TWI383347B - 四色顯示器件之影像信號轉換裝置與方法以及含有該裝置與方法之顯示器件 - Google Patents

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Description

四色顯示器件之影像信號轉換裝置與方法以及含有該裝置與方法之顯示器件
本發明係關於一四色顯示器件之轉換影像信號之裝置及方法，及一包括該裝置及方法之顯示器件。
最近，平板顯示器已得到廣泛發展，諸如有機發光顯示器(OLEDs)、電漿顯示面板(「PDPs」)及液晶顯示器(「LCDs」)等已逐步取代了大且笨重的陰極射線管(「CRTs」)
PDPs係使用由氣體放電所産生之電漿來顯示文字及影像之裝置，而OLEDs係使用特殊有機物或高分子之電場光發射來顯示文字及影像之裝置。LCDs係藉由施加電場至兩個面板之間的液晶層且藉由調節該電場之強度以調節穿過該液晶層之光透射來顯示所期望影像之裝置。
儘管平板顯示器一般使用三種主要顔色(諸如紅色、綠色及藍色)來顯示色彩，但最近，尤其對LCDs而言，爲提高光亮度，在三色像素中增加一白色像素(或一透明像素)，此稱作四色平板顯示器。該等四色平板顯示器在將輸入三色影像信號轉換爲四色影像信號後方才顯示影像。
總之，色度越低，光亮度(或亮度)範圍越大，既使相同顔色亦可具有；或者，色度越高，光亮度範圍越受限制。 因此，在四色平板顯示器中，因增加白色像素而獲得之光亮度提高效應取決於色度。在此情形下，會出現一顔色改變或同時反差問題。該同時反差係指，例如，當觀看位於 兩個或三個較大方塊內之相同顔色之較小方塊時，端視較大方塊之光亮度，該等相同顔色之較小方塊辨別爲不同之顔色。
本發明提供一種能夠將輸入三色影像信號轉換爲包含一白色信號及輸出三色信號之四色影像信號之裝置，其包括：一值抽取單元，其於一輸入三色影像信號集合內抽取一最大輸入及一最小輸入；一區確定單元，其根據該最大輸入及該最小輸入來確定該輸入三色影像信號集合隸屬於哪一標定區；及一四色轉換單元，其端視該區確定將該輸入三色影像信號集合轉換爲一四色影像信號集合，其中該等標定區包括一固定標定區及一可變標定區，且端視該輸入三色影像信號集合，該四色轉換單元在輸入三色影像信號集合隸屬於該固定標定區時使用一固定比例因子來實施固定標定，且在輸入三色影像信號集合隸屬於該可變標定區時實施可變標定。
可變標定可將該輸入三色影像信號集合的一值增大一小於該固定標定之增量。
該固定標定可包括：一增大映射，其將該比例因子乘輸入三色影像信號集合來産生增大值；及一抽取，其使該等增大值中一最小值成爲一白色信號且使該等減去該最小值之增大值成爲輸出三色信號。
該可變標定可包括：一增大映射，其將該比例因子乘該輸入三色影像信號集合來産生增大值；一減小映射，其端 視該輸入三色影像信號集合之值提高該等增大值來産生減小值；及一抽取，其使該等減小值中一最小值成爲一白色信號且使該等減去該最小值之減小值成爲輸出三色信號。
減小映射可將該等增大值分類爲至少兩個子區域且可對不同之子區域應用不同之函數。
該至少兩個子區域係根據該等增大值之一最大值加以分類。
該至少兩個子區域之數量可多於兩個且該等函數可係線性函數。
該固定標定區及可變標定區可藉由該最大輸入與最小輸入之一比率加以確定。
該可變標定區可包括至少兩個子區且可變標定可對該至少兩個子區應用不同之函數。
該可變標定區之至少兩個子區之數量可多於兩個且該等函數係線性函數。
該等函數至少之一係非線性函數，且具體而言，係二次函數。
本發明提供一可將輸入三色影像信號轉換爲包含一白色信號及輸出三色信號之四色影像信號之裝置，其包括：一值抽取單元，其於每一輸入三色影像信號集合中抽取一最大輸入及一最小輸入；一區確定單元，其根據該最大輸入與該最小輸入之一比率來確定每一輸入三色影像信號集合各隸屬於一固定標定區與一可變標定區中哪一個；及一四色信號産生單元，其將每一輸入三色影像信號集合轉換爲 一四色信號集合，該轉換施加至一隸屬於固定標定區之第一三色影像信號集合之映射係不同於一施加至一隸屬於可變標定區之第二三色影像信號集合之映射，其中該四色信號産生單元：針對該第二輸入三色影像信號集合，將藉由一比例因子乘第二輸入三色影像信號集合所産生之第一轉換值分類爲至少兩個子區域；對該至少兩個子區域應用不同之函數來産生第二轉換值，且使該等轉換值中一最小值成爲一白色信號且使該等減去該最小值之第二轉換值成爲輸出三色信號；及針對該第一輸入三色影像信號集合，使一藉由該比例因子乘第一輸入三色影像信號集合所産生之轉換值中一最小值成爲一白色信號且使該等減去該最小值之轉換值成爲輸出三色信號。
該等第二轉換值可等於或小於該等第一轉換值。
該等子區域係藉由一由y=[(w+v1)/w]x+(1-v1)(0<v1<1)所表示的線劃分而成。其中x及y分別爲該等第一轉換值之最小值及最大值，及(1+w)係比例因子。
一位於線y=[(w+v1)/w]x+(1-v1)下方之子區域之第二轉換值可等於該等第一轉換值，因此，一位於線y=[(w+v1)/w]x+(1-v1)下方之子區域之第二轉換值至少之一可係該等第一轉換值之線性或二次函數，且由此，該線性函數可具有一小於1的梯度。
該等子區域之數量可爲至少3個且該等子區域係藉由一由y=[(w+v1)/w]x+(1-v1)(0<v1<1)所表示的第一線及由y=(1-v2)x+(1+w*v2)(0<v2<1)所表示的第二線劃分而成，其 中x及y分別係該等第一轉換值之最小值及最大值，及(1+w)係該比例因子。
