CN113554984B - 一种显示器IR-Drop的全局统计校准方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种显示器IR‑Drop的全局统计校准方法，包括：在每一帧刷新时，逐行统计电源网络的行间电压降值；根据上一帧刷新时统计得到的总行间电压降值，计算第一行的预期电源网络电压；以当前行的预期电源网络电压和统计所得的行间电压降值，相加得到下一行的预期电源网络电压；对于该行各个显示单元，根据所述显示单元的原始像素值和该行的所述预期电源网络电压，通过伽马模块反向查找表计算所述显示单元的校准像素值。本发明将二维统计简化为一维统计，对每一行各个显示单元使用相同的电源网络电压的共用预期值，此时二维的基尔霍夫方程组可简化为通过循环累加的方式求解，计算量大大降低。
Description
技术领域
本发明涉及显示驱动领域，具体为一种显示器IR-Drop的全局统计校准方法。
背景技术
在现有技术中，使用电流驱动的自发光显示器（包括OLED显示屏、MiniLED显示屏以及未来的MicroLED显示屏）由于电源网络非理想，其微小的电阻，乘以百万计的子像素电流，会形成一定的压降。这种压降的分布特点是远离馈电端，压降越大；显示画面亮度越高，电流越大，压降越大；某个子像素对应的电源网络位置的压降大小，与其前端所有的子像素电流相关。这种压降，直接作用于驱动OLED等屏幕子像素的驱动电路，如果不加校准会导致整个屏幕有规律的亮度和颜色偏差。一般称为OLED屏的IR-Drop，（I-Intensity，表示电流，R-Resistance表示电阻），对于MiniLED、MicroLED等同样电流驱动的显示屏，也会有同样的IR-Drop的问题，如图1所示。
目前业界常用的IR-Drop补偿方案包括以下几个种：
1、梯度亮度补偿：通过测量，获得某几个待测的灰阶显示亮度的梯度，使用一次函数，或者折线段等方式，将亮度的差异补偿回来。
2、区域伽马调整：对于不同的显示区域，使用不同的伽马系数进行变换，使得最终输出的灰阶图片有一个比较均一的亮度。
以上方法，对于全屏显示同样的灰阶，或者比较规则的图形是奏效的，但是对于显示随机的图片（如一幅风景照片）等，却无法有效应对。
此外，现有的一些IR-Drop补偿方法本身，将测量的结果作规律提取，并静态的去调整不同显示区域的亮度，其本质上忽略了IR-Drop的关键特点：显示像素之间的相关性。每个子像素的电源压降和之前所有的显示像素的亮度均有关，这是IR-Drop的原理所决定的。因此只有统计每个像素的信息才能完整的解决IR-Drop带来的问题。
对二维像素的IR-Drop进行精确的全局统计，需要使用到二维的基尔霍夫方程组，其求解计算量极其巨大。另一方面，显示器从第一行开始刷新，而第一行的电源网络电压与后续所有行的行内总电流均相关，因此若要根据当前帧的原始像素值统计电源网络电压，需要缓存当前帧全部的原始像素值，空间占用较大。
因此如何在时间需求和空间需求均较低的情况下，完成IR-Drop的全局统计，是一个亟待解决的问题。
发明内容
为解决现有的技术问题，本发明提供一种显示器IR-Drop的全局统计校准方法，用于IR-Drop的实时补偿，对于OLED显示屏大多数时刻所显示的准静态画面，或可预测的动态画面均适用。
本发明提供一种显示器IR-Drop的全局统计校准方法，将二维统计简化为一维统计，具体为：对每一行各个显示单元使用相同的电源网络电压的共用预期值，此时行间电压降值即为行间存在电连接的显示单元间的电压降值平均值。此时二维的基尔霍夫方程组可简化为通过循环累加的方式求解，计算量大大降低。
本发明提供一种显示器IR-Drop的全局统计校准方法，具体包括如下步骤：
S1：在每一帧刷新时，逐行统计电源网络的行间电压降值，并累加寄存；
S2：当前帧刷新时，根据上一帧刷新时统计得到的总行间电压降值，计算第一行的预期电源网络电压，作为第一行各个显示单元的电源网络电压的共用预期值；
S3：当前帧刷新时从第一行起，以当前行的预期电源网络电压和步骤S1中统计所得的行间电压降值，相加得到下一行的预期电源网络电压，作为下一行各个显示单元的电源网络电压的共用预期值；
