CN101950532B - 自发光显示设备和用于驱动自发光显示设备的方法 - Google Patents

自发光显示设备和用于驱动自发光显示设备的方法 Download PDF

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Abstract

提供一种自发光显示设备，其包括：面板驱动器，其根据必要最大亮度改变提供到自发光显示面板的最大电压；存储单元，其保持与相反伽玛特性相关的数据，所述相反伽玛特性与从所述自发光显示面板发出的光量和从所述面板驱动器提供到所述自发光显示面板的电压之间的伽玛特性相反；以及面板伽玛生成单元，其在维持与所述自发光显示面板以可显示的最大亮度发光时的灰度相同的灰度的同时，通过根据所述必要最大亮度改变所述相反伽玛特性的可应用范围，基于所述相反伽玛特性生成输出信号。所述面板驱动器基于所述输出信号驱动所述自发光显示面板。

Description

自发光显示设备和用于驱动自发光显示设备的方法
技术领域
本发明涉及自发光显示设备和用于驱动自发光显示设备的方法。
背景技术
当显示器(显示设备)用作家庭显示器时，根据家庭使用环境设置由设备显示的屏幕的亮度为高。另一方面，演播室视频监视器、主监视器、用于查看照片的照片监视器等的屏幕的亮度设为低，因为再现质量比视频图像的亮度更重要。
当试图在家庭显示器中实现在如有机EL显示器的自发光显示器中屏幕的亮度设为低的同时显示图像的方法时，设备的参考亮度设为高，并且对黑暗环境中的视频信号设置某一增益以实现该方法。例如，当亮度可以是对应于最大输入“1”的最大亮度的一半时，增益设为“0.5”。然而，在该情况下，输入信号的色彩分辨率降低为一半。
[专利文献1]日本专利申请公开No.2005-208241
[专利文献2]日本专利申请公开No.2008-151946
发明内容
在液晶显示器中，仅控制背光来控制亮度，并且增益不需要施加到输入信号。然而，在如有机EL显示器的自发光显示设备中，增益需要施加到输入信号，以便改变屏幕的亮度。结果，存在施加增益到输入信号降低视频图像的色彩分辨率的问题。
日本未审专利申请公开No.2005-208241公开了通过独立控制R、G和B可以仅控制亮度而不降低位深度。然而，在日本未审专利申请公开No.2005-208241的技术中，在具有对于显示器唯一的伽玛(gamma)的设备中的中间灰度表示能力出现问题。
鉴于前述，希望提供一种新颖的和改进的自发光显示设备和用于驱动自发光显示设备的方法，其能够控制亮度而不降低视频信号的色彩分辨率(位深度)，并且此外没有劣化色彩。
根据本发明的实施例，提供一种自发光显示设备，包括：有源矩阵驱动型自发光显示面板；必要亮度计算单元，其基于用户设置、周围环境或视频信号计算对于所述自发光显示面板的发光所必要的必要最大亮度；面板驱动器，其通过根据所述必要最大亮度改变提供到所述自发光显示面板的最大电压来驱动所述自发光显示面板；存储单元，其保持与相反伽玛特性相关的数据，所述相反伽玛特性与从所述自发光显示面板发出的光量和从所述面板驱动器提供到所述自发光显示面板的电压之间的伽玛特性相反；以及面板伽玛生成单元，其在维持与所述自发光显示面板以可显示的最大亮度发光时的灰度相同的灰度的同时，通过根据所述必要最大亮度改变所述相反伽玛特性的可应用范围，基于所述相反伽玛特性生成到所述面板驱动器的输出信号。所述面板驱动器基于所述输出信号驱动所述自发光显示面板。
在所述面板伽玛生成单元中，所述相反伽玛特性的可应用范围中的输入的信号的灰度数可以与当所述自发光显示面板以可显示的最大亮度发光而不管所述必要最大亮度的值时的信号的灰度数相同。
根据所述必要最大亮度改变的所述相反伽玛特性的可应用范围可以基于所述最大电压来确定。
