TWI514359B - 液晶顯示器及其影像遞色補償方法 - Google Patents

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Description

液晶顯示器及其影像遞色補償方法
本案是有關於一種液晶顯示器及其影像遞色補償方法。
在傳統的影像遞色(image-dithering)補償方法中，係採用類似混色的方法，利用較低位元數的灰階值在空間域(spatial domain)及/或時間域(temporal domain)做變化而得到較高位元數的灰階值，且不易被人眼察覺，以達到接收低位元數輸入影像資料而能顯示高位元數輸出影像。
請參照第1A圖與第1B圖，其繪示傳統影像遞色補償方法之示意圖。第1A圖顯示在時間域(temporal domain)上進行傳統影像遞色補償，而第1B圖顯示在空間域(spatial domain)上進行傳統影像遞色補償。
如第1A圖所示，畫素陣列102包括2X2畫素。在進行影像遞色補償時，比如，在5個連續畫面(frame)，畫素陣列102分別有0、1、2、3與4個全黑畫素，則在時間域中，以人眼的視覺效果來看，如同此畫素陣列的顏色在此5個連續畫面內， 由白色110漸漸變至黑色118(但經過3種不同深淺的灰色112~116，其中，灰色116的顏色最深，而灰色112的顏色最淺)。
第1B圖則是針對同一個畫面中，數個相鄰畫素帶給使用者的視覺效果。在此以4個相鄰的畫素122A~122D為例做說明。如果畫素122A~122D是白色的話(亦即第1B圖的第1橫列)，則人眼的視覺效果會認為此4個畫素122A~122D的整體顏色呈現白色130。其餘可依此類推。透過第1B圖的影像遞色補償，可使得原本只能顯示黑/白兩種顏色的4個相鄰畫素能呈現5種顏色(白130、灰色132~136與黑色138)。
為有效改善畫面影像，目前已有所謂的數位珈瑪校正(digital Gamma correction)，其能獨立控制各畫素/子畫素的R/G/B灰階值並獨立控制各畫素/子畫素的極性。
故而，本案提出一種可支援數位珈瑪校正的液晶顯示器及其影像遞色補償方法。
根據本案之一實施例，提出一種一種液晶顯示器，包括：一資料來源，用以產生N位元的一畫素資料，N為正整數；一數位珈瑪校正單元，耦接至該資料來源，用以對該畫素資料進行數位珈瑪校正以產生(N+M)位元的一數位珈瑪校正畫素資料，M為正整數；一影像遞色單元，耦接至該數位珈瑪校正單元，將該數位珈瑪校正畫素資料進行影像遞色補償成(N+M-K)位元的一遞色補償畫素資料，K為正整數；以及一轉換單元，耦接至該影 像遞色單元，將該遞色補償畫素資料轉換成一輸出影像，其中，該轉換單元的位元數低於該數位珈瑪校正單元的位元數。
本案另一實施例揭露一種影像遞色補償方法，適用於一液晶顯示器，該方法包括：對N位元之一畫素資料進行數位珈瑪校正以產生(N+M)位元的一數位珈瑪校正畫素資料，N與M為正整數；將該數位珈瑪校正畫素資料進行影像遞色補償成(N+M-K)位元的一遞色補償畫素資料，K為正整數；以及將該遞色補償畫素資料轉換成(N+M-K)位元的一輸出影像。
為了對本案之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：
102‧‧‧畫素陣列
110~118、130~138‧‧‧顏色
122、122A~122D‧‧‧畫素/子畫素
200‧‧‧液晶顯示器
210‧‧‧畫素陣列
220‧‧‧驅動單元
222‧‧‧掃描驅動器
224‧‧‧資料驅動器
300‧‧‧資料來源
310‧‧‧數位珈瑪校正單元
320‧‧‧影像遞色單元
330‧‧‧數位類比轉換單元
410、510P、510N、520P、520N、610P、610N、620P、620N、710~740‧‧‧表
530A~560D610A~610D、710A、710B‧‧‧待補償畫素
第1A圖與第1B圖繪示傳統影像遞色補償方法之示意圖。
第2圖繪示液晶顯示器之電路示意圖。
