TWI829463B

TWI829463B - 顯示裝置及其亮度與色度的補償方法

Info

Publication number: TWI829463B
Application number: TW111147569A
Authority: TW
Inventors: 戴君涵
Original assignee: 友達光電股份有限公司
Priority date: 2022-11-29
Filing date: 2022-12-12
Publication date: 2024-01-11
Also published as: US20240177644A1; CN115713917A; US11990077B1; DE102023111895A1

Abstract

一種顯示裝置及其亮度與色度的補償方法被提出。亮度與色度的補償方法適用於自發光顯示面板。亮度與色度的補償方法包括：基於至少一選定顏色，計算多個設定灰階值的多個顯示畫素的多個補償值；記錄補償值以獲得查找資料；接收顯示影像的多個圖像灰階值，基於圖像灰階值，根據查找資料來獲得分別對應顯示畫素的多個選中補償值；以及，根據選中補償值以分別補償顯示畫素的顯示亮度。

Description

顯示裝置及其亮度與色度的補償方法

本發明是有關於一種顯示裝置及其亮度與色度的補償方法，且特別是有關於一種可提升顯示亮度與色度均勻度的顯示裝置及其亮度與色度的補償方法。

在自發光面板中，其中的每一個發光元件，以發光二極體為範例，會因為製程差異，例如：磊晶溫度、污染等多項因素，導致每個發光二極體的發光波長不同，而導致顯示畫面均勻度不佳的狀況。即使在整片面板上的所有顯示畫素都顯示相同灰階，也可能產生點對點間亮度與色度差異，造成顯示畫面斑駁的情形。

本發明提供一種顯示裝置及其亮度與色度的補償方法，可提升顯示亮度與色度均勻度。

本發明的亮度與色度的補償方法適用於自發光顯示面板。亮度與色度的補償方法包括：基於至少一選定顏色，計算多個設定灰階值的多個顯示畫素的多個補償值；記錄其補償值以獲得查找資料；接收顯示影像的多個圖像灰階值，基於圖像灰階值，以根據查找資料來獲得分別對應顯示畫素的多個選中補償值；以及，根據選中補償值以分別補償顯示畫素的顯示亮度。

本發明的顯示裝置包括顯示面板以及控制器。控制器耦接顯示面板，用以執行上述的亮度與色度的補償方法。

基於上述，本發明針對一個或多個選定顏色，計算設定灰階值的多個顯示畫素的多個補償值。在進行影像的顯示動作時，可對應每一個顯示畫素，根據所要顯示的圖像灰階值，來查找出對應的補償值來進行顯示畫素的亮度與色度補償動作。如此一來，本發明的顯示裝置可逐點的將每一顯示畫素的亮度與色度進行補償，有效提升顯示畫面的顯示品質。

請參照圖1，圖1繪示本發明一實施例的自發光顯示面板的亮度與色度的補償方法的流程圖。在步驟S110中，自發光顯示面板的控制器可基於一個或多個的選定顏色，來計算出多個設定灰階值的多個顯示畫素的多個補償值。其中，選定顏色可以是單一個白色，或者是多個基礎顏色，例如紅色、綠色以及藍色。控制器並可在自發光顯示面板可顯示的灰階範圍中，選定多個設定灰階值。以8位元的顯示灰階範圍為範例，控制器可在顯示灰階範圍0~255中，選擇例如6個設定灰階值，例如灰階值10、18、25、76、178、255。當然，上述設定灰階值的數量以及數值，都只是說明用的範例，不用以限制本發明的發明範疇。在實際運作上，設計者可根據實際的需求來設定灰階值的數量以及數值，沒有特定的限制。

此外，在步驟S110中，控制器並計算在上述多個設定灰階值下，自發光顯示面板中，分別對應多個顯示畫素的多個補償值。在此請注意，基於在自發光面板中，其中的每一個發光元件，以發光二極體為範例，會因為製程差異而導致每個發光二極體的發光波長不同，而導致顯示畫面均勻度不佳的狀況。因此，本發明實施例的亮度與色度的補償方法中，控制器可針對自發光顯示面板中的每一個畫素，對應選定顏色，在顯示不同設定灰階值下的補償值進行記錄。

