TWI408997B - 控制裝置及控制方法,以及面狀光源及面狀光源之控制方法 - Google Patents

控制裝置及控制方法,以及面狀光源及面狀光源之控制方法 Download PDF

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Description

控制裝置及控制方法,以及面狀光源及面狀光源之控制方法

本發明係有關於控制裝置及控制方法,以及面狀光源及面狀光源之控制方法,尤其是有關於,適合用在驅動LED時的控制裝置及控制方法,以及面狀光源及面狀光源之控制方法。

先前,以電流驅動來控制LED(Light mitting iode)的技術,係被廣泛運用(例如參照專利文獻1)。

[專利文獻1]日本特開2005-310999號公報

例如,是藉由如圖1所示的使用有降壓式轉換器(buck converter)的LED驅動電路1,來執行對LED供給電力的控制。此種降壓式轉換器已為市售,其本身並不限於LED驅動,係被廣泛使用。

圖1所示的LED驅動電路1中的LED11之驅動,係藉由電阻21所做的電流值之偵測、和電流控制用PWM(Current Control PWM(Pulse Width Modulation))31所做的PWM控制而為之。又,用來控制LED11亮度所需之LED電力控制,亦即,當電流控制用PWM31為ON時,供給至LED11之電力的控制,係由亮度控制用PWM(Bright Control PWM)32所實行。此外,LED11當然也可藉由電流控制來進行電力控制(亮度控制)。

OSC(oscillator:振盪器)33,係發出基本頻率的訊 號,供給至電流控制用PWM31及亮度控制用PWM62。

電流控制用PWM31,係基於從比較器(comp)34所供給而來的,在電阻21之端子間所產生的電壓值、與電流控制電壓供給DAC(Current DAC(digital to analog converter))36所產生的基準電壓之比較結果,來控制FET12的ON/OFF。

圖2係為FET12的閘極電流波形,亦即FET12的切換動作、與流往LED11之電流波形的一般例子。

當FET12為ON時,亦即FET12有閘極電流通過時,則從VDD1透過電抗13,向LED11、FET12、及電阻21,流通電流I1。在FET12為ON的期間t1中,電荷係被積存在電抗13。電容器14係為電源平滑用。

比較器(comp)34,係將在電阻21之端子間所產生的電壓值、與電流控制電壓供給DAC36所產生的基準電壓之比較結果,供給至電流控制用PWM31。電流控制用PWM31,係在1切換週期的開始時,控制FET12而成為ON;在電阻21之端子間所產生的電壓值是低於電流控制電壓供給DAC36所產生的基準電壓之期間,維持FET12的ON狀態;在電阻21之端子間所產生的電壓值是高於電流控制電壓供給DAC36所產生的基準電壓時,控制FET12而成為OFF。

於FET12處於OFF的期間t2中,電抗13中所積存的電荷會被放電,藉由二極體15的作用而產生電流I2,因此往LED11係會流過其所積存份量的電流。藉由此一連 串動作,往LED11的電流係會保持平衡狀態。

然後,亮度控制用PWM62,係藉由PWM調整值取得部35,基於從未圖示的操作輸入部,或從外部機器所取得到的n位元的PWM調整值,求出PWM控制的ON能率(on duty),將用來控制FET12之ON/OFF的訊號,加以輸出。

具體而言,如圖3的LED電流波形所示,當進行著n位元控制(例如n=10則為1024階段的色階控制)時,亮度控制用PWM62,係輸出所定的階段份的用來控制FET12之ON/OFF所需之訊號,以使其執行使用圖2所說明的FET12之ON動作。例如,10位元色階、亦即1024階段當中到800階段為止,係基於電阻21所做的電流值偵測結果來進行控制,使得在期間t1之中,FET12是反覆進行ON動作,但在剩下的224階段中,FET12係不會變成ON。

具體而言,亮度控制用PWM62,係如上述般地,例如,在1024色階當中的800階段所對應之期間、亦即PWM週期的1024階段當中800階段之期間,向邏輯電路(邏輯合和)37供給ON訊號(1),在剩餘的224階段中係供給OFF訊號(0)。然後,電流控制用PWM31係基於從比較器34所輸出的訊號,在每1步驟當中的期間t1中,向邏輯電路37供給ON訊號(1),在剩餘的期間t2之中,供給OFF訊號(0)。然後,僅當電流控制用PWM31及亮度控制用PWM32之任一者均輸出ON(1) 時,FET12係呈ON。

此處,當欲提高如圖1所示之LED驅動電路1中的PWM控制精度時,單純而言,只要提升PWM的位元色階、亦即將n位元控制中的n值加大以增加階段數即可,但於此LED驅動電路1中,PWM控制係為數著降壓式轉換器的切換週期而進行,亦即是受到對1PWM週期之ON時間的比率(所謂的ON能率)所控制,因此一旦PWM的位元色階提升,則PWM週期會變長,導致有損於反應性,因此無法高速地控制LED的亮度。

此外,n位元控制中的n值加大而不會增加階段數,藉由電流控制的調光、亦即調整電流控制電壓供給DAC36所產生的基準電壓,就可將以圖2說明過的期間t1以高色階數進行調整而進行調光,但LED係隨著電流值而有發光波長變動,因此例如將其當成電視受像機等顯示裝置中的背光光源使用時,以電流控制來進行調光,不是很理想。

又,雖然也考慮n位元控制中的n值加大而增加階段數,並且縮短PWM週期為目的,以提高降壓式轉換器的切換速度,但是切換動作的高速化是有極限,且含有極高切換速度之降壓式轉換器的產品,因切換雜訊而導致多餘輻射產生的可能性很高。

