CN1949885A - 多色数据处理方法及用于该方法的显示器像素布局 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种多色数据处理方法及用于该方法的显示器像素布局。该多色数据为以三个基础色相子像素及一增亮子像素排列形成的显示器像素布局，且四个子像素中任选三个子像素构成所述像素布局的一选取像素单元，包括如下步骤：将对应所述选取像素单元的原三色系统的三个基础色相子像素图像数据转换为四色数值，该四色数值包含属于所述选取像素单元的子像素色彩的第一数值及不属于所述选取像素单元的子像素色彩的第二数值；令与所述选取像素单元相邻的多个邻接像素单元输入属于所述选取像素单元的子像素色彩的第三数值；对所述第一数值及第三数值进行相关系数运算，以决定所述选取像素单元各子像素色彩的实际数值。

Description

多色数据处理方法及用于该方法的显示器像素布局

技术领域

本发明涉及一种多色数据处理方法及用于该多色数据处理方法的显示器像素布局，尤其涉及一种兼顾分辨率及亮度要求的多色数据处理方法及显示器像素布局

背景技术

图1显示传统的红(R)、绿(G)、蓝(B)三色像素布局安排。图2A及图2B为示意图，显示两种韩国三星电子公司提出的红(R)、绿(G)、蓝(B)、白(W)四色像素布局安排。

于显示器像素布局中加入白色子像素(white sub-pixel)的显示色彩技术，可带来提高液晶显示器的光使用效率以增加亮度或降低背光的消耗功率的效果，这对例如液晶电视或手持式液晶装置的应用有明显的效能增益。

如图2A所示，其所显示的R、G、B、及W子像素采用条纹式排列。比较图1及图2A可知，在相同的像素分配区域下，当另加入W子像素时，会导致RGB三色子像素个别面积缩小为原来的四分之三，造成开口率下降。再者，加入W子像素的显示面板设计须增加大量的数据线配合，如此会造成数据IC数量增加为原有的三分之四，大幅度增加成本。

图2B显示另一种RGBW子像素采用棋盘式(checkerboard)排列的布局。比较图1及图2B可知，在相同的像素分配区域下，此一设计同样会有加入W子像素导致RGB三色子像素个别面积缩小为原先四分之三的问题。再者，因一组RGBW排列为四块区域构成的方形，所以数据IC数量虽可减为原有的三分的二，但扫描线反而增加为原来的两倍，使扫描IC数量增加而大幅增加成本。

有鉴于此，柯达公司还提出一种不变动个别子像素面积的RGBW像素布局设计。图3A显示传统RGB三色像素布局，图3B则显示柯达公司设计的RGBW像素布局。比较图3A及图3B可知，因该设计是在原有RGB三色像素布局下，在不变动个别子像素面积大小的条件下再加入W子像素，因此RGB三色子像素的面积仍维持相同，且W子像素的面积也设计为与其它三色的子像素面积相同。

然而，此一设计虽可维持原先子像素面积大小，但却会产生分辨率下降的明显缺点。

因RGB三色系统的一像素单元定义为RGB三个子像素的集合，而RGBW四色系统的一像素单元定义为RGBW四个子像素的集合，比较图3A及图3B可知，柯达公司的设计的一像素单元的水平距离Px’为一般RGB像素布局其一像素单元的水平距离Px的三分之四倍，故其分辨率会降至原先的四分之三。举例而言，依该设计当原RGB三色系统的显示面板分辨率为176×RGB×220，加入额外的W子像素以形成RGBW四色系统显示面板，则分辨率会减少成132×RGBW×220(176×3/4＝132)。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种显示器像素布局及多色数据处理方法，能够避免上述现有技术的缺点，在维持原三色像素布局的分辨率前提下，达到加入白色子像素以提高亮度的最佳化设计。

本发明提供一种多色数据处理方法，该多色数据为以三个基础色相子像素及一增亮子像素排列形成的显示器像素布局，且四个子像素中任选三个子像素构成所述像素布局的一选取像素单元，该方法包括如下步骤：

将对应所述选取像素单元的原三色系统的三个基础色相子像素图像数据转换为四色数值，该四色数值包含属于所述选取像素单元的子像素色彩的第一数值及不属于所述选取像素单元的子像素色彩的第二数值；

