CN106875921B - 亮度控制装置及包括其的显示装置 - Google Patents

Abstract

一种亮度控制装置及包括其的显示装置，所述显示装置包括具有亮度控制部的时序控制器，其检测显示面板的周围温度，控制数据驱动器和栅极驱动器的操作时序，计算定义输入到显示面板中的图像的平均亮度的平均图像电平，并且基于最高增益曲线和最低增益曲线产生随温度和平均图像电平而变化的依赖于温度的峰值亮度，最高增益曲线定义随着显示面板的温度升高最大亮度如何降低，最低增益曲线定义随着显示面板的温度升高最小亮度如何降低。亮度控制部在比室温范围高的高温范围内的特定温度处，无论平均图像电平的变化如何，都将依赖于温度的峰值亮度固定在特定亮度级别。

Description

亮度控制装置及包括其的显示装置

本申请要求于2015年10月29日提交的韩国专利申请No.10-2015-0151424的优先权，为了所有目的通过援引将该申请结合在此，如同在此完全阐述一样。

技术领域

本发明涉及一种亮度控制装置及包括其的显示装置。

背景技术

OLED显示器的像素包括自发光的有机发光二极管(下文中称为“OLED”)。如图1中所示，OLED由包括全都位于阳极与阴极之间的空穴注入层HIL、空穴传输层HTL、发光层EML、电子传输层ETL和电子注入层EIL的有机化合物层的叠层构成。OLED显示器基于随着电流流过荧光或磷光有机薄膜，电子和空穴在每个像素的OLED中的有机层中复合而发光的现象来呈现输入图像。

根据发光材料的类型、发光方法、发光结构和驱动方法，OLED显示器能够分为许多类型。OLED显示器根据发光方法能够分为荧光发光装置或磷光发光装置，或者根据发光结构能够分为顶部发光装置或底部发光装置。此外，OLED显示器根据驱动方法能够分为PMOLED(无源矩阵OLED)显示器或AMOLED(有源矩阵OLED)显示器。

为了有效减小显示装置的功耗，必须降低大大影响功耗的屏幕亮度。简单调低亮度能够减小功耗，然而这会劣化图像质量。尤其是如果在非室温范围的高温范围内用户调低显示图像的亮度，则具有高平均图像电平(下文中称为“APL”)的图像的亮度可能变得过低。APL定义为1帧图像数据中最亮颜色的平均亮度。

在室温时，APL越高，亮的像素数据相对于像素数据总量而言越多。相反，APL越低，亮的像素数据相对于像素数据总量而言越少。对于8比特的像素数据来说，峰值白色灰度级为“255”。另一方面，在其中亮度比室温时的亮度低得多的高温范围内，峰值白色灰度级低于“128”。

如图2中所述，当整个屏幕上的像素的大约10％显示峰值白色灰度级，而其他像素显示黑色灰度级0时，APL为10％。相反，当整个屏幕上的像素显示峰值白色灰度级255时，APL为100％。在下文中，峰值亮度定义为10％APL处的亮度，全白亮度定义为100％APL处的亮度。

在峰值亮度控制(下文中称为PLC)中，基于图3中所示的亮度随APL的变化以及图4中所示的PLC曲线，当APL较低时，能够通过增加PLC增益调高峰值亮度，且当APL较高时，能够通过减小PLC增益调低峰值亮度。

基于PLC曲线，当APL为10％时，通过增加PLC增益调高峰值亮度。峰值亮度增益为100％。当APL为10％时，峰值亮度保持在600nit。基于PLC曲线，当APL为100％时，通过减小PLC增益调低峰值亮度。峰值亮度增益为66.6％。在100％APL处，峰值亮度从600nit调整为400nit。

如上所述，在室温时峰值亮度随着APL的增加或减小而变化，所以显示图像的亮度保持在一定范围内。

同时，如图5中所示，在比室温高的特定温度时，用于通过温度控制亮度的温度亮度控制(下文中称为“TBC”)与PLC控制一起投入操作，以控制最大亮度。

由于在比室温高的特定温度——85℃的高温时PLC控制和TBC控制均投入操作，所以最大亮度被调整为比其最初想要的水平低的水平。就是说，存在下述问题：最大亮度变低至比在85℃的高温时要实现的水平的50％低的水平。

