CN1955811A

CN1955811A - 具有光输出可变的发光器的lcd显示器

Info

Publication number: CN1955811A
Application number: CNA2006101498895A
Authority: CN
Inventors: 加尔文·B·沃德
Original assignee: Avago Technologies ECBU IP Singapore Pte Ltd
Current assignee: Avago Technologies International Sales Pte Ltd
Priority date: 2005-10-27
Filing date: 2006-10-27
Publication date: 2007-05-02
Anticipated expiration: 2026-10-27
Also published as: CN1955811B; GB2431767B; GB2431767A; JP2007122058A; US20070097066A1; GB0620268D0

Abstract

本发明公开了一种具有光源、LCD面板和控制器的显示器和用于在LCD面板上显示图像的方法。光源包括产生具有第一、二强度的第一光信号的第一发光器。LCD面板被第一光信号照射。控制器响应于接收由LCD面板显示的图像，控制LCD元件的状态和第一光信号的强度。该图像包括第一子图像和第二子图像，当第一光信号具有第一强度时控制器使第一子图像显示，当第一光信号具有第二强度时，控制器使第二子图像显示。第一子图像和第二子图像在小于0.03秒的时间段内显示。

Description

具有光输出可变的发光器的LCD显示器

技术领域

本发明涉及具有发光器的LCD显示器。

背景技术

LCD显示器正快速地代替CRT和等离子体显示器作为所选择的监视器。大的高分辨率CRT显示器比普通人能够舒适地提起的重量要重很多。此外，CRT显示器是电源密集型，并且如果相同的景像在屏幕上显示长时间，则会遭受图像残留(burn-in)问题。CRT的光输出也受到限制，尤其是在高分辨率的显示器中。

大等离子体显示器的重量比相应的CRT显示器的重量要轻，并且能够提供更亮的图像。然而，等离子体显示器也有图像残留的问题。而且，用在计算机中的高分辨率等离子体监视器的可供的价格不能与LCD显示器的价格竞争。

LCD显示器通常由用适合的光源背光照明的LCD元件阵列构成。每一个LCD元件可是视为使光通过或阻挡光的光快门。全色图像通过产生三个彩色分量图像，并将该分量图像以使用者感知分量图像为彼此叠加的方式提供给观看者而形成。为了简便起见，假定三个分量图像是传统的红色、绿色和蓝色图像。即，红色分量图像是在光谱的红色部分中可见的图像等等。

普遍地用于叠加图像的一种方法是同时地显示图像，但是在空间上略偏移。这是用在大多数传统CRT显示器***和可购得的LCD电视机和计算机显示器中的技术。LCD元件阵列借助于利用荧光管的白光源进行背光照明。每一个LCD元件包括从照射该元件的白光中选择一个色彩的光的彩色滤光器。元件成组在一起，使得红色元件毗邻蓝色元件和绿色元件。红色元件显示红色分量图像，等等。因而，三个彩色分量图像彼此偏移一个对应于一个LCD元件的距离。如果该距离较小，则使用者视觉***将不能够将来自单个LCD元件的光区别开，因而，用户将感知分量图像为彼此叠加。为了产生具有N个像素或色彩点的图像，必须使用3N个LCD元件。

在这种类型的显示器中，所感知的每一个LCD元件的强度通过调节快门开启的时间段而不是通过改变通过快门的光的强度而改变。人的眼睛不能够跟踪在小于某最短时间的时间上发生的强度变化，该最短时间取决于眼睛的生理学。如果光源的强度在小于该最短时间的时间段期间变化，则眼睛仅仅测到在该时间段期间到达眼睛的平均光强度。因而，倘若每一个像素开启的最长时间小于该最短时间，那么，即使离开每一个元件的实际的光强度在元件开启的时间段期间相同，开启时间是第二元件开启时间两倍的第一元件比第二元件亮两倍。

用来照射LCD面板的光源通常由具有和LCD面板一样大的表面的光导构成。光导通常是由诸如荧光管或白炽灯的白光源沿其边缘照射的薄的矩形室。光在光导内来回反射，使得光导的上表面被均匀地照亮。照射在上表面的一些光离开该表面，而入射到LCD面板上。