令与所述选取像素单元相邻的多个邻接像素单元输入属于所述选取像素单元的子像素色彩的第三数值；及

对所述第一数值及第三数值进行相关系数运算，以决定所述选取像素单元各子像素色彩的实际数值。

所述第二数值输出至所有所述邻接像素单元。

所述选取像素单元相较所述四色数值所欠缺的子像素色彩，存在于所述邻接像素单元中最邻近所述选取像素单元的子像素位置。

所述数值为色彩的灰阶值。

所述增亮子像素的色彩为红、绿及蓝三原色中至少两种混合所形成的混色；所述基础色相子像素为红、绿及蓝色或青绿、紫红及黄色两组子像素其中之一。

本发明还提供一种多色数据处理方法，该多色数据为以三个基础色相子像素及一增亮子像素排列形成的显示器像素布局，且四个子像素中任选三个子像素构成所述像素布局的一选取像素单元，其中位于同一横列的两相邻子像素色彩相异，且分别位于两相邻横列中的两同一色彩子像素彼此沿排列方向形成两个子像素位置的错位，该方法包括如下步骤：

将对应所述选取像素单元的原三色系统的三个基础色相子像素图像数据转换为四色数值，该四色数值包含属于所述选取像素单元的子像素色彩的第一数值及不属于所述选取像素单元的子像素色彩的第二数值；

令与所述选取像素单元相邻的多个邻接像素单元输入属于所述选取像素单元的子像素色彩的第三数值；及

对所述第一数值及第三数值进行相关系数运算，以决定所述选取像素单元各子像素色彩的实际数值。

所述第二数值输出至所有所述邻接像素单元，且各所述邻接像素单元均具有所述选取像素单元相较所述四色数值所欠缺的子像素色彩。

所述数值为色彩的灰阶值。

所述增亮子像素的色彩为红、绿及蓝三原色中至少两种混合所形成的混色；所述基础色相子像素为红、绿及蓝色或青绿、紫红及黄色两组子像素其中之一。

本发明提供一种显示器像素布局，包括：

多道各由三个基础色相子像素及一增亮子像素构成的横列，其中位于同一横列的两相邻子像素色彩相异，且分别位于两相邻横列中的两同一色彩子像素彼此沿排列方向形成两个子像素位置的错位。

各个子像素的面积相同。

所述增亮子像素的色彩为红、绿及蓝三原色中至少两种混合所形成的混色；所述基础色相子像素为红、绿及蓝色或青绿、紫红及黄色两组子像素其中之一。

通过本发明可使由三个子像素所定义的一像素单元，成为RGBW四色系统下的一个有效显示像素单元。因此，本发明在加入白色子像素以提高亮度的情况下，仍能维持原RGB三色系统的分辨率，且RGB三色子像素的面积仍能保持不变，而白色子像素的面积也可同于其它三色的子像素面积，获得一兼顾分辨率与亮度的最佳化设计。

附图说明

图1显示传统的红(R)、绿(G)、蓝(B)三色像素布局安排；

图2A及图2B为示意图，显示两种韩国三星电子公司提出的红(R)、绿(G)、蓝(B)、白(W)四色像素布局安排；

图3A显示传统RGB三色像素布局；

图3B显示柯达公司设计的RGBW像素布局；

图4A至图4D为示意图，显示本发明的一显示器像素布局；

图5A及图5B为示意图，说明一定义RGB像素单元搭配本发明的多色数据处理方法设计；

图6A及图6B为示意图，说明一定义WRG像素单元搭配本发明的多色数据处理方法的设计；

图7为说明本发明多色数据处理方法的流程图；

图8显示一现有加白演算处理的方块图；

图9显示本发明显示器像素布局的另一实施例；

图10显示本发明显示器像素布局的另一实施例；

图11显示本发明多色数据处理方法的另一实施例。

【主要元件符号说明】

10、12、14、16  像素单元               22、40  四色转换元件

24、26、28、30  像素相关器             42  γ转换元件

44  再映像元件                         46  数据设定元件

48  白抽取元件                         50  反γ转换元件

60、62、64、66、70、72、74、76  像素单元

S0-S12  步骤

具体实施方式

图4A至图4D为示意图，显示本发明的一红(R)绿(G)蓝(B)白(W)四色系统显示器像素布局，及搭配后述多色数据处理方法所定义的一像素单元构成。

以图4A所示为例，本发明的RGBW四色像素布局由多道各由红(R)、绿(G)、蓝(B)、白(W)子像素构成的横列，且所述像素布局的子像素以如下规则排列：

1.位于同一横列的两相邻子像素色彩相异，即R、G、B、W子像素在沿同一水平横列排列时不连续重复出现；及

2.分别位于两相邻横列中的两同一色彩子像素，彼此沿排列方向形成两个子像素位置的错位。以图4A为例，当第一横列的R子像素出现在最左端的第一个排列位置，则第二横列左端第一个R子像素出现在第三个排列位置，即两者彼此错移两个子像素排列位置，其余的子像素排列也同。

