JP5717962B2 - 能動型有機発光ダイオードの電力制御方法及びその装置 - Google Patents

能動型有機発光ダイオードの電力制御方法及びその装置 Download PDF

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Description

本発明は、能動型有機発光ダイオード(Active Matrix Organic Light−Emitting Diode)の電力制御方法及び装置に関し、特に、画像データで明るい色が占めている割合により全体の輝度を制御することができる能動型有機発光ダイオードの電力制御方法及び装置に関する。
一般的に、携帯端末機の表示装置には、液晶表示装置(Liquid Crystal Display)、電界放出表示装置(Field Emission Display)、プラズマ表示パネル(Plasma Display Panel)、及び有機電界発光表示装置(Organic Light Emitting Display)等がある。
上述の携帯端末機の表示装置中、有機電界発光表示装置は、蛍光又は燐光有機物薄膜に電流を流すと、電子と正孔が有機物層で結合して光を発生する有機発光ダイオード(Organic Light Emitting Diode、以下、OLED)を利用する。このような有機発光ダイオード(OLED)は、受動型有機発光ダイオード(Passive Matrix Organic Light−Emitting Diode、以下、PMOLED)と、能動型有機発光ダイオード(Active Matrix Organic Light−Emitting Diode、以下、AMOLED)とで区分することができる。
PMOLEDは、一つのライン全体が一度に発光して駆動するライン駆動方式を使用し、AMOLEDは、発光素子がそれぞれ駆動する個別駆動方式を使用する。発光素子は、赤い色を発光するR(Red)有機発光ダイオード、緑色を発光するG(Green)有機発光ダイオード、及び青色を発光するB(Blue)有機発光ダイオードを含むことができる。発光素子は、三色の発光ダイオードを組み合わせて必要とする色を表現することができる。
AMOLEDは、色の再現性、薄い厚さ、速い応答速度、視野角、明暗比等の多方面で優れているため、移動通信端末機、PDA、MP3等の様々な分野での利用が増加している。しかしながら、AMOLEDは、明るい色を表示するために、R、G、B有機発光ダイオード全てを駆動するため、明るい色の割合が高い画像(例えば、白色を多く含む画像)の表示時、電力消費が急激に増加するという問題点がある。
そこで、本発明は上記従来の能動型有機発光ダイオードにおける問題点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、明るい色の割合が高い画像を表示する際、全体の輝度を減少させて電力の消費を低減することできる能動型有機発光ダイオードの電力制御方法及びその装置を提供することにある。
上記目的を達成するためになされた本発明による能動型有機発光ダイオードの電力制御方法は、能動型有機発光ダイオード(active matrix organic light−emitting diode)の電力制御方法であって、各発光画素の色相情報を表す各R、G、Bデータの上位ビットにより該画素の輝度を特定し、該画素が明るい発光画素(brightness pixel)であるかチェックするステップと、
表示される画像データの全体発光画素数と前記明るい発光画素数の割合を計算するステップと、
前記計算された割合によって輝度の減少量を決定するステップと、
前記決定された輝度の減少量に従って画像の全体の輝度を制御して表示するステップとを有することを特徴とする。
上記目的を達成するためになされた本発明による能動型有機発光ダイオードの電力制御装置は、能動型有機発光ダイオードの電力制御装置であって、画像データを表示し、能動型有機発光ダイオードで形成された表示部と、前記画像データの表示時、各発光画素の色相情報を表す各R、G、Bデータの上位ビットにより該画素の輝度を特定し、該画素が明るい発光画素(brightness pixel)であるかチェックして、前記画像データの全体発光画素数と前記明るい発光画素数の割合を計算し、前記計算された割合に従って輝度の減少量を決定し、前記決定された輝度減少量に前記画像データの輝度を制御する制御部とを有することを特徴とする。
本発明に係る能動型有機発光ダイオードの電力制御方法及びその装置によれば、明るい色の割合が高い画像を表示する際の電力消費を低減することができ、携帯端末機等のバッテリー使用時間を増加できるという効果がある。
