專利名稱：轉(zhuǎn)換三分量圖像為四分量圖像的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在電子顯示器上顯示圖像的圖像處理技術(shù)，具體地說，涉及在具有四色或者更多色的發(fā)光元件的顯示器上提供具有增強(qiáng)亮度的圖像的方法。
背景技術(shù)：
平板顯示裝置得到了廣泛的使用，其被與計(jì)算裝置一起使用，在便攜式裝置中使用并用于如電視機(jī)的娛樂設(shè)備。這種顯示器通常使用基板上分布的多個(gè)像素來顯示圖像。 各個(gè)像素均結(jié)合了多個(gè)不同顏色(通常是紅色、綠色和藍(lán)色)的子像素或發(fā)光元件來表現(xiàn)各個(gè)圖像要素。已知例如等離子體顯示器、液晶顯示器和發(fā)光二極管顯示器的多種平板顯示器技術(shù)。為了在這些顯示器上顯示圖像，顯示器通常接收包含用于驅(qū)動(dòng)各個(gè)像素的信號(hào) (即，像素信號(hào))的三色分量(three-color-component)圖像輸入信號(hào)，每一個(gè)像素信號(hào)均包括用于驅(qū)動(dòng)紅色子像素、綠色子像素和藍(lán)色子像素的單獨(dú)的顏色分量圖像信號(hào)。含有發(fā)光材料薄膜的發(fā)光二極管(LED)在平板顯示裝置中具有很多優(yōu)點(diǎn)并且可用于光學(xué)系統(tǒng)。Tang等人的美國(guó)專利No. 6384529示出了一種包括有機(jī)LED發(fā)光元件(子像素)陣列的有機(jī)LED彩色顯示器。另選地，可以使用無機(jī)材料，并且無機(jī)材料可以包括磷光晶體或多晶半導(dǎo)體矩陣中的量子點(diǎn)。也可以使用在本領(lǐng)域中已知的其它的有機(jī)材料薄膜或無機(jī)材料薄膜來控制針對(duì)發(fā)光薄膜材料的電荷注入、電荷輸送或者電荷阻擋。這些材料在基板上設(shè)置在電極之間，具有封裝覆蓋層或者覆蓋片。當(dāng)電流流過有機(jī)材料時(shí)，從像素發(fā)射光。發(fā)出的光的頻率取決于所使用的材料的性質(zhì)。在這種顯示器中，光可以發(fā)射出基板 (底部發(fā)射器)或者發(fā)射出封裝蓋(頂部發(fā)射器)或者發(fā)射出基板和封裝蓋。這些薄膜LED器件可以包括有圖案的發(fā)光層，其中在圖案中使用不同的材料以使在電流通過這些材料時(shí)發(fā)射出不同顏色的光。然而，對(duì)于大尺寸基板來說，難以對(duì)材料尤其是小分子有機(jī)LED材料進(jìn)行構(gòu)圖，由此增加了制造成本。并且，例如使用金屬蔭罩的現(xiàn)有構(gòu)圖方法成本高并且會(huì)破壞淀積的有機(jī)材料?？朔蟪叽缁迳系牟牧系矸e問題的一種方法是與用于形成全彩色顯示器(full-color display)的濾色器一起使用單發(fā)光層(例如，白光發(fā)射器)，如在Cok的美國(guó)專利No. 6987355中所教導(dǎo)的。還已知采用不包括濾色器的白光發(fā)光元件，如在Cok等人的美國(guó)專利No. 6919681中所教導(dǎo)的。如在Miller等人的美國(guó)專利公開No. 2004/0113875中所教導(dǎo)的，已經(jīng)提出了采用未構(gòu)圖的白光發(fā)射器的設(shè)計(jì)，該設(shè)計(jì)包括紅色濾色器、綠色濾色器和藍(lán)色濾色器以形成紅色子像素、綠色子像素和藍(lán)色子像素，并且該設(shè)計(jì)還包括不濾波的白色子像素以提高器件的效率。然而，由于大部分的成像系統(tǒng)向顯示器提供三色分量圖像輸入信號(hào)，因此有必要使用一種轉(zhuǎn)換方法以將輸入的三色分量圖像信號(hào)轉(zhuǎn)換為四色或更多色分量圖像信號(hào)，該四色或更多色分量圖像信號(hào)用于驅(qū)動(dòng)如上面提到的Miller等人描述的顯示器的具有發(fā)射四種或更多種顏色的光的子像素的顯示器。因此，已經(jīng)開發(fā)出多種方法以將三色分量圖像輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為適用于驅(qū)動(dòng)四色顯示器的四色或更多色分量圖像信號(hào)。在本領(lǐng)域中，已經(jīng)意識(shí)到，存在著由于具有用于發(fā)射超過三種顏色的光的子像素而造成的冗余，并且該冗余可用于同時(shí)驅(qū)動(dòng)四種子像素顏色以產(chǎn)生具有增加的亮度的圖像。例如，在Morgan等人的美國(guó)專利No. 6453067、在Lee等人的于2003Proceedingsofthe Society for Information Display Conference 中發(fā)表白勺題為"TFT—LCD with RGBffColor System" Wife Φ Wang ^AWT 2007Proceedings of the Society forlnformation Display Conference 中發(fā)表白勺題為"Trade—offbetween Luminance and Colorin RGBff Display for Mobile-phone Usage”的論文中以及 Higgins 的美國(guó)專利 U. S. 7301543 中，提供了用于對(duì)具有紅色子像素、綠色子像素、藍(lán)色子像素和白色子像素的液晶顯示器提供這種轉(zhuǎn)換方法的方法，在這樣的液晶顯示器中，各個(gè)像素中的白色子像素可以與同一像素中的紅色子像素、綠色子像素和藍(lán)色子像素同時(shí)驅(qū)動(dòng)以產(chǎn)生比僅使用RGB發(fā)光元件形成相同色度能夠產(chǎn)生的亮度更高的亮度。