JP5706491B2

JP5706491B2 - Ｌｅｄ駆動装置

Info

Publication number: JP5706491B2
Application number: JP2013187196A
Authority: JP
Inventors: 銘原曹
Original assignee: Princeton Technology Corp
Current assignee: Princeton Technology Corp
Priority date: 2013-01-21
Filing date: 2013-09-10
Publication date: 2015-04-22
Anticipated expiration: 2033-09-10
Also published as: JP2014140007A; TW201431427A; US20140203732A1; TWI492661B; US8988009B2

Description

本発明は、ＬＥＤ駆動回路に関し、特に、輝度誤差を抑えるＬＥＤ駆動回路に関するものである。

ＬＥＤディスプレイでは、ＬＥＤの駆動電流の変動により異なるモジュールの間でしばしば輝度誤差が生じる。フルカラーディスプレイでは、駆動電流が不正確な時、画面はカラーブロックを表示しやすく、表示品質が影響を受ける。

輝度誤差は、通常、チャネル間の電流誤差またはチップ間の電流誤差による。チップ間の電流誤差は、異なるバッチで製造された異なるＩＣ間のプロセスドリフトによって起こる。プロセスドリフトを防止することは容易でないが、従来技術にはチップ間の電流誤差に対処する各種の方法がある。現在のアプローチは、チップ間の電流誤差をなくすのに限定的な効果しかない。

一般的に、人間の目は、６％の差以上の輝度誤差を識別することができ、人間の目は、低輝度の画像フレームの１％の輝度誤差さえも識別することができる。よって、単に今日の高解像度ディスプレイの要件を満たすためにチップ間の電流誤差をなくすだけでは、不十分である。これに鑑みて、本発明は、チャネル間の電流誤差を減少することによって、ＬＥＤディスプレイの輝度誤差を抑える新しいＬＥＤドライバを提供する。

輝度誤差を抑えるＬＥＤ駆動回路を提供する。

本発明は、ＬＥＤ駆動装置を提供する。前記装置は、ＬＥＤに接続されたドレイン、ソース、およびゲートを有する出力トランジスタ、出力トランジスタのソースに接続されたノード、ノードに接続されたドレイン、および接地に接続されたソースを有する接地トランジスタ、駆動信号およびフィードバック信号をそれぞれ受信する第１入力端子と第２入力端子、および出力信号を出力トランジスタのゲートに出力する出力端子を含むオペアンプ、第１端子および第２端子を含む補償コンデンサ、および第１接続モードと第２接続モードとの間を切り換えるスイッチングユニットを含む。第１接続モードでは、補償コンデンサは、オペアンプの第１入力端子と第２入力端子間のバイアスの差を保存し、第２接続モードでは、補償コンデンサは、保存されたバイアスの差をノードに補償（ｏｆｆｓｅｔ）することによって、バイアスの差を補償する。

詳細な説明は、添付の図面と併せて以下の実施形態に説明される。

本発明は、添付の図面と併せて後に続く詳細な説明と実施例を解釈することによって、より完全に理解されることができる。
従来技術に基づくＬＥＤ駆動装置の概略図である。本発明の実施形態に基づくＬＥＤ駆動装置の概略図である。第１接続モードで動作する図２ＡのＬＥＤ駆動装置２００を表している。第１接続モードで動作する図２ＡのＬＥＤ駆動装置２００を表している。

以下の説明は、本発明を実施するベストモードが開示されている。この説明は、本発明の一般原理を例示する目的のためのもので本発明を限定するものではない。本発明の範囲は、添付の請求の範囲を参考にして決定される。

図１は、従来技術に基づくＬＥＤ駆動装置の概略図である。図１では、ＬＥＤ駆動装置１００は、出力ＮＭＯＳトランジスタ１１０、接地ＮＭＯＳトランジスタ１２０、およびオペアンプ１３０を含む。出力ＮＭＯＳトランジスタ１１０は、ドレインおよびソースを有し、ドレインは出力端子Ｏｕｔに接続され、ソースは接地ＮＭＯＳトランジスタ１２０のドレインに直列接続される。出力端子Ｏｕｔは、ＬＥＤに更に接続される（図示されていない）。接地ＮＭＯＳトランジスタ１２０は、定電圧Ｖ＿Ｇを受信するゲートおよび接地に接続されたソースを有する。オペアンプ１３０は、駆動信号Ｓを受信し、電圧をＮＭＯＳトランジスタ１１０のゲートに出力することができる。この負のフィードバック構成（ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ）では、オペアンプ１３０は、電圧をＮＭＯＳトランジスタ１１０のゲートに提供するため、ＮＭＯＳトランジスタ１２０のソースは、ノードＳと同じ電圧を保持する。オペアンプ１３０は、接地ＮＭＯＳトランジスタ１２０を駆動して線形領域を動作し、出力端子Ｏｕｔを通してＬＥＤ上の駆動電流を接地に導入する。