一位於該第一線下方之子區域之第二轉換值可等於該等第一轉換值，因此，該等位於該第一線及第二線之間的子區域之第二轉換值可係該等第一轉換值之線性函數，爲此，該線性函數具有一小於1的梯度，且因此，一位於該第二線上方之子區域之第二轉換值可爲獨立於該等第一轉換值之常數。
本發明提供一用於將包括紅色、綠色及藍色信號之輸入三色影像信號轉換爲包括一白色信號及輸出三色信號之四色影像信號之方法，其包括：將形成一集合之三色影像信號分類爲最大、最小及中間；根據該最大與最小之一比率來確定該三色影像信號集合隸屬於固定轉換區與可變轉換區之哪一個；給該等隸屬於該第一轉換區之輸入三色影像信號乘上一乘數；將該等隸屬於第二轉換區之輸入三色影像信號轉換成較輸入三色影像信號爲大而較乘以該乘數之輸入三色影像信號爲小之轉換值；抽取該等轉換值之一最小值作爲一白色信號；及抽取減去該轉換值之最小值之轉換值作爲輸出三色信號。
該轉換可包括：藉由給該等三色影像信號乘上該乘數來産生該等第一轉換值；將該等轉換值分類爲複數個子區域；及藉由對該等子區域應用不同之函數將該等第一轉換值轉換成該等第二轉換值。
該等函數至少之一可係線性函數。
該等函數可包括3條具有不同梯度的線，且該等線至少之一可具有一大於零而小於1之梯度。
該等函數可包括一非線性函數，且具體而言一二次函數。該等函數可進一步包括一非線性函數。
該二次函數可具有一在該等子區域之一邊界處等於該線性函數之一梯度的切線梯度。
該線性函數之一梯度可等於1。
本發明提供一包括複數個像素之顯示裝置，其包括：一可將輸入三色影像信號轉換爲包括一白色信號及輸出三色信號之四色影像信號的影像信號轉換器，及一可給該等像素供應對應於該等四色影像信號之資料電壓的資料驅動器，其中該影像信號轉換器包括：一值抽取單元，其在一輸入三色影像信號集合中抽取一最大輸入及一最小輸入；一區確定單元，其根據該最大輸入及最小輸入來確定該三色影像信號集合隸屬於哪一個標定區；及一四色轉換單元，其端視該區之確定將該輸入三色影像信號集合轉換爲一四色信號集合，其中該標定區包括一固定標定區及一可變標定區，且端視該輸入三色影像信號集合，該四色轉換單元在該輸入三色影像信號隸屬於該固定標定區時使用一固定比例因子來實施固定標定及在輸入三色影像信號集合隸屬於該可變標定區時實施可變標定。
該可變標定可將該輸入三色影像信號集合之值增加一小於該固定標定之增量。
該固定標定可包括：一增大映射，其給輸入三色影像信 號集合乘上該比例因子來産生增大值；及一抽取，其使該等增大值中一最小值成爲一白色信號且使該等減去該最小值之增大值成爲輸出三色信號。
該可變標定可包括：一增大映射，其給該輸入三色影像信號集合乘上比例因子來産生增大值；一減小映射，其端視該輸入三色影像信號集合之值提高該等增大值來産生減小值；及一抽取，其使該等減小值中一最小值成爲一白色信號且使該等減去該最小值之減小值成爲輸出三色信號。
該減小映射可將該等減小值分類爲至少兩個子區域且可對不同子區域應用不同之函數。
該至少兩個子區域可根據該等增大值之一最大值加以分類。
該至少兩個子區域之數量可係兩個以上且該等函數可係線性函數。
該固定標定區及可變標定區可藉由該最大輸入與最小輸入之一比例加以確定。
該可變標定區可包括至少兩個子區且可變標定可對該至少兩個子區應用不同之函數。
該可變標定區之至少兩個子區之數量可大於兩個且該等函數皆係線性函數。
該等函數至少之一係非線性函數，且具體而言，係一二次函數。
下文將參照其中顯示有本發明之較佳實施例的附圖來更 全面地闡釋本發明。然而，本發明可以諸多不同之形式來實施，且不應將其解釋為僅限於本文闡明之實施例。
現在，參照附圖並結合本發明之實施例來闡釋一用於轉換影像信號之四色液晶顯示器及裝置及方法。
圖1係一根據本發明一實施例之一液晶顯示器之方塊圖，及圖2係一根據本發明一實施例之液晶顯示器之一像素之等效電路圖。
參照圖1，一實施例之液晶顯示器包括：一液晶面板總成300、一連接至該面板總成300之閘極驅動器400及一資料驅動器500、一連接至該資料驅動器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。
參照圖1，面板總成300包括複數個顯示信號線G1 -Gn 及D1 -Dm 及複數個與其連接且實質上排列成一矩陣之像素。於圖2所示結構視圖內，面板總成300包括下部面板100及上部面板200及一置於其中間之液晶層3。
該等顯示信號線G1 -Gn 及D1 -Dm 皆設置在下部面板100上且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 。該等閘極線G1 -Gn 實質上以一列方向延伸且實質上彼此平行，同時該等資料線D1 -Dm 實質上以一排方向延伸且實質上彼此平行。
每一像素皆包括一連接至顯示信號線G1 -Gn 及D1 -Dm 之開關元件Q、及一連接至該開關元件Q之液晶電容器CLC及一儲存電容器CST 。若不需要，則可省略該儲存電容器CST 。
該開關元件Q(諸如一TFT)設置在下部面板100上且具有三個端子：一連接至該等閘極線G1 -Gn 之一的控制端子、一連接至該等資料線D1 -Dm 之一的輸入端子，及一連接至液晶電容器CLC 及儲存電容器CST 兩者之輸出端子。