发光二极管(LED)已经被建议作为传统白光源的替代物。LED具有比白炽灯高的转换效率和更长的工作寿命。此外，LED能够用低压电源驱动。进一步，可以预期LED的成本和优点能够在将来继续得到改进。

基于LED的LCD显示面板类似于白光照射的面板，其中，用产生三个色带的光的LED源代替白光源。LED沿光导的一个或多个边缘布置成线性阵列，该光导用作混合室，以混合来自红色、蓝色和绿色分立LED源的光。这样，来产生代替传统的荧光或白炽光源的白光源。尽管这种光源比传统的光源具有优点，但是，所获得的显示器未能利用半导体光源的固有的其它优点。

例如，红色LED元件仅仅使光谱的红色区域中的光通过，因而，照射这些像素的任何蓝色或绿色光被浪费了。此外，红色滤光器吸收入射在滤光器上的一小部分红色光，因而，甚至一些红色光在红色LCD元件中被浪费了。在其它LCD元件中相同的原因导致了类似的光损失。结果，即使在快门开启的时间段期间，由光源产生的光的仅仅一小部分实际到达观看者。为了补偿这些光损失，LED光源必须产生附加的光，因而，必须利用的附加的功率和LED。这增加了光源的成本、必须耗散的热量和由该显示器消耗的功率。在例如膝上型计算机和手持装置的由电池提供功率的应用中，所增加的功率尤其成问题。

帧序制显示器已经被建议作为基于LED的LCD显示器的光源使用效率低的可行的解决方案。在帧序制显示器中，红色、蓝色和绿色分量图像在空间上叠加，但是在时间上略偏移。例如，显示红色图像，然后绿色图像，然后是蓝色图像。如果图像显示的时间段足够的短，则观看者的眼睛仅仅感知三个图像的平均水平，因而，使用者感知图像似乎它们是在时间上同时显示的。单个彩色图像通过使用相应色彩的光源而显示，而不是以白光开始，然后滤去光谱中不需要的部分而显示。例如，红色图像通过用来自一个或多个红色LED的光照射光导而显示。在红色图像显示之后，红光发光器关闭，光源切换至蓝光发光器，显示蓝色图像，等等。因而，在这种LCD元件中不需要彩色滤光器。此外，相同的LCD元件能够用于每一个图像，因而，仅仅需要N个LCD元件。

尽管帧序制显示器可能会提供上述问题的解决方案，但是由于与LCD元件切换速度慢有关的问题，这样的显示器还没有得到广泛的接受。考虑要在帧序制显示器中播放的移动图像，其中显示器具有N个像素的分辨率。移动图像的每一个帧必须按三个彩色分量图像的次序显示，这与在3N个像素图像上的单个帧相反。因而，该帧序制显示器的显示时间有三倍之长。显示图像所需的最短时间取决于LCD元件的切换时间和所需的图像对比度。如上所提及，每一个LCD元件的强度通过控制LCD元件使入射在该元件上的光通过的时间量而加以控制。考虑提供256个强度值(0到255)的显示器。帧之间的时间必须是至少256个时间段。每一个分量图像的显示时间分成255个时间段。考虑具有强度为1的像素。该像素的LCD元件在显示时间段开始时开启，然后在第一时间段结束关闭。具有强度为2的像素在帧开始时开启，然后在第二时间段结束时关闭等等。因而，具有256个强度等级的时间连续显示器需要255个时间段的三倍的时间来显示移动图像的帧。相比之下，传统的显示器需要仅仅255个时间段。应该注意，移动图像每秒通常需要30个帧。因而，帧序制显示器必须利用在长度上少于50微秒的时间段。对于便宜的LCD显示器元件来说，这是一个问题。

