此发明为在彩色显示屏上形成电子式色素控制提供一种方法，此方法就是对在彩色显示屏上产生的象素进行单独的彩色控制，这种方法至少使用两个光阀（10）和一个为这些光阀分别发射至少两种基色（红、绿、兰）的共用光源系统（5），其组成为：

-光源系统（5），可分别为每种基色（红、绿、兰）而被触发成含有不同基色成分的可转换的光源。

-控制线路（1～4），用来控制每个光阀（10）的传输，以达到所希望的彩色信号强度。

本发明也包括实现此项技术的彩色显示器。

电子彩色显示的最普通办法，是采用一般电视机中使用的荫罩管。一般它是建立在用三束电子束（7）激发相邻放置的色素三基色组的基础上的。这种显示的整个屏幕含有大量彩色象素或彩色象点。此类型的彩色显示的均匀彩色感要求在观察者和屏幕之间要有足够的距离，以使三基色组的色素在观察者的视觉中组合成无离散感觉的彩色象点。

彩色显示除用电子束激发外，还存在着建立在激发相邻色素基础上的彩色显示。例如，矩阵控制荧光等离子显示，原则上能产生与荫罩显像管（16）相等效的显示。这些显示器件属于有源显示元件类型，其特征为有源发射色素光。

具有并行控制相邻色素的彩色显示，也能够由光阀矩阵控制光的传输而组成，在光路上辅以滤色器和在显示器后面的光源（4、8、 10）。这样的光阀矩阵一般是用液晶（LC）元件实现的。其中每个象点一般含有三个分别并行控制的发光元件，每个发光元件都经过其兰、绿或红滤色镜而受到调谐以传输一种基色。其光源频谱必须相应地在整个基色波长范围内都含有足够的能量。具有滤色镜的液晶光阀矩阵彩色显示，已经被用在小型电视接收机中，它与传统的显象管相比，具有重量轻，外形尺寸小的优点。连同其他由于每种基色的光源发射仅仅是被有效地通过象点面积的三分之一而传输的这一事实所造成的因素，具有相邻基色光开关的彩色显示的缺点之一是其传输效率相当低。实际上，由于在光阀之间有不可避免的交界区，使其有效光阀面积甚至更小。

所有相邻色素显示的办法，都受到与基色素之间的相对距离直接有关的彩色会聚不足的限制。这个缺点在彩色图形显示和其它需要高清晰度的彩色显示中，更加明显。

改进彩色会聚的一个解决办法是使用所谓的透射显象管，在该管中，显象管屏幕上的光发射层是由对基色（12）具有不同发射波长的荧光层重迭组成。其发射波长能用改变已被激活的电子束的能量来加以迭泽，并以此控制穿透深度，以达到所需波长的荧光层。但是，透射型显象管不能包括全部可见色谱。由于复杂的电子束加速电压的电子控制，这种类型显象管的控制是不方便的。因此透射显象管仅在特殊应用中使用。

近来解决办法的另一进展，是把彩色显示与两种基色的顺序色场相组合。在这种情况中，两个基色象场是用单一的彩色显象管，辅以分离彩色用的色偏振器和用来选择顺序色场（1、14）的液晶色分离器而形成的。然而，在这种显示中，其色彩等级受到两种基色及其 组合等级的限制。在该系统中，为了产生无闪烁的彩色图象;其液晶色分离器，在这种情况下为偏振分离器，其先决条件是其能在大约100-120赫兹的频率下工作。参考文献（1）中所述的液晶元件的亮和灭的时间，约为1毫秒。这将足以满足此要求。这种解决办法的基本局限性是其色谱被局限在两种基色成分的组合之内，同时由于偏振器的传输效率低而亮度损失大。

在彩色图象投影显示中，其彩色图象，通常是把由各基色通道分别产生的基色图象相加而成。这些图象被在把基色图象投影到单个的屏幕（13）上的光学透镜系统中组合而成。

此发明彩色显示方法的目的，是要消除传统的彩色显示方法中所发现的上述缺点，并提出一个全新的彩色显示方法，和在由光源系统和用光阀形成的象素所组成的色素显示中提供解决彩色控制的方法。

根据本发明，“同步阀”方法以同步于顺序基色脉冲的光阀来实现彩色显示中象素的彩色控制;而顺序基色脉冲，则是由所包括的光源系统分别产生的。因此，对于系统中的背后投影光源来说，光阀的作用如同一个传输控制开关。根据由象素加入色谱中基色成分的强度所要求的基色成份激发时间，光阀的传输被驱动到适当的能级。在光源系统中，各基色都被产生为各个短暂的色光脉冲，为了使由象素加入的彩色具有连续而无闪烁的感觉，这些脉冲的顺序脉动速率要有足够高的速率。在同步阀方法中，由于每个象点各用一个光阀并有理想的彩色会聚，从而容易产生加色。

