CN102024441A - 色序法显示器的色彩校正***及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种色序法显示器的色彩校正***及其方法，是将光感测器所侦测到的第一色场、第二色场、及第三色场的混色光亮度值，透过运算单元根据本发明所设计的矩阵运算，转换为红、绿、蓝的纯色光亮度值，以利于后续的色彩校正与白平衡补偿，从而达到抑制色分离现象并维持正常的色彩校正与补偿的功效。

Description

色序法显示器的色彩校正系統及其方法 

  

技术领域

本发明是关于一种色彩校正方法，特别是用于色序法显示器中的色彩校正方法及其色彩校正系統。 

背景技术

过去的液晶显示器中，需要配置彩色滤光片于画素上方，以过滤光源，呈现欲显示的色彩，而人眼接收光源通过彩色滤光片后所显示出的红、绿及蓝光，即可将其混合，进而感知得到此画素的色彩。然而，彩色滤光片会影响液晶显示器整体的光穿透率，此外，彩色滤光片亦影响液晶显示器的单一画素的显示点(dot)尺寸大小，导致液晶显示器的解析度受到彩色滤光片的限制。 

为了改善上述解析度与光穿透率等问题，现今遂发展出一种色序法(Color Sequential)液晶显示器。色序法液晶显示器可依序显现出一个画素的三个原色成分而呈现出色彩。此种色序式液晶显示器的每个画素由三个发光源，分别发出红、绿及蓝光以作为背光源。在一图框时间中，此画素可依据显示资料分别对应开启红、绿及蓝光。利用人眼的视觉暂留，人即可辨识出此画素的色彩。因此，色序法液晶显示器不需设置彩色滤光片，且由于色序式液晶显示器的每个画素的尺寸小于具彩色滤光片液晶显示器的每个画素，所以色序法液晶显示器可降低成本，且可提高解析度。 

为了达到白平衡补偿及色彩校正的目的，在色序法液晶显示器中常用的色彩校正***大致如图1所示，其包含：时序控制器101、色彩控制器102、发光二极体驱动器103、发光二极体104、闸极控制器105、源极控制器106、液晶面板107、及感测器108。其中，感测器108耦合至时序控制器101，色彩控制器102嵌置于时序控制器101中，亦可耦合至时序控制器101，发光二极体驱动器103耦合至时序控制器101，而复数发光二极体104耦合至发光二极体驱动器103，闸极控制器105及源极控制器106分别耦合至时序控制器101，以控制液晶面板107中画素的作动。其中，运算单元或是色彩控制器102亦可设置于时序控制器101外，并耦合至时序控制器101，而不必局限于时序控制器101中。画素的驱动方式由时序控制器101分别输出电压至闸极控制器105及源极控制器106，进而控制液晶面板107中的画素电压，而在时序控制器101中的色彩控制器102会根据一查询表(look up table)提供发光二极体驱动器103校正后的亮度值，从而驱动发光二极体104显示适当的色彩及白平衡，其中，查询表可储存于时序控制器101或色彩控制器102中。感测器108可包含色彩侦测器、温度侦测器、及光侦测器，根据不同类型的感测器108，此色彩校正***的运作原理包含下列三种： 

第一种是利用色彩感测器(color sensor)侦测RGB发光二极体所放射的红、绿、及蓝光强度，再传送至时序控制器(Timing Controller, TCON)中的色彩控制器，透过其中的运算及补偿机制，再由发光二极体驱动器控制上述发光二极体的负载或电流，以显示所需亮度，从而达到色彩校正的目的。

第二种方法是利用温度感测器(temperature sensor)侦测发光二极体的温度变化，并将侦测结果回授至色彩控制器，依照温度与红、绿、蓝光发光二极体的查询表调整上述发光二极体的负载或电流，进而达到色彩校正的目的。 

第三种方法是利用光感测器(light sensor)以分时侦测的方式，分别得到红、绿、蓝光发光二极体的亮度值，并将侦测结果回授至色彩控制器中，透过查询表判断上述任一发光二极体的亮度是否衰减，若查得亮度衰减，则可针对衰减的发光二极体补偿其亮度，以调整成所需的白平衡，进而达到色彩校正的目的。 