最短时间段由LCD元件的切换时间确定。在开启一个时间段的像素的情况下，光强度对应于开启LCD元件所需的像素完全开启的时间和关闭LCD元件所需的时间。由于具有强度为1的像素的平均光强度必须是具有强度为2的像素的平均光强度的一半，像素完全开启的时间必须比切换时间大很多，否则显示器在低强度下将显示显著的非线性。因而，LCD元件的切换时间必须比上述的50微秒时间段小得多。

此外，长显示时间导致其它色彩瑕疵。考虑以每秒30个帧工作的显示器。每一个彩色图像出现的时间是1/90秒或约10毫秒。考虑观看者观看显示器中断10至20毫秒数量级的时间段的情况。当观看者眨眼睛时能够发生这样的中断。观看者将错过一个或两个彩色分量图像，而看见该帧的其余分量图像。这将导致图像的感知到的色彩变换，这是由于一个或两个色彩已经损失。对于很多人来说，这种色彩变换是烦人的。

发明内容

本发明包括一种具有光源、LCD面板和控制器的显示器和用于在LCD面板上显示图像的方法。光源包括产生具有大于零的第一和第二强度的第一光信号的第一发光器。第二光强度不同于第一光强度。LCD面板包括多个LCD元件，每一个LCD元件具有使光通过的第一状态和阻挡光的第二状态，LCD面板被第一光信号照射；控制器响应于接收要由LCD面板显示的图像控制LCD元件的状态和第一光信号的强度，图像包括第一子图像和第二子图像，当第一光信号具有第一强度时控制器使第一子图像显示，当第一光信号具有第二强度时控制器使第二子图像显示，第一子图像和第二子图像在小于0.03秒的时间段内显示。在本发明的一个实施例中，第一光信号包括第一波长带的第一光，光源进一步包括第二发光器，第二发光器产生具有大于零的第三和第四强度的第二光信号，第三强度不同于第四强度，第二光信号包括不同于第一波长带的第二波长带的光，所接收的图像进一步包括第三子图像和第四子图像，当第二光信号具有第三强度时控制器使第三子图像显示，当第二光信号具有第四强度时，控制器使第四子信号显示，第一子图像、第二子图像、第三子图像和第四子图像在小于0.03秒的时间段内显示。在一个实施例中，第一子图像首先显示，第三图像在第二子图像之前显示。

在一个实施例中，第一光源包括光管，光管包括透明材料层，透明材料层具有顶面、底面和第一边缘表面，光管定位成通过第一边缘表面接收来自第一发光器的光，使得光完全从是顶面反射，光管包括若干构造，这些构造能够使一些光改变方向而使改变了方向的一些光从顶面射出，LCD面板在顶面上。

根据本发明的用于显示图像的方法包括：从图像产生第一子图像和第二子图像；通过使用来自具有第一输出光谱特点的第一光源的第一光强度的光照射面板在LCD面板上显示第一子图像，通过使用来第一光源的第二光强度的光照射面板在LCD面板上显示第二子图像。第一子图像和第二子图像在小于0.03秒的时间段内显示。

在一个实施例中，从图像产生第三子图像和第四子图像；通过使用来自第二光源的第三光强度的光照射面板在LCD面板上显示第三子图像，第二光源特征在于在第三光强度下的第二输出光谱，第二输出光谱不同于第一输出光谱，第三强度不同于第四强度，第三和第四强度大于零；通过使用来自第二光源的第四光强度的光照射面板在LCD面板上显示第四子图像。第一子图像、第二子图像、第三子图像和第四子图像在小于0.03秒的时间段内显示。

附图说明

图1是示出用于照射LCD显示器的现有技术光箱布置的光源10的俯视图；

图2是通过图1中的线2-2的光源10的剖视图；

图3是通过一部分光导和由来自光导的光照射的三个像素的简化剖视图；

图4是根据本发明一个实施例的显示器70的简化剖视图；

图5示出现有技术的线性光源；

图6是根据本发明另一个实施例的LCD显示器的俯视图。

具体实施方式

参照图1和图2，能够更容易地理解本发明带来优点的方式。图1和图2示出用于照射LCD显示器16的现有技术的光箱布置。图1是光源10的俯视图，图2是光源10通过图1的所示的线2-2的剖视图。光源10利用LED阵列11照射光管12。LED安装在电路板13上，电路板13安装在第二板15上。电路板13向LED提供功率。LED定位成使得离开每一个LED顶部的光照射光管12的一端。进入光管12的光以相对于表面21的小于临界角的角度在光管12内来回反射直到光被表面17上的颗粒吸收或散射。以大于临界角照射表面21的散射光从光管离开，然后照射LCD显示器16的背面。光管的底面覆盖有反射性材料；因而，照射底面的任何光向上反射。

