CN104820294A - 显示器 - Google Patents
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Abstract
一种用于显示二维或三维画面的显示器,其包括:显示单元以及屏障单元。显示单元具有多个像素,每一个像素包含多个子像素。屏障单元与显示单元平行设置,并可切换操作于屏障模式以及穿透模式。当显示三维画面时,屏障单元操作于屏障模式以遮蔽由部分子像素发出的色光,当显示二维画面时,屏障单元操作于穿透模式以透射出由所有子像素发出的色光。当操作于屏障模式时,屏障单元具有多个屏障区域以及多个穿透区域,且每一个屏障区域以及每一个穿透区域的面积大小等于至少两个子像素的面积大小,以遮蔽部分子像素发出的色光。
Description
【技术领域】
本发明是有关于一种显示器,尤其是有关于一种用以显示二维或三维画面的显示器。
【背景技术】
三维画面,一般又称为立体画面,而目前应用在立体画面显示的技术是以视差屏障(barrier)为主。所谓的视差屏障技术,是利用经过特殊设计的屏障物而使显示像素所发出的光分别进入观赏者的左眼及右眼,让左眼以及右眼观赏到不同的像素所产生的影像而达成立体显示的效果。图1A为已知技术的三维显示器的立体示意图。如图1A所示,显示器100包含背光元件101、显示元件102以及屏障元件103。背光元件101所发出的白光经由显示元件102滤色后成为例如是红、绿、蓝的RGB三色光,再借由屏障元件103而分别进入观赏者的左眼104以及右眼105。图1B为已知技术的三维显示器的侧面示意图。如图1B所示,借由屏障元件103而使左眼104仅接收到显示元件102的像素1所发出的光,并使右眼105仅接收到显示元件102的素素2所发出的光,也就是借由使左眼104以及右眼105接收不同的影像画面而达到立体显示的效果。
承上述,屏障元件103可以借由液晶材料来实现,也就是利用施加偏压造成液晶偏转而使屏障元件103的特定区域为透光或不透光以控制左眼104以及右眼105接收不同像素的影像。通常来说,显示元件102的一个像素10具有三个子像素10-1、10-2、10-3,子像素10-1、10-2、10-3分别为红色、绿色、蓝色的RGB像素排列,而上述的屏障元件103的透光区域及不透光区域的面积大小等同于一个像素10的面积大小,也就是恰好涵盖了子像素10-1、10-2、10-3。图1C为已知技术的三维显示器的平面示意图。如图1C所示,斜线区域为屏障元件102的不透光区域,而空白区域则为屏障元件102的透光区域,透光区域以及不透光区域的排列为互相交错的棋盘格排列方式,屏障元件102的不透光区域可使例如是子像素10-1所发出的红色光R、子像素10-2所发出的绿色光G以及子像素10-3所发出的蓝色光B射出。
然而,当施加偏压于屏障元件102上而使其产生不透光区域时,由于边缘电场效应(fringe field)的影响,会使得液晶的偏转难以被精准的控制,因此会造成不透光区域的面积变大而大于透光区域的面积。图1D为已知技术的三维显示器的另一个平面示意图。参照并比对图1C以及图1D可以发现,如图1D所示,当上述的不透光区域的面积大于透光区域的面积时,则子像素10-1的部分左边区域会被子像素10-1左边变大后的不透光区域所遮蔽,同样地,子像素10-3的部分右边区域会被子像素10-3右边变大后的不透光区域所遮蔽,也就是说会造成子像素10-1以及子像素10-3所发出的光会有一部分被变大后的不透光区域所分别遮蔽,因此使得红色光以及蓝色光的出光量减少,进而会产生色偏现象而使显示器的显示画面颜色失真。
【发明内容】
本发明提供一种显示器,其可改善显示三维画面的色偏问题。
