CN1664905A

CN1664905A - 用于四色显示装置转换图像信号的设备和方法及显示装置

Info

Publication number: CN1664905A
Application number: CN2004100757677A
Authority: CN
Inventors: 梁英喆; 李白云
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Display Co Ltd
Priority date: 2003-12-30
Filing date: 2004-12-30
Publication date: 2005-09-07
Anticipated expiration: 2024-12-30
Also published as: KR20050068536A; TW200540756A; US7483011B2; US20090128694A1; JP2005196184A; US20050219274A1; KR101012790B1; JP4868738B2; TWI383347B; CN100466050C; US8207981B2

Abstract

一种将输入的三色图像信号转换为四色图像信号的装置，包括：选取最大输入和最小输入的值选取单元；根据最大输入和最小输入确定该组输入的三色图像信号属于哪个缩放比例区域的区域确定单元；以及根据区域的确定将该组输入的三色图像信号转换为一组四色信号的四色转换单元，其中缩放比例区域包括固定缩放比例区域和可变缩放比例区域，根据该组输入的三色图像信号，当该组输入的三色图像信号属于固定缩放比例区域时，四色转换单元按照固定的缩放因子执行固定的比例缩放，当该组输入的三色图像信号属于可变的缩放比例区域时，四色转换单元执行可变的比例缩放。

Description

用于四色显示装置转换图像信号的设备和方法及显示装置

技术领域

本发明涉及一种用于四色显示装置转换图像信号的设备和方法以及包括该设备的显示装置。

背景技术

近来，平板显示器取代了重而大的阴极射线管(CRT)已经得到了广泛发展，例如有机发光显示器(OLED)、等离子显示板(PDP)和液晶显示器(LCD)。

PDP是利用气体放电产生的等离子来显示字符和图像的装置，OLED是利用特定有机分子或高分子的电场发光来显示字符和图像的装置。LCD是通过在两板之间的液晶层上施加电场显示所期望的图像，并调节电场强度来调整光通过液晶层的透射率的装置。

尽管平板显示器通常利用诸如红、绿和蓝三原色来显示颜色，但近来尤其是液晶显示器，为了增加照度，在三色像素中增加白色像素(或透明像素)，其称之为四色平板显示器。四色平板显示器在将所输入的三色图像信号转换为四色图像信号之后显示图像。

通常色度越低，恰好相同颜色可能拥有的照度(或亮度)的范围越大，相反的色度越高，其范围越受到限制。因此，在四色平板显示器中，由于白色像素的增加引起的亮度增加的效果依赖于色度。这样，就发生颜色改变或同时对比度(simultaneous contrast)的问题。同时对比度意味着，例如当注视位于两个或三个较大方形中相同颜色的较小方形时，根据较大方形的亮度不同地辨别出同色的较小方形。

发明内容

提供一种将输入的三色图像信号转变为包括白色信号和输出的三色信号的四色图像信号的装置，该装置包括：在一组输入的三色图像信号中选取最大输入和最小输入的值选取单元；根据最大输入和最小输入确定该组所输入的三色图像信号属于哪个缩放比例区域的区域确定单元；根据区域的确定将该组输入的三色图像信号转换为一组四色信号的四色转换单元，其中缩放比例区域包括固定缩放比例区域和可变缩放比例区域，根据该组输入的三色图像信号，当该组输入的三色图像信号属于固定缩放比例区域时，四色转换单元根据固定的缩放因子执行固定的比例缩放，当该组输入的三色图像信号属于可变缩放比例区域时，四色转换单元执行可变的比例缩放。

可变的比例缩放可以按照小于固定缩放比例的增量而增加该组所输入的三色图像信号的值。

固定的比例缩放可以包括：将该组所输入的三色图像信号乘以缩放因子以产生增加值的增值映射；和使增加值中的最小值为白色信号并使减去最小值的增加值为输出的三色信号的选取。

可变的比例缩放可以包括：将该组所输入的三色图像信号乘以缩放因子以产生增加值的增值映射；根据该组所输入的三色图像信号的值增加该增加值以产生减小值的减值映射；以及使减小值中的最小值为白色信号并使减去最小值的减小值为输出的三色信号的选取。

减值映射可以将增加值分为至少两个子区域，并可以对不同的子区域应用不同的函数。

可以基于增加值的最大值对该至少两个子区域进行分类。

该至少两个子区域的数目可以大于二，并且函数可以是线性的。

固定比例缩放区域和可变比例缩放区域可以由最大输入和最小输入的比例确定。

可变比例缩放区域可以包括至少两个子区域，且可变比例缩放对该至少两个子区域应用不同的函数。

可变比例缩放区域的至少两个子区域的数目可以大于二，且函数是线性的。

该函数至少有一个是非线性的，特别的，是二次函数。

提供一种将输入的三色图像信号转变为包括白色信号和输出的三色信号的四色图像信号的装置，该装置包括：在每组输入的三色图像信号中选取最大输入和最小输入的值选取单元；根据最大输入和最小输入的比例确定每组输入的三色图像信号属于固定缩放比例区域和可变缩放比例区域中的哪一个的区域确定单元；以及将每组输入的三色图像信号转换为一组四色信号的四色信号产生单元，该转换对属于固定缩放比例区域的第一组输入三色图像信号施加与对属于可变缩放比例区域的第二组输入三色图像信号施加的映射不同的映射，其中四色信号产生单元：对于第二组输入三色图像信号，将第一转换值分为至少两个子区域，该转换值是通过将第二组输入的三色图像信号乘以缩放因子而产生的，将不同的函数应用于该至少两个子区域以产生第二转换值，使第二转换值中的最小值为白色信号，并使减去最小值的第二转换值为输出三色信号；以及对于第一组输入的三色图像信号，使通过第一组输入的三色图像信号乘以该缩放因子产生的转换值中的最小值为白色信号，使减去最小值的转换值为输出的三色信号。

