AMOLED驱动中子像素渲染算法的研究与设计
发布时间：2021-07-07 07:22
随着AMOLED（Active-matrix organic light-emitting diode）分辨率的不断提升及像素制程工艺的限制,子像素的数量及排列方式发生了改变。AMOLED显示驱动中的子像素渲染算法（Sub-pixel Rendering）电路能够将主机处理器传送的标准图像数据转换成符合AMOLED面板上子像素排列方式的灰阶数据,以在AMOLED面板上还原正确的图像信息。子像素渲染电路已成为高分辨率AMOLED显示驱动中图像处理的重要组成部分。本文针对分辨率为1080×2160的RGB-Delta子像素排列AMOLED面板,设计了显示驱动中的图像处理模块架构及应用于图像处理中的子像素渲染算法硬件电路。首先,调研和分析了OLED的发光原理及像素色彩的实现方式,并详细研究驱动电路数字系统架构及数据传输时序。其次,本文对RGB-Delta型子像素排列方式及其他多种排列方式的AMOLED面板进行研究与对比,根据面板排列特点提出了子像素渲染算法的渲染原则。在此基础上设计了一种基于阈值比较的子像素渲染权重系数计算算法,能够较好地避免图像显示产生的彩边效应。本文基于MATLAB平台对...
【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
三基色
合肥工业大学专业硕士研究生学位论文17上位置。（2）像素尺寸变校随着制造工艺的提高，像素颗粒被制作的更小，这样可以减少像素显示时产生的彩边效应和锯齿感。（3）像素间距变大。由于显示基板不变，像素尺寸减小，那么子像素之间的间距随之变大。相比较于Pentile结构AMOLED，Diamond排列结构AMOLED在继承了前者使用寿命的同时，显示效果更好。图3.5RGB-Delta排列面板Fig3.5RGB-Deltapanel图3.5所示为RGB-Delta排列方式的显示面板像素示意图。其三基色子像素采用三角形排列方式，且单基色子像素数量比条纹式RGB排列各减少了1/3。面板上每个像素单元仅由两个子像素构成且奇偶行排列顺序不同，这种均匀分布的排列方式既保证了视觉上分辨率的不下降，同时能够减少显示面板驱动线的数量。子像素的可允许尺寸更大，从而减少了制造工艺的难度，能够有效提高面板生产良率。本文设计的子像素渲染算法所适配的AMOLED就是这种像素排列方式。图3.6渲染单元（a）奇数行（b）偶数行Fig3.6renderingunit(a)oddlines(b)evenlines图3.6是RGB-Delta排列3×3像素两行子像素排列图，规定其子像素下标为i-1、i、i+1，其中i=2、5、8、···、N-4、N-1，N为图像中一行像素个数。图中可见Delta结构AMOLED中像素重复的最小单元为3个像素，因此定义三个像素为一渲染单元。图3.6（a）为奇数行渲染单元示意图。第一像素为RB、第二像素为GR、第三像素为BG。图3.6（b）为偶数行渲染单元示意图，其第一像素为GB、
能显示部分色彩，所以子像素渲染的算法的本质是通过渲染权重系数计算得到子像素灰阶值，并以子像素共用的方式构建新的包含三基色的像素，以呈现出正确的亮度和色彩，最终在Delta排列的AMOLED面板上还原图像信息。由于构建的新像素三基色包含原像素中两个子像素及相邻的一个共用子像素，因此本文称这种新像素为虚拟像素，而虚拟像素构成的图像称之为虚拟图像[23-24]。在构建虚拟图像时，由于每个颜色子像素位置呈三角形分布，因此很容易使相同一个或两个颜色聚集在一起，进而导致图像在显示时边界的颜色发生改变[25]。例如图3.7（a）所示，Delta排列的AMOLED面板在显示一条竖直白线时，由于子像素共用不规律，使得第一行的Gi绿色子像素和第二行的Ri红色子像素位置靠左。第奇数行和第偶数行同理，此时人眼观察到的白线左边界会出现彩色边缘。第二行Bi+1蓝色子像素相较于白线同样位置突出，因此在人眼观察时右边界会出现蓝色边缘。图3.7子像素彩边效应示意图。(a)彩边效应；(b)无彩边效应Fig.3.7Schematicdiagramofsub-pixelcoloredgeinfluence.(a)coloredgeinfluence;(b)withoutcoloredgeinfluence图3.7（b）是Delta排列的AMOLED面板显示竖直白线时人眼能观察到较好效果的显示方式。相对于图3.7（a），图3.7（b）中线条平滑，没有多余的子像素连续偏移并造成彩边现象。由此看来，彩边现象是指图像在面板上显示时，由于面板子像素排列方式导致的由多个相同颜色子像素聚集显示时产生的彩色边界现
