CN105096890A

CN105096890A - 一种四色像素***的白平衡方法

Info

Publication number: CN105096890A
Application number: CN201510546100.9A
Authority: CN
Inventors: 陈黎暄
Original assignee: Shenzhen China Star Optoelectronics Technology Co Ltd
Current assignee: TCL China Star Optoelectronics Technology Co Ltd
Priority date: 2015-08-31
Filing date: 2015-08-31
Publication date: 2015-11-25
Anticipated expiration: 2035-08-31
Also published as: WO2017035849A1; CN105096890B; US10291892B2; US20180160091A1

Abstract

本发明公开了一种四色像素***的白平衡方法，所述四色像素***由红色子像素单元、绿色子像素单元、蓝色子像素单元和第四子像素单元组成，该方法包括：根据输入的白色灰阶值，按照两种不同的组合分别点亮多个子像素单元以显示出白色；调整各子像素单元的灰阶值，并将使两种不同的组合所显示出的白色满足设定条件时的各子像素单元的灰阶值作为与输入的白色灰阶相对应的输出的四色灰阶值。通过分组点亮不同的子像素单元调节四色像素***达到白平衡，改善四色像素***的显示效果，该方法简单、高效、易实施。

Description

一种四色像素***的白平衡方法

技术领域

本发明涉及液晶显示领域，尤其涉及一种四色像素***的白平衡方法。

背景技术

目前普遍应用的三色像素***，以液晶显示器为例，其每个像素单元一般由三个子像素单元组成，分别为红色(R)子像素单元、绿色(G)子像素单元以及蓝色(B)子像素单元。而一种新的四色像素***，其在传统的三色像素***的基础上增加了一个子像素单元，进而可以提升***在显示色彩方面的表现力。

随着四色像素***的发展，其三色(RGB)到四色(RGBM)的转换技术已经基本成熟，相应的产品也已经开始进入实际应用阶段，但由于现有的大部分采用四色像素的产品缺乏有效的白平衡调节技术，致使显示效果不佳，因而未能充分发挥四色像素***的优势。

图1(a)为现有技术的四色像素***的伽马曲线测试示意图，图1(b)为正常显示白色时的标准伽马曲线示意图。如图1(a)所示，曲线1、2、3、4分别为四色像素液晶显示器在显示红色、绿色、蓝色以及白色时的伽马曲线，而一个标准的白色的伽马曲线的正常范围应当在以2.2为中心±0.2～0.3的一个区间内，这样的一个区间可以保证白色的亮度变化符合人眼的感知曲线，如图1(b)所示。图1(a)中的四条曲线的亮度变化在较高的灰阶处均严重偏离了上述范围，会产生一种过亮的效果。

综上，亟需对四色像素***的白平衡进行调节以使其在显示色彩时符合人眼的感知曲线。

发明内容

本发明所要解决的技术问题之一是需要对四色像素***的白平衡进行调节以使其在显示色彩时符合人眼的感知曲线。

为了解决上述技术问题，本申请的实施例首先提供了一种四色像素***的白平衡方法，所述四色像素***由红色子像素单元、绿色子像素单元、蓝色子像素单元和第四子像素单元组成，该方法包括：根据输入的白色灰阶值，按照两种不同的组合分别点亮多个子像素单元以显示出白色；调整各子像素单元的灰阶值，并将使两种不同的组合所显示出的白色满足设定条件时的各子像素单元的灰阶值作为与输入的白色灰阶相对应的输出的四色灰阶值。

优选地，将使第一种组合显示的白色的亮度等于与所述输入的白色灰阶值相对应的符合伽马曲线的白色的亮度，且使第二种组合显示的白色的色度坐标等于选做基准的白色的色度坐标的红色子像素单元、绿色子像素单元与蓝色子像素单元的灰阶值作为与输入的白色灰阶相对应的输出灰阶值。

优选地，根据所述四色像素***的三色到四色的演算算法以及红色子像素单元、绿色子像素单元与蓝色子像素单元的输出灰阶值得到所述第四子像素单元的输出灰阶值。

优选地，在调整各子像素单元的灰阶值的过程中保持所述第四子像素单元的灰阶值与所述红色子像素单元、绿色子像素单元与蓝色子像素单元的灰阶值的映射关系符合所述四色像素***的三色到四色的演算算法。

