发光驱动设备、照明设备、显示设备的制作方法
专利名称：发光驱动设备、照明设备、显示设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种基于分时顺序地驱动多个光源的发光驱动设备，以及一种使用所述发光驱动设备的照明设备和显示设备。
背景技术：
已知一种技术，通过利用多个光源，照亮组合的白色光来提高液晶显示器的颜色再现所述多个光源照明不同颜色(红色(R)、绿色(G)、蓝色⑶等)作为背光源。在日本专利公开No. Hl 1-295689中，公开了该技术的一个示例。图8是根据现有技术的显示设备的框图。该配置与日本专利公开 No. JPHl 1-295689中公开的相同。在这个常规显示设备中，通过检测来自多个光源的发光量，采用反馈控制技术来保持发光量的值等于预定值，，以便在装运或用户安装时保持白色平衡设置，而与温度变化或其它时间相关变化无关。一种已知照明液晶元件的技术包括基于分时顺序地驱动多个光源，所述不同光源照亮不同颜色(红色(R)、绿色(G)、蓝色(B)等)。在日本专利公开No. 2001-2357 中，公开了该技术的一个示例。在日本专利公开No. Hl 1-295689中公开的技术能够提供一种液晶显示设备，所述显示设备具有精细(fine)的颜色再现而与环境温度变化无关。在日本专利公开No.Hll-295689中，通过同时地照亮多个不同颜色光源产生白色光。因此，需要多个光电检测器来分别地检测光源每个颜色的对应发光量。进一步地，需要用于反馈控制的多个运算电路与每个光源相对应。这个导致设备的尺寸或成本的增加。此外，在日本专利公开No. JP2001-235729中公开了一种通过顺序地驱动多个光源来产生白色光的技术。尤其地，公开了一种技术来控制与周围温度变化对应的照明时间， 抵消在低温环境中造成的延迟。然而，没有公开一种考虑到光源本身的温度变化或时间相关变化来调整白光平衡的技术。
发明内容
在以下附图和说明书中描述了本发明的一个或多个实现方式的细节。根据说明书、附图和权利要求书，其它的特征和优势是显而易见的。在一些实现方式中，本公开提供了一种基于分时顺序地驱动多个光源的发光驱动设备，以及一种使用所述发光驱动设备的照明设备和显示设备，所述发光驱动设备能够保持优良的颜色再现而与温度变化或时间相关变化无关，而不会增大设备的规模或成本的增加。根据一个方面，一种基于分时顺序地驱动多个光源的发光驱动设备计算发光量控制参数，以来控制相同光源的发光量。基于针对光源之一的先前照明检测到的发光量、用于与检测到的发光量进行比较的预定值以及针对相同光源的先前照明设置的发光量控制参数，来计算所述参数。
在一些实现方式中，发光驱动设备包括第一存储部分，用于存储在针对光源之一的先前照明时刻检测到的发光量；第二存储部分，用于针对与检测到的发光量比较来存储预定值；第三存储部分，用于存储针对相同光源的先前照明设置的发光量控制参数；以及运算电路，用于根据来自前述三个存储部分的输出来计算控制相同光源的输出。
图1是根据本发明实施例的显示设备的框图。图2是示出了运算电路的一个示例的框图。图3是示出了发光驱动设备的第一操作示例的定时图。图4是示出了发光驱动设备的第二操作示例的定时图。图5是示出了发光驱动设备的另一个示例的框图。图6是示出了积分电路的一个示例的电路图。图7是示出了积分电路的可变输出增益操作的定时图。图8是根据相关技术的显示设备的框图。
具体实施例方式如图1所示，显示设备1包括发光驱动设备100、背光200、液晶显示板300和光电检测器400。能够将发光驱动设备100实现为半导体设备(背光驱动器IC)，以便通过从光电探测器400接收电信号来基于分时顺序地驱动多个光源，其中背光200包括光源。以下详细地描述了发光驱动设备100的内部结构。背光200是一种从后面照亮液晶显示板300的照明设备，包括发射彼此不同颜色的多个光源。(在示例的实施例中，光源包括红光源200R、绿光源200G、蓝光源200B)。根据来自发光驱动设备100的控制信号，基于分时顺序地驱动这三个光源200R、200G、200B， 以及相结合提供白光。在这个实施例中，使用发光二极管作为三个光源200R、200G、200B。作为确定发光量(例如照明功率)的照明输出控制参数，使用流经每个光源的驱动电流的电流值或者用于执行PWM的控制值(例如，在PWM的时间段内设置占空比的值)。在以下说明书中，为了示例的简化，将流经每个光源的驱动电流的电流值固定为恒定值。仅描述可变控制，用于执行PWM的控制值。液晶显示板300是一种提供液晶的光透射作为图像元素的图像输出设备。光透射根据输入图像信号变化。能够将光电检测器400实现为单个(sole)的光电转换设备，所述光电转换设备将从光源200R、200G、200B基于分时顺序地发出的光信号转换为corresoding电信号。使用光电二极管或光电晶体管作为光电检测器400。期望光电检测器400可以等同地检测每个发光颜色(即，没有向针对具体的红、绿或蓝光的方向特性的偏离)。在根据示例的显示设备1中，发光驱动设备100包括积分电路101、模拟数字转换电路102、选择器103、第一寄存器104(针对红色发光量的寄存器104R、针对绿色发光量的寄存器104G、针对蓝色发光量的寄存器104B)、选择器105、发光量设置电路106、运算电路 107、选择器108、第二寄存器109(包括红色PWM值寄存器109R、绿色PWM值寄存器109G、蓝色PWM值寄存器109B)、选择器110、选择器111、驱动器112(包括红色驱动器112R、绿色驱动器112G、蓝色驱动器112B)和定时控制电路113。通过对从光电检测器400得到的电信号进行积分，积分电路101产生模拟信号。模拟数字转换电路102将从积分电路101得到的模拟信号转换为数字信号，并将数字信号经由选择器103提供给第一寄存器104。