CN103839515B

CN103839515B - 时序控制器及其驱动方法以及使用其的显示装置

Info

Publication number: CN103839515B
Application number: CN201310541133.5A
Authority: CN
Inventors: 姜裕真; 张俊宇; 徐熊振
Original assignee: LG Display Co Ltd
Current assignee: LG Display Co Ltd
Priority date: 2012-11-27
Filing date: 2013-11-05
Publication date: 2016-03-09
Anticipated expiration: 2033-11-05
Also published as: US9711080B2; CN103839515A; KR20140067778A; US20140146066A1; KR102007369B1

Abstract

公开了时序控制器及其驱动方法以及使用其的显示装置。该时序控制器包括：存储器，该存储器配置为顺序地存储各个帧的输入视频数据；确定器，该确定器配置为比较各个帧的输入视频数据以确定场景是否变化；以及转换器，该转换器配置为，当由确定器确定场景变化时，在相同的场景部分中，降低包括在该场景部分中的输入视频数据的亮度，并输出具有降低的亮度的图像数据，直到场景变化并随后改变成另一个场景为止。

Description

时序控制器及其驱动方法以及使用其的显示装置

相关技术具有如下问题。

首先，由于相关技术通过使用平均灰度级（APL）来确定当前图像是否是静止图像，然后降低静止图像的亮度，因此，会减小被确定为非静止图像的图像的亮度。

其次，由于相关技术仅降低静止图像的亮度，因此，在普通显示装置的观看环境下，功耗的减小效率不高。

发明内容

相应地，本发明致力于提供一种时序控制器及其驱动方法以及使用该时序控制器和驱动方法的显示装置，从而从实质上解决由于相关技术的局限和缺点所带来的一个或更多个问题。

本发明的一个方面致力于提供一种时序控制器及其驱动方法以及使用该时序控制器和驱动方法的显示装置，其能够在相同的场景区域内，连续地将输入视频数据的亮度降低至最大降低量，直到场景变化并随后变成另一个场景为止。

本发明的其他优点和特征的一部分将在随后的说明书中进行阐述，而一部分在由本领域普通技术人员研究了下面的内容后会变得清楚，或者可以通过实施本发明而获知。本发明的目的和其他优点可以由在书面说明书及其权利要求书以及附图中具体指出的结构实现并获得。

为了实现这些和其他优点，并且根据本发明的目的，如本发明中所具体体现和广泛描述的，提供了一种时序控制器，该时序控制器包括：存储器，该存储器配置为顺序地存储各个帧的输入视频数据；确定器，该确定器配置为比较各个帧的输入视频数据以确定场景是否变化；以及转换器，该转换器配置为，当由确定器确定场景变化时，在相同的场景部分降低包括在该场景部分中的输入视频数据的亮度，并输出具有降低后的亮度的图像数据，直到场景变化并随后改变成另一个场景为止。

本发明的另一方面提供一种驱动时序控制器的方法，该方法包括：顺序地存储各个帧的输入视频数据；比较各个帧的输入视频数据以确定场景是否变化；以及当确定场景变化时，在相同的场景部分降低包括在该场景部分中的输入视频数据的亮度，直到场景变化并随后改变成另一个场景为止。

本发明的另一方面提供一种显示装置，该显示装置包括：面板，该面板配置为包括多个像素，该多个像素形成在由多条选通线和多条数据线之间的交叉而限定的多个区域内；时序控制器；数据驱动器，该数据驱动器配置为将从该时序控制器传输的图像数据转换为模拟图像信号，并且将这些模拟图像信号分别输出至所述多条数据线；以及选通驱动器，该选通驱动器配置为根据从该时序控制器传输的控制信号，在输出所述图像信号的每个水平周期将扫瞄信号输出至所述多条选通线。

