[发明专利]减轻场序彩色显示系统中的色分离伪像的机构

说明书

本申请是国际申请日为2006年8月1日并于2007年11月26日进入中国国家阶段的申请号为200680018464.9、发明名称为“减轻场序彩色显示系统中的色分离伪像的机构”的发明申请的分案申请。

技术领域

本发明一般涉及显示技术领域，尤其涉及在基于投影的系统或直观式系统中利用场序色彩原理来生成色彩信息的显示器。

背景信息

使用场序色彩技术来生成色彩的显示系统(基于投影或直观式)被认为在某些特定环境下呈现容易被观众察觉的极不合需要的视觉伪像。场序彩色显示器在快速的刷新周期时间内顺序而非同时发射(例如)图像的红色、绿色和蓝色成分。如果帧速率足够高，且观众的眼睛没有(因目标跟踪或其它头部/眼睛移动)相对屏幕移动，则结果是令人满意的，并且很难与由更常规的技术(即，使用红色、绿色和蓝色亚像素在空间上隔离色彩，而非与场序色彩技术一样地在时间上隔离色彩)生成的视频输出区分开。

然而，在许多显示应用中，观众眼睛相对于显示屏幕确实发生运动(眼睛在眼窝中转动、扫视运动、头部平移运动等)，这种运动通常与目标跟踪(当显示器上的图像在显示器表面上移动时跟随它)相关。在这种涉及当观众跟随显示器屏幕上移动的物体时由眼球运动而驱动的眼睛在眼窝中转动的图像跟踪的情形中，物体的组成原色(例如红色、绿色和蓝色)在不同时刻到达观众的视网膜。即使在每秒60帧的高帧速率下，来自显示器的红色、绿色和蓝色信息也以5.5毫秒的分离到达视网膜。如果视网膜正在转动(正如观众跟踪在显示器上移动的图像(下文称为“目标”)的情形一样)，组成目标的红色、绿色和蓝色信息会在不同位置处撞击视网膜。实际色彩为灰色的目标会分离成以交叠方式沿视网膜旋转路径分布的分离的红色、绿色和蓝色成分。眼睛移动越快，“图像分离(image breakup)”-即由于组成目标的各种色彩的原色成分撞击观众视网膜的位置而导致的这些色彩的分解越严重。这些视觉伪像已被证明是场序彩色显示器在许多苛刻应用中的采用的障碍，这些应用包括用于使用飞行模拟来训练战斗机飞行员的视频系统。这种飞行模拟器中的受训者需要遇到与现实非常接近的环境，并且当受训者期望在瞄准器中看见敌机的灰翼机身时，未恰当交叠的红色、绿色和蓝色幻像的不连续拖影不能构成可接受的模拟目标。

作为更大类的直观式基于场序色彩的设备的代表，通过引用整体结合于此的美国专利No.5,319,491中公开的显示系统示出在这种设备中起作用的基本原理。这种设备能够选择性地抑制在(一般为)平面波导中经受全内反射的光。当这种抑制发生时，受抑区域组成适于外部控制的像素。这种像素可被配置成MEMS器件，更具体地是在两个不同位置和/或形状之间推动可变形膜的平行板电容器系统，这两个不同位置和/或形状中的一个对应于其中因膜与波导没有充分接近而不发生受抑的全内反射(FTIR)的静止的、不活动的状态，另一个对应于其中因充分接近而发生FTIR的活动的、耦合的状态，上述两种状态对应于该像素的关闭和打开状态。这种通常由电气/电子装置控制的基于MEMS的像素区域的矩形阵列在平面波导的顶部活动表面上制成。在适当配置的情况下，这种聚集的基于MEMS的结构用作能够通过充分利用场序色彩和脉宽调制技术来生成色彩的视频显示器。将红光、绿光和蓝光顺序引入到平面波导的边缘，并将像素适当打开或关闭(激活或停用)，使得像素打开(激活)的持续时间确定了从其发射的光的多少，其中灰度由脉宽调制来确定。

其它直观式显示器可使用场序色彩技术，但是用幅度调制代替脉宽调制。例如，具有适当快速开关时间的单色液晶显示器可通过用可足够快速地连续顺序发射红光、绿光和蓝光的背光代替白色背光而变成场序彩色显示器。液晶像素是通过幅度调制而非脉宽调制来调制从其透过的光量的可变不透光窗口。出于相同的原因：图像(目标)的各个原色成分落在移动视网膜的不同位置上从而导致所觉察到的明显的目标分离，这些系统也会出现不期望的视觉伪像，