CN114170960B - 一种硅基OLED微显示屏的定制Gamma校正方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种硅基OLED微显示屏的定制Gamma校正方法，属于微电子及显示技术领域。通过建立定制的Gamma曲线参考函数，并对整个Gamma曲线分析后进行分段，提取每段中特定绑点参数信息作为校正绑点目标值，校正每段特定绑点的亮度值和色坐标值，使每个绑点都达到目标校正绑点的误差范围内，最终得到各个灰阶绑点RGB三路Gamma寄存器的值，并烧录到可编程逻辑存储器中。本发明通过对较少特定绑点的调试，能够快速对微显示屏的亮度和色坐标一致性进行校正，使其符合特殊应用环境下定制Gamma曲线显示效果；能有效地降低校正过程的复杂性，大大缩短校正时间，并且亮度和白平衡可以达到较高的一致性。

Description

一种硅基OLED微显示屏的定制Gamma校正方法

技术领域

本发明属于微电子及显示技术领域，具体涉及一种硅基OLED微显示屏的定制Gamma校正方法。

背景技术

硅基OLED微显示屏作为最适用于近眼显示行业的第三代显示技术，具有体积小、重量轻、功耗低等优势。随着5G商用、VR/AR热度提升，AR眼镜、VR头盔、红外/夜视设备、3D医疗设备等对硅基OLED微显示屏的需求量与日俱增，发展空间广阔。

研究发现，人眼视觉系统与亮度的变化呈非线性关系，即对低亮度敏感程度比对高亮度高。Gamma校正作为图像灰度变换方法，其实质是为了克服这种非线性灰度分布而引入的一种传输函数，这个函数关系称为γ曲线，一般γ取值2.2-2.5之间。

在硅基OLED微显示屏的特殊应用场合，为了更明显的分辨出目标物体，Gamma曲线不再局限于标准2.2曲线，而可能由多段任意曲率Gamma曲线拼接而成。传统的计算式Gamma校正方法采用线性或非线性曲线计算方式，曲线拐点处会造成灰阶显示不连续，且计算误差较大时也会出现灰阶不连续甚至倒挂等现象。而目前较普遍使用的逐绑点校正的方法，校正绑点个数一般有8～16个，为了更好的呈现灰阶显示效果，甚至绑点个数会增加到32个，绑点个数越多调试步骤多，调试时间越长，可操作性越差。

发明内容

发明目的：针对现有Gamma调试方法不完备之处，本发明目的是提供一种硅基OLED微显示屏的定制Gamma曲线的校正方法，可以在定制曲线显示的条件下，提高微显示屏的一致性，并且灰阶的连续性较好，调试绑点数量少，调试方法简单、快捷，具有通用性。

技术方案：为了实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种硅基OLED微显示屏的定制Gamma校正方法，包括以下步骤：

S1：建立Gamma曲线参考函数：

通过色彩分析仪，提取定制Gamma曲线的全部灰阶的亮度值和色坐标值，并分别读取、记录R、G、B三路gamma寄存器的值，建立定制Gamma曲线函数FreferenceR(gray)、FreferenceG(gray)、FreferenceB(gray)；

S2：提取特定绑点参数信息：

将各灰阶点的亮度值进行曲线拟合，并采用样条函数进行分段，在每段曲线中选取特定绑点作为目标校正绑点，并确定目标校正绑点的亮度和色坐标的调试误差范围；

S3：校正高灰阶段亮度：

以目标校正绑点Ghigh为当前调试灰阶，调整亮度校准寄存器的值，使绑点Ghigh的亮度值达到目标值的误差范围内；

S4：校正高灰阶段色坐标：

采用内插逼近算法，分别调节最大灰阶的R、G、B的Gamma寄存器的值，使该绑点Ghigh的色坐标值达到目标值的误差范围内，其他灰阶绑点的值按照定制Gamma曲线进行等比例配置。如亮度值超出误差范围，则要返回步骤S3，直到绑点Ghigh的亮度和色坐标均达到目标误差范围内；

