CN116092406A - 伽马电压曲线的调节方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种伽马电压曲线的调节方法和设备，伽马电压曲线的调节设备，包括：驱动电压生成装置，用于获取不同显示亮度下子像素的驱动电压分布；伽马曲线校正装置，用于在不同显示亮度下，将输入的灰阶电压映射为伽马曲线校正电压；驱动电压查找表，分别与所述驱动电压生成装置和所述伽马曲线校正装置连接，用于根据所述伽马曲线校正电压提供与其相对应的驱动电压给显示单元。通过改变灰阶电压与伽马曲线校正电压的对应关系，进而改变灰阶电压与输出的驱动电压的伽马曲线，这样就解决了伽马电压曲线的调节需要调节多个电阻的困难。

Description

伽马电压曲线的调节方法和设备

技术领域

本发明涉及显示技术领域，特别涉及伽马电压曲线的调节方法和设备。

背景技术

相比现在的主流液晶显示器，OLED(organic light emitting diode，有机发光二极体)具有高对比度，广视角，低功耗，体积更薄等优点，有望成为下一代平板显示技术，是目前平板显示技术中最受关注的技术之一。

具体来说，人眼对亮度的响应并不是一个线性的比例关系，人眼对低亮度的分辨能力会强于高亮度。为了让图片的灰阶可以线性地被人眼感知到，需要运用伽马曲线对图片的灰阶进行补偿校正，如图1所示。由于显示器面板R/G/B三种子像素的大小、排布、老化速率等不同，因此需要分别采取3种伽马曲线来进行校正。

现有技术中，通常会仅采用模拟伽马电路的方式来实现灰阶的校正，即数字电路部分送出原始灰阶，模拟部分则是完成一个查找表功能，根据灰阶电压查找并输出对应的电压。这种方式的缺点是伽马调节非常受限，如图2所示，例如在某个显示亮度区间，较大电压为Vreg，较小电压为VGMS。该伽马电路在上述电压节点两端由多个分压电阻串联组成，电阻越多，分压精度越高，本例子中电阻串有2048个电阻组成。改变伽马曲线则需要调节图2中每一个电阻，在模组上难以实现。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种伽马电压曲线的调节方法和设备，从而满足实际应用中的伽马曲线的灵活调试。

根据本发明的一方面，提供一种伽马电压曲线的调节设备，包括：

驱动电压生成装置，用于获取不同显示亮度下子像素的驱动电压分布；

伽马曲线校正装置，用于在不同显示亮度下，将输入的灰阶电压映射为伽马曲线校正电压；

驱动电压查找表，分别与所述驱动电压生成装置和所述伽马曲线校正装置连接，用于根据所述伽马曲线校正电压提供与其相对应的驱动电压给显示单元。

优选的，所述灰阶电压的参考点通过用户寄存器设定。

优选的，所述显示亮度包括多个区间，所述多个区间内的伽马曲线校正电压通过各个区间的端点伽马校正电压的绑点值插值计算得到。

优选的，所述驱动电压分布根据显示亮度的最大值与最小值按固定比例得到。

优选的，所述伽马电压曲线的调节设备还包括数模转换装置，用于将数字信号形式的伽马曲线校正电压转换成模拟信号。

优选的，所述伽马曲线校正装置包括：

存储模块，用于存储所述端点伽马校正电压的绑点数据；

并转串模块，包括多选一选择器和先入先出队列，所述多选一选择器用于将所述存储模块中两端点的并联数据逐个存入到所述先入先出队列中，所述先入先出队列用于将所述存入的数据逐个读出；

