专利名称：显示装置、电子装置、峰值亮度调整装置、方法及程序的制作方法
技术领域：
本发明涉及自发光显示装置、峰值亮度调整装置、电子装置、峰值亮度调整方法及程序，其中要由自发光显示面板消耗的功率被强制地抑制到规定范围内的水平。
背景技术：
相关申请的交叉参考本发明包含与11月25日向日本专利局提交的日本专利申请JP 2005-340436相关的主题，其整个内容在此被结合以作参考。
相关技术说明有机EL显示装置不仅在宽视角特性、高响应速度、宽色彩再现范围和高对比度方面出众，而且它允许显示面板自身以薄厚度来形成。由于所述优点，有机EL显示装置作为下一代平板显示装置最有希望的候选者引起关注。
此外，近年来，研究了一种通过发光时间的可变控制来提高响应速度或对比度性能的技术。例如，在日本专利公开No.2003-015605(下文称作专利文献1)、日本专利公开No.2001-343941(下文称作专利文献2)或日本专利公开No.2002-132218(下文称作专利文献3)中公开了发光时间的可变控制技术。
发明内容
顺便提一句，专利文献1至3中所公开的技术都针对图像质量的提高。然而，它们缺乏关于功耗均匀化或功耗抑制方面的研究观点。
实际上，与其中固定亮度的背光通常被保持在照明状态的类型的显示装置不同，包括有机EL显示装置的自发光显示装置具有这样的特性，即流过显示面板的电流量响应于输入到其中的视频信号而显著地改变。
由于所述特性，自发光显示装置每单位时段的功耗不固定。换句话说，自发光显示装置具有显示面板的功耗基本上响应于所显示物体而改变的问题。此外，在结合了显示面板的电子装置由电池驱动的情况下，存在使用时间响应于所显示物体而改变极大的问题。为了解决该问题，必须使用大容量电池。
根据本发明的实施例，提供一种能够以一帧为单位可变地控制自发光面板的表面的峰值亮度的自发光显示装置，该装置具有平均灰度(gradation)值计算部分，其被配置为计算在一帧周期内输入的视频信号的平均灰度值；功耗计算部分，其被配置为对应于所计算的平均灰度值来确定标准峰值亮度，并基于该标准峰值亮度和所计算的平均灰度值来计算要消耗的功耗量；以及峰值亮度调整部分，其被配置为调整该标准峰值亮度，使得在一个固定的时段内要消耗的功耗总值不会超过预置的功率量。
对于所述自发光显示装置，可以固定将由自发光面板消耗的功率量或者将其抑制为低于固定水平。
从下面结合附图的描述和所附的权利要求书，本发明的上述和其他特征及优点将变得显而易见，在附图中相同的部件或元件用相同的附图标记来表示。
图1是说明发光时段与发光亮度之间的关系的图；图2A和2B是说明输出电压与发光亮度之间的关系的图；图3是示出有机EL面板模块的结构的实例的框图；图4A和4B是说明用于控制发光时间长度的工作(duty)脉冲的实例的波形图；图5是示出有机EL面板模块的结构的实例的框图；图6是示出在图5中所示的峰值亮度调整装置的配置的实例的框图；图7是示出在图6中所示的平均灰度值计算部分的内部配置的实例的框图；图8是示出在图6中所示的功耗固定控制部分的内部配置的实例的框图；图9是说明查找表的实例的视图，其中利用平均灰度值来调整峰值亮度放大率；图10A至10E是说明输入帧和输出帧的相位关系的波形图；图11是说明由图6的峰值亮度调整装置所执行的处理动作的实例的流程图；以及图12是说明通过峰值亮度调整的功耗量的转变的实例的图。
具体实施例方式
在下面，对结合了根据本发明的处理功能的有机EL面板模块进行描述。
应当注意，对于在此没有专门描述或在附图中没有专门说明的内容，应用相关技术领域中周知或公知的技术。
