发明内容
本公开的示例实施例提供一种用于显示设备的光源模块以及具有该光源模块的显示设备,其中使用亮度(luminance)控制信号来控制电压电流源并且调整每个发光二极管块的亮度,从而最小化功耗。
根据本发明的示例实施例,提供一种光源模块,其包括:光源,其具有多个发光单元;电压电流源,用于根据多个亮度控制信号向所述光源提供驱动功率,所述亮度控制信号是减低亮度信号;以及多通道电流控制器,用于根据多个亮度控制信号分别调整多个发光单元的亮度。
所述多个发光单元的每个包括多个发光二极管。
所述多个亮度控制信号的每个是脉冲宽度调制信号。
所述多通道电流控制器可以包括:功率控制器,用于保持施加到所述多个发光单元的功率恒定;以及亮度调整器,用于根据所述亮度控制信号控制施加到所述多个发光单元的功率的脉冲宽度。
电压控制器可以包括电流镜,并且亮度调整器可以包括用于根据所述亮度控制信号电连接所述多个发光单元和地的晶体管。
电压电流源可以包括:操作控制器,用于根据所述多个亮度控制信号生成控制信号;以及功率转换器,用于响应于该控制信号向光源提供驱动功率。
操作控制器可以通过多个亮度控制信号的逻辑组合来生成该控制信号。
当所述多个亮度控制信号为逻辑低时,操作控制器可以生成禁止功率转换器的控制信号。
功率转换器可以包括:脉冲信号发生器,用于响应于该控制信号生成脉冲信号;以及输出单元,用于转换和输出根据该脉冲信号施加的外部功率。
功率转换器可以包括:开关,用于响应于该控制信号控制外部功率的输入;以及输出单元,用于根据外部功率生成驱动功率。
根据本公开的另一示例实施例,提供一种用于驱动光源模块的方法,其包括:提供驱动功率给多个发光单元;提供作为减低亮度信号的多个亮度控制信号给连接到多个发光单元的多通道电流控制器,以允许多个发光单元发射光;以及使用多个亮度控制信号控制电压电流源的操作,所述电压电流源提供驱动功率给多个发光单元。
该方法还可以包括:根据多个亮度控制信号的逻辑电平生成具有可变逻辑电平的控制信号;以及根据控制信号的逻辑电平控制电压电流源的操作。
当所述多个亮度控制信号全部为逻辑低时,控制信号可以变为逻辑低或逻辑高。
多个亮度控制信号可以分别对应于多个发光单元,并且多通道电流控制器可以根据多个亮度控制信号的逻辑高部分的脉冲宽度控制各个发光单元的亮度。
根据本发明的进一步的实施例,提供了一种显示设备,其包括:显示面板;控制器,用于控制显示面板的操作;光源,其包括多个发光单元并且提供光给显示面板;电压电流源,用于根据多个亮度控制信号向光源供给驱动功率,其中所述亮度控制信号是减低亮度信号;以及多通道电流控制器,用于根据多个亮度控制信号分别调整多个发光单元的亮度。
所述多个亮度控制信号的每个可以是脉冲宽度调制信号。
所述多通道电流控制器可以包括:功率控制器,用于保持施加到所述多个发光单元的功率保持恒定;以及亮度调整器,用于根据所述亮度控制信号控制施加到所述多个发光单元的功率的脉冲宽度。
电压电流源可以包括:操作控制器,用于根据所述多个亮度控制信号的逻辑组合生成控制信号;以及功率转换器,用于响应于该控制信号向光源提供驱动功率。
电压电流源和多通道电流控制器中的至少一个是以I C芯片的形式制造的。
具体实施方式
以下,将参照附图详细描述本发明的示例实施例。然而,本发明不受限于以下公开的实施例,而可以被实现为不同的形式。提供这些实施例仅仅出于说明的目的以及供本领域的技术人员全面理解本发明的范围。
图1是图示根据本发明的示例实施例的显示设备的框图。图2是图示根据本发明的示例实施例的光源模块的框图。图3是根据本发明的示例实施例的多通道电流控制器的电路图。图4是根据本发明的示例实施例的电压电流源的框图。图5是根据本发明的示例实施例的操作控制器的电路图。图6是根据本发明的另外的示例实施例的电压电流源的框图。
