CN102414733A - 利用去饱和的四通道显示器功率降低 - Google Patents

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Abstract

一种在发光取决于色彩通道的显示装置上呈现图像的方法，该方法包括以下步骤：接收包括多个输入像素信号的图像输入信号，每个输入像素信号都具有三个颜色分量；选择降低颜色分量；根据所述输入像素信号与所选择的降低颜色分量之间的距离度量，针对每个输入像素信号来计算降低因数；针对每个像素信号的每个颜色分量来选择各自的饱和度调整因数；利用所述降低因数和饱和度调整因数，根据所述图像输入信号来产生具有四个颜色分量的图像输出信号，以分别调整所述图像输入信号的亮度和色彩饱和度；提供发光取决于色彩通道的四通道显示装置；以及将所述图像输出信号施加给该显示装置，以使其呈现与所述图像输出信号相对应的图像。

Description

利用去饱和的四通道显示器功率降低
技术领域
本发明涉及用于在发光取决于颜色通道的显示器上呈现图像的图像处理技术，更具体来讲，本发明涉及用于在具有四种颜色的子像素的发光显示器上提供功耗减小或亮度增加的图像的方法。
背景技术
平板显示装置连同计算装置广泛地使用在便携式装置以及娱乐装置中。这种显示器通常采用分布在基板上的多个像素来显示图像。各个像素包含数个不同颜色的子像素(通常是红色、绿色和蓝色)，以呈现各图像元素。已知多种平板显示技术，例如等离子体显示器、场发射显示器(FED)、液晶显示器(LCD)、电致发光(EL)显示器，例如发光二极管显示器。为了在这些显示器上呈现图像，显示器通常要接收包含三种颜色分量的图像输入信号来驱动各个像素。
在包括等离子体显示器、场发射显示器和电致发光显示器的发光显示器中，由显示器产生的辐射能的量与显示器所消耗的电力量正相关，即，更高的电力对应于更多的辐射能。在透射式显示器(例如LCD，其中，光源没有被调制)中不存在这种关系，因为这些显示器通常产生充足的光线来提供可能最亮的图像，然后调制该图像，使得仅将光的必要部分传送至用户。然而，制造发光取决于颜色通道的LCD显示器是已知的，其中，发光可能针对各种区域内的各种颜色通道而不同。例如，已知利用可寻址的阵列、分立的无机发光二极管(LED)作为背光来制造LCD显示器，并且调制这些LED的发光，以影响显示器的功耗。在该公开中，发光取决于颜色通道的显示器包括发光显示器以及配备有光源的透射显示器，其中，针对不同的颜色通道可以单独地改变发光。
可以通过布置发射不同颜色的光的不同发光材料来生产这些发光取决于颜色通道的显示器。然而，针对某些技术将这些材料(特别是小分子有机EL材料)图案化对于大基板是困难的，因而增加了制造成本。克服大基板上材料沉积问题的一个方法是使用单独的发射材料集合连同各个子像素中的一个或更多个滤色器来形成例如白光发射器从而形成全色显示器。在Cok的题为“Stacked OLED Display HavingImproved Efficiency”的第6,987,355号美国专利中教导了这种显示器。因为针对各个子像素单独地调制白光发射器，所以该显示器结构具有取决于颜色通道的发光。
大多数普通的可用的发射显示器(emissive display)都使用三种颜色的子像素，但是使用多于三种颜色的子像素也是已知的。例如，可以将白光发射元件包括在不包括滤色器的EL显示器中以提供第四子像素，例如，如在Cok等人的题为“Color OLEDDisplay with Improved Power Efficiency”的第6,919,681号美国专利中所教导的。Miller等人的题为“Color OLED display with improved power efficiency”的第2004/0113875号美国专利申请公报教导了这样的EL显示器设计，该设计待用具有红色、绿色和蓝色滤色器的未图案化的白色发射器来形成红色、绿色和蓝色子像素，并采用未滤色的白色子像素来提高装置的效率。针对其它显示技术也讨论了相似的技术。
然而，由于大多数显示系统都提供具有红色、绿色和蓝色分量的图像输入信号，所以通常必须利用转换方法来将进入的图像输入信号从三色分量转换至更大量的分量，以驱动具有四个或更多个颜色的EL子像素的显示器。例如，Miller等人在题为“Color OLED Display With Improved Power Efficiency”的第7,230,594号美国专利中描述了具有四个发光元件的OLED；包括红色、绿色、蓝色和白色发光元件，并且讨论了一种执行图像输入信号转换的方法。Miller等人教导，当发射OLED显示器中的第四发光元件具有比红色、绿色或蓝色发光元件更高的功率效率时，当通过第四个发光元件而不是红色、绿色和蓝色三个发光元件的组合来发光时，可以更有效地发光。同样地，通过控制由红色、绿色和蓝色发光元件所产生的光与白色子像素相对比的比例，可以控制显示器的功耗。
Miller等人在题为“Color OLED Display Having Improved Performance”的第7,397,485号美国专利中还描述了这样的发光OLED显示器，其中，通过在由控制信号指示的特定条件下减小所显示图像的饱和度，可以进一步减小显示器的功耗，接着利用白色子像素来提供附加比例的显示器亮度来进一步减小显示器的功耗。
