阅读说明：本技术 显示设备 (Show equipment ) 是由 杜鹏 郭祖强 于 2018-05-17 设计创作，主要内容包括：一种显示设备包括控制器、光源驱动器、光源装置及光调制装置。所述光源装置包括激发光源、波长转换装置及补偿光源,光调制装置包括第一及第二空间光调制器。控制器用于发出驱动信号至光源驱动器以及发出图像信号至光调制装置。激发光源发出第一颜色光,波长转换装置产生第二颜色光及第三颜色光,光源驱动器控制补偿光源发出第一补偿光与第二补偿光中的至少一种。第一空间光调制器在第一时间段依调制第一颜色光与至少一种补偿光产生图像光以及在第二时间段调制第二颜色光,第二空间光调制器在第一时间段调制至少一种补偿光以及在第二时间段调制第三颜色光。(A kind of display equipment includes controller, light source drive, light supply apparatus and optic modulating device.The light supply apparatus includes excitation light source, Wavelength converter and compensatory light, and optic modulating device includes first and second spatial light modulator.Controller is for issuing driving signal to light source drive and issuing picture signal to optic modulating device.Excitation light source issues the first color of light, and Wavelength converter generates the second color of light and third color of light, and light source drive controls compensatory light and issues at least one of the first compensation light and the second compensation light.First spatial light modulator generates image light according to the first color of light of modulation and at least one compensation light in first time period and modulates the second color of light in second time period, and second space optical modulator modulates at least one compensation light in first time period and modulates third color of light in second time period.)

显示设备

技术领域

本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种显示设备，如投影显示设备。

背景技术

目前，空间光调制器(SLM)在投影显示领域获得广泛应用，空间光调制器一般包括LCD、LCOS、DMD等。根据空间光调制器数量进行分类，可分为单片式、双片式与三片式3中系统。在双片式系统中，既存在时序分光，又存在空间分光。通常光源提供蓝激光加黄色荧光(B+Y)的时序光，第一个时序光源提供蓝光照明光，由其中一片空间光调制器对蓝光图像进行调制，第二个时序光源提供黄光照明光，经过光机分为红光和绿光照明光分别照射两片空间光调制器，并同时调制红光和绿光图像。双片式系统能够高效地利用黄光照明光，但会存在的问题是：宽光谱的黄光分为红光和绿光，分得基色的亮度或色纯度较低，例如，为了得到色纯度较好的红光，则将橙光段的光大部分分给绿光，测试红光的亮度会较低，并且绿光的色纯度也相应降低。

具体地，如图1所示，在一种显示设备中，光源提供时序的蓝光和黄光照明光，在分光镜片处分光分别照射两片空间光调制器(SLM1与SLM2)，空间光调制器(SLM1与SLM2)接收图像信号对照明光进行调制，产生调制光在分光镜片合光，最终经过镜头投影出彩色图像。其中，光镜片可以是Green-pass镀膜，也可以是Red-pass镀膜。

如图2所示，在第一个时序，光源提供蓝光照明光，并照射空间光调制器SLM-1产生蓝光图像；在第二个时序，光源提供黄光照明光，经分光镜片分为红光和绿光分别照明空间光调制器SLM-1和空间光调制器SLM-2，分别产生红光图像和绿光图像，从图2可以看出，在第一时序空间光调制器SLM-2是闲置的，光能量没有得到最大化利用。

另外，如图3所示，由于红光和绿光是由黄光分光获得，黄光通常由蓝光激发光激发黄光荧光粉产生，光谱较宽。因此两种基色光的亮度及色纯度相互影响，最终为了配比出符合人眼视觉的白光坐标，根据红绿光亮度比例进行分光，这样得到红绿光的色纯度都不会高，因此所述显示设备显示的图像的色域较窄。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种可实现较宽色域的显示设备。