本發明係有鑑於如此狀況而研發,目的在於不減損反應性,就能提高PWM控制之精度的方法、裝置。

本發明之一側面的控制裝置,係屬於控制LED之驅動用的控制裝置,其特徵為,具備:驅動手段,係含有開關元件而構成,用以驅動前記LED;和控制值取得手段,係取得n+m位元之控制值;和控制手段,係基於前記控制值取得手段所取得的n+m位元之控制值,來控制前記驅動手段所做的前記LED之驅動,使得,前記開關元件的於所定期間中的ON次數是以上位n位元之控制值來進行控制,並且,前記開關元件的ON當中之任1次的ON時間是以下位m位元之控制值來進行控制,而除了該1次以外的前記開關元件之ON時間係為所定時間。

在前記控制手段中,係還可更加具備:第1ON訊號產生手段,係將前記所定時間當作1週期,在一基於前記控制值取得手段所取得之n+m位元之控制值當中的上位n位元之控制值的能率比時,產生ON訊號;和偵測手段,係偵測出通過前記LED的電流值;和比較手段,係將前記偵測手段所做的偵測結果與所定值,進行比較;和第2ON訊號產生手段,係基於前記比較手段所做的比較結果,從前記開關元件的切換週期之開始,至通過前記LED之電流值是達到由前記所定值所決定之電流值為止的期間,產生ON訊號;和開關元件控制手段,係僅當從前記 第1ON訊號產生手段及前記第2ON訊號產生手段之兩者皆正在產生ON訊號時,才向前記開關元件供給ON訊號;於前記比較手段中與前記偵測手段所做之偵測結果進行比較的前記所定值,係可為,於次數是受上位n位元所控制之前記開關元件的ON當中的任一次所對應之時序中,係為被下位m位元所控制的控制值;而於前記開關元件的ON當中之其他時序中,係為基準值。

在前記控制手段中,係還可更加具備:控制值供給手段,係供給著受到下位m位元所控制的前記控制值,來作為於前記比較手段中與前記偵測手段所做之偵測結果進行比較的前記所定值;和基準值供給手段,係供給著前記基準值,來作為於前記比較手段中與前記偵測手段所做之偵測結果進行比較的前記所定值;和切換手段,係在前記控制值供給手段所供給之前記控制值、前記基準值供給手段所供給之前記基準值當中,切換著要供給至前記比較手段的值;前記切換手段,係於次數是受上位n位元所控制之前記開關元件的ON當中的任一次所對應之時序中,可向前記比較手段供給著由前記控制值供給手段所供給之前記控制值,而於前記開關元件的ON當中之其他時序中,係可向前記比較手段供給著由前記基準值供給手段所供給之前記基準值。

前記所定時間,係可為前記開關元件的切換週期的n位元份所對應之時間。

本發明之一側面的控制方法,係屬於控制LED之驅 動用的控制裝置的控制方法,其特徵為,含有以下步驟:取得n+m位元之控制值;將用來驅動前記LED之驅動電路中所含之開關元件的、於所定期間中的ON次數,以所取得之n+m位元之控制值當中的上位n位元之控制值來加以控制;進行控制,使得前記開關元件的ON當中之任1次的ON時間,是以下位m位元之控制值來進行控制,而除了該1次以外的前記開關元件的ON時間係為所定時間。

本發明之一側面的面狀光源裝置,係屬於藉由LED進行發光的面狀光源裝置,其特徵為,具備:LED;和驅動手段,係含有開關元件而構成,用以驅動前記LED;和控制值取得手段,係取得n+m位元之控制值;和控制手段,係基於前記控制值取得手段所取得的n+m位元之控制值,來控制前記驅動手段所做的前記LED之驅動,使得,前記開關元件的於所定期間中的ON次數是以上位n位元之控制值來進行控制,並且,前記開關元件的ON當中之任1次的ON時間是以下位m位元之控制值來進行控制,而除了該1次以外的前記開關元件之ON時間係為所定時間。

前記LED、前記驅動手段、前記控制值取得手段、及前記控制手段,係可皆為複數具備;前記LED係可呈面狀排列;複數之前記控制手段,係可取得隨著複數前記控制值取得手段而不同的控制值,並可基於不同的控制值,分別地控制前記驅動手段所做之前記LED之驅動,使複 數的前記LED以不同的亮度進行發光。

本發明之一側面的面狀光源之控制方法,係屬於以LED進行發光的面狀光源之控制方法,其特徵為,含有以下步驟:取得n+m位元之控制值;將用來驅動前記LED之驅動電路中所含之開關元件的、於所定期間中的ON次數,以所取得之n+m位元之控制值當中的上位n位元之控制值來加以控制;進行控制,使得前記開關元件的ON當中之任1次的ON時間,是以下位m位元之控制值來進行控制,而除了該1次以外的前記開關元件的ON時間係為所定時間。

於本發明之一側面中,係n+m位元之控制值會被取得;用來驅動LED之驅動電路中所含之開關元件的、於所定期間中的ON次數,是以所取得之n+m位元之控制值當中的上位n位元之控制值來加以控制;開關元件的ON當中之任1次的ON時間是以下位m位元之控制值來進行控制,並控制成除了該1次以外的開關元件之ON時間係為所定時間。

控制裝置係可為獨立的裝置,也可為資訊處理裝置或電視受像機、或是液晶顯示裝置等中進行LED驅動控制處理的區塊。

如以上,若依據本發明之一側面,則可驅動LED,尤其是,於所定期間中的ON次數,是以所取得之n+m位元 之控制值當中的上位n位元之控制值來加以控制,開關元件的ON當中之任1次的ON時間是以下位m位元之控制值來進行控制,並控制成除了該1次以外的開關元件之ON時間係為所定時間;因此,可在不損及反應性的情況下,增加控制的色階。

