TWI471849B - 顯示裝置、光源模組與調整顯示裝置亮度的方法 - Google Patents

Description

顯示裝置、光源模組與調整顯示裝置亮度的方法

本發明相關於一種顯示裝置。

第1圖為傳統顯示裝置之電路圖。顯示裝置10包含有脈寬調變控制單元110、升壓單元120、光源130與處理單元140，其中光源130產生光線至顯示面板(未圖示)。

脈寬調變控制單元110(Pulse Width Modulation controller，PWM controller)具有輸入埠111、112與輸出埠113，其中，輸出埠113輸出脈寬調變訊號S_C ，如第3A圖所示，脈寬調變訊號S_C 具有工作週期W₁ 的脈寬訊號，其工作週期比(Duty ratio)為W₁ /T₁ ，且工作週期W₁ 的脈寬訊號中具有工作週期W₂ 的脈寬訊號，其工作週期比(Duty ratio)為W₂ /T₂ ，其中工作週期W₂ 低於工作週期W₁ ，且輸入埠112直流電位固定，因此脈寬調變訊號S_C 中工作週期W₂ 的脈寬訊號也固定，此時調整輸出電壓V_OUT 透過輸入埠111改變脈寬調變訊號S_C 的工作週期W₁ ，進而調整光源130亮度(即調整顯示面板輸出的亮度)。其中，升壓單元120的輸入端輸入電壓V_IN ，升壓單元120的控制端耦接脈寬調變控制單元110的輸出埠113，用以根據脈寬調變訊號S_C 控制輸入電壓V_IN 產生的輸入電流I_IN 對電感L11進行充能，或限制輸入電流I_IN 對電感L11進行充能。

本發明提供一種顯示裝置，其具有一顯示面板，該顯示裝置包含：一脈寬調變控制單元，具有一第一輸入埠、一第二輸入埠與一輸出埠，該輸出埠輸出一脈寬調變訊號，該脈寬調變訊號具有一第一工作週期的脈寬訊號，且該第一工作週期的脈寬訊號具有一第二工作週期的脈寬訊號，其中該第二工作週期低於該第一工作週期；一升壓單元，該升壓單元的輸入端接收一輸入電壓，該升壓單元的控制端耦接該輸出埠；以及一光源，其耦接該升壓單元的輸出端，用以產生光線至該顯示面板；其中，當該顯示面板的亮度小於一預定亮度時，該第二輸入埠固定該第二工作週期，且該第一輸入埠改變該第一工作週期用以調整該光源亮度；當該顯示面板的亮度大於一預定亮度時，該第一輸入埠固定該第一工作週期，且該第二輸入埠改變該第二工作週期用以調整該光源亮度。

本發明另提供一種光源模組，包含：一脈寬調變控制單元，具有一第一輸入埠、一第二輸入埠與一輸出埠，該輸出埠輸出一脈寬調變訊號，該脈寬調變訊號具有一第一工作週期的脈寬訊號，且該第一工作週期的脈寬訊號具有一第二工作週期的脈寬訊號，其中該第二工作週期低於該第一工作週期；一升壓單元，該升壓單元的輸入端接收一輸入電壓，該升壓單元的控制端耦接該輸出埠；以及一光源，其耦接該升壓單元的輸出端；其中，當該光源的亮度小於一預定亮度時，該第二輸入埠固定該第二工作週期，且該第一輸入埠改變該第一工作週期用以調整該光源亮度；當該光源的亮度大於一預定亮度時，該第一輸入埠固定該第一工作週期，且該第二輸入埠改變該第二工作週期用以調整該光源亮度。

