TWI482140B - 用於改善背光ｌｃｄ顯示器的色彩和亮度均勻性的系統和方法 - Google Patents

Description

用於改善背光LCD顯示器的色彩和亮度均勻性的系統和方法

在此所述的實施例總的涉及電子圖像和視頻處理，更具體地說，涉及背光LCD面板的色彩和亮度非均勻性的校正。

發光二極體(LED)是由基於p-n結中的電子和空穴的自發性複合輻射可見和不可見光(覆蓋電磁波頻譜的紅外到紫外範圍)的特殊材料製成。通常將前向偏置電壓應用到p-n節以加速電子-空穴複合並產生足夠的亮度。發射光的波長(以及色彩)取決於半導體帶隙的能量。早期的LED發射低亮度的紅光。近期才出現具有大能量帶隙進以使得LED發射綠光的新半導體材料，隨後出現了具有大能量帶隙進以使得LED發射藍光的新半導體材料。此外，在LED的亮度和能效增加方面的進步促使了白LED的發明。

液晶顯示器(LCD)通常用於TV面板和電腦顯示器，使用液晶(LC)的光調製特性。LC是傳送單元(transmissive element)。他們僅能傳導而不能直接發射光。因此，LCD面板自己不能產生光而需要外部照明機制才可見。按照慣例，在LCD面板之後放置冷陰極螢光燈(CCFL)以提供照明。最近，隨著HD TV和高頻視頻內容的進步，在電視產業中出現了LED背光LCD面板(LED backlit LCD panel)以取代CCFL背光LCD。有兩種LED背光技術，白LED背光和紅/綠/藍(RGB)LED背光。白LED(在筆記本和膝上型螢幕中廣泛使用)實際上是結合有黃磷光體的藍LED，用以提供白光感知。在這種情況下，光譜曲線在綠色和紅色部分具有很大的中斷。RGD LED由紅、綠和藍LED組成。可控制RGD LED產生不同的白色色溫(temperatures of white)。RGB LED可向螢幕提供巨大的色域。來自三個不同LED的背光可產生與LCD像素自身中的色彩濾波器精密匹配的色彩光譜。這樣，可收窄LCD色彩濾波器的帶通以使得每個色彩分量僅允許非常窄的譜帶通過LCD。這可提高顯示器的功效，因為當顯示白色時，極少量的光被阻斷。並且實際的紅、綠和藍點可進一步顯現使得顯示器能夠重現更逼真的色彩。這兩種類型的LED背光均可安排成陣列以照明螢幕。

相比白熾光源，LED表現出很多優點，包括更大的色域、更高的發光效率、更深的黑電平(black level)(更高的對比度)、更低的能耗(減少光的浪費)、更長的使用壽命、改善的穩健性、更小的尺寸、更快的切換回應和更佳的耐用性和可靠性。考慮到更低成本和能量、更低的環境影響(綠色)和更薄的顯示器，產業上已經通過從舊的CCFL背光到更有效和靈活的LED背光的快速轉變著手大力改良背光技術。美國專利6,888,529公開了這樣的系統的示例，在該系列中RGB LED陣列或組(bank)由特定電路驅動以將光提供給顯示器的每個像素。可通過直接通過該驅動電路控制各個色彩分量以從源調節強度和色彩內容。

然而LED源仍有一些缺陷。最主要的缺陷是由於LED是離散光源，因此其增加了色彩和亮度的不均勻性。由於LED製造過程以及LED老化(不同的LED以不同的速率老化)的差異，其均勻性與CCFL背光相比顯著較低。與少量(10階)的CCFL管相比，寬頻TV需要大量的(100階)LED用於顯示，每個單個LED具有不同的亮度級。即使對這些光源進行揀選和分級，在裝置和裝置之間這些光源仍能有高達+/- 10%的亮度差異。此外，三種單獨的紅、綠和藍光源的使用意味著顯示器的白點可像LED老化一樣以不同的速率移動。白LED同樣會發生老化，白LED老化伴隨著幾百K的色溫變化。白LED還面臨更高溫度的藍色偏移。結果，與傳統光源相比，他們需要更準確的電流和熱管理，因此其構建更貴。實際上，如果不能獲得一定級別的均勻性，生產的顯示器將會是廢品，這將給製造商帶來損失。

近年來，有機發光二級管(OLED)已經取代LCD在TV螢幕和其他顯示器中使用。與LC單元不同，OLED是其中存在回應電流發光的有機半導體化合物的發射型場致發光層的有源單元。該層是位於兩個電極之間的薄膜，其中一個電極通常是透明的。該有機化合物是允許OLED直接用作顯示器像素的小分子或聚合物。這樣，OLED顯示器無需背光運行。換句話說，該背光和調製器面板是相同的。

通常，來自顯示器、LCD、OLED或其他器件的圖像是色彩和亮度的空間變化圖案(spatial varying pattern)，其意在與輸入信號的圖案匹配。如果輸入信號是空間恒定的，那麼期望顯示器對其的再現在色彩和亮度上也是恒定的。這稱作色彩和亮度均勻性要求，這是顯示器的準確色彩再現的重要要求。LCD面板具有幾個其他部件，包括用於朝著前方引導和均勻分發光的光導、散射器。雖然這些部件有助於改善均勻性，但是隨著面板厚度日趨減小的趨勢，他們的設計更加複雜化並將導致效率降低。需要色彩和亮度調節的替代方法以更有效和經濟的方式克服上述缺陷。

已有某些現有技術的解決方案主要用於通過在感應或視覺化輸出信號以後控制源電壓以改善背光品質。這些解決方案主要致力於背光面板而不是實際觀察到圖像的LC面板的均勻性，因此其效果有限。例如，US2007/0200513公開了一種回應溫度和電壓變化來控制LED驅動的器件。US 2006/0007097公開了LED背光LCD設備的背光調節方法。輝度測量感測器通過與薄膜器件一起設置在基板上，作為面板上的像素與LCD面板集成。這些現有技術並未致力於解決觀察者將要觀察到的非均勻性。此外，並沒有提供調節信號的色度的解決方案。

本發明的一個或多個方面的目的在於提供用於改善LCD的色彩和亮度均勻性的電子單元，該電子單元致力於同時調節背光源和LC光調製器。本發明的全部方面涉及可不考慮光源應用的調製器。

在一個實施例中，LED提供背光。本發明不光致力於解決由於LED老化導致的非均勻性，還通過具有較少的單元和容忍不滿足閾值並將被丟棄的單元有助於製造商節省成本。該教導也可用於由多個CCPL管組成的傳統的CCFL背光源。

在另一個實施例中，鐳射二極體(LD)用作背光源。當用於背光LCD面板時，LD以LED類似的方式工作。其主要差別是光的生成。在此電子和空穴的複合是激勵產生而不是自發產生的，這當然是通常鐳射發光的必須條件。LD的波譜比LED要窄地多，從而可產生更明確限定的色彩。

在此光源部件和相關附圖主要示出了作為典型實施例的直射LED背光系統。然而，如其所述，只要顯示的光是有關的，本發明可以用於側光式(edge-lit)LED，LD和CCFL以及OLED(LED為直射LED的特殊情況)。

在此所述的實施例在一個方面中提供了用於通過硏究來自顯示器的可測量的物理輸出和有效地創建校正圖(correction map)以修正顯示器的像素值，來改善背光液晶顯示器(LCD)的色彩和亮度均勻性的方法。此外，還可在相同的方案中修正光源的部件的電壓控制。

在此所述的實施例在另一個方面中進一步提供了用於改善背光液晶顯示器(LCD)的色彩和亮度均勻性的系統。所述系統包括用於在顯示器上顯示多個參考輸入圖像的圖像生成器；用於測量顯示的圖像的均勻性的圖像捕獲裝置，所述顯示的圖像的均勻性由物理可測量量表徵；用於從測量數據生成全局顯示(global display)相應函數和創建校正網格數據圖以使得所述回應函數變成橫跨所述顯示器的恒定值的處理器，以及用於將所述校正網格數據圖轉換成函數形式並將所屬校正函數應用到輸入信號的第二處理器。可使用不同的技術，如LED，CCFL和鐳射二極體組生成所述背光源。

在此所述的實施例在另一個方面中進一步提供了用於改善有機LED(OLCD)的色彩和亮度均勻性的系統和方法。這是特殊LED的例子，其中所述背光源和所述顯示器本質上是一個集成單元，使亮度和色彩非均勻性問題甚至更加相關。

應瞭解，為了使得讀者能透徹理解在此所述的典型實施例，對大量特定細節進行了描述。

然而，本領域技術人員應該理解，在此所述的這些實施例和/或實施可以無需這些特定細節即可實現。在其他例子中，眾所周知的方法、程式和部件並未詳細描述，以避免模糊在此所述的這些實施例和/或實施。此外，該說明並不能視為限制在此所述的這些實施例的範圍，而是描述在此所述的各個實施例和/或實施的結構和操作。

圖1示出了典型了LCD系統，其從色彩和亮度來看處於高級(high level)，並可被看作光源(也可稱為背光面板)10或11，以及光調製器16顯示器。該背光面板，如圖1-A所示，由多個紅、綠和藍(RGB)LED 12組成，在該例子中，該面板稱為LED-面板。在低成本消費型顯示器中，3 RGB LED通常被單個白LED取代。或，該光源可由如圖1-B中示出的多個CCFL管13或鐳射二極體(未示出)組成。光源發出的光具有強度分佈14，該強度分佈14取決於光源的類型、單元數量等，並通常由製造者提供。光調製器是LCD面板16，為液晶層。當在其前方加入RGB濾波器層時，該液晶層由形成RGB像素18的LC陣列組成。光源10和光調製器16是可變部件。光源可通過應用不同的電壓給LED 12改變(調製)，且該光調製器可通過應用不同的輸入(數位圖像)信號給LC像素18改變。在LCD顯示器系統中存在附加的固定部件，如通常是固定的光導和光散射器，他們可看作是光源的一部分。偏振光閥、濾色鏡甚至可選感測器都可以是固定的，並看作是光調至器的一部分。

圖1是進一步可用於平板顯示器，該平板顯示器並不具備背光面板，如OLED，在此光調製器面板中的有機化合物自身發射不同量的光以回應輸入信號。在以下的討論中，該典型實施例可通過將背光面板設置成一致來進行處理。

