專利名稱：具有減小功耗的有源矩陣顯示器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種有源矩陣顯示器，有源矩陣顯示器的控制器，以及控制有源矩陣顯示器的方法。
背景技術(shù)：
有源矩陣發(fā)光設(shè)備(還稱為LED)顯示器包括像素陣列。各像素包括像素驅(qū)動電路和LED。像素驅(qū)動電路通過選擇電極接收一個尋址選擇信號或一組尋址選擇信號，通過數(shù)據(jù)電極接收數(shù)據(jù)信號，以及通過電源電極接收電源電壓以提供產(chǎn)生通過LED的電流的電壓。通常，像素以包括行和列的矩陣形式排列。在該矩陣排列中，通常，像素通過以行方向延伸的選擇電極逐行被選擇，且數(shù)據(jù)通過以列方向延伸的數(shù)據(jù)電極被提供到該被選擇的像素。電源電極可以沿行方向或列方向延伸。像素的灰度級由數(shù)據(jù)電極上的電壓電平來確定?？赡苁褂貌恢灰粋€選擇電極來驅(qū)動像素電路，例如，控制光產(chǎn)出的占空比。LED是電流驅(qū)動裝置，其亮度由流過它的電流來決定。
如果一個特定的選擇電極具有表示像素驅(qū)動電路的相關(guān)行的電壓，該像素驅(qū)動電路應(yīng)該選擇LED的相關(guān)行，像素驅(qū)動電路的相關(guān)行由數(shù)據(jù)信號編程以將各自的電流提供給所選擇行的LED以產(chǎn)生對應(yīng)于通過數(shù)據(jù)電極接收的各自數(shù)據(jù)信號的值的光量。當選擇下一行的像素時，前一行的像素的狀態(tài)被凍結(jié)。
電源電極提供LED發(fā)光所需的電流。因此，如果電源電極沿列方向延伸，在一特定電源電極中的電流取決于相關(guān)列中像素的狀態(tài)。如果電源電極沿行方向延伸，在一特定電源電極中的電流取決于相關(guān)行中像素的狀態(tài)。因為電源電極具有電阻，且電流流經(jīng)它到達像素，經(jīng)過它將產(chǎn)生壓降，這可能導(dǎo)致串擾。提供給顯示器各像素的電源電壓對于像素驅(qū)動電路至少來說足夠于提供電壓到LED用于獲得通過它所需的電流。提供電源電壓到電源電極的電源必須被選擇得足夠高，用于處理電源電極兩端可能的最大壓降。因此，平均來講，顯示器的功耗將大大地高于所需的功耗。這對于大尺寸顯示器來說尤其是一個問題，大尺寸顯示器中電源電極相對較長，具有相對較高的電阻，且由于與電源電極相關(guān)的大量LED，所以必須提供較大的電流。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于減小矩陣顯示器的功耗。
本發(fā)明的第一方面提供一種如權(quán)利要求1所請求的有源矩陣顯示器。本發(fā)明的第二方面提供一種如權(quán)利要求13所請求的一種用于有源矩陣顯示器的控制器。本發(fā)明的第三方面提供一種如權(quán)利要求14所請求的一種控制有源矩陣顯示器的方法。優(yōu)選的實施例限定在從屬權(quán)利要求中。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面的有源矩陣顯示器包括驅(qū)動選擇電極的選擇驅(qū)動器和將數(shù)據(jù)提供給與選擇電極交叉的數(shù)據(jù)電極的數(shù)據(jù)驅(qū)動器。例如，選擇電極沿行方向延伸，而數(shù)據(jù)電極沿列方向延伸。可替換地，選擇電極可以沿列方向延伸，數(shù)據(jù)電極可以沿行方向延伸。像素與數(shù)據(jù)電極和選擇電極的交叉處相關(guān)聯(lián)。各像素包括一LED和一像素驅(qū)動電路。與所選擇的一個選擇電極相關(guān)的像素驅(qū)動電路控制相關(guān)的LED以發(fā)出由數(shù)據(jù)電極上的數(shù)據(jù)表示的一定量的光。因此，像素驅(qū)動電路通過選擇電極接收選擇電壓，通過數(shù)據(jù)電極接收數(shù)據(jù)信號，通過電源電壓電極接收電源電壓。電源向電源電極提供電源電壓。電源電極可以以與選擇電極相同的方向或以與數(shù)據(jù)電極相同的方向延伸。因此，與一個電源電極相關(guān)的像素線可以以與選擇電極相同的方向或以與數(shù)據(jù)電極相同的方向延伸。
電源電壓的電平由與像素驅(qū)動電路的線相關(guān)的像素導(dǎo)致的電源上的負載控制。電源電壓被控制為具有隨負載變化的電平以保證像素驅(qū)動電路正確的操作。因此，電源電壓的電平總是足夠高，因為考慮到電源電極的兩端產(chǎn)生的且由負載決定的最大壓降。另一方面，電源電壓的電平不需要具有相對較高的固定值，該固定值是最大負載發(fā)生的最壞的情況下所需要的?，F(xiàn)在電源電壓的電平隨實際產(chǎn)生的最大負載而變化。通常，最壞的情況發(fā)生在當所有LED必須產(chǎn)生最大的光量時。因此通過確定負載并控制電源電壓，該電源電壓取決于要顯示的平均圖像內(nèi)容，且平均功耗減小。
優(yōu)選地，對于與各電源電極相關(guān)的各個像素線分別確定負載。發(fā)生在提供相同的電源電壓的一組像素線上的最大負載決定了該電源電壓的電平。
