专利名称：用于减少能量消耗的装置和方法
技术领域：
本发明涉及一种用于操作便携式显示设备的装置和方法，更具体的说，涉及一种用于通过调节背光灯亮度而减少操作便携式显示设备的电池的能量消耗的装置和方法。
背景技术：
随着便携式显示设备的广泛使用，降低直接与便携式显示设备的工作时间相关的能量消耗的技术已经越来越受到人们的关注。特别是，由于大部分提供屏幕的便携式显示设备使用液晶显示器(LCD)，其消耗大量的能量，因此使用LCD的便携式显示设备与降低能量消耗的要求相冲突。因此，不可避免地产生了一种调节背光灯的亮度的变换器控制技术，该背光灯消耗了由LCD所消耗的能量的大部分。当操作使用直流(DC)电源的便携式显示设备时，能量消耗不是一个重大问题；然而，当操作使用电池的便携式显示设备时，则应当降低能量的消耗。
图1是说明传统背光灯驱动装置的结构的方框图，其由亮度调节单元100、变换器101、变压器102和包括背光灯103-1的LCD 103构成。这里，变换器101响应亮度调节信号产生脉宽调制(PWM)波形和脉冲频率调制(PFM)波形，并将上述波形提供给变压器102。背光灯103-1位于LCD 103的后部，提供照明，以使用户可以清楚识别LCD 103上的图象。变压器102使用从变换器101输出的PWM波形向背光灯103-1提供电源。亮度调节单元100通过使用可变电阻器VR1调节输入电压Vcc，并将亮度调节电压信号输出到变换器101。
当输入电压Vcc的电平降低时，从变换器101输出的PWM频率降低，占空比增加，从而增加了流入背光灯103-1的电流量。这里，电池使用等于或小于DC电压电平的电压电平。另外，当使用电池时，电压电平逐渐降低。因此，当使用电池操作便携式显示设备时，相对于使用DC电源的情况，流入背光灯103-1的电流量增加，从而缩短了电池的使用寿命。
发明内容
本发明提供了一种通过控制电池操作的便携式显示设备中的背光灯的亮度而降低能量消耗的装置。
本发明还提供了一种用于通过控制电池操作的便携式显示设备中的背光灯的亮度降低能量消耗的方法。
根据本发明的一个方面，提供了一种用于降低便携式显示设备中的能量消耗的装置，该装置包括背光灯，其由便携式显示设备的显示器的后部提供照明；确定单元，其通过在预定时间周期内检验驱动便携式显示设备的电源确定电源的电压是否降低；和背光灯驱动控制单元，其控制背光灯的驱动电流，以在电源电压降低的情况下保持背光灯的亮度恒定。
背光灯驱动控制单元最好包括亮度调节单元，其输出亮度调节信号，以在电源电压下降的情况下保持背光灯的亮度恒定；和背光灯驱动单元，其根据亮度调节信号控制并输出背光灯的驱动电流，以保持背光灯的亮度恒定。
背光灯驱动控制单元中保持的恒定的亮度和电流为由电源提供的基准亮度和电流，该电源提供恒定电压。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于当操作便携式显示设备时减少能量消耗的方法，该方法包括(a)通过在预定时间周期内检验操作便携式显示设备的电源确定电源的电压是否下降；和(b)如果确定电源的电压下降，则控制背光灯的驱动电流保持恒定，以保持背光灯的亮度，该背光灯由便携式显示设备的后部提供照明。
操作(b)中的背光灯的恒定亮度和驱动电流最好为由电源提供的基准亮度和电流，该电源提供恒定电压。
电源的电压下降的情况最好包括(b-1a)输出背光灯亮度调节信号，以保持背光灯的亮度恒定；和(b-2a)根据背光灯亮度调节信号控制驱动电流，以保持背光灯的亮度恒定。
电源电压恒定的情况最好包括(b-1b)输出背光灯亮度调节信号，以保持当前亮度；和(b-2b)根据背光灯亮度调节信号保持背光灯的驱动电流。
通过结合附图对优选实施例的详细描述，本发明的上述方面与优点将更加明显，其中图1是说明传统背光灯驱动装置的结构的方框图；图2是说明根据本发明的用于降低能量消耗的装置的结构的方框图；图3是说明图2的亮度调节单元和电池检测单元的详图；图4A到4C示出了图2的用于降低能量消耗的装置波形；和图5是根据本发明的用于降低能量消耗的方法的流程图。
