CN104776351A - 显示装置及显示装置的光源校正方法 - Google Patents

显示装置及显示装置的光源校正方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种显示装置及显示装置的光源校正方法，显示装置包括：液晶模组、背盖、光源以及感测模组，感测模组用以量测光源的红光值、蓝光值、绿光值以及白光值，光源与感测模组设置于液晶模组与背盖之间；光源校正方法的步骤包括：启动光源，量测光源的第一红光值、第一蓝光值、第一绿光值以及白光值，依据第一红光值、第一蓝光值、第一绿光值以及白光值计算红外光值以及选择第一红光值、第一蓝光值与第一绿光值其中之一的值减去红外光值并用以修正光源的供应电能。本发明考虑了红外线对量测值的影响，解决了现有技术中显示装置的亮度降低及色彩偏异的问题。

Description

显示装置及显示装置的光源校正方法
技术领域
本发明涉及一种显示装置及显示装置的光源校正方法，特别是涉及一种显示装置及显示装置的背光源的亮度与色温校正方法。
背景技术
显示技术近年来得到了迅速的发展，特别要求颜色与亮度精准的专家级显示器也逐渐为美术广告设计、专业绘图显示器、印刷出版业者或医疗诊断等对显示单元颜色品质要求较高的专业领域所采用，在进行作业时，所使用的数台显示器必须尽可能具有一致的画面显示(如亮度及色温等)，方能达到所需的图像品质，此些专业级的液晶显示器目前多采用LED光源作为背光模组的光源，LED光源可以为具有红、蓝、绿三原色的LED光源，经三原色混色后成为白色的光，或是可采用如中国专利CN101358717公开号所述的白色LED背光模组由红光与蓝光LED晶片封装时加入绿光的荧光粉，此荧光粉会由蓝光所激发使绿光发射，进而让红、蓝、绿三原色的光混色后成为白色的光，此类光源在调整亮度与色温时，只需调整红光源与蓝光源的电能。
一般液晶显示器使用发光二极体等作为光源，随着使用时间增加，光源的发光效能会有自然衰减的现象发生，导致显示单元的亮度较出厂时有变暗趋势；举例而言，显示器经过长期使用后，由于发光二极体材料、高分子液晶材料、光源、彩色滤光片、驱动IC，以及面板内部元件的电器、光学特性等的衰减皆会造成画面亮度下降或色彩偏异的现象，甚至偏离标准要求而影响显示单元的品质，造成判读误差；另外于液晶显示器开启时，LED背光模组未能及时进行电光转换而使亮度色温不能及时反应所需的亮度与颜色，需要等待一段时间才能让光源达到稳定的光输出，因此需要提供有效率、精确地补偿调整，让显示装置维持在出厂时的背光亮度与色温，由液晶显示器开启时经由校正，就可以达到显示器色温与背光亮度立即处于稳定的状态，以确保显示器在冷机或暖机后或使用一段时间的各种情况下皆仍维持色温与亮度一致性。
由于显示单元所发生的自然衰减，造成使用者仅能考虑送厂调校或凭借手动调整与目测判断来进行显示器彼此之间的校正作业，难以达到校正的品质；因此，有些使用者购买相关光学检测设备(如色度计)自行作校正，其方法为取得显示单元中影像的色彩值后，再与标准的色度计所量测的色度值比对，以进行画面参数的校正；然而目前此种专门的检测设备仍属昂贵，亦无法直接将数台显示器的画面参数作自动转换对应；再者，一般色度计的衰减速度甚至大于显示单元，常造成使用者必须先将色度计送回原厂校正完成后，才能对其显示单元进行亮度与色度的调整，使用上相当地不方便。
习知技术中如专利US7696964，对LED背光模组有针对亮度或色温值进行补偿，然习知技术中只针对单一的亮度或色温进行补偿而未有整合的考虑，另外对于背光模组量测出来的红、蓝、绿的量测值直接用来校正，而未考量因为红外线光的存在使量测值有误差进而导致校正时偏差的影响。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种显示装置及显示装置的光源校正方法，以解决现有技术显示装置中LED背光模组的校正技术未考虑红外线的影响。
本发明提供一种光源校正方法，步骤包括：启动光源，量测光源的第一红光值、第一蓝光值、第一绿光值以及白光值，依据第一红光值、第一蓝光值、第一绿光值以及白光值计算红外光值以及选择第一红光值、第一蓝光值与第一绿光值其中之一的值减去红外光值并用以修正光源的供应电能。
