CN117425928A - 生成用于发光元件的驱动信号的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于生成用于驱动显示器的发光元件的驱动信号的方法。该方法包括：将M个位划分成M‑N1+1个数据范围，每一数据范围包括该M个位中的N1个连贯位；确定用于唯一性地标识M‑N1+1个数据范围的N2个位；生成用于表示输入信号的该M个位的、N1+N2个位的经编码信号；基于经编码信号，生成包括N1个位的序列的驱动信号，N1个位的所述序列中的每一位在一时间区间期间控制通过发光元件的电流或跨发光元件的电压，一次一位。

Description

生成用于发光元件的驱动信号的方法和装置
技术领域
本文涉及用于生成用于驱动显示器的发光元件的驱动信号的方法和装置、用于驱动显示器的发光元件的方法和驱动器电路。具体而言，本文涉及一种用于生成用于驱动高动态范围HDR显示器的像素或子像素的驱动信号的方法和装置。
背景技术
高动态范围(HDR)是显示技术、摄影技术和数字成像技术等领域中经常使用的术语。HDR显示技术可以通过克服标准格式(诸如标准动态范围(SDR))的限制来改善光的表现方式。HDR提供了一种可能性，可以用更多的细节来表示更亮的高光和更暗的阴影。常见的HDR格式包括HDR10、HDR10+和HLG。
能够呈现更大动态范围的HDR显示设备已经研究了几十年，主要使用等离子体、SED/FED和OLED等平板技术。HDR显示技术通常不会增加显示器的能力，而是允许更好地利用具有高亮度、对比度和色彩能力的显示器。
MicroLED，也称为微型LED或μLED，是一种新兴的平板显示技术。μLED显示器包括作为发光元件(例如像素元件)的微型LED的阵列。μLED显示器被认为比LCD显示器更具优势，包括更高的亮度、更低的延迟、更高的对比度和更大的色彩饱和度，以及固有的自发光和更好的效率。因此，使用μLED显示器作为HDR显示设备是合乎需要的。
由于增加了动态范围，显示HDR内容需要由比SDR更多的位来驱动，例如16位或22位，SDR通常使用8或10位，以覆盖更大的亮度动态范围。
然而，用于驱动HDR显示器的较大位数可能会在HDR实现中造成困难，包括制造、测试和组装。例如，如果存在22个位，则最高有效位(MSB)的值可以是最低有效位(LSB)的值的222。因此，驱动HDR显示器需要高数据带宽、高数据处理能力和大数据存储能力，这将增加HDR显示器的复杂性。此外，基于硅的微处理器(MCU)将是驱动此类高速数字信号所必需的，由于技术限制或约束，这对于某些HDR显示器来说可能是困难的，诸如通过薄膜技术制造的薄膜晶体管(TFT)显示器。
因此，需要提供一种用于驱动HDR显示器的经改进的方法和***。
发明内容
本公开的目的是提供一种用于生成用于驱动显示器的发光元件的驱动信号的经改进的方法和装置、用于驱动显示器的发光元件的方法和驱动器电路，这消除或减轻了现有技术的至少一些缺点。
本发明由所附独立权利要求来限定。实施例在所附从属权利要求以及以下描述和附图中阐述。
根据第一方面，提供了一种用于生成用于驱动显示器的发光元件的驱动信号的方法，该方法包括：
接收包括用于驱动发光元件的M个位b0,b1,…,bM-1的输入数据，其中每个位具有0或1的值；
将M个位划分成M-N1+1个数据范围，每一数据范围包括M个位中的N1个连贯位，其中N1＜M；
确定用于唯一性地标识M-N1+1个数据范围的N2个位；
生成用于表示输入信号的M个位的经编码信号，其中经编码信号包括N1+N2个位，
经编码信号的第一部分包括用于标识M-N1+1个数据范围之一的N2个位，以及
经编码信号的第二部分包括N1个位，所述N1个位是所被标识的数据范围的N1个连贯位bi,…,bi+N1-1，其中N1+N2<M，i>＝0，i+N1-1<＝M-1；
基于经编码信号，生成包括N1个位的序列的驱动信号，N1个位的所述序列中的每一位在一时间区间期间控制通过发光元件的电流或跨发光元件的电压，一次一位；
其中M、N1、N2和i是自然数。
生成经编码信号的步骤可以包括：选择M个位中的N1个连贯位bi,…,bi+N1-1来作为经编码信号的第二部分，包括：确定M个位中具有值1的最高有效位，以作为所选择的N1个连贯位的最高有效位bi+N-1，使得所选择的N1个连贯位被确定为bi,…,bi+N1-1；如果最高有效位bi+N1-1与bN1-1相比是较低有效位，或者如果M个位中没有一个具有值1，则所选择的N1个连贯位被确定为M个位中的最低有效N1个位b0,…,bN1-1。
确定用于唯一性地标识M-N1+1个数据范围的N2个位的步骤可以包括通过对log2(M-N1+1)执行向上取整(ceiling)函数来计算N2。
生成驱动信号的步骤可以包括确定N1个位的所述序列中的每一位的时间区间。
确定时间区间的步骤可包括：在M个位中选择指针位bx，并将其时间区间Tx确定为T0；对于指针位bx的更高有效位的位bx+j，将其时间区间Tx+j确定为2j*T0；以及对于指针位bx的更低有效位bx-j，确定其时间区间Tx-j为2-j*T0；其中x和j是自然数，x+j<＝M-1，并且x-j>＝0。
N1个位的所述序列可以在固定时间周期T内控制通过发光元件的电流或跨发光元件的电压。
固定时间周期T可以基于M个位的最高有效N1个连贯位bM-N1,…,bM-1的时间区间来确定；其中固定时间周期T是通过将M个位的最高有效N1个连贯位bM-N1,…,bM-1的时间区间进行求和来确定的，包括：对于与指针位bx相比更高有效的最高有效N1个连贯位中的每一位bx+j，将其定时器区间Tx+j相加，对于指针位bx，加上其定时器区间T0，以及对于与指针位bx相比更低有效的最高有效N1个连贯位中的每一位bx-j，加上一个时间区间T0。
