CN101030345A - 自发光显示设备、功耗检测设备、以及程序 - Google Patents

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Abstract

这里公开了一种自发光显示设备，其包括：缓冲存储器，用来延迟向自发光面板提供像素数据；查询表，用来彼此关联地存储与该像素数据变化范围对应的所有灰度值以及在这些灰度值上分别为光发射所要消耗的电量值；和功耗计算器，用来将通过参照所述查询表来确定的一个帧的所有像素各自的功耗值加在一起以计算该帧的功耗值。

Description

自发光显示设备、功耗检测设备、以及程序
相关申请的交叉引用
本发明包括与2005年12月5日提交到日本专利局的日本专利申请JP2005-350116有关的主题内容，在此将上述申请的全部内容引入作为参考。
技术领域
本发明涉及检测自发光面板消耗的电量的技术，尤其涉及自发光显示设备、功耗检测设备、以及程序。
背景技术
平板显示器已经被广泛用于计算机显示单元、蜂窝电话装置、电视接收机和其他电子设备中。目前，液晶显示面板主要用作平板显示器。然而，液晶显示面板一直而且仍在经受视角小和响应速度低的困扰。
期望出现那种没有液晶显示面板的缺点的平板显示面板。
那些平板显示面板中最有希望的一种是包含有机EL元件矩阵的有机EL显示面板。有机EL显示面板不仅具有良好的视角和响应性，而且还提供了不需要背光、高亮度和高对比度等其它出色的特性。
对有机EL显示面板来说，具有比以前更低的功耗要求也是重要的。减少功耗以及抑制突然的负载变化的负面影响是要在所有的自发光设备之间实现的共同任务。为了减小所有设备组件的功耗以及减小用于显示面板的电源系统的规模，这个任务被看作是绝对必要的。
下面将说明一些用于检测有机EL显示面板所消耗的电量的已有技术。
日本专利公开No.2003-329714公开了一种用于减小由用来检测消耗电流的电阻所引起的功率损耗以由此增加功耗检测准确度的电路。
日本专利公开No.2000-187466公开了一种用于根据所检测到的实际的功耗和从图像数据计算出的图像显示比率来检测异常功耗的电路。
日本专利公开No.2002-041188披露了一种利用测得的电流值来计算功耗并且通过反馈环路将所计算的功耗数据提供给电源电路以消除电源波动的电源系统。
发明内容
这些已有布置都是根据对电源提供的电流的实际检测而进行对功耗的检测。该检测过程对功耗来说是合适的。
然而，如果检测到的功耗被用于一些处理过程或者控制，如日本专利公开No.2002-041188，那么会出现从功耗的检测到处理或控制过程的执行响应慢的问题。
即使增加响应增益也不能解决响应慢的问题，因为增加的响应增益不能改变根据对功耗的实际检测启动处理过程或者控制过程的基本思想。
如日本专利公开No.2003-329714所公开的，功耗的检测不可避免地会产生功率损失。当检测小级别的电量时，有必要考虑可能产生的检测误差。
希望提供一种根据全数字过程检测自发光设备所消耗的电量的设备。
根据本发明的一个实施例，提供一种自发光显示设备，它包括：缓冲存储器，用于延迟向自发光面板提供像素数据；查询表，用于彼此关联地存储与该像素数据的变化范围对应的所有灰度值以及在这些灰度值上分别为光发射所消耗的电量值；和功耗计算器，用于将通过参照所述查询表确定的一帧的所有像素各自的功耗值加在一起以计算该帧的功耗值。
根据本发明的一个实施例，还提供了一种自发光显示设备，其包括：查询表，用于彼此关联地存储与像素数据变化范围对应的所有灰度值以及在这些灰度值上分别为光发射所消耗的电量值；和功耗计算器，用于将每个预设块中通过参照查找表确定的一帧的所有像素各自的功耗值加在一起以计算这些块各自的功耗值。
采用上述布置，自发光设备的功耗被直接从像素数据检测到。因此可以根据像素数据在图像被显示前检测功耗。可以使用功耗检测和图像显示之间的时差解决响应问题，并且对功耗进行二次利用。
附图说明
