專利名稱：顯示器畫面負載效應的亮度均勻性補償方法及電路的制作方法
技術領域：
本發(fā)明是涉及影像數(shù)據(jù)處理領域，特別是涉及一種顯示器畫面負載效應的亮度均勻性補償方法及電路。
背景技術：
陰極射線管具有畫質優(yōu)異與價格低廉的特點，因而一直是電視機與計算機顯示器的主流，但隨著薄膜晶體管液晶顯示器(TFT LCD)、等離子體顯示器(PDP)等各種平面顯示器(FPD)的相繼問世，在市場上已現(xiàn)疲態(tài)而優(yōu)勢不再。由于各種平面顯示器的積極商品化，相關業(yè)者莫不投入大量人力物力尋求技術突破，或提升生產(chǎn)效率、或提高產(chǎn)品品質，亦或降低成本等等，以期在市場上占有一席之地。所述的平面顯示器，多半是由多數(shù)個的發(fā)光單元(cell)以密集的矩陣形式排列而構成顯示畫面，但對于需要正負極性回路的發(fā)光單元而言，為具有較大的開口率以提升發(fā)光量，在連接各個發(fā)光單元的電極線方面多半采用阻值較高的透明電極，或將電極線作為細長線狀，但細長的導線其電阻值越高，其線電阻的提高，將造成電極線的負載不一的現(xiàn)象更為明顯，從而出現(xiàn)負載量不一的二條顯示線上不同的發(fā)光單元在顯示相同的影像數(shù)據(jù)時，其亮度不一致的狀況為人眼所能辨識。以下謹以等離子體顯示器的工作原理進一步說明所述的亮度不均勻缺陷如圖7所示，公開有一等離子體顯示器的基本架構，主要是于一后玻璃基板70上形成有多數(shù)個的數(shù)據(jù)電極線71(其在后玻璃基板70上的分布狀況請配合參閱圖8B所示A1-An)，并在其上方覆設有一介電層72，該介電層72上形成有多數(shù)個的阻隔壁73，而在相鄰阻隔壁73的相對側壁及對應的介電層72表面分別涂布有不同成分的螢光層74，其可在吸收紫外線UV后發(fā)出不同波長的色光，圖中所示者適為單一個像素的結構示意圖，意即相鄰阻隔壁73間的三道螢光層74在吸收紫外線后分別產(chǎn)生紅綠藍的三原色以構成一像素。
所述等離子體顯示器進一步包含一前玻璃基板80，該前玻璃基板80的下表面依序形成有成對的透明電極81(Transparent Electrode)、金屬電極線X，Y；其中，金屬電極線Y是作掃描線使用，而為了只讓特定的發(fā)光單元發(fā)光，需使連接該發(fā)光單元的橫向金屬電極線Y在掃描期間被掃描到時，該發(fā)光單元在后玻璃基板70上所連接的縱向數(shù)據(jù)電極71要有對應使之與金屬電極線Y產(chǎn)生放電的數(shù)據(jù)信號，以使X、Y電極線下的一介電層82能夠累積適當?shù)恼撾姾桑虼嗽诤罄m(xù)時間寬度較長的發(fā)光維持期間，金屬電極線X、Y上的維持電壓加上正負電荷形成的電壓值大到足以使惰性氣體放電而發(fā)光。反之，在掃描期間，若數(shù)據(jù)電極71上沒有使之與金屬電極線Y產(chǎn)生放電的數(shù)據(jù)信號，則在發(fā)光維持期間的維持電壓值并不足以使惰性氣體放電而不會發(fā)光。又使用透明電極81是為增加開口率與亮度，但其本身為高阻抗，故在其下方設以輔助用的金屬電極線X，Y，以降低電極線電阻，輔助透明電極81引發(fā)放電。另為避免造成發(fā)光的阻礙及亮度降低，金屬電極線X，Y應盡可能纖細，其在前玻璃基板80上的分布狀況請配合參閱圖8A所示，該金屬電極線X1-Xm， Y1-Ym的信號輸入端分別位于相對的兩端上，且二者在顯示范圍內是以適當距離作平行交迭。而在所述透明電極81及金屬電極線X，Y的相對外層則依序為一介電層82及一保護層83。
當前/后玻璃基板80/70相對結合后，即在相對的前/后玻璃基板80/70間充填有惰性氣體。其工作發(fā)光原理則與日光燈非常相似，當一發(fā)光單元所對應的兩金屬電極線X，Y之間形成足夠大的電壓差，則會使充填的惰性氣體放電而產(chǎn)生紫外線，而紫外線則為涂布在相鄰阻隔壁73上的螢光層74所吸收以產(chǎn)生特定波長的色光。