該液晶電容器CLC 包括一設置在下部面板100上之像素電極190及一設置在上部面板200上之公用電極270作爲兩個端子。設置在兩個電容器190及270之間的液晶層3用作液晶電容器CLC 之介電質。像素電極190係連接至開關元件Q，而公用電極270則被供以一公用電壓Vcom且覆蓋上部面板200之整個表面。不同於圖2，公用電極270可設置在下部面板100上，且電極190及270兩者可具有棒或條帶形狀。
儲存電容器CST 係一用於液晶電容器CLC 之輔助電容器。 儲存電容器CST 包括該像素電極190及一單獨信號線(未顯示)，該設置在下部面板100上之信號線藉由一絕緣體重疊像素電極190且被供以一諸如公用電壓Vcom之預定電壓。 另一選擇爲，儲存電容器CST 包括像素電極190及一稱作前閘極線之相鄰閘極線，該相鄰閘極線藉由一絕緣體重疊像素電極190。
對於彩色顯示器而言，每一像素惟一表示諸如紅色、綠色、藍色及白色三種主要顔色之一(即，空間劃分)，或每一像素實質上依次輪流表示四種顔色(即，時間劃分)，以便將該等四種顔色之空間或時間之和識別爲一所期望之顔色。圖2顯示一空間劃分之實例，其中每一像素皆包括一 濾色片230，用來表示上部面板200面向像素電極190之一區域內之三種主要顏色之一或白色(透明度)。另一選擇為，將濾色片230設置於下部面板100之像素電極190上或其下方。
一個或多個對光實施偏光之偏光器(未顯示)附裝在面板總成300之面板100及200之外表面上。
灰度電壓產生器800產生兩組複數個與像素透射相關之灰階電壓集合。一集合內之灰階電壓具有一相對於公用電壓Vcom之正極性，而另一集合內之彼等灰階電壓具有一相對於公用電壓Vcom之負極性。
閘極驅動器400連接至面板總成300之閘極線G1 -Gn 且合成來自一外部裝置之閘極導通電壓Von及閘極斷開電壓Voff，以產生供施加至閘極線G1 -Gn 之閘極信號。
資料驅動器500連接至面板總成300之資料線D1 -Dm 且施加資料電壓至資料線D1 -Dm ，該等資料電壓係選自灰度電壓產生器800所供給之灰階電壓。
驅動器400及500附裝於液晶面板總成300上，且包括至少一個安裝在面板總成300上或以一捲帶式封裝(TCP)形式安裝在一撓性印刷電路薄膜(FPC)上的積體電路(IC)晶片。另一選擇為，驅動器400及500可與顯示信號線G1 -Gn 和D1 -Dm 及TFT開關元件Q一同整合於面板總成300內。
信號控制器600控制驅動器400及500且包括一資料處理器650。
下文將詳細闡釋上述液晶顯示器之運作。
一外部圖形控制器(未顯示)向信號控制器600提供輸入三色影像信號R、G及B以及用來控制其顯示之輸入控制信號，諸如：一垂直同步信號Vsync、一水平同步信號Hsync、一主時鐘MCLK及一資料賦能信號DE。在産生閘極控制信號CONT1及資料控制信號CONT2且依據輸入控制信號及輸入影像信號R、G及B處理輸入影像信號R、G及B使其適合面板總成300之運作後，信號控制器600將給閘極驅動器400提供閘極控制信號CONT1，且將經處理之影像信號R'、G'、B'及W以及資料控制信號CONT2提供至資料驅動器500。信號控制器600之處理包括將三色信號轉換爲四色信號之四色處理，此處理係由資料處理器650實施。
閘極控制信號CONT1包括一供指令開始掃描之掃描啟動信號STV及至少一供控制閘極導通電壓Von之輸出時間之時鐘信號。閘極控制信號CONT1可進一步包括一供確定閘極電壓Von持續時間之輸出賦能信號OE。
資料控制信號CONT2包括：一水平同步啟動信號STH，其用於通知開始一像素群組之資料傳輸；一負載信號LOAD，其用於指令施加資料電壓至資料線D1 -Dm ，及一資料時鐘信號HCLK。該資料控制信號CONT2可進一步包括反轉信號RVS，供反轉資料電壓之極性(相對於公用電壓Vcom)。
因應來自信號控制器600之資料控制信號CONT2，資料驅動器500自信號控制器600：接收一用於該像素群組之影 像資料R′、G′、B′及W之封包；將影像資料R′、G′、B′及W轉換為選自灰度電壓產生器800所提供灰階電壓之類比資料電壓；及將該資料電壓施加至資料線D1 -Dm 。
閘極驅動器400因應來自信號控制器600之閘極控制信號CONT1將閘極導通電壓Von施加至閘極線G1 -Gn ，藉此來接通與其連接之開關元件Q。施加至資料線D1 -Dm 之資料電壓經由已激活之開關元件Q提供至該等像素。
資料電壓與公用電壓Vcom之間的差表示為一液晶電容器CLC 兩端之電壓，其稱為一像素電壓。液晶電容器CLC 內之液晶分子具有取決於像素電壓強度之定向，且該等分子定向決定光穿過液晶層3時的偏光。該(等)偏光器將偏光轉換為光透射。
藉由以一該水平週期單元(其表示為「1H」且等於一個水平同步信號Hsync及資料賦能信號DE之週期)重複此程序，可在一訊框期間依次給全部閘極線G1 -Gn 提供閘極導通電壓Von，藉此將該等資料電壓施加至所有像素。當一個訊框結束後下一訊框開始時，對施加至資料驅動器500之反轉控制信號RVS實施控制，以反轉該等資料電壓之極性(稱為「訊框反轉」)。亦可控制該反轉控制信號RVS，以反轉在一訊框內流入一資料線之資料電壓之極性(例如，列反轉及點反轉)，或反轉一封包內資料電壓之極性(例如，排反轉及點反轉)。
現在，將參照圖3至7詳細闡釋本發明之一種用於轉換一四色液晶顯示器之影像信號之方法，其中該四色液晶顯示 器包括紅色、綠色、藍色及白色像素。
圖3係一根據本發明之一實施例圖解闡釋信號轉換之歸一化顔色空間。
首先，將根據本發明之一實施例詳細闡釋將三色影像信號轉換爲四色影像信號之基本原理。
