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用来补偿显示屏上的电压衰退的图像处理电路及方法与流程

2022-02-22 02:09:28 来源:中国专利 TAG:
1.本发明涉及一种用于显示屏的图像处理电路及方法,尤其涉及一种可用来补偿显示屏上的电压衰退及电流负载的图像处理电路及方法。
背景技术
::2.图1a及1b示出了电压衰退(irdrop)发生的原因。在电流驱动的显示屏(如有机发光二极管(organiclight-emittingdiode,oled)显示屏)上,由于显示内容的改变,在电源走线上会发生程度不一的电压衰退,导致在相同显示内容之下,不同显示位置会因距离电源的远近不同而呈现出不同的亮度,导致亮度或色度一致性不佳。3.举例来说,如图1a所示,在有机发光二极管显示屏的电源电路模型中,有机发光二极管显示屏上各像素之间的电源线上具有寄生电阻(以r表示),电源位于显示屏下方,可用来提供电压elvdd给整片显示屏。虽然电源输出的电压为elvdd,但每经过一段电阻r都会出现压降δv,且距离电源愈远则压降愈大。举例来说,位于较上方的像素出现的压降δv4大于位于较下方的像素出现的压降δv1。4.除此之外,根据欧姆定律(ohm’slaw)的公式δv=i×r,愈大的压降代表通过的电流愈大,因此,若点亮的像素愈多,产生的电流也愈大,其电压衰退的现象愈明显。参见图1b的左图,若在有机发光二极管显示屏上显示一张全白的画面时(即开启像素比(onpixelratio,opr)等于100%),虽然所有像素都是白色的显示数据,但距离电源端愈远的位置测量到的亮度愈低,即不同位置的亮度/色度不一致。由于整面图像都是白色,代表整体有机发光二极管的电流相当大,其电压衰退的程度也较大。图中圆形中的数字代表该位置上测量到的亮度值,可看出距离电源愈近的位置亮度愈强,距离电源愈远的位置亮度愈弱。随着电压衰退的发生,像素接收到的电压值elvdd会由下而上逐渐降低,导致亮度逐渐减弱。图1b的右图显示全黑或暗色的画面(开启像素比等于5%),除了中间一小块区域点亮白色,此画面的整体电流负载极小,即,由于显示屏上仅少数像素点亮并产生有机发光二极管的耗电流,因此耗电流所造成的整体负载极小。值得注意的是,比较全白和全黑的画面可知,即使在同一个位置上的像素欲显示相同亮度,不同电流负载的画面也会造成该像素面对的电压衰退大小不同,这是因为显示屏上整体电流的差异所致。5.图2示出了各种不同开启像素比之下画面图案的比较,即,各画面上显示白色的区域大小都不同。白色区域代表像素被点亮而通过电流,由于各画面的开启像素比不同使其总电流量不同,即使各画面的中间区域同样接收白色灰度数据,但各画面中间位置的亮度仍存在差异,此亮度不一致的现象导致图像的视效降低。鉴于此,现有技术实有改进的必要。技术实现要素:6.因此,本发明的主要目的即在于提供一种新式的图像处理电路及方法,可用于显示屏上的电压衰退(irdrop)补偿,其中,所述图像处理电路及方法可用来补偿显示屏不同位置上的电压衰退,同时补偿因不同图像图案产生的不同电流负载所造成的电压衰退大小的差异。7.本发明的一实施例公开了一种图像处理电路,用来补偿一显示屏上的图像数据。该显示屏用来显示具有一第一电流负载的一第一图像图案以及具有一第二电流负载的一第二图像图案,该第二电流负载不同于该第一电流负载。该图像处理电路可用来执行下列步骤:接收该第一图像图案的一第一原始图像数据以及该第二图像图案的一第二原始图像数据,其中,对于该第一图像图案及该第二图像图案上位于相同位置的一像素而言,该第一原始图像数据及该第二原始图像数据具有相同的亮度值;根据该第一电流负载,将该第一原始图像数据转换为一第一最终图像数据,以补偿该第一图像图案上的电压衰退,从而根据该第一最终图像数据显示该第一图像图案;以及根据该第二电流负载,将该第二原始图像数据转换为一第二最终图像数据,以补偿该第二图像图案上的电压衰退,从而根据该第二最终图像数据显示该第二图像图案。其中,对于该第一图像图案及该第二图像图案上位于该相同位置的该像素而言,该第一最终图像数据及该第二最终图像数据具有实质上相同的亮度值。8.