JP5584504B2 - 駆動装置、この駆動装置を有するバックライト、及びバックライトの駆動方法 - Google Patents

Description

本発明は、駆動装置、この駆動装置を有するバックライト、及びバックライトの駆動方法に関するものである。

薄膜トランジスタ液晶ディスプレイ（Thin Film Transistor Liquid Crystal Display、以下はＴＦＴ−ＬＣＤと略称する）は、現在、市場にありふれたフラットパネルディスプレイである。ＴＦＴ−ＬＣＤは、ディスプレイに光源を提供するバックライトを使用している。現在、多くのＬＣＤバックライトは、冷陰極蛍光ランプ（Cold Cathode Fluorescent Lamp、以下はＣＣＦＬと略称する）を使用している。ＣＣＦＬは、輝度が高く、製造コストが低く、駆動が簡単で、灯管が細いというメリットを有する同時に、有毒の水銀材料を含むため、環境を汚染し易い。人々の環境保護に対する要求が高まるにつれ、発光ダイオード（Light Emitting Diode、以下はＬＥＤと略称する）のバックライトが、有毒の水銀を含まず、パワー消耗が低く、環境にやさしい光源として、ますます広い範囲に応用されている。

図１は、従来の発光ダイオード・バックライトの駆動装置の構造概略図である。図１に示すように、ＬＥＤバックライト駆動装置１は、複数のＬＥＤユニット（即ち、複数のＬＥＤ素子シリーズ）を有するＬＥＤバックライト２を駆動する。ＬＥＤバックライト駆動装置１は、光変調モジュール１１と制御モジュール１２とを備える。このうち、光変調モジュール１１は、外部信号に基づいてＬＥＤ灯管全体の電流を調整して制御する。この外部信号は、デジタルパルス幅変調信号（Pulse Width Modulation、以下はＰＷＭと略称する）であって良い。制御モジュール１２は、出力電圧を安定させるように、外部から入力されたＶＩＮ信号を受信して、発光ダイオード駆動装置の出力電圧を調整する。

前記光変調モジュール及び制御モジュールは、バックライトの駆動電圧又は電流を制御する際に、全体的な制御のみを行える。即ち、同時に各発光ダイオードを制御する。しかしながら、実際の駆動時に各発光ダイオードを流れる電流には差があるので、各発光ダイオードが放射した光には差が生じ、発光ダイオード・バックライトの輝度の均一度に影響する。

本発明は、発光ダイオード・バックライトの駆動装置を提供することを目的とする。本装置は、バックライトの各発光ダイオードユニットに流れる電流を効果的に制御することによって、バックライトの各発光ダイオードユニットの輝度を均一にさせて、画像の品質を向上させる。また、本発明は、発光ダイオード・バックライト及びその駆動方法を提供する。

本発明の一実施態様は、複数の発光ダイオードユニットを有するバックライトの駆動装置を提供している。本装置は、駆動装置の出力電圧を制御する制御モジュールと、複数の発光ダイオードの全体電流を調整する光変調モジュールと、バックライトの各発光ダイオードユニットの電流をそれぞれ調整する信号を得、且つ前記信号に基づいて各発光ダイオードユニットの電流をそれぞれ調整する電流調整モジュールと、を備える。

一態様においては、前記電流調整モジュールは、前記バックライトの各発光ダイオードユニットの電流をそれぞれ調整する調整信号を受信する受信ユニットと、前記調整信号を記憶する複数の記憶ユニットと、を備える。

他の態様においては、前記調整信号がデジタル信号である場合、前記電流調整モジュールは、デジタル信号をアナログ信号に変換して各発光ダイオードユニットに送信して各発光ダイオードユニットの抵抗を調整するデジタル／アナログ変換ユニットを更に備える。

他の態様においては、前記電流調整モジュールは、バックライトの各発光ダイオードユニットの電流をサンプリングして各発光ダイオードユニットの電圧調整信号を生成する電流サンプリングユニットと、各発光ダイオードユニットの電圧調整信号に基づいて各発光ダイオードユニットの電圧をそれぞれ調整する電圧調整ユニットと、を備える。

