多线寻址方法和设备的制作方法

专利名称：多线寻址方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及使用多线寻址(MLA)技术对电光(electro-optic)发光二极管(特别是有机发光二极管(OLED))显示器进行驱动的方法和设备。本发明实施例尤其适合与所谓的无源矩阵OLED显示器一起使用。该申请是共享同一优先权日的三个相关申请之一。
背景技术：
例如，在US2004/150608、US2002/158832和US2002/083655中描述了针对液晶显示器(LCD)的多线寻址技术，用于降低LCD的功耗，并提高LCD相对较慢的响应速率。但是，因为源自OLED与LCD之间基本不同的差异在于前者是发射性技术，而后者是调制器形式，所以上述技术不适合OLED显示器。此外，OLED提供对所施加电流实质上为线性的响应，而LCD单元具有根据所施加电压的RMS(均方根)值而变化的非线性响应。
使用OLED制造的显示器提供了优于LCD和其他平板技术的许多优点。OLED亮度高、色彩丰富，能够快速切换(相比于LCD)，提供宽视角，并能够容易和廉价地制造在多种基板上。可以使用包括聚合物、小分子和树枝状聚合物(dendrimer)的材料，在取决于所采用材料的颜色范围中，制造有机(这里包括有机金属)LED。WO 90/13148、WO95/06400和WO 99/48160中描述了基于聚合物的有机LED的示例；WO99/21935和WO 02/067343中描述了基于树枝状聚合物材料的示例；以及US 4,539,507中描述了基于所谓小分子的器件的示例。
典型的OLED器件包括两个有机材料层，其中之一是发光材料层，例如发光聚合物(LEP)、低聚物或发光低分子量材料，另外一层是空穴传输材料层，例如聚噻吩(polythiophene)衍生物或聚苯胺(polyaniline)衍生物。
可以将有机LED以像素矩阵形式沉积在基板上，以形成单色或多色的像素化(pixellated)显示器。可以使用发射红、绿和蓝光的像素组构造多色显示器。所谓的有源矩阵显示器具有与每个像素关联的存储元件，典型的是存储电容器和晶体管，而无源矩阵显示器不具有这种存储元件，取而代之的是对无源矩阵显示器进行重复扫描，以呈现稳定图像的印象。其他无源显示器包括分段显示器，其中多个分段共享公共电极，并可以通过向分段的其他电极施加电压，来点亮该分段。不需要对简单的分段显示器进行扫描，但是在包括多个分段区的显示器中，可以将电极复用(以减少电极数目)，然后对其进行扫描。
图1a示出了穿过OLED器件100示例的垂直横截面。在有源矩阵显示器中，像素面积的一部分被关联的驱动电路(图1a中未示出)占据。为了说明的目的，稍微简化了该器件的结构。
OLED 100包括基板102，基板102典型地是0.7mm或1.1mm的玻璃，但是也可选择清澈的塑料或某些实质上透明的其他材料。阳极层104沉积在基板上，典型地包括大约150nm厚的ITO(铟锡氧化物)，在其一部分上设置有金属接触层。该接触层典型地包括大约500nm的铝、或夹在铬层之间的铝层，这有时称作阳极金属。涂覆有ITO和接触金属的玻璃基板可从Corning，USA获得。ITO上的接触金属有助于提供具有减小电阻路径，在该路径上阳极连接不必是透明的，尤其对于到该器件的外部接触。通过光刻、然后进行蚀刻的标准工艺，从ITO中不需要接触金属的位置，尤其是不去除则可能使显示模糊的位置，去除该接触金属。
在阳极层上沉积实质上透明的空穴传输层106，之后是场致发光层108和阴极110。例如，场致发光层108可以包括PPV(聚(p-phenylenevinylene))，空穴传输层106有助于匹配阴极层104和场致发光层108的空穴能级，并可以包括导电透明聚合物，例如，德国Bayer AG的PEDOT∶PSS(聚苯乙烯-磺酸盐-掺杂的聚乙烯-二氧噻吩烷)。在典型的基于聚合物的器件中，空穴传输层106可以包括大约200nm的PEDOT；发光聚合物层108的厚度典型地是大约70nm。可以通过旋转涂敷(spin coating)(之后，通过等离子蚀刻或激光烧蚀，从不需要的区域中去除材料)或通过喷墨印刷，沉积这些有机层。在后一情况下，例如，可以使用光刻胶在基板上形成堤(bank)112，以限定向其中可以沉积有机层的井。这种井限定显示器的发光区或像素。
阴极层110典型地包括覆盖有较厚的覆盖铝层的、诸如钙或钡等的低功函金属(例如，通过物理汽相沉积而沉积的)。可选地，可以与场致发光层直接相邻地设置诸如氟化锂之类的附加层，以改善电子能级匹配。可以通过使用阴极分离器(图1a中未示出)，实现或增强阴极线的相互电隔离。
对于小分子和树枝状聚合物器件，也可以采用相同的基本结构。典型地，将多个显示器制造在单个基板上，并在制造过程结束时对基板进行划线，并在向每个显示器附着封装容器(can)之前将显示器分离，以防止氧化和湿气进入。
图1a中由电池118表示，以说明在阳极与阴极之间施加OLED电能。在图1a所示示例中，通过透明阳极104和基板102发射光，阴极一般是反射性的；这种器件称作“底部发射体(bottom emitter)”。也可以构造通过阴极发光的器件(“顶部发射体(top emitter)”)，例如通过将阴极层110的厚度保持在小于50-100nm左右，从而阴极实质上是透明的。
可以将有机LED以像素矩阵形式沉积在基板上，以形成单色或多色像素化的显示器。可以使用发射红、绿和蓝光的像素组构造多色显示器。在这种显示器中，一般通过激活行(或列)线选择像素，对单独的元件进行寻址，并对像素行(或列)进行写操作，以创建显示。所谓的有源矩阵显示器具有与每个像素关联的存储元件，典型的是存储电容器和晶体管，而无源矩阵显示器不具有这种存储元件，取而代之的是对无源矩阵显示器进行重复扫描，有些类似于TV画面，以呈现稳定图像的印象。
现在参照图1b，图1b示出了穿过无源矩阵OLED显示设备150的简化横截面，其中用相同的参考数字指示与图1a中相同的元件。如图所示，在分别限定于阳极金属104和阴极层110中的相互垂直的阳极和阴极线的交叉处，将空穴传输层106和场致发光层108再分为多个像素152。在图中，限定于阴极层110中的导线延伸进入页面，并示出了穿过与阴极线成直角的多根阳极线158之一的横截面。可以通过在相关线之间施加电压，对阴极和阳极线交叉处的场致发光像素152进行寻址。阳极金属层104提供至显示器150的外部接触，并可以用于与OLED的阳极和阴极连接(通过在阳极金属引出线上形成阴极层图形)。上述OLED材料，尤其是发光聚合物和阴极，易受到氧化和湿气影响，所以将器件封装在金属容器111中，通过UV可固化环氧胶水113将金属容器111黏附到阳极金属层104上，胶水内的小玻璃珠防止金属容器触及并使接触短路。
现在参考图2，图2从概念上示出了针对图1b所示类型的无源矩阵OLED显示器150的驱动设置。设置多个恒定电流产生器200，每个与电源线202和多根列线204之一相连，其中为了清楚起见，只示出了一根。还设置有多根行线206(只示出了一根)，每根行线可以选择性地通过开关连接210与接地线208相连。如图所示，如果电源线202相对于接地线208为负，则会使连接反向，尽管如此，当在线202上施加正电源电压时，列线204包括阳极连接158，行线206包括阴极连接154。
如图所示，向显示器的像素212施加电能，从而将其照亮。为了创建图像，保持行连接210，同时依次激活列线中的每一根，直到已对整行进行了寻址，然后选择下一行，重复该过程。然而，优选地，为了允许单独的像素能在更长时间内保持开状态(on)，从而降低整个驱动电平，选择行，并行地对所有列进行写操作，即，同时向每根列线施加驱动电流，以使行中的每个像素以所需亮度发光。在对下一列进行寻址之前，可以依次对列中的每个像素进行寻址，但是，特别是由于行电容效应，这不是优选的。
本领域技术人员将理解，在无源矩阵OLED显示器中，哪些电极标记为行电极以及哪些电极标记为列电极是任意的，在本说明书中，“行”和“列”是可互换使用的。
