经配置以用于图像子帧的选择性照明的显示设备的制造方法_4

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15] 在另一实施方案中,形成于调制器衬底602上的间隔物612可由用于形成快门组 合件606的相同材料和图案化块形成。举例来说,用于快门组合件606的锚也可执行类似 于间隔件612的功能。在此实施方案中,将不需要分开施加聚合物材料以形成间隔物,且将 不需要用于间隔物的单独曝光掩模。
[0116] 图7展示实例显示设备700的框图。显示设备700包含主机装置702和显示模块 704。主机装置可为若干电子装置中的任何一者,包含便携式电话、智能电话、平板计算机、 膝上型计算机、桌上型计算机、电视机、机顶盒、DVD或其它媒体播放器,或任何其它向显示 装置提供图形输出的装置。一般来说,主机装置702充当将在显示模块704上显示的图像 数据的来源。
[0117] 显示模块704进一步包含控制逻辑706、帧缓冲器708、显示元件阵列710、显示器 驱动器712和背光灯714。一般来说,控制逻辑706用于处理从主机装置702接收到的图像 数据,并控制显示器驱动器712、显示元件阵列710和背光灯714,以一起产生编码在图像数 据中的图像。
[0118] 在一些实施方案中,如图7中所示,控制逻辑706的功能性划分在微处理器716和 桥芯片718之间。在一些实施方案中,桥芯片718在集成电路逻辑装置,例如专用集成电路 (ASIC)中实施。在一些实施方案中,微处理器716经配置以进行控制逻辑706的所有或实 质上所有图像处理功能性,以及为显示模块704确定适当的输出序列,以用于产生接收到 的图像。举例来说,微处理器716可经配置以将包含在接收到的图像数据中的图像帧转换 成一组图像子帧。每一图像子帧与一色彩和一权重相关联,且包含显示元件阵列710中的 显示元件中的每一者的所要状态。微处理器也可经配置以确定要显示以产生给定图像帧的 图像子帧的数目、将显示所述图像子帧的次序,以及与为图像子帧中的每一者实施适当权 重相关联的参数。在各种实施方案中,这些参数可包含相应图像子帧中的每一者将被照明 的持续时间,以及此照明的强度。这些参数(即,子帧的数目、其输出的次序和时序,以及其 针对每一子帧的权重实施参数)可统称为"输出序列"。
[0119] 作为对比,桥芯片718主要经配置以进行显示模块704的较常规操作。所述操作 可包含从帧缓冲器708检索图像子帧,以及响应于检索到的图像子帧以及微处理器716所 确定的输出序列,将控制信号输出到显示器驱动器712和背光灯714。帧缓冲器708可为任 何易失性或非易失性集成电路存储器,例如DRAM、高速缓冲存储器或快闪存储器。在一些 其它实施方案中,桥芯片718致使帧缓冲器708将数据信号直接输出到显示器驱动器712。 下文关于图8到13进一步描述控制逻辑706的功能性。
[0120] 在一些其它实施方案中,微处理器716和桥芯片718的功能性组合到单个逻辑装 置中,所述逻辑装置可采取微处理器、ASIC、现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑 装置的形式。在一些其它实施方案中,微处理器716和桥芯片718的功能性可以其它方式划 分在多个逻辑装置之间,包含一个或一个以上微处理器、ASIC、FPGA、数字信号处理器(DSP) 或其它逻辑装置。
[0121] 显示元件阵列710可包含EMS光调制器阵列。在一些实施方案中,显示元件为类 似于图4A或4B中所示那些的基于MEMS快门的光调制器。在一些其它实施方案中,显示元 件可为其它形式的光调制器,包含液晶光调制器、其它类型的基于EMS的光调制器或光发 射器,例如OLED发射器,经配置以结合时分灰度图像形成过程使用。
[0122] 取决于用来控制显示元件阵列710中的显示元件的特定控制矩阵,显示器驱动器 712可包含多种驱动器。在一些实施方案中,显不器驱动器712包含类似于扫描驱动器130 的多个扫描驱动器,类似于数据驱动器132的多个数据驱动器,以及类似于共用驱动器138 的一组共用驱动器,全部在图IB中展示。如上文所述,扫描驱动器将写入启用电压输出到 显示元件行,而数据驱动器沿显示元件列输出数据信号。共用驱动器将信号输出到显示元 件的多个行和多个列中的显示元件。
