TW201417076A - 顯示裝置、用於補償其之衰減補償器、以及其衰減補償方法 - Google Patents

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Abstract

一種顯示裝置包含﹕複數個像素；衰減補償器，當像素衰減率係轉變成參考衰減曲線之參考衰減率時，衰減補償器係使用針對參考溫度之溫度權重值、針對參考亮度之亮度權重值以及針對參考材料之材料權重值以計算參考使用時間，並根據參考使用時間產生控制變數；以及根據控制變數控制供應驅動電流給像素之第一電源電壓與第二電源電壓之間電壓差異的電源供應器。

Description

顯示裝置、用於補償其之衰減補償器、以及其衰減補償方法
本發明係有關於一種顯示裝置、衰減補償器以及衰減補償方法。更特別的是，本發明係有關於一種用於補償發光元件衰減的顯示裝置、衰減補償器以及衰減補償方法。
有機發光二極體（OLED）顯示器使用藉由電流或電壓控制亮度的有機發光二極體（OLED）以及用於驅動有機發光二極體的薄膜電晶體。有機發光二極體（OLED）包含用於形成電場的陽極層以及陰極層、以及藉由電場發光的有機發光材料。薄膜電晶體根據活化層類型而可分類成非晶矽薄膜電晶體(非晶矽TFT)、低溫多晶矽(LTPS)薄膜電晶體以及氧化物薄膜電晶體(TFT)。
像素係因有機發光二極體（OLED）與薄膜電晶體之衰減而衰減，像素衰減造成像素亮度惡化。當預設電壓施加至像素時，流入像素的電流因為有機發光二極體（OLED）與薄膜電晶體之衰減而減少，像素的亮度係因此惡化。
當考量像素衰減，產品可在出貨時將提供像素之驅動電流的電源源極電壓設定為大的數值，而此情況下，在有機發光二極體（OLED）與薄膜電晶體衰減之前，也供應了不必要的電壓而增加顯示裝置的電力消耗。
以上在背景段落所揭露的資訊僅為增強本發明的背景知識之理解之用，因此其可能包含不構成此國家中此技術領域之通常知識者已熟知之資訊的先前技術。
本發明已經致力於發展提供一種用於減少顯示裝置之電力消耗並且補償像素衰減的顯示裝置、衰減補償器、以及衰減補償方法。
本發明的例示性實施例係提供一種顯示裝置，包含﹕複數個像素；一衰減補償器，當像素之衰減率轉換成參考衰減曲線之參考衰減率時，衰減補償器使用針對參考溫度的溫度權重值、針對參考亮度的亮度權重值以及針對參考材料的材料權重值以計算參考使用時間，並根據參考使用時間產生控制變數；以及一電源供應器，係根據控制變數以控制用於供應驅動電流給像素的第一電源電壓以及第二電源電壓之間的電壓差異。
溫度權重值係表示像素之測量溫度造成的衰減率對比在參考溫度之衰減率的比率。
衰減補償器係將對應於像素之測量溫度的溫度權重值儲存至查找表(LUT)。
衰減補償器係計算含有像素上的灰階資訊之影像數據訊號的平均灰階，以及計算對應於影像數據訊號之平均灰階的影像亮度。
亮度權重值係為影像亮度造成的衰減率對比於針對參考亮度之衰減率的比率。
衰減補償器係將對應於影像數據訊號之平均灰階的亮度權重值儲存至查詢表(LUT)。
衰減補償器係將對應於影像亮度之亮度權重值儲存至查詢表(LUT)。
材料權重值係為像素包含之材料造成的衰減率對比於含有參考材料之像素之衰減率的比率。
衰減補償器係使用一累積使用時間與一數值的一總和來計算參考使用時間，該數值係將在累積使用時間之後增加的一額外使用時間與溫度權重值、亮度權重值，以及材料權重值相乘而產生。
衰減補償器係更新計算參考使用時間作為像素之一更新累積使用時間並儲存更新累積使用時間。
衰減補償器係使用一累積使用時間與一數值之總和來計算參考使用時間，該數值係將在累積使用時間之後增加的額外使用時間與溫度權重值、亮度權重值、材料權重值，以及根據累積使用時間之時間權重值相乘而產生。
當控制變數增加時，電源供應器係減少第二電源電壓以增加第一電源電壓與第二電源電壓控制之間的電壓差異。
當控制變數增加時，電源供應器係增加第一電源電壓以增加第一電源電壓與第二電源電壓控制之間的電壓差異。
本發明的另一實施例係提供一種衰減補償器，其包含﹕產生溫度權重值的溫度權重值產生器，該溫度權重值係表示因一溫度感測器所傳送的複數個像素之一測量溫度造成的一衰減率對比於相對於一參考溫度之衰減率的比率；灰階計算器，係用於計算含有在複數個像素上之灰階資訊的一影像數據訊號之一平均灰階；亮度權重值產生器，用於計算對應於一影像數據訊號之一平均灰階的一影像亮度，並產生表示因影像亮度造成的一衰減率對比於一參考亮度之衰減率的比率的一亮度權重值；儲存一材料權重值的一使用時間計算器，材料權重值係表示因像素包含的材料造成的衰減率對比於含有參考材料的像素之衰減率的比率，以及當像素之實際衰減率轉變成在參考衰減曲線上的衰減率時，使用時間計算器使用溫度權重值、亮度權重值以及材料權重值以計算一參考使用時間；以及根據參考使用時間產生一控制變數的一控制變數產生器。
溫度權重值產生器係將對應於像素之測量溫度的溫度權重值儲存至查詢表(LUT)。
亮度權重值產生器係將對應於影像數據訊號之平均灰階的亮度權重值儲存至查詢表(LUT)。
亮度權重值產生器係將對應於影像亮度之亮度權重值儲存至查詢表(LUT)。
使用時間係使用一累積使用時間與一數值的一總和來計算器計算參考使用時間，該數值係將在累積使用時間之後增加的一額外使用時間與溫度權重值、亮度權重值，以及材料權重值相乘而產生。
衰減補償器進一步包含一使用時間儲存單元，其將計算參考使用時間更新作為像素之更新累積使用時間，並儲存更新累積使用時間。
