CN100399794C

CN100399794C - 表现特定色彩空间的方法

Info

Publication number: CN100399794C
Application number: CNB2004100589915A
Authority: CN
Inventors: 陈志伟; 江新昌; 林克峰
Original assignee: AU Optronics Corp
Current assignee: AU Optronics Corp
Priority date: 2004-07-29
Filing date: 2004-07-29
Publication date: 2008-07-02
Anticipated expiration: 2024-07-29
Also published as: CN1588186A

Abstract

本发明为当显示组件有色差现象时，可以藉由此法表现特定色彩空间的方法。首先，分别输入三原色信号特征值，并量测所表现出色彩的色度特征值。之后，以输入信号特征值、色度特征值，利用矩阵转换观念建立一颜色数据库。接下来，依照一目标色度特征值，结合上述颜色数据库中修正色差显示组件的数据特征值，以推算得一修正信号特征值。最后，输入修正信号特征值于上述欲修正色差显示组件以表现出特定色彩空间的颜色。

Description

表现特定色彩空间的方法

技术领域

本发明涉及一种显示组件色彩修正的方法，特别是涉及一种应用在显示面板色差补偿的方法。

背景技术

液晶显示组件(liquid crystal display，以下简称LCD)是目前平面显示器发展的主流，其显示原理是利用液晶分子所具有的介电异方性及导电异方性，于外加电场时使液晶分子的排列状态转换，造成液晶薄膜产生各种光电效应。液晶显示器的面板结构一般为由两片基板迭合而成，中间留有一定距离的空隙用以灌注液晶，而在上下两基板上分别形成有对应电极，用以控制液晶分子的转向及排列。藉由电场的变化来控制液晶分子的排列，造成光线的遮蔽或通透，形成亮点(bright dots)或暗点(dark dots)，而在屏幕上构成图像及显现色彩。

LCD分成两种：被动矩阵式LCD(passive matrix LCD)和主动矩阵式LCD(active matrix LCD)。在被动矩阵式LCD方面，每一像素(pixel)的显示由每一列终点的晶体管与每一行起点的晶体管的电流大小决定其所显示的颜色，优点是便宜、体积小，缺点是扫瞄速度慢及视角很小。在主动矩阵式LCD方面，每一像素可以单独开关，且扫瞄速度较快。

主动矩阵式LCD的液晶面板是以百万个以上晶体管组件所组成，且靠许多液晶显示单元排列成一块平面，而一个显示单元又由三个次显示单元<R.G.B>组成。

然而，液晶显示面板因为有漏光现象(cell light leakage)，及环境变动(flare)等因素，无法实现每一颜色显色独立(channel independent)，且因为液晶分子(LC)与光波波长(λ)相关的变因，产生例如色散(dispersion)，光电转换曲线(gamma)曲线分离，因此无法达到每一颜色色度固定(channel chromaticity constancy)，也因此显示面板无法表现出准确的色彩。

发明内容

有鉴于此，为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种表现特定色彩空间的方法，建立一三原色的数据库，并根据其数据库对显示组件的色偏作修正及补偿。

为实现上述目的，本发明提供一种表现特定色彩空间的方法。首先，选取一显示组件的三原色(R、G、B)的一亮度特征值及一色域特征值。重复输入三原色的信号以使显示组件显示多个不同的颜色。其后，量测上述颜色以得到多个色度特征值。接下来，根据亮度特征值、色域特征值、量测色度特征值及输入的信号，利用矩阵转换观念建立一颜色数据库。当欲显示某特定色彩空间时，只要知道目标色度值，即可结合上述颜色数据库中修正色差显示组件的数据特征值，以推算得一修正信号特征值。最后，输入修正信号特征值于上述欲修正色差显示组件以表现出特定色彩空间的颜色。

为了使本发明的上述和其它目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并结合附图详细说明如下。

附图说明

图1说明本发明较佳实施例建立颜色数据库的流程图。

图2说明本发明较佳实施例的修正显示组件色差的方法的流程图。

图3示出了一般状况下的gamma曲线图。

图4示出了修正过后的gamma曲线图。

附图符号说明

100-显示组件；

200-欲修正色差的显示组件。

具体实施方式

图1示出了本实施例建立颜色数据库的方法流程图。请参照图1。首先，输入多个三原色信号值于一显示组件100(S102)，并量测显现颜色的色度特征值S104。接下来，于显示组件选取的一亮度特征值及一色域特征值S106。其后，输入三原色信号值、色度特征值、显示组件所选取的一亮度特征值及一色域特征值，以建立一颜色数据库S108。

数据库建立完成之后，每一欲修正表现色彩的显示组件即可依照以下图2的步骤修正颜色。首先，于颜色数据库中选取一欲修正表现色彩的显示面板的数据特征值S202。接下来，输入目标色度特征值S204利用矩阵运算以推算得一修正信号特征值S206。最后，输入修正信号特征值于欲修正表现色彩的显示组件200以表现出一修正颜色S208。