由上述可看出等離子體顯示器的基本工作原理，而此處欲加以探討的是前玻璃基板80的金屬電極線X，Y為擴大發(fā)光單元的開口率而制作成細長狀，但也因而產(chǎn)生較高的線電阻，并衍生許多不良的作用1.由于電極線電阻將使其產(chǎn)生電壓降，而使位于面板中央?yún)^(qū)域的發(fā)光單元的輸入電壓比靠近端點處的發(fā)光單元低；2.對于負載大小不一的電極線而言，負載重者所連接發(fā)光單元的輸入電壓將比負載輕者低。
由于發(fā)光單元的發(fā)光強度一般是與其輸入電壓成正比，所述兩種狀況所呈現(xiàn)的負載效應將對亮度大小相等的輸入信號產(chǎn)生下列影響1.兩端區(qū)域比中央?yún)^(qū)域亮；2.負載不一的二條顯示線在顯示相同的影像數(shù)據(jù)時，會出現(xiàn)亮度不一致的狀況。
解決上述問題固然可由降低電極線電阻或減少消耗電流等方式著手，但當所述二種方式均不可行時，仍須找出可行的解決方案。

發(fā)明內容
本發(fā)明解決的技術問題是本發(fā)明是采用影像處理方法對具有相同影像數(shù)據(jù)的發(fā)光單元進行亮度補償，以解決其因壓降損耗所造成的亮度不均勻現(xiàn)象。
為達成解決上述技術問題本發(fā)明提供一種可有效改善顯示器因電極線線電阻引發(fā)各發(fā)光單元驅動電壓不一而衍生亮度不均勻的補償方法。主要是先計算電極線電阻對于各個發(fā)光單元所產(chǎn)生的電壓降，再以影像處理方式補償發(fā)光單元的發(fā)光量，其具體步驟包括根據(jù)電極線的導線長度、線電阻與電流的關系建立一電壓降分布模型，運算取得電極線任意長度處的壓降關系值；所述壓降值關系值與一預設參考值進行補償運算，以改變輸入至該任意長度處所對應發(fā)光單元(cell)的亮度信號數(shù)據(jù)。
另外，本發(fā)明還提供一種顯示器畫面負載效應的亮度均勻性補償電路，包括一緩沖器，其輸入端是連接亮度信號數(shù)據(jù)Pi，其輸出端則用以產(chǎn)生未做亮度補償前輸入至電極線上任一點k處發(fā)光單元的亮度信號數(shù)據(jù)Pk；
一壓降運算單元，其輸入端分別與所述亮度信號數(shù)據(jù)Pi/Pk連接，并據(jù)以運算產(chǎn)生一關系值Tdk；以及一亮度補償運算單元，其輸入端分別連接所述亮度信號數(shù)據(jù)Pi、壓降運算單元的輸出端及一參考發(fā)光單元的關系值Tdref，其輸出端則用以產(chǎn)生一經(jīng)過補償而送至電極線上任一發(fā)光單元的亮度信號數(shù)據(jù)Pk’。
與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是采用影像處理方法對具有相同影像數(shù)據(jù)的發(fā)光單元進行亮度補償，并且利用所述方法可使電極線不同長度處所對應的不同發(fā)光單元在顯示相同影像數(shù)據(jù)時具有相同的亮度，以達到其因壓降損耗所造成的亮度不均勻現(xiàn)象的均勻性補償?shù)哪康摹?br>

圖1是電極線X，Y上各發(fā)光單元消耗相同電流時的特性曲線圖。
圖2是電極線X，Y各發(fā)光單元的電壓降分布曲線圖。
圖3是電極線X，Y與各連接發(fā)光單元的電路分布模型示意圖。
圖4是本發(fā)明的亮度均勻性補償電路方塊圖。
圖5是本發(fā)明亮度均勻性補償電路中的壓降運算單元方塊圖。
圖6是本發(fā)明亮度均勻性補償電路中的亮度補償運算單元方塊圖。
圖7是公知等離子體顯示器單一像素的構造示意圖。
圖8A是公知等離子體顯示器面板上的X，Y金屬電極線分布示意圖。
圖8B是公知等離子體顯示器面板上的數(shù)據(jù)電極線分布示意圖。