因为OLED的亮度由流经器件的电流确定，这确定器件产生的光子数目，所以通常向OLED提供电流控制而不是电压控制的驱动。在电压控制配置中，在显示区中，亮度可能随着时间、温度和使用年限而变化，从而难以预测像素在受到给定电压驱动时的亮度如何。在彩色显示器中，也可能影响颜色表征的精度。
改变像素亮度的常规方法是使用脉冲宽度调制(PWM)，按时改变像素。在常规PWM方案中，像素是全开或全关的，但是由于观察者眼睛内的整合作用(integration)，像素的外观亮度发生变化。可选方法是改变列驱动电流。
图3示出了根据现有技术、用于无源矩阵OLED显示器的普通驱动器电路的示意图300。OLED显示器由虚线302指示，包括多根(n根)行线304，每一根具有对应的行电极接触306；以及多根(m根)列线308，具有对应的多个列电极接触310。在所示配置中，OLED连接在每对行线和列线之间，其阳极与列线相连。y驱动器314以恒定电流对列线308进行驱动，x驱动器316对行线304进行驱动，选择性地将行线与地相连。y驱动器314和x驱动器316典型地受到处理器318的控制。电源320向电路提供电能，尤其向y驱动器314提供电能。
US 6,014,119、US 6,201,520、US 6,332,661、EP 1,079,361A和EP 1,091,339A中描述了OLED显示驱动器的一些示例，采用PWM的OLED显示驱动器集成电路由Clare Micronix of Clare，Inc.，Beverly，MA，USA销售。在本申请人的共同待审申请WO 03/079322和WO 03/091983中描述了改进的OLED显示驱动器的一些示例。尤其是作为参考结合在此的WO 03/079322，描述了一种具有改进的适应性的数字可控可编程电流产生器。
对于能够改进OLED显示器的使用寿命的技术，一直存在需求。因为与有源矩阵显示器相比，制造无源矩阵显示器要便宜得多，所以特别需要可用于无源矩阵显示器的技术。降低OLED的驱动电平(从而减小亮度)可以显著增强器件的使用寿命，例如，将OLED的驱动/亮度减半，可以使其使用寿命增加为原来的4倍。发明人已认识到可以采用多线寻址技术来降低尤其是无源矩阵OLED显示器中的峰值显示驱动电平，从而延长显示器使用寿命。

发明内容
具有矩阵分解的MLA寻址因此，根据本发明第一方面，提供了一种电光显示器的驱动方法，所述显示器具有多个像素，可通过行电极和列电极对每一个像素进行寻址，所述方法包括接收用于显示的图像数据，所述图像数据定义图像矩阵；将所述图像矩阵因子分解为至少第一和第二因子矩阵之积，所述第一因子矩阵定义针对所述显示器的行驱动信号，所述第二因子矩阵定义针对所述显示器的列驱动信号；以及使用由所述第一和第二因子矩阵分别定义的所述行和列驱动信号，对所述显示器的行和列电极进行驱动。
在该方法的实施例中，考虑到观看者眼睛内的整合作用，将图像矩阵因子分解(factorise)为用于定义显示器的行和列驱动信号的至少两个因子矩阵(在实施例中，如稍后所述可以对其进行缩放)使对显示器像素的驱动能够分散在更长的时间间隔上，从而降低对于给定外观亮度的最大像素驱动。因此，该驱动优选地包括与多个列电极相组合地驱动多个行电极。这样，可以从不同行中的像素发光之间的相关中获得优势，从而在多个线扫描周期上构造每一线或行的所需发光轮廓(profile)，而不是作为单个线扫描周期中的脉冲。即使当线扫描周期的总数与常规逐线扫描显示器中的相同，也可以获得一些益处。
在优选实施例中，第一和第二因子矩阵都不是预先定义或预先确定的。取而代之地，第一和第二因子矩阵均是针对每副新图像的，即，针对用于定义显示图像的所接收图像数据的每个块，重新计算第一和第二因子矩阵。
因此，优选地，该方法用连续的行和列信号集对显示器进行驱动，以构建显示图像，每个信号集定义显示图像的子帧，所述子帧组合起来以定义完整的所需图像。这里，子帧可以表示时间和/或空间上所需显示图像的一部分，但是在优选实施例中，子帧显示在连续时间间隔期间(例如，每个时间间隔与常规线扫描周期类似)，从而在快速连续显示时，获得所需像素亮度。
如稍后可见，在该方法的实施例中，图像矩阵因子分解可以结合一定的压缩程度，该压缩程度允许在更短时间上或等效地在与常规帧周期相同的时间段上(但是至每个像素的驱动减小了)显示本质上相同的信息(被压缩到可接受程度)，在比常规显示器中更长的时间段上对每根线或每行进行有效驱动。在对颜色通道进行分离处理(因子化)的彩色显示器中，可以向不同的颜色通道应用不同的压缩程度。在这种情况下，因为相比于红色或蓝色级上的差异，人眼对于绿色级上的差异(错误或噪声)更加敏感，所以优选地向绿色通道(RBG显示器的)应用较少压缩。
在实施例中，子帧的数目不大于显示器的行数和列数中的较小者；优选地，子帧的数目小于行数和列数中的较小者。在一些应用中，例如，任意定义显示器的行和列的灵活性可能受到对与现有设计兼容的需求的限制，在这种情况下，子帧数目优选地不大于(优选地小于)显示器的行数或列数。构想显示器，其中通过对应行和列电极对每个像素(或彩色显示器的子像素)进行寻址，从而可以认为，提及显示器行和列，就是提及显示器的行和列电极。
在该方法的实施例中，第一因子矩阵具有由多个行电极和所采用的多个子帧(可以通过硬件和/软件预定，或者可以是根据例如显示质量而可选的)确定的维数。相似地，第二因子矩阵具有由多个列电极和多个子帧确定的维数。如前所述，例如，通过限定子帧数目或矩阵维数，优选地配置第一和第二因子矩阵，从而相比于使用相同图像数据(在相同的整个帧周期上显示来自所接收数据的实质上完整的图像)的相同显示器的逐行驱动，显示器的峰值像素亮度降低。降低峰值像素亮度，即减小峰值像素驱动，延长了显示器的整体使用寿命。在RBG显示器中，可以针对一种颜色，尤其是绿色，采用比其他颜色更多的子帧，以提高绿色(相对于蓝色和红色)绘制的精度。
一般而言，通过减小较高的像素驱动信号，减小了像素驱动/亮度的动态范围，这大致上成比例地延长了显示器使用寿命。这是因为使用寿命以像素驱动(亮度)的平方而减小，但是必须驱动像素以向观察者提供相同外观亮度所需的时间长度只与像素驱动的减小实质上成线性地增加。
在该方法的一些实施例中，矩阵因子分解包括分解为三个因子矩阵的奇异值分解(SVD)，三个因子矩阵是所述第一和第二因子矩阵以及第三因子矩阵，所述第三因子矩阵实质上是对角矩阵(正或0元素定义所谓的奇异值)。在这种情况下，行驱动信号由第一和第三因子矩阵的组合定义，列驱动信号由第二和第三因子矩阵的组合定义。因为这些组合产生具有正或负元素的矩阵，所以该方法的实施例最适合液晶显示器(LCD)，而不是诸如OLED显示器之类的场致发光显示器。但是，例如，可以将基于SVD的方法结合到用于强加非负(即，正或0)值元素的迭代方案中。
采用SVD矩阵因子分解，第三矩阵的对角线元素有效地定义针对第一和第二因子矩阵中对应值的权重，因此，这实际上提供了一种通过减少所显示的子帧数目来压缩图像数据的简单直接的方法。因此，在该方法的实施例中，采用对显示器的选择性驱动，其中忽略由第三因子矩阵的小于阈值的对角线值定义的行和列驱动信号，实际上是根据第三因子矩阵的对角线值阈值，对驱动信号进行压缩。
例如，在向红色、绿色和蓝色通道分离地应用因子分解的彩色显示器中，优选地，例如通过对绿色使用较低阈值，或通过在因子分解之前用各个颜色通道权重对颜色通道信息进行缩放，然后在因子分解之后将结果缩放复原或执行逆缩放运算，将比其他颜色通道更大的权重给予绿色通道。可选方法是在因子分解过程(一般针对组合颜色通道，应用于单个图像数据矩阵)期间，对单独的红色、绿色和蓝色数据值进行不同加权。在实际中，这包括在因子分解期间，用大于单位1的缩放因子乘以绿色数据值(并且除以总权重)。这在数学上等效于在因子分解之前进行缩放，并在因子分解之后缩放复原，但是在例如采用固定位数的整数型(不是浮点)表示的情况下，这可以减小化整误差。
对于例如如下所述的非负矩阵因子分解(NMF)之类的其他因子分解方法，可以采用相似技术。
在该方法的其他实施例中，因子分解包括QR分解(分解为三角和正交矩阵)或LU分解(分解为上三角和下三角矩阵)。但是，在一些优选实施例中，图像矩阵因子分解包括非负矩阵因子分解(NMF)。
