TWI539433B - 曲面顯示裝置及其伽馬校正方法 - Google Patents

Description

曲面顯示裝置及其伽馬校正方法

本發明係關於曲面顯示，特別係關於一種曲面顯示裝置及其伽馬校正(gamma correction)方法。

隨著液晶顯示裝置的普及，使用各式各樣不同技術的產品也逐漸被提出，其中曲面顯示裝置在現今的市場上已經逐漸被大眾所注意。若給予運作中的曲面顯示裝置整個面一致的控制訊號，應在曲面各區上觀察到同樣的色相(hue)，但實則不必然。以凸面顯示器為例，由於液晶顯示的特性，如果沿曲面中央一帶的某條法線觀察，曲面上離觀察點較近、視角接近0°的部份由於所發光多半直射觀察者，理論上其顯示亮度應較曲面上離觀察點較遠、視角較大的部份為高。(對曲面上某點的視角定義為該點的法線與上述觀察方向的夾角。)儘管如此，實務上卻可發現控制訊號在指示某些色彩時，曲面顯示裝置出現局部色偏，視角接近0°的部份看起來反而暗於視角較大的部份。如第8圖所例示，當依次給予控制訊號，指示由255遞減至0的白平衡(white balance)灰階值時，視角由40°愈接近0°則顯示亮度的衰退速率愈高，曲面各部份亮度在灰階值約180以下是反轉的。

鑑於上述，本發明旨在揭露一種分區驅動的曲面顯示裝置，以及用於此裝置的伽馬校正方法。

所揭露的曲面顯示裝置包含第一區、第二區、第三區以及驅動模組。第一區位於曲面顯示裝置的一側，第三區位於另一側，而第二區位於第一區與第三區之間。一控制訊號指示曲面顯示裝置依據一灰階值顯示。驅動模組用以接收並依據控制訊號，對前述三區分別產生第一、第二以及第三電壓指令，以驅動前述三區。當該灰階值不大於門檻值時，第一與第三電壓指令所指示的電壓絕對值小於第二電壓指令所指示的電壓絕對值。

所揭露的伽馬校正方法用於包含第一區、第二區以及第三區的曲面顯示裝置。第一區位於曲面顯示裝置的一側，第三區位於另一側，而第二區位於第一區與第三區之間。一控制訊號指示曲面顯示裝置依據一灰階值顯示。接收該控制訊號後，伽馬校正方法包含對前述三區分別產生第一、第二以及第三電壓指令以驅動前述三區。當該灰階值不大於門檻值時，第一與第三電壓指令所指示的電壓絕對值小於第二電壓指令所指示的電壓絕對值。

以上關於本發明內容及以下關於實施方式之說明係用以示範與闡明本發明之精神與原理，並提供對本發明之申請專利範圍更進一步之解釋。

1、2、7‧‧‧曲面顯示裝置

104‧‧‧弧邊

104a‧‧‧投影

11、21、71‧‧‧第一區

117、137‧‧‧直邊

12、22、72‧‧‧第二區

125‧‧‧法線

13、23、73‧‧‧第三區

24‧‧‧第四區

25‧‧‧第五區

d ₁-d ₃‧‧‧距離

e‧‧‧觀察點

P‧‧‧觀察平面

x ₁、x ₂‧‧‧軸向

第1圖描繪本發明一實施例中的曲面顯示裝置。

第2圖係第1圖中曲面顯示裝置的剖面圖。

第3圖係本發明一實施例中伽馬校正方法的流程圖。

第4圖係本發明另一實施例中伽馬校正方法的流程圖。

第5圖描繪本發明又一實施例中的曲面顯示裝置。

第6圖係第5圖中曲面顯示裝置的剖面圖。

第7圖描繪本發明再一實施例中的曲面顯示裝置。

第8圖描繪先前技術中曲面顯示裝置的不同視角下顯示亮度與灰階值的關係。

以下在實施方式中敘述本發明之詳細特徵，其內容足以使任何熟習相關技藝者瞭解本發明之技術內容並據以實施，且依據本說明書所揭露之內容、申請專利範圍及圖式，任何熟習相關技藝者可輕易地理解本發明相關之目的及優點。以下實施例係進一步說明本發明之諸面向，但非以任何面向限制本發明之範疇。

