CN105374318A - 用于显示***的使用动态功率控制的***和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了用于动态地调节显示器的电压源的方法和***。所述***被设置用来接收输入的表示将要从所述显示器发出的亮度的量的数字数据，基于接收到的所述数字数据来确定将要提供至所述显示器的期望的电源电压，并且根据被确定的期望的电源电压来调节可调电压源。此外，本发明所述的方法和***能够动态地分别控制被提供至所述显示器的不同子部分的电源电压。所述方法和所述***还被设置用来通过关闭所述显示器的本来应该被暗显示的子部分来操作处于空闲模式的显示设备，从而节省用显示信息对所述子部分进行编程所需的能量。

Description

用于显示***的使用动态功率控制的***和方法
技术领域
本发明大体上涉及发射型显示器，并且特别地，涉及包含基于显示器的亮度调节电源电压的动态可调电源的显示器。
背景技术
目前，有源矩阵有机发光器件(“AMOLED”)显示器开始被投入使用。与传统液晶显示器相比，这类显示器的优点包括更低的耗电量、制造柔性和更快的刷新率。相比于传统液晶显示器，由于各像素包括独立发光的不同颜色的OLED，所以AMOLED显示器中没有背光照明。因为不需要背光，所以AMOLED显示器通常比背光显示器更省电。
OLED基于经过驱动晶体管被提供的电流而发光。典型的驱动晶体管是薄膜晶体管(TFT)，且经过驱动晶体管的电流等级取决于施加至驱动晶体管的栅极端子的电压。一些显示器包括位于各像素内的电容器，这些电容器根据编程信息而被充电并且随后将存储的电荷施加至驱动晶体管以控制驱动晶体管的电流等级。在任何瞬间，各像素中消耗的功率均与流过像素的电流和施加至像素的电压有关。
发明内容
本发明的一些实施例提供了一种用于驱动显示器的***。所述***可包括多个第一像素电路、多个第一供电线、可调电压源和控制器。所述多个第一像素电路可以以阵列的形式布置，并且所述多个第一像素电路中的每个第一像素电路可包括发光器件和用于传输流经所述发光器件的驱动电流的驱动晶体管。所述多个第一供电线中的每个第一供电线可以与所述多个第一像素电路中的一个或多个相关联。所述多个第一供电线可向所述多个第一像素电路中的与其相关联的一个或多个提供驱动电流。所述可调电压源可以被设置用来向所述多个第一供电线中的至少一个提供电源电压。基于表明将从所述多个第一像素电路发出的亮度的量的数字数据，所述控制器可以确定来自所述可调电压源的且将施加至所述多个第一供电线中的至少一个的输出电平。所述输出电平能够足以使所述多个第一像素电路中的与所述多个第一供电线中的至少一个相关联的一个或多个第一像素电路能够根据所述数字数据发光。
本发明的一些实施例提供了一种操作显示器的方法。所述方法可以包括接收数字数据输入；基于所述输入确定将要施加至多个第一像素的多个电源电压中的一个电源电压；并且调节一个或多个电源电压线的电压。接收到的所述数字数据输入可以表明将从所述显示器中的所述多个第一像素发出的亮度的量。所述一个或多个电源电压线可以与所述多个第一像素相关联，并且可以根据所述多个电源电压中被确定的所述一个电源电压来调节所述一个或多个电源电压线。
本发明的一些实施例提供了一种操作显示器的方法。所述方法可以包括在所述显示器的空闲模式期间关闭与所述显示器的第一部分相关联的电压供电线，同时将所述第一部分设定为暗设定；以及停止所述显示器的所述第一部分的编程。
根据参考下面将简要说明的附图对本发明的各种实施例和/或各方面进行的详细说明，本发明的前述的和附加的各方面及实施例对本领域技术人员而言将是显而易见的。
附图说明
通过阅读下面的详细说明并参考附图，本发明前述的和其它的优点将是显而易见的。
图1A是包含可调电压源的显示***的图。
图1B是示出了施加于驱动晶体管和发光器件的电压等级的示例性像素电路的电路图。
图2图示了包含用于分别调节显示器的多个子部分的供电线的可调电压源的显示***。
图3A图示了当降低显示器的功率消耗时操作显示器的示例性方法的流程图。
图3B图示了操作显示器的另一示例性方法的流程图。
图4图示了操作显示器的又一示例性方法的流程图。
图5图示了电子邮件列表的包括可选特征的显示的屏幕捕获示例。
图6A是具有可选择特征的显示菜单的屏幕捕获示例。
图6B是图6A中所示的屏幕的另一屏幕捕获示例，其示出了额外的高亮显示区域。
图7图示了供电线可分别进行调整的显示阵列的电极图案的构造示例。
图8图示了在供电线可分别进行调整的显示阵列中的电极图案的另一构造示例。
图9是为了节能而使用分段Vdd的显示器的示意图。
图10是具有显示活动内容(activecontent)的显示器的待机模式的框图。
图11是具有用于在待机期间支持活动内容的多个帧缓冲器的显示器模块的框图。
图12是具有用于在待机期间支持活动内容的帧缓冲器和内容生成模块的显示器模块的框图。
本发明可能具有各种修改和替代形式，已通过附图中的示例示出了具体实施例并将在本文中详细地对它们进行说明。然而，应当理解的是，本发明并不限于所披露的特定形式。本发明能够覆盖在如本发明所附的权利要求所限定的本发明的精神和范围内的所有的修改、等同物及替代物。
具体实施方式