由于色序法液晶显示器是利用三个连续色场的子画面依序投射至人眼中，以于大脑中合成彩色影像，故倘若人眼与影像之间存在一相对速度(例如：当显示器静止不动时，人眼在移动，或是当显示器移动时，人眼静止不动)，则投射出来的三个子画面在视网膜上将无法完全有效地重叠，而在影像边缘产生错位的现象，经由视觉暂留的累积，将使得人眼无法观看到清晰的影像，从而严重影响显示器的影像品质，此现象又称为色分离(color breakup)现象。 

随着科技不断的突破与进步，近年来提出了许多解决此问题的方法，最常见的是在色序法液晶显示器的每一色场中***其他颜色的子色场，利用色彩的叠加原理，使得边缘错开的颜色差异缩小，进而抑制人眼对色分离的感知。例如：RGBW色序法、RGBCY色序法、WmaxRGB、RwGwBw色序法、RwGwBwGw色序法等等。 

然而，上述方法虽可有效抑制色分离现象的产生，但由于每一色场均会***其他颜色的子色场，而非单一色彩，因此，若使用光感测器侦测时，仅能得到混色光的亮度，而非单色光的亮度，故无法进行色彩的校正与补偿。 

因此，在色序法显示器相关的技术中，若要同时抑制色分离现象并维持正常的色彩校正与补偿，仍存在一些技术上的困难以待克服。 

发明内容

为了克服上述困难及缺点，本发明提供一种色彩校正方法，特别是用以在抑制色分离现象的色序法显示器上的色彩校正方法及***。 

本发明其中一目的在于将光感测器所侦测到的混色光亮度转化为红、绿、蓝的纯色光亮度，以利色彩的校正与补偿。 

本发明的另一目的在于提供一种可同时抑制色分离现象并维持正常的色彩校正与补偿功能的色序法显示器。须注意的，上述色序法可包含，但不局限于，RGBW色序法、RGBCY色序法、WmaxRGB、RwGwBw色序法、RwGwBwGw色序法。 

为了达到上述目的，本发明提供一种色序法显示器的色彩校正方法，其步骤包含：由一光感测器侦测第一色场、第二色场及第三色场的亮度值(R_W, G_W, B_W)；利用一运算单元针对上述光感测器的侦测结果进行运算，以得到红、绿、及蓝的纯色光亮度值(R, G, B)；由一色彩控制器对上述红、绿、及蓝的纯色光亮度值进行校正；将上述色彩控制器校正后的上述红、绿、及蓝纯色光亮度值传送至一发光二极体驱动器；其中，上述第一色场的亮度值定义为R_W=R+xG+iB，上述第二色场的亮度值定义为G_W=mR+G+jB，上述第三色场的亮度值定义为B_W=nR+yG+B，其中，0 ≤x, y, i, j, m, n< 1，而上述运算单元是以下列矩阵进行运算： 

另一方面，本发明更进一步提供一种色序法显示器的色彩校正***，包含：一光感测器，用以侦测第一色场、第二色场及第三色场的亮度值(R_W, G_W, B_W)；一时序控制器，电性耦合至上述光感测器；一运算单元，位于上述时序控制器，用以针对上述光感测器的侦测结果进行运算，以得到红、绿、及蓝的纯色光亮度值(R, G, B)；一色彩控制器，电性耦合于上述时序控制器及上述运算单元，用以针对上述红、绿、蓝的纯色光亮度值进行校正；及一发光二极体驱动器，电性耦合至上述时序控制器，用以接收校正后的上述红、绿、及蓝纯色光亮度值；其中，上述第一色场的亮度值定义为R_W=R+xG+iB，上述第二色场的亮度值定义为G_W=mR+G+jB，上述第三色场的亮度值定义为B_W=nR+yG+B，其中，0 ≤x, y, i, j, m, n < 1，而上述运算单元是以下列矩阵进行运算：

由以上技术手段，可将光感测器所侦测得到的混色光亮度值转换为红、绿、蓝发光二极体所发出真实的纯色光亮度值，从而可有效进行后续的色彩校正及补偿，以显示适当的色彩及白平衡。