然而，這些處理方法中的每一種都引入了色度誤差。特別地，由于由白色子像素增加的亮度比從紅色子像素、綠色子像素和藍(lán)色子像素中去除的亮度多，所以生成的圖像是不飽和的。如Wang等人所討論(上面已經(jīng)提到)的，亮度提高但顏色飽和度降低雖然能夠提高某些圖像的圖像質(zhì)量，但是會(huì)降低其它圖像的質(zhì)量。應(yīng)當(dāng)注意，這些參考中的一些(尤其是Lee等人)錯(cuò)誤地陳述了他們的算法不會(huì)引入顏色誤差。然而，Lee等人討論的方法引入了非常顯著的顏色誤差。Lee等人提出的方法包括從各個(gè)紅色顏色分量、綠色顏色分量和藍(lán)色顏色分量圖像輸入信號(hào)確定各個(gè)像素的紅色顏色分量、綠色顏色分量和藍(lán)色顏色分量圖像輸入信號(hào)中的最小值，并且采用該值來驅(qū)動(dòng)其顯示器中的白色子像素。這種方法對(duì)生成的圖像信號(hào)帶來了兩個(gè)不合需要的變化。 首先，由于各個(gè)像素的紅色輸入信號(hào)值、綠色輸入信號(hào)值和藍(lán)色輸入信號(hào)值中的最小值對(duì)應(yīng)于將由各個(gè)像素發(fā)射的中性色(白色)光，并且由于將該值與白色信號(hào)相加但未將其從紅色信號(hào)、綠色信號(hào)和藍(lán)色信號(hào)中減去，因此各個(gè)像素將發(fā)射比輸入信號(hào)中所請(qǐng)求的更多的白光。其次，輸入的像素顏色的飽和度越低(即，各個(gè)像素信號(hào)內(nèi)紅色顏色分量、綠色顏色分量和藍(lán)色顏色分量圖像信號(hào)中的最小值越大)，由白色通道增加的白光越多。因此，對(duì)于各個(gè)輸出像素來說，各個(gè)像素產(chǎn)生的亮度與各個(gè)像素的最大亮度的比率與產(chǎn)生由三色分量圖像輸入信號(hào)指示的圖像所需要的比率不同。 可以基于CIE 1976 (LVb)色差制(color-difference metric)來確定這些操作的影響，CIE 1976仏、13)色差制可以用于比較兩種顏色之間的可察覺的差異。為了演示 Lee等人提出的算法的效果，對(duì)顯示器的一些特征進(jìn)行假定是很重要的，將要基于這些假定的特征來產(chǎn)生生成的圖像。將假定OLED顯示器具有白光發(fā)射器和濾色器。紅色子像素、綠色子像素和藍(lán)色子像素將發(fā)射具有sRGB原色的光，所述光的CIE1931x，y色度坐標(biāo)為紅色 (0.64，0.33)；綠色(0. 30,0. 60)；和藍(lán)色(0.15，0.06)。白色子像素將產(chǎn)生D65亮度(CIE 1931x，y色度坐標(biāo)(0. 313,0. 329))。這些發(fā)射器的亮度輸出將被歸一化，使得峰值亮度為 200cd/sq m的D65光將由紅色子像素、綠色子像素和藍(lán)色子像素的最大組合強(qiáng)度或者由白色子像素的最大強(qiáng)度產(chǎn)生。為了理解Lee等人提出的算法的影響，必須假定將要在接收輸入的RGB信號(hào)的RGB顯示器上和接收由Lee等人討論的算法產(chǎn)生的轉(zhuǎn)換后的RGBW信號(hào)的 RGBW顯示器上顯示兩種顏色。將選擇紅色亮度強(qiáng)度值和綠色亮度強(qiáng)度值為1且藍(lán)色亮度強(qiáng)度值為O的純黃色斑點(diǎn)。需要的第二種顏色是輸入的紅色強(qiáng)度、綠色強(qiáng)度和藍(lán)色強(qiáng)度均為 1的基準(zhǔn)白色。使用這個(gè)算法，通過計(jì)算紅色(等于1)、綠色(等于1)和藍(lán)色(等于0)中的最小值(等于0)，可以發(fā)現(xiàn)黃色的轉(zhuǎn)換后的強(qiáng)度。因此，所生成的輸出RGBW值為紅色(等于1)、綠色(等于1)、藍(lán)色(等于0)和白色(等于0)。對(duì)于白色來說，紅色、綠色和藍(lán)色的值都是1，這些值的最小值為1，因此白色將被呈現(xiàn)為紅色(等于1)、綠色(等于1)、 藍(lán)色(等于1)和白色(等于1)。使用上面所示的原色的典型原色矩陣，將因此以43cd/m2 的紅色子像素亮度和143cd/m2的綠色子像素亮度來呈現(xiàn)黃色斑點(diǎn)，以在RGB顯示器和RGBW 顯示器上提供X，y坐標(biāo)(0. 419，0. 505)處的186cd/m2的總亮度。對(duì)于RGB顯示器和RGBW 顯示器二者來說，都將以43cd/m2的紅色、143cd/m2的綠色和14cd/m2的藍(lán)色的亮度來呈現(xiàn)白色。