US-A-5,684,368公開了以像素的行和列的陣列排列的發(fā)光裝置(還稱為LED)的陣列，各像素具有相關(guān)的電阻和電流需求量。驅(qū)動器包括分別通過列導(dǎo)體與列相連的多個列驅(qū)動器和通過行導(dǎo)體與行相連的多個行驅(qū)動器。該陣列形成一無源矩陣顯示器，因為LED直接連接在列導(dǎo)體和行導(dǎo)體之間。此外，逐行選擇該陣列，且所選擇的行的像素只在該行被選擇的時間期間發(fā)光。與各LED串聯(lián)的集總電阻器表示相關(guān)列導(dǎo)體、相關(guān)行導(dǎo)體以及相關(guān)LED的電阻。
可控電源具有連接于列驅(qū)動器的第一終端，連接于行驅(qū)動器的第二終端，以及響應(yīng)控制信號，被連接以控制施加于第一和第二終端之間的電源電壓的控制終端。由于LED以及與LED串聯(lián)的電阻器牽引的電流，如果相同的電流必須流入這些LED，則在列的第一和第二LED之間產(chǎn)生電壓差。控制電路檢測在與每個LED相關(guān)的一個電阻器兩端的壓降并控制電源用于補償該壓降。這對于像素每一個被選擇的行是可能的，因為只有這些像素可以傳導(dǎo)電流。然而，事實上，像素上的驅(qū)動電壓直接被改變。這具有下述缺點，即該壓降的補償將影響到壓降并由此導(dǎo)致很難應(yīng)付的循環(huán)效應(yīng)。
本發(fā)明不同于現(xiàn)有技術(shù)之處在于其不是LED所提供的變化的電壓，而是像素驅(qū)動電路的電源電壓。提供給LED的電流由提供給像素驅(qū)動電路的數(shù)據(jù)決定，且該電流應(yīng)該獨立于電源電壓。一方面，該電源電壓發(fā)生變化，使得它總是足夠大以保證正確操作像素驅(qū)動電路。另一方面，電源電壓優(yōu)選為盡可能地低，用于減小有源矩陣顯示器的功耗。根據(jù)本發(fā)明的像素驅(qū)動電路在現(xiàn)有技術(shù)中是不存在的。必須注意到相同列中的所有像素可以依賴于數(shù)據(jù)同時發(fā)光。因此就像在現(xiàn)有技術(shù)中不可能單獨校正每一行的像素的電源電壓。
在權(quán)利要求2所要求的實施例中，如果負載的電平增加則電源電壓的電平增加。負載的增加表明發(fā)光的LED的數(shù)目增加。電源電極兩端的壓降將變得更大，且電源電壓必須增加以保持像素驅(qū)動電路的正確操作。
在權(quán)利要求3所要求的實施例中，與像素驅(qū)動電路的線相關(guān)的像素的負載被定義為發(fā)光像素的總的灰度級和像素的最大灰度級之間的比例乘以像素線的像素總數(shù)目。該比例從數(shù)據(jù)中能容易地被算出。
在權(quán)利要求4所要求的實施例中，電源電極沿數(shù)據(jù)電極的方向延伸。相同的電源電壓被提供到所有電源電極。對于每個電源電極單獨確定負載。負載中最大的一個決定電源電壓所需的電平。照這樣，只需要一個單獨的可控電源。電源產(chǎn)生的電源電壓被控制，使得負載最重的電源電極接收足夠的電源電壓用于允許相關(guān)像素驅(qū)動電路的正確操作。對于其它電源電極，電源電壓大于所需的電源電壓，但是平均起來，電源功耗仍然低于電源電壓具有適當?shù)赜糜诟采w最壞情況的固定值的情況，在最壞的情況中與電源電極相關(guān)的所有LED都必須發(fā)光。
在權(quán)利要求5所要求的實施例中，電源電極沿選擇電極的方向延伸。相同的電源電壓被施加給所有的電源電極。對于每一個電源電極單獨確定負載。電源電壓被控制為適合于所確定的負載中最高一個的電平。此外，照這樣，只需要一個可控的電源。電源產(chǎn)生的電源電壓被控制使得負載最重的電源電極接收足夠的電源電壓以允許相關(guān)像素驅(qū)動電路的正確操作。對于其它電源電極，電源電壓大于所需的電壓。但是平均來講，電源的功耗仍然低于電源電壓具有用于覆蓋最壞情況的固定值的情況，在最壞的情況中與電源電極相關(guān)的所有LED都必須發(fā)光。
在權(quán)利要求6所要求的實施例中，電源提供多個電源電壓給多個相關(guān)組的電源電極。因此，電源電極被劃分成多個組，每一組接收它們自己的電源電壓。各組可以包括相同或不同數(shù)目的電源電極。各組可以包括一個單獨的電源電極或多個電源電極。對于多個電源電壓的每一個確定負載，并且每個電源電壓的電平依據(jù)所確定的相關(guān)負載而被控制。因此，各組的電源電壓可最佳化，使得依據(jù)各組的負載，該組的像素驅(qū)動電路正確地操作，且功耗被最小化。
在權(quán)利要求7所要求的實施例中，相同顏色的像素被分在一組用于接收相同的電源電壓。在優(yōu)選的實施例中，每一基色分為一組，因此一組覆蓋所有紅色子像素，第二組覆蓋所有綠色子像素，并且第三組覆蓋所有藍色子像素。如果矩陣顯示器還具有白色像素，這些白色像素也聚集成一組，該組接收它自己的電源電壓。
在權(quán)利要求8所要求的實施例中，確定至少一組的每一個電源電極的負載，用于找到負載中最高的一個。與至少一組的最高負載相關(guān)的電源電壓被控制為適用于在至少一組中所確定的最高一個負載的電平。優(yōu)選地，對于各組確定該最高負載。