請參見第1圖，其描繪本發明一實施例中的曲面顯示裝置。如第1圖所示，曲面顯示裝置1係凸面，包含第一區11、第二區12、第三區13以及驅動模組(未繪示)。具體而言，曲面顯示裝置1平行於軸向x ₁的兩直邊117與137彼此相對且分別毗連曲面顯示裝置1的相對兩側部；第一區11位於其中一側，第三 區13位於其中另一側，而第二區12位於第一區11和第三區13之間。曲面顯示裝置1的一弧邊104投影104a在軸向x ₂上，曲面顯示裝置1的正曲率沿軸向x ₂出現。第1圖中第二區12更毗連第一區11和第三區13，但在其他實施例中第二區12不一定與第一區11或第三區13直接相接。第1圖中軸向與三區11、12、13的分界線平行，但在其他實施例中各區11、12、13的界限可有多種樣態，如呈貝茲曲線(Bézier curve)朝直邊117與137彎曲，唯一般而言不平行於軸向x ₂。

請參見第2圖，其係曲面顯示裝置1沿前述軸向x ₂的剖面圖，因此所示為第一區11、第二區12與第三區13於弧線(如弧邊104)上的相對位置。一般而言第二區12是曲面顯示裝置1的觀察者相對正視的部份，這也意味著通常第二區12位於曲面顯示裝置1的相對中央。具體而言，觀察者或觀察點e所在的平面P平行於第二區12的一個切平面，與該切平面垂直的法線125復與觀察平面P垂直，法線125在切平面與觀察平面P間的長度等同於觀察點e與第二區12的距離d ₂。以曲面顯示裝置1為凸面而言，第一區11和第三區13位於法線125的兩側，也就是觀察者需要以較大視角觀察的部份，因此其上任一點與觀察平面P的距離(如d ₁或d ₃)大於d ₂，或至少大於第二區12與觀察平面P的最小距離。

在其他實施例中，前述相對兩邊117、137亦可以是弧線；前文對各區11、12、13的描述以及下文的伽馬校正方法仍 大體適用。

曲面顯示裝置1的作動請參見第3圖，其係本發明一實施例中伽馬校正方法的流程圖。於步驟S32中，前述驅動模組接收控制訊號。控制訊號可能來自曲面顯示裝置1的一個控制電路或所耦接的任意計算機，用以指示曲面顯示裝置1的至少一畫素顯示某色彩。換句話說，控制訊號指示曲面顯示裝置1的畫素依據一灰階值進行顯示，此灰階值定義在色彩空間的某個維度上，如白平衡下的單純灰階、紅綠藍三原色其中之一以八位元編碼的強度(共255階)或YUV模型下的Y或Y'亮度軸。依據控制訊號，驅動模組於步驟S34中對三區11、12、13以及曲面顯示裝置1上可能存在的其他區域分別產生電壓指令，亦即第一、第二和第三電壓指令。於步驟S38中，三區11、12、13分別為第一、第二和第三電壓指令所驅動。一般而言，電壓指令所指示的電壓絕對值愈高，受驅動的區域愈亮；當曲面顯示裝置1係以電流驅動時，電壓指令也可間接指示電流之強弱。鑑於實務上觀察到的曲面中央與旁側部亮度反轉的情形，本發明主動調整第一、第二和第三電壓指令所指示的電壓相對值，使習知技術中與第二區12以同樣電壓指令驅動反而顯示亮度較高的第一區11和第三區13在本發明中相對為暗；也就是說，第一和第三電壓指令所指示的電壓絕對值小於第二電壓指令所指示者，且在一實施例中需小得足以補償第二區12所損失的顯示亮度，如此一來可以使得三區11、12、13所顯示的亮度相同。

