專利名稱：發(fā)光元件驅(qū)動(dòng)裝置和顯示系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于發(fā)光二極管(LED)或者其他以對(duì)應(yīng)于通過的電流的亮度發(fā)光的發(fā)光元件的驅(qū)動(dòng)裝置，以及一種具有例如利用該驅(qū)動(dòng)裝置的非發(fā)光透射型顯示裝置的顯示系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
主流的液晶面板背光源是采用熒光燈的冷陰極熒光燈(CCFL)類型，但是出于保護(hù)環(huán)境的目的，已要求使用含汞較少的類型。正因?yàn)槿绱?，近年來，LED被視作有望代替CCFL的光源。尤其是，分別利用紅、綠、藍(lán)這幾種原色LED以及將其進(jìn)行光學(xué)組合來得到白色的方法很容易實(shí)現(xiàn)顏色平衡，因此，目前正積極開展用于電視目的的研究工作。
LED的基本特性是亮度隨電流改變。此外，正向電壓會(huì)由于個(gè)體差異和溫度而有起伏。從而，如果使用LED作為液晶面板(LCD等)的背光燈，則要求驅(qū)動(dòng)裝置具有恒流特性，以保證持續(xù)、均勻的亮度。
簡(jiǎn)單來講，如圖1所示，通過將每個(gè)LED 2與電阻器3串聯(lián)連接到恒壓源1的輸出端來限制電流的方法是眾所周知的。然而，圖1的系統(tǒng)中，由于高亮度的LED要求有大電流流過，因而電阻器3產(chǎn)生的損耗成為一個(gè)問題。
圖2示出了一種解決此問題的方法，該方法利用恒流源4作為驅(qū)動(dòng)裝置。此驅(qū)動(dòng)裝置中，通過降低電流值調(diào)節(jié)LED 2的亮度是可行的。電流值的調(diào)整通常通過接入與LED 2串聯(lián)的電阻器5、用端點(diǎn)間的電位差檢測(cè)電流值、應(yīng)用反饋控制、以及控制電流值為目標(biāo)值來完成。然而，電流值越小電位差也越小，因此亮度越差，也越容易受噪聲等的影響。此外，如果電阻值做的足夠大，使得即使小電流也能獲得足夠高的電壓，但存在的缺點(diǎn)是當(dāng)電流大時(shí)損耗變大。
因此，為了在大的動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)穩(wěn)定調(diào)整亮度，已為人熟知的有一種使用PWM控制方式的驅(qū)動(dòng)裝置，它以恒定定時(shí)接通/斷開LED中流過的電流，并根據(jù)通/斷周期比調(diào)節(jié)亮度。作為一種該方法的實(shí)現(xiàn)方法，如圖3所示，使用了接入與LED 2串聯(lián)的開關(guān)元件6、并定時(shí)將其開/關(guān)的方法(參見如日本專利申請(qǐng)(A)第2001-272938)。
然而，如果利用恒流源作為應(yīng)用PWM控制方式的驅(qū)動(dòng)裝置，試圖在恒流源上產(chǎn)生恒定的電流，而不考慮在“關(guān)”期間未有電流流過的事實(shí)，因此，控制處于異常狀態(tài)，且存在不能再執(zhí)行正確恒流控制的擔(dān)憂。其結(jié)果是，存在這樣的缺陷，即亮度調(diào)節(jié)中的穩(wěn)定調(diào)節(jié)是不可能的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的就是提供一種發(fā)光元件驅(qū)動(dòng)電路和一種顯示系統(tǒng)，能夠同時(shí)執(zhí)行恒流控制和PWM控制，并能夠在大動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)執(zhí)行亮度的穩(wěn)定調(diào)節(jié)。