專利名稱：顯示設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種可以在公開和私密顯示模式間轉換的顯示設備，如有源矩陣液晶顯示設備。
背景技術：
在可以在公開和私密顯示模式間轉換的顯示設備的第一公開模式下，設備的表現(xiàn) 一般如同標準顯示器。設備針對所有觀察者，以最優(yōu)亮度、圖像對比度和分辨率，將單個圖像顯示為盡可能寬的視角范圍。在第二私密模式下，僅僅可以在減小的視角范圍內(通常以顯示器表面的法線為中心)分辨出主圖像。該減小的角度范圍外的顯示器的觀察者將感知到使主圖像模糊的第二遮蔽圖像，或主圖像劣化到難以理解的程度。可以對許多設備應用該概念，其中，用戶可以受益于在他們的通常為寬視角的顯示器上的私密功能選項，以用于希望保留私密性的特定公開場所。這樣的設備的示例包括移動電話、個人數(shù)字助理(PDA)、膝上型計算機、臺式監(jiān)視器、自動出納機(ATM)、電子銷售終端(EPOS)設備。這樣的設備還有益于特定觀察者(例如司機或操縱重型機械的人)在特定時刻分神而能夠看到特定圖像(例如當汽車運動時車內電視屏幕中的圖像)因而不安全的情形。存在向通常為寬視角的顯示器添加光控裝置的多種方法。用于控制光方向的一種這樣的結構是“百葉窗”膜。該膜由交替的透明和不透明層以類似于軟百葉窗的配置組成。與軟百葉窗類似，該膜允許沿幾乎與層平行的方向傳播的光透過，但吸收與層平面成較大角度傳播的光。這些層可以垂直于膜的表面或與膜表面成某些其他角度。USRE27617 (F. 0. Olsen ；3M 1973)、US4766023 (S. -L. Lu, 3M 1988)和US4764410 (R. F. Grzywinski ；3M 1988)中描述了這樣的膜的生產(chǎn)方法。存在制造具有與百葉窗膜類似屬性的其他方法。例如，在US05147716(P.A. Bellus ；3M 1992)和 US05528319 (R. R. Austin ；Photran Corp. 1996)中描述了這些方法。百葉窗膜可以位于顯示面板前面，或在透射顯示器和其背光之間，以限制可以觀察到顯示器的角度范圍。換言之，它們使顯示器“私密”。這樣的膜的主要局限在于它們需要機械操控，即膜的移除，以使顯示器在公開和私密觀察模式間改變。一種用于從公開向私密模式轉換而不移動部件的方法是在顯示面板后安裝光控膜，并將可以電切換的漫射器置于光控膜和面板之間。當漫射器非激活時，光控膜限制視角范圍，并且顯示器處于私密模式。當漫射器打開時，漫射器使在寬角度范圍內傳播的光透過面板，并且顯示器處于公開模式。還可以將光控膜安裝在面板前，并將可切換漫射器置于光控膜之前，以實現(xiàn)相同的效果。US5831698(S. ff. Depp ；IBM 1998), US6211930(ff. Sautter ；NCR Corp. 2001)和US05877829 (M. Okamoto ;夏普K. K. 2001)中描述了上述類型的可切換私密設備。它們的共同缺陷為，無論顯示器是處于公開還是私密模式，光控膜總是吸收入射到其上的光的相當大的一部分。因此，顯示器的光利用率很低。由于漫射器在公開模式下將光散布在寬的角度范圍，同在私密模式下相比這些顯示器在公開模式下更暗，除非使背光變亮以進行補償。另一缺陷涉及這些設備的功耗。在公開操作模式下，關閉漫射器。這通常意味著，將電壓施加于可切換聚合物散布型液晶漫射器。因此，公開模式消耗比私密模式更多的功率。這對于多數(shù)時間用于公開模式下的顯示器來說是不利的。在GB2413394 (夏普)中，通過向顯示面板添加一個或多個額外液晶層或偏振器來構造可切換私密設備。這些額外元件的固有視角依賴可以通過以公知方式對液晶進行電切換來改變。采用該技術的設備包括夏普Sh851i和Sh902i移動電話。W006132384A1(夏普，2005)公開了采用位于液晶顯示器(LCD)面板的現(xiàn)有偏振器之間的額外液晶層。在該位置，該額外的切換單元可以改變軸外光的灰度級曲線。同GB2413394中公開的技術相比，這提供了更高級別的圖像私密性。 GB2439961(夏普)公開了使用通過向顯示面板添加額外的膽留型液晶層和圓偏振器構建的可切換私密設備。膽留型液晶層可以在公開(寬視野)模式和私密(窄視野)模式間切換，并且其私密模式可以提供360°方位角的私密性。上述方法都具有的缺陷是，它們需要向顯示器添加額外裝置，以提供電切換視角范圍的功能。這增加了顯示器的成本，并且特別增加了顯示器的體積，這些是極不期望見到的情形，在諸如移動電話和膝上型計算機等移動顯示器應用中尤其如此。US20070040780A1和GB 0721255. 8中描述了通過將顯示器的單個液晶層在都能向軸上(on-axis)觀察者顯示高質量圖像的兩種不同配置之間切換，來控制IXD視角屬性的方法。這些設備提供了可切換私密功能而無需增加顯示器厚度，但需要復雜的像素電極設計以及對標準顯示器的其他制造改變。具有私密模式能力而未增加顯示器硬件復雜度的顯示設備的一個示例是夏普Sh702iS移動電話。其結合用于顯示器的液晶模式的內在角度數(shù)據(jù)-亮度屬性，利用對顯示在電話的LCD上的圖像數(shù)據(jù)進行的操控，來產(chǎn)生私密模式，在私密模式下，從偏離中心的位置觀察顯示器的觀察者難以理解所顯示的信息。然而，私密模式下被顯示給合法的軸上觀察者的圖像的質量嚴重劣化。GB2428152A1中給出了被用在Sh702iS電話上的一種類似的方案，但該方案以依賴于第二遮蔽圖像的方式操控圖像數(shù)據(jù)，因此使得當顯示經(jīng)修改的圖像后，軸外觀察者能夠感知到該遮蔽圖像。