CN1540606A

CN1540606A - 限定消耗功率下自动调整最佳亮度的显示器驱动装置及其方法

Info

Publication number: CN1540606A
Application number: CNA031240356A
Authority: CN
Inventors: 罗新台
Original assignee: SHENGYUAN SCI-TECH Co Ltd
Current assignee: Wintek Corp
Priority date: 2003-04-25
Filing date: 2003-04-25
Publication date: 2004-10-27

Abstract

本发明提供了一种限定消耗功率下自动调整最佳亮度的显示器驱动装置，其在不同影像负载下，各灰阶亮度相对于影像数据值会有不同的比例值。当画面影像负载较大时，本发明的驱动装置会自动减小各灰阶亮度相对影像数据值的比例值，使面板消耗功率能低于规格值的要求；而当画面影像负载较小时，本发明的驱动装置则会自动增加各灰阶亮度相对影像数据值的比例值，增强面板影像可显示的亮度并提高对比度。

Description

限定消耗功率下自动调整最佳亮度的显示器驱动装置及其方法

技术领域

本发明涉及一种限定消耗功率下自动调整最佳亮度的显示器驱动装置及其方法，其主要是在限定消耗功率下根据不同画面影像负载情形自动调整最佳的显示亮度，增强影像亮度以提高对比度。

背景技术

有机发光二极管显示面板(Organic Light-Emitting Diode，OLED)，又称为有机电激发光显示器(Organic Electroluminescence，OEL)，是其它平面显示器技术不易达到的新一代技术，其具有更明亮且清晰的全彩影像与更敏捷的反应速度。

OLED的基本结构是由一薄而透明的半导体性质的铟锡氧化物(ITO)作为正极，其与金属阴极如同三明治般将有机材料层包夹在其中，有机材料层包括电洞传输层(HTL)、发光层(EL)、与电子传输层(ETL)。当电池提供适当的电压(低伏特数的特性)，注入正极的电洞与阴极来的电荷在发光层结合时，即可激发有机材料产生光亮(electroluminescence)，有机层的构架与正负极的选择设计是让OLED装置充分发挥发光功效的关键。

OLED的特点是有自发光、不需要背光模块、低电压驱动(小于10Volts)且省电、高能量效率(16lm/W)、高亮度(可达100,000cd/m²以上)、响应时间短(小于2μs)、高对比、广视角(接近180°)、重量轻、厚度薄、构造简单、制造低成本、可挠性(塑料基底)以及可全彩化。

所以，OLED的运用范围是广泛的，在显示器或是照明设备方面都非常有市场潜力。如：移动电话、游戏机、音响面板、数码照相机、个人数码助理机(PDA)、汽车导航系统、电子书、信息家电、笔记本型计算机、监视器、电视等。

当上述的OLED应用于可携式或手提式电子产品时，如手机(Mobile Phone)、个人数码助理(PDA)、数码相机(DSC)、数码摄像机(DVC)等的零部件时基本上有一重要的特性要求，即低功率消耗；因此，厂商通常会要求这些零部件运作时必须在限定的消耗功率范围内。就显示装置而言，以自发光的OLED为例，其面板在显示任何影像画面时，必须确保其消耗功率都能低于规格值。

由于有机发光二极管显示器属于自发光显示器的类型，可预见当OLED面板在显示全白影像画面时耗电量是最大的，因为此时影像负载(Image Loading)最大(影像负载的大小为显示面板每个像素影像数据值的总和)，即每个像素的影像数据都是最大值(影像数据若是8-bit，最大值即为255)，因此，为了使消耗功率都能低于规格值的要求，已有的处理方法是调整每个像素显示影像数据最大值时的亮度，使OLED面板在显示全白影像画面时耗电量恰好等于消耗功率限定值。如图1所示，是已有的每个像素发出的亮度与影像数据关系图，当OLED面板在显示全白影像画面时耗电量已调整恰好等于消耗功率限定值的时候，其每个像素发出的亮度就定为每个像素显示影像数据最大值时的亮度为Lmax，而当像素显示其它影像数据值时，例如n，则其亮度Ln即为Ln＝n×(Lmax/255)。