他の態様においては、前記電圧調整ユニットは、複数の電圧調整器を備え、各電圧調整器は、一つの対応する発光ダイオードユニットに専属し、且つ電圧調整信号に基づいて対応する発光ダイオードユニットユニットの電圧を調整する。

その代わりとして、前記電流調整ユニットは、複数の電圧調整器を備え、各電圧調整器はサンプリング抵抗を備える。

一態様においては、各発光ダイオードユニットは、赤色発光ダイオード、緑色発光ダイオード、及び青色発光ダイオードから選ばれたカラー発光ダイオードユニットである。

本発明の他の実施態様は、バックライトを提供している。本バックライトは、複数の発光ダイオードユニットと駆動装置とを備える。前記駆動装置は、駆動装置の出力電圧を制御する制御モジュールと、複数の発光ダイオードの全体電流を調整する光変調モジュールと、バックライトの各発光ダイオードユニットの電流を調整する信号をそれぞれ得、且つ前記信号に基づいて各発光ダイオードユニットの電流を調整する電流調整モジュールと、を備える。

本発明の実施態様は、更に、発光ダイオード・バックライトの駆動方法を提供している。本方法は、バックライトの各発光ダイオードユニットの電流をそれぞれ調整する信号を得る段階と、前記信号に基づいてバックライトの各発光ダイオードユニットの電流をそれぞれ調整する段階と、を備える。

本発明の前記実施態様が提供した発光ダイオードユニット・バックライトの駆動装置、バックライト、及び駆動方法は、電流調整モジュールがバックライトの各発光ダイオードユニットの電流をそれぞれ調整することによって、各発光ダイオードユニットの輝度を効果的に調整し、且つバックライトの輝度の均一を実現することができるため、画像の品質を向上させる。

従来の発光ダイオード・バックライトの駆動装置の構造概略図である。 本発明における発光ダイオード・バックライトの駆動装置の第１実施形態の構造概略図である。 本発明における発光ダイオード・バックライトの駆動装置の第２実施形態の構造概略図である。 本発明における発光ダイオード・バックライトの駆動装置の第３実施形態の構造概略図である。 図４に示した第３実施形態の駆動装置の変形例の概略図である。 本発明における発光ダイオード・バックライトの駆動方法の実施形態の工程図である。

以下、本発明の技術案を図面と実施形態に基づいて更に詳細に説明する。

本発明の実施形態は、発光ダイオード・バックライトの駆動装置及び輝度調整方法を提供している。それによって、バックライトの各発光ダイオードユニットの電流を調整することができるため、各発光ダイオードを流れる電流が同一となるようにすることができる。

図２は、本発明における発光ダイオード・バックライトの駆動装置の第１実施形態の構造概略図である。図２に示すように、発光ダイオード・バックライトの駆動装置は、光変調モジュール３１、制御モジュール３２、及び電流調整モジュール３３を備える。このうち、光変調モジュール３１は、外部信号に基づいてＬＥＤ灯管の全体的な電流を調整して制御している。外部信号は、デジタルパルス幅変調信号（Pulse Width Modulation、以下はＰＷＭと略称する）であってよい。制御モジュール３２は、出力電圧を安定させるように、外部から入力されたＶＩＮ信号を受信し、発光ダイオード駆動装置の出力電圧を調整する。電流調整モジュール３３は、バックライトの各発光ダイオードユニットの電流をそれぞれ調整する。各発光ダイオードユニットは、図２に示された各行における一連の発光ダイオードに対応する。

本発明の実施形態における駆動装置は、電流調整モジュールを備える。この電流調整モジュールは、各発光ダイオードユニットの電流をそれぞれ調整することができるため、各発光ダイオードユニットの輝度を効果的に調整し、且つバックライトの輝度の均一を実現することができる。

