利用可变参考驱动信号驱动显示设备的方法和设备的制作方法
专利名称：利用可变参考驱动信号驱动显示设备的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于驱动显示设备的方法，该方法包括以下步骤提供数字值作为显示设备行中的每个像素或单元的视频信号电平，提供至少一个参考驱动信号，以及基于所述数字值和所述至少一个参考驱动信号生成驱动信号。此外，本发明涉及一种用于驱动显示设备的相应设备。
背景技术：
已知有源矩阵OLED(有机发光显示器)或AMOLED的结构。根据图1，它包括 -有源矩阵1，对于每个单元(一个像素包括红色单元、绿色单元和蓝色单元)，有源矩阵1包含多个TFT T1、T2与同OLED材料连接的电容器C的组合。在TFT之上，电容器C用作存储器组件，用于存储视频帧一部分期间的值，该值表示在下一视频帧或视频帧的下一部分期间要由单元2显示的视频信息。TFT用作开关，用于启动选择单元2、在电容器C中的数据存储和与所存储数据相对应的视频信息的单元2的显示； -行或栅极驱动器3，用于逐行地选择矩阵1的单元2，以便刷新它们的内容； -列或源驱动器4，用于传递要存储于当前所选行的每个单元2中的数据；该组件接收每个单元2的视频信息；以及 -数字处理单元5，用于应用所需视频和信号处理步骤，以及用于将所需控制信号传递至行和列驱动器3、4。
实际上，存在两种驱动OLED单元2的方式。在第一方式中，列驱动器4将由数字处理单元5所发送的每个数字视频信息转换为其幅度与视频信号电平成正比的电流。将该电流提供给矩阵1的适当单元2。在第二方式中，列驱动器4将由数字处理单元5所发送的每个数字视频信息转换为其幅度与视频信号电平的平方成正比的电压。将该电流或电压提供给矩阵1的适合单元2。
然而，在原理上，OLED是电流驱动的，使得每一个基于电压驱动的系统基于电压到电流的转换器来实现正确的单元发光。
从以上可以推断出，因为只需要逐行施加选择，行驱动器3具有相当简单的功能。它或多或少是移位寄存器。列驱动器4代表了实有效部分(real active part)，并可以认为是高等级数字模拟转换器。
图2中用符号表示了利用这种AMOLED结构显示视频信息。将输入信号转发至数字处理单元，该数字处理单元在内部处理之后将用于行选择的定时信号传递至与发送到列驱动器4的数据同步的行驱动器。传输至列驱动器4的数据是并行或串行的。此外，列驱动器4对由单独的参考信令设备6传递的参考信令进行处理。该组件6在电压驱动电路的情况下传递一组参考电压，或者在电流驱动电路的情况下驱动一组参考电流。最高参考用于白色，以及是最小灰色电平的最低级。然后，列驱动器4向矩阵单元2施加与要由单元2显示的数据相对应的电压或电流幅度。
为了说明这个概念，将在本文的剩余章节中以电压驱动电路为例。本例的驱动器使用名为V0至V7的8个参考电压，以及如在以下的表1中所解释来构建视频信号电平。
表1来自电压驱动器的灰度级表 表1示出了对于各个输入视频信号电平，从电压驱动器中获得的输出电压(灰度级电压电平)。例如，使用表2的参考电压。
表2电压参考的示例 然后，获得取决于根据表1和表2的视频输入电平的以下表3的灰度级电压电平 表3灰度级电压的示例 如可以在前面的段落中看出的，当前的AMOLED概念能够每种颜色传递8位层次。这还可以通过使用更加高级的解决方案(如模拟子场中的改进)得以进一步增强。
无论如何，在将来将会需要具有更大视频深度的显示。在基于10位彩色信道的传输标准的发展中可以看出这种趋势。同时，各种显示器制造商(如PDP制造者)声称提供多于10位色阶的显示器。
发明内容
本发明的目的是提供一种方法和一种设备，能够依据每行的视频内容增加视频深度，以为给定场景提供最大色彩层次(gradation)。即，应当提供行内容画面增强。
根据本发明，该目的通过用于驱动显示设备的方法来实现，所述方法包括以下步骤 -提供数字值作为所述显示设备行的每个像素或单元的视频信号电平， -提供至少一个参考驱动信号， -基于所述数字值和所述至少一个参考驱动信号来产生驱动信号，以及 -根据所述行的至少一部分的数字值来调整所述视频信号电平和所述至少一个参考驱动信号。
此外，提供了一种用于驱动显示设备的设备，所述设备包括 -输入装置，用于接收所述显示设备的行的每个像素或单元的数字值， -参考信令装置，用于提供至少一个参考驱动信号， -驱动装置，用于基于所述数字值和所述至少一个参考驱动信号来产生驱动信号，以及 -调整装置，用于根据所述行的至少一部分的数字值来调整所述视频信号电平和所述至少一个参考驱动信号。
优选地，显示设备是AMOLED或LCD。尤其，可以通过以上描述的方法或装置来改进这些显示概念。
参考驱动信号可以是参考电压或参考电流。这些驱动系统中的每个可以得益于本发明。
