CN101308628B - 背光单元、显示装置以及电子系统 - Google Patents

背光单元、显示装置以及电子系统 Download PDF

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Abstract

一种背光单元，其操作在正常模式或待命模式下，且包括提升电路及背光元件。提升电路耦接电压源，且受脉冲宽度调制(pulse width modulation，PWM)信号及开关信号控制。背光元件由提升电路所驱动。在正常模式下，提升电路根据PWM信号及开关信号而由电压源供电，且背光元件发光。在待命模式下，提升电路根据PWM信号及开关信号而停止由电压源供电，且背光元件停止发光。

Description

背光单元、显示装置以及电子系统
技术领域
本发明涉及一种显示装置，特别涉及一种背光单元。
背景技术
图1是表示现有显示装置的专用集成电路(application-specificintegrated circuit，ASIC)及背光单元。如图1所示，现有显示装置1包括ASIC 10及背光单元11。ASIC 10包括电压比较器100以及脉冲宽度调制(pulse width modulation，PWM)控制器101。背光单元11包括提升电路110及两个背光元件111及112。提升电路110则包括电感器110a、晶体管110b、二极管110c、电容器110d、以及电阻器110e。当背光单元11处于正常模式(normal mode)下时，电压源VCC(例如3.3V)根据由PWM控制器101所提供的PWM信号S101，而对电感器110a充电，以提升在节点N10的电压值。其中，PWM信号S101在高逻辑状态与低逻辑状态之间交替切换。因此，根据在节点N101上所提升的电压值，提升电路110产生驱动电流Id1。背光元件111及112由驱动电流Id1所驱动发光。假设每一背光元件的驱动电压介于2.6V至4V之间。其中，当驱动电压为2.6V时，背光元件发出微弱光线；当驱动电压介于3V至3.3V时，背光元件发出标准光线。因此，节点N10的电压值需提升到至少6V，以使两个背光元件111及112发出标准光线。此外，电压比较器100检测节点N11上的电压值，并将节点N11上的电压值与参考电压值做比较。电压比较器100根据比较结果产生控制信号S100。PWM控制器101接收此控制信号S100，并根据控制信号S100来调制PWM信号S101的脉冲宽度。
当背光单元11处于待命模式(standby mode)时，PWM信号S101为低逻辑状态以关闭晶体管110b，且节点N10的电压值不会被充分地提升。提升电路110则无法产生适当的驱动电流，因此，背光元件111及112不会发光。
近来，背光单元可仅使用一个背光元件来达成与使用两个背光元件时相同的亮度。如图2所示，背光单元22包括单一个背光元件111。如上所述，电压源VCC提供3.3V的电压，且背光元件111的驱动电压值为2.6V至4V。当背光单元11处于待命模式时，PWM信号S101处于低逻辑状态以关闭晶体管110b，且节点N10的电压值大约等于3.3V，因此背光元件11不会停止发光或者背光元件11发出微弱光线。
因此，现有两种解决此问题的方式。如第3及图4所示，为了使用单一背光元件，具有跨压值的额外的电阻器30或二极管40取代了背光元件112。然而，当背光单元11操作时，此额外的电阻器30或二极管40引起额外的功率消耗。
因此，期望提出一种显示装置的背光单元，其具有单一背光元件。此背光单元能有效地关闭背光单元，且避免增加功率消耗。
发明内容
本发明提供一种背光单元，其操作在正常模式或待命模式下，且包括提升电路及背光元件。提升电路耦接电压源，且受脉冲宽度调制(pulse widthmodulation，PWM)信号及开关信号控制。背光元件由提升电路所驱动。在正常模式下，提升电路根据PWM信号及开关信号而由电压源供电，且背光元件发光。在待命模式下，提升电路根据PWM信号及开关信号而停止由电压源供电，且背光元件停止发光。