第3圖顯示根據本案實施例之影像遞色補償之實施示意圖。
第4圖顯示可應用於本案實施例中的原始8X8子畫素遞色補償表之一例。
第5圖~第7圖顯示在本案實施例中之影像遞色補償表及其形成方式。
第8圖~第9圖顯示在本案另一實施例中之影像遞色補償表及其形成方式。
本說明書的技術用語係參照本技術領域之習慣用 語，如本說明書對部分用語有加以說明或定義，該部分用語之解釋係以本說明書之說明或定義為準。對於該領域習見的技術或原理，若不涉及本案之技術特徵，將不予贅述。圖示中元件之形狀、尺寸、比例以及流程之步驟順序等僅為示意，係供本技術領域具有通常知識者瞭解本案之用，非對本案之實施範圍加以限制。
在可能實施的前提下，可選擇性地實施任一實施例中部分或全部的技術特徵，或者將複數個實施例中部分或全部的技術特徵加以組合。
請參照第2圖，其繪示液晶顯示器之電路示意圖。液晶顯示器200包括畫素陣列210、多條掃描線S1~Sn、多條資料線D1~Dm以及驅動單元220。畫素陣列210係包括多個畫素。這些掃描線及/或資料線耦接於畫素陣列210及驅動單元220之間。於液晶顯示器200中，驅動單元220包括掃描驅動器222及資料驅動器224。畫素陣列210之每一個畫素係各自對應於多條掃描線之一及多條資料線之一。
在本案實施例中，可以點反轉(dot inversion)、行反轉(column inversion)、線反轉(line inversion)、(1+2)點反轉(1+2 dot inversion)或2點反轉(2 dot inversion)等方式來驅動畫素陣列210，此皆在本案精神範圍內。本案並不受限於畫素陣列的驅動方式。
現請參考第3圖，其顯示根據本案實施例之影像遞色補償之實施示意圖。如第3圖所示，液晶顯示器200更包括： 資料來源300、數位珈瑪校正單元310、影像遞色單元320與數位類比轉換單元330。原則上，資料來源300、數位珈瑪校正單元310、影像遞色單元320與數位類比轉換單元330可位於第2圖的資料驅動器224之中。
數位珈瑪校正單元310接收由資料來源300所傳來的畫素資料R、G與B。在此，以畫素資料R、G與B皆為N位元(N為正整數)為例做說明。數位珈瑪校正單元310將畫素資料R、G與B進行數位珈瑪校正，以產生數位珈瑪校正畫素資料。在此本案實施例中，以6個數位珈瑪校正畫素資料R+、G+、B+、R-、G-與B-(其皆為N+M位元，M為正整數)為例做說明，但其並非用於限制本案。“R+”代表帶有正極性的紅色畫素資料；“R-”代表帶有負極性的紅色畫素資料，其餘可依此類推。
在本案實施例中，由於數位珈瑪校正單元310所能得到的數位珈瑪校正畫素資料位元數較高，但如果後端的單元(比如數位類比轉換單元330)所能處理的位元數低於數位珈瑪校正單元310所能得到的數位珈瑪校正畫素資料位元數，則如果由數位類比轉換單元330來直接轉換位元數較高的數位珈瑪校正畫素資料的話，將會浪費掉數位珈瑪校正畫素資料的較低位元(亦即，使用者無法感覺出其觀看到高位元數影像)。
則為了避免浪費位元數，在本案實施例中，影像遞色單元320在進行影像遞色補償時，會將高位元數的數位珈瑪校正畫素資料(比如N+M位元)補償成較低位元數的遞色補償畫素 資料(比如N+M-K位元，K為正整數)。如此一來，雖然最後所得到的補償後畫素資料位元數稍低但仍高於原始畫素資料的位元數，所以，可以呈現更好的影像觀看感覺(因為顏色的層次變豐富了)。
影像遞色單元320接收由數位珈瑪校正單元310所傳來的數位珈瑪校正畫素資料R+、G+、B+、R-、G-與B-，並補償成遞色補償畫素資料R+’、G+’、B+’、R-’、G-’與B-’(比如N+M-K位元，K為正整數)。
數位類比轉換單元330將影像遞色單元320所補償後的遞色補償畫素資料R+’、G+’、B+’、R-’、G-’與B-’進行數位類比轉換，以得到輸出影像OUT。
為更加了解本案實施例之優點，現舉例說明如下。但當知本案實施例並不受限於此。為方便了解，底下在說明畫素資料的數值時，乃是以十進位制來說明。
