JP2011054964A - Ｌｅｄ駆動装置及び方法、これを利用するｌｅｄ駆動システム及び液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＬＥＤ駆動装置及び方法、これを利用するＬＥＤ駆動システム及び液晶表示装置を提供する。
【解決手段】発光ダイオード（ＬＥＤ）駆動技術に係り、外部から駆動しようとするＬＥＤの輝度情報を受信し、複数個のＬＥＤを前記輝度情報によって決まる時差をおいて駆動することを特徴とする。これにより、該ＬＥＤに電力を供給する電源部の出力端の電圧及び電流の変動量またはリップルを減らし、ＬＥＤ駆動装置の安定した動作を確保することが可能である。
【選択図】図２

Description

本発明は、発光ダイオード（ＬＥＤ：light emitting diode）の点灯及び輝度の制御技術に係り、さらに詳細には、複数個のＬＥＤを駆動するＬＥＤ駆動装置及び方法、並びにこれを利用したＬＥＤ駆動システム、液晶表示装置に関する。

本発明に関連した先行技術としては、特許文献１及び特許文献２などがある。

最近、情報化社会に時代が急激に発展するにつれて、薄型化、軽量化、電力低消費化のような優秀な特性を有する平面表示装置の必要性が叫ばれているが、このうち、液晶表示装置（ＬＣＤ）が、解像度、カラー表示、画質などで優秀であって、ノート型パソコンやデスクトップ・モニタに活発に採用されている。一般的に、ＬＣＤは自ら光を出せず、単に光の透過率を調節するものであって、別途の光源を必要とする。従って、液晶パネルの背面にバックライトを配し、バックライトから出てくる光を液晶パネルに入射させ、液晶の配列によって透過される光の量を調節することによって、画像を表示する。既存のＬＣＤのバックライト光源として使われた冷陰極蛍光ランプ（ＣＣＦＬ：cold cathode fluorescent lamp）は、水銀ガスを使用するので、環境汚染を誘発し、応答速度が遅く、色再現性が低いだけではなく、液晶パネルの軽薄短小化に適切ではないという短所を有していた。これに比べて、ＬＥＤは親環境的であり、応答速度が数ナノ秒と、高速応答が可能であり、ビデオ信号ストリームに効果的であり、インパルシブ（impulsive）駆動が可能である。また、色再現性が高く、ＬＥＤ光源は、液晶パネルの軽薄短小化に適している。既存の光源に比べて、エネルギー節減効果にすぐれ、ほぼ半永久的に使用でき、次世代光源として脚光を浴びているＬＥＤの限界であった輝度及び価格問題が最近大きく改善されつつあり、応用事情が産業全般に拡散されている。ＬＥＤは、関連技術並びに原材料技術の急進展によって、輝度改善が迅速になされており、量産構築による規模の決済実現によって、価格も数年内に、既存光源である蛍光ランプ、ＣＣＦＬランプなどと同様レベルになると予想されている。ＬＥＤは、これまで主に、携帯電話などの小型ＬＣＤバックライトの光源として制限的に使用されていたが、最近は、高輝度／高パワーのＬＥＤが開発されており、既存光源のＣＣＦＬに比べて、色再現率が大きく改善されてきたために、中大型ＬＣＤバックライトの光源として拡大させるための研究が活発に進められている。かような長所によって、ＬＥＤは、最近ＬＣＤなどのバックライト光源として、積極的に採用されている実情である。

特開２００１−３０８３８４号公報 特開２００３−１９５７９２号公報

本発明がなそうとする技術的課題は、複数個のＬＥＤを駆動するためのＬＥＤ駆動装置を提供するところにある。

本発明がなそうとする他の技術的課題は、複数個のＬＥＤを駆動するためのＬＥＤ駆動方法を提供するところにある。

本発明がなそうとするさらに他の技術的課題は、前記ＬＥＤ駆動装置及び方法を利用したＬＥＤ駆動システムを提供するところにある。

前記目的を達成するための本発明によるＬＥＤ駆動装置は、基準クロックを利用して受信されたＰＷＭ（pulse width modulation）信号のパルス幅を検出し、ｎ（ｎは２以上の自然数）個のディミング信号を出力するチャネル駆動部、及び前記検出されたパルス幅を保存する保存部を含む。前記チャネル駆動部は、前記ＰＷＭ信号を、前記検出された幅と同じ量だけ順次に位相シフト（shift）し、前記ｎ個のディミング信号を生成し、前記ｎ個のディミング信号をｎ個のチャネルに出力することを特徴とする。

また、前記チャネル駆動部は、前記ｎ個のディミング信号を生成し、前記ｎ個のチャネルに出力するｎ個のカウンタを含む。第１カウンタは、前記ＰＷＭ信号に応答して活性化または非活性化され、第ｎカウンタは、第ｎ−１カウンタの出力に応答して活性化され、前記活性化された第ｎカウンタは、前記基準クロックを前記保存部に保存された値まで計数（counting）した後に非活性化されることを特徴とする。

また、前記第１カウンタは、前記ＰＷＭ信号を受信し、前記ＰＷＭ信号を第１ディミング信号として出力しつつ、前記ＰＷＭ信号のパルス幅を検出することを特徴とする。

また、前記基準クロックを供給するクロック生成部をさらに含むことを特徴とする。

前記他の目的を達成するための本発明によるＬＥＤ駆動方法は、ＰＷＭ信号を受信する段階と、前記ＰＷＭ信号を、前記ＰＷＭ信号のパルス幅と同じ量だけ順次に位相シフトし、ｎ（ｎは２以上の自然数）個の信号を生成する段階と、前記ｎ個の信号をｎ個のチャネルのディミング信号として提供する段階とを含むことを特徴とする。

また、第１チャネルの出力は、前記ＰＷＭ信号に応答して活性化または非活性化され、第ｎチャネルの出力は、第ｎ−１チャネルの出力に応答して活性化され、前記活性化された第ｎチャネルの出力は、前記基準クロックを臨界値まで計数した後に非活性化されることを特徴とする。

また、前記臨界値は、前記ＰＷＭ信号のパルス幅を検出して得た前記基準クロックの個数であることを特徴とする。

また、前記第１チャネルの出力は、前記ＰＷＭ信号の立ち上がりエッジに応答して活性化され、前記ｎチャネルの出力は、前記ｎ−１チャネルの出力の立ち下がりエッジに応答して活性化されることを特徴とする。

前記さらに他の目的を達成するための本発明によるＬＥＤ駆動システムは、それぞれ直列連結された複数個のＬＥＤ、及びディミング信号に応答し、前記複数個のＬＥＤに流れる電流を制御するスイッチを含むｎ（ｎは２以上の自然数）個のチャネル、前記ｎ個のチャネルに電力を供給する電源部、前記ｎ個のスイッチをそれぞれ制御するｎ個のディミング信号を供給するＬＥＤ駆動部を含む。前記ＬＥＤ駆動部は、受信されたＰＷＭ信号を、前記ＰＷＭ信号のパルス幅と同じ量だけ順次に位相シフトし、ｎ個の信号を生成し、前記ｎ個の信号を前記ｎ個のチャネルのディミング信号として提供することを特徴とする。

また、前記ＬＥＤ駆動部は、基準クロックを計数して検出された前記ＰＷＭ信号のパルス幅を保存する保存部、及び前記ｎ個のディミング信号を生成し、前記ｎ個のチャネルに出力するｎ個のカウンタを含む。第１カウンタは、前記ＰＷＭ信号に応答して活性化または非活性化され、第ｎカウンタは、第ｎ−１カウンタの出力に応答して活性化され、前記活性化された第ｎカウンタは、前記基準クロックを前記保存部に保存された値まで計数した後に非活性化されることを特徴とする。

本発明によれば、複数個のＬＥＤに電力を供給する電源部の出力端電圧及び電流のリップルを減らし、安定した動作が可能である。

また、高電圧のスイッチング動作によって、大容量の電流がディミング信号の周波数によって反復的に流れる場合に発生しうるノイズの影響を最小化できる。

ＰＷＭディミング制御を説明するグラフである。 本発明の一実施形態によるＬＥＤ駆動システムを示す図面である。 ２チャネルを同時駆動する場合の動作例を示すタイミング図である。 本発明の一実施形態による２チャネル時差駆動の動作例を示すタイミング図である。 本発明の一実施形態による２チャネル時差駆動の動作例を示すタイミング図である。 本発明の一実施形態による２チャネル時差駆動の動作例を示すタイミング図である。 本発明の一実施形態による２チャネル時差駆動の動作例を示すタイミング図である。 ４チャネル同時駆動の場合の動作例を示すタイミング図である。 本発明の一実施形態による４チャネル時差駆動の動作例を示すタイミング図である。 本発明の一実施形態による４チャネル時差駆動の動作例を示すタイミング図である。 本発明の一実施形態による４チャネル時差駆動の動作例を示すタイミング図である。 本発明の一実施形態による４チャネル時差駆動の動作例を示すタイミング図である。 ６チャネル同時駆動の場合の動作例を示すタイミング図である。 本発明の一実施形態による６チャネル時差駆動の動作例を示すタイミング図である。 本発明の一実施形態による６チャネル時差駆動の動作例を示すタイミング図である。 本発明の一実施形態による６チャネル時差駆動の動作例を示すタイミング図である。 本発明の一実施形態による６チャネル時差駆動の動作例を示すタイミング図である。 図２に図示されたＬＥＤ駆動装置の実施形態のうちの一つであり、その構成を示す図面である。 図２に図示されたＬＥＤ駆動システムを、ＬＣＤのバックライトとして使用する実施形態のうちの一つを示す図面である。 図２に図示されたＬＥＤ駆動システムを、ＬＣＤのバックライトとして使用する実施形態のうちの一つを示す図面である。 図２に図示されたＬＥＤ駆動システムを、ＬＣＤのバックライトとして使用する実施形態のうちの一つを示す図面である。 図２に図示されたＬＥＤ駆動システムを、ＬＣＤのバックライトとして使用する実施形態のうちの一つを示す図面である。 図２に図示されたＬＥＤ駆動システムを、ＬＣＤのバックライトとして使用する実施形態のうちの一つを示す図面である。 図２に図示されたＬＥＤ駆動システムを、ＬＣＤのバックライトとして使用する実施形態のうちの一つを示す図面である。 本発明の一実施形態によるＬＣＤの簡略な構成を示す図面である。

