專利名稱：圖像處理系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一般地，本發(fā)明涉及圖像處理系統(tǒng)。更具體地，涉及使用多線尋址
(MLA)或整體矩陣尋址(TMA)技術(shù)顯示圖像的系統(tǒng)和方法，以及涉 及對通過這些技術(shù)產(chǎn)生的用于顯示的數(shù)據(jù)的后處理技術(shù)。本發(fā)明的實施例 對于驅(qū)動OLED (有機發(fā)光二極管)顯示器特別有用。
背景技術(shù)：
先前描述了如何有利地在驅(qū)動OLED顯示器中采用具體使用非負(fù)矩 陣因數(shù)分解(NMF)的多線尋址(MLA)和整體矩陣尋址(TMA)的技 術(shù)(參見一并引入作為參考的國際申請PCT/GB2005/050219)?，F(xiàn)描述對 這些技術(shù)的進一步改進，其中， 一般來說，采用多幀組用于降低噪聲和改 進圖像質(zhì)量。在GB2327798A; EP 0953956A; US 6108122中描述了現(xiàn)有技 術(shù)。
多線尋址和整體矩陣尋址
為了便于理解本發(fā)明的實施例，首先回顧多線尋址(MLA)技術(shù)，該 技術(shù)的優(yōu)選特定情況包括整體矩陣尋址(TMA)技術(shù)。優(yōu)選地，采用這些 技術(shù)用于無源矩陣OLED顯示器，即針對每個像素(或彩色子像素)不包 括存儲器元件并因此必須不斷刷新的顯示器。在該說明書中，OLED顯示 器包括使用聚合物、所謂的小分子(例如US4，539，507)、樹狀高分子、以 及有機金屬材料制成的顯示器；該顯示器可以是單色的或彩色的。
在傳統(tǒng)的無源矩陣顯示器中，逐條線地驅(qū)動顯示器，因而針對每條線 路需要高位驅(qū)動器(因為僅被照亮幀時段的一部分)。MLA技術(shù)一次驅(qū)動 多條線，以及在TMA技術(shù)中同時驅(qū)動所有的線，并根據(jù)當(dāng)在觀察者的眼 中整合時給出所期望的圖像的印象的多個連續(xù)顯示的子幀構(gòu)建圖像。在多 個線掃描時段上構(gòu)建每行(每條線)所需的發(fā)光輪廓、而不是將其構(gòu)建為在單個線掃描時段中的脈沖。因而，可以減小每個線掃描時段中的像素驅(qū) 動，因而由于降低驅(qū)動電壓和減少電容損耗而延長顯示器的使用壽命和/ 或減少功耗。這是因為OLED的壽命隨著像素驅(qū)動(亮度)減少至典型
地1到2次冪，但是為了給觀察者提供相同的視亮度(apparentbrightness) 而必須驅(qū)動像素的時間長度僅實際上隨著減小的像素驅(qū)動而線性增加。有 利的程度部分取決于共同驅(qū)動的線路組之間的相關(guān)性。
圖la示出了用于一次驅(qū)動一行的傳統(tǒng)驅(qū)動方案的行G、列F和圖像X 矩陣。圖lb示出了用于多線尋址方案的行、列和圖像矩陣。圖lc和ld 示出了針對所顯示圖像的典型像素的幀時段內(nèi)的像素亮度，或等同于對像 素驅(qū)動，示出了通過多線尋址獲得的峰值像素驅(qū)動的減小。
問題在于確定針對子幀的行和列驅(qū)動信號的組，使得子幀組逼近所期 望的圖像。先前在國際專利申請?zhí)朑B2005/050167-9中描述了對該問題的 解決方案(所有三個申請一并引入作為參考)。優(yōu)選技術(shù)采用描述了所期 望圖像的矩陣的非負(fù)矩陣因數(shù)分解。因數(shù)矩陣(由于OLED顯示器元件提 供正(或零)發(fā)光，所以因數(shù)矩陣的元素為正)最佳地定義了針對子幀的 行和列驅(qū)動信號。之后在可以操作本發(fā)明的實施例的上下文中描述了一個 優(yōu)選的NMF技術(shù)，盡管也可以采用其它技術(shù)。
參照圖la，首先描述整體OLED顯示器系統(tǒng)100，該系統(tǒng)將實現(xiàn)本發(fā)
明實施例的顯示器驅(qū)動數(shù)據(jù)處理器150結(jié)合在硬件(優(yōu)選)、軟件或兩者 妙a由
5口 口亇o
在圖2a中，無源矩陣OLED顯示器120具有行驅(qū)動器電路112驅(qū)動 的行電極124以及列驅(qū)動器110驅(qū)動的列電極128。這些行和列驅(qū)動器詳 示于圖lb中。列驅(qū)動器110具有用于設(shè)置列電極的一個或多個的電流驅(qū) 動的列數(shù)據(jù)輸入109;類似地，行驅(qū)動器電路112具有用于設(shè)置行的兩個 或更多個的電流驅(qū)動比率的行數(shù)據(jù)輸入111。優(yōu)選地，輸入109和111是 易于接口的數(shù)字輸入；優(yōu)選地，列數(shù)據(jù)輸入109針對顯示器120的所有U 列設(shè)置電流驅(qū)動。
在可以是串行或并行的數(shù)據(jù)和控制總線102上提供用于顯示的數(shù)據(jù)。 總線102向幀存儲器103提供輸入，該存儲器存儲針對顯示器的每個像素 的亮度數(shù)據(jù)，或者在彩色顯示器中存儲針對每個子像素的亮度信息(該信
6度和色度信號或其它)。存儲在幀
存儲器103中的數(shù)據(jù)確定針對顯示器的每個像素(或子像素)的所期望的 視亮度，并可以通過顯示器驅(qū)動數(shù)據(jù)處理器150經(jīng)由第二讀取總線105讀 取該信息。顯示器驅(qū)動數(shù)據(jù)處理器150優(yōu)選地執(zhí)行輸入數(shù)據(jù)預(yù)處理、NMF、 以及后處理。
圖2b示出了適合驅(qū)動具有因數(shù)分解圖像矩陣的顯示器的行和列驅(qū)動 器。列驅(qū)動器110包括一起匯集成組、并具有用于將電流設(shè)置給每個列電 極的可變參考電流Iref的一組可調(diào)整實質(zhì)恒定的電流源。該參考電流通過 針對從NMF因數(shù)矩陣的行導(dǎo)出的每個列的不同值進行脈沖寬度調(diào)制。 OLED具有二次伏安相關(guān)性，限制了對行和列驅(qū)動變量的獨立控制。由于 PWM允許列和行驅(qū)動變量互相去耦，所以PWM是有用的。
