(57)【要約】  パネルバックライトの電力消費を制御するように構成された電力管理回路と連携して、ディスプレイパネルの動作を制御するように構成されたディスプレイ管理回路を含む集積回路を開示する。【選択図】  図２
2012511182.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディスプレイパネルの動作を制御するよう構成されたディスプレイ管理回路と、
パネルバックライトから測定された過電圧及びフィードバック電圧から前記パネルバックライトの電力消費を制御するよう構成された電力管理回路とを備える集積回路。
【請求項２】
前記ディスプレイパネルは、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）である請求項１記載の集積回路。
【請求項３】
前記パネルバックライトは、発光ダイオード（ＬＥＤ）バックライトである請求項１記載の集積回路。
【請求項４】
前記パネルバックライトの電力消費の制御は、前記パネルバックライトの明るさレベルの制御を含む請求項１記載の集積回路。
【請求項５】
前記電力管理回路は、前記集積回路に供給されるユーザ入力に基づいて、前記パネルバックライトの電力消費を制御するように構成されている請求項４記載の集積回路。
【請求項６】
コンパレータにおいて前記フィードバック電圧と第１の閾値電圧とを比較して、第１のデジタル信号を生成し、及び前記過電圧と第２の閾値電圧とを比較して、第２のデジタル信号を生成する請求項１記載の集積回路。
【請求項７】
前記電力管理回路は、前記第１のデジタル信号及び前記第２のデジタル信号を受信するデジタルブロックを更に含む請求項６記載の集積回路。
【請求項８】
前記デジタルブロックは、前記第２のデジタル信号が過電圧を示す場合、デジタルパルス幅変調信号をオフにする請求項７記載の集積回路。
【請求項９】
前記第１のデジタル信号に応じてディザを調整する請求項７記載の集積回路。
【請求項１０】
前記フィードバック電圧を第３の閾値及び第４の閾値と比較することによってそれぞれ生成される第３のデジタル信号及び第４のデジタル信号を更に含む請求項７記載の集積回路。
【請求項１１】
前記デジタルブロックは、前記第１のデジタル信号、前記第２のデジタル信号、前記第３のデジタル信号及び前記第４のデジタル信号に基づいて、ＤＰＷＭ信号の継続時間及びデューティサイクルを完全に制御する請求項１０記載の集積回路。
【請求項１２】
ディスプレイへの電力を制御する方法において、
ＬＥＤアレイへの電力供給を開始するステップと、
低周波数パルス幅変調方式（ＬＰＷＭ）信号をチェックして、
ハイの場合、
フィードバック電圧を第１の閾値電圧と比較して第１のデジタル信号を生成し、
過電圧信号を第２の閾値電圧と比較して第２のデジタル信号を生成し、
前記第１のデジタル信号及び前記第２のデジタル信号に応じて、デジタルパルス幅変調（ＤＰＷＭ）信号のデューティサイクル及びディザを調整し、
ローの場合、
前記ＤＰＷＭ信号をローに設定し、
前記ＳＰＷＭデューティサイクルを保存するステップとを有する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２００８年１２月８日に出願された米国仮出願番号第６１／１２０，８１１号、発明の名称「Embedded Digital Power Management」、及び２００９年１１月２０日に出願された米国特許出願第１２／６２３，１６５号、発明の名称「Embedded Display Power Management」の優先権を主張し、これらの文献は、その全体が引用によって本願に援用される。
【０００２】
本発明は、電力管理の分野に関し、特に、ディスプレイにおける電力消費を管理するためのシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
多くのディスプレイパネル、例えば、液晶ディスプレイ（liquid-crystal display：ＬＣＤ）パネル等の設計において、電力消費を最適化することは、電子産業における長年に亘る設計課題であった。エネルギ生成コストが高くなり、及びディスプレイパネルのサイズが大きくなるにつれて、使用時間に亘るディスプレイパネルの総合的な電力消費を低減することは、特に重要になった。更に、電池式のディスプレイパネルにおいては、総合的な電力消費を低減することは、バッテリの再充電サイクル又は交換の間の連続使用時間を長くするための重要な課題である。
【０００４】
従来のディスプレイパネルでは、ディスプレイパネルシステムの電力消費は、通常、ディスプレイパネルシステムの他の機能を実現するために用いられる別個の混在信号メインシステム制御回路から独立した、アナログ電力管理制御回路によって管理される。しかしながら、この独立して集積化されたアナログ電力管理制御回路は、これ以外のディスプレイパネルシステムによって利用されるレールとは別の更なる電圧レール（voltage rail）を必要とすることが多い。更に、アナログ電力管理制御回路を独立させて集積化することによって、総合的な設計の複雑性及びコストが上昇する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、ディスプレイパネルシステムの電力消費を管理でき、設計の複雑性及びコストを低減できる電力管理制御回路を開発することが望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の幾つかの実施の形態として、ディスプレイパネルの動作を制御するように構成されたディスプレイ管理回路と、パネルバックライトの電力消費を制御するように構成された電力管理回路とを含む集積回路を開示する。
