JP6335213B2 - 発光ダイオード輝度を制御する信号の生成方法及び回路 - Google Patents

Description

本発明は発光ダイオードに関し、特に発光ダイオード輝度を制御する信号の生成方法及び回路に関する。

従来の発光ダイオードの輝度調整を制御する方法はパルス幅変調（ＰＷＭ）信号を生成させて発光ダイオードのトランジスタに切り替えて接続させるものである。パルス幅変調信号では、図１Ａに示されるように、デューティサイクルＤは制御ビットにより決められたものである。コストにより、パルス幅変調信号の周波数は高くないので、使用された制御ビットが多くなるほど、パルス幅変調信号の長さＴは長くなる。１６個の制御ビットで発光ダイオードのディスプレイを制御することについて、パルス信号のパルス幅はＮヘルツであり、Ｎは正の整数である。デューティサイクルが１／Ｎの長さで変わることにより、デューティサイクルＤの最大値Ｄｍａｘ（即ち長さＴ）の中で、図１Ｂに示されるように、６５５３６種類の階調が生じることが可能である。このようにして、パルス幅変調信号の長さＴはかなり長くなり、且つ一つのフレーム（ｆｒａｍｅ）を表示するにはより時間がかかり、例えばフレームの表示周波数を低下させることとなる。

本発明は発光ダイオード輝度を制御する信号の生成方法及び回路を提供し、二種類の異なる信号を組み合わせて混合パルス幅変調信号を生成させることにより、発光ダイオードの輝度調整を制御する。

本発明の実施例は、以下の工程を含む、発光ダイオード輝度を制御する信号の生成方法を提供する。まず、Ｐが正の整数であるＰビットの階調情報を含むと共に、Ｎが正の整数であるＮヘルツのパルス幅を有する第１のパルス信号を生成する。第１のパルス信号が生成された後で、Ｑが正の整数であるＱビットの階調情報を含み、振幅が第１のパルス信号の振幅と異なると共にパルス幅が第１のパルス信号のパルス幅と同じである第２のパルス信号を生成する。次に、第１のパルス信号と第２のパルス信号により発光ダイオードの階調情報を表す。

本発明の実施例は、パルス発生器及び駆動回路を含む、発光ダイオード輝度を制御する信号生成回路を提供する。パルス発生器は、第１のパルス信号及び第１のパルス信号が生成された後で第２のパルス信号を生成するためのものである。パルス発生器のパルス幅はＮヘルツであり、Ｎは正の整数である。第１のパルス信号はＰビットの階調情報を含み、Ｐは正の整数である。第２のパルス信号はＱビットの階調情報を含み、Ｑは正の整数である。第２のパルス信号の振幅は第１のパルス信号の振幅と異なる。駆動回路はパルス発生器に電気的に接続され、第１のパルス信号と第２のパルス信号で表される階調情報に従い、発光ダイオードの階調を制御する。

以上のように、本発明の実施例は発光ダイオード輝度を制御する信号の生成方法及び回路を提供し、二種類の異なるパルス信号を組み合わせることにより、混合パルス幅変調信号を生成させる。二種類の異なるパルス信号のデューティサイクルあるいは振幅は、制御ビット元の情報を表すために選ばれるものであるので、パルス信号の長さを大きく短縮することができる。

従来の発光ダイオード輝度を制御するためのパルス幅変調信号の波形図である。 図１Ａのパルス幅変調信号が１６の制御ビットで６５５３６階調を生成する模式図である。 本発明の実施例に提供される発光ダイオード輝度を制御する信号の生成方法のフロー図である。 本発明の実施例に提供される混合パルス幅変調信号の波形図である。 本発明の別の実施例に提供される混合パルス幅変調信号の波形図である。 本発明の実施例に提供される発光ダイオード輝度を制御する信号生成回路の回路図である。

（発光ダイオード輝度を制御する信号の生成方法の実施例）
図２は本発明の実施例に提供される発光ダイオード輝度を制御する信号の生成方法のフロー図である。まず、工程Ｓ１１０では、Ｐが正の整数であるＰビットの階調情報を含むと共に、Ｎが正の整数であるＮヘルツのパルス幅を有する第１のパルス信号を生成する。