以下、添付された図面を参照しつつ、本発明の望ましい実施形態について説明することによって、本発明について詳細に説明する。

図１は、矩形波（square wave）のパルス幅またはデューティ比を調節し、ＬＥＤ（light emitting diode）の輝度を調節するＰＷＭ（pulse width modulation）ディミング（dimming）の概念について説明するグラフである。

図１を参照すれば、ＬＥＤに流れる電流パルスのデューティ比、すなわち、電流パルスの幅によって平均電流量が異なることが分かる。前記電流パルスの幅は、結局前記ＬＥＤに電流が流れる時間を指す。本発明は、ＬＥＤの輝度を調節するために、ディミング信号のパルス幅またはデューティ比を変化させるＰＷＭ方式のディミング制御を採択する。ＰＷＭ信号のデューティ比は、ＰＷＭ信号の周期に対するＰＷＭ信号のターンオン時間の割合として定義される。ＬＥＤは、他の光素子より早く、オン／オフ・スイッチング動作を行うことが可能であるために、ＬＥＤディミング制御を、パルス幅またはデューティ比を可変する方式でもって行うことができる。ＬＥＤの輝度は、ＬＥＤに流れる電流と直接的な関連があるが、ＰＷＭディミング制御は、ＬＥＤに流れる平均電流を調節することによってなされる。すなわち、ディミング信号のパルス幅またはデューティ比が大きいほど、ＬＥＤに電流が流れる時間が長くなり、結局、平均電流が増加してＬＥＤの輝度が高まる。反対に、ディミング信号のパルス幅またはデューティ比が小さいほど、ＬＥＤに電流が流れる時間が短くなり、結局、ＬＥＤの平均電流が減少してＬＥＤの輝度が低くなる。

図２は、本発明の一実施形態によるＬＥＤ駆動システムに係わるブロック図である。

図２を参照すれば、本発明の一実施形態によるＬＥＤ駆動システム２００は、電源部２２０、ＬＥＤアレイ２１０、ＬＥＤ駆動部２３０を含む。前記ＬＥＤアレイ２１０は、４個のチャネル（ＣＨ１，ＣＨ２，ＣＨ３，ＣＨ４）２１１ないし２１４を含み、前記４個のチャネル２１１ないし２１４のそれぞれは、直列連結された複数個のＬＥＤを具備する。前記チャネルは、対応するディミング信号に応答し、前記電源部２２０に電気的に連結させたり遮断させるスイッチ２１５ないし２１６を含むことができる。また、前記各チャネル２１１ないし２１４は、直並列の混用された多様な連結方式で、互いに電気的に連結された複数個のＬＥＤを含むこともできる。前記チャネル２１１ないし２１４で生成される光出力は、均一であることが望ましいので、前記各チャネル２１１ないし２１４は、同一特性を有するＬＥＤを同一個数含むことが望ましい。また、前記ＬＥＤチャネルは、互いに同一構成を有することが望ましい。前記ＬＥＤ駆動部２３０は、外部からディミング情報を受信し、前記各チャネルの輝度を制御するディミング信号を生成する。１つのディミング信号によって駆動されるＬＥＤグループを１つのチャネルとして見るならば、４個のチャネルに対して、４個のディミング信号が必要である。前記ディミング情報は、ＰＷＭ信号によって伝えられうる。具体的には、前記ＬＥＤ駆動部２３０は、ＰＷＭ信号ＰＷＭＩのパルス幅またはデューティ比から、駆動しようとするチャネルのディミング情報を得る。また、すでに検討した通り、ＬＥＤ素子は、応答特性が速く、ＰＷＭ方式のディミング制御が可能であるので、前記各チャネルの輝度を制御する前記ディミング信号（第１ディミング信号ないし第４ディミング信号）も、ＰＷＭ信号でありうる。従って、前記ディミング信号（第１ディミング信号ないし第４ディミング信号）のパルス幅またはデューティ比によって、前記各チャネルに１周期の間に流れる平均電流が決定される。従って、前記４個チャネルの輝度は、前記ディミング信号（第１ディミング信号ないし第４ディミング信号）のパルス幅またはデューティ比によって調節される。

前記４個のディミング信号（第１ディミング信号ないし第４ディミング信号）を同じタイミングで活性化させ、前記４個のチャネル２１１ないし２１４を同時に駆動できる。この場合、前記４個のチャネル２１１ないし２１４には、同時に電流が流れたり、または流れなくなる。従って、前記チャネル２１１ないし２１４が活性化される時点で大容量の電流が流れ、前記チャネル２１１ないし２１４が非活性化される時点で電流が流れないことになる。結局、前記電源部２２０が、前記４個のチャネル２１１ないし２１４に供給する電流量Ｉ_ＴＯＴは、急変することになる。従って、前記電源部の出力端の電圧と電流とにリップル（ripple）現象を招き、結局、前記ＬＥＤ駆動システム２００の不安定性を増大させる。また、前記チャネル２１１ないし２１４に流れる電流Ｉ_ＣＨ１ないしＩ_ＣＨ４にもリップル現象を招き、前記チャネル２１１ないし２１４の輝度の均一性を害することにもなる。

前記ＬＥＤ駆動部２３０は、前記４個のチャネル２１１ないし２１４を同時に駆動するものではなく、時差をおいて駆動する。すなわち、外部から受信されたＰＷＭ信号ＰＷＭＩを、前記ＰＷＭ信号ＰＷＭＩのパルス幅またはデューティ比と同じ量だけ順次に位相シフトし、４個のディミング信号（第１ディミング信号ないし第４ディミング信号）を生成し、前記生成されたディミング信号を、前記スイッチ２１５ないし２１８のオン／オフ制御信号として供給する。具体的には、前記ディミング信号（第１ディミング信号ないし第４ディミング信号）のタイミング関係について説明すれば、第１ディミング信号が非活性化されるとき、第２ディミング信号が活性化される。前記第２ディミング信号が非活性化されるとき、第３ディミング信号が活性化される。前記第３ディミング信号が非活性化されるとき、第４ディミング信号が活性化される。結局、前記ディミング信号（第１ディミング信号ないし第４ディミング信号）は、前記ＰＷＭ信号ＰＷＭＩのパルス幅またはデューティ比と同じ量の位相差を有し、前記位相差は、前記ＰＷＭ信号ＰＷＭＩのパルス幅またはデューティ比によって変わりうる。

前記ＬＥＤ駆動システム２００の具体的動作について述べれば、前記ＬＥＤ駆動部２３０は、外部から伝えられるＰＷＭ信号ＰＷＭＩを受信し、各チャネル２１１ないし２１４の輝度を制御するためのディミング信号（第１ディミング信号ないし第４ディミング信号）を出力する。前記第１ディミング信号が活性化され、第１スイッチ２１５は、前記第１ディミング信号のパルス幅またはデューティ比に該当する時間の間、ターンオンされる。従って、前記電源部２２０と前記第１チャネル２１１とが電気的に連結され、前記第１チャネル２１１には、前記第１ディミング信号のパルス幅またはデューティ比に該当する時間の間、電流Ｉ_ＣＨ１が流れる。その後、前記第１ディミング信号が非活性化されれば、前記第１スイッチ２１５はターンオフされ、前記電源部２２０と前記第１チャネル２１１とは電気的に連結が切れ、電流が流れないようになる。このとき、第２ディミング信号が活性化され、第２スイッチ２１６は、前記第２ディミング信号のパルス幅またはデューティ比に該当する時間の間、ターンオンされる。従って、前記電源部２２０と前記第２チャネル２１２とが電気的に連結され、前記第２チャネル２１２には、前記第２ディミング信号のパルス幅またはデューティ比に該当する時間の間、電流Ｉ_ＣＨ２が流れる。その後、前記第２ディミング信号が非活性化されれば、前記第２スイッチ２１６はターンオフされ、前記電源部２２０と前記第２チャネル２１２とは電気的に連結が切れ、電流が流れないようになる。このとき、第３ディミング信号が活性化され、第３スイッチ２１７は、前記第３ディミング信号のパルス幅またはデューティ比に該当する時間の間、ターンオンされる。従って、前記電源部２２０と前記第３チャネル２１３とが電気的に連結され、前記第３チャネル２１３には、前記第３ディミング信号のパルス幅またはデューティ比に該当する時間の間、電流Ｉ_ＣＨ３が流れる。その後、前記第３ディミング信号が非活性化されれば、前記第３スイッチ２１７はターンオフされ、前記電源部２２０と前記第３チャネル２１３とは電気的に連結が切れ、電流が流れないようになる。このとき、第４ディミング信号が活性化され、第４スイッチ２１８は、前記第４ディミング信号のパルス幅またはデューティ比に該当する時間の間、ターンオンされる。従って、前記電源部２２０と前記第４チャネル２１４とが電気的に連結され、前記第４チャネル２１４には、前記第４ディミング信号のパルス幅またはデューティ比に該当する時間の間、電流Ｉ_ＣＨ４が流れる。前記ＬＥＤ駆動部２３０が前述のように、順次に前記ＬＥＤチャネルを駆動するので、前記電源部の出力端の電圧及び電流の変動率またはリップルは、同時駆動の場合と比較して減ることになる。