固定时间周期T可以是T0的整数倍，即T＝(2M-x-1+x-M+N1)*T0；其中固定时间周期T的前2M-1-x个T0被保留用于最高有效位bM-1，以用于控制通过发光元件的电流或跨所述发光元件的电压；固定时间周期T的接下来的2M-2-x个T0被保留用于第二最高有效位bM-2，以用于控制通过发光元件的电流或跨发光元件的电压；……，以及最后的T0被保留用于最低有效位bM-N1，以用于控制通过发光元件的电流或跨发光元件的电压。
基于经编码信号生成驱动信号的步骤可以包括：经编码信号的属于最高有效N1个连贯位的所述N1个位bM-N1,…,bM-1中的每一位，在针对该位保留的固定定时器周期T内的数个T0的周期内控制通过发光元件的电流或跨发光元件的电压，以及经编码信号的不属于最高有效N1个连贯位的所述N1个位bM-N1,…,bM-1中的每一位，在针对最高有效N1个连贯位中的、不是所述N1个位的一部分的一位所保留的固定定时器周期T内的一个T0的周期内控制通过发光元件的电流或跨发光元件的电压。
该方法可包括提供复位信号以超控驱动信号，以迫使N1个位的所述序列中的一位在其时间区间结束之前停止控制电流或电压。
复位信号可以超控具有比T0短的时间区间的位。
该方法可包括针对N1个位的所述序列中的每一位提供复位标志以启用或禁用复位信号。
M可以大于或等于16。
N1可以等于8、9、10中的任一者，优选是9。
发光元件可以是像素或子像素。
驱动信号可以是脉宽调制PWM信号。PWM信号的周期可以是固定时间周期T。
根据第二方面，提供了一种用于生成用于驱动显示器的发光元件的驱动信号的装置，该装置包括：
处理电路，所述处理电路被配置成：
将包括用于驱动发光元件的M个位b0,b1,…,bM-1的输入数据划分成M-N1+1个数据范围，每一数据范围包括M个位中的N1个连贯位，其中N1<M，其中每一位具有0或1的值；
确定用于唯一性地标识M-N1+1个数据范围的N2个位；
生成用于表示输入信号的M个位的经编码信号，其中经编码信号包括N1+N2个位，
经编码信号的第一部分包括用于标识M-N1+1个数据范围之一的N2个位，以及
经编码信号的第二部分包括N1个位，所述N1个位是所被标识的数据范围的N1个连贯位bi,…,bi+N1-1，其中N1+N2<M，i>＝0，i+N1-1<＝M-1；
基于经编码信号，生成包括N1个位的序列的驱动信号，N1个位的所述序列中的每一位在一时间区间期间控制通过发光元件的电流或跨发光元件的电压，一次一位；
其中M、N1、N2和i是自然数。
根据第三方面，提供了一种用于驱动显示器的发光元件(146)的驱动器电路，该驱动器电路包括：
负载元件(148)，所述负载元件用于接收驱动信号的第二部分，并用驱动信号的所述第二部分加载第二存储元件(147)；
所述第二存储元件(147)，用于存储驱动信号的所述第二部分；
具有第一控制电极(1433)的控制元件(143)，所述第一控制电极用于控制通过发光元件(146)的电流或跨发光元件(146)的电压；
第一存储元件(144)，所述第一存储元件用于存储驱动信号的第一部分，所述驱动信号被施加到所述控制元件(143)的所述第一控制电极(1433)；
具有第二控制电极的传输元件(142)，所述第二控制电极用于用驱动信号的第二部分来加载第一存储元件(144)；
复位元件(149)，所述复位元件用于分流第一存储元件(144)或发光元件(146)，其中复位元件(147)被配置成由复位信号RST_B和复位标志来控制，其中所述复位标志被配置成针对驱动信号的每一位来启用或禁用复位信号RST-B。
负载元件(148)可以被配置成接收复位标志并且用复位标志加载第二存储元件(147)。第二存储元件(147)可被配置成存储复位标志。
复位标志可以包括一个或多个位。
控制元件(143)可以是晶体管，并且第一控制电极(1433)可以是晶体管(143)的栅极。第一存储元件(144)可以是电容器。第二存储元件(147)可以是电容器。传输元件(142)可以是晶体管。复位元件(149)可以是复位晶体管。负载元件(148)可以是负载晶体管。
第一和/或第二存储元件可以被配置成存储一位数据。
负载元件(148)可以被配置成连接到数据线，用于接收由第一方面的任何一者的方法和/或由第二方面的装置所生成的驱动信号的第二部分。负载元件(148)可以被配置成连接到用于接收复位标志的数据线。
根据第四方面，提供了一种用于通过使用驱动器电路来驱动显示器的发光元件(146)的方法，该方法包括：
控制元件(143)基于存储在第一存储元件(144)上的驱动信号的第一部分来控制通过发光元件(146)的电流或跨发光元件(146)的电压；
复位元件(149)基于复位信号RST_B和复位标志来分流第一存储元件(144)或发光元件(146)，其中复位标志被配置成针对驱动信号的每一位来启用或禁用复位信号RST-B；
负载元件(148)用驱动信号的第二部分来加载第二存储元件，同时通过发光元件的电流或跨所述发光元件的电压是由驱动信号的所述第一部分来控制的；
传输元件(142)将驱动信号的第二部分从第二存储元件传输到第一存储元件。
根据第五方面，提供了一种包括多个发光元件的显示器，以及用于分别驱动多个发光元件的、第三方面的多个驱动电路。
显示器可以是高动态范围HDR显示器。显示器可以是薄膜晶体管TFT显示器。
附图说明
图1是Barten曲线图。
图2a是输入数据的示例。
图2b-2c是将输入数据划分成各数据范围的示例。
图3a是经编码信号的示例。
图3b是经解码输入数据的示例。
图4a-4d是驱动信号的位序列中的每一位的时间区间的示例。
图5是用于驱动发光元件的数据流的示例。
图6是示例驱动器电路。
具体实施方式
现在将在下文参考示出本发明的当前优选的各实施例的附图来更全面地描述本发明。
图1是Barten曲线图，示出了像素的亮度与在像素的该瞬时亮度下可见的最小对比度阶跃(step)(即对比度阶跃的阈值)之间的关系。
x轴是像素的照度(即亮度)，从0.001到10000cd/m2。y轴是最小对比度阶跃，单位是百分比(％)。
像素的照度也称为像素的发光强度或亮度。SI单位是每平方米坎德拉(cd/m2)，也称为尼特。在本申请中，术语“照度”和“亮度”是可互换的。