本发明的另一实施例公开了一种图像处理电路,用来补偿一显示屏上的图像数据,该显示屏用来显示具有一电流负载的一图像图案。该图像处理电路可用来执行下列步骤:接收欲显示于该显示屏上的该图像图案的一原始图像数据;根据该图像图案所产生的电压衰退,产生用于该原始图像数据的一补偿值;根据该电流负载,产生一修正值;利用该修正值及该补偿值来补偿该原始图像数据,以产生一最终图像数据;以及根据该最终图像数据来驱动该显示屏,以控制该显示屏显示该图像图案。9.本发明的另一实施例公开了一种用于一显示屏的图像数据补偿方法,该显示屏用来显示具有一电流负载的一图像图案。该方法包括下列步骤:接收欲显示于该显示屏上的该图像图案的一原始图像数据;根据该图像图案所产生的电压衰退,产生用于该原始图像数据的一补偿值;根据该电流负载,产生一修正值;利用该修正值及该补偿值来补偿该原始图像数据,以产生一最终图像数据;以及根据该最终图像数据来驱动该显示屏,以控制该显示屏显示该图像图案。附图说明10.图1a及1b为电压衰退发生的原因的示意图。11.图2示出了各种不同开启像素比之下画面图案的比较。12.图3示出了因电压衰退造成的屏幕亮度不一致的现象及其补偿的模拟结果。13.图4为本发明实施例一图像处理电路的示意图。14.图5示出了本发明实施例图像分析电路的一示例性流程图。15.图6为本发明实施例一查找表的示意图及其折线图。16.图7为本发明实施例电流负载补偿电路的详细实施方式的示意图。17.图8示出了图像处理电路所接收以进行补偿的具有不同开启像素比的两个图像图案。18.图9为本发明实施例一图像补偿流程的流程图。19.其中,附图标记说明如下:20.elvdd、elvssꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ电压21.rꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ寄生电阻22.δvꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ压降23.40ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ图像处理电路24.402ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ图像分析电路25.404ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ电压衰退补偿电路26.406ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ电流负载补偿电路27.408ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ输出电路28.img_iꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ原始图像数据29.info_iꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ电流信息30.cpꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ补偿值31.crꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ修正值32.img_oꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ最终图像数据33.p1、p2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ图像图案34.90ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ图像补偿流程35.900~912ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ步骤具体实施方式36.