TWI382387B - 用於驅動顯示器件之裝置及方法 - Google Patents

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Description

用於驅動顯示器件之裝置及方法
本發明係關於用於驅動一顯示器件之裝置及方法。
顯示器件包括陰極射線管(CRT)、電漿顯示面板(PDP)、液晶顯示器(LCD)、有機發光顯示器(OLED)等。該等顯示器件用於諸如監視器、電視機、室內及室外告示牌等之多種器件，且該等顯示器被要求具有高亮度以用於電視機及告示牌。作為非發射顯示器之LCD具有低亮度之主要缺陷中之一者。
LCD包括兩個具有諸如像素電極與共同電極之場產生電極的面板及一設置於該等面板之間的具有介電各向異性之液晶(LC)層。該等像素電極排列於一矩陣中且連接至諸如薄膜電晶體(TFT)之開關元件，以使得該等像素電極以依序方式逐列被供應資料電壓。共同電極覆蓋該等面板中之一者的整個表面且該共同電極被供應通用電壓。像素電極與共同電極以及插入其間之LC層形成LC電容器，且該LCD電容器與連接至其之開關元件為像素之基礎元件。
LCD將電壓施加至場產生電極以在LC層中形成電場且調整場強以控制穿過LC層之光的透射率，藉此在顯示器上實現所要影像。LCD相對於共同電極逐圖框、逐列或逐點地將施加至像素電極之資料電壓之極性反向以便防止由於單向電場之長時間施加而導致的LC層之劣化。
同時，每一像素藉由提供面對像素電極之紅色、綠色或 藍色濾光器而為彩色顯示器表示一顏色。
該等紅色、綠色及藍色濾光器通常排列成條紋狀、鑲嵌狀或三角狀。該條紋狀排列方式將彩色濾光器如此排列以使得一行中之彩色濾光器表示相同顏色，及鑲嵌狀排列方式將彩色濾光器如此排列以使得紅色、綠色及藍色濾光器依序排列於列方向及行方向上。在三角狀排列方式中，該等彩色濾光器形成複數個列，每個列包括依序排列之紅色、綠色及藍色濾光器，且相鄰列中之彩色濾光器為偏移的。由於三角狀排列方式中之一點可包括排列成三角形的紅色、綠色及藍色濾光器，因而三角狀排列方式對於顯示圓形或斜線而言具有優勢。
然而，由於紅色、綠色及藍色濾光器將入射光之透射率降低了三分之一，因而此三色LCD具有相對低之發光效率。
本發明提供一種用於驅動一包括複數個四色像素之顯示器件之裝置，其包括：一輸入單元，其接收輸入三色影像信號；一影像信號調節器，其將該等三色影像信號轉換為輸出四色影像信號，以使得該等輸入三色影像信號之最大灰度等於該等輸出四色影像信號之最大灰度；及一輸出單元，其輸出該等輸出四色影像信號。
該影像信號調節器可實現如下功能：比較該等輸入三色影像信號之灰度以判定一最大輸入灰度、一中間輸入灰度及一最小輸入灰度，並基於此來分配有序指數；將該最大 輸入灰度、該中間輸入灰度及該最小輸入灰度進行伽瑪轉換及反向伽瑪轉換以獲得輸出四色影像信號之一最大輸出灰度(Max')、一中間輸出灰度(Mid')、一最小輸出灰度(Min')及一輸出白色灰度(W)；及基於該等有序指數產生該等輸出四色影像信號。
該最大輸入灰度(Max)、該中間輸入灰度(Mid)及該最小輸入灰度(Min)可與該最大輸出灰度(Max')、該中間輸出灰度(Mid')、該最小輸出灰度(Min')及該輸出白色灰度(W)具有如下關係：當Γ(Max)>[s1 /(s1 -1)]Γ(Min)時，Max'=Max；Mid'=Max Γ-1 [Γ(Mid)-Γ(Min)]/[Γ(Max)-Γ(Min)]；Min'=0；及W=Max Min/Γ-1 [Γ(Max)-Γ(Min)]，其中Γ為伽瑪轉換函數，Γ-1 為反向伽瑪轉換函數及s1 為尺度因子。
該最大輸入灰度(Max)、該中間輸入灰度(Mid)及該最小輸入灰度(Min)可與該最大輸出灰度(Max')、該中間輸出灰度(Mid')、該最小輸出灰度(Min')及該輸出白色灰度(W)具有如下關係：當Γ(Max)[s1 /(s1 -1)]Γ(Min)時，Max'=Max；Mid'=Γ-1 {s1 [Γ(Mid)-Γ(Max)]+Γ(Max)}；Min'=Γ-1 {s1 [Γ(Min)-Γ(Max)]+Γ(Max)}；及 W=Γ-1 [(s1 -1)Γ(Max)]，其中，Γ為伽瑪轉換函數，Γ-1 為反向伽瑪轉換函數及s1 為尺度因子。
伽瑪函數可滿足Γ(xy)=Γ(x)Γ(y)及Γ-1 (pq)=Γ-1 (p)Γ-1 (q)，且其可為指數函數。伽瑪函數之冪可等於2.4。
該尺度因子可等於2。
可藉由使用一檢查表來執行伽瑪轉換及反向伽瑪轉換。
該裝置可進一步包括：一灰度電壓產生器，其產生複數個灰度電壓；及一資料驅動器，其在該等複數個灰度電壓中選擇出對應於輸出四色影像信號之灰度電壓並將所選擇之灰度電壓作為資料電壓輸出至像素。
該等有序指數可將輸入三色影像信號之灰度的序列應用至輸出四色影像信號之灰度。
本發明提供一種用於驅動一包括複數個四色像素之顯示器件之裝置，其包括：一輸入單元，其接收輸入三色影像信號；一影像信號調節器，其將該等三色影像信號轉換為輸出四色影像信號以使得用於該顯示器件之無彩色的伽瑪曲線沒有反曲點；及一輸出單元，其輸出該等四色影像信號。
該影像信號調節器可實現如下功能：比較該等輸入三色影像信號之灰度以判定一最大輸入灰度(Max)、一中間輸入灰度(Mid)及一最小輸入灰度(Min)，並基於此來分配有序指數；將該最大輸入灰度、該中間輸入灰度及該最小輸入灰度進行伽瑪轉換及反向伽瑪轉換以獲得輸出四色影像 信號之一最大輸出灰度(Max')、一中間輸出灰度(Mid')、一最小輸出灰度(Min')及一輸出白色灰度(W)；及基於該等有序指數產生該等輸出四色影像信號。
該最大輸入灰度(Max)、該中間輸入灰度(Mid)及該最小輸入灰度(Min)可與該最大輸出灰度(Max')、該中間輸出灰度(Mid')、該最小輸出灰度(Min')及該輸出白灰度(W)具有如下關係：當Γ(Max)>[s1 /(s1 -1)]Γ(Min)時，Max'=Max；Mid'=MaxΓ-1 [Γ(Mid)-Γ(Min)]/[Γ(Max)-Γ(Min)]；Min'=0；及W=Max Min/Γ-1 [Γ(Max)-Γ(Min)]，其中Γ為伽瑪轉換函數，Γ-1 為反向伽瑪轉換函數及s1 為尺度因子。
該最大輸入灰度(Max)、該中間輸入灰度(Mid)及該最小輸入灰度(Min)可與該最大輸出灰度(Max')、該中間輸出灰度(Mid')、該最小輸出灰度(Min')及該輸出白色灰度(M)具有如下關係：當Γ(Max)[s1 /(s1 -1)]Γ(Min)時，Max'=Max；Mid'=Γ-1 {s1 [Γ(Mid)-Γ(Max)]+Γ(Max)}；Min'=Γ-1 {s1 [Γ(Min)-Γ(Max)]+Γ(Max)}；及W=Γ-1 [(s1 -1)Γ(Max)]，其中Γ為伽瑪轉換函數，Γ-1 為反向伽瑪轉換函數及s1 為尺 度因子。
該影像信號調節器可根據該等輸入三色影像信號之最大輸入灰度、中間輸入灰度及最小輸入灰度給定有序指數，並基於該等有序指數產生該等四色影像信號。
該伽瑪函數可為指數函數且該尺度因子可等於2。
