專利名稱：限定消耗功率下自動調(diào)整最佳亮度的顯示器驅(qū)動裝置及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種限定消耗功率下自動調(diào)整最佳亮度的顯示器驅(qū)動裝置及其方法，其主要是在限定消耗功率下根據(jù)不同畫面影像負(fù)載情形自動調(diào)整最佳的顯示亮度，增強影像亮度以提高對比度。
背景技術(shù)：
有機發(fā)光二極管顯示面板(Organic Light-Emitting Diode，OLED)，又稱為有機電激發(fā)光顯示器(Organic Electroluminescence，OEL)，是其它平面顯示器技術(shù)不易達(dá)到的新一代技術(shù)，其具有更明亮且清晰的全彩影像與更敏捷的反應(yīng)速度。
OLED的基本結(jié)構(gòu)是由一薄而透明的半導(dǎo)體性質(zhì)的銦錫氧化物(ITO)作為正極，其與金屬陰極如同三明治般將有機材料層包夾在其中，有機材料層包括電洞傳輸層(HTL)、發(fā)光層(EL)、與電子傳輸層(ETL)。當(dāng)電池提供適當(dāng)?shù)碾妷?低伏特數(shù)的特性)，注入正極的電洞與陰極來的電荷在發(fā)光層結(jié)合時，即可激發(fā)有機材料產(chǎn)生光亮(electroluminescence)，有機層的構(gòu)架與正負(fù)極的選擇設(shè)計是讓OLED裝置充分發(fā)揮發(fā)光功效的關(guān)鍵。
OLED的特點是有自發(fā)光、不需要背光模塊、低電壓驅(qū)動(小于10Volts)且省電、高能量效率(16lm/W)、高亮度(可達(dá)100,000cd/m2以上)、響應(yīng)時間短(小于2μs)、高對比、廣視角(接近180°)、重量輕、厚度薄、構(gòu)造簡單、制造低成本、可撓性(塑料基底)以及可全彩化。
所以，OLED的運用范圍是廣泛的，在顯示器或是照明設(shè)備方面都非常有市場潛力。如移動電話、游戲機、音響面板、數(shù)碼照相機、個人數(shù)碼助理機(PDA)、汽車導(dǎo)航系統(tǒng)、電子書、信息家電、筆記本型計算機、監(jiān)視器、電視等。
當(dāng)上述的OLED應(yīng)用于可攜式或手提式電子產(chǎn)品時，如手機(Mobile Phone)、個人數(shù)碼助理(PDA)、數(shù)碼相機(DSC)、數(shù)碼攝像機(DVC)等的零部件時基本上有一重要的特性要求，即低功率消耗；因此，廠商通常會要求這些零部件運作時必須在限定的消耗功率范圍內(nèi)。就顯示裝置而言，以自發(fā)光的OLED為例，其面板在顯示任何影像畫面時，必須確保其消耗功率都能低于規(guī)格值。
由于有機發(fā)光二極管顯示器屬于自發(fā)光顯示器的類型，可預(yù)見當(dāng)OLED面板在顯示全白影像畫面時耗電量是最大的，因為此時影像負(fù)載(Image Loading)最大(影像負(fù)載的大小為顯示面板每個像素影像數(shù)據(jù)值的總和)，即每個像素的影像數(shù)據(jù)都是最大值(影像數(shù)據(jù)若是8-bit，最大值即為255)，因此，為了使消耗功率都能低于規(guī)格值的要求，已有的處理方法是調(diào)整每個像素顯示影像數(shù)據(jù)最大值時的亮度，使OLED面板在顯示全白影像畫面時耗電量恰好等于消耗功率限定值。如圖1所示，是已有的每個像素發(fā)出的亮度與影像數(shù)據(jù)關(guān)系圖，當(dāng)OLED面板在顯示全白影像畫面時耗電量已調(diào)整恰好等于消耗功率限定值的時候，其每個像素發(fā)出的亮度就定為每個像素顯示影像數(shù)據(jù)最大值時的亮度為Lmax，而當(dāng)像素顯示其它影像數(shù)據(jù)值時，例如n，則其亮度Ln即為Ln＝n×(Lmax/255)。
