TW200812402A - Method for automatically detecting and adjusting grayscale/white balance of a display - Google Patents

Description

200812402 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，期传顧 示雜[現出最⑽色練現，並有效解決傳統手動調校 - 灰1¾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 ⑩ Panel，簡稱PDP)及液晶顯示器ttiquid crystal

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 出廠時的每一台顯示器均能達成最佳的色彩表現，即使是 同一廠牌、同一批生產且相同製程的顯示器亦然，因此， 業者在顯示益組裝完成後，一般均會於出貨前，針對每一 σ_示态的灰階白平衡進行調整，目前的作法係以儀器逐 • 一量測顯示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 產的顯示斋均具有正讀的灰階白平衡參數，且能呈現出最 佳的色彩表現。然而，此一手動調校灰階白平衡參數的作 法，不僅耗費時間及人力，手動調校過程中的人為誤差， 亦無法避免地常常造成顯示器的灰階白平衡參數與理想 的灰階白平衡參數間存在一相當大的差距，導致出貨品質 不穩定的問題。 5 200812402 此外，傳統上，業者為節省時間及人力的成本，並加 快灰階白平衡參數的調校速度 ，一般均會先針對每一批出 貨的顯不器中的一台進行灰階白平衡參數的調校作業，並 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，同一批 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’雖節省了大量的時間及人力成本，並加快了顯示器 的灰階白平衡的調校速度，然而，卻因無法兼顧不同顯示 器間存在的色彩特性差異，而犧牲了顯示器的色彩表現， V致僅一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ϋ的前提下，;5$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 開發設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（(：〇1〇1^的]^)的

Grassman 配色定律（Grassman’ s Low of Color Mixture) 中，任意色光皆可以紅、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、藍二原色的色度座標，依色度學的 Grassman配色定律，自動計算出由該等紅、綠、藍三原色 6 200812402 =合成，顯示器上所呈現的白色時所需的混合比例；同 日守’:十算出由該等紅、綠、藍三原色混合成某一目標色溫 :理想白色時所需的混合比例;再對該二混合_進行比 較，亚以其間的比率作為該顯示器的紅、綠、藍三原色的 、及増显值，據以對該顯示器進行調校，使其能呈現出最 佳的色彩表現。 本發明之另一目的，係配合電路與程式設計，自動將 該組增益值寫入該顯示器的一記憶體中，以對該顯示器的 灰階白平衡進行調校，使其能呈現出最佳的色彩表現，以 有效解決傳統手動雛灰階自平觸造成的賴及人力 的浪費問題，且避免因手動調校所導致的人為誤差。 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，做更進一步之認識與瞭解，茲舉實施例 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 色光白可以紅、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以〇. μ， 〇.33)、G(0.29, 0.6)及Β(0·15, 0.06)，再利用 Grassman 配色疋律’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 200812402 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、γ及z係指紅、綠、藍三原色的刺激 值’即其對人眼的刺激能量·· 少 ^ .........................................................(1) 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〜(〜時，其理論三原色將如下 列公式（2)所示： m ywp P ywp ⑵ 二此時，假設該顯示器的紅、、綠、藍三原色分別為从7 )、 AW、Μ’λ) ’根據Gra湖肋配色定律的觀念，由妒 ，何顏色均可恤、綠、藍三原色_當亮纽例調配而 成，故該顯不器的白色色度座標與亮度％ 三原色腎可依下賴⑶，由紅色色= 200812402 ι w與亮度L的理論三原色心《，心及）、綠色色度座標 及亮度L的理論三原色、藍色色度座 標^^Λ)及亮度的理論三原色組合而成·· • 『/々XP’zwp) = \(I”rrp，Zr) + Gp(Xg’L’Zg) + '(j^，j^，Zj.“（3) ，依CIE色系統轉換表，紅色色度座標心(\，λ)與亮度心的 理論三原色Ά‘ζ，)可以下列公式（4)表示：