发明内容

本发明提供了一种亮度控制装置，包括：温度传感器，所述温度传感器检测显示装置的温度；平均图像电平部，所述平均图像电平部计算平均图像电平，所述平均图像电平定义输入到所述显示装置中的图像的平均亮度；和亮度控制部，所述亮度控制部基于最高增益曲线和最低增益曲线产生随温度和平均图像电平而变化的依赖于温度的峰值亮度，所述最高增益曲线定义了随着所述显示装置的温度升高最大亮度如何降低，所述最低增益曲线定义了随着所述显示装置的温度升高最小亮度如何降低。所述亮度控制部在比室温范围高的高温范围内的特定温度处，无论平均图像电平的变化如何，都将所述依赖于温度的峰值亮度固定在特定亮度级别。

在另一个方面中，根据本发明的显示装置包括：数据驱动器，所述数据驱动器将输入图像的像素数据转换为模拟伽马电压进行输出并且给显示面板上的数据线提供数据电压；栅极驱动器，所述栅极驱动器给所述显示面板上的栅极线提供与所述数据电压同步的栅极脉冲；和时序控制器，所述时序控制器包括亮度控制部，所述时序控制器检测所述显示面板的周围温度，控制所述数据驱动器和所述栅极驱动器的操作时序，计算平均图像电平，并且基于最高增益曲线和最低增益曲线产生随温度和平均图像电平而变化的依赖于温度的峰值亮度，所述平均图像电平定义输入到所述显示面板中的图像的平均亮度，所述最高增益曲线定义了随着所述显示面板的温度升高最大亮度如何降低，所述最低增益曲线定义了随着所述显示面板的温度升高最小亮度如何降低。所述亮度控制部在比室温范围高的高温范围内的特定温度处，无论平均图像电平的变化如何，都将所述依赖于温度的峰值亮度固定在特定亮度级别。

因此，本发明通过在比室温范围高的高温范围内的特定温度处，无论平均图像电平的变化如何，都将依赖于温度的峰值亮度固定在特定亮度级别，能够防止亮度的急剧下降。因而，能够提高画面质量。

此外，本发明通过基于显示面板的周围环境的温度控制显示图像的峰值亮度，能够减小OLED劣化。

附图说明

被包括来给本发明提供进一步理解并结合在本说明书中组成本说明书一部分的附图图解了本发明的实施方式，并与说明书一起用于解释本发明的原理。在附图中：

图1是显示OLED结构及其电致发光原理的示图；

图2是显示在峰值亮度和全白亮度处发光的像素的示图；

图3是显示亮度随APL变化的示图；

图4是显示PLC控制中的PLC曲线的示图；

图5是显示实现PLC控制和TBC控制二者的示图；

图6是显示根据本发明典型实施方式的显示装置的框图；

图7是详细显示根据本发明典型实施方式的时序控制器的框图；

图8是详细显示从根据本发明典型实施方式的亮度控制部输出的依赖于温度的峰值亮度的示图；

图9是显示峰值亮度增益随APL的变化的示图；

图10是显示根据本发明典型实施方式的依赖于温度的峰值亮度、温度以及APL之间的关系的示图。

具体实施方式

现在将详细参照附图中图解的实施方式，附图中图解了实施方式的一些例子。

下文中，将参照附图详细描述本发明的典型实施方式。在整个说明书中将使用相同的参考标记指代大致相同的元件。当认为已知功能或构造的详细描述会不必要地使本发明的主题模糊不清时，将省略其详细描述。

在本发明中，通过基于显示面板的周围环境的温度调整显示图像的峰值亮度，能够减小加速OLED劣化的因素。在本发明中，通过进行调整，以使最大亮度和依赖于温度的峰值亮度在预定高温范围内相等，能够避免亮度的突然降低。