A、峰值亮度的调整当输入最大值数据时，可以通过可变地控制所施加的输出电压或输出电流或者显示元件的发光时段来调整显示面板的峰值亮度。
图1说明发光时段与发光亮度之间的关系。如图1所见，发光亮度相对于发光时段线性改变。
图2A说明施加到显示元件的输出电压与显示元件的发光亮度之间的关系。图2B说明输入视频信号的灰度值(Vmax)与施加到显示元件的输出电压之间的输入/输出关系。输出电压的参考电压用100％表示。
在图2B中，用实线表示的曲线表示对应于参考值的输入/输出关系。同时，用虚线表示的每条曲线表示输入/输出关系，其中，当输入最大值数据时，施加到显示元件的最大输出电压Vmax或最大输出电流Imax被可变地控制。如图2A和2B所见，即使输入灰度值相等，如果最大输出电压Vmax或最大输出电流Imax被可变地控制，那么发光亮度也被可变地控制。
显示面板的峰值亮度由输出电压Vmax(输出电流Imax)与发光时段的乘积S给出。
因此，如果发光时段或输出电压Vmax(输出电流Imax)被单独地可变控制，那么显示面板的峰值亮度可以被可变地控制。
B、有机EL面板的结构的实例现在，对允许上述峰值亮度的降低(dropping)控制的有机EL面板模块的结构的实例进行描述。
图3示出有机EL面板模块1的结构的实例。参考图3，有机EL面板模块1包括有机EL元件3B在其中排列成矩阵的发光区域3A、以及用于控制图像显示的面板驱动电路。
面板驱动电路包括数据驱动器5、最大输出电压控制驱动器7A、门扫描驱动器7B、以及发光时间控制门驱动器7C。面板驱动电路形成在发光区域3A的外围部分。
与每个像素对应的有机EL元件3B和用于有机EL元件3B的像素驱动电路3C被布置在每条数据线3D和每条扫描线3E之间的交叉点。像素驱动电路3C包括数据开关元件T1、电容器C1、电流驱动元件T2和发光开关元件T3。
数据开关元件T1用于控制通过数据线3D所提供的电压值的取出(fetching)定时。取出定时通过扫描线3E来线序提供。
电容器C1用于将所取出的电压值保持一帧的时段。面序驱动通过利用电容器C1来实施。
电流驱动元件T2用于将对应于电容器C1的电压值的电流提供给有机EL元件3B。驱动电流通过电流供给线3F来提供。应当注意，最大输出电压Vmax通过最大输出电压控制驱动器7A被施加到电流供给线3F。
发光开关元件T3用于控制驱动电流对有机EL元件3B的供给。发光开关元件T3被串联布置于驱动电流的供给路径。有机EL元件3B在发光开关元件T3保持闭合状态时发光。另一方面，当发光开关元件T3打开时，有机EL元件3B不发光。
发光控制线3G提供用于控制发光开关元件T3的打开和闭合动作的工作脉冲(图4B)。应当注意，图4A说明作为参考周期的一帧的周期。
要施加到电流供给线3F的电压的施加控制由最大输出电压控制驱动器7A来执行。另一方面，发光时段的变化控制由发光时间控制门驱动器7C来执行。用于驱动器的这种控制信号由下文所述的发光条件控制装置来提供。
应当注意，在利用发光时段长度控制峰值亮度的情况下，最大输出电压控制驱动器7A给所有帧提供固定的电压。另一方面，在利用最大输出电压Vmax控制峰值亮度的情况下，发光时间控制门驱动器7C给所有帧提供固定比的工作脉冲。
图5示出有机EL面板模块1的结构的实例，该面板模块1结合了其中形成像素驱动电路3C的发光区域3A。在图5的布置中，作为定时发生器9的一部分来安装峰值亮度调整装置11。
