專利名稱：顯示單元和顯示方法
技術領域：
本發明涉及一種通過系統的濃淡(dither)處理方法或誤差擴散方法對多色調顯示數據進行色彩減弱(color-reduce)以在幀存儲器中存儲并執行顯示的顯示單元及其方法。
背景技術：
目前已知一種方法，其中通過系統的濃淡處理方法或誤差擴散方法對多色調顯示數據進行色彩減弱處理，并由顯示單元顯示該多色調數據，該顯示單元包括具有小數量的色調表現位的LCD等。
最初，由于就諸如LCD等的顯示設備自身的性能而言，在多色調表現中是存在困難的，所以采用了該方法。
但是，近年來，由于設備自身的色調表現性能的改進，除顯示存儲器減少之外，出現了通過設計而降低單元的電功率消耗和成本的許多情況。
就這種類型技術而言，有下列的文件。第一，在日本的未審公開的專利No.平-9-50262中，披露了所使用的一種系統的濃淡處理方法的例子。另外，在日本的未審公開的專利No.平-6-138858中，披露了所使用的一種誤差擴散方法的例子。
并且，在這些公開文獻中，將多位顯示數據(例如每一RGB分量具有8位，6位等)色彩減弱為12位(4096種顏色)。在下文中，為說明的方便，將引用其中的將多位顯示數據色彩減弱為12位的例子，但是只要不背離本發明的實質，本發明也可以適用于執行色彩減弱的另外情況。
發明內容
在這樣的公開文獻中，當執行色彩減弱為12位的時候，對于每一RGB分量來說分別分配了4位。另外，有許多按照R∶G∶B＝3∶3∶2(位)提供的8位彩色系統以及按照R∶G∶B＝5∶6∶5(位)提供的6位彩色系統的例子。在任何情況中，都是基于要滿足位數量在RGB中大致均勻分配，并且當位數量不能完全均勻分配時，至多是僅減少(8位)或增加(16位)1位的想法。
但是，這種分配是從人類視覺性能中得出的，其詳細的原因將在后面描述，并且作為結果，由于G分量變小而導致顯示質量不足，以及由于B分量太大而導致的信息總量的浪費。
更具體地說，由于G分量太小，則在兩個相鄰的像素之間的不均衡的感覺、偽輪廓(pseudo-outline)等是容易產生的。由于B分量太大，則存儲器的需求總量就不必要地增長了，從而導致過多地消耗電功率和成本的上升。這個缺點是第一問題。
就第一問題來看，本發明的第一目的在于提供一種能夠利用少量信息獲得優美的顯示結果的顯示單元以其顯示方法。
現在，將參考圖8至圖11描述與本發明的第二目的相關的第二問題。圖8是現有的顯示單元的方框圖。
在圖8中，偽色調處理裝置接收顯示數據的輸入(在本例中，每一RGB具有6位，但是每一RGB可以具有8位)并通過偽色調處理對該數據進行色彩減弱處理從而使每一RGB具有4位并且總計有12位(4096種顏色)。在這里，偽色調處理裝置1可以采用系統的濃淡處理方法或者采用誤差擴散方法。
在從偽色調處理裝置1輸出色彩減弱之后，幀存儲器2存儲該數據。在這里，由于每一RGB被色彩減弱成4位，所以幀存儲器2具有存儲每一像素12位的容量。
驅動裝置3根據幀存儲器2的數據驅動LCD4。在這里，LCD4用做顯示設備，但是可以使用CRT或等離子顯示器。
并且，在現有技術中，根據色彩減弱的數據使用4位每一RGB來進行顯示，所述色彩減弱數據存儲在幀存儲器2中。
近年來，由于技術的進步，在某些情況中，LCD都能夠顯示6位(64種色調)。如圖9中所示的是能夠顯示64種色調的LCD的反射特性的說明。
另外，如圖10所示的是在色彩減弱之后的使用4位(16種色調)的LCD的反射特性的說明。
當以實用方式驅動LCD時，色調數據的間隔越“在視覺上均勻”，色調改變越平穩，并且能夠避免不清楚的色彩等。
