TWI530936B - 顯示器之色域補償方法 - Google Patents

Description

顯示器之色域補償方法

本發明係關於一種顯示器之色域補償方法，尤指一種用於將顯示器之三色影像值轉換為四色影像值時之色域補償方法。

液晶顯示器(Liquid Crystal Display，LCD)及發光二極體(light emitting diode,LED)顯示器因具有外型輕薄、省電以及無輻射等優點，已被廣泛地應用於多媒體播放器、行動電話、個人數位助理(PDA)、電腦顯示器、或平面電視等電子產品上。現有的液晶顯示器或LED顯示器通常搭配對應光之三原色RGB(紅、綠、藍色)的發光元件顯示出具有高亮度及高彩度的色彩。由於對顯示器而言，節省能源是相當重要的議題，故能提高穿透率並降低背光耗能的四色(紅、綠、藍、白色)顯示器因而被開發。四色顯示器主要透過白色的高穿透率來提升顯示器亮度，並由於顯示器發光效率的提升進而達到省電效果。

然而，當顯示器子畫素數量由原本三色增多至四色時，原本的三色子畫素面積會縮小，造成顯示器在顯示一些色彩時，顯示白色的色彩時過亮，使得其他顏色的色彩在人眼視覺上顯得更暗，因此無法顯示出原本三色顯示器所能顯示的亮度及彩度，而在色彩上有失真的現象，亦即四色顯示器再加入白色發光元件後會進而降低其他顏色的色彩的亮度或彩度。

本發明之一實施例係關於一種顯示器之色域補償方法，該方法包含建立複數個四色色相的色域邊界，根據m組三原色灰階值產生m組亮度、彩度及色相值，將該m組亮度、彩度及色相值中超出該些四色色相的色域邊界之n組亮度、彩度及色相值的彩度調整至對應之四色色相的色域邊界，以產生n組修正後的亮度、彩度及色相值，根據該n組修正後的亮度、彩度及色相值及該m組亮度、彩度及色相值中未修正之(m-n)組亮度、彩度及色相值產生m組四色灰階值，及根據該m組四色灰階值於該顯示器上顯示影像。m及n係為正整數，且m≧n。

本發明之另一實施例係關於一種顯示器，該顯示器包含複數個畫素及訊號轉換單元。該些畫素中每一畫素包含四子畫素，用以根據四色影像值顯示資料。該訊號轉換單元係用以將該些畫素的三原色影像值轉換為四色影像值。該些畫素之三原色影像值的飽和度係介於0.7與1之間的m個畫素中，飽和度相近之n個畫素的Wmax與min[R,G,B]_max之比值係不大於1，Wmax係為該n個畫素的四色影像值之n個白色影像值的最大值，且min[R,G,B]_max係為對應於該n個畫素的三原色影像值之n個三原色最小值的最大值。

本發明之另一實施例係關於一種顯示器，該顯示器包含複數個畫素及訊號轉換單元。該些畫素中每一畫素包含四子畫素，用以根據四色影像值顯示資料。該訊號轉換單元係用以將該些畫素的三原色影像值轉換為四色影像值。該些畫素之三原色影像值的飽和度係介於0.2與0.55之間的m個畫素中，飽和度相近之n個畫素的Wmax與min[R,G,B]_max之比值係不小於1，Wmax係為該n個畫素的四色影像值之n個白色影像值的最大值，且min[R,G,B]_max係為對應於該n個畫素的三原色影像值之n個三原色最小值的最大值。

本發明之另一實施例係關於一種顯示器，該顯示器包含複數個畫素及訊號轉換單元。該些畫素中每一畫素包含四子畫素，用以根據四色影像值顯示資料。該訊號轉換單元係用以將該些畫素的三原色影像值轉換為四色影像值。該些畫素之三原色影像值的飽和度係介於0.55與0.7之間的m個畫素中，飽和度相近之n個畫素的Wmax與min[R,G,B]_max之比值係不等於1，Wmax係為該n個畫素的四色影像值之n個白色影像值的最大值，且min[R,G,B]_max係為對應於該n個畫素的三原色影像值之n個三原色最小值的最大值。

