[发明专利]用于显示器屏幕的动态功率控制

说明书

技术领域

本系统和方法涉及用于基于将显示器划分为多个区域来动态地改 变显示器屏幕的亮度的动态功率控制(DPC)系统和方法。

背景技术

常规显示器屏幕用于向个人和小群体显示视频和计算机图像。这 些屏幕基于诸如阴极射线管、LCD和等离子体的技术，且它们产生足 以供室内观看的亮度的高分辨率图像。

为了向大群人显示静态和活动图像，无论是在室内设置还是在室 外设置中均采用备选技术，此备选技术可以提供从1.5米宽直到20米 宽及更大的屏幕尺寸，其亮度足以在亮阳光条件下使用。已经出现的 理想地胜任此工作的技术是使用发光二极管(LED)作为产生光的装置。 LED屏幕在许多年前就可获得，且许多LED屏幕被安装在世界各地的 体育和公共场馆内。

使用LED的显示器屏幕是相对能量高效的装置，因为其功耗与其 尺寸和光输出成比例。典型地，对于给定屏幕尺寸，当显示亮图像时， 功耗高，且当显示暗图像时，功耗低。对于永久安装在场馆内的LED 屏幕，对其供电(即，提供合适的电压和电流)所需的电源的额定值(例 如，瓦或功率额定值)可以容易地根据制造者的技术数据来计算，且基 于屏幕在其全额定光输出显示最亮的可能图像(填充屏幕的纯白色图像) 时所需的功率数量。这种情形中，屏幕提取其所能提取的最多功率， 即，最大功率，且电源必须有足够额定值以应对最大功率条件。

近来已经出现小LED屏幕(1.5至2米宽)的市场需求，小LED屏 幕的概念与大的等离子体或LCD监视器相似，小LED屏幕是位于机 柜内的完整监视器，例如其可以简单地悬挂在购物中心的墙上，并用 于显示诸如广告的各种内容。典型地，这一市场细分对价格非常敏感。 相应地，期望实现具有价格竞争力的屏幕，其可以由非专业人员安装， 即，足够简单使普通消费者能够安装。安装的简化减小了总成本且对 消费者有吸引力。

与成本相关的因素包括向LED屏幕提供所需功率所需要的电源的 尺寸或额定值，以及与提供单独或特殊电力线或馈送从而向LED屏幕 提供所需功率、电压和/或电流相关联的开销。

如上述，典型地，LED屏幕的功耗与所显示图像的亮度成比例。 图像在亮度内容方面变化，从最暗(不带细节的纯黑色背景)变化到最亮 (不带细节的纯白色背景)。

由于屏幕设计者无法控制LED屏幕或任意其它屏幕上显示的内容 的亮度，屏幕必须设计为处理最坏情形的功耗，即，显示白背景。这 种情况下，屏幕从电源提取最大功率。下述因素在设计和安装显示器 屏幕时被考虑：

1.高于特定所需功率时，诸如当最大屏幕功率(用于显示白背景) 超过3.5kW时，屏幕无法由诸如常规230V单相插座的典型电力馈送 来供电。这种情况下，必须安装专用主输电或电力线对屏幕供电，因 此增加安装成本。

2.屏幕内部的电源单元的总功率额定值必须足以交付最大功率。 这需要庞大且笨重的屏幕电源单元，而在大多数时间不使用其满负荷。 大的屏幕电源进一步增加了屏幕成本和重量，并且需要散热。

3.由于需要散热，屏幕内部的通风系统的冷却能力必须能处理在 最大功率连续运行时(即，在设计屏幕显示时使用的最坏情况期间)所产 生的增加的热量。相应地，需要更多风扇使空气流通，使得成本、重 量和噪声相关联地增加。

清楚的是，期望减小屏幕的功率要求。

WO 2005/088593A1披露了一种具有功耗减小的有源矩阵显示器。 根据此文档，分析了该有源矩阵显示器的哪列像素具有最大视频负载。 在全部列负载被确定之后，电源电压被设置为适合于该列负载的最高 值的水平。

此外，US 2005/0264492披露了一种有源矩阵电致发光装置，其中 每个像素的驱动晶体管以依赖于该像素的输入驱动信号和总亮度水平 的方式被控制。因此，像素可以被控制以限制像素所提取的最大电流。 减小LED屏幕提取的最大功率的简单方式是将光输出限制到低值，即， 调低亮度。在实现了减小功率的同时，这明显地存在使所有所显示图 像暗淡并且枯燥无味的显而易见的缺点。如全文引用结合于此的 Nakamura的专利No.7,193,592所述，减小屏幕消耗的功率的另一个方 式包括限制提供给屏幕的电流。

Nakamura描述了一种电致发光(EL)显示器屏幕，其中像素由来自 驱动电路的驱动电流驱动。Nakamura中的驱动电路在驱动电流的总和 增大时限定电流。