接下来将详细说明本实施例图1建立颜色数据库的方法。在本实施例中，上述步骤S106于显示组件选取的一亮度特征值及一色域特征值可采用以下的方法。在一般状况下，R、G、B光的强度是不一致的，尤其是LCD显示器，也因此在图3的光电转换曲线(gamma)标准化后，图上显示有三条不重合的曲线。本实施例为求亮度特征值一致性，先将R、G、B的gamma曲线修正至R、G、B一致的gamma曲线图，如图4所示。其后，由于R、G、B的gamma曲线已修正至一条曲线，可以根据上述修正后的gamma曲线图选取一固定数值的亮度特征值。同时以最具代表性的色域特征值作后续的矩阵运算。

在本实施例，上述建立颜色数据库S108分别用3×3的矩阵(matrix)关系，将三原色R、G、B的信号特征值转换成色度特征值，如以下的公式：

[\begin{matrix} X \\ Y \\ Z \end{matrix}] = [S] \times [\begin{matrix} a_{r} & 0 & 0 \\ 0 & a_{g} & 0 \\ 0 & 0 & a_{b} \end{matrix}] \times [L] \times [\begin{matrix} T_{r} \\ T_{g} \\ T_{b} \end{matrix}]

其中X、Y、Z分别代表显示组件所显示的颜色经由量测所得的色度特征值；

[S]为一色域的矩阵可表示为

[\begin{matrix} J_{r} & J_{g} & J_{b} \\ K_{r} & K_{g} & K_{b} \\ L_{r} & L_{g} & L_{b} \end{matrix}]

，在本较佳实施例中其为一固定数值的矩阵；

[\begin{matrix} a_{r} & 0 & 0 \\ 0 & a_{g} & 0 \\ 0 & 0 & a_{b} \end{matrix}]

为包含(a_r、a_g、a_b)的数据库的矩阵；

[L]为一亮度的矩阵可表示为

[\begin{matrix} L_{r} & 0 & 0 \\ 0 & L_{g} & 0 \\ 0 & 0 & L_{b} \end{matrix}]

，在本较佳实施例中其亦为一固定数值的矩阵；

T_r、T_g、T_b分别为三原色R、G、B的标准化后信号值，数字范围0～1。其后，重复输入三原色的信号，亦即代入不同的(T_r、T_g、T_b)于上述公式中。接下来，使显示组件显示多个不同的颜色，并以一量测仪器，例如分光频谱仪，量测显示组件显示每一颜色的色度X、Y、Z以代入上述公式。

根据上述的公式，由于色域的矩阵[S]及亮度的矩阵[L]皆为一固定数值的矩阵，仅有色度的向量和信号的向量为包含变量的向量，因此可以重复代入量测得的色度向量X、Y、Z，及相对应的输入信号向量T_r、T_g、T_b于上述公式中，藉此以推得到一颜色的数据库。

在本发明的更佳实施例中，三原色R、G、B的信号值T_r、T_g、T_b，可采取分开输入，以下特举只建立R的数据库的范例如下：

[\begin{matrix} X \\ Y \\ Z \end{matrix}] = [S] \times [\begin{matrix} a_{r} & 0 & 0 \\ 0 & a_{g} & 0 \\ 0 & 0 & a_{b} \end{matrix}] \times [L] \times [\begin{matrix} T_{r} \\ 0 \\ 0 \end{matrix}]

根据上述公式，只重复输入R的信号，例如T_r(0、8/255、16/255、...、1)，而G、及B的信号输入0，同时显示组件显示多个不同颜色。其后，以一量测仪器，例如分光频谱仪，量测显示组件的每一颜色的色度，得到色度特征值X、Y、Z。同时设定色域的矩阵[S]，及亮度的矩阵[L]为固定数值的矩阵。如此根据上述步骤代入只改变R信号的多个信号组，及其所显示的颜色所量测得的多个相对应的色度X、Y、Z于上述公式，以建立R的数据库。接下来，以同样的方法建立G的数据库，及B的数据库。如此，以上述方法可分开建立三原色R、G、B的数据库(a_r、a_g、a_b)。

此外，在本实施例中，图1所示的量测表现颜色的色度特征值的步骤S104亦可以包括一去除噪声(noise)的步骤，亦即将所量测得的色度特征值X、Y、Z，经由以下公式处理：

[\begin{matrix} X^{'} \\ Y^{'} \\ Z^{'} \end{matrix}] output = [\begin{matrix} X \\ Y \\ Z \end{matrix}] measured - [\begin{matrix} X \\ Y \\ Z \end{matrix}] L_{0};