根據本發明之實施例，可在不使色彩失真的情況下將三色影像值轉換為四色影像值，以供四色顯示器顯示影像，並使四色顯示器達到省電效果。

102至112、202至214、 302至314、402至416‧‧‧步驟

130‧‧‧區域

140‧‧‧LCH值

500‧‧‧顯示器

510‧‧‧畫素

520‧‧‧訊號轉換單元

522‧‧‧查找表

R‧‧‧紅色灰階值

G‧‧‧綠色灰階值

B‧‧‧藍色灰階值

Wmax‧‧‧白色影像值的最大值

min[R,G,B]_max‧‧‧n個三原色最小值的最大值

max[R,G,B]‧‧‧R、G、B中最大的影像值

min[R,G,B]‧‧‧R、G、B中最小的影像值

S‧‧‧飽和度

X‧‧‧第一值

Y‧‧‧第二值

Z‧‧‧第三值

第1A圖係為本發明第一實施例對四色顯示器進行色域補償方法之流程圖。

第1B圖係為第1A圖之步驟中調整LCH值的彩度之示意圖。

第2圖係為本發明第一實施例對四色顯示器進行色域補償方法之流程圖。

第3圖係為本發明第一實施例對四色顯示器進行色域補償方法之流程圖。

第4圖係為本發明第一實施例對四色顯示器進行色域補償方法之流程圖。

第5圖係為本發明之第五實施例顯示器之示意圖。

在說明書及後續的申請專利範圍當中使用了某些詞彙來指稱特定的元件。所屬領域中具有通常知識者應可理解，製造商可能會用不同的名詞來稱呼同樣的元件。本說明書及後續的申請專利範圍並不以名稱的差異來作 為區別元件的方式，而是以元件在功能上的差異來作為區別的基準。在通篇說明書及後續的請求項當中所提及的「包含」係為開放式的用語，故應解釋成「包含但不限定於」。

下文依本發明顯示器之色域補償方法特舉實施例配合所附圖式作詳細說明，但所提供之實施例並非用以限制本發明所涵蓋的範圍。

請參考第1A圖，第1A圖係為本發明第一實施例對四色顯示器進行色域補償方法之流程圖，說明如下：步驟102：建立複數個四色色相的色域邊界；步驟104：根據m組三原色灰階值產生m組LCH(亮度、彩度、色相)值；步驟106：將m組LCH值中超出步驟102所建立的四色色相的色域邊界之n組LCH值的彩度調整至對應之四色色相的色域邊界，以產生n組修正後的LCH值；步驟108：根據步驟106所產生之n組修正後的LCH值及m組LCH值中未修正之(m-n)組LCH值產生m組四色灰階值；及步驟110：根據步驟108產生之m組四色灰階值於四色顯示器上顯示影像；步驟112：結束。

在步驟102中，建立的四色色相(hue)的色域邊界可為建立複數個紅綠藍白色色相的色域邊界。而在步驟104中三原色可為紅、綠、藍三色，然本發明不限於使用上述四色，亦可以是其他四種顏色。此外，在步驟104中，係將對應m畫素的m組三原色灰階值經運算轉換成對應m畫素的m組亮度(luminance)、彩度(chrominance)、色相(hue)值(簡稱LCH值)。由於對四 色(紅、綠、藍、白色)顯示器而言，將m組三原色灰階值轉換為m組LCH值之後，在彩度上的表現可能較三原色顯示器有落差，因此必須再執行步驟106，若一組LCH值中彩度超出四色色相的色域邊界，則將此組LCH的彩度調整至對應之四色色相的色域邊界，以產生修正後的LCH值。舉例來說，若m組LCH值中係有n組LCH值的彩度超出四色色相的色域邊界，則將此n組LCH值的彩度調整至對應之四色色相的色域邊界，以產生n組修正後的LCH值，m及n係為正整數，且m≧n。因此經調整後，在步驟108中，n組修正後的LCH值以及彩度原先就未超出四色色相的色域邊界之其餘(m-n)組LCH值可據以產生m組四色灰階值，因此四色顯示器可根據所產生的m組四色灰階值來顯示影像。經過以上步驟，m組LCH值中所有的LCD值均能使四色顯示器顯示正確的亮度、彩度及色相。