圖2示出了兩種常用類型的LED背光機構。一個是直射LED背光20，在此LED是面向前方並且是在觀察方向直射照亮LCD面板。該LED面板也可是側光式背光30，在此LED是垂直於觀察方向的。需要附加光學器件，如反射棱鏡以將發射光朝著LCD面板改向。這使得側光式背光更有利於減少系統厚度。在圖2的典型實施例中，LED定位於面板的底部朝向上方。然而，在實踐中，LED可位於兩邊，底部和頂部或任意一側。在這兩種典型情況下，LED示出為三個(RGB)組，以產生白光，雖然該示出的方法也可用于白LED。

均勻性被定義成回應平臺輸入信號組的橫跨顯示器的亮度和色彩差異。平臺信號或電平是1，在此給全部像素(x,y)分配恒定的數字RGB值：

(R(x,y),G(x,y),B(x,y))=(R0,G0,B0),對於所有的(x,y)　(1)

在此，R(x,y)是指像素位置(x,y)的R(紅)分量值，G(x,y)和B(x,y)分別是指像素位置(x,y)的G(綠)分量值和B(藍)分量值。該像素位置(x,y)是整數值，意指列x和行y，以及顯示器的解析度W×H的範圍，在此W是水準解析度且H是垂直解析度：

0<=x<=(W-1)且0<=y<=(H-1)　(2)

然而，在此處公開的數學公式中，(x,y)被允許包括任何實數。像素色彩值(R0,G0,B0)是[0,2bn-1]中的整數取值，在此bn是顯示器的位深度，例如8，10等。在內部計算(internal computation)中，可允許色彩值為任何實數值，且當作為信號輸入到顯示器中時，可調節到允許的整數範圍。

亮度和色彩的均勻性可以可測量物理量的形式定義。定義各種不同的可測量量來描述亮度和色彩。最廣泛使用的是國際發光照明委員會(CIE)XYZ三刺激值，從該三刺激值可計算其他的相關量。該Y分量是輝度值，在本領域中表示為L，其通常稱作亮度或強度，並具有單位堪/m2(cd/m2)。

對獲得均勻顯示來說，最小化輝度差異是最關鍵的。X和Z分量是正確定義色彩所需的附加色彩量，他們的測量單位也是cd/m2。用於顯示的色彩，具有分解的輝度，以色度值的形式比XYZ的形式更易理解。色度分量(xc,yc)是以下公式所給出的衍生量(derived quantity)：

因為在色彩科學中，(x,y)通常用於色度值，該c下標是包含在符號內以區分色度值和空間像素座標。Z-色度zc不是引數因此並不使用。在CIE色度圖上將色彩色度值作為座標標示，並定義色彩的純色層面，並將亮度或輝度的分量去耦。這樣XYZ和xcycY可看作完全定義任何顯示的色彩的亮度和純色方面的兩個正交系統。因此，XYZ通常是測定量，xcycY通常是用於描述顏色的量。顯示器中RGB原色的典型的色度值(xc,yc)，對於R鄰近(0.640,0.330)，對於G鄰近(0.300,0.600)，對於B鄰近(0.150.0.060)。純白的色度(或灰電平)也可稱為色溫或白點。大多數色彩測量器械報告XYZ值和色度值。

因此，在該空間均勻性或非均勻性中，對於在特定電平(平臺信號)測量的分量M={X,Y,Z,xc,yc}可定義成：

%均勻性=100*(1-(Mmax-Mmin)/Mmax)　(4)

%非均勻性=100-% Uniformity

在此，Mmax和Mmin是在特定的電平、橫跨顯示器中全部像素(也就是全部(x,y))的測量的分量的最大值和最小值。特別地，給出輝度(亮度)均勻性如下：

在實踐中，與每個像素形成對比，可通過在像素子集測量M來計算均勻性。此處使用的術語均勻性和非均勻性應理解為它們僅為兩種不同的觀點。

對於任何平臺信號，理想的均勻顯示器將具有相同的橫跨全部像素的測量XYZ值。這將是橫跨全部電平的100%均勻，這在實踐中是不可能獲得的。校正技術的目標是改善均勻性使其處於可接受的限度內。例如，在消費型顯示器中，對於純白(對於8位，級R0=G0=B0=255)，>=70%的灰度均勻度通常看作是足夠的。在其他分量中的均勻性並不考慮。本方法提供以有效方式提供獲得橫跨多級的更高的均勻性的工具，其對於專業顯示器來說是必須的，並且可用於提高消費型顯示器的標準。此外，對輝度和色度的均勻性都進行了處理。因為色溫或白點是色度值的子集。一旦色度處理完成後，色溫和白點校正自動完成。

一旦非均勻性被量化並獲得後，他們可電子校正。未決的專利申請11/649,765描述了一種用於應用色彩和幾何校正的硬體系統。圖3示出了色彩校正系統100並且其部件在此結合引用。

LCD顯示器中的非均勻性的來源可分類成兩組：a)來源於背光面板(光源)中的非均勻性；b)來源於LC面板(光調製器)中的非均勻性。這意味著非均勻性校正可通過調節背光面板或LC面板的變數控制來進行，或者在最常見的例子中，通過調節背光面板和LC面板的變數控制來處理。

在LCD背光的典型情況中，背光面板的可變控制是應用到LED的電壓。其他的部件，如散射器是固定的並且不可變的。我們將這些電壓表示為向量

其中，V_i 是第i個LED的電壓，L是LED的總數量。如果將公共電壓應用到全部的LED上，那麼全部的分量將具有相同的值。該概念和數學式將應用到具有i個管的CCFL和LD背光面板。

LC面板的可變控制是單個像素數位RGB值，其為輸入數位信號自身。以下符號將可交替地使用以指示像素值：

如果使用平臺電平，接著像素位置相關性將下降：

圖4示出了本發明的一個實施例，其中表明並在此解釋了用於非均勻性校正方法40的步驟。在第一步驟41，在一個或多個背光(電壓)設置測量顯示器的均勻性以響應一個或多個平臺信號組，所述顯示器的均勻性由任何一個或多個可測量物理量M_i {X,Y,Z,x_c ,y_c }表徵。42中該測量的數據表示為：

如前所述，由於非均勻性，測量值取決於像素位置(x,y)、背光源的該平臺信號和電壓信號。對於每個背光設置，在測量步驟中，全部的光源分量通常設置成公共值。如果只有亮度被校正，那麼僅輝度值M _i =Y將被測量。對於均勻顯示，M _i 對於所有的像素都將是恒定的，並獨立於(x,y)。非均勻性校正的目的是將該一般可變數變成僅取決於輸入信號和背光電壓的空間恒定值：

從步驟42測量的數據，在步驟43重建顯示器對任意RGB信號的回應。該回應在步驟44中表示為函數，該函數將要用來計算該校正。每個物理量具有其自身的回應，允許測量數據寫作如下函數：

在重新校準階段45，確定具有均勻測量所需的信號和電壓的校正。其尋找恒量的解決方案：

在此，是新信號或新像素值，這是由於(x,y)中的非均勻性變化，並還依賴於輸入像素值。是LED的新電壓設置，其也可取決於像素值。然而，如將要示出的，可使得像素值獨立。該解決方案本質上是在多個變數中計算倒數：

因此，非均勻性校正可寫作：

的計算是在已知為網格點的(x ,y ,)參數空間中的座標子集完成的。例如，(x,y)可為1920×1080解析度顯示器中17×17像素位置子集。其中有用於此的各種理由：

1)測量數據可僅在離散點可用。

2)為了加速處理，僅測量點子集。

3)非均勻性差異是平滑的且可從點子集準確測量。

4)該測量點通常被認為與LED幾何對應，因此使用更小的子集，因為LED的數量比像素解析度小得多。

5)準確計算反解(以變數形式)是不可能的，並且必須數位地完成，因此通過使用點的子集顯著減少計算時間。

這樣，在步驟46，該計算提供校正網格數據。在校正重建階段47，將步驟46中獲得的校正網格數據轉換成函數形式，這樣其可應用到全部的像素位置和色彩值。與等式(11)類似，在步驟48可獲得校正函數：

該函數F_v 在第i個LED、給定其初始電壓和輸入像素值以提供新電壓電平。該校正函數F_c 是指如像素校正圖或像素圖的縮寫，校正函數F_v 是指如背光校正圖或背光圖的縮寫。校正函數的格式可由將該校正應用到顯示器的硬體確定。通用硬體有效格式在美國專利7,324,706中有所描述，在此使用多項式表面函數形式(polynomial surface functional form)來表示數據點組。

在最終步驟49，可使用硬體電路將該校正圖應用到輸入信號和背光控制。該硬體評價該地圖並發送新像素值給顯示器控制器，發送新電壓值給背光控制器。未決的專利申請11/649,765描述了用於在像素圖級應用色彩校正的硬體系統100(圖3)。由於高效的函數形式可在低成本FPGA中實施類似的系統。對於背光調節，相同的硬體可用於評價背光圖並提供新電壓值給LED。

非均勻性校正方法40的步驟提供了高效準確的校正LCD顯示器中亮度和色彩非均勻性的方法。圖5示出了本發明的實施例的概圖，如採用該方法的典型系統。該系統包括捕獲裝置52，如捕獲並提供參考圖像51的可測量特徵的色度計，該參考圖像51通常是平臺電平，由輸入圖像生成器58創建並在LCD面板50上顯示。處理單元(可以是嵌入式處理器或在電腦上獨立運行的軟體)54針對該待定值分析該測量值並生成校正網格數據，該校正網格數據包括可校正非均勻性的新像素值圖和LED電壓設置。硬體處理器56，如專利申請11/649,765中描述的一個，實施和應用該校正到輸入圖像並遞交到顯示器50。在此非常詳細地介紹該系統的每個部件的功能。