其中，

[\begin{matrix} X \\ Y \\ Z \end{matrix}]

measured为一显示组件所量测得的色度向量；

[\begin{matrix} X \\ Y \\ Z \end{matrix}]

L₀为R、G、B在信号强度皆等于0时，所量测得的色度向量，其可视为一噪声(noise)或闪烁(flare)。因此根据上述公式

[\begin{matrix} X^{'} \\ Y^{'} \\ Z^{'} \end{matrix}]

output可以视为一已修正噪声(noise)的色度向量，X’、Y’、Z’为修正噪声后的色度特征值。依此，在建立数据库S108的输入色度特征值时，以X’、Y’、Z’取代X、Y、Z，可推得一修正噪声后的颜色的数据库。

接下来将详细说明本实施例图2修正显示组件颜色的方法。将图2的步骤，以3×3矩阵公式表示如下：

[\begin{matrix} R^{'} \\ G^{'} \\ B^{'} \end{matrix}] = {[\begin{matrix} a_{r} & 0 & 0 \\ 0 & a_{g} & 0 \\ 0 & 0 & a_{b} \end{matrix}]}^{- 1} \times {[\begin{matrix} 1 / L_{r} & 0 & 0 \\ 0 & 1 / L_{g} \\ 0 & 0 & 1 / L_{b} \end{matrix} 0]}^{- 1} \times {[S]}^{- 1} \times {[\begin{matrix} X_{s} \\ Y_{s} \\ Z_{s} \end{matrix}]}_{t \arg et}

其中

{[\begin{matrix} a_{r} & 0 & 0 \\ 0 & a_{g} & 0 \\ 0 & 0 & a_{b} \end{matrix}]}^{- 1}

是在之前步骤所建立的颜色数据库中根据欲修正色差的显示组件选取的一组数据(a_r、a_g、a_b)的反矩阵；

{[\begin{matrix} 1 / L_{r} & 0 & 0 \\ 0 & 1 / L_{g} & 0 \\ 0 & 0 & 1 / L_{b} \end{matrix}]}^{- 1}

为欲修正颜色显示组件的亮度倒数的反矩阵，(L_r、L_g、L_b)为一亮度特征值；

[S]^-1为欲修正颜色显示组件色域的反矩阵可表示为

{[\begin{matrix} J_{r} & J_{g} & J_{b} \\ K_{r} & K_{g} & K_{b} \\ L_{r} & L_{g} & L_{b} \end{matrix}]}^{- 1},

而[S]^-1为一固定数值的反矩阵；

{[\begin{matrix} X_{s} \\ Y_{s} \\ Z_{s} \end{matrix}]}_{t \arg et}

为欲显示色域空间目标色度向量(X_s、Y_s、Z_s)；

[\begin{matrix} R^{'} \\ G^{'} \\ B^{'} \end{matrix}]

为修正后的欲修正颜色显示组件的信号向量；

依据上述的公式：由于亮度反矩阵及色域反矩阵皆为固定数值的反矩阵。因此，在步骤S108所建立的颜色数据库对应原先色彩空间三原色信号特征值选取一组数据(a_r、a_g、a_b)，并将目标色度及数据库中所选取的数据(a_r、a_g、a_b)代入上述公式，以求得配合目标色度的修正色差R’、G’、B’。如此，推得的R’、G’、B’即为显示组件修正色差后的信号特征值。并且，根据此修正过后的信号R’、G’、B’，输入显示组件可以显示出接近标准颜色的色彩空间。

因此，依据本实施例，可以依照显示组件(例如显示面板)的特性，建立一颜色数据库。其后，即可根据其数据库，以目标色彩空间例如(sRGB)作为标准，对显示组件的色偏作修正及补偿，以改善显示组件色偏的问题。

虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然其并非用以限定本发明，本利用的技术人员在不脱离本发明的精神和范围的前提下可作若干的变更与润饰，因此本发明的保护范围以本发明的权利要求为准。

Claims

1.一种表现特定色彩空间的方法，包括：

(a)选取一显示组件的一亮度特征值及一色域特征值；

(b)输入多个三原色信号特征值以使该显示组件显示多个不同的颜色；

(c)量测所述颜色以得到多个色度特征值；

(d)将该亮度特征值、该色域特征值、所述色度特征值及所述三原色信号特征值输入到用于计算颜色数据库的计算公式中，以建立一颜色数据库；及

(e)将一目标色度特征值，及该颜色数据库中所选取的一欲修正色差显示组件的数据特征值输入到用于计算修正信号特征值的计算公式中，以推算得一修正信号特征值，

其中该(d)步骤中建立该颜色数据库是利用以下公式：

[\begin{matrix} X \\ Y \\ Z \end{matrix}] = [S] \times [\begin{matrix} a_{r} & 0 & 0 \\ 0 & a_{g} & 0 \\ 0 & 0 & a_{b} \end{matrix}] \times [L] \times [\begin{matrix} T_{r} \\ T_{g} \\ T_{b} \end{matrix}]

