CN101996618B

CN101996618B - 增进亮度一致性的控制方法及亮度校正控制器

Info

Publication number: CN101996618B
Application number: CN 200910168325
Authority: CN
Inventors: 陈星全
Original assignee: Novatek Microelectronics Corp
Current assignee: Novatek Microelectronics Corp
Priority date: 2009-08-27
Filing date: 2009-08-27
Publication date: 2013-11-06
Anticipated expiration: 2029-08-27
Also published as: CN101996618A

Abstract

本发明涉及增进亮度一致性的控制方法及亮度校正控制器与显示装置。其中用来增进显示装置的亮度一致性的控制方法，该显示装置的一面板包含有多个取样像素，每一取样像素对应于该面板的一取样坐标值，该控制方法包含有接收一输入像素；根据该输入像素的一坐标值及该多个取样像素的取样坐标值，判断该输入像素的相邻取样像素；取得该相邻取样像素的亮度查找表，每一亮度查找表包含一相邻取样像素的亮度校正值；根据该输入像素所对应的灰度值，分别于亮度查找表的中取得对应于该灰度值的特定亮度校正值；以及根据该输入像素的坐标值、相邻取样像素的取样坐标值及特定亮度校正值，计算该输入像素的亮度校正值。

Description

增进亮度一致性的控制方法及亮度校正控制器

技术领域

本发明涉及一种增进亮度一致性的控制方法及相关亮度校正控制器与显示装置，特别是涉及一种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关亮度校正控制器与显示装置。

背景技术

随着视讯科技的不断发展，消费者对显示装置的质量要求不断提高。一般而言，衡量一个显示装置的质量有数个面向，比如说，显示装置必须稳定可靠，画质清晰。其中，为提高画质清晰度，显示装置必须具备高分辨率及良好的色彩质量，此外还必须对画面亮度的均匀性(或称为亮度的一致性)尽量做到尽善尽美。若以液晶显示装置为例，由于背光装置的亮度分布不够均匀，以及用来驱动像素的电压值及像素中液晶光学特性的差异，致使一般液晶显示装置的亮度表现无法达到良好的一致性，因此需要藉由其它方法补偿，使亮度能够均匀。从一般消费者的角度而言，若以肉眼仔细观察一个未经亮度校正的液晶显示装置，便可发现液晶显示装置中不同的显示区域之间的亮度表现常不尽相同，若进一步以光度计加以量测，则可发现不同像素于表现相同灰度数据时，其亮度值常有不小的差别。其中，在画面的中间区域及边缘区域，亮度的差别尤其明显。为使显示装置的亮度均匀性能够达到一定的标准，首先必须于显示装置的产品设计阶段，加入可供亮度校正的电路及功能，并于显示装置的生产过程中加入严谨的亮度校正程序。最后，当显示装置于正常模式操作时，显示装置能够对输入的影像数据进行亮度校正(或称为亮度补偿)，使画面中所有像素的亮度均匀性能够符合高画质的标准。

亮度校正的目的在于使显示装置的任意两个像素的输入灰度值为相同时，两个像素所输出的亮度值也尽可能地相同。但是由于种种因素，一个未经亮度校正的显示装置的任意两像素之间，其于输入灰度值相同时所输出的亮度通常不会相等，甚至有很大的误差，因此必须经过一亮度校正的程序，以提高亮度的均匀性。亮度校正的做法在于对所输入的灰度值进行调整，产生一新的灰度值，使两个像素所输入的灰度值为相同时，其所输出的亮度也尽可能相同。而新的灰度值与原输入的灰度值之间的差距，称为亮度校正值δE。一般而言，由于画面的中的像素总数相当惊人，若要进行像素与像素之间的亮度校正，则完成一显示装置所需的校正时间将会相当漫长，一般需要数小时至数十小时不等，时间成本非常可观。同时，完成亮度校正后，显示装置必须存有对应于所有像素的所有灰度的亮度校正值δE，因此所需的存储空间较大，而需使用一外部的动态随机存取存储器(dynamic RAM)，成本也较高。