本發明另提供一種調整顯示裝置亮度的方法，該顯示裝置具有一升壓單元、一光源與一顯示面板，該光源產生光線至該顯示面板，該方法包含：產生一脈寬調變訊號至該升壓單元，其中該脈寬調變訊號具有一第一工作週期的脈寬訊號，且該第一工作週期的脈寬訊號具有一第二工作週期的脈寬訊號，其中該第二工作週期低於該第一工作週期；該升壓單元根據該脈寬調變訊號產生一輸出電壓至該光源；若該顯示面板的亮度小於一預定亮度，固定該第二工作週期且改變該第一工作週期用以調整該光源亮度；以及若該顯示面板的亮度大於該預定亮度，固定該第一工作週期且改變該第二工作週期用以調整該光源亮度。

第2圖為本發明顯示裝置之電路圖。本發明之顯示裝置20包含有脈寬調變控制單元210、升壓單元220、光源230與處理單元240，其中光源230產生光線至顯示面板(未圖示)。

脈寬調變控制單元210具有輸入埠211、212、輸出埠213與迴授控制埠214，其中，輸出埠213輸出脈寬調變訊號S_C ，如第3A圖所示，脈寬調變訊號S_C 具有工作週期W₁ 的脈寬訊號，其工作週期比(Duty ratio)為W₁ /T₁ ，且工作週期W₁ 的脈寬訊號中具有工作週期W₂ 的脈寬訊號，其工作週期比(Duty ratio)為W₂ /T₂ ，其中工作週期W₂ 低於工作週期W₁ ；輸入埠211與輸入埠212耦接處理單元240，輸入埠211用以調整脈寬調變訊號S_C 的工作週期W₁ ，輸入埠212用以調整脈寬調變訊號S_C 的工作週期W₂ 。

升壓單元220的輸入端輸入電壓V_IN ，升壓單元220的控制端耦接脈寬調變控制單元210的輸出埠213，用以根據脈寬調變訊號S_C 控制輸入電壓V_IN 產生的輸入電流I_IN 對電感L21進行充能，或限制輸入電流I_IN 對電感L21進行充能。進一步說明，升壓單元220包含電感L21、二極體D21、開關Q21與電容C21，電感L21的輸入端接收輸入電壓V_IN ，二極體D21(例如一蕭特基二極體)的輸入端耦接電感L21的輸出端，開關Q21為金氧半場效電晶體(MOSFET)，但非限制，亦可以其他開關元件取代，開關Q21的閘極(Gate)，如圖中節點A2，耦接脈寬調變控制單元210的輸出埠213，開關Q21的汲極(Drain)耦接於電感L21的輸出端與二極體D21的輸入端之間，開關Q21的源極(Source)耦接至地端，電容C21耦接於二極體D21的輸出端與光源230之間，用以產生一輸出電壓V_OUT 至光源230。

請同時參考第2圖與第3A、3B圖，說明光源230在不同亮度情況下，調整光源230與脈寬調變訊號S_C 之關係。當顯示面板250亮度小於一預定亮度，例如200 nits但非限制條件，設計者可根據實際需求設計預定亮度大小，處理單元240透過輸入埠212固定脈寬調變訊號S_C 的工作週期W₂ ，此時調整光源230亮度(即調整顯示面板輸出的亮度)透過輸入埠211改變脈寬調變訊號S_C 的工作週期W₁ ，一實際情況中，處理單元240產生方波訊號S₁ 至該輸入埠211，透過方波訊號S₁ 的方波工作週期(方波寬度)改變脈寬調變訊號S_C 的工作週期W₁ ，如第3A圖所示，其中脈波W₁ 訊號頻率約180Hz-240Hz，脈波W₂ 訊號頻率約300kHz。另外，當顯示面板250亮度大於一預定亮度(例如200 nits但非限制條件)，處理單元240透過輸入埠211固定脈寬調變訊號S_C 的工作週期W₁ ，此時調整光源230亮度(即調整顯示面板輸出的亮度)透過輸入埠212改變脈寬調變訊號S_C 的工作週期W₂ ，一實際情況中，處理單元240產生高位準平波訊號S₂ (即W₁ /T₁ 為100%)至該輸入埠211，處理單元240透過改變該輸入埠212的直流電壓位準，用以改變脈寬調變訊號S_C 的工作週期W₂ ，於一實施例中，處理單元240產生方波訊號S₃ 至節點C，方波訊號S₃ 經過電阻R22、R23與電容C22對節點B產生一直流電壓位準，不同的方波訊號S₃ 對節點B產生不同的直流電壓位準。如第3B圖所示，其中脈波W₂ 訊號頻率約300kHz。

