專利名稱：用于發(fā)光二極管元件的驅(qū)動(dòng)裝置、光源裝置和顯示器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管元件的驅(qū)動(dòng)裝置，包括用于發(fā)光二極管元件的這種驅(qū)動(dòng)電路的光源裝置，以及包括這樣的光源裝置的顯示器。
背景技術(shù)：
相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用本發(fā)明包含2006年6月1日向日本專利局提出的日本專利申請(qǐng)JP2006-153791的主題，其全部?jī)?nèi)容在此引入作為參考。
作為顯示器，應(yīng)用了液晶面板的液晶顯示器廣泛流行。眾所周知，液晶面板面不是自發(fā)光面板，而是通過基于視頻信號(hào)調(diào)制從光源裝置發(fā)射的白光來顯示圖像，該光源裝置被稱為所謂的背光。
目前，冷陰極熒光燈廣泛用作液晶顯示器的光源。然而，近年來，由于發(fā)光二極管(LED)元件(以下簡(jiǎn)稱為“發(fā)光二極管”)的發(fā)光效率的提高，使用發(fā)光二極管作為其光源的液晶顯示器也被大家所知。發(fā)光二極管比冷陰極熒光燈具有以下優(yōu)點(diǎn)發(fā)光二極管對(duì)環(huán)境更好，因?yàn)槠洳皇褂盟y作為材料；發(fā)光二極管可以由更低電壓驅(qū)動(dòng)；以及發(fā)光二極管具有更加有利的溫度特性和響應(yīng)特性，以及更長(zhǎng)的壽命。因此，預(yù)料將來發(fā)光二極管光源將廣泛流行。
涉及上面描述的應(yīng)用發(fā)光二極管作為液晶顯示器光源的光源裝置(照明裝置)的發(fā)明，在例如日本專利特開No.2001-210122中已經(jīng)公開。該專利文件(參考圖10)示出了驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管使其發(fā)光的結(jié)構(gòu)。在該結(jié)構(gòu)中，恒定電流從供電單元(DC-DC變換器)施加到串聯(lián)電路(LED行)，該串聯(lián)電路由多個(gè)發(fā)光二極管的串聯(lián)連接產(chǎn)生。另外，由FET形成的開關(guān)元件被進(jìn)一步串聯(lián)連接到發(fā)光二極管的串聯(lián)連接電路，并且該開關(guān)元件通過脈寬調(diào)制(PWM)信號(hào)進(jìn)行開關(guān)，從而用于LED的變暗控制。
如上所述，用于驅(qū)動(dòng)作為光源的發(fā)光二極管的一定水平的主要技術(shù)配置已經(jīng)日益普及。然而，當(dāng)考慮以驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)為代表的一些種類的條件和在實(shí)際的液晶面板中圖像顯示的各種規(guī)范時(shí)，用于驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管使其發(fā)光的配置在性能和可靠性上的改善仍然存在很大空間。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供了一種具有下述結(jié)構(gòu)的、用于發(fā)光二極管元件的驅(qū)動(dòng)裝置。
特別是，該驅(qū)動(dòng)裝置包括發(fā)光二極管元件電路部分，其配置成基于預(yù)定的連接形式、通過連接至少一個(gè)發(fā)光二極管元件而形成；以及供電單元，其產(chǎn)生用于驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管元件電路部分的發(fā)光二極管元件以使所述發(fā)光二極管元件發(fā)光的DC電源電壓，并將該DC電源電壓施加于該發(fā)光二極管元件電路部分。該驅(qū)動(dòng)裝置進(jìn)一步包括電源施加開/關(guān)單元，其配置成用于對(duì)DC電源電壓向發(fā)光二極管元件電路部分的施加進(jìn)行開/關(guān)；以及電流控制電路部分，其配置成使其操作被切換，以便當(dāng)DC電源電壓的施加處于接通狀態(tài)時(shí)，執(zhí)行恒定電流操作，以及在DC電源電壓的施加處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí)執(zhí)行電壓保持操作。恒定電流操作通過放大的輸出電壓來實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)電流的量的變化控制，其中該放大的輸出電壓取決于根據(jù)驅(qū)動(dòng)電流的量檢測(cè)的電壓檢測(cè)值和預(yù)定參考電壓值之差。所述電壓保持操作保持該放大的輸出電壓在一預(yù)定值，該預(yù)定值與參考電壓值的差在一預(yù)定范圍內(nèi)。
在上述結(jié)構(gòu)中，由電源單元產(chǎn)生的DC電源電壓被施加到發(fā)光二極管元件電路部分，從而使發(fā)光二極管元件電路部分中的發(fā)光二極管元件發(fā)光。另外，施加到發(fā)光二極管元件電路部分的DC電源電壓被電源施加開/關(guān)單元開/關(guān)。DC電源電壓的這種開/關(guān)控制允許發(fā)光二極管元件電路部分的發(fā)光二極管元件的發(fā)光/不發(fā)光的控制。另外，在本發(fā)明實(shí)施例中，當(dāng)DC電源電壓處于接通狀態(tài)時(shí)，電流控制電路部分執(zhí)行恒定電流操作用來保持驅(qū)動(dòng)電流量的恒定，該驅(qū)動(dòng)電流從DC電源電壓流過發(fā)光二極管元件電路部分。該操作允許發(fā)光二極管元件電路部分中的發(fā)光二極管元件穩(wěn)定地發(fā)射具有恒定亮度的光。在本發(fā)明的實(shí)施例中的電流控制電路部分的恒定電流操作中，基于驅(qū)動(dòng)電流量改變的電壓值(檢測(cè)到的電壓值)被檢測(cè)到，并且驅(qū)動(dòng)電流量的變化控制通過放大的輸出電壓來實(shí)現(xiàn)，該放大的輸出電壓取決于檢測(cè)到的電壓值和參考電壓值之間的差。
另外，在本發(fā)明實(shí)施例的這種結(jié)構(gòu)中，當(dāng)DC電源電壓處于關(guān)斷狀態(tài)時(shí)，電流控制電路部分的操作切換到電壓保持操作，由此放大的輸出電壓被保持在預(yù)定值，而不必考慮例如檢測(cè)到的電壓值。當(dāng)DC電源電壓處于關(guān)斷狀態(tài)時(shí)，如果電流控制電路部分還執(zhí)行恒定電流操作，則放大的輸出電壓值達(dá)到可變范圍內(nèi)的最大值的狀態(tài)將可能發(fā)生，因?yàn)闄z測(cè)到的電壓值基本為零。該狀態(tài)將導(dǎo)致以響應(yīng)速度降低為代表的缺點(diǎn)，直到放大的輸出電壓在DC電源電壓轉(zhuǎn)變到接通狀態(tài)之后穩(wěn)定在穩(wěn)定值。相反，如果通過電壓保持操作將放大的輸出電壓保持在預(yù)定值，放大的輸出電壓達(dá)到可變范圍內(nèi)的最大值的狀態(tài)被避免，那么這些缺點(diǎn)都可以避免。
如上所述，本發(fā)明的實(shí)施例有利于這樣的結(jié)構(gòu)，其中發(fā)光二極管元件的發(fā)光/不發(fā)光可以通過DC電源電壓的開/關(guān)來控制，并且當(dāng)DC電源電壓處于關(guān)斷狀態(tài)時(shí)，防止放大的輸出電壓達(dá)到可變范圍內(nèi)的最大值。因此，本發(fā)明的實(shí)施例可以提供這樣的優(yōu)勢(shì)，即消除由放大的輸出電壓升到最大值引起的缺點(diǎn)。


圖1是示出了作為本發(fā)明實(shí)施例的液晶顯示器的結(jié)構(gòu)實(shí)例的方塊圖；圖2A和2B是示出了包括在所述實(shí)施例中的背光面板中的LED單元和LED單元組的結(jié)構(gòu)實(shí)例的圖；圖3是示出了該實(shí)施例中背光面板中的LED單元組的排列圖形的實(shí)例的圖；圖4示出了一個(gè)結(jié)構(gòu)示例，其中圖3中所示的背光面板被分成多個(gè)背光單元；圖5是示出了根據(jù)實(shí)施例的用于背光單元中的發(fā)光二極管的驅(qū)動(dòng)電路的結(jié)構(gòu)實(shí)例的圖；圖6是示出了作為驅(qū)動(dòng)電路可用的結(jié)構(gòu)的實(shí)例的圖，其中驅(qū)動(dòng)電路用于圖5的背光單元中的一個(gè)LED串聯(lián)電路；圖7是示出了根據(jù)本實(shí)施例的用于LED串聯(lián)電路的驅(qū)動(dòng)電路的結(jié)構(gòu)實(shí)例的圖；圖8A和8B示出了波形圖，用于比較圖6的驅(qū)動(dòng)電路的操作和圖7的驅(qū)動(dòng)電路的操作；圖9是示出了根據(jù)本實(shí)施例用于一個(gè)LED串聯(lián)電路的驅(qū)動(dòng)電路的修改的圖；圖10是示出了與本實(shí)施例比較的用于一個(gè)LED串聯(lián)電路的已知驅(qū)動(dòng)電路的結(jié)構(gòu)實(shí)例的圖。