一般而言，在NMF中，图像矩阵I(非负)因子分解为矩阵对W和H，以使I近似等于W和H之积，其中选择W和H所受的限制是，它们的元素均等于和大于0。为了最小化诸如I与WH之间的平方欧氏(Eucliden)距离之类的成本函数，典型的NMF算法迭代地更新W和H，以提高逼近程度。
非负矩阵因子分解对于场致发光显示器、特别是OLED显示器之类的发射性显示器尤其有用，因为简单的OLED无法受到驱动而产生“负”发光，所以，至少为了无源矩阵OLED显示器，第一和第二因子矩阵的元素必须为正或为0。
当驱动LCD显示器时，以及当驱动有源矩阵OLED显示器时，情况有所不同。在有源矩阵OLED显示器中，与像素关联的电路被设计为允许正和负驱动输入，例如，加上或减去来自与像素关联的电容器中的电荷，以使光输出是一系列驱动输入信号的和或积分。
在非负矩阵因子分解(NMF)中，当矩阵I具有维数m×n(行×列)时，矩阵W具有维数m×p，并且矩阵H具有维数p×n，其中p一般选为比n和m都小。因此，W和H均比I小，这得到对原始图像数据的压缩。一般而言，可以认为W定义图像数据I的线性逼近的基，在许多情况下，因为图像一般包含特定固有和相关的结构，而不是纯随机数据，所以可以用相对数目较少的基矢量来获得I的良好表示。因为该图像压缩能够以比(常规逐行光栅扫描)情况下更少数目的行/列驱动事件来显示图像，所以该图像压缩是有用的。这意味着对于相同帧周期，可以更长时间地驱动每个像素，从而减小相同外观像素亮度所需的像素驱动信号，延长显示器使用寿命。在诸如具有3000×2000像素的大量像素的有源矩阵显示器的大型显示器中，这种技术也有利于对显示数据进行更快更新。在一些情况下，例如，当正在显示预定图形图标或标识时，可以预先计算并存储对于至少这一部分图像的矩阵因子分解，以加速对包含该标识或图标的图像的处理。
可以对行矩阵中的列(以及列矩阵中的对应行)排序，以给出扫描显示的总体外观。这是因为包括第一因子矩阵的行和第二因子矩阵的列的元素集合对可以与对应的对交换，而不会影响数学结果。因为图像矩阵因子分解计算可以产生任意顺序的至显示器亮区的驱动信号，这可以逐帧改变，并可能导致运动伪像或抖动出现，所以对矩阵进行排序以给出扫描显示的外观是有用的。对因子矩阵中的数据进行排序，从而一般沿从显示器顶部到底部的单个方向照亮显示图像的亮区，这可以减少闪烁。
在上述方法的实施例中，像素包括红色、绿色和蓝色子像素，虽然图像数据包括针对这些颜色通道中每一个的数据，但是优选地将它们一并看作单个“组合”矩阵。但是，优选地在一个通道(特别是绿色)的矩阵因子分解平均比其他颜色通道的矩阵因子分解更加精确的限制下，执行因子分解。因此，例如，可以将更多子帧用于绿色通道，以及/或者可以将较低误差阈值应用于绿色通道处理，以及/或者可以给予绿色通道比红色/蓝色通道更大的权重，以及/或者可以对绿色通道应用相对较少的压缩。如上已述，这是因为人眼对于绿色级上的差异(误差或噪声)比对于红色或蓝色级上的差异更加敏感。相似技术可以应用于下述本发明的其他方面，本发明也考虑到在下述本发明其他方面的环境中实现上述绿色通道处理技术的手段。
根据本发明第二方面，提供了一种电光显示器的驱动方法，所述显示器具有多个像素，可通过行电极和列电极对每一个像素进行寻址，所述方法包括接收用于显示的图像数据；将所述图像数据格式化为多个子帧，每个所述子帧包括用于与多个所述列电极同时地驱动多个所述行电极的数据；以及用所述子帧数据对所述行和列电极进行驱动。
在实施例中，将所述图像数据格式化为多个子帧，这能够通过两个(或更多)子帧驱动相同像素，从而能够针对相同外观亮度而减小峰值驱动，延长显示器使用寿命。优选地，该格式化包括将图像数据压缩为所述多个子帧；在一些实施例中，也可以对图像或子帧数据进行特定缩放。如上所述，该压缩可以采用奇异值分解(SVD)或非负矩阵因子分解(NMF)。
上述方法的优选实施例对于驱动有机发光二极管显示器特别有用。
在本发明的相关方面，提供了一种用于电光显示器的驱动器，所述显示器具有多个像素，可通过行电极和列电极对每一个像素进行寻址，所述驱动器包括接收用于显示的图像数据的装置；将所述图像数据格式化为多个子帧的装置，每个所述子帧包括用于与多个所述列电极同时地驱动多个所述行电极的数据；以及输出用于驱动所述行和列电极的所述子帧数据的装置。
本发明还提供一种用于电光显示器的驱动器，所述显示器具有多个像素，可通过行电极和列电极对每一个像素进行寻址，所述驱动器包括输入端，用于接收用于显示的图像数据，所述图像数据定义图像矩阵；输出端，用于提供用于驱动所述显示器的所述行和列电极的数据；数据存储器，用于存储所述图像数据；程序存储器，用于存储处理器可执行指令；以及处理器，与所述输入端、所述输出端、所述数据存储器和所述程序存储器相耦合，以加载和执行所述指令，所述指令包括用于控制处理器执行以下操作的指令输入所述图像数据；将所述图像矩阵因子分解为至少第一和第二因子矩阵之积，所述第一因子矩阵定义针对所述显示器的行驱动信号，所述第二因子矩阵定义针对所述显示器的列驱动信号；以及输出由所述第一和第二因子矩阵分别定义的所述行和列驱动信号。
本发明还提供一种用于电光显示器的驱动器，所述显示器具有多个像素，可通过行电极和列电极对每一个像素进行寻址，所述驱动器包括输入端，用于接收用于显示的图像数据，所述图像数据定义图像矩阵；输出端，用于提供用于驱动所述显示器的所述行和列电极的数据；数据存储器，用于存储所述图像数据；程序存储器，用于存储处理器可执行指令；以及处理器，与所述输入端、所述输出端、所述数据存储器和所述程序存储器相耦合，以加载和执行所述指令，所述指令包括用于控制处理器执行以下操作的指令输入所述图像数据；将所述图像数据格式化为多个子帧，每个所述子帧包括用于与多个所述列电极同时地驱动多个所述行电极的数据；以及输出用于驱动所述行和列电极的所述子帧数据。
本发明还提供了一种处理器控制代码、以及承载所述代码以实现上述方法和显示驱动器的载体介质。所述代码可以包括例如针对数字信号处理器(DSP)等的常规程序代码、微码、用于设置或控制ASIC或FPGA的代码、或者VeriLog(注册商标)等硬件描述语言的代码；这种代码可以分布在多个耦合的组件之间。所述载体可以包括诸如盘之类的任何常规存储介质、诸如固件之类的编程存储器、或者诸如光或电信号载体等的数据载体。


现在参照附图，仅通过示例对本发明的上述和其他方面进行进一步描述，附图中图1a和1b分别示出了穿过OLED器件的垂直横截面、以及穿过无源矩阵OLED显示器的简化横截面。
图2从构思上示出了用于无源矩阵OLED显示器的驱动配置；图3示出了公知的无源矩阵OLED显示驱动器的方框图；图4a到4c分别示出了针对彩色OLED显示器的用于实现MLA寻址方案的显示驱动器的第一和第二示例的方框图、以及这种方案的时序图；图5a到5g分别示出了具体实现本发明方面的显示驱动器、列和行驱动器、图5a中显示驱动器的示例数模电流转换器、具体实现本发明方面的可编程电流镜、具体实现本发明方面的第二可编程电流镜、以及根据现有技术的电流镜的方框图；
图6示出了结合有多线寻址显示信号处理电路和驱动器电路的集成电路晶片的布局；图7示出了脉冲宽度调整MLA驱动方案的示意图；图8a到8d示出了分别针对常规驱动方案和多线寻址驱动方案的行、列和图像矩阵、以及典型像素在帧周期上的对应亮度曲线；图9a到9b分别示出了图像矩阵的SVD和NMF因子分解；图10示出了使用图9矩阵的用于驱动显示器的示例列和行驱动配置；图11示出了使用图像矩阵因子分解对显示器进行驱动的流程图；图12示出了使用图像矩阵因子分解所获得的显示图像的示例；图13a-d分别示出了原始彩色图像(单色)、红色通道中有50％噪声的图像、绿色通道中有50％噪声的图像和蓝色通道中有50％噪声的图像；以及图14分别示出了显示增加红、绿和蓝色通道中的噪声的效果的红-绿-蓝噪声采样器、第一、第二和第三行。
具体实施例方式
考虑包括第一行A和第二行B的无源矩阵OLED显示器的一对行。在常规无源矩阵驱动方案中，可以如下表1所示地对行进行驱动，每一行处于全开状态(1.0)或全关状态(0.0)。
