增進顯示裝置的亮度均勻性的校正方法及相關裝置的制作方法

專利名稱：：增進顯示裝置的亮度均勻性的校正方法及相關裝置的制作方法
技術領域：
：本發明涉及一種用來增進顯示裝置的亮度均勻性的校正方法及相關裝置，特別是涉及一種可降低亮度誤差及大幅減少亮度校正時間的亮度均勻性的校正方法及相關裝置。
背景技術：
：隨著視訊科技的不斷發展，高畫質及高分辨率的液晶顯示裝置或等離子顯示器等已廣泛受到眾人的矚目。為使顯示裝置呈現良好的畫質，顯示裝置除了必須顯示出良好的色彩質量之外，還必須對畫面亮度的均勻性(或稱為亮度的一致性)盡量做到盡善盡美。以液晶顯示裝置為例，若以肉眼仔細觀察一個未經亮度校正的液晶顯示裝置，常人可輕易發現液晶顯示裝置中的區域及區域之間的亮度不盡相同。其次，若實際以光度計加以量測，則可發現不同像素于表現相同灰階數據時，其實際所量測到的亮度值并不均勻，尤其若比較畫面的中間區域及邊緣區域時，通常可以觀測到較大的亮度差。在此情形下，為使顯示裝置的亮度均勻性能夠達到一定的標準，必須于產品設計時加入可供亮度校正的電路，并于顯示裝置的生產過程中加入嚴謹的亮度校正程序。一般而言，現有技術中用于顯示裝置的亮度校正方法僅針對單一灰階進行實際的亮度量測及校正。舉例來說，以亮度訊號具有256個灰階的顯示裝置為例，現有技術中的亮度校正程序一般是針對其中的中間灰階(灰階值=128)進行像素與像素之間的亮度校正及補償。如此一來，此種亮度校正方法僅能保證像素與像素之間單一灰階亮度的一致性，且經實驗量測結果顯示，一般仍有超過20%的亮度誤差。因此，為了制造高質量的顯示裝置(亮度誤差在10%以內)，更精確而可信的亮度校正實為不可或缺的步驟。再以液晶顯示裝置為例，由于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，液晶顯示裝置的亮度表現絕對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。請參考圖1，圖1為現有技術的一亮度校正裝置10的架構示意圖。亮度校正裝置10用來對一顯示裝置M0NIT0R1進行亮度校正，其包含有一影像控制單元100、一亮度量測單元102及一亮度校正單元104。影像控制單元100用來控制顯示裝置M0NIT0R1顯示對應于特定灰階的畫面，亮度量測單元102用來量測特定取樣點的亮度，而亮度校正單元104則用來校正特定取樣點的輸出亮度。請參考圖2，圖2為圖1的顯示裝置M0NIT0R1于顯示一相同灰階的訊號時，畫面所實際表現出的亮度示意圖。當影像控制單元100控制整體畫面所顯示的灰階為128時，中間部分像素PIXEL_A經由亮度量測單元102予以量測，其所得的亮度值經校準之后定義為128，而邊緣部份像素PIXEL_B及PIXEL_C的亮度值則依序分別為90或100等大小不一的值。因此，若亮度校正單元104針對單一灰階為128的值做亮度校正，則可以用像素PIXEL_A為基準，并對像素PIXEL_B及PIXEL_C分別增加灰階差SE1及SE2以做為亮度校正值。換句話說，128+6E1及128+6E2是分別使像素PIXEL_B及PIXEL_C的亮度與像素PIXEL_A的亮度一致的新灰階值。如此一來，當校正基準的灰階為128時，若使PIXEL_B及PIXEL_C的灰階值加上亮度校正值，則可使像素PIXEL_B及PIXEL_C的亮度與做為基準點的像素有相同亮度。依此校正方法，所有像素對應于某單一灰階(以圖2為例，此時灰階為128)的校正值(例如SEl、SE2等)，皆可依上述步驟加以量測及計算畫面中每一像素相對于灰階為128時的亮度校正值。其次，可將所有像素的亮度校正值集中儲存于顯示裝置M0NIT0R1內的一存儲器中，以備于正常模式操作時，顯示裝置M0NIT0R1就可以先將輸入訊號及其所對應的灰階值與存儲器中所存的校正值相加，再予以顯示。因此，針對此單一灰階而言，顯示裝置M0NIT0R1便能夠顯示出亮度一致的畫面。