Mini/Micro LED车载显示器的显示方法

技术领域

本发明实施例涉及车载显示领域，尤其涉及一种Mini/Micro LED车载显示器的显示方法。

背景技术

车载显示在现代车辆以及智能出行中扮演着重要的角色，其被认为是驾驶员与车辆进行信息交互和信息传递的主要媒介。

当前车载显示屏在某些特定场景的应用上仍存在着一些局限性。比如：当车载显示屏受到强光直射时，可能会造成一定的反射和折射现象，影响驾驶员对屏幕上信息的获取。尤其针对车速、导航信息、行车状态、油耗等关键信息，上述现象极大程度地影响了驾驶员对车辆当前情况的判断以及在车辆行驶过程中的安全性。

发明内容

本发明实施例提供一种Mini/Micro LED车载显示器的显示方法，降低外部光线反射和折射带来的不良影响 ，提升屏幕上信息的清晰度和可读性。

第一方面，本发明实施例提供了一种Mini/Micro LED车载显示器的显示方法，所述Mini/Micro LED车载显示器为LED直显显示器，显示器面板上邦定有传感器阵列；

所述方法包括：

通过所述传感器阵列，获取面板部分位置受到的外部光照强度；

对所述部分位置受到的外部光照强度进行插值，生成由面板内各像素单元处的外部光照强度构成的光强矩阵；

将所述光强矩阵与待显示信号进行加权，以补偿外部光照带来的显示屏亮度不足；

根据加权后的待显示信号，控制各像素单元发光显示。

第二方面，本发明实施例提供了一种Mini/Micro LED车载显示器，所述显示器为LED直显显示器，包括：

显示器面板，所述面板上安装有像素单元阵列；

邦定于所述面板的传感器阵列，用于获取外部光照强度；

视频信号接收单元，用于接收多个时钟周期的待显示信号；

数据处理模块，用于实现上述实施例提供的显示方法。

第三方面，本发明实施例还提供了一种汽车，装载有上述实施例提供的Mini/Micro LED车载显示器。

本发明实施例在车载显示上引入Mini/Micro LED直显显示屏，并给出降低外部光线反射和折射带来的不良影响 、提升屏幕上信息的清晰度和可读性的显示方法，根据屏幕上的外部光线强弱程度，对显示屏面板的不同像素单元进行独立的亮度调节，可以实现在强光照射下对局部区域进行亮度增强，提高可视性和用户体验。本方法借助于传感器阵列实时检测面板不同位置处的光照强度，特别适用于车辆行驶过程中光线照射情况会不断变化，比如阳光直射、夜间照明等。考虑到直显显示屏以像素单元为单位的独立发光的特性，本方法通过将传感器数据插值为与像素单元阵列相同大小的系数矩阵，使系数矩阵与像素单元一一对应，与直线显示屏的独立发光特性结合，实现了对像素单元的精准调光，使各位置的可视性和清晰度得到差异性精准改善，避免了过高的全局亮度造成的视觉不适，也避免了全局亮度过高而导致的能耗浪费。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种Mini/Micro LED车载显示器的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的一种传感器阵列的位置示意图；

图3是本发明实施例提供的一种Mini/Micro LED车载显示器各部分与外部光照的整体示意图；

图4是本发明实施例提供的一种Mini/Micro LED车载显示器的显示方法的流程图；

图5是本发明实施例提供的另一种传感器阵列的位置示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本发明所保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明实施例提供的一种Mini/Micro LED车载显示器的显示方法。为了说明该方法，优先介绍应用该方法的车载显示器。现有技术中的车载显示屏都是采用液晶屏，而与液晶屏相比，Mini/Micro LED具有更高的亮度、更高的对比度、更广的色域、更快的响应速度、更低的能耗、更长的寿命以及更高的稳定性。因此本发明实施例提供一种Mini/Micro LED车载显示器，所述车载显示器为LED直显显示器，包括：显示器面板，所述面板上安装有像素单元阵列；邦定于所述面板的传感器阵列，用于获取外部光照强度；视频信号接收单元，用于接收多个时钟周期的待显示信号；数据处理模块，用于根据所述传感器阵列获取的信号和待显示信号控制所述像素单元阵列发光显示。