因此，為去除圖1的反射特性，可以考慮借助于圖8的驅動裝置3使用圖11的特性進行校正。
但是，在現有技術中，參照圖11能夠清楚地了解，盡管在該校正之后，能夠被顯示的色調仍變得分散。這點在半色調中尤其顯著，在半色調中不規則顏色容易變得醒目，因此外觀的顯示質量是不足的。該缺點是第二問題。
就第二問題來看，提供在通過色彩減弱節省存儲器容量的同時能夠保持外觀的顯示質量的顯示單元及其方法就成了本發明的第二目的。
根據本發明的第一方面的顯示單元包括顯示設備；偽色調處理裝置，接收顯示數據的輸入，并通過偽色調處理對所述顯示數據的每一RGB分量進行色彩減弱處理；幀存儲器，用于存儲經過色彩減弱的顯示數據；以及驅動設備，用于利用從存儲在幀存儲器中的顯示數據中得出的數據驅動顯示設備，其中，偽色調處理裝置執行色彩減弱，以便色調數反映每一RGB分量對亮度的作用。
而且，根據本發明的第二方面的顯示單元包括顯示設備；偽色調處理裝置，接收顯示數據的輸入，并通過偽色調處理對所述顯示數據的每一RGB分量進行色彩減弱處理；幀存儲器，用于存儲經過色彩減弱的顯示數據；以及驅動裝置，用于利用從存儲在幀存儲器中的顯示數據中得出的數據驅動顯示設備，其中偽色調處理裝置執行色彩減弱使得在色彩減弱之后的每一RGB分量的色調數量為G分量＞R分量＞B分量。
使用這些結構，可以符合人的視覺特性為準對每一RGB分量進行色彩減弱處理，并且使用少量信息就能夠獲得優美的顯示結果。
在根據本發明的第三方面的顯示單元中，在色彩減弱之后的G分量的色調數量比B分量的色調數量大兩倍以上二十倍以下。
而且，在根據本發明的第四方面的顯示單元中，在色彩減弱之后的色調數量是R分量∶G分量∶B分量＝2∶4∶1。
使用這些結構，在色彩減弱之后的每一RGB分量可以被設置成反映對亮度的作用的分配。
在根據本發明的第五方面的顯示單元中，在色彩減弱之后的色調數量是R分量＝16，G分量＝32，B分量＝8。
使用該結構，在色彩減弱之后的每一RGB分量變成2的乘方，并且能夠容易地在硬件中構建。
根據本發明第六方面的顯示單元包括顯示設備；偽色調處理裝置，接收顯示數據的輸入，并通過偽色調處理對所述顯示數據的每一RGB分量進行色彩減弱處理；幀存儲器，用于存儲經過色彩減弱的顯示數據；色調校正裝置，用于按照位增加存儲在幀存儲器中的顯示數據；以及驅動裝置，用于利用經過按照位增加的顯示數據驅動顯示設備。
使用該結構，能夠執行用于色彩減弱、存儲、位增加以及顯示的一系列處理，因此使用與現有技術中的相同的存儲器總量獲得更平穩的色調顯示變得可能。
在根據本發明的第七方面的顯示單元中，顯示設備是LCD。
使用該結構，顯示單元可以應用于需要便攜的電子儀器中，諸如移動電話、移動計算機等。
通過下面結合附圖進行的描述，本發明的上述和其他目的和優點將會變得更加清楚，其中類似的參考號指相同的組件。
圖1是根據本發明的實施例的顯示單元的方框圖；圖2是根據本發明的實施例的顯示可見度的空間頻率特性的圖；圖3是根據本發明的實施例的視覺的解釋視圖；圖4是根據本發明的實施例的顯示單元的視野的角度的解釋視圖；圖5是根據本發明實施例的顯示在相鄰像素上的可見度的空間頻率特性的圖；圖6是根據本發明實施例的轉換表的示例視圖；圖7是根據本發明的顯示反射特性的圖；圖8是現有的顯示單元的方框圖；圖9是根據本發明的實施例的顯示LCD的反射特性的圖；圖10是根據本發明的實施例的顯示反射特性的圖；圖11是根據本發明實施例的顯示該顯示單元的反射特性的圖。
具體實施例方式
以下，參照附圖來詳細描述本發明的實施例。首先，在描述詳細的結構之前，將描述與本發明的位分配有關的原理。