【０００７】
本発明の更なる実施の形態及び側面は、以下の図面を参照して説明され、これらの図面は、本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を構成する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の形態に基づく、電力管理機能を有するメインシステム集積回路（ＩＣ）を含む液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）パネルシステムの概略的なブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態に基づき、発光ダイオード（ＬＥＤ）パネルバックライティングシステムの電力消費を管理するように構成された例示的なＬＣＤパネルシステムメインシステムＩＣを示す図である。
【図３】本発明の実施の形態に基づき、ＬＥＤパネルバックライティングシステムの電力消費を管理するように構成された例示的なＬＣＤパネルシステムメインシステムＩＣの他の図である。
【図４】本発明の幾つかの実施の形態に基づく電力管理回路の実施の形態を示す図である。
【図５】例えば図４に示す電力管理回路の実施の形態において実行できる電力管理アルゴリズムの実施の形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図面では、同じ又は同様の機能を有する要素には、同様の符号を付している。
【００１０】
図１は、本発明の実施の形態に基づく、電力管理機能を有するメインシステム集積回路（integrated circuit：ＩＣ）１０６を含む液晶ディスプレイ（liquid-crystal display：ＬＣＤ）パネルシステム１００の概略的なブロック図である。図１に示すように、ＬＣＤパネルシステム１００は、ＬＣＤパネル１０２、ＬＣＤパネルバックライト１０４及びメインシステムＩＣ１０６を含んでいてもよい。メインシステムＩＣ１０６は、ＬＣＤパネル１０２及びＬＣＤパネルバックライト１０４に接続してもよく、ここに開示する本発明の実施の形態に基づき、ＬＣＤパネル１０２及び／又はＬＣＤパネルバックライト１０４の動作を管理及び／又は制御するように構成してもよい。
【００１１】
ＬＣＤパネルシステム１００は、メインシステムＩＣ１０６に接続され、ＬＣＤパネル１０２及び／又はＬＣＤパネルバックライト１０４の機能を管理及び／又は制御するための命令をメインシステムＩＣ１０６に供給するように構成された１つ以上の通信チャネルを介して外部的に制御してもよい。例えば、パネル制御用主通信チャネル（primary panel control communication channel）１０８及び／又は１つ以上のパネル制御用補助通信チャネル（auxiliary panel control communication channel）１１０を介して、ＬＣＤパネルシステム１００を外部から制御してもよい。
【００１２】
幾つかの実施の形態では、パネル制御用主通信チャネル１０８及び／又はパネル制御用補助通信チャネル１１０は、ビデオ・エレクトロニクス・スタンダーズ・アソシエーション（Video Electronics Standards Association：ＶＥＳＡ）のＤｉｓｐｌａｙＰｏｒｔ規格（DisplayPort Standard）に準拠していてもよい。ＤｉｓｐｌａｙＰｏｒｔ規格は、ビデオ・エレクトロニクス・スタンダーズ・アソシエーション（ＶＥＳＡ）（860 Hillview Court, Suite 150, Milpitas, CA 95035）から入手可能な、２００８年１月１１日に発表された「VESA DisplayPort Standard, Version 1, Revision 1a」に詳細に開示されており、この文献は、その全体が引用によって本願に援用される。ここでは、例示的な目的のみのために、ＶＥＳＡのＤｉｓｐｌａｙＰｏｒｔ規格を利用する本発明の実施の形態について説明する。なお、本発明の実施の形態は、他のビデオディスプレイ通信規格を利用してもよいことは、当業者にとって明らかである。
【００１３】
ＬＣＤパネル１０２は、液晶（liquid crystal：ＬＣ）画素のアレイに亘って印加される電圧を調整するよう構成されたトランジスタのアレイを含んでいてもよい。幾つかの実施の形態では、トランジスタのアレイは、薄膜トランジスタ（thin film transistor：ＴＦＴ）を含んでいてもよい。ＬＣ画素に亘る電圧を調整することによって、トランジスタのアレイは、ＬＣ画素を通過する光の量（例えば、不透明度）を制御でき、この結果、特定の画像を表示することができる。ＬＣＤパネル１０２内に、赤色、緑色又は青色の光が特定のＬＣ画素を選択的に通過するように構成された電子的に制御される色フィルタを設けることによって、色を表示してもよい。
【００１４】