第二转换值可以小于或等于第一转换值。

子区域可以由表示为y＝[(w+v1)/w]x+(1-v1)(0＜v1＜1)的线分割，其中x和y是第一转换值的最小值和最大值，(1+w)是缩放因子。

对于位于线y＝[(w+v1)/w]x+(1-v1)下方的子区域，第二转换值可以等于其第一转换值，对于位于线y＝[(w+v1)/w]x+(1-v1)上方的子区域，至少一个第二转换值是第一转换值的线性或二次函数，且线性函数可以具有小于1的梯度。

子区域的数目可以至少为3，子区域可以由表示为y＝[(w+v1)/w]x+(1-v1)(0＜v1＜1)的第一条线和表示为y＝(1-v2)x+(1+w×v2)(0＜v2＜1)的第二条线分割，其中x和y是第一转换值的最小值和最大值，(1+w)是缩放因子。

对于位于第一条线下方的子区域，第二转换值可以等于其第一转换值；对于位于第一条线和第二条线之间的子区域，第二转换值可以是其梯度小于1的第一转换值的线性函数，对于位于第二条线上方的子区域，第二转换值可以是独立于其第一转换值的常数。

提供一种将包括红、绿和蓝色信号的输入三色图像信号转换为包括白色信号和输出的三色信号的四色图像信号的方法，该方法包括：将形成一组的输入三色图像信号分成最大值、最小值和中间值；基于最大值和最小值的比例确定该组输入三色图像信号属于第一转换区域和第二转换区域中的哪一个；将属于第一转换区域的输入三色图像信号乘以一乘数；将属于第二转换区域的输入三色图像信号转换为大于该输入三色图像信号并小于通过乘以乘数得到的输入三色图像信号的转换值；选取转换值的最小值作为白色信号；以及选取减去转换值中的最小值的转换值作为输出的三色信号。

该转换可以包括：通过将输入的三色图像信号乘以乘数产生第一转换值；将第一转换值分为多个子区域；以及通过将不同的函数应用于子区域将第一转换值转换为第二转换值。

至少有一个函数可以是线性的。

该函数可以包括具有不同梯度的三条线，至少有一条线具有大于0小于1的梯度。

该函数可以包括非线性函数，特别是二次函数。该函数还可以包括非线性函数。

二次函数可以具有等于子区域边界处的线性函数梯度的切线梯度。

线性函数的梯度可以等于1。

提供一种包括多个像素的显示装置，该装置包括：将输入的三色图像信号转换为包括白色信号和输出的三色信号的四色图像信号的图像信号转换器；和将对应于四色图像信号的数据电压提供给像素的数据驱动器，其中图像信号转换器包括：在一组输入的三色图像信号中选取最大输入和最小输入的值选取单元；根据最大输入和最小输入确定该组输入三色图像属于哪个缩放比例区域的区域确定单元；以及根据该区域的确定将该组输入的三色图像信号转换为一组四色信号的四色转换单元；其中缩放比例区域包括固定缩放比例区域和可变缩放比例区域，根据该组输入的三色图像信号，当该组输入的三色图像信号属于固定缩放比例区域时，四色转换单元根据固定的缩放因子执行固定的比例缩放，当该组输入的三色图像信号属于可变缩放比例区域时，四色转换单元执行可变比例缩放。

可变的比例缩放可以按照小于固定比例缩放的增量来增加该组输入三色图像信号的值。

固定的比例缩放可以包括：将该组输入的三色图像信号乘以缩放因子以产生增加值的增值映射；和使增加值中的最小值为白色信号并使减去最小值的增加值为输出的三色信号的选取。

可变的比例缩放可以包括：将该组输入的三色图像信号乘以缩放因子以产生增加值的增值映射；根据该组输入三色图像信号的值增加该增加值以产生减小值的减值映射；以及使减小值中的最小值为白色信号并使减去最小值的减小值为输出的三色信号的选取。

基于增加值的最大值可以对该至少两个子区域进行分类。

该至少两个子区域的数目可以大于二，并且该函数可以是线性的。

固定缩放比例区域和可变缩放比例区域可以由最大输入和最小输入的比例确定。

可变缩放比例区域可以包括至少两个子区域，且可变比例缩放对该至少两个子区域应用不同的函数。

可变缩放比例区域的该至少两个子区域的数目可以大于二，且函数是线性的。

该函数中的至少一个是非线性的，特别的，是二次函数。

附图说明

通过参考附图详细描述本发明的优选实施例，将使本发明的上述和其它优点变得更加清楚，其中：

图1是根据本发明实施例的LCD的框图；

图2是根据本发明实施例的LCD中像素的等价电路图；

图3到图7是根据本发明实施例，说明将三色图像信号转换为四色图像信号方法的图；

图8是根据本发明实施例，对应图1所示的数据处理单元的图像信号转换单元的结构图；以及

图9是用于示出图8所示图像信号转换单元的操作的示范性流程图。

具体实施方式

以下将参考示出本发明优选实施例的附图对本发明进行更为详细的描述。然而本发明可能有多种不同形式的实施，且构建本发明并不局限于此处所述的实施例。

现在将参考附图描述根据本发明实施例的转换图像信号的四色LCD和装置以及方法。

图1是根据本发明实施例的LCD的结构图，图2是根据本发明实施例的LCD的像素的等价电路图。

参照图1，根据实施例的LCD包括LC平板部件300、连接于平板部件300的栅极驱动器400和数据驱动器500、连接于数据驱动器500的灰度电压发生器800以及控制上述元件的信号控制器600。

