专利名称：利用去饱和的四通道显示器功率降低的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于在发光取决于颜色通道的显示器上呈现图像的图像处理技术，更具体来讲，本发明涉及用于在具有四种颜色的子像素的发光显示器上提供功耗减小或亮度增加的图像的方法。
背景技术：
平板显示装置连同计算装置广泛地使用在便携式装置以及娱乐装置中。这种显示器通常采用分布在基板上的多个像素来显示图像。各个像素包含数个不同颜色的子像素 (通常是红色、绿色和蓝色)，以呈现各图像元素。已知多种平板显示技术，例如等离子体显示器、场发射显示器(FED)、液晶显示器(LCD)、电致发光(EL)显示器，例如发光二极管显示器。为了在这些显示器上呈现图像，显示器通常要接收包含三种颜色分量的图像输入信号来驱动各个像素。在包括等离子体显示器、场发射显示器和电致发光显示器的发光显示器中，由显示器产生的辐射能的量与显示器所消耗的电力量正相关，即，更高的电力对应于更多的辐射能。在透射式显示器(例如LCD，其中，光源没有被调制)中不存在这种关系，因为这些显示器通常产生充足的光线来提供可能最亮的图像，然后调制该图像，使得仅将光的必要部分传送至用户。然而，制造发光取决于颜色通道的LCD显示器是已知的，其中，发光可能针对各种区域内的各种颜色通道而不同。例如，已知利用可寻址的阵列、分立的无机发光二极管(LED)作为背光来制造LCD显示器，并且调制这些LED的发光，以影响显示器的功耗。在该公开中，发光取决于颜色通道的显示器包括发光显示器以及配备有光源的透射显示器， 其中，针对不同的颜色通道可以单独地改变发光。可以通过布置发射不同颜色的光的不同发光材料来生产这些发光取决于颜色通道的显示器。然而，针对某些技术将这些材料(特别是小分子有机EL材料)图案化对于大基板是困难的，因而增加了制造成本。克服大基板上材料沉积问题的一个方法是使用单独的发射材料集合连同各个子像素中的一个或更多个滤色器来形成例如白光发射器从而形成全色显示器。在 Cok 的题为‘、tacked OLED Display Having Improved Efficiency，，的第6，987，355号美国专利中教导了这种显示器。因为针对各个子像素单独地调制白光发射器，所以该显示器结构具有取决于颜色通道的发光。大多数普通的可用的发射显示器(emissive display)都使用三种颜色的子像素， 但是使用多于三种颜色的子像素也是已知的。例如，可以将白光发射元件包括在不包括滤色器的EL显示器中以提供第四子像素，例如，如在Cok等人的题为“Color OLEDDisplay with Improved Power Efficiency”的第 6，919，681 号美国专利中所教导的。Miller 等人的题为 “Color OLED display with improved power efficiency”的第 2004/0113875 号美国专利申请公报教导了这样的EL显示器设计，该设计待用具有红色、绿色和蓝色滤色器的未图案化的白色发射器来形成红色、绿色和蓝色子像素，并采用未滤色的白色子像素来提高装置的效率。针对其它显示技术也讨论了相似的技术。
然而，由于大多数显示系统都提供具有红色、绿色和蓝色分量的图像输入信号，所以通常必须利用转换方法来将进入的图像输入信号从三色分量转换至更大量的分量，以驱动具有四个或更多个颜色的EL子像素的显示器。例如，Miller等人在题为“Color OLED Display With Improved Power Efficiency”的第 7，230，594 号美国专利中描述了具有四个发光元件的OLED ；包括红色、绿色、蓝色和白色发光元件，并且讨论了一种执行图像输入信号转换的方法。Miller等人教导，当发射OLED显示器中的第四发光元件具有比红色、绿色或蓝色发光元件更高的功率效率时，当通过第四个发光元件而不是红色、绿色和蓝色三个发光元件的组合来发光时，可以更有效地发光。同样地，通过控制由红色、绿色和蓝色发光元件所产生的光与白色子像素相对比的比例，可以控制显示器的功耗。Miller 等人在题为 “Color OLED Display Having Improved Performance” 的第 7，397，485号美国专利中还描述了这样的发光OLED显示器，其中，通过在由控制信号指示的特定条件下减小所显示图像的饱和度，可以进一步减小显示器的功耗，接着利用白色子像素来提供附加比例的显示器亮度来进一步减小显示器的功耗。