DE102006052726B4

DE102006052726B4 - Ansteuerungsvorrichtung einer Lichtemissionsdiode und Flüssigkristallanzeige unter Verwendung derselben

Info

Publication number: DE102006052726B4
Application number: DE102006052726.7A
Authority: DE
Inventors: Eui Yeol Oh; Haang Rhym Chu
Original assignee: LG Display Co Ltd
Current assignee: LG Display Co Ltd
Priority date: 2006-04-04
Filing date: 2006-11-08
Publication date: 2016-08-18
Anticipated expiration: 2026-11-09
Also published as: FR2899425B1; DE102006052726A1; JP4772651B2; FR2899425A1; GB0622611D0; TW200739480A; CN101051444A; TWI358689B; KR100679410B1; GB0622265D0; GB2437111A; US20070229446A1; GB2437111B; US8018425B2; CN101051444B; JP2007281417A

Abstract

Ansteuerungsvorrichtung einer Lichtemissionsdiode, die aufweist: eine Mehrzahl von Gruppen von Lichtemissionsdioden (G10, G20, G30), in denen Lichtemissionsdioden (D11 bis D13) miteinander in Reihenschaltung gekoppelt sind; eine Mehrzahl von Konstantspannungs-Versorgungseinheiten (100, 200, 300), die eine Konstantspannung bereitstellen, die zum Treiben eines Konstantstroms an jeder der Mehrzahl von Lichtemissionsdioden-Gruppen (G10, G20, G30) notwendig sind, und die die Konstantspannung ausgeben, in der eine Ausgangsspannung (Vout) gleich oder kleiner als eine Eingangsspannung (Vin) ist; und eine Pulsweiten-Modulationssignal-Versorgungseinheit (400), die ein Pulsweitenmodulationssignal an jede der Konstantspannungs-Versorgungseinheiten (100, 200, 300) anlegt, wobei jede Konstantspannungs-Versorgungseinheit (100, 200, 300) aufweist: eine Schaltsteuerungssignal-Versorgungseinheit (101), die ein Schaltsteuerungssignal (S/W) bereitstellt; ein Schaltelement (106), das abhängig von einem Schaltsteuerungssignal (S/W) eingeschaltet wird, das von der Schaltsteuerungssignal-Versorgungseinheit (101) bereitgestellt ist, und das eine Energie-Speichermenge abhängig von der Einschaltzeit einstellt; eine Energiespeichereinheit (105), die Energie speichert, die durch das Schaltelement (106) bereitgestellt ist, wobei die Energiespeichereinheit (105) zwischen einem dritten Knoten (N103) und einem vierten Knoten (N104) angeschlossen ist; eine Diode (102), die Energie, die in der Energiespeichereinheit (105) gespeichert ist, an jede der Mehrzahl von Lichtemissionsdioden-Gruppen (G10, G20, G30) übermittelt, wobei die Diode (102) eine Kathode aufweist, die an einen ersten Knoten (N101) angeschlossen ist, und eine Anode, die an den dritten Knoten (N103) angeschlossen ist; einen Stromerfassungswiderstand (104), der zwischen dem ersten Knoten (N101) und einem zweiten Knoten (N102) angeschlossen ist, zum Erfassen eines Stroms, der an jede der Lichtemissionsdioden-Gruppen (G10, G20, G30) übermittelt wird, mittels einer Ausgangsspannung (Vout), die an jede der Mehrzahl von Lichtemissionsdioden-Gruppen (G10, G20, G30) angelegt ist; ...

Description

Dieses Dokument betrifft eine Ansteuerungsvorrichtung einer Lichtemissionsdiode, die als Hintergrundbeleuchtung einer Flachpaneelanzeige verwendet wird, und eine Flüssigkristallanzeige unter Verwendung derselben.
In einer aktuellen Informations-orientierten Gesellschaft spielen Anzeigevorrichtungen eine sehr wichtige Rolle und von verschiedenen Anzeigevorrichtungen wurde ausführlich in verschiedenen industriellen Gebieten Gebrauch gemacht.
Im Allgemeinen ist eine Anzeigevorrichtung eine Vorrichtung zum Übermitteln verschiedener Informationen an einen Menschen mittels seines Seh-Sinnes. Das heißt, eine Anzeigevorrichtung ist eine elektronische Vorrichtung zum Umwandeln eines elektronischen Informationssignals, das von verschiedenen elektronischen Anwendungen ausgegeben ist, in ein optisches Informationssignal, das durch den Seh-Sinn eines Menschen erkannt werden kann und einer Funktion zur Kopplung zwischen einem Menschen und einer elektronischen Vorrichtung dient.
Bei Anzeigevorrichtungen wird eine Anzeigevorrichtung, bei der ein optisches Informationssignal durch ein Lichtemissionsphänomen angezeigt wird, lichtemittierende Anzeigevorrichtung genannt, und eine Anzeigevorrichtung, in der ein optisches Informationssignal durch optische Modulation aufgrund eines Reflektions-, Streu-, Interferenzphänomen oder ähnlichem angezeigt wird, wird lichtempfangende Anzeigevorrichtung genannt.
Die lichtemittierende Anzeigevorrichtung wird Aktivanzeigevorrichtung genannt und umfasst zum Beispiel eine Kathodenstrahlröhre (CRT), ein Plasmaanzeigepaneel (PDP), eine organische Elektrolumineszenzanzeige (OELD) oder eine Lichtemissionsdiode (LED).
Die lichtempfangende Anzeigevorrichtung wird passive Anzeigevorrichtung genannt und umfasst zum Beispiel eine Flüssigkristallanzeige (LCD) oder eine elektrophoretische Anzeige (EPID = electrophoretic image display).
