CN1571011A - 在有差异亮度衰减像素的光学显示装置上显示图像的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明是应用于发光二极管显示装置上，补偿差异性亮度衰减像素的方法与系统。在接收到以第一频率显示一图像画面的视频像素数据后，该图像画面中一或多个像素被判定为差异性亮度衰减像素。根据这些差异性亮度衰减像素的信息，显示一第一子画面，该第一子画面包含一或多个差异性亮度衰减像素，且至少一个该差异性亮度衰减像素的显示参数，具有对应于发光二极管显示装置累计使用量的一降低值。接着显示至少一第二子画面，其中的这些差异性亮度衰减像素所对应的显示参数，具有与该降低值互补的值。

Description

在有差异亮度衰减像素的光学显示装置上 显示图像的方法
技术领域
本发明涉及一种光电显示装置，及处理显示图像的方法与系统。特别涉及一种在具有差异性亮度衰减像素的电激发光显示装置上显示图像的方法及系统。
背景技术
一般类型的电激发光显示装置利用发光装置为基本元素组成图像，称之为像素。在典型发光二极管组成的显示装置中，像素发出单色光或白光。像素基本上以平面矩阵的方式排列，各别受到来自图像信号处理器的特定的亮度，色彩，开关状态，及其它显示参数，以时间为基础而驱动，而在一定时间内汇总成一个特定图像。
图1是已知显示系统100的方块图，说明一些关键组件。视频像素数据102，用以输入一处理控制器区块104，该处理控制器区块104，处理累计的像素数据后，得到一个处理过的画面数据。该处理控制器区块104可以将视频像素数据102且(或)该处理过的画面数据储存且缓冲在一存储装置106。当该已处理过的画面数据已准备就绪，便各别被传送至视频显示装置108的对应像素上，以产生一图像。视频显示装置108中的每一像素都各别包含独有的显示参数，如亮度，色彩和开关状态。单一像素可以用Pxy表示，其中x和y对应于该视频显示装置108的平面坐标轴x-y。累计多个像素Pxy，填满整个视频显示装置108的平面屏幕矩阵，便能产生一个图像画面。
所有类型的发光二极管，如有机发光二极管，随着使用时间的累积，其亮度也随着衰减，永远无法回复。这种衰减现象通常是在组件材质结构上的物理化学变化。这些与时间正相关的衰减特性，产生一个问题，就是显示装置在使用一段时间后，每一像素之间的使用率差异渐大，衰减程度不一致，而影响了图像的品质。如果该显示装置是用来静态或重复的显示特定图像，则那些经常被使用的像素相较于鲜少使用的像素，具有明显亮度衰减，于是这些经常使用而亮度衰减的像素，被称为「差异性亮度衰减」像素。
这种差异性亮度衰减效应，会对欲显示图像造成不想要的效果。当一显示装置上所显示的图像改变了，前一图像有时还能被看见以亮度较低的型态重迭在新图像上。当旧图像因像素寿命差异之故而长存在显示器上，便称之为残像。残像会造成使用者注意力分散，影响显示画面的正确度。由于每一像素的使用率并无法预知或控制，必须采取特别措施来防止残像的出现。要完全消除寿命差异机制近乎不可能，因此需要找出其它方法来弥补这种缺失。
图2是一已知的图像处理方法流程图，试图解决因差异性亮度衰减像素的衰减差异效应所导致的残像缺失。该方法提出了一套算法搭配图像处理器，根据过去每一显示像素的累计使用量，以判定每一显示像素输出的补偿微调值。如图2的流程图所示，本方法的第一步骤202，周期性取样各别像素数据，以截取每一像素的使用状态。取样的周期是根据显示系统的设计而决定，举例来说，高的取样频率基本上可以得到高准确度的补偿微调值，相对的，显示系统的硬件能力与储存容量就必须提升。在步骤204中，将像素数据周期性取样所得到的结果，亦即每一像素的使用状态历程，编译后储存在一存储区块中。在步骤206中，经过一定数量的取样之后，便可根据该使用状态历程的编译结果，检测每一像素的亮度衰减状况。而检测的实施方式，举其一例，可将所收集的像素使用状态历程数据，代入一发光二极管衰减指数方程式中，算出每一像素的亮度衰减量。接着在步骤208中，判定出在一定取样周期中，最常使用的一像素的最低亮度值。并在步骤210中为每一像素推算出一亮度校正补偿系数。该亮度校正补偿系数基本上是由该最低亮度值与该差异性亮度衰减像素的亮度衰减点的一比例推算而出。接着将该亮度校正补偿系数代入该像素的显示参数中，以使得整体像素的亮度表现出一致的寿命衰减量。经过这些差异性亮度衰减像素的校正程序，一个图像画面便能正确显示在该显示装置上，如步骤212所示。