通过降低显示器的亮度等级也可以获得发射显示器中的功耗减小。例如， Reinhardt 在题为“Method And Apparatus For Screen Power Saving，，的第 5，598，565 号美国专利中讨论了减小显示器上的发光像素的子集的功率以减小显示器的功耗。该专利讨论了确定对于眼前的任务而言不是关键性的像素，并且减少这些像素的功率，该专利减小了像素的亮度以及显示器的该部分的可见度，但是仅针对被视为对用户较不重要的像素进行如此的操作。Ranganathan 等人在题为"Software-Directed，Energy-Aware Control OfDisplay”的第6，801，811号美国专利中进一步讨论了一种获得相似结果的方法。同样地，在其它条件下减小发光显示器的功率是已知的。例如，Asmus等人在 1982 年 7 月 6 日公开的题为“Video Circuit with screen-burn-in protection” 的第 4，338，623号美国专利讨论了一种包括用于当图像针对至少预定时间段是静态时检测减小了所显示的图像的亮度的静态图像的电路的CRT显示器。公开该方法的目的是在当一段时间之后没有更新显示器时的条件下减少图像棍(image stick)假象，但是减小显示器的功
^^ ο在用于通过驱动的方法来减小发光显示的功率的方法中，减小显示器的色彩饱和度或亮度降低了所产生的图像的图像质量。显著地减小显示器的亮度减小了显示对比度， 减弱了用户看见例如显示器上的文字的详细信息的能力。减小所有色彩通道的饱和度由于产生了褪色图像而会降低图像质量。需要减小EL显示器的功耗而不明显地降低图像质量。此外，期望在某些情况下 (例如，周围环境亮度高的条件下)增加显示器的亮度。
发明内容
本发明提供了一种在发光取决于色彩通道的显示装置上呈现图像的方法，该方法包括以下步骤(a)接收包括多个输入像素信号的图像输入信号，每个输入像素信号都具有三个颜色分量；(b)选择降低颜色分量；
(c)根据输入像素信号与所选择的降低颜色分量之间的距离度量，针对每个输入像素信号来计算降低(reduction)因数；(d)针对每个像素信号的每个颜色分量来选择各自的饱和度调整因数；(e)利用降低因数和饱和度调整因数，根据图像输入信号来产生具有四个颜色分量的图像输出信号，以分别调整图像输入信号的亮度和色彩饱和度；(f)提供发光取决于色彩通道的四通道显示装置；以及(g)向显示装置施加图像输出信号，以使其呈现与图像输出信号相对应的图像。
图1是描述本发明的方法的流程图；图2是在实践本发明的方法中有用的发射显示器系统的示意图；图3是在实践本发明的方法中有用的四通道发射有机发光二极管显示装置的截面图；图4是例示了子像素的色度坐标和标准的sRGB颜色分量的色度坐标的CIE 1931x，y色度图；图5是描述当输入图像信号是一系列视频帧时本发明的方法的流程图；图6是在本发明的实施方式中有用的控制器的框图。本发明的具体描述本发明提供了一种用于在发光取决于色彩通道的显示器上显示图像、以减小显示器的功耗的方法。该方法包括图1中所示的步骤。如图所示，接收2 了图像输入信号。该图像输入信号包括多个输入像素信号，各个输入像素信号具有三个颜色分量。选择4降低颜色分量以进行减少。根据输入像素信号和所选择的降低颜色分量之间的距离度量针对各个输入像素信号来计算6降低因数。针对各个像素信号的各个颜色分量来选择8各个饱和调整因数。利用降低因数和饱和调整因数从图像输入信号产生10具有四个颜色分量的图像输出信号，以分别调整图像输入信号的亮度和色彩饱和度。提供12 了四通道发射显示装置。将图像输出信号应用14至显示装置以使它呈现与图像输出信号相对应的图像。在某些实施方式中，所选择的降低颜色分量是低亮度颜色分量，其包括蓝色分量，使得亮度的降低较不明显，以提供减小的功率而不显著降低所感知的显示器的图像质量。图1示出了两个附加的步骤，包括选择16亮度增益以及进一步利用所选择的亮度增益来产生10图像输出信号，以调整图像输入信号的亮度。当增加了这两个附加的步骤时，该方法可以提供具有增加的亮度的发射显示器。可以实现亮度的增加，而不需通过例如改变电致发光显示器的电压的方法来调整显示器的亮度范围。可以在如图2所示的显示器系统中采用本发明的方法。在这种显示系统的实施方式中，控制器观接收(图1中的步骤幻图像输入信号30，处理图像输入信号以产生(图1 中的步骤10)图像输出信号32。接着在显示装置22中应用图像输出信号32(图1中的步骤14)以驱动显示装置22的像素沈中的红色子像素MR、绿色子像素MG、蓝色子像素24B 和白色子像素24W，其中，显示装置22可以是四通道发射显示装置。下面将给出本发明的方法的具体实施方式