优选地，在调整各子像素单元的灰阶值的过程中保持所述第四子像素单元的灰阶值不变。

优选地，第一种组合包括红色子像素单元、绿色子像素单元、蓝色子像素单元和第四子像素单元，第二种组合包括红色子像素单元、绿色子像素单元和蓝色子像素单元。

优选地，根据第一种组合中各子像素单元的刺激值Y得到第一种组合显示的白色的亮度，根据第二种组合中各子像素单元的三刺激值XYZ得到第二种组合显示的白色的色度坐标。

优选地，根据如下表达式调整各子像素单元的灰阶值：

\{\begin{matrix} L_{v} (W_{i}) = Y (R_{o}) + Y (G_{o}) + Y (B_{o}) + Y (M_{i}) \\ x_{i} = (X (R_{o}) + X (G_{o}) + X (B_{o})) / S \\ y_{i} = (Y (R_{o}) + Y (G_{o}) + Y (B_{o})) / S \\ M_{i} = f (R_{i}, G_{i}, B_{i}) \\ M_{o} = f (R_{o}, G_{o}, B_{o}) \end{matrix},

且

\{\begin{matrix} L_{v} (W_{i}) / L_{v} (W_{255}) = {(i / 255)}^{2.2} \\ S = X (R_{o}) + Y (R_{o}) + Z (R_{o}) + X (G_{o}) + Y (G_{o}) + Z (G_{o}) + X (B_{o}) + Y (B_{o}) + Z (B_{o}) \end{matrix}

式中，L_v(W_i)为灰阶值为i的白色的亮度，x_i,y_i为白色的色度坐标，R_i,G_i,B_i,M_i为基于三色到四色的演算算法由输入的三色灰阶值转换得到的四色灰阶值，R_o,G_o,B_o,M_o为输出的四色灰阶值，X(·),Y(·),Z(·)表示各子像素单元的三刺激值，f表示符合三色到四色的演算算法的由红色子像素单元、绿色子像素单元以及蓝色子像素单元的灰阶值到第四子像素单元的灰阶值的映射关系。

优选地，根据红色子像素单元、绿色子像素单元、蓝色子像素单元以及第四子像素单元的刺激值Y得到第一种组合显示的白色的亮度，根据这四个子像素单元的三刺激值XYZ得到第二种组合显示的白色的色度坐标。

优选地，根据如下表达式调整各子像素单元的灰阶值：

\{\begin{matrix} L_{v} (W_{i}) = Y (R_{o}) + Y (G_{o}) + Y (B_{o}) + Y (M_{o}) \\ x_{i} = (X (R_{o}) + X (G_{o}) + X (B_{o}) + X (M_{o})) / S \\ y_{i} = (Y (R_{o}) + Y (G_{o}) + Y (B_{o}) + Y (M_{o})) / S \\ M_{o} = f (R_{o}, G_{o}, B_{o}) \end{matrix},

且

\{\begin{matrix} L_{v} (W_{i}) / L_{v} (W_{255}) = {(i / 255)}^{2.2} \\ S = X (R_{o}) + Y (R_{o}) + Z (R_{o}) + X (G_{o}) + Y (G_{o}) + Z (G_{o}) + X (B_{o}) + Y (B_{o}) + Z (B_{o}) \\ + X (M_{o}) + Y (M_{o}) + Z (M_{o}) \end{matrix}

式中，L_v(W_i)为灰阶值为i的白色的亮度，x_i,y_i为白色的色度坐标，R_o,G_o,B_o,M_o为输出的四色灰阶值，X(·),Y(·),Z(·)表示各子像素单元的三刺激值，f表示符合三色到四色的演算算法的由红色子像素单元、绿色子像素单元以及蓝色子像素单元的灰阶值到第四子像素单元的灰阶值的映射关系。

与现有技术相比，上述方案中的一个或多个实施例可以具有如下优点或有益效果：

通过分组点亮不同的子像素单元调节四色像素***达到白平衡，改善四色像素***的显示效果，该方法简单、高效、易实施。

本发明的其他优点、目标，和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书，权利要求书，以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本申请的技术方案或现有技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分。其中，表达本申请实施例的附图与本申请的实施例一起用于解释本申请的技术方案，但并不构成对本申请技术方案的限制。

图1(a)为现有技术的四色像素***的伽马曲线测试示意图，图1(b)为正常显示白色时的标准伽马曲线示意图；

图2为本申请实施例的四色像素***的白平衡方法的流程示意图。

具体实施方式

以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成相应技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。本申请实施例以及实施例中的各个特征，在不相冲突前提下可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。