发明内容

因此，本发明的主要目的是提供一种用来增进亮度一致性的控制方法及相关亮度校正控制器与显示装置。

本发明揭示一种增进一显示装置的亮度一致性的控制方法，该显示装置的一面板包含有多个取样像素，每一取样像素对应于该面板的一取样坐标值，该控制方法包含有接收一输入像素；根据该输入像素对应于该面板的一坐标值及该多个取样像素的多个取样坐标值，判断该输入像素的多个相邻取样像素；取得该多个相邻取样像素的多个亮度查找表，每一亮度查找表包含一相邻取样像素的多个亮度校正值；根据该输入像素所对应的一灰度值，分别于该多个亮度查找表的每一亮度查找表中取得对应于该灰度值的一特定亮度校正值；以及根据该输入像素所对应的该坐标值、该多个相邻取样像素的取样坐标值及该多个特定亮度校正值，计算该输入像素的一亮度校正值。

本发明还揭示一种增进一显示装置的亮度一致性的亮度校正控制器，该显示装置的一面板包含有多个取样像素，每一取样像素对应于该面板的一取样坐标值，该亮度校正控制器包含有一接收端，用来接收一输入像素；一相邻取样像素判断单元，用来根据该输入像素对应于该面板的一坐标值及该多个取样像素的多个取样坐标值，判断该输入像素的多个相邻取样像素；一查找表读取单元，用来取得该多个相邻取样像素的多个亮度查找表，每一亮度查找表包含一相邻取样像素的多个亮度校正值；一校正值读取单元，用来根据该输入像素所对应的一灰度值，分别于该多个亮度查找表的每一亮度查找表中取得对应于该灰度值的一特定亮度校正值；以及一补偿计算单元，用来根据该输入像素所对应的该坐标值、该多个相邻取样像素的取样坐标值及该多个特定亮度校正值，计算该输入像素的一亮度校正值。

本发明还揭示一种增进亮度一致性的显示装置，包含有一面板，包含有多个取样像素，每一取样像素对应于该面板的一取样坐标值；一影像接收单元，用以接收多个输入像素；以及一亮度校正控制器，包含有一相邻取样像素判断单元，用来根据该多个输入像素的一输入像素对应于该面板的一坐标值及该多个取样像素的多个取样坐标值，判断该输入像素的多个相邻取样像素；一查找表读取单元，用来取得该多个相邻取样像素的多个亮度查找表，每一亮度查找表包含一相邻取样像素的多个亮度校正值；一校正值读取单元，用来根据该输入像素所对应的一灰度值，分别于该多个亮度查找表的每一亮度查找表中取得对应于该灰度值的一特定亮度校正值；以及一补偿计算单元，用来根据该输入像素所对应的该坐标值、该多个相邻取样像素的取样坐标值及该多个特定亮度校正值，计算该输入像素的一亮度校正值。

附图说明

图1为根据本发明实施例的一具有亮度校正功能的显示装置的架构示意图。

图2A及2B为一输入像素及于画面中4个邻近取样像素的位置关系的示意图。

图3为根据本发明的增进显示装置亮度均匀性的控制方法的一流程示意图。

附图符号说明

PANEL 面板

10 显示装置

102 亮度校正控制器

100 影像接收单元

220 查找存储器

222 相邻取样像素判断单元

224 查找表读取单元

228 校正值读取单元

230 补偿计算单元

232 校正输出单元

30 控制流程

300、302、304、306、308、310、312 步骤

具体实施方式

为了减少显示装置的校正时间，本发明的发明人在台湾专利申请第098125483号中揭示了一亮度校正方法，其是利用一转换函数进行坐标转换，将像素的亮度与灰度之间原有的指数关系，经由坐标转换之后，在新的坐标之中转变成为一种线性关系。如此一来，可利用线性内插法，推导出每一取样像素中其它未经实际量测的亮度与灰度关系，成为每一取样像素专属的线性校正函数。接着，将取样像素的线性校正函数与基准像素的线性校正函数比较，可判断每一取样像素的每一灰度值与调整后的新灰度值之间的关系，即亮度校正值δE，并据以计算、推导出每一取样像素的亮度查找表(Gamma Table)。由于画面上的取样像素数通常仅占画面中总像素数的极小比例(一般而言，总像素数约为数百万或数十万，而取样像素数约为数千或数百)，因而可以使显示装置所需的校正时间大幅减少。然而，当显示装置于正常模式操作时，包括取样像素在内的所有像素都需要进行亮度校正，因此本发明揭示如何利用每一取样像素的亮度查找表，对所有像素进行亮度校正。