参照图1至图5,根据示例实施例的显示设备可以包括显示面板100、栅驱动器200、数据驱动器300、驱动电压发生器400、信号控制器500以及光源模块1000。
显示面板100可以由栅驱动器200和数据驱动器300驱动,并且可以根据来自光源模块1000的光显示图像。显示面板100包括多条栅线G1到Gn、多条数据线D1到Dm、以及多个单位像素,如图1所示。多条栅线G1到Gn在一个方向上延伸,而多条数据线D1到Dm在与多条栅线G1到Gn交叉的方向上延伸。多条栅线G1到Gn中的每条的至少一端连接到栅驱动器200。多条数据线D1到Dm中的每条的至少一端连接于数据驱动器300。
可以在栅线G1到Gn和数据线D1到Dm的交叉处(inter sect ion)提供单位像素。每个单位像素可以包括薄膜晶体管T、存储电容器Cst以及液晶电容器Clc,如图1所示。液晶电容器Clc可以包括下方的像素电极和上方的公共电极以及在像素电极和公共电极之间提供的液晶。尽管未示出,但是滤色器可以布置在液晶电容器Clc上。像素电极和公共电极可以被划分为多个域(domain)。
根据此示例实施例的显示面板100并不受限于上述的结构而可以以各种形式变化。例如,可以在单位像素区域中提供多个像素。单位像素区域的横坐标长度可以长于或短于纵坐标长度。单位像素区域也可以具有不同于矩形形状的各种形状。
可以在具有上述结构的显示面板100的外部提供用于驱动显示面板100的信号的控制器。所述控制器可以包括栅驱动器200、数据驱动器300、驱动电压发生器400和信号控制器500。
在正常操作期间,信号控制器500从外部图形控制器(未示出)接收输入图像信号和输入控制信号。输入图像信号可以包括像素数据R、G和B。输入控制信号控制输入图像信号的显示。输入控制信号包括垂直同步信号Vsync、水平同步信号Hsync、主时钟CLK和数据使能信号DE。
信号控制器500根据显示面板100的操作条件处理像素数据。因此,可以根据相应的液晶显示面板100的像素的排列来重新安排像素数据。此外,信号控制器500生成栅极控制信号和数据控制信号,并且发送栅极控制信号至栅驱动器200以及发送数据控制信号至数据驱动器300。栅极控制信号可以包括指示栅极导通电压Von的输出开始的垂直同步开始信号、栅极时钟信号和输出使能信号。数据控制信号可以包括指示像素数据的传输开始的同步开始信号、指令数据电压被施加到相应的数据线的加载信号、用于反转灰度级(gray scale)电压相对于公共电压的极性的反转信号、以及数据时钟信号。
驱动电压发生器400可以使用来自外部电源的外部电压生成驱动显示设备所需的各种驱动电压。例如,驱动电压发生器400可以生成参考电压、栅极导通电压Von、栅极关断电压Voff以及公共电压。响应于来自信号控制器500的控制信号,驱动电压发生器400向栅极驱动器200施加栅极导通电压Von和栅极关断电压Voff,并且向数据驱动器300施加参考电压。这里,参考电压可以被用于生成用于驱动液晶的灰度级电压。
在示例实施例中,栅极驱动器200可以连接至多条栅极线G1到Gn,并可以响应于信号控制器500的控制信号依次向多条栅极线G1到Gn提供驱动电压发生器400的栅极导通电压Von。这样,可以控制薄膜晶体管T的操作。
在示例实施例中,数据驱动器300可以连接至多条数据线D1到Dm,并可以使用信号控制器500的控制信号和驱动电压发生器400的参考电压GVDD生成灰度级电压。数据驱动器300可以向各条数据线D1到Dm施加相应的灰度级电压。即,数据驱动器300可以基于参考电压将输入数字像素数据转换成模拟数据信号(即,灰度级电压),并且可以输出模拟数据信号。