使用時間計算器係使用一累積使用時間與一數值之總和來計算參考使用時間，該數值係將在累積使用時間之後增加的額外使用時間與溫度權重值、亮度權重值、材料權重值、以及根據累積使用時間之時間權重值相乘而產生。
衰減補償器進一步包含一電源供應器，其根據控制變數以控制供應一驅動電流給像素的一第一電源電壓以及一第二電源電壓間的一電壓差異。
當控制變數增加時，電源供應器係減少第二電源電壓以增加第一電源電壓與第二電源電壓控制之間的電壓差異。
當控制變數增加時，電源供應器係增加第一電源電壓以增加第一電源電壓與第二電源電壓控制之間的電壓差異。
本發明的再一實施例係提供一種衰減補償方法，其包含﹕產生一溫度權重值，其表示因一溫度感測器所傳送的複數個像素之一測量溫度造成的一衰減率對比於在一參考溫度之衰減率的比率；計算含有在複數個像素上之灰階資訊的一影像數據訊號之一平均灰階；計算對應於影像數據訊號之平均灰階的影像亮度，並產生一亮度權重值，其表示因影像亮度造成的衰減率對比於一參考亮度之一衰減率的比率；輸出一材料權重值，其表示複數個像素包含之材料造成的衰減率對比於含有參考材料之像素衰減率的該比率；當使用溫度權重值、該亮度權重值，以及該材料權重值將複數個像素之實際衰減率轉換成在參考衰減曲線上的衰減率時，計算一參考使用時間；以及根據參考使用時間產生一控制變數。
衰減補償方法進一步包含根據控制變數以控制供應驅動電流給像素的一第一電源電壓以及一第二電源電壓間的電壓差異。
第一電源電壓與第二電源電壓間的電壓差異之控制包含當控制變數增加時，減少第二電源電壓以增加第一電源電壓與第二電源電壓之間的電壓差異。
第一電源電壓與第二電源電壓間的電壓差異之控制包含當控制變數增加時，增加第一電源電壓以增加第一電源電壓與第二電源電壓之間的電壓差異。
溫度權重值之產生包含從查詢表(LUT)輸出對應於像素之測量溫度的溫度權重值。
亮度權重值之產生包含從查詢表(LUT)輸出對應於影像數據訊號之平均灰階的亮度權重值。
亮度權重值之產生包含從查詢表(LUT)輸出對應於影像亮度之的亮度權重值。
參考使用時間之計算包含使用一累積使用時間與一數值的一總和來包含計算參考使用時間，其中該數值係將在累積使用時間之後增加的一額外使用時間與溫度權重值、亮度權重值，以及材料權重值相乘而產生。
衰減補償係方法進一步包含更新計算參考使用時間作為像素之一更新累積使用時間並儲存更新累積使用時間。
根據本發明之實施例，像素之衰減可被補償且顯示裝置的電力消耗減少，從而改進顯示裝置之影像品質。
100．．．訊號控制器
200．．．掃描驅動器
300．．．數據驅動器
400．．．衰減補償器
410．．．溫度感測器
420．．．溫度權重值產生器
430．．．灰階計算器
440．．．亮度權重值產生器
450．．．使用時間儲存單元
460．．．使用時間計算器
470．．．控制變數產生器
500．．．電源供應器
600．．．顯示器
T．．．溫度
WT．．．溫度權重值
WL．．．亮度權重值
Tcur．．．參考使用時間
Tpre．．．累積使用時間
Pcon．．．控制變數
Din．．．平圴灰階
DAT．．．影像數據訊號
R、G、B．．．視頻訊號
DE．．．數據致能訊號
Hsync．．．水平同步訊號
Vsync．．．垂直同步訊號
MCLK．．．主要時脈訊號
CONT1．．．第一驅動控制訊號
CONT2．．．第二驅動控制訊號
D1、D2、Dm．．．數據線
S2、S2、Sn．．．掃描線
PX．．．像素
ELVDD．．．第一電源電壓
ELVSS．．．第二電源電壓
本發明更完整的理解及其許多附隨優點將藉由考量配合其附圖參考下列詳細描述而變得顯而易見，且同時變得更利於理解，其中相似參考符號係代表相同或相似構件，其中﹕
第1圖顯示根據本發明的例示性實施例之顯示裝置的方塊圖。
第2圖顯示根據本發明的例示性實施例之衰減補償器之方塊圖。
第3圖顯示根據本發明的例示性實施例之像素相對於溫度的衰減曲線圖表。
第4圖顯示根據本發明的例示性實施例之像素相對於亮度之衰減曲線圖表。
第5圖顯示根據本發明的例示性實施例之亮度權重值曲線之圖表。
第6圖顯示根據本發明的例示性實施例之依據材料而定的像素衰減率的像素衰減曲線圖表。
第7圖顯示根據本發明的例示性實施例之像素參考衰減率以及衰減補償器所計算的像素實際衰減率的比較圖表。
下文中，將參考複數個附圖以詳細描述根據本發明之例示性實施例，如此此技術領域之通常知識者可容易地理解。然而，本發明能夠以各種方式實現而不限於下列的實施例。
進一步，在例示性實施例中，因為相似之參考符號係代表具有相同構造的相似元件，第一例示性實施例係為具代表性地描述，而在其他例示性實施例中，僅將描述不同於第一例示性實施例之構造。
將省略與本描述不相關的部分，藉此清楚地描述本發明，而說明書中相同元件將以相同之參考符號標示。
於全文與後續之申請專利範圍中，當描述元件與另一元件「耦合(coupled)」時，元件可與另一元件「直接耦合」或透過第三元件與另一元件「電性耦合」。此外，除非明確地另行闡述，否則詞彙「包含(comprise)」及其變化像是「包含(comprises)」或「包含(comprising)」將理解為表示涵括所述元件但不排除任何其他元件。
第1圖顯示根據本發明的例示性實施例之顯示裝置的方塊圖。
請參閱第1圖，顯示裝置包含訊號控制器100、掃描驅動器200、數據驅動器300、衰減補償器400、電源供應器500以及顯示器600。顯示裝置可為液晶顯示器(LCD)、場發光顯示器、電漿顯示面板(PDP)或是有機發光顯示器，但顯示裝置之類型不因此受限制。