以下將說明本發明的實施形態,但若將本發明的構成要件與說明書或圖面中記載之實施形態的對應關係加以例示,則如以下。此記載係僅為用來確認支持本發明的實施形態,是有記載於說明書或圖面中。因此,雖然說明書或圖面中有記載,但身為對應於本發明之構成要件的實施形態,即使不是這裡所記載的到的實施形態,這也並不意味著該實施形態並未對應於本構成要件。反之,即使實施形態是對應於構成要件而被記載於此,但這也並不意味著該實施形態就不對應於本構成要件以外之構成要件。

本發明之一側面的控制裝置,係屬於控制LED之驅動用的控制裝置(例如圖4的LED驅動電路51),其特徵為,具備:驅動手段(例如圖4所示的降壓式轉換器電路),係含有開關元件(例如圖4的FET12)而構成,用以驅動前記LED;和控制值取得手段(例如圖4的PWM調整值取得部61),係取得n+m(n及m均為正整數)位元之控制值;和控制手段(例如圖4的電阻21、電流控制用PWM31、比較器34、邏輯電路37、電流控制電壓供給 DAC36、亮度控制用PWM62、PWM控制電壓供給DAC63、開關64),係基於前記控制值取得手段所取得的n+m位元之控制值,來控制前記驅動手段所做的前記LED之驅動,使得,前記開關元件的於所定期間(例如1PWM週期)中的ON次數是以上位n位元之控制值來進行控制,並且,前記開關元件的ON當中之任1次的ON時間(例如圖5的t1')是以下位m位元之控制值來進行控制,而除了該1次以外的前記開關元件之ON時間係為所定時間(例如圖5的t1)。

前記控制手段,係還可更加具備:第1ON訊號產生手段(例如圖4的亮度控制用PWM62),係將前記所定時間當作1週期,在一基於前記控制值取得手段所取得之n+m位元之控制值當中的上位n位元之控制值的能率比時,產生ON訊號;和偵測手段(例如圖4的電阻21),係偵測出通過前記LED的電流值;和比較手段(例如圖4的比較器34),係將前記偵測手段所做的偵測結果與所定值,進行比較;和第2ON訊號產生手段(例如圖4的電流控制用PWM31),係基於前記比較手段所做的比較結果,從前記開關元件的切換週期之開始,至通過前記LED之電流值是達到由前記所定值所決定之電流值為止的期間,產生ON訊號;和開關元件控制手段(例如圖4的邏輯電路37),係僅當從前記第1ON訊號產生手段及前記第2ON訊號產生手段之兩者皆正在產生ON訊號時,才向前記開關元件供給ON訊號;於前記比較手段中與前記偵 測手段所做之偵測結果進行比較的前記所定值,係可為,於次數是受上位n位元所控制之前記開關元件的ON當中的任一次所對應之時序中,係為被下位m位元所控制的控制值;而於前記開關元件的ON當中之其他時序中,係為基準值。

前記控制手段,係還可更加具備:控制值供給手段(例如圖4的PWM控制電壓供給DAC63),係供給著受到下位m位元所控制的前記控制值,來作為於前記比較手段中與前記偵測手段所做之偵測結果進行比較的前記所定值;和基準值供給手段(例如圖4的電流控制電壓供給DAC36),係供給著前記基準值,來作為於前記比較手段中與前記偵測手段所做之偵測結果進行比較的前記所定值;和切換手段(例如圖4的開關64),係在前記控制值供給手段所供給之前記控制值、前記基準值供給手段所供給之前記基準值當中,切換著要供給至前記比較手段的值;前記切換手段,係於次數是受上位n位元所控制之前記開關元件的ON當中的任一次所對應之時序中,可向前記比較手段供給著由前記控制值供給手段所供給之前記控制值,而於前記開關元件的ON當中之其他時序中,係可向前記比較手段供給著由前記基準值供給手段所供給之前記基準值。

本發明之一側面的控制方法,係屬於控制LED之驅動用的控制裝置(例如,圖4的LED驅動電路51)之控制方法,其特徵為,含有以下步驟:取得n+m(n及m均 為正整數)位元之控制值(例如圖7的步驟S1之處理);將用來驅動前記LED之驅動電路(例如圖4所示的降壓式轉換器電路)中所含之開關元件(例如圖4的FET12的、於所定期間(例如1PWM週期)中的ON次數,以所取得之n+m位元之控制值當中的上位n位元之控制值來加以控制(例如圖7的步驟S2之處理);進行控制(例如圖7的步驟S3乃至步驟S6之處理),使得前記開關元件的ON當中之任1次的ON時間(例如圖5的t1'),是以下位m位元之控制值來進行控制,而除了該1次以外的前記開關元件的ON時間係為所定時間(例如圖5的t1)。

本發明之一側面的面狀光源裝置,係屬於藉由LED進行發光的面狀光源裝置(例如圖8的背光112及光源控制部132),其特徵為,具備:LED(例如圖4的LED11);和驅動手段(例如圖4所示的降壓式轉換器電路),係含有開關元件(例如圖4的FET12)而構成,用以驅動前記LED;和控制值取得手段(例如圖4的PWM調整值取得部61),係取得n+m(n及m均為正整數)位元之控制值;和控制手段(例如圖4的電阻21、電流控制用PWM31、比較器34、邏輯電路37、電流控制電壓供給DAC36、亮度控制用PWM62、PWM控制電壓供給DAC63、開關64),係基於前記控制值取得手段所取得的n+m位元之控制值,來控制前記驅動手段所做的前記LED之驅動,使得,前記開關元件的於所定期間(例如1PWM 週期)中的ON次數是以上位n位元之控制值來進行控制,並且,前記開關元件的ON當中之任1次的ON時間(例如圖5的t1')是以下位m位元之控制值來進行控制,而除了該1次以外的前記開關元件之ON時間係為所定時間(例如圖5的t1)。