在示例实施例中,信号控制器500、驱动电压发生器400、数据驱动器300和栅极驱动器200可以以IC芯片的形式制造并安装在印刷电路板(PCB)上。印刷电路板可以经由柔性印刷电路板(FPC)电连接至显示面板100。在示例实施例中,显示面板100可以包括上基板和下基板。基板可以是例如玻璃基板或透光(light-transmitting)的塑料基板。在一个实施例中,栅极驱动器200和数据驱动器300可以安装在显示面板100的透光基板上。栅极驱动器200可以以级的形式(in a stage form)形成在显示面板100的下基板上。即,当薄膜晶体管T被制造在下基板上时,可以连同薄膜晶体管T一起制造栅极驱动器200。
光源模块1000可以包括用于提供光给显示面板100的光源1100和用于控制光源1100的操作的光源控制器1200,如图1所示。
光源1100可以包括多个发光单元1110,它们并行连接在输入和输出节点之间。尽管在图2中示出具有4个发光单元1110的光源1100,但是发光单元1110的数目并不限于此,而是可以多于或少于4个。作为选择,多个发光单元1110可以串行和/或反并行(anti-parallel)连接。
发光单元1110中的每个可以包括多个发光二极管。发光单元1110中的多个发光二极管可以串行连接,如图2所示。本发明并不限于此,而是发光二极管可以并行和/或反并行连接。各个发光单元1110可以具有相同数目的发光二极管。发光单元1110可以包括具有安装在其上的多个发光二极管的基板(未示出)、以及用于向发光二极管供电的电源端子(未示出)。发光单元1110中的每个可以作为一个通道来发光。
在示例实施例中,光源控制器1200可以包括电压电流源1210和多通道电流控制器1220,如图2所示。电压电流源1210可以由外部电源和多个亮度控制信号PWM1到PWM4来驱动,并且可以向光源1100供给驱动功率。多通道电流控制器1220可以根据亮度控制信号PWM1到PWM4来调整光源1110的亮度。电压电流源1210可以是外部提供的输入DC功率Pin。电压电流源1210可以提供DC功率给多个发光单元1110。电压电流源1210可以根据亮度控制信号PWM1到PWM4来调节发光单元1110的亮度。多个亮度控制信号PWM1到PWM4可以是由外部图形控制器提供的减低亮度信号。例如,亮度控制信号PWM1到PWM4可以是能够控制发光单元1110的亮度的各种形式的信号。在示例实施例中,脉冲宽度调制信号可以被用作亮度控制信号PWM1到PWM4。即,亮度控制信号PWM1到PWM4可以采取其占空比可以被以不同方式调整的方波脉冲的形式。各个亮度控制信号PWM1到PWM4可以具有相同的幅度。本发明并不限于此,亮度控制信号PWM1到PWM4也可以是脉冲幅度调制信号、脉冲相位调制信号和/或脉冲频率调制信号。
光源控制器1200可以以IC芯片的形式来制造并且安装在印刷电路板上。印刷电路板可以使用如连接器的连接端子连接至发光单元110的电源端子。连接至电压电流源1210的端子连接至光源1100的输入端,而连接至多通道电流控制器1220的端子连接至光源1100的输出端。本发明并不限于此,光源控制器1200中的电压电流源1210和多通道电流控制器1220可以以单独的IC芯片的形式制造并且安装在印刷电路板上。或者,它们可以以通常的电路而不是IC芯片的形式制造在印刷电路板上。