一种显示设备包括控制器、光源驱动器、光源装置及光调制装置，所述光源装置包括激发光源、波长转换装置及补偿光源，所述光调制装置包括第一空间光调制器及第二空间光调制器，所述控制器用于发出驱动信号至所述光源驱动器以及发出一幅图像的图像信号至所述光调制装置，所述光源驱动器接收所述控制器发出的驱动信号控制所述激发光源发出激发光以及控制所述补偿光源发出第一补偿光与第二补偿光，所述激发光为第一颜色光，所述第一补偿光与所述第二补偿光用于拓展所述显示设备的色域范围，所述波长转换装置用于接收一部分所述激发光产生第二颜色光及第三颜色光，该幅图像的图像信号包括各像素的第一颜色图像信号、第二颜色图像信号及第三颜色图像信号，所述第一空间光调制器用于在一幅图像的调制周期内的第一时间段依据所述第一颜色图像信号调制所述第一颜色光与所述第一补偿光与所述第二补偿光中的至少一种产生图像光以及在该幅图像的调制周期内的第二时间段依据所述第二颜色图像信号调制所述第二颜色光产生图像光，所述第二空间光调制器用于在所述第一时间段调制所述第一补偿光与第二补偿光中的至少一种产生图像光以及在所述第二时间段依据所述第三颜色图像信号调制所述第三颜色光产生图像光。

与现有技术相比较，本发明显示设备中，在所述激发光及受激光的基础上，增加了补偿光源发出补偿光，不仅保证增加所述光源装置的亮度，也可以使得所述光源装置发出的光的色域得到了扩展，进而使得所述显示设备最终显示的图像的色域较宽。此外，所述第一及第二两个空间光调制器在两个时间段均进行图像调制，提高了所述光调制装置的利用率，使得光源装置发出的光得到最大化利用。

附图说明

图1是一种显示设备的结构示意图。

图2是图1所示显示设备的两个空间光调制器的图像调制时序示意图。

图3是图1所示显示设备的光源发出的光的光谱示意图。

图4是本发明第一实施方式的显示设备的结构示意图。

图5是图4所示显示设备的波长转换装置的示意图。

图6是图4所示显示设备的色域范围示意图。

图7是图4所示显示设备的光源控制时序及图像调制时序示意图。

图8是本发明第二实施方式的显示设备的光源控制时序及图像调制时序示意图。

图9是本发明第三实施方式的显示设备的光源控制时序示意图。

图10是本发明第三实施方式及其变更实施方式的显示设备的光源控制时序示意图。

图11是本发明第四实施方式的显示设备的图像调制时序示意图。

图12是本发明第五实施方式的变更实施方式的显示设备的图像调制时序示意图。

图13是本发明第五实施方式的显示设备的校正图像信号产生及处理的原理示意图。

主要元件符号说明

显示设备 100

控制器 110

光源驱动器 120

光源装置 130

光调制装置 140

激发光源 131

波长转换装置 132

补偿光源 133

激光光源 134、135

第一空间光调制器 141

第二空间光调制器 142

第一色域范围 F1

第二色域范围 F2

部分色域范围 P

第一颜色光 B

受激光 Y

第二颜色光 R1

第三颜色光 G1

第一补偿光 R2

第二补偿光 G2

第一颜色图像信号 B₀

第二颜色图像信号 R₀

第三颜色图像信号 G₀

如下

具体实施方式

将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

请参阅图4，图4是本发明第一实施方式的显示设备的结构示意图。本实施方式中，显示设备100为投影显示设备，显示设备100包括控制器110、光源驱动器120、光源装置130、及光调制装置140。控制器110用于发出驱动信号至光源驱动器120以通过光源驱动器120控制光源装置130发光，控制器110还用于发出一幅图像的图像信号至光调制装置140，以使光调制装置140依据该幅图像的图像信号调制光源装置130发出的光从而产生图像光。

