TWI502567B - 顯示裝置 - Google Patents

Description

顯示裝置

本發明涉及一種包括R、G、B以及W子像素的顯示裝置，尤其涉及決定W子像素的使用率。

第1圖說明一矩陣型有機電致發光(electroluminescence，EL)面板1的典型點佈局的示例，在其中紅色(Red，R)、綠色(Green，G)以及藍色(Blue，B)三個子像素3組成了一個像素2。第2圖和第3圖說明一矩陣型有機EL面板1的點佈局的示例，在該面板中使用的子像素3除了R、G以及B之外，還包括白色(White，W)。在第2圖中，子像素3在一水平方向中排列以便形成一個像素2。在第3圖中，子像素3在2 x 2矩陣中排列以便形成一個像素2。RGBW型有機EL面板1使用W子像素，其比R、G以及B子像素的發光效率高。從而減少面板的功率消耗並增加亮度。實現RGBW型面板的方法包括：使用發出子像素的個別之顏色的有機EL元件的方法；以及在白色有機EL元件上交疊紅色、綠色以及藍色光學濾光片以便實現W子像素之外的子像素的方法。

第4圖為說明除了用於紅色(R)、綠色(G)以及藍色(B)三原色外，還使用白色像素的白色(W)的色度的示例的CIE 1931色度圖。值得注意的是，W的色度不需與顯示器的參考白色相相匹配。

第5圖說明將R、G以及B輸入信號轉換為R、G、B以及W影像信號的方法，據此方法，顯示器的參考白色可以在R=1，G=1和B=1時顯示。首先，如果W子像素的發光顏色不匹配顯示的參考白色，則在輸入RGB信號上執行下面運算用於正常化W子像素的發光顏色。

【序號1】

其中R、G以及B為輸入信號，Rn、Gn以及Bn為正常化後的紅色、綠色，以及藍色信號，且a、b和c為選擇係數，從而當R=1/a、G=1/b以及B=1/c時，所獲得的亮度和色度等於當W=1時所獲得的亮度和色度。

對於S、F2以及F3的最根本的運算運算式的示例包括：

S=min(Rn，Gn，Bn)　方程式2

F2(S)=-S　方程式3

F3(S)=S　方程式4

在此情形中，由於所顯示的像素的顏色更加無顏色的，W子像素發光的比率就會增大。因此，由於顯示影像中接近無色的顏色的比率增加，面板的功率消耗與僅使用R、G以及B子像素的情形相比變得更低。

對參考白色的最終正常化類似於對W子像素的發光顏色的正常化，當W子像素不與顯示的參考白色匹配時進行處理，並包含執行下面運算：

【序號2】

一般而言，很少有幾個影像僅由純色組成，且W子像素用於大多數情形中。因此，與僅使用R、G以及B的情形相比總體功率消耗平均下降。

在用於F2和F3的下面方程式的情形中，W子像素的使用率依據M值而變化。

F2(S)=-MS　方程式6

F3(S)=MS　方程式7

M為在0M1範圍內的一常數。

從功率消耗的方面來看，在方程式2至4的表達中M最佳使用M=1，也就是，使用率100%。然而，從視覺解析度的方面來看，最好選擇M值使得在可能的情況下所有的R、G、B以及W子像素都發光。這將在下面詳細描述。

在如第1圖所示的R、G以及B子像素在矩陣中排列的面板中，為了提高視覺解析度，面板中每個顏色的信號的相位和每個子像素的位置如第6圖所示對齊。在此情形中，輸入影像信號在水平方向中的解析度為面板的水平像素的數量的三倍，並因而在面板的水平方向中需要數量相同的子像素。然而，當在如第6圖所示的時序對於每個顏色進行取樣時，表面的解析度增加。換句話說，當每個顏色信號的相位和每個子像素的位置得以對齊時，比起以相同相位的信號資料驅動所有R、G以及B的三種子像素情形下(第7圖)，可以獲得表面解析度更高的影像。這是因為輸入影像的每個子像素的位置上的亮度資訊可以藉由每個顏色的亮度分量在某種程度上複製。

此外，在第2圖和第3圖所示之使用R、G、B以及W子像素的情形中，可以藉由對齊每個顏色信號的相位和面板的每個子像素的位置而增加表面解析度。第8圖說明在如第2圖排列的子像素中，W子像素的使用率大約為50%時取樣的示例。

當W子像素的使用率為100%時，也就是，方程式6和7中M=1，隨著影像變得更加無色，因為R、G以及B子像素發光量變小所以作用效果變低。尤其是，當初始W顏色等於參考白色時，在顯示黑色和白色影像時根本就沒有使用R、G以及B子像素，解析度的結果如同於與第9圖所示的W子像素的數量。

如上所述，功率消耗和表面解析度依據M值而變化並處於折衷關係。因此，在日本專利申請公開第2006-003475號中，局部偵測顯示影像的空間頻率分量，且W子像素的使用率(M)依據偵測結果自適當地變化，藉以抑制了解析度的下降並減少了功率消耗。