根据另一优选实施例，确定行的至少部分的最大数字值，以及在调整参考驱动信号时，这些参考驱动信号被赋予最小数字值(要确定或被预定的)与最大数字值之间的数字值。通过这种方式，将灰度级的整个范围用于一行的视频输入。
在确定行的至少部分的数字值直方图，以及基于该直方图调整参考驱动信号时，可以获得另一改进。这导致了增强的画面线相关层次。
在附图中示出了本发明的示例性实施例，其中 图1是根据现有技术的AMOLED电子器件的电路图； 图2是根据现有技术的可能OLED显示结构； 图3是电影“佐罗”的序列和相应的行分析图示； 图4是哥伦比亚电影的序列和相应的行分析图示； 图5是来自序列“佐罗”的线303的直方图； 图6是具有最佳参考电压的线303的直方图；以及 图7是本发明硬件实施例的结构框图。
具体实施例方式 本发明概念后的主要思想基于以下事实在视频场景中，在场景的大部分上并未使用整个视频动态范围。图3和图4示出了不同动态范围的帧的典型示例。图3示出了电影“佐罗”的黑暗画面。该画面具有561行的43的格式。在图3的右侧绘出了每行的最大视频信号电平。
图4示出了哥伦比亚电影的画面。该画面具有267行的16∶9的格式。在图4的右侧示出，几乎以最大视频信号电平来驱动每行。
图3和图4共同示出对于一些序列，在视频信号电平的垂直分布中存在巨大差异。如序列“佐罗”所示，最大的差异位于具有一些明亮内容的黑暗场景中。
另一方面，非常重要地注意到，在黑暗场景中，眼睛对于画面层次更加敏感。因此，优化黑暗场景的画面层次同时保持明亮场景非常稳定将对于整体画面质量有着积极影响。
如已经解释的，主要思想是通过将驱动器参考信令(电压或电流)优化为行中可用的最大视频信号电平，执行画面行相关层次。例如，在图3的序列“佐罗”中，行303的最大视频信号电平是128。因此，如果不采取任何行动，则在8位的可用层次(0至255)中，仅有7位用于该行(0至128)。然而，根据本发明，将会使用1和128之间视频信号电平的8位层次。为了这样做，将驱动器的参考信令调整至这129个电平。在电压驱动系统的本示例中，将会把最大电压电平相应地调整至原始电压以及所有其它电压的129/256。这在下面的表4中示出 表4行303调整后的电压参考的示例 更一般地，在形式Sn＝f(Srefn；MAX(Line))之下，可以将复变函数(complex function)应用于参考信令，其中，MAX(Line)表示对给定的行所使用的最大视频信号电平，以及Srefn表示参考信令(电压或电流)。该函数可以通过LUT或嵌入数学函数来实现。
在表4中示出的示例中，使用相同的变换对所有电压进行了修改，其中，Vref0表示阈值电压。由于根据比例关系L(x，y)∝I(x；y)＝k×(V(x；y)-Vth)2将伽马函数应用于OLED内，所以这是可以用于电压驱动系统的最简单的变换，其中，L(x；y)表示位于(x；y)处像素的亮度，以及I(x，y)表示提供给该像素的电流。确实在第一方式中，如果能够给予具有伽马2而不是伽马2.2，则会有L(x，y)∝k×(Video(x；y))2。在这种情况下，易于理解的是如果由因子p来修改视频信号电平动态范围，则足以通过相同的因子来修改电压。在所有其它情况下，如不同于2的伽马或没有固有伽马存在的电流驱动系统，由于电压不再与视频值成正比，所以强制将更加复杂的变换用于电压调整。
例如，在电流驱动系统中，存在L(x，y)＝k×(I-Ith)，但是理想情况下，应当是L(x，y)∝(Video(x；y))2.2。那么，在视频信号电平和所应用的强度之间需要2.2的伽马转移函数。所以如果将视频信号电平除以2，则由于则必须使所提供的强度除以4.59。
同样对于电压驱动系统也是如此，并且以2.2的实伽马为目标。在这种情况下，在形式V(x，y)∝Video(x；y)1.1之下，存在视频与电压之间的1.1的变换，其中，需要V(x，y)∝Video(x；y)1.1以最终有 L(x，y)∝(V(x；y)-Vth)2∝(Video(x；y)1.1)2＝Video(x；y)2.2 在这种情况下，如果将最大视频除以2，则必须使电压除以21.1＝2.14。
这种变换非常复杂，并且通常难以在芯片上计算。因此，理想的解决方案是使用包含255个输入的LUT，每个LUT专用于最大值。为了定义调整因子，输出可以是8位或更多。理想地，强制是10位。
回到电流驱动系统的示例，如果每行的最大幅度是128，则256×10位LUT的输出将会是225。那么电压将会乘以225并除以1024，以获得因子4.59。这里，如果使用的2m除法器是简单的移位寄存器，则在硬件中执行除法非常困难。确实，除以1024与平移10相对应。因此，乘法系数总是基于2p除法器。在以下的表5中给出了这种LUT的一些其它示例。