接著，在步驟S120中，控制器可記錄上述的多個補償值，並獲得一查找資料。在此請同步參照圖1以及圖2，其中圖2繪示本發明實施例的亮度補償方法的查找資料的示意圖。在圖2中，控制器可針對三個不同的選定顏色來設定三組資料210~230以產生查找資料200。其中，資料210例如對應紅色的選定顏色；資料220例如對應綠色的選定顏色；資料230例如對應藍色的選定顏色。資料210區分為分別對應多個設定灰階值211~21M的多組子資料；資料220區分為分別對應多個設定灰階值221~22M的多組子資料；資料230則區分為分別對應多個設定灰階值231~23M的多組子資料。以自發光顯示面板具有N+1個顯示畫素為範例，每一組子資料中，均包括對應每一個顯示畫素（第0畫素到第N畫素）顯示多個顏色（例如紅色R、綠色G、藍色B）。其中M、N皆為任意正整數。

例如，在對應為紅色的選定顏色的資料210中，對應設定灰階值211的子資料包括：第0個顯示畫素分別對應紅色R、綠色G以及藍色B的多個補償值的分量CR10、CG10以及CB10；第1個顯示畫素分別對應紅色R、綠色G以及藍色B的多個補償值的分量CR11、CG11以及CB11；…；第N個顯示畫素分別對應紅色R、綠色G以及藍色B的多個補償值的分量CR1N、CG1N以及CB1N。在對應為綠色的選定顏色的資料220中，對應設定灰階值221的子資料包括第0個顯示畫素分別對應紅色R、綠色G以及藍色B的多個補償值的分量CR20、CG20以及CB20；第1個顯示畫素分別對應紅色R、綠色G以及藍色B的多個補償值的分量CR21、CG21以及CB21；…；第N個顯示畫素分別對應紅色R、綠色G以及藍色B的多個補償值的分量CR2N、CG2N以及CB2N。在對應為藍色的選定顏色的資料230中，對應設定灰階值231的子資料包括第0個顯示畫素分別對應紅色R、綠色G以及藍色B的多個補償值的分量CR30、CG30以及CB30；第1個顯示畫素分別對應紅色R、綠色G以及藍色B的多個補償值的分量CR31、CG31以及CB31；…；第N個顯示畫素分別對應紅色R、綠色G以及藍色B的多個補償值的分量CR3N、CG3N以及CB3N。

請重新參照圖1，在步驟S130中，控制器可接收要顯示的一顯示影像的多個圖像灰階值，並基於上述的圖像灰階值，以根據查找資料來獲得分別對應多個顯示畫素的多個選中補償值。並且，在步驟S140中，可根據所獲得的選中補償值以分別補償顯示畫素的顯示亮度。

舉例來說明，當控制器要計算第0個顯示畫素的補償值時，可先查找出圖像灰階值中，對應第0個顯示畫素的第一圖像灰階值，其中第一圖像灰階值中可具有紅色圖像灰階值、綠色圖像灰階值以及藍色圖像灰階值。接著，控制器可判斷紅色圖像灰階值等於設定灰階值211~21M的何者（例如等於設定灰階值211）；綠色圖像灰階值等於設定灰階值221~22M的何者（例如等於設定灰階值221）；以及藍色圖像灰階值等於多個設定灰階值231~23M的何者（例如等於設定灰階值231）。

接著，承續上述的實施範例，控制器可根據對應設定灰階值211、221、231來查找出對應第0個顯示畫素的多個補償值（包括多個補償值的分量CR10、CG10、CB10、CR20、CG20、CB20、CR30、CG30、CB30），並使補償值的分量CR10、CR20、CR30相加、使補償值的分量CG10、CG20、CG30相加、使補償值的分量CB10、CB20、CB30相加，以產生選中補償值的三個分量。