表1

考虑比率A/(A+B)；在上表1的示例中，该比率为0或1，但是如果两行中相同列的像素均不是全开，则可以降低该比率，而仍然提供所需的像素亮度。这样，可以降低峰值驱动电平，延长像素使用寿命。
在第一线扫描中，亮度可以是第一周期
0.0 0.361 0.650 0.954 0.00.0 0.015 0.027 0.039 0.0第二周期0.2 0.139 0.050 0.046 0.00.7 0.485 0.173 0.161 0.0可见1.在单个扫描周期中，两行之间的比率相等(对于第一扫描周期是0.96，对于第二扫描周期是0.222)。
2.两行之间的亮度合计达到所需值。
3.峰值亮度等于或小于标准扫描期间的亮度。
上述示例说明了简单的两线情况下的技术。如果在两线之间亮度数据的比率相似，则获得更多益处。根据对图像数据的计算类型，可以将亮度降低平均30％或更多，这对像素使用寿命具有非常有益的效果。将该技术扩展到同时考虑更多行，可以带来更大益处。
以下给出使用SVD图像矩阵分解的多线寻址示例。
将驱动系统作为矩阵乘法进行描述，其中I是图像矩阵(位图文件)，D是显示图像(应该与I相同)，R是行驱动矩阵，C是列驱动矩阵。R的列描述了在‘线周期’中对行的驱动，行或R代表受到驱动的行。因此，一次一行的系统是单位矩阵。对于6×4显示棋盘格显示器D(R，C)＝R·CI:=101010010101101010010101]]>C＝1
R:=1000010000100001]]>R·C=101010010101101010010101]]>这与图像相同。
现在考虑使用两帧驱动方法C:=101010010101]]>R:=10011001]]>R·C=101010010101101010010101]]>这也与图像矩阵相同。
如下通过使用奇异值分解(使用Mathcad命名法)，可以计算驱动矩阵X＝svd(IT)(给定U和V)Y＝svds(IT)(给定S为对角线元素矢量)注意Y只有两个元素，即两帧
Y=2.4492.44900]]>U＝submatrix(X，0，5，0，3)(即，顶部6行)V＝submatrix(X，6，9，0，3)T(即，下面4行) W＝diag(Y)(即，将Y格式化为对角矩阵)W=2.44900002.4490000000000]]>D＝(U·W·V)T检查DD=101010010101101010010101]]>R＝(W·V)T
R=1.73200001.732001.73200001.73200]]>(注意最末为空的2列)R＝submatrix(R，0，3，0，1)(选择非空列)R=1.732001.7321.732001.732]]>C＝UTC=0.57700.57700.577000.57700.57700.5770.8160-0.4080-0.408000.8164.57×10-14-0.408-4.578×10-14-0.408]]>(因为减小R，所以C减小到只有顶部的行)C＝submatrix(C，0，1，0，5)C=0.57700.57700.577000.57700.57700.577]]>R·C=101010010101101010010101]]>这与所需图像相同。
现在考虑更一般的情况，字母“A”的图像I:=001100010010111111100001]]>
X＝svd(IT)Y＝svds(IT)(注意Y只有两个元素，即，三帧)Y=2.8281.4141.4140]]>U＝submatrix(X，0，5，0，3)V＝submatrix(X，6，9，0，3)TW＝diag(Y)D＝(U·W·V)TD=001100010010111111100001]]>(检查D)R＝(W·V)TR=-0.8161.15500-0.816-0.57710-2.449000-0.816-0.577-10]]>(注意最末空列)R＝submatrix(R，0，3，0，2)
V=-0.289-0.289-0.866-0.2890.816-0.4080-0.40800.7070-0.7070.50.5-0.50.5]]>R=-0.8161.1550-0.816-0.5771-2.44900-0.816-0.577-1]]>C＝UTW=2.82800001.41400001.41400000]]>C=-0.408-0.408-0.408-0.408-0.408-0.408-0.289-0.2890.5770577-0.289-0.289-0.50.5000.5-0.50.671-0.224000.224-0.671]]>(因为减小R，所以C减小到只有顶部的行)C＝submatrix(C，0，2，0，5)C=-0.408-0.408-0.408-0.408-0.408-0.408-0.289-0.2890.5770.577-0.289-0.289-0.50.5000.5-0.5]]>R·C=001100010010111111100001]]>这与所需图像相同。
在这种情况下，R和C中有负数，对于驱动无源矩阵OLED显示器，这是不希望的。从检查可见，可以进行正因子分解
R:=100010111001]]>C:=001100010010100001]]>R·C=001100010010111111100001]]>非负矩阵因子分解(NMF)提供了一种在一般情况下实现上述因子分解的方法。在非负矩阵因子分解中，将图像矩阵I因子分解为I＝W·H(方程3)以下参考文献中描述了NMF技术的一些示例，将其一并在此，作为参考D.D.Lee，H.S.Seung.Algorithm for non-negative matrix factorization；P.Paatero，U.Tapper.Least squares formulation of robust non-negativefactor analysis.Chemometr.Intell.Lab.37(1997)，23-25；P.Paatero.Aweighted non-negative least squares algorithm for three-way‘PARAFAC’factor analysis.Chemometr.Intell.Lab.38(1997)，223-242；P.Paatero，P.K.Hopke，etc.Understanding and controlling rotations in factor analyticmodels.Chemometr.Intell.Lab.60(2002)，253-264；J.W.Demmel.Appliednumerical linear algebra.Society for Industrial and Applied Mathematics，Philadelphia.1997；S.Juntto，P.Paatero.Analysis of daily precipitationdata by positive matrix factorization.Environmetrics，5(1994)，127-144；P.Paatero，U.Tapper.Positive matrix factorizationa non-negative factormodel with optimal utilization of error estimates of data values.Environmetrics，5(1994)，111-126；C.L.Lawson，R.J.Hanson.Solvingleast squares problems.Prentice-Hall，Englewood Cliffs，NJ，1974；Algorithms for Non-negative Matrix Factorization，Daniel D.Lee，H.Sebastian Seung，556-562页，Advances in Neural InformationProcessing Systems 13，Papers from Neural Information ProcessingSystems(NIPS)2000，Denver，CO，USA.MIT Press 2001；以及WenguoLiu和Jianliang Yi所著的Existing and New Algorithms for Non-negativeMatrix Factorization(www.dcfl.gov/DCCI/rdwg/nmf.pdf；所述算法的源代码可以在http://www.cs.utexas.edu/users/liuwg/383CProject/CS_383C_Project.htm找到)。
