专利名称：：增进显示装置的亮度均匀性的校正方法及相关装置的制作方法
技术领域：
：本发明涉及一种用来增进显示装置的亮度均勻性的校正方法及相关装置，特别是涉及一种可降低亮度误差及大幅减少亮度校正时间的亮度均勻性的校正方法及相关装置。
背景技术：
：随着视讯科技的不断发展，高画质及高分辨率的液晶显示装置或等离子显示器等已广泛受到众人的瞩目。为使显示装置呈现良好的画质，显示装置除了必须显示出良好的色彩质量之外，还必须对画面亮度的均勻性(或称为亮度的一致性)尽量做到尽善尽美。以液晶显示装置为例，若以肉眼仔细观察一个未经亮度校正的液晶显示装置，常人可轻易发现液晶显示装置中的区域及区域之间的亮度不尽相同。其次，若实际以光度计加以量测，则可发现不同像素于表现相同灰阶数据时，其实际所量测到的亮度值并不均勻，尤其若比较画面的中间区域及边缘区域时，通常可以观测到较大的亮度差。在此情形下，为使显示装置的亮度均勻性能够达到一定的标准，必须于产品设计时加入可供亮度校正的电路，并于显示装置的生产过程中加入严谨的亮度校正程序。一般而言，现有技术中用于显示装置的亮度校正方法仅针对单一灰阶进行实际的亮度量测及校正。举例来说，以亮度讯号具有256个灰阶的显示装置为例，现有技术中的亮度校正程序一般是针对其中的中间灰阶(灰阶值=128)进行像素与像素之间的亮度校正及补偿。如此一来，此种亮度校正方法仅能保证像素与像素之间单一灰阶亮度的一致性，且经实验量测结果显示，一般仍有超过20%的亮度误差。因此，为了制造高质量的显示装置(亮度误差在10%以内)，更精确而可信的亮度校正实为不可或缺的步骤。再以液晶显示装置为例，由于背光装置的亮度分布不够均勻，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，液晶显示装置的亮度表现绝对无法达到良好的一致性，因此需要藉由其它方法补偿，使亮度能够均勻。请参考图1，图1为现有技术的一亮度校正装置10的架构示意图。亮度校正装置10用来对一显示装置M0NIT0R1进行亮度校正，其包含有一影像控制单元100、一亮度量测单元102及一亮度校正单元104。影像控制单元100用来控制显示装置M0NIT0R1显示对应于特定灰阶的画面，亮度量测单元102用来量测特定取样点的亮度，而亮度校正单元104则用来校正特定取样点的输出亮度。请参考图2，图2为图1的显示装置M0NIT0R1于显示一相同灰阶的讯号时，画面所实际表现出的亮度示意图。当影像控制单元100控制整体画面所显示的灰阶为128时，中间部分像素PIXEL_A经由亮度量测单元102予以量测，其所得的亮度值经校准之后定义为128，而边缘部份像素PIXEL_B及PIXEL_C的亮度值则依序分别为90或100等大小不一的值。因此，若亮度校正单元104针对单一灰阶为128的值做亮度校正，则可以用像素PIXEL_A为基准，并对像素PIXEL_B及PIXEL_C分别增加灰阶差SE1及SE2以做为亮度校正值。换句话说，128+6E1及128+6E2是分别使像素PIXEL_B及PIXEL_C的亮度与像素PIXEL_A的亮度一致的新灰阶值。如此一来，当校正基准的灰阶为128时，若使PIXEL_B及PIXEL_C的灰阶值加上亮度校正值，则可使像素PIXEL_B及PIXEL_C的亮度与做为基准点的像素有相同亮度。依此校正方法，所有像素对应于某单一灰阶(以图2为例，此时灰阶为128)的校正值(例如SEl、SE2等)，皆可依上述步骤加以量测及计算画面中每一像素相对于灰阶为128时的亮度校正值。其次，可将所有像素的亮度校正值集中储存于显示装置M0NIT0R1内的一存储器中，以备于正常模式操作时，显示装置M0NIT0R1就可以先将输入讯号及其所对应的灰阶值与存储器中所存的校正值相加，再予以显示。因此，针对此单一灰阶而言，显示装置M0NIT0R1便能够显示出亮度一致的画面。此外，为了使显示装置M0NIT0R1所有的灰阶都能进行亮度校正，现有技术亦有以上述的单一灰阶校正为基础，并以一曲线仿真亮度与灰阶之间的函数对应关系。