CN109584798A - 具有亮度调整电路以补偿栅极线负载差异的显示器 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及具有亮度调整电路以补偿栅极线负载差异的显示器。显示器可具有像素阵列。由于显示器中存在凹口,所以显示器的一些行可能比显示器中的其他行更短,并且因此具有不同的栅极线负载。为了考虑栅极线负载差异,显示驱动器电路可具有栅极驱动器电路,其向显示器内的不同像素行提供不同的栅极线信号。在其他布置中,亮度调整电路可接收图像数据并生成对应的经补偿的图像数据,以考虑显示器中像素行之间的栅极线负载差异。图像数据可基于像素的位置、图像数据的灰度级别、显示器亮度、和/或温度而被补偿。
Description
技术领域
本文整体涉及显示器,并且更具体地涉及具有由发光二极管形成的像素的显示器。
背景技术
电子设备通常包括显示器。例如,蜂窝电话和便携式计算机包括用于向用户呈现信息的显示器。
显示器诸如有机发光二极管显示器具有基于发光二极管的像素阵列。在这种类型的显示器中,每个像素都包括发光二极管和薄膜晶体管,薄膜晶体管用于控制向发光二极管施加信号以产生光。薄膜晶体管包括驱动晶体管。每个驱动晶体管与相应的发光二极管串联耦接,并控制流过该发光二极管的电流。
有机发光二极管显示器中的驱动晶体管的阈值电压可能由于操作历史效应而变化,这可能导致亮度不均匀。亮度变化也可能由具有非矩形形状的显示器的控制问题引起。如果不小心,此类效应可能会对显示性能产生不利影响。
发明内容
显示器可具有像素阵列。显示驱动器电路可向像素提供数据和控制信号。每个像素可具有开关晶体管、驱动晶体管、电容器和发光二极管诸如有机发光二极管,或者可具有其他薄膜晶体管电路。
每个像素的晶体管可使用水平控制线(有时称为栅极线)接收控制信号。可能并非显示器中的所有行都具有相同数量的像素,因此各个行可通过不同的栅极线负载量来表征。为了确保显示器的亮度均匀性,显示驱动器电路可具有栅极驱动电路,该栅极驱动电路向显示器内的不同像素行提供不同的栅极线信号。这允许显示驱动器电路生成行位置相关的栅极线信号,以抵消源自不同行中的不同电容性负载效应的显示器亮度差异。
在另一种合适的布置中,可以补偿图像数据以考虑显示器中像素行之间的栅极线负载差异。亮度调整电路可接收图像数据并生成对应的经补偿的图像数据。图像数据可基于像素的位置、图像数据的灰度级别、显示器亮度和/或温度来补偿。单个补偿值可用于补偿一行像素中的每个像素、一组像素中的每个像素、或单个像素。
一旦被补偿,范围调整电路可修改经补偿的图像数据以适合所需范围。所需范围可以是显示器的显示驱动器电路被配置为接收的值的范围(例如,在0和255之间)。在调整要映射到所需范围内的经补偿的图像数据的范围后,可以在最终提供给像素阵列以进行显示之前抖动图像数据。
附图说明
图1是根据实施方案的具有显示器的例示性电子设备的示意图。
图2是根据实施方案的示例性显示器的示意图。
图3A和图3B是根据实施方案的示例性有机发光二极管像素电路的图示。
图4是时序图,显示根据实施方案在显示器中使用图3B所示类型的像素电路所涉及的操作。
图5是根据实施方案的示例性显示器的图,该显示器沿着其上边缘具有无像素凹口,因此在显示器的不同行中具有不同的电容性负载。
图6是根据实施方案的显示驱动器电路的图,该类型的显示驱动器电路可用于向不同像素行提供不同栅极线信号以考虑不同行中的不同电容性负载效应。
图7是根据实施方案的可提供给不同像素行的不同栅极线信号的时序图。
图8是根据实施方案的具有亮度调整电路的示例性显示器的示意图,该亮度调整电路用于补偿图像数据以考虑不同行中的不同电容性负载效应。
图9是根据实施方案的具有针对栅极线负载差异的自适应补偿的示例性显示器的图。
图10是根据实施方案的示例性显示器的图,该显示器具有第二部分和沿显示器上边缘的具有无像素凹口的第一部分,在该第一部分中行被补偿,在该第二部分中行未被补偿。
图11是根据实施方案的示例性显示器的图,该显示器具有其中行被补偿的第一部分和第二部分以及其中行未被补偿的第三部分。
图12是根据实施方案的示例性显示器的示意图,其示出了补偿电路可如何包括范围调整电路和抖动电路。
图13是根据实施方案的用于操作具有亮度调整电路的显示器的示例性方法步骤的流程图,该亮度调整电路用于补偿图像数据以考虑不同行中的不同电容性负载效应。
具体实施方式
电子设备可提供有显示器。图1示出了具有显示器的示例性电子设备的示意图。图1的设备10可为计算设备诸如膝上型计算机、包含嵌入式计算机的计算机监视器、平板电脑、蜂窝电话、媒体播放器、或其他手持式或便携式电子设备、较小的设备诸如腕表设备(例如,具有腕带的手表)、挂式设备、耳机或听筒设备、被嵌入在眼镜中的设备或者佩戴在用户的头部上的其他设备,或其他可佩戴式或微型设备、电视机、不包含嵌入式计算机的计算机显示器、游戏设备、导航设备、嵌入式系统(诸如其中具有显示器的电子设备被安装在信息亭或汽车中的系统)、实现这些设备中的两个或更多个的功能性的设备或其他电子设备。