圖號說明10、緩沖器20、壓降運算單元21、下數(shù)計數(shù)器22、23、緩存器24、25、選擇器26、27、乘法器30、亮度補償運算單元 31、對照表32、乘法器33、34、減法器70、后玻璃基板71、數(shù)據(jù)電極線
72、介電層 73、阻隔層74、螢光層 80、前玻璃基板81、透明電極 82、介電層83、保護層具體實施方式

首先為了了解因電極線壓降產(chǎn)生的負載效應，以下仍以等離子體顯示器說明其產(chǎn)生機制由于等離子體顯示器的發(fā)光是因施加至前玻璃基板上金屬電極線X，Y的維持驅動波形(Sustain Pulse)而動作，因此就該電極線X，Y的回路說明負載效應的發(fā)生。
為簡化推導以了解負載效應的形成，故先作以下假設1.電極線X，Y的線電阻為均勻分布。
2.在電極線X，Y放電區(qū)間，電流沿著電極線呈連續(xù)性變化。
依上述假設，若電極線的輸入電流為Ib，而電極線X，Y平行交迭的長度為L，則請配合參閱圖1所示電極線X上的電流Ix(l)＝Ib×(1-l/L)；電極線Y上的電流Iy(l)＝Ib×(l/L)；電極線電阻R(l)＝ρ×l/A；其中，ρ為電極線的電阻系數(shù)，A為電極線截面積，l則為電極線長度，則一極小段的線電阻為dR＝ρ/A×dl，因此，對于電極線上任一點k處的發(fā)光單元而言，其到電極線X，Y兩端點在電極線上因線電阻所產(chǎn)生的電壓降則為Vd=∫0kIxdR+∫kLIydR]]>=ρ/A×Ib×(k-k2/L+L/2)]]>由上式可知，電極線上電壓降最大值是發(fā)生在k＝L/2其值為Vd，max＝ρ/A×Ib×L×3/4電壓降的最小值則發(fā)生k＝0及k＝L處其值為Vd，min＝ρ/A×Ib×L/2假設電極線X，Y兩端點的輸入電壓Vs，則在電極線X，Y重迭線段任意點k處所對應放電區(qū)的電壓差即為VX，Y(k)＝Vs-Vd而由圖2即可看出整個電極線上的電壓降分布狀況。
在了解電極線上存在的電壓降狀況后，再采用影像處理方法對于在發(fā)光單元上產(chǎn)生的壓降損耗進行補償，所謂的影像處理方法，是透過改變輸入至發(fā)光單元的亮度信號數(shù)據(jù)，以補償因壓降所產(chǎn)生的亮度差，欲達成要解決的技術問題的具體作法，首先必須進一步了解電極線上的電壓降分布狀況。
為此，本發(fā)明將電極線X，Y重迭線段與發(fā)光單元連接的線路模型化(如圖3所示)，其中n為面板在水平方向上的發(fā)光單元總數(shù)，由該模型可以得到電極線X，Y上任一點k處所連接發(fā)光單元到電極線兩端點X0，Y0因線電阻所產(chǎn)生的電壓降Vdk=[Σi=2nIiΔR+Σi=3nIiΔR+···+Σi=knIiΔR]+[Σi=1kIiΔR+Σi=1k+1IiΔR+···+Σi=1n-1IiΔR]=[Σj=2kΣi=jnIiΔR+Σj=kn-1Σi=1jIiΔR]]]>其中Ii表示流過第i個發(fā)光單元的電流，ΔR為發(fā)光單元的間所對應電極線上的線電阻，而ΔR=Rx(n-1)]]>經(jīng)整理上式可得Vd1=Σj=1n-1Σi=1jIiΔR]]>Vd2＝Vd1-I1ΔR+(Ib-I1)ΔR＝Vd1+(Ib-2I1)ΔR＝Vd1+S1·ΔRVd3＝Vd2-(I1+I2)ΔR+(Ib-I1-I2)ΔR＝Vd2+(Ib-2I1-2I2)ΔR＝Vd2+S2·ΔR···
Vdk＝Vd(k-1)+Sk-1·ΔR其中Sk＝Sk-1-2Ik，當k1＝Ib，當k＝0而任意點k與端點X0因線電阻上所造成的壓降差為ΔVdk＝Vdk-Vdl=Σi=1k-1SiΔR,1<k<n]]>根據(jù)上述模型，可取得單一顯示線上所有發(fā)光單元的壓降，而如公開所述，本發(fā)明是利用改變亮度信號數(shù)據(jù)以補償因壓降損耗所造成的亮度差，而亮度信號數(shù)據(jù)又與流過發(fā)光單元的電流成正比，故令每條電極線上第k個發(fā)光單元的壓降損耗，與亮度信號數(shù)據(jù)Pi求出一成正比的