考慮一輸入影像信號集合包括一紅色輸入信號R、一綠色輸入信號G及一藍色輸入信號B且假設Min(最小)(R、G、B)、Max(最大)(R、G、B)、及Mid(中間)(R、G、B)歸一化爲分別由具有最低灰階、最高灰階及中間灰階(此後分別稱之爲「最小影像信號」、「最大影像信號」及「中間影像信號」)的影像信號表示的光亮度。爲便於闡釋，本文使用光亮度、灰階及影像信號之值來指示相同意義。
在圖3中，一水平軸(即，x軸)及一垂直軸(即，y軸)分別表示最小光亮度Min(R、G、B)和最大光亮度Max(R、G、B)及其轉換值。當該等輸入影像信號R、G及B之位元數係8時，影像信號R、G及B所表示的灰階及光亮度總共具有256個能級(自第0個至第255個能級)，且該等能級之歸一化值係0、1/255、2/255、…、及1。例如，紅色信號R、綠色信號G及藍色信號之光亮度分別係255、100及60，則藍色信號B之光亮度最低，而紅色信號R之光亮度最高，且由此，影像信號R、G、及B之集合的x座標係等於60/255，而其y座標係等於255/255(=1)。
應注意，一穿過該座標原點(0，0)之直線表示一顔色且該直線內不同的點表示不同之光亮度。
增大映射-主要規則
任一輸入三色影像信號集合皆可表示為一具有彙聚點(0，0)、(1，0)、(1，1)及(0，1)之正方形區域(下文中稱為「三色空間」)內的一個點。假設一白色像素之最大光亮度對紅色、綠色及藍色像素之最大光亮度之和的比率等於w，則該紅色、綠色、藍色及白色像素的最大光亮度之和等於(1+w)。相應地，增加一白色像素可將該等輸入影像信號所表示之既定顏色之最大光亮度提高w之多直至最大。該轉換原理係基於此事實。一主要規則係：將一表示三色影像信號集合的點C1映射至一位於一直線內的點C2內；該直線連接該點C1及座標原點(0,0)且具有一由原點(0,0)至點C1之一距離乘以(1+w)倍之距離。相應地，將一點(Min(R、G、B)、Max(R、G、B))映射至一點((1+w)Min(R、G、B)、(1+w)Max(R、G、B))內，且在此情形下，該乘數(1+w)稱為一比例因子。上述映射因其增大距原點(0，0)之距離而被稱為「增大映射」。
然而，藉由增加白色像素卻無法提高一諸如紅色、綠色及藍色等純色之光亮度，且顏色越接近純色，其光亮度之增量越低。例如，如圖3所示，若實際上應用上述主要規則，則一表示一三色影像信號集合之點E1即會映射至點E2內。然而，點E2卻表示一不能由四色顯示器顯示的顏色。
若予以調節，則該等由一具有彙聚點(0，0)、(1，0)、(1+w，w)、(1+w，1+w)、(w，1+w)及(0，1)之六邊形區域內的點所表示之顏色可由一四色顯示器顯示，而該等由一 具有彙聚點(1，0)、(1+w，0)及(1+w，w)之劃陰影線三角形區內及於一具有彙聚點(0，1)、(0，1+w)及(w，w+1)之三角形區域內的點所表示之顔色則不能由四色顯示器顯示。在下文中，由(0，0)、(1，0)、(1+w，w)、(1+w，1+w)、(w，1+w)、及(0，1)所界定之六邊形區稱爲「可再現區」，而由點(1，0)、(1+w，0)及(1+w，w)所界定之劃陰影線三角形區及由點(0，1)、(0，1+w)及(w，w+1)所界定之三角形區皆稱爲「不可再現區」。
因此，被映射至不可再現區內之彼等點的點將經受一次要映射，其將該等不可再現區內之點映射至可再現區內。
固定標定區及可變標定區
首先，應注意，如圖3所示，因x軸表示最小影像信號及y軸表示最大影像信號，故該等表示任一輸入影像信號集合的點及其映射點始終處在一y=x線上或上方。
對一連接原點(0，0)與點(w，1+w)之線31下方任何點的增大映射皆會産生一位於該可再現區域內的點。因此，此一區內之點僅經受上述(1+w)比例因子之主要映射，且此區稱爲一固定標定區。線31表示爲y=(1+w)x/w，且藉此，固定標定區內之點可滿足y<(1+w)x/w。以Min及Max分別替代x及y， (1+w)/w<Max/Min　　　(1)
反之，將滿足(1+w)/w>Max/Min之點(Min，Max)主要映射至可再現區或不可再現區內之點。詳言之，若將一點(Min, Max)主要映射至位於之直線y=x+1(其係可再現區與 不可再現區之間的分界線)下方之點((1+w)Min,(1+w)Max)內，亦即， (1+w)(Min-Max)<1　　　(2)
則點((1+w)Min,(1+w)Max)位於可再現區內，且反之，點((1+w)Min,(1+w)Max)位於不可再現區內。
因此，可依據該等輸入影像信號確定一滿足該等(1+w)/w>Max/Min點(Min，Max)之合成映射具有一小於(1+w)之比例因子，其中該合成映射係一主要映射與上述次要映射之複合。藉此，此區稱爲一可變標定區。
減小映射-次要規則
下文將結合圖4詳細闡釋可變標定區內點之次要映射。
在圖4中，一橫軸及一縱軸分別表示歸一化光亮度及實施增大映射及減小映射之最小影像信號及最大影像信號。
參照圖4，可變標定區內的點(Min，Max)以(1+w)倍增大映射入點((1+w)Min,(1+w)Max)；其反過來被減小映射至可再現區內的另一點(MinP，MaxP)內。
1.減小映射之原理
