CN101248478A

CN101248478A - 驱动显示器的方法

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Publication number: CN101248478A
Application number: CNA2006800182963A
Authority: CN
Inventors: W·J·M·斯米茨; W·J·R·范利尔; D·鲁吉特; H·P·M·德克斯
Original assignee: Toppoly Optoelectronics Corp
Current assignee: TPO Displays Corp
Priority date: 2005-05-27
Filing date: 2006-05-15
Publication date: 2008-08-20
Anticipated expiration: 2026-05-15
Also published as: WO2006126136A3; EP1943634A2; TW200701141A; US8159512B2; CN100568326C; DE602006012206D1; TWI323441B; EP1943634B1; WO2006126136A2; KR20080011670A; US20090195569A1; KR101280310B1; ATE457509T1

Abstract

本发明设计一种驱动显示器的方法，其包括以下步骤：从外部图像数据源接收灰度级输入数据，该灰度级输入数据包括由N个比特组成的子像素输入数据；将所述N比特子像素输入数据的L个高位比特映射至L比特的第一映射数据，其中L≤(N－1)；产生映射数据的额外比特，所述额外比特的值依赖于所述第一映射数据的值；将所述N比特输入数据中的低位N－L个比特用于控制操作；所述控制操作包括：将由L+1个比特组成的驱动器数据提供至驱动器电路，其中，所述驱动器数据基于所述第一映射数据和所述的映射数据的额外比特；以及控制所述驱动器电路，以将与所述驱动器数据相关联地设定的驱动电压输出至显示元件，其中，电压电平的总数量对应于L个比特可以表示的最大值加上1。所述控制操作还包括执行帧混合，所述帧混合包括提供所述驱动器数据以表示所述第一映射数据或者表示所述第一映射数据的增量。

Description

驱动显示器的方法

技术领域

本发明涉及一种驱动显示器的方法，其中，该方法包括将多个比特的灰度级输入数据(例如RGB数据)映射到显示驱动器数据的较小数量的比特上，该显示驱动器数据被馈送至显示驱动器电路中。从例如图形源或者视频源之类的外部图像数据源接收所述灰度级数据。

背景技术

诸如平板显示器(例如，液晶显示器(LCD))、有机发光二极管(OLED)显示器和电致发光显示器)的显示器包括具有两个面板及插于其间的电可操作层的发光组件，所述两个面板具备两种场产生电极(例如，像素电极和共同电极)。通过改变场产生电极之间的电压，来改变每个像素的亮度。彩色显示器从外部图形数据源接收N比特的红色(R)、N比特的绿色(G)和N比特的蓝色(B)数据。显示器的信号控制器转换RGB数据的格式，并控制驱动单元，其输出与RGB数据相对应的模拟灰度电压。所述灰度电压被施加至发光组件。

输入到信号控制器中的RGB数据的比特数量N通常等于在驱动单元处能够处理的数据的比特数量。当前，可用的平板显示器通常使用能够处理8比特数据的驱动单元来处理8比特数据。然而，其成本较高。还存在减少功率消耗的要求。已经尝试通过使用具有减少的比特数量L(例如6)的驱动单元并且将N个RGB比特映射到驱动器输入数据的L个比特上，来设计成本更为有效且低功率的显示器。通过进行上述方法，图像质量会降低。如公开的US专利申请、公开号为2003/0184508中所述，已经公开了一种称为帧率控制(frame ratecontrol，FRC)的方法，用于在仅仅2^L个灰度可利用的情况下，重建或可视化2^N个原本可用的灰度中的尽可能多的灰度。已经通过为每一个要显示的帧(即，图像数据)提供多个连续子帧或者中间帧(其某些像素具有改变的灰度)来执行FRC，使得所述多个子帧的平均值尽可能接近地模拟在所有N个比特仍可利用的情况下所产生的帧。已经按照如下对此进行。

将N比特数据映射至L比特数据，使得所述N个比特中的L个高位(或者最高有效)比特映射至所述L个比特，而使用剩余的M个低位(或者最低有效)比特(LSB)产生2^M个子帧的序列。所述M个LSB调节映射的数据表示其中由所述L个比特所指示的灰度“A”的子帧的数量，以及其中映射的数据表示下一更高灰度“A+1”的子帧的数量。另外，FRC将所述N比特数据映射至预定数量的L比特数据上，所述L比特数据被分别分配给在一组预定数量的像素中的像素，使得在预定数量的帧期间，根据M个LSB来调节显示灰度“A”的像素的总数量以及显示灰度“A+1”的像素的总数量。由于人眼中的平均效应，可以显示“A”与“A+1”之间的其他灰度。

