專利名稱：用于減小lcd中的色偏的自適應(yīng)圖像處理方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于處理圖像數(shù)據(jù)以便顯示設(shè)備顯示的方法和裝置。
背景技術(shù)：
本申請根據(jù)35USC § 119 (e)要求2008年12月18日提交的美國臨時申請 No. 61/138，594的優(yōu)先權(quán)，其全部內(nèi)容通過引用并入此處。盡管液晶顯示器(IXD)技術(shù)的顯著進(jìn)步實現(xiàn)了具有改進(jìn)度量(如顯示面積、亮度、 圖像對比度、分辨率、色域、比特深度、響應(yīng)時間和寬視角性能)的非常高性能的顯示器，但是，隨著視角的色偏仍是多種LCD的問題。為了改進(jìn)LCD的寬視角性能，已經(jīng)開發(fā)了多種技術(shù)。顯示器具有角度補(bǔ)償薄膜(如用于扭曲向列(TN)顯示器的盤型展開寬視角薄膜(splayed-discotic Wide-View film), 用于垂直對齊向列(VAN)和平面切換(IPS)模式顯示器的多域像素)以及改進(jìn)的電極幾何特性。這些改進(jìn)實現(xiàn)了在寬視角處不存在對比度反轉(zhuǎn)問題的顯示器，即，盡管像素的絕對亮度可能隨視角改變，但是被切換為具有高于另一像素的軸上亮度的像素在所有視角處保持為較亮，反之亦然。然而，在大多數(shù)種類的LCD中，像素的亮度隨視角的變化量仍是像素的軸上亮度的函數(shù)。這具有以下效應(yīng)在包括像素陣列的彩色顯示器中，其中每個像素由多個顏色子像素組成(例如RGB色帶顯示器中的紅、綠和藍(lán)子像素)，如果像素正在顯示由3個顏色分量的不同亮度值組成的顏色，則這些不同亮度值可以隨視角偏移不同量，導(dǎo)致感知顏色的偏移。再有，已經(jīng)開發(fā)了多種技術(shù)來減輕這種效應(yīng)。這些技術(shù)中最有效的是利用分裂子像素架構(gòu)，從而顯示器中的每個顏色子像素由兩個或更多個區(qū)域組成。為了對位于沿顯示器平面的法線(軸上)的觀看者產(chǎn)生總體上給定的亮度，使得這些區(qū)域分別產(chǎn)生不同的亮度，一個比另一個亮，使得兩個區(qū)域的軸上平均亮度為所需總體亮度，每個部分的亮度隨視角的偏移不同，因此二者組合的平均偏移相對于每個單獨(dú)的偏移較不明顯。這種方法被稱為部分空間抖動或數(shù)字半色調(diào)化(halftoning)，并且可以使用分裂子像素的區(qū)域之間的電容分壓器來實現(xiàn)，如1989年6月20日公開的US 4840460和2005 年10月6日公開的US 20050219186A1中所描述的；或者可以使用每顏色子像素附加源極線來實現(xiàn)，使得子像素的兩個區(qū)域中的每個區(qū)域在被公共柵極線激活時接收獨(dú)立控制的信號電壓。第二種實現(xiàn)在2000年5月23日公開的US 6067063中描述，在2006年7月18日公開的US 7079214中，概括了兩種一般方法，并給出了施加至子像素的較亮和較暗區(qū)域的電壓之間的優(yōu)化關(guān)系以減小色偏。不必需具有分裂子像素架構(gòu)來實現(xiàn)這種方法。該技術(shù)可以以軟件或者在IXD控制電子設(shè)備中有效地實現(xiàn)，并且通過在空間域或時間域中交替地上下調(diào)整整個顏色子像素的亮度，以顯示器的有效分辨率為代價來實現(xiàn)相同的效果，可以將該技術(shù)應(yīng)用于任何現(xiàn)有彩色顯示器。在相鄰像素的顏色分量之間有效地轉(zhuǎn)移亮度，使得不發(fā)生整體改變，但是相鄰像素的亮度差增大，導(dǎo)致亮度隨視角的平均偏移減小。這在2004年10月5日公開的US6801220以及1998年12月8日公開的US 5847688中描述。