示例性的，图1是本发明实施例提供的一种Mini/Micro LED车载显示器的结构示意图。图1中传感器获取的电信号通过模数转换为数字信号后输入所述数据处理模块，所述视频信号接收单元包括HDMI（High Definition Multimedia Interface，高清多媒体接口）解码芯片，将上位机发送的HDMI信号解码为多帧待显示的视频信号后，输入所述数据处理模块；所述数据处理模块对传感器的数字信号和所述待显示信号进行处理后，通过驱动IC控制Mini/Micro LED的像素单元阵列发光显示。

进一步的，所述传感器阵列中的各传感器可以为MEMS（Microelectro MechanicalSystem，微机电系统）传感器，图2为本发明实施例提供的一种传感器阵列的位置示意图，如图2所示，各MEMS传感器位于所述像素单元阵列的四个像素单元之间，在面板范围内均匀分布。图3是Mini/Micro LED车载显示器各部分与外部光照的整体示意图，结合图2和图3，传感器阵列可以采用以下任意一种可选邦定方式：

第一种可选邦定方式，各传感器邦定于所述面板正面像素单元之间的空隙，通过曝光、刻蚀等微纳加工方式布线与FPGA控板连接。该方式充分利用传感器与面板本身的厚度，不会额外增加厚度，且布线直接，无需对玻璃基打孔。

第二种可选邦定方式，各传感器邦定于所述面板背面，采用COG工艺布线通过曝光、刻蚀等微纳加工方式与FPGA（Field Programmable Gate Array，现场可编程门阵列）控板连接。由于面板采用玻璃基，为透明材料，光线可照射到面板背面。该方式同样不会增加厚度，且传感器大小、位置相对自由，但需要通过打孔或边缘走线方式进行布线。

第三种可选邦定方式，各传感器透明且邦定于所述面板前方的透明膜上，该透明膜与面板等大且位于外部光源与面板之间。该方式由于在面板之外增加了透明膜，使整个显示器的厚度增加，但独立于面板后邦定工艺简单，容易控制。

实际应用中可以根据工艺要求和安装空间选择任意一种邦定方式，本实施例不作具体限制。

基于以上直显式Mini/Micro LED车载显示器，图4是本发明实施例提供的一种Mini/Micro LED车载显示器的显示方法的流程图。该方法适用于车载显示器受到外部强光照射的情况，可以由车载显示器中的数据处理模块执行。如图4所示，该方法具体包括：

S110、通过所述传感器阵列，获取面板部分位置受到的外部光照强度。

所述传感器可以为光传感器、温度传感器或红外传感器，只要其输出的信号能转换为外部光照强度即可。结合图1，传感器感知到对应位置有强光照射，引起对应位置的电信号发生变化。传感器输出的信号为模拟信号，为方便信号的后期处理，需要通过模数转换将模拟信号转换为FPGA能处理的数字信号。

S120、对所述部分位置受到的外部光照强度进行插值，生成由面板内各像素单元处的外部光照强度构成的光强矩阵。

各传感器的信号仅能代表传感器位置处的外部光照强度，无法准确反映整个面板的外部光照强度。本步骤将各传感器测得到外部光照强度进行插值，得到面板内各像素单元处的外部光照强度，从而构成光强矩阵。该矩阵与显示信号矩阵具有相同的尺寸，方便在后续步骤中对显示信号在强光下的亮度损失进行补偿。

在一具体实施方式中，考虑到车载环境下有限的空间和资源条件，可以采用车载DDR（动态随机存储器）来实现插值运算，如图1所示。首先，将传感器阵列获取的所述部分位置受到的外部光照强度，存储于DDR中的第一矩阵中；同时，在DDR中创建与像素单元数量一致的第二矩阵，用于存储各像素单元处的光照强度。然后，根据传感器阵列在面板中的稀疏度，选取像素单元处外部光照强度的计算模型；并根据所述计算模型确定与像素单元数量一致的FIFO（先入先出队列）周期性读使能信号，其中，读使能信号为高时，DDR的读FIFO读出一位；读使能信号为低时，读取前一时钟周期读出的数据。最后，采用所述读使能信号读取所述第一矩阵中的读FIFO，并采用所述计算模型对读取到的数据进行计算，将计算结果以相同的时钟频率写入所述第二矩阵，将最终的第二矩阵作为光强矩阵。