表5用于参考信令调整的LUT的示例 同时，必须相应地修改视频信号电平以有益于增强的层次。在这种情况下，应用这里，还应当经由LUT来更好地实现变换，其中，LUT具有与MAX(Line)的256个可能值相对应的256个输入和与10位或更多的系数相对应的输出。
在前面的段落中，基于将参考信令范围调整至行中的最大可用视频信号电平，示出了简单的解决方案。更加高级的概念将会导致更多使用的视频信号电平之间层次的优化。这种画面行相关层次的增强概念将会基于在每行上执行的直方图分析。利用电压调整的先前方式，根据这种直方图分析，应当以序列“佐罗”和行303为示例。
图5在直方图分析中示出了序列“佐罗”(图3)的行303视频信号电平的重新分配。垂直线表示来自结合表4提出的第一实施例的新调整后的电压。根据来自表1的示例来表示参考电压，以及根据等式来调制视频信号电平。
现在，对于所有示例，应使用简单的伽马2。对于这种情况，在 表6中示出了视频信号电平与电压之间的新对应关系。
表6来自电压驱动器的调整后的灰度级表 如可以从图5中看出的，视频信号电平的最大值位于电平15(V5)和电平95(V2)之间，但是这并不是获得最佳层次的位置。然而，在参考电压共同靠近时获得最佳层次。该示例示出了并不将利用具有根据第一实施例计算的电压的这个驱动器所获得的层次优化为该特定行结构。
因此，根据另一实施例，提供了视频变换和电压电平的自适应来调整最佳层次，在最佳层次中，对视频信号电平的最大值进行分布。为了实现该概念，需要表示驱动器行为的第一表格，它表示由每个电压所表示的电平数。对于表1的示例，将此在表7中示出。在附录1中给出了选作示例的用于驱动器的完全电压参考表。
表7电压参考视频重显(rendition)的示例 通常已知的是对于每个视频信号电平，画面的直方图表示该电平所使用的次数。对于给定的行来计算这种直方图表并描述为HISTO[n]，其中，n表示用于输入画面(至少8位或更多)的可能视频信号电平。为了简化阐述，将采用限制于8位(256个离散电平)的输入信号。
现在，主要思想基于对于每个电压的视频信号电平限制的计算。这种显示表示应当在每个电压内进行编码的像素的理想个数。理想地，这将会基于每行的像素个数的百分比。例如，对于每行720个像素(720×3个单元)的显示器，应当使用电压V5来对至少720×3×16/255＝135个单元进行编码。基于该假设获得下面的表8。
表8电压参考限制的示例 将该表格的限制存储于阵列LIMIT[k]中，LIMIT
＝0，LIMIT[1]＝127，...，LIMIT[7]＝271。
现在，对于每一行，执行以下的示例性计算 LevelCount＝0 Range＝1 For(1＝0;1＜255;1++) { LevelCount＝LevelCount+HISTO[1] If(LevelCount＞LIMIT[Range]) {LevelCount＝0LEVEL_SELECT[Range]＝1Range++ } } 从该计算中，产生了视频信号7电平LEVEL_SELECT[k]的表，它表示在电压k-1和k之间的过渡处的视频信号电平。以下在表9中给出了行303的结果，它基于附录2。
表9行303的分析结果 表9示出了 ·电平
用于范围1→电压V6→LEVEL_SELECT[1]＝18 ·电平[18-21]用于范围2→电压V5→LEVEL_SELECT[2]＝22 ·电平[22-31]用于范围3→电压V4→LEVEL_SELECT[3]＝32 ·电平[32-40]用于范围4→电压V3→LEVEL_SELECT[4]＝41 ·电平[41-51]用于范围5→电压V2→LEVEL_SELECT[5]＝52 ·电平[52-60]用于范围6→电压V1→LEVEL_SELECT[6]＝61 ·电平[61-128]用于范围7→电压V0→LEVEL_SELECT[7]＝128 LEVEL_SELECT
＝0。
在图6中示出了结果，图6示出了根据视频信号电平重新分配的电压重新分配的可能优化。由于可以有具有类似成果的其它计算，所以应当将这里为该优化所使用的算法示例作为示例。确实，在以上的示例中，再将间隔V1至V0减小一点会更好。这可以通过更加复杂的系统来实现。
一旦定义了对于给定行的优化电压重新分配，便可以执行两种类型的调整来显示正确但改进了的画面 ·首先，使电压本身自适应，该计算与在前一实施例中进行的计算类似。在这种情况下，以下等式应用 ，n≥1 ·然后，修改视频信号电平以适合新电压分布。在这种情况下，对于位于范围n中的电平，亮度值为 其中，表格转换是LIMIT[k]值的累积，从而因 此得到TRANS
＝0、TRANS[1]＝16、TRANS[1]＝32、TRANS[2]＝64、TRANS[3]＝128、TRANS[4]＝192、TRANS[5]＝224以及TRANS[6]＝256。