应该理解，上文对本发明的概述与下文对本发明的详述都是示例性和说明性的，旨在提供对所要求保护的本发明的进一步解释。

附图说明

附图被包括进来以提供对本发明的进一步的理解并被并入且构成本申请的一部分，附图示出了本发明的示例性实施方式，并且与说明书一起用于解释本发明的原理。在附图中：

图1是示出在相关技术的有机发光显示装置中，亮度随时间降低的方法的示例的曲线图；

图2是示出随时间降低亮度的相关技术的方法的流程图；

图3是示出当应用随时间降低亮度的相关技术的方法时，具有相同的总平均亮度的图像的示意图；

图4是示出使用根据本发明的时序控制器的显示装置的配置的示意图；

图5是示出根据本发明的时序控制器的内部配置的示意图；

图6是示出根据本发明的时序控制器的数据对准器的详细配置的示意图；

图7是示出根据本发明的驱动时序控制器的方法的实施方式的流程图；

图8是示出通过根据本发明的时序控制器驱动方法，在相同场景部分中降低亮度的状态的曲线图；

图9是示出通过根据本发明的时序控制器驱动方法在场景变化点处将亮度提高到峰值亮度的状态的曲线图；

图10是示出考虑在根据本发明的显示装置中在600帧期间的多个场景变化点时，通过在时间上（temporally）减小消耗电流而获得的结果的示意图。

具体实施方式

现在将详细描述本发明的具体实施方式，在附图中例示了其示例。只要可能，在所有附图中将使用相同的标号来指示相同或相似的部件。

以下将结合附图对本发明的实施方式进行详细描述。

图4是示出使用根据发明的时序控制器的显示装置的配置的示意图。

有机发光显示装置包括独立的驱动电流元件，并且可以根据图像的平均亮度调节消耗电流。

考虑场景变化点，本发明在时间上减小有机发光显示装置的驱动电流，并且除了有机发光显示装置以外，本发明还可以应用于使用驱动电流调节消耗电流的各种类型的显示装置。在下文中，为了便于描述，将有机发光显示装置作为本发明的示例进行描述。

本发明检测移动图像的场景变化点，并且在相同的场景部分中，本发明将输入视频数据的亮度逐渐降低到最大降低量，这样，就不会察觉到图像质量的退化。

为此，通过使用场景变化算法，例如，前一帧和当前帧之间的直方图匹配，本发明将图像数据的亮度逐渐降低至最大降低量，直到检测到场景变化点并且随后场景改变至另一个场景为止。

如图3所示，根据本发明的显示装置可以包括：面板100；选通驱动器200，该选通驱动器200被配置为具有至少一个或更多个选通驱动集成电路（IC），用于驱动面板100的多条选通线；数据驱动器300，该数据驱动器300被配置为具有至少一个或更多个源驱动IC，用于驱动面板100的多条数据线；以及用于控制选通驱动IC和源驱动IC的时序控制器400。

面板100包括多个子像素110，这些子像素110分别形成在由多条选通线和多条数据线之间的交叉而限定的多个区域内。

子像素110可以由白（W）子像素、红（R）子像素、绿（G）子像素以及蓝（B）子像素配置。可以对子像素的排列类型进行各种改变。子像素110可以输出单一颜色的光，或者输出白光。在后者中，面板110可以包括多个滤色器，这些滤色器分别实现白色、红色、绿色以及蓝色。

如图4的放大的圆形块1所示，每个子像素110可以包括有机发光二极管OLED以及至少两个或更多个晶体管T1和T2，晶体管T1和T2连接至数据线DL和选通线GL以控制有机发光二极管（OLED）。

有机发光二极管OLED的阳极连接至第一电源VDD，并且有机发光二极管OLED的阴极连接至第二电源VSS。响应于由第二晶体管T2提供的电流，有机发光二极管OLED发出一定亮度的光。

当扫描信号被提供至选通线GL时，响应于提供至数据线DL的图像信号，每个子像素110中设置的电路控制提供给有机发光二极管OLED的电流量。为此，每个子像素110包括：第二晶体管（驱动晶体管）T2，该第二晶体管（驱动晶体管）T2连接在第一电源VDD和有机发光二极管OLED之间；第一晶体管（开关晶体管）T1，该第一晶体管（开关晶体管）T1连接至第二晶体管T2、数据线DL以及选通线GL；以及存储电容器Cst，该存储电容器Cst连接在第二晶体管T2的栅极和有机发光二极管OLED之间。

通过使用从外部系统输入的时序信号（即，垂直同步信号Vsync、水平同步信号Hsync以及数据使能信号DE），时序控制器400生成用于控制选通驱动IC的操作时序的选通控制信号GCS和用于控制数据驱动IC的操作时序的数据控制信号DCS。时序控制器400从外部系统接收输入视频数据以生成图像数据，所述图像数据被传输到数据驱动器300的源驱动IC。