図３は本発明における発光ダイオード・バックライトの駆動装置の第２実施形態の構造概略図である。図３に示すように、駆動装置は、光変調モジュール４１、制御モジュール４２、及び電流調整モジュール４３を備える。このうち、光変調モジュール４１及び制御モジュール４２の役割は、前記第１実施形態における光変調モジュール及び制御モジュールの役割と同じである。電流調整モジュール４３は、受信ユニット４３１と記憶ユニット４３２とに分けることができる。前記受信ユニット４３１は、前記バックライトの各発光ダイオードユニットの電流をそれぞれ調整する調整信号を受信する。前記記憶ユニットは、前記調整信号を記憶する。更に、記憶ユニット４３２を各発光ダイオードユニットに対応するように設け、そして各記憶ユニットに対応した発光ダイオードの調整信号を記憶することができる。前記調整信号がデジタル信号である場合、本実施形態において、更に、デジタル／アナログ変換ユニットが設けられる。このデジタル／アナログ変換ユニットは、それぞれの発光ダイオードを流れる電流を調整することを実現するように、デジタル信号をアナログ信号に変換し、各発光ダイオードユニットの抵抗を調整する。

本実施形態における駆動装置の受信ユニットは、デジタル信号を受信する方式で情報を調整して、バックライトの各発光ダイオードユニットの電流を調整することを実現するので、バックライトの各発光ダイオードユニットの輝度の均一度を向上させることができる。また、駆動彩色ＲＧＢのＬＥＤの場合に、発光ダイオードがＲ、Ｇ、Ｂグループに分けられる場合、Ｒ、Ｇ、Ｂ電流を微細に調整することにより、バックライトの色度座標及び色域をいずれも調整することができる。

前記実施形態は、外部から入力されたデジタル信号によって各発光ダイオードユニットの電流を調整する。また、本発明における発光ダイオード・バックライトの駆動装置は、各発光ダイオードユニットにおける電流情報を得、且つ電圧調整情報を生成し、発光ダイオードユニットに印加する電圧を調整することにより電流を調整する。図４は本発明における発光ダイオード・バックライトの駆動装置の第３実施形態の構造概略図である。発光ダイオード・バックライトの駆動装置は、光変調モジュール５１と、制御モジュール５２と、電流調整モジュール５３とを備える。このうち、光変調モジュール５１及び制御モジュール５２の役割は、前記実施形態と同じである。電流調整モジュール５３は、電流サンプリングユニット５３１と電圧調整ユニット５３２を備える。電流サンプリングユニット５３１は、各発光ダイオードユニットの電流をサンプリングする。このサンプリング過程において各発光ダイオードユニットの電流差に関する情報を得ることができる。前記電流差に関する情報に基づいて各発光ダイオードユニットに対応した電圧調整情報を生成する。前記電流に対するサンプリングは、具体的には、回路におけるサンプリング抵抗Ｒａ、Ｒｂの電圧を検出する方式で行われ、電流情報を電圧情報に変換し、直接に電圧情報を得る。電圧調整ユニット５３２は、前記電圧調整情報に基づいてそれぞれ各発光ダイオードユニットの電圧を調整する。前記電圧調整ユニット５３２は、各発光ダイオードユニットと一対一に対応して設けられた電圧調整器を備えても良い。前記電圧調整器は、電圧調整情報に基づいて、対応する発光ダイオードユニットの電圧を調整する。各発光ダイオードユニットの電圧を調整することにより、各発光ダイオードユニットを流れる電流を調整することも実現できるので、各発光ダイオードユニットの輝度を調整して、輝度の均一を実現することができる。

また、前記実施形態においては、一体化された電流サンプリングユニットはサンプリングされた電圧に基づいて電圧調整情報を生成するが、この機能は各電圧調整器において実現してもよい。即ち、電流調整モジュールは電流サンプリングユニットを備えず、各電圧調整器がサンプリング抵抗によって各発光ダイオードユニットの電流情報を得、電圧調整器は得られた電流情報に基づいて電圧調整情報を生成し且つそれに従って調整する。具体的に図５に示した実施形態を参照できる。