参照图1，平板部件300包括多条显示信号线G₁-G_n和D₁-D_m以及连接于此并基本上排列于矩阵中的多个像素。在图2所示的结构图中，平板部件300包括下平板100、上平板200以及置于两者之间的LC层3。

显示信号线G₁-G_n和D₁-D_m置于下平板100上，包括多条传递栅极信号(也称为“扫描线”)的栅极线G₁-G_n，以及多条传递数据信号的数据线D₁-D_m。栅极线G₁-G_n基本上在行方向延伸，并基本上相互平行，而数据线D₁-D_m基本上在列方向延伸，并基本上相互平行。

每个像素都包括连接于显示信号线G₁-G_n和D₁-D_m的开关元件Q、以及连接于开关元件Q的LC电容器C_LC和存储电容器C_ST。如果不必需，则存储电容器C_ST可以省略。

在下平板100上提供例如TFT的开关元件Q，该元件Q有三个端子：连接于栅极线G₁-G_n之一的控制端子；连接于数据线D₁-D_m之一的输入端子；以及连接于LC电容器C_LC和存储电容器C_ST的输出端子。

LC电容器C_LC包括作为两个端子的置于下平板100上的像素电极190和置于上平板200上的公共电极270。置于两个电极190和270之间的LC层3作为LC电容器C_LC的绝缘层。像素电极190连接于开关元件Q，公共电极270被提供公共电压Vcom，并覆盖上平板200的整个表面。不同于图2，在下平板100上可以提供公共电极270，两电极190和270可以具有条状或带状。

存储电容器C_ST是LC电容器C_LC的附加电容器。存储电容器C_ST包括像素电极190和在下平板100上提供的独立的信号线(未示出)，该信号线通过绝缘体与像素电极190交迭，并被提供一预定电压，例如公共电压Vcom。可替代的，存储电容器C_ST包括像素电极190以及称为在前栅极线的邻近栅极线，该栅极线通过绝缘体与像素电极190交迭。

对于颜色的显示，每个像素都唯一地显示诸如红、绿、蓝三原色之一以及白色(即空间域)，或者每个像素都依次顺序地显示四种颜色(即时间域)，使得四种颜色彩空间域或时间域的总和识别为期望的颜色。图2示出空间域的一个示例，每个像素都包括面对像素电极190、在上平板200区域内显示三原色之一或白色(透明)的滤色片230。可替换的，在下平板100上的像素电极190上或其下方提供有滤色片230。

偏振光线的一个或多个偏光片(未示出)粘附于平板部件300的平板100和200的外表面。

灰度电极发生器800产生与像素的透光性有关的两组多个灰度电压。一组中的灰度电压具有相对于公共电压Vcom的正极性，而另一组中的那些灰度电压具有相对于公共电压Vcom的负极性。

栅极驱动器400连接于平板部件300的栅极线G₁-G_n，并合成来自于外部装置的栅极通电压Von和栅极断电压Voff，以产生施加到栅极线G₁-G_m的栅极信号。

数据驱动器500连接于平板部件300的数据线D₁-D_m，并将从灰度电压发生器800提供的灰度电压中选出的数据电压施加于数据线D₁-D_m。

驱动器400和500可以包括至少一个安装在平板部件300上、或安装于LC平板部件300的磁带运送包(TCP)类型的柔性印刷电路(FPC)薄膜上的集成电路(IC)芯片。可替换的，驱动器400和500可以与显示信号线G₁-G_n和D₁-D_m以及TFT开关元件Q一起集成在平板部件300内。

信号控制器600控制驱动器400和500，并包括数据处理器650。

现详细描述上述LCD的操作。

将输入的三色图像信号R、G和B，以及来自外部图形控制器(未示出)、用于控制显示器的诸如垂直同步信号Vsync、水平同步信号Hsync、主时钟信号MCLK和数据使能信号DE的输入控制信号提供给信号控制器600。在产生栅极控制信号CONT1和数据控制信号CONT2、并且基于输入控制信号和输入图像信号R、G和B处理适于操作平板部件300的输入图像信号R、G和B之后，信号控制器600向栅极驱动器400提供栅极控制信号CONT1，并向数据驱动器500提供处理过的图像信号R’、G’、B’和W以及数据控制信号CONT2。信号控制器600的处理包括将三色信号转换为数据处理器650执行的四色信号的四色转换。

栅极控制信号CONT1包括用于指示启动扫描的扫描启动信号STV以及至少一个用于控制栅极通电压Von的输出时间的时钟信号。栅极控制信号CONT1还可以包括定义栅极通电压Von的持续时间的输出使能信号OE。

数据控制信号CONT2包括通知启动一组像素的数据传输的水平同步启动信号STH、用于指示将数据电压施加于数据线D₁-D_m的负载信号LOAD、以及数据时钟信号HCLK。数据控制信号CONT2还可以包括用于反转数据电压极性(相对于公共电压Vcom)的反转信号RVS。

