TWI463464B

TWI463464B - 紅綠藍白光顯示系統之背光調整裝置及其方法

Info

Publication number: TWI463464B
Application number: TW099144407A
Authority: TW
Inventors: Meng Chao Kao; Hsiang Tan Lin; Pei Lin Hsieh
Original assignee: Chunghwa Picture Tubes Ltd
Priority date: 2010-12-17
Filing date: 2010-12-17
Publication date: 2014-12-01
Also published as: TW201227685A; US8314820B2; US20120154451A1

Description

紅綠藍白光顯示系統之背光調整裝置及其方法

本發明係有關於一種背光調整之裝置及其方法，尤指一種應用於紅綠藍白光顯示系統之背光調整之裝置及其方法。

紅綠藍白光(RGBW)顯示幕係在傳統的紅藍綠光(RGB)之基礎上，增加白光(W)。因為白光不需要彩色濾光片，所以可提供相較於傳統的紅藍綠光顯示幕更高的亮度，以及可減少背光消耗的電能。紅綠藍白光顯示幕相較於紅綠藍光顯示幕，紅綠藍白光顯示幕有兩個優點：1.在相同的功率下，紅綠藍白光顯示幕可提供較高的亮度；2.在相同的亮度下，紅綠藍白光顯示幕較省電。

雖然紅綠藍白光顯示幕有上述優點，但是在顯示色彩飽和度很高的影像時，影像的亮度不增反減。請參照第1A圖和第1B圖，第1A圖係說明紅綠藍光(RGB)顯示幕和紅綠藍白光(RGBW)顯示幕中的一子像素和一像素的面積比例的示意圖，第1B圖係先前技術說明紅綠藍白光(RGBW)顯示幕在顯示色彩飽和度很高的影像時，影像的亮度不增反減的示意圖。如第1B圖所示，以顯示紅光純色為例，其紅、藍、綠光子像素的灰階值為(255,0,0)。加入白光(min(R,G,B))後，其紅、藍、綠、白光子像素的灰階值為(255,0,0,0)。因為紅光子像素的面積剩四分之一，導致紅綠藍白光(RGBW)像素的亮度降低。因此，先前技術在色彩飽和度較低時，紅綠藍白光顯示幕在相同的功率下可提供較高的亮度。但紅綠藍白光顯示幕在顯示色彩飽和度很高的影像時，影像的亮度不增反減。

本發明的一實施例提供一種紅綠藍白光顯示系統背光調整之方法。該方法包含接收一紅綠藍光(RGB)像素的紅、綠、藍光子像素；根據該紅綠藍光像素的紅、綠、藍光子像素，產生該紅綠藍光像素的色彩飽和度；根據該色彩飽和度，產生對應於該紅綠藍光像素的增益值；及根據複數個紅綠藍光像素的增益值的平均，調整對應於一背光光源。

本發明的另一實施例提供一種紅綠藍白光顯示系統之背光調整裝置。該背光調整裝置包含一色彩飽和度產生單元、一增益值產生單元及一調整單元。該色彩飽和度產生單元係用以接收一紅綠藍光(RGB)像素的紅、綠、藍光子像素，並根據該紅綠藍光(RGB)像素的紅、綠、藍光子像素，產生該紅綠藍光像素的色彩飽和度；該增益值產生單元係用以根據該色彩飽和度，產生該紅綠藍光像素的增益值；及該調整單元係用以根據複數個紅綠藍光像素的增益值的平均，以調整一背光光源。