然而，基于Lee的算法，RGBff顯示器將具有由白色子像素產(chǎn)生的額外的200cd/m2的亮度，因此為RGBW顯示器提供的白色亮度是為RGB顯示器生成的白色亮度的兩倍。使用白色值作為適應(yīng)顯示器顏色或者基準(zhǔn)顯示器顏色，CIE 1976 (LVb)色差制提供了介于在RGB 顯示器和RGBW顯示器上所示的黃色之間的的值39。由于用戶可以檢測(cè)到單個(gè)斑點(diǎn)的度量值中的差異是1并且可以檢測(cè)到正常圖像的平均值大約是3，因此這兩個(gè)顯示器生成的顏色明顯不同。用于將三色分量圖像輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為四色或者更多色分量圖像輸入信號(hào)的另選方法也可以按照保持圖像的顏色精確度這樣的方法來執(zhí)行例如，在Murdoch等人的美國(guó)專禾Ij No. 6897876、Primerano等人的美國(guó)專利No. 6885380以及Miller等人的美國(guó)專利申請(qǐng)公開No. 2005/0212728中已經(jīng)討論了此類方法。然而，如所公開的，在不降低顏色飽和度的情況下，峰值圖像亮度不能超過紅光發(fā)光元件、綠光發(fā)光元件和藍(lán)光發(fā)光元件在附加的原色的色度坐標(biāo)處的組合峰值亮度。如在Boroson等人的美國(guó)專利申請(qǐng)公開 No. 2007/0139437中所描述的算法的其它算法允許由白色產(chǎn)生的亮度高于紅色子像素、綠色子像素和藍(lán)色子像素的組合亮度所產(chǎn)生的亮度，但是降低了高度飽和的顏色的相對(duì)亮度，再次降低了顏色保真度。近來，已經(jīng)討論了具有可調(diào)亮度的背光的IXD顯示器。在Brown Elliott等人的美國(guó)公開2007/0279372中描述了一種此類顯示器。如在此公開中所描述的，使用了一算法來分析輸入的RGB圖像信號(hào)、動(dòng)態(tài)地調(diào)節(jié)由背光生成的亮度并且執(zhí)行RGB信號(hào)到RGBW信號(hào)的轉(zhuǎn)換(當(dāng)降低背光的亮度時(shí)，增加轉(zhuǎn)換中的調(diào)整值，或者當(dāng)增加背光的亮度時(shí)，減小轉(zhuǎn)換中的調(diào)整值)。盡管這個(gè)方法有可能在不引入較大的顏色誤差的情況下向顯示器提供比紅光發(fā)光元件、綠光發(fā)光元件和藍(lán)光發(fā)光元件的組合峰值亮度更高的峰值顯示器亮度，但是該方法至少具有三個(gè)問題。首先，對(duì)于如有機(jī)發(fā)光二極管顯示器的發(fā)光型顯示器來說，該方法無法實(shí)現(xiàn)，這是因?yàn)檫@些顯示器沒有可調(diào)節(jié)的背光。其次，對(duì)這些透射型顯示器來說，增加背光亮度會(huì)增加無意中通過暗子像素漏出的光，降低圖像陰影區(qū)域中的顏色精確度，并且第三，該方法需要額外的硬件，這會(huì)顯著地增加得到的顯示器的成本?，F(xiàn)有技術(shù)的轉(zhuǎn)換方法都不允許在不引入顯著的顏色誤差或不增加控制背光亮度的費(fèi)用的情況下使用四個(gè)發(fā)光元件來提供比紅光發(fā)光元件、綠光發(fā)光元件和藍(lán)光發(fā)光元件的組合亮度更高的亮度值。因此，仍然存在著對(duì)于一種在顯示裝置中在不引入顯著顏色誤差的情況下以高于紅光發(fā)光元件、綠光發(fā)光元件和藍(lán)光發(fā)光元件的組合峰值亮度的峰值顯示器亮度來來呈現(xiàn)圖像場(chǎng)景的改進(jìn)的方法的需要，該顯示裝置特別是在具有超過三種顏色的子像素的如EL顯示器的發(fā)光型顯示器。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)方面包括一種將三色或更多色分量圖像輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為圖像輸出信號(hào)的方法，該方法包括以下步驟(a)獲取包括多個(gè)像素信號(hào)的輸入信號(hào)，每一像素信號(hào)均具有三個(gè)或更多個(gè)顏色分量；(b)確定各個(gè)像素信號(hào)的各個(gè)顏色分量的殘余差異；(C)確定所述殘余差異的極限值；(d)基于所述極限值，針對(duì)所述顏色分量中的每一個(gè)計(jì)算公共比例因數(shù)；以及(e)向所述圖像輸入信號(hào)應(yīng)用所述公共比例因數(shù)以產(chǎn)生所述圖像輸出信號(hào)。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于在顯示大多數(shù)一般圖像時(shí)增加了具有四個(gè)或更多個(gè)子像素的顯示器的動(dòng)態(tài)范圍，或者允許以降低的功耗來顯示圖像。這是在無需附加的或者專用的電子裝置的情況下實(shí)現(xiàn)的，并且在不引入包括顏色誤差在內(nèi)的明顯的偽像的情況下對(duì)于降低 EL顯示器的功耗特別有用。