具體實(shí)施例方式
下面描述一實(shí)施例，其中用于執(zhí)行本發(fā)明的最好模式(下文中，稱為實(shí)施例)被應(yīng)用到液晶顯示器上，所述液晶顯示器配置為基于有源矩陣系統(tǒng)顯示圖像。
圖1是示出了本實(shí)施例的液晶顯示器的全部結(jié)構(gòu)實(shí)例的方塊圖。
在該顯示器中，作為待顯示的圖像的源的圖像信號(hào)(視頻信號(hào))，作為例如數(shù)字信號(hào)格式信號(hào)，從輸入端11輸入到圖像處理器12。對(duì)該輸入圖像信號(hào)，圖像處理器12執(zhí)行信號(hào)處理來進(jìn)行各種圖像質(zhì)量調(diào)整，例如轉(zhuǎn)換成適于在實(shí)際的顯示面板(液晶面板部分)上顯示的信號(hào)格式的處理，和轉(zhuǎn)換成適合顯示面板上水平/垂直像素?cái)?shù)的分辨率的處理。另外，基于這種處理過的信號(hào)，圖像處理器12生成將被垂直掃描驅(qū)動(dòng)器13和數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器14用來進(jìn)行顯示驅(qū)動(dòng)的輸入信號(hào)。從圖像處理器12到垂直掃描驅(qū)動(dòng)器13的輸入信號(hào)是例如定時(shí)信號(hào)，用于根據(jù)幀周期指示垂直方向上的水平線(柵線)掃描的時(shí)序。到數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器14的輸入信號(hào)是將被應(yīng)用到與柵線的掃描時(shí)序相關(guān)聯(lián)的一條水平線的像素(數(shù)據(jù)線)的數(shù)據(jù)。
顯示面板17由液晶面板部分15和背光部分16形成，背光部分16被提供在液晶面板部分15的背面上。
眾所周知，液晶面板部分15通過在玻璃基板之間封閉液晶層，以及在例如半導(dǎo)體基板上根據(jù)預(yù)定分辨率將像素單元(像素單元驅(qū)動(dòng)電路)排列成矩陣而形成。也就是，液晶面板部分15具有用于有源矩陣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。
在該液晶顯示器中，背光部分16通過將預(yù)定數(shù)量的作為光源的發(fā)光二極管排列成預(yù)定排列圖形而形成。由發(fā)光二極管的照明產(chǎn)生的白光，在例如被散射之后，從液晶面板15的背面向其前面發(fā)射。作為通過使用發(fā)光二極管獲得白光的方法，例如使用白光發(fā)射二極管的方法是可用的。另外，也可使用其它已知技術(shù)，其中具有與RGB三原色或更多顏色對(duì)應(yīng)的顏色的發(fā)光二極管發(fā)射光，并且作為所發(fā)射光的合成光獲得白光。
背光驅(qū)動(dòng)器19輸出的DC電源電壓Vcc被施加到包含在背光部分16中的發(fā)光二極管，以使這些發(fā)光二極管被驅(qū)動(dòng)而發(fā)光。
用于使背光部分16的發(fā)光二極管發(fā)光的DC電源電壓Vcc，由包含在背光驅(qū)動(dòng)器19中的背光-驅(qū)動(dòng)電源20生成。背光驅(qū)動(dòng)器19將這樣生成的DC電源電壓Vcc施加到背光部分16的發(fā)光二極管上，并且還包括一恒定電流電路，其響應(yīng)DC電源電壓Vcc的施加而實(shí)施控制，以使流過發(fā)光二極管的電流量可以保持恒定。另外，本實(shí)施例的背光驅(qū)動(dòng)器19配置成，根據(jù)控制器18的控制，開/關(guān)(執(zhí)行/停止)DC電源電壓Vcc向發(fā)光二極管的施加。
圖1還示出了邏輯電源21。
邏輯電源21生成一預(yù)定電源電壓，其應(yīng)當(dāng)被提供給被稱為邏輯電路等并用作控制器18的電路部分，例如CPU、ROM和RAM。在本實(shí)施例中，由邏輯電源21生成的電源電壓也被提供給背光驅(qū)動(dòng)器19。背光驅(qū)動(dòng)器19使用來自邏輯電源21的電源電壓作為例如后面將要描述的恒定電流控制電路中的參考電壓。
液晶面板部分15中的像素單元被排列在對(duì)應(yīng)于交叉點(diǎn)的位置上，所述交叉點(diǎn)是從垂直掃描驅(qū)動(dòng)器13引出的柵線G1至Gm和從數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器14引出的數(shù)據(jù)線D1至Dn的交叉點(diǎn)。垂直掃描驅(qū)動(dòng)器13和數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器14以例如已知的預(yù)定時(shí)序驅(qū)動(dòng)?xùn)啪€和數(shù)據(jù)線。這種驅(qū)動(dòng)改變了對(duì)應(yīng)于像素單元的液晶層的極化方向，所述極化方向調(diào)制從液晶面板部分15的后面?zhèn)鬟f到其前面的光。結(jié)果，圖像被顯示在液晶面板部分15的屏幕上。
控制器18實(shí)現(xiàn)液晶顯示器中各種控制，并且被配置為包括上述CPU和RAM的微型計(jì)算機(jī)。在該液晶顯示器中，控制器18實(shí)現(xiàn)了對(duì)圖像信號(hào)處理器12的控制，和對(duì)背光驅(qū)動(dòng)器19的控制。在圖1中，控制信號(hào)cnt1和cnt2作為通過控制器18控制背光驅(qū)動(dòng)器19的信號(hào)被示出。基于這些信號(hào)進(jìn)行控制的詳細(xì)情況將在下文中進(jìn)行描述。
下面將描述在本實(shí)施例中背光部分16的結(jié)構(gòu)，和用于驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管使其發(fā)光的背光驅(qū)動(dòng)器19的結(jié)構(gòu)實(shí)例。
在本實(shí)施例中，使用了發(fā)射分別具有紅(R)、綠(G)和藍(lán)(B)的三原色的光的發(fā)光二極管。尤其是，為了獲得白光，基于相加合成，對(duì)通過使各個(gè)顏色R、G和B的發(fā)光二極管發(fā)射光而獲得的光進(jìn)行光學(xué)顏色混合。
圖2A和2B示出了當(dāng)對(duì)應(yīng)于三原色R、G和B的發(fā)光二極管如上述使用時(shí)，背光部分16的基本結(jié)構(gòu)實(shí)例。
如圖2A所示，發(fā)光二極管(LED)單元100被定義為背光部分16的組件的最小單元。為了形成LED單元100，準(zhǔn)備預(yù)定數(shù)量的預(yù)定色的發(fā)光二極管，并且在基板等上的預(yù)定位置排列這些發(fā)光二極管。另外，所排列的發(fā)光二極管基于預(yù)定模式互相電連接。對(duì)于圖2A中的每一個(gè)LED單元100，準(zhǔn)備了對(duì)應(yīng)于紅色(R)的兩個(gè)紅光發(fā)射二極管DL-R，對(duì)應(yīng)于綠色(G)的兩個(gè)綠光發(fā)射二極管DL-G，以及對(duì)應(yīng)于藍(lán)色(B)的兩個(gè)藍(lán)光發(fā)射二極管DL-B，也就是，總共六個(gè)發(fā)光二極管。如圖所示，這些發(fā)光二極管從左到右按照藍(lán)-綠-紅-藍(lán)-綠-紅的順序排列。另外，每種顏色的發(fā)光二極管以相同極性順序互相串聯(lián)連接。
如圖2A所示，這樣形成的LED單元100可以通過各顏色R、G和B的串聯(lián)連接的發(fā)光二極管的陽極端和陰極端，連接到其它相同類型的LED單元100。當(dāng)LED單元100的連接以這種方式進(jìn)一步前進(jìn)時(shí)，R、G、B中每種顏色的串聯(lián)連接的發(fā)光二極管的數(shù)量取決于連接的LED單元的數(shù)量增加。
由需要的數(shù)量的LED單元100的連接產(chǎn)生的組件被定義為一個(gè)組。作為一特定的實(shí)例，圖2B示出了通過連接三個(gè)LED單元100形成的一個(gè)組。該組在下文中被稱為L(zhǎng)ED單元組101。由于一個(gè)LED單元100包括R、G和B中每一種顏色的兩個(gè)發(fā)光二極管，作為L(zhǎng)ED單元100的光發(fā)射源的發(fā)光二極管的數(shù)量在下文中將被表示為(2R，2G，2B)。在圖2B的實(shí)例中，LED單元組101由三個(gè)LED單元100組成，因此在一個(gè)LED單元組101中的發(fā)光二極管的數(shù)量可以表示為3(2G，2R，2B)＝(6G，6R，6B)。