例如，假定N＝8且L＝6，从而M＝2，则所述8比特输入数据可以表示256(2⁸)个不同灰度，范围从“0”至“255”。表示最高4个灰度的输入数据的高位6个比特在被映射至提供给驱动器单元的L个比特时，全部等于“111111”。因为不存在比“111111”大1的6比特数据，所以不可将FRC应用于此等数据，从而对于所有子帧，表示上述最高4个灰度中任意一个的输入数据将由单个6比特数据“111111”表示。则红色、绿色和蓝色中的每一个仅具有253个灰度。

根据US2003/0184508，如下获得完全数量的灰度。首先将所述N比特输入数据向上变换，以具有比该输入数据的比特数量N更大的比特数量P，接着通过将这P个比特中的L个最高有效比特映射到L个比特上并且随后根据上述原理执行FRC，来将所述向上变换数据的P个比特映射至比N更小的比特数量L上。例如，将8个比特变换为9个比特。将这9个比特中的6个最高有效比特用作输入至驱动器单元的6个比特。通过添加最高有效比特“0”，可以表示所有的256个灰度。然而，因为LSB现在为3个(即，M＝3)，所以，这就造成了产生8个而非4个连续子帧。此外，8个比特至9个比特的变换和9个比特的处理需要额外的硬件。因为普通帧率通常为60Hz，所以在现有技术解决方案中，帧率为8倍，即480Hz。LCD的功率消耗与帧率成比例，且因此提供256个灰度的现有技术解决方案使得功率消耗增加8倍。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够提供优良颜色质量同时减轻上述现有技术的问题的方法。

通过如权利要求1中定义的根据本发明的驱动显示器的方法来实行该目标。

因此，根据本发明的一个方面，提供了一种驱动显示器的方法，其包括以下步骤：

从外部图像数据源接收灰度级输入数据，该灰度级输入数据包括由N个比特组成的子像素输入数据；

将N比特的子像素输入数据映射至由L个比特(其中L≤(N-1))组成的第一映射数据，其中，所述N比特输入数据中的L个高位比特用于提供所述L比特的第一映射数据；

产生映射数据的额外比特，所述额外比特的值取决于所述第一映射数据的值；

将所述N比特子像素输入数据中的低位N-L个比特用于控制操作；

所述控制操作包括：将由L+1个比特组成的驱动器数据提供至驱动器电路，其中，所述驱动器数据基于所述第一映射数据和所述的映射数据的额外比特；以及控制所述驱动器电路，以将驱动电压输出至显示元件，其中，基于所述驱动器数据来设定每一驱动电压的电压电平，其中，电压电平的总数量n满足关系n＝2^L+1。所述控制操作还包括：基于所述低位比特，执行帧混合，所述帧混合包括提供所述驱动器数据以表示所述第一映射数据或者表示所述第一映射数据的增量。

因此，与没有任何映射的传统显示器相比，通过执行所述映射操作，减少了所需的电压电平的数量，并因此消除了很多电路，减小了功率消耗。与US2003/0184508的现有技术方法相比，至少节省了硬件。通过将单个电压电平添加至减少数量的电压电平中，所述映射操作仍然能够模拟全范围的灰度。

应该注意的是，在此使用表示法“帧混合(frame mixing)”来替代帧率控制(FRC)，因为帧率并非必须受到控制。更具体的，主要如以上对FRC进行解释时所述的，其是产生混合帧序列以获得所需要的视觉印象的问题，通过适当混合较高与较低的等级来模拟某个灰度级的问题，因为无法获得精确的期望电平。

根据如权利要求2中定义的方法的一个实施例，当所述第一映射数据的所有L个电平均为1时，其无法表示直接增加的值。则将额外比特设置为高，从而指示该增加的值，同时将所述映射比特保持原样。所得的驱动器数据导致从驱动器电路输出最大电压电平。

根据如权利要求3中定义的方法的一个实施例，呈现了一种实现所述增量的略微不同的方式。在该实施例中，将所述额外比特用作驱动器数据的普通msb(最高有效比特)(至少在其表示所述增量时)。则当第一映射数据的L个比特均为1时，全部数量的比特也能够表示所述第一映射数据的真实增量。