その後、工程Ｓ１２０では、第１のパルス信号が生成された後で、Ｑが正の整数であるＱビットの階調情報を含むと共に、振幅が第１のパルス信号の振幅と異なる第２のパルス信号を生成する。そして、実用化の場合、第２のパルス信号のパルス幅は第１のパルス信号のパルス幅と同じである。

次に、工程Ｓ１３０では、第１のパルス信号と第２のパルス信号により発光ダイオードの階調情報を表す。これにより、発光ダイオードの輝度（または階調と言う）が決定されることが可能となる。実施例において、発光ダイオードの階調情報の解像度はＰビット又はＱビットよりも大きく、且つ、Ｐ＋Ｑビットよりも小さいか又はＰ＋Ｑビットに等しい（Ｐ＋Ｑビット以下）。図２のフローに対応して、本発明は以下のような図３と図４の実施例を提供した。

図３は本発明の実施例に提供される混合パルス幅変調信号の波形図である。図３では、第１のパルス信号と第２のパルス信号はいずれもパルス幅変調信号である。第１のパルス信号の長さ（または周期と言う）はＴ１であり、デューティサイクルはＤ１であり、且つ振幅はＡ１である。第２のパルス信号の長さはＴ２であり、デューティサイクルはＤ２であり、且つ振幅はＡ２である。本実施例において、第１のパルス信号の長さＴ１は第２のパルス信号の長さＴ２と同じである。工程Ｓ１１０に対応して、図３の第１のパルス信号のデューティサイクルＤ１は、ゼロと２^Ｐ／Ｎとの間にあり、Ｐビットの階調情報を表す。工程Ｓ１２０に対応して、第２のパルス信号のデューティサイクルＤ２はゼロと２^Ｑ／Ｎとの間にあり、Ｑビットの階調情報を表す。換言すれば、Ｐビットの階調情報は第１のパルス信号のデューティサイクルＤ１で表され、Ｑビットの階調情報は第２のパルス信号のデューティサイクルＤ２で表される。

図３の実施例において、第１のパルス信号の振幅Ａ１は第２のパルス信号の振幅Ａ２と異なり、特に発光ダイオード輝度を制御する実用化の場合、好ましい実施の態様は第２のパルス信号の振幅Ａ２が第１のパルス信号の振幅Ａ１よりも小さいものであるが、本発明はこれにより限定されるものではない。

以上より、図３の実施例の混合パルス幅変調信号の長さはＴ１＋Ｔ２であり、即ち２^Ｐ／Ｎプラス２^Ｑ／Ｎ、即ち（２^Ｐ＋２^Ｑ）／Ｎである。制御ビットの数（Ｐ＋Ｑ）は１６であると、図１Ｂに示されるように、従来のパルス幅変調信号の長さは６５５３６／Ｎである。それに対して、図３の混合パルス幅変調信号を使用し、且つＰ＝８、Ｑ＝８と設定すると、混合パルス幅変調信号の長さは（２５６＋２５６）／Ｎ、即ち５１２／Ｎであり、パルス信号の長さが大きく短縮していることが分かる。