⑷ ，同理，綠色色度座標及亮度4的理論三原色 心⑷；；）、藍色色度座標及亮度心的理論三原色 Ά，&，ζ〃)可分別以公式（5)及（6)表示如下： SP、

GuK gp， ys ，⑸ ⑹

BpmP，zbH^~，Ybp， yb yb ，由前述公式(3)、（4)、（5)及(6)可知，該顯示器於某色 溫下，其理論三原色的值(A"，心，將分別如下列公式 (7)、（8)及（9)所示： 9 200812402 V _Xr-Yrp .^-Ybp Λ —-十 ； h -- λ yg yb ............... …·...................⑺ .............................. ..................(8) Λ yg yh b …......(9) ’對公式（7)、（8)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rrp、綠色亮 度&、藍色亮度心等所組合而成。

同理，假設在某一目標色溫下理想白色的色度座標與 亮度為％(〜Ά;)，依下列公式（10)，可由紅色色度座標 心與亮度匕的理論三原色心、綠色色度座標 及亮度4的理論三原色、藍色色度座標 心(Α’Λ)及亮度匕的理論三原色組合而成：

^ii^wiyYwiyZwi) = Rp(Xr9Yri9Zr) + Gp(X g^Ygi^g) + ^pi^by^bi^b) .. ^ I ，嗣，再依CIE色系統轉換表，紅色色度座標心與亮 度匕的理論三原色尤；；)可以下列公式（Π)表示： (11)

Rp(XrJri9Zr)^(^y Fr, Λ yr ，同理，綠色色度座標义心Α)及亮度&的理論二原色 ΑΚΑΛ)、藍色色度座標及亮度4的理論三原色 200812402 ' &(H，Za)可分別以下列公式(12)及(13)表示·· (12) (13) ，由前述公式（10)、（11)、（12)及(13)可知，該顯示器於 某目標色溫下理想白色的理論三原色值d,，i^，Zw/)，分另g 如下列公式（14)、（15)及(16)表示： •(14) •(15) _(16) ^ ^ 了 ...................... ^ = ..............···········.......... ,(in)·。 、此％ ’對公式(⑷、（15)及(16)進行解聯立方程式，可 求得該顯示II所呈現_想白色係由多少_的理想的 紅色亮度&、綠色亮度[、聽亮度㈣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 ，當三原色的組成比例過高時，將其組成比例往下降，或 =三原色的組成比例過低時，將其組成比例往上昇，以補 ^顏色超過或不足的雜，使該顯示器能呈現出最佳的色 知表現Θ此，本發明在對該顯示器的三原色進行增益補 200812402 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(^，S，: i，tt ipr 5 Cg 5 Cb )= (17) 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1、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i圖所示，係 利用儀器10對一顯示器的面板11進行量測，量測出該 面板11於10600K色溫下的色偏差為-〇· 002duv，其白色 色度值『九pA’W為(〇·2792, 〇.期，7〇·44)，該儀器1〇將所 昼测到的數據傳送至一運算單元13，進行計算；該運算單 元13將讀取一已知目標色溫9300K的理想白色的色度座 為(0·細，讓9)，同時，分別選取腿視ς規

