TWI459354B - 四原色顯示器及第四原色相對亮度計算方法 - Google Patents

四原色顯示器及第四原色相對亮度計算方法 Download PDF

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Description

四原色顯示器及第四原色相對亮度計算方法
本發明是有關於一種四原色顯示器及第四原色相對亮度計算方法。
傳統的四原色顯示器是以紅原色、綠原色及藍原色的相對亮度中的最小值，作為第四原色的相對亮度。這是為了維持影像本身的飽和度。但若在強光下或低背光的情況下，觀察者就容易看不清楚影像。
這是因為當環境光越強的時候，環境光會從面板反射出來使得影像對比度下降。並且，因周圍的環境光較亮的關係，使得觀察者眼睛的敏感度降低，因此較容易看不清楚顯示的影像。
此外，當顯示器進入省電模式之後，整體的背光亮度降低，所以觀察者容易覺得太暗而看不清楚。
為了解決上述問題，可將第四原色的相對亮度提高，以提昇整體的亮度。但會因此而降低影像的對比度，使得觀察者容易感到影像模糊，而不易辨識影像內容。
因此，為了讓液晶顯示器在強光及低背光條件下仍可讀取影像，需要一種四原色顯示器及第四原色相對亮度計算方法來改善上述問題。
本發明之目的在於改善強光及低背光情況下的可讀性。可依照紅原色、綠原色與藍原色的相對亮度及環境光或背光亮度來調整第四原色相對亮度。因此可以在不同的環境光或背光亮度下，適當地提高影像亮度，使四原色顯示器在強光或低背光情況下條件下皆具有可讀性。
本發明之一態樣是在提供一種四原色顯示器，包含有數個畫素及用以計算第四原色的相對亮度的第四原色相對亮度計算模組。其中畫素具有至少四個次畫素。次畫素分別顯示紅原色、綠原色、藍原色及第四原色。第四原色相對亮度計算模組包含基礎值計算單元、增益值計算單元、權重計算單元及第四原色相對亮度計算單元。基礎值計算單元用以在紅原色的相對亮度、綠原色的相對亮度與藍原色的相對亮度中取最小者，作為基礎值。增益值計算單元用以根據紅原色的相對亮度、綠原色的相對亮度與藍原色的相對亮度，計算出增益值。權重計算單元用以根據環境光或背光的亮度，決定基礎值與增益值之權重配比。第四原色相對亮度計算單元用以根據基礎值、增益值與權重配比，計算出第四原色的相對亮度。
本發明之另一態樣是在提供一種第四原色相對亮度計算方法，包含下列步驟。計算基礎值，其中基礎值為紅原色、綠原色與藍原色的相對亮度中之最小者。計算增益值，其中增益值為根據紅原色的相對亮度、綠原色的相對亮度與藍原色的相對亮度以計算出增益值。決定權重配比，其中權重配比為根據環境光或背光的亮度，決定基礎值及增益值之權重配比。計算第四原色相對亮度，其中第四原色相對亮度為根據基礎值、增益值及權重配比以計算出第四原色相對亮度。
以下將以圖式揭露本發明之複數個實施方式，為明確說明起見，許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明。然而，應瞭解到，這些實務上的細節不應用以限制本發明。也就是說，在本發明部分實施方式中，這些實務上的細節是非必要的。此外，為簡化圖式起見，一些習知慣用的結構與元件在圖式中將以簡單示意的方式繪示之。
本發明的目的在於解決顯示器在強光及低背光條件下可讀性差的問題，因此發展出一種四原色顯示器及第四原色相對亮度的計算方法，而可以在不同的環境光或背光亮度下，適當地提高影像亮度，使四原色顯示器在強光或低背光情況下條件下皆具有可讀性。
本發明之一態樣是在提供一種四原色顯示器，包含有數個畫素及用以計算該第四原色的相對亮度的第四原色相對亮度計算模組。
第1圖係繪示依照本發明一實施方式的一種四原色顯示器的示意圖。四原色顯示器100包含有數個畫素110。每個畫素110中具有紅色次畫素SPR、綠色次畫素SPG、藍色吹畫素SPB及第四原色次畫素SP4等四個次畫素115，用以顯示紅原色、綠原色、藍原色及第四原色。上述四原色顯示器可為平面顯示器，例如液晶顯示器。下述將以「三原色」用詞來代表紅原色、綠原色及藍原色。在數個實施方式中，第四原色可為白原色、青原色、黃原色或洋紅原色。
