TWI424752B - 用於具有二維次像素佈局之顯示面板的影像色彩平衡調節 - Google Patents

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Description

用於具有二維次像素佈局之顯示面板的影像色彩平衡調節
本發明係有關於一種影像顯示裝置，更特別有關於一種用在配置為二維高輝度次像素佈局的顯示面板的邊緣處實現色彩平衡的白色顯示的影像處理方法。
頒發給Elliott等人的名稱為「轉換一次像素格式資料至另一次像素資料格式(CONVERSION OF A SUB-PIXEL FORMAT DATA TO ANOTHER SUB-PIXEL DATA FORMAT)」的權利共有的美國專利第7123277號公開了一種用在實質上包含多個次像素的顯示面板上顯示指定為第一格式原色的輸入影像資料的轉換方法。在具有與第一格式的輸入影像資料不同的第二格式原色的次像素重複組中排列次像素。注意，在美國專利第7123277號中，次像素也稱為"發射體"。美國專利第7123277號的全部內容結合於此作為參考。
術語"原色"是指在次像素重複組中出現的每種顏色。當在整個顯示面板重複排列次像素重複組以形成具有期望的矩陣解析度的裝置時，假定顯示面板實質上包含次像素重複組。在這裏的討論中，由於可以理解的是顯示面板的尺寸和/或製造因素或約束會導致出現其中在一個或多個面板邊緣處存在次像素重複組不完整的面板，因此顯示面板被描述為"實質上"包含次像素重複組。此外，在這裏描述的次像素重複組的實施例其中一個當中或是在下面參考的已經頒發的專利或是專利申請公開的任何一個當中，當顯示器具有處於一定程度的 對稱、旋轉和/或反射，或是任何其他非實質性改變的次像素重複組時，任何顯示器均將"實質上"包含特定的次像素重複組。
通過例子，表示輸入影像的彩色影像資料值的格式可以被指定為紅(R)、綠(G)和藍(B)三元組的資料值的色彩值的二維陣列。因此，每個RGB三元組均在輸入影像中的像素位置處指定顏色。在美國專利第7123277號中以及在下面參考的其他共同擁有的專利申請公開中描述的這種類型的顯示裝置的顯示面板實質上包含指定要顯示輸入影像資料的不同格式或第二格式的多個次像素重複組。在一個實施例中，次像素重複組是二維(2D)的；也就是說，次像素重複組包含在顯示面板上以至少兩行排列的至少第一、第二和第三原色中的次像素。在一些2D次像素重複組中，按照稱為"棋盤圖案"的方式排列兩種原色的次像素。也就是說，在次像素重複組的第一行中第二原色次像素鄰接在第一原色之後，並且在次像素重複組的第二行中第一原色次像素鄰接在第二原色之後。這種次像素重複組的例子如圖12所示。
執行輸入影像資料的次像素著色的操作會為在顯示面板上的每個次像素生成亮度(luminance)值，以使影像觀察者感到美感的方式在包含不同排列的第二原色的次像素重複組的顯示面板上顯示指定為第一格式的輸入影像。注意在美國專利第7123277號中，通過使用作為由亮度通道感知的獨立像素的次像素來操作次像素著色。這使得與使用組合次像素作為部分"真實"(或全部)像素相比，次像素被用作取樣的影像重構點。通過使用次像素著色，可完善輸入影像的空間重構，顯示 設備可以獨立地定址，並且為在顯示面板上的每個次像素提供亮度值。
在美國專利第7123277號中公開的次像素著色操作通常按如下步驟進行。通過使用包含係數矩陣的影像篩檢程式，使用來自輸入影像的部分或區域的輸入彩色影像資料來為在顯示面板上的每個次像素生成亮度值。通過使用稱為"區域重新取樣"的技術來計算這些係數。在顯示面板上的每個原色次像素的位置靠近通過重構部分輸入影像的次像素著色操作所使用的重構點(或重新取樣點)。每個重構點均位於重新取樣區域內的中心，該重新取樣區域用來定義對次像素的亮度值起潛在貢獻的輸入影像的面積。在顯示面板上每種原色的次像素組均被稱為原色平面，並且對於原色之一的多個重新取樣區域包含這個色彩平面的重新取樣區域陣列。輸入彩色影像資料被表現為一組平鋪的輸入影像取樣區域。重新取樣區域陣列覆蓋平鋪的輸入影像取樣區域組，使得每個重新取樣區域均覆蓋至少一個，但是典型地是多於一個的輸入影像取樣區域的某些部分。由重新取樣點表示的次像素的亮度值是每個被重新取樣區域所覆蓋的輸入影像取樣區域的面積與重新取樣區域的總面積的比值的函數。
區域重新取樣函數可以表示為影像篩檢程式，每個篩檢程式核心係數均表示各個輸入影像取樣區域的輸入影像資料值的乘數。更一般地，這些係數還可看作是一組每個重新取樣區域的分數。在一個實施例中，可以構造分數的分母為重新取樣區域的函數並且分子為至少部分覆蓋重新取樣區域的每個輸入取樣區域的面積的函數。因此分陣列可集合地表示典型地存 儲為係數矩陣的影像篩檢程式。在一個實施例中，係數的合實質上等於一。每個輸入取樣區域的資料值均乘以它們各自的分數並且所得到結果均彼此相加以獲得重新取樣區域(次像素)的亮度值。表示過濾核心的係數矩陣的大小典型地與重構點的重新取樣區域的大小和形狀以及特定重新取樣區域所覆蓋的輸入影像取樣區域的個數有關。