S5：校正低灰阶：

以目标校正绑点Glow为当前调试灰阶，分别调节最小灰阶的R、G、B的Gamma值，同时其他灰阶绑点的值按照定制Gamma曲线进行等比例配置，使绑点Glow的亮度值和色坐标均达到目标值的误差范围内；

S6：校正中间灰阶段：

以目标校正绑点Gmiddle对应的灰阶为当前调试灰阶，在RGB的定制曲线的基础上叠加整体曲率修正，并微调该曲率值，使绑点Gmiddle的色坐标最终达到目标允许误差范围；

S7：烧录Gamma值：

将最终调整后的R、G、B的Gamma寄存器的值烧录到可编程逻辑存储器中。

优选的是，本发明步骤S2中的提取特定绑点参数信息还包括步骤：

S21、提取特定绑点参数信息，将各灰阶点的亮度值进行曲线拟合，并采用样条函数将Gamma曲线分为高灰阶段、低灰阶段；

S22、在高灰阶段选取中间灰阶Ghigh作为高灰阶目标调试绑点，在低灰阶段同样选取特定绑点Glow作为低灰阶目标调试绑点，同时亮度、色坐标的调试目标值和调试误差范围；

优选的是，本发明步骤S4的其他灰阶绑点的值按照定制Gamma曲线进行等比例配置包括步骤：

S41、R的其他灰阶Gamma值的求解公式如下：

FobjectR(gray)＝(FobjectR(max)-FobjectR(min))*(FreferenceR(gray)-FreferenceR(min))/(FreferenceR(max)-FreferenceR(min))+FobjectR(min)

其中FobjectR(gray)为所要求解的任意灰阶的R的Gamma寄存器的值，FreferenceR(max)和FreferenceR(min)分别为参考曲线的最高灰阶和最小灰阶的R的Gamma值，FobjectR(max)为调节后的R最高灰阶的Gamma寄存器的值，FobjectR(min)为调节后的R最小灰阶的Gamma寄存器的值；

S42、进行色坐标调节后，绑点亮度会变化，如亮度值超出预设误差范围，则要返回步骤3)，直到绑点G_high的亮度和色坐标均达到目标误差范围内。

优选的是，本发明步骤6)的改变R、G、B的Gamma曲线的整体曲率包括步骤：

设定R的Gamma曲线的整体曲率为γr,G的Gamma曲线的整体曲率为γg,B的Gamma曲线的整体曲率为γb,那么任意灰阶对应的Gamma寄存器的值的求解公式为：

FobjectR(gray)＝(FobjectR(gray)pre)^γr；

FobjectG(gray)＝(FobjectG(gray)pre)^γg；

FobjectB(gray)＝(FobjectB(gray)pre)^γb；

上式中FobjectR(gray)pre、FobjectG(gray)pre、FobjectB(gray)pre分别为曲率调整前的Gamma寄存器的值。

有益效果：与现有技术相比较，本发明具有如下有益效果：

本发明的Gamma调试方法通过选取三个典型调试灰阶绑点进行调试，使微显示屏的亮度和色坐标快速达到精确的误差范围内，并且整体灰阶显示连续，白平衡一致，保证显示效果满足定制要求。本发明调试方法适用于任何显示效果的Gamma曲线，尤其适应特殊环境下显示要求，通用性较强。本校正方法校正绑点数量少，操作简便，可快速解决微显示屏的原屏显示差异性问题，具有操作性好，简便、易实现的特点。

附图说明

附图1是本发明Gamma校正方法中调试步骤的流程示意图。

附图2是本发明定制Gamma曲线与曲率为2.2的标准Gamma曲线对比示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案作更进一步的说明。

实施例1：

一种硅基OLED微显示屏的定制Gamma校正方法，包括以下步骤：

S1：建立Gamma曲线参考函数：

通过色彩分析仪，提取定制Gamma曲线的全部灰阶的亮度值和色坐标值，并分别读取、记录R、G、B三路gamma寄存器的值，建立定制Gamma曲线函数FreferenceR(gray)、FreferenceG(gray)、FreferenceB(gray)；