图1A是包含可调电压源140的示例性显示***100的框图。显示***100包括地址驱动器120、数据驱动器110和控制器130。控制器130接收表明将被显示***100显示的信息的数字数据。控制器130将数据信号134发送至数据驱动器110，将调度信号132发送至地址驱动器120，并且将控制信号136发送至可调电压源140，以驱动显示阵列显示所指示的信息。显示***100通常包括具有以行和列布置的诸如像素10等像素的阵列的显示阵列。显示阵列可以包括在显示基板、封装基板(例如，玻璃)或组合基板上形成的(例如，通过沉积工艺)导电元件和/或半导体元件。每个像素是可单独编程的，从而以可单独编程的亮度值发光。像素阵列因而包括适于根据输入至控制器130的数字显示数据而动态地显示信息的显示阵列(“显示屏”)。该显示屏可显示例如根据由控制器130接收的视频数据流的视频信息。
为了便于图示，图1A中的显示***100图示了单个像素10。应当理解的是，能够使用包括诸如像素10等类似像素的阵列的显示屏来实现显示***100，并且该显示屏不限于特定行数和列数的像素。例如，可使用具有在用于移动设备、电视显示器、电脑显示器及抬头显示器(headsupdisplay)等的显示器中普遍使用的多行多列像素的显示阵列来实现显示***100。
通过包括驱动晶体管和发光器件的驱动电路(“像素电路”)来操作像素10。在下文中，像素10可以指像素电路。发光器件可以是任意的有机发光二极管，然而本发明的实施适用于具有包括电流驱动型发光器件在内的其它电致发光器件的像素电路。像素10中的驱动晶体管可以是任意的n型薄膜晶体管或p型薄膜晶体管，然而本发明的实施不限于具有特定极性的晶体管的像素电路或具有薄膜晶体管的像素电路。
像素10与选择线122、第一供电线142、第二供电线144、数据线114和监控线112连接。选择线122由地址驱动器120提供，并可被用来例如通过激活开关或晶体管使得能够进行像素10的编程操作，以使数据线114能够对像素10进行编程。数据线114将编程信息从数据驱动器110传输到像素10。例如，可利用数据线114将编程电压或编程电流施加至像素10。编程电压/电流能够处于这样的等级：所述等级足以对像素10内的电容器充电以使得驱动晶体管进行操作以传输流经发光器件的电流，从而发出具有期望的亮度的量的光。通过数据线114由数据驱动器110供应的编程电压(编程电流)通常通过以公式表示的关系和/或通过将数字数据值映射至编程电压/电流等级的查找表而与控制器130接收的数字数据相关。
在像素10的编程操作期间可以将编程电压/编程电流施加至像素10，以使诸如电容器等像素10内的存储器件充电。编程操作之后，像素10能够在发光操作期间发出具有期望的亮度的量的光。例如，可在编程操作期间对像素10中的存储器件充电，以在发光操作期间向驱动晶体管的栅极端子和/或源极端子中的一个以上施加电压。通过将电容器中的电荷(“电压”)施加至驱动晶体管的栅极和/或源极，根据驱动晶体管的电流-电压特性来调节驱动晶体管的电导率，并且电流根据存储在电容器中的电压流过发光器件而被传输。
通常，在像素10中，在像素10的发光操作期间被驱动晶体管传输的流过发光器件的驱动电流是这样的电流：该电流由第一供电线142供应并流出至第二供电线144。第一供电线142和第二供电线144与可调电压源140连接。第一供电线142能够提供正电源电压(例如，在电路设计中被统称为“Vdd”的电压)，第二供电线144可提供负电源电压(例如，在电路设计中被统称为“Vss”的电压)。在本发明的一些实施例中，供电线142、144中的一者或另一者被固定于接地电压或另一参考电压，并且不需要被连接至可调电压源。
在本发明的一些实施例中，可调电压源140可以根据来自控制器130的控制信号136对第一供电线142，或第二供电线144，或它们两者进行调节。例如，可通过可调电压源140调节正电源电压Vdd的值和/或负电源电压Vss的值。第一供电线142上的电压与第二供电线144上的电压间的差影响着在像素10的编程操作期间由像素10获取的功率量。通常，在像素10的发光阶段期间，像素10所需的功率与(Vdd–Vss)×Idrive成比例，这里Idrive是如前所述的经过驱动晶体管和发光器件而被传输的驱动电流。因此，通过减小Vdd与Vss之间的差，能够降低驱动像素10所需的功率。能够通过调节第一供电线142和/或第二供电线144上的电压来控制施加至像素10的Vdd与Vss之间的差(“ΔV”)。
图1B是示出了施加于晶体管152和发光器件154的电压等级的示例性像素电路的电路图。为了便于图示，图1B中的像素电路被设置为在供电线142与供电线144这两者间仅图示了驱动晶体管152与发光器件154之间的串联连接。通常，图1A中所示的像素电路10能够包括n-型或p-型驱动晶体管，以及被布置为选择性地连接至数据线114的额外的晶体管和/或电容器的布置，以用来根据电压编程信息和/或电流编程信息对像素10进行编程并且对像素电路内的一个或多个电容器充电以影响驱动晶体管的电导率。