以下在表10和11中给出了先前计算的结果 表10行303所计算的新电压 表11行303所计算的新视频信号电平 如已经解释的，复杂计算是由LUT替换的多数情况。在如下描述的视频信号电平调整的情况中 8位LUT将LEVEL_SELECT[n]-LEVEL_SELECT[n-1]视为输入，并传递特定因子(强制大于8位分辨率)以执行除法。剩余部分仅是可以实时进行而没有任何问题的乘法和加法。
如上所述，该示例与电压驱动系统中的简单伽马2相关，以简化阐述。对于不同的伽马或对于电路驱动系统，必须通过使用适合的LUT来相应地调整计算。
图7示出了本发明解决方案的实现方式。将输入信号转发至行分析块12，行分析块12为每个输入行执行所需的参数提取(如每行最高视频信号电平)或者甚至直方图分析。该块12需要行存储器对行的整个过程进行时延。确实，仅在行的结尾处获得行分析的结构，但是必须在整行上针对该行执行修改。
在分析和行时延之后，在视频调整块13中调整视频信号电平。这里，基于原始视频信号电平Lin输出新视频信号电平Lout。将具有新视频信号电平的视频信号使人标准OLED处理单元14。列驱动数据从该单元14输出并被传输至AMOLED显示器16的列驱动器15。此外，标准OLED处理单元14产生行驱动数据，用于控制AMOLED显示器16的行驱动器17。
进一步向电压调整块18提供行分析块12的分析数据，用于调整由参考信令单元19所提供的参考电压。该参考信令单元19将参考电压Vrefn传递至列驱动器15。为了调整参考电压，使电压调整块18与行驱动单元17同步。
将用于对特定参考电压进行编程的控制数据从电压调整块18转发至参考信令单元19。基于LUT和计算来进行电压和视频信号电平的自适应。
在电流驱动系统的情况下，利用电流执行参考信令，以及块18关心的是电流调整。
本发明不限于AMOLED场景，而是还可以应用于使用参考信令装置的LCD显示器或其它显示器。
附录1-完全驱动电压表 附录2-来自序列“佐罗”的行303的直方图
权利要求
1、一种用于驱动显示设备(16)的方法，所述方法包括以下步骤
-提供数字值作为所述显示设备(16)的行的每个像素或单元的视频信号电平，
-提供至少一个参考驱动信号，以及
-基于所述数字值和所述至少一个参考驱动信号来产生驱动信号，
其特征在于
-根据所述行的至少一部分的数字值来调整所述视频信号电平和所述至少一个参考驱动信号。
2、如权利要求1所述的方法，其中，所述显示设备(16)是AMOLED或LCD。
3、如权利要求1或2所述的方法，其中，所述参考驱动信号是参考电压或参考电流。
4、如前述权利要求之一所述的方法，其中，确定行的所述至少一部分的最大数字值，以及在调整所述至少参考驱动信号时，所述至少一个参考驱动信号被赋予要确定或预定的最小数字值与所述最大数字值之间的数字值。
5、如权利要求1至3之一所述的方法，其中，确定行的所述至少一部分的数字值的直方图，以及基于所述直方图来调整所述至少一个参考驱动信号。
6、一种用于驱动显示设备的设备，所述设备包括
-输入装置，用于接收所述显示设备(16)的行的每个像素或单元的数字值，
-参考信令装置(19)，用于提供至少一个参考驱动信号，以及
-驱动装置(15)，用于基于所述数字值和所述至少一个参考驱动信号来产生驱动信号，
其特征在于
-调整装置(18)，用于根据所述行的至少一部分的数字值来调整所述视频信号电平和所述至少一个参考驱动信号。
7、如权利要求6所述的设备，其中，所述显示设备(16)是AMOLED或LCD。
8、如权利要求6或7所述的设备，其中，所述参考信令装置(19)提供参考电压或参考电流作为参考驱动信号。
9、如权利要求6至8之一所述的设备，还包括分析装置(12)，用于驱动行的所述至少部分的最大数字值，以及用于向所述调整装置提供所述最大数字值，从而所述调整装置(18)能够将要确定或预定的最小数字值与所述最大数字值之间的数字值赋予所述至少一个参考驱动信号。
10、如权利要求6至8之一所述的设备，还包括分析装置(12)，用于确定行的所述至少一部分的数字值的直方图，以及用于控制所述调整装置(18)，从而基于所述直方图来调整所述至少一个参考驱动信号。
全文摘要
提出了一种方法和一种设备，能够依据每行视频的内容来增加视频深度，以为每个给定场景提供最大色彩层次。为此，公开了一种用于驱动显示设备(16)的设备，所述设备包括输入装置(11)，用于接收所述显示设备(16)的行的每个像素或单元的数字值；参考信令装置(19)，用于提供至少一个参考驱动信号，以及驱动装置(15)，用于基于所述数字值和所述至少一个参考驱动信号来输出驱动信号。所述设备还包括调整装置(18)，用于根据所述行的至少一部分的数字值来调整所述视频信号电平和所述至少一个参考驱动信号。
文档编号G09G3/32GK101097688SQ200710126309
公开日2008年1月2日 申请日期2007年6月29日 优先权日2006年6月30日
发明者塞巴斯蒂安·魏特布鲁爀, 赖纳·施韦尔, 西尔万·泰博 申请人:汤姆森许可贸易公司