此外，在美國專利第2,123,277號所公開的技術的一些實施例中，可以通過確保在要著色的影像的亮度成分中的高空間頻率資訊不會被色彩次像素所混疊而導致色彩誤差，按照在顯示面板上次像素之間保持色彩平衡的方式來執行次像素著色.操作。如果這種排列上的次像素著色影像資料可以改善能夠減小相位誤差的空間定址以及在顯示器的水平和垂直軸方向上的調製傳遞函數(MTF)高空間頻率解析度，則在次像素重複組中的次像素排列適用於次像素著色。
由於次像素著色操作是在獨立次像素等級上提供資訊至顯示面板，因此引入術語"邏輯像素"。邏輯像素可具有近似高斯密度分佈並且可覆蓋其他的邏輯像素以創建完整的影像。可定義每個邏輯像素為鄰近次像素(例如，至少一個其他次像素)的集合並且具有可以是原色次像素中的任何一種的通過使用影像篩檢程式來生成亮度值的目標次像素。因此，實際上可多次使用在顯示面板上的每個次像素，一次作為邏輯像素的中心或目標，其他作為另一邏輯像素的邊緣或成分。
使用多於三原色次像素色彩來形成彩色影像的顯示系統或裝置在這裏還被稱為"多原色"顯示系統。在具有包括白色 (W)，或空白的次像素的次像素重複組的顯示面板中，白色次像素代表原色。名稱為「高亮度顯示器之新穎次像素佈局及配置(NOVEL SUBPIXEL LAYOUTS AND ARRANGEMENTSFOR HIGH BRIGHTNESS DISPLAYS)」的共同擁有的美國專利申請公開第2005/0225575號公開了多個包含次像素重複組的多原色高輝度顯示面板及裝置，該次像素重複組具有至少一個白色次像素和多個飽和的原色次像素。在各個實施例中，飽和的原色次像素可包含紅、藍、綠、藍綠或洋紅。名稱為「高亮度次像素佈局之次像素著色過濾器(SUBPIXEL RENDERINGFILTERS FOR HIGH BRIGHTNESS SUBPIXEL LAYOUTS)」的共同擁有的美國專利申請公開第2005/0225563號公開了用於在實質上包含具有白色次像素的次像素重複組(例如包含RGBW次像素重複組)的顯示面板上對於要顯示的著色源(輸入)影像資料進行次像素著色的技術。美國專利申請公開第2005/0225575和2005/0225563號均包含在這裏參考其所有教示。
在這裏，圖12說明了實質上包含示例性RGBW次像素重複組9，該次像素重複組實質上在整個顯示面板1570上重複從而形成高輝度顯示面板。RGBW次像素重複組9由排列為兩行四列的八個次像素所組成，並且包含兩個紅色次像素2、兩個綠色次像素4、兩個藍色次像素8以及兩個白色(或空白)次像素6。如果假定次像素重複組9具有其中均包含兩個次像素的四個象限，則在相對象限中設置有紅色和綠色次像素對，即類似於"棋盤"圖案。還可設計包括藍綠、翠綠和洋紅的其他原色。注意美國專利公開第2005/0225563號提到這些顏色 僅"實質上"為如"紅色"、"綠色"、"藍色"、"藍綠"和"白色"所說明的顏色。當所有次像素均處於它們各自最亮狀態時，可以調節確切的顏色點以在顯示器上獲得期望白色點。
用於將包含圖12所示類型的RGBW次像素重複組的顯示面板上如上所述以RGB三元組格式指定的輸入影像資料的次像素著色的著色操作通常滿足在美國專利第7123277號中公開並且描述的區域重新取樣原理，並且包括美國專利公開第2005/0225563號中所描述的變化例和附加例。美國專利公開第2005/0225563號公開了輸入影像資料可按如下步驟處理：(1)如果需要，將傳統的RGB輸入影像資料(或是具有例如sRGB、YCbCr等的其他公知格式其中之一的資料)轉換為由R、G、B和W定義的色域中的色彩資料值。這個轉換還可生成獨立的亮度(L)色彩平面或色彩通道。(2)在每個獨立的色彩平面上均執行次像素著色操作。(3)使用銳化(sharpening)篩檢程式執行銳化操作。例如，使用"L"(或"亮度")平面來銳化每個色彩平面，或是使用高斯差分(difference ofGaussian, DOG)子波篩檢程式來銳化利用相交顏色成分或自然色成分的影像。
更一般的來說，銳化篩檢程式將來自影像的一個區域的亮度能量(luminance energy)移動至另一個區域。在共同擁有的美國專利公開第2005/0225563號中提供了銳化篩檢程式的例子。可將銳化篩檢程式與輸入影像取樣點進行卷積以生成增加到區域重新取樣篩檢程式的結果上的銳化值。如果對同一色彩平面執行這個操作，則這個操作被稱為自銳化。在自銳化 中，可以將銳化篩檢程式和區域重新取樣篩檢程式合併在一起並且隨後對輸入影像取樣點使用，這樣可以避免第二次卷積。如果對相對的色彩平面執行銳化操作，例如將區域重新取樣篩檢程式與紅色輸入資料進行卷積並且將銳化篩檢程式與綠色輸入資料進行卷積，這稱為相交色銳化。在計算獨立的發光度(luminosity)通道L，例如RGBW次像素重複組的次像素著色操作中，銳化篩檢程式可與亮度信號進行卷積；這種銳化被稱為交叉亮度銳化。典型地，使用單一原色平面來構造這些種類的銳化篩檢程式。