[0123] 在一些实施方案中,明确地说对于较大显示模块704,用于控制显示元件阵列710 中的显示元件的控制矩阵分段成多个区。举例来说,图7中展示的显示元件阵列710分为 四个象限。单独的一组显示器驱动器712耦合到每一象限。以此方式将显示器分为若干区 段减少了显示器驱动器所输出的信号到达耦合到给定驱动器的最远显示元件所需的传播 时间,从而减少了寻址显示器所需的时间。此分段也可降低所使用的驱动器的电力要求。
[0124] 如图7中所示,显示器驱动器712直接耦合到上面形成有显示元件的玻璃衬底。在 此类实施方案中,使用芯片上玻璃配置来建造驱动器。在一些其它实施方案中,在单独的电 路板上建造驱动器,且驱动器的输出使用例如柔性缆线或其它布线耦合到衬底。
[0125] 背光灯714包含光导、一个或一个以上光源(例如LED)和光源驱动器。光源包含 多个主要色彩的光源,例如红色、绿色、蓝色,且在一些实施方案中为白色。光源驱动器经 配置以个别地将光源驱动到多个离散光等级,以实现背光灯中的照明灰度和/或内容自适 应背光灯控制(CABC)。光导将光源所输出的光实质上均匀地分布在显示元件阵列710下 面。在一些其它实施方案中,例如对于包含反射显示元件的显示器,代替于背光灯,显示设 备700可包含前光灯或其它形式的光照。可同样地根据并入有内容自适应控制特征的照明 灰度过程来控制此类替代光源的照明。为了便于阐释,相对于背光灯的使用来描述本文所 论述的显示过程。然而,所属领域的技术人员将理解,此类过程可还适于结合前光灯或其它 类似形式的显示器光照来使用。
[0126] 图8展示适合用于图7中所示的显示设备700中的实例控制逻辑800的框图。更 明确地说,图8展示由微处理器716执行的功能模块的框图。每一功能模块可实施为成存储 在有形计算机可读媒体上的计算机可执行指令的形式的软件,其可由微处理器716执行。 控制逻辑800包含子域导出逻辑804、子帧产生逻辑806、码字查找表(LUT) 807、暗子帧检测 逻辑808和输出序列选择逻辑810。虽然在图8中展示为单独的功能模块,但在一些实施方 案中,所述模块中的两个或两个以上的功能性可组合到一个或一个以上较大、较全面的模 块中。
[0127] 当由微处理器716执行时,控制逻辑800的组件,连同桥芯片718、显示器驱动器 712和背光灯714(全部在图7中展示),用来进行用于在显示器上产生图像的方法。图9 是此方法的流程图。
[0128] 图9展示用于在显示器上产生图像的实例方法900的流程图。方法900包含:接收 图像帧(步骤902),为所述图像帧得出色彩子域(步骤904),基于所导出的色彩子域产生 子帧(步骤906),识别暗子帧(步骤908),修改至少一个非暗子帧的显示参数(步骤910), 将非暗子帧输出到显示器以供呈现(步骤912),以及寻址并照明输出子帧(步骤914)。
[0129] 参看图7到9,方法900以接收呈一系列图像帧的形式的图像数据而开始(步骤 902)。通常,此图像数据时作为图像帧中的每一像素的红色、绿色和蓝色分量的强度值流而 获得。所述强度值通常作为二进制编号被接收。
[0130] 子域导出逻辑804接着基于接收到的图像数据得出并存储用于图像帧的一组色 彩子域(步骤904)。针对显示器中的每一像素,每一色彩子域包含指示所述像素将针对所 述色彩而发射以形成图像帧的光量的强度值。
[0131] 在一些实施方案中,子域导出逻辑804通过隔离接收到的图像数据中所表示的每 一主要色彩(即,红色、绿色和蓝色)的像素强度值来得出所述组色彩子域。在一些其它实 施方案中,子域导出逻辑804进一步处理接收到的图像数据,以针对不同于图像数据中所 表示的那些主要色彩的一个或一个以上主要色彩得出色彩子域。举例来说,子域导出逻辑 804可得出白色、蓝绿色、黄色或紫红色子域,或可通过照明显示器光源中的两个或两个以 上的组合二形成的另一色彩的子域。接着从与输入色彩相关联的色彩子域减去指派给此额 外子域的光能。在一些实施方案中,在得出图像子帧之前或过程中,也可通过子域导出逻辑 来进行一个或一个以上图像预处理步骤,例如伽玛校正。
[0132] 子帧产生逻辑806接着将所导出的子域中的每一者转换成多组子帧(步骤906)。 每一子帧对应于时分灰度图像输出序列中的特定时隙。所述子帧包含显示器中的每一显示 元件针对所述时隙的所要状态。在每一时隙中,显示元件可采取非透射状态或允许不同光 透射程度的一个或一个以上状态。
