有机el显示器的亮度控制方法和亮度控制电路的制作方法

专利名称：有机el显示器的亮度控制方法和亮度控制电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及有机电致发光(有机EL)显示器的亮度控制方法、亮 度控制电路和具有有机EL显示器的便携式电话机。
背景技术：
有机EL显示器有单纯矩阵结构的无源型和使用TFT的有源型。图1示出有源型有机EL显示器的基本像素构成。有源型有机EL显示器的1个像素的电路由开关用TFTIOI、电容器 102、驱动用TFT103和有机EL元件104构成。经显示信号线lll向开关用TFTIOI的漏极加显示信号Data(Vin)。 经选择信号线112向开关用TFTIOI的基极加选择信号SCAN。开关用 TFTIOI的源极与驱动用TFT103的基极连接，同时，经电容器102接地。经电源线113向驱动用TFT103的漏极加驱动用电源电压Vdd。驱 动用TFT103的源极与有机EL元件104的阳极连接。有机EL元件104 的阴极接地。开关用TFTIOI由选择信号SCAN控制其通断。电容器102在开关 用TYFTIOI导通时，利用经开关用TYFTIOI供给的显示信号Data(Vin) 充电。而且，在开关用TYFTIOI截止时，保持充电电压。驱动用TFTIO3 向有机EL元件104供给与对其基极加给的电容器102保持的电压对应 的电5荒。图2示出图l所示的基本像素构成中的显示信号Data(Vin)和有机 EL元件104的发光亮度(驱动电流)的关系。在图2中，RefW表示用来规定与输入信号的白色电平对应的发光 亮度的白色参考电压，RefB表示用来规定与输入信号的黑色电平对应的发光亮度的黑色参考电压。在上述那样的有源型有机EL显示器中，对于整个画面明亮的图像， 有机EL元件104流过大的电流。若有才几EL元件104流过大的电流， 则功耗大。此外，若有机EL元件104持续流过大的电流，则其性能劣 化快。因此，通过检测流过有机EL元件104的阴极的电流，并与检测出 的电流值对应控制有机EL元件104的电源电压Vdd，开发出一种技术， 例如，当整个画面明亮时，使电源电压下降，从而降低驱动电流(特 开2000-267628号乂>净艮)。上述先有技术的电源电压控制是与检测出的电流值对应控制有机 EL元件104的电源电压Vdd的反馈控制。在反馈控制的情况下，当图像的亮度急剧变化时，容易出现过控制，这时亮度会发生短周期变化， 即产生所谓寄生振荡。发明内容本发明的目的在于提供一种有机EL显示器的亮度控制方法和亮度 控制电路，可以在谋求省电的同时抑制有机EL元件的性能劣化，而且， 可以防止产生寄生振荡。本发明的目的在于提供一种能与环境光亮度对应使有机EL显示器 的显示亮度变化的便携式电话机。本发明的目的在于提供一种能与便携式电话机的方向对应使有机 EL显示器的显示亮度变化的便携式电话机。本发明的有机EL显示器的亮度控制方法的特征在于，具有根据图 像输入信号算出每一画面的亮度积分值的第1步骤；和根据由第1步骤算出的亮度积分值控制图像输入信号的振幅并将振幅控制后的图像 信号供给有机EL显示器的第2步骤，在第2步骤中，当由第l步骤算出的亮度积分值超过规定值时，控制图像输入信号的振幅，从而当亮 度积分值和规定值的差越大时，越使图像输入信号的振幅变小。当图像输入信号是数字图像信号时，在第2步骤中，通过根据由 第1步骤算出的亮度积分值控制供给用来将数字图像信号变换成模拟 图像信号的DA变换器的参考电压，控制图像输入信号的振幅。向DA变换器供给的参考电压分为用来规定与输入信号的黑色电平 对应的发光亮度的黑色参考电压和用来规定与输入信号的白色电平对 应的发光亮度的白色参考电压，第2步骤根据由第1步骤算出的亮度 积分值控制白色参考电压值。