比如，假設畫素資料R、G與B以十進位表示為32、32與32。經過數位珈瑪校正單元310後，6個數位珈瑪校正畫素資料R+、G+、B+、R-、G-與B-假設分別為R+=38.25、G+=36.75、B+=34.5、R-=38.5、G-=36.5與B-=34.75。至於如何進行數位珈瑪校正在此可不加以特別限定之。
經過影像遞色單元320的影像遞色補償後，遞色補償畫素資料R+’、G+’、B+’、R-’、G-’與B-’比如，在第一個畫面時，分別為38、36、34、38、36與34；在第二個畫面時，分別 為38、37、35、39、37與35；在第三個畫面時，分別為38、37、34、38、36與35；在第四個畫面時，分別為39、37、35、39、37與35。
以人眼的視覺效果來看，在這4個畫面當中，遞色補償畫素資料R+’相當為(38+38+38+39)/4=38.25。其他的遞色補償畫素資料可依此類推。對於低位元數的數位類比轉換單元330而言，數位珈瑪校正畫素資料R+=38.25的“0.25”即為尾數(尾數即為N+M位元中的最低K位元)，數位類比轉換單元330無法正確轉換尾數。但將數位珈瑪校正畫素資料的尾數捨棄的話，又會降低色彩的層次。故而，在本案實施例中，利用影像遞色補償將數位珈瑪校正畫素資料的尾數補至不同畫面的多個遞色補償畫素資料之內。如此一來，對於數位類比轉換單元330而言，不會有無法處理的尾數。
由上述例子可看出，在本案實施例中，於進行影像遞色補償時，即便是將高位元數的畫素資料補償成低位元數的畫素資料，但以人眼視覺效果來看，仍無法/不易察覺，故而，本案實施例的遞色補償方法可有效支援數位珈瑪校正。
雖然數位珈瑪校正畫素資料R+、G+、B+、R-、G-與B-之位元數較高，但由於後端的數位類比轉換單元所能處理的位元數較低，故而，在本案實施例中，影像遞色單元320在進行影像遞色補償時，其輸出資料的位元數(遞色補償畫素資料R+’、G+’、B+’、R-’、G-’與B-’，為(N+M-K)位元)低於輸入資料的位 元數(數位珈瑪校正畫素資料R+、G+、B+、R-、G-與B-，為(N+M)位元)。
然而，於本案其他可能實施例中，如果數位類比轉換單元的位元數可較高的話，則影像遞色單元320所輸出的遞色補償畫素資料的位元數亦可較高。此亦在本案精神範圍內。
現將說明本案實施例的遞色補償的細節。
第4圖顯示可應用於本案實施例中的原始8X8子畫素遞色補償表之一例，其用於非對稱極性遞色補償。當知，本案並不受限於只能應用第4圖的子畫素遞色補償表。第4圖中的尾數“01”所相關的4個表乃是應用於連續的4個畫面。
第5圖顯示將第4圖中的8X8子畫素遞色補償表複製後再相鄰錯開的示意圖，以得到複數第一中間遞色補償表。為方便解釋，在此以第4圖中的尾數“01”的相關子畫素遞色補償表為例做說明。如果尾數的位元數是2的話，則尾數“01”可表示為“0.25”；尾數“10”可表示為“0.50”；尾數“11”可表示為“0.75”。也就是說，如果以上述例子來看，如果要針對數位珈瑪校正單元310所輸出的數位珈瑪校正畫素資料R+=38.25進行遞色補償的話，則選擇“01”的對應子畫素遞色補償表。
將第4圖的8X8子畫素遞色補償表410中的各行(column)S1~S8之旁邊(如右邊)都***一個空白行B1~B8，如第5圖的表510P所示。另外，表520P的形成方式類似於表510P，只是表520P與表510P乃是鏡射關係。依此方式，進行多次，以得 到2個表510P、2個表520P、2個表510N、2個表520N。其中，表510P與表510N乃是相同的，而表520P與表520N也是相同的。於後面應用中，表510P與表520P乃是用於產生正極性畫素資料，而表510N與表520N則是用於產生負極性畫素資料，故以名稱來區分之。