在權(quán)利要求9所要求的實施例中，還確定一由有源矩陣顯示器的所有像素確定的平均圖像負載。電源電壓的電平不僅取決于與像素驅(qū)動電路的線相關(guān)的像素的負載，還取決于平均圖像負載。平均圖像負載表示顯示器消耗的總電流。通常，由于受限的電源容量，該總電流被限制為小于當所有LED發(fā)光時產(chǎn)生的最大電流的值。因此，如果數(shù)據(jù)使得總電流變得高于電源能夠提供的最大電流時，則減小了峰值亮度。例如，通過使依賴于所期望的平均負載的數(shù)據(jù)適合于降低一幀中輸出的光，使得平均負載受到限制，從而控制峰值亮度。然而，如果平均圖像負載相對較低，則允許較高的峰值亮度，這是因為總電流將不接近于電源能夠處理的最大電流。然后，發(fā)光的LED中的電流相對較高，因此電源電極兩端的電壓降相對較高。因此，如權(quán)利要求10中的根據(jù)本發(fā)明的實施例所限定的，當平均負載減小時必須增加電源電壓的電平?；驌Q一種說法，對于較高的平均負載，可以降低電源電壓，以及進一步降低有源矩陣顯示器的功耗。
在權(quán)利要求11所要求的實施例中，電源電極既沿選擇電極的方向又沿數(shù)據(jù)電極的方向延伸。在沿選擇電極的方向延伸的電源電極和沿數(shù)據(jù)電極的方向延伸的電源電極的交叉處存在導(dǎo)電連接用于形成導(dǎo)電網(wǎng)格。在該網(wǎng)格中，壓降將變得更小。如前所述仍然可能在選擇電極的方向中或數(shù)據(jù)電極的方向中確定負載。如果在數(shù)據(jù)電極的方向中確定負載，這意味著該負載取決于與數(shù)據(jù)電極相關(guān)的LED的實際狀態(tài)。此外，電源可以由該負載控制。此外，可以確定負載作為對于電源電極分別確定的負載中最高一個，且電源由該最高的負載來控制。然而，正如權(quán)利要求12所要求的根據(jù)本發(fā)明的實施例所限定的，如果電源電極形成網(wǎng)格，則可以只依據(jù)平均圖像負載足夠控制電源。
參考下面描述的實施例，本發(fā)明的這些和其它方面變得明顯并得到解釋。


在附圖中圖1示出了矩陣顯示裝置的局部詳圖；圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的有源矩陣顯示系統(tǒng)的方塊圖；圖3示出了矩陣顯示裝置以及全部互聯(lián)的并沿列向延伸的電源電極的圖；圖4示出了矩陣顯示裝置以及成組互聯(lián)的并沿列向延伸的電源電極的圖；圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的有源矩陣顯示系統(tǒng)的方塊圖；圖6示出了電源電極的示意圖；并且圖7示出了像素驅(qū)動電路的實施例。
具體實施例方式
圖1示出了矩陣顯示裝置的一部分的詳圖。只顯示出四個像素10。在實際的實現(xiàn)中，矩陣顯示裝置可以具有更多的像素10。各像素10包括LED L和像素驅(qū)動電路PD。例如，LED可以是無機電致發(fā)光(EL)裝置，有機EL裝置，冷陰極或類似于聚合體或小分子LED的有機LED。尤其，聚合體和小分子OLED在制造高質(zhì)量顯示器方面已經(jīng)開創(chuàng)了一條新的路徑。這些顯示器的優(yōu)點是自發(fā)光技術(shù)，高亮度，幾乎完美的視角以及快速的響應(yīng)時間。這些優(yōu)點表明OLED技術(shù)承諾比LED顯示器提供更好的前部屏幕性能。可能使用無源矩陣和有源矩陣尋址。對于在現(xiàn)今的趨勢中必須考慮到相對較大的顯示器(＞10”)，需要有源矩陣尋址減小功耗。
通過示例，在圖1中選擇電極SE沿行方向延伸，而數(shù)據(jù)電極DE沿列方向延伸。選擇電極SE沿列方向延伸，數(shù)據(jù)電極DE沿行方向延伸也是可以的。另外，通過示例，電源電極PE沿列方向延伸。電源電極PE也可沿行方向延伸，或可以形成網(wǎng)格。
各像素驅(qū)動電路PD從其相關(guān)的選擇電極SE接收選擇信號，從其相關(guān)的數(shù)據(jù)電極DE接收數(shù)據(jù)信號D，從其相關(guān)的電源電極PE接收電源電壓VB，并將電壓Vd和電流Id提供給其相關(guān)的LED L。盡管對于每一個像素，相同的附圖標記用于表示相同的元件，但是信號、電壓和數(shù)據(jù)的值可能不同。
通過像素驅(qū)動電路PD和電源電極PE驅(qū)動電流Id流經(jīng)LED L。LED的灰度級由流經(jīng)LED的電流值決定。電流Id由數(shù)據(jù)電極DE上的數(shù)據(jù)信號電平確定。選擇電極(通常也稱為尋址線)SE用于逐一選擇(或?qū)ぶ?像素10的各行。實際上，可以使用每條顯示線上更多的尋址線，例如控制施加于LED L的電流Id的占空比。在某一時刻可以選擇多于一行的像素10。
電源電極PE提供在LED L中產(chǎn)生所需的光量所需的電流。由于電源電極PE的電阻，在電源電極PE的兩端產(chǎn)生壓降。該壓降將導(dǎo)致串擾。顯示器的各像素10上的電壓至少應(yīng)該等于像素驅(qū)動電流PD所需的電壓和，以使得操作正確，且LED兩端所需的電壓Vd能夠產(chǎn)生所需的光量。電源電極PE的電阻效應(yīng)將參考圖6進行說明。像素驅(qū)動電路PD的一個示例將參考圖7進行說明。