如图1所示,电子设备10可具有控制电路16。控制电路16可包括用于支持设备10的操作的存储和处理电路。该存储和处理电路可包括存储装置,诸如硬盘驱动器存储装置、非易失性存储器(例如,被配置为形成固态驱动器的闪存存储器或其他电可编程只读存储器)、易失性存储器(例如,静态或动态随机存取存储器)等。控制电路16中的处理电路可用于控制设备10的操作。该处理电路可基于一个或多个微处理器、微控制器、数字信号处理器、基带处理器、电源管理单元、音频芯片、专用集成电路等。
设备10中的输入输出电路诸如输入输出设备18可用于允许将数据供应到设备10,并且允许将数据从设备10提供到外部设备。输入输出设备18可包括按钮、操纵杆、滚轮、触摸板、小键盘、键盘、麦克风、扬声器、音频发生器、振动器、相机、传感器(例如,检测温度的温度传感器)、发光二极管和其他状态指示器、数据端口等。用户可由通过输入输出设备18供应命令来控制设备10的操作,并且可使用输入输出设备18的输出资源从设备10接收状态信息和其他输出。
输入输出设备18可包括一个或多个显示器,诸如显示器14。显示器14可为包括用于采集来自用户的触摸输入的触摸传感器的触摸屏显示器,或者显示器14可对触摸不敏感。显示器14的触摸传感器可基于电容性触摸式传感器电极阵列、声学触摸传感器结构、电阻性触摸部件、基于力的触摸传感器结构、基于光的触摸传感器,或其他合适的触摸传感器布置。
可使用控制电路16在设备10上运行软件,诸如操作系统代码和应用程序。在设备10的操作期间,运行在控制电路16上的软件可在显示器14上显示图像。
显示器14可以是有机发光二极管显示器、由各自由晶体半导体模片形成的分立的发光二极管的阵列形成的显示器、液晶显示器或任何其他合适类型的显示器。其中显示器14的像素包括发光二极管的配置在本文中有时作为示例来描述。然而,这仅为示例性的。如果需要,可针对显示器10使用任何合适类型的显示器。
图2为示例性显示器的图示。如图2所示,显示器14可包括层,诸如基底层26。基底层诸如层26可由矩形平面材料层或具有其他形状(例如,圆形或具有一个或多个弯曲边缘和/或直边缘的其他形状)的材料层形成。显示器14的基底层可包括玻璃层、聚合物层、包括聚合物材料和无机材料的复合膜、金属箔等。
显示器14可具有用于为用户显示图像的像素22的阵列,诸如像素阵列28。阵列28中的像素22可被布置成行和列。阵列28的边缘可以是直的或者弯曲的(即,阵列28中的像素22的每行和/或像素22的每列可具有相同的长度或者可具有不同的长度)。在阵列28中可存在任何合适数量的行和列(例如,十个或更多个、一百个或更多个,或者一千个或更多个等等)。显示器14可包括不同颜色的像素22。例如,显示器14可包括红色像素、绿色像素和蓝色像素。如果需要,背光单元可为显示器14提供背光照明。
显示驱动器电路20可用于控制像素22的操作。显示驱动器电路20可由集成电路、薄膜晶体管电路、和/或其他合适的电路形成。图2的示例性显示驱动器电路20包括显示驱动器电路20A、和附加的显示驱动器电路诸如栅极驱动器电路20B。栅极驱动器电路20B可沿显示器14的一个或多个边缘形成。例如,栅极驱动器电路20B可沿显示器14的左侧和右侧布置,如图2所示。
如图2所示,显示驱动器电路20A(例如,一个或多个显示驱动器集成电路、薄膜晶体管电路等)可包含用于通过信号路径24与系统控制电路进行通信的通信电路。路径24可由柔性印刷电路上的迹线或其他缆线形成。控制电路可被定位在电子设备10中的一个或多个印刷电路上。在操作期间,控制电路(例如,图1的控制电路16)可为电路诸如电路20中的显示驱动器集成电路提供图像数据,以用于使图像被显示在显示器14上。图2的显示驱动器电路20A被定位在显示器14的顶部处。这仅是例示性的。显示驱动器电路20A可沿着显示器14的底部边缘被定位,被定位在显示器14的顶部和底部两者处,或者被定位在设备10的其他部分中。
为了在像素22上显示图像,显示驱动器电路20A可在通过信号路径30向支持性显示驱动器电路诸如栅极驱动器电路20B发出控制信号时将对应图像数据供应到数据线D。利用图2的示例性布置,数据线D竖直延伸通过显示器14,并且与像素22的相应列相关联。
栅极驱动器电路20B(有时被称为栅极线驱动器电路或水平控制信号电路)可使用一个或多个集成电路来实现,和/或可使用基底26上的薄膜晶体管电路来实现。水平控制线G(有时被称为栅极线、扫描线、发射控制线等)水平延伸通过显示器14。每个栅极线G与像素22的相应行相关联。如果需要,可存在多个水平控制线,诸如与每行像素相关联的栅极线G(例如,第一栅极线信号GI和第二栅极线信号GW、一个或多个发射控制信号等)。显示器14中的单独控制的信号路径和/或全局信号路径也可被使用以发布其他信号(例如,电源信号等)。