插值计算模块，用于将所述先入先出队列中读出的数据进行插值计算；

串转并模块，根据选择信号，将所述插值计算模块的计算结果，分别发送到不同的端口。

优选的，所述存储模块包括第一存储单元和第二存储单元，所述第一存储单元和第二存储单元分别存储相邻两所述端点伽马校正电压的绑点数据。

优选的，所述伽马曲线校正装置中还包括时钟门控模块，用于根据图像控制信号的状态开启或关闭所述伽马曲线校正装置中的各个模块。

优选的，所述存储模块的片选信号在读出数据过程保持有效状态，所述存储模块读地址信号连续变化直至读取完成。

根据本发明的另一方面，提供了一种伽马电压曲线的调节方法，包括：

获取不同显示亮度下子像素的驱动电压分布；

在不同显示亮度下，将输入的灰阶电压映射为伽马曲线校正电压；

根据所述伽马曲线校正电压提供与其相对应的驱动电压给显示单元。

本发明提供的伽马电压曲线的调节设备在功耗方面，当显示亮度有变化时，当前帧(假设有2400个行同步信号周期)，上述伽马曲线校正装置仅有行同步信号周期有时钟动作，功耗接近于0，在面积方面，相较于传统的75组并联计算方式，本申请通过串并转换，面积减小了98.67％；在视觉效果上，本设计可以满足实际应用中的伽马曲线；屏厂在模组调试阶段，伽马调试灵活，可自由设定。

附图说明

通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：

图1示出了OLED中灰阶电压与显示亮度对应图；

图2示出了背景技术中的伽马电路示意图。

图3示出了本发明提供的显示面板中伽马电压曲线的调节设备框图。

图4示出了本发明提供的灰阶电压-伽马曲线校正电压分段线性拟合示意图。

图5示出了本发明提供的不同背光亮度下灰阶电压-伽马曲线校正电压拟合示意图

图6示出了本发明提供的驱动电压生成装置的内部框图。

图7示出了本发明提供的伽马电压插值过程示意图。

图8示出了本发明提供的存储模块的示意图。

图9示出了本发明提供的显示面板中伽马电压曲线的调节方法流程图。

具体实施方式

以下将参照附图更详细地描述本发明的各种实施例。在各个附图中，相同的元件或者模块采用相同或类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。

应当理解，在以下的描述中，“电路”可包括单个或多个组合的硬件电路、可编程电路、状态机电路和/或能存储由可编程电路执行的指令的元件。当称元件或电路“连接到”另一元件或称元件或电路“连接在”两个节点之间时，它可以直接耦合或连接到另一元件或者可以存在中间元件，元件之间的连接可以是物理上的、逻辑上的，或者其结合。相反，当称元件“直接耦合到”或“直接连接到”另一元件时，意味着两者不存在中间元件。

同时，在本专利说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定的组件。本领域普通技术人员应当可理解，硬件制造商可能会用不同的名词来称呼同一个组件。本专利说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。

此外，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或者操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其它变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

为了解决上述现有技术中提到的技术缺陷，因此提出了一种新的伽马电压曲线的调节设备。

图3示出了本发明提供的显示面板中伽马电压曲线的调节设备框图。

如图3所示，伽马电压曲线的调节设备包括伽马曲线校正装置10、数模转换装置20、驱动电压查找表30、驱动电压生成装置40。伽马电压曲线的调节设备分为数字部分和模拟部分，数字部分为数模转换装置20、伽马曲线校正装置10，模拟部分则为驱动电压生成装置40和驱动电压查找表30。

图4示出了本发明提供的灰阶电压-伽马曲线校正电压分段线性拟合示意图。

如图4所示，在数字部分中，伽马曲线校正装置10根据不同显示亮度下R/G/B三种子像素的驱动电压Vdata，将输入的灰阶电压映射为伽马曲线校正后的值，即附图中的伽马曲线校正电压，并通过数模转换装置20将数字信号形式的伽马曲线校正电压转换成模拟信号。即，对灰阶电压做一个非线性映射。输入是灰阶电压对应图4中的横坐标x，坐标系中的参考点可以通过用户寄存器进行设定，输出是以模拟信号形式的伽马曲线校正电压对应图中的纵坐标y。