根据来自定时控制电路113的切换控制信号，选择器103基于分时顺序地将模拟数字转换电路102的输出端子与针对红色发光量的寄存器104R或针对绿色发光量的寄存器104G或针对蓝色发光量的寄存器104B的输入端子相连。第一寄存器104包括针对红色发光量的寄存器104R、针对绿色发光量的寄存器 104G和针对蓝色发光量的寄存器104B。在帧k处红光源200R的照明期间，针对红色发光量的寄存器104R临时存储与通过光电检测器400检测到的信号相对应的值DET_R(k)。在帧k处绿光源200G的照明期间，针对绿色发光量的寄存器104G临时存储与通过光电检测器400检测到的信号相对应的值DET_G(k)。在帧k处蓝光源200B的照明期间，针对蓝色发光量的寄存器104B临时存储与通过光电检测器400检测到的信号相对应的值DET_B(k)。根据来自定时控制电路113的切换控制信号，选择器105基于分时顺序地将运算电路107的第一输入端子与针对红色发光量的寄存器104R或针对绿色发光量的寄存器 104G或针对蓝色发光量的寄存器104B的输出端子相连。发光量设置电路106提供预定值REF_R(k+l)、REF_G(k+l)和REF_B(k+l)，以便确定在帧k+Ι处针对每个光源的发光量。将预定值提供给运算电路107的第二输入端子。所述发光量设置电路106存储了之前在平衡了白平衡的环境(例如，在搬运或基于用户设置时)中检测到的非易失性目标值，作为预定值REF_R(k+l)、REF_G(k+l)和REF_
B(k+1) ο如果背光200需要亮度控制，则针对每个亮度等级存储发光量的目标值。基于来自第一寄存器104的输出(例如，在帧k处检测到的发光量DET(k))、 基于来自发光量设置电路106的输出(用于确定帧(k+Ι)处针对每个光源的发光量的 REF(k+Ι))以及基于来自第二寄存器109的输出(即，在帧k处设置的针对每个光源的发光量控制参数PWM (k))，运算电路107计算要在帧k+Ι处设置的针对每个光源的发光量控制参数 PWM(k+l)。以下描述了运算电路107的详细内部结构。根据来自定时控制电路113的转换控制信号，选择器108基于分时顺序地将运算电路107的第三输入端子与红色PWM寄存器109R或绿色PWM寄存器109G或蓝色PWM寄存器109B的输出端子相连。第二寄存器109包括红色P丽寄存器109R、绿色P丽寄存器109G和蓝色P丽寄存器 109B。红色PWM寄存器109R临时存储在帧k处红光源200R的照明期间设置的发光量控制参数PWM_R(k)。绿色PWM寄存器109G临时存储在帧k处绿光源200G的照明期间设置的发光量控制参数PWM_G(k)。蓝色PWM寄存器109B临时存储在帧k处蓝光源200B的照明期间设置的发光量控制参数PWM_B (k)。根据来自定时控制电路113的切换控制信号，选择器110基于分时顺序地将运算电路107的输出端子与红色PWM寄存器112R或绿色PWM寄存器112G或蓝色PWM寄存器 112B的输入端子相连。根据来自定时控制电路113的切换控制信号，选择器111基于分时顺序地将运算电路107的输出端子与红色LED驱动器112R或绿色LED驱动器112G或蓝色LED驱动器 112B的输入端子相连。驱动器112包括红色LED驱动器112R、绿色LED驱动器112G和蓝色LED驱动器 112B。根据通过运算电路107计算的每个光源的发光量控制参数PWM(k+l)，驱动器112基于分时顺序地驱动红光源200R、绿光源200G和蓝光源200B。定时控制电路113产生定时控制信号，将选择器103、选择器105、选择器108、选择器110和选择器111中每一个的切换控制的信号路径与发光量设置电路106的输出控制同步。如图2所示，运算电路107的示例包括用于计算校正系数的计算部分107a和乘法部分107b。用于计算校正系数的计算部分107a通过将来自发光量设置电路106的输出(确定在帧k+Ι处的发光量的预定值REF(k+l))除以第一寄存器104的输出(在帧k处检测到的发光量DET (k))，来计算校正系数值α (k+1)。如果检测到的发光量DET(k)大于预定值REF(k+1)，则校正系数值α (k+1)小于 1。如果检测到的发光量DET (k)小于预定值REF (k+Ι)，则校正系数值α (k+1)大于1。通过将来自第二寄存器109的输出(在帧k处光源的照明期间设置的发光量控制参数PWM(k))与校正系数值α (k+1)相乘，乘法部分107b计算帧(k+Ι)处针对每个光源设置的发光量控制参数PWM(k+Ι)。图3是发光驱动设备100的第一操作示例的定时图。从该图的顶部开始，图3分别示出了液晶的透明级别、针对红色的on信号RON、针对绿色的on信号G0N、针对蓝色的on 信号Β0Ν、针对红光源200R的驱动电流、针对绿光源200G的驱动电流、针对蓝光源200B的驱动电流以及来自光电检测器的输出(积分值)。参考图3的第一操作示例，通过场序制(field sequential)驱动方法来驱动液晶显示板300。将一帧时间段相等地划分为针对红色图像的时间段R、针对绿色图像的时间段 G和针对蓝色图像的时间段B三个部分。在以下说明书中，描述了针对红光源200R的发光量的控制。然而，相同的控制技术也同样可以应用于绿光源200G和蓝光源200B。在红光源200R照明之前，当在帧k处时间段R期间针对红光的ON信号RON变高时，定时控制电路113计算帧k帧处设置的针对红光源200R的发光量控制参数PWM_R(k)。同时，将以下输出提供给运算电路107 来自第一寄存器104的输出(S卩，在帧k_l 处针对红光源200R检测到的发光量DET_R(k-l))、来自发光量设置电路106的输出(即，确定帧k处针对红光源的发光量的预定值REF_R(k))、来自第二寄存器109的输出(即，在帧k-Ι处设置的针对红光源200R的发光量控制参数PWM(k-l))。当激活电源时，分别将预定缺省值DET_R(0)和PWM_R(0)提供给第一寄存器104 和第二寄存器109。