本发明更揭露光源至少包括一个红光源与一个蓝光源，第一电能供给红光源以及第二电能供给该蓝光源，光源校正方法更包括步骤:取得第二红光值，第二红光值为第一红光值减去该红外光值，取得第二蓝光值，第二蓝光值为第一蓝光值减去红外光值以及执行校正程序取得第一校正电能用以供给红光源以及第二校正电能用以供给该蓝光源，用以校正光源的亮度或色温。
本发明的光源校正方法更揭露步骤：当第一电能供给红光源以及第二电能供给蓝光源时，取得一个亮度目标值为，亮度目标值为一个亮度红光值与一个亮度蓝光值的和，计算一个亮度量测值，亮度量测值为第二红光值与第二蓝光值的和，取得该亮度目标值与该亮度量测值的第一差值以及以第一差值决定第一校正电能与第二校正电能。
本发明的光源校正方法更揭露步骤：当第一电能供给红光源以及第二电能供给蓝光源时，取得一个色温目标值为(Cr1*c)/(Cr1+Cb1)，Cr1为色温红光值，Cb1为色温蓝光值，c为常数，另外取得色温量测值为(Cr2*c)/(Cr2+Cb2)，Cr2为第二红光值，Cb2为第二蓝光值，取得色温目标值与色温量测值的第二差值以及以第二差值决定第一校正电能一第二校正电能。
于一具体实施例中，当第二差值大于预设值，使第一校正电能供给红光源与该第二校正电能供给蓝光源。
本发明的光源校正方法更揭露步骤：红外光值为第一红光值、第一蓝光值以及第一绿光值的和减去白光值再除以2。
本发明提供一种显示器，包括：液晶模组；背盖；光源；以及感测模组用以量测该光源的红光值、蓝光值、绿光值以及白光值，该光源与该感测模组设置于该液晶模组与该背盖之间，该光源使用如上所述任意一项所述的校正方法。
本发明的光源校正方法更揭露另一实施例的步骤包括：(1)启动光源，光源至少包括红光源与蓝光源；(2)当第一电能供给红光源以及第二电能供给蓝光源时，量测光源的第一红光值、第一蓝光值、第一绿光值以及第一白光值；
(3)依据步骤(2)所述量测值进行亮度校正程序并取得第一亮度校正电能与第二亮度校正电能；(4)使用第一亮度校正电能供给红光源以及第二亮度校正电能供给蓝光源时，量测光源的第二红光值、第二蓝光值、第二绿光值以及第二白光值；(5)依据步骤(4)所述量测值进行色温校正程序并取得第一色温校正电能与第二色温校正电能以及(6)使用第一色温校正电能供给红光源以及第二色温校正电能供给蓝光源。
本发明的光源校正方法更揭露步骤(3)更包括:取得第一红外光值，该第一红外光值为该红外光值为该第一红光值、该第一蓝光值以及该第一绿光值的和减去该白光值再除以2，以及第一红光值减去第一红外光值取得第一校正红光值，第一蓝光值减去第一红外光值取得第一校正蓝光值；以及当第一电能供给红光源以及第二电能供给该蓝光源时，取得一个亮度目标值，亮度目标值为一亮度红光值与一亮度蓝光值的和；取得一个亮度量测值，该亮度量测值为第一校正红光值与第一校正蓝光值的和，取得亮度目标值与亮度量测值的第一差值，由该第一差值决定第一亮度电能与第二亮度电能。
本发明的光源校正方法更揭露步骤步骤(5)更包括:取得第二红外光值，该第二红外值为该第二红光值、该第二蓝光值以及该第二绿光值的和减去该第二白光值再除以2，第二红光值减去第二红外光值取得第二校正红光值，第二蓝光值减去第二红外光值取得第二校正蓝光值以及当第一亮度电能供给红光源以及第二亮度电能供给蓝光源时，取得色温目标值为，该色温目标值为(Cr1*c)/(Cr1+Cb1)，Cr1为色温红光值，Cb1为色温蓝光值，c为常数；取得色温量测值，该色温量测值为(Cr2*c)/(Cr2+Cb2)，Cr2为第二校正红光值，Cb2为第二校正蓝光值；取得色温目标值与色温量测值的第二差值，由该第二差值决定第一色温校正电能与第二色温校正电能。
本发明另提供一种显示器，该显示器包括：液晶模组；背盖；光源；以及感测模组用以量测该光源的红光值、蓝光值、绿光值以及白光值，该光源与该感测模组设置于该液晶模组与该背盖之间，该光源使用如上所述任意一项所述的校正方法。
与现有技术相比，本发明的好处在于，考虑红外线于量测时对量测值的影响以及提供一个可同时调整光源亮度与色温的校正方法，以解决现有技术中显示装置的亮度降低及色彩偏异的问题。
