CN107123385A

CN107123385A - 伽玛曲线校正方法及系统

Info

Publication number: CN107123385A
Application number: CN201710072652.XA
Authority: CN
Inventors: 杨程翔; 黄义彬
Original assignee: Chipone Technology Beijing Co Ltd
Current assignee: Chipone Technology Beijing Co Ltd
Priority date: 2017-02-10
Filing date: 2017-02-10
Publication date: 2017-09-01

Abstract

一种伽玛曲线校正方法包含下列步骤：(A)运算装置依序地传送多笔彼此不同的色阶数据至待测装置的驱动单元，这些色阶数据分别与多笔亮度设定值对应。(B)驱动单元接收每一笔色阶数据时产生对应该笔色阶数据的图像，以驱动该待测装置的显示单元以其中一个对应该笔色阶数据的亮度设定值显示该图像。(C)测量设备测量该显示单元的光学特性并产生对应的测量结果并传送至该运算装置。(D)运算装置根据测量结果产生一个对应的校正系数并传送至该待测装置的驱动单元。(E)驱动单元根据每一个校正系数更新对应的亮度设定值。

Description

伽玛曲线校正方法及系统

【技术领域】

本发明涉及一种校正方法，特别是指一种用于显示设备的伽玛曲线校正方法。本发明还涉及执行该伽玛曲线校正方法的伽玛曲线校正系统。

【背景技术】

根据韦伯-费希纳定律(Weber-Fechner law)，人体主观的感觉强度变化与实际上刺激强度的变化是呈对数的关系。

以人眼为例，人眼对于实际明暗变化的感受度是非线性的。举例而言，若将“中灰”定义为“人眼可分辨出的所有灰阶的中间点”，则将纯黑色的亮度定义为0、纯白色的亮度定义为1时，“中灰”的亮度则应为0与1之间的中点，也就是0.5。然而，若以光学仪器实际测量不同灰阶的反射率，纯黑色的反射率为0％，纯白色的反射率为100％，而“中灰”的反射率约为20％，并非直觉认知上的50％，也就是说，令人眼的视觉感受为“中灰”的颜色，其亮度实际上约是纯白色的20％左右。

参阅图1，进一步说明的，图1中的X轴代表自然界的实际亮度，Y轴代表以人眼视觉感受到的亮度，图1中的原点代表自然界实际的纯黑色，也代表人眼视觉感受到的纯黑色，X轴的最大值1代表自然界实际的纯白色，Y轴的最大值1代表人眼视觉感受到的纯白色，图1中的曲线C0描绘了自然界的实际亮度与人眼视觉感受到的亮度的对应关系。由曲线C0可知，当X轴数值由0开始增加，所对应的Y轴数值的增加速度较X轴数值更快(换句话说，曲线C0在靠近原点的部分斜率大于1)。也就是说，人眼在实际亮度较低时，对明暗变化的敏感度较高，以日常生活举例来说，当处在极暗的环境时，微小的实际亮度增加，便会显著地影响人眼所感受到的亮度。而当X轴数值增加至0.2时，对应到的Y轴数值已增加至大约0.5，呼应前述关于“中灰”的描述，当自然界的亮度在20％左右时，人眼视觉感受到的亮度已达到50％。而在X轴数值超过0.2之后，Y轴数值的增加速度逐渐趋缓，代表自然界的实际亮度在超过20％之后，人眼对明暗变化的敏感度相对降低。因此，曲线C0概略说明了人眼对于明暗变化的非线性感受，然而，需注意的是，曲线C0仅是多次实验下的统计结果。

基于前述，以市面上的显示屏而言，虽然显示屏的驱动芯片能将接收到的输入信号(例如三原色红、绿、蓝的亮度值)以线性的关系转换为图像并以面板显示，但是，为了使面板的显示结果符合人眼天生对明暗的感受机制，显示屏的驱动芯片会先将输入信号以非线性的关系转换为输出信号，再以输出信号产生图像输出，以使得面板能达到最佳的显示效果。具体而言，显示屏的驱动芯片使输出信号与输入信号之间呈现γ次方的非线性关系(γ为伽玛的惯用符号，读音为gamma)。配合参阅图2，根据前述的转换方式，以输入信号为横轴、输出信号为纵轴所描绘出的曲线即称作“伽玛曲线”(Gamma Curve)。图2中的伽玛曲线C1、伽玛曲线C2、伽玛曲线C3及伽玛曲线C4的γ值分别为1、1.5、1.8及2.2，在目前的显示屏市场中，大多是以γ＝2.2或γ＝1.8的设定为主流。而显示屏在出厂前，通常需要测量显示结果并进行校正，以使其显示行为符合γ＝2.2或γ＝1.8的伽玛曲线。