然而，在上述文獻中公開的圖像處理方法依賴于對于軸外觀察方向成強非線性的數(shù)據(jù)-值相對亮度曲線，而諸如“Advanced Super View”(ASV) (IDW，02Digest, pp 203-206)或 Polymer Stabilised Alignment(PSA) (SID，04 Digest, pp1200-1203)等現(xiàn)代LC顯示模式并不是這種情況。因此，在某些環(huán)境下，在這些顯示器中私密效果不足以掩蓋主圖像。因此，希望提供一種高質量IXD顯示器，該高質量IXD顯示器具有公開和私密模式能力，在公開和私密模式下標準顯示器不需要修改LC層或像素電極幾何形狀；在公開模式下具有基本不變的顯示器性能(亮度、對比度分辨率等)；并且在私密模式下具有強私密效果同時具有最小的軸上圖像質量劣化
發(fā)明內容
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種顯示設備，包括用于通過空間光調制來顯示圖像的液晶顯示面板。所述圖像由多個圖像元素表示，每個圖像元素都具有圖像數(shù)據(jù)值。所述顯示設備還包括顯示器控制器，所述顯示器控制器被配置為依賴圖像元素的圖像數(shù)據(jù)值和所述元素的輔數(shù)據(jù)值來針對每個圖像元素確定要施加至面板的信號電壓，在數(shù)據(jù)值和信號電壓之間存在預定映射。所述輔數(shù)據(jù)值被配置為在圖像上變化，以作為映射的結果引入亮度變化。所述映射和輔數(shù)據(jù)值共同被配置為考慮面板的信號電壓相對軸上亮度的響應，使得對于軸上觀察者，在軸上引入的亮度變化易于通過空間平均取得局部平衡，因此，將不會被軸上觀察者感知到。所述面板還具有非線性的軸外亮度相對軸上亮度的關系，使得對于軸外觀察者，在軸外引入的亮度變化的至少一部分不會通過空間平均取得局部平衡，因此,將會被軸外觀察者感知到。所述映射和輔數(shù)據(jù)值可以共同被配置為對于通過空間平均被觀察者感知為具有 單個亮度的多組圖像元素中的每一組，組中由一個元素子集的輔數(shù)據(jù)值引入的任何亮度增加基本上由組中另一元素子集的輔數(shù)據(jù)值引入的基本相等的亮度降低來匹配，至少在各子集中元素的各圖像數(shù)據(jù)值是相等的。所述組中的至少某些組可以包括圖像元素對，針對該對的圖像元素之一的輔數(shù)據(jù)值被配置為引入一定量的亮度增加，針對該對的另一圖像元素的輔數(shù)據(jù)值被配置為以基本相同的量引入亮度降低，至少所述對的兩個圖像元素的相應圖像數(shù)據(jù)值是相等的。由輔數(shù)據(jù)值引入的亮度改變可以被確定為使得所述對的圖像元素之一的結果亮度與最大亮度接近，或者所述對的另一圖像元素的結果亮度與最小亮度接近。顯示面板的軸上亮度響應相對于圖像數(shù)據(jù)值的變化可以是非線性的。每個輔值可以包括副(side)數(shù)據(jù)值和空間數(shù)據(jù)值，所述空間數(shù)據(jù)值至少部分控制由輔數(shù)據(jù)值引入亮度增加還是降低，所述副數(shù)據(jù)值至少部分控制亮度增加或降低的量。所述副數(shù)據(jù)值可以一起形成由軸外觀察者感知的使人分神的副圖像?？梢栽谳S外觀察者所感知的圖像中某種程度地隱藏(優(yōu)選為基本隱藏)原始圖像，以提供軸外私密效果。就此而言，可以通過引入至少某種程度的可見混淆信息(優(yōu)選為高度的可見混淆信息)使軸外觀察者所感知到的圖像不同于原始圖像。所述顯示設備可以包括降低副圖像分辨率，以引入具有相等值的副數(shù)據(jù)值的局部化塊的裝置。所述映射可以依賴于顯示面板的屬性，并入圖像和副數(shù)據(jù)值至等效的相應亮度值的轉換。所述屬性可以包括與顯示面板相關的伽馬值Y，并且圖像數(shù)據(jù)值Min的等效亮度值Mum被計算為Mum = Min Y，副數(shù)據(jù)值Sin的等效亮度值Sum比爾計算為Sum = SinY,MLum>Min>SLum和Sin中的每一個被表示在從0到I的范圍上。所述映射可以并入針對圖像數(shù)據(jù)值的等效亮度值的變換。所述變換可以是非對稱的。所述變換可以包括:Mranp= ^ . Mlud+ 6形式的縮放和變換，其中P和5是預定的相應縮放和變換參數(shù)，Mum是圖像數(shù)據(jù)值的等效亮度值，Mcmp是圖像數(shù)據(jù)值的縮放和變換后的值，Mum和Mcmp被表示在從0到I的范圍上。^可以是0. 35和0. 55之間的值，5可以是0. 02和0. 08之間的值。
^可以是0. 42和0. 5之間的值，5可以是0. 03和0. 07之間的值。所述變換可以依賴于副數(shù)據(jù)值。依賴副數(shù)據(jù)值，可以使用不同的P和S值。所述軸外相對軸上的關系可以具有第一區(qū)間，該第一區(qū)間比第二區(qū)間的非線性程度更強，并且，可以以第一方式變換圖像 元素的第一子集，使得經(jīng)變換的亮度范圍具有第一程度的與第一區(qū)間的重疊，并且可以以不同于第一方式的第二方式變換圖像元素的第二子集，使得經(jīng)變換的亮度范圍具有第二程度的與第一區(qū)間的重疊，所述第一程度的重疊大于第二程度的重疊。^可以被替換為X. ^，其中，對于第一子集中的那些圖像數(shù)據(jù)值X取第一值，對于第二子集中的那些圖像數(shù)據(jù)值X取不同于第一值的第二值。所述第一值可以小于所述第二值，比如第一值和第二值分別為0. I和I。