根据如权利要求4中定义的一个实施例，将所述额外比特用于独立于所述第一映射数据的比特值来控制最高电压电平的施加。

通过参考以下所述描述的实施例，本发明的这些和其他方面和优点将会变得显而易见。

附图说明

现在将结合附图对本发明进行详细描述，其中：

图1是示出一种基本方法的映射图；

图2是说明在根据本发明的方法的一个实施例中使用的时域帧(temporal frame)混合的图示；

图3是说明根据本发明的方法的一个实施例的映射图；

图4是说明空域(spatial)和时域帧混合的组合的一个实施例的图示；

图5是用于执行根据本发明的方法的实施例的映射和控制电路的示意性框图；以及

图6是说明在不同相位中的子像素组合的一个实施例的图示。

【主要元件符号说明】

3 量化器

4 量化器

7 量化器

9 高驱动器数据输出

11 低驱动器数据输出

13 第三输出

15 查找表

17 多路复用器

19 驱动器电路

具体实施方式

在来自图像数据源(例如，移动电话或计算机的图形处理器、或者视频相机)的灰度级输入数据被减少为较少比特的一个显示驱动系统中，进行帧混合以尽可能保持灰度级的数量。例如，灰度级输入数据可以是RGB数据或者YUV数据。显示器驱动系统的一个实施例大部分示意性地展示在图5中。在此特定实施例中，灰度级输入数据由RGB输入数据组成。每一RGB输入数据由24个比特组成。将RGB输入数据分为R、G和B数据，每一个都由8个比特组成。所示系统的最终输出为3×7个比特的驱动器数据，要将该驱动器数据发送至驱动显示器的RGB像素的驱动器电路。

准备该驱动器数据的第一步骤为，将每一个8比特数据映射至由6个比特组成的映射数据。借助于3个量化器3、5、7(每一8比特输入数据使用其中一个)来执行映射。因为用于处理的硬件结构对于全部3种颜色都相同，因此仅仅解释其中一个分支，例如“红色分支”。基本上，通过量化来执行如图1所示的直接映射，其中，映射8比特输入数据的256个比特等级(即，0到255)，使得将等级0-4映射到等级0上，将等级4-7映射到等级1上，依此类推，到达等级252-255，将等级252-255映射到6比特映射数据中的比特等级63上。这对应于将该8比特数据的高位6个比特复制到该6比特数据中并且忽略2个低位比特。例如，“00000101”(＝二进制7)变为“000001”(＝二进制1)。

然而，也使用低位2个比特，但是是用于包括帧混合在内的控制目的。为了为每一个帧(即，用于每一个输入数据)模拟或者可视化其他等级(其为可由6个比特表示的64个等级中的中间等级)，顺序地(即，连续地)输出多个帧并由此输出多个驱动器数据，其中，帧的内容被改变。着眼于单个像素或者更确切地是子像素(因为，每一个RGB像素由R、G和B子像素组成，每一个都可以通过驱动器数据寻址)，用于时域帧混合的方案展示在图2中。通过混合4个帧并且在高位等级与低位等级之间进行交替，可以获得高位等级与低位等级之间的3个中间等级。应该注意的是，通常，分别处理不同的颜色(或者子像素)，其具有不同的灰度级。通过该时域帧混合，例如，通过在No.0-63中的No.2等级处提供1个帧，并且在No.0-63中的No.1等级处提供3个帧，来获得No.0-255中的No.5，同时通过在No.0-63中的No.1及No.2等级处分别提供2个帧而获得No.0-255中的No.6等级。该映射方法造成了损失3个最高的8比特等级，即，No.253-255，其无法用6个比特表示。

按照根据本发明的方法的该实施例，通过提供另一个电压电平(即，总共65个电平)来解决此问题。由此，可以将8比特等级No.253-255重建为在等级No.63与No.64之间的中间等级。此展示于图3和图4中。现在，例如，通过在No.0-64中的等级No.64处提供3个帧以及在No.0-64中的等级No.63处提供1个帧来获得等级No.255。从算术上，所述平均可表示为(3*64/64+63/64)＝255/256。

为了能够处理该额外电压电平，产生映射数据的一个额外比特。该额外比特用于指示驱动器电路要将最高电压电平施加至该子像素。如图5所示，量化器3具有高驱动器数据输出9及低驱动器数据输出11，其中，高输出9由7个比特组成，而低输出11由6个比特组成。这些输出产生如上所述的各个高位及低位等级。量化器3的第三输出13构成了控制数据输出，其输出所述8比特输入数据的2个低位比特，即最低有效比特。该控制数据被馈至LUT15(查找表)电平开关，LUT15电平开关还接收1比特的像素计数、2比特的列计数和2比特的帧计数。基于该输入数据，LUT电平开关控制MUX(多路复用器)17，以传送驱动器数据的低输出或高输出，其接着在驱动器电路19处被接收。

在此实施例中，高量化器输出为将低输出加1的真实增量，其意味着仅仅当低输出为“111111”时，高输出的MSB为才“1”，整个高输出因此为“1000000”。仅仅当选择此高输出时，最高电压电平才被施加于红色子像素。因此，为了提供等级No.255，LUT电平开关控制MUX，以传送高输出3次及低输出1次。

在另一实施例中，量化器的驱动器数据输出由所述6比特的第一映射数据及1比特的额外数据组成。因此，单独提供第7个比特，而非提供包含7个比特的完整的增量数据。按原样提供所述6比特的第一映射数据，且将1比特额外数据设定到“0”，当需要最高电压电平时除外。在需要最高电压电平时则将其设定到“1”。额外数据否决了所述第一映射数据的内容，因此因此无论何时额外数据含有“1”时，将最高电压电平施加于该子像素上。