图6是显示根据本发明典型实施方式的显示装置的框图。

参照图6，显示装置包括显示面板100、数据驱动器110、栅极驱动器120、时序控制器130和温度传感器140。

多条数据线11和多条扫描线(或栅极线)12在显示面板100的像素阵列中彼此交叉。显示面板100的像素阵列包括布置成矩阵形式并且显示输入图像的像素P。每个像素分为R子像素、G子像素、B子像素和W子像素。每个子像素包括OLED、开关元件、驱动元件、存储电容器等。开关元件和驱动元件可由TFT(薄膜晶体管)实现。OLED可由包括空穴注入层HIL、空穴传输层HTL、发光层EML、电子传输层ETL和电子注入层EIL的有机化合物层的叠层构成。开关元件响应于来自扫描线的扫描脉冲将经由数据线接收的数据电压施加至驱动元件的栅极。驱动元件根据栅极电压调整流过OLED的电流。存储电容器连接在驱动元件的栅极与源极之间。每个像素可进一步包括用于感测内部补偿电路或驱动元件(未示出)的特性变化的感测电路。内部补偿电路是用于补偿驱动元件的阈值电压和迁移率的变化的电路。

数据驱动器110将从时序控制器130接收的输入图像的像素数据转换为模拟伽马电压，以输出数据电压，并将数据电压提供至显示面板100上的数据线11。输入到数据驱动器110中的输入图像的像素数据是输入图像的数字视频数据。数据驱动器110包括多个源极驱动IC等。

栅极驱动器120在时序控制器130的控制下将与数据驱动器110的数据电压同步的栅极脉冲(或扫描脉冲)提供至栅极线(或扫描线)12。栅极驱动器120按顺序移位栅极脉冲，以按顺序逐行地选择要被写入数据的像素。

时序控制器130包括亮度控制部，时序控制器130控制数据驱动器110和栅极驱动器120的操作时序，计算定义输入到显示面板100中的图像的平均亮度的平均图像电平，并且基于最高增益曲线(top gain curve)和最低增益曲线(bottom gain curve)产生随温度和平均图像电平而变化的依赖于温度的峰值亮度，所述最高增益曲线定义了随着显示面板100的温度升高最大亮度如何降低，所述最低增益曲线定义了随着显示面板100的温度升高最小亮度如何降低。时序控制器130基于与输入图像的像素数据同步输入的时序信号控制数据驱动器110和栅极驱动器120的操作时序。这些时序信号包括垂直同步信号Vsync、水平同步信号Hsync、时钟信号CLK和数据使能信号DE。

时序控制器130可从主机系统(未示出)接收输入图像的像素数据和时序信号。主机系统可由下述的任意一个实现：电视系统、机顶盒、导航系统、DVD播放器、蓝光播放器、个人电脑(PC)、家庭影院系统和电话系统。

温度传感器140检测显示面板100的周围温度。温度传感器140放置在显示面板100的模块附近并检测显示装置的周围环境的温度。温度传感器140将检测的温度转换为数字信号并将其输出。在此，该数字信号是包括正号和负号的带符号的数字信号。该带符号的数字信号是通过数字地将检测的温度转换为零以下或零以上而产生的信号。

图7是详细显示根据本发明典型实施方式的时序控制器的框图。

参照图7，根据本发明的时序控制器130包括数据输入部131、温度输入部132、平均图像电平部133a、温度控制器133b、亮度控制部133c、功率控制器133d、数据输出部134和功率输出部135。

数据输入部131可从主机系统(未示出)接收输入图像的像素数据和时序信号。数据输入部131将接收的输入图像的像素数据提供至平均图像电平部133a。

平均图像电平部133a针对1帧的输入图像数据计算APL。APL是1帧图像数据的平均亮度。

温度输入部132经由I²C(inter-integrated circuit，内置集成电路)通讯从温度传感器140接收带符号的数字信号。温度输入部132将输入的带符号的数字信号转换为不带符号的数字信号并将其提供至温度控制器133b。温度输入部132接收带符号的数字信号并将其转换为能够由0到255(针对8比特)范围的数字表示的不带符号的数字信号，并且将其提供至温度控制器133b。

温度控制器133b基于显示出随显示装置周围环境的温度的变化的最高增益曲线和最低增益曲线来设定亮度范围。温度控制器133b基于最高增益曲线和最低增益曲线设定亮度范围，所述最高增益曲线定义了随着显示装置的温度升高最大亮度如何降低，所述最低增益曲线定义了随着显示装置的温度升高最小亮度如何降低。在此，最大亮度值和最小亮度值预设并存储在查找表中。因此，温度控制器133b通过从查找表选择针对温度指定的最大亮度值和最小亮度值来设定亮度范围。