此外，為了使顯示裝置M0NIT0R1所有的灰階都能進行亮度校正，現有技術亦有以上述的單一灰階校正為基礎，并以一曲線仿真亮度與灰階之間的函數對應關系。顯示裝置M0NIT0R1并在正常模式操作時，根據此曲線函數，計算其它灰階的校正值，以執行亮度校正的功能。然而，此用以定義亮度與灰階之間對應關系的曲線并非得自于實際量測，而是依靠經驗及猜測，因此由曲線函數所得到的校正值與實際值之間時常存在較大的誤差。簡言之，上述的灰階校正方法只針對單一灰階做實際的量測及校正，而且必須對所有像素逐一進行量測及校正。根據現有技術，單一顯示裝置所包含的像素動輒超過百萬，若逐一對每個像素進行量測及校正，則完成一顯示裝置的校正所需的時間將非常長，甚至長達數十小時，直接影響生產效率。除此之外，存儲器為了儲存所有像素的校正值，其所耗費的存儲空間非常龐大，成本也相對較高。
發明內容因此，本發明的主要目的即在于提供一種用來增進一顯示裝置的亮度均勻性的校正方法及相關裝置。本發明揭示一種用來增進一顯示裝置的亮度均勻性的校正方法，該顯示裝置包含多個取樣點，該校正方法包含有控制該顯示裝置顯示多個畫面，該多個畫面對應于多個灰階值；檢測每一取樣點對應于每一畫面的亮度，以取得對應于每一取樣點的多個第一亮度訊號；根據一轉換函數，將對應于每一取樣點的多個第一亮度訊號轉換成為多個第二亮度訊號；根據對應于每一取樣點的該多個第二亮度訊號及該多個灰階值，決定對應于每一取樣點的一線性校正函數；以及根據對應于每一取樣點的該線性校正函數，校正每一取樣點的輸出亮度。本發明還揭示一種增進一顯示裝置的亮度均勻性的校正裝置，該顯示裝置包含多個取樣點，該校正裝置包含有一影像控制單元，用以控制該顯示裝置顯示多個畫面，該多個畫面對應于多個灰階值；一亮度量測單元，用以檢測每一取樣點對應于每一畫面的亮度，以取得對應于每一取樣點的多個第一亮度訊號；一訊號轉換單元，耦接于該亮度量測單元，用以根據一轉換函數，將對應于每一取樣點的多個第一亮度訊號轉換成為多個第二亮度訊號；一函數決定單元，耦接于該訊號轉換單元及該影像控制單元，用以根據對應于每一取樣點的該多個第二亮度訊號及該多個灰階值，決定對應于每一取樣點的一線性校正函數；以及一亮度校正單元，耦接于該函數決定單元，用以根據對應于每一取樣點的該線性校正函數，校正每一取樣點的輸出亮度。圖1為現有技術的一亮度校正裝置的架構示意圖。5圖2為圖1的一顯示裝置于顯示一相同灰階的訊號時，畫面所實際表現出的亮度圖3為本發明實施例一校正裝置的架構示意圖。圖4A至圖4C為兩相異取樣點所對應的線性校正函數的示意圖。圖5A及圖5B為本發明的一取樣點分布示意圖。圖6為本發明實施例的一校正流程的示意圖。附圖符號說明10亮度校正裝置100影像控制單元102亮度量測單元104亮度校正單元8EU6E2灰階差M0NIT0RUM0NIT0R2顯示裝置PIXEL_A、PIXEL_B、PIXEL_C像素60校正流程62、64、66、68、70、72、74步驟30校正裝置600影像控制單元602亮度量測單元604訊號轉換單元606函數決定單元608亮度校正單元具體實施例方式請參考圖3，圖3為本發明實施例一校正裝置30的架構示意圖。校正裝置30用來對一顯示裝置M0NIT0R2進行亮度校正，以增進其亮度均勻性。顯示裝置M0NIT0R2包含有多個預設的取樣點SP_1SP_M，并且平均地分布于顯示裝置M0NIT0R2的屏幕上。校正裝置30包含有一影像控制單元600、一亮度量測單元602、一訊號轉換單元604、一函數決定單元606及一亮度校正單元608。影像控制單元600用來控制顯示裝置M0NIT0R2顯示畫面PIC_1PIC_N，畫面PIC_1PIC_N對應于灰階值GL_1GL-K。亮度量測單元602用來檢測取樣點SP_1應于每一畫面PIC_1PIC_N的亮度，以取得對應于取樣點SP_1SP_M的亮度訊號L0_1L0_M。訊號轉換單元604用來根據一轉換函數LOG，將對應于取樣點SP_1SP_M的亮度訊號L0_1L0_M轉換成為亮度訊號NL_1NL_M。