改善等離子平面顯示器上色溫及色偏差的補償方法

2023-10-22 23:36:52 1

專利名稱：改善等離子平面顯示器上色溫及色偏差的補償方法
技術領域：
本發明涉及一種動態調整輸入圖像信號的強度以改善等離子平面顯示器上色溫及色偏差的補償方法，尤指一種利用配色定律(laws of color matching)，通過數值運算計算出每一像點因發光效率改變，其對應的三色放電單元所產生的色光亮度變化，並以其做為增益值，動態增加或降低各該放電單元的輸入圖像信號的強度，以調整所產生的紅色、綠色或藍色色光的亮度，令其恰可中和各該放電單元內，因發光效率改變，所產生的色溫及色偏差變化。
在傳統交流放電型等離子平面顯示器10的製作技術中，參閱

圖1所示，主要在二玻璃基板11、12上製作不同作用層，再將二者的周邊封合，並在其間的放電空間中，封入依一定比例混合的特殊氣體(如氦(He)、氖(Ne)、氙(Xe)或氬(Ar))，該結構中面向觀看者的基板為前基板11，該前基板11內側依序布設有複數條平行的透明電極111、輔助(bus)電極112、誘電層113及保護層114，其對應的背基板12上則依序布設有複數條平行的定址(data)電極121、誘電層124、複數條平行排列的阻隔壁122及均勻塗布的螢光體123，當施加電壓於相關位置的該等電極111、112、121時，對應位置的誘電層113、124將於相鄰阻隔壁間所形成的對應放電單元(Cell)13內放電，令該螢光體123感應出對應的色光。
請參閱圖2、3、4，在傳統等離子平面顯示器10中，該螢光體123的發光效率會隨面板溫度或等離子平面顯示器的操作頻率而改變。令等離子平面顯示器10的面板上色溫及色偏差發生變化(偏移)，造成該面板呈現出較差的顯示品質；該操作頻率乃指該等放電單元(Cell)13在單位時間內的放電次數，放電次數越多，則操作頻率越高，再看圖2所示，該螢光體123在越高的操作頻率中，其發光效率越差，尤其是，綠色的螢光體上，此一現象最為嚴重，故在傳統等離子平面顯示器的面板溫度或操作頻率愈高時，將產生圖像色溫及色偏差不佳的現象，令其無法呈現較佳的圖像。
為改進以上現有技術的缺點，特開發設計出本發明的改善等離子平面顯示器上色溫及色偏差的補償方法，其目的就是使等離子平面顯示器上不會因面板溫度高或操作頻率改變而降低發光效率，從而使畫面能呈現出最佳圖像。
本發明的主要技術方案是利用配色定律(laws of color matching)，通過數值運算，計算出每一像點因發光效率改變，其上對應的三色放電單元所產生的色光亮度變化數值，並據以動態增加或降低各該放電單元的輸入圖像信號的強度，以調整所產生的紅色、綠色或藍色色光的亮度，令其恰可中和各該放電單元內，因發光效率改變，所產生的色溫及色偏差變化。
本發明的又一技術方案，系通過對塗布在該等放電單元處的三色螢光體，進行實驗，分析出各該放電單元內螢光粉的單位灰階，因面板溫度(或操作頻率)增加而降低的發光效率，並計算出各該放電單元應產生的紅色、綠色或藍色色光的增益值及各該增益值與面板溫度(或操作頻率)的關係，並建立一實驗數值的對照表，使該等離子平面顯示器的控制電路，可根據偵測元件所測量的面板溫度(或操作頻率)，在該對照表中選用對應的各該增益值，動態調整輸入各該放電單元的圖像信號強度，令其恰可補償該等放電單元的單位灰階因面板溫度(或操作頻率)增加，所降低的發光效率。
本發明的另一技術方案，是利用偵測元件，偵測出面板溫度或操作頻率對等離子平面顯示器所造成的影響，在圖像輸出前，利用其控制電路，調整各該放電單元的輸入圖像信號強度，令所產生的色光亮度，恰可補償因面板溫度或操作頻率的增加所減少的亮度。
使用本發明的改善等離子平面顯示器上色溫及色偏差的補償方法，可有效改善發光效率改變對等離子平面顯示器所造成的不良影響，使該面板上呈現出最佳色溫及最少色偏差的圖像。
以下為本發明的附圖圖1為傳統等離子平面顯示器的結構示意圖2為傳統等離子平面顯示器的螢光體發光效率與操作頻率的關係圖；圖3為傳統等離子平面顯示器的色溫與操作頻率的關係圖；圖4為傳統等離子平面顯示器的色偏差與操作頻率的關係圖；圖5為本發明的一實施例的處理流程示意圖。