根據日本專利申請公開第2006-003475號中的方法，相當於接近M=1時所獲得的平均功率消耗可以依據畫面而獲得，並同時，M值在影像的邊緣部分減少從而提高了影像品質。然而，儘管利用這種方法，接近無色且空間頻率低的部分上顯現的影像品質比起M為常數且優化了影像品質的情形中顯現的影像品質更差。具體而言，M在該部分中變大從而僅W子像素明顯地發光，從近距離觀察能在第2圖的佈局情形中觀察到帶狀，而在第3圖的佈局情形中觀察到點狀。

具有1.0的視力的人具有1弧分鐘視角的解析度，據說，如果掃描線的數量為1100，則當可視距離為3H(3倍於螢幕高度)或更大時，能觀察到掃描線。因此，當從預定距離或更遠觀察時，儘管顯示裝置包括如第2圖和第3圖所示矩形像素的情形中M=1時，影像品質也不存在問題。如上所述，在一個像素由複數個子像素組成的顯示裝置中，影像需要從每個子像素無法區別的距離被觀察到。然而，很難總是滿足這個條件，因為子像素的尺寸依據像素數量、螢幕尺寸等等具體情況變化，且因為顯示裝置和觀察者之間的距離依據使用環境而變化。

進一步地，在如數位指示牌的應用中，可能存在的情形中，即使人們經常遠離顯示裝置，但對數位指示牌的內容感興趣的其中一個人會靠近該數位指示牌以便近距離看看上面的內容。

根據本發明，提供一種顯示裝置，包括：以矩陣排列的複數個像素，像素每一個包括：一R子像素、一G子像素、一B子像素、以及一W子像素；以及一人體偵測感測器，用於偵測位於顯示裝置周圍的人，其中W子像素的使用率依據偵測結果而變化。

進一步，較佳地，該人體偵測感測器為用於偵測是否有人存在距離顯示裝置的預定範圍內的感測器，以及較佳地，該顯示裝置依據是否有人存在預定範圍內而改變W子像素的使用率。

再者，較佳地，該人體偵測感測器為用以測量位於最靠近顯示裝置的人與顯示裝置之距離的感測器，以及較佳地，顯示裝置依據所測量之距離改變W子像素的感測器。

根據本發明，保持了高視覺影像品質並節省了功率。

現在參考圖式，在下文中描述本發明的實施例。

第11圖為說明本發明實施例中顯示裝置(顯示器)10的外觀的圖示；。該顯示裝置10包括一人體偵測感測器12，用於偵測人的存在。該人體偵測感測器12用以偵測觀察顯示裝置10的人是否存在。

採用一52英寸全高清晰度顯示器(1920 x 1080像素)作為示例，螢幕的高度(H)大約為65cm。因此，無法識別掃描線(像素)的上述可視距離3H為195cm，並因此當在2m內觀察時，像素是無法識別的。為了解決這個問題，例如，當藉由人體偵測感測器12在2m內偵測到人時，方程式6和7中的M值設定為0.5，或者設定為1，從而在使用中一直可保持充分的影像品質並節省了功率。

人體偵測感測器12例如可為一紅外偵測感測器，用於擷取由人體發出的紅外線並偵測人體的輕微移動，藉以在一預定範圍內偵測人體。

最佳地，還結合使用日本專利申請公開第2006-003475號中描述的技術。例如，當人在預定距離內時，M值依據影像的空間頻率分量變化，且否則M設定為1。

進一步地，裝配一種能夠測量顯示裝置10和人體之間距離的人體偵測感測器時，M值依據距離逐漸地變化。採用具有1080掃描線的全全高清晰度顯示器作為示例，當距離為3H或以下時M設定為0.5、當距離為5H或以上時M設定為1，並且M隨著距離在3H至5H的範圍內的增加而增大。可以包括測量人體距離的方法，例如在顯示裝置的前面提供照相機或類似的裝置，並分析獲取的場景影像，以便估計人體的存在以及距離。

由上所述，F2和F3已經基於方程式6和7描述。因此，顯示影像的亮度和色度根據所輸入RGB忠實地複製。

然而，本實施例也可應用於顯示影像的亮度和色度不同於輸入影像的亮度和色度的情況。在日本專利申請公開第2004-280108號中，顏色的飽和度依據設備的使用環境變化，從而抑制功率消耗。從亮度比顏色的飽和度更加重要的觀點來看，就可視度W而論，其為高發光效率，在某種程度中發光的明亮度更強，從而減小在了明亮環境中的顏色的飽和度。因此，當亮度增加時防止了功率消耗的增加。當應用於上述數位指示牌中，日本專利申請公開第2004-280108號中描述的方法可用於在人沒有存在於預定範圍內時增加亮度而節省功率，又，當有人存在於預定範圍內時，在預定亮度中應用的本方法允許從近距離獲得舒服的可視性，且W子像素的使用率設定為50%以便增加視覺解析度。