现有的伽玛曲线校正方法如下：面板厂的运算装置由储存装置加载测量伽玛曲线专用的图像，接着，该运算装置将该图像传送至待测量的显示屏，以使该显示屏显示该图像，再由光学测量设备对该显示屏的显示结果进行测量，最后，该光学测量设备将测量结果回传至该运算装置，使该运算装置根据测量的结果评估是否需校正伽玛曲线。

需注意的是，针对单台显示屏的伽玛曲线校正，需重复地执行上述步骤多次才能完成，且每一次执行上述步骤时，该显示屏皆需显示不同的图像。假设校正单台显示屏的伽玛曲线需执行上述的步骤19次，且以目前常见的运算装置的性能为例，每从该储存装置加载一张图像约需2.5秒，则该运算装置约耗时47.5秒，才能完成19张图像的加载。再者，以目前常见的测量设备的性能为例，每一次对该显示屏的显示结果进行测量约需0.5秒，因此该测量设备约需9.5秒才能完成19次的测量。也就是说，针对单个显示屏的伽玛曲线校正至少需57秒才能完成。

然而，每一台显示屏的面板特性可能不同，因此，为了确保出货质量，面板厂必需针对每一台显示屏执行个别的伽玛曲线校正，才能维持优良的出货质量。而伽玛曲线校正的效率又直接影响面板厂每日的出货量，因此，如何进一步提升现有的伽玛曲线校正方法的效率，便成为重要的课题。

【发明内容】

因此，本发明的目的，即在提供一种能大幅提升校正效率的伽玛曲线校正方法。本发明还提供了一种执行该伽玛曲线校正方法的伽玛曲线校正系统。

于是，本发明伽玛曲线校正方法由伽玛曲线校正系统执行，该伽玛曲线校正系统包含运算装置、测量设备，及待测装置，该待测装置包括驱动单元及显示单元，该驱动单元储存多笔彼此不同且代表显示单元的显示亮度的亮度设定值，该方法包含下列步骤：

(A)该运算装置依序地传送多笔彼此不同的色阶数据至该待测装置的该驱动单元，这些色阶数据分别与亮度设定值对应。

(B)该驱动单元接收每一笔色阶数据时，根据每一笔色阶数据产生一个对应该笔色阶数据的图像，并驱动显示单元以与该笔色阶数据对应的该亮度设定值显示该图像。

(C)该测量设备在显示单元显示每一图像时测量该显示单元的光学特性并产生一个对应的测量结果，并将每一个测量结果传送至该运算装置。

(D)该运算装置根据每一测量结果产生一个对应的校正系数，并将每一校正系数传送至该待测装置的该驱动单元。

(E)该待测装置的该驱动单元根据每一校正系数更新与该校正系数对应至同一笔色阶数据的该亮度设定值。

在一些实施例中，在步骤(A)中，每一笔色阶数据包含红色亮度值、绿色亮度值，及蓝色亮度值。

在一些实施例中，在步骤(C)中，每一测量结果包含相关于显示单元的光学特性的实际透光度。

在一些实施例中，该运算装置储存多笔分别对应这些笔色阶数据的理想透光度，在步骤(D)中，该运算装置产生每一个校正系数的方式，是根据对应于同一笔色阶数据的该实际透光度与理想透光度之间的差值产生对应的该校正系数。需强调的是，该差值可能为正数或负数，故该校正系数亦可能为正数或负数。