图1是一个结构图，示出了根据本发明一个实施例的功耗检测设备的基本布置；
图2示出了灰度/功率换算表的一个示例；
图3是示出了像素电路的一个示例的电路图；
图4是示出了Vgs-Id特性曲线的曲线图；
图5是示出了计算与灰度值对应的功耗值的原理的图表；
图6是示出了一个应用系统的框图；
图7是示出了其发射时间比率能够被可变控制的像素电路的一个示例的电路图；
图8A和8B是示出了发射时间比率控制信号的一个示例的视图；
图9是示出了另一个应用系统的框图；
图10是示出了又一个应用系统的框图；
图11是示出了再一个应用系统的框图；
图12是示出了根据本发明一个实施例的另一功耗检测设备的另一基本布置的框图；
图13是示出块布局的一个示例的视图。
具体实施方式
下面将说明具有根据本发明实施例的功耗检测功能的自发光显示设备。
应该理解，属于本发明的实施例并且在本发明实施例中既未示出也没有说明的部件和细节是本领域已知的。
下面将通过示例展示下面将说明的本发明的实施例，本发明不应受限于所示实施例。
(A)基本布置1
图1用框图的形式示出了根据全数字过程检测功耗的功耗检测设备的基本布置。
如图1所示，显示设备1包括功耗检测设备3和自发光面板5。自发光面板5包括有机EL显示面板模块。
功耗检测设备3包括帧存储器31、像素功耗计算器33、灰度/功率换算表35、单帧功耗计算器37和功耗转换(power consumption transition)识别器(recognizer)39。
帧存储器31包括一个缓冲存储器以延迟向自发光面板5提供输入显示数据信号(灰度值)。帧存储器31可以将输入显示数据信号的提供延迟任意想要的时间。如果自发光面板5的光发射被根据功耗检测设备3检测到的功耗所控制，那么帧存储器31应该将输入显示数据信号的提供延迟一段足以将光发射控制和显示设备1所显示的图像同步的时间。
像素功耗计算器33是一个根据输入显示数据信号(灰度值)计算各个像素的功耗的处理设备。灰度值被灰度/功耗换算表35换算成功耗值。图2示出了灰度/功率换算表35的一个示例。在图2中，灰度/功耗换算表35具有范围从0到255的八位灰度值，一共256个值。
图3示出了在有机EL显示面板模块中用作自发光面板5的普通像素电路7。像素电路7包括有机EL元件71和激励晶体管73。像素电路7对应于构成自发光面板5的各个像素。如图3所示，与灰度值对应的激励电流Id由激励晶体管73确定。具体地说，激励电流Id是根据激励晶体管73的门-源电压Vgs确定的。
图4示出了激励晶体管73的Vgs-Id特性曲线。Vgs-Id特性曲线可以根据设计值逻辑计算或者根据自发光面板5实际测量。
在图4中，恒定电源电压Vcc被施加到激励晶体管73。与各个灰度值对应的功耗值P0到P255由与各个灰度值对应的激励电流Id和电源电压Vcc的乘积给出。图5示出了灰度值和功耗值之间的关系。
由上述计算公式计算出的值代表各个像素的功耗值。灰度/功耗换算表35存储了由上述与各个灰度值相关联的计算公式计算出的功耗值P。
单帧功耗计算器37是一个处理设备，用于将对一个帧的各个像素计算出的功耗值P加在一起并由此计算整个屏幕(也即整帧)的功耗值。
单帧功耗计算器37对帧计算出的功耗值被作为数字数据从功耗检测设备3输出，还被输出到功耗转换识别器39。
功耗转换识别器39是一个处理设备，用于产生代表显示设备1的系统所需要的功耗转换的信息。代表功耗转换的信息包括，例如，功耗值本身，功耗值与过去计算的功耗值相比的变化比率，平均功耗值(单位时间的功耗值)、和总功耗值(累加的功耗值)。
功耗转换识别器39所实施的处理序列根据每帧功耗值被如何使用而不同。
后面将说明该处理序列的详细情况。图1中所示功耗检测设备3允许只根据数字信号处理序列来检测自发光面板5的功耗。因此，不需要所检测的实际电流的反馈环路。检测功耗的准确度高，是因为功耗检测设备3不会受到因检测模拟电流导致的噪音和误差。