沿着图1的x轴，对应于照度来标记16个位b0,b1,…,b15。然而，从图1中可以清楚地看出，16个位b0,b1,…,b15不能覆盖沿着x轴的0.001到10000cd/m2的整个照度范围。因此，为了覆盖0.001至10000cd/m2的整个照度范围，需要再多几位。通常，使用22位来覆盖该照度范围。
然而，对所使用位的数量和人眼的灵敏度的研究表明，并非由22位表示的所有照度都是人眼一次可见的。相反，取决于像素的瞬时亮度，只有由有限数量的位表示的照度是可见的。换言之，并非所有可用位，无论是22位还是16位，都需要一直存在以用于驱动HDR显示器的发光元件。
研究结果可以简化成图1的Barten Ramp，这是一条虚线曲线。对于像素的任何瞬时亮度，Barten Ramp上方的最小对比度阶跃对人眼而言是可见的，而Barten Ramp下方的最小对比度阶跃对人眼而言是不可见的。
从图1中可以清楚地看出，对于更高的亮度(图1的右端)，对比度阶跃是约0.4％，这几乎是最大亮度的1/256(如果以二进制表示，则是2-8)。
例如，n个位b0,b1,…,bn-1被用于覆盖零到Lmax＝2n-1以表示亮度。
通常向每一位分配一个位置号，范围从零(“0”)到n-1，其中n是所使用的二进制表示中的位数。
最低有效位(LSB)是二进制整数中给出单位值的位位置，即b0。LSB有时被称为低阶位或最右边的位。诸最低有效位是最接近并包括LSB的多个位。
最高有效位(MSB)是二进制号中具有最大值的位位置，即bn-1。MSB有时被称为高阶位或最左边的位。诸最高有效位是最接近并包括MSB的多个位。
n个位b0,b1,…,bn-1中的每一位的亮度定义如下：
bn-1＝50％ Lmax
bn-2＝25％ Lmax
bn-3＝12.5％ Lmax
bn-4＝6.25％ Lmax
bn-5＝3.13％ Lmax
bn-6＝1.56％ Lmax
bn-7＝0.78％ Lmax
bn-8＝0.39％ Lmax
bn-9＝0.19％ Lmax
bn-10＝0.09％ Lmax
……
例如，当bn-1被设置成值“1”时，像素被控制成显示Lmax的最小50％。根据图1，低于0.4％的最小对比度阶跃对人眼是不可见的。换言之，小于0.2％Lmax的亮度是不可见的(0.4％*50％Lmax＝0.2％Lmax)。由于bn-9＝0.19％Lmax，所以所有低于bn-9的有效位(即b0,…,bn-10)此时对人眼是不可见的。也就是说，当bn-1被设置成值“1”时，通常使用9位bn-9,bn-8,…,bn-1来驱动HDR显示器的像素就足够了。位的数量可以从n位减少到9位。
此外，如果bn-1被设置成值“0”且bn-2被设置成值“1”，则使用9位bn-10,bn-8,…,bn-2来驱动像素就足够了。换言之，所有低于bn-10的有效位(即b0,…,bn-11)此时对人眼是不可见的。
然而，由于人眼对不同的颜色(例如，红色、绿色和蓝色)不同样敏感，所以可以使用8位或10位来驱动子像素，而不是9位。同一像素的两个子像素可以由相同或不同位数的信号来驱动。
发光元件可以包括用于发射光以渲染图像的一个或多个光源。发光元件可以是作为图像单元的像素。发光元件可以是像素的子像素。同一像素的一个或多个子像素可以发射不同或相同颜色的光。每个像素和每个子像素可以被单独地控制。
结合图2a-2c，将更详细地讨论经编码信号的数据范围。
根据图1，如果确定使用N1位(例如，9个位)的数据范围，则M位输入数据的整个范围可以被划分成M-N1+1个范围，每个范围包括M位中的N1个连贯位。
在图2a的示例中，输入数据包括16个位b0,b1,…,b15(即M＝16)并且所使用的位数被设置成9(即N1＝9)。
当b15被设置成值“1”时，第一数据范围Range1包括9个连贯位b7,…,b15。当b15被设置成值“0”时，第二数据范围Range2包括9个连贯位b6,…,b14。当b15到b9中的每一位被设置成值“0”并且b8被设置成值“1”时，第八数据范围Range8包括9个连贯位b0,…,b8。
此外，当b15到b8中的每一位被设置成值“0”时，无论其余位是什么值，数据范围都将是包括9个连贯位b0,…,b8的第八数据范围Range8。
也就是说，16位的输入数据可以被划分成8个不同的数据范围，Range1到Range8，每个数据范围包括输入数据的16位中的9个连贯位。如图1所示，在图2a中定义了每个数据范围的9个连贯位中的每一位的亮度。
图2b-2c示出了将图2a的输入数据划分和/或映射到包括9个连贯位的数据范围的简单方案。
图2b中的每一行仅示出16个位中的7个最高有效位的值(b9,…,b15)。在图2b中未示出其他较低有效位。
在图2b的第一行中，16位中的具有值1的最高有效位是MSB位b15。那么，该数据范围的所选择的9个连贯位中的最高有效位bi+N-1被确定为b15。因此，所选择的9个连贯位被确定为b7,…,b15，如图2c中的第一行所示，而与任何其余位b0,…,b14的值无关。
在图2b的第二行中，16位中的具有值1的最高有效位是位b14(b15＝0)。那么，该数据范围的所选择的9个连贯位中的最高有效位bi+N-1被确定为b14。因此，所选择的9个连贯位被确定为b6,…,b14，如图2c中的第二行所示，而与任何其余位b0,…,b13的值无关。
在图2b中的最后一行中，位b9,…,b15中没有一个具有值1，因此所选择的9个连贯位被确定为最低有效9个位b0,…,b8，而与位b0,…,b8中的任何位的值无关。
结合图3a，将更详细地讨论经编码信号。
如上所述，为了形成经编码信号，可以从M位输入数据中选择N1位的数据范围。然而，仅仅确定所选数据范围的9个位是不够的，因为存在多个数据范围。因此，还需要标识每个数据范围。
在图2a和2c的示例中，存在8个不同的数据范围。由于每个位具有两个不同的值，即0或1，因此需要3位(23＝8)来唯一性地标识8个数据范围。