该图像处理方法提供了一个有效的解决方案，消除了寿命差异与差异性亮度衰减像素造成的残像与图像缺失。然而，图像校正方法的复杂，牵涉到了发光二极管衰减指数方程式、取样频率，以及像素使用量与亮度间的关联的假设。这些复杂度与假设会产生一些图像品质争议。尤其是，不适切的发光二极管衰减指数方程式会造成不正确的像素值与不均匀的图像亮度。计算这些发光二极管衰减指数方程式仰赖浮点运算器的速度与准度能力。此外，不足够的数据收集量，数据储存空间或数据取样频率，都会影响结果。
上述方法假设了像素使用量与亮度最小值最大值之间的关联，据以建立调整基础，让所有像素的亮度看起来具有同等的寿命衰减量。因此出现了一个瓶颈就是，随着这些像素的老化以及最大亮度衰减，使用该校正方法所显示的图像也将出现整体亮度或视频强度降低，对比度也开始降低，亦即亮度或视频强度会随着时间增长而缩减范围。
有鉴于此，需要一个改良的图像显示方法与系统，以有效率校正像素的衰减差异效应与差异性亮度衰减像素的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一准确图像显示方法与系统，而不会在图像品质或显示效率上产生任何额外争议或副作用，以及提供一具有简单架构，易于实作于各种不同类型的显示装置上，不限于特定的显示技术。
为达成此目的，本发明提供了一方法与一系统，用以补偿以发光二极管为基础的显示装置上的差异性亮度衰减像素。在接收一用于以第一频率显示一图像画面的视频像素数据后，该图像画面中所包含的一或多个像素被判定为差异性亮度衰减像素。根据这些差异性亮度衰减像素的信息，显示一第一子画面，该第一子画面中包含一或多个差异性亮度衰减像素，且至少一个该差异性亮度衰减像素的显示参数，具有对应发光二极管显示装置累计使用量的一降低值。接着，显示至少一第二子画面，其中该第二子画面包含的这些差异性亮度衰减像素的显示参数中包含一亮度校正补偿系数。其中该第一子画面与该第二子画面是以一第二频率连续交替显示，以使肉眼查觉不出画面上有两个画面的分别。
为了让本发明的上述和其它目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下。
附图说明
图1是已知显示系统100的方块图。
图2是已知图像处理方式的步骤流程图。
图3是本发明实施例的一图像处理方法步骤流程图。
图4是本发明实施例的一的多个子画面与差异性亮度衰减像素示意图。
附图符号说明：
100～已知视频显示装置          102～视频像素数据
104～处理控制区块              106～存储装置
108～视频显示装置
200～212～已知图像处理方法
300～318～本发明图像处理方法
402～第一子画面                404～第二子画面
406～补偿图像画面
具体实施方式
本发明描述了一个方法和系统，用以有效率地校正关于差异性亮度衰减像素的图像缺陷问题。这个方法不会产生额外的图像品质问题或显示副作用，相对地更易于实施在各种显示装置上，应用于不同显示技术。
图3是本发明的一实施例，图像处理方法的流程图300，用以校正因差异性亮度衰减效应所造成的图像缺陷问题。该流程图300详细描述每一图像画面中各别像素的显示参数的处理过程。在步骤302中，周期性取样图像画面中的各别像素数据，以截取每一像素Pxy的显示参数。该已取样的像素数据，在步骤304中，储存在一选定的存储区块或是数据库。该数据库可包含各种关于衰减像素的显示参数的相关信息，尤其是关于像素Pxy的亮度值。这些储存的数据具有累计性，举例来说，若一特定像素Pxy在三次连续取样中，曾具有亮度值100烛光(nits)，则该像素Pxy的累计亮度值(以烛光表示)就是300烛光。此数据库中的一子集，可以只包含被判定为差异性亮度衰减的像素。为说明方便，下列描述仅以亮度值为例，而实际上不限定于亮度值，相对地，在各种显示装置中，因寿命问题而衰减的各种显示参数，都可以同样地利用下述方法加以补偿。
