具有灰度白平衡装置的等离子平面显示器 【技术领域】
本发明涉及一种等离子平面显示器灰度白平衡的转换方法，特别是涉及一种具有灰度白平衡装置的等离子平面显示器。
背景技术
随着计算机软硬件的发展与网际网络的兴起，使得人类的生活产生重大的改变，显示器与网络的普及利用，人们的触角可以无远弗届。更由于多媒体技术的迅速发展，使得使用者对外围之声光设备要求愈来愈高。传统的阴极射线管(Cathode Ray Tube；CRT)类型的显示器，由于体积过于庞大，在现今标榜轻、薄、短、小的时代中，已渐不敷需求。因此，近年来有许多平面显示器技术相继被开发出来，如液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)、等离子平面显示器(Plasma Display Panel，PDP)，以及场发射显示器(FieldEmission Display，FED)，已渐渐成为未来显示器之主流。其中，以等离子平面显示器(PDP)作为全彩显示装置受到极大的注目，其具有大尺寸显示面积，特别有利于应用在大尺寸电视或是户外的显示看板。这是因为PDP具有高画质的显示能力，源自于其具有广视角的光自发射形式，以及高速的响应。而且由于制作程序较为简单，适合于加大尺寸。
在彩色PDP中，通过气体放电产生紫外光(Ultraviolet；UV)，激发萤光体发射出可见光而形成显示效果。根据PDP地放电模式，彩色PDP简单可分为交流型(AC)以及直流型(DC)两类。在交流型PDP中，于电极上覆盖有保护层，这使得交流型PDP具有较长的使用寿命以及较高的显示亮度。因此，在显示效果、发光效率以及使用寿命上，交流型PDP一般较优于直流型PDP。
因为PDP乃利用外加的电压，造成面板内的气体放电产生紫外光，再通过此UV光激发RGB三色萤光粉，如红色(R)、绿色(G)与蓝色(B)，使萤光粉放射出可见光，故气体放电的橘红色光以及RGB三原色萤光粉的色纯度，均会影响PDP模块所表现出的颜色。PDP通过发光单元内壁所涂布的萤光层，将紫外线转换成三种基色的色光。为了获得彩色显示效果，具有良好的白平衡特性就显得非常重要。白平衡特性是由三种基色发光的平衡来决定的。但是，即使利用具有滤波功能的表面过滤层(Surface Filter)，将气体放电的橘红色光过滤掉，并在表面过滤层中作色纯修正，PDP输出的色彩空间仍与美规电视的NTSC(National Television System Committee)规格，欧规电视的EBU(European Broadcasting Union)规格，或信息产品的sRGB(Standard RGB)规格，有着相当的差异，若未经适当的色彩处理，不同的色彩空间显像时，常会出有偏差的色彩问题。在传统的等离子平面显示器中，常发现在画面中的影像画面会有色偏差的现象，尤其是蓝天偏绿，亦或是白云偏黄等现象，尤其是在不同视讯规格地区观赏影片时，更是容易出现肤色偏红或绿，而影响影像的品质。
一般而言，此种问题是由于PDP三原色的发光效率与所需的正确亮度不相符，简而言之，即所谓白平衡异常。为了改善白平衡异常的现象，习知等离子平面显示器，有的利用非对称画素的技术来改善，但是需形成不同大小的放电室(Cell)，且寻址电极(AddressElectrode)的宽度亦需调整，制造工艺的困难程度与成本均因此而增加，且对于非线性的效率衰减并无法克服。而有的等离子平面显示器通过判断显示器负载系数(Display Load Factor)来调整驱动频率的方式改善白平衡异常的现象。但是，其更增加复杂的判断电路与判断法则，更因此而增加电路设计的复杂度与成本。因此，如何提供等离子平面显示器具有合适的灰度白平衡的能力，以降低色彩失真的现象，为平面等离子显示器生产厂商与使用者所殷殷企盼的。
【发明内容】