S2：提取特定绑点参数信息：

将各灰阶点的亮度值进行曲线拟合，并采用样条函数进行分段，在每段曲线中选取特定绑点作为目标校正绑点，并确定目标校正绑点的亮度和色坐标的调试误差范围；

S3：校正高灰阶段亮度：

以目标校正绑点Ghigh为当前调试灰阶，调整亮度校准寄存器的值，使绑点Ghigh的亮度值达到目标值的误差范围内；

S4：校正高灰阶段色坐标：

采用内插逼近算法，分别调节最大灰阶的R、G、B的Gamma寄存器的值，使该绑点Ghigh的色坐标值达到目标值的误差范围内，其他灰阶绑点的值按照定制Gamma曲线进行等比例配置。如亮度值超出误差范围，则要返回步骤S3，直到绑点Ghigh的亮度和色坐标均达到目标误差范围内；

S5：校正低灰阶：

以目标校正绑点Glow为当前调试灰阶，分别调节最小灰阶的R、G、B的Gamma值，同时其他灰阶绑点的值按照定制Gamma曲线进行等比例配置，使绑点Glow的亮度值和色坐标均达到目标值的误差范围内；

S6：校正中间灰阶段：

以目标校正绑点Gmiddle对应的灰阶为当前调试灰阶，在RGB的定制曲线的基础上叠加整体曲率修正，并微调该曲率值，使绑点Gmiddle的色坐标最终达到目标允许误差范围；

S7：烧录Gamma值：

将最终调整后的R、G、B的Gamma寄存器的值烧录到可编程逻辑存储器中。

优选的是，本发明步骤S2中的提取特定绑点参数信息还包括步骤：

S21、提取特定绑点参数信息，将各灰阶点的亮度值进行曲线拟合，并采用样条函数将Gamma曲线分为高灰阶段、低灰阶段；

S22、在高灰阶段选取中间灰阶Ghigh作为高灰阶目标调试绑点，在低灰阶段同样选取特定绑点Glow作为低灰阶目标调试绑点，同时亮度、色坐标的调试目标值和调试误差范围；

优选的是，本发明步骤S4的其他灰阶绑点的值按照定制Gamma曲线进行等比例配置包括步骤：

S41、R的其他灰阶Gamma值的求解公式如下：

FobjectR(gray)＝(FobjectR(max)-FobjectR(min))*(FreferenceR(gray)-FreferenceR(min))/(FreferenceR(max)-FreferenceR(min))+FobjectR(min)

其中FobjectR(gray)为所要求解的任意灰阶的R的Gamma寄存器的值，FreferenceR(max)和FreferenceR(min)分别为参考曲线的最高灰阶和最小灰阶的R的Gamma值，FobjectR(max)为调节后的R最高灰阶的Gamma寄存器的值，FobjectR(min)为调节后的R最小灰阶的Gamma寄存器的值。

G和B的其他灰阶Gamma寄存器值的求解公式与上述公式类似。

S42、进行色坐标调节后，绑点亮度会变化，如亮度值超出预设误差范围，则要返回步骤3)，直到绑点G_high的亮度和色坐标均达到目标误差范围内。

优选的是，本发明步骤S6的改变R、G、B的Gamma曲线的整体曲率包括步骤：

设定R的Gamma曲线的整体曲率为γr,G的Gamma曲线的整体曲率为γg,B的Gamma曲线的整体曲率为γb,那么任意灰阶对应的Gamma寄存器的值的求解公式为：