本发明更提供一种显示装置，包括专用集成电路(application-specificintegrated circuit，ASIC)及背光单元。ASIC提供脉冲宽度调制(pulse widthmodulation，PWM)信号及开关信号。背光单元操作在正常模式或待命模式下，且受PWM信号及开关信号所控制。背光单元包括提升电路及背光元件。提升电路耦接电压源，且受脉冲宽度调制(pulse width modulation，PWM)信号及开关信号控制。背光元件由提升电路所驱动。在正常模式下，提升电路根据PWM信号及开关信号而由电压源供电，且背光元件发光。在待命模式下，提升电路根据PWM信号及开关信号而停止由电压源供电，且背光元件停止发光。
本发明又提供一种电子系统，包括输入单元及显示装置。输入单元提供多个输入信号。显示装置耦接输入单元，且根据该些输入信号显示多个图像。显示装置包括专用集成电路(application-specific integrated circuit，ASIC)及背光单元。ASIC提供脉冲宽度调制(pulse width modulation，PWM)信号及开关信号。背光单元操作在正常模式或待命模式下，且受PWM信号及开关信号所控制。
背光单元包括提升电路及背光元件。提升电路耦接电压源，且受脉冲宽度调制(pulse width modulation，PWM)信号及开关信号控制。背光元件由提升电路所驱动。在正常模式下，提升电路根据PWM信号及开关信号而由电压源供电，且背光元件发光。在待命模式下，提升电路根据PWM信号及开关信号而停止由电压源供电，且背光元件停止发光。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。
附图说明
图1表示现有显示装置的背光单元，其中，背光单元使用两背光元件。
图2表示现有显示装置的背光单元，其中，背光单元使用单一背光元件。
图3表示现有显示装置的背光单元，其中，背光单元使用单一背光元件以及与背光元件串接的电阻器。
图4表示现有显示装置的背光单元，其中，背光单元使用单一背光元件以及与背光元件串接的二极管。
图5表示本发明实施例的显示装置，其使用单一背光元件。
图6表示本发明实施例的显示装置，其使用单一背光元件。
图7表示具有图5的显示装置的电子系统。
附图符号说明
1～显示装置；10～ASIC；11～背光单元；100～电压比较器；
101～脉冲宽度调制(PWM)控制器；110～提升电路；
111、112～背光元件；110a～电感器；110b～晶体管；110c～二极管；
110d～电容器；110e～电阻器；GND～接地端；Id1～驱动电流；N10、
N11～节点；S101～PWM信号；VCC～电压源；30～电阻器；40～二极管；
5～显示装置；50～专用集成电路(ASIC)；50a～电压比较器；
50b～PWM控制器；51～背光单元；51a～提升电路；
51b～背光元件；C～电容器；D～二极管；GND～接地端；
Id5～驱动电流；L～电感器；N51…N54～节点；R～电阻器；
S50～脉冲宽度调制(PWM)信号；S51～开关信号；
SW1、SW2～开关；VCC～电压源。
具体实施方式
图5表示本发明实施例的显示装置。参阅图5，显示装置5包括专用集成电路(application-specific integrated circuit，ASIC)50以及背光单元51。ASIC 50提供脉冲宽度调制(pulse width modulation，PWM)信号S50及开关信号S51。背光单元51可操作在正常模式(normal mode)或待命模式(standby mode)，且受PWM信号S50及开关信号S51所控制。