确定用于唯一性地标识M-N1+1个数据范围的N2位的数目可以通过对log2(M-N1+1)执行向上取整函数来计算。例如，如果输入数据具有22位(M＝22)，并且每个数据范围具有9个位(N1＝9)，则将存在14个(22-9+1)不同的数据范围。N2可以通过对log214执行向上取整函数来确定，即N2被确定为4。也就是说，4位(24＝16)足以唯一性地标识14个数据范围。
图3a是经编码信号的示例。参考图2c的8个数据范围，每个数据范围可以由3位唯一性地标识。因此，在该示例中，经编码信号包括12(9+3)位，其中经编码信号的第一部分包括用于标识8个数据范围之一的3位，并且经编码信号的第二部分包括9位，该9位是所标识的数据范围的9个连贯位bi,…,bi+8。经编码信号仅使用12位来表示输入数据的16位。这可以显著地减少驱动发光元件所需的位数。
图3b是经解码输入数据的示例。经解码输入数据可以通过反向步骤来生成，以基于N1+N2位的经编码信号来恢复M位输入数据。
对于图3a中的经编码信号的每一9位数据范围，这9位的值是已知的。基于用于标识图3a中的8个数据范围中的任一者的、经编码信号的3位，可以知道这9位的位置号。
例如，如果这3位是“100”，基于图3a的行文件，则知悉这9位是16位输入数据的b3,…,b11。此外，还知悉了最高有效位b12,…,b15都具有值0。然而，由于在生成经编码信号时输入数据的表示对人眼不可见的亮度的其余位b0、b1、b2被“切除”，所以不能恢复输入数据的这些较低有效位b0、b1、b2的值。相反，它们的值被设置成“0”，如图3b所示。
尽管输入数据的一些信息丢失，但是基于经编码信号恢复/解码输入数据的可能性可以通过提供针对不同用途的灵活性和机会来改进该方法。
结合图4a-4d，将更详细地讨论驱动信号。
根据经编码信号，确定N1个位。因此，可以基于经编码信号生成包括所述N1位的序列的驱动信号。通过发光元件的电流或跨发光元件的电压可以在时间区间期间由N1位的所述序列的每一位来控制，每次一位。
例如，输入数据包括16位b0,b1,..,b15(M＝16)，并且位的数量可以减少到9位(N1＝9)。驱动信号包括9位的序列，9位的所述序列中的每一位在一时间区间期间控制通过发光元件的电流或跨发光元件的电压，一次一位。
驱动信号的N1位的所述序列的每一位的时间区间可被确定。
确定时间区间的步骤可以包括在M位中选择指针位bx并将其时间区间Tx确定为T0。对于指针位bx的更高有效位的位bx+j，其时间区间Tx+j可被确定为2j*T0。对于指针位bx的更低有效位bx-j，其时间区间Tx-j可被确定为2-j*T0。在此，x和j是自然数，x+j<＝M-1，并且x-j>＝0。
图4a是驱动信号的9位序列中的每个位的时间区间的示例。9位的数据范围包括9位b7,b8,…,b15。
在该示例中，指针位bx被选择成b11。然后，其时间区间T11被确定为T0。对于指针位b11的更高有效位b11+j，其时间区间T11+j被确定为2j*T0。因此，位b12的时间区间T12被确定为21*T0，位b13的时间区间T13被确定为22*T0，……，且MSB b15的时间区间T15被确定为24*T0。
对于位b11的更低有效位b11-j，其时间区间T11-j可被确定为2-j*T0。因此，位b10的时间区间T10被确定为2-1*T0，位b9的时间区间T9被确定为2-2*T0，且位b7的时间区间T7被确定为2-4*T0。
因此对于图4a的示例的9个位，确定MSB b15持续24*T0的时间区间来用于控制通过发光元件的电流或者跨发光元件的电压，……，指针位b11持续时间区间20*T0来用于控制通过发光元件的电流或者跨发光元件的电压，……，并且LSB b7持续时间区间2-4*T0。
时间周期T0可以被确定为用于驱动发光元件的最小时间单位。例如，时间周期T0可以被确定为对应于用于驱动发光元件的***的时钟信号。因此，在该示例中，对于每个更低有效位b7,…，b10，需要至少一个T0的时间周期而不是T0的一部分，例如以用于编程驱动信号的下一位的值。
因此，可以通过对16位中的最高有效的9个连贯位b7,…，b15的时间区间求和来计算包括9位序列的驱动信号的时间周期T，该9位序列用于控制通过发光元件的电流或跨发光元件的电压。
对于比指针位b11更高有效的每一位b11+j，可以加上其定时器区间T11+j；对于指针位b11，可以加上其定时器区间T0，并且对于比指针位b11更低有效的每一位b11-j，可以加上一个时间区间T0。
例如，存在8位的序列b0，b1，...，b7，并且位b2被选择成指针位。该序列的时间周期T可以计算成：
T＝25＊T0+24＊T0+..+21＊T0+20＊T0+T0+T0
＝(26-1)＊T0+2＊T0
＝65*T0
时间周期T包括65*T0。每个T0被保留用于值为“0”或“1”的一位。然而，对于位b0和b1，尽管为它们中的每一者保留一个T0，但是它们只能控制电流或电压达T0的一部分，即分别是T0的25％和50％。
如果LSB b0被选择成指针位。该序列的时间周期T可以计算成：
T＝27＊T0+26＊T0+...+21＊T0+20＊T0
＝(28-1)＊T0
＝255＊T0
通过选择不同的指针位，可以实现不同的时间周期T(不同数量的T0)。指针位的有效性越低，时间周期T就越长(T0的数目越大)。指针位的有效性越高，时间周期T就越短(T0的数目越小)。
因此，如果输入数据包括M位，驱动信号包括N1位的序列，指针位是bx，则时间周期T可以通过如下来计算：
T＝2M-1-x＊T0+2M-2-x＊T0+…+21＊T0+T0+(x-M+N1)＊T0
＝(2M-x-1)*T0+(x-M+N1)＊T0
＝(2M-x-1+x-M+N1)＊T0
在图4a的示例中，时间周期T是35*T0(M＝16，N1＝9，x＝11)。
35*T0的时间周期T可以被确定为用于控制通过发光元件的电流或跨发光元件的电压的驱动信号的9个位的所述序列的固定时间段T。