该结构能够使运算电路107计算在帧1处的发光量控制参数PWM_R(1)。以上描述了运算电路107的详细描述，因此此处不再重复。一旦计算了发光量控制参数PWM_R(k)，红LED驱动器112R以预定ON占空(duty) 驱动红光源200R。当驱动红光源200R时，光电检测器400根据来自红光源200R的发光量提供电流信号。然后，积分电路101的输出电压继续升高。将用于检测来自光电检测器400输出的积分时间段设置为上述时间段R或针对红光源200R的PWM的周期时间段。随后，将当关闭红光源200R时来自积分电路101的输出电压值临时存储在针对红色发光量的寄存器104R中，作为帧k处针对红光源200R的发光量DET_R(k)。因此，通过开始绿光源200G照明实现了以下顺序操作检测针对红光源200R的发光量DET_R(k)以及在针对红色发光量的寄存器104R中存储DET_R(k)。此外，临时将先前计算的发光量控制参数PWM_R(k)存储在红色PWM寄存器109R。通过上述顺序流实现了针对红光源200R的照明周期。然后，基于分时顺序地选择绿光源200G和蓝光源200B。重复上述相同的控制方法。在红光源200R的照明之前，当在帧k+Ι处的时间段R期间针对红光的ON信号RON 变高时，定时控制电路113计算在帧k+Ι处设置的针对红光源200R的发光量控制参数PWM_ R(k+1)。同时，提供以下到运算电路107 来自第一寄存器104的输出(即，在帧k处针对红光源200R的检测到的发光量DET_R(k))、来自发光量设置电路106的输出(即，确定帧k+1 处针对红光源的发光量的预定值REF_R(k+l))以及来自第二寄存器109的输出(即，在帧 k处设置的针对红光源200R的发光量控制参数PWM(k))。图4是示出了发光驱动设备100的第二操作示例的定时图。从该图的顶部开始， 示出了以下信号液晶的透明级别、背光ON信号、针对红光源200R的驱动电流、针对绿光源 200G的驱动电流、针对蓝光源200B的驱动电流和来自光电检测器的输出(积分值)。因为没有通过场序制驱动技术来驱动液晶显示板300，图4的第二示例不同于第
一示例。根据背光ON信号的ON定时，基于分时顺序地驱动红光源200R、绿光源200G和蓝光源200B。在一帧时间段的照明期间，进行顺序驱动操作。因此，通过伪脉冲驱动方法来驱动背光200，所述伪脉冲驱动方法在一帧时间段内包括至少一个光OFF时间段。这个结构通过解决(resolve)人类视网膜交替效应来提高显示性能。图5是示出了发光驱动设备100的另一个示例的框图。根据该示例的发光驱动设备100包括第三寄存器114，用于在所有光源处于OFF状态的情况下临时存储光电检测器 400感测到的暗电流值DET_D ；减法部分115，用于通过从临时存储在第一寄存器104中的检测到的发光量DET (k)中减去暗电流值DET_D来计算校正的发光量DET (k)，。当计算针对各个光源的发光量控制参数PWM(k+l)时，运算电路107利用来自第一寄存器104的检测到的发光量DET (k)来替代来自减法部分115的输出DET (k)’。利用这种实现方式，能够实现背光200的白平衡的更准确控制，而与发生在光电检测器400处的任何暗电流效应无关。图6是示出了积分电路101的一个示例的电路图。在这个实施例中，积分电路101 包括运算放大器AMP、电容器Cl和C2、开关SWa到SWe以及DC电源El。将运算放大器AMP的同相输入端子⑴连接到DC电源El的阳极端子和开关SWa 的第一端子。将DC电源El的阴极端子连接到预定电压电平。将放大器AMP的反相端子㈠ 连接到电容器Cl的第一端子、电容器C2的第一端子、开关SWc的第一端子和开关SWb的第一端子。将开关SWa的第二端子和开关SWb的第二端子连接到形成光电检测器400的光电二极管的阴极端子。将光电二极管的阳极端子连接到预定电压电平。将电容器Cl的第二端子和电容器C2的第二端子分别连接到开关SWd的第一端子和开关SWe的第一端子。将开关SWc到SWd的每个第二端子分别连接到运算放大器AMP的输出端子。运算放大器AMP 的输出端子形成了积分电路101的输出端子，并将所述输出端子连接到模拟数字转换电路 102的输入端子。图7是示出了积分电路101的可变输出增益操作的定时图。从该图的顶部开始， 示出了以下信号LED电流(即，光源的驱动电流)、来自积分电路107的输出和开关SWa到 Sffe的ON-OFF状态。图7示出了当选择电容器Cl时的状态。在开始LED电流的测量时间段之前，开关SWa和开关SWc到SWe处于ON状态，而开关Sffb处于OFF状态。因此，将形成光电检测器400的光电二极管的电荷放电，将电容器 Cl和电容器C2的电荷放电，以及将来自积分电路101的输出重置为零。在LED电流的测量时间段期间内，开关SWa、开关SWc和开关SWe改变为OFF状态， 而开关SWb和开关SWd改变为ON状态。因此，将电容器Cl仅连接到放大器AMP的负反馈回路。在模拟数字转换时间段期间，开关SWa和开关SWd改变为ON状态，而开关SWb、开关SWc和开关SWe改变为OFF状态。因此，到电容器Cl的电流路径处于断开(cut-off)状态并保持电荷。通过开关SWa放电来自形成光电检测器400的光电二极管的电荷。图7示出了当选择电容器Cl时的状态。如果选择电容器C2，在LED电流的测量时间段期间和模拟数字转换时间段期间，开关SWe改变为ON状态(而不是开关SWd)。如果选择电容器Cl和电容器C2，在LED电流的测量时间段期间和模拟数字转换时间段期间，开关SWd和SWe都改变为ON状态。因此，能够改变针对每个光源的输出增益。这种结构能够使提供到模拟数字转换电路102的模拟信号的动态范围保持在恒定范围，而与光电检测器400针对每个光源检测到的电流量之间的波动无关。如上所述，在这个实施例中的发光驱动设备100基于分时顺序地驱动多个光源 200R、200G和200B。为了计算发光量控制参数PWM (k+Ι)以便针对光源之一设置发光量，提供了以下信号针对相同光源的先前照明检测的检测到的发光量DET (k)，用于与检测到的发光量DET (k)进行比较的预定值REF (k+Ι)，针对相同光源的先前照明的发光量控制参数 RWM (k)。通过采取这个结构，无需同时地照亮光源200R、200G和200B。因此，不需要多个光
