增進亮度一致性的控制方法及亮度校正控制器與顯示裝置的製作方法

2023-04-24 21:37:36 1

專利名稱：增進亮度一致性的控制方法及亮度校正控制器與顯示裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種增進亮度一致性的控制方法及相關亮度校正控制器與顯示裝置， 特別是涉及一種利用有限的亮度查找表，可使所有像素都得到亮度校正的控制方法及相關 亮度校正控制器與顯示裝置。
背景技術：
隨著視訊科技的不斷發展，消費者對顯示裝置的質量要求不斷提高。一般而言，衡 量一個顯示裝置的質量有數個面向，比如說，顯示裝置必須穩定可靠，畫質清晰。其中，為提 高畫質清晰度，顯示裝置必須具備高解析度及良好的色彩質量，此外還必須對畫面亮度的 均勻性(或稱為亮度的一致性)儘量做到盡善盡美。若以液晶顯示裝置為例，由於背光裝 置的亮度分布不夠均勻，以及用來驅動像素的電壓值及像素中液晶光學特性的差異，致使 一般液晶顯示裝置的亮度表現無法達到良好的一致性，因此需要藉由其它方法補償，使亮 度能夠均勻。從一般消費者的角度而言，若以肉眼仔細觀察一個未經亮度校正的液晶顯示 裝置，便可發現液晶顯示裝置中不同的顯示區域之間的亮度表現常不盡相同，若進一步以 光度計加以量測，則可發現不同像素於表現相同灰度數據時，其亮度值常有不小的差別。其 中，在畫面的中間區域及邊緣區域，亮度的差別尤其明顯。為使顯示裝置的亮度均勻性能夠 達到一定的標準，首先必須於顯示裝置的產品設計階段，加入可供亮度校正的電路及功能， 並於顯示裝置的生產過程中加入嚴謹的亮度校正程序。最後，當顯示裝置於正常模式操作 時，顯示裝置能夠對輸入的影像數據進行亮度校正(或稱為亮度補償)，使畫面中所有像素 的亮度均勻性能夠符合高畫質的標準。亮度校正的目的在於使顯示裝置的任意兩個像素的輸入灰度值為相同時，兩個像 素所輸出的亮度值也儘可能地相同。但是由於種種因素，一個未經亮度校正的顯示裝置的 任意兩像素之間，其於輸入灰度值相同時所輸出的亮度通常不會相等，甚至有很大的誤差， 因此必須經過一亮度校正的程序，以提高亮度的均勻性。亮度校正的做法在於對所輸入的 灰度值進行調整，產生一新的灰度值，使兩個像素所輸入的灰度值為相同時，其所輸出的亮 度也儘可能相同。而新的灰度值與原輸入的灰度值之間的差距，稱為亮度校正值SE。一般 而言，由於畫面的中的像素總數相當驚人，若要進行像素與像素之間的亮度校正，則完成一 顯示裝置所需的校正時間將會相當漫長，一般需要數小時至數十小時不等，時間成本非常 可觀。同時，完成亮度校正後，顯示裝置必須存有對應於所有像素的所有灰度的亮度校正值 SE，因此所需的存儲空間較大，而需使用一外部的動態隨機存取存儲器(dynamic RAM)，成 本也較高。

發明內容
因此，本發明的主要目的是提供一種用來增進亮度一致性的控制方法及相關亮度 校正控制器與顯示裝置。本發明揭示一種增進一顯示裝置的亮度一致性的控制方法，該顯示裝置的一面板包含有多個取樣像素，每一取樣像素對應於該面板的一取樣坐標值，該控制方法包含有接 收一輸入像素；根據該輸入像素對應於該面板的一坐標值及該多個取樣像素的多個取樣坐 標值，判斷該輸入像素的多個相鄰取樣像素；取得該多個相鄰取樣像素的多個亮度查找表， 每一亮度查找表包含一相鄰取樣像素的多個亮度校正值；根據該輸入像素所對應的一灰度 值，分別於該多個亮度查找表的每一亮度查找表中取得對應於該灰度值的一特定亮度校正 值；以及根據該輸入像素所對應的該坐標值、該多個相鄰取樣像素的取樣坐標值及該多個 特定亮度校正值，計算該輸入像素的一亮度校正值。