CN101587695B - 可降低色偏的影像处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明适用于液晶显示器的影像处理技术领域，提供了一种可降低色偏的影像处理方法，所述方法包含：依据一预定阶调特性来产生一预定影像；量测所述预定影像在正视时的一第一色度坐标；量测所述预定影像在侧视时的一第二色度坐标；依据所述第一色度坐标和所述第二色度坐标之间的差异来调整所述预定阶调特性以产生一修正阶调特性；依据所述修正阶调特性来产生一修正影像；以及判断所述修正影像在侧视时的色彩特性是否实质上等于所述预定影像在正视时的色彩特性。在本发明中，依据影像在正视时和侧视时色度坐标之间的差异来调整液晶显示器的阶调特性，使得显示影像在侧视时的色彩特性实质上等于在正视时的色彩特性。

Description

可降低色偏的影像处理方法

技术领域

本发明属于液晶显示器的影像处理技术领域，尤其涉及一种可降低液晶显示器色偏的影像处理方法。

背景技术

由于液晶显示器(liquid crystal display，LCD)具有低辐射、体积小及低耗能等优点，因此逐渐取代传统的阴极射线管(cathode ray tube，CRT)显示器，广泛地应用在笔记型计算机、个人数字助理(personal digital assistant，PDA)、平面电视，或行动电话等信息产品上。

不同角度的光线在入射液晶层后会产生的不同的相位差值(retardation)，亦即光线的偏折系数会随着观察角度而变，因此液晶显示器在正视和侧视时的光线穿透率并不相同。一般会针对正视的条件进行色彩追踪(color tracking)，使得液晶显示器能达到最佳显示效果。然而，不同视角会造成光线的亮度差异，当不同色光(例如红色光、绿色光及蓝色光)在侧视时各以不同亮度比例混色之后，所显示的颜色和正视时并不相同，此种差异称为色偏(color shift)现象。色偏现象让液晶显示器无法在侧视时达到最佳显示质量，为了能提供大视角的高显示质量画面，如何减少正视与侧视液晶显示器时的色偏是业界所致力的课题之一。

请参考图1，图1说明了液晶显示器在正视时的特性曲线。在图1中，横轴代表灰阶值(gray scale)，纵轴代表光穿透率，R、G、B分别代表红绿蓝三原色在正视时的特性曲线。现有技术中，一般只针对三原色中的两原色来做低色偏校正，亦即只对色偏较明显的蓝色及绿色做转换，而不更改红色的原始灰阶值。透过执行色彩追踪，R、G、B可分别调整为最佳化曲线，使得液晶显示器能达到最佳显示效果。

请参考图2，图2说明了液晶显示器在侧视时的特性曲线。在图2中，横轴代表灰阶值，纵轴代表光穿透率，R’、G’、B’分别代表红绿蓝三原色在侧视时的特性曲线。由于光偏折系数会随角度而变，即使在相同灰阶值，不同颜色在侧视与正视的光穿透率会不同，因而造成不同程度的色偏。如图2所示，当灰阶值接近0或255时，侧视与正视的常态化光穿透率的差较小，但在中间调(灰阶值约100～150)差异极大。由于侧看的R’、G’、B’特性曲线无法调整至最佳化，当显示无彩度的颜色时，在侧看视角会产生混色不正确而造成偏红的现象，因此会影响液晶显示器的显示质量。

美国专利第6,661,488号“Vertically-alligned(VA)liquid crystal display device”中提出一种解决正视与侧视液晶显示器时的色偏的方法。此现有技术在制程上作更动，在液晶层厚度固定的条件下，使红、绿、蓝像素像素有不同的大小设计，并在各色层上制作不同厚度的树脂层，使得红、绿、蓝像素各有不同的晶胞间隙(cell gap)，以降低色偏现象。然而，在各色层上制作不同厚度的树脂层需要极高精密度，制程繁复且不易控制，可能会大幅增加生产成本或降低良率。

美国专利公开号2006/0215081“Vertically aligned mode liquid crystal display with differentiated B cell gap”中提出另一种解决正视与侧视液晶显示器时的色偏的方法。此现有技术同样在制程上作更动，透过改变红、绿、蓝各色层的膜厚，使得红、绿、蓝像素各有不同的晶胞间隙，以降低色偏现象。然而，变更各色层的膜厚可能会降低色饱和度，或是造成光穿透率不足的问题。