範的紅、綠、藍三原色的色度座標R(0. 64, 〇. 33HK0H 12 200812402 ‘ 〇·6)及Β(0·15, 0·06)，並將該等數值分別代入公式（7)、 (8)及（9)與公式（14)、（15)及（16)中計算，以求# (4,匕，\)與(匕，心，4)如下： 于 ^ ^) = (0.0562717, 0.1956217, 0.0302066)......... ..........*ββ*β(18) (4,匕，4) = (0.05883〇5, 0.2053955, 0.0287640) ............-...(19) ，嗣，將(匕’ 與(&’匕，4)的數值代入公式（17)，即 _ 可求得用以對该顯不1§的紅、綠、藍三原色進行增益補償 的一組增益值(彳，〜，Q)為d·04547, L_96, 0.95224)，最後，該 運异卓元13再將該組增盈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(vide〇 signai)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 CD卜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 放的該組增盈值’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Π，以使該視訊信號能在該面板 Π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, 1.〇4996, 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㈧ν ^)^換成最大 13 200812402 為1的比例值(匕，心，⑹，並依下列公式⑽）及⑵），將 該比例值(心心，g6)以2的冪次方倍（如27=i28倍）予以放 大成整數·· (g^ ggy —〜―-，—CS Cb [Max(cri cg9 cb) Mca(cr, cg9 c,)9 Max(cr9 Cg9 c,)J...(2〇) (G- ^) = (i28x^, mxgg9 mxgb) ....... 9n ，如此，根據公式（21)所示，增益值(G” Gg，換算成 (127’ 128’ 116)後，再將其寫入至該縮放控制器123内建的該 記憶體1231 t，即自動完成對該顯示器的紅、綠、藍三 原色的調校作業。 嗣，再以該儀器10對該面板u進行檢測，以確認調 校後該面板11的色溫值與色偏差值，其色溫值由原本的 10600K被輕至接近理想的目標色溫值921{)κ，其色偏差 值由原本G. GG2被_整成更接近理想的目標色偏差值 -0.0004 ’參閱第2圖所示的實驗數據可知，利用本發明 的方，確實可計算红聽的正確增紐，並據以調整該 顯不器其輸·更接近於理想的目標色温值及色偏差 值，復由第2圖所示的實驗數據可清楚得知，利用本發明 的方法，進行多次實驗，均能獲致良好的效果。" …據上所述可知’本發明的方法在對出貨前的每一台顯 示裔進行檢測後，可立即計算出 G G) Τ ^出所需的增益值 …4 ’並在完全無需手動調校作業的情形下，自動 14 200812402 將該增益值(Gf，Gg，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η輸出的紅、綠、 藍三原色進行補償，使其呈現出最佳的色彩表現，有效避 免手動調校過程所造成的工時浪費及人為誤差，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 示器的灰階白平衡特性自動進行調校，使得完成檢測及調 校的每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， 該顯示器包括一系統電路板22及一面板21，該系統電路 板22上至少包括一視訊解碼器“I、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 碼益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，量测 出該面板21於某-色溫下的白色色度值，並 將其傳送至-運算單元23後，該運料元23將讀取一已 知的理想色溫的白色色度座標，同時，分別選取 EBU視訊規範的紅、、綠、藍三原色的色度座標 〇· 33)、G(()· 29, G· 6)及職15, 〇·⑹，代入前述公式中 =的—Λ增益值(^，Gi)，並將該組増益 窝入該5己憶體2231中。如此，當視訊信號被 =入至該系統電路板22後，該視訊解碼器221及解 知描器222將依序對其進行解碼及解交錯，並透過該^ 15 200812402 控制器223，依該記憶體2231中所存放的該組增益值，對 該視訊信賴紅、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 不态包括一系統電路板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311， 其中該視訊解碼器奶、解交錯掃描|| 322及縮放控制器 323係依序相連接，該縮放控制器微並與該面板3ι相連 接’當一儀器30對該面板31進行測量，量測出該面板31 於某一色溫下的白色色度值％(&，~，心），並將其傳送至一 運算單元33後，該運算單元33將讀取—已知触想色溫 的白色色度座標W武），同時，分別選取麵視訊規= 的紅、綠、藍三色的色度座標R(〇 64, 〇 33)、G(〇 29, 〇·6) 及B(0.15, G· G6)，代人前述公式中計算’求得所 組增益值(H並將該組增益值((?，寫入該記 憶，311中。如此，當視訊信號被輸入至該系統電路板; 後’该視訊解碼器321及解交錯掃描!| 32 =广及解交錯，並透過該縮放控制器323== 板1(=該^板31中依該記憶體311中所存放的該組增 :二V’':對該視訊信號的紅、綠、藍三原色進行 不貝厂’再將該視sfl信號顯示在該面板31上，人盆 出最佳的色彩表現。 ， 王 16 200812402 社尽贺明刖逃的第一、二及二电> 示器的紅、綠、藍三原色進行補償=例中π以對該顯 路予以完成，惟本發明在實際施細，法’城過硬體電 體電路完成，按凡熟悉該項技藝人亚不侷限於透過硬 設計理念，透過㈣方式喊，麵本㈣在此所== 的保護範圍。此外，本發龍_該儀器檢測 ： 的白色色度座標，即可計算 ,,^顯不器的灰階白平衡的 紅、綠、藍二色增盈值，並透過 m