美國專利公開第2005/0225563號公開了一些關於對具有在相對象限中或在"棋盤"上排列的紅色和綠色次像素的RGB次像素重複組執行次像素著色操作的常規資訊。可先後對紅色和綠色色彩平面使用高斯差分(DOG)子波篩檢程式和區域重新取樣篩檢程式。區域重新取樣篩檢程式去除會引起色彩混疊的任何空間頻率。使用DOG子波篩檢程式來銳化使用交叉色成分的影像。也就是說，使用紅色色彩平面來銳化綠色次像素影像並且使用綠色色彩平面來銳化紅色次像素影像。如下，美國專利公開第2005/0225563號公開了這些篩檢程式的示例性實施例：
權利共有的名稱為「多原色次像素色變過濾增點運算(MULTIPRIMARY COLOR SUBPIXEL RENDERING WITHMETAMERIC FILTERING)」的國際申請PCT/US06/19657公開了著色輸入影像資料為使用條件等色來調節次像素的輸出色彩資料值的多原色顯示的系統和方法。國際申請PCT/US06/19657公開為WO國際專利公開第2006/127555號，結合於此作為參考。在其中次像素具有四種或更多種非重合原色的多原色顯示中，通常存在給出同一色彩值的原色的值的多種組合。也就是說，對於具有給定色調、飽和度、以及輝度的顏色，可存在多於一組四種或更多種可給出對於人類視覺感知為同一顏色的原色的強度值。上述可能存在的強度值組均被稱為那種顏色的"條件等色"。因此，實質上包含特定多原色次像素重複組的顯示器的條件等色是至少兩組著色的次像素的組合(或組)，使得存在當施加到上述每組時，可生成由人類視覺系統所感知的期望色彩的信號。使用條件等色提供用於調節著色的原色的相對值以獲得例如提高影像著色精確度或感知度的期望目標的自由度。條件等色過濾操作可基於輸入影像內容並且根據許多可行的期望效果來優化次像素資料值，因此改善次像素著色操作的整體結果。
國際專利公開第2006/127555號還公開了一種用於生成條件等色銳化篩檢程式的技術，其中在一個實施例中該條件等色銳化篩檢程式是高斯差分(DOG)子波篩檢程式。從來自至少兩個色彩平面的重新取樣點的集合來構造條件等色銳化篩檢程式。如在共同擁有的國際專利公開第2006/127555號公開中所述，關於在其上要對高空間頻率亮度信號著色的次像素佈′局，尤其是對於對角取向頻率，RGBW條件等色過濾操作趨向於預銳化高空間頻率亮度信號或是對其取峰值。這種預銳化通常是在由於過濾出可與色彩次像素圖案混疊的色彩影像信號成分而導致的區域重新取樣篩檢程式使影像模糊之前發生。區域重新取樣篩檢程式趨向於比削弱與水平和垂直信號更多地削弱對角信號。條件等色銳化篩檢程式可如同區域重新取樣篩檢程式對同一色彩平面操作，對另一色彩平面操作，或是對亮度資料平面操作以比銳化並且保持比對角頻率更多地銳化和保持水平和垂直空間頻率。應用條件等色銳化篩檢程式的操作可被視為當條件等色過濾操作對不同的色彩次像素移動強度值時，在對角方向上沿著同一色彩次像素移動強度值。讀者還可參考國際專利公開第2006/127555號以獲得更多資訊。
顯示系統的次像素著色元件提供了當正在著色的輸入影像資料表示可在顯示的輸出影像的某些部分處產生色彩平衡誤差的影像特徵時，以第二次像素著色篩檢程式替代第一次像素著色篩檢程式以便計算在顯示面板上的特定次像素的值的功能。
糾正色彩平衡誤差的影像處理方法檢測正在著色的次像素的位置，並且對於特定次像素，檢測輸入影像資料是否表示特定影像特徵的存在。當對正在處理的特定次像素檢測到影像特徵時，以第二次像素著色影像篩檢程式代替第一次像素著色影像篩檢程式。
下面詳細參考實現方式和實施例，在附圖中表示這樣的實例。在可能的情況下，在所有附圖中使用相同的參考號來指示相同或相似的元件。
用於執行次像素著色技術的顯示裝置結構的概述
圖11A和圖11B是示出了在這裏參考的多個共同擁有的專利申請和頒發的專利中執行如上所述的次像素著色操作的顯示裝置和系統的實施例的功能元件的示意圖。圖11A說明了顯示系統1400，其中由帶有箭頭的深色線所示的資料流程過顯示系統1400。顯示系統1400包含輸入伽瑪操作1402、色域映射(GMA)操作1404、行緩衝器1406、次像素著色操作1408以及輸出伽瑪操作1410。
輸入電路向系統1400提供RGB輸入資料或其他輸入資料格式。可隨後輸入RGB輸入資料至輸入伽瑪操作1402。來自操作1402的輸出然後進行到色域映射操作1404。典型地，色域映射操作1404接受影像資料並且對輸入資料執行任何必要或是期望的色域映射操作。例如，如果影像處理系統輸入用於在RGBW顯示面板上著色的RGB輸入資料，則為了使用顯示器的白色(W)原色可期望執行映射操作。在任何常見的多原 色顯示系統中這種操作也是期望的，在這些多原色顯示系統中輸入資料從一個色彩空間前進至在輸出色彩空間中具有不同數.目原色的另一色彩空間。此外，可使用GMA來處理輸入色彩資料被認為是在輸出顯示空間中的"色域外"的情況。在不執行這種色域映射轉換的顯示系統中，省略了GMA操作1404。可在全部內容包含在這裏作為參考的共同擁有的美國專利公開第2005/0083352、2005/0083341、2005/0083344與2005/0225562號中找到在多原色顯示器中所適用的有關色域映射操作的額外資訊。