请参考图1，图1为根据本发明实施例的一具有亮度校正功能的显示装置10的架构示意图。显示装置10包含有一面板PANEL、一影像接收单元100及一亮度校正控制器102。面板PANEL包含有多个显示单元依序排列成一矩阵，且部分显示单元被定义为取样像素SP_1～SP_M。影像接收单元100用来从外部影像讯号流中的影像灰度数据，接收对应于面板PANEL的所有显示单元的输入像素INP_1～INP_n。亮度校正控制器202用来对所接收的输入像素INP_1～INP_n执行亮度校正，其包含有一查找存储器220、一相邻取样像素判断单元222、一查找表读取单元224、一校正值读取单元 228、一补偿计算单元230及一校正输出单元232。查找存储器220用来储存对应于取样像素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包含有一对应取样像素SP_x的多个亮度校正值，其较佳地是根据台湾专利申请第098125483号所取得，但不以此为限。相邻取样像素判断单元222用来根据某一输入像素INP_i的坐标值与取样像素SP_1～SP_M的坐标值，判断取样像素SP_1～SP_M中与输入像素INP_i相邻的取样像素SP_a、SP_b、SP_c、SP_d。查找表读取单元224用来由查找存储器220中读取对应于取样像素SP_a、SP_b、SP_c、SP_d的亮度查找表GAT_a、GAT_b、GAT_c、GAT_d。校正值读取单元228用来根据输入像素INP_i所对应的一灰度值GL_i，分别于亮度查找表GAT_a、GAT_b、GAT_c、GAT_d中取得对应于灰度值GL_i的亮度校正值δE_a、δE_b、δE_c、δE_d。补偿计算单元230根据输入像素INP_i及取样像素SP_a、SP_b、SP_c、SP_d所对应的坐标值及亮度校正值δE_a、δE_b、δE_c、δE_d，计算输入像素INP_i的亮度校正值δE_i。最后，校正输出单元232计算灰度值GL_i及亮度校正值δE_i之和，并将结果输出至面板PANEL。

简单来说，当影像接收单元100接收到输入像素INP_i时，相邻取样像素判断单元222先判断出与输入像素INP_i相邻的取样像素SP_a、SP_b、SP_c、SP_d，使查找表读取单元224可由查找存储器220中取得对应的亮度查找表GAT_a、GAT_b、GAT_c、GAT_d。校正值读取单元228再从亮度查找表GAT_a、GAT_b、GAT_c、GAT_d中，取得与输入像素INP_i的灰度值GL_i相关的亮度校正值δE_a、δE_b、δE_c、δE_d。补偿计算单元230则根据输入像素INP_i与取样像素SP_a、SP_b、SP_c、SP_d的坐标值及亮度校正值δE_a、δE_b、δE_c、δE_d，计算输入像素INP_i的亮度校正值δE_i，并通过校正输出单元232输出输入像素INP_i的校正结果(GL_i+δE_i)至面板PANEL。换句话说，亮度校正控制器102是根据输入像素INP_i的相邻取样像素SP_a～SP_d的亮度查找表GAT_a～GAT_d，判断输入像素INP_i的亮度校正值δE_i。如此一来，只要利用储存于查找存储器220中面板PANEL部分像素(即取样像素SP_1～SP_M)的亮度查找表，即可对所有像素进行亮度校正。

需注意的是，图1所示的显示装置10为本发明的实施例，本领域的技术人员可据以做不同的修饰，而不限于此。举例来说，与输入像素INP_i 相邻的取样像素SP_a～SP_d不限于4个，亦可以是其它数量，如6、8等。此外，补偿计算单元230计算输入像素INP_i的亮度校正值δE_i的方法，较佳地可通过一加权和方式，亦即根据输入像素INP_i与取样像素SP_a～SP_d的坐标值，判断输入像素INP_i与取样像素SP_a～SP_d的距离，再据以计算亮度校正值δE_a、δE_b、δE_c、δE_d对应于亮度校正值δE_i的加权值，以得出亮度校正值δE_i。也就是说，当输入像素INP_i与某一相邻取样像素的距离愈大，则该相邻取样像素的亮度校正值贡献至亮度校正值δE_i的加权值将愈小；反之，若距离愈近的话，则所对应的加权值将愈大。举例来说，请参考图2A及图2B，图2A及图2B分别为输入像素INP_1、INP_2与取样像素SP_a～SP_d的位置关系的示意图。在图2A中，输入像素INP_1位于取样像素SP_a～SP_d的中心位置，因此，亮度校正值δE_a～δE_d的加权值皆为0.25。而在图2B中，输入像素INP_2位于较偏向取样像素SP_a的位置，则根据图2B中所标示的距离，亮度校正值δE_a～δE_d的加权值成为0.375、0.125、0.25及0.25。