以上、本発明の一実施形態によるＬＥＤ駆動システム２００について説明したが、具備できるチャネル数は、前記実施形態に限定されるものではなく、任意のチャネル数に対していずれも適用されうる。

図３は、２チャネル同時駆動の場合のタイミング図である。

図３を参照すれば、各チャネルに流れる電流量と、それによる電源電流の変動量とを示している。２個のチャネルに流れる矩形波電流Ｉ_ＣＨ１，Ｉ_ＣＨ２のデューティ比が１／２である場合を例示している。ＰＷＭ方式のディミング制御にによってチャネルの輝度が調整されるので、各チャネルに流れる電流も、ＰＷＭ矩形波の形態を有する。１チャネルに流れる電流が４０ｍＡであれば、デューティ比が１／２であり、チャネルの数が２つであるから、チャネル全体に流れる電流Ｉ_ＴＯＴは、最初の１／２周期の間に８０ｍＡが流れ、残りの１／２周期の間は、電流が流れない。同時駆動によって、同一周波数及び同一デューティ比を有する第１ディミング信号及び第２ディミング信号は、いずれも同一タイミングで活性化されるので、結局、前記第１チャネル及び前記第２チャネルに流れる電流も同時に流れる。従って、電源電流Ｉ_ＴＯＴ変動量は、前記デューティ比に関係なしに８０ｍＡとなる。図３は、デューティ比１／２である場合を図示しているが、他のデューティ比でも、電源電流変動量は、８０ｍＡとなる。

図４Ａないし図４Ｄは、本発明の一実施形態による２チャネル時差駆動の場合のタイミング図である。

図４Ａないし図４Ｄを参照すれば、各チャネルに流れる電流量と、それによる電源電流の変動量とを示している。２個のチャネルに流れる矩形波電流Ｉ_ＣＨ１，Ｉ_ＣＨ２のデューティ比が１／１０（図４Ａ）、１／２（図４Ｂ）、５／８（図４Ｃ）及び９／１０（図４Ｄ）である場合を例示している。ＰＷＭ方式のディミング制御にによってチャネルの輝度が調整されるので、各チャネルに流れる電流も、ＰＷＭ矩形波の形態を有する。チャネル間の時差駆動を介して、同一周波数及び同一デューティ比を有する第１ディミング信号及び第２ディミング信号は、前記デューティ比と同じ量の位相差を有するので、結局、前記第１チャネル及び前記第２チャネルに流れる電流波形は、前記デューティ比と同じ量の位相差を有する。

図４Ａは、デューティ比が１／１０である場合である。第１チャネル電流Ｉ_ＣＨ１波形が下降しつつ、第２チャネルの電流Ｉ_ＣＨ２波形が上昇する。１チャネルに流れる電流が４０ｍＡであれば、デューティ比が１／１０であり、チャネル数が２つであるから、チャネル全体に流れる電流Ｉ_ＴＯＴは、最初の１／５周期の間４０ｍＡが流れ、残りの４／５周期の間０ｍＡが流れる。従って、電源電流Ｉ_ＴＯＴの変動量は、４０ｍＡになる。電源電流の変動量が同時駆動の場合と比較して、８０ｍＡから４０ｍＡに５０％減少する。

図４Ｂは、デューティ比が１／２である場合である。第１チャネル電流Ｉ_ＣＨ１波形が下降しつつ、第２チャネルの電流Ｉ_ＣＨ２波形が上昇する。１チャネルに流れる電流が４０ｍＡであれば、デューティ比が１／２であり、チャネル数が２つであるから、第１チャネル及び第２チャネルは、かわるがわる活性化されて１チャネルにだけ電流が流れるので、チャネル全体に流れる電流Ｉ_ＴＯＴは、４０ｍＡと一定である。従って、電源電流Ｉ_ＴＯＴの変動量は、０ｍＡである。電源電流の変動量が同時駆動の場合と比較して、８０ｍＡから０ｍＡに１００％減少する。

図４Ｃは、デューティ比が５／８である場合である。第１チャネル電流Ｉ_ＣＨ１波形が下降しつつ、第２チャネルの電流Ｉ_ＣＨ２波形が上昇する。１チャネルに流れる電流が４０ｍＡであれば、デューティ比が５／８であり、チャネル数が２つであるから、チャネル全体に流れる電流Ｉ_ＴＯＴは、最初の１／４周期の間８０ｍＡが流れ、残りの３／４周期の間、４０ｍＡが流れる。従って、電源電流Ｉ_ＴＯＴの変動量は、４０ｍＡとなる。電源電流の変動量が同時駆動の場合と比較して、８０ｍＡから４０ｍＡに５０％減少する。

図４Ｄは、デューティ比が９／１０である場合である。第１チャネル電流Ｉ_ＣＨ１波形が下降しつつ、第２チャネルの電流Ｉ_ＣＨ２波形が上昇する。デューティ比が９／１０であり、チャネル数が２つであるから、チャネル全体に流れる電流Ｉ_ＴＯＴは、最初の４／５周期の間４０ｍＡが流れ、残りの１／５周期の間０ｍＡが流れるので、電源電流Ｉ_ＴＯＴの変動量は、４０ｍＡとなる。電源電流の変動量が同時駆動の場合と比較して、８０ｍＡから４０ｍＡに５０％減少する。

前記から分かるように、本発明の一実施形態による２個のチャネル時差駆動の場合には、同時駆動の場合より電源電流の変動量またはリップルが減る。

図５は、４チャネル同時駆動の場合のタイミング図である。

図５を参照すれば、各チャネルに流れる電流量と、それによる電源電流の変動量とを示している。４個のチャネルに流れる矩形波電流Ｉ_ＣＨ１ないしＩ_ＣＨ４のデューティ比が１／２である場合を例示している。ＰＷＭ方式のディミング制御にによってチャネルの輝度が調整されるので、各チャネルに流れる電流も、ＰＷＭ矩形波の形態を有する。１つのチャネルに流れる電流が４０ｍＡであるならば、デューティ比が１／２であり、チャネル数が４つであるから、チャネル全体に流れる電流Ｉ_ＴＯＴは、最初の１／２周期の間１６０ｍＡが流れ、残りの１／２周期の間は、電流が流れない。同時駆動によって、同一周波数及び同一デューティ比を有する第１ディミング信号ないし第４ディミング信号は、いずれも同一タイミングで活性化されるので、結局、前記第１チャネルないし第４チャネルに流れる電流も、同時に流れる。従って、電源電流Ｉ_ＴＯＴ変動量は、前記デューティ比に関係なしに、１６０ｍＡとなる。

図６Ａないし図６Ｄは、本発明の一実施形態による４チャネル時差駆動の場合のタイミング図である。

図６Ａないし図６Ｄを参照すれば、各チャネルに流れる電流量と、それによる電源電流の変動量とを示している。４個のチャネルに流れる矩形波電流Ｉ_ＣＨ１ないしＩ_ＣＨ４のデューティ比が、それぞれ１／１０（図６Ａ）、１／２（図６Ｂ）、５／８（図６Ｃ）及び９／１０（図６Ｄ）である場合を例示している。ＰＷＭ方式のディミング制御にによってチャネルの輝度が調整されるので、各チャネルに流れる電流も、ＰＷＭ矩形波の形態を有する。チャネル間の時差駆動を介して、同一周波数及びデューティ比を有する第１ディミング信号ないし第４ディミング信号は、前記デューティ比と同じ量の位相差を有するので、結局、前記第１チャネルないし第４チャネルに流れる電流波形は、前記デューティ比と同じ量の位相差を有する。

図６Ａは、デューティ比が１／１０である場合である。第１チャネルの電流波形Ｉ_ＣＨ１が下降しつつ、第２チャネルの電流波形Ｉ_ＣＨ２が上昇し、第２チャネルの電流波形が下降しつつ、第３チャネルの電流波形Ｉ_ＣＨ３が上昇し、第３チャネルの電流波形が下降しつつ、第４チャネルの電流波形Ｉ_ＣＨ４が上昇する。１チャネルに流れる電流が４０ｍＡであれば、デューティ比が１／１０であり、チャネルの個数が４つであるから、チャネル全体に流れる電流Ｉ_ＴＯＴは、最初の２／５周期の間４０ｍＡが流れ、残りの３／５周期の間０ｍＡが流れる。従って、電源電流Ｉ_ＴＯＴの変動量は、４０ｍＡとなる。電源電流の変動量が同時駆動の場合と比較して、１６０ｍＡから４０ｍＡに７５％減少する。