本発明の実施形態に係る携帯端末機の構成を示したブロック図である。 本発明の実施形態に係る携帯端末機の構成中、表示部を詳細に示した図である。 本発明の実施形態に係る能動型有機発光ダイオードの電力制御方法を説明するためのフローチャートである。
次に、本発明に係る能動型有機発光ダイオードの電力制御方法及びその装置を実施するための形態の具体例を図面を参照しながら説明する。
ここで、添付の図面において、同一の構成要素は、なるべく同一の符号で表している。また、本発明の要旨を曖昧にし得る公知機能及び構成に関する詳細な説明は省略する。
一方、本明細書と図面に開示された本発明の実施形態は、本発明の技術内容をより分かりやすく説明し、本発明の理解を助けるために特定の例を挙げたことに過ぎず、本発明の範囲を限定するものではない。ここに開示された実施形態以外にも、本発明の技術的思想に基づく他の変形例も実施可能であることは、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者に自明なことである。
本発明の詳細な説明に先立ち、以下では、説明を容易にするために、本発明の実施形態に係る携帯端末機は、移動電話機、個人情報端末機(PDA,Personal Digital Assistant)、スマートフォーン(Smart Phone)、IMT−2000(International Mobile Telecommunication2000)端末機、CDMA(Code Division Multiple Access)端末機、WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access)端末機、GSM(Global System for Mobile communication)端末機、GPRS(General Packet Radio Service)端末機、UMTS(Universal Mobile Telecommunication Service)端末機、及びデジタル放送(Digital Broadcasting)端末機、テレビ(Television)、LFD(Large Format Display)、ノートパソコン(Notebook computer)、ナビゲーション(Navigation)端末機等のような全ての情報通信機器及びマルチメディア機器と、それに対する応用にも適用できることは当然である。
以下で、「フレームデータレート」とは、一つのフレームの画像データで特定の色(例えば、白色)が占めている割合を意味するものとする。
図1は、本発明の実施形態による携帯端末機の構成を示すブロック図であり、図2は、図1の表示部の構成を示すブロック図である。
図1及び図2を参照すると、携帯端末機100は、表示部130、格納部120、及び制御部110を含むことができる。
表示部130は、携帯端末機100の各種のメニュー画面をはじめとして、ユーザが入力したユーザデータ、機能設定情報、又はユーザに提供する多様な情報等を表示することができる。表示部130が、タッチスクリーンで形成される場合、表示部130は入力部(図示しない)として動作することができる。
特に、本発明に係る表示部130は、能動型有機発光ダイオード(Active Matrix Organic Light Emitting Diodes、以下、AMOLED)で形成することができる。このような表示部130は、駆動部31、電圧部32、輝度制御部33、及びパネル34を含む。
パネル34は、偏光版(Polarizer)、上部ガラス板、下部ガラス板、及び上部ガラス板と下部ガラス板の間に位置する有機物層(Organic Materials Layer)で構成される。
有機物層は、互いに交差する複数のゲートライン及び複数のデータラインによって、複数の単位領域で区分することができる。複数の単位領域には、それぞれ発光画素が実装される。
一つの発光画素は、R(Red)、G(Green)、及びB(Blue)有機発光ダイオードを含むことができる。特に、本発明に係るパネル34は、輝度制御部33の制御下、フレームデータレートによって発光量が制御される。すなわち、本発明に係るパネル34は、輝度制御部33の制御下、明るい色を多く含む画像を表示する場合、発光量を低減することができる。
一方、発光画素の発光原理に関する詳細な説明は、本発明の技術分野における通常の知識を有する者には自明なことであるため、省略する。
駆動部31は、制御部110から伝送された画像データに従ってパネル34上の発光画素を駆動させる。そのため、駆動部31は、データドライバー、ゲートドライバー、タイミング制御部を含む。