9电检测器来检测与每个光源颜色相对应的发光量。仅需要针对光电检测器400的一个照明传感器。相应地，能够实现精细(fine)的颜色再现，而与光源的温度变化或时间相关变化无关，也不会增大尺寸或成本。此外，没有一直连续地点亮光源，本公开能够使用场序制方法来驱动液晶显示板 300。本公开也便于使用伪脉冲驱动方法来驱动背光200。根据一些实施例的发光驱动设备100采取一种方法根据针对光源的每个照明时间段来检测发光量，并提高了用于控制背光200的亮度的响应速度。相应地，背光200的局部亮度控制能够提高液晶显示板300的对比度。在一些上述的实施例中，描述了一种用于驱动液晶显示器的背光的发光驱动设备。所述配置不限于具体所示的示例。因此，能够使用多种光源(例如，有机电致发光单元器件)。已经描述了本发明的多个实现方式。然而，在不脱离本发明的实质和范围的前提下，可以进行各种修改。因此，其它实现方式处于本发明的范围内。
权利要求
1.一种基于分时顺序地驱动多个光源的发光驱动设备，包括控制电路，用于基于针对光源之一的先前照明检测到的发光量、用于与检测到的发光量进行比较的预定值以及针对相同光源的先前照明设置的发光量控制参数，来计算发光量控制参数，以控制相同光源的发光量。
2.根据权利要求1所述的发光驱动设备，其中，通过开始其它光源之一的照明来实现光源之一的发光量的检测。
3.根据权利要求1所述的发光驱动设备，其中每个发光量控制参数是流经每个光源的驱动电流的电流值或者用于执行PWM的控制值。
4.根据权利要求1所述的发光驱动设备，包括第一寄存器，用于针对由光电检测器基于分时顺序地检测到的光源的各个先前照明， 存储每个检测到的发光量；发光量设置电路，用于提供预定值；第二寄存器，用于针对光源的各个先前照明存储每个发光量控制参数；和运算电路，用于基于来自第一寄存器的输出、来自发光量设置电路的输出和来自第二寄存器的输出，计算针对每个光源的发光量控制参数；驱动电路，用于根据运算电路计算的针对每个光源的发光量控制参数来基于分时顺序地驱动光源。
5.根据权利要求4所述的发光驱动设备，其中运算电路包括用于计算校正系数的计算部分，通过将预定值除以检测到的发光量来计算校正系数值；和乘法部分，用于通过将针对先前照明设置的发光量控制参数与校正系数值相乘来计算后续的发光量控制参数。
6.根据权利要求4所述的发光量驱动设备，包括第三寄存器，用于存储当所有光源处于OFF状态时由光电检测器检测到的暗电流值； 减法部分，用于从检测到的发光量中减去暗电流值；其中运算电路用于当计算针对各个光源的发光量控制参数时，利用来自第一寄存器的输出来替代来自减法部分的输出。
7.根据权利要求4所述的发光驱动设备，包括积分电路，用于通过对来自光电检测器的电信号进行积分来产生模拟信号；和模拟数字转换电路，用于提供从模拟信号转换的数字信号，其中将数字信号提供到第一寄存器。
8.根据权利要求7所述的发光驱动设备，被设置成根据光源来转换积分电路的输出增益ο
9.一种照明设备，包括 光源；光电检测器，用于提供电信号，其中将从光源发出的照明光基于分时顺序地转换为输出信号；根据权利要求1所述的发光驱动设备，其中将来自光电检测器的电信号提供到发光驱动设备，发光驱动设备基于分时顺序地驱动多个光源。
10.根据权利要求9所述的照明设备，其中光源发射彼此不同的颜色。
11.根据权利要求10所述的照明设备，其中每个光源是发光二极管。
12.根据权利要求10所述的照明设备，其中每个光源是有机电致发光单元器件。
13.一种显示设备，包括 液晶显示板；根据权利要求9所述的照明设备，其中照明设备用于照亮液晶显示板。
14.根据权利要求13所述的显示设备，其中通过场序制驱动方法来驱动液晶显示板。
15.根据权利要求13所述的显示设备，其中通过在一帧时间段内具有至少一个光OFF 时间段的伪脉冲驱动方法来驱动照明设备。
16.一种用于驱动多个光源的发光驱动设备，包括第一存储部分，用于存储在针对光源之一的先前照明期间出现的检测到的发光量； 第二存储部分，用于存储与检测到的发光量进行比较的预定值； 第三存储部分，用于存储针对相同光源的先前照明设置的发光量控制参数；和运算电路，用于根据来自第一、第二和第三存储部分的输出来计算输出以控制相同光源。
17.根据权利要求16所述的发光驱动设备，被设置成将来自运算电路的输出用于设置针对相同光源的下一个照明的发光量。
18.根据权利要求16所述的发光驱动设备，被设置成通过利用来自第一存储部分和第二存储部分的输出，基于第一值来计算输出以控制相同光源。
19.根据权利要求18所述的发光驱动设备，被设置成所述计算基于第一值和针对相同光源的先前照明设置的发光量控制参数之间的乘法。
20.根据权利要求18所述的发光驱动设备，被设置成所述计算基于第一值与针对相同光源的先前照明设置的发光量控制参数的除法。
全文摘要
一种基于分时顺序地驱动红光源200R、绿光源200G和蓝光源200B的发光驱动设备，计算发光量控制参数PWM(k+1)，以设置光源之一的发光量。使用了以下值针对相同光源的先前照明检测的检测到的发光量DET(k)、用于与检测到的发光量DET(k)进行比较的预定值REF(k+1)以及针对相同光源的先前照明的发光量控制参数PWM(k)。
文档编号G09G3/36GK102194427SQ20111004216
公开日2011年9月21日 申请日期2011年2月17日 优先权日2010年2月22日