前記実施形態における制御モジュールは、チップのソフトスタート（soft start）、過電圧及び過電流保護などの機能を実現でき、且つ安定、安全、信頼できる電圧を提供できる。光変調モジュールは、デジタルＰＷＭに基づいてバックライト発光ダイオードのデータ電圧のデューティレシオを調整するので、全体的に発光ダイオード・バックライトの輝度を制御することができる。

図６は、本発明における発光ダイオード・バックライトの駆動方法の実施形態の流れ図である。図面に示すように、以下のステップを備える。即ち、バックライトの各発光ダイオードユニットの電流をそれぞれ調整する信号を得るステップ１０１と、前記調整信号に基づいてバックライトの各発光ダイオードユニットの電流をそれぞれ調整するステップ１０２とである。

本実施形態においては、バックライトの各発光ダイオードユニットをそれぞれ調整する調整情報を得、且つこの調整情報に基づいて各発光ダイオードユニットの電流を調整するので、各発光ダイオードの輝度を調整し、且つバックライトの各発光ダイオードユニット輝度の均一を実現することができる。

なお、本発明の前記実施形態においては、外部から入力された、各発光ダイオードユニットの電流をそれぞれ調整するデジタル信号を得、且つこのデジタル信号をデジタル／アナログ変換してから各発光ダイオードユニットに送信することにより、各発光ダイオードユニットの抵抗を調整する。

また、各発光ダイオードユニットの電流をサンプリングして、バックライトの各発光ダイオードユニットの電流差に関する情報を得る。例えば、バックライトの各発光ダイオードユニットの輝度又は色度の情報を得て、各発光ダイオードユニットの輝度と色度の情報を計算して各発光ダイオードユニット間の差異を得てから、各発光ダイオードユニットの輝度差異又は色度差異に基づいて各発光ダイオードユニットの間の電流差の情報を計算し得る。各発光ダイオードユニットの電流差の情報を得てから、前記電流差情報に基づいて電圧調整情報を生成し、そして最後に前記電圧調整情報に基づいて各発光ダイオードユニットの電圧をそれぞれ調整することにより、各発光ダイオードユニットに流れる電流を調整することもできる。

本発明の前記実施形態においては、発光ダイオードの電流を調整している時に、各発光ダイオードユニットの抵抗を制御する方式で対応する発光ダイオードを流れる電流を調整することができるため、発光ダイオードの輝度の調整が実現できる。また、各発光ダイオードユニットを駆動する電圧を調整する方式で電流の調整を実現することもできる。いずれも各発光ダイオードユニットの輝度を調整することを実現し、各発光ダイオードユニットの輝度の均一を実現する。

本発明の前記実施形態において提供された発光ダイオード・バックライトの駆動装置及び輝度調整方法によれば、外部からバックライトの各発光ダイオードユニットをそれぞれ調整する調整情報を入力すること、又は各発光ダイオードユニットの電流差の情報を得、且つこの電流差情報に基づいて各発光ダイオードユニットの電圧を調整することにより、各発光ダイオードユニットを流れる電流を調整し、各発光ダイオードユニット輝度の調整を実現することができ、各発光ダイオードユニットの輝度を均一とする。それと同時に、三原色（ＲＧＢ）発光ダイオードに対しては、色域などのパラメータを向上させることができる。

最後に、以下のように説明する必要がある。即ち、上記の実施形態は、本発明の技術案を説明するためだけに用いられるものであり、発明自体を限定するものではない。好ましい実施形態を参照して本発明を詳細に説明したが、当業者は、依然として本発明の技術案を修正し、或いは同等的な置き換えを行うことができ、この修正又は置換が変形後の技術案の本質を本発明の各実施形態の技術案の主旨及び範囲から逸脱させないことは明らかである。