响应于来自信号控制器600的数据控制信号CONT2，数据驱动器500接收来自信号控制器600的一组像素的图像数据R’、G’、B’和W的数据包，将图像数据R’、G’、B’和W转换为从灰度电压发生器800提供的灰度电压中选出的模拟数据电压，并将该数据电压施加到数据线D₁-D_m上。

栅极驱动器400响应于来自信号控制器600的栅极控制信号CONT1，将栅极通电压Von施加于栅极线G₁-G_n上，从而打开与其相连的开关元件Q。施加于数据线D₁-D_m上的数据电压通过激活的开关元件Q被提供给像素。

数据电压和公共电压Vcom之间的差值表示为穿过LC电容器C_LC的电压，其被称为像素电压。LC电容器C_LC中的LC分子具有依赖于像素电压大小的定位方向，分子的方向确定通过LC层3的光的极性。偏光片将光偏振转变为光透射。

通过按照水平周期(表示为“1H”，且等于水平同步信号Hsync和数据使能信号DE的一个周期)单元重复这个步骤，在一帧期间依次提供栅极通电压Von给所有栅极线G₁-G_n，从而将数据电压施加于所有像素。当在完成一帧后启动下一帧时，控制应用于数据驱动器500上的反转控制信号RVS，使得数据电压的极性被反转(这被称为“帧反转”)。也可以控制反转控制信号RVS使得一帧内数据线中流过的数据电压的极性被反转(例如，行反转和点反转)，或一个数据包内的数据电压的极性被反转(例如列反转和点反转)。

现参考图3至7，详细描述根据本发明的包括红、绿、蓝和白色像素的四色LCD转换图像信号的方法。

图3是说明根据本发明实施例的信号转换的标准化色彩空间。

首先，详细描述根据本发明实施例的将三色图像信号转变为四色图像信号的基本原理。

考虑到一组输入的图像信号包括红色输入信号R、绿色输入信号G、蓝色输入信号B，使Min(R，G，B)，Max(R，G，B)和Mid(R，G，B)成为由分别具有最低灰度、最高灰度和中间灰度(后文分别称为“最小图像信号”、“最大图像信号”和“中间图像信号”)的图像信号表示的标准化亮度。为了描述方便，图像信号的亮度、灰度和值都用于表示相同的意义。

在图3中，水平轴(即x轴)和垂直轴(即y轴)分别表示最小亮度Min(R，G，B)和最大亮度Max(R，G，B)，以及它们的转换值。当输入图像信号R、G和B的位数是8时，图像信号R、G和B显示出的灰度和亮度具有从第0到第255级共256个级，这些级的标准值是0，1/255，2/255，...，和1。例如，如果红色信号R、绿色信号G和蓝色信号B的亮度分别是255、100和60，则蓝色信号B的亮度是最低的，红色信号R的亮度是最高的，并因此该组图像信号R、G和B的x坐标等于60/255，y坐标等于255/255(＝1)。

注意，颜色表示为通过原点(0，0)的直线，且直线上的不同点表示不同的亮度。

增值(increasing)映射-基本规则

任何三色输入图像信号的集合都表示为具有顶点(0，0)，(1，0)，(1，1)和(0，1)的正方形(后文称为“三色空间”)中的一点。假设白色像素最大亮度与红、绿和蓝色像素最大亮度之和的比例等于w，则红、绿、蓝和白色像素最大亮度的总和等于(1+w)。因此白色像素的增加能将输入图像信号集合表示的给定颜色的亮度增加w达到最大值。反转原理就是基于该事实。基本规则就是，表示三色图像信号集合的点C1映射到位于连接点C1和原点(0，0)的直线内的点C2，并且从原点(0，0)到C2的距离是从原点(0，0)到点C1的距离的(1+w)倍。因此，点(Min(R，G，B)，Max(R，G，B))映射到((1+w)Min(R，G，B)，(1+w)Max(R，G，B))，在这种情况下，乘数(1+w)称为缩放因子。因为它增加了与原点(0，0)的距离，因此上述映射称为“增值映射”。

然而，诸如红、绿和蓝的纯色亮度不能随着白色像素的增加而增加，并且颜色越接近纯色则亮度增加得越少。例如如图3所示，如果按原样应用上述基本规则，则表示三色图像信号集合的点E1就被映射到点E2。然而点E2表示的是四色显示器不能显示的颜色。

鉴于此，具有顶点(0，0)，(1，0)，(1+w，w)，(1+w，1+w)，(w，1+w)和(0，1)的六边形区域内的点表示的颜色能由四色显示器显示出来，而具有顶点(1，0)，(1+w，0)和(1+w，w)的阴影三角形区域和具有顶点(0，1)，(0，1+w)和(w，w+1)的三角形区域内的点表示的颜色不能由四色显示器显示出来。下文中，由(0，0)，(1，0)，(1+w，w)，(1+w，1+w)，(w，1+w)和(0，1)定义的六边形区域称为“可再现区域”，由点(1，0)，(1+w，0)和(1+w，w)定义的阴影三角形区域以及由点(0，1)，(0，1+w)和(w，w+1)定义的阴影三角形区域被称为“不可再现区域”。

因此映射到不可再现区域内的那些点的点应受到将不可再现区域内的点映射到可再现区域内的二次映射。

固定缩放比例区域和可变缩放比例区域

首先注意到，由于x轴表示最小图像信号，y轴表示最大图像信号，因此表示任何输入图像信号集合的点及其映射点总是位于图3所示的线y＝x上或其上方。

连接原点(0，0)和点(w，1+w)的直线31下方的任何点的增值映射都生成位于可再现区域内的点。因此这些区域内的点仅受到根据上述缩放比例因子(1+w)的初级映射，且该区域被称为固定缩放比例区域。线31表示为y＝(1+w)x/w，因此在固定缩放比例区域内的点(x，y)满足y＜(1+w)x/w。分别用Min和Max取代x和y，