通常选定LED以适合的强度比率发射红光、蓝光和绿光以提供白光源。靠近LED阵列的区域25用作混合区。因而，显示器安装在偏离LED的位置以允许与单个LED有关的“热斑”均匀化，因而提供均匀强度和色彩的光源。

参照图3，图3是通过一部分光导50和被来自光导的光照射的三个像素51-53的简化剖视图。由于LCD阵列的细节对现有技术是公知的，在这里不对它们进行详细的描述。出于本论述的目的，注意每一个像素包括快门和从白光源中选择特定波长带的带通滤光器就足够了。对应于像素51-53的快门分别在61-63处示出，带通滤光器分别在64-66处示出。进入快门的光必须以预定的方向偏振。因而，也包括偏振滤波器67。

为了提供能够显示具有任一色彩点的景像的彩色显示器，每一个点通过混合适合强度的三个色彩的光构成。通常，三个像素用来表示在该景像中的每一个点。三个像素具有不同彩色滤光器，因而，能够提供所需色彩的光；然而，由于光源的强度是固定的，该点的分量色彩的强度不能通过改变进入每一个像素的光的强度而设定。这个问题在现有技术中通过使用人眼的视网膜在相对长的时间间隔上平均化每一点的光的强度的观察结果而得到解决。即，眼睛仅仅看见这些时间间隔上的平均光强度。用T表示移动图像的帧显示的时间，用t表示快门开启(例如，使光通过)的时间段。假设T足够的短，像素的观看者看见具有与t/T成比例的视在强度的恒定强度的色彩点。

在现有技术的显示器中，强度被设定为数字值。因而，最小非零的强度与1/T成比例，最大强度值与M/T成比例，其中M＝2^k-1，且k是所设计的显示器的色彩强度的位数。M也是对比度比。通常，商用LCD显示器的对比度比是500∶1。即，k是9。

本发明是基于如下的观察：彩色图像能够通过在足够短的时间里将红色、蓝色和绿色分量图像提供给观看者而产生，而不是如在现有技术那样同时提供所有的三个图像而产生。应该注意，上述现有技术的光源能够视为三个单独的分量光源，其中每一个分量光源产生一个分量图像的色彩。即，当红色图像产生时，仅仅红色LED开启。结果，能够取消上述的色带通滤光器。进一步，由于每一个LCD元件用来针对对应的点产生所有的图像的三个色彩，现在需要仅仅N个LCD元件来产生图像。因而，能够以与现有的显示器的成本可比的成本提供更高分辨率的显示器。最后，如在下面更详细地说明，通过控制由LED在每一个分量图像期间产生的光强度，能够获得高得多的对比度比和/或更短的显示时间。

现在参照图4，图4是根据本发明一个实施例的显示器70的简化剖视图。显示器70具有LCD快门阵列79。示例性快门在71-74处示出。偏振滤光器67确保进入快门的光具有适合的偏振态。LCD快门阵列被离开光导75的光照射，光导75以类似于上述的方式起作用。光导75被三个LED线性阵列照射。为了简化附图和本论述，LED阵列示出在76-78处垂直地彼此堆叠。每一个阵列在垂直于附图平面的方向上延伸。每一个阵列产生特定色彩的光。处于本讨论的目的，假定阵列76产生红色的光；阵列77产生绿色的光，阵列78产生蓝色的光。控制器81控制由LED产生的光的强度和快门的状态。

