用于擴(kuò)大顯示裝置的動(dòng)態(tài)范圍的方法及裝置的制造方法
【專利說(shuō)明】
[0001] 本申請(qǐng)要求享有于2014年11月10日提交的韓國(guó)專利申請(qǐng)No. 10-2014-0155677 的權(quán)益，為了所有目的通過(guò)引用將該申請(qǐng)的整體內(nèi)容并入本申請(qǐng)，如同在本申請(qǐng)中被完全 描述一樣。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明涉及用于擴(kuò)大顯示裝置的動(dòng)態(tài)范圍的方法及裝置，以便使用RGBW型像素 陣列實(shí)現(xiàn)高動(dòng)態(tài)范圍（High Dynamic Rang ;HDR)。
【背景技術(shù)】
[0003] 有源矩陣型液晶顯示（LCD)裝置是使用薄膜晶體管（TFT)顯示圖像的開(kāi)關(guān)裝置。 IXD裝置包括顯示面板和在顯示面板上照射光的背光單元。
[0004] 對(duì)HDR顯示裝置有越來(lái)越多的需求，HDR顯示裝置顯示再現(xiàn)的圖像以使使用者感 覺(jué)仿佛他在觀看真實(shí)場(chǎng)景。HDR顯示裝置需要確保表現(xiàn)數(shù)千尼特的亮度的物理能力及將低 動(dòng)態(tài)范圍（LDR)內(nèi)容轉(zhuǎn)換成適用于HDR顯示裝置的技術(shù)。雖然已經(jīng)作出許多努力來(lái)研究 HDR顯示裝置，但是沒(méi)有廣泛使用的相關(guān)技術(shù)。
[0005] 例如，已作出嘗試以實(shí)現(xiàn)基于LCD裝置的高動(dòng)態(tài)范圍（HDR)顯示裝置，但沒(méi)有獲得 任何效果。這些嘗試之一是美國(guó)專利公開(kāi)No. 2011/0279749 A1 (2011年11月17日），通過(guò) 將兩個(gè)LCD面板層疊在背光單元上來(lái)尋求高動(dòng)態(tài)范圍，其中一個(gè)LCD面板用于顯示圖像，而 另一 LCD面板用作調(diào)光面板以用于控制局部區(qū)域中的亮度。然而，此技術(shù)使用兩個(gè)LCD面 板，導(dǎo)致厚度厚且需要更高的成本。另外，該技術(shù)通過(guò)使暗圖像更暗而不是使亮圖像更亮來(lái) 增強(qiáng)對(duì)比度，以致該技術(shù)不能實(shí)現(xiàn)真正意義上的HDR顯示裝置。
[0006] 僅通過(guò)使用局部調(diào)光的方法來(lái)增強(qiáng)對(duì)比度可導(dǎo)致亮度特性的線性增大，從而可能 引起中間灰度的亮度增加。因此，如果僅使用局部調(diào)光的方法來(lái)增大對(duì)比度，則觀察者會(huì)感 覺(jué)圖像刺目。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明提供用于擴(kuò)大顯示裝置的動(dòng)態(tài)范圍的方法及裝置，以低成本實(shí)現(xiàn)高動(dòng)態(tài)范 圍（HDR)顯示裝置。
[0008] 在一個(gè)方面，本發(fā)明提供一種用于在顯示器中產(chǎn)生像素?cái)?shù)據(jù)的方法，所述方法包 括如下步驟：接收與圖像的目標(biāo)像素對(duì)應(yīng)的RGB像素?cái)?shù)據(jù)；確定用于所述RGB像素?cái)?shù)據(jù)的 局部適配等級(jí)，所述局部適配等級(jí)表示所述RGB像素?cái)?shù)據(jù)的感知亮度；調(diào)制所述局部適配 等級(jí)以產(chǎn)生調(diào)制后的局部適配等級(jí)；產(chǎn)生傳輸曲線，所述傳輸曲線將輸入值映射成輸出值， 所述傳輸曲線對(duì)于高于所述調(diào)制后的局部適配等級(jí)的輸入值具有逐漸減小的斜率，且所述 