(1+w)/w＜Max/Min (1)

相反，满足(1+w)/w＞Max/Min的点(Min，Max)被初级映射(或增值映射)到可再现区域或不可再现区域内的点。具体地，如果点(Min，Max)被初级映射到位于可再现区域和不可再现区域之间的边界直线y＝x+1下方的点((1+w)Min，(1+w)Max)，即

(1+w)(Min-Max)＜1 (2)

则点((1+w)Min，(1+w)Max)就位于可再现区域内，否则点((1+w)Min，(1+w)Max)就位于不可再现区域内。

因此根据输入的图像信号，满足(1+w)/w＞Max/Min的点(Min，Max)的合成映射被确定为具有小于(1+w)的缩放因子，该合成映射可以是初级映射和上述二次映射的组合。因此该区域被称为可变缩放比例区域。

减值(decreasing)映射-二次规则

可变缩放比例区域内的点的二次映射将参照图4进行详细描述。

在图4中，水平轴和垂直轴分别表示标准化亮度和执行增值映射及减值映射的最小图像信号和最大图像信号。

参照图4，对于在可变缩放比例区域内的点(Min，Max)受到(1+w)倍的增值映射到点((1+w)Min，(1+w)Max)，而该点又依次被减值映射到在可再现区域内的另一点(MinP，MaxP)。

1.减值映射的原理

优选地，为了颜色守恒，减值映射将点(Min，Max)映射到位于连接原点(0，0)和点(Min，Max)的直线41，即y＝(Max/Min)x上的点(MinP，MaxP)，并且为了保持灰度和亮度的顺序而将最小点和最大点分别映射到可再现区域内的最小点和最大点。可再现区域内的直线41上的最小点也是原点(0，0)，最大点是线41和43的相交点，其坐标为(x_w，y_w)。

(x_w，y_w)＝(Min/(Max-Min)，Max/(Max-Min)) (3)

2.子区域的介绍

点(MinP，MaxP)被分为至少两个子区域，该子区域通过应用不同的映射获得。当子区域的数目是3时，则有多种不同的确定子区域的方法，例如通过分别连接点(w，1+w)和点(0，1-v1)以及(0，1+w×v2)的直线42和44划分子区域，不可再现区域的边界线y＝x+1包含在位于直线42和44之间的子区域内。这里v1和v2是为了计算简单而引入的参数，可以根据显示装置的特性进行确定。

点(Min，Max)被映射到位于y＝(Max/Min)x的线41上的点。

在位于线41上的点之间，位于两直线42和44之间的子区域内的点位于直线41和42的交点(x1，y1)和直线41和44的交点(x2，y2)之间。

因为直线42的表达式为y＝[(w+v1)/w]x+(1-v1)，直线41和42的交点(x1，y1)的坐标就为：

x1＝(1-v1)/[(Max-Min)/Min-v1/w]；以及

y1＝x1×Max/Min. (4)

因为直线44的表达式为y＝[(1-v2)x]+(1+w×v2)，所以直线41和44的交点(x2，y2)的坐标为：

x2＝(1+w×v2)/[(Max-Min)/Min+v2]；以及

y2＝x2×Max/Min. (5)

然而子区域的数目可以大于4。

3.双曲线映射

接下来将参考图4和5详细描述根据本发明实施例的映射。

在图5中，水平轴(x)表示增值映射的最大图像信号[(1+w)Max]，垂直轴(y)表示减值映射的最小图像信号[MaxP]。

参照图4和5，直线42下方子区域内的点被映射到它们自身(如直线1所示)，根据将y1映射为y1，将y2映射为y_w(如直线2所示)的线性函数，对位于两直线42和44之间的子区域内的点进行映射，将位于直线44上方子区域内的点映射为常数y_w(如直线3所示)。

因此，每个子空间中的映射均为线性映射，由下式给出：

MaxP＝Max 如果0＝Max≤y1；

MaxP＝(y_w-y1)(Max-y1)/(y2-y1) 如果y1＝Max≤y2；以及

MaxP＝y_w 如果y2＝Max≤1+w (6)

最大图像信号Max的合成值MaxP可以根据等式(6)获得，最小图像信号MinP的合成值MinP可以根据直线41的表达式y＝(Max/Min)x(即MaxP＝(Max/Min)MinP)中获得。最后，中间图像信号Mid的合成值MidP由三个输入图像信号的比例确定。即：(a)MinP∶MidP∶MaxP＝Min∶Mid∶Max或(b)MidP/MaxP＝Mid/Max以及MinP/MidP＝Min/Mid。例如，当红色即最大信号R的合成值为100，蓝色即最小信号B的合成值为60，三个输入图像信号的比例是3∶4∶5，绿色即中间信号G的合成值为80。

优选v1和v2大于0。这是因为，否则只能获得两个子区域，并因此限制了再现性。例如，如果v2＝0，因为从y_w到y2的间隔中所有的值都映射为最大值y_w，所以它们的灰度之间的亮度差因此消失而不用区分图像。举另一例子，如果v1＝0且v2＝1，对于从0到(1+w)整个间隔的灰度之间的亮度差可以保持，但是整个图像看起来是黑的。