接著，將第5圖中的各表510P、520P、510N與520N給予移位，以得到第6圖的表(亦可稱為第二中間遞色補償表)。在進行移位時，以表510P為例，行S1中的待補償畫素530A不動，而另一個待補償畫素530B往右移位1格，移至空白行中；而在行S2中的待補償畫素530C往右移位1格移至空白行中，而待補償畫素530D則不動。其餘可依此類推。將第5圖的表510P移位後可得到第6圖中的表610P。
以表520P為例，行S8中的待補償畫素540A不動，而另一個待補償畫素540B往右移位1格移至空白行中；而在行S7中的待補償畫素540C往右移位1格移至空白行中，而另一個待補償畫素540D則不動。其餘可依此類推。將第5圖中的表520P移位後可得到第6圖中的表620P。
對表510N與520N的移位則略不同於上述。以表510N為例，行S1中的待補償畫素550A往右移位1格移至空白行中，而另一個待補償畫素550B不動；而在行S2中的待補償畫素550C不動，而另一個待補償畫素550D往右移位1格移至空白行中。其餘可依此類推。將第5圖的表510N移位後可得到第6 圖中的表610N。
以表520N為例，行S8中的待補償畫素560A往右移位1格移至空白行中，而另一個待補償畫素560B不動；而在行S7中的待補償畫素560C則不動，而另一個待補償畫素560D往右移位1格移至空白行中。其餘可依此類推。將第5圖中的表520N移位後可得到第6圖中的表620N。
將第6圖的表組合後，得到第7圖的表。在進行組合時，將第6圖中的上下2個表組合。在將表610P與其下方的表610N組合時，將表610P的一行與下方的表610N的一相關空白行組合。細言之，將表610P中的行S1中的待補償畫素610A與表610N中的行S1的旁邊空白行中的待補償畫素610B合成一個待補償畫素710A；將表610P中的行S1中的待補償畫素610D與表610N中的行S1的旁邊空白行中的待補償畫素610C合成一個待補償畫素710B。此外，待補償畫素710A乃是包括2個待補償子畫素，其中一個待補償子畫素為正極性(由表610P而來)，另一個待補償子畫素為負極性(由表610N而來)。依此方式類推，可得到表720~740。當在進行遞色補償時，這4個表710~740分別應用於連續的4個畫面。第7圖所得到的表可存於第3圖的影像遞色單元320之內。
此外，在第4圖~第7圖中，斜線區塊代表要被遞色補償之畫素。在進行遞色補償時，假設數位珈瑪校正畫素資料R+(38.25)的尾數為“01”，為方便說明，假設數位珈瑪校正畫素資 料R+乃是對應至表410中的S1與G1，且其對應至表710中的待補償畫素710A，以及表720~740中的相同位置的待補償畫素。所以，在進行影像遞色補償時，在4個連續畫面中，數位珈瑪校正畫素資料R+分別會被補償成39(因為在表710中，數位珈瑪校正畫素資料R+對應至左上角的待補償畫素，所以，其數值由38被補償至39)、38(因為在表720中，數位珈瑪校正畫素資料R+對應至左上角的不用補償畫素，所以，其數值38不用被補償，仍為38)、38與38。這情況相符於第3圖中所舉例的例子。只是，在第3圖中，是第4個畫面時，數位珈瑪校正畫素資料R+才被補償，但在這裡的例子中，則是4個連續畫面中的第1個連續畫面中，數位珈瑪校正畫素資料R+就被補償。然而，以任取4個連續畫面來看，遞色補償畫素資料R+’將會包括3個38與1個39。所以，以人眼視覺效果來看，遞色補償畫素資料R+’等同於畫素資料“38.25”。
此外，在第7圖的表710~740中，尚考慮了正負極性。第7圖的表適用於正極性01負極性01(亦即正極性的畫素資料的尾數為0.25、負極性的畫素資料的尾數為0.25)。第7圖中，各表中的S1與G1，及S2與G1的這2個小方框來看，正極性畫素資料在4個連續畫面中被補償一次，負極性畫素資料在4個連續畫面中也是被補償一次。所以，能達到時間域的補償。
至於空間域的補償，以任取某條行或某條橫列來看，也能達到正極性01負極性01的補償。比如，在第7圖中的 表710中，以橫列G1來看，正極性與負極性畫素資料都被補償兩次(但此橫列共有8個正極性畫素資料與8個負極性畫素資料)，所以，其補償率為2/8=0.25，故而，其能達到正極性01負極性01的補償。
