专利名称：对像素间彩色不均匀性进行补偿的显示装置的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及含有发光元件矩阵的显示装置，该发光元件选择性地进行开启和关断，以显示静止和活动图象，尤其涉及一种为补偿像素之间亮度和色度差而设计的显示装置，在排除整个屏幕色彩不均匀的情况下，产生高质量的图象。
已知的显示部件为了响应图象信号，改变放电管，CRT，或类似发光二极管(LED)每一个确定屏幕上像素的点源阵列响应于图像信号所产生光的亮度和色度，从而构成一静止图象或活动图象。
用作限定屏幕像素的光源的LED在可靠性和使用寿命方面优于放电管和CRT，近年来特别用作大屏幕上的像素。例如，已知的显示部件采用由基本色LED红，绿，蓝LED构成的每一像素的矩形阵列来限定屏幕，这样以响应图象信号，对各个LED发出光的亮度进行调整，形成一完全彩色的静止图象或活动图象。
通过在一定比例下控制原色LED的亮度，形成图象各个像素的色彩。但是，即使提供相同亮度等级的信号给LED，屏幕上仍然会出现色度差，这将导致图象色彩的不均匀，最终使图象质量下降。
图8给出CIE1931标准比色系统(XYZ)。从附图可以看出，即使同色的LED受驱动，因为LED之间存在色度差异，LED发出光的不均匀色彩在视觉上仍然可以察觉。更特殊的是，LED之间色度差异的增加也引起了待形成的原色LED构成的像素之间的色度差。
因此，本发明的首要目的是避免现有技术的不足。
本发明的另一个目的是提供一显示装置，该显示装置为补偿像素之间光的色度和亮度中的至少一个，在排除整个屏幕色彩不均匀的情况下，形成高质量的图象。
根据本发明一方面，提供一显示装置。该显示装置包括(a)一屏幕，由像素矩阵限定，该屏幕上由图象输入信号表示的图象有待显示；(b)第一发光元件，为各个像素提供一个，各个所述第一发光元件受驱动发出与各个像素相应的第一色的光；(c)第二发光元件，为各个像素提供一个，各个所述第二发光元件受驱动发出与各个像素相应的不同于第一色的第二色的光；以及(d)一发光控制电路，响应图象输入信号，控制各个所述第一和第二发光元件的驱动，从而在所述屏幕上形成图象，所述发光元件控制电路驱动各个像素内的所述第二发光元件，从而在视觉上将第二色的光和相应其中一个所述第一发光元件发出的第一色的光按照给定比例混合，从而降低像素之间第一色彩的光在色度上的差异。
在本发明较佳示例中，发光元件控制电路也驱动各个像素内的所述第一发光元件，从而在视觉上将第一色的光与相应其中一个所述第二发光元件发出的第二色的光按照给定比例混合，从而降低像素之间第二色的光在色度上的差异。
可以为各个像素提供一第三发光元件。各个第三发光元件受驱动发出不同于第一和第二色的第三色的光。发光元件控制电路按照给定亮度比例驱动各个像素内的所述第二发光元件和所述第三发光元件，使一个相应的第一发光元件产生的第一色光的色度与参考值的偏移为最小。
发光元件控制电路对图象输入信号产生响应，发出为驱动各个第一发光元件的参考脉冲信号，从而按照图象输入信号给定的亮度形成第一色光。各个参考脉冲信号的宽度由对应一个第一发光元件的发光持续时间限制，其高度为激励其中一个第一发光元件电流值的函数。发光元件控制电路将校正系数存储其中，各个校正系数用来基本补偿一个第一发光元件发出的光与参考值之间的偏移，为了产生第二色，发光元件控制电路还根据加到相应的一个所述第二发光元件的校正系数，发出校正脉冲信号，由此使像素之间第一色光的色度差异为最小。