如此一來，控制器便可根據選中補償值的三個分量來對第0個顯示畫素亮度補償動作。

根據上述的說明，控制器可針對第1個顯示畫素至第N個顯示畫素逐一的進行亮度補償，並提升自發光顯示面板的顯示畫面的均勻度。

值得一提的，本發明實施例中，當針對單一顯示畫素的紅色進行補償時，除了可以調整此顯示畫素的紅色子畫素的顯示亮度外，還可以透過調整此顯示畫素的藍色子畫素以及綠色子畫素的顯示亮度，以透過混色的方式來完成顯示畫素的補償動作。

以下請參照圖3，圖3繪示本發明實施例中自發光顯示面板的亮度補償方法的查找資料的產生方式的動作流程圖。在本實施方式中，產生查找資料時，可使自發光顯示面板的顯示裝置根據選定顏色以及各個設定灰階值進行測試畫面顯示動作。在步驟S310中，則可針對測試畫面顯示進行拍攝以完成影像擷取動作，並使顯示裝置中的控制器透過影像分析動作，以根據測試畫面以計算出分別對應多個補償顏色（紅色R、綠色G、藍色B）的多個刺激值X、Y、Z。接著，根據補色原理，可根據所獲得的刺激值來獲得轉換矩陣，其中，轉換矩陣等於色彩空間轉換矩陣乘以所要計算的多個補償值所形成的矩陣。色彩空間轉換矩陣可根據刺激值X、Y、Z來產生。其中，轉換矩陣乘以補償顏色向量，可以等於目標顏色向量。基於補償顏色向量、目標顏色向量以及色彩空間轉換矩陣為已知，控制器可透過矩陣的運算來計算出補償值所形成的矩陣，並獲得補償值的多個分量。

接著在步驟S320中，控制器可計算多個補償顏色（紅色R、綠色G、藍色B）對應的補償值的圖像檔（例如BMP（bit map）檔）。也就是控制器可根據對應各個選定顏色中，各個設定灰階值的多個補償值來產生圖像檔。上述的多個補償值可如圖2所繪示。為了減低圖像檔的尺寸，控制器可在步驟S330中，基於相同的伽瑪值，對圖像檔的補償值進行數值整理以及歸納，來進行資料壓縮動作。接著，在步驟S340中，控制器可使壓縮後的圖像檔，透過硬體燒錄的方式，來被寫入一記憶裝置中。

進一步來說明，為了進一步降低補償值的資料量，控制器可預先設定一灰階閾值，並在當設定灰階值小於灰階閾值時，調降對應的各補償值中分別對應第一顏色與第二顏色的多個分量為第一分量，其中第一顏色與第二顏色與選定顏色不相同。也就是說，在低灰階的顯示條件下，對應為紅色的選定顏色中，其藍色以及綠色的補償值的分量可以被調低為第一分量，其中的第一分量例如可以等於0。

也就是說，在當各設定灰階值不小於灰階閾值時（高灰階的顯示條件下），對應各補償值的第一顏色與第二顏色（其中第一顏色與第二顏色與選定顏色不相同）的多個分量（等於第二分量），會大於上述的第一分量。也就是說，在高灰階的顯示條件下，對應為紅色的選定顏色中，其藍色以及綠色的補償值的分量可以被為第二分量，其中的第二分量大於上述低灰階顯示條件下的第一分量。

在本發明實施例中，灰階閾值可以等於32。當然，設計者可以根據自發光顯示面板的特性來調整上述的灰階閾值，沒有固定的限制。

以下請參照圖4，圖4繪示本發明實施例中的亮度補償方法中的一線性內插動作的實施方式的示意圖。當執行如步驟S130中的要獲得多個選中補償值的步驟時，當圖像灰階值不等於設定灰階值的任一時，可透過線性內插法的方式，來計算出選中補償值。在圖4中，例如設定灰階值為64、76、128、178、192、255時，而圖像灰階值的綠色灰階值G150不等於上述設定灰階值的任一時，控制器可先查找出與綠色灰階值G150相近的二設定灰階值（128以及178）的補償值，並根據設定灰階值128以及178對應的補償值來進行內插運算，即可產生選中補償值。