所述映射可以并入對副數(shù)據(jù)值的等效亮度值的變換。所述變換的形式可以為Sranp = Sum X (0. 5-1 Mcfflp-O. 5 |)，其中Sum是副數(shù)據(jù)值的等效亮度值，Scmp是副數(shù)據(jù)值的經(jīng)變換的等效亮度值，SLum和Scmp被表示在從0到I的范圍上。針對副數(shù)據(jù)值的經(jīng)變換的等效亮度值，可以指定比零大的最小值。所述顯示設備可以包括向圖像數(shù)據(jù)值的經(jīng)變換的等效亮度值添加/從向圖像數(shù)據(jù)值的經(jīng)變換的等效亮度值減去副數(shù)據(jù)值的經(jīng)變換的等效亮度值的倍數(shù)的電路，在添加和減去間進行的選擇是依賴于空間數(shù)據(jù)值做出的。所述倍數(shù)可以是I。不同倍數(shù)可以被用于圖像元素的不同子集。所述顯示設備可以包括針對第一子集的圖像元素減去第一倍數(shù)的副數(shù)據(jù)值的經(jīng)變換的等效亮度值，以及針對第二子集的圖像元素增加第二倍數(shù)的副數(shù)據(jù)值的經(jīng)變換的等效亮度值的電路，第二子集中圖像元素數(shù)量是第一子集中圖像元素數(shù)量的N倍，并且第一倍數(shù)是第二倍數(shù)的N倍。所述軸外相對軸上的關系可以具有第一區(qū)間，該第一區(qū)間比第二區(qū)間非線性程度更強，并且，由輔數(shù)據(jù)值引入的亮度改變量被確定為同圖像數(shù)據(jù)值的等效亮度值位于第一區(qū)間的情況相比，在圖像數(shù)據(jù)值的等效亮度值位于第二區(qū)間的情況下亮度改變量更大。所述顯示設備可以包括用于根據(jù)與圖像元素有關的空間信息來確定空間數(shù)據(jù)值的電路。所述空間信息可以包括與圖像元素相關的橫和縱圖像坐標。可以提供比存在的圖像數(shù)據(jù)值少的副數(shù)據(jù)值，至少一個副數(shù)據(jù)值被用于多個不同圖像數(shù)據(jù)值?？梢蕴峁┍却嬖诘膱D像數(shù)據(jù)值少的空間數(shù)據(jù)值，至少一個空間數(shù)據(jù)值被用于多個不同圖像數(shù)據(jù)值?？梢蕴峁┍却嬖诘膱D像數(shù)據(jù)值少的輔數(shù)據(jù)值，至少一個輔數(shù)據(jù)值被用于多個不同圖像數(shù)據(jù)值。所述顯示設備可以包括用于對由圖像數(shù)據(jù)值表示的圖像進行濾波、以優(yōu)先向諸如行等較高頻率圖像特征添加一定量模糊的電路。所述顯示器控制器可以包括映射電路，具有用于接收針對多個圖像元素中的圖像元素的圖像數(shù)據(jù)值和輔數(shù)據(jù)值的相應輸入、用于依賴于輸入數(shù)據(jù)值查找存儲值的電路、以及用于輸出存儲值的輸出，圖像元素的信號電壓是依賴于輸出值確定的。所述輸出值可以被用作信號電壓。所述顯示面板可以包括多個像素，每個像素具有多個彩色分量，并且每個圖像元素與獨立的所述彩色分量相關聯(lián)。所述對的圖像元素可以分別與不同像素的相同彩色分量有關。所述對的圖像元素可以來自水平或垂直相鄰像素?？梢曰谂c至少兩個彩色分量相關的顯示面板的不同的相應屬性，分別對所述至少兩個彩色分量采用不同的轉換。
所述第一子集可以包括來自不同像素的圖像元素，第一子集中的每個圖像元素與不同彩色分量相關聯(lián)。所述顯示設備可以包括用于增加軸外亮度相對軸上亮度關系的非線性程度的裝置。應理解，無需對由輔數(shù)據(jù)值在軸上引入的亮度變化進行精確局部平衡，以滿足本發(fā)明實施例的操作，亮度變化僅僅需要趨向于局部平衡或彼此抵消。例如，設備可以操作為僅僅在圖像數(shù)據(jù)值在該區(qū)域一致的局部化區(qū)域中實現(xiàn)精確的亮度平衡，這是由于由輔數(shù)據(jù)值引入的亮度改變量可以依賴于圖像數(shù)據(jù)值本身。毫無疑問，在本發(fā)明實施例中引入的改變是基于亮度而不是基于數(shù)據(jù)值的，所述映射考慮面板的信號電壓相對軸上亮度的響應，以針對被輸入至映射的輔數(shù)據(jù)值實現(xiàn)該亮度平衡。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種顯示設備，包括用于通過空間光調制來顯示圖像的液晶顯示面板。所述圖像由多個圖像元素表示，每個圖像元素都具有圖像數(shù)據(jù)值。所述顯示設備還包括顯示器控制器，所述顯示器控制器被配置為依賴圖像元素的圖像數(shù)據(jù)值和所述元素的輔數(shù)據(jù)值來針對每個圖像元素確定要施加至面板的信號電壓，在數(shù)據(jù)值和信號電壓之間存在預定映射。所述顯示器控制器包括映射電路，具有用于接收針對多個圖像元素中的圖像元素的圖像數(shù)據(jù)值和輔數(shù)據(jù)值的相應輸入、用于依賴于輸入數(shù)據(jù)值查找存儲值的電路、以及用于輸出存儲值的輸出。圖像元素的信號電壓是依賴于輸出值確定的。輸出值可以被直接用作信號電壓.本發(fā)明的實施例提供了具有可切換私密功能的液晶顯示器。在公開模式下，顯示器以與標準LCD基本不變的方式操作，對于所顯示的視頻的每一幀，構成單個圖像的數(shù)據(jù)被提供給顯示器控制電子裝置，接著控制電子裝置向顯示器的有源矩陣陣列輸出一系列信號電壓和定時信號，并且這些電壓重定向每個像素內的液晶導向器，使得每個像素使所需量的光通過顯示器偏振器，以顯示圖像。