CN104076543A - 应用于显示器的显示方法 - Google Patents

Abstract

一种应用于显示器的显示方法，该显示器包含复数个画素单元，该显示方法包含：接收复数个影像数据，该些影像数据构成一显示画面；以及，每一影像数据用来控制一对应的画素单元于一对应的图框周期内表现出一对应的颜色的灰阶值；其中，当该显示画面包含一灰阶值相同的物体时，位于该物体内部的画素单元对应的亮度与位于该物体轮廓边缘的画素单元对应的亮度不同。

Description

应用于显示器的显示方法

技术领域

本发明是关于显示面板的技术领域，尤其指一种应用于显示器的显示方法。

背景技术

一般而言，对液晶显示器正视与对液晶显示器侧视时的光穿透率并不相同，这是因为不同角度的入射光于液晶层中所产生的相位差值(PhaseRetardation)并不同。根据古奇-泰瑞定律(Gooch-Tarry′s Law)，光穿透度与折射系数差、路径长相关。由于液晶普遍为非均向性(anisotropy)，具有双折射(Birefringence)效应，不同角度入射的偏振光所感受液晶的折射系数差不同，加上光以不同角度入射液晶层所产生的路径长不同，因此，当观察角度不同时会感受到不同的亮度。另外，光穿透度亦与波长相关，不同色光(例如红色光、绿色光及蓝色光)在正视与侧视时穿透率不同，各以不同亮度比例混色之后，则会产生正视与侧视所显示的颜色不相同的色偏(color shift)现象。如何减少正视与侧视液晶显示器时的色偏，乃是业界所致力的课题之一。

发明内容

本发明的目的主要在于提供一种应用于显示器的显示方法，以降低显示面板在正视与侧视时所显示的颜色不相同的色偏(color shift)现象。

为实现上述目的，本发明提供的应用于显示器的显示方法，该显示器包含复数个画素单元，该显示方法包含：接收复数个影像数据，该些影像数据构成一显示画面；以及，每一影像数据用来控制一对应的画素单元于一对应的图框周期内表现出一对应的颜色的灰阶值；其中，当该显示画面包含一灰阶值相同的物体时，位于该物体内部的画素单元对应的亮度与位于该物体轮廓边缘的画素单元对应的亮度不同。

其中，该显示器具有一显示面板，该显示面板具有复数个画素单元，用以显示一画面，该画面具有一物体，其中，位于该物体边缘的画素单元是以一画素单元显示一灰阶；而位于该物体内部的画素单元是以至少两邻近画素单元组成一灰阶。

其中，在不改变硬件的方式也就是不对超高分辨率的子画素分割成亮暗两区的方法下，改以单一子画素显示亮态讯号，另一子画素显示暗态讯号，如此一来显示设备的解析将不足以显示亮/暗态讯号。因此，需要对一复数个影像数据执行影像处理，使其在相同分辨率下能有仍有一个讯号分为亮/暗态两种讯号，此组亮/暗态讯号的正视的亮度加总会与原始讯号的正视亮度相似，但会改善侧看效果。并通过核心滤波装置(kernel filter)的处理保有原始的讯号避免缩减取样(Down-Sampling)而丧失部份影像信息。接着，使用边缘侦测的方式，重新计算影像边缘输出值，以避免因未亮暗区的分布而造成影像的边缘(edge)有模糊的现象。为了达此目的其该复数个影像数据的一画面具有至少一对象，一影像处理系统包含一暂存装置、一边缘侦测装置、一权重计算装置、一低色偏处理装置、一核心滤波装置(kernel filter)、一缩减取样装置、及一加权装置。该暂存装置接收并暂存该复数个影像数据，即原始输入讯号，并输出一暂存影像讯号。该边缘侦测装置接收该复数个影像数据，对该复数个影像数据的该画面执行边缘侦测，以产生一指示讯号，该指示讯号表示是否将原始讯号分为亮/暗两种讯号。该权重计算装置连接至该边缘侦测装置，依据该指示讯号，以产生一加权讯号，主要目的为给予不同程度的边(edge)讯号有不同的输出效果。该低色偏处理装置接收该复数个影像数据，对该复数个影像数据执行色偏处理运算，以产生一低色偏影像讯号，即将原始讯号分为亮/暗两种讯号。该核心滤波装置连接至该低色偏处理装置，对该低色偏影像讯号进行滤波，以产生一滤波影像讯号，该滤波影像每一画素在空间上分享来自于该画素上下左右画素的信息。该缩减取样装置连接至该核心滤波装置，对该滤波影像讯号进行缩减取样，以产生一缩减影像讯号。该加权装置连接至该暂存装置、该边缘侦测装置、及该缩减取样装置，依据该加权讯号，对暂存影像讯号及该缩减影像讯号进行加权运算，以输出一显示讯号。