时序控制器400确定场景是否变化，在相同的场景部分中将输入视频数据的亮度连续地降低至最大降低量，直到该场景发生变化并随后改变成另一个场景为止，并且将具有降低后的亮度的图像数据传输到数据驱动器300。

也就是说，时序控制器400降低包括在相同场景部分中的图像数据的亮度，根据面板100的特性重新对准（realign）输入视频数据，并且输出具有降低后的亮度的重新对准的图像数据。

将结合图4至图10详细描述执行上述功能的根据本发明的时序控制器400的详细配置和功能。

配置选通驱动器200的每个选通驱动IC通过使用由时序控制器400生成的多个选通控制信号GCS，将扫描信号提供给多条相应的选通线。

应用于本发明的选通驱动IC可以原样使用相关技术的平板显示装置的选通驱动IC。可以独立于面板100提供应用于本发明的选通驱动IC，并且可以将应用于本发明的选通驱动IC配置为能够与面板100电连接的类型。例如，可以将应用于本发明的选通驱动IC配置为板内选通（GIP）类型，其中，选通驱动IC内置于面板100内。

最后，配置数据驱动器300的源驱动IC将从时序控制器400传输来的图像数据转换成模拟图像信号，并且在将扫描信号提供给一条选通线的每一个水平周期，将用于一条水平线的图像信号分别提供给多条对应的数据线。

通过使用从伽马电压发生器（未示出）提供的伽马电压，源驱动IC将图像数据转换成图像信号，并且将所述图像信号分别输出至多条对应的数据线。为此，源驱动IC包括移位寄存器、锁存器、数-模转换器（DAC）以及输出缓冲器。

图5是示出根据本发明的时序控制器的内部配置的示意图。

如图5所示，根据本发明的时序控制器400包括：接收器410，该接收器410接收来自外部系统的时序信号和输入视频数据；数据对准器430，该数据对准器430在相同的场景部分将输入视频数据的亮度连续地降低到最大降低值，直到场景变化并随后改变到另一个场景为止；控制信号发生器420，该控制信号发生器420通过使用从接收器410传输的时序信号，生成选通控制信号GCS和数据控制信号DCS；以及传输器440，该传输器440将来自数据对准器430的图像数据和来自控制信号发生器420的数据控制信号传输至数据驱动器300，并且将从控制信号发生器420输出的选通控制信号传输至选通驱动器200。

接收器410从外部系统接收输入视频数据和时序信号，并将输入视频数据传输至数据对准器420。通过接收器410接收的时序信号可以从接收器410直接传输至控制信号发生器420，或者可以经由数据对准器420传输至控制信号发生器420。

控制信号发生器420通过使用从接收器410接收到的多个时序信号，来产生用于控制选通驱动器200的时序的选通控制信号以及用于控制数据驱动器300的时序的数据控制信号。

最后，数据对准器430顺序地存储各个帧的输入视频数据，并且比较各个帧的输入视频数据以确定场景是否变化。当确定场景变化时，在相同的场景部分，数据对准器430降低包括在该场景部分中的输入视频数据的亮度，并且输出具有降低的亮度的图像数据，直到场景变化且随后改变为另一个场景为止。将结合图6至图9对数据对准器430的详细配置和功能进行详细描述。

图6是示出根据本发明的时序控制器的数据对准器的详细配置的示意图，并且示出图5中的数据对准器430的内部配置。图7是示出根据本发明的驱动时序控制器的方法的实施方式的流程图，图8是示出通过根据本发明的时序控制器驱动方法，在相同场景部分降低亮度的状态的曲线图，以及图9是通过根据本发明的时序控制器驱动方法在场景变化点处将亮度提高到峰值亮度的状态的曲线图。

如图6所示，数据对准器430包括：存储器431，该存储器431顺序地存储各个帧的输入视频数据；确定器432，该确定器432比较各个帧的输入视频数据以确定场景是否变化；以及转换器433，当确定场景变化时，在相同的场景部分，该转换器433降低包括在该场景部分中的输入视频数据的亮度，并且输出具有降低的亮度的图像数据，直到场景变化且随后改变为另一个场景为止。