根据本发明的实施例，提供一种用于驱动自发光显示设备的方法，所述方法包括以下步骤：通过必要亮度计算单元，基于用户设置、周围环境或视频信号计算对于有源矩阵驱动型自发光显示面板的发光所必要的必要最大亮度；通过面板驱动器，通过根据所述必要最大亮度改变提供到所述自发光显示面板的最大电压来驱动所述自发光显示面板；通过存储单元，保持与相反伽玛特性相关的数据，所述相反伽玛特性与从所述自发光显示面板发出的光量和从所述面板驱动器提供到所述自发光显示面板的电压之间的伽玛特性相反；通过面板伽玛生成单元，在维持与所述自发光显示面板以可显示的最大亮度发光时的灰度相同的灰度的同时，通过根据所述必要最大亮度改变所述相反伽玛特性的可应用范围，基于所述相反伽玛特性生成到所述面板驱动器的输出信号；以及通过所述面板驱动器基于所述输出信号驱动所述自发光显示面板。
根据本发明的实施例，可能控制亮度而不降低视频信号的色彩分辨率(位深度)，并且此外没有劣化色彩。
附图说明
图1是示出根据本发明的第一实施例的有机EL显示设备100的框图；
图2是示出光强度和输入有机EL显示设备100中的视频输入信号之间的关系的曲线图；
图3是示出视频输入信号和信号A之间的关系的曲线图；
图4是示出光强度和输入面板伽玛生成单元106的信号A之间的关系的曲线图；
图5是示出从OLED面板120发射的光量和输入电压之间的关系的曲线图；
图6示出来自面板伽玛生成单元106的输出信号(信号B)和到面板伽玛生成单元106的输入信号(信号A)之间的关系的曲线图；
图7是图示具有与OLED面板120的伽玛特性相反特性的数据的查询表(LUT)的说明图；
图8是示出从OLED面板120发射的光量和信号A之间关系的曲线图；
图9A到9C是图示具有与OLED面板120的伽玛特性相反特性的数据的查询表(LUT)的说明图；
图10是示出来自面板伽玛生成单元106的输出信号(信号B)和到面板伽玛生成单元106的输入信号(信号A)之间的关系的曲线图；
图11是示出来自面板伽玛生成单元106的输出信号(信号B)和到面板伽玛生成单元106的输入信号(信号A)之间的关系的曲线图；
图12是示出来自面板伽玛生成单元106的输出信号(信号B)和到面板伽玛生成单元106的输入信号(信号A)之间的关系的曲线图；以及
图13是图示现有技术中的有机EL显示设备10的配置和操作的说明图。
具体实施方式
下文中，将参照附图详细描述本发明的优选实施例。注意到，在该说明书和附图中，具有基本相同功能和结构的结构元件用相同的参考标号表示，并且省略这些结构元件的重复说明。
将以以下顺序进行描述。
1.第一实施例的配置
2.第一实施例的操作
<1.第一实施例的配置>
首先，将参照图1描述根据本发明的第一实施例的有机EL显示设备100的配置。图1是示出根据该实施例的有机EL显示设备100的框图。
如图1所示，有机EL显示设备100包括CPU 102、存储器104、线性伽玛生成单元105、面板伽玛生成单元106、必要亮度计算单元108、面板驱动器110和OLED面板120。视频输入信号输入到有机EL显示设备100，并且有机EL显示设备100基于视频输入信号在OLED面板120上显示视频图像。
CPU 102控制包括在有机EL显示设备100中的每个功能块。存储器104例如保持与可以由有机EL显示设备100表现的可显示的最大亮度相关的亮度信息。
视频输入信号输入线性伽玛生成单元105，并且线性伽玛生成单元105转换视频输入信号，并且输出信号A。
如图2所示，光强度和输入有机EL显示设备100的视频输入信号具有伽玛特性关系。图2是示出光强度和输入有机EL显示设备100的视频输入信号之间的关系的曲线图。
存储器104保持具有与输入有机EL显示设备100的视频输入信号和光强度之间关系的伽玛特性相反特性的数据，例如作为查询表(LUT)。由存储器104保持的查询表中的数据量可以根据曲线特性等任意确定。
线性伽玛生成单元105读取LUT，并且执行插值处理以生成如图3所示的曲线数据，其具有与输入有机EL显示设备100的视频输入信号和光强度之间关系的伽玛特性相反特性。图3是示出视频输入信号和信号A之间关系的曲线图。