具体地，光源装置130包括激发光源131、波长转换装置132及补偿光源133。激发光源131用于发出激发光，波长转换装置132用于接收激发光并将激发光转换为受激光。本实施方式中，激发光源131为激光光源，如蓝色激光光源，激发光为第一颜色光B，即蓝色激光。波长转换装置132具有波长转换材料(如黄色荧光材料)，用于产生黄色荧光作为受激光Y，可以理解，受激光Y为第二颜色光R1与第三颜色光G1的混合光，具体地，第二颜色光R1为黄色荧光中的红色光(即红色荧光)，第三颜色光G1为黄色荧光中的绿色光(即绿色荧光)。

请参阅图5，图5是图4所示显示设备100的波长转换装置132的示意图。波长转换装置132可以为色轮，包括沿圆周方向依序设置的第一分段区域132a及第二分段区域132b，第一分段区域132a上可以设置散射材料，用于接收激发光并对激发光进行散射从而发出所述第一颜色光B，第二分段区域132b上可以设置波长转换材料，用于接收激发光并产生受激光。可以理解，激发光源131与波长转换装置132组成B+Y光源，用于发出第一颜色光B与受激光Y，其中受激光Y包括第二颜色光R1与第三颜色光G1。可以理解，光源装置130可以进一步包括分光元件，用于将所述受激光分光为第二颜色光R1与第三颜色光G1。

补偿光源133用于发出第一补偿光R2与第二补偿光G2中的至少一种，可以理解，第一补偿光R2与第二补偿光G2用于拓展显示设备的色域范围。具体地，第一补偿光R2与受激光Y的第二颜色光R1颜色相同且色纯度大于受激光Y的第二颜色光R1，第二补偿光G2与受激光Y的第三颜色光G1颜色相同且色纯度大于受激光Y的第三颜色光G1。本实施方式中，第一补偿光R2与第二补偿光G2均为激光，如红色激光与绿色激光，补偿光源133包括用于发出红色激光的激光光源134及用于发出绿色激光的激光光源135。可以理解，在变更实施方式中，第二颜色光可以为绿色荧光，第三颜色光为红色荧光，第一补偿光与第二补偿光对应地分别为绿色激光与红色激光。

请参阅图6，图6是图4所示显示设备100的色域范围(即所述光源装置130发出的光的色域范围)示意图。具体来说，光源装置130发出的光中，第一、第二及第三颜色光B、R1、G1的混合光的色域范围为第一色域范围F1，第一颜色光B及第一、第二补偿光R2、G2的混合光的色域范围为第二色域范围F2，第二色域范围F2包括第一色域范围F1且包括位于第一色域范围之外的部分色域范围P。第一、第二及第三颜色光B、R1、G1及第一、第二补偿光的混合光的色域范围为第三色域范围F3，第三色域范围F3为位于所述第一色域范围F1与第二色域范围F2之间任意一个色域范围。可以理解，第一色域范围F1、第二色域范围F2及第三色域范围F3均为三角形区域，且第一、第二及第三色域范围F1、F2及F3的同一颜色的三个顶点在同一条直线上，如第一、第二及第三色域范围F1、F2及F3的三个绿色顶点(g1、g2及g3)在同一条直线上，通过光源驱动器120控制光源装置130发出的第一、第二及第三颜色光及所述第一、第二补偿光的混光比例可以使得光源装置130发出的光的色域范围在第一色域范围F1、第二色域范围F2及第三色域范围F3内动态变化。其中，第一色域范围可以为DCI色域范围，如色域范围DCI-P3；第二色域范围F2可以为REC色域范围，如色域范围REC.2020。