圖中主要元件編號前基板 ……………11 背基板……………12透明電極 …………111輔助電極…………112誘電層………………113保護層……………114下面結合附圖對本發明做詳細說明在一般等離子平面顯示器上，由於所呈現的圖像是由數量龐大的像點(pixel)所組成(像點數量的多寡依等離子平面顯示器的解析度而定)，而任一像點(pixel)均由產生紅色(Red)、綠色(Green)和藍色(Blue)等三顏色的對應放電單元(Cell)組成，故，等離子平面顯示器在顯示圖像時，每一像點(pixel)所呈現的色彩，實際上，是由各該放電單元(Cell)產生的紅色、綠色及藍色等三色光所混合而成的色彩。
因此，若將等離子平面顯示器上每一像點的各該放電單元(Cell)所產生的紅色、綠色及藍色色光，分別以a、b、c代表其灰階值，且每一像點(pixel)所對應的三色放電單元(Cell)內螢光粉的單位灰階所產生的亮度，分別以R0、G0、B0表示，則紅色放電單元、綠色放電單元、藍色放電單元所產生的原始亮度，將可分別由下列公式(1)、(2)、(3)、(4)表示，在發光效率尚未產生變化以前，該面板上的每一像點的原始亮度可由下列公式(4)表示，像點中紅色、綠色及藍色的亮度比例由公式(5)表示紅色放電單元的亮度＝a×R0……(1)綠色放電單元的亮度＝b×G0……(2)藍色放電單元的亮度＝c×B0……(3)像點原始亮度＝紅色放電單元的亮度+綠色放電單元的亮度+藍色放電單元的亮度
＝a×R0+b×G0+c×B0……(4)紅色放電單元的亮度∶綠色放電單元的亮度∶藍色放電單元的亮度＝a×R0∶b×G0∶c×B0……(5)本發明為有效消除發光效率的變化對等離子平面顯示器在圖像色溫及色偏差上所造成的不良影響，乃利用Gassman配色定律(laws of color matching)，通過數值運算，其流程如圖5所示，計算出各該放電單元應產生的色光亮度，藉由增加或降低各該放電單元的輸入圖像信號(可為輸入電壓)強度，調整所產生的紅色、綠色或藍色色光的亮度，令其恰可中和光效率的變化對等離子平面顯示器上在圖像色溫及色偏差上所造成的不良影響，使畫面能呈現出最佳色純度及色溫的圖像。
本發明的一個實施例中，當等離子平面顯示器上紅色、綠色及藍色等三色放電單元，因面板溫度增加，其單位灰階所降低的發光亮度，分別以TR、TG、TB表示，則面板溫度上升後，紅色放電單元、綠色放電單元、藍色放電單元及像點的亮度，將可分別由下列公式(6)、(7)、(8)及(9)表示較高溫度下紅色放電單元的亮度＝a(R0-TR)……(5)較高溫度下綠色放電單元的亮度＝b(G0-TG)……(6)較高溫度下藍色放電單元的亮度＝c(B0-TB)……(7)較高溫度下像點亮度＝較高溫度下紅色放電單元的亮度+較高溫度下綠色放電單元的亮度+較高溫度下藍色放電單元的亮度＝aR0+bG0+cB0-aTR-bTG-cTB……(9)其中aTR、bTG、cTB即每一像點上紅色、綠色及藍色放電單元，因面板溫度增加所降低的亮度，即該等離子平面顯示器的色溫改變率，且為產生色偏差的主要因素。
本發明為有效改善該等放電單元的單位灰階，因面板溫度增加所降低的發光效率，及其對等離子平面顯示器在色溫及色偏差上所造成的不良影響，乃通過對塗布在該等放電單元處的三色螢光體，進行實驗，參閱圖5所示的流程，分析各該放電單元內螢光體的單位灰階，因面板溫度增加，而降低的發光效率，並利用一溫度函數，估算出各紅色、綠色及藍色螢光體，其單位灰階所降低的發光亮度TRi、TGi、TBi，及其與各該放電單元的面板溫度的對應關係ti＜T＜ti+1→TRiti＜T＜ti+1→TGiti＜T＜ti+1→TBi其中ti及ti+1代表每一區段面板溫度範圍的上下限值，T代表面板溫度(或操作頻率)，並根據反覆實驗後所獲得的參考值，以建立一經驗數值的對照表，使等離子平面顯示器的控制電路，可根據偵測元件所量測的面板溫度T，於該對照表中選用對應的各該TRi、TGi、TBi，動態調整輸入各該放電單元的圖像信號強度，令所產生的紅色、綠色或藍色色光，恰可補償各該放電單元的單位灰階因面板溫度增加所降低的發光效率，有效消除其對等離子平面顯示器在色溫及色偏差上，所造成的負面影響，使畫面能呈現出最佳色純度及色溫的圖像，同時大幅提升前述傳統等離子平面顯示器的顯示品質。