本发明所提供的显示器适用于显示二维或三维画面,其包括显示单元以及屏障单元。显示单元具有多个像素,每一个像素包含多个子像素。屏障单元与显示单元平行设置。屏障单元为可切换地操作于屏障模式以及穿透模式之间。当显示器显示三维画面时,屏障单元是操作于屏障模式以遮蔽由部分子像素所发出的色光。当显示器显示二维画面时,屏障单元是操作于穿透模式以透射出由所有子像素所发出的色光。其中,当操作于屏障模式时,屏障单元具有多个屏障区域以及多个穿透区域,且每一个屏障区域以及每一个穿透区域的面积大小是等同于所述子像素中至少两个子像素的面积大小,以遮蔽由部分子像素所发出的色光。
较佳地,本发明中的屏障区域以及穿透区域是交错排列,屏障区域在边长上彼此互不相邻且在对角线上彼此相邻,穿透区域在边长上彼此互不相邻且在对角线上彼此相邻。
较佳地,本发明中每一个像素包含三个不同颜色的子像素,每一个子像素的形状为长边与短边的长度比为三比一的长方形,每一个屏障区域以及每一个穿透区域的面积是等同于每一个像素的中相邻两个子像素的面积。
较佳地,本发明中每一个像素包含两个不同颜色的子像素,每一个子像素的形状为长边与短边的长度比为二比一的长方形,每一个屏障区域以及每一个穿透区域的面积是等同于每一个像素的面积。
较佳地,本发明中每一个像素中的两个子像素分别具有第一颜色信息以及第二颜色信息,每一个像素可借由第一颜色信息、第二颜色信息以及第三颜色信息而显示彩色画面,而第三颜色信息是由与每一个像素所相邻的至少两个子像素所提供。
较佳地,本发明中当显示器显示三维画面时,第三颜色信息是由与每一个像素对角线上相邻的至少两个子像素所提供。
较佳地,第一颜色信息包括第一显示亮度,第一显示亮度与提供第一颜色信息的子像素的面积成反比。第二颜色信息包括第二显示亮度,第二显示亮度与提供第二颜色信息的子像素的面积成反比。第三颜色信息包括由至少两个子像素所提供的多个第三显示亮度,每一个第三显示亮度与提供第三显示亮度的子像素的面积成反比,每一个第三显示亮度与提供第三颜色信息的子像素的数量成反比。
较佳地,本发明中每一个像素包含三个不同颜色的子像素,每一个子像素的形状为长边与短边的长度比为三比一的长方形,每一个屏障区域以及每一个穿透区域的面积是等同于每一个像素的面积,其中,子像素的显示面积以及发光亮度的乘积相等,当显示器产生色偏现象时,调整对应子像素的发光亮度以消除色偏现象。
本发明所采用的屏障单元的穿透区域以及屏障区域的面积经过设计而可以是实质上等于两个子像素的面积,因此当发生边缘电场效应时,屏障区域所屏障的子像素的出光量可以被控制为相等,因此可以改善因边缘电场效应所造成的色偏问题。此外,本发明所采用的屏障单元的穿透区域以及屏障区域的面积经过设计而可以是实质上等于三个子像素的面积,而当发生边缘电场效应而造成色偏现象时,可借由调整对应子像素的发光亮度而使得每一个子像素的发光亮度相等,因而可以消除色偏现象。
【附图说明】
图1A为已知技术的三维显示器的立体示意图;
图1B为已知技术的三维显示器的侧面示意图;
图1C为已知技术的三维显示器的平面示意图;
图1D为已知技术的三维显示器的另一个平面示意图;
图2为本发明一实施例的显示器的平面示意图;
图3为本发明又一实施例的显示器的平面示意图;
图4为本发明再一实施例的显示器的平面示意图;
图5为本发明另一实施例的显示器的平面示意图。
【符号说明】
100、200、300、400、500:显示器
101:背光元件
102:显示元件
103:屏障元件
1、2、10、20、31、32、41、42、43、50:像素
10-1、10-2、10-3、31-1、31-2、31-3、41-1、41-2、42-1、42-2、43-1、43-2、50-1、50-2、51-2、52-1、53-2、54-1、55-2、56-1:子像素
104:左眼
105:右眼
R:红色光
G:绿色光
B:蓝色光
201:显示单元
202:屏障单元
T:穿透区域
S:屏障区域
【具体实施方式】