FobjectR(gray)＝(FobjectR(gray)pre)^γr；

FobjectG(gray)＝(FobjectG(gray)pre)^γg；

FobjectB(gray)＝(FobjectB(gray)pre)^γb；

上式中FobjectR(gray)pre、FobjectG(gray)pre、FobjectB(gray)pre分别为曲率调整前的Gamma寄存器的值。

实施例2：

如图1所示，本发明公开了一种硅基OLED微显示屏的定制Gamma校正方法，包括以下步骤：

S1、建立Gamma曲线参考函数：

利用色彩分析仪，测量定制Gamma曲线的256个灰阶的亮度值L0-L255和色坐标值(x0，y0)-(x255，y255)。分别读取、记录定制屏内部已存储RGB三路Gamma校正寄存器的值，寄存器的值就是对应灰阶的正向电压值。根据OLED器件的特性，加到OLED器件上的电压值可近似与其亮度值成正比例，从而得出定制Gamma曲线的灰阶-亮度曲线，如图2中定制曲线所示。进而，可以构建灰阶与Gamma校正值之间的函数，即FreferenceR(gray)、FreferenceG(gray)、FreferenceB(gray)作为调试基本函数。

S2、提取特定绑点参数信息：

将测试得到的全部灰阶亮度值进行曲线拟合，并采用样条函数进行分段，作为示例，如图2中定制曲线分为高、中、低灰阶三段。在低灰阶段选取特定绑点作为目标校正绑点Glow，并将该目标绑点的亮度和色坐标最为该灰阶一致性校正的目标亮度值和目标色坐标。在高灰阶段选取特定绑点作为目标校正绑点Ghigh，并将该目标绑点的亮度和色坐标做为该灰阶一致性校正的目标亮度值和目标色坐标。在中间灰阶段选取特定绑点作为目标校正绑点Gmiddle，并将该目标绑点的亮度和色坐标最为该灰阶一致性校正的目标亮度值和目标色坐标。特定目标绑点的选取原则是选取每一段中亮度过渡较快的灰阶点，一般取中间或中间周边灰阶值。

S3、校正高灰阶段亮度：

以目标校正绑点Ghigh对应的灰阶值为当前调试灰阶，调整亮度校准寄存器的值，通过色彩分析仪测试当前灰阶的色坐标，使测得的绑点Ghigh的亮度值接近目标值，并保持在允许误差范围内，误差一般取±0.5。

S4、校正高灰阶段色坐标：

以目标校正绑点Ghigh对应的灰阶值为当前调试灰阶，分别调节最大灰阶255对应的Gamma寄存器的值，即FreferenceR(255)、FreferenceG(255)、FreferenceB(255)，同时其他灰阶的Gamma值按照Gamma曲线函数FreferenceR(gray)、FreferenceG(gray)、FreferenceB(gray)进行等比例配置。通过色彩分析仪测试当前灰阶的色坐标，使绑点Ghigh最终色坐标值接近目标值，并保持在允许误差范围内，误差一般取±0.003。

根据OLED器件的特性，RGB的配比电压改变时，亮度也会受到影响，如亮度值超出允许误差范围，则要返回步骤S3重新调试，直到绑点Ghigh的最终亮度和色坐标均达到允许误差范围内。

S5、校正低灰阶段：

以目标校正绑点Glow对应的灰阶为当前调试灰阶，分别调节最小灰阶0对应的Gamma寄存器的值，即FreferenceR(0)、FreferenceG(0)、FreferenceB(0)，同时其他灰阶Gamma值按照定制Gamma曲线函数FreferenceR(gray)、FreferenceG(gray)、FreferenceB(gray)进行等比例配置。通过色彩分析仪测试当前灰阶的亮度和色坐标，使绑点Glow的亮度达到目标值并保持在允许误差范围内，误差一般取±0.02，色坐标达到目标值并保持在允许误差范围内，误差一般取±0.003。

S6、校正中间灰阶段：

以目标校正绑点Gmiddle对应的灰阶为当前调试灰阶，在RGB的定制曲线的基础上叠加整体曲率修正，并微调该曲率值。通过色彩分析仪测试当前灰阶的色坐标，使绑点Gmiddle的色坐标最终达到目标允许误差范围，误差一般取±0.003。