首先，存储器431存储各个帧的输入视频数据。也就是说，在操作S702中，存储器431存储包括在第N-1帧中的输入视频数据。

这里，输入视频数及可以是从外部系统输入的视频数据，或者可以是已经由时序控制器400进行了一次（primarily）转换的视频数据。

在操作S704和S706中，确定器432比较各个帧的输入视频数据以确定场景是否变化。

也就是说，在操作S704中确定器432接收存储在存储器431中的前一帧（第N-1帧）的输入视频数据和当前帧（第N帧）的输入视频数据，并在操作S706中比较接收到的输入视频数据，以确定在两帧之间，场景是否变化。

这里，场景变化指的是输出可识别为不同场景的图像。作为一个简单的示例，当照相机在没有关断电源的情况下捕捉图像时，可以认为在构成捕捉到的图像的帧之间，场景没有变化。也就是说，当照相机在关断电源之后又被上电，并且捕捉另一图像时，可以认为在照相机关断电源之前的帧和照相机上电之后的帧之间场景变化了。

然而，即使照相机被关断电源并随后又被上电，当时间间隔不长，照相机没有移动，并且要被捕捉的对象没有很大的改变时，场景可以不变。

也就是说，照相机在关断电源后又被上电指的是在照相机被上电之前和之后，要被捕捉的对象发生变化。

作为另一个示例，即使当要被捕捉的对象有很大的变化，场景也可以变化。

也就是说，在本发明中，场景变化指的是输出可识别为不同图像的图像的状态。

检测场景变化的方法的示例可以包括各种方法，例如，整像素（wholepixel）比较法、直方图匹配法等。

整像素比较法计算前一帧的全部像素和当前帧的全部像素之间的差值，并将差值大于任意阈值的情况确定为场景变化点。

直方图匹配法计算前一帧的直方图和当前帧的直方图之间的差值，并将差值大于任意阈值的情况确定为场景变化点。

除了上述方法以外，确定器432还可以通过使用各种方法确定场景变化点。

上述确定场景变化点的方法是已知技术。确定场景变化点并不是本发明的目的，因此，不提供确定场景变化点的方法的详细描述。

之后，当确定场景发生变化时，在操作S708至S716中，转换器433在相同场景部分中根据预定的亮度降低率（rate）将输入视频数据的亮度降低至最大降低量，直到场景发生变化并随后改变成另一个场景为止，之后，将亮度保持在最大降低量，直到变化后的场景改变成其它场景为止。在第一过程中，当在操作S706中确定场景发生变化时，在操作S708中，转换器433将当前帧（第N帧）的输入视频数据的亮度从在场景变化前施加到第N-1帧的亮度量增加到峰值亮度。

也就是说，当执行场景变化时，转换器433可以在操作S712中根据亮度降低率，将输入视频数据的亮度从原始亮度（以下简称为峰值亮度）逐渐降低。

然而，紧接着场景变化之前的帧也处于这样一种状态，即：输入视频数据的亮度已经在操作S710至S714中降低，执行场景变化，之后，当原样输出输入视频数据的峰值亮度时，亮度能够突然增加。

因此，当执行场景变化时，本发明能够将输入视频数据的亮度从初始亮度量（低于输入视频数据的峰值亮度）恢复至峰值亮度。

这里，可以将初始亮度量设置成为与施加到紧接着场景变化之前的输入视频数据的结束亮度量相同的亮度量。

例如，如图8所示，当存在多个场景变化时，在场景变化1点A1的亮度变化状态如图9所示。

也就是说，由于本发明降低紧接着场景变化1点A1之前的第N-1帧的输入视频数据的亮度，所以第N-1帧的输入视频数据的亮度是低于峰值亮度的亮度，并且该亮度被称作结束亮度量F。

而且，在场景变化1点A1后，第N帧的输入视频数据的亮度从结束亮度量F增加到变为输入视频数据的峰值亮度。因此，在第N帧的输入视频数据中，结束亮度量F可以变成初始亮度量S。

在这种情况下，亮度从初始亮度量S恢复至峰值亮度K的时段可以被确定为帧的数目。

为提供附加的描述，在相同的场景部分逐渐降低亮度，并且，随后当亮度达到场景变化点时，再次恢复亮度。因此，就第N帧而言，场景变化点A变成亮度恢复点，并且，可以预先设置关于在多少个帧期间亮度恢复至峰值亮度的信息（步幅（step））。随着步幅变得更宽，逐渐并自然地恢复亮度。