四色像素***的输入信号与传统的三色像素***相同，为表示红色R、绿色G与蓝色B的灰阶值的一组数据，要利用输入的RGB灰阶值驱动红色子像素单元、绿色子像素单元、蓝色子像素单元以及第四子像素单元等四个子像素单元，则需要将输入的三色灰阶值映射到输出的四色灰阶值。对于不同的四色像素***，其内建算法一般不同。例如以输入的三色灰阶值中的最小值作为第四子像素单元的灰阶值，即为一种最简单的映射方法。对于四色像素***的最基本的要求是在提高显示面板的穿透率的同时保证其显示的颜色与原三色像素***所要显示的颜色相同，而在对四色像素***进行白平衡调试时，也必须保证用于驱动各子像素单元的四色灰阶值能够使四色像素***显示的颜色与原三色像素***所要显示的颜色相同。

图2为本申请实施例的四色像素***的白平衡方法的流程示意图，下面根据图2详细说明该方法。

在进行白平衡调试前，首先需要确定一个作为调试的基准的白色，即在之后的白平衡调试过程中，以显示的白色与基准的白色颜色相同作为调试的目标。选取该作为调试的基准的白色时一般会考虑多方面的因素，例如实际的四色像素***的显示性能、四色像素***所处的应用环境以及观察者的视觉上的需求等。

假设四色像素***的输入信号为24位，RGB三色的每一种颜色均以8位信号表示其灰阶值，当RGB的灰阶值相等时***将显示白色，则该四色像素***在显示白色时可以表现出256个不同的灰阶，达到白平衡时，需要使输入灰阶值与输出的亮度之间的关系符合伽马曲线。

因此，在对不同的输入的白色灰阶值进行调试时，白色的颜色均与作为调试的基准的白色的颜色相同，白色的亮度等于输入的白色灰阶处的符合伽马曲线的白色的亮度。进一步地，在本申请中，分别以不同的组合点亮不同的子像素单元，并根据不同的组合所显示出的白色来调试达到白平衡时白色的颜色以及白色的亮度。

在本申请的一个实施例中，先同时点亮四个子像素单元，利用这种组合方式所显示出的白色调试当四色像素***达到白平衡时白色的亮度，再同时点亮红色子像素单元、绿色子像素单元和蓝色子像素单元，利用这种组合方式所显示出的白色的色度坐标调试当四色像素***达到白平衡时白色的色度坐标。具体的，假设此时用于点亮各子像素单元的四色灰阶值R_i,G_i,B_i,M_i是由输入的灰阶值均为i的RGB三色的灰阶值根据四色像素***内部的三色到四色的演算算法计算得到的。利用彩色分析仪分别测量不同组合方式下各子像素单元的三刺激值XYZ，基于测量得到的第一种组合方式下的四个子像素单元的三刺激值XYZ可以计算出当前所显示的白色的亮度L_v(W_i)，基于测量得到的第二种组合方式下的三个子像素单元的三刺激值XYZ可以计算出当前所显示的白色的色度坐标x_i,y_i。

需要注意的是，由于四色像素***基于其内部的三色到四色的演算算法进行工作，因此用于点亮第四子像素单元的灰阶值M′与点亮其他三个子像素单元的灰阶值R′,G′,B′具有较强的依存关系。根据四色像素***内部的三色到四色的演算算法，可以进一步得到一个由红色子像素单元、绿色子像素单元以及蓝色子像素单元的灰阶值到第四子像素单元的灰阶值的映射关系f，当该映射关系为线性关系时，即第四子像素单元的灰阶值M′与其他三个子像素单元的灰阶值R′,G′,B′具有如表达式(1)所示的关系：

M′＝a₁·R′+a₂·G′+a₃·B′(1)

当系数a₁,a₂,a₃均为常数时，M′可以由R′,G′,B′经过线性变换得到，此时可以仅利用红色子像素单元、绿色子像素单元以及蓝色子像素单元调试白色的色度坐标，而第四子像素单元对白色的色度坐标的影响已经通过系数a₁,a₂,a₃传递给其他三个子像素单元进行了补偿。这种调试方式可以在满足精度要求的同时简化约束，降低白平衡调试的复杂度。