Seit kurzem sind aufgrund eines schnellen Fortschritts der Halbleitertechnologie eine Verringerung der Spannung und der Leistung verschiedener elektronischer Vorrichtungen und eine Verringerung der Größe, eine Verringerung der Dicke und eine Verringerung des Gewichts elektronischer Anwendungen notwendig. Folglich wurden Flachpaneelanzeigen, wie zum Beispiel die Flüssigkristallanzeige, das Plasmaanzeigepaneel und die organische Elektrolumineszenzanzeige, entwickelt, und die Flüssigkristallanzeige, durch die die Verringerung der Größe, die Verringerung des Gewichts und die Verringerung der Dicke leicht erreicht werden kann, und die einen geringen Leistungsverbrauch und eine niedrige Ansteuerungsspannung aufweist, steht im Blickfeld unter den Flachpaneelanzeigen.
Die Flüssigkristallanzeige ist eine Anzeigevorrichtung zum Anzeigen eines gewünschten Bilds, indem eine Flüssigkristallschicht mit einer dielektrischen Anisotropie zwischen oberen und unteren Substraten gebildet wird, die transparente isolierende Substrate sind, die Molekülanordnung eines Flüssigkristallmaterials durch Anpassen der Stärke eines elektrischen Felds, das in der Flüssigkristallschicht gebildet ist, geändert wird, und folglich eine Lichtmenge angepasst wird, die in dem oberen Substrat durchgelassen wird, die eine Anzeigeebene ist.
Da die Flüssigkristallanzeige eine lichtempfangende Anzeigevorrichtung ist, die selbst kein Licht emittieren kann, benötigt die Flüssigkristallanzeige eine Hintergrundbeleuchtung, die auf der Rückseite eines Flüssigkristallpaneels angeordnet ist, zum Anzeigen eines Bilds, um die Helligkeit des gesamten Schirms gleichmäßig zu halten.
Als Lichtquelle der Hintergrundbeleuchtung wurden eine Kaltkathodenfluoreszenzlampe (CCFL), eine Fluoreszenzlampe mit externer Elektrode (EEFL) usw. verwendet. Seit kurzem jedoch steht die Lichtemissionsdiode, die mit Unterbrechungen (semi-permanent) verwendet werden kann und im Verglich zur CCFL und zur EEFL einen vorzüglichen Energiespareffekt aufweist, im Zentrum der Aufmerksamkeit als Lichtquelle der zukünftigen Generation.
Bis jetzt wurde die Lichtemissionsdiode im Allgemeinen als Lichtquelle einer Hintergrundbeleuchtung für eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit kleiner Größe, wie zum Beispiel einem Mobiltelefon verwendet. Seit kurzen jedoch wird die Lichtemissionsdiode als Lichtquelle einer Hintergrundbeleuchtung für Flüssigkristallanzeigevorrichtungen mit mittlerer und großer Größe verwendet und allmählich in größerem Umfang verwendet, da sich die Helligkeit der Lichtemissionsdiode verbessert hat.
Nachstehend werden eine Lichtemissionsdiode für eine Hintergrundbeleuchtung einer vorhandenen Flüssigkristallanzeige und ein Ansteuerungsschaltkreis davon beschrieben.
1 ist ein Diagramm, das einen Ansteuerungsschaltkreis einer Lichtemissionsdiode für eine Hintergrundbeleuchtung der herkömmlichen Flüssigkristallanzeige darstellt.
Zum Ansteuern einer Mehrzahl von Lichtemissionsdioden D1 bis D9, die miteinander in Reihenschaltung gekoppelt sind, erhöht (boost) ein Ansteuerungsschaltkreis 1 der herkömmlichen Lichtemissionsdiode eine Eingangsspannung auf einen vorgegebenen Pegel und gibt die Spannung aus. Falls zum Beispiel eine Eingangsspannung von 18 bis 48 V an den Ansteuerungsschaltkreis 1 der Lichtemissionsdioden übermittelt wird, erhöht der Ansteuerungsschaltkreis 1 der Lichtemissionsdiode die Eingangsspannung und gibt gemäß der Anzahl der Lichtemissionsdioden D1 bis D9 (in 1: 9 Lichtemissionsdioden) 200 bis 380 V als Ausgangsspannung aus.
Jedoch benötigt der Ansteuerungsschaltkreis der LED für die Hintergrundbeleuchtung in der herkömmlichen Flüssigkristallanzeige viele grundlegende Bauteile zum Bilden eines Einheitsschaltkreises, wie in 1 gezeigt ist, wodurch eine Schaltkreisstruktur kompliziert wird. Insbesondere ist es notwendig, eine Eingangsspannung auf einen hohen Spannungspegel zu erhöhen, da viele Lichtemissionsdioden mit dem Einheitsschaltkreis gekoppelt sind.
Ferner ist ein separater Überspannungsschutzschaltkreis (OVP-Schaltkreis) notwendig, um Sicherheitsvorgaben zu erfüllen, da die Eingangsspannung auf einen hohen Spannungspegel erhöht werden soll, wodurch das Problem auftritt, dass die Energieumwandlungseffizienz gestört wird.
US 2002/0145041 A1 beschreibt eine Ansteuerungsvorrichtung für LEDs mit einer Mehrzahl von Gruppen von LEDs, in denen die LEDs in Reihe geschalten sind, einer Mehrzahl von Konstantspannungs-Versorgungseinheiten und einer Pulsweiten-Modulationssignal-Versorgungseinheit. Dabei weisen die Konstantspannungs-Versorgungseinheiten jeweils einen Sperrwandler auf, die parallel zueinander geschaltet sind und jeweils mit einer einheitlichen Blindstromkompensation betrieben werden.
DE 10 2005 041 792 A1 beschreibt eine Ansteuerungsvorrichtung für LEDs mit einer Mehrzahl von Spannungsversorgungseinheiten. Dabei weist jede Versorgungseinheit mindestens einen Schaltregler und mindestens einen Shunt-Widerstand als Stromversorgungsmittel auf, wobei der Schaltregler den Strom steuert, der jeder LED zugeführt wird, so dass eine Spannung, die sich über dem Shunt-Widerstand entwickelt, konstant gehalten werden kann. Jeder Schaltregler weist dabei Transformatoren, Kondensatoren, Widerstände, eine Diode, ein NMOS-System und einen Steuerschaltungs-IC auf, die in einer bestimmten Weise mit einander verschaltet sind.