可以理解，控制器110用于接收信号源发出的该幅图像的原始图像数据，并判断依据该幅图像的原始图像数据判断该幅图像的色域范围以及依据该幅图像的色域范围输出所述驱动信号至光源驱动器120及输出该幅图像的图像信号至光调制装置140，从而通过光源驱动器120控制光源装置130发出的第一、第二及第三颜色光B、R1、G1及所述第一、第二补偿光R2、G2的比例及时序，以及控制光调制装置140依据该幅图像的图像信号及对应的调制时序进行图像调制进而产生与该幅图像的原始图像数据的亮度及色域范围一致的图像光。具体地，可以理解，通过光源驱动器120控制光源装置130发出的第一、第二及第三颜色光B、R1、G1及所述第一、第二补偿光R2、G2的混光比例，可以使得光源装置130发出的光的色域范围随着该幅图像的色域范围的变化而变化，光调制装置140输出的图像光的色域范围随着该幅图像的色域范围的变化而变化，从而显示设备100实现动态色域。

本实施方式中，光调制装置140包括第一空间光调制器141及第二空间光调制器142，其中第一空间光调制器141及第二空间光调制器142可以均为DMD空间光调制器。所述第一空间光调制器141用于依据所述第一颜色图像信号调制所述第一颜色光产生图像光以及依据所述第二颜色图像信号调制所述第二颜色光产生图像光，所述第二空间光调制器142用于所述第一颜色图像信号、第二颜色图像信号及第三颜色图像信号中的一种调制所述第一补偿光与第二补偿光中的至少一种产生图像光以及依据所述第三颜色图像信号调制所述第三颜色光产生图像光。

请参阅图7，图7是图4所示显示设备100的光源控制时序及图像调制时序示意图。该幅图像的调制时间包括第一时间段与第二时间段。该幅图像的图像信号包括各像素的第一颜色图像信号B₀、第二颜色图像信号R₀及第三颜色图像信号G₀。

在第一时间段，光源驱动器120接收控制器110发出的驱动信号控制激发光源131发出激发光，激发光为第一颜色光B，激发光被引导至第一空间光调制器141。

在第二时间段，光源驱动器120接收控制器110发出的驱动信号控制激发光源131发出激发光，波长转换装置132将激发光转换为受激光Y，受激光Y包括第二颜色光R1与第三颜色光G1，第二颜色光R1被引导至第一空间光调制器141，第三颜色光G1被引导至第二空间光调制器142。

进一步地，在第一时间段与第二时间段，光源驱动器120还依据驱动信号控制补偿光源133发出第一补偿光R2与第二补偿光G2中的至少一种，第一补偿光R2与第二颜色光R1颜色相同且色纯度大于第二颜色光R1，第二补偿光G2与第三颜色光G1颜色相同且色纯度大于第三颜色光G1，第一补偿光R2与第二补偿光G2中的至少一种被引导至光调制装置140。其中，光源驱动器110可以依据该幅图像的原始图像数据的色域范围控制补偿光源133发出的第一补偿光R2与第二补偿光G2的强度。

具体地，本实施方式中，第一空间光调制器141在第一时间段接收第一颜色光B及第一补偿光R2，故第一空间光调制器141在第一时间段依据第一颜色图像信号B₀调制第一颜色光B及第一补偿光R2产生图像光，第二空间光调制器142在第一时间段接收第二补偿光G2，故第二空间光调制器142在所述第一时间段依据第一颜色图像信号B₀调制第二补偿光G2产生图像光。

第一空间光调制器141在第二时间段接收第二颜色光R1及第一补偿光R2，故第一空间光调制器141在第二时间段依据第二颜色图像信号R₀调制第二颜色光R1及第一补偿光R2产生图像光，第二空间光调制器142在第二时间段接收第三颜色光G1与第二补偿光G2，故第二空间光调制器142在所述第二时间段依据第三颜色图像信号G₀调制第三颜色光G1与第二补偿光G2产生图像光。

