有機發光二極體面板及其功率控制方法及設備的製作方法
2023-06-05 16:33:26
專利名稱：有機發光二極體面板及其功率控制方法及設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及功率控制方法與設備以及有機發光二極體(organic light-emitting diode,0LED)顯示器，且特別涉及能調整OLED面板的升壓電壓的功率控制方法與設備以及 OLED顯示器。
背景技術：
一般而言，有機發光二極體(organic light-emitting diode, 0LED)是一種自發光顯示元件，其通過電性地激發一種發光的有機化合物而發光。近來，OLED已經受到關注並應用於平面顯示器、電視機屏幕、計算機顯示器以及可攜式電子裝置屏幕的領域。當使用於顯示器時，OLED相較平面顯示器能提供數個優點，例如其自發光能力、廣視角、與高亮度。然而，基於OLED的顯示器有與功率消耗相關的問題。因為在OLED裝置中的不同的電路特性，某些電路比其他電路消耗更多功率。為了確保基於OLED的顯示器具有足夠功率以顯示圖像，升壓電壓或功率電平通常是設定於足以允許OLED式顯示器顯示所有種類的圖像的電平。如此，當顯示圖像需要低亮度時，傳統的作法仍維持相同電平的升壓電壓。 此時，過高電壓被施加至OLED面板，也可說是OLED面板使用了並非如需求的超過的功率而產生額外的熱能。此額外的熱能是不被期望的，因其導致基於OLED的顯示器的功率消耗的問題。
發明內容
本發明涉及一種功率控制方法及設備以及有機發光二極體(organic light-emitting diode, 0LED)顯示器，用以調整自電壓產生器提供至OLED面板的升壓電壓，藉以降低驅動OLED面板的功率消耗，並降低功率損失。根據本發明的一方面，提出一種OLED面板的功率控制方法。此方法包含以下步驟依據一圖像的圖像內容估計一電壓值，電壓值代表一允許OLED面板顯示器圖像的最小需求電壓；以及依據估計的電壓值控制一電壓產生器以調整一提供至OLED面板的升壓電壓。根據本發明的另一方面，提出一種OLED顯示器。OLED顯示器包含一 OLED面板及一功率控制設備。OLED面板具有多個用以顯示一圖像的OLED元件。功率控制設備用以依據圖像的圖像內容來估計一電壓值。電壓值代表一允許OLED面板顯示器圖像的最小需求電壓。功率控制設備用以依據估計的電壓值來控制一電壓產生器，以調整一提供至OLED面板的升壓電壓。根據本發明的另一方面，提出一種OLED面板的功率控制設備。此設備包含一負載電流估計電路、一 OLED電流估計電路及一功率估計電路。負載電流估計電路用以依據一圖像的圖像內容來估計一第一電流值，第一電流值相關於OLED面板在顯示圖像時的壓降。OLED電流估計電路用以依據圖像的圖像內容來估計一第二電流值，第二電流值相關於 OLED面板在顯示圖像時的最高顯示電壓。功率估計電路用以依據估計的第一電流值與第二電流值的組合來估計一電壓值，此電壓值代表一允許OLED面板顯示圖像的最小需求電壓。 功率估計電路並用以依據估計的電壓值來控制一電壓產生器，以調整一提供至OLED面板的升壓電壓。為了對本發明的上述及其他方面有更佳的了解，下文特舉優選實施例，並配合附圖，作詳細說明如下。
圖1為顯示主動矩陣型有機發光二極體面板的基本面板示意圖。圖2繪示圖1的面板所使用的升壓電壓與圖像內容的對應電流之間的關係示意圖。圖3繪示圖1的面板在依據本發明的一實施例時所使用的升壓電壓與圖像內容的對應電流之間的關係示意圖。圖4繪示為依據本發明的一實施例的OLED面板的驅動方法的流程圖。圖5繪示依據本發明的一實施例的OLED顯示器的方塊圖。圖6繪示圖5的OLED顯示器的功率控制設備在依據本發明的一實施例時的一示例的方塊圖。圖7繪示圖6的功率控制設備的負載電流電路在依據第一方程式時的一示例的方塊圖。圖8繪示圖6的功率控制設備的OLED電流估計電路在依據第二方程式時的一示例的方塊圖。圖9繪示圖5的OLED顯示器的功率控制設備在依據本發明的另一實施例時的一示例的方塊圖。主要元件符號說明100:0LED 面板102 面板電阻 102R、104R、106R、108R 區域104:切換電路106 =OLED 電路500 =OELD 顯示器510 =OLED 面板520:電壓產生器530、1130 功率控制設備632、1132 負載電流估計電路634,1134 =OLED 電流估計電路636、1136 功率估計電路636a、636b 查找表636c 組合單元732a 加總單元732b 乘法器