図６Ｂは、デューティ比が１／２である場合である。第１チャネルの電流波形Ｉ_ＣＨ１が下降しつつ、第２チャネルの電流波形Ｉ_ＣＨ２が上昇し、第２チャネルの電流波形が下降しつつ、第３チャネルの電流波形Ｉ_ＣＨ３が上昇し、第３チャネルの電流波形が下降しつつ、第４チャネルの電流波形Ｉ_ＣＨ４が上昇する。１チャネルに流れる電流が４０ｍＡであれば、デューティ比が１／２であり、チャネルの個数が４つであるから、隣接チャネル信号間では位相が反転し、結果的に、奇数番号または偶数番号のチャネル間の電流波形は、互いに同位相を有することになる。従って、チャネル全体に流れる電流Ｉ_ＴＯＴは、１チャネルに流れる電流の２倍である８０ｍＡが一定に流れる。結局、電源電流Ｉ_ＴＯＴの変動量は０になる。４チャネルの場合、電源電流の変動量が同時駆動の場合と比較して、１６０ｍＡから０ｍＡに１００％減少する。

図６Ｃは、デューティ比が５／８である場合である。第１チャネルの電流波形Ｉ_ＣＨ１が下降しつつ、第２チャネルの電流波形Ｉ_ＣＨ２が上昇し、第２チャネルの電流波形が下降しつつ、第３チャネルの電流波形Ｉ_ＣＨ３が上昇し、第３チャネルの電流波形が下降しつつ、第４チャネルの電流波形Ｉ_ＣＨ４が上昇する。１チャネルに流れる電流が４０ｍＡであれば、デューティ比が５／８であり、チャネルの個数が４つであるから、チャネル全体に流れる電流Ｉ_ＴＯＴは、最初の１／２周期の間１２０ｍＡが流れ、残りの１／２周期の間８０ｍＡが流れる。従って、電源電流Ｉ_ＴＯＴの変動量は、４０ｍＡとなる。４チャネルの場合、電源電流の変動量が同時駆動の場合と比較して、１６０ｍＡから４０ｍＡに７５％減少する。

図６Ｄは、デューティ比が９／１０である場合である。第１チャネルの電流波形Ｉ_ＣＨ１が下降しつつ、第２チャネルの電流波形Ｉ_ＣＨ２が上昇し、第２チャネルの電流波形が下降しつつ、第３チャネルの電流波形Ｉ_ＣＨ３が上昇し、第３チャネルの電流波形が下降しつつ、第４チャネルの電流波形Ｉ_ＣＨ４が上昇する。１チャネルに流れる電流が４０ｍＡであれば、デューティ比が９／１０であり、チャネルの個数が４つであるから、チャネル全体に流れる電流Ｉ_ＴＯＴは、最初の６／１０周期の間１６０ｍＡが流れ、残りの４／１０周期の間１２０ｍＡが流れる。従って、電源電流Ｉ_ＴＯＴの変化量は、４０ｍＡとなる。４チャネルの場合、電源電流の変動量が同時駆動の場合と比較して、１６０ｍＡから４０ｍＡに７５％減少する。

前記から分かるように、本発明の一実施形態による４個のチャネル時差駆動の場合には、同時駆動の場合より、電源電流の変動量またはリップルが減る。

図７は、６チャネル同時駆動の場合のタイミング図である。

図７を参照すれば、各チャネルに流れる電流量と、それによる電源電流の変動量とを示している。６個のチャネルに流れる矩形波電流ＩＣＨ１ないしＩＣＨ６のデューティ比が１／２である場合を例示している。ＰＷＭ方式のディミング制御にによってチャネルの輝度が調整されるので、各チャネルに流れる電流も、ＰＷＭ矩形波の形態を有する。１つのチャネルに流れる電流が４０ｍＡであれば、デューティ比が１／２であり、チャネル数が６個であるから、チャネル全体に流れる電流は、最初の１／２周期の間２４０ｍＡが流れ、残りの３／８周期の間は、電流が流れない。同時駆動によって、同一周波数及び同一デューティ比を有する第１ディミング信号１ないし第６ディミング信号は、いずれも同一タイミングで活性化されるので、結局、前記第１チャネルないし第６チャネルに流れる電流も、同時に流れる。従って、電源電流変動量は、前記デューティ比に関係なしに、２４０ｍＡとなる。

図８Ａないし図８Ｄは、本発明の一実施形態による６チャネル時差駆動の場合のタイミング図である。

図８Ａないし図８Ｄを参照すれば、各チャネルに流れる電流量と、それによる電源電流の変動量とを示している。６個のチャネルに流れる矩形波電流Ｉ_ＣＨ１ないしＩ_ＣＨ６のデューティ比がそれぞれ１／１０（図８Ａ）、１／２（図８Ｂ）、５／８（図８Ｃ）及び９／１０（図８Ｄ）である場合を例示している。ＰＷＭ方式のディミング制御にによってチャネルの輝度が調整されるので、各チャネルに流れる電流も、ＰＷＭ矩形波の形態を有する。チャネル間の時差駆動を介して、同一周波数及びデューティ比を有する第１ディミング信号１ないし第６ディミング信号は、前記デューティ比と同じ量の位相差を有するので、結局、前記第１チャネルないし第６チャネルに流れる電流波形は、前記デューティ比と同じ量の位相差を有する。

図８Ａは、デューティ比が１／１０である場合である。第１チャネルの電流波形Ｉ_ＣＨ１が下降しつつ、第２チャネルの電流波形Ｉ_ＣＨ２が上昇し、第２チャネルの電流波形が下降しつつ、第３チャネルの電流波形Ｉ_ＣＨ３が上昇し、第３チャネルの電流波形が下降しつつ、第４チャネルの電流波形Ｉ_ＣＨ４が上昇し、第４チャネルの電流波形が下降しつつ、第５チャネルの電流波形Ｉ_ＣＨ５が上昇し、第５チャネルの電流波形が下降しつつ、第６チャネルの電流波形Ｉ_ＣＨ６が上昇する。１チャネルに流れる電流が４０ｍＡであれば、デューティ比が１／１０であり、チャネル数が６個であるから、チャネル全体に流れる電流Ｉ_ＴＯＴは、最初の６／１０周期の間４０ｍＡが流れ、残りの４／１０周期の間には、電流が流れない。従って、電源電流Ｉ_ＴＯＴの変動量は、４０ｍＡとなる。電源電流の変動量が同時駆動の場合と比較して、２４０ｍＡから４０ｍＡに８３．３３％減少する。

図８Ｂは、デューティ比が１／２である場合である。第１チャネルの電流波形Ｉ_ＣＨ１が下降しつつ、第２チャネルの電流波形Ｉ_ＣＨ２が上昇し、第２チャネルの電流波形が下降しつつ、第３チャネルの電流波形Ｉ_ＣＨ３が上昇し、第３チャネルの電流波形が下降しつつ、第４チャネルの電流波形Ｉ_ＣＨ４が上昇し、第４チャネルの電流波形が下降しつつ、第５チャネルの電流波形Ｉ_ＣＨ５が上昇し、第５チャネルの電流波形が下降しつつ、第６チャネルの電流波形Ｉ_ＣＨ６が上昇する。１チャネルに流れる電流が４０ｍＡであれば、デューティ比が１／２であり、チャネル数が６個であるから、隣接チャネル信号間では位相が反転し、結果的に、奇数番号または偶数番号のチャネル間の電流波形は、互いに同じ位相を有することになる。従って、６チャネル全体に流れる電流は、１チャネルに流れる電流の３倍である１２０ｍＡが一定に流れる。結局、電源電流の変動量は０になる。６チャネルの場合、電源電流の変動量が同時駆動の場合と比較して、２４０ｍＡから０ｍＡに１００％減少する。

図８Ｃは、デューティ比が５／８である場合である。第１チャネルの電流波形Ｉ_ＣＨ１が下降しつつ、第２チャネルの電流波形Ｉ_ＣＨ２が上昇し、第２チャネルの電流波形が下降しつつ、第３チャネルの電流波形Ｉ_ＣＨ３が上昇し、第３チャネルの電流波形が下降しつつ、第４チャネルの電流波形Ｉ_ＣＨ４が上昇し、第４チャネルの電流波形が下降しつつ、第５チャネルの電流波形Ｉ_ＣＨ５が上昇し、第５チャネルの電流波形が下降しつつ、第６チャネルの電流波形Ｉ_ＣＨ６が上昇する。１チャネルに流れる電流が４０ｍＡであれば、デューティ比が５／８であり、チャネル数が６個であるから、チャネル全体に流れる電流Ｉ_ＴＯＴは、最初の３／４周期の間１６０ｍＡが流れ、残りの１／４周期の間１２０ｍＡが流れる。従って、電源電流Ｉ_ＴＯＴの変動量は、４０ｍＡとなる。６チャネルの場合、電源電流の変動量が同時駆動の場合と比較して、２４０ｍＡから４０ｍＡに８３．３３％減少する。

