[发明专利]三维彩色合成显示器及方法

说明书

相关申请的引用

【0001】本申请要求2005年4月1日提交的美国专利申请号第60/667,506号的巴黎公约优先权。对于美国来说，根据美国法案35 U.S.C.§119规定，本申请要求2005年4月1日提交的美国专利申请号第60/667,506号题为THREE-DIMENSIONAL COLOR SYNTHESIS FOR ENHANCEDDISPLAY IMAGE QUALITY的权益，在此其以参考形式全文并入本文。

发明领域

【0002】本发明涉及电子信息显示器。本发明可以具体化为例如，直视平板型彩色矩阵显示设备；投影显示系统；或近眼彩色成像设备，其中由离散可寻址的像元矩阵组成的一个或多个设备用作成像部件。

背景技术

【0003】其中离散可寻址的二维像元(象素)矩阵用于生成全色图像的彩色矩阵显示(CMD)设备很快成为了信息显示和电视(TV)应用的主导技术。一些彩色矩阵显示器比如多色有机发光二极管(OLED)矩阵显示器和矩阵寻址电致发光(EL)板是自发光的。其他彩色矩阵显示器比如矩阵寻址液晶显示器(LCD)不是自发光的。不是自发光的设备比如LCD矩阵可以称作“光阀”。

【0004】从基色的有界集合成全色图像对于所有CMD是共同的难题。色觉的三色理论以彩色合成为基础。这种理论假定全部颜色由人类视觉系统(HVS)通过三种不同类型的响应进行分析，所述三种不同类型的响应对应于人类视网膜中的三种不同光敏受体群(population)的转换后的光谱灵敏度。每个受体群对于有限光谱带宽内的光学辐射选择性地敏感，所述有限光谱带宽大约分为长波长(红色)、中波长(绿色)和短波长(蓝色)响应函数。这三种响应函数是神经系统地处理的并以一种复杂的模式组合，以形成我们最终所感受的颜色。

【0005】根据三色理论，由于只有三个不同的波长灵敏受体群的输出经组合以形成我们对整个光谱颜色的感觉，所以任何颜色的表现可以通过混合三种适当选择的基色刺激物进行匹配。

【0006】在概念上，最简形式的相加性包括直接地叠加三种不同颜色的光束或彩色图像。一些全色电子显示器组合了来自基色光源的光。例如，为群组观看而设计的一些投影显示器叠加三个投影的基色图像。用于这种投影显示器的光学系统趋向于是较大的且笨重的。三个投影图像的精确对准往往很难实现。此外，大多数这种类型的显示器倾向于亮度较低。

【0007】试图叠加三基色图像的直视显示器具有附加的问题：在要求制造并对准独立可寻址的三基色象素阵列的设备中，制造产量和设备可靠性可能是不合乎要求地低。这样就提高了制造成本。进一步地，利用空间叠加的直视显示器易于产生离轴观测角的观察视差。观察视差导致三基色象素阵列的可察觉的图像重合不良，并且随着象素尺寸相对于单色象素阵列厚度的减少(例如，高分辨率彩色显示器)和/或离轴观测角的增加而愈加明显。

【0008】一些显示器利用HVS完全受限于空间和时间分辨率的事实。在HVS的空间和时间分辨极限之外进行积分(integration)。因此，当图案的空间或时间频率超过各自的分辨极限时，由适当选择的三基色组成的空间或时间图案足以产生全范围的颜色。这允许了空间附加和时间附加的彩色合成(参见Wandell&Silverstein，Digital color reproduction in S.Shevell(ed.)The science of color，2^nd edition，Optical Society of America，Washington D.C.(2003)pp.281-316，其含盖了成像系统中色觉和彩色合成的基础)。

【0009】HVS可以被模拟为具有通道结构，在该通道结构中亮度和色度通道是可分离的。图1提供了从视网膜感光器经过早期神经系统处理阶段的互补处理视觉通道的示意性表示。低级视觉通道被组织进入两种互补的色差通道(R-G通道和黄色Y-B通道)，而亮度通道由R和G感光器输出的和形成。在这种表示中，短波长或B感光器对亮度通道没有贡献。图2示出了HVS的适光的发光效率函数，并进一步说明了短波长对图像亮度的很小贡献。

【0010】图3示出了亮度(强度)的分辨率和HVS的色度视觉通道(R-G和Y-B)的心理物理学研究的结果。从这些数据中清楚的是亮度或强度通道是大多数HVS空间分辨能力形成的原因。相对于亮度或强度通道，色度通道尤其是短波长或B输入表明显著减少的空间分辨率。