首先，將給出視覺的空間頻率特性的描述。人的可見度具有的空間頻率特性如圖2所示。在這里，圖2的水平軸指示空間頻率(c/deg)，并且垂直軸指示對比敏感度。菱形圖標表示亮度數據，正方形圖標表示色度數據(紅-綠)，三角形圖標表示色度數據(藍-黃)。
在該圖中，對比敏感度是對比門限的倒數，并且該對比門限是人能夠感知的、并由隨亮度或色度空間改變的正弦波模式顯示條紋來確定的最小對比(平均亮度或平均色度是常數)。
另外，空間頻率是已經轉換成人的視野角度(deg)的正弦波模式頻率。
參照圖2，能夠理解的是亮度和色度的任何一個都顯示了向下斜的趨勢，其中對比敏感度隨著特定頻率的增加而下降，并在某空間頻率或更高的空間頻率上，對比敏感度變成1，并且其變得不能感知條紋。另外，色度中這樣的下降出現在較小的空間頻率上，而在亮度中不是這樣的。
詳細地說，在以10(deg)的次冪為坐標軸的空間頻率上，即使在色度中存在改變(在這里，條紋之間的間隔更確切地說是正弦波模式的波長)，人們也可能被蒙蔽而認為色度看上去是均勻的。但是人們能夠檢測到亮度中的改變。
現在，將給出人的視野角的說明。視野角是由兩條線段產生的角度，這兩條線段將眼睛的視點與觀察物體的兩邊相連。即使在視點是固定的并且在視點和觀察物體間的距離也是固定的情況下，如果觀察物體的兩端具有不同的寬度，則視野角會出現不同值。
如圖3所示，視野角經常用在視覺測試中。在視覺測試中，配置了各種大的和小的Landholt環(每一個都形成具有一個間隙的C形)的板顯示給目標。
目標從距離板的固定距離的指定距離開始用一只眼睛盯著由測試者指定的Landholt環，并回答他/她是否能夠感知間隙以及間隙的方向。附帶地，如果Landhold環的間隙具有0.1度的視野角，則目標能夠感知間隙意味著其視覺是“1.0”或更高。
根據上述前提，現在將描述視覺的視野角和空間頻率特性。
顯示單元具有在CRT或LCD的任一情況中的在縱向和橫向中放置的大量的像素。接著根據每一像素的RGB分量值顯示圖象。
在這里，在上述前提中，當“條紋間的間隔”被如圖4所示的“相鄰像素間的間距”代替時，上述前提能夠應用于顯示單元的視覺識別上。
在這里，為了調節視野角，觀察距離(在視點和觀察物體之間的距離)必須固定。因此，在本例中，觀察距離假設是30cm。通過假設作為隨身攜帶的顯示單元和在那里觀看的人的眼睛之間的距離的公知值來確定該觀察距離。因此，如果使用其他值，本發明可以類似地執行。
一旦假設了該觀察距離，水平軸，圖2的“空間頻率(c/deg)”能夠被轉換成顯示單元的“顯示分辨率(PPI每英寸像素)”。轉換結果如圖5所示。
參照圖5，可以理解，當觀察距離是30cm的數量級并且顯示分辨率是100ppi的數量級時，就色度而言人可以感知在相鄰像素之間的變化，但就亮度而言他/她不能感知所述變化，并且他/她被蒙蔽而認為色度看上去是均勻的。另外，大多數LCD具有100ppi數量級的顯示分辨率。
上述知識對于降低外觀的圖象質量的現象的技術是很有用的，諸如，在通過偽色調執行色彩減弱的顯示單元中的難以覺察的相鄰像素之間的不均衡感覺、偽輪廓等。
即，用于產生這些難以覺察的現象的分辨率就變得“就每一RGB分量而言，對亮度作用大的分量提供更多的色調，因此改進顯示質量，并且，同時對亮度作用小的分量僅分配較少的色調，因此節省信息總量”。
現在，就典型的顯示單元CRT和LCD而言，將整理每一RGB分量對亮度的作用以及根據其作用的色調數量分配比率。