在私密模式下，顯不器控制器輸出依賴于兩個輸入圖像的信號電壓，由合法的軸上觀察者觀察的主圖像，以及可以被選擇為當在軸外觀察時對軸外觀察者遮蔽主圖像或使主圖像劣化的副圖像。應當注意，如在公開模式一樣，顯示器控制器仍輸出相同量的信號電壓信息(對于顯示器中每個像素的電壓)。簡單地，這些輸出電壓此時依賴于兩個而不是一個輸入圖像的圖像數(shù)據(jù)值。輸出信號電壓的結果為，主圖像仍被軸上觀察者感知，同時由于顯示器的數(shù)據(jù)值相對亮度的響應在軸上和軸外不同，副圖像被軸外觀察者看到，由此基本上遮蔽或劣化了主圖像，從而使主圖像私密。此處公開的本發(fā)明的實施例構成了從標準LCD修改得到的具有控制電子裝置的LCD顯示器，以使其輸出在公開模式下依賴于一個圖像并且在私密模式下依賴于兩個圖像的輸出信號電壓。它還構成了輸出信號電壓和兩個輸入圖像間的特定關系，導致軸上觀察者觀察的主圖像的圖像質量盡可能接近在公開模式下顯示主圖像觀察到的圖像質量，并且軸外觀察者同時觀察到的副圖像對主圖像具有最優(yōu)的遮蔽或劣化效果。在(前述)GB2428152A1中的圖像處理方法的實現(xiàn)被描述為顯示器控制電子裝置處理中的額外步驟，導致產(chǎn)生接著被輸入至標準顯示器驅動器的“組合圖像”數(shù)據(jù)集。本申請人已意識到這不是必須的，并且可以簡單地通過在控制電子裝置中并入現(xiàn)有查找表的擴展版本以及增加幀緩沖器以存儲副圖像來消除該額外步驟。因此，在顯示器電子裝置中不需要執(zhí)行圖像的主動處理。考慮以下結合附圖的本發(fā)明的詳細描述，可以更容易地理解本發(fā)明的前述以及其他目的、特征和優(yōu)點。


圖I是標準IXD顯示面板和相關控制電子裝置的示例示意圖。圖2是標準IXD控制器數(shù)據(jù)值至輸出電壓映射(查找表)的示例。圖3是工作于公開模式下的根據(jù)本發(fā)明實施例的顯示器的示意圖。圖4是根據(jù)優(yōu)選實施例的設備的操作所需的擴展查找表的示例。圖5是工作于私密模式下的根據(jù)本發(fā)明實施例的顯示器的示意圖。圖6是示出了如何可以在電子電路中實現(xiàn)優(yōu)選實施例的控制電子裝置的一部分的示意圖。圖7是示出了如何可以在電子電路中實現(xiàn)優(yōu)選實施例的控制電子裝置的一部分的另一不意圖。圖8是示出了軸上數(shù)據(jù)值相對亮度的響應的圖以及現(xiàn)有技術中設備的操作方法。圖9是示出了軸外數(shù)據(jù)值相對亮度的響應以及現(xiàn)有技術中設備的操作方法。圖10是示出了高級超視野(ASV)液晶模式的LCD顯示器的所測量的軸上和軸外數(shù)據(jù)值相對亮度的響應的圖。圖11是圖10所示的數(shù)據(jù)的圖，被調節(jié)為針對所有數(shù)據(jù)值將軸上和軸外亮度示出為軸上亮度的函數(shù)。圖12是根據(jù)本發(fā)明實施例的變換關系將結果輸出等效亮度值示出為輸入圖像數(shù)據(jù)值的函數(shù)的圖。圖13是根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的變換關系將結果輸出等效亮度值示出為輸入圖像數(shù)據(jù)值的函數(shù)的圖。圖14是根據(jù)本發(fā)明的又一實施例的變換關系將結果輸出等效亮度值示出為輸入圖像數(shù)據(jù)值的函數(shù)的圖。圖15A是示出了兩個顯示器像素在它們的平均值的瞬時改變中轉換為它們的平均值結果的差異LC響應時間的圖。圖15B是對應于圖15A的圖，示出了對副圖像數(shù)據(jù)使用大于I的位深的結果。
圖16是示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的、在局部化組中保持相同平均值的等效像素亮度值中變換的空間圖案變化的圖。圖17是示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的、依賴兩個輸入圖像來顯示圖像的方法的過程流程圖。圖18是示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的、可以通過擴展所使用的操作像素電壓的常規(guī)范圍獲得的LCD的軸外相對軸上亮度曲線的非線性程度的增加的圖。
圖19是根據(jù)本發(fā)明的又一實施例的變換關系將結果輸出等效亮度值示為輸入圖像數(shù)據(jù)值的函數(shù)的圖。
具體實施例方式在優(yōu)選實施例中，顯示器由具有修改后的控制電子裝置的標準IXD顯示器組成。IXD顯示器通常由多個組成部件組成，包括I.背光單元，向面板提供均勻、廣角照明。2.控制電子裝置，接收數(shù)字圖像數(shù)據(jù)并輸出針對每個像素的模擬信號電壓，以及定時脈沖和所有像素的反電極的公開電壓。圖I示出了 LCD控制電子裝置的標準布局的示意圖(Ernst Lueder,液晶顯不器 s, Wiley andsons Ltd, 2001)。3. LC面板，用于通過空間光調制來顯示圖像，由兩個相對的玻璃基板組成，在玻璃基板之一上部署了像素電極的陣列和用于將從控制電子裝置接收到的電子信號導引至像素電極的有源矩陣陣列。在另一基板上，通常部署統(tǒng)一公共電極和濾色陣列膜。在玻璃基板之間包含給定厚度(通常2-6i!m)的液晶層，可以通過玻璃基板的內表面上的對準層的存在來對準液晶層。一般地，將玻璃基板置于交叉的偏振膜和其他光學補償膜之間，以引起LC層的每個像素區(qū)域內的電致對準改變，從而產(chǎn)生對來自背光單元和周圍環(huán)境的光的期望的光學調制，進而產(chǎn)生圖像。