前記LED、前記驅動手段、前記控制值取得手段、及前記控制手段,係可皆為複數具備;前記LED係可呈面狀排列;複數之前記控制手段,係可取得隨著複數前記控制值取得手段而不同的控制值,並可基於不同的控制值,分別地控制前記驅動手段所做之前記LED之驅動,使複數的前記LED以不同的亮度進行發光。

本發明之一側面的面狀光源之藉由LED進行發光的面狀光源(例如圖8之背光112及光源控制部132)之控制方法,係屬於控制LED之驅動用的控制裝置(例如,圖4的LED驅動電路8)之控制方法,其特徵為,含有以下步驟:取得n+m(n及m均為正整數)位元之控制值(例如圖7的步驟S1之處理);將用來驅動前記LED之驅動電路(例如圖4所示的降壓式轉換器電路)中所含之開關元件(例如圖4的FET12的、於所定期間(例如1PWM週期)中的ON次數,以所取得之n+m位元之控制值當中的上位n位元之控制值來加以控制(例如圖7的步驟S2之處理);進行控制(例如圖7的步驟S3乃至步驟S6之處理),使得前記開關元件的ON當中之任1次的ON時間(例如圖5的t1),是以下位m位元之控制值來 進行控制,而除了該1次以外的前記開關元件的ON時間係為所定時間(例如圖5的t1)。

以下,參照圖面,說明本發明的實施形態。

此外,與先前技術的圖相對應的部分係標示同一符號,並適宜地省略說明。

亦即,圖4的LED驅動電路51,係不具備PWM調整值取得部35改成具備PWM調整值取得部61,不設置亮度控制用PWM32改成具備亮度控制用PWM(Bright Control PWM)62,並新設置PWM控制電壓供給DAC(PWM DAC)63及開關64,除此以外,係基本上具有和圖1所說明之LED驅動電路1相同之構成。

PWM調整值取得部61,係從未圖示的操作輸入部、或從外部的機器等,取得(n+m)位元的PWM調整值;上位n位元係供給至亮度控制用PWM62,下位m位元係供給至PWM控制電壓供給DAC63。

亮度控制用PWM62,係基於從PWM調整值取得部61所供給之n位元的PWM調整值,求出PWM控制的ON能率,將用來控制FET12之ON/OFF所需的訊號加以輸出,並且控制著開關64,直到上位n位元之控制值所對應的脈衝產生數是達到所定值為止以前,係向比較器34供給著電流控制電壓供給DAC36所產生的基準電壓,當上位n位元之控制值所對應的脈衝產生數是達到所定值時,係向比較器34供給著從PWM控制電壓供給DAC63所供給之控制電壓值。

PWM控制電壓供給DAC63,係基於從PWM調整值取得部61所供給之m位元的PWM調整值,設定一控制電壓值,其係低於獨立於電流控制電壓供給DAC36所產生之基準電壓以外而設定之基準電壓的電壓值,供給至開關64。

開關64,係基於亮度控制用PWM62之控制,將電流控制電壓供給DAC36所產生的基準電壓、或從PWM控制電壓供給DAC63所供給之控制電壓值之任一者,供給至比較器34。

當FET12為ON時,從VDD1透過電抗13,向LED11、FET12、及電阻21,流通電流I1。在FET12為ON的期間,電荷係被積存在電抗13。電容器14係為電源平滑用。

比較器(comp)34,係將在電阻21之端子間所產生的電壓值、與電流控制電壓供給DAC36所產生的基準電壓或是PWM控制電壓供給DAC63所產生的控制電壓進行比較,將比較結果,供給至電流控制用PWM31。電流控制用PWM31,係在1切換週期的開始時,控制FET12而成為ON;在電阻21之端子間所產生的電壓值是低於基準電壓或控制電壓之期間,維持FET12的ON狀態;在電阻21之端子間所產生的電壓值是高於基準電壓或控制電壓時,控制FET12而成為OFF。

亮度控制用PWM62,係對應於(n+m)位元當中的上位n位元部分的色階控制(例如n=10則為1024階段的 色階控制),對邏輯電路37輸出所定的階段份的用來控制FET12之ON/OFF所需之訊號,以使其執行使用圖2所說明的FET12之ON動作。又,亮度控制用PWM62,係於上位n位元部分之色階控制所對應的FET12的ON當中之任1階段,例如最後階段中,控制開關64,使從PWM控制電壓供給DAC63所供給來的控制電壓值,被供給至比較器34。具體而言,例如,(n+m)位元當中的上位n位元是10位元,且1024階段之色階控制當中的800階段是呈ON,進行此種色階控制所需的PWM調整值,從PWM調整值取得部61供給而來時,亮度控制用PWM62,係至799階段以前,係控制著開關64,向比較器34供給著電流控制電壓供給DAC36所產生的基準電壓,於第800階段時,則控制著開關64,向比較器34供給著從PWM控制電壓供給DAC63所供給之控制電壓值。