显示装置M0NIT0R1并在正常模式操作时，根据此曲线函数，计算其它灰阶的校正值，以执行亮度校正的功能。然而，此用以定义亮度与灰阶之间对应关系的曲线并非得自于实际量测，而是依靠经验及猜测，因此由曲线函数所得到的校正值与实际值之间时常存在较大的误差。简言之，上述的灰阶校正方法只针对单一灰阶做实际的量测及校正，而且必须对所有像素逐一进行量测及校正。根据现有技术，单一显示装置所包含的像素动辄超过百万，若逐一对每个像素进行量测及校正，则完成一显示装置的校正所需的时间将非常长，甚至长达数十小时，直接影响生产效率。除此之外，存储器为了储存所有像素的校正值，其所耗费的存储空间非常庞大，成本也相对较高。
发明内容因此，本发明的主要目的即在于提供一种用来增进一显示装置的亮度均勻性的校正方法及相关装置。本发明揭示一种用来增进一显示装置的亮度均勻性的校正方法，该显示装置包含多个取样点，该校正方法包含有控制该显示装置显示多个画面，该多个画面对应于多个灰阶值；检测每一取样点对应于每一画面的亮度，以取得对应于每一取样点的多个第一亮度讯号；根据一转换函数，将对应于每一取样点的多个第一亮度讯号转换成为多个第二亮度讯号；根据对应于每一取样点的该多个第二亮度讯号及该多个灰阶值，决定对应于每一取样点的一线性校正函数；以及根据对应于每一取样点的该线性校正函数，校正每一取样点的输出亮度。本发明还揭示一种增进一显示装置的亮度均勻性的校正装置，该显示装置包含多个取样点，该校正装置包含有一影像控制单元，用以控制该显示装置显示多个画面，该多个画面对应于多个灰阶值；一亮度量测单元，用以检测每一取样点对应于每一画面的亮度，以取得对应于每一取样点的多个第一亮度讯号；一讯号转换单元，耦接于该亮度量测单元，用以根据一转换函数，将对应于每一取样点的多个第一亮度讯号转换成为多个第二亮度讯号；一函数决定单元，耦接于该讯号转换单元及该影像控制单元，用以根据对应于每一取样点的该多个第二亮度讯号及该多个灰阶值，决定对应于每一取样点的一线性校正函数；以及一亮度校正单元，耦接于该函数决定单元，用以根据对应于每一取样点的该线性校正函数，校正每一取样点的输出亮度。图1为现有技术的一亮度校正装置的架构示意图。5图2为图1的一显示装置于显示一相同灰阶的讯号时，画面所实际表现出的亮度图3为本发明实施例一校正装置的架构示意图。图4A至图4C为两相异取样点所对应的线性校正函数的示意图。图5A及图5B为本发明的一取样点分布示意图。图6为本发明实施例的一校正流程的示意图。附图符号说明10亮度校正装置100影像控制单元102亮度量测单元104亮度校正单元8EU6E2灰阶差M0NIT0RUM0NIT0R2显示装置PIXEL_A、PIXEL_B、PIXEL_C像素60校正流程62、64、66、68、70、72、74步骤30校正装置600影像控制单元602亮度量测单元604讯号转换单元606函数决定单元608亮度校正单元具体实施例方式请参考图3，图3为本发明实施例一校正装置30的架构示意图。校正装置30用来对一显示装置M0NIT0R2进行亮度校正，以增进其亮度均勻性。显示装置M0NIT0R2包含有多个预设的取样点SP_1SP_M，并且平均地分布于显示装置M0NIT0R2的屏幕上。校正装置30包含有一影像控制单元600、一亮度量测单元602、一讯号转换单元604、一函数决定单元606及一亮度校正单元608。影像控制单元600用来控制显示装置M0NIT0R2显示画面PIC_1PIC_N，画面PIC_1PIC_N对应于灰阶值GL_1GL-K。亮度量测单元602用来检测取样点SP_1应于每一画面PIC_1PIC_N的亮度，以取得对应于取样点SP_1SP_M的亮度讯号L0_1L0_M。讯号转换单元604用来根据一转换函数LOG，将对应于取样点SP_1SP_M的亮度讯号L0_1L0_M转换成为亮度讯号NL_1NL_M。函数决定单元606用来根据对应于取样点SP_1SP_M的亮度讯号NL_1NL_M及灰阶值GL_1GL_K,决定对应于取样点SP_1SP_M的线性校正函数GC_1GC_M。