ＬＣＤパネル１０２に含まれるトランジスタのアレイは、一連の行ドライバ１１２及び一連の列ドライバ１１４を介して制御してもよい。トランジスタのアレイの行内の各トランジスタのゲートには、特定の行内のトランジスタを「オン」又は「オフ」に切換えるように構成された一連の行ドライバ１１２内の対応する行ドライバを接続してもよい。同様に、トランジスタのアレイの列内の各トランジスタのソースには、特定の列内のトランジスタに電圧を印加するように構成された一連の列ドライバ１１４内の対応する列ドライバを接続してもよい。特定の行のトランジスタを「オン」にし、特定の列のトランジスタに電圧を印加することによって、この特定の行と、特定の列との交点にあたるトランジスタが制御するＬＣ画素の不透明度を変化させてもよい。
【００１５】
ＬＣＤパネル１０２に含まれている行ドライバ１１２及び列ドライバ１１４は、メインシステムＩＣ１０６を介して制御してもよい。一方、メインシステムＩＣ１０６は、パネル制御用主通信チャネル１０８及び／又は１つ以上のパネル制御用補助通信チャネル１１０を介して供給される、ＬＣＤパネル１０２の行ドライバ及び列ドライバを管理及び／又は制御するための命令によって制御してもよい。例えば、パネル制御用主通信チャネル１０８は、ＤｉｓｐｌａｙＰｏｒｔ規格に基づいて、ＬＣＤパネル１０２に含まれる行ドライバ及び列ドライバの機能を管理及び／又は制御するための命令をメインシステムＩＣ１０６に供給してもよい。ＤｉｓｐｌａｙＰｏｒｔ規格は、メインリンク、補助チャネル、及びホットプラグ検出（hot plug detect：ＨＰＤ）の３つのデータリンクを使用する。幾つかの実施の形態では、メインＩＣ１０６は、ＤｉｓｐｌａｙＰｏｒｔメインリンクを介してディスプレイデータを受信し、ＬＣＤパネル１０２に含まれているトランジスタのアレイの動作を制御するように構成されているＬＣＤパネル１０２に含まれている行ドライバ及び列ドライバに信号を供給してもよい。更に、幾つかの実施の形態では、メインＩＣ１０６の機能は、ＬＣＤパネルシステム１００に含まれているタイミングコントローラＩＣ（timing controller IC：ＴＣＯＮ）を用いて実現してもよい。
【００１６】
ＬＣＤパネルバックライト１０４は、ＬＣＤパネル１０２を照射するように構成してもよい。このようにして、ＬＣＤパネルシステム１００から発せられる光は、ＬＣＤパネルバックライト１０４によって、ＬＣＤパネル１０２を介して提供してもよい。ここでは、例示的な目的のみのために、発光ダイオード（light-emitting diode：ＬＥＤ）バックライティング技術（例えば、白色ＬＥＤバックライティング技術）を利用する本発明の実施の形態を説明する。なお、本発明の実施の形態では、例えば、白熱電球、加法混色を用いる赤／緑／青（red-green-blue：ＲＧＢ）ＬＣＤバックライティング、エレクトロルミネセントパネル（electroluminescent panel：ＥＬＰ）、冷陰極蛍光管（cold cathode fluorescent lamp：ＣＣＦＬ）及び／又は熱陰極蛍光管（hot cathode fluorescent lamps：ＨＣＦＬ）等、他のバックライティング技術を利用してもよいことは、当業者にとって明らかである。
【００１７】
典型的なＬＣＤパネルシステム１００では、ＬＣＤパネルバックライト１０４による電力消費は、ＬＣＤパネルシステム１００の全電力消費の大部分を占めることがある。したがって、ＬＣＤパネルシステム１００の総合的な電力消費を最適化するには、ＬＣＤパネルバックライト１０４の電力消費を最適化することが重要である。ＬＥＤバックライティング技術を利用する本発明の実施の形態では、ＬＣＤパネルバックライト１０４システムに含まれているＬＥＤに供給される動作電流を低減することによって、ＬＣＤパネルシステム１００の電力消費を低減できる。幾つかの実施の形態では、ＬＣＤパネルバックライト１０４の動作電流を制御することによって、ＬＣＤパネルシステム１００のユーザが知覚するＬＣＤパネル１０２の明るさも制御してもよい。
【００１８】
メインシステムＩＣ１０６は、ＬＣＤパネルバックライト１０４の電力消費を最適化するように構成された上述した電力管理機能を実現する。幾つかの実施の形態では、メインシステムＩＣ１０６は、ＬＣＤパネルシステム１００のユーザが設定した対応する明るさレベルに基づいて、ＬＣＤパネルバックライト１０４の動作電流を動的に調整するように構成してもよい。例えば、ＤｉｓｐｌａｙＰｏｒｔ規格を利用する本発明の実施の形態では、メインシステムＩＣ１０６は、ユーザから、ＤｉｓｐｌａｙＰｏｒｔ補助リンクを介して明るさ制御情報を受け取り、この明るさ制御情報に基づいて、ＬＣＤパネルバックライトの動作電流を制御する信号を、ＬＣＤパネルバックライト１０４に供給してもよい。このようにして、幾つかの実施の形態では、メインシステムＩＣ１０６は、ユーザとＬＣＤパネルシステム１００との間の通信のためのプライマリゲートウェイとして使用され、ＬＣＤパネル１０２及びＬＣＤパネルバックライト１０４の動作を制御するように構成してもよい。
【００１９】
図２は、本発明の実施の形態に基づき、ＬＥＤパネルバックライト１０４の電力消費を管理するように構成された例示的なＬＣＤパネルシステムメインシステムＩＣ１０６を示す図である。図２に示すように、ＬＥＤパネルバックライト１０４の電力管理能力は、メインシステムＩＣ１０６において、デジタル及び／又はアナログ電力管理回路２００を用いて実現してもよい。