栅极驱动器电路20B可断言(assert)显示器14中的栅极线G上的控制信号。例如,栅极驱动器电路20B可在路径30上接收来自电路20A的时钟信号和其他控制信号,并可响应于所接收到的信号,从阵列28中的像素22的第一行中的栅极线信号G开始顺序断言各栅极线G上的栅极线信号。在每个栅极线被断言时,来自数据线D的数据可被加载到像素的对应行中。通过这种方式,控制电路诸如显示驱动器电路20A和20B可为像素22提供用于指示像素22在显示器14上显示期望图像的信号。每个像素22可具有对来自显示驱动器电路20的控制信号和数据信号进行响应的发光二极管和电路(例如,基底26上的薄膜电路)。
显示器14可以是有机发光二极管显示器。在有机发光二极管显示器中,每个显示器像素包含相应有机发光二极管。图3A中示出了示例性有机发光二极管像素的示意图。如图3A所示,显示器像素22可包括发光二极管44。可将正电源电压ELVDD提供至正电源端子34,并且可将负电源电压ELVSS提供至负电源端子36。二极管44具有阳极(端子AN)和阴极(端子CD)。驱动晶体管32的状态控制流经二极管44的电流量,并且因此控制来自显示器像素22的发射光46的量。由于二极管44的阴极CD耦接至负端子36,因此二极管44的阴极端子CD有时可被称为二极管44的负端子。
为确保晶体管32在数据的连续帧之间保持所希望的状态中,显示器像素22可包括存储电容器,诸如存储电容器Cst。存储电容器Cst的第一端子可在节点A处耦接至晶体管32的栅极并且存储电容器Cst的第二端子可在节点B处耦接至二极管44的阳极AN。将存储电容器Cst上的电压在节点A处施加到晶体管32的栅极,以控制晶体管32。可使用一个或多个开关晶体管诸如开关晶体管31来将数据加载到存储电容器Cst中。当开关晶体管31关断时,数据线D从存储电容器Cst隔离,并且节点A上的栅极电压等于被存储在存储电容器Cst中的数据值(即,来自被显示在显示器14上的显示数据的先前帧的数据值)。当与显示器像素22相关联的行中的栅极线G(有时被称为扫描线)被断言时,开关晶体管31将被导通并且数据线D上的新数据信号将被加载到存储电容器Cst中。电容器Cst上的新信号在节点A处被施加到晶体管32的栅极,从而调节晶体管32(有时被称为驱动晶体管TD)的状态并且调节对应的由发光二极管44发射的光46的量。
如果需要,可使用除图3A的配置之外的其他配置形成用于控制显示器14中的像素22的发光二极管的操作的电路(例如,在显示器像素电路诸如图3A的显示器像素电路中的晶体管、电容器等)。图3A的像素22的电路仅为示例性的。
可用于阵列28中的每个像素22的类型的另一个示例性像素电路在图3B中被示出。在图3B的实施例中,像素电路22具有七个晶体管T1、T2、T3、T4、T5、T6和TD以及一个电容器Cst,因此像素电路22有时可被称为7T1C像素电路。如果需要,可在像素22中使用其他数量的晶体管和电容器(例如,更少的晶体管、更多的晶体管、更多的电容器等)。这些晶体管可以是p沟道晶体管(例如,如图3B所示的p沟道金属氧化物半导体晶体管),并且/或者可以是n沟道晶体管或其他类型的晶体管。用于像素电路22的薄膜晶体管的有效区域和显示器14的其他部分可由硅(例如,多晶硅沟道区域)、半导电氧化物(例如,铟镓锌氧化物沟道区域)、或其他合适的半导体薄膜层形成。
如图3B所示,像素电路22包括发光二极管44(例如,有机发光二极管、结晶微发光二极管管芯等)。发光二极管44可与由晶体管TD驱动通过发光二极管44的电流I的量成比例地发射光46。晶体管TD、晶体管T4、晶体管T5和发光二极管44可串联耦接在相应电源端子(参见,例如,正电源端子ELVDD和接地电源端子ELVSS)之间。晶体管TD可具有耦接至节点Nb的源极端子、耦接至晶体管T5的漏极端子,以及耦接至节点Na的栅极端子。晶体管TD的栅极处的节点Na上的电压控制由晶体管TD产生的电流I的量。该电流被驱动通过发光二极管44,因此晶体管TD有时可被称为驱动晶体管。
晶体管T4和T5可被关断以中断晶体管TD和二极管44之间的电流,并且晶体管T4和T5可被接通以使能晶体管TD与二极管44之间的电流。发射使能控制信号EM可从共享栅极线施加到晶体管T4和T5的栅极。在操作期间,晶体管T4和T5由发射使能控制信号EM来控制,并且因此有时被称为发射晶体管或发射使能晶体管。有时可被称为开关晶体管控制信号、扫描信号或栅极线信号(例如,栅极初始化和栅极写入信号、栅极信号等)的控制信号GW和GI被施加到开关晶体管T1、T2、T3和T6的栅极,并且控制晶体管T1、T2、T3和T6的操作。