图9b中以图解方式示出了NMF因子分解过程。
一旦实现了上述基本方案，可以使用其他技术，以获得附加的益处。例如，可以同时对Windows(注册商标)类型的应用中不常见的双行像素进行写操作，以减少线周期的数目，从而缩短帧周期，并减小获得相同合成亮度所需的峰值零度。一旦获得了SVD分解，因为只有较小(驱动)值的下面的行对于最终图像质量的重要性降低，所以可以忽略它们。如上所述，上述多线寻址技术应用于单个显示帧，但是将认识到，除空域之外或可选地，还可以在时域上构造一行或更多行的发光轮廓。这可以通过采用帧间时间插值的运动图像压缩技术来方便地实现。
上述MLA技术的实施例在彩色OLED显示器中特别有用，在这种情况下，针对红(R)、绿(G)和蓝(B)色子像素组以及可选的在像素行之间，优选地采用该技术。这是因为图像趋向于包含颜色相似的块，并且因为R、G和B子像素驱动之间的相关通常高于分离的像素之间的相关。因此，在该方案的实施例中，将多线寻址的行分组为R、G和B行，三行定义完整像素，并通过同时选择R、G和B行的组合，构造图像。例如，如果待显示图像的重要区是白色，则可以通过首先一并选择R、G和B行的组并同时向列驱动器施加适当信号，构造图像。
将MLA方案应用于彩色显示器还具有其他优点。在常规彩色OLED显示器中，像素行具有模式“RGBRGB...”，从而当使该行有效时，分离的列驱动器可以同时对R、G和B子像素进行驱动，以提供全亮的彩色像素。但是，这三行可以具有配置“RRRR...”、“GGGG...”和“BBBB...”，单个列对R、G和B子像素进行寻址。例如，因为可以按照单个长槽(通过阴极分离器与相邻槽分离开来)而不是按照限定每一行中三种不同颜色材料的区域而所需的分离的“井”来(喷墨)印刷红色像素行，所以这种配置简化了OLED显示器的应用。这能够消除因子分解步骤，并增大了像素孔径比(即，有效像素所占的显示区的百分比)。因此，在另外的方面，本发明提供了这种类型的显示器。
图4a示出了这种方案的示例显示器/驱动器硬件配置400的方框图。图中可见，单个列驱动器402对红色404、绿色406和蓝色408像素行进行寻址。使用行选择器/复用器410，或者可选地通过稍后所述的用于控制每一行的电流宿，对红色、绿色和蓝色行的置换进行寻址。从图4a中可见，该配置允许以每一个共享公共电极的线性槽(而不是井)来印刷红色、绿色和蓝色子像素。这减小了基板图案形成和印刷的复杂度，并提高了孔径比(从而通过减小必要的驱动而间接地延长了使用寿命)。采用图4a的物理器件布局，可以实现多个或不同的MLA驱动方案。
在第一示例驱动方案中，通过如下所示地依次对行组进行寻址，构造图像1.白色分量选择和一并驱动R，G和B2.一并驱动红色+蓝色3.一并驱动蓝色+绿色4.一并驱动红色+绿色5.只驱动红色6.只驱动蓝色7.只驱动绿色只执行必要的颜色步骤，以使用最少数目的颜色组合来构造图像。根据应用要求，可以对组合进行优化，以延长使用寿命和/或降低功耗。
在可选的颜色MLA方案中，RGB行的驱动分为三个线扫描周期，每一个线周期对一种原色进行驱动。原色是R、G和B的组合，选择R、G和B的组合，以沿显示器的线或行形成涵盖所有所需颜色的彩色色域在一种方法中，原色是R+aG＝aB，G+bR+bB，B+cR+cG，其中0＞＝a，b，c＞＝1，在仍然涵盖其彩色色域内所有所需颜色的同时，将a，b和c选择为最大可能值(a+b+c＝最大值)。
在另一方法中，采用最大改善显示器的整体性能的方案，选择a，b和c。例如，如果蓝色使用寿命是限制因素，则可以在对c不利的情况下，使a和b最大化；如果红色功耗是问题，则可以将b和c最大化。这是因为发出的整体亮度应该等于固定值。考虑b＝c＝0的示例。在这种情况下，在第一扫描周期中必须完全达到红色亮度。但是，如果b，c＞0，则在多个扫描周期上逐渐构造红色亮度，从而降低峰值亮度，并提高红色子像素的使用寿命和效率。
在另一变体方案中，可以调整各个扫描周期的长度，以优化使用寿命或功耗(例如，以提供增加的扫描时间)。
在另一变体方案中，可以任意选择原色，但是该选择要定义最小可能彩色色域，该彩色色域仍然涵盖显示器线上的所有颜色。例如，在极端情况下，如果可再现彩色色域上只有绿色色调。
图4b示出了显示驱动器硬件450的第二示例，其中用类似的参考数字示出了与图4a类似的元件。在图4b中，显示器包括附加的白色(W)像素行412，当与三种原色相组合地受到驱动时，该附加的白色(W)像素行412也用于构造彩色图像。
一般而言，包括白色子像素减小了对蓝色像素的需求，从而延长显示器使用寿命；可选地，根据驱动方案，可以降低给定颜色显示的功耗。可以包括洋红、青色和/或黄色等白色之外的其他颜色的发光子像素，以增大彩色色域。不同的有色子像素不需要具有相同面积。
如图4b所示，每一行包括单色子像素，这与参照图4a所述的一样，但是要理解，也可以采用常规像素布局，沿每一行依次是R、G、B和W像素。在这种情况下，用四个分离的列驱动器对列进行驱动，每一个列驱动器针对四种颜色中的每一种。
要理解，可以与图4b的显示器/驱动器设置相结合地采用上述多线寻址方案，使用针对每根线的行复用器(如图所示)或电流宿，以不同的置换和/或不同的驱动比率，对R、G、B和W行的组合进行寻址。如上所述，通过依次对不同的行组合进行驱动，构造图像。
如上简要描述以及以下更详细的描述，一些优选的驱动技术采用对OLED显示像素进行可变电流驱动。但是，根据上述第一示例颜色显示驱动方案，使用一个或多个行选择器/复用器来单独地或组合地选择显示器的行，可以实现无需行电流镜的更简单的驱动方案。
图4c示出了这种方案中的行选择的时序。根据脉冲宽度调制驱动时序，在第一周期460中，选择和一并驱动白色、红色、绿色和蓝色行；在第二周期470中，只驱动白色，在第三周期480中只驱动红色。
接着参考图5a，图5a示出了用于实现上述MLA寻址方案的无源矩阵OLED驱动器500的实施例的示意图。
在图5a中，无源矩阵OLED显示器与参照图3所述的类似，具有由行驱动器电路512驱动的行电极306和由列驱动器510驱动的列电极310。图5b示出了这些行和列驱动器的细节。列驱动器510具有用于设置对一个或更多列电极的电流驱动的列数据输入端509；类似地，行驱动器512具有用于设置对两个或更多行的电流驱动的行数据输入端511。优选地，输入端509和511是数字输入端，以方便进行接口操作；优选地，列数据输入端509设置针对显示器302的所有m列的电流驱动。
显示数据提供在可以是串行或并行的数据控制总线502上。总线502提供至帧存储存储器503的输入端，帧存储存储器503存储显示器每一个像素的亮度数据，或者在颜色显示中每一个子像素的亮度信息(可以作为分离的RGB颜色信号、作为亮度和色度信号或以其他方式进行编码)。帧存储器503中存储的数据确定显示器中每一个像素(或子像素)的所需外观亮度，显示驱动处理器506可以通过第二读取总线505，读出该信息(在实施例中，可以省去总线505，而使用总线502)。
例如，可以完全以硬件、或以使用数字信号处理核的软件、或以两者组合，例如采用专用硬件来加速矩阵运算，来实现显示驱动处理器506。但是，一般而言，显示驱动处理器506是至少部分地采用存储的程序代码或存储在程序存储器507中的微码来实现的，并在时钟508的控制下，结合工作存储器504进行操作。可以将程序存储器507中的代码设置在数据载体或可拆卸存储器507a上。