同理，由上述描述可以推出全部組合的表。以尾數為2位元為例，根據上述方式，從原本的各適用的8X8影像遞色補償表(類似第4圖的表)可以推出全部9種組合的表(01，01)、(01，02)、(01，03)、(02，01)、(02，02)、(02，03)、(03，01)、(03，02)、(03，03)。其中，(01，01)代表正極性畫素的尾數為01，而負極性畫素的尾數為01，其餘代表意思可類推。
另外，本案實施例可支援獨立極性-獨立RGB的遞色補償。底下將說明(01，01，01，01，01，01，01)的例子，其代表數位珈瑪校正畫素資料R+、G+、B+、R-、G-與B-的尾數皆為01(亦即0.25)。
將第4圖的表410展開、複製6份，如第8圖所示。在展開時，讓行與行之間相隔5個行(比如，行S1與S2之間相隔5個空白行)。接著，將其他5份表410的相同行***於此行之旁，比如，將其他5份表410的行S1***於第1份表410的行S1旁。
接著，依此方式來將這6份表410結合。結合後如第9圖所示。亦即，在第9圖中，行S1~S6即為那6份表410的行S1，其餘可依此類推。請注意，第9圖中所得到的表是用於一個畫面的影像遞色補償。第4圖的尾數01有4個表(分別相關於 4個連續畫面)，所以，如果要得到另外3個連續畫面的影像遞色補償表的話，則分別拿第4圖的尾數01的另外3個表，依上述方式即可得到。這樣的話，即可得到能對尾數皆為01(亦即0.25)的6個數位珈瑪校正畫素資料R+、G+、B+、R-、G-與B-進行影像遞色補償的表(多個連續畫面)。
同理，依上述方式可以推出全部3 6 種組合的表(01，01，01，01，01，01，01)、(01，01，01，01，01，01，02)、…、(03，03，03，03，03，03，03) 。
當然，在上述說明中，複製6份乃是用於舉例說明，本案並不受限於此。
綜上所述可知，在本案實施例中，即便是後端電路的低元數較低(比如，第3圖中的數位類比轉換單元330的位元數低於數位珈瑪校正單元310的位元數)，但為避免浪費位元數且為得到更多層次的顏色，影像遞色單元(其位元數同於數位類比轉換單元330的位元數但低於數位珈瑪校正單元310的位元數)可利用影像遞色原理，將數位類比轉換單元330無法處理的位元尾數補償至其高位元部份。
綜上所述，雖然本案已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本案。本案所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本案之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本案之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
200‧‧‧液晶顯示器
300‧‧‧資料來源
310‧‧‧數位珈瑪校正單元
320‧‧‧影像遞色單元
330‧‧‧數位類比轉換單元

Claims (12)

  1. 一種液晶顯示器，包括：一資料來源，用以產生N位元的一畫素資料，N為正整數；一數位珈瑪校正單元，耦接至該資料來源，用以對該畫素資料進行數位珈瑪校正以產生(N+M)位元的一數位珈瑪校正畫素資料，該數位珈瑪校正畫素資料的尾數為(N+M)位元中的最低K位元，M、K為正整數；一影像遞色單元，耦接至該數位珈瑪校正單元，將該數位珈瑪校正畫素資料進行影像遞色補償成(N+M-K)位元的一遞色補償畫素資料，以及將作為尾數的K位元的數位珈瑪校正畫素資料補償至不同畫面的複數個遞色補償畫素資料；以及一轉換單元，耦接至該影像遞色單元，將該遞色補償畫素資料轉換成一輸出影像，其中，該轉換單元的位元數低於該數位珈瑪校正單元的位元數。