CN1932941A - 显示设备及其控制方法 - Google Patents

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CN1932941A CNA2006101218112A CN200610121811A CN1932941A CN 1932941 A CN1932941 A CN 1932941A CN A2006101218112 A CNA2006101218112 A CN A2006101218112A CN 200610121811 A CN200610121811 A CN 200610121811A CN 1932941 A CN1932941 A CN 1932941A
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Abstract

一种显示设备包括：光源；多个驱动功率单元，用于为光源提供驱动电功率；和控制器，用于控制多个驱动功率单元，由此从各个驱动功率单元提供的驱动电功率的电流包含相位差。本发明解决至少上面的问题和/或缺点，并至少提供下面的优点。因此，本发明提供一种减小电流波动来改善显示设备特性的显示设备。

Description

显示设备及其控制方法
本申请要求于2005年9月12日提交到韩国知识产权局的第2005-0084611号韩国专利申请的利益，该申请全部公开于此以资参考。
                        技术领域
本发明涉及一种显示设备。更具体地讲，本发明涉及一种通过开关方法提供电功率给光源单元的显示设备。
                        背景技术
发光二极管(LED)已代替冷阴极荧光管(CCFL)用作显示设备的光源来改善彩色再现性。使用LED的显示设备在彩色再现性方面得到了改进。
传统的显示设备包括：LED光源，使用线性方法或开关方法来控制LED光源。
在线性方法中，显示设备包括：恒压源，用于生成提供给LED光源的电压；开关单元，用于开关切换以使来自恒压源的电压生成的电流流向LED光源；和脉宽调制(PWM)生成器，用于开启/关闭开关单元。根据线性方法，当给LED光源恒定地提供线性区域的工作电流时，噪音和波动很小。因为，当LED光源具有很高的电流负载时，为了继续提供线性区域的工作电流，在开关单元生成的电压损耗变高。
在开关方法中，显示设备包括：恒流源，用于生成提供给LED光源的电流；开关单元，用于开关切换以使来自恒流源的电流流向LED光源；和PWM生成器，用于开启/关闭开关单元。在PWM-on区，工作电流流向LED光源以开启LED光源，在PWM-off区，“0”电流流向LED光源以关闭LED光源。这样，根据在PWM-on区流入LED光源的电流量来开启/关闭开关电源，流入LED光源的电流量脉动很小，并且平均工作电流流入LED光源。
在开关方法中，当向LED光源提供电流的同时，在与开关接通/切断相应的循环中生成波动，因此LED光源的光特性恶化。可以使用高电容的电感或提高开关频率来去除波纹。然而，高电容电感不容易制造，而且随着体积增大，它的特性也会恶化。此外，随着开关频率增大，开关损失也会增大，因此显示设备的效率会降低。
所以，需要改进的系统和方法来提供减小电流波动以改善显示设备特性的显示设备。
                        发明内容
本发明示例性实施例的一方面解决至少上面的问题和/或缺点，并至少提供下面的优点。因此，本发明示例性实施例的一方面提供一种减小电流波动以改善显示设备特性的显示设备。
显示设备包括：光源；多个驱动功率单元，用于为光源提供驱动电功率；和控制器，用于控制多个驱动功率单元，由此从各个驱动功率单元提供的驱动电功率的电流包含相位差。
根据本发明示例性实施例，至少一个驱动单元包括：开关单元，用于为光源提供从恒流源输出的电流；和脉宽调制(PWM)生成器，用于生成PWM信号来控制开关单元开启还是关闭。
根据本发明示例性实施例，控制器控制各个PWM生成器，由此以相位差延迟至少一个PWM信号。
根据本发明示例性实施例，控制器输出同步信号给PWM生成器，由此各个PWM信号包含相位差。
根据本发明示例性实施例，相位差表示为1/f*N，其中，f与PWM信号的频率相应，N与驱动功率单元的数量相应。