附图说明
图1为显示装置的示意图；
图2为本发明第一实施例的流程图；
图3为本发明第二实施例的流程图；
图4为本发明LED的供应电能与亮度关系图；
图5为本发明LED的供应电能与色温关系图。
具体实施方式
为使对本发明的目的、构造、特征、及其功能有进一步的了解，兹配合实施例详细说明如下。
请参考图1本发明显示装置10的结构示意图，显示装置10的结构包括：液晶模组130、背盖140、光源110以及感测模组120。光源110可为具有红、蓝、绿三原色的LED光源模组，在调整光源时可对有红、蓝、绿三原色的光源进行电能供应的调整。另外光源110也可采用由红光与蓝光LED晶片与绿光的荧光粉封装的LED光源模组，在调整光源时可仅对红、蓝光源进行电能供应的调整。在本发明中只要光源110的驱动电能可以进行对应红蓝绿中至少一原色的调整，均可以采用本发明的方法进行调整，无论是红、蓝、绿三原色的光源还是红、蓝二色封装的光源模组。
光源110可设置为多个LED模组对应液晶模组130摆设，也可以搭配导光板(未图示)使光线于照明面均匀化；在多个LED模组时，感测模组120可针对每一个LED模组对应设置或是仅设置一个感测模组120以背光壳的侧边开孔采样的方式进行量测，在本发明的实施例中光源110与感测模组120设置于液晶模组130与背盖140之间，主要对背光源10进行量测与校正。
感测模组120主要用以量测光源110的红光值、蓝光值、绿光值以及白光值4个值，感测模组120的结构中有红蓝绿的滤光片可分别量测红蓝绿三个值，而量测白光值时则不需要任何的滤光片，在进行量测时每个原色的光源对应接收电能值，感测模组120可在单位时间内依序以积分的方式量测对应原色的值，因为红光值、蓝光值、绿光值的量测均为透过滤光片，实际接收的内容会包含红外光的成分，然此红外光的成分并不属于调整亮度与色温的相关范围，因此本发明的一目的为以红光值、蓝光值、绿光值以及白光值来计算出红外光值，进而对量测值进行校准。
参考图2为本发明光源校正方法的步骤包括：步骤201：启动光源110，本实施例以光源110为红光源与蓝光源的封装包含绿光的荧光粉为例作为说明，启动光源110为使用电能Er1供应红光源以及使用电能Eb1供应蓝光源，此处的电能可以是指电流值或是周期相异的PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)电能供应；步骤202：使用感测模组120量测光源110的第一红光值、第一蓝光值、第一绿光值以及白光值；步骤203：依据第一红光值、第一蓝光值、第一绿光值以及白光值计算红外光值(IR值)，本发明的实施例考虑感测模组120的每一原色的滤光镜均可通过红外光，因此红外光值可以为第一红光值、第一蓝光值以及第一绿光值之和减去白光值再除以2，然在不同厂商提供的感测模组120可能会有少许差异，可以就其差异再进行微调。
步骤204：选择调整亮度或色温；当选择调整亮度执行步骤210、211、212与213等亮度调整程序，以下说明亮度调整程序：图4为本发明LED的供应电能与亮度关系图，其可用作红光源与蓝光源在出厂前进行的电能与亮度的校正图，实体上可用记忆体储存于显示装置内，当第一电能Er1供应红光源，第二电能Eb1供应蓝光源，在步骤202量测到第一红光值Lr2’、第一蓝光值Lb2’、第一绿光值Lg2’与白光值Lw2’，可计算其红外光值Lir1
Lir1＝(Lr2’+Lb2’+Lg2’-Lw2’)/2
在步骤203计算出:
第二红光值Lr2＝Lr2’-Lir2,
第二蓝光值Lb2＝Lb2-Lir2，在显示装置10出厂时可以如图4校正蓝光源(B)与红光源(R)未衰减且稳定供应的电能与亮度对应曲线，例如第一电能Er1供应红光源，第二电能Eb1供应蓝光源，可以由图4看出应该有的目标亮度值是亮度红光值Lr1与亮度蓝光值Lb1，第二红光值Lr2(量测值)明显低于亮度红光值Lr1(目标值)，且第二蓝光值Lb2(量测值)明显低于亮度蓝光值Lb1(目标值)，在步骤210先算出:
亮度目标值Ltarget＝Lr1+Lb1
亮度量测值Lm＝Lr2+Lb2
第一差值为△L＝Ltarget–Lm(步骤211)