现在更详细地论述分量图像产生的方式。分量图像由所论述的色彩的图像的N个像素的N个强度值组成。对于每一个色彩有这样一个分量图像。每一个强度值控制快门中相应的快门处于透光状态的时间。假定要产生红色图像。红色图像将在帧周期T上产生。在下面论述中，从帧开始的时间将用t表示。为了简化讨论，假定t是整数，并且t＝M对应于时间T。用也是整数的I_j表示要在像素j显示的强度。在帧开头，所有的快门关闭，所有的光源关闭。在帧开始时，或刚刚在帧开始之前，红色光源开启。在t＝0，I_j＞0的所有快门开启，红色光源76打开。在时间t，对应于具有I_j＝t的像素的所有快门关闭，并且在帧的期间保持关闭。在t＝T，红色光源关闭。该程序接着重复绿色光源和蓝色光源。

如上提及，T有上限。由于图像连续地提供给使用者，上述实施例中T的最大值是T₀/3，其中T₀是T在同时产生图像的现有技术方案中的最大值。因而，这种类型的帧序制显示器需要具有更低的对比度比或更快的切换LCD元件。

本发明利用以下观察结论：在分量图像产生过程中通过改变分量光源的强度，能够构成高得多的对比度比和/或缩短了的帧显示时间。如以上提及，眼睛仅仅测到在每一个像素产生的光的平均强度。因而，倘若时间段足够的短，一个单位强度的光信号开启10个时间段被感知为具有与10个单位强度仅仅开启一个时间段的源相同的强度。

假定每一个强度值表示为K位整数。此处，K＝logM，其中M是分量图像的最大强度值。考虑具有K个单独强度等级的光源，I_k＝I₀2^k，其中I₀是常数。每一个帧显示时间分成对应于从1到K的k的K个间隔。在帧开始时，光源处于最大强度，即，I₀2^K，所有的快门关闭。考虑正显示的分量图像的第j个像素，并且用n₁、n₂、.......、n_K表示其所需强度值的位，其中每一个n值是1或者0，并且n₁是强度值最大的位。在间隔k，强度设定为如上所限定的I_k，设定快门的控制器针对每一个像素快门检查每一个强度值的第k位。如果n_k＝1，对应的快门开启。如果n_k＝0，对应的快门关闭。

因而，仅仅需要logM时间间隔来产生具有最大对比度比M∶1的显示。如上提及，通常的对比度比是500数量级。因而，具有K为9的本发明的实施例能够在9个时间间隔上提供与利用500个时间间隔的传统LCD相同的对比度比。因而，即使在增加了三倍的显示时间使得分量图像能够连续的显示之后，本发明能够以少得多的时间完成帧。所节省的时间能够用来提供甚至更大的对比度值或更快的帧速率。更短的显示时间还减少上述的色彩的瑕疵。

上述的二进位的强度方案对于任何给定最大对比度比提供最短的帧显示时间；然而，其需要光源有最大的动态范围。为了获得512∶1的对比度比，光源必须具有256∶1的动态范围。然而，基于相同原理的非二进制的方案能够构成，使帧显示时间针对光源的动态范围进行折衷。例如，考虑具有两个强度值(最大强度RI₀和最小强度I₀)的光源。假定R是整数。考虑具有M-1对比度比的显示，即每一个像素的强度值是0到M-1之间的数字。如上提及，用该对比度比显示分量图像的时间是M-1个时间间隔，而没有使用本发明的可变光强度***。

在本发明的这个实施例中，分量图像的显示间隔分成两个子间隔。第一子间隔赋予用N₁表示的时间段的数字。第二子间隔赋予N₂时间段。N₁是(M-1)/R的商的整数部分，并且N₂＝R-1。给定每一个分量图像中一个像素的像素强度值m，对应的LCD元件将在第一子间隔期间保持开启m₁个时间段，在第二子间隔期间保持开启m₂个时间段，其中m₁是m/R商的整数部分，且m₂＝m-m₁R。例如，如果R＝8，且M＝501(即，500的对比度比)，则第一子间隔具有62个时间间隔，第二子间隔具有7个时间间隔。因而，分量图像以62个时间段显示，而不是恒定强度的光源所需要的500个时间段显示。

