TW202133140A - 時序控制器 - Google Patents

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Abstract

一種時序控制器包含影像補償單元用以產生經補償影像資料。影像補償單元用以：將輸入影像分割為多個影像區塊；選擇位於影像區塊中的其中一行所包含的多個像素作為多個目標像素；根據影像區塊中所包含的像素的灰階值的直方圖來產生影像區塊的平均代表性灰階值；將平均代表性灰階值輸入至第一查找表以取得第一增益；將目標像素的垂直像素位置以及平均代表性灰階值輸入至第二查找表以取得第二增益；藉由將灰階值、第一增益以及第二增益相乘以取得經補償灰階值；及以經補償灰階值來取代灰階值，以得到經補償影像資料。

Description

時序控制器
本發明是關於一種時序控制器，且特別是關於一種有機發光二極體(organic light-emitting diode，OLED)顯示裝置的時序控制器的操作方法，且此操作方法係用以改善電路壓降(IR-Drop)現象所引發的亮度衰減(brightness degradation)。
有機發光二極體(organic light-emitting diode，OLED)顯示裝置具有自發光、驅動電壓低、發光效率高、響應時間短、清晰度與對比度高、接近180度的可視角、使用溫度範圍寬、可實現可撓式顯示與大面積全彩顯示等諸多優點，因此有機發光二極體顯示裝置被業界公認為是最具有發展潛力的顯示裝置。
隨著時代及技術的進步，大尺寸、高分辨率的有機發光二極體顯示裝置逐漸發展起來。相應地，大尺寸的有機發光二極體顯示裝置也需要較大尺寸的面板及較多數量的像素，面板導線長度將越來越長，導線電阻也隨之越大。不可避免的，輸入到接近電壓源的像素之電源電壓相對較高，而輸入到遠離電壓源的像素之電源電壓相對較低，此現象稱之為電路壓降(IR-Drop)。電路壓降(IR-Drop)的現象導致整個面板的顯示亮度不均(也稱之為亮度衰減(brightness degradation))。
本揭露之目的在於提出一種時序控制器，包括接收單元、影像補償單元及傳輸單元。接收單元用以接收輸入影像的影像資料，其中輸入影像包含多個像素。影像補償單元用以根據影像資料來產生經補償影像資料。傳輸單元用以輸出經補償影像資料，使得包含時序控制器的顯示裝置根據經補償影像資料來進行畫面顯示。其中影像補償單元更用以：沿著水平方向將輸入影像分割為多個影像區塊；選擇位於每個影像區塊中的其中一行所包含的多個像素作為多個目標像素；取得每個像素的灰階值；根據每個影像區塊中所包含的多個像素的多個灰階值的直方圖來產生每個影像區塊的平均代表性灰階值；將每個影像區塊的平均代表性灰階值輸入至第一查找表，以取得每個影像區塊的第一增益；將多個影像區塊之其中一者所包含的多個目標像素之其中一者的垂直像素位置以及多個影像區塊之其中該者的平均代表性灰階值輸入至第二查找表，以取得多個目標像素之其中該者的第二增益；藉由將多個目標像素之其中該者的灰階值、多個影像區塊之其中該者的第一增益以及多個目標像素之其中該者的第二增益相乘，以取得多個目標像素之其中該者的經補償灰階值；及以多個目標像素的多個經補償灰階值來分別取代多個目標像素的多個灰階值，以得到經補償影像資料。
在一些實施例中，所述直方圖包括分別相應於不同的多個灰階值範圍的多個直方(bins)；多個直方之其中一者的高度代表多個直方之其中該者所對應的灰階值範圍內的該些像素的總數量。
在一些實施例中，所述多個影像區塊之其中該者所包含的多個像素以多個行與多個列排列；多個影像區塊之其中該者的多個目標像素為位於多個影像區塊之其中該者的中間行的多個像素。
在一些實施例中，所述多個影像區塊之其中該者的平均代表性灰階值對應於多個影像區塊之其中該者所包含的多個像素的多個灰階值的平均值。
在一些實施例中，所述多個直方分別對應於多個權重值，其中影像補償單元更用以：於產生每個影像區塊的平均代表性灰階值時，藉由將多個直方之其中該者的總數量與多個直方之其中該者的權重值相乘，來更新多個直方之其中該者的總數量。