亮度校正单元608用来根据对应于取样点SP_1SP_M的线性校正函数GC_1GC_M，校正取样点SP_1SP_M的输出亮度。简单来说，当亮度量测单元602取得对应于取样点SP_1SP_M的亮度讯号L0_1L0_M后，讯号转换单元604通过转换函数LOG，将对应于取样点SP_1SP_M的亮度讯号L0_1L0_M转换成为亮度讯号NL_1NL_M，再配合原始画面的灰阶值GL_1GL_K，由函数决定单元606决定对应于取样点SP_1SP_M的线性校正函数GC_1GC_M。藉此，亮度校正单元608可根据每一取样点的线性校正函数，校正取样点SP_1SP_M的输出亮度。较佳地，转换函数LOG是一对数函数(logarithmicfunction)，当灰阶与亮度分别完成坐标转换时，可使两者之间的数学关系转换成为一种线性关系。如此一来，将使得灰阶与亮度之间的函数关系的复杂度大为降低。例如，函数决定单元606可使用最佳配适法(bestfitmethod)决定每一取样点的线性校正函数所包含的参数值，或使用线性内插(linearinterpolation)的方式，建立专属于取样像素SP1SPM所有灰阶值的亮度查找表(Gammatable)。因此，本发明无须执行全灰阶量测，而同样可以得到高精确的校正结果详细来说，显示装置M0NIT0R2的亮度与灰阶之间的对应关系通常可用一指数函数表示。然而，由于指数函数为一非线性函数，因此无法直接用线性内插的方式推导出精确的全灰阶亮度查找表。反之，若使用对数函数分别对亮度与灰阶进行坐标转换，则可以使亮度与灰阶的对应关系由原来的指数函数，转变成为一线性函数。此外，为方便进行亮度校正，校正装置30的操作者可由取样点SP_1SP_M中选取一取样点做为基准像素SSP，使其余的取样点以基准像素SSP的线性校正函数做为其余的取样点执行校正亮度时的基准。除此之外，推导全灰阶亮度校正值的方法，仍必须根据基准像素的线性校正函数与其它取样像素的线性校正函数的相对关系而定。关于不同的线性校正函数其间的相对关系，以下以图4A至图4C的三种情况加以说明。其中，图4A至图4C皆为两相异取样点所对应的线性校正函数的示意图。情况一如图4A所示，基准像素的线性校正函数与其它取样像素的线性校正函数呈平行关系。附带一提的是，图4A所显示的情况为一种较常见的情况。在此情况下，基准像素SSP的线性校正函数(曲线A1)与其它像素的线性校正函数(曲线B1)的斜率相同。为了使曲线B与曲线A重合，可以经由计算特定灰阶的亮度差，推导出其相对的灰阶值与调整后的新灰阶值之间的差距(SE)，而将曲线B与曲线A重合在一起。以此方式，迅速计算并建立每一取样像素的亮度查找表。情况二如图4B所示，基准像素的线性校正函数与其它像素的线性校正函数具有不同的斜率及截距。在此情况下，基准像素的线性校正函数(曲线A2)与其它像素的线性校正函数(曲线B2)的斜率不同，为了推导出其相对的灰阶值与调整后的新灰阶值之间的差距(SE)，以使曲线A2与曲线B2能够重合，可使用最大灰阶(在此，最大灰阶值=255)及其所对应的亮度作为比较基准的一部分，并以此迅速计算出每一取样像素的亮度查找表。情况三如图4C所示，基准像素的线性校正函数与其它像素的线性校正函数大致平行，且斜率无固定。在此情况下，首先必须选定一灰阶值GL_I，其次于基准像素的线性校正函数(曲线A3)上找到对应于灰阶值GL_I的亮度NL_I，然后根据此亮度NL_I于其它像素的线性校正函数(曲线B3)上，找到对应于亮度NL_I的灰阶值GL_J。依此步骤，便可依序推导出相对的每一灰阶值与调整后的新灰阶值之间的差距(SE)，并以此推导出每一取样像素的亮度查找表。此外，亮度校正单元608并可利用加权和(weightedsum)的计算方式，根据相邻取样像素的亮度查找表，计算取样像素以外像素的亮度校正值，使画面中的每一像素都得到亮度校正。也就是说，本发明可根据对应于每一取样点的线性校正函数，校正显示像素以外的其它部分(像素)的输出亮度。