通过降低显示器的亮度等级也可以获得发射显示器中的功耗减小。例如，Reinhardt在题为“Method And Apparatus For Screen Power Saving”的第5,598,565号美国专利中讨论了减小显示器上的发光像素的子集的功率以减小显示器的功耗。该专利讨论了确定对于眼前的任务而言不是关键性的像素，并且减少这些像素的功率，该专利减小了像素的亮度以及显示器的该部分的可见度，但是仅针对被视为对用户较不重要的像素进行如此的操作。Ranganathan等人在题为“Software-Directed，Energy-AwareControl OfDisplay”的第6,801，811号美国专利中进一步讨论了一种获得相似结果的方法。
同样地，在其它条件下减小发光显示器的功率是已知的。例如，Asmus等人在1982年7月6日公开的题为“Video Circuit with screen-burn-in protection”的第4,338,623号美国专利讨论了一种包括用于当图像针对至少预定时间段是静态时检测减小了所显示的图像的亮度的静态图像的电路的CRT显示器。公开该方法的目的是在当一段时间之后没有更新显示器时的条件下减少图像棍(image stick)假象，但是减小显示器的功耗。
在用于通过驱动的方法来减小发光显示的功率的方法中，减小显示器的色彩饱和度或亮度降低了所产生的图像的图像质量。显著地减小显示器的亮度减小了显示对比度，减弱了用户看见例如显示器上的文字的详细信息的能力。减小所有色彩通道的饱和度由于产生了褪色图像而会降低图像质量。
需要减小EL显示器的功耗而不明显地降低图像质量。此外，期望在某些情况下(例如，周围环境亮度高的条件下)增加显示器的亮度。
发明内容
本发明提供了一种在发光取决于色彩通道的显示装置上呈现图像的方法，该方法包括以下步骤：
(a)接收包括多个输入像素信号的图像输入信号，每个输入像素信号都具有三个颜色分量；
(b)选择降低颜色分量；
(c)根据输入像素信号与所选择的降低颜色分量之间的距离度量，针对每个输入像素信号来计算降低(reduction)因数；
(d)针对每个像素信号的每个颜色分量来选择各自的饱和度调整因数；
(e)利用降低因数和饱和度调整因数，根据图像输入信号来产生具有四个颜色分量的图像输出信号，以分别调整图像输入信号的亮度和色彩饱和度；
(f)提供发光取决于色彩通道的四通道显示装置；以及
(g)向显示装置施加图像输出信号，以使其呈现与图像输出信号相对应的图像。
附图说明
图1是描述本发明的方法的流程图；
图2是在实践本发明的方法中有用的发射显示器系统的示意图；
图3是在实践本发明的方法中有用的四通道发射有机发光二极管显示装置的截面图；
图4是例示了子像素的色度坐标和标准的sRGB颜色分量的色度坐标的CIE 1931x，y色度图；
图5是描述当输入图像信号是一系列视频帧时本发明的方法的流程图；
图6是在本发明的实施方式中有用的控制器的框图。
本发明的具体描述
本发明提供了一种用于在发光取决于色彩通道的显示器上显示图像、以减小显示器的功耗的方法。该方法包括图1中所示的步骤。如图所示，接收2了图像输入信号。该图像输入信号包括多个输入像素信号，各个输入像素信号具有三个颜色分量。选择4降低颜色分量以进行减少。根据输入像素信号和所选择的降低颜色分量之间的距离度量针对各个输入像素信号来计算6降低因数。针对各个像素信号的各个颜色分量来选择8各个饱和调整因数。利用降低因数和饱和调整因数从图像输入信号产生10具有四个颜色分量的图像输出信号，以分别调整图像输入信号的亮度和色彩饱和度。提供12了四通道发射显示装置。将图像输出信号应用14至显示装置以使它呈现与图像输出信号相对应的图像。在某些实施方式中，所选择的降低颜色分量是低亮度颜色分量，其包括蓝色分量，使得亮度的降低较不明显，以提供减小的功率而不显著降低所感知的显示器的图像质量。
图1示出了两个附加的步骤，包括选择16亮度增益以及进一步利用所选择的亮度增益来产生10图像输出信号，以调整图像输入信号的亮度。当增加了这两个附加的步骤时，该方法可以提供具有增加的亮度的发射显示器。可以实现亮度的增加，而不需通过例如改变电致发光显示器的电压的方法来调整显示器的亮度范围。
可以在如图2所示的显示器系统中采用本发明的方法。在这种显示系统的实施方式中，控制器28接收(图1中的步骤2)图像输入信号30，处理图像输入信号以产生(图1中的步骤10)图像输出信号32。接着在显示装置22中应用图像输出信号32(图1中的步骤14)以驱动显示装置22的像素26中的红色子像素24R、绿色子像素24G、蓝色子像素24B和白色子像素24W，其中，显示装置22可以是四通道发射显示装置。