就CRT而言，根據ITU-RBT.709，亮度轉換系數是R＝0.213，G＝0.715，以及B＝0.072，并且具有最小亮度轉換系數的B分量被作為“1”提供，對亮度的作用比是R∶G∶B＝3.0∶9.9∶1.0。
因此，在理論上，具有這種特性的CRT需要產生正比于該亮度的作用比的色調數量分配比率，從而使R∶G∶B＝3∶10∶1。
而且，就反射的LCD而言，本發明的發明人已經確定了下面的測量值。即，根據所述測量值，亮度轉換系數是R＝0.255，G＝0.473以及B＝0.131，并且具有最小亮度轉換系數的B分量被作為“1”提供，對亮度的作用比是R∶G∶B＝1.9∶3.6∶1.0。
因此，在理論上，具有這種特性的反射的LCD需要產生正比于該對亮度的作用比的色調數量分配比率，從而使R∶G∶B＝2∶4∶1或2∶3∶1。
而且，就透過型的LCD而言，本發明的發明人已經確定了下面的測量值。即，根據所述測量值，亮度轉換系數是R＝0.259，G＝0.622以及B＝0.119，并且具有最小亮度轉換系數的B分量被作為“1”提供，對亮度的作用比是R∶G∶B＝2.2∶5.2∶1.0。
因此，在理論上，具有這種特性的透過型的LCD需要產生正比于該對亮度的作用比的色調數量分配比率，從而使R∶G∶B＝2∶5∶1。
如上已經描述的，在CRT或LCD的任一情況中，在其各自的RGB分量中，G分量對亮度的作用最大，并且B分量對亮度的作用最小。
另外，G分量的對亮度的作用是在B分量對亮度的作用的三倍至十倍的范圍內。因此，在本實施例中，在色彩減弱之后，G分量的色調數量被設置在三倍或更大，但不超過十倍的范圍中。
但是，從實用的角度說，將G分量的色調數量設置成大于二倍不超過二十倍的范圍是允許的。
上限被設置成“二十倍”的原因是下面的LCD是盡本發明的發明人所知的。
在該LCD中，發射RGB三種原色光的各個光發射組件的峰值波長是λR＝630nm，λG＝530nm，以及λB＝470nm。
各個RGB原色的CIE-xy色度坐標值是對于R，(x，y)＝(0.707957，0.292043)對于G，(x，y)＝(0.154716，0.805833)對于B，(x，y)＝(0.124142，0.057814)而且，該LCD的各個RGB光發射組件的對亮度的作用的比率是R∶G∶B＝5∶14∶1接著，對于硬件中的構造，最好每一比率值是2的乘方。這是因為使用2的乘方，硬件中的浪費小并且硬件尺寸能夠降低。
當考慮到上述各點時，需要將色調數量分配比率設置成R∶G∶B＝2∶4∶1。例如，為了通過12位的彩色分量實現4096色顯示，最好將位分配設置成R＝4位，G＝5位以及B＝3位。
在上面，已經對本發明的原理進行了描述，現在將參照圖1、圖6和圖7描述根據本發明的顯示單元的具體結構。圖1是根據本發明的實施例的顯示單元的方框圖。
在圖1中，偽色調處理裝置10接收顯示數據的輸入(在本例中，每一RGB具有6位，但是每一RGB可以具有8位)并且通過偽色調處理對該數據進行色彩減弱處理，使得總計位數是12位(4096種顏色)。但是，根據上述原理，偽色調處理裝置10分別將R分量進行色彩減弱為4位，G分量進行色彩減弱為5位，并且B分量進行色彩減弱為3位。
在這里，由偽色調處理裝置10進行的偽色調處理可以采用系統的濃淡方法或誤差擴散方法中的任何一個。
在幀存儲器11存儲經色彩降低后的由色調處理裝置1輸出的該數據。在本例中，與圖8所示的現有技術類似，幀存儲器11具有存儲每一像素12位的容量。相應地，電功率消耗和成本與現有技術的基本相同。
但是，根據上述原理，幀存儲器11存儲每一像素分別為4位的R分量、5位的G分量以及3位的B分量。