又，影像對比度(Contrast Ratio，CR)的基本定義是影像顯示亮度最大值相對于影像顯示亮度最小值的比例，該表示式為CR＝Lmax/Lmin。所以上述已知的方式雖確保了OLED面板在顯示任何影像畫面時其消耗功率都能低于規(guī)格值，但所顯示出來的影像對比度卻被限制了。
又，美國專利US 6,380,943的“Color Display Apparatus”，該專利為Matsushita公司所有。該專利提出了影像數(shù)據(jù)運算裝置，應(yīng)用在自發(fā)光型的平面顯示器，如OLED、PDP等，目的是使顯示器在限定消耗功率下可以根據(jù)不同影像負(fù)載情形自動調(diào)變以增強顯示亮度，同時兼顧功率消耗與影像品質(zhì)的要求。
該專利使用的原理如下首先，將影像負(fù)載依輕重程度分成五個區(qū)域，這五個區(qū)域會使用不同的系數(shù)與曲線來調(diào)整原始的影像數(shù)據(jù)值，不同影像負(fù)載的影像數(shù)據(jù)經(jīng)過不同的系數(shù)與曲線調(diào)整之后再由OLED面板顯示，如此可以使顯示任何影像畫面時，其消耗功率都能低于規(guī)格值，并且可根據(jù)不同影像負(fù)載情形調(diào)整最佳亮度顯示，可同時兼顧消耗功率與影像品質(zhì)的要求。
但其缺點是需要使用大量的數(shù)字影像處理單元以及相當(dāng)復(fù)雜的數(shù)學(xué)運算，雖可獲得較佳的影像品質(zhì)，但卻必須付出昂貴成本，不符合小尺寸主動式有機發(fā)光顯示器(AMOLED)低成本的要求。
又，日本專利2002-251167的“Display Device”，此專利為Sanyo公司所有。此專利提出了電流控制電路(Current Control Circuit)裝置，偵測由電源流至主動式有機發(fā)光顯示器面板電源供應(yīng)線的電流大小，若偵測到電流增加并大于額定值時，減小電源的輸出電壓，使主動式有機發(fā)光顯示器面板電源供應(yīng)線電壓減小，以確保主動式有機發(fā)光顯示器工作在限定消耗功率內(nèi)。

發(fā)明內(nèi)容
于是，本發(fā)明的主要目的，在于克服上述缺陷，為避免該缺陷的存在，本發(fā)明是在限定消耗功率下可以根據(jù)不同畫面影像負(fù)載情形自動調(diào)整最佳的顯示亮度，可增強影像亮度以提高對比度，達(dá)到同時兼顧消耗功率與影像品質(zhì)的要求。
本發(fā)明是利用顯示器中每個像素內(nèi)的有機發(fā)光二極管元件以共陰極方式相連接，共陰極連接至一電阻元件，該電阻元件的另一端則接地，且，每個像素內(nèi)有機發(fā)光二極管元件的陽極通過一驅(qū)動單元連接至電源供應(yīng)線(Vdd Supply Line)。借此，當(dāng)畫面影像負(fù)載較大時，可以預(yù)見面板上各像素通過有機發(fā)光二極管電流的總和會較大，即，從共陰極流出的總電流會較大，但由于較大電流通過電阻元件時會有較大的電壓降，所以此時面板上所有的驅(qū)動單元會工作在較小的Vsd(源極-漏極的電壓)，各灰階亮度相對影像數(shù)據(jù)值的比例值會自動減小，使面板消耗功率能低于規(guī)格值的要求。
當(dāng)畫面影像負(fù)載較小時，可以預(yù)見面板上各像素通過有機發(fā)光二極管電流的總和會較小，亦即從共陰極流出的總電流(Itotal)會較小，但由于較小電流通過電阻元件時會有較小的電壓降，所以此時面板上所有的驅(qū)動單元會工作在較大的Vsd，各灰階亮度相對影像數(shù)據(jù)值的比例值會自動增加，借以增強面板影像可顯示的亮度以提高對比度。


圖1是已有技術(shù)的每個像素發(fā)出的亮度(Y軸)與影像數(shù)據(jù)(X軸)的關(guān)系圖。
圖2是本發(fā)明的每個像素發(fā)出的亮度(Y軸)與影像數(shù)據(jù)(X軸)的關(guān)系圖。
圖3是本發(fā)明的裝置示意圖。