[0133] 在一些实施方案中,子帧产生逻辑806使用码字LUT 807来产生子帧(步骤906)。 更明确地说,在一些实施方案中,码字LUT 807存储称为码字的一系列二进制值,所述码字 指示导致给定像素值的一系列显示元件状态。码字中的每一数位的值指示显示元件状态 (例如,亮或暗),且所述数位在码字中的位置表示将归于所述状态的权重。在一些实施方 案中,将权重指派给码字中的每一数位,使得每一数位被指派是前一数位的权重的两倍的 权重。在一些其它实施方案中,码字的多个数位可被指派相同权重。在一些其它实施方案 中,每一数位被指派不同权重,但所述权重可不全部线性地数位到数位增加。
[0134] 为了产生一组子帧(步骤906),子帧产生逻辑806获得用于色彩子域中的所有像 素值的码字。子帧产生逻辑806接着将用于每一像素的码字中的相应位置中的每一者中的 数位一起收集到子帧中。举例来说,用于每一像素的每一码字的第一位置中的数位收集到 第一子帧中。用于每一像素的每一码字的第二位置中的数位收集到第二子帧中。
[0135] 在一些其它实施方案中,明确地说,对于使用能够实现一个或一个以上部分透射 状态的光调制器的实施方案,码字LUT 807可使用基础-3、基础-4、基础-10,或某一其它编 号方案来存储码字。
[0136] 在一些实施方案中,在产生子帧之前,可对所得出的子域进行额外的处理。举例来 说,在一些实施方案中,子域导出逻辑804或子帧产生逻辑806可实施内容自适应背光灯控 制(CABC)逻辑。在一些实施方案中,CABC逻辑经配置以识别子域中的最高像素强度值,并 对子域中的所有像素值进行缩放,使得具有最高强度等级的像素的像素值等于显示器所使 用的最大强度值(例如,对于一些每色彩8位成像过程来说,为255)。接着将用于调整像素 强度值的缩放因子传递到输出序列选择逻辑810,以基于缩放因子来调整背光灯714针对 所述色彩子域的输出强度。在一些其它实施方案中,可实施其它CABC逻辑。
[0137] 暗子帧检测逻辑808接着分析所产生的子帧或所得出的子域,以识别暗子帧(步 骤908)。在一些实施方案中,暗子帧为处于非透射状态的子帧,即,其中希望所有显示元件 均处于非透射状态的子帧。在一些其它实施方案中,即使子帧指示某一有限数目的显示元 件处于透射状态,也将所述子帧确定为暗子帧。举例来说,在各种实施方案中,如果显示器 中少于1 %、少于0. 1 %或少于0. 001 %的光调制器处于透射状态,那么可将子帧视为暗。在 一些实施方案中,如果子帧的权重低于选定子帧重要性,那么指示少于阈值数目个透射显 示元件的子帧可仅被视为"暗"。举例来说,阈值可仅应用于具有最低重要性的1个、2个或 3个子帧。在一些实施方案中,透射状态显示元件的数目的阈值可相对于正评估的子帧的重 要性而相反变化。下文关于图10描述用于识别暗子帧的一个实例过程。
[0138] 基于任何暗子帧的识别(步骤908),输出序列选择逻辑810修改一个或一个以上 非暗子帧的显示参数(步骤910)。为了这样做,输出序列选择逻辑810将所识别的暗子帧 的显示从显示器的输出序列中移除。接着收获原本已花在寻址和照明具有暗子帧的显示器 上的时间,并将其重新分配给非暗子帧的显示。
[0139] 如下文关于图11到14进一步所述,可以若干方式来使用此所收获的时间。举例 来说,如关于图11进一步论述,从给定色彩的暗子帧收获的时间可分布在相同色彩的非暗 子帧之中。如图12中所示,可使用额外时间来将较高权重子帧的显示划分成为图像帧的显 示而分配的时间内的两个时间周期。经划分的子帧可具有与暗子帧相同的色彩,或不同色 彩。用于子帧的总照明时间可相同;然而,第二次显示子帧需要某一量的时间来将所述子帧 重新加载到显示元件中。使用所收获的时间来导致此寻址时间。如图13和14中所示,可 使用所收获的时间来显示额外的较低加权的子帧,针对所述子帧,如果暗子帧曾被显示,那 么可能尚未有足够的时间来显示。输出序列选择逻辑810可经配置以应用一种或一种以上 上文所述的所述技术。输出序列选择逻辑810可基于从暗子帧收获的时间的量、图像的内 容、用户或应用偏好或其它因素来选择一种或一种以上时间重新分配技术。修改导致对显 示器的输出序列的更新。
[0140] 在修改子帧的显示参数之后,如果必须,基于暗子帧的识别(步骤910),控制逻辑 706致使非暗子帧根据经更新的输出序列输出到显示元件阵列710 (步骤912)。在一些实 施方案中,在输出序列中所指示的时间,桥芯片718致使帧缓冲器708将相应的子帧输出到 显示元件阵列710。通过输出序列选择逻辑810在输出序列中引入的相应存储器地址,可 在输出序列中识别将输出的子帧。包含在子帧中的显示元件状态可存储在与显示器驱动器 712位于同一位置的寄存器中。