圖IA和圖IB是根據(jù)本發(fā)明的方法的實(shí)施方式的流程圖；圖2是可用于本發(fā)明的顯示系統(tǒng)的示意圖，該顯示系統(tǒng)包括其上形成有四色像素的顯示器；圖3是可用于本發(fā)明的EL顯示器的有源矩陣基板的一部分的頂視圖；圖4是有助于理解本發(fā)明的例示了作為EL顯示器的輸入碼的函數(shù)的紅色子像素、 綠色子像素、藍(lán)色子像素和白色子像素的亮度輸出的關(guān)系的曲線圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明的方法的實(shí)施方式的流程圖，其有助于在實(shí)時(shí)系統(tǒng)中提供本發(fā)明；圖6是例示在應(yīng)用圖5的方法以實(shí)現(xiàn)沒有顏色誤差的轉(zhuǎn)換時(shí)標(biāo)準(zhǔn)的視頻輸入的公共比例因數(shù)的變化的曲線圖；圖7是例示應(yīng)用圖5的方法而以5%或更小的顏色誤差來實(shí)現(xiàn)四色分量輸出圖像信號(hào)的轉(zhuǎn)換時(shí)標(biāo)準(zhǔn)的視頻輸入的公共比例因數(shù)的變化的曲線圖；圖8A和圖8B是根據(jù)本發(fā)明的方法的實(shí)施方式的流程圖；圖9是根據(jù)本發(fā)明的方法的一個(gè)部分的實(shí)施方式的流程圖；圖10是根據(jù)本發(fā)明的方法的一個(gè)部分的實(shí)施方式的流程圖；圖11是根據(jù)本發(fā)明的方法的一個(gè)部分的實(shí)施方式的流程圖；圖12是根據(jù)本發(fā)明的方法的一個(gè)部分的實(shí)施方式的流程圖；圖13A和圖13B是根據(jù)本發(fā)明的方法的實(shí)施方式的流程圖；圖14是用于控制在本發(fā)明的一些實(shí)施方式內(nèi)能夠引入的顏色誤差的方法的流程圖；圖15是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的用于提供顯示器的方法的流程圖；以及圖16是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的用于確定殘余差異的方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式通過采用本發(fā)明的方法，可以將典型的輸入圖像信號(hào)轉(zhuǎn)換為用于驅(qū)動(dòng)包括紅色子像素、綠色子像素、藍(lán)色子像素和一個(gè)附加的顏色子像素的四色或更多色顯示裝置的輸出信號(hào)，以增加顯示器的亮度。特別地，本發(fā)明的方法將三色或更多色分量圖像輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為用于驅(qū)動(dòng)四色或更多色顯示裝置的圖像輸出信號(hào)，使得該圖像輸出信號(hào)產(chǎn)生比紅色子像素、綠色子像素和藍(lán)色子像素的組合峰值亮度高的峰值顯示器亮度。可以采用該方法以1) 在不引入顏色誤差的情況下提供轉(zhuǎn)換，幻在有限的顏色誤差量的情況下提供轉(zhuǎn)換，或者3) 允許所顯示的圖像內(nèi)的有限數(shù)量個(gè)子像素內(nèi)的顏色誤差。在一個(gè)實(shí)施方式中，附加顏色子像素可以發(fā)射白光并且顯示裝置可以是RGBW顯示裝置。參照?qǐng)D1A，根據(jù)本發(fā)明的方法，可以提供(步驟100)顯示器并且可以通過獲取(步驟10 包括多個(gè)像素信號(hào)(每一個(gè)像素信號(hào)均具有三個(gè)或者更多個(gè)顏色分量)的輸入信號(hào)而將三色或者更多色分量圖像輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為圖像輸出信號(hào)，確定(步驟110)各個(gè)像素信號(hào)的各個(gè)顏色分量的殘余差異(residual difference)，該殘余差異指示三色或者更多色分量圖像輸入信號(hào)中必須由紅光發(fā)光元件、綠光發(fā)光元件和藍(lán)光發(fā)光元件產(chǎn)生以避免顏色誤差的部分，確定115殘余差異的極限值，并且基于該極限值來針對(duì)每一個(gè)顏色分量計(jì)算(步驟120)公共比例因數(shù)。極限值可以是殘余差異中的最大值或者是接近最大值的值， 但是該接近最大值的值必須充分地接近殘余差異的最大值以避免不可接受的顏色誤差并且實(shí)現(xiàn)比僅以紅色亮度值、綠色亮度值和藍(lán)色亮度值所達(dá)到的亮度值大的白色亮度值。參照?qǐng)D1B，可以輸入(步驟125)同一個(gè)或另一個(gè)圖像信號(hào)并且向輸入信號(hào)應(yīng)用(步驟130) 公共比例因數(shù)以產(chǎn)生調(diào)整后的圖像輸出信號(hào)。接著可以將調(diào)整后的圖像輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換(步驟13 為包括至少一個(gè)附加顏色分量圖像信號(hào)的輸出圖像信號(hào)(例如，驅(qū)動(dòng)RGBW顯示裝置所需要的四色分量圖像信號(hào))，并且在四色或者更多色分量顯示器(例如，具有紅色子像素、綠色子像素、藍(lán)色子像素和白色子像素的顯示器)上顯示(步驟140)該四色分量圖像信號(hào)。