注意するのは、チャネル間の電流誤差は、（１）ＮＭＯＳトランジスタ１２０、および（２）オペアンプ１３０のバイアスの差によって起こる。ＮＭＯＳトランジスタ１２０によって生じたチャネル間の電流誤差を減少するために、トランジスタの面積は、通常増加されなければならない。本発明のＬＥＤ駆動装置は、オペアンプのバイアスの差による影響を低下するためのものである。

図２Ａは、本発明の実施形態に基づくＬＥＤ駆動装置の概略図である。この実施形態では、ＬＥＤ駆動装置２００は、出力トランジスタ２１０、接地トランジスタ２２０、およびオペアンプ２３０、補償コンデンサ２４０、スイッチングユニット２５０、および制御器２６０を含む。これらの構成要素は、図２Ａに基づいて以下に説明される。

実施形態では、出力トランジスタ２１０および接地トランジスタ２２０は、両方ともＮＭＯＳトランジスタである。出力トランジスタ２１０は、ドレインおよびソースを有し、ドレインは出力端子Ｏｕｔに接続されてＬＥＤに更に接続され（図示されていない）、ソースはノードＰに接続される。接地トランジスタは、ドレイン、ソース、およびゲートを有し、図２に表されるように、ドレインはノードＰに接続され、ソースは接地され、ゲートは電源Ｖ＿Ｇに接続される。

オペアンプ２３０は、２つの入力端子を有し（“＋”および“−”で表示されている）、駆動信号ＳおよびノードＰからの負のフィードバック信号をそれぞれ受信する。また、オペアンプ２３０は、出力電圧を出力トランジスタ２１０のゲートに提供する出力端子を更に含む。プロセスドリフトにより、オペアンプ２３０の２つの入力端子上の電圧が互いに同じであることは難しいため、ノードＰ上でバイアスの差が起こり、電流精度に影響を及ぼす。

上述のバイアスの差を抑えるために、本発明は、補償コンデンサ２４０およびスイッチングユニット２５０を提供する。本発明では、スイッチングユニット２５０は、補償コンデンサ２４０およびＬＥＤ駆動装置２００の他の構成要素との間の接続を変えるために、第１接続モードと第２接続モードとの間で切り換えられる。第１接続モードでは、補償コンデンサ２４０は、オペアンプ２３０の第１入力端子（“＋”）と第２入力端子（“−”）間のバイアスの差を保存する。第２接続モードでは、補償コンデンサ２４０は、第１接続モードに保存されたバイアスの差をノードＰに補償（ｏｆｆｓｅｔ）する。よって、不安定な電流を招くバイアスの差は、スイッチングユニット２５０の切り換えによって補償されることができる。本発明の実施形態では、スイッチングユニット２５０は、３つのスイッチ２５１、２５２、および２５３で構成され、本発明の第１接続モードおよび第２接続モードに示すことで以下の実施形態に更に説明されることができる。しかしながら、注意するのは、本発明のスイッチングユニット２５０は、これに限定されるものではなく、当業者は各種の方式でスイッチングユニット２５０を実行することができる。

図２Ｂは、第１接続モードで動作する図２ＡのＬＥＤ駆動装置２００を表している。図２Ａおよび図２Ｂを参照ください。第１接続モードでは、スイッチングユニット２５０のスイッチ２５１および２５２は、オフであり、スイッチ２５３は、オンである。一方、補償コンデンサ２４０の第１端子（正端子）は、駆動信号Ｓおよびオペアンプ２３０の第１入力端子（“＋”）に接続され、補償コンデンサ２４０の第２端子（負端子）は、オペアンプ２３０の第２入力端子（“−”）およびノードＰに接続される。第１接続モードは、オペアンプ２３０の第１入力端子（“＋”）と第２入力端子（“−”）間のバイアスの差を保存するように設定される。