判断第一差值为△L是否大于预设值HL(步骤212)。若△L<HL表示衰减量不多，可以暂时不进行校正；若△L>HL，则以△L对蓝光源(B)与红光源(R)的电能进行补偿，取得第一校正电能Er2与第二校正电能Eb2(步骤213)，并将第一校正电能Er2与第二校正电能Eb2分别供应给红光源与蓝光源(步骤230)。补偿的方法可以采用相同量的补偿，例如对蓝光源与红光源分别增加△L/2的电能，或是先针对(Lr1-Lr2)与(Lb1-Lb2)衰减差异较大者先补偿一个颜色，再对另一个颜色补偿，或是渐进条件式的补偿，亦即依据多种条件的比较(如第一电能Er1、第二电能Eb1的大小、增加幅度与亮度效果等)做渐进式的调整。
当步骤204选择调整色温，执行步骤220、221、222与223的色温调整程序，以光源110包括红光源与蓝光源作为实施例说明上述步骤，第一电能Er1供应红光源，第二电能Eb1供应蓝光源，由图5看出应该有的目标色温分别是色温红光值Cr1与色温蓝光值Cb1，量测值分别为第二红光值Cr2(Lr2)与第二蓝光值Cb2(Lb2)，与目标值色温红光值Cr1与色温蓝光值Cb1具有差异，在步骤210先算出:
色温目标值Ctarget＝(Cr1*c)/(Cr1+Cb1),c为常数，可为1000。
色温量测值Cm＝(Cr2*c)/(Cr2+Cb2)
第二差值为△C＝Ctarget–Cm(步骤221)
在步骤222中，比较第二差值△C与预设值CL的大小；若△C<CL表示衰减量不多可以暂时不进行校正，可以进行步骤240延迟一个时间后再次进行本发明的校正程序；若△C>CL，则以第二差值△C对蓝光源(B)与红光源(R)的电能进行补偿，取得第一校正电能Er2与第二校正电能Eb2(步骤223)，并分别供应给红光源与蓝光源(步骤230)。由于第二差值补偿△C2的红色光的值为主要成份，本发明先对红色光源进行补偿后再对蓝光源进行补偿，本发明可快速地解决光源110于冷开机时红光于未稳定状态时占较大成分，使原应该混成的光线为白光，但在冷开机时偏红光的问题，另外在一般衰减补偿时可以采用渐进条件式的补偿，亦即依据背光源的实体参数进行校正。
图3揭露本发明的校正方法的第二实施例，步骤301、302与303为量测修正程序与第一实施例中的步骤201、202与203相同，于此不做赘述。第二实施例中步骤310、311、312与313为亮度校正程序与第一实施例的步骤210、211、212与213相同，主要在启动光源后先进行亮度校正，在完成校正的估算后取得亮度校正值(步骤313)，将亮度校正值供给红光源与蓝光源(步骤330)，再依据此时的亮度进行步骤330、350与360(与步骤301、302与303的量测修正程序相同作法)，在完成亮度校正的状况下执行步骤320、321、322与323进行色温校正程序(与步骤220、221、222与233相同作法)，对已进行亮度校正后的光源110进行色温校正，并于步骤370中以色温校正电能供给红光源与蓝光源光源，对红光源与蓝光源进行色温校正。在此实施例的目的为先对光源110进行亮度校正再进行色温的校正，使的因老化的亮度衰减与启动光源110的光亮度不足的状态可先行补偿，避免使用者于开机时误认显示装置10过暗而自行调整的困扰，而于此实施例在亮度校正完再校正色温，虽可能对亮度有少许影响，但可控制于使用者不易察觉的范围。
综上所述，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定的范围为准。

Claims (11)

1.一种光源校正方法，其特征在于该光源校正方法的步骤包括：
启动光源；
量测该光源的第一红光值、第一蓝光值、第一绿光值以及白光值；
依据该第一红光值、该第一蓝光值、该第一绿光值以及该白光值计算红外光值；以及
选择该第一红光值、该第一蓝光值与该第一绿光值其中之一的值减去该红外光值用以修正该光源的供应电能。
2.如权利要求1所述的光源校正方法，其特征在于，该光源至少包括红光源与蓝光源，第一电能供给该红光源以及第二电能供给该蓝光源，该光源校正方法还包括步骤:
取得第二红光值，该第二红光值为该第一红光值减去该红外光值；
取得第二蓝光值，该第二蓝光值为该第一蓝光值减去该红外光值；以及