又，影像对比度(Contrast Ratio，CR)的基本定义是影像显示亮度最大值相对于影像显示亮度最小值的比例，该表示式为CR＝Lmax/Lmin。所以上述已知的方式虽确保了OLED面板在显示任何影像画面时其消耗功率都能低于规格值，但所显示出来的影像对比度却被限制了。

又，美国专利US 6,380,943的“Color Display Apparatus”，该专利为Matsushita公司所有。该专利提出了影像数据运算装置，应用在自发光型的平面显示器，如：OLED、PDP等，目的是使显示器在限定消耗功率下可以根据不同影像负载情形自动调变以增强显示亮度，同时兼顾功率消耗与影像品质的要求。

该专利使用的原理如下：首先，将影像负载依轻重程度分成五个区域，这五个区域会使用不同的系数与曲线来调整原始的影像数据值，不同影像负载的影像数据经过不同的系数与曲线调整之后再由OLED面板显示，如此可以使显示任何影像画面时，其消耗功率都能低于规格值，并且可根据不同影像负载情形调整最佳亮度显示，可同时兼顾消耗功率与影像品质的要求。

但其缺点是需要使用大量的数字影像处理单元以及相当复杂的数学运算，虽可获得较佳的影像品质，但却必须付出昂贵成本，不符合小尺寸主动式有机发光显示器(AMOLED)低成本的要求。

又，日本专利2002-251167的“Display Device”，此专利为Sanyo公司所有。此专利提出了电流控制电路(Current Control Circuit)装置，侦测由电源流至主动式有机发光显示器面板电源供应线的电流大小，若侦测到电流增加并大于额定值时，减小电源的输出电压，使主动式有机发光显示器面板电源供应线电压减小，以确保主动式有机发光显示器工作在限定消耗功率内。

发明内容

于是，本发明的主要目的，在于克服上述缺陷，为避免该缺陷的存在，本发明是在限定消耗功率下可以根据不同画面影像负载情形自动调整最佳的显示亮度，可增强影像亮度以提高对比度，达到同时兼顾消耗功率与影像品质的要求。

本发明是利用显示器中每个像素内的有机发光二极管元件以共阴极方式相连接，共阴极连接至一电阻元件，该电阻元件的另一端则接地，且，每个像素内有机发光二极管元件的阳极通过一驱动单元连接至电源供应线(Vdd Supply Line)。借此，当画面影像负载较大时，可以预见面板上各像素通过有机发光二极管电流的总和会较大，即，从共阴极流出的总电流会较大，但由于较大电流通过电阻元件时会有较大的电压降，所以此时面板上所有的驱动单元会工作在较小的Vsd(源极-漏极的电压)，各灰阶亮度相对影像数据值的比例值会自动减小，使面板消耗功率能低于规格值的要求。

当画面影像负载较小时，可以预见面板上各像素通过有机发光二极管电流的总和会较小，亦即从共阴极流出的总电流(I_total)会较小，但由于较小电流通过电阻元件时会有较小的电压降，所以此时面板上所有的驱动单元会工作在较大的Vsd，各灰阶亮度相对影像数据值的比例值会自动增加，借以增强面板影像可显示的亮度以提高对比度。

附图说明

图1是已有技术的每个像素发出的亮度(Y轴)与影像数据(X轴)的关系图。

图2是本发明的每个像素发出的亮度(Y轴)与影像数据(X轴)的关系图。

图3是本发明的装置示意图。

图4是本发明的有机发光二极管的最大电流(Y轴)与影像负载(X轴)的关系图。

图5是本发明的电阻元件两端的电压(Y轴)与影像负载(X轴)的关系图。

图6是本发明的消耗功率(Y轴)与影像负载(X轴)的关系图。

具体实施方式

有关本发明的详细说明及技术内容，现结合附图说明如下：

请参阅图2所示，是本发明的每个像素发出的亮度与影像数据关系图，如图所示：本发明的原理是在不同影像负载下，各灰阶亮度相对于影像数据值会有不同的比例值。当画面影像负载较大时(如图中的大负载10)，本发明的驱动装置会自动减小各灰阶亮度相对影像数据值的比例值，使面板消耗功率能低于规格值的要求；而当画面影像负载较小时(如图中的中负载11或小负载12)，本发明的驱动装置则会自动增加各灰阶亮度相对影像数据值的比例值，增强面板影像可显示的亮度并提高对比度。