図８Ｄは、デューティ比が９／１０である場合である。第１チャネルの電流波形Ｉ_ＣＨ１が下降しつつ、第２チャネルの電流波形Ｉ_ＣＨ２が上昇し、第２チャネルの電流波形が下降しつつ、第３チャネルの電流波形Ｉ_ＣＨ３が上昇し、第３チャネルの電流波形が下降しつつ、第４チャネルの電流波形Ｉ_ＣＨ４が上昇し、第４チャネルの電流波形が下降しつつ、第５チャネルの電流波形Ｉ_ＣＨ５が上昇し、第５チャネルの電流波形が下降しつつ、第６チャネルの電流波形Ｉ_ＣＨ６が上昇する。１チャネルに流れる電流が４０ｍＡであれば、デューティ比が９／１０であり、チャネル数が６個であるから、チャネル全体に流れる電流Ｉ_ＴＯＴは、最初の２／５周期の間２４０ｍＡが流れ、残りの３／５周期の間２００ｍＡが流れる。従って、電源電流Ｉ_ＴＯＴの変動量は、４０ｍＡとなる。６チャネルの場合、電源電流変動量が同時駆動の場合と比較して、２４０ｍＡから４０ｍＡに８３．３３％減少する。

前記から分かるように、本発明の一実施形態による６個のチャネル時差駆動の場合には、同時駆動の場合より、電源電流の変動量またはリップルが減る。

以上、本発明の一実施形態による多チャネル時差駆動の場合について、便宜上、一部チャネル及びデューティ比について説明したが、適用可能なチャネル数及びデューティ比は、前記実施形態に限定されるものではなく、任意のチャネル数及びデューティ比に対していずれも適用されうる。

また、本発明の一実施形態による多チャネル時差駆動の場合、チャネル間位相差は、チャネル数に関係なしに、外部から受信されたディミング情報によって、毎周期ごとに異なりうる。各チャネルの出力は、外部から受信されたディミング情報を参照して決定される。前記ディミング情報は、ＰＷＭ信号によって伝達されうる。この場合、前記ＰＷＭ信号は、毎周期ごとにパルス幅またはデューティ比が異なりうるので、チャネル間位相差も、毎周期ごとに異なりうる。第１チャネルは、外部から伝えられる前記ＰＷＭ信号に応答し、活性化されたり非活性化されうる。残りのチャネルは、それぞれ非活性化されるチャネルの出力に応答して活性化されうる。

図９は、図２に図示されたＬＥＤ駆動部２３０の実施形態のうちの一つであって、その構成を示している。

図９を参照すれば、基準クロックを生成するクロック生成部９０２、外部から受信されたディミング情報を保存する保存部９０４、及び４個のディミング信号（第１ディミング信号ないし第４ディミング信号）を出力するチャネル駆動部９１０を含む。ディミング解像度（resolution）がｋ（ｋは、１以上の自然数）ビットである場合に、前記保存部９０４は、少なくともｋビットの容量を有さねばならない。前記ディミング情報は、ＰＷＭ信号ＰＷＭＩによって伝えられうる。この場合、前記基準周波数は、少なくとも前記ＰＷＭ信号ＰＷＭＩの周波数の２^ｋ倍にならなければならない。

具体的な動作について説明すれば、前記ＰＷＭ信号ＰＷＭＩに応答し、第１カウンタ９１１が活性化または非活性化される。このとき、前記第１カウンタ９１１は、前記ＰＷＭ信号ＰＷＭＩのレベル遷移に応答して活性化及び非活性化されうる。具体的には、前記ＰＷＭ信号ＰＷＭＩの立ち上がりエッジに応答し、前記第１カウンタ９１１の出力が活性化され、前記ＰＷＭ信号ＰＷＭＩの立ち下がりエッジに応答し、前記第１カウンタ９１１の出力が非活性化されうる。前記活性化された第１カウンタ９１１は、前記基準クロックを計数し、前記ＰＷＭ信号ＰＷＭＩのパルス幅またはデューティ比を検出する。検出されたパルス幅またはデューティ比を指す前記基準クロックの個数は、前記保存部９０４に保存される。前記保存部９０４は、前記ＰＷＭ信号ＰＷＭＩの毎周期ごとにリセットされ、毎周期ごとに、新たに検出された前記ＰＷＭ信号ＰＷＭＩのパルス幅またはデューティ比を保存することができる。第２カウンタ９１２は、前記第１カウンタ９１１の出力に応答して活性化される。このとき、前記第２カウンタ９１２は、前記第１カウンタ９１１の出力のレベル遷移に応答して活性化されうる。具体的には、前記第１カウンタ９１１の出力の立ち下がりエッジに応答し、前記第２カウンタ９１２の出力が活性化されうる。前記活性化された第２カウンタ９１２は、前記保存部９０４に保存された値を参照し、前記基準クロックを計数する。前記基準クロックを計数した値が、前記保存部９０４に保存された値に達すれば、非活性化される。従って、前記第１カウンタ９１１及び第２カウンタ９１２は、前記ＰＷＭ信号ＰＷＭＩと同じ周波数及びパルス幅を有するＰＷＭ信号（第１ディミング信号及び第２ディミング信号）を生成して出力できる。第３カウンタ９１３及び第４カウンタ９１４は、それぞれ前記第２カウンタ９１２及び前記第３カウンタ９１３の出力に応答して活性化される点のみ違いがあるだけであり、前記第２カウンタと同じメカニズムで動作可能である。前記第１カウンタ９１１は、前記ＰＷＭ信号ＰＷＭＩのパルス幅を検出し、残りのカウンタ９１２ないし９１４は、前記第１カウンタ９１１が検出した前記ＰＷＭ信号ＰＷＭＩのパルス幅を参照し、同じパルス幅を有するディミング信号（第１ディミング信号ないし第４ディミング信号）を生成できる。

前記チャネル駆動部９１０は、４個のチャネルに対応する４個のカウンタ９１１ないし９１４を含み、このうち第１カウンタ９１１が、外部から印加されるＰＷＭ信号ＰＷＭＩを受信し、ディミング信号（第１ディミング信号）を出力すると同時に、前記ＰＷＭ信号ＰＷＭＩのパルス幅を検出する機能を兼ねているが、４個のチャネルに対応する４個のカウンタ９１１ないし９１４以外に、さらに前記ＰＷＭ信号を受信し、前記ＰＷＭ信号のパルス幅を検出するカウンタ（図示せず）をさらに含むことができる。すなわち、ｎ個のチャネルを有するＬＥＤ駆動装置は、ｎ＋１個のカウンタを含み、いずれか１つのカウンタは、外部から印加されるＰＷＭ信号のパルス幅を検出するだけであり、ディミング信号を出力しない。残りのｎ個のカウンタが、ｎ個のチャネルを駆動するディミング信号を出力できる。

図９の本発明の一実施形態によるＬＥＤ駆動部９００は、４個のチャネルを具備しているが、具備できるチャネル数は、前記例に限定されるものではなく、任意のチャネル数に対していずれも適用されうる。

一般的に、ＬＥＤを利用したバックライトユニットは、光源の位置によって、エッジ型（edge-type）バックライトユニットと、直下型（direct-type）バックライトユニットとに区分されうる。図１０及び図１１は、エッジ型バックライトユニットを示すものであり、ＬＥＤ光源が導光板（図示せず）の側面に位置し、導光板を介して液晶パネルの前面に光を照射する方式である。図１２ないし図１４は、直下型バックライトユニットであり、液晶パネルの下部に位置し、液晶パネルとほぼ同じ面積を有するように配列されたＬＥＤ光源から、直接液晶パネルの前面に光を照射する方式である。一般的に、ノート型パソコンやＬＣＤ（liquid crystal display）モニタに使われるバックライトには、輝度スミア（smear）が少なく、薄膜型であって、低電力消耗が可能なエッジ型バックライトを採択している。直下型バックライトもまた光利用率が高く、取扱いが簡単であり、表示面のサイズに制限がないために、大画面のＬＣＤに広く使われている。大型ＬＣＤ ＴＶのように、広い面積を有するＬＣＤで、直下型バックライトユニットが採用される場合、ＬＣＤを複数の分割領域に分け、各分割領域別に基板に装着されたＬＥＤを駆動してバックライト駆動システムを構成することになる。

図１０は、図２に図示されたＬＥＤ駆動システム２００を、ＬＣＤのバックライトとして使用する実施形態のうちの一つを示す。

図１０を参照すれば、本発明の一実施形態によるＬＥＤバックライトユニット１０００は、電源部（図示せず）、４個のＬＥＤチャネル１００１ないし１００４、前記４個のチャネルを駆動するＬＥＤ駆動部１０１０、及び前記ＬＥＤ駆動部を制御する制御部（図示せず）を含む。前記チャネルのそれぞれは、直列連結された複数個のＬＥＤを含むことができる。前記制御部（図示せず）は、前記ＬＥＤ駆動部１０１０を制御するためのディミング情報を生成し、前記ＬＥＤ駆動部１０１０は、前記制御部（図示せず）から提供されたディミング情報によって、前記ＬＥＤチャネル１００１ないし１００４のそれぞれにディミング信号を出力する。前記ディミング情報は、ＰＷＭ信号によって伝えられうる。前記ＬＥＤ駆動部１０１０は、前記制御部（図示せず）から受信されたＰＷＭ信号を、前記ＰＷＭ信号のパルス幅と同じ量だけ順次に位相シフトし、４個のディミング信号を生成し、前記対応するＬＥＤチャネル１００１ないし１００４に出力する。前記ＬＥＤチャネルは、前記ＬＥＤ駆動部１０１０から供給されるディミング信号によって決まる平均電流量によって、一定の輝度を有して発光する。前記ＬＥＤ駆動部１０１０によって駆動され、前記ＬＥＤチャネル１００１ないし１００４から放出された光が液晶パネルを透過することによって、映像が表示される。