【参考文献】：
期刊论文
[1]颜色通道下的无参考图像质量评价[J]. 乔子昂,刘涛. 激光与光电子学进展. 2020(12)
[2]虚拟像素显示均匀性及相关问题的分析和应对[J]. 皇甫鲁江,李真真,谭文静,黄硕,赵辉,史世明. 液晶与显示. 2019(06)
[3]高速发展的OLED面板产业对ITO靶材提出新的挑战[J]. 杨扬,谢梦. 新材料产业. 2018(12)
[4]有机电致发光材料与器件[J]. 王利祥. 科学观察. 2018(05)
[5]OLED:引领显示技术革命[J]. 马於光. 科学通报. 2017(35)
[6]基于权重因子的RGB-RGBG像素结构转换算法及其FPGA实现[J]. 黄成强,杨友昌,贺娟,李天华,罗德莲. 液晶与显示. 2017(07)
[7]提高图像亮度的子像素着色算法[J]. 冯俊,严利民,夏明治. 激光与光电子学进展. 2016(09)
[8]符合人眼视觉感知特性的改进PSNR评价方法[J]. 赵岩,孟丽茹,王世刚,陈贺新. 吉林大学学报(工学版). 2015(01)
[9]OLED产业技术现状及展望[J]. 张德强,张国辉. 新材料产业. 2012(05)
[10]OLED将走向全彩化技术[J]. 吴腾奇. 金卡工程. 2011(Z2)
博士论文
[1]面向特种LCD图像处理方法与FPGA实现研究[D]. 盛磊.合肥工业大学 2005
硕士论文
[1]基于视觉特性的全参考视频质量评价方法研究[D]. 王大闹.南京邮电大学 2019
[2]AMOLED驱动芯片中源极驱动电路的研究与设计[D]. 孟宇.合肥工业大学 2019
[3]AMOLED驱动芯片中电荷泵电路的研究与设计[D]. 聂家谊.合肥工业大学 2019
[4]应用于物联网安全存储的QSPI-Flash控制器设计与实现[D]. 彭业强.华中科技大学 2019
[5]AMOLED数字驱动电路的研究[D]. 武力.西安理工大学 2018
[6]AMOLED像素架构研究及其应用[D]. 刘敏.苏州大学 2018
[7]影响OLED寿命因素的研究[D]. 李亭亭.陕西科技大学 2018
[8]USB3.0数字模块后端研究实现[D]. 刘博文.中国科学院大学(中国科学院工程管理与信息技术学院) 2017
[9]地铁爆破振动在线监测系统的设计与实现[D]. 王辅宋.南昌大学 2017
[10]TFT-LCD驱动芯片数字逻辑设计与研究[D]. 张斌.西安电子科技大学 2017
本文编号：3269203
【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
三基色
合肥工业大学专业硕士研究生学位论文17上位置。（2）像素尺寸变校随着制造工艺的提高，像素颗粒被制作的更小，这样可以减少像素显示时产生的彩边效应和锯齿感。（3）像素间距变大。由于显示基板不变，像素尺寸减小，那么子像素之间的间距随之变大。相比较于Pentile结构AMOLED，Diamond排列结构AMOLED在继承了前者使用寿命的同时，显示效果更好。图3.5RGB-Delta排列面板Fig3.5RGB-Deltapanel图3.5所示为RGB-Delta排列方式的显示面板像素示意图。其三基色子像素采用三角形排列方式，且单基色子像素数量比条纹式RGB排列各减少了1/3。面板上每个像素单元仅由两个子像素构成且奇偶行排列顺序不同，这种均匀分布的排列方式既保证了视觉上分辨率的不下降，同时能够减少显示面板驱动线的数量。子像素的可允许尺寸更大，从而减少了制造工艺的难度，能够有效提高面板生产良率。本文设计的子像素渲染算法所适配的AMOLED就是这种像素排列方式。图3.6渲染单元（a）奇数行（b）偶数行Fig3.6renderingunit(a)oddlines(b)evenlines图3.6是RGB-Delta排列3×3像素两行子像素排列图，规定其子像素下标为i-1、i、i+1，其中i=2、5、8、···、N-4、N-1，N为图像中一行像素个数。图中可见Delta结构AMOLED中像素重复的最小单元为3个像素，因此定义三个像素为一渲染单元。图3.6（a）为奇数行渲染单元示意图。第一像素为RB、第二像素为GR、第三像素为BG。图3.6（b）为偶数行渲染单元示意图，其第一像素为GB、