在US 6801220中，這是通過一種圖像處理方法來實現(xiàn)的，其中，通過查找表(LUT)來操作輸入至IXD的圖像數(shù)據(jù)，使得對于每個輸入數(shù)據(jù)電平，提供一對輸出數(shù)據(jù)電平，當(dāng)由LCD上的相鄰像素來顯示時，觀看者的眼睛對一對輸出數(shù)據(jù)電平進(jìn)行平均(假定充足的顯示器分辨率和觀看距離)，以便看上去與在兩個像素上顯示原始輸入數(shù)據(jù)電平一樣。因此，該圖像處理方法在顯示器上針對給定輸入數(shù)據(jù)值，在空間上交替改變將一對輸出數(shù)據(jù)值中的哪一個應(yīng)用于每個像素?；蛘咴诜至炎酉袼厍闆r下在顯示器的每個顏色子像素內(nèi)，或者在圖像處理方法情況下在相鄰子像素的組內(nèi)，所有上述方法都實現(xiàn)了半色調(diào)化方法，其中，或者利用區(qū)域之間應(yīng)用的電容性分壓器的比率，或者使用單一 LUT，來固定共同提供了所需平均亮度的子像素或子像素區(qū)域的亮度之間的關(guān)系，以針對顯示器中的所有像素，針對每個輸入數(shù)據(jù)電平，輸出更亮和更暗的數(shù)據(jù)電平。由于這種固定關(guān)系，在像素硬件和顯示軟件或控制電子設(shè)備中，上述兩種方法都受到以下限制為了最優(yōu)地減小隨著顯示器視角的色偏，對于除關(guān)閉狀態(tài)(向所有區(qū)域施加零電壓)之外的所有狀態(tài)，軸上觀察者觀察到的有效像素亮度必須由具有不同亮度的兩個或更多區(qū)域組成。因此，兩個區(qū)域(或者是分裂顏色子像素內(nèi)的多個區(qū)域，或者是服從于本地組內(nèi)的亮度轉(zhuǎn)移的相鄰的整個顏色子像素)不能完全明亮而不損害該方法在減小色偏方面的有效性。IXD顯示器一般由多個組成部分構(gòu)成，包括1.背光單元，向面板提供均勻的廣角度照明。2.控制電子設(shè)備，接收數(shù)字圖像數(shù)據(jù)，并輸出用于每個像素的模擬信號電壓以及定時脈沖和用于所有像素的計數(shù)器電極的公共電壓。

圖1中示出了 LCD控制電子設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)布局的示意圖(見 E.Lueder，Liquid Crystal Displays, Wiley and Sons，Ltd.，2001)。3.液晶(LC)面板，用于通過空間光調(diào)制來顯示圖像，包括兩個相對的玻璃基底， 在其中一個基底上布置像素電極的陣列和有源矩陣陣列，以將從控制電子設(shè)備接收的電子信號引導(dǎo)至像素電極。在另一基底上通常布置統(tǒng)一的公共電極和濾色器陣列薄膜。在玻璃基底之間包含有給定厚度(通常為2-6μπι)的液晶層，可以通過在玻璃基底的內(nèi)表面上形成對齊層來對齊液晶層。一般地，玻璃基底放置在交叉極化薄膜和其他光學(xué)補(bǔ)償薄膜之間， 以使LC層的每個像素區(qū)域內(nèi)電感應(yīng)的對齊變化產(chǎn)生對來自背光單元和周圍環(huán)境的光的所需光學(xué)調(diào)制，從而產(chǎn)生圖像。一般地，LCD控制電子設(shè)備(這里也稱為控制電子設(shè)備)將被具體配置至LC面板的電-光特性，從而以如下方式輸出依賴于輸入圖像數(shù)據(jù)的信號電壓針對從顯示表面的法線方向(軸上)觀察的觀看者，優(yōu)化顯示圖像的感知質(zhì)量，即分辨率、對比度、亮度、響應(yīng)時間等等。通過顯示驅(qū)動器的數(shù)據(jù)值至信號電壓映射與LC面板的信號電壓至亮度的響應(yīng)的組合效應(yīng)，確定給定像素的輸入圖像數(shù)據(jù)值與從顯示器得到的觀察亮度(Y曲線)之間的關(guān)系。一般地，LC面板被配置為具有每像素多個LC域和/或無源光學(xué)補(bǔ)償薄膜，以針對所有視角保持顯示器Y曲線盡可能接近于軸上響應(yīng)，從而向較寬的觀看區(qū)域提供實質(zhì)上相同的高質(zhì)量圖像。然而，液晶顯示器具有以下固有屬性其電-光響應(yīng)依賴于角度，軸外 Y曲線與軸上Y曲線不同；盡管利用多域像素和改進(jìn)的補(bǔ)償薄膜在很大程度上解決了對比度反轉(zhuǎn)問題，但是隨角度的色偏仍是問題。