732c 加總與輸出單元734a 最大值單元734b 乘法器734c 最大值與輸出單元1136a、1136b 查找表1138:電流限制電路1138a:調光因子判定單元1138b:電流修改單元DF 調光因子Foled, R、Foled, G、Foled, B、Foled, W 加權數值Iload:第一電流值Imax:限制電流值Ioled:第二電流值Lin:圖像內容LR, i、LG，i、LB，i、LW，i 原色子像素數據Lvl、Lv2:電平Pvdd:電源電壓Pvee:陰極電壓S4KKS42O:步驟Vl 第一電壓值V2:第二電壓值Vboost:升壓電壓Vex、Vloss 過高電壓Vg:控制電壓Vload 壓降Vofs:偏置電壓Voled:最高顯示電壓Vs 電壓值
具體實施例方式請參圖1，其繪示主動矩陣型有機發光二極體(organic light-emitting diode, 0LED)面板的基本面板示意圖。面板100包含一面板電阻102、一切換電路104及一 OLED 電路106。面板100接收各種不同電平的電壓，其包含電源電壓Pvdd及陰極電壓Pvee。電源電壓Pvdd與陰極電壓Pvee之間的電壓差異表示OLED面板100的升壓電壓，其可從電壓產生器例如升壓器(booster)提供。面板電阻102表示位於面板100上的各種元件的總電阻值，如電源電壓Pvdd的配線、彈性印刷電路(FPC)的配線、陰極電壓Pvee的配線、氧化銦錫(ITO)陰極平面、或電性接觸的電阻值。切換電路104包含多個主動開關元件，如薄膜電晶體(thin film transistor, TFT)。切換電路104的主動開關元件接收從圖像數據轉換而來的多個控制電壓Vg，並傳導對應的電流以供OLED電路106使用。OLED電路106包含多個OLED元件，這些OLED元件從切換電路104接收對應的電流而受激發光，以產生圖像。 本領域技術人員很明顯可以了解到，圖1的面板100提供作為示範圖例，而OLED面板往往比圖1更複雜。請參照圖2，其繪示圖1的面板所使用的升壓電壓與圖像內容的對應電流之間的關係示意圖。如圖2所示，電流以從左到右的遞增順序配置。區域102R表示面板電阻102 上的壓降Vload。區域106R表示多個顯示電壓的電壓範圍Vl-Vx，如3. 10-3. 70V。每個顯示電壓代表一驅動電壓，用以傳輸至OLED電路106的OLED元件，或代表一像素數據，存儲在 OLED電路106的OLED元件(當圖像或畫面待顯示於其上時)。顯示電壓相關於流經OLED 元件的電流。主動開關元件在接收控制電壓並導通時操作於飽和區。操作於飽和區的主動開關元件具有實質上固定的壓降，約0.5V。由於升壓電壓在已知中通常是設定於相當高的電平Lvl，故知，如區域104R所示，過高電壓Vex會施加在切換電路104的主動開關元件，例如是施加在TFT的漏極-源極接面，從而導致功率消耗的問題。此外，此過高電壓Vex還會產生熱能，導致元件的加速老化、並縮短OLED面板的壽命。請參照圖3，其繪示圖1的面板在依據本發明的一實施例時所使用的升壓電壓與圖像內容的對應電流之間的關係示意圖。如圖3所示，橫軸表示從左到右以遞增順序配置的電流。依據本發明的實施例，升壓電壓可基於圖像內容而被調整，並設定在足以允許OLED 面板顯示圖像的電平。圖像例如是視頻的每個畫面或一個畫面。電平可依照不同圖像的圖像內容而對應地調整。換句話說，如圖3所示，升壓電壓可被設定於比電平Lvl低的電平 Lv2。為了決定電平Lv2，可依據圖像的圖像內容來決定OLED面板的各種電壓。舉例而言， 電平Lv2可從OLED面板的三個電壓來決定(1)面板電阻102上的壓降Vload ；⑵切換電路104上的壓降，可視為約0. 