在一些实施例中，在步骤(E)中，该驱动单元更新该亮度设定值的方式是使更新后的该亮度设定值等于更新前的该亮度设定值与所对应的该校正系数的和。

本发明伽玛曲线校正系统包含运算装置、测量设备及待测装置。该待测装置包括驱动单元及显示单元，该驱动单元储存多笔彼此不同且代表显示单元的显示亮度的亮度设定值。

该运算装置依序地传送多笔彼此不同的色阶数据至该待测装置的该驱动单元，这些色阶数据分别与这些亮度设定值对应。

当该驱动单元接收每一笔色阶数据时，根据每一笔色阶数据产生一个对应该笔色阶数据的图像，并驱动显示单元以与该笔色阶数据对应的该亮度设定值显示该图像。

该测量设备在显示单元显示每一个图像时测量显示单元的光学特性并产生一个对应的测量结果，并将每一个测量结果传送至该运算装置。

当该运算装置接收每一测量结果时，根据每一个测量结果产生一个对应的校正系数，并将每一个校正系数传送至待测装置的驱动单元。

当待测装置的该驱动单元接收每一个校正系数时，根据每一个校正系数更新与该校正系数对应至同一笔色阶数据的该亮度设定值。

在一些实施例中，每一笔色阶数据包含红色亮度值、绿色亮度值，及蓝色亮度值。

在一些实施例中，每一个测量结果包含一个相关于显示单元的光学特性的实际透光度。

在一些实施例中，该运算装置储存多笔分别对应这些色阶数据的理想透光度，该运算装置产生每一个校正系数的方式，是根据对应于同一笔色阶数据的该实际透光度与理想透光度之间的差值产生对应的该校正系数。

在一些实施例中，该驱动单元更新该亮度设定值的方式是使更新后的该亮度设定值等于更新前的该亮度设定值与所对应的该校正系数的和。

本发明的功效在于：由该运算装置传送色阶数据至该待测装置的驱动单元，并由该待测装置的驱动单元根据所接收的色阶数据直接产生对应的图像，能够大幅提升校正效率。因此，本发明使得面板厂能够更快速地针对每一台待测装置进行校正，而同时兼顾了出货质量及效率。

【附图说明】

本发明的其他特征及功效，参照图式的实施方式中清楚地呈现，其中：

图1是示意图，说明自然界的实际亮度与人眼视觉感受到的亮度的对应关系；

图2是示意图，说明以不同伽玛值所描绘出的伽玛曲线；

图3是硬件连接关系示意图，说明本发明伽玛曲线校正系统的一个实施例；

图4是伽玛值为2.2的伽玛曲线示意图；

图5是流程图，说明实施例所执行的一个伽玛曲线校正方法中的第一次校正；

图6是流程图，说明该伽玛曲线校正方法中的第二次校正。

【附图符号说明】

1········运算装置

2········测量设备

3········待测装置

31·······驱动单元

32·······显示单元

C0······曲线

C1······伽玛曲线

C2······伽玛曲线

C3······伽玛曲线

C4······伽玛曲线

S1～S12·······步骤

【实施方式】

参阅图3，本发明伽玛曲线校正系统的一个实施例包含运算装置1、测量设备2，及多个待测装置3(图3仅示出其中一个)。

该运算装置1能产生多笔彼此不同且为数字型态的色阶数据。每一笔色阶数据包含红色亮度值、绿色、亮度值，及蓝色亮度值，且该红、绿及蓝色亮度值各为8位，而各能被设定为0至255之间的任一整数数值，其中，数值的大小代表明暗度，数值越大代表亮度越高，数值越小代表亮度越低。换句话说，每一笔色阶数据代表特定的颜色，例如，当一笔色阶数据的红色亮度值为255、且绿色亮度值及蓝色亮度值皆为0时(即R＝255、G＝0、B＝0时)，该笔色阶数据所代表的是最大亮度的红色。该运算装置1还储存多笔分别对应这些色阶数据的理想透光度。

该测量设备2例如为色彩分析仪，并能用于测量每一个待测装置3的亮度、对比度、闪烁等光学特性。在本实施例中，该测量设备2例如是由柯尼卡美能达(KONICA MINOLTA)所生产，型号为CA-310的色彩分析仪，但并不以此为限。

在本实施例中，每一待测装置3为显示屏，且每一待测装置3包括驱动单元31及显示单元32。每一个驱动单元31储存多笔彼此不同，且分别对应于这些色阶数据的亮度设定值。具体而言，每一个亮度设定值定义了当显示单元32显示对应的色阶数据所代表的颜色时，驱动单元31应输出多少驱动电压给显示单元32，以使显示单元32中对应的液晶受该驱动电压驱动而偏转至一个特定角度。

