CN101620848A - 显示单元 - Google Patents

Abstract

本发明提供了显示单元。一种显示单元包括：显示部件，该显示部件包括多个像素，这多个像素中的每一个包括多个发光器件；运算部件，该运算部件执行用于对将要输入到显示部件中包括的像素的发光器件中的驱动信号进行校正的计算，以便校正像素的亮度和色度；以及系数数据输入部件，其中，在将要被输入到运算部件中的、对于校正计算来说必需的每个系数矩阵的元素之中，在显示部件中具有较小系数变化的元素的比特数目被设定成比具有较大变化的元素的比特数目更小的值。

Description

显示单元

技术领域

本发明涉及通过利用视频信号控制每个像素中包括的多个发光器件来显示图像的显示单元。

背景技术

在包括诸如LED(发光二极管)之类的发光器件的阵列并且通过分别驱动发光器件来进行精细显示的彩色显示单元中，由于诸如发光器件的制造变化等等，即使相同的视频信号被输入到发光器件中，在像素之间亮度和色度也发生变化。结果，图像质量降低了。由于此原因，已经提出了一种通过对视频信号执行3×3矩阵运算来校正将要输入到发光器件中的信号的方法，例如日本未实审专利申请公开No.2000-155548和2001-188513中部署的那种。

将简要描述上述方法。在一个像素中，通过执行以下描述的式1(式(a)和(b))中所示的矩阵运算，视频输入信号Ri、Gi和Bi被转换成将要被输入到LED中的信号Ro、Go和Bo。通过执行这种校正，以视频输入信号所预期的亮度和色度来显示了像素。

[式1]

$\left(\begin{array}{c}\mathrm{Ro}\\ \mathrm{Go}\\ \mathrm{Bo}\end{array}\right)=M\left(\begin{array}{c}\mathrm{Ri}\\ \mathrm{Gi}\\ \mathrm{Bi}\end{array}\right)$ …式(a)

$M={\left(\begin{array}{ccc}\mathrm{Lr}1& \mathrm{Lg}1& \mathrm{Lb}1\\ \mathrm{Lr}2& \mathrm{Lg}2& \mathrm{Lb}2\\ \mathrm{Lr}3& \mathrm{Lg}3& \mathrm{Lb}3\end{array}\right)}^{-1}\left(\begin{array}{ccc}\mathrm{Sr}1& \mathrm{Sg}1& \mathrm{Sb}1\\ \mathrm{Sr}2& \mathrm{Sg}2& \mathrm{Sb}2\\ \mathrm{Sr}3& \mathrm{Sg}3& \mathrm{Sb}3\end{array}\right)$ …式(b)

式(b)中的Lr1、Lr2和Lr3是通过测量该像素的R(红)LED的亮度和色度而确定的值，Lg1、Lg2和Lg3是通过测量该像素的G(绿)LED的亮度和色度而确定的值，并且Lb1、Lb2和Lb3是通过测量该像素的B(蓝)LED的亮度和色度而确定的值，而Sr1、Sr2、Sr3、Sg1、Sg2、Sg3、Sb1、Sb2和Sb3是基于这些视频信号所设想的色域而确定的值。

为了获得利用这些式子来校正亮度和色度的显示单元，预先测量所有像素的R、G和B的亮度和色度，通过执行计算对于每个像素获得矩阵M，并且将所获得的矩阵M存储在存储器等等中。然后，在显示单元的操作期间，对这些矩阵M和视频信号执行实时运算来获得LED信号，并且通过根据所获得的LED信号驱动LED来进行显示。

发明内容

但是，如果显示单元中包括的像素的数目增大，则必须执行大量的矩阵运算。例如，对于具有60帧/秒的帧速率并且包括1980×1080个像素的显示单元，必须对每个像素执行3×3矩阵运算。具体而言，每秒要执行大约2,000,000×60＝120,000,000个3×3矩阵运算。结果，出现以下问题。