本發明提供一種用於驅動一包括複數個四色像素之顯示器件之方法，其包括：在比較該等輸入三色影像信號之灰度且判定出一最大輸入灰度(Max)、一中間輸入灰度(Mid)及一最小輸入灰度(Min)之後分配有序指數；將該最大輸入灰度、該中間輸入灰度及該最小輸入灰度進行伽瑪轉換(Γ)及反向伽瑪轉換(Γ-1 )；自如下關係式獲得一最大輸出灰度(Max')、一中間輸出灰度(Mid')、一最小輸出灰度(Min')及一輸出白灰度(W)：Max'=Max，Mid'=MaxΓ-1 [Γ(Mid)-Γ(Min)]/[Γ(Max)-Γ(Min)]，Min'=0，及W=Max Min/Γ-1 [Γ(Max)-Γ(Min)]，當Γ(Max)>[s1 /(s1 -1)]Γ(Min)(其中s1 為尺度因子)時；以及自以下關係式Max'=Max，Mid'=Γ-1 {s1 [Γ(Mid)-Γ(Max)]+Γ(Max)}，Min'=Γ-1 {s1 [Γ(Min)-Γ(Max)]+Γ(Max)}，及W=Γ-1 [(s1 -1)Γ(Max)]，當Γ(Max)[s1 /(s1 -1)]Γ(Min)時；及 根據由該等有序指數所給定之序列產生具有最大輸出灰度、中間輸出灰度、最小輸出灰度及輸出白色灰度之四色影像信號。
可藉由使用一檢查表來執行伽瑪轉換及反向伽瑪轉換。
該方法可進一步包括：產生複數個灰度電壓；在該等複數個灰度電壓中選擇對應於該等四色影像信號之資料電壓；及將該等資料電壓施加至像素。
現將參看展示本發明之實施例之所附圖式在下文更全面地描述本發明。
在該等圖式中，為清晰起見而將層及區域之厚度放大。貫穿全文中相同數字係指相同元件。應瞭解，當諸如層、區域或基板之元件被稱為位於另一元件"上"時，其可直接位於該另一元件上或亦可存在介入元件。相比之下，當一器件被稱為"直接"位於另一元件之"上"時，則不存在介入器件。
接著，參看所附圖式來描述用於驅動顯示器件之裝置及方法。
圖1為根據本發明之一實施例之顯示器件之方塊圖，及圖2為根據本發明之一實施例之LCD之像素的等效電路圖。
參看圖1，根據本發明之一實施例之一顯示器件包括一面板單元300、一閘極驅動器400及一連接至面板單元300之資料驅動器500、一連接至資料驅動器500之灰度電壓產 生器800及一控制上述元件之信號控制器600。
面板單元300包括複數個顯示信號線G1 -Gn 與D1 -Dm 及連接至其且自圖1中所示之電路的角度看近似排列成一矩陣之複數個像素PX。
顯示信號線G1 -Gn 及D1 -Dm 包括複數個傳輸閘極信號(亦稱為"掃描信號")之閘極線G1 -Gn ，及複數個傳輸資料信號之資料線D1 -Dm 。閘極線G1 -Gn 大體在列方向上延伸且大體上相互平行，而資料線D1 -Dm 大體在行方向上延伸且大體上相互平行。
參看圖2，作為平板顯示器之代表之LCD的每一像素PX包括：一連接至信號線G1 -Gn 及D1 -Dm 之開關元件Q；及連接至開關元件Q之一LC電容器CLC 及一儲存電容器CST 。可省略該儲存電容器CST 。OLED(未圖示)之一像素可包括一開關電晶體、一驅動電晶體、複數個發光元件及一儲存電容器。
開關元件Q提供於下面板100上且具有三個端子：連接至閘極線G1 -Gn 中之一者的控制端子；連接至資料線D1 -Dm 中之一者的輸入端子；及連接至LC電容器CLC 與儲存電容器CST 之輸出端子。
LC電容器CLC 包括作為兩個端子之提供於下面板100上之像素電極190及提供於上面板200上之共同電極270。設置於像素電極190與共同電極270之間的LC層3作用為LC電容器CLC 之介電質。像素電極190連接至開關元件Q。共同電極270連接至通用電壓Vcom 且覆蓋上面板200之整個表面。 與圖2不同的是，共同電極270可提供於下面板100上，且像素電極190與共同電極270均具有帶或條紋之形狀。
儲存電容器CST 由像素電極190與獨立導線(未圖示)之重疊來界定，該獨立導線提供於下面板100上且被供應諸如通用電壓Vcom 之預定電壓。或者，儲存電容器CST 由像素電極190與其經過一絕緣體之前一閘極線Gi-1 之重疊界定。
每一像素PX藉由在對應於像素電極190之區域中提供複數個彩色濾光器230中之一者來表示其自身顏色。圖2中所示之彩色濾光器230提供於上面板200上。或者，彩色濾光器230提供於下面板100上之像素電極190上方或下方。
彩色濾光器230之顏色為諸如紅色、綠色、藍色及白色之原色中之一者。在下文中，基於像素PX所表示之顏色將像素PX稱為紅色、綠色、藍色或白色像素，且由參考數字RP、GP、BP或WP來指示，此亦用以指示由像素PX佔據之像素區域。白色像素WP可沒有彩色濾光器且可藉由其它機構來表示白色。
一對用於使入射光偏振之偏振器(未圖示)附著於LCD之面板單元300之面板100與200之外表面上。
參看圖3至8描述根據本發明之實施例之LCD之像素的空間排列方式。
圖3-5說明根據本發明之一實施例之LCD的像素之條紋狀排列方式。
參看圖3-5，複數個像素排列於包括複數個像素列與複數個像素行之矩陣中。
每一像素列包括依序排列之表示四種顏色之像素，意即，紅色像素RP、綠色像素GP、藍色像素BP及白色像素WP，而每一像素行包括四色像素RP、GP、BP及WP中之僅一種。可改變像素列中該等像素之次序。
圖3-5中所示之一組四個像素形成一點，其為影像之基本單元。
圖3中所示之全部像素具有大體上相等尺寸，而圖4及5中所示之像素不具有相等尺寸。參看圖4及5，白色像素WP小於紅色、綠色及藍色像素RP、GP及BP以防止由於添加白色像素WP而導致顏色飽和度之減小。紅色、綠色及藍色像素RP、GP及BP可具有相等尺寸。
如圖4中所示，與圖3中所示之彼等像素相比，紅色、綠色及藍色像素RP、GP及BP放大且白色像素WP縮小。白色像素WP之尺寸與紅色、綠色及藍色像素RP、GP及BP之尺寸的比率可藉由考慮背光單元(未圖示)之亮度及目標色溫來判定。白色像素WP之尺寸可為其它像素RP、GP及BP之一半或四分之一。
如圖5中所示，與圖3中所示之彼等像素相比，白色像素WP縮小而紅色、綠色及藍色像素RP、GP及BP之尺寸不變。白色像素WP之縮小可藉由擴寬白色像素WP附近之諸如閘極線G1 -Gn 或資料線D1 -Dm (展示於圖1及2中)之信號線或藉由擴寬可提供於上面板200上圍繞白色像素WP之黑色矩陣(未圖示)的一部分而獲得。閘極線G1 -Gn 與資料線D1 -Dm 之間的交叉區域較佳為不增加的，此由於該交叉區域可 導致電容性負載至信號線。
圖6-8說明根據本發明之一實施例之LCD之鑲嵌狀像素排列方式。
參看圖6-8，每一像素列與每一像素行包括四色像素RP、GP、BP及WP中之兩個種類。
參看圖6及8，包括綠色及紅色像素GP及RP之像素列與包括藍色及白色像素BP及WP之像素列相交替地排列。對於行而言，包括綠色及藍色像素GP及BP之像素行與包括紅色及白色像素RP及WP之像素行相交替地排列。
參看圖7，包括藍色及紅色像素BP及RP之像素列與包括綠色及白色像素GP及WP之像素列交替地排列。對於行而言，包括藍色及綠色像素BP及GP之像素行與包括紅色及白色像素RP及WP之像素行交替地排列。
亦可改變像素列與像素行中像素之次序。
圖6-8展示包括形成2×2矩陣之一組四個像素的點。
圖6中所示之所有像素具有大體上相等尺寸，而圖7及8中所示之像素不具有相等尺寸。參看圖7及8，白色像素WP小於紅色、綠色及藍色像素RP、GP及BP。紅色、綠色及藍色像素RP、GP及BP可具有相等或不同尺寸。