函數決定單元606用來根據對應于取樣點SP_1SP_M的亮度訊號NL_1NL_M及灰階值GL_1GL_K,決定對應于取樣點SP_1SP_M的線性校正函數GC_1GC_M。亮度校正單元608用來根據對應于取樣點SP_1SP_M的線性校正函數GC_1GC_M，校正取樣點SP_1SP_M的輸出亮度。簡單來說，當亮度量測單元602取得對應于取樣點SP_1SP_M的亮度訊號L0_1L0_M后，訊號轉換單元604通過轉換函數LOG，將對應于取樣點SP_1SP_M的亮度訊號L0_1L0_M轉換成為亮度訊號NL_1NL_M，再配合原始畫面的灰階值GL_1GL_K，由函數決定單元606決定對應于取樣點SP_1SP_M的線性校正函數GC_1GC_M。藉此，亮度校正單元608可根據每一取樣點的線性校正函數，校正取樣點SP_1SP_M的輸出亮度。較佳地，轉換函數LOG是一對數函數(logarithmicfunction)，當灰階與亮度分別完成坐標轉換時，可使兩者之間的數學關系轉換成為一種線性關系。如此一來，將使得灰階與亮度之間的函數關系的復雜度大為降低。例如，函數決定單元606可使用最佳配適法(bestfitmethod)決定每一取樣點的線性校正函數所包含的參數值，或使用線性內插(linearinterpolation)的方式，建立專屬于取樣像素SP1SPM所有灰階值的亮度查找表(Gammatable)。因此，本發明無須執行全灰階量測，而同樣可以得到高精確的校正結果詳細來說，顯示裝置M0NIT0R2的亮度與灰階之間的對應關系通常可用一指數函數表示。然而，由于指數函數為一非線性函數，因此無法直接用線性內插的方式推導出精確的全灰階亮度查找表。反之，若使用對數函數分別對亮度與灰階進行坐標轉換，則可以使亮度與灰階的對應關系由原來的指數函數，轉變成為一線性函數。此外，為方便進行亮度校正，校正裝置30的操作者可由取樣點SP_1SP_M中選取一取樣點做為基準像素SSP，使其余的取樣點以基準像素SSP的線性校正函數做為其余的取樣點執行校正亮度時的基準。除此之外，推導全灰階亮度校正值的方法，仍必須根據基準像素的線性校正函數與其它取樣像素的線性校正函數的相對關系而定。關于不同的線性校正函數其間的相對關系，以下以圖4A至圖4C的三種情況加以說明。其中，圖4A至圖4C皆為兩相異取樣點所對應的線性校正函數的示意圖。情況一如圖4A所示，基準像素的線性校正函數與其它取樣像素的線性校正函數呈平行關系。附帶一提的是，圖4A所顯示的情況為一種較常見的情況。在此情況下，基準像素SSP的線性校正函數(曲線A1)與其它像素的線性校正函數(曲線B1)的斜率相同。為了使曲線B與曲線A重合，可以經由計算特定灰階的亮度差，推導出其相對的灰階值與調整后的新灰階值之間的差距(SE)，而將曲線B與曲線A重合在一起。以此方式，迅速計算并建立每一取樣像素的亮度查找表。情況二如圖4B所示，基準像素的線性校正函數與其它像素的線性校正函數具有不同的斜率及截距。在此情況下，基準像素的線性校正函數(曲線A2)與其它像素的線性校正函數(曲線B2)的斜率不同，為了推導出其相對的灰階值與調整后的新灰階值之間的差距(SE)，以使曲線A2與曲線B2能夠重合，可使用最大灰階(在此，最大灰階值=255)及其所對應的亮度作為比較基準的一部分，并以此迅速計算出每一取樣像素的亮度查找表。情況三如圖4C所示，基準像素的線性校正函數與其它像素的線性校正函數大致平行，且斜率無固定。在此情況下，首先必須選定一灰階值GL_I，其次于基準像素的線性校正函數(曲線A3)上找到對應于灰階值GL_I的亮度NL_I，然后根據此亮度NL_I于其它像素的線性校正函數(曲線B3)上，找到對應于亮度NL_I的灰階值GL_J。依此步驟，便可依序推導出相對的每一灰階值與調整后的新灰階值之間的差距(SE)，并以此推導出每一取樣像素的亮度查找表。此外，亮度校正單元608并可利用加權和(weightedsum)的計算方式，根據相鄰取樣像素的亮度查找表，計算取樣像素以外像素的亮度校正值，使畫面中的每一像素都得到亮度校正。也就是說，本發明可根據對應于每一取樣點的線性校正函數，校正顯示像素以外的其它部分(像素)的輸出亮度。