控制信号EM、GI和GW可由显示驱动器电路20控制,以在显示器14的操作期间将显示器14的像素22置于不同的状态。在这些不同状态期间,将图像数据加载到像素22中,并且像素22使用发光二极管44来发射与加载的像素数据成比例的光46。为了最小化由于晶体管历史(例如,历史Vgs值)的差别引起的阈值电压差异,可通过有意地将已知的电压应力施加至驱动晶体管TD(有时称为导通偏压应力(on-bias stress))来调节每个像素。
作为示例,显示驱动器电路20可使用控制信号EM、GI和GW在使用像素发光(以第二操作模式,诸如图4的阶段62)之前将像素22置于第一操作模式(参见例如图4的阶段60)。在操作期间,阶段60和62可反复交替。
在阶段60期间(其有时可被称为预处理阶段或导通偏压应力、数据写入和阈值电压补偿阶段),导通偏压应力可被施加到每个像素22的驱动晶体管TD,并且来自数据线的数据(D)可被加载到该像素22的电容器Cst(节点Na)上。在阶段62期间(其有时可被称为发射阶段),每个像素22的驱动晶体管TD将驱动电流I提供给该像素的发光二极管44,使得发光二极管44发射光46。在阶段60期间,加载到电容器Cst上的数据可从Vdata(数据线D上的电压)移位等于驱动晶体管TD的阈值电压Vt的量,使得晶体管TD的驱动电流I在发射阶段62期间独立于Vt(即,图3B的像素电路可用于实现内部阈值电压补偿方案)。如果需要,可使用其他数据写入方案(例如,其中驱动电流I与阈值电压Vt相关)。
在设备10的其中显示器14在显示器14的每行中具有相同数量的像素22的配置中,显示器14的栅极线上的电容性负载对于显示器14的所有行相对均匀。在显示器14的其他配置诸如图5的示例性配置中,显示器14的不同行可包含不同数量的像素22。这可能引起栅极线(例如,承载诸如信号GI和GW的信号的栅极线)上的行相关的电容性负载,这可能影响预处理操作和加载到节点Na上的数据,从而影响所得到的每行像素22中的光46的亮度。
在图5的示例性配置中,显示器14具有矩形形状,其具有四个弯曲拐角和凹槽(即,无像素凹口区域66)。该凹口中断像素行22并产生具有比跨显示器14的衬底宽度的正常长度行更少像素的短行。由于显示器14的弯曲拐角,显示器14的顶部边缘和底部边缘中的每一行将具有略微不同的电容性负载量。由于在显示器14的顶部边缘和底部边缘处的显示器14的周边边缘的逐渐弯曲的形状,在这些区域中加载栅极线的像素22数量的行到行变化将是渐进的。因此,由于相邻行之间的行长度(因此像素计数)的变化引起的亮度差异可以很小并且对于显示器14的观察者来说不可察觉。
更突然的形状变化,诸如由于凹口66引起的显示器14的变化,可能会在栅极线上引入更显著的像素负载变化。在图5的显示器14中诸如行RM+1…RN的行具有彼此相等(或者几乎相等,对于显示器14的底部边缘附近的行而言)的像素计数。另一方面,诸如行R0…RM的行将具有小于行RM+1…RN的像素计数的一半的像素计数。这是因为行R0…RM中的每条栅极线将仅延伸到区域66的左边界或右边界,并且将不能横贯区域66。
因为显示器14的区域A中的栅极线(即,与区域66相邻的显示器14的顶部边缘中的行R0…RM的栅极线)和显示器14的区域B中的栅极线(即,行RM+1…RN的栅极线)在图5的实施例中经历不同的负载量,所以即使在其数据线上存在相同的Vdata值,也存在区域A和B中的像素22将在其存储电容器Cst上加载有不同电压的风险。因此,电子设备10可以补偿行R0…RM中的像素,以确保显示器中所有行之间的均匀亮度。为了补偿这些行相关的栅极线负载效应,显示驱动器电路20可产生作为行的函数而变化的栅极线信号G。例如,显示驱动器电路20可针对区域A中的行产生栅极线信号,该栅极线信号具有比用于区域B中的行的栅极线信号更短的脉冲宽度。这样,在区域A中使用的具有更短脉冲宽度的栅极线信号将通过与在区域B中使用的具有更长脉冲宽度的栅极线信号将加载区域B中的像素相同的方式来加载区域A中的像素。
图6中示出了用于为区域A中的像素22行提供与区域B中的像素22行不同的栅极信号的示例性显示驱动器电路。如图6所示,显示驱动器电路20A(例如,集成电路、薄膜晶体管电路等)可包括时钟发生器诸如时钟发生器70和72,其产生不同的时钟信号(例如,脉冲宽度、脉冲转换率和/或其他属性不同的时钟信号)。这些信号可经由多路复用器74和时钟分配路径76提供至栅极驱动器电路20B的栅极驱动器电路78的时钟输入。每个栅极驱动器电路78的输出G可提供给后续栅极驱动器电路78以形成移位寄存器。在图6的实施例中,每个栅极驱动器电路产生用于相应像素22行的栅极信号。如果需要,电路20B可针对每一行产生多个栅极线输出信号(例如,信号GI和GW)。由电路78形成的移位寄存器允许栅极线信号(或多个栅极线信号,当每个电路78具有对应于每行中的多个栅极线的多个输出时)在显示器14中的每个行中依次被断言。