圖4是本發(fā)明的有機發(fā)光二極管的最大電流(Y軸)與影像負(fù)載(X軸)的關(guān)系圖。
圖5是本發(fā)明的電阻元件兩端的電壓(Y軸)與影像負(fù)載(X軸)的關(guān)系圖。
圖6是本發(fā)明的消耗功率(Y軸)與影像負(fù)載(X軸)的關(guān)系圖。
具體實施例方式
有關(guān)本發(fā)明的詳細(xì)說明及技術(shù)內(nèi)容，現(xiàn)結(jié)合

如下請參閱圖2所示，是本發(fā)明的每個像素發(fā)出的亮度與影像數(shù)據(jù)關(guān)系圖，如圖所示本發(fā)明的原理是在不同影像負(fù)載下，各灰階亮度相對于影像數(shù)據(jù)值會有不同的比例值。當(dāng)畫面影像負(fù)載較大時(如圖中的大負(fù)載10)，本發(fā)明的驅(qū)動裝置會自動減小各灰階亮度相對影像數(shù)據(jù)值的比例值，使面板消耗功率能低于規(guī)格值的要求；而當(dāng)畫面影像負(fù)載較小時(如圖中的中負(fù)載11或小負(fù)載12)，本發(fā)明的驅(qū)動裝置則會自動增加各灰階亮度相對影像數(shù)據(jù)值的比例值，增強面板影像可顯示的亮度并提高對比度。
請參閱圖3所示，是本發(fā)明裝置的示意圖，如圖所示本發(fā)明包括一數(shù)據(jù)驅(qū)動器30，一掃描驅(qū)動器40，上述的驅(qū)動器是驅(qū)動顯示器的每個像素20內(nèi)電路的電子元件，該電子元件最少包含一開關(guān)單元21，其上具有兩輸入端及一輸出端，此兩輸入端分別連接數(shù)據(jù)線31及掃描線41；一儲存單元23，其上一端連接有一電源供應(yīng)線60(供應(yīng)電壓Vdd)，而另一端則連接在上述開關(guān)單元21的輸出端；一驅(qū)動單元22，其一輸入端與上述開關(guān)單元21的輸出端與儲存單元23的輸入端連接處相連接，另一輸入端連接至上述的電源供應(yīng)線60；一有機發(fā)光二極管24，其中，每個像素20內(nèi)的有機發(fā)光二極管24元件通過一共陰極連接線61以共陰極的方式相連接，該共陰極連接線61連接至一電阻元件50，該電阻元件50的另一端則接地。每個像素內(nèi)有機發(fā)光二極管24元件的陽極通過驅(qū)動單元22連接至電源供應(yīng)線60(供應(yīng)電壓Vdd)。
本發(fā)明的動作如下，當(dāng)畫面影像負(fù)載較大時，可以預(yù)見面板上各像素20通過有機發(fā)光二極管24的電流的總和會較大，即，從共陰極連接線61流出的總電流(Itotal)會較大，但由于較大電流通過電阻元件50時會有較大的電壓降，所以此時面板上所有的驅(qū)動單元22會工作在較小的Vsd下，各灰階亮度相對影像數(shù)據(jù)值的比例值會自動減小，使面板消耗功率能低于規(guī)格值的要求。
當(dāng)畫面影像負(fù)載較小時，可以預(yù)見面板上各像素20內(nèi)通過有機發(fā)光二極管24電流的總和會較小，即，從共陰極連接線61流出的總電流(Itotal)會較小，但由于較小電流通過電阻元件50時會有較小的電壓降，所以此時面板上所有的驅(qū)動單元22會工作在較大的Vsd，各灰階亮度相對影像數(shù)據(jù)值的比例值會自動增加，借此，增強面板影像可顯示的亮度以提高對比度。
請參閱圖4所示，是本發(fā)明的有機發(fā)光二極管的最大電流與影像負(fù)載關(guān)系圖，如圖所示因為本發(fā)明是一可自動調(diào)整不同影像負(fù)載情況下各灰階亮度相對影像數(shù)據(jù)值的比例值，因此，不同影像負(fù)載情況下的最大灰階亮度會有所不同。圖4中Y軸是為有機發(fā)光二極管的最大電流(Ioled-max)(代表該影像數(shù)據(jù)最大值即為255)，X軸是為影像負(fù)載(0％～100％)，當(dāng)畫面的影像負(fù)載較大時，該有機發(fā)光二極管的最大電流(Ioled-max)會自動減小，換言之，即上述的有機發(fā)光二極管24的最大灰階亮度會自動減小，使面板消耗功率能低于規(guī)格值的要求。當(dāng)畫面影像負(fù)載較小時，該有機發(fā)光二極管24的最大電流(Ioled-max)會自動增加，即有機發(fā)光二極管24的最大灰階亮度會自動增加，借此，增強面板影像可顯示的亮度以提高對比度。