該實施例中，因面板溫度的增加，單位灰階因而降低的發光亮度TRi、TGi、TBi依實驗結果及經驗，可以獲得如公式(10)、(11)、(12)的關係式TRi＝KRiR0……(10)TGi＝KGiG0……(11)TBi＝KBiB0……(12)其中KRi、KGi、KBi為亮度補償係數，可由實驗結果獲得，以在進行亮度補償時，分別增加紅色放電單元的亮度aKRi、綠色放電單元的亮度bKGi、藍色放電單元的亮度cKBi，使補償後放電單元及像點的亮度分別以公式(13)-(16)來表示補償後紅色放電單元的亮度＝a(1+KRi)R0-aTRi……(13)補償後綠色放電單元的亮度＝b(1+KGi)G0-bTGi……(14)補償後藍色放電單元的亮度＝c(1+KBi)B0-cTBi……(15)補償後像點亮度＝補償後紅色放電單元的亮度+補償後綠色放電單元的亮度+補償後藍色放電單元的亮度＝a×R0+b×G0+c×B0……(16)公式(16)和公式(4)比較後，可知該紅色、綠色及藍色放電單元的亮度經補償後，該等螢光體因面板溫度增加，所產生發光效率降低的狀況，可完全被消除。
由於當該等螢光體在其最大的臨界灰階數時，其放電次數已達到最大的亮度，此時，該等放電單元的單位灰階，因面板溫度的增加，所降低的發光亮度TRi、TGi、TBi將因放電次數無法再增加，而無法針對所降低的發光亮度TRi、TGi、TBi進行有效的補償。
當該等螢光體在最大的臨界灰階數的狀態下，其三色放電單元(Cell)的單位灰階的發光亮度分別降低為KRR0、KGG0、KBB0，其中KR＜1，KG＜1，KB＜1，KR、KR、KB為最大的臨界灰階數的狀態下的補償係數，可經由實驗結果獲得。則在最大的臨界灰階數下，紅色、綠色及藍色放電單元的亮度，將可分別由下列公式(17)、(18)、(19)及(20)表示，像點中紅色、綠色及藍色的亮度比例由公式(21)來表示最大的臨界灰階數下紅色放電單元的亮度＝aKRR0……(17)最大的臨界灰階數下綠色放電單元的亮度＝bKGG0……(18)最大的臨界灰階數下藍色放電單元的亮度＝cKBB0……(19)最大的臨界灰階數下像點亮度＝最大的臨界灰階數下紅色放電單元的亮度+最大的臨界灰階數下綠色放電單元的亮度+最大的臨界灰階數下藍色放電單元的亮度＝aKRR0+bKGG0+cKBB0……(20)紅色放電單元的亮度∶綠色放電單元的亮度∶藍色放電單元的亮度＝aKRR0∶bKGG0∶cKBB0……(21)比較公式(5)及公式(21)可以看出，該等離子平面顯示器在較高的面板溫度下，其像點中紅色、綠色及藍色放電單元的亮度比例產生了變化，該變化系該等離子平面顯示器上產生顏色偏差及降低圖像顯示品質的主因。
故，為有效解決在最大的臨界灰階數下，該等放電單元的單位灰階所降低的發光亮度TRi、TGi、TBi無法進行補償的問題，在本發明的另一較佳實施例中，該等離子平面顯示器在最大的臨界灰階數的狀態下，其控制電路可根據該偵測元件所量測的面板溫度T，自該對照表中選用對應的增益值αi、βi和γi，調整各該放電單元的輸入圖像信號的強度，令其恰可補償該等放電單元因面板溫度的增加，所降低的發光效率的影響。
當面板溫度上升時，其亮度補償增益值αi、βi和γi，具有公式(22)及公式(23)的關係式，補償後放電單元及像點的亮度分別以公式(23)-公式(27)來表示αi∶βi∶γi＝KGKB∶KRKB∶KRKG……(22)max{αi，βi，γi}≤1 ……(23)紅色放電單元補償後的亮度＝(aKRαi)R0……(24)綠色放電單元補償後的亮度＝(bKGβi)G0……(25)藍色放電單元補償後的亮度＝(cKBγi)B0……(26)補償後像點亮度＝紅色放電單元補償後的亮度+綠色放電單元補償後的亮度+藍色放電單元補償後的亮度＝(aKRαi)R0+(bKGβi)G0+ (cKBγi)B0……(27)由公式(24)至公式(26)可以得到補償後，該像點中紅色、綠色及藍色放電單元的亮度比例，如公式(28)所表示；紅色放電單元補償後的亮度∶綠色放電單元補償後的亮度∶藍色放電單元補償後的亮度＝(aKRαi)R0∶(bKGβi)G0∶(cKBγi)B0＝aR0∶bG0∶cB0……(28)和公式(5)比較，經補償後，紅色、綠色及藍色放電單元的亮度比例回復到真實的比例，完全消除該等螢光體在最大的臨界灰階數下，所造成的顏色偏差。