本發明提供的一種紅綠藍白光顯示系統之背光調整裝置及紅綠藍白光顯示系統背光調整之方法，係利用一背光調整裝置接收一紅綠藍光像素的紅、綠、藍光子像素，一色彩飽和度產生單元根據該紅、綠、藍光子像素的灰階值，產生該紅綠藍光像素的色彩飽和度，以及一增益值產生單元根據該色彩飽和度，產生對應於該紅綠藍光像素的增益值。然後，如果該紅綠藍白光顯示幕的背光光源可分區調整，則一調整單元根據對應於該背光光源的每一分區的複數個/所有紅綠藍光像素的增益值的平均，調整對應於該背光光源的每一分區的背光光源。如果該紅綠藍白光顯示幕的背光光源不可分區調整，則該調整單元根據對應於該紅綠藍白光顯示幕的複數個/所有紅綠藍光像素的增益值的平均，調整該背光光源。因此，本發明在顯示大部分畫面時，如傳統的紅藍綠白光顯示幕一樣可以節省功率、在顯示高飽和度畫面時，可維持亮度、避免過暗的現象發生及維持色彩鮮豔。另外，本發明處理流程簡單處理迅速，且可適用於所有類型的紅藍綠白光顯示器。

請參照第2圖，第2圖係為本發明的一實施例說明紅綠藍白光(RGBW)顯示系統200的示意圖。紅綠藍白光顯示系統200包含一背光光源202、一背光調整裝置204、一灰階值產生單元206及一紅綠藍白光顯示幕208。背光調整裝置204係用以接收對應於紅綠藍白光顯示幕208所包含的每一紅綠藍白光像素PRGBW的一紅綠藍光(RGB)像素的紅、綠、藍光子像素的灰階值，並根據對應於紅綠藍光(RGB)像素的紅、綠、藍光子像素的灰階值，調整背光光源202，其中紅、綠、藍光子像素的灰階值為R、G、B。背光調整裝置204 包含一色彩飽和度產生單元2042、一增益值產生單元2044及一調整單元2048。色彩飽和度產生單元2042係用以根據紅綠藍光(RGB)像素的紅、綠、藍光子像素的灰階值(R、G、B)，產生對應於紅綠藍光(RGB)像素的紅、綠、藍光子像素的灰階值的色彩飽和度S。增益值產生單元2044係耦接於色彩飽和度產生單元2042，用以根據色彩飽和度S，產生對應於紅綠藍白光像素PRGBW的增益值Gain。調整單元2048係用以根據對應於紅綠藍白光顯示幕208包含的複數個紅綠藍白光像素的增益值的平均或根據紅綠藍白光顯示幕208對應於背光光源202的一分區的複數個紅綠藍白光像素的增益值的平均，調整背光光源202。灰階值產生單元206係用以根據紅綠藍光(RGB)像素的紅、綠、藍光子像素的灰階值(R、G、B)，產生對應於紅綠藍白光像素PRGBW的紅、綠、藍、白光子像素的灰階值R0、G0、B0、W0。紅綠藍白光顯示幕208係耦接於背光調整裝置204和背光光源202，用以根據對應於紅綠藍白光像素PRGBW的紅、綠、藍、白光子像素的灰階值R0、G0、B0、W0和背光光源202的亮度，顯示紅綠藍白光像素PRGBW。

色彩飽和度產生單元2042係將紅綠藍光(RGB)像素的紅、綠、藍光子像素的灰階值(R、G、B)中的最小灰階值Min(R,G,B)以及最大灰階值Max(R,G,B)代入式(1)，產生對應於紅綠藍光(RGB)像素的紅、綠、藍光子像素的灰階值的色彩飽和度S。

增益值產生單元2044係將色彩飽和度S代入式(2)，產生對應於紅綠藍白光像素PRGBW的增益值Gain。

式(2)中，L係為對應於紅綠藍白光像素PRGBW的亮度。

請參照第3圖，第3圖係說明背光光源202可分區調整的示意圖。如第3圖所示，背光光源202可分成四區BL1、BL2、BL3及BL4，但本發明並不受限於背光光源202可分成四區。增益值產生單元2044不僅可產生每一像素的增益值，亦可產生紅綠藍白光顯示幕208對應於背光光源202的每一分區BL1、BL2、BL3、BL4的複數個紅綠藍白光像素的增益值的平均AG1、AG2、AG3、AG4。因此，調整單元2048可根據紅綠藍白光顯示幕208對應於背光光源202的每一分區BL1、BL2、BL3、BL4的複數個紅綠藍白光像素的增益值的平均AG1、AG2、AG3、AG4，調整對應於每一分區BL1、BL2、BL3、BL4的背光光源的亮度為原來的AG1、AG2、AG3、AG4倍。