利用PWM驅(qū)動，可以通過隨機地高頻振動(dither) PWM周期的開 始來降低峰值電流，而不是總是將周期中的"開"(on)部分作為PWM周 期的開始。在關(guān)閉時間大于50%的情況下，通過在可用時段的結(jié)束處使"開 啟"部分的定時開始一半的PWM周期，可以取得具有較低復(fù)雜度的類似 益處。潛在地，這可以將峰值行驅(qū)動電流降低50%。
行驅(qū)動器112包括可編程的電流鏡像，優(yōu)選地，顯示器的每行(或針 對同時被驅(qū)動行塊的每行)有一個輸出。從NMF因數(shù)矩陣的列得到行驅(qū) 動信號，并且行驅(qū)動器112針對每行分布總列電流，從而針對行的電流在 比率控制輸入(R)設(shè)置的比率中?？梢栽谏暾埲说腜CT申請 GB2005/010168 (—并引入作為參考)中找到適合的驅(qū)動器的其它細(xì)節(jié)。 由于(在該設(shè)置中)通過行驅(qū)動器有效地將行信號標(biāo)準(zhǔn)化，所以在后處理 中調(diào)整列驅(qū)動參考電流和/或子幀時間進行補償。
本發(fā)明的實施例針對該后處理的方面。例如，后處理也可調(diào)整與子幀 中最亮像素的亮度成正比的每個子幀的持續(xù)時間，從而通過增加的持續(xù)時 間以及增大的驅(qū)動(因而延長了像素壽命)取得高亮度?？梢哉{(diào)整相對子 幀持續(xù)時間(按比例)，從而保持所期望的整體幀速率。
從GB2005/010168摘取的圖2c和2d示出行驅(qū)動器。
在圖2c的示例中，采用具有所謂的貝塔助手(Q5)的雙極電流鏡像。 VI是典型地3V左右的電源，以及數(shù)字可控的電流源215、 217， 11和12
7定義了 Ql和Q2的集電極中的電流比。兩個線路252、 254的電流是II 比12的比率，并以該比率在兩個所選行之間劃分給定總列電流。提供兩個 行電極多路復(fù)用器256a、b以允許對提供參考電流的一個行電極和提供"輸 出"電流(電流宿)的另一個行電極的選擇。通過提供虛線258內(nèi)的電路 的重復(fù)實現(xiàn)，可以將該電路擴展至隨意數(shù)量的鏡像行。
在圖2d的可選示例中，每個行具有與圖2c中的虛線258內(nèi)的電路相 對應(yīng)的電路，即具有電流鏡像輸出級，然后一個或多個行選擇器將這些電 流鏡像輸出級中所選的電流鏡像輸出級與一個或多個相應(yīng)的可編程參考 電流源(源或宿)連接。另一個選擇器選擇要用作電流鏡像的參考輸入的 行。此外，盡管只示出了兩個同時驅(qū)動的行，但是可以理解，易于擴展電 路以給定的電流率同時驅(qū)動任何數(shù)量的行。
在優(yōu)選的TMA行驅(qū)動器中，不采用所示出的輸出行選擇，相反，針 對顯示器的每個同時驅(qū)動的行提供單獨的電流鏡像輸出。
現(xiàn)描述一個優(yōu)選的NMF計算
通過具有元素V,y的矩陣V給出輸入圖像，R表示電流行矩陣，C表 示電流列矩陣，Q表示V和R.C之間的殘余誤差，p表示子幀的數(shù)量， mirage表示平均值，以及gawwa表示可選的伽馬修正函數(shù)。
變量初始化為如下
av - average(gamraa(Vxy) Qw -gamma(Vw)-av
然后針對p=7至總子幀數(shù)，NMF系統(tǒng)的實施例執(zhí)行下列計算 贈
Q =Q +R C ^"對每個x,〃少
乂xy 乂xy py x伊
砂一 Ww + *cxpcM, 伊對每,少
8薪萃至微(P"+l) 變量Was防止被0除，以及R和C的值向該值逼近?？梢酝ㄟ^/m'te/i C X權(quán)重X列數(shù)確定Z)/氾的值，其中列數(shù)是jc,以及例如，權(quán)重在64至128 之間。
一般來說，上述計算可以以最小二乘法擬合為特征。由于通常將行R 和列C矩陣初始化，所以矩陣Q起初以目標(biāo)矩陣的形式開始，從而它們 所有的元素都相同，并且等于平均值z'mWa/Z C。然而，從那時起，矩陣Q 表示圖像和組合子幀的結(jié)果之間的余量差一理想地Q=0。這樣， 一般來說， 該過程通過添加針對子幀p的基值(contribution)開始，然后針對每行找 出最佳列值，之后針對每列找出最佳行值。然后從Q中減去更新的行和列 值，該過程繼續(xù)至下一個子幀。典型地，執(zhí)行多次重復(fù)(例如1到100次)， 從而針對子幀組的R和C向最佳擬合收斂。所采用的子幀數(shù)p是經(jīng)驗選擇， 但可以是例如1到1000之間。
在圖le中示意性地示出將Q因數(shù)分解為行和列因數(shù)矩陣R和C。圖 lf示意性地示出使用來自行和列因數(shù)矩陣R和C的子幀數(shù)據(jù)驅(qū)動具有一 個時間子幀的顯示器。足夠快速地顯示子幀，從而它們在觀察者的眼中組 合以給出所期望顯示圖像的印象。
在該說明書中，技術(shù)人員將理解對行和列的參考是可互換的，以及例 如在以上方程系統(tǒng)中，處理確定更新的Rp,和C^值的順序可以交換。
在上述方程集中，優(yōu)選地釆用所有整數(shù)運算，以及優(yōu)選地R和C值包 括8位值以及Q包括帶符號的16位值。然后，盡管R和C的值的確定可 以涉及舍入，但是由于Q利用所舍入的值進行更新(以及R和C的值的 積不能比Q內(nèi)所容納的最大值大)，所以在Q中不存在舍入誤差。上述過 程可以直接應(yīng)用到彩色顯示器的像素中(以下將詳細(xì)描述)?？蛇x地，因 為眼睛對不完全的黑色不成比例的敏感，可以采用權(quán)重W矩陣以將低亮 度值中的誤差加權(quán)為較高。因為眼睛對綠色誤差不成比例的敏感，可以應(yīng) 用類似加權(quán)以增加在綠色通路中誤差的權(quán)重?；谏鲜鯪MF過程的針對顯示驅(qū)動器系統(tǒng)的實際實施方式的典型參