傳輸曲線對(duì)于低于所述調(diào)制后的局部適配等級(jí)的輸入值具有逐漸增大的斜率，且所述傳輸 曲線在所述調(diào)制后的局部適配等級(jí)處提供1:1映射；將所述傳輸曲線應(yīng)用于輸入的RGB像 素?cái)?shù)據(jù)以將所述輸入的RGB像素?cái)?shù)據(jù)映射為輸出的RGB像素?cái)?shù)據(jù)；將所述輸出的RGB像 素?cái)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成RGBW像素?cái)?shù)據(jù)以驅(qū)動(dòng)所述目標(biāo)像素；以及產(chǎn)生用于局部調(diào)光區(qū)塊的局部調(diào) 光值以驅(qū)動(dòng)所述顯示器的光源驅(qū)動(dòng)器，所述局部調(diào)光區(qū)塊包括所述目標(biāo)像素和多個(gè)相鄰像 素，所述局部調(diào)光值是基于所述局部調(diào)光區(qū)塊中的每個(gè)像素的RGB像素?cái)?shù)據(jù)和所述局部調(diào) 光區(qū)塊中的每個(gè)像素的RGBW像素?cái)?shù)據(jù)而產(chǎn)生的。
[0009] 在另一個(gè)方面，提供一種用于在顯示器中產(chǎn)生像素?cái)?shù)據(jù)的裝置，所述裝置包括：局 部適配等級(jí)計(jì)算器電路，所述局部適配等級(jí)計(jì)算器電路用以接收與圖像的目標(biāo)像素對(duì)應(yīng)的 RGB像素?cái)?shù)據(jù)，以確定用于所述RGB像素?cái)?shù)據(jù)的表示所述RGB像素?cái)?shù)據(jù)的感知亮度的局部適 配等級(jí)，并且調(diào)制所述局部適配等級(jí)以產(chǎn)生調(diào)制后的局部適配等級(jí)；傳輸曲線發(fā)生器電路， 所述傳輸曲線發(fā)生器電路用以產(chǎn)生將輸入值映射成輸出值的傳輸曲線，所述傳輸曲線對(duì)于 高于所述調(diào)制后的局部適配等級(jí)的輸入值具有逐漸減小的斜率，且所述傳輸曲線對(duì)于低于 所述調(diào)制后的局部適配等級(jí)的輸入值具有逐漸增大的斜率，且所述傳輸曲線在所述調(diào)制后 的局部適配等級(jí)處提供1:1映射；數(shù)據(jù)拉伸器電路，所述數(shù)據(jù)拉伸器電路用以將所述傳輸 曲線應(yīng)用至輸入的RGB像素?cái)?shù)據(jù)以將所述輸入的RGB像素?cái)?shù)據(jù)映射成輸出的RGB像素?cái)?shù) 據(jù)；RGBW轉(zhuǎn)換器電路，所述RGBW轉(zhuǎn)換器電路用以將所述輸出的RGB像素?cái)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成RGBW像 素?cái)?shù)據(jù)以驅(qū)動(dòng)所述目標(biāo)像素；以及調(diào)光值發(fā)生器電路，所述調(diào)光值發(fā)生器電路用以產(chǎn)生用 于局部調(diào)光區(qū)塊的局部調(diào)光值以驅(qū)動(dòng)所述顯示器的光源驅(qū)動(dòng)器，所述局部調(diào)光區(qū)塊包括所 述目標(biāo)像素和多個(gè)相鄰像素，所述局部調(diào)光區(qū)塊是基于所述局部調(diào)光區(qū)塊中的每個(gè)像素的 RGB像素?cái)?shù)據(jù)和所述局部調(diào)光區(qū)塊中的每個(gè)像素的RGBW像素?cái)?shù)據(jù)而產(chǎn)生的。
[0010] 在又一個(gè)方面，提供一種非瞬時(shí)計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)媒介，所述非瞬時(shí)計(jì)算機(jī)可讀存 儲(chǔ)媒介存儲(chǔ)指令以用于在顯示器中產(chǎn)生像素?cái)?shù)據(jù)，所述指令當(dāng)在被處理器執(zhí)行時(shí)使該處理 器執(zhí)行與上述類(lèi)似的步驟。