本發明還揭示一種增進一顯示裝置的亮度一致性的亮度校正控制器，該顯示裝置 的一面板包含有多個取樣像素，每一取樣像素對應於該面板的一取樣坐標值，該亮度校正 控制器包含有一接收端，用來接收一輸入像素；一相鄰取樣像素判斷單元，用來根據該輸入 像素對應於該面板的一坐標值及該多個取樣像素的多個取樣坐標值，判斷該輸入像素的多 個相鄰取樣像素；一查找表讀取單元，用來取得該多個相鄰取樣像素的多個亮度查找表，每 一亮度查找表包含一相鄰取樣像素的多個亮度校正值；一校正值讀取單元，用來根據該輸 入像素所對應的一灰度值，分別於該多個亮度查找表的每一亮度查找表中取得對應於該灰 度值的一特定亮度校正值；以及一補償計算單元，用來根據該輸入像素所對應的該坐標值、 該多個相鄰取樣像素的取樣坐標值及該多個特定亮度校正值，計算該輸入像素的一亮度校 正值。本發明還揭示一種增進亮度一致性的顯示裝置，包含有一面板，包含有多個取樣 像素，每一取樣像素對應於該面板的一取樣坐標值；一影像接收單元，用以接收多個輸入像 素；以及一亮度校正控制器，包含有一相鄰取樣像素判斷單元，用來根據該多個輸入像素的 一輸入像素對應於該面板的一坐標值及該多個取樣像素的多個取樣坐標值，判斷該輸入像 素的多個相鄰取樣像素；一查找表讀取單元，用來取得該多個相鄰取樣像素的多個亮度查 找表，每一亮度查找表包含一相鄰取樣像素的多個亮度校正值；一校正值讀取單元，用來根 據該輸入像素所對應的一灰度值，分別於該多個亮度查找表的每一亮度查找表中取得對應 於該灰度值的一特定亮度校正值；以及一補償計算單元，用來根據該輸入像素所對應的該 坐標值、該多個相鄰取樣像素的取樣坐標值及該多個特定亮度校正值，計算該輸入像素的 一亮度校正值。


圖1為根據本發明實施例的一具有亮度校正功能的顯示裝置的架構示意圖。
圖2A及2B為一輸入像素及於畫面中4個鄰近取樣像素的位置關係的示意圖
圖3為根據本發明的增進顯示裝置亮度均勻性的控制方法的一流程示意圖。
附圖符號說明
PANEL面板
10顯示裝置
102亮度校正控制器
100影像接收單元
220查找存儲器
222相鄰取樣像素判斷單元
22422823023230
查找表讀取單元 校正值讀取單元 補償計算單元 校正輸出單元 控制流程300、302、304、306、308、310、312 步驟
具體實施例方式為了減少顯示裝置的校正時間，本發明的發明人在臺灣專利申請第098125483號 中揭示了一亮度校正方法，其是利用一轉換函數進行坐標轉換，將像素的亮度與灰度之間 原有的指數關係，經由坐標轉換之後，在新的坐標之中轉變成為一種線性關係。如此一來， 可利用線性內插法，推導出每一取樣像素中其它未經實際量測的亮度與灰度關係，成為每 一取樣像素專屬的線性校正函數。接著，將取樣像素的線性校正函數與基準像素的線性校 正函數比較，可判斷每一取樣像素的每一灰度值與調整後的新灰度值之間的關係，即亮度 校正值SE，並據以計算、推導出每一取樣像素的亮度查找表(Gamma Table)。由於畫面上 的取樣像素數通常僅佔畫面中總像素數的極小比例(一般而言，總像素數約為數百萬或數 十萬，而取樣像素數約為數千或數百)，因而可以使顯示裝置所需的校正時間大幅減少。然 而，當顯示裝置於正常模式操作時，包括取樣像素在內的所有像素都需要進行亮度校正，因 此本發明揭示如何利用每一取樣像素的亮度查找表，對所有像素進行亮度校正。請參考圖1，圖1為根據本發明實施例的一具有亮度校正功能的顯示裝置10的架 構示意圖。顯示裝置10包含有一面板PANEL、一影像接收單元100及一亮度校正控制器 102。