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種發(fā)光元件驅(qū)動(dòng)裝置，包括至少一個(gè)發(fā)光元件，以對(duì)應(yīng)于通過的電流的亮度發(fā)光；恒壓源，其輸出電壓能夠被調(diào)節(jié)，并將輸出電壓提供給發(fā)光單元的發(fā)光元件；開關(guān)裝置，以預(yù)定的定時(shí)接通/斷開恒壓源的輸出，并根據(jù)通/斷狀態(tài)比調(diào)節(jié)發(fā)光元件的發(fā)光亮度；電流檢測(cè)裝置，用于檢測(cè)發(fā)光元件中流過的電流的值；采樣保持(sample and hold)裝置，用于保持在開關(guān)裝置為“開”時(shí)電流檢測(cè)裝置的輸出的值；以及控制裝置，用于調(diào)節(jié)恒壓源的輸出電壓，使得采樣保持裝置的輸出值成為預(yù)定值。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種顯示裝置，包括非發(fā)光透射型顯示單元；照明單元，包括設(shè)置在顯示單元的背面上的發(fā)光單元，該發(fā)光單元包括至少一個(gè)以對(duì)應(yīng)于通過的電流的亮度發(fā)光的發(fā)光元件；以及發(fā)光元件驅(qū)動(dòng)裝置，用于驅(qū)動(dòng)發(fā)光單元中的發(fā)光元件，其中，發(fā)光元件驅(qū)動(dòng)裝置包括恒壓源，其輸出電壓能夠被調(diào)節(jié)，并將輸出電壓提供給發(fā)光單元的發(fā)光元件；開關(guān)裝置，以預(yù)定的定時(shí)接通/斷開恒壓源的輸出，并根據(jù)通/斷狀態(tài)比調(diào)節(jié)發(fā)光元件的發(fā)光亮度；電流檢測(cè)裝置，用于檢測(cè)發(fā)光元件中流過的電流的值；采樣保持裝置，用于保持在開關(guān)裝置為“開”時(shí)電流檢測(cè)裝置的輸出的值；以及控制裝置，用于調(diào)節(jié)恒壓源的輸出電壓，使得采樣保持裝置的輸出值成為預(yù)定值。
優(yōu)選地，控制裝置包括恒流用基準(zhǔn)電壓源；恒流控制用誤差放大器，用于比較采樣保持裝置的輸出和來自恒流用基準(zhǔn)電壓源的恒流用基準(zhǔn)電壓；恒壓用基準(zhǔn)電壓源，用于根據(jù)恒流控制用誤差放大器的輸出，改變并輸出恒壓用基準(zhǔn)電壓；以及恒壓控制用誤差放大器，用于比較恒壓源的輸出電壓和來自恒壓用基準(zhǔn)電壓源的恒壓用基準(zhǔn)電壓，并且，根據(jù)恒壓控制用誤差放大器的比較結(jié)果對(duì)恒壓源的輸出進(jìn)行控制，使其成為由恒壓用基準(zhǔn)電壓所確定的值。
優(yōu)選地，進(jìn)一步提供了一種能夠通過改變?cè)陂_關(guān)裝置為“開”時(shí)的電流值來調(diào)節(jié)發(fā)光元件的亮度的裝置。
優(yōu)選地，恒流用基準(zhǔn)電壓源可以改變由外部信號(hào)輸出的恒流用基準(zhǔn)電壓的值，并可以通過改變?cè)陂_關(guān)裝置為“開”時(shí)的電流值來調(diào)節(jié)發(fā)光元件的亮度。
優(yōu)選地，開關(guān)裝置包括晶體管，它相對(duì)于恒壓源的電壓輸出線路以串聯(lián)方式連接到發(fā)光單元，并具有接收對(duì)應(yīng)于通/斷狀態(tài)比的PWM信號(hào)的控制端子。
優(yōu)選地，恒壓源包括開關(guān)調(diào)節(jié)器，晶體管連接于開關(guān)調(diào)節(jié)器的負(fù)極和發(fā)光單元之間或者正極和發(fā)光單元之間。
優(yōu)選地，電流檢測(cè)裝置包括連接在發(fā)光單元和開關(guān)調(diào)節(jié)器負(fù)極之間的電阻元件，并且根據(jù)跨過電阻元件的電位差檢測(cè)電流。
優(yōu)選地，采樣保持裝置包括峰值保持電路，用于保持電流檢測(cè)值的峰值一定時(shí)間。