次に、図４を参照されたい。図４は本発明の別の実施例に提供される混合パルス幅変調信号の波形図である。図４において、第１のパルス信号はパルス幅変調信号であり、第１のパルス信号の長さＴＡは２^Ｐ／Ｎであり、第１のパルス信号のデューティサイクルＤＡはゼロと２^Ｐ／Ｎとの間にあり、Ｐビットの階調情報を表す。第１のパルス信号の振幅はＡＡに固定される。次に、第２のパルス信号はパルス振幅変調（ＰＡＭ）信号であり、第２のパルス信号の振幅ＡＢはゼロと２^Ｑとの間にあり、Ｑビットの階調情報を表す。第１のパルス信号の振幅ＡＡは第２のパルス信号の振幅ＡＢと異なり、且つ好ましい実施例は、第２のパルス信号の振幅ＡＢが第１のパルス信号の振幅ＡＡよりも小さいものである。第２のパルス信号の長さＴＢは予め決められたものであり、かつ固定値である。換言すれば、Ｐビットの階調情報は第１のパルス信号のデューティサイクルＤＡで表され、Ｑビットの階調情報は第２のパルス信号の振幅ＡＢで表される。図４の混合パルス幅変調信号で、従来のパルス幅変調信号（例えば図１Ｂ参照）を置き換えることにより、パルス信号の長さを大きく短縮させることができる。図４の実施例に基づき、図４の実施例における第１のパルス信号と第２のパルス信号の順番が交換されてもよい。即ち、図４の実施例は、第１のパルス信号はパルス振幅変調信号であり、第１のパルス信号の振幅ＡＢはゼロと２^Ｐとの間にあり、Ｐビットの階調情報を表すように変更してもよい。また、第２のパルス信号はパルス幅変調信号であり、第２のパルス信号の長さＴＡは２^Ｑ／Ｎであり、第２のパルス信号のデューティサイクルＤＡはゼロと２^Ｑ／Ｎとの間にあり、Ｑビットの階調情報を表すようにする。換言すれば、Ｐビットの階調情報は第１のパルス信号の振幅ＡＢで表され、Ｑビットの階調情報は第２のパルス信号のデューティサイクルＤＡで表される。この実施例において、好ましくは第２のパルス信号の振幅ＡＡは第１のパルス信号の振幅ＡＢよりも小さいものである。

ビットの数（Ｐ＋Ｑ）が１６であるように制御すると、図１Ｂに示されるように、従来のパルス幅変調信号の長さは６５５３６／Ｎである。それに対して、図４の混合パルス幅変調信号を使用し、且つＰ＝８、Ｑ＝８、ＴＢ＝１／Ｎと設定すると、混合パルス幅変調信号の長さは（２５６＋１）／Ｎ、即ち２５７／Ｎであり、パルス信号の長さが大きく短縮していることが分かる。

（発光ダイオード輝度を制御する信号生成回路の実施例）
図５を参照されたい。図５は本発明の実施例に提供される発光ダイオード輝度を制御する信号生成回路の回路図である。発光ダイオード輝度を制御する信号生成回路はパルス発生器１１及び駆動回路１２を含む。駆動回路１２はパルス発生器１１と発光ダイオード１３に電気的に接続される。パルス発生器１１は第１のパルス信号、及び第１のパルス信号が生成された後で第２のパルス信号を生成するためのものである。パルス発生器１１のパルス幅はＮヘルツであり、Ｎは正の整数である。第２のパルス信号の振幅は第１のパルス信号の振幅と異なる。第１のパルス信号はＰビットの階調情報を含み、Ｐは正の整数である。第２のパルス信号はＱビットの階調情報を含み、Ｑは正の整数である。

一実施例において、第１のパルス信号と第２のパルス信号はいずれもパルス幅変調信号である。例えば、図３の実施例を参照すると、第２のパルス信号の振幅Ａ２は第１のパルス信号の振幅Ａ１よりも小さく、第１のパルス信号の長さＴ１は第２のパルス信号の長さＴ２と同じであり、第１のパルス信号のデューティサイクルＤ１はゼロと２^Ｐ／Ｎとの間にあり、Ｐビットの階調情報を表す。第２のパルス信号のデューティサイクルＤ２はゼロと２^Ｑ／Ｎとの間にあり、Ｑビットの階調情報を表す。

別の実施例において、第１のパルス信号と第２のパルス信号のうち、一方はパルス幅変調信号であり、他方はパルス振幅変調信号である。例えば、図４の実施例を参照すると、第１のパルス信号はパルス幅変調信号であり、第１のパルス信号の長さＴＡは２^Ｐ／Ｎであり、第１のパルス信号のデューティサイクルＤＡはゼロと２^Ｐ／Ｎとの間にあり、Ｐビットの階調情報を表す。第２のパルス信号はパルス振幅変調信号であり、第２のパルス信号の振幅ＡＢはゼロと２^Ｑとの間にあり、Ｑビットの階調情報を表す。好ましくは第２のパルス信号の振幅ＡＢは第１のパルス信号の振幅ＡＡよりも小さいものである。