ゲートドライバーは、フレーム(一つの垂直同期信号の期間)ごとに、パネル34上の複数のゲートラインを順次に一定の期間(例えば、水平同期信号の期間)ずつイネーブル(Enable)させることができる。そのため、ゲートドライバーは、ゲート開始パルスと水平同期信号の周期を有するクロック(Clock)信号を含むゲート制御信号によって動作される。
データドライバーは、複数のゲートラインの中のいずれか一つがイネーブルされる度に(すなわち、水平同期信号の周期ごとに)、一つのラインの画像データ信号をパネル34上の複数のデータラインに供給する。そのため、データドライバーは、データ制御信号に従って画像データをストリーム形態で複数のデータラインに入力することができる。
タイミング制御部は、ゲートドライバー及びデータドライバーの駆動タイミングを制御する。すなわち、タイミング制御部は、同期信号(Sync Signal)に従ってゲート制御信号及びデータ制御信号を発生する。また、タイミング制御部は、制御部110からフレーム単位の画像データを入力され、データライン別に画像データを整列させてデータドライバーに供給する。
電圧部32は、パネル34上の発光画素に必要な駆動電圧を発生する。このような駆動電圧は、パネル34上の発光画素に共通に供給される。この時、電圧部32の駆動電圧によって駆動されるパネル34上の発光画素は、ゲートドライバーによって一つのラインずつ選択的にイネーブルすることができる。イネーブルされた発光画素は、データドライバーからデータラインを経由して供給される画像データにより一定の電圧を充電し、充電された電圧に相応して発光することによって画像を表示することができる。
輝度制御部33は、制御部110の制御下、パネル34上の発光画素の輝度を制御する。そのため、輝度制御部33は、パネル34上の発光画素に供給する電圧又は電流を制御する。特に、本発明に係る輝度制御部33は、フレームデータレートにマッピングされた輝度の減少量によって制御部110から輝度制御信号を伝送され、輝度制御信号に対応して表示部130の全体の輝度を制御する。すなわち、電流消費の多い、明るい画像を表示する際、輝度制御部33は、輝度制御信号により、発光画素に供給する電圧又は電流を低減させることができる。
格納部120は、本発明の実施形態に係る機能動作に必要なプログラムをはじめとして、ユーザデータ等を格納する。このような格納部120は、プログラム領域とデータ領域を含む。
プログラム領域は、携帯端末機100の全般的動作を制御するプログラム、携帯端末機100をブーティングさせるオペレーティングシステム(OS、Operating System)、及び携帯端末機100のその他のオプション(Options)機能、例えば、カメラ機能、デジタル放送受信機能、イメージ又は動画再生機能、音楽再生機能等に必要な応用プログラム等を格納することができる。
特に、本発明に係るプログラム領域は、フレームデータレートによって表示部130の全体の輝度を制御するプログラムを含むことができる。
データ領域は、携帯端末機100の使用によって発生するデータが格納される領域であり、フォーンブック、オーディオデータ、及び当該コンテンツ、又はユーザデータに対応する情報等を格納することができる。
特に、本発明に係るデータ領域は、フレームデータレートによる輝度の減少量を下記の表1のように格納することができる。
Figure 0005717962
表1を参照すると、本発明の実施形態では、画像データのフレームデータレートによって画像を3ステップで区分し、各ステップに応じて輝度の減少量を異ならせることができる。
より詳細には、本発明の実施形態では、明るい色の割合が高い画像であるほど輝度の減少量を大きくすることができる。これは、明るい色の割合が高い画像において、電流消費が大きくなるAMOLEDの短所を解決するためである。例えば、フレームデータレートが70以上〜90%未満である場合、デフォルトに設定された輝度から2ステップ減少させ、フレームデータレートが50以上〜70%未満である場合、デフォルトに設定された輝度から1ステップ減少させることができる。上記ステップに従う輝度の減少量は、設計者の意図によって変更することができる。
一方、表1は本発明を限定するものではない。すなわち、表1では、フレームデータレートによる輝度の減少量が、ステップ別に一定に減少することで説明したが、輝度の減少量は、フレームデータレートにマッピングされた特定の値にすることができる。
例えば、フレームデータ率が50〜70%である場合、輝度の減少量はデフォルトに設定された輝度の10%にし、70〜90%である場合、輝度の減少量はデフォルトに設定された輝度の30%にすることができる。