当于RGB三色系统加入W子像素以提高显示亮度时，为了维持原RGB三色系统的分辨率，本发明搭配后述的多色数据处理方法，重新定义加入W子像素后RGBW四色系统的一像素单元构成。在维持原有分辨率的条件下，必须由三个子像素组成一像素单元，因此，依本发明的设计，一像素单元为如下四种子像素组合其中之一所构成：

1.RGB(图4A加粗黑线所示的像素单元10)

2.WRG(图4B加粗黑线所示的像素单元12)

3.BWR(图4C加粗黑线所示的像素单元14)

4.GBW(图4D加粗黑线所示的像素单元16)

依本发明的像素单元定义方式，虽然各个像素单元的组成相较RGBW四色均缺少一种颜色，但通过本发明的像素布局设计，所述像素单元所缺少的色彩会出现在所述像素单元的上下左右最邻近的位置处以作为色彩补偿之用。以图4A的像素单元10为RGB子像素组成为例，该像素单元10所缺少的W子像素会出现R子像素左邻、B子像素右邻及G子像素的上方及下方，即所有邻接像素单元12、14及16最邻近像素单元10的子像素位置处均具有W子像素，而获得最佳的色彩补偿效果。其它像素单元12、14及16相较RGBW四色所缺少的色彩，也以相同方式出现。

图5A、5B、6A及6B为示意图，用以说明上述的特殊像素单元定义搭配本发明的多色数据处理方法的设计。

进行本发明的多色数据处理方法，首先选择一个原三色系统的像素Pixel(I)作为起始运算单元，如图5A所示，Pixel(I)包含R_I、G_I、及B_I子像素。依本发明的设计，首先将原R_I、G_I、B_I三色图像数据的灰阶值输入一四色转换元件22，利用任一种加白算法转换成R_IG_IB_IW_I四色数据格式，决定出子像素W_I的灰阶值后，进行接续的色彩补偿处理。

图5B为示意图，显示当原三色系统的像素Pixel(I)转换为依本发明定义的第一类像素单元(包含RGB子像素)进行的色彩补偿过程。如图5B所示，本发明的四色系统所定义的第一类像素单元10包含R_IG_IB_I子像素，相对RGBW四色而言缺少白色，但通过本发明的像素布局安排，所缺少的白色会出现在像素单元10的上下左右最邻近的位置作为色彩补偿之用(W_L、W_T、W_R、及W_D)。在进行色彩补偿处理时，原三色系统的像素经四色转换后，相较像素单元10所包含的R_IG_IB_I子像素为多余的W_I灰阶值，可输出给周围像素单元的W子像素区域，包含像素单元12的W_R子像素、像素单元14的W_T、W_D子像素、及像素单元16的W_L子像素。另一方面，对应像素单元12的三色像素以相同方式转换为四色数据格式后多余的子像素B_R，其灰阶值输入至像素单元10的B_I区域；对应像素单元14的三色像素以相同方式转换为四色数据格式后多余的子像素G_T及G_D，其灰阶值输入至像素单元10的G_I区域；对应像素单元16的三色像素以相同方式转换为四色格式后多余的子像素R_L，其灰阶值输入至像素单元10的R_I区域。最后，再如图5A所示，由相邻像素单元输入的RGB三色补偿值、与原三色像素Pixel(I)经转换成四色格式中的RGB三色灰阶值，可分别输入至R、G及B像素相关器24、26及28，依一预设权重进行相关运算，所得出的数值即为第一类像素单元10的R_IG_IB_I子像素实际输出的灰阶值。所述预设权重可依显示出的视觉效果加以调整。

接着再由原三色系统像素中，选取下一个像素Pixel(I+1)进行运算处理，如图6A所示，Pixel(I+1)包含R_I+1、G_I+1、B_I+1子像素。同样将Pixel(I+1)的R_I+1、G_I+1、及B_I+1子像素灰阶值输入一四色转换元件22，利用任一种加白算法转换成R_I+1G_I+1B_I+1W_I+1四色数据格式，决定出子像素W_I+1的灰阶值后，进行接续的色彩补偿处理。