圖3示意性地描繪了工作于公開顯示模式下的本發(fā)明的實施例。一般地，將針對LC面板2的電光特性特別地配置LCD控制電子裝置(此處又稱為控制電子裝置)1，以輸出依賴于輸入圖像數(shù)據(jù)的信號電壓，使得從顯示器表面法線方向上(軸上)觀察，對于主要觀察者3而言，所顯示圖像的感知質量(即分辨率、對比度、亮度、響應時間等)得到最優(yōu)化。給定像素的輸入圖像數(shù)據(jù)值和觀察到的來自顯示器的亮度結果之間的關系(伽馬曲線)是由顯示器驅動器的數(shù)據(jù)-值相對信號電壓的映射以及LC面板的信號電壓相對亮度的響應的組合效果決定的。一般地，LC面板2被配置為具有每像素多個LC域和/或無源光學補償膜，以對于所有視角保持顯示器伽馬曲線盡可能接近于軸上響應，從而對寬視區(qū)5提供基本相同的高質量圖像。然而，液晶顯示器的電光響應是角度依賴的，這是液晶顯示器的內在屬性，并且軸外伽馬曲線將不可避免地不同于軸上伽馬曲線。只要這不導致對比度反轉或大的色移或對比度降低，對于軸外觀察者4，這通常不導致明顯的所觀察圖像中的感知缺陷。當該實施例的設備工作于公開模式下時，在每個幀周期中，將構成單幅圖像的主圖像數(shù)據(jù)集合6輸入至控制電子裝置I。接著，控制電子裝置向LC面板2輸出信號數(shù)據(jù)電壓集合。這些信號電壓中的每一個被LC面板的有源矩陣陣列導引至相應的像素電極，并且LC層中的像素所產(chǎn)生的集合電光響應產(chǎn)生圖像。
控制電子裝置具有輸入像素數(shù)據(jù)值至輸出像素數(shù)據(jù)電壓的單一映射(查找表)，圖2給出了查找表的一個已知示例，其適用于對所有像素的處理。在某些情況下，可以針對顯示器的紅、綠和藍色子像素使用不同的查找表，但不存在基于圖像內像素數(shù)據(jù)或顯示器內像素電極的空間位置的輸入數(shù)據(jù)至輸出電壓的映射的變化。此時，軸上觀察者3和軸外觀察者4感知到基本相同的圖像，并且可以說顯示器工作于寬觀察模式。在圖3中示出了這種情形，并且可以說該情形是LCD的標準操作方法。如圖5示意性示出的，當設備工作于私密模式下時，在每個幀周期中，向控制電子裝置I輸入兩個圖像數(shù)據(jù)集合構成主圖像的主圖像數(shù)據(jù)7和構成副圖像的副圖像數(shù)據(jù)8。接著，控制電子裝置輸出信號數(shù)據(jù)電壓的集合，如前所述每個數(shù)據(jù)電壓對應LC面板中的一個像素。然而，控制電子裝置(顯示器控制器)此時利用擴展查找表(LUT)，并且針對LC面板中每個像素的輸出信號數(shù)據(jù)電壓(構成組合圖像)依賴于主圖像7和副圖像8中(根據(jù)圖像中空間位置的)相應像素的數(shù)據(jù)值。針對每個像素的輸出數(shù)據(jù)電壓還可以依賴于由顯示器內像素的空間位置確定的第三參數(shù)。圖4中給出了這樣的擴展LUT的示例。
采用這種方法，標準LCD控制電子裝置被修改為每個幀周期接收并在緩沖器中存儲兩個而不是一個圖像，并且還被修改為將兩個輸入圖像的數(shù)據(jù)值映射至每像素的單個輸出電壓，還可能在該映射中考慮第三空間依賴的參數(shù)。在這種情況下，對于顯示器中所有像素或者甚至對于相同彩色分量的所有子像素，輸入圖像數(shù)據(jù)至輸出像素電壓的映射不再相同。第三空間依賴參數(shù)可以是“標記”值，指示基于像素的空間位置，像素被認為是位于兩組或多組中的哪組之中。例如，可以說圖像陣列中奇數(shù)列中的像素形成了一組，偶數(shù)列中的像素形成另一組。所述組還可以構成奇數(shù)和偶數(shù)行，或者也許像素陣列的棋盤排列的兩部分等。來自控制電子裝置I的輸出電壓接著使LC面板2顯示組合圖像，當由主觀察者3觀察時，組合圖像是主圖像，具有最小的主圖像質量劣化。然而，由于對于軸外觀察者4的不同的LC面板的伽馬曲線特性，這些軸外觀察者最主要地感知到副圖像，副圖像使主圖像模糊和/或劣化，對在以顯示器法線為中心的受限錐角9內的觀察者，確保主圖像信息安全。圖5示出了這種情況。主圖像7可以被認為是由多個圖像元素表示的，每個圖像元素都具有圖像數(shù)據(jù)值。控制電子裝置被配置為不僅依賴于來自主圖像7的圖像元素的圖像數(shù)據(jù)值，還依賴于與該元素相關的輔數(shù)據(jù)值，來確定要針對每個圖像元素向面板施加的信號電壓。輔數(shù)據(jù)值可以被認為包括來自副圖像8的空間相應數(shù)據(jù)值以及空間相應的一個上述第三參數(shù)(空間數(shù)據(jù)值)。查找表定義了數(shù)據(jù)值(圖像和輔)和信號電壓間的預定映射。輔數(shù)據(jù)值被配置為在圖像上改變，以在軸上和軸外作為映射結果引入亮度變化。映射和輔數(shù)據(jù)值共同被配置為考慮面板的信號電壓相對軸上亮度的響應，使得對于軸上觀察者在軸上引入的亮度變化趨向于通過空間平均取得局部平衡。因此，軸上亮度變化趨向于不會被軸上觀察者感知到。另一方面，采用具有非線性的軸外亮度相對軸上亮度關系的面板，對于軸外觀察者，軸外引入的亮度變化的至少一部分無法通過空間平均取得局部平衡，因此，軸外觀察者將感知到軸外弓I入的亮度變化。空間數(shù)據(jù)值(至少部分地)控制由輔數(shù)據(jù)值引入亮度的增加還是降低，而副數(shù)據(jù)(至少部分地)控制亮度的增加或降低的量。可以認為，副數(shù)據(jù)值一起形成了軸外觀察者所感知的使人分神的副圖像。對于通過空間平均被觀察者感知為具有單一亮度的圖像元素組，組中由一個元素子集的輔數(shù)據(jù)值引入的任何亮度增加被配置為，用組中另一元素子集的輔數(shù)據(jù)值引入的基本相等的亮度降低來匹配(這種情況下，至少子集中的元素的對應圖像數(shù)據(jù)值是相等的)。例如，這樣的組可以包括僅僅一對圖像元素，在這種情況下，該對的圖像元素之一的輔數(shù)據(jù)值被配置為通過映射引入特定量的亮度增加，而該對的另一圖像元素的輔數(shù)據(jù)值被配置為通過映射引入基本相同量的亮度降低(再次，至少該對的兩個圖像元素的各圖像數(shù)據(jù)值是相等的)。