与现有技术相比较，本发明显示设备100中，在激发光及受激光的基础上，增加了补偿光源133发出补偿光，不仅保证增加光源装置130发出的第二颜色光(包括受激光Y的第二颜色光R1与第一补偿光R2)及第三颜色光(包括受激光Y的第三颜色光G1与第二补偿光G2)的亮度，进一步地，由于补偿光的色纯度大于受激光，也使得光源装置130发出的光的色域得到了扩展，进而使得显示设备100最终显示的图像的色域较宽。此外，第一及第二两个空间光调制器141、142在两个时间段均进行图像调制，提高了光调制装置140的利用率，使得光源装置130发出的光得到最大化利用。

请参阅图8，图8是本发明第二实施方式的显示设备的光源控制时序及图像调制时序示意图。第二实施方式的显示设备与第一实施方式的显示设备基本相同，也就是说，上述对第一实施方式的显示设备的描述基本上可以适用于第二实施方式的显示设备，二者的区别主要在于：第二实施方式中，在第一时间段，光源驱动器依据该幅图像的原始图像数据的色域范围控制补偿光源发出的第一补偿光R2的强度，以及控制补偿光源发出的第二补偿光G2的强度为恒定值(如最大值)，第二空间光调制器则在依据校正图像信号调制第一补偿光与第二补偿光中的至少一种(如所述第二补偿光)产生G2图像光，校正图像信号是依据第一颜色图像信号、第二颜色图像信号及第三颜色图像信号中的至少一种计算获得，本实施方式中，所述校正图像信号为所述第一颜色图像信号B₀的a倍，所述a为大于等于0小于等于1的常数，a也可以成为常数算子，可以理解，a的取值可以依据该幅图像的原始图像数据亮度或色域范围来确定。

所述第二实施方式中，发出第二补偿光G2的补偿光源的强度为恒定值，但是通过常数算子a计算输入第二空间光调制器142的校正图像信号，可以达到与第一实施方式同样的技术效果。

图9是本发明第三实施方式的显示设备的光源控制时序示意图。第三实施方式的显示设备与第一实施方式的显示设备基本相同，也就是说，上述对第一实施方式的显示设备的描述基本上可以适用于第三实施方式的显示设备，二者的区别主要在于：第三实施方式中，光源驱动器控制激发光源在第一时间段发出的激发光的强度大于在第二时间段的强度。具体地，可以控制激发光源在第一时间段的驱动电流大于在第二时间段的驱动电流。

因第一及第二实施方式中，通过增加第一及第二补偿光R2与G2，显示设备最终发出的第二颜色光不仅色纯度提高了，亮度也提高了，但由于第一颜色光B的亮度并没有提高，因此，在第三实施方式中，通过在第一时间段增加第一颜色光B的光强度，可以对第一颜色光B进行补偿，达到提高第一颜色光B亮度的效果。

此外，如图10所示，在第三实施方式的一种变更实施方式中，也可以通过增加第一时间段的激发光的占空比(即第一颜色光B在B+Y光源出光的占比)来对第一颜色光B进行补偿，达到提高第一颜色光B亮度的效果。该变更实施方式中，激发光源131在第一时间段与第二时间段的光强度可以相同，但在一幅图像的调制时间不变的情况下，第一时间段可以长于第三实施方式中的第一时间段，相应地，第二时间段可以短于第三实施方式中的第二时间段，具体地，所述显示设备的波长转换装置的第一分段区域的长度可以变长，第二分段区域的长度可以相应减少。此外，由于第一时间段与第二时间段时间的变化，各颜色的图像信号的灰阶值需要相应调整，即使得所述两个空间光调制器(特别是DMD等数字调制器)在新的占空比内下实现8bit或其他位数的各灰度级。

可以理解，所述第三实施方式主要通过调幅的方式对光源装置发出的第一颜色光B进行补偿，第三实施方式的变更实施方式主要通过调频的方式对光源装置发出的第一颜色光B进行补偿，二者可以达到基本一致的技术效果。