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的有源矩陣顯示器的方塊圖。有源矩陣顯示器包括有源矩陣顯示裝置1，其包括與選擇電極SE和數(shù)據(jù)電極DE的交叉處相關(guān)聯(lián)的像素10(參見圖1)。選擇驅(qū)動器SD提供選擇電壓或選擇數(shù)據(jù)給選擇電極SE用于逐個選擇該選擇電極SE。這意味著與所選擇的選擇電極SE相關(guān)的像素10將產(chǎn)生一定數(shù)量的光，該光的數(shù)量由數(shù)據(jù)驅(qū)動器DD提供給數(shù)據(jù)電極DE的數(shù)據(jù)D決定。當下一選擇電極SE被選擇時，保留與前一被選擇的選擇電極SE相關(guān)的像素10的狀態(tài)。此外，與當前選擇的選擇電極SE相關(guān)的像素10的狀態(tài)由數(shù)據(jù)電極DE上的數(shù)據(jù)D決定。一幀周期之后所有的選擇電極SE都已被選擇一次，從而顯示出完整的圖像。在下一幀周期期間將顯示下一圖像。電源PS提供電源電壓VB給顯示裝置1的電源電極PE(參見圖1)。
為了正確地顯示各圖像，必須確定電源電極PE兩端的最差情況的壓降值。當使用沿列方向延伸的電源電極時，最大壓降將發(fā)生在發(fā)出最大光量的顯示列中，因此像素10的該列中具有最大的視頻負載。因此，確定哪一列具有最大的視頻負載。在該列中，最大電流流經(jīng)電源電極PE。然后，對于該列決定需要保證像素驅(qū)動電路PD的正確操作的電源電壓VB的值。由于這是最壞情況的值，計算值可以應(yīng)用于整個顯示器，且所有的像素驅(qū)動電路PD都正確操作。如果電源電壓VB足夠高以使得像素驅(qū)動電路PD能將電壓Vd提供給LED L，則像素驅(qū)動電路PD正確操作。
現(xiàn)在討論實現(xiàn)被提議的算法的可行方法。首先在幀緩存器FB中存儲輸入視頻IV作為緩沖的輸入視頻BIV。線負載計算器LL接收該緩沖的輸入視頻BIV用于為顯示器1的各列計算列負載AL，并將該計算好的列負載AL存儲在列存儲器LM中。像素10的特定列的列負載AL可以通過特定列的LED L所顯示的灰度值的總和來確定。在整個圖像被分析且所有列負載AL被確定之后，最大值檢測器DMV檢測列負載AL的最大值MA?？刂破鰿O接收該最高值、輸入視頻IV的線同步信號Hs和幀同步信號Vs，并提供控制信號CP給電源PS以設(shè)置電源電壓VB為適合于列負載AL的最高值MA的特定值。優(yōu)選地，控制器CO使用預(yù)定表為不同的列負載AL提供適當?shù)碾娫措妷?。適當?shù)碾娫措妷褐稻哂凶銐蚋叩碾娖剑允瓜袼仳?qū)動電路PD能夠正確操作。但是，如果列負載AL不是在和該列相關(guān)聯(lián)的所有LED必須接收它們的最大電流時出現(xiàn)的最大負載，則這個適當?shù)闹档陀谧畲筘撦d所需的最大值，從而減小了功耗。線存儲器LM不是必須的，通過比較當前計算的列負載AL與在此為止能找到的所存儲的最大列負載AL，也能找到最大值MA。如果當前計算的列負載AL高于存儲的列負載AL，則存儲當前的列負載AL。
沒有必要將相同的電源電壓VB提供到顯示器的所有電源電極PE。如參考圖4更詳細的描述，電源電極可以被分成多組，每組接收它們自己的電源電壓VB1、VB2、VB3?，F(xiàn)在列負載的最高值MA1、MA2、MA3由每組決定。這些最高值MA1、MA2、MA3可以由存儲在線存儲器LL中的列負載AL決定。因此在線存儲器LL中，列負載AL對于各列都是可用的。現(xiàn)在控制信號CP能夠控制電源PS所產(chǎn)生的多個電源電壓VB1、VB2、VB3的電平。一種可能的分組方法是將相同子像素顏色(紅、綠或藍)的所有列收集到相同的組中。在具有紅、綠和藍色的分組時，對于通常具有不同效率的三種不同顏色可以最優(yōu)化電壓VB1、VB2和VB3。對于不同顏色的子像素的不同壓降可以最優(yōu)考慮。
沒有必要確定最大值。各電源電極PE還可以具有其自己的電源電壓VB，該電源電壓的電平由該列所決定的電源負載AL來控制。還可能用負載AL的平均值控制電源電壓VB的電平。對于完整顯示器1的所有像素10或一組互聯(lián)的電源電極PE優(yōu)選地確定該平均值。尤其當電源電極PE形成網(wǎng)格時，只依賴于負載AL的平均值來控制電源電壓VB的電平是足夠的，如參考圖5的詳細描述所示。
如果電源電極PE沿行方向延伸，具有最大線負載AL的顯示行中這些電極兩端的壓降將是最大的。注意到這種情況下，上述原理也是有效的，取代列負載AL，現(xiàn)在對于每行必須計算線負載AL。
控制器CO還提供控制信號CR給選擇驅(qū)動器SD以及提供控制信號CC給數(shù)據(jù)驅(qū)動器DD以用于使選擇像素10的行與提供數(shù)據(jù)D到像素10的所選擇的行同步?？刂破鰿O提供控制信號CV給最大值檢測器DMV以控制最大值MA的確定。
圖3示出矩陣顯示裝置及其全部互聯(lián)并沿列向延伸的電源電極的圖。區(qū)域CA表示有源顯示區(qū)域DA的載體。電源電極PE沿列向延伸并全部互聯(lián)用于從電源PS接收相同的電源電壓VB。