以一實際例子說明本發明相對先前技術所具有的優點，並非用以限制本發明，請參見第4圖，虛線部分為利用先前技術調整光源亮度，實線部分為利用本發明調整光源亮度，顯示面板250於最高亮度時，脈寬調變訊號S_C 形式如第3B圖，顯示裝置20於最高亮度到亮度200 nits之間調整顯示面板250的亮度透過縮小脈波W₂ 的週期，期間W1/T1為100%；另外，顯示裝置20於亮度200 nits以下調整顯示面板250的亮度透過縮小W1/T1，脈波W₂ 的週期為亮度200 nits時脈波W₂ 的週期。先前技術調整光源亮度，顯示面板於最高亮度時，脈寬調變訊號S_C 形式如第3B圖，期間W1/T1為100%，顯示裝置10於最高亮度以下調整顯示面板的亮度透過縮小W1/T1，脈波W₂ 的週期為最高亮度時脈波W₂ 的週期。由第4圖發現使用本發明比先前技術具有更佳的發光效率，即相同亮度下，所需的輸出電流I_OUT 較小。

以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

10、20．．．顯示裝置

110、210．．．脈寬調變控制單元

111、112、211、212．．．輸入埠

113、213．．．輸出埠

214．．．迴授控制埠

120、220．．．升壓單元

L11、L21．．．電感

Q11、Q21．．．開關

D11、D21．．．二極體

C11、C21．．．電容

R11、R12、R21、R22、R23、R24．．．電阻

A1、A2、B、C．．．節點

130、230．．．光源

140、240．．．處理單元

V_IN ．．．輸入電壓

I_IN ．．．輸入電流

V_OUT ．．．輸出電壓

I_OUT ．．．輸出電流

S_C ．．．脈寬調變訊號

S₁ 、S₂ 、S₃ ．．．訊號

第1圖為先前技術中顯示裝置示意圖。

第2圖為本發明實施例之顯示裝置示意圖。

第3A、3B圖為脈寬調變訊號示意圖。

第4圖為先前技術與本發明實驗數據圖。

20．．．顯示裝置

210．．．脈寬調變控制單元

211、212．．．輸入埠

213．．．輸出埠

214．．．迴授控制埠

220．．．升壓單元

L21．．．電感

Q21．．．開關

D21．．．二極體

C21．．．電容

R21、R22、R23、R24．．．電阻

A2、B、C．．．節點

230．．．光源

240．．．處理單元

V_IN ．．．輸入電壓

I_IN ．．．輸入電流

V_OUT ．．．輸出電壓

I_OUT ．．．輸出電流

S_C ．．．脈寬調變訊號

S₁ 、S₂ 、S₃ ．．．訊號

Claims (10)

