TW201437997A - 應用於顯示器的顯示方法 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種應用於顯示器的顯示方法該顯示器包含複數個畫素單元，該顯示方法包含：接收複數個影像資料，該等影像資料構成一顯示畫面；以及，每一影像資料用來控制一對應的畫素單元於一對應的圖框週期內表現出一對應的顏色之灰階值；其中，當該顯示畫面包含一灰階值相同的物體時，位於該物體內部之畫素單元對應的亮度與位於該物體輪廓邊緣之畫素單元對應的亮度不同。。

Description

應用於顯示器的顯示方法

本發明係關於顯示面板之技術領域，尤指一種應用於顯示器的顯示方法。

一般而言，對液晶顯示器正視與對液晶顯示器側視時之光穿透率並不相同，這是因為不同角度的入射光於液晶層中所產生的相位差值(Phase Retardation)並不同。根據古奇-泰瑞定律(Gooch-Tarry's Law)，光穿透度與折射係數差、路徑長相關。由於液晶普遍為非均向性(anisotropy)，具有雙折射(Birefringence)效應，不同角度入射的偏振光所感受液晶的折射係數差不同，加上光以不同角度入射液晶層所產生的路徑長不同，因此，當觀察角度不同時會感受到不同的亮度。另外，光穿透度亦與波長相關，不同色光(例如紅色光、綠色光及藍色光)在正視與側視時穿透率不同，各以不同亮度比例混色之後，則會產生正視與側視所顯示的顏色不相同的色偏(color shift)現象。如何減少正視與側視液晶顯示器時之色偏，乃是業界所致力的課題之一。

本發明之目的主要係在提供一種應用於顯示器的顯示方法，以降低顯示面板在正視與側視時所顯示的顏色不相同的色偏(color shift)現象。

為達成上述之目的，本發明提出一種應用於顯示器的顯示方法，該顯示器包含複數個畫素單元，該顯示方法包含：接收複數個影像資料，該等影像資料構成一顯示畫面；以及，每一影像資料用來控制一對應的畫素單元於一對應的圖框週期內表現出一對應的顏色之灰階值；其中，當該顯示畫面包含一灰階值相同的物體時，位於該物體內部之畫素單元對應的亮度與位於該物體輪廓邊緣之畫素單元對應的亮度不同。

其中，該顯示器具有一顯示面板，該顯示面板具有複數個畫素單元，用以顯示一畫面，該畫面具有一物體，其中，位於該物體邊緣之畫素單元係以一畫素單元顯示一灰階；而位於該物體內部之畫素單元係以至少兩鄰近畫素單元組成一灰階。

其中，在不改變硬體的方式也就是不對超高解析度的子畫素分割成亮暗兩區的方法下，改以單一子畫素顯示亮態訊號，另一子畫素顯示暗態訊號，如此一來顯示裝置的解析將不足以顯示亮/暗態訊號。因此，需要對一複數個影像資料執行影像處理，使其在相同解析度下能有仍有一個訊號分為亮/暗態兩種訊號，此組亮/暗態訊號的正視 的亮度加總會與原始訊號的正視亮度相似，但會改善側看效果。並透過核心濾波裝置(kernel filter)的處理保有原始的訊號避免縮減取樣(Down-Sampling)而喪失部份影像資訊。接著，使用邊緣偵測的方式，重新計算影像邊緣輸出值，以避免因未亮暗區的分佈而造成影像的邊緣(edge)有模糊的現象。為了達此目的其該複數個影像資料的一畫面具有至少一物件，一影像處理系統包含一暫存裝置、一邊緣偵測裝置、一權重計算裝置、一低色偏處理裝置、一核心濾波裝置(kernel filter)、一縮減取樣裝置、及一加權裝置。該暫存裝置接收並暫存該複數個影像資料，即原始輸入訊號，並輸出一暫存影像訊號。該邊緣偵測裝置接收該複數個影像資料，對該複數個影像資料的該畫面執行邊緣偵測，以產生一指示訊號，該指示訊號表示是否將原始訊號分為亮/暗兩種訊號。該權重計算裝置連接至該邊緣偵測裝置，依據該指示訊號，以產生一加權訊號，主要目的為給予不同程度的邊(edge)訊號有不同的輸出效果。該低色偏處理裝置接收該複數個影像資料，對該複數個影像資料執行色偏處理運算，以產生一低色偏影像訊號，即將原始訊號分為亮/暗兩種訊號。該核心濾波裝置連接至該低色偏處理裝置，對該低色偏影像訊號進行濾波，以產生一濾波影像訊號，該濾波影像每一畫素在空間上分享來自於該畫素上下左右畫素的資訊。該縮減取樣裝置連接至該核心濾波裝置，對該濾波影像訊號進行縮減取樣，以產生一縮減影像訊號。該加權裝置連接至該暫存裝置、該邊緣偵測裝置、 及該縮減取樣裝置，依據該加權訊號，對暫存影像訊號及該縮減影像訊號進行加權運算，以輸出一顯示訊號。