根據(jù)本發(fā)明，恒壓源輸出電壓，開關(guān)裝置以預(yù)定定時(shí)接通/斷開恒壓源的輸出。當(dāng)開關(guān)裝置將其接通/斷開時(shí)，例如，方波電流流過發(fā)光元件，并開啟發(fā)光元件。此時(shí)，用電流檢測(cè)裝置檢測(cè)出發(fā)光元件中流過的電流，并將檢測(cè)結(jié)果提供給采樣保持裝置。采樣保持裝置中，僅將開關(guān)裝置為“開”時(shí)的值輸入給控制裝置。然后，通過控制裝置穩(wěn)定地控制輸出電壓，使得開關(guān)裝置為“開”時(shí)發(fā)光元件中流過的電流與預(yù)先設(shè)定值相同。
根據(jù)本發(fā)明，同時(shí)進(jìn)行恒壓控制和PWM控制是可能的，且在大的動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)穩(wěn)定地調(diào)節(jié)亮度也是可能的。此外，通過使控制恒流時(shí)的電流值可變，能夠在更寬的動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)調(diào)節(jié)亮度。此外，沒有采用限流電阻器來控制恒流，可使用具有低電阻值的電阻器作為電流檢測(cè)電阻器，因此使得LED的高效驅(qū)動(dòng)成為可能。


通過以下參照附圖對(duì)優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行的描述，可以更清楚地理解本發(fā)明的各種目的和特征，在附圖中圖1是說明第一相關(guān)技術(shù)的發(fā)光二極管(LED)驅(qū)動(dòng)裝置的示意圖；圖2是說明第二相關(guān)技術(shù)的發(fā)光二極管(LED)驅(qū)動(dòng)裝置的示意圖；圖3是說明第三相關(guān)技術(shù)的發(fā)光二極管(LED)驅(qū)動(dòng)裝置的示意圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的發(fā)光二極管(LED)驅(qū)動(dòng)裝置的電路圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的發(fā)光二極管(LED)驅(qū)動(dòng)裝置的電路圖；圖6是圖5中LED驅(qū)動(dòng)裝置主要部分的波形圖；圖7是設(shè)置有調(diào)節(jié)功能的恒壓用基準(zhǔn)電壓源的構(gòu)成實(shí)例的電路圖；圖8是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的發(fā)光二極管(LED)驅(qū)動(dòng)裝置的電路圖；
圖9是根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的發(fā)光二極管(LED)驅(qū)動(dòng)裝置的電路圖；圖10是根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例的發(fā)光二極管(LED)驅(qū)動(dòng)裝置的電路圖；圖11是根據(jù)本發(fā)明第六實(shí)施例的發(fā)光二極管(LED)驅(qū)動(dòng)裝置的電路圖；圖12是根據(jù)本發(fā)明第七實(shí)施例的發(fā)光二極管(LED)驅(qū)動(dòng)裝置的方塊圖；以及圖13是透射型LCD面板的構(gòu)成實(shí)例的示意圖。
具體實(shí)施例方式
接下來，參考

本發(fā)明的實(shí)施例。
此實(shí)施例中，發(fā)光二極管(LED)用作亮度根據(jù)所驅(qū)動(dòng)電流而變化的發(fā)光元件。
第一實(shí)施例圖4是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的發(fā)光元件(LED)驅(qū)動(dòng)裝置的電路圖。
圖4中LED驅(qū)動(dòng)裝置10包括恒壓源11、LED 12、開關(guān)電路13構(gòu)成的開關(guān)裝置、電流檢測(cè)單元14、以及采樣保持電路15。