程序存储器507中的代码被配置来使用常规编程技术，实现上述多线寻址方法中的一种或多种。在一些实施例中，可以使用标准数字信号处理器和以任何常规编程语言运行的代码，实现这些方法。在这种情况下，例如，可以采用常规的DSP例程库，实现奇异值分解，或者可以为此目的而写入专用代码，或者可以实现不采用SVD的其他实施例，例如以上相对于驱动彩色显示器而描述的技术。
现在参照图5b，图5b示出了图5a中列510和行512驱动器的细节。列驱动器电路510包括多个可控参考电流源516，每一个针对每一根列线，并分别受到各个数模转换器514的控制。图5c中示出了这些可控参考电流源516的示例实现的细节，其中可见可控参考电流源516包括以电流镜形式配置的、与电源线518相连的晶体管对522和524。在该示例中，因为列驱动器包括作为与正电源线相连的PNP双极性晶体管的电流源；采用接地的NPN晶体管，以提供电流宿；在其他配置中，使用MOS晶体管。每个数模转换器514包括多个(在本示例中是3个)FET开关528、530和532，其中每一个与各个电源534、536和538相连。栅极连接529、531和533提供数字输入，用于将各个电源切换到对应的电流设置(current set)电阻器540、542和544，每个电阻器与电流镜516的电流输入526相连。电源具有以2为幂缩放的电压，即，每一个电压是下一最低电压减去Vgs压降的两倍，以便将FET栅极连接上的数字值转换为线526上的对应电流；可选地，电源可以具有相同电压，而可以对电阻器540、542和544进行缩放。图5c还示出了可选的D/A控制电流源/宿546；在示出了多个晶体管的这种配置中，可以取而代之地采用单个尺寸适当的较大晶体管。
行驱动器512也结合有两个(或更多)数字可控电流源515和517，可以通过采用电流宿而不是电流源镜，以与图5c中所示配置相似的配置来实现数字可控电流源515和517。这样，可以将可控电流宿517编程为以对应于行驱动电平比率的所需比率来吸收电流。因为，可控电流宿517与比率控制电流镜550相连，比率控制电流镜550具有用于接收第一参考电流的输入552、以及用于接收(吸收)一个或更多(负)输出电流的一个或更多输出554，输出电流与输入电流的比率由控制输入的比率确定，控制输入的比率由可控电流产生器517根据线509上的行数据来定义。设置两个行电极复用器556a和556b，以允许选择一个行电极来提供参考电流，而另一行电极来提供“输出”电流；可选地，可以设置另外的选择器/复用器556b和来自550的镜像输出。如图所示，行驱动器512允许从四个行电极块中选择用于并发驱动的两行，但是在实际中，可以采用可选的选择配置，例如，在一个实施例中，通过12-64路复用器从64个行电极中选择12行(一个参考，11个镜像)；在另一配置中，可以将64行划分成多个块，每个块具有能够选择同时驱动的多个行的关联行驱动器。
图5d示出了图5b中可编程比率控制电流镜550的实现细节。在该示例实现中，采用具有所谓β助手(beta helper)(Q5)的双极性电流镜，但是本领域技术人员将认识到，也可以使用其他许多类型的电流镜电路。在图5d的电路中，V1是典型的3V左右的电源，I1和I2定义Q1和Q2的集电极中的电流比率。两根线552和554中的电流成比率I1∶I2，从而以该比率在两个选择的行之间划分给定的总的列电流。本领域技术人员将理解，通过重复地实现虚线558内的电路，可以将该电路扩展到任意数目的镜像行。
图5e示出了针对图5b中行驱动器512的可编程电流镜的可选实施例。在该实施例中，每一行具有与图5d的虚线558内的电路相对应的电路，即，具有电流镜输出级，一个或更多行选择器将这些电流镜输出级中所选的那些与一个或更多的各个可编程参考电流源(源或宿)相连。另一选择器选择用作至电流镜的参考输入的行。
在上述行驱动器的实施例中，因为可以针对整个显示器的每一行或针对显示器的行块中的每一行，设置分离的电流镜输出，所以不需要进行行选择。当进行行选择时，可以将行分组成块，例如，当采用具有三个输出的电流镜并选择性地与例如12行的组相连时，可以依次选择三个连续行的集，以为该12行提供三线MLA。可选地，可以使用涉及待显示的线图像的先验知识，将行分组，例如，在已知图像的特定子部分因为所显示数据的特性(行之间的显著相关)而将受益于MLA的情况下。
图5f和5g示出了分别具有接地参考和正电源参考的、根据现有技术的电流镜配置，示出了对输入和输出电流的方向(sense)。可见，这些电流均在相同方向上，但是可以为正或为负。
图6示出了组合有图5a中行驱动器512和显示驱动处理器506的集成电路晶片600的布局。该晶片具有例如尺寸为20mm×1mm的伸长矩形的形状，并具有针对驱动器电路长列的第一区602，该驱动器电路长列包括实质上相同的器件集的重复实现；以及相邻区304，用于实现MLA显示处理电路。因为存在可以将芯片切割到的最小物理宽度，否则区604将成为未用空间。
上述MLA显示驱动器采用可变电流驱动来控制OLED亮度，但是本领域技术人员将认识到，可以附加地或可选地采用对至OLED像素的驱动进行改变的其他手段，尤其是PWM。
图7示出了用于多线寻址的脉冲宽度调制驱动方案的示意图。在图7中，与两个或更多行电极702同时地向列电极700提供脉冲宽度调制驱动，以实现所需的亮度模式。在图7的示例中，通过逐渐将第二行脉冲移向稍后的时间，可以将所示0值平滑地改变到0.5；一般而言，可以通过控制行和列脉冲的交迭程度，来施加至像素的可变驱动。
现在将更加详细地描述采用矩阵因子分解的一些优选MLA方法。
参照图8a，该图示出了一次驱动一行的常规驱动方案中的行R、列C和图像矩阵I。图8b示出了多线寻址方案中的行、列和图像矩阵。图8c和8d针对显示图像的典型像素，示出了在帧周期上该像素的亮度或等效地对该像素的驱动，并示出了通过多线寻址而实现的峰值像素驱动的降低。
图9a以图解形式示出了根据以下方程2的图像矩阵I的奇异值分解(SVD)
I＝U × S × Vm×n m×p p×p p×n 方程2该显示可以由U、S和V的任何组合来驱动，例如，用V驱动行US和列，或用 驱动行或用 动列。可以采用其他相关技术，例如QR分解和LU分解。例如，“Numerical Recipes in CThe Art ofScientific Computing”，Cambridge University Press 1992中描述了适合的数值技术；许多程序代码库也包括适合的例程。
图10示出了与参照图5b到5e所述的行和列驱动器类似并适合于驱动具有因子分解的图像矩阵的显示器的行和列驱动器。列驱动器1000包括可调的实质上恒定的电流源1002集，这些电流源1002成组在一起，并被提供有对进入每个列电极的电流进行设置的可变参考电流Iref。该参考电流是通过从诸如图9b中矩阵H的行pi之类的因子矩阵的行中导出的每一列的差值而受到脉冲宽度调制的。行驱动1010包括与图5e所示相似的可编程电流镜1012，但是优选地具有针对显示器每一行或同时受到驱动的行块中每一行的一个输出。行驱动信号是从诸如图9b中矩阵W的列pi之类的因子矩阵的列中导出的。
图11示出了使用诸如NMF等矩阵因子分解的图像显示示例过程的流程图，该流程可以采用图5a中显示驱动处理器506的程序存储器507中存储的程序代码来实现。
在图11中，该过程首先读取帧图像矩阵I(步骤S1100)，然后使用NMF将该图像矩阵因子分解为因子矩阵W和H，或者采用SVD将其分解为其他因子矩阵，例如U、S和V(步骤S1102)。可以在显示较早帧的期间，计算该因子分解。然后，该过程在步骤1104用p个子帧对该显示器进行驱动。步骤1106示出了子帧驱动过程。
子帧过程设置W列pi→R，以形成行矢量R。这通过图10的行驱动器配置和缩放因子x自动归一化为单元1，因此，通过对R进行归一化导出R←xR，以便元素之和为单元1。对于H类似地，行pi→C，形成列矢量C。对其进行缩放，以便最大元素值是1，给定缩放因子y，C←yC。确定帧缩放因此f=pm,]]>参考电流由Iref=I0·fxy]]>设置，其中I0与常规一次扫描一根线的系统中达到完全亮度所需的电流相对应，x和y因子补偿由驱动配置引入的缩放效果(当采用其他驱动配置时，x和y因子中的一个或两个均可以省去)。