如图5所示，背光单元51包括提升电路51a及背光元件51b。在此实施例中，背光元件51b可以发光二极管(light-emitting diode，LED)来实现。提升电路51a耦接电压源VCC，且受PWM信号S50及开关信号S51控制。背光元件51b由提升电路51a所驱动。当背光单元51操作在正常模式下时，提升电路51a根据PWM信号S50及开关信号S51而由电压源VCC来供电，使得提升电路51a产生驱动电流Id5来驱动背光元件51b发光。当背光单元51操作在待命模式下时，提升电路51a根据PWM信号S50及开关信号S51而停止由电压源VCC供电。提升电路51a因此不再产生适当的驱动电流，且背光元件51b停止发光。下面将说明提升电路51a与背光元件51b的详细电路及操作。
如图5所示，ASIC 50包括电压比较器50a及PWM控制器50b。PWM控制器50b提供PWM信号S50。
参阅图5，提升电路51a包括第一开关SW1、第二开关SW2、电感器L、二极管D、电容器C、以及电阻器R。在此实施例中，第一开关SW1为PMOS晶体管，而第二开关SW2为NMOS晶体管。PMOS晶体管SW1的栅极(控制端)接收开关信号S51，其源极(输入端)耦接电压源VCC，且其漏极(输出端)耦接第一节点N51。电感器L耦接于第一节点51与第二节点N52之间。NMOS晶体管SW2的栅极(控制端)接收PWM信号S50，其漏极(输入端)耦接第二节点N52，且其源极(输出端)耦接接地端GND。二极管D的正端(第一端)耦接第二节点N52，且其负端(第二端)耦接第三节点N53。电容器C耦接于第三节点N53与接地端GND之间。电阻器R的第一端耦接第四节点N54，且其第二端耦接接地端GND。背光元件51b的正端(第一端)耦接第三节点N53，且其负端(第二端)耦接第四节点N54。
当背光单元51操作在正常模式时，PWM信号S50在低逻辑状态(第一逻辑状态)与高逻辑状态(第二逻辑状态)间交替地切换，开关信号S51则切换至低逻辑状态以导通PMOS晶体管SW1。当PWM信号S50处于低逻辑状态时，NMOS晶体管SW2关闭，电压源VCC对电感器L充电。当PWM信号S50处于高逻辑状态时，NMOS晶体管SW2导通。根据电感器L的存储电压，第三节点N53的电压值升高，且提升电路51a产生驱动电流Id5来驱动背光元件51b发光。
此外，当背光单元51操作在正常模式时，电压比较器50a检测在节点N54的电压值，且将节点N54的电压值与参考电压做比较。根据比较结果，电压比较器50a产生控制信号S52。PWM控制器50b则根据控制信号S52来调制PWM信号S50的脉冲宽度。换句话说，PWM控制器50b控制NMOS晶体管SW2的导通状态及关闭状态，且更控制电感器L的充电时间。
当背光单元51操作在待命模式时，PWM信号SW1切换至低逻辑状态以关闭NMOS晶体管SW2，而开关信号S51切换至高逻辑状态以关闭PMOS晶体管SW1。电压源VCC则不能对电感器L充电，且第三节点N53的电压值不会被提升。提升电路51a也不能产生适当的驱动电流，且背光元件51b因此停止发光。
如上所述，具有单一背光元件51b的背光单元51在待命状态下，可有效地关闭其背光元件51b。
在一些实施例中，显示装置5更包括显示阵列60，如图6所示，ASIC 50、背光元件51b、以及显示阵列60一起配置在显示面板上61。
图7表示具有上述显示装置5的电子系统7。电子系统7可以是可携式装置(例如个人数字助理(personal digital assistant，PDA))、数字相机、笔记本型计算机、桌上型计算机、移动电话、显示屏幕装置等等。一般来说，电子系统7包括输入单元70及图5的显示装置5等等。此外，输入单元70操作性地耦接该显示装置5，且提供多个输入信号(例如图像信号)至显示装置5。显示装置5则根据这些输入信号来驱动背光元件51b发光以显示多个图像。
本发明虽以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明的范围，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可做些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视本发明的申请专利范围所界定者为准。