除此之外，在图1中，查找表读取单元224用来读取查找存储器220中所储存的亮度查找表，而根据不同***需求或数据量，查找存储器220的设计亦可有其它变化。例如，若亮度查找表GAT_1～GAT_M的数据量较少，则查找存储器220可由一内建的闪存(flash memory)实现；反之，若亮度查找表GAT_1～GAT_M的数据量较大，则可增加一外接的动态随机存取存储器(dynamic RAM)来实现查找存储器220。除此之外，查找表读取单元224与校正值读取单元228之间可额外增加一高速缓存，如静态随机存取存储器(static RAM)，用来增加数据读取速度。例如，若亮度查找表GAT_1～GAT_M的数据量较少，则于开机时，查找表读取单元224可将存于查找存储器220的亮度查找表GAT_1～GAT_M(包含GAT_a～GAT_d)，传送到高速缓存中。相反地，若亮度查找表GAT_1～GAT_M的数量较多，所需要的存储器容量较大，则高速缓存可用来暂存查找表读取单元224所读出的亮度查找表GAT_a、GAT_b、GAT_c、GAT_d。需注意的是，前述是说明亮度校正控制器102可能的储存接口，其与本发明的主要精神并不冲突，本领域的技术人员可根据不同***需求，做适当的变化。

本发明的主要概念在于根据一输入像素的相邻取样像素的亮度查找表中对应于该输入像素的灰度值的亮度校正值，判断该输入像素的亮度校正值。如此一来，只要利用部分像素(即取样像素)的亮度查找表，即可对所有像素进行亮度校正。

关于显示装置10的运作方式，可进一步归纳为一控制流程30，如图3所示。控制流程30包含有以下步骤：

步骤300：开始。

步骤302：相邻取样像素判断单元222根据输入像素INP_i及取样像素SP_1～SP_M的坐标值，判断输入像素INP_i的相邻取样像素SP_a、SP_b、SP_c、SP_d。

步骤304：查找表读取单元224取得亮度查找表GAT_a、GAT_b、GAT_c、GAT_d。

步骤306：校正值读取单元228根据输入像素INP_i的灰度值GL_i，分别于亮度查找表GAT_a、GAT_b、GAT_c、GAT_d中取得对应于灰度值GL_i的亮度校正值δE_a、δE_b、δE_c、δE_d。

步骤308：补偿计算单元230根据输入像素INP_i及取样像素SP_1～SP_M的坐标值及亮度校正值δE_a、δE_b、δE_c、δE_d，计算输入像素INP_i的亮度校正值δE_i。

步骤310：校正输出单元232计算灰度值GL_i及亮度校正值δE_i之和，并将结果输出至面板PANEL。

步骤312：结束。

控制流程30的详细说明可参考前述，在此不赘述。

本发明是利用取样像素的亮度查找表，计算、推导出其它像素的亮度校正值，因此可对所有的输入像素进行亮度校正。当然，除了适用于亮度讯号外，本发明亦可适用于对某一颜色讯号的亮度校正，并有等同的功效。

综上所述，利用有限的亮度查找表，本发明可使画面中的每一像素都得到亮度校正，除了可使画面中所有像素的亮度均匀性能够符合高画质的标准，同时可减少存储器需求，以降低成本。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明的权利要求所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims

1.一种增进一显示装置的亮度一致性的控制方法，该显示装置的一面板包含有多个取样像素，每一取样像素对应于该面板的一取样坐标值，该控制方法包含有：

接收一输入像素；

根据该输入像素对应于该面板的一坐标值及该多个取样像素的多个取样坐标值，判断该输入像素的多个相邻取样像素；

取得该多个相邻取样像素的多个亮度查找表，每一亮度查找表包含一相邻取样像素的多个亮度校正值；

根据该输入像素所对应的一灰度值，分别于该多个亮度查找表的每一亮度查找表中取得对应于该灰度值的一特定亮度校正值；以及

根据该输入像素所对应的该坐标值、该多个相邻取样像素的取样坐标值及该多个特定亮度校正值，计算该输入像素的一亮度校正值；

其特征在于，取得该多个相邻取样像素的多个亮度查找表之步驟包括有：

利用一转换函数将每一取样像素所量测的亮度与灰度之间的关系进行坐标转换；

利用一线性内插法，推导出每一取样像素中其它未经量测的亮度与灰度关系，以得到每一取样像素一线性校正函数；以及

根据该线性校正函数，推导出每一取样像素的亮度查找表。

2.如权利要求1所述的控制方法，其还包含储存对应于该多个取样像素的亮度查找表。

3.如权利要求1所述的控制方法，其中根据该输入像素所对应的该坐标值、该多个相邻取样像素的取样坐标值及该多个特定亮度校正值，计算该输入像素的该亮度校正值，包含有：

根据该输入像素所对应的该坐标值及该多个相邻取样像素的取样坐标值，计算该输入像素与该多个相邻取样像素的多个距离；以及

根据该多个距离，以一加权和的方式，计算该多个特定亮度校正值对应于该输入像素的该亮度校正值的多个加权值，以计算该输入像素的该亮度校正值。

4.如权利要求1所述的控制方法，还包含有：

计算该输入像素的该灰度值及该输入像素的该亮度校正值之和；以及输出该灰度值及该亮度校正值的和至该面板，以显示该输入像素。

5.一种增进一显示装置的亮度一致性的亮度校正控制器，该显示装置的一面板包含有多个取样像素，每一取样像素对应于该面板的一取样坐标值，该亮度校正控制器包含有：

一接收单元，用来接收一输入像素；

一相邻取样像素判断单元，用来根据该输入像素对应于该面板的一坐标值及该多个取样像素的多个取样坐标值，判断该输入像素的多个相邻取样像素；

一查找表读取单元，用来取得该多个相邻取样像素的多个亮度查找表，每一亮度查找表包含一相邻取样像素的多个亮度校正值；

一校正值读取单元，用来根据该输入像素所对应的一灰度值，分别于该多个亮度查找表的每一亮度查找表中取得对应于该灰度值的一特定亮度校正值；以及

一补偿计算单元，用来根据该输入像素所对应的该坐标值、该多个相邻取样像素的取样坐标值及该多个特定亮度校正值，计算该输入像素的一亮度校正值；

其特征在于，该亮度校正控制器利用一转换函数将每一取样像素所量测的亮度与灰度之间的关系进行坐标转换；利用一线性内插法，推导出每一取样像素中其它未经量测的亮度与灰度关系，以得到每一取样像素一线性校正函数；以及根据该线性校正函数，推导出每一取样像素的亮度查找表。

6.如权利要求5所述的亮度校正控制器，其还包含一查找存储器，用来储存对应于该多个取样像素的亮度查找表。

7.如权利要求6所述的亮度校正控制器，其中该查找表读取单元是读取该查找存储器，以取得该多个相邻取样像素的该多个亮度查找表。

8.如权利要求5所述的亮度校正控制器，其中该查找存储器是一动态随机存取存储器。

9.如权利要求5所述的亮度校正控制器，其还包含一高速缓存，耦接于该查找表读取单元与该校正值读取单元之间，用来暂存该多个相邻取样像素的该多个亮度查找表。

10.如权利要求9所述的亮度校正控制器，其中该高速缓存是一静态随机存取存储器。

11.如权利要求5所述的亮度校正控制器，其中该补偿计算单元是用来根据该输入像素所对应的该坐标值及该多个相邻取样像素的取样坐标值，计算该输入像素与该多个相邻取样像素的多个距离，并根据该多个距离，以一加权和方式，计算该多个特定亮度校正值对应于该输入像素的该亮度校正值的多个加权值，以计算该输入像素的该亮度校正值。

12.如权利要求5所述的亮度校正控制器，其还包含一校正输出单元，耦接于该补偿计算单元与该面板之间，用来计算该输入像素的该灰度值及该输入像素的该亮度校正值之和，并将计算结果输出至该面板。