TWI316822B - - Google Patents

Description

1316822 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關顯示器的灰階白平衡的調校方法，尤指 一種可自動量測及調校顯示器的灰階白平衡方法，期使顯 示器能呈現出最佳的色彩表現’並有效解決傳統手動調校 灰階白平衡所造成的工時浪費及人為誤差的問題。 【先前技術】 按，在顯示器（如：電漿顯示器（Plasma Display Panel，簡稱PDP)及液晶顯示器（Uquid

Display，簡稱LCD)等）的生產過程中，其紅、綠、藍三原 色發光比例的均-性-般均難以達成，導致業者無法確保 出廠時的每-台顯示器均能達成最佳的色彩表現，即使是 同-廠牌、同-批生產且相同製程的顯示器亦然，因此， 業者在顯示H組裝完成後，—般均會於出貨前，針對每一 台顯示器的灰階自平衡進行調整，目前的作法係以儀器逐 :量測顯不器呈現白色時的色溫及色偏差，再以手動方 式，調整其紅、綠、藍三原色的增益值(Gain)，直到顯示 器所呈現的白色接近於目標色溫及色偏差為止，以使所生 產的顯示器均具有正確的灰階白平衡參數，且能呈現出最 佳的色彩表現m手動調校細自平衡參數的作 法’不僅耗費時間及人力，手動調校過程巾的人為誤差， 亦無法避免地常常造成顯示器的灰階白平衡參數與理想 的灰階白平衡參數触在-相當大的差距，導致出貨品質 不穩定的問題。 1316822 此外，傳統上，業者為節省時間及人力的成本，、、， 快灰階白平衡參數的調校速度，一般均會先針對每一並加 貨的顯示n中的-台進行灰階白平衡參數_校作業批^ 以所獲得的紅、綠、藍三原色的增益值，作為用以調校同 一批出貨的其它顯示器的增益值的依據，簡言之，同—批 出貨的顯示器的增益值均係被設定成一固定值，此種調校 方式’雖節省了大#的時間及人力成本，並加快了顯示^ 的灰階白平衡的調校速度，然而，卻因無法兼顧不同顯^ 器間存在的色彩特性差異，而犧牲了顯示器的色彩表現， 導致僅-台顯示器達到最佳的色彩表現，其它顯示器則無 法達到最佳色彩表現的現象。 【發明内容】 有鑑於此’傳統灰階白平衡的調校技術無法在最符合 經濟效益的刚提下，確保每一台顯示器在出貨時均能達到 最佳的色彩表現，發明人經過長久努力研究與實驗，終於 開發设計出本發明之一種自動量測及調校顯示器的灰階 白平衡的方法。 本發明之一目的，係根據色度學(^〇1〇171161:17)的

Grassman 配色定律（Grassman’ s Low of Color Mixture) 中，任思色光皆可以紅、綠、藍三原色調配出來的觀念， 藉由一儀器量測出一顯示器所呈現的白色色度座標 (chromaticity coordinates)及亮度，並選取一已知色 度空間中紅、綠、藍三原色的色度座標，依色度學的 Grassman配色定律，自動計算出由該等紅、綠、藍三原色 1316822 混合成該顯示器上所呈現的白 時，計糞屮出兮蝥λ 夺所而的此合比例；同 野枝出由該等紅、綠、藍三 下理想白色時所需的混合比例;再對該二 —^乍為不器的紅、綠、藍三原色的 3趙，據崎該顯示科行峨，使魏 佳的色彩表現。

