显示设备及其控制方法

专利名称：显示设备及其控制方法
技术领域：
根据本发明的设备和方法涉及显示及控制，更具体地说，涉及使用发光
二极管(LED)作为光源的显示设备。
背景技术：
近来，越来越多的显示设备使用LED或者激光二极管(LD)作为光源。 由于将LED或者LD用作光源，从而与传统照明器光源相比可以表现更多的 颜色，并且可通过调节LED或者LD的电流，容易地控制颜色和亮度。
LED包括多个红、绿、蓝三色阵列，并且LED被用作显示设备的背光。 如图1所示的电路可构成驱动诸如LED的传统驱动设备。在图1的驱动 设备中，电流设置单元9基于图像的亮度设置将被提供给LED的目标电流值 Iref，并且控制块11将电压施加到晶体管7的栅极端，从而使电源1提供的电 流流入LED 3。
在这种情况下，LED 3可包括一个LED或者串联或者并联的多个LED。 此外，晶体管7可设置为金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、双极 结晶体管(BJT)或者执行MOSFET或者BJT功能的半导体。
当电流流入LED 3时，电流检测器5检测到流入LED 3的电流的等级I。， 并将检测到的电流值I。提供给控制块11。控制块11包括数模(D/A)转换器 和运算放大器，控制块11将目标电流值Iref与电流检测器5检测的电流值I。 进行比较，并控制流入LED 3的电流量。
即，控制块11把被设置为来自电流设置单元9的数字信号的预定电流值 转换为模拟信号，并将所述模拟信号和检测到的电流值进行比较。此外，控 制块11调节施加到晶体管7的栅极端上的栅电压，以使检测的电流值等于目
标电流值Iref。
根据以上方法，控制块11可在将从电源1提供的输入电压VJ呆持为比
正向压降Vak高预定值时控制期望电流值I。流入LED 3。
然而，控制块11的D/A转换器的参考电压和运算放大器的偏移电压可 根据D/A转换器或者运算放大器的元件(part)而不同。因此，即使从电流 设置单元9施加相同的目标电流值Iref， LED 3中的电流实际值也可以不同。 具体来说，由于D/A转换器的参考电压和运算放大器的偏移电压的误差，很 难控制LED 3中的电流的值等于目标电流值。
例如，假设电流设置单元9将目标电流值Iref设置为0。然而，由于在数 字信号形式的目标电流值Iref被转换为模拟信号形式时产生的不可预测的偏
移，目标电流值w的模拟信号可以是o或者小于o或者大于o。当目标电流
值W大于0，并因此有很小的电流流入LED3时，图像可以以非预期的灰度
级被显示在屏幕上。
为了解决这个问题，可将电路设计为提供足够的负(-)偏移以使得检测
的电流值变为0。然而，如果通过负偏移使检测的电流值变为0，则控制块 11可将负值应用到晶体管7的栅极端G。因为晶体管7在栅极电压具有负值 时处于完全断开状态，所以设置目标电流值Iref的时间和LED 3中的电流值达 到目标电流值Iref的时间之间发生时间延迟。

发明内容
因此，本发明的一方面在于提供了一种在驱动背光的LED之前缩短时间 延迟的显示设备及其控制方法。
本发明的另 一 方面在于，提供了 一种能够通过优化LED驱动方法精确表 现灰度级的显示设备及其控制方法。
本发明的另外的方面和/或优点将在下面的描述中被部分地阐述，并且部 分地根据描述将变得明显，或者可通过实施本发明而了解。
本发明前述和/或其他方面可通过提供以下显示设备而实现，即， 一种具 有显示单元和包含多个发光二极管(LED)的照明显示单元的背光的显示设 备，所述显示设备包括电源；电流检测器，检测多个LED中的一个LED 中的电流值；电流调节单元，将^是供给多个LED中的所述LED的目标电流 值与电流检测器检测的电流值进行比较，并控制多个LED中的所述LED中 的电流值；和控制器，基于显示在显示单元上的视频信号的灰度级信息确定 目标电流值，将目标电流值提供给电流调节单元，和在预定时间段期间向电 流调节单元提供高于目标电流值的虚(virtual)目标电流值。