图6B为示意图，显示当原三色系统的像素Pixel(I+1)转换为依本发明定义的第二类像素单元(包含WRG子像素)进行的色彩补偿过程。如图6B所示，本发明的四色系统所定义的第二类像素单元12包含W_I+1R_I+1G_I+1子像素，通过本发明的像素布局安排，所缺少的蓝色会出现在像素单元12上下左右最邻近的位置(B_L、B_T、B_R、及B_D分属像素单元12周围的像素单元)以获得良好的色彩补偿效果。在进行色彩补偿处理时，原三色系统的像素经四色转换后，相较像素单元12所包含的W_I+1R_I+1G_I+1子像素为多余的B_I+1灰阶值可输出至周围像素单元的B子像素区域，包含像素单元10的B_L子像素、像素单元14的B_R子像素、及像素单元16的B_T、B_D子像素。另一方面，对应像素单元10的三色像素以相同方式转换为四色格式后多余的子像素W_L，其灰阶值可输入至像素单元12的W_I+1区域；对应像素单元14的三色像素以相同方式转换为四色格式后多余的子像素G_R，其灰阶值可输入至像素单元12的G_I+1区域；对应像素单元16的三色像素以相同方式转换为四色格式后多余的子像素R_T及R_D，其灰阶值可输入至像素单元12的R_I+1区域。最后，再如图6A所示，由相邻像素单元输入的WRG三色补偿值、与原三色像素Pixel(I+1)经转换成四色格式中的WRG三色灰阶值，可分别输入至W、R及G像素相关器30、24及26，依一预设权重进行相关运算，所得出的数值即为第二类像素单元12的W_I+1R_I+1G_I+1三色子像素实际输出的灰阶值。

同样再由原三色系统中选取像素，依序转换为第三类像素单元14(BWR子像素构成)及第四类像素单元16(GBW子像素构成)，直至所有三色像素均转换为本发明所定义的如图4A至4D所示的四类四色系统像素单元为止。

图7为一流程图，说明本发明多色数据处理方法的步骤。

步骤S0：开始。

步骤S2：撷取原三色系统的一像素单元的R、G、B子像素图像数据进行四色转换处理，以将所述图像数据转换为RGBW四色灰阶值。

步骤S4：选择依本发明定义的四类像素单元其中之一作为一选取像素单元，并比较所述选取像素单元子像素色彩与所述RGBW四色灰阶值。所述四色灰阶值同时包含属于所述选取像素单元的子像素色彩的灰阶值及其余不属于所述选取像素单元的子像素色彩的灰阶值。

步骤S6：将所述四色灰阶值中不属于选取像素单元的子像素色彩灰阶值输出至邻接像素单元，且同时令选取像素单元接收邻接像素单元输入的子像素灰阶值。

步骤S8：对邻接像素单元输入的灰阶值与所述四色灰阶值中属于选取像素单元的子像素色彩的灰阶值进行相关系数运算，以决定选取像素单元各子像素实际输出的灰阶值。

步骤S10：将三色系统的像素单元依序转换为本发明定义的四色系统像素单元，并判断原三色系统的所有像素单元是否均已转换完毕，若是，进行下一步骤；若否，跳回步骤S2。

步骤S12：结束。

通过本发明于四色数据格式转换同时搭配色彩补偿运算的数据处理方法，可使由三个子像素所定义的一像素单元，成为RGBW四色系统下的一个有效显示像素单元。因此，本发明在加入白色子像素以提高亮度的情况下，仍能维持原RGB三色系统的分辨率，且RGB三色子像素的面积仍能保持不变，而白色子像素的面积也可同于其它三色的子像素面积，获得一兼顾分辨率与亮度的最佳化设计。

再者，本发明利用四色转换元件40进行的加白演算处理方式并不限定。举例而言，可如图8所示的台湾专利公开公报200424952号所揭露方法，利用一γ转换元件42、一再映像元件44、一数据设定元件46、一白抽取元件48及一反γ转换元件50，有效将RGB三色灰阶数据转换为R’G’B’W’四色灰阶数据。

本发明的像素布局仅需满足位于同一横列的两相邻子像素色彩相异，且分别位于两相邻横列中的两同一色彩子像素，彼此沿排列方向形成两个子像素位置的错位即可，至于RGBW排列位置则可做任意变化。如图9显示另一排列方式，其中依本发明定义的像素单元分别为GBR像素单元60、BRW像素单元62、RWG像素单元64及WGB像素单元66。