本發明的另一實施例則是增益值產生單元2044不僅可產生每一像素的增益值，亦可產生對應於每一分區BL1、BL2、BL3、BL4的所有紅綠藍白光像素的增益值的平均AG1’、AG2’、AG3’、AG4’。因此，調整單元2048可根據紅綠藍白光顯示幕208對應於背光光源202的每一分區BL1、BL2、BL3、BL4的所有紅綠藍白光像素的增益值的平均AG1’、AG2’、AG3’、AG4’，調整對應於每一分區BL1、BL2、BL3、BL4的背光光源的亮度為原來的AG1’、AG2’、AG3’、AG4’倍。其餘操作原理和紅綠藍白光顯示系統200相同，在此不再贅述。

本發明的另一實施例則是背光光源202不可分區調整。而增益值產生單元2044不僅可產生每一像素的增益值，亦可產生對應於紅綠藍白光顯示幕208的複數個紅綠藍白光像素的增益值的平均AG。因此，調整單元2048可根據紅綠藍白光顯示幕208的複數個紅綠藍白光像素的增益值的平均AG，調整背光光源202的亮度為原來的AG倍。

本發明的另一實施例則是增益值產生單元2044不僅可產生每一像素的增益值，亦可產生對應於紅綠藍白光顯示幕208的所有紅綠藍白光像素的增益值的平均AG’。因此，調整單元2048可根據對應於紅綠藍白光顯示幕208的所有紅綠藍白光像素的增益值的平均AG’，調整背光光源202的亮度為原來的AG’倍。其餘操作原理和紅綠藍白光顯示系統200相同，在此不再贅述。

再者，紅綠藍白光顯示系統200可適用於不同像素排列方式的紅綠藍白光顯示幕208。請參照第4A圖、第4B圖和第4C圖，第 4A圖、第4B圖和第4C圖係說明不同像素排列方式的紅綠藍白光顯示幕208。另外，紅綠藍白光顯示幕208係為一液晶顯示幕、一電漿顯示幕、一電泳顯示幕、一陰極射線管顯示幕或任何利用紅綠藍白光做為原色的顯示幕。

請參照第5圖，第5圖係為本發明的一實施例說明應用於紅綠藍白光顯示系統之背光調整裝置500的示意圖。背光調整裝置500包含一色彩飽和度產生單元502、一增益值產生單元504及一調整單元508。色彩飽和度產生單元502係用以根據對應於紅綠藍白光像素PRGBW的紅綠藍光(RGB)像素的紅、綠、藍光子像素的灰階值(R、G、B)，產生對應於紅綠藍光(RGB)像素的紅、綠、藍光子像素的灰階值的色彩飽和度S。增益值產生單元504係用以根據色彩飽和度S，產生對應於紅綠藍白光像素PRGBW的增益值Gain。然後調整單元508係用以根據對應於紅綠藍白光顯示幕208包含的複數個紅綠藍白光像素的增益值的平均或根據紅綠藍白光顯示幕208對應於背光光源202的一分區的複數個紅綠藍白光像素的增益值的平均，以調整背光光源202。色彩飽和度產生單元502係將紅綠藍光(RGB)像素的紅、綠、藍光子像素的灰階值(R、G、B)中的最小灰階值Min(R,G,B)以及最大灰階值Max(R,G,B)代入式(1)，產生對應於紅綠藍光(RGB)像素的紅、綠、藍光子像素的灰階值的色彩飽和度S。增益值產生單元504係將色彩飽和度S代入式(2)，產生對應於紅綠藍白光像素PRGBW的增益值Gain。背光調整裝置500的其餘操作原理和背光調整裝置204相同，在此不再贅述。