Der Artikel „LED-Triebwerk” in Technology transfer, Heft 3, 2004, Seiten 2–4, beschreibt eine Ansteuerungsvorrichtung für LEDs, die in Reihe geschalten sind, mit einer Spannungs-Versorgungseinheit, bei der der LED-Strom über den Spitzenstrom eines Step-Down-Wandlers gesteuert wird und die LEDs u. a. mittels Pulsweitenmodulation gedimmt werden können.
Ein Ziel dieses Dokuments ist das Bereitstellen einer Ansteuerungsvorrichtung von Lichtemissionsdioden, die eine Ausgangsspannung verwendet, die gleich oder kleiner als eine Eingangsspannung ist, wobei diese Ausgangsspannung als Ansteuerungsspannung zum Ansteuern von Lichtemissionsdioden in der Ansteuerungsvorrichtung von Lichtemissionsdioden verwendet werden kann, die als Hintergrundbeleuchtung einer Flachpaneelanzeige, wie zum Beispiel einer Flüssigkristallanzeige, verwendet werden können. Somit kann eine Schaltkreisstruktur der Ansteuerungsvorrichtung der Lichtemissionsdiode vereinfacht werden und sie kann mit Bauteilen für Niedrigspannung und Niedrigstrom verkörpert werden, wodurch Kosten der Ansteuerungsvorrichtung der Lichtemissionsdiode gespart werden können.
Ein weiteres Ziel des Dokuments ist das Bereitstellen einer Ansteuerungsvorrichtung einer Lichtemissionsdiode und einer Flüssigkristallanzeige unter Verwendung derselben, die einen Schaltkreis ohne separaten Schutzschaltkreis sicher betreiben kann, da es nicht nötig ist, eine Eingangsspannung auf Hochspannung zu erhöhen („boosten”).
Ein weiteres Ziel des Dokuments ist das Bereitstellen einer Ansteuerungsvorrichtung einer Lichtemissionsdiode und einer Flüssigkristallanzeige unter Verwendung derselben, die eine Eingangsspannungsquelle einer Fluoreszenzlampe so wie sie ist verwenden kann, sogar falls die Lichtemissionsdiode als Hintergrundbeleuchtung verwendet wird, so dass ein praktischer Benutzungsgrad davon und die Produktionseffizienz gesteigert werden können.
Das Ziel dieses Dokuments ist nicht auf die oben beschriebenen Ziele beschränkt und andere Ziele werden von Fachleuten aus der folgenden Beschreibung erkannt.
Um diese Ziele zu erreichen, wird eine Ansteuerungsvorrichtung einer Lichtemissionsdiode gemäß dem Patentanspruch 1 sowie eine Flüssigkristallanzeige gemäß Patentanspruch 6 bereitgestellt.
Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Weitere Merkmale werden aus der folgenden Beschreibung offensichtlich, die die Zeichnung und die Patentansprüche aufweist.
Die Implementierung dieses Dokuments wird im Detail mit Bezugnahme auf die folgenden Zeichnungen beschrieben, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen.
1 ist ein Diagramm, dass einen Ansteuerungsschaltkreis einer LED für eine Hintergrundbeleuchtung einer herkömmlichen Flüssigkristallanzeige darstellt;
2 ist ein Blockdiagramm, das einen Ansteuerungsschaltkreis einer Flüssigkristallanzeige gemäß einer Implementierung dieses Dokuments schematisch darstellt;
3 ist ein Diagramm, dass eine detaillierte Konfiguration einer Ansteuerungsvorrichtung einer Lichtemissionsdiode gemäß einer Implementierung dieses Dokuments darstellt;
4 ist ein Schaltkreisdiagramm, das eine detaillierte Konfiguration einer Konstantspannungs-Versorgungseinheit in der Ansteuerungsvorrichtung der Lichtemissionsdiode, die in 3 gezeigt ist, darstellt; und
5 ist eine Grafik, die Pulsweitenmodulationssignale der Ansteuerungsvorrichtung der Lichtemissionsdiode gemäß einer Implementierung dieses Dokuments darstellt.
Diese und andere Ziele dieses Dokuments und ein Verfahren zum Erreichen derselben werden aus der detaillierten Beschreibung, die nachstehend angegeben ist, und der Zeichnung, offensichtlicher. Ähnliche Bezugszeichen bezeichnen in der gesamten Beschreibung ähnliche Elemente.
Nachstehend wird eine Ansteuerungsvorrichtung einer Lichtemissionsdiode (LED) und einer Flüssigkristallanzeige (LCD) unter Verwendung derselben gemäß einer Implementierung dieses Dokuments im Detail mit Bezugnahme auf die angefügten Zeichnungen beschrieben.
2 ist ein Blockdiagramm, das einen Ansteuerungsschaltkreis einer Flüssigkristallanzeige gemäß einer Implementierung dieses Dokuments schematisch darstellt.
Wie in 2 gezeigt ist, weist die LCD gemäß einer Implementierung dieses Dokuments ein Flüssigkristallpaneel 10 zum Anzeigen eines Bilds, einen Datentreiber 20 zum Ansteuern (Antreiben) von Datenleitungen (D1, ..., Dm) des Flüssigkristallpaneels 10, einen Gatetreiber 30 zum Ansteuern von Gateleitungen (G1, ..., Gn) des Flüssigkristallpaneels 10, ein Taktsteuergerät 40 zum Anlegen verschiedener Steuersignale an den Datentreiber 20 und den Gatetreiber 30 und eine LED-Ansteuerungsvorrichtung 50 zum Anlegen von Licht an das Flüssigkristallpaneel 10 auf.
Das Taktsteuergerät 40 empfängt ein Grauskalendatensignal R, G und B DATA, ein Horizontal-Synchronisationssignal Hsync, ein Vertikal-Synchronisationssignal Vsync, ein Datenanlegebereichsignal DE und einen Haupttakt MCLK von extern und legt notwendige Steuersignale DCS an den Datentreiber 20 und GCS an den Gatetreiber 30 an.
