CN108352152B - 图像数据处理方法、像素数据产生方法以及显示装置 - Google Patents

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Abstract

显示装置包括控制电子件和像素化的液晶(LC)面板。控制电子件接收用于主图像的主图像数据和用于侧图像的侧图像数据的输入。控制电子件输出组合了主和侧图像的组合图像数据，从而在轴观察者从组合图像中看到主图像，离轴观察者从组合图像中看到侧图像。输出图像数据包括选自用于像素的一组可用的输出数据值中的数据值，所述一组可用的输出数据值是至少基于侧图像数据而选自多组可用的数据值。对于当前处理中的像素，输出数据值选自被选定组的可用的输出数据值中，其使得结果亮度值最接近当前像素的目标亮度值。

Description

图像数据处理方法、像素数据产生方法以及显示装置
技术领域
本发明涉及显示装置，例如边缘电场切换(FFS)模式的有源矩阵液晶显示装置，该显示装置可在公共显示模式与隐私显示模式之间进行切换。
背景技术
可以在公共显示模式和隐私显示模式之间切换的多种类型的显示装置是已知的，且具有不同程度的高于标准显示器的附加成本、使用便利性和隐私性能强度。
包括这些显示器的设备包含，例如，移动电话、平板和膝上型计算机、台式显示器、自动取款机(ATM)和电子销售点(EPOS)设备。同样，这些设备在如下情况可能是有益的：让特定观察者(例如，驾驶员或操作重型机械的那些人)能在特定时刻看到特定图像(例如，车子开动时的车载电视屏幕)是分散注意力并且因此是不安全的场合。
存在用于在液晶显示器(LCD)中产生隐私效果的图像处理方法。该方法在隐私模式下，以依赖于第二掩蔽图像的方式操作图像数据，因此导致在显示经修改的图像时，掩盖图像将被离轴观察者看到。这些图像处理方法的例子被给出在2007年1月17日公开的Powell等人的GB2428152A1；2009年9月11公开的Broughton等人的WO2009110128A1；2011年3月24日公开的Broughton等人的WO2011034209；以及2011年3月24号公开的Broughton等人的WO201134208。这些方法提供了具有不需要附加的光学元件、最少的附加成本以及满意的隐私性能的电性可切换的公共/隐私显示器。这些方法全部使用人类视觉系统的有限的分辨率，通过以一组邻近的像素，在该组内重新分配被产生至在轴观察者的亮度(luminance)，同时维持由该组作为一个整体所产生的相同总亮度。这些方法也被称为“像素分割”。然而，如图2所示，这些图像处理方法也依赖于从离轴至在轴亮度曲线为强非线性的，从而分割被应用在其中的多个像素对中产生相同的在轴亮度，在分割没有被应用在其中的多个像素对中产生差异显著的离轴亮度。对于某些显示模式，例如，在面内切换(IPS)，边缘电场切换(FFS)液晶显示模式和OLED模式，情况并非如此。在图3中描绘了FFS模式的LCD，其显示在应用了和没有应用分割的像素对中的离轴亮度的差异最多达10％。其结果，在这些显示装置中，对离轴观察者掩盖在轴图像的隐私效果是不够强的。
2013年2月5日公开的Smith等人的US8368727B2描述了以下方法：在这种方法中，在这些类型的显示器中能够启用可切换的隐私效果，并且具有接近线性的从离轴至在轴亮度响应，通过处理各组像素中的各个像素以使其具有不同视角特性，并因此提供可实现的更强的隐私方法，其之后可用WO2009110128A1的方法实现。在本揭露中描述的方法建议透镜阵列或视差屏障的使用以调整本质上一致性，在这些类型的显示器中的像素的接近线性的从离轴至在轴亮度响应，以获得具有不同视角性能的两种像素类型。图4中描绘了示例性的一对用于两种像素类型的调整后的从离轴至在轴亮度响应，和US8368727B2的相应的可切换的隐私方法的基础。可以看出相比于WO2009110128A1的方法，通过将在一个方向上具有像素分割的多个区域(例如，集中像素对的组合亮度至像素对的第一像素，该第一像素具有第一种类的调整后的从离轴至在轴亮度响应)与在相反方向上具有像素分割的多个区域(集中像素对的组合亮度至像素对的第二像素，该第二像素具有第二种类的调整后从离轴至在轴亮度响应)进行对比，来产生隐私效果。
[引用文献]
[专利文献]
[专利文献1]
GB2428152A1
[专利文献2]
WO2009110128A1
[专利文献3]
WO2011034209
[专利文献4]
WO201134208
[专利文献5]
US 8368727B2
发明内容
技术问题