S4：当前帧刷新时从第一行起，对于该行各个显示单元，根据所述显示单元的原始像素值和该行的所述预期电源网络电压，通过伽马模块反向查找表计算所述显示单元的校准像素值。
进一步地，所述步骤S1具体为：
S1-1：每帧刷新时，从第一行起，统计每一行所有的显示单元的像素电流，当前行为第i行时，将该行中所有显示单元的像素电流相加，得到该行的行内总电流I(i)；
S1-2：将所述行内总电流I(i)进行累加寄存，获得从第一行至当前行的累计总电流
，
即为在当前行的行节点处流过的总电流，将累计总电流
乘以行与行之间的等效电阻值R0，得到电源网络从第i+1行至第i行产生的行间电压降值
，以等效电阻值R0作为单位，即令R0=1，则
；
S1-3：将ΔV(i)进行累加寄存得到
。
进一步地，所述步骤S2具体为：
显示器中显示单元的总行数为M时，在上一帧刷新至第M-1行时，根据公式（1）计算得到V(1)：
其中，V0为电源网络输入电压，在刷新当前帧时，V(1)为第一行的预期电源网络电压，以V(1)作为第一行各个显示单元的电源网络电压的共用预期值。
进一步地，所述步骤S3具体为：
以公式（2）逐行计算第2至第M行的预期电源网络电压：
V(i+1) = V(i)+ΔV(i) （2）；
其中V(i)、V(i+1)分别为第i行、第i+1行的预期电源网络电压，ΔV(i)为在当前帧刷新过程中，通过步骤S1、步骤S2统计所得的电源网络从第i+1行至第i行产生的行间电压降值，以V(i+1)作为第i+1行各个显示单元的电源网络电压的共用预期值。
进一步地，所述步骤S4具体为：
在刷新当前帧第i行的第j个显示单元时，利用其子像素单元R、子像素单元G、子像素单元B的原始像素值Rij、Gij、Bij以及该行的预期电源网络电压，根据显示驱动芯片内存储的像素值与输出电压之间的关系，通过
伽马模块反向查找表，计算像素补偿值ΔRij、ΔGij、ΔBij，以Rij + ΔRij、Gij+ΔGij、Bij+ΔBij作为校准后子像素单元R、子像素单元G、子像素单元B的像素值。
进一步地，所述步骤S1-1具体为：
S1-1-1：分别将第i行第j个显示单元中的子像素单元R、子像素单元G、子像素单元B的原始像素值Rij、Gij、Bij根据公式（3）进行伽马变换；
公式（3）中，γ为伽马系数，
、
、
分别表示第i行第j个显示单元中子像素单元R、子像素单元G、子像素单元B的亮度域值；其中，亮度域值是亮度域中所对应的值；
S1-1-2：将S1-1-1得到的子像素单元R、子像素单元G、子像素单元B的亮度域值代入公式（4）得到第i行第j个显示单元的像素电流；
公式（4）中，
为第i行中第j个显示单元的像素电流，aR0、bR0和cR0均为亮度电流转化系数，dR0为本底电流；
S1-1-3：将第i行中所有的像素电流相加，得到这一行的行内总电流I(i)，如公式（5）所示：
进一步地，所述步骤S1-1-2中，aR0、bR0、cR0和dR0的获取方式为：
在显示屏显示纯红、纯蓝或纯绿的图片，采用成像亮度计分别拍摄待测显示屏上、中、下部的亮度域值；
根据公式（4），将上述亮度域值转换为像素电流，建立若干个位置与像素电流的关系方程；
通过测量若干个纯色灰阶，获得方程组，拟合获得aR0、bR0、cR0和dR0；
将拟合获得的aR0、bR0、cR0和dR0存入显示驱动芯片，再次测量屏幕上、中、下部的亮度，迭代多次使得显示屏上、中、下部的亮度均匀，得到最终的aR0、bR0、cR0和dR0。
本发明具有如下有益效果：
（1）本发明将二维统计简化为一维统计，对每一行各个显示单元使用相同的电源网络电压的共用预期值，此时二维的基尔霍夫方程组可简化为通过循环累加的方式求解，计算量大大降低。
（2）本发明通过统计上一帧的行间电压降值，来预测当前帧的预期电源网络电压，仅需累加寄存行内总电流和行间电压降值，空间占用极低。
（3）本发明适用于IR-Drop的实时补偿，对于OLED显示屏大多数时刻所显示的准静态画面，或可预测的动态画面均适用。
附图说明
图1为现有技术中二维电源网络的IR-Drop示意图；
图2为本发明中电源网络的一维模型；
图3为本发明的全局统计校准方法的流程示意图；
图4为本发明中步骤S1-1-1至步骤S1-1-3的流程示意图；