如圖7中所示，與圖6中所示之彼等像素相比，白色像素WP縮小且紅色、綠色及藍色像素RP、GP及BP放大。鑲嵌狀像素排列方式防止紅色、綠色及藍色像素RP、GP及BP被同等地擴大。如上文所述，白色像素WP之尺寸與紅色、綠色及藍色像素RP、GP及BP之尺寸的比率藉由考慮 背光單元之亮度及目標色溫來判定。由於與紅色光及綠色光相比，藍色光之數量之變化對於人體而言相對不敏感，且因此藍色像素BP之面積增加對影像品質之影響為相對小的，較佳為藍色像素BP之增加之面積大於紅色像素RP及綠色像素GP之增加之面積，且因而如圖7中所示可改變該等像素之次序。白色像素WP之尺寸可為藍色像素BP之四分之一且為紅色及綠色像素RP及GP之一半。
如圖8中所示，藉由擴寬白色像素WP附近之部分閘極線G1 -Gn 及部分資料線D1 -Dm (如圖1與圖2所示)兩者或任一者來縮小白色像素WP。閘極線G1 -Gn 與資料線D1 -Dm 之間的交叉區域亦以不增加較佳。
四色LCD之此等組態增強了透光率。
由於紅色、綠色及藍色彩色濾光器傳輸入射光之三分之一，因而白色像素WP之透光率約為其它彩色像素RP、GP及BP之透光率的三倍。因此，包含白色像素WP改良了光學效率而不需增加該點之總面積。
假定入射光之數量為一。
對於包括三個像素之點(意即，紅色、綠色及藍色像素)，每一像素之面積為該點之總面積之三分之一。由於該等像素中之彩色濾光器之透光率為1/3，因而該點之總透光率等於1/3×1/3+1/3×1/3+1/3×1/3=1/333.3%。
對於圖3及6中所示之點，每一像素之面積為總面積之四分之一。由於白色像素WP之透光率為1，而其它像素RP、GP及BP之透光率為1/3，因而該點之總透光率等於 1/4×1/3+1/4×1/3+1/4×1/3+1/4×1=6/1250%。因此，與三色LCD相比，該亮度增加至三色LCD之約1.5倍。
另外，圖4、圖5、圖7及圖8中所示之白色像素WP之面積之縮小降低了可由於亮度之增強而出現之色階或顏色飽和度(色度)之劣化。
將參看圖9及圖10來描述根據本發明之一實施例之LCD之TFT陣列面板之一例示性詳細結構。
圖9為根據本發明之一實施例之LCD之例示性TFT陣列面板之佈局圖，而圖10為圖9中所示之TFT陣列面板沿線X-X'所得之剖視圖。
複數個閘極線121形成於諸如透明玻璃之絕緣基板110上。
閘極線121大體上在橫向方向上延伸，以傳輸閘極信號。每一閘極線121包括複數個閘電極124、複數個向下突出之擴展部127及具有用於與另一層或驅動電路接觸之大面積之末端部分129。閘極線121可延伸以與可整合至下面板100上之驅動電路連接。
閘極線121較佳由如下材料製成：諸如Al及Al合金之含Al金屬、諸如Ag及Ag合金之含Ag金屬、諸如Cu及Cu合金之含Cu金屬、諸如Mo及Mo合金之含Mo金屬、Cr、Ti或Ta。閘極線121可具有一多層結構，該多層結構包括具有不同物理特性之兩個薄膜。該等兩個薄膜中之一者較佳地由低電阻率金屬製成以用於減少閘極線121中之信號延遲或電壓降落，低電阻率金屬包括含Al金屬、含Ag金屬及含 Cu金屬。另一薄膜較佳由諸如含Mo金屬、Cr、Ta或Ti之具有良好物理、化學及電接觸特性之材料以及諸如氧化銦錫(ITO)或氧化銦鋅(IZO)之其它材料製成。兩個薄膜之組合之良好實例為下部Cr薄膜與上部Al(合金)薄膜及下部Al(合金)薄膜與上部Mo(合金)薄膜。然而，其可由多種金屬或導體製成。
閘極線121之側面相對於基板之表面傾斜，且其傾斜角度介於約30-80度範圍內。
較佳由氮化矽(SiNx)製成之閘極絕緣層140形成於閘極線121上。
較佳由氫化非晶矽(簡寫為"a-Si")或多晶矽製成之複數個半導體島154形成於閘極絕緣層140上。
較佳由矽化物或大量摻雜n型雜質之n+氫化a-Si製成之複數個歐姆接觸163及165形成於半導體島154上。歐姆接觸163及165成對地位於半導體島154上。
歐姆接觸163與165之側面相對於基板之表面傾斜，且其傾斜角度較佳介於約30-80度範圍內。
複數個資料線171、複數個汲電極175及複數個儲存電容器導體177形成於歐姆接觸163與165及閘極絕緣層140上。
資料線171大體上在縱向方向上延伸以傳輸資料電壓且與閘極線121交叉。每一資料線171包括具有用於與另一層或一外部器件接觸之大面積之末端部分179及朝向閘電極124突出之複數個源電極173。每一對源電極173與汲電極175相互獨立且相對於閘電極124而相互相對。
閘電極124、源電極173及汲電極175以及半導體島154形成TFT，該TFT具有在設置於源電極173與汲電極175之間的半導體島154中形成之通道。
儲存電容器導體177與閘極線121之擴展部127重疊。
資料線171、汲電極175及儲存電容器導體177較佳由諸如Cr、Mo、Ti、Ta或其合金之耐火金屬製成。然而，其可具有包括耐火金屬薄膜(未圖示)及低電阻率薄膜(未圖示)之多層結構。多層結構之良好實例為：包括下部Cr/Mo(合金)薄膜與上部Al(合金)薄膜之雙層結構；及下部Mo(合金)薄膜、中間Al(合金)薄膜及上部Mo(合金)薄膜之三層結構。
與閘極線121相類似，資料線171、汲電極175及儲存電容器導體177具有傾斜之邊緣輪廓，且其傾斜角度介於約30-80度範圍內。
歐姆接觸163及165僅被插入底部半導體島154與其上覆蓋之資料線171和汲電極175之間，且降低其間之接觸電阻。
鈍化層180形成於資料線171、汲電極175、儲存電容器導體177及半導體島154之曝露部分上。鈍化層180較佳由諸如氮化矽或二氧化矽之無機絕緣體、具有良好平整特性之感光有機材料、或藉由電漿增強化學氣相沉積(PECVD)形成之介電常數低於4.0之低介電絕緣材料(諸如a-Si：C：O及a-Si：O：F)製成。鈍化層180可具有包括下部無機薄膜與上部有機薄膜之雙層結構，所以其可利用有機薄膜之優勢 且其亦可保護半導體島154之曝露部分。
鈍化層180具有分別曝露資料線171之末端部分179、汲電極175及儲存電容器導體177之複數個接觸孔182、185及187。鈍化層180及閘極絕緣層140具有曝露閘極線121之末端部分129之複數個接觸孔181。
複數個像素電極190形成於鈍化層180上，及複數個接觸助件81及82形成於接觸孔181及182中。像素電極190與接觸助件81及82較佳由諸如ITO或IZO之透明導體或諸如Ag或Al之反射導體製成。
像素電極190通過接觸孔185而實體地且電連接至汲電極175，使得像素電極190接收來自汲電極175之資料電壓。
返回參看圖2，被供應資料電壓之像素電極190與另一面板200上之共同電極270合作產生電場，其判定設置於像素電極190與共同電極270之間的LC層3之液晶分子之定向，或在發光層(未圖示)中產生電流以使其發光。
如上文所述，像素電極190與共同電極270形成液晶電容器CLC ，其在TFT形成之開關元件Q關閉之後儲存所施加電壓。儲存電容器CST 藉由以與像素電極190相鄰之閘極線121(稱為"前一閘極線")與像素電極190重疊來建構。儲存電容器之電容(意即，儲存電容)可藉由以下方式而增加：於閘極線121處提供擴展部127以增加重疊面積及提供儲存電容器導體177。儲存電容器導體177連接至像素電極190且與像素電極190下方之擴展部127重疊以縮短端子間之距離。