(1)假定矩阵M的每个元素是一个字节，则需要一个大约19M字节的大型高速存储器。

(2)每秒执行大约120,000,000个3×3矩阵运算，因此功耗增大了。

希望提供一种显示单元，其可以减少执行用于校正亮度和色度的计算所必需的矩阵运算的数目，从而以更少的计算来获得相同的校正效果，同时降低了功耗。

根据本发明的一个实施例，一种显示单元包括：显示部件，该显示部件包括多个像素，所述多个像素中的每一个包括多个发光器件；运算部件，该运算部件执行用于对将要输入到所述显示部件中包括的所述多个像素的发光器件中的驱动信号进行校正的计算，以便校正所述多个像素的亮度和色度；以及系数数据输入部件，其中，在将要被输入到所述运算部件中的、对于校正计算来说必需的每个系数矩阵的元素之中，在所述显示部件中具有较小系数变化的元素的比特数目被设定成比具有较大变化的元素的比特数目更小的值。

根据本发明的实施例，执行用于校正亮度和色度的计算所必需的系数矩阵的每个元素被赋予必要数目的比特。结果，整个比特数目减少了，从而可以利用较少的计算来获得相同的校正效果。

根据本发明的实施例，用于校正亮度和色度的变化的计算所需的矩阵运算的数目减少了，从而可以利用较少的计算来获得相同的校正效果。这样就无需使用可以在比所需速度更高的速度下工作的存储器，并且可以降低功耗。

附图说明

图1是示出根据本发明实施例的显示单元的配置的框图；

图2是详细示出显示单元的部分放大视图；

图3是示出亮度和色度校正部件的详细配置的图；

图4是示出比特数目设定和设计方法的步骤的流程图；

图5包括其中多个显示单元中的多条矩阵数据被逐像素地绘出的示图；并且

图6是示出根据本实施例的显示单元的制造流程的示例的流程图。

具体实施方式

显示单元的配置

现在，将参考附图描述本发明的实施例。

图1是示出根据本实施例的显示单元的配置的框图。根据本实施例的显示单元包括三个主要元件，即显示面板10、亮度和色度校正部件20以及显示面板驱动部件30。

显示面板10包括多个像素的阵列，这多个像素各自包括多个发光器件。图2是详细示出显示单元的部分放大视图。在本实施例中，一个像素100包括对应于R(红)、G(绿)和B(蓝)的三个LED。在显示面板10中，垂直和水平地部署多个像素100(例如，水平1920个像素、垂直1080个像素)，从而显示视频图片。

亮度和色度校正部件20是这样一个部件，其接收例如与R(红)、G(绿)和B(蓝)相对应的视频信号，并且通过执行预定的运算来生成R校正信号、G校正信号和B校正信号，以充当用于驱动显示面板10中包括的像素的发光器件的信号。亮度和色度校正部件20包括存储这些运算中将要使用的系数矩阵(矩阵数据)的矩阵数据存储器21。矩阵数据存储器21可以是外部存储设备。亮度和色度校正部件20将在下文中详细描述。

显示面板驱动部件30是这样一个部件，其基于由亮度和色度校正部件20生成的R校正信号、G校正信号和B校正信号来驱动每个像素的发光器件。更具体而言，显示面板驱动部件30通过基于从亮度和色度校正部件20输出的R信号、G信号和B信号，向像素的相应发光器件提供由于例如PWM(脉冲宽度调制)而产生的驱动信号，来控制发光。

亮度和色度校正部件的细节

图3是示出亮度和色度校正部件的详细配置的图。亮度和色度校正部件20是通过向运算处理部件22提供系数矩阵来将视频信号校正成驱动信号的部件。在图3所示的示例中，亮度和色度校正部件20除了运算处理部件22之外，还包括存储矩阵数据(即系数矩阵)的存储部件(矩阵数据存储器21)。矩阵数据存储器21是高速非易失性存储器，并且根据需要可被包括在亮度和色度校正部件20中或者可以是外部存储单元。

运算处理部件22是由数字运算电路形成的。亮度和色度校正部件20对接收到的与像素相对应的R视频信号、G视频信号和B视频信号以及从矩阵数据存储器21发送来的系数矩阵的元素执行矩阵运算，并且输出运动结果，作为用于驱动像素的R发光器件、G发光器件和B发光器件的驱动信号。在本实施例中，在将从矩阵数据存储器21发送来的矩阵数据的元素的值输入到运算处理部件22的系数数据输入部件23中，为这些元素设定比特数目。

也就是说，在系数数据输入部件23中，在将要提供给运算处理部件22的矩阵数据的元素之中，在显示面板中包括的像素中具有较小系数变化的元素的比特数目被设定成比具有较大变化的元素的比特数目更小的值。