Ferner werden von dem Taktsteuergerät 40 umgewandelte digitale Videosignale R', G' und B' erzeugt, indem digitale Videosignale R, G und B DATA, die von außen eingegeben werden, angepasst werden, und dann die umgewandelten digitalen Videosignale R', G' und B' an den Datentreiber 20 angelegt.
Das Datenanlegebereichssignal DE ist ein Signal zum Markieren eines Datenausgabebereichs und der Haupttakt MCLK ist ein Referenz-Taktsignal und wird von einem Mikroprozessor eingegeben.
Der Datentreiber 20 erzeugt eine analoge Grauskalenspannung, die dem umgewandelten digitalen Videosignalen R', G' und B' entspricht, die von dem Taktsteuergerät 40 in Antwort auf ein Datensteuersignal DCS eingegeben werden, das von dem Taktsteuergerät 40 eingegeben wird. Mit „Grauskalenspannung” bzw. „Grauskalensignal” wird eine Spannung bezeichnet, die einen Wert in einem bestimmten Bereich annehmen kann, so dass Schattierungen einer Farbe dargestellt werden können.
Danach wird eine analoge Grauskalenspannung, die in dem Datentreiber 20 erzeugt ist, an die Datenleitungen (D1, ..., Dm) des Flüssigkristallpaneels 10 angelegt, wenn Gateleitungen (G1, ..., Gn), die von einer Gate-Aus-Spannung Voff ausgeschaltet sind, in Antwort auf das Gatesteuersignal GCS von einer Gate-An-Spannung Von eingeschaltet werden, die an die Gateleitungen (G1, ..., Gn) angelegt wird.
Die Ansteuerungsvorrichtung der LED 50 weist eine Mehrzahl von LED-Gruppen (nicht gezeigt) auf, die an der Rückseite des Flüssigkristallpaneels 10 angeordnet sind, um Licht auf das Flüssigkristallpaneel 10 zu strahlen und empfängt ein Lichtquellensteuersignal (Sb), das von einem externen Mikroprozessor erzeugt ist, zum Steuern der Beleuchtung der Mehrzahl von LED-Gruppen.
Das Lichtquellensteuersignal Sb, das die Ansteuerungsvorrichtung der LED 50 steuert wird durch den Haupttakt MCLK unabhängig von den Steuersignalen DCS und GCS erzeugt, die von dem Taktsteuergerät 40 ausgegeben werden.
Eine Konfiguration der Ansteuerungsvorrichtung der LED ist wie folgt.
3 ist ein Diagramm, dass eine detaillierte Konfiguration einer Ansteuerungsvorrichtung einer Lichtemissionsdiode gemäß einer Implementierung dieses Dokuments darstellt.
Wie in 3 gezeigt ist, weist die Ansteuerungsvorrichtung der LED gemäß einer Implementierung dieses Dokuments eine Mehrzahl von LED-Gruppen G10, G20 und G30, eine Mehrzahl von Konstantspannungs-Versorgungseinheiten 100, 200 und 300, und eine Pulsweitenmodulationssignal-Versorgungseinheit 400 auf.
In jeder der LED-Gruppen G10, G20 und G30 sind eine Mehrzahl von LEDs D11 bis D13 miteinander in Reihenschaltung gekoppelt.
Die LED-Gruppen G10, G20 und G30 sind auf alle Hintergrundbeleuchtungsbereiche aufgeteilt und emittieren schließlich weißes Licht, um Licht auf das Flüssigkristallpaneel 100 zu strahlen.
Wie in 3 gezeigt ist, kann eine Ausgangsspannung, die gleich oder kleiner ist als eine Eingangsspannung, als Ansteuerungsspannung verwendet werden, da im Vergleich zum Stand der Technik eine vergleichsweise kleine Anzahl (n) von LEDs (3: jeweils D11 bis D13) in jeder der LED-Gruppen G10, G20 und G30 miteinander gekoppelt ist.
Die Mehrzahl von Konstantspannungs-Versorgungseinheiten 100, 200 und 300 legt eine Konstantspannung, die zum Treiben eines Konstantstroms notwendig ist, an die LED-Gruppen G10, G20 und G30, an.
Das heißt, die erste Konstantspannungs-Versorgungseinheit 100 legt eine Konstantspannung an die erste LED-Gruppe G10 an, die zweite Konstantspannungs-Versorgungseinheit legt eine Konstantspannung an die zweite LED-Gruppe G20 an und die dritte Konstantspannungs-Versorgungseinheit 300 legt eine Kosntantspannung an die dritte LED-Gruppe G30 an.
Die Mehrzahl von Konstantspannungs-Versorgungseinheiten 100, 200 und 300 geben jeweils eine Konstantspannung aus, die an die LED-Gruppen G10, G20 bzw. G30 angelegt wird, und die gleich oder kleiner als eine Eingangsspannung sind, die in die Konstantspannungs-Versorgungseinheiten 100, 200 und 300 eingegeben ist.
Die Pulsweitenmodulationssignal-Versorgungseinheit 400 legt ein Pulsweitenmodulationssignal (PWM-Signal) an jede der Mehrzahl von Konstantspannungs-Versorgungseinheiten 100, 200 und 300 an.
Das Pulsweitenmodulationssignal ist ein Steuersignal zum Steuern einer Ansteuerungsspannung der LED-Gruppen G10, G20 und G30, das eingerichtet ist, die Helligkeit der LED-Gruppen G10, G20 und G30 zu steuern, indem die Breite einer Rechteckwelle eingestellt wird.
Mit Bezugnahme auf die 4 und 5 werden eine Konstantspannungs-Versorgungseinheit der Ansteuerungsvorrichtung der LED und ein Pulsweitenmodulationssignal gemäß einem Beispiel dieses Dokuments im Detail beschreiben.
4 ist ein Schaltkreisdiagramm, das eine detaillierte Konfiguration einer Konstantspannungsversorgungseinheit in der Ansteuerungsvorrichtung der Lichtemissionsdiode, die in 3 gezeigt ist, darstellt.