【００２０】
メインシステムＩＣ１０６は、メインシステムＩＣ１０６に接続された１つ以上の通信チャネル（例えば、パネル制御用主通信チャネル１０８及び／又は１つ以上のパネル制御用補助通信チャネル１１０）を介して、ＬＣＤパネル１０２及び／又はＬＣＤパネルバックライト１０４の機能を管理及び／又は制御するための命令を受信するように構成してもよい。例えば、パネル制御用主通信チャネル１０８は、ＤｉｓｐｌａｙＰｏｒｔ規格に基づいて、ＬＣＤパネルバックライト１０４の電力消費を管理及び／又は制御するための命令をメインシステムＩＣ１０６に供給してもよい。幾つかの実施の形態では、メインシステムＩＣ１０６は、ＤｉｓｐｌａｙＰｏｒｔ補助リンクを介して、電力管理制御命令を受信してもよく、受信した電力管理制御命令を電力管理回路２００に供給してもよい。上述のように、バックライトＬＥＤの明るさレベルに関する情報は、ディスプレイポート補助チャネルを用いて送信される。明るさレベルは、調光用のＰＷＭ周波数及びデューティサイクルとして送信される。メインシステムＩＣ１０６内のＰＷＭ調光回路２０２は、受信した情報を、正確な周波数及び継続時間を有するパルスに変換する。このパルスを用いて、電力管理回路２００をオン及びオフにして、ＬＥＤ２１２の明るさを制御することができる。
【００２１】
これに代えて、補助データリンクを有さないビデオディスプレイ通信規格を利用する本発明の実施の形態では、パネル制御用副通信チャネル（例えば、パネル制御用補助通信チャネル１１０）を使用して、メインシステムＩＣに電力管理制御命令を供給してもよい。例えば、Ｉ２Ｃ通信規格を利用するパネル制御用副通信チャネルを用いて、メインシステムＩＣ１０６に電力管理制御命令を供給してもよい。
【００２２】
電力管理回路２００は、電力管理回路モジュール２０２〜２１０を含む。例えば、図２に示すように、電力管理回路２００は、パルス幅変調（pulse-width modulation：ＰＷＭ）調光回路２０２、デジタルカウンタ回路２０４、デジタル制御回路２０６、アナログ／デジタル変換器（analog-to-digital converter：ＡＤＣ）回路２０８、及び電流制御回路２０６を含んでいてもよい。ＰＷＭ調光回路２０２は、デジタルカウンタ回路２０４に通信可能に接続してもよい。同様に、ＡＤＣ回路２０８は、デジタル制御回路２０６に通信可能に接続してもよく、デジタル制御回路２０６は、デジタルカウンタ回路２０４に通信可能に接続してもよい。
【００２３】
ＬＥＤパネルバックライト１０４は、ＬＥＤアレイ２１２を含む。図２に示すように、ＬＥＤアレイ２１２は、複数の直列接続されたＬＥＤセグメントを含んでいてもよい。直列接続されたＬＥＤセグメントは、更に、相互に並列接続され、ＬＥＤアレイ２１２を形成してもよい。
【００２４】
ＬＥＤアレイ２１２は、電圧スイッチ回路２１４及び可変電流制御トランジスタ２１６によって駆動してもよい。電圧スイッチ回路２１４は、デジタルカウンタ回路２０４によって制御してもよい。幾つかの実施の形態では、電圧スイッチ回路２１４は、ｎ型金属酸化物半導体（n-type metal-oxide-semiconductor：ｎＭＯＳ）電界効果トランジスタを含んでいてもよい。ｎＭＯＳトランジスタのゲートは、デジタルカウンタ回路２０４の出力に接続してもよい。ｎＭＯＳトランジスタのソースは、グラウンドに接続してもよい。ｎＭＯＳトランジスタのドレインは、電圧スイッチ回路２１４に含まれているインダクタを介して、入力電圧ソースＶｉｎに接続してもよい。更に、ｎＭＯＳトランジスタのソースは、電圧スイッチ回路２１４に含まれているダイオードのアノード端子にも接続してもよい。ダイオードのカソード端子は、ＬＥＤアレイ２１２の直列接続されたＬＥＤセグメントの上端の端末ノード（top terminal node）に接続してもよい。更に、電圧スイッチ回路２１４に含まれるコンデンサは、ダイオードのカソード端子と、グラウンドとの間に接続してもよい。
【００２５】
ＰＷＭ調光回路２０２は、デジタルカウンタ回路２０４にＰＷＭ調光制御情報を供給する。具体的には、ＰＷＭ調光回路２０２は、パルス幅変調法を利用することによって、ＬＥＤアレイ２１２の明るさを調整するためのＰＷＭ調光制御情報を供給できるものであってもよい。例えば、パルス幅変調法を利用して、ＬＥＤアレイ２１２に含まれているＬＥＤの動作電流を、それらの定格電流レベルに設定し、変調された駆動信号によって駆動してもよく、駆動信号を変更することによって、ＬＥＤアレイ２１２の知覚される明るさを調整してもよい。幾つかの実施の形態では、変調駆動信号は、ＰＷＭ調光回路２０２によって提供されるＰＷＭ調光制御情報に基づいて、デジタルカウンタ回路２０４によって供給してもよい。
【００２６】
ＡＤＣ回路２０８は、ＬＥＤアレイ２１２から１つ以上のアナログ信号を受信し、このアナログ信号を、メインシステムＩＣ１０６によって使用される１つ以上のデジタル信号に変換するように構成されている。例えば、図２に示すように、ＡＤＣ回路２０２は、ＬＥＤアレイ２１２に含まれている直列接続されたＬＥＤセグメントの一端及び／又は両端の端末ノードに対応する回路ノードから１つ以上のアナログ信号を受信し、この１つ以上のアナログ信号を１つ以上の対応するデジタル信号に変換する。デジタル制御回路２０６は、ＡＤＣ回路２０８によって供給される１つ以上のデジタル信号を、１つ以上の制御信号に変換して、デジタルカウンタ２０４に供給するために使用してもよい。幾つかの実施の形態では、１つ以上のデジタル信号は、ＡＤＣ回路２０８が受信した１つ以上のアナログ信号のパルス幅に関係していてもよく、デジタル制御回路２０６は、受信したアナログパルス幅に関係する制御情報をデジタルカウンタ２０４に供給してもよい。