5V的偏置電壓Vofs ；以及(3)OLED電路106的OLED元件的最高顯示電壓Voled。依此方式，升壓電壓可依據待顯示圖像而被調整，以減少如區域108R 所示的過高電壓Vloss。如此，便能降低驅動OLED面板的功率消耗，並降低功率損失。請參照圖4，其繪示為依據本發明的一實施例的OLED面板的驅動方法的流程圖。 此方法用於OLED面板的功率控制。此方法包含下述步驟。在步驟S410，依據一圖像的圖像內容估計一電壓值，此電壓值代表一允許OLED面板顯示圖像的最小需求電壓。在步驟 S420，依據估計的電壓值控制一電壓產生器以調整一提供至OLED面板的升壓電壓。依據前述的OLED面板的驅動方法，可估測出OLED面板在顯示圖像時的最小需求電壓的電壓值，並以所估測的電壓值來調整OLED面板所使用的升壓電壓。最小需求電壓的使用表示升壓電壓可按照圖像內容而被調整至一適當電平，以降低功率消耗。因此，依據本發明實施例來驅動OLED面板可降低功率消耗。請參照圖5，其繪示依據本發明的一實施例的OLED顯示器的方塊圖。OELD顯示器 500包含一 OLED面板510、一電壓產生器520及一功率控制設備530。OLED面板510具有多個用以顯示圖像的OLED元件。OLED面板510另具有多個開關元件，每一個開關元件與對應的OLED元件可被定義為一子像素。在實作例子中，OLED面板可以是一種具有RGBW彩色濾光片的白色OLED面板。或者，OLED面板例如是一併列(side-by-side，SBS)0LED面板， 其R、G、B OLED材料以並列的方式沉積在面板上而形成圖案化的RGB子像素，但本發明並不限於此。電壓產生器520提供一升壓電壓Vboost至OLED面板510。升壓電壓Vboost譬如以電源電壓Pvdd與陰極電壓Pvee之間的電壓差異來表示，如於圖1所示。功率控制設備530依據圖像的圖像內容Lin估計一電壓值Vs。圖像內容Lin譬如是圖像的圖像數據， 或其他從部分或全部圖像數據取得的信息。電壓值Vs代表一允許OLED面板510顯示圖像的最小需求電壓。最小需求電壓譬如是被設定於圖3的電平Lv2的升壓電壓。依據所估計的電壓值Vs，功率控制設備530控制電壓產生器520以調整提供至OLED面板510的升壓電壓Vboost。舉例而言，功率控制設備530可使用電壓值Vs來修改電壓產生器520的電壓設定，以使電壓產生器520將升壓電壓Vboost設定於電平Lv2。請參照圖6，其繪示圖5的OLED顯示器的功率控制設備在依據本發明的一實施例時的一示例的方塊圖。功率控制設備530包含一負載電流估計電路632、一 OLED電流估計電路634及一功率估計電路636。負載電流估計電路632依據圖像內容Lin估計一第一電流值Iload。第一電流值Iload譬如代表OLED面板在顯示圖像時的負載電流。OLED電流估計電路634依據圖像內容Lin估計一第二電流值Ioled。第二電流值Ioled譬如代表OLED 面板510在顯示圖像時經過其中一個OLED元件的最大電流。在實作例子中，為了讓圖6的功率控制設備530估計電流值Iload與Ioled，圖像內容Lin例如是從圖像數據轉換而來的亮度(luminance)值。在有關AMOLED的實作例子中，流經單一像素的電流可被估計為與其驅動電壓的平方成比例的數值，並正比於與其子像素的亮度。換句話說，在圖6的例子中，子像素的亮度值可從原始圖像數據的平方值轉換而來，並作為圖像內容Lin而被提供至電流估計電路632與634，以進行電流估計。然而，本發明並不限於此。在其他的例子中，圖像數據與亮度的轉換也可將伽瑪修正納入考慮。除了亮度的信息以外，圖像內容Lin可以是其他本領域技術人員用來估計電流值的信息。在有關電流估計電路632與634的操作實例中，電流值Iload與Ioled的估計可使用一加權總和(weighted sum)。加權總和相關於經轉換所得的亮度值與多個加權數值。 現在進一步說明於下。在一實施例中，第一電流值Iload可依據屬個子像素亮度值與多個對應的加權數值而被估計。每個子像素亮度值可從一對應的原色子像素數據來轉換。舉例而言，OLED面板510可包含四種原色子像素，其各包含OLED元件及對應的主動開關元件，而第一電流值 Iload可依據第一方程式EQ. 1被估計如下!load ~ ^ ^load,χ . ^ 丄x"￡Q \