在圖8A和圖8B中提供了此方法的更詳細(xì)的版本，并且將在下面進(jìn)行描述。在本發(fā)明的另選實(shí)施方式中，輸入信號(hào)可以是四色分量圖像信號(hào)，并且可以將本發(fā)明的整個(gè)方法應(yīng)用于該四色分量圖像輸入信號(hào)或者輸入信號(hào)。在本發(fā)明的另一個(gè)另選實(shí)施方式中，輸入信號(hào)可以是三色分量圖像輸入信號(hào)，并且圖像輸出信號(hào)可以是三色分量圖像信號(hào)，該三色分量圖像信號(hào)稍后被轉(zhuǎn)換為四色或者更多色分量圖像信號(hào)以在四色或者更多色分量顯示器上進(jìn)行顯示。圖像信號(hào)的殘余差異是三色或者更多色分量圖像輸入信號(hào)中必須由紅光發(fā)光元件、綠光發(fā)光元件和藍(lán)光發(fā)光元件產(chǎn)生以避免顏色誤差的部分，并且可以是顏色通道的最大顏色值與結(jié)合所有顏色通道的最大公共值(顏色分量的極限)之間的差異。MIN(R，G，B) 的值可以是顏色分量極限。另選地，顏色分量極限可以是充分接近MIN(R，G，B)值的任何值以避免不可接受的顏色誤差。例如，顏色通道R的殘余差異可以等于R_MIN(R，G，B)，顏色通道G的殘余差異可以等于G-MIN (R，G，B)，顏色通道B的殘余差異可以等于B-MIN (R，G， B)。實(shí)質(zhì)上，殘余差異對(duì)應(yīng)于顏色信號(hào)中針對(duì)各個(gè)顏色通道的飽和部分。顏色誤差是圖像信號(hào)中指明的顏色與轉(zhuǎn)換后的信號(hào)的顏色之間的任何可察覺的差異。在這個(gè)方法的詳細(xì)實(shí)施方式中，可以提供如圖2所示的RGBW OLED顯示器。如圖 2所示，RGBff OLED顯示器10包括像素15的陣列并且各個(gè)像素均包含重復(fù)的子像素陣列。 如該圖中所示，各個(gè)像素15都包含紅色子像素20R、綠色子像素20G、藍(lán)色子像素20B和白色子像素20W。圖2中還示出了控制器25，控制器25能夠獲取(圖1的步驟10 輸入信號(hào)30、利用本發(fā)明的方法處理該輸入信號(hào)并且向顯示器10提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)35以顯示(圖1的步驟140)該圖像。如本領(lǐng)域中已知的，可以通過如下方式形成RGBW OLED顯示器10 將發(fā)出白光的OLED覆蓋在基板上并且在紅色子像素20R、綠色子像素20G和藍(lán)色子像素20B 上應(yīng)用濾色器以對(duì)OLED發(fā)射的白光進(jìn)行過濾從而產(chǎn)生紅光、綠光和藍(lán)光。白色子像素20W 可以產(chǎn)生不經(jīng)過濾的光。圖3示出了 OLED顯示器的基板的一部分40，該部分具有分別用于圖2的紅色子像素20R、綠色子像素20G、藍(lán)色子像素20B和白色子像素20W的電極42R、42G、42B和42W。各個(gè)電極42R、42G、42B和42W以及圖2中各個(gè)對(duì)應(yīng)的子像素20R、20G、20B和20W從對(duì)應(yīng)的電路44R、44G、44B和44W接收電力。各個(gè)電路控制提供給各個(gè)電極的電流或者電壓，以控制由各個(gè)子像素提供的亮度。例如，當(dāng)在選擇行48上提供了激活選擇薄膜晶體管(TFT) 50的選擇信號(hào)時(shí)，在驅(qū)動(dòng)線46上向電路44R提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)。當(dāng)選擇TFT 50被激活時(shí)，電壓可以從驅(qū)動(dòng)線46流出以對(duì)電容器52充電。一旦電容器52被充電后，可以從選擇線48移除選擇信號(hào)，關(guān)閉選擇TFT 50并且允許電荷保持在電容器52上。當(dāng)在電容器52上提供電壓時(shí)， 該電壓控制功率TFT 54的柵極，這允許電力依次從電源線56流到電極42R并且經(jīng)過OLED 流到與電極42R平行但位于OLED的與電極42R相對(duì)側(cè)上的第二電極(未示出)。電流流過 OLED使得子像素產(chǎn)生具有亮度的光。注意，功率TFT 54具有有限的尺寸并且因此僅僅能夠允許特定的最大電流流經(jīng)各個(gè)子像素。因此，電路44R提供了最大電流，該最大電流將顯示器10中的各個(gè)子像素的亮度輸出限制在不能被超過的最大亮度。當(dāng)把各個(gè)電路都設(shè)計(jì)和制造成具有相同的特性時(shí)，各個(gè)顏色子像素將通常具有相同的電流限制。然而，由于具有不同的濾色器，圖2中所示的各個(gè)顏色子像素20R、20G、20B和20W都具有不同的亮度效率，因此這些子像素將通常具有不同的最大亮度值。圖4中示出了這種類型的典型顯示器的顯示器響應(yīng)于子像素代碼值變化的亮度響應(yīng)，其中子像素代碼值變化對(duì)應(yīng)于不同的電流。注意， 這些曲線并不指示單個(gè)子像素的亮度，而是表示在顯示器的包含若干個(gè)像素的區(qū)域內(nèi)采集的亮度值。