本發明之另-目的，係g&合電路與程式設計，自動將 該組增益值寫人該顯示ϋ的—記鐘中，以對該顯示器的 灰階白平舰行雛，使其能呈邮最⑽色彩表現，以 有效解決傳統手動嫩灰階自平衡所造成的時間及人力 的浪費問題，且避免因手動峨所導致的人為誤差。 為便貴審查委員能對本發明之目的、形狀、構造裝 置特徵及其功效，做更進-步之認識與瞭解，兹舉實施例 配合圖式，詳細說明如下： 【實施方式】 本發明係根據色度學的Grassman配色定律中，任意 色光皆可以紅、綠、藍三原色調配出來的觀念，先藉由一 儀器量測出一顯示器呈現的白色色度座標及亮度，並選取 一已知色度空間中紅、綠、藍三原色的色度座標，如：選 取EBU視訊規範的紅、綠、藍三原色的色度座標r(〇. 64, 0. 33)、G(0. 29, 0. 6)及 B(0.15, 0. 06)，再利用 Grassman 配色定律，自動計算出由該等紅、綠、藍三原色混合成該 顯示器上所呈現的白色時所需的混合比例；同時，計算出 由該等紅、綠、藍三原色混合成某目標色溫下理想白色時 1316822 所需的混合比例；再對該二混合比例進行比較，以求得其 間的比率，並以該比率作為該顯示器的紅、綠、藍三原色 的一組增益值’據以對顯示器進行校正，以使其呈現出最 佳的色彩表現。 依據國際照明協會（Commission Intornation De’ 1 E clairage ’簡稱CIE)所制定的表色系統轉換公式，色 度座標及亮度(x’y，Y)可依下列公式（1)轉換成理論三原 色(X，Y，Z) ’其中X、Y及Z係指紅、綠、藍三原色的刺激 值，即其對人眼的刺激能量： (Χ,Υ>Ζ) = (^, γ, ^ ^ .................................. ’因此，若本發明透過該儀器量測到該顯示器所呈現的白 色色度座標與亮度為％(~，~，心)時’其理論三原色將如下 列公式（2)所示：

Wp{xwpjwp,zwp)=(^^, ywp, y~wp ywp ，此時’假設該顯示器的紅、綠、藍三原色分別為以Wr)、 ，根據Grassman配色定律的觀念，由於 任何顏色均可m藍三原色依適當亮度_調配而 成，故該顯示器的白色色度座標與亮度％(、，〜，的理論 三原色aw、），可依下列公式⑶，由紅色色度座: 1316822 ”’Λ)與亮度匕的理論三原色Wa)、綠色色度座標 及亮度L的理論三原色GpUg，t，Zs)、藍色色度座 標~(〜八)及亮度\的理論三原色組合而成：

Wp i^wp > Ywp ,zwp) = Rp {Xr + ϋ p{X gjgp,! g) + B p

’依CIE色系統轉換表，紅色色度座標心(n)與亮度h的 理論三原色〜(Hp，D可以下列公式⑷表示： (4) ，同理，綠色色度座標6(〜心)及亮度ις的理认= 、藍色色度座標叫，〜亮度二=原色 W，W)可分別以公式⑸及(6)表示如下：刪二原色

G.

Ygp, (1-^^ yg y8 (5) BHzb) = (^K Ybp, (l-xb -yb)-Y. yb ..........(6) ，由前述公式（3)、（4)、（5)及(6)可知，該 溫下，其理論三原色的值^ *示器於某色 將分別如 (7)、（8)及(9)所示： 如下烈公式 1316822 yr yg yb ................. .......................... .....................(8) z =^~Χγ~λ^'^+—X8~^)，Fgp 6 .........(9) ，對公式⑺、⑻及(9)進行解聯立方程式，即可求得該 顯示器所呈現的白色係由多少比例的紅色亮度〜、綠色亮 度L、藍色亮度~等所組合而成。 〜 同理’假設在某-目標色溫下理想白色的色度座標與 亮度為又），依下列公式（10)，可由紅色色度座標 心(^)與亮度4的理論三原色、綠色色度座標 及亮度4的理論三原色、藍色色度座標 心(^)及亮度4的理論三原色組合而成： ^(^,rwi,zWi) = i?/xr,rrt5Zr) + ^(Xgs7gi5Zg) + ^(Xft57i5ZA)......(1〇) ’嗣’再依CIE色系統轉換表，紅色色度座標'(^，^)與亮 度匕的理論三原色心(x,，H)可以下列公式（11)表示：

Rp(Xr,yri,Zr) = (^ Y (l-xr-yryLL, ^ ri， yr ........................(11) ，同理’綠色色度座及亮度L的理論三原色 / 、藍色色度座標及亮度4的理論二原色 (12) 1316822 可分別以下列公式（12)及（13)表示： = rs,，