圖4示出矩陣顯示裝置及其成組互聯(lián)并沿列向延伸的電源電極的圖。在該示例中示出了三組互聯(lián)的電源電極PE1、PE2、PE3，它們分別從電源PS1、PS2、PS3接收電源電壓VB1、VB2、VB3。將電源電極PE劃分為互聯(lián)的電源電極PE的更多或更少的組也是可能的。還可以分別將獨立可控的電源電壓VB連接到各個電源電極PE上。
圖5示出根據(jù)本發(fā)明的有源矩陣顯示器的方塊圖。為了限制顯示器1的最大功耗，實施一種所謂的電源控制算法。該電源控制算法根據(jù)要顯示的圖像改變顯示器1的峰值亮度以獲得平均功耗，該平均功耗受限于預(yù)定最大功耗。標注電源PS的大小以便能夠提供該預(yù)定的最大電源。為了限制功耗，在具有大容量的圖像中減小峰值亮度，而在具有低容量的圖像中則允許峰值亮度較高。具有高和低容量分別表示在電源PS上導(dǎo)致高或低負載的容量。因此，通常當圖像的大部分具有高亮度時存在高容量。
所有這些電源控制算法都影響電源電極PE兩端的壓降。例如，一種可能的方法是改變最大數(shù)據(jù)信號，該數(shù)據(jù)信號通過數(shù)據(jù)電極DE(參見圖1)在像素驅(qū)動電路PD中被編程。用導(dǎo)致較低電流并由此導(dǎo)致較低亮度的較低電壓對具有最高值的灰度級編程。因此，當顯示器的亮度按比例降低以防止太大的平均負載時，電源電極PE兩端的最大壓降減小。因此，電源電極PE上的電壓電平取決于電源控制算法的設(shè)置。如果電源控制算法檢測出高容量則顯示器的亮度減小，電源電極PE兩端的壓降減小，從而電源電壓VB的電平可以被減小用于最優(yōu)化功耗。
圖5示出了依賴于所檢測的圖像容量控制電源電壓VB的可能的實施圖。圖5中具有與圖2中相同的附圖標記具有相同的功能，在此不再贅述。最大值計算器MC包括線負載計算器LL，線存儲器LM和最大值檢測器DMV。和圖2的主要差別在于增加了功率負載計算器CIL。功率負載計算器CIL通過確定整個圖像負載執(zhí)行功率控制算法，圖像負載基本上是圖像灰度級的總和。功率負載計算器CIL接收輸入視頻IV、控制信號CV并將整個圖像負載IL提供到控制器CO?？刂破鰿O利用該計算的整個圖像負載IL來設(shè)置顯示器1的峰值亮度。例如，控制器CO控制數(shù)據(jù)驅(qū)動器DD以改變像素驅(qū)動電路PD中編程的最大信號值?？商鎿Q的，控制器可以控制數(shù)據(jù)驅(qū)動器DD或數(shù)據(jù)處理器(未示出)以改變接收的數(shù)據(jù)字的值。在圖5所示的根據(jù)本發(fā)明的實施例中，控制器利用計算了的整個圖像負載IL和最大值MA來設(shè)置電源電壓VB的值。
可替換地，可以只基于整個圖像負載IL設(shè)置電源電壓的值。如果采用電源網(wǎng)格而不是電源線的話這一點尤其可行。使用電源線意味著電源電極PE或者沿列向或者沿行方向延伸。使用網(wǎng)格意味著電源電極PE既沿列向也沿行向延伸，沿列方向延伸的電源電極PE和沿行方向延伸的電源電極PE的交叉處相互電連接。在該電源網(wǎng)格中，電流將分布在不同列的多個電源電極PE上，因為電流可以沿四個方向而不是兩個方向流動。對于全白圖像，如果使用電源網(wǎng)格而不是電源線，則電源的壓降將會相同。然而，在低于最大圖像負載的圖像中，電流將傳播到多條電源線和列，因此電源壓降將更低。這意味著電源電壓VB可以依賴于整個圖像而不是列的平均圖像負載IL變化。注意到在該方法中，優(yōu)選地，如前所述要考慮電源控制環(huán)的亮度控制。
圖6示出電源電極的示意圖。假定電源電極PE包括集總電阻器R的串聯(lián)設(shè)置，該集總電阻器R表示連續(xù)像素10之間的電源電極PE的電阻。第一和最后電阻器表示從第一像素到電源PS以及從最后像素到電源PS的電源電極PE的電阻。第一和最后電阻器R可以具有不同于其它電阻器的值。兩個連續(xù)的集總電阻器R之間的連接上的數(shù)目i(范圍從0到N-1)表示相關(guān)電流I(i)流過的像素10的數(shù)目。沿著電源電極PE的像素10的總數(shù)目是N。示出的電源電極PE可以沿列向或行向延伸。
沿著電源電極PE的壓降可由下面的等式?jīng)Q定。
Vn=V+R[Σj=0n(n-j)I(j)-n+1N+1Σj=0N-1(N-j)I(j)]]]>(等式1)其中n是像素數(shù)目，N是和電源電極PE相關(guān)聯(lián)的像素10的總數(shù)目，R是兩個連續(xù)的像素之間的電源電極PE的電阻，并且I(j)是流入像素j的電流。如果電源電極PE是以線形排列的話該等式是成立的。如果電源電極PE是以網(wǎng)格形式排列，則另一等式有效。
圖7示出像素驅(qū)動電路的實施例。像素驅(qū)動電路PD包括晶體管T2的主電流通路和LED L的串聯(lián)排列。示出的晶體管T2是FET，但是也可以是其他類型的晶體管，LED L描述為是二極管，但是也可以是其他電流驅(qū)動的發(fā)光元件。上述串聯(lián)排列設(shè)置在電源電極PE和接地端(或者是絕對接地端或者是局部接地端，例如公共電壓)之間。晶體管T2的控制電極與電容器C和晶體管T1的主電流通路的終端的連接點相連接。晶體管T1的主電流通路的另一終端連接于數(shù)據(jù)電極DE，且晶體管T1的控制電極連接于選擇電極SE。示出的晶體管T1是FET，但是也可以是其他類型的晶體管。電容器C的靜止自由端連接于電源電極PE。