請參照第6圖，第6圖係本發明的另一實施例說明一種紅綠藍白光顯示系統背光調整之方法之流程圖。第6圖之方法係藉由第2圖所示之紅綠藍白光顯示系統200說明，其步驟係詳述如下：步驟600：開始；步驟602：背光調整裝置204接收對應於紅綠藍白光像素PRGBW的一紅綠藍光(RGB)像素的紅、綠、藍光子像素的灰階值，其中紅綠藍光(RGB)像素的紅、綠、藍光子像素的灰階值為R、G、B；步驟604：色彩飽和度產生單元2042根據紅綠藍光(RGB)像素的紅、綠、藍光子像素的灰階值(R、G、B)，產生對應於紅綠藍光(RGB)像素的色彩飽和度S；步驟606：增益值產生單元2044根據色彩飽和度S，產生對應於紅綠藍白光像素PRGBW的增益值Gain；步驟608：調整單元2048根據對應於背光光源202的每一分區BL1、BL2、BL3、BL4的複數個/所有紅綠藍白光像素的增益值的平均AG1、AG2、AG3、AG4/AG1’、AG2’、AG3’、AG4’，調整對應於背光光源202的每一分區BL1、BL2、BL3、BL4的背光光源的亮度為原來的AG1、AG2、AG3、AG4/AG1’、AG2’、AG3’、AG4’倍；步驟610：結束。

在步驟608中，增益值產生單元2044不僅可產生每一像素的增益值，亦可產生對應於每一分區BL1、BL2、BL3、BL4的複數個/所有紅綠藍白光像素的增益值的平均AG1、AG2、AG3、AG4/AG1’、AG2’、AG3’、AG4’。因此，調整單元2048即可根據複數個/所有紅綠藍白光像素的增益值的平均AG1、AG2、AG3、AG4/AG1’、AG2’、AG3’、AG4’，調整對應於背光光源202的每一分區BL1、BL2、BL3、BL4的背光光源的亮度為原來的AG1、AG2、AG3、AG4/AG1’、AG2’、AG3’、AG4’倍。

請參照第7圖，第7圖係本發明的另一實施例說明一種紅綠藍白光顯示系統背光調整之方法之流程圖。第7圖之方法係藉由第2圖所示之紅綠藍白光顯示系統200說明，其步驟係詳述如下：步驟700：開始；步驟702：背光調整裝置204接收對應於紅綠藍白光像素PRGBW的一紅綠藍光(RGB)像素的紅、綠、藍光子像素的灰階值，其中紅綠藍光(RGB)像素的紅、綠、藍光子像素的灰階值為R、G、B；步驟704：色彩飽和度產生單元2042根據紅綠藍光(RGB)像素的紅、綠、藍光子像素的灰階值(R、G、B)，產生對應於紅綠藍光(RGB)像素的色彩飽和度S；步驟706：增益值產生單元2044根據色彩飽和度S，產生對應於紅綠藍白光像素PRGBW的增益值Gain；步驟708：調整單元2048根據紅綠藍白光顯示幕208的複數個/所有紅綠藍白光像素的增益值的平均AG/AG’，調整背光光源202的亮度為原來的AG/AG’倍；步驟710：結束。

在步驟708中，增益值產生單元2044不僅可產生每一像素的增益值，亦可產生對應於紅綠藍白光顯示幕208的複數個/所有紅綠藍白光像素的增益值的平均AG/AG’。因此，調整單元2048即可根據複數個/所有紅綠藍白光像素的增益值的平均AG/AG’，調整背光光源202的亮度為原來的AG/AG’倍。

綜上所述，本發明所提供的紅綠藍白光(RGBW)顯示系統、應用於紅綠藍白光顯示系統之調整背光裝置及紅綠藍白光顯示系統調整背光之方法，係利用背光調整裝置接收對應於一紅綠藍白光像素的一紅綠藍光像素的紅、綠、藍光子像素的灰階值，色彩飽和度產生單元根據紅綠藍光像素的紅、綠、藍光子像素的灰階值，產生對應於紅綠藍光像素的紅、綠、藍光子像素的灰階值的色彩飽和度，以及增益值產生單元根據色彩飽和度，產生對應於紅綠藍白光像素的增益值。然後，如果紅綠藍白光顯示幕的背光光源可分區調整，調整單元根據對應於背光光源的每一分區的複數個/所有紅綠藍白光像素的增益值的平均，調整對應於背光光源的每一分區的背光光源。如果紅綠藍白光顯示幕的背光光源不可分區調整，調整單元根據對應於紅綠藍白光顯示幕的複數個/所有紅綠藍白光像素的增益值的平均，調整背光光源。因此，本發明在顯示大部分畫面時，如傳統的紅藍綠白光顯示幕一樣可以節省功率、在顯示高飽和度畫面時，可維持亮度、避免過暗的現象發生及維持色彩鮮豔。另外，本發明處理流程簡單處理迅速，且可適用於所有類型的紅藍綠白光顯示器。