应该注意，上述可变光强度方案还能够应用到非帧序制显示器以增加显示器的动态范围而不增加帧的显示时间。考虑具有显示在空间上而不是在时间上变换的分量图像的3N个LCD元件的显示器。在这个情况下，所有的三个图像同时显示，因而，所有的三个光源如上述同时打开。假定光源由LED或者能够如上述改变光源强度的激光器构成。在现有技术的方案中，能够产生的最大对比度比取决于当在显示器上提供移动图像时显示图像来防止移动瑕疵的可获得的时间量和LCD元件的最小切换时间间隔。如果最短时间段是T，那么最大对比度比是用于能够产生该图像的一秒的小部分的1/T倍。这通常是一秒的1/30^th。然而，如果显示间隔如上所述分成两个子间隔，产生对比度比M的时间显著地减少了。例如，在上述R＝8的示例中，能够在仅仅69个的时间段而不是500个的时间段提供500的对比度比。相反地，如果利用所有的500个时间段，则能够实现几乎40000的对比度比。

用于照射光导的优选的光源是具有平行于光源一个边缘的轴线的线性光源。现有技术基于LED的光源试图通过提供毗邻的LED发出不同的色彩的LED线性阵列而近似线性白光源。即，红色、蓝色和绿色LED线性阵列通过在适合的衬底上沿一直线循环地布置红色、蓝色和绿色LED而构成。这样的布置在图5中示出，图5示出现有技术的光源。线性光源90通过将LED三个一组地安装在衬底92上而构成。典型的三个一组在91处示出。该布置具有一些缺点。首先，如果使用预封装的LED，毗邻LED之间的距离很大。光源在与单个LED之间的距离相比是很大的距离处才能够仅仅良好地近似于线性光源。因而，更大LED分隔需要上述类型的更大混合区域。即使光源通过将未封装的裸芯安装在衬底上而构成，这种分隔仍然是很大的。此外，制造时间会很长，这是由于大量的单个LED必须以每次一个裸芯地附着于衬底。

相比之下，本发明能够由三个分立的LED线性阵列构成。由于LED是相同的，晶片能够切成提供附着于衬底的长线性带条LED。由于LED以与在晶片上的间隔相同的间隔而隔开，光源比如上所述单个安装的LED更好地近似于线性光源。此外，由于对于光源仅仅需要一些这样的带条，制造时间大大减少了。

还应该注意，大量的小紧密封装的点光源在光源的强度在如上所述的帧产生过程中变化的实施例中是优选的。如果LED足够靠近在一起，光源强度能够通过关闭所选定的LED而改变。例如，如果仅仅每隔一个开启LED，则光源的强度将减少两倍。如果每隔四个开启LED，则光源强度将减少四倍，等等。

在参照图4的上述实施例中，单个线性阵列一个位于一个上方。然而，能够利用其它布置。现在参照图6，图6是根据本发明的另一个实施例的LCD显示器俯视图。LCD显示器100利用安装在光导110的不同边缘的线性光源。LCD面板101位于光导110的内部区域，以提供各种LED阵列之间足够的空间以沿光源的长度平均化任何强度的波动。在这个示例中，使用了四个不同的LED。光源在102-105处示出。第四光源将在下面更详细地讨论。

应该注意，光源可以是不同长度和强度，而不与显示器的操作干涉。如果特定的线性光源比其它光源更亮，则用在相应的分量图像的显示上的时间段的长度能够得到减少。例如，蓝色光源103显著地比红色光源长，因而如果光源在发光度上相等则会产生更多的光。类似地，如果该光源比其它光源更弱，能够利用的更长时间段来补偿。

如以上提及，在图6中所示的实施例利用在105处所示的第四光源。基于四个色彩的彩色重显方案在现有技术中是公知的，因而，在这里不详细地论述。处于本论述的目的，注意包括第四色彩增加能够显示的彩色范围就足够了。此外，某些应用能够对于特定色彩的重显尤其提出高要求。例如，TV图像中的肉色色调对人类观看者尤其重要，因而，距正确的色调的小偏差也是不容许的。增加另一个彩色图像能够提供用于更精确地重显所需要的色调的手段。