如在等式（1）中所表达的，应用基于这些细节限定的增益。用等式（1）输出图像“Y_new”。

Y_new(i,j)=增益*Y(i,j)…(1)

其中i表示图像的水平方向索引，并且j表示垂直方向索引。

最后，将第N帧的输入视频数据的亮度从初始亮度量S恢复至峰值亮度，并且，随后，如图8所示，转换器433将输入视频数据的亮度顺序地从峰值亮度降低，并在操作S710、S712和S714中输出具有降低的亮度的图像数据。

也就是说，当执行场景变化时，本发明根据亮度降低率，顺序地降低包括在相同场景部分中的输入视频数据的亮度。

在相同的场景部分，可以一致地应用亮度降低率，或者也可以考虑运动图像的总亮度，不同地设置亮度降低率。

亮度降低率指的是降低亮度的比率，并且指的是在多少帧期间降低亮度以及降低多少亮度。即，亮度降低率可以是图8的曲线图中的亮度变化曲线的斜率。

此外，转换器433在相同场景部分中基于预定的亮度降低率，将输入视频数据的亮度降低至最大降低量，并且随后将亮度保持在最大降低量，直到变化后的场景改变为其它场景为止。

这里，最大降低量指的是最低亮度，该最低亮度是基于亮度降低率可降低的极限。

例如，可以将最大降低量G1设置成比峰值亮度（输入视频数据的唯一亮度）低1%、5%或10%的值。即，最大降低率G1由输入视频数据的亮度可降低峰值亮度的多少百分比限定。

因此，如图8所示，当峰值亮度K是1时，最大降低量G1可以是峰值亮度K的比率。

在本发明中，可以通过在相同场景部分中使用相同的亮度降低率来降低包括在相同场景部分中的输入视频数据的亮度。

例如，当设置最大降低量G1以使得输入视频数据的亮度从输入视频数据的峰值亮度降低至仅最多5%时，转换器433在所有场景部分内都可以将输入视频数据的亮度降低至最大降低量G1。

然而，在相同的场景部分中，考虑运动图像的总亮度，可以不同地设置最大降低量G1。

如上所述，转换器433可以在相同场景部分中基于预定亮度降低率，将输入视频数据的亮度降低至最大降低量G1，随后，将亮度保持在最大降低量G1，直到变化后的场景改变为其它场景为止。

也就是说，当根据亮度降低率，将输入视频数据的亮度从峰值亮度K降低时，能够将输入视频数据的亮度降低为低于最大降低量G1。然而，当亮度变为远低于峰值亮度时，图像质量会劣化，并且用户能用眼睛感觉到亮度的降低。

因此，本发明防止输入视频数据的亮度降低到低于最大降低量G1。

考虑用户的亮度察觉能力、图像质量以及消耗电流的效率，可以对最大降低量G1进行不同的设置。

下文将简要描述最后的过程。

在操作S710中，转换器433确定是否执行场景变化、输入视频数据的亮度是否增加到峰值亮度K、以及输入视频数据的亮度是否降低到最大降低量G1。

当确定输入视频数据的亮度大于最大降低量G1时，转换器433在操作S712中降低输入视频数据的亮度，并且在操作S714中输出具有降低的亮度的图像。

当确定输入视频数据的亮度等于最大降低量G1时，转换器433在操作S714中在不降低输入视频数据的亮度的情况下输出具有降低的亮度的图像。

重复上述操作S710至S714，随后，当执行另一个场景变化时，重复将输入视频数据的亮度增加至峰值亮度的操作S708。

图10是示出考虑在根据本发明的显示装置中在600帧期间的多个场景变化点时，通过在时间上减小消耗电流而获得的结果的示意图。图10中的部分（a）示出消耗电流相对于时间轴的变化，图10中的部分（b）示出亮度相对于时间轴的变化。此外，在图10的部分（a）中，x表示没有应用本发明时的消耗电流，y表示应用本发明时的消耗电流。此外，为了便于描述，图10的部分（b）原样示出了图8中的曲线图。

参照图10，在应用本发明之前的消耗电流是33.04A，应用本发明之后的消耗电流是28.88A，因此，能够看出消耗电流减少了大约12.6%。在图10中的部分（b）的曲线图中，当最大降低量G1是0.9并且将作为亮度恢复时段的步幅设置为4帧时，获得这样的结果。

