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CN102915697A - 显示器的色域补偿方法 - Google Patents

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CN102915697A
CN102915697A CN2012103890608A CN201210389060A CN102915697A CN 102915697 A CN102915697 A CN 102915697A CN 2012103890608 A CN2012103890608 A CN 2012103890608A CN 201210389060 A CN201210389060 A CN 201210389060A CN 102915697 A CN102915697 A CN 102915697A
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Abstract

本发明有关于一种显示器的色域补偿方法，包含建立多个四色色相的色域边界，根据m组三原色灰阶值产生m组亮度、彩度及色相值，将该m组亮度、彩度及色相值中超出这些四色色相的色域边界的n组亮度、彩度及色相值的彩度调整至对应的四色色相的色域边界，以产生n组修正后的亮度、彩度及色相值，根据该n组修正后的亮度、彩度及色相值及该m组亮度、彩度及色相值中未修正的(m-n)组亮度、彩度及色相值产生m组四色灰阶值，及根据该m组四色灰阶值于该显示器上显示影像。

Description

显示器的色域补偿方法
技术领域
本发明关于一种显示器的色域补偿方法，尤指一种用于将显示器的三色影像值转换为四色影像值时的色域补偿方法。
背景技术
液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)及发光二极管(light emitting diode,LED)显示器因具有外型轻薄、省电以及无辐射等优点，已被广泛地应用于多媒体播放器、行动电话、个人数位助理（PDA）、电脑显示器、或平面电视等电子产品上。现有的液晶显示器或LED显示器通常搭配对应光的三原色RGB(红、绿、蓝色)的发光元件显示出具有高亮度及高彩度的色彩。由于对显示器而言，节省能源是相当重要的议题，故能提高穿透率并降低背光耗能的四色（红、绿、蓝、白色）显示器因而被开发。四色显示器主要通过白色的高穿透率来提升显示器亮度，并由于显示器发光效率的提升进而达到省电效果。
然而，当显示器子像素数量由原本三色增多至四色时，原本的三色子像素面积会缩小，造成显示器在显示一些色彩时，显示白色的色彩时过亮，使得其他颜色的色彩在人眼视觉上显得更暗，因此无法显示出原本三色显示器所能显示的亮度及彩度，而在色彩上有失真的现象，亦即四色显示器再加入白色发光元件后会进而降低其他颜色的色彩的亮度或彩度。
发明内容
本发明的一实施例关于一种显示器的色域补偿方法，该方法包含建立多个四色色相的色域边界，根据m组三原色灰阶值产生m组亮度、彩度及色相值，将该m组亮度、彩度及色相值中超出这些四色色相的色域边界的n组亮度、彩度及色相值的彩度调整至对应的四色色相的色域边界，以产生n组修正后的亮度、彩度及色相值，根据该n组修正后的亮度、彩度及色相值及该m组亮度、彩度及色相值中未修正的(m-n)组亮度、彩度及色相值产生m组四色灰阶值，及根据该m组四色灰阶值于该显示器上显示影像。m及n为正整数，且m≧n。
本发明的另一实施例关于一种显示器，该显示器包含多个像素及信号转换单元。这些像素中每一像素包含四子像素，用以根据四色影像值显示数据。该信号转换单元用以将这些像素的三原色影像值转换为四色影像值。这些像素的三原色影像值的饱和度介于0.7与1之间的m个像素中，饱和度相近的n个像素的Wmax与min[R,G,B]-_max的比值不大于1，Wmax为该n个像素的四色影像值的n个白色影像值的最大值，且min[R,G,B]-_max为对应于该n个像素的三原色影像值的n个三原色最小值的最大值。
本发明的另一实施例关于一种显示器，该显示器包含多个像素及信号转换单元。这些像素中每一像素包含四子像素，用以根据四色影像值显示数据。该信号转换单元用以将这些像素的三原色影像值转换为四色影像值。这些像素的三原色影像值的饱和度介于0.2与0.55之间的m个像素中，饱和度相近的n个像素的Wmax与min[R,G,B]-_max的比值不小于1，Wmax为该n个像素的四色影像值的n个白色影像值的最大值，且min[R,G,B]-_max为对应于该n个像素的三原色影像值的n个三原色最小值的最大值。