Wie in 4 gezeigt ist, weist die Konstantspannungs-Versorgungseinheit 100 eine Schalt-Steuersignal-Versorgungseinheit 101, ein Schaltelement 106, eine Energiespeichereinheit 105 und eine Diode 102 auf.
Die Konstantspannungs-Versorgungseinheit 100 verwendet im Allgemeinen einen Tiefsetz-Schaltkreis (engl. buck circuit).
Die Schaltsteuersignal-Versorgungseinheit 101 legt ein gepulstes Schaltsteuersignal S/W an das Schaltelement 106 an.
Das Schaltsteuersignal S/W steuert eine Einschaltzeit des Schaltelements 106.
Das Schaltelement 106 wird gemäß dem Schaltsteuersignal S/W eingeschaltet, das von der Schaltsteuersignal-Versorgungseinheit 101 bereitgestellt ist, und kann eine Energiespeichermenge während einer Einschaltzeit steuern.
Das Schaltelement 106 kann einen Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (MOSFET) oder einen Bipolartransistor (BJT = bipolar junction transistor) aufweisen, wie in 4 gezeigt ist.
Die Energiespeichereinheit 105 speichert Energie, die von dem Schaltelement 106 angelegt ist. Die Energiespeichereinheit 105 kann unter Verwendung einer Induktivität ausgebildet sein. Insbesondere weist die Induktivität eine Wert von ungefähr 1 μH bis 100 mH auf.
Die Diode 102 übermittelt Energie, die in der Energiespeichereinheit 105 gespeichert ist, an die LED-Gruppe G10.
Folglich wird in der Konstantspannungs-Versorgungseinheit 100 mit der obigen Struktur das Schaltelement 106 eingeschaltet, falls ein Schaltsteuersignal S/W, das durch die Schaltsteuersignal-Versorgungseinheit 101 angelegt ist, „HI” ist, so dass ein Strom, der in die Energiespeichereinheit 105 fließt, ansteigt und somit Energie in der Energiespeichereinheit 105 gespeichert wird.
Danach wird das Schaltelement 106 ausgeschaltet und gleichzeitig wird die in der Energiespeichereinheit 105 gespeicherte Energie an die LED-Gruppe G10 übermittelt, falls ein Schaltsteuersignal S/W, das durch die Schaltsteuersignal-Versorgungseinheit 101 bereitgestellt ist, „LOW” ist, so dass sich ein Strom, der zur Energiespeichereinheit 105 fliesst, verringert. „HI” und „LOW” bezeichnen jeweils einen binären Zustand, die jeweils auch als „1” oder „Hoch” bzw. „0” oder „Niedrig” bezeichnet werden.
Die Anzahl von LEDs (4: D11 bis D13) der LED-Gruppe G10 kann zwischen 2 und 32 sein.
Insbesondere kann die Anzahl (n) der LEDs D11 bis D13 (in 4: n = 3), die die LED-Gruppe G10 bilden, gemäß der Stärke einer maximalen Ausgangsspannung (Vout) bestimmt sein, die die Konstantspannungs-Versorgungseinheit 100 bereitstellen kann.
Zum Beispiel ist eine maximale Ausgangsspannung (Vout), die die Konstantspannungs-Versorgungseinheit 100 bereitstellen kann, 48 V, so dass die maximale Anzahl (n) der LEDs (in 4: D11 bis D13) der LED-Gruppe G10 n = 16 ist, falls eine Eingangsspannung (Vin), die an die Konstantspannungs-Versorgungseinheit 100 übermittelt ist, 48 V ist und die Spannung, die zum Ansteuerung von jeder der LEDs (D11 bis D13) notwendig ist, 3 V ist.
Unter Berücksichtigung jedoch, dass die Ansteuerungsvorrichtung der LED, die gemäß eines Ausführungsbeispiel s dieses Dokuments ausgebildet ist, gemäß einer Sicherheitsvorschrift angesteuert werden soll, kann die Anzahl (n) der LEDs (in 4 ist n = 3: D11 bis D13), die die LED-Gruppe G10 bilden, so bestimmt werden, dass eine Ausgangsspannung (Vout), die gleich oder kleiner als eine Eingangsspannung (Vin) ist, die an die Konstantspannungs-Versorgungseinheit 100 angelegt ist, in einem Bereich, der als Ansteuerungsspannung notwendig ist.
Die Schaltsteuersignal-Versorgungseinheit 101 ist mit einem sechsten Knoten N106 gekoppelt, um einen Energiemengen-Einstellstrom (Isense) durch den sechsten Knoten N106 an das Schaltelement 106 zu übermitteln. Der Energiemengen-Einstellstrom (Isense) begrenzt einen oberen Grenzwert einer Energiemenge, die in der Energiespeichereinheit 105 gespeichert ist, wenn das Schaltelement 106 eingeschaltet wird. Folglich wird eine Beschädigung eines Elements aufgrund eines übermäßig hohen Stroms vermieden.
Falls eine Energiemenge, die in der Energiespeichereinheit 105 gespeichert ist, wenn das Schaltelement 106 eingeschaltet wird, größer ist als die eines vorhandenen Stroms, kann eine Energiemenge eingestellt werden, indem eine Einschaltzeit des Schaltelements 106 eingestellt wird.
Die Stärke eines Energiemengen-Einstellstroms (Isense) kann eingestellt werden, indem ein Wert eines Widerstands 108 eingestellt wird, der mit dem sechsten Knoten N106 gekoppelt ist, und der Widerstand 108 kann eingestellt werden, um einen Wert von 10 mΩ bis 10 Ω zu haben.
Genauer, da die Schaltsteuersignal-Versorgungseinheit 101 eine feste interne Referenzspannung aufweist, regelt die Schaltsteuersignal-Versorgungseinheit 101 so, dass eine feste Ausgangsspannung (Vout) an die LED-Gruppe G10 übermittelt wird, indem eine Einschaltzeit des Schaltelements 106 eingestellt wird, wenn ein Unterschied zwischen einer Bezugsspannung und einer Rückkopplungs-Spannung F/B existiert, die von der Schaltsteuersignal-Versorgungseinheit 101 an den siebten Knoten N107 angelegt ist.