具体的な動作について述べれば、前記制御部（図示せず）は、ディミング情報が含まれたＰＷＭ信号を、前記ＬＥＤ駆動部１０１０に伝達する。前記ＬＥＤ駆動部１０１０は、前記ＰＷＭ信号のパルス幅またはデューティ比を検出し、前記検出されたパルス幅またはデューティ比と同じ量だけ前記ＰＷＭ信号を順次に位相シフトし、４個のディミング信号を生成する。第１ディミング信号は、前記ＰＷＭ信号と同一でありえる。第２ディミング信号は、前記第１ディミング信号と、前記検出されたパルス幅またはデューティ比と同じ量の位相差を有する。同様に、第３ディミング信号は、前記第２ディミング信号と、前記検出された幅またはデューティ比と同じ量の位相差を有する。第４ディミング信号は、前記第３ディミング信号と、前記検出された幅またはデューティ比と同じ量の位相差を有する。従って、隣接チャネル間のディミング信号の位相差は、前記ＰＷＭ信号のパルス幅またはデューティ比によって毎周期異なりうる。また、前記４個のディミング信号の周波数及びデューティ比は、前記ＰＷＭ信号の周波数及びデューティ比と同一でありえる。

前記４個のチャネルは、それぞれ複数個の直列連結または直並列の混合連結されたＬＥＤを含むことができるが、前記チャネルのそれぞれに流れる電流の均一度を高めるためには、同一特性を有するＬＥＤを同一個数含み、同一構成を有するようにすることが望ましい。前記ＬＥＤは、白色のＬＥＤであるか、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、及び青色（Ｂ）の各ＬＥＤがパッケージングされたものでありうる。白色のＬＥＤだけを使用する場合とは異なり、ＲＧＢ三色のＬＥＤを利用する場合には、各ＬＥＤ間で輝度特性が異なるので、色相別にＬＥＤ駆動部も、別個に具備して動作させる必要がある。

図１１は、図２に図示されたＬＥＤ駆動システム２００を、ＬＣＤのバックライトとして使用する実施形態のうちの一つを示す。

図１１を参照すれば、本発明の一実施形態にＬＥＤバックライトユニット１１００は、それぞれ４個のチャネルを有する４個のＬＥＤアレイ１１０１ないし１１０４、前記ＬＥＤアレイに電流を供給する電源部（図示せず）、前記４個のＬＥＤアレイを駆動するための４個のＬＥＤ駆動部１１２１ないし１１２４、及び前記ＬＥＤ駆動部を制御する制御部１１３０を含む。前記ＬＥＤ駆動部１１２１ないし１１２４のそれぞれは、受信されたＰＷＭ信号を、前記ＰＷＭ信号のパルス幅と同じ量だけ順次に位相シフトし、４個のディミング信号を生成し、前記対応するＬＥＤチャネルに出力する。

前記ＬＥＤバックライトユニット１１００は、図１０のバックライトユニット１０００と比較して、ＬＥＤアレイ及びＬＥＤ駆動部が多数存在するという点で違いがある。複数個のＬＥＤ駆動部が同じパルス幅またはデューティ比を有するディミング信号を出力する場合には、１つのＬＥＤ駆動部が制御部からディミング情報を受信することができる。この場合、他のＬＥＤ駆動部は、前記ディミング情報を有している他のＬＥＤ駆動部から前記ディミング情報を伝達されうる。前記ディミング情報は、ＰＷＭ信号によって伝えられうる。

具体的な動作について述べれば、第１ ＬＥＤ駆動部１１２１は、前記制御部１１３０からＰＷＭ信号ＰＷＭＩを受信し、前記ディミング情報を得て、前記ＰＷＭ信号ＰＷＭＩに応答し、活性化または非活性化される。第２ ＬＥＤ駆動部１１２２は、前記第１ ＬＥＤ駆動部１１２１から前記ディミング情報を得て活性化されうる。この場合、前記第２ ＬＥＤ駆動部１１２２が受信する信号は、第１ ＬＥＤ駆動部１１２１の第４チャネルのディミング信号でありうる。同様に、第３ ＬＥＤ駆動部１１２３は、前記第２ ＬＥＤ駆動部１１２２から前記ディミング情報を得て活性化されうる。この場合、前記第３ ＬＥＤ駆動部１１２３が受信する信号は、前記第２ ＬＥＤ駆動部１１２２の第４チャネルのディミング信号でありうる。これを一般化すれば、第ｎ ＬＥＤ駆動部は、第ｎ−１ ＬＥＤ駆動部から前記ディミング情報を得て活性化されうる。この場合、前記第ｎ ＬＥＤ駆動部が受信する信号は、第ｎ−１ ＬＥＤ駆動部の最後のチャネルのディミング信号でありうる。全体的に、前記４個のＬＥＤ駆動部１１２１ないし１１２４は、４×４＝１６チャネルを有する１つのＬＥＤ駆動部のように有機的に動作しうる。

また、図１１には図示されていないが前記４個のＬＥＤアレイ１１０１ないし１１０４は、互いに電力を供給される電源部（図示せず）を共有したり、または前記ＬＥＤアレイごとにそれぞれ電源部（図示せず）を個別的に具備できる。前者の場合、前述のように、前記４個のＬＥＤ駆動部１１２１ないし１１２４は、順次に活性化されて有機的に動作できる。後者の場合、前記ＬＥＤ駆動部１１２１ないし１１２４は、同時に活性化されて個別的に動作できる。

図１２は、図２に図示されたＬＥＤ駆動システム２００を、ＬＣＤのバックライトとして使用する実施形態のうちの一つを示す。

図１２を参照すれば、本発明の一実施形態にＬＥＤバックライトユニット１２００は、６個のＬＥＤアレイ１２０１ないし１２０６、前記ＬＥＤアレイに電流を供給する電源部（図示せず）、６個のＬＥＤ駆動部１２１１ないし１２１６、及び前記ＬＥＤ駆動部１２０１ないし１２０６を制御する制御部１２２０を含む。前記ＬＥＤ駆動部１２１０ないし１２１６のそれぞれは、受信されたＰＷＭ信号を、前記ＰＷＭ信号のパルス幅と同じ量だけ順次に位相シフトし、４個のディミング信号を生成し、前記対応するＬＥＤチャネルに出力する。

直下型バックライトユニットの場合、複数個のＬＥＤアレイは、液晶パネルの背面全体に均一に光が照射されるように、エッジ型バックライトユニットに比べて、はるかに多数のＬＥＤを含むので、一つ以上のＬＥＤ駆動部を含むことができる。前記制御部は、前記ＬＥＤ駆動部にディミング情報を伝達する。前記ディミング情報は、ＰＷＭ信号によって伝えられうる。複数個のＬＥＤ駆動部が同じデューティ比を有するディミング信号を出力する場合、１つのＬＥＤ駆動部が、前記制御部１２２０から前記ＰＷＭ信号を受信することができる。

具体的な動作について述べれば、前記制御部１２２０は、ディミング情報を生成し、第１ ＬＥＤ駆動部１２１１にＰＷＭ信号ＰＷＭＩを伝達する。この場合、他のＬＥＤ駆動部１２１２ないし１２１６は、すでに前記ディミング情報を有している他のＬＥＤ駆動部から、前記ディミング情報を伝達されうる。具体的には、第１ ＬＥＤ駆動部１２１１は、前記制御部１２２０から前記ＰＷＭ信号ＰＷＭＩを受信し、前記ディミング情報を得て、前記ＰＷＭ信号ＰＷＭＩに応答し、活性化または非活性化される。第２ ＬＥＤ駆動部１２１２は、前記第１ ＬＥＤ駆動部１２１１から前記ディミング情報を得て活性化されうる。この場合、前記第２ ＬＥＤ駆動部１２１２が受信する信号は、第１ ＬＥＤ駆動部１２１１の第４チャネルのディミング信号でありうる。同様に、第３ ＬＥＤ駆動部１２１３は、前記第２ ＬＥＤ駆動部１２１２から前記ディミング情報を得て活性化されうる。この場合、前記第３ ＬＥＤ駆動部１２１３が受信する信号は、第２ ＬＥＤ駆動部１２１２の第４チャネルのディミング信号でありうる。これを一般化すれば、第ｎ ＬＥＤ駆動部は、第ｎ−１ ＬＥＤ駆動部から前記ディミング情報を得て活性化されうる。この場合、前記第ｎ ＬＥＤ駆動部が受信する信号は、第ｎ−１ ＬＥＤ駆動部の最後のチャネルのディミング信号でありうる。全体的に、前記６個のＬＥＤ駆動部１２１１ないし１２１６は、４×６＝２４チャネルを有する１つのＬＥＤ駆動部のように有機的に動作できる。

