具有背光源的显示设备的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及显示设备，尤其涉及这样一种显示设备，其包括背光源发射器的组合、 用于以不同水平对每个背光源选择性地供电的装置以及用于修改输入到显示器的图像数 据以在可能的不同背光源发射器水平维持正确的颜色外观的装置。
【背景技术】
[0002] 在有源矩阵液晶显示器（IXD)中，通过控制离散图像元素（子像素）的二维阵列 的透光率产生图像。通过将由图像的每个子像素的数据值构成的数字图像数据转换为具 有取决于该数据的值的模拟电压进行控制，并利用源极数据线、栅极线和薄膜晶体管（TFT) 开关元件的有源矩阵将这些电压引导到该阵列中每个像素电极。
[0003] -组三个子像素称为像素。每个子像素与彩色滤光片（通常为红色、绿色和蓝色） 相关联，并且通过控制透射过这三个颜色通道的光量，可以产生红色、绿色和蓝色的任意所 得的线性组合。在一个或多个颜色通道处于"断开"状态的情况下，即，以没有光透射过液 晶的方式对液晶供能，则该颜色被称为"饱和"，因为该颜色是该显示器所可能达到最鲜艳 的颜色。即使只有一个颜色通道处于导通状态，一些IXD也能够产生非常鲜艳的饱和颜色， 而一些LCD只能够产生浅淡的颜色。颜色的鲜艳度与其光谱相关。具有非常宽的光谱的光 显得浅淡，而窄谱光显得鲜艳。单色光（即，只有一个波长的光，通常由激光产生）是所可 能的最鲜艳的光。
[0004] 在传统的IXD中，由背光源发射广谱光，并且每个彩色滤光片只透射特定范围的 波长。窄范围会产生更鲜艳的颜色，但是由于更多的光被滤光片吸收，所以屏幕亮度下降。 另外，具有广谱发射的LED通常比具有较窄发射窗的LED更节能。
[0005] 已经有若干种方法尝试提升高彩屏幕的能量效率。在Akiyama的US7106276 (2006 年9月12日公布）中，发明人利用各具有窄谱发射的三个分立LED以三基色补充白色 LED(W LED)。然而，这种配置的功率需求很大，并且超过高彩显示的优点。Bergquist的 US20080150864号公开文献（2008年6月26日出版）指出只使用红色、绿色和蓝色LED(RGB LED)，对于每个基色，如果图像内容允许，则可以使对应的LED暗淡，并且改变图像数据。这 样，可以减小功率需求，同时保持颜色鲜艳度。然而，即使对于浅淡的颜色，也仍需要使用 RGB LED，这比使用W LED低效。
[0006] Van Beek等的US20090160756 (2009年6月25日出版）尝试通过结合RGB LED和 W LED并且每次选择性地选择使用哪些LED来解决该问题。该发明人计算每个可独立控制 的R，G，B LED所需的驱动电流，然后对利用一般的W电流代替R，G，B的特定电流的可能性进 行假设。这样，他们降低了背光源设备的功率消耗，但是他们也限制了要显示的图像数据的 鲜艳度。具体来说，如果他们的算法推断出红色、绿色和蓝色LED都应当以最大电流驱动， 那么他们将用以全电流驱动的白色LED来代替它，并且根本不驱动RGB LED。即使图像内容 可能需要高饱和水平，这也会明显降低面板能够产生的颜色的鲜艳度。更一般地，对于在白 色LED的色域内适合的任何颜色，代替使用W LED提供所有需要的光并且不使用RGB LED 的更有效方法，该方法将使W LED暗淡到三个颜色的最小程度，并且用RGB LED补充它。
[0007] Langendijk等的US8300069 (2012年10月30日公布）公开了用于平衡不同背光 源的另一种方法。所述发明人不使用W LED，而是使用第四（白色）子像素。他们控制流向 红色LED和流向绿色和蓝色LED的电流。为了避免"色度依赖"，即，绿色光透射过蓝色滤光 片，反之亦然，G:B电流比保持恒定。对于浅淡的像素，能够以像素表现非常亮的方式打开 白色子像素；对于鲜艳像素，白色将被关闭并且只有期望的基色是可透射的。以此方式，在 浅淡区域可以增加面板的表观亮度，使得整体亮度表现得更亮；或者可以按比例降低背光 源功率，以减小由于具有RGB LED而必需的功率增加。然而，这导致与标准化的色彩空间相 比亮度分布不均匀。
[0008] 许多传统设备（例如，Nakano等的US7333165 (2008年2月19日公布）、Keh等 的 US20070103934(2007 年 5 月 10 日）以及 Morishita 的 US20120242564(2012 年 9 月 27 日出版）使用不同背光源的组合，但是所使用的每个背光源的比例取决于各种不同系统条 件。例如，环境光、期望亮度或者所使用的显示模式（例如，鲜艳、低功率）都能够影响平衡。
【发明内容】