技术领域：
本发明涉及一种用于驱动显示设备的方法，该方法包括以下步骤提供数字值作为显示设备行中的每个像素或单元的视频信号电平，提供至少一个参考驱动信号，以及基于所述数字值和所述至少一个参考驱动信号生成驱动信号。此外，本发明涉及一种用于驱动显示设备的相应设备。
背景技术：
已知有源矩阵OLED(有机发光显示器)或AMOLED的结构。根据图1，它包括 -有源矩阵1，对于每个单元(一个像素包括红色单元、绿色单元和蓝色单元)，有源矩阵1包含多个TFT T1、T2与同OLED材料连接的电容器C的组合。在TFT之上，电容器C用作存储器组件，用于存储视频帧一部分期间的值，该值表示在下一视频帧或视频帧的下一部分期间要由单元2显示的视频信息。TFT用作开关，用于启动选择单元2、在电容器C中的数据存储和与所存储数据相对应的视频信息的单元2的显示； -行或栅极驱动器3，用于逐行地选择矩阵1的单元2，以便刷新它们的内容； -列或源驱动器4，用于传递要存储于当前所选行的每个单元2中的数据；该组件接收每个单元2的视频信息；以及 -数字处理单元5，用于应用所需视频和信号处理步骤，以及用于将所需控制信号传递至行和列驱动器3、4。
实际上，存在两种驱动OLED单元2的方式。在第一方式中，列驱动器4将由数字处理单元5所发送的每个数字视频信息转换为其幅度与视频信号电平成正比的电流。将该电流提供给矩阵1的适当单元2。在第二方式中，列驱动器4将由数字处理单元5所发送的每个数字视频信息转换为其幅度与视频信号电平的平方成正比的电压。将该电流或电压提供给矩阵1的适合单元2。
然而，在原理上，OLED是电流驱动的，使得每一个基于电压驱动的系统基于电压到电流的转换器来实现正确的单元发光。
从以上可以推断出，因为只需要逐行施加选择，行驱动器3具有相当简单的功能。它或多或少是移位寄存器。列驱动器4代表了实有效部分(real active part)，并可以认为是高等级数字模拟转换器。
图2中用符号表示了利用这种AMOLED结构显示视频信息。将输入信号转发至数字处理单元，该数字处理单元在内部处理之后将用于行选择的定时信号传递至与发送到列驱动器4的数据同步的行驱动器。传输至列驱动器4的数据是并行或串行的。此外，列驱动器4对由单独的参考信令设备6传递的参考信令进行处理。该组件6在电压驱动电路的情况下传递一组参考电压，或者在电流驱动电路的情况下驱动一组参考电流。最高参考用于白色，以及是最小灰色电平的最低级。然后，列驱动器4向矩阵单元2施加与要由单元2显示的数据相对应的电压或电流幅度。
为了说明这个概念，将在本文的剩余章节中以电压驱动电路为例。本例的驱动器使用名为V0至V7的8个参考电压，以及如在以下的表1中所解释来构建视频信号电平。
表1来自电压驱动器的灰度级表 表1示出了对于各个输入视频信号电平，从电压驱动器中获得的输出电压(灰度级电压电平)。例如，使用表2的参考电压。
表2电压参考的示例 然后，获得取决于根据表1和表2的视频输入电平的以下表3的灰度级电压电平 表3灰度级电压的示例 如可以在前面的段落中看出的，当前的AMOLED概念能够每种颜色传递8位层次。这还可以通过使用更加高级的解决方案(如模拟子场中的改进)得以进一步增强。
无论如何，在将来将会需要具有更大视频深度的显示。在基于10位彩色信道的传输标准的发展中可以看出这种趋势。同时，各种显示器制造商(如PDP制造者)声称提供多于10位色阶的显示器。
发明内容
本发明的目的是提供一种方法和一种设备，能够依据每行的视频内容增加视频深度，以为给定场景提供最大色彩层次(gradation)。即，应当提供行内容画面增强。
根据本发明，该目的通过用于驱动显示设备的方法来实现，所述方法包括以下步骤 -提供数字值作为所述显示设备行的每个像素或单元的视频信号电平， -提供至少一个参考驱动信号， -基于所述数字值和所述至少一个参考驱动信号来产生驱动信号，以及 -根据所述行的至少一部分的数字值来调整所述视频信号电平和所述至少一个参考驱动信号。
此外，提供了一种用于驱动显示设备的设备，所述设备包括 -输入装置，用于接收所述显示设备的行的每个像素或单元的数字值， -参考信令装置，用于提供至少一个参考驱动信号， -驱动装置，用于基于所述数字值和所述至少一个参考驱动信号来产生驱动信号，以及 -调整装置，用于根据所述行的至少一部分的数字值来调整所述视频信号电平和所述至少一个参考驱动信号。
优选地，显示设备是AMOLED或LCD。尤其，可以通过以上描述的方法或装置来改进这些显示概念。
参考驱动信号可以是参考电压或参考电流。这些驱动系统中的每个可以得益于本发明。
根据另一优选实施例，确定行的至少部分的最大数字值，以及在调整参考驱动信号时，这些参考驱动信号被赋予最小数字值(要确定或被预定的)与最大数字值之间的数字值。通过这种方式，将灰度级的整个范围用于一行的视频输入。