根据本发明示例性实施例，当开关单元开启时，渐增地提供电流给光源；当开关单元关闭时，渐减地提供电流给光源。
根据本发明示例性实施例，PWM生成器检测流入光源的电流，比较检测的电流和指示值，并基于所述比较控制开关单元开启还是关闭。
根据本发明示例性实施例，当检测的电流大于指示值时，PWM生成器生成PWM信号来开启开关单元；当检测的电流小于指示值时，PWM生成器生成PWM信号来关闭开关单元。
根据本发明示例性实施例，光源包括发光二极管。
一种包括光源的显示设备的控制方法，该方法包括：提供多个驱动功率单元；生成脉宽调制(PWM)信号来提供恒定电流给光源；和以相位差顺序地延迟PWM信号。
根据本发明示例性实施例，脉宽调制信号的延迟生成同步信号，由此PWM信号包含相位差。
                        附图说明
通过下面结合附图进行的描述，本发明特定示例性实施例的上述和其他目的、特点和优点将会变得更加清楚，其中：
图1是根据本发明示例性实施例的显示设备的控制框图；
图2示出根据本发明示例性实施例的来自驱动功率单元的输出电流的波形；和
图3是根据本发明示例性实施例的显示设备的控制流程图。
在整个附图中，相同的附图标号将被理解为指的是相同的元件、特点和结构。
                        具体实施方式
提供例如详细的结构和部件的在说明书中定义的内容以帮助全面理解本发明实施例。因此，本领域的普通技术人员将认识到，在不脱离本发明的范围和精神的情况下，可对在此描述的实施例进行各种改变和修改。另外，为了清楚和简明，将省略对已知功能和结构的描述。
图1是根据本发明示例性实施例的显示设备的控制框图。如图1所示，显示设备包括：恒流源10，LED光源20，多个驱动功率单元30、40、50和60，以及控制驱动功率单元30、40、50和60的控制器100。
恒流源10是提供给LED光源20的电功率的源，并一般提供电流电功率给LED光源20。多个驱动功率单元30、40、50和60可与恒流源10并联，每个驱动功率单元可包含独立的恒流源10。
LED光源20提供光给显示器(未示出)来显示图像。LED光源20可包括作为光源的LED。通常，LED光源20包括多个LED。
LED光源20包括：发出红光的R-LED、发出绿光的G-LED和发出蓝光的B-LED。LED光源20还可包括多种颜色的LED，诸如其中发出青光的C-LED、发出黄光的Y-LED、发出白光的W-LED。
根据本发明示例性实施例，显示设备在驱动方法中控制每个LED如何顺续地发光。例如，当显示设备是使用DLP的投影电视并且3LED(诸如，R-LED、G-LED和B-LED)用作光源时，每个LED顺序地发光。就是说，R-LED首先发光，一段时间后R-LED熄灭，然后G-LED发光。接着，一段时间后G-LED熄灭，然后B-LED发光。
根据本发明示例性实施例，以开关方法向LED光源20提供电流，当第一开关单元33、43、53和63开启时，渐增地提供电流；当它们关闭时，渐减地提供电流。
驱动功率单元30、40、50和60控制从恒流源10提供的电功率来向LED光源20的电极提供驱动电功率。根据从驱动功率单元30、40、50和60提供的驱动电功率量来调节LED光源20的亮度。驱动功率单元30、40、50和60比较从控制器100输出的参考电压和与施加在LED光源20的电流成比例的输出电压，从而控制施加在LED光源20的电流量。同时，驱动功率单元30、40、50和60中的每个通过控制器100控制输出包含相位差的电流。本发明示例性实施例提供了四个驱动功率单元30、40、50和60。然而，驱动功率单元30、40、50和60的数量不局限于四个。
驱动功率单元30、40、50和60的每个包括：脉宽调制(PWM)生成器31、41、51和61，第一开关单元33、43、53和63，以及第二开关单元35、45、55和65。同时，驱动功率单元30、40、50和60分别包括电感L、电流感应电阻Rs和二极管D。电感L各布置在第一开关单元33、43、53和63与第二开关单元35、45、55和65之间。电流感应电阻Rs各布置在PWM生成器31、41、51和61与第二开关单元35、45、55和65之间。二极管D的正极各连接在PWM生成器31、41、51和61与电流感应电阻Rs之间，二极管的负极各连接在第一开关单元33、43、53和63与电感L之间。