上述的內插運算為本領域具通常知識者可熟知的運算手段，相關細節述不多贅述。

以下請參照圖5，圖5繪示本發明另一實施例的亮度補償方法的查找資料的示意圖。為了降低查找資料500的資料大小，控制器可設定白色為單一的選定顏色，並根據設定灰階值501~50M來產生對應自發光顯示面板的多個顯示畫素0~N的多個補償值的多個紅色（R）分量CR00~CR0N、多個綠色（G）分量CG00~CG0N以及多個藍色（B）分量CB00~CB0N。透過僅儲存單一選定顏色的多個設定灰階的補償值，可有效減低查找資料500的資料量（為圖2實施例1/3）。

在進行顯示影像的實際補償動作時，控制器可針對查找資料500進行運算，使查找資料500中的多個補償值的分量CR00~CR0N、CG00~CG0N以及CB00~CB0N分別乘以多個比例值RR_r1、GR_r1以及BR_r1來獲得對應選定顏色為紅色的查找資料510；使查找資料500中的多個補償值的分量CR00~CR0N、CG00~CG0N以及CB00~CB0N分別乘以多個比例值RG_r1、GG_r1以及BG_r1來獲得對應選定顏色為綠色的查找資料520；並使查找資料500中的多個補償值的分量CR00~CR0N、CG00~CG0N以及CB00~CB0N分別乘以多個比例值RB_r1、GB_r1以及BB_r1來獲得對應選定顏色為綠色的查找資料530。

其中，比例值RR_r1表示進行紅色的子畫素的亮度補償時，白色光中的紅色子畫素實際貢獻紅色顯示效果的比例；比例值GR_r1表示進行紅色的子畫素的亮度補償時，白色光中的綠色子畫素實際貢獻紅色顯示效果的比例；比例值BR_r1表示進行紅色的子畫素的亮度補償時，白色光中的藍色子畫素實際貢獻紅色顯示效果的比例。比例值RG_r1表示進行綠色的子畫素的亮度補償時，白色光中的紅色子畫素實際貢獻紅色顯示效果的比例；比例值GG_r1表示進行綠色的子畫素的亮度補償時，白色光中的綠色子畫素實際貢獻紅色顯示效果的比例；比例值BG_r1表示進行綠色的子畫素的亮度補償時，白色光中的藍色子畫素實際貢獻紅色顯示效果的比例。比例值RB_r1表示進行藍色的子畫素的亮度補償時，白色光中的紅色子畫素實際貢獻紅色顯示效果的比例；比例值GB_r1表示進行藍色的子畫素的亮度補償時，白色光中的綠色子畫素實際貢獻紅色顯示效果的比例；比例值BB_r1表示進行藍色的子畫素的亮度補償時，白色光中的藍色子畫素實際貢獻紅色顯示效果的比例。

上述的比例值RR_r1、GR_r1、BR_r1、RG_r1、GG_r1、BG_r1、RB_r1、GB_r1、BB_r1均可事先透過實驗量測的方式來獲得。並比例值RR_r1、GR_r1、BR_r1、RG_r1、GG_r1、BG_r1、RB_r1、GB_r1、BB_r1並可預存儲存在顯示裝置中的任一儲存元件中，以供控制器進行讀取。

透過上述的運算動作，控制器可根據查找表510、520、530中的多個補償值的分量CR10~CR3N、CG10~CG3N以及CB10~CB3N來進行顯示畫素的多個選中補償值的查找動作，並根據選中補償值以分別補償顯示畫素的顯示亮度。