鉴于上述的发明背景中，传统的等离子平面显示器无法同时解决PDP三原色亮度比例不正确及三原色对灰度变化的衰减效率不相同的非线性关系等问题。因此，使得影像显示时常发生色偏的现象，尤其是蓝天偏绿，亦或是白云偏黄等现象，而影响影像的品质。
本发明的目的之一，是提供一种具有灰度白平衡装置的等离子平面显示器，使影像色偏差的问题降低，且可容易的调整等离子平面显示器的色彩白平衡，以显示出合适的影像画面与色彩。
本发明的另一个目的，是提供一种等离子平面显示器的灰度白平衡控制方法，能有效修正等离子平面显示器输出色彩的灰度白平衡。
根据以上所述的目的，本发明是一种具有灰度白平衡装置的等离子平面显示器。此等离子平面显示器包含数字电路板，显示控制电路，及彩色等离子显示面板。数字电路板，包括灰度白平衡装置，且用来接收影像信号并加以处理。灰度白平衡装置，依据灰度白平衡对照表(Look-up Table)，将影像信号修正为合适的影像色彩灰度值。显示控制电路，接收修正后的影像信号，产生控制信号。彩色等离子显示面板，接收影像信号与控制信号，并显示这些影像信号。
其中上述数字电路板还包括微处理单元，具有依使用者选择信号，调整等离子平面显示器的输出色彩的能力。影像处理单元，用来处理上述影像信号，并经灰度白平衡装置后，传送至显示控制电路。上述数字电路板还包括一轮廓消除技术装置，位于灰度白平衡装置与显示控制电路之间，将影像信号更进一步的使用误差分散法(Error Diffusion)加以处理，使影像信号更为细致。
上述显示控制电路包括扫瞄维持电路，扫瞄驱动集成电路(IntegratedCircuit；IC)，共通维持电路，用来控制彩色等离子显示面板，及数据驱动集成电路，传送影像信号至彩色等离子显示面板。上述数字电路板还包括一时间控制器，用来提供数字电路板与显示控制电路所需的时间信号。
上述灰度白平衡装置的灰度对照表，是由等离子平面显示器的彩色等离子显示面板上直接测量色温(Color Temperature)与色偏差(Color Deviation)，来获得具有三原色灰度值对照的灰度对照表，更可利用曲线拟合(Curve Fitting)技术或线性回归(Linear Regression)技术，获得更高分辨率的灰度对照表。
本发明的另一方面，是一种等离子平面显示器的灰度白平衡控制方法。该控制方法包括，先调整并测量等离子平面显示器在目标色温与色偏差下的三原色的输出灰度，获得一灰度白平衡对照表，通过所提供的影像信号，再利用灰度白平衡对照表，修正影像信号，最后显示这些修正后的影像信号。
上述灰度白平衡控制方法还包括，使用误差分散法将修正后的影像信号加以处理，以使影像信号更为细致。且测量等离子平面显示器的三原色的输出灰度的步骤还包括，先决定一基础颜色，调整基础颜色的灰度值，调整其它颜色的灰度值，测量平面显示器的输出色温与色偏差，判断输出色温与色偏差是否能符合目标值。当输出色温与色偏差不符合目标值，则继续调整其它颜色的灰度值，再测量输出色温与色偏差。当输出的色温与色偏差符合目标值，记录基础颜色的灰度值与其它颜色的灰度值，并再调整基础颜色的灰度值，继续测量，直到完成灰度白平衡对照表。
其中上述灰度白平衡对照表，还包括利用曲线拟合或线性回归，以获得更高分辨率的灰度白平衡对照表。
因此，本发明的具有灰度白平衡装置的等离子平面显示器及等离子平面显示器色彩空间的转换方法，有效的修正了等离子平面显示器的输出色彩灰度值，使用者在观看影片时可大幅降低色偏的现象。
本发明有效的改善了等离子平面显示器的灰度白平衡，使在任何灰度的情况下，均可输出正确的色彩搭配，使本发明具有灰度白平衡装置的等离子平面显示器，能以最适合的色彩发光亮度输出，以呈现最佳的灰度白平衡。以下将结合附图详细、清楚的说明本发明的精神，熟悉本领域的技术人员在了解本发明的较佳实施例后，当可由本发明所教示之技术加以改变及修饰，其并不脱离本发明的精神及范围。
附图简要说明
为让本发明上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，特举较佳实施例，并结合下列附图对本发明进一步说明，其中：