应当注意，发光区域3A的外围电路，也就是面板驱动电路，可以作为半导体集成电路被结合在面板上，或者可以使用半导体工艺直接形成在面板上。
C、峰值亮度调整装置的配置的若干实例下面描述在图6中所示的峰值亮度调整装置11的配置的几个实例，该峰值亮度调整装置11可以基于实时来控制视频信号的峰值亮度，使得在一个固定时段内的功耗总值不会超过预置的功率量。
C-1、峰值亮度调整装置的配置的一个实例图6示出由峰值亮度调整装置11适当采用的配置的一个实例。
参考图6，根据本配置实例的峰值亮度调整装置11包括峰值亮度调整装置11、平均灰度值计算部分13、功耗量固定控制部分15、峰值亮度控制部分17、以及帧延迟部分19。
平均灰度值计算部分13是用于以帧为单位计算在一帧的周期内输入的视频信号的平均灰度值APLn的处理器件。这里的下标n表示时间，举例来说，比如帧号。
图7示出平均灰度值计算部分13的内部配置的实例。参考图7，所示的平均灰度值计算部分13包括灰度转换部分131和一帧内部像素灰度平均值计算部分133。
灰度转换部分131是用于将输入的视频信号转换为灰度信号的处理器件。
一帧内部像素灰度平均值计算部分133是用于计算一帧的所有像素的灰度值的平均值的处理器件。
回来参考图6，功耗量固定控制部分15是用于响应于剩余功耗量来调整每帧的功耗量、使得固定时段内的功耗可以保持在预置的功率量内的处理器件。
图8示出功耗量固定控制部分15的内部配置的实例。参考图8，所示的功耗量固定控制部分15包括功耗计算部分151和峰值亮度调整部分153。
功耗计算部分151是用于读出与所计算的平均灰度值APL对应的标准峰值亮度并利用该标准峰值亮度和所计算的平均灰度值来计算要消耗的功耗量的处理器件。
在本配置实例中，标准峰值亮度由峰值亮度放大率SEL_PK给出。峰值亮度放大率SEL_PK是对参考峰值亮度的放大率并且被预先设置。
在这种情况下，在某一帧的功耗由平均灰度值APL×峰值亮度放大率SEL_PK×参考峰值亮度来给出。
功耗计算部分151利用在图9中所示的查找表来读出对应于平均灰度值APL的峰值亮度放大率SEL_PK。
在图9中所示的查找表中，设置峰值亮度放大率SEL_PK，使得随着平均灰度值APL的减小，峰值亮度放大率SEL_PK增大。在图9中，峰值亮度放大率SEL_PK被设置为两倍。这是因为即使在其平均灰度值为低的屏幕中包括高亮度区域的情况下，例如在星星在夜空的图像上闪烁的情况下，也打算确保足够高的对比度。
另一方面，在图9中所示的查找表中，随着平均灰度值APL的增大，峰值亮度放大率SEL_PK减小。
通过以刚才所述的这种方式来定义对应于平均灰度值APL的峰值亮度放大率SEL_PK，获得了利用所考虑的图像质量而确定的标准峰值亮度。
回来参考图8，峰值亮度调整部分153是用于调整如上所述计算的标准峰值亮度、使得在一个固定时段内要消耗的功耗总值不超过预置的功率量Smax的处理器件。这是因为，如果不进行调整，那么功耗总值可能超过预置的功率量Smax，这取决于所显示的物体。
峰值亮度调整部分153响应于在一个参考时段(控制单位)内可以消耗的实际功耗量(剩余功率量)A与在有机EL面板模块1在该参考时段(控制单位)的整个时段上总是以相同的峰值亮度发光的情况下剩余时段内的功耗量B之间的比来调整相关帧的峰值亮度。
特别地，帧n的峰值亮度放大率PKn由A/B×峰值亮度放大率SEL_PKn给出。
这里，实际功耗量A由(Sn-1-APLn×SEL_PKn)×参考峰值亮度给出。此外，在有机EL面板模块1通常以相同的峰值亮度发光的情况下可以消耗的功耗量B由((Tflat-n)×APLflat)×参考峰值亮度给出。