应该注意，本发明尤其很适合于构造利用不同分量图像或不同数量的分量图像的定制彩色***。由于该色彩由光源而不是作为LCD阵列一部分的一组滤光器确定，仅仅需要基于新的彩色方案改变光源和显示运算法则就会产生显示。

上述实施例将每一个分量图像的显示间隔分成多个子间隔，其中，来自光源的光的强度随着处理中的子间隔而改变。在帧序制实施例中，给定彩色分量图像的所有的子间隔在进行到下一个彩色分量图像之前显示。然而，还能够构造子图像的显示是非连续的实施例，来进一步减少关于帧序制显示的移动瑕疵。

考虑每一个彩色分量图像分成N个子图像的***，且每一个子图像在单独的时间子间隔中显示。在上述的实施例中，红色光源开启，并且设定为关于第一子间隔的强度，接着第一子图像通过开启LCD元件适合时间段而显示。红色光源接着设定为关于第二子间隔的强度，第二子图像显示，等等。在所有N个红色子图像已经显示之后，蓝色子图像以类似的方式使用蓝色光源而显示。最后，使用绿光光源显示绿色子图像。

应该注意，各种子图像彼此独立，因而，只要整组子图像在短的时间间隔内显示，使得眼睛感知图像同时产生，能够以任何次序显示。例如，在上述的连续实施例中，第一个红色子图像显示后，跟着为第一蓝色子图像，跟着为第一绿色子图像。第二红色、蓝色和绿色子图像接着显示，等等。这种类型的交叉混合子图像显示更能阻止上述类型的移动瑕疵，这是由于每一个子图像的各种彩色的显示在更短的时间内完成。结果，移动瑕疵感知为强度的变化，而不是色彩变化。由于当观看者眨眼睛时，能够想到强度的变化，所以，这些瑕疵不那么讨厌。

本发明的上述实施例利用基于LED或激光器的半导体光源。这样的光源是优选的，这是因为来自光源的光的强度能够在分配到每一个子图像的一小部分时间中改变。然而，能够在足够短的切换时间提供所需要的强度等级的任何光源都能够得到利用。例如，由荧光和电快门构成的光源能够利用来提供快速切换光源。通过使用多个光源或通过使用一些形式的光学衰减器来实现不同的强度等级。

本发明的上述实施例已经谈及了彩色显示器。然而，通过用所需的光源代替上述的彩色光源本发明能够用来构造具有增加的动态范围的单色显示器。

本发明的上述实施例假定每一个光源的光谱的输出在用于显示分量图像的每一个强度下是相同的。为了论述的目的，光源的光谱输出定义为作为光谱可见部分中的波长的函数的光源相对强度。如果通过将第一光谱的每一个点乘以独立于波长的常数，第一光源的光谱能够与第一光源的光谱相同，则两个光源定义为具有相同的光谱。

应该注意，能够容许光源的光谱输出的稍微变换。这样的变换将使其中一个子图像的感知的色彩稍微变换。然而，由于所感知的色彩是子图像的强度的加权和，希望这种变换小，因为具有最高强度的子图像趋于占主导地位。还应该注意，在具有三个以上色彩的色彩方案中，能够调节附加色彩和用于对各种色彩进行强度赋值的映射图来校正光谱的变换。

从前述的描述和附图中，本发明的各种变形对于本技术领域的人员将变得明显。因而，本发明的范围仅仅由权利要求限定。

Claims

1.一种显示器，包括：

光源，包括第一发光器，所述第一发光器发出第一光信号，第一光信号具有大于零的第一强度和第二强度，所述第二光强度不同于所述第一光强度；

LCD面板，包括多个LCD元件，每一个LCD元件具有第一状态和第二状态，在所述第一状态，LCD元件使光通过，在所述第二状态，LCD元件阻挡光，所述LCD面板被所述第一光信号照射；