在图3所示的示例中，使用了3×3矩阵数据，并且对应于九个元素(元素1至9)的系数以预定的比特数目被输入到运算处理部件22中。也就是说，对应于元素1至9的多条系数数据被并行地从矩阵数据存储器21输入到运算处理部件22中。系数数据输入部件23是传送这多条系数数据的部件。例如，通过根据显示面板中的元素之间的变化来赋予权重，为元素1至9设定最少5比特到最多8比特。

具体而言，除了形成矩阵数据的系数矩阵的对角成分的元素的比特数目之外，其他元素的比特数目被设定成比对角成分的比特数目小的值。如图所示，3×3矩阵数据是包括元素1至9的矩阵。在这些元素中，对角成分是元素1、5和9。元素1、5和9的比特数目被设定为比其他元素的比特数目大的值。

矩阵数据的细节在日本未实审专利申请公开No.2000-155548中公开。矩阵数据是通过组织与上述式(b)中的M相对应的矩阵来获得的。矩阵数据的具体示例是日本未实审专利申请公开No.2000-155548的第0035段中示出的值。

式(2)示出了日本未实审专利申请公开No.2000-155548中示出的3×3矩阵数据的示例。该矩阵数据是通过实际测量显示面板中包括的每个元素而确定的，并且在显示面板中具有预定变化。具体而言，3×3矩阵数据的对角成分(参见图中的矩形框)是校正系数的主元素并且在像素之间有很大变化。另一方面，其他元素是辅助校正系数，因此在像素之间的变化程度没有那么大。

[式2]

…式(c)

如上所述的矩阵数据的元素中的变化特性将被使用。对于具有较小变化的元素，任何像素都具有彼此接近的值。因此，当这些元素被转换成数字信号时，这些元素的部分比特数目可被省略。另一方面，具有较大变化的元素必须在不省略其比特数目的情况下被发送。

在图3所示的系数数据输入部件中，在九个元素之中，作为具有大变化的对角成分的元素以8比特被发送到运算处理部件，而作为其他成分的元素则被省略成6或5比特并随后被发送到运算处理部件。另外，可以在运算处理部件中形成与元素的这种比特数目相对应的运算电路。因此，与对于所有元素都根据具有大变化的元素的比特数目(例如，8比特)来形成电路的情况相比，减小了电路配置。

显示单元的操作

将利用图1所示的框图来描述根据本实施例的显示单元的操作。该显示单元顺序地接收逐个像素地串行化并且对应于R、G、B的视频信号。

当对应于一个像素的R信号、G信号和B信号被输入时，亮度和色度校正部件20读取预先存储并且对应于该像素的3×3矩阵数据，并且对R视频信号、G视频信号和B视频信号以及3×3矩阵数据执行式(a)中所示的运算。这样，输入的R视频信号、G视频信号和B视频信号被调制以使得相同颜色的发光器件(LED)之间的变化得以校正，然后被输出到随后的显示面板驱动部件30。

显示面板驱动部件30简单地根据接收到的信号，即被亮度和色度校正部件20校正的信号，对预期颜色的像素的发光器件进行驱动。这样，即使发光器件(LED)之间存在变化，也可按视频信号所预期的亮度和色度来进行显示。

通过对所有像素顺序地执行这种运算和驱动，即使在显示面板10的像素的相应显示器件(LED)之间存在亮度和色度的变化，也显示了没有不均匀性的图像。

比特数目设定方法和设计方法

接下来，将描述作为本实施例的特性的系数数据输入部件中的比特数目的设定。系数数据输入部件中的每个元素的比特数目在显示单元的设计阶段是必要的。也就是说，系数矩阵的元素的比特数目是在设计阶段确定的，并且所确定的比特数目被反映在矩阵数据存储器和运算处理部件的设计上。

图4是示出比特数目设定和设计方法的步骤的流程图。首先，为了获得每个像素的R LED、G LED和B LED的亮度和色度(这是执行式(a)所示的矩阵计算所必需的)，测量显示面板的所有像素的LED的亮度和色度(步骤S101)。在本实施例中，对于显示面板的所有像素的LED测量亮度和色度；但是，例如，假定在同一批中制造的LED具有相同的性能，则可以逐批地测量LED的亮度和色度。