在示例实施例中,多通道电流控制器1220可以包括多个亮度控制器1221,其分别连接至发光单元1110并且根据多个亮度控制信号PWM1到PWM4来控制发光单元1110的亮度。在此示例实施例中,由于存在4个发光单元1110,所以使用4个亮度控制器1221和4个亮度控制信号PWM1到PWM4。该数目不限于上述的数目,而是可以变化。多个亮度控制器1221将提供给发光单元1110的DC功率转换成具有预定周期的波形,并且控制发光单元1110的亮度。即,亮度控制器1221维持施加到连接至每个亮度控制器1221的发光单元1110的两端的所提供的功率的幅度,并根据和响应于亮度控制信号PWM1到PWM4改变所提供的功率的脉冲宽度。这样,发光单元1110中的发光二极管的亮度可以维持在一致的水平。发光单元1110中的发光二极管的亮度可以取决于所提供的功率的幅度而变化很大。因此,在此示例实施例中,亮度控制器1221在维持施加到发光二极管的幅度恒定的同时控制施加到发光二极管的功率的脉冲宽度。即,控制器1221在维持恒定的功率幅度的同时通过调整供电时间来调整整个发光单元的亮度(亮度)。
在示例实施例中,亮度控制器1221中的每个可以包括电压比较器OP1、第一晶体管TR1以及第二晶体管TR2,如图3所示。电压比较器OP1可以比较第一节点N1处的电压和参考电压Vref。第一晶体管TR1可以连接在输入端(即,发光单元1110)和第一节点N1之间,并且可以由电压比较器OP1的输出来驱动。第二晶体管TR2可以连接在第一节点N1和地之间,并且可以由亮度控制信号PWM1到PWM4来驱动。电压比较器OP1可以是OP放大器。在示例实施例中,OP放大器的非反相端(non-inverting terminal)(+)可以连接至参考电压输入端,而其反相端可以连接至第一节点N1。相同的参考电压Vref可以施加到多个亮度控制器1221。
以上的电路仅仅是作为亮度控制器1221的示例而描述的,本发明并不限于此。即,亮度控制器1221可以包括用于保持施加到多个发光单元1110的功率恒定的功率控制器、和用于通过改变提供给多个发光单元1110的功率的脉冲宽度来自由调整发光单元1110中的发光二极管的亮度的亮度调整器。此外,可以使用能够自由调整包括发光二极管的每个发光单元1110的亮度的各种电路。例如,亮度控制器1221可以包括用于使流经多个发光单元1110的电流的幅度恒定不变的电流镜。电流镜可以通过组合各种电路来制造。
如上所述,亮度控制信号PWM1到PWM4是方波脉冲。因此,亮度控制器1221允许发光单元1110在亮度控制信号PWM1到PWM4的逻辑高部分的期间发光。亮度控制器1221控制逻辑高部分的脉冲宽度以调整发光单元1110的亮度。
在示例实施例中,电压电流源1210可以包括操作控制器1212和功率转换器1211,如图4所示。操作控制器1212可以根据多个亮度控制信号PWM1到PWM4生成控制信号。功率转换器1211可以根据控制信号Cs操作以及可以生成驱动功率。电压电流源1210可以以IC芯片的形式制造。本发明不限于此,操作控制器1212和功率转换器1211中的每一个都可以以IC芯片的形式制造并电连接至光源1100。
电压电流源1210可以检测其中光源1100不发光的部分(即,其中多个亮度控制信号PWM1到PWM4为逻辑低的部分),并可以在这样的部分中禁止功率转换器1211,从而降低功耗。另一方面,如果电压电流源1210在光源1100不发光的部分期间持续操作,那么电压电流源1210在该部分中持续生成驱动功率。那么,生成的驱动功率由于没有被用于操作光源中的发光单元1110而可能被浪费,从而增加了功耗。然而,在示例实施例中,可以使用亮度控制信号PWM1到PWM4来检测光源1100不发光的部分,使得电压电流源1210可以被保持在待机(standby)模式中,在该模式中电压电流源1210被瞬时禁止。
在示例实施例中,操作控制器1212可以通过对多个亮度控制信号PWM1到PWM4执行OR(或)和/或AND(与)操作,来生成控制信号Cs。如图4所示,操作控制器1212通过对多个亮度控制信号PWM1到PWM4执行OR操作来生成控制信号Cs。操作控制器1212可以包括OR门,其接收多个亮度控制信号PWM1到PWM4。