在确定行的至少部分的数字值直方图，以及基于该直方图调整参考驱动信号时，可以获得另一改进。这导致了增强的画面线相关层次。
在附图中示出了本发明的示例性实施例，其中 图1是根据现有技术的AMOLED电子器件的电路图； 图2是根据现有技术的可能OLED显示结构； 图3是电影“佐罗”的序列和相应的行分析图示； 图4是哥伦比亚电影的序列和相应的行分析图示； 图5是来自序列“佐罗”的线303的直方图； 图6是具有最佳参考电压的线303的直方图；以及 图7是本发明硬件实施例的结构框图。
具体实施例方式 本发明概念后的主要思想基于以下事实在视频场景中，在场景的大部分上并未使用整个视频动态范围。图3和图4示出了不同动态范围的帧的典型示例。图3示出了电影“佐罗”的黑暗画面。该画面具有561行的43的格式。在图3的右侧绘出了每行的最大视频信号电平。
图4示出了哥伦比亚电影的画面。该画面具有267行的16∶9的格式。在图4的右侧示出，几乎以最大视频信号电平来驱动每行。
图3和图4共同示出对于一些序列，在视频信号电平的垂直分布中存在巨大差异。如序列“佐罗”所示，最大的差异位于具有一些明亮内容的黑暗场景中。
另一方面，非常重要地注意到，在黑暗场景中，眼睛对于画面层次更加敏感。因此，优化黑暗场景的画面层次同时保持明亮场景非常稳定将对于整体画面质量有着积极影响。
如已经解释的，主要思想是通过将驱动器参考信令(电压或电流)优化为行中可用的最大视频信号电平，执行画面行相关层次。例如，在图3的序列“佐罗”中，行303的最大视频信号电平是128。因此，如果不采取任何行动，则在8位的可用层次(0至255)中，仅有7位用于该行(0至128)。然而，根据本发明，将会使用1和128之间视频信号电平的8位层次。为了这样做，将驱动器的参考信令调整至这129个电平。在电压驱动系统的本示例中，将会把最大电压电平相应地调整至原始电压以及所有其它电压的129/256。这在下面的表4中示出 表4行303调整后的电压参考的示例 更一般地，在形式Sn＝f(Srefn；MAX(Line))之下，可以将复变函数(complex function)应用于参考信令，其中，MAX(Line)表示对给定的行所使用的最大视频信号电平，以及Srefn表示参考信令(电压或电流)。该函数可以通过LUT或嵌入数学函数来实现。
在表4中示出的示例中，使用相同的变换对所有电压进行了修改，其中，Vref0表示阈值电压。由于根据比例关系L(x，y)∝I(x；y)＝k×(V(x；y)-Vth)2将伽马函数应用于OLED内，所以这是可以用于电压驱动系统的最简单的变换，其中，L(x；y)表示位于(x；y)处像素的亮度，以及I(x，y)表示提供给该像素的电流。确实在第一方式中，如果能够给予具有伽马2而不是伽马2.2，则会有L(x，y)∝k×(Video(x；y))2。在这种情况下，易于理解的是如果由因子p来修改视频信号电平动态范围，则足以通过相同的因子来修改电压。在所有其它情况下，如不同于2的伽马或没有固有伽马存在的电流驱动系统，由于电压不再与视频值成正比，所以强制将更加复杂的变换用于电压调整。
例如，在电流驱动系统中，存在L(x，y)＝k×(I-Ith)，但是理想情况下，应当是L(x，y)∝(Video(x；y))2.2。那么，在视频信号电平和所应用的强度之间需要2.2的伽马转移函数。所以如果将视频信号电平除以2，则由于则必须使所提供的强度除以4.59。
同样对于电压驱动系统也是如此，并且以2.2的实伽马为目标。在这种情况下，在形式V(x，y)∝Video(x；y)1.1之下，存在视频与电压之间的1.1的变换，其中，需要V(x，y)∝Video(x；y)1.1以最终有 L(x，y)∝(V(x；y)-Vth)2∝(Video(x；y)1.1)2＝Video(x；y)2.2 在这种情况下，如果将最大视频除以2，则必须使电压除以21.1＝2.14。
这种变换非常复杂，并且通常难以在芯片上计算。因此，理想的解决方案是使用包含255个输入的LUT，每个LUT专用于最大值。为了定义调整因子，输出可以是8位或更多。理想地，强制是10位。
回到电流驱动系统的示例，如果每行的最大幅度是128，则256×10位LUT的输出将会是225。那么电压将会乘以225并除以1024，以获得因子4.59。这里，如果使用的2m除法器是简单的移位寄存器，则在硬件中执行除法非常困难。确实，除以1024与平移10相对应。因此，乘法系数总是基于2p除法器。在以下的表5中给出了这种LUT的一些其它示例。
表5用于参考信令调整的LUT的示例 同时，必须相应地修改视频信号电平以有益于增强的层次。在这种情况下，应用这里，还应当经由LUT来更好地实现变换，其中，LUT具有与MAX(Line)的256个可能值相对应的256个输入和与10位或更多的系数相对应的输出。