图2为本发明一实施例的显示器的示意图。如图2所示,显示器200适用于显示二维或三维画面,其包括互相平行设置的显示单元201以及屏障单元202。显示单元201具有多个像素20,每一个像素20包含多个子像素(图未示)。在本发明中,每一个像素20可以例如是包含了两个子像素或是三个子像素,但并不以此为限。屏障单元202为可切换地操作于屏障模式以及穿透模式之间。当显示器200显示三维画面时,屏障单元202是操作于屏障模式以遮蔽由部分子像素所发出的色光。当显示器200显示二维画面时,屏障单元202是操作于穿透模式以透射出由所有子像素所发出的色光。其中,当操作于屏障模式时,屏障单元202具有多个屏障区域S(斜线区块)以及多个穿透区域T(空白区块),且每一个屏障区域S以及每一个穿透区域T的面积大小是等同于至少两个子像素的面积大小,以遮蔽由部分子像素所发出的色光。在本实施例中,屏障区域S以及穿透区域T是交错排列,屏障区域S在边长上彼此互不相邻且在对角线上彼此相邻,穿透区域T在边长上彼此互不相邻且在对角线上彼此相邻,借以呈现出如图2所示的棋盘格排列方式。
图3为本发明又一实施例的显示器的示意图。图3中与图2相同的标号表示相同的元件。为了方便说明,图3中仅示出显示器300的部分像素。如图3所示,像素31包含三个不同颜色的子像素31-1、31-2、31-3,而子像素31-1、31-2、31-3是分别为用以发出红色光R、绿色光G以及蓝色光B。像素32包含三个不同颜色的子像素32-1、32-2、32-3,而子像素32-1、32-2、32-3是分别为用以发出红色光R、绿色光G以及蓝色光B。在本实施例中,每一个子像素的形状为长边与短边的长度比为三比一的长方形,每一个屏障区域S(斜线区块)以及每一个穿透区域T(空白区块)的面积是等同于相邻两个子像素的面积。由于屏障区域S以及穿透区域T的面积大小分别等于两个相邻子像素的面积大小,因此当边缘电场效应产生而使得屏障区域S的面积变大时,像素31的子像素31-3以及像素32的子像素32-1所发出的部分色光会各自被左上方变大后的屏障区域S以及右上方变大后的屏障区域S所遮蔽,因此像素31的子像素31-3所发出的蓝色光B以及像素32的子像素32-1所发出的红色光R的出光量会被等量地减少,因此可以改善色偏的问题。
图4为本发明再一实施例的显示器的示意图。图4中与图2相同的标号表示相同的元件。为了方便说明,图4中仅示出显示器400的部分像素。如图4所示,像素41包含两个不同颜色的子像素41-1、41-2,而子像素41-1、41-2是分别用以发出红色光R以及绿色光G。像素42包含两个不同颜色的子像素42-1、42-2,而子像素42-1、42-2是分别用以发出蓝色光B以及红色光R。像素43包含两个不同颜色的子像素43-1、43-2,而子像素43-1、43-2是分别用以发出绿色光G以及蓝色光B。在本实施例中,每一个子像素的形状为长边与短边的长度比为二比一的长方形,每一个屏障区域S(斜线区块)以及每一个穿透区域T(空白区块)的面积是等同于两个相邻子像素的面积。由于屏障区域S以及穿透区域T的面积大小分别等于两个相邻子像素的面积大小,因此当边缘电场效应产生而使得屏障区域S的面积变大时,像素42的子像素42-1以及像素42的子像素42-2所发出的部分色光会各自被左上方变大后的屏障区域S以及右上方变大后的屏障区域S所遮蔽,因此像素42的子像素42-1所发出的蓝色光B以及像素42的子像素42-2所发出的红色光R的出光量会被等量地减少,因此可以改善色偏的问题。
承上述,由于在图4中每一个像素仅包含二个子像素,此二个子像素可分别提供第一颜色信息以及第二颜色信息,本领域技术人员可知一般是透过至少三个不同的颜色信息以产生彩色画面,因此在本实施例中除了采用上述的第一颜色信息以及第二颜色信息以外,还采用了第三颜色信息进行颜色补偿以产生彩色画面。第三颜色信息是由与每一个像素所相邻的至少两个子像素所提供,或是由与每一个像素对角线上相邻的至少两个子像素所提供,以下将用图5来做详细说明。