附图说明

图1A是执行本发明应用于显示器的显示方法的系统架构图。

图1B是依据本发明的影像处理系统的方块图。

图2是本发明低色偏处理装置计算出任一该颜色灰阶所对应的该最佳色阶解的示意图。

图3是本发明低色偏处理装置计算出任一该颜色灰阶所对应的该最佳色阶解的另一示意图。

图4是依据本发明的影像处理系统的另一方块图。

图5是依据本发明的影像处理系统的第一示意图。

图6是依据本发明的影像处理系统的第二示意图。

图7是依据本发明的影像处理系统的第三示意图。

图8是依据本发明的影像处理系统的第四示意图。

图9是依据本发明的影像处理系统的第五示意图。

图10是依据本发明的影像处理系统的第六示意图。

图11是依据本发明的影像处理系统的第七示意图。

图12是依据本发明的影像处理系统的第八示意图。

图13是依据本发明的影像处理系统的第九示意图。

图14是依据本发明的影像处理系统的第十示意图。

图15是依据本发明的影像处理系统的第十一示意图。

图16是依据本发明的影像处理系统的第十二示意图。

图17是依据本发明的影像处理系统的第十三示意图。

图18是依据本发明的影像处理系统的应用于显示器的显示方法的示意图。

附图中的主要符号说明：

显示面板10，物体20，超高分辨率显示器的影像处理系统200，暂存装置210，边缘侦测装置220，权重计算装置230，低色偏处理装置240，核心滤波装置250，缩减取样装置260，加权装置270，超高分辨率显示器的影像处理系统500，向上取样装置510，超高分辨率显示器的影像处理系统600，低色偏处理装置610，显示面板620，物体190，轮廓边缘的画素191，内部的画素单元192，显示画面19。

具体实施方式

本发明是应用于显示器的显示方法，其是对一显示画面的一物体进行影像处理，位于该物体内部的画素单进行低色偏(low color Shift、LCS)处理，而该物体轮廓边缘的画素则不进行低色偏(low color Shift、LCS)处理，以保留该物体轮廓边缘的的锐利度。因此，当该显示画面包含一灰阶值相同的物体时，位于该物体内部的画素单元对应的亮度与位于该物体轮廓边缘的画素单元对应的亮度不同。

图1A是执行本发明应用于显示器的显示方法的系统架构图，其中，所述显示器具有一显示面板10及一影像处理系统200，该显示面板10具有复数个画素单元，并接收该影像处理系统200所输出的影像讯号，以显示一画面，该画面具有一物体20。该影像处理系统200用以对输入的复数个影像数据执行影像处理，以使用该复数个影像数据中的不同数目的画素单元组合一灰阶，其中，位于该物体20边缘的画素单元是以一画素单元显示一灰阶；而位于该物体20内部的画素单元是以至少两邻近画素单元组成一灰阶。

图1B是依据本发明的影像处理系统200的方块图。该影像处理系统200包含一暂存装置210、一边缘侦测装置220、一权重计算装置230、一低色偏处理装置240、一核心滤波装置(kernel filter)250、一缩减取样(Down-Sampling)装置260、及一加权装置270。

该影像处理系统200是应用于该显示面板(图未示)，该显示面板10具有一第一分辨率(3840×2160)，该复数个影像数据具有该第一分辨率(3840×2160)，本发明实施例是以4K2K分辨率(3840×2160)的面板为说明，但不以此为限。