发光元件控制电路可能产生校正脉冲信号，每个信号的宽度基本上与相应的参考脉冲信号宽度一致，高度取决于相应的一个修正系数，作为与参考光色度偏移的函数。
发光元件控制电路可以交替地产生校正脉冲信号，每个校正脉冲信号的高度基本上与一个参考脉冲信号相应的高度一致，宽度取决于相应的一个修正系数，作为与参考光色度偏移的函数。
发光元件控制电路可能按照与参考脉冲信号相应的一个输出相关的给定时间序列输出各个校正脉冲信号。
发光元件控制电路可能还对各个参考脉冲信号进行校正，这样基本消除相应的一个来自第一发光元件发出光的亮度与目标值之间的差异。
发光元件控制电路根据校正系数产生校正脉冲信号，该脉冲信号加到相应的一个像素内的所述第二和第三发光元件，发出第二和第三色的光，由此视觉上将第一色的光移动到第二和第三色，使像素之间第一色光的色度的差异为最小。
发光元件控制电路可能修正各个参考脉冲信号，这样基本消除相应的一个第一发光元件发出光的亮度与目标值的差异。
各第一色，第二色，第三色，为红，绿，蓝中一种。
各所述的第一，第二，第三发光元件可能由发光二极管实现。
从以下给出的详细说明和较佳实施例附图中，可以对本发明更全面理解，这些说明和附图并不仅限于特定实施例，而只是起到解释和理解的作用。
附图中
图1表示根据本发明的显示装置的框图。
图2表示图1中显示装置屏幕的平面图。
图3(a)给出驱动各个LED的参考PWM信号。
图3(b)和3(c)表示为调整各个LED发出光亮度的改进参考PWM信号。
图4(a)给出驱动绿色LED的参考PWM信号的示例。
图4(b)和4(c)给出为补偿图4(a)中来自绿LED发出的光色度与目标值的偏移，驱动红和蓝LED的修正PWM信号的示例；图5(a)给出用于驱动绿LED的参考PWM信号的第二个示例；图5(b)和5(c)给出为为补偿图5(a)中来自绿LED发出的光色度与目标值的偏移，驱动红和蓝LED的修正PWM信号的示例；图6(a)给出用于驱动绿LED的参考PWM信号的第三个示例；图6(b)和6(c)给出为为补偿图6(a)中来自绿LED发出的光色度与目标值的偏移，驱动红和蓝LED的修正PWM信号的示例；图7(a)给出用于驱动绿LED的参考PWM信号的第四个示例；图7(b)和7(c)给出为补偿图7(a)中来自绿LED发出的光色度与目标值的偏移，用来驱动红和蓝LED的修正PWM信号的示例；图8给出CIE1931标准比色系统(XYZ)。
参考附图，附图中相同的参考号表示相同部分，尤其对图1和图2，根据本发明给出了一个较大的显示装置。
较大显示装置1由显示单元矩阵2和图象信号转换器8构成。显示单元2的号码被认为是较大显示装置1的屏幕尺寸的函数。特别地，显示单元2构成一屏幕的整体，如图2所示。各个显示单元2具有一例如256矩阵的像素3。在原色单元内该像素3受驱动，在其中一显示单元2上形成一尺寸较大的全色图象，有待在较大显示装置1上显示出来。
显示单元2由矩形框10构成，原色发光二极管红LED3a，绿LED3b，和蓝LED3c排列在矩形框10的前表面上以确定像素3，印刷电路板4安装在矩形框的反面上。印刷电路板4将一接口5，运算电路6和驱动器单元7布置其上。接口5接收图象信号转换器8输出的图象信号。为每个像素3配置一运算电路6。各个驱动器单元7由一红LED驱动器7a，一绿LED驱动器7b和一蓝LED驱动器7c组成，这些驱动器对来自其中一个运算电路6的脉冲信号产生响应，从而分别驱动红LED3a，绿LED7b和蓝LED7c。图象信号转换器8接收图象信号，该图象信号表示来自外部设备的在较大显示装置1的屏幕上待显示的图象，并将其为显示单元2分别划分为图象信号。