根據本發明之另一實施例，當第一區11和第三區13大小不同時，第一和第三電壓指令所指示的電壓絕對值相異。

根據本發明之又一實施例，當第一區11和第三區13在曲面顯示裝置1上並非對稱，例如第二區12不在曲面的正中央時，第一和第三電壓指令所指示的電壓絕對值相異。

前述主動調整舉例而言至少在控制訊號所指示的灰階值不超過某門檻值時進行。實務上驅動模組可調低第一區11和第三區13的電壓、調高第二區12的電壓或並行兩者。在灰階值超過該門檻值時，一般而言曲面顯示裝置1的顯示表現正常，不需進行伽馬校正，亦即第一、第二和第三電壓指令因應單一控制訊號所指示的電壓絕對值相同。然而在一實施例中為最佳化曲面顯示裝置1，可使第一和第三電壓指令所指示的絕對值即使在灰階值超過門檻值時也小於第二電壓指令所指示者，以更符合觀察者對第二區11在呈色上應較第一區11與第三區13顯著而亮的預期。

當本發明的伽馬校正方法應用於全部的灰階值時，實務上可以查表轉換的方式將電壓絕對值分別對應於第一、第二和第三電壓指令，而不需判斷灰階值是否大於門檻值。舉例而言，驅動模組可耦接有一儲存單元，該儲存單元對三區11、12、13分別保有灰階值與電壓絕對值(或亮度)的關係，驅動模組產生電壓指令時會諮詢儲存單元。或者驅動模組可以電路硬體或軟/韌體動態計算三區11、12、13分別的電壓絕對值。舉例來說，假 設驅動模組以調整第一區11的電壓為主，則依據控制訊號產生第二電壓指令後，第一電壓指令所指示的電壓絕對值即第二電壓指令所指示者乘以介於0與1之間的某個校正係數，且此係數可隨灰階值變化而有不同定義，只要第一區11的顯示亮度在灰階值愈大時係嚴格遞增且小於第二區12的顯示亮度即可。

請配合第1圖與第3圖參見第4圖，其係本發明另一實施例中伽馬校正方法的流程圖。步驟S42與步驟S32類似，然在本實施例中，驅動模組於步驟S43判斷灰階值是否大於門檻值。只在灰階值不超過門檻值時驅動模組方針對各區11、12、13分別產生相異的電壓指令(步驟S44)，使第一和第三電壓指令所指示的電壓絕對值小於第二電壓指令所指示者。步驟S44舉例而言可以查表轉換或動態計算的方式進行。在本實施例中，當灰階值大於門檻值時，驅動模組於步驟S45中對三區11、12、13施加指示相同絕對值的電壓指令。在另一實施例中，驅動模組對灰階值在門檻值以上和以下的兩種情形採用不同的伽馬曲線。承上段例，假設驅動模組以調整第一區11的電壓為主，於步驟S43中，第一區11的顯示亮度或電壓絕對值隨灰階值的變化曲線可能在門檻值處不連續或不可微分。步驟S48與步驟S38類似，為求簡潔在此不再贅述。

請配合第1圖參見第5圖，其描繪本發明又一實施例中的曲面顯示裝置。如第5圖所示，曲面顯示裝置2仍係凸面，包含第一區21、第二區22、第三區23、第四區24、第五區25 以及驅動模組(未繪示)。第一區21於曲面顯示裝置2上的位置類似第一區11於曲面顯示裝置1上的位置，亦即第一區21位於曲面顯示裝置2的一側；第三區23同理。如前所述，第二區12位於第一區11和第三區13之間但不一定毗連第一區11或第三區13。第5圖中第二區22與第一區21間尚有第四區24，與第三區23間尚有第五區25。諸區21至25於弧線(如曲面顯示裝置2的其中一弧邊)上的相對位置請參見第6圖，其係曲面顯示裝置2類似第2圖的剖面圖。一般而言，曲面顯示裝置的曲率愈大便需有愈多的分區，驅動模組分別驅動各區以抑制色偏和保持呈像均勻度；曲面顯示裝置2的曲率即大於曲面顯示裝置1者。在一實施例中，由位於相對中央的第二區往曲面的側部，視角每增加固定度數(如10°)即可劃分一區。