亮度控制部133c基于最高增益曲线和最低增益曲线产生随温度和平均图像电平而变化的依赖于温度的峰值亮度，所述最高增益曲线定义了随着显示面板100的温度升高最大亮度如何降低，所述最低增益曲线定义了随着显示面板100的温度升高最小亮度如何降低。亮度控制部133c根据所产生的依赖于温度的峰值亮度调整要写入显示面板100的像素数据或伽马电压数据，或者调整所述像素数据和所述伽马电压数据二者。这将在后面详细描述。

数据输出部134可从亮度控制部133c接收要写入显示面板100的像素数据并根据源极驱动IC上使用的接口协议将其输出。

功率控制器133d从亮度控制部133c接收伽马电压数据并将其提供至功率输出部135。

功率输出部135可经由I²C(内置集成电路)通讯从功率控制器133d接收伽马电压数据并根据伽马基准电压发生器上使用的接口协议将其输出。

伽马基准电压发生器122可由伽马IC实现，伽马IC根据从时序控制器130提供的伽马电压数据改变输出电压。伽马基准电压发生器122产生伽马基准电压，伽马基准电压的电平与伽马电压数据成比例地增加或减小。例如，当接收的伽马电压数据具有较高值时，伽马基准电压发生器122调低伽马基准电压，且当接收的伽马电压数据具有较低值时，伽马基准电压发生器122调高伽马基准电压。源极驱动IC 121的灰度级电压范围可随伽马基准电压而变化。

伽马基准电压发生器122可减小伽马电压数据的值，以便呈现较低亮度。如此，通过单独使用伽马电压数据调低亮度可能难以确保数据裕度(data margin)并且还可能难以在一定范围内呈现亮度。为了弥补该问题，伽马基准电压发生器122通过使用伽马基准电压以及伽马电压数据能够很容易确保数据裕度，以便呈现亮度。伽马基准电压发生器122通过根据依赖于温度的峰值亮度增益将依赖于温度的峰值亮度划分为至少一个级别并根据依赖于温度的峰值亮度调整伽马电压数据，很容易调整依赖于温度的峰值亮度。

图8是详细显示从根据本发明典型实施方式的亮度控制部输出的依赖于温度的峰值亮度的示图。图9是显示峰值亮度增益随APL的变化的示图。

参照图8，亮度控制部133c基于从平均图像电平部133a输入的平均图像电平APL以及从温度控制器133b输入的亮度范围计算峰值亮度增益和依赖于温度的峰值亮度增益，所述峰值亮度增益与平均图像电平成反比，所述依赖于温度的峰值亮度增益与峰值亮度增益和最小亮度之间的差成正比且与最大亮度和最小亮度之间的差成反比，并且亮度控制部133c计算依赖于温度的峰值亮度，所述依赖于温度的峰值亮度和最小亮度之间的差与所计算的依赖于温度的峰值亮度增益成正比且与最大亮度和最小亮度之间的差成正比。在比室温范围高的高温范围内的特定温度处，无论APL的变化如何，亮度控制部133c都将依赖于温度的峰值亮度固定在特定亮度级别。

亮度控制部133c可通过下面的[方程1]和[方程2]计算依赖于温度的峰值亮度增益和依赖于温度的峰值亮度。

[方程1]

[方程2]

其中PLC Gain是与平均亮度成反比的峰值亮度增益，TBC Gain Bottom是随着显示面板的温度升高而降低的最小亮度，TBC Gain Top是随着显示面板100的温度升高而降低的最大亮度。

从本发明的亮度控制装置输出的上述依赖于温度的峰值亮度可如图8的曲线上所示。

如图8中所示，图表中的水平方向表示温度(℃)，图表中的垂直方向表示增益(8比特)。在该情形中，增益是8比特，但并不限于此。当增益是9比特时，依赖于温度的峰值亮度可由0到511范围的数字表示。当增益是10比特时，依赖于温度的峰值亮度可由0到1023范围的数字表示。

温度逐步增加的温度范围可被等分。温度范围可分为第一到第四温度阶梯。第一温度阶梯是0到25℃的温度区间，第二温度阶梯是25到50℃的温度区间，第三温度阶梯是50到75℃的温度区间，第四温度阶梯是到75到100℃的温度区间。在此，因为第一温度阶梯范围从0到25℃，所以第一温度阶梯实际上是指室温范围，并且因为第四温度阶梯范围从75到100℃，所以第四温度阶梯实际上是指高温范围。因此，第一温度阶梯可用作参考范围，并且可基于该参考范围设定依赖于温度的峰值亮度增益。