第2圖係繪示依照本發明一實施方式的一種第四原色相對亮度計算模組的功能方塊圖。第四原色相對亮度計算模組200包含基礎值計算單元210、增益值計算單元220、權重計算單元230及第四原色相對亮度計算單元240。紅原色相對亮度202、綠原色相對亮度204、藍原色相對亮度206及環境光亮度或背光亮度232可輸入至第四原色相對亮度計算模組200。第四原色相對亮度計算模組200可輸出第四原色相對亮度208。
紅原色相對亮度202、綠原色相對亮度204、藍原色相對亮度206及第四原色相對亮度208可為紅原色、綠原色、藍原色及第四原色的灰階值，其數值可在0至255的範圍間。
基礎值計算單元210用以將輸入之紅原色相對亮度202、綠原色相對亮度204及藍原色相對亮度206中取最小者，作為基礎值。基礎值取三原色之相對亮度中的最小值，是為了要維持影像本身的飽和度。
增益值計算單元220用以根據輸入的三原色的相對亮度，計算出增益值。目的是為了提高亮度及影像的對比度。
在一實施方式中，增益值計算單元220可包含影像亮度值計算單元222及增益值決定單元224。影像亮度值計算單元222用以根據三原色的亮度比來計算出影像亮度值。然後，將影像亮度值輸入到增益值決定單元224來決定增益值。
舉例來說，紅原色、綠原色及藍原色的亮度比約為3：6：1。因此，在一實施方式中，影像亮度值計算單元222可根據Y=(3R+6G+B)/10來計算影像亮度值。其中Y為影像亮度值，R為紅原色的相對亮度202，G為綠原色的相對亮度204，B為藍原色的相對亮度206。所得到的影像亮度值可視為在三個次畫素的情況下，三原色的相對亮度所表現出的平均亮度。
增益值決定單元224，用以根據影像亮度值來決定增益值。若影像亮度值越高，增益值也就越高，兩者可呈線性或非線性關係。
如第3圖所示，在一實施方式中，增益值對影像亮度值所作之關係圖為非線性關係的S型曲線。圖中可分為調暗區226a及增亮區226b，目的是為了要提高影像的對比度。具體來說，若三原色相對亮度計算出的影像亮度值偏高而位於增亮區226b中，其所決定的增益值會比影像亮度值更高。因此具有局部增亮的效果。若影像亮度值偏低而位於調暗區226a中，其所決定的增益值會比影像亮度值更低。所以具有局部調暗的效果。由於提高了影像對比度，因此觀察者可輕易地辨識影像。
環境光亮度或背光亮度232可由其他模組或單元分別來量測或控制。舉例來說，可透過環境光感應器(未繪示)感應來取得環境光亮度的資訊。背光亮度則可以使用電壓來控制。
權重計算單元230用以根據環境光或背光亮度232，決定基礎值與增益值之權重配比。這是因為在強光及低背光情況下會使可讀性降低，因此當計算第四原色相對亮度208時，將環境光亮度或背光亮度232作為其中的一個變數。
第四原色相對亮度計算單元240連接上述的基礎值計算單元210、增益值計算單元220及權重計算單元230。因此可根據基礎值、增益值與權重配比，計算出第四原色的相對亮度208。
由上述可知，基礎值用以維持原本的飽和度。增益值用以提高亮度及影像的對比度。若在強光或低背光情況下，為了提高第四原色的相對亮度，則需提高增益值的權重配比。若在適當光源的情況下，則以維持飽和度為優先，故偏向於維持基礎值的權重配比。
因此，在一實施方式中，可根據下式計算出第四原色的相對亮度。第四原色相對亮度=(1-權重配比)×(基礎值)+(權重配比)×(增益值)，其中環境光的亮度越高或背光的亮度越低，權重配比也越高。上述權重配比可為0至1。上述基礎值及增益值可為0至255。下述將分別說明如何因應環境光或背光的亮度來使用上述算式計算出第四原色相對亮度208。