面板PANEL包含有多個顯示單元依序排列成一矩陣，且部分顯示單元被定義為取樣像 素SP_1 SP_M。影像接收單元100用來從外部影像訊號流中的影像灰度數據，接收對應 於面板PANEL的所有顯示單元的輸入像素INP_1 INP_n。亮度校正控制器202用來對所 接收的輸入像素INP_1 INP_n執行亮度校正，其包含有一查找存儲器220、一相鄰取樣像 素判斷單元222、一查找表讀取單元224、一校正值讀取單元228、一補償計算單元230及一 校正輸出單元232。查找存儲器220用來儲存對應於取樣像素SP_1 SP_M的亮度查找表 (Gamma Table) GAT_1 GAT_M，任一亮度查找表GAT_x包含有一對應取樣像素SP_x的多個 亮度校正值，其較佳地是根據臺灣專利申請第098125483號所取得，但不以此為限。相鄰取 樣像素判斷單元222用來根據某一輸入像素INP_i的坐標值與取樣像素SP_1 SP_M的坐 標值，判斷取樣像素SP_1 SP_M中與輸入像素INP_i相鄰的取樣像素SP_a、SP_b、SP_c、 SP_d。查找表讀取單元224用來由查找存儲器220中讀取對應於取樣像素SP_a、SP_b、SP_ c、SP_d的亮度查找表GAT_a、GAT_b、GAT_c、GAT_d。校正值讀取單元228用來根據輸入像 素INP_i所對應的一灰度值GL_i，分別於亮度查找表GAT_a、GAT_b、GAT_c、GAT_d中取得對 應於灰度值GL_i的亮度校正值SE_a、8E_b> 8 E_c, 8 E_d0補償計算單元230根據輸入 像素INP_i及取樣像素SP_a、SP_b、SP_c、SP_d所對應的坐標值及亮度校正值5 E_a、6 E_ b、6E_c, S E_d，計算輸入像素INP_i的亮度校正值SE_i。最後，校正輸出單元232計算 灰度值GL_i及亮度校正值5 E_i之和，並將結果輸出至面板PANEL。簡單來說，當影像接收單元100接收到輸入像素INP_i時，相鄰取樣像素判斷單元222先判斷出與輸入像素INP_i相鄰的取樣像素SP_a、SP_b、SP_c、SP_d，使查找表讀取單 元224可由查找存儲器220中取得對應的亮度查找表GAT_a、GAT_b、GAT_c、GAT_d。校正值 讀取單元228再從亮度查找表GAT_a、GAT_b、GAT_c、GAT_d中，取得與輸入像素INP_i的灰 度值GL_i相關的亮度校正值5E_a, 5E_b> δ E_c, δ E_d。補償計算單元230則根據輸入 像素INP_i與取樣像素SP_a、SP_b、SP_c、SP_d的坐標值及亮度校正值δ E_a、δ E_b、δ E_ c、δΕ_(1，計算輸入像素INP_i的亮度校正值δ E_i，並通過校正輸出單元232輸出輸入像 素INP_i的校正結果(GL_i+ δ E_i)至面板PANEL。換句話說，亮度校正控制器102是根據 輸入像素INP_i的相鄰取樣像素SP_a SP_d的亮度查找表GAT_a GAT_d，判斷輸入像素 INP_i的亮度校正值SE_i。如此一來，只要利用儲存於查找存儲器220中面板PANEL部分 像素(即取樣像素SP_1 SP_M)的亮度查找表，即可對所有像素進行亮度校正。需注意的是，圖1所示的顯示裝置10為本發明的實施例，本領域的技術人員可據 以做不同的修飾，而不限於此。舉例來說，與輸入像素INP_i相鄰的取樣像素SP_a SP_d 不限於4個，亦可以是其它數量，如6、8等。