Λ A BP(Wb>(hJtL，Ybi， (13) yb 少* ’由前述公式（10)、（11)、（12)及（13)可知，該顯示器於 某一目標色溫下理想白色的理論三原色值(&,，)；,，zw),分別 如下列公式（14)、（15)及（16)表示： •(14) •(15) .(16) y- yg yb ........................ ywi =Yri+Ygi+Ybi ..................................... 7 ，丨 丨 ^wi ' 卞' ^ yg yb ，此時’對公式（14)、（15)及（16)進行解聯立方程式，可 求得該顯示器所呈現的理想白色係由多少比例的理想的 紅色亮度'、綠色亮度&、藍色亮度4等所組合而成。 按，在對該顯示器的三原色進行增益補償時，主要係 指當二原色的組成比例過南時’將其組成比例往下降，或 當三原色的組成比例過低時，將其組成比例往上昇，以補 償顏色超過或不足的部份，使該顯示器能呈現出最佳的色 彩表現。因此’本發明在對該顯示器的三原色進行增益補 1316822 償時，係以前述理想白色的三原色組成比例作為基準，當 該顯示器所呈現的白色的三原色組成比例高於該基準 時，以小於1的增益值，對其進行補償；相反地，當該顯 示器所呈現的白色的三原色組成比例低於該基準時，則以 大於1的增益值，對其進行補償；換言之，該補償增益值 係與該顯示器所呈現的白色的三原色組成比例值成反 比，下列公式（17)係用以計算對該顯示器的紅、綠、藍三 原色進行增益補償的增益值(c” cg，〇 :

(17) (c, cg, cb) = |l) 茲為令本發明的設計理念更清楚明確，本發明特列舉 若干實施例，參閱第卜3及4圖所示，配合第2圖所示 實驗數據，說明對顯示器的三原色進行增益補償的方式及 過程如下： 在本發明的第一個實施例中，復參閱第1圖所示，係 利用-儀II 1G對-顯示器的面板U進行量測，量測出該 面板11於10600K色溫下的色偏差為—〇.〇〇2duv，其白色 色度值％兔(0.2792, 0.2821，70.44) ^ 这 ^ 馬 ），該儀器10將所 量測到的數據傳送至一運算單元13，進行計算；該運算單 元13將讀取-已知目標色溫9300Κ的理想白色的色度座 標1心為(。細，議9) ’同時’分別選取·視訊規 範的紅、綠、藍三原色的色度座標R(0.料，〇.犯彡、_四， 12 1316822 0. 6)及B(0.15，0. 06)，並將該等數值分別代入公式、 (8)及（9)與公式（14)、（15)及（16)中計算，以求得 (^’匕，Kp)與d’心，4)如下：