[0141] 将子帧循序地寻址到显示器中,并照明(步骤914)以产生图像帧。显示器驱动器 将包含在每一子帧中的显示元件状态加载到显示元件中。在子帧完全加载到显示元件阵列 710中之后,桥芯片718致使背光灯714的适当光源在输出序列中所指示的时间量内被照 明。观看显示器的用户的人类视觉系统将所显示系列的子帧整合在一起,从而导致编码在 接收到的图像帧中的图像的感知。
[0142] 图10展示用于识别暗子帧的实例方法1000的流程图。参看图7、8和10,方法 1000以从子域导出逻辑804接收色彩子域开始(步骤1002)。接着从接收到的色彩子域提 取强度值(步骤1004)。在一些实施方案中,通过识别包含在子域中的所有不同强度值的直 方图功能来处理色彩子域。使用码字LUT 807,控制逻辑706获得所有所识别的像素强度值 的码字(步骤1006)。一次一个码字位置,控制逻辑706对相应位置处的所有所识别的码字 的值进行求和或OR功能(步骤1008)。如果码字位置的求和或OR功能的结果等于零,这将 仅在所述位置处的所有所识别码字中的值本身等于零的情况下发生,那么控制逻辑706将 与所述码字位置相关联的子帧识别为暗子帧(步骤1010)。
[0143] 考虑以下实例。假定显示器接收到产生包含像素强度值132、130、129、35、33、32 和10的色彩子域的图像子帧。如果显示器正将8位二进制加权方案用于其子帧,那么用于 这些像素值中的每一者的码字将入下文的表1中所陈述。
[0144] CN 105190736 A 说明书 20/27 页
[0145] 表1
[0146] 在表1中的码字中,从左边开始第二和第四位置中的二进制数位的总和以及OR值 全为零。因此,在对应于码字的第二和第四位置的子帧中,所有显示元件将寻址为暗,从而 产生暗子帧。因此,即使子帧由8位码字表示,也可使用仅六个子帧来显示实例组像素强度 值。
[0147] 在一些其它实施方案中,代替使用直方图函数从色彩子域提取强度值,控制逻辑 706针对接收到的色彩子域产生整组子帧。控制逻辑706接着将求和或"或"函数应用于每 一所产生的子帧中的所有像素的值。如果给定子帧中的所有像素值的总和或"或"等于零, 那么将所述子帧识别为暗子帧。在其中暗子帧可指示有限数目的显示元件既定处于透射状 态中的实施方案中,可将像素值的总和与阈值进行比较。如果总和低于阈值,那么确定所述 子帧为暗。
[0148] 图11到13展示用于利用从暗子帧收获的时间的实例技术的时序图。图11展示 用于利用从暗子帧收获的时间的第一实例技术。在简要概述中,图11展示包含多个子帧 1104a到1104m(通常"子帧1104")(包含一个暗子帧1104b)的显示的第一时序图1102。 图11展示说明其中暗子帧1102被抑制的子帧1104的替代输出的第二时序图1106。原本 将花在寻址和照明暗子帧1104b上的时间替代地分配在其它子帧1104a、1104c和1104d之 中。
[0149] 更明确地说,时序图1102展示与第一图像帧1108相关联的一系列子帧1104a到 11041,以及与第二图像帧1110相关联的第一子帧1104m。已将第一图像帧1108分解为十二 个子帧1104,三个主要色彩(即红色、绿色和蓝色)中的每一者各四个。如时序图1102中 所示,给定子帧1104的高度对应于用来照明所述子帧的光源的强度。子帧1104的宽度对 应于照明子帧1104的持续时间,且因此其对应权重。如图所示,以相同的光源强度等级来 照明时序图1102中的每一子帧1104。子帧1104在其对应色彩和其被照明的时间方面不 同。对于每一色彩,时序图1102包含最高有效性子帧,例如子帧R3 1104a、G3 1104e和B3 1104i,以及三个较低有效性子帧,R2 1104b到RO 1104d、G2 1104f到GO 1104h,以及B2 1104j到BO 11041。给定色彩的每一子帧1104具有所述色彩用于图像帧的前一子帧一半 的照明持续时间,且因此一半的权重。
[0150] 如图所示,
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