與現有技術不同，在本實施例中，如圖1所示，幀存儲器11的12位數據不直接輸出到驅動裝置13，而是通過色調校正裝置12將幀存儲器11的12位數據校正成18位數據，色調校正裝置12被提供在幀存儲器11之后并在驅動裝置13之前的位置，接著將所述數據輸出到驅動裝置13。
具體地說，該驅動裝置13可以是LCD驅動器LSI、位于LCD襯底的驅動電路、用于CRT的DA轉換器、用于等離子顯示的驅動電路等。
該色調校正裝置12分別將4位的R分量、5位的G分量和3位的B分量校正成6位的數據。具體地說，通過圖6所示的一維位轉換表，每一色彩減弱的分量被位增加(bit-increment)了。在這里，每一分量被位增加為6位(64種色調)，但是，也可以被位增加成其他的位數值。
此后，將描述對4位至6位的R分量進行位增加的步驟。但是，對于G分量(5位至6位)以及B分量(3位至6位)來說，只是數值不同，可以應用相似的處理。因此，將他們的描述省略。
驅動裝置13接收已經存儲在幀存儲器11中的和相比每一色彩減弱的分量被位增加的數據的輸入。因此，驅動裝置13能夠根據圖7的特性執行校正(用于消除反射特性)，從而取代根據圖11的特性的現有技術的校正(用于消除反射特性)。
通過在圖11和圖7之間的比較，清楚地看到，在本實施例中，能夠被顯示的色調增加了四倍，并且變得更細膩。具體地，在不規則顏色容易變得醒目的半色調顯示中，色調可以平穩地變化，因此顯示質量顯著改進。
因此，當圖1的LCD14能夠顯示64種色調時，其性能可以被充分展現。在圖1中，LCD(反射、透過和半透過類型的任何一種類型)被用做顯示設備，但是，也可以使用CRT或等離子顯示器。
這里，再次集中到圖1。在圖1中，幀存儲器11的存儲器總量和顯示現有技術(每像素12位)的圖8的存儲器總量相同。但是，已經由偽色調處理裝置10進行色彩減弱處理的數據被存儲在幀存儲器11中，并且幀存儲器11的經過色彩減弱處理的數據由色調校正裝置12進行位增加處理，并輸出到驅動裝置13。
即，執行了“從色彩減弱、存儲、位增加、驅動裝置13的校正到顯示”的一系列處理。因此，具有和現有技術的相同的存儲器總量的更平穩的色調顯示變得可能。
當然，在這里根據上述原理，當執行色彩減弱時每一RGB分量的比率是按照與人類視覺性能一致的G分量＞R分量＞B分量來提供的，因此能夠實現更容易觀看的高質量的顯示。
而且，在圖1中，偽色調處理裝置10和色調校正裝置12可以采用軟件或采用硬件來構建。
而且，在圖1中，可以省略色調校正裝置12。如果省略，則幀存儲器11內部的數據被輸出到驅動裝置13，但是，如果如圖1所示，6位的驅動裝置13用于每一RGB分量，最好添加偽(dummy)數據使每一RGB分量變成6位。
在本例中，所述偽數據包含用于R分量的2位、用于G分量的1位以及用于B分量的3位。
另外，就各個RGB分量而言，也能夠使用對應于不同位數量(4位的R分量、5位的G分量和3位的B分量)的驅動裝置(未說明)。
已經參考附圖描述了本發明的優選實施例，應該理解本發明不限于這些詳細的實施例，并且在不背離本發明的所附權利要求書的范圍和實質下，本領域技術人員通過這里的描述可以實行各種改變和修改。
權利要求
1.一種顯示單元，包括顯示設備；偽色調處理裝置，接收顯示數據的輸入，并通過偽色調處理對所述顯示數據的每一RGB分量進行色彩減弱處理；幀存儲器，用于存儲經過色彩減弱的顯示數據；以及驅動設備，用于利用從存儲在所述幀存儲器中的顯示數據中得出的數據驅動所述顯示設備，其中，所述偽色調處理裝置執行色彩減弱處理，以便色調數量反映每一RGB分量對亮度的作用。