以上所述用以阐明本发明的目的、达成此目的的技术手段、以及其产生的优点等等。而本发明可从以下较佳实施的叙述并伴随后附图式及申请专利范围使读者得以清楚了解。 

附图说明

图1描绘习知的色彩校正***。 

图2描绘本发明色彩校正***的实施例。 

图3描绘发光二极体的亮度与电流关系。 

图4描绘本发明第一、第二、及第三色场的实施例。 

图5描绘本发明的流程图。 

【主要元件符号说明】 

101 时序控制器

102 色彩控制器

103 发光二极体驱动器

104 发光二极体

105 闸极控制器

106 源极控制器

107 液晶面板

108 感测器

201 运算单元

202 光感测器

301 第一色场

302 第二色场

303 第三色场

401-407 步骤

具体实施方式

本发明将以较佳实施例及观点加以叙述，此类叙述是解释本发明的结构及步骤，仅用以说明而非用以限制本发明申请专利范围。因此，除说明书中较佳实施例以外，本发明亦可广泛实行于其他实施例中。 

本发明是利用一运算单元，根据发光二极体的亮度与电流的比例关系并透过矩阵运算，将光感测器所侦测到的混色光亮度转换为红、绿、蓝的纯色光亮度，以利于查询表进行色彩的校正与补偿。 

首先介绍本发明所揭露的色彩校正***，于此可参阅图2，本图是描绘一种利用本发明色彩校正***的色序法显示器的较佳实施例，其包含：一时序控制器101、一色彩控制器102、一发光二极体驱动器103、复数发光二极体104、一闸极控制器105、一源极控制器106、一液晶面板107、一运算单元201、及光感测器202。其中，运算单元201可嵌置于色彩控制器102中，而色彩控制器102耦合于时序控制器101。在部分实施例中，运算单元201、色彩控制器102亦可置于时序控制器101外，三者相互分开而彼此电性耦合。光感测器202、发光二极体驱动器103分别耦合至时序控制器101，闸极控制器105及源极控制器106亦分别耦合至时序控制器101，以控制液晶面板107中画素的作动。而复数发光二极体104耦合至发光二极体驱动器103，以提供所需色彩。光感测器202耦合至时序控制器101，其可藉由分时侦测的方式侦测复数个色场的亮度值，而只需要三个色场即可运算出纯色光的亮度值，在得到至少三个色场的亮度值后，光感测器202可将侦测得到的混色光亮度值传送至色彩控制器102，而运算单元201可将藉由色彩控制器102得到其侦测结果并进行运算，以得到纯色光的亮度值。色彩控制器102可接收运算单元201所运算后的纯色光亮度值，并根据查询表，检查上述纯色光亮度值是否正常或衰减，再由结果进行亮度值的补偿，其中，查询表可储存于色彩控制器102或时序控制器101中。另外，液晶画素的驱动方式是由时序控制器101分别输出电压至闸极控制器105及源极控制器106，进而控制液晶面板107中的画素电压，其为本领域技艺者所习知，故不赘述。 

本发明所应用的色序法可包含RGBW色序法、RGBCY色序法、WmaxRGB、RwGwBw色序法、RwGwBwGw色序法等等，然而上述色序法的每一色场中均非单独的纯色光，而掺杂部分其他颜色的混色光，亦即，假设光感测器202所侦测到的第一色场主要为红光，则其侦测到的亮度为 R_W=R+G_r+B_r，其中R为所需的红色的纯色光亮度，而G_r及B_r 分别为绿色发光二极体及蓝色发光二极体于此色场所显示的亮度；若第二色场主要为绿光，则其亮度为G_W=R_g+G+B_g，其中G为所需的绿色的纯色光亮度，而R_g及B_g 分别为红色发光二极体及蓝色发光二极体于此色场所显示的亮度；若第三色场主要为蓝光，则其亮度为B_W=R_b+G_b+B，其中B为所需的蓝色的纯色光亮度，而R_b及G_b 分别为红色发光二极体及绿色发光二极体于此色场所显示的亮度。须注意的，上述第一色场、第二色场、第三色场的顺序仅为一实施例，是用以说明，而非限制本发明。 