在图1B所示的示例性布置中，驱动晶体管152被串联在高电压供电线142(“Vdd线”)与发光器件154之间。例如，驱动晶体管152可具有漏极和源极，且驱动晶体管152的漏极可被连接至高电压供电线142，驱动晶体管152的源极可被连接至发光器件154。发光器件154被连接于驱动晶体管152与低电压供电线144(“Vss线”)之间。例如，发光器件154可具有正极和负极，且发光器件154的正极可被连接至驱动晶体管152，且发光器件154的负极可被连接至低电压供电线144。驱动晶体管152的栅极端子与存储电容器156连接。存储电容器156被设置用来向驱动晶体管152的栅极施加电压，以此影响驱动晶体管152的电导率，使得通过存储电容器156上的电压来控制经由驱动晶体管152流过发光器件154而被传输的电流。存储电容器156被图示为连接至接地电压，然而，可替代地，存储电容器156可被连接至发光器件154的正极端子、电压供电线142、144中的一者或另一者、参考电压和/或足够使存储电容器156根据编程信息而被充电并且将电压施加至驱动晶体管从而影响驱动晶体管152的电导率的其它的稳定电压。
图1B还包括示出了施加于电压供电线142、144两者间的像素电路的电压的图。由可调电压源140供应的电压供电线142与电压供电线144之间的总电压差由(Vddsupply–Vsssupply＝ΔV，或者ΔVTOTAL)给出，这里Vddsupply和Vsssupply是供电线142、144上的从可调电压源输出的电压。在像素电路处，电压供电线142、144上的电压通常由于可调电压源140与被供电的像素电路间的电阻线路损耗而降低/增大。因此，图1B所示像素电路处的Vdd线142上的电压是Vddsupply–(VddIRDrop)。类似地，图1B所示像素电路处的Vss线路144上的电压是Vsssupply–(VssIRRise)。“IRDrop”和“IRRise”指的是由电阻线路损耗而造成的电压，这里“I”指的是线路上的电流，“R”指的是线路电阻。施加于发光器件(可选择地，可以是OLED)的电压被示出为VOLED。VOLED的值通常取决于发光器件154的特性、发光器件154的老化历史和/或流过发光器件154而被传输的电流。在一些示例中，VOLED的值可随着增大驱动电流(例如，增大的亮度)而增大，并且可通过对上述增大进行测量和/或预测来对其进行补偿，上述测量和/或预测是根据监控***115的测量或基于在存储器116中储存的用于将预测的老化劣化(agingdegradation)映射至使用历史/记录文件的标准化查找表而进行的。
施加于驱动晶体管152的电压被示为VDS，这里VDS可指施加于驱动晶体管152的“漏极-源极”电压。在一些实施例中，施加于晶体管的电压值(例如，漏极-源极电压VDS)足够使驱动晶体管152保持在操作的饱和模式，因为在饱和时经过晶体管而被传输的电流的量基本上不依赖于施加于晶体管的电压。例如，当VDS>VGS–Vth时，驱动晶体管152能够在饱和模式中操作，这里VGS是驱动晶体管152的栅极端子和源极端子间的电压，Vth是驱动晶体管152的阀值电压。因此，将驱动晶体管152保持在饱和模式所需的VDS的值取决于VGS的值和阀值电压Vth。由于驱动晶体管152的电劣化，Vth的值可能随时间而变化。类似于上面对于VOLED的讨论，可根据基于例如监控***115进行的测量和/或存储在存储器116中的并映射至使用记录/历史的查找表的测量值和/或预测值而随时间对Vth的值进行补偿。在VDS的值大于将驱动晶体管152设定在饱和模式中所需的值时，过电压(即，仍施加于驱动晶体管152的VDS的超出量)通常作为热能耗散在驱动晶体管152的沟道区域内。在一些示例中，沟道区域中过多的产热会不利地导致驱动晶体管152的劣化，以及因此而导致显示***100的老化。
因此，在一些示例中，选择Vddsupply和/或Vsssupply的值以提供施加于驱动晶体管152的足以将驱动晶体管152设定在饱和模式中的电压(例如，电压VDS)。至少部分地根据VddIRDrop、VssIRRise、VOLED和Vth的测量值和/或预测值来确定VDS的所需值。额外地或可替换地，因为编程信息影响VGS的值，因为发光器件154的亮度通常与流过驱动晶体管152的电流相关，并且流过驱动晶体管152的电流至少部分地受VGS调节，所以至少部分根据用于像素电路的编程信息来确定VDS的所需值。例如，可根据关系IDS＝β(VGS–Vth)2来设定流过驱动晶体管的电流(“IDS”)，这里β是表征驱动晶体管152的电流-电压特性的变量并且可以包括驱动晶体管152的栅极氧化层、纵横比和迁移率等。因此，至少部分根据从像素电路输出的亮度来确定VGS的值，并且因此至少部分根据用于像素电路的编程信息来确定VGS的值。
在本发明的一些实施例中，控制器130分析指示显示器的亮度值的数字数据以确定用于调节第一供电线142和/或第二供电线144上的电压的量，使得显示阵列中的像素将具有足够的功率来产生所需的亮度。在一些实施例中，控制器130分析用于显示器中的像素的数字数据和/或测量的、储存的和/或预测的劣化信息(诸如VOLED和Vth的值等)，并调节第一供电线142和/或第二供电线144上的电压，使得显示器中的像素被分别设定在饱和状态中。在一些示例中，控制器130可分析输入的数字数据以确定将显示***100中的每个像素设定在饱和模式中所需的ΔVTOTAL的值，并且随后能够根据在各帧的显示中所需的ΔVTOTAL的最大值来设定可调电压源140供应的Vdd和/或Vss的值。通过根据各帧的最大所需值而不是所有帧的最大所需值来设定ΔVTOTAL的值，施加于各像素的电压值能够不大于在逐帧的基础上所需要的电压值。此外，因为像素都被设定在饱和状态中，流过像素的电流不受影响，所以亮度通常不会降低。因为通过显示面板的功率是根据施加于各像素的电压与流过各像素的电流的乘积而设定的，所以降低电压也降低了功率消耗(并且还降低了驱动晶体管沟道区域内的产热)。