輝度の減少量は、実験によって、設計者が最適化することができる。これは、パネル34のサイズや駆動電圧等によって電流の消費量が異なるためである。また、上述した輝度の減少量は、明るい色を基準にしたものであるため、暗い色の割合を基準にする場合には変わり得るということは、本発明の技術分野における通常の知識を有する者に自明なことである。また、表1では、フレームデータレートに従い画像を3ステップで区分したが、設計者の意図によってより細分化することもでき、又は、より大きく区分して設定することもできる。
制御部110は、携帯端末機100の全般的動作、及び携帯端末機100の内部ユニット間の信号の流れを制御し、データ処理機能等を実行する。特に、本発明の実施形態に係る制御部110は画像分析部10を含む。
画像分析部10は、画像データを確認(determine)し、画像データに含まれる明るい色の割合を意味するフレームデータレートを算出する。そのため、画像分析部10は、発光画素の色相情報を表すR、G、Bビットをカウントする。
より詳細には、一つの発光画素は、R、G、B各々の発光ダイオードを含み、R、G、B発光ダイオードは、それぞれ6ビットの値で明るさの調節が可能である。すなわち、一つの画素は18ビットで表現することができる。
例えば、発光画素の全体ビットが「0」である場合、すなわち、「000000000000000000」である場合、黒色を出力し、全体ビットが「1」である場合、すなわち、「111111111111111111」である場合、白色を出力する。発光画素は、全体ビットが「1」である時、すなわち、白色を表す時に電流を最も多く消費するようになる。
したがって、画像分析部10は、全体の発光画素の中、白色を表す発光画素数をカウントしてフレームデータレートを算出する。すなわち、白色を表現する発光画素の割合が大きく、電流消費が大きい画像を表示する場合、発光画素に入力する電圧又は電流値を低くするように制御することができる。
その時、画像分析部10は、各R、G、B発光ダイオードの上位の一部(例えば、上位3ビット)のビットを確認してフレームデータレートを算出する。
例えば、上位3ビットが「1」である、すなわち、全体のビットが「111***111***111***」の発光画素の数をカウントしてフレームデータレートを算出する。ここで、上位の一部のビットのみを確認するのは、下位ビットは細かい色相変化を表しているため、電流消費の面ではさほど差がないからである。
又は、画像分析部10は、全体ビットで上位の一部のビット(例えば、上位9ビット)のみを確認してフレームデータレートを算出することができる。
一方、以上では、フレームデータレートを3ステップで区分することで説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、本発明は、フレームデータレートは、設計者の意図によって複数のステップに設定することができる。
また、白色を表す発光画素数をカウントしてフレームデータレートを算出することで説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、黒色又は設計者の意図によって特定の色を基準にしてフレームデータレートを算出することができる。このようなフレームデータレートの算出は、動画像の場合、周期的に実行され、静止画像の場合、他の画像に転換される時に実行される。
その後、制御部110は、フレームデータレートによって画像データの輝度を制御する。すなわち、制御部110は、フレームデータレートが大きい場合(例えば、50%以上)、表示部130で消費される電流の量が多いと判断し、表示部130の明るさ、すなわち、輝度を低減させる。そのため、制御部110は、輝度制御信号を輝度制御部33に伝送する。
一方、以上では、画像分析部10が、一つのフレームに該当する画像データ全体を確認してフレームデータレートを算出することで説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、画像分析部10は、一つのフレームに該当する画像データの一部を確認してフレームデータレートを算出することができる。これによって、本発明は、システムの負荷発生を防止することができる。
上述のように、本発明によれば、AMOLEDを使用する携帯端末機で明るい色の割合が高い画像を表示する際、全体の輝度を減少させることで電力消費を低減することができる。これにより、本発明によれば、携帯端末機のバッテリー使用時間を増加させることができる。