图5为本发明另一实施例的显示器的示意图。为了方便说明,图5中仅示出显示器500的部分像素。如图5所示,像素50包含用以发出蓝色光B的子像素50-1以及用以发出红色光R的子像素50-2,因此在像素50中缺少用以发出绿色光G的子像素,而像素50所缺少的绿色光G的颜色信息便是由与像素50相邻的至少两个用以提供绿色光G的子像素所提供,例如是由与子像素51-2以及子像素52-1所共同提供,或是由子像素53-2以及子像素54-1所共同提供,也可以是由子像素53-2、子像素54-1、子像素55-2以及子像素56-1所共同提供,以用来对像素50所缺少的绿色光G的颜色信息做颜色补偿。
特别一提的是,前述的第一颜色信息包括第一显示亮度,第一显示亮度与提供第一颜色信息的子像素的面积成反比。前述的第二颜色信息包括第二显示亮度,第二显示亮度与提供第二颜色信息的子像素的面积成反比。前述的第三颜色信息包括由至少两个子像素所提供的多个第三显示亮度,每一个第三显示亮度与提供第三显示亮度的子像素的面积成反比。第一颜色信息例如是用以显示蓝色画面的颜色信息,第二颜色信息例如是用以显示红色画面的颜色信息,而第三颜色信息则例如是用以显示绿色画面的颜色信息。举例来说,请共同参照图3以及图4,图3中的像素31与图4中的像素41面积相同,但是图3中的像素31包含三个子像素31-1、31-2、31-3,而图4中的像素41仅包含两个子像素41-1、41-2,因此像素41中每一个子像素的面积为像素31中每一个子像素面积之二分之三,因此若欲使子像素31-1与子像素41-1所产生的颜色信息相等,则子像素41-1所需的显示亮度为子像素31-1所需的显示亮度之三分之二。
承上述,请配合参照图3及图5,由于像素50仅包含两个子像素50-1以及子像素50-2,因此像素50当中每一个子像素所需的显示亮度为像素31当中每一个子像素之三分之二,也就是像素50当中的每一个子像素所需的显示亮度可以较像素31当中的每一个子像素所需的显示亮度节省三分之一,而本发明即是利用节省之三分之一显示亮度对相邻的像素进行颜色补偿。
接下来将以图5中的像素50以及多个矩阵式来对颜色补偿进行说明。首先说明的是,当显示二维画面时的颜色补偿方式。当子像素52-1以及子像素51-2对像素50所缺少的绿色光G的颜色信息做颜色补偿时,可以分别用矩阵A1以及A2来表示:
矩阵A1当中的2/3是表示子像素52-1的显示亮度为图3中任一个子像素显示亮度之三分之二,相较的下节省了三分之一的显示亮度,而节省之三分之一显示亮度可用以对像素50做颜色补偿,也就是矩阵A1当中所示的1/3。类似地,矩阵A2当中所示的2/3是表示子像素51-2的显示亮度为图3中任一个子像素显示亮度之三分之二,相较的下节省了三分之一的显示亮度,而节省之三分之一显示亮度则同样用以对像素50做颜色补偿,也就是矩阵A2当中所示的1/3。根据上述可知,由于子像素52-1以及子像素51-2所节省之三分之一显示亮度共同对像素50做绿色光G的颜色补偿,因此像素50透过颜色补偿可以得到相较于图3中任一个发出绿色光G的子像素之三分之二显示亮度,但是由于图5中每个子像素的面积为图3中每个子像素面积之二分之三,因此得到的颜色信息仍然会等同于图3中每个子像素的颜色信息,因而能够对一个像素中仅有两个子像素所缺少的颜色信息做补偿而进行正常的颜色显示。以上为借由相邻两个子像素所提供的第三颜色信息所做的说明。
除了可以借由上述与目标像素(例如像素50)相邻的两个子像素(例如子像素52-1、51-2)所提供的第三颜色信息对目标像素做颜色补偿之外,本发明还可以借由与目标像素对角线上相邻的至少两个像素中的子像素对目标像素做颜色补偿。且特别一提的是,由于在显示三维画面时,目标像素的上下左右四个相邻像素中的子像素会各自被对应的屏障区域所遮蔽,因此在显示三维画面的状况的下便无法借由与目标像素的相邻像素中的子像素来对目标像素做颜色补偿,必须借由与目标像素对角线上相邻的多个像素中的子像素所提供的第三颜色信息才能达到颜色补偿的效果。因此,接下来将介绍如何借由相邻四个像素中对应的子像素所提供的第三颜色信息来对像素50做颜色补偿,且特别是借由对角线上相邻的四个子像素53-2、54-1、55-2、56-1。需要注意的是,本实施例中虽然是以与像素50对角线上相邻的四个子像素53-2、54-1、55-2、56-1来做说明,但熟知本领域的技术人员当可理解亦可以仅借由与像素50对角线上相邻的两个子像素来达到颜色补偿的效果,因此以下的详细说明仅为举例而已,本发明并不以此为限。