本发明的另一实施例关于一种显示器，该显示器包含多个像素及信号转换单元。这些像素中每一像素包含四子像素，用以根据四色影像值显示数据。该信号转换单元用以将这些像素的三原色影像值转换为四色影像值。这些像素的三原色影像值的饱和度介于0.55与0.7之间的m个像素中，饱和度相近的n个像素的Wmax与min[R,G,B]-_max的比值不等于1，Wmax为该n个像素的四色影像值的n个白色影像值的最大值，且min[R,G,B]-_max为对应于该n个像素的三原色影像值的n个三原色最小值的最大值。
根据本发明的实施例，可在不使色彩失真的情况下将三色影像值转换为四色影像值，以供四色显示器显示影像，并使四色显示器达到省电效果。
附图说明
图1A为本发明第一实施例对四色显示器进行色域补偿方法的流程图；
图1B为图1A的步骤中调整LCH值的彩度的示意图；
图2为本发明第一实施例对四色显示器进行色域补偿方法的流程图；
图3为本发明第一实施例对四色显示器进行色域补偿方法的流程图；
图4为本发明第一实施例对四色显示器进行色域补偿方法的流程图；
图5为本发明的第五实施例显示器500的示意图。
其中，附图标记：
102至112、202至214、    步骤
302至314、402至416
130                     区域
140                     LCH值
500                     显示器
510                     像素
520                     信号转换单元
522                     查找表
R                       红色灰阶值
G                       绿色灰阶值
B                       蓝色灰阶值
Wmax                    白色影像值的最大值
min[R,G,B]-_max          n个三原色最小值的最大值
max[R,G,B]               R、G、B中最大的影像值
min[R,G,B]               R、G、B中最小的影像值
S                        饱和度
X                        第一值
Y                        第二值
Z                        第三值
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
在说明书及后续的申请专利范围当中使用了某些词汇来指称特定的元件。所属领域中具有通常知识者应可理解，制造商可能会用不同的名词来称呼同样的元件。本说明书及后续的申请专利范围并不以名称的差异来作为区别元件的方式，而是以元件在功能上的差异来作为区别的基准。在通篇说明书及后续的请求项当中所提及的“包含”为开放式的用语，故应解释成“包含但不限定于”。
下文依本发明显示器的色域补偿方法特举实施例配合所附图式作详细说明，但所提供的实施例并非用以限制本发明所涵盖的范围。
请参考图1A，图1A为本发明第一实施例对四色显示器进行色域补偿方法的流程图，说明如下：
步骤102：建立多个四色色相的色域边界；
步骤104：根据m组三原色灰阶值产生m组LCH(亮度、彩度、色相)值；
步骤106：将m组LCH值中超出步骤102所建立的四色色相的色域边界的n组LCH值的彩度调整至对应的四色色相的色域边界，以产生n组修正后的LCH值；
步骤108：根据步骤106所产生的n组修正后的LCH值及m组LCH值中未修正的(m-n)组LCH值产生m组四色灰阶值；及
步骤110：根据步骤108产生的m组四色灰阶值于四色显示器上显示影像；
步骤112：结束。
在步骤102中，建立的四色色相(hue)的色域边界可为建立多个红绿蓝白色色相的色域边界。而在步骤104中三原色可为红、绿、蓝三色，然本发明不限于使用上述四色，亦可以是其他四种颜色。此外，在步骤104中，将对应m像素的m组三原色灰阶值经运算转换成对应m像素的m组亮度(luminance)、彩度(chrominance)、色相(hue)值(简称LCH值)。由于对四色(红、绿、蓝、白色)显示器而言，将m组三原色灰阶值转换为m组LCH值之后，在彩度上的表现可能较三原色显示器有落差，因此必须再执行步骤106，若一组LCH值中彩度超出四色色相的色域边界，则将此组LCH的彩度调整至对应的四色色相的色域边界，以产生修正后的LCH值。举例来说，若m组LCH值中有n组LCH值的彩度超出四色色相的色域边界，则将此n组LCH值的彩度调整至对应的四色色相的色域边界，以产生n组修正后的LCH值，m及n为正整数，且m≧n。因此经调整后，在步骤108中，n组修正后的LCH值以及彩度原先就未超出四色色相的色域边界的其余(m-n)组LCH值可据以产生m组四色灰阶值，因此四色显示器可根据所产生的m组四色灰阶值来显示影像。经过以上步骤，m组LCH值中所有的LCD值均能使四色显示器显示正确的亮度、彩度及色相。