【００２７】
図２に示すように、幾つかの実施の形態では、可変電流制御トランジスタ２１６は、ｎＭＯＳトランジスタであってもよい。可変電流制御トランジスタ２１６のドレインは、ＬＥＤアレイ２１２内の直列接続されたＬＥＤセグメントの下端の端末ノードに接続してもよい。可変電流制御トランジスタ２１６のソースは、グラウンドに接続してもよい。そして、可変電流制御トランジスタ２１６のゲートは、メインシステムＩＣ１０６の電力管理回路２００の電流制御回路２１０に接続してもよい。幾つかの実施の形態では、ＬＥＤアレイ２１２内の直列接続されたＬＥＤセグメントのそれぞれは、専用の電流制御トランジスタ２１６を含んでいてもよい。
【００２８】
ＬＥＤアレイ２１２に含まれるＬＥＤの動作電流は、電流制御回路２１０が可変電流制御トランジスタ２１６のゲートに供給する電流制御信号に基づいていてもよい。幾つかの実施の形態では、この動作電流は、ＬＥＤアレイ２１２に含まれているＬＥＤの定格動作電流であってもよい。更に、幾つかの実施の形態では、電流制御信号を調整することによってこの動作電流を変更し、ＬＥＤアレイ２１２に含まれているＬＥＤの知覚される明るさを可変に変化させてもよい。幾つかの実施の形態では、ＰＷＭ調光法と連携させて、この明るさ調整を用いて、ＬＥＤアレイ２１２の電力消費を最適化してもよい。
【００２９】
図３は、本発明の実施の形態に基づき、ＬＥＤパネルバックライト１０４の電力消費を管理するように構成された例示的なＬＣＤパネルシステムメインシステムＩＣ１０６の概略図である。図３に示すように、ＬＥＤパネルバックライト１０４の電力管理能力は、デジタル的に実現された電力管理回路３００を用いて、メインシステムＩＣ１０６内で実現できる。図３に示すＬＥＤパネルバックライト１０４のＬＥＤアレイ２１２は、例示的な目的のために、１つの直列接続されたＬＥＤセグメントを含む。なお、本発明の実施の形態に基づき、図３に示すＬＥＤアレイ２１２は、図２に示すように、直列接続され、更に互いに並列接続された複数のＬＥＤセグメントを含んでいてもよいことは当業者にとって明らかである。
【００３０】
図２に示す実施の形態と同様に、メインシステムＩＣ１０６は、当該システムに接続された１つ以上の通信チャネル（例えば、パネル制御用主通信チャネル１０８及び／又は１つ以上のパネル制御用補助通信チャネル１１０）を介して、ＬＣＤパネル１０２及び／又はＬＣＤパネルバックライト３００の機能を管理及び／又は制御するための命令を受信するように構成してもよい。例えば、パネル制御用主通信チャネル１０８は、ＤｉｓｐｌａｙＰｏｒｔ規格に基づいて、ＬＣＤパネルバックライト１０４の電力消費を管理及び／又は制御するための命令をメインシステムＩＣ１０６に供給してもよい。幾つかの実施の形態では、メインシステムＩＣ１０６は、ＤｉｓｐｌａｙＰｏｒｔ補助リンクを介して、電力管理制御命令を受信してもよく、受信した電力管理制御命令をデジタル的に実現された電力管理回路３００に供給してもよい。これに代えて、補助データリンクを有さないビデオディスプレイ通信規格を利用する本発明の実施の形態では、パネル制御用副通信チャネル（例えば、パネル制御用補助通信チャネル１１０）を使用して、メインシステムＩＣに電力管理制御命令を供給してもよい。例えば、Ｉ２Ｃ通信規格を利用するパネル制御用副通信チャネルを用いて、メインシステムＩＣ１０６に電力管理制御命令を供給してもよい。
【００３１】
幾つかの実施の形態では、メインシステムＩＣ１０６のデジタル的に実現された電力管理回路３００は、制御カウンタ３０２、クロック回路３０４、デジタル調整パルス幅変調（digitally adjusted pulse-width modulation：ＤＰＷＭ）カウンタ３０６、低周波数パルス幅変調（low-frequency pulse-width modulation：ＬＰＷＭ）調光モジュール３０８及びＤＰＷＭ調光モジュール３１０を含んでいてもよい。
【００３２】
図３に示すように、幾つかの実施の形態では、ＬＥＤアレイ２１２は、電圧スイッチ回路２１４及び電流源３１２によって駆動してもよい。更に、電圧スイッチ回路２１４は、メインシステムＩＣ１０６のデジタル的に実現された電力管理回路３００によって制御してもよい。幾つかの実施の形態では、電圧スイッチ回路２１４は、ｎＭＯＳトランジスタを含んでいてもよい。ｎＭＯＳトランジスタのゲートは、デジタル的に実現された電力管理回路３００の出力に接続してもよい。ｎＭＯＳトランジスタのソースは、グラウンドに接続してもよい。ｎＭＯＳトランジスタのドレインは、電圧スイッチ回路２１４に含まれているインダクタを介して、入力電圧ソースＶｉｎに接続してもよい。更に、ｎＭＯＳトランジスタのソースは、電圧スイッチ回路２１４に含まれているダイオードのアノード端子にも接続してもよい。ダイオードのカソード端子は、ＬＥＤアレイ２１２の直列接続されたＬＥＤセグメントの上端の端末ノード（top terminal node）に接続してもよい。更に、電圧スイッチ回路２１４に含まれるコンデンサは、ダイオードのカソード端子と、グラウンドとの間に接続してもよい。