物理量41的測量通常是使用色度計或分光輻射度計執行的。這些裝置52形成兩種形式：亮度計類型和2D成像照相機類型。分光輻射度計通常是在給定點或像素測量物理量的點亮度計。可測量特定像素或可測量特定像素的定義鄰域中的平均值。分光輻射度計是非常準確的裝置，並通常在校準色度計中使用。色度計可作為點亮度計或2D成像照相機使用，在該點亮度計中，可在單個點或在該單個點附近執行測量。在後一形式中，在2D(x,y)位置空間中同時測量極大量的像素。用戶可指定測量的像素位置。通常點的規則網格，表示為N_y 行乘N_x 列，是從2D照相機影像中提取並用於計算的。與點亮度計類似，該照相機在測量像素的小定義鄰域上執行平均。在優選實施例中，將2D成像照相機類型的色度計用於測量，因為通過定義，非均勻性是在2D(x,y)位置的測量。另外，色度計的像素鄰域平均處理使得其自身能良好地表徵非均勻性，因為視覺感知並不檢測單個像素(除了“斷裂(broken)”像素)，而是在鄰域像素上平均。點亮度計能用作點的2D網格的準確測量。然而，這需要在整個顯示器上物理移動點亮度計，並且除非測量少量的點，否則這將浪費時間。可使用多個點亮度計，但是這將是昂貴的。無論如何，該方法與任何特定測量儀器無關，僅需要測量在x和y方向上採樣的數據點的網格。2D和點色度計能測量所有的相關物理量，如XYZ三刺激值。在以下的典型討論中，該術語照相機是指2D色度計。

該測量過程進一步需要選擇一組將要輸入顯示器的平臺參考信號51(也可稱作信號電平或電平)。可使用商業上可獲的工具，如測試圖樣發生器製造或提供所需電平組。將要測量的電平的數量和他們的對應像素值，取決於幾個因素，包括：

1)　非均勻性所在的電平將要表徵。在最常見的例子中，在純白RGB=(255,255,255)計算和校正非均勻性，其中需要測量更少量的電平。

2)　校正的類型，這是僅需要亮度校正、僅需要色彩校正或是同時需要亮度和色彩校正。

3)　校正的準確性。如果所需的均勻性是非常高的，需要捕獲更多的電平。

4)　顯示器非均勻性特性。取決於顯示器的非均勻性有多差，如果在純白僅校正亮度，可能需要很多電平。

5)　整個校正過程的速度。在製造環境中，取決於生產產率，速度是最重要的因素。測量很多電平可能是不切實際的。

這些因素不僅確定參考電平，還影響在測量階段後的步驟中使用的方法和優化。

通過使用色彩疊加原則，可在數量上較大程度地降低參考電平。在XYZ值方面，該原則規定在附加色彩系統(如LCD)中兩個獨立色彩源的組合產生的色彩具有的三刺激值為兩個源的三刺激值之和。在等式中

LCD上顯示的圖像由3個獨立色彩分量R，G和B組成。該疊加原則意味著任何色彩(R,G,B)的三刺激值可通過增加R、G和B分量的三刺激值來計算：

因此，顯示器的非均勻性可通過測量純紅、純綠和純藍的電平來完全表徵，純意味著剔除了其他分量(像素值0)。任何組合色彩，包括灰電平，可通過單個分量(R,G,B)的合適和來獲得。使得N_c ,C={R,G,B}，表示分量C的純電平量。在最常見的校正橫跨全部像素色彩值的亮度和色彩的例子中，接下來要測量的電平：

b _n 指示位量(如8)。在實踐中，當剔除兩個分量產生純色(通過設置像素值為0)，通過剔除的液晶和他們的濾波器，從背光中連續漏光。這通過小但是不可忽略的數量破壞等式(18)。該漏光是指如黑電平補償。當全部的像素都設置成0時(R=G=B=0)測量漏出的光量。為了校正黑電平補償，作為疊加原則的測試，也測量純灰電平，在此(R=G=B)。實際上，如果僅完成輝度校正，通常僅足以測量純灰電平。因此，純灰度的N _w 量可增加到參考電平用於測量

W _l 指示分配給每個色彩分量用於純灰電平的公共像素值，在最常見的情形中，將要測量的電平組，總結如：測量信號電平：

實際上，可根據上面討論的因素測量更小的子集。

除了不同電平的數據，也需要在不同背光電壓設置的測量數據。原則上，每個LED的電壓降單獨變化，且測量三刺激點擴展函數(PSF)。這樣，PSF是指單個LED在(x,y)空間中光的擴展。在實踐中，改變各個LED並確定三刺激值在電壓和(x,y)空間中的變化是非常難並且耗時的。作為替代，對於全部的LED，可將電壓設置改變到公共值，且測量三刺激量以確定電壓相關性。這本質上忽略PSF中包含的(x,y)相關性。不同的電壓設置由以下內容指示：

對於給定電壓，將相同的設置應用到全部LED。該公共電壓Vsi是指如公共或初始背光設置。這需看作如背光控制，其確定全部電壓的公共狀態(common state)。這樣的控制通常在顯示器OSD中提供。在(21)中，電壓設置成與控制相等，但是該控制通常為歸一化量，與LED電壓直接成比例。可改變該LED電壓以在非均勻性區域內提供更高或更低的光強(輝度)，如將在以下所述。可也改變他們以調節RGB LED的色彩均勻性。然而在實踐中，這是不可靠的，因為色度校正更精細，要求更精確的控制。因此，彩色校正可以由像素圖進行更好的處理。在實踐中，在電壓變化方面，RGB LED可看作與白LED處於同一地位的單元。我們使用這來簡化下列等式，雖然該方法容易擴展以具有單獨的RGB電壓控制。

為了生成背光校正圖，必須知曉PSF函數，其規定了來自單個LED的光在(x,y)空間內展開。單個LED將照亮很多像素且通過背光校正圖改變其電壓降，將會影響很多像素。可通過開啟單個LED到其最大值和捕獲(x,y)中的強度變化，在背光面板測量PSF函數。該PSF也可通過合適的數學模型(如高斯)模擬。或，在沒有PSF函數的情況下，可使用迭代方法來計算背光校正圖。將討論這兩種情況。在一個實施例中，PSF是給定的(提供的，估計的或是直接測量的)。在另一實施例中，PSF是未知的。在RGB LED背光的典型例子中，來自三個LED的光組合以形成具有廣闊光譜分佈、入射到LC面板上的白光。如果單個LED並沒有被單獨調節以改變白光的色度，單個PSF，與白LED PSF類似，可用於描述3 LED的聯合作用。這與從電壓調節觀點將它們看作一體類似。

對於圖5中示出的具體系統，該測量通過以下步驟執行：輸入圖像生成器58在給定背光(電壓)設置下、輸入在(20)中的每個電平給顯示器50，並使得照相機52捕獲顯示器輸出。如圖5所示，照相機52放置在顯示器50的前面，定位成盡可能大地捕獲整個顯示器到其感測器上。該照相機像用戶一樣準確觀察顯示器，這樣照相機提供的非均勻性測量匹配可被用戶感知的非均勻性測量。這意味著當圖像是被用戶的視覺系統感知時，本發明在最終點校正整個顯示器系統的非均勻性，而不去考慮非均勻性的來源(LED，散射器、LC面板等等)。校正在顯示器的輸出的最終圖像在獲得高品質顯示是非常關鍵的。重複該過程用於(21)的全部背光設置。

對於照相機捕獲的圖像，本質上可提取該物理量用於全部像素。雖然照相機的解析度限制能夠準確測量的像素數量，但該數量是遠大於通常獲取的數據點的數量的。全部的色度計裝備有用於提取數據用於任何用戶指定網格點組的軟體。數據可用於全部像素，但是小得多的子集通常用於計算，因為均勻性是光滑改變的函數(smoothly varying function)，其在大量像素上改變並且不基於每個像素成分(pixel basis)。獲得測量數據的像素位置，取N_y 行乘N_x 列的規則網格，可表示為：

在測量的a 列,b 行的像素：(x _a ,y _b ),a =1...N _x ,b =1...N _y (22)

在一個典型設置中，出於說明的目的，使用輻射成像有限公司(Radiant Imaging Inc)的2D色度計PM-1423F。測量數據42，部分的以不同的圖表顯示。全部的三刺激值量都使用單位cd/m² 。圖6示出了在默認背光設置為0、對於電平(192,192,192)(也就是中-高灰電平)、測量的橫跨顯示器的XYZ三刺激值(Y也稱作輝度L)。該顯示器是1920×1080解析度，x座標範圍是[0,1920]，且y座標範圍是[0,1080]。顯示器的原點是左上方，其x座標水準增加到右方，且y座標垂直增加到底部。該電壓設置是“歸一化”(也就是線性成比例和移位元)-16到+16的無單位範圍，其-16對應於近0伏。圖7示出了相同數據的3D圖表。圖8示出了在相同電平橫跨螢幕的色度值(xc,yc)的2D等高線圖。為了使該圖表更加清楚，該等高線被去除。對於全部的電平，可以獲得2D/3D圖表。圖10示出了背光設置為0、8W(灰度)、橫跨螢幕的7×7像素位置的子集(網格點)的R，G和B電平的輝度(Y)值的圖表。(在計算中實際上使用更大數量的網格點，但是在圖表中為了清楚起見，僅示出較小的子集)。如圖9所示，該網格點位置，從中央開始在x和y相等間隔，疊加到顯示器的圖像上。在該典型數據中，該電平取(對於8位元顯示)：

測量電平：(32,64,96,128,160,192,224,255}　(23)

對於給定電平，在不同像素的測量值可看作彼此垂直移置(displaced)(也就是，像素的Y不同)。如果沒有非均勻性，對於給定電平，全部像素點將是一致的。圖11和12示出了用於三刺激值X和Z的相同數據。應注意，X，Y和Z的最高貢獻分別來自於R，G和B分量，如從三刺激回應分佈曲線圖所預料的。另外，數據平均跟隨冪定律函數形式(power law functional form)。如從不同的圖表所見，在亮度和色彩中，該顯示器具有橫跨所有電平的非均勻性，表徵為XYZ或x_c y_c Y中的變化。在中-灰電平(192,192,192)，輝度和色彩中的均勻性以及對應的非均勻性，在表1中示出。

三刺激值中的非均勻性是非常大的，橫跨顯示器的輝度僅58.73%均勻。色度座標的非均勻數量是易誤解的(因此，**標記)，並像是建議色彩是均勻的。因為色度值是~0.3階(order)，即使在非均勻性顯著時，從等式(4)計算的%均勻值偏大。對於色度，0.02階的變化可見。因此，考慮三刺激值更加準確，在此X和Z中的非均勻性將導致色彩中的可感知的顯著的非均勻性。在類似的方式中，可在全部測量電平計算非均勻值。特定的測量顯示器在輝度和色彩中具有極大量的非均勻性，其以LCD顯示器為代表。在此，來自示例實驗的數據用於參照圖5詳細描述本發明的各個實施例。