數(shù)組可以具有每秒25幀的所期望的幀速率，每幀包括具有例如160子幀 的過程的20次重復(fù)?？梢栽诶鏒SP (數(shù)字信號處理器)上以軟件實現(xiàn) NMF過程，但是也描述了實現(xiàn)本過程更便宜、更低功率實施方式的硬件 結(jié)構(gòu)(一并引入作為參考的2006年3月23日提交的英國專利申請?zhí)?0605748.3)。
圖3示出了 OLED顯示驅(qū)動器系統(tǒng)300的另一示例的框圖。圖3的系 統(tǒng)包括非負(fù)矩陣因數(shù)分解系統(tǒng)310，用于如上所述在DSP上或以硬件執(zhí)行 NMF。 NMF系統(tǒng)包括加載目標(biāo)圖像數(shù)據(jù)的NMF處理器304，所述處理器 304與行306和列308存儲器塊耦合，用于存儲因數(shù)矩陣R和C。系統(tǒng)300 接收可以是單色或彩色視頻數(shù)據(jù)的輸入圖像數(shù)據(jù)，且執(zhí)行可選預(yù)處理302 用于例如伽馬修正。將系統(tǒng)310的NMF輸出提供至后處理器312用于實 現(xiàn)以后描述的本發(fā)明的實施例。然后將數(shù)據(jù)傳輸至與顯示存儲器316耦合 的控制器314，并傳輸至行318和列320驅(qū)動器用于驅(qū)動OLED顯示器322。

發(fā)明內(nèi)容
一般來說，將描述用于修改各個子幀的顯示時段以使TMA驅(qū)動的優(yōu) 勢最優(yōu)化的系統(tǒng)和方法。實施例提供減小的峰值和典型的亮度、更有效地 操作、增加的壽命和/或減小的驅(qū)動電流。更一般地，實施例便于像素亮度 和峰值驅(qū)動電流之間精心設(shè)計的折衷。
根據(jù)本發(fā)明，因而提供一種使用多個時間子幀驅(qū)動電致發(fā)光顯示器以 顯示圖像的方法，針對所述子幀的數(shù)據(jù)包括用于驅(qū)動所述顯示器的相應(yīng)的 第一和第二軸的第一組驅(qū)動值(R; C)和第二組驅(qū)動值(C; R)，所述子 幀具有相關(guān)聯(lián)的子幀顯示時間，所述方法包括響應(yīng)于所述子幀的所述驅(qū) 動值的一個或多個，確定所顯示的子幀的所述子幀顯示時間；以及驅(qū)動所 述顯示器以將所述時間子幀顯示相應(yīng)的所述子幀顯示時間。
在該方法的實施例中，通過根據(jù)一個或多個針對子幀的驅(qū)動值修改子 幀的顯示時間，可以使一個或多個驅(qū)動參數(shù)優(yōu)化。例如，通過與子幀中最 亮像素的亮度成正比調(diào)整(延長)子幀顯示時間，可以減小針對像素的最 大驅(qū)動(較長的顯示時間補償減小的驅(qū)動以給出相同的視亮度)，從而增加顯示器使用壽命。
在一些優(yōu)選的實施例中，針對顯示器軸之一采用脈沖寬度調(diào)制
(PWM)驅(qū)動。在這種情況下，通過調(diào)整針對PWM驅(qū)動的時鐘周期，可
以調(diào)整子幀的持續(xù)時間，這具有減少舍入誤差的優(yōu)點。更具體地，將時鐘 延展以至針對相關(guān)子幀在該軸上的實際最大驅(qū)動值，而不是至該軸上的最
大可能驅(qū)動值(例如255)。
在另一個優(yōu)化中，可以通過與相關(guān)軸上的最大驅(qū)動(更具體地，針對 顯示器的行列的最大驅(qū)動)成正比地調(diào)整顯示時間，將針對顯示器的一個 或其它的驅(qū)動最小化。在另一個優(yōu)化中，可以與子幀整體驅(qū)動成正比地調(diào) 整子幀的顯示時間，例如使來自電源的整體驅(qū)動電流最小化。此外或可選 地，可以選擇子幀的顯示時間以優(yōu)化這些顯示器參數(shù)的一個或多個與例如 參數(shù)的線性或冪縮放(power scaling)的組合。
可以理解，可以單獨針對完整的圖像、或(實施例中)圖像的空間部 分或子部分、或一個或多個彩色平面，或者針對其組合采用該技術(shù)。
事實上就該技術(shù)的應(yīng)用而言，子幀顯示的順序并不重要。
在一些優(yōu)選地實施例中，顯示驅(qū)動包括電流驅(qū)動。因而，例如顯示器 的一個軸(例如列軸)可以具有電流驅(qū)動(源或宿)，以及顯示器的另一 個軸(例如行軸)可以具有比率驅(qū)動，以根據(jù)針對第二顯示軸的驅(qū)動值確 定的比率(針對每行)在第一軸上劃分整體驅(qū)動。在一些優(yōu)選的實施例中， 不具有比例驅(qū)動的軸具有脈沖寬度調(diào)制驅(qū)動。由于這允許針對顯示器的第 一和第二軸的驅(qū)動有效地彼此去耦合，所以這對OLED顯示器尤其有效。
如上所述，在采用PWM驅(qū)動的情況下，針對子幀的參考驅(qū)動(電流) 可以與子幀的持續(xù)時間成反比。優(yōu)選地，應(yīng)用縮放(scaling),使得針對顯 示器的實際驅(qū)動信號在控制范圍之內(nèi)，通常在顯示器和驅(qū)動器電路的響應(yīng) 是相對線性并精確可控的范圍之內(nèi)。在采用針對顯示器的一個軸的PWM 驅(qū)動的方法的實施例中，根據(jù)最大驅(qū)動值調(diào)整PWM驅(qū)動的時鐘是有優(yōu)勢 的，從而當(dāng)對驅(qū)動值定時時，計數(shù)器計數(shù)至該最大值(而不是，例如，保 持時鐘不變且計數(shù)至針對驅(qū)動的最大可能值)。優(yōu)選地，通過左移位縮放 針對其它軸的驅(qū)動值，從而設(shè)置最大值的最高有效位(MSB)(邏輯"1"， 假設(shè)通常慣例)。
ii在采用PWM控制的方法的一些優(yōu)選實施例中，利用至少12位分辨
率定義PWM時鐘周期。優(yōu)選地，利用至少10位分辨率定義參考值(電流)。