可以配置為，提供比圖像數(shù)據(jù)值少的輔數(shù)據(jù)值(副數(shù)據(jù)值和空間數(shù)據(jù)值之一或兩者同時)，至少一個輔數(shù)據(jù)值被用于多個不同圖像數(shù)據(jù)值。應當注意，如果顯示面板包括多個像素，每個像素具有多個彩色分量，此處所用的術語“圖像元素”可以被理解為指獨立的彩色分量。此外，可以基于與至少兩個彩色分量相關的顯示面板的相應不同的屬性，分別對至少兩個彩色分量應用不同的處理。圖4示出了以所描述的方式的設備操作所需的擴展查找表的格式?？梢钥吹?，針對主圖像像素數(shù)據(jù)值、副圖像像素數(shù)據(jù)值、私密模式開/關、和空間組值的所有組合給出了輸出電壓。由于主圖像典型地具有8位數(shù)據(jù)，即256個可能值，對于每個值存在5種上述參數(shù)的組合(如果私密模式關閉，則無需參考副圖像和空間參數(shù)值)，因此未示出整個查找表。為進行比較圖2示出了傳統(tǒng)LUT的示例。應當注意，實施例不限于I比特數(shù)據(jù)的副圖像，并且該設備可以適應任意顏色位深的主和副圖像；增加顏色位深將僅僅需要增加所需存儲器的量。圖6中示出了如何可以在顯示器控制器電子裝置中實現(xiàn)圖4的擴展LUT所提供的增加功能的示例電路圖。圖6示出了映射電路，具有用于接收主圖像數(shù)據(jù)值和輔數(shù)據(jù)值(副圖像數(shù)據(jù)值和空間數(shù)據(jù)值)的相應輸入、用于依賴于輸入數(shù)據(jù)值查找存儲值的電路(LUT)、以及用于輸出存儲值(R電壓、G電壓、B電壓)的輸出，圖像元素的信號電壓是依賴于輸出值確定的(在圖6中信號電壓等于輸出值，但這不是必須的)。該電路示出了單個白色像素(具有紅、綠和藍色子像素)的控制電子裝置。應當注意，雖然該圖采用單色副圖像數(shù)據(jù)，因此對R、G和B子像素的輸入值是相同的，但這不是必須的。此外，由圖6可見，在這些示例中，根據(jù)空間參數(shù)將像素分成組是借助于從空間參數(shù)控制器向每個子像素LUT的輸出實現(xiàn)的。這允許對空間分組的動態(tài)重配置，對于在順序時間幀中顛倒分組的極性以及對于不同應用改變圖像中分組的空間排列來說可能是有利的。另外，如果需要固定圖像中空間分組的圖案，僅需要單個空間參數(shù)輸出，并且可以通過至每個子像素的LUT中的空間參數(shù)數(shù)據(jù)線的輸入上是否存在反相器將分組選擇硬接線至控制電子裝置。圖7示出了示出了設備的經(jīng)修改的控制電子裝置的可能實現(xiàn)的另一示例。該配置是針對當副圖像數(shù)據(jù)值為O時在公開模式和私密模式下輸入數(shù)據(jù)至輸出電壓的映射相同的特殊情形，圖6中更一般的電路的簡化等效。因此，公開模式圖像等效于具有數(shù)據(jù)值O像素的統(tǒng)一副圖像的私密模式圖像，無需分別的私密模式開/關輸入。
圖6和圖7中示出的示例都包括用于根據(jù)與圖像元素相關的空間信息確定空間數(shù)據(jù)值的電路，在這些示例中，空間信息包括分別由水平和垂直信號H和V表示的、與圖像元素相關的橫和縱圖像坐標。圖6和7示出的DCLK信號是定時信號。已經(jīng)描述了提供可切換私密功能所需的、對LCD的標準顯示器控制電子裝置的修改，繼續(xù)描述產(chǎn)生所期望的私密效果的、存儲在所述修改后的控制電子裝置的輸入數(shù)據(jù)和輸出電壓間的關系的示例(但是應理解的是，上述硬件修改將同樣適用于采用其他輸入數(shù)據(jù)至輸出電壓關系的情形)。上述專利申請GB2428152A1描述了采用圖像處理設備，根據(jù)輔圖像的相應像素數(shù)據(jù)值來修改輸入圖像的圖像數(shù)據(jù)值，以產(chǎn)生私密效果。在該公開中，輸入和輸出圖像數(shù)據(jù)值間的關系被描述如下以某個因子β對主圖像進行壓縮，并且使主圖像大致以數(shù)據(jù)值范圍的中點數(shù)據(jù)值為中心。例如，如果主圖像具有從O至255的數(shù)據(jù)值，利用關系
權利要求
1.一種顯示設備，包括用于通過空間光調制來顯示圖像的液晶顯示面板，所述圖像由多個圖像元素表示，每個圖像元素具有圖像數(shù)據(jù)值，所述顯示設備還包括顯示器控制器，所述顯示器控制器被配置為依賴每個圖像元素的圖像數(shù)據(jù)值和所述圖像元素的輔數(shù)據(jù)值來針對所述圖像元素確定要施加至面板的信號電壓，在數(shù)據(jù)值和信號電壓之間存在預定映射，所述輔數(shù)據(jù)值被配置為在圖像上變化，以作為映射的結果引入亮度變化，所述映射和輔數(shù)據(jù)值共同被配置為考慮面板的信號電壓相對軸上亮度響應，使得對于軸上觀察者在軸上引入的亮度變化趨向于通過空間平均取得局部平衡，因此，將不會被軸上觀察者感知到，所述面板還具有非線性的軸外亮度相對軸上亮度關系，使得對于軸外觀察者在軸外引入的亮度變化的至少一部分不通過空間平均取得局部平衡，因此，將會被軸外觀察者感知到。