【００３３】
電圧スイッチ回路２１４は、デジタル的に実現された電力管理回路３００のＤＰＷＭ調光モジュール３１０によって駆動してもよい。ＤＰＷＭ調光モジュール３１０によって提供される出力制御信号は、電圧スイッチ回路２１４のｎＭＯＳトランジスタのゲートに供給してもよく、電圧スイッチ回路２１４は、パルス幅変調法を用いて、ＬＥＤアレイの明るさを調整するためのＰＷＭ調光制御を提供してもよい。具体的には、ＤＰＷＭ調光モジュール３１０の出力信号は、電圧スイッチ回路２１４を駆動して、変調された電圧信号を生成して、ＬＥＤアレイ２１２の直列接続されたＬＥＤセグメントの上端の端末ノードに供給し、この電圧信号を変化させて、ＬＥＤアレイ２１２の知覚される明るさを調整してもよい。
【００３４】
ＤＰＷＭ調光モジュール３１０は、ＤＰＷＭカウンタ３０６から受信したカウンタ信号及び制御カウンタ３０２から受信したカウンタ信号に基づいて、出力信号を生成し、電圧スイッチ回路２１４に供給してもよい。幾つかの実施の形態では、ＤＰＷＭカウンタ３０６は、固定された数までカウントしてからリセットされるカウンタ信号をＤＰＷＭ調光モジュール３１０に供給するように構成してもよく、この固定された数は、ＤＰＷＭカウンタ３１０に供給される２つのクロック信号の間の差周波によって決定される。更に、幾つかの実施の形態では、制御カウンタ３０２は、ＬＥＤアレイ２１２の直列接続されたＬＥＤセグメントの上端及び／又は下端の端末ノードにおける電圧に少なくとも部分的に基づいてインクリメント又はデクリメントされるカウンタ信号をＤＰＷＭ調光モジュール３１０に供給してもよい。幾つかの実施の形態では、このカウンタ信号は、ＬＥＤアレイ２１２のＬＥＤセグメントを駆動する信号の測定されたデューティサイクルに関係していてもよい。
【００３５】
デジタル的に実現された電力管理回路３００に含まれるクロック回路３０４は、１つ以上のクロック信号を生成して、このクロック信号を、デジタル的に実現された電力管理回路モジュール３０２〜３１０の１つ以上に供給してもよい。例えば、クロック回路３０４は、周波数Ｆを有する第１のクロック信号を生成して、この第１のクロック信号をＤＰＷＭカウンタ３０６のリセット端子に供給し、１００Ｆの周波数を有する第２のクロック信号を生成して、この第２のクロック信号をＤＰＷＭカウンタ３０６の入力端子に供給し、１／２０Ｆの周波数を有する第３のクロック信号を生成して、この第３のクロック信号をデジタル的に実現された電力管理回路３００に含まれているＡＮＤゲート３１４、３１６の両方の非反転入力端子の１つに供給し、１／１００Ｆの周波数を有する第４のクロック信号を生成して、この第４のクロック信号をＬＰＷＭ調光モジュール３０８に供給してもよい。なお、クロック回路３０４は、図３に示す周波数とは異なる相対的な周波数を有する１つ以上のクロック信号を生成してもよい。
【００３６】
上述のように、幾つかの実施の形態では、制御カウンタ３０２は、ＬＥＤアレイ２１２の直列接続されたＬＥＤセグメントの上端及び／又は下端の端末ノードにおける電圧に少なくとも部分的に基づいてインクリメント又はデクリメントされるカウンタ信号をＤＰＷＭ調光モジュール３１０に供給してもよい。幾つかの実施の形態では、１つ以上の１ビットＤＡＣ（例えば、図３のＤ／Ａ変換器３１８）を用いて、ＬＥＤアレイ２１２の直列接続されたＬＥＤセグメントの上端及び／又は下端の端末ノードにおける各電圧に基づいて、デジタル信号Ｃ１及び／又はＣ２を生成してもよい。図３に示すように、Ｄ／Ａ変換器３１８は、１つ以上のコンパレータを用いて実現してもよい。１つ以上のコンパレータの非反転入力端子は、基準電圧Ｖ１に接続してもよい。１つ以上のコンパレータの反転入力端子は、ＬＥＤアレイ２１２の直列接続されたＬＥＤセグメントの上端又は下端の端末ノードに接続して、それぞれがデジタル信号Ｃ１及び／又はＣ２を生成するようにしてもよい。幾つかの実施の形態では、過電圧保護回路３２０を用いて、ＬＥＤアレイ２１２の直列接続されたＬＥＤセグメントの上端の端末ノードにおける高パワー電圧信号をスケールダウンして、このスケールダウンされた電圧信号をＤ／Ａ変換器３１８のコンパレータの１つの反転入力端子に供給してもよい。幾つかの実施の形態では、過電圧保護回路３２０は、分圧回路を用いて実現してもよい。
【００３７】
上述のように、クロック回路３０４は、１／２０Ｆの周波数を有する第３のクロック信号を生成して、この第３のクロック信号をデジタル的に実現された電力管理回路３００に含まれているＡＮＤゲート３１４、３１６の両方の非反転入力端子の１つに供給してもよい。同様に、デジタル信号Ｃ１は、ＡＮＤゲート３１４の他の非反転入力端子に供給してもよく、ＡＮＤゲート３１４の出力は、制御カウンタ３０２のインクリメント入力端子に接続してもよい。また、デジタル信号Ｃ１は、ＡＮＤゲート３１６の反転入力端子にも供給してもよく、ＡＮＤゲート３１６の出力は、制御カウンタ３０２のデクリメント入力端子に接続してもよい。制御カウンタ３０２のリセット端子には、パワーオンリセット信号（power-on reset signal：ＰＯＲ）を供給してもよい。制御カウンタ３０２の出力カウンタ信号は、そのインクリメント入力端子及び／又はデクリメント入力端子、及びそのリセット端子に供給される信号に依存していてもよく、幾つかの実施の形態では、ＬＥＤアレイ２１２のＬＥＤセグメントを駆動する信号の測定されたデューティサイクルに関係していてもよい。同様に、デジタル信号Ｃ２は、デジタル信号Ｃ２のデューティサイクルに関係している第２の制御信号の生成において使用される電力管理回路に含まれている他の制御カウンタのインクリメント入力端子及びデクリメント入力端子に供給してもよい。