图5为本发明中步骤S2的流程示意图；
图6为本发明中步骤S3至步骤S4的流程示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
目前的OLED通常是一行行的刷新，因此本发明将电源网络模型简化成一维的形式，如图2所示。通常显示驱动电源网络的输入端是在最末行（以第M行表示）节点处，显示屏的上部最先刷新的是第一行，电流由第M行节点向第一行节点输出。
本实施例提供了一种显示器IR-Drop的全局统计校准方法，如图3所示，包括如下步骤：
S1-1-1：分别将第i行第j个显示单元中的子像素单元R、子像素单元G、子像素单元B的原始像素值Rij、Gij、Bij根据公式（3）进行伽马变换；
公式（3）中，γ为伽马系数，
、
、
分别表示第i行第j个显示单元中子像素单元R、子像素单元G、子像素单元B的亮度域值。
在另一个实施例中，显示驱动芯片的数据流为亮度域数据，则可直接获取
、
、
。
S1-1-2：将S1-1-1得到的子像素单元R、子像素单元G、子像素单元B的亮度域值代入公式（4）得到第i行第j个显示单元的像素电流；
公式（4）中，
为第i行中第j个显示单元的像素电流，aR0、bR0和cR0均为亮度电流转化系数，dR0为本底电流；
S1-1-3：将第i行中所有的像素电流相加，得到这一行的行内总电流I(i)，如公式（5）所示：
其中，aR0、bR0、cR0和dR0的获取方式为：
在显示屏显示纯红、纯蓝或纯绿的图片，采用成像亮度计分别拍摄待测显示屏上、中、下部的亮度域值；
根据公式（4），将上述亮度域值转换为像素电流，建立若干个位置与像素电流的关系方程；
通过测量若干个纯色灰阶，获得方程组，拟合获得aR0、bR0、cR0和dR0；
将拟合获得的aR0、bR0、cR0和dR0存入显示驱动芯片，再次测量屏幕上、中、下部的亮度，迭代多次使得显示屏上、中、下部的亮度均匀，得到最终的aR0、bR0、cR0和dR0。
本实施例提供了对于某片屏的aR0、bR0、cR0和dR0获取的实施例，具体如下：
1）设置aR0、bR0、cR0和dR0的初始值为0。
2）送
共6个纯色灰阶到待测显示器，分别测量其亮度梯度情况，迭代调整参数aR0、bR0、cR0和dR0，使得各个纯色灰阶的显示输出亮度均匀，获取调整后的参数aR0、bR0、cR0和dR0。
以上步骤S1-1-1至步骤S1-1-3如图4所示。
S1-2：将所述行内总电流I(i)进行累加寄存，获得从第一行至当前行的累计总电流
，
即为在当前行的行节点处流过的总电流，将累计总电流
乘以行与行之间的等效电阻值R0，得到电源网络从第i+1行至第i行产生的行间电压降值
，以等效电阻值R0作为单位，即令R0=1，则
。
S1-3：将ΔV(i)进行累加寄存得到
。
S2：如图5所示，显示器中显示单元的总行数为M时，在上一帧刷新至第M-1行时，根据公式（1）计算得到V(1)：
其中，V0为电源网络输入电压，在刷新当前帧时，V(1)为第一行的预期电源网络电压，以V(1)作为第一行各个显示单元的电源网络电压的共用预期值。
S3：如图6所示，以公式（2）逐行计算第2至第M行的预期电源网络电压：
V(i+1) = V(i)+ΔV(i) （2）；
其中V(i)、V(i+1)分别为第i行、第i+1行的预期电源网络电压，ΔV(i)为在当前帧刷新过程中，通过步骤S1、步骤S2统计所得的电源网络从第i+1行至第i行产生的行间电压降值，以V(i+1)作为第i+1行各个显示单元的电源网络电压的共用预期值。
S4：如图6所示，在刷新当前帧第i行的第j个显示单元时，利用其子像素单元R、子像素单元G、子像素单元B的原始像素值Rij、Gij、Bij以及该行的预期电源网络电压，根据显示驱动芯片内存储的像素值与输出电压之间的关系，通过伽马模块反向查找表，计算像素补偿值ΔRij、ΔGij、ΔBij，以Rij + ΔRij、Gij+ΔGij、Bij+ΔBij作为校准后子像素单元R、子像素单元G、子像素单元B的像素值。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种显示器IR-Drop的全局统计校准方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：在每一帧刷新时，逐行统计电源网络的行间电压降值，并累加寄存；