应当注意，尽管为了易于解释图8图解了0到100℃的温度范围，但温度不限于该范围，而是可进入零以下。

参照图9，随着显示图像中的白色区域变得越来越宽，峰值亮度增益减小。在10％APL时峰值亮度增益为255，在20％APL时峰值亮度增益为230，在30％APL时峰值亮度增益为220，在40％APL时峰值亮度增益为215，在50％APL时峰值亮度增益为210，在60％APL时峰值亮度增益为200，在70％APL时峰值亮度增益为196，在80％APL时峰值亮度增益为184，在90％APL时峰值亮度增益为174，在100％APL时峰值亮度增益为170。

参照图8，第一曲线是最大亮度曲线，最大亮度曲线是显示出随着显示装置的温度升高最大亮度如何降低的连续曲线，第三曲线是最小亮度曲线，最小亮度曲线是显示出随着显示装置的温度升高最小亮度如何降低的连续曲线。与最小亮度曲线相比，最大亮度曲线可随着温度增加而具有更陡的下倾。第二曲线是依赖于温度的峰值亮度曲线，可基于峰值亮度增益、最大亮度曲线和最小亮度曲线，通过上面的[方程1]和[方程2]计算依赖于温度的峰值亮度。

在第一温度阶梯中，最小亮度曲线(TBC Gain Bottom)显示了170的最小亮度，最大亮度曲线(TBC Gain Top)显示了255的最大亮度。在此，在20％APL时峰值亮度增益为230。当这些值应用于[方程1]时，如下计算出针对第一温度阶梯的依赖于温度的峰值亮度增益：

因此，依赖于温度的峰值亮度增益为180。

在此，第一温度阶梯是参考温度范围，其是室温范围。因而，针对第一温度阶梯计算的依赖于温度的峰值亮度增益被用作其他温度范围的参考值。因此，依赖于温度的峰值亮度增益也应用于第二到第四温度阶梯。

当将180的依赖于温度的峰值亮度增益应用于[方程2]时，如下计算出第一温度阶梯中的25℃的依赖于温度的峰值亮度：

因此，依赖于温度的峰值亮度为230。

在第二温度阶梯中的32℃处，最小亮度曲线(TBC Gain Bottom)显示出163的最小亮度，最大亮度曲线(TBC Gain Top)显示出244的最大亮度，并且依赖于温度的峰值亮度增益为180。当将这些值应用于[方程2]时，如下计算出针对第二温度阶梯中的32℃的依赖于温度的峰值亮度：

因此，依赖于温度的峰值亮度为220。

在第二温度阶梯中的35℃处，最小亮度曲线(TBC Gain Bottom)显示出160的最小亮度，最大亮度曲线(TBC Gain Top)显示出240的最大亮度，并且依赖于温度的峰值亮度增益为180。当将这些值应用于[方程2]时，如下计算出针对第二温度阶梯中的35℃的依赖于温度的峰值亮度：

因此，依赖于温度的峰值亮度为216.5。

在第四温度阶梯中的85℃处，最小亮度曲线(TBC Gain Bottom)显示出128的最小亮度，最大亮度曲线(TBC Gain Top)显示出128的最大亮度，并且依赖于温度的峰值亮度增益为180。当将这些值应用于[方程2]时，如下计算出针对第四温度阶梯中的85℃的依赖于温度的峰值亮度：

因此，依赖于温度的峰值亮度为128。

如上所述，在高温范围内，最大亮度、最小亮度和依赖于温度的峰值亮度在85℃处会聚于128。

本发明的亮度控制部133a可将由高温范围内的特定温度的最大亮度所定义的亮度调整为特定亮度级别。从图8的依赖于温度的峰值亮度曲线看出，室温范围的最大亮度为255并且其在高温范围内在85℃处被调整为128的特定亮度级别。如此，特定亮度级别可以是室温范围的最大亮度的1/2。