请参考图1B，图1B为图1A的步骤中调整LCH值的彩度的示意图。如图1B所示，横轴代表LCH值的彩度，纵轴代表LCH值的亮度，而代表色相的坐标轴垂直于横轴、纵轴。区域130为步骤106中建立的四色色相的色域边界，当LCH值140的彩度超出区域130时，可通过将LCH值140的坐标点水平方向调整至区域130的边缘上，如图中虚线圆圈所示，以使LCH值140于调整后不会超出区域130。
虽然在第一实施例中，将彩度超出四色色相的色域边界的n组LCH值的彩度调整至对应的四色色相的色域边界，为在不改变此n组LCH值的亮度与色相的情况下，将其彩度调整至对应的四色色相的色域边界。
请参考图2，图2为本发明第二实施例对四色显示器进行色域补偿方法的流程图，说明如下：
步骤202：建立多个四色色相的色域边界；
步骤204：将m组三原色灰阶值转换成m组第一三刺激值(tristimulusvalue)；
步骤206：将m组第一三刺激值转换成m组LCH值；
步骤208：将m组LCH值中超出步骤202建立的四色色相的色域边界的n组LCH值的彩度调整至对应的四色色相的色域边界，以产生n组修正后的LCH值；
步骤210：根据步骤208产生的n组修正后的LCH值及m组LCH值中未修正的(m-n)组LCH值产生m组四色灰阶值；
步骤212：根据步骤201产生的m组四色灰阶值于四色显示器上显示影像；
步骤214：结束。
第二实施例与第一实施例的差别在于，在第二实施例中，根据m组三原色灰阶值产生m组LCH值先将m组三原色灰阶值转换成m组第一三刺激值，再将m组第一三刺激值转换成m组LCH值。第一三刺激值与三原色灰阶值的转换关系可例如方程式(1)至(3)所示：
X=0.49R+0.31G+0.20B             (1)
Y=0.17697R+0.81240G+0.01063B    (2)
Z=0.00R+0.01G+0.99B             (3)
在方程式(1)至(3)中，R为一组三原色灰阶值的红色灰阶值、G为三原色灰阶值的绿色灰阶值、B为三原色灰阶值的蓝色灰阶值、X为对应于三原色灰阶值的一组第一三刺激值的第一值、Y为第一三刺激值的第二值，且Z为第一三刺激值的第三值。
由于第二实施例与第一实施例的差别产生LCH值的方式不同，因此通过第二实施例提供的方法，同样可使四色显示器显示正确的亮度、彩度及色相，而不会在色彩上有失真的情形。
请参考图3，图3为本发明第三实施例对四色显示器进行色域补偿方法的流程图，说明如下：
步骤302：建立多个四色色相的色域边界；
步骤304：根据m组三原色灰阶值产生m组LCH值；
步骤306：将m组LCH值中超出步骤302建立的四色色相的色域边界的n组LCH值的彩度调整至对应的四色色相的色域边界，以产生n组修正后的LCH值；
步骤308：将步骤306产生的n组修正后的LCH值及m组LCH值中未修正的(m-n)组LCH值转换为m组第二三刺激值；
步骤310：将m组第二三刺激值转换成m组四色灰阶值。
步骤312：根据m组四色灰阶值于四色显示器上显示影像；
步骤314：结束。
第三实施例与第一实施例的差别在于，在第三实施例中，根据n组修正后的LCH值及m组LCH值中未修正的(m-n)组LCH值产生m组四色灰阶值先将n组修正后的LCH值及m组LCH值中未修正的(m-n)组LCH值转换为m组第二三刺激值，再将m组第二三激值转换成m组四色灰阶值。由于第二三刺激值转换成m组四色灰阶值的运算式可通过对方程式(1)至(3)逆转换而产生，故不再赘述。由于第三实施例与第一实施例的差别仅在于产生四色灰阶值的方式不同，因此通过第三实施例提供的方法，同样可使四色显示器显示正确的亮度、彩度及色相，而不会在色彩上有失真的情形。
请参考图4，图4为本发明第四实施例对四色显示器进行色域补偿方法的流程图，说明如下：
步骤402：建立多个四色色相的色域边界；
步骤404：将m组三原色灰阶值转换成m组第一三刺激值；
步骤406：将m组第一三刺激值转换成m组LCH值；
步骤408：将m组LCH值中超出步骤402建立的四色色相的色域边界的n组LCH值的彩度调整至对应的四色色相的色域边界，以产生n组修正后的LCH值；