驱动信号可以是脉宽调制(PWM)信号。PWM信号的周期可以是固定时间周期T。
如图4a所示，固定时间周期T的前16(2M-1-x)个T0被保留用于MSB b15，以用于控制通过发光元件的电流或跨发光元件的电压。固定时间周期T的接下来8(2M-2-x)个T0被保留用于第二最高有效位bM14，以用于控制通过发光元件的电流或跨发光元件的电压，……，并且最后的T0被保留用于LSB b7，以用于控制通过发光元件的电流或跨发光元件的电压。
因此，可以确定驱动信号的9位序列中的每个位的时间区间，以用于控制通过发光元件的电流或跨发光元件的电压。
然而，在本示例中，对于比指针位b11更低有效的每一位(b7,…，b10)，由于为该位保留了一个T0来用于控制通过发光元件的电流或跨发光元件的电压，因此有必要在其时间区间T0结束之前停止该位控制电流或电压，使得该位可以在短于一个T0的持续时间(例如T0的50％、25％、12.5％或6.25％)内进行主动控制。
该方法可包括提供复位信号以超控驱动信号，以迫使N1个位的所述序列中的一位在其时间区间结束之前停止控制电流或电压。
复位信号可以被用于超控驱动信号，以迫使比指针位更低有效的每个位在其时间区间结束之前停止控制电流或电压，使得该位可以在比一个T0短的持续时间(例如T0的50％、25％、12.5％或6.25％)内进行主动控制。
复位信号可以超控具有比T0短的时间区间的位。
固定时间周期T的T0数目越高，对T0的下一时间周期的驱动信号的位进行编程的时间就越短。
因此，权衡可包括：
1)增加T0的数目以减少一个T0的编程时间；以及
2)增加T0的数目以引起小的复位信号。
图4b-4d是驱动信号的9位序列中的每个位的时间区间的示例。
在图4b中，9位的数据范围包括9位b6,b7,…,b14。如以上针对图4a所讨论的，35*T0的时间周期T可以被确定为用于控制通过发光元件的电流或跨发光元件的电压的任何数据范围的9位的序列的固定时间段T。因此，对于位b7,b8,…,b14，在35*T0的固定时间周期T内保留了多个T0的各个时间区间，如图4a所示。也就是说，属于最高有效的9个连贯位b7,…,b15的所述9位中的这些位b7,b8,…,b14可以在为该位保留的固定定时器周期T内的数个T0的周期内控制电流或电压。
由于位b6不属于图4a的最高有效的9个连贯位，因此在固定定时器周期T(35*T0)内没有为位b6保留用于控制电流或电压的时间区间。然而，要注意的是，在固定定时器周期T内为MSB b15保留的16*T0的周期是未被占用的，因为9位的数据范围b6,b7,…,b14不包括MSBb15。因此，位b6可以使用为MSB b15保留的16*T0的周期中的一个T0来控制电流或电压，如图4b所示。
在图4c中，9位的数据范围包括9位b5,b6,…,b13。类似地，对于位b7,b8,…,b13，在35*T0的固定时间周期T内已经保留了多个T0的各个时间区间，如图4a所示。因此，属于最高有效的9个连贯位b7,…,b15的9位中的这些位b7,b8,…,b13可以在为该位保留的固定定时器周期T内的数个T0的周期内控制电流或电压。
位b5和b6可以分别使用为位b15和b14保留的24*T0(16+8)的周期中的一个T0来控制电流或电压。在图4c中，位b5和b6这两者都使用为MSB b15保留的一个T0。然而，它们也可以是为位b15和b14保留的未占用的24*T0中的任何一个T0。
图4d是固定时间周期T为35*T0的不同数据范围的9位序列中的每一位的时间区间的示例。
例如，图4d的最低部分示出了驱动信号的9位序列中的每一位的时间区间，其中该9位数据范围包括9位b0,b1,…,b8。类似地，对于位b7和b8,…,b13，在35*T0的固定时间周期T内已经保留了一个T0的各个时间区间，如图4a所示。因此，属于最高有效的9个连贯位b7,…,b15的这两个位b7和b8可以在为该位保留的固定定时器周期T内的一个T0的周期内控制电流或电压。
位b0,…,b6中的每一者可以使用为位b9,…,b15保留的33*T0(16+8+4+2+1+1)的周期中的一个T0来控制通过发光元件的电流或跨发光元件的电压。
图4b-4d仅是示例。9位中的任何不属于最高有效的9位的位可以使用那些未被占用数量T0中的一个。
从图4a-4d的示例中，可以清楚地看出，通过使用为未使用的有效位保留的未占用时间区间，可以对不同数据范围的N1位使用固定时间周期T，例如35*T0。
然而，用于超控某些位的复位信号不能在固定时间周期T内的固定时间提供。换言之，取决于所选择的N1位，或者N1位的所选择的数据范围，复位信号需要在固定时间周期T内的不同时间提供，因为要被超控的位可能在固定时间周期T内出现在不同的时间。换言之，复位信号可以基于输入数据和经编码信号而变化。因此，一种解决方案是为每个发光元件(例如，每个像素或每个子像素)提供单独的复位信号。
结合图5，将更详细地讨论复位信号。
由于显示面板包括大量发光元件，为每个发光元件提供单独的复位信号将使驱动器***更加复杂。因此，简化复位信号的实现的一种方式是通过将全局复位信号(RST_B)与每个发光元件的复位标志一起使用来针对驱动信号的N1位的所述序列中的每一位启用或禁用全局复位信号，来实现每个发光元件的单独复位信号。
全局复位信号可以发生在数据流中的固定位置处。然而，由于并非每个发光元件都需要复位，因此对于驱动信号的N1位的所述序列中的每一位，每个发光元件的复位标志可以启用或禁用传入的全局复位信号。图5是用于驱动通过发光元件的电流或跨发光元件的电压的数据流的示例。数据流包括驱动信号，该驱动信号包括7位b0,…,b6的序列。数据流包括复位标志，用于针对驱动信号的每个位启用或禁用全局复位信号。数据流可以从同一数据线读取。