在一些實施例中，所述影像補償單元更用以：執行線性內插計算以取得多個目標像素以外的多個像素的多個經補償灰階值；及以多個目標像素以外的多個像素的多個經補償灰階值來分別取代多個目標像素以外的多個像素的多個灰階值，以得到經補償影像資料。
在一些實施例中，所述線性內插計算包括：確定在水平方向上最接近多個目標像素以外的多個像素之其中一者的兩相鄰的目標像素；及對於被確定之兩相鄰的目標像素的經補償灰階值進行線性內插，以計算出多個目標像素以外的多個像素之其中該者的經補償灰階值。
在一些實施例中，所述多個影像區塊之其中該者所包含的多個像素以多個行與多個列排列；多個影像區塊之第一者的多個目標像素為位於多個影像區塊之第一者的第一行的多個像素；多個影像區塊之最末者的多個目標像素為位於多個影像區塊之最末者的最末行的多個像素。
在一些實施例中，對應於較低灰階值範圍的多個直方之一者的權重值小於對應於較高灰階值範圍的多個直方之另一者的權重值。
在一些實施例中，位於較高垂直像素位置的多個目標像素之一者的第二增益小於位於較低垂直像素位置的多個目標像素之另一者的第二增益。
為讓本揭露的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
以下仔細討論本發明的實施例。然而，可以理解的是，實施例提供許多可應用的概念，其可實施於各式各樣的特定內容中。所討論、揭示之實施例僅供說明，並非用以限定本發明之範圍。關於本文中所使用之『第一』、『第二』、『第三』、…等，並非特別指次序或順位的意思，其僅為了區別以相同技術用語描述的元件或操作。
圖1係根據本揭露的一些實施例之有機發光二極體(organic light-emitting diode，OLED)顯示裝置100的系統方塊圖。有機發光二極體顯示裝置100包含時序控制器(timing controller)120及包含多個像素的顯示面板140。時序控制器120包含影像補償單元122。
圖2係根據本揭露的一些實施例之有機發光二極體顯示裝置100的時序控制器120的系統方塊圖。時序控制器120接收輸入影像的影像資料且相應地傳輸用於驅動顯示面板140的電壓訊號(如圖2中所示的「資料輸出」)，其中輸入影像具有分別與顯示面板140的多個像素相對應的多個灰階值。如圖2所示，時序控制器120包含接收(receiver，Rx)單元121、影像補償單元122、過驅動(over drive，OD)單元123、數位伽瑪校正(digital gamma correction，DGC)單元124、遞色(dithering)單元125與傳輸(transmitter，Tx)單元126。接收單元121用以接收輸入影像的影像資料(image data)。影像補償單元122用以根據輸入影像的影像資料來產生經補償影像資料(compensated image data)。傳輸單元126用以輸出經補償影像資料，使得時序控制器120傳輸相應於經補償影像資料的電壓訊號。顯示面板140包含用於從時序控制器120接收電壓訊號的閘極驅動器與源極驅動器，且顯示面板140根據相應於經補償影像資料的電壓訊號來進行畫面顯示。具體而言，影像補償單元122所產生的經補償影像資料係用以補償由有機發光二極體顯示裝置100所引起的電路壓降(IR-Drop)現象所導致的亮度衰減(brightness degradation)，且將在下文討論經補償影像資料的計算的細節。過驅動單元123用以減少有機發光二極體顯示裝置100的運動偽影(motion artifacts)。數位伽瑪校正單元124用以校正影像資料。遞色單元125用以增加顯示面板140所顯示的影像的平滑度。