上述具体实施方式利用DDR快捷的读写属性，采用相同频率的FIFO使能信号对第一矩阵和第二矩阵进行读写，通过芯片集成即可完成数据处理，无需增加额外的处理设备，特别适用于车载情况下空间及资源有限的场景。可选的，假设面板上邦定有m×n个传感器以及M1×N1个像素单元（M1×N1×3个发光芯片）（M1>m，N1>n），在DDR读写过程中设计两个计数器，分别对系数矩阵的行列进行计数，每读出一个数则列计数器加1，每读出一行行计数器加1。在读取过程中通过控制DDR的读FIFO（先入先出队列）的读使能状态和简单计算实现插值（FIFO的读取规则为当读使能为高时每个时钟周期FIFO内数据移出一位，而使能位低时读出的数据一直为使能拉低前一时钟周期读出的数据），将m×n大小的矩阵插值为M1×N1大小。

进一步的，传感器阵列的稀疏度，决定了各传感器处的光照强度对各像素单元的影响大小。根据稀疏度的不同，上述读写过程包括以下两种可选实施方式：

第一种可选实施方式，如果面板每行的像素单元与传感器数量比大于或等于设定阈值，选取第一计算模型：以各传感器为中心将面板平均划分为多个区域，将各区域传感器获取的外部光照强度作为各区域所有像素单元处的外部光照强度。这时，第一矩阵的周期性读使能信号采用以下方式确定：将每行的像素单元与传感器数量比向下取整为M；针对每行像素单元，设置周期性读使能信号的首个时钟周期为高，自首个时钟周期起以高低电位比为1/(M-1)不断循环。在这一读使能信号下，各时钟周期读取到的信号就是每个像素单元处的光照强度，依次写入所述第二矩阵就得到了所述光强矩阵。

示例性的，所述设定阈值为2，且每行像素单元与传感器的数量比等于设定阈值，如图5所示。这时针对每行像素，设置读使能信号的首个时钟周期为高，读取第一个传感器的数据写入第二矩阵中第一个像素单元的位置，在之后的M-1个时钟周期内读使能信号为低，继续将第一个传感器的数据写入第二矩阵中第一个像素单元之后的M-1个像素单元的位置。在第M+1个时钟周期，读使能信号再次为高，再次以高低电位比1/(M-1)重复一次，如此循环往复，直到第二矩阵中一行像素单元的位置全部写入完毕。

第二种可选实施方式，如果面板每行的像素单元数量与传感器数量比小于设定阈值，选取第二计算模型：对同一行相邻两传感器获取的外部光照强度求平均，作为所述两传感器之间的像素单元处的外部光照强度。将每行的像素单元与传感器数量比向下取整为M；针对每行像素单元，设置周期性读使能信号的首个时钟周期为高，根据首个传感器之前的像素单元数N2，确定所述首个时钟周期后的低电位周期数N2-1；(N2-1)个低电位周期结束后开启第二次高电位周期，并自所述第二次高电位周期位置起，以高低电位比为1/(N-1)不断循环，其中，N为两个传感器之间的像素单元数；最后一个传感器数据读取完毕后，根据所述最后一个传感器之后的像素单元数N3，持续N3个低电位周期。在这一读使能信号下，自第二次高电位周期起，当读使能信号为高时，将本次和上一次读使能信号为高时读取到的数据求平均，写入所述第二矩阵；其余时钟周期将读取到的数据写入所述第二矩阵。如此依次写入第二矩阵的每个元素，最终得到光强矩阵。

示例性的，所述设定阈值为2，每行像素单元与传感器的数量比小于2，如图2所示。针对每行像素，设置读使能信号的首个时钟周期为高，读取第一个传感器的数据写入第二矩阵中第一个像素单元的位置，再根据首个传感器之前的像素单元数1，确定所述首个时钟周期后的低电位周期数为0，然后开启第二次高电位周期，并自该周期起以高低电位比1/0不断循环（即持续高电位），每次高电位读取一个新传感器的数据后，将其与上一次高电位读取的传感器数据求平均，写入对第二矩阵的对应位置（即两次高电位传感器之间的像素单元的对应位置）；直到最后一个传感器数据读取完毕后，根据该传感器之后的像素单元数1，持续1个低电位，将最后一个传感器的数据写入最后一个像素单元的位置，完成第二矩阵中一行像素单元的写入。

需要说明的是，传感器数量越多，对光强的测量和调控粒度将越细。图2对应了传感器数量最多的情况，此时将设定阈值设置为2，可以对各像素单元外部光强进行最精准的测量。MEMS传感器的小尺寸体积和工艺要求能够满足这一要求，实现对面板各区域外部光强的精准反映。