根据本发明的实施例，所述的显示设备还包括放大器，包括晶体管，
其中，电流调节单元被连接到晶体管的栅极端，电流调节单元改变施加到栅
极端的电压值，以控制从电源流入多个LED中的所述LED中的电流的值。
根据本发明的实施例，如果将虚目标电流值提供给电流调节单元，则控 制器将晶体管的栅电压与预定虚电压进行比较，并且如果预定虚电压低于栅 电压，则将目标电流值提供给电流调节单元。
根据本发明的实施例，如果将虚目标电流值提供给电流调节单元，则控 制器将提供给电流检测器的电压与预定虚电压进行比较，并且如果预定虚电 压低于电流检测器中的电流值，则将目标电流值提供给电流调节单元。
本发明前述和/或其他方面可通过提供以下方法而实现，即， 一种用于控 制显示设备的方法，所述显示设备具有显示单元、包括多个发光二极管(LED ) 的背光、检测多个LED中的一个LED中的电流值的电流检测器和调节多个 LED中的所述LED中的电流值的电流调节单元，所述方法包括基于在显示 单元上显示的视频信号的灰度级信息设置目标电流值；将目标电流值提供给 电流调节单元；在预定时间段期间，将高于目标电流值的虚目标电流值提供 给电流调节单元；在预定时间段之后，将目标电流值提供给电流调节单元； 和通过将目标电流值与电流检测器检测的电流值进行比较来调节多个LED中 的所述LED中的电流值。
根据本发明的实施例，调节多个LED中的所述LED中的电流值的步骤 包括电流调节单元通过修改施加到显示设备的放大器的电压来调节多个 LED中的所述LED中的电流值。
根据本发明的实施例，将虚目标电流值提供给电流调节单元的步骤包括 将施加到放大器的电压与预定虚电压进行比较；和如果虚电压低于施加到放 大器的电压，则将目标电流值提供给电流调节单元。
根据本发明的实施例，将虚目标电流值提供给电流调节单元的步骤包括 将施加到电流检测器的电压与预定虚电压进行比较；和当虚电压低于栅电压 时，将目标电流值提供给电流调节单元。
本发明前述和/或其他方面可通过提供以下显示设备而实现，即， 一种用 于控制发光二极管(LED)中的电流的显示i殳备，所述显示设备包括电源； 电流检测器，检测LED中的第一电流；电流调节单元，将提供症合LED的目 标电流与检测的第一电流进行比较，并控制LED中的第一电流；和控制器， 基于正被显示的视频信号的灰度级信息确定目标电流，将目标电流提供给电
流调节单元，和在预定时间段期间向电流调节单元提供高于目标电流的虚目 木亍电流。
本发明前述和/或其他方面可通过提供以下方法而实现，即， 一种用于控
制发光二极管(LED)、检测LED中的第一电流的电流检测器和调节第一电 流的电流调节单元的方法，所述方法包括基于正被显示的视频信号的灰度 级信息设置目标电流；将目标电流提供给电流调节单元；在预定时间段期间， 将高于目标电流的虚目标电流提供给电流调节单元；在预定时间段之后，将 目标电流提供给电流调节单元；和通过将目标电流与电流检测器检测的第一 电流进行比较来调节LED中的第一电流。


通过以下结合附图对本发明示例性实施例的描述，本发明的以上和/或其 他方面将变得更加清楚，其中
图1是传统LED驱动设备的电路图2是根据本发明第一和第二示例性实施例的显示设备的LED驱动电路 的控制框图3示出了根据本发明第二示例性实施例的显示设备的LED驱动电路的 电^各图；和
图4是根据本发明第一示例性实施例的显示设备的控制处理的流程图。
具侔实施方式
现在将详细参照本发明实施例，本发明实施例的示例在附图中^皮示出， 其中，相同的标号始终指示相同的元件。以下将描述示例性实施例，以通过 参照附图来解释本发明。
将参照附图进一步详细描述本发明第 一示例性实施例。
图2是根据本发明第一示例性实施例用于驱动被用作显示设备背光的发 光二极管(LED)的LED驱动设备的控制框图。根据本发明第一示例性实施 例的LED驱动设备包括电源21、 LED 23、电流检测器25、放大器29、电流 调节单元31和控制器33。