按照如下的等式（2）所表达的，计算消耗电流。

其中，可以根据模型规范（specification）对像素区域、Pol.transmittance、以及元件效率进行不同地设置。

如上文所述，本发明在相同的场景部分内，将输入视频图像的亮度连续地降低至最大降低量，直到场景变化并随后改变成另一个场景为止，从而，有效地并自然地减小了消耗电流。

而且，本发明将亮度的变化量（降低量和增加量）调节到期望的变化量，因此，最小化了图像质量上的劣化。

而且，本发明提供用于在时间上降低功耗的技术，并结合其它用于在空间上降低消耗电流的技术，能够有效地降低功耗。

对于本领域的技术人员明显的是，在不偏离本发明的精神和范围的前提下可以对本发明进行各种修改和变化。因此，本发明旨在涵盖所附权利要求及其等同物的范围内的本发明的这些修改和变化。

Claims

1.一种时序控制器，该时序控制器包括：

存储器，该存储器配置为顺序地存储各个帧的输入视频数据；

确定器，该确定器配置为比较各个帧的所述输入视频数据以确定场景是否变化；以及

转换器，该转换器配置为，当由所述确定器确定所述场景变化时，在相同的场景部分中，降低包括在所述场景部分中的所述输入视频数据的亮度，并输出具有降低的亮度的图像数据，直到所述场景变化并随后改变成另一个场景为止；

其中，当执行场景变化时，所述转换器将所述输入视频数据的亮度从初始亮度量恢复至峰值亮度，并且随后在变化后的场景改变成其它场景之前，所述转换器降低所述输入视频数据的亮度，其中，所述初始亮度量低于所述输入视频数据的峰值亮度；

其中，亮度从所述初始亮度量恢复至所述峰值亮度的时段被确定为帧的数目，并且预先设置所述帧的数目，使得逐渐并自然地恢复所述亮度，

其中，所述转换器在所述相同的场景部分内基于预定的亮度降低率，将所述输入视频数据的亮度降低至最大降低量，并且随后将所述亮度保持在所述最大降低量，直到变化后的场景改变成其它场景为止，以及

其中，当保持在所述最大降低量时，在每个相同的场景部分中，基于总的输入视频的总亮度来不同地设置所述最大降低量。

2.根据权利要求1所述的时序控制器，其中，所述转换器通过在所述相同的场景部分内使用相同的亮度降低率，降低包括在所述相同的场景部分内的输入视频数据的亮度。

3.根据权利要求1所述的时序控制器，其中，所述转换器将所述初始亮度量设置成与紧接着所述场景变化之前施加到视频输入数据的结束亮度量相同的亮度量。

4.一种驱动时序控制器的方法，该方法包括：

顺序地存储各个帧的输入视频数据；

比较各个帧的所述输入视频数据以确定场景是否变化；以及

当确定所述场景变化时，在相同的场景部分，降低包括在所述场景部分中的所述输入视频数据的亮度，直到所述场景变化并随后改变成另一个场景为止；

其中，降低亮度的步骤包括：当执行场景变化时，将所述输入视频数据的亮度从初始亮度量恢复至峰值亮度，并在变化后的场景改变成其它场景之前，降低所述输入视频数据的亮度，其中，所述初始亮度量低于所述输入视频数据的峰值亮度；

其中，降低亮度的步骤还包括：在所述相同的场景部分内基于预定的亮度降低率，将所述输入视频数据的亮度降低至最大降低量，并且随后将所述亮度保持在所述最大降低量，直到变化后的场景改变成其它场景为止，以及

5.一种显示装置，该显示装置包括：

面板，该面板配置为包括多个像素，该多个像素分别形成在由多条选通线和多条数据线之间的交叉而限定的多个区域内；

权利要求1所述的时序控制器；

数据驱动器，该数据驱动器配置为将从所述时序控制器传输的图像数据转换为模拟图像信号，并且将所述模拟图像信号分别输出至所述多条数据线；以及

选通驱动器，该选通驱动器配置为根据从所述时序控制器传输的控制信号，在输出所述图像信号的每个水平周期将扫瞄信号输出至所述多条选通线。