圖3係根據本揭露的一些實施例之有機發光二極體顯示裝置100的時序控制器120的操作方法1000的流程圖。請一併參照圖1與圖3。首先，於步驟1100，提供包含多個像素的輸入影像的影像資料，且接著由有機發光二極體顯示裝置100的影像補償單元122來接收所述影像資料。接著，於步驟1200，影像補償單元122用以沿著水平方向將輸入影像分割為多個影像區塊。每個影像區塊所包含的多個像素以多個行與多個列排列。在本揭露的一些實施例中，顯示面板140為具有3840x2160個像素的4K超高解析度(Ultra High Definition，UHD)RGB彩色面板，且輸入影像沿著水平方向被分割為16個影像區塊，意即，每個影像區塊具有240x2160個像素，且240x2160個像素分別具有相對應的240x2160個灰階值，但本揭露不限於此。
接著，於步驟1300，影像補償單元122用以選擇位於每個影像區塊中的其中一行所包含的多個像素作為多個目標像素。在本揭露的一實施例中，選擇位於每個影像區塊中的中間行所包含的多個像素作為多個目標像素。舉例而言，若每個影像區塊具有240x2160個像素，則每個影像區塊當中之位於第120行的2160個像素被選擇作為每個影像區塊的2160個目標像素。在本揭露的另一實施例中，選擇位於第一個影像區塊中的第一行所包含的多個像素作為第一個影像區塊的多個目標像素，選擇位於最末個影像區塊中的最末行所包含的多個像素作為最末個影像區塊的多個目標像素。舉例而言，若每個影像區塊具有240x2160個像素，則第一個影像區塊(最左側的影像區塊)當中之位於第1行的2160個像素被選擇作為第一個影像區塊的2160個目標像素，且最末個影像區塊(最右側的影像區塊)當中之位於第240行的2160個像素被選擇作為最末個影像區塊的2160個目標像素。接著，於步驟1400，影像補償單元122用以取得輸入影像所包含的多個像素所分別具有相對應的多個灰階值。
接著，於步驟1500，影像補償單元122用以根據每個影像區塊中所包含的多個像素所分別具有相對應的多個灰階值的直方圖來產生每個影像區塊的平均代表性灰階值。在本揭露的一些實施例中，每個影像區塊中所包含的多個像素所分別具有相對應的多個灰階值的直方圖包括分別相應於不同的多個灰階值範圍的多個直方(bins)，且多個直方之其中一者的高度代表灰階值落在多個直方之其中該者所對應的灰階值範圍內的多個像素的總數量。舉例而言，每個影像區塊中所包含的多個像素所分別具有相對應的多個灰階值的直方圖包括32個直方(bins)，且此32個直方(bins)分別對應於32個灰階值範圍(其中，32個灰階值範圍即：灰階值0~灰階值7、灰階值8~灰階值15、灰階值16~灰階值23、...、灰階值232~灰階值239、灰階值240~灰階值247、灰階值248~灰階值255)。應注意的是，本揭露乃是應用縮減空間採樣(spatial down sampling)的方式以減少訊號傳輸的資料量，使得每個影像區塊中所包含的多個像素所分別具有相對應的多個灰階值的直方圖包括32個直方(bins)，但本揭露不限於此。再者，多個灰階值範圍之其中一者的順序被定義為多個灰階值範圍之其中該者的代表性灰階值。舉例而言，灰階值0~灰階值7的灰階值範圍之代表性灰階值為0(在本文中稱之為level_0)，灰階值8~灰階值15的灰階值範圍之代表性灰階值為1(在本文中稱之為level_1)，灰階值16~灰階值23的灰階值範圍之代表性灰階值為2(在本文中稱之為level_2)，灰階值232~灰階值239的灰階值範圍之代表性灰階值為29(在本文中稱之為level_29)，灰階值240~灰階值247的灰階值範圍之代表性灰階值為30(在本文中稱之為level_30)，灰階值248~灰階值255的灰階值範圍之代表性灰階值為31(在本文中稱之為level_31)。根據每個直方的高度，來取得灰階值落在對應的灰階值範圍內的像素的總數量(在本文中稱之為count)。在本揭露的一些實施例中，灰階值落在灰階值0~灰階值7的灰階值範圍之內的像素的總數量在本文中稱之為count_0，灰階值落在灰階值8~灰階值15的灰階值範圍之內的像素的總數量在本文中稱之為count_1，灰階值落在灰階值16~灰階值23的灰階值範圍之內的像素的總數量在本文中稱之為count_2，灰階值落在灰階值232~灰階值239的灰階值範圍之內的像素的總數量在本文中稱之為count_29，灰階值落在灰階值240~灰階值247的灰階值範圍之內的像素的總數量在本文中稱之為count_30，灰階值落在灰階值248~灰階值255的灰階值範圍之內的像素的總數量在本文中稱之為count_31。