本发明的有机EL显示器的亮度控制电路的特征在于，具有根据由 给定的参考电压规定的输入输出特性将数字图像信号变换成模拟图像信号再供给有机EL显示器的DA变换器和根据数字图像输入信号控制 向DA变换器供给的参考电压的参考电压控制电路，参考电压控制电路 具有根据数字图像输入信号算出每一画面的亮度积分值的亮度积分值 计算电路和根据由亮度积分值计算电路算出的亮度积分值控制向DA变 换器供给的参考电压的电压调整电路，向DA变换器供给的参考电压分 为用来规定与输入信号的黑色电平对应的发光亮度的黑色参考电压和 用来规定与输入信号的白色电平对应的发光亮度的白色参考电压，当 由亮度积分值计算电路算出的亮度积分值超过规定值时，电压调整电 路控制白色参考电压，从而当亮度积分值和规定值的差越大时，与输 入信号的白色电平对应的发光亮度越低。电压调整电路具有根据由亮度积分值计算电路算出的亮度积分值 算出用来控制白色参考电压的增益的增益计算电路和根据由增益计算 电路算出的增益来控制白色参考电压的控制电路。增益计算电路具有当输入的亮度积分值在规定值之下时使输出增 益为 一定值、当输入的亮度积分值超过规定值时输入的亮度积分值越 大输出增益越小的输入输出特性，控制电路控制白色参考电压，使增 益越小则与输入信号的白色电平对应的发光亮度越低。电压调整电路具有根据由亮度积分值计算电路算出的亮度积分值 算出用来控制白色参考电压的第1增益的增益计算电路、将由增益计 算电路算出的增益和从外部提供的第2增益相乘的乘法电路和根据作 为乘法电路的相乘的结果的第3增益控制白色参考电压的控制电路。增益计算电路具有当输入的亮度积分值在规定值之下时使输出增 益为一定值、当输入的亮度积分值超过规定值时输入的亮度积分值越 大输出增益越小的输入输出特性，控制电路控制白色参考电压，使第3 增益越小则与输入信号的白色电平对应的发光亮度越低。本发明的笫1便携式电话机是包括具有自动曝光控制功能的照相 机和有机EL显示器的便携式电话机，其特征在于具有根据照相机的 爆光控制信息判定周围环境光的亮度的判定装置；和根据由判定装置 判定的周围环境光的亮度控制有机EL显示器的显示亮度的显示亮度控 制装置。显示亮度控制装置控制有机EL显示器的显示亮度，从而当由判定 装置判定的周围环境光的亮度暗时，使有机EL显示器的显示亮度变低，当由判定装置判定的周围环境光的亮度亮时，使有机EL显示器的显示 亮度变高。照相机膝光控制信息是从曝光时间信息和AGC增益信息中选出的 l种信息。本发明的第2便携式电话机是包括有机EL显示器的便携式电话 机，其特征在于具有检测有机EL显示器的显示面的方向的检测装置 和根据由检测装置检测出的有机EL显示器的显示面的方向来控制有机 EL显示器的显示亮度的显示亮度控制装置。显示亮度控制装置控制有机EL显示器的显示亮度，从而当有机EL 显示器的显示面的方向向上时，使有机EL显示器的显示亮度变高，当 有机EL显示器的显示面的方向向下时，使有机EL显示器的显示亮度 变低。


图1是表示有源型有机EL显示器的基本像素构成的电路图。图2是表示图l所示的基本像素构成中的显示信号Data(Vin)和有机EL元件的发光亮度(驱动电流)的关系的曲线图。图3示出本发明第1实施形态的有机EL显示器的亮度控制电路的构成。图4是表示增益计算电路14的输入输出特性的例子的曲线图。 图5是表示对R的参考电压调整电路的电路图。 图6是表示DAC2的输入输出特性的曲线图。图7示出本发明第2实施形态的有机EL显示器的亮度控制电路的 构成。图8是表示各增益校正电路61、 62、 63的输入输出特性的设定例 的曲线图。图9是表示本发明第3实施形态的便携式电话机的概略构成的方 框图。图IO是表示设在图9的时序控制IC213内的亮度控制电路的构成 和用来控制整个画面的亮度的MPU209及其外设的方框图。图11是表示本发明第4实施形态的便携式电话机的概略构成的方 框图。图12是表示设在图11的时序控制IC213内的亮度控制电路的构成 和用来控制整个画面的亮度的MPU209及其外设的方框图。
具体实施方式