控制器，响应于接收到要由所述LCD面板显示的图像，控制所述LCD元件的状态和所述第一光信号的所述强度，所述图像包括第一子图像和第二子图像，所述控制器当所述第一光信号具有第一强度时使所述第一子图像显示，当所述第一光信号具有所述第二强度时使所述第二子图像显示，所述第一子图像和第二子图像在小于0.03秒的时间段内显示。

2.根据权利要求1所述的显示器，其中，所述第一光信号包括第一波长带中的光，

其中，所述光源进一步包括第二发光器，所述第二发光器产生第二光信号，所述第二光信号具有大于零的第三强度和第四强度，所述第三强度不同于所述第四强度，所述第二光信号包括第二波长带中的光，所述第二波长带不同于所述第一波长带，

其中，所接收的图像包括第三子图像和第四子图像，所述控制器当所述第二光信号具有所述第三强度时使所述第三子图像显示，当所述第二光信号具有所述第四强度时，使所述第四子信号显示，所述第一子图像、第二子图像、第三子图像和第四子图像在小于0.03秒的时间段内显示。

3.根据权利要求2所述的显示器，其中，所述第一子图像首先显示，所述第三图像在所述第二子图像之前显示。

4.根据权利要求1所述的显示器，其中，所述第一发光器包括LED。

5.根据权利要求1所述是显示器，其中，所述第一发光器包括半导体激光器。

6.根据权利要求1所述的显示器，其中，所述第一光源包括光管，所述光管包括透明材料层，所述透明材料层具有顶面、底面和第一边缘表面，所述光管定位成通过所述第一边缘表面接收来自所述第一发光器的光，使得所述光完全从是顶面反射，所述光管包括改变一些所述光的方向使得一些改变了方向的光射出所述顶面的构造，所述LCD面板在所述顶面上。

7.根据权利要求6所述的显示器，其中，所述第一发光器包括布置成线性阵列的多个半导体发光器。

8.根据权利要求6所述的显示器，其中，所述透明材料层包括第二边缘表面，其中，所述光源进一步包括第二发光器，所述第二发光器产生第二光信号，所述第二光信号具有大于零的第三强度和第四强度，所述第三强度不同于所述第四强度，所述第二光信号包括第二波长带中的光，所述第二波长带不同于所述第一波长带，其中，所述第二发光器定位成使得来自所述第二发光器的光通过所述第二边缘表面进入所述透明材料层。

9.一种用于显示图像的方法，包括：

从所述的图像产生第一子图像和第二子图像；

通过使用来自第一光源的第一光强度的光照射所述面板，在LCD面板上显示所述第一子图像，所述LCD面板包括多个LCD元件，每一个LCD元件具有第一状态和第二状态，在所述第一状态，LCD元件使光通过，在所述第二状态，LCD元件阻挡光，所述第一光源由所述强度下的第一输出光谱来表征，其中，所述第一强度不同于所述第二强度，所述第一强度和第二强度都大于零；

通过使用来自所述第一光源的第二光强度的光照射所述面板，在所述LCD面板上显示所述第二子图像，其中，所述第一子图像和第二子图像在小于0.03秒的时间段内显示。

10.根据权利要求9所述的方法，进一步包括从所述图像产生第三子图像和第四子图像；

通过使用来自所述第二光源的第三光强度的光照射所述面板，在所述LCD面板上显示所述第三子图像，所述第二光源由所述第三光强度下的第二输出光谱进行表征，所述第二输出光谱不同于所述第一输出光谱，所述第三强度不同于所述第四强度，所述第三强度和第四强度大于零；

通过使用来自所述第二光源的第四光强度的光照射所述面板，在所述LCD面板上显示所述第四子图像，其中，所述第一子图像、第二子图像、第三子图像和第四子图像在小于0.03秒的时间段内显示。

11.根据权利要求9所述的方法，其中，所述第一强度下的所述第一光谱输出与在所述第二强度下的所述第一光谱输出相同。

12.根据权利要求9所述的方法，其中，所述图像分成所述第一子图像和所述第二子图像取决于所述第一强度下和所述第二强度下的所述第一输出光谱。