發(fā)光二極管以平面方式排列在以上述方式形成的LED單元組101的組中，從而組建了具有例如背光功能的面板。圖3示出了由圖2B中所示的LED單元組101形成的背光面板110的實(shí)例。
在圖3的實(shí)例中，背光面板110通過將LED單元組101排列成6行乘4列的矩陣形成，也就是，行g(shù)1到g6乘列m1到m4。
在背光面板110中，紅光發(fā)光二極管DL-R的數(shù)量是6×6×4＝144。類似的，綠光發(fā)射二極管DL-G和藍(lán)光發(fā)射二極管DL-B的數(shù)量也是144。因此，背光面板110總共包括432(＝144×3)個(gè)發(fā)光二極管。
在本實(shí)施例中，這樣形成的背光面板110包括在背光部分16中。
應(yīng)當(dāng)注意，在圖2A和2B和3中描述的背光部分16(LED單元100，LED單元組101，背光面板110)的結(jié)構(gòu)只是一個(gè)實(shí)例。下面的因素可以被充分地改變包含在LED單元100中的R、G和B的發(fā)光二極管的數(shù)量和排列形式；LED單元組101中的LED單元100的數(shù)量和連接形式；以及背光面板110中的LED單元組101的數(shù)量和排列形式。
圖4示出了用于驅(qū)動(dòng)具有圖2A、2B和3中所示的結(jié)構(gòu)的背光部分16(背光面板110)中的發(fā)光二極管的電源單元的連接形式的實(shí)例。
在圖4中，示出了圖3的背光面板110。為了驅(qū)動(dòng)背光面板110中的發(fā)光二極管，本圖中由多個(gè)背光單元300示出，背光面板110被分成組，每一組都包括垂直兩個(gè)乘水平兩個(gè)的四個(gè)LED單元組101。在該背光面板110中，24個(gè)LED單元組101被排列在行g(shù)1到g6和列m1到m4上。因此，背光面板110被分成3行乘2列的六個(gè)背光單元300。
另外，背光單元電源單元20a被分配給由這種劃分得到的每一個(gè)背光單元300。通過由背光單元電源20a輸出的DC電源電壓Vcc，包含在每一個(gè)背光單元300中的發(fā)光二極管被驅(qū)動(dòng)發(fā)射光。
圖1中示出的背光驅(qū)動(dòng)電源20是包含多個(gè)背光單元電源20a的部分，每一個(gè)背光單元電源20a分別對(duì)應(yīng)于背光單元300中的相應(yīng)一個(gè)。每一個(gè)背光單元電源20a都被供給商業(yè)交流電源電壓AC，以便產(chǎn)生和輸出DC電源電壓Vcc。
在一背光單元300中的LED單元組101的排列形式不限于圖4所示的排列，而是可以根據(jù)實(shí)際背光面板中的各種條件充分地改變。作為其它排列形式，例如背光單元300可以由整個(gè)一行或整個(gè)一列LED單元組101形成。
圖5示出了用于驅(qū)動(dòng)圖4中示出的一背光單元300中的LED單元組101中的發(fā)光二極管的電路形式的實(shí)例。另外，圖5示出了背光單元電源20a的內(nèi)部結(jié)構(gòu)實(shí)例。
背光單元電源20a通過電源電路201被提供商業(yè)交流電源電壓AC，并且產(chǎn)生預(yù)定的DC電壓。出于此目的，電源電路201包括變壓器211和平滑電路212。商業(yè)交流電源電壓AC被輸入到變壓器211的初級(jí)端。變壓器211輸出AC電壓到其次級(jí)端，該AC電壓具有取決于初級(jí)端和次級(jí)端之間的繞組比的電壓值。該AC電壓通過平滑電路轉(zhuǎn)換為DC電壓，平滑電路例如由整流器元件和平滑電容器形成，并具有預(yù)定的形式。如此獲得的DC電壓被作為DC電源電壓Vcc施加到發(fā)光二極管。應(yīng)當(dāng)注意，在本實(shí)施中該DC電源電壓Vcc是通過一電源通/斷(on/off)開關(guān)202施加的。
電源通/斷開關(guān)202被控制器18輸出的控制信號(hào)cnt1接通/關(guān)斷。當(dāng)電源通/斷開關(guān)202處于接通狀態(tài)時(shí)，DC電源電壓Vcc被施加到下述的LED串聯(lián)電路130。當(dāng)開關(guān)202處于關(guān)斷狀態(tài)時(shí)，不施加電壓Vcc。電源通/斷開關(guān)202的轉(zhuǎn)換的必要性，和轉(zhuǎn)換控制的形式將在下面進(jìn)行描述。作為電源通/斷開關(guān)202，選擇了例如FET(場(chǎng)效應(yīng)晶體管)的晶體管元件。
如上述通過電源通/斷開關(guān)202輸出的DC電源電壓Vcc，基于下面將要描述的連接形式，施加到背光單元300中的發(fā)光二極管。
在圖5中，在背光單元300中的2行、2列的四個(gè)LED單元組101中，位于上行和左列，上行和右列，下行和左列，以及下行和右列的單元組分別被表示為L(zhǎng)ED單元組101-11、101-12、101-21和101-22。如果圖5的背光單元300由例如圖4中的行g(shù)1和g2以及列m1和m2上的LED單元組101形成，則LED單元組101-11、101-12、101-21和101-22分別等效于位于坐標(biāo)(g1，m1)，(g1，m2)，(g2，m1)，和(g2，m2)的圖4中的LED單元組。
在圖5的實(shí)例中，跨過上行的LED單元組101-11和101-12，形成了R、G和B中每種顏色的發(fā)光二極管(DL-R，DL-G，DL-B)的串聯(lián)連接電路。也就是，形成了三個(gè)LED串聯(lián)電路(發(fā)光二極管元件電路部分)130，每個(gè)對(duì)應(yīng)于R、G和B中相應(yīng)的一個(gè)顏色。類似的，跨過下行的LED單元組101-21和101-22，也形成了三個(gè)LED串聯(lián)電路130，每個(gè)對(duì)應(yīng)于R、G和B中相應(yīng)的一個(gè)顏色。因此，在圖5的實(shí)例中，在一個(gè)背光單元300中形成了六個(gè)LED串聯(lián)電路130。
這六個(gè)LED串聯(lián)電路130的陽極端連接到，從背光單元電源20a輸出的DC電源電壓Vcc。也就是，一個(gè)DC電源電壓Vcc被并行的施加到六個(gè)LED串聯(lián)電路130。
另外，為六個(gè)LED串聯(lián)電路130的每一個(gè)都提供了恒定電流電路220。
圖6示出了通過從圖5的結(jié)構(gòu)中提取與一個(gè)LED串聯(lián)電路130相關(guān)的部件而獲得的結(jié)構(gòu)。在圖6中，圖5中示出的恒定電流電路220的大概合理的內(nèi)部結(jié)構(gòu)實(shí)例作為恒定電流電路220-1被示出。
從背光單元電源20a輸出的DC電源電壓Vcc的線連接到LED串聯(lián)電路130的陽極端。雖然沒有在圖中示出，DC電源電壓Vcc的這條線被分支并且還連接到其它剩余的五個(gè)LED串聯(lián)電路130的陽極端。
在LED串聯(lián)電路130的陰極端和地之間提供了恒定電流電路220-1。
在圖6中示出的恒定電流電路220-1中，NPN晶體管Q21(放大器元件)的集電極連接到LED串聯(lián)電路130的陰極端，同時(shí)其發(fā)射極通過驅(qū)動(dòng)電流檢測(cè)電阻器R1連接到地。晶體管Q21的基極連接到運(yùn)算放大器221的輸出端。參考電壓Vref被輸入到運(yùn)算放大器221的非反相輸入端。該參考電壓Vref通過使用從圖1中所示的邏輯電源21輸出的DC電源電壓而產(chǎn)生。運(yùn)算放大器221的反相輸入端耦合到晶體管Q21的發(fā)射極和驅(qū)動(dòng)電流檢測(cè)電阻器R1之間的連接節(jié)點(diǎn)。對(duì)于運(yùn)算放大器221的電源，也使用了從邏輯電源21輸出的DC電源電壓。
基于上述結(jié)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)LED串聯(lián)電路130中的發(fā)光二極管DL，以使其發(fā)光的操作，將在下面與恒定電流電路220-1的操作一起進(jìn)行描述。