本发明提供了一种图像补偿方法及其图像处理电路,除了补偿电压衰退(irdrop)以将同一张画面上不同区域的亮度调整为一致之外,同时补偿不同开启像素比(onpixelratio,opr)所造成的不同图像图案之间的亮度误差。详细来说,图像处理电路可动态分析每一输入图像的内容来了解各位置的电压衰退程度,并据此调整各位置的补偿值,从而提升图像亮度的均匀度并消除色偏。此外,图像处理电路在补偿上还可考虑每一图像图案的开启像素比,以确保画面在不同开启像素比之下维持亮度的一致性。37.请参考图3,图3示出了因电压衰退造成的屏幕亮度不一致的现象及其补偿的模拟结果。如左上图所示,当不存在电压衰退补偿的情况下,若屏幕的电流源或电源供应器位于下方,则亮度分布为下方较亮而上方较暗,模拟结果显示此图像的均匀度(u)为65%,即,在相同显示数据之下,最暗区域的亮度实质上等于最亮区域的亮度的65%。右上图为对应于一图像帧的补偿数据的亮度分布,其亮度为上方较亮而下方较暗,与原始图像相反。补偿后的图像呈现如左下图的亮度分布,模拟结果显示其图像均匀度大幅提升至91%。38.除此之外,因不同开启像素比而造成的不同图像之间亮度不一致也可获得补偿。无论显示图像为何,本发明的图像补偿方法可根据图像内容来进行亮度修正。针对如图2所示的图像图案中的不同开启像素比,虽然不同图像图案的中心白色区域亮度受到开启像素比数值的影响,但本发明的图像补偿方法可补偿不同开启像素比所造成的亮度差异,以提升不同图像图案之间的亮度一致性。39.请参考图4,图4为本发明实施例一图像处理电路40的示意图。如图4所示,图像处理电路40包括一图像分析电路402,一电压衰退补偿电路404,一电流负载补偿电路406及一输出电路408。图像处理电路40可处理图像数据并将其传送至显示屏,即修改图像数据以补偿各种缺陷并优化显示的图像。40.图像分析电路402可用来接收欲显示于显示屏(如有机发光二极管(organiclight-emittingdiode,oled)显示屏)上的原始图像数据img_i,并且对原始图像数据img_i进行处理以方便补偿。详细来说,图像分析电路402可将图像数据img_i分割为多个区块,并计算每一区块的电流信息info_i。关于电压衰退及电流负载的补偿即可利用电流信息info_i来判断显示屏各位置的电压衰退大小以及图像图案的开启像素比。41.图5示出了本发明实施例图像分析电路402的一示例性流程图。在此例中,图像分析电路402可将一帧图像数据img_i分割为多个区块(如8×8个),每一区块内各种颜色的灰度值可进行平均。详细来说,图像分析电路402可在每一区块内取得一平均红色灰度值、一平均绿色灰度值、以及一平均蓝色灰度值。为计算各区块的电流,可将灰度值转换至伽玛域(通过伽玛映射的方式),伽玛值可直接对应到亮度的大小。接着,由于不同颜色的有机发光二极管具有不同的发光效率,因此需对应进行颜色权重的计算以取得每一区块中各颜色有机发光二极管的操作电流,以在每一区块中取得红色有机发光二极管电流、绿色有机发光二极管电流、以及蓝色有机发光二极管电流。一般来说,蓝色有机发光二极管的发光效率低于红色及绿色有机发光二极管的发光效率,因此,在相同的伽玛值或亮度之下,蓝色有机发光二极管需通过较大的电流,因此在计算电流值的过程中需乘上较大的权重。通过这样的方式,可取得每一区块的整体电流值,且图像分析电路402可发送相关的电流信息info_i至后续电路以进行补偿。42.基于电流信息info_i,电压衰退补偿电路404及电流负载补偿电路406可执行图像补偿。在一实施例中,可藉由修改输入图像的灰度数据来进行补偿。43.在电压衰退补偿电路404中,可根据电压衰退来产生用于图像数据的补偿值cp,其可依据每一区块的电流累积分布来进行计算。若供应电流至显示屏的电流源设置于显示屏下方,则电流量会由下而上逐渐累积。在此例中,一区块的电流累积分布是指从电流源到该区块之间的路径上所消耗的电流大小,愈上方的区块的电流累积值愈大,代表该区块受电压衰退影响的程度也愈大,因此需要更大的补偿值。在此情形下,电压衰退补偿电路404可提供更大的补偿值cp给位于愈上方区块(即距离电流源愈远的区块)的图像数据。44.