4.非线性映射

现参考图4和6详细描述根据本发明另一实施例的映射。

图6是说明根据本发明另一实施例的反转方法的视图。

在图6中，水平轴(x)表示增值映射的最大图像信号(1+w)Max，垂直轴(y)表示减值映射的最小图像信号MaxP。

参照图4和6，显示出直线42划分的仅两个子区域，而不是图4中示出的三个子区域。如图5所示的那样，位于直线42下方子区域内的点映射为它们本身，而位于直线42上方子区域内的点则受到包括二次函数在内的非线性映射，由下式给出：

MaxP＝Max 如果0＝Max≤y1；且

MaxP＝a×Max²+b×Max+c 如果y1＝Max≤1+w， (7)

其中a，b和c是系数。

假定MaxP＝y和Max＝x，二次函数y＝ax²+bx+c优选满足下列条件：

(a)对于y＝y1，有x＝y1；

(b)在y＝y1处的正切是1；且

(c)对于x＝(1+w)，有y＝y_w.

对于映射的连续性给出条件(a)和(c)，对于在子区域之间的边界处映射的平滑性给出条件(b)。

根据下述条件找到常数a，b和c：

a＝-(1+w-y_w)/(1+w-y1)²；

b＝1-2×a×y1；且

c＝y_w-(1+w)×b²-(1+w)²×a. (8)

最大图像信号Max的合成值MaxP可以根据等式(7)和(8)获得，最小图像信号MinP的合成值MinP可以根据直线41的表达式y＝(Max/Min)x(即MaxP＝(Max/Min)MinP)中获得，中间图像信号Mid的合成值MidP由二次曲线映射中所述的三个输入图像信号的比例确定。

四色图像信号的选取

现参考图7详细描述包括白色信号的四色图像信号的选取。

图7示出利用上述中间值MinP(R，G，B)，MidP(R，G，B)和MaxP(R，G，B)确定四色图像信号MinF(R，G，B)，MidF(R，G，B)，MaxF(R，G，B)和WF的方法，其中MinF，MidF，MaxF和WF分别表示最小图像信号、中间图像信号、最大图像信号和白色信号的终值。

首先白色信号WF的值确定为等于最小图像信号MinP的中间值(前面称之为合成值)。其余的终值MinF、MidF和MaxF确定为等于从中间值MinP、MidP和MaxP减去最小中间值MinP。即

MinF＝MinP-MinP＝0；

MidF＝MidP-MinP；

MaxF＝MaxP-MinP；以及

WF＝MinP。 (9)

这里

MidF＝MidP-MinP＝MaxP×(MidP/MaxP)×(1-MinP/MidP)，以及

MaxF＝MaxP-MinP＝MaxP×(1-MinP/MaxP) (10)

如上所述，由于MidP/MaxP＝Mid/Max，MinP/MidP＝Min/Mid且MinP/MaxP＝Min/Max，

MinF＝0，

MidF＝MaxP×(Mid/Max)×[(Mid-Min)/Mid]，

MaxF＝MaxP×[(Max-Min)/Max]，且

WF＝MinP。 (11)

在图5所示的二次曲线线性映射的情况下，通过用等式3代替等式6获得的MaxP以及因此获得的MinP被代入等式(11)中的上述值，这使终值MinF，MidF，MaxF和WF的每个都表示为Max，Mid，Min，v1和v2的函数。

例如，如果参数v1和v2的最佳值分别等于0.25和1，则在二次曲线映射中，等式(4)和(5)变为

x1＝3Minw/[4w(Min-Max)-Min]，

y1＝3bw/[4w(Min-Max)-Min]，

x2＝(1+w)×Min/Max，且

y2＝(1+w) (12)

等式(12)代入等式(6)以找到MaxP和MinP的值，此后将MaxP和MinP的值代入等式11中，以得到四色图像信号的终值。

如果非线性映射中参数v1的最佳值等于1.0，则等式(3)变为

x1＝0，且

y1＝0。 (13)

将等式(13)代入等式(8)，得到

a＝-(1+w-y_w)/(1+w)²，

b＝1，且

c＝0。 (14)

将等式(14)代入等式(7)，得到

MaxP＝[-(1+w-y_w)/(1+w)²]Max²+Max. (15)

将等式(3)中的y_w＝Max/(Max-Min)代入等式(15)中的y_w，使得等式(15)相对简化为，例如：

MaxP＝(1+w)(1-Max)Max+Max³/(Max-Min) (16)

将MaxP值代入等式11中使得：

MaxF＝MaxP×(1-Min/Max)

＝(1+w)(1-Max)[Min-Max]+Max²

＝(1-Max)[Min-Max]+w(1-Max)[Min-Max]+Max²； (17)

MidF＝MaxP×(Mid/Max)×(1-Min/Mid)

＝(1+w)(1-Max)(Mid-Min)+(Mid-Min)/(Max-Mid)Max²；且 (18)

WF＝MinP＝MaxP×Min/Max

＝(1+w)(1-Max)Min+Max²Min/(Max-Min)

＝(1-Max)Min+w(1-Max)Min+Max²Min/(Max-Min)。 (19)

因为Max和Min的值都小于1，所以等式17到19所示的各项都具有0到1之间的范围的值。因此当通过专用集成电路(ASIC)实现这些时，由于等式17到19包括相对小的值的乘法、除法和加法，因此等式17到19的计算时间可以缩短。