此外，当所述传感器阵列邦定于所述面板正面时，可以实现更密的传感器分布，可以设定适当的阈值，使每行的像素单元与传感器数量小于或等于所述设定阈值；当所述传感器阵列邦定于所述面板背面和前方时，受打孔、走线等工艺影响，传感器的分布相对稀疏，可以设定适当的阈值，使每行的像素单元与传感器数量比大于所述设定阈值。这样在实际应用中，就可以根据传感器的邦定方式选取合适的计算模型，本实施例不作具体限制。

S130、将所述光强矩阵与待显示信号进行加权，以补偿外部光照带来的显示屏亮度不足。

模数转换后的传感器信号并不能直接作用于显示屏，需要根据人眼的亮度感知能力将该信号转化为系数矩阵而后加权到前一时钟周期待显示信号的亮度值上。可选的，经过S120的操作后，光强矩阵与待显示信号的数据矩阵大小一致，将所述光强矩阵进行伽马展开，得到符合人眼感受规律的系数矩阵。将所述系数矩阵与前一时钟周期（为了保持时间同步）的待显示信号作哈达玛积运算，得到加权后的待显示信号。

结合图1的具体实施方式，与S110和S120同步地，上位机将待显示的视频数据以HDMI的格式输出，通过HDMI解码芯片转换为VGA视频信号，在数据同步模块中进行延时，与系数矩阵进行时序同步，弥补数据处理带来的延迟；最后通过区亮度增强计算模块将同步后的数据进行加权，以实现对强光照射场景下的显示屏局部亮度的增强。

S140、根据加权后的待显示信号，控制各像素单元发光显示。

结合图1，加权数据输入动态控制模块，动态控制模块用于配置驱动IC所需要的寄存器值，同时配合数据读写控制模块控制数据的读出和写入，以便IC能够按照预期方式正常工作。此时输出的数据信号被送入驱动IC中，由IC产生用于控制显示屏亮度的PWM（脉冲宽度调制）信号。

在另一具体实施方式中，也可以将S120、S130和S140的穿插进行，将S120中检测到的外部光照强度和S130中的待显示信号实时存储于DDR，通过DDR读FIFO的读使能信号，实时读取各传感器的外部光照强度，实时计算各像素单元处的外部光强，实时与各像素单元处的待显示数据加权，并实时根据加权后的数据控制个像素单元的实时发光。上一像素单元的实际显示可能与像素单元的差值、加权同时进行，S120、S130和S140的操作并无绝对的先后顺序。

在传统的液晶显示屏中，通常使用背光模块来提供整个屏幕的亮度，无法针对不同区域进行独立调节。这导致在强光照射下，整个屏幕的亮度都会被增加，但这会增加能耗以及视觉不适感。本实施例在车载显示上引入Mini/Micro LED直显显示屏，并给出降低外部光线反射和折射带来的不良影响、提升屏幕上信息的清晰度和可读性的显示方法，根据屏幕上的外部光线强弱程度，对显示屏面板的不同像素单元进行独立的亮度调节，可以实现在强光照射下对局部区域进行亮度增强，提高可视性和用户体验。借助于尺寸精小的MEMS传感器实现，本方法可以实时检测面板不同位置处的光照强度，特别适用于车辆行驶过程中光线照射情况会不断变化，比如阳光直射、夜间照明等。考虑到直显显示屏以像素单元为单位的独立发光，本方法通过将传感器数据插值为与像素单元阵列相同大小的系数矩阵，使系数矩阵与像素单元一一对应，结合直线显示屏的独立发光特性，实现对像素单元的精准调光，使各位置的可视性和清晰度得到差异性精准改善，避免了过高的全局亮度造成的视觉不适，也避免了全局亮度过高而导致的能耗浪费。此外，本实施例采用DDR来实现光强矩阵的插值，根据不同邦定方式下传感器阵列的稀疏程度，提出了适配的计算模型和读写使能信号，通过快捷的读写操作和计算就可以快速完成矩阵插值，特别适用于车载场景下空间和计算资源有限的情况。

本发明实施例还提供一种汽车，装载有上述任一实施例所述的Mini/Micro LED车载显示器。该显示器可以集成于车内仪表板中，在强光条件下为驾驶员提供清晰的显示效果。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案。