Eine Stärke der Rückkopplungs-Spannung F/B kann eingestellt werden, indem ein Wert eines Widerstands 109, der mit dem siebten Knoten N107 gekoppelt ist, eingestellt wird, und der Widerstand 109 kann eingestellt werden, um einen Wert von 10 Ω bis 100 Ω zu haben.
Wie in 4 gezeigt ist, ist die Diode 102 zwischen einen ersten Knoten N101 und einen dritten Knoten N103 gekoppelt, die Energiespeichereinheit 105 ist zwischen den dritten Knoten N103 und einen vierten Knoten N104 gekoppelt, und das Schaltelement 106 ist mit dem dritten Knoten N103, einen fünften Knoten N105 und dem sechsten Knoten N106 gekoppelt.
Die Schaltsteuersignal-Versorgungseinheit 101 ist mit dem fünften Knoten N105 gekoppelt, dem sechsten Knoten N106 und dem siebten Knoten N107, einem Widerstand 108 zum Einstellen der Stärke eines Energiemengen-Einstellstroms (Isense), der zwischen den sechsten Knoten N106 und einen achten Knoten N108 gekoppelt ist, und einem Widerstand 109 zum Einstellen der Stärke einer Rückkopplungsspannung F/B, der zwischen den siebten Knoten N107 und den achten Knoten N108 gekoppelt ist. Die LED-Gruppe G10 ist zwischen den zweiten Knoten N102 und den vierten Knoten N104 gekoppelt, um eine Ausgangsspannung (Vout) zu empfangen, die von der Konstantspannung-Versorgungseinheit 100 angelegt ist.
Eine Kapazität 103 ist zwischen den ersten Knoten N101 und den vierten Knoten N104 gekoppelt und führt eine Funkton des Reduzierens einer Ripple-Spannung einer Ausgangsspannung (Vout) durch, die an die LED-Gruppe G10 angelegt ist. Als „Ripple-Spannung” wird die Restwelligkeit einer vorgegebenen Spannung bezeichnet. insbesondere kann der Kapazitätswert der Kapazität 103 eingestellt sein, um einen Wert von 1 μF bis 100 μF zu haben.
Ein Stromerfassungswiderstand 104 ist zwischen den ersten Knoten N101 und den zweiten Knoten N102 gekoppelt.
Der Stromerfassungswiderstand 104 erfasst einen Strom, der auf die LED-Gruppe G10 übermittelt wird, mittels einer Ausgangsspannung (Vout), die an der Konstantspannungs-Versorgungseinheit 100 anlegt, und der Stromerfassungswiderstand 104 kann so eingestellt sein, um einen Wert von ungefähr 10 mΩ bis 100 mΩ zu haben.
Ferner ist eine Stromeinstelleinheit 107 mit dem ersten Knoten N101, dem zweiten Knoten N102 und dem siebten Knoten N107 gekoppelt. Die Stromeinstelleinheit 107 ist so eingestellt, dass ein Strom, der durch den Stromerfassungswiderstand 104 erfasst wird, einen festen Stromwert aufweist, und der Wert an den siebten Knoten N107 übermittelt wird.
Das heißt, die Stromeinstelleinheit 107 setzt einen Strom, der von dem Stromerfassungswiderstand 104 erfasst wird, in einem Verhältnis von 1/2 bis 1/100 herab, und übermittelt den Strom an den siebten Knoten N107, so dass die Stärke einer Rückkopplungsspannung F/B, die an die Schaltsteuerungssignal-Versorgungseinheit 101 übermittelt wird, herabgesetzt werden kann. Folglich kann der Leistungsverbrauch wirksam reduziert werden.
Die Stromeinstelleinheit 107, der ein Stromüberwachungs-IC sein kann, kann auf einfache Weise unter Verwendung eines Operationsverstärkers gebildet werden.
Die Eingangsspannung (Vin) wird an den ersten Knoten N101 angelegt und die Bezugsspannung (Masse) GND wird an den achten Knoten N108 angelegt und ein Pulsweitenmodulationssignal PWM110 wird an die Schaltsteuerungssignal-Versorgungseinheit 101 angelegt, die ein Steuerungs-IC sein kann.
Folglich gibt die Konstantspannungs-Versorgungseinheit 100 eine Ausgangsspannung (Vout) aus, die kleiner ist oder gleich der Eingangsspannung (Vin), indem die Eingangsspannung (Vin) auf eine vorgegebenen Spannung verringert wird.
Das Pulsweitenmodulationssignal PWM110, das an die Schaltsteuerungssignal-Versorgungseinheit 101 angelegt ist, kann eine Einschaltzeit des Schaltelements 106 proportional zu einem Tastverhältnis (duty ratio) Ton1/T einstellen, wie in 5 gezeigt ist.
Obwohl die erste Konstantspannungs-Versorgungseinheit 100 beispielhaft in der obigen Beschreibung verkörpert ist, können sowohl die zweite Konstantspannungs-Versorgungseinheit 200 als auch die dritte Konstantspannungs-Versorgungseinheit 300 in gleicher Weise wie die erste Konstantspannungs-Versorgungseinheit 100 gebildet sein. Indem die Pulsweitenmodulationssignale PWM110, PWM210 und PWM310 jeweils an die erste, die zweite bzw. die dritte Konstantspannungs-Versorgungseinheit 100, 200 bzw. 300 angelegt werden, kann jede Aktivierungszeit der LED-Gruppen G10, G20 und G30 eingestellt werden.
5 ist eine Grafik, die Pulsweitenmodulationssignale der Ansteuerungsvorrichtung der Lichtemissionsdiode gemäß einer Implementierung dieses Dokuments darstellt.