线性伽玛生成单元105通过使用图3所示的曲线数据转换视频输入信号，并且输出信号A。基于此，光强度和信号A具有如图4所示的线性关系。图4是示出光强度和输入面板伽玛生成单元106的信号A之间关系的曲线图。从线性伽玛生成单元105输出的信号A输入面板伽玛生成单元106。
面板伽玛生成单元106转换信号A，并且输出与面板驱动电压值相关的信号B。
存储器104是存储单元的示例，并且保持具有与OLED面板120的伽玛特性相反的特性(相反伽玛特性)的数据作为查询表(LUT)。
OLED(有机发光二极管)面板120是有源矩阵驱动型自发光显示面板的示例。例如，OLED面板120具有如图5所示的伽玛特性。图5是示出从OLED面板120发射的光量和输入电压之间关系的曲线图。OLED面板120的伽玛特性由从OLED面板120发射的光的亮度(发光量)和从面板驱动器110输入OLED面板120的面板驱动电压表示。
具有与OLED面板120的伽玛特性相反特性的数据由如图6所示的曲线表示。面板伽玛生成单元106读取LUT，并且执行插值处理以生成具有与OLED面板120的伽玛特性相反特性的数据，如图6所示。图6是示出来自面板伽玛生成单元106的输出信号(信号B)和到面板伽玛生成单元106的输入信号(信号A)之间关系的曲线图。
面板伽玛生成单元106通过使用图6所示的曲线数据转换输入信号A，并且输出与电压值相关的信号B。在该实施例中，当改变从OLED面板120发射的光的必要最大亮度时，根据该必要最大亮度改变当面板伽玛生成单元106转换信号时使用的曲线数据。下面将描述如何改变曲线数据。
由存储器104保持的查询表中的数据量可以根据曲线特性等任意确定。具体地，存储器104保持如由图6中的曲线上的点表示的任意点的数据作为图7所示的表格数据。图7是图示具有与OLED面板120的伽玛特性相反特性的数据的查询表(LUT)的说明图。当转换信号时，面板伽玛生成单元106插值LUT，使得即使当输入没有包括在表格数据中的值时，面板伽玛生成单元106也可以输出适当的值。LUT的插值通过通常使用的方法(如线性插值)执行。
从面板伽玛生成单元106输出的信号B输入面板驱动器110。结果，输入面板伽玛生成单元106的信号A和从OLED面板120发射的光的亮度(发光量)具有如图8所示的线性关系。图8是示出从OLED面板120发射的光量和信号A之间关系的曲线图。
必要亮度计算单元108基于用户设置、周围环境的检测结果、视频信号的分析结果等计算OLED面板120的发光的必要最大亮度，以便发光。例如，当有机EL显示设备100可以用作家庭显示器时，由有机EL显示设备100显示的屏幕的亮度根据家庭使用环境设为高。另一方面，当有机EL显示设备100用作演播室视频监视器、照片监视器等时，在许多情况下，在视频图像的亮度保持比家庭使用显示器的视频图像的亮度低得多的同时使用有机EL显示设备100。
根据用户设置、周围环境、视频信号等计算OLED面板120的发光的必要最大亮度。经由在屏幕上显示的用户界面、设备主体的操作单元、遥控器等执行用户设置，并且根据设置内容计算必要最大亮度。通过检测安装有机EL显示设备100的环境中的光强度等确定周围环境，并且根据周围环境计算必要最大亮度。视频信号是内容数据、伴随内容数据的元数据(节目信息等)等，并且基于数据内容计算必要最大亮度。
必要亮度计算单元108基于用户设置、周围环境、视频信号等计算由有机EL显示设备100显示的屏幕的亮度(必要最大亮度)。当计算必要最大亮度时，必要亮度计算单元108参照可由有机EL显示设备100表现的可显示的最大亮度。
面板驱动器110输出用于在OLED面板120上显示视频图像的信号。D/A转换器包括在面板驱动器110中，并且D/A转换器将数字信号转换为模拟信号，并且输出该模拟信号。面板驱动器110包括提供数据信号Vsg以驱动数据线的数据线驱动器、以及驱动扫描线的扫描线驱动器。面板驱动器110还包括定时发生器，其提供驱动定时到数据线驱动器和扫描线驱动器。