接下来，预先设定视频信号的色域(x_R，y_R，x_G，y_G，x_B，y_B)。然后，根据该色域和通过测量获得的LED的亮度和色度，对特定像素计算式(b)中所示的用于校正的矩阵数据M。矩阵数据M被合成为3×3矩阵。对于所有被测量的像素重复执行此操作。这样，创建并存储了与显示面板的所有像素相对应的多条用于校正的矩阵数据M(步骤S102)。

接下来，为了获得此产品中多条矩阵数据之间的变化状态，如上所述对于多个显示单元创建多条用于校正的矩阵数据，并且存储针对每个显示单元的多条矩阵数据。

接下来，将通过上述方式获得的与多个显示单元相对应的多条矩阵数据逐元素地绘在示图上，并且对于每个元素获得最大变化宽度。然后，根据该变化宽度来确定每个元素的比特数目(步骤S103)。

图5包括其中多个显示单元中的多条矩阵数据被逐像素地绘出的示图。在该图中，上方一行中从左到右的示图对应于元素1至3，中间一行中从左到右的示图对应于元素4至6，并且下方一行中从左到右的示图对应于元素7至9。每个示图示出了一个元素在六个显示单元之间的变化。

例如，如果表示一个元素的数据通常由8个比特表示，并且如果数据的变化范围等于或大于0并且等于或小于0.25，则较高的2个比特为0。因此，只要将较低的6个比特作为数据存储在矩阵数据存储器中就足够了。另外，如果变化范围小于上述范围，则只要将更少的比特存储在矩阵数据存储器中就足够了。

另一方面，如果变化范围超过了0.25，则数据的所有比特都被存储在矩阵数据存储器中。例如，如果数据通常是由8个比特来表示的，则数据以8比特数据的形式被存储在矩阵数据存储器中。

在图5所示的示例中，在3×3矩阵数据的九个元素之中，作为对角元素的元素1、5和9是主要校正系数成分并且因此具有较大的变化。因此，这些元素由8个比特来表示。另一方面，其他元素是辅助校正系数成分并且因此具有较小的变化。因此，这些元素根据其变化范围由5个或6个比特来表示。

如果如上所述地确定了每个元素的比特数目，则确定了用于在矩阵数据存储器中存储系数数据的格式和用于形成运算处理部件的数字运算电路(步骤S104)。

如果图3所示的比特数目是基于图5所示的元素之间的变化来确定的，那么在运算电路中，以乘法器的形式，准备用于对10比特输入信号和8比特校正系数数据、10比特输入信号和6比持校正系数数据以及10比特输入信号和5比特校正系数数据执行运算的电路就足够了，也就是说，准备用于10比特×8比特、10比特×6比特和10比特×5比特的电路就足够了。因此，不是所有电路都必须是用于10比特×8比特的电路。

另外，当获得了矩阵数据的每个元素的变化范围时，创建用于压缩矩阵数据的软件(步骤S105)。

该软件是用于执行以下处理的软件：将针对每个像素的矩阵数据的元素压缩并封装为预定数目的比特的处理，以及将封装的矩阵数据传送到显示单元的矩阵数据存储器的处理。

也就是说，计算机存储着根据预先测量的每个显示单元的每个像素的发光器件的亮度和色度的值来获得的多条矩阵数据。根据测量值来获得的多条矩阵数据中的每一条的元素都具有由相同比特数目(例如，8比特)表示的值。

该软件被计算机执行，使得计算机中存储的多条矩阵数据根据预先确定的元素的比特数目被压缩，并按元素的顺序被封装。另外，该软件执行将压缩后的矩阵数据传送到显示单元的矩阵数据存储器(或另外的存储部件)的处理。

通过使用该软件，例如，针对每个像素的包括九个元素的3×3矩阵数据在该矩阵数据根据这九个元素的预先确定的比特数目被连续存储的状态中被封装，并且在该状态中被传送到显示单元。

显示单元制造方法

图6是示出根据本实施例的显示单元的制造流程的示例的流程图。

首先，上述的亮度和色度校正部件、显示面板驱动部件和显示面板被制造并被结合到期望的外壳中(步骤S201)。然后，在使像素发光的同时测量显示面板的所有像素的R LED、G LED和B LED的亮度和色度(步骤S202)。