在接收序列b0,…,b6的每个位之前，提供指示针对该位启用还是禁用全局复位信号的复位标志“FlagLatch(标志锁存)”。例如，位b6和b5的复位标志分别是“En_Flags6(启用_标志6)”和“En-Flags5(启用_标志5)”，使得对于位b6和b5，全局复位信号将被启用。位b0,…,b4的复位标志是“Res_Flags(复位_标志)”，使得对于位b0,…,b4中的每一者，全局复位信号将被禁用。
通过将固定时间周期T限制成经降低数量的T0，例如，与使用16位相比，可以允许子帧在帧时间期间重复多次。
帧可以指例如构成动画视频的一系列图像中的一个图像。帧时间可以指在期间显示帧的时间区间。帧时间的典型值是1/60秒。
例如，如果子帧的数量可以由2x表示，例如，2、4、8，则对于有限数量的子帧，在短于T0的时间区间期间控制通过发光元件的电流或跨发光元件的电压的一些位可以被扩展到一个T0。这可为具有较短时间区间的这些位提供更宽容的脉冲宽度。例如，在图4a中，位b10具有0.5*T0的时间区间。因此，如果存在8个子帧，则对于4个子帧，位b10的时间区间可以改为被放宽到T0。子帧的最大可实现数量取决于显示面板的最大扫描速度。
因此，本发明允许更高的刷新率，因为需要经降低的位数就能驱动发光元件。此外，由于可以在多个子帧中驱动发光元件，所以可以减轻时间抖动。本发明允许用经降低位数的动态范围来代替传统的HDR驱动解决方案，例如22位HDR驱动方案。该方法可以显著降低驱动HDR显示器所需的数据带宽、数据处理能力和数据存储能力的要求。此外，驱动电路可以通过诸如晶体管和电容器之类的简单电子组件来实现，而无需使用任何复杂的处理器。这种简单的电子组件可以通过薄膜技术制造，这适用于制造μLED显示器。
一种装置可以生成用于驱动显示器的发光元件的驱动信号。该装置包括处理电路，用于执行所描述的用于生成用于驱动显示器的发光元件的驱动信号的方法。
处理电路可以包括处理器，诸如中央处理单元(CPU)、微控制器或微处理器。
该装置可以包括存储器。处理电路可以被配置成执行存储在存储器中的程序代码，以便执行该装置的功能和操作。
存储器可以是缓冲器、闪存、硬盘驱动器、可移动介质、易失性存储器、非易失性存储器、随机存取存储器(RAM)或另一合适设备中的一者或多者。在典型的布置中，存储器可以包括用于长期数据存储的非易失性存储器和用作该装置的***存储器的易失性存储器。存储器可以通过数据总线与处理电路交换数据。存储器和处理电路之间也可以存在伴随的控制线和地址总线。
该装置的功能和操作可以按可执行逻辑例程(例如，代码行、软件程序等)的形式体现，这些可执行逻辑例程被存储在该装置的非暂态计算机可读介质(例如，存储器)上并且由处理电路执行。此外，该装置的功能和操作可以是独立的软件应用程序，或者形成执行与该装置相关的附加任务的软件应用的一部分。所描述的功能和操作可以被认为是相应设备被配置成执行的方法。此外，虽然所描述的功能和操作可以用软件来实现，但是这种功能也可以通过专用硬件或固件，或者硬件、固件和/或软件的某种组合来实现。
该装置可以包括用户接口。用户接口可以被配置成输出数据和信息，例如经编码信号或驱动信号等。用户接口可以被配置成从一个或若干个输入设备接收数据和信息，诸如包括用于驱动发光元件的M个位b0,b1,…,bM-1的输入数据)。输入设备可以是计算机鼠标、键盘、轨迹球、触摸屏或任何其他输入设备。用户接口可以将接收到的数据和信息发送到处理电路以供进一步处理。
该装置可以附连到显示面板。
结合图6，将更详细地讨论用于驱动显示器的发光元件的驱动器电路。
发光元件146可以是OLED或LED像素或子像素。发光元件146可以连接在控制元件143和电压源VDD之间。
控制元件143可以是晶体管143，并且其第一控制电极1433可以是晶体管143的栅极。晶体管143可以是pMOS晶体管，例如薄膜pMOS晶体管。控制元件143可被连接到发光元件146。控制元件143可以与发光元件146的光源在操作上连接。
控制元件143可以与电流源145在操作上连接。可替换地，控制元件143可以与供电电压VDD(未示出)在操作上连接。控制元件143控制通过发光元件146的电流或跨发光元件146的电压。
第一存储元件144可以是电容器CSH或电容电路，诸如具有采样和保持电容器的采样和保持器件或非锁定触发器，以用于存储驱动信号的一部分。
第一存储元件144可被连接在第一控制电极1433和供电电压VDD之间。
第二存储元件147可以是电容器C2或电容电路，诸如采样和保持器件或非锁定触发器，以用于存储驱动信号的一部分。第二存储元件147可被连接在电压源VDD和传输元件142的电极之间。
传输元件142可以是晶体管，用于将存储在第二存储元件147中的内容加载到第一存储元件144。
负载元件148可以是晶体管。负载元件148可被连接到数据线以用于接收驱动信号的一部分。负载元件148可以被配置成用驱动信号的接收到的部分来加载第二存储元件147，同时通过发光元件的电流或跨发光元件的电压由存储在第一存储元件144中的内容控制。
复位元件149可以是复位晶体管。复位元件149可以连接在电压源VDD和第一控制电极1433之间。复位元件149由复位信号(RST_B)和复位标志来控制。复位元件149可以被配置成基于复位信号(RST_B)和复位标志来分流第一存储元件144或发光元件146。
复位信号(RST_B)可以是为一个以上的发光元件提供的全局复位信号。例如，复位信号(RST_B)可以是全局分布的，用于复位显示器的每个发光元件。
可为每个发光元件提供复位标志，以用于针对驱动信号的每个位来启用或禁用复位信号(RST_B)。负载元件148可以被配置成连接到用于接收复位标志的数据线。
一旦复位标志被完全存储在第二存储元件147中，就可以激活信号EN_R以用于将复位标志从第二存储单元147加载到元件X中。元件X可以执行复位标志和复位信号(RST_B)的逻辑函数，例如AND函数，并且生成该逻辑函数的结果。该结果可以被用于启用或禁用复位元件149。因此，通过提供全局复位信号(RST_B)并通过编程复位标志，可以实现针对每个发光元件的单独复位。由于可以按每像素单独地提供复位标志，因此可以实现取决于驱动信号的数据内容的复位的单独控制。