請參考第1B圖，第1B圖係為第1A圖之步驟中調整LCH值的彩度之示意圖。如第1B圖所示，橫軸代表LCH值的彩度，縱軸代表LCH值的亮度，而代表色相的座標軸係垂直於橫軸、縱軸。區域130係為步驟106中建立的四色色相的色域邊界，當LCH值140的彩度超出區域130時，可透過將LCH值140的座標點水平方向調整至區域130的邊緣上，如圖中虛線圓圈所示，以使LCH值140於調整後不會超出區域130。

雖然在第一實施例中，將彩度超出超出四色色相的色域邊界之n組LCH值的彩度調整至對應之四色色相的色域邊界，係為在不改變此n組LCH值的亮度與色相的情況下，將其彩度調整至對應之四色色相的色域邊界。

請參考第2圖，第2圖係為本發明第二實施例對四色顯示器進行色域補償方法之流程圖，說明如下：步驟202：建立複數個四色色相的色域邊界； 步驟204：將m組三原色灰階值轉換成m組第一三刺激值(tristimulus value)；步驟206：將m組第一三刺激值轉換成m組LCH值；步驟208：將m組LCH值中超出步驟202建立之四色色相的色域邊界之n組LCH值的彩度調整至對應之四色色相的色域邊界，以產生n組修正後的LCH值；步驟210：根據步驟208產生之n組修正後的LCH值及m組LCH值中未修正之(m-n)組LCH值產生m組四色灰階值；步驟212：根據步驟201產生之m組四色灰階值於四色顯示器上顯示影像；步驟214：結束。

第二實施例與第一實施例的差別在於，在第二實施例中，根據m組三原色灰階值產生m組LCH值係先將m組三原色灰階值轉換成m組第一三刺激值，再將m組第一三刺激值轉換成m組LCH值。第一三刺激值與三原色灰階值的轉換關係可例如方程式(1)至(3)所示：X=0.49R+0.31G+0.20B (1)

Y=0.17697R+0.81240G+0.01063B (2)

Z=0.00R+0.01G+0.99B (3)

在方程式(1)至(3)中，R係為一組三原色灰階值之紅色灰階值、G係為三原色灰階值之綠色灰階值、B係為三原色灰階值之藍色灰階值、X係為對應於三原色灰階值之一組第一三刺激值的第一值、Y係為第一三刺激值的第二值，且Z係為第一三刺激值的第三值。

由於第二實施例與第一實施例的差別產生LCH值的方式不同，因 此透過第二實施例提供的方法，同樣可使四色顯示器顯示正確的亮度、彩度及色相，而不會在色彩上有失真的情形。

請參考第3圖，第3圖係為本發明第三實施例對四色顯示器進行色域補償方法之流程圖，說明如下：步驟302：建立複數個四色色相的色域邊界；步驟304：根據m組三原色灰階值產生m組LCH值；步驟306：將m組LCH值中超出步驟302建立之四色色相的色域邊界之n組LCH值的彩度調整至對應之四色色相的色域邊界，以產生n組修正後的LCH值；步驟308：將步驟306產生之n組修正後的LCH值及m組LCH值中未修正之(m-n)組LCH值轉換為m組第二三刺激值；步驟310：將m組第二三刺激值轉換成m組四色灰階值。

步驟312：根據m組四色灰階值於四色顯示器上顯示影像；步驟314：結束。

第三實施例與第一實施例的差別在於，在第三實施例中，根據n組修正後的LCH值及m組LCH值中未修正之(m-n)組LCH值產生m組四色灰階值係先將n組修正後的LCH值及m組LCH值中未修正之(m-n)組LCH值轉換為m組第二三刺激值，再將m組第二三激值轉換成m組四色灰階值。由於第二三刺激值轉換成m組四色灰階值的運算式可透過對方程式(1)至(3)逆轉換而產生，故不再贅述。由於第三實施例與第一實施例的差別僅在於產生四色灰階值的方式不同，因此透過第三實施例提供的方法，同樣可使四色顯示器顯示正確的亮度、彩度及色相，而不會在色彩上有失真的情形。