S2：当前帧刷新时，根据上一帧刷新时统计得到的总行间电压降值，计算第一行的预期电源网络电压，作为第一行各个显示单元的电源网络电压的共用预期值；
S3：当前帧刷新时从第一行起，以当前行的预期电源网络电压和步骤S1中统计所得的行间电压降值，相加得到下一行的预期电源网络电压，作为下一行各个显示单元的电源网络电压的共用预期值；
S4：当前帧刷新时从第一行起，对于该行各个显示单元，根据所述显示单元的原始像素值和该行的所述预期电源网络电压，通过伽马模块反向查找表计算所述显示单元的校准像素值；
所述步骤S1具体为：
S1-1：每帧刷新时，从第一行起，统计每一行所有的显示单元的像素电流，当前行为第i行时，将该行中所有显示单元的像素电流相加，得到该行的行内总电流 I(i)；
S1-2：将所述行内总电流I(i)进行累加寄存，获得从第一行至当前行的累计总电流
，将累计总电流
乘以行与行之间的等效电阻值R0，得到电源网络从第i+1行至第i行产生的行间电压降值
，以等效电阻值R0作为单位，即令R0=1，则
；
S1-3：将
进行累加寄存得到
；
所述步骤S1-1具体为：
S1-1-1：分别将第i行第j个显示单元中的子像素单元R、子像素单元G、子像素单元B的原始像素值Rij、Gij、Bij根据公式（3）进行伽马变换；
公式（3）中，γ为伽马系数，
、
、
分别表示第i行第j个显示单元中子像素单元R、子像素单元G、子像素单元B的亮度域值；
S1-1-2：将S1-1-1得到的子像素单元R、子像素单元G、子像素单元B的亮度域值代入公式（4）得到第i行第j个显示单元的像素电流；
公式（4）中，
为第i行中第j个显示单元的像素电流，aR0、bR0和cR0均为亮度电流转化系数，dR0为本底电流；
S1-1-3：将第i行中所有的像素电流相加，得到这一行的行内总电流I(i)，如公式（5）所示：
所述步骤S1-1-2中，aR0、bR0 、cR0和dR0的获取方式为：
在显示屏显示纯红、纯蓝或纯绿的图片，采用成像亮度计分别拍摄待测显示屏上、中、下部的亮度域值；
根据公式（4），将上述亮度域值转换为像素电流，建立若干个位置与像素电流的关系方程；
通过测量若干个纯色灰阶，获得方程组，拟合获得aR0、bR0 、cR0和dR0；
将拟合获得的aR0、bR0 、cR0和dR0存入显示驱动芯片，再次测量屏幕上、中、下部的亮度，迭代多次使得显示屏上、中、下部的亮度均匀，得到最终的aR0、bR0 、cR0和dR0。
2.根据权利要求1所述的显示器IR-Drop的全局统计校准方法，其特征在于，所述步骤S2具体为：
显示器中显示单元的总行数为M时，在上一帧刷新至第M-1行时，根据公式（1）计算得到V(1)：
其中，V0为电源网络输入电压，在刷新当前帧时，V(1)为第一行的预期电源网络电压，以V(1)作为第一行各个显示单元的电源网络电压的共用预期值。
3.根据权利要求2所述的显示器IR-Drop的全局统计校准方法，其特征在于，所述步骤S3具体为：
以公式（2）逐行计算第2至第M行的预期电源网络电压：
V(i+1) = V(i)+ΔV(i) （2）；
其中V(i)、V(i+1)分别为第i行、第i+1行的预期电源网络电压，ΔV(i)为在当前帧刷新过程中，通过步骤S1、步骤S2统计所得的电源网络从第i+1行至第i行产生的行间电压降值，以V(i+1)作为第i+1行各个显示单元的电源网络电压的共用预期值。
4.根据权利要求1所述的显示器IR-Drop的全局统计校准方法，其特征在于，所述步骤S4具体为：
在刷新当前帧第i行的第j个显示单元时，利用其子像素单元R、子像素单元G、子像素单元B的原始像素值Rij、Gij、Bij以及该行的预期电源网络电压，根据显示驱动芯片内存储的像素值与输出电压之间的关系，通过伽马模块反向查找表，计算像素补偿值ΔRij、ΔGij、ΔBij，以Rij + ΔRij、Gij+ΔGij、Bij+ΔBij作为校准后子像素单元R、子像素单元G、子像素单元B的像素值。
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