圖5係為LED驅動電路51中的FET12的閘極電流波形,亦即FET12的切換動作、與流往LED11之電流波形的一般例子。

電流控制電壓供給DAC36所產生的基準電壓是從開關64供給至比較器34時,FET12係基於基準電壓值,在期間t1之中變成ON。然後,於FET12處於OFF的期間t2中,電抗13中所積存的電荷會被放電,藉由二極體15的作用而產生電流I2,因此往LED11係會流過其所積存份量的電流。亦即,圖5中的虛線a係為,當電流控制電壓供給DAC36所產生的基準電壓是被從開關64供給至比 較器34時,流向LED11之電流的波形。

相對於此,當PWM控制電壓供給DAC63所產生的控制電壓是從開關64供給至比較器34時,FET12係基於m位元的控制訊號所產生的控制電壓值,在期間t1'之中變成ON。例如,當m=8時,受控制電壓值所決定的期間t1'的長度,係被控制在256色階中。然後,於FET12處於OFF的期間t2'中,電抗13中所積存的電荷會被放電,藉由二極體15的作用而產生電流I2,因此往LED11係會流過其所積存份量的電流。亦即,圖5中的單點虛線b係為,當PWM控制電壓供給DAC63所產生的控制電壓是被從開關64供給至比較器34時,流向LED11之電流的波形,於該1階段中被供給至LED11的電力,係為圖5中的單點虛線b的積分值。

如此,於上位n位元份之控制值所決定的FET12的ON的最後1脈衝中,從PWM控制電壓供給DAC63將受到m位元所控制之控制電壓值供給至比較器34,藉此就將該1脈衝中的降壓式轉換器上的LED驅動電流,以m位元的解析能力加以控制。

亦即,如圖6的LED電流波形所示,於LED驅動電路51中,n位元之可控制的PWM週期內的FET12的ON次數,係受(n+m)位元之控制值當中的上位n位元所決定,且僅於FET12的ON的最後1脈衝中,藉由受控制值當中的下位m位元所決定的電流值,來進行電流調光。

此外,於LED驅動電路51中,係在1PWM週期中, 受上位n位元份之控制值所決定之ON區間內的最後1脈衝以外的任意1脈衝中,當然也可以進行m位元的電流控制。

藉此,於LED驅動電路51中,除了亮度控制用PWM62之控制時的n位元之色階精度,還加上將於從PWM控制電壓供給DAC63所供給來的控制電壓值,進行具有m位元色階精度的電流控制,因此LED11的亮度係可獲得(n+m)位元的控制精度,亦即可得到n×m色階的色階精度。

又,於LED驅動電路51中,相對於能夠以(n+m)位元之控制精度來進行LED電力控制,1PWM週期係為對降壓式轉換器的基本週期,乘以2的n次方而成的值(基本週期×n位元)。此1PWM週期,係相較於為了提高PWM控制精度而單純地把PWM之位元色階增加成(n+m)時的情形,可以縮短掉降壓式轉換器的基本週期乘以2的n次方之值。亦即,於LED驅動電路51中,可以用和先前的n位元之色階精度來進行PWM控制時同樣的階段數來進行n×m色階之色階精度下的PWM控制。因此,於LED驅動電路51中,可不損及控制的反應性,又,可不必提高降壓式轉換器的切換頻率之設定,就可提高PWM控制的精度。

換言之,於LED驅動電路51中,和先前同等之PWM週期、且同等之降壓式轉換器之切換速度下,可以較先前更高精度的色階數,來進行降壓式轉換器的電流控制。

此外,用圖4所說明的LED驅動電路51中,雖然說明了亮度控制用PWM62是控制開關64的元件,但作為亮度控制用PWM,係亦可具備和先前同樣的亮度控制用PWM32,而開關64的控制是以不同區塊來進行。

又,使用圖4所說明的LED驅動電路51中,雖然是說明了,PWM控制電壓供給DAC63,係基於從PWM調整值取得部61所供給之m位元的PWM調整值,來設定與電流控制電壓供給DAC36所產生之基準電壓不同的控制電壓值,並供給至開關64,但亦可為,例如,不設置PWM控制電壓供給DAC63及開關64,而是將從PWM調整值取得部61所供給之m位元的PWM調整值,供給至僅設置1個的電流控制電壓供給DAC,並且控制開關64之切換的控制訊號也是供給至電流控制電壓供給DAC的方式,而由電流控制電壓供給DAC,切換著和上述情況相同的基準電壓值及控制電壓值並供給至比較器34。

然而,與其將1個DAC的輸出值基於某種時序而高速地加以切換,不如將2個DAC(此處係指PWM控制電壓供給DAC63和電流控制電壓供給DAC36)的輸出,使用開關來切換,執行高速控制所需的反應性較佳,較為理想。

如以上所說明,使用圖4所說明的LED驅動電路51中,1PWM週期當中的FET12的ON次數是以上位n位元來控制,FET12的ON當中的任何1次中,對比較器34所供給之比較用電壓值是以m位元來控制,就可將降壓式轉 換器以n+m位元的色階來進行控制。

此外,雖然LED係會隨著電流值而有發光波長變動,但於LED驅動電路51中,對於n位元的1PWM週期,僅將1脈衝進行電流控制,因此相對的影響度較小,不會造成問題。

接著,參照圖7的流程圖,說明LED驅動電路51中所執行的控制處理。

於步驟S1中,PWM調整值取得部61,係從未圖示的操作輸入部、或從外部的機器等,取得n+m位元的調整值;上位n位元係供給至亮度控制用PWM62,下位m位元係供給至PWM控制電壓供給DAC63。此時,亮度控制用PWM62,係控制開關64,向比較器34供給著電流控制電壓供給DAC(Current DAC)36的輸出值亦即基準電壓。