当接收到用以显示图像画面的视频像素数据后，每一像素Pxy，随即在步骤306中被检测以找出差异性亮度衰减像素。由于像素显示信息或根据先前图像画面的数据处理而得的像素数据已存在于一数据库中，差异性亮度衰减像素可以藉由检查每一像素Pxy的累计亮度值(烛光)而得。当一像素Pxy的使用率越高，就越有可能发生亮度衰减，而亮度值或累计亮度值可做为很好的指标。接着将累计亮度值与一既定的临界值比对，以判定亮度衰减是否发生。简而言之，任何累计亮度值超过一差异性亮度衰减临界值的像素Pxy，会显示亮度衰减的图像，所以被判定为差异性亮度衰减像素。如果在每一次步骤306的判定中找不到任何差异性亮度衰减像素，则进行步骤307，处理所有图像画面中的像素Pxy以供显示。该视频图像数据经过处理转换后输出到显示装置，以一规律频率显示。通常不具差异性亮度衰减像素的正常图像画面的显示频率是预设为该显示装置的一基本频率。
在步骤306中，在检测该图像画面时，若发现存在有差异性亮度衰减像素时，数据库中这些被判定为差异性亮度衰减的像素Pxy会被挑出来，供后续处理。另一方面，如果在该图像画面中的一些像素Pxy的累计亮度值低于该差异性亮度衰减临界值，但是新的亮度值加入后，便会超过该差异性亮度衰减临界值，这些像素Pxy也会被判定为差异性亮度衰减，而被挑出来供后续处理。随后在步骤308中，在数据库中将该图像画面的所有像素数据依使用情况累计。
对于这些被挑出的差异性亮度衰减像素，它们更进一步被检测以判断是否需要校正或补偿。这些可以藉由计算差异性亮度衰减像素的额外像素显示参数来达成。视频处理控制器可以使用一或多种准则或触发方式以判断是否需要校正或补偿。举例来说，其中一个准则可以是，比对储存于数据库中对应每一差异性亮度衰减像素的累计亮度值，与一预设的补偿临界值。由于每一像素Pxy的累计亮度值不断累计，当累计到超过该补偿临界值时，该差异性亮度衰减像素便被判定为需要校正或补偿。其中该补偿临界值可以不同于该差异性亮度衰减临界值，但也可以是相同的。
在另一较佳实施例中，有一补偿触发机制包含一基于像素Pxy的使用率或基于自订的软硬件准则。举例来说，一像素Pxy是否需要补偿，是根据有多少临近像素Pxy需要补偿来判断。在一大区域中大量像素Pxy中的单一个像素Pxy可能不会单独地进行补偿。
补偿计算步骤314使用了至少一套算法应用于已储存的像素数据。该算法计算每一像素Pxy所在的图像数据并将之分割为二个或更多视频图像子画面。其中第一子画面和原来所需要的图像画面并没有太大差异，包含所有差异性亮度衰减与正常像素的显示参数。第二子画面是一个补偿子画面，包含被判定为差异性亮度衰减的像素，这些像素中又包含了若干补偿显示数据，如补偿亮度值。举例来说，该视频处理控制器根据数据库中的累计亮度值，以估算亮度衰减差异效应造成的损耗，进而求得一补偿亮度值，最后将该补偿亮度值套用在第二子画面中对应的差异性亮度衰减像素上，以使得最后合成的显示效果和正常像素Pxy看起来无差异。
一图像画面可以由一连串相关联的子画面组成。在步骤316中，第一子画面首先被显示，接着于步骤318，第二子画面被显示。如此，第一子画面中的像素数据，及第二子画面中计算过的，补偿过的像素数据，被转换并传送到显示装置中，形成一完整的图像画面。从使用者肉眼的观点来看，原本的图像画面没有改变，看不出是两个画面交替显示的结果。
如上所述，最后产生的结果等效于一个全部像素正常的图像画面，在显示装置的一基本频率下，以单一图像画面方式呈现。为了要避免肉眼查觉当中有第一子画面与第二子画面的区分，这两个画面各占显示工作周期(dutycycle)的一半，连续交替输出。为了达到多重子画面的连续交替显示，该视频处理控制器可包含一时脉产生器或任何类似功能模块，以助于决定每一子画面的显示工作周期。