在前面的段落中，基于将参考信令范围调整至行中的最大可用视频信号电平，示出了简单的解决方案。更加高级的概念将会导致更多使用的视频信号电平之间层次的优化。这种画面行相关层次的增强概念将会基于在每行上执行的直方图分析。利用电压调整的先前方式，根据这种直方图分析，应当以序列“佐罗”和行303为示例。
图5在直方图分析中示出了序列“佐罗”(图3)的行303视频信号电平的重新分配。垂直线表示来自结合表4提出的第一实施例的新调整后的电压。根据来自表1的示例来表示参考电压，以及根据等式来调制视频信号电平。
现在，对于所有示例，应使用简单的伽马2。对于这种情况，在 表6中示出了视频信号电平与电压之间的新对应关系。
表6来自电压驱动器的调整后的灰度级表 如可以从图5中看出的，视频信号电平的最大值位于电平15(V5)和电平95(V2)之间，但是这并不是获得最佳层次的位置。然而，在参考电压共同靠近时获得最佳层次。该示例示出了并不将利用具有根据第一实施例计算的电压的这个驱动器所获得的层次优化为该特定行结构。
因此，根据另一实施例，提供了视频变换和电压电平的自适应来调整最佳层次，在最佳层次中，对视频信号电平的最大值进行分布。为了实现该概念，需要表示驱动器行为的第一表格，它表示由每个电压所表示的电平数。对于表1的示例，将此在表7中示出。在附录1中给出了选作示例的用于驱动器的完全电压参考表。
表7电压参考视频重显(rendition)的示例 通常已知的是对于每个视频信号电平，画面的直方图表示该电平所使用的次数。对于给定的行来计算这种直方图表并描述为HISTO[n]，其中，n表示用于输入画面(至少8位或更多)的可能视频信号电平。为了简化阐述，将采用限制于8位(256个离散电平)的输入信号。
现在，主要思想基于对于每个电压的视频信号电平限制的计算。这种显示表示应当在每个电压内进行编码的像素的理想个数。理想地，这将会基于每行的像素个数的百分比。例如，对于每行720个像素(720×3个单元)的显示器，应当使用电压V5来对至少720×3×16/255＝135个单元进行编码。基于该假设获得下面的表8。
表8电压参考限制的示例 将该表格的限制存储于阵列LIMIT[k]中，LIMIT
＝0，LIMIT[1]＝127，...，LIMIT[7]＝271。
现在，对于每一行，执行以下的示例性计算 LevelCount＝0 Range＝1 For(1＝0;1＜255;1++) { LevelCount＝LevelCount+HISTO[1] If(LevelCount＞LIMIT[Range]) {LevelCount＝0LEVEL_SELECT[Range]＝1Range++ } } 从该计算中，产生了视频信号7电平LEVEL_SELECT[k]的表，它表示在电压k-1和k之间的过渡处的视频信号电平。以下在表9中给出了行303的结果，它基于附录2。
表9行303的分析结果 表9示出了 ·电平
用于范围1→电压V6→LEVEL_SELECT[1]＝18 ·电平[18-21]用于范围2→电压V5→LEVEL_SELECT[2]＝22 ·电平[22-31]用于范围3→电压V4→LEVEL_SELECT[3]＝32 ·电平[32-40]用于范围4→电压V3→LEVEL_SELECT[4]＝41 ·电平[41-51]用于范围5→电压V2→LEVEL_SELECT[5]＝52 ·电平[52-60]用于范围6→电压V1→LEVEL_SELECT[6]＝61 ·电平[61-128]用于范围7→电压V0→LEVEL_SELECT[7]＝128 LEVEL_SELECT
＝0。
在图6中示出了结果，图6示出了根据视频信号电平重新分配的电压重新分配的可能优化。由于可以有具有类似成果的其它计算，所以应当将这里为该优化所使用的算法示例作为示例。确实，在以上的示例中，再将间隔V1至V0减小一点会更好。这可以通过更加复杂的系统来实现。
一旦定义了对于给定行的优化电压重新分配，便可以执行两种类型的调整来显示正确但改进了的画面 ·首先，使电压本身自适应，该计算与在前一实施例中进行的计算类似。在这种情况下，以下等式应用 ，n≥1 ·然后，修改视频信号电平以适合新电压分布。在这种情况下，对于位于范围n中的电平，亮度值为 其中，表格转换是LIMIT[k]值的累积，从而因 此得到TRANS
＝0、TRANS[1]＝16、TRANS[1]＝32、TRANS[2]＝64、TRANS[3]＝128、TRANS[4]＝192、TRANS[5]＝224以及TRANS[6]＝256。
以下在表10和11中给出了先前计算的结果 表10行303所计算的新电压 表11行303所计算的新视频信号电平 如已经解释的，复杂计算是由LUT替换的多数情况。在如下描述的视频信号电平调整的情况中 8位LUT将LEVEL_SELECT[n]-LEVEL_SELECT[n-1]视为输入，并传递特定因子(强制大于8位分辨率)以执行除法。剩余部分仅是可以实时进行而没有任何问题的乘法和加法。