需说明的是：在实际的制程中，两台相同型号的显示屏的面板及内部半导体组件的特性仍可能存在差异。因此，即使两台相同型号的显示屏以相同的亮度设定值显示同一张图像，其实际经由各自的面板所发出的颜色却不一定相同。配合参阅图4，举例来说，假设显示屏A及显示屏B都符合γ＝2.2的伽玛曲线C4的亮度设定值X_R128，且该亮度设定值X_R128对应的色阶数据为“R＝128、G＝0、B＝0”(即中间亮度的红色)。则，当该显示屏A及该显示屏B以该亮度设定值X_R128显示一个色阶数据为“R＝128、G＝0、B＝0”的红₁₂₈图像时，该测量设备2对该显示屏A及该显示屏B测量所得的实际透光度，理论上应与理想透光度相等(即0.217)。然而，由于该显示屏A及该显示屏B各自的面板，及内部半导体组件的特性误差，可能导致该测量设备2对该显示屏A及该显示屏B测量所得的实际透光度彼此不同。假设该测量设备2对该显示屏A测量而得的实际透光度为0.2(与理想透光度之间存在-0.017之误差)，而对该显示屏B测量而得的实际透光度为0.23(与理想透光度之间存在+0.013之误差)。则对于显示屏A而言，对应于“R＝128、G＝0、B＝0”之色阶数据的亮度设定值X_R128应被上修为X_R128+，以修正该显示屏A在显示红₁₂₈图像的颜色时，实际透光度不足的情形。而对于显示屏B而言，对应于“R＝128、G＝0、B＝0”之色阶数据的亮度设定值X_R128应被下修为X_R128-，以修正该显示屏B在显示红₁₂₈图像的颜色时，实际透光度过高的情形。

因此，在修正过后，该显示屏A以亮度设定值X_R128+显示红₁₂₈图像的结果，以及该显示屏B以亮度设定值X_R128-显示红₁₂₈图像的结果，皆会使该测量设备2测量到几乎等于理想透光度(即0.217)的实际透光度。

总而言之，对每一个待测装置3执行伽玛曲线校正的目的，便在于使每一个待测装置3显示同一种颜色时的实际透光度能够尽可能地往理想透光度的数值收敛，而使每一个待测装置3在人眼感受上达成统一且最佳的显示效果。

因此，参阅图5，本实施例对每一个待测装置3所执行的一种伽玛曲线校正方法的步骤详述如下。

首先，执行步骤S1，该运算装置1传送一笔第一色阶数据至待测装置3的该驱动单元31。更明确地说，该运算装置1是对待测装置3的驱动单元31发送一个包含该第一色阶数据的第一指令，以指示该驱动单元31根据该第一色阶数据产生对应的图像。在本实施例中，该第一色阶数据例如为“R＝255、G＝255、B＝255”，但并不以此为限。接着，执行步骤S2。

在步骤S2中，当该待测装置3的该驱动单元31接收到该第一色阶数据时，该驱动单元31根据该第一色阶数据产生对应第一色阶数据的第一图像。在本实施例中，该第一图像为最高亮度的全白图像，但并不以此为限。接着，执行步骤S3。

在步骤S3中，该驱动单元31驱动显示单元32以一默认且对应第一色阶数据的第一亮度设定值显示该第一图像。接着，执行步骤S4。

在步骤S4中，该测量设备2于显示单元32显示该第一图像时，测量显示单元32的光学特性并产生一个对应的第一测量结果，并将该第一测量结果传送至该运算装置1。该第一测量结果包含第一实际透光度，该第一实际透光度代表了显示单元32显示该第一图像时，该测量设备2所测量到的明暗度。接着，执行步骤S5。

在步骤S5中，该运算装置1根据该第一测量结果产生一个对应的第一校正系数，并将该第一校正系数传送至该待测装置3的该驱动单元31。更具体地说，该运算装置1产生该第一校正系数的方式，是根据该第一实际透光度及对应第一色阶数据的第一理想透光度之间的差值产生第一校正系数，且第一校正系数可为正数或负数。接着，执行步骤S6。