与本发明一致的“直接观察”型同步阀彩色显示中，其组成部分为：一个带有光阀类型象素矩阵或光阀群的显示屏;一个在显示屏后产生基色光脉冲的光源系统以及一个由控制电路使这些基本单元同步 工作的同步电路。

在投影型中，其同步阀显示的组成为：光源系统;光阀矩阵;其控制线路以及把由光阀系统产生的图象投影到独立的投影屏幕上的光学系统。

更准确地说，与发明相一致的方法，其特征为：

-基色成分（红、绿、蓝）是以交变光周期的形式产生于光源系统（5）中的，并至少以25赫兹的重复频率，一次发射一种基色。

-每个象素的彩色是由调整每个光阀（10）的传输来产生的。对每个光阀的调整，应与每种基色成分的基色发射周期相同步，该基色成分应与产生所希望的加色感成比例。

与本发明一致的彩色显示，其相应特征为：

-彩色显示包括一个同步单元（4），它以至少为25赫兹的重复频率，分别地和顺序地激发光源系统（5）的几种基色（红、绿、兰）。

-控制电路（1、2、4）的设置，使对每个光阀（10）的驱动，都同步于同步单元（4），以便当任何一种基色（红、绿、蓝）源处于激活状态时，经过其相应的光阀（10）所传输的光强，都分别与由光阀（10）所产生的加色中的基色成分量值成比例。

用此发明可获得相当大的优点，由于全部基色成分是受同一光阀控制，因而其本身具有理想的彩色会聚。这在任何使用相邻基色素的显示中，都是不可能得到的。当作为受控象素的每种基色都使用同一个光阀时，所获得的传输，与含有相邻色素的象素相比，是其三倍，实际上甚至会更高些。由此还得到另一个优点，就是每种基色源仅在象素的相应基色成分持续期间被激活。根据此发明的方法，所给出的 透射效率超过相邻色素显示效率的三倍。

由连续光谱源，通过滤光镜而产生的基色，其色纯度或单色性，一般比由单色光源产生的要差些。因此，根据此发明的方法，可得到的另一个优点，是在色座标系统中，有效大的色调覆盖。此外，当同以相邻色素为基础的解决办法相比时，该系统的优点之一是，其单独受控光阀元件，从数量上减少了三分之一（1/3）。这就简化了光阀矩阵的结构。同步阀显示的光阀矩阵还可省去了光阀矩阵中的滤色镜。此发明中的光阀所要求的工作速率，约为相邻光阀办法中的三倍，虽然，具有现代技术水平的光阀结构，也是可以达到这种速率的，例如参考文献2、3、15、19、20中所指的光阀型号都有足供此用的速率。

这些优点同其它优点和特征一起作为附录刊补于表一和二中。表中将同步阀显示同以光阀和光源相组合为基础的先有技术的彩色显示进行比较。该比较包括了参考文献4和1中的显示办法的比较。前者为有相邻光阀元件和滤色镜的并行彩色显示;后者为用光阀分离交变基色场的场序制彩色显示。参考文献（17）中的显示办法，是由一个后面的迭色光源和一个光阀显示组合成的。它不是从彩色显示的使用观点设计的，而是一种具有选择显示色彩的装置的单色显示，其色彩选择是靠改变后面的投影光源的颜色而实现的。

比较表中与同步阀和场序制显示有关的临界闪烁频率一项，指的是光或图象场的重复速率，在该速率时人眼可把重复出现的光或图象汇集成连续的光或图象信息。实际上，临界闪烁频率取决于亮度，表面型式，反差以及与观察者有关的光或图象的因素。一般的临界闪烁频率为超过25赫兹，见参考文献（18）。