訊號控制器100係接收來自外部裝置的視頻訊號R、G與B，以及同步訊號。視頻訊號R、G與B包含個別像素PX的亮度資訊，亮度包含灰階之預設數值(例如，1024=210，256=28，或64=26)。輸入控制訊號例示性地包含垂直同步訊號(Vsync)、水平同步訊號(Hsync)、主要時脈訊號(MCLK)以及數據致能訊號(DE)。
訊號控制器100係根據視頻訊號R、G與B、水平同步訊號、垂直同步訊號以及主要時脈訊號，而產生第一驅動控制訊號CONT1、第二驅動控制訊號CONT2以及影像數據訊號DAT。
訊號控制器100係藉由根據垂直同步訊號而識別出用於每一訊框的視頻訊號R、G、B，根據水平同步訊號而識別出用於每一掃描線的視頻訊號R、G與B，藉此以產生影像數據訊號DAT。訊號控制器100係傳送影像數據訊號DAT與第二驅動控制訊號CONT2至數據驅動器300。此外，訊號控制器100係傳送第一驅動控制訊號CONT1至掃描驅動器200，並傳送影像數據訊號DAT至衰減補償器400。
顯示器600包含連接至掃描線S1至Sn以及數據線D1至Dm的複數個像素PX，複數條訊號線(S1至Sn與D1至Dm)係大致上配置成矩陣形式。複數條掃描線S1至Sn係大致上在橫列方向上延伸並且彼此平行。複數條數據線D1至Dm係大致上在縱行方向上延伸並且彼此平行。複數個像素PX係接收來自電源供應器500的第一電源電壓ELVDD以及第二電源電壓ELVSS。
掃描驅動器200係連接至掃描線S1至Sn，並根據第一驅動控制訊號CONT1產生複數個掃描訊號。掃描驅動器200可依序地將有導通電壓(gate on voltage)之掃描訊號施加至掃描線S1至Sn。
數據驅動器300係連接至數據線D1至Dm，並根據第二驅動控制訊號CONT2取樣且維持影像數據訊號DAT，以及施加複數個數據訊號至複數條數據線D1至Dm。數據驅動器300藉由施加具有預設電壓範圍之數據訊號至對應於有導通電壓之掃描訊號的數據線D1至Dm，以將數據寫入複數個像素。
衰減補償器400係根據像素PX基於使用時間、溫度、像素PX之亮度、以及發光元件之材料的衰減率以產生控制變數Pcon。像素PX之衰減率係代表亮度降低率。當複數個像素PX之實際衰減率轉換成參考衰減曲線上的參考衰減率時，衰減補償器400使用針對參考溫度的溫度權重值WT、針對參考亮度的亮度權重值WL以及針對參考材料的材料權重值WM以計算參考使用時間Tcur，並根據參考使用時間Tcur產生控制變數Pcon。衰減補償器400係傳送控制變數Pcon至電源供應器500。
電源供應器500係供應第一電源電壓ELVDD與第二電源電壓ELVSS至顯示器600。第一電源電壓ELVDD與第二電源電壓ELVSS係提供用於複數個像素PX的驅動電流。電源供應器500係根據控制變數Pcon控制第一電源電壓ELVDD與第二電源電壓ELVSS之間的電壓差異。電源供應器500係藉由控制變數Pcon所建立的預設電壓位準而減少第二電源電壓ELVSS或增加第一電源電壓ELVDD，以控制第一電源電壓ELVDD與第二電源電壓ELVSS之間的電壓差異。
現在將參考第2圖至第7圖描述根據發光元件之衰減率以產生控制變數Pcon的衰減補償器400，以及衰減補償方法。
第2圖顯示衰減補償器之方塊圖，第3圖顯示根據本發明的例示性實施例之像素相對於溫度的衰減曲線圖表，第4圖顯示根據本發明的例示性實施例之像素相對於亮度的衰減曲線圖表，第5圖顯示根據本發明的例示性實施例之亮度權重值曲線之圖表，第6圖顯示根據本發明的例示性實施例之依據材料而定的像素衰減率的像素衰減曲線圖表，以及第7圖顯示根據本發明的例示性實施例之像素參考衰減率與衰減補償器所計算的像素實際衰減率的比較圖表。
請參閱第2圖至第7圖，衰減補償器400包含溫度感測器410、溫度權重值產生器420、灰階計算器430、亮度權重值產生器440、使用時間儲存單元450、使用時間計算器460以及控制變數產生器470。
溫度感測器410係測量複數個像素PX之溫度並傳送所測量之溫度T給溫度權重值產生器420。
溫度權重值產生器420係根據由溫度感測器410傳送之溫度T以產生溫度權重值WT。溫度權重值WT係顯示根據複數個像素PX在測量溫度T的衰減率與在參考溫度之衰減率的比率。
當溫度增加時，像素衰減率係有增加之傾向。像素衰減率意味著像素亮度降低率。像素隨著溫度增加之衰減可用像素在參考溫度之衰減函式(一曲線)與溫度權重值WT之乘積來表示。溫度權重值WT能夠藉由測量像素相對於溫度之衰減率而從實驗獲得。在測量像素相對於溫度之衰減率的實驗中，除了溫度之外的可影響像素衰減率的因素(例如，影像亮度以及像素材料)係以相似方式設定。
在第3圖中的像素相對於溫度之衰減曲線中，係基於在測試中測量的數值而顯示在參考溫度25度的衰減曲線(25)、在40度的衰減曲線(40)、在45度的衰減曲線(45)、在50度的衰減曲線(50)以及在60度的衰減曲線(60)。圖中係顯示在40度的衰減曲線(40_Model)，其係在參考溫度25度的衰減曲線(25)乘上溫度權重值WT而模型化，以及顯示在45度的衰減曲線(45_Model)、在50度的衰減曲線(50_Model)以及在60度的衰減曲線(60_Model)。
可發現在40度的模型化衰減曲線(40_Model)係對應經由測試所測量到在40度的衰減曲線(40)，在45度的模型化衰減曲線(45_Model)係對應經由測試所測量到在45度的衰減曲線(45)，在50度的模型化衰減曲線(50_Model)係對應經由測試所測量到在50度的衰減曲線(50)，在60度的模型化衰減曲線(60_Model)係對應經由測試所測量到在60度的衰減曲線(60)。