如上所述，像素3的号码为256。驱动器单元7是为每个像素3提供的，每个像素包括三个LED驱动器7a,7b和7c。LED驱动器7a～7c的总数为768。所有的LED驱动器7a～7c可能构成一安装在印刷电路板4上的单集成电路。各个像素3可能择一地由多于三个或小于三个的LED规定。例如，四个或更多LED可能用于将三色安装各种比例组合，从而规定另一种颜色。
如上所述，图象信号分布到各个显示单元2，且通过接口5输入到运算电路6。各个运算电路6将输入信号转换为图象信号R’,G’,B’，这一点下面将对此做详细说明，并将图象信号按照脉冲信号的方式(即下面所称的PWM信号)输出到驱动器单元7，这些脉冲信号的宽度确定了来自LED3a～3c发出光的持续时间，高度或幅值为驱动相应的红，绿，蓝LED3a,3b,3c中的一个的电流值的函数。特别地，驱动器单元7的各个红，绿，蓝LED驱动器7a,7b,7c都对PWM信号产生响应，控制红绿蓝LED3a,3b,3c的驱动，这样红绿蓝光可能按照给定比例组合起来，在各个像素3产生给定色的光。各个显示单元2，如图2中箭头2a所示，间隔1/60秒钟开启像素3的垂直阵列，视觉上形成图象。
显示装置1设计成为降低了像素3之间色度上的差异，由此也将屏幕上显示图象的同色的不均匀性降到最低。按照下述方式，通过调整各个红绿蓝LED3a,3b,3c发出光的亮度，实现这种调整。
图3(a),3(b),3(c)给出输入到各个红绿蓝LED驱动器7a,7b,7c的PWM信号的示例，旨在规定输出光的亮度。下面的讨论将以绿LED3b为例。
首先，一参考PWM信号，如图3(a)所示，提供驱动绿LED3b。脉冲宽度L1,如上所述，规定了绿LED3b发出光的持续时间。脉冲高度h1代表绿LED3b驱动的电流值。接着，测量绿LED3b发出光的亮度或发光度。当绿LED3b发出光的亮度高于目标值时，发光持续时间L1和电流值h1中任一个，或两个都降低，如图3(b)，以确定需要使光亮度和目标值一致或接近的发射持续时间L2和电流值h2。另一方面，当绿LED3b发出光的亮度低于目标值，发光持续时间L1和电流值h1中任一个，或两个都增加，如图3(c)，以确定需要使光亮度和目标值一致或接近的发射持续时间L3和电流值h3。
但是，如果绿光位于图8中在标准比色系统S的范围内，不可能使绿光偏移到红和蓝一侧，即仅通过如上所述的亮度调整来减少范围S。所以，可以按照以下方式测得绿光色度与参考色度的偏移。该示例中，参考色度设定为色度G，接近图8的标准比色系统内由0.20和0.53的x和y坐标规定的点。
首先，确定绿LED3b发出的光是否接近标准比色系统内由0.21和0.71的x和y坐标规定的点。特别地，测得绿LED3b发出光的色度，以确定测得色度和参考色度G之间的差异。当绿LED的3b发出光的测得色度并未接近参考色度G时，红LED3a和蓝LED3c受驱动，从而在视觉上使绿LED3b发出光的色度偏移到红和蓝一侧，这样消除测得色度和参考色度G之间的差异。做一测试来确定需要按照比例形成红和蓝光的混合的PWM信号的值，旨在消除绿LED3b和参考色度G之间发出光的差异(或像素3发出光的色度落入参考色度G附近允许的预定范围内)。
按照上述方式，确定出为各个像素3的红，绿，蓝LED3a,3b,3c的校正PWM信号，这些信号要求消除绿LED3b和目标值发出光的亮度和色度之间的偏移。类似地，确定出需要校正红和蓝LED3a和3c发出的红和蓝光的校正PWM信号。