其中X、Y、Z为(c)步骤该色度特征值；

[S]为包含该色域特征值的矩阵

[\begin{matrix} J_{r} & J_{g} & J_{b} \\ K_{r} & K_{g} & K_{b} \\ L_{r} & L_{g} & L_{b} \end{matrix}],

为固定数值的矩阵；

[\begin{matrix} a_{r} & 0 & 0 \\ 0 & a_{g} & 0 \\ 0 & 0 & a_{b} \end{matrix}]

为包含(a_r、a_g、a_b)的该颜色数据库的矩阵；

[L]为包含该亮度特征值的矩阵

[\begin{matrix} L_{r} & 0 & 0 \\ 0 & L_{g} & 0 \\ 0 & 0 & L_{b} \end{matrix}],

为固定数值的矩阵；

T_r、T_g、T_b分别为三原色信号特征值，藉由输入所述T_r、T_g、T_b及相对应的色度特征值(X、Y、Z)，计算得到该颜色数据库的矩阵，进而建立该颜色数据库。

2.如权利要求1所述的表现特定色彩空间的方法，其中该(b)步骤的输入三原色的信号特征值是先输入信号特征值(T_r、0、0)以建立一R数据库，输入信号特征值(0、T_g、0)以建立一G数据库、及输入信号特征值(0、0、T_b)以建立一B数据库。

3.如权利要求2所述的表现特定色彩空间的方法，其中该(d)步骤的数据库包括该R数据库、该G数据库、及该B数据库，且建立格式可包含一维查找表LUT、三维查找表LUT及多项式计算。

4.如权利要求1所述的表现特定色彩空间的方法，(c)步骤还包括将所述色度特征值去除噪声的步骤。

5.如权利要求1所述的表现特定色彩空间的方法，其中该(a)步骤的选取一亮度特征值步骤还包括先将光电转换曲线中的R曲线，G曲线，B曲线修正至一致，再在该曲线中选取该亮度特征值。

6.如权利要求1所述的表现特定色彩空间的方法，其中该(e)步骤的推算该修正信号特征值系利用以下公式：

[\begin{matrix} R^{'} \\ G^{'} \\ B^{'} \end{matrix}] = {[\begin{matrix} a_{r} & 0 & 0 \\ 0 & a_{g} & 0 \\ 0 & 0 & a_{b} \end{matrix}]}^{- 1} \times {[\begin{matrix} 1 / L_{r} & 0 & 0 \\ 0 & {1 / L}_{g} & 0 \\ 0 & 0 & {1 / L}_{b} \end{matrix}]}^{- 1} \times {[S]}^{- 1} \times {[\begin{matrix} X_{S} \\ Y_{S} \\ Z_{S} \end{matrix}]}_{t \arg et}

其中

{[\begin{matrix} a_{r} & 0 & 0 \\ 0 & a_{g} & 0 \\ 0 & 0 & a_{b} \end{matrix}]}^{- 1}

是在该数据库中所选取的一组数据(a_r、a_g、a_b)的反矩阵；

{[\begin{matrix} {1 / L}_{r} & 0 & 0 \\ 0 & {1 / L}_{g} & 0 \\ 0 & 0 & {1 / L}_{b} \end{matrix}]}^{- 1}

为该亮度特征值倒数的反矩阵，且为一固定值的反矩阵；

[S]为该色域的反矩阵可表示为

{[\begin{matrix} J_{r} & J_{g} & J_{b} \\ K_{r} & K_{g} & K_{b} \\ L_{r} & L_{g} & L_{b} \end{matrix}]}^{- 1},

且为一固定数值的反矩阵；

{[\begin{matrix} X_{S} \\ Y_{S} \\ Z_{S} \end{matrix}]}_{t \arg et}

为特定色彩空间的目标色度特征值(X_S、Y_S、Z_S)向量；

[\begin{matrix} R^{'} \\ G^{'} \\ B^{'} \end{matrix}]

为欲修正色差显示组件，修正过后信号值向量；

在该上述公式中，输入(a_r、a_g、a_b)及(X_S、Y_S、Z_S)，计算得

[\begin{matrix} R^{'} \\ G^{'} \\ B^{'} \end{matrix}],

进而推算得该修正信号特征值(R’、G’、B’)。

7.如权利要求6所述的选取的一组数据(a_r、a_g、a_b)的方法，其运算格式包含一维LUT、三维LUT及多项式计算。

8.如权利要求1所述的表现特定色彩空间的方法，其中该(e)步骤还包括输入该修正信号特征值于该欲修正色差显示组件以表现出一修正颜色。