用于控制增强现实显示设备的方法与流程

本发明涉及用于对包括多个可变波长led像素的彩色显示设备进行控制以用于在增强现实系统中使用的系统及方法。尤其是用于基于环境场景的至少一个部分的经感测颜色，对藉由增强现实显示设备输出的颜色进行控制，以用于在环境场景上显示。

背景技术：

1、iii-v族半导体材料对于半导体装置设计特别受关注，尤其是iii族氮化物半导体材料。

2、“iii-v族”半导体包括诸如ga、al 及in等三族元素与诸如n、p、as及sb等五族元素之二元、三元及四元合金，并且对于包括电子及光电在内之若干应用颇受关注。

3、特别受关注的是称为“iii族氮化物”材料的半导体材料，其包括氮化镓(gan)、氮化铟(inn)及氮化铝(aln)、以及其三元及四元合金。(al,in)gan系含括algan、ingan及gan的用语。iii族氮化物材料不仅在固态照明及电力电子方面取得了商业成功，对于量子光源及光与物质互动还呈出特有优势。

4、尽管各种iii族氮化物材料具有商业价值，氮化镓(gan)仍广泛视为最重要之新型半导体材料之一，并且对于若干应用特别受关注。

5、本发明可使用由gan及ingan形成之led来实现，但可有帮助地适用于含有替代iii族氮化物材料组合之led。将了解的是，本发明亦可使用已知led显示技术来实现。

6、将孔隙引进块体iii族氮化物，例如gan，已知可深远地影响其材料性质(光学、机械、电学及热学等)。因此，对gan及iii族氮化物半导体之多种材料性质藉由更改其孔隙率来进行调谐之可能性会使多孔gan对于光电应用颇受关注。

7、在对已知三色led显示器的显著改良方面，本案申请人poro technologies ltd已开发由在iii族氮化物材料的多孔区域上方生长之iii族氮化物半导体材料形成之可变波长led。代替以单一颜色进行发射的已知led，这些可变波长led可回应于在可变波长led提供之驱动条件方面之变异而发射大范围之不同发射波长。这些可变波长led及其制造方法系在国际专利申请案第pct/gb2022/051997号中公开，公告编号为wo2023/007174。

8、由于此类可变波长led之峰值发射波长可藉由改变驱动条件来调谐，单一可变波长led可取代多个“单色”子像素。在特别优选实施例中，相同之可变波长led可藉由调谐向彼led提供之驱动条件来调谐以发射红、绿或蓝光中之任何一者。这意味着彩色显示器可由可变波长led阵列所形成，且各可变波长led当作颜色可变像素，或在子像素化显示器中当作颜色可变子像素之替代方案。

技术实现思路

1、本发明在申请专利范围之独立项中定义，现在应该针对该独立项进行参照。本发明的优选或有帮助的特征在随附申请专利范围的附属项中定义。

2、本发明可凭借包括多个可变波长led的显示设备来实行。在一些实施例中，此类显示设备包括可变波长led阵列，且各可变波长led形成显示设备的像素。

3、本发明中可用之可变波长led的示例俗称动态像素调谐(dpt®)可变波长led，出自poro technologies ltd，其系在国际专利申请案第pct/gb2022/051997号中公开，公告编号为wo2023/007174。

4、横跨发射波长范围之不同波长的连续谱可从可变波长led藉由改变向彼led供应之驱动条件(驱动电流和/或驱动电压之幅度)来直接发射。在cie xy色彩空间中，可变波长led可沿着一连续波长曲线发射任何颜色。cie xy色彩空间中可发射波长线之长度及形状系藉由led组成及结构来确定，如wo2023/007174中所述。

5、对藉由可变波长led发射的光的波长进行控制的方式是要向led提供一连续可变驱动电流。当显示设备接收对要藉由一给定可变波长led显示之目标颜色进行识别的信号时，可接着按照led从其可发射波长连续谱发射一特定波长所需之幅度，向彼像素递送驱动电流。然而，这种作法之缺点是难以始终精确控制可变驱动电流，以及可变波长led仅可显示彼led可直接发射之发射波长连续在线之色度的限制。