执行校正程序取得第一校正电能用以供给该红光源以及第二校正电能用以供给该蓝光源。
3.如权利要求2所述的光源校正方法，其特征在于，该校正程序包括：
当该第一电能供给该红光源以及该第二电能供给该蓝光源时，取得亮度目标值，该亮度目标值为亮度红光值与亮度蓝光值的和；
取得亮度量测值为该第二红光值与该第二蓝光值的和；
取得该亮度目标值与该亮度量测值的第一差值；以及
以该第一差值决定该第一校正电能与该第二校正电能。
4.如权利要求2所述的光源校正方法，其特征在于，该校正程序包括：
当该第一电能供给该红光源以及该第二电能供给该蓝光源时，取得色温目标值，该色温目标值为(Cr1*c)/(Cr1+Cb1)，Cr1为色温红光值，Cb1为色温蓝光值，c为常数；
取得色温量测值为(Cr2*c)/(Cr2+Cb2)，Cr2为该第二红光值，Cb2为该第二蓝光值；
取得该色温目标值与该色温量测值的第二差值；以及
以该第二差值决定该第一校正电能与该第二校正电能。
5.如权利要求4所述的光源校正方法，其特征在于，当该第二差值大于预设值，使该第一校正电能供给该红光源与该第二校正电能供给该蓝光源。
6.如权利要求1所述的光源校正方法，其特征在于，该红外光值为该第一红光值、该第一蓝光值以及该第一绿光值的和减去该白光值再除以2。
7.一种显示器，包括：
液晶模组；
背盖；
光源；以及
感测模组用以量测该光源的红光值、蓝光值、绿光值以及白光值，该光源与该感测模组设置于该液晶模组与该背盖之间，其特征在于，该光源使用如权利要求1-6任意一项所述的光源校正方法。
8.一种光源校正方法，其特征在于该光源校正方法的步骤包括：
(1)启动光源，该光源至少包括红光源与蓝光源；
(2)当第一电能供给该红光源以及第二电能供给该蓝光源时，量测该光源的第一红光值、第一蓝光值、第一绿光值以及第一白光值；
(3)依据步骤(2)所述量测值进行亮度校正程序并取得第一亮度校正电能与第二亮度校正电能；
(4)使用该第一亮度校正电能供给该红光源以及该第二亮度校正电能供给该蓝光源时，量测该光源的第二红光值、第二蓝光值、第二绿光值以及第二白光值；
(5)依据步骤(4)所述量测值进行色温校正程序并取得第一色温校正电能与第二色温校正电能；以及
(6)使用该第一色温校正电能供给该红光源以及该第二色温校正电能供给该蓝光源。
9.如权利要求8所述的光源校正方法，该步骤(3)还包括:
取得第一红外光值，该第一红外光值为该第一红光值、该第一蓝光值以及该第一绿光值的和减去该第一白光值再除以2；
该第一红光值减去该第一红外光值取得第一校正红光值；
该第一蓝光值减去该第一红外光值取得第一校正蓝光值；以及
当该第一电能供给该红光源以及该第二电能供给该蓝光源时，取得亮度目标值，该亮度目标值为亮度红光值与亮度蓝光值的和；
取得亮度量测值，该亮度测量值为该第一校正红光值与该第一校正蓝光值的和；
取得该亮度目标值与该亮度量测值的第一差值，由该第一差值决定该第一亮度电能与第二亮度电能。
10.如权利要求8所述的光源校正方法，该步骤(5)还包括:
取得第二红外光值，该第二红外光值为该第二红光值、该第二蓝光值以及该第二绿光值的和减去该第二白光值再除以2；
该第二红光值减去该第二红外光值取得第二校正红光值；
该第二蓝光值减去该第二红外光值取得第二校正蓝光值；以及
当该第一亮度电能供给该红光源以及该第二亮度电能供给该蓝光源时，取得色温目标值，该色温目标值为(Cr1*c)/(Cr1+Cb1)，Cr1为色温红光值，Cb1为色温蓝光值，c为常数；
取得色温量测值，该色温量测值为(Cr2*c)/(Cr2+Cb2)，Cr2为该第二校正红光值，Cb2为该第二校正蓝光值；
取得该色温目标值与该色温量测值的第二差值，由该第二差值决定该第一色温校正电能与第二色温校正电能。
11.一种显示器，包括：
液晶模组；
背盖；
光源；以及
感测模组用以量测该光源的红光值、蓝光值、绿光值以及白光值，该光源与该感测模组设置于该液晶模组与该背盖之间，其特征在于，该光源使用如权利要求8-10任意一项所述的光源校正方法。
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