发明者上原英敬 申请人:罗姆股份有限公司
技术领域：
本发明涉及一种基于分时顺序地驱动多个光源的发光驱动设备，以及一种使用所述发光驱动设备的照明设备和显示设备。
背景技术：
已知一种技术，通过利用多个光源，照亮组合的白色光来提高液晶显示器的颜色再现所述多个光源照明不同颜色(红色(R)、绿色(G)、蓝色⑶等)作为背光源。在日本专利公开No. Hl 1-295689中，公开了该技术的一个示例。图8是根据现有技术的显示设备的框图。该配置与日本专利公开 No. JPHl 1-295689中公开的相同。在这个常规显示设备中，通过检测来自多个光源的发光量，采用反馈控制技术来保持发光量的值等于预定值，，以便在装运或用户安装时保持白色平衡设置，而与温度变化或其它时间相关变化无关。一种已知照明液晶元件的技术包括基于分时顺序地驱动多个光源，所述不同光源照亮不同颜色(红色(R)、绿色(G)、蓝色(B)等)。在日本专利公开No. 2001-2357 中，公开了该技术的一个示例。在日本专利公开No. Hl 1-295689中公开的技术能够提供一种液晶显示设备，所述显示设备具有精细(fine)的颜色再现而与环境温度变化无关。在日本专利公开No.Hll-295689中，通过同时地照亮多个不同颜色光源产生白色光。因此，需要多个光电检测器来分别地检测光源每个颜色的对应发光量。进一步地，需要用于反馈控制的多个运算电路与每个光源相对应。这个导致设备的尺寸或成本的增加。此外，在日本专利公开No. JP2001-235729中公开了一种通过顺序地驱动多个光源来产生白色光的技术。尤其地，公开了一种技术来控制与周围温度变化对应的照明时间， 抵消在低温环境中造成的延迟。然而，没有公开一种考虑到光源本身的温度变化或时间相关变化来调整白光平衡的技术。
发明内容
在以下附图和说明书中描述了本发明的一个或多个实现方式的细节。根据说明书、附图和权利要求书，其它的特征和优势是显而易见的。在一些实现方式中，本公开提供了一种基于分时顺序地驱动多个光源的发光驱动设备，以及一种使用所述发光驱动设备的照明设备和显示设备，所述发光驱动设备能够保持优良的颜色再现而与温度变化或时间相关变化无关，而不会增大设备的规模或成本的增加。根据一个方面，一种基于分时顺序地驱动多个光源的发光驱动设备计算发光量控制参数，以来控制相同光源的发光量。基于针对光源之一的先前照明检测到的发光量、用于与检测到的发光量进行比较的预定值以及针对相同光源的先前照明设置的发光量控制参数，来计算所述参数。
在一些实现方式中，发光驱动设备包括第一存储部分，用于存储在针对光源之一的先前照明时刻检测到的发光量；第二存储部分，用于针对与检测到的发光量比较来存储预定值；第三存储部分，用于存储针对相同光源的先前照明设置的发光量控制参数；以及运算电路，用于根据来自前述三个存储部分的输出来计算控制相同光源的输出。
图1是根据本发明实施例的显示设备的框图。图2是示出了运算电路的一个示例的框图。图3是示出了发光驱动设备的第一操作示例的定时图。图4是示出了发光驱动设备的第二操作示例的定时图。图5是示出了发光驱动设备的另一个示例的框图。图6是示出了积分电路的一个示例的电路图。图7是示出了积分电路的可变输出增益操作的定时图。图8是根据相关技术的显示设备的框图。
具体实施例方式如图1所示，显示设备1包括发光驱动设备100、背光200、液晶显示板300和光电检测器400。能够将发光驱动设备100实现为半导体设备(背光驱动器IC)，以便通过从光电探测器400接收电信号来基于分时顺序地驱动多个光源，其中背光200包括光源。以下详细地描述了发光驱动设备100的内部结构。背光200是一种从后面照亮液晶显示板300的照明设备，包括发射彼此不同颜色的多个光源。(在示例的实施例中，光源包括红光源200R、绿光源200G、蓝光源200B)。根据来自发光驱动设备100的控制信号，基于分时顺序地驱动这三个光源200R、200G、200B， 以及相结合提供白光。在这个实施例中，使用发光二极管作为三个光源200R、200G、200B。作为确定发光量(例如照明功率)的照明输出控制参数，使用流经每个光源的驱动电流的电流值或者用于执行PWM的控制值(例如，在PWM的时间段内设置占空比的值)。在以下说明书中，为了示例的简化，将流经每个光源的驱动电流的电流值固定为恒定值。仅描述可变控制，用于执行PWM的控制值。液晶显示板300是一种提供液晶的光透射作为图像元素的图像输出设备。光透射根据输入图像信号变化。能够将光电检测器400实现为单个(sole)的光电转换设备，所述光电转换设备将从光源200R、200G、200B基于分时顺序地发出的光信号转换为corresoding电信号。使用光电二极管或光电晶体管作为光电检测器400。期望光电检测器400可以等同地检测每个发光颜色(即，没有向针对具体的红、绿或蓝光的方向特性的偏离)。在根据示例的显示设备1中，发光驱动设备100包括积分电路101、模拟数字转换电路102、选择器103、第一寄存器104(针对红色发光量的寄存器104R、针对绿色发光量的寄存器104G、针对蓝色发光量的寄存器104B)、选择器105、发光量设置电路106、运算电路 107、选择器108、第二寄存器109(包括红色PWM值寄存器109R、绿色PWM值寄存器109G、蓝色PWM值寄存器109B)、选择器110、选择器111、驱动器112(包括红色驱动器112R、绿色驱动器112G、蓝色驱动器112B)和定时控制电路113。通过对从光电检测器400得到的电信号进行积分，积分电路101产生模拟信号。模拟数字转换电路102将从积分电路101得到的模拟信号转换为数字信号，并将数字信号经由选择器103提供给第一寄存器104。根据来自定时控制电路113的切换控制信号，选择器103基于分时顺序地将模拟数字转换电路102的输出端子与针对红色发光量的寄存器104R或针对绿色发光量的寄存器104G或针对蓝色发光量的寄存器104B的输入端子相连。