繼續參考圖11A，來自色域映射操作1404的中間影像資料輸出存儲在行緩衝器1406中。行緩衝器1406為次像素著色(SPR)操作1408提供在需要資料時為進一步處理所需的影像資料。例如，執行如上公開且所述的區域重新取樣原理的SPR操作典型地使用環繞正在處理的給定影像取樣點的輸入(源)影像資料的矩陣從而執行區域重新取樣過濾。輸入(源)影像資料的矩陣的大小與SPR操作1408所使用的影像過濾核心的大小有關。例如，當使用3×3過濾核心時，三個資料行被輸入次像素著色1408中以執行可包括臨近(neighborhood)過濾步驟的次像素著色操作。使用較大的過濾核心就需要比圖11A所示更多的行緩衝器以便存儲輸入影像資料。注意次像素著色1408可使用在圖11A中並未明確示出的銳化篩檢程式。在SPR操作1408之後，代表待著色的輸出影像的輸出影像資料在從系統輸出至顯示之前可經受輸出伽瑪操作1410。注意輸入伽瑪操作1402和輸出伽瑪操作1410兩者均是可選的。可在例如共同擁有的美國專利公開第2005/0083352號中找到關 於這種顯示系統實施例的額外資訊。流過顯示系統1400的資料可被稱為"伽瑪流水線"。
圖11B示出了將如上參考國際專利公開第2006/127555號中討論的次像素著色輸入影像資料技術使用在多原色顯示器1422的顯示系統的一個實施例的系統級示意圖1420。與圖11A中所示的功能元件以相同方式操作的功能元件具有相同的附圖標號。輸入影像資料可包括在GMA模組1404中轉換為多原色的例如RGB或YCbCr的三原色。在顯示系統1420中，除了其他多原色信號之外，GMA元件1404還可計算輸入影像資料信號的亮度通道L。在顯示系統1420中，可執行條件等色計算作為過濾操作，過濾操作使用這裏所描述類型的區域重新取樣過濾核心並且涉及參考多個周圍影像資料(例如像素或次像素)值。典型地，由行緩衝器1406來組織這些周圍影像資料值，儘管其他實施例也可行，例如多個幀緩衝器。顯示系統1420包含執行如上簡要描述並且在國際專利公開第2006/127555號中更詳細描述的操作的條件等色過濾模組1412。在顯示系統1420的一個實施例中，條件等色過濾操作1412可與次像素著色(SPR)模組1408進行組合並且一起共用行緩衝器1406。如上所述，這個實施例被稱為"直接條件等色過濾"。在顯示系統1420的另一實施例中，條件等色過濾操作1412還可執行條件等色銳化操作。
圖12提供了適用於執行如上所討論的技術的顯示系統架構的功能框圖的可選視圖。顯示系統1550接受表示輸入影像資料的輸入信號。輸入信號至其中輸入影像資料為要被著色來顯示的SPR操作1408中。儘管SPR操作1408已經被賦予與 在圖11A和圖11B所示的顯示系統中所使用的附圖標記相同的附圖標記，但是可以理解的是如在上述參考的美國專利公開第2005/0225563號和國際專利公開第2006/127555號公開中所描述的，SPR操作1408還可包括條件等色過濾及銳化操作。
繼續參考圖12，在顯示系統架構中，SPR操作1408的輸出可被輸入至定時控制器1560中。包含以與圖12所示的方式不同佈置的功能元件的顯示系統架構也適用於這裏所考慮的顯示系統。例如，在其他實施例中，SPR操作1408可包含在定時控制器1560當中，或是可內置在顯示面板1570中(尤其是使用LTPS或其他類似的處理技術)，或是可存在於顯示系統1550的其他位置，例如在圖形控制器當中。圖12的顯示系統1550中的功能塊的特定位置並不限於此。
在顯示系統1550中，從定時控制器1560輸出資料和控制信號至用於發送影像信號到在顯示面板1570上的次像素的驅動器電路。特別地，圖12示出了在現有技術中被稱為資料驅動器的列驅動器1566，以及在現有技術中被稱為柵極驅動器的行驅動器1568，用於接收要發送至顯示面板1570上合適的次像素的影像信號資料。顯示面板1570實質上包含次像素重複組9，該次像素重複組9由兩行四列的具有包含白色(空白)次像素的四種原色的次像素重複組構成。應該可以理解的是在重複組9中的次像素並未關於顯示面板1570來按比例繪製，而是為了方便看清而較大地繪製。
如放大圖所示，顯示面板1570可實質上可包含所示的其他次像素重複組。例如，顯示面板1570可實質上包含多個均具 有十二個次像素的次像素重複組1940，或是多個均具有六個次像素的次像素重複組1920。注意的是次像素重複組1920是包含R、G、B以及洋紅1901次像素的多原色次像素重複組。次像素重複組1934是包含R、G、B以及青藍1902次像素的多原色次像素重複組的另一例子。顯示面板1570也可實質上包含在圖12中未示出但是在例如共同擁有的美國專利公開第2005/0225575和2005/0225563號的上面參考的多個申請中說明和描述的多個次像素重複組。
顯示面板1570的一種可行尺寸是在水平行中具有1920個次像素(640個紅色、640個綠色以及640個藍色次像素)並具有960行的次像素。這樣的顯示器需具有必要數目的次像素以便在其上顯示VGA、1280×720、1280×960輸入信號。然而可以理解的是，顯示面板1570可以代表任意尺寸的顯示面板。