在步骤S6中，当该待测装置3的该驱动单元31接收到该第一校正系数时，该驱动单元31根据该第一校正系数更新该第一亮度设定值。更具体地说，该驱动单元31更新该第一亮度设定值的方式，是将更新前的第一亮度设定值与该第一校正系数加总，以使更新后的第一亮度设定值等于更新前的第一亮度设定值与该第一校正系数的和。

上述的步骤S1至步骤S6是完成该伽玛曲线校正方法中的第一次校正，而在本实施例中，伽玛曲线校正方法包含例如19次校正，但并不以此为限。参阅图6，以下是该伽玛曲线校正方法中的第二次校正的步骤。

在步骤S7中，该运算装置1传送一笔不同于第一色阶数据的第二色阶数据至待测装置3的该驱动单元31。接着，执行步骤S8。

在步骤S8中，当该待测装置3的驱动单元31接收到该笔第二色阶数据时，驱动单元31根据该笔第二色阶数据产生一个对应该笔第二色阶数据，且不同于该第一图像的第二图像。接着，执行步骤S9。

在步骤S9中，该驱动单元31驱动显示单元32以一个默认且对应该第二色阶数据的第二亮度设定值显示该第二图像。接着，执行步骤S10。

在步骤S10中，该测量设备2于显示单元32显示该第二图像时，测量显示单元32的光学特性并产生一个对应的第二测量结果，该第二测量结果包含第二实际透光度。接着，该测量设备2将该第二测量结果传送至该运算装置1。接着，执行步骤S11。

在步骤S11中，该运算装置1根据该第二测量结果产生一个人对应的第二校正系数，并将该第二校正系数传送至该待测装置3的该驱动单元31。类似于步骤S5，该运算装置1产生该第二校正系数的方式，是根据该第二实际透光度及一个对应该第二色阶数据的理想透光度之间的差值产生该第二校正系数。接着，执行步骤S12。

在步骤S12中，当该待测装置3的该驱动单元31接收到该第二校正系数时，该驱动单元31根据该第二校正系数更新该第二亮度设定值。类似于步骤S6的，该驱动单元31更新该第二亮度设定值的方式，是将更新前的第二亮度设定值与该第二校正系数相加，以使更新后的第二亮度设定值等于更新前的第二亮度设定值与该第二校正系数的和。

上述的步骤S7至步骤S12是完成该伽玛曲线校正方法中的第二次校正。

在本实施例所执行的伽玛曲线校正方法中，剩下的第三至第十九次校正流程是类似于前述的第一次校正以及第二次校正，因此不再赘述。需注意的是，本实施例所完成的十九次校正，例如针对该待测装置3显示红色时的伽玛曲线进行校正，因此，除了第一图像是对应“R＝255、G＝255、B＝255”的第一色阶数据而产生的全白图像外，其余的第二、第三、…、第十九图像各为不同明暗度的红色图像，但并不以此为限。而本实施例针对该待测装置3显示绿色或蓝色时的伽玛曲线校正方法与前述的步骤S1至步骤S12类似，主要差异仅在于驱动单元31所产生的图像的颜色不同，故不再赘述。

延续现有技术中所举的例子，以现有的伽玛曲线校正方法而言，十九次的校正约需57秒才能完成，其中，运算装置1加载19张图像需耗时47.5秒，而该测量设备2完成19次测量需耗时9.5秒。也就是说，在现有的伽玛曲线校正方法57秒的校正过程中，运算装置1加载图像占了约80％的时间。

然而，在本实施例所执行的伽玛曲线校正方法中，由于每一图像是由该待测装置3的该驱动单元31直接接收该运算装置1所传送的色阶数据而产生，并非由该运算装置1从其他储存媒体中读取预先储存的图像，再传送至该驱动单元31，因此能大幅提升校正的效率。具体而言，从该运算装置1传送色阶数据至该待测装置3的该驱动单元31开始，到该驱动单元31根据色阶数据产生对应的图像，并驱动显示单元32显示该图像为止，约需耗时0.2秒。因此，假设测量设备2完成19次测量所需的时间不变，本实施例所执行的伽玛曲线校正方法仅需13.3秒即可完成十九次的校正。相较于现有技术的57秒大幅提升了校正效率。