當(dāng)背光單元電源20a中的電源通/斷開關(guān)202被保持在接通狀態(tài)，并因此DC電源電壓Vcc被有效地施加到LED串聯(lián)電路130時(shí)，DC電源電壓Vcc用作電流源，從而驅(qū)動(dòng)電流ILED流經(jīng)LED串聯(lián)電路130。由于該電流流動(dòng)，LED串聯(lián)電路130的發(fā)光二極管DL被驅(qū)動(dòng)發(fā)射光。該驅(qū)動(dòng)電流ILED作為檢測(cè)電流IF經(jīng)晶體管Q21的集電極和發(fā)射極流動(dòng)到驅(qū)動(dòng)電流檢測(cè)電阻器R1。驅(qū)動(dòng)電流檢測(cè)電阻器R1上的電壓值被輸入到運(yùn)算放大器221的反相輸入端。驅(qū)動(dòng)電流檢測(cè)電阻器R1上的電壓根據(jù)檢測(cè)到的電流If變化。也就是，電壓變化取決于驅(qū)動(dòng)電流ILED的電流量。
差分放大器電路根據(jù)該實(shí)例中恒定電流電路220-1的連接形式工作。因此，該實(shí)例中的運(yùn)算放大器221，從它的輸出端輸出取決于驅(qū)動(dòng)電流檢測(cè)電阻器R1上的電壓和參考電壓Vref之間的誤差的電壓值，從而實(shí)現(xiàn)控制，以使驅(qū)動(dòng)電流檢測(cè)電阻器R1上的電壓和參考電壓Vref可以相等。晶體管Q21根據(jù)運(yùn)算放大器221的輸出電壓改變集電極電流，從而控制驅(qū)動(dòng)電流ILED(檢測(cè)電流IF)，以使其以預(yù)定量保持恒定。也就是，恒定電流控制被實(shí)施。另外，該操作通過由作為檢測(cè)電流的、運(yùn)算放大器221控制的驅(qū)動(dòng)電流ILED的反饋而執(zhí)行。因此，恒定電流電路220-1可以認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)電流反饋控制的單元。
該恒定電流控制允許LED串聯(lián)電路130中的發(fā)光二極管DL以這樣的方式發(fā)射光，即，恒定地保持預(yù)先設(shè)計(jì)的預(yù)定亮度。保持發(fā)光二極管的亮度恒定可以提供統(tǒng)一亮度，而沒有例如整個(gè)背光面板110上的不勻性。通常，在顏色R、G和B之間，發(fā)光二極管的光發(fā)射效率是不同的。因此，對(duì)于所有顏色使用相同的驅(qū)動(dòng)電流量導(dǎo)致在各顏色之間發(fā)射亮度的差異，這樣就難以獲得合適的白光。為了解決該問題，例如，分別為了每種顏色R、G和B調(diào)節(jié)和設(shè)計(jì)恒定電流電路220-1中的參考電壓Vref，這使得R、G和B每種顏色的LED串聯(lián)電路130(發(fā)光二極管)的亮度設(shè)計(jì)成可以獲得合適的白光。
在本實(shí)施例中用于驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)中，通過提供圖5和6中的電源通/斷開關(guān)202，允許施加到LED串聯(lián)電路130上的DC電源電壓Vcc的開/關(guān)控制。在本實(shí)施例中，DC電源電壓Vcc的開/關(guān)控制功能被提供以滿足下面的需要。
眾所周知，在當(dāng)今的液晶顯示器中，對(duì)應(yīng)于顯示屏區(qū)域的背光的整個(gè)平面通常不被恒定驅(qū)動(dòng)發(fā)光，而是應(yīng)用所謂的局部光發(fā)射驅(qū)動(dòng)。在局部光發(fā)射驅(qū)動(dòng)中，設(shè)置背光結(jié)構(gòu)使得，對(duì)于基于預(yù)定圖形劃分對(duì)應(yīng)于顯示屏的背光的整個(gè)平面的得到的每個(gè)分割區(qū)域，光發(fā)射可以被獨(dú)立開/關(guān)。另外，每一分割區(qū)域的光發(fā)射都根據(jù)需要在合適的時(shí)間被開/關(guān)。
例如，執(zhí)行這樣的局部光發(fā)射驅(qū)動(dòng)以增加黑色亮度，目的是例如提高圖像對(duì)比度。尤其是，當(dāng)黑色圖像部分出現(xiàn)在顯示的圖像中時(shí)，相應(yīng)于黑色圖像部分的分割區(qū)域的光發(fā)射臨時(shí)停止。這種控制可以阻止光從對(duì)應(yīng)該分割區(qū)域的顯示屏部分中的背光的泄漏和透射，這使再現(xiàn)的圖像具有更加真實(shí)的黑色。
另外，當(dāng)顯示驅(qū)動(dòng)基于線性序列系統(tǒng)，并因此在幀周期中出現(xiàn)其中并不實(shí)際執(zhí)行顯示而由此顯現(xiàn)黑色的部分時(shí)，用于該非顯示部分的局部光發(fā)射驅(qū)動(dòng)的執(zhí)行縮短了光發(fā)射驅(qū)動(dòng)的總累積時(shí)間，從而可以提供例如減少功耗的效應(yīng)。另外，被稱為黑色圖像插入的方案是已知的。在該方案中，為了消除運(yùn)動(dòng)引起的模糊，黑色被有意的在幀周期中顯示。而且，當(dāng)為一圖像區(qū)域(其中顯示黑色圖像以消除運(yùn)動(dòng)模糊)執(zhí)行局部光發(fā)射驅(qū)動(dòng)時(shí)，可以類似地獲得減少能耗的效應(yīng)。而且，還預(yù)期進(jìn)一步增強(qiáng)運(yùn)動(dòng)模糊抑制效應(yīng)。
為了允許上述的局部光發(fā)射驅(qū)動(dòng)，本實(shí)施例的液晶顯示器還應(yīng)用了一種結(jié)構(gòu)，其中例如如圖4所示，與整個(gè)顯示屏區(qū)域?qū)?yīng)的一個(gè)背光面板110被分為多個(gè)(在圖4中為六個(gè))背光單元300，并且背光單元電源20a被分配給每一個(gè)背光單元。另外，電源通/斷開關(guān)202被提供在每一個(gè)背光單元電源20a中，并且控制器18輸出控制信號(hào)cnt1到開關(guān)202。這允許了DC電源電壓Vcc的開/關(guān)控制。同樣如上所述，當(dāng)電源通/斷開關(guān)202被控制在處于接通狀態(tài)時(shí)，DC電源電壓Vcc被有效的施加，以便在LED串聯(lián)電路130中的發(fā)光二極管被驅(qū)動(dòng)發(fā)光。當(dāng)電源通/斷開關(guān)202被控制在處于關(guān)斷狀態(tài)時(shí)，DC電源電壓Vcc的施加停止，從而LED串聯(lián)電路130中的發(fā)光二極管被控制為不發(fā)光。以這種方式，本實(shí)施例配置成使得局部光發(fā)射驅(qū)動(dòng)可以為作為背光單元300的每一個(gè)分割區(qū)域獨(dú)立執(zhí)行。
如上所述，在本實(shí)施例中，為了例如局部光發(fā)射驅(qū)動(dòng)，電源通/斷開關(guān)202被提供在每一個(gè)背光單元電源20a中，用于DC電源電壓Vcc的開/關(guān)控制。然而，圖6中所示的，用于DC電源電壓Vcc的開/關(guān)控制的結(jié)構(gòu)和恒定電流電路220-1的結(jié)構(gòu)的組合，導(dǎo)致了以下的缺點(diǎn)。同樣如上所述，當(dāng)其與不涉及開關(guān)操作的電源(即，所謂的線性電源，類似本實(shí)施例的背光單元電源20a)組合時(shí)，圖6的恒定電流電路220-1的結(jié)構(gòu)將認(rèn)為是可能非常合理的結(jié)構(gòu)之一。
在圖6中示出的電路結(jié)構(gòu)中，恒定電流電路220-1恒定地工作，而不管響應(yīng)于電源通/斷開關(guān)202的開/關(guān)、DC電源電壓Vcc的施加的開/關(guān)。尤其是，來自邏輯電源21的電源電壓恒定地提供給運(yùn)算放大器221。另外，通過使用來自邏輯電源21的電源電壓恒定地產(chǎn)生參考電壓Vref，以便將其輸入到非反相輸入端。
當(dāng)電源通/斷開關(guān)202處于接通狀態(tài)，并因此DC電源電壓Vcc施加在如圖6所示的電路中時(shí)，LED串聯(lián)電路130的發(fā)光二極管被驅(qū)動(dòng)發(fā)光，并且恒定電流電路220-1執(zhí)行如上所述的恒定電流操作。
在這種狀態(tài)下，當(dāng)電源通/斷開關(guān)202基于控制器18的控制從接通狀態(tài)轉(zhuǎn)換到關(guān)斷狀態(tài)，從而DC電源電壓Vcc的施加停止時(shí)，源自DC電源電壓Vcc的驅(qū)動(dòng)電流ILED不流經(jīng)LED串聯(lián)電路130，從而發(fā)光二極管的光發(fā)射也停止。