为了得到纯色光的亮度(上述数学式中的R、G、B)，本发明可利用运算单元201，根据发光二极体的亮度与电流的关系进行运算，于此可参阅图3，其为发光二极体亮度与电流的关系图，由图中可明显看出，发光二极体的亮度与电流曲线大致可分为线性区及饱和区，为了便于控制，通常操作于线性区，换言之，其显示的亮度与施加的电流呈一定比例的线性关系。因此，R、R_g及R_b 为线性关系，故可定义为R_g=mR，R_b=nR，由于R_g及R_b仅掺杂于第二色场及第三色场的部分红光亮度值，故必小于R，因此m, n应小于1；同理可知，G、G_r及G_b 为线性关系，则可定义为G_r=xG，G_b=yG，且由于G_r及G_b仅掺杂于第一色场及第三色场的部分绿光亮度值，故必小于G，因此x, y应小于1；  相似地，可将B_r及B_g定义为B_r=iB，B_g=jB，由于B_r及B_g仅掺杂于第一色场及第二色场的部分蓝光亮度值，必小于B，因此i, j应小于1。经由以上代数转换后，第一色场亮度值可定义为R_W=R+xG+iB，第二色场的亮度值为G_W=mR+G+jB，第三色场的亮度值为B_W=nR+yG+B。根据上列数学式，运算单元201可以基于下列矩阵进行运算： 

因

故

其中，m, n, x, y, i, j是由使用者所设定，用以消除色分离现象，故这些数值为已知数。而R_W、G_W 及B_W是由光感测器202以分时侦测的方式侦测得知，亦为已知数，因此，R, G, B值可藉由这些已知数及上述数学式计算得知，从而得到红、绿、蓝的纯色光亮度值，以利后续的色彩校正与补偿。须注意的，若使用的发光二极体亮度与电流无绝对的线性关系，依然可根据发光二极体的规格(spec)，利用查表法得到两者的关系，以利于得到纯色光亮度值。

于此可参阅图4，本图是揭露本发明第一、第二、第三色场的一实施例，可观察得红色发光二极体于第一色场301的亮度R为最高，于第二色场302的显示亮度为0.3R，在第三色场303的显示亮度为0.2R，亦即m=0.3, n=0.2；绿色发光二极体于第二色场302的显示亮度G为最高，于第一色场301的亮度为0.1G，于第三色场303的亮度亦为0.1G，亦即x=0.1, y=0.1；蓝色发光二极体于第三色场303的亮度B为最高，于第一色场301的显示亮度为0.2B，于第二色场302的显示亮度为0.1B，亦即i=0.2, j=0.1。假设亮度R为80尼特(nits)，亮度G为200尼特，亮度B为20尼特，则可推算光感测器所侦测到的第一色场亮度应为R_W=80+0.1G+0.2B=80+20+4=104，第二色场亮度应为G_W=0.3R+200+0.1B=226，第三色场亮度应为B_W=0.2R+0.1B+20=56，将以上数值带入前述矩阵进行运算如下所示： 

由上述矩阵所得到的结果R=80, G=200, B=20，与原先假设的数值完全相等，进而证明本发明可得到正确的纯色光亮度值。

请参阅图5，本图是说明本发明的实施流程，其步骤如下所述：首先，于步骤401时，由使用者启动显示器，然后，在步骤402时，由时序控制器或色彩控制器确定背光模组是否开启，若确定已开启，则进入步骤403，利用色场感测器以分时侦测的方式侦测第一色场、第二色场、第三色场的混色光亮度值(R_W, G_W, B_W)，接着在步骤404中，由时序控制器或色彩控制器确认侦测是否完成，若尚未完成，则返回步骤403继续侦测，若已完成，即进入步骤405中，利用运算单元根据上述矩阵，将混色光亮度值转换为红、绿、蓝的纯色光亮度值(R, G, B)，接着，进入步骤406中，藉由色彩控制器针对上述的纯色光亮度值进行校正，具体而言，色彩控制器可根据查询表判断纯色光亮度值是否衰减或异常，并针对衰减或异常的亮度值进行补偿。最后，于步骤407中，由时序控制器将校正后的纯色光亮度值传送至发光二极体驱动器，以驱动复数发光二极体，显示校正后的色彩，从而达到白平衡补偿及色彩校正的目的。 