在电流负载补偿电路406中,可根据图像图案的电流负载来产生修正值,其中,电流负载可依据图像图案在显示屏上产生的总电流消耗来进行计算,其可对应至图像图案的开启像素比。在一实施例中,电流负载补偿电路406可根据所接收的电流信息info_i,将每一区块的电流加总以取得总电流负载。或者,电流负载补偿电路406可从电压衰退补偿电路404或图像分析电路402接收总电流的数值。如前述图2所示的图像图案中,即使同一位置上的像素接收到的图像数据相同,但不同开启像素比仍可能在该像素产生不同亮度。电流负载补偿电路406即可根据电流负载信息,补偿由开启像素比造成的亮度差异。当电流负载被补偿之后,在图2的所有图像图案中,位于中心区域的像素的亮度都彼此一致。45.在一实施例中,电流负载补偿电路406可动态比较每一输入图像数据的总电流负载与一预设图像图案的预设电流负载,以判断该总电流负载相应的一电流比例,从而判断电流负载补偿的修正值。在一实施例中,此预设图像图案可以是具有最重负载的图像图案,例如全白图像。因此,对于图2所示的各图像图案而言,根据电流负载,图案编号10的补偿值无须修正,其它图案编号1~9分别具有相应的电流比例及修正值。该电流比例及其对应的修正值可记录在一查找表(lookuptable,lut)中,如图6所示。电流负载补偿电路406可参考查找表,以根据所接收图像图案的总电流负载来取得修正值。46.如图6所示,相较于全白图像而言,图案编号10的电流比例等于100%,其修正值为0。图案编号9的开启像素比为90%,其相较于全白图像的电流比例等于81%,而相应的修正值为-19。图案编号8的开启像素比为80%,其相较于全白图像的电流比例等于68%,而相应的修正值为-47。藉由类似的方式,可通过查找表取得其它开启像素比相应的修正值。在此例中,修正值可在用于电压衰退的补偿值上产生一减项,且电流负载较小的图像数据应扣除较大的修正值(参见图6所示的折线图),从而补偿总电流负载所造成的亮度差异。如此一来,在进行补偿之后,不同图像图案上位于相同位置的像素(如位于中心区域的像素)在相同图像数据(如白色图像)之下仍可维持实质上相同的亮度。47.在一实施例中,当不同图像图案的图像数据完成电流负载补偿之后,其亮度均匀性可到达良好的水平。举例来说,位于相同位置且欲显示相同图像的像素其在不同画面之间的亮度差异小于所显示亮度的5%。48.由图6可知,电流比例会随着开启像素比的上升而增加,但电流比例的数值并非完全相同于开启像素比的数值。一般来说,电流比例及其对应的修正值可以是根据显示屏测试或实验结果所得到的数据,在测试/实验过程中取得的数值可记录并存储在查找表中,电流负载补偿电路406即可根据图像图案的总电流来进行查表,以取得适合的修正值。需注意的是,图6所示的数值仅为一示例性显示屏的实验结果,为本发明各种实施例的其中之一。根据本发明,不同显示屏可能具有不同的发光特性,因而在相同的图像图案和电流比例之下,不同显示屏可能得到不同的修正值。49.在一实施例中,可在查找表中记录对应于部分电流比例的修正值,而其它未记录的电流比例相应的修正值可通过内插或外插的方式取得。50.请回头参考图4并参考图7所示,电流负载补偿电路406可接收电流信息info_i并计算图像图案的总电流,例如将每一区块的电流加总。接着,电流负载补偿电路406计算所接收的图像图案对应于全白图像的电流比例,并根据电流比例进行查表来取得修正值cr。修正值cr可用来修正用于图像补偿的补偿值cp,即,基于总电流负载的修正值cr搭配电压衰退的补偿值cp可用来进行图像补偿以产生最终图像数据img_o。假设所接收的图像帧被分割为8×8个区块,此64个区块各自具有电压衰退的一补偿值(通过电压衰退补偿电路404取得),该补偿值可共同扣除通过电流负载补偿电路406取得的修正值,以计算每一区块的最终补偿值。如图4所示,输出电路408可从电压衰退补偿电路404接收电压衰退补偿值cp,以及从电流负载补偿电路406接收电流负载修正值cr,并利用补偿值cp及修正值cr来补偿所接收的原始图像数据img_i,以产生最终图像数据img_o。或者,电压衰退补偿电路404也可从电流负载补偿电路406接收修正值cr,并将电压衰退的原始补偿值扣除修正值cr,从而产生包括电压衰退补偿及电流负载补偿的最终补偿值。