上面所述的顯示器的硬體裝置的各種態樣亦討論於美國專利公開第2005/0212741號(美國專利申請第10/807,604號)，名稱為「包含有不同大小次像素的液晶顯示器的電晶體背板(TRANSISTOR BACKPLANES FOR LIQUID CRYSTALDISPLAYS COMPRISING DIFFERENT SIZED SUBPIXELS)」、美國專利公開第2005/0225548號(美國專利申請第10/821,387號)，名稱為「用於改良非條紋化顯示系統中之影像資料之次像素著色之系統及方法(SYSTEM AND METHOD FORIMPROVING SUB-PIXEL RENDERING OF IMAGE DATA INNON-STRIPED DISPLAY SYSTEMS)」以及美國專利公開第2005/0276502號(美國專利申請第10/866,447號)，名稱為「於量子化系統中增加灰度之精確性(INCREASING GAMMA ACCURACY IN QUANTIZED SYSTEMS)」，所有上述專利併入本文參考。硬體裝置的考量亦描述於國際專利申請第PCT/US06/12768號出版為國際專利公開第2006/108084號，名稱為「用於具有新穎次像素結構之顯示器統之有效率的記憶體結構(EFFICIENT MEMORY STRUCTURE FOR DISPLAYSYSTEM WITH NOVEL SUBPIXEL STRUCTURES)」，其也併入本文參考。硬體裝置的考量進一步地描述於由Elliott等人於SID Symposium Digest, pp. 172-175, May 2002所發表的「彩色主動式矩陣液晶顯示器的次像素架構及著色演算法的協同最佳化(Co-optimization of Color AMLCD SubpixelArchitecture and Rendering algorithms)」，其也併入本文參考。
具有可選銳化模式的次像素著色
圖1是包含上述圖11A和圖11B中的兩種著色模式的圖12中的SPR模組1408的一個實施例100的框圖，並且在其中可以由顯示器的用戶來選擇期望的著色模式。每種著色模式均對在顯示面板1570(圖12)上的同一輸入影像產生視覺上可感知的不同效果。在這裏所描述的可選的銳化模式的實施例100中，顯示面板1570實質上包含如圖12所示的次像素重複組9，並且出於方便如下來表示。
繼續參考圖1，兩種著色模式的一個被稱為相同顏色銳化(Same Color Sharpening, SCS)模式，其中與相同顏色銳化操作一同執行如上所述的和在所引用的參考文獻中的區域重新取樣次像素著色。簡而言之，在SCS模式中，為了計算R、 G、B或W輸出次像素資料值，根據正著色的原色平面(R、G、B或W)，SPR塊100在3×3區域上取樣R、G、B或W顏色輸入資料並且應用合適的SCS影像篩檢程式。第二著色模式與亮度銳化操作一併執行如上所述的和在所引用的參考文獻中的條件等色過濾操作。在這裏，這種著色操作被稱為MLS銳化(Meta-Luma-Sharpening, MLS)。簡而言之，在MLS模式中，SPR塊100取樣來自R、G、B或W顏色輸入資料以及來自亮度輸入的3×3資料，並且隨後採用適當的MLS篩檢程式。隨後，SPR塊100對兩種模式中的每一種均使用不同的影像篩檢程式來計算在顯示面板1570上的次像素的輸出值。顯示器的用戶能夠感知使用SCS模式在顯示面板1570上生成的影像與使用MLS模式在顯示面板1570上生成的同一影像之間的不同。例如，對於某些用戶，以MLS模式生成的影像比以SCS模式生成的影像感覺起來更清晰。
為了計算顯示面板1570上的每個次像素的輸出資料值，SPR元件100中的資料流程如下進行。對SCS資料取樣單元110和MLS資料取樣單元120兩者均輸入R、G、B或W顏色輸入資料。此外，還對MLS資料取樣單元120輸入亮度輸入L。資料複用器(Mux)150接收典型地由於用戶的偏好行為所生成的模式選擇信號180，使用其在來自SCS資料取樣單元110的輸出3×3 SCS資料與來自MLS資料取樣單元120的輸出3×3 MLS資料之間進行選擇。篩檢程式Mux 160也接收模式選擇信號180並使用其選擇採用哪個3×3次像素著色篩檢’程式，是SCS篩檢程式130還是MLS篩檢程式140。隨後，向用來計算正處理的次像素的輸出資料值的複用器170輸入選 中的篩檢程式。
圖2描繪了顯示面板200上的示例性影像210，該示例性影像210包含在每個影像邊緣處的白色垂直行220，其中每個影像邊緣均具有在白色影像行220之間的實顏色影像區域224的。實顏色影像區域224可以是例如黑色的形成關於白色影像行220的對比影像區域的任何連續顏色。圖3示出了用於處理圖2所示的示例性影像210的輸入影像像素資料的時序圖300。輸入RGB像素資料顯示為代表由W像素表示的單一垂直白色行和由B像素表示的實黑色影像區域224。
圖4描繪了實質上包含次像素重複組9(圖12)的顯示面板400，其中在並未按比例繪製而是出於說明的目的而放大顯示的顯示面板400上部分複製次像素重複組9。在這個說明的實施例中，在顯示面板400上的單一顯示列被定義為包含圖中所標明的兩列次像素。在這個實施例中，將一個輸入影像像素映射成由在顯示面板上的兩個次像素所定義的邏輯像素，例如至白色和藍色次像素對，並且周圍的交替輸入像素可映射成綠色和紅色次像素對。