之后，在步骤S1108，图10所示显示驱动器在整个帧周期的1/p上，用C对显示器的列进行驱动，用R对显示器的行进行驱动。对于每个子帧重复该过程，然后输出下一帧的子帧数据。
图12示出了根据上述方法的实施例而创建的图像示例；该格式与图9b的格式相对应。图12中的图像由50×50图像矩阵定义，其中，在该示例中，使用15个子帧(p＝15)来显示该图像矩阵。子帧的数目可以根据显示图像的特性而预先确定或随之变化。
在上述系统和方法的一些优选实施例中，尤其在全色MLA无源矩阵驱动方案中，这些方案被配置来牺牲红色和蓝色通道而保持绿色通道中较低的灰度级噪声。这种技术特别可应用于采用上述NMF和SVD因子分解过程的MLA。
一种实现MLA的方法源自平等对待所有三种颜色通道的多线寻址子帧。但是，人眼观察到的绿色差异比红色多得多，而红色和绿色差异均比蓝色多，因此，如果根据人眼对每种颜色的敏感度，将比红色或蓝色通道中更大的权重给予绿色通道中的灰度级误差，则可以改善整体观察的图像质量。在实施例中，对于相同的子帧压缩，这获得了改善的图像质量，或者对于相同的图像质量，这获得了改善的子帧压缩(从而获得延长的使用寿命)。
图13a-d帮助示出了上述效果，图13a示出了原始图像，图13b示出了红色通道中有50％噪声的图像，图13c示出了绿色通道中有50％噪声的图像，图13d示出了蓝色通道中有50％噪声的图像。可见绿色中的噪声对图像质量的影响比蓝色或红色中噪声的影响大。在所有情况下，均向单色通道施加50％平均噪声(即，均匀分布在图像中灰度级上高达50％的误差)。
图14中示出了这种效果的另一示例。图14示出了RBG噪声采样器，其中第一行示出了增加红色通道中噪声的视觉效果，第二行示出了增加绿色通道中的噪声，第三行示出了增加蓝色通道中噪声。图14中噪声水平从左至右是0％、10％、20％、30％和40％。因此，修改上述MLA算法以优选地在绿色通道中保持比红色和蓝色中的噪声低的噪声，这将获得改善的图像质量。
如何实现上述效果取决于MLA算法使用来获得最优解答结果的品质函数(merit function)。例如，在欧氏距离最小化的情况下，每次迭代尝试将目标图像和当前MLA解答结果的绝对差距最小化。
对于总是沿专用线对红绿蓝像素进行驱动的情况下，即，在RGB子像素沿列条纹(column stripe)对齐的典型显示器中，一个列信号总是仅对单个子像素颜色进行驱动。在这种情况下，该构思的简单实现是通过子像素相对亮度(即，通过针对红色、绿色和蓝色的第一、第二和第三权重)对目标像素灰度(即，颜色亮度)级进行缩放。例如，对于PAL原色，可以将绿色信号乘以0.6，红色信号乘以0.3，蓝色信号乘以0.1。例如，该过程可以对该修改的图像应用欧氏距离最小化MLA算法(UK专利申请no.0428191.1以及该申请的衍生申请中描述了多个示例(其内容合并在此，作为参考))。一旦已获得解答结果，则在将这些驱动电平馈送到列驱动器之前，RGB列数据可以除以先前应用的乘数的倒数(即，对于绿色是1/0.6，对于红色是1/0.3，对于蓝色是1/0.1)。
对于由数字摄像机等消费电子图像设备执行的操作，要执行的图像处理操作在其一般特征上是相似的，在这些设备中可以方便地实现该方法的实施例。
在其他实施例中，可以在专用集成电路、采用门阵列、以数字信号处理器(DSP)上的软件或以它们的一些组合，实现该方法。
如前所述，上述技术的实施例可应用于诸如基于LED的显示器之类的发射性显示器、以及诸如基于LCD的显示器之类的非发射性显示器。
在基于LED的显示器的特定情况下，上述TMA方案在一个轴上具有脉冲宽度调制列驱动(时间控制)，在另一轴上具有电流划分比率(电流控制)。对于无机LED，电压与对数电流成比例(从而电压积由对数电流之和给定)，而对于OLED，存在二次电流-电压依赖关系。因此，当使用上述技术对OLED进行驱动时，采用PWM是比较重要的。这是因为即使采用电流控制，也存在对给定电流所需的像素两端的电压进行限定的特性，并且只采用电流控制，无法必要地对子帧中每个像素施加正确电压。尽管如此，因为对行进行驱动以获得所需电流，并采用PWM时间对列进行驱动，实际上将列和行驱动去耦合，从而通过提供两个分离的控制变量来将电压和电流变量去耦合，所以所述TMA方案对于OLED正确工作。
再次参照图像矩阵的NMF因子分解，在本申请人于2004年12月23日提交的共同待审美国专利申请no.0428191.1中描述了一些特别优选的快速NMF矩阵因子分解技术，其全部内容合并在此，作为参考。
一些其他优化如下因为行之间共享电流，如果一行中的电流增加，则其他行中的电流减小，所以优选地(虽然不是必需的)，对参考电流和子帧时间进行缩放，以进行补偿。例如，可以调整子帧时间，以达到使每个子帧中的峰值像素亮度相等(也减小最差情况/峰值亮度老化)的目的。实际上，这受到最短可选子帧时间和最大列驱动电流的限制，但是，因为该调整仅是第二阶优化(second order optimization)，所以这不会成为问题。
稍后的子帧施加逐渐减小的校正，因此，它们趋向于整体变暗，而较早的子帧趋向于变亮。采用PWM驱动，可以通过对PWM周期的开始进行随机抖动，减小峰值电流，而不是总是使PWM周围的开始为该周期的“开”部分。在简单直接的实际实现中，通过在关时间大于50％的情况下在可用周期结束时开始针对PWM周期的一半的“开”部分时间，可以较小复杂度获得相似益处。这能够潜在地将峰值行驱动电流减小50％。
当行包括红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)(子)像素(即，RGB、RGB、RGB行模式)时，因为每个(子)像素具有不同特性，所以施加到行上的给定电压可能无法达到针对不同颜色的OLED(子)像素的精确所需的驱动电流。因此，优选地采用具有可分离驱动的红色、绿色和蓝色(子)像素的行(即，模式分别为RRRR...、GGGG...和BBBB...模式的三行的组)。以上已提及了这种配置对于方便制造的优点。
具体参照基于OLED的显示器描述了本发明实施例。但是在此描述的技术也可应用于其他类型的发射性显示器，包括但不限于真空荧光显示器(VFD)、等离子体显示板(PDP)、诸如厚型和薄型的薄膜场致发光显示器之类的其他类型的场致发光显示器(例如，一般有iFire(RTM)显示器、大型无机显示器和无源矩阵驱动显示器)、以及(在实施例中)LCD显示器和其他非发射性技术。
无庸置疑，对于本领域技术人员，还存在许多其他有效的可选方案。要理解，本发明不限于上述实施例，而涵盖落入所附权利要求精神和范围内的、对于本领域技术人员显而易见的修改。
权利要求
1.一种驱动电光显示器的方法，所述显示器具有多个像素，可通过行电极和列电极对每一个像素进行寻址，所述方法包括接收用于显示的图像数据，所述图像数据定义图像矩阵；将所述图像矩阵因子分解为至少第一和第二因子矩阵之积，所述第一因子矩阵定义针对所述显示器的行驱动信号，所述第二因子矩阵定义针对所述显示器的列驱动信号；以及使用由所述第一和第二因子矩阵分别定义的所述行和列驱动信号，对所述显示器的行和列电极进行驱动。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述驱动包括与多个所述列电极相组合地驱动多个所述行电极。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述驱动包括利用连续的所述行和列信号集对所述显示器进行驱动，以构建显示图像，每个所述信号集定义所述显示图像的子帧，所述子帧组合起来以定义所述显示图像。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述子帧的数目不大于所述行电极的数目和所述列电极的数目中的较小者。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述子帧的数目小于所述行电极的数目和所述列电极的数目中的较小者。