図２Ｃは、第１接続モードで動作する図２ＡのＬＥＤ駆動装置２００を表している。図２Ａおよび図２Ｃを参照ください。第１接続モードとは対照に、第２接続モードでは、スイッチ２５１および２５２は、オンであり、スイッチ２５３は、オフである。一方、補償コンデンサ２４０の第１端子（正端子）は、ノードＰに接続され、補償コンデンサ２４０の第２端子（負端子）は、オペアンプ２３０の第２入力端子（“−”）に接続される。第２接続モードは、第１接続モードに保存されたバイアスの差をノードＰに補償するように設定される。２つのモード間の駆動装置の動作モードを切り換えることで、オペアンプ２３０によって生じたバイアスの差は補償されることができる。

スイッチングユニット２５０の各スイッチが正確に動作するようにするために、本発明のＬＥＤ駆動装置は、制御器２６０を更に含む。本発明の制御器２６０は、スイッチングユニット２５０のスイッチの切り換えを調整するだけでなく、スイッチング周波数およびスイッチングユニット２５０のスイッチング周期も制御する。当業者は、ＬＥＤ駆動装置２００の構成要素の規格（例えば、補償コンデンサ２４の容量）に基づいて好適なスイッチング周波数を設定することができるため、スイッチング周波数の設定と関連する詳細はここでは更に述べられない。

この発明は、実施例の方法及び望ましい実施の形態によって記述されているが、本発明は、これらを限定するものではないことは理解される。逆に、種々の変更及び同様の配置をカバーするものである（当業者には明白なように）。よって、添付の請求の範囲は、最も広義な解釈が与えられ、全てのこのような変更及び同様の配置を含むべきである。

１００、２００ＬＥＤ駆動装置
１１０、２１０出力ＮＭＯＳトランジスタ
１２０、２２０接地ＮＭＯＳトランジスタ
１３０、２３０オペアンプ
２４０補償コンデンサ
２５０スイッチングユニット
２４１〜２５３スイッチ
２６０制御器
Ｏｕｔ出力端子
Ｐ節点
Ｖ＿Ｇ定電圧
Ｓ駆動信号

Claims

ＬＥＤ駆動装置であって、
ＬＥＤに接続されたドレイン、ソース、およびゲートを有する出力トランジスタ、
前記出力トランジスタのソースに接続されたノード、
前記ノードに接続されたドレイン、および接地に接続されたソースを有する接地トランジスタ、
駆動信号およびフィードバック信号をそれぞれ受信する第１入力端子と第２入力端子、および
出力信号を前記出力トランジスタの前記ゲートに提供する出力端子を含むオペアンプ、
第１端子および第２端子を含む補償コンデンサ、および
第１接続モードと第２接続モードとの間を切り換え、前記第１接続モードでは、前記補償コンデンサの前記第１端子は、前記駆動信号および前記オペアンプの前記第１入力端子に接続され、前記補償コンデンサの前記第２端子は、前記オペアンプの前記第２入力端子および前記ノードに接続され、前記補償コンデンサは、前記オペアンプの前記第１入力端子と前記第２入力端子間のバイアスの差を保存し、前記第２接続モードでは、前記補償コンデンサの前記第１端子は、前記ノードに接続され、前記補償コンデンサの前記第２端子は、前記オペアンプの前記第２入力端子に接続され、前記補償コンデンサは、保存されたバイアスの差を前記ノードに補償するスイッチングユニットを含むＬＥＤ駆動装置。
スイッチング周波数および前記スイッチングユニットのスイッチング周期を制御する制御器を更に含む請求項１に記載のＬＥＤ駆動装置。
前記出力トランジスタは、Ｎチャネル金属酸化膜半導体電界効果トランジスタである請求項１に記載のＬＥＤ駆動装置。
前記接地トランジスタは、Ｎチャネル金属酸化膜半導体電界効果トランジスタである請求項１に記載のＬＥＤ駆動装置。
前記接地トランジスタのゲートは、電源に接続される請求項１に記載のＬＥＤ駆動装置。