透過以下算式來計算每個影像區塊的平均代表性灰階值：平均代表性灰階值=(count_0×level_0 + count_1×level_1 + ... + count_30×level_30 + count_31×level_31) / 32。所以，可理解的是，多個影像區塊的其中一者的平均代表性灰階值係相應於多個影像區塊的其中該者所包含的多個像素所分別具有相對應的多個灰階值的平均值。
舉例而言，當灰階值落在灰階值0~灰階值7的灰階值範圍之內的像素的總數量為30，灰階值落在灰階值8~灰階值15的灰階值範圍之內的像素的總數量為60，灰階值落在灰階值240~灰階值247的灰階值範圍之內的像素的總數量為20，且灰階值落在灰階值248~灰階值255的灰階值範圍之內的像素的總數量為10，則透過以下算式來平均代表性灰階值：平均代表性灰階值=[(30×0 + 60×1 + ... + 20×30 + 10×31) / 32]。
在本揭露的其他一些實施例中，多個直方還分別對應於多個權重值，因此於步驟1500，影像補償單元122還用以於產生每個影像區塊的平均代表性灰階值時，藉由將多個直方之其中一者的高度(即：灰階值落在多個直方之其中該者所對應的灰階值範圍內的多個像素的總數量)與多個直方之其中該者的權重值相乘，來更新多個直方之其中該者的高度，從而取得更新後的平均代表性灰階值(在本文中稱之為加權平均代表性灰階值)。在本揭露的一些實施例中，相應於灰階值0~灰階值7的灰階值範圍之直方的權重值在本文中稱之為weight_0，相應於灰階值8~灰階值15的灰階值範圍之直方的權重值在本文中稱之為weight_1，相應於灰階值16~灰階值23的灰階值範圍之直方的權重值在本文中稱之為weight_2，相應於灰階值232~灰階值239的灰階值範圍之直方的權重值在本文中稱之為weight_29，相應於灰階值240~灰階值247的灰階值範圍之直方的權重值在本文中稱之為weight_30，相應於灰階值248~灰階值255的灰階值範圍之直方的權重值在本文中稱之為weight_31。在這種情況下，每個影像區塊的加權平均代表性灰階值係透過以下算式來計算得到：加權平均代表性灰階值=[(weight_0×count_0×level_0 + weight_1×count_1×level_1 + ... + weight_30×count_30×level_30 + weight_31×count_31×level_31) / 32]。
在本揭露的其他一些實施例中，對應於較低灰階值範圍的多個直方之一者的權重值小於對應於較高灰階值範圍的多個直方之另一者的權重值。舉例而言，相應於灰階值0~灰階值7的灰階值範圍之直方的權重值為0.01，相應於灰階值8~灰階值15的灰階值範圍之直方的權重值為0.015，相應於灰階值240~灰階值247的灰階值範圍之直方的權重值為0.4，相應於灰階值248~灰階值255的灰階值範圍之直方的權重值為0.5。上述之權重值的如此分佈的原因在於，由有機發光二極體顯示裝置100所引起的電路壓降(IR-Drop)現象所導致的亮度衰減(brightness degradation)對於較亮的像素(即灰階值較大的像素)而言是相對較為明顯的，因此灰階值越大，權重值也隨之越大。
請回到圖3，接著，於步驟1600，影像補償單元122用以將每個影像區塊的平均代表性灰階值輸入至第一查找表，以取得每個影像區塊的第一增益。圖4係根據本揭露的一些實施例之第一查找表。在本揭露的一些實施例中，如圖4所示，對應於較小的平均代表性灰階值的多個影像區塊之一者的第一增益小於對應於較大的平均代表性灰階值的多個影像區塊之另一者的第一增益。上述之第一增益的如此分佈的原因在於，由有機發光二極體顯示裝置100所引起的電路壓降(IR-Drop)現象所導致的亮度衰減(brightness degradation)對於較亮的像素(即灰階值較大的像素)而言是相對較為明顯的，因此平均代表性灰階值越大，第一增益也隨之越大。