电流源145可以连接在电压源VDD和控制元件143之间。
第一和/或第二存储元件146可以被配置成存储驱动信号的一个或多个位。
驱动器电路可以利用PWM信号来驱动发光元件146。
用于驱动显示器的发光元件146的方法可以包括：
负载元件148用驱动信号的第一位来加载第二存储元件147；
传输元件142将驱动信号的第一位从第二存储元件147传送到第一存储元件144；
复位元件14基于复位信号(RST_B)和复位标志来分流第一存储元件144或发光元件146；
控制元件143基于驱动信号的第一位来控制通过发光元件146的电流或跨发光元件的电压；
负载元件148用驱动信号的第二个位来加载第二存储元件147；……
直到驱动信号的位序列全部从数据线读入。
因此，用于驱动显示器的发光元件的驱动电路可以通过薄膜技术制造。有利地，这种驱动电路可以被用于驱动通过薄膜技术制造的μLED显示器的像素或子像素。显示器包括多个发光元件和分别用于驱动所述多个发光元件的多个此类驱动器电路。发光元件可以是薄膜晶体管(TFT)像素。
显示器可以是HDR显示器。显示器可以是薄膜晶体管(TFT)显示器。显示器可以是μLED显示器。μLED显示器可具有PWM背板。显示器的每个发光元件可以由PWM信号驱动。

Claims (26)

1.一种用于生成用于驱动显示器的发光元件的驱动信号的方法，所述方法包括：
接收包括用于驱动所述发光元件的M个位b0,b1,…,bM-1的输入数据，其中每个位具有0或1的值；
将所述M个位划分成M-N1+1个数据范围，每一数据范围包括所述M个位中的N1个连贯位，其中N1＜M；
确定用于唯一性地标识所述M-N1+1个数据范围的N2个位；
生成用于表示所述输入信号的所述M个位的经编码信号，其中所述经编码信号包括N1+N2个位，
所述经编码信号的第一部分包括用于标识M-N1+1个数据范围之一的N2个位，以及
所述经编码信号的第二部分包括N1个位，所述N1个位是所被标识的数据范围的N1个连贯位bi,…,bi+N1-1，其中N1+N2<M，i>＝0，i+N1-1<＝M-1；
基于所述经编码信号，生成包括N1个位的序列的驱动信号，N1个位的所述序列中的每一位在一时间区间期间控制通过所述发光元件的电流或跨所述发光元件的电压，一次一位；
其中M、N1、N2和i是自然数。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，生成经编码信号的步骤包括：
选择所述M个位中的N1个连贯位bi,…,bi+N1-1来作为所述经编码信号的第二部分，包括：
确定所述M个位中具有值1的最高有效位，以作为所选择的N1个连贯位的最高有效位bi+N-1，使得所选择的N1个连贯位被确定为bi,…,bi+N1-1；
如果所述最高有效位bi+N1-1与bN1-1相比是较低有效位，或者如果所述M个位中没有一个具有值1，则所选择的N1个连贯位被确定为所述M个位中的最低有效N1个位b0,…,bN1-1。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，确定用于唯一性地标识所述M-N1+1个数据范围的N2个位的步骤包括：
通过对log2(M-N1+1)执行向上取整函数来计算N2。
4.根据权利要求1-3中的任一项所述的方法，其特征在于，生成所述驱动信号的步骤包括：
确定N1个位的所述序列中的每一位的所述时间区间。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，确定所述时间区间的步骤包括：
在所述M个位中选择指针位bx，并将其时间区间Tx确定为T0；
对于所述指针位bx的更高有效位的位bx+j，将其时间区间Tx+j确定为2j*T0；以及
对于所述指针位bx的更低有效位bx-j，确定其时间区间Tx-j为2-j*T0；
其中x和j是自然数，x+j<＝M-1，并且x-j>＝0。
6.根据权利要求1-5中的任一项所述的方法，其特征在于，N1个位的所述序列在固定时间周期T内控制通过所述发光元件的电流或跨所述发光元件的电压。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述固定时间周期T是基于所述M个位中的最高有效N1个连贯位bM-N1,…,bM-1的时间区间来确定的；
其中所述固定时间周期T是通过将所述M个位的最高有效N1个连贯位bM-N1,…,bM-1的时间区间进行求和来确定的，包括：
对于与所述指针位bx相比更高有效的最高有效N1个连贯位中的每一位bx+j，将其定时器区间Tx+j相加，
对于所述指针位bx，加上其定时器区间T0，以及
对于与所述指针位bx相比更低有效的最高有效N1个连贯位中的每一位bx-j，加上一个时间区间T0。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述固定时间周期T是T0的整数倍，即T＝(2M-x-1+x-M+N1)*T0；
其中所述固定时间周期T的前2M-1-x个T0被保留用于最高有效位bM-1，以用于控制通过所述发光元件的电流或跨所述发光元件的电压；
所述固定时间周期T的接下来的2M-2-x个T0被保留用于第二最高有效位bM-2，以用于控制通过所述发光元件的电流或跨所述发光元件的电压；
最后的T0被保留用于最低有效位bM-N1，以用于控制通过所述发光元件的电流或跨所述发光元件的电压。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，基于所述经编码信号生成所述驱动信号的步骤包括：
所述经编码信号的属于最高有效N1个连贯位的所述N1个位bM-N1,…,bM-1中的每一位，在针对该位保留的固定定时器周期T内的数个T0的周期内控制通过所述发光元件的电流或跨所述发光元件的电压，以及