また、図示していないが、携帯端末機100は、イメージ又は動画像撮影のためのカメラモジュール、デジタル放送受信のための放送受信モジュール、スピーカーのようなオーディオ信号出力装置、マイクロホンのような音声信号入力装置、MP3モジュールのようなデジタル音源再生モジュール等の付加機能を有する構成要素を選択的にさらに含めて構成することができる。このような構成要素は、デジタル機器のコンバージェンス(convergence)傾向により、非常に多様な形態が存在するため、全部列挙することはできないが、言及された構成要素と同等なレベルの構成要素が、本発明に係る携帯端末機100にさらに含ませて構成することができる。
以上では、本発明の実施形態に係る能動型有機発光ダイオードの電力制御装置について説明した。以下では、能動型有機発光ダイオードの電力制御方法について説明する。
図3は、本発明の実施形態に係る能動型有機発光ダイオードの電力制御方法を説明するためのフローチャートである。
図1〜図3を参照すると、制御部110は、画像(静止画像及び動画像を含む)出力イベントが発生すれば、S301ステップで、出力された画像のフレームデータレートを算出する。フレームデータレートとは、画像データに含まれる明るい色の割合を意味する。
フレームデータレートは、発光画素の色相情報を表すRGBビットをカウントして算出する。フレームデータレートの算出方法に関する詳細な説明は上述しているため、省略する。
その後、制御部110は、S303ステップで、フレームデータレートに従った輝度の減少量を決定する。そのため、格納部120は、フレームデータレートによる輝度の減少量をテーブル形態で格納することができる。輝度の減少量は、段階的に減少するように設定してもよく、フレームデータレートに対応してマッピングされた特定の値に設定してもよい。
その後、制御部110は、S305ステップで、輝度の減少量に従った輝度制御信号を輝度制御部33に伝送する。輝度制御信号が伝送された輝度制御部33は、駆動部31の出力電流又は電圧を調節して表示部130の全体の輝度を制御する。例えば、フレームデータレートが80%である場合、制御部110は、表1のように輝度を2ステップ低くする輝度制御信号を輝度制御部33に伝送する。ここで、輝度の減少量は、設計者が実験によって最適化することができる。これは、パネル34のサイズや駆動電圧等によって電流の消費量が異なるからである。
輝度制御信号を伝送された輝度制御部33は、駆動部31の出力電流又は電圧を制御して表示部130の全体の輝度を減少させる。
その後、制御部110は、S307ステップで、画像変化が発生するのか否かを確認する。S307ステップで、画像変化が発生する場合、制御部110は、S301ステップにもどって上述のステップを繰り返す。他方、S307ステップで、画像変化が発生しない場合、制御部110は、S309ステップに進行して表示部130がターンオフされたかどうかを確認する。
S309ステップで、表示部が130がターンオフされない場合、制御部110は、S307ステップにもどって画像の変化が発生するのか否かを確認するステップを維持する。他方、S309ステップで、表示部130がターンオフされる場合、制御部110は、本発明に係る有機発光ダイオードの電力制御ステップを終了する。
本発明のプロセッサー間のデータ通信方法は、多様なコンピュータ手段を介して実行できるプログラム命令形態に具現され、コンピュータで読み取ることのできる記録媒体に記録することができる。この時、コンピュータで読み取ることのできる記録媒体は、プログラム命令、データファイル、データ構造等を単独で又は組み合わせて含むことができる。一方、記録媒体に記録されるプログラム命令は、本発明のために特別に設計されて構成されたものでもよく、コンピュータソフトウェア当業者に公知の使用可能なものでもよい。
コンピュータで読み取ることのできる記録媒体には、ハードディスク、フロッピー(登録商標)ディスク、及び磁気テープのような磁気媒体(Magnetic Media)、CD−ROM、DVDのような光記録媒体(Optical Media)、フロップティカルディスク(Floptical Disk)のような磁気−光媒体(Magneto−Optical Media)、及びROM、RAM、フラッシュメモリ等のようなプログラム命令を格納して実行するように特別に構成されたハードウェア装置が含まれる。また、プログラム命令には、コンパイラーによってつくられるような機械語コードだけでなく、インタープリター等を用いてコンピュータによって実行できる高級言語コードを含む。上述のハードウェア装置は、本発明の動作を実行するために、一つ以上のソフトウェアモジュールで作動するように構成することができる。