關系值Tdk，其中Tdk＝a×Vdk，而a為一常數(shù)，將上式乘上a即為a×Vdk＝a×Vd(k-1)+a×Sk-1×ΔRTdk＝Td(k-1)+Uk-1當k＞1=a×Vd1=Σj=1n-1Σi=1ja×IiΔR=Σj=1n-1Σi=1jPi,]]>當k＝1，其中Uk＝a×Sk×ΔR＝a×(Sk-1-2×Ik)×ΔR＝Uk-1-a×2×Ik×ΔR＝Uk-1-2Pkk≥1=aS0ΔR=a×Ib×ΔR=Pb=Σi=1nPi----k=0]]>由上式的推導可知，a×ΔR×Ii＝Pi，即a＝ΔR×Ii＝Pi/Ii，由于亮度信號Pi與流過發(fā)光單元i的電流Ii成線性比例，且ΔR為一常數(shù)，從而a亦為一常數(shù)。
而利用所述關系值Tdk可補償因負載效應所引起的亮度差。
又為使相同顯示數(shù)據(jù)的不同發(fā)光單元具有一致的亮度，故預設一參考發(fā)光單元，并令該參考發(fā)光單元的線電阻壓降為Vdref，對應的關系值為Tdref，其中Tdref＝a×Vdref。
根據(jù)所述的模型與關系式即可據(jù)以對發(fā)光單元因壓降損耗所造成的亮度差進行補償，如圖4所示，是本發(fā)明的一電路方塊圖，其包括有一緩沖器10，于本實施例中由一內存構成，其輸入端連接亮度信號數(shù)據(jù)Pi，其輸出端則為亮度信號數(shù)據(jù)延遲一個水平周期后的輸出Pk；一壓降運算單元20，其輸入端分別與所述亮度信號數(shù)據(jù)Pi/Pk連接，并據(jù)以運算產(chǎn)生上述的關系值Tdk；一亮度補償運算單元30，其輸入端分別連接所述亮度信號數(shù)據(jù)Pk、壓降運算單元20的輸出端及參考發(fā)光單元的關系值Tdref，其輸出端則用以產(chǎn)生一經(jīng)過補償而送至電極線上任一發(fā)光單元的亮度信號數(shù)據(jù)Pk’；其中該壓降運算單元20進一步的電路組成如圖5所示，由一下數(shù)計數(shù)器21、兩緩存器22，23、兩選擇器24，25、兩乘法器26，27、一減法器及數(shù)個加法器所組成，其執(zhí)行的表達式是如下列Tdk＝Td(k-1)+Uk-1，k＞1=Σj=1n-1Σi=1jPi,k=1]]>Uk＝Uk-1-2×Pk,k≥1=Pb=Σi=1nPi,k=0]]>根據(jù)上式以運算出電極線上任一點k處其亮度信號數(shù)據(jù)Pk與壓降Vdk的關系值Tdk。
又所述亮度補償運算單元30的具體架構請參閱圖6所示，包括一對照表(Look Up Table)31、一乘法器32及兩減法器33、34等，用以執(zhí)行下列表達式Pk’＝Pk-α(Pk)×(Tdref-Tdk)其中α(Pk)是可通過面板實驗量測取得，其儲存于對照表31內，作為補償運算的用。
由上述說明可看出本發(fā)明進行亮度均勻補償?shù)木唧w技術內容，舉例而言，如送至同一顯示線上各發(fā)光單元的亮度信號數(shù)據(jù)均為100個灰階單位，因受壓降損耗影響，位于中央的發(fā)光單元其灰階單位可能只有80或90，而運用所述方法將該發(fā)光單元的灰階單位提高至110，如此即可使顯示相同影像數(shù)據(jù)的不同發(fā)光單元具有相同亮度，而達成亮度均勻性補償?shù)哪康摹?br> 又就實施例中所提的等離子體顯示器而言，由于每個發(fā)光單元在其子框(SF，Sub Frame)期間只能顯示一個位的數(shù)據(jù)，故無法如上式般再進行運算處理(因有效位處不足將導致運算的誤差變大)。但整體而言，等離子體顯示器的影像數(shù)據(jù)在分割成各個單一位的數(shù)據(jù)顯像之前，其負載效應仍具有近似于上式的關系，故仍可利用本發(fā)明以改善等離子體顯示器的負載效應。