較佳地，減小映射將一點(Min，Max)映射至一位於連接原點(0，0)與點(Min，Max)之線41上的點(MinP，MaxP)，亦即，y=(Max/min)x，以用於顔色保持，且其可將一最小點及一最大點分別映射入該可再現區內之一最小點及一最大點，以保持灰度或光亮度之次序。可再現區內線41上的最小點亦係原點(0，0)，及具有座標(xw ，yw )之最大點係線41與43之一交叉點。
(xw ，yw )=(Min/(Max-Min)，Max/(Max-Min)) (3)
2.子區域之介紹
該等藉由施加不同映射而獲得的點(MinP，MaxP)至少可分類為兩個子區域。當該子區域數量為3個時，存在諸多確定該等子區域之不同方式，且例如，該等子區域可藉由兩條分別連接一點(w，1+w)與點(0，1-v1)及(0，1+w×v2)之線42及44來進行分割，且不可再現區之邊界線y=x+1包括在線42與44之間一子區域內。此處，v1及v2係引入用於一簡單計算之參數，且可依據顯示裝置之特徵來確定。
一點(Min，Max)被映射至一位於y=(Max/Min)x線41上之點內。
在位於線41上的諸多點中，彼等位於兩條線42與44之間子區域內之點係位於線41與42之一交叉點(x1，y1)與線41與44之一交叉點(x2，y2)之間。
由於線42之一等式係y=[(w+v1)/w]x+(1-v1)，故可用以下等式表示該等線41與42之交叉點(x1，y1)之座標：x1=(1-v1)/[(Max-Min)/Min-v1/w]；及y1=x1×Max/Min (4)
由於線44之一等式係y=[(1-v2)x]+(1+w×v2)，故可用以下等式表示該等線41與44之交叉點(x2，y2)之座標：x2=(1+w×v2)/[(Max-Min)/Min+v2]；及y2=x2×Max/Min (5)
故此，該等子區域之數量可大於4。
3.雙重曲線線性映射
接下來，將參照圖4及5詳細闡釋本發明一實施例之映射。
在圖5中，一橫軸(x)表示一增大映射之最大影像信號[(1+w)Max]及一縱軸(y)表示一減小映射之最小影像信號[MaxP]。
參照圖4及5，該等位於線42下之子區域內的點被映射至其自身內(如線1所指示)，該等位於兩條線42與44間之子區域內的點係根據一將y1映射至y1內及將y2映射至yw 內之線性函數進行映射(如線2所指示)，而該等位於線44上之子區域內的點係映射至一常數yw 內(如線3所指示)。
因此，每一子區域內之映射係一線性映射，其可用以下等式表示：MaxP=Max，若0=Maxy1；MaxP=(yw -y1)(Max-y1)/(y2-y1)+y1，若y1=Maxy2；及MaxP=yw ，若y2=Max1+w。 (6)
自等式(6)可獲得最大影像信號Max之合成值MaxP，且可自線41之等式y=(Max/Min)x(即，MaxP=(Max/Min)MinP)獲得最小影像信號MinP之合成值MinP。最後，藉由三個輸入影像信號之比率來確定中間影像信號Mid之合成值MidP。即，(a)MinP：MidP：MaxP=Min：Mid：Max或(b)MidP/MaxP=Mid/Max及MinP/MidP=Min/Mid。例如，當一紅色最大信號R之合成值係100、藍色最小信號B合成值係60且三個輸入影像信號之比率係3：4：5時，即可將綠色中間 信號G之合成值確定為80。
較佳之情形係：v1及v2>0，此乃因，若並非如此，則僅能獲得兩個子區域，且可再現性因此而受到限制。例如，若v2=0，由於自yw 至y2之區間的所有值皆映射至最大值yw 內，故其灰度間之光亮度差將消失而無法辨別該等影像。對於另一實例，若v1=0及v2=1，自零至(1+w)之整個區間灰度之光亮度差僅能大致將影像維持在看起來昏暗之狀態。
3.非線性映射
現在，參照圖4及6詳細闡釋一本發明另一實施例之映射。
圖6係一用於闡釋本發明另一實施例之一轉換方法之視圖。
在圖6中，一橫軸(x)表示一增大映射之最大影像信號(1+w)Max，及一縱軸(y)表示一減小映射之最小影像信號MaxP。
參照圖4及6，其僅展示由線42分割的兩個子區域，而非圖4中所示的三個子區域。像圖5所示一樣，該等位於線42下方子區域內的點被映射至其自身內，而該等位於線42上方子區域內的點經受一包括一二次函數之非線性映射，其可用以下等式表示：MaxP=Max，若0=Maxy1；及MaxP=a×Max2 +b×Max+c，若y1=Max1+w, (7)
其中a、b及c係係數。
假設MaxP=y及Max=x，則二次函數y=ax2 +bx+c較佳滿足以下條件：
(a)x=y1，對於y=y1
(b)在y=y1時，一切線係1；及
(c)y=yw ，對於x=(1+w)
條件(a)及(c)係針對映射之連續性給出，而條件(b)係針對在該等子區域間邊界處映射之平滑性給出。
自此等條件中找出常數a、b及c:
a=-(1+w-yw )/(1+w-y1)2
b=1-2×a×y1；及
c=yw -(1+w)×b2 -(1+w)2 ×a　　　(8)
最大影像信號Max之合成值MaxP可自等式(7)及(8)獲得，最小影像信號MinP之合成值MinP可自線41之等式y=(Max/Min)x(即，MaxP=(Max/Min)MinP)獲得，而中間影像信號Mid之合成值MidP可藉由雙重曲線映射中所述三個輸入影像信號之比率來確定。
四色影像信號之抽取
現在，參照圖7詳細闡釋包括一白色信號之四色影像信號之抽取。
圖7顯示一使用上述中間值MinP(R、G、B)、MidP(R、G、B)及MaxP(R、G、B)確定四色影像信號MinF(R、G、B)、MidF(R、G、B)、MaxF(R、G、B)及WF之方法，其中MinF、MidF、MaxF及WF分別指示最小影像信號、中間影像信號、最大影像信號及白色信號之最終值。