能显示部分色彩，所以子像素渲染的算法的本质是通过渲染权重系数计算得到子像素灰阶值，并以子像素共用的方式构建新的包含三基色的像素，以呈现出正确的亮度和色彩，最终在Delta排列的AMOLED面板上还原图像信息。由于构建的新像素三基色包含原像素中两个子像素及相邻的一个共用子像素，因此本文称这种新像素为虚拟像素，而虚拟像素构成的图像称之为虚拟图像[23-24]。在构建虚拟图像时，由于每个颜色子像素位置呈三角形分布，因此很容易使相同一个或两个颜色聚集在一起，进而导致图像在显示时边界的颜色发生改变[25]。例如图3.7（a）所示，Delta排列的AMOLED面板在显示一条竖直白线时，由于子像素共用不规律，使得第一行的Gi绿色子像素和第二行的Ri红色子像素位置靠左。第奇数行和第偶数行同理，此时人眼观察到的白线左边界会出现彩色边缘。第二行Bi+1蓝色子像素相较于白线同样位置突出，因此在人眼观察时右边界会出现蓝色边缘。图3.7子像素彩边效应示意图。(a)彩边效应；(b)无彩边效应Fig.3.7Schematicdiagramofsub-pixelcoloredgeinfluence.(a)coloredgeinfluence;(b)withoutcoloredgeinfluence图3.7（b）是Delta排列的AMOLED面板显示竖直白线时人眼能观察到较好效果的显示方式。相对于图3.7（a），图3.7（b）中线条平滑，没有多余的子像素连续偏移并造成彩边现象。由此看来，彩边现象是指图像在面板上显示时，由于面板子像素排列方式导致的由多个相同颜色子像素聚集显示时产生的彩色边界现
【参考文献】：
期刊论文
[1]颜色通道下的无参考图像质量评价[J]. 乔子昂,刘涛. 激光与光电子学进展. 2020(12)
[2]虚拟像素显示均匀性及相关问题的分析和应对[J]. 皇甫鲁江,李真真,谭文静,黄硕,赵辉,史世明. 液晶与显示. 2019(06)
[3]高速发展的OLED面板产业对ITO靶材提出新的挑战[J]. 杨扬,谢梦. 新材料产业. 2018(12)
[4]有机电致发光材料与器件[J]. 王利祥. 科学观察. 2018(05)
[5]OLED:引领显示技术革命[J]. 马於光. 科学通报. 2017(35)
[6]基于权重因子的RGB-RGBG像素结构转换算法及其FPGA实现[J]. 黄成强,杨友昌,贺娟,李天华,罗德莲. 液晶与显示. 2017(07)
[7]提高图像亮度的子像素着色算法[J]. 冯俊,严利民,夏明治. 激光与光电子学进展. 2016(09)
[8]符合人眼视觉感知特性的改进PSNR评价方法[J]. 赵岩,孟丽茹,王世刚,陈贺新. 吉林大学学报(工学版). 2015(01)
[9]OLED产业技术现状及展望[J]. 张德强,张国辉. 新材料产业. 2012(05)
[10]OLED将走向全彩化技术[J]. 吴腾奇. 金卡工程. 2011(Z2)
博士论文
[1]面向特种LCD图像处理方法与FPGA实现研究[D]. 盛磊.合肥工业大学 2005
硕士论文
[1]基于视觉特性的全参考视频质量评价方法研究[D]. 王大闹.南京邮电大学 2019
[2]AMOLED驱动芯片中源极驱动电路的研究与设计[D]. 孟宇.合肥工业大学 2019
[3]AMOLED驱动芯片中电荷泵电路的研究与设计[D]. 聂家谊.合肥工业大学 2019
[4]应用于物联网安全存储的QSPI-Flash控制器设计与实现[D]. 彭业强.华中科技大学 2019
[5]AMOLED数字驱动电路的研究[D]. 武力.西安理工大学 2018
[6]AMOLED像素架构研究及其应用[D]. 刘敏.苏州大学 2018
[7]影响OLED寿命因素的研究[D]. 李亭亭.陕西科技大学 2018
[8]USB3.0数字模块后端研究实现[D]. 刘博文.中国科学院大学(中国科学院工程管理与信息技术学院) 2017
[9]地铁爆破振动在线监测系统的设计与实现[D]. 王辅宋.南昌大学 2017
[10]TFT-LCD驱动芯片数字逻辑设计与研究[D]. 张斌.西安电子科技大学 2017
本文编号：3269203
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