下面将借助于和附图一致的示范实施例，对本发明加以更详细地研究。

图1a和图1b所示为与本发明一致的一个显示实施例的正视图和侧视图。

图2a所示为与本发明一致的显示实施例的方框图。

图2b所示为放大了的一个液晶光阀驱动电路的基本线路图。

图2c所示为放大了的一个液晶光阀驱动电路和输入锁存器相连接的实施例的基本线路图。

图3a所示为在整个水平扫描期间，与本发明一致的实施例的各不同部分的信号定时图。

图3b所示为在整个水平扫描期间、与本发明一致的、带有输入锁存器的实施例的各不同组成部分的讯号定时图。

图4a和4b所示分别为与本发明一致的另一实施例的正视图和侧视图。

图5a和5b分别示出与本发明一致的第三个施实例的正视图和侧视图。

图6a和6b分别示出与本发明一致的第四个实施例的正面图和侧视图。

图7a和7b分别示出与本发明一致的第五个实施例的正面图和侧视图。

图8a所示为与本发明一致的、用于投影显示实施例的原理图。

图8b所示为图8a中的实施例所用的旋转的分色滤光镜的正视图。

图9a、9b和9c所示为与本发明一致而用在叫做混合显示中的 实施例。

图10a和10b示出相邻色素显示光阀和同本发明一致的显示光阀、这两者分别在显示屏上所形成的色素区域之间的比较。

根据本发明的方法实施的显示装置，是由图1a和1b中所示的基本部件构成的，它们是：光阀矩阵9和具有基色光源6、7、8的光源系统，以及驱动电路1……4，该电路根据本发明的方法适当地控制光阀矩阵9和光源系统6、7、8的同步工作。

光阀矩阵9是用光阀元件10填满的。在相应的基色图象产生期间，这些光阀元件被驱动到相当于在象素中显示出基色的色强的传输能级。光阀元件10所要求的响应时间约为2毫秒或更短。周期为几毫秒的TiR、TiG、TiB（图3a、3b）就能有效的把象场信息输入光阀矩阵9。为了达到尽可能高的效率，光源6、7、8仅在TaR、TaG、TaB时间被激发;在TaR、TaG、TaB期间与每种基色红、绿、蓝相应的图象信息全被传送到光阀矩阵9，同时光阀元件10被控制到它们的相应传输能级。

在先有技术工艺基础上，实现光阀矩阵的最简单的办法是由薄膜晶体管驱动的液晶光阀矩阵，大致上同相邻、滤色光阀元件的先有技术的光阀矩阵的方法相同。

与本发明一致的显示，能用示于图2a和2b中的下列主要部件来实现。

部件1：视频信号存储器，用以把输入信号变换成与显示相协调的串行形式。

部件2：数据输入驱动器，用以控制光阀矩阵列C1……Cm。

部件3：选择器，用以选择光阀矩阵行r1……rn。

部件4：定时电路和电源。

部件5：光源系统，是由各自发出红、绿、兰色的、单独激发的、基色发射光源6、7、8所组成的。

部件9：液晶光阀矩阵，它的光阀元件9是由集成薄膜晶体管阵列来驱动的。

部件15（图2b）：驱动一个单独的光阀元件10的薄膜晶体管15的栅极G，被连接到由矩阵行选择器部件3控制的矩阵行ri上。薄膜晶体管15的漏极D被连接到矩阵9的列线Ci上。数据驱动器2通过它把相应元件的亮度信息，经过在点12上的薄膜晶体管源极S，送到由液晶元件形成的电容上去。液晶元件16的另一个电极为共用电极17。

部件49：在光源系统5中的光源6、7、8的驱动器。

根据本发明，所谓的同步阀显示，是以光阀元件10的下列性能为必要条件的：

a、响应时间≤2毫秒。

b、整个基色谱成分的传输能级是可以控制的。

在先有技术的解决办法中，锆钛酸铅镧光阀（3、15）和铁电液晶光阀（19、20），可最好地满足其响应要求。光电演释元件（2）也符合对响应的要求。所提到的各种元件类型对于全部基色成分红、绿、兰的传输都可以用横跨在元件上的横向电场进行控制。

对于具有大量元件的光阀矩阵结构来说，由于液晶元件的控制电压较低以及其他原因，与锆钛酸铅镧元件相比，已可生产出较好的液晶元件。用薄膜晶体管（TFT）驱动的液晶矩阵已经可得到最好的结果。在先有技术解决办法中，光阀矩阵里的每个液晶元件，一般都由 一个薄膜晶体管驱动，薄膜晶体管的栅极和漏极被连接到光阀矩阵9（图2b）的引线ri和列线Ci上。经过每个列线Ci施加的驱动电压，通过被来自矩阵行选择线的驱动信号的驱动而导通的薄膜晶体管信道，被传送到液晶元件形成的电容上。为了加大元件的时间常数，一般在该电容上并联一个薄膜电容器，以便达到相邻色素显示的一般要求（20毫秒）的存贮时间。与本发明一致的显示方法，甚至要用矩阵元件的存贮时间为1/3×20毫秒来工作。与此相比，由于根据相邻色素矩阵的解决办法一般把较长的响应时间设置在≤30微秒，所以与本发明一致的显示方法的响应时间必须为≤5微秒。