下面将给出本发明的方法的具体实施方式以进一步说明本发明并例示其优点。在本发明的方法中，提供12了四通道发射显示器。该显示器可以是任何具有包括四个不同颜色的子像素的子像素阵列的显示器，其中，四个不同颜色的子像素响应于已调制信号(通常是电压信号或电流信号)而发光。例如，该显示器可以是电致发光显示器，例如有机发光二极管(OLED)显示器，其具有红色、绿色、蓝色和白色子像素，其与经过各个子像素的电流成比例地发光。可以由发射白光的有机材料的单个平面、红色、绿色和蓝色的阵列以及允许子像素产生红色、滤色、蓝色和白色光的透明的滤色器来形成这些子像素。在图3中描绘了这种显示器的横截面。如该图所示，OLED显示器形成在基板50上。在该基板50上形成有有源矩阵层52，其包含用于向各个子像素提供电流的有源矩阵电路。形成滤色器54、56、58的图案化的阵列并可选地形成滤色器60的图案化的阵列。滤色器54、56、58和60形成在基板50和发光层68之间。这些滤色器包括红色54、绿色56和蓝色58滤色器材料。它也可以在白色子像素上包括透明的、中性色的或者少量着色的滤色器60以提供平坦化。滤色器60可以是有机平坦化材料而不是染色的滤色器材料，或者可以省略滤色器60。的第一电极阵列62形成在滤色器上，并且通过通孔连接至有源矩阵层52。像素定义元件64形成在电极62之间，并且与电极62部分地交叠。在这些电极62上形成有有机材料的连续平面，通常包括空穴传输层66、发光层68和电子传输层70。如在本领域熟知的，也可以提供包括空穴和注入层的其它层。接着形成第二电子层72，最终在第二电子层72上形成封装层74。在该装置结构中，在电极62的段和第二电极72之间提供电场，并且电流流经这些电极之间的OLED材料而产生光。该光的取向大致平行于矢量76，并且该光的期望光谱分量穿过滤色器54、56、58，并可选地穿过滤色器60，产生期望颜色的光。在红色子像素24R、绿色子像素24G和蓝色子像素24B中，所产生的光的不需要的光谱分量被滤色器54、56、58吸收，减小了通过窄带的红色54、绿色56和蓝色58滤色器所发射的光的辐射，因此减小了其发光效率。
这些子像素中的各个子像素将具有辐射效率和发光效率。在该示例中，其中，由红色、绿色和蓝色发光元件所产生的光被过滤，用于产生白光的子像素的辐射效率和发光效率将高于红色、绿色和蓝色子像素的辐射效率和发光效率，这是因为这些子像素使用相同的发光材料，但是红色、绿色和蓝色子像素的效率被滤色器减小。此外，这些子像素中的各个子像素将产生一种颜色的光，可以利用例如CIE 1931x，y色度坐标和峰值亮度来量化所产生的光，其中，峰值亮度取决于显示系统可以供应至各个子像素的最大的电流。最后，显示器将具有白点，将其定义为在显示器上呈现输入中性色所用的颜色。在该示例中，将显示器的白点假定为D65，其色度坐标为0.3127，0.3290。显示器也将显示器白点亮度定义为仅使用三色域限定通道(例如，R、G、B)在白点色度坐标处可再现的最大亮度。在表1中提供了针对本发明的显示器中的各个子像素的发光效率、CIE 1931色度坐标和峰值亮度值。可以注意到，在该示例中，假设各个子像素可以接收相同的峰值电流，因此各个子像素的峰值亮度与子像素的发光效率成正比。
表1
参照图4，分别通过红色24R子像素的色度坐标80、绿色24G子像素的色度坐标82和蓝色24B子像素的色度坐标84来限定彩色显示器的显示色域88。因此将这些子像素称为色域限定(gamut-defining)子像素。白色子像素24W的色度坐标86在由色域限定子像素所创建的显示色域88之内。因此，四通道显示装置将具有三个色域限定通道(例如，红色、绿色和白色)和位于由三个色域限定通道所形成的显示色域88之内的一个附加通道(例如，白色)，并且附加通道具有比三个色域限定通道的各个发光效率的最大值更高的发光效率。
图像输入信号30可以是输入至控制器的、包括多个像素信号的任何信号，各个输入像素信号具有三个颜色分量。通常，该输入图像信号将是数字信号但是也可以是模拟信号。图像输入信号30可以包括用于显示个人图像的信息。图像输入信号30可以另选地包括用于显示视频图像中的一系列帧的信息。图像输入信号30中的像素信号可以表示不同的空间位置，其对应于显示装置22上的不同像素26。图像输入信号30中的像素信号可以包括红色、绿色和蓝色代码值。可以以许多标准或者其它度量来对图像输入信号30进行编码。例如，可以根据sRGB标准对图像输入信号30进行编码，从而以sRGB图像信号来提供图像输入信号。表2提供了用于呈现这些颜色的某些示例性颜色和sRGB代码值的列表。该数据将用于表示该特定实施方式的处理步骤。
表2
  颜色   红色代码值   绿色代码值   蓝色代码值
  红色   255   0   0
  绿色   0   255   0
  蓝色   0   0   255
  白色   255   255   255
  暗黄   125   125   0
  暗青   0   125   125
  暗洋红   125   0   125
当接收到4图像输入信号30时，可以将图像输入信号转换为与各个彩色子像素的亮度相对应的板亮度值。定义板亮度值使得板亮度值1表示来自各个子像素的峰值亮度的比例，可以利用它来产生色度坐标等于在从红色、绿色和蓝色子像素形成最大亮度时的显示器的白点的颜色。由于各个子像素产生了不同的亮度，所以针对红色、绿色或蓝色子像素中之一的板亮度值等于1，但是针对所有其它子像素可以大于1。表1也示出了针对该示例的显示器的最大板亮度值。
