基于液晶显示器中子象素的光亮度特性调节子象素的亮度值制造技术

减少图像中具有中间色调光亮度的子象素数，改善液晶显示器（ＬＣＤ）（１１２）的观察角特性。在优选实施例中，第一表格的条目将ＬＣＤ中至少一个观察角方向上的子象素亮度值和子象素光亮度值关联起来。第二表格将目标亮度值与高于和低于目标值的亮度值关联起来。根据第二表格来修正相邻子象素的亮度值，从而减少具有中间色调光亮度的子象素数。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及液晶显示器(LCD)，尤其涉及液晶显示器观察角的改善。
技术介绍
大多数现代液晶显示板在明暗态间的子象素亮度值范围上都会出现不好的观察角特性(作为观察角的函数的色移和级反转)。在这些显示器所用的各种液晶模式中，最常用的是扭转向列模式(TN模式)，它具有比其他模式更不好的观察角特性。一般地，采用常白模式(normally white mode)，全亮态与所施加的低电压相应，全暗态与所施加的高电压相应。显示图像的元素通常被称为象素，其中的每个象素常常由三个子象素即红、绿、兰子象素构成。典型的LCD具有条形象素，其中所述的象素为正方形，且所有子象素的形状呈具有整个象素高和整个象素三分之一宽的纵条形。对于所述的常白模式，对每种颜色采用8比特驱动，其所施加的最高电压对应于零亮度值，所施加的最低电压对应于255亮度值。亮度值也被称为数字象素级或数模转换值(DAC值)。当在液晶单元间隙上施加电压时，光传输在不同角度上的这种变化导致所述的不好的观察角特性。在相对于显示器表面法线方向入射的观察角上，光亮度随着数字象素级增加，其基本上符合通常被称作伽马曲线的指数律。图1是一条理想的伽马曲线，表示法线入射时光亮度与数字象素级之间的关系。在偏离法线入射的观察角处，该伽马曲线发生变形。对于一个给定的数字象素级，光亮度随观察角发生很大的改变。图2表示在所有观察角上作为数字象素级的函数的相对光亮度变化的一般趋势。光亮度的变化与象素值间的相关性是非单调的，其最大变化发生在暗亮态间某处的一个象素值范围内。Ohi等人的美国专利No.5,847,688中描述了一种给数据驱动器在每隔一帧时提供一套新的模拟参考电压的技术。这需要给显示板的驱动电子线路附加一个专门的电路。为使其正常工作，该方法要求在每两帧或更多帧时变换不同伽马曲线所对应的参考电压。这对于给象素连续提供正和负电压是必须的。当帧频为60Hz时，伽马曲线的转换频率将为小于或等于30Hz。如果两条伽马曲线间的光亮度调制足够大(这是改善其观察角特性所要求的)，则将发生闪烁。人对闪烁的视觉灵敏度在约10Hz达到峰值，在30Hz的灵敏度已经是很大了。另一方面，如果液晶的响应速度不足以在两帧时间内完全响应，那液晶取向矢(director)将在单元结构中保持一个平均位置，则光亮度将不会随时间而变。所得的光亮度将为两条伽马曲线的平均值，不会改善观察角特性。Ikezaki等人的美国专利No.5,489,917中描述了一种从通常状态变化出参考电压组的技术，使得最低参考电压增加以抑制级反转。对于具有一般摩擦和偏振器结构(rubbing and polarizerconfiguration)的TN模式的LCD来说，这种方法仅在上方(向下看)改善观察角特性。级反转条件在下方(向上看)更强，所以这种方法并没有考虑到纵向上观察角特性中最值得注意的缺陷。这种方法要求整个参考电压范围都降低，但这将大大减小显示板的动态范围和反差比。G.S.Fawcett和G.F.Schrack在“Halftoning Techniques UsingError Correction”，Proceedings of the SID，Vol.27/4，pp.305-8(1986)中描述了在任何具有有限灰度级性能的设备、显示器或打印机上产生半色调象的通用算法。Feigenblatt等人的美国专利No.5,254,982中描述了一种利用时变相移的半色调方法，用于具有相对较少强灰度级值的液晶显示器。Fawcett等人和Feigenblatt等人的目的在于为具有有限灰度级的设备提供近乎连续的色调图象。本专利技术将用于具有全灰度级性能的液晶显示器，且充分利用这种全灰度性能。最后，Fawcett等人和Feigenblatt等人的技术没有提供利用半色调处理改善观察角特性的方法。