在一實施例中，像素電極190與閘極線121及資料線171重疊以增大孔徑比。在另一實施例中，該重疊為可選的。
接觸助件81及82分別通過接觸孔181及182連接至閘極線121之曝露末端部分129及資料線171之曝露末端部分179。接觸助件81及82保護曝露部分129及179並補充曝露部分129及179與外部器件之間的黏附性。
返回參看圖1，用於LCD之灰度電壓產生器800產生兩組與像素之透射率相關之複數個灰度電壓。一組中之灰度電壓相對於通用電壓Vcom具有正極性，而另一組中之灰度電壓相對於通用電壓Vcom具有負極性。
閘極驅動器400連接至面板單元300之閘極線G1 -Gn ，且將來自一外部器件之閘極開啟電壓Von與閘極關電壓Voff合成以產生用於施加至閘極線G1 -Gn 之閘極信號。
資料驅動器500連接至面板單元300之資料線D1 -Dm ，且將選自灰度電壓產生器800所供應之灰度電壓之資料電壓施加至資料線D1 -Dm 。
信號控制器600控制著閘極驅動器400及資料驅動器500等，且信號控制器600包括一影像信號調節器610。影像信號調節器610可為一獨立器件。
現將詳細描述LCD之運作。
信號控制器600被供應來自一外部圖形控制器(未圖示)之三色影像信號R、G及B及控制其之顯示器之諸如垂直同步信號Vsync、水平同步信號Hsync、主時脈MCLK及資料啟用信號DE之輸入控制信號。信號控制器600之影像信號 調節器610將三色影像信號R、G及B轉換為四色影像信號且基於輸入控制信號及輸入影像信號R、G及B而將適用於面板單元300運作之四色影像信號加以處理及修改。另外，信號控制器600產生用於控制經處理且經修改之影像信號Ro、Go、Bo及Wo之閘極控制信號CONT1及資料控制信號CONT2。信號控制器600提供用於閘極驅動器400之閘極控制信號CONT1，及用於資料驅動器500之經處理之影像信號Ro、Go、Bo及Wo及資料控制信號CONT2。
閘極控制信號CONT1包括用於指示開始掃描之掃描開始信號STV及至少一用於控制閘極開啟電壓Von之輸出時間之時脈信號。閘極控制信號CONT1可進一步包括用於界定閘極開啟電壓Von之持續時間之輸出啟用信號OE。資料控制信號CONT2包括用於通知資料驅動器500水平週期之開始之水平同步開始信號STH、用於指示資料控制器500將適當資料電壓施加至資料線D1 -Dm 之負載信號LOAD或TP、及資料時脈信號HCLK。資料控制信號CONT2可進一步包括用於將資料電壓之極性(相對於通用電壓Vcom)反向之反轉控制信號RVS。
資料驅動器500回應於來自信號控制器600之資料控制信號CONT2而接收來自信號控制器600之用於像素列之影像資料Ro'、Go'、Bo'及Wo'之封包，並將影像資料Ro'、Go'、Bo'及Wo'轉換為選自自灰度電壓產生器800供應之灰度電壓的類比資料電壓。接著，資料驅動器500將資料電壓輸出至資料線D1 -Dm 。
回應於自信號控制器600供應之閘極控制信號CONT1，閘極驅動器400將閘極開啟電壓Von施加至閘極線G1 -Gn ，藉此打開連接至閘極線G1 -Gn 之開關元件Q。施加至資料線D1 -Dm 之資料電壓通過經啟動之開關元件Q而供應至像素。
在圖2中所示之LCD中，施加至像素之資料電壓與通用電壓Vcom之間的差異表現為LC電容器CLC 之充電電壓，意即像素電壓。液晶分子具有取決於像素電壓之量值之定向，且該等定向判定穿過LC電容器CLC 之光之偏振。偏振器將光偏振轉換為透光率。
藉由以水平週期為一單位(由1H表示且等於水平同步信號Hsync與資料啟用信號DE之一時期)重複此程序，在一圖框期間所有閘極線G1 -Gn 被依序供應閘極開啟電壓Von，藉此將資料電壓施加至所有像素。當完成一圖框之後開始下一圖框時，控制施加至資料驅動器500之反轉控制信號RVS以使得資料電壓之極性反向(其稱作"圖框反轉")。亦可控制反轉控制信號RVS以使得在一圖框中之資料線中流動之資料電壓的極性反向(其稱作"線反轉")，或使得一封包中之資料電壓之極性反向(其稱作"點反轉")。
現將詳細描述將三色影像信號轉換為四色影像信號之方法。
首先，參看圖11A與11B詳細描述一根據本發明之一實施例用於將三色影像信號轉換為四色影像信號之規則。
圖11A說明由三維彩色座標中之兩條軸線形成之色域表 面，該三維彩色座標具有分別代表三種原色(意即紅色、綠色及藍色)之亮度之三條軸線，及圖11B說明根據本發明之一實施例之亮度向量之分解。
一組影像信號(意即，紅色、綠色及藍色影像信號)由亦表示亮度之灰度來表示。伽瑪曲線為指示灰度與亮度間之關係的曲線。在本說明書中，術語"灰度"及"該等灰度"係指表示影像信號之灰度級。伽瑪轉換為自灰度至亮度之映射且反向伽瑪轉換為伽瑪轉換之反向映射，意即自亮度至灰度之映射。灰度由GV表示，亮度由L表示且代表伽瑪曲線之伽瑪函數由Γ表示。接著，關係式1 L =Γ(GV )；及GV =Γ-1 (L )。
若伽瑪函數為指數函數，則關係式2 L =α (GV ) γ ；及GV =βL 1/γ 。此處，α、β及γ為常數，詳言之，γ被稱為伽瑪常數，且β=α-1/γ 。
當伽瑪函數為指數函數等時，伽瑪函數滿足：關係式3 Γ(xy)=Γ(x)Γ(y)；及Γ-1 (pq)=Γ-1 (p)Γ-1 (q).。
另外，伽瑪函數為灰度之遞增函數且為一對一函數。
同時，一組三色影像信號由灰度空間中具有三條代表各自顏色之灰度之軸線的點以及由亮度空間中具有三條代表各自顏色之亮度之軸線的點表示，如圖11A中所示。
由於三維空間中之點可由向量表示，因而灰度空間中之點被稱為灰度向量且亮度空間中之點被稱為亮度向量。接著，對於一組三色影像信號而言，灰度向量=(GV1 ,GV2 ,GV3 )與亮度向量=(L1 ,L2 ,L3 )之間的關係給定為：
若將不同之伽瑪曲線給定不同顏色，則向量關係式之各自分量具有不同之伽瑪函數。
參看圖11A，由實線圍繞之方形區域(或三維立方區域)為可表示為輸入三色影像信號之區域，及由實線圍繞之六邊形區域為可表示為輸出四色影像信號之區域。該六邊形區域藉由將方形區域沿對角線延伸而獲得。因而，三色影像信號至四色影像信號之轉換等同於方形中之一點至六邊形中之一點的映射。
此將在下文中更詳細地加以描述。
一組輸入三色影像信號之灰度向量由=(I1 ,I2 ,I3 )表示，其中I1 、I2 及I3 為輸入三色影像信號之灰度。灰度向量如下進行伽瑪轉換：關係式5 其中，為輸入三色影像信號之亮度向量。
接著，將亮度向量乘以反映由於添加白色像素而引起之亮度增強之尺度因子。該尺度因子由顯示器件之特徵及伽瑪曲線來判定。尺度因子之相乘對應於以上所述之方形中一點至六邊形中一點之映射。
其中，s為尺度因子及被稱為放大向量。
該尺度因子在亮度空間中之不同區域中具有不同值。舉例而言，假設在圖11中X與Y分別代表具有最低亮度與最高亮度之影像信號之顏色，或反之亦然。