图像输入信号到板亮度值的转换是本领域公知的标准操作，并且通常包括两个步骤。第一，执行色调操作(tonescale manipulation)，其中，像素信号从输入色彩空间的非线性的色调(例如，针对sRGB的2.2的伽玛)转换至与显示装置22的亮度输出成线性关系的色彩空间。第二，执行矩阵乘法，其将图像输入信号从输入色彩空间(例如，sRGB)旋转至显示装置22的色原(例如，色域限定子像素的颜色)。
参照图4，各个输入色彩空间具有对应的输入色域98。例如，sRGB(ITU-T Rec.709)输入色域具有表示为红色90、绿色92和蓝色94的输入颜色的色度坐标。在该示例中，输入蓝色94的色度坐标与蓝色子像素84的色度坐标相同，但是它们可以不同。输入色域98可以在针对大多数颜色的显示色域88之内。在一个实施方式中，扩大图像输入信号的色域是有益的，可以使图像输入信号的红色和绿色分量的色度坐标90，92接近红色子像素和绿色子像素的色度坐标82，84。例如，可以通过将矩阵
0.8699 0.1479 - 0.0179 - 0.0283 1.0621 - 0.0338 0.0085 - 0.0310 1.0226
施加至图像输入信号30的三个颜色分量来提供输出色域96。注意这些计算可以提供略微小于0并大于1的值。这些值常常被削减在范围[0，1]中以在控制器中能更容易实现。在该实施方式中，图像输入信号具有定义为sRGB色域的输入色域98，并且输出图像信号具有输出色域96，其中，输入色域98是输出色域96的子集。
通过将图像输入信号转换成板亮度值，作为该方法的部分将被执行的任何板亮度值的操作将产生子像素24R、24G、24B、24W的输出亮度的改变。例如，以因子2降低给定的板亮度值将以因子2减少对应的子像素的亮度输出。表3提供了与在表2中提供的具有扩大的色域的代码值相对应的板亮度值。
表3
  颜色   红色亮度   绿色亮度   蓝色亮度
  红色   0.860   0   0.009
  绿色   0.148   1.000   0
  蓝色   0   0   1.000
  白色   1.000   1.000   1.000
  暗黄   0.209   0.212   0
  暗青   0.027   0.211   0.203
  暗洋红   0.175   0   0.212
接着选择6降低颜色分量。已经观察到，减少通常亮度低的颜色分量的亮度对所显示的图像的感知质量的影响比较小。例如，减小蓝色分量的亮度对于所显示的图像的感知质量产生了较小的影响。因此，在该示例中，选择蓝色分量，因此所选择的颜色分量是蓝色分量。
取决于图像输入信号和所选择的降低颜色分量之间的距离度量，针对各个像素的图像输入信号来计算8降低因数。为了计算8该因数，可以针对各个像素计算剩余颜色分量(例如，在该示例中是红色和绿色)的板亮度值的加权平均。在该示例中将该值表示为wmean(R，G)。在该示例中所选择的板亮度值(B)将接着与各个像素的wmean(R，G)进行比较。如果B小于wmean(R，G)，则将降低因数Br赋值为1。否则，可以利用下面的等式来对其进行计算。
Br＝1-(1-LB)B+(1-LB)wmean(R，G)
Lb是蓝色极限值，范围从0到1，该值指示了可以应用的最小蓝色强度值。使用0.5的蓝色极限值将在B和wmean(R，G)之间的差异是1时使蓝色板亮度值降低一半，并且针对具有更小间距的像素将使蓝色板亮度值降低小于一半的。出于说明的目的，加权平均值将被计算为三倍的红色板亮度值加上一倍的绿色板亮度值，除以四。该加权平均值允许比青色更多地在亮度上降低暗洋红色。虽然在该示例中讨论了加权平均值，但是可以另选地使用其它数量，包括最小值、最大值或者单纯是剩余颜色分量的板亮度值的平均值。表4示出了根据该实施方式进行计算时针对表3中的各个颜色所计算8出的降低因数。如将在稍后的步骤中例示的，在施加因数步骤12期间将这些降低因数相同地应用至所有的板亮度，以避免明显的色彩偏移。
表4
  颜色   降低因数
  红色   1.000
  绿色   1.000
  蓝色   0.500
  白色   1.000
  暗黄   1.000
  暗青   0.816
  暗洋红   0.872
接着可以选择10饱和调整因数。这些饱和调整因数可以用于调整图像输入信号30中的三个颜色分量中的一个或更多个颜色分量的饱和度。可以针对各颜色分量来选择各自的饱和调整因数。
饱和调整因数允许将图像输入信号中的三个颜色分量中的一个或更多个颜色分量的色度坐标映射至显示器的色域86内的值。这可以在应用例如以上所示的一个矩阵之前或之后执行，以减小一个或更多个原色的色域。可以利用以下等式来计算饱和调整因数dsmat的矩阵：
dsmat = ( R v 0 0 0 G v 0 0 0 B v + ( 1 - R v ) R L ( 1 - R v ) G L ( 1 - R v ) B L ( 1 - G v ) R L ( 1 - G v ) G L ( 1 - G v ) B L ( 1 - B v ) R L ( 1 - B v ) G L ( 1 - B v ) B L
其中，Rv、Gv、Bv分别是针对红色、绿色和蓝色分量的饱和调整因数，RL、GL、BL分别是红色、绿色和蓝色子像素的亮度值的比例，它们是形成显示器的白点(亮度和色度)所必需的。
