专利名称：图像处理方法、控制电路、面板和显示器的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于处理图像数据以由多原色显示设备显示的方法和设备。
背景技术：
液晶显示器(这里称为IXD) —般具有多个部件，包括但不限于 1、背光单元(在透射型显示器的情况下)，向面板提供均匀、宽角度照明。2、控制电子装置，针对每个像素接收数字图像数据并输出模拟信号电压，以及针对所有像素的反电极(counter electrode)的定时脉冲和公共电压。
图1示出了 IXD控制电子装置的标准布局的示意图(参见E. Lueder, Liquid Crystal Displays, Wiley andSons Ltd. , 2001)。3、液晶(这里称为LC)面板，用于通过空间光调制来显示图像，包括两个相对的玻璃基板，在基板之一上放置有画面单元电极阵列和有源矩阵阵列，有源矩阵阵列用于将从控制电子装置接收的电子信号引导至画面单元电极。在另一基板上通常放置有均匀公共电极和滤色器阵列薄膜。在玻璃基板之间包含了给定厚度(通常2-6μπι)的液晶层，可以通过玻璃基板的内表面上存在的对准层(alignment layer)将液晶层对准。玻璃基板一般放置在正交偏振膜(crossed polarizing film)与其他光学补偿膜之间，以在LC层的每个画面单元区域内引起电感应的对准改变，从而产生来自背光单元和周围环境光的期望的光学调制，并由此产生图像。上述画面单元通常称为像素，每个像素一般包括多个子像素。典型的IXD具有RGB条状几何结构，其中像素是方形的，具有三个子像素，一个红色、一个绿色和一个蓝色，全部这些子像素的形状为垂直条。然而，多原色显示器的像素包括四个或更多个子像素，例如一个红色、一个绿色、一个蓝色和一个白色,这种多原色显示器正越来越普遍。生产多原色显示器的目的在于扩展可显示颜色的范围(Proceedings of theIDffi 09，2009，第1199-1202页)。出于提供显示亮度以及由此提高效率的目的，已经开发了具有一个红色、一个绿色、一个蓝色和一个白色子像素的多原色显示器(SID’ OSDigest,第1112-1115页)。生产多原色显示器的目的也在于同时提高亮度和提高呈现子像素级别上的精细图像特征的能力(MID’OOTigest，第867-872页)。已经开发了具有一个红色、一个绿色、一个蓝色和一个黄色子像素的多原色显示器；这些显示器展示了增强的亮度、增大的色域和提高的子像素呈现能力(SID，lODigest，第281-282页)。由于多原色显示器具有多于三种颜色的子像素，对于许多色度和亮度值，可能存在个体数据值的多种配置提供给彩色子像素，彩色子像素产生整体上相同的亮度和色度。产生整体上相同的亮度和色度的不同数据值集合称为条件等色体(metamer)。US20100277498(公开于2010年11月4日)描述了一种基于子像素呈现因素来选择最想要的条件等色体的方法。LCD技术有许多其他进步，带来了非常高性能的显示器，具有提高的度量，例如显示面积、亮度、图像对比度、分辨率、比特深度和响应时间。然而，对于许多类型的LCD，视角特性仍然较差。为实现良好的视角特性，对于给定像素的输入图像数据值与观察的像素亮度之间的关系(通常称为伽马曲线)随视角的改变必须尽可能地小。显示器的伽马曲线由显示驱动器的数据值到信号电压映射以及LC面板的信号电压到亮度响应的组合效应来确定。一个存在问题的观看特性是对比度反转。当从显示器表面的法线方向(这里称为在轴(on-axis))观察时,如果一个像素已切换为比另一像素具有较高亮度，而该像素没有在所有视角上保持较高亮度，从而所显示的图像可能看起来随视角的改变而反转，则发生了对比度反转。已经开发了多种技术来解决对比度反转问题。例如，已经生产了具有角度补偿膜的显示器，角度补偿膜例如包括针对扭曲向列(这里称为TN)显示器的splayed-discotic宽视角膜、针对垂直对准向列(这里称为VAN)显示器的多域像素、面内开关(这里称为IPS)模式显示器以及改进的电极几何结构。第二个存在问题的观看特性是感知的颜色随视角而改变；这通常称为颜色偏移。颜色偏移来源于像素随视角的亮度改变量依据像素的在轴亮度这一事实。