10‧‧‧顯示面板

20‧‧‧物體

200‧‧‧超高解析度顯示器的影像處理系統

210‧‧‧暫存裝置

220‧‧‧邊緣偵測裝置

230‧‧‧權重計算裝置

240‧‧‧低色偏處理裝置

250‧‧‧核心濾波裝置

260‧‧‧縮減取樣裝置

270‧‧‧加權裝置

500‧‧‧超高解析度顯示器的影像處理系統

510‧‧‧向上取樣裝置

600‧‧‧超高解析度顯示器的影像處理系統

610‧‧‧低色偏處理裝置

620‧‧‧顯示面板

190‧‧‧物體

191‧‧‧輪廓邊緣之畫素

192‧‧‧內部之畫素單元

19‧‧‧顯示畫面

圖1A係執行本發明應用於顯示器的顯示方法之系統架構圖。

圖1B係依據本發明的影像處理系統的方塊圖。

圖2係本發明低色偏處理裝置計算出任一該顏色灰階所對應之該最佳色階解之示意圖。

圖3係本發明低色偏處理裝置計算出任一該顏色灰階所對應之該最佳色階解之另一示意圖。

圖4係依據本發明的影像處理系統的另一方塊圖。

圖5係依據本發明的影像處理系統的第一示意圖。

圖6係依據本發明的影像處理系統的第二示意圖。

圖7係依據本發明的影像處理系統的第三示意圖。

圖8係依據本發明的影像處理系統的第四示意圖。

圖9係依據本發明的影像處理系統的第五示意圖。

圖10係依據本發明的影像處理系統的第六示意圖。

圖11係依據本發明的影像處理系統的第七示意圖。

圖12係依據本發明的影像處理系統的第八示意圖。

圖13係依據本發明的影像處理系統的第九示意圖。

圖14係依據本發明的影像處理系統的第十示意圖。

圖15係依據本發明的影像處理系統的第十一示意圖。

圖16係依據本發明的影像處理系統的第十二示意圖。

圖17係依據本發明的影像處理系統的第十三示意圖。

圖18係依據本發明的影像處理系統的應用於顯示器的顯示方法之示意圖。

本發明係應用於顯示器的顯示方法，其係對一顯示畫面的一物體進行影像處理，位於該物體內部之畫素單進行低色偏(low color Shift、LCS)處理，而該物體輪廓邊緣之畫素則不進行低色偏(low color Shift、LCS)處理，以保留該物體輪廓邊緣之之銳利度。因此，當該顯示畫面包含一灰階值相同的物體時，位於該物體內部之畫素單元對應的亮度與位於該物體輪廓邊緣之畫素單元對應的亮度不同。

圖1A係執行本發明應用於顯示器的顯示方法之系統架構圖，其中，所述顯示器具有一顯示面板10及一影像處理系統200，該顯示面板10具有複數個畫素單元，並接收該影像處理系統200所輸出之影像訊號，以顯示一畫面，該畫面具有一物體20。該影像處理系統200用以對輸入的複數個影像資料執行影像處理，以使用該複數個影像資料中的不同數目的畫素單元組合一灰階，其中，位於該物體20邊緣之畫素單元係以一畫素單元顯示一灰階；而位於該物體20內部之畫素單元係以至少兩鄰近畫素單元組成一灰階。