第12圖說明在包括人體偵測感測器12的顯示裝置10中，R、G以及B輸入信號轉換為R、G、B以及W影像信號的轉換過程，藉此過程顯示器的參考白色可以在R=1、G=1以及B=1時顯示出來。方程式1表達的運算在R、G以及B輸入信號上進行用於正常化為初始白色(S11)。正常化的信號又以Rn、Gn以及Bn表示。值得注意的是，S11中的正常化不是必須執行的。

其次，對於信號Rn、Gn以及Bn，對應於W亮度的S利用運算F1(Rn，Gn，Bn)計算(S12)。運算F1例如，為選擇如方程式2中最小值的運算。進而，S用於進行運算F2(S，H)(S13)。例如，當使用在有人存在於預定距離範圍輸出H=1，否則輸出H=0的一人體偵測感測器時，以下的方程式當使用在有人存在於預定距離範圍時應用設定方程式6中的M值為0.5，否則設定為1。

F2(S，H)=-(1-0.5H)S　方程式8

所獲得的F2(S，H)加入至Rn、Gn以及Bn(S14)中，以便從Rn、Gn以及Bn減去對應於W子像素之亮度的亮度，並因而獲得Rn’、Gn’以及Bn’(S14)。如果有必要，在參考白色上進行正常化(S15)以對於每個子像素的輸出亮度R’、G’以及B’。

同時，S也用於計算F3(S，H)(S16)。當F3為僅在符號上不同於上述S13的方程式時，如下，顯示影像的亮度和色度根據輸入R、G以及B忠實地複製。

F3(S，H)=-(1-0.5H)S　方程式9

進而，所獲得的F3(S，H)為作為子像素W的亮度Wh的輸出。

第13圖說明瞭顯示裝置的結構示例。影像信號R、G以及B輸入至一RGB-RGBW轉換部分20，且利用上述運算計算出R’、G’、B’以及W。在此情形中，RGB-RGBW轉換部分20提供有關於來自一W使用率確定部分22的W子像素的使用率的信號。該W使用率確定部分22基於來自人體偵測感測器12的信號輸出關於W子像素的使用率的信號。W子像素的使用率當人沒有存在於預定距離範圍內時設定為最大，且當有人存在於預定距離範圍內時該W子像素的使用率被限制。所述RGB-RGBW轉換部分20使用對應來自W使用率確定部分22的信號的W子像素的使用率來決定R’、G’、B’以及W，並將所決定的R’、G’、B’以及W提供至有機電致發光(EL)面板24。因此，W子像素的使用率會依據觀察者在範圍內的距離來變化，而在所觀察的影像品質上查覺不出問題。

1．．．有機電致發光面板

2．．．像素

3．．．子像素

10．．．顯示器

12．．．人體偵測感測器

20．．．RGB-RGBW轉換部分

22．．．W使用率確定部分

24．．．有機電致發光面板

所附圖式其中提供關於本發明實施例的進一步理解並且結合與構成本說明書的一部份，說明本發明的實施例並且描述一同提供對於本發明實施例之原則的解釋。

圖式中：

第1圖為說明包括R、G以及B子像素的顯示裝置之結構的圖示；

第2圖為說明包括R、G、以及和W子像素的顯示裝置之結構的圖示；

第3圖為說明包括R、G、B以及W子像素的顯示裝置之結構的另一個示例的圖示；

第4圖為一CIE1931色度圖；

第5圖為說明轉換成RGBW之過程的圖示；

第6圖為說明面板中每個顏色信號的相位和每個子像素的位置的對齊過程的示例圖；

第7圖為為說明面板中每個顏色信號的相位和每個子像素的位置的對齊過程的示例圖；

第8圖為說明面板中每個顏色信號的相位和每個子像素的位置的對齊過程的示例圖；

第9圖為說明面板中黑色信號和白色信號相位和每個子像素的位置的對齊過程的示例圖；

第10圖為說明影像品質下降的圖示；

第11圖為說明本發明實施例中結構的圖示；

第12圖為說明本發明實施例中轉換成RGBW的過程圖示；以及

第13圖為說明從RGB轉換成RGBW之結構的圖示。

10．．．顯示器

12．．．人體偵測感測器

Claims (3)

1. 一種顯示裝置，包括：複數個像素，以矩陣排列，該等像素的每一個包括：一紅色子像素、一綠色子像素、一藍色子像素、以及一白色子像素；以及一人體偵測感測器，用於偵測是否有人存在於距離該顯示裝置周圍的一預定範圍內，其中該白色子像素的使用率依據一偵測結果而變化。
2. 如申請專利範圍第1項所述的顯示裝置，其中該人體偵測感測器包含一感測器；並且該顯示裝置依據是否有人存在於該預定範圍內改變該白色子像素的使用率。
3. 依據申請專利範圍第1項所述的顯示裝置，其中該人體偵測感測器包含一感測器，用於測量位在最靠近該顯示裝置的人與該顯示裝置之距離；並且該顯示裝置依據所測量的該距離改變該白色子像素的使用率。