此外，補償計算單元230計算輸入像素INP_i 的亮度校正值δ E_i的方法，較佳地可通過一加權和方式，亦即根據輸入像素INP_i與取樣 像素SP_a SP_d的坐標值，判斷輸入像素INP_i與取樣像素SP_a SP_d的距離，再據以 計算亮度校正值S E_a、δ E_b、δ E_c、δ E_d對應於亮度校正值δ E_i的加權值，以得出亮 度校正值SE_i。也就是說，當輸入像素1呢」與某一相鄰取樣像素的距離愈大，則該相鄰 取樣像素的亮度校正值貢獻至亮度校正值SE_i的加權值將愈小；反之，若距離愈近的話， 則所對應的加權值將愈大。舉例來說，請參考圖2A及圖2B，圖2A及圖2B分別為輸入像素 INP_1、INP_2與取樣像素SP_a SP_d的位置關係的示意圖。在圖2A中，輸入像素INP_1 位於取樣像素SP_a SP_d的中心位置，因此，亮度校正值δ E_a δ E_d的加權值皆為 0. 25。而在圖2B中，輸入像素INP_2位於較偏向取樣像素SP_a的位置，則根據圖2B中所 標示的距離，亮度校正值δ E_a δ E_d的加權值成為0. 375,0. 125,0. 25及0. 25。除此之外，在圖1中，查找表讀取單元224用來讀取查找存儲器220中所儲存的亮 度查找表，而根據不同系統需求或數據量，查找存儲器220的設計亦可有其它變化。例如， 若亮度查找表GAT_1 GAT_M的數據量較少，則查找存儲器220可由一內建的快閃記憶體(flash memory)實現；反之，若亮度查找表GAT_1 GAT_M的數據量較大，則可增加一外接的動態 隨機存取存儲器(dynamic RAM)來實現查找存儲器220。除此之外，查找表讀取單元224與 校正值讀取單元228之間可額外增加一高速緩存，如靜態隨機存取存儲器(static RAM), 用來增加數據讀取速度。例如，若亮度查找表GAT_1 GAT_M的數據量較少，則於開機時，查 找表讀取單元224可將存於查找存儲器220的亮度查找表GAT_1 GAT_M(包含GAT_a GAT_d)，傳送到高速緩存中。相反地，若亮度查找表GAT_1 GAT_M&數量較多，所需要的 存儲器容量較大，則高速緩存可用來暫存查找表讀取單元224所讀出的亮度查找表GAT_a、 GAT_b、GAT_c、GAT_d。需注意的是，前述是說明亮度校正控制器102可能的儲存接口，其與 本發明的主要精神並不衝突，本領域的技術人員可根據不同系統需求，做適當的變化。本發明的主要概念在於根據一輸入像素的相鄰取樣像素的亮度查找表中對應於 該輸入像素的灰度值的亮度校正值，判斷該輸入像素的亮度校正值。如此一來，只要利用部 分像素(即取樣像素)的亮度查找表，即可對所有像素進行亮度校正。關於顯示裝置10的運作方式，可進一步歸納為一控制流程30，如圖3所示。控制流程30包含有以下步驟步驟300:開始。步驟302 相鄰取樣像素判斷單元222根據輸入像素INP_i及取樣像素SP_1 SP_ M的坐標值，判斷輸入像素INP_i的相鄰取樣像素SP_a、SP_b、SP_c、SP_d。步驟304 查找表讀取單元224取得亮度查找表GAT_a、GAT_b、GAT_c、GAT_d。步驟306 校正值讀取單元228根據輸入像素INP_i的灰度值GL_i，分別於亮度查 找表GAT_a、GAT_b、GAT_c、GAT_d中取得對應於灰度值GL_i的亮度校正值δ E_a、δ E_b、 δE_c、 δE_d。步驟308 補償計算單元230根據輸入像素INP_i及取樣像素SP_1 SP_M的坐 標值及亮度校正值SE_a、5E_b> SE_c、δ E_d，計算輸入像素INP_i的亮度校正值δΕ_ 。步驟310 校正輸出單元232計算灰度值GL_i及亮度校正值δ E_i之和，並將結 果輸出至面板PANEL。