如該圖所示，圖2中所示的各個(gè)相應(yīng)的子像素20R、20G、20B和20W的亮度輸出 60、62、64和66作為圖2所示的驅(qū)動(dòng)信號(hào)35內(nèi)的代碼值的函數(shù)而增加。然而，由于各個(gè)子像素的亮度效率不同，各個(gè)子像素的增加速率不同，隨著從藍(lán)色64到紅色60、從紅色60到綠色62、從綠色62到白色66的顏色變化，增加速度從最低到最高。在這個(gè)顯示器中，當(dāng)組合紅色子像素20R、綠色子像素20G和藍(lán)色子像素20B的亮度輸出時(shí)，顯示器生成的最大亮度大約是400cd/m2。然而，白色子像素20W的亮度輸出66大約是600cd/m2，顯著大于通過將紅色子像素20R、綠色子像素20G和藍(lán)色子像素20B的最大亮度相加(即，組合)而獲得的組合白色點(diǎn)(white point)的400cd/m2。因此，通過使用本發(fā)明的將三色或更多色分量圖像輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為適于驅(qū)動(dòng)顯示器的四色分量輸出圖像信號(hào)，該顯示器能夠?qū)崿F(xiàn)顯著較高的亮度而不會(huì)引入不期望的顏色誤差，其中，該方法使用了子像素20W的峰值亮度。在這個(gè)詳細(xì)的實(shí)施方式中，提供(圖1中的步驟100) 了圖2所示的顯示器10。 在這個(gè)步驟中，確定并處理了特定的隨顯示器而定的信息以使能這個(gè)實(shí)施方式。在圖15 中更加詳細(xì)地示出了該過程。在該過程中，獲得(步驟150) 了從各個(gè)子像素發(fā)射的光的色度坐標(biāo)。為了提供這個(gè)方法的示例，圖2的顯示器10將被假定為具有子像素20R、20G、 20B禾口 20W，這些子像素發(fā)射紅色(0. 64，0. 33)、綠色(0. 30，0. 60)、藍(lán)色(0. 15,0. 06)和白色(0.313,0.329)的CIE 1931x，y色度坐標(biāo)處的光。還將限定(步驟152)顯示器白色點(diǎn)。在這個(gè)示例中，將假定顯示器白色點(diǎn)為(0.313，0.3四)。利用紅色子像素、綠色子像素、藍(lán)色子像素和白色子像素的CIE 1931色度坐標(biāo)和顯示器白色點(diǎn)的CIE 1931色度坐標(biāo)，通過計(jì)算用于將紅色子像素、綠色子像素和藍(lán)色子像素的χ、y坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為顯示器白色點(diǎn)的三刺激值(tristimulus value)的矩陣，可以計(jì)算(步驟154)出在本領(lǐng)域中已知的磷光矩陣 (phosphor matrix) 0這個(gè)磷光矩陣將包含用于由紅色子像素、綠色子像素和藍(lán)色子像素發(fā)射的光形成顯示器白色點(diǎn)的限定的亮度比率。對(duì)于在這個(gè)示例中給定的坐標(biāo)來說，為了在該顯示器白色點(diǎn)的坐標(biāo)處產(chǎn)生白光發(fā)射而從紅色子像素、綠色子像素和藍(lán)色子像素產(chǎn)生的亮度的比例為紅色21. 3%、綠色71. 5%和藍(lán)色7.2%。使用這些比率，通過計(jì)算各個(gè)紅色子像素、綠色子像素和藍(lán)色子像素能夠被驅(qū)動(dòng)到的最大亮度以利用圖4所示的亮度響應(yīng)函數(shù)來產(chǎn)生具有顯示器白色點(diǎn)的色度坐標(biāo)的光，能夠計(jì)算(步驟156)由紅色子像素、綠色子像素和藍(lán)色子像素生成的光所能夠產(chǎn)生的最高亮度白色點(diǎn)。在這個(gè)示例中，這些最大的亮度值是紅色81. 9cd/m2、綠色275. 6cd/m2和藍(lán)色27. 8cd/m2。將這些亮度值組合，則假定的顯示器將具有亮度為385. 3cd/m2的白色點(diǎn)。由于白色子像素在顯示器的白色點(diǎn)處發(fā)射光，因此通過將來自紅色子像素、綠色子像素和藍(lán)色子像素的光相加或者通過將白色子像素驅(qū)動(dòng)為385. 3 cd/m2的亮度，可以產(chǎn)生相同的白色點(diǎn)亮度。使用圖4所示的色調(diào)標(biāo)度 (tonescale)，可以形成(步驟158)提供從面板強(qiáng)度值到圖2中的各個(gè)發(fā)光元件20R、20G、 20B和20W的輸出亮度值的映射的查找表。這些查找表是以來自步驟156中紅色亮度值、綠色亮度值和藍(lán)色亮度值的相應(yīng)的最大亮度值對(duì)圖4中所示的紅色亮度值、綠色亮度值和藍(lán)色亮度值進(jìn)行歸一化而形成的。類似地，圖4中所示的白色亮度值以顯示器白色點(diǎn)亮度進(jìn)行歸一化。表1中示出了圖4中示出的在顯示器色調(diào)標(biāo)度內(nèi)的15個(gè)不同點(diǎn)處的值的查找表。然而，這個(gè)查找表將通常具有與可能的代碼值同樣多的條目并且允許查找代碼值，以將該顯示器驅(qū)動(dòng)為各個(gè)顏色通道的面板強(qiáng)度值的函數(shù)。表1 :RGBW通道的查找表