2.如前述權利要求中任一項所述的顯示設備，其中，所述映射和輔數(shù)據(jù)值共同被配置為對于通過空間平均被觀察者感知為具有單個亮度的多組圖像元素中的每一組，組中由一個元素子集的輔數(shù)據(jù)值引入的任何亮度增加基本上由組中另一元素子集的輔數(shù)據(jù)值引入的基本相等的亮度降低來匹配，至少在各元素子集中各元素的各圖像數(shù)據(jù)值是相等的。
3.如權利要求2所述的顯示設備，其中，所述組中的至少某些組包括圖像元素對，針對該對的圖像元素之一的輔數(shù)據(jù)值被配置為引入一定量的亮度增加，針對該對的另一圖像元素的輔數(shù)據(jù)值被配置為以基本相同的量引入亮度降低，至少在所述對中該對的兩個圖像元素的各圖像數(shù)據(jù)值是相等的。
4.如權利要求3所述的顯示設備，其中，由輔數(shù)據(jù)值引入的亮度改變被確定為所述對的圖像元素之一的結果亮度與最大亮度接近，或者所述對的另一圖像元素的結果亮度與最小亮度接近。
5.如前述權利要求中任一項所述的顯示設備，其中，顯示面板的軸上亮度響應相對于圖像數(shù)據(jù)值的變化是非線性的。
6.如前述權利要求中任一項所述的顯示設備，其中，每個輔值包括副數(shù)據(jù)值和空間數(shù)據(jù)值，所述空間數(shù)據(jù)值至少部分控制由輔數(shù)據(jù)值引入亮度增加還是降低，所述副數(shù)據(jù)值至少部分控制亮度增加或降低的量。
7.如權利要求6所述的顯示設備，其中，所述副數(shù)據(jù)值一起形成了由軸外觀察者感知的使人分神的副圖像。
8.如權利要求7所述的顯示設備，包括降低副圖像分辨率，以引入具有相等值副數(shù)據(jù)值的局部化塊的裝置。
9.如權利要求6、7或8所述的顯示設備，其中，所述映射依賴于顯示面板的屬性，并入圖像和副數(shù)據(jù)值至等效的相應亮度值的轉換。
10.如權利要求9所述的顯示設備，其中，所述屬性包括與顯示面板相關的伽馬值Y，并且圖像數(shù)據(jù)值Min的等效亮度值Mum被計算為Mum = MinY，副數(shù)據(jù)值Sin的等效亮度值Sum被計算為Sum = SinY，MLum, Min、Sluiii和Sin中的每一個被表示在從0到I的范圍上。
11.如權利要求9或10所述的顯示設備，其中，所述映射并入了針對圖像數(shù)據(jù)值的等效亮度值的變換。
12.如權利要求11所述的顯示設備，其中，所述變換是非對稱的。
13.如權利要求12所述的顯示設備，其中，所述變換包括:Mmp=^ . Mlud+ 6形式的縮放和變換，其中P和S是預定的相應縮放和變換參數(shù)，Mum是圖像數(shù)據(jù)值的等效亮度值，Mcmp是圖像數(shù)據(jù)值的縮放和變換后的值，Mum和Mmp被表示在從O到I的范圍上。
14.如權利要求13所述的顯示設備，其中，^是0.35和0. 55之間的值，8是0. 02和0. 08之間的值。
15.如權利要求14所述的顯示設備，其中，P是0.42和0.5之間的值，5是0.03和0. 07之間的值。
16.如權利要求11至15中任一項所述的顯示設備，其中，所述變換依賴于副數(shù)據(jù)值。
17.如從屬于權利要求13的權利要求16所述的顯示設備，其中，依賴副數(shù)據(jù)值使用不同的P和S值。
18.如權利要求11至17中任一項所述的顯示設備，其中，所述軸外相對軸上關系具有第一區(qū)間，該第一區(qū)間比第二區(qū)間非線性程度更強，并且，以第一方式變換圖像元素的第一子集，使得經(jīng)變換的亮度范圍具有第一程度的與第一區(qū)間的重疊，并且以不同于第一方式的第二方式變換圖像元素的第二子集，使得經(jīng)變換的亮度范圍具有第二程度的與第一區(qū)間的重疊，所述第一程度的重疊大于第二程度的重疊。
19.如從屬于權利要求13的權利要求18所述的顯示設備，其中，0被替換為X.￠,對于第一子集中的那些圖像數(shù)據(jù)值X取第一值，對于第二子集中的那些圖像數(shù)據(jù)值X取不同于第一值的第二值。
20.如權利要求19所述的顯示設備，其中，所述第一值小于所述第二值，比如第一值和第二值分別為0. I和I。
21.如權利要求11至20中任一項所述的顯示設備，其中，所述映射并入了對副數(shù)據(jù)值的等效亮度值的變換。
22.如權利要求21所述的顯示設備，其中，所述變換的形式為Scmp=SLumx (0. 5-1 Mcmp-O. 5 I )，其中Sum是副數(shù)據(jù)值的等效亮度值，Scmp是副數(shù)據(jù)值的經(jīng)變換的等效亮度值，Sum和Scmp被表示在從0到I的范圍上。
23.如權利要求21或22所述的顯示設備，其中，針對副數(shù)據(jù)值的經(jīng)變換的等效亮度值，指定比零大的最小值。
24.如權利要求21、22或23所述的顯示設備，包括向圖像數(shù)據(jù)值的經(jīng)變換的等效亮度值添加/從向圖像數(shù)據(jù)值的經(jīng)變換的等效亮度值減去副數(shù)據(jù)值的經(jīng)變換的等效亮度值的倍數(shù)，選擇添加還是減去是依賴于空間數(shù)據(jù)值做出的。
25.如權利要求24所述的顯示設備，其中，所述倍數(shù)是I。
26.如權利要求24所述的顯示設備，其中不同倍數(shù)被用于圖像元素的不同子集。