呈上述,当子像素53-2、子像素54-1、子像素55-2以及子像素56-1共同对像素50提供第三颜色信息,也就是提供像素50所缺少的绿色光G的颜色信息时,可以分别用矩阵A3、A4、A5、A6来表示:
以矩阵A3为例,其表示子像素53-2对像素50做颜色补偿,当中的2/3是表示子像素53-2的显示亮度为图3中任一个子像素显示亮度之三分之二,相较的下节省了三分之一的显示亮度,但是由于在此例当中是透过四个子像素做颜色补偿,因此每一个子像素需要提供的显示亮度为仅用两个子像素做颜色补偿时的一半,也就是矩阵A3中所示的1/6。以矩阵A4为例,其表示子像素54-1对像素50做颜色补偿,当中的2/3是表示子像素53-2的显示亮度为图3中任一个子像素显示亮度之三分之二,相较的下节省了三分之一的显示亮度,但是由于在此例当中是透过四个子像素做颜色补偿,因此每一个子像素需要提供的显示亮度为仅用两个子像素做颜色补偿时的一半,也就是矩阵A4中所示的1/6。以矩阵A5为例,其表示子像素55-2对像素50做颜色补偿,当中的2/3是表示子像素55-2的显示亮度为图3中任一个子像素显示亮度之三分之二,相较的下节省了三分之一的显示亮度,但是由于在此例当中是透过四个子像素做颜色补偿,因此每一个子像素需要提供的显示亮度为仅用两个子像素做颜色补偿时的一半,也就是矩阵A3中所示的1/6。以矩阵A6为例,其表示子像素56-1对像素50做颜色补偿,当中的2/3是表示子像素56-1的显示亮度为图3中任一个子像素显示亮度的三分之二,相较之下节省了三分之一的显示亮度,但是由于在此例当中是透过四个子像素做颜色补偿,因此每一个子像素需要提供的显示亮度为仅用两个子像素做颜色补偿时的一半,也就是矩阵A3中所示的1/6。根据上述可知,由于子像素53-2、子像素54-1、子像素55-2以及子像素56-1各自将所节省的三分之一显示亮度的一半共同提供给像素50做绿色光G的颜色补偿,因此像素50透过颜色补偿可以得到相较于图3中任一个发出绿色光G的子像素的三分之二显示亮度,但是由于图5中每个子像素的面积为图3中每个子像素面积的二分之三,因此得到的颜色信息仍然会等同于图3中每个子像素的颜色信息,因而能够对一个像素中仅有两个子像素所缺少的颜色信息做补偿而进行正常的颜色显示。
此外,本发明还提供了一种信号处理的方式对显示器显示三维画面的色偏现象做补偿。请参照图1C,在图1C中,每一个斜线区域以及每一个空白区域各自包含了一个像素,而每一个像素中包含了三个子像素,该多个子像素例如是用以发出红色光R的子像素10-1、用以发出绿色光G的子像素10-2以及用以发出蓝色光B的子像素10-3。每一个子像素的形状为长边与短边的长度比为三比一的长方形,每一个斜线区块用以遮蔽对应像素所发出的色光,每一个空白区域用以透射对应像素所发出的色光,每一个斜线区域以及每一个空白区块的面积是等同于每一个像素的面积,其中,每一个子像素的显示面积以及发光亮度的乘积相等,因此当显示器产生色偏现象时,借由调整对应子像素的发光亮度即可以消除色偏现象,以下将进一步做说明。当边缘电场效应发生时,斜线区域的面积会变大而使得例如是子像素10-1中左边部分区域以及子像素10-3中右边的部分区域受到遮蔽,因此,子像素10-1以及子像素10-3所分别发出的红色光R以及蓝色光B会被变大的斜线区域所遮蔽而使得出光量减少例如是X%。由于子像素10-2并不会受到变大的斜线区域所遮蔽,所以其出光量并不会受到边缘电场效应的影响而减少。因此,若是将子像素10-2所发出的绿色光G的出光量也对应地减少X%,便可以使每一个子像素的出光量相等而避免色偏现象的发生。