現(xiàn)在下面解釋電路的操作。當通過在與像素的行相關(guān)的選擇電極SE上的適當電壓來選擇像素的行時，晶體管T1是導(dǎo)電的。具有表示LED L所需的光輸出的電平的數(shù)據(jù)信號D被提供到晶體管T2的控制電極。晶體管T2根據(jù)數(shù)據(jù)電平獲得一阻抗，且所期望的電流Id開始流經(jīng)LED L。在像素的行所選擇的周期之后，選擇電極SE上的電壓被改變，晶體管T1從而變?yōu)榫哂懈唠娮?。存儲在電容器C上的數(shù)據(jù)電壓D驅(qū)動晶體管T2以仍用于獲得通過LED L的所期望的電流Id。當再次選擇該選擇電極SE且改變數(shù)據(jù)電壓D時電流Id將發(fā)生改變。
電流Id必須通過電源電極PE提供，該電源電極PE通過電阻器Rt接收電源電壓VB。電阻器Rt表示到示出的像素10的電源電極的電阻。必須注意到與相同電源電極PE相關(guān)聯(lián)的其它像素10也可以承載電流，該電流由Io表示。電流Id和Io流經(jīng)電阻器Rt，并由此在電源電極PE中產(chǎn)生壓降。只有晶體管T2的主電流通路和LED L的串聯(lián)排列的兩端的電壓Vp足夠高從而獲得電流Id，像素驅(qū)動電路PD才能正常運行。電流Id決定數(shù)據(jù)D所表示的LED L的亮度。電源電壓VB應(yīng)該至少具有足夠高的值用于提供所示的像素所需要的像素電壓Vp。
通常，電源電壓VB的電平被選擇為覆蓋最壞的情況。在最壞的情況下，與電源電極DE相關(guān)聯(lián)的所有LED L必須產(chǎn)生最大的亮度。因此電源電極PE中的總電流(I+Io)是最大值，且壓降也將是最大值。然而，依賴于與電源電極PE相關(guān)聯(lián)的LED L的亮度，選擇電源電壓VB的較低電平就足夠了。
根據(jù)本發(fā)明，電源電極PE上的負載被確定，且電源電壓VB的電平依賴于該負載被控制。確定電源電極PE或互聯(lián)的電源電極PE的組中的負載存在多種可行性。相對簡單的方法是從輸入視頻IV計算負載，例如通過計算表示與電源電極PE或分組的電源電極PE相關(guān)聯(lián)的像素10的亮度的數(shù)字值的總和。提供給電源電極PE或互聯(lián)的電源電極PE組的電源電壓VB被控制用于適應(yīng)該確定的負載。該適應(yīng)可以在預(yù)先操作顯示器時被確定并可以存儲在表中。如果單個的電源電壓VB用于多于一個電源電極PE，每一個電源電極PE的負載則可以被計算。電源電壓VB的值被改變用于適應(yīng)計算出的最大負載。依賴于根據(jù)輸入視頻IV確定的負載的控制電源電壓VB的方法相對于已知的方法具有功耗降低的優(yōu)點，在已知的方法中電源電壓為了應(yīng)付最壞的情況一直具有較高的值，而實際上該最壞的情況在多數(shù)操作時間期間可能根本不存在。
可以通過更精確地確定與需要最高像素電壓Vp的特定電源電極PE相關(guān)的像素10來進一步減小功耗。對于各像素輸入視頻IV表示LED L的期望的亮度。因此根據(jù)輸入視頻IV計算各節(jié)點1至N-1(參見圖6)處期望的電流I(j)或Id。利用等式1計算備節(jié)點1至N-1上期望的電壓Vp。像素驅(qū)動電路PD的動作是已知，例如，已知晶體管T2兩端的多少電壓幅度應(yīng)該依賴于所提供的電流Id。因此，可以計算出有多少電壓Vp應(yīng)該存在于各像素上以使得能提供期望的電流Id。電源電壓VB被控制，從而使其具有允許像素接收該電源電壓VB以產(chǎn)生期望電流I所需的最小值。
依據(jù)計算出的和電源電極PE相關(guān)聯(lián)的負載通過改變電源電壓VB實現(xiàn)的平均功耗的減小也與像素驅(qū)動電路PD的其它構(gòu)造相關(guān)，并應(yīng)用于電壓編程像素電路和電流編程像素電路中(其中數(shù)據(jù)信號分別是電壓或電流)。例如，一些可替換的像素驅(qū)動電路PD公開在SID 02號文摘由D.Fish等人撰寫的“A Comparison of Pixel Circuits for Active MatrixPolymer/Organic LED Displays(有源矩陣聚合體/有機LED顯示器的像素電路的比較)”的出版物的第968-971頁中。
應(yīng)當注意到上述實施例用于說明而不是限制本發(fā)明，并且對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說可以設(shè)計很多可替換的實施例而不脫離所附權(quán)利要求的范圍。
在權(quán)利要求中，位于括號內(nèi)的附圖標記不限制權(quán)利要求的范圍。動詞“包括”以及其動詞變化的使用也不排除除了權(quán)利要求中出現(xiàn)之外的其他元件或步驟的存在。在元件之前出現(xiàn)了冠詞“一個”不排除多個上述元件的出現(xiàn)。本發(fā)明可以通過包括多個分立元件的硬件實現(xiàn)，并且可以通過適當?shù)某绦蛴嬎銠C實現(xiàn)。在裝置權(quán)利要求列舉的多個裝置中，多個上述裝置可以利用一個或相同的硬件被實施。在多個不同的從屬權(quán)利要求中描述的特定方法的事實不表示上述方法的結(jié)合不用于最優(yōu)。