在这种情况下，LED23对显示图像的显示单元(未示出)进^f亍照明，并 且LED可由多个LED 23以串联或者并联的形式连接来构成。才艮据本发明第
一示例性实施例的显示设备可分别包括R-LED驱动设备，用于驱动发射红 色波长光的红色LED (R-LED)， G-LED驱动设备，用于驱动发射绿色波长 光的绿色LED (G-LED),和B-LED驱动设备，用于驱动发射蓝色波长光的 蓝色LED ( B-LED )。
电流检测器25检测LED 23中的电流值，并且将检测的电流值提供给控 制器33。
根据本发明第一示例性实施例的电流检测器25可通过使用至少一个电 阻器或者霍尔传感器来实现。由于电流检测器25中的电流值等于LED23中 的电流值，所以电流检测器25可通过使用电流检测器25的输入端的电压来 ;险测LED 23中的电流值I。。
电流调节单元31被连接到放大器29，并且调节LED 23中的电流值I。
以调节LED 23发射的光的亮度。电流调节单元31可包括数模(D/A)转换 器和运算放大器。
即，电流调节单元31将控制器33设置的目标电流值与电流一金测器25检 测的电流值进行比较，并且将检测的电流值调节到与目标电流值相等。在这 种情况下，电流调节单元31通过控制施加到放大器29的电压来调节电源21 提供到LED 23的电流量。
放大器29从电流调节单元31接收电压，并允许能量从电源21流到LED 23，并且所述放大器29可设置为晶体管。根据本发明第一示例性实施例的放 大器29示例性地被提供为使用MOSFET或者双极结晶体管的串联调节器 (regulator )。
将参照图3进一步详细描述根据本发明第一示例性实施例的LED驱动设 备的每个块。这里，LED驱动设备的构成元件LED23、放大器29和电流检 测器25可以根据放大器29的类型或者电流检测方法以不同的顺序连接。
放大器29包括栅极端G、漏极端D和源极端S。如图3中所示，放大 器29的栅极端G被连接到电流调节单元31,从而由于电流调节单元31施加 到栅极端G的栅电压而使得在漏极端D和源极端S间存在电流。
一般来说，如果从电流调节单元31施加到栅极端G的栅电压逐渐增加， 则产生电场并且在漏极端D和源极端S间存在电流。在这种情况下，漏极端 D和源极端S间存在的电流量随着栅电压的增加而按指数规律增加。当栅电 压超过阈值电压时，放大器29处于导通状态。
控制器33设置将被提供给LED 23的目标电流值，并且一旦目标电流值 被设置则向电流调节单元31提供虚目标电流值。控制器33可^皮设置为中央 处理单元(CPU)或者^L型计算机(MICOM)。
如图2所示，控制器33包括用于设置目标电流值的电流设置单元27。 电流设置单元27检查经信号输入单元(未示出)输入的视频信号中包括的灰 度级信息，并且确定将在显示单元(未示出)上显示的图像的亮度。
此外，电流设置单元27设置将被提供给LED 23的用于确定的亮度的目 标电流值，并将设置的目标电流值提供给电流调节单元31。
当控制器33将目标电流值提供给电流调节单元31时，电流调节单元31 根据目标电流值被同步并将栅电压施加到放大器29的栅极端G。
当电流调节单元31向栅极端G施加栅电压时，控制器33将高于目标电 流值的虚目标电流值，而不是目标电流值，提供给电流调节单元31,从而增 加从电流调节单元31施加到放大器29的栅电压。这里，虚目标电流值可碎皮 设置为足够高以减少时间延迟，并可根据实验来设置所述虚目标电流值。
此外，在预定时间段期间控制器33将虚目标电流值提供给电流调节单元 31。在这种情况下，通过将虚目标电流值施加到电流调节单元31的期间的持 续时间充分地缩短到例如，0.1秒，可没有任何中断地显示图像。
当预定时间过去时，电流设置单元27设置的目标电流值被提供给电流调 节单元31,并且电流调节单元31通过将目标电流值与检测的电流值进行比 较来将LED 23中的电流值调节为与目标电流值相等。