在一些特別優(yōu)選實施例中，該方法還包括例如沿著引言中所描述的線 路對輸入圖像數(shù)據(jù)定義的目標(biāo)矩陣進行因數(shù)分解。典型地，在因數(shù)分解之 前預(yù)處理圖像數(shù)據(jù)，例如以應(yīng)用伽馬修正，并可選地用于其它調(diào)整。如前 所述，優(yōu)選地產(chǎn)生第一和第二因數(shù)矩陣，當(dāng)乘在一起時逼近目標(biāo)矩陣。這 些中的一個描述了第一組驅(qū)動值(針對第一顯示軸)或每個子幀，以及另 一個描述了針對每個子幀的第二組驅(qū)動值(針對顯示器的第二軸)。
該方法的實施例尤其適合驅(qū)動OLED顯示器。典型的顯示器具有可選 的不同顏色的多個像素，每個像素可通過行電極和列電極進行尋址。優(yōu)選 地，顯示器包括無源矩陣顯示器。
然而，該方法以及描述的顯示驅(qū)動器以及系統(tǒng)的應(yīng)用不限于OLED顯 示器但是也可應(yīng)用于例如無機LED顯示器、等離子顯示器、真空熒光顯 示器以及諸如iFire⑥顯示器的厚和薄膜電致發(fā)光顯示器。顯示器可以是彩 色或單色的。
本發(fā)明還提供用于電致發(fā)光顯示器(特別用于OLED顯示器)的驅(qū)動 器，包括用于實現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的方法的裝置。
因而，本發(fā)明還提供一種用于處理數(shù)據(jù)的顯示驅(qū)動器數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)， 用于使用多個時間子幀驅(qū)動電致發(fā)光顯示器以顯示圖像，針對所述子幀的 數(shù)據(jù)包括用于驅(qū)動所述顯示器的相應(yīng)的第一和第二軸的第一組驅(qū)動值(R; C)和第二組驅(qū)動值(C; R)，所述子幀具有相關(guān)聯(lián)的子幀顯示時間，所 述系統(tǒng)包括用于響應(yīng)于所述子幀的所述驅(qū)動值的一個或多個，確定所顯 示的子幀的所述子幀顯示時間的裝置。
在另一方面，本發(fā)明提供一種顯示驅(qū)動器，用于利用定義了從圖像數(shù) 據(jù)的非負(fù)矩陣因數(shù)分解(NMF)導(dǎo)出的多個時間子幀的數(shù)據(jù)來驅(qū)動電致發(fā) 光顯示器，當(dāng)被顯示時，所述子幀組合以給出所述圖像數(shù)據(jù)定義的圖像印 象，所述顯示驅(qū)動器包括數(shù)據(jù)輸入；多個行驅(qū)動器，用于驅(qū)動所述顯示 器的行；多個列驅(qū)動器，用于驅(qū)動所述顯示器的列；以及定時控制系統(tǒng)， 用于響應(yīng)于針對所述行驅(qū)動器的行驅(qū)動數(shù)據(jù)和所述列驅(qū)動器的列驅(qū)動數(shù)
12據(jù)中的一個或多個，來控制所述子幀顯示器的定時。
本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，將顯示器的一個軸標(biāo)為行軸和將另一個軸標(biāo) 為列軸是任意的，并且如果驅(qū)動顯示器的"行"連接，則"列驅(qū)動器"可 以成為行驅(qū)動器，反之亦然。同樣地，在電流驅(qū)動的情況下，驅(qū)動器可以 實現(xiàn)電流源或電流宿，并如前所述，在一些優(yōu)選實施例中，驅(qū)動器之一提 供按比例的電流驅(qū)動。
本發(fā)明還提供處理器控制代碼以實現(xiàn)上述方法(例如在通用計算機系
統(tǒng)上或數(shù)字信號處理器(DSP)上)?？梢栽谥T如磁盤、CD-或DVD-ROM 的載體上，在諸如只讀存儲器(固件)的可編程存儲器上，或在諸如光或 電信號載波的數(shù)據(jù)載波上提供該代碼。實現(xiàn)本發(fā)明實施例的代碼(和/或數(shù) 據(jù))可以包括諸如C的傳統(tǒng)編程語言(解譯或編譯)的源、對象或匯編碼。 也可在例如FPGA(現(xiàn)場可編程門陣列)上或在ASIC(特定用途組成電路) 中實現(xiàn)上述方法。因而，該代碼也可包括用于設(shè)置或控制ASIC或FPGA 的代碼、或用于諸如Verilog (商標(biāo))、VHDL (極高速組成電路硬件描述 語言)的硬件描述語言的代碼、或RTL代碼或系統(tǒng)C。典型地，使用諸如 RTL (寄存器傳輸?shù)燃壌a)的代碼或在更高級地，使用諸如C的語言， 描述專用硬件。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解可以在互相通信的多個耦合組件之 間分布這種代碼和/或數(shù)據(jù)。


參考附圖，僅結(jié)合示例，現(xiàn)將進一步描述本發(fā)明的這些和其它方面， 其中
圖la至lf示出分別用于傳統(tǒng)驅(qū)動方案和多線尋址驅(qū)動方案的行、列 以及圖像矩陣，以及幀時段上針對典型像素的相應(yīng)亮度曲線，將目標(biāo)矩陣 因數(shù)分解為行和列因數(shù)矩陣，并使用來自行和列因數(shù)矩陣的子幀數(shù)據(jù)驅(qū)動 具有一個時間子幀的顯示器；
圖2a至2d分別示出OLED顯示器和包括根據(jù)本發(fā)明實施例的NMF 硬件加速器的驅(qū)動器，用于圖2a的系統(tǒng)的行和列驅(qū)動器，以及第一和第 二示例行驅(qū)動器；
圖3示出了用于實現(xiàn)本發(fā)明實施例的OLED顯示器和驅(qū)動器系統(tǒng)的其它示例；以及
圖4示出了子幀時間分配選項的可視圖。
具體實施例方式
首先描述一些一般種類的子幀時間計算方法，然后給出詳細(xì)示例。
在實施例中，后處理的目標(biāo)是延長各個子幀的時間周期(period),從 而優(yōu)化TMA驅(qū)動的優(yōu)勢。沒有時間周期延長，根據(jù)所顯示的圖像，則不 會從TMA中受益。例如利用空白、白色屏幕(其中僅在一個子幀中產(chǎn)生 整個圖像，而其它是空的)，如果將所有子幀設(shè)置為相同長度，則驅(qū)動器 必須嘗試在可用幀時段的一部分中傳遞整個幀電流。