以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

200‧‧‧紅綠藍白光顯示系統

202‧‧‧背光光源

204、500‧‧‧背光調整裝置

206‧‧‧灰階值產生單元

208‧‧‧紅綠藍白光顯示幕

2042、502‧‧‧色彩飽和度產生單元

2044、504‧‧‧增益值產生單元

2048、508‧‧‧調整單元

S‧‧‧色彩飽和度

Gain‧‧‧增益值

R0、G0、B0、W0‧‧‧紅、綠、藍、白光子像素的灰階值

PR、PG、PB、PW‧‧‧紅、綠、藍、白光子像素

BL1、BL2、BL3、BL4‧‧‧分區的背光光源

600-610、700-710‧‧‧步驟

第1A圖係說明紅綠藍光顯示幕和紅綠藍白光顯示幕中的一子像素和一像素的面積比例的示意圖。

第1B圖係先前技術說明紅綠藍白光顯示幕在顯示色彩飽和度很高的影像時，影像的亮度不增反減的示意圖。

第2圖係為本發明的一實施例說明紅綠藍白光顯示系統的示意圖。

第3圖係說明背光光源可進行分區調整的示意圖。

第4A圖、第4B圖和第4C圖係說明不同像素排列方式的紅綠藍白光顯示幕。

第5圖係為本發明的一實施例說明應用於紅綠藍白光顯示系統之調整背光裝置的示意圖。

第6圖係本發明的另一實施例說明一種紅綠藍白光顯示系統調整背光之方法之流程圖。

第7圖係本發明的另一實施例說明一種紅綠藍白光顯示系統背光調整之方法之流程圖。

200‧‧‧紅綠藍白光顯示系統

202‧‧‧背光光源

204‧‧‧背光調整裝置

206‧‧‧灰階值產生單元

208‧‧‧紅綠藍白光顯示幕

2042‧‧‧色彩飽和度產生單元

2044‧‧‧增益值產生單元

2048‧‧‧調整單元

S‧‧‧色彩飽和度

Gain‧‧‧增益值

R0、G0、B0、W0‧‧‧紅、綠、藍、白光子像素的灰階值

Claims

一種紅綠藍白光(RGBW)顯示系統背光調整之方法，該紅綠藍白光顯示系統包含一背光光源、一背光調整裝置、一灰階值產生單元及一紅綠藍白光顯示幕，其中該背光調整裝置包含一色彩飽和度產生單元、一增益值產生單元及一調整單元，該方法包含：該色彩飽和度產生單元接收對應於該紅綠藍白光顯示幕所包含的複數個紅綠藍白光像素中的每一紅綠藍白光(RGBW)像素的一紅綠藍光(RGB)像素的紅、綠、藍光子像素的灰階值；該色彩飽和度產生單元使用一第一方程式：，產生對應於該紅、綠、藍光子像素的灰階值的色彩飽和度，其中：S係為對應於該紅、綠、藍光子像素的灰階值的色彩飽和度；R、G、B係為對應於該紅、綠、藍光子像素的灰階值；Min(R,G,B)係為對應於該紅、綠、藍光子像素的灰階值中的最小灰階值；及Max(R,G,B)係為對應於該紅、綠、藍光子像素的灰階值中的最大灰階值；該增益值產生單元使用一第二方程式：及一第三方程式：，產生對應於該每一紅綠藍白光像素的增益值，其中： L係為對應於該每一紅綠藍白光像素的亮度；及Gain係為對應於該每一紅綠藍白光像素的增益值；及該調整單元根據對應於該紅綠藍白光顯示幕包含的複數個紅綠藍白光像素的增益值的平均或根據該紅綠藍白光顯示幕對應於該背光光源的一分區的複數個紅綠藍白光像素的增益值的平均，調整該背光光源。