因此期望提供一种具有公共和隐私模式功能的高质量LCD显示器，其中，不需要从标准显示器进行对LC层或像素电极做几何形状的修改，该LCD显示器在公共模式中具有基本上不变的显示性能(明亮度(brightness)、对比度分辨率、接近线性的在轴至离轴亮度响应等)，且在隐私模式中具有强隐私效果，并对合法的观众看到的在轴图像质量的劣化最小。
解决问题的方法
根据本发明的一个方面，一种用于具有多个像素的显示器的图像数据处理方法包括：获得对应于主图像的主图像数据；获得对应于侧图像的侧图像数据；使用控制电子件处理主图像数据和侧图像数据以产生组合图像数据，其中，所述处理包括以下所列中的至少一个：i)以作为所述显示器上的一种类型的像素函数的方式处理所述主图像和所述侧图像数据；以作为各像素的相对于侧图像的边界的位置函数的方式处理所述主图像和所述侧图像数据。
根据本发明的一个方面，用于显示器的产生像素数据的方法以提供具有主图像和侧图像的隐私观察模式，所述显示器具有多个像素，所述方法包括：使用查找表(LUT)产生用于显示器的各像素的输出值，其中，使用LUT包括：使用控制电子件，确定各像素的输出值是否对应于用于邻近侧图像边界的像素的一个输入值，且基于确定各像素的输出值对应于邻近侧图像边界的像素的输入值，通过控制电子件，相对于用于非侧图像边界像素的等效输出值缩放该输出值，以呈现在相对于输入主图像数据具有相同改变方向的相邻像素的输出图像中。
为了完成上述和相关目的，本发明进一步包括如权利要求中完整描述和特别指出的特征。以下描述和附图详细阐明了本发明的某些说明性实施方式。然而，这些实施方式仅指出了可采用本发明原理的各种各样的方式中的几种方式。当结合附图一起考虑时，从下面的本发明具体说明可以明显看出本发明的其他目的、优点和新颖特征。
有益效果
本发明提供一种通过在液晶显示器(LCD)中增强的图像数据处理来实现这些优点的图像处理方法和显示装置。本发明的各个方面包括具备控制电子件和像素化的液晶(LC)面板的显示装置。控制电子件接收用于主图像的主图像数据和用于侧图像的侧图像数据的输入。然后，控制电子件输出该主图像和侧图像的组合图像的图像数据。在隐私观看模式中，在轴观察者从组合图像中看到主图像，且离轴观察者从组合图像中看到侧图像。
用于组合图像的输出图像数据包括用于液晶(LC)面板中的像素的输出数据值。图像中的给定像素的输出数据值是通过以下的组合来确定：用于该像素的主图像输入数据与用于该像素的相应的侧图像数据中的更重要的位元，指示当前像素是为至少两个像素类型的哪一个准备的“flag”参数，和指示当前像素是否位于侧图像中的特定边界类型的位置的第二“flag”参数。第二“flag”参数可以通过作为图像处理方法的一部分的、对侧图像数据的分析来计算，或者与侧图像数据一起被输入至所述处理。输出数据值包括用于LC面板中的像素的信号数据电压。
为了完成上述和相关目的，本发明进而包括如权利要求中完整描述和特别指出的特征。以下描述和附图详细阐明了本发明的某些说明性实施方式。然而，这些实施方式仅指出了可采用本发明原理的各种各样的方式中的几种方式。当结合附图一起考虑时，从下面的本发明具体说明可以明显看出本发明的其他目的、优点和新颖特征。
附图说明
[图1]图1是标准LCD显示面板和相关联的控制电子件的示例示意图。
[图2]图2是使用现有技术的图像处理方法时，垂直取向(VA)模式显示器的可选择的离轴至在轴亮度空间的图。
[图3]图3是使用现有技术的图像处理方法时，边缘电场切换(FFS)模式显示器的可选择的离轴至在轴亮度空间的图。
[图4]图4是使用现有技术中的另一图像处理方法时，当通过添加一个被动光学元件(例如透镜阵列)进行调整，由边缘电场切换(FFS)模式的显示器可以产生的可选择的离轴至在轴亮度空间的图。
[图5]图5是根据本发明的一个实施方式的具有可切换的公共/隐私观看模式的显示器的示意图。
[图6]图6是在本发明的一个实施方式的FFS模式显示器中的占据交替行的两个像素类型的说明图。
[图7]图7是使用本发明的图像处理方法时，边缘电场切换(FFS)模式显示器的可选择的离轴至在轴亮度空间的图。
[图8]图8是由本发明的图像处理方法导致的对于合法的在轴观察者可能是可见的图像假象的说明图。
[图9]图9是本发明的图像处理方法的说明图。
[图10]图10是表示本发明的一个实施方式的图像处理方法的流程图。
[图11]图11是表示本发明的一个实施方式的图像处理方法的流程图。
[图12]图12是本发明的一个实施方式的LUT的说明图，其可用以消除图8的图像假象。
[图13]图13表示图12的实施方式的图像处理方法的流程图。
具体实施方式
在第一实施方式中，显示装置具有标准的(仅单个广视角(公共)模式)的LCD显示器和经修改的控制电子件。LCD显示器通常由若干组成部分构成，它们包括以下至少部分：
1.背光单元，用于向面板提供均匀、广角度照明。