例如，可以采用以下矩阵，其针对红色和绿色具有0.7的饱和调整因数，表明剩余了70％的饱和度，而针对蓝色具有1.0的降低因数，表明没有改变。
dsmat = 0.7838 0.1930 0.0232 0.0838 0.8930 0.0232 0.0000 0.0000 1.0000
接着利用降低因数和饱和调整因数从图像输入信号产生具有四个颜色分量的图像输出信号，以分别调整图像输入信号的亮度和色彩饱和度。在该步骤期间，用来自表4的各个降低因数乘以在表3中示出的板亮度值。接着将在选择各个饱和调整因数步骤期间所提供的矩阵应用至所产生的值。这产生了在表5中所示的降低的板亮度值。
表5
  颜色   降低的红色亮度   降低的绿色亮度   降低的蓝色亮度
  红色   0.682   0.073   0.009
  绿色   0.309   0.905   0.038
  蓝色   0.012   0.012   0.500
  白色   1.000   1.000   1.000
  暗黄   0.204   0.207   0.000
  暗青   0.065   0.194   0.166
  暗洋红   0.141   0.019   0.1845
接着将针对三种颜色分量的降低的板亮度值转换为四种颜色分量。在该示例中，这可以如下来实现：针对各个颜色来确定红色、绿色和蓝色降低的板亮度值的最小值，将该最小值指定到第四颜色分量，并且从三个降低的板亮度值中的每一个中减去该值，以确定图像输出信号的四个颜色分量的剩余三个。通过该方法，产生四个颜色分量图像输出信号。在表6中针对四个颜色分量的每一个示出了这些值。
表6
  颜色   红色分量   绿色分量   蓝色分量   白色分量
  红色   0.674   0.065   0.000   0.009
  绿色   0.309   0.905   0.000   0.000
  蓝色   0.000   0.000   0.488   0.012
  白色   0.000   0.000   0.000   1.000
  暗黄   0.205   0.207   0.000   0.000
  暗青   0.000   0.129   0.101   0.065
  暗洋红   0.122   0.000   0.166   0.019
接着将该四个颜色分量图像输出信号施加至显示装置以驱动显示器(驱动显示器步骤18)，使其呈现与图像输出信号相对应的图像。在某些实施方式中，该步骤可以包括通过非线性表格执行映射，以创建供应至显示装置22的各个子像素24R、24G、24B、24W的电流或电压信号。
可以在应用了本实施方式(包括步骤6到12)的该显示器的功耗与没有应用步骤6到10以及没有在步骤12期间应用本领域已知的降低因数的相同显示器之间进行对比。表7示出了针对各个颜色的各显示器的电流。如在该表中所示，驱动本发明的显示器所需的电流低于驱动现有技术的显示器所需的电流，因此提供了更低的功率。然而，因为针对作为色彩饱和度的函数的某些颜色分量减小了亮度，并且针对其它颜色分量减小了饱和度，所以不管饱和度或者针对所有颜色分量减小了饱和度，与针对所有颜色分量降低亮度的现有技术示例相比，显示器的图像质量都得到了提高。
表7
  颜色  本发明的电流(A)  现有技术的电流(A)
  红色  22.68  26.67
  绿色  36.86  34.84
  蓝色  15.09  30.16
  白色  31.25  31.25
  暗黄  12.49  12.77
  暗青  8.99  11.75
  暗洋红  9.30  11.68
在某些应用中，期望增加显示器的峰值亮度。例如，在OLED显示器中，通过调整电极之间的体电压(bulk voltage)可以调整峰值亮度。然而，调整该体电压的能力需要增加另外的电子部件来促进该调整，并且需要能够提供更高电压的部件。这些修改中的每一个都增加了显示系统的成本，因此期望提供亮度调整而不增加显示器的体电压。
参照表3，红色、绿色和蓝色的板亮度值十分接近一。由于显示器不能产生一之上的板亮度值，所以无法显著地增加这些值而不需要比显示器可以物理实现的板亮度值更大的板亮度值。然而，表6示出了针对红色、绿色和蓝色分量的、小于一的板亮度值。此外，针对白色分量的板亮度值明显小于针对白色子像素24W的最大板亮度值。因此，可以增加这些值而不超过显示器的能力。因此，重新参照图1，可以执行选择亮度增益14的可选步骤，并且可以将亮度增益施加16至图像输入信号或者中间亮度值，使得在四个彩色分量图像输出信号中的结果值等于或仅略微低于针对各个通道的最大的板亮度值。通过利用所选择的亮度增益可以提供图像输出信号，以调整图像输入信号的亮度。通过利用该方法，可以提供具有更高亮度的四个颜色分量的图像输出信号。