亦即，在測量溫度T的衰減曲線能夠由在參考溫度25度的衰減曲線(25)乘上由溫度決定的溫度權重值WT來計算出。例如，當參考溫度25度的衰減曲線(25)與2.63之溫度權重值WT相乘，可計算出在40度的模型化衰減曲線(40_Model)。
當有儲存依據測量溫度T決定的溫度權重值WT時，溫度權重值產生器420能夠輸出對應於溫度感測器410所傳送之測量溫度T的溫度權重值WT，並且能夠根據溫度權重值WT計算出在測量溫度T的衰減曲線。溫度權重值產生器420能將對應於測量溫度T的溫度權重值WT儲存至查找表(LUT)。溫度權重值產生器420能夠從查詢表中輸出對應於複數個像素PX之測量溫度的溫度權重值WT。
灰階計算器430係接收影像數據訊號DAT並計算影像數據訊號DAT之平均灰階Din。在此例中，影像數據訊號DAT包含在複數個像素PX上的灰階資訊。亦即，灰階計算器430係將含有顯示器600所包含的複數個像素PX上之灰階資訊的影像數據訊號DAT進行平均，以計算在一影像上的平均灰階Din。
例如，其係設定在顯示器600包含的複數個像素PX中的紅色像素、綠色像素與藍色像素係形成一畫點(dot)，而顯示器600之解析度係Res。在此，紅色像素係表示發出紅色光的像素，綠色像素係表示發出綠色光的像素，而藍色像素係表示發出藍色光的像素，而解析度Res係表示畫點之總數量。
在此例中，影像數據訊號DAT之平均灰階Din能夠以公式1計算。
(公式1)

在此，Rn為輸入至紅色像素的訊號，Gn為輸入至綠色像素的訊號，而Bn為輸入至藍色像素的訊號。Rn訊號、Gn訊號與Bn訊號有預設灰階，且係包含在影像數據訊號DAT中。
用於發現影像數據訊號DAT之平均灰階Din的公式1係為一範例。在顯示器600所包含的複數個像素PX中形成畫點的方法，亦即，用於配置像素PX的方法能夠以各種方式決定，因此，可決定用於計算影像之平均灰階Din的方法。
第2圖之灰階計算器430係傳送所計算之平均灰階Din至亮度權重值產生器440。
亮度權重值產生器440係產生影像亮度的亮度權重值WL。亮度權重值WL係指影像相對於亮度之衰減率對比於在參考亮度之衰減率的比率。亮度權重值產生器440係使用影像之平均灰階Din以計算影像之亮度，並使用所計算之亮度造成的像素衰減率以產生亮度權重值WL。
當假設影像之灰階具有0到255的灰階數值且亮度係對應伽瑪值2.2的平均灰階Din，表格1係表示平均灰階Din與亮度(Luminance)之例示性關係。
(表格1)
當影像數據訊號DAT之平均灰階Din為186時，像素PX係依影像數據訊號DAT而發出亮度150 nit的光。當影像數據訊號DAT之平均灰階Din為212時，像素PX係依影像數據訊號DAT而發出亮度200 nit的光。當影像數據訊號DAT之平均灰階Din為234時，像素PX係依影像數據訊號DAT而發出亮度250 nit的光。當影像數據訊號DAT之平均灰階Din為255時，像素PX係依影像數據訊號DAT而發出亮度300 nit的光。如上所述，對應於影像數據訊號DAT之平均灰階Din的影像亮度能夠在實驗上測量。
亮度權重值產生器440能夠將對應於影像數據訊號DAT之平均灰階Din的影像亮度儲存在查詢表(LUT)中。亮度權重值產生器440能夠從查詢表(LUT)萃取出對應於影像數據訊號DAT之平均灰階Din的影像亮度。
亮度權重值產生器440係計算對應於影像數據訊號DAT之平均灰階Din的影像亮度，並使用依照該亮度的像素衰減率以計算亮度權重值。依照該亮度的像素衰減率能夠透過測試進行測量。在用於測量對應亮度之像素衰減率的測試中，亮度以外可影響像素衰減率的條件(例如，溫度或像素材料)，係設定在相等狀態。
當亮度增加時像素衰減率係趨於增加。像素根據亮度而衰減的趨勢能夠以像素衰減函式(曲線)與參考亮度的亮度權重值WL相乘來表示。
在第4圖中像素相對於亮度之衰減曲線中，係顯示基於經由測試測量的數值之在參考亮度300 nit的衰減曲線(300nit)、在參考亮度250 nit的衰減曲線(250nit)、在參考亮度200 nit的衰減曲線(200nit)、以及在參考亮度150 nit的衰減曲線(150nit)。圖中係顯示在250 nit的衰減曲線(250nit_Model)，其係在參考亮度300 nit的衰減曲線(300nit)乘上亮度權重值WL而模型化，以及顯示在200 nit的衰減曲線(200nit_Model)、以及在150 nit的衰減曲線(150nit_Model)。
可發現，在250 nit的模型化衰減曲線(250nit_Model)係與測試測量之在250nit的衰減曲線(250nit)相符合，在200 nit的模型化衰減曲線(200nit_Model)係與測試測量之在200 nit的衰減曲線(200nit)相符合，而在150 nit的模型化衰減曲線(150nit_Model)係與測試測量之在150 nit的衰減曲線(150nit)相符合。
亦即，在任意亮度的衰減曲線能夠以在參考亮度300 nit的衰減曲線(300nit)乘上由亮度決定的亮度權重值WL來計算出。對應於影像亮度的亮度權重值WL能夠經由測試測量出，而亮度權重值產生器440能對應影像亮度的將亮度權重值WL儲存在查詢表(LUT)中。亮度權重值產生器440能夠從查詢表(LUT)取得對應於影像亮度的亮度權重值WL。
表格2係例示性地顯示對應於影像亮度(luminance)的亮度權重數值WL。
(表格2)
例如，在250 nit的模型化衰減曲線(250nit_Model) 係以在參考亮度300 nit度的衰減曲線(300nit)乘上0.8的亮度權重值WL來計算出。