51.图8示出了图像处理电路40所接收以进行补偿的具有不同开启像素比的两个图像图案p1及p2,图像图案p1及p2可以是图2的其中两个图像图案。更明确来说,图像图案p1及p2都是由白色及黑色组成,其中,图像图案p1上黑色占据较大的面积,图像图案p2上白色占据较大的面积,因此图像图案p2的开启像素比大于图像图案p1,且图像图案p2的电流负载也高于图像图案p1。对于图像图案p1及p2上位于相同位置的像素而言(如图像图案p1及p2的中心区域(以圆形标记)的像素),图像图案p1的原始图像数据img_i及图像图案p2的原始图像数据img_i具有相同的亮度值。52.因此,根据电流负载,图像处理电路40可将图像图案p1及p2的原始图像数据img_i转换为最终图像数据img_o,以补偿图像图案p1及p2上的电压衰退及电流负载。图像处理电路40即可根据最终图像数据img_o来驱动显示屏,使显示屏分别显示图像图案p1及p2。由于图像图案p2的电流负载高于图像图案p1的电流负载,因此,用于图像图案p1的修正值大于用于图像图案p2的修正值(可通过查找表取得),从而改善图像图案p1及p2之间的亮度一致性。当补偿完成之后,对于图像图案p1及p2上同样位于中心区域的像素而言,图像图案p1的最终图像数据img_o及图像图案p2的最终图像数据img_o仍可在图像上产生实质上相同的亮度值。换句话说,图像图案p1的最终图像数据img_o以及图像图案p2的最终图像数据img_o使得显示屏在欲显示白色图像的中心区域显示相同亮度,这是因为补偿过程中同时考虑电压衰退及总电流负载而得到的结果。53.在此例中,在显示白色图像的中心区域内,图像图案p1的最终图像数据img_o数值可能不同于图像图案p2的最终图像数据img_o数值,但在图像图案p1及p2的电流负载差异之下,这些最终图像数据img_o可驱动显示屏在图像图案p1及p2的中心区域显示相同的亮度。54.当取得每一区块的最终补偿值之后,输出电路408可进一步在区块间进行外插及内插,即,基于相邻区块的数值在区块的边界进行调整,以消除相邻区块之间图像的界线,从而避免补偿结果造成图像不连续的现象。输出电路408还可用来执行偏移调整,例如使图像最佳化的其它亮度调整,从而取得像素的最终图像数据。55.上述关于图像补偿的运作可归纳为一图像补偿流程90,如图9所示。图像补偿流程90可实现于一图像处理电路(如图像处理电路40),其可用于一显示屏,图像补偿流程90包括下列步骤:56.步骤900:开始。57.步骤902:接收欲显示于显示屏上的图像图案的一原始图像数据。58.步骤904:根据图像图案所产生的电压衰退,产生用于原始图像数据的一补偿值。59.步骤906:根据电流负载,产生一修正值。60.步骤908:利用修正值及补偿值来补偿原始图像数据,以产生一最终图像数据。61.步骤910:根据最终图像数据来驱动显示屏,以控制显示屏显示图像图案。62.步骤912:结束。63.关于图像补偿流程90的详细实施方式及变化方式可参考上述段落的说明,在此不赘述。64.综上所述,本发明的实施例提供了一种图像处理电路及方法,可用来补偿显示屏上的电压衰退及电流负载。一般来说,不同的图像图案具有不同的总电流,导致不同图像图案上位于相同位置的像素面临不同程度的电压衰退。因此,所进行的补偿不仅需根据各别区块的电压衰退大小,还需根据图像图案的整体电流负载,愈大的电流负载将造成相同位置上愈严重的电压衰退。在一实施例中,可分析各区块的图像数据以取得电流信息,并加总所有区块的电流以取得总电流负载。根据电流负载,图像处理电路可判断用于电压衰退补偿值的一修正值,而通过电流负载修正之后的补偿值即可用来补偿原始图像数据,以产生最终图像数据,从而通过最终图像数据驱动显示屏显示图像。因此,当补偿完成之后,不同画面图案的最终图像数据使得显示屏上欲显示相同图像的相同区域显示实质上相同的亮度,如此一来,图像的亮度一致性可获得提升。65.以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页12当前第1页12
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