前述现有技术透过改变液晶显示器的制程上来降低色偏现象，但可能会因为制程繁复而增加生产成本或降低良率，或是造成光穿透率不足的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可降低色偏的影像处理方法，旨在解决现有技术透过改变液晶显示器的制程上来降低色偏现象，但可能会因为制程繁复而增加生产成本或降低良率，或是造成光穿透率不足的问题。

本发明是这样实现的，一种可降低色偏的影像处理方法，所述方法包括以下步骤：

依据一预定阶调特性来产生一预定影像；

量测所述预定影像在正视时的一第一色度坐标；

量测所述预定影像在侧视时的一第二色度坐标；

依据所述第一色度坐标和所述第二色度坐标之间的差异来调整所述预定阶调特性以产生一修正阶调特性；

依据所述修正阶调特性来产生一修正影像；

以及判断所述修正影像在侧视时的色彩特性是否实质上等于所述预定影像在正视时的色彩特性；

当所述修正影像在侧视时的色彩特性实质上等于所述预定影像在正视时的色彩特性时，依据所述修正阶调特性来驱动一显示装置；

当所述修正影像在侧视时的色彩特性实质上不等于所述预定影像在正视时的色彩特性时，依据所述修正影像在侧视时的色彩特性和所述预定影像在正视时的色彩特性两者之间的差异来调整所述修正阶调特性。

在本发明中，依据影像在正视时和侧视时色度坐标之间的差异来调整阶调特性，使得液晶显示器的显示影像在侧视时的色彩特性实质上(substantially)等于在正视时的色彩特性，因此能提供大视角的高显示质量画面。

附图说明

图1为现有技术的液晶显示器在正视时特性曲线的示意图。

图2为现有技术的液晶显示器在侧视时特性曲线的示意图。

图3为本发明一实施例中一色彩调整方法的示意图。

图4为本发明的液晶显示器在侧视时特性曲线的示意图。

图5为本发明第一实施例中一影像处理方法的流程图。

图6为本发明第二实施例中一影像处理方法的流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明实施例中，依据影像在正视时和侧视时色度坐标之间的差异来调整阶调特性，使得液晶显示器的显示影像在侧视时的色彩特性实质等于在正视时的色彩特性，因此能提供大视角的高显示质量画面。

色彩空间是使用一组值(通常使用3个或4个值)或者颜色成分来表示颜色的抽象数学模型，在数字影像处理中常使用三原色(RGB)色彩空间，分别以独立的通道来处理红绿蓝三原色(primary color)。依据实际使用设备系统能力的不同，RGB色彩空间有各种不同的实现方法，在标准显示装置中最常用的是24位实现方法，亦即红色信道R、绿色信道G和蓝色信道B各可提供8位的灰阶值或者256组灰阶的数据。当三原色的色彩信道灰阶值迭合在一起时，影像便会以24位的真彩色(true color)来显示，亦即能显示224种颜色。举例来说，若驱动液晶显示器的色彩信道灰阶值(R，G，B)分别为(255，0，0)、(0，255，0)、(0，0，255)和(255，255，255)，液晶显示器会分别显示纯红、纯绿、纯蓝和纯白影像。换而言之，透过改变驱动液晶显示器的色彩信道灰阶值(R，G，B)即可显现不同颜色的影像。

调配一特定颜色所需要的红、绿、蓝三原色的数量，称为RGB三刺激值(tristimulus values)。色彩量测学(colorimetry)以三刺激值(X，Y，Z)来模拟人眼对色彩的感觉，并将三刺激值转换为使用上较容易的色彩坐标，例如CIE色度图。CIE色度图中的色度坐标(x，y，z)所反映的是三原色各自在三刺激值总量中的相对比例，反应出具相同颜色/彩度但不同亮度的颜色的共同特征。不同色度坐标之间的转换均为熟悉本技术领域的技术人员所理解，本发明并不限定采用哪一种色度坐标，在此使用CIE色度坐标(x，y，z)来说明本发明的实施例。