上述した本発明は、静止画像及び動画像、両方に適用することができる。ここで、動画像を出力する場合、一つのフレームごとにフレームデータレートを確認して輝度を制御すると、システムに負荷を発生させるおそれがある。それゆえ、本発明は、動画像を出力する場合、周期的にフレームデータレートを確認して表示部130の輝度を制御するようにしている。
一方、以上では、明るい色(例えば、白色)の割合を算出して輝度を制御することで説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、本発明は、設計者の意図により、特定の色の割合を確認して表示部130の輝度を制御するようにすることができる。
以上で説明したように、本発明に係る能動型有機発光ダイオードの電力制御方法及びその装置は、明るい色の割合が高い画像を表示する際、電力の消費を低減することができ、携帯端末機のバッテリー使用時間を増加できるという効果がある。
尚、本発明は、上述の実施例に限られるものではない。本発明の技術的範囲から逸脱しない範囲内で多様に変更実施することが可能である。
例えば、以上では、制御部が輝度の減少量を確認し、表示部に伝送して表示部が輝度を減少させることで説明したが、制御部が輝度の減少量を確認して出力される輝度値を変更することもできる。変更された輝度値は、表示部に提供され、表示部は変更された輝度でイメージを出力することができる。
10 画像分析部
31 駆動部
32 電圧部
33 輝度制御部
34 パネル
100 携帯端末機
110 制御部
120 格納部
130 表示部

Claims (9)

  1. 能動型有機発光ダイオード(active matrix organic light−emitting diode)の電力制御方法であって、
    各発光画素の色相情報を表す各R、G、Bデータの上位ビットにより該画素の輝度を特定し、該画素の前記上位ビットが既設定値であるかチェックするステップと、
    表示される画像データの全体発光画素数と前記上位ビットが前記既設定値である発光画素数の割合を計算するステップと、
    前記計算された割合によって輝度の減少量を決定するステップと、
    前記決定された輝度の減少量に従って画像の全体の輝度を制御して表示するステップとを有することを特徴とする能動型有機発光ダイオードの電力制御方法。
  2. 前記割合を計算するステップは、画像が変更される度に反復的に実行されることを特徴とする請求項1に記載の能動型有機発光ダイオードの電力制御方法。
  3. 前記画像の全体の輝度を制御して表示するステップは、発光画素に供給される電流又は電圧のいずれか一つを調節して前記発光画素の発光量を調節するステップを含むことを特徴とする請求項1に記載の能動型有機発光ダイオードの電力制御方法。
  4. 前記画像の全体の輝度を制御して表示するステップは、前記計算された割合に従って前記画像の全体の輝度を段階別に減少させるステップを含むことを特徴とする請求項1に記載の能動型有機発光ダイオードの電力制御方法。
  5. 能動型有機発光ダイオードの電力制御装置であって、
    画像データを表示し、能動型有機発光ダイオードで形成された表示部と、
    前記画像データの表示時、各発光画素の色相情報を表す各R、G、Bデータの上位ビットにより該画素の輝度を特定し、該画素の前記上位ビットが既設定値であるかチェックして、前記画像データの全体発光画素数と前記上位ビットが前記既設定値である発光画素数の割合を計算し、前記計算された割合に従って輝度の減少量を決定し、前記決定された輝度減少量に前記画像データの輝度を制御する制御部とを有することを特徴とする能動型有機発光ダイオードの電力制御装置。
  6. 前記制御部は、白色発光画素数をカウントして前記割合を計算する画像分析部を含むことを特徴とする請求項5に記載の能動型有機発光ダイオードの電力制御装置。
  7. 前記計算された割合に従う輝度の減少量を格納する格納部をさらに有することを特徴とする請求項5に記載の能動型有機発光ダイオードの電力制御装置。
  8. 前記表示部は、前記表示部の輝度を制御する輝度制御部を含むことを特徴とする請求項5に記載の能動型有機発光ダイオードの電力制御装置。
  9. 前記輝度制御部は、駆動部の出力電流又は電圧のいずれか一つを制御することにより発光画素の発光量を調節することを特徴とする請求項に記載の能動型有機発光ダイオードの電力制御装置。
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