圖1B係依據本發明的影像處理系統200的方塊圖。該影像處理系統200包含一暫存裝置210、一邊緣偵測裝置220、一權重計算裝置230、一低色偏處理裝置240、一核心濾波裝置(kernel filter)250、一縮減取樣(Down-Sampling)裝置260、及一加權裝置270。

該影像處理系統200係應用於該顯示面板(圖未示)，該顯示面板10具有一第一解析度(3840×2160)，該複數個影像資料具有該第一解析度(3840×2160)，本發明實施例係以4K2K解析度(3840×2160)的面板為說明，但不以此為限。

該暫存裝置210係用以接收並暫存該複數個影像資料，並輸出一暫存影像訊號。

該邊緣偵測裝置220接收該複數個影像資料，對該複數個影像資料的該畫面執行邊緣偵測，以產生一指示訊號(F)。其中，該指示訊號係由一高通濾波器(high-pass filter)與該複數個影像資料執行以下之空間迴旋積(spatial convolution)運算而得： 當中，F為該指示訊號，為該高通濾波器， 為該複數個影像資料其中之一的畫素值，*為該空間迴旋積(spatial convolution)運算，∥為絕對值運算。該指示訊號(F)可視為該複數個影像資料中的至少一物件的邊緣成分。

該權重計算裝置230連接至該邊緣偵測裝置220，依據該指示訊號(F)，以產生一加權訊號(W)。其中，該權重計算裝置先判斷該指示訊號(F)是否大於一第一預設值(512)，如是，將該指示訊號(F)設定為該第一預設值(512)，若否，該指示訊號(F)不變。再將該指示訊號(F)除以該第一預設值(512)，以產生該加權訊號(W)。該加權訊號(W)可由下列公式所表示：

W=F/512。

該低色偏處理裝置240接收該複數個影像資料，對該複數個影像資料執行色偏處理運算，以產生一低色偏影像訊號。該複數個影像資料具有該第一解析度(3840×2160)，該複數個影像資料的一畫素包括紅色畫素、綠色素畫素或藍色畫素，亦即該畫素具有三個顏色(紅、藍、綠)灰階，該低色偏處理裝置240依據該三個顏色(紅、藍、綠) 灰階計算出其中任一顏色灰階所對應之一最佳色階解。

圖2係本發明低色偏處理裝置240計算出任一該顏色灰階所對應之該最佳色階解之示意圖。該低色偏處理裝置240計算出任一該顏色灰階所對應之該最佳色階解係包含一第一色階、一第二色階、一第三色階、及一第四色階。於其他實施例中，該低色偏處理裝置240計算出任一該顏色灰階所對應之該最佳色階解係包含一第一色階及一第二色階。

如圖2所示，其中，該紅色畫素所對應之該第一色階、該第二色階、該第三色階、及該第四色階係依據左上、左下、右上、右下排列，該綠色畫素所對應之該第一色階、該第二色階、該第三色階、及該第四色階係依據右下、右上、左下、左上排列，該藍色畫素所對應之該第一色階、該第二色階、該第三色階、及該第四色階係依據左下、右上、左上、右下排列。

圖3係本發明低色偏處理裝置240計算出任一該顏色灰階所對應之該最佳色階解之另一示意圖。低色偏處理裝置240係執行4畫素低色偏處理(4-Pixel Low Color shift,4-Pixel LCS)。如圖2所示，其資料量會增加4倍(3840×2160×N，N=4)。

於其他實施例中，低色偏處理裝置240可執行2畫素低色偏處理(2-Pixel Low Color shift，2-Pixel LCS)，此時，其資料量會增加2倍。(3840×2160×N，N=2)。2畫素低色偏處理係先前既有之技術，在此不再贅述。

該核心濾波裝置250連接至該低色偏處理裝置240，對該低色偏影像訊號進行濾波以產生一濾波影像訊號，也就是分別針對空間上相鄰畫素的亮態與亮態訊號之低色偏影像訊號進行濾波，暗態與暗態訊號進行濾波，產生一畫素訊號分享的影像(Piexl Sharing)。每個子畫素除了保有一定比例本身的訊號外，都還有少部分的比例來自於上下左右畫素的資訊。其中，該核心濾波裝置250係以下列矩陣表示： 由該矩陣可知，該核心濾波裝置250係將一畫素的資訊分散至該畫素的上、下、左、右畫素，以便在後續之縮減取樣(Down-Sampling)保留該畫素的部分資訊。