参考图4，说明一整合第一子画面与第二子画面的实施例。为了说明起见，有一些假设，如显示装置的基本频率是60赫兹，即单一的发光工作周期为1/60秒。该第一子画面与该第二子画面的显示时间，各占用该发光工作周期的一半，即1/120秒。对显示装置而言，每秒必须处理的数据量，共包含了第一子画面的60张图及第二子画面的60张图，因此实际上必须具备120赫兹的处理能力。
假设有一图像画面要显示。当在未补偿的状态下显示时，因差异性亮度衰减像素的缘故，显示结果可能如第一子画面402所示，有一正常区块「a」与一差异性亮度衰减像素区块「b」。在经过差异性亮度衰减像素检测与补偿运算后，得到一补偿画面，如第二子画面404所示，在第一子画面402显示在显示装置上之后接着显示。在该第二子画面404中，一调整过，补偿像素区块「c」将重迭显示于该第一子画面402的差异性亮度衰减像素区块「b」之上，其中中间留下的空白得以使得第一子画面中正常区块「a」不受到干扰。
第一子画面402和第二子画面404都以60赫兹的频率显示，但发光工作周期(duty cycle)各降为原来的一半，交替显示。第一子画面402显示时，第二子画面404正好不显示，反之亦然。对视频内存而言，每秒需处理120个画面。对显示面板而言，每秒也需更新120次画面。然而对肉眼而言，因视觉暂留原理，子画面显示时间的紧连无间隔，所以不容易看出一个发光工作周期中有两个画面。因此视觉上感受到的频率可以是60或120赫兹，因人而异。
该第一子画面并不一定要与原始图像画面相同。在初始信息处理后，只要第一和第二子画面的合成结果，和原始图像画面具有等效相同的效果即可，而第一和第二子画面之间可以包含不同的像素，彼此互补。换句话说，第一子画面可以只呈现原始图像画面中的一部份，其余部份，由第二子画面根据第一子画面提供的数据进行补偿。
第一和第二子画面整合的另一个例子，如下所述。多个像素在正常状况下具有均匀的100烛光。在第一子画面中的差异性亮度衰减像素，亮度只有60烛光，而那些正常像素则维持正常的100烛光。这些差异性亮度衰减像素，在第二子画面中，提高对应差异性亮度衰减像素的电压，使亮度等于140烛光。因两个子画面的发光工作周期皆减半，加起来等于一个发光工作周期，所得到的视觉上补偿效果，具有亮度(60+140)/2＝100烛光。另一方面，那些第一子画面中的正常像素可以维持一个发光工作周期持续发出100烛光，而不接收第二子画面额外的补偿，因此维持原来的显示效果。附带一提的是，对60赫兹的显示频率而言，一个发光工作周期即为1/60秒，半个发光工作周期即为1/120秒。
如此，只要原始图像画面中，检测出有差异性亮度衰减像素的存在，视频处理控制器中的补偿算法将动态地为该差异性亮度衰减像素提供更新的补偿数据，并产生该第一和第二子画面，以供显示所需图像。
本发明所使用的这个图像处理方法和系统，提供了一个有效的解决方案，消除了亮度衰减差异效应与差异性亮度衰减像素造成的残像与图像缺失，而且不会在图像品质或显示效率上产生任何额外争议或副作用。简单而不复杂的算法，使用了更少量的数据输入与假设参数，却得到了更高精确度的补偿机制。藉由应用补偿像素数据在顺序子画面图像显示参数的技术，使得以像素衰减差异为主的各种广泛图像显示问题获得一个完整的解决办法。
这套补偿方法与系统不止是解决了像素亮度的衰减问题，亦能维护图像的整体亮度和视频强度值。这些像素的对比值和亮度范围在显示装置使用期限内都能稳定地维持。
本发明不但兼容于现有技术，更适合实作于未来显示技术中。本发明虽以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明的范围，任何熟习此项技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可做各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的申请专利范围所界定者为准。

Claims (10)

1.一种补偿显示装置上差异性亮度衰减补偿显示装置上差异性亮度衰减像素的方法，包含下列步骤：