請參閱圖5所示，是本發(fā)明的電阻元件兩端的電壓與影像負(fù)載關(guān)系圖，如圖所示由于不同影像負(fù)載時從共陰極流出至共陰極連接線61的總電流(Itotal)通過電阻元件50時會有不同的電壓降，因此不同影像負(fù)載時面板上的驅(qū)動單元22的各灰階Isd-Vsd(源極-漏極的電流與電壓關(guān)系)的操作點(Operating Point)會有所不同，電阻元件50兩端的電壓降(Vcv)是隨著影像負(fù)載情形而產(chǎn)生連續(xù)性的變化，所以本發(fā)明可產(chǎn)生連續(xù)性的自動調(diào)整，不會產(chǎn)生影像畫面因為電壓的不連續(xù)變化而有閃爍的情形。
請參閱圖6所示，是本發(fā)明的消耗功率與影像負(fù)載關(guān)系圖，如圖所示在不同影像負(fù)載時，有機發(fā)光二極管顯示面板的消耗功率。已有的方法為了使消耗功率都能低于功率規(guī)格值15的要求，所以有機發(fā)光二極管顯示面板在顯示全白影像畫面時耗電量恰好等于功率規(guī)格值15的限定值，有機發(fā)光二極管24顯示面板的消耗功率絕對正比于影像負(fù)載(如圖6中的已有的功率消耗曲線13)。
然而，本發(fā)明會自動調(diào)整不同影像負(fù)載情況下各灰階亮度相對影像數(shù)據(jù)值的比例值，當(dāng)畫面影像負(fù)載較小時，最大灰階亮度會自動增加，增強面板影像可顯示的亮度以提高影像的對比度，因此，有機發(fā)光二極管顯示面板24的消耗功率并不會絕對正比于影像負(fù)載的比率(如圖6中的本發(fā)明的功率消耗曲線14)，但消耗功率均符合消耗功率限定值的要求。
綜合上述，本發(fā)明具以下的優(yōu)點，(1)增強影像對比，本發(fā)明在限定消耗功率下可以根據(jù)不同畫面影像負(fù)載情形來自動調(diào)整最佳的顯示亮度，可增強影像亮度以提高對比度，達(dá)到同時兼顧消耗功率的限制與影像品質(zhì)的要求。
(2)連續(xù)性的自動調(diào)整，本發(fā)明的技術(shù)在不同影像負(fù)載下，會自動調(diào)整各灰階亮度相對于影像數(shù)據(jù)值的比例值。調(diào)整的方式是通過不同的影像負(fù)載時從共陰極流出的總電流(Itotal)通過電阻元件50時會有不同的電壓降，使不同影像負(fù)載時面板上的驅(qū)動單元22的各灰階Isd-Vsd操作點會有所不同。電阻元件50兩端的電壓降是隨著影像負(fù)載情形產(chǎn)生連續(xù)性的變化，而已有技術(shù)如美國專利US 6,380,943(2002年4月30日)則需要使用內(nèi)建列表查表的方式(Look-UP TABLE)以及相當(dāng)復(fù)雜的數(shù)學(xué)運算，且其調(diào)整方式有不連續(xù)改變的缺點，造成有些影像畫面會出現(xiàn)閃爍的情形(因為這些畫面正好處于某兩個不同灰階亮度相對影像數(shù)據(jù)的比例值階段的中間模糊地帶)。
(3)低成本，因為本發(fā)明的一個面板只需額外加入一被動電阻，而已有技術(shù)如美國專利US 6,380,943(2002年4月30日)則需要使用大量的數(shù)字影像處理單元以及相當(dāng)復(fù)雜的數(shù)學(xué)運算，必須付出昂貴的成本，不符合小尺寸主動式有機發(fā)光顯示器低成本的要求。
顯然，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，在不背離本發(fā)明的精神和范圍的前提下，可以對本發(fā)明作出各種更改和變化。因此，本發(fā)明的各種更改、變化由所附的權(quán)利要求書及其等同物的內(nèi)容涵蓋。