別の実施例において、図４の第１のパルス信号と第２のパルス信号とが交換されると、第１のパルス信号はパルス振幅変調信号であり、第１のパルス信号の振幅ＡＢはゼロと２^Ｐとの間にあり、Ｐビットの階調情報を表す。第２のパルス信号はパルス幅変調信号であり、第２のパルス信号の長さは２^Ｑ／Ｎであり、第２のパルス信号のデューティサイクルはゼロと２^Ｑ／Ｎとの間にあり、Ｑビットの階調情報を表す。この実施例において、好ましくは第２のパルス信号の振幅ＡＡは第１のパルス信号の振幅ＡＢよりも小さいものである。

さらに、図５を参照すると、駆動回路１２は、第１のパルス信号と第２のパルス信号により表される階調情報ＭＰに従い、発光ダイオード１３の階調を制御する。駆動回路１２は、受信した第１のパルス信号と第２のパルス信号（階調情報ＭＰ）に従い駆動信号Ｄｒｖを生成させて、発光ダイオード１３の発光輝度を制御する。

［実施例の可能な効果］
以上のように、本発明の実施例に提供される発光ダイオード輝度を制御する信号の生成方法及び回路は、従来の幅変調信号の振幅とデューティサイクルとを分割する概念で混合パルス幅変調信号を生成させる。これにより、二種類の異なるパルス信号を組み合わせて混合パルス幅変調信号を生成させる。二種類の異なるパルス信号のデューティサイクルあるいは振幅は、発光ダイオードの輝度調整を制御することに対応する制御ビットの情報を表すために選ばれ得るため、パルス信号の長さを大きく短縮させることができる。

以上に述べたのは本発明の実施例に過ぎず、本発明の特許請求の範囲を限定するためのものではない。

Ｄ、Ｄ１、Ｄ２、ＤＡ：デューティサイクル
Ｔ、Ｔ１、Ｔ２、ＴＡ、ＴＢ：長さ
Ｄｍａｘ：デューティサイクルの最大値
Ａ１、Ａ２、ＡＡ、ＡＢ：振幅
１１：パルス発生器
１２：駆動回路
１３：発光ダイオード
ＭＰ：階調情報
Ｄｒｖ：駆動信号

Claims (14)