用薄膜晶体管驱动元件的另一种结构（图2c）是要另外包括一个作为输入锁存器的薄膜晶体管，它能使在前一场显示期间，对显示的场无干扰地把下一场信息送入矩阵。亮度信号被存贮在电容器60中，并且通过电极62把所有基色素中的薄膜晶体管61导通时接通到光阀元件上。

图3a示出与本发明一致的显示的信号定时图，图中光阀矩阵9，是用叫作薄膜晶体管-液晶结构实现的。控制矩阵9的方法叫做“一次一线”。信号定时由同步于输入视频信号的定时单元4所控制。

基本上作时序tt（即20毫秒）包括有三个顺序的子时序tR、tG和tB，在子时序期间，产生红、绿和兰色的各子场。此外，三个子时序中每个子时序还包括两个基本工作周期。在其第一个工作周期的tir、tiG、tiB时，把经过列线C1……Cm的每个子场的视频信息，一次一个地传送到光阀矩阵9的行（r1……rm）元件上去。加在液晶元件上的控制电压示于图3a中，如波形r1、C1……Cm;rn，C1……Cm。在其第二个基本周期taR、taG、taB是留作激发 光源的时间，以便分别在taR期间从红色光源发出红光脉冲，在taG期间从绿色光源发出绿光脉冲，以及在taB期间从兰色光源发出兰光脉冲。除基本周期外，子时序tR、tG、tB必须留出作为光阀转换状态的时间τLG以及光源关断延迟时间τR、τG、τB。图3b示出带有输入存贮器的光阀矩阵的相应时序，子时序以及基本周期。在这种结构中，基本周期ta和ti可以同时发生。对于输入存储器的启动脉冲就需要一个附加时序，其持续时间与输入的写入脉冲的量级相同。

显示的光源系统5，由红、绿、蓝基色的光源组成，这些基色光源均各在≤3毫秒的脉冲持续时间内接受控制。

基色光源6、7、8可以用若干先有技术的光源结构中的任何一种来实现，这些基色光源必须对观察者等同地显示。一个最佳的光源是一种透明的、平面及外形尺寸小的光源，它可发射红、绿、蓝基色，并使一个标准的彩色显示的所有基色源6、7、8的方位都对准于观察方向。例如，满足这些要求的一个光源是根据附录（21）的薄膜电致发光元件。它是电一个电致发光结构组成（图5a、5b），在一块玻璃板18上采用了薄膜工艺而制成的带有透明电极23、25的电致发光层24。

因此，在这种结构中，电致发光基色光源，或叫做电致发光灯，被放置在光阀矩阵9的后面而夹在一起，其尺寸与光阀矩阵相同。电致发光灯红、绿、兰能以它们的谐振模式来驱动，这种谐振模式与多路复用电致发光显示相比较，前者的效率要求较低。

基色源也能如图4a、4b中所示那样构成，在这种构成中，相邻或平行放置的基色源19、20、21的发射的光场，被在光源和光阀矩阵之间的扩散器22，如毛玻璃进行均匀化。每个红、绿、蓝基 色源被安排成为一组平行控制的发光二极管，例如，像矩阵列19、20、21。

此外，光源场能够像真空荧光发射器那样构成，它将有足够密度的每种基色或一组基色的条状或点形区域混合组成荧光发射器（图6a、6b），在这种结构中，荧光条31、32、33作为红、绿、蓝基色被并行放置在玻璃18上。与条31、32、33相隔开的是阴极结构50。条31、32、33和阴极结构50都被封装在一个由扩散板22、密封垫30和隔离柱26所组成的真空外壳中。基色发射荧光材料在整个分开的阴极27、28、29上被印制成窄条形状。红、绿和兰光脉冲的选择是由阳极的转换来完成的。

在投影机方式中（图8a、8b）光源41、42可很容易地用一个单独白光发射源41、42（例如，氙气放电灯泡）和一个基色分色滤光镜37来实现，该放电灯泡被用脉冲触发以改进效率，而该基色分色光镜在其传输光路上与光阀矩阵的控制信号同步地旋转。

滤光镜37经过主轴38，被电动机39带动旋转，并和控制矩阵9的驱动单元40的驱动信号同步。园形的滤色板37被黑色扇形片41分成三个透明的滤色部分38、39、40，分别用于红、绿、蓝三种基色。从光源41发射的光经过色分离器传送到反射器42上，并从该处经过光学光阀系统43……46，作为在屏幕47上的所希望的彩色图形。

由单色性基色荧光管34、35、36或等效的氖气放电管所组成的光源结构示于图7a、7b中。这些光源所要求的上升和衰变响应能够用例如紫外线激励的镧化物类型的荧光材料来达到。同样，在这种情况中，扩散器22的作用是为了使发射表面的亮度均匀，以适用 于光阀矩阵9。