S7、固化Gamma值：

将调整后的Gamma寄存器的值通过串口固化到芯片的可编程逻辑存储器中。

本发明步骤S1所述的建立Gamma曲线参考函数还包括如下步骤：

S11、定制Gamma曲线是指在特定应用环境下根据实际图像显示效果确定的一种Gamma校正曲线。作为一个示例，以红外热成像系统为例，定制OLED微显示屏的Gamma校正曲线可以如图2所示。该定制曲线特征为：主体部分分为三段，段间过渡平滑，其中低灰阶部分Gamma曲率大致为2.0，中间部分Gamma曲率大致为2.2，高灰阶部分Gamma曲率大致为0.5。定制Gamma曲线不仅限于此曲线。

本发明步骤S4所述的校正高灰阶色坐标还包括步骤：

S41、以目标校正绑点G_high对应的灰阶值为当前调试灰阶，分别调节最大灰阶255对应的RGB的Gamma寄存器的值，同时其他灰阶的Gamma值按照Gamma曲线函数FreferenceR(gray)、FreferenceG(gray)、FreferenceB(gray)进行等比例配置。R/G/B路的其他灰阶Gamma值的求解公式如下：

FobjectR(gray)＝(FobjectR(max)-FobjectR(min))*(FreferenceR(gray)-FreferenceR(min))/(FreferenceR(max)-FreferenceR(min))+FobjectR(min)；

FobjectG(gray)＝(FobjectG(max)-FobjectG(min))*(FreferenceG(gray)-FreferenceG(min))/(FreferenceG(max)-FreferenceG(min))+FobjectG(min)；

FobjectB(gray)＝(FobjectB(max)-FobjectB(min))*(FreferenceB(gray)-FreferenceB(min))/(FreferenceB(max)-FreferenceB(min))+FobjectB(min)；

其中FobjectR(gray)为所要求解的任意灰阶的R路Gamma寄存器的值，FreferenceR(max)和FreferenceR(min)分别为参考函数的最高灰阶和最小灰阶的R路Gamma值，FobjectR(max)为调节后的R路最高灰阶255的Gamma寄存器的值，FobjectR(min)为R路最小灰阶0的Gamma寄存器的值。G路和B路的其他灰阶Gamma寄存器值的求解公式类似。

S42、根据OLED器件的特性，RGB的配比电压改变时，亮度也会受到影响，如此时亮度值超出允许误差范围，则要返回步骤S3重新调试亮度，然后再次调节目标校正绑点G_high的色坐标，如此循环调节，直到绑点G_high的最终亮度和色坐标均达到允许误差范围内。

本发明步骤S6所述的二次调试还包括如下步骤：

以目标校正绑点Gmiddle对应的灰阶为当前调试灰阶，在RGB的定制曲线的基础上叠加整体曲率修正，并微调该曲率值，将计算后的Gamma值进行设置，再次测量绑点Gmiddle的色坐标，使其达到该绑点目标允许误差范围，误差一般取±0.003。

曲线叠加整体曲率修正的计算方法如下。

设定R曲线的整体曲率修正值为γr,G曲线的整体曲率修正值为γg,B曲线的整体曲率修正值为γb,那么任意灰阶对应Gamma寄存器的值的求解公式为：

FobjectR(gray)＝(FobjectR(gray)pre)^γr；

FobjectG(gray)＝(FobjectG(gray)pre)^γg；

FobjectB(gray)＝(FobjectB(gray)pre)^γb；

上式中FobjectR(gray)pre、FobjectG(gray)pre、FobjectB(gray)pre分别为曲率修正前的Gamma寄存器的值。

综上所述，应用本发明的Gamma调试方法适用于任何显示效果的Gamma曲线，通用性强。通过选取三个典型调试灰阶绑点进行调试，使微显示屏的亮度和色坐标快速达到精确的误差范围内，并且做到灰阶显示连续，白平衡一致，保证显示效果满足定制要求。本发明的校正方法校正绑点数量少，操作简便，可快速解决微显示屏的批次性差异问题，具有操作性好，简便、易实现的特点。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种硅基OLED微显示屏的定制Gamma校正方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：建立定制Gamma曲线参考函数：