接收一视频像素数据，用于以第一频率显示一图像画面，其中该图像画面包含多个像素；
显示一第一子画面，其中该第一子画面是该图像画面的子集，包含一或多个需要补偿亮度的差异性亮度衰减像素；以及
显示至少一第二子画面，其中该第二子画面中包含的这些差异性亮度衰减像素具有对应的补偿亮度值；
其中，该第一子画面与该第二子画面是以一第二频率连续交替显示，以使得有效显示频率等同于该第一频率，而肉眼查觉不出与该图像画面有任何分别。
2.如权利要求1所述的方法，更进一步包含：
检测该图像画面中的这些像素，以找出差异性亮度衰减像素；以及
判定这些差异性亮度衰减像素的补偿亮度值。
3.如权利要求2所述的方法，更进一步包含下列步骤：
根据这些补偿亮度值，产生该第一子画面与该第二子画面；
根据这些补偿亮度值，决定该第二频率；
提供一数据库用以为这些差异性亮度衰减像素提供累计像素信息，其中该累计像素信息至少包含对应每一差异性亮度衰减像素的累计亮度值；以及
比对该数据库与该图像画面中的这些像素，以找出差异性亮度衰减像素。
4.如权利要求3所述的方法，更进一步包含根据这些像素信息与累计数据库中关于已辨视识出的差异性亮度衰减像素的像素信息，显示该图像画面。
5.一用于发光二极管显示装置的差异性亮度衰减像素补偿方法，包含下列步骤：
接收一视频像素数据，用于以第一频率显示一图像画面；
判定该图像画面中一或多个像素为差异性亮度衰减像素；
显示一第一子画面，其中该第一子画面代表该图像画面的子集，包含一或多个差异性亮度衰减像素，且至少一个该差异性亮度衰减像素，且至少一个该差异性亮度衰减像素的显示参数，是根据发光二极管显示装置的累计使用量而降低；以及
显示与该第一子画面互补的至少一第二子画面，其中该第二子画面包含的这些差异性亮度衰减像素的显示参数，是根据该第一子画面中对应的显示参数而有一互补值；
其中，该第一子画面与该第二子画面是以一第二频率连续交替显示，以使有效显示频率等同于该第一频率，而肉眼查觉不出与该图像画面有任何分别。
6.如权利要求5所述的方法，更进一步包含：
为每一差异性亮度衰减像素检测关于该显示参数的一补偿显示数据；
7.如权利要求6所述的方法，其中，该显示第一子画面与第二子画面的步骤，更进一步包含：
根据该补偿显示数据，产生该第一子画面与该第二子画面；以及
根据该补偿显示数据，决定该第二频率。
8.如权利要求5所述的方法，其中，该判定差异性亮度衰减像素的步骤，更进一步包含：
将这些像素与为一或多个差异性亮度衰减像素提供累计显示数据的一数据库做比对，而该累计显示数据是用以指出至少一显示参数的降低程度；以及
根据该第一子画面和该第二子画面，累计该累计显示数据的值；
其中，该显示参数是像素的亮度值。
9.一系统，用于补偿基于发光二极管的显示装置中的差异性亮度衰减像素，包含：
一接收装置，用以接收一视频像素数据，用于以第一频率显示一图像画面；
一判定装置，用以处理该图像画面中一或多个差异性亮度衰减像素的信息；以及
一显示装置，用以在一第二频率下，连续交替显示一第一子画面与一第二子画面，以使肉眼查觉不出与该图像画面有任何分别；
其中，该第一子画面包含多个像素，这些多个像素中的一或多个是差异性亮度衰减像素，且至少一个该差异性亮度衰减像素的显示参数，是根据发光二极管显示装置的累计使用量而降低，而该第二子画面所包含的这些差异性亮度衰减像素的显示参数，是根据该第一子画面中对应的显示参数而有一互补值。
10.如权利要求9所述的系统，其中，该判定装置是内嵌一算法的图像处理器或控制器，包含：
一检测装置，用以为每一差异性亮度衰减像素判定关于该显示参数的一补偿显示数据；以及
一比对装置，用以将这些像素与为一或多个差异性亮度衰减像素提供累计显示数据的一数据库做比对，而该累计显示数据是用以指出至少一显示参数的降低程度；
其中，该判定装置更进一步根据该补偿显示数据，产生该第一子画面与该第二子画面，以及根据该补偿显示数据，决定该第二频率。
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