步驟312:結束。控制流程30的詳細說明可參考前述，在此不贅述。本發明是利用取樣像素的亮度查找表，計算、推導出其它像素的亮度校正值，因此 可對所有的輸入像素進行亮度校正。當然，除了適用於亮度訊號外，本發明亦可適用於對某 一顏色訊號的亮度校正，並有等同的功效。綜上所述，利用有限的亮度查找表，本發明可使畫面中的每一像素都得到亮度校 正，除了可使畫面中所有像素的亮度均勻性能夠符合高畫質的標準，同時可減少存儲器需 求，以降低成本。以上所述僅為本發明的較佳實施例，凡依本發明的權利要求所做的均等變化與修 飾，皆應屬本發明的涵蓋範圍。
權利要求
1.一種增進一顯示裝置的亮度一致性的控制方法，該顯示裝置的一面板包含有多個取 樣像素，每一取樣像素對應於該面板的一取樣坐標值，該控制方法包含有接收一輸入像素；根據該輸入像素對應於該面板的一坐標值及該多個取樣像素的多個取樣坐標值，判斷 該輸入像素的多個相鄰取樣像素；取得該多個相鄰取樣像素的多個亮度查找表，每一亮度查找表包含一相鄰取樣像素的 多個亮度校正值；根據該輸入像素所對應的一灰度值，分別於該多個亮度查找表的每一亮度查找表中取 得對應於該灰度值的一特定亮度校正值；以及根據該輸入像素所對應的該坐標值、該多個相鄰取樣像素的取樣坐標值及該多個特定 亮度校正值，計算該輸入像素的一亮度校正值。
2.如權利要求1所述的控制方法，其還包含儲存對應於該多個取樣像素的亮度查找表。
3.如權利要求1所述的控制方法，其中根據該輸入像素所對應的該坐標值、該多個相 鄰取樣像素的取樣坐標值及該多個特定亮度校正值，計算該輸入像素的該亮度校正值，包 含有根據該輸入像素所對應的該坐標值及該多個相鄰取樣像素的取樣坐標值，計算該輸入 像素與該多個相鄰取樣像素的多個距離；以及根據該多個距離，以一加權和的方式，計算該多個特定亮度校正值對應於該輸入像素 的該亮度校正值的多個加權值，以計算該輸入像素的該亮度校正值。
4.如權利要求1所述的控制方法，還包含有計算該輸入像素的該灰度值及該輸入像素的該亮度校正值之和；以及輸出該灰度值及 該亮度校正值的和至該面板，以顯示該輸入像素。
5.一種增進一顯示裝置的亮度一致性的亮度校正控制器，該顯示裝置的一面板包含有 多個取樣像素，每一取樣像素對應於該面板的一取樣坐標值，該亮度校正控制器包含有一接收端，用來接收一輸入像素；一相鄰取樣像素判斷單元，用來根據該輸入像素對應於該面板的一坐標值及該多個取 樣像素的多個取樣坐標值，判斷該輸入像素的多個相鄰取樣像素；一查找表讀取單元，用來取得該多個相鄰取樣像素的多個亮度查找表，每一亮度查找 表包含一相鄰取樣像素的多個亮度校正值；一校正值讀取單元，用來根據該輸入像素所對應的一灰度值，分別於該多個亮度查找 表的每一亮度查找表中取得對應於該灰度值的一特定亮度校正值；以及一補償計算單元，用來根據該輸入像素所對應的該坐標值、該多個相鄰取樣像素的取 樣坐標值及該多個特定亮度校正值，計算該輸入像素的一亮度校正值。
6.如權利要求5所述的亮度校正控制器，其還包含一查找存儲器，用來儲存對應於該 多個取樣像素的亮度查找表。
7.如權利要求6所述的亮度校正控制器，其中該查找表讀取單元是讀取該查找存儲 器，以取得該多個相鄰取樣像素的該多個亮度查找表。
8.如權利要求5所述的亮度校正控制器，其中該查找存儲器是一動態隨機存取存儲
9.如權利要求5所述的亮度校正控制器，其還包含一高速緩存，耦接於該查找表讀取 單元與該校正值讀取單元之間，用來暫存該多個相鄰取樣像素的該多個亮度查找表。
10.如權利要求9所述的亮度校正控制器，其中該高速緩存是一靜態隨機存取存儲器。