Wie in 5 gezeigt ist, ist eine Aktivierungszeit der ersten LED-Gruppe G10, die gemäß dem ersten Pulsweitenmodulationssignal PWM110 angesteuert ist, am kürzesten und eine Aktivierungszeit der dritten LED-Gruppe G30, die gemäß dem dritten Pulsweitenmodulationssignal PWM310 angesteuert ist, am längsten, wenn ein Tastverhältnis Ton1/T des ersten Pulsweitenmodulationssignals PWM110 am kürzesten ist und ein Tastverhältnis Ton3/T des dritten Pulsweitenmodulationssignals PWM310 am längsten ist.
Das Tastverhältnis Ton1/T des Pulsweitenmodulationssignals PWM110 kann die Helligkeit der LED-Gruppen G10, G20 und G30 unabhängig einstellen. Folglich kann die Helligkeit der LED-Gruppen in gewissem Ausmaß eingestellt werden, wenn es als Hintergrundbeleuchtung für die LCD verwendet werden.
Folglich ist gemäß diesem Dokument ein Schaltkreis zum Vergrößern der Eingangsspannung nicht notwendig, wenn eine LED als Hintergrundbeleuchtung einer Flachpaneelanzeige, wie zum Beispiel einer LCD, verwendet wird, indem eine Ansteuerungsspannung geteilt und angesteuert wird, um eine Mehrzahl von LEDs in allen Gruppe unter Verwendung einer niedrigen Spannung, die gleich oder kleiner ist als eine Eingangsspannung, anzusteuern, so dass die Schaltkreisstruktur der Ansteuerungsvorrichtung der LED vereinfacht werden kann.
Ferner kann eine Schaltkreisstruktur der Ansteuerungsvorrichtung der LED mit Niederdruck- und Kleinstromelementen ausgeführt werden, so dass Kosten reduziert werden können.
Insbesondere, wenn ein Buck-Schaltkreis angewendet wird, ist die Anzahl (z. B. die Anzahl von LEDs, die mit einem Einheitsschaltkeis gekoppelt ist) der Teile, die einen Einheitsschaltkreis bilden, kleiner als die eines herkömmlichen Typs (d. h. eines Boost-Typs), und wenn eine Ausgabe davon in einem Nicht-Lade-Zustand ist, kann die Gefahr einer Überspannung gelöst werden, so dass ein Schaltkreis sicher betrieben werden kann.
Ferner ist die Umwandlungseffizienz hoch, da ein zusätzlicher Schutzschaltkreis zum Verhindern einer Überspannung nicht nötig ist.
Ferner, kann eine Eingangsspannungsquelle einer Fluoreszenzlampe so wie sie ist verwendet werden, auch wenn eine LED als Hintergrundbeleuchtung verwendet wird, so dass es nicht notwendig ist, eine Herstellungslinie anzupassen.

Claims

Ansteuerungsvorrichtung einer Lichtemissionsdiode, die aufweist: eine Mehrzahl von Gruppen von Lichtemissionsdioden (G10, G20, G30), in denen Lichtemissionsdioden (D11 bis D13) miteinander in Reihenschaltung gekoppelt sind; eine Mehrzahl von Konstantspannungs-Versorgungseinheiten (100, 200, 300), die eine Konstantspannung bereitstellen, die zum Treiben eines Konstantstroms an jeder der Mehrzahl von Lichtemissionsdioden-Gruppen (G10, G20, G30) notwendig sind, und die die Konstantspannung ausgeben, in der eine Ausgangsspannung (Vout) gleich oder kleiner als eine Eingangsspannung (Vin) ist; und eine Pulsweiten-Modulationssignal-Versorgungseinheit (400), die ein Pulsweitenmodulationssignal an jede der Konstantspannungs-Versorgungseinheiten (100, 200, 300) anlegt, wobei jede Konstantspannungs-Versorgungseinheit (100, 200, 300) aufweist: eine Schaltsteuerungssignal-Versorgungseinheit (101), die ein Schaltsteuerungssignal (S/W) bereitstellt; ein Schaltelement (106), das abhängig von einem Schaltsteuerungssignal (S/W) eingeschaltet wird, das von der Schaltsteuerungssignal-Versorgungseinheit (101) bereitgestellt ist, und das eine Energie-Speichermenge abhängig von der Einschaltzeit einstellt; eine Energiespeichereinheit (105), die Energie speichert, die durch das Schaltelement (106) bereitgestellt ist, wobei die Energiespeichereinheit (105) zwischen einem dritten Knoten (N103) und einem vierten Knoten (N104) angeschlossen ist; eine Diode (102), die Energie, die in der Energiespeichereinheit (105) gespeichert ist, an jede der Mehrzahl von Lichtemissionsdioden-Gruppen (G10, G20, G30) übermittelt, wobei die Diode (102) eine Kathode aufweist, die an einen ersten Knoten (N101) angeschlossen ist, und eine Anode, die an den dritten Knoten (N103) angeschlossen ist; einen Stromerfassungswiderstand (104), der zwischen dem ersten Knoten (N101) und einem zweiten Knoten (N102) angeschlossen ist, zum Erfassen eines Stroms, der an jede der Lichtemissionsdioden-Gruppen (G10, G20, G30) übermittelt wird, mittels einer Ausgangsspannung (Vout), die an jede der Mehrzahl von Lichtemissionsdioden-Gruppen (G10, G20, G30) angelegt ist; eine Stromeinstelleinheit (107), die an den ersten Knoten (N101), den zweiten Knoten (N102) und einen siebten Knoten (N107) angeschlossen ist, zum Einstellen eines Stromes, der mittels des Stromerfassungswiderstands (104) erfasst ist; eine Kapazität (103), die zwischen den ersten Knoten (N101) und den vierten Knoten (N104) angeschlossen ist, zum Reduzieren einer Ripple-Spannung einer Ausgangsspannung (Vout) aufweist, die an die Mehrzahl von Lichtemissionsdioden-Gruppen (G10, G20, G30) angelegt ist; einen Widerstand (108), der zwischen einem sechsten Knoten (N106) und einer Bezugsspannungsquelle (GND) angeschlossen ist, zum Einstellen der Stärke eines Energiemengen-Einstellstroms (Isense) von der Schaltsteuerungssignal-Versorgungseinheit (101); und einen Widerstand (109), der zwischen dem siebten Knoten (N107) und der Bezugsspannungsquelle (GND) angeschlossen ist, zum Einstellen der Stärke einer Rückkopplungsspannung (F/B) von der Stromeinstelleinheit (107), wobei die Schaltsteuerungssignal-Versorgungseinheit (101) das Schaltsteuerungssignal (S/W) an einen Steuerungsanschluss des Schaltelements (106) durch einen fünften Knoten (N105) anlegt, den Energiemengen-Einstellstrom (Isense) an das Schaltelement (106) durch den sechsten Knoten (N106) überträgt, und eine Rückkopplungsspannung (F/B) von der Stromeinstelleinheit (107) durch den siebten Knoten (N107) empfängt.
Ansteuerungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei das Schaltelement (106) einen Metalloxidhalbleiter-Feldeffekttransistor aufweist.
Ansteuerungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei das Schaltelement (106) einen Bipolartransistor aufweist.
Ansteuerungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Energiespeichereinheit (105) eine Induktivität aufweist.
Ansteuerungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Mehrzahl von Lichtemissionsdioden-Gruppen (G10, G20, G30) aus weniger als 32 und mehr als 2 Lichtemissionsdioden zusammengesetzt sind.
Flüssigkristallanzeige, die aufweist: ein Flüssigkristallpaneel (10); und eine Ansteuerungsvorrichtung (50) einer Lichtemissionsdiode zum Beleuchten des Flüssigkristallpaneels (10) an der Rückseite des Flüssigkristallpaneels (10), wobei die Ansteuerungsvorrichtung (50) der Lichtemissionsdiode aufweist: eine Mehrzahl von Gruppen von Lichtemissionsdioden (G10, G20, G30), in denen Lichtemissionsdioden (D11 bis D13) miteinander in Reihenschaltung gekoppelt sind; eine Mehrzahl von Konstantspannungs-Versorgungseinheiten (100, 200, 300), die eine Konstantspannung bereitstellen, die zum Treiben eines Konstantstroms an jeder der Mehrzahl von Lichtemissionsdioden-Gruppen (G10, G20, G30) notwendig sind, und die die Konstantspannung so anpassen, dass die Ausgangsspannung (Vout) gleich oder kleiner als eine Eingangsspannung (Vin) ist; und eine Pulsweiten-Modulationssignal-Versorgungseinheit (400), die ein Pulsweitenmodulationssignal an jede der Mehrzahl von Konstantspannungs-Versorgungseinheiten (100, 200, 300) anlegt; wobei jede Konstantspannungs-Versorgungseinheit (100, 200, 300) aufweist: eine Schaltsteuerungssignal-Versorgungseinheit (101), die ein Schaltsteuerungssignal (S/W) bereitstellt; ein Schaltelement (106), das abhängig von einem Schaltsteuerungssignal (S/W) eingeschaltet wird, das von der Schaltsteuerungssignal-Versorgungseinheit (101) bereitgestellt ist, und das eine Energie-Speichermenge abhängig von der Einschaltzeit einstellt; eine Energiespeichereinheit (105), die Energie speichert, die durch das Schaltelement (106) bereitgestellt ist, wobei die Energiespeichereinheit (105) zwischen einem dritten Knoten (N103) und einem vierten Knoten (N104) angeschlossen ist; eine Diode (102), die Energie, die in der Energiespeichereinheit (105) gespeichert ist, an jede der Mehrzahl von Lichtemissionsdioden-Gruppen (G10, G20, G30) übermittelt, wobei die Diode (102) eine Kathode aufweist, die an einen ersten Knoten (N101) angeschlossen ist, und eine Anode, die an den dritten Knoten (N103) angeschlossen ist; einen Stromerfassungswiderstand (104), der zwischen dem ersten Knoten (N101) und einem zweiten Knoten (N102) angeschlossen ist, zum Erfassen eines Stroms, der an jede der Lichtemissionsdioden-Gruppen (G10, G20, G30) übermittelt wird, mittels einer Ausgangsspannung (Vout), die an jede der Mehrzahl von Lichtemissionsdioden-Gruppen (G10, G20, G30) angelegt ist; eine Stromeinstelleinheit (107), die an den ersten Knoten (N101), den zweiten Knoten (N102) und einen siebten Knoten (N107) angeschlossen ist, zum Einstellen eines Stromes, der mittels des Stromerfassungswiderstands (104) erfasst ist; eine Kapazität (103), die zwischen den ersten Knoten (N101) und den vierten Knoten (N104) angeschlossen ist, zum Reduzieren einer Ripple-Spannung einer Ausgangsspannung (Vout) aufweist, die an die Mehrzahl von Lichtemissionsdioden-Gruppen (G10, G20, G30) angelegt ist; einen Widerstand (108), der zwischen einem sechsten Knoten (N106) und einer Bezugsspannungsquelle (GND) angeschlossen ist, zum Einstellen der Stärke eines Energiemengen-Einstellstroms (Isense) von der Schaltsteuerungssignal-Versorgungseinheit (101); und einen Widerstand (109), der zwischen dem siebten Knoten (N107) und der Bezugsspannungsquelle (GND) angeschlossen ist, zum Einstellen der Stärke einer Rückkopplungsspannung (F/B) von der Stromeinstelleinheit (107), wobei die Schaltsteuerungssignal-Versorgungseinheit (101) das Schaltsteuerungssignal (S/W) an einen Steuerungsanschluss des Schaltelements (106) durch einen fünften Knoten (N106) anlegt, den Energiemengen-Einstellstrom (Isense) an das Schaltelement (106) durch den sechsten Knoten (N106) überträgt, und eine Rückkopplungsspannung (F/B) von der Stromeinstelleinheit (107) durch den siebten Knoten (N107) empfängt.