在本發明的又另一實施例中，參閱圖2可知，由於在等離子平面顯示器上，面板溫度與操作頻率一般均系呈正比關係，故，該又另一實施例可針對等離子平面顯示器，利用其控制電路，根據偵測元件所量測的操作頻率，調整各該放電單元的輸入圖像信號強度，令所產生的色光亮度，恰可補償因操作頻率改變所減少的亮度，令等離子平面顯示器在不同的操作頻率下，仍能呈現出最佳色純度及色溫的圖像畫面。
以上僅為本發明的實施例，但本發明所主張的權利範圍並不局限於此，凡本領域的普通技術人員，依據本發明所公開的技術內容，可輕易思及的等效變化，均應屬不脫離本發明的保護範疇。
權利要求
1.一種改善等離子平面顯示器上色溫及色偏差的補償方法，其特徵是該方法系利用配色定律，通過數值運算，計算出每一像點因發光效率改變，其對應的三色放電單元所產生的色光亮度變化，並據以動態增加或降低各該放電單元的輸入圖像信號的強度，以調整所產生的紅色、綠色或藍色色光的亮度，令其恰可中和各該放電單元內，因發光效率改變，所產生的色溫及色偏差變化。
2.如權利要求1所述的改善等離子平面顯示器上色溫及色偏差的補償方法，其特徵是其中該等放電單元的發光效率改變後，其單位灰階所減少的亮度數值，可根據色彩混合原理，利用數值運算方式，以紅色、綠色及藍色色光，依適當比例計算出來。
3.如權利要求2所述的改善等離子平面顯示器上色溫及色偏差的補償方法，其特徵是其中所計算出來的各該色光的亮度數值，可作為各該放電單元的增益值，使該等離子平面顯示器據以動態調整各該放電單元的輸入圖像信號強度，令所產生的色光，恰可補償該等放電單元因發光效率改變所減少的亮度。
4.如權利要求3所述的改善等離子平面顯示器上色溫及色偏差的補償方法，其特徵是其中各該放電單元的增益值是通過對塗布在該等放電單元處的三色螢光體，進行實驗，分析出各該放電單元內螢光粉的單位灰階，因面板溫度增加，而降低的發光效率，以計算出各該放電單元應產生的紅色、綠色或藍色色光的增益值，及各該增益值與面板溫度的關係，並建立一實驗數值的對照表。
5.如權利要求4所述的改善等離子平面顯示器上色溫及色偏差的補償方法，其特徵是其中該等離子平面顯示器的一控制電路，可根據一偵測元件所量測的面板溫度，在該對照表中選用對應的各該增益值，動態調整輸入各該放電單元的圖像信號強度，令其恰可補償該等放電單元的單位灰階因面板溫度增加，而降低的發光效率。
6.如權利要求3所述的改善等離子平面顯示器上色溫及色偏差的補償方法，其特徵是其中各該放電單元的增益值是通過對塗布在該等放電單元處的三色螢光體，進行實驗，分析出各該放電單元內螢光粉的單位灰階，因操作頻率而降低的發光效率，以計算出各該放電單元應產生的紅色、綠色或藍色色光的增益值，及各該增益值與操作頻率的關係，並建立一實驗數值的對照表。
7.如權利要求6所述的改善等離子平面顯示器上色溫及色偏差的補償方法，其特徵是其中該等離子平面顯示器的一控制電路，可根據一偵測單元所量測的操作頻率，在該對照表中選用對應的各該增益值，動態調整輸入各該放電單元的圖像信號強度，令其恰可補償該等放電單元的單位灰階因操作頻率增加，所降低的發光效率。
8.如權利要求1-7任一項所述的改善等離子平面顯示器上色溫及色偏差的補償方法，其特徵是其中各該放電單元的輸入圖像信號的強度，可為輸入各該放電單元的電壓強度。
全文摘要
本發明公開了一種改善等離子平面顯示器上色溫及色偏差的補償方法,其針對等離子平面顯示器上紅色、綠色及藍色螢光體因發光效率改變,而導致其面板的色溫及色偏差發生變化(偏移)的問題,利用配色定律(laws of color matching),通過數值運算,計算出每一像點因發光效率改變,其上對應的三色放電單元所產生的色光亮度變化,並據以動態增加或降低各該放電單元的輸入圖像信號的強度,以調整所產生的紅色、綠色或藍色色光的亮度,令其恰可中和各該放電單元內的色溫及色偏差變化,使面板上呈現出最佳色溫及色偏差的圖像。
文檔編號G09G3/28GK1383117SQ0111560
公開日2002年12月4日 申請日期2001年4月26日 優先權日2001年4月26日
發明者高旭彬, 餘義盛, 陳光郎, 林清輝 申請人:中華映管股份有限公司