如果第一种组合方式所显示的白色的亮度L_v(W_i)不符合与灰阶值i相对应的伽马曲线上的白色的亮度，和/或第二种组合方式所显示的白色的色度坐标x_i,y_i与作为调试的基准的白色的色度坐标不相同，则需要调整各子像素单元或部分子像素单元的灰阶值，然后再测量各子像素单元的三刺激值XYZ，计算所显示的白色的亮度L_v(W_i)和色度坐标x_i,y_i，并再次与基准值进行比较判断。重复多次的调整、测量、比较以及判断直至所显示的白色的亮度L_v(W_i)和色度坐标x_i,y_i均符合设定的条件后，则认为在灰阶值i处达到白平衡，将此时各子像素单元的灰阶值R_o,G_o,B_o,M_o作为与输入的白色灰阶i相对应的输出灰阶值。上述过程可以利用表达式(2)来表示：

\{\begin{matrix} L_{v} (W_{i}) = Y (R_{o}) + Y (G_{o}) + Y (B_{o}) + Y (M_{i}) \\ x_{i} = (X (R_{o}) + X (G_{o}) + X (B_{o})) / S \\ y_{i} = (Y (R_{o}) + Y (G_{o}) + Y (B_{o})) / S \\ M_{i} = f (R_{i}, G_{i}, B_{i}) \\ M_{o} = f (R_{o}, G_{o}, B_{o}) \end{matrix}, - - - (2)

且

\{\begin{matrix} L_{v} (W_{i}) / L_{v} (W_{255}) = {(i / 255)}^{2.2} \\ S = X (R_{o}) + Y (R_{o}) + Z (R_{o}) + X (G_{o}) + Y (G_{o}) + Z (G_{o}) + X (B_{o}) + Y (B_{o}) + Z (B_{o}) \end{matrix}

从表达式(2)可以看出，在根据白色的亮度调整各子像素单元的灰阶值的过程中，使用于点亮第四子像素单元的灰阶值保持不变，即让该值始终维持在点亮第四子像素单元的第一个值M_i上。这是一种简化处理，实验表明，当四色像素***的线性度较好时，利用M_i进行调试即可以达到需要的精度。

进一步地，若四色像素***具有明显的非线性，为了满足调试的精度要求，需要在调整各子像素单元的灰阶值的过程中保持第四子像素单元的灰阶值与红色子像素单元、绿色子像素单元与蓝色子像素单元的灰阶值的映射关系符合四色像素***的三色到四色的演算算法，即使M_o＝f(R_o,G_o,B_o)。此时表达式(2)中的第一个式子变为如下形式：

L_v(W_i)＝Y(R_o)+Y(G_o)+Y(B_o)+Y(M_o)(3)

M_o在调试的过程中随着R_o,G_o,B_o的变化而变化，但始终保持确定的映射关系。

还需要注意的是，在表达式(2)中，在调试结束后，根据映射关系f以及得到的红色子像素单元、绿色子像素单元与蓝色子像素单元的输出灰阶值R_o,G_o,B_o计算得到第四子像素单元的输出灰阶值，即M_o＝f(R_o,G_o,B_o)。这样最终得到的四个子像素单元的输出灰阶值既能满足白平衡的要求，也符合四色像素***的三色到四色的演算算法，可以保证从三色转换到四色时颜色没有发生变化。

在本申请的另一个实施例中，同时点亮四个子像素单元，根据此时显示出的白色同时调试当四色像素***达到白平衡时白色的亮度以及白色的色度坐标。其调试过程如表达式(4)所示：

\{\begin{matrix} L_{v} (W_{i}) = Y (R_{o}) + Y (G_{o}) + Y (B_{o}) + Y (M_{o}) \\ x_{i} = (X (R_{o}) + X (G_{o}) + X (B_{o}) + X (M_{o})) / S \\ y_{i} = (Y (R_{o}) + Y (G_{o}) + Y (B_{o}) + Y (M_{o})) / S \\ M_{o} = f (R_{o}, G_{o}, B_{o}) \end{matrix}, - - - (4)

且

\{\begin{matrix} L_{v} (W_{i}) / L_{v} (W_{255}) = {(i / 255)}^{2.2} \\ S = X (R_{o}) + Y (R_{o}) + Z (R_{o}) + X (G_{o}) + Y (G_{o}) + Z (G_{o}) + X (B_{o}) + Y (B_{o}) + Z (B_{o}) \\ + X (M_{o}) + Y (M_{o}) + Z (M_{o}) \end{matrix}

由于在调试过程中，M_o＝f(R_o,G_o,B_o)的关系始终满足，所以可以直接得到每个子像素单元的输出值，适用于精度要求较高的白平衡的调试中。

将利用本申请实施例的方法调试得到的各子像素单元的灰阶值R_o,G_o,B_o,M_o排列成与各输入的灰阶值i相对应的256＊4维的白平衡矩阵以查找表的形式存储于四色像素***中，由于该白平衡矩阵内的各灰阶值在使***达到白平衡的同时均符合四色像素***内部的三色到四色的演算算法，因此可以显著地改善四色像素***的显示效果。