具体实施例方式
现在参照附图来更加全面地描述本发明，其中示出了本发明的优选例。
图2是说明根据本发明的用于降低能量消耗的装置的结构的方框图，其由视频信号源装置200、定标器201、定时控制单元202、包括背光灯203-1的液晶显示器(LCD)203、用户接口控制单元204、电池检测单元205、亮度调节单元206、变换器207以及变压器208构成。
图3是图2的亮度调节单元206和电池检测单元205的详图。
图4A到4C示出了图2的用于降低能量消耗的装置的波形。
图5是根据本发明的用于降低能量消耗的方法的流程图。这里，用于降低能量消耗的方法包括在步骤500中确定电池是否存在；在步骤501中输出高电平电池使能信号；在步骤502中降低背光灯的驱动电流，同时保持背光灯的亮度；在步骤504中保持背光灯的驱动电流，同时保持背光灯的亮度；以及在步骤505中驱动背光灯。
现在参考图2到5详细描述本发明。
视频信号源装置200产生视频信号源，并将视频信号源处理为要被显示的信号。这里，视频信号源装置200的示例包括视频信号处理器，如DVD播放器、便携式摄像机和膝上型计算机。
定标器201根据LCD 203的标度调节从视频信号源装置200中输出的视频信号。
定时控制单元202保持由定标器201输出的视频信号，并将该视频信号输出到LCD 203。
用户接口控制单元204显示重现信息，如前部按键和遥控器按键的输入信号或荧光灯管(FLT)(未示出)的重现时间，该按键为用户和便携式显示设备之间的连接而设置。另外，用户接口控制单元204确定便携式显示设备是使用DC电源进行操作还是使用电池进行操作。这里，当便携式显示设备使用DC电源进行操作时，电源电压的电平保持恒定；然而，当便携式显示设备采用电池进行操作时，电源电压的电平逐渐降低。因此，用户接口控制单元204可以通过在预定时间周期内检验电源电压的电平而确定便携式显示器是使用DC电源进行操作还是使用电池进行操作。
电池检测单元205检测由用户接口控制单元204输出的确定信号，即表明便携式显示设备是采用DC电源进行操作还是使用电池进行操作的信号，以控制亮度调节单元206的输出。
亮度调节单元206输出背光灯亮度调节信号，其具有与由电池检测单元205得到的确定信号成比例的电平。参考图3，亮度调节单元206调节输入电压Vcc，并输出背光灯亮度调节信号。这里，当电池检测单元205输出表明电池存在的确定信号时，背光灯203-1的驱动电流增加，因此亮度调节单元206输出背光灯亮度调节信号，以将背光灯203-1的驱动电流降低到DC电源电平的背光灯203-1的驱动电流。当电池检测单元205输出表明DC电源存在的确定信号时，亮度调节单元206将背光灯203-1的亮度和驱动电流保持在现有水平。
变换器207响应由亮度调节单元206得到的亮度调节信号产生用于调节背光灯203-1的亮度的PWM频率，并将该PWM频率输出到变压器208。当输入电压Vcc的电平降低时，由变换器207输出的PWM频率降低，占空比以与输入电压Vcc的减少量成正比的量增加，由此，使用的电流量增加。另外，变换器207检验背光灯203-1的状态，以执行关机功能，从而防止便携式显示设备受到过流的影响而损坏。
变压器208调制由变换器207输出的PWM频率，以操作背光灯203-1。
参考图3，当便携式显示设备使用电池进行操作时，用于接口控制单元204将电池使能信号输出到电池检测单元205。由此，电池检测单元205输出高电平的电池使能信号。当电池使能信号处于高电平时，晶体管TR1导通，输入电压Vcc分配到第二电阻R2//第一电阻R1、可变电阻器VR1和第三电阻R3，以调节背光灯203-1的亮度。结果，对于变换器207，背光灯203-1的亮度等于使用DC电源的情况下的背光灯203-1的亮度。换句话说，不管使用电池还是使用DC电源，通过采用由亮度调节单元206得到的亮度调节信号，背光灯203-1的亮度都保持不变。背光灯调节信号，其由亮度调节单元206调节到在使用DC电源的情况下的亮度调节信号，输出到变换器207，变换器207相应于调节的亮度调节信号降低PWM频率的占空比，即背光灯亮度信号。当PWM频率的占空比稳定下降时，背光灯203-1的驱动电流降低，其降低了能量消耗，并且，背光灯203-1的亮度与使用DC电源的情况下背光灯203-1的亮度相同。