2.控制电子件，用于接收数字图像数据，并输出用于每个像素的模拟信号电压、以及时序脉冲和用于所有像素的公共电极的公共电压。在图1中示出LCD控制电子件的标准布局的示意图(参见：Ilias Pappas,Stylianos Siskos and Charalambos A.Dimitriadis(2009).Active-Matrix Liquid Crystal Displays-Operation,Electronics and AnalogCircuits Design,New Developments in Liquid Crystals,Georgiy V Tkachenko(Ed.),ISBN:978-953-307-015-5,InTech,DOI:10.5772/9686))。
3.液晶(LC)面板，用于通过空间光调制显示图像，包括两个相对的玻璃基板，其中的一个上设置有像素电极阵列和用以将从控制电子件接收的电信号引导到像素电极的有源矩阵阵列。在另一个基板上通常设置统一的公共电极和彩色滤光阵列膜。在玻璃基板之间容纳给定厚度的液晶层，通常为2-6微米，它们通过玻璃基板的内表面上的取向层的存在来取向。通常将玻璃基板放置在交叉的偏光膜和其它光学补偿膜之间，以引起LC层的每个像素区域内的电致取向变化，以对来自背光单元和周围环境的光产生期望的光学调制，并由此生成图像。
本发明的显示装置的实施方式示意性地显示在图5中。一般而言，LCD控制电子件(在本文中也称为控制电子件)1将被特别地匹配于LC面板2的电光特性，以便输出基于输入图像数据的信号电压，通过这种方式来为主观察者3优化从垂直于显示表面的方向(在轴)观察时，所显示的图像的观看质量，例如，分辨率、对比度、亮度、响应时间等。给定像素的输入图像数据值和从显示器得到的观察亮度之间的关系(在本领域中被称为伽马曲线)是通过显示驱动器的数据-值至信号电压映射和LC面板的信号电压至亮度响应的组合效果来确定。应注意为了达到本说明书的目的，像素是指显示器的具有可独立控制的亮度的区域。在典型的彩色显示器中，各混合的白色像素包括三种不同颜色(通常是红色、绿色和蓝色)的子像素，这些子像素可以独立控制，且将会符合本文中使用的“像素”的描述。
LC面板2通常被配置为用以对所有视角保持显示器伽马曲线尽可能接近在轴响应，因此，提供对广视角区域4基本相同的高质量图像。边缘电场切换(FFS)和其他面内切换(IPS)型LCD对于广范围的离轴观察方向均具保持特别优良的在轴图像质量。
当本实施方式的装置在公开模式下工作时，在每一帧期间，组成单一图像的一组输入主图像数据7被输入至控制电子件1。之后，控制电子件向LC面板2输出一组数字输出数据值或模拟输出信号数据电压(在前面的情况下，数字输出数据值通过包含在LC面板2中的电子件被转换为模拟信号电压)。这些信号电压的每一个被LC面板的有源矩阵阵列引导至相应的像素电极，且所得到的LC层中的像素的集合电光响应产生图像。
控制电子件具有输入像素数据值至输出像素数据或信号电压的单一映射(查找表，LUT)，其应用于对所有像素的处理。在一些情况下，一个不同的查找表可能用于显示器的红色、绿色和蓝色子像素，但基于图像内的像素数据的空间位置或显示器内的像素电极的、输入数据至输出电压的映射没有变化。然后，基本相同的图像被在轴观察者3和离轴观察者5看到，并且该显示器可以被说成在广或公共观察模式下工作。
当该装置在隐私模式下工作时，在每一帧期间，将两个图像数据集合输入到控制电子件1：构成主图像的输入主图像数据7，以及构成侧图像的输入侧图像数据8。
然后，控制电子件产生包含一组信号数据电压的输出图像，如前所述，LC面板中的每一个像素对应一个数据电压。然而，控制电子件(显示器控制器)现在使用修改过的查找表(LUT)来处理，并且基于以下一个或多个，构成组合图像的LC面板中的每一像素的输出信号或单一数据电压从一组可用的输出数据电压中选出：
a)用于主图像中相应像素(就图像中的空间位置来说的话)的数据值；
b)用于侧图像中相应像素(就图像中的空间位置来说的话)的数据值；
c)表示当前处理中的像素属于至少两个像素类型中的哪一个的空间“flag”参数。该flag可以在修改的LCD控制电子件1中，利用图像中的像素位置的认知和在LC面板2中哪些像素位置是给定类型的来计算，或者它将与主图像数据一起被输入至电子件。
d)表示与侧图像中的特定边界类型相对应的当前被处理像素的第二“flag”参数。该flag可以通过作为处理的一部分的对侧图像的分析来产生，或者它可以作为有效的第三图像，除了侧图像数据外被输入至所述处理中。
以此方式，标准LCD控制电子件被修改，以在每一帧期间，接收并存储至少两张图像至缓存中而非一张图像，并且还某种程度上基于至少第二(侧)图像数据组，从一组可用的输出值中为每一像素选择单一输出数据或单一电压。