另外，本发明的像素排列布局并不限定为使用RGB三原色子像素，而可为任何能够提供各种混色的三个基础色相子像素。举例而言，也可利用于减色混合场合使用的滤光片，形成青绿色(C)、紫红色(M)及黄色(Y)的子像素排列。如图10显示的CMYW像素布局排列，其中依本发明定义的像素单元分别为CMY像素单元70、MYW像素单元72、YWC像素单元74、WCM像素单元76。又，本发明的W子像素其色彩并不限定为白色，仅需为红(R)、绿(G)及蓝(B)三原色中至少两种混合所形成的混色，达到有效提高亮度的效果即可。

另外，虽然本发明的多色处理方法，搭配本发明同时提出的像素布局其色彩补偿效果最佳，因一定义的像素单元所欠缺的颜色可同时出现在所述像素单元的上下左右四个方向，但本发明的数据处理方法也可视实际需求搭配其它像素布局。举例而言，如图11所示，若采用图2A的现有RGBW布局，搭配本发明的像素定义及数据处理方法，也可获得一个维度(左方及右方)的色彩补偿效果。

上述具体实施例仅由于说明本发明，但并非用于限制本发明。

Claims (12)

1.一种多色数据处理方法，其特征在于，该多色数据为以三个基础色相子像素及一增亮子像素排列形成的显示器像素布局，且四个子像素中任选三个子像素构成所述像素布局的一选取像素单元，该方法包括如下步骤：

将对应所述选取像素单元的原三色系统的三个基础色相子像素图像数据转换为四色数值，该四色数值包含属于所述选取像素单元的子像素色彩的第一数值及不属于所述选取像素单元的子像素色彩的第二数值；

令与所述选取像素单元相邻的多个邻接像素单元输入属于所述选取像素单元的子像素色彩的第三数值；及

对所述第一数值及第三数值进行相关系数运算，以决定所述选取像素单元各子像素色彩的实际数值。

2.根据权利要求1所述的多色数据处理方法，其特征在于，所述第二数值输出至所有所述邻接像素单元。

3.根据权利要求1所述的多色数据处理方法，其特征在于，所述选取像素单元相较所述四色数值所欠缺的子像素色彩，存在于所述邻接像素单元中最邻近所述选取像素单元的子像素位置。

4.根据权利要求1所述的多色数据处理方法，其特征在于，所述数值为色彩的灰阶值。

5.根据权利要求1所述的多色数据处理方法，其特征在于，所述增亮子像素的色彩为红、绿及蓝三原色中至少两种混合所形成的混色；所述基础色相子像素为红、绿及蓝色或青绿、紫红及黄色两组子像素其中之一。

6.一种多色数据处理方法，其特征在于，该多色数据为以三个基础色相子像素及一增亮子像素排列形成的显示器像素布局，且四个子像素中任选三个子像素构成所述像素布局的一选取像素单元，其中位于同一横列的两相邻子像素色彩相异，且分别位于两相邻横列中的两同一色彩子像素彼此沿排列方向形成两个子像素位置的错位，该方法包括如下步骤：

将对应所述选取像素单元的原三色系统的三个基础色相子像素图像数据转换为四色数值，该四色数值包含属于所述选取像素单元的子像素色彩的第一数值及不属于所述选取像素单元的子像素色彩的第二数值；

令与所述选取像素单元相邻的多个邻接像素单元输入属于所述选取像素单元的子像素色彩的第三数值；及

对所述第一数值及第三数值进行相关系数运算，以决定所述选取像素单元各子像素色彩的实际数值。

7.根据权利要求6所述的多色数据处理方法，其特征在于，所述第二数值输出至所有所述邻接像素单元，且各所述邻接像素单元均具有所述选取像素单元相较所述四色数值所欠缺的子像素色彩。

8.根据权利要求6所述的多色数据处理方法，其特征在于，所述数值为色彩的灰阶值。

9.根据权利要求6所述的多色数据处理方法，其特征在于，所述增亮子像素的色彩为红、绿及蓝三原色中至少两种混合所形成的混色；所述基础色相子像素为红、绿及蓝色或青绿、紫红及黄色两组子像素其中之一。

10.一种显示器像素布局，其特征在于，包括：

多道各由三个基础色相子像素及一增亮子像素构成的横列，其中位于同一横列的两相邻子像素色彩相异，且分别位于两相邻横列中的两同一色彩子像素彼此沿排列方向形成两个子像素位置的错位。

11.根据权利要求10所述的显示器像素布局，其特征在于，各个子像素的面积相同。

12.根据权利要求10所述的显示器像素布局，其特征在于，所述增亮子像素的色彩为红、绿及蓝三原色中至少两种混合所形成的混色；所述基础色相子像素为红、绿及蓝色或青绿、紫红及黄色两组子像素其中之一。

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