１ ＬＥＤバックライト駆動装置
２ ＬＥＤバックライト
３１，４１，５１ 光変調モジュール
３２，４２，５２ 制御モジュール
３３，４３，５３ 電流調整モジュール
４３１ 受信ユニット
４３２ 記憶ユニット
５３１ 電流サンプリングユニット
５３２ 電圧調整器

Claims (9)

1. 複数の発光ダイオードユニットを有するバックライトの駆動装置であって、
   駆動装置の出力電圧を制御する制御モジュールと、
   複数の発光ダイオードの全体的電流を調整する光変調モジュールと、
   バックライトの各発光ダイオードユニットの電流をそれぞれ調整する信号を得、且つ前記信号に基づいて各発光ダイオードユニットの電流をそれぞれ調整する電流調整モジュールと、を備え、
   前記電流調整モジュールは、バックライトの各発光ダイオードユニットの電流をサンプリングして各発光ダイオードユニットの電圧調整信号を生成する電流サンプリングユニットと、各発光ダイオードユニットの電圧調整信号に基づいて各発光ダイオードユニットの電圧をそれぞれ調整する電圧調整ユニットと、を備える
   ことを特徴とするバックライトの駆動装置。
2. 前記電圧調整ユニットは、複数の電圧調整器を備え、
   各電圧調整器は、一つの対応する発光ダイオードユニットに専属し、且つ電圧調整信号に基づいて対応する発光ダイオードユニットユニットの電圧を調整する
   ことを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
3. 前記電流調整ユニットは、複数の電圧調整器を備え、
   各電圧調整器は、サンプリング抵抗を備える
   ことを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
4. 各発光ダイオードユニットは、赤色発光ダイオード、緑色発光ダイオード、及び青色発光ダイオードから選ばれたカラー発光ダイオードユニットである
   ことを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
5. バックライトであって、
   複数の発光ダイオードユニットと、
   駆動装置と、を備え、
   前記駆動装置は、
   駆動装置の出力電圧を制御する制御モジュールと、
   複数の発光ダイオードの全体的電流を調整する光変調モジュールと、
   バックライトの各発光ダイオードユニットの電流を調整する信号をそれぞれ得、且つ前記信号に基づいて各発光ダイオードユニットの電流を調整する電流調整モジュールと、を備え、
   前記電流調整モジュールは、バックライトの各発光ダイオードユニットの電流をサンプリングして各発光ダイオードユニットの電圧調整信号を生成する電流サンプリングユニットと、各発光ダイオードユニットの電圧調整信号に基づいて各発光ダイオードユニットの電圧をそれぞれ調整する電圧調整ユニットと、を備える
   ことを特徴とするバックライト。
6. 前記電圧調整ユニットは、複数の電圧調整器を備え、
   各電圧調整器は、対応する一つの発光ダイオードユニットに専属し、且つ電圧調整信号に基づいて対応する発光ダイオードユニットの電圧を調整する
   ことを特徴とする請求項５に記載のバックライト。
7. 前記電流調整ユニットは、複数の電圧調整器を備え、
   各電圧調整器は、サンプリング抵抗を備える
   ことを特徴とする請求項５に記載のバックライト。
8. 各発光ダイオードユニットは、赤色発光ダイオード、緑色発光ダイオード、及び青色発光ダイオードから選ばれたカラー発光ダイオードユニットである
   ことを特徴とする請求項５に記載のバックライト。
9. 複数の発光ダイオードユニットを有する発光ダイオード・バックライトの駆動方法であって、
   バックライトの各発光ダイオードユニットの電流をそれぞれ調整する信号を得、その中で、バックライトの各発光ダイオードユニットの電流差を得、前記各発光ダイオードユニットの電流差によって電圧調整信号を生成する段階と、
   前記信号に基づいてバックライトの各発光ダイオードユニットの電流をそれぞれ調整し、その中で、前記電圧調整信号に基づいて各発光ダイオードユニットの電圧をそれぞれ調整する段階と、を有する
   ことを特徴とする駆動方法。