1. 一種顯示裝置，其具有一顯示面板，該顯示裝置包含：一脈寬調變控制單元，具有一第一輸入埠、一第二輸入埠與一輸出埠，該輸出埠輸出一脈寬調變訊號，該脈寬調變訊號具有一第一工作週期比的脈寬訊號，且該第一工作週期比的脈寬訊號具有一第二工作週期比的脈寬訊號，其中該第二工作週期低於該第一工作週期；一升壓單元，該升壓單元的輸入端接收一輸入電壓，該升壓單元的控制端耦接該輸出埠；以及一光源，其耦接該升壓單元的輸出端，用以產生光線至該顯示面板；其中，當該顯示面板的亮度小於一預定亮度時，該第二輸入埠固定該第二工作週期比，且該第一輸入埠改變該第一工作週期比用以調整該光源亮度；當該顯示面板的亮度大於一預定亮度時，該第一輸入埠固定該第一工作週期比，且該第二輸入埠改變該第二工作週期比用以調整該光源亮度。
2. 如請求項1所述之顯示裝置，其中該升壓單元包含：一電感，其輸入端接收該輸入電壓；一二極體，其輸入端耦接該第一電感的輸出端；一開關，具有一第一端、一第二端與一控制端，該第一端耦接於該第一電感的輸出端與該第一二極體的輸入端之間，該 第二端耦接於一地端，該控制端耦接該脈寬調變控制單元的輸出埠；以及一第一電容，其耦接於該二極體的輸出端與該光源之間。
3. 如請求項1所述之顯示裝置，更包含一處理單元，其中，當該顯示面板的亮度小於該預定亮度時，該處理單元產生一方波訊號至該第一輸入埠，且根據該方波訊號的工作週期比調整該第一工作週期比，該處理單元固定該第二輸入埠的直流電壓位準用以固定該第二工作週期比；當該顯示面板的亮度大於一預定亮度時，該處理單元產生一高位準平波訊號至該第一輸入埠用以固定該第一工作週期比，且該處理單元改變該第二輸入埠的直流電壓位準，用以改變該第二工作週期比。
4. 如請求項1所述之顯示裝置，其中該脈寬調變控制單元更包含一迴授控制埠，其耦接該光源。
5. 如請求項1所述之顯示裝置，其中當該顯示面板的亮度大於一預定亮度時，該第一輸入埠固定該第一工作週期比為100%。
6. 一種光源模組，包含：一脈寬調變控制單元，具有一第一輸入埠、一第二輸入埠與一輸出埠，該輸出埠輸出一脈寬調變訊號，該脈寬調變訊號具有一第一工作週期比的脈寬訊號，且該第一工作週期比的脈寬訊號具有一第二工作週期比的脈寬訊號，其中該第二工作週期低於該第一工作週期；一升壓單元，該升壓單元的輸入端接收一輸入電壓，該升壓 單元的控制端耦接該輸出埠；以及一光源，其耦接該升壓單元的輸出端；其中，當該光源的亮度小於一預定亮度時，該第二輸入埠固定該第二工作週期比，且該第一輸入埠改變該第一工作週期比用以調整該光源亮度；當該光源的亮度大於一預定亮度時，該第一輸入埠固定該第一工作週期比，且該第二輸入埠改變該第二工作週期比用以調整該光源亮度。
7. 如請求項6所述之光源模組，更包含一處理單元，其中，當該光源的亮度小於該預定亮度時，該處理單元產生一方波訊號至該第一輸入埠，且根據該方波訊號的工作週期調整該第一工作週期比，該處理單元固定該第二輸入埠的直流電壓位準用以固定該第二工作週期比；當該光源的亮度大於一預定亮度時，該處理單元產生一高位準平波訊號至該第一輸入埠用以固定該第一工作週期比，且該處理單元改變該第二輸入埠的直流電壓位準，用以改變該第二工作週期比。
8. 如請求項7所述之光源模組，其中當該光源的亮度大於一預定亮度時，該第一輸入埠固定該第一工作週期比為100%。
9. 一種調整顯示裝置亮度的方法，該顯示裝置具有一升壓單元、一光源與一顯示面板，該光源產生光線至該顯示面板，該方法包含：產生一脈寬調變訊號至該升壓單元，其中該脈寬調變訊號具有一第一工作週期比的脈寬訊號，且該第一工作週期的脈寬訊號具有一第二工作週期比的脈寬訊號，其中該第二工作 週期低於該第一工作週期；該升壓單元根據該脈寬調變訊號產生一輸出電壓至該光源；若該顯示面板的亮度小於一預定亮度，固定該第二工作週期比且改變該第一工作週期比用以調整該光源亮度；以及若該顯示面板的亮度大於該預定亮度，固定該第一工作週期比且改變該第二工作週期比用以調整該光源亮度。
10. 如請求項9所述之方法，其中當該顯示面板的亮度大於一預定亮度時，固定該第一工作週期比為100%。