【００３８】
電流源３１２は、ＬＥＤアレイ２１２に含まれるＬＥＤをそれらの定格動作電流で駆動してもよい。幾つかの実施の形態では、電流源３１２は、ＬＥＤアレイに含まれるＬＥＤを異なる動作電流で駆動してもよい。幾つかの実施の形態では、ＬＥＤの動作電流は、パネル制御用主通信チャネル１０８及び／又はパネル制御用補助通信チャネル１１０を介してメインシステムＩＣ１０６が受信した電流制御信号に基づいて設定してもよい。ＬＰＷＭ調光モジュール３０８は、ＬＰＷＭ駆動信号３２２によってＬＥＤアレイ２１２のＬＥＤセグメントを駆動するように構成された回路を含んでいてもよい。
【００３９】
図４は、本発明の幾つかの実施の形態に基づくＬＥＤドライバ４００を示している。図４に示すように、ＬＥＤドライバ４００は、デジタルブロック４１０、閾値生成器４１２及びリセットタイマ４１４を含む。Ａ／Ｄ変換器３１８は、コンバータ３１８−１、３１８−２、３１８−３、３１８−４を含み、これらはそれぞれ、デジタル値Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４を生成する。図３に関して説明したように、デジタルブロック４１０は、制御カウンタ３０２、ＤＰＷＭカウンタ３０６、ＤＰＷＭ調光モジュール３１０、クロック３０４及びＬＰＷＭ調光モジュール３０８を含む。
【００４０】
図４に示すように、デジタルブロック４１０には、デジタルセットアップデータ、パワー、クロック及びＬＰＷＭ信号が入力される。デジタルブロック４１０は、ＤＰＷＭ信号を出力し、スイッチ回路２１４に供給する。幾つかの実施の形態では、スイッチ回路２１４は、ＩＤＴ社のチップＶＰＡ１１００（IDT chip VPA1100）であってもよい。
【００４１】
図４に示すように、デジタル値Ｃ１は、コンバータ３１８−１において、電流源３１２における電圧を閾値電圧ＶＴＨ３と比較することによって決定される。デジタル値Ｃ２は、コンバータ３１８−２において、分圧器３２０によって生成された電圧を閾値ＶＴＨ４と比較することによって決定される。デジタル値Ｃ３は、コンバータ３１８−３において、電流源３１２における電圧を閾値電圧ＶＴＨ２と比較することによって決定される。デジタル値Ｃ４は、コンバータ３１８−４において、電流源３１２における電圧を閾値電圧ＶＴＨ１と比較することによって決定される。値Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４は、デジタルブロック４１０に供給される。
【００４２】
図４に示すように、閾値ＶＴＨ１、ＶＴＨ２、ＶＴＨ３は、選択回路４１２において選択される。閾値ＶＴＨ４は、選択回路４１２で生成された値からマルチプレクサ４１６において選択される。図４に示すように、選択回路４１２は、マルチプレクサで選択することができる一連の電圧を提供する抵抗分圧器を含む。ここでは何個の基準電圧を生成してもよいが、幾つかの実施の形態では、選択回路４１２において１０個の基準電圧を生成し、８個の電圧からＶＴＨ１、ＶＴＨ２及びＶＴＨ３を選択し、２個の電圧からＶＴＨ４を選択する。幾つかの実施の形態では、１．２４Ｖの電圧源とグラウンドとの間に接続された抵抗分圧器によって生成される１０個の基準電圧は、ＶＲＥＦ１＝０．７５Ｖ、ＶＲＥＦ２＝０．７０Ｖ、ＶＲＥＦ３＝０．６５Ｖ、ＶＲＥＦ４＝０．６０Ｖ、ＶＲＥＦ５＝０．５５Ｖ、ＶＲＥＦ６＝０．５０Ｖ、ＶＲＥＦ７＝０．４５Ｖ、ＶＲＥＦ８＝０．４０Ｖ、ＶＲＥＦ９＝０．１５６Ｖ及びＶＲＥＦ１０＝０．１０Ｖを含む。図４に示すように、ＶＴＨ１、ＶＴＨ２、ＶＴＨ３は、ＶＲＥＦ１〜ＶＲＥＦ８から選択され、ＶＴＨ４は、ＶＲＥＦ２及びＶＲＥＦ９から選択される。
【００４３】
図４に示すように、Ｃ１は、電流源３１２の電圧が電圧ＶＴＨ３を上回るか下回るかを示す。同様に、Ｃ３は、電流源３１２の電圧が電圧ＶＴＨ２を上回るか下回るかを示し、Ｃ４は、電流源３１２の電圧が電圧ＶＴＨ１を上回るか下回るかを示す。更に、Ｃ２は、過電圧を示すために、抵抗分圧器３２０の電圧が電圧ＶＴＨ４を上回るか下回るかを示す。
【００４４】
更に、電流源３１２は、電流検出増幅器２１０によって制御してもよい。電流検出増幅器２１０は、電流源３１２内の抵抗センサ４２０に亘る電圧を閾値電圧、幾つかの実施の形態では、上述したＶＲＥＦ１０と比較する。幾つかの実施の形態では、電流源３１２内のトランジスタ４１８は、電流源３１２を流れる電流を制御する。幾つかの実施の形態では、電流検出増幅器２１０は、フリップフロップ４１６によってイネーブルにされ、フリップフロップ４１６は、ＤＰＷＭ信号によってクロックされ、リセットタイマ４１４によってリセットされる。
【００４５】