請參考第4圖，第4圖係為本發明第四實施例對四色顯示器進行 色域補償方法之流程圖，說明如下：步驟402：建立複數個四色色相的色域邊界；步驟404：將m組三原色灰階值轉換成m組第一三刺激值；步驟406：將m組第一三刺激值轉換成m組LCH值；步驟408：將m組LCH值中超出步驟402建立之四色色相的色域邊界之n組LCH值的彩度調整至對應之四色色相的色域邊界，以產生n組修正後的LCH值；步驟410：將步驟408產生之n組修正後的LCH值及m組LCH值中未修正之(m-n)組LCH值轉換為m組第二三刺激值；步驟412：將m組第二三刺激值轉換成m組四色灰階值；步驟414：根據m組四色灰階值於四色顯示器上顯示影像；步驟416：結束。

第四實施例與第二實施例的差別在於，在第四實施例中，根據n組修正後的LCH值及m組LCH值中未修正之(m-n)組LCH值產生m組四色灰階值係先將n組修正後的LCH值及m組LCH值中未修正之(m-n)組LCH值轉換為m組第二三刺激值，再將m組第二三激值轉換成m組四色灰階值。由於第二三刺激值轉換成m組四色灰階值的運算式可透過對方程式(1)至(3)作反向運算而產生，故不再贅述。由於第四實施例與第二實施例的差別僅在於產生四色灰階值的方式不同，因此透過第四實施例提供的方法，同樣可使四色顯示器顯示正確的亮度、彩度及色相，而不會在色彩上有失真的情形。

請參考第5圖，第5圖係為本發明之第五實施例顯示器500之示意圖。第5圖所示，顯示器500包含複數個畫素510及訊號轉換單元520。每一畫素510包含四子畫素，用以根據四色影像值顯示資料。訊號轉換單元520係用以將畫素510的三原色影像值轉換為四色影像值。四色可例如是第 一實施例中所述紅、綠、藍、白色，且三原色可為紅、綠、藍色。當畫素510之三原色影像值的飽和度係介於0.7與1之間的m個畫素中，飽和度相近之n個畫素的Wmax與min[R,G,B]_max之比值係不大於1，Wmax係為飽和度相近之n個畫素的四色影像值之n個白色影像值的最大值，且min[R,G,B]_max係為對應於飽和度相近之n個畫素的三原色影像值之n個三原色最小值的最大值，其中R、G、B分別代表三原色影像值中紅、綠、藍色影像值。請參考以下方程式(4)之飽和度計算方式：

max[R,G,B]代表自R、G、B中選取一最大的影像值，且min[R,G,B]代表自R、G、B中選取一最小的影像值。以上飽和度S及影像值R、G、B之運算可以是在灰階的值域(grey level domain)作運算，也可以在亮度的值域(gamma domain)作運算。亦即，畫素510的四色影像值可為四色灰階值或四色伽瑪值，而畫素510的三原色影像值可為三原色灰階值或三原色伽瑪值。

另外，當畫素510之三原色影像值的飽和度係介於0.2與0.55之間的m個畫素中，飽和度相近之n個畫素的Wmax與min[R,G,B]_max之比值係不小於1。而當畫素510之三原色影像值的飽和度係介於0.55與0.7之間的m個畫素中，飽和度相近之n個畫素的Wmax與min[R,G,B]_max之比值係不等於1，Wmax係為飽和度相近之n個畫素的四色影像值之n個白色影像值的最大值，且min[R,G,B]_max係為對應於飽和度相近之n個畫素的三原色影像值之n個三原色最小值的最大值。