[0009] 在传统显示设备中，不存在如下显示器，其包括可独立控制的R，G，B和W发光器 件，并且还具有用于选择背光源中每个发射器的最佳驱动电流，使得能够以最小功率需求 在预期的标准色彩空间或者在显示器的最大可实现色域忠实显示图像内容的方法。本发明 提供一种完整的系统，其中针对显示器上要显示的每个图像，分析图像数据，计算并应用最 佳背光条件，并且转换图像数据，以根据从背光源发射的新的光谱准确显示该图像数据。 [0010] 为了实现上述及相关目的，本发明包括下文充分描述并且在权利要求中具体给出 的特征。以下描述和附图详细给出本发明的特定示例性实施例。然而，这些实施例仅说明 了可以在其中采用本发明的原则的多种方式中的一部分。通过结合附图考虑以下对本发明 的详细描述，本发明的其他目的、优点和新颖特征将变得明显。
【附图说明】
[0011] 在附图中，相同的附图标记表示相同的部分或特征：
[0012] 图1是示出传统显示设备的示意图。
[0013] 图2是示出根据本发明的实施例的控制电子器件的示意图。
[0014] 图3是W LED的穿过彩色滤光片的光谱透射的图，其中曲线1是穿过蓝色滤光片 的W LED的透射，曲线2是穿过绿色滤光片的W LED的透射，曲线3是穿过红色滤光片的W LED的透射。
[0015] 图4是RGB LED每次接通一个的情况下穿过彩色滤光片的光谱透射的图，其中曲 线4是穿过蓝色滤光片的B LED的透射，曲线5是穿过绿色滤光片的G LED的透射，曲线6 是穿过红色滤光片的B LED的透射。
[0016] 图5是RGB LED全部一起接通的情况下穿过彩色滤光片的光谱透射的图，其中曲 线7是穿过蓝色滤光片的RGB LED的透射，曲线8是穿过绿色滤光片的RGB LED的透射，曲 线9是穿过红色滤光片的RGB LED的透射。
[0017] 图6是RGB LED全部接通和只有G LED接通两种情况下穿过绿色滤光片的光谱透 射的图，其中曲线10是穿过绿色滤光片的RGB LED的透射，曲线11是穿过绿色滤光片的G LED的透射。
[0018] 图7是在CIE 1931xy色度图中不同LED类型的R，G，B子像素的色度的图，其中形 状12是包围所有可见颜色的色域，形状13是W LED可实现的色域，形状14是RGB LED可 实现的色域。
[0019] 图8是在CIE 1931xy色度图中RGB LED的R，G，B子像素的色度的图，其中形状12 是包围所有可见颜色的色域，形状15是RGB LED每次接通一个时可实现的色域，形状16是 RGB LED-起接通时可实现的色域。
[0020] 附图标iP,说明
[0021] 1.穿过蓝色滤光片的W LED透射
[0022] 2.穿过绿色滤光片的W LED透射
[0023] 3.穿过红色滤光片的W LED透射
[0024] 4.穿过蓝色滤光片的B LED透射
[0025] 5.穿过绿色滤光片的B LED透射
[0026] 6.穿过红色滤光片的B LED透射
[0027] 7.穿过蓝色滤光片的RGB LED透射
[0028] 8.穿过绿色滤光片的RGB LED透射
[0029] 9.穿过红色滤光片的RGB LED透射
[0030] 10.穿过绿色滤光片的RGB LED透射
[0031] 11.穿过绿色滤光片的G LED透射
[0032] 12.包围所有可见颜色的色域
[0033] 13. W LED可实现的色域
[0034] 14. RGB LED可实现的色域
[0035] 15. RGB LED每次接通一个时可实现的色域
[0036] 16. RGB LED-起接通时可实现的色域
[0037] 30.控制电子器件
[0038] 32.控制 ASIC
[0039] ：Μ· DC/DC 转换器
[0040] 36.源极驱动器IC
[0041] 38.栅极驱动器IC
[0042] 40.逆变器
[0043] 42.背光源灯
[0044] 44. LCD显示像素
[0045] 50. LCD 设备
[0046] 52.图像分析部件
[0047] 54.图像转换部件
[0048] 56.控制 ASIC
[0049] 58.栅极驱动器IC
[0050] 60.源极驱动器IC
[0051] 62.背光源
[0052] 64. ff LED
[0053] 66.红色 LED
[0054] 68.绿色 LED
[0055] 70.蓝色 LED
[0056] 72.背光源控制器
[0057] 74. LCD显示像素
【具体实施方式】
[0058] 在第一实施例中，显示设备包括具有改进的控制电子器件和背光源发射器的LC 显示器。IXD显示器通常具有若干个组成部分，包括：
[0059] 1.背光源单元（背光源部），用于向面板提供均匀、宽角度照射。
[0060] 2.控制电子器件，用于接收数字图像数据和输出每个像素的模拟信号电压以及 定时脉冲和所有像素的对电极的共用电压。图1中