於步驟S2中,亮度控制用PWM62,係向邏輯電路37供給著ON訊號(1),並且開始計數上位n位元之控制值所對應的脈衝產生數。

於步驟S3中,亮度控制用PWM62係判斷,上位n位元之控制值所對應的脈衝產生數,是否達到所定值。

於步驟S3中,當判斷為上位n位元之控制值所對應的脈衝產生數並未達到所定值時,則於步驟S4中,亮度控制用PWM62,係控制著開關64,維持住往比較器34的電流控制電壓供給DAC(Current DAC)36之輸出值亦即基準電壓之供給,處理係返回至步驟S3,反覆進行其以 降之處理。

步驟S4之處理被執行時,比較器34,係將在電阻21之端子間所產生的電壓值、與電流控制電壓供給DAC36所產生的基準電壓進行比較,將比較結果供給至電流控制用PWM31。電流控制用PWM31,係在1切換週期的開始時,FET12而成為ON;在電阻21之端子間所產生的電壓值是低於基準電壓之期間,維持FET12的ON狀態;在電阻21之端子間所產生的電壓值是高於基準電壓時,控制FET12而成為OFF。亦即,步驟S4之處理被執行時,圖5中的虛線a,係為被供給至LED11的電流之波形。

於步驟S3中,當判斷為上位n位元之控制值所對應的脈衝產生數並已達到所定值時,則於步驟S5中,亮度控制用PWM62,係控制著開關64,對比較器34,供給著從PWM控制電壓供給DAC(PWM DAC)63而來的、下位m位元之控制值所對應之輸出值亦即控制電壓值。

步驟S5之處理被執行時,比較器34,係將在電阻21之端子間所產生的電壓值、與PWM控制電壓供給DAC63所產生的控制電壓,進行比較,將比較結果供給至電流控制用PWM31。電流控制用PWM31,係在1切換週期的開始時,控制FET12而成為ON;在電阻21之端子間所產生的電壓值是低於控制電壓之期間,維持FET12的ON狀態;在電阻21之端子間所產生的電壓值是高於控制電壓時,控制FET12而成為OFF。亦即,步驟S5之處理被執行時,圖5中的單點虛線b,係為被供給至LED11的電流 之波形。

又,於步驟S5中,在圖5中的單點虛線b所示之電流是產生了1脈衝後,亮度控制用PWM62,係由於上位n位元之控制值所對應的脈衝產生數是已達所定值,因此向邏輯電路37供給OFF訊號(0)。

然後,於步驟S6中,亮度控制用PWM62,係判斷PWM週期是否經過了1週期。

於步驟S6中,當判斷為PWM週期尚未經過1週期,則直到被判斷為PWM週期是經過1週期以前,反覆進行步驟S6之處理。亦即,在步驟S6的處理被執行的期間,亮度控制用PWM62,係向邏輯電路37供給著OFF訊號(0),因此FET12的OFF狀態係會被維持。

此外,於步驟S5中,雖然開關64係被控制成,使得來自PWM控制電壓供給DAC63的輸出是供給至比較器34,但亮度控制用PWM62係於步驟S6中,直到被判斷為PWM週期是經過1週期以前的期間中,係控制著開關64,使其向比較器34供給著,電流控制電壓供給DAC36的輸出值亦即基準電壓。

於步驟S6中,當判斷為PWM週期已經過1週期,則處理係返回至步驟S1,反覆進行其以降之處理。

藉由如此處理,於LED驅動電路51中,和先前同等之PWM週期、且同等之降壓式轉換器之切換速度下,可以較先前更高精度的色階數,來進行降壓式轉換器的電力控制。

亦即,LED驅動電路51,係基於以降壓式轉換器之切換週期的整數倍(n位元倍)為單位的PWM週期,而被控制,降壓式轉換器的切換週期與PWM週期係為同步,於PWM控制的ON期間中所產生的脈衝當中之任1脈衝中,以m位元來進行電力控制,因此可不損及反應性,抑制切換雜訊所造成的多餘輻射,可以n+m位元之色階來執行LED11的亮度控制。

此種LED驅動電路51,係例如被用於電視受像機等,可理想適用在將LED11當成背光光源的LCD(Liquid Crystal Display:液晶顯示器)單元的LED亮度控制上。尤其是,此種LED驅動電路51,係可不降低亮度控制的控制速度,不使LED發生發光波長變動,又,可防止切換雜訊所造成的多餘輻射,而作為對每一LED亮度進行高精度控制的手段,是很理想的。

尤其是,此種LED驅動電路51,係當欲將電視受像機等顯示裝置中作為背光使用之LED進行高精度控制時,例如,將所顯示之影像的各個畫格分割成複數領域,根據各畫格的亮度分布,算出每一領域所需要的顯示亮度,控制各領域中所具備的複數背光光源的亮度的這種情況下,可理想地作為用來高精度控制各領域之背光光源亦即LED亮度所需。

圖8係圖示了,將上述LED驅動電路51加以適用的,理想之液晶顯示裝置之一實施形態的構成例。

圖8的液晶顯示裝置101,係由:被著色成紅綠藍的 彩色濾光片基板、具有液晶層的液晶面板111、被配置在其背面側的背光112、控制液晶面板111及背光112的控制部113、以及電源供給部114所構成。

液晶顯示裝置101,係將對應於影像訊號的原影像,顯示在所定的顯示領域(液晶面板111的顯示部121所對應之領域)。此外,被輸入至液晶顯示裝置101的輸入影像訊號,例如,係對應於60Hz的畫格速率(以下稱之為畫格影像)。