図５は、図４に示すようなＬＥＤドライバ４００に対して動作できるアルゴリズム５００のフローチャートを示している。電源の投入により、ＬＥＤドライバ４００のデジタルブロック４１０は、ステップ５０２に入り、ここで、閾値ＶＴＨ４は、より低い電圧に設定され、この場合、マルチプレクサ４１６への信号Ｓ０を設定することによって、ＶＲＥＦ９に設定される。ステップ５０４では、デジタル／アナログ変換器３１８−２において、ＶＴＨ４に対して信号ＯＶＰをチェックし、入力電圧が下限閾値を上回っているかを判定する。入力電圧が下限閾値を上回っていない場合、デジタルブロック４１０は、ステップ５０２に戻る。入力電圧が下限閾値を上回っている場合、デジタルブロック４１０は、ステップ５０６に進み、マルチプレクサ４１６において、より高い電圧ＶＲＥＦ２を選択するようにマルチプレクサ４１６への信号Ｓ０を設定する。そして、デジタルブロック５０６は、ステップ５０８に進む。
【００４６】
ステップ５０８では、ＬＰＷＭ信号をチェックする。ＬＰＷＭがローの場合、デジタルブロック５０６は、ステップ５１０に進み、ＤＰＷＭ信号をローに設定し、現在のＤＰＷＭデューティサイクルを保存する。ステップ５１２において、信号ＬＰＷＭがプリセット期間、例えば、３０ｍｓより長い期間、ローのままであった場合、デジタルブロック５０６は、リセットカウンタ５２２に進む。リセットカウンタ５２２では、図３に示すように、制御カウンタ３０６をリセットする。リセットカウンタ５２２から、デジタルブロック５０６は、ステップ５０２に進み、ＬＥＤドライバ４００を再開する。
【００４７】
ステップ５０８において、ＬＰＷＭがハイである場合、デジタルブロック５０６は、ステップ５１４に進み、ここで、ＤＰＷＭ信号のデューティサイクルを保存されているデューティサイクルに設定する。複数のＤＰＷＭクロックサイクル、例えば、ステップ５２０に示すように、６４サイクルについて、最大デューティサイクルが実行されると、デジタルブロック５０６は、リセットカウンタ５２２に進み、上述のような動作を行う。
【００４８】
ステップ５２０の条件が満たされない場合、デジタルブロック５０６は、ステップ５１６に進み、パラメータＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４を入手する。デジタルブロック５０６は、ステップ５２６からステップ５１８に進み、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４の組合せに対して、ここに示す機能を実行する。図５に示すように、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４がローである場合、これは、電流源における電圧であるフィードバック電圧ＦＢが全ての閾値電圧を下回ることを示し、値Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４が変化するまで、プリセットされた期間毎に制御カウンタ３０２をインクリメントする。Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４がそれぞれ（０，１，０，０）である場合、これは、過電圧状況を示し、デジタルブロック４１０は、リセットカウンタ５２２に進む。Ｃ１がハイになった場合、これは、ＦＢがＶＴＨ３を上回ったことを示し、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４の値が変化するまで、ディザカウンタを１ずつ増加させる。ＦＢの値がＶＴＨ２を上回った場合、Ｃ３がハイになり、この場合、ディザを減少させる。幾つかの実施の形態では、この条件下では、変更を行わない。Ｃ１、Ｃ３、Ｃ４がハイになった場合、ＤＰＷＭを切断し、Ｃ４がローになるまで、ディザをデクリメントする。Ｃ１及びＣ２がハイになると、デジタルブロック４１０は、リセットカウンタ５２２に進む。Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３がハイの場合、ＤＰＷＭを切断し、Ｃ４の値にかかわらず、Ｃ２がローになるまで、ディザを減少させる。他の全ての条件下では、デジタルブロック４１０は、リセットカウンタステップ５２２に進む。
【００４９】
したがって、図４及び図５に示すように、ＤＰＷＭ信号のパラメータは、ＯＶＰ及びＦＢ信号を利用して、閾値によって設定されたガイドライン内で設定される。デジタルブロック４１０は、デジタル化された値によって、閾値、ＯＶＰ及びＦＢ信号の間の関係を監視できる。
【００５０】
本発明の実施の形態は、デジタル及び／又はアナログ回路を用いて実現してもよい。更に、幾つかの実施の形態では、回路（例えば、メインシステムＩＣ）、カウンタ、及び／又はここに開示したモジュールは、フィールドプログラマブルゲートアレイ（field-programmable gate array：ＦＰＧＡ）を用いて実現してもよい。幾つかの実施の形態では、メインシステムＩＣは、特定用途向けＩＣ（application-specific integrated circuit：ＡＳＩＣ）内で実現してもよい。
【００５１】
以上、添付の図面を参照して様々な実施の形態について説明した。但し、これらに対する様々な変更及び変形が可能であり、以下の特許請求の範囲で定義する本発明のより広い範囲から逸脱することなく、更なる実施の形態を想到できることは明らかである。したがって、明細書及び図面は、限定的な意味ではなく、例示的なものとみなされる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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