第5圖係顯示用於顯示針對影像亮度的WL亮度權重值的亮度權重值曲線。
因此，亮度權重值產生器440能夠計算對應於影像數據訊號DAT之平均灰階Din，由影像亮度造成的亮度權重值WL。亮度權重值產生器440能將對應於影像數據訊號DAT之平均灰階Din的亮度權重值WL儲存在查詢表(LUT)中。
亮度權重值產生器440係傳送所產生之亮度權重值WL至使用時間計算器460。
使用時間計算器460係使用材料權重值WM、溫度權重值WT以及亮度權重值WL計算出參考使用時間Tcur。
材料權重值WM係顯示複數個像素PX包含的材料造成的衰減率對比於含有參考材料之像素衰減率的比率。材料權重值WM係由像素材料來決定，而使用時間計算器460係儲存包含顯示裝置中的像素材料之材料權重值WM。使用時間計算器460係接收溫度權重值WT以及亮度權重值WL並輸出所儲存的材料權重值WM。
例如，當顯示裝置為有機發光二極體（OLED）顯示器時，有機發光二極體（OLED）顯示器所包含之像素中含有的複數個有機發光二極體(OLED)依據有機材料之數量係分類成小分子有機發光二極體（OLED）以及聚合物有機發光二極體（OLED）。像素衰減率係依據用於有機發光二極體（OLED）的有機材料之數量或種類而決定。亦即，根據像素材料而像素衰減率會有所不同。
第6圖係顯示用於測量像素相對於亮度之衰減率之測試的圖表，其係針對以材料M2形成的像素，材料M2係不同於第4圖中用於測量像素相對於亮度之衰減率所用的像素材料。
在第6圖中像素相對於亮度之衰減率曲線中，係顯示基於測試測量的數值之在300 nit的衰減曲線(M2_300nit)、在250 nit的衰減曲線(M2_250nit)、在200 nit的衰減曲線(M2_200nit)、以及在150 nit的衰減曲線(M2_150nit)。圖中係顯示在300 nit的衰減曲線(M2_300nit_Model)，其係第4圖之在300 nit的衰減曲線(300nit)乘上材料權重值WM以模型化，以及在250 nit的衰減曲線(M2_250nit_Model)，其係第4圖之在250 nit的衰減曲線(250nit)乘上材料權重值WM以模型化，以及在200 nit的衰減曲線(M2_200nit_Model)，其係第4圖之在200 nit的衰減曲線(200nit)乘上材料權重值WM以模型化，以及在150 nit的衰減曲線(M2_150nit_Model)，其係第4圖之在150nit的衰減曲線(150nit)乘上材料權重值WM以模型化。
可發現，在300 nit的模型化衰減曲線(M2_300nit_Model)係與經由測試測量之在300 nit的衰減曲線(M2_300nit)相符合，在250 nit的模型化衰減曲線(M2_250nit_Model)係與經由測試測量之在250 nit的衰減曲線(M2_250nit)相符合，在200 nit的模型化衰減曲線(M2_200nit_Model)係與經由測試測量之在200 nit的衰減曲線(M2_200nit)相符合，以及在150 nit的模型化衰減曲線(M2_150nit_Model)係與經由測試測量之在150 nit的衰減曲線(M2_150nit)相符合。
亦即，當第4圖之像素相對於亮度的用於衰減率測量測試之像素的材料係設定為參考材料時，像素依據材料決定之衰減曲線能夠以含有參考材料之像素衰減曲線與由材料決定之材料權重值WM相乘而計算出。
例如，有機發光二極體（OLED）之參考材料係表示藉由根據特定的參考而設定有機材料之量來製造的材料。針對參考材料之材料權重值WM能夠透過使用對應於參考材料之有機材料之不同量之材料的像素衰減測試而測量。
使用時間計算器460係使用累積使用時間Tpre與一數值之總和來計算參考使用時間Tcur，該數值係由累積使用時間Tpre之後所增加的額外使用時間Tadd乘上溫度權重值WT、亮度權重值WL以及材料權重值WM而產生。
公式2係顯示用於計算參考使用時間Tcur之例示性方法。
(公式2)

當在顯示裝置之實際溫度、亮度以及材料之條件下，像素實際衰減率轉換成像素參考衰減率時，參考使用時間Tcur係表示一使用時間。像素參考衰減率表示在參考溫度(例如，25℃)、參考亮度(例如，300nit)、以及參考材料(例如，第4圖用於測試的像素材料)的條件之下的像素參考衰減曲線之衰減率。
亦即，當在顯示裝置之實際溫度、亮度與材料之條件下的像素實際衰減率能以在參考溫度、參考亮度以及參考材料之條件下的像素參考衰減率來表示時，使用時間計算器460係使用溫度權重值WT、亮度權重值WL以及材料權重值WM以計算參考使用時間Tcur。
根據參考使用時間Tcur之像素參考衰減率係以相似於像素實際衰減率的計算方式來進行計算。
用於比較第7圖之所計算的像素參考衰減率以及像素實際衰減率的圖表係顯示用以表示根據在溫度40度、亮度300 nit以及第4圖之用於測試的像素材料之條件下的實際使用時間衰減曲線(40_Real)。此圖表亦顯示用於表示根據在參考溫度25度、參考亮度300 nit以及參考材料(第4圖用於測試的像素材料)之條件下的參考使用時間Tcur的像素參考衰減率的參考衰減曲線(25_ref)。
例如，當像素實際上驅動5000小時，則在實際衰減曲線(40_Real)中依照5000小時的實際使用時間，像素實際衰減率係大致上38%。在用於計算參考使用時間Tcur的公式2中，累積使用時間Tpre為0，針對參考溫度25之在溫度40的溫度權重值WT為2.63，而亮度權重值WL以及材料權重值WM為1。因此，參考使用時間Tcur為Tcur=0+2.63×1×1×5000=13,150。在參考衰減曲線(25_ref)中，針對13,150小時之參考使用時間的像素參考衰減率大致上為38%。