第一寄存器104包括针对红色发光量的寄存器104R、针对绿色发光量的寄存器 104G和针对蓝色发光量的寄存器104B。在帧k处红光源200R的照明期间，针对红色发光量的寄存器104R临时存储与通过光电检测器400检测到的信号相对应的值DET_R(k)。在帧k处绿光源200G的照明期间，针对绿色发光量的寄存器104G临时存储与通过光电检测器400检测到的信号相对应的值DET_G(k)。在帧k处蓝光源200B的照明期间，针对蓝色发光量的寄存器104B临时存储与通过光电检测器400检测到的信号相对应的值DET_B(k)。根据来自定时控制电路113的切换控制信号，选择器105基于分时顺序地将运算电路107的第一输入端子与针对红色发光量的寄存器104R或针对绿色发光量的寄存器 104G或针对蓝色发光量的寄存器104B的输出端子相连。发光量设置电路106提供预定值REF_R(k+l)、REF_G(k+l)和REF_B(k+l)，以便确定在帧k+Ι处针对每个光源的发光量。将预定值提供给运算电路107的第二输入端子。所述发光量设置电路106存储了之前在平衡了白平衡的环境(例如，在搬运或基于用户设置时)中检测到的非易失性目标值，作为预定值REF_R(k+l)、REF_G(k+l)和REF_
B(k+1) ο如果背光200需要亮度控制，则针对每个亮度等级存储发光量的目标值。基于来自第一寄存器104的输出(例如，在帧k处检测到的发光量DET(k))、 基于来自发光量设置电路106的输出(用于确定帧(k+Ι)处针对每个光源的发光量的 REF(k+Ι))以及基于来自第二寄存器109的输出(即，在帧k处设置的针对每个光源的发光量控制参数PWM (k))，运算电路107计算要在帧k+Ι处设置的针对每个光源的发光量控制参数 PWM(k+l)。以下描述了运算电路107的详细内部结构。根据来自定时控制电路113的转换控制信号，选择器108基于分时顺序地将运算电路107的第三输入端子与红色PWM寄存器109R或绿色PWM寄存器109G或蓝色PWM寄存器109B的输出端子相连。第二寄存器109包括红色P丽寄存器109R、绿色P丽寄存器109G和蓝色P丽寄存器 109B。红色PWM寄存器109R临时存储在帧k处红光源200R的照明期间设置的发光量控制参数PWM_R(k)。绿色PWM寄存器109G临时存储在帧k处绿光源200G的照明期间设置的发光量控制参数PWM_G(k)。蓝色PWM寄存器109B临时存储在帧k处蓝光源200B的照明期间设置的发光量控制参数PWM_B (k)。根据来自定时控制电路113的切换控制信号，选择器110基于分时顺序地将运算电路107的输出端子与红色PWM寄存器112R或绿色PWM寄存器112G或蓝色PWM寄存器 112B的输入端子相连。根据来自定时控制电路113的切换控制信号，选择器111基于分时顺序地将运算电路107的输出端子与红色LED驱动器112R或绿色LED驱动器112G或蓝色LED驱动器 112B的输入端子相连。驱动器112包括红色LED驱动器112R、绿色LED驱动器112G和蓝色LED驱动器 112B。根据通过运算电路107计算的每个光源的发光量控制参数PWM(k+l)，驱动器112基于分时顺序地驱动红光源200R、绿光源200G和蓝光源200B。定时控制电路113产生定时控制信号，将选择器103、选择器105、选择器108、选择器110和选择器111中每一个的切换控制的信号路径与发光量设置电路106的输出控制同步。如图2所示，运算电路107的示例包括用于计算校正系数的计算部分107a和乘法部分107b。用于计算校正系数的计算部分107a通过将来自发光量设置电路106的输出(确定在帧k+Ι处的发光量的预定值REF(k+l))除以第一寄存器104的输出(在帧k处检测到的发光量DET (k))，来计算校正系数值α (k+1)。如果检测到的发光量DET(k)大于预定值REF(k+1)，则校正系数值α (k+1)小于 1。如果检测到的发光量DET (k)小于预定值REF (k+Ι)，则校正系数值α (k+1)大于1。通过将来自第二寄存器109的输出(在帧k处光源的照明期间设置的发光量控制参数PWM(k))与校正系数值α (k+1)相乘，乘法部分107b计算帧(k+Ι)处针对每个光源设置的发光量控制参数PWM(k+Ι)。图3是发光驱动设备100的第一操作示例的定时图。从该图的顶部开始，图3分别示出了液晶的透明级别、针对红色的on信号RON、针对绿色的on信号G0N、针对蓝色的on 信号Β0Ν、针对红光源200R的驱动电流、针对绿光源200G的驱动电流、针对蓝光源200B的驱动电流以及来自光电检测器的输出(积分值)。参考图3的第一操作示例，通过场序制(field sequential)驱动方法来驱动液晶显示板300。将一帧时间段相等地划分为针对红色图像的时间段R、针对绿色图像的时间段 G和针对蓝色图像的时间段B三个部分。在以下说明书中，描述了针对红光源200R的发光量的控制。然而，相同的控制技术也同样可以应用于绿光源200G和蓝光源200B。在红光源200R照明之前，当在帧k处时间段R期间针对红光的ON信号RON变高时，定时控制电路113计算帧k帧处设置的针对红光源200R的发光量控制参数PWM_R(k)。同时，将以下输出提供给运算电路107 来自第一寄存器104的输出(S卩，在帧k_l 处针对红光源200R检测到的发光量DET_R(k-l))、来自发光量设置电路106的输出(即，确定帧k处针对红光源的发光量的预定值REF_R(k))、来自第二寄存器109的输出(即，在帧k-Ι处设置的针对红光源200R的发光量控制参数PWM(k-l))。当激活电源时，分别将预定缺省值DET_R(0)和PWM_R(0)提供给第一寄存器104 和第二寄存器109。该结构能够使运算电路107计算在帧1处的发光量控制参数PWM_R(1)。