為了清楚的原因，用于示意這種效應(yīng)的以下示例和用于減小這種效應(yīng)的實施例的描述將針對具有8比特每顏色分級控制的VAN模式LCD顯示器。隨角度的色偏問題不限于 VAN模式顯示器或任何特定顏色深度的顯示器，這里描述的實施例的適用性也不限于此，因此，這不應(yīng)減損本發(fā)明的范圍，本發(fā)明適用于展現(xiàn)出隨角度的色偏的任何LCD。圖2示出了在輸入數(shù)據(jù)電平=0(黑色)至255(白色)(以32為步長)的灰度梯度下，移動電話顯示器中的多域VAN模式LCD的亮度對所測量的角度的依賴性。圖3(a)示出了向右側(cè)0°和50°傾斜時相對于輸入數(shù)據(jù)電平而繪制的圖2的點(diǎn)(以通常觀看顯示器的朝向為水平方向)。軸上曲線被稱為顯示器的“ Y ”曲線，被設(shè)計為針對給定數(shù)據(jù)電平D
近似服從以下關(guān)系
權(quán)利要求
1.一種用于減小LCD中與視角有關(guān)的色偏的方法，所述方法包括接收構(gòu)成圖像的多個像素數(shù)據(jù)，每個像素數(shù)據(jù)包括多個子像素顏色分量，所述多個子像素顏色分量具有相應(yīng)數(shù)據(jù)值；對于每個像素數(shù)據(jù)，對其中包括的子像素顏色分量數(shù)據(jù)值進(jìn)行比較；以及基于所述比較，對于所述多個子像素顏色分量中的兩個或更多個，修改像素數(shù)據(jù)中包括的子像素顏色分量數(shù)據(jù)值，以減小在LCD上顯示時的色偏。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，修改步驟包括將至少一個子像素顏色分量的每個數(shù)據(jù)值映射至至少兩個修改的數(shù)據(jù)值，所述至少兩個修改的數(shù)據(jù)值以復(fù)用方式顯示在 LCD上，并向軸上觀看者展現(xiàn)出組合亮度，所述組合亮度與所述至少一個子像素顏色分量的數(shù)據(jù)值的亮度相等或成比例。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，LCD中的像素包括具有分裂子像素結(jié)構(gòu)的子像素，所述至少兩個修改的數(shù)據(jù)值經(jīng)由分裂子像素結(jié)構(gòu)以空間復(fù)用的方式顯示在IXD上。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，與相鄰像素協(xié)作，以空間復(fù)用方式和時間復(fù)用方式中的至少一種方式，將所述至少兩個修改的數(shù)據(jù)值顯示在LCD上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，與幀反轉(zhuǎn)相結(jié)合，以空間復(fù)用方式和時間復(fù)用方式中的至少一種方式，將所述至少兩個修改的數(shù)據(jù)值顯示在LCD上。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，映射步驟考慮了LCD對不同轉(zhuǎn)換的不同液晶響應(yīng)時間。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，以時間復(fù)用方式，經(jīng)由對應(yīng)像素，將所述至少兩個修改的數(shù)據(jù)值顯示在IXD上。