图10是显示根据本发明典型实施方式的依赖于温度的峰值亮度、温度以及APL之间的关系的示图。

图10是显示依赖于温度的峰值亮度、温度以及APL之间的关系的图表。在图表上，X轴表示温度，Y轴表示依赖于温度的峰值亮度，Z轴表示APL。

亮度控制部进行调整，以在比室温范围高的高温范围内的特定温度处，无论APL的变化如何，都将依赖于温度的峰值亮度固定在特定亮度级别。

能够看出，在高温范围内的85℃的特定温度处，尽管APL从10％变为100％，但依赖于温度的峰值亮度被固定在特定亮度级别。

从上述细节本领域技术人员将理解到，在不背离本发明的技术精神的情况下各种修改是可能的。因此，本发明的范围不必仅限于上述实施方式的细节，而是由权利要求限定。

Claims (6)

1.一种亮度控制装置，包括：

温度传感器，所述温度传感器检测显示装置的温度；

平均图像电平部，所述平均图像电平部计算平均图像电平，所述平均图像电平定义输入到所述显示装置中的图像的平均亮度；和

亮度控制部，所述亮度控制部基于最高增益曲线和最低增益曲线产生随温度和平均图像电平而变化的依赖于温度的峰值亮度，所述最高增益曲线定义了随着所述显示装置的温度升高最大亮度如何降低，所述最低增益曲线定义了随着所述显示装置的温度升高最小亮度如何降低，

其中所述亮度控制部在比室温范围高的高温范围内的特定温度处，无论平均图像电平的变化如何，都将所述依赖于温度的峰值亮度固定在特定亮度级别，

其中所述亮度控制部基于所述平均图像电平以及所述最大亮度和所述最小亮度来计算峰值亮度增益和依赖于温度的峰值亮度增益，所述峰值亮度增益与所述平均图像电平成反比，所述依赖于温度的峰值亮度增益与所述峰值亮度增益和所述最小亮度之间的差成正比且与所述最大亮度和所述最小亮度之间的差成反比，并且所述亮度控制部计算所述依赖于温度的峰值亮度，所述依赖于温度的峰值亮度和所述最小亮度之间的差与所计算的依赖于温度的峰值亮度增益成正比且与所述最大亮度和所述最小亮度之间的差成正比。

2.根据权利要求1所述的亮度控制装置，其中所述亮度控制部将由高温范围内的特定温度的最大亮度所定义的亮度调整为特定亮度级别。

3.根据权利要求1所述的亮度控制装置，其中所述特定亮度级别是室温范围的最大亮度的1/2。

4.一种显示装置，包括：

数据驱动器，所述数据驱动器将输入图像的像素数据转换为模拟伽马电压进行输出并且给显示面板上的数据线提供数据电压；

栅极驱动器，所述栅极驱动器给所述显示面板上的栅极线提供与所述数据电压同步的栅极脉冲；和

时序控制器，所述时序控制器包括亮度控制部，所述时序控制器检测所述显示面板的周围温度，控制所述数据驱动器和所述栅极驱动器的操作时序，计算平均图像电平，并且基于最高增益曲线和最低增益曲线产生随温度和平均图像电平而变化的依赖于温度的峰值亮度，所述平均图像电平定义输入到所述显示面板中的图像的平均亮度，所述最高增益曲线定义了随着所述显示面板的温度升高最大亮度如何降低，所述最低增益曲线定义了随着所述显示面板的温度升高最小亮度如何降低，

其中所述亮度控制部在比室温范围高的高温范围内的特定温度处，无论平均图像电平的变化如何，都将所述依赖于温度的峰值亮度固定在特定亮度级别，

其中所述亮度控制部基于所述平均图像电平以及所述最大亮度和所述最小亮度来计算峰值亮度增益和依赖于温度的峰值亮度增益，所述峰值亮度增益与所述平均图像电平成反比，所述依赖于温度的峰值亮度增益与所述峰值亮度增益和所述最小亮度之间的差成正比且与所述最大亮度和所述最小亮度之间的差成反比，并且所述亮度控制部计算所述依赖于温度的峰值亮度，所述依赖于温度的峰值亮度和所述最小亮度之间的差与所计算的依赖于温度的峰值亮度增益成正比且与所述最大亮度和所述最小亮度之间的差成正比。

5.根据权利要求4所述的显示装置，其中所述亮度控制部将由高温范围内的特定温度的最大亮度所定义的亮度调整为特定亮度级别。

6.根据权利要求4所述的显示装置，其中所述特定亮度级别是室温范围的最大亮度的1/2。