請再次參見第3圖。所示伽馬校正方法應用於曲面顯示裝置2時，於步驟S34中，曲面顯示裝置2的驅動模組更依據控制訊號，對第四區24和第五區25分別產生第四和第五電壓指令。於步驟S38中，更有第四區24和第五區25分別以第四和第五電壓指令所驅動。至少在控制訊號所指示、曲面顯示裝置2據以顯示的灰階值不大於門檻值時，第四電壓指令所指示的電壓絕對值介於第一和第二電壓指令所指示者之間，第五電壓指令所指示的電壓絕對值介於第二和第三電壓指令所指示者之間，而第四區24和第五區25的電壓絕對值或亮度不一定相同，正如第三區23和第一區21可不對稱。具體而言，第二電壓指令所指示的 絕對值大於第四電壓指令所指示者，而第四電壓指令所指示者又大於第一電壓指令所指示者；關於第五電壓指令的不等式同理。

如前文所述，對於各區21至25曲面顯示裝置2的驅動模組可分別且選擇性地進行伽馬校正。所謂「選擇性地」包含兩個面向：其一，部分區域可不進行或施以不同的伽馬校正，如驅動模組以第二區22為主時，只需減少第四區24和第五區25的電壓絕對值，並更大程度地減少第一區21和第三區23的電壓絕對值；其二，當灰階值大於門檻值時(以類似第4圖的步驟S43判斷)可不進行伽馬校正，或灰階值在門檻值以上以下係套用相異的伽馬曲線。

請注意本發明之精神-主動進行伽馬校正，使曲面各區的顯示亮度符合預期-適用於任何曲面與任何預期。請參見第7圖，其描繪本發明再一實施例中的曲面顯示裝置。如第7圖所示，曲面顯示裝置7係凹面，包含第一區71、第二區72、第三區73以及驅動模組(未繪示)。對於一控制訊號，無論門檻值或觀察方向，若預期第一區71較第二區72暗而未校正時第一區71相對為亮或與第二區72同亮，則驅動模組可分別產生第一與第二電壓指令，其中第一電壓指令所指示的電壓絕對值小於第二電壓指令所指示者。對於另一控制訊號，若預期第三區73遠較第二區72亮但實不然，則驅動模組分別產生第二與第三電壓指令時可在前者中指示相對低的電壓絕對值。

綜上所述，對某一控制訊號所指示的任意灰階值， 分區進行伽馬校正並驅動曲面顯示裝置可使其由曲面兩側至相對中央漸亮顯示，從而符合觀察者的預期。伽馬校正可以查表轉換或動態計算實作，各區有對應的一或多條伽馬曲線，並在一些實施例中配合對灰階值是否大於門檻值的判斷。在一實施例中，曲面顯示裝置的分區數與曲率正相關。

雖然本發明以前述之實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。在不脫離本發明之精神和範圍內，所為之更動與潤飾，均屬本發明之專利保護範圍。關於本發明所界定之保護範圍請參考所附之申請專利範圍。

Claims (12)