上述叙述为本发明的较佳实施例。此领域的技艺者应得以领会其是用以说明本发明而非用以限定本发明所主张的专利权利范围。其专利保护范围当视所附的申请专利范围及其等同领域而定。凡熟悉此领域的技艺者，在不脱离本专利精神或范围内，所作更动或润饰，均属于本发明所揭示精神下所完成的等效改变或设计，且应包含在所述的申请专利范围内。 

Claims (10)

1.一种色序法显示器的色彩校正方法，其特征在于，其步骤包含：

       由一光感测器分时侦测一第一色场、一第二色场及一第三色场的亮度值(R_W, G_W, B_W)；利用一运算单元针对该光感测器的侦测结果进行运算，以得到红、绿、及蓝的纯色光亮度值(R, G, B)；由一色彩控制器对该红、绿、及蓝的纯色光亮度值进行校正；及将该色彩控制器校正后的该红、绿、及蓝纯色光亮度值传送至一发光二极体驱动器。

2.根据权利要求1所述的色序法显示器的色彩校正方法，其特征在于，其中，该第一色场的亮度值定义为R_W=R+xG+iB，该第二色场的亮度值定义为G_W=mR+G+jB，该第三色场的亮度值定义为B_W=nR+yG+B，其中，0 ≤x, y, i, j, m, n< 1，而该运算单元是以下列矩阵进行运算：

。

3.根据权利要求1或2所述的色序法显示器的色彩校正方法，其特征在于，另外还包含有由一时序控制器接收该光感测器的侦测结果，并传送至该运算单元进行运算。

4.根据权利要求3所述的色序法显示器的色彩校正方法，其特征在于，其中该色彩控制器是由该时序控制器将校正后的该红、绿、蓝纯色光亮度值传送至该发光二极体驱动器。

5.根据权利要求1所述的色序法显示器的色彩校正方法，其特征在于，另外还包含有由该发光二极体驱动器依据校正后的该红、绿、及蓝纯色光亮度值驱动复数发光二极体。

6.根据权利要求1所述的色序法显示器的色彩校正方法，其特征在于，其中该色彩控制器是依据一查询表(look up table)判断该红、绿、及蓝的纯色光亮度值是否衰减，并针对该衰减的纯色光亮度值进行补偿。

7.一种色序法显示器的色彩校正***，其特征在于，包含：

                 一光感测器，用以分时侦测一第一色场、一第二色场及一第三色场的亮度值(R_W, G_W, B_W)；

                 一时序控制器，电性耦合至该光感测器；

                 一运算单元，位于该时序控制器中，用以针对该光感测器的侦测结果进行运算，以得到红、绿、及蓝的纯色光亮度值(R, G, B)；

                 一色彩控制器，电性耦合至该运算单元，用以针对该红、绿、蓝的纯色光亮度值进行校正；及

                 一发光二极体驱动器，电性耦合至该时序控制器，用以接收校正后的该红、绿、及蓝纯色光亮度值。

8.根据权利要求7所述的色序法显示器的色彩校正***，其特征在于，其中，该第一色场的亮度值定义为R_W=R+xG+iB，该第二色场的亮度值定义为G_W=mR+G+jB，该第三色场的亮度值定义为B_W=nR+yG+B，其中，0 ≤x, y, i, j, m, n< 1，而该运算单元是以下列矩阵进行运算：

。

9.根据权利要求7或8所述的色序法显示器的色彩校正***，其特征在于，另外还包含复数发光二极体，耦合至该发光二极体驱动器，用以显示该校正后的该红、绿、及蓝纯色光亮度值。

10.根据权利要求7所述的色序法显示器的色彩校正***，其特征在于，其中该色彩控制器是依据一查询表(look up table)判断该红、绿、及蓝的纯色光亮度值是否衰减，并针对该衰减的纯色光亮度值进行补偿。

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