因此，係以與像素實際衰減率相似的計算方式來計算根據參考使用時間Tcur的像素參考衰減率。
使用時間計算器460係傳送所計算之參考使用時間Tcur至使用時間儲存單元450，而使用時間儲存單元450係更新最近所計算的參考使用時間Tcur作為累積使用時間Tpre。當使用時間計算器460計算下一個參考使用時間Tcur時，使用時間儲存單元450係傳送所儲存的累積使用時間Tpre至使用時間計算器460。
使用時間計算器460係周期性地計算參考使用時間Tcur或當事件出現時計算參考使用時間Tcur。每一次使用時間計算器460計算參考使用時間Tcur，使用時間儲存單元450係傳送所儲存之累積使用時間Tpre至使用時間計算器460。每一次計算參考使用時間Tcur，使用時間計算器460便傳送所計算之參考使用時間Tcur至使用時間儲存單元450。
使用時間計算器460傳送所計算之參考使用時間Tcur至控制變數產生器470。
控制變數產生器470係根據參考使用時間Tcur產生控制變數Pcon。可參考使用時間Tcur的亮度降低率，其為像素衰減率，來建立控制變數Pcon之數值。
表格3係表示對應參考使用時間Tcur之例示性亮度減少率以及對應的控制變數Pcon。
(表格3)
當參考使用時間Tcur為0小時至240小時，控制變數Pcon係輸出0；當參考使用時間Tcur為240小時至3000小時，控制變數Pcon係輸出1；當參考使用時間Tcur為3000小時至10,000小時，控制變數Pcon係輸出2；當參考使用時間Tcur為10,000小時至15,000小時，控制變數Pcon係輸出3；當參考使用時間Tcur為15,000小時至20,000小時，控制變數Pcon係輸出4；以及當參考使用時間Tcur大於20,000小時，控制變數Pcon係輸出5。
在表格3中，用於決定控制變數Pcon的參考使用時間Tcur或亮度降低率之範圍可為各種決定。
請參閱第1圖，電源供應器500係根據控制變數Pcon控制第一電源電壓ELVDD與第二電源電壓ELVSS之間的電壓差異。電源供應器500係根據控制變數Pcon改變ELVSS第二電源電壓之電壓位準，藉此控制第一電源電壓ELVDD與第二電源電壓ELVSS之間的電壓差異。
公式3係表示藉由減少第二電源電壓ELVSS之電壓位準以控制第一電源電壓ELVDD與第二電源電壓ELVSS之間電壓差異的方法。在此例中，係維持第一電源電壓ELVDD之電壓位準。
(公式3)

在此，ELVSS係為控制電壓位準之前的第二電源電壓，而ELVSS’係控制電壓位準之後的第二電源電壓。
如上所述，電源供應器500係根據控制變數Pcon每次減少第二電源電壓ELVSS之電壓位準0.1V，藉此增加第一電源電壓ELVDD與第二電源電壓ELVSS之間的電壓差異。
此外，電源供應器500可根據控制變數Pcon改變第一電源電壓ELVDD之電壓位準，藉此控制第一電源電壓ELVDD與第二電源電壓ELVSS之間的電壓差異。
公式4係表示藉由增加第一電源電壓ELVDD之電壓位準以控制第一電源電壓ELVDD與第二電源電壓ELVSS之間電壓差異的方法。在此例中，係維持第二電源電壓ELVSS之電壓位準。
(公式4)

在此，ELVDD係為控制電壓位準之前的第一電源電壓，而ELVDD’係控制電壓位準之後的第一電源電壓。
因此，電源供應器500係根據控制變數Pcon每次增加第一電源電壓ELVDD之電壓位準0.1V，藉此增加第一電源電壓ELVDD與第二電源電壓ELVSS之間的電壓差異。
當第一電源電壓ELVDD與第二電源電壓ELVSS之間電壓差異增加時，則可補償因像素衰減而造成流入像素的電流減少，以及補償因像素衰減而造成亮度劣化。
如所建議，相比於考量像素衰減而在產品交付時便將第一電源電壓ELVDD與第二電源電壓ELVSS之間電壓差異設定為較大值的傳統方法，根據控制變數Pcon而控制第一電源電壓ELVDD與第二電源電壓ELVSS之間電壓差異以補償因像素衰減而造成亮度劣化的衰減補償方法能夠減少顯示裝置的電力消耗。
例如，有5.0V之第一電源電壓ELVDD、-1.7V之第二電源電壓ELVSS以及300mA之像素驅動電流的顯示裝置係驅動5000小時。在此例中，顯示裝置的像素係假設配置參考材料且在參考溫度與參考亮度之條件下驅動。如所建議，當控制變數Pcon係如表格3所呈現的輸出，而根據公式3或4控制第一電源電壓ELVDD與第二電源電壓ELVSS之間電壓差異，則顯示裝置之功率數為10252.8Wh。在先前技術之相似方式中，當第二電源電壓ELVSS之電壓設定減少0.5V，則顯示裝置之功率量Pp為10,800Wh。比較兩個功率量，比率為Pc/Pp=0.949。亦即，相比於傳統顯示裝置，所建議的顯示裝置大致上能夠減少5.1%電力消耗。
此外，當計算參考使用時間Tcur時，能夠使用因使用時間造成之時間權重值。
請參閱第2圖，使用時間計算器460能夠根據公式5計算參考使用時間Tcur。
公式5係顯示用於計算參考使用時間Tcur的另一例示性方法。
(公式5)
相比於公式2，公式5所示為增加使用時間Tadd與時間權重值WP相乘。藉由使用時間儲存單元450所傳送的累積使用時間Tpre來建立時間權重值WP。
表格4顯示，發現像素衰減曲線係相對於累積使用時間Tpre，而假設複數個累積使用時間Tpre之間的衰減曲線為直線時，可發現個別的累積使用時間Tpre之間的斜率。累積使用時間Tpre之間的斜率係表示根據累積使用時間Tpre的時間權重值WP。