然后，来自控制电子件1的输出电压使LC面板2显示组合图像，该组合图像是：当由主观察者3观察时被看到为主图像，同时，由于对于离轴观察者5而言LC面板的不同的伽马曲线特性，被这些离轴观察者们5最主要地看到的为侧图像。被察觉的侧图像掩盖和/或劣化主图像，从而保证主图像信息安全地至在以显示法线为中心的角度的受限锥体6内的观察者(从而对在以显示法线为中心的角度的受限锥体6内的观察者确保主图像信息的安全)。实际上，可能是在轴观察者6看到两个图像6的混合，但能够有效地看到原始主图像；离轴观察者5也将看到两个图像的混合，但主要将看到侧图像，使得他们不能有效地看到主图像的内容。
在一个实施方式中，LCS为FFS型LCD，其具有在LC面板2中基于逐行原则交替的两种像素类型。在一种现代FFS型显示器中，由于现在典型产品，例如智能手机和平板电脑中所使用的逐渐增加的像素分辨率，单个像素不再是多畴的。前几代FFS型显示器已经利用了包括具有不同像素电极几何形状的两种不同区域的像素。各像素包括指状电极被配向为相对于液晶配向方向大约5°的一个区域，以及指状电极被配向为相对于液晶配向方向大约-5°的另一个区域。当电压被施加在指状电极和公共电极之间，之后，LC导向器在一个像素区域(畴)的LC单元的平面内顺时针旋转，在另一个像素区域(畴)的LC单元的平面内逆时针旋转。这样一来，由于来自各像素畴的在轴至离轴亮度响应在不同视角上的不对称性在整体像素上被平均化，最佳视角性能被获得，并且，其结果在图3中示出该响应。
然而，如图6所示，在本实施方式的非多畴显示器中，各像素仅包括一畴，其具有指状电极配向在相对于LC配向方向为+或-5°，以及仅由一类或另一类像素构成的交替像素行。其允许两种畴类型的独立电性控制，并且通过仅访问奇数或者偶数像素行，可以防止视角性能非对称的平均化。图7中示出这种显示器的单独的奇数和偶数行的离轴至在轴亮度响应。可以看出，即使像素类型之间的差异没有如图4的具有不同角度观看性能的理想的像素那样大，但基于隐私效应的“像素分割”是可以达成的，其具有在显示区域之间提供的2:1的对比度，所述显示区域均具有最大值的30％的组合在轴亮度，但是仅使奇数像素行(像素分割1)或者偶数像素行(像素分割2)提供这个亮度。
为了实施本实施方式的可切换的隐私效果，该显示器控制电子件1具有用于公共和隐私模式的不同LUT。在公共模式中，典型地具有8位元每像素精度的主图像数据被输入至LUT，该LUT输出一个模拟信号电压，或者一个用于后续在信号传递途径中转换成信号电压的修改过的数据输出值。无论哪种情况下，LUT的目的均在于呈现显示器的特定电压-亮度特性，以确保输入图像数据能导致数据所要的显示器的每个像素的相应亮度。
然而，在隐私模式下，LUT被修改以允许输出电压或数据值是有赖于输入主图像和输入侧图像二者，并且将具有一个“奇数”和一个“偶数”行像素的像素对的混合亮度选择性地集中至用于高侧图像像素值的“奇数”行像素和用于低侧图像值的“偶数”行像素。也可以修改为压缩由主图像数据值的整个范围所产生的亮度值的范围，以获得在由奇数行和偶数行所产生的离轴亮度之间具有更大差异的输出主图像亮度，并因此，获得更强的隐私效果。
在图8中给出用于具有均一灰度输入图像的区域以及黑/白格子侧图像的相应区域的作为结果产生的输出图像的例子。可以看出，输出图像包括：侧图像是暗处的亮的奇数行和暗的偶数行；以及侧图像是亮处的暗的奇数行和亮的偶数行。这产生了一个问题：在侧图像从一行变化至下一行的位置，由于具有相同亮或者暗状态的一对相邻行被创造出来，引起对于合法的在轴观察者而言的可视假象。如果图像处理方法被调整为呈现该效果，则该假象可以被防止。这还可以通过除了用于各像素的主和侧图像数据、指示是否当前处理中的像素是用于奇数或偶数行的flag、以及指示在当前像素的上方或下方边界处存在侧图像中的水平边界的第二flag外，输入至LUT的方式来达成。随着这一信息的纳入，LUT输出值可以被修改以使当输出数据将产生暗的行(例如，对于具有暗的侧图像数据的偶数行，或具有亮的侧图像数据的奇数行)，输出数据值被增大以产生更亮的结果(例如，深灰而不是黑色)，否则在输出数据将会产生亮的行(例如，具有亮的侧图像数据的偶数行或者具有暗的侧图像数据的奇数行)的位置，输出数据值被下降以产生更暗的结果(例如，浅灰而不是白色)。这样一来，不论侧图像数据如何变化，对于均一的主图像区域，在轴观察者的本地平均结果亮度可以被维持在一个常数值，并且侧图像对于合法的在轴观察者3保持有效地不可视。