図１３は、図２に図示されたＬＥＤ駆動システム２００を、ＬＣＤのバックライトとして使用する実施形態のうちの一つを示す。

図１３を参照すれば、本発明の一実施形態のＬＥＤバックライトユニット１３００は、６個のＬＥＤアレイ１３０１ないし１３０６、前記ＬＥＤアレイに電流を供給する電源部（図示せず）、６個のＬＥＤ駆動部１３１１ないし１３１６、及び前記ＬＥＤ駆動部を制御する制御部１３２０を含む。前記６個のＬＥＤアレイ１３０１ないし１３０６は、それぞれ４個のＬＥＤチャネルを具備する。前記ＬＥＤ駆動部１３１０ないし１３１６のそれぞれは、受信されたＰＷＭ信号を、前記ＰＷＭ信号のパルス幅と同じ量だけ順次に位相シフトし、４個のディミング信号を生成し、対応するＬＥＤチャネルに出力する。

図１２のＬＥＤバックライトユニット１２００と比較して、前記ＬＥＤ駆動部１３１１ないし１３１６がディミング情報を伝達される構成が異なるという差異点がある。

具体的な動作について述べれば、６個のＬＥＤ駆動部１３１１ないし１３１６は、２つのグループ１３１１ないし１３１３，１３１４ないし１３１６に分かれ、各グループが、互いに個別的に制御部１３２０からディミング情報を受信する。各グループ内では、それぞれ第３ ＬＥＤ駆動部１３１３及び第４ ＬＥＤ駆動部１３１４が、前記制御部から直接ＰＷＭ信号ＰＷＭＩを受信してディミング情報を得て、これを他のＬＥＤ駆動部に伝達するように構成される。前記ディミング情報は、ＰＷＭ信号によって伝えられうる。

具体的には、前記第３ ＬＥＤ駆動部１３１３は、前記制御部１３２０から前記ＰＷＭ信号ＰＷＭＩを受信し、前記ディミング情報を得て、前記ＰＷＭ信号ＰＷＭＩに応答し、活性化または非活性化される。第２ ＬＥＤ駆動部１３１２は、前記第３ ＬＥＤ駆動部１３１３から前記ディミング情報を得て活性化されうる。この場合、前記第２ ＬＥＤ駆動部１３１２が受信する信号は、第３ ＬＥＤ駆動部１３１３の第４チャネルのディミング信号でありうる。同様に、前記第１ ＬＥＤ駆動部１３１１は、前記第２ ＬＥＤ駆動部１３１２から前記ディミング情報を得て活性化されうる。この場合、前記第１ ＬＥＤ駆動部１３１１が受信する信号は、第２ ＬＥＤ駆動部１３１２の第４チャネルのディミング信号でありうる。

一方、前記第４ ＬＥＤ駆動部１３１４は、前記制御部１３２０から前記ＰＷＭ信号ＰＷＭＩを受信し、前記ディミング情報を得て、前記ＰＷＭ信号ＰＷＭＩに応答し、活性化または非活性化される。第５ ＬＥＤ駆動部１３１５は、前記第４ ＬＥＤ駆動部１３１４から前記ディミング情報を得て活性化されうる。この場合、前記第５ ＬＥＤ駆動部１３１５が受信する信号は、第４ ＬＥＤ駆動部１３１４の第４チャネルのディミング信号でありうる。同様に、前記第６ ＬＥＤ駆動部１３１６は、前記第５ ＬＥＤ駆動部１３１５から前記ディミング情報を得て活性化されうる。この場合、前記第６ ＬＥＤ駆動部１３１６が受信する信号は、第５ ＬＥＤ駆動部１３１５の第４チャネルのディミング信号でありうる。

また、前記第３ ＬＥＤ駆動部１３１３及び第４ ＬＥＤ駆動部１３１４が前記制御部１３２０から伝達を受けるディミング情報、すなわち、ＰＷＭ信号は互いに異なりうる。

図１４は、図２に図示されたＬＥＤ駆動システム２００を、ＬＣＤのバックライトとして使用する実施形態のうちの一つを示す。

図１４を参照すれば、本発明の一実施形態のＬＥＤバックライトユニット１４００は、それぞれ４個のチャネルを具備する６個のＬＥＤアレイ１４０１ないし１４０６、前記ＬＥＤアレイに電流を供給する電源部（図示せず）、前記ＬＥＤアレイを駆動するための６個のＬＥＤ駆動部１４１１ないし１４１６、及び前記ＬＥＤ駆動部を制御する制御部１４２０を具備する。前記ＬＥＤ駆動部１４１１ないし１４１６のそれぞれは、受信されたＰＷＭ信号を、前記ＰＷＭ信号のパルス幅と同じ量だけ順次に位相シフトし、４個のディミング信号を生成し、対応するＬＥＤチャネルに出力する。かような特徴は、図１２及び図１３のＬＥＤバックライトユニット１２００，１３００と大きく異なるところがない。しかし、前記制御部１４２０は、前記６個のＬＥＤアレイのそれぞれのディミング情報を生成し、対応するＬＥＤ駆動部に直接当該ディミング情報を伝達する。この点で、図１２及び図１３のＬＥＤバックライトユニット１２００，１３００と違いがある。すなわち、前記ＬＥＤバックライトユニット１４００は、６個のＬＥＤ駆動部１４１１ないし１４１６が、それぞれ個別にディミング情報を受信し、互いに異なるパルス幅またはデューティ比のディミング信号出力が可能なように構成される。従って、前記ＬＥＤ駆動部１４１１ないし１４１６は、それぞれ個別的なディミング制御が可能である。前記ＬＥＤ駆動部１４１１ないし１４１６は、それぞれ受信したディミング情報に対応するデューティ比を有するディミング信号を生成し、対応するＬＥＤアレイに出力する。前記ディミング情報は、ＰＷＭ信号として伝えられうる。前記各ＬＥＤ駆動部１４１１ないし１４１６は、制御部からＰＷＭ信号ＰＷＭＩを受信し、ディミング情報を得る。前記ＬＥＤ駆動部１４１１ないし１４１６のディミング情報は、互いに異なり、前記ＬＥＤ駆動部１４１１ないし１４１６は、互いに異なるデューティ比を有するディミング信号を出力できる。従って、前記ＬＥＤアレイ１４０１ないし１４０６は、互いに異なる輝度で発光しうる。この場合、前記ＬＥＤアレイ１４０１ないし１４０６の位置差による領域別輝度の調整が可能になる。従って、暗い部分はさらに暗く、明るい部分はさらに明るくして、映像の品質を向上させることができる。また、各ＬＥＤアレイ１４０１ないし１４０６間の特性不均衡による領域別輝度差を補償し、領域全体にわたって均一輝度を得ることも可能である。

前記６個のＬＥＤアレイ１４０１ないし１４０６は、電力を供給される電源部（図示せず）を共有したり、前記ＬＥＤアレイごとにそれぞれ電源部を個別的に具備できる。前者の場合、前記６個のＬＥＤ駆動部１４１１ないし１４１６は、順次に活性化されて動作しうる。結局、２４チャネルを有する１つのＬＥＤ駆動部のように有機的に動作しうる。後者の場合、前記ＬＥＤ駆動部１４１１ないし１４１６は、同時に活性化され、個別的に動作しうる。

図１０ないし図１４の本発明の一実施形態によるＬＥＤバックライトユニット１０００ないし１４００は、それぞれ４個のチャネルを具備したＬＥＤアレイを例示しているが、具備できるチャネル及びＬＥＤアレイの数は、前記例に限定されるものではなく、任意のチャネル数及びアレイ数に対していずれも適用されうる。

図１５は、図２に図示されたＬＥＤ駆動システム２００を、ＬＣＤのバックライトとして使用する実施形態のうちの一つを示す。

図１５を参照すれば、本発明の一実施形態のＬＥＤバックライトユニット１５００は、それぞれ１つのＬＥＤ素子を含む２個のＬＥＤチャネル１５０１，１５０２、前記ＬＥＤチャネル１５０１，１５０２に電流を供給する電源部（図示せず）、前記ＬＥＤチャネルの輝度を制御するためのＰＷＭディミング信号を供給するＬＥＤ駆動部１５１０、及び制御部（図示せず）を具備する。前記ＬＥＤバックライトユニット１５００は、１つのＬＥＤ素子を使用する場合、小型ＬＣＤの光源として使われうる。前記ＬＥＤ駆動部１５１０は、前記制御部（図示せず）からディミング情報を受信し、前記ＬＥＤ素子１５０１，１５０２のそれぞれに、前記ディミング情報によって決まるパルス幅またはデューティ比を有するディミング信号を出力できる。前記ディミング情報は、ＰＷＭ信号によって伝えられうる。

前記ＬＥＤ駆動部１５１０は、受信されたＰＷＭ信号を、前記ＰＷＭ信号のパルス幅と同じ量だけ順次に位相シフトし、２個のディミング信号を生成し、対応するＬＥＤチャネルに出力する。すなわち、２個のＬＥＤ素子を直列連結して１つのチャネルとして使用せずに、２個のチャネルとして使用する場合である。