8.根據(jù)權(quán)利要求2至7中任一項所述的方法，其中，映射步驟包括利用至少一個查找表來將子像素顏色分量數(shù)據(jù)值映射至相應(yīng)的修改數(shù)據(jù)值對。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，映射步驟包括利用根據(jù)比較步驟從多個不同查找表中選擇的查找表。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述多個查找表中的每一個針對給定的子像素顏色分量數(shù)據(jù)值產(chǎn)生不同的修改數(shù)據(jù)值對，其中，在向軸上觀察者顯示時，所述不同的修改數(shù)據(jù)值對產(chǎn)生近似相同的平均亮度。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，映射步驟包括利用根據(jù)比較步驟來索引的單一查找表。
12.根據(jù)權(quán)利要求2至11中任一項所述的方法，其中，對于特定像素數(shù)據(jù)，子像素顏色分量數(shù)據(jù)值中具有最高數(shù)據(jù)值的子像素顏色分量數(shù)據(jù)值與具有中間數(shù)據(jù)值的子像素顏色分量數(shù)據(jù)值之間的差值越大，修改數(shù)據(jù)值的分裂程度越大。
13.根據(jù)權(quán)利要求1至12中任一項所述的方法，其中，比較步驟包括對于特定像素數(shù)據(jù)，識別子像素顏色分量數(shù)據(jù)值中具有最高數(shù)據(jù)值的子像素顏色分量數(shù)據(jù)值，并確定具有最高數(shù)據(jù)值的子像素顏色分量與具有中間數(shù)據(jù)值的子像素顏色分量之間數(shù)據(jù)值的差值。
14.根據(jù)權(quán)利要求1至12中任一項所述的方法，其中，比較步驟包括對于特定子像素，計算子像素顏色分量數(shù)據(jù)值中具有最高數(shù)據(jù)值的子像素分量數(shù)據(jù)值與具有中間數(shù)據(jù)值的子像素分量數(shù)據(jù)值的比值。
15.根據(jù)權(quán)利要求1至12中任一項所述的方法，其中，比較步驟包括計算具有最高數(shù)據(jù)值的子像素分量數(shù)據(jù)值與具有中間數(shù)據(jù)值的子像素分量數(shù)據(jù)值之間的差值或比值，以及具有最高數(shù)據(jù)值的子像素分量數(shù)據(jù)值與具有最低數(shù)據(jù)值的子像素分量數(shù)據(jù)值之間的差值或比值。
16.根據(jù)權(quán)利要求1至15中任一項所述的方法，其中，比較步驟包括考慮相鄰像素的子像素顏色分量數(shù)據(jù)值。
17.根據(jù)權(quán)利要求1至16中任一項所述的方法，還包括以下步驟處理所述多個像素數(shù)據(jù)，以利用LCD來提供私密觀看，其中，以公開模式來修改像素數(shù)據(jù)中包括的子像素顏色分量數(shù)據(jù)值，以減小在LCD上顯示時的色偏；以及以私密模式來修改像素數(shù)據(jù)中包括的子像素顏色分量數(shù)據(jù)值，以提供私密觀看。
18.根據(jù)權(quán)利要求1至17中任一項所述的方法，其中，所述方法還包括以下步驟對所述多個像素數(shù)據(jù)進(jìn)行過濾，以檢測和修改接收到的圖像中的特征，從而避免原本由于修改子像素顏色分量數(shù)據(jù)值而導(dǎo)致的不期望的顯示結(jié)果。
19.根據(jù)權(quán)利要求1至18中任一項所述的方法，其中，基于特定顏色分量，以不同方式來修改像素數(shù)據(jù)中包括的子像素顏色分量數(shù)據(jù)值。
20.根據(jù)權(quán)利要求1至19中任一項所述的方法，其中，修改步驟還包括改變在IXD上對修改的子像素顏色分量數(shù)據(jù)值予以呈現(xiàn)的方式，以維持dc平衡。
21.一種創(chuàng)建查找表的方法，所述查找表在根據(jù)權(quán)利要求8至10中任一項所述的方法中使用，所述創(chuàng)建查找表的方法包括利用多組輸入像素數(shù)據(jù)中每一組的輸出像素數(shù)據(jù)來填充查找表，填充步驟包括確定顯示設(shè)備的可用軸上/軸外亮度點(diǎn)的集合，考慮覆蓋軸上亮度值的完整范圍并具有不同的相應(yīng)軸外亮度特性的線，以及沿所述線中的每一個來選擇多個可用亮度點(diǎn)，所述選擇用于減小誤差函數(shù)，所述誤差函數(shù)至少部分依賴于點(diǎn)與相應(yīng)的線之間的距離；所述創(chuàng)建查找表的方法還包括基于產(chǎn)生所選亮度點(diǎn)所需的像素數(shù)據(jù)來填充查找表。