有利地，控制器130可被设置用于计算Vdd与Vss间的差(“ΔV”)的最佳大小，使得在向像素提供足够的功率以产生由输入数据指定的亮度值的同时，尽可能地减小由显示***100消耗的功率。当显示***100显示视频时，可在控制器130中动态地(诸如在逐帧的基础上)确定提供在第一供电线142和/或第二供电线144上的电压。控制器130可通过分析输入数据来选择提供在供电线142、144上的期望的电压以确定从显示器发出的最大亮度值。控制器130还能够计算由显示器中的所有像素导致的总累积电流，以确定在特定帧期间加载于可调电压源140的总负载。
控制器130通过使用公式和/或查找表来选择经由供电线142、144提供的期望电压。可通过首先计算最佳电压(例如，ΔV的最佳等级)来完成期望电压的选择。在一些示例中，可调电压源140可以被设置用于提供处于一系列预定电压等级的输出电压(例如，以可调电压源140的驱动器的分辨率分隔开的一系列电压)。控制器130能够通过将供电线142、144中的一者或两者调节至预定电平来随意选择ΔVTOTAL的最接近的可用值。在一些示例中，控制器130选择供电线142、144的预定电平以选择确定的最优值中的ΔVTOTAL的次最高值。还可通过基于数字输入数据判定由显示器获取的总负载和/或显示器的最大期望亮度值是高于或低于触发值组还是在由触发值规定的范围内，由控制器130完成期望电压的选择。触发值组或规定于触发值之间的范围可对应于由可调电压源140提供的特定电压。
在***100中，用于向显示器中的像素提供电源电压的供电线142、144与可调电压源140连接。可以沿着显示器的行(或列)来布置连接至可调电压源140的各供电线，使得每条供电线向显示器的相同行(或列)中的像素提供电源电压。还可以实施为使每条供电线被显示器的相邻行(或列)中的像素共用。
在包含监控***115的显示***100的实现中，像素10还与监控线112连接。监控线112将像素10连接至监控***115。监控***115可与数据驱动器110一体化，或可以是分离的独立***。特别地，监控***115可以通过在像素10的监控操作期间监控数据线114的电流和/或电压来随意地实现。此外，可以在没有监控***115或监控线112的情况下实现显示***100。监控线112使监控***115能够测量与像素10相关联的电流或电压并从而提取表明像素10的劣化的信息。例如，监控***115能够经由监控线112提取流经像素10内的驱动晶体管(例如，驱动晶体管152)的电流并从而基于测量的电流以及基于在测量期间施加至驱动晶体管的电压来确定驱动晶体管的阀值电压或阈值电压的漂移。监控***115还能够提取发光器件的操作电压(例如，诸如施加于发光器件154的VOLED等在发光器件正在发光操作时施加于发光器件的压降)。监控***115能够随后将信号134传达至控制器130和/或存储器116以使得显示***100能够在像素10的后续的编程和/或发光操作中对提取的劣化信息进行补偿。例如，一旦提取了劣化信息，可以在像素10的后续的编程和/或发光操作期间适当地调节经由数据线114传送至像素10的编程信息，使得像素10发出具有与像素10的劣化无关的期望亮度的量的光。特别值得注意，在使用或不使用监控***115的情况下都可实施本发明。
图2图示了包含可调电压源240的显示***200，可调电压源240用于单独调节显示器210的多个子部分(例如，子部分211至216)的供电线(例如，供电线241、242)。显示***200还包括用于接收数字数据232并且用于凭借控制信号234控制可调电压源240的控制器230。在一些方面类似于结合图1A说明的显示器，显示器210通常包括像素阵列，所述像素是可单独编程的，从而根据由数字数据232指示的信息以可单独编程的亮度值发光。然而，显示器210与先前说明的显示器的不同之处在于显示器210包括不连续的多个子部分。显示器210包括第一子部分211、第二子部分212、第三子部分213、第四子部分214、第五子部分215及第六子部分216。子部分211至216可供应有彼此不同的电源电压。例如，第一子部分211经由第一供电线241供应有第一电源电压Vdd1，第二子部分212经由第二供电线242供应有第二电源电压Vdd2，第六子部分216经由第六供电线243供应有第六电源电压Vdd6。类似地，虽然没有分别图示，剩余的子部分213至215经由各自的供电线分别供应有可分别控制的电源电压Vdd3、Vdd4和Vdd5。对应于各子部分211至216的供电线(例如，供电线241、242、…243)分别与可调电压源240以及连接至各自的子部分的端子(例如，用于第一子部分211的端子211a和211b)连接。可调电压源240被设置用于单独地并且同时地向各个子部分211至216提供不同的电源电压。