11.如權利要求5所述的亮度校正控制器，其中該補償計算單元是用來根據該輸入像 素所對應的該坐標值及該多個相鄰取樣像素的取樣坐標值，計算該輸入像素與該多個相鄰 取樣像素的多個距離，並根據該多個距離，以一加權和方式，計算該多個特定亮度校正值對 應於該輸入像素的該亮度校正值的多個加權值，以計算該輸入像素的該亮度校正值。
12.如權利要求5所述的亮度校正控制器，其還包含一校正輸出單元，耦接於該補償 計算單元與該面板之間，用來計算該輸入像素的該灰度值及該輸入像素的該亮度校正值之 和，並將計算結果輸出至該面板。
13.—種增進亮度一致性的顯示裝置，包含有一面板，包含有多個取樣像素，每一取樣像素對應於該面板的一取樣坐標值；一影像接收單元，用以接收多個輸入像素；以及一亮度校正控制器，包含有一相鄰取樣像素判斷單元，用來根據該多個輸入像素的一輸入像素對應於該面板的一 坐標值及該多個取樣像素的多個取樣坐標值，判斷該輸入像素的多個相鄰取樣像素；一查找表讀取單元，用來取得該多個相鄰取樣像素的多個亮度查找表，每一亮度查找 表包含一相鄰取樣像素的多個亮度校正值；一校正值讀取單元，用來根據該輸入像素所對應的一灰度值，分別於該多個亮度查找 表的每一亮度查找表中取得對應於該灰度值的一特定亮度校正值；以及一補償計算單元，用來根據該輸入像素所對應的該坐標值、該多個相鄰取樣像素的取 樣坐標值及該多個特定亮度校正值，計算該輸入像素的一亮度校正值。
14.如權利要求13所述的顯示裝置，其還包含一查找存儲器，用來儲存對應於該多個 取樣像素的亮度查找表。
15.如權利要求14所述的顯示裝置，其中該查找表讀取單元是讀取該查找存儲器，以 取得該多個相鄰取樣像素的該多個亮度查找表。
16.如權利要求15所述的顯示裝置，其中該查找存儲器是一動態隨機存取存儲器。
17.如權利要求13所述的顯示裝置，其還包含一高速緩存，耦接於該查找表讀取單元 與該校正值讀取單元之間，用來暫存該多個相鄰取樣像素的該多個亮度查找表。
18.如權利要求17所述的顯示裝置，其中該高速緩存是一靜態隨機存取存儲器。
19.如權利要求13所述的顯示裝置，其中該補償計算單元是用來根據該輸入像素所對 應的該坐標值及該多個相鄰取樣像素的取樣坐標值，計算該輸入像素與該多個相鄰取樣像 素的多個距離，並根據該多個距離，以一加權和方式，計算該多個特定亮度校正值對應於該 輸入像素的該亮度校正值的多個加權值，以計算該輸入像素的該亮度校正值。
20.如權利要求13所述的顯示裝置，其還包含一校正輸出單元，耦接於該補償計算單 元與該面板之間，用來計算該輸入像素的該灰度值及該輸入像素的該亮度校正值之和，並 將計算結果輸出至該面板。
全文摘要
本發明涉及增進亮度一致性的控制方法及亮度校正控制器與顯示裝置。其中用來增進顯示裝置的亮度一致性的控制方法，該顯示裝置的一面板包含有多個取樣像素，每一取樣像素對應於該面板的一取樣坐標值，該控制方法包含有接收一輸入像素；根據該輸入像素的一坐標值及該多個取樣像素的取樣坐標值，判斷該輸入像素的相鄰取樣像素；取得該相鄰取樣像素的亮度查找表，每一亮度查找表包含一相鄰取樣像素的亮度校正值；根據該輸入像素所對應的灰度值，分別於亮度查找表的中取得對應於該灰度值的特定亮度校正值；以及根據該輸入像素的坐標值、相鄰取樣像素的取樣坐標值及特定亮度校正值，計算該輸入像素的亮度校正值。
文檔編號H04N5/57GK101996618SQ20091016832
公開日2011年3月30日 申請日期2009年8月27日 優先權日2009年8月27日
發明者陳星全 申請人:聯詠科技股份有限公司