图1为等离子平面显示器亮度与灰度关系示意图；
图2为本发明灰度白平衡对照表建立流程示意图；
图3为本发明红色增益与绿色增益测量值与利用曲线拟合的仿真值的示意图；以及
图4为本发明具有灰度白平衡装置的等离子平面显示器的电路方框示意图。
其中：
110线性关系线
120蓝色的灰度与亮度关系线
130红色的灰度与亮度关系线
140绿色的灰度与亮度关系线
200～208步骤
210红色增益值曲线 220绿色增益值曲线
230红色增益值仿真曲线
240绿色增益值仿真曲线
300PDP模块 310数字电路板
312微处理单元 314影像处理器
316灰度白平衡装置 318时间控制器
319轮廓消除技术装置 322扫瞄维持电路
324扫瞄驱动IC 326数据驱动IC
328共通维持电路 330彩色等离子显示面板
340使用者选择信号 350影像显示信号
360电源
【具体实施方式】
参见图1，为等离子平面显示器亮度与灰度之关系示意图。其中线性关系线110，为亮度与灰度呈现直线关系的示意线。而蓝色灰度与亮度关系线120代表平面等离子显示器的蓝发光组件的灰度值与亮度之间的关系。红色灰度与亮度关系线130则代表平面等离子显示器的红发光组件的灰度值与亮度之间的关系。绿色灰度与亮度关系线140则代表平面等离子显示器的绿发光组件的灰度值与亮度之间的关系。由图中可清楚的发现，蓝色在发光时最接近线性关系线110，而接下来依次为红色与绿色，也就是说，当灰度值改变时，蓝色最能维持灰度值与亮度之间的正比关系，亦即蓝色对灰度变化的衰减效率较小。
因此，若要等离子平面显示器表现出正确的色彩，则必须同时解决PDP三原色亮度比例不正确及三原色对灰度变化的衰减效率不相同的非线性关系等二大问题。本发明利用实际测量不同灰度时，各个颜色之间的关系，并在本发明的等离子平面显示器显示影像时，进行灰度白平衡调整，使得本发明的具有灰度白平衡装置的等离子平面显示器，在显示时能具有最佳的灰度白平衡，而使色彩更为接近画面的原始色彩，以消除色偏的现象。
图2为本发明的灰度白平衡对照表建立流程示意图，以下将依步骤200～208分别介绍如何建立本发明的灰度白平衡对照表。步骤200开始，接着进入步骤201决定一基础颜色，一般而言，基础颜色越接近线性关系将越方便其它颜色增益的计算。因此，可选择蓝色作为基础颜色将最为有利。但本发明并不限定使用蓝色作为基础颜色，亦可选用红色，绿色，或者是一预定的混合颜色均不脱离本发明的精神与范围。
当选定一基础颜色之后，进入步骤202，选择一基础颜色的灰度值。再进入步骤203，调整其它颜色的灰度值。参见表一，为目标色温色偏下的灰度配置测量表。在此先将蓝色选定为基础颜色，然后再选择一灰度值，如B1～Bn，接着调整另外其它颜色的灰度值，如R1～Rn与G1～Gn，以获得最接近于目标色温的R-adjust与G-adjust。
表一 目标色温色偏下的灰度配置测量表 R-adjus t G-adju st B-fixed R-gain G-gain R1 G1 B1 Rg1 Gg1 R2 G2 B2 Rg2 Gg2 R3 G3 B3 Rg3 Gg3 … … … … … … … … … … … … … … … Rn-1 Gn-1 Bn-1 Rgn-1 Ggn-1 Rn Gn Bn Rgn Ggn
一般而言，调整的方法为，固定蓝色灰度值后，调整红色与绿色的灰度值时，以一目标色温为标准，如9300K，接着再使用色彩分析仪器测量三色混合而成的白色色温(Color Temperature)与色偏差(Color Deviation)。当经调整后的红色与绿色均能符合所需的色温与色偏差的要求后，则可决定此时RGB三原色的灰度值。