改變背光電壓設置，在同一7×7像素位置、對於灰電平192和255的三剌激值，示例結果可分別從圖13和14的圖表中可見。該電壓控制可設置到[0,8,16]。如(21)中所討論的，將相同的設置應用到全部的LED。對於給定設置的像素位置，再將非均勻性看作是垂直移置的三刺激值。與橫跨像素值的差異不同(圖10-12)，電壓空間中的差異看來是非常線性的。這是LCD背光單元的公共行為，並且可用於簡化回應計算。圖15示出了輝度Y的差異，其作為像素值(用於純灰電平)和背光設置的函數-這些點由網格(mesh)連接。像素空間中的功率形式(power form)和來自電壓空間的線性清楚可見。

物理測量完成後，下一步是重建顯示器回應43和確定回應函數44。這本質上意指轉換離散測量網格數據42到函數形式(11)，這樣可為全部電平、全部LED電壓設置和全部像素位置計算校正。首先定義不同回應函數44，每個物理量XYZ，具有獨立回應函數44(i=X,Y,Z):

回應函數44可解耦到兩個分量。如圖1中所示，從LCD顯示器上的構造(architecture)，背光面板10和LC面板16連續作用。背光面板10為光源，產生前向入射(front incident)到LC面板16上的光，接著，採用像素值修正這些光，最後的回應是來自背光的光和像素修正的乘積。這意味著，該回應可寫成背光回應F _i ^L 和像素回應F _i ^P 的乘積，其中前者取決於電壓而後者取決於電平：

此外，(25)的乘積形式意味著可在固定電壓硏究該回應，接著在電壓參數中功能性連接這些固定電壓的回應。該連接可在校正階段做出。這樣，在給定電壓，每個數據集所需的回應如下：

此外，通過利用每個像素在LCD顯示器中單獨運作並且不受鄰近像素的影響的事實，可進一步縮減。在給定像素的校正僅取決於在該像素的回應。因此，可為全部像素單獨計算該回應和校正。回應的(x,y)相關性可隨著對在每個測量像素位置計算的下列步驟的理解而降低：

接下來，可採用疊加原則來進一步簡化回應形式。根據等式(17)任何RGB色彩的XYZ回應是R，G和B的分量回應和。使得F _i ^j 為測量量i {X ,Y ,Z }的回應函數44，這是應用純電平j {R ,G ,B }的結果。接著(27)意味著：

這樣簡化了回應函數44的確定以尋找9函數，其遵循圖10-12中第2-第4圖表所描述的數據。這些回應在固定的背光設置並且可稱作像素回應，因為他們依賴像素色彩電平。在僅需要灰電平(W=R=G=B)的輝度校正中，(28)簡化為單個函數：

函數(29)將遵循圖10的第一圖表中的灰電平數據。僅灰電平的輝度校正是LCD顯示器中非均勻性校正的公共需求，特別是當關注速度和成本的時候。在本發明的統一方法中，僅輝度校正是在相同的方案中處理。與灰電平Y回應類似，X和Z的函數為定義的(W ),(W )，然而這些在實踐中很少使用。如上所述，在像素相關性後，將電壓相關性納入考慮。這需要背光(電壓)相關性，也就是，該函數表示圖13-14中在特定電平的數據。該背光回應可表示為：

雖然像素回應是在固定電壓，但是背光回應確是在固定色彩電平。對於最常見的校正，僅使用純白的背光回應(圖14)或使用少量的灰電平的背光回應。與像素回應類似，該背光回應是在每個像素位置(x _a ,y _b )確定的。

回應函數44到(28)的簡化取決於疊加等式(17)的有效性。給定疊加誤差，漏光產生的黑電平是破壞該等式的一個因素。偏差(discrepancy)的可能來源是顯示器RGB原色或照相機濾波器與理想狀態間的差異。因此，在計算回應之前，調節這些實際差異是非常重要的。為了調節黑階或其他因素，在每個電平，將R，G和B的XYZ測量值的和與同一灰階(R=G=B=W)的XYZ測量值進行比較，這些由於非理想行為產生的差別，叫做Δ疊加(ΔX _S ,…)，為：

在平均多個測量像素以後，圖16中可見三刺激值的差別。總的來說，除了高電平的Y和Z以外，與理想特性的偏差是非常小的。當計算純R，G和B回應時，其他的2像素分量是剔除的(設置為0)，然而光仍然從剔除的液晶中漏出。在增加這三個回應之後，與計算對應的灰電平的例子相比，漏光(也稱作黑電平)被不正確地增加了6倍。對於輝度Y，純灰度實際上比和的值更大，這是可以理解的，因為全部的波道(channel)同時為0，記錄的強度可能稍高。為了校正疊加錯配，通過該Δ調節測量數據以確保R，G，B和W數據的匹配。該校正可寫作：

r-因數確定疊加校正在R，G和B分量中的擴展，並可是可編程的。將他們全部設為0意味著不對疊加誤差進行校正。例如，可採用下列擴展：

該擴展是基於下列事實，X和Z分別朝著R和B更為加權(more weighted)，而Y更關於G對稱。圖17中示出對於三刺激值Z，具有應用的黑電平補償校正的數據。可能的是，該校正導致XYZ負值-這些可約等於0或可採用替換的擴展來避免負值。以下將採用其來完成校正(33)。

已定義了各種回應，可使用數據建模的方法來計算函數44。與本發明相關的兩個主要方法是：數據擬合或內插；以及使用已知數學模型來表示數據。然而，應理解，任何數據建模方法都可以使用。

在第一方法中，通過回應函數44擬合和內插該數據點。擬合是優選的，因為它更不容易收到測量誤差的影響。如果已知數據是非常準確的，可使用內插。在當前的典型討論中，“最小二乘法擬合”方法用於建模數據。商業套裝軟體可用於執行最小二乘法擬合。擬合常用的基是多項式基。在本發明的示例性說明中，對數據做立體(三次)多項式擬合，但是在等式中次數是通用的(表示為d)。擬合方法的變形是使用一系列的擬合函數；也就是，回應由不同的擬合局部表示。分段線性函數僅僅是例子。因為在給定電平的校正是局部的(可認為變化較小)，最好地表示該回應的函數可在不同電平修正。不需要使用全局函數。對於一電平(如255)，第一多項式效果最佳，但對於另一電平(如192)，可使用不同的多項式。

第二方法採用基於已知顯示器特性的特定模型。如果僅少量數據點可用或該數據點是不可靠的時，該方法特別有用。對於LCD顯示器，強度被認為按照冪定律作用。這使得可在最紅、綠、藍或白時、從少至一個測量電平估計響應函數44。如果在最白W_max (255)的輝度是Y_max ，那麼，可使用冪定律函數估計回應函數(29)：

冪值，稱作伽馬γ，約為2.2。實際系統偏移等式(34)，因此如果準確的數據可用，優選使用擬合。然而，由於速度和有限測量的限制，等式(34)或類似數學模型通常是最佳的解決方案。在(34)中，在所有像素的Y_max 的差異中固有非均勻性。可增加可變黑電平補償Y₀ 到(34)中的模型，這給出與W=255和W=0匹配的模型。

這兩種方法也可組合使用。可校正一個電平，使用擬合可獲得更好的結果，且在另一電平，冪定律是最佳的。

假定有足夠的數據可用，可實施第一方法的三次擬合以確定回應函數44。對於典型實施例的7×7像素位置，這些已經在圖18中、在輝度(三刺激值Y)的測量數據的上方圖示出了。灰度回應函數位於該第一圖表上，紅回應函數位於下一圖表上，以順時針的順序如此等等。回應函數44可寫作：

這些函數可在每個測量像素位置(x _a ,y _b )計算。類似地，背光回應函數通過擬合圖13-14中的數據生成。電平255的該三刺激值XYZ的背光回應在圖19中示出。因為該相關性是線性的，可使用線性多項式。該回應函數可寫作：

量是線性擬合係數。這些回應也可在全部的測量像素位置計算。

圖18中示出的全局回應全部是像素值的嚴格單調函數(隨著像素值的增加而增加)，具有數學正倒數。然而，全局單調函數可以是不可能的，因為底層數據(underlying data)不是單調的。對於LCD顯示器，這確實會發生，特別是在低電平或高電平時，數據可能不是單調的。捕獲數據中的困難也將導致非單調數據。圖17中的Z三刺激數據示出了這樣的非單調性。根據與函數值相關的非單調程度，可使得計算校正變得困難並導致錯誤結果。如果非單調性成為問題，將有可能的解決方案。一個是與全局地定義回應函數相反，在RGB空間中局部地定義回應函數，在此其是單調的，接著解決在已校正的電平的鄰域的校正。假如校正值在該單調鄰域內，這是可接受的。第二可能的解決方案是，移位和縮放該全局回應函數以使其單調。如果移位/縮放不會使得回應顯著偏離真實值，這是可接受的。例如對於R取Z三刺激值，使得回應的全局最大和全局最小值表示為Z_max 和Z_min ，分別在R_Zmax 和R_Zmin 出現。由下式給出移位元和縮放的回應函數：

在該例子中，R_max =255，最大8位位值。這假定在全局最大/最小值之間沒有局部最大/最小值，通常情況也是這樣的。在0和R_max 函數(37)可通過如下歸一化到Z₀ 和Z₁ 的值：

有些時候，這在計算中用於將R=0處的數據引到0。在下文中，如果需要的話，可構思執行任何非單調性的調節並使用相同的符號。

回應函數(35)和(36)對於全部電平和背光設置全面表徵顯示器。下一步驟，該重校準階段45，將使用這些回應來構建校正網格46。該校正網格46在每個測量點提供一組新的RGB值，這將導致物理量或回應在(x,y)中恒定，也就是在整個顯示器上是均勻的。測量值將僅取決於電平和背光設置(見等式(10))。

該均勻值查找是從測量數據計算的。最常見的選擇是取平均值，最小值或最大值。使M_ab 表示在像素位置(x _a ,y _b )的任何測量量{X,Y,Z,x_c ,y_c }，接著可將所需均勻量寫作：

為每個電平=(R ,G ,B )和電壓計算這些量，然而為了使該符號簡單，並未明白地顯示該相關性。在示出的例子中，將使用平均值和最小值。條符號(bar notation)將表示通過校正尋找的均勻值。