图1中所示功耗检测设备3能够在图像被实际显示在自发光面板5上之前检测在自发光面板5上显示该图像要消耗的电量。例如，功耗检测设备3能够预测下一帧内将出现什么功耗波动。因此，功耗检测设备3能够针对该功耗波动实施多种信号处理序列中的任何一种。
由于能够提前检测功耗，因此显示设备1的系统能够具有额外的处理时间周期，这个时间可能是两帧或者更多。利用这个额外的处理时间周期，就可以提前若干帧优化包括功耗波动的多种信号处理序列中的任何一种。
例如，根据一个具体的例子，功耗预测能力有效地抑制了自发光面板从暗屏切换到亮屏时的瞬时电流。如果提前若干帧就知道了功耗变化，就能优化亮度的变化比率以及电源电路的性能。
(A-1)应用系统
下面将说明使用代表功耗转换的信息的代表性例子。
(1)例1
下面将参照图6说明通过使用在显示图像前计算出的整帧功耗值来控制自发光面板5的发射时间比率(占空率)从而控制屏幕的峰值亮度的过程。
图6示出了根据计算出的与一帧对应的功耗值控制该帧的峰值亮度的显示设备1。在图6中，功耗转换识别器39充当峰值亮度控制器。具体地说，功耗转换识别器39根据功耗的转换确定所显示的图像中的变化，并且根据确定出的变化为发射时间比率控制器91提供峰值亮度控制信号。
例如，如果功耗持续恒定而不管其量级，那么功耗转换识别器39判断一个静止图像正在被输入(显示)，并且给发射时间比率控制器91一个控制信号，用于逐步减小整个屏幕的峰值亮度，也即逐步减小功耗。这是因为即使在静止图像的峰值亮度被减小时，观众也不会觉察到图像质量的下降。
发射时间比率控制器91根据来自功耗转换识别器39的控制信号产生发射时间比率控制信号，并且将该发射时间比率控制信号提供给自发光面板5。
图7示出了其发射时间比率能够被可变控制的像素电路的一个示例。图7中所示像素电路的那些与图3所示相同的部件被用相同的附图标记表示。图7中所示像素电路还具有与激励晶体管73串联的发射时间控制晶体管75。来自发射时间比率控制器91的发射时间比率控制信号被施加到发射时间控制晶体管75。当发射时间控制晶体管75接通时，依赖于灰度值的激励电流Id流过有机EL元件71。
当发射时间控制晶体管75关闭时，停止提供激励电流Id到有机EL元件71。
图8B通过例子示出了一个发射时间比率控制信号。图8A示出了一个帧的周期。如图8B所示，可以通过改变接通状态和关闭状态的比率而改变一帧中最大的发光周期。
(2)例2
下面将参照图9说明通过使用在显示图像前计算出的整帧功耗值来控制输入显示数据信号的灰度等级从而控制屏幕的峰值亮度的过程。图9还示出了用于根据计算出的与一帧对应的功耗值控制该帧的峰值亮度的显示设备1。
在图9中，功耗转换识别器39充当数据值控制器。具体地说，功耗转换识别器39根据功耗转换确定所显示的图像中的变化，并且根据确定出的变化为数据值可变处理器93提供整体亮度控制信号。
例如，如果功耗持续恒定而不管其量级，那么功耗转换识别器39判断一个静止图像正在被输入(显示)，并且给数据值可变处理器93一个控制信号，用于逐步减小整个屏幕的峰值亮度，也即用于逐步减小功耗。
数据值可变处理器93根据来自功耗转换识别器39的控制信号均匀地增加或者减小输入显示数据信号(灰度值)，并且向自发光面板5提供代表增加或者减小的输入显示数据信号的显示数据信号。例如，输入显示数据信号的每个灰度值被均匀地增加或者减小相同的值。或者，输入显示数据信号的每个灰度值被以一致的比率增加或者减小。
(3)例3
下面将参照图10说明使用在显示图像前计算出的整帧功耗值来控制电源电流从而抑制负载中的突然变化的过程。
在图10中，功耗转换识别器39充当驱动电源控制器。具体地说，功耗转换识别器39根据功耗转换检测所显示的图像中的突然变化，并且根据检测出的变化为电源电流限制控制器95提供一个用于限制激励电流中的突然变化的控制信号。
例如，根据所提供的控制信号，电源电流限制控制器95减小在电源电路的电流源中通过的电流的量，以减小有机EL元件71的驱动电压，由此减小功耗。
(4)例4
下面将参照图11说明使用在显示图像之前计算出的整帧功耗值识别电池剩余电量的过程。