当图像输入信号提供个人(individual)图像时，或者当图像输入信号提供视频信号时，可以应用该方法。图5示出了当图像输入信号是视频时所使用的该方法的修改版本。如在该图中所示的，将初始亮度增益设置为100。针对视频中的帧接收102图像输入信号。接着将图像输入信号转换104成板亮度值，并且将亮度增益施加106至板亮度值。接着如前所述地选择108降低颜色分量。如前所述，针对由各个像素的板亮度值所表示的各个输入像素信号计算110通道降低因数。接着针对各个颜色分量选择112饱和度调整因数。在该实施方式中，饱和度调整因数是针对视频的至少一帧的全局饱和度因数，并且针对各个像素信号的各个颜色分量的饱和度调整因数等于全局饱和度因数。接着施加114通道降低因数和饱和度调整因数。接着针对图像输入信号的帧中的各个像素转换在各个输入像素信号内所产生的三个彩色分量，以产生116具有四个彩色分量的图像输出信号。所产生的彩色分量值大于针对各个子像素的最大的板亮度值，接着计算所产生的彩色分量值的数目，并且将这些值削减118至最大的可能值。接着将图像输出信号提供120至四通道发光显示装置，以使其显示与针对视频中的一帧的图像输出信号相对应的图像。如果彩色分量值的数目被确定122为大于阈值，则确定需要减小亮度增益。接着执行例如平均亮度值的计算并且与前一帧的平均亮度值进行比较，以确定在显示了最后的帧之后是否出现124了场景改变。如果出现了场景改变，则利用大的亮度增益减小、通过计算可以施加的最大亮度增益而不削减帧内值来计算126亮度增益值。如果没有出现场景改变，则利用小的增益减小来计算128亮度增益，从而允许亮度增益仅减小数个百分比，使得不会看到显示器亮度的瞬间改变。返回步骤122，如果过多的颜色分量值没有被削减，则执行检查以确定大于第二阈值的颜色分量值的数目。如果该数目大于第二阈值，则亮度增益未改变，并且针对视频中的下一帧重复执行包括步骤102至130的处理。如果该数目小于第二阈值，则亮度增益减小。然而，为了增大亮度增益，再次确定132是否出现了场景改变。如果出现了场景改变，则利用大的增益减小来计算134大的亮度增益，从而确定出最大的亮度增益以避免削减。如果确定132没有出现场景改变，则利用小的增益减小来计算136亮度增益。再一次，该小的增益减小被限制为仅几个百分比，从而不会看到场景内的亮度的快速改变。再次将以步骤102开始的处理施加至图像输入信号中的视频的下一帧。通过该方法，相同的亮度增益被施加至视频的各帧内的所有像素信号，但是不同的亮度增益可以被施加至图像输入信号内的视频的不同帧内的像素信号。在该方法中重要的是，可靠地检测场景内容的较大改变的能力，并且当在场景内容中出现较大改变时采用增益值的快速改变，当在场景内容中没有出现较大改变时采用增益值的慢速改变。通过调整该亮度增益值，该双速率必然在显示器亮度中获得大的但是不唐突的改变。
应注意的是，图5中所示的方法允许所选择的亮度增益取决于图像输入信号、降低因数和饱和度调整因数。其能够实现是由于通道降低因数和饱和度调整因数影响了用红色、绿色和蓝色子像素再现的信号的部分。即，在产生116四个通道之后，通道降低因数或者饱和度调整因数的减小将减少红色、绿色或蓝色通道内的最大值。因此，当采用更高的降低因数和饱和度调整因数时，可实现更高的亮度增益值，允许减小显示器的平均亮度。由于针对几乎没有或包含很少高值、高度饱和的颜色的所有的图像可以采用更大的增益，所以该选择的亮度增益值也取决于图像输入信号。应注意的是，在所选择的亮度增益值中的这种改变允许显示器的亮度作为场景内容、降低因数和饱和度调整因数的函数，而不需调整显示器的体电压。因此，该方法还可以包括针对显示装置提供固定的体电压，也针对亮度调整提供固定的体电压。
本发明的方法还可以包括提供传感器，所述传感器用于提供响应于周围环境照明、显示装置的温度或者显示装置的平均电流的一个或更多个的控制信号，其中，减小因数或者饱和度调整因数进一步取决于所述控制信号。例如，图2中的传感器34可以检测周围环境照明水平并且向控制器28提供控制信号36。在高的周围环境照明条件下，控制器可以减小降低因数或者饱和度调整因数，因此提供要施加的更大的所选择的亮度增益，以在这些高的照明条件下增加显示器的亮度。同样地，该方法包括提供传感器34，所述传感器用于提供响应于周围环境照明、显示装置的温度或者显示装置的平均电流的一个或更多个的控制信号36，其中，所选择的亮度增益进一步取决于控制信号36。同样地，传感器34可以检测高的显示器温度或者高的平均电流值，并且采用更小的降低因数或者饱和度调整因数而不调整所选择的亮度增益，以减小显示器所需的总电流，因而减小显示器的平均电流，这通常将降低发光显示器的温度。
在其它实施方式中，可以提供传感器34来产生响应于电池寿命信号、功率型信号或者输入型信号的一个或更多个控制信号36，其中，降低因数或者饱和度调整因数进一步取决于所述控制信号。在这种实施方式中，所选择的减小颜色分量可以是蓝色分量，并且红色和绿色的饱和度调整因数可以小于一。在这种实施方式中，当电池寿命低(例如，电池的功率低)或者应用有限的功率类型(例如，电池)时，该方法可以用于减小显示器的功率。此外，传感器34可以检测特定的图像类型(例如，相对于图像的制图画面)的出现，并且根据该结果来调整控制信号。