該縮減取樣(Down-Sampling)裝置260連接至該核心濾波裝置250，對該濾波影像訊號進行縮減取樣，以產生一縮減影像訊號。於本實施例中，由於低色偏處理裝置240係執行4畫素低色偏處理(4-Pixel Low Color shift，4-Pixel LCS)，因此資料增加4倍，故該縮減取樣(Down-Sampling)裝置260在水平及垂直方向進行1/2縮減取樣。經縮減取樣解析度又回復3840×2160。

該加權裝置270連接至該暫存裝置210、該權重計算裝置230、及該縮減取樣裝置260，依據該加權訊號，對暫存影像訊號及該縮減影像訊號進行加權運算，以輸出 一顯示訊號(Output)。其中，該加權裝置270依據下列公式以計算該顯示訊號：Output=A×(1-W)+B×W，當中，Output為該顯示訊號，A為該縮減影像訊號已通過低色偏處理，B為該暫存影像訊號，W為該加權訊號。由數學公式可知，當W為1時，表示該處畫素極有可能為該至少一物件的邊緣，因此Output=B，亦即顯示原來的影像訊號，以免該至少一物件的邊緣被模糊。當W為0時，表示該處畫素為該至少一物件的邊緣之機率相當低，因此Output=A，亦即顯示低色偏處理後的影像訊號，以降低色偏(color shift)現象。當W大於0且小於1時，且當W越靠近1時，於該顯示訊號(Output)中，原來的複數個影像資料則加重，當W越靠近0時，於該顯示訊號(Output)中，低色偏處理後的影像訊號則加重。藉此，可以降低一顯示器在正視與側視時所顯示的顏色不相同的色偏(color shift)現象，同時保留該至少一物件的邊緣，而增加銳利度。該顯示訊號顯示時，兩條掃描線係同時開啟、或兩條掃描線係循序開啟。

圖4係依據本發明的影像處理系統500的另一方塊圖。該影像處理系統500係應用於一顯示面板10，該顯示面板10具有一第一解析度(3840×2160)或是4K2K解析度，該複數個影像資料具有一第二解析度(1920×1080)，該影像處理系統500與圖1(B)的影像處理系統200差別在於，影像處理系統500更包含一向上取樣(up-sampling)裝置 510，以將該複數個影像資料向上取樣(up-sampling)至該第一解析度(3840×2160)。該向上取樣(up-sampling)裝置510亦可為一插補(interpolation)裝置。

圖5係依據本發明的影像處理系統600的第一示意圖。如圖5所示，由於顯示面板620具有一第一解析度(3840×2160)或是4K2K解析度，而複數個影像資料為第二解析度(1920×1080)，又稱為高清(Full High Definition,FHD)解析度，故可以使用顯示面板620上4個像素，以顯示複數個影像資料中的一個畫素，而達到降低顯示器在正視與側視時所顯示的顏色不相同的色偏(color shift)現象。因此，影像處理系統600只需要一個低色偏處理裝置610即可。低色偏處理裝置610計算出任一該顏色灰階所對應之該最佳色階解係包含一第一色階、一第二色階、一第三色階、及一第四色階。

圖6係依據本發明的影像處理系統600的第二示意圖，其係應用於PneTile排列方式。由圖6可知，其與圖5相似，只是在4K2K顯示面板620面板上G3與R2互調、G1與R4互調。

圖7係依據本發明的影像處理系統600的第三示意圖，其係應用於馬賽克(Mosaic)排列方式。由圖7可知，其與圖6相似，只是在4K2K顯示面板620面板上B3與G4互調、B2與G2互調。

圖8係依據本發明的影像處理系統600的第四示意圖，其係應用於Stagger排列方式。由圖8可知，其與 圖6相似，只是在4K2K顯示面板620面板上B1與R2互調、B4與R4互調。

圖9係依據本發明的影像處理系統600的第五示意圖。其係顯示時同時開啟兩條掃描線，掃描頻率比一般的60Hz增加一倍達到120Hz。其中，低色偏處理裝置610計算出任一該顏色灰階所對應之該最佳色階解係包含一第一色階及一第二色階。該第一色階及一第二色階可產生對應的亮態顯示訊號及暗態顯示訊號，以驅動顯示面板620的畫素。