【附圖說(shuō)明】
[0011] 附圖被包括在內(nèi)以提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步的理解，它們被并入并構(gòu)成本申請(qǐng)的一 部分；附圖示出本發(fā)明的實(shí)施方式并與說(shuō)明書(shū)一起用于解釋本發(fā)明的原理。在附圖中：
[0012] 圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的顯示裝置的框圖；
[0013] 圖2是示出像素陣列中的顏色排列的圖；
[0014] 圖3是示出用于擴(kuò)大顯示裝置的動(dòng)態(tài)范圍的裝置的框圖；
[0015] 圖4是示出每一局部區(qū)塊的平均亮度的圖；
[0016] 圖5是示出每一局部區(qū)域的適配等級(jí)的圖；
[0017] 圖6至圖10是示出根據(jù)每一局部區(qū)域的適配等級(jí)而變化的傳輸曲線的圖；
[0018] 圖11是示出數(shù)據(jù)拉伸之前的圖像與數(shù)據(jù)拉伸之后的圖像之間的對(duì)比的圖；
[0019] 圖12是示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的局部調(diào)光方法的圖；以及
[0020] 圖13是示出數(shù)據(jù)拉伸之前的低動(dòng)態(tài)范圍（LDR)輸入圖像與應(yīng)用了數(shù)據(jù)拉伸和局 部調(diào)光的圖像之間的對(duì)比的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021] 本發(fā)明的顯示裝置可以是具有照射白光的白色子像素（以下稱作"W子像素"）的 平面顯示裝置，例如RGBW型LCD裝置。
[0022] 本發(fā)明使用RGBW型IXD裝置更加明亮地表現(xiàn)亮圖像，由此擴(kuò)大上動(dòng)態(tài)范圍。本 發(fā)明在局部區(qū)域單元的基礎(chǔ)上根據(jù)輸入圖像調(diào)整傳輸函數(shù)曲線，以便擴(kuò)大局部區(qū)域的對(duì)比 度，并將與局部調(diào)光方法相關(guān)聯(lián)的此方法用于背光。在此，傳輸函數(shù)曲線用于調(diào)整像素?cái)?shù)據(jù) 的伽馬特性。
[0023] 提供以下描述以幫助閱讀者獲得對(duì)本文中描述的方法、裝置和/或系統(tǒng)的全面理 解。因此，將向本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員提示本文描述的方法、裝置和/或系統(tǒng)的各種變化、 修改和等同物。此外，為了增加清楚性和簡(jiǎn)潔性，可能會(huì)省去對(duì)眾所周知的功能和結(jié)構(gòu)的描 述。
[0024] 參照?qǐng)D1，本發(fā)明的顯示裝置包括顯示面板10、顯示面板驅(qū)動(dòng)器、背光單元200和 光源驅(qū)動(dòng)器202。
[0025] 顯示面板10的像素陣列通過(guò)使用數(shù)據(jù)線（DL)、與DL交叉的柵極線（GL)和排列 成矩陣形式的像素來(lái)顯示輸入圖像。這些像素被分類(lèi)成紅色（R)子像素、綠色（G)子像素、 藍(lán)色（B)子像素和白色（W)子像素。白色子像素不具有濾色器。R數(shù)據(jù)被寫(xiě)入R子像素 ，G 數(shù)據(jù)被寫(xiě)入G子像素，B數(shù)據(jù)被寫(xiě)入B子像素，并且W數(shù)據(jù)被寫(xiě)入W子像素。每個(gè)子像素包 括液晶單元（Clc)、存儲(chǔ)電容器（Cst)和薄膜晶體管（TFT)。液晶單元（Clc)根據(jù)數(shù)據(jù)通過(guò) 使用液晶延遲光的相位來(lái)調(diào)整透射率，其中液晶能夠被像素電極1與公共電極2之間的電 場(chǎng)驅(qū)動(dòng)，數(shù)據(jù)電壓通過(guò)TFT施加至像素電極1，公共電壓被施加至公共電極2。TFT通過(guò)來(lái)自 GL的柵極脈沖而導(dǎo)通以將來(lái)自DL的數(shù)據(jù)電壓供給至像素電極。