6、驱动可变波长led的替代作法是从可变波长led可发射之发射波长连续谱选择一组预定“原色”(主要波长)。不将发射波长控制到横跨整个可发射颜色范围之任何点，而是可藉由从可发射颜色范围选取多个n个主要波长来建立有限的一组操作点。n个原色中之各者系当作一预定操作点用于可变波长led，并产生那n个主要波长所需之n个相应驱动条件系规划到将可变波长led并入的显示设备中。

7、从led之可发射波长范围选取之n个主要波长形成n个可用原色的调色盘，以使得可随时控制可变波长led以按照这n个预定主要波长中的一者发光。n个可用原色定义多个可显示颜色的色域，因为此色域内之任何颜色均可透过混合可用主要波长，藉由可变波长led来显示。

8、当显示设备接收对要藉由一给定可变波长led显示之目标颜色进行识别的信号时，该装置可从n个可用原色之调色盘选取更小的一组2或更多个可混合之原色以彩现目标颜色。从n个可用原色选取哪些原色将取决于要显示之目标颜色的波长。

9、藉由驱动led以仅按照多个“主要”波长发光，而不是按照来自可直接发射波长连续谱之任何波长发光，显示设备可显示可变波长led无法直接发射之附加色度。主要波长可使用已知显示器已知之混色技术来混合，使得由一检视者观察之总体颜色系经发射原色的时空性和/或空间性组合，而不是藉由单一可变波长led“直接”发射的单一颜色。驱动可变波长led以按照预定“主要”波长发光亦可有帮助地简化驱动要求，因为不必提供一连续可变驱动电流，而是可校准显示设备以递送产生n个可用原色之更可管理的一组n个预定驱动条件。

10、可用原色之数量“n”可取决于所欲色域之大小、及控制系统之所欲复杂性来选取。数量n越大，可显示之色域越大，但所需驱动条件也越多，且控制要求也越复杂。由于可变波长led可发射连续范围的波长，n可选为高达无限大之任何数字(n = 无穷大相当于连续驱动到可发射波长范围内之任何点)。n优选为大于3，以使得可显示色域大到足以彩现多种颜色。尤其优选的是，n大于或等于4、或5、或6，以含括一更大色域，同时使控制要求保持相对直接。优选的是，n可小于或等于8、或10、或12，以防止控制要求变得过于复杂。

11、在显示设备的一项实施例中，各可变波长led系装置的像素，并且显示设备是场序显示器。在这项实施例中，藉由凭借与那些主要波长相对应之离散驱动条件来驱动led像素，相同可变波长led像素系受到驱动以在循序子帧中发射多个离散主要发射波长。

12、在场序显示器中，藉由在一显示帧之循序子帧中向led供应不同驱动条件，可控制相同可变波长led一个接着一个发射多个离散主要发射波长。依此作法，相同可变波长led可以是在一单一显示帧之持续时间内一个接着一个发射多个经选择“主要发射波长”的像素。在各个别子帧期间，仅一个主要发射波长系由像素发射。由于人类观察者之视觉暂留，在循序子帧期间发射之主要波长时间性取平均，以使得由一人员以一正常检视距离检视显示器所观察之所产生颜色系显示帧期间发射的颜色之混合。

13、在一子像素显示器中，不同主要发射波长可藉由单独子像素来发射。该子像素全部可以是可变波长led，或一些子像素可以是非可变波长led。

14、发光之亮度或灰度可藉由缩短或延长向显示器中之led供应之驱动电流脉冲之工作周期(脉宽)来改变，其改变led之“开启时间”。在场序显示器中，最大工作周期系在分配予所发射颜色之显示帧、或子帧之100%持续时间向可变波长led供应驱动电流时实现。尽管控制向可变波长led提供之驱动电流之幅度会确定发射的波长，为了实现可变显示亮度，驱动电流之脉冲之工作周期仍亦必须可变，这对装置控制添增附加的层复杂性。

15、在poro technologies ltd之动态像素调谐(dpt®)可变波长led中，可变波长led之峰值发射波长非常取决于向给定led提供之电气驱动信号之幅度，更长波长之发射颜色需要更低幅度之驱动电流/电压，这会固有地产生更低之亮度。这对于期许高显示亮度的那些情况存在挑战，当自然明亮之更短波长必须与自然更暗之更长波长混合时，对于色彩平衡亦存在挑战。