27.如權利要求26所述的顯示設備，包括針對圖像元素的第一子集減去第一倍數(shù)的副數(shù)據(jù)值的經(jīng)變換的等效亮度值，以及針對圖像元素的第二子集增加第二倍數(shù)的副數(shù)據(jù)值的經(jīng)變換的等效亮度值，第二子集中圖像元素數(shù)量是第一子集中圖像元素數(shù)量的N倍，并且第一倍數(shù)是第二倍數(shù)的N倍。
28.如權利要求9至27中任一項所述的顯示設備，其中，所述軸外相對軸上關系具有第一區(qū)間，該第一區(qū)間比第二區(qū)間非線性程度更強，并且，由輔數(shù)據(jù)值引入的亮度改變量被確定為與等效亮度值位于第一區(qū)間的情況相比，在圖像數(shù)據(jù)值的等效亮度值位于第二區(qū)間的情況下更大。
29.如權利要求6至28中任一項所述的顯示設備，包括用于由與圖像元素有關的空間信息來確定空間數(shù)據(jù)值的電路。
30.如權利要求29所述的顯示設備，其中，所述空間信息包括與圖像元素相關的橫和縱圖像坐標。
31.如權利要求6至30中任一項所述的顯示設備，其中，提供比存在的圖像數(shù)據(jù)值少的副數(shù)據(jù)值，至少一個副數(shù)據(jù)值被用于多個不同圖像數(shù)據(jù)值。
32.如權利要求6至31中任一項所述的顯示設備，其中，提供比存在的圖像數(shù)據(jù)值少的空間數(shù)據(jù)值，至少一個空間數(shù)據(jù)值被用于多個不同圖像數(shù)據(jù)值。
33.如前述權利要求中任一項所述的顯示設備，其中，提供比存在的圖像數(shù)據(jù)值少的輔數(shù)據(jù)值，至少一個輔數(shù)據(jù)值被用于多個不同圖像數(shù)據(jù)值。
34.如前述權利要求中任一項所述的顯示設備，包括用于對由圖像數(shù)據(jù)值表示的圖像進行濾波、以優(yōu)先向諸如行等較高頻率圖像特征添加模糊量的電路。
35.如前述權利要求中任一項所述的顯示設備，其中，所述顯示器控制器包括映射電路，具有用于接收針對多個圖像元素中一個圖像元素的圖像數(shù)據(jù)值和輔數(shù)據(jù)值的相應輸入、用于依賴于輸入數(shù)據(jù)值來查找存儲值的電路、以及用于輸出存儲值的輸出，圖像元素的信號電壓是依賴于輸出值確定的。
36.如權利要求35所述的顯示設備，其中，所述輸出值被用作信號電壓。
37.如前述權利要求中任一項所述的顯示設備，其中，所述顯示面板包括多個像素，每個像素具有多個彩色分量，并且每個圖像元素與獨立的所述彩色分量相關聯(lián)。
38.如從屬于權利要求3的權利要求37所述的顯示設備，其中，所述對的圖像元素分別與不同像素的相同彩色分量有關。
39.如權利要求38所述的顯示設備，其中，所述對的圖像元素來自水平或垂直相鄰像素。
40.如從屬于權利要求9的權利要求37至39中任一項所述的顯示設備，其中，基于與至少兩個彩色分量相關的顯示面板的不同的相應屬性，分別對所述至少兩個彩色分量采用不同的轉換。
41.如從屬于權利要求18或27的權利要求中37至40中任一項所述的顯示設備，其中，第一子集包括來自不同相應像素的圖像元素，第一子集中的每個圖像元素與不同彩色分量相關聯(lián)。
42.根據(jù)前述任一權利要求所述的顯示設備，包括用于增加軸外亮度相對軸上亮度關系的非線性程度的裝置。
43.一種顯示設備，包括用于通過空間光調制來顯示圖像的液晶顯示面板，所述圖像由多個圖像元素表示，每個圖像元素具有圖像數(shù)據(jù)值，所述顯示設備還包括顯示器控制器，所述顯示器控制器被配置為依賴每個圖像元素的圖像數(shù)據(jù)值和所述圖像元素的輔數(shù)據(jù)值來針對所述圖像元素確定要施加至面板的信號電壓，在數(shù)據(jù)值和信號電壓之間存在預定映射，其中，所述顯示器控制器包括映射電路，具有用于接收針對多個圖像元素中一個圖像元素的圖像數(shù)據(jù)值和輔數(shù)據(jù)值的相應輸入、用于依賴于輸入數(shù)據(jù)值來查找存儲值的電路、以及用于輸出存儲值的輸出，圖像元素的信號電壓是依賴于輸出值確定的。
44.如權利要求43所述的顯示設備，其中，所述輸出值被用作信號電壓。
全文摘要
提供了一種顯示設備，包括用于通過空間光調制來顯示圖像的液晶顯示面板(2)。所述圖像由多個圖像元素表示，每個圖像元素具有圖像數(shù)據(jù)值(7)。所述顯示設備還包括顯示器控制器(1)，所述顯示器控制器被配置為依賴圖像元素的圖像數(shù)據(jù)值(7)和所述元素的輔數(shù)據(jù)值(8)來針對每個圖像元素確定要施加至面板(2)的信號電壓，在數(shù)據(jù)值和信號電壓之間存在預定映射。所述輔數(shù)據(jù)值(8)被配置為在圖像上變化，以作為映射的結果引入亮度變化。所述映射和輔數(shù)據(jù)值(8)共同被配置為考慮面板(2)的信號電壓相對軸上亮度響應，使得對于軸上觀察者(3)在軸上引入的亮度變化趨向于通過空間平均取得局部平衡，因此，將不會被軸上觀察者感知到。所述面板(2)還具有非線性的軸外亮度相對軸上亮度關系，使得對于軸外觀察者(4)在軸外引入的亮度變化的至少一部分不通過空間平均取得局部平衡，因此，將會被軸外觀察者感知到。
文檔編號G09G3/20GK102741736SQ200880108529
公開日2012年10月17日 申請日期2008年10月2日 優(yōu)先權日2008年3月4日
發(fā)明者保羅·安東尼·加斯, 前田健次, 哈里·加斯·沃爾頓, 安德魯·凱亞, 安本隆, 本杰明·約翰·布勞頓, 格雷厄姆·羅格·瓊斯, 稻森良充, 艾倫·埃文斯 申請人:夏普株式會社