(Xrp, Ygp, yAp) = (0.0562717, 0.1956217, 0.0302066) (Yri, Ygi, rA<) = (0.0588305, 0.2053955, 0.0287640). ，嗣，將(1^，职，知〕與(匕’ &'，U的數值代入公式（17)，即 可求得用以對該顯示器的紅、綠、藍三原色進行增益補償 的一組增益值(C"〜，Ca)為⑽4547, L04996, 0.95224)，最後，該 運算單元13再將該組增益值寫入至該顯示器的一系統電 路板12上所設的一縮放控制器（Scaler)123内建的一記憶 體1231中。如此，當視訊信號(video signal)被輸入至 該系統電路板12後，該系統電路板12上所設的一視訊解 碼器（Video Decoder)121及一解交錯掃描器 (De-interlacer)122將依序對該視訊信號進行解碼及解 交錯’並透過該縮放控制器123，依該記憶體1231中所存 放的該組增益值，對該視訊信號的紅、綠、藍三原色進行 補償後’再輸出至該面板11，以使該視訊信號能在該面板 11上呈現出最佳的色彩表現。 此外，由於所計算出的增益值(1.〇4547, ι.〇4996, 〇.95224)具 有分數’其在數位電路的設計上極為複雜，且運算程序及 時間繁複’故為了數位電路設計上的方便，在該實施例 中，乃將紅、綠、藍三原色的增益值(cr，Cs，C*)轉換成最大 13 1316822 為1的比例值(心，a，a)，並依下列公式（2〇)及(21)，將 該比例值(g”心，私）以2的冪次方倍（如27 =丨28倍）予以放 大成整數： (Sr，Sg， -Cg cb Max(cr, cg, cby Max(cr, cg, (Gr, Gg, Gb) = (mxgi mxg^ 12gx^j c^-(20) ........(21) 如此根據公式（21)所示，增益值(G” G*)換算成 (，’ 116)後’再將其寫入至該縮放控制器123内建的該 AM 1231 t ’即自動完成對該顯示器的紅、綠、藍三 原色的調校作業。 1再以該儀器10對該面板11進行檢測，以破認調 校後該面板11的色溫值與色偏差值，其色溫值由原本的 1〇6〇〇K被調整至接近理想的目標色溫值9210K，其色偏差 • 冑由原本-0.002被調整成更接近理想的目標色偏差值 〇· _4 ’參卿2 _示的實驗數據可知，糊本發明 ^方法確實可計算出三原色的正確職值，並據以調整該 』不器’使其輸出能更接近於理想的目標色溫 值’復由第2圖所示的實驗數據可清楚得知，利用本^ 的方法’進行多次實驗’均紐聽好的效果。 示哭據^所财知，本發明的方法在對出貨前的每一台顯 二二，J檢測後，可立即計算出所需的增益值 ，並在完全無需手動調校作業的情形下，自動 1316822 將该增益值（” Gs’ Gft)寫人至該縮放控制器（Scaler)123 内的該記憶體1231中’以自動對該面板11輸出的紅、綠、 藍二原色進彳了補償’使其呈現出最佳的色絲現，有效避 免手動調校過程所造成的工時浪費及人絲差，且加快了 對每一台顯示器灰階白平衡的調校速度，並可依每一台顯 不器的灰階自平衡特性自動進行調校，使得完成檢測及調 杈的母一台顯示器均能達到最佳的色彩表現。 在此需特別注意者，乃前述實施例僅係本發明之一最 佳實施例，在本發明之第二個實施例中，參閱第3圖所示， 該顯示器包括-系統電路板22及—面板21，該系統電路 板22上至少包括一視訊解碼器221、一解交錯掃描器 222、一縮放控制器223及一記憶體2231，其中該視訊解 碼器22卜解交錯掃描器222及縮放控制器223係依序相 連接，該縮放控制器223並分別與該記憶體2231及一面 板21相連接，當一儀器2〇對該面板21進行測量，量測 出該面板21於某一色溫下的白色色度值％ 將其傳送至-運算單元23後，該運算單元23將讀取_已 知的理想色溫的白色色度座標％(〜，a)，同時，分別選取 EBU視afl規把的紅、綠、藍三原色的色度座標以〇 μ 〇. 33)、G(0· 29, 0. 6)及 B(0.15, 0. 06)，代入前述公式中 計算，求得所需的一組增益值队，心，並將該組增益 值H Q寫入該記憶體2231中。如此，當視訊信^被 輸入至該系統電路板22後，該視訊解碼器221及解交錯 掃描器222將依序對其進行解碼及解交錯，並透過該縮^ 15 1316822 控制器223，依該記憶體2231中所存放的該組增益值，對 該視訊信號的紅、綠、藍三原色進行補償後，再輸出至該 面板21 ’以使該視訊信號能在該面板21上呈現出最佳的 色彩表現。 在本發明之第三個實施例中，參閱第4圖所示，該顯 示器包括一系統電路板32及一面板31，該系統電路板32 上至少包括一視訊解碼器321、一解交錯掃描器322及一 縮放控制器323，該面板31上則至少包括一記憶體“I， 其中该視訊解碼器321、解交錯掃描器322及縮放控制器 323係依序相連接，該縮放控制器323並與該面板31相連 接，當一儀器30對該面板31進行測量，量測出該面板耵 於某一色溫下的白色色度值％，並將其傳送至一 運算單元33後，該運算單元33將讀取一已知的理想色溫 的白色色度座標啊’心），同時，分別選取職視訊規範 的紅、綠、藍三色的色度座標R(0.64, 〇 33)、G(〇 29, 〇 6) 及Β(0· 15，G.G6) ’代人前述公式中計算，求得所需的一 組增益值H Q)’並將該組增益值队，义，寫入該纪 憶體311中。如此，當視訊信號被輸入至該系統電路板^ 後，該視訊解碼器321及解交錯掃描器322將依序對其進 行解碼及解交錯，並透過該縮放控制器323，輪出至該面 板31，於該面板31中依該記憶體3U中所存放的該=增 益值队Gg，Q，對該視訊信號的紅、綠、藍三原色^ 補償後，再將該視訊信號顯示在該面板31上，人其呈現 出最佳的色彩表現。