图2中的第一供电线241和第二供电线242与图1A所示的像素级(pixel-level)的供电线142和144是相关的，但又不同于图1A所示的像素级(pixel-level)的供电线142和144。特别地，第一供电线241和第二供电线242是将显示器210的各部分的整体(即，各子部分)连接至适合于各自部分的电源电压的导电线路。类似于图1所示的供电线142和144，第一显示线路241和第二显示线路242可分别被电连接至多个单线(“功率轨(powerrail)”)，多个单线随后与各自的子部分211至216中的单个像素连接。
通过第一端子211a和第二端子211b象征性地图示了第一供电线241与第一子部分211中的多个单线之间的连接。第一端子211a提供了连接至第一子部分211中的像素的多个功率轨或正电压供电线之间的接合点。第二端子211b也提供了连接至第一子部分211中的像素的多个功率轨之间的接合点，但是从显示器210的与具有第一端子211a的侧相反的侧提供的。通过将第一供电线241连接至端子211a和211b，可有利地减小施加于子部分211的电源电压的变化对子部分211中的像素的影响。因此，结合图1B讨论的VddIRDrop在显示***200中的影响小于在其它***中的影响。然而，能够以经由单个端子而不是两个端子连接至各自的子部分211至216中的各者的供电线(例如，供电线241和242)来实现显示***200。可通过与对于第一子部分211而说明的端子211a和211b类似的端子将剩余的子部分212至216连接至可调电压源240。例如，可通过端子212a和212b将第二电源电压Vdd2传送至第二子部分212中的功率轨，并且可以通过端子216a和216b将第六电源电压Vdd6传送至第六子部分216中的功率轨。
在显示***200的操作中，控制器230适于接收数字数据232并基于数字数据232(并可选地基于显示器的测量的和/或预测的劣化信息)确定提供至各子部分211至216的适当电压。控制器230随后向可调电压源240发送控制信号234以指示可调电压源240向子部分211至216供应适当的电压。控制器230能够以与结合图1A的对控制器130和可调电压源140的操作的说明类似的方式确定各子部分的适当的电源电压，并且能够包括计算各子部分211至216的最大亮度值、各子部分211至216的总有效负载以及用于选择适当的电压的阀值和/或范围的使用。额外地或可替换地，控制器230能够确定将各子部分211至216中的像素设定于饱和模式中所需的电压等级。与图1A中的显示***100相比，图2中的控制器230能够单独地确定将被提供至多个子部分211至216中的每个子部分的适当电压。此外，能够动态地确定将提供至子部分211至216的适当电压以实时调节被提供至显示器210的子部分的电源电压，并且能够确定将提供至子部分211至216的适当电压以调节用于视频信号的各帧的电源电压。本发明的实现还使得能够以小于视频信号的帧频的频率调节被提供至各子部分的电源电压。例如，显示***200能够使得被提供至子部分211的电源电压在被再次调节之前在视频的两个以上的连续帧被固定于相同的等级。
显示器210的子部分211至216还可被称为显示器的区域或部分。在一些实施例中，子部分211至216可以是不重叠的子部分。在图2所示的示例性构造中，子部分211至216跨越显示器210的宽度。然而本发明的方面适用于子部分包含小于显示器的宽度的显示器。此外，本发明的方面适用于子部分不规律地或不均匀地间隔的显示器。例如，显示器的子部分可以被布置为使得显示器的各子部分对应于显示图形用户界面的各特征的显示器区域。可根据用户的输入高亮显示(“选择”)分离的子部分，以使用户例如能够操纵与该图形用户界面相关联的菜单。通过分别控制这样的显示器中的各子部分(例如，部位211至216)的功率，能够根据是选择各子部分以使其变亮还是取消选定以使其变暗来改变供应至各子部分的电压。例如，如结合图5所示，对于适于显示电子邮件和图形化菜单选项等的移动设备上的显示器，显示器的各子部分可以是可分别寻址的，以调节由显示器的高亮显示的(“被选择的”)子部分所获取的功率。
此外，虽然参照对显示器210的各子部分调节正电源电压(例如，Vdd1和Vdd2等)图示了图2，应当理解的是，可通过调节负电源电压(诸如电源电压Vss1和Vss2等)或通过调节显示器210的各子部分211至216的正电源电压和负电源电压来实现显示***200。
图3A图示了当降低显示器的功率消耗时操作显示器的示例性方法的流程图。出于示例的目的，参考图2说明图3A的流程图。控制器230接收数字数据232(310)。数字数据232表示的是将被显示在显示器210上的图像。控制器230分析接收到的对应于多个第一像素的数字数据232(320)。多个第一像素可以是例如子部分211中的像素，或者可以是整个显示器210中的像素。控制器230随后基于被分析的数字数据选择将被施加至多个第一像素的电源电压(330)。如前所述，可以基于显示器中的像素的亮度值的范围、基于这样的亮度值的最大值和/或最小值、基于将驱动晶体管设定在饱和模式中所需的电压、和/或基于将被获取以供应期望的亮度值的总预期累积负载来进行适当的电源电压的选择，并且可通过使用查找表、阀值和/或公式来执行上述适当的电源电压的选择。控制器230随后将控制信号234发送至可调电压源240，使得可调电压源240向多个第一像素供应选择的电源电压(340)。