色彩信道灰阶值(R，G，B)和CIE色度坐标(x，y，z)之间可互相转换，若使用256组数字色彩信道灰阶值(255，255，255)、(254，254，254)、…与(0，0，0)来驱动液晶显示器，所显示的256个灰阶的色度坐标值由(x255，y255，z255)、(x254，y254，z254)、…与(x0，y0，z0)来表示，色彩信道灰阶值和色度坐标值之间的关系即为液晶显示器的阶调特性。如前所述，一般会针对正视的条件对液晶显示器进行色彩追踪，因此在正视时配色正常的影像，在侧视时却会产生色偏，色度坐标也会偏离预定值。本发明首先使用一预定阶调特性来驱动液晶显示器，再分别量测显示影像在正视时的色度坐标为(x，y，z)和在侧视时的色度坐标为(x’，y’，z’)。本发明依据正视时的色度坐标(x，y，z)和侧视时的色度坐标(x’，y’，z’)之间的差异来调整预定阶调特性，并判断以调整后的阶调特性来驱动液晶显示器时，是否能解决侧视时所产生的色偏。

请参考图3，图3为本发明一实施例中一色彩调整方法的示意图。图3显示了一CIE色度图，依据CIE色度坐标(x，y，z)的特性，红、黄、绿、蓝、与白等色彩分别位于椭圆区域的右下角、右上角、左上角、左下角、与中央部分。由于侧视时所产生的色偏，色度坐标(x，y，z)和色度坐标(x’，y’，z’)并未重合，本发明可依据两者之间的差异来调整预定阶调特性。

本发明一实施例中可调整色度坐标(x’，y’，z’)的红色成分，例如可将预定阶调特性的红色色彩信道灰阶值R范围从原本的0～255调整到0～240，亦即将原先红色色彩信道灰阶值R＝240时的色度坐标值x255，当作调整后新红色色彩信道灰阶值R＝255时的色度坐标值x255’，再将原色度坐标值x0～x240展延以对应出新色度坐标值x0’～x255’。本发明亦可调整色度坐标(x’，y’，z’)的其它颜色成分，例如可将预定阶调特性的蓝色色彩信道灰阶值B范围从原本的0～255调整到0～230，亦即将原先蓝色色彩信道灰阶值B＝230时的色度坐标值z230，当作调整后新蓝色色彩信道灰阶值B＝255时的色度坐标值z255’，再将原色度坐标值z0～z230展延以对应出新色度坐标值z0’～z255’。

为了判断是否能有效降低侧视时的色偏现象，本发明再次使用调整后的阶调特性来驱动液晶显示器，以量测显示影像在侧视时的色度坐标为(x’，y’，z’)，并判断调整后是否能降低正视时的色度坐标(x，y，z)和侧视时的色度坐标(x’，y’，z’)的差异。

或者，在使用调整后的阶调特性来驱动液晶显示器后，本发明可针对液晶显示器在侧视时的影像量测其透射率-灰阶值的特性，并判断红绿蓝三原色在侧视时的特性曲线是否重合。请参考图4，图4说明了本发明使用调整后的阶调特性来驱动液晶显示器时在侧视时的特性曲线。在图4中，横轴代表灰阶值，纵轴代表光穿透率，R”、G”、B”分别代表红绿蓝三原色在侧视时的特性曲线。如图4所示，本发明的影像处理方法可将红绿蓝三原色的特性曲线调至最佳化，亦即在高色调、低色调和中间调(灰阶值约100～150)时互相重迭，因此能解决因侧看视角而造成的色偏现象。

请参考图5，图5为本发明第一实施例中一影像处理方法的流程图。图5的流程图包含下列步骤：

步骤510：依据一预定阶调特性来驱动一液晶显示器以显示一预定影像；步骤520：量测此预定影像在正视时的一第一色度坐标；步骤530：量测此预定影像在侧视时的一第二色度坐标；

步骤540：依据第一和第二色度坐标之间的差异来调整预定阶调特性以产生一修正阶调特性；

步骤550：依据修正阶调特性来驱动液晶显示器以显示产生一修正影像；

步骤560：量测此修正影像在侧视时的一第三色度坐标；

步骤570：判断第一和第三色度坐标之间的差异是否小于一预定值；若第一和第三色度坐标之间的差异小于预定值，执行步骤590；若第一和第三色度坐标之间的差异不小于预定值，执行步骤580；