可以延長子幀以取得如下設(shè)置的四個基本目標(biāo)中的一個。更一般地， 在這些優(yōu)化之間選擇折衷點。在以下，R表示針對子幀的行值的矢量，以 及C表示針對子幀的列值的矢量。
1. 最小化像素亮度。在這種情況下，每個子幀的長度(持續(xù)時間) 將與由i ,CW給出的、在給定的子幀中最亮的像素成正比(其中下標(biāo)max
表示子幀集中的最大值)。
2. 最小化行電流。子幀長度將與由^,G自給出的最高行電流成正比。
這假設(shè)列是時分(PWM)軸(如圖2b所示)，并且行是電流(比率)控 制軸。也假設(shè)有效地在時間上分布列驅(qū)動信號，例如如前所述通過高頻振 動"開"脈沖的開始時間。如果不是這種情況，那么通過a,乘以非零列 信號的計數(shù)給出峰值電流(由于在子幀開始處，所有的列都是"開")。然 而，使用這作為基礎(chǔ)是次優(yōu)的，因為它能產(chǎn)生一些非常差的分配。優(yōu)選地， 因此，假設(shè)時分軸(PWM)上的時隙合理很好地分布。
3. 最小化列電流。這類似于上述優(yōu)化(2)。根據(jù)針對時分或PWM驅(qū) 動(即如果行是時分軸)使用哪個軸，會出現(xiàn)與時隙分布類似的問題?？?以理解，將顯示器的哪個軸標(biāo)為"行"軸以及哪個軸標(biāo)為"列"軸是隨機 的。忽視非時間分配情況，則通過&'nC給出最大列電流。
4. 最小化幀電流。這可能比前述優(yōu)化作用小，除非整個電流源上有 限制。然而，或許可以通過不損害顯示器性能的其它方面的其它方式克服 這些限制。但是如果期望最小化幀電流，則子幀時隙應(yīng)該與^,C給出的5.參照圖4，示出了以上子幀時間分配選項(1) - (4)的可視圖。
更一般的情況包括這四個選項之間的折衷，可視為正方形各角限定的區(qū)域 內(nèi)的點(5)。在該更一般的情況中，子幀時隙可以與^ /，& /^ ^，& '/'
成正比，其中a和b從0到1變化。利用這種方法，也可使用其它函數(shù)(例 如線性函數(shù))在不同的極值(1) - (4)之間縮放。根據(jù)wor和ww值在 大小上可以十分不同，并且它們的差可以從子幀到子幀變化來選擇冪縮 放。易于以查找表實現(xiàn)冪縮放(如果固定)，尤其因為時隙不需要太精確 的計算，只要它們大致正確即可。計算緊隨優(yōu)選需要精確的時間分配之后。 一旦決定了優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)，則將幀時間細(xì)分為與該標(biāo)準(zhǔn)成正比的時隙，更 具體地，與優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)的值(例如U"M)成正比的時隙。 一般地，對子幀
被認(rèn)為太微不足道而不顯示的標(biāo)準(zhǔn)，存在針對時隙長度的最小界限。可以 限定最小有用子幀時隙(例如子幀可以在根據(jù)系統(tǒng)時鐘周期數(shù)量的持續(xù)時 間上分配)，其中如果子幀具有少于一個時隙、或少于半個時隙的持續(xù)時 間，則可認(rèn)為子幀微不足道。
接下來描述(例如圖2b中所示)驅(qū)動器裝置的上下文中上述技術(shù)的 優(yōu)選實施方式。優(yōu)選地，因此一個驅(qū)動器軸提供由參考電流按縮放的脈沖 寬度調(diào)制電流驅(qū)動。優(yōu)選地，另一個軸提供按比例的電流控制，根據(jù)針對 軸的相應(yīng)驅(qū)動值的比率規(guī)定的相對比率劃分該軸上的電流。
首先描述PWM參考的確定。
基于所分配的時間計算參考電流。這與給定子幀中電流控制軸的總和 成正比，以及與子幀時間成反比。如果參考電流超過它被設(shè)定的界限，則 重調(diào)子幀時間?？蛇x地，可以縮放其它子幀時間以騰出空間。
接下來描述對R和C值進行位移。
在確保所有組件正在它們控制范圍內(nèi)的電流控制(比率)軸上，最好 將給定子幀中的值縮放，從而設(shè)定最大值的最高有效位(MSB)。例如， 如果數(shù)據(jù)是8位，且如果最大值是35，那么該軸上的所有數(shù)據(jù)應(yīng)該向左移 兩位(即乘以4)，給出最大值140 (即在128和255之間)。
在時間控制(脈沖寬度調(diào)制)軸上，最好延長脈沖以填充可用時間。 因而，可以有效地延長PWM驅(qū)動的"開"(on)時間，使得它實際上等
15于PWM時鐘周期。這樣做最簡單的方式，不是縮放值，而是延長PWM 時鐘，并僅計數(shù)至最大值。延長值會引入舍入誤差，不必給出簡單的可選 項。這在以下給出的詳細(xì)示例中完成。此外，在該示例中，在時間分配階
段直接計算PWM時鐘脈沖長度，而不是以后執(zhí)行額外的除法。
現(xiàn)給出基于以上優(yōu)化(1)實現(xiàn)的優(yōu)選子幀時間計算方法的詳細(xì)示例。
在該示例中，時間控制(PWM)軸是行軸，并且電流(比率)控制 軸是列軸。因而，相對于圖2b所示，交換了行和列驅(qū)動器的設(shè)計。
后處理計算的詳細(xì)示例
首先給出采用的計算，其后是論證。
針對每個子幀/7計算
Cr=max(CpJ ，針對所有x (1)
"r=max(&)，針對所有y (2) 以及，針對彩色顯示器。
357 35S 359
P =— 2y (3)
其中，/^V,和&'w是在該示例中與2S的標(biāo)稱參考相比較的紅、綠 和藍(lán)像素(IO位值)的相對(參考)驅(qū)動電平。
該示例的目的是最小化像素亮度，因而每個子幀的持續(xù)時間與^M^
(最亮像素的亮度)成正比。因而計算和
r = 2^CP
i咖x pmax
(4)
針對子幀的PWM時鐘周期tp由以下給出