首先，確定白色信號WF值等於最小影像信號MinP之中間值(先前稱爲合成值)。然後，確定該等剩餘最終值MinF、MidF、及MaxF等於該等中間值MinP、MidP及MaxP減去最小中間值MinP。亦即，MinF=MinP-MinP=0; MidF=MidP-MinP; MaxF=MaxP-MinP；及WF=MinP。(9)
此處，MidF=MidP-MinP=MaxP×(MidP/MaxP)×(1-MinP/MidP)，及MaxF=MaxP-MinP=MaxP×(1-MinP/MaxP)。(10)
如上所述，由於MidP/MaxP=Mid/Max，MinP/MidP=Min/Mid及MinP/MaxP=Min/Max，故MinF=0，MidF=MaxP×(Mid/Max)×[(Mid-Min)/Mid]，MaxF=MaxP×[(Max-Min)/Max]，及WF=MinP。(11)
在圖5所示雙重曲線映射之情形下，將藉由等式3代入等式6所得出的MaxP及據此得出的MinP代入等式(11)中之彼等，且此將使每一MinF、MidF、MaxF及WF皆表示爲Max、Mid、Min、v1及v2之函數。
例如，若在雙重曲線映射內參數v1及v2之最佳值分別等於0.25及=1，則等式(4)及(5)可得出：x1=3Minw/[4w(Min-Max)-Min]， y1=3bw/[4w(Min-Max)-Min]，x2=(1+w)×Min/Max，及y2=(1+w)。(12)
將等式(12)代入等式(6)求值MaxP及MinP，且隨後，將該等值MaxP及MinP代入等式(11)之彼等以得出該等四色影像信號之最終值。
若該非線性映射內參數v1之最佳值等於1.0，則等式(3)可得出：x1=0；及y1=0。(13)
將等式(13)代入等式(8)得出：a=-(1+w-yw )/(1+w)2 b=1，及c=0。(14)
將等式(14)代入等式(7)得出：MaxP=[-(1+w-yw )/(1+w)2 ]Max2 +Max。(15)
將等式(3)中之yw =Max/(Max-Min)代入等式(15)中之yw ，使等式(15)相對簡約爲：MaxP=(1+w)(1-Max)Max+Max3 /(Max-Min)　　　(16)
將值MaxP代入等式(11)之值MaxP可得出：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 ；及(18)
WF=MinP=MaxP×Min/Max=(1+w)(1-Max)Min+Max2 Min/(Max-Min)=(1-Max)Min+w(1-Max)Min+Max2 Min/(Max-Min).　　　(19)
由於該等值Max及Min皆小於1，因此等式17至19中所示各項具有位於零與1之間範圍內之值。因此，當一專用積體電路(ASIC)執行此等等式時，可減少等式17至19之計算時間，此乃因等式17至19包括相對小值之乘、除及加法運算。
現在，參照圖8及9闡釋本發明實施例之轉換影像信號之裝置及方法。
圖8係根據本發明一實施例之影像信號轉換裝置之方塊圖，其相當於圖1所示資料處理器650，及圖9係一顯示圖8所示裝置之順序運作之實例性流程圖。
如圖8所示，一根據本發明一實施例之影像信號轉換裝置包括：一最大及最小值抽取單元651；一連接至該最大及最小值抽取單元651之區確定單元652；連接至該區確定單元652之固定及可變標定單元653及654；及一連接至該等固定及可變標定單元653及654之四色信號抽取單元655。
當輸入一紅色、綠色及藍色之三色影像信號集合(S901)時，該最大及最小值抽取單元651會比較該等輸入影像信號之強度來搜尋一最小值Min及一最大值Max(S902)。一中 間值會因該等最大及最小值之確定而自動確定。
然後，該確定單元652確定該輸入影像信號集合隸屬於一固定標定區及一可變標定區中哪一個(S903)。若等式(1)(1+w)/w<Max/Min得到滿足，則區確定單元652確定該等輸入影像信號隸屬於固定標定區，否則，其將確定該等輸入影像信號隸屬於可變標定區。
當該等輸入影像信號隸屬於固定標定區時，該固定標定單元653將使用一比例因子(1+w)乘最小值Min、最大值Max及中間值Mid(S904)。或者，當該等輸入影像信號隸屬於可變標定區時，該可變標定單元654執行等式6或7所給出之映射來計算中間值MaxP、MinP及MidP(S905)。
該四色信號抽取單元655基於等式(9)自標定單元653或654之輸出中抽取一白色信號之值(S906)，且隨後，抽取剩餘三色信號的值(S907)。
根據本發明另一實施例，該可變標定單元654僅計算值MaxP及MinP，且該四色信號抽取單元655基於等式(11)抽取四色影像信號。
根據本發明之再一實施例，無需提供四色信號抽取單元655，標定單元653及654亦可基於等式17至19抽取四色信號，等。
於此方式，增加具有相同比率之高飽和度或高光亮度之影像資料可防止色變或同時反差及灰度間之不清晰度。
儘管本文已參照該等較佳實施例詳細闡釋了本發明，但應瞭解，本發明不僅限於該等所揭示之實施例，而相反， 其意欲涵蓋隨附申請專利範圍之精神及範疇所包括的各種修改及等效佈置。
3‧‧‧液晶層
100‧‧‧下部面板