参考图1，图象信号转换器8通过接口5将红绿蓝图象信号R,G,B提供给各个运算电路。各个运算电路6按照色调校正图象信号R,G,B，产生以PWM信号形式的图象信号R′,G′,B′待输入到红绿蓝LED驱动器7a,7b,7c，从而分别驱动红绿蓝LED3a,3b,3c，由此将像素3之间的色调差异或色彩不均匀性降为最低。
如果原色光根据参考PWM信号，直接从红绿蓝LED3a,3b,3c发出的红绿蓝光规定为R,G,B，且根据图象信号R′,G′,B′校正的红绿蓝光规定为R′,G′,B′，校正红，绿，蓝光R′,G′,B′为R′=(1+α1)R+α2G+α3B=R+(α1R+α2G+α3B)其中α1, α2, α3为红绿蓝光的校正系数。
G′=β1R+(1+β2)G+β3B=G+(β1R+β2G+β3B)其中β1,β2,β3为红绿蓝光的校正系数。
B′=γ1R+γ2G+(1+γ3)B=B+(γ1R+γ2G+γ3B)其中γ1,γ2,γ2为红绿蓝光的校正系数。
由此，图象信号R′,G′,B′(校正PWM信号待输入到红绿蓝LED驱动器7a,7b,7c)由下式给出。
A′=A+XA 其中A表示根据图象信号转换器8输出的图象信号直接确定的参考PWM信号，XA表示校正PWM信号。
各个运算电路6在存储器(未画出)内都有一表，该表排列了校正系数，如上所述，并检查这些系数，响应来自图象信号转换器8的图象信号R,G,B,形成校正图象信号R′,G′,B′。
图4(a),4(b),4(c)给出在需要发出绿光像素3时，参考PWM信号和校正PWM信号组合的示例。
参考PWM信号，如图4(a)所示，其宽度L4为来自绿LED3b发光持续时间的函数，其高度h4为在运算电路6输入到图象信号转换器8的图象信号一周期(1/60秒)内提供给绿LED驱动器7b电流值的函数。如图4(b)所示，在参考PWM信号提高以前，运算电路6也输出宽度L5和高度h5的校正PWM信号给红LED驱动器7a，由此在视觉上将红光和绿LED3b发出的绿光混合，从而使绿光偏移到红光一侧。而且，如图4(c)所示，运算电路6输出校正PWM信号给蓝LED驱动器7c，该驱动信号宽度L6与参考PWM信号的宽度L4一致，高度h6小于参考PWM信号的高度h4，由此将绿光进一步向蓝光一侧偏移。这使各个像素3发出的光与参考色度G一致或接近。
因此，当需要在显示装置1的屏幕上出现绿光时，例如，如上所述，色度调整可能实现使各个像素3发出光的色度与参考色度G一致或接近，由此将像素3之间的色彩不均匀性消除或降为最低。
图5(a),5(b),5(c)给出当需要从像素3发出绿光时，参考PWM信号与校正PWM信号组合的第二个示例。
如图5(a)所示，在输入到图象信号转换器8的图象信号的一个周期(1/60秒)内，由运算电路6将参考PWM信号提供给绿LED驱动器7b。如图5(b)和5(c)所示，在提高参考PWM信号之前，运算电路6也输出校正PWM信号分别给红LED驱动器7a和蓝LED驱动器7c，由此将绿光偏移到红光和蓝光一侧，使像素3发出光的色度与参考色度G一致或接近。
图6(a),6(b),6(c)给出当需要从像素3发出绿光时，参考PWM信号与校正PWM信号组合的第三个示例。
在例中，输入到绿LED驱动器7b的参考PWM信号和输入到红和蓝LED驱动器7a和7c的校正PWM信号具有相同宽度。如果需要将绿LED3b发出的绿光色度校正到与图4(a)～4(c)所示的第一个示例基本相同的程度，图6(b)中的校正PWM设定等于图4(b)所示的面积，图6(c)中的校正PWM设定等于图4(c)所示的面积。多个校正PWM信号可能交替提供以驱动各个红和蓝LED3a和3c，只要PWM信号的总面积与图4(b)和4(c)中的校正PWM信号的总面积一致，而且输出的所有校正PWM信号的总时间长度设定得使落入输入图象信号转换器8的图象信号的一周期(1/60秒)内。