(5)
^"^p的最小值是1024;最大值是22、1。 f" 少于512，則^應(yīng)該四舍五入至零；Wx^在512至1024之間，則將Zp上舍入，從而^' 于1024。(子幀的持續(xù)時間/7是~&皿:) 然后通過以下給出PWM參考電流
<formula>formula see original document page 17</formula>(6)
然后，
如果zp〉4095，那么設(shè)置為4095，然后計算'5"Q95《X (7) 將R矩陣不變地傳送至行(PWM)控制器。應(yīng)該將C (定義了電流 比率)的每個子幀矢量乘以2n，從而在任何幀中C的最大值具有其最高有 效位集合。
上述方程(1)至(7)定義了后處理過程的優(yōu)選實施例。這可以在諸 如DSP上以軟件、或在一些優(yōu)選實施例中以硬件實現(xiàn)(參見硬件結(jié)構(gòu)專利 申請，同上)。
現(xiàn)解釋上述示例過程之后的工作，以定時開始。
一般，解決后處理的起點總是定時。這具有清晰的界限， 一個幀的長 度(例如10ms)，以及用于分配的明確標(biāo)準(zhǔn)一在這種情況下，通過像素最 小化峰值驅(qū)動電平。為了達到這個目標(biāo)，應(yīng)該分配子幀的長度，從而峰值 像素電流(C「i ;^)針對所有的子幀實際上是不變的，因而，每個子幀應(yīng)
該相對于幀時間持續(xù)定義為C^^ax /Zc「^ax /的時間。
為了確定子幀時間的精確度，需fe最小化的有用的子幀顯示時段。在
試驗中，已從模擬和最小編程時間中發(fā)現(xiàn)這個時段在10//s左右。給出所 需的10位(1024)精確度，這等于(假定10ms)幀時間的1/1000。給出 212常數(shù)，增加額外的2位容差。由于實際希望通過PWM時鐘脈沖持續(xù)時 間，以及在一個子幀中將存在^，時鐘脈沖，所以需要將子幀時間周期 (~《naX)除以sr，將^r從方程(5)的分子中刪除。給定R的范圍(在 該示例中，8位)，需要將^值的精確度增加至212+8=22()。這給出方程(4) 用于分母，以及方程(5)用于分子。
當(dāng)僅存在一個非零子幀，并且該子幀具有^^,1時，出現(xiàn)^的最大可
17能值。在這種情況下，《p—2 (忽略-l)，表示持續(xù)整個幀時段 10ms的單個 PWM時鐘脈沖，以及因而1的^值表示^^^o^^ns-—個lOOMHz的 時鐘脈沖。因而通過下式給出針對在給定子幀p中給定像素x， y將為"開" 的時間
<formula>formula see original document page 18</formula> (8)
接下來解釋如何確定參考電流。
針對子幀的參考電流是當(dāng)"開"(on)時行所傳送的電流(在本示例 中針對圖2b的配置交換行和列驅(qū)動)。這需要在所有有源列之間以正確比 例共享，以產(chǎn)生正確的像素電流。因而，該電流需要與所有列值(通過適 合的RGB參考電流權(quán)重加權(quán))的總和成正比。此外，由于優(yōu)選需要控制 該電流是的通過像素的總集成電荷，所以參考電流應(yīng)該與方程(8)中給 出的子幀長度成反比(忽略當(dāng)前常數(shù))。因此，得出
<formula>formula see original document page 18</formula> (9)
其中A是未知的比例常數(shù)。
計算出A的最簡單的方式是通過簡單的己知圖像一在該情況下是白色 屏幕。
假定所有的彩色參考值都相等，且值是29，白屏僅在一個子幀中示出， 以及在該子幀中，所有行和列值等于255。根據(jù)方程(4)和(5)得出 C,'加x = 255, / ， = 255, q"卵=255 x 360
以及
r = 255x255, ~=220/255
因而根據(jù)方程(9):
<formula>formula see original document page 18</formula> ( 10)
這里，^是12位值，所以它具有最大值4096。根據(jù)模擬，最大值應(yīng) 該是白屏所需標(biāo)稱值的大約16倍。然而，期望留下足夠的開銷(overhead)， 并保持足夠的分辨率(從而舍入誤差不會太明顯)。已發(fā)現(xiàn)12位對于所需質(zhì)量并不足夠一為此，需要白屏情況的1/64的最小電流以及160倍的最大 值，總共需要14位。因此選擇給出以10//A步長的41mA的最大參考的 折衷，以大量開銷(~57倍)滿足針對白屏情況(提供72步長)的至少 64步長的需求。因而，針對白屏的標(biāo)稱值^選擇為72，表示720/iA。將 該值代入(10)，得到
72 x220 一 220 ~212 —255x360 — 255x5 ~ 5 (n)
將該常數(shù)代回方程(9)中，給出之前指定的方程(6)。 現(xiàn)給出圖像重構(gòu)的示例。
在子幀p期間像素XJ發(fā)射的光工，等于
厶鄰一 ^ c。/ott。 . z p 2 . 炒'
^cfency ___f_; ri附
V
針對給定的子像素顏色，存在特定目標(biāo)峰值亮度。當(dāng)與目標(biāo)峰值相比 較時，感興趣的值是相對亮度基值
Lco/c "r (13)
包括常數(shù)a以提供針對期望獲得的值的范圍的縮放。在該示例中，希 望最大亮度與255X255相對應(yīng)，所以ai5025。然后代入(12)中
p 二 ^ 「■ 'V "
(14)
第一項都劃分為常數(shù)，由于相對參考電流將與目標(biāo)峰值亮度成正比， 與顏色效率成反比，因而^。旨"旨/^。^'將總具有常數(shù)值。可將這些常數(shù) 組合為一個常數(shù)6:
<formula>formula see original document page 19</formula>