以上描述了运算电路107的详细描述，因此此处不再重复。一旦计算了发光量控制参数PWM_R(k)，红LED驱动器112R以预定ON占空(duty) 驱动红光源200R。当驱动红光源200R时，光电检测器400根据来自红光源200R的发光量提供电流信号。然后，积分电路101的输出电压继续升高。将用于检测来自光电检测器400输出的积分时间段设置为上述时间段R或针对红光源200R的PWM的周期时间段。随后，将当关闭红光源200R时来自积分电路101的输出电压值临时存储在针对红色发光量的寄存器104R中，作为帧k处针对红光源200R的发光量DET_R(k)。因此，通过开始绿光源200G照明实现了以下顺序操作检测针对红光源200R的发光量DET_R(k)以及在针对红色发光量的寄存器104R中存储DET_R(k)。此外，临时将先前计算的发光量控制参数PWM_R(k)存储在红色PWM寄存器109R。通过上述顺序流实现了针对红光源200R的照明周期。然后，基于分时顺序地选择绿光源200G和蓝光源200B。重复上述相同的控制方法。在红光源200R的照明之前，当在帧k+Ι处的时间段R期间针对红光的ON信号RON 变高时，定时控制电路113计算在帧k+Ι处设置的针对红光源200R的发光量控制参数PWM_ R(k+1)。同时，提供以下到运算电路107 来自第一寄存器104的输出(即，在帧k处针对红光源200R的检测到的发光量DET_R(k))、来自发光量设置电路106的输出(即，确定帧k+1 处针对红光源的发光量的预定值REF_R(k+l))以及来自第二寄存器109的输出(即，在帧 k处设置的针对红光源200R的发光量控制参数PWM(k))。图4是示出了发光驱动设备100的第二操作示例的定时图。从该图的顶部开始， 示出了以下信号液晶的透明级别、背光ON信号、针对红光源200R的驱动电流、针对绿光源 200G的驱动电流、针对蓝光源200B的驱动电流和来自光电检测器的输出(积分值)。因为没有通过场序制驱动技术来驱动液晶显示板300，图4的第二示例不同于第
一示例。根据背光ON信号的ON定时，基于分时顺序地驱动红光源200R、绿光源200G和蓝光源200B。在一帧时间段的照明期间，进行顺序驱动操作。因此，通过伪脉冲驱动方法来驱动背光200，所述伪脉冲驱动方法在一帧时间段内包括至少一个光OFF时间段。这个结构通过解决(resolve)人类视网膜交替效应来提高显示性能。图5是示出了发光驱动设备100的另一个示例的框图。根据该示例的发光驱动设备100包括第三寄存器114，用于在所有光源处于OFF状态的情况下临时存储光电检测器 400感测到的暗电流值DET_D ；减法部分115，用于通过从临时存储在第一寄存器104中的检测到的发光量DET (k)中减去暗电流值DET_D来计算校正的发光量DET (k)，。当计算针对各个光源的发光量控制参数PWM(k+l)时，运算电路107利用来自第一寄存器104的检测到的发光量DET (k)来替代来自减法部分115的输出DET (k)’。利用这种实现方式，能够实现背光200的白平衡的更准确控制，而与发生在光电检测器400处的任何暗电流效应无关。图6是示出了积分电路101的一个示例的电路图。在这个实施例中，积分电路101 包括运算放大器AMP、电容器Cl和C2、开关SWa到SWe以及DC电源El。将运算放大器AMP的同相输入端子⑴连接到DC电源El的阳极端子和开关SWa 的第一端子。将DC电源El的阴极端子连接到预定电压电平。将放大器AMP的反相端子㈠ 连接到电容器Cl的第一端子、电容器C2的第一端子、开关SWc的第一端子和开关SWb的第一端子。将开关SWa的第二端子和开关SWb的第二端子连接到形成光电检测器400的光电二极管的阴极端子。将光电二极管的阳极端子连接到预定电压电平。将电容器Cl的第二端子和电容器C2的第二端子分别连接到开关SWd的第一端子和开关SWe的第一端子。将开关SWc到SWd的每个第二端子分别连接到运算放大器AMP的输出端子。运算放大器AMP 的输出端子形成了积分电路101的输出端子，并将所述输出端子连接到模拟数字转换电路 102的输入端子。图7是示出了积分电路101的可变输出增益操作的定时图。从该图的顶部开始， 示出了以下信号LED电流(即，光源的驱动电流)、来自积分电路107的输出和开关SWa到 Sffe的ON-OFF状态。图7示出了当选择电容器Cl时的状态。在开始LED电流的测量时间段之前，开关SWa和开关SWc到SWe处于ON状态，而开关Sffb处于OFF状态。因此，将形成光电检测器400的光电二极管的电荷放电，将电容器 Cl和电容器C2的电荷放电，以及将来自积分电路101的输出重置为零。在LED电流的测量时间段期间内，开关SWa、开关SWc和开关SWe改变为OFF状态， 而开关SWb和开关SWd改变为ON状态。因此，将电容器Cl仅连接到放大器AMP的负反馈回路。在模拟数字转换时间段期间，开关SWa和开关SWd改变为ON状态，而开关SWb、开关SWc和开关SWe改变为OFF状态。因此，到电容器Cl的电流路径处于断开(cut-off)状态并保持电荷。通过开关SWa放电来自形成光电检测器400的光电二极管的电荷。图7示出了当选择电容器Cl时的状态。如果选择电容器C2，在LED电流的测量时间段期间和模拟数字转换时间段期间，开关SWe改变为ON状态(而不是开关SWd)。如果选择电容器Cl和电容器C2，在LED电流的测量时间段期间和模拟数字转换时间段期间，开关SWd和SWe都改变为ON状态。因此，能够改变针对每个光源的输出增益。这种结构能够使提供到模拟数字转换电路102的模拟信号的动态范围保持在恒定范围，而与光电检测器400针对每个光源检测到的电流量之间的波动无关。如上所述，在这个实施例中的发光驱动设备100基于分时顺序地驱动多个光源 200R、200G和200B。为了计算发光量控制参数PWM (k+Ι)以便针对光源之一设置发光量，提供了以下信号针对相同光源的先前照明检测的检测到的发光量DET (k)，用于与检测到的发光量DET (k)进行比较的预定值REF (k+Ι)，针对相同光源的先前照明的发光量控制参数 RWM (k)。通过采取这个结构，无需同时地照亮光源200R、200G和200B。因此，不需要多个光