權(quán)利要求
1.一種限定消耗功率下自動調(diào)整最佳亮度的顯示器驅(qū)動裝置，該裝置包括一數(shù)據(jù)驅(qū)動器(30)，一掃描驅(qū)動器(40)；又，每個像素(20)包含一開關(guān)單元(21)，其上具有兩輸入端及一輸出端，所述兩輸入端分別連接數(shù)據(jù)線(31)及掃描線(41)；一儲存單元(23)，其上一端連接有一電源供應(yīng)線(60)，而另一端則連接在所述開關(guān)單元(21)的輸出端；一驅(qū)動單元(22)，其一輸入端與所述開關(guān)單元(21)的輸出端與所述儲存單元(23)的輸入端連接處相連接，另一輸入端連接至電源供應(yīng)線(60)；一有機發(fā)光二極管(24)，其上具有一陰極及陽極，所述陽極通過所述驅(qū)動單元(22)的所述輸出端連接，借以連接至所述電源供應(yīng)線(60)；其特征在于，所述有機發(fā)光二極管(24)通過一共陰極連接線(61)以共陰極的方式相連接；且，所述共陰極連接線(61)連接至一電阻元件(50)，所述電阻元件(50)的另一端接地。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的限定消耗功率下自動調(diào)整最佳亮度的顯示器驅(qū)動裝置，其特征在于，所述開關(guān)單元(21)為一薄膜晶體管。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的限定消耗功率下自動調(diào)整最佳亮度的顯示器驅(qū)動裝置，其特征在于，所述驅(qū)動單元(22)為一薄膜晶體管。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的限定消耗功率下自動調(diào)整最佳亮度的顯示器驅(qū)動裝置，其特征在于，所述儲存單元(23)由電容器所構(gòu)成。
5.一種限定消耗功率下自動調(diào)整最佳亮度的顯示器驅(qū)動方法，其中顯示器是由多組像素裝置所組成，每一所述像素裝置具有一驅(qū)動單元(22)以驅(qū)動有機發(fā)光二極管(24)發(fā)亮，并通過每個所述像素(20)內(nèi)的所述有機發(fā)光二極管(24)以共陰極方式相連接，且通過一共陰極連接線(61)連接至一電阻元件(50)，所述電阻元件(50)的另一端接地；又，每個所述像素(20)內(nèi)的所述有機發(fā)光二極管(24)的陽極通過一所述驅(qū)動單元(22)連接至電源供應(yīng)線(60)；其特征在于，所述共陰極連接線(61)流出的總電流(Itotal)變化帶動所述電阻元件(50)的電壓變化，同時調(diào)整所述驅(qū)動單元(22)的Vsd，這樣，各灰階亮度相對影像數(shù)據(jù)值的比例值會變動。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種限定消耗功率下自動調(diào)整最佳亮度的顯示器驅(qū)動裝置，其在不同影像負(fù)載下，各灰階亮度相對于影像數(shù)據(jù)值會有不同的比例值。當(dāng)畫面影像負(fù)載較大時，本發(fā)明的驅(qū)動裝置會自動減小各灰階亮度相對影像數(shù)據(jù)值的比例值，使面板消耗功率能低于規(guī)格值的要求；而當(dāng)畫面影像負(fù)載較小時，本發(fā)明的驅(qū)動裝置則會自動增加各灰階亮度相對影像數(shù)據(jù)值的比例值，增強面板影像可顯示的亮度并提高對比度。
文檔編號G09G3/00GK1540606SQ031240
公開日2004年10月27日 申請日期2003年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月25日
發(fā)明者羅新臺 申請人:勝園科技股份有限公司