在考量環境光的情況下，權重配比可隨環境光亮度越高而增加。如第4圖所示，權重配比與環境光亮度的關係可為正比線性關係。因此，在強光條件下，由上式計算出之第四原色相對亮度中的(權重配比)×(增益值)比(1-權重配比)×(基礎值)還要高。代表增益值對亮度的影響較基礎值對亮度的影響更大。也就是說，以犧牲部份的飽和度來換取亮度的提昇。因此，在強光的環境下具有可讀性。
在考慮背光的情況下，權重配比可隨背光的亮度越低而增加。如第5圖所示，權重配比與背光亮度的關係可為反比線性關係。因此，在低背光條件下，類似於上述的強光條件，由上式計算出之第四原色相對亮度中的(權重配比)×(增益值)比(1-權重配比)×(基礎值)還要高。代表增益值對亮度的影響較基礎值對亮度的影響更大。所以可犧牲部份的飽和度來換取亮度的提昇。因此，在低背光如省電模式的條件下具有可讀性。
本發明之另一態樣是在提供一種第四原色相對亮度計算方法。此方法包含下列步驟。計算基礎值、計算增益值、決定權重配比以及計算第四原色相對亮度。
首先，根據三原色的相對亮度分別計算出基礎值及增益值。
基礎值為三原色相對亮度中的最小值。目的是為了要維持影像本身的飽和度。
在一實施方式中，增益值可先計算出影像亮度值，再決定增益值。在一實施方式中，影像亮度值可根據Y=(3R+6G+B)/10來計算。其中Y為影像亮度值，R為紅原色的相對亮度202，G為綠原色的相對亮度204，B為藍原色的相對亮度206。
接著，根據影像亮度值與增益值的關係，以決定出增益值。上述關係可為線性或非線性關係。在一實施方式中，增益值對影像亮度值所作之關係圖可為非線性關係的S型曲線。根據第3圖的說明而可知，上述之S型曲線的關係可用以提高影像的對比度。
然後，根據環境光或背光的亮度來決定基礎值及增益值之權重配比。可透過環境光感應器感應來取得環境光亮度的資訊。背光亮度則可以用電壓來控制。
隨後，根據基礎值、權重值及權重配比來計算出第四原色相對亮度。在一實施方式中，可根據下式計算出第四原色的相對亮度。第四原色相對亮度=(1-權重配比)×(基礎值)+(權重配比)×(增益值)，其中該環境光的亮度越高或該背光的亮度越低，權重配比也越高。上述權重配比可為0至1。上述基礎值及增益值可為0至255。
由上述可知，在強光或低背光情況下，可犧牲飽和度以提高亮度。進一步地，可幫助提高影像的對比度，以提高影像的辨識度。因此，可改善一般顯示器在強光或低背光情況下可讀性差的問題。
雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100．．．四原色顯示器
110．．．畫素
115．．．次畫素
200．．．第四原色相對亮度計算模組
202．．．紅原色相對亮度
204．．．綠原色相對亮度
206．．．藍原色相對亮度
208．．．第四原色相對亮度
210．．．基礎值計算單元
220．．．增益值計算單元
222．．．影像亮度值計算單元
224．．．增益值決定單元
226a．．．調暗區
226b．．．增亮區
230．．．權重計算單元
232．．．環境光亮度或背光亮度
240．．．第四原色相對亮度計算單元
SPR．．．紅色次畫素
SPG．．．綠色次畫素
SPB．．．藍色次畫素
SP4．．．第四原色次畫素
第1圖係繪示依照本發明一實施方式的一種四原色顯示器的示意圖。
第2圖係繪示依照本發明一實施方式的一種第四原色相對亮度計算模組的功能方塊圖。
第3圖係繪示依照本發明一實施方式的一種增益值對影像亮度值的關係圖。
第4圖係繪示依照本發明另一實施方式的一種權重配比對環境光亮度的關係圖。
第5圖係繪示依照本發明另一實施方式的一種權重配比對背光亮度的關係圖。
200．．．第四原色相對亮度計算模組
202．．．紅原色相對亮度
204．．．綠原色相對亮度
206．．．藍原色相對亮度
208．．．第四原色相對亮度
210．．．基礎值計算單元
220．．．增益值計算單元
222．．．影像亮度值計算單元
224．．．增益值決定單元
230．．．權重計算單元