如图2中的步骤204测量色温与色偏差，并判断是否与目标值相符，例如色温的目标值为9300K而色偏差趋近于零。当色温与色偏差符合目标值时，则进入步骤205，纪录各个颜色的灰度值与计算增益值。如表一中的R-gain与B-gain。若不能符合目标值的要求时，则回到步骤203继续进行其它颜色的灰度值的调整，并再进一步的测量RGB混合后的色温与色偏差是否能符合目标的需求，直到符合要求后，进入步骤205。当步骤205完成后，回到步骤202，继续选择基础颜色的另一灰度值，再调整其它颜色的灰度值，以取得此时的颜色灰度与计算其增益。当这些颜色的灰度值达到预定的数量后，进入步骤206，计算曲线拟合(Curve Fitting)的系数值。本发明利用曲线拟合的方法，可有效的降低实际测量的灰度值的点数，更加速完成灰度对照表的工作。当完成曲线拟合系数的计算，进入步骤207，计算灰度对照表的数值，然后进入步骤208，将这些数值写入本发明的等离子平面显示器的灰度白平衡装置中。
以下将以本发明的一个较佳实施例，更进一步的说明本发明的特征。在此实施例中，虽然以详细的数据与流程，来说明本发明的应用，其目的在于阐述本发明的有效利用方法，并不用来限定本发明的范围。本发明的范围，当以所附权利要求书的保护内容为准。
如表二中所示，其为图2中步骤200至步骤205所测量并计算而得到的灰度值与增益值。
表二 目标色温色偏下的灰度配置测量表 R-adjust G-adjust B-fixed R-gain G-gain 225 198 250 0.900 0.792 203 178 225 0.902 0.791 180 156 200 0.900 0.780 151 128 175 0.863 0.731 130 109 150 0.867 0.727 108 88 125 0.864 0.704 84 67 100 0.840 0.670 63 49 75 0.840 0.653 41 30 50 0.820 0.600 20 15 25 0.800 0.600
其中增益值为各颜色的灰度值除以基础颜色的灰度值。举例而言，第一列中的R-gain＝R-adjust/B-fixed，也就是，225/250＝0.9。同理G-gain＝G-adjust/B-fixed，198/250＝0.792。经取样测量与计算之后，可获得表二中的各项数据。
接下来利用二次曲线拟合方程式，进行曲线拟合系数的计算，例如下述的公式一与公式二。
R-gain＝Ar·(B-fixed)2+Br·(B-fixed)+Cr………(公式一)
G-gain＝Ag·(B-fixed)2+Bg·(B-fixed)+Cg………(公式二)
公式一与公式二，分别为二次曲线方程式，在带入表二的测量值后，通过曲线拟合(Curve Fitting)分析的方法，可分别求得其中的系数Ar，Br，Cr，Ag，Bg及Cg，当然亦可使用线性回归(Linear Regression)等方法进行分析，以获得合适的方程式系数。
参见图3，为本发明的红色增益与绿色增益测量值与利用曲线拟合的仿真值的示意图。如图中所示，红色增益值曲线210，是由测量后计算而得的增益值连接而成的曲线，而红色增益值仿真曲线230则是由公式一计算而得的二次方程式所仿真的增益值连接而成的曲线。相同的，经过测量与计算，再描绘在图中的绿色增益值曲线220与绿色增益值仿真曲线240，也分别表示测量与仿真的增益值。当然本发明并不限定使用二次曲线方程式以进行曲线拟合，本发明当更可利用如高次多项式(High OrderPolynomial)、幂集数(Power Series)、对数函数(Logarithm function)、指数函数(Exponential function)或等等其它形式的关系式来进行曲线拟合。
由基础颜色(蓝色)的灰度值按0～255依序列表，并将由曲线拟合后，计算而得的红色与绿色灰度值填入，可得表三。