# π 或軟體方式，對該顯 不斋的紅、綠、藍三原色進行補償，即可使賴示器呈現 出取佳的色彩表現。另，需特別—提者，乃本發明的方法 並不限定所選擇的紅、綠、藍三原色的色度座標為何，按 凡色度空間中任意三點皆可適用，但_般係以選擇該顯示 器呈現色織_的三聽色度_所求得的增益健 為準確。 按以上所述，僅為本發明最佳之一具體實施例，惟 本發明之構造舰並不紐槪，任何熟悉_技藝者在 本發明領軸’可_思及之變化絲飾，t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 200812402 【主要元件符號說明】 儀器...........····ΙΟ、20、30 面板——········〇、21、31 糸統電路板......12、22、32 • 記憶體…··……·1231、2231、311 • 視訊解碼器……12卜22卜321 解交錯掃描器…122、222、322 縮放控制器……123、223、323 Φ 運算單元.........13、23、33 18

Claims (1)

1. 200812402 十、申請專利範圍： 1、一種自動量測及調校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桿 v 及亮度； 又不 • 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，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； 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： ’ 職組增益值寫人賴示器的-記憶體巾，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H的三原色進行增益補償時，係以某目尸 色溫下之理想白色的三原色組成比例作為基準，當該顯: 器所呈現的白色的三原色組成比例高於基準時，以小於i 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i的增益值 I 行補償。 八 4、 如請求項3所述的方法，尚包括： 19 200812402 ' 將該增益值正規化(Normalize)成最大為丨的比例 值，並將該比例值以2的冪次方倍予以放大成整數， 南精確度。 • 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； 一系統電路;f反，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 m 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，雜放㈣H係相與鱗交錯掃描器 及該面板相連接，以接收該解交錯掃描器傳來的視訊信 號，並經縮放處理後，傳送至該面板，該縮放控制器上内 建有一記憶體，該記憶體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1§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、 20 200812402 =原、色的„_組增錄，且__益值寫人至該記憶 够種自動量測及調校顯示11的灰階自平衡的系 、'先，該系統包括： ’、 一顯不器的面板,·

   統電路板，其上設有至少—視訊解碼器、一解交 ，掃一縮放控制器及一記憶體’其中該視訊解石馬器 糸用以接收視訊雜，並對其進行解碼，該解交錯掃描器 糸:，視„凡解碼态相連接，以接收該視訊解碼器傳來的視 ^就並對其進行解交錯，該縮放控制器係分別與該解 交錯掃描ϋ及該面板树接，以接收該解交錯掃描器傳來 的視訊錄’並繩放處理後，傳送面板，該記憶體 係與該驗控树接，用鱗放對該面板的灰階白平 衡的紅、綠、藍三原色進行補伽增益值； 一儀器，係帛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 據該儀器傳來的白色色度座標及亮度，及自—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 配色定律，計算出由該等紅、綠、藍三原色混合 成該顯示ϋ上所呈現的自色_需的混合_及某目標 色溫下壬現理想白色時所需的混合_，並對該二混合比 例進行比較，以其_比率作為該顯示器的紅、綠、藍三 原色的-购益值，且將她增益值寫人至該記憶體。 21 200812402 7、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： ’、 一面板，其上設有至少一記憶體，該記憶體係用以存 放對該面板的紐白平衡的紅、綠、藍三原色進行補償的 增益值； 龜

   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ς 視訊，號，並對其進行解碼’轉交錯掃姆係與該視訊 解碼器相連接’以接㈣視訊解傳來的視訊信號，並 對其進行解交錯，該駭鮮]|§係分職簡交錯掃描器 及該面板相連接，赠㈣解交錯掃描器傳來的視訊_ 號，並經縮放處理後，傳送至該面板； ° -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#單7G ’係分別與該儀器及記憶體相連接，以根 據該儀器傳來的該白色色度座標及亮度，及自一已知色产 空間中所選取的紅、綠、藍三原色的色度座標，依色度學 的Grass_配色定律，計算出由該等紅、綠、藍三原色 =二示器上所呈現的白色時所需的混合比:及某 人白色時所需的混合比例，並對該二混 自:一二：比k ’以其間的比率作為該顯示器的紅、綠、 =原色的—組增益值，且_組增益值寫人至該記憶 22