应当注意，Tflat是设置为参考时段的帧数。此外，APLflat是用于限制功耗量的APL设置值，并且是在有机EL面板模块1在参考时段的整个时段上以相同峰值亮度发光从而可以满足规定的功耗的情况下单位帧中的平均灰度值。
顺便提一句，提供在参考时段内可以消耗的剩余功耗量的初始值S0(＝Smax)由Tflat×APLflat×PKflat给出。PKflat是对应于APLflat的峰值亮度放大率。
同时，利用在第n-1帧的剩余功率量Sn-1，由Sn-1-APLn×PKn给出在有机EL面板模块1在第n帧以峰值亮度放大率PKn发光的情况下的功耗量A(＝Sn)。应当注意，由于在计算中省略了参考峰值亮度，所以这里的功率量不包括要乘的参考峰值亮度。
通过如上所述的这种控制，以下列方式来调整对应于输入视频信号的平均灰度值的峰值亮度放大率PKn。
例如，在平均灰度值高于将要实现设置的功耗所具有的平均灰度值的亮帧连续出现，并且因而实际功耗量A小于在整个时段内平均进行发光控制时的功耗量B的情况下，将调整后的峰值亮度放大率PKn控制到低于对应于原始平均灰度值的峰值亮度放大率SEL_PKn的一个值。
另一方面，在平均灰度值低于将要实现设置的功耗所具有的平均灰度值的暗帧连续出现，并且因而实际功耗量A大于在整个时段上平均进行发光控制时的功耗量B的情况下，将调整后的峰值亮度放大率PKn控制到高于对应于原始平均灰度值的峰值亮度放大率SEL_PKn的一个值。
回来参考图6，峰值亮度控制部分17用与从功耗量固定控制部分15提供给其的峰值亮度放大率PKn对应的一个量来调制对应于一帧内发光时段的参考脉冲宽度。然后，峰值亮度控制部分17输出所得到的脉冲宽度信号以作为占空比信号。该占空比信号在下文被称作“峰值控制信号”。
应当注意，峰值亮度控制部分17以与输入视频信号的垂直同步信号Vsync同步的定时产生峰值控制信号。
帧延迟部分19是用于延迟图像信号以使要从功耗量固定控制部分15输出的峰值控制信号与要输出至有机EL面板的图像信号的相位可以彼此一致的缓冲存储器。延迟时间被任意设置。
图10A至10E说明输入和输出帧的相位关系。特别地，图10A说明视频信号VS的帧号(相位)，图10B说明输入到帧延迟部分19的图像数据的号(相位)。
图10C说明从平均灰度值计算部分13输出的平均灰度值APL的号(相位)。图10D说明从帧延迟部分19输出的图像数据的号(相位)。图10E说明从峰值亮度控制部分17输出的峰值控制信号(相位)。
如从图10B与10D之间的对照可以看出，帧延迟部分19将图像数据延迟了一帧。结果，如从图10D和10E中可以看出，确保了视频信号和峰值控制信号之间的同步。
b、峰值亮度调整装置的处理动作的流程图11说明由具有上述配置的峰值亮度调整装置11执行的处理动作的概述。
参考图11，峰值亮度调整装置11在步骤S1计算每帧的平均灰度值APLn，并确定对应于平均灰度值的峰值亮度放大率SEL_PK。
此后，峰值亮度调整装置11在步骤S2利用当前帧的平均灰度值APLn和峰值亮度放大率SEL_PK来计算输入视频信号的原始功耗量。
然后，峰值亮度调整装置11在步骤S3调整每帧的峰值亮度(放大率)，使得在参考时段内实际要消耗的功耗量不会超过预置量。
峰值亮度调整装置11在步骤S4将峰值控制信号输出到有机EL面板模块1，该峰值控制信号响应于调整后的峰值亮度(放大率)而被脉宽调制。