透過第五實施例中所舉例之飽和度S及Wmax與min[R,G,B]_max之比值之關係，無論飽和度S是高(0.7至1)、中(0.55至0.7)、或低(0.2至0.55)的大小，飽和度S和Wmax與min[R,G,B]_max之比值均呈現平滑(smooth)關係，或實質上線性關係，因此可大幅降低影像色階重疊的狀況，而改善顯示 器500色彩上失真的情形。

此外，顯示器500之訊號轉換單元520中可設置查找表(look-up table)522，用以快速地將畫素510的三原色影像值對應至四色影像值，且查找表522可另將畫素510的三原色影像值對應至背光強度，以根據影像值的不同來調整顯示器500的背光。

綜上所述，透過利用本發明第一實施例至第五實施例，可在不使色彩失真的情況下將三色影像值轉換為四色影像值，以供四色顯示器顯示影像，並使四色顯示器達到省電效果。

以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

102至112‧‧‧步驟

Claims (7)

1. 一種顯示器，包含：複數個畫素，每一畫素包含四子畫素，用以根據四色影像值顯示資料；一訊號轉換單元，用以將該些畫素的三原色影像值轉換為四色影像值；及其中該些畫素之三原色影像值的飽和度係介於0.7與1之間的m個畫素中，飽和度相近之n個畫素的Wmax與min[R,G,B]_max之比值係不大於1，Wmax係為該n個畫素的四色影像值之n個白色影像值的最大值，min[R,G,B]_max係為對應於該n個畫素的三原色影像值之n個三原色影像值最小值(min[R,G,B])的最大值，且該每一畫素之三原色影像值的飽和度的計算方式係為：，其中max[R,G,B]係為該每一畫素之三原色影像值的最大值，min[R,G,B]係為該每一畫素之三原色影像值的最小值。
2. 一種顯示器，包含：複數個畫素，每一畫素包含四子畫素，用以根據四色影像值顯示資料；一訊號轉換單元，用以將該些畫素的三原色影像值轉換為四色影像值；及其中該些畫素之三原色影像值的飽和度係介於0.2與0.55之間的m個畫素中，飽和度相近之n個畫素的Wmax與min[R,G,B]_max之比值係不小於1，Wmax係為該n個畫素的四色影像值之n個白色影像值的最大值，min[R,G,B]_max係為對應於該n個畫素的三原色影像值之n個三原色影像值最小值(min[R,G,B])的最大值，且該每 一畫素之三原色影像值的飽和度的計算方式係為：，其中max[R,G,B]係為該每一畫素之三原色影像值的最大值，min[R,G,B]係為該每一畫素之三原色影像值的最小值。
3. 一種顯示器，包含：複數個畫素，每一畫素包含四子畫素，用以根據四色影像值顯示資料；一訊號轉換單元，用以將該些畫素的三原色影像值轉換為四色影像值；及其中該些畫素之三原色影像值的飽和度係介於0.55與0.7之間的m個畫素中，飽和度相近之n個畫素的Wmax與min[R,G,B]_max之比值係不等於1，Wmax係為該n個畫素的四色影像值之n個白色影像值的最大值，min[R,G,B]_max係為對應於該n個畫素的三原色影像值之n個三原色影像值最小值(min[R,G,B])的最大值，且該每一畫素之三原色影像值的飽和度的計算方式係為：，其中max[R,G,B]係為該每一畫素之三原色影像值的最大值，min[R,G,B]係為該每一畫素之三原色影像值的最小值。
4. 如請求項1、2或3所述之顯示器，其中該些畫素的四色影像值係為四色灰階值，該些畫素的三原色影像值係為三原色灰階值。
5. 如請求項1、2或3所述之顯示器，其中該些畫素的四色影像值係為四色伽瑪值，該些畫素的三原色影像值係為三原色伽瑪值。
6. 如請求項1、2或3所述之顯示器，其中該訊號轉換單元包含一查找表，用以將該些畫素的三原色影像值對應至四色影像值。
7. 如請求項6所述之顯示器，其中該查找表另將該些畫素的三原色影像值對應至背光強度。