以进一步说明本发明并例示其优点。在本发明的方法中，提供12 了四通道发射显示器。该显示器可以是任何具有包括四个不同颜色的子像素的子像素阵列的显示器，其中，四个不同颜色的子像素响应于已调制信号(通常是电压信号或电流信号)而发光。例如，该显示器可以是电致发光显示器，例如有机发光二极管(OLED)显示器，其具有红色、绿色、蓝色和白色子像素，其与经过各个子像素的电流成比例地发光。可以由发射白光的有机材料的单个平面、红色、绿色和蓝色的阵列以及允许子像素产生红色、滤色、蓝色和白色光的透明的滤色器来形成这些子像素。在图3中描绘了这种显示器的横截面。如该图所示，OLED显示器形成在基板50上。在该基板50上形成有有源矩阵层52，其包含用于向各个子像素提供电流的有源矩阵电路。形成滤色器M、56、58 的图案化的阵列并可选地形成滤色器60的图案化的阵列。滤色器M、56、58和60形成在基板50和发光层68之间。这些滤色器包括红色M、绿色56和蓝色58滤色器材料。它也可以在白色子像素上包括透明的、中性色的或者少量着色的滤色器60以提供平坦化。滤色器60可以是有机平坦化材料而不是染色的滤色器材料，或者可以省略滤色器60。的第一电极阵列62形成在滤色器上，并且通过通孔连接至有源矩阵层52。像素定义元件64形成在电极62之间，并且与电极62部分地交叠。在这些电极62上形成有有机材料的连续平面， 通常包括空穴传输层66、发光层68和电子传输层70。如在本领域熟知的，也可以提供包括空穴和注入层的其它层。接着形成第二电子层72，最终在第二电子层72上形成封装层74。 在该装置结构中，在电极62的段和第二电极72之间提供电场，并且电流流经这些电极之间的OLED材料而产生光。该光的取向大致平行于矢量76，并且该光的期望光谱分量穿过滤色器M、56、58，并可选地穿过滤色器60，产生期望颜色的光。在红色子像素MR、绿色子像素 24G和蓝色子像素24B中，所产生的光的不需要的光谱分量被滤色器M、56、58吸收，减小了通过窄带的红色M、绿色56和蓝色58滤色器所发射的光的辐射，因此减小了其发光效率。这些子像素中的各个子像素将具有辐射效率和发光效率。在该示例中，其中，由红色、绿色和蓝色发光元件所产生的光被过滤，用于产生白光的子像素的辐射效率和发光效率将高于红色、绿色和蓝色子像素的辐射效率和发光效率，这是因为这些子像素使用相同的发光材料，但是红色、绿色和蓝色子像素的效率被滤色器减小。此外，这些子像素中的各个子像素将产生一种颜色的光，可以利用例如CIE 1931x，y色度坐标和峰值亮度来量化所产生的光，其中，峰值亮度取决于显示系统可以供应至各个子像素的最大的电流。最后，显示器将具有白点，将其定义为在显示器上呈现输入中性色所用的颜色。在该示例中，将显示器的白点假定为D65，其色度坐标为0. 3127,0. 3290。显示器也将显示器白点亮度定义为仅使用三色域限定通道(例如，R、G、B)在白点色度坐标处可再现的最大亮度。在表1中提供了针对本发明的显示器中的各个子像素的发光效率、CIE 1931色度坐标和峰值亮度值。可以注意到，在该示例中，假设各个子像素可以接收相同的峰值电流，因此各个子像素的峰值亮度与子像素的发光效率成正比。表 权利要求
1.一种在发光取决于色彩通道的显示装置上呈现图像的方法，该方法包括以下步骤(a)接收包括多个输入像素信号的图像输入信号，每个输入像素信号都具有三个颜色分量；(b)选择降低颜色分量；(c)根据所述输入像素信号与所选择的降低颜色分量之间的距离度量，针对每个输入像素信号来计算降低因数；(d)针对每个像素信号的每个颜色分量来选择各自的饱和度调整因数；(e)利用所述降低因数和饱和度调整因数，根据所述图像输入信号来产生具有四个颜色分量的图像输出信号，以分别调整所述图像输入信号的亮度和色彩饱和度；(f)提供发光取决于色彩通道的四通道显示装置；以及(g)将所述图像输出信号施加给该显示装置，以使其呈现与所述图像输出信号相对应的图像。