图3B图示了操作显示器的另一示例性方法的流程图。除了对显示器210的多个(n)子部分执行框320、330和340之外，图3B中的流程图类似于图3A中的流程图。各子部分包括多个像素。因此，除了分析接收到的对应于多个第一像素的数字数据(320)之外，控制器230还分析接收到的与根据正***作的显示器中的子部分的编号而附加的多个像素相对应的数字数据。例如，参考图2中的显示器210，对第一子部分211之外的第二至第六子部分(212至216)分析接收到的数字数据。对于一般的显示器，通过多个第n像素，对显示器的各子部分分析接收到的数字数据(320n)。类似地，通过多个第n像素，电源电压被选择以施加至显示器的各子部分(330n)，并且通过多个第n像素，选择的各电源电压被供应至显示器中各子部分(340n)。
图4图示了操作显示器的又一示例性方法的流程图。确定显示器是否在空闲模式中运行(410)。如果显示器在空闲模式中运行，那么识别在空闲模式中被设定为暗设定的显示器部分(“子部分”)(420)。然后关闭显示器的被识别部分的电源电压(430)。关闭显示器的被识别部分的电源电压阻止了电流被传输通过被识别部分中的像素。此外，可停止显示器的被识别部分的编程操作(440)。停止被识别部分中的编程操作有利地阻止了显示器在编程过程中获取功率。在不停止编程操作的情况下，在每帧期间能量通常被消耗于：对各行进行寻址，并且通过数据驱动器提供编程电压或编程电流以将各像素内的存储设备充电至这样的水平：将阻止驱动晶体管导通以使无法发光。此外，对于包含监控***(例如图1A所示的监控***115)的实施例，在显示器的监控和/或补偿操作期间的补偿和监控操作通常需要获取额外的功率。在这样的包含监控***的实现中，在显示器的空闲模式期间有利地停止对显示器的设定为暗设定的被识别部分的监控和补偿功能。一旦停止了对显示器的被识别部分的编程、监控和/或补偿操作，间歇地进行查询以核查显示器是否保持在空闲模式中(410)。
图5图示了电子邮件的列表的并且包含可选特征的显示器的屏幕捕获示例。在图5所示的屏幕捕获示例上，根据第二正电源电压Vdd2操作主题栏为“NowSmellThis”的电子邮件。例如，在“NowSmellThis”电子邮件相对于列出的其它电子邮件被高亮显示以此表明用户选择的情况下，可相对于其它电压值(例如，电压值Vdd3、Vdd4、Vdd5和Vdd6)来调节Vdd2的电压，使得能够在显示器的其它部分的像素电路中的驱动晶体管的沟道区域中不浪费能量的情况下相对于列出的其它电子邮件高亮示出列表中的顶部的电子邮件。此外，通过电源电压Vdd1单独地控制头菜单，使得当显示器的其它部分柔和地(“暗淡地”)显示时，能够明亮地显示头菜单(以此显示选择)。
图5中的屏幕捕获图示了用于手机或其它移动设备的显示***，该显示***被分割成具有分别可调的电源电压的多个子部分。在一些实施例中，子部分与单独地突出显示(例如，高亮的和/或暗淡的)的图形用户界面上的区域相一致，以使用户能够操控用户界面(例如，电子邮件的列表)。在由图5中的屏幕捕获示出的电子邮件的列表的显示期间，能够将Vdd2设定在比Vdd3至Vdd6更高的等级，以使由Vdd2表示的子部分中的显示能够比显示器的其它子部分更明亮而不会在暗淡区域中不必要地浪费功率。
图6A是具有可选择特征的显示菜单的屏幕捕获示例。图6B是图6A所示的屏幕示出额外的高亮区域的另一屏幕捕获示例。图6A和图6B中屏幕捕获是用于诸如电话、PDA或类似设备等移动设备的图形用户界面的另一示例显示。图6A和图6B所示的图形用户界面呈现了设备上的可用程序和特征的菜单，该设备根据由设备的用户提供的用户输入而***控。显示器上显示的各种菜单项由图形化符号标示并且被布置成行，这些行与图6A和图6B中的显示器的可分别调节的子部分相一致。特别地，由Vdd3标示的子部分(“部位”)相对于显示器的邻近子部分被高亮显示。高亮显示的子部分中的图标因而相对于柔和的邻近子部分(例如，由Vdd2、Vdd4、Vdd5和Vdd6标示的子部分)中的图标显得明亮(“高亮的”)。在图6A和图6B所示的图形用户界面的操作中，可通过降低被提供至取消选定的子部分(例如，由Vdd2、Vdd4、Vdd5和Vdd6标示的子部分)的电源电压(例如，减小ΔV)来节省能量。
此外，对比图6A和图6B中的屏幕截图，图6B中的屏幕截图示出了处于高亮状态的由Vdd1标示的区域中的标题栏。相比之下，标题栏在图6A中处于柔和/暗淡状态。应当注意，图6A和图6B中的标题栏的尺寸不同于显示器的其它子部分(诸如由Vdd2标示的子部分等)的尺寸，并且显示器的分区的子部分的尺寸被选择为对应于显示器上示出的用户界面的亮度变化区域。因此，在本发明的一些实施例中，具有分区的可调电源区域的显示面板被设计为具有与将在显示器上***作的用户界面的尺寸和/或形状相对应的不同的可调区域的尺寸和/或形状。
为了能够如图6B所示使标题栏高亮显示，可相对于图6A中的Vdd1的值增大Vdd1的大小，并由此增大了ΔV的大小。换言之，为了在标题栏不被高亮显示时节省能量，可相对于当标题栏被高亮显示时的Vdd1的值降低Vdd1的大小。有利地，在图5至图6B所示的显示器的操作中节省能量使得设备能够在给定的电池电量下运行更长的时间。此外，减小在显示器的暗淡区域的沟道区域中被转换成热能的能量的量通过减小显示器的像素内的驱动晶体管的电劣化延长了显示面板的寿命。