来自线76的时钟信号被分配到每个栅极驱动器电路78的时钟输入,然后栅极驱动器电路78使用这些时钟产生对应的输出信号G。在产生给定的栅极线信号时,线76上的时钟信号的形状可用于控制该给定的栅极线信号的形状。具体地讲,线76上的时钟信号的时钟信号属性(例如,脉冲宽度)影响栅极线信号属性(例如,脉冲宽度),因此路径76上的时钟信号的变化可用于控制栅极线信号G。
当希望将第一类型的时钟信号提供给栅极驱动器电路20B的栅极驱动器电路78时(例如,当产生用于区域A中的像素的栅极线信号时),显示驱动器电路20A可配置多路复用器74以使得时钟发生器70的输出CLKA经由路径76路由到电路20A中的栅极驱动器电路78。当希望将第二类型的时钟信号提供给栅极驱动器电路20B的栅极驱动器电路78时(例如,当产生用于区域B中的像素的栅极线信号时),显示驱动器电路20A可配置多路复用器74以使得时钟发生器72的输出CLKB经由路径76路由到电路20A中的栅极驱动器电路78。在每帧图像数据期间,多路复用器74可以在区域A的行期间被置于其第一状态(将时钟发生器70耦接到路径76)并且可以在区域B的行期间被置于其第二状态(将时钟发生器72耦接到路径76)。如果需要,路径可将来自时钟发生器70的信号直接提供给区域A的行,并且附加路径可将来自时钟发生器72的信号直接提供给区域B的行(并且可选地可省略多路复用器74)。
图7示出了可提供给相应区域B和A以减小区域B和A之间的亮度差异的类型的示例性信号CLKB和CLKA。在图7中,信号CLKA的脉冲宽度(脉冲持续时间)小于信号CLKB的脉冲宽度(脉冲持续时间)。在区域B中使用的CLKB的较长脉冲宽度有助于补偿区域B中像素行中的栅极线上的额外负载。可对信号CLKB和CLKA作出其他变型以补偿与区域A中的像素相比区域B中的像素上的额外负载(例如,信号可具有不同的转换率,可具有不同形状的轮廓,诸如相对于一阶梯轮廓采用两阶梯轮廓等)。
可使用额外的补偿方案来减轻由栅极线负载差异引起的不同长度的行之间的亮度差异。例如,物理结构,诸如虚设(dummy)像素(例如,类似于像素22的结构但缺少一个或多个部件以防止虚设像素发光)或电容器,可耦接到区域A中的较短行。以这种方式添加补充栅极线负载结构可使区域A中的像素和区域B中的像素之间的栅极线负载均匀。然而,补充栅极线加载结构可能占用电子设备内的宝贵区域。因此,另一补偿方案可包括补偿将在区域A中显示的图像数据,以考虑由栅极线负载的差别造成的任何亮度差异。
图8是包括亮度调整电路的示例性显示器的示意图,该亮度调整电路补偿图像数据以考虑显示器内的栅极线负载差异。如图8所示,亮度调整电路102(有时称为亮度补偿电路)可接收图像数据(例如,在0和255之间的红色(R)值、蓝色(B)值和绿色(G)值)并输出对应的经补偿的图像数据(例如,红色经补偿值(R’)、绿色经补偿值(G’)和蓝色经补偿值(B’))。
为了生成经补偿的图像数据,补偿值块104(有时称为基于位置的补偿值块104、基于位置的补偿值电路104、补偿值生成电路104、块104、电路104等)可生成基于位置的补偿值。基于位置的补偿值可以是用于调整接收的图像数据的补偿值(例如,每个颜色像素一个)。该补偿值(VCOMP)可基于正被补偿的像素的位置。基于该位置,基于位置的补偿值块104生成对应的补偿值。如果需要,基于位置的补偿值块104可使用插值来确定补偿值。例如,可能仅一些像素的补偿值是已知的(例如,补偿值可存储在查找表中)。插值可用于确定已知像素之间的像素的补偿值。
位置可能不是用于针对栅极线负载差异补偿图像数据的唯一因素。在补偿图像数据时,可以考虑其他因素,诸如显示器亮度、温度、和像素的图像数据(例如,像素的灰度级别(grey level))。具体地讲,缩放值块106(有时称为缩放值电路106、缩放值生成电路106、缩放值插值块106、缩放值插值电路106、块106、电路106等)可接收信息,诸如特定像素的图像数据(R,G,B)(其可用于确定该特定像素的灰度级别)、显示器的温度(例如,来自电子设备内的温度传感器的温度数据),以及显示器亮度(例如,以尼特(nit)为单位的亮度)。缩放值插值块106可基于所接收的信息输出相应的缩放值(VSCALE)。缩放值插值块可使用查找表和/或插值来确定每个像素的相应缩放值。
如果需要,每种颜色可具有相应的补偿值。例如,块104可基于所接收的像素位置生成红色像素补偿值VCOMP_R、绿色像素补偿值VCOMP_G和蓝色像素补偿值VCOMP_B。如果需要,每种颜色也可具有相应的缩放值(有时称为缩放因子)。块106可基于所接收的图像数据、温度和显示器亮度生成红色像素缩放值VSCALE_R、绿色像素缩放值VSCALE_G和蓝色像素缩放值VSCALE_B。该示例仅仅是说明性的,并且可选地,相同的补偿因子可应用于红色、绿色和蓝色图像数据。