当输入视频信号的帧被改变时，电流设置单元27基于改变的帧重设目标 电流值。因此，控制器33以一帧为周期执行上述处理。
因此，在预定时间段期间将虚目标电流值提供给电流调节单元31 ，使得 可缩短设置目标电流值的时间与LED 23中的电流值达到目标电流值的时间 之间的时间延迟，从而解决了传统显示设备的缺点。
此外，在不考虑目标电流值的情况下提供短并且恒定的时间延迟。
将参照图2和图3更加详细地描述根据本发明第二示例性实施例的显示
的描述将被省略。
根据本发明第二示例性实施例的控制器33向电流调节单元31提供目标 电流值，而不是虚目标电流值，所述目标电流值基于预定虚电压Vs，并且控
制器33还包括比较器。
如图3所示，比较器可经第一路径Al被连接到放大器29的栅极端G或 者经第二路径A2连接到电流检测器25。
当比较器经第一路径Al被连接时，预定虚电压Vs被施加到比较器的非 反向输入端，并且当栅极端G的虚电压Vs低于4册极端G的栅电压时比较器 输出逻辑高信号。这里，根据电路配置，当虚电压Vs低于栅电压时比较器可 输出逻辑低信号。
当比较器经第二路径A2被连接时，预定虚电压Vs被施加到比较器的非 反向输入端，并且比较器将虚电压Vs与施加到电流检测器25的电压Ves进行 比较。当虚电压Vs低于施加到电流检测器25的电压Vcs时，比较器输出逻辑 高信号。
当从比较器接收高信号时，控制器33向电流调节单元31提供从已被提 供给电流调节单元31的虚目标电流值改变的目标电流值。
虚目标电流值被持续供应，直到放大器29的栅电压或者通过电路施加的 电压达到预定的虚电压值，使得能够缩短设置目标电流值的时间与LED 23 中的电流值达到目标电流值的时间之间的时间延迟，从而改进灰度级表现能 力。
将对根据本发明第一示例性实施例的显示设备的控制方法进行描述。
如图4所示，在操作Sl，控制器33的电流设置单元27基于将被显示在 显示单元(未示出)上的视频信号的灰度级信息设置目标电流值。所述目标 电流值是将被提供到LED 23的电流值。
在操作S3,目标电流值被提供给电流调节单元31。在搡作S5，通过目 标电流值同步的电流调节单元31控制放大器29以调节LED 23中的电流值。
此外，在操作S7，在预定时间段期间，高于目标电流值的虚目标电流值， 而不是目标电流值，被提供到电流调节单元31。如上所述，虚目标电流值可 被设置为足够高，以缩短传统时间延迟，并且可以实验地i殳置所述虚目标电 流值。
随后，在操作S9,对将虚目标电流值提供给电流调节单元31的持续时 间进行计数。
在操作Sll,在预定时间过去之后，控制器33将虚目标电流值改为目标 电流值，并将目标电流值提供给电流调节单元31,并控制电流调节单元31
基于目标电流值与电流检测器25检测的电流值的比较结果调节LED 23中的 电流值。
因此，可以缩短:没置目标电流值的时间与LED中的电流值达到目标电流 值的时间之间的时间延迟，从而改进灰度级表现能力。
如上所述，本发明提供了一种缩短设置目标电流值的时间与LED中的电 流值达到目标电流值的时间之间的时间延迟的显示设备及其控制方法。
此外，可在不考虑目标电流值水平的情况下保持短并且恒定的时间延迟。 尽管已经示出并描述了本发明的几个示例性实施例，但是本领域技术人员应 当明白，在不脱离本发明的原则和精神的情况下，可对这些示例性实施例进 行各种改变，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
权利要求
1、一种具有显示单元和包含多个发光二极管的照明显示单元的背光的显示设备，所述显示设备包括电源；电流检测器，检测多个发光二极管中的一个发光二极管中的电流值；电流调节单元，将提供给多个发光二极管中的所述发光二极管的目标电流值与电流检测器检测的电流值进行比较，并控制多个发光二极管中的所述发光二极管中的电流值；和控制器，基于显示在显示单元上的视频信号的灰度级信息确定目标电流值，将目标电流值提供给电流调节单元，和在预定时间段期间向电流调节单元提供高于目标电流值的虚目标电流值。