当DC信号由用户接口控制单元204输入时，电池检测单元206输出低电平电池使能信号。当电池使能信号处于低电平时，晶体管TR1关断，输入电压Vcc由预先调节的可变电阻器VR1转换，以调节背光灯203-1的亮度。结果，输出到变换器207的背光灯亮度调节信号保持在当前水平。背光灯203-1的调节的驱动电流输出到变换器207，从而，变换器207根据亮度调节信号输出具有处于设计规定标准之内的稳定的占空比的PWM波形。
图4A示出了当使用DC电源操作便携式显示设备时在变换器207内产生的PWM波形。这里，图4A的PWM波形具有稳定的占空比，其处于设计规定标准的范围内。
图4B示出了当使用电池操作便携式显示设备时在变换器207内产生的PWM波形。这里，在使用电池操作便携式显示设备的情况下，电源电压的电平逐渐降低。当输入电压的电平降低时，PWM频率降低，占空比增加，流入背光灯203-1的电流量增加。因此，由变换器207输出的PWM频率逐渐降低，占空比逐渐增加，这使得背光灯203-1需要大量的能量。
图4C示出了当用于降低能量消耗的装置用在使用电池进行操作的便携式显示设备时变换器207内产生的PWM波形。再次参考图3，当电池使能信号处于高电平时，晶体管TR1导通，输入电压Vcc分配到第二电阻R2//第一电阻R1、可变电阻器VR1和第三电阻R3，以调节背景光203-1的亮度。结果，对于变换器207，背光灯203-1的亮度等于使用DC电源的情况下的背光灯203-1的亮度。换句话说，不管使用电池还是使用DC电源，通过采用由亮度调节单元206得到的亮度调节信号，背光灯203-1的亮度都保持不变。背光灯调节信号，其由亮度调节单元206调节到在使用DC电源的情况下的信号，输出到变换器207，变换器207相应于调节的亮度调节信号降低作为背光灯亮度信号的PWM频率的占空比。当PWM频率的占空比稳定下降时，背光灯203-1的驱动电流降低，其降低了能量消耗，并且，背光灯203-1的亮度与使用DC电源的情况下背光灯203-1的亮度相同。
现在参考图5详细描述用于降低能量消耗的方法。首先，在步骤500确定电池是否存在。这里，当便携式显示设备使用DC电源进行操作时，电源电压的电平恒定；然而，当使用电池操作便携式显示设备时，电源电压的电平逐渐下降。由此，用户接口控制单元204通过在预定时间周期内检验电源电压的电平而确定便携式显示器是采用DC电源进行操作的还是使用电池进行操作的。
当确定便携式显示设备是采用电池进行操作的时，在步骤501，电池检测单元205输出高电平的电池使能信号。另外，在步骤502，亮度调节单元206控制亮度调节信号，以保持背光灯203-1的亮度处于使用DC电源的状态下的亮度。更具体的说，当确定使用电池操作便携式显示设备时，电池检测单元205输出高现平电池使能信号。当电池使能信号处于高电平时，晶体管TR1导通，输入电压Vcc分配到第二电阻R2//第一电阻R1、可变电阻器VR1和第三电阻R3，以调节背景光203-1的亮度。结果，对于变换器207，背光灯203-1的亮度等于使用DC电源的情况下的背光灯203-1的亮度。换句话说，不管使用电池还是使用DC电源，通过采用由亮度调节单元206得到的亮度调节信号，背光灯203-1的亮度都保持不变。背光灯调节信号，其由亮度调节单元206调节到在使用DC电源的情况下所使用的信号，输出到变换器207，变换器207相应于调节的亮度调节信号降低作为背光灯亮度信号的PWM频率的占空比。当PWM频率的占空比稳定下降时，背光灯203-1的驱动电流降低，其降低了少量的能量消耗，并且，背光灯203-1的亮度与使用DC电源的情况下背光灯203-1的亮度相同。