x=R,G,B,Wi=\..N^其中11(^表示第一電流值 Iload ；Lx, i (x = R, G，B, W) (i = 1:N)表示 N 像素的四個子像素亮度值；而Fload，x(x = R，G，B, W)表示四個子像素亮度值的四個加權數值。請參照圖7，其繪示圖6的功率控制設備的負載電流估計電路在依據第一方程式時的一示例的方塊圖。負載電流估計電路632包含四個加總單元73加、四個乘法器732b 及一加總與輸出單元732c。四個加總單元73 接收並加總四原色子像素數據LR，i、LG， i、LB，i、LW，i，並分別傳輸它們的結果至四個乘法器732b。四個乘法器732b將加總單元 732a的結果分別乘以四個加權數值Fload, R，Fload, G，Fload, B, Fload, W。加總與輸出單元732c接收並加總四個乘法器73 的結果，從而產生第一電流值Iload。在一實施例中，第二電流值Ioled可依據多個子像素亮度值與多個對應的加權數值而被估計。相仿於前述在估計第一電流值Iload的是，此例的OLED面板510也可包含四種原色子像素，第二電流值Ioled可依據第二方程式EQ. 2被估計如下
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權利要求
1.一種有機發光二極體OLED面板的功率控制方法，包含以下步驟依據一圖像的圖像內容估計一電壓值，該電壓值代表一允許該OLED面板顯示該圖像的最小需求電壓；以及依據該估計的該電壓值控制一電壓產生器，以調整一提供至該OLED面板的升壓電壓。
2.如權利要求1所述的方法，其中估計該電壓值的步驟包含依據該圖像的圖像數據估計一第一電壓值，該第一電壓值代表該OLED面板在顯示該圖像時的一壓降；以及依據該估計的該第一電壓值決定代表該最小需求電壓的該電壓值。
3.如權利要求2所述的方法，其中估計該第一電壓值的步驟包含依據從該圖像的該圖像數據轉換而來的多個亮度(luminance)值來估計一第一電流值，該第一電流值代表該OLED面板在顯示該圖像時流過的負載電流；以及依據該估計的該第一電流值決定代表該壓降的該第一電壓值。
4.如權利要求3所述的方法，其中在依據從該圖像的該圖像數據轉換而來的多個亮度值估計該第一電流值的步驟中，依據多個子像素亮度值與多個對應的加權數值估計該第一電流值。
5.如權利要求3所述的方法，其中該第一電壓值依據該第一電流值與一查找表而決定。
6.如權利要求1所述的方法，其中估計該最小需求電壓的步驟包含依據該圖像的圖像數據估計一第二電壓值，該第二電壓值代表該OLED面板在顯示該圖像時的最高顯示電壓；以及依據該估計的該第二電壓值來決定代表該最小需求電壓的該電壓值。
7.如權利要求6所述的方法，其中估計代表該最高顯示電壓的該第二電壓值的步驟包含依據從該圖像數據轉換而來的多個亮度值估計一第二電流值，該第二電流值代表該 OLED面板在顯示該圖像時流過其多個OLED元件的其中之一的最大電流；以及依據該估計的該第二電流值來決定代表該最高顯示電壓的該第二電壓值。
8.如權利要求7所述的方法，其中在依據從該圖像數據轉換而來的多個亮度值來估計該第二電流值的步驟中，依據多個子像素亮度值與多個對應的加權數值來估計該第二電流值。
9.如權利要求7所述的方法，其中該第二電壓值依據該第二電流值與一查找表而決定。
10.如權利要求1所述的方法，其中估計代表該最小需求電壓的該電壓值的步驟包含 依據該圖像的圖像數據來估計一第一電壓值，該第一電壓值代表該OLED面板在顯示該圖像時的一壓降；依據該圖像的該圖像數據來估計一第二電壓值，該第二電壓值代表該OLED面板在顯示該圖像時的最高顯示電壓；以及依據該估計的該第一電壓值與該第二電壓值的組合來決定代表該最小需求電壓的該電壓值。