LUT也可以被修改来说明由处于“像素分割1”和“像素分割2”状态的奇-偶像素对所产生的在轴亮度之间的差异。如在该实施方式中所描述和在图7的表格中说明的那样，如果两个数据值被输出至由各像素类型一个所构成的像素对时，那么不论哪个像素接收哪个数据值，由像素对所产生的整体在轴亮度可以被期待是一样的。这是因为像素是彼此的对称地镜像的复制体，与LC取向方向和偏光透射轴共有相同的角度排列，因此它们的相对于亮度响应的在轴数据值(“伽马曲线”)将被期待是一样的。然而，LC配向和偏光透射轴的小的错位有可能在制造中产生，并且有可能导致对于给定数据值的传输偏向两种像素类型的其中一种。然而，这种影响可以对给定的面板或者一批面板效果进行测量并在LUT中进行呈现，因此两个分割状态对于所有输入主图像数据值产生相同的整体在轴亮度，并且侧图像对于在轴观察者3保持有效地不可视。
图9中示出可以被本实施方式的处理所使用的示例性的LUT。对于每个像素而言，用于各像素的混合输入值可以从“奇-偶”flag、侧图像边界flag、输入侧图像数据值、以及主图像输入数据值的最重要的5位元中产生。然后，该混合输入值被输入至图9的LUT。从图9的LUT中的输出数据值的示例的情形可以看出，对于非侧图像边界像素，用于侧图像值＝1的奇数行和侧图像值0的偶数行的所有输出值为0。这创造了用于隐私效果的交替的暗-亮像素行图案的必要性。
还可以看出，对于其余的非侧图像边界像素，输出值被增大至160的最大值以有效地压缩主图像亮度至0-35％的范围(假设显示器伽马值为2.2)以确保充分的隐私性能。
可以看出，对于将变为亮的侧图像边界像素(奇且侧＝0，或者偶且侧＝1)，输出值被降低为进一步减少的范围(典型地最大主图像亮度的75％亮度)以说明在这种情况下两亮行是相邻的。
可以看出，对于将会变暗的侧图像边界像素(奇且侧＝1，或者偶且侧＝0)，输出值被降低为更进一步减少的范围(典型地最大主图像亮度的25％亮度)以说明在这种情况下两暗行是相邻的。
可以看出，对于两个亮非侧图像边界像素范围的一个(在本例子中，偶且侧＝1)，被缩放的输出值也随另外一个的亮非侧图片边界像素范围(在本例子中，奇且侧＝0)调整，以确保对于具有相同主图像输入数据值的区域具有相等的整体亮度，但是相反的侧图像数据值。
本文所描述的这些方法可以通过不同方法很容易地修改，以获得相同效果。例如，伴着对应于那些不影响输出数据值的结果的不同组合的LUT的不同范围内的输出值的相应重排，输入数据值被组合为混合输入数据值的顺序可以被重新排列。另外，为了避免主图像的位深从每像素8至5位元的减少，一个具有大于8位元输入分辨率的扩展的LUT可以被使用。另一方面，虽然发现对于主图像在压缩后占据的减少的亮度范围，每像素5位元的主图像质量是足够的，为了避免由此产生的显示亮度降低，显示系统可以增加背光的亮度以至少部分地进行补偿，在这种情况下，每像素大于5位元的主图像数据可以被期待。此外，另一方面，虽然发现对于典型的FFS显示器，每像素1位元的侧图像数据是足够的，由于离轴亮度输出的有限的范围，以及图7的离轴至在轴亮度曲线在相反的离轴观察方位角处互换的事实，因而侧图像出现反转，当运用本发明的方法至具有与图7的那些不同的离轴至在轴亮度特性的显示器中时，可以期待利用具有增加的位深的侧图像。
当本文的方法被同样地应用至显示器中的所有像素时，在彩色显示器中，该方法可以被独立地应用在各颜色通道中，其通过例如，使用来自主和侧图像中的相应的像素的红色子像素数据来处理各像素的红色子像素，和通过被输入或者根据在侧图像的独立的颜色通道的每一个中发生的变化被计算的侧图像边界flag。另外，不同的LUT也可以被用于每一颜色通道来体现由不同颜色的奇数和偶数像素所产生的亮度的不同程度上的不匹配。独立的LUT也可以被用来减少在边界区域中的特定颜色的可视性。特别是，前面在图8中所揭示的方法基于数据在其间是过渡的两个侧图像区域而具有不同的平衡效果，并且，可以期待对于每个可能的过渡具有独立的缩放。这样一来，对于在轴观察者3的侧图像图案的可视性被进一步降低，导致整体图像质量的提升。
另外，尽管优选的实施方式被描述为可以应用于具有单畴像素的FFS型LCD，该方法可以被应用于：包括具有不同可观察特性的至少两种类型像素的任何显示器，包括只具有一种类型的像素的显示器，其可以通过使用某些被动光学元件来改变某些像素的视角特性使其不同于其他像素以修改，从而有效地创造出所需的两种像素类型。还有一例：具有单畴像素的标准FFS型LCD传统上与以它们的透射轴相对于普通显示器观察方向水平或者垂直地定向的线性偏光片方式一起使用。这导致了在水平和垂直离轴方位角上具有几乎相同视角性能的两个像素类型，并因此在这些方向上隐私效果很小或者没有。这个情况可以通过以下方式改变：跟随LC零伏配向方向和像素电极指状几何图形来45度旋转偏振方向，以旋转弱隐私方位角至更不重要的对角象限方位角。或者，可以对典型地与FFS显示器一起使用的光学膜片的排列进行修改来允许圆偏光片的使用，以获得普遍地且特别是在水平和垂直观察方向上部分提高的隐私效果。