(表格4)

溫度權重值WT、亮度權重值WL以及材料權重值WM係對應於上述內容，故在此不再更詳細地描述。
用於改變傳送到數據驅動器300的影像數據訊號DAT之灰階的補償可如同根據控制變數Pcon控制第一電源電壓ELVDD與第二電源電壓ELVSS之間電壓差異的補償一樣的執行。
例如，當顯示裝置在25之參考溫度、300nit之參考亮度以及參考材料之條件下驅動1500小時，像素亮度降低率係為41%而控制變數Pcon係輸出3，致使可將第一電源電壓ELVDD與第二電源電壓ELVSS之間電壓差異增加0.3V然後進行控制。在此例中，當灰階增加60%時像素之亮度減少能夠被補償，藉此以補償像素之41%之亮度降低率。當假設任意影像數據訊號DAT之灰階為128，則藉由增加灰階之補償，影像數據訊號DAT之灰階係變成128×1.6×0.59×1.06=128.08。關於後者，1.6係為增加灰階之數值，0.59係為因41%之亮度降低率所施加的數值，而1.06係為藉由控制第一電源電壓ELVDD與第二電源電壓ELVSS之間電壓差異而施加亮度之改變數值。因此，藉由考量像素亮度降低率而增加影像數據訊號DAT之灰階能夠補償因像素衰減造成的亮度減少。
所有本發明的前述參考圖式與詳細的描述係為例示性，且係用於說明本發明，但是其非為限制在申請專利範圍中定義的本發明之意義或範圍。因此，熟悉此領域之技術者將了解本發明係旨在涵蓋各種修改與等效實施例。因此，應該以所附的申請專利範圍之技術精神來定義本發明的真正技術範圍。
400．．．衰減補償器
410．．．溫度感測器
420．．．溫度權重值產生器
430．．．灰階計算器
440．．．亮度權重值產生器
450．．．使用時間儲存單元
460．．．使用時間計算器
470．．．控制變數產生器
T．．．溫度
WT．．．溫度權重值
WL．．．亮度權重值
Tcur．．．參考使用時間
Tpre．．．累積使用時間
Pcon．．．控制變數
Din．．．平圴灰階
DAT．．．影像數據訊號

Claims (32)

  1. 一種顯示裝置，包含﹕
    複數個像素；
    一衰減補償器，當該像素之一衰減率轉換成一參考衰減曲線之一參考衰減率時，該衰減補償器係使用針對一參考溫度的一溫度權重值、針對一參考亮度的一亮度權重值以及針對一參考材料的一材料權重值以計算一參考使用時間，並根據該參考使用時間產生一控制變數；以及
    一電源供應器，係根據該控制變數以控制供應一驅動電流給該像素的一第一電源電壓以及一第二電源電壓之間的一電壓差異。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之顯示裝置，該溫度權重值係代表該像素之一測量溫度造成的一衰減率對比於該參考溫度之一衰減率的一比率。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之顯示裝置，該衰減補償器係將對應於該像素之該測量溫度的該溫度權重值儲存至一查找表(LUT)中。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之顯示裝置，該衰減補償器係計算含有該複數個像素之灰階資訊的一影像數據訊號的一平均灰階，以及計算對應於該影像數據訊號之該平均灰階的一影像亮度。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之顯示裝置，該亮度權重值係該影像亮度造成的一衰減率對比於該參考亮度之一衰減率的一比率。
  6. 如申請專利範圍第4項所述之顯示裝置，該衰減補償器係將對應於該影像數據訊號之該平均灰階的該亮度權重值儲存至一查詢表(LUT)中。
  7. 如申請專利範圍第4項所述之顯示裝置，該衰減補償器係將對應於該影像亮度之該亮度權重值儲存至一查詢表(LUT)中。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之顯示裝置，該材料權重值係包含該像素中之一材料造成的一衰減率對比於含有該參考材料之一像素之一衰減率的一比率。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之顯示裝置，該衰減補償器係使用一累積使用時間與一數值之一總和來計算該參考使用時間，該數值係將在該累積使用時間之後增加的一額外使用時間與該溫度權重值、該亮度權重值以及該材料權重值相乘而產生。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之顯示裝置，該衰減補償器係更新該計算之參考使用時間作為該像素之一更新累積使用時間，並儲存該更新累積使用時間。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之顯示裝置，該衰減補償器係使用一累積使用時間與一數值之一總和來計算該參考使用時間，該數值係將在該累積使用時間之後增加的一額外使用時間該溫度權重值、該亮度權重值、該材料權重值以及根據該累積使用時間之一時間權重值相乘而產生。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之顯示裝置，其中當該控制變數增加時，該電源供應器係減少該第二電源電壓藉此增加該第一電源電壓與該第二電源電壓之間的該電壓差異。
  13. 如申請專利範圍第1項所述之顯示裝置，其中當該控制變數增加時，該電源供應器係增加該第一電源電壓藉此增加該第一電源電壓與該第二電源電壓之間的該電壓差異。
  14. 一種衰減補償器，包含﹕