關於選中補償值的查找動作在上述的實施例中已有詳細的說明，在此不多贅述。

以下請參照圖6，圖6繪示本發明實施例的顯示裝置的示意圖。顯示裝置600包括控制器610以及顯示面板620。顯示面板620為自發光顯示面板，例如為任意形式的發光二極體的顯示面板。控制器610耦接至顯示面板620，並用以執行如圖1的步驟S110至S140以對顯示面板620的各個顯示畫素進行亮度與色度補償的動作，並藉以提升顯示面板620所產生的顯示畫面的亮度與色度均勻度。

關於控制器610的動作細節，在前述的實施例中已有詳細的說明，此處恕不多贅述。

在本實施例中，控制器610可以為具運算能力的處理器。或者，控制器610可以是透過硬體描述語言（Hardware Description Language, HDL）或是其他任意本領域具通常知識者所熟知的數位電路的設計方式來進行設計，並透過現場可程式邏輯門陣列（Field Programmable Gate Array, FPGA）、複雜可程式邏輯裝置（Complex Programmable Logic Device, CPLD）或是特殊應用積體電路（Application-specific Integrated Circuit, ASIC）的方式來實現的硬體電路。

綜上所述，本發明顯示裝置透過計算顯示面板中每一顯示畫素，基於至少一選定顏色，對應多個設定灰階值的補償值。並透過查找根據補償值所建立的查找資料，可根據顯示影像的多個圖像灰階值，進行各個顯示畫素的亮度補償動作。如此一來，自發光顯示面板的每一個顯示畫素的顯示亮度與色度都可以有效的得到補償，可提升顯示畫的整體的亮度與色度均勻度。

200、500、510、520、530:查找資料

210~230:資料

211~21M、221~22M、231~23M:設定灰階值

600:顯示裝置

610:控制器

620:顯示面板

CR00~CR0N、CG00~CG0N、CB00~CB0N 、CR10~CR1N、CG10~CG1N、CB10~CB1N、CR20~CR2N、CG20~CG2N、CB20~CB2N、CR30~CR3N、CG30~CG3N、CB30~CB3N:分量

G150:綠色灰階值

RR_r1、GR_r1、BR_r1、RG_r1、GG_r1、BG_r1、RB_r1、GB_r1、BB_r1:比例值

S110~S140、S310~S340:步驟

圖1繪示本發明一實施例的自發光顯示面板的亮度補償方法的流程圖。圖2繪示本發明實施例的亮度補償方法的查找資料的示意圖。圖3繪示本發明實施例中自發光顯示面板的亮度補償方法的查找資料的產生方式的動作流程圖。圖4繪示本發明實施例中的亮度補償方法中的一線性內插動作的實施方式的示意圖。圖5繪示本發明另一實施例的亮度補償方法的查找資料的示意圖。圖6繪示本發明實施例的顯示裝置的示意圖。