乘法电路108可通过将补偿值乘以来自块106的缩放值(例如,VCOMP×VSCALE)来缩放来自块104的补偿值。然后可将该值(有时称为经缩放的补偿值)从乘法电路108提供给加法电路110。加法电路110可将经缩放的补偿值添加到图像数据以获得经补偿的图像数据R’、G’和B’(例如,R’=R+VCOMP,R×VSCALE,R,G’=G+VCOMP,G×VSCALE,G,并且B’=B+VCOMP,B×VSCALE,B)。
然后将经补偿的图像数据提供给像素阵列28以进行显示。因为经补偿的图像数据与原始图像数据的格式相同(例如,0和255之间的红色值、蓝色值和绿色值),所以不需要对像素阵列28进行任何修改来显示经补偿的图像数据。
如前所述,基于位置的补偿值块104可基于像素位置生成补偿值。在一些情况下,在确定补偿值时可以仅考虑像素的行。例如,考虑图5的显示器。显示器的第一行(R0)中的每个像素可具有相同的补偿值(即使像素位于显示器的不同列中)。仅基于像素的行(并且不基于像素的列)产生补偿值可被称为一维补偿(因为在分配补偿值时仅考虑一个维度)。
使用一维补偿的块104的示例仅是说明性的。在确定补偿值时,块104可改为考虑像素的行和列两者。这种类型的补偿可称为二维补偿。在二维补偿的一个示例中,每个像素可具有相应的补偿值。然而,这可能具有对应的高内存需求。因此,像素可被组织成多于一个像素的组,给定组中的每个像素具有相同的补偿值。例如,每个组可包括以4×4网格排列的16个像素。另选地,每个组可包括1×4排列的四个像素。每个像素具有相应补偿值的示例可被描述为每个像素形成1×1组。可使用任何其他所需大小的组。总而言之,基于位置的补偿值插值块104可具有存储的补偿值(例如,在查找表中)。可基于显示器的特定设计来选择共享共同补偿值的像素的数量。例如,每行像素可共享共同的补偿值(例如,一维补偿),每个像素可具有相应的补偿值(例如,具有1×1组的二维补偿),或者像素组可具有相应的补偿值(例如,具有4×4或其他大小的组的二维补偿)。
如果需要,显示器的不同部分可具有不同的补偿方案。例如,显示器的第一部分可具有一维补偿,而显示器的第二部分可具有二维补偿。又如,显示器的第一部分可具有采用第一尺寸的像素组的二维补偿,并且显示器的第二部分可具有采用第二尺寸的像素组的二维补偿。在显示器中使用不同类型的补偿方案可称为适应性补偿。适应性补偿可帮助平衡补偿精度(其随着具有相同补偿值的像素组的大小减小而增加)与存储器要求(其随着具有相同补偿值的像素组的大小减小而增加)。
图9是具有针对栅极线负载差异的适应性补偿的显示器的示例。如图9所示,显示器的第一部分112可针对每个4×4像素组具有一个补偿值。相比之下,显示器的第二部分114可针对每个1×4像素组具有一个补偿值。如果使用4×4像素组来分配补偿值,则显示器的区域114可能易受亮度差异的影响。因此,为了提高补偿精度,可在区域114中使用较小的像素组(例如,如图9中的1×4组,1×1组或任何其他所需大小的组)。然而,在区域112中,对每个4×4像素组具有补偿值可产生令人满意的补偿(例如,显示器上的均匀亮度)。因此,为了减少内存需求,可在区域112中使用4×4像素组而不是较小的组诸如1×4组或1×1组。
在完全跨显示器延伸的显示器14的行(例如,不被显示器中的凹口或孔中断的行)中,可能不需要补偿栅极线负载差异。因此,亮度调整电路可以是非活动的并且不补偿那些行中的图像数据。该概念在图10的顶视图中示出。如图10所示,显示器的区域A(其包括凹口66)具有比显示器中的其余行短的行。因此,这些行需要栅极线补偿,所以对显示器的区域A中的行的补偿为活动的。相比之下,显示器的区域B具有不被凹口中断并且从显示器的边缘延伸到边缘的像素行。因此,对于显示器的区域B中的像素行,补偿为非活动的。
这些原理可应用于具有任何希望形状的显示器。例如,显示器可具有多个区域,其中有需要补偿的短行(由于存在一个或多个凹口、一个或多个孔等)。图11中示出该类型的显示器的示例。如图11所示,显示器的区域A(其包括第一凹口66-1)具有比显示器中的其余行短的行。因此,这些行需要栅极线补偿,所以对显示器的区域A中的行的补偿为活动的。相比之下,显示器的区域B具有不被凹口中断并且从显示器的边缘延伸到边缘的像素行。因此,对于显示器的区域B中的像素行,补偿为非活动的。显示器的区域C(其包括第二凹口66-2)具有比显示器中的其余行短的行。因此,这些行需要栅极线补偿,所以对显示器的区域C中的行的补偿为活动的。
通常,可以对显示器的具有比全宽行显著更少像素(例如,像素数少3%、像素数少5%、像素数少10%、像素数少20%、像素数少40%等)的任何行进行补偿。对于显示器中的其余行,补偿可为非活动的。补偿为非活动的每个区域可介于补偿为活动的两个相应区域之间。补偿为活动的每个区域可介于补偿为非活动的两个相应区域之间。活动补偿区域可以是显示器中的凹口、显示器中的孔(例如,显示器的活动区域中的孔,其侧向完全被像素围绕)、显示器的圆角等的结果。任何希望数量的离散活动补偿区域(每个包括任何希望数量的像素行)可被包括在显示器中。