當輸入三色信號屬於與軸線相鄰之三角形區域時，該尺度因子具有一視輸入三色影像信號之亮度而定之值，且該三角形區域被稱為"可變尺度區域"(VS)。當輸入三色信號屬於與對角線C相鄰之三角形區域時，該尺度因子具有固定值，且該三角區域被稱為"固定尺度區域"(FS)。
舉例而言，使得固定尺度區域FS之尺度因子等於常數s1 且等於可變尺度區域VS之s2 ，s2 由下式給定： 其中，max與min表示三色影像信號之最大值與最小值。
在圖11A中，固定尺度區域FS與可變尺度區域VS之間的邊界面BP1 由下式寫出：
固定尺度區域FS與可變尺度區域VS之間的另一邊界面BP2 由下式寫出：
此處，GVmax 為每一影像信號之最高灰度值。
若Y軸線表示最大影像信號，則輸入三色影像信號之亮度向量設置於由X=Y表示之對角面C之上方。相反，若X軸線表示最大影像信號，則亮度向量設置於平面C之下方。
因此，若 則影像信號屬於可變尺度區域VS。否則，影像信號屬於固定尺度區域FS。
詳言之，當白色子像素與紅色、綠色及藍色子像素一樣大時，亮度增加兩倍。在上述條紋狀排列方式中，例如當入射光數量為1時，由於每一子像素之尺寸及每一彩色濾光器之透射率為約1/3，所以總透射率為約33.3%。由於白 色子像素之透射率為1，具有與其它子像素相同尺寸之白色子像素展示出33.3%之透射率且因而總透射率增加了兩倍。因此，s1 =2為合理的。
自關係式6獲得之亮度向量可表示為兩個向量之相加：由紅色、綠色及藍色子像素覆蓋之亮度向量與由白色子像素覆蓋之亮度向量，如圖11B中所示。
由於白色光係藉由將紅色光、綠色光及藍色光以相等比率加以合成而獲得， 其中，為白色影像信號之灰度向量。
由於白色信號之亮度向量由關係式12給定，因而剩餘三色影像信號之亮度向量由下式給定：
接著，將輸出三色影像信號之亮度向量反向伽瑪轉換以產生灰度向量。
關係式14
接著，參看圖12A、12B及13來詳細描述基於根據本發明之一實施例之此基本規則而修改影像信號之方法。
圖12A及12B為說明根據本發明之一實施例之白色信號之亮度向量與輸出三色信號之亮度向量的圖表。
圖12A及圖12B中所示之實例將固定尺度區域FS中之轉換分成兩種狀況。
首先，參看圖12A，白色信號之亮度向量之每一分量被判定為放大向量之分量之最小值。由於放大向量之分量值最小值等於s1 Γ(min)，自關係式12得到關係式15： 白色影像信號之灰度由下式給定：關係式16 W=Γ-1 (s1 Γ(min))。
然而，自關係式16獲得之白色影像信號之灰度W不應高於最高灰度Wmax 。因此，當自關係式16計算出之輸出白色 影像信號之灰度W高於最高灰度Wmax 或s1 Γ(min)大於最高灰度之亮度Γ(Wmax )時，換言之，關係式17 W>Wmax ，或關係式18 s1 Γ(min)>Γ(Wmax )，使用圖12B中所示之規則以判定輸出影像信號之灰度。
參看圖12B，白色影像信號之亮度向量由下式界定：
因此，輸出三色影像信號之亮度向量由下式來計算：
現參看圖13及圖14，詳細描述根據本發明之一實施例、基於參看圖12A及圖12B所描述之規則而將三色影像信號轉換為四色影像信號之方法。
圖13為說明根據本發明之一實施例將三色影像信號轉換為四色影像信號之方法的流程圖。
當接收到一組具有灰度值Ri 、Gi 及Bi 之紅色、綠色及藍色信號時(S10)，將輸入影像信號進行伽瑪轉換以獲得亮 度值Lri 、Lgi 及Lbi (S11)。
接著，判定該等亮度值中之最大值M1 與最小值M2 (S12)。換言之，關係式21 M 1 =Max (Lr i ,Lg i ,Lb i )，及關係式22 M 2 =Min (Lr i ,Lg i ,Lb i )。
此處，Max(x,y,...)意指x、y、...中之最大值及Min(x,y,...)意指x、y、...中之最小值。
由於伽瑪函數為如上文所述之遞增函數，因而Max(Lri ,Lgi ,Lbi )=Γ(max)且Min(Lri ,Lgi ,Lbi )=Γ(min)，其中max及min分別為輸入影像信號之灰度值Ri 、Gi 及Bi 中之最大值及最小值。
接著，判定下式是否成立 且判定該組影像信號Ri 、Gi 及Bi 屬於可變尺度區域VS與固定尺度區域FS中之哪個區域(S13)。關係式23與關係式10大體上表示相同關係且s1 為如上所述之固定尺度區域FS中之尺度因子。
若影像信號組滿足關係式23，則判定該組影像信號屬於可變尺度區域VS，且因而自關係式7給定尺度因子如下 (S14)：關係式24 s=M1 /(M1 -M2 )。
否則，意即若該輸入影像信號組不滿足關係式23，則其認為其屬於因定尺度區域FS且因而給定尺度因子如下(S15)：關係式25 s=s1 。
接著，將尺度因子s乘以亮度值Lri 、Lgi 及Lbi 以計算放大值Lr、Lg及Lb(S16)。
其後，提取白色信號之初步亮度值L'w(S17)。白色信號之初步亮度值L'w被判定為放大值Lr、Lg及Lb中之最小值。換言之，關係式27 L'w=Min(Lr,Lg,Lb)。
接著，判定所提取白色信號之亮度值L'w是否高於可由白色子像素表示之最大亮度Lmax =Γ(Wmax )，例如，第0個至第255個灰度中之第255個灰度(S18)。換言之，判定下式是否成立：關係式28 L'w=Lmax 。
若亮度值L'w滿足關係式28，則白色信號之亮度Lw由下式判定(S19)：關係式29 Lw=Lmax =Γ(Wmax )
然而，若不滿足關係式29，則判定白色信號之亮度Lw等於自關係式27計算出的值。換言之，關係式30 Lw=L'w=Min(Lr,Lg,Lb)。
接著，紅色、綠色及藍色輸出影像信號之亮度值Lro 、Lgo 及Lbo 被判定為等於放大值Lr、Lg及Lb減去白色信號之亮度值Lw(S20)。換言之，關係式31 Lro =Lr-Lw，Lgo =Lg-Lw；及Lbo =Lb-Lw。
將白色、紅色、綠色及藍色輸出信號之亮度值Lw、Lro 、Lgo 及Lbo 進行反向伽瑪反轉以獲得四色影像信號之灰度值Wo、Ro、Go及Bo(S21)。
同時，將輸入三色影像信號之灰度值中之最大值、中間值及最小值表示為max、mid及min。輸入三色影像信號之灰度向量被認為具有max、mid及min作為其分量。
因此，輸入三色影像信號之亮度向量、放大向量、輸出三色影像信號之亮度向量及灰度向量由下式給定：
對於可變尺度區域VS，當判定出輸出三色影像信號之 灰度向量時，將白色影像信號之亮度值界定為放大向量之分量之最小值，意即Γ(W)=s2 Γ(min)。
將關係式7代入關係式37且使用關係式3，
白色信號之灰度值W由下式給定：關係式39
對於固定尺度區域FS，若不滿足關係式18，當判定出輸出三色影像信號之灰度向量時，將白色影像信號之亮度值界定為放大向量之分量之最小值，意即Γ(W)=s1 Γ(min)。
白色信號之灰度值W由下式給定：關係式41 W=Γ-1 (s1 (Γ(min))。
對於固定尺度區域FS，若滿足關係式18(意即s1 Γ(min)>Wmax )，則當判定出輸出三色影像信號之灰度向量時，將白色影像信號之亮度值界定為最高值，意即Γ(W)=Γ(Wmax )。因此，
白色影像信號之灰度值W由下式給定：關係式43 W=Γ-1 (Γ(max))=Wmax 。
現將參看圖14詳細說明根據本發明之另一實施例基於參看圖12A及圖12B所描述之規則而將三色影像信號轉換為四色影像信號之方法。