圖10係依據本發明的影像處理系統600的第六示意圖。其係同時開啟兩條垂直掃描線，掃描頻率為120Hz。其與圖9相似，主要在於G2與G1互調。

圖11係依據本發明的影像處理系統600的第七示意圖，其係應用於PneTile排列方式，且其掃描頻率為120Hz。

圖12係依據本發明的影像處理系統600的第八示意圖，其係應用於馬賽克(Mosaic)排列方式，且其掃描頻率為120Hz。

圖13係依據本發明的影像處理系統600的第九示意圖，其係應用於Stagger排列方式，且其掃描頻率為120Hz。

圖14係依據本發明的影像處理系統600的第十示意圖，其係使用於60Hz，故兩條掃描線循序開啟。

圖15係依據本發明的影像處理系統600的第 十一示意圖，其係使用於60Hz且應用於PneTile排列方式。

圖16係依據本發明的影像處理系統600的第十二示意圖，其係使用於60Hz且應用於馬賽克(Mosaic)排列方式。

圖17係依據本發明的影像處理系統600的第十三示意圖，其係使用於60Hz且應用於Stagger排列方式。

圖18係依據本發明的影像處理系統200,500,600的應用於一顯示器之顯示面板10的顯示方法之示意圖。其中，顯示器接收由複數個影像資料所構成的一顯示畫面19，顯示畫面19中係具有一物體190，而每一影像資料係用來控制一對應的畫素單元於一對應的圖框週期內表現出一對應的顏色之灰階值；而影像處理系統200,500,600係對顯示畫面19的該物體190進行影像處理，其中，當該物體190係為一灰階值相同的物體時，係使位於該物體內部之畫素單元192對應的亮度與位於該物體輪廓邊緣之畫素單元191對應的亮度不同，特定而言，其係對於位於該物體內部之畫素單元192進行低色偏(low color Shift、LCS)處理，而對於該物體輪廓邊緣之畫素191則不進行低色偏(low color Shift、LCS)處理，以保留該物體輪廓邊緣之銳利度。如圖18所示，當物體190為一圓形且為紅色的圓時，該物體190的灰階值相同。此時，其輪廓邊緣之畫素191由於沒有進行低色偏(low color Shift、LCS)處理，其僅依據原始訊號顯示紅色灰階值，而其內部之畫素單元192由於進行低色偏(low color Shift、LCS)處理，其會顯示 暗態及亮態，因此位於該物體內部之畫素單元對應的亮度與位於該物體輪廓邊緣之畫素單元對應的亮度不同。

由前述說明可知，超高解析度(4K*2K)的面板裡，使用兩個畫素亮度或四個不同的亮/暗組合畫素亮度描述一個畫素值，因此可使超高解析度(4K*2K)的面板能在不降低畫素的開口率之情況下，仍保有低色偏處理的效果，可改善因使用視角技術所造成的畫面解析度下降所產生的顆粒感之問題。同時，根據輸入訊號的不同，可分為兩種方式，當輸入訊號是FHD(1920*1080)解析度時，透過亮暗區的排列，考慮不同RGB畫素在空間的排列方式，降低次畫素排列的規則型，並平衡所產生的亮度分佈，可消除解析度下降對人眼的顆粒感。當輸入訊號為4K2K(3840*2160)解析度時，使用亮/暗區的分佈將原始訊號擴增為四倍。接著，使用高通濾波器，進行空間上的迴旋積(convolution)計算，以計算複數個影像資料中的至少一物件的邊緣成分。同時，對該輸入的複數個影像資料執行低色偏處理，再使用核心濾波裝置250以減少後續縮減取樣(down sample)後的資料損失，造成影像畫面不連續的現象。最後，透過加權運算以免該至少一物件的邊緣被模糊現象，而增加銳利度。

上述實施例僅係為了方便說明而舉例而已，本發明所主張之權利範圍自應以申請專利範圍所述為準，而非僅限於上述實施例。

200‧‧‧影像處理系統

210‧‧‧暫存裝置

220‧‧‧邊緣偵測裝置

230‧‧‧權重計算裝置

240‧‧‧低色偏處理裝置

250‧‧‧核心濾波裝置

260‧‧‧縮減取樣裝置

270‧‧‧加權裝置

Claims (10)