该暂存装置210是用以接收并暂存该复数个影像数据，并输出一暂存影像讯号。

该边缘侦测装置220接收该复数个影像数据，对该复数个影像数据的该画面执行边缘侦测，以产生一指示讯号(F)。其中，该指示讯号是由一高通滤波器(high-pass filter)与该复数个影像数据执行以下的空间回旋积(spatial convolution)运算而得：

$F=|\left(\begin{array}{ccc}-1& -1& -1\\ -1& 8& -1\\ -1& -1& -1\end{array}\right)*\left(\begin{array}{ccc}g1& g2& g3\\ g4& g5& g6\\ g7& g8& g9\end{array}\right)|,$

其中，F为该指示讯号；

$\left(\begin{array}{ccc}-1& -1& -1\\ -1& 8& -1\\ -1& -1& -1\end{array}\right)$ 为该高通滤波器；

$\left(\begin{array}{ccc}g1& g2& g3\\ g4& g5& g6\\ g7& g8& g9\end{array}\right)$ 为该复数个影像数据其中的一的画素值，*为该空间回旋积(spatial convolution)运算，||为绝对值运算。该指示讯号(F)可视为该复数个影像数据中的至少一对象的边缘成分。

该权重计算装置230连接至该边缘侦测装置220，依据该指示讯号(F)，以产生一加权讯号(W)。其中，该权重计算装置先判断该指示讯号(F)是否大于一第一默认值(512)，如是，将该指示讯号(F)设定为该第一默认值(512)，若否，该指示讯号(F)不变。再将该指示讯号(F)除以该第一默认值(512)，以产生该加权讯号(W)。该加权讯号(W)可由下列公式所表示：

W＝F/512。

该低色偏处理装置240接收该复数个影像数据，对该复数个影像数据执行色偏处理运算，以产生一低色偏影像讯号。该复数个影像数据具有该第一分辨率(3840×2160)，该复数个影像数据的一画素包括红色画素、绿色素画素或蓝色画素，亦即该画素具有三个颜色(红、蓝、绿)灰阶，该低色偏处理装置240依据该三个颜色(红、蓝、绿)灰阶计算出其中任一颜色灰阶所对应的一最佳色阶解。

图2是本发明低色偏处理装置240计算出任一该颜色灰阶所对应的该最佳色阶解的示意图。该低色偏处理装置240计算出任一该颜色灰阶所对应的该最佳色阶解包含一第一色阶、一第二色阶、一第三色阶、及一第四色阶。于其他实施例中，该低色偏处理装置240计算出任一该颜色灰阶所对应的该最佳色阶解包含一第一色阶及一第二色阶。

如图2所示，其中，该红色画素所对应的该第一色阶、该第二色阶、该第三色阶、及该第四色阶是依据左上、左下、右上、右下排列，该绿色画素所对应的该第一色阶、该第二色阶、该第三色阶、及该第四色阶是依据右下、右上、左下、左上排列，该蓝色画素所对应的该第一色阶、该第二色阶、该第三色阶、及该第四色阶是依据左下、右上、左上、右下排列。

图3是本发明低色偏处理装置240计算出任一该颜色灰阶所对应的该最佳色阶解的另一示意图。低色偏处理装置240是执行4画素低色偏处理(4-Pixel Low Color shift，4-Pixel LCS)。如图2所示，其数据量会增加4倍(3840×2160×N，N＝4)。

于其他实施例中，低色偏处理装置240可执行2画素低色偏处理(2-Pixel Low Color shift，2-Pixel LCS)，此时，其数据量会增加2倍。(3840×2160×N，N＝2)。2画素低色偏处理为公知技术，在此不再赘述。

该核心滤波装置250连接至该低色偏处理装置240，对该低色偏影像讯号进行滤波以产生一滤波影像讯号，也就是分别针对空间上相邻画素的亮态与亮态讯号的低色偏影像讯号进行滤波，暗态与暗态讯号进行滤波，产生一画素讯号分享的影像(Piexl Sharing)。每个子画素除了保有一定比例本身的讯号外，都还有少部分的比例来自于上下左右画素的信息。其中，该核心滤波装置250是以下列矩阵表示：