對於固定電壓，重校準步驟45說明如下。假設固定電平=(R ,G ,B )(或對於灰電平的輝度校正，=(W ,W ,W ))，基於位置找出新像素值=(R' ,G' ,B' )(或W' )，這將產生與位置無關的均勻響應。應注意，正在校正的電平無需是已被測量(18)的電平，因為在(35)中已經計算全部RGB值的回應。在數學術語中，需要求解非線性等式的下列系統：

I)全體電平的輝度+色彩校正

(R ,G ,B )→(R' ,G' ,B' )

R' =R +Δ _R ,G' =G +Δ _G ,B' =B +Δ _B 　(40)

(x,y)空間相關性是固有的，其中係數取決於(x,y)，也就是，對於每個像素位置(x _a ,y _b )，求解上述系統。新值(R’,G’,B’)被認為不是顯著不同於(R,G,B)的。符號(Δ _R ,Δ _G ,Δ _B )表示像素值的改變，在該方面，等式系統可以是用該符號表示並且求解。對於LCD，報告輝度和色度(x_c y_c Y)而不是XYZ是標準操作。這兩種描述是等同的並且可通過等式(3)在兩者之間轉換。類似地，以x_c y_c Y形式的運算式是：

在此，m=1,2,3指數(index)分別對應於R，G和B，=R' ,=G' 且=B' ,，且使用(3)類似定義()到(39)。在使用平均數的情況下，一個具有

(45)的右手側的運算式可看作色度值的回應函數，然而，他們並不遵循分量RGB色度形式的疊加(增加)原則。因此，在此介紹的方法(其中回應函數是以XYZ的形式和後來計算的色度定義)是更有效和易處理的方法。等式(41)和(44)定義了三個非線性等式的系統，該系統需要對(R' ,G' ,B' )求解。一旦對全部位置、電平和電壓做出計算，這將給出校正網格46。

可直接以XYZ三剌激值的形式寫出替換公式((41)和(43)的)。首先定義回應函數的反函數：

有回應函數(35)的反函數，且可通過取反(35)計算或通過擬合RGB電平作為測量XYZ的函數，替代測量XYZ作為RGB電平的函數。同樣適用符號(C=R,G,B)：

等式(41)的系統變成：

這是9個未知的9個非線性等式的系統。最後6組等式強加該限制(實際獨立變數仍是RGB)，因此反回應必須是相等。求解(48)，給出新的RGB值為：

與(48)類似，也可獲得以色度座標的形式的等式。因為該公式隱藏RGB相關性，優選換做與(41)和(43)共同使用。然而，應注意，兩者是等同的。

等式(41)描述了3個變數中3個非線性等式的系統，並且可使用已知的非線性數位優化程式求解。然而，對於即時計算，這不容易實施。通過使用合適的線性類比，可將(41)轉換成可快速求解的線性系統。回到(41)需要對正在校正的每個電平求解。期望新值是在正在校正的電平的鄰區。特別的，(Δ _R ,Δ _G ,Δ _B )將很小，且在Δ中回應函數將局部類比為線性函數。這樣，對於校正電平(R,G,B)，展開該回應如下：

接著等式(41)變成等式的3×3線性系統：

其中：

這通過逆矩陣A求解，給出新RGB值如下：

也可計算基於等式(44)的色度的線性類比，在此(44)變成：

在此

A _xyY 和中的全部量是已知的，並且通過逆矩陣再次獲得該解：

不管是基於(53)的解XYZ還是基於(56)的解x_c y_c Y都可用。由於實際上和從計算的色度值通常將不是相同的，獲得的RGB值將稍有不同。

推得的等式提供亮度和色彩的全校正。如果對於灰電平，僅亮度要被校正，這對於很多消費型顯示器常常是足夠的，那麼將簡化重校準步驟44以僅求解(43)。這是單個變數中的單個非線性等式且可使用標準多項式開方演算法求解。或，可擬合W作為Y的函數，這是與(46)類似的反回應，並通過評估(W ')直接讀取W’值。需要注意單一性並找出定義域外的解。如果回應是如在(34)中，可獲得進一步的簡化，接著，可獲得重校準步驟44的顯式公式：

對於速度至關重要且數據有限的場景，等式(57)提供了校正灰電平輝度的快速模擬解。

可在每個像素位置(x _a ,y _b )為每個電平計算(56)的解。對於每個校正電平，這在(x,y)空間中提供了一組網格點，叫做校正網格46，其表示為：

下標是指這是在位置(x _a ,y _b )、輸入色彩(電平)的校正RGB值。對於純電平輝度校正，類似地具有校正網格：

(59)中的下標W指示灰電平(W,W,W)。對於每個校正電平，(x，y)空間上的每個分量(RGB)將圖示為2D表面。在實踐中，大多數(>90%)的亮度和色彩校正集中在校正灰電平。這樣圖6-8中的說明是用於灰電平，也就是(192,192,192)。對於相同的LED顯示器，圖20和21示出了對於31×31均勻空間點，在灰電平192和195的校正R，G和B網格。該R表面具有‘o’標記，G表面沒有標記，B表面具有標記‘‧’。平均值將用作均勻性計算。電平192的表面形狀與圖7中示出的XYZ表面相比，我們看出RGB表面本質上與XYZ表面“反轉”。

在至此描述的典型實施例中，全部的計算都在應用到全部光源部件(例如，單個LED)的固定背光設置中執行，也叫做公共或初始背光設置。因此，該校正是純像素校正，沒有任何數位信號值被修正。如果這足以獲得所需的均勻性，那麼無需調節背光電壓。對於電平192(圖20)，這是足夠的，因為全部的新像素值是位於8位元[0…255]範圍內的。然而，對於電平255，如圖21所示，純像素校正需要許多遠離中央的像素，這些像素具有位於8位元(>255)範圍外的數值。這對應於顯示器沒有那麼亮的區域。因為，對於8位顯示器(這些值將削減到255)這是不可能的，通過僅調節高灰電平的像素值實現均勻性校正是不可能的。一個解決方案是在(39)中對均勻量取最小值。如果使用x_c y_c Y處理，那麼僅需要輝度Y的最小值。這將使得像素值降低以匹配那些更低亮度的像素。如果亮度損耗不大的話，該解決方案是可接受的。然而如果平均亮度維持在高灰電平，必須要調節背光。類似的問題也可能發生在低灰電平，特別是0電平，在此校正網格可發送某些小於0的像素值，對於LCD顯示，這又是不可能的。這將對應於顯示器上更亮的區域。在這一情形下，可能的解決方案是以增加黑電平為代價在(39)中取最大值。增加黑電平不是優選的，因為其會降低對比度。另一可能是在校正中忽略黑電平，但這也不是理想的方案。然而，由於採用單個LED控制，黑電平和校正可通過調暗LED獲得。將LED從255和0對電平進行調解將產生背光校正，在此LED具有其自己的電壓修正-“電壓校正網格”。如果單個LED是不可調的，僅可實現全局背光調節，那麼電壓校正可基於為獲得均勻性在電平255或0所需的最大改變(考慮所有範圍外的像素)。首先考慮局部LED控制的一般情況。

在背光調節的例子中，需要進行在此具體描述的背光校正。該校正是在特定電壓電平V做出的，其也稱作輸入或全局背光設置，或簡要(simply)背光設置，也可為某些歸一化單位。將公共電壓V應用到全部像素。在背光設置V，為灰電平255和0確定像素校正(58或59作為模擬值)。如果沒有像素值在範圍外，那麼背光校正是一致的，也就是電壓並沒有從V進行修正。應注意，這將取決於從(39)使用了什麼均勻性度量。從計算值(58)，識別那些RGB分量值位於範圍外的點。這些點被標記為(以8位元值為例)：

在計算式(60)中也使用所需的均勻性電平，對於電平0和255，分別標記為，對於其他量，也是這樣標記。電平0和255的位置通常不相同(coincide)。

接著，對於(60)中識別的像素，背光回應函數(36)(在圖19中示出)，用於確定所需的電壓。可通過求解下列方程給出所需電壓：

電壓的增加將導致輝度的增加，並且色度的變化很小，因此我們在確定新電壓電平時僅考慮Y值。其解，表示為，是

注意到回應函數取決於像素位置，且我們已經增加了附加標記到函數係數上以指明這一點。當分別求解和時，電平0和255的背光回應也需要用到。如果電平0和255的位置相同(這是很少見的)，可取平均值或其他組合，這取決於校正的特殊性(如在0的校正更重要，或在255最小化亮度損失等等)。全套電壓調節為：修正電壓：在在

對於大多數校正，兩組位置不需要相同。的位置已經納入電平0和255的考慮，並寫作，並去除0和255下標了。

值(63)提供了特定像素位置所需的電壓設置。通常，這不需要與LED位置相對應。像素解析度數值遠大於LED解析度，也就是，LED的數量。單個LED，結合散射效應，點亮很多像素。LED電壓為V_i ,i=1…L(見(6))-使得這些LED的位置為(x_Li ,y_Li ),i=1…L。通過主要平均最靠近LED位置的全部來給LED分配電壓值。根據平均的類型，可獲得電壓校正的不同“平滑”。討論了少許這樣的方法。

對於每個調節的電壓位置、最接近的LED，採用簡單的平均方法並分配給它。LED可從不同的位置獲得多個分配(assignment)，表示為N _Vi 。從位置分配給LED i的電壓標記為。使用的最後電壓是這些的平均值，給出下列校正：

不被以上影響的LED將保持其原電壓值V。如果像素位置(x _a ,y _b )採樣達到LED的解析度級別且定位成與LED位置相似，那麼來自各個的分配數量將本質上為1。在這種情況下，在為每個LED選擇最接近的時，上述平均變得非常重要，也就是沒有和。實際上，在背光校正的計算中，採樣的像素位置可與LED位置的某些子組保持較小的對應(small corresponding with)。這可加速計算。(64)上的變形是根據到LED的距離分配權重α _ij “

對於每個，替代拾取最近的LED，可取具有合適權重的最近的n個LED-這本質上是(65)的變形。

可從LED的角度計算電壓。對於每個LED，在某一距離內，取合適的的加權和：

這些方法全部是不同類型的平均。

稍有不同的方法是在(x,y )上內插或擬合值的平滑函數。這給出2D電壓表面(可在(x _Li ,y _Li )評估)以在第I個LED確定電壓。如果該函數表示為F _{0 V} (x ,y )，其具有：