图12说明在应用上述峰值亮度控制功能的情况下功耗量的转变。从图12中可以看出，在所有参考时段(0-t0，t0-t1，t1-t2，t2-t3，…)内，功耗量被抑制低于在各个参考时段内可以消耗的预置功率量Smax。
应当注意，Sn(n＝0，1，2，…)是每个参考时段内的实际功耗量。
c、实现的效果在上述峰值亮度调整装置被安装在面板上的情况下，可以实现有机EL面板的功耗的减小或功耗的抑制。当然，在即使利用对应于输入视频信号的峰值亮度来进行发光控制也满足预先设置的功耗量的情况下，可以保持高图像质量地显示输入视频信号。
此外，即使在用软件处理来实施的情况下，上述对峰值亮度的可变调整功能也提供低算术运算负载。此外，还在利用集成电路来实施可变调整功能的情况下，可以将其实施为非常小尺寸的电路。因此，可变调整功能在结合到有机EL面板模块方面是有利的。
D、其他形式的实例a、在上述的配置实例中，通过发光时段的调整来可变地控制峰值亮度。然而，可以通过最大输出电压的调整来可变地控制峰值亮度。或者，可以通过发光时段和最大输出电压的同时调整来可变地控制峰值亮度。
b、在上述的配置实例中，从查找表读出对应于所计算的平均灰度值APL的峰值亮度放大率SEL_PK。然而，否则可以根据预先设置的关系来计算峰值亮度放大率SEL_PK。
c、在配置实例中，有机EL面板模块1结合了最大输出电压控制驱动器7A和发光时间控制门驱动器7C。
然而，可以通过可变地控制发光时段和最大输出电压中的任何一个来实施峰值亮度的可变控制功能。因此，在采用可变地控制发光时段的方法的情况下，可以采用没有结合最大输出电压控制驱动器7A的配置。然而，在采用可变地控制最大输出电压的方法的情况下，可以采用不包括发光时间控制门驱动器7C的配置。
d、在上述的配置实例中，本发明应用于有机EL显示面板。然而，本发明还可以应用于无机EL显示面板。此外，本发明还可以应用于例如FED(场发射显示)面板、LED面板、PDP(等离子体显示面板)面板等。
e、在上述的配置实例中，峰值亮度调整装置11被安装在有机EL显示面板上。
然而，如上所述的这种有机EL显示面板或任何其他显示装置可以是以单独物品的形式，或者可以被结合作为某一其他图像处理装置的部件。
例如，所述的器件可以被实施为用于摄像机、数码相机或其他图像拾取装置(不仅包括照相机单元，而且包括与记录装置形成一体的图像拾取装置)、信息处理终端(便携计算机、便携电话机、便携游戏机、电子笔记本等)和游戏机的显示器件。
特别地，在峰值亮度调整装置11被结合在电池驱动的电子装置中的情况下，可以利用现有电池的电池容量来实现更长时段的使用。
f、在上述的配置实例中，峰值亮度调整装置11被安装在有机EL显示面板上。
然而，峰值亮度调整装置11可以被结合在将输入视频信号提供给有机EL显示面板或其他显示装置的图像处理装置侧。在这种情况下，可以采用用于从图像处理装置向显示装置提供工作脉冲或电压值的一个系统，或者可选地，可以采用从信息处理装置向显示装置提供表示工作脉冲或电压值的信息的另一系统。
g、在上述的形式实例中，从功能配置的角度来描述峰值亮度调整装置11。然而，等同的功能当然不仅可以被实施为硬件，而且可以被实施为软件。
此外，所有的处理功能可以被实施为硬件或软件，或者部分处理功能可以利用硬件或软件实施。换句话说，可以采用硬件和软件的组合配置。
h、在本发明的精神和范围内，上文所述的配置实例可以以各种方式改变。此外，基于本发明的公开，也可以产生或组合各种变型和应用。
虽然已经利用特定的术语描述了本发明的优选实施例，但是这种描述仅用于说明的目的，并且应当理解，在不背离下面的权利要求书的精神或范围的情况下，可以作出改变和变型。