其中，計算加權和所使用的加權值是對應于像素與鄰近取樣像素之間的距離，距離愈大，其所對應的加權值愈小，反之則愈大。綜上所述，首先，本發明選擇一取樣像素為基準像素，使畫面中其它像素能以基準像素做為校正標準。當取樣像素(包含基準像素與其它的取樣像素)經由亮度量測單元602的量測，而得到316個不等的亮度與灰階之間的關系之后，訊號轉換單元604利用轉換函數LOG進行坐標轉換，將像素的亮度與灰階之間原有的指數關系，經由坐標轉換之后，在新的坐標的中轉變成為線性關系。如此一來，函數決定單元606便可利用線性內插法，推導出每一取樣像素中其它未經實際量測的亮度與灰階關系，成為每個取樣像素專屬的線性校正函數。其次，亮度校正單元608可以根據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，計算并推導出用來調整取樣像素的輸入灰階值的亮度查找表(GammaTable),用來使輸入灰階值經由亮度查找表，產生新灰階值，而此一新灰階值可使取樣像素與基準像素的亮度達到一致的效果。換句話說，取樣像素的亮度相對于調整后的新灰階值之間所呈現的函數關系，可以盡可能逼近基準像素的亮度與輸入灰階的函數關系。總而言之，校正裝置30的主要功能在于推導出每一像素的每一灰階值與調整后的新灰階值之間的關系(SE)。此外，值得注意的是，校正裝置30亦可應用在對單一顏色的亮度校正，比如說，顯示裝置中的紅綠藍三種原色(primarycolor)，也可以個別使用本方法進行單一顏色的亮度校正。在現有技術中，由于未進行坐標轉換，使得亮度與灰階之間的函數關系不是一種線性關系，因而不適合以線性內插的方式推導亮度查找表。因此，現有技術只能以實際量測方式，針對每個取樣像素建立完整的亮度查找表，如此將使實際量測時間拉得太長，大幅提高生產成本。其次，現有技術也有以經驗或基于猜想的方式，根據單一或少數的實際量測值，加上由經驗判斷所得的曲線來勉強套入量測結果，因此常無法建立較精確的亮度查找表。相較之下，本發明所揭示的校正裝置30既可以使量測時間大幅縮減，并且可以節省大部分用來儲存亮度查找表的存儲器空間，并且得到精確的亮度校正結果。除此之外，為增進亮度校正功能的效率，本發明于選擇取樣點時是根據一定的分布規律。請參考圖5A及圖5B，圖5A及圖5B為根據本發明的一取樣點分布示意圖。值得注意的是，于圖5B中靠近邊緣的部份，取樣點與邊緣有一定的間隔，如此一來，可以使亮度量測單元602的量測誤差降到最低。校正裝置30的運作方式可歸納為一校正流程60，如圖6所示。校正流程60包含有以下步驟步驟62:開始。步驟64影像控制單元600控制顯示裝置M0NIT0R2顯示對應于灰階值GL_1GL_K的畫面PIC_1PIC_N。步驟66亮度量測單元602檢測取樣點SP_1SP_M對應于畫面PIC_1PIC_N8的亮度，以取得對應于取樣點SP_1SP_M的亮度訊號L0_1L0_M。步驟68訊號轉換單元604根據轉換函數LOG，將對應于取樣點SP_1SP_M的亮度訊號L0_1L0_M轉換成為亮度訊號NL_1NL_M。步驟70函數決定單元606根據對應于取樣點SP_1SP_M的亮度訊號NL_1NL_M及灰階值GL_1GL_K，決定對應于取樣點SP_1SP_M的線性校正函數GC_1GC_Mo步驟72亮度校正單元608根據對應于取樣點SP_1線性校正函數GC_1GC_M，校正取樣點SP_1SP_M的輸出亮度。步驟74:結束。總而言之，本發明所揭示的亮度校正方法及裝置，可于每一取樣像素量測一特定數量(約316個)的亮度與灰階關系，經由一轉換函數進行坐標轉換，使亮度與灰階之間原有的指數關系，經由坐標轉換之后，轉變成為線性關系，并以線性內插方式，快速建立每個取樣像素的亮度查找表。并且，本發明可進一步利用加權和(weightedsum)的計算方式，根據相鄰取樣像素的亮度查找表，計算取樣像素以外像素的亮度校正值，使畫面中的每一像素都得到亮度校正。根據相關實驗結果，經由本發明所得的亮度查找表，其亮度的校正后誤差皆能保持在10%以下。