22.一種根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法創(chuàng)建的查找表。
23.一種用于減小IXD中與視角有關(guān)的色偏的裝置，包括輸入，接收構(gòu)成圖像的多個像素數(shù)據(jù)，每個像素數(shù)據(jù)包括多個子像素顏色分量，所述多個子像素顏色分量具有相應(yīng)數(shù)據(jù)值；比較部分，對于每個像素數(shù)據(jù)，對其中包括的子像素顏色分量數(shù)據(jù)值進(jìn)行比較；以及修改部分，基于所述比較，對于所述多個子像素顏色分量中的兩個或更多個，修改像素數(shù)據(jù)中包括的子像素顏色分量數(shù)據(jù)值，以減小在IXD上顯示時的色偏。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的裝置，其中，修改部分將至少一個子像素顏色分量的每個數(shù)據(jù)值映射至至少兩個修改的數(shù)據(jù)值，所述至少兩個修改的數(shù)據(jù)值以復(fù)用方式顯示在LCD 上，并向軸上觀看者展現(xiàn)出組合亮度，所述組合亮度與所述至少一個子像素顏色分量的數(shù)據(jù)值的亮度相等或成比例。
25.一種存儲在計算機(jī)可讀介質(zhì)上的計算機(jī)程序，當(dāng)由計算機(jī)執(zhí)行時，所述計算機(jī)程序執(zhí)行一種用于減小LCD中與視角有關(guān)的色偏的方法，所述方法包括接收構(gòu)成圖像的多個像素數(shù)據(jù)，每個像素數(shù)據(jù)包括多個子像素顏色分量，所述多個子像素顏色分量具有相應(yīng)數(shù)據(jù)值；對于每個像素數(shù)據(jù)，對其中包括的子像素顏色分量數(shù)據(jù)值進(jìn)行比較；以及基于所述比較，對于所述多個子像素顏色分量中的兩個或更多個，修改像素數(shù)據(jù)中包括的子像素顏色分量數(shù)據(jù)值，以減小在LCD上顯示時的色偏。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的計算機(jī)程序，其中，修改步驟包括將至少一個子像素顏色分量的每個數(shù)據(jù)值映射至至少兩個修改的數(shù)據(jù)值，所述至少兩個修改的數(shù)據(jù)值以復(fù)用方式顯示在IXD上，并向軸上觀看者展現(xiàn)出組合亮度，所述組合亮度與所述至少一個子像素顏色分量的數(shù)據(jù)值的亮度相等或成比例。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于減小LCD中與視角有關(guān)的色偏的方法和裝置。所述方法包括接收構(gòu)成圖像的多個像素數(shù)據(jù)，每個像素數(shù)據(jù)包括多個子像素顏色分量，所述多個子像素顏色分量具有相應(yīng)數(shù)據(jù)值；對于每個像素數(shù)據(jù)，對其中包括的子像素顏色分量數(shù)據(jù)值進(jìn)行比較；以及基于所述比較，對于所述多個子像素顏色分量中的兩個或更多個，修改像素數(shù)據(jù)中包括的子像素顏色分量數(shù)據(jù)值，以減小在LCD上顯示時的色偏。
文檔編號G09G3/20GK102257556SQ20098015078
公開日2011年11月23日 申請日期2009年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月18日
發(fā)明者保羅·安東尼·加斯, 哈里·加斯·沃爾頓, 夏洛特·溫迪·米歇爾·鮑格斯, 本杰明·約翰·布勞頓, 米里斯·路特斯 申請人:夏普株式會社