6.根据权利要求3到5之一所述的方法，其中所述第一因子矩阵具有由所述行电极的数目和所述子帧的数目确定的维数，以及所述第二因子矩阵具有由所述列电极的数目和所述子帧的数目确定的维数。
7.根据前述权利要求之一所述的方法，其中配置所述第一和第二因子矩阵，以便相比于使用所述图像数据的所述显示器的逐行驱动，所述显示器的峰值像素亮度降低。
8.根据权利要求1到7之一所述的方法，其中所述因子分解包括分解为三个因子矩阵的奇异值分解(SVD)，所述三个因子矩阵是所述第一和第二因子矩阵以及第三因子矩阵，所述第三因子矩阵实质上是对角矩阵，所述行驱动信号由所述第一和第三因子矩阵的组合定义，所述列驱动信号由所述第二和第三因子矩阵的组合定义。
9.根据权利要求8所述的方法，还包括根据所述第三因子矩阵的对角线值，选择性驱动所述显示器。
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述选择性驱动包括省略由所述第三因子矩阵的小于阈值的对角线值定义的行和列驱动信号对所述显示器的驱动。
11.根据权利要求8、9或10之一从属于权利要求3时所述的方法，还包括对所述因子矩阵进行排序，从而排列所述连续子帧，以给出所扫描显示的大体外观。
12.根据权利要求1到7之一所述的方法，其中所述因子分解包括QR分解。
13.根据权利要求1到7之一所述的方法，其中所述因子分解包括LU分解。
14.根据权利要求1到7之一所述的方法，其中所述因子分解包括非负矩阵因子分解(NMF)。
15.根据权利要求14所述的方法，其中所述图像矩阵包括m×n矩阵I，所述第一和第二因子矩阵分别包括m×p矩阵W和p×n矩阵H，其中p小于或等于n×m的最小值，并且I≈W.H。
16.根据前述权利要求之一所述的方法，其中所述显示器包括多色显示器，其中每个所述像素包括至少绿色和第二颜色的子像素，所述图像数据包括对用于驱动所述绿色和第二颜色的子像素的绿色和第二颜色通道进行定义的颜色数据，所述图像矩阵因子分解包括利用比所述第二颜色通道的权重大的权重对所述绿色通道进行加权，从而平均上比所述第二颜色通道更加精确地显示所述绿色通道。
17.根据权利要求16所述的方法，还包括在所述因子分解之前，分别通过第一和第二权重对所述绿色和第二颜色通道的所述颜色数据进行缩放，所述第二权重小于所述第一权重。
18.根据权利要求16或17所述的方法，其中所述第二颜色是红色，每个所述像素还包括蓝色子像素；所述颜色数据包括针对蓝色颜色通道的数据；以及所述因子分解包括用比所述红色和蓝色颜色通道的权重大的权重对所述绿色颜色通道进行加权。
19.根据权利要求1到18之一所述的方法，其中所述显示器包括LCD显示器。
20.根据权利要求1到18之一所述的方法，其中所述显示器包括有机发光二极管显示器。
21.一种处理器控制代码，当运行时，实现前述权利要求之一所述的方法。
22.一种载体，用于承载权利要求21所述的处理器控制代码。
23.一种用于电光显示器的驱动器，所述显示器具有多个像素，可通过行电极和列电极对每一个像素进行寻址，所述驱动器包括输入端，用于接收用于显示的图像数据，所述图像数据定义图像矩阵；系统，用于将所述图像矩阵因子分解为至少第一和第二因子矩阵之积，所述第一因子矩阵定义针对所述显示器的行驱动信号，所述第二因子矩阵定义针对所述显示器的列驱动信号；以及输出装置，用于输出由所述第一和第二因子矩阵分别定义的所述行和列驱动信号。
24.一种驱动电光显示器的方法，所述显示器具有多个像素，可通过行电极和列电极对每一个像素进行寻址，所述方法包括接收用于显示的图像数据；将所述图像数据格式化为多个子帧，每个所述子帧包括用于与多个所述列电极同时地驱动多个所述行电极的数据；以及利用所述子帧数据对所述行和列电极进行驱动。
25.根据权利要求24所述的方法，其中所述格式化包括将所述图像数据压缩为所述多个子帧。
26.根据权利要求25所述的方法，其中所述显示器包括多色显示器，所述图像数据包括彩色图像数据，所述压缩包括相比于针对所述显示器的红色和蓝色通道中至少一个的数据，对针对所述显示器绿色颜色通道的数据进行更少压缩。
27.根据权利要求24、25和26之一所述的方法，其中所述格式化被配置来产生子帧数据，以便来自多于一个的所述子帧的数据对所述显示器的所述像素进行驱动，从而多于一个的所述子帧对所述显示器像素的外观亮度作出贡献。
28.根据权利要求24、25、26或27所述的方法，其中所述压缩包括奇异值分解(SVD)。
29.根据权利要求24、25、26或27所述的方法，其中所述压缩包括非负矩阵因子分解(NMF)。
30.根据权利要求29所述的方法，其中所述图像矩阵包括m×n矩阵I，n是所述显示器的行数，m是所述显示器的列数，所述NMF确定第一m×p矩阵W和第二p×n矩阵H，其中p小于或等于n×m的最小值，并且I≈W.H。
31.根据权利要求24到30之一所述的方法，其中所述显示器包括有机发光二极管显示器。
32.一种处理器控制代码，当运行时，实现权利要求24到30之一所述的方法。
33.一种载体，用于承载权利要求32所述的处理器控制代码。
34.一种用于电光显示器的驱动器，所述显示器具有多个像素，可通过行电极和列电极对每一个像素进行寻址，所述驱动器包括输入端，用于接收用于显示的图像数据；系统，用于将所述图像数据格式化为多个子帧，每个所述子帧包括用于与多个所述列电极同时地驱动多个所述行电极的数据；以及输出端，用于输出对所述行和列电极进行驱动的所述子帧数据。
35.一种用于电光显示器的驱动器，所述显示器具有多个像素，可通过行电极和列电极对每一个像素进行寻址，所述驱动器包括输入端，用于接收用于显示的图像数据，所述图像数据定义图像矩阵；输出端，用于提供用于驱动所述显示器的所述行和列电极的数据；数据存储器，用于存储所述图像数据；程序存储器，用于存储处理器可执行指令；以及处理器，与所述输入端、所述输出端、所述数据存储器和所述程序存储器相耦合，以加载和执行所述指令，所述指令包括用于控制处理器执行以下操作的指令输入所述图像数据；将所述图像矩阵因子分解为至少第一和第二因子矩阵之积，所述第一因子矩阵定义针对所述显示器的行驱动信号，所述第二因子矩阵定义针对所述显示器的列驱动信号；以及输出由所述第一和第二因子矩阵分别定义的所述行和列驱动信号。
36.一种用于电光显示器的驱动器，所述显示器具有多个像素，可通过行电极和列电极对每一个像素进行寻址，所述驱动器包括输入端，用于接收用于显示的图像数据，所述图像数据定义图像矩阵；输出端，用于提供用于驱动所述显示器的所述行和列电极的数据；数据存储器，用于存储所述图像数据；程序存储器，用于存储处理器可执行指令；以及处理器，与所述输入端、所述输出端、所述数据存储器和所述程序存储器相耦合，以加载和执行所述指令，所述指令包括用于控制处理器执行以下操作的指令输入所述图像数据；将所述图像数据格式化为多个子帧，每个所述子帧包括用于与多个所述列电极同时地驱动多个所述行电极的数据；以及输出用于驱动所述行和列电极的所述子帧数据。
全文摘要
本发明涉及一种使用多线寻址(MLA)技术对电光、特别是有机发光二极管(OLED)显示器进行驱动的方法和设备。本发明实施例尤其适合与所谓的无源矩阵OLED显示器一起使用。一种电光显示器的驱动方法，所述显示器包括可通过行电极和列电极对每一个进行寻址的多个像素，所述方法包括接收用于显示的图像数据，所述图像数据定义图像矩阵；将所述图像矩阵因子分解为至少第一和第二因子矩阵之积，所述第一因子矩阵定义针对所述显示器的行驱动信号，所述第二因子矩阵定义针对所述显示器的列驱动信号；以及使用由所述第一和第二因子矩阵分别定义的所述行和列驱动信号，对所述显示器的行和列电极进行驱动。
文档编号G09G3/20GK101069227SQ200580040935
公开日2007年11月7日 申请日期2005年9月29日 优先权日2004年9月30日
发明者伊万·克里斯托弗·史密斯, 尼古拉斯·劳伦斯 申请人:剑桥显示技术公司