如图4所示，除了时域帧混合之外，还执行空域帧混合。对于所述控制输出的2个LSB可以获得的可能的4个不同值(00、01、10和11)，多个像素构成的一个组示出了不同的灰度级图案，且对于除了00以外的每一个值，该图案在该4个帧的序列中有所变化。例如，在图4中，将所述多个像素划分为4×2＝8个像素的组。每一组由高位2×2像素矩阵和低位2×2像素矩阵组成。在图中，白色像素对应于所述高输出，而阴影像素对应于所述低输出。这4个帧中的每一个都被称为一个相位。例如，当LSB为“01”时，在作为第一相位的相位0中，高位阵列的左上部像素和低位阵列的右上部像素对应于高输出，而所有其他像素对应于低输出。在相位1中，高位阵列的右下部像素及低位阵列的左下部像素对应于高输出，而其他像素对应于低输出，等等。采用这种组合的空域及时域帧混合，相对于仅使用时域帧混合的情况而言，可以进一步提高人眼感觉到的图像质量。应该注意的是，尽管如此，可以采用多种不同方法执行时域及空域帧混合。在上述US2003/0184508中可以发现其他实施例。

在图6中，在子像素级别上说明了时域及空域混合。在此实例中，使用了8至6的映射。存在用于基于图形输入RGB数据来形成图像印象的4个连续帧，所述图形输入RGB数据在不带量化(映射)的已知系统中将产生单独一个帧。这4个帧被称为相位0-3。可以将不同的电压电平施加至不同相位中的子像素。为了获得良好的颜色质量，混合相邻子像素的相位。在此实例中，RGB显示器具有色带(colorstripe)，其中R、G和B子像素相邻。可以按照图6中所例示的那样来混合子像素相位。

以上，描述了根据本发明的方法的实施例。这些实施例应该被看作是非限制性实例。本领域技术人员应该理解，在本发明的范围之内，可以有各种修改和替代实施例。

例如，可以执行从8个比特至7个比特的映射，其中驱动器数据输出由8个比特组成。这等于输入数据的比特数量。然而，就必须产生的电压电平而言，其所节省的数量是已知的8比特情况中的数量的一半加上用于额外电压电平的一个。因此，在此情况中，也获得了硬件上以及功率消耗上的实质节省。

应该注意，为了此应用的目的，尤其是对于附带的权利要求，词语“包括”并不排除其他元件或步骤，词语“一个”并不排除多个，这在本质上是本领域技术人员显而易见的。

因此，根据本发明，提供了一种驱动显示器的方法，其中，将灰度级输入数据映射至较少数量的比特上。所述映射数据用于控制驱动器电路。由所述驱动器电路产生的电压电平的数量对应于可由所述映射数据表示的最高值加1。因此，将额外比特作为msb添加至映射数据。借助于时域帧混合，通过在连续帧中适当地组合较高和较低的电压电平，来“模拟”由映射造成的中间电压电平损失。借助于附加电压电平，最高电压电平也可以被重建。

Claims

1、一种驱动显示器的方法，其包括以下步骤：

将所述N比特子像素输入数据映射至由L个比特组成的第一映射数据，其中L≤(N-1)，其中，所述N比特子像素输入数据中的L个高位比特用于提供所述L比特的第一映射数据；

产生映射数据的额外比特，所述额外比特的值依赖于所述第一映射数据的值；

将所述N比特输入数据中的低位N-L个比特用于控制操作；

所述控制操作包括：将由L+1个比特组成的驱动器数据提供至驱动器电路，其中，所述驱动器数据基于所述第一映射数据和所述的映射数据的额外比特；以及控制所述驱动器电路，以将驱动电压输出至显示元件，其中，基于所述驱动器数据来设定每一驱动电压的电压电平，其中，电压电平的总数量n满足关系n＝2^L+1；所述控制操作还包括基于所述低位比特来执行帧混合，所述帧混合包括提供所述驱动器数据以表示所述第一映射数据或者表示所述第一映射数据的增量。

2、如权利要求1所述的方法，其中，如果所述第一映射数据的所有比特都为高，则所述增量由所述第一映射数据和被设定为高的所述的映射数据的额外比特组成。

3、如权利要求1或2所述的方法，其中，所述增量由所述第一映射数据以及作为增量的最高有效比特的、所述的映射数据的额外比特组成，且所述增量是将所述第一映射数据加上1的真实增量。

4、如先前权利要求中任意一项所述的方法，其中，如果映射数据的所述额外比特为“1”，则所述电压电平被设定为最高电压电平。

5、如先前权利要求中任意一项所述的方法，其中，N＝8并且L＝6。

6、如先前权利要求中任意一项所述的方法，其中，所述帧混合包括时域帧混合和空域帧混合及其组合。