因此，在三个子像素具有不同亮度值的RGB条显示器中，三个颜色分量间的亮度相对差异可能随视角而改变。尽管对比度反转问题已经得到广泛的解决，但是对于许多类型的LCD而言颜色偏移仍然是问题。为清楚起见，以下用于说明颜色偏移效应的示例以及用于减小该效应的实施例的描述将针对具有8比特每颜色灰度控制的VAN模式LCD显示器。随角度的颜色偏移问题以及这里所述实施例的应用不限 于VAN模式显示器或任何特定颜色深度的显示器，因此这不应该限制了本发明范围，本发明可应用于展示出随角度的颜色偏移的任意LCD。图2示出了移动电话显示器中所测量的多域VAN模式LCD亮度的角度相关性，在从输入数据等级=0(黑色)到255(白色)的32阶灰色色调上。图3(a)示出了向右手侧0°和50°倾斜处图2的点(沿正常观看显示器的取向，水平)，这些点相对于输入数据等级而绘制。在轴曲线(on-axis curve)是显示器伽马曲线，设计为近似遵循关系
权利要求
1.一种处理图像以供显示的方法，该方法包括获得构成了图像的像素数据，每个像素数据包括具有相应数据值的至少四个子像素颜色分量；以及修改子像素颜色分量数据值中的一个或更多个；其中该方法包括沿彼此相反的方向修改来自像素对的对应子像素的数据值，使得对于显示面板的在轴观看者，显示面板的总体亮度以及感知的图像看起来实质上未改变。
2.根据权利要求1所述的方法，包括修改像素中子像素的数据值，以对于显示面板的在轴观看者，最小化该像素的总体亮度变化。
3.根据权利要求2所述的方法，包括修改像素中子像素的数据值，以对于显示面板的在轴观看者，该像素的总体亮度看起来实质上未改变。
4.根据权利要求2或3所述的方法，包括沿相反方向，修改像素中至少一个子像素的数据值和该像素中至少另一子像素的数据值。
5.根据权利要求1、2或3所述的方法，包括对于像素对，修改像素对中对应子像素的数据值，以对于显示面板的在轴观看者，最小化该像素对的每个像素的总体亮度变化。
6.根据权利要求1、2或3所述的方法，包括对于多个像素对，逐个像素对地修改像素对中对应子像素的数据值，以对于显示面板的在轴观看者，最小化像素对的每个像素的总体亮度变化。
7.根据权利要求1、2或3所述的方法，包括对于多个像素对，按照对于第一像素对和第二像素对相同的方式，逐个像素对地修改像素对中对应第一子像素的数据值，并修改像素对中对应第二子像素的数据值。
8.根据权利要求1、2或3所述的方法，其中显示器是RGBW显示器，该方法包括对于像素对，修改像素对中对应子像素的数据值，以对于显示面板的在轴观看者，最小化该像素对的每个像素的总体色度变化。
9.根据权利要求1、2或3所述的方法，包括修改原色子像素和非原色子像素的数据值，使得原色子像素的总体亮度变化与非原色子像素的总体亮度变化近似相等且相反。
10.根据权利要求9所述的方法，包括对于像素对中的第一像素，沿相反方向修改原色子像素的数据值和非原色子像素的数据值。
11.根据权利要求10所述的方法，包括对于像素对中的第二像素，沿相反方向修改原色子像素的数据值和非原色子像素的数据值，并且该方法包括沿相反方向修改像素对中第二像素的原色子像素的数据值和像素对中第一像素的非原色子像素的数据值。
12.根据权利要求1、2、3、10或11所述的方法，其中修改数据值包括对于至少一个子像素分量，将每个数据值映射到至少两个修改数据值。
13.根据权利要求12所述的方法，其中修改值产生的亮度的平均亮度等于未修改值产生的亮度。
14.根据权利要求12所述的方法，包括将所述至少两个修改数据值存储在查找表中。
15.根据权利要求1、2、3、10、11、13或14所述的方法,包括向多原色显不面板输出修改后的子像素颜色分量数据值。
16.根据权利要求1、2、3、10、11、13或14所述的方法，其中像素对的两个像素在空间上彼此靠近。
17.根据权利要求1所述的方法，其中像素对的第一像素出现在第一帧中，像素对的第二像素出现在第二帧中，第一和第二帧是连续帧。
18.根据权利要求1所述的方法，其中像素对的第一像素出现在第一组帧中，像素对的第二像素出现在第二组帧中，第一和第二组帧是连续帧组。
19.根据权利要求17或18所述的方法，其中利用子像素的驱动极性的变化来调整子像素的数据值的变化。
20.根据权利要求18所述的方法，其中一个子像素的数据值变化的定时不同于另一子像素的数据值变化的定时。