    一溫度權重值產生器，係用於產生用於一溫度權重值，該溫度權重值係表示因一溫度感測器所傳送的複數個像素之一測量溫度造成的一衰減率對比於相對於一參考溫度之衰減率的比率；
    一灰階計算器，係用於計算含有在該複數個像素上之灰階資訊的一影像數據訊號之一平均灰階；
    一亮度權重值產生器，用於計算對應於該影像數據訊號之該平均灰階的一影像亮度，並用於產生一亮度權重值，該亮度權重值係表示因該影像亮度造成的一衰減率對比於一參考亮度之一衰減率的比率；
    一使用時間計算器，用於儲存一材料權重值，該材料權重值係表示因該像素包含的一材料造成的一衰減率對比於含有一參考材料的一像素衰減率的比率，以及當該像素之一實際衰減率改變成在一參考衰減曲線上的一衰減率時，該使用時間計算器使用該溫度權重值、該亮度權重值以及該材料權重值以計算一參考使用時間；以及
    一控制變數產生器，係根據該參考使用時間產生一控制變數。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之衰減補償器，該溫度權重值產生器係將對應於該像素之該測量溫度的該溫度權重值儲存在一查詢表(LUT)。
  16. 如申請專利範圍第14項所述之衰減補償器，該亮度權重值產生器係將對應於該影像數據訊號之該平均灰階的該亮度權重值儲存至一查詢表(LUT)中。
  17. 如申請專利範圍第14項所述之衰減補償器，該亮度權重值產生器係將對應於該影像亮度的該亮度權重值儲存至一查詢表(LUT)中。
  18. 如申請專利範圍第14項所述之衰減補償器，該使用時間計算器係使用一累積使用時間與一數值之一總和來計算器計算該參考使用時間，該數值係將在該累積使用時間之後增加的一額外使用時間與該溫度權重值、該亮度權重值以及該材料權重值相乘而產生。
  19. 如申請專利範圍第18項所述之衰減補償器，進一步包含用於一使用時間儲存單元，該使用時間儲存單元係將該計算參考使用時間更新作為該像素之一更新累積使用時間，並儲存該更新累積使用時間。
  20. 如申請專利範圍第14項所述之衰減補償器，該使用時間計算器係使用一累積使用時間與一數值之一總和來計算器計算該參考使用時間，該數值係將在該累積使用時間之後增加的一額外使用時間與該溫度權重值、該亮度權重值、該材料權重值以及對應該累積使用時間之一時間權重值相乘而產生。
  21. 如申請專利範圍第14項所述之衰減補償器，進一步包含根據該控制變數以控制供應一驅動電流給該像素的一第一電源電壓以及一第二電源電壓之間的一電壓差異的一電源供應器。
  22. 如申請專利範圍第21項所述之衰減補償器，其中當該控制變數增加時，該電源供應器係減少該第二電源電壓藉此增加該第一電源電壓與該第二電源電壓之間的該電壓差異。
  23. 如申請專利範圍第21項所述之衰減補償器，其中當該控制變數增加時，該電源供應器係增加該第一電源電壓藉此增加該第一電源電壓與該第二電源電壓之間的該電壓差異。
  24. 一種衰減補償方法，包含下列步驟﹕
    產生一溫度權重值，該溫度權重值係表示因一溫度感測器所傳送的複數個像素之一測量溫度造成的一衰減率對比於在一參考溫度之衰減率的比率；
    計算含有在該複數個像素上之灰階資訊的一影像數據訊號之一平均灰階；
    計算對應於該影像數據訊號之該平均灰階的一影像亮度，並產生一亮度權重值，該亮度權重值係表示因該影像亮度造成的衰減率對比於一參考亮度之衰減率的比率；
    輸出一材料權重值，該材料權重值係表示該像素包含之一材料造成的一衰減率對比於含有一參考材料之一像素衰減率的比率；
    當使用溫度權重值、該亮度權重值以及該材料權重值將該像素之一實際衰減率係替換成在一參考衰減曲線上的衰減率時，計算一參考使用時間；以及
    根據該參考使用時間產生一控制變數。
  25. 如申請專利範圍第24項所述之衰減補償方法，進一步包含根據該控制變數以控制供應一驅動電流給該像素的一第一電源電壓以及一第二電源電壓之間的一電壓差異的步驟。
  26. 如申請專利範圍第24項所述之衰減補償方法，其中該第一電源電壓與該第二電源電壓之間的該電壓差異之控制包含減少該第二電源電壓藉此增加該第一電源電壓與該第二電源電壓方法之間的該電壓差異。
  27. 如申請專利範圍第25項所述之衰減補償方法，其中該第一電源電壓與該第二電源電壓之間的該電壓差異之控制包含增加該第一電源電壓藉此增加該第一電源電壓與該第二電源電壓方法之間的該電壓差異。
  28. 如申請專利範圍第24項所述之衰減補償方法，其中該溫度權重值之產生包含從一查詢表(LUT)輸出對應於該像素之該測量溫度的該溫度權重值。
  29. 如申請專利範圍第24項所述之衰減補償方法，其中該亮度權重值之產生包含從一查詢表(LUT)輸出對應於該影像之該平均灰階的該亮度權重值。
  30. 如申請專利範圍第24項所述之衰減補償方法，其中該亮度權重值之產生包含從一查詢表(LUT)輸出對應於該影像亮度的該亮度權重值。
  31. 如申請專利範圍第24項所述之衰減補償方法，其中該參考使用時間之計算包含使用一累積使用時間與一數值方法之一總和來計算該參考使用時間，該數值係將在該累積使用時間之後增加的一額外使用時間與該溫度權重值、該亮度權重值以及該材料權重值相乘而產生。
  32. 如申請專利範圍第31項所述之衰減補償方法，進一步包含將該計算參考使用時間更新作為該像素之一更新累積使用時間，並儲存該更新累積使用時間之步驟。
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