液晶面板111,係由:複數排列著讓來自背光112的白色光穿透之開口部的顯示部121、以及向設於顯示部121之每一開口部的未圖示之電晶體(TFT:Thin Film Transistor)送出驅動訊號的源極驅動器122及閘極驅動器123所構成。

通過顯示部121之開口部的白色光,係藉由未圖示之彩色濾光片基板上所形成的彩色濾光片而被轉換成紅色、綠色、藍色的光。該發出紅色、綠色、藍色的光的3個開口部所成的群組,係對應於顯示部121的1像素。

背光112,係於顯示部121所對應的發光領域中,發出白色光。背光112的發光領域,係如圖8所示,被分割成複數的區塊(領域)BL,並針對已分割之複數區塊BL,個別地進行點亮控制。

各區塊BL中,係分別配置發出紅色、綠色、藍色之光的發光元件亦即LED(對應於圖4之LED11)1個以上,被配置在各區塊BL內的紅、綠、藍的LED全體,係 構成了光源LT。光源LT,係藉由紅色、綠色及藍色之光的混合,而發出白色光。

此外,在圖8中,雖然例示了背光112是被分割成24個區塊BL的例子,但區塊BL的分割數係並非限定於此。又,區塊BL,係並非將背光112的發光領域以分割板等進行實體性分割,而是假想性的分割。因此,被配置在區塊BL內的發光元件所射出的光,係藉由未圖示的擴散板而被擴散,不只區塊BL的前方,對於其周邊的區塊的前方也會進行照射。

控制部113,係由顯示亮度算出部131、光源控制部132、及液晶面板控制部133所構成。控制部113的光源控制部132,係和背光112一起構成了背光裝置。

對顯示亮度算出部131,係有各畫格影像所對應之影像訊號,從其他裝置進行供給。顯示亮度算出部131,係根據所被供給的影像訊號,求出畫格影像的亮度分布,然後根據畫格影像的亮度分布,算出每一區塊BL所需要的顯示亮度。所算出的顯示亮度,係被供給至光源控制部132及液晶面板控制部133。

光源控制部132,係基於從顯示亮度算出部131所供給之各區塊BL的顯示亮度,演算出各區塊BL的發光亮度。然後,光源控制部132,係將背光112之各區塊BL的光源LT做可變控制,使其成為所被演算出來的發光亮度。因此,在液晶顯示裝置101中,各區塊BL的發光亮度是隨著畫格影像的亮度分布,而被適應控制,執行背光 分割控制。此外,表示各區塊BL的發光亮度是被設定成多少的資訊,係被供給至液晶面板控制部133。又,發光亮度之調整,是如同上述,採用了藉由使脈衝訊號的脈衝寬成為可變而加以控制的PWM驅動控制。

光源控制部132,係又基於背光112的各區塊BL內所配置的RGB各自的彩色感測器所送來的受光訊號,而亦調整著紅色、綠色、藍色光之混合成所成的光的白色度(白平衡)。

液晶面板控制部133,係基於從顯示亮度算出部131所供給之每一區塊BL的顯示亮度、和從光源控制部132所供給之每一區塊BL的發光亮度,來算出顯示部121的各像素之液晶開口率。然後,液晶面板控制部133,係為了使其成為所算出的液晶開口率,而向液晶面板111的源極驅動器122及閘極驅動器123供給驅動訊號,控制顯示部121的各像素的TFT。

電源供給部114,係對液晶顯示裝置101的各部供給所定之電源。

於此種液晶顯示裝置101中,每一區塊BL的背光的發光亮度之控制,必須要高精度地為之。於是,在光源控制部132中,藉由適用上述LED驅動電路51,就可不降低亮度控制的控制速度,不使LED發生發光波長變動,且可防止切換雜訊所造成的多餘輻射,而可對每一LED亮度進行高精度控制,是很理想。

此外,LED驅動電路51,係當然亦可驅動液晶顯示 裝置之背光以外的LED。

又,由於可藉由和LED驅動電路51同樣的電路構成,增加用來控制降壓式轉換器所需的PWM控制之色階數,因此可不損及反應性,就能提高PWM控制的精度。亦即,藉由與LED驅動電路51相同之電路構成,也能驅動LED以外的負荷。

此外,本發明的實施形態係不限定於上述實施形態,在不脫離本發明宗旨的範圍內,可做各種變更。

1‧‧‧LED驅動電路

11‧‧‧LED

12‧‧‧FET

13‧‧‧電抗

14‧‧‧電容器

15‧‧‧二極體

21‧‧‧電阻

31‧‧‧電流控制用PWM

32‧‧‧亮度控制用PWM

33‧‧‧OSC

34‧‧‧比較器

35‧‧‧PWM調整值取得部

36‧‧‧電流控制電壓供給DAC

37‧‧‧邏輯電路

51‧‧‧LED驅動電路

61‧‧‧PWM調整值取得部

62‧‧‧亮度控制用PWM

63‧‧‧PWM控制電壓供給DAC

64‧‧‧開關

101‧‧‧液晶顯示裝置

111‧‧‧液晶面板

112‧‧‧背光

113‧‧‧控制部

114‧‧‧電源供給部

121‧‧‧顯示部

122‧‧‧源極驅動器

123‧‧‧閘極驅動器

131‧‧‧顯示亮度算出部

132‧‧‧光源控制部

133‧‧‧液晶面板控制部

[圖1]先前的LED驅動電路的說明圖。

[圖2]圖1之LED驅動電路中的FET之閘極電流波形之圖示。

[圖3]圖1之LED驅動電路中的PWM控制之ON能率(on duty)的說明圖。

[圖4]適用本發明的LED驅動電路的說明圖。

[圖5]圖4之LED驅動電路中的FET之閘極電流波形之圖示。

[圖6]圖4之LED驅動電路中的PWM控制之ON能率(on duty)及電流控制的說明圖。

[圖7]用來說明控制處理的流程圖。

[圖8]圖4之LED驅動電路之適用例子的液晶顯示裝置的說明圖。

Claims (8)

