[发明专利]图像处理方法、控制电路、面板和显示器

说明书

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LCD)一般具有多个部件，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LCD控制电子装置的标准布局的示意图(参见E.Lueder，Liquid Crystal Displays，Wiley and Sons 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2-6μm)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LCD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 the IDW′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’08Digest，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(IMID’05Digest，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’10Digest，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)。US 20100277498(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。