其中，计算加权和所使用的加权值是对应于像素与邻近取样像素之间的距离，距离愈大，其所对应的加权值愈小，反之则愈大。综上所述，首先，本发明选择一取样像素为基准像素，使画面中其它像素能以基准像素做为校正标准。当取样像素(包含基准像素与其它的取样像素)经由亮度量测单元602的量测，而得到316个不等的亮度与灰阶之间的关系之后，讯号转换单元604利用转换函数LOG进行坐标转换，将像素的亮度与灰阶之间原有的指数关系，经由坐标转换之后，在新的坐标的中转变成为线性关系。如此一来，函数决定单元606便可利用线性内插法，推导出每一取样像素中其它未经实际量测的亮度与灰阶关系，成为每个取样像素专属的线性校正函数。其次，亮度校正单元608可以根据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，计算并推导出用来调整取样像素的输入灰阶值的亮度查找表(GammaTable),用来使输入灰阶值经由亮度查找表，产生新灰阶值，而此一新灰阶值可使取样像素与基准像素的亮度达到一致的效果。换句话说，取样像素的亮度相对于调整后的新灰阶值之间所呈现的函数关系，可以尽可能逼近基准像素的亮度与输入灰阶的函数关系。总而言之，校正装置30的主要功能在于推导出每一像素的每一灰阶值与调整后的新灰阶值之间的关系(SE)。此外，值得注意的是，校正装置30亦可应用在对单一颜色的亮度校正，比如说，显示装置中的红绿蓝三种原色(primarycolor)，也可以个别使用本方法进行单一颜色的亮度校正。在现有技术中，由于未进行坐标转换，使得亮度与灰阶之间的函数关系不是一种线性关系，因而不适合以线性内插的方式推导亮度查找表。因此，现有技术只能以实际量测方式，针对每个取样像素建立完整的亮度查找表，如此将使实际量测时间拉得太长，大幅提高生产成本。其次，现有技术也有以经验或基于猜想的方式，根据单一或少数的实际量测值，加上由经验判断所得的曲线来勉强套入量测结果，因此常无法建立较精确的亮度查找表。相较之下，本发明所揭示的校正装置30既可以使量测时间大幅缩减，并且可以节省大部分用来储存亮度查找表的存储器空间，并且得到精确的亮度校正结果。除此之外，为增进亮度校正功能的效率，本发明于选择取样点时是根据一定的分布规律。请参考图5A及图5B，图5A及图5B为根据本发明的一取样点分布示意图。值得注意的是，于图5B中靠近边缘的部份，取样点与边缘有一定的间隔，如此一来，可以使亮度量测单元602的量测误差降到最低。校正装置30的运作方式可归纳为一校正流程60，如图6所示。校正流程60包含有以下步骤步骤62:开始。步骤64影像控制单元600控制显示装置M0NIT0R2显示对应于灰阶值GL_1GL_K的画面PIC_1PIC_N。步骤66亮度量测单元602检测取样点SP_1SP_M对应于画面PIC_1PIC_N8的亮度，以取得对应于取样点SP_1SP_M的亮度讯号L0_1L0_M。步骤68讯号转换单元604根据转换函数LOG，将对应于取样点SP_1SP_M的亮度讯号L0_1L0_M转换成为亮度讯号NL_1NL_M。步骤70函数决定单元606根据对应于取样点SP_1SP_M的亮度讯号NL_1NL_M及灰阶值GL_1GL_K，决定对应于取样点SP_1SP_M的线性校正函数GC_1GC_Mo步骤72亮度校正单元608根据对应于取样点SP_1线性校正函数GC_1GC_M，校正取样点SP_1SP_M的输出亮度。步骤74:结束。总而言之，本发明所揭示的亮度校正方法及装置，可于每一取样像素量测一特定数量(约316个)的亮度与灰阶关系，经由一转换函数进行坐标转换，使亮度与灰阶之间原有的指数关系，经由坐标转换之后，转变成为线性关系，并以线性内插方式，快速建立每个取样像素的亮度查找表。并且，本发明可进一步利用加权和(weightedsum)的计算方式，根据相邻取样像素的亮度查找表，计算取样像素以外像素的亮度校正值，使画面中的每一像素都得到亮度校正。根据相关实验结果，经由本发明所得的亮度查找表，其亮度的校正后误差皆能保持在10%以下。