可以用於MLS次像素著一色的兩種影像篩檢程式包括：
其中，"X"是比例因數。讀者可參考國際專利公開第 2006/127555號以獲取更多資訊。
圖5描繪了使用圖1所示的SCS模式的在顯示面板500上顯示圖2中的示例性影像210。圖5示出了分別在左側和右側邊緣處打開(turn on)的第一和最後一列的次像素。當打開這些次像素時，由於均勻地打開產生平衡的白色的每列中的四個RGB和W次像素的組，因此感覺示例性影像210的邊緣處的白色行的色彩平衡是平衡的白色。因此顯示器的用戶感覺在面板500的邊緣處具有相同的白色行。圖5在影像的奇數行中標明瞭藍色次像素520並且在影像的偶數行中標明瞭藍色次像素510。下面進一步討論這些藍色次像素。
圖6描繪了使用圖1所示的MLS模式的在顯示面板500上顯示圖2中的示例性影像210。圖6示出了作為對影像210應用MLS次像素著色篩檢程式的結果，左側和右側邊緣處的第一和最後一列次像素分別有哪些打開。如上所述，MLS影像篩檢程式採用與SCS影像篩檢程式不同方式來計算次像素的資料值。圖6示出了在影像210的邊緣處打開的不同組的次像素。特別地，在影像210的左側邊緣處的第二列中打開額外的藍色次像素620，並且關閉在影像210的最後一列中的藍色次像素520，如黑色所示的次像素520所表示。
當如圖6所示打開及關閉在左側和右側列中的次像素時，不再感覺在示例性影像210的邊緣處的白色行為色彩平衡的白色行。由於在臨近四個RGB和W次像素組處打開額外的藍色次像素，因此感覺在影像210的左側邊緣處的白色行是青白色的；人眼將這些組的RGBBW次像素合併成青白色。在影像 210的右側邊緣處，當在最後一列中關閉藍色次像素520時，顯示器的用戶感覺出帶有淡黃色色調的白色行。
因此，對於例如在靠近深色或黑色背景的邊緣處具有白色行的示例性影像210的某些影像，以MLS模式對影像執行次像素著色可能在配置為具有次像素重複組9的顯示面板的最左側和最右側邊緣處出現色彩平衡誤差。在配置為具有圖12所示的特定其他的2D次像素重複組的顯示面板上可出現相同類型的色彩平衡誤差。經驗性測試及觀察告訴我們以SCS模式來次像素著色同一影像可以不出現這些色彩平衡誤差。
影像色彩平衡調節
如同國際專利公開第2006/127555號中討論的那樣，使用亮度銳化(MLS模式)來執行條件等色過濾操作會典型地在例如圖4所示的面板400的顯示面板上生成感覺清晰的並且使觀眾感覺美感的自然和合成影像。。當在次像素著色操作期間通過略微改變在影像邊緣處的藍色次像素的處理方法來對偶然出現的色彩平衡誤差進行糾正時，可保持以MLS模式進行次像素著色的優點。可以對以MLS唯一模式來操作或是以可選的銳化模式來操作的顯示面板(例如圖1所示配置的顯示面板)作出調整。
本技術的一個特徵在於，在輸入影像具有示例性影像210的特性的情況下，為了在次像素著色操作期間改變在邊緣處的藍色次像素的處理方法，使用不同的或第二過濾操作代替MLS或第一過濾操作。按照對於在邊緣處出現的白色行保持色彩平衡並且同時允許使用MLS過濾對影像的剩餘部分執行次像素 著色的方式，不同的過濾操作處理在影像的邊緣處的藍色次像素。這種技術保持了使用MLS次像素著色產生影像的優點，例如感覺上的清晰度，同時還獲得了影像的邊緣處的色彩準確度(如果對整個影像使用MLS過濾則可能出現色彩平衡誤差)。
圖7至圖10說明了在圖1中的次像素著色操作100的可選的銳化模式實施例的情況下對影像邊緣色彩調節的技術。然而可以理解的是，下面討論的基本技術還可應用到不具有用戶可選擇選項的以唯一的MLS模式操作的顯示系統中。
圖7是圖12中的SPR模組1408的實施例700的框圖。實施例700包含圖1中的實施例100，還具有額外的用於執行影像色彩平衡調節的功能塊。與實施例100一樣，顯示器的用戶可以選擇期望的著色模式。在接下來的討論中假定在其上顯示輸出影像的顯示面板實質上包含如圖12所示的次像素重複組9，儘管可以理解的是還可使用其他的次像素重複組。兩個額外的元件包括列檢測器710和模式生成器720。檢測元件的這些功能在於識別輸入影像資料中包含容易出現色彩平衡誤差的影像特徵或圖案的部分。列檢測器710檢測由次像素著色操作700處理的次像素的列位置，並且特別地在這個實施例中，檢測是否次像素處於顯示面板的第二列或是最後一列中。列檢測器710輸出表示最後一列和第二列的信號。模式生成器720檢測正在處理中的部分輸入影像的圖案，並且特別地，檢測輸入影像是否具有會觸發對次像素資料值的不同資料計算的特定影像圖案。模式生成器720生成由過濾Mux160所使用來選擇適當的次像素著色篩檢程式的模式輸出信號730。
圖8詳細說明了列檢測器710的功能元件。列檢測器710包含列計數器812、第二列比較器814以及最後列比較器816。當輸入影像資料的每行中的輸入資料為有效時，列計數器812計數像素時鐘。列計數器812接收像素時鐘和有效的輸入。當無效時，列計數器812處於重定模式。當有效時，列計數器812使用像素時鐘輸入計數列，並且輸出當前計數至第二列比較器814和最後列比較器816。當列計數器812的輸出值表示正在處理的次像素處於顯示面板的第二列時第二列比較器814比較計數值與預定值2並且生成脈衝。當列計數器812的輸出值表示正在處理的次像素處於顯示面板的最後一列時，最後列比較器916比較計數值與預定值N並且生成脈衝。