图11是本发明第四实施方式的显示设备的光源控制时序及图像调制时序示意图。第四实施方式的显示设备与第二实施方式的显示设备基本相同，也就是说，上述对第二实施方式的显示设备的描述基本上可以适用于第四实施方式的显示设备，二者的区别主要在于：第四实施方式中，第二空间光调制器在第一时间段依据校正图像信号f(H)调制第二补偿光G2产生图像光，校正图像信号f(H)可以依据第一颜色图像信号B₀、第二颜色图像信号R₀及第三颜色图像信号G₀中的至少一种计算获得，本实施方式中，校正图像信号f(H)＝a*f(B)+b*f(G)，其中，a为大于等于0小于等于1的常数，b为大于0且小于等于1-a的常数，f(B)与f(G)分别代表第一颜色图像信号B₀与第三颜色图像信号G₀。

第四实施方式中，补偿光源发出的第二补偿光G2的强度可以恒定(如为最大值)，第二空间光调制器依据利用图像算子H计算的校正图像信号对第二补偿光G2进行调制，可以一方面用于修正第一颜色光B(蓝光基色)，另一部分用于补偿第三颜色光G1的亮度和色纯度。

由于第二空间光调制器在两个时间段均进行第二补偿光G2的补偿，因此可以提高图像的亮度或保持同样的亮度而减少补偿光源数量的使用，进而降低成本。

进一步地，在校正图像信号算法上，第一时间段的第二空间光调制器输入信号既包含了第一颜色光B的修正信号，又包含第三颜色图像的信号，并且信号不能溢出灰阶，本实施方式具体采用的一些线性算子实现图像信号计算，如在第二实施方式中常数算子a的基础上，在接入第三颜色图像信号的同时引入另一个常数算子b，使得最终输入第二空间光调制器的新图像信号f(H)＝a*f(B)+b*f(G)，其中b>0且b≤1-a，当b＝1-a时第二空间光调制器在第一时间段得到最大化利用。

综上所述，考虑到为了保持图像亮度，减少给第二空间光调制器提供第二补偿光G2的补偿光源的数量、降低成本，根据上述图像算法H，在第二空间光调制器在第一时间段对其第二时间段无亮度贡献的情况下，补偿光源G2的数量可以降低到原来1/(1+b)。

图12是本发明第四实施方式的显示设备的光源控制时序及图像调制时序示意图。第五实施方式的显示设备与第四实施方式的显示设备基本相同，也就是说，上述对第四实施方式的显示设备的描述基本上可以适用于第五实施方式的显示设备，二者的区别主要在于：第二空间光调制器还用于在第一时间段依据校正图像信号f(L)调制所述第二补偿光G2产生图像光，校正图像信号f(L)可以依据第一颜色图像信号B₀、第二颜色图像信号R₀及第三颜色图像信号G₀中的至少一种计算获得，本实施方式中，校正图像信号f(L)＝a*f(B)+b*f(G)，其中，a为大于等于0小于等于1的常数，假设所述校正图像信号f(L)为n bit的图像信号，b＝(2ⁿ-1)/Gmax-a*Bmax/Gmax，f(B)与f(G)分别代表第一颜色图像信号B₀与第三颜色图像信号G₀，Bmax为该幅图像数据中各像素的第一颜色图像信号B₀中的最大值max{f(B)}，Gmax为该幅图像数据中各像素的第三颜色图像信号G₀中的最大值max{f(G)}。

具体地，如图13所示，校正图像信号f(L)的产生及处理的步骤可以包括：

接收该幅图像的各像素的第一颜色图像信号B₀及第三颜色图像信号G₀；

获取该幅图像数据中各像素的第一颜色图像信号B₀中的最大值Bmax与该幅图像数据中各像素的第三颜色图像信号G₀中的最大值Gmax；

依据公式b＝(2ⁿ-1)/Gmax-a*Bmax/Gmax计算b值；

利用公式f(L)＝a*f(B)+b*f(G)计算校正图像信号f(L)；

将校正图像信号f(L)提供至第二空间光调制器。

以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。