第一开关单元33、43、53和63控制从恒流源10提供给LED光源20的电流的流动。优选地，第一开关单元33、43、53和63包括通过PWM生成器31、41、51和61的PWM控制来开启/关闭的金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。将通过开启/关闭第一开关单元33、43、53和63施加在LED光源20的电流量调整为具有三角波形。三角波形反复地增加和减小，这样电流的平均值决定LED光源20的亮度。
PWM生成器31、41、51和61，以PWM控制第一开关单元33、43、53和63，从而使驱动功率单元30、40、50和60输出能够使LED光源20的亮度保持为指示值的恒流功率。就是说，PWM生成器31、41、51和61生成PWM信号以开启/关闭第一开关单元33、43、53和63。在示例性实现例中，从PWM生成器31、41、51和61中的每个生成的PWM信号具有相似的频率和幅度。通过从控制器100输出的同步信号以相位差顺序地延迟PWM信号。
当开始驱动显示设备时，将来自控制器100的指示值的LED光源20的发光控制信号输入PWM生成器31、41、51和61，由此开启维持电流的第一开关单元33、43、53和63。然后，PWM生成器31、41、51和61检测通过电流感应电阻Rs施加的比较电压并比较检测的比较电压和指示值以控制第一开关单元33、43、53和63的开启/关闭。就是说，重复进行下述步骤，当检测的电流大于指示值时，PWM生成器31、41、51和61开启第一开关单元33、43、53和63；当检测的电流小于指示值时，PWM生成器31、41、51和61关闭第一开关单元33、43、53和63。
当显示设备关闭时，控制器100中止PWM生成器31、41、51和61，这样驱动功率单元30、40、50和60不会输出驱动电功率。
第二开关单元35、45、55和65控制从第一开关单元33、43、53和63输出的驱动电功率。根据来自控制器100的PWM控制信号开启/关闭第二开关单元35、45、55和65，由此截取从第一开关单元33、43、53和63提供给LED光源20的驱动电功率。在示例性实现例中，第二开关单元35、45、55和65包括MOSFET。
在示例性实施例中，当第二开关单元35、45、55和65关闭时，从PWM生成器31、41、51和61输出并经过第一开关单元33、43、53和63的驱动电功率施加在LED光源20上。当第二开关单元35、45、55和65开启时，驱动电功率不会施加在LED光源20上，而是流入包括第二开关单元35、45、55和65，二极管D和电感L的闭合电路。
在示例性实施例中，当显示器开启时，不管LED光源20是开启还是闭合，通过PWM生成器31、41、51和61将恒定电流存储在电感L中。由于电流被存储在电感L中，所以当LED光源20从开启变为关闭时，可以又快又稳定地将电功率提供给LED光源20。
控制器100控制驱动功率单元30、40、50和60，从而多个驱动功率单元30、40、50和60提供的驱动电功率的每一电流有相位差。例如，控制器100将控制信号应用在驱动功率单元30、40、50和60中的各个PWM生成器31、41、51和61，从而从PWM生成器31、41、51和61输出的PWM信号可以顺序地以相位差延迟。因此，通过顺序地延迟PWM信号，输出到LED光源20的电流具有相位差。控制器100应用到PWM生成器31、41、51和61的控制信号是用于以定期间隔延迟PWM信号的同步信号。
通过控制器100输出的同步信号的周期是T/4，其中，T代表从各个PWM生成器31、41、51和61输出的PWM信号的周期，分母4代表驱动功率单元30、40、50和60的数量。从PWM生成器31、41、51和61输出的PWM信号可具有不同的周期和幅度。PWM信号可具有相同的周期，从而可以通过从控制器100施加的同步信号更容易地控制它们并且PWM信号具有相似的幅度以向LED光源20提供统一的电功率。
图2示出根据本发明示例性实施例的来自驱动功率单元的输出电流的波形。
从第一驱动功率单元30输出的电流的波形如(b)所示。同样地，分别从第二、第三和第四驱动功率单元40、50和60输出的每一电流的波形如(c)、(d)和(e)所示。这些电流的波形与从PWM生成器31、41、51和61输出的PWM信号的波形相似。