圖14為說明根據本發明之另一實施例將三色影像信號轉換為四色影像信號之方法之流程圖。
當一組三色影像信號具有灰度值Ri 、Gi 及Bi 時(S31)，將該等灰度值Ri 、Gi 及Bi 有序排列且分配有序指數(S32)。舉例而言，關係式44 若Ri Gi Bi ，則Max=Ri ，Mid=Gi ，Min=Bi ，及有序指數=1；若Ri Bi Gi ，則Max=Ri ，Mid=Bi ，Min=Gi ，及有序指數=2；若Gi Bi Ri ，則Max=Gi ，Mid=Bi ，Min=Ri ，及有序指數=3；若Gi Ri Bi ，則Max=Gi ，Mid=Ri ，Min=Bi ，及有序指數=4；若Bi Ri Gi ，則Max=Bi ，Mid=Ri ，Min=Gi ，及有序指數=5；及若Bi Gi Ri ，則Max=Bi ，Mid=Gi ，Min=Ri ，及有序指數=6。
然後，將該等值Max、Mid及Min進行伽瑪轉換(S33)。
接著，利用藉由伽瑪轉換獲得之值Γ(Max)及Γ(Min)來判定三色影像信號屬於可變尺度區域VS與固定尺度區域FS中的哪個區域(S34)。換言之，判定Γ(Max)>[s1 /(s1 -1)]Γ(Min)是否成立。當Γ(Max)>[s1 /(s1 -1)]Γ(Min)時，三色 影像信號屬於可變尺度區域VS且進入步驟S35。若不滿足關係式Γ(Max)>[s1 /(s1 -1)]Γ(Min)，則進入步驟S36。
當輸入影像信號屬於可變尺度區域VS時，輸出四色影像信號之灰度值Max'、Mid'、Min'及W藉由使用關係式38與39來判定(S35)。
換言之，關係式45 Max'=Max；Mid'=Max Γ-1 {[Γ(mid)-Γ(min)]/[Γ(max)-Γ(min)]}；Min'=0；及W=Max Min/Γ-1 [Γ(max)-Γ(min)]。
當輸入影像信號屬於固定尺度區域FS時，判定s1 Γ(Min)>Γ(GVmax )是否成立(S36)。此處，GVmax 為上述之最高灰度。此為了判定白色影像信號之灰度值是否高於最高灰度。
若不滿足上述關係式，則灰度值Max'、Mid'、Min'及W係藉由使用關係式40與41來判定(S37)。
關係式46 Max'=Γ-1 [s1 Γ(max)-s1 Γ(min)]；Mid'=Γ-1 [s1 Γ(mid)-s1 Γ(min)]；Min'=0；及W=Γ-1 [s1 Γ(min)]。
當滿足s1 Γ(Min)>Γ(GVmax )時，灰度值Max'、Mid'、Min'及W藉由使用關係式42與43來判定(S38)。
關係式47 Max'=Γ-1 [s1 Γ(max)-Γ(GVmax )]；Mid'=Γ-1 [s1 Γ(mid)-Γ(GVmax )]；Min'=Γ-1 [s1 Γ(min)-Γ(GVmax )]；及W=GVmax 。
有序指數將如下保存輸入信號之灰度值之序列：關係式48 若有序指數=1，則Ro=Max'，Go=Mid'，及Bo=Min'；若有序指數=2，則Ro =Max'，Go =Min'，及Bo =Mid'；若有序指數=3，則Ro=Min'，Go=Max'，及Bo=Mid'；若有序指數=4，則Ro=Mid'，Go=Max'，及Bo=Min'；若有序指數=5，則Ro =Mid'，Go =Min'，及Bo =Max'；及若有序指數=6，則Ro =Min'，Go =Mid'，及Bo =Max'。
因此，紅色、綠色及藍色輸出信號之灰度值Ro 、Go 及Bo 由關係式48判定(S39)。
現參看圖15及圖16詳細描述根據本發明之另一實施例判定固定尺度區域FS中白色信號之亮度值之方法。
圖15為說明根據本發明之另一實施例之白色信號之亮度向量及輸出三色信號之亮度向量之圖表。
此處，假設在圖15中Y軸線表示具有最大亮度值之影像信號及X軸線表示另一影像信號。
此實施例判定輸出三色信號之最大亮度值Γ(max')等於輸入三色信號之最大亮度值Γ(max)。換言之，關係式49 Γ(max')=Γ(max)。
此時，白色信號之亮度向量及輸出三色影像信號之灰度向量可自關係式35及36獲得。
現將參看圖16詳細描述根據本發明之一實施例的基於參看圖15所描述之規則將三色影像信號轉換為四色影像信號之方法。
圖16為說明根據本發明之另一實施例將三色影像信號轉換為四色影像信號之方法的流程圖。
圖16中所示之轉換與圖14中所示之轉換幾乎相同。換言之，當接收到一組具有灰度值Ri 、Gi 及Bi 之紅色、綠色及藍色信號時(S41)，將該等灰度值Ri 、Gi 及Bi 有序排列並分配有序指數(S42)。舉例而言，如圖14中，關係式52 若Ri Gi Bi ，則Max=Ri ，Mid=Gi ，Min=Bi ，及有序指數=1；若Ri Bi Gi ，則Max=Ri ，Mid=Bi ，Min=Gi ，及有序指數=2；若Gi Bi Ri ，則Max=Gi ，Mid=Bi ，Min=Ri ，及有序指數=3；若Gi Ri Bi ，則Max=Gi ，Mid=Ri ，Min=Bi ，及有序指數=4；若Bi Ri Gi ，則Max=Bi ，Mid=Ri ，Min=Gi ，及有序指數=5；及若Bi Gi Ri ，則Max=Bi ，Mid=Gi ，Min=Ri ，及有序指數=6。
然後，將該等值Max、Mid及Min進行伽瑪轉換(S43)。
接著，使用自伽瑪轉換獲得之值Γ(Max)及Γ(Min)來判定三色影像信號屬於可變尺度區域VS與固定尺度區域FS中之哪個區域(S44)。換言之，判定Γ(Max)>[s1 /(s1 -1)]Γ(Min)是否成立。當Γ(Max)>[s1 /(s1 -1)]Γ(Min)時，三色影像信號屬於可變尺度區域VS且進入步驟S45。若不滿足關係式Γ(Max)>[s1 /(s1 -1)]Γ(Min)，則進入步驟S46。
當輸入影像信號屬於可變尺度區域VS時，利用關係式38及39以類似於圖14中所示之方法來判定輸出四色影像信號之灰度值Max'、Mid'、Min'及W(S45)。
換言之，關係式53 Max'=Max；Mid'=Max Γ-1 {[Γ(mid)-Γ(min)]/[Γ(max)-Γ(min)]；Min'=0；及W=Max Min/Γ-1 [Γ(max)-Γ(min)]。
當輸入影像信號屬於固定尺度區域FS時，使用關係式51 來判定灰度值Max'、Mid'、Min'及W(S46)。
換言之，關係式54 Max'=Max；Mid'=Γ-1 {s1 [Γ(mid)-Γ(max)]+Γ(max)}；Min'=Γ-1 {s1 [Γ(min)-Γ(max)]+Γ(max)}；及W=Γ-1 [(s1 -1)Γ(max)]。
當尺度因子s1 (例如)為2時，重寫關係式54，關係式55 Max'=Max；Mid'=Γ-1 [2Γ(mid)+Γ(max)]；Min'=Γ-1 [2Γ(min)+Γ(max)]；及W=Max。
有序指數如下保存輸入信號之灰度值之序列：關係式56 若有序指數=1，則Ro =Max'，Go =Mid'，及Bo =Min'；若有序指數=2，及Ro =Max'，Go =Min'，及Bo =Mid'；若有序指數=3，則Ro =Min'，Go =Max'，及Bo =Mid'；若有序指數=4，則Ro =Mid'，Go =Max'，及Bo =Min'；若有序指數=5，則Ro =Mid'，Go =Min'，及Bo =Max'；及若有序指數=6，則Ro =Min'，Go =Mid'，及Bo =Max'。