11.如權利要求10所述的方法，其中估計該第一電壓值的步驟包含依據從該圖像數據轉換而來的多個亮度值來估計一第一電流值，該第一電流值代表一該OLED面板在顯示該圖像時所流過的一負載電流；及依據該估計的該第一電流值來決定代表該壓降的該第一電壓值； 估計該第二電壓值的步驟包含依據從該圖像數據轉換而來的多個亮度值來估計一第二電流值，該第二電流值代表該 OLED面板在顯示該圖像時流過其多個OLED元件的其中之一的最大電流；及依據該估計的該第二電流值來決定代表該最小需求電壓的該第二電壓值。
12.如權利要求11所述的方法，還包含限制該估計的該第一電流值與該估計的該第二電流值，其中在決定該第一電壓值與該第二電壓值的步驟中，分別依據受限制的第一電流值與受限制的第二電流值來決定該第一電壓值與該第二電壓值。
13.如權利要求12所述的方法，其中限制該估計的該第一電流值與該估計的該第二電流值的步驟包含依據一限制電流值與該第一電流值的一比率來決定一調光因子(dim factor)；以及依據該調光因子來修改該第一電流值與該第二電流值。
14.一種有機發光二極體OLED顯示器，包含一 OLED面板，具有多個用以顯示一圖像的OLED元件；以及一功率控制設備，用以依據該圖像的圖像內容來估計一電壓值，該電壓值代表一允許該OLED面板顯示該圖像的最小需求電壓，且該功率控制設備用以依據該估計的該電壓值控制一電壓產生器，以調整一提供至該OLED面板的升壓電壓。
15.如權利要求14所述的顯示器，其中該功率控制設備包含一負載電流估計電路，用以依據從該圖像的圖像數據轉換而來的多個亮度值來估計一第一電流值，該第一電流值代表該OLED面板在顯示該圖像時所流過的一負載電流；以及一功率估計電路，用以依據該估計的該第一電流值來決定一第一電壓值，該第一電壓值代表該OLED面板在顯示該圖像時的一壓降，其中該功率控制設備依據該估計的該第一電壓值來決定代表該最小需求電壓的該電壓值。
16.如權利要求14所述的顯示器，其中該功率控制設備包含一 OLED電流估計電路，用以依據從該圖像的圖像數據轉換而來的多個亮度值來估計一第二電流值，該第二電流值代表該OLED面板在顯示該圖像時流過這些OLED元件的其中之一的最大電流；以及一功率估計電路，用以依據該估計的該第二電流值來決定一第二電壓值，該第二電壓值代表該OLED面板在顯示該圖像時的最高顯示電壓，其中該功率控制設備依據該估計的該第二電壓值來決定代表該最小需求電壓的該電壓值。
17.如權利要求16所述的顯示器，其中該第二電流值依據多個子像素亮度值與多個對應的加權數值而被估計。
18.一種有機發光二極體OLED面板的功率控制設備，包含一負載電流估計電路，用以依據一圖像的圖像內容來估計一第一電流值，該第一電流值相關於該OLED面板在顯示該圖像時的壓降；一 OLED電流估計電路，用以依據該圖像的該圖像內容來估計一第二電流值，該第二電流值相關於該OLED面板在顯示該圖像時的最高顯示電壓；以及一功率估計電路，用以依據該估計的該第一電流值與該第二電流值的一組合來估計一電壓值，該電壓值代表一允許該OLED面板顯示該圖像的最小需求電壓，且該功率估計電路用以依據該估計的該電壓值控制一電壓產生器，以調整一提供至該OLED面板的升壓電壓。
19.如權利要求18所述的設備，還包含一電流限制電路，用以限制該估計的該第一電流值與該估計的該第二電流值；其中該功率估計電路依據該受限制的第一電流值與該受限制的第二電流值來決定該電壓值。
20.如權利要求19所述的設備，其中電流限制電路包含一調光因子判定單元，用以依據一限制電流值與該第一電流值的一比率來決定一調光因子；以及一電流修改單元，用以依據該調光因子來修改該第一電流值與該第二電流值。
全文摘要
一種有機發光二極體面板及其功率控制方法及設備，此方法包含多個步驟依據圖像的圖像內容來估計電壓值，電壓值代表允許OLED面板顯示圖像的最小需求電壓；以及依據估計的電壓值控制電壓產生器來調整提供至OLED面板的升壓電壓。
文檔編號G09G3/32GK102347000SQ20111020728
公開日2012年2月8日 申請日期2011年7月22日 優先權日2010年7月23日
發明者爵本.海克斯撮, 瑟孚.藍比, 隆恩.琳森 申請人:奇美電子股份有限公司, 群康科技(深圳)有限公司