如上所述，该示例与电压驱动系统中的简单伽马2相关，以简化阐述。对于不同的伽马或对于电路驱动系统，必须通过使用适合的LUT来相应地调整计算。
图7示出了本发明解决方案的实现方式。将输入信号转发至行分析块12，行分析块12为每个输入行执行所需的参数提取(如每行最高视频信号电平)或者甚至直方图分析。该块12需要行存储器对行的整个过程进行时延。确实，仅在行的结尾处获得行分析的结构，但是必须在整行上针对该行执行修改。
在分析和行时延之后，在视频调整块13中调整视频信号电平。这里，基于原始视频信号电平Lin输出新视频信号电平Lout。将具有新视频信号电平的视频信号使人标准OLED处理单元14。列驱动数据从该单元14输出并被传输至AMOLED显示器16的列驱动器15。此外，标准OLED处理单元14产生行驱动数据，用于控制AMOLED显示器16的行驱动器17。
进一步向电压调整块18提供行分析块12的分析数据，用于调整由参考信令单元19所提供的参考电压。该参考信令单元19将参考电压Vrefn传递至列驱动器15。为了调整参考电压，使电压调整块18与行驱动单元17同步。
将用于对特定参考电压进行编程的控制数据从电压调整块18转发至参考信令单元19。基于LUT和计算来进行电压和视频信号电平的自适应。
在电流驱动系统的情况下，利用电流执行参考信令，以及块18关心的是电流调整。
本发明不限于AMOLED场景，而是还可以应用于使用参考信令装置的LCD显示器或其它显示器。
附录1-完全驱动电压表 附录2-来自序列“佐罗”的行303的直方图
权利要求
1、一种用于驱动显示设备(16)的方法，所述方法包括以下步骤
-提供数字值作为所述显示设备(16)的行的每个像素或单元的视频信号电平，
-提供至少一个参考驱动信号，以及
-基于所述数字值和所述至少一个参考驱动信号来产生驱动信号，
其特征在于
-根据所述行的至少一部分的数字值来调整所述视频信号电平和所述至少一个参考驱动信号。
2、如权利要求1所述的方法，其中，所述显示设备(16)是AMOLED或LCD。
3、如权利要求1或2所述的方法，其中，所述参考驱动信号是参考电压或参考电流。
4、如前述权利要求之一所述的方法，其中，确定行的所述至少一部分的最大数字值，以及在调整所述至少参考驱动信号时，所述至少一个参考驱动信号被赋予要确定或预定的最小数字值与所述最大数字值之间的数字值。
5、如权利要求1至3之一所述的方法，其中，确定行的所述至少一部分的数字值的直方图，以及基于所述直方图来调整所述至少一个参考驱动信号。
6、一种用于驱动显示设备的设备，所述设备包括
-输入装置，用于接收所述显示设备(16)的行的每个像素或单元的数字值，
-参考信令装置(19)，用于提供至少一个参考驱动信号，以及
-驱动装置(15)，用于基于所述数字值和所述至少一个参考驱动信号来产生驱动信号，
其特征在于
-调整装置(18)，用于根据所述行的至少一部分的数字值来调整所述视频信号电平和所述至少一个参考驱动信号。
7、如权利要求6所述的设备，其中，所述显示设备(16)是AMOLED或LCD。
8、如权利要求6或7所述的设备，其中，所述参考信令装置(19)提供参考电压或参考电流作为参考驱动信号。
9、如权利要求6至8之一所述的设备，还包括分析装置(12)，用于驱动行的所述至少部分的最大数字值，以及用于向所述调整装置提供所述最大数字值，从而所述调整装置(18)能够将要确定或预定的最小数字值与所述最大数字值之间的数字值赋予所述至少一个参考驱动信号。
10、如权利要求6至8之一所述的设备，还包括分析装置(12)，用于确定行的所述至少一部分的数字值的直方图，以及用于控制所述调整装置(18)，从而基于所述直方图来调整所述至少一个参考驱动信号。
全文摘要
提出了一种方法和一种设备，能够依据每行视频的内容来增加视频深度，以为每个给定场景提供最大色彩层次。为此，公开了一种用于驱动显示设备(16)的设备，所述设备包括输入装置(11)，用于接收所述显示设备(16)的行的每个像素或单元的数字值；参考信令装置(19)，用于提供至少一个参考驱动信号，以及驱动装置(15)，用于基于所述数字值和所述至少一个参考驱动信号来输出驱动信号。所述设备还包括调整装置(18)，用于根据所述行的至少一部分的数字值来调整所述视频信号电平和所述至少一个参考驱动信号。
文档编号G09G3/32GK101097688SQ200710126309
公开日2008年1月2日 申请日期2007年6月29日 优先权日2006年6月30日
发明者塞巴斯蒂安·魏特布鲁爀, 赖纳·施韦尔, 西尔万·泰博 申请人:汤姆森许可贸易公司
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