請回到圖3，接著，於步驟1700，影像補償單元122用以將多個影像區塊之其中一者所包含的每個目標像素的垂直像素位置以及多個影像區塊之其中該者的平均代表性灰階值分別輸入至第二查找表，以取得多個目標像素之其中該者的第二增益。圖5係根據本揭露的一些實施例之第二查找表。在本揭露的一些實施例中，每個影像區塊具有240x2160個像素，且240x2160個像素分別具有相對應的240x2160個灰階值，因此每個影像區塊的多個目標像素之其中一者的垂直像素位置為1至2160。在本揭露的一些實施例中，如圖5所示，位於較高垂直像素位置的多個目標像素之一者的第二增益小於位於較低垂直像素位置的多個目標像素之另一者的第二增益。上述之第二增益的如此分佈的原因在於，由有機發光二極體顯示裝置100所引起的電路壓降(IR-Drop)現象所導致的亮度衰減(brightness degradation)對於遠離位於顯示面板140的頂部的電壓源(也稱之為「ELVDD」)的像素(即位於較低垂直像素位置的像素)而言是相對較為明顯的，因此垂直像素位置越低，第二增益也隨之越大。
請回到圖3，接著，於步驟1800，影像補償單元122用以藉由將多個目標像素之其中該者的灰階值、多個影像區塊之其中該者的第一增益以及多個目標像素之其中該者的第二增益相乘，以取得多個目標像素之其中該者的經補償灰階值。在本揭露的一些實施例中，影像補償單元122更用以執行線性內插計算以取得多個目標像素以外的多個像素的多個經補償灰階值。所述線性內插計算包括：確定在水平方向上最接近多個目標像素以外的多個像素之其中一者的兩相鄰的目標像素；及對於被確定之兩相鄰的目標像素的經補償灰階值進行線性內插，以計算出多個目標像素以外的多個像素之其中該者的經補償灰階值。具體而言，多個目標像素以外的多個像素之其中一者的經補償灰階值的取得方式為，對於在水平方向上最接近多個像素之其中該者的兩個目標像素的兩個經補償灰階值進行線性內插來計算出多個像素之其中該者的經補償灰階值。
接著，於步驟1900，影像補償單元122用以以多個目標像素的多個經補償灰階值來分別取代多個目標像素的多個灰階值，以得到經補償影像資料。在本揭露的一些實施例中，影像補償單元122更用以以多個目標像素以外的多個像素的多個經補償灰階值來分別取代多個目標像素以外的多個像素的多個灰階值，以得到經補償影像資料。
綜合上述，本揭露揭示了一種有機發光二極體顯示裝置的時序控制器以及有機發光二極體顯示裝置的時序控制器的操作方法。本揭露的有機發光二極體顯示裝置的時序控制器的影像補償單元係用以產生經補償影像資料，從而補償由有機發光二極體顯示裝置所引起的電路壓降(IR-Drop)現象所導致的亮度衰減(brightness degradation)。
以上概述了數個實施例的特徵，因此熟習此技藝者可以更了解本揭露的態樣。熟習此技藝者應了解到，其可輕易地把本揭露當作基礎來設計或修改其他的製程與結構，藉此實現和在此所介紹的這些實施例相同的目標及/或達到相同的優點。熟習此技藝者也應可明白，這些等效的建構並未脫離本揭露的精神與範圍，並且他們可以在不脫離本揭露精神與範圍的前提下做各種的改變、替換與變動。
100:有機發光二極體顯示裝置 120:時序控制器 121:接收單元 122:影像補償單元 123:過驅動單元 124:數位伽瑪校正單元 125:遞色單元 126:傳輸單元 140:顯示面板 1000:操作方法 1100~1900:步驟
從以下結合所附圖式所做的詳細描述，可對本揭露之態樣有更佳的了解。需注意的是，根據業界的標準實務，各特徵並未依比例繪示。事實上，為了使討論更為清楚，各特徵的尺寸都可任意地增加或減少。 [圖1]係根據本揭露的一些實施例之有機發光二極體顯示裝置的系統方塊圖。 [圖2]係根據本揭露的一些實施例之有機發光二極體顯示裝置的時序控制器的系統方塊圖。 [圖3]係根據本揭露的一些實施例之有機發光二極體顯示裝置的時序控制器的操作方法的流程圖。 [圖4]係根據本揭露的一些實施例之第一查找表。 [圖5]係根據本揭露的一些實施例之第二查找表。