当确定使用DC电源操作便携式显示设备时，在步骤503，电池检测单元205输出低电平的电池使能信号。另外，在步骤504中，亮度调节单元206保持背光灯203-1的亮度和背光灯203-1的驱动电流处于当前状态。当DC信号由用户接口控制单元204输入时，电池检测单元206输出低电平电池使能信号。当电池使能信号处于低电平时，晶体管TR1关断，输入电压Vcc由预先调节的可变电阻器VR1控制，以调节背光灯203-1的亮度。结果，输出到变换器207的背光灯亮度调节信号保持在当前水平。背光灯203-1的调节的驱动电流输出到变换器207，从而，变换器207根据亮度调节信号输出具有处于设计规定标准之内的稳定的占空比的PWM波形。
在步骤505中，变压器208将由变换器207输出的PWM波形转换为背光灯驱动功率，以驱动背光灯203-1。当确定使用电池操作便携式显示设备时，背光灯203-1的亮度保持与使用DC电源的情况下的亮度相同，背光灯203-1的驱动电流降低，以减少能量消耗。当确定使用DC电源操作便携式显示设备时，背光灯203-1的亮度和驱动电流保持在当前水平。
根据本发明，当使用电池操作便携式显示设备时，调节消耗LCD消耗的能量的大部分的背光灯的亮度，以使能量消耗降低，电池的使用寿命增加。
虽然已经参考优选实施方式特别示出并说明了本发明，但是，本领域技术人员应当可以理解，在不背离由附加的权利要求所定义的本发明的精神和范围的条件下，可以对本发明在形式和细节上作出多种改变。
权利要求
1.一种用于降低便携式显示设备中的能量消耗的装置，该装置包括背光灯，其由便携式显示设备的显示器的后部提供照明；确定单元，其通过在预定时间周期内检验驱动便携式显示设备的电源确定电源的电压是否降低；和背光灯驱动控制单元，其控制背光灯的驱动电流，以在电源电压降低的情况下保持背光灯的亮度恒定。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，背光灯驱动控制单元包括亮度调节单元，其输出亮度调节信号，以在电源电压下降的情况下保持背光灯的亮度不变；和背光灯驱动单元，其根据亮度调节信号控制并输出背光灯的驱动电流，以保持背光灯的亮度恒定。
3.根据权利要求1所述的装置，其中，背光灯驱动控制单元保持的恒定的亮度和电流为由电源提供的基准亮度和电流，该电源提供恒定电压。
4.一种用于当操作便携式显示设备时减少能量消耗的方法，该方法包括(a)通过在预定时间周期内检验操作便携式显示设备的电源确定电源的电压是否下降；和(b)如果确定电源的电压下降，则控制背光灯的驱动电流保持恒定，以保持背光灯的亮度，该背光灯由便携式显示设备的后部提供照明。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，操作(b)中的背光灯的恒定亮度和驱动电流为由电源提供的基准亮度和电流，该电源提供恒定电压。
6.根据权利要求4所述的方法，其中，电源的电压下降的情况包括(b-1a)输出背光灯亮度调节信号，以保持背光灯的亮度恒定；和(b-2a)根据背光灯亮度调节信号控制驱动电流，以保持背光灯的亮度恒定。
7.根据权利要求4所述的方法，其中，电源电压恒定的情况包括(b-1b)输出背光灯亮度调节信号，以保持当前亮度；和(b-2b)根据背光灯亮度调节信号保持背光灯的驱动电流。
全文摘要
提供了一种用于操作便携式显示设备的装置和方法，更具体的说，提供了一种用于在使用电池操作便携式显示设备的情况下，通过调节背光灯的亮度降低便携式显示设备的能量消耗的装置和方法。本发明提供的用于降低能量消耗的装置包括背光灯，其由便携式显示设备的显示器的后部提供照明；确定单元，其通过在预定时间周期内检验驱动便携式显示设备的电源确定电源的电压是否降低；和背光灯驱动控制单元，其控制背光灯的驱动电流，以在电源电压降低的情况下保持背光灯的亮度恒定。根据本发明提供的装置和方法，当使用电池操作便携式显示设备时，调节消耗由LCD消耗的能量的大部分的背光灯的亮度，以降低能量消耗，延长电池的使用寿命。
文档编号G06F1/32GK1467994SQ0313624
公开日2004年1月14日 申请日期2003年5月20日 优先权日2002年6月22日
发明者金载显 申请人:三星电子株式会社