权利要求
1.一种能够以一帧为单位可变地控制自发光面板的表面的峰值亮度的自发光显示装置，包括平均灰度值计算部分，其被配置为计算在一帧周期内输入的视频信号的平均灰度值；功耗计算部分，其被配置为确定对应于所计算的平均灰度值的标准峰值亮度，并且基于该标准峰值亮度和所计算的平均灰度值来计算要消耗的功耗量；以及峰值亮度调整部分，其被配置为调整标准峰值亮度，使得在一个固定的时段内要消耗的功耗总值不会超过预置的功率量。
2.根据权利要求1所述的自发光显示装置，其中所述峰值亮度调整部分计算A/B×标准峰值亮度以作为调整后的标准峰值亮度，其中A是在作为控制单位限定的固定时段内的剩余时段内可以消耗的实际功耗量，以及B是在作为控制单位限定的固定时段的整个时段上所述自发光显示装置以相同峰值亮度发光的剩余时段内可以消耗的功耗量。
3.根据权利要求1所述的自发光显示装置，其中从记录了平均灰度值和标准峰值亮度的几个值的组合的对应表中读出对应于所计算的平均灰度值的标准峰值亮度。
4.一种用于以一帧为单位调整自发光面板的表面的峰值亮度的峰值亮度调整装置，包括平均灰度值计算部分，其被配置为计算在一帧周期内输入的视频信号的平均灰度值；功耗计算部分，其被配置为确定对应于所计算的平均灰度值的标准峰值亮度，并且基于该标准峰值亮度和所计算的平均灰度值来计算要消耗的功耗量；以及峰值亮度调整部分，其被配置为调整标准峰值亮度，使得在一个固定的时段内要消耗的功耗总值不会超过预置的功率量。
5.一种电子装置，其结合了用于以一帧为单位调整自发光面板的表面的峰值亮度的峰值亮度调整装置，包括平均灰度值计算部分，其被配置为计算在一帧周期内输入的视频信号的平均灰度值；功耗计算部分，其被配置为确定对应于所计算的平均灰度值的标准峰值亮度，并且基于该标准峰值亮度和所计算的平均灰度值来计算要消耗的功耗量；以及峰值亮度调整部分，其被配置为调整标准峰值亮度，使得在一个固定的时段内要消耗的功耗总值不会超过预置的功率量。
6.一种用于以一帧为单位调整自发光面板的表面的峰值亮度的峰值亮度调整方法，包括以下步骤计算在一帧周期内输入的视频信号的平均灰度值；确定对应于所计算的平均灰度值的标准峰值亮度，并且基于该标准峰值亮度和所计算的平均灰度值来计算要消耗的功耗量；以及调整标准峰值亮度，使得在一个固定的时段内要消耗的功耗总值不会超过预置的功率量。
7.一种用于使以一帧为单位调整自发光面板的表面的峰值亮度的计算机执行以下步骤的计算机程序计算在一帧周期内输入的视频信号的平均灰度值；确定对应于所计算的平均灰度值的标准峰值亮度，并且基于该标准峰值亮度和所计算的平均灰度值来计算要消耗的功耗量；以及调整标准峰值亮度，使得在一个固定的时段内要消耗的功耗总值不会超过预置的功率量。
全文摘要
公开了一种自发光显示装置、一种峰值亮度调整装置，其中要由自发光显示面板消耗的功率被强制地抑制到在规定范围内的水平，因此保持电池的寿命。平均灰度值计算部分计算在一帧周期内输入的视频信号的平均灰度值。功耗计算部分确定对应于所计算的平均灰度值的标准峰值亮度，并且基于该标准峰值亮度和所计算的平均灰度值来计算要消耗的功耗量。峰值亮度调整部分调整标准峰值亮度，使得在一个固定的时段内要消耗的功耗总值不会超过预置的功率量。
文档编号G09G3/36GK101030346SQ20061006445
公开日2007年9月5日 申请日期2006年11月24日 优先权日2005年11月25日
发明者多田满, 长谷川洋, 小泽淳史 申请人:索尼株式会社