从驱动功率单元30、40、50和60输出的电流有相同的周期和幅度，并都具有幅度大小为ia的波动。此外，以预定的相位差延迟电流。如果PWM信号具有周期T，频率f，则相位差可以表示为4(即，驱动功率单元30、40、50和60的数量)倍频率的倒数。就是说，从驱动功率单元30、40、50和60输出的电流的相位差表示为1/f*4。这里，驱动功率单元30、40、50和60的数量越大，则相位差减小得越多。由控制器100输出的同步信号如图2的(a)所示。
就LED光源20而言，输入到LED光源20的电流，即从第一驱动功率单元30到第四驱动功率单元60输入的电流i1到i4的和，与(f)所示的总电流相应。从驱动功率单元30、40、50和60输出的每一电流具有波动ia，但是LED光源20可以为总电流itotal具有波动ib。
相似地，提供给LED光源20的电流的波动减小，由此避免传统上由波动产生的光特性的恶化并提高LED光源20的效率。最终，这改善了显示器的图像质量。
图3示出根据本发明示例性实施例的显示设备的控制方法。首先，提供多个驱动功率单元30、40、50和60来提供电功率给LED光源20(S10)。驱动功率单元30、40、50和60与恒流源10并联，但是每个驱动功率单元可包含独立的恒流源10。
驱动功率单元30、40、50和60根据来自控制器100的控制信号，控制PWM生成器31、41、51和61生成PWM信号(S20)，由此提供恒定的电流给LED光源20(S30)。根据本发明示例性实施例的PWM生成器31、41、51和61比较指示值和从LED光源20输出的电流值来自行开启/关闭第一开关单元33、43、53和63。
当提供恒定电流时，控制器100将控制信号的同步信号施加在PWM生成器31、41、51和61上，然后以相位差顺序地延迟通过来自PWM生成器31、41、51和61的同步信号生成的PWM信号(S40)。
输出到LED光源20的电流由于顺序延迟的PWM信号具有预定的相位差，并被输出到LED光源20。然后，将作为各自延迟电流的和的单个电流输入到LED光源20。
控制器100连续地输出同步信号，PWM生成器31、41、51和61基于流入LED光源20的电流和指示值来控制每个PWM信号(S50)。
尽管已经参照其特定示例性实施例显示和描述了本发明，但是本领域的技术人员应该理解，在不脱离由所附权利要求及其等同物定义的本发明的精神和范围的情况下，可以对其进行形式和细节上的各种改变。

Claims (11)

1、一种显示设备，包括：
光源；
多个驱动功率单元，用于为光源提供驱动电功率；和
控制器，用于控制多个驱动功率单元，由此从各个驱动功率单元提供的驱动电功率的电流包含相位差。
2、如权利要求1所述的显示设备，其中，至少一个驱动单元包括：
开关单元，用于为光源提供从恒流源输出的电流；和
脉宽调制生成器，用于生成脉宽调制信号来控制开关单元开启还是关闭。
3、如权利要求2所述的显示设备，其中，控制器控制各个脉宽调制生成器，由此以相位差延迟至少一个脉宽调制信号。
4、如权利要求2所述的显示设备，其中，控制器输出同步信号给脉宽调制生成器，由此相应的脉宽调制信号包含相位差。
5、如权利要求2所述的显示设备，其中，相位差表示为1/f*N，f与调制脉宽信号的频率相应，N与驱动功率单元的数量相应。
6、如权利要求2所述的显示设备，其中，当开关单元开启时，渐增地提供电流给光源；当开关单元关闭时，渐减地提供电流给光源。
7、如权利要求2所述的显示设备，其中，脉宽调制生成器检测流入光源的电流，比较检测的电流和指示值，并基于所述比较控制开关单元开启还是关闭。
8、如权利要求7所述的显示设备，其中，当检测的电流大于指示值时，脉宽调制生成器生成脉宽调制信号来开启开关单元；当检测的电流小于指示值时，脉宽调制生成器生成脉宽调制信号来关闭开关单元。
9、如权利要求1所述的显示设备，其中，光源包括发光二极管。
10、一种包括光源的显示设备的控制方法，该方法包括：
提供多个驱动功率单元；
生成脉宽调制信号来提供恒定电流给光源；和
以相位差顺序地延迟脉宽调制信号。
11、如权利要求10所述的显示设备的控制方法，其中，脉宽调制信号的延迟生成同步信号，由此脉宽调制信号包含相位差。
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