图5示出了本发明提供的不同背光亮度下灰阶电压-伽马曲线校正电压拟合示意图。

如图5所示，在OLED中，用显示亮度(Display Brightness Value，DBV)来表示显示亮度控制，对应LCD定义中的背光亮度，一般用13bit数据表示，共8191阶。DBV可以分成多个区间(band)，区间的两端则为th_band，它表示当DBV达到某一th_band时，就调用该th_band与下一个th_band所处区间对应的伽马曲线，为了实现在低显示亮度时有好的灰阶过渡，OLED中会用多条伽马曲线来控制整个显示亮度区域(在附图中仅以两条伽马曲线，显示亮度一高一低作为实例)。相邻端点th_band对应的伽马曲线校正电压间会进行线性插值，即每个显示亮度值都会形成一条伽马曲线。例如设置th_band＝100，亮度为5nits，代表DBV＝100时，最高灰阶(10bit是1023)对应的亮度为5nits。

在模拟部分中，驱动电压生成装置40根据不同的显示亮度，得到该显示亮度区间的最大值和最小值，其余中间的值是按比率固定，得到R/G/B三种子像素的驱动电压Vdata分布。

最后在模拟部分中的驱动电压查找表30，在该查找表中，通过查找伽马曲线校正电压对应的驱动电压Vdata，显示单元OLED就可以根据该驱动电压Vdata，显示出相应的亮度，在该方案中通过调节数字部分灰阶电压-伽马曲线校正电压分段线性拟合，改变数字部分中灰阶电压与伽马曲线校正电压的对应关系，进而改变灰阶电压与输出的驱动电压Vdata的伽马曲线，这样就解决了伽马电压曲线的调节需要调节多个电阻的困难。

图6示出了本发明提供的驱动电压生成装置的内部框图。

如图6所示，伽马曲线校正装置10包括存储模块101、并转串模块102、插值计算模块103、串转并模块104。

伽马校正电压绑点值的所有配置数据均存储在存储模块101中，当用户设定的显示亮度不同，为了能够在垂直同步脉冲(Vertical Back Porch)期间就快速得到所需的75个绑点值，可以将DBV的取值范围(0-8191)划分为完整的10个端点th_band(对应9个区间)，每个端点th_band对应一组伽马绑点配置(R/G/B三种伽马曲线，75个绑点值)。当DBV处于某个区间内时，会选择该区间的2个端点th_band，然后进行线性插值。

在图6中，每一个显示亮度下的伽马校正电压绑点值数据都需要利用两个端点th_band的数据来进行插值计算。本申请提供了一种并转串，再串转并的计算架构，存储模块101将2个端点th_band的绑点配置数据输出给并转串模块102，绑点配置数据例如分为两组，对应附图中的band_low和band_high，每组数据中分别包含R/G/B三种伽马曲线的绑点配置数据即index_y_0_R-index_y_24_R，index_y_0_B-index_y_24_B，index_y_0_G-index_y_24_G，以并联数据的形式被读取。

并转串模块102中具体包括多选一选择器和一个先入先出队列(First InputFirst Output，FIFO)，通过多选一选择器将并联数据逐个存入到先入先出队列中，再通过该先入先出队列中逐个读出，进而通过插值计算模块103进行插值计算。串转并模块104则具体包括一对多选择器，其可以根据选择信号，将插值计算模块103的计算结果，分别发送到不同的端口，实现数据的分发。

上述方案让75组计算数据依次通过插值计算模块，有效利用硬件资源为了在节省硬件资源的同时，有效地保障计算效率。

图7示出了本发明提供的伽马电压插值过程示意图。

如图7所示，当背景亮度在端点th_band_5和端点th_band_6之间时，则将上述两个端点绑点值的所有配置数据一一对应的进行插值计算，例如在图7中端点th_band_6中第25个绑点值index_y_24与端点th_band_5的第25个绑点值index_y_24进行插值计算，具体过程此处不再赘述。