前記バックライトユニット１５００は、２個のＬＥＤ素子を含み、これを時差駆動しているが、利用可能なＬＥＤ素子の個数は必ずしも２個に限定されるものではなく、少なくとも２つのＬＥＤ素子を、少なくとも２つのグループに分け、グループ別に時差駆動を行うことができる。

図１６は、本発明の一実施形態によるＬＣＤ １６００に係わる簡略な構成を示している。

図１６を参照すれば、ＬＣＤ １６００は大きく見て、タイミングコントローラ１６０４、ゲート駆動部１６０６、ソース駆動部１６０２、液晶パネル１６０８及びＬＥＤバックライトユニット１６１０を含んでいる。タイミングコントローラ１６０４は、前記ゲート駆動部１６０６及び前記ソース駆動部１６０２を制御するための制御信号を生成し、外部から受信した映像信号を、前記ソース駆動部１６０２に伝送する。前記ゲート駆動部１６０６及びソース駆動部１６０２は、タイミングコントローラ１６０４から提供された制御信号によって、液晶パネル１６０８を駆動する。前記ゲート駆動部１６０６は、前記液晶パネル１６０８のカラム（column）に順次にスキャン信号を印加し、スキャン信号が印加されたカラム電極に連結された薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：thin film transistor）は、スキャン信号が印加されるにつれて、順次にターンオンされる。このとき、ソース駆動部１６０２から供給される階調電圧が、スキャン信号が印加されたカラムの薄膜トランジスタを介して液晶に印加される。前記階調電圧は、液晶の回転角度を制御し、光透過量を調節する。

前記ＬＥＤバックライトユニット１６１０は、本発明の一実施形態による図１０ないし図１５のバックライトユニット１０００ないし１５００のうちいずれか一つでありうる。前記ＬＥＤバックライトユニット１６１０が、図１０ないし図１５のバックライトユニットのうちいずれか一つである場合の具体的な動作は、当該図面を参照して説明したので、反復して説明せずに省略する。

前記の通り、本発明によれば多数のＬＥＤを駆動する場合に、前記ＬＥＤを複数個のグループに分け、グループ間時差駆動を介してその輝度を制御し、電源部の出力端の電圧及び電流のリップルを減らすことができる。素子の寿命を短縮させ、異常動作を誘発させうる前記電源部の出力端の電圧及び電流の不安定性を除去し、安定した動作が可能である。

また、本発明によれば、高電圧のスイッチング動作によって、大容量の電流がディミング信号の周波数によって反復的に流れる場合に発生しうるノイズの影響を最小化させうる。

また、本発明によれば、ＬＥＤに流れる電流の均一度が高まり、均一な光量を得ることができる。

また、本発明によれば、外部から供給されるディミング情報は、１本のラインを介して受信するので、配線が簡単になり、ＥＭＩ（electro magnetic interference）などの影響を最小化させうる。

また、本発明によれば、矩形波状のＰＷＭ信号を利用し、ディミング情報が伝達されるので、回路構成が簡単になり、製造工程が容易であって体積が小さく、製造コストが低減されたＬＥＤ駆動装置を提供できる。

以上、図面と明細書とで、最適実施形態が開示された。ここで、特定の用語が使われたが、それらは、単に本発明について説明するための目的で使われたものであり、意味限定や特許請求の範囲に記載された本発明の範囲を制限するために使われたものではない。従って、本技術分野の当業者であるならば、それらから多様な変形及び均等な他実施形態が可能であるという点を理解することが可能であろう。よって、本発明の真の技術的保護範囲は、特許請求の範囲の技術的思想によって決まるものである。

本発明はＬＥＤ素子を利用する多様な形態の表示装置に適用できて、特に本発明を多数のＬＥＤ素子を具備する表示システムに適用する場合に、電源部の出力端の電圧及び電流の不安定性を除去して、安定した動作が可能である。

２００ ＬＥＤ駆動システム
２１０，１１０１，１１０２，１１０３，１１０４ ＬＥＤアレイ
２１１，２１２，２１３，２１４ チャネル
２１５，２１６，２１７，２１８ スイッチ
２２０ 電源部
２３０，９００，１０１０，１１２１，１１２２，１１２３，１１２４，１５１０ ＬＥＤ駆動部
９０２ クロック生成部
９０４ 保存部
９１０ チャネル駆動部
９１１ 第１カウンタ
９１２ 第２カウンタ
９１３ 第３カウンタ
９１４ 第４カウンタ
１０００，１１００，１２００，１３００，１４００，１５００，１６１０ ＬＥＤバックライトユニット
１００１，１００２，１００３，１００４，１５０１，１５０２ ＬＥＤチャネル
１１３０，１２２０，１３２０，１４２０ 制御部
１６００ ＬＣＤ
１６０２ ソース駆動部
１６０４ タイミング・コントローラ
１６０６ ゲート駆動部
１６０８ ＬＣＤパネル
ＰＷＭＩ ＰＷＭ信号

Claims (10)

1. 基準クロックを利用して受信されたＰＷＭ信号のパルス幅を検出し、ｎ（ｎは、２以上の自然数）個のディミング信号を出力するチャネル駆動部と、
   前記検出されたパルス幅を保存する保存部と、を含み、
   前記チャネル駆動部は、前記ＰＷＭ（pulse width modulation）信号を、前記検出されたパルス幅と同じ量だけ順次に位相シフトし、前記ｎ個のディミング信号を生成し、前記ｎ個のディミング信号をｎ個のチャネルに出力することを特徴とするＬＥＤ（light emitting diode）駆動装置。
2. 前記チャネル駆動部は、
   前記ｎ個のディミング信号を生成し、前記ｎ個のチャネルに出力するｎ個のカウンタを含み、
   第１カウンタは、前記ＰＷＭ信号に応答して活性化または非活性化され、第ｎカウンタは、第ｎ−１カウンタの出力に応答して活性化され、前記活性化された第ｎカウンタは、前記基準クロックを前記保存部に保存された値まで計数した後に非活性化されることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ駆動装置。
3. 前記第１カウンタは、前記ＰＷＭ信号を受信し、前記ＰＷＭ信号を第１ディミング信号として出力しつつ、前記ＰＷＭ信号のパルス幅を検出することを特徴とする請求項２に記載のＬＥＤ駆動装置。
4. 前記基準クロックを供給するクロック生成部をさらに含むことを特徴とする請求項３に記載のＬＥＤ駆動装置。
5. ＰＷＭ（pulse width modulation）信号を受信する段階と、
   前記ＰＷＭ信号を、前記ＰＷＭ信号のパルス幅と同じ量だけ順次に位相シフトし、ｎ（ｎは、２以上の自然数）個の信号を生成する段階と、
   前記ｎ個の信号をｎ個のチャネルのディミング信号として提供する段階と、を含むことを特徴とするＬＥＤ（light emitting diode）駆動方法。
6. 第１チャネルの出力は、前記ＰＷＭ信号に応答して活性化または非活性化され、第ｎチャネルの出力は、第ｎ−１チャネルの出力に応答して活性化され、前記活性化された第ｎチャネルの出力は、前記基準クロックを臨界値まで計数した後に非活性化されることを特徴とする請求項５に記載のＬＥＤ駆動方法。
7. 前記臨界値は、前記ＰＷＭ信号のパルス幅を検出して得た前記基準クロックの個数であることを特徴とする請求項６に記載のＬＥＤ駆動方法。
8. 前記第１チャネルの出力は、前記ＰＷＭ信号の立ち上がりエッジに応答して活性化され、前記ｎチャネルの出力は、前記ｎ−１チャネルの出力の立ち下がりエッジに応答して活性化されることを特徴とする請求項７に記載のＬＥＤ駆動方法。
9. それぞれ直列連結された複数個のＬＥＤ（light emitting diode）、及び対応する信号に応答し、前記複数個のＬＥＤに流れる電流を制御するスイッチを含むｎ（ｎは、２以上の自然数）個のチャネルと、
   前記ｎ個のチャネルに電力を供給する電源部と、
   前記ｎ個のスイッチをそれぞれ制御するｎ個のディミング信号を供給するＬＥＤ駆動部と、を含み、
   前記ＬＥＤ駆動部は、受信されたＰＷＭ（pulse width modulation）信号を、前記ＰＷＭ信号のパルス幅と同じ量だけ順次に位相シフトし、ｎ個の信号を生成し、前記ｎ個の信号を前記ｎ個のディミング信号として提供することを特徴とするＬＥＤ駆動システム。
10. 前記ＬＥＤ駆動部は、
    基準クロックを計数して検出された前記ＰＷＭ信号のパルス幅を保存する保存部と、
    前記ｎ個のディミング信号を生成し、前記ｎ個のチャネルに出力するｎ個のカウンタと、を含み、
    第１カウンタは、前記ＰＷＭ信号に応答して活性化または非活性化され、第ｎカウンタは、第ｎ−１カウンタの出力に応答して活性化され、前記活性化された第ｎカウンタは、前記基準クロックを前記保存部に保存された値まで計数した後に非活性化されることを特徴とする請求項９に記載のＬＥＤ駆動システム。

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