请参阅图3所示，是本发明装置的示意图，如图所示：本发明包括一数据驱动器30，一扫描驱动器40，上述的驱动器是驱动显示器的每个像素20内电路的电子元件，该电子元件最少包含一开关单元21，其上具有两输入端及一输出端，此两输入端分别连接数据线31及扫描线41；一储存单元23，其上一端连接有一电源供应线60(供应电压Vdd)，而另一端则连接在上述开关单元21的输出端；一驱动单元22，其一输入端与上述开关单元21的输出端与储存单元23的输入端连接处相连接，另一输入端连接至上述的电源供应线60；一有机发光二极管24，其中，每个像素20内的有机发光二极管24元件通过一共阴极连接线61以共阴极的方式相连接，该共阴极连接线61连接至一电阻元件50，该电阻元件50的另一端则接地。每个像素内有机发光二极管24元件的阳极通过驱动单元22连接至电源供应线60(供应电压Vdd)。

本发明的动作如下，当画面影像负载较大时，可以预见面板上各像素20通过有机发光二极管24的电流的总和会较大，即，从共阴极连接线61流出的总电流(I_total)会较大，但由于较大电流通过电阻元件50时会有较大的电压降，所以此时面板上所有的驱动单元22会工作在较小的Vsd下，各灰阶亮度相对影像数据值的比例值会自动减小，使面板消耗功率能低于规格值的要求。

当画面影像负载较小时，可以预见面板上各像素20内通过有机发光二极管24电流的总和会较小，即，从共阴极连接线61流出的总电流(I_total)会较小，但由于较小电流通过电阻元件50时会有较小的电压降，所以此时面板上所有的驱动单元22会工作在较大的Vsd，各灰阶亮度相对影像数据值的比例值会自动增加，借此，增强面板影像可显示的亮度以提高对比度。

请参阅图4所示，是本发明的有机发光二极管的最大电流与影像负载关系图，如图所示：因为本发明是一可自动调整不同影像负载情况下各灰阶亮度相对影像数据值的比例值，因此，不同影像负载情况下的最大灰阶亮度会有所不同。图4中Y轴是为有机发光二极管的最大电流(I_oled-max)(代表该影像数据最大值即为255)，X轴是为影像负载(0％～100％)，当画面的影像负载较大时，该有机发光二极管的最大电流(I_oled-max)会自动减小，换言之，即上述的有机发光二极管24的最大灰阶亮度会自动减小，使面板消耗功率能低于规格值的要求。当画面影像负载较小时，该有机发光二极管24的最大电流(I_oled-max)会自动增加，即有机发光二极管24的最大灰阶亮度会自动增加，借此，增强面板影像可显示的亮度以提高对比度。

请参阅图5所示，是本发明的电阻元件两端的电压与影像负载关系图，如图所示：由于不同影像负载时从共阴极流出至共阴极连接线61的总电流(I_total)通过电阻元件50时会有不同的电压降，因此不同影像负载时面板上的驱动单元22的各灰阶Isd-Vsd(源极-漏极的电流与电压关系)的操作点(Operating Point)会有所不同，电阻元件50两端的电压降(V_cv)是随着影像负载情形而产生连续性的变化，所以本发明可产生连续性的自动调整，不会产生影像画面因为电压的不连续变化而有闪烁的情形。

请参阅图6所示，是本发明的消耗功率与影像负载关系图，如图所示：在不同影像负载时，有机发光二极管显示面板的消耗功率。已有的方法为了使消耗功率都能低于功率规格值15的要求，所以有机发光二极管显示面板在显示全白影像画面时耗电量恰好等于功率规格值15的限定值，有机发光二极管24显示面板的消耗功率绝对正比于影像负载(如图6中的已有的功率消耗曲线13)。