$\left(\begin{array}{ccc}0& 0.125& 0\\ 0.125& 0.5& 0.125\\ 0& 0.125& 0\end{array}\right),$

由该矩阵可知，该核心滤波装置250是将一画素的信息分散至该画素的上、下、左、右画素，以便在后续的缩减取样(Down-Sampling)保留该画素的部分信息。

该缩减取样(Down-Sampling)装置260连接至该核心滤波装置250，对该滤波影像讯号进行缩减取样，以产生一缩减影像讯号。于本实施例中，由于低色偏处理装置240是执行4画素低色偏处理(4-Pixel Low Colorshift，4-Pixel LCS)，因此数据增加4倍，故该缩减取样(Down-Sampling)装置260在水平及垂直方向进行1/2缩减取样。经缩减取样分辨率又回复3840×2160。

该加权装置270连接至该暂存装置210、该权重计算装置230、及该缩减取样装置260，依据该加权讯号，对暂存影像讯号及该缩减影像讯号进行加权运算，以输出一显示讯号(Output)。其中，该加权装置270依据下列公式以计算该显示讯号：

Output＝A×(1-W)+B×W，

当中，Output为该显示讯号，A为该缩减影像讯号已通过低色偏处理，B为该暂存影像讯号，W为该加权讯号。由数学公式可知，当W为1时，表示该处画素极有可能为该至少一对象的边缘，因此Output＝B，亦即显示原来的影像讯号，以免该至少一对象的边缘被模糊。当W为0时，表示该处画素为该至少一对象的边缘的机率相当低，因此Output＝A，亦即显示低色偏处理后的影像讯号，以降低色偏(color shift)现象。当W大于0且小于1时，且当W越靠近1时，于该显示讯号(Output)中，原来的复数个影像数据则加重，当W越靠近0时，于该显示讯号(Output)中，低色偏处理后的影像讯号则加重。由此，可以降低一显示器在正视与侧视时所显示的颜色不相同的色偏(color shift)现象，同时保留该至少一对象的边缘，而增加锐利度。该显示讯号显示时，两条扫描线是同时开启、或两条扫描线是循序开启。

图4是依据本发明的影像处理系统500的另一方块图。该影像处理系统500是应用于一显示面板10，该显示面板10具有一第一分辨率(3840×2160)或是4K2K分辨率，该复数个影像数据具有一第二分辨率(1920×1080)，该影像处理系统500与图1(B)的影像处理系统200差别在于，影像处理系统500还包含一向上取样(up-sampling)装置510，以将该复数个影像数据向上取样(up-sampling)至该第一分辨率(3840×2160)。该向上取样(up-sampling)装置510亦可为一插补(interpolation)装置。

图5是依据本发明的影像处理系统600的第一示意图。如图5所示，由于显示面板620具有一第一分辨率(3840×2160)或是4K2K分辨率，而复数个影像数据为第二分辨率(1920×1080)，又称为高清(Full High Definition，FHD)分辨率，故可以使用显示面板620上4个像素，以显示复数个影像数据中的一个画素，而达到降低显示器在正视与侧视时所显示的颜色不相同的色偏(color shift)现象。因此，影像处理系统600只需要一个低色偏处理装置610即可。低色偏处理装置610计算出任一该颜色灰阶所对应的该最佳色阶解包含一第一色阶、一第二色阶、一第三色阶、及一第四色阶。

图6是依据本发明的影像处理系统600的第二示意图，其应用于PneTile排列方式。由图6可知，其与图5相似，只是在4K2K显示面板620面板上G3与R2互调、G1与R4互调。

图7是依据本发明的影像处理系统600的第三示意图，其应用于马赛克(Mosaic)排列方式。由图7可知，其与图6相似，只是在4K2K显示面板620面板上B3与G4互调、B2与G2互调。

图8是依据本发明的影像处理系统600的第四示意图，其应用于Stagger排列方式。由图8可知，其与图6相似，只是在4K2K显示面板620面板上B1与R2互调、B4与R4互调。