此外，每一顯示裝置所需的亮度校正時間也可以由數小時至數十小時縮短為數分鐘，其經濟效益非常顯而易見。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范圍。權利要求1.一種增進一顯示裝置的亮度均勻性的校正方法，該顯示裝置包含多個取樣點，該校正方法包含有控制該顯示裝置顯示多個畫面，該多個畫面對應于多個灰階值；檢測每一取樣點對應于每一畫面的亮度，以取得對應于每一取樣點的多個第一亮度訊號；根據一轉換函數，將對應于每一取樣點的多個第一亮度訊號轉換成為多個第二亮度訊號；根據對應于每一取樣點的該多個第二亮度訊號及該多個灰階值，決定對應于每一取樣點的一線性校正函數；以及根據對應于每一取樣點的該線性校正函數，校正每一取樣點的輸出亮度。2.如權利要求1所述的校正方法，其中該轉換函數為一對數函數。3.如權利要求1所述的校正方法，其中根據對應于每一取樣點的該多個第二亮度訊號，決定對應于每一取樣點的該線性校正函數，是根據對應于每一取樣點的該多個第二亮度訊號，以最佳配適法決定對應于每一取樣點的該線性校正函數所包含的參數值。4.如權利要求1所述的校正方法，其中該多個取樣點是對應于該顯示裝置的一顯示區域的一部分。5.如權利要求4所述的校正方法，其還包含有根據對應于每一取樣點的該線性校正函數，校正該顯示區域的其它部分的輸出亮度。6.如權利要求1所述的校正方法，其中該多個取樣點對應于該顯示裝置的多個顯示像素的一部分。7.如權利要求6所述的校正方法，其還包含有根據對應于每一取樣點的該線性校正函數，校正該多個顯示像素的其它部分的輸出亮度。8.一種增進一顯示裝置的亮度均勻性的校正裝置，該顯示裝置包含多個取樣點，該校正裝置包含有一影像控制單元，用以控制該顯示裝置顯示多個畫面，該多個畫面對應于多個灰階值；一亮度量測單元，用以檢測每一取樣點對應于每一畫面的亮度，以取得對應于每一取樣點的多個第一亮度訊號；一訊號轉換單元，耦接于該亮度量測單元，用以根據一轉換函數，將對應于每一取樣點的多個第一亮度訊號轉換成為多個第二亮度訊號；一函數決定單元，耦接于該訊號轉換單元及該影像控制單元，用以根據對應于每一取樣點的該多個第二亮度訊號及該多個灰階值，決定對應于每一取樣點的一線性校正函數;以及一亮度校正單元，耦接于該函數決定單元，用以根據對應于每一取樣點的該線性校正函數，校正每一取樣點的輸出亮度。9.如權利要求8所述的校正裝置，其中該轉換函數為一對數函數。10.如權利要求8所述的校正方裝置，其中該函數決定單元用來根據對應于每一取樣點的該多個第二亮度訊號，以最佳配適法決定對應于每一取樣點的該線性校正函數所包含的參數值。11.如權利要求8所述的校正裝置，其中該多個取樣點對應于該顯示裝置的一顯示區域的一部分。12.如權利要求11所述的校正裝置，其中該亮度校正單元還用來根據對應于每一取樣點的該線性校正函數，校正該顯示區域的其它部分的輸出亮度。13.如權利要求8所述的校正裝置，其中該多個取樣點對應于該顯示裝置的多個顯示像素的一部分。14.如權利要求13所述的校正裝置，其中該亮度校正單元還用來根據對應于每一取樣點的該線性校正函數，校正該多個顯示像素的其它部分的輸出亮度。全文摘要一種增進顯示裝置的亮度均勻性的校正方法及相關裝置。用來增進一顯示裝置的亮度均勻性的校正方法，該顯示裝置包含多個取樣點，該校正方法包含有控制該顯示裝置顯示多個畫面，該多個畫面對應于多個灰階值；檢測每一取樣點對應于每一畫面的亮度，以取得對應于每一取樣點的多個第一亮度訊號；根據一轉換函數，將對應于每一取樣點的多個第一亮度訊號轉換成為多個第二亮度訊號；根據對應于每一取樣點的該多個第二亮度訊號及該多個灰階值，決定對應于每一取樣點的一線性校正函數；以及根據對應于每一取樣點的該線性校正函數，校正每一取樣點的輸出亮度。文檔編號G09G5/00GK101996612SQ20091016589公開日2011年3月30日申請日期2009年8月12日優先權日2009年8月12日發明者陳星全申請人:聯詠科技股份有限公司