上述本发明的实施例，系指与发明一致的实施方法，它们是建立在使用带有集成薄膜晶体管控制电路的液晶光阀矩阵的基础上的。

本发明还包括图象分辨力要求不高的解决办法，在这种情况中可采用混合结构的分立光阀元件，并可配备分开的驱动电路来显示各个象素。当建议用作图9a、9b、9c中所示的仪器面板显示时，可使用一般的集成电路来控制光阀。在这个解决办法中，光阀矩阵用的支架结构是一块玻璃板51;在玻璃板51的表面上，除了光阀元件的区域外，整个都印刷上一层不透明的绝缘材料52。导线图53被印制在绝缘层52上面，以便从光阀元件的各引出端54连接到控制电路的各引出端55。

用表面按装技术把光阀元件和控制电路都附着在玻璃板51上。单独的光阀显示56，可由分开连接的光阀元件58组成，光阀元件58是由经过附在光阀显示边缘上的讯号连线来驱动的。

如果其结构是以锆钛酸铅镧光阀元件为基础时，则需要从驱动电路57提供的控制电压为150-200伏特。驱动电路的类型可与电致发光和等离子显示所用的相同。一个这种类型的驱动电路一般可驱动32个或64个光阀元件。

虽然根据本发明叙述的实施例的实施是指使用三种基色而言的，本发明的范围也包括使用，例如二种、四种或更多的基色。

其先有技术都可包罗在以下出版物中：

（1）R.Vatne;P.A.Johnson，Jr.，P.J.BOS：《液晶/阴极射线管顺序制彩色显示》SID    83′DIGEST，28-29页。

（2）P.J.Bos，P.A.Johnson，Jr.，K.R.Koehler/Beran：《液晶光学-开关器件》，SID    83    DIGEST，30-31页。

（3）G.Haertling：《锆钛酸铅镧彩色显示》，SID    84    DIGEST，137-140页。

（4）H.Kamamori，M.Suginoya，Y.Terada，K.Iwasa：《电沉积形成的三色层的多色图形液晶显示》，SID    84    DIGEST，215-218页。

（5）W.A.Barrow，R.E.Cooverf，C.N.King：《硫 化锶：一种新的高效薄膜电致发光兰色荧光粉的基质》，SID    84    DIGEST，249-250页。

（6）Electroluminescent    Displays，Report第83页。

（7）W.F.Goede：《高分辨率彩色显示技术》，1982年国际显示学术会议，IEEE    1982年，60-63页。

（8）T.Uchida，S.Yamamoto，Y.Shivata：《电极上有彩色层的全色矩阵液晶显示》，1982年国际显示学术会议，1982年，IEEE第166-170页。

（9）Displays，1984年10月第212页。

（10）S.Morozumi，K.Oguchi，S.Yazawa，T.Koda-ira，H.Ohshima，T.Mano：《用多硅薄膜晶体管寻址的黑白和彩色液晶视频显示》，SID    83    DIGEST    83年156-157页。

（11）M.Yoshida，K.Tanaka，K.Taniguchi，T.Yamashita，Y.Kakihara，T.Inoguchi：《发射白光的交流薄膜电致发光器件》，SID    80    DIGEST，106-107页。

（12）J.Chevalier，J-P.Valves：《供航空电子显示用的浸渍阴极荧光阴极射线管》，SID    82    DIGEST，60-61页。

（13）《大屏幕显示性能比较图表》，SID    82    DIGEST第107页。

（14）M.G.Clark，I.A.Shanks：《使用液晶彩色开关的场顺序制彩色阴极射线管》，SID    82    DIGEST，172-173页。

（15）J.A.Roese，L.E.Mecleary，A.S.Khalafella：《使用锆钛酸铅镧电光陶瓷的三维计算机图形》，SID    78    DIGEST第16页。

（16）SID    78    DIGEST第16页。

（17）英国专利公布2，061，587（M.Stolov）。

（18）B.E.Rogowitz：《闪烁匹配：用于视频直观显示终端的可觉察闪烁测量技术》，SID    83    DIGEST，172-173页。

（19）Mukao等人，（日立有限公司）：Nikkei    Microd-evices，85年春季专刊。

（20）R.Blinc，N.A.Clark，J.Goodby，S.A.Pikin，K.Yoshino：Ferroelectrics，卷58，1/2/3/4期（1984年）十卷59，1/2期（1984年）。

（21）芬兰专利公布60，330（J.Antson等人）。