表三 相对应之RGB灰度对照表 B 0 1 2 3 4 5……… 250 251 252 253 254 255 R 0 0.8 1.6 2.4 3.2 4.0……… 226.0 227.0 228.0 228.9 229.9 230.9 G 0 0.6 1.1 1 7 2.2 2.8……… 200.3 201.2 202.2 203.1 204.1 205.1
最后再将此灰度对照表烧录至数字电路板中，则本发明的等离子平面显示器在显示不同灰度值的影像画面时，可通过查表得知正确的RGB灰度配置后再输出正确色温、色偏差的影像画面。
因为表三中的灰度值有小数字数，不利于数字电路的处理，故本发明更将此对照表加以放大适当的倍率，例如27＝128倍后，再烧录至数字电路板中，更可提高后续轮廓消除技术(De-Contouring)计算时的精确性。
参见图4为本发明具有灰度白平衡装置的等离子平面显示器的电路方块示意图。如图中所示，本发明的具有灰度白平衡装置的等离子平面显示器的PDP模块300包含有数字电路板310，扫瞄维持电路322，扫瞄驱动IC 324，彩色等离子显示面板330，共通维持电路328，与数据驱动IC 326。其中数字电路板310还包括有微处理单元312，影像处理器314，灰度白平衡装置316，轮廓消除技术装置319与时间控制器318。而扫瞄维持电路322，扫瞄驱动IC 324，彩色等离子显示面板330，共通维持电路328及数据驱动IC 326，构成本发明等离子平面显示器的显示控制电路。微处理单元312接收来自于使用者选择信号340，即可进行手动调整输出色彩，而影像处理器314接收影像显示信号350，例如NTSC或EBU的影像视讯信号，电源360则提供PDP模块300所需的电源。
本发明的具有灰度白平衡装置的等离子平面显示器，由影像处理器314接收影像显示信号350，再通过灰度白平衡装置316，调整为合适的影像白平衡信号，在更进一步透过轮廓消除技术装置319处理后，输送至数据驱动IC 326。最后通过与时间控制器318连接的扫瞄维持电路322，扫瞄驱动IC 324，共通维持电路328的控制，在彩色等离子显示面板330上显示具有最佳白平衡的影像画面。时间控制器318用来提供本发明等离子平面显示器的时间信号。
本发明的具有灰度白平衡装置的等离子平面显示器，更利用轮廓消除技术装置319来进行影像画面的处理，通过误差分散法(Error Diffusion)的处理，可将影像的分辨率更进一步的加强，使影像更细致且色彩更为均匀。由于，本发明直接在PDP模块中，根据PDP模块的色彩显示特性进行白平衡的调整，并进一步利用放大灰度对照表的功能，加强影像的精确性，更利用轮廓消除技术加强影像输出的连续性，因而使画面更为细致，色彩更为均匀。
本发明利用实验实际测量在目标色温及色偏差的数据，建立对照表并写入数字电路中，当PDP欲显示某一灰度时，则查表并使PDP显示出相对应的RGB灰度搭配，如此即可表现出正确无偏差的色彩。因此，本发明可依据PDP的原始色温与目标色温相比之高低、或各色萤光粉对温度之衰减程度、或RGB三色之发光亮度效率、或其它未列举之因素来决定基准颜色。当基准颜色决定后，固定基准颜色的灰度值，测量目标色温及目标色偏差时的另二色灰度值，再通过线性回归或曲线拟合分析的方法，求出增益值与灰度之间的关系。由于对照表为直接以PDP测量结果所建立，故已经包括了发光效率不同、效率衰减非线性，以及任何其它原因所造成的影响，所以本发明将同时解决这些问题所造成的色彩偏差问题。
本发明的灰度对照表，储存于数字影像处理电路的内存中，因此，在等离子平面显示器的材料改变后，将可通过测量与计算后，应用新的灰度对照表于新的材料中。且本发明的灰度白平衡装置，合适于任何具有彩色显示器的显示装置中，均可有效的改善显示器的灰度白平衡的问题。
如熟悉此技术之人员所了解的，以上所述仅为本发明之较佳实施例而已，并非用以限定本发明的申请专利的保护范围；凡其它未脱离本发明所揭示之精神下所完成的等效改变或修饰，均应包含在本发明申请专利的保护范围内。