一旦被补偿,则可将图像数据提供给像素阵列,使得对应于图像数据的图像显示在像素阵列上。具体地讲,可将图像数据提供给显示驱动器电路,诸如图2中的显示驱动器电路20A。显示驱动器电路可被配置为针对显示器中的每个彩色像素接收0和255之间的值。当针对栅极线负载差异对图像数据进行补偿时,可采取附加步骤以确保经补偿的图像数据在该范围内。
图12是具有范围调整电路的示例性显示器的示意图,该范围调整电路用于确保0和255之间的值被提供给显示驱动器电路。如图12所示,可将图像数据提供至亮度调整电路102。对于每个像素,图像数据最初可具有0和255之间的亮度值。亮度调整电路102可针对栅极线负载差异补偿图像数据,如结合图8所讨论的。然而,由亮度调整电路102执行的补偿可能产生包括在希望的0-255范围之外的图像数据的经补偿的图像数据。
作为一个说明性示例,考虑最初包括给定像素的值为255的一组图像数据。亮度调整电路102可针对栅极线负载差异对该值进行补偿并且产生275的经补偿值。但是,此值太高而无法提供到显示驱动器电路。因此,范围调整电路122可调整经补偿的图像数据102以确保图像数据在0-255范围内分布。来自亮度调整电路102的经补偿的图像数据可能具有最小值(可能小于0)和最大值(可能大于255)。范围调整电路122可以取最小值和最大值之间的差值,并将该范围在0和255之间(或者显示驱动器电路被配置为接收的另一范围)均匀地划分。一旦调整,来自经补偿数据的最小值映射到0,并且来自经补偿数据的最大值映射到255。
在范围调整电路122调整来自亮度调整电路102的经补偿的图像数据以落入所需范围(例如,0-255)之后,可将图像数据提供给抖动(dithering)电路124。抖动电路124可抖动所接收的图像数据以避免通过将数据压缩到所需范围内而引起的图案化误差(patterned error)。具体地讲,抖动可改善低灰度级别的显示性能。可使用任何所需的抖动方案来抖动图像数据。抖动方案可包括随机地或伪随机地将一个或多个调整因子(例如,+1或-1)添加到图像数据。在抖动电路124抖动图像数据之后,可将经补偿的图像数据提供给显示驱动器电路20A以显示在像素阵列上。
图12中描绘的电路可在电子设备内的任何希望位置处形成。该电子设备可包括用于生成图像数据的图形处理单元(GPU)。GPU可任地可与片上系统(SoC)集成。该电子设备可包括从系统控制电路诸如GPU接收图像数据的显示驱动器集成电路。用于补偿图像数据以考虑栅极线负载差异的电路可并入GPU中、SoC中的其他地方、显示驱动器集成电路中,或者电子设备内的任何其他希望位置处。亮度调整电路102、范围调整电路122和抖动电路124可统称为栅极线负载差异补偿电路(或简称为补偿电路)。补偿电路可在允许补偿电路在像素显示图像数据之前对图像数据进行补偿的任何位置处结合到电子设备中。
图13是用于操作包括补偿电路的显示器(例如,图12的显示器)的方法步骤的流程图。如图所示,在步骤202,可生成图像数据(例如,通过图形处理单元或显示器内的其他部件)。在步骤204,可补偿图像数据以考虑由显示器的行之间栅极线负载差异引起的亮度差别。具体地讲,亮度调整电路,诸如图8中的亮度调整电路102,可接收图像数据并输出经补偿的图像数据。图像数据可基于像素阵列内像素的位置、图像数据的灰度级别、温度、以及显示器的亮度来补偿。补偿值可基于像素的位置来确定。然后可使用基于显示器的灰度级别、温度和/或亮度的缩放因子来缩放补偿值。然后将经缩放的补偿值添加到图像数据以补偿图像数据。活动补偿区域之外的像素(例如,完全跨像素阵列延伸的行中的像素)可不被补偿。
接下来,在步骤206,可调整经补偿的图像数据的范围。具体地讲,范围调整电路,诸如图12中的范围调整电路122,可修改经补偿的图像数据以适合所需范围。例如,所需范围可以是显示器的显示驱动器电路被配置为接收的值的范围。在一个说明性示例中,该范围可以在0和255之间。
在调整经补偿的图像数据的范围以映射到所需范围内(例如,在0和255之间)之后,可以在步骤208抖动图像数据。抖动图像数据可包括对每个值随机地应用调整因子。抖动图像数据可在低灰度值下产生更好的显示性能。最后,在步骤210,可将经抖动的图像数据提供给像素阵列(例如,提供给显示驱动器电路,诸如显示驱动器电路20A)以进行显示。
前述仅为例示性的,并且在不脱离所述实施方案的范围和实质的情况下,本领域的技术人员可作出各种修改。前述实施方案可独立实施或可以任意组合实施。
Claims (21)
1.一种显示器,包括:
显示驱动器电路;
数据线,所述数据线耦接到所述显示驱动器电路;
栅极线,所述栅极线耦接到所述显示驱动器电路;
具有列和行的像素阵列,其中所述显示器的第一区域中的行短于所述显示器的第二区域中的行;以及
亮度调整电路,所述亮度调整电路被配置为接收图像数据并向所述显示驱动器电路输出对应的经补偿的图像数据,其中所述经补偿的图像数据被补偿是考虑到所述第一区域和所述第二区域中的栅极线之间的栅极线负载的差别。