紅色強(qiáng)度綠色強(qiáng)度藍(lán)色強(qiáng)度白色強(qiáng)度代碼值0. 0000. 0000. 0000. 00000. 0030. 0030. 0030. 005500. 0110. 0100. 0100. 015570. 0210. 0180. 0190. 028640. 0440. 0390. 0410. 061770. 0780. 0700. 0720. 107910. 1560. 1390. 1440. 2151150. 2740. 2450. 2520. 377142
10
權(quán)利要求
1.一種將三色或更多色分量圖像輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為圖像輸出信號(hào)的方法，該方法包括以下步驟(a)獲取包括多個(gè)像素信號(hào)的輸入信號(hào)，每一個(gè)像素信號(hào)均具有三個(gè)或更多個(gè)顏色分量；(b)確定各個(gè)像素信號(hào)的各個(gè)顏色分量的殘余差異；(c)確定所述殘余差異的極限值；(d)基于所述極限值，針對(duì)所述顏色分量中的每一個(gè)計(jì)算公共比例因數(shù)；以及(e)向所述圖像輸入信號(hào)應(yīng)用所述公共比例因數(shù)以產(chǎn)生所述圖像輸出信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述圖像輸入信號(hào)或者所述圖像輸出信號(hào)是三色分量圖像信號(hào)，并且該方法還包括將所述三色分量圖像信號(hào)轉(zhuǎn)換為四色分量圖像信號(hào)的步驟。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述殘余差異是通過計(jì)算各個(gè)顏色分量的各個(gè)像素信號(hào)值與所述像素信號(hào)的顏色分量極限之間的差異而確定的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述公共比例因數(shù)是通過將峰值顯示器值除以多個(gè)像素信號(hào)的極限值而確定的。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述圖像輸入信號(hào)顏色分量包括紅色、綠色和藍(lán)色，或者所述圖像輸出信號(hào)顏色分量包括紅色、綠色、藍(lán)色和白色。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述公共比例因數(shù)等于或大于1。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，用于確定各個(gè)像素信號(hào)的所述殘余差異的方法是所述轉(zhuǎn)換步驟。
8.一種將三色或更多色分量圖像輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為適用于顯示器裝置的圖像輸出信號(hào)的方法，該方法包括以下步驟(a)獲取包括多個(gè)像素信號(hào)的輸入信號(hào)，每一個(gè)輸入像素信號(hào)均具有三個(gè)或更多個(gè)顏色分量；(b)設(shè)置用于調(diào)整所述輸入信號(hào)的可調(diào)整的公共比例因數(shù)；(c)確定表示所述顯示器無力提供正確的顏色顯示的殘余誤差；(d)基于所述殘余誤差調(diào)整所述公共比例因數(shù)；以及(e)向所述圖像輸入信號(hào)應(yīng)用經(jīng)調(diào)整的公共比例因數(shù)以產(chǎn)生所述圖像輸出信號(hào)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述殘余誤差通過以下步驟確定計(jì)算各個(gè)像素信號(hào)的各個(gè)顏色分量與各個(gè)像素信號(hào)的顏色分量極限之間的殘余差異并且從各個(gè)像素信號(hào)的各個(gè)顏色分量的所述殘余差異中減去最大信號(hào)值，并且將所有負(fù)值設(shè)置為等于零。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述可調(diào)整的公共比例因數(shù)是通過計(jì)算與所述最大信號(hào)值除以各個(gè)像素信號(hào)的各個(gè)顏色分量與各個(gè)像素信號(hào)的顏色分量極限之間的極限值的結(jié)果相等的值而調(diào)整的。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述輸入信號(hào)是三色或更多色分量圖像信號(hào)， 所述顯示器裝置包括四種或更多種顏色的子像素，并且該方法還包括將所述三色或更多色分量圖像信號(hào)轉(zhuǎn)換為包括適用于所述顯示器裝置的至少一個(gè)附加顏色分量的圖像信號(hào)。