圖9是模式生成器720的介面的框圖。模式生成器720接收在由顯示器用戶生成的信號180中的初始模式、由列檢測器710檢測到的第二列和最後一列信號、以及由MLS資料取樣元件120取樣得到的藍色輸入資料的值。模式生成器720基於這些輸入生成新的模式信號。
模式生成器720確定在輸入影像的左側邊緣和右側邊緣處的輸入藍色像素資料是否具有表示影像特徵(例如，靠近深色影像區域的垂直白色行)的資料值，當根據信號180中的模式由用戶選擇次像素著色篩檢程式來處理時，這些影像特徵容易受到色彩平衡誤差的影響。在圖9中，藍色像素[1]是指在影像的第一列中的輸入藍色像素的值，並且藍色像素[2]是指在影像的第二列中的輸入藍色像素的值。藍色像素[N-1]是指在影像的倒數第二列中的輸入藍色像素的值，並且藍色像素[N]是指在影像的最後一列中的輸入藍色像素的值。
圖10是關於上面說明的實施例由模式生成器720執行的處理的流程圖，其中當在輸入影像中檢測到特定的輸入圖案時需要修改顯示面板的邊緣處的藍色次像素的次像素著色。
以下，表2示出了處理的代碼表示。如果信號180中的模式表示MLS模式，則模式生成器720作出是否正在處理第二列或最後一列的確定，以便對於檢測得到的影像圖案來檢驗輸入資料。在這個特定說明的實施例中，如果第一列中的藍色值大於第二列中的藍色值，則模式生成器720對位於左側邊緣處的輸入資料作出確定。同樣，如果最後一列中的藍色值大於先前列中的藍色值，則模式生成器720對位於右側邊緣處的輸入資料作出確定。
當第二列信號為打開時，即當表示列檢測器710檢測到第 二列中的次像素正在被處理時，存在用來確定在第一列中的藍色值是否大於在第二列中的藍色值的比較步驟。如果比較步驟的結果是真實的，則模式生成器720改變模式信號為SCS模式(通過模式輸出信號)並且將SCS影像篩檢程式應用至第二列中正在被處理的次像素。在圖6的示例性影像210的例子中，會關閉第二列的藍色次像素620。當最後一列信號為打開時，即當表示列檢測器710檢測到最後一列中的次像素正在被處理時，存在用來確定在最後一列中的藍色值是否大於在先前列中的藍色值的比較步驟。如果比較步驟的結果是真實的，則模式生成器720改變模式信號為SCS模式(通過模式輸出信號)並且將SCS影像篩檢程式應用至最後一列中正在被處理的次像素。在圖6的示例性影像210的例子中，會打開最後一列的藍色次像素520。如果兩個比較步驟的結果表示第二列和最後一列中的次像素當前都沒有被處理，則保持信號180中的初始模式不變，並且應用MLS影像篩檢程式以便計算出正在被處理的次像素的值。
通過選擇性地改變應用至顯示面板上的特定次像素的次像素著色影像篩檢程式，可糾正如圖6所示的色彩平衡誤差，以便用戶不會感覺到在示例性影像210的邊緣處的白色部分中的色彩平衡誤差。
本領域技術人員可以理解的是，在不脫離所附權利要求的範圍的情況下，可以對在這裏所說明的示例性實施例作出各種改變，並且示例性實施例中的元件可以被等效元件所替換。例如，根據要檢測的輸入影像特徵，根據顯示面板的次像素重複組，或是根據由顯示系統正在使用的次像素著色篩檢程式，列 檢測器710可被配置用來檢測額外的列，或是不同於第一列和最後一列的列。這些因素之間的關係可對不同的影像產生不同類型的影像偽影。如在圖7的實施例700中修改的SPR元件提供當正在被著色的輸入影像資料表示可在顯示的輸出影像中產生色彩平衡誤差的影像特徵時，使用第二次像素著色篩檢程式替換第一次像素篩檢程式以便計算出在顯示面板上的特定次像素的值的基本框架。
雖然已經利用配置有兩行四列的次像素的次像素重複組9來說明瞭實施例700，顯示面板還可配置為具有將次像素重複組9向左(或向右)旋轉九十度(90。 )以形成包含四行兩列的次像素重複組，如下：
本領域技術人員可以理解的是，示例性影像可以出現與在如圖4所示配置的顯示面板上出現的色彩平衡誤差不同的色彩平衡誤差。在這樣的顯示器上感覺是在行中而非是在列中出現影像的色彩平衡誤差，並且根據影像，可由紅色或綠色次像素而非是由藍色次像素造成色彩平衡誤差。可以修改實施例700以便檢測正在被處理是哪一行次像素，而非是哪一列次像素，或是檢測使用不同顏色次像素的輸入影像圖案。
在這裏所說明的顯示系統以及這裏所討論的方法和技術可以通過所有方式的顯示技術實施，包括透射式和非透射式顯示 面板，例如液晶顯示器(LCD)、反射式液晶顯示器、電致發光顯示器(EL)、等離子體顯示面板(PDP)、場致發射顯示器(FED)、電泳顯示器、彩虹顯示器(ID)、白熾顯示器、固態發光二極體(LED)顯示器、以及有機發光(OLED)顯示器。
因此，可以理解的是所附權利要求應該包括落入權利要求範圍之內的所有實施例，並且不局限於所公開的任何特定實施例，也不局限於為執行本發明而設計的最佳方式的任何實施例。
100‧‧‧次像素著色操作
110‧‧‧SCS資料取樣單元
120‧‧‧MLS資料取樣單元
130‧‧‧SCS篩檢程式
140‧‧‧MLS篩檢程式
150‧‧‧資料複用器