擬合比內插更加優選，因為其包括平滑。

計算該校正電壓值，用於特定起始背光設置V。每個背光設置將具有使用上述步驟計算的不同校正電壓組。通常地，該計算在(21)中的電壓值組中完成，且在電平間內插校正。也可能將相同的相對校正用於全部背光設置。背光設置V _si ,i =1...N _V 的校正電壓組可使用更早的向量符號來表示：

在此，表示對於在(x _Lj ,y _Lj )的第j個LED，背光設置V =V _si ，從(64)-(67)中的一個方法獲得的校正電壓。這樣，該校正等於對於初始電壓V =V _si ，在第j個LED處-V _si 的變化。如果有RGB LED，這三個將應用相同的校正，確保背光校正僅調節亮度且並不引入贗色(color artifacts)。

理論上，背光校正也可隨著輸入像素電平而改變。然而，範圍外條件(out of range condition)(60)主要是由最大和最小灰電平確定的。由於單調響應(monotonic responses)，色彩電平將位於一範圍中，該範圍由該範圍內的最高和最低電平提供。其他電平不需要單獨考慮以測試範圍外條件。這樣，雖然電平0和255用於確定其自身的校正，但是電壓校正與色彩電平獨立。這意味著，對於均勻性校正，在固定的背光設置，可一次調節電壓且在輸入像素值變化時，電壓不再變化(除非全局背光改變)。接著，像素校正(58)可獨自管理所需的內容相關性變化。具有獨立於色彩電平的背光校正的好處是均勻性校正將不會與其他LCD顯示器特徵(如局部調暗、高動態範圍成像)相互干擾。這些特徵全部是內容(色彩電平)相關的，且與非均勻性校正(如果該非均勻性校正是色彩相關的話)競爭。

典型實施例中的背光討論集中在LED能單獨調節的例子中，也就是直射背光配置的例子中。然而，如前所述，該方法也可用於可單獨控制的CCFL管或側射式LED。主要的變化是調節LED或管將影響更大數量的像素，且這需要在平均中納入考慮。如果局部調節是複雜的，其可能是處於基於側射式背光或管的背光中，可使用全局校正值V '，可能的選擇是：

該選擇再次由校正的特徵規定。

應瞭解，大量的變化是可能的，且取決於校正需求和上述因素(計算速度、正在校正的電平數量等等)，不同的組合將提供適合不同標準的最佳結果。特別地，如果需要最小均勻量的極快速輝度校正的話，背光校正可被整個略過。

由於LED(CCFL是更有限的)的有限解析度，背光校正(68)提供用於亮度均勻性的粗略校正。僅背光校正不足以獲得高水準的均勻性，特別地，其不能提供色彩均勻性校正。粗略還意味著LED的變化比像素值的變化更顯著。這是指一旦依照(68)調節LED，需要使用(35)重新計算像素校正。為了使得該過程快速有效，在背光校正計算之前的第一像素校正，可作為使用近似值(34)的、對於少量點的、僅測量電平0和255的粗略估計(rough estimate)。一旦計算出背光校正並調節LED，接著將使用(35)，以更多的電平做出更詳細的計算(detailed calculated)。如果需要的話，可在進行到詳細計算之前，重複近似像素校正和背光校正以確保W '全部位於範圍內。

本發明的重要益處是其在同一框架中統一了需要校正的全部關鍵部件，也就是背光光源和像素。這兩個部件以相互依賴的方式影響均勻性，因此必須同時處理以獲得最佳結果。

此處介紹的用於生成背光校正的方法並不依賴於已知的PSF LED和/或任何散射體。其使用一個或多個簡單的迭代確定背光校正，接著確定精確匹配像素校正。這在實踐中非常有益，因為PSF和散射器效應非常難以精確確定。本方法對於製造流程也非常具有實用性，在此通常由不同的供應商提供的各個光學/電子部件(LED，散射器、覆層)的細節也不需要知曉。該校正也可在某些背光控制可用的領域中應用-大多數顯示器允許全局背光設置控制。

在一個實施例中，在PSF可用的較少見情況下，可使用數學方法。雖然在實踐中，上述介紹的更“經驗”的方法更有價值，但其在此用公式表示。依照等式(25)，該回應分成背光分量和像素分量：

對於背光校正，僅考慮輝度回應。電壓相關性僅在背光回應F _i ^L (x ,y ,)中出現。回應分量F _i ^P (x ,y ,)獨立于電壓-這與全回應F _i (x ,y ,)不相同，全回應是基於固定背光色設置的測量數據。特別地，F _i (x ,y ,)隨著電壓變化，而F _i ^P (x ,y ,)是恒定的，該分量F _i ^P (x ,y ,)將稱作基本像素回應，該基本像素回應可如在(35)中表示，以下給出其表示：

這仍將確定定義回應的係數(x ,y )。通過將該係數寫作(x ,y )的函數更清楚地表示空間相關性。

現回到F _Y ^L (x ,y ,)，使得P _i (x ,y )為第i個LED的歸一化PSF，包括散射器或任何其他部件的影響。這是，P _i (x ,y )是在像素面板的PSF入射，其經過散射器等，此時僅第i個LED是點亮的。現在，假設P _i (x ,y )是已知的。具有電壓V _i 的第i個LED對背光回應的貢獻是：

這假定電壓相關性是線性的，如LCD顯示器所期望、並在圖19中示出的。該背光回應是全部LED的和：

接著，全回應變為：

這表示在任何像素位置(x,y)和任何LED電壓值，任何RGB輸入的完整輝度回應。如上所述，這很少是推理的已知量。

依據分量回應(35)，可從上述測量數據確定固定電壓值的全回應，為。包含該上標指明這是在特定電壓計算的。該測量回應必須等於(74)，並給出下列約束方程式：

係數重寫為(x ,y )，以示出他們取決於位置(x,y)和應用電壓。在每個位置，存在單獨的等式(75)，並且該等式(75)需要獨立求解。除了(x ,y )係數外，在(75)中全部的量是已知的。對於全部的，都需要保持該等式，這僅是在每個(C _m ) ⁿ 項的係數都相等時才是可能的。這給出(x ,y )的解如下：

在確定(x ,y )後，全回應(74)為已知函數，且可用於解決背光校正。

原則上，(74)提供了像素和背光校正的解決方案，該校正(包括X和Z三刺激回應)是下列方程的解：

其約束為：

該第一約束表示，像素值位於範圍[0,255]內，且第二約束表示電壓值的解也位於相同的有效範圍內。等式(77)是等式的非線性系統，且在每個位置(x _a ,y _b )作為獨立等式存在。這樣，我們具有3×N _x ×N _y +N _L 變數中的3×N _x ×N _y 非線性等式系統，該3×N _x ×N _y 來自每個位置的不同C _m 值。這是將要求解的複雜系統，特別是在時間約束的條件下。替換地，以上介紹的有效的兩步方法也可在此應用。首先，在輝度約束的基礎上為灰電平0和255計算(56)的解(或採用(57)為近似值)。這些可表示為和。在這些位置，和落在有效範圍外，具有限幅的(clipped)和：

如果這些值在範圍內，那麼不需要限幅。指示考慮這些限幅的值作為和。接著，通過求解下式子，將這些調節值用於求解校正LED電壓值：

如前所知，可為每個初始背光設置V 計算獨立的值組；回望這一點，在計算和時，將公共電壓應用到全部的LED中。使用(68)中的相同符號，為初始設置V _sj (在此，j是設置指數，i是LED指數)寫入校正電壓：

接著，可從下式計算校正背光電壓：

與(77)不同，現在這是等式的線性系統，其更易於求解。每個位置(x _a ,y _b )存在一對這樣的等式，因此(x ,y )被(x _a ,y _b )取代，給出N _L 變數(應注意，每個第j個設置分別處理)中的2×N _x ×N _y 等式線性系統。先前提到的標準方法，同時處理背光校正和像素校正在等式(82)中是非常清楚的。僅(82)中的兩個等式中的一個可使用，例如如果在255的校正更為嚴格，那麼僅第二等式可使用。

對於LCD，可使用其他優化以使得求解(82)更為簡單。點的數量，以及等式的數量可減少，這樣變數的數量將比等式的數量多。這確保通常有解存在。這一簡化總是可能的，因為LED尋找的粗略亮度改良在很大區域內變化。如果變數和等式的數量是相同的，那麼一個具有矩形矩陣系統。可使該位置與LED對應，這通過減少鄰近LED的相關作用簡化該矩陣。在特定位置的LED的作用可限制到最近的LED。這使得(82)進入“塊對角”(“block-diagonal)型格式(以來自僅3個LED的作用為例)：

可使用眾所周知的數學方法求解這一系統。所需的校正越粗略，可做出的簡化越多。僅最近的LED可用於極大地簡化(82)。

如上所示，當PSF為已知時，可簡化背光校正計算以求解(82)中的系統。在實踐中，PSF計算是非常複雜且通常是難以實現的，在該情況下，迭代法提供更快的、可實現的替代方案來確定背光校正。

在重校準階段45的末期，像素校正和背光校正是已知的。該像素校正作為一組校正像素值，用於點(x _a ,y _b )的整個柵格上的電平和公共背光設置V _sj 。背光校正作為取決於公共背光設置V _sj 的校正LED電壓組提供。該數據概述如下：

指數j指示開始的公共背光設置。

重建的下一階段將該網格數據轉換成函數形式48。對於像素校正，這為全部電平、全部像素位置和背光設置提供新的像素值。對於該背光校正，這將在任何給定的公共背光設置提供新LED電壓值。構建函數形式本質上是指使用某些擬合或內插方法將處於不同空間的離散點的數據轉換到連續函數。這與從一組點構建(35)中的回應類似。函數形式也取決於下一和最後應用階段的硬體。具有非常有效的硬體執行的通用形式，已經在7,324,706中介紹了。在此介紹和概括了通式。

全部獨立變數的範圍被劃分成區域，並且在每個區域中將單獨的函數擬合或內插到數據(84)中。與回應函數類似，擬合是優選的，且使用多項式基。像素校正首先考慮。以像素位置開始，將像素空間(x,y)劃分成2D小塊(patch)，且在每個小塊上的(x _a ,y _b )將多項式擬合到網格點。函數的連續性確保橫跨小塊。該小塊數量和擬合可調，這樣多項式非常精確地表示網格點。如果每個小塊上網格點的數量等於多項式係數的數量，那麼擬合變成內插函數。多種軟體程式可用於擬合和內插(例如MATLAB樣條工具箱)。(x,y)中擬合的結果是下列函數形式：