下面，参照图3~图IO说明本发明的实施形态。1第1实施形态的说明图3示出本发明第1实施形态的有机EL显示器的亮度控制电路的 构成。有机EL显示器的亮度控制电路具有参考电压控制电路1和DAC2。 数字图像输入信号R-in、 G_in、 B—in送往参考电压控制电路1，同时送 往DAC2。参考电压控制电路1控制向DAC2供给的参考电压。向DAC2 供给的参考电压对于R、 G、 B，分别有黑色参考电压R—RefB、 G-RefB、 B一RefB (它们统称为RefB)和白色参考电压R一RefW、 G-RefW、 B—RefW (它们统称为RefW)。黑色参考电压RefB是用来规定与输入信号的黑色电平对应的发光 亮度的基准电压，在该实施形态中是固定的。白色参考电压RefW是用 来规定与输入信号的白色电平对应的发光亮度的基准电压，在该实施 形态中由参考电压控制电路1控制。DAC2根据由从参考电压控制电路1供给的黑色参考电压RefB和白 色参考电压RefW规定的输入输出特性，将数字图像输入信号R-in、 G一in、 B—in变换成模拟图像输出信号R — out、 G — out、 B_out。由DAC2 得到的模拟图像输出信号R-out、 G-out、 B-out供给有机EL显示器3。 该模拟图像输出信号R-out、 G-out、 B_out相当于图1的显示信号 Data (Vin)。参考电压控制电路l包括亮度信号生成电路(Y生成电路)11、亮 度积分电路12、 LPF13、增益计算电路14、参考电压调整电路(Ref 电压调整电路)15和多个DAC16 21。亮度信号生成电路11根据数字图像输入信号R-in、 G_in、 B—in 生成亮度信号Y。亮度积分电路12根据由亮度信号生成电路11生成的 亮度信号算出每1帧的亮度积分值。LPF13在时间轴方向对由亮度积分 电路12算出的1帧单位的亮度积分值进行平滑。该LPF3是为了对于 急剧的亮度变化使后述的增益Gain緩慢变化而设置的，但也可以省略。增益计算电路14与由LPF13得到的每1帧的亮度积分值的大小对 应，算出用来控制白色参考电压RefW的增益Gain。图4 (a)和图4 (b)分别示出增益计算电路14的输入输出特性、即对1帧单位的亮 度积分值的增益特性的例子。在图4(a)的特性中，对1帧单位的亮度积分值0 a，增益是1, 00， 当1帧单位的亮度积分值超过a时，增益慢慢下降。在图4 (b)的特 性中，对1帧单位的亮度积分值0~b,增益是l.OO，当l帧单位的亮 度积分值是b-c时，增益緩慢下降，当1帧单位的亮度积分值超过c 时，增益下降较快。参考电压调整电路15根据对每个RGB预先设定的黑色参考电压 (以下称基准黑色参考电压)R—RefB、 G—RefB、 B—RefB、对每个RGB 预先设定的白色参考电压(以下称基准白色参考电压)R-RefW、 G-RefW、 B—RefW和由增益计算电路14算出的增益Gain,生成每个RGB调整后 的白色参考电压R-RefW，、 G—RefW，、 B—RefW，。各基准黑色参考电压R-RefB、 G-RefB、 B_RefB和各基准白色参考 电压R —RefW、 G—RefW、 B—RefW作为数字信号给出。参考电压调整电路15包含分别对R、 G、 B的参考电压调整电路， 但因其构成相同，故这里只说明对R的参考电压调整电路。图5示出对R的参考电压调整电路。该参考电压调整电路包括减法器31、乘法器32和减法器33。减法器31计算对R的基准黑色参考电压R-RefB和对R的基准白 色参考电压R—RefW的差(R_RefB-R—RefW)。乘法器32将增益Gain 和减法器31的输出(R_RefB-R—RefW)相乘。减法器33通过将基准 黑色参考电压R—RefB减去乘法器32的输出(Gain x ( R—RefB-R—RefW)),算出调整后的白色参考电压R-RefW，。当增益Gain是1. 00时，调整后的白色参考电压R—RefW，和基准白 色参考电压R-RefW相等。而且，增益Gain越小，即1帧单位的亮度 积分值越大，调整后的白色参考电压R-RefW，越大，并接近基准黑色参 考电压R-RefB。即，1帧单位的亮度积分值越大，与输入信号的白色 电平对应的有机EL元件的发光亮度(驱动电流)越低。