雖然本發(fā)明已以較佳實施例公開如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉此技藝者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內，當可作些許的更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護范圍當視權利要求所界定者為準。
權利要求
1.一種顯示器畫面負載效應的亮度均勻性補償方法，其特征在于，包括下列步驟根據(jù)電極線的導線長度、線電阻與電流的關系建立一電壓降分布模型，據(jù)以取得電極線任意長度處的壓降；以及利用所述壓降值與一輸入至電極線上所設發(fā)光單元的亮度信號數(shù)據(jù)的正比關系，據(jù)以改變輸入至該任意長度處所對應發(fā)光單元的亮度信號數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權利要求1所述顯示器畫面負載效應的亮度均勻性補償方法，其特征在于，電極線任意長度處的壓降是與輸入至該任意長度處所對應發(fā)光單元的亮度信號數(shù)據(jù)是以正比關系產(chǎn)生一關系值，據(jù)以一預設的參考關系值進行補償運算。
3.根據(jù)權利要求2所述顯示器畫面負載效應的亮度均勻性補償方法，其特征在于，該參考關系值是預設一參考發(fā)光單元，并定出其線電阻壓降后所產(chǎn)生。
4.一種顯示器畫面負載效應的亮度均勻性補償電路，其特征在于，包括一緩沖器，其輸入端是連接亮度信號數(shù)據(jù)Pi，其輸出端則用以產(chǎn)生未做亮度補償前輸入至電極線上任一點k處發(fā)光單元的亮度信號數(shù)據(jù)Pk；一壓降運算單元，其輸入端分別與所述亮度信號數(shù)據(jù)Pi/Pk連接，并據(jù)以運算產(chǎn)生一關系值Tdk；以及一亮度補償運算單元，其輸入端分別連接所述亮度信號數(shù)據(jù)Pi、壓降運算單元的輸出端及一參考發(fā)光單元的關系值Tdref，其輸出端則用以產(chǎn)生一經(jīng)過補償而送至電極線上任一發(fā)光單元的亮度信號數(shù)據(jù)Pk’。
5.根據(jù)權利要求4所述顯示器畫面負載效應的亮度均勻性補償電路，其特征在于，該壓降運算單元執(zhí)行的表達式是如下列Tdk=Td(k-1)+Uk-1,k>1]]>=Σj=1n-1Σi=1jPi,k=1]]>Uk=Uk-1-2×Pk,k≥1]]>=Pb=Σi=1nPi,k=0]]>利用前式供運算出電極線上任一點k處其亮度信號數(shù)據(jù)Pk與壓降Vdk的關系值Tdk。
6.根據(jù)權利要求4所述顯示器畫面負載效應的亮度均勻性補償電路，其特征在于，該亮度補償運算單元是用以執(zhí)行下列表達式Pk’＝Pk-α(Pk)×(Tdref-Tdk)
7.根據(jù)權利要求4或5項所述顯示器畫面負載效應的亮度均勻性補償電路，其特征在于，該α(Pk)值是儲存于一對照表內，作為補償運算的用。
8.根據(jù)權利要求7所述顯示器畫面負載效應的亮度均勻性補償電路，其特征在于，該α(Pk)值是通過面板實驗量測取得。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種顯示器畫面負載效應的亮度均勻性補償方法及電路，是根據(jù)顯示器上電極線的導線長度、線電流與電壓降的關以建立一模型，根據(jù)該模型取得電極線任意長度處的電壓降關系值，再與一預設參考值進行補償運算以改變輸入至該任意長度處所對應發(fā)光單元的亮度信號數(shù)據(jù)，通過使位于電極線不同長度處的不同發(fā)光單元在顯示相同影像數(shù)據(jù)時具有相同的亮度，以達均勻性補償?shù)哪康摹?br> 文檔編號G09G3/20GK1763831SQ200410086449
公開日2006年4月26日 申請日期2004年10月20日 優(yōu)先權日2004年10月20日
發(fā)明者陳清富 申請人:臺朔光電股份有限公司