图7图示了供电线可分别调整的显示阵列710的电极图案的构造示例。显示阵列710包括布置在栅格中的多个子部分。各子部分由连接至可调电压源的供电线(例如，供电线701和702)分别控制。图7所示的显示阵列710具有固定的正电源电压Vdd(图中没有示出)，并且负电源电压Vss(i,j)是通过多条供电线分别可控的，上述多条供电线是按照一比一的比例为各子部分设置的。在本发明的一些实施例中，用于各Vss(i,j)区域的阵列的供电线可以被认为是显示器710的被动电源矩阵。也即是，通过控制Vss(i,j)的大小，子部分构成的栅格中的每个子部分能够基于如由数字数据输入表示的各自的子部分所期望的亮度值而动态地供应有适应于各自的子部分的ΔV的选定值。
图8图示了供电线可分别调整的显示阵列810中的电极图案的另一构造示例。显示阵列810也包括布置在栅格中的多个子部分。在显示阵列810的构造中，沿着由多个子部分形成的栅格的行分别控制正电源电压Vdd(i)，沿着由多个子部分形成的栅格的列分别控制负电源电压Vdd(j)。通过经由列端子连接器(例如，连接器802和804等)调节Vss(j)并且经由行端子连接器(例如，连接器812和814等)调节Vdd(i)，施加至子部分构成的栅格中的各子部分的ΔV是可分别调整的。列端子连接器和行端子连接器被连接至可调电压源并根据本文中说明的***和方法被动态地设定为适当的电压。在一些实施例中，第一供电线(例如，设定为Vdd(i)的功率轨)通常可位于显示基板的一侧并且水平地延伸，而第二供电线(例如，设定为Vss(j)的功率轨)可位于像素电路和/或封装基板上并且垂直地延伸，使得显示面板810中的像素电路被置于Vdd功率轨和Vss功率轨之间。
在一些实施例中，选择显示阵列的子部分的尺寸和布置以对应于显示器的根据图形用户界面有选择地高亮显示的部分。例如，可标出图6A和图6B所示的可选择特征的尺寸以使得与显示图形用户界面的显示器的可分别调整的子部分相一致。
利用用于动态地调节被供应至显示器的电源电压的上述方法的***相对于利用固定电源电压线的传统设备能够实质性地降低由这样的显示设备所消耗的功率。相比于传统***可节省大约20％的能量。
两个或更多计算***或设备可被本文中说明的任一控制器所取代。因此，能够按照期望地实现诸如冗余和复制等分布处理的原理和优点以增加本文中说明的控制器的鲁棒性和性能。
可以通过机器可读指令来执行本文中说明的示例性的确定方法和处理的操作。在这些示例中，机器可读指令包括由(a)处理器、(b)控制器和/或(c)一个或多个其它适合的处理设备执行的算法。所述算法可具体体现在存储在诸如闪存、CD-ROM、软盘、硬盘驱动器、数字化视频(通用)光盘(DVD)或其它存储设备等实体媒介上的软件中，然而本领域普通技术人员容易理解的是，可替代地，全部算法和/或部分算法可由设备而不是处理器来执行，并且/或者以众所周知的方式在固件或专用硬件中具体实现(例如，其可由特定用途集成电路(ASIC)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程逻辑器件(FPLD)、现场可编程门阵列(FPGA)和离散逻辑等来实现)。例如，可通过软件、硬件和/或固件来实现基线数据确定方法的任一或所有组件。而且，可手动地实现一些或所有的代表的机器可读指令。
虽然设备进入待机状态，但是显示器显示一些基本信息。在一些可穿戴设备中(例如，智能手表或运动带)，显示器一直显示一些内容。在这种情况下，主要的挑战在于与显示器相关的功耗。该功耗包括来自像素中的背光或发光器件的静态功耗，还包括与刷新显示器相关的动态功耗。
为了降低所述静态功耗，可以降低显示器的亮度，或者可以仅将显示器的一部分开启并将剩余部分关闭(或处于较低亮度)。由于仅需要对显示器的一小部分进行编程，所以这也有助于动态功耗。
图9示出了使用分段Vdd的显示器的一个示例，其中，在待机模式期间仅开启第三分段。因此，仅需要将第三分段的内容传输至显示器，并因此动态功耗和静态功耗均将降低80％。
对于所述动态功耗而言，可以降低显示器的刷新率(帧频)。然而，如果显示器的内容随时间而变化(例如，表盘)，需要生成该内容并将其传输至显示器。因此，如图10所示，主***的一部分将开启，并且将存在与从主***向显示器传输数据相关联的功耗。
为了消除在待机期间与在主***和显示器之间传输数据相关联的额外功耗，可以将一些基本功能添加至显示驱动器以产生内容中的递归变化。在一个示例中，该驱动器可以具有提前(例如，在进入待机状态之前，或者在启动期间或在上电期间)由主***预填充的多个帧缓冲器，并且取决于不同的条件，可以使用其中的一个帧缓冲器来对显示器进行编程。例如，定时器可以被用于在帧缓冲器之间进行翻转(参照图11)。在这种情况下，主要问题在于：对于诸如表盘等的一些应用来说，存在许多不同的组合，这些组合需要相当大的存储器来存储它们作为全帧缓冲器。