综上所述，本发明伽玛曲线校正方法及系统，是由该运算装置1传送色阶数据至该待测装置3的驱动单元31，并由该待测装置3的驱动单元31根据所接收的色阶数据直接产生对应的图像，因此，相较于现有技术中运算装置1从其他储存媒体中读取预先储存的图像，再传送至该驱动单元31的方式，本发明伽玛曲线校正方法能够大幅提升校正效率。如此，使得面板厂能够更快速地针对每一台待测装置3进行校正，而同时兼顾了出货质量及效率，故确实能达成本发明之目的。

惟以上所述者，仅为本发明之实施例而已，当不能以此限定本发明实施之范围，凡是依本发明申请专利范围及专利说明书内容所作之简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明专利涵盖之范围内。

Claims

1.一种伽玛曲线校正方法，由伽玛曲线校正系统执行，所述伽玛曲线校正系统包含运算装置、测量设备，及待测装置，所述待测装置包括驱动单元及显示单元，驱动单元储存多笔彼此不同且代表显示单元的显示亮度的亮度设定值，所述方法包含下列步骤：

(A)运算装置依序地传送多笔彼此不同的色阶数据至待测装置的驱动单元，这些色阶数据分别与其亮度设定值对应；

(B)驱动单元接收每一笔色阶数据时，根据每一笔色阶数据产生一个对应所述色阶数据的图像，并驱动显示单元以所述色阶数据对应的亮度设定值显示所述图像；

(C)测量设备在显示单元显示每一幅图像时测量显示单元的光学特性并产生对应的测量结果，并将测量结果传送至运算装置；

(D)运算装置根据每一测量结果产生对应的校正系数，并将校正系数传送至待测装置的驱动单元；

(E)待测装置的驱动单元根据校正系数更新与所述校正系数对应的同笔色阶数据的亮度设定值。

2.如权利要求1所述的伽玛曲线校正方法，其中，在步骤(A)中，色阶数据包含红色亮度值、绿色亮度值，及蓝色亮度值。

3.如权利要求1所述的伽玛曲线校正方法，其中，在步骤(C)中，测量结果包含相关于显示单元的光学特性的实际透光度。

4.如权利要求3所述的伽玛曲线校正方法，其中，运算装置储存多笔分别对应这些色阶数据的理想透光度，在步骤(D)中，运算装置产生每一个校正系数的方式是根据对应于同一个色阶数据的实际透光度与理想透光度之间的差值产生对应的所述校正系数。

5.如权利要求4所述的伽玛曲线校正方法，其中，在步骤(E)中，驱动单元更新亮度设定值的方式使更新后的亮度设定值等于更新前的亮度设定值与所对应的校正系数的和。

6.一种伽玛曲线校正系统，包含：

运算装置；

测量设备；

待测装置，包括驱动单元及显示单元，所述驱动单元储存多笔彼此不同且代表显示单元的显示亮度的亮度设定值；

其中，运算装置依序地传送多笔彼此不同的色阶数据至待测装置的驱动单元，这些色阶数据分别与这些亮度设定值对应；

当驱动单元接收每一笔色阶数据时，根据每一笔色阶数据产生一笔对应所述色阶数据的图像，并驱动显示单元以所述色阶数据对应的亮度设定值显示所述图像；

测量设备在显示单元显示每一幅图像时测量显示单元的光学特性并产生一个对应的测量结果，并将每一个测量结果传送至所述运算装置；

当所述运算装置接收每一个测量结果时，根据每一测量结果产生一个对应的校正系数，并将每一个校正系数传送至所述待测装置的所述驱动单元；

当所述待测装置的所述驱动单元接收每一个校正系数时，根据每一校正系数更新与所述校正系数对应的同一笔色阶数据的所述亮度设定值。

7.如权利要求6所述的伽玛曲线校正系统，其中，每一笔色阶数据包含红色亮度值、绿色亮度值，及蓝色亮度值。

8.如权利要求6所述的伽玛曲线校正系统，其中，每一个测量结果包含相关于显示单元的光学特性的实际透光度。

9.如权利要求8所述的伽玛曲线校正系统，其中，运算装置储存多笔分别对应这些色阶数据的理想透光度，运算装置产生每一个校正系数的方式，是根据对应于同一笔色阶数据的实际透光度与理想透光度之间的差值产生对应的校正系数。

10.如权利要求9所述的伽玛曲线校正系统，其中，驱动单元更新亮度设定值的方式使更新后的亮度设定值等于更新前的亮度设定值与所对应的校正系数的和。