S110~S140:步驟

Claims

一種亮度與色度的補償方法，適用於一自發光顯示面板，包括：基於至少一選定顏色，計算多個設定灰階值的多個顯示畫素的多個補償值；記錄該些補償值以獲得一查找資料；接收一顯示影像的多個圖像灰階值，基於該些圖像灰階值，以根據該查找資料來獲得分別對應該些顯示畫素的多個選中補償值；以及根據該些選中補償值以分別補償該些顯示畫素的顯示亮度，其中基於該至少一選定顏色，計算該些設定灰階值的該些顯示畫素的該些補償值的步驟包括：使顯示裝置根據該至少一選定顏色以及各該設定灰階值進行一測試畫面顯示動作；擷取該測試畫面，並根據該測試畫面以計算出分別對應多個補償顏色的多個刺激值；根據該些刺激值以獲得一轉換矩陣；以及根據該轉換矩陣以產生該些補償值。
如請求項1所述的亮度與色度的補償方法，其中根據補色原理以計算出該些補償值。
如請求項1所述的亮度與色度的補償方法，其中該轉換矩陣等於色彩空間轉換矩陣乘以該些補償值所形成的矩陣。
如請求項1所述的亮度與色度的補償方法，其中記錄該些補償值以獲得該查找資料的步驟包括：根據對應各該至少一選定顏色，各該設定灰階值的該些補償值來產生一圖像檔；基於相同的伽瑪值，對該圖像檔的該些補償值進行數值整理以進行資料壓縮；以及使壓縮後的該圖像檔被寫入一記憶裝置中。
如請求項1所述的亮度與色度的補償方法，其中各該補償值具有多個分量，該些分量分別對應不相同的一第一顏色、一第二顏色以及各該至少一選定顏色。
如請求項5所述的亮度與色度的補償方法，其中基於該至少一選定顏色，計算該些設定灰階值的該些顯示畫素的該些補償值的步驟更包括：設定一灰階閾值，當各該設定灰階值小於該灰階閾值時，調降各該補償值中分別對應該第一顏色與該第二顏色的多個第一分量，其中該第一顏色與該第二顏色與該至少一選定顏色不相同。
如請求項6所述的亮度與色度的補償方法，其中當各該設定灰階值不小於該灰階閾值時，對應各該補償值的該第一顏色與該第二顏色的多個第二分量大於分別對應的該些第一分量。
如請求項6所述的亮度與色度的補償方法，其中該些第一分量皆等於0。
如請求項1所述的亮度與色度的補償方法，其中該至少一選定顏色為紅色、綠色以及藍色，或者該至少一選定顏色為白色。
如請求項9所述的亮度與色度的補償方法，其中當該至少一選定顏色為白色時，更包括：使對應該至少一選定顏色的該些補償值分別乘以多個比例值以產生對應紅色的多個第一補償值、對應綠色的多個第二補償值以及對應藍色的多個第三補償值。
一種顯示裝置，包括：一顯示面板；一控制器，耦接該顯示面板，用以：基於至少一選定顏色，計算多個設定灰階值的多個顯示畫素的多個補償值；記錄該些補償值以獲得一查找資料；接收一顯示影像的多個圖像灰階值，基於該些圖像灰階值，以根據該查找資料來獲得分別對應該些顯示畫素的多個選中補償值；以及根據該些選中補償值以分別補償該些顯示畫素的顯示亮度；以及一影像擷取器，其中該顯示裝置根據該至少一選定顏色以及各該設定灰階值進行一測試畫面顯示動作，該影像擷取器擷取該測試畫面，該控制器更用以：根據該測試畫面以計算出分別對應多個補償顏色的多個刺激值；根據該些刺激值以獲得一轉換矩陣；以及根據該轉換矩陣以產生該些補償值。
如請求項11所述的顯示裝置，其中該轉換矩陣等於色彩空間轉換矩陣乘以該些補償值所形成的矩陣。
如請求項11所述的顯示裝置，其中該控制器更用以：根據對應各該至少一選定顏色，各該設定灰階值的該些補償值來產生一圖像檔；基於相同的伽瑪值，對該圖像檔的該些補償值進行數值整理以進行資料壓縮；以及將壓縮後的該圖像檔寫入一記憶裝置中。
如請求項11所述的顯示裝置，其中各該補償值具有多個分量，該些分量分別對應不相同的一第一顏色、一第二顏色以及各該至少一選定顏色。
如請求項14所述的顯示裝置，其中該控制器更用以：設定一灰階閾值，當各該設定灰階值小於該灰階閾值時，調降各該補償值中分別對應該第一顏色與該第二顏色的多個第一分量，其中當各該設定灰階值不小於該灰階閾值時，對應該第一顏色與該第二顏色的各該補償值的多個第二分量大於分別對應的該些第一分量。
如請求項11所述的顯示裝置，其中該至少一選定顏色為紅色、綠色以及藍色，或者該至少一選定顏色為白色，當該至少一選定顏色為白色時，該控制器更用以：使對應該至少一選定顏色的該些補償值分別乘以多個比例值以產生對應紅色的多個第一補償值、對應綠色的多個第二補償值以及對應藍色的多個第三補償值。