  1. 一種控制裝置,係屬於控制LED之驅動用的控制裝置,其特徵為,具備:驅動手段,係含有開關元件而構成,用以驅動前記LED;和控制值取得手段,係取得n+m位元之控制值(其中,n及m均為正整數);和控制手段,係基於前記控制值取得手段所取得的n+m位元之控制值,來控制前記驅動手段所做的前記LED之驅動,使得,前記開關元件的於所定期間中的ON次數是以上位n位元之控制值來進行控制,並且,前記開關元件的ON當中之任1次的ON時間是以下位m位元之控制值來進行控制,而除了該1次以外的前記開關元件之ON時間係為所定時間。
  2. 如申請專利範圍第1項所記載之控制裝置,其中,前記控制手段係更具備:第1ON訊號產生手段,係將前記所定時間當作1週期,在一基於前記控制值取得手段所取得之n+m位元之控制值當中的上位n位元之控制值的能率比時,產生ON訊號;和偵測手段,係偵測出通過前記LED的電流值;和比較手段,係將前記偵測手段所做的偵測結果與 所定值,進行比較;和第2ON訊號產生手段,係基於前記比較手段所做的比較結果,從前記開關元件的切換週期之開始,至通過前記LED之電流值是達到由前記所定值所決定之電流值為止的期間,產生ON訊號;和開關元件控制手段,係僅當從前記第1ON訊號產生手段及前記第2ON訊號產生手段之兩者皆正在產生ON訊號時,才向前記開關元件供給ON訊號;於前記比較手段中與前記偵測手段所做之偵測結果進行比較的前記所定值,係於次數是受上位n位元所控制之前記開關元件的ON當中的任一次所對應之時序中,係為被下位m位元所控制的控制值;而於前記開關元件的ON當中之其他時序中,係為基準值。
  3. 如申請專利範圍第2項所記載之控制裝置,其中,前記控制手段係更具備:控制值供給手段,係供給著受到下位m位元所控制的前記控制值,來作為於前記比較手段中與前記偵測手段所做之偵測結果進行比較的前記所定值;和基準值供給手段,係供給著前記基準值,來作為於前記比較手段中與前記偵測手段所做之偵測結果進行比較的前記所定值;和切換手段,係在前記控制值供給手段所供給之前記控制值、前記基準值供給手段所供給之前記基準值當 中,切換著要供給至前記比較手段的值;前記切換手段,係於次數是受上位n位元所控制之前記開關元件的ON當中的任一次所對應之時序中,向前記比較手段供給著由前記控制值供給手段所供給之前記控制值,而於前記開關元件的ON當中之其他時序中,係向前記比較手段供給著由前記基準值供給手段所供給之前記基準值。
  4. 如申請專利範圍第1項所記載之控制裝置,其中,前記所定時間,係為前記開關元件的切換週期的n位元份所對應之時間。
  5. 一種控制方法,係屬於控制LED之驅動用的控制裝置的控制方法,其特徵為,含有以下步驟:取得n+m位元之控制值(其中,n及m均為正整數);將用來驅動前記LED之驅動電路中所含之開關元件的、於所定期間中的ON次數,以所取得之n+m位元之控制值當中的上位n位元之控制值來加以控制;進行控制,使得前記開關元件的ON當中之任1次的ON時間,是以下位m位元之控制值來進行控制,而除了該1次以外的前記開關元件的ON時間係為所定時間。
  6. 一種面狀光源裝置,係屬於藉由LED進行發光的面狀光源裝置,其特徵為,具備:LED;和 驅動手段,係含有開關元件而構成,用以驅動前記LED;和控制值取得手段,係取得n+m位元之控制值(其中,n及m均為正整數);和控制手段,係基於前記控制值取得手段所取得的n+m位元之控制值,來控制前記驅動手段所做的前記LED之驅動,使得,前記開關元件的於所定期間中的ON次數是以上位n位元之控制值來進行控制,並且,前記開關元件的ON當中之任1次的ON時間是以下位m位元之控制值來進行控制,而除了該1次以外的前記開關元件之ON時間係為所定時間。
  7. 如申請專利範圍第6項所記載之面狀光源裝置,其中,前記LED、前記驅動手段、前記控制值取得手段、及前記控制手段,係皆為複數具備;前記LED係呈面狀排列;複數之前記控制手段,係可取得隨著複數前記控制值取得手段而不同的控制值,並基於不同的控制值,分別地控制前記驅動手段所做之前記LED之驅動,使複數的前記LED以不同的亮度進行發光。
  8. 一種面狀光源之控制方法,係屬於以LED進行發光的面狀光源之控制方法,其特徵為,含有以下步驟:取得n+m位元之控制值(其中,n及m均為正整數); 將用來驅動前記LED之驅動電路中所含之開關元件的、於所定期間中的ON次數,以所取得之n+m位元之控制值當中的上位n位元之控制值來加以控制;進行控制,使得前記開關元件的ON當中之任1次的ON時間,是以下位m位元之控制值來進行控制,而除了該1次以外的前記開關元件的ON時間係為所定時間。
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