在另一个示例中，基于一定的条件，所述驱动器可以具有一些全帧缓冲器并且其它的部分帧缓冲器仅存储施加至一个全帧缓冲器的变化。例如，表盘中的指针位置可以在部分帧缓冲器中被存储为表盘的变化，而表盘本身则存储在全帧缓冲器中。图12示出了具有全帧缓冲器和部分帧缓冲器的显示器的框图。这里，基于某些条件，内容生成器模块选择全帧缓冲器和部分帧缓冲器，并且内容生成器模块基于部分帧缓冲器中的信息修改存储于全帧缓冲器中的图像。另外，也可以使用多个全帧缓冲器和部分帧缓冲器来生成新的内容。
在另外一个示例中，所述驱动器可以进行诸如通过轨迹移动对象等的一些基本计算。在这种情况下，针对不同的条件，基于轨迹移动全帧缓冲器中的图像的某部分，或者移动存储于部分帧缓冲器中的对象并且由新计算的对象修改主帧缓冲器。
虽然已经图示和说明了本发明的特定实施例和应用，但应当理解的是，本发明不限于本文中所述的精确的构造和组成，且在不偏离如本发明所附的权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，本发明的各种修改、改变和变化从前文的说明中是显而易见的。
相关申请的交叉引用
本申请要求享有于2014年8月14日提交的美国专利申请第14/459,979号的优先权，在这里将该优先权申请的全部内容以引用的方式并入本文。

Claims (12)

1.一种操作显示器的方法，所述显示器包括第一部分和第二部分，所述第一部分包括多个第一像素，所述第二部分包括不同于所述多个第一像素的多个第二像素，所述方法包括以下步骤：
接收输入的表示将要从所述显示器中的所述多个第一像素发出的亮度的量的数字数据，所述数字数据还表示将要从所述多个第二像素发出的亮度的量；
基于接收的所述数字数据，确定多个电源电压中的一个电源电压以施加至所述多个第一像素；
根据所述多个电源电压中被确定的所述一个电源电压，调节与所述多个第一像素相关联的一个或多个电源电压线的电压；
基于接收的所述数字数据，确定所述多个电源电压中的第一期望电源电压以施加至所述多个第一像素，并且确定所述多个电源电压中的第二期望电源电压以施加至所述多个第二像素；以及
根据所述多个电源电压中的被确定的所述第二期望电源电压，调节与所述多个第二像素相关联的一个或多个电源电压线的电压。
2.如权利要求1所述的方法，还包括步骤：
响应于对与所述多个第一像素相关联的一个或多个电源电压线的调节，从所述多个第一像素发出具有由所述数字数据表示的所述亮度的量的光；以及
响应于对与所述多个第二像素相关联的一个或多个电源电压线的调节，从所述多个第二像素发出具有由所述数字数据表示的所述亮度的量的光。
3.一种操作显示器的方法，所述方法包括以下步骤：
在所述显示器的空闲模式期间关闭与所述显示器的第一部分相关联的电压供电线，同时所述第一部分被设定为暗设定；以及
停止所述显示器的所述第一部分的编程。
4.如权利要求3所述的方法，还包括步骤：
以固定的间隔确定所述显示器是否处于所述空闲模式；以及
响应于所述显示器不处于所述空闲模式的判定，对所示显示器的所述第一部分进行编程。
5.如权利要求3所述的方法，还包括步骤：
识别在所述空闲模式期间被设定为所述暗设定的所述显示器的所述第一部分。
6.一种用于驱动显示器的***，所述***包括：
以阵列的形式布置的多个像素电路组，各所述像素电路包括发光器件和用于传输流经所述发光器件的驱动电流的驱动晶体管；
多根供电线，所述多根供电线中的每根供电线连接至至少一个所述像素电路组；
多个电压源，所述多个电压源中的每个电压源连接至所述多根供电线中的至少一根；
控制器，所述控制器用于确定所述显示器何时将处于待机模式，并且当所述显示器处于所述待机模式时，降低或关闭提供至至少一个选择的所述像素电路组的电压。
7.如权利要求6所述的***，其中，在所述待机模式期间，所述控制器将表示将要从所述像素电路发出的亮度的量的数字数据仅提供至选择的所述像素电路组。
8.一种用于驱动显示器的***，所述***包括：
以阵列的形式布置的多个像素电路组，各所述像素电路包括发光器件和用于传输流经所述发光器件的驱动电流的驱动晶体管；
多根供电线，所述多根供电线中的每根供电线连接至至少一个所述像素电路组；
控制器，所述控制器用于确定所述显示器何时将处于待机模式，并且当所述显示器处于所述待机模式时，降低向至少一个选择的所述像素电路组供给表示由所述像素电路发出的亮度的量的数字数据的速率。
9.一种用于驱动显示器的***，所述***包括：
以阵列的形式布置的多个像素电路，各所述像素电路包括发光器件和用于传输流经所述发光器件的驱动电流的驱动晶体管；
控制器，所述控制器用于确定所述显示器何时将处于待机模式；及
多个帧缓冲器，所述多个帧缓冲器预加载有用于当所述显示器处于所述待机模式时仅对选择的所述像素电路进行编程的图像数据。
10.如权利要求9所述的***，其中，所述帧缓冲器包括全帧缓冲器和部分帧缓冲器；当所述显示器处于所述待机模式时，所述全帧缓冲器存储用于对选择的第一组所述像素电路进行编程的数据；并且当所述显示器处于所述待机模式时，所述部分帧缓冲器存储用于仅对选择的第二组所述像素电路的变化进行编程的数据。
11.如权利要求9所述的***，其中，所述帧缓冲器被顺序地访问从而以预定的序列改变所述显示器的显示。
12.如权利要求11所述的***，其中，所述帧缓冲器包含代表着沿预定轨迹移动的对象的显示的数据。
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