步骤410：将步骤408产生的n组修正后的LCH值及m组LCH值中未修正的(m-n)组LCH值转换为m组第二三刺激值；
步骤412：将m组第二三刺激值转换成m组四色灰阶值；
步骤414：根据m组四色灰阶值于四色显示器上显示影像；
步骤416：结束。
第四实施例与第二实施例的差别在于，在第四实施例中，根据n组修正后的LCH值及m组LCH值中未修正的(m-n)组LCH值产生m组四色灰阶值先将n组修正后的LCH值及m组LCH值中未修正的(m-n)组LCH值转换为m组第二三刺激值，再将m组第二三激值转换成m7组四色灰阶值。由于第二三刺激值转换成m组四色灰阶值的运算式可通过对方程式(1)至(3)作反向运算而产生，故不再赘述。由于第四实施例与第二实施例的差别仅在于产生四色灰阶值的方式不同，因此通过第四实施例提供的方法，同样可使四色显示器显示正确的亮度、彩度及色相，而不会在色彩上有失真的情形。
请参考图5，图5为本发明的第五实施例显示器500的示意图。图5所示，显示器500包含多个像素510及信号转换单元520。每一像素510包含四子像素，用以根据四色影像值显示数据。信号转换单元520用以将像素510的三原色影像值转换为四色影像值。四色可例如是第一实施例中所述红、绿、蓝、白色，且三原色可为红、绿、蓝色。当像素510的三原色影像值的饱和度介于0.7与1之间的m个像素中，饱和度相近的n个像素的Wmax与min[R,G,B]-_max的比值不大于1，Wmax为饱和度相近的n个像素的四色影像值的n个白色影像值的最大值，且min[R,G,B]_max为对应于饱和度相近的n个像素的三原色影像值的n个三原色最小值的最大值，其中R、G、B分别代表三原色影像值中红、绿、蓝色影像值。请参考以下方程式(4)的饱和度计算方式：
S = max [ R , G , B ] - min [ R , G , B ] max [ R , G , B ] - - - ( 4 )
max[R,G,B]代表自R、G、B中选取一最大的影像值，且min[R,G,B]代表自R、G、B中选取一最小的影像值。以上饱和度S及影像值R、G、B的运算可以是在灰阶的值域(grey level domain)作运算，也可以在亮度的值域(gamma domain)作运算。亦即，像素510的四色影像值可为四色灰阶值或四色伽玛值，而像素510的三原色影像值可为三原色灰阶值或三原色伽玛值。
另外，当像素510的三原色影像值的饱和度介于0.2与0.55之间的m个像素中，饱和度相近的n个像素的Wmax与min[R,G,B]_max的比值不小于1。而当像素510的三原色影像值的饱和度介于0.55与0.7之间的m个像素中，饱和度相近的n个像素的Wmax与min[R,G,B]-_max的比值不等于1，Wmax为饱和度相近的n个像素的四色影像值的n个白色影像值的最大值，且min[R,G,B]_max为对应于饱和度相近的n个像素的三原色影像值的n个三原色最小值的最大值。
通过第五实施例中所举例的饱和度S及Wmax与min[R,G,B]_max的比值的关系，无论饱和度S是高(0.7至1)、中(0.55至0.7)、或低(0.2至0.55)的大小，饱和度S和Wmax与min[R,G,B]-_max的比值均呈现平滑(smooth)关系，或实质上线性关系，因此可大幅降低影像色阶重叠的状况，而改善显示器500色彩上失真的情形。
此外，显示器500的信号转换单元520中可设置查找表(look-up table)522，用以快速地将像素510的三原色影像值对应至四色影像值，且查找表522可另将像素510的三原色影像值对应至背光强度，以根据影像值的不同来调整显示器500的背光。
综上所述，通过利用本发明第一实施例至第五实施例，可在不使色彩失真的情况下将三色影像值转换为四色影像值，以供四色显示器显示影像，并使四色显示器达到省电效果。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (15)

1.一种显示器的色域补偿方法，其特征在于，包含：
建立多个四色色相的色域边界；
根据m组三原色灰阶值产生m组LCH值；
将该m组LCH值中超出所述四色色相的色域边界的n组LCH值的彩度调整至对应的四色色相的色域边界，以产生n组修正后的LCH值；
根据该n组修正后的LCH值及该m组LCH值中未修正的(m-n)组LCH值产生m组四色灰阶值；及
根据该m组四色灰阶值于该显示器上显示影像；
其中m及n为正整数，且m≧n。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据该m组三原色灰阶值产生该m组LCH值包含：