现参照图8和9描述根据本发明实施例的转换图像信号的装置和方法。

图8是根据本发明实施例的转换图像信号的装置的结构图，其对应于图1所示的数据处理器650，图9是显示图8所示装置依次操作的示范性流程图。

如图8所示，根据本发明实施例的转换图像信号的装置包括最大值和最小值选取单元651、连接于最大值和最小值选取单元651的区域确定单元652、连接于区域确定单元652的固定和可变缩放比例单元653和654，以及连接于固定和可变缩放比例单元653和654的四色信号选取单元655。

当输入一组红、绿和蓝三色图像信号(S901)时，最大值和最小值选取单元651比较输入图像信号的大小以寻找最小值Min和最大值Max(S902)。通过确定最小值和最大值自动确定中间值。

然后确定单元652确定该组输入图像信号属于固定缩放比例区域和可变缩放比例区域中的哪一个(S903)。区域确定单元652确定如果满足等式(1)(1+w)/w＜Max/Min，则输入图像信号属于固定缩放比例区域，否则，区域确定单元确定输入图像信号属于可变缩放比例区域。

当输入图像信号属于固定缩放比例区域时，固定缩放比例单元653将最小值Min、最大值Max和中间值Mid乘以缩放因子(1+w)(S904)。可替换的，当输入图像信号属于可变缩放比例区域时，可变缩放比例单元654执行等式6或7给出的映射，从而计算中间值MaxP、MinP和MidP(S905)。

四色信号选取单元655基于等式9从缩放比例单元653或654的输出中选取白色信号的值，然后选取剩余三色信号的值(S907)。

根据本发明另一实施例，可变缩放比例单元654仅计算MaxP和MinP的值，且四色信号选取单元655基于等式11选取四色图像信号。

根据本发明另一实施例，不提供四色信号选取单元655，缩放比例单元653和654基于等式17到19等选取四色信号。

这样，具有相同比例的具有高饱和度和高亮度的图像数据的增加可以防止颜色改变或同时对比度以及灰度之间的不显著性。

尽管已经参考优选实施例描述了本发明，但可以理解本发明不限于所公开的实施例，而是相反，本发明旨在覆盖包括在所附权利要求的精神和范围内的多种改进和等价结构。

Claims

1、一种将输入的三色图像信号转变为包括白色信号和输出的三色信号的四色图像信号的装置，该装置包括：

在一组输入的三色图像信号中选取最大输入和最小输入的值选取单元；

根据最大输入和最小输入确定该组所输入的三色图像信号属于哪个缩放比例区域的区域确定单元；以及

根据区域的确定将该组输入的三色图像信号转换为一组四色信号的四色转换单元，

其中缩放比例区域包括固定缩放比例区域和可变缩放比例区域，根据该组输入的三色图像信号，当该组输入的三色图像信号属于固定缩放比例区域时，四色转换单元按照固定的缩放因子执行固定的比例缩放，当该组输入的三色图像信号属于可变的缩放比例区域时，四色转换单元执行可变的比例缩放。

2、如权利要求1的装置，其中可变的比例缩放按照小于固定比例缩放的增量增加该组输入的三色图像信号的值。

3、如权利要求2的装置，其中固定比例缩放包括：

将该组所输入的三色图像信号乘以缩放因子以产生增加值的增值映射；和

使增加值中的最小值成为白色信号并使减去最小值的增加值成为输出的三色信号的选取。

4、如权利要求3的装置，其中可变比例缩放包括：

将该组所输入的三色图像信号乘以缩放因子以产生增加值的增值映射；

根据该组所输入的三色图像信号的值增加该增加值以产生减小值的减值映射；和

使减小值中的最小值成为白色信号并使减去最小值的减小值成为输出的三色信号的选取。

5、如权利要求4的装置，其中减值映射将增加值分为至少两个子区域，并对不同的子区域应用不同的函数。

6、如权利要求5的装置，其中基于增加值的最大值划分至少两个子区域。

7、如权利要求5的装置，其中至少两个子区域的数目大于2，且函数是线性的。

8、如权利要求5的装置，其中至少一个函数是非线性的。

9、如权利要求5的装置，其中至少一个函数是二次函数。

10、如权利要求1的装置，其中固定缩放比例区域和可变缩放比例区域由最大输入和最小输入的比例确定。

11、如权利要求1的装置，其中可变缩放比例区域包括至少两个子区域，可变比例缩放将不同的函数应用于该至少两个子区域。

12、如权利要求11的装置，其中可变缩放比例区域的至少两个子区域的数目大于2，且函数是线性的。

13、如权利要求11的装置，其中至少一个函数是非线性的。

14、如权利要求11的装置，其中至少一个函数是二次函数。

15、一种将输入的三色图像信号转变为包括白色信号和输出的三色信号的四色图像信号的装置，该装置包括：

在每组输入的三色图像信号中选取最大输入和最小输入的值选取单元；

根据最大输入和最小输入的比例确定每组输入的三色图像信号属于固定缩放比例区域和可变缩放比例区域的哪一个的区域确定单元；和

将每组输入的三色图像信号转换为一组四色信号的四色信号产生单元，该转换对属于固定缩放比例区域的第一组输入三色图像信号施加不同于对属于可变缩放比例区域的第二组输入三色图像信号施加的映射的映射，

其中四色信号产生单元：

对于第二组输入三色图像信号，将第一转换值分为至少两个子区域，该转换值是通过将第二组输入的三色图像信号乘以缩放因子而产生的，将不同的函数应用于至少两个子区域以产生第二转换值，以及使第二转换值中的最小值为白色信号，并使减去最小值的第二转换值为输出的三色信号；和