图7(a),7(b),7(c)给出第四个例子，当需要将红绿蓝LED3a,3b,3c发出的红绿蓝光混合时，为校正像素3发出的光的色度和亮度，将参考PWM信号和校正PWM信号进行组合，形成像素3发出的任一种色彩的光。
运算电路6将具有相同高度的参考PWM信号提供给红绿蓝LED驱动器7a,7b,7c，分别驱动红绿蓝LED3a,3b,3c。在参考PWM信号输出之前，运算电路6将校正PWM信号分别提供给红绿蓝LED驱动器7a,7b,7c。举一示例，如图7(a)所示，对其中一像素3的绿LED3b发出的绿光的校正，在参考PWM信号输出给绿LED驱动器7b之前，输出校正PWM信号β1R,β2R,β3R。校正PWM信号β1R作为从红LED3a发出红光，使绿光偏移向红光侧。校正PWM信号β3R作为从蓝LED3c发出蓝光，使绿光偏移向蓝光一侧。校正PWMβ2R作为校正绿LED3b发出光的亮度。这使像素3发出光的亮度和色度分别与目标值一致或接近。
图7(a)～7(c)中各个校正PWM信号按顺序由运算电路6输出，但在参考PWM信号输出之前，可能同时输出各个校正PWM信号。各个校正PWM信号的宽度和高度也可能改变，只要其面积不变。各个参考PWM信号和校正PWM信号的宽度可能提高到输入到图象信号转换器8的图象信号的一周期(例如1/60秒)的时间长度。而且，图7(a),7(b),7(c)给出的参考PWM信号和校正PWM信号可能混合，从而为各个红绿蓝LED驱动器7a,7b,7c形成三个校正PWM信号。
参考图8，将对各个像素3发出光的色度的调整进行详细讨论。
假设绿LED3b发出的绿光的色度认为是g0，在S范围内，运算电路6将红LED3a打开，使绿光的色度g0偏移到色度g1，将蓝LED3c打开，使绿光的色度g1偏移到色度g2，该色度g2落入目标值或参考色度G的容许的范围内。
为便于更好理解，本发明根据较佳实施例做了揭示，应该意识到，在不背离本发明原理的情况下，本发明可以按照多种方式使其具体化。因此，本发明应该理解为对所给实施例，还包括了所有可能的实施例和改进，在不违背本发明权利要求所述的原理的情况下，这些可能的实施例和改进可以具体化。
权利要求
1．一种显示装置，其特征在于包括一屏幕，由像素矩阵规定，在该屏幕上，由图象输入信号表示的图象有待显示；第一发光元件，为各个像素提供一个，各个所述第一发光元件受驱动在相应的一个像素内形成第一色的光；第二发光元件，为各个像素提供一个，各个所述第二发光元件受驱动在相应的一个像素内形成区别于第一色的第二色的光；一发光元件控制电路，对图象输入信号产生响应，控制各个所述第一和第二发光元件的驱动，在所述屏幕上形成图象，所述发光元件控制电路驱动各个像素内的所述第二发光元件，从视觉上将第二色的光与相应一个所述第一发光元件产生的第一色的光按照一定比例混合，从而将像素之间第一色的光的色度差降到最低。
2．根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述发光元件控制电路也驱动各个像素内的所述第一发光元件，从视觉上将第一色的光与相应一个所述第二发光元件产生的第二色的光按照一定比例混合，从而将像素之间第二色的光的色度差降到最低。