图8示出了本发明提供的存储模块的示意图。

如图8所示，在一个实施例中，伽马校正电压绑点值的所有配置数据均存储在存储模块101中，如果采用传统的存储读取控制，即存储读取完一次数据后，进行计算，计算完成后再读取下一个数据。这种存储读取控制不仅会增加复杂的控制逻辑，还会耗费大量的非必要时间，不利于伽马绑点值的快速计算。而本申请中的存储模块则采用连读控制逻辑，即开始存储读取之后，片选信号(chip selection)会一直有效，期间读地址信号会连续变化，直至将所需的伽马绑点配置数据读取完为止。

每一个DBV的伽马校正电压绑点值数据都需要利用两个端点th_band来进行插值计算，因此从存储模块中也需要读取两个端点th_band的配置数据。在本申请的存储模块中包括第一存储单元1011和第二存储单元1012，其分别存储了相邻两端点th_band的伽马配置数据，当需要读取两个端点th_band的伽马配置数据时，可一次从第一存储单元1011和第二存储单元1012分别将其读取出，总的存储读取时间比传统方式减小了50％。

在本申请的一个实施例中，伽马曲线校正装置中各个模块可增加时钟门控(clockgating)，时钟门控受图像控制信号控制，图像控制信号有Active和Blank两种状态，Active状态下，各个模块不会动作，所以Active状态下会关闭时钟。伽马曲线校正装置所有计算可以在大约300个时钟周期计算完成。所以从开始动作开始，计数，当达到300个时钟周期，则会关闭时钟。直到下一次激活，该模块只有在显示亮度变化或者模式切换时候动作，所以在其余时间段，皆关闭时钟。在上述方案的基础上添加时钟门控的控制逻辑后，可以有效地降低功耗。

图9示出了本发明提供的显示面板中伽马电压曲线的调节方法流程图。

如图9所示，伽马电压曲线的调节方法例如由上述伽马电压曲线的调节设备来实现，该方法具体包括如下步骤：

S1：获取不同显示亮度下子像素的驱动电压分布。

在步骤S1中，驱动电压生成装置根据不同的显示亮度，得到该显示亮度区间的最大值和最小值，其余中间的值是按比率固定，得到R/G/B三种子像素的驱动电压Vdata分布。

S2：在不同显示亮度下，将输入的灰阶电压映射为伽马曲线校正电压。

在步骤S2中，伽马曲线校正装置10根据不同显示亮度下R/G/B三种子像素的驱动电压Vdata，将输入的灰阶电压映射为伽马曲线校正后的值，即，对灰阶电压做一个非线性映射。输入是灰阶电压对应图4中的横坐标x，坐标系中的参考点可以通过用户寄存器进行设定，输出是以模拟信号形式的伽马曲线校正电压对应图中的纵坐标y。

S3：根据所述伽马曲线校正电压提供与其相对应的驱动电压给显示单元。

在步骤S3中，通过查找伽马曲线校正电压对应的驱动电压Vdata，显示单元OLED就可以根据该驱动电压Vdata，显示出相应的亮度，在该方案中通过调节数字部分灰阶电压-伽马曲线校正电压分段线性拟合，改变数字部分中灰阶电压与伽马曲线校正电压的对应关系，进而改变灰阶电压与输出的驱动电压Vdata的伽马曲线，这样就解决了伽马电压曲线的调节需要调节多个电阻的困难。

本申请在功耗方面，当显示亮度有变化时，当前帧(假设有2400个行同步信号周期)，上述伽马曲线校正装置仅有行同步信号周期有时钟动作，功耗接近于0，在面积方面，相较于传统的75组并联计算方式，本申请通过串并转换，面积减小了98.67％；在视觉效果上，本设计可以满足实际应用中的伽马曲线；屏厂在模组调试阶段，伽马调试灵活，可自由设定。