综上所述,本发明借由子像素以及屏障区域面积以及穿透区域面积做对应的设计而达成改善色偏的功效,例如是当一个像素具有三个子像素或是当一个像素仅具有两个子像素的情况下,将屏障区域以及穿透区域的面积设计为等同于相邻两个子像素的面积,如此一来变会使得在边缘电场效应下使每个子像素的出光量相等,进而改善色偏现象。而在一个像素仅包含两个子像素的情况下,本发明透过子像素面积以及显示亮度之间的反比关系而能够得到与包含三个子像素的像素相同的颜色信息,并借此关系进行颜色补偿而使得仅有两个子像素的像素仍然能够正常显示颜色信息。即使屏障区域以及穿透区域的面积等同于三个相邻子像素的面积,本发明还可以透过信号处理的方式,将未受边缘电场效应所影响的子像素的出光量做对应的调整,使得每一个子像素的出光量相等,因而同样可以达到消除色偏现象的效果。
Claims (8)
1.一种显示器,适用于显示一二维或三维画面,其特征在于,该显示器包括:
一显示单元,具有多个像素,每一个像素包含多个子像素;以及
一屏障单元,与该显示单元平行设置,该屏障单元为可切换地操作于一屏障模式以及一穿透模式之间,当该显示器显示该三维画面时,该屏障单元是操作于该屏障模式以遮蔽由部分该多个子像素所发出的色光,当该显示器显示该二维画面时,该屏障单元是操作于该穿透模式以透射出由所有该多个子像素所发出的色光;
其中,当操作于该屏障模式时,该屏障单元具有多个屏障区域以及多个穿透区域,且每一个屏障区域以及每一个穿透区域的面积大小是等同于该多个子像素中至少两个子像素的面积大小,以遮蔽由部分该多个子像素所发出的色光。
2.根据权利要求1所述的显示器,其特征在于,该多个屏障区域以及该多个穿透区域是交错排列,该多个屏障区域在边长上彼此互不相邻且在对角线上彼此相邻,该多个穿透区域在边长上彼此互不相邻且在对角线上彼此相邻。
3.根据权利要求2所述的显示器,其特征在于,每一个像素包含三个不同颜色的子像素,每一个子像素的形状为长边与短边的长度比为三比一的长方形,每一个屏障区域以及每一个穿透区域的面积是等同于每一个像素的中相邻两个子像素的面积。
4.根据权利要求2所述的显示器,其特征在于,每一个像素包含两个不同颜色的子像素,每一个子像素的形状为长边与短边的长度比为二比一的长方形,每一个屏障区域以及每一个穿透区域的面积是等同于每一个像素的面积。
5.根据权利要求4所述的显示器,其特征在于,每一个像素中的两个子像素具有一第一颜色信息以及一第二颜色信息,每一个像素可借由该第一颜色信息、该第二颜色信息以及一第三颜色信息而显示一彩色画面,该第三颜色信息是由与每一个像素所相邻的至少两个子像素所提供。
6.根据权利要求5所述的显示器,其特征在于,当该显示器显示该三维画面时,该第三颜色信息是由与每一个像素对角线上相邻的至少两个子像素所提供。
7.根据权利要求6所述的显示器,其特征在于,该第一颜色信息包括一第一显示亮度,该第一显示亮度与提供该第一颜色信息的子像素的面积成反比,该第二颜色信息包括一第二显示亮度,该第二显示亮度与提供该第二颜色信息的子像素的面积成反比,该第三颜色信息包括由该多个至少两个子像素所提供的多个第三显示亮度,每一个第三显示亮度与提供该第三显示亮度的子像素的面积成反比,每一个第三显示亮度与提供该第三颜色信息的子像素的数量成反比。
8.根据权利要求2所述的显示器,其特征在于,每一个像素包含三个不同颜色的子像素,每一个子像素的形状为长边与短边的长度比为三比一的长方形,每一个屏障区域以及每一个穿透区域的面积是等同于每一个像素的面积,其特征在于,,该多个子像素的显示面积以及发光亮度的乘积相等,当该显示器产生一色偏现象时,调整对应子像素的发光亮度以消除该色偏现象。
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