在Honeywell和Hosiden公司所作的工作中，一种分裂象素(split pixel)结构已被用于增加TN模式的薄膜晶体管液晶显示器(TFTL(D))中可接受的观察角范围。这个工作已被多篇文章描述Sarma等人的“Active-Matrix LCDs Using Gray-Scale in HalftoneMethods，SID Digest，pp.148-150(1989)”；Sarma等人的“AWide-Viewing-Angle 5-in.-Diagonal AMLCD Using HalftoneGrayscale”，SID Digest，pp.555-557(1991)；Sunata等人的“A Wide-Viewing-Angle 10-inch.-Diagonal Full-Color ActiveMatrix LCD Using a Halftone-Grayscale Method”，Int.Display Res.Conf.Record，pp.255-257(1991)；Ugai等人的“Deployment ofWide-Viewing-Angle TFT-LCDs Using Halftone Gray-ScaleMethod”，Electronics and Communications in Japan，Pt.2，Vol.80，No.5，pp.89-98(1997)。Ohi等人在其美国专利No.5,847,688中也给出了对这项工作的概述。在该项技术中，每个子象素都被分成两个更小的次级子象素。一个附加存储电容器与两个次级子象素的不同负载电容结合使用，以给所述的两次级子象素提供不同的象素电压。这样，对于施加给两个次级子象素的组合的特定子象素电压来说，次级子象素的传输是不同的。该项技术被其作者们描述为“半色调灰度级法”。这种方法中的半色调的含义在于一个次级子象素比另一个次级子象素亮。由于施加给次级子象素的电压比随电容比而变，所以，对于所有子象素级来说电压比几乎相等。对于特定的子象素电压和不同次级子象素电压来说，这两个次级子象素的传输和观察角特性是不同的。通过把来自两个次级子象素的光混合在一起，则观察角特性也被混合，且相对于单一子象素而言其观察角特性也得以改善。这种方法的主要缺点在于在玻璃板上的阵列中需要特殊的子象素结构。迄今为止，这种技术已成功用于飞机座舱中的娱乐显示器，其包括159×477微米小尺寸的子象素。由于象素面积的减小，所以附加存储电容和次级子象素结构变得更难以实现。这就限制了这种方法在计算机信息显示器中的应用程度，在计算机信息显示器中需要大量的高密度的象素。例如具有每英寸200象素的显示器需要约42×126微米尺寸的子象素。Ogura等人的“A Wide-Viewing-Angle Gray-Scale TFT-LCDUsing Additive Gray-Level Mixture Driving”，SID Digest，pp.593-596(1992)中描述了一种利用附加灰度级混合驱动法来改善TFTLCDs观察角特性的技术。在该技术中，施加给奇数列象素的象素电压与施加给偶数列象素的象素电压不同。列间的电压差保持恒量，其略小于液晶材料的阈值电压。这项技术需要一个双排(dual-bank)数据驱动器配置，其中，列交本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在具有多个子象素的显示器上生成显示图像的方法，包括以下步骤：　　　　提供数字形式的光亮度数据，在至少一个观察角方向，对于亮度值的一个范围，所述的光亮度数据将亮度值与表征所述子象素光亮度的相应光亮度值关联起来；　　　　提供一组表示所述图像的一部分的色彩的子象素数据元素，其中每个所述的子象素数据元素都具有一个亮度值；　　　　基于所述光亮度数据，修正所述组中的所述子象素数据元素的亮度值，以减小其光亮度值位于亮光亮度值与暗光亮度值之间的一个中间色调光亮度值范围内的子象素数；和　　　　输出所述组中所述子象素数据元素的修正亮度值，以显示在所述显示器上。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：保罗F格利伊尔，肯尼思C霍，理查德I考夫曼，史蒂文E米尔曼，格里哈德R汤普森，史蒂文L赖特，沙伊W吴，
申请(专利权)人：国际商业机器公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]