如請求項1所述之紅綠藍白光顯示系統背光調整之方法，其中該背光光源係可分區調整，且可根據該紅綠藍白光顯示幕對應於該分區的複數個紅綠藍白光像素的增益值的平均，調整對應於該分區的背光光源。
如請求項2所述之紅綠藍白光顯示系統背光調整之方法，其中係利用該平均透過一脈衝寬度調變的方式，調整對應於該分區的背光光源。
如請求項2所述之紅綠藍白光顯示系統背光調整之方法，其中係為根據該紅綠藍白光顯示幕對應於該分區的所有紅綠藍白光像素的增益值的平均，調整對應於該分區的背光光源。
如請求項1所述之紅綠藍白光顯示系統背光調整之方法，其中該背光光源係不可分區調整，且該背光光源係根據該紅綠藍白光顯示幕包含的複數個紅綠藍白光像素的增益值的平均，調整該背光光源。
如請求項5所述之紅綠藍白光顯示系統背光調整之方法，其中係利用該平均透過一脈衝寬度調變的方式，調整該背光光源。
如請求項5所述之紅綠藍白光顯示系統背光調整之方法，其中係為根據該紅綠藍白光顯示幕包含的所有紅綠藍白光像素的增益值的平均，調整該背光光源。
一種紅綠藍白光顯示系統之背光調整裝置，包含：一色彩飽和度產生單元，用以接收對應於該紅綠藍白光顯示系統的一紅綠藍白光顯示幕所包含的複數個紅綠藍白光像素中的每一紅綠藍白光(RGBW)像素的一紅綠藍光(RGB)像素的紅、綠、藍光子像素的灰階值，該色彩飽和度產生單元使用一第一方程式：，產生對應於該紅、綠、藍光子像素的灰階值的色彩飽和度，其中：S係為對應於該紅、綠、藍光子像素的灰階值的色彩飽和度；R、G、B係為對應於該紅、綠、藍光子像素的灰階值；Min(R,G,B)係為對應於該紅、綠、藍光子像素的灰階值中的最小灰階值；及Max(R,G,B)係為對應於該紅、綠、藍光子像素的灰階值中的最大灰階值；一增益值產生單元，使用一第二方程式：及一第三方程式：，產生對應於該每一紅綠藍白光像素的增益值，其中：L係為對應於該每一紅綠藍白光像素的亮度；及Gain係為對應於該每一紅綠藍白光像素的增益值；及一調整單元，用以根據對應於該紅綠藍白光顯示幕包含的複數個紅綠藍白光像素的增益值的平均或根據該紅綠藍白光顯示幕對應於一背光光源的一分區的複數個紅綠藍白光像素的增益值的平均，以調整該背光光源。
如請求項8所述之背光調整裝置，其中該調整單元係用以於該背光光源可分區調整時，根據該紅綠藍白光顯示幕對應於該分區的複數個紅綠藍白光像素的增益值的平均，調整對應於該分區的背光光源。
如請求項8所述之背光調整裝置，其中該調整單元係用以於該背光光源可分區調整時，根據該紅綠藍白光顯示幕對應於該分區的所有紅綠藍白光像素的增益值的平均，調整對應於該分區的背光光源。
如請求項8所述之背光調整裝置，其中該調整單元係用以於該背光光源不可分區調整時，根據該紅綠藍白光顯示幕包含的複數個紅綠藍白光像素的增益值的平均，調整該背光光源。
如請求項8所述之背光調整裝置，其中該調整單元係用以於該背光光源不可分區調整時，根據該紅綠藍白光顯示幕包含的所有紅綠藍白光像素的增益值的平均，調整該背光光源。