然而，因?yàn)轵?qū)動(dòng)電流ILED被這樣停止，所檢測(cè)的電流IF的流動(dòng)也被停止，因此所檢測(cè)的電壓Vr作為跨過驅(qū)動(dòng)電流檢測(cè)電阻器R1的電壓變?yōu)榱恪＿@種結(jié)構(gòu)中的運(yùn)算放大器221作為差分放大器電路運(yùn)行來進(jìn)行恒定電流控制它根據(jù)輸入到非反相輸入端的電壓值和輸入到反相輸入端的電壓值之間的差，通過無窮大的放大率，放大電壓，并輸出該放大的電壓。運(yùn)算放大器221的操作被持續(xù)，而不管如上所述的DC電源電壓Vcc的開/關(guān)。因此，當(dāng)跨過驅(qū)動(dòng)電流檢測(cè)電阻器R1的電壓為零時(shí)，在最大輸出值飽和的電壓從運(yùn)算放大器221的輸出端輸出。也就是，當(dāng)電源通/斷開關(guān)202處于關(guān)斷狀態(tài)，從而DC電源電壓Vcc沒有被施加時(shí)，在運(yùn)算放大器221的輸出端的電位Vb上升到運(yùn)算放大器221的最大輸出值。
下面將描述這樣的情況，其中基于控制器18的控制，電源通/斷開關(guān)202從關(guān)斷狀態(tài)轉(zhuǎn)換到接通狀態(tài)，從而開始DC電源電壓Vcc的施加。圖8A示出了檢測(cè)到的電壓Vr(作為跨過驅(qū)動(dòng)電流檢測(cè)電阻器R1的電壓)的波形，在運(yùn)算放大器221的輸出端的電位Vb的波形，以及DC電源電壓Vcc(在LED串聯(lián)電路130的陽極端獲得的電位)的波形，涉及DC電源電壓Vcc的施加開始的時(shí)刻。
在圖8A中，在時(shí)刻t0，電源通/斷開關(guān)202從關(guān)斷狀態(tài)轉(zhuǎn)換到接通狀態(tài)。響應(yīng)這種接通，DC電源電壓Vcc從零電平升到時(shí)刻t0的預(yù)定值。
同樣如上所述，在時(shí)刻t0之前，運(yùn)算放大器221的輸出端的電位Vb取運(yùn)算放大器221的最大輸出值Lv12。因此，當(dāng)DC電源電壓Vcc的施加開始，并且晶體管Q21在時(shí)刻t0導(dǎo)通時(shí)，過量的驅(qū)動(dòng)電流ILED流動(dòng)。在圖8A中時(shí)刻t0所檢測(cè)的電壓Vr急劇上升到遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于穩(wěn)定值Lv1的值(Lv11)，反映了具有有問題的過度的量的驅(qū)動(dòng)電流ILED(所檢測(cè)的電流If)的流動(dòng)。
時(shí)刻t0之后，運(yùn)算放大器221通過其反相輸入端被提供了急劇上升的檢測(cè)電壓Vr，并且作為差分放大器電路運(yùn)行。具體而言，運(yùn)算放大器221運(yùn)行，以從最大輸出值Lv12作為電位Vb被從輸出端輸出的狀態(tài)改變，并穩(wěn)定在與目標(biāo)驅(qū)動(dòng)電流ILED(檢測(cè)電流If)對(duì)應(yīng)的目標(biāo)電壓值Lv2被輸出的狀態(tài)。
在圖8A中，時(shí)刻t0之后電位Vb被穩(wěn)定在目標(biāo)電壓值Lv2并且恒定電流控制進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)的時(shí)刻，被指示為時(shí)刻t2。也就是，從最大輸出值Lv12變化之后，直到運(yùn)算放大器221的輸出(電位Vb)被穩(wěn)定在目標(biāo)電壓值Lv2的時(shí)間段，等于從時(shí)刻t0到時(shí)刻t2的時(shí)間段T2。
下文中，從DC電源電壓Vcc接通的時(shí)刻t0，直到穩(wěn)定在目標(biāo)電壓值Lv2的時(shí)間段的時(shí)間長(zhǎng)度，也將被稱為恒定電流響應(yīng)時(shí)間。圖8A中的時(shí)刻t2(也就是恒定電流響應(yīng)時(shí)間的結(jié)束時(shí)間)后，驅(qū)動(dòng)電流ILED在其目標(biāo)值被保持恒定的狀態(tài)被維持。在時(shí)刻t2之后作為檢測(cè)電壓Vr獲得的電壓值Lv1反映了驅(qū)動(dòng)電流ILED(檢測(cè)電流If)作為目標(biāo)值電流流動(dòng)的狀態(tài)。
作為時(shí)間段T2的實(shí)際的恒定電流響應(yīng)時(shí)間是例如約5到7微秒。然而，當(dāng)電源通/斷開關(guān)202的通/斷是為了例如上述的局部光發(fā)射驅(qū)動(dòng)的目的時(shí)，可能需要更短的恒定電流響應(yīng)時(shí)間。
尤其是，為了如上所述確保黑色亮度、通過停止非顯示區(qū)域的光發(fā)射來減少功耗等，執(zhí)行局部光發(fā)射驅(qū)動(dòng)。出于這些目的，發(fā)光二極管的發(fā)光狀態(tài)和非發(fā)光狀態(tài)必須響應(yīng)例如幀切換時(shí)間而立刻進(jìn)行切換。另外，為了該立刻的切換，等于恒定電流響應(yīng)時(shí)間的不穩(wěn)定的發(fā)射狀態(tài)的時(shí)間段，需要在發(fā)光狀態(tài)和非發(fā)光狀態(tài)之間的狀態(tài)轉(zhuǎn)換中盡可能的短。在恒定電流響應(yīng)時(shí)間期間，沒有獲得穩(wěn)定值作為驅(qū)動(dòng)電流ILED，從而LED串聯(lián)電路130中的發(fā)光二極管的發(fā)光亮度是不穩(wěn)定的。因此，恒定電流響應(yīng)時(shí)間越長(zhǎng)，反映發(fā)光亮度的不穩(wěn)定的圖像就越容易識(shí)別。另外，發(fā)光二極管(背光單元)的發(fā)光狀態(tài)和非發(fā)光狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換時(shí)序可能不跟隨逐幀圖像改變的時(shí)序。這些因素都破壞圖像質(zhì)量。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)恒定電流響應(yīng)時(shí)間必須縮短到例如約2微秒，以允許例如對(duì)應(yīng)于本實(shí)施例的液晶顯示器在發(fā)光二極管的發(fā)光狀態(tài)和非發(fā)光狀態(tài)之間進(jìn)行即時(shí)切換，來進(jìn)行視覺識(shí)別。
然而，運(yùn)算放大器具有轉(zhuǎn)換速度恒定的特性。運(yùn)算放大器221的轉(zhuǎn)換速度由圖8A中的電位Vb的波形的斜率指示，該斜率在從時(shí)刻t0到時(shí)刻t2的時(shí)間段內(nèi)獲得。對(duì)于圖6的恒定電流電路220-1的操作，電位Vb(運(yùn)算放大器221的輸出電壓)的最大輸出值Lv12和目標(biāo)電壓值Lv2之間的電位差如圖8中所示相當(dāng)大。因此，運(yùn)算放大器221的輸出(電位Vb)在從最大輸出值Lv12改變之后穩(wěn)定在目標(biāo)電壓值Lv2，需要約5到7微秒。這個(gè)時(shí)間相當(dāng)長(zhǎng)。運(yùn)算放大器可能不能以比作為其轉(zhuǎn)換速度的每單元時(shí)間的改變率更高速的響應(yīng)，改變輸出電壓值。因此，對(duì)于圖6的恒定電流電路220-1的結(jié)構(gòu)，很難提供短于約5到7微秒的恒定電流響應(yīng)時(shí)間。
另外，對(duì)于液晶顯示器，還提出了一種稱為高幀頻驅(qū)動(dòng)的顯示驅(qū)動(dòng)方案，其中幀圖像以短于通常的幀周期的周期被顯示。當(dāng)使用具有通常的幀周期的顯示驅(qū)動(dòng)時(shí)，即使具有圖8A的恒定電流響應(yīng)時(shí)間的顯示器也可以執(zhí)行局部光發(fā)射驅(qū)動(dòng)，當(dāng)使用高幀頻顯示驅(qū)動(dòng)時(shí)，顯示器可能不能執(zhí)行局部光發(fā)射驅(qū)動(dòng)。因此，在例如局部光發(fā)射驅(qū)動(dòng)方面，優(yōu)選DC電源電壓Vcc的響應(yīng)速度盡可能的增加。
因此，為了避免上述缺點(diǎn)，本實(shí)施例使用了如圖7所示的恒定電流電路220-2的結(jié)構(gòu)，代替圖6中的恒定電流電路220-1。圖7中和圖6中相同的部分使用相同的數(shù)字，并且其描述將被省略。
圖7所示的恒定電流電路220-2被提供了一電路轉(zhuǎn)變開關(guān)222。該電路轉(zhuǎn)變開關(guān)222允許端子tm1選擇性地連接到端子tm2和tm3中的任一個(gè)。端子tm1連接到運(yùn)算放大器221的反相輸入端，端子tm2連接到運(yùn)算放大器221的輸出端。端子tm3耦合到晶體管Q21的發(fā)射極和驅(qū)動(dòng)電流檢測(cè)電阻器R1之間的連接節(jié)點(diǎn)。
電路轉(zhuǎn)換開關(guān)222的切換基于由控制器18輸出的控制信號(hào)cnt2執(zhí)行。也就是，電路轉(zhuǎn)換開關(guān)222的切換被控制器18控制。作為一實(shí)際的開關(guān)222，使用例如半導(dǎo)體元件形成的模擬開關(guān)。