各基准黑色参考电压R-RefB、 G-RefB、 B—RefB分别由DAC16、 17、 18变换成模拟信号，再供给DAC2。各调整后的白色参考电压R-RefW，、G一RefW，、 B—RefW，分别由DAC19、 20、 21变换成模拟信号,再供给DAC2。 图6示出DAC2的输入输出特性。在图6中，RefW，l表示亮度积分值小时(图像暗时)向DAC2供给 的白色参考电压(-基准白色参考电压RefW) 。 RefW，3表示亮度积分 值大时(图像亮时)向DAC2供给的白色参考电压。RefW，2表示亮度积 分值是中间值时(图像中等亮度时)向DAC2供给的白色参考电压。当向DAC2供给的白色参考电压是RefW，1时，DAC2的输入输出特 性变成直线L1所示的特性。这时，若将从黑色电平变化到白色电平的 输入信号周期地输入DAC2，可以得到曲线Sl所示的输出波形。当向DAC2供给的白色参考电压是RefW，3时，DAC2的输入输出特 性变成直线L3所示的特性。这时，若将从黑色电平变化到白色电平的 输入信号周期地输入DAC2，可以得到曲线S3所示的输出波形。当向DAC2供给的白色参考电压是RefW，2时，DAC2的输入输出特 性变成直线L2所示的特性。这时，若将从黑色电平变化到白色电平的 输入信号周期地输入DAC2，可以得到曲线S2所示的输出波形。即，通过与以帧为单位的亮度积分值对应地控制白色参考电压， 可以控制DAC2的输出信号的振幅。在上述实施形态中，当输入图像是明亮的图像时，使图像输入信 号(显示信号)的振幅变小，为此降低有机EL元件的驱动电流。通过 控制DA变换时的参考电压，控制图像输入信号的振幅，所以，灰度不 降低。此外，图像输入信号(显示信号)的振幅控制利用前馈控制进行， 所以，不产生寄生振荡。2第2实施形态的说明图7示出本发明第2实施形态的有机EL显示器的亮度控制电路的 构成。在图7中，对和图3相同的部件添加相同的符号并省略其说明。第2实施形态中的有机EL显示器的亮度控制电路和第1实施形态 中的有机EL显示器的亮度控制电路相比，有以下的不同点。(1) 用来从外部控制整个画面的亮度的乘法器41设在参考电压 控制电路1内；(2) 有可能进行白平衡调整的乘法器51、 52、 53设在参考电压 控制电路1内；(3)因每个R、 G、 B显示信号的发光亮度特性不同，故用来校正 每个R、 G、 B的增益Gain的增益校正电路61、 62、 63设在参考电压 控制电路1内；以下，详细说明这些不同点。由增益计算电路14算出的增益Gain输入乘法器41。在乘法器41 中，从外部施加用来控制整个画面的亮度的全体亮度控制信号W_Gain。 通过控制加给乘法器41的信号W-Gain，例如，能够使显示器在明亮的 场所使用时画面变亮，而经过一定时间后，使画面变暗。乘法器41的输出分别加给乘法器51、 52、 53。对于各R、 G、 B, 可以对这些乘法器51、 52、 53分别加任意的增益R-Gain、 G—Gain、 B-Gain。因可以个别控制分别加给乘法器51、 52、 53的增益 R —Gain、 G—Gain、 B—Gain,故能够进行白平衡调整。各乘法器51、 52、 53的输出分别传送给对应的增益校正电路61、 62、 63。各增益校正电路61、 62、 63例如象图8的直线Kl、 K2那才羊， 通过设定输入输出特性去校正输入的增益。在参考电压调整电路15中，使用从与各R、 G、 B对应的校正电路 61、 62、 63加给的增益，对各R、 G、 B调整白色参考电压。3第3实施形态的说明图9示出便携式电话机的概略构成。MPU209进行便携式电话机的整体控制。天线201发送并接收电波。 收发部202接收电波并向MPU209传送接收的内容。此外，收发部202 把从MPU209输出的发送信号加载在电波上再进行发送。麦克风203将声音信号传送给MPU209。扬声器204将从MPU209 输出的声音信号作为声音输出。第1照相机205是安装在设有有机EL 显示器214的便携式电话机主机的前面的照相机，向MPU209发送拍摄 的图像。第2照相机206是安装在便携式电话机主机的背面的照相机， 向MPU209发送拍摄的图像。