传感器34可以用于产生这种控制信号36。也可以采用估计单元来利用图像输入信号产生控制信号，其中，降低因数或者饱和度调整因数进一步取决于所述控制信号。即，控制器28可以包括如图6中所示的部件，包括估计单元152、通道降低因数计算单元154和饱和度调整因数选择单元156。在该实施方式中，估计单元152接收图像输入信号30，估计显示该图像输入信号所需的电流，并且产生控制信号166，将控制信号166供应至通道降低因数计算单元154或饱和度调整因数选择单元156。响应于该控制信号166，通道降低因数计算单元154和饱和度调整因数选择单元156分别产生通道降低因数168和饱和度调整因数170。通过因数施加单元158来施加这些因数。可选的增益选择单元160和可选的增益施加单元162也可以用于选择并调整图像的亮度增益。接着将产生的信号供应至显示器驱动单元164，以产生图像输出信号32。在该实施方式中，估计单元152可以分析图像输入信号以估计显示器的电流，并且将控制信号166供应至通道降低因数计算单元154或饱和度调整因数选择单元156，以影响所呈现的图像。
在一个实施方式中，所选择的降低颜色分量是蓝色分量，饱和调整因数小于一，并且所选择的亮度增益大于一。因为降低因数的使用允许降低该颜色通道的最大值而不需降低通道的饱和度，所以针对所选择的降低颜色分量的饱和度调整因数优选地是一(1.0)。
尽管所提供的实施方式针对各个图像输入信号或者图像输入信号内的视频帧采用了全局饱和度因数，但是也可以针对各个像素单独地选择各自的像素饱和度因数，并且针对各个像素信号单独地选择饱和度调整因数。例如，可以将饱和度调整因数选择为等于各个像素饱和度因数。可以将各个像素饱和度因数计算为图像输入信号和所选择的降低颜色分量之间的距离。例如，可以针对各个像素计算针对具有最小值的颜色分量的板亮度值的加权平均值。
本发明的实施方式已提供了具有滤色器的白色发光层的OLED显示器的详细讨论。然而，本方法可以应用至发光取决于色彩通道的任何四通道显示器，包括独立的可寻址的红色、绿色和蓝色光源的无机EL显示器、等离子显示器、场发射显示器、碳纳米管显示器或者液晶显示器。包括很多单独可控的颜色的照明光源(例如，单独的红色、绿色和蓝色无机LED的阵列)对于液晶显示器背光是特别有用的。应注意的是，为了获得最大的功率效率增益，调制各个子像素的亮度(如在发光显示器中常见的)，使得可以将各个有效子像素的功率降低为本发明的方法的结果是有用的。
在显示器中，例如包括光调制器和照明光源的单独可控颜色的液晶显示器，期望照明光源的各个可控颜色在空间上进一步分离。例如，可以将照明光源分为单独的红色、绿色和蓝色无机LED的阵列，其中，各个无机LED针对多个子像素提供照明。在这种装置中，各个无机LED的照明以及因此各个无机LED的功率可以被减小至能够提供在被无机LED所照明的区域内的最高亮度的子像素所需亮度的水平。因此，该无机LED通常不提供与在真正的发光显示器中同样多的功率节省，其中，真正的发光显示器的由各个子像素所产生的亮度水平可以被单独地调制。在这种显示器中，当在被无机LED所照明的区域内有相对少的子像素需要比其余像素更高的亮度时，本发明的方法还可以利用子像素之间的空间关系、通过将这些高亮度子像素的值削减至更低的值来进一步减小子像素所需的亮度。
可以应用除了红色、绿色、蓝色和白色以外的其它颜色。例如，期望利用具有红色、绿色和蓝色子像素连同一个或更多个黄色或者青色子像素的显示器。然而，当四通道显示装置包括红色通道、绿色通道、蓝色通道和一个附加通道时，本发明的方法将具有最大的益处，其中，附加通道具有比红色、绿色和蓝色通道的平均发光效率明显更高的发光效率。期望附加通道的最大的发光效率是红色、绿色和蓝色通道的平均发光效率的至少1.5倍。在具有滤色器的宽带子像素的任何装置中均可以达到该要求。然而，也可以在具有图案化的子像素的、采用或未采用滤色器的显示器中达到该要求。
部件列表
2接收图像输入信号步骤
4选择降低颜色分量步骤
6计算降低因数步骤
8选择饱和调整因数步骤
10产生图像输出信号步骤
12    提供显示装置步骤
14    施加图像输出信号步骤
16    选择增益步骤
18    驱动显示器步骤
22    显示装置
24R   红色子像素
24G   绿色子像素
24B   蓝色子像素
24W   白色子像素
26    像素
28    控制器
30    图像输入信号
32    图像输出信号
34    传感器
36    控制信号
50    基板
52    有源矩阵层
54    红色滤色器
56    绿色滤色器
58    蓝色滤色器
60    透明的、中性色的或者少量着色的滤色器
62    电极
64    像素定义元件
66    空穴传输层
68    发光层
70    电子传输层
72    第二电极层
74    封装层
76    矢量
80     红色子像素的色度坐标
82     绿色子像素的色度坐标
84     蓝色子像素的色度坐标
86     白色子像素的色度坐标
88     显示色域
90     输入红色的色度坐标
92     输入绿色的色度坐标
94     输入蓝色的色度坐标
96     输出色域
98     输入色域
100    设置初始增益步骤
102    接收图像输入信号步骤
104    转换图像输入信号步骤
106    施加增益步骤
108    选择降低颜色分量步骤
110    计算通道降低因数步骤
112    选择饱和度调整因数步骤
114    施加饱和度调整因数步骤
116    产生图像输出信号步骤
118    计数和削减步骤
120    提供图像输出信号步骤
122    确定颜色分量值的数目的步骤