步骤580：依据第一和第三色度坐标之间的差异来调整修正阶调特性；执行步骤550；

步骤590：依据修正阶调特性来驱动液晶显示器。

请参考图6，图6为本发明第二实施例中一影像处理方法的流程图。图6的流程图包含下列步骤：

步骤610：依据一预定阶调特性来驱动一液晶显示器以显示一预定影像；

步骤620：量测此预定影像在正视时的一第一色度坐标；

步骤630：量测此预定影像在侧视时的一第二色度坐标；

步骤640：依据第一和第二色度坐标之间的差异来调整预定阶调特性以产生一修正阶调特性；

步骤650：依据修正阶调特性来驱动液晶显示器以显示产生一修正影像；

步骤660：量测相关于此修正影像的一红色特性曲线、一蓝色特性曲线和一绿色特性曲线；

步骤670：在一预定阶调区域内，判断红色、蓝色和绿色特性曲线之间的差异是否小于一预定值；若红色、蓝色和绿色特性曲线之间的差异小于预定值，执行步骤690；若红色、蓝色和绿色特性曲线之间的差异不小于预定值，执行步骤680；

步骤680：依据红色、蓝色和绿色特性曲线之间的差异来调整修正阶调特性；执行步骤650；

步骤690：依据修正阶调特性来驱动液晶显示器。

前述本发明实施例同时调整色度坐标(x’，y’，z’)的红色成分和蓝色成分，将预定阶调特性的红色色彩信道灰阶值R范围和蓝色色彩信道灰阶值B范围从原本的0～255分别调整到0～240和0～230。然而，本发明亦可仅调整色度坐标(x’，y’，z’)的单一颜色成分，或是同时调整色度坐标(x’，y’，z’)的多个颜色成分。

本发明实施例中，可依据影像在正视时和侧视时色度坐标之间的差异来调整阶调特性，使得液晶显示器的显示影像在侧视时的色彩特性实质上(substantially)等于在正视时的色彩特性，因此能提供大视角的高显示质量画面。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种可降低色偏的影像处理方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：

依据一预定阶调特性来产生一预定影像；

量测所述预定影像在正视时的一第一色度坐标；

量测所述预定影像在侧视时的一第二色度坐标；

依据所述第一色度坐标和所述第二色度坐标之间的差异来调整所述预定阶调特性以产生一修正阶调特性；

依据所述修正阶调特性来产生一修正影像；以及

判断所述修正影像在侧视时的色彩特性是否实质上等于所述预定影像在正视时的色彩特性；

当所述修正影像在侧视时的色彩特性实质上等于所述预定影像在正视时的色彩特性时，依据所述修正阶调特性来驱动一显示装置；

当所述修正影像在侧视时的色彩特性实质上不等于所述预定影像在正视时的色彩特性时，依据所述修正影像在侧视时的色彩特性和所述预定影像在正视时的色彩特性两者之间的差异来调整所述修正阶调特性。

2.如权利要求1所述的影像处理方法，其特征在于，所述判断所述修正影像在侧视时的色彩特性是否实质上等于所述预定影像在正视时的色彩特性的步骤具体为：

量测所述修正影像在侧视时的一第三色度坐标；以及

判断所述第三色度坐标和所述第一色度坐标之间的差异是否小于一预定值。

3.如权利要求1所述的影像处理方法，其特征在于，所述判断所述修正影像在侧视时的色彩特性是否实质上等于所述预定影像在正视时的色彩特性的步骤具体为：

量测所述修正影像在侧视时的一红色色彩特性曲线、一绿色色彩特性曲线和一蓝色色彩特性曲线；以及

判断所述红色色彩特性曲线、所述绿色色彩特性曲线和所述蓝色色彩特性曲线是否重合。

4.如权利要求3所述的影像处理方法，其特征在于，所述红色色彩特性曲线是相关于所述修正影像在侧视时红色光线透射率和灰阶值的关系，所述绿色色彩特性曲线是相关于所述修正影像在侧视时绿色光线透射率和灰阶值的关系，而所述蓝色色彩特性曲线是相关于所述修正影像在侧视时蓝色光线透射率和灰阶值的关系。

5.如权利要求3所述的影像处理方法，其特征在于，所述判断所述红色色彩特性曲线、所述绿色色彩特性曲线和所述蓝色色彩特性曲线是否重合是判断所述红色色彩特性曲线、所述绿色色彩特性曲线和所述蓝色色彩特性曲线是否在一预定阶调范围内重合。

6.如权利要求1所述的影像处理方法，其特征在于，所述产生所述修正阶调特性的步骤具体为：

针对一色彩信道调整其色彩信道灰阶值和色度坐标值的对应关系。

7.如权利要求1所述的影像处理方法，其特征在于，所述产生所述修正阶调特性的步骤具体为：

针对多组色彩通道分别调整相对应色彩信道灰阶值和相对应色度坐标值的对应关系。

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