在OLED面板120中，根据面板分辨率以矩阵形式安排像素。例如，OLED面板120要显示彩色图像，使得为每个发射颜色安排像素。然而，在具有其中多个颜色的发光层层压来形成像素的结构的有机EL元件中，一个像素对应于多个发射颜色。
<2.第一实施例的操作>
[如何改变必要最大亮度]
将描述如何改变根据该实施例的有机EL显示设备100中的OLED面板120的发光的必要最大亮度。
如上所述，根据用户设置、周围环境、视频信号等计算OLED面板120的发光的必要最大亮度。例如，当有机EL显示设备100可以用作家庭显示器时，由有机EL显示设备100显示的屏幕的亮度根据家庭使用环境设为高。另一方面，当有机EL显示设备100用作演播室视频监视器、照片监视器等时，在许多情况下，在屏幕的亮度保持为低的同时使用有机EL显示设备100。例如，当可以由有机EL显示设备100表现的可显示的最大亮度假设为“1”时，如果亮度可以是可显示的最大亮度的一半，则必要最大亮度设为“0.5”。
当改变屏幕的最大亮度时，在根据该实施例的有机EL显示设备100中，控制施加到OLED面板120的最大电压。例如，如图5所示，当通过信号B输入的最大电压降低ΔV时，来自OLED面板的最大发光量可以降低ΔL。在图5所示的示例中，当可显示的最大亮度假设为“1”时，为了将必要最大亮度变为“0.5”，最大电压降到VB1，并且为了将必要最大亮度变为“0.75”，最大电压降到VB2。
在根据该实施例的有机EL显示设备100中，为了改变由面板驱动器110施加到OLED面板120的最大电压，控制提供施加到面板驱动器110的电压的电源130。通过可显示的最大亮度或必要最大亮度确定从电源130提供到面板驱动器110的最大电压值。为了改变施加到OLED面板120的最大电压，可能采用通过控制面板驱动器110来改变可从面板驱动器110施加的最大电压的方法。在此情况下，通过可显示的最大亮度或必要最大亮度确定可从面板驱动器110施加到OLED面板120的最大电压值。
当控制施加到OLED面板120的最大电压时，需要改变由面板伽玛生成单元106使用的伽玛曲线的可应用范围，该伽玛曲线具有与OLED面板120的伽玛特性相反的特性(相反伽玛特性)。这是为了维持如图8所示的输入到面板伽玛生成单元106的信号A和从OLED面板120发射的光的亮度(发光量)之间的线性关系。下文中，将描述根据基于实施例的有机EL显示设备100的面板伽玛生成单元106中的必要最大亮度、改变伽玛曲线的可应用范围的方法。
例如，当设置屏幕的最大亮度为可显示的最大亮度时，在面板伽玛生成单元106中使用的伽玛曲线在图6所示的0和VBMA[V]之间以及0和AMA之间的范围中使用。当最大电压降低到VB1时，在面板伽玛生成单元106中使用的伽玛曲线在图6所示的0和VB1[V]之间以及0和A1之间的范围中使用。当最大电压降低到VB2时，在面板伽玛生成单元106中使用的伽玛曲线在图6所示的0和VB2[V]之间以及0和A2之间的范围中使用。
基于此，当信号A输入到面板伽玛生成单元106时，信号A和从OLED面板120发射的光的亮度(发光量)可以维持如图8所示的线性关系。
此外，图6所示的伽玛曲线的输入/输出值通过根据信号A和信号B的灰度(gradation)数目(色彩分辨率)均匀划分确定。例如，将描述其中信号A和信号B的色彩分辨率是256灰度的情况。当设置屏幕的最大亮度为可显示的最大亮度时，通过将0和AMA之间的范围分为255个值来确定输入值，并且也通过将0和VBMA[V]之间的范围分为对应于输入值的255个值来确定输出值。
当最大电压降低到VB1并且设置必要最大亮度为0.5时，通过将0和A1之间的范围分为255个值来确定输入值，并且也通过将0和VB1[V]之间的范围分为对应于输入值的255个值来确定输出值。当最大电压降低到VB2并且设置必要最大亮度为0.75时，通过将0和A2之间的范围分为255个值来确定输入值，并且也通过将0和VB2[V]之间的范围分为对应于输入值的255个值来确定输出值。