在此，d_x 和d_y 是x和y中的多項式次數。應注意(x,y)的擬合消除了ab 指數，且將離散相關性變成了連續相關性。電平和背光設置上的離散相關性依舊保持不變。使用為不同電平計算的校正網格(58)在像素值空間(RGB)中完成下一擬合，所述不同電平是均勻的。RGB空間還劃分成小塊，且在每個小塊上擬合多項式。在此，小塊實際上是3D立方，因為RGB空間是3D的。擬合結果是函數形式：

公共次數(common degree)d用作RGB擬合。對於G和B可找到類似的形式。通過僅考慮灰電平，對於均勻性校正的最常見例子，(86)可簡化成：

我們使用(88)來簡化該符號。這僅有的離散相關性保持是位於背光設置上。通過將背光控制劃分成1D小塊並在每個這些小塊上擬合在此消除。這給出：

V在(90)中再次用於背光控制，該背光控制可能在某些歸一化單元中。等式(88)以通式的形式寫出，但是通過使用線性多項式(d=1)或其他優化，實際上，可將其更加簡化。又，如果相同校正用於全部背光設置，那麼(88)中的V相關性被消除。

背光校正函數以同一方式打開。使用(68)中計算的數據將該電壓數據擬合為背光控制函數，i為LED指數：

該函數取值需要滿足：

該背光校正應該被看成給出校正LED電壓以回應背光設置或控制，其可為開始公共電壓或某些與公共電壓相關的歸一化量。等式(88)和(89)給出最終的像素校正圖和用於均勻性校正過程的該背光校正圖。他們重寫如下：

(91)中的第一運算式需要被理解為在右側的、評估的分量形式的(component-wise)(例如單獨用於R，G和B)。這為係數組方面的校正提供了非常緊湊的形式，該可方便地存儲並且可在硬體中評估多項式。

最後階段49包括使用合適的硬體平臺將校正圖應用到LCD顯示器上。由於高度緊湊的表示，可使用FPGA輕易地應用該圖。FPGA設計基本上由乘法器和加法器組成，所述乘法器和加法器評估用於輸入RGB信號和背光控制的上述函數。未決的專利申請11/649,765描述了一種在FPGA或ASIC中執行的硬體架構100，用於在固定背光設置中應用像素校正。該架構可用於背光圖的評估以及背光控制上像素圖的附加函數相關性。對於在具體實施例(圖6-8)中使用的顯示器，基於系統100的FPGA用於應用校正。該三刺激值XYZ和使用在此描述的方法均勻性校正後在相同電平(192，192，192)下的色度圖表在圖21-22中示出。與圖6和8中的對應圖表相比，均勻性的改善清楚可見。表2中示出了校正以後的統計數據。

最後兩列給出了均勻性和非均勻性中的百分比變化。在校正以後均勻性顯著改善了，輝度從58.73%均勻性上升到91.31%均勻性。這對應著均勻性上升了58%，也就是>1.5X。相等地，非均勻性看起來下降了79%。類似的改進也可從X和Z三刺激量看出，特別地，Z均勻性增加了1.67倍，這是色度均勻性的關鍵。色度座標也示出了非均勻性的較大減少，更重要地，(x_c ,y_c )中的Δ模擬為(%非均勻性X平均值)現在小於0.01，使得感知的色度均勻性橫越顯示器。為了進一步驗證這一點，在感知CIE L*u*v*空間計算距離Δ，其是色彩區別的可感知性測量。1的距離被看作是不可感知的(兩種色彩將看起來是一樣的)，在此，2附近的值被看作是可感知的，雖然應注意，這是大概的。在實踐中，該範圍外的色彩差別可能或可能不能被感知。為了獲得Δ的估計，生成下列“可感知表面”。對於每個像素(假定在(x₀ ,y₀ ))，計算Δ的L*u*v*值和全部其他像素之間的Δ。這些ΔE值，總共WxH(顯示器解析度)，全部平均並分配給像素(x₀ ,y₀ )。對於全部像素，重複該過程，並總計為全部可能像素對組合計算距離。這在(x,y)空間中提供Δ表面，指示像素和其他像素之間的平均可感知色彩距離。校正前後的Δ表面在圖24中示出。示出值為2的平面以作參考。在校正前，多個像素具有接近4的值，在此，在校正以後，全部像素都1。圖24清楚地示出了採用該校正後色彩均勻性的改進。已經使用(39)中的平均度量用於該校正，可預料平均值不會改變。這可通過將表格1和2中的第三列進行比較驗證，這進一步提供了對(50)中的線性類比的支援。

等式(91)的校正的緊湊特性，也就是僅需要存儲係數，意味著任何可以影響均勻性的外部變數都可通過存儲與這些變數相關的特定係數組校正。在圖25中所示的例子，可計算該校正用於不同環境光電平或不同溫度62。當環境光改變時，可將合適的係數組64載入到處理器66且應用到顯示器68。環境光係數組的計算如前所述地精確，其區別僅在於測量值。另一常見外部變數是光源部件的環境溫度，特別是LED回應已知隨著溫度改變。可計算不同校正並將其應用到不同環境溫度。這些校正的計算如上，但是現在在特定監控的溫度作出。

本發明提供了極大改進背光LCD顯示器中亮度和色彩均勻性的準確有效的方法。因為該校正是在顯示器的輸出完成的，也就是觀眾看到的，其校正全部源的非均勻性。通過採用三刺激值，可精確考慮觀察者所感知的均勻性。該具體方法為統一框架中的像素和光源提供校正圖。各個實施例提供了不同的優化，這些優化可用於基於特定標準(如計算速度、校正類型等)使該方法簡單化。

雖然上述描述提供了實施例的例子，應當理解，在不脫離上述實施例的精神和操作原則的情況下，上述實施例的某些特徵和/或功能是可以修改的。因此，以上對本發明的優選實施例的描述的目的是為了舉例說明及描述，本領域技術人員應當瞭解，可在不脫離後附的申請專利範圍所定義的本發明的保護範圍的情況下，對其作出任何修改和變化。

10或11‧‧‧光源

12‧‧‧LED

16‧‧‧光調製器

20‧‧‧直射LED背光

30‧‧‧側光式背光

41‧‧‧物理量

50‧‧‧LCD面板

51‧‧‧參考圖像

52‧‧‧捕獲裝置

54‧‧‧處理單元

56‧‧‧硬體處理器

58‧‧‧輸入圖像生成器

為了更好地理解在此所述的這些實施例和/或相關實施，以及更清楚地顯示它們是怎樣生效的，可參考僅以示例的方式示出的附圖，在這些附圖中示出了至少一個典型實施例和/或相關實施，附圖中：

圖1示出了直射LED照明(1-A)和CCFL照明(1-B)源的LCD面板背光。雖然LED示出為RGB，白LED也可用。對於OLED，背光和顯示面板是一樣的；

圖2示出了兩種類型的LED背光，直射和側光式；

圖3示出了示範性現有技術色彩和亮度校正系統；

圖4示出了本發明中用於色彩和亮度非均勻性校正的步驟；

圖5示出了本發明中色彩和亮度非均勻性校正系統的概視圖；

圖6是在示範性實驗中、在校正前測量的灰電平192的三個刺激值(stimulus value)XYZ的2D等高線圖；

圖7是在示範性實驗中、在校正前測量的灰電平192的像素位置的函數的三個刺激值XYZ的3D等高線圖；

圖8是在示範性實驗中、在校正前測量的灰電平192色度值(xc,yc)的2D等高線圖；

圖9示出了為所述示範性實驗選擇的顯示器上的7×7網格點圖；

圖10是用於純灰、紅、綠和藍電平(Blue level)的、圖9的網格點的測量的三刺激值Y的圖表；

圖11是用於純灰、紅、綠和藍電平的、圖9的網格點的測量的三刺激值X的圖表；

圖12是用於純灰、紅、綠和藍電平的、圖9的網格點的測量的三刺激值Z的圖表；

圖13是作為灰電平192的背光電壓設置的函數的、圖9的測量的三刺激值XYZ的圖表。該電壓值處於歸一化範圍內；

圖14是作為灰電平255(純白色)的背光電壓設置的函數的、圖9的測量的三刺激值XYZ的圖表。該電壓值處於歸一化範圍內；

圖15是作為背光電壓設置和灰電平信號的函數的三刺激值Y(亮度)的3D圖表；

圖16是測量的灰電平和從對應的測量的RGB級的和計算的三刺激值之間的差別(Δ)；

圖17是具有包括的疊加校正的三刺激值Z的圖表；

圖18是用於三刺激值Y(亮度)的計算的像素回應函數的圖表；

圖19是用於灰電平255(純白色)的、用於XYZ三刺激值的計算的背光回應函數的圖表。該電壓值處於歸一化範圍內；

圖20是作為像素位置函數的、用於灰電平192的校正RGB值的3D圖表；每個R、G和B是標示為單獨的平面，其右上方示出有說明；

圖21是作為像素位置函數的、用於灰電平255的校正RGB值的3D圖表；每個R、G和B是標示為單獨的平面，其右上方示出有說明；

圖22是在校正後、測量的灰電平192的三刺激值的2D等高線圖；

圖23是在校正後、測量的灰電平192的色度值(xc,yc)的2D等高線圖；圖24是校正前後、橫跨像素位置計算的、給定可感知的色彩差別測量時的△E*uv值。還示出了具有高於可感知和低於不可感知的值的恒定值“2”表面，在右上方示出了3個表面的說明；以及圖25示出了適合環境光和溫度的存儲校正係數選擇。

應瞭解，為了說明的簡化和清楚，圖中示出的單元並不需要按規定比例繪製。例如，相對其他單元，某些單元的尺寸可能被誇大以使其更加清楚。此外，被認為合適的是，在圖中，附圖標記可重複以指代對應或類似的單元。

Claims (57)