因此，紅色、綠色及藍色輸出信號之灰度值Ro 、Go 及Bo 藉由關係式56來界定(S47)。
圖17A與圖17B為說明由圖14與圖16中所示之方法產生 之伽瑪曲線之圖表。圖18A與圖18B為說明自圖17A中所示之伽瑪曲線分解所得之白色信號之伽瑪曲線及輸出三色信號之伽瑪曲線之圖表。圖19A與圖19B為說明自圖17B中所示之伽瑪曲線分解所得之白色信號之伽瑪曲線及輸出三色信號之伽瑪曲線之圖表。
圖17A-19B說明展示一四色LCD中無彩色之伽瑪曲線之圖表，其中L=α(GV)2.4 且尺度因子s1 等於2。水平軸線表示輸入三色影像信號之灰度及垂直軸線表示透光率，意即亮度。此處，灰度之數目等於256，自0至255，其可用於8位元輸入影像信號。
儘管圖17A中所示之伽瑪曲線具有在第192個灰度附近之反曲點，但是圖17B中所示之伽瑪曲線不具有反曲點。
此差異由白色信號之伽瑪曲線與輸出三色影像信號之伽瑪曲線之相加中之差異所導致，意即，將亮度分配至白色信號與輸出三色信號。
在圖14中所說明之方法中，藉由畫一條線直至該線與Y軸線相交而判定白色信號之亮度向量，藉此將最大亮度分配至白色信號，除非該灰度高於如圖12A與圖12B中所示之最高灰度Wmax 。
參看圖17A與圖17B，當三色輸入影像信號之灰度等於第192個灰度時，例如透射率等於約50%。等於2之尺度因子s1 之相乘產生100%之透射率，其對應於白色信號之最高、第255個灰度且對應於輸出三色影像信號之第0個灰度。當輸入三色信號之灰度等於208，對應於約60%之透 射率時，尺度因子s1 之相乘產生120%之透射率。然後，白色信號負責100%且三色影像信號負責剩餘20%。然後，如上所述，白色信號之灰度值等於255，且輸出三色影像信號之灰度值等於約128，對應於20%之透射率。
總之，當三色輸入影像信號低於192時，僅白色信號之灰度介於0至255範圍內。當三色輸入影像信號介於193至255範圍內時，白色信號保持其最高的255灰度，而輸出三色影像信號介於0至255範圍內。
鑒於圖18A與圖18B中所示之伽瑪曲線，白色信號之伽瑪曲線W具有自三色輸入影像信號之第0個灰度至第192個灰度之指數形式，且其自第193個灰度至第255個灰度以50%之透射率飽和。輸出三色信號之伽瑪曲線RGB展示出隨輸入三色輸入信號之第193個灰度至第255個灰度變化之指數形式。
同時，伽瑪曲線為具有一隨灰度之增加而增加之梯度之指數函數。因此，兩個指數函數之相加由於梯度中之差異可在第192個灰度與第193個灰度附近產生反曲點，其對應於兩條伽瑪曲線之端點與開始點。靠近反曲點處之亮度差很小以至於難以區別灰度之間的亮度差。
相反，在圖16中所示之方法中，表示白色信號之亮度向量之線僅延伸至其與具有對角線OA之矩形相交的一點處，如圖15中所示。此即意味兩條伽瑪曲線在所有灰度範圍內運作。
當尺度因子s1 等於2時，白色信號與三色影像信號在所 有灰度上以1：1之比率負責亮度。舉例而言，當輸入三色信號之灰度等於192時，透射率等於約50%，尺度因子s1 之相乘產生100%之透射率。因此，白色信號負責50%透射率且輸出三色信號亦負責50%透射率，使得白色信號與輸出三色信號具有第192個灰度。結果，白色信號之伽瑪曲線W大體上等同於輸出三色信號之伽瑪曲線RGB，如圖19A與圖19B中所示，兩者相互相加以產生如圖17B中所示之無反曲點之伽瑪曲線。儘管伽瑪曲線之梯度可視尺度因子s1 而不同，但是此處可仍無反曲點。
因此，產生不具有反曲點之伽瑪曲線，藉此獲得清晰之影像品質。
根據本發明，伽瑪曲線中不連續性之移除產生了清晰之影像且三色影像信號至四色影像信號之轉換之簡化減少了計算晶片之成本且減少諸如量化誤差之計算誤差。
在一實施例中，藉由使用檢查表來執行伽瑪轉換及反向伽瑪轉換。
儘管上文中已詳細描述本發明之較佳實施例，但是應清楚地瞭解：熟習此項技術者可顯而易見之本文所教示的基本發明概念之多種變化及/或修改將仍屬於如附加之申請專利範圍所界定之本發明之精神與範疇內。
3‧‧‧液晶層
81,82‧‧‧接觸助件
100,200‧‧‧面板
110‧‧‧絕緣基板
121‧‧‧閘極線
124‧‧‧閘電極
127‧‧‧閘極線擴展部
129‧‧‧閘極線末端部分
140‧‧‧閘極絕緣層
154‧‧‧半導體島
163,165‧‧‧歐姆接觸
171‧‧‧資料線
173‧‧‧源電極
175‧‧‧汲電極
177‧‧‧儲存電容器導體
179‧‧‧資料線末端部分
180‧‧‧鈍化層
181,182,185,187‧‧‧接觸孔
190‧‧‧像素電極
230‧‧‧彩色濾光器
270‧‧‧共同電極
300‧‧‧面板單元
400‧‧‧閘極驅動器
500‧‧‧資料驅動器
600‧‧‧信號控制器
800‧‧‧灰度電壓產生器
CLC ‧‧‧液晶電容器
CST ‧‧‧儲存電容器
CONT1,CONT2‧‧‧控制信號
DAT‧‧‧輸出影像信號
D1 -Dm ‧‧‧資料線
DE‧‧‧資料啟用信號
G1 -G2n ‧‧‧閘極線
Hsync‧‧‧水平同步信號
Q‧‧‧開關元件
R,G,B‧‧‧輸入影像信號
Ro,Go,Bo,Wo‧‧‧輸出影像信號
RP,GP,BP,WP‧‧‧像素
Vcom ‧‧‧通用電壓
Voff ‧‧‧閘極關電壓
Von ‧‧‧閘極開啟電壓
Vsync‧‧‧垂直同步信號
圖1為根據本發明之一實施例之LCD之方塊圖；圖2為根據本發明之一實施例之LCD之像素的等效電路圖； 圖3-5說明根據本發明之一實施例之LCD的像素中之彩色濾光器的條紋狀排列方式；圖6-8說明根據本發明之一實施例之LCD中的彩色濾光器之鑲嵌狀像素排列方式；圖9為根據本發明之一實施例之LCD之例示性TFT陣列面板的佈局圖；圖10為圖9中所示之TFT陣列面板沿線X-X'所得之剖視圖；圖11A說明由三維彩色座標中之兩條軸線形成之色域表面，該三維彩色座標具有分別表示三種原色(意即紅色、綠色及藍色)之亮度的三條軸線；圖11B說明根據本發明之一實施例之亮度向量的分解；圖12A及12B為說明根據本發明之一實施例的白色信號之亮度向量與輸出三色信號之亮度向量之圖表；圖13為說明根據本發明之一實施例將三色影像信號轉換為四色影像信號之方法之流程圖；圖14為說明根據本發明之另一實施例將三色影像信號轉換為四色影像信號之方法之流程圖；圖15為說明根據本發明之另一實施例的白色信號之亮度向量與輸出三色信號之亮度向量之圖表；圖16為說明根據本發明之另一實施例將三色影像信號轉換為四色影像信號之方法之流程圖。圖17A及17B為說明由圖14及16中所示之方法而產生之伽瑪曲線之圖表； 圖18A及18B為說明自圖17A中所示之伽瑪曲線分解得到的白色信號之伽瑪曲線與輸出三色信號之伽瑪曲線的圖表；及圖19A及19B為說明自圖17B中所示之伽瑪曲線分解得到的白色信號之伽瑪曲線與輸出三色信號之伽瑪曲線的圖表。

Claims (15)