232．．．環境光亮度或背光亮度
240．．．第四原色相對亮度計算單元

Claims (14)

  1. 一種四原色顯示器，包含：複數個畫素，各個畫素具有至少四個次畫素，其中該些次畫素分別顯示紅原色、綠原色、藍原色及第四原色；一第四原色相對亮度計算模組，用以計算該第四原色的相對亮度，該第四原色相對亮度計算模組包含：一基礎值計算單元，用以在該紅原色的相對亮度、該綠原色的相對亮度與該藍原色的相對亮度中取最小者，作為一基礎值；一增益值計算單元，用以根據該紅原色的相對亮度、該綠原色的相對亮度與該藍原色的相對亮度，計算出一增益值；一權重計算單元，用以根據一環境光或一背光的亮度，決定該基礎值與該增益值之一權重配比；以及一第四原色相對亮度計算單元，用以根據該基礎值、該增益值與該權重配比，計算出該第四原色的相對亮度。
  2. 如請求項1所述之四原色顯示器，其中該增益值計算單元包含：一影像亮度值計算單元，用以根據該紅原色的相對亮度、該綠原色的相對亮度與該藍原色的相對亮度，計算出一影像亮度值；以及一增益值決定單元，用以根據該影像亮度值，決定該增益值。
  3. 如請求項2所述之四原色顯示器，其中該影像亮度值計算單元係根據下式計算該影像亮度值：Y=(3R+6G+B)/10，其中Y為該影像亮度值，R為該紅原色的相對亮度，G為該綠原色的相對亮度，B為該藍原色的相對亮度。
  4. 如請求項2所述之四原色顯示器，其中該影像亮度值越高，該增益值決定單元所決定之該增益值也越高，且該增益值對該影像亮度值所作之關係圖為一S型曲線。
  5. 如請求項1所述之四原色顯示器，其中該第四原色相對亮度計算單元係根據下式計算該第四原色的相對亮度：第四原色的相對亮度=(1-權重配比)×(基礎值)+(權重配比)×(增益值)，其中該環境光的亮度越高或該背光的亮度越低，該權重配比也越高。
  6. 如請求項1所述之四原色顯示器，其中該第四原色為白原色、青原色、黃原色或洋紅原色。
  7. 如請求項5所述之四原色顯示器，其中該權重配比為0至1，該基礎值及該增益值為0至255。
  8. 一種第四原色相對亮度計算方法，包含：計算一基礎值，其中該基礎值為一紅原色、一綠原色與一藍原色的相對亮度中之最小者；計算一增益值，其中該增益值為根據該紅原色的相對亮度、該綠原色的相對亮度與該藍原色的相對亮度以計算出該增益值；決定一權重配比，其中該權重配比為根據一環境光或一背光的亮度，決定該基礎值及該增益值之該權重配比；以及計算一第四原色的相對亮度，其中該第四原色的相對亮度為根據該基礎值、該增益值及該權重配比以計算出該第四原色的相對亮度。
  9. 如請求項8所述之方法，其中計算該增益值包含：計算一影像亮度值，其中該影像亮度值為根據該紅原色的相對亮度、該綠原色的相對亮度與該藍原色的相對亮度以計算出該影像亮度值；以及決定該增益值，其中該增益值為根據該影像亮度值，決定該增益值。
  10. 如請求項9所述之方法，其中計算該影像亮度值之步驟係根據下式計算該影像亮度值：Y=(3R+6G+B)/10，其中Y為該影像亮度值，R為該紅原色的相對亮度，G為該綠原色的相對亮度，B為該藍原色的相對亮度。
  11. 如請求項9所述之方法，其中該影像亮度值越高，該增益值決定單元所決定之該增益值也越高，且該增益值對該影像亮度值所作之關係圖為一S型曲線。
  12. 如請求項8所述之方法，其中計算該第四原色的相對亮度之步驟係根據下式計算該第四原色的相對亮度：第四原色的相對亮度=(1-權重配比)×(基礎值)+(權重配比)×(增益值)，其中該環境光的亮度越高或該背光的亮度越低，該權重配比也越高。
  13. 如請求項8所述之方法，其中該第四原色為白原色、青原色、黃原色或洋紅原色。
  14. 如請求項12所述之方法，其中該權重配比為0至1，該基礎值及該增益值為0至255。
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