通过色彩分析仪，提取定制Gamma曲线的全部灰阶的亮度值和色坐标值，并分别读取、记录R、G、B三路gamma寄存器的值，建立定制Gamma曲线参考函数FreferenceR(gray)、FreferenceG(gray)、FreferenceB(gray)；

S2：提取特定绑点参数信息：

将各灰阶点的亮度值进行曲线拟合，并采用样条函数进行分段，在每段曲线中选取特定绑点作为目标校正绑点，并确定目标校正绑点的亮度和色坐标的调试误差范围；

S3：校正高灰阶段亮度：

以目标校正绑点Ghigh为当前调试灰阶，调整亮度校准寄存器的值，使绑点Ghigh的亮度值达到目标值的误差范围内；

S4：校正高灰阶段色坐标：

采用内插逼近算法，分别调节最大灰阶的R、G、B的Gamma寄存器的值，使该绑点Ghigh的色坐标值达到目标值的误差范围内，其他灰阶绑点的值按照定制Gamma曲线参考函数进行等比例配置；如亮度值超出误差范围，则要返回步骤S3，直到绑点Ghigh的亮度和色坐标均达到目标值的误差范围内；

上述其他灰阶绑点的值按照定制Gamma曲线参考函数进行等比例配置包括步骤：

S41、R的其他灰阶Gamma值的求解公式如下：

FobjectR(gray)＝(FobjectR(max)-FobjectR(min))*(FreferenceR(gray)-FreferenceR(min))/(FreferenceR(max)-FreferenceR(min))+FobjectR(min)

其中FobjectR(gray)为所要求解的任意灰阶的R的Gamma寄存器的值，FreferenceR(max)和FreferenceR(min)分别为定制Gamma曲线参考函数的最高灰阶和最小灰阶的R的Gamma值，FobjectR(max)为调节后的R最高灰阶的Gamma寄存器的值，FobjectR(min)为调节后的R最小灰阶的Gamma寄存器的值；

S42、进行色坐标调节后，绑点亮度会变化，如亮度值超出预设误差范围，则要返回步骤3)，直到绑点G_high的亮度和色坐标均达到目标值的误差范围内；

S5：校正低灰阶段：

以目标校正绑点Glow为当前调试灰阶，分别调节最小灰阶的R、G、B的Gamma值，同时其他灰阶绑点的值按照定制Gamma曲线进行等比例配置，使绑点Glow的亮度值和色坐标均达到目标值的误差范围内；

S6：校正中间灰阶段：

以目标校正绑点Gmiddle对应的灰阶为当前调试灰阶，在RGB的定制曲线的基础上叠加整体曲率修正，并微调该曲率值，使绑点Gmiddle的色坐标最终达到目标值的误差范围；

S7：烧录Gamma值：

将最终调整后的R、G、B的Gamma寄存器的值烧录到可编程逻辑存储器中。

2.根据权利要求1所述的硅基OLED微显示屏的定制Gamma校正方法，其特征在于：所述步骤S2中的提取特定绑点参数信息还包括步骤：

S21、提取特定绑点参数信息，将各灰阶点的亮度值进行曲线拟合，并采用样条函数将Gamma曲线分为高灰阶段、中灰阶段、低灰阶段；

S22、在高灰阶段选取中间灰阶Ghigh作为高灰阶目标调试绑点，在低灰阶段同样选取特定绑点Glow作为低灰阶目标调试绑点，同时确定亮度、色坐标的调试目标值和调试误差范围。

3.根据权利要求1所述的硅基OLED微显示屏的定制Gamma校正方法，其特征在于：所述步骤S6的整体曲率修正包括如下步骤：

设定R的Gamma曲线的整体曲率为γr,G的Gamma曲线的整体曲率为γg,B的Gamma曲线的整体曲率为γb,那么任意灰阶对应的Gamma寄存器的值的求解公式为：

上式中FobjectR(gray)pre、FobjectG(gray)pre、FobjectB(gray)pre分别为曲率调整前的Gamma寄存器的值。