所述经编码信号的不属于最高有效N1个连贯位的所述N1个位bM-N1,…,bM-1中的每一位，在针对所述最高有效N1个连贯位中的、不是所述N1个位的一部分的一位所保留的固定定时器周期T内的一个T0的周期内控制通过所述发光元件的电流或跨所述发光元件的电压。
10.根据权利要求1-9中的任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括：
提供复位信号以超控所述驱动信号，以迫使N1个位的所述序列中的一位在其时间区间结束之前停止控制所述电流或所述电压。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述复位信号超控具有比T0短的时间区间的位。
12.根据权利要求10-11中的任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括：
针对N1个位的所述序列中的每一位提供复位标志以启用或禁用所述复位信号。
13.根据权利要求1-12中的任一项所述的方法，其特征在于，M大于或等于16；和/或
其中N1等于8、9、10中的任一者，优选是9。
14.根据权利要求1-13中的任一项所述的方法，其特征在于，所述发光元件是像素或子像素。
15.根据权利要求1-14中的任一项所述的方法，其特征在于，所述驱动信号是脉宽调制PWM信号。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述PWM信号的周期是所述固定时间周期T。
17.一种用于生成用于驱动显示器的发光元件的驱动信号的装置，所述装置包括：
处理电路，所述处理电路被配置成：
将包括用于驱动所述发光元件的M个位b0,b1,…,bM-1的输入数据划分成M-N1+1个数据范围，每一数据范围包括所述M个位中的N1个连贯位，其中N1<M，其中每一位具有0或1的值；
确定用于唯一性地标识所述M-N1+1个数据范围的N2个位；
生成用于表示所述输入信号的所述M个位的经编码信号，其中所述经编码信号包括N1+N2个位，
所述经编码信号的第一部分包括用于标识所述M-N1+1个数据范围之一的N2个位，以及
所述经编码信号的第二部分包括N1个位，所述N1个位是所被标识的数据范围的N1个连贯位bi,…,bi+N1-1，其中N1+N2<M，i>＝0，i+N1-1<＝M-1；
基于所述经编码信号，生成包括N1个位的序列的驱动信号，N1个位的所述序列中的每一位在一时间区间期间控制通过所述发光元件的电流或跨所述发光元件的电压，一次一位；
其中M、N1、N2和i是自然数。
18.一种用于驱动显示器的发光元件(146)的驱动器电路，所述驱动器电路包括：
负载元件(148)，所述负载元件用于接收驱动信号的第二部分，并用所述驱动信号的所述第二部分加载第二存储元件(147)；
所述第二存储元件(147)，用于存储所述驱动信号的所述第二部分；
具有第一控制电极(1433)的控制元件(143)，所述第一控制电极用于控制通过所述发光元件(146)的电流或跨所述发光元件(146)的电压；
第一存储元件(144)，所述第一存储元件用于存储所述驱动信号的第一部分，所述驱动信号被施加到所述控制元件(143)的所述第一控制电极(1433)；
具有第二控制电极的传输元件(142)，所述第二控制电极用于用所述驱动信号的第二部分来加载所述第一存储元件(144)；
复位元件(149)，所述复位元件用于分流所述第一存储元件(144)或所述发光元件(146)，其中所述复位元件(147)被配置成由复位信号RST_B和复位标志来控制，其中所述复位标志被配置成针对所述驱动信号的每一位来启用或禁用所述复位信号RST-B。
19.根据权利要求18所述的驱动器电路，其特征在于，所述负载元件(148)被配置成接收所述复位标志并且用所述复位标记加载所述第二存储元件(147)；
所述第二存储元件(147)被配置成存储所述复位标志。
20.根据权利要求18或19所述的驱动器电路，其特征在于，
所述控制元件(143)是晶体管，并且所述第一控制电极(1433)是所述晶体管(143)的栅极；
所述第一存储元件(144)是电容器；
所述第二存储元件(147)是电容器；
所述传输元件(142)是晶体管；
所述复位元件(149)是复位晶体管；以及
所述负载元件(148)是负载晶体管。
21.根据权利要求18-20中的任一项所述的驱动器电路，其特征在于，所述第一存储元件和/或所述第二存储元件被配置成存储一位数据。
22.根据权利要求18-21中任一项所述的驱动器电路，其特征在于，所述负载元件(148)被配置成连接到数据线以用于接收：
由根据权利要求1-16中的任一项所述的方法和/或由根据权利要求17所述的装置所生成的驱动信号的所述第二部分，和/或
所述复位标志。
23.一种用于通过使用根据权利要求18-22中的任一项所述的驱动器电路来驱动显示器的发光元件(146)的方法，所述方法包括：
控制元件(143)基于存储在第一存储元件(144)上的驱动信号的第一部分来控制通过所述发光元件(146)的电流或跨所述发光元件(146)的电压；
复位元件(149)基于复位信号RST_B和复位标志来分流所述第一存储元件(144)或所述发光元件(146)，其中所述复位标志被配置成针对所述驱动信号的每一位来启用或禁用所述复位信号RST-B；
负载元件(148)用所述驱动信号的第二部分来加载第二存储元件，同时通过所述发光元件的电流或跨所述发光元件的电压是由所述驱动信号的所述第一部分来控制的；
传输元件(142)将所述驱动信号的所述第二部分从所述第二存储元件传输到所述第一存储元件。
24.一种显示器，所述显示器包括：
多个发光元件，以及
多个根据权利要求18-22中的任一项所述的驱动器电路，用于分别驱动所述多个发光元件。
25.根据权利要求24所述的显示器是高动态范围HDR显示器。
26.根据权利要求24或25所述的显示器是薄膜晶体管TFT显示器。
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