Claims (8)

1.一种背光单元，操作在一正常模式或一待命模式下，包括：
一提升电路，耦接一电压源，且受一脉冲宽度调制信号及一开关信号控制；以及
一背光元件，由该提升电路所驱动；
其中，在该正常模式下，该提升电路根据该脉冲宽度调制信号及该开关信号而由该电压源供电，且该背光元件发光；以及
其中，在该待命模式下，该提升电路根据该脉冲宽度调制信号及该开关信号而停止由该电压源供电，且该背光元件停止发光，
其中，该提升电路包括：
一第一开关，具有接收该开关信号的控制端、耦接该电压源的输入端、以及耦接一第一节点的输出端；
一电感器，耦接于该第一节点与一第二节点之间；
一第二开关，具有接收该脉冲宽度调制信号的控制端、耦接该第二节点的输入端、以及耦接一接地端的输出端；
一二极管，该二极管的一端耦接该第二节点、以及该二极管的另一端耦接该背光元件的一端于一第三节点；以及
一电容器，耦接于该第三节点与该接地端之间。
2.如权利要求1所述的背光单元，其中，该提升电路更包括一电阻器，该电阻器的一端与该背光元件的另一端耦接于耦接一第四节点，且该电阻器的另一端耦接该接地端。
3.一种显示装置，包括：
一专用集成电路，提供一脉冲宽度调制信号及一开关信号；以及
一背光单元，操作在一正常模式或一待命模式下，且受该脉冲宽度调制信号及该开关信号控制；
其中，该背光单元包括：
一提升电路，耦接一电压源，且受该脉冲宽度调制信号及该开关信号控制；以及
一背光元件，由该提升电路所驱动；
其中，在该正常模式下，该提升电路根据该脉冲宽度调制信号及该开关信号而由该电压源供电，且该背光元件发光；以及
其中，在该待命模式下，该提升电路根据该脉冲宽度调制信号及该开关信号而停止由该电压源供电，且该背光元件停止发光，
其中，该专用集成电路在该正常模式下提供具有一第一逻辑状态的该开关信号以导通该第一开关，且在该待命模式下提供具有一第二逻辑状态的该开关信号以关闭该第一开关，
其中，该提升电路包括：
一第一开关，具有接收该开关信号的控制端、耦接该电压源的输入端、以及耦接一第一节点的输出端；
一电感器，耦接于该第一节点与一第二节点之间；
一第二开关，具有接收该脉冲宽度调制信号的控制端、耦接该第二节点的输入端、以及耦接一接地端的输出端；
一二极管，该二极管的一端耦接该第二节点、以及该二极管的另一端耦接该背光元件的一端于一第三节点；以及
一电容器，耦接于该第三节点与该接地端之间。
4.如权利要求3所述的显示装置，其中，该提升电路更包括一电阻器，该电阻器的一端与该背光元件的另一端耦接于耦接一第四节点，且该电阻器的另一端耦接该接地端。
5.如权利要求4所述的显示装置，其中，该专用集成电路包括：
一电压比较器，检测该第四节点的一电压值，其中，在该正常模式下，该电压比较器比较该第四节点的该电压值与一参考电压，且根据该比较结果产生一控制信号；以及
一脉冲宽度调制控制器，接收该控制信号，且在该正常模式下根据该控制信号调制该脉冲宽度调制信号的脉冲宽度。
6.一种电子系统，包括：
一输入单元，提供多个输入信号；以及
一显示装置，耦接该输入单元，且根据该等输入信号显示多个图像；
其中，该显示装置包括：
一专用集成电路，提供一脉冲宽度调制信号及一开关信号；以及
一背光单元，操作在一正常模式或一待命模式下，且受该脉冲宽度调制信号及该开关信号控制；
其中，该背光单元包括：
一提升电路，耦接一电压源，且受该脉冲宽度调制信号及该开关信号控制；以及
一背光元件，由该提升电路所驱动；
其中，在该正常模式下，该提升电路根据该脉冲宽度调制信号及该开关信号而由该电压源供电，且该背光元件发光；以及
其中，在该待命模式下，该提升电路根据该脉冲宽度调制信号及该开关信号而停止由该电压源供电，且该背光元件停止发光，
其中，该专用集成电路在该正常模式下提供具有一第一逻辑状态的该开关信号以导通该第一开关，且在该待命模式下提供具有一第二逻辑状态的该开关信号以关闭该第一开关，
其中，该提升电路包括：
一第一开关，具有接收该开关信号的控制端、耦接该电压源的输入端、以及耦接一第一节点的输出端；
一电感器，耦接于该第一节点与一第二节点之间；
一第二开关，具有接收该脉冲宽度调制信号的控制端、耦接该第二节点的输入端、以及耦接一接地端的输出端；
一二极管，该二极管的一端耦接该第二节点、以及该二极管的另一端耦接该背光元件的一端于一第三节点；以及
一电容器，耦接于该第三节点与该接地端之间。
7.如权利要求6所述的电子系统，其中，该电子系统为个人数字助理、数字相机、笔记本型计算机、桌上型计算机、移动电话。
8.如权利要求6所述的电子系统，其中，该电子系统为显示屏幕装置。
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