将该m组三原色灰阶值转换成m组第一三刺激值；及
将该m组第一三刺激值转换成该m组LCH值。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，将该m组三原色灰阶值转换成m组第一三刺激值包含：
X=0.49R+0.31G+0.20B；
Y=0.17697R+0.81240G+0.01063B；及
Z=0.00R+0.01G+0.99B；
其中：
R为一组三原色灰阶值的红色灰阶值；
G为该组三原色灰阶值的绿色灰阶值；
B为该组三原色灰阶值的蓝色灰阶值；
X为对应于该组三原色灰阶值的一组第一三刺激值的第一值；
Y为该组第一三刺激值的第二值；及
Z为该组第一三刺激值的第三值。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，根据该n组修正后的LCH值及该m组LCH值中未修正的(m-n)组LCH值产生该m组四色灰阶值包含：
将该n组修正后的LCH值及该m组LCH值中未修正的(m-n)组LCH值转换为m组第二三刺激值；及
将该m组第二三刺激值转换成该m组四色灰阶值。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将该n组LCH值的彩度调整至对应的四色色相的色域边界，为在不改变该n组LCH值的亮度与色相的情况下，将该n组LCH值的彩度调整至对应的四色色相的色域边界。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，建立该多个四色色相的色域边界，为建立多个红绿蓝白色色相的色域边界。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据该m组三原色灰阶值产生该m组LCH值，为根据m组红绿蓝色灰阶值产生该m组LCH值。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据该n组修正后的LCH值及该m组LCH值中未修正的(m-n)组LCH值产生该m组四色灰阶值，为根据该n组修正后的LCH值及该m组LCH值中未修正的(m-n)组LCH值产生m组红绿蓝白色灰阶值。
9.一种显示器，其特征在于，包含：
多个像素，每一像素包含四子像素，用以根据四色影像值显示数据；
一信号转换单元，用以将所述像素的三原色影像值转换为四色影像值；及
其中所述像素的三原色影像值的饱和度介于0.7与1之间的m个像素中，饱和度相近的n个像素的Wmax与min[R,G,B]-max的比值不大于1，Wmax为该n个像素的四色影像值的n个白色影像值的最大值，且min[R,G,B]-max为对应于该n个像素的三原色影像值的n个三原色最小值(min[R,G,B])的最大值。
10.一种显示器，其特征在于，包含：
多个像素，每一像素包含四子像素，用以根据四色影像值显示数据；
一信号转换单元，用以将所述像素的三原色影像值转换为四色影像值；及
其中所述像素的三原色影像值的饱和度介于0.2与0.55之间的m个像素中，饱和度相近的n个像素的Wmax与min[R,G,B]-_max的比值不小于1，Wmax为该n个像素的四色影像值的n个白色影像值的最大值，且min[R,G,B]-_max为对应于该n个像素的三原色影像值的n个三原色最小值(min[R,G,B])的最大值。
11.一种显示器，其特征在于，包含：
多个像素，每一像素包含四子像素，用以根据四色影像值显示数据；
一信号转换单元，用以将所述像素的三原色影像值转换为四色影像值；及
其中所述像素的三原色影像值的饱和度介于0.55与0.7之间的m个像素中，饱和度相近的n个像素的Wmax与min[R,G,B]-_max的比值不等于1，Wmax为该n个像素的四色影像值的n个白色影像值的最大值，且min[R,G,B]-_max为对应于该n个像素的三原色影像值的n个三原色最小值(min[R,G,B])的最大值。
12.根据权利要求9、10或11所述的显示器，其特征在于，所述像素的四色影像值为四色灰阶值，所述像素的三原色影像值为三原色灰阶值。
13.根据权利要求9、10或11所述的显示器，其特征在于，所述像素的四色影像值为四色伽玛值，所述像素的三原色影像值为三原色伽玛值。
14.根据权利要求9、10或11所述的显示器，其特征在于，该信号转换单元包含一查找表，用以将所述像素的三原色影像值对应至四色影像值。
15.根据权利要求14所述的显示器，其特征在于，该查找表另将所述像素的三原色影像值对应至背光强度。
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