另外，本申请实施例的四色像素***的白平衡方法普适于现有四色像素***，对第四子像素单元的具体形式不做限定，可以为黄色(Y)子像素单元，也可以为白色(W)子像素单元或其他形式的子像素单元。

虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims

1.一种四色像素***的白平衡方法，所述四色像素***由红色子像素单元、绿色子像素单元、蓝色子像素单元和第四子像素单元组成，该方法包括：

根据输入的白色灰阶值，按照两种不同的组合分别点亮多个子像素单元以显示出白色；

调整各子像素单元的灰阶值，并将使两种不同的组合所显示出的白色满足设定条件时的各子像素单元的灰阶值作为与输入的白色灰阶相对应的输出的四色灰阶值。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将使第一种组合显示的白色的亮度等于与所述输入的白色灰阶值相对应的符合伽马曲线的白色的亮度，且使第二种组合显示的白色的色度坐标等于选做基准的白色的色度坐标的红色子像素单元、绿色子像素单元与蓝色子像素单元的灰阶值作为与输入的白色灰阶相对应的输出灰阶值。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，根据所述四色像素***的三色到四色的演算算法以及红色子像素单元、绿色子像素单元与蓝色子像素单元的输出灰阶值得到所述第四子像素单元的输出灰阶值。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在调整各子像素单元的灰阶值的过程中保持所述第四子像素单元的灰阶值与所述红色子像素单元、绿色子像素单元与蓝色子像素单元的灰阶值的映射关系符合所述四色像素***的三色到四色的演算算法。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在调整各子像素单元的灰阶值的过程中保持所述第四子像素单元的灰阶值不变。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，第一种组合包括红色子像素单元、绿色子像素单元、蓝色子像素单元和第四子像素单元，第二种组合包括红色子像素单元、绿色子像素单元和蓝色子像素单元。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，根据第一种组合中各子像素单元的刺激值Y得到第一种组合显示的白色的亮度，根据第二种组合中各子像素单元的三刺激值XYZ得到第二种组合显示的白色的色度坐标。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，根据如下表达式调整各子像素单元的灰阶值：

\{\begin{matrix} L_{v} (W_{i}) = Y (R_{o}) + Y (G_{o}) + Y (B_{o}) + Y (M_{i}) \\ x_{i} = (X (R_{o}) + X (G_{o}) + X (B_{o})) / S \\ y_{i} = (Y (R_{o}) + Y (G_{o}) + Y (B_{o})) / S \\ M_{i} = f (R_{i}, G_{i}, B_{i}) \\ M_{o} = f (R_{o}, G_{o}, B_{o}) \end{matrix},

且

\{\begin{matrix} L_{v} (W_{i}) / L_{v} (W_{255}) = {(i / 255)}^{2.2} \\ S = X (R_{o}) + Y (R_{o}) + Z (R_{o}) + X (G_{o}) + Y (G_{o}) + Z (G_{o}) + X (B_{o}) + Y (B_{o}) + Z (B_{o}) \end{matrix}

9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，根据红色子像素单元、绿色子像素单元、蓝色子像素单元以及第四子像素单元的刺激值Y得到第一种组合显示的白色的亮度，根据这四个子像素单元的三刺激值XYZ得到第二种组合显示的白色的色度坐标。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，根据如下表达式调整各子像素单元的灰阶值：

\{\begin{matrix} L_{v} (W_{i}) = Y (R_{o}) + Y (G_{o}) + Y (B_{o}) + Y (M_{o}) \\ x_{i} = (X (R_{o}) + X (G_{o}) + X (B_{o}) + X (M_{o})) / S \\ y_{i} = (Y (R_{o}) + Y (G_{o}) + Y (B_{o}) + Y (M_{o})) / S \\ M_{o} = f (R_{o}, G_{o}, B_{o}) \end{matrix},

且

\{\begin{matrix} L_{v} (W_{i}) / L_{v} (W_{255}) = {(i / 255)}^{2.2} \\ S = X (R_{o}) + Y (R_{o}) + Z (R_{o}) + X (G_{o}) + Y (G_{o}) + Z (G_{o}) + X (B_{o}) + Y (B_{o}) + Z (B_{o}) \\ + X (M_{o}) + Y (M_{o}) + Z (M_{o}) \end{matrix}