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述圖像輸入信號(hào)包括多個(gè)視頻幀，每一個(gè)視頻幀均包括多個(gè)像素信號(hào)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述顯示器包括紅色子像素、綠色子像素、藍(lán)色子像素和白色子像素，并且該方法包括確定最大比例因數(shù)的步驟，所述最大比例因數(shù)等于所述顯示器裝置內(nèi)的所述白色子像素的最大亮度除以被驅(qū)動(dòng)以產(chǎn)生所述顯示器裝置的白色點(diǎn)的所述紅色子像素、綠色子像素和藍(lán)色子像素的組合亮度。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，計(jì)算所述可調(diào)整的公共比例因數(shù)，并且針對(duì)多個(gè)連續(xù)圖像中的各個(gè)圖像順序地增加所述可調(diào)整的公共比例因數(shù)直到最大比例因數(shù)值為止，或者針對(duì)多個(gè)連續(xù)圖像中的各個(gè)圖像順序地減少所述可調(diào)整的公共比例因數(shù)直到值為 1為止。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，該方法還包括以下步驟計(jì)算一個(gè)或更多個(gè)視頻幀中的各個(gè)幀的平均值或者極限值，將一個(gè)視頻幀的平均值和極限值分別與一后續(xù)視頻幀的平均值和極限值進(jìn)行比較，并且基于該比較的結(jié)果來選擇用于調(diào)整所述公共比例因數(shù)的方法。
16.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，該方法還包括以下步驟確定大于零的殘余誤差值的數(shù)量，并且基于大于零的殘余誤差值的數(shù)量來確定是否應(yīng)當(dāng)調(diào)整所述可調(diào)整的比例因數(shù)。
17.一種四色顯示器，該四色顯示器包括(a)多個(gè)像素，每一個(gè)像素均具有紅色子像素、綠色子像素、藍(lán)色子像素和白色子像素；和(b)用于向各個(gè)子像素應(yīng)用多個(gè)紅色顏色信號(hào)分量、綠色顏色信號(hào)分量、藍(lán)色顏色信號(hào)分量和白色顏色信號(hào)分量，使得所述顏色信號(hào)分量在沒有顏色誤差的情況下以大于所述紅色子像素、綠色子像素和藍(lán)色子像素的組合顯示器峰值亮度的峰值亮度顯示的裝置。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的四色顯示器，該四色顯示器還包括向所述像素順序地提供多個(gè)連續(xù)圖像，使得所述連續(xù)圖像中的一個(gè)圖像的最大亮度高于其它連續(xù)圖像的組合顯示器峰值亮度，并且所述連續(xù)圖像中的所述一個(gè)圖像在沒有顏色誤差的情況下顯示的裝置。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的四色顯示器，其中，所述白色子像素的峰值亮度高于所述紅色子像素、綠色子像素和藍(lán)色子像素的所述組合峰值亮度。
20.一種在四色顯示器上顯示輸入圖像信號(hào)的方法，所述四色顯示器具有紅色子像素、 綠色子像素、藍(lán)色子像素和白色子像素，該方法包括以下步驟(a)提供具有紅色子像素、綠色子像素、藍(lán)色子像素和白色子像素的四色顯示器，所述紅色子像素、綠色子像素和藍(lán)色子像素具有峰值亮度值和指明了顯示器色域范圍的色度坐標(biāo)，所述白色子像素具有峰值亮度；(b)接收指明所述顯示器色域范圍內(nèi)的最大輸入顏色飽和度和亮度的三色輸入信號(hào)；(c)以最大顯示器顏色飽和度與所述最大輸入顏色飽和度的比率來調(diào)整所述輸入信號(hào)；(d)將所述輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為具有紅色分量、綠色分量、藍(lán)色分量和白色分量的四色輸出信號(hào)；以及(e)使用所述四色輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)所述顯示器。
全文摘要
一種將三色或更多色分量圖像輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為圖像輸出信號(hào)的方法，該方法包括以下步驟獲取包括多個(gè)像素信號(hào)的輸入信號(hào)，每一個(gè)像素信號(hào)均具有三個(gè)或更多個(gè)顏色分量(105)；確定各個(gè)像素信號(hào)的各個(gè)顏色分量的殘余差異(110)；確定殘余差異的極限值(115)；基于該極限值，針對(duì)顏色分量中的每一個(gè)計(jì)算公共比例因數(shù)(120)；以及向圖像輸入信號(hào)應(yīng)用公共比例因數(shù)以產(chǎn)生圖像輸出信號(hào)。
文檔編號(hào)G09G3/20GK102160112SQ200980136209
公開日2011年8月17日 申請(qǐng)日期2009年6月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月16日
發(fā)明者羅納德·史蒂文·科克, 邁克爾·尤金·米勒 申請(qǐng)人:全球Oled科技有限責(zé)任公司