[0026] 顯示面板可以是任何已知液晶模式，包括扭曲向列（TN)模式、垂直取向（VA)模 式、面內(nèi)切換（IPS)模式和邊緣場(chǎng)切換（FFS)模式。LCD裝置可被實(shí)施為不同形式，包括透 明IXD裝置、半透明IXD裝置和反射式IXD裝置。透明IXD裝置和半透明IXD裝置中的每 個(gè)裝置包括背光單元200和光驅(qū)動(dòng)器202。
[0027] 背光單元200可以是邊緣型背光單元或直下型背光單元。背光單元200被設(shè)置在 顯示面板10的背表面之下以使光照射至顯示面板10。光源驅(qū)動(dòng)器202將電流供給至光源 以照射光。光源驅(qū)動(dòng)器202通過(guò)根據(jù)來(lái)自時(shí)序控制器300的調(diào)光信號(hào)（D頂）調(diào)整待施加至 光源的電流來(lái)控制光源的亮度。調(diào)光信號(hào)基于局部調(diào)光區(qū)塊單元控制單個(gè)光源的亮度。光 源可以是發(fā)光二極管（LED)。
[0028] 顯示面板驅(qū)動(dòng)器將數(shù)據(jù)寫(xiě)入顯示面板10的像素。顯示面板驅(qū)動(dòng)器可包括數(shù)據(jù)驅(qū) 動(dòng)器12、柵極驅(qū)動(dòng)器14和時(shí)序控制器300。此外，顯示面板驅(qū)動(dòng)器通過(guò)在數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器12、柵 極驅(qū)動(dòng)器14和時(shí)序控制器300中的數(shù)據(jù)拉伸、RGBW轉(zhuǎn)換和伽馬校正而產(chǎn)生RGBW數(shù)據(jù)，并 將RGBW數(shù)據(jù)寫(xiě)入像素，如下面描述的。
[0029] 數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器12通過(guò)將從時(shí)序控制接收的圖像的數(shù)字視頻數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成伽馬校正電 壓而產(chǎn)生數(shù)據(jù)電壓，并將數(shù)據(jù)電壓供給至顯示面板10的DL。在時(shí)序控制器130的控制下， 柵極驅(qū)動(dòng)器14向GL供給與供給至DL的數(shù)據(jù)電壓同步的柵極脈沖并順序地移位柵極脈沖。
[0030] 時(shí)序控制器300將從主機(jī)系統(tǒng)310接收的圖像的數(shù)字視頻數(shù)據(jù)傳送至數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器 12。時(shí)序控制器300可使用基于光譜交換的白色增益計(jì)算算法來(lái)將輸入圖像的RGB數(shù)據(jù)轉(zhuǎn) 換成RGBW數(shù)據(jù)?？墒褂萌魏问熘陌咨鲆嬗?jì)算算法。
[0031] 由W子像素產(chǎn)生的白光包括R波長(zhǎng)的光、G波長(zhǎng)的光和B波長(zhǎng)的光。顯示接收的 RGB數(shù)據(jù)的RBG子像素的光應(yīng)當(dāng)與顯示RGBW數(shù)據(jù)的RGBW子像素的光完全相同，RGBW數(shù)據(jù) 是轉(zhuǎn)換的RGB數(shù)據(jù)。通過(guò)產(chǎn)生待寫(xiě)