此外，每一显示装置所需的亮度校正时间也可以由数小时至数十小时缩短为数分钟，其经济效益非常显而易见。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。权利要求1.一种增进一显示装置的亮度均勻性的校正方法，该显示装置包含多个取样点，该校正方法包含有控制该显示装置显示多个画面，该多个画面对应于多个灰阶值；检测每一取样点对应于每一画面的亮度，以取得对应于每一取样点的多个第一亮度讯号；根据一转换函数，将对应于每一取样点的多个第一亮度讯号转换成为多个第二亮度讯号；根据对应于每一取样点的该多个第二亮度讯号及该多个灰阶值，决定对应于每一取样点的一线性校正函数；以及根据对应于每一取样点的该线性校正函数，校正每一取样点的输出亮度。2.如权利要求1所述的校正方法，其中该转换函数为一对数函数。3.如权利要求1所述的校正方法，其中根据对应于每一取样点的该多个第二亮度讯号，决定对应于每一取样点的该线性校正函数，是根据对应于每一取样点的该多个第二亮度讯号，以最佳配适法决定对应于每一取样点的该线性校正函数所包含的参数值。4.如权利要求1所述的校正方法，其中该多个取样点是对应于该显示装置的一显示区域的一部分。5.如权利要求4所述的校正方法，其还包含有根据对应于每一取样点的该线性校正函数，校正该显示区域的其它部分的输出亮度。6.如权利要求1所述的校正方法，其中该多个取样点对应于该显示装置的多个显示像素的一部分。7.如权利要求6所述的校正方法，其还包含有根据对应于每一取样点的该线性校正函数，校正该多个显示像素的其它部分的输出亮度。8.一种增进一显示装置的亮度均勻性的校正装置，该显示装置包含多个取样点，该校正装置包含有一影像控制单元，用以控制该显示装置显示多个画面，该多个画面对应于多个灰阶值；一亮度量测单元，用以检测每一取样点对应于每一画面的亮度，以取得对应于每一取样点的多个第一亮度讯号；一讯号转换单元，耦接于该亮度量测单元，用以根据一转换函数，将对应于每一取样点的多个第一亮度讯号转换成为多个第二亮度讯号；一函数决定单元，耦接于该讯号转换单元及该影像控制单元，用以根据对应于每一取样点的该多个第二亮度讯号及该多个灰阶值，决定对应于每一取样点的一线性校正函数;以及一亮度校正单元，耦接于该函数决定单元，用以根据对应于每一取样点的该线性校正函数，校正每一取样点的输出亮度。9.如权利要求8所述的校正装置，其中该转换函数为一对数函数。10.如权利要求8所述的校正方装置，其中该函数决定单元用来根据对应于每一取样点的该多个第二亮度讯号，以最佳配适法决定对应于每一取样点的该线性校正函数所包含的参数值。11.如权利要求8所述的校正装置，其中该多个取样点对应于该显示装置的一显示区域的一部分。12.如权利要求11所述的校正装置，其中该亮度校正单元还用来根据对应于每一取样点的该线性校正函数，校正该显示区域的其它部分的输出亮度。13.如权利要求8所述的校正装置，其中该多个取样点对应于该显示装置的多个显示像素的一部分。14.如权利要求13所述的校正装置，其中该亮度校正单元还用来根据对应于每一取样点的该线性校正函数，校正该多个显示像素的其它部分的输出亮度。全文摘要一种增进显示装置的亮度均匀性的校正方法及相关装置。用来增进一显示装置的亮度均匀性的校正方法，该显示装置包含多个取样点，该校正方法包含有控制该显示装置显示多个画面，该多个画面对应于多个灰阶值；检测每一取样点对应于每一画面的亮度，以取得对应于每一取样点的多个第一亮度讯号；根据一转换函数，将对应于每一取样点的多个第一亮度讯号转换成为多个第二亮度讯号；根据对应于每一取样点的该多个第二亮度讯号及该多个灰阶值，决定对应于每一取样点的一线性校正函数；以及根据对应于每一取样点的该线性校正函数，校正每一取样点的输出亮度。文档编号G09G5/00GK101996612SQ20091016589公开日2011年3月30日申请日期2009年8月12日优先权日2009年8月12日发明者陈星全申请人:联咏科技股份有限公司