需要额外说明的是，在本申请中，背光亮度用13bit的数据存储，将背景亮度分为9个区间，每种伽马曲线采用25个绑点值，这些数据可以根据实际情况做出修改，本申请对此不做限制。

应当说明，本领域普通技术人员可以理解，本文中使用的与电路运行相关的词语“期间”、“当”和“当……时”不是表示在启动动作开始时立即发生的动作的严格术语，而是在其与启动动作所发起的反应动作(reaction)之间可能存在一些小的但是合理的一个或多个延迟，例如各种传输延迟等。本文中使用词语“大约”或者“基本上”意指要素值(element)具有预期接近所声明的值或位置的参数。然而，如本领域所周知的，总是存在微小的偏差使得该值或位置难以严格为所声明的值。本领域已恰当的确定了，至少百分之十(10％)(对于半导体掺杂浓度，至少百分之二十(20％))的偏差是偏离所描述的准确的理想目标的合理偏差。当结合信号状态使用时，信号的实际电压值或逻辑状态(例如“1”或“0”)取决于使用正逻辑还是负逻辑。

依照本发明的实施例如上文，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本发明以及在本发明基础上的修改使用。本发明的保护范围应当以本发明权利要求及其等效物所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种伽马电压曲线的调节设备，包括：

驱动电压生成装置，用于获取不同显示亮度下子像素的驱动电压分布；

伽马曲线校正装置，用于在不同显示亮度下，将输入的灰阶电压映射为伽马曲线校正电压；

驱动电压查找表，分别与所述驱动电压生成装置和所述伽马曲线校正装置连接，用于根据所述伽马曲线校正电压提供与其相对应的驱动电压给显示单元。

2.根据权利要求1所述伽马电压曲线的调节设备，所述灰阶电压的参考点通过用户寄存器设定。

3.根据权利要求1所述伽马电压曲线的调节设备，所述显示亮度包括多个区间，所述多个区间内的伽马曲线校正电压通过各个区间的端点伽马校正电压的绑点值插值计算得到。

4.根据权利要求1所述伽马电压曲线的调节设备，所述驱动电压分布根据显示亮度的最大值与最小值按固定比例得到。

5.根据权利要求4所述伽马电压曲线的调节设备，所述伽马电压曲线的调节设备还包括数模转换装置，用于将数字信号形式的伽马曲线校正电压转换成模拟信号。

6.根据权利要求3所述伽马电压曲线的调节设备，所述伽马曲线校正装置包括：

存储模块，用于存储所述端点伽马校正电压的绑点数据；

并转串模块，包括多选一选择器和先入先出队列，所述多选一选择器用于将所述存储模块中两端点的并联数据逐个存入到所述先入先出队列中，所述先入先出队列用于将所述存入的数据逐个读出；

插值计算模块，用于将所述先入先出队列中读出的数据进行插值计算；

串转并模块，根据选择信号，将所述插值计算模块的计算结果，分别发送到不同的端口。

7.根据权利要求6所述伽马电压曲线的调节设备，所述存储模块包括第一存储单元和第二存储单元，所述第一存储单元和第二存储单元分别存储相邻两所述端点伽马校正电压的绑点数据。

8.根据权利要求6所述伽马电压曲线的调节设备，所述伽马曲线校正装置中还包括时钟门控模块，用于根据图像控制信号的状态开启或关闭所述伽马曲线校正装置中的各个模块。

9.根据权利要求7所述伽马电压曲线的调节设备，所述存储模块的片选信号在读出数据过程保持有效状态，所述存储模块读地址信号连续变化直至读取完成。

10.一种伽马电压曲线的调节方法，包括：

获取不同显示亮度下子像素的驱动电压分布；

在不同显示亮度下，将输入的灰阶电压映射为伽马曲线校正电压；

根据所述伽马曲线校正电压提供与其相对应的驱动电压给显示单元。

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