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路予以完成，惟本發明在實際施作時， 的作法，係透過硬體電 時，並不侷限於透過硬 體電路完成，按凡熟悉該項技藝人.

的白色色度座標， 此外’本發明僅需藉該儀器檢測出該顯示器 ‘ ’即可st算$該顯示器的灰階白平衡的 紅、綠、藍三色增益傕，祐h ..

凡色度空f种任意三點冑可細’但—般細選擇鋪示 器呈現色雜_的三原色色度座標所求得的增益值較 為準確。 按，以上所述，僅為本發明最佳之一具體實施例，惟 本發明之構造特徵並不侷限於此，任何熟悉該項技藝者在 本發明領域内，可輕易思及之變化或修飾，皆可涵蓋在以 下本案之專利範圍。 【圖式簡單說明】 第1圖乃本發明第一個實施例的電路方塊示意圖； 第2圖乃第1圖所示第一實施例對顯示器進行調整後 的實驗數據示意圖； 第3圖乃本發明第二個實施例的電路方塊示意圖；及 第4圖乃本發明第三個實施例的電路方塊示意圖。 17 1316822 【主要元件符號說明】 儀器...............10、20、30 面板...............11 ' 21 > 31 系統電路板......12、22、32 記憶體............1231、2231、311 視訊解碼器……121、221、321 解交錯掃描器…122、222、322 縮放控制器……123、223、323 運算單元.........13、23、33

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Claims (1)