另外，尽管上面的例子描述了根据两个亮的非侧图像边界像素范围中的仅一个相对于另一个调整的输出值，但是两个范围都可以应用某些程度的调整，并且对于在侧图像边界区域的像素的缩放范围也可以调整它们的输出值以提升不同的侧图像和边界/非边界区域的在轴亮度的匹配。
另外，尽管混合输入数据值的产生和LUT的使用在本文中被给定为达到想要的隐私效果的获得数据转换的特别简单的方法，在显示器控制电子件中或者在输入图像数据至显示器控制电子件之前的软件中，进行计算的其他方法是可能的。
使用具有特定区段的LUT的另一方法涉及消除与先前公开的方法相关联的一些冗余，其中该特定区域是被分配给不同flag状态。特别地，在先前的方法中存在重复的区段，例如，关闭状态(off-state)出现在具有高侧图像的奇数行或者具有低侧图像的偶数行中。边界的情况也是重复的。另外，如果在侧图像中仅发现一种边界(例如，从普通亮度的0％上升至75％的边界类型(两种情况，其边界flag是开启(on)的且其为具有低侧图像的奇数行或是具有高侧图像的偶数行))，且这两种情况被允许占据LUT的相同区段，则现在仅存在4个可能的区段。具有对应于正常、开启、模式(奇侧低、和偶侧高)的两个区段，对应于关闭模式的区段(偶数、侧低或奇数、侧高)和对应于边界状态的区段。因此，这四个区段可以由两个flag位元指示，这意味着6位元原始输入图像可以被显示，由此提高图像质量。可以看出，这里可以做出权衡：特别是在这个情况下，侧图像必须被选择以仅在某些行中转换，且在边界区域中，精确的颜色校正的能力被降低。当然，有许多其他产生LUT的方法，它们全部都具有不同的优点和弱点。在进一步的LUT实施中，即使是在输入主图像数据是在亮度为0％时，也可以期待引入隐私效果。对于这些像素，尽管由于LCD内的不同层，可能天然地存在一些隐私，通过为“on”像素设置最小使用亮度，例如10％，增加或引入隐私是可能的。这样一来，对于所有可能的像素数据值，更高的隐私强度被获得。这种方法的一个问题在于：降低的对于在轴观察者3能视觉识别的对比度。向显示器使用者或拥有者展现最小和最大明亮度水平的选择是可以被期待的，以使对于可视性、对比度以及隐私强度之间的适当的折中可以被选择。
另外，实现模糊过滤可以被期待，以减少由隐私处理产生的假象的可视性。例如，如果处于偶/奇行和侧图像状态的正确组合中，一条一个像素厚的水平线将一般以它原本的亮度的两倍示出，或如果处于错误的组合的话，则一条一个像素厚的水平线将一般是完全暗的。在类似的情况下，可以是线被最初被呈现(render)，但是之后侧图像改变且线消失。为了克服这个问题，可以使用不同的垂直模糊过滤器(blur filters)，且在LCD中显示内容的系统可以使用其他方法调整图像数据，例如，通过调整用于显示器文本的字体，从而文本的垂直厚度将总是两个像素的倍数。
在进一步的实施方式中，方法包括在组合其与如图11所示，主图像数据之前，将模糊过滤应用至单一位元的侧图像数据P中。通过确保侧图像中的最小特征在垂直方向上延伸超过一个像素并使用α、β和γ的合适的值(例如，1,2,1)以及进一步处理来反转交替行上的值，浮点侧图像P”被产生。通过使用合适的δ值(例如，0.5)来开始该图像，可以仅利用2位元来表现最终的侧图像P”’。P”’包含所有的最小化在轴假象所需的信息。如图12所示，用四个部分中被使用的那个对各位元对进行编码来计算输出值。在本实施方式中，如图13所示，6位元被分配给主图像，带来更好的在轴图像质量。在另一个实施方式中，相同的模糊过滤器被用于减少具有大于1的位深且边界像素的位置并不明显的侧图像中的假象。其中，为了进一步的提高，还可以调整α、β和γ。
根据本发明的一个方面，一种用于具有多个像素的显示器的图像处理方法，其包括：
获得对应于主图像的主图像数据；
获得对应于侧图像的侧图像数据；
使用控制电子件处理所述主图像数据和所述侧图像数据以产生组合图像数据，其中，所述处理包括以下所列中的至少一个：
i)以作为显示器上的一种类型的像素函数的方式处理主和侧图像数据；
ii)以作为各像素相对于侧图像的边界的位置函数的方式处理主和侧图像数据。
在一个实施方式中，所述处理包括使用步骤i)和ii)二者来处理主和侧图像数据。
在一个实施方式中，以作为一种像素类型的函数的方式处理主和侧图像数据包括：以作为显示器上各像素的位置的函数的方式确定像素类型。
在一个实施方式中，所述方法包括：在显示器上输出被处理过的图像数据，其中在轴观察者大大地从组合图像中看到主图像且离轴观察者大大地从组合图像中看到侧图像。
在一个实施方式中，所述方法包括：当在公共显示模式下时，使用第一查找表来处理主图像数据，当在隐私显示模式下时，使用第二查找表来处理主和侧图像数据，所述第二查找表与所述第一查找表不同。