3．根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，进一步包括第三发光元件，为各个像素提供一个，各个所述第三发光元件受驱动产生与第一和第二色不同的第三色光，其中所述发光元件控制电路按照一定亮度比例驱动各个像素内的所述第二发光元件和所述第三发光元件，将相应一个第一发光元件产生的第一色光的色度与参考值的偏移降到最低。
4．根据权利要求3所述的显示装置，其特征在于，各个第一色，第二色，第三色为红绿蓝中的一种。
5．根据权利要求3所述的显示装置，其特征在于，各个所述第一，第二，第三发光元件由发光二极管来实现。
6．根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述发光元件控制电路响应图象输入信号，发出参考脉冲信号，每个信号是为驱动其中一个第一发光元件，按照图象输入信号规定的亮度，发出第一色的光，各个参考脉冲信号的宽度由相应一个第一发光元件发出光的持续时间限定，高度为驱动一个第一发光元件的电流值的函数，所述发光元件控制电路将校正系数存储其中，各个校正系数用来基本补偿一个第一发光元件发出光的色度与参考值的偏移，所述发光元件控制电路为产生第二色光，还根据加到相应一个所述第二发光元件的校正系数，产生校正脉冲信号，由此将像素之间第一色光的色度差降为最低。
7．根据权利要求6所述的显示装置，其特征在于，所述发光元件控制电路发出校正脉冲信号，各个校正脉冲信号的宽度基本与相应一个参考脉冲信号的宽度一致，其高度取决于相应的一个校正系数，该校正系数是该光的色度与参考值偏移的函数。
8．根据权利要求6所述的显示装置，其特征在于，所述发光元件控制电路发出校正脉冲信号，各个校正脉冲信号的高度基本与相应一个参考脉冲信号的高度一致，其宽度取决于相应一个校正系数，该系数是该光色度与参考值偏移的函数。
9．根据权利要求6所述的显示装置，其特征在于，在与相应一个参考脉冲信号输出相关的给定时间序列内，所述发光元件控制电路输出各个校正脉冲信号。
10．根据权利要求6所述的显示装置，其特征在于，所述发光元件控制电路校正各个参考脉冲信号，这样基本消除相应一个第一发光元件发出光的亮度与目标值之间的差别。
11．根据权利要求3所述的显示装置，其特征在于，所述发光元件控制电路响应图象输入信号，产生参考脉冲信号，各个参考脉冲信号是为驱动其中一个第一发光元件按照图象输入信号规定的亮度发出第一色光，各个参考脉冲信号的宽度由相应一个第一发光元件发出光的持续时间限定，高度是驱动其中一个第一发光元件的电流值的函数，所述发光元件控制电路将校正系数存储于其中，该系数是用于基本补偿各个第一发光元件发出的光的色度与参考值的偏移，发光控制电路根据加到相应一个像素内的所述第二和第三发光元件上以产生第二和第三色光的校正系数，产生校正脉冲信号，由此从视觉上将第一色的光偏移到第二和第三色，将像素之间的第一色光的色度差降为最低。
12．根据权利要求11所述的显示装置，其特征在于，所述发光元件控制电路校正各个参考脉冲信号，这样基本消除相应一个第一发光元件发出光的亮度与目标值之间的差异。
全文摘要
一个较大显示装置,其屏幕由像素矩阵规定。各个像素由至少两个发光二极管(LED)构成:第一LED发出第一色光,第二LED发出第二色光。显示装置包括一LED控制电路,该电路通过对照校正表,驱动各个像素内的第二LED,视觉上将第二色的光与相应一个第一LED发出的第一色的光按照给定比例混合,从而将像素之间的第一色的光的色度差降为最低。
文档编号G09G3/20GK1302011SQ001370
公开日2001年7月4日 申请日期2000年12月28日 优先权日1999年12月28日
发明者冈崎纪彦, 林纪寿 申请人:松下电器产业株式会社