在图11中，功耗转换识别器39充当总功耗识别器。具体地说，功耗转换识别器39将为各帧所计算的功耗值累加在一起以计算过去所消耗的电量之和，并且将计算出的功耗总量提供给电池剩余电量识别器97。
由于能够基于一个全数字过程计算功耗总量，因此检测功耗总量所需的功耗被降至最低，并且增加了预测电池剩余电量的准确度。
(B)基本布置2：
图12以框图的形式示出了根据全数字过程检测功耗的功耗检测设备的另一基本布置。
如图12所示，显示设备101包括功耗检测设备103和自发光面板5。
功耗检测设备103包括帧存储器31、像素功耗计算器33、灰度/功率换算表35、块(block)功耗计算器1031、和块-专有功耗转换识别器1033。图12中所示功耗检测设备103的那些与图1所示相同的部件被用相同的附图标记表示。根据图12中所示基本布置2的功耗检测设备103与根据图1中所示基本布置1的功耗检测设备3的不同之处在于块功耗计算器1031、和块-专有功耗转换识别器1033。
块功耗计算器1031是一个处理设备，用于将为每个块中所有像素计算的功耗值P加在一起以计算各块所消耗的电量值。
图13示出了块布局的一个例子。在图13中，一个帧的屏幕被分成三排×四列的12个块。
块功耗计算器1031计算12块各自的功耗值。
由块功耗计算器1031计算的功耗值从功耗检测设备103中直接输出，还输出到块-专有功耗转换识别器1033。
块-专有功耗转换识别器1033是一个处理设备，用于产生代表显示设备101的系统所需要的、块专有的功耗值转换的信息。
代表功耗值转换的信息包括功耗值的块分布、功耗值相对于过去计算出的功耗值的变化比率、每块的平均功耗值(每块每单位时间的功耗值)、每块的总功耗值(每块的累加功耗值)、每块的温度分布、和从温度分布得到的估计灰度。
块-专有功耗转换识别器1033所实施的处理序列根据每块的功耗值被如何使用而不同。
根据代表功耗值转换的信息，块-专有功耗转换识别器1033充当用于识别功耗值的块分布的识别器、用于识别每块的功耗值的变化比率的识别器、用于识别每块的平均功耗值的识别器、用于识别每块的总功耗值的识别器、用于识别每块的温度分布的识别器、用于从温度分布估计灰度的估计器。
图12中所示功耗检测设备103允许根据一个全数字信号处理序列检测输入图像数据信号被显示时所消耗的电量。因此，不需要用于要检测的实际电流的反馈环路。检测功耗的准确度高，是因为功耗检测设备103不会遇到因检测模拟电流所导致的噪音和误差。
图12中所示功耗检测设备103能够在图像在自发光面板5上实际显示之前检测在自发光面板5上显示该图像要消耗的电量。例如，功耗检测设备103能够关于每个块预测下一帧中将出现什么功耗波动。因此，功耗检测设备103能够针对该功耗波动实施多种信号处理序列中的任何一种。
由于能够提前检测功耗，因此显示设备101的系统能够有额外的处理时间周期，这个时间周期可能是两帧或者更多。利用这个额外的处理时间周期，就可以在若干帧之前优化包括功耗波动的多种信号处理序列中的任何一种。
(C)其它布置：
(a)在上面的布置中，将有机EL显示面板示为自发光显示设备。然而，本发明还可应用到其它自发光显示设备，例如场致发光显示器(FED，FieldEmission Display)、无机EL显示面板、LED面板、等离子体显示面板(PDP，Plasma Display Panel)。
(b)在上面的布置中已经示出了结合到显示设备1、101中的功耗检测设备3、103。
然而，可以将功耗检测设备3、103结合作为包括显示设备在内的图像处理装置的一部分。例如，可以将功耗检测设备3、103结合到图像捕获设备中，例如摄影机、数码相机、结合有记录器的摄影机或者数码相机，以及信息处理终端，例如便携式计算机、蜂窝电话单元、便携式游戏操纵台、个人数字助理、和游戏机中。
(c)在上面的布置中已经举例说明了将功耗检测设备3、103结合到显示设备1、101中。
然而，还可以将功耗检测设备3、103引入结合到向显示设备或者图像处理装置提供输入显示数据信号的图像处理装置中。