160‧‧‧篩檢程式複用器
170‧‧‧複用器
180‧‧‧模式選擇信號
200‧‧‧顯示面板
210‧‧‧影像
220‧‧‧影像行
224‧‧‧影像區域
300‧‧‧時序圖
400‧‧‧顯示面板
510‧‧‧藍色次像素
520‧‧‧藍色次像素
620‧‧‧藍色次‘像素
700‧‧‧次像素著色操作
710‧‧‧列檢測器
720‧‧‧模式生成器
730‧‧‧模式輸出信號
812‧‧‧列計數器
814‧‧‧列比較器
816‧‧‧列比較器
1400‧‧‧顯示系統
1402‧‧‧輸入伽瑪操作
1404‧‧‧色域映射操作
1406‧‧‧行緩衝器
1408‧‧‧次像素著色操作
1410‧‧‧輸出伽瑪操作
1412‧‧‧條件等色過濾操作
1420‧‧‧顯示系統
1422‧‧‧多原色顯示器
1550‧‧‧顯示系統
1560‧‧‧定時控制器
1566‧‧‧列驅動器
1568‧‧‧行驅動器
1570‧‧‧顯示面板
1901‧‧‧次像素
1902‧‧‧次像素
1903‧‧‧次像素
1912‧‧‧次像素
1914‧‧‧次像素
1916‧‧‧次像素
1918‧‧‧次像素
1920‧‧‧次像素重複組
1922‧‧‧次像素重複組
1923‧‧‧次像素重複組
1924‧‧‧次像素重複組
1925‧‧‧次像素重複組
1926‧‧‧次像素重複組
1934‧‧‧次像素重複組
1936‧‧‧次像素重複組
1940‧‧‧次像素重複組
當結合附圖閱讀時，從示例說明的幾個實施例的下列描述中，能夠最好地理解這裏揭示的顯示系統和技術的組織及操作方法，其中全部附圖中相同的符號代表同樣或類似的元件。
圖1是提供第一和第二用戶可選擇的次像素著色模式的顯示系統的次像素著色(SPR)元件的實施例的框圖；圖2是要使用圖1的次像素著色元件來著色的示例性影像的示意圖；圖3是示出了用於處理圖2所示的示例性影像210的輸入影像像素資料的時序圖300；圖4是實質上包含圖12所示的次像素重複組的其中之一的顯示面板的示意圖；圖5是示出了使用圖1的第一種次像素著色模式在圖4的顯示面板上顯示圖2的示例性影像的示意圖；圖6是示出了使用圖1的第二種次像素著色模式在圖4的顯示面板上顯示圖2的示例性影像的並且說明彩平衡誤差是如何被引入到輸出影像中的示意圖；圖7是具有額外的執行影像色彩平滑調節的功能模組的圖1中的SPR元件的實施例的框圖；圖8是如圖7所示的實施例中的列檢測器元件的功能元件的框圖；圖9是如圖7所示的實施例中的模式生成器元件的功能元件的框圖； 圖10是由圖7和圖9中的模式生成器來執行的處理的流程圖；圖11A和圖11B是示出了執行次像素著色操作的顯示裝置的兩個實施例的功能元件的框圖；和圖12是示意性說明用於發送影像信號至包含次像素重複組的幾個實施例中的一個的顯示面板的簡化驅動電路的顯示裝置構架的框圖。
100‧‧‧次像素著色操作
110‧‧‧SCS資料取樣單元
120‧‧‧MLS資料取樣單元
130‧‧‧SCS篩檢程式
140‧‧‧MLS篩檢程式
150‧‧‧資料複用器
160‧‧‧篩檢程式複用器
170‧‧‧複用器
180‧‧‧模式選擇信號

Claims (5)

  1. 一種顯示系統，其包含：一源影像接收元，配置用來接收表示一輸入影像的源影像資料，該源影像資料以一第一資料格式指定的顏色資料值的行和列排列； 一顯示面板，實質上包含橫跨顯示器上平鋪的複數個次像素重複組，該次像素重複組包含至少兩行和至少兩列的至少兩種原色次像素，在該次像素重複組中的該等原色的一排列定義一第二資料格式；一次像素著色電路，配置用來使用在該第一資料格式中的該源影像資料和一包含一亮度銳化(meta-luma sharpening)篩檢程式之第一次像素著色影像篩檢程式，對在該顯示面板上的該第二資料格式中的每個次像素計算一亮度值；一次像素位置檢測電路，配置用來檢測正在被該次像素著色電路處理的次像素是否位於該顯示面板的一目標行和列位置之一者中，該次像素位置檢測電路生成一位置信號；該次像素著色電路還配置用來當該位置信號表示正在被該次像素著色電路處理的該次像素位於該顯示面板的該目標行和列位置之一者中時，使用一包含一相同顏色銳化篩檢程式之第二次像素著色影像篩檢程式代替該包含該亮度銳化篩檢程式之第一次像素著色影像篩檢程式來對該次像素計算該亮度值；以及 一驅動器電路，配置用來發送表示亮度值的信號至在該顯示面板上的該次像素以著色該輸出影像。
  2. 如請求項1之顯示系統，其中該顯示面板實質上包含複數個次像素重複組，該組進一步包含至少一白色次像素。
  3. 如請求項1之顯示系統，其中該次像素重複組包含一群之一者，該群包含：RGBW RBGW RBG RBG RGBG RBGB BWRG,GWRB,GWR,GRR,BGRG,GBRB.
  4. 如請求項1之顯示系統，其中該第一次像素著色影像篩檢程式係可在該顯示面板之邊緣處色彩混疊。
  5. 如請求項1之顯示系統，其中該次像素著色電路進一步包含模式產生器，該模式產生器可在接收一表示一顯示著色情形之一邊緣的列偵測信號時，產生一用於該次像素著色影像篩檢程式之選擇的信號。
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