1. 一種應用於顯示器的顯示方法，該顯示器包含複數個畫素單元，該顯示方法包含：接收複數個影像資料，該等影像資料構成一顯示畫面；以及每一影像資料用來控制一對應的畫素單元於一對應的圖框週期內表現出一對應的顏色之灰階值；其中，當該顯示畫面包含一灰階值相同的物體時，位於該物體內部之畫素單元對應的亮度與位於該物體輪廓邊緣之畫素單元對應的亮度不同。
2. 如申請專利範圍第1項所述之顯示方法，其中，係對位於該物體內部之畫素單元進行低色偏處理，而不對於該物體輪廓邊緣之畫素進行低色偏處理，以保留該物體輪廓邊緣之銳利度
3. 如申請專利範圍第1項所述之顯示方法，其中，該顯示器包含一顯示面板，該顯示面板具有複數個畫素單元，用以顯示該顯示畫面，當中，位於該物體邊緣之畫素單元係以一畫素單元顯示一灰階，而位於該物體內部之畫素單元係以至少兩鄰近畫素單元分別顯示一灰階之亮態及暗態。
4. 如申請專利範圍第3項所述之顯示方法，其中，該顯示面板具有複數個畫素單元以顯示該顯示畫面，該顯示器更包含一影像處理系統用以對該複數個影像資料執行影像處理，該影像處理系統包含：一暫存裝置，接收並暫存該複數個影像資料，並輸出一暫存影像訊號； 一邊緣偵測裝置，接收該複數個影像資料，對該複數個影像資料的該顯示畫面執行邊緣偵測，以產生一指示訊號；一權重計算裝置，連接至該邊緣偵測裝置，依據該指示訊號，以產生一加權訊號；一低色偏處理裝置，接收該複數個影像資料，對該複數個影像資料執行色偏處理運算，以產生一低色偏影像訊號；一核心濾波裝置，連接至該低色偏處理裝置，對該低色偏影像訊號進行濾波，以產生一濾波影像訊號；一縮減取樣裝置，連接至該核心濾波裝置，對該濾波影像訊號進行縮減取樣，以產生一縮減影像訊號；以及一加權裝置，連接至該暫存裝置、該權重計算裝置、及該縮減取樣裝置，依據該加權訊號，對暫存影像訊號及該縮減影像訊號進行加權運算，以輸出一顯示訊號。
5. 如申請專利範圍第4項所述之顯示方法，其中，該指示訊號係由一高通濾波器與該複數個影像資料執行以下之空間迴旋積運算而得： 當中，F為該指示訊號，為該高通濾波器， 為該複數個影像資料其中之一的畫素值，*為該空間迴旋積(spatial convolution)運算，∥為絕對值運算。
6. 如申請專利範圍第4項所述之顯示方法，其中，該權重計算裝置先判斷該指示訊號是否大於一第一預設值，如是，將該指示訊號設定為該第一預設值，再將該指示訊號除以該該第一預設值，以產生該加權訊號。
7. 如申請專利範圍第4項所述之顯示方法，其中，該加權裝置依據下列公式以計算該顯示訊號：Output=A×(1-W)+B×W，當中，Output為該顯示訊號，A為該縮減影像訊號，B為該暫存影像訊號，W為該加權訊號。
8. 如申請專利範圍第3項所述之顯示方法，其中，該顯示面板具有一第一解析度，該複數個影像資料具有該第一解析度，該複數個影像資料的一畫素具有三個顏色灰階，該低色偏處理裝置依據該三個顏色灰階計算出其中任一顏色灰階所對應之一最佳色階解。
9. 如申請專利範圍第4項所述之顯示方法，其中，該顯示面板具有一第一解析度，該複數個影像資料具有一第二解析度，該影像處理系統更包含一向上取樣裝置，以將該複數個影像資料向上取樣至該第一解析度。
10. 如申請專利範圍第4項所述之顯示方法，其中，該顯示訊號顯示時，兩條掃描線係同時開啟、或兩條掃描線係循序開啟。