2、 如权利要求1所述的显示设备，还包括 放大器，包括晶体管，其中，电流调节单元被连接到晶体管的栅极端，和电流调节单元改变施加到栅极端的电压值，以控制/人电源流入多个发光二极管中的所述发光二极管中的电流的值。
3、 如权利要求2所述的显示设备，其中，如果将虚目标电流值提供给电 流调节单元，则控制器将晶体管的栅电压与预定虚电压进行比较，并且如果预定虚电压低于栅电压，则将目标电流值提供给电流调节单元。
4、 如权利要求2所述的显示设备，其中，如果将虚目标电流值^是供给电 流调节单元，则控制器将提供给电流检测器的电压与预定虚电压进行比较， 并且如果预定虚电压低于电流检测器中的电流值，则将目标电流值提供给电 流调节单元。
5、 一种用于控制显示设备的方法，所述显示设备具有显示单元、包括多 个发光二极管的背光、检测多个发光二极管中的一个发光二极管中的电流值 的电流检测器和调节多个发光二极管中的所述发光二极管中的电流值的电流 调节单元，所述方法包括基于在显示单元上显示的视频信号的灰度级信息设置目标电流值； 将目标电流值提供给电流调节单元；在预定时间段期间，将高于目标电流值的虚目标电流值提供给电流调节单元；在预定时间段之后，将目标电流值提供给电流调节单元；和 通过将目标电流值与电流检测器检测的电流值进行比较来调节多个发光 二极管中的所述发光二极管中的电流值。
6、 如权利要求5所述的方法，其中，调节多个发光二极管中的所述发光 二极管中的电流值的步骤包括电流调节单元通过修改施加到显示设备的放 大器的电压来调节多个发光二极管中的所述发光二极管中的电流值。
7、 如权利要求6所述的方法，其中，将虚目标电流值提供给电流调节单 元的步骤包括将施加到放大器的电压与预定虚电压进行比较；和 如果虚电压低于施加到放大器的电压，则将目标电流值提供给电流调节 单元。
8、 如权利要求7所述的方法，其中，将虚目标电流值提供给电流调节单 元的步骤包括将施加到电流检测器的电压与预定虚电压进行比较；和 如果虚电压低于栅电压，则将目标电流值提供给电流调节单元。
9、 一种用于控制发光二极管中的电流的显示设备，所述显示设备包括 电源；电流检测器，检测发光二极管中的第 一 电流；电流调节单元，将提供给发光二极管的目标电流与检测的第 一 电流进行 比较，并控制发光二极管中的第一电流；和控制器，基于正被显示的视频信号的灰度级信息确定目标电流，将目标 电流提供给电流调节单元，和在预定时间段期间向电流调节单元提供高于目 才示电流的虚目才示电 流。
10、 一种用于控制发光二极管、检测发光二极管中的第一电流的电流检 测器和调节第 一电流的电流调节单元的方法，所述方法包括基于正被显示的视频信号的灰度级信息设置目标电流； 将目标电流提供给电流调节单元；在预定时间段期间，将高于目标电流的虚目标电流提供给电流调节单元；在预定时间段之后，将目标电流提供给电流调节单元；和通过将目标电流与电流检测器检测的第 一电流进行比较来调节发光二极管中的第一电流。
全文摘要
一种包括显示单元和设置在照明显示单元的背光中的多个发光二极管(LED)的显示设备，所述显示设备包括电源；电流检测器，检测每个LED中的电流值；电流调节单元，将提供给所述LED的目标电流值与电流检测器检测的电流值进行比较，并控制所述LED中的电流值；和控制器，基于显示在显示单元上的视频信号的灰度级信息确定目标电流值，将目标电流值提供给电流调节单元，和如果确定目标电流值，则在预定时间段期间向电流调节单元提供高于目标电流值的虚目标电流值。
文档编号G09G3/34GK101169920SQ20071014658
公开日2008年4月30日 申请日期2007年8月21日 优先权日2006年10月25日
发明者姜正一, 李尚勋 申请人:三星电子株式会社