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之液晶顯示器，其中，該影像遞色單元包括複數個非對稱極性影像遞色補償表，複數個原始遞色補償表複製並相鄰錯開，以得到複數第一中間遞色補償表；該些第一中間遞色補償表移位，以得到複數第二中間遞色補償表；以及組合該些第二中間遞色補償表，以得到該些影像遞色補償表。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之液晶顯示器，其中，在複製並相鄰錯開該些原始遞色補償表時，將該些原始遞色補償表的各行之旁邊***一空白行，並讓***空白行後之該兩個原始遞色補償表成鏡射關係，以得到該些第一中間遞色補償表。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之液晶顯示器，其中，在移位該些第一中間遞色補償表時，將同一行中的一待補償畫素不動而移位另一待補償畫素移至該空白行中，以得到該些第二中間遞色補償表。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之液晶顯示器，其中，組合該些第二中間遞色補償表時，將該些第二中間遞色補償表之一正極性第二中間遞色補償表之一行組合於一負極性第二中間遞色補償表之一相關空白行，以得到該些影像遞色補償表。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之液晶顯示器，其中，該影像遞色單元包括複數個獨立極性獨立畫素資料影像遞色補償表；複數個原始遞色補償表展開、複製並結合，以得到該些獨立極性獨立畫素資料影像遞色補償表。
  7. 一種影像遞色補償方法，適用於一液晶顯示器，該方法包括：對N位元之一畫素資料進行數位珈瑪校正以產生(N+M)位元 的一數位珈瑪校正畫素資料，該數位珈瑪校正畫素資料的尾數為(N+M)位元中的最低K位元，N、M、K為正整數；將該數位珈瑪校正畫素資料進行影像遞色補償成(N+M-K)位元的一遞色補償畫素資料，K為正整數，並將作為尾數的K位元的數位珈瑪校正畫素資料補償至不同畫面的複數個遞色補償畫素資料；以及將該遞色補償畫素資料轉換成(N+M-K)位元的一輸出影像。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之影像遞色補償方法，其中，利用複數個非對稱極性影像遞色補償表將該數位珈瑪校正畫素資料進行影像遞色補償成該遞色補償畫素資料；複數個原始遞色補償表複製並相鄰錯開，以得到複數第一中間遞色補償表；該些第一中間遞色補償表移位，以得到複數第二中間遞色補償表；以及組合該些第二中間遞色補償表，以得到複數個影像遞色補償表。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之影像遞色補償方法，其中，在複製並相鄰錯開該些原始遞色補償表時，將該些原始遞色補償表的各行之旁邊***一空白行，並讓***空白行後之該兩個原始遞色補償表成鏡射關係，以得到該些第一中間遞色補償表。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之影像遞色補償方法，其 中，在移位該些第一中間遞色補償表時，將同一行中的一待補償畫素不動而移位另一待補償畫素移至該空白行中，以得到該些第二中間遞色補償表。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之影像遞色補償方法，其中，組合該些第二中間遞色補償表時，將該些第二中間遞色補償表之一正極性第二中間遞色補償表之一行組合於一負極性第二中間遞色補償表之一相關空白行，以得到該些影像遞色補償表。
  12. 如申請專利範圍第7項所述之影像遞色補償方法，其中，利用複數個獨立極性獨立畫素資料影像遞色補償表將該數位珈瑪校正畫素資料進行影像遞色補償成該遞色補償畫素資料；以及複數個原始遞色補償表展開、複製並結合，以得到該些獨立極性獨立畫素資料影像遞色補償表。
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