21.—种处理图像以供显示的方法，该方法包括接收构成了图像的像素数据，每个像素数据包括具有相应数据值的至少四个子像素颜色分量；以及修改子像素颜色分量数据值中的一个或更多个；其中该方法包括修改像素的原色子像素的数据值和该像素的非原色子像素的数据值，使得原色子像素的总体亮度变化与非原色子像素的总体亮度变化近似相等且相反，从而对于在轴观看者，像素的总体亮度以及感知的图像看起来实质上未改变。
22.根据权利要求21所述的方法，其中该方法包括修改像素的原色子像素的数据值和该像素的非原色子像素的数据值，使得原色子像素的总体色度变化与非原色子像素的总体色度变化近似相等且相反，从而对于在轴观看者，像素的总体色度实质上未改变。
23.根据权利要求1、2、3、10、11、13、14、17、18、20、21或22所述的方法，包括检测图像区域中是否存在高空间分辨率特征；以及，如果是，减少或阻止对所述图像区域中像素的子像素颜色分量数据值的修改。
24.根据权利要求22所述的方法，包括对于图像中的像素对，计算该像素对的条件等色体，所述条件等色体的平均亮度和色度与该像素对的未修改数据值相同，并且所述条件等色体的个体亮度与未修改数据值相同；以及基于所计算的所述条件等色体的离轴亮度和色度，选择所述条件等色体之一。
25.一种用于显示器的控制电路，控制电路配置为 接收构成了图像的像素数据，每个像素数据包括具有相应数据值的至少四个子像素颜色分量；以及 修改子像素颜色分量数据值中的一个或更多个； 其中控制电路配置为沿彼此相反的方向修改来自像素的对应子像素的数据值，使得对于显示面板的在轴观看者，显示面板的总体亮度以及感知的图像看起来实质上未改变。
26.一种用于多原色显示面板的控制电路，控制电路配置为 接收构成了图像的像素数据，每个像素数据包括具有相应数据值的至少四个子像素颜色分量；以及 修改子像素颜色分量数据值中的一个或更多个； 其中控制电路配置为修改像素的原色子像素的数据值和该像素的非原色子像素的数据值，使得原色子像素的总体亮度变化与非原色子像素的总体亮度变化近似相等且相反，从而对于在轴观看者，像素的总体亮度以及感知的图像看起来实质上未改变。
27.—种显示器，包括根据权利要求25或26所述的控制电路、以及多原色显示面板，控制电路配置为在使用中向多原色显示面板输出经修改的子像素颜色分量数据值。
28.—种多原色显示面板,配置为 接收构成了图像的像素数据，每个像素数据包括具有相应数据值的至少四个子像素颜色分量；以及 修改子像素颜色分量数据值中的一个或更多个； 其中显示面板配置为沿彼此相反的方向修改来自像素的对应子像素的数据值，使得对于显示面板的在轴观看者，显示面板的总体亮度以及感知的图像看起来实质上未改变。
29.—种多原色显示面板,配置为 接收构成了图像的像素数据，每个像素数据包括具有相应数据值的至少四个子像素颜色分量；以及 修改子像素颜色分量数据值中的一个或更多个； 其中控制电路配置为修改像素的原色子像素的数据值和该像素的非原色子像素的数据值，使得原色子像素的总体亮度变化与非原色子像素的总体亮度变化近似相等且相反，从而对于在轴观看者，像素的总体亮度以及感知的图像看起来实质上未改变。
30.一种包含指令的计算机可读介质，当由处理器执行时，指令引起处理器执行根据权利要求 1、2、3、10、11、13、14、17、18、20、21、22 或 24 所述的方法。
全文摘要
公开了一种图像处理方法、控制电路、面板和显示器。该方法包括接收构成了图像的像素数据，每个像素数据包括具有相应数据值的至少四个子像素颜色分量；以及修改子像素颜色分量数据值中的一个或更多个。沿彼此相反的方向修改来自两个像素的对应子像素的数据值，使得对于显示面板的在轴观看者，显示面板的总体亮度看起来实质上未改变。两个像素可以是帧中彼此在空间上靠近的两个像素，使得观看者的眼睛可以将两个像素的亮度平均。备选地，两个像素可以具有彼此相同的空间位置，但是出现在两个不同但连续的帧或帧组中。同样，观看者的眼睛可以将两个像素的亮度平均。
文档编号G09G3/20GK103035191SQ201210377780
公开日2013年4月10日 申请日期2012年10月8日 优先权日2011年10月6日
发明者夏洛特·温迪·米歇尔·鲍格斯, 本杰明·约翰·布劳顿, 保罗·安东尼·加斯, 哈里·加斯·沃尔顿, 约翰·努韦乐 申请人:夏普株式会社