因此,在所有多个亮度控制信号PWM1到PWM4都处于逻辑低状态的部分中,操作控制器1212可以向功率转换器1211供给具有逻辑低电平的控制信号Cs。因此,功率转换器1211可以变成待机状态并停止操作。当所有亮度控制信号PWM1到PWM4都为逻辑低时,光源1100中的所有发光单元1110都不发光,即,光源不发光。在此示例实施例中,通过操作控制器1212来检测其中光源不发光的部分。如此,功率转换器1211的功耗可以被降低。此外,多个亮度控制信号分别对应于多个发光单元。因此,当至少一个发光单元1110发光时(即,亮度控制信号PWM1到PWM4中的至少一个为逻辑高时),操作控制器1212向功率转换器1211供给逻辑高电平的控制信号Cs。相应地,功率转换器1211正常操作。以上已经描述了:当控制信号Cs为逻辑低时功率转换器1211不能操作。然而,本发明不限于此,功率转换器1211可以在控制信号Cs为逻辑高时不操作。控制信号Cs的逻辑电平可以通过信号电平改变单元(如反相器)来改变。例如,在控制信号为逻辑低或逻辑高电平的情况下,反相器可以改变控制信号Cs的逻辑电平并提供改变的信号给功率转换器1211。
在示例实施例中,操作控制器1212可以包括4个二极管D10、D20、D 30和D40,其分别设置在用于接收4个亮度控制信号PWM1到PWM4的输入端和输出端之间,如图5所示。4个二极管D10、D20、D30和D40的阳极可以被连接至亮度控制信号的相应的输入端,而它们的阴极可以连接至输出端。本发明并不限于此,操作控制器1212可以是NAND(与非)门或NOR(或非)门。
功率转换器1211可以包括脉冲信号发生器1211-1和输出单元。脉冲信号发生器1211-1可以响应于来自操作控制器1212的控制信号Cs生成脉冲信号P s。输出单元可以响应于脉冲信号Ps转换并输出所施加的输入DC功率Pin。
在示例实施例中,输出单元升压输入DC功率Pin的电压并输出功率。输出单元可以包括:电感器L1,其设置在DC功率输入端和第10个节点N10之间;第10个晶体管TR10,其设置在第10个节点N10和地之间并根据脉冲信号Ps来操作;整流二极管D1,其设置在第10个节点N10和DC功率输出端之间;以及电容器C1,其设置在DC功率输出端和地之间,如图4所示。
当第10个晶体管TR10被脉冲信号Ps导通时,在DC功率输入端和地之间形成电流路径。因此,流过电感器L1的电流量与时间成比例地增加。当输入电流流过电感器L1时,其能量被存储在电感器L1中。当第10个晶体管T10被脉冲信号Ps关断时,DC功率输入端和地之间的电流路径被阻断,并且流过电感器L1的电流也被阻断。因此,由于高能量的反电动势而在电感器L1中生成高电压。该高电压可以导通整流二极管D1并且允许作为磁场积累在电感器L1中的电流流过整流二极管D1,使得电荷聚集在电容器C1中。充电在电容器C1中的功率可以被用于提供给光源。
脉冲信号发生器1211-1可以被驱动电压和控制信号Cs驱动,并生成方波脉冲信号。脉冲信号发生器1211-1可以调整方波脉冲的占空比,使得功率转换器1211输出恒定的DC电压。脉冲信号发生器1211-1可以从输出单元接收反馈信号以调整方波脉冲的占空比。
根据此示例实施例的功率转换器1211并不限于以上的电路,而是可以被改变为各种形式。