1. 一種用於通過多個光源部件改善液晶顯示器背光的色彩和亮度均勻性的方法，所述方法包括：為全部光源部件設置至少一個公共背光電壓；對於所述至少一個背光電壓設置的每一個，顯示多個參考輸入圖像，所述參考輸入圖像具有對於至少一個信號電平，橫跨所述顯示器的、預定的平臺RGB像素值；在所述顯示器上選定的網格點組測量顯示器均勻性以回應所述多個參考輸入圖像，所述均勻性由至少一個三刺激值、輝度和色度分量表徵；從測量的均勻性數據生成顯示回應函數，所述顯示回應函數為所述顯示器的每個像素的R，G和B分量的回應和；計算像素校正網格數據圖，所述像素校正網格數據圖在每個所述至少一個信號電平產生全部像素的恒定均勻性值；將所述像素校正網格數據圖轉換成一組係數表示的函數形式；和將像素校正函數應用到輸入信號和顯示器，用於全部像素位置和色彩值。
2. 根據申請專利範圍第1所述的方法，其中所述回應函數進一步取決於背光電壓設置，且所述校正網格數據包括應用到背光源部件的背光校正圖。
3. 根據申請專利範圍第2項所述的方法，其中所述像素圖在所述背光校正的應用之後重新生成，且迭代所述背光和像素校正直到獲得所需的均勻度。
4. 根據申請專利範圍第2項所述的方法，其中所述回應函數表示成線性函數。
5. 根據申請專利範圍第2項所述的方法，其中所述背光校正是使用每個光源部件的三刺激點擴散函數(PSF)獲得。
6. 根據申請專利範圍第5項所述的方法，其中所述PSF是作為光源部件的規範提出的。
7. 根據申請專利範圍第5項所述的方法，其中所述PSF是使用數學模型近似取得的。
8. 根據申請專利範圍第5項所述的方法，其中所述PSF是直接測量的。
9. 根據申請專利範圍第1項所述的方法，其中所述參考輸入圖像是僅用於亮度校正的多個純灰電平。
10. 根據申請專利範圍第1項所述的方法，其中每個所述光源部件是發光二極體(LED)。
11. 根據申請專利範圍第1項所述的方法，其中所述光源部件是冷陰極螢光燈(CCFL)管。
12. 根據申請專利範圍第1項所述的方法，其中所述光源部件是鐳射二極體(LD)。
13. 根據申請專利範圍第1項所述的方法，其中所述參考輸入圖像是純紅、純綠和純藍電平的多個電平。
14. 根據申請專利範圍第13項所述的方法，其中所述參考輸入圖像進一步包括多個純灰電平，執行所述多個純灰電平以補償RGB分量的LCD黑電平偏移。
15. 根據申請專利範圍第1項所述的方法，其中使用多項式擬合到測量網格點獲得該顯示器回應函數。
16. 根據申請專利範圍第15項所述的方法，其中所述多項式是三次函數。
17. 根據申請專利範圍第1項所述的方法，其中通過內插所述測量網格點數據獲得所述顯示器回應函數。
18. 根據申請專利範圍第1項所述的方法，其中通過按照冪定律建模所述函數估計所述顯示器回應函數。
19. 根據申請專利範圍第1項所述的方法，其中所述回應函數是擬合到所述測量網格點鄰域的多個局部多項式，這樣所述局部擬合是單調函數。
20. 根據申請專利範圍第15項所述的方法，其中將所述回應函數移立元和按比例縮放以使所述函數單調。
21. 根據申請專利範圍第1項所述的方法，其中所述回應函數的恒定均勻性值是設置成平均測量值的。
22. 根據申請專利範圍第1項所述的方法，其中對於高信號電平，在校正的像素值位於允許的比特範圍之上時，所述回應函數的恒定均勻性值是設置成最小測量值。
23. 根據申請專利範圍第1項所述的方法，其中對於低信號電平，在校正的像素值位於允許的比特範圍之下時，所述回應函數的恒定均勻性值是設置成最大測量值。
24. 根據申請專利範圍第1項所述的方法，其中對於數個像素校正圖，多個所述係數組是對應於數個環境溫度的設置計算和存儲的。
25. 根據申請專利範圍第1項所述的方法，其中對於數個像素校正圖，多個所述係數組是對應於數個環境光的設置計算和存儲的。
26. 一種用於改善背光液晶顯示器的色彩和亮度均勻性的電子系統，其中所述系統包括：由像素陣列組成的顯示器面板，每個所述像素由可控數位RGB值表徵；由多個光源部件組成的背光源面板，每個所述光源部件由可調電壓控制表徵；用於在顯示器上顯示多個參考輸入圖像的圖像生成器單元；用於在顯示器上選定的網格點組測量顯示器均勻性以回應所述多個參考輸入圖像的圖像捕獲和測量單元，所述均勻性由三刺激值、輝度和色度分量中的至少一個表徵；第一處理構件，用於從測量的均勻性數據生成顯示回應函數，並計算像素校正網格數據圖，所述像素校正網格數據圖在每個所述至少一個信號電平產生全部像素的恒定均勻性值；以及第二處理構件，用於將所述像素校正網格數據圖轉換成由一組係數表示的函數形式；和將像素校正函數應用到輸入信號和顯示器，用於全部像素位置和色彩值。
27. 根據申請專利範圍第26項所述的系統，其中所述回應函數還取決於所述背光電壓設置，且所述校正網格數據包括應用於所述背光電壓控制的背光校正。
28. 根據申請專利範圍第26項所述的系統，其中每個所述光源部件是發光二極體(LED)。
29. 根據申請專利範圍第27項所述的系統，其中所述LED部件設置在直射背光架構中。
30. 根據申請專利範圍第27項所述的系統，其中所述LED部件設置在側射式背光架構中。
31. 根據申請專利範圍第26項所述的系統，其中所述光源部件是冷陰極螢光燈(CCFL)管。
32. 根據申請專利範圍第26項所述的系統，其中所述光源部件是鐳射二極體(LD)。
33. 根據申請專利範圍第26項所述的系統，其中所述第一處理構件和第二處理構件是集成到一個處理器中的。
34. 根據申請專利範圍第26項所述的系統，其中所述第一處理構件是在電腦系統上運行的軟體工具。
35. 根據申請專利範圍第26項所述的系統，其中所述第二處理構件集成到顯示器中。
36. 根據申請專利範圍第26項所述的系統，其中所述捕獲設備是二維(2D)照相機。
37. 根據申請專利範圍第26項所述的系統，其中所述捕獲設備是點亮度計。
38. 一種用於改善有機LED顯示器(OLED)的色彩和亮度均勻性的電子系統，所述系統包括：由像素陣列組成的顯示器面板，每個所述像素為OLED部件並由可控數位RGB值表徵；用於在顯示器上顯示多個參考輸入圖像的圖像生成器單元；用於在顯示器上選定的網格點組測量顯示器均勻性以回應所述多個參考輸入圖像的圖像捕獲和測量單元，所述均勻性由至少一個三刺激值、輝度和色度分量表徵；第一處理構件，用於從測量的均勻性數據生成顯示回應函數，並計算像素校正網格數據圖，所述像素校正網格數據圖在每個所述至少一個信號電平產生全部像素的恒定均勻性值；以及第二處理構件，用於將所述像素校正網格數據圖轉換成一組係數表示的函數形式；和將像素校正函數應用到輸入信號和顯示器，用於全部像素位置和色彩值。
39. 根據申請專利範圍第38項所述的系統，其中所述第一處理構件和所述第二處理構件集成在一個顯示器中。
40. 根據申請專利範圍第38項所述的系統，其中所述第二處理構件集成在所述顯示器中。
41. 根據申請專利範圍第38項所述的系統，其中所述捕獲設備是二維(2D)照相機。
42. 根據申請專利範圍第38項所述的系統，其中所述捕獲設備是點亮度計。
43. 一種用於改善有機LED顯示器(OLED)的色彩和亮度均勻性的方法，其中所述方法包括：在顯示器上顯示多個參考輸入圖像，所述參考輸入圖像具有對於至少一個信號電平來說、預定的平臺RGB像素值；在顯示器上選定的網格點組測量顯示器均勻性以回應所述多個參考輸入圖像，所述均勻性由至少一個三刺激值、輝度和色度分量表徵；從測量的均勻性數據生成顯示回應函數，所述顯示回應函數為所述顯示器的每個像素的R，G和B分量的回應和；計算像素校正網格數據圖，所述像素校正網格數據圖在每個所述至少一個信號電平產生全部像素的恒定均勻性值；將所述像素校正網格數據圖轉換成一組係數表示的函數形式；以及將像素校正函數應用到輸入信號和顯示器，用於全部像素位置和色彩值。
44. 根據申請專利範圍第43項所述的方法，其中所述參考輸入圖像僅僅是亮度校正的多個純灰度電平。
45. 根據申請專利範圍第43項所述的方法，其中所述參考輸入圖像是純紅、純綠和純藍電平的多個電平。
46. 根據申請專利範圍第45項所述的方法，其中所述參考輸入圖像進一步包括多個純灰電平，執行所述多個純灰電平以補償RGB分量的LCD黑電平偏移。
47. 根據申請專利範圍第43項所述的方法，其中使用多項式擬合到測量網格點獲得該顯示器回應函數。
48. 根據申請專利範圍第47項所述的方法，其中所述多項式是三次函數。
49. 根據申請專利範圍第43項所述的方法，其中通過內插所述測量網格點數據獲得所述顯示器回應函數。
50. 根據申請專利範圍第43項所述的方法，其中通過按照冪定律建模所述函數估計所述顯示器回應函數。
51. 根據申請專利範圍第43項所述的方法，其中所述回應函數是擬合到所述測量網格點鄰域的多個局部多項式，這樣所述局部擬合是單調函數。
52. 根據申請專利範圍第47項所述的方法，其中將所述回應函數移位元和按比例縮放以使所述函數單調。
53. 根據申請專利範圍第43項所述的方法，其中所述回應函數的恒定均勻性值是設置成平均測量值的。
54. 根據申請專利範圍第43項所述的方法，其中對於高信號電平，在校正的像素值位於允許的比特範圍之上時，所述回應函數的恒定均勻性值是設置成最小測量值。
55. 根據申請專利範圍第43項所述的方法，其中對於低信號電平，在校正的像素值位於允許的比特範圍之下時，所述回應函數的恒定均勻性值是設置成最大測量值。
56. 根據申請專利範圍第43項所述的方法，其中對於數個像素校正圖，多個所述係數組是對應於數個環境溫度的設置計算和存儲的。
57. 根據申請專利範圍第43項所述的方法，其中對於數個像素校正圖，多個所述係數組是對應於數個環境光的設置計算和存儲的。