1. 一種伽馬校正方法，用於一曲面顯示裝置，該曲面顯示裝置包含一第一區、一第二區以及一第三區，該第一區位於該曲面顯示裝置的一側，該第三區位於該曲面顯示裝置的另一側，該第二區位於該第一區與該第三區之間，該伽馬校正方法包含：接收一控制訊號，該控制訊號指示該曲面顯示裝置依據一灰階值顯示；以及依據該控制訊號，對該第一區、該第二區以及該第三區分別產生一第一電壓指令、一第二電壓指令以及一第三電壓指令，以驅動該第一區、該第二區以及該第三區；其中當該灰階值不大於一門檻值時，該第一電壓指令與該第三電壓指令所指示的電壓絕對值小於該第二電壓指令所指示的電壓絕對值。
2. 如請求項1所述的伽馬校正方法，其中與該第二區的一法線垂直的一觀察平面與該第二區的最小距離小於該觀察平面與該第一區或該第三區的距離。
3. 如請求項1所述的伽馬校正方法，其中當該灰階值大於該門檻值時，該第一電壓指令與該第三電壓指令所指示的電壓絕對值不大於該第二電壓指令所指示的電壓絕對值。
4. 如請求項3所述的伽馬校正方法，更包含：判斷該灰階值是否大於該門檻值； 其中當該灰階值大於該門檻值時，該第一電壓指令與該第三電壓指令所指示的電壓絕對值等於該第二電壓指令所指示的電壓絕對值。
5. 如請求項1所述的伽馬校正方法，其中該第一電壓指令所指示的電壓絕對值與該第三電壓指令所指示的電壓絕對值相異。
6. 如請求項1所述的伽馬校正方法，其中該曲面顯示裝置更包含一第四區與一第五區，該第四區位於該第一區與該第二區之間，該第五區位於該第二區與該第三區之間，該伽馬校正方法更包含：依據該控制訊號，對該第四區與該第五區分別產生一第四電壓指令與一第五電壓指令，以驅動該第四區與該第五區；其中當該灰階值不大於該門檻值時，該第四電壓指令與該第五電壓指令所指示的電壓絕對值小於該第二電壓指令所指示的電壓絕對值且大於該第一電壓指令與該第三電壓指令所指示的電壓絕對值。
7. 一種曲面顯示裝置，包含：一第一區，位於該曲面顯示裝置的一側；一第二區；一第三區，位於該曲面顯示裝置的另一側，該第二區位於該第一區與該第三區之間；以及一驅動模組，用以接收並依據一控制訊號，對該第一區、 該第二區以及該第三區分別產生一第一電壓指令、一第二電壓指令以及一第三電壓指令，以驅動該第一區、該第二區以及該第三區；其中該控制訊號指示該曲面顯示裝置依據一灰階值顯示，且當該灰階值不大於一門檻值時，該第一電壓指令與該第三電壓指令所指示的電壓絕對值小於該第二電壓指令所指示的電壓絕對值。
8. 如請求項7所述的曲面顯示裝置，其中與該第二區的一法線垂直的一觀察平面與該第二區的最小距離小於該觀察平面與該第一區或該第三區的距離。
9. 如請求項7所述的曲面顯示裝置，其中當該灰階值大於該門檻值時，該第一電壓指令與該第三電壓指令所指示的電壓絕對值不大於該第二電壓指令所指示的電壓絕對值。
10. 如請求項9所述的曲面顯示裝置，其中該驅動模組更用以判斷該灰階值是否大於該門檻值，且當該灰階值大於該門檻值時，該第一電壓指令與該第三電壓指令所指示的電壓絕對值等於該第二電壓指令所指示的電壓絕對值。
11. 如請求項7所述的曲面顯示裝置，其中該第一電壓指令所指示的電壓絕對值與該第三電壓指令所指示的電壓絕對值相異。
12. 如請求項7所述的曲面顯示裝置，其中該曲面顯示裝置更包含一第四區與一第五區，該第四區位於該第一區與該第二區 之間，該第五區位於該第二區與該第三區之間，該驅動模組更用以依據該控制訊號，對該第四區與該第五區分別產生一第四電壓指令與一第五電壓指令，以驅動該第四區與該第五區，且當該灰階值不大於該門檻值時，該第四電壓指令與該第五電壓指令所指示的電壓絕對值小於該第二電壓指令所指示的電壓絕對值且大於該第一電壓指令與該第三電壓指令所指示的電壓絕對值。