在摄像模式时，有机EL显示器214不显 示通常模式时的显示图像，而显示由照相机205或206拍摄的图像。操作部208设在便携式电话机的主机内，如图10所示，包括各种 按钮221、各种开关222。定时器211如后述那样，用于亮度控制。闪速存储器210存储电源断开时应保存的数据。图形存储器212 存储显示器显示的图像数据。根据从MPU209输出的图像数椐和写入控制信号，向图像存储器212的指定地址写入图像数据。此外，按照有 机EL显示器214的显示周期，与扫描时序同步，从图像存储器212输出对应像素的像素数据。时序控制IC213向有机EL显示器214供给图像数据和驱动信号， 并在有机EL显示器214上显示图像。时序控制IC213包含亮度控制电 路。图IO示出设在时序控制IC213内的亮度控制电路的构成和用来控 制整个画面的亮度的MPU209及其外设。在图10中，对和图3相同的部件添加相同的符号并省略其说明。 图IO的亮度控制电路和图3的亮度控制电路大致相同，只是在参考电 压控制电路1内设置用来控制整个画面的亮度(显示亮度)的乘法器 41这一点不同。加给乘法器41的全体亮度控制信号W—Gain由MPU209生成。设在操作部208中的各种按钮221和各种开关222与MPU209连接。 MPU209具有定时器211。 MPU209与照相才几205、 206连接。各照相机 205、 206具有自动曝光控制功能。在该例子中，从安装在便携式电话 机主机的前面的第1照相机205向MPU209送出曝光时间信息。MPU209根据来自第1照相机205的曝光时间信息，推测当前便携 式电话机的使用环境下周围环境光的亮度，再生成全体亮度控制信号 W_Gain。全体亮度控制信号W-Gain例如取2. 0 ~ 0, 5之间的值。具体地说，当膝光时间长、即周围环境光线暗时，使全体亮度控 制信号W—Gain变小。结果，从乘法器41输出的增益比由增益计算电 路14算出的增益小，调整后的白色参考电压R-Refw，变大，故显示亮 度降低。相反，当曝光时间短、即周围环境光线亮时，使全体亮度控 制信号W-Gain变大。结果，从乘法器41输出的增益比由增益计算电 路14算出的增益大，调整后的白色参考电压R—Refw，变小，故显示亮 度提高。再有，也可以取代第1照相机205的膝光时间信息，而使用第1 照相才几205的AGC增益信息进行上述控制。这时，当AGC增益大时， 判定出周围环境光线暗，并使全体亮度控制信号W-Gain变小。相反， 当AGC增益小时，判定出周围环境光线亮，并使全体亮度控制信号 W—Gain变大。此外，在操作设在操作部208中的各种按钮221或各种开关222 时，MPU209通过使全体亮度控制信号W-Gain变小来提高显示亮度。而 且，当经过一定时间后，通过使全体亮度控制信号W—Gain变大来降低 显示亮度。使用定时器211判定是否经过了一定时间。具体地说，定时器211 在操作各种按钮221或各种开关222时被复位，并开始自动计时。而 且，与由定时器211计时的时间对应，控制画面亮度。例如，如果经 过不低于规定时间的时间，则使显示亮度减半。4第4实施形态的说明图11示出便携式电话机的概略构成。在图11中，对和图9相同 的部件添加相同的符号并省略其说明。该便携式电话机与图9的便携式电话机相比，在设置用来检测有 才几EL显示器214的显示面的方向(向上、向下、横向等)的方向传感 器207这一点上不同。此外，该便携式电话机不在来自第l照相机205 的曝光时间信息的基础上进行显示亮度控制。图12示出设在时序控制IC213内的亮度控制电路的构成和用来控 制整个画面的亮度的MPU209及其外设。在图12中，对和图3相同的部件添加相同的符号并省略其说明。 图12的亮度控制电路和图3的亮度控制电路大致相同，只是在参考电 压控制电路1内设置用来控制整个画面的亮度(显示亮度)的乘法器 41这一点不同。加给乘法器41的全体亮度控制信号W—Gain由MPU209 生成。设在操作部208中的各种按钮221和各种开关222与MPU209连接。 