图9是依据本发明的影像处理系统600的第五示意图。其显示时同时开启两条扫描线，扫描频率比一般的60Hz增加一倍达到120Hz。其中，低色偏处理装置610计算出任一该颜色灰阶所对应的该最佳色阶解包含一第一色阶及一第二色阶。该第一色阶及一第二色阶可产生对应的亮态显示讯号及暗态显示讯号，以驱动显示面板620的画素。

图10是依据本发明的影像处理系统600的第六示意图。其同时开启两条垂直扫描线，扫描频率为120Hz。其与图9相似，主要在于G2与G1互调。

图11是依据本发明的影像处理系统600的第七示意图，其应用于PneTile排列方式，且其扫描频率为120Hz。

图12是依据本发明的影像处理系统600的第八示意图，其应用于马赛克(Mosaic)排列方式，且其扫描频率为120Hz。

图13是依据本发明的影像处理系统600的第九示意图，其应用于Stagger排列方式，且其扫描频率为120Hz。

图14是依据本发明的影像处理系统600的第十示意图，其使用于60Hz，故两条扫描线循序开启。

图15是依据本发明的影像处理系统600的第十一示意图，其使用于60Hz且应用于PneTile排列方式。

图16是依据本发明的影像处理系统600的第十二示意图，其使用于60Hz且应用于马赛克(Mosaic)排列方式。

图17是依据本发明的影像处理系统600的第十三示意图，其使用于60Hz且应用于Stagger排列方式。

图18是依据本发明的影像处理系统200，500，600的应用于一显示器的显示面板10的显示方法的示意图。其中，显示器接收由复数个影像数据所构成的一显示画面19，显示画面19中系具有一物体190，而每一影像数据系用来控制一对应的画素单元于一对应的图框周期内表现出一对应的颜色的灰阶值；而影像处理系统200、500、600是对显示画面19的该物体190进行影像处理，其中，当该物体190为一灰阶值相同的物体时，使位于该物体内部的画素单元192对应的亮度与位于该物体轮廓边缘的画素单元191对应的亮度不同，特定而言，其对于位于该物体内部的画素单元192进行低色偏(low color Shift、LCS)处理，而对于该物体轮廓边缘的画素191则不进行低色偏(low color Shift、LCS)处理，以保留该物体轮廓边缘的锐利度。如图18所示，当物体190为一圆形且为红色的圆时，该物体190的灰阶值相同。此时，其轮廓边缘的画素191由于没有进行低色偏(low color Shift、LCS)处理，其仅依据原始讯号显示红色灰阶值，而其内部的画素单元192由于进行低色偏(low color Shift、LCS)处理，其会显示暗态及亮态，因此位于该物体内部的画素单元对应的亮度与位于该物体轮廓边缘的画素单元对应的亮度不同。

由前述说明可知，超高分辨率(4K*2K)的面板里，使用两个画素亮度或四个不同的亮/暗组合画素亮度描述一个画素值，因此可使超高分辨率(4K*2K)的面板能在不降低画素的开口率的情况下，仍保有低色偏处理的效果，可改善因使用视角技术所造成的画面分辨率下降所产生的颗粒感的问题。同时，根据输入讯号的不同，可分为两种方式，当输入讯号是FHD(1920*1080)分辨率时，通过亮暗区的排列，考虑不同RGB画素在空间的排列方式，降低次画素排列的规则型，并平衡所产生的亮度分布，可消除分辨率下降对人眼的颗粒感。当输入讯号为4K2K(3840*2160)分辨率时，使用亮/暗区的分布将原始讯号扩增为四倍。接着，使用高通滤波器，进行空间上的回旋积(convolution)计算，以计算复数个影像数据中的至少一对象的边缘成分。同时，对该输入的复数个影像数据执行低色偏处理，再使用核心滤波装置250以减少后续缩减取样(down sample)后的数据损失，造成影像画面不连续的现象。最后，通过加权运算以免该至少一对象的边缘被模糊现象，而增加锐利度。

上述实施例仅是为了方便说明而举例而已，本发明所主张的权利范围自应以申请的权利要求范围所述为准，而非仅限于上述实施例。

Claims (10)