然而，本发明会自动调整不同影像负载情况下各灰阶亮度相对影像数据值的比例值，当画面影像负载较小时，最大灰阶亮度会自动增加，增强面板影像可显示的亮度以提高影像的对比度，因此，有机发光二极管显示面板24的消耗功率并不会绝对正比于影像负载的比率(如图6中的本发明的功率消耗曲线14)，但消耗功率均符合消耗功率限定值的要求。

综合上述，本发明具以下的优点，

(1)增强影像对比，本发明在限定消耗功率下可以根据不同画面影像负载情形来自动调整最佳的显示亮度，可增强影像亮度以提高对比度，达到同时兼顾消耗功率的限制与影像品质的要求。

(2)连续性的自动调整，本发明的技术在不同影像负载下，会自动调整各灰阶亮度相对于影像数据值的比例值。调整的方式是通过不同的影像负载时从共阴极流出的总电流(I_total)通过电阻元件50时会有不同的电压降，使不同影像负载时面板上的驱动单元22的各灰阶Isd-Vsd操作点会有所不同。电阻元件50两端的电压降是随着影像负载情形产生连续性的变化，而已有技术如美国专利US 6,380,943(2002年4月30日)则需要使用内建列表查表的方式(Look-UP TABLE)以及相当复杂的数学运算，且其调整方式有不连续改变的缺点，造成有些影像画面会出现闪烁的情形(因为这些画面正好处于某两个不同灰阶亮度相对影像数据的比例值阶段的中间模糊地带)。

(3)低成本，因为本发明的一个面板只需额外加入一被动电阻，而已有技术如美国专利US 6,380,943(2002年4月30日)则需要使用大量的数字影像处理单元以及相当复杂的数学运算，必须付出昂贵的成本，不符合小尺寸主动式有机发光显示器低成本的要求。

显然，对于本领域的技术人员来说，在不背离本发明的精神和范围的前提下，可以对本发明作出各种更改和变化。因此，本发明的各种更改、变化由所附的权利要求书及其等同物的内容涵盖。

Claims

1.一种限定消耗功率下自动调整最佳亮度的显示器驱动装置，该装置包括：

一数据驱动器(30)，一扫描驱动器(40)；

又，每个像素(20)包含一开关单元(21)，其上具有两输入端及一输出端，所述两输入端分别连接数据线(31)及扫描线(41)；

一储存单元(23)，其上一端连接有一电源供应线(60)，而另一端则连接在所述开关单元(21)的输出端；

一驱动单元(22)，其一输入端与所述开关单元(21)的输出端与所述储存单元(23)的输入端连接处相连接，另一输入端连接至电源供应线(60)；

一有机发光二极管(24)，其上具有一阴极及阳极，所述阳极通过所述驱动单元(22)的所述输出端连接，借以连接至所述电源供应线(60)；

其特征在于，所述有机发光二极管(24)通过一共阴极连接线(61)以共阴极的方式相连接；

且，所述共阴极连接线(61)连接至一电阻元件(50)，所述电阻元件(50)的另一端接地。

2.根据权利要求1所述的限定消耗功率下自动调整最佳亮度的显示器驱动装置，其特征在于，所述开关单元(21)为一薄膜晶体管。

3.根据权利要求1所述的限定消耗功率下自动调整最佳亮度的显示器驱动装置，其特征在于，所述驱动单元(22)为一薄膜晶体管。

4.根据权利要求1所述的限定消耗功率下自动调整最佳亮度的显示器驱动装置，其特征在于，所述储存单元(23)由电容器所构成。

5.一种限定消耗功率下自动调整最佳亮度的显示器驱动方法，其中显示器是由多组像素装置所组成，每一所述像素装置具有一驱动单元(22)以驱动有机发光二极管(24)发亮，并通过每个所述像素(20)内的所述有机发光二极管(24)以共阴极方式相连接，且通过一共阴极连接线(61)连接至一电阻元件(50)，所述电阻元件(50)的另一端接地；

又，每个所述像素(20)内的所述有机发光二极管(24)的阳极通过一所述驱动单元(22)连接至电源供应线(60)；

其特征在于，所述共阴极连接线(61)流出的总电流(I_total)变化带动所述电阻元件(50)的电压变化，同时调整所述驱动单元(22)的Vsd，这样，各灰阶亮度相对影像数据值的比例值会变动。