MPU209具有定时器211。 MPU209与方向传感器207连接。MPU209根据方向传感器207的检测信号，推测有机EL显示器214 的显示面的方向(向上、向下、横向等)，再生成全体亮度控制信号 W_Gain。全体亮度控制信号W_Gain例如取2. 0 ~ 0. 5之间的值。具体地说，有机EL显示器214的显示面越向上，越使全体亮度控 制信号W-Gain变小，以此来使显示亮度变亮。对全体亮度控制信号 W-Gain进行控制，从而当有机EL显示器214的显示面向上时，使其为 较小的值，当有机EL显示器214的显示面向下时，使其为较大的值， 当有机EL显示器214的显示面是横向时，使其为中间的值。此外，MPU209和上述笫3实施形态一样，在操作设在操作部208 中的各种按钮221或各种开关222时，通过使全体亮度控制信号LGain 变小来提高显示亮度。而且，当经过一定时间后，通过使全体亮度控 制信号VLGain变大来降低显示亮度。再有，也可以才艮据2部照相4几205、 206的曝光时间和AGC增益去 检测有机EL显示器214的显示面的方向(向上、向下、横向等)。即，当有机EL显示器214的显示面的方向是向上时，因便携式电 话机主机的前面比背面亮的可能性大，故安装在便携式电话机主机的 前面的第1照相机205的曝光时间比安装在便携式电话机主机的背面 的第2照相机206的曝光时间短(当曝光时间相同时，AGC增益小)。相反，当有机EL显示器214的显示面的方向是向下时，因便携式 电话机主机的背面比前面亮的可能性大，故安装在便携式电话机主机 的背面的第2照相机206的膝光时间比安装在便携式电话机主机的前 面的第1照相^L 205的膝光时间短(当曝光时间相同时，AGC增益小)。因此，可以才艮据2部照相才几205、 206的曝光时间和AGC增益去判 定有机EL显示器214的显示面的方向。
权利要求
1.一种便携式电话机，包括具有自动曝光控制功能的照相机和有机EL显示器，其特征在于，具有根据照相机的曝光控制信息判定周围环境光的亮度的判定装置；和根据由判定装置判定的周围环境光的亮度来控制有机EL显示器的显示亮度的显示亮度控制装置。
2. 权利要求1记栽的便携式电话机，其特征在于， 显示亮度控制装置控制有机EL显示器的显示亮度，从而当由判定装置判定的周围环境光的亮度暗时，使有机EL显示器的显示亮度变低， 当由判定装置判定的周围环境光的亮度亮时，使有机EL显示器的显示 亮度变高。
3. 权利要求1或2中记载的便携式电话机，其特征在于， 照相机爆光控制信息是从啄光时间信息和AGC增益信息中选出的l种信息。
4. 一种便携式电话机，包括有机EL显示器，其特征在于，具有 检测有机EL显示器的显示面的方向的检测装置；和 根据由检测装置检测出的有机EL显示器的显示面的方向控制有机EL显示器的显示亮度的显示亮度控制装置。
5. 权利要求4记栽的便携式电话机，其特征在于， 显示亮度控制装置控制有机EL显示器的显示亮度，从而当有机EL显示器的显示面的方向向上时，使有机EL显示器的显示亮度变高，当 有机EL显示器的显示面的方向向下时，使有机EL显示器的显示亮度 变低。
全文摘要
在本发明的有机EL显示器的亮度控制方法中，具有根据图像输入信号算出每一画面的亮度积分值的第1步骤和根据由的第1步骤算出的亮度积分值控制图像输入信号的振幅并将振幅控制后的图像信号供给有机EL显示器的第2步骤。在本发明的另一种具有有机EL显示器的便携式电话机的发明中，根据照相机的曝光控制信息判定周围环境光的亮度，并控制有机EL显示器的显示亮度。在另一发明的具有有机EL显示器的便携式电话机中，根据有机EL显示器的显示面的方向判定周围环境光的亮度，并控制有机EL显示器的显示亮度。
文档编号G09G3/32GK101221728SQ200810003788
公开日2008年7月16日 申请日期2002年12月26日 优先权日2001年12月28日
发明者井上益孝, 山下敦弘, 木下茂雄, 村田治彦, 棚濑晋, 森幸夫 申请人:三洋电机株式会社