  1. 一種用於驅動一包括複數個四色像素之顯示器件之裝置，該裝置包含：一輸入單元，其接收輸入三色影像信號；一影像信號調節器，其將該等三色影像信號轉換為輸出四色影像信號，以使得該等輸入三色影像信號之一輸入R信號、一輸入G信號以及一輸入B信號之中的一最大灰度等於該等輸出四色影像信號之一輸出R信號、一輸出G信號以及一輸出B信號之中的一最大灰度，且該輸出R信號、該輸出G信號以及該輸出B信號之另一灰度係由該最大灰度及該輸入R信號、該輸入G信號以及該輸入B信號之至少一其他灰度所導出；及一輸出單元，其輸出該等輸出四色影像信號，其中該影像信號調節器比較該等輸入三色影像信號之灰度，判定一最大輸入灰度、一中間輸入灰度及一最小輸入灰度，且基於此來分配有序指數，將該最大輸入灰度、該中間輸入灰度及該最小輸入灰度進行伽瑪轉換及反向伽瑪轉換，以獲得該等輸出四色影像信號之一最大輸出灰度(Max')、一中間輸出灰度(Mid')、一最小輸出灰度(Min')及一輸出白色灰度(W)，及基於該等有序指數產生該等輸出四色影像信號其中該最大輸入灰度(Max)、該中間輸入灰度(Mid)及該最小輸入灰度(Min)與該最大輸出灰度(Max')、該中間輸出灰度(Mid')、該最小輸出灰度(Min')及該輸出白色灰度(W)具 有如下關係：當Γ(Max)>[s1 /(s1 -1)]Γ(Min)時，Max'=Max；Mid'=Max Γ-1 [Γ(Mid)-Γ(Min)]/[Γ(Max)-Γ(Min)]；Min'=0；及W=Max Min/Γ-1 [Γ(Max)-Γ(Min)]其中Γ為一伽瑪轉換函數、Γ-1 為一反向伽瑪轉換函數及s1 為一尺度因子，且其中該最大輸入灰度(Max)、該中間輸入灰度(Mid)及該最小輸入灰度(Min)與該最大輸出灰度(Max')、該中間輸出灰度(Mid')、該最小輸出灰度(Min')及該輸出白色灰度(W)具有如下關係：當Γ(Max)[s1 /(s1 -1)]Γ(Min)時，Max'=Max；Mid'=Γ-1 {s1 [Γ(Mid)-Γ(Max)]+Γ(Max)}；及W=Γ-1 [(s1 -1)Γ(Max)]，其中Γ為一伽瑪轉換函數、Γ-1 為一反向伽瑪轉換函數及s1 為一尺度因子。
  2. 如請求項1之裝置，其中該伽瑪函數滿足下列條件：Γ(xy)=Γ(x)Γ(y)；及Γ-1 (pq)=Γ-1 (p)Γ-1 (q)。
  3. 如請求項2之裝置，其中該伽瑪函數為一指數函數。
  4. 如請求項3之裝置，其中該伽瑪函數之冪等於2.4。
  5. 如請求項1之裝置，其中該尺度因子等於2。
  6. 如請求項1之裝置，進一步包含： 一灰度電壓產生器，其產生複數個灰度電壓；及一資料驅動器，其在該等複數個灰度電壓中選擇對應於該等輸出四色影像信號之灰度電壓，且將該等所選擇之灰度電壓輸出至該等像素作為資料電壓。
  7. 如請求項1之裝置，其中該等輸出四色影像信號之一輸出白訊號及輸出三色影像訊號實質上一起被用於無彩色的所有灰度。
  8. 一種用於驅動一包括複數個四色像素之顯示器件之裝置，該裝置包含：一輸入單元，其接收輸入三色影像信號；一影像信號調節器，其將該等三色影像信號轉換為輸出四色影像信號，使得一用於該顯示器件之無彩色的伽瑪曲線在約百分之94的透射率以下不具有反曲點，其中該伽瑪曲線係在該輸入三色影像信號之一的一灰度以及該等四色影像信號之一之一相應灰度的該透射率之間的一關係；及一輸出單元，其輸出該等輸出四色影像信號其中該影像信號調節器比較該等輸入三色影像信號之灰度，判定一最大輸入灰度(Max)、一中間輸入灰度(Mid)及一最小輸入灰度(Min)，且基於此來分配有序指數，將該最大輸入灰度、該中間輸入灰度及該最小輸入灰度進行伽瑪轉換及反向伽瑪轉換，以獲得該等輸出四色影像信號之一最大輸出灰度(Max')、一中間輸出灰度 (Mid')、一最小輸出灰度(Min')及一輸出白色灰度(W)；及基於該等有序指數產生該等輸出四色影像信號，其中該最大輸入灰度(Max)、該中間輸入灰度(Mid)及該最小輸入灰度(Min)與該最大輸出灰度(Max')、該中間輸出灰度(Mid')、該最小輸出灰度(Min')及該輸出白色灰度(W)具有如下關係：當Γ(Max)>[s1 /(s1 -1)]Γ(Min)時，Max'=Max；Mid'=Max Γ-1 [Γ(Mid)-Γ(Min)]/[Γ(Max)-Γ(Min)]；Min'=0；及W=Max Min/Γ-1 [Γ(Max)-Γ(Min)]，其中Γ為一伽瑪轉換函數、Γ-1 為一反向伽瑪轉換函數及s1 為一尺度因子，以及其中該最大輸入灰度(Max)、該中間輸入灰度(Mid)及該最小輸入灰度(Min)與該最大輸出灰度(Max')、該中間輸出灰度(Mid')、該最小輸出灰度(Min')及該輸出白色灰度(W)具有如下關係：當Γ(Max)[s1 /(s1 -1)]Γ(Min)時，Max'=Max；Mid'=Γ-1 {s1 [Γ(Mid)-Γ(Max)]+Γ(Max)}；Min'=Γ-1 {s1 [Γ(Min)-Γ(Max)]+Γ(Max)}；及W=Γ-1 [(s1 -1)Γ(Max)]，其中Γ為一伽瑪轉換函數、Γ-1 為一反向伽瑪轉換函數及s1 為一尺度因子。
  9. 如請求項8之裝置，其中該伽瑪函數為一指數函數。
  10. 如請求項9之裝置，其中該尺度因子等於2。
  11. 如請求項8之裝置，其中該等輸入三色影像信號之一輸入R信號、一輸入G信號以及一輸入B信號之中的一灰度等於該等輸出四色影像信號之一輸出R信號、一輸出G信號以及一輸出B信號之中的一最大灰度。
  12. 如請求項8之裝置，該等輸出四色影像信號之一輸出白訊號及輸出三色影像訊號實質上一起被用於無彩色的所有灰度。
  13. 一種用於驅動一包括複數個四色像素之顯示器件之方法，該方法包含：在比較該等輸入三色影像信號之灰度，且判定出一最大輸入灰度(Max)、一中間輸入灰度(Mid)及一最小輸入灰度(Min)之後，分配有序指數；將該最大輸入灰度、該中間輸入灰度及該最小輸入灰度進行伽瑪轉換(Γ)及反向伽瑪轉換(Γ-1 )；自如下關係式獲得一最大輸出灰度(Max')、一中間輸出灰度(Mid')、一最小輸出灰度(Min')及一輸出白色灰度(W)：Max'=Max，Mid'=Max Γ-1 [Γ(Mid)-Γ(Min)]/[Γ(Max)-Γ(Min)]，Min'=0；及W=Max Min/Γ-1 [Γ(Max)-Γ(Min)]，當Γ(Max)>[s1 /(s1 -1)]Γ(Min)時(其中s1 為一尺度因子)；及自以下關係式 Max'=Max，Mid'=Γ-1 {s1 [Γ(Mid)-Γ(Max)]+Γ(Max)}，Min'=Γ-1 {s1 [Γ(Min)-Γ(Max)]+Γ(Max)}，及W=Γ-1 [(s1 -1)Γ(Max)]，當Γ(Max)[s1 /(s1 -1)]Γ(Min)時；及根據由該等有序指數所給定之次序產生具有該最大輸出灰度、該中間輸出灰度、該最小輸出灰度及輸出白色灰度之四色影像信號。
  14. 如請求項13之方法，其中該伽瑪轉換及該反向伽瑪轉換係藉由使用一檢查表來執行。
  15. 如請求項13之方法，進一步包含：產生複數個灰度電壓；在該等複數個灰度電壓中選擇對應於該等四色影像信號之資料電壓；及將該等資料電壓施加至該等像素。
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