190‧‧‧像素電極
200‧‧‧上部面板
230‧‧‧濾色片
270‧‧‧公用電極
300‧‧‧液晶面板總成
400‧‧‧閘極驅動器
500‧‧‧資料驅動器
600‧‧‧信號控制器
650‧‧‧資料處理器
651‧‧‧最大及最小值抽取單元
652‧‧‧區確定單元
653‧‧‧固定標定單元
654‧‧‧可變標定單元
655‧‧‧四色信號抽取單元
800‧‧‧灰度電壓產生器
CLC ‧‧‧液晶電容器
CST ‧‧‧儲存電容器
CONT1‧‧‧閘極控制信號
CONT2‧‧‧資料控制信號
DE‧‧‧資料賦能信號
D1 -Dm ‧‧‧資料線
G1 -Gn ‧‧‧閘極線
Hsync‧‧‧橫向同步信號
Vsync‧‧‧縱向同步信號
Q‧‧‧開關元件
Vcom‧‧‧公用電壓
Von‧‧‧閘極導通電壓
Voff‧‧‧閘極斷開電壓
藉由參照附圖詳細闡述本發明之較佳實施例，將使本發明之上述及其它優點更易於為人們所瞭解，附圖如下：圖1係一本發明一實施例之一液晶顯示器之方塊圖；圖2係一本發明之一實施例之液晶顯示器中一像素之等效電路圖；圖3至7係本發明之一實施例之圖形，其圖解闡釋一將三色影像信號轉換為四色影像信號之方法。
圖8係本發明一實施例之一影像信號轉換單元之方塊圖，其相當於圖1所示一資料處理單元；及圖9係一用於顯示圖8所示影像信號轉換單元之運作之實例性流程圖。
651‧‧‧最大及最小值抽取單元
652‧‧‧區確定單元
653‧‧‧固定標定單元
654‧‧‧可變標定單元
655‧‧‧四色信號抽取單元

Claims (44)

  1. 一種將輸入三色影像信號轉換為包括一白色信號及輸出三色信號之四色影像信號之裝置，該裝置包括：一值抽取單元，其於一輸入三色影像信號集合中抽取一最大輸入及一最小輸入；一區確定單元，其根據該最大輸入及該最小輸入確定該輸入三色影像信號集合隸屬於哪一標定區；及一四色轉換單元，其端視該區確定將該輸入三色影像信號集合轉換為一四色信號集合，其中該等標定區包括一固定標定區及一可變標定區，且端視該輸入三色影像信號集合，該四色轉換單元在該輸入三色影像信號集合隸屬於該固定標定區時，使用一固定比例因子來實施固定標定，且當該輸入三色影像信號集合隸屬於該可變標定區時，實施可變標定。
  2. 根據請求項1之裝置，其中該可變標定以一小於該固定標定之增量增加該輸入三色影像信號集合之值。
  3. 根據請求項2之裝置，其中該固定標定包括：一增大映射，其給該輸入三色影像信號集合乘上該比例因子來產生增大值；及一抽取，其使該等增大值中一最小值成為白色信號且使該等減去該最小值之增大值成為輸出三色信號。
  4. 根據請求項3之裝置，其中該可變標定包括：一增大映射，其給該輸入三色影像信號集合乘上該比例因子來產生增大值； 一減小映射，其端視該輸入三色影像信號集合之值減少該等增大值來產生減小值；及一抽取，其使該等減小值中一最小值成為白色信號且使減去該最小值之該等減小值成為輸出三色信號。
  5. 根據請求項4之裝置，其中該減小映射將該等增大值分類成至少兩個子區域且對不同之子區域應用不同之函數。
  6. 根據請求項5之裝置，其中該至少兩個子區域係基於該等增加值之一最大值分類。
  7. 根基請求項5之裝置，其中該至少兩個子區域之數量係多於兩個且該等函數係線性函數。
  8. 根據請求項5之裝置，其中該等函數至少之一係非線性函數。
  9. 根據請求項5之裝置，其中該等函數至少之一係二次函數。
  10. 根據請求項1之裝置，其中該固定標定區及該可變標定區皆係藉由該最大輸入與該最小輸入之一比率而確定。
  11. 根據請求項1之裝置，其中該可變標定區包括至少兩個子區且該可變標定會對該至少兩個子區應用不同之函數。
  12. 根據請求項11之裝置，其中該可變標定區之該至少兩個子區之數量係多於兩個且該等函數係線性函數。
  13. 根據請求項11之裝置，其中該等函數至少之一係非線性函數。
  14. 根據請求項11之裝置，其中該等函數至少之一係二次函數。
  15. 一種將輸入三色影像信號轉換為包括一白色信號及輸出三色信號之四色影像信號之裝置，該裝置包括：一值抽取單元，其於每一輸入三色影像信號集合中抽取一最大輸入及一最小輸入；一區確定單元，其根據該最大輸入與該最小輸入之一比率確定每一輸入三色影像信號集合隸屬於一固定標定區與一可變標定區中哪一個；及一四色信號產生單元，其將每一輸入三色影像信號集合轉換入一四色信號集合，該轉換對一隸屬於該固定標定區之第一輸入三色影像信號集合所施加之映射係不同於對一隸屬於該可變標定區之第二輸入三色影像信號集合所施加之映射，其中該四色信號產生單元：針對該第二輸入三色影像信號集合，將藉由給該第二輸入三色影像信號集合乘上一比例因子所產生的第一轉換值分類成至少兩個子區域；對該至少兩個子區域應用不同之函數以產生第二轉換值；及使該等第二轉換值中一最小值成為一白色信號並使減去該最小值之該等第二轉換值成為輸出三色信號；及針對該第一輸入三色影像信號集合，使藉由給該第一輸入三色影像信號集合乘上該比例因子所產生的轉換值中一最小值成為一白色信號且使減去該最小值之該等轉 換值成為輸出三色信號。
  16. 根據請求項15之裝置，其中該等第二轉換值係等於或小於該等第一轉換值。
  17. 根據請求項16之裝置，其中該等子區域係由一y=[(w+v1)/w]x+(1-v1)(0<v1<1)所表示的線來分割，其中x及y係該等第一轉換值之最小值及最大值且(1+w)係該比例因子。