在一个实施方式中，使用第一或第二查找表包括：使用一个查找表，所述查找表考虑了显示器的电压-亮度特性以在各像素中提供如由主图像数据或侧图像数据的至少一个所定义的想要的亮度。
在一个实施方式中，使用第二查找表包括使用一个依赖于主图像和侧图像二者的查找表。
在一个实施方式中，使用所述第二查找表包括使用一个查找表，所述查找表将包括至少两种像素类型的多个像素的组合亮度选择性地集中为一种像素类型，其中，将被使用的所述像素是基于所述侧图像数据。
在一个实施方式中，使用第二查找表包括：使用一个查找表，该查找表压缩由主图像数据产生的亮度值的范围，以产生在由奇数行和偶数行所产生的离轴亮度之间具有更大差异的亮度。
在一个实施方式中，所述方法包括：为各像素产生混合输入值，以进入第一或第二查找表的至少一个来检索输出数据值。
在一个实施方式中，所述方法包括：选择主输入图像数据的最重要的位元，并将最重要的位元与混合输入数据值组合。
在一个实施方式中，所述方法包括：在组合主图像数据与侧图像数据之前应用模糊过滤器至主图像数据，以减少图像假象。
在一个实施方式中，所述方法包括使用边缘电场切换型(FFS-型)液晶显示器(LCD)来显示对应于组合图像数据的组合图像。
在一个实施方式中，使用FFS-型LCD包括：使用不包括用于修改显示器以使隐私模式成为可能的额外的光学部件的FFS-型LCD。
在一个实施方式中，使用FFS-型LCD包括：使用一个LCD，该LCD中，至少两种类型的像素是具有彼此镜像的电极几何形状的交替行中的像素。
根据本发明的另一个方面，一个显示装置包括：具有多个像素的显示器，和在操作上连接至所述显示器的控制电子件，所述控制电子件被配置为执行本文所描述的方法。
在一个实施方式中，所述显示装置包括：具有排列在交替行中并具有彼此镜像的电极几何形状的至少两种类型像素的边缘电场切换(FFS)型液晶显示器(LCD)。
在一个实施方式中，所述显示器包括边缘电场切换(FFS)型液晶显示器(LCD)，所述边缘电场切换(FFS)型液晶显示器(LCD)具有包括像素电极指的单畴像素类型，以及各像素电极指的取向，在交替行中是镜像的。
根据本发明的另一个方面，一种用于具有多个像素的显示器的产生像素数据的方法以提供具有主图像和侧图像的隐私观察模式，所述显示器包括多个像素对，每一像素对包括第一像素类型和不同于所述第一像素类型的第二像素类型，所述方法包括：确定用于像素对的第一像素类型的用于亮度响应的在轴数据值；确定用于像素对的第二像素类型的用于亮度响应的在轴数据值，并通过用于显示器的控制电子件产生用于像素对的其中一个像素的第一数据值，并产生用于所述像素对的另一个像素的第二数据值，其中所述产生包括：为所述像素对的各像素，产生各自的数据值来为用于亮度响应的在轴数据值的变化进行补偿。
根据本发明的另一个方面，一种用于提供具有主图像和侧图像的隐私观察模式的显示器产生像素数据的方法，所述显示器具有多个像素，所述方法包括：使用查找表(LUT)来产生用于显示器的各像素的输出值，其中，使用LUT包括：使用控制电子件，确定各像素的所述输出值是否对应于用于临近所述侧图像的边界的像素的输入值，且基于确定了各像素的所述输出值对应于临近所述侧图像的所述边界的像素的输入值，通过控制电子件，相对于用于非侧图像边界像素的等效输出值缩放该输出值，以呈现在相对于输入主图像数据具有相同改变方向的相邻像素的输出图像中。
[工业上的应用]
本发明的实施方式适用于很多显示装置，且用户可受益于在期望隐私时在用于某些公共情况的通常为广视角的显示器上的隐私功能选项。这些设备的示例包括移动电话、个人数字助理(PDA)、平板和膝上型计算机、台式监视器、自动取款机(ATM)、以及电子销售点(EPOS)装备。同样，这些设备在使能够在特定时刻看到特定图像(例如，车子开动时的车载电视屏幕)的特定观察者(例如，驾驶员或操作重型机械的那些人)分散注意力、并且因此是不安全的场合中可能是有益的。
[附图标记列表]
1.LCD控制电子件
2.液晶面板
3.主观察器
4.在公共模式下主图像的角度观看范围
5.离轴观察器
6.在隐私模式下主图像的角度观看范围
7.输入主图像数据
8.输入侧图像数据

Claims (18)

1.一种用于具有多个像素的显示器的图像处理方法，
所述显示器包含像素的对，各对由第一像素类型以及与第一像素类型不同的第二像素类型构成，
所述第一像素类型的离轴-在轴亮度响应与所述第二像素类型的离轴-在轴亮度响应不同，
所述图像处理方法包括以下步骤：
获得对应于主图像的主图像数据；
获得对应于侧图像的侧图像数据；以及
使用控制电子件处理所述主图像数据和所述侧图像数据以产生组合图像数据，
其中，所述处理包括以下步骤中的至少一个：
i)以作为所述显示器上的像素类型的离轴-在轴亮度响应的函数的方式处理所述主图像数据和所述侧图像数据；