2.一種顯示單元，包括顯示設備；偽色調處理裝置，接收顯示數據的輸入，并通過偽色調處理對所述顯示數據的每一RGB分量進行色彩減弱處理；幀存儲器，用于存儲經過色彩減弱的顯示數據；以及驅動裝置，用于利用從存儲在所述幀存儲器中的顯示數據中得出的數據驅動所述顯示設備，其中所述偽色調處理裝置執行色彩減弱使得在色彩減弱之后的每一RGB分量的色調數量為G分量＞R分量＞B分量。
3.如權利要求1或權利要求2所述的顯示單元，其中在色彩減弱之后的G分量的色調數量比B分量的色調數量大兩倍以上二十倍以下。
4.如權利要求1或權利要求2所述的顯示單元，其中在色彩減弱之后的色調數量是R分量∶G分量∶B分量＝2∶4∶1。
5.如權利要求1或權利要求2所述的顯示單元，其中在色彩減弱之后的色調數量是R分量＝16，G分量＝32，B分量＝8。
6.一種顯示單元，包括顯示設備；偽色調處理裝置，接收顯示數據的輸入，并通過偽色調處理對所述顯示數據的每一RGB分量進行色彩減弱處理；幀存儲器，用于存儲經過色彩減弱的顯示數據；色調校正裝置，用于按照位增加存儲在幀存儲器中的顯示數據；以及驅動裝置，用于利用經過位增加的顯示數據驅動顯示設備。
7.如權利要求1至6所述的顯示單元，其中所述顯示設備是LCD。
8.一種顯示方法，包括步驟接收輸入的顯示數據，并通過偽色調處理對所述顯示數據的每一RGB分量進行色彩減弱處理；將經過色彩減弱的顯示數據存儲在幀存儲器中；以及利用從存儲在所述幀存儲器中的顯示數據中得出的數據驅動所述顯示設備，其中，執行色彩減弱處理，使得在色彩減弱之后的每一RGB分量的色調數量為G分量＞R分量＞B分量。
9.一種顯示方法，包括步驟接收輸入的顯示數據，并通過偽色調處理對所述顯示數據的每一RGB分量進行色彩減弱處理；將經過色彩減弱的顯示數據存儲在幀存儲器中；以及利用從存儲在所述幀存儲器中的顯示數據中得出的數據驅動該顯示設備，其中，執行色彩減弱處理，以便色調數量反映每一RGB分量對亮度的作用。
10.如權利要求8或權利要求9所述的顯示方法，其中在色彩減弱之后的G分量的色調數量比B分量的色調數量大兩倍以上二十倍以下。
11.如權利要求8或權利要求9所述的顯示單元，其中在色彩減弱之后的色調數量是R分量∶G分量∶B分量＝2∶4∶1。
12.如權利要求8或權利要求9所述的顯示單元，其中在色彩減弱之后的色調數量是R分量＝16，G分量＝32，B分量＝8。
13.一種顯示方法，包括步驟接收顯示數據的輸入，并通過偽色調處理對所述顯示數據的每一RGB分量進行色彩減弱處理；將經過色彩減弱的顯示數據存儲在幀存儲器中；對存儲在幀存儲器中的經過色彩減弱之后的顯示數據進行位增加處理；以及利用經過位增加的顯示數據驅動顯示設備。
14.如權利要求8至13所述的顯示方法，其中所述顯示設備是LCD。
全文摘要
一種顯示單元,包括:LCD 14;偽色調處理裝置10,接收顯示數據的數據并通過偽色調處理對所述顯示數據的每一RGB分量進行色彩減弱處理;幀存儲器11,用于存儲經過色彩減弱的顯示數據;以及驅動裝置13,用于利用從存儲在幀存儲器中的顯示數據中得出的數據驅動顯示設備,其中,執行色彩減弱處理,使得在色彩減弱之后的每一RGB分量的色調數量為G分量>R分量>B分量。
文檔編號G09G3/36GK1354453SQ01138550
公開日2002年6月19日 申請日期2001年11月16日 優先權日2000年11月21日
發明者池田淳, 尾島修一, 平島毅, 畑亮太, 木內真也 申請人:松下電器產業株式會社