接下来，通过使计算机对视频信号的固定色域和所测得的LED的亮度和色度执行浮点运算来计算式(b)所示的用于校正的矩阵数据M(步骤S203)。用于校正的矩阵数据M例如是对所有像素计算的。

然后，基于矩阵数据M的计算结果、预先获得的每个元素的省略比特的位置及其固定值，在计算机上压缩用于校正的矩阵数据M(步骤S204)。该压缩是利用步骤S105中设计的软件来执行的。

压缩后的数据是在与每个像素相对应的矩阵数据的九条系数数据(九个元素)根据预先确定的比特数目被顺序且连续地存储的状态中被封装的数据。

然后，与所有像素相对应的经过压缩的多条矩阵数据被从计算机传送到显示单元的存储部件(例如，非易失性存储器)，例如矩阵数据存储器(步骤S205)。

这样，仅被赋予必要的比特数目作为用于处理矩阵数据的每个元素数据的比特数目的运算电路或存储器被应用到利用与每个像素相对应的矩阵数据来校正视频信号的显示单元。

应用示例

SPAM(静态随机访问存储器)可以用作图1所示的亮度和色度校正部件的用于存储矩阵数据的存储部件，并且可以单独添加一非易失性存储器。这样，当显示单元被启动时，矩阵数据被从该非易失性存储器传送到该SRAM。在这种情况下，减小了这两个存储器(SRAM和非易失性存储器)的大小。

另外，显示单元的像素中包括的发光器件并不限于LED，而可以是诸如有机EL(电致发光)器件之类的其他发光器件。另外，像素中包括的发光器件的颜色并不限于三种颜色R、G和B。可以使用包括R、G和B中至少一种的四种或更多种颜色或者可使用其他颜色。在此情况下，使用具有与一个像素中包括的发光器件的数目相对应的矩阵的矩阵数据。

实施例的优点

通过使用根据上述实施例的显示单元，获得以下优点。

(1)虽然对于数据矩阵的每个元素通常需要给定的比特数目(例如，8比特)，但是对于具有较小变化的元素可以减少比特数目。例如，如果从九个元素中可以省略总共8个比特，则有总共64比特的容量就足够了，而通常必须要总共72比特的容量。从而，有最少两个32比特RAM就足够了，而通常必须要最少三个32比特RAM。这使得显示单元上安装的存储器的数目可以减少。

(2)可以减小用于校正亮度和色度的数字运算电路的大小，因此可以降低显示单元的功耗。

(3)可以减小校正矩阵数据的总大小，因此可以减少在制造期间将校正矩阵数据从计算机传送到显示单元时花费的时间。

本申请包含与2008年7月2日向日本专利局提交的日本在先专利申请JP 2008-173095中公开的内容相关的主题，这里通过引用将该申请的全部内容并入。

本领域的技术人员应当理解，取决于设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和变更，只要它们处于所附权利要求或其等同物的范围之内。

Claims (5)

1.一种显示单元，包括：

显示部件，该显示部件包括多个像素，所述多个像素中的每一个包括多个发光器件；

运算部件，该运算部件执行用于对将要输入到所述显示部件中包括的所述多个像素的发光器件中的驱动信号进行校正的计算，以便校正所述多个像素的亮度和色度；以及

系数数据输入部件，其中，在将要被输入到所述运算部件中的、对于校正计算来说必需的每个系数矩阵的元素之中，在所述显示部件中具有较小系数变化的元素的比特数目被设定成比具有较大变化的元素的比特数目小的值。

2.根据权利要求1所述的显示单元，其中

在所述系数数据输入部件中，每个系数矩阵的除了作为对角成分的元素之外的元素的比特数目被设定成比对角成分的元素的比特数目小的值。

3.根据权利要求1和2中任何一项所述的显示单元，其中

将被输入到所述运算部件的每个系数矩阵包括三乘三个元素，这三乘三个元素与所述多个像素中包括的对应于三种颜色的多个发光器件之一相对应，这三种颜色是红、绿和蓝。

4.根据权利要求1至3中任何一项所述的显示单元，还包括

存储部件，该存储部件以下述方式来存储每个系数矩阵的元素：使元素对应于在所述系数数据输入部件中设定的元素的比特数目。

5.根据权利要求1至4中任何一项所述的显示单元，其中

所述显示单元的所述多个像素中包括的所述发光器件是发光二极管。

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