  18. 根據請求項17之裝置，其中位於該線y=[(w+v1)/w]x+(1-v1)下方子區域內之該等第二轉換值等於該等第一轉換值，因此，位於該線y=[(w+v1)/w]x+(1-v1)上方子區域內之該等第二轉換值至少之一係該等第一轉換值之一線性或二次函數，因此，且該線性函數具有一小於1的梯度。
  19. 根據請求項18之裝置，其中該等子區域之數量至少為三個且該等子區域係由一y=[(w+v1)/w]x+(1-v1)(0<v1<1)所表示的第一線及一y=(1-v2)x+(1+w*v2)(0<v2<1)所表示的第二線來分割，其中x及y係該等第一轉換值之最小值及最大值且(1+w)係該比例因子。
  20. 根據請求項17之裝置，其中位於該第一線下方子區域內之該等第二轉換值等於該等第一轉換值，因此，位於該第一線與該第二線之間子區域內之該等第二轉換值係該等第一轉換值之線性函數，其因此具有一小於1的梯度，且因此，位於該第二線上方子區域內之該等第二轉換值係獨立於該等第一轉換值之常數。
  21. 一種將包括紅色、綠色及藍色信號的輸入三色影像信號轉換成包括一白色信號及輸出三色信號之四色影像信號之方法，該方法包括：將形成一集合之輸入三色影像信號分類為最大、最小及中間；根據該最大與該最小之一比率確定該輸入三色影像信號集合隸屬於一第一標定區與一第二標定區中哪一個；給該等隸屬於該第一標定區之輸入三色影像信號乘上一乘數；將該等隸屬於該第二標定區之輸入三色影像信號轉換為大於該等輸入三色影像信號且小於該等輸入三色影像信號乘以該乘數之轉換值；抽取該等轉換值之一最小值作為一白色信號；及抽取減去該等轉換值之該最小值之該等轉換值作為輸出三色信號。
  22. 根據請求項21之方法，其中該轉換包括：藉由給該等輸入三色影像信號乘上該乘數來產生該等第一轉換值；將該等第一轉換值分類為複數個子區域；及藉由對該等子區域應用不同之函數而將該等第一轉換值轉換為該等第二轉換值。
  23. 根據請求項22之方法，其中該等函數至少之一係線性函數。
  24. 根據請求項23之方法，其中該等函數包括三條具有不同 梯度的線。
  25. 根據請求項24之方法，其中該等線至少之一具有一大於零而小於1的梯度。
  26. 根據請求項23之方法，其中該等函數包括一非線性函數。
  27. 根據請求項26之方法，其中該等函數包括一二次函數。
  28. 根據請求項27之方法，其中該等函數進一步包括一非線性函數。
  29. 根據請求項28之方法，其中該二次函數於該等子區域之一邊界處具有一等於該線性函數之一梯度之切線梯度。
  30. 根據請求項29之方法，其中該線性函數之一梯度係等於1。
  31. 一種包括複數個像素之顯示器件，該顯示器件包括：一影像信號轉換器，其將輸入三色影像信號轉換為包括一白色信號及輸出三色信號之四色影像信號；及一資料驅動器，其給該等像素提供對應於該等四色影像信號之資料電壓，其中該影像信號轉換器包括：一值抽取單元，其於一輸入三色影像信號集合中抽取一最大輸入及一最小輸入；一區確定單元，其根據該最大輸入及該最小輸入確定該輸入三色影像信號集合隸屬於哪一標定區；及一四色轉換單元，其端視該區確定而將該輸入三色影像信號集合轉換為一四色信號集合， 其中該標定區包括一固定標定區及一可變標定區，且端視該輸入三色影像信號集合，該四色轉換單元在該輸入三色影像信號集合隸屬於該固定標定區時，使用一固定比例因子實施固定標定，且在該輸入三色影像信號集合隸屬於該可變標定區時，實施可變標定。
  32. 根據請求項31之顯示器件，其中該可變標定以一小於該固定標定之增量增加該輸入三色影像信號集合之值。
  33. 根據請求項32之顯示器件，其中該固定標定包括：一增大映射，其給該輸入三色影像信號集合乘上該比例因子來產生增大值；及一抽取，其使該等增大值中一最小值成為一白色信號且使減去該最小值之該等增大值成為輸出三色信號。
  34. 根據請求項33之顯示器件，其中該可變標定包括：一增大映射，其給該輸入三色影像信號集合乘上該比例因子來產生增大值；一減小映射，其端視該輸入三色影像信號集合之值減少該等增大值來產生減小值；及一抽取，其使該等減小值中一最小值成為一白色信號且使減去該最小值之該等減小值成為輸出三色信號。
  35. 根據請求項34之顯示器件，其中該減小映射將該等增大值分類為至少兩個子區域且對不同之子區域應用不同之函數。
  36. 根據請求項35之顯示器件，其中該至少兩個子區域係基於該等增大值之一最大值來分類。
  37. 根據請求項35之顯示器件，其中該至少兩個子區域之數量係多於兩個且該等函數係線性函數。
  38. 根據請求項35之顯示器件，其中該等函數至少之一係非線性函數。
  39. 根據請求項35之顯示器件，其中該等函數至少之一係二次函數。
  40. 根據請求項31之顯示器件，其中該固定標定區及該可變標定區皆係藉由該最大輸入與該最小輸入之一比率來確定。
  41. 根據請求項31之顯示器件，其中該可變標定區包括至少兩個子區且該可變標定對該至少兩個子區應用不同之函數。
  42. 根據請求項41之顯示器件，其中該可變標定區之該至少兩個子區之數量係多於兩個且該等函數係線性函數。
  43. 根據請求項41之顯示器件，其中該等函數至少之一係非線性函數。
  44. 根據請求項41之顯示器件，其中該等函數至少之一係二次函數。
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