權(quán)利要求
1.一種有源矩陣顯示器，其包括驅(qū)動選擇電極(SE)的選擇驅(qū)動器(SD)，將數(shù)據(jù)(D)提供給數(shù)據(jù)電極(DE)的數(shù)據(jù)驅(qū)動器(DD)，提供電源電壓(VB)的電源(PS)，提供電源電壓(VB)到至少一條線的像素(10)的像素驅(qū)動電路(PD)的至少一個電源電極(PE)，該像素線以與選擇電極(SE)和/或數(shù)據(jù)電極(DE)相同的方向延伸，與數(shù)據(jù)電極(DE)和選擇電極(SE)的交叉點相關(guān)聯(lián)的像素(10)，該像素(10)包括發(fā)光元件(L)、以及通過至少一個電源電極(PE)接收電源電壓(VB)并通過數(shù)據(jù)電極(DE)接收數(shù)據(jù)(D)以用于控制發(fā)光元件(L)的亮度的像素驅(qū)動電路(PD)，在至少一個電源電極(PE)上確定負載(AL；MA；IL)的裝置(LD)，以及用于依據(jù)所確定的負載(AL；MA；IL)控制電源電壓(VB)的電平的裝置(CO)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有源矩陣顯示器，其中控制電源電壓(VB)的電平的裝置(CO)被設(shè)置為在負載(AL；MA；IL)的電平增加時，提高電源電壓(VB)的電平。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有源矩陣顯示器，其中負載(AL；MA；IL)是圖像負載，其表示與發(fā)光的至少一線的像素(10)相關(guān)的像素(10)的總灰度級與一個像素(10)的最大灰度級的比值乘以與至少一線的像素(10)相關(guān)的像素(10)的總數(shù)目。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有源矩陣顯示器，其中至少一個電源電極(PE)包括沿數(shù)據(jù)電極(DE)方向延伸的多個電源電極(PE)，提供給所有電源電極(PE)的電源電壓(VB)，以及用于確定負載(AL；MA；IL)的裝置(LD)，該裝置(LD)包括確定實際負載(AL)的裝置(LL)，一個裝置(LL)對應(yīng)于每一個電源電極(PE)，以及確定實際負載(MA)中最高一個負載的裝置(DMV)，以及其中用于控制的裝置(CO)被設(shè)置為控制電源電壓(VB)到一個適應(yīng)實際負載(MA)中最高一個負載的值。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有源矩陣顯示器，其中至少一個電源電極(PE)包括沿選擇電極(SE)的方向延伸的多個電源電極(PE)，提供給所有電源電極(PE)的電源電壓(VB)；以及用于確定負載的裝置(LD)，該裝置(LD)包括確定實際負載(AL)的裝置(LL)，一個裝置(LL)對應(yīng)于每一個電源電極(PE)，以及確定實際負載(MA)中最高一個負載的裝置(DMV)，以及其中用于控制的裝置(CO)被設(shè)置為控制電源電壓(VB)到一個適應(yīng)實際負載(MA)中的最高一個負載的值。
6.如權(quán)利要求1所述的有源矩陣顯示器，其中電源(PS)被設(shè)置為提供多個電源電壓(VB1，VB2，VB3)到至少一個電源電極(PE1，PE2，PE3)的相關(guān)的多個組，確定負載(AL)的裝置(LD)包括確定至少一個電源電極(PE1，PE2，PE3)的多個組中每一組上的負載(AL1，AL2，AL3)的裝置(LL)、以及用于控制的裝置(CO)，該裝置(CO)被設(shè)置為依賴于相關(guān)的負載(AL1，AL2，AL3)控制每一個電源電壓(VB1，VB2，VB3)的電平。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的有源矩陣顯示器，其中具有相同子像素顏色的像素被集中在多個組的相關(guān)聯(lián)一組中。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的有源矩陣顯示器，其中確定負載(AL)的裝置(LD)包括確定實際負載(AL1，AL2，AL3)的至少一組(PE1，PE2，PE3)的裝置(LL)，每一個負載都位于所述至少一組(PE1，PE2，PE3)的每一個電源電極(PE)上，確定實際負載(MA1，MA2，MA3)中最高一個負載的裝置(DMV)，該實際負載在至少一組(PE1，PE2，PE3)中被確定，以及其中用于控制的裝置(CO)被設(shè)置為將與所述至少一組(PE1，PE2，PE3)相關(guān)的電源電壓(VB1，VB2，VB3)控制在一個適應(yīng)實際負載(MA1，MA2，MA3)中最高一個負載的值，該實際負載在所述至少一組(PE1，PE2，PE3)中被確定。