1316822 十、申請專利範圍： 1 種自動量測及調权顯示器的灰階白平衡的方 法’該方法包括： 藉由一儀器量測出一顯示器所呈現的白色色度座標 及亮度； ^ 75 選取-已知色度空間中紅、綠、藍三原色的色度座 標，依色度學的Grassman配色定律，計算出由該等紅、 綠、藍三原色混合成該顯示ϋ上所呈現的白色時^需的混 合比例； 。計算出由該等紅、綠、藍三原色混合成某目標色溫下 呈現理想白色時所需的混合比例；及 對該二混合比例進行比較，並以其間的比率作為該顯 示器的紅、綠、藍三原色的一組增益值。 2、 如請求項1所述的方法，尚包括： 將該組增益值寫入該顯示器的一記憶體中，以對該顯 示器的灰階白平衡進行增益補償。 3、 如請求項2所述的方法，尚包括： 在對該顯示器的三原色進行增益補償時，係以某目標 色溫下之理想白色的三原色組成比例作為基準，當該顯示 器所呈現的白色的三原色組成比例高於基準時，以小於^ 的增益值，對其進行補償；當該顯示器所呈現的白色的三 原色組成比例低於基準時，則以大於丨的增益值，對其進 行補償。 ' 4、 如請求項3所述的方法，尚包括： 1316822 將該增益值正規化（Normalize)成最大為1的比例 ，’並將該比例值以2的冪次方倍予以放大成整數，以提 高精確度。 5、一種自動量測及調校顯示器的灰階白平衡的系 統，該系統包括： ’、 一顯示器的面板； —系統電路板，其上設有至少一視訊解碼器、一解交 錯掃描器及-縮放控制器，其中該視訊解碼器係用以接收 視訊信號，並對其進行解碼，該解交錯掃描器係與該視訊 解碼器相連接，以接收該視訊解碼器傳來的視訊信號，並 對其進行解交錯，該敝㈣H齡職該解交錯掃描器 及該面板減接，轉收該解交錯掃鮮傳來的視訊信 號，並經縮放處理後，傳送至該面板，該縮放控制器上内 建有-記㈣，該記憶體侧以存放對該面板的灰階白平 衡的紅、綠、藍三原色進行補償的增益值； 一儀器，係用以量測該面板於某色溫下所呈現的白色 色度座標及亮度；及 一運算單元，係分別與該儀器及記憶體相連接，以根 據該儀器傳來的該白色色度座標及亮度，及自一已知色度 空間中所選取的紅、綠、藍三原色的色度座標，依色度學 的Grassman配色定律，計算出由該等紅、綠、藍三原色 混合成該顯示器上所呈現的白色時所需的混合比例及某 目標色溫下呈現理想白色時所需的混合比例，並對該二混 合比例進行比較，以其間的比率作為該顯示器的紅、綠、 1316822 =二原色的一組增益值，且將該組增益值寫入至該記憬 6、一種自動量測及調校顯示器的灰階白平衡的系 統’該系統包括： 、 一顯示器的面板； . 系統電路板，其上設有至少一視訊解碼器、一解交 錯掃插器、一縮放控制器及一記憶體，其中該視訊解碼器 _ 伽以接收視祕號’並對其進行解碼’該解交錯掃描器 係與魏訊解翻相連接，轉收該視訊解碼⑽來的視 號’謂其進行解交錯，雜錄繼係分別與該解 交錯掃描H及麵板树接’以接收該解交錯掃描器傳來 的視訊k號’並經縮放處理後，傳送至該面板，該記憶體 係與該縮放控f㈣目連接，肋械職面板的灰階白平 衡的、，工綠、藍二原色進行補償的增益值； 儀器’係用以量測該面板於某色溫下所呈現的白色 參 色度座標及亮度；及 -運算單7G ’係分別與該儀器及記憶體相連接，以根 據該儀器傳來的白色色度座標及亮度，及自一已知色度空 間中所選取的紅、綠、藍三原色的色度座標，依色度學的 Gr:ssman配色定律，計算出由該等紅、綠、藍三原色混合 成该顯不ϋ上所呈現的白色時所需的混合比例及某目標 色溫下呈現理想白色時所需的混合比例，並對該二混合比 例進行比較，以其間的比率作為該顯示器的紅、綠、藍三 原色的、、且增皿值，且將該組増益值寫入至該記憶體。

21 1316822 7、一種自動量測及調校顯示器的灰階白平 統，該系統包括： 、' • —面板’其上設有至少-記_，該記㈣係用以存 放對該面板的灰階白平衡的紅、綠、藍三原色進行補償的 - 增益值； ' 一系統電路板，其上設有至少一視訊解碼器、一解交 錯掃描器及-縮放控制器，其中該視訊解碼器係用以接收 φ 視訊減’並對其進行解碼，該解交錯掃描器係與該視訊 解碼器相連接，以接收魏訊解碼H傳來的視訊信號，並 對其進行解聽，雜放㈣H齡顺簡交錯掃描器 及該面板相連接，以接㈣解交錯掃糾傳來的視訊信 號，並經縮放處理後，傳送至該面板； ° 一儀器，係用以量測該面板於某色溫下所呈現的白色 色度座標及亮度；及 -運算單元’齡職該似及記髓树接，以根 • 據該儀器傳來的該白色色度座標及亮度，及自一已知色度 工間中所選取的紅、綠、藍三原色的色度座標，依色度學 的Grassman配色定律，計算出由該等紅、綠、藍三原色 混合成該顯示ϋ上所呈現的白色時所需的混合比例及某 目標色溫下呈現理想白色時所㈣混合比例，並對該二混 合比例進行比較，以其間的比率作為該顯示器的紅、綠、 藍三原色的-組增益值’且將該組增益值寫人至該記憶 體〇 22