1000:操作方法
1100~1900:步驟

Claims (10)

  1. 一種時序控制器，包括： 一接收單元，用以接收一輸入影像的一影像資料，其中該輸入影像包含複數個像素； 一影像補償單元，用以根據該影像資料來產生一經補償影像資料；及 一傳輸單元，用以輸出該經補償影像資料，使得包含該時序控制器的一顯示裝置根據該經補償影像資料來進行畫面顯示； 其中，該影像補償單元更用以： 沿著一水平方向將該輸入影像分割為複數個影像區塊； 選擇位於每一該些影像區塊中的其中一行所包含的該些像素作為複數個目標像素； 取得每一該些像素的一灰階值； 根據每一該些影像區塊中所包含的該些像素的該些灰階值的一直方圖來產生每一該些影像區塊的一平均代表性灰階值； 將每一該些影像區塊的該平均代表性灰階值輸入至一第一查找表，以取得每一該些影像區塊的一第一增益； 將該些影像區塊之其中一者所包含的該些目標像素之其中一者的一垂直像素位置以及該些影像區塊之其中該者的該平均代表性灰階值輸入至一第二查找表，以取得該些目標像素之其中該者的一第二增益； 藉由將該些目標像素之其中該者的該灰階值、該些影像區塊之其中該者的該第一增益以及該些目標像素之其中該者的該第二增益相乘，以取得該些目標像素之其中該者的一經補償灰階值；及 以該些目標像素的該些經補償灰階值來分別取代該些目標像素的該些灰階值，以得到該經補償影像資料。
  2. 如請求項1所述之時序控制器， 其中該直方圖包括分別相應於不同的複數個灰階值範圍的複數個直方(bins)； 其中該些直方之其中一者的一高度代表該些直方之其中該者所對應的該灰階值範圍內的該些像素的一總數量。
  3. 如請求項1所述之時序控制器， 其中該些影像區塊之其中該者所包含的該些像素以複數個行與複數個列排列； 其中該些影像區塊之其中該者的該些目標像素為位於該些影像區塊之其中該者的一中間行的該些像素。
  4. 如請求項1所述之時序控制器，其中該些影像區塊之其中該者的該平均代表性灰階值對應於該些影像區塊之其中該者所包含的該些像素的該些灰階值的平均值。
  5. 如請求項2所述之時序控制器，其中該些直方分別對應於複數個權重值，其中該影像補償單元更用以： 於產生每一該些影像區塊的該平均代表性灰階值時，藉由將該些直方之其中該者的該總數量與該些直方之其中該者的該權重值相乘，來更新該些直方之其中該者的該總數量。
  6. 如請求項1所述之時序控制器，其中該影像補償單元更用以： 執行一線性內插計算以取得該些目標像素以外的該些像素的該些經補償灰階值；及 以該些目標像素以外的該些像素的該些經補償灰階值來分別取代該些目標像素以外的該些像素的該些灰階值，以得到該經補償影像資料。
  7. 如請求項6所述之時序控制器，其中該線性內插計算包括： 確定在該水平方向上最接近該些目標像素以外的該些像素之其中一者的兩相鄰的該些目標像素；及 對於被確定之兩相鄰的該些目標像素的該些經補償灰階值進行線性內插，以計算出該些目標像素以外的該些像素之其中該者的該經補償灰階值。
  8. 如請求項1所述之時序控制器， 其中該些影像區塊之其中該者所包含的該些像素以複數個行與複數個列排列； 其中該些影像區塊之一第一者的該些目標像素為位於該些影像區塊之該第一者的一第一行的該些像素； 其中該些影像區塊之一最末者的該些目標像素為位於該些影像區塊之該最末者的一最末行的該些像素。
  9. 如請求項5所述之時序控制器，其中對應於一較低灰階值範圍的該些直方之一者的該權重值小於對應於一較高灰階值範圍的該些直方之另一者的該權重值。
  10. 如請求項1所述之時序控制器，其中位於一較高垂直像素位置的該些目標像素之一者的該第二增益小於位於一較低垂直像素位置的該些目標像素之另一者的該第二增益。
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