1. Ｐが正の整数であるＰビットの階調情報を含み、Ｎが正の整数であるＮヘルツのパルス幅で構成され、ゼロと２ ^Ｐ ／Ｎとの間にあり前記Ｐビットの階調情報を表すデューティサイクルを有する第１のパルス信号を生成する工程と、
   前記第１のパルス信号が生成された後で、Ｑが正の整数であるＱビットの階調情報を含み、前記第１のパルス信号と同じパルス幅で構成され、ゼロと２ ^Ｑ ／Ｎとの間にあり前記Ｑビットの階調情報を表すデューティサイクルを有し、前記第１のパルス信号と異なる振幅を有する第２のパルス信号を生成する工程と、
   前記第１のパルス信号と前記第２のパルス信号により発光ダイオードの階調情報を表す工程と、
   を含むことを特徴とする発光ダイオード輝度を制御する信号の生成方法。
2. 前記発光ダイオードの階調情報の解像度は、Ｐビット又はＱビットよりも大きく、且つ、Ｐ＋Ｑビットよりも小さいか又はＰ＋Ｑビットに等しいことを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード輝度を制御する信号の生成方法。
3. 前記第１のパルス信号と前記第２のパルス信号はパルス幅変調信号であることを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード輝度を制御する信号の生成方法。
4. 前記第１のパルス信号の長さは前記第２のパルス信号の長さと同じであることを特徴とする請求項３に記載の発光ダイオード輝度を制御する信号の生成方法。
5. 前記第２のパルス信号の振幅は前記第１のパルス信号の振幅よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード輝度を制御する信号の生成方法。
6. 前記第１のパルス信号はパルス幅変調信号であり、
   前記第１のパルス信号の長さは２^Ｐ／Ｎであり、
   前記第１のパルス信号のデューティサイクルはゼロと２^Ｐ／Ｎとの間にあり、前記Ｐビットの階調情報を表し、
   前記第２のパルス信号はパルス振幅変調信号であり、
   前記第２のパルス信号の振幅はゼロと２^Ｑとの間にあり、前記Ｑビットの階調情報を表すことを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード輝度を制御する信号の生成方法。
7. 前記第１のパルス信号はパルス振幅変調信号であり、
   前記第１のパルス信号の振幅はゼロと２^Ｐとの間にあり、前記Ｐビットの階調情報を表し、
   前記第２のパルス信号はパルス幅変調信号であり、
   前記第２のパルス信号の長さは２^Ｑ／Ｎであり、
   前記第２のパルス信号のデューティサイクルはゼロと２^Ｑ／Ｎとの間にあり、前記Ｑビットの階調情報を表すことを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード輝度を制御する信号の生成方法。
8. Ｐが正の整数であるＰビットの階調情報を含む第１のパルス信号と、前記第１のパルス信号が生成された後で、Ｑが正の整数であるＱビットの階調情報を含むと共に振幅が前記第１のパルス信号の振幅と異なる第２のパルス信号を生成するためのパルス発生器であって、Ｎが正の整数であるＮヘルツのパルス幅で構成されたデューティサイクルを有し、前記第１のパルス信号のデューティサイクルはゼロと２ ^Ｐ ／Ｎとの間にあり前記Ｐビットの階調情報を表し、前記第２のパルス信号のデューティサイクルはゼロと２ ^Ｑ ／Ｎとの間にあり前記Ｑビットの階調情報を表すパルス信号を生成するパルス発生器と、
   前記パルス発生器に電気的に接続され、前記第１のパルス信号と前記第２のパルス信号により表される階調情報に従い発光ダイオードの階調を制御する駆動回路と、
   を含むことを特徴とする発光ダイオード輝度を制御する信号生成回路。
9. 前記発光ダイオードの階調情報の解像度はＰビット又はＱビットよりも大きい、且つＰ＋Ｑビットよりも小さい若しくはＰ＋Ｑビットに等しいことを特徴とする請求項８に記載の発光ダイオード輝度を制御する信号生成回路。
10. 前記第１のパルス信号と前記第２のパルス信号はパルス幅変調信号であることを特徴とする請求項８に記載の発光ダイオード輝度を制御する信号生成回路。
11. 前記第１のパルス信号の長さは前記第２のパルス信号の長さと同じであることを特徴とする請求項８に記載の発光ダイオード輝度を制御する信号生成回路。
12. 前記第２のパルス信号の振幅は前記第１のパルス信号の振幅よりも小さいことを特徴とする請求項８に記載の発光ダイオード輝度を制御する信号生成回路。
13. 前記第１のパルス信号はパルス幅変調信号であり、
    前記第１のパルス信号の長さは２^Ｐ／Ｎであり、
    前記第１のパルス信号のデューティサイクルはゼロと２^Ｐ／Ｎとの間にあり、前記Ｐビットの階調情報を表し、
    前記第２のパルス信号はパルス振幅変調信号であり、
    前記第２のパルス信号の振幅はゼロと２^Ｑとの間にあり、前記Ｑビットの階調情報を表すことを特徴とする請求項８に記載の発光ダイオード輝度を制御する信号生成回路。
14. 前記第１のパルス信号はパルス振幅変調信号であり、
    前記第１のパルス信号の振幅はゼロと２^Ｐとの間にあり、前記Ｐビットの階調情報を表し、
    前記第２のパルス信号はパルス幅変調信号であり、
    前記第２のパルス信号の長さは２^Ｑ／Ｎであり、
    前記第２のパルス信号のデューティサイクルはゼロと２^Ｑ／Ｎとの間にあり、前記Ｑビットの階調情報を表すことを特徴とする請求項８に記載の発光ダイオード輝度を制御する信号生成回路。