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項所述的有源矩陣顯示器，其中確定負載(LA)的裝置(LD)包括確定平均圖像負載(IL)的裝置(CIL)，該平均圖像負載由有源矩陣顯示器的所有像素(10)確定，且其中用于控制的裝置(CO)被設(shè)置為依賴于第一提及的負載(LA；LA1，LA2，LA3)和平均圖像負載(IL)來控制電源電壓(VB，VB1，VB2，VB3)的電平。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的有源矩陣顯示器，其中用于控制的裝置(CO)被設(shè)置為當平均圖像負載(IL)減小時，提高電源電壓(VB，VB1，VB2，VB3)的電平。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有源矩陣顯示器，其中至少一個電源電極(PE)包括既沿選擇電極(SE)的方向又沿數(shù)據(jù)電極(DE)的方向延伸的多個電源電極用于形成導(dǎo)電的網(wǎng)格。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的有源矩陣顯示器，其中確定負載(AL)的裝置(LD)包括確定平均圖像負載(IL)的裝置(CIL)，該平均圖像負載由有源矩陣顯示器的所有像素(10)確定，且其中用于控制的裝置(CO)被設(shè)置為依賴于平均圖像負載(IL)來控制電源電壓(VB)的電平。
13.一種有源矩陣顯示器的控制器，其包括驅(qū)動選擇電極(SE)的選擇驅(qū)動器(SD)，將數(shù)據(jù)(D)提供給數(shù)據(jù)電極(DE)的數(shù)據(jù)驅(qū)動器(DD)，提供電源電壓(VB)到至少一條線的像素(10)的像素驅(qū)動電路(PD)的至少一個電源電極(PE)，該像素線以與選擇電極(SE)或數(shù)據(jù)電極(DE)相同的方向延伸，與數(shù)據(jù)電極(DE)和選擇電極(SE)的交叉點相關(guān)聯(lián)的像素(10)，該像素(10)包括發(fā)光元件(L)、以及通過至少一個電源電極(PE)接收電源電壓(VB)并通過數(shù)據(jù)電極(DE)接收數(shù)據(jù)(D)以用于控制發(fā)光元件(L)的亮度的像素驅(qū)動電路(PD)，在至少一個電源電極(PE)上確定負載(AL；MA；IL)的裝置(LD)，以及用于依據(jù)所確定的負載(AL；MA；IL)控制電源電壓(VB)的電平的裝置(CO)。
14.一種控制有源矩陣顯示器的方法，其包括驅(qū)動選擇電極(SE)的選擇驅(qū)動器(SD)，將數(shù)據(jù)(D)提供給數(shù)據(jù)電極(DE)的數(shù)據(jù)驅(qū)動器(DD)，提供電源電壓(VB)的電源(PS)，提供電源電壓(VB)到至少一條線的像素(10)的像素驅(qū)動電路(PD)的至少一個電源電極(PE)，該像素線以與選擇電極(SE)或數(shù)據(jù)電極(DE)相同的方向延伸，與數(shù)據(jù)電極(DE)和選擇電極(SE)的交叉點相關(guān)聯(lián)的像素(10)，該像素(10)包括發(fā)光元件(L)、以及通過至少一個電源電極(PE)接收電源電壓(VB)并通過數(shù)據(jù)電極(DE)接收數(shù)據(jù)(D)以用于控制發(fā)光元件(L)的亮度的像素驅(qū)動電路(PD)，在至少一個電源電極(PE)上確定(LD)負載(AL；MA；IL)，和依據(jù)所確定的負載(AL；MA；IL)控制(CO)電源電壓(VB)的電平。
全文摘要
一種有源矩陣顯示器包括驅(qū)動選擇電極(SE)的選擇驅(qū)動器(SD)，以及將數(shù)據(jù)(D)提供給數(shù)據(jù)電極(DE)的數(shù)據(jù)驅(qū)動器(DD)。像素(10)與數(shù)據(jù)電極(DE)和選擇電極(SE)的交叉處相關(guān)。像素(10)包括發(fā)光元件(L)和像素驅(qū)動電路(PD)。像素驅(qū)動電路(PD)通過電源電極(PE)接收電源電壓(VB)，并通過數(shù)據(jù)電極(DE)接收數(shù)據(jù)(D)以用于控制發(fā)光元件(L)的亮度。電源(PS)提供電源電壓(VB)。電源電極(PE)被設(shè)置為提供電源電壓(VB)到像素(10)的線的像素驅(qū)動電路(PD)，該像素線以與選擇電極(SE)或數(shù)據(jù)電極(DE)相同的方向延伸。與像素(10)的線相關(guān)的像素(10)引起的電源電極(PE)上的負載(AL；MA；IL)被確定(LD)，且電源電壓(VB)的電平依據(jù)負載(AL；MA；IL)被控制(CO)。
文檔編號G09G3/30GK1930603SQ200580007601
公開日2007年3月14日 申請日期2005年3月4日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月10日
發(fā)明者J·J·L·霍彭布魯韋爾斯, R·范沃登伯格, F·J·沃森 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司