會選擇常數(shù)b，從而「卿-e^^，所以代入和重新整理<formula>formula see original document page 20</formula>
(16)
然后代入(6):
<formula>formula see original document page 20</formula> (17) 然后代回(15):
<formula>formula see original document page 20</formula> (18)
比率中的項應(yīng)該優(yōu)選地產(chǎn)生接近l的值。例如，針對具有所有255個 值的單個非零子幀的示例，比率=1.0039。
最后，(18)可以以矩陣項表示。然后，定義大小pXp的平方對角線 矩陣D，可以將該矩陣D的非零元素定義為
<formula>formula see original document page 20</formula>(19)
隨后，得出最終重構(gòu)的圖像V:
<formula>formula see original document page 20</formula> (20)
本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解可以在軟件、或諸如FPGA、或ASIC的專用 硬件、或兩者的結(jié)合中實現(xiàn)上述后處理技術(shù)。
毫無疑問，對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說可以出現(xiàn)許多其它的有效選擇?？?以理解本發(fā)明不限于所述的實施例，以及包括所附權(quán)利要求的精神和范圍 內(nèi)對本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的修改。
權(quán)利要求
1. 一種使用多個時間子幀驅(qū)動電致發(fā)光顯示器以顯示圖像的方法，針對所述子幀的數(shù)據(jù)包括分別用于驅(qū)動所述顯示器的第一和第二軸的第一組驅(qū)動值(R；C)和第二組驅(qū)動值(C；R)，所述子幀具有相關(guān)聯(lián)的子幀顯示時間，所述方法包括響應(yīng)于所述子幀的所述驅(qū)動值中的一個或多個，確定所顯示的子幀的所述子幀顯示時間；以及驅(qū)動所述顯示器以將所述時間子幀顯示相應(yīng)的所述子幀顯示時間。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述子幀顯示時間響應(yīng)于所述第 一組驅(qū)動值的最大值與所述第二組驅(qū)動值的最大值的乘積。
3. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述子幀顯示時間響應(yīng)于所述第 二組驅(qū)動值的和與所述第一組驅(qū)動值的最大值的乘積。
4. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述子幀顯示時間響應(yīng)于所述第 一組驅(qū)動值的和與所述第二組驅(qū)動值的最大值的乘積。
5. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述子幀顯示時間響應(yīng)于所述第 一組驅(qū)動值的和與所述第二組驅(qū)動值的和的乘積。
6. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述子幀顯示時間響應(yīng)于以下兩 個或多個的組合所述第一組驅(qū)動值的最大值、所述第二組驅(qū)動值的最大 值、所述第一組驅(qū)動值的和、以及所述第二組驅(qū)動值的和。
7. 如權(quán)利要求1至6之一所述的方法，其中所述驅(qū)動包括利用脈沖 寬度調(diào)制(PWM)驅(qū)動來驅(qū)動顯示器的所述第一和第二軸之一，所述方 法還包括調(diào)整所述PWM驅(qū)動的時鐘周期以調(diào)整所述子幀顯示時間。
8. 如權(quán)利要求1至7之一所述的方法，其中所述驅(qū)動包括利用脈沖 寬度調(diào)制(PWM)驅(qū)動來驅(qū)動顯示器的所述第一和第二軸之一，所述方 法還包括延長所述PWM驅(qū)動的驅(qū)動"開"時段，從而針對子幀的顯示器 的相應(yīng)軸的最大驅(qū)動值基本等于所述PWM驅(qū)動的時鐘周期。
9. 如權(quán)利要求1至6之一所述的方法，還包括利用由所述第一組驅(qū) 動值的相對比率確定的值，驅(qū)動所述顯示器的所述第一軸；以及利用由所 述第二組驅(qū)動值確定的脈沖寬度調(diào)制值，驅(qū)動所述顯示器的所述第二軸。
10. 如權(quán)利要求9所述的方法，其中所述PWM驅(qū)動包括驅(qū)動所述顯示器的所述第二軸，以及響應(yīng)于所述第二組驅(qū)動值的最大值，調(diào)整所述PWM時鐘，以縮放所述第二組驅(qū)動值。
11. 如權(quán)利要求7、 8、 9或10所述的方法，其中所述PWM驅(qū)動包 括利用脈沖寬度調(diào)制參考值進行驅(qū)動，所述方法還包括根據(jù)子幀的所述顯 示時間的倒數(shù)，調(diào)整所述子幀的所述參考值。
12. 如權(quán)利要求7至11之一所述的方法，其中所述第一組驅(qū)動值的 值具有數(shù)字表示，所述方法還包括左移位所述第一組驅(qū)動值中的值，從而 所述數(shù)字表示的最高有效位設(shè)置用于所述第一組驅(qū)動值的最大值。
13. 如權(quán)利要求7至12之一所述的方法，還包括控制所述PWM時 鐘周期為至少12位分辨率。
14. 如前述任一權(quán)利要求所述的方法，還包括輸入定義了與所述圖像 對應(yīng)的目標(biāo)矩陣的圖像數(shù)據(jù)；以及將所述目標(biāo)矩陣因數(shù)分解，以確定分別 定義了針對所述多個子幀的所述第一和第二組驅(qū)動值的第一和第二因數(shù) 矩陣。