9电检测器来检测与每个光源颜色相对应的发光量。仅需要针对光电检测器400的一个照明传感器。相应地，能够实现精细(fine)的颜色再现，而与光源的温度变化或时间相关变化无关，也不会增大尺寸或成本。此外，没有一直连续地点亮光源，本公开能够使用场序制方法来驱动液晶显示板 300。本公开也便于使用伪脉冲驱动方法来驱动背光200。根据一些实施例的发光驱动设备100采取一种方法根据针对光源的每个照明时间段来检测发光量，并提高了用于控制背光200的亮度的响应速度。相应地，背光200的局部亮度控制能够提高液晶显示板300的对比度。在一些上述的实施例中，描述了一种用于驱动液晶显示器的背光的发光驱动设备。所述配置不限于具体所示的示例。因此，能够使用多种光源(例如，有机电致发光单元器件)。已经描述了本发明的多个实现方式。然而，在不脱离本发明的实质和范围的前提下，可以进行各种修改。因此，其它实现方式处于本发明的范围内。
权利要求
1.一种基于分时顺序地驱动多个光源的发光驱动设备，包括控制电路，用于基于针对光源之一的先前照明检测到的发光量、用于与检测到的发光量进行比较的预定值以及针对相同光源的先前照明设置的发光量控制参数，来计算发光量控制参数，以控制相同光源的发光量。
2.根据权利要求1所述的发光驱动设备，其中，通过开始其它光源之一的照明来实现光源之一的发光量的检测。
3.根据权利要求1所述的发光驱动设备，其中每个发光量控制参数是流经每个光源的驱动电流的电流值或者用于执行PWM的控制值。
4.根据权利要求1所述的发光驱动设备，包括第一寄存器，用于针对由光电检测器基于分时顺序地检测到的光源的各个先前照明， 存储每个检测到的发光量；发光量设置电路，用于提供预定值；第二寄存器，用于针对光源的各个先前照明存储每个发光量控制参数；和运算电路，用于基于来自第一寄存器的输出、来自发光量设置电路的输出和来自第二寄存器的输出，计算针对每个光源的发光量控制参数；驱动电路，用于根据运算电路计算的针对每个光源的发光量控制参数来基于分时顺序地驱动光源。
5.根据权利要求4所述的发光驱动设备，其中运算电路包括用于计算校正系数的计算部分，通过将预定值除以检测到的发光量来计算校正系数值；和乘法部分，用于通过将针对先前照明设置的发光量控制参数与校正系数值相乘来计算后续的发光量控制参数。
6.根据权利要求4所述的发光量驱动设备，包括第三寄存器，用于存储当所有光源处于OFF状态时由光电检测器检测到的暗电流值； 减法部分，用于从检测到的发光量中减去暗电流值；其中运算电路用于当计算针对各个光源的发光量控制参数时，利用来自第一寄存器的输出来替代来自减法部分的输出。
7.根据权利要求4所述的发光驱动设备，包括积分电路，用于通过对来自光电检测器的电信号进行积分来产生模拟信号；和模拟数字转换电路，用于提供从模拟信号转换的数字信号，其中将数字信号提供到第一寄存器。
8.根据权利要求7所述的发光驱动设备，被设置成根据光源来转换积分电路的输出增益ο
9.一种照明设备，包括 光源；光电检测器，用于提供电信号，其中将从光源发出的照明光基于分时顺序地转换为输出信号；根据权利要求1所述的发光驱动设备，其中将来自光电检测器的电信号提供到发光驱动设备，发光驱动设备基于分时顺序地驱动多个光源。
10.根据权利要求9所述的照明设备，其中光源发射彼此不同的颜色。
11.根据权利要求10所述的照明设备，其中每个光源是发光二极管。
12.根据权利要求10所述的照明设备，其中每个光源是有机电致发光单元器件。
13.一种显示设备，包括 液晶显示板；根据权利要求9所述的照明设备，其中照明设备用于照亮液晶显示板。
14.根据权利要求13所述的显示设备，其中通过场序制驱动方法来驱动液晶显示板。
15.根据权利要求13所述的显示设备，其中通过在一帧时间段内具有至少一个光OFF 时间段的伪脉冲驱动方法来驱动照明设备。
16.一种用于驱动多个光源的发光驱动设备，包括第一存储部分，用于存储在针对光源之一的先前照明期间出现的检测到的发光量； 第二存储部分，用于存储与检测到的发光量进行比较的预定值； 第三存储部分，用于存储针对相同光源的先前照明设置的发光量控制参数；和运算电路，用于根据来自第一、第二和第三存储部分的输出来计算输出以控制相同光源。
17.根据权利要求16所述的发光驱动设备，被设置成将来自运算电路的输出用于设置针对相同光源的下一个照明的发光量。
18.根据权利要求16所述的发光驱动设备，被设置成通过利用来自第一存储部分和第二存储部分的输出，基于第一值来计算输出以控制相同光源。
19.根据权利要求18所述的发光驱动设备，被设置成所述计算基于第一值和针对相同光源的先前照明设置的发光量控制参数之间的乘法。
20.根据权利要求18所述的发光驱动设备，被设置成所述计算基于第一值与针对相同光源的先前照明设置的发光量控制参数的除法。
全文摘要
一种基于分时顺序地驱动红光源200R、绿光源200G和蓝光源200B的发光驱动设备，计算发光量控制参数PWM(k+1)，以设置光源之一的发光量。使用了以下值针对相同光源的先前照明检测的检测到的发光量DET(k)、用于与检测到的发光量DET(k)进行比较的预定值REF(k+1)以及针对相同光源的先前照明的发光量控制参数PWM(k)。
文档编号G09G3/36GK102194427SQ20111004216
公开日2011年9月21日 申请日期2011年2月17日 优先权日2010年2月22日
发明者上原英敬 申请人:罗姆股份有限公司
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