1.一种应用于显示器的显示方法，该显示器包含复数个画素单元，该显示方法包含：

接收复数个影像数据，该些影像数据构成一显示画面；以及

每一影像数据用来控制一对应的画素单元于一对应的图框周期内表现出一对应的颜色的灰阶值；

其中，当该显示画面包含一灰阶值相同的物体时，位于该物体内部的画素单元对应的亮度与位于该物体轮廓边缘的画素单元对应的亮度不同。

2.根据权利要求1所述的显示方法，其中，对位于该物体内部的画素单元进行低色偏处理，而不对于该物体轮廓边缘的画素进行低色偏处理，以保留该物体轮廓边缘的锐利度

3.根据权利要求1所述的显示方法，其中，该显示器包含一显示面板，该显示面板具有复数个画素单元，用以显示该显示画面，当中，位于该物体边缘的画素单元是以一画素单元显示一灰阶，而位于该物体内部的画素单元是以至少两邻近画素单元分别显示一灰阶的亮态及暗态。

4.根据权利要求3所述的显示方法，其中，该显示面板具有复数个画素单元以显示该显示画面，该显示器包含一影像处理系统用以对该复数个影像数据执行影像处理，该影像处理系统包含：

一暂存装置，接收并暂存该复数个影像数据，并输出一暂存影像讯号；

一边缘侦测装置，接收该复数个影像数据，对该复数个影像数据的该显示画面执行边缘侦测，以产生一指示讯号；

一权重计算装置，连接至该边缘侦测装置，依据该指示讯号，以产生一加权讯号；

一低色偏处理装置，接收该复数个影像数据，对该复数个影像数据执行色偏处理运算，以产生一低色偏影像讯号；

一核心滤波装置，连接至该低色偏处理装置，对该低色偏影像讯号进行滤波，以产生一滤波影像讯号；

一缩减取样装置，连接至该核心滤波装置，对该滤波影像讯号进行缩减取样，以产生一缩减影像讯号；以及

一加权装置，连接至该暂存装置、该权重计算装置、及该缩减取样装置，依据该加权讯号，对暂存影像讯号及该缩减影像讯号进行加权运算，以输出一显示讯号。

5.根据权利要求4所述的显示方法，其中，该指示讯号是由一高通滤波器与该复数个影像数据执行以下的空间回旋积运算而得：

$F=|\left(\begin{array}{ccc}-1& -1& -1\\ -1& 8& -1\\ -1& -1& -1\end{array}\right)*\left(\begin{array}{ccc}g1& g2& g3\\ g4& g5& g6\\ g7& g8& g9\end{array}\right)|,$

其中，F为该指示讯号，

$\left(\begin{array}{ccc}-1& -1& -1\\ -1& 8& -1\\ -1& -1& -1\end{array}\right)$ 为该高通滤波器；

$\left(\begin{array}{ccc}g1& g2& g3\\ g4& g5& g6\\ g7& g8& g9\end{array}\right)$ 为该复数个影像数据其中的一的画素值，*为该空间回旋积(spatial convolution)运算，||为绝对值运算。

6.根据权利要求4所述的显示方法，其中，该权重计算装置先判断该指示讯号是否大于一第一默认值，如是，将该指示讯号设定为该第一默认值，再将该指示讯号除以该该第一默认值，以产生该加权讯号。

7.根据权利要求4所述的显示方法，其中，该加权装置依据下列公式以计算该显示讯号：

Output＝A×(1-W)+B×W，

其中，Output为该显示讯号，A为该缩减影像讯号，B为该暂存影像讯号，W为该加权讯号。

8.根据权利要求3所述的显示方法，其中，该显示面板具有一第一分辨率，该复数个影像数据具有该第一分辨率，该复数个影像数据的一画素具有三个颜色灰阶，该低色偏处理装置依据该三个颜色灰阶计算出其中任一颜色灰阶所对应的一最佳色阶解。

9.根据权利要求4所述的显示方法，其中，该显示面板具有一第一分辨率，该复数个影像数据具有一第二分辨率，该影像处理系统更包含一向上取样装置，以将该复数个影像数据向上取样至该第一分辨率。

10.根据权利要求4所述的显示方法，其中，该显示讯号显示时，两条扫描线同时开启或两条扫描线系循序开启。