2.根据权利要求1所述的显示器,其中所述亮度调整电路被配置为基于给定像素的位置来补偿所述给定像素的图像数据。
3.根据权利要求2所述的显示器,其中所述亮度调整电路被配置为基于所述显示器的亮度来补偿所述给定像素的图像数据。
4.根据权利要求3所述的显示器,其中所述亮度调整电路被配置为基于所述给定像素的灰度级别来补偿所述给定像素的图像数据。
5.根据权利要求4所述的显示器,其中所述亮度调整电路被配置为基于温度来补偿所述给定像素的图像数据。
6.根据权利要求1所述的显示器,其中所述亮度调整电路被配置为基于给定像素的位置生成用于所述给定像素的补偿值。
7.根据权利要求6所述的显示器,其中所述亮度调整电路被配置为至少基于所述给定像素的灰度级别和显示器亮度级别生成用于所述给定像素的缩放因子。
8.根据权利要求7所述的显示器,其中所述亮度调整电路包括乘法电路和加法电路,所述乘法电路被配置为将所述补偿值乘以所述缩放因子以产生经缩放的补偿值,所述加法电路将所述经缩放的补偿值与所述给定像素的图像数据相加。
9.根据权利要求8所述的显示器,其中所述亮度调整电路被配置为基于所述给定像素的所述灰度级别、所述显示器亮度级别和温度生成用于所述给定像素的所述缩放因子。
10.根据权利要求1所述的显示器,还包括:
范围调整电路,所述范围调整电路被配置为修改所述经补偿的图像数据以适合给定的值范围。
11.根据权利要求10所述的显示器,还包括:
抖动电路,所述抖动电路被配置为抖动所述经补偿的图像数据。
12.根据权利要求1所述的显示器,其中所述亮度调整电路被配置为基于给定像素所在的行补偿所述给定像素的图像数据。
13.根据权利要求1所述的显示器,其中所述亮度调整电路被配置为基于每个像素所在的相应像素组来补偿该像素的图像数据,并且其中每个像素组包括至少两个像素并且小于整行像素。
14.根据权利要求1所述的显示器,其中所述亮度调整电路被配置为基于每个像素所在的相应像素组来补偿该像素的图像数据,并且其中所述像素组至少包括具有不同像素数量的第一像素组和第二像素组。
15.一种操作显示器的方法,所述显示器包括具有列和行的像素阵列,并且其中所述显示器的第一区域中的行短于所述显示器的第二区域中的行,所述方法包括:
生成所述像素阵列的图像数据;
修改所述图像数据以补偿所述显示器的所述第一区域中的行与所述显示器的所述第二区域中的行之间的栅极线负载差异,其中修改所述图像数据包括基于每个像素的位置修改该像素的图像数据;以及
向所述像素阵列提供经修改的图像数据以进行显示。
16.根据权利要求15所述的方法,还包括:
在修改所述图像数据之后并且在向所述像素阵列提供所述经修改的图像数据之前,调整所述经修改的图像数据的范围。
17.根据权利要求16所述的方法,其中调整所述经修改的图像数据的范围包括调整所述经修改的图像数据以使得每个图像数据值在0和255之间。
18.根据权利要求16所述的方法,还包括:
在调整所述经修改的图像数据的范围之后并且在向所述像素阵列提供所述经修改的图像数据之前,抖动所述经修改的图像数据。
19.一种显示器,包括:
衬底,所述衬底具有凹口,其中所述凹口具有相对的第一侧和第二侧;
所述衬底上的有机发光二极管像素,其中所述有机发光二极管像素中的一些位于所述凹口的所述第一侧,并且所述有机发光二极管像素的中一些位于所述凹口的所述第二侧;
显示驱动器电路;
数据线,所述数据线耦接到所述显示驱动器电路和所述有机发光二极管像素;
栅极线,所述栅极线耦接到所述显示驱动器电路和所述有机发光二极管像素,其中所述有机发光二极管像素布置成列和行,其中,包括所述凹口的所述显示器的第一区域中的行比所述显示器的第二区域中的行耦接到更少的所述有机发光二极管像素;以及
补偿电路,所述补偿电路被配置为接收图像数据,补偿所述第一区域中的行中的像素的图像数据,并且向所述显示驱动器电路提供经补偿的图像数据。
20.根据权利要求19所述的显示器,其中所述补偿电路被配置为基于所述第一区域中的行中的每个像素的位置来补偿该像素的图像数据,并且其中所述补偿电路被配置为不补偿所述显示器的所述第二区域中的行中的每个像素的图像数据。
21.根据权利要求20所述的显示器,其中所述衬底具有通过相对且平行的第三和第四边缘连接的相对且平行的第一和第二边缘,其中所述凹口形成于所述衬底的所述第一边缘中,其中位于所述凹口的所述第一侧的有机发光二极管像素位于所述衬底的所述第三边缘和所述凹口的所述第一侧之间,其中位于所述凹口的所述第二侧的有机发光二极管像素位于所述衬底的所述第四边缘和所述凹口的所述第二侧之间,其中所述数据线平行于所述衬底的所述第三边缘和所述第四边缘延伸,其中所述栅极线平行于所述衬底的所述第一边缘和所述第二边缘延伸。
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