2.根据权利要求1所述的方法，该方法还包括以下步骤(h)选择亮度增益；以及(i)进一步利用所选择的亮度增益调整所述图像输入信号的亮度来产生所述图像输出信号。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所选择的亮度增益取决于所述图像输入信号、所述降低因数和所述饱和度调整因数。
4.根据权利要求2所述的方法，该方法还包括提供传感器的步骤，所述传感器用于响应于所述显示装置的周围环境照明、温度或者所述显示装置的平均电流中的一个或更多个来提供控制信号，其中，所选择的亮度增益进一步取决于该控制信号。
5.根据权利要求4所述的方法，该方法还包括以下步骤为所述显示装置提供固定的体电压。
6.根据权利要求4所述的方法，其中，所选择的降低颜色分量是蓝色分量，所述饱和度调整因数小于一，并且所选择的亮度增益大于一。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所选择的降低颜色分量的所述饱和度调整因数是"~~‘ ο
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所选择的颜色分量是蓝色分量。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述图像输入信号具有输入色域，并且所述输出图像信号具有输出色域，并且其中，所述输入色域是所述输出色域的子集。
10.根据权利要求1所述的方法，该方法还包括以下步骤为每个像素信号选择各自的像素饱和度因数，并且其中，针对每个像素信号的所有饱和度调整因数都等于各自的像素饱和度因数。
11.根据权利要求1所述的方法，该方法还包括以下步骤选择全局饱和度因数，其中， 针对每个像素信号的每个颜色分量的所述饱和度调整因数等于所述全局饱和度因数。
12.根据权利要求1所述的方法，该方法还包括提供传感器的步骤，所述传感器用于响应于所述显示装置的周围环境照明、温度或者所述显示装置的平均电流中的一个或更多个来提供控制信号，并且其中，所述降低因数或者所述饱和度调整因数进一步取决于该控制信号。
13.根据权利要求1所述的方法，该方法还提供估计单元，所述估计单元用于利用所述图像输入信号来产生控制信号，其中，所述降低因数或者所述饱和度调整因数进一步取决于该控制信号。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，所选择的降低颜色分量是蓝色分量，并且其中，所述饱和度调整因数小于一。
15.根据权利要求1所述的方法，该方法还包括提供传感器的步骤，所述传感器用于响应于电池寿命信号、功率型信号或者输入型信号中的一个或更多个来产生控制信号，其中， 所述降低因数或者所述饱和度调整因数进一步取决于该控制信号，所选择的降低颜色分量是蓝色分量，并且所述饱和度调整因数小于一。
16.根据权利要求1所述的方法，其中，所述四通道显示装置具有三个色域限定通道以及位于由所述三个色域限定通道形成的显示色域内的一个附加通道，并且其中，与所述三个色域限定通道各自的发光效率的最大值相比，该附加通道具有更高的发光效率。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述显示装置具有与所述三个色域限定原色相对应的显示器白点亮度，并且所述附加通道的最大亮度大于该显示器白点亮度。
18.根据权利要求1所述的方法，其中，所述发光取决于色彩通道的显示装置是发射显不器。
19.根据权利要求1所述的方法，其中，所述发光取决于色彩通道的显示装置是具有背光的液晶显示器，该背光包括可独立寻址的红色、绿色和蓝色光源。
全文摘要
一种在发光取决于色彩通道的显示装置上呈现图像的方法，该方法包括以下步骤接收包括多个输入像素信号的图像输入信号，每个输入像素信号都具有三个颜色分量；选择降低颜色分量；根据所述输入像素信号与所选择的降低颜色分量之间的距离度量，针对每个输入像素信号来计算降低因数；针对每个像素信号的每个颜色分量来选择各自的饱和度调整因数；利用所述降低因数和饱和度调整因数，根据所述图像输入信号来产生具有四个颜色分量的图像输出信号，以分别调整所述图像输入信号的亮度和色彩饱和度；提供发光取决于色彩通道的四通道显示装置；以及将所述图像输出信号施加给该显示装置，以使其呈现与所述图像输出信号相对应的图像。
文档编号G09G3/20GK102414733SQ201080019717
公开日2012年4月11日 申请日期2010年2月25日 优先权日2009年3月4日
发明者M·E·米勒, 克里斯多佛·J·怀特 申请人:全球Oled科技有限责任公司