下面描述了圖7中示出的電路的操作。
在圖7所示的結(jié)構(gòu)中，除了電源通/斷開關(guān)202的通/斷控制之外，控制器18實(shí)現(xiàn)電路轉(zhuǎn)換開關(guān)222的切換控制。類似于上面的描述，為了例如局部光發(fā)射驅(qū)動(dòng)，電源通/斷開關(guān)202根據(jù)顯示驅(qū)動(dòng)時(shí)序和顯示圖像的內(nèi)容，在適當(dāng)?shù)臅r(shí)刻被開/關(guān)。除此之外，電路轉(zhuǎn)換開關(guān)222被切換以便可以在電源通/斷開關(guān)202處于接通狀態(tài)時(shí)，將端子tm1連接到端子tm3，以及當(dāng)電源通/斷開關(guān)202處于關(guān)斷狀態(tài)時(shí)，將端子tm1連接到端子tm2。也就是，電路轉(zhuǎn)換開關(guān)222與電源通/斷開關(guān)202的開/關(guān)相關(guān)聯(lián)地執(zhí)行端子連接的切換。
在圖7的電路中，當(dāng)電源通/斷開關(guān)202處于接通狀態(tài)，并因此DC電源電壓Vcc被有效地施加到LED串聯(lián)電路130時(shí)，端子tm1連接到電路轉(zhuǎn)換開關(guān)222中的端子tm3。因此，運(yùn)算放大器221的反相輸入端耦合到晶體管Q21的發(fā)射極和電流檢測(cè)電阻器R1之間的連接節(jié)點(diǎn)。因此，恒定電流電路220-2形成與圖6的恒定電流電路220-1相同的電路結(jié)構(gòu)。也就是，運(yùn)算放大器221作為一差分放大器電路工作，并且實(shí)現(xiàn)恒定電流控制。
當(dāng)處于這種狀態(tài)時(shí)，電源通/斷開關(guān)202被轉(zhuǎn)到關(guān)斷狀態(tài)，以停止DC電源電壓Vcc的施加，電路轉(zhuǎn)換開關(guān)222也響應(yīng)這種從端子tm1和tm3互相連接的狀態(tài)到端子tm1和tm2互相連接的狀態(tài)的轉(zhuǎn)變而被切換。
由于電路轉(zhuǎn)換開關(guān)222的端子tm1和tm2的連接，運(yùn)算放大器221的反相輸入端以短路的方式連接到輸出端。根據(jù)這種電路結(jié)構(gòu)，運(yùn)算放大器221作為電壓跟隨器工作。也就是，與輸入到非反相輸入端的參考電壓Vref相同電平的電壓從輸出端輸出。
在圖6的電路中，當(dāng)DC電源電壓Vcc的施加處于關(guān)斷狀態(tài)時(shí)，運(yùn)算放大器221的輸出(電位Vb)增加到運(yùn)算放大器221的最大輸出值。相反，在圖7的電路中，參考電壓Vref從運(yùn)算放大器221輸出。當(dāng)具有穩(wěn)定值的驅(qū)動(dòng)電流ILED被施加時(shí)，運(yùn)算放大器221的輸出電壓值(電位Vb)等于參考電壓Vref與晶體管Q21的基極和發(fā)射極之間的電壓相加的電壓值。因此，在圖7的電路中，當(dāng)DC電源電壓Vcc的施加處于關(guān)斷狀態(tài)時(shí)，可以獲得可以認(rèn)為等于或稍低于穩(wěn)定狀態(tài)的電位Vb的電位Vb。也就是，與圖6的電路相比，出現(xiàn)了足夠更低的電位Vb。
下面將描述電源通/斷開關(guān)202從關(guān)斷狀態(tài)轉(zhuǎn)到接通狀態(tài)，并從而開始施加DC電源電壓Vcc的情況。圖8B示出了所檢測(cè)的電壓Vr、電位Vb以及DC電源電壓Vcc的波形，涉及電源通/斷開關(guān)202從關(guān)斷狀態(tài)到接通狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。
同樣在圖8B中，類似于圖8A，電源通/斷開關(guān)202在時(shí)刻t0從關(guān)斷狀態(tài)轉(zhuǎn)到接通狀態(tài)。在時(shí)刻t0，電路轉(zhuǎn)換開關(guān)222從端子tm1連接到端子tm2的狀態(tài)切換到端子tm1連接到端子tm3的狀態(tài)，從而形成了差分放大器電路，并且因此開始了恒定電流控制操作。在該時(shí)刻，電位Vb保持等于參考電壓Vref。在圖8B中，等于參考電壓Vref的電位Vb的電壓值表示為L(zhǎng)v13。
作為時(shí)刻t0之后的恒定電流控制操作，運(yùn)算放大器221的輸出從等于參考電壓Vref的電壓值Lv13改變，以便可以穩(wěn)定在等于穩(wěn)定值的電壓值Lv2。同樣如上所述，電壓值Lv13和Lv2之間的差基本等于晶體管Q21的基極和發(fā)射極之間的電壓Vbe。該差顯著小于圖8A中示出的最大輸出值LV12和穩(wěn)定電壓值LV2之間的差。同樣在圖8B示出的操作中，在作為運(yùn)算放大器221的輸出的電位Vb從電壓值Lv13轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷褐礚v2期間，電位Vb沿著取決于運(yùn)算放大器221的轉(zhuǎn)換速度的斜率變化。然而，因?yàn)殡娢徊钚。陔娢籚b從電壓值Lv13改變后，直到其達(dá)到電壓值Lv2的時(shí)間，也就是，恒定電流響應(yīng)時(shí)間，等于圖8B中的從時(shí)刻t0到時(shí)刻t1的時(shí)間段T1。該時(shí)間段T1比時(shí)間段T2短得多，時(shí)間段T2為圖8A中示出的恒定電流響應(yīng)時(shí)間。
圖8B中示出的作為時(shí)間段T1的實(shí)際的恒定電流響應(yīng)時(shí)間是例如約1.5微秒。如上所述，為了例如局部光發(fā)射驅(qū)動(dòng)，可能需要恒定電流響應(yīng)時(shí)間為大約2微秒。因此，該恒定電流響應(yīng)時(shí)間充分滿足該需要。也就是，本實(shí)施例使用了在實(shí)際應(yīng)用中允許局部光發(fā)射驅(qū)動(dòng)的結(jié)構(gòu)。
在圖7的結(jié)構(gòu)中，一電源通/斷開關(guān)202被共同提供給包含在相應(yīng)的背光單元300中的多個(gè)LED串聯(lián)電路130。相反，電路轉(zhuǎn)換開關(guān)222被提供給每一個(gè)LED串聯(lián)電路130，因?yàn)槠浔惶峁┰诤愣娏麟娐?20-2中。因此，以背光單元為基礎(chǔ)的實(shí)際局部光發(fā)射驅(qū)動(dòng)中，當(dāng)控制器18為某一背光單元300實(shí)現(xiàn)電源通/斷開關(guān)202的通/斷控制時(shí)，控制器18同時(shí)控制多個(gè)電路轉(zhuǎn)接開關(guān)222的切換，其中每個(gè)電路轉(zhuǎn)換開關(guān)222對(duì)應(yīng)于在同一個(gè)背光單元300中的多個(gè)LED串聯(lián)電路130中相應(yīng)的一個(gè)。
圖9示出了圖7中示出的電路結(jié)構(gòu)的一種改變。圖9和圖7中相同的部分使用相同的數(shù)字，并且在此省略對(duì)其的描述。
在圖7中，電源通/斷開關(guān)202被包括在背光單元電源20a中。相反，在圖9的實(shí)例中，電源通/斷開關(guān)202被從背光單元電源20a中移除，并且來自電源電路201的DC電源電壓Vcc的輸出線直接連接到LED串聯(lián)電路130。另外，電源通/斷開關(guān)202被提供在LED串聯(lián)電路130的陰極端和晶體管Q21的集電極之間的線上。也就是，在該結(jié)構(gòu)中，給每一個(gè)驅(qū)動(dòng)電路提供電源通/斷開關(guān)202，每一個(gè)驅(qū)動(dòng)電路對(duì)應(yīng)于LED串聯(lián)電路130中相應(yīng)的一個(gè)，LED串聯(lián)電路130并聯(lián)連接到DC電源電壓Vcc。因此，在該結(jié)構(gòu)中，與LED串聯(lián)電路130的數(shù)量相同的數(shù)量的電源通/斷開關(guān)202應(yīng)該被提供在一個(gè)背光單元300中。
當(dāng)應(yīng)用圖9中的結(jié)構(gòu)時(shí)，流經(jīng)每一電源通/斷開關(guān)202的電流量小于圖7的結(jié)構(gòu)的電流量，其中電源通/斷開關(guān)202被共同提供給多個(gè)LED串聯(lián)電路130。簡(jiǎn)言之，當(dāng)在背光單元300中的LED串聯(lián)電路130的數(shù)量被定義為n時(shí)，與圖7的結(jié)構(gòu)相比，電流量被減到1/n。流經(jīng)電源通/斷開關(guān)202的電流量的減小產(chǎn)生這樣的優(yōu)勢(shì)，即實(shí)際被選擇作為電源通/斷開關(guān)202的元件的電流容量可以很低。因此，期望例如增強(qiáng)電源通/斷開關(guān)202的開/關(guān)響應(yīng)性能。另外，更低的電流容量還導(dǎo)致每個(gè)開關(guān)更低的成本。因此，結(jié)果是，有可能總成本低于在圖7的結(jié)構(gòu)中被共同提供給多個(gè)LED串聯(lián)電路130的電源通/斷開關(guān)202的成本。另外，還有可能每一電源通/斷開關(guān)202的大小被減小，并且因此可以將整個(gè)顯示器小型化。