通过如上所述确定输入/输出值，可能改变必要最大亮度而不改变(降低)色彩分辨率。
将从与上面的描述不同的观点进一步描述上面的根据必要最大亮度改变伽玛曲线的可应用范围的方法。
如上所述，当最大电压降低到VB1时，在面板伽玛生成单元106中使用的伽玛曲线在图6所示的0和VB1[V]之间以及0和A1之间的范围中使用。当通过曲线图提取和表现该范围时，该范围由图10中的实线示出。图10是示出来自面板伽玛生成单元106的输出信号(信号B)和到面板伽玛生成单元106的输入信号(信号A)之间的关系的曲线图。
作为图10中的实线的源数据的LUT是图7所示的LUT的一部分，并且对应于由图9A所示的虚线包围的LUT的一部分。图9是图示具有与OLED面板120的伽玛特性相反的特性的数据的查询表(LUT)的说明图。
当设置屏幕的最大亮度为可显示的最大亮度时，换句话说，当在面板伽玛生成单元106中使用的伽玛曲线在图6所示的0和VBMA[V]之间以及0和AMA之间的范围中使用时，通过将0和AMA之间的范围分为255个值来确定伽玛曲线的输入值。另一方面，当最大电压降低到VB1时，通过使用下面的公式(1)转换图9A所示的LUT，使得输入值分为0和AMA之间的范围中的255个值。
转换之后的输入值＝LUT(A)×255/A1   (1)
这里，LUT(A)是包括在图9A中的LUT中的输入值。转换之后的LUT在图9(B)中示出。对应于此的曲线图在图11中示出。图11是示出来自面板伽玛生成单元106的输出信号(信号B)和到面板伽玛生成单元106的输入信号(信号A)之间的关系的曲线图。
此外，当由在0和1之间的范围中的值表示输出值时，图9B所示的LUT通过使用以下公式(2)转换。
转换之后的输出值＝LUT(B)×1/VB1(2)
这里，LUT(B)是包括在图9B中的LUT中的输出值。转换之后的LUT在图9(C)中示出。对应于此的曲线图在图12中示出。图12是示出来自面板伽玛生成单元106的输出信号(信号B)和到面板伽玛生成单元106的输入信号(信号A)之间的关系的曲线图。
如上所述，通过根据必要最大亮度转换LUT并且插值已经转换的LUT，可能获得如图12所示的数据，其具有对应于必要最大亮度的、与OLED面板120的伽玛特性相反的特性。通过使用获得的数据，面板伽玛生成单元106可以改变必要最大亮度而不改变(降低)色彩分辨率，换句话说，而没有改变输入值。
[视频图像显示处理]
将参照图1描述在根据该实施例的有机EL显示设备100中基于视频输入信号的视频图像显示处理的操作。
首先，必要亮度计算单元108基于用户设置、周围环境、视频信号等计算由有机EL显示设备100显示的屏幕的亮度(必要最大亮度)。通过上述用于改变OLED面板120的发光的必要最大亮度的方法，根据必要最大亮度改变由面板驱动器110施加到OLED面板120的最大电压。根据必要最大亮度改变由面板伽玛生成单元106使用的伽玛曲线的可应用范围，该伽玛曲线具有与OLED面板120的伽玛特性相反的特性。
在根据计算的必要最大亮度改变施加到OLED面板120的最大电压和在面板伽玛生成单元106中使用的伽玛曲线的同时，视频输入信号输入到有机EL显示设备100。当视频输入信号输入到线性伽玛生成单元105时，线性伽玛生成单元105转换视频输入信号以生成信号A，并且将信号A输出到面板伽玛生成单元106。光强度和信号A具有如图4所示的线性关系。
面板伽玛生成单元106转换信号A以生成信号B，并且将信号B输出到面板驱动器110。面板驱动器110基于信号B施加面板驱动电压到OLED面板120。输入到面板伽玛生成单元106的信号A和从OLED面板120发射的光的亮度(发光量)具有如图8所示的线性关系。