(d)在上面的布置中已经说明了功耗检测设备3、103的功能。功耗检测设备3、103的这些功能可以通过硬件实现或者软件实现。
尽管功耗检测设备3、103的功能可以全硬件实现或者全软件实现，但是它们也可以部分硬件实现或者部分软件实现，也即，它们可以是硬件实现功能和软件实现功能的组合。
(e)在不脱离本发明的范围的前提下可以改变上述布置。根据上述说明所创建或者组合的各种修改和应用都在本发明的范围内。
尽管已经详细地示出并描述了本发明的一些优选实施例，但是应该理解，在不脱离所附权利要求的范围的前提下，可以对其进行各种变化和修改。

Claims (14)

1、一种自发光显示设备，包括：
缓冲存储器，用来延迟向自发光面板提供像素数据；
查询表，用来彼此关联地存储与该像素数据的变化范围对应的所有灰度值和在这些灰度值上分别为光发射要消耗的电量值；和
功耗计算器，用来将通过参照所述查询表确定的一个帧的所有像素的各自功耗值加在一起以计算该帧的功耗值。
2、如权利要求1所述的自发光显示设备，还包括：
功耗转换识别器，用来产生代表计算出的该帧的功耗值的转换的信息。
3、如权利要求1所述的自发光显示设备，其中代表计算出的功耗值的转换的所述信息包括代表该帧的总功耗值的信息。
4、如权利要求1所述的自发光显示设备，其中代表计算出的功耗值的转换的所述信息包括代表所述自发光面板的总功耗值的信息。
5、如权利要求1所述的自发光显示设备，还包括：
峰值亮度控制器，用来根据计算出的功耗值改变该帧的峰值亮度。
6、如权利要求1所述的自发光显示设备，还包括：
数据值可变控制器，用来根据计算出的功耗值控制像素数据值，以改变该帧的亮度峰值。
7、如权利要求1所述的自发光显示设备，还包括：
驱动电源控制器，用来根据计算出的功耗值控制驱动电源，以预测电源负载中的突然变化，并抑制突然的负载波动。
8、如权利要求1所述的自发光显示设备，还包括：
电池剩余电量识别器，用来根据计算出的功耗值计算电池的剩余电量。
9、一种自发光显示设备，包括：
缓冲存储器，用来延迟向自发光面板提供像素数据；
查询表，用来彼此关联地存储与该像素数据变化范围对应的所有灰度值以及在这些灰度值上分别为光发射要消耗的电量值；和
功耗计算器，用来将预设块的每个块中通过参照所述查询表确定的一个帧的所有像素各自的功耗值加在一起以计算这些块各自的功耗值。
10、如权利要求9所述的自发光显示设备，还包括：
温度分布识别器，用来根据计算出的这些块的功耗值识别在该自发光面板的显示表面中的温度分布。
11、一种功耗检测设备，包括：
查询表，用来彼此关联地存储与像素数据变化范围对应的所有灰度值以及自发光设备在这些灰度值上分别为光发射消耗的电量值；和
功耗计算器，用来将通过参照所述查询表确定的与一个帧的像素数据对应的各个功耗值加在一起以计算该帧的功耗值。
12、一种功耗检测设备，包括：
查询表，用来彼此关联地存储与该像素数据变化范围对应的所有灰度值以及自发光设备在这些灰度值上分别为光发射所消耗的电量值；和
功耗计算器，用来将预设块的每个块中通过参照所述查询表确定的一个帧的像素数据对应的各个功耗值加在一起以计算这些块各自的功耗值。
13、一种使计算机能够执行包括以下步骤的过程的计算机程序：
参照用于彼此关联地存储与像素数据变化范围对应的所有灰度值以及由自发光设备在这些灰度值上分别为光发射所消耗的电量值的查询表，来确定与该像素数据对应的、由所述自发光设备消耗的各个电量值；和
将每帧内的该电量值加在一起以计算该帧的功耗值。
14、一种使计算机能够执行包括以下步骤的过程的计算机程序：
参照用于彼此关联地存储与像素数据变化范围对应的所有灰度值和由自发光设备在这些灰度值上分别为光发射消耗的电量值的查询表，来确定与该像素数据对应的、由所述自发光设备消耗的各个电量值；和
将每块内的该电量值加在一起以计算该块的功耗值。
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