作為類似本實(shí)施例中使用了發(fā)光二極管作為背光的液晶顯示器中的用于發(fā)光驅(qū)動(dòng)的結(jié)構(gòu)之一，圖10中的結(jié)構(gòu)是已知的。圖10還示出了類似于例如圖7中用于對(duì)發(fā)光二極管的一個(gè)串聯(lián)連接電路(LED串聯(lián)電路130)進(jìn)行光發(fā)射驅(qū)動(dòng)的結(jié)構(gòu)。
圖10的結(jié)構(gòu)包括DC-DC轉(zhuǎn)換器120，其作為產(chǎn)生并輸出DC電源電壓Vcc的單元。DC-DC轉(zhuǎn)換器120被提供DC電壓，并且實(shí)施切換操作，從而DC電壓被轉(zhuǎn)換為AC電壓然后進(jìn)一步被轉(zhuǎn)換為預(yù)定DC電壓。因此獲得的DC電壓作為DC電源電壓Vcc輸出。
DC電源電壓Vcc通過電阻器R42被施加到由發(fā)光二極管的串聯(lián)連接形成的LED串聯(lián)電路130的陽極端。這導(dǎo)致了驅(qū)動(dòng)電流ILED流經(jīng)LED串聯(lián)電路130中的發(fā)光二極管DL。
另外，DC-DC轉(zhuǎn)換器120被配置為實(shí)施恒定電流控制，使得通過在預(yù)定時(shí)刻相對(duì)于預(yù)定DC電源電壓Vcc的設(shè)定檢測(cè)跨過電阻器R42的壓降，具有恒定量的驅(qū)動(dòng)電流ILED可以流動(dòng)。也就是，恒定電流控制在DC-DC轉(zhuǎn)換器端實(shí)現(xiàn)。為了這種恒定電流控制，增加了電阻器R41、電容器C41、開關(guān)晶體管Q12、以及采樣時(shí)序生成/開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路131。采樣時(shí)序生成/開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路131基于通過AND門132輸入的PWM信號(hào)(矩形波信號(hào))產(chǎn)生采樣/保持時(shí)序，從而實(shí)現(xiàn)在采樣/保持時(shí)刻用作采樣/保持開關(guān)的晶體管Q12的開/關(guān)控制。因此，DC-DC轉(zhuǎn)換器120根據(jù)采樣/保持時(shí)序檢測(cè)跨過電阻器R42的壓降。DC-DC轉(zhuǎn)換器120根據(jù)所檢測(cè)的電壓降水平，實(shí)現(xiàn)了對(duì)將作為DC電源電壓Vcc提供的電能進(jìn)行恒定電流控制。
另外，通過從PWM驅(qū)動(dòng)電路132提供的PWM信號(hào)，晶體管Q11隨著PWM信號(hào)的周期被開關(guān)，從而驅(qū)動(dòng)電流ILED的導(dǎo)通和不導(dǎo)通得到控制。通過這種控制，每單位時(shí)間的驅(qū)動(dòng)電流ILED的導(dǎo)通時(shí)間根據(jù)一個(gè)周期內(nèi)PWM信號(hào)的脈沖寬度被控制。這種導(dǎo)通時(shí)間控制允許發(fā)光二極管的光發(fā)射量的變化控制。也就是，允許變暗控制。作為PWM信號(hào)周期，使用了與大約20kHz到30kHz的頻率對(duì)應(yīng)的時(shí)間。
下面將比較本實(shí)施例中圖10示出的結(jié)構(gòu)和圖7(或者圖9)示出的結(jié)構(gòu)。兩種結(jié)構(gòu)都可以認(rèn)為包括用于如下電路的、可以通/斷DC電源電壓Vcc的施加的開關(guān)(圖7中的電源通/斷開關(guān)202和圖10的晶體管Q11)，所述電路中DC電源電壓Vcc的輸出源(圖7中的電源電路201和圖10中的DC-DC轉(zhuǎn)換器120)連接到LED串聯(lián)電路130的電路。
然而，類似于圖10的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)的實(shí)際操作如下，其中該結(jié)構(gòu)包括具有恒定電流控制功能的DC-DC轉(zhuǎn)換器120和用于開/關(guān)晶體管Q11的結(jié)構(gòu)之間的組合。尤其是，響應(yīng)晶體管的開/關(guān)，從DC-DC轉(zhuǎn)換器120輸出的DC電源電壓Vcc在某一變化范圍內(nèi)變化，但是基本連續(xù)地施加到LED串聯(lián)電路130。這導(dǎo)致了流經(jīng)LED串聯(lián)電路130的驅(qū)動(dòng)電流ILED的量響應(yīng)于晶體管Q11的開/關(guān)而增加和減少的狀態(tài)。如果對(duì)晶體管Q11的開/關(guān)周期實(shí)施PWM控制，則每單位時(shí)間流經(jīng)LED串聯(lián)電路130的驅(qū)動(dòng)電流量可以取決于變化的開/關(guān)時(shí)間段而改變，這可以實(shí)現(xiàn)變暗控制。對(duì)于這樣的變暗控制，響應(yīng)于晶體管Q11的開/關(guān)的DC電源電壓Vcc的開/關(guān)響應(yīng)速度并不需要很高。圖10中的結(jié)構(gòu)中的DC電源電壓Vcc的低響應(yīng)速度的因素包括，DC-DC轉(zhuǎn)換器120的穩(wěn)定性控制和恒定電流控制的響應(yīng)速度，晶體管Q11的開/關(guān)周期等等。因此，難以基于圖10的結(jié)構(gòu)提高DC電源電壓Vcc的響應(yīng)速度。這一事實(shí)也意味著對(duì)于圖10示出的結(jié)構(gòu)，難以提供允許例如局部光發(fā)射驅(qū)動(dòng)的高速響應(yīng)操作。
相反，在本實(shí)施例中，使用了線性電源作為電源電路201，它是DC電源電壓Vcc的生成源。另外，恒定電流電路220-2被從電源電路側(cè)分離并且被提供在LED串聯(lián)電路130的陰極側(cè)。根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，作為DC電源電壓Vcc的生成源的電源電路201并不一定需要有用于恒定電壓控制和恒定電流控制的結(jié)構(gòu)。這允許DC電源電壓Vcc響應(yīng)電源通/斷開關(guān)202的開/關(guān)時(shí)序被開/關(guān)。也就是，DC電源電壓Vcc的開/關(guān)響應(yīng)速度被提高，這允許了局部光發(fā)射驅(qū)動(dòng)。因此，就DC電源電壓Vcc的開/關(guān)控制的響應(yīng)速度的提高而言，圖10的結(jié)構(gòu)非常不同于圖7(或者圖9)中示出的本實(shí)施例的結(jié)構(gòu)。
應(yīng)當(dāng)注意本發(fā)明不限于上面實(shí)施例中描述的結(jié)構(gòu)。
例如，根據(jù)圖7或9中的描述，當(dāng)DC電源電壓Vcc的施加處于關(guān)斷狀態(tài)時(shí)，運(yùn)算放大器221作為電壓跟隨器工作，以便等于參考電壓Vref的電壓從運(yùn)算放大器221中輸出。然而，當(dāng)DC電源電壓Vcc的施加處于關(guān)斷狀態(tài)時(shí)，從運(yùn)算放大器221輸出的電壓值可被任意地改變到任何值，只要必要的恒定電流響應(yīng)時(shí)間可以根據(jù)例如局部光發(fā)射驅(qū)動(dòng)這樣的特定目的而被設(shè)計(jì)。也就是，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，有必要設(shè)置一電壓值，考慮到所需恒定電流響應(yīng)時(shí)間的獲得，其與參考電壓Vref之差在一預(yù)定范圍內(nèi)。
另外，對(duì)于運(yùn)算放大器221的輸出電壓的設(shè)定值的改變，可以采用不同于電壓跟隨器的電路形式。
在上述的實(shí)施例中，DC電源電壓Vcc在執(zhí)行局部光發(fā)射驅(qū)動(dòng)的前提下被開/關(guān)。然而，本發(fā)明還可以為了其它目的而進(jìn)行的DC電源電壓Vcc的開/關(guān)。