124    确定是否出现场景改变步骤
126    计算具有大的减小的增益的步骤
128    计算具有小的减小的增益的步骤
132    确定是否出现场景改变步骤
134    计算具有大的增益增加的增益的步骤
136    计算具有小的增益增加的增益的步骤
152    估计单元
154    通道降低因数计算单元
156    饱和度调整因数选择单元
158    因数施加单元
160    可选的增益选择单元
162    可选的增益施加单元
164    显示器驱动单元
166    控制信号
168    通道降低因数
170    饱和度调整因数

Claims (19)

1.一种在发光取决于色彩通道的显示装置上呈现图像的方法，该方法包括以下步骤：
(a)接收包括多个输入像素信号的图像输入信号，每个输入像素信号都具有三个颜色分量；
(b)选择降低颜色分量；
(c)根据所述输入像素信号与所选择的降低颜色分量之间的距离度量，针对每个输入像素信号来计算降低因数；
(d)针对每个像素信号的每个颜色分量来选择各自的饱和度调整因数；
(e)利用所述降低因数和饱和度调整因数，根据所述图像输入信号来产生具有四个颜色分量的图像输出信号，以分别调整所述图像输入信号的亮度和色彩饱和度；
(f)提供发光取决于色彩通道的四通道显示装置；以及
(g)将所述图像输出信号施加给该显示装置，以使其呈现与所述图像输出信号相对应的图像。
2.根据权利要求1所述的方法，该方法还包括以下步骤：
(h)选择亮度增益；以及
(i)进一步利用所选择的亮度增益调整所述图像输入信号的亮度来产生所述图像输出信号。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所选择的亮度增益取决于所述图像输入信号、所述降低因数和所述饱和度调整因数。
4.根据权利要求2所述的方法，该方法还包括提供传感器的步骤，所述传感器用于响应于所述显示装置的周围环境照明、温度或者所述显示装置的平均电流中的一个或更多个来提供控制信号，其中，所选择的亮度增益进一步取决于该控制信号。
5.根据权利要求4所述的方法，该方法还包括以下步骤：为所述显示装置提供固定的体电压。
6.根据权利要求4所述的方法，其中，所选择的降低颜色分量是蓝色分量，所述饱和度调整因数小于一，并且所选择的亮度增益大于一。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所选择的降低颜色分量的所述饱和度调整因数是一。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所选择的颜色分量是蓝色分量。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述图像输入信号具有输入色域，并且所述输出图像信号具有输出色域，并且其中，所述输入色域是所述输出色域的子集。
10.根据权利要求1所述的方法，该方法还包括以下步骤：为每个像素信号选择各自的像素饱和度因数，并且其中，针对每个像素信号的所有饱和度调整因数都等于各自的像素饱和度因数。
11.根据权利要求1所述的方法，该方法还包括以下步骤：选择全局饱和度因数，其中，针对每个像素信号的每个颜色分量的所述饱和度调整因数等于所述全局饱和度因数。
12.根据权利要求1所述的方法，该方法还包括提供传感器的步骤，所述传感器用于响应于所述显示装置的周围环境照明、温度或者所述显示装置的平均电流中的一个或更多个来提供控制信号，并且其中，所述降低因数或者所述饱和度调整因数进一步取决于该控制信号。
13.根据权利要求1所述的方法，该方法还提供估计单元，所述估计单元用于利用所述图像输入信号来产生控制信号，其中，所述降低因数或者所述饱和度调整因数进一步取决于该控制信号。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，所选择的降低颜色分量是蓝色分量，并且其中，所述饱和度调整因数小于一。
15.根据权利要求1所述的方法，该方法还包括提供传感器的步骤，所述传感器用于响应于电池寿命信号、功率型信号或者输入型信号中的一个或更多个来产生控制信号，其中，所述降低因数或者所述饱和度调整因数进一步取决于该控制信号，所选择的降低颜色分量是蓝色分量，并且所述饱和度调整因数小于一。
16.根据权利要求1所述的方法，其中，所述四通道显示装置具有三个色域限定通道以及位于由所述三个色域限定通道形成的显示色域内的一个附加通道，并且其中，与所述三个色域限定通道各自的发光效率的最大值相比，该附加通道具有更高的发光效率。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述显示装置具有与所述三个色域限定原色相对应的显示器白点亮度，并且所述附加通道的最大亮度大于该显示器白点亮度。
18.根据权利要求1所述的方法，其中，所述发光取决于色彩通道的显示装置是发射显示器。
19.根据权利要求1所述的方法，其中，所述发光取决于色彩通道的显示装置是具有背光的液晶显示器，该背光包括可独立寻址的红色、绿色和蓝色光源。
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