15. 如前述任一權(quán)利要求所述的方法，其中所述顯示器包括OLED顯不器。
16. —種承載處理器控制代碼的載體，用于當(dāng)運行時實現(xiàn)前述任一權(quán) 利要求所述的方法。
17. —種用于處理數(shù)據(jù)的顯示驅(qū)動器數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，用于使用多個時 間子幀驅(qū)動電致發(fā)光顯示器以顯示圖像，針對所述子幀的數(shù)據(jù)包括分別用 于驅(qū)動所述顯示器的第一和第二軸的第一組驅(qū)動值(R; C)和第二組驅(qū)動 值(C; R)，所述子幀具有相關(guān)聯(lián)的子幀顯示時間，所述系統(tǒng)包括用于 響應(yīng)于所述子幀的所述驅(qū)動值中的一個或多個，確定所顯示的子幀的所述 子幀顯示時間的裝置。
18. 如權(quán)利要求17所述的顯示驅(qū)動器數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，還包括用于計 算用來調(diào)整所述子幀顯示時間的PWM時鐘周期的裝置。
19. 一種顯示驅(qū)動器，包括如權(quán)利要求17或18所述的顯示驅(qū)動器數(shù) 據(jù)處理系統(tǒng)，以及還包括與所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)耦合的第一軸驅(qū)動器，用 于利用由所述第一組驅(qū)動值的相對比率確定的值，驅(qū)動所述顯示器的所述第一軸；以及與所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)耦合的第二軸驅(qū)動器，用于利用由所述 第二組驅(qū)動值確定的脈沖寬度調(diào)制值，驅(qū)動所述顯示器的所述第二軸。
20. 如權(quán)利要求17、 18或19所述的顯示驅(qū)動器，其中所述電致發(fā)光 顯示器包括OLED顯示器。
21. —種顯示驅(qū)動器，用于利用定義了從圖像數(shù)據(jù)的非負(fù)矩陣因數(shù)分 解(NMF)中導(dǎo)出的多個時間子幀的數(shù)據(jù)，來驅(qū)動電致發(fā)光顯示器，當(dāng)被 顯示時，所述子幀組合以給出所述圖像數(shù)據(jù)定義的圖像印象，所述顯示驅(qū)動器包括數(shù)據(jù)輸入；多個行驅(qū)動器，用于驅(qū)動所述顯示器的行； 多個列驅(qū)動器，用于驅(qū)動所述顯示器的列；以及定時控制系統(tǒng)，用于控制響應(yīng)于針對所述行驅(qū)動器的行驅(qū)動數(shù)據(jù)和所 述列驅(qū)動器的列驅(qū)動數(shù)據(jù)中的一個或多個，控制所述子幀顯示器的定時。
22. 如權(quán)利要求21所述的顯示驅(qū)動器，其中所述定時控制系統(tǒng)包括 用于控制針對所述多個行和列驅(qū)動器之一的PWM驅(qū)動信號的定時的系統(tǒng)。
23. 如權(quán)利要求21或22所述的顯示驅(qū)動器，其中所述數(shù)據(jù)輸入包括 用于接收定義了圖像矩陣的圖像數(shù)據(jù)的輸入，所述顯示驅(qū)動器包括用于將 所述圖像矩陣因數(shù)分解為至少第一和第二因數(shù)矩陣的乘積的NMF系統(tǒng)， 所述第一因數(shù)矩陣定義了所述行驅(qū)動器的行驅(qū)動數(shù)據(jù)，所述第二因數(shù)矩陣 定義了所述列驅(qū)動器的列驅(qū)動數(shù)據(jù)。
24. 如權(quán)利要求21、 22或23所述的顯示驅(qū)動器，其中所述行驅(qū)動器 包括比率電流驅(qū)動器，用于根據(jù)所述行驅(qū)動數(shù)據(jù)，為所述行提供電流驅(qū)動 比率，以及所述列驅(qū)動器包括脈沖寬度調(diào)制電流驅(qū)動器，用于根據(jù)所述列 驅(qū)動數(shù)據(jù)，為所述列提供脈沖寬度調(diào)制電流驅(qū)動。
25. 如權(quán)利要求21至24之一所述的顯示驅(qū)動器，其中所述電致發(fā)光 顯示器包括OLED顯示器。
26. 如權(quán)利要求21至25之一所述的顯示驅(qū)動器，還包括NMF硬件 加速器，用于執(zhí)行所述非負(fù)矩陣因數(shù)分解(NMF)。
全文摘要
圖像處理系統(tǒng)。一般地，本發(fā)明涉及圖像處理系統(tǒng)。更具體地，涉及使用多線尋址(MLA)或整體矩陣尋址(TMA)技術(shù)顯示圖像的系統(tǒng)和方法，以及涉及對通過這些技術(shù)產(chǎn)生的用于顯示的數(shù)據(jù)的后處理技術(shù)。本發(fā)明的實施例對于驅(qū)動OLED(有機發(fā)光二極管)顯示器特別有用。描述了一種使用多個時間子幀驅(qū)動電致發(fā)光顯示器以顯示圖像的方法，針對所述子幀的數(shù)據(jù)包括用于驅(qū)動所述顯示器的相應(yīng)的第一和第二軸的第一組驅(qū)動值(R；C)和第二組驅(qū)動值(C；R)，所述子幀具有相關(guān)聯(lián)的子幀顯示時間。所述方法包括響應(yīng)于所述子幀的所述驅(qū)動值的一個或多個，確定所顯示的子幀的所述子幀彩色或單色顯示時間；以及驅(qū)動所述顯示器以將所述時間子幀顯示相應(yīng)的所述子幀顯示時間。
文檔編號G09G3/30GK101449313SQ200780018331
公開日2009年6月3日 申請日期2007年3月21日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月23日
發(fā)明者尤安·克里斯托弗·史密斯 申請人:劍橋顯示技術(shù)公司