而且，，包括根據(jù)本實(shí)施例的用于驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)的光源裝置，還可用作除了背光之外的光源。例如，有可能使用該光源裝置作為用于在屏幕上投影圖像的投影機(jī)裝置的光源。另外，除了用于這樣的顯示器的光源，該光源裝置還可以在一些情況下用作正常的照明裝置。
本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解在附屬權(quán)利要求或者其等效的范圍內(nèi)依據(jù)設(shè)計(jì)需要和其它因素的各種改變、組合、子組合和替代都可以發(fā)生。
權(quán)利要求
1.一種用于發(fā)光二極管元件的驅(qū)動(dòng)裝置，該裝置包括發(fā)光二極管元件電路部分，配置成通過基于預(yù)定連接形式連接至少一個(gè)發(fā)光二極管元件而形成；電源單元，其配置成生成直流(DC)電源電壓，并且將該DC電源電壓施加到發(fā)光二極管元件電路部分，該直流(DC)電源電壓用于驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管元件電路部分的發(fā)光二極管元件使發(fā)光二極管元件發(fā)光；電源施加開/關(guān)單元，配置成用來對(duì)DC電源電壓向發(fā)光二極管元件電路部分的施加進(jìn)行開/關(guān)；以及電流控制電路部分，其配置成被引起切換其操作，以便當(dāng)DC電源電壓的施加處于接通狀態(tài)時(shí)執(zhí)行恒定電流操作，當(dāng)DC電源電壓的施加處于關(guān)斷狀態(tài)時(shí)執(zhí)行電壓保持操作，所述恒定電流操作通過放大的輸出電壓實(shí)現(xiàn)對(duì)流經(jīng)發(fā)光二極管元件電路部分的驅(qū)動(dòng)電流的量的變化控制，其中該放大的輸出電壓取決于根據(jù)驅(qū)動(dòng)電流的量檢測(cè)的電壓檢測(cè)值和預(yù)定參考電壓值之差，所述電壓保持操作保持該放大的輸出電壓在一預(yù)定值，該預(yù)定值與參考電壓值的差在一預(yù)定范圍內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的用于發(fā)光二極管元件的驅(qū)動(dòng)裝置，其中所述電流控制電路部分包括電流檢測(cè)電阻器，其被提供用于檢測(cè)流經(jīng)所述發(fā)光二極管元件電路部分的電流；運(yùn)算放大器，其具有非反相輸入端，所述參考電壓值被輸入到該非反相輸入端；放大器元件，其具有控制輸入端，運(yùn)算放大器的放大的輸出電壓被施加到該控制輸入端，并且該放大器元件被提供用于改變流經(jīng)所述發(fā)光二極管元件電路部分的電流的量；以及路徑轉(zhuǎn)換單元，其實(shí)施切換，以便在DC電源電壓的施加處于接通狀態(tài)時(shí)，將跨過電流檢測(cè)電阻器的電壓作為所述電壓檢測(cè)值輸入到運(yùn)算放大器的反相輸入端，并且在DC電源電壓的施加處于關(guān)斷狀態(tài)時(shí)將所述反相輸入端連接到運(yùn)算放大器的輸出端。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的用于發(fā)光二極管元件的驅(qū)動(dòng)裝置，其中所述電源單元具有以如下方式生成DC電源電壓的結(jié)構(gòu)，所述方式即獲得短于某一時(shí)間的時(shí)間作為響應(yīng)時(shí)間，直到響應(yīng)于DC電源電壓向發(fā)光二極管元件電路部分的施加從關(guān)斷狀態(tài)切換到接通狀態(tài)，DC電源電壓的電壓值從在關(guān)斷狀態(tài)出現(xiàn)的電壓值到應(yīng)當(dāng)在接通狀態(tài)獲得的電壓值的轉(zhuǎn)變完成。
4.一種光源裝置，包括發(fā)光二極管元件電路部分，配置成通過基于預(yù)定連接形式連接至少一個(gè)用作光源的發(fā)光二極管元件而形成；電源單元，其配置成生成直流(DC)電源電壓，并且將該DC電源電壓施加到所述發(fā)光二極管元件電路部分，該DC電源電壓用于驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管元件電路部分的發(fā)光二極管元件使所述發(fā)光二極管元件發(fā)光；電源施加開/關(guān)單元，其配置成用于對(duì)DC電源電壓向發(fā)光二極管元件電路部分的施加進(jìn)行開/關(guān)；以及電流控制電路部分，其配置成被引起切換其操作，以便在DC電源電壓的施加處于接通狀態(tài)時(shí)執(zhí)行恒定電流操作，以及在DC電源電壓的施加處于關(guān)斷狀態(tài)時(shí)執(zhí)行電壓保持操作，所述恒定電流操作通過放大的輸出電壓實(shí)現(xiàn)對(duì)流經(jīng)發(fā)光二極管元件電路部分的驅(qū)動(dòng)電流的量的變化控制，其中該放大的輸出電壓取決于根據(jù)驅(qū)動(dòng)電流的量檢測(cè)的電壓檢測(cè)值和預(yù)定參考電壓值之差，所述電壓保持操作保持該放大的輸出電壓在一預(yù)定值，該預(yù)定值與參考電壓值的差在一預(yù)定范圍內(nèi)。
5.一種顯示器，包括光源裝置；以及圖像顯示面板，其配置成使用從光源裝置發(fā)射的光顯示圖像；其中該光源裝置包括發(fā)光二極管元件電路部分，其通過基于預(yù)定連接形式連接至少一個(gè)用作光源的發(fā)光二極管元件而形成；電源單元，其產(chǎn)生直流(DC)電源電壓，并且將該DC電源電壓施加到所述發(fā)光二極管元件電路部分，該DC電源電壓用于驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管元件電路部分的發(fā)光二極管元件使所述發(fā)光二極管元件發(fā)光；電源施加開/關(guān)單元，其用于對(duì)DC電源電壓向發(fā)光二極管元件電路部分的施加進(jìn)行開/關(guān)；以及電流控制電路部分，其被引起切換其操作，以便在DC電源電壓的施加處于接通狀態(tài)時(shí)執(zhí)行恒定電流操作，以及在DC電源電壓的施加處于關(guān)斷狀態(tài)時(shí)執(zhí)行電壓保持操作，所述恒定電流操作通過放大的輸出電壓實(shí)現(xiàn)對(duì)流經(jīng)發(fā)光二極管元件電路部分的驅(qū)動(dòng)電流的量的變化控制，其中該放大的輸出電壓取決于根據(jù)驅(qū)動(dòng)電流的量檢測(cè)的電壓檢測(cè)值和預(yù)定參考電壓值之差，所述電壓保持操作保持該放大的輸出電壓在一預(yù)定值，該預(yù)定值與參考電壓值的差在一預(yù)定范圍內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的顯示器，其中所述光源裝置包括對(duì)應(yīng)于圖像顯示面板二維排列的多個(gè)發(fā)光二極管元件，并且由多個(gè)單元部分形成，所述單元部分包括所述排列的發(fā)光二極管元件中的預(yù)定發(fā)光二極管元件，每一個(gè)所述單元部分包括所述發(fā)光二極管元件電路部分、所述電源單元、所述電源施加開/關(guān)單元、以及所述電流控制電路部分，以及顯示器中的控制器，其為每個(gè)所述單元部分獨(dú)立地實(shí)施電源施加開/關(guān)單元的開/關(guān)控制、和電流控制電路部分的操作切換控制。
全文摘要
用于發(fā)光二極管元件的驅(qū)動(dòng)裝置、光源裝置和顯示器。該驅(qū)動(dòng)裝置包括發(fā)光二極管元件電路部分，其配置成通過基于預(yù)定連接形式連接至少一發(fā)光二極管元件形成；電源單元，其配置成用于產(chǎn)生直流(DC)電源電壓并且將該DC電源電壓施加到發(fā)光二極管元件電路部分，該DC電源電壓用于驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管元件電路部分的發(fā)光二極管元件使所述發(fā)光二極管元件發(fā)光；電源施加開/關(guān)單元，其配置成用于對(duì)DC電源電壓向發(fā)光二極管元件電路部分的施加進(jìn)行開/關(guān)；以及電流控制電路部分，其配置成被引起切換其操作，使得當(dāng)DC電源電壓的施加處于接通狀態(tài)時(shí)執(zhí)行恒定電流操作，當(dāng)DC電源電壓的施加處于關(guān)斷狀態(tài)時(shí)執(zhí)行電壓保持操作。
文檔編號(hào)G09G3/20GK101083860SQ20071012922
公開日2007年12月5日 申請(qǐng)日期2007年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月1日
發(fā)明者岡部充 申請(qǐng)人:索尼株式會(huì)社