对于第一组输入的三色图像信号，使通过第一组输入的三色图像信号乘以缩放因子产生的转换值中的最小值为白色信号，并使减去最小值的转换值为输出的三色信号。

16、如权利要求15的装置，其中第二转换值小于或等于第一转换值。

17、如权利要求16的装置，其中由表示为y＝[(w+v1)/w]x+(1-v1)(0＜v1＜1)的线划分子区域，其中x和y是第一转换值的最小和最大值，(1+w)是缩放因子。

18、如权利要求17的装置，其中对于位于线y＝[(w+v1)/w]x+(1-v1)下方的子区域，第二转换值等于其第一转换值，对于位于线y＝[(w+v1)/w]x+(1-v1)上方的子区域，至少一个第二转换值是其第一转换值的线性或二次函数，且线性函数具有小于1的梯度。

19、如权利要求18的装置，其中子区域的数目至少是3，子区域由y＝[(w+v1)/w]x+(1-v1)(0＜v1＜1)表示的第一线和y＝(1-v2)x+(1+w×v2)(0＜v2＜1)表示的第二线划分，其中x和y是第一转换值的最小和最大值，(1+w)是缩放因子。

20、如权利要求17的装置，其中对于位于第一线下方的子区域，第二转换值等于其第一转换值，对于位于第一线和第二线之间的子区域，第二转换值是其梯度小于1的第一转换值的线性函数，对于位于第二线上方的子区域，第二转换值是独立于其第一转换值的常数。

21、一种将包括红、绿和蓝色信号的输入三色图像信号转换为包括白色信号和输出的三色信号的四色图像信号的方法，该方法包括：

将形成一组的输入三色图像信号分成最大值、最小值和中间值；

基于最大值和最小值的比例确定该组输入的三色图像信号属于第一转换区域和第二转换区域中的哪一个；

将属于第一转换区域的输入三色图像信号乘以一乘数；

将属于第二转换区域的输入三色图像信号转换为转换值，该转换值大于输入的三色图像信号并小于通过乘以乘数得到的输入三色图像信号；

选取转换值的最小值作为白色信号；及

选取减去转换值的最小值的转换值作为输出的三色信号。

22、如权利要求21的方法，其中该转换包括：

通过将输入的三色图像信号乘以乘数产生第一转换值；

将第一转换值分为多个子区域；及

通过将不同的函数应用于子区域而将第一转换值转换为第二转换值。

23、如权利要求22的方法，其中至少一个函数是线性的。

24、如权利要求23的方法，其中函数包括具有不同梯度的三条线。

25、如权利要求24的方法，其中至少一条线具有大于0并小于1的梯度。

26、如权利要求23的方法，其中函数包括非线性函数。

27、如权利要求26的方法，其中函数包括二次函数。

28、如权利要求27的方法，其中函数还包括非线性函数。

29、如权利要求28的方法，其中二次函数具有等于子区域边界处的线性函数梯度的切线梯度。

30、如权利要求29的方法，其中线性函数的梯度等于1。

31、一种包括多个像素的显示装置，该显示装置包括：

将输入的三色图像信号转换为包括白色信号和输出的三色信号的四色图像信号的图像信号转换器；和

将对应于四色图像信号的数据电压提供给像素的数据驱动器，

其中图像信号转换器包括：

根据最大输入和最小输入确定该组输入的三色图像信号属于哪个缩放比例区域的区域确定单元；及

其中缩放比例区域包括固定缩放比例区域和可变缩放比例区域，根据该组输入的三色图像信号，当该组输入的三色图像信号属于固定缩放比例区域时，四色转换单元按照固定的缩放因子执行固定的比例缩放，当该组输入的三色图像信号属于可变缩放比例区域时，四色转换单元执行可变的比例缩放。

32、如权利要求31的显示装置，其中可变的比例缩放按照小于固定比例缩放的增量增加该组输入的三色图像信号的值。

33、如权利要求32的显示装置，其中固定的比例缩放包括：

将该组输入的三色图像信号乘以缩放因子以产生增加值的增值映射；和

使增加值中的最小值为白色信号并使减去最小值的增加值为输出三色信号的选取。

34、如权利要求33的显示装置，其中可变的比例缩放包括：

将该组输入的三色图像信号乘以缩放因子以产生增加值的增值映射；

根据该组所输入的三色图像信号的值增加该增加值以产生减小值的减值映射；及

使减小值中的最小值为白色信号并使减去最小值的减小值为输出三色信号的选取。

35、如权利要求34的显示装置，其中减值映射将增加值分为至少两个子区域，并对不同的子区域应用不同的函数。

36、如权利要求35的显示装置，其中基于增加值的最大值对该至少两个子区域进行分类。

37、如权利要求35的显示装置，其中至少两个子区域的数目大于2，并且该函数是线性的。

38、如权利要求35的显示装置，其中至少一个函数是非线性的。

39、如权利要求35的显示装置，其中至少一个函数是二次函数。

40、如权利要求31的显示装置，其中固定缩放比例区域和可变缩放比例区域由最大输入和最小输入的比例确定。

41、如权利要求31的显示装置，其中可变缩放比例区域包括至少两个子区域，可变缩放比例将不同的函数应用于该至少两个子区域。

42、如权利要求41的显示装置，其中可变缩放比例区域的至少两个子区域的数目大于2，且函数是线性的。

43、如权利要求41的显示装置，其中该函数至少有一个是非线性的。

44、如权利要求41的显示装置，其中该函数至少一个是二次函数。