如上所述，根据该实施例，尽管降低必要最大亮度到低于OLED面板120的可显示的最大亮度，但是不改变(降低)色彩分辨率。例如，即使当屏幕的亮度改变时，也可以维持可以由有机EL显示设备100表现的256灰度的灰度。换句话说，在该实施例中，可以控制亮度而不降低灰度，并且此外没有劣化色彩。
另一方面，将描述现有技术的有机EL显示设备10。如图13所示，现有技术中的有机EL显示设备10包括线性伽玛生成单元12、亮度控制增益控制器14、面板驱动器16、OLED面板18等。面板驱动器16连接到提供固定值的电压到面板驱动器16的电源。图13是图示现有技术的有机EL显示设备10的配置和操作的说明图。
在现有技术中，当在作为自发光显示器的有机EL显示设备10的屏幕的亮度保持为低的同时显示图像时，亮度控制增益控制器14需要施加增益到从线性伽玛生成单元12输出的信号A。然而，尽管例如256灰度的信号输入到亮度控制增益控制器14，但是输出200灰度的信号。
面板驱动器16输出面板驱动电压到OLED面板18。此时，可以由有机EL显示设备10的OLED面板18表现的灰度是200。在此情况下，可以控制亮度，但是在灰度表示中出现问题。
另一方面，根据该实施例，可以根据使用环境设置发光的各种亮度而不改变视频信号的位深度(分辨率)。因此，不管在发光亮度的什么范围，都可以再现好的图像而不由于位误差产生失真。
本领域的技术人员应该理解，取决于设计要求和其它因素，可以出现各种修改、组合、子组合和替换，只要它们在权利要求或其等价物的范围内。
本申请包含涉及于2009年7月10日向日本专利局提交的日本优先权专利申请JP 2009-164051中公开的主题，在此通过引用并入其全部内容。

Claims (3)

1.一种自发光显示设备，包括：
有源矩阵驱动型自发光显示面板；
必要亮度计算单元，其基于用户设置、周围环境或视频信号计算对于所述自发光显示面板的发光所必要的必要最大亮度；
面板驱动器，其通过根据所述必要最大亮度改变提供到所述自发光显示面板的最大电压来驱动所述自发光显示面板；
存储单元，其保持与相反伽玛特性相关的数据，所述相反伽玛特性与从所述自发光显示面板发出的光量和从所述面板驱动器提供到所述自发光显示面板的电压之间的伽玛特性相反；以及
面板伽玛生成单元，其在维持与所述自发光显示面板以可显示的最大亮度发光时的灰度相同的灰度的同时，通过根据所述必要最大亮度改变所述相反伽玛特性的可应用范围，基于所述相反伽玛特性生成到所述面板驱动器的输出信号，其中
所述面板驱动器基于所述输出信号驱动所述自发光显示面板，
其中，在所述面板伽玛生成单元中，在所述相反伽玛特性的可应用范围中输入的信号的灰度数与当所述自发光显示面板以可显示的最大亮度发光而不管所述必要最大亮度的值时的信号的灰度数相同。
2.如权利要求1所述的自发光显示设备，其中根据所述必要最大亮度改变的所述相反伽玛特性的可应用范围基于所述最大电压来确定。
3.一种用于驱动自发光显示设备的方法，所述方法包括以下步骤：
通过必要亮度计算单元，基于用户设置、周围环境或视频信号计算对于有源矩阵驱动型自发光显示面板的发光所必要的必要最大亮度；
通过面板驱动器，通过根据所述必要最大亮度改变提供到所述自发光显示面板的最大电压来驱动所述自发光显示面板；
通过存储单元，保持与相反伽玛特性相关的数据，所述相反伽玛特性与从所述自发光显示面板发出的光量和从所述面板驱动器提供到所述自发光显示面板的电压之间的伽玛特性相反；以及
通过面板伽玛生成单元，在维持与所述自发光显示面板以可显示的最大亮度发光时的灰度相同的灰度的同时，通过根据所述必要最大亮度改变所述相反伽玛特性的可应用范围，基于所述相反伽玛特性生成到所述面板驱动器的输出信号，其中
通过所述面板驱动器基于所述输出信号驱动所述自发光显示面板，
其中，在所述面板伽玛生成单元中，在所述相反伽玛特性的可应用范围中输入的信号的灰度数与当所述自发光显示面板以可显示的最大亮度发光而不管所述必要最大亮度的值时的信号的灰度数相同。
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