例如,如图6所示,功率转换器1211可以包括开关S1,其设置在外部功率输入端和电感器L1之间,并根据来自操作控制器1212的控制信号Cs操作。开关S1可以是如晶体管或传输门(transfer gate)的器件,用于响应于预定信号而控制电压(信号)的传输。开关S1可以由控制信号Cs来导通和/或关断,并且可以控制输入到功率转换器的外部功率。例如,可以按如下方式来描述包括晶体管的开关S1。当控制信号Cs为逻辑高时(即,当控制信号C s高于阈值电压时),晶体管被导通并且外部功率被提供至电感器L1。因此,功率转换器1211正常操作。然而,当控制信号Cs为逻辑低时(当控制信号Cs低于阈值电压时),晶体管被关断并且外部功率被阻断。如此,整个功率转换器1211的操作可以通过控制信号Cs来控制。这里,开关S1的位置并不限于此,开关S1可以位于电感器L1和整流二极管D1之间和/或位于整流二极管和输出端之间。
现在将描述根据此示例实施例的具有以上配置的光源模块的操作。
在示例实施例中,可以通过提供DC功率和多个亮度控制信号PWM1到PWM4至提供驱动功率给具有多个发光单元1110的光源1100的功率转换器1211、并通过提供多个亮度控制信号PWM1到PWM4至多通道电流控制器1220,来调整多个发光单元1110的亮度。此外,可以根据多个亮度控制信号PWM1到PWM4来控制功率转换器的操作。
例如,功率转换器1211可以从外部系统接收DC功率,并且操作控制器1212和多通道电流控制器1220可以接收多个亮度控制信号PWM1到PWM4。
操作控制器1212可以根据多个亮度控制信号PWM1到PWM4来生成控制信号Cs。操作控制器1212可以根据多个亮度控制信号PWM1到PWM4的逻辑电平来改变控制信号Cs的逻辑电平。例如,当所有多个亮度控制信号PWM1到PWM4都为逻辑低时,操作控制器1212生成逻辑低电平的控制信号Cs。同时,当多个亮度控制信号PWM1到PWM4中的至少一个为逻辑高时,操作控制器1212生成逻辑高电平的控制信号Cs。
当施加了逻辑高电平的控制信号Cs时,功率转换器1211可以正常操作。即,功率转换器1211可以使用输入DC功率来生成驱动功率。功率转换器1211可以将所生成的驱动功率提供至多个发光单元1110。多个发光单元1110可以通过提供给其的驱动功率来发光。多通道电流控制器1220可以维持流过多个发光单元1110的电流量相同。多通道电流控制器分别根据具有可变脉冲宽度的逻辑高部分的多个亮度控制信号PWM1到PWM4,来控制多个发光单元1110的亮度。
当施加逻辑低电平的控制信号Cs时,功率转换器1211可以停止操作并且可以不向多个发光单元1110施加驱动功率。多通道电流控制器1220根据具有逻辑低电平的多个亮度控制信号PWM1到PWM4,将多个发光单元1110的亮度降低到最小值。即,所有发光单元1110不发光(例如,黑暗状态)。在此示例实施例中,由于不向多个发光单元1110施加驱动功率,所以多个发光单元1110不发光。
上面已经描述了当所有多个亮度控制信号PWM1到PWM4都为逻辑低时,生成低控制信号Cs。此外,当控制信号为逻辑低时,功率转换器1211不操作。本发明不限于此。例如,在另一配置中,当所有多个亮度控制信号PWM1到PWM4都为逻辑高时,可以生成逻辑高电平的控制信号Cs。并且,功率转换器1211也可以被配置成当控制信号Cs为逻辑高时不操作。此外,存在这样的情况,其中当所有多个亮度控制信号PWM1到PWM4都为逻辑低时,生成逻辑高电平的控制信号Cs。
如上所述,通过亮度控制信号和多通道电流控制器来调整包括多个发光二极管的发光单元的亮度,并且通过亮度控制信号来控制用于向光源供电的电压电流源的操作,从而将功耗最小化。
尽管已经结合附图和优选实施例描述了本发明,但是本发明并不限于此,而是由权利要求书来限定。因此,本领域的技术人员将理解的是:可以在不背离由权利要求书所限定的本发明的精神和范围的情况下,对本发明作出各种修改和改变。
本申请要求2007年7月20日提交的韩国专利申请NO.10-2007-0072998的优先权以及在35U.S.C119下从该申请产生的所有权益,在此通过引用并入其全部内容。