ii)以作为各像素的相对于所述侧图像的边界的位置函数的方式处理所述主图像数据和所述侧图像数据，
所述处理包括：使用所述步骤i)和ii)二者来处理所述主图像数据和所述侧图像数据。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，以作为一种像素类型的函数的方式处理所述主图像数据和所述侧图像数据包括：以作为所述显示器上各像素的位置的函数的方式确定所述像素类型。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，进一步包括：在所述显示器上输出被处理过的图像数据，其中，在轴观察者从所述组合图像中察觉所述主图像且离轴观察者从所述组合图像中察觉所述侧图像。
4.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，进一步包括：当在公共显示模式下时，使用第一查找表来处理所述主图像数据，当在隐私显示模式下时，使用第二查找表来处理所述主和侧图像数据，所述第二查找表与所述第一查找表不同。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，使用所述第一查找表或所述第二查找表包括：使用一个查找表，所述查找表考虑了所述显示器的电压-亮度特性，以在由所述主图像数据或所述侧图像数据的至少一个所定义的各像素中提供想要的亮度。
6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，使用所述第二查找表包括：使用依赖于所述主图像和所述侧图像二者的查找表。
7.如权利要求4所述的方法，其特征在于，使用所述第二查找表包括：使用一个查找表，所述查找表将包括至少两种像素类型的多个像素的组合亮度选择性地集中至一种像素类型，其中，将被使用的所述像素类型是基于所述侧图像数据。
8.如权利要求4所述的方法，其特征在于，使用所述第二查找表包括：使用一个查找表，所述查找表压缩由所述主图像数据产生的亮度值的范围，以产生由奇数行和偶数行所产生的离轴亮度之间具有更大差异的亮度。
9.如权利要求4所述的方法，其特征在于，进一步包括：为各像素产生混合输入值，以进入所述第一查找表或所述第二查找表的至少其中一个来检索输出数据值。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，进一步包括：选择所述主图像数据的最重要的位，并将所述最重要的位与混合输入数据值组合。
11.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，进一步包括：对所述主图像数据应用过滤器的步骤，所述过滤器具有如下效果：在组合所述主图像数据与所述侧图像数据之前选择性地模糊或放大图像中的细微特征以减少图像假象。
12.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，进一步包括：使用边缘电场切换型(FFS-型)液晶显示器(LCD)来显示对应于所述组合图像数据的组合图像。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述使用边缘电场切换型(FFS-型)液晶显示器(LCD)包括：使用不包括用于修改所述显示器以使隐私模式成为可能的额外的光学部件的边缘电场切换型(FFS-型)液晶显示器(LCD)。
14.如权利要求12所述的方法，其特征在于，使用所述边缘电场切换型(FFS-型)液晶显示器(LCD)包括：使用液晶显示器(LCD)，所述液晶显示器(LCD)中至少两种类型的像素是具有彼此镜像的电极几何形状的交替行中的像素。
15.如权利要求1或2所述的方法，进一步包括：对所述侧图像数据应用过滤器的步骤，所述过滤器具有如下效果：在组合所述主图像数据与所述侧图像数据之前选择性地模糊或放大图像中的细微特征以减少图像假象。
16.一种显示装置，其包括：
具有多个像素的显示器；以及
可操作连接至所述显示器的控制电子件，
所述控制电子件被配置为执行权利要求1-11中任一项所述的方法。
17.如权利要求16所述的显示装置，其特征在于，所述显示器包括一个边缘电场切换(FFS)型液晶显示器(LCD)，所述边缘电场切换(FFS)型液晶显示器(LCD)具有排列在交替行中的并具有彼此镜像的电极几何形状的至少两种类型的像素。
18.如权利要求16或17所述的显示装置，其特征在于，所述显示器包括一个边缘电场切换(FFS)型液晶显示器(LCD)，所述边缘电场切换(FFS)型液晶显示器(LCD)具有包括多个像素电极指的单畴像素类型，且各像素电极指的方向在交替行中是镜像的。
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