恒壓源11包括由輸出電壓調(diào)節(jié)單元111構(gòu)成的控制裝置，并且可以通過來自外部的信號(hào)改變輸出電壓。輸出電壓調(diào)節(jié)單元111接收采樣保持電路15的輸出(即，當(dāng)開關(guān)電路13為“開”時(shí)的電流值)作為輸入。調(diào)整恒壓源11的輸出，使得此值成為預(yù)先設(shè)定值。具體來說，輸出電壓調(diào)節(jié)單元111在當(dāng)電流值小于設(shè)定值時(shí)朝增加電壓的方向發(fā)生作用，在當(dāng)電流值大于設(shè)定值時(shí)朝降低電壓的方向發(fā)生作用。恒壓源11的正極(+)端子連接到LED 2的陽極。
開關(guān)電路13的活動(dòng)觸點(diǎn)a與LED 2的陰極連接，其固定觸點(diǎn)b與電流檢測(cè)單元14的輸入端連接，且根據(jù)來自外部的PWM信號(hào)進(jìn)行通/斷控制。
電流檢測(cè)單元14檢測(cè)電路中流過的電流，并將檢測(cè)出的電流值提供給恒壓源11的一端和采樣保持電路15。
采樣保持電路15將來自電流檢測(cè)單元14的電流輸入值保持一定時(shí)間段。采樣保持電路15也接收輸入到開關(guān)電路13的PWM信號(hào)作為輸入，并被設(shè)置成即使當(dāng)PWM信號(hào)為“關(guān)”時(shí)，仍保持并連續(xù)輸出PWM信號(hào)為“開”時(shí)候的輸入值。
這種配置方式中，如果恒壓源11輸出電壓且開關(guān)電路13通過PWM信號(hào)接通/斷開，則LED 12中流過方波電流，并開啟LED 12。此時(shí)，LED 12中流過的電流用電流檢測(cè)單元14檢測(cè)出來，檢測(cè)結(jié)果提供給采樣保持電路15。在采樣保持電路15中，只有當(dāng)PWM信號(hào)為“開”時(shí)的值輸入到恒壓源11的輸出電壓調(diào)節(jié)單元111。其結(jié)果是，輸出電壓被穩(wěn)定地控制，使得當(dāng)PWM信號(hào)為“開”時(shí)LED12中流過的電流與預(yù)先設(shè)定值相同。
如上所述，根據(jù)此第一實(shí)施例，提供了含輸出電壓調(diào)節(jié)單元111并能夠根據(jù)來自外部的信號(hào)改變輸出電壓的恒壓源11、連接到LED的陰極且根據(jù)來自外部的PWM信號(hào)控制開關(guān)的開關(guān)電路13、用于檢測(cè)電路中流過電流的電流檢測(cè)單元14、以及對(duì)來自電流檢測(cè)單元14的電流輸入值保持一定時(shí)間的采樣保持電路15，輸出電壓調(diào)節(jié)單元111接收采樣保持電路15的輸出，即當(dāng)開關(guān)電路13為“開”時(shí)的電流值作為輸入，并調(diào)整恒壓源11的輸出，使得此值成為預(yù)先設(shè)定值，因此，優(yōu)點(diǎn)是PWM控制和恒流控制可以同時(shí)執(zhí)行，且使得大動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)亮度的穩(wěn)定調(diào)節(jié)成為可能。
此外，沒有采用限流電阻器來進(jìn)行恒流控制，也可以采用具有低電阻值的電阻器作為電流檢測(cè)電阻器，因此LED的高效驅(qū)動(dòng)成為可能。
例如，與作為相關(guān)技術(shù)描述的圖3的驅(qū)動(dòng)裝置中的限流電阻器電阻值可以是比如一百歐姆(Ω)到數(shù)百歐姆(Ω)的事實(shí)相反，根據(jù)本實(shí)施例的圖4的LED驅(qū)動(dòng)裝置中電流檢測(cè)電阻器的電阻值可以是比如1歐姆(Ω)或者更小。流過它們的電流可以是比如500mA。相應(yīng)地，圖3中驅(qū)動(dòng)裝置和圖4中驅(qū)動(dòng)裝置消耗的功率為50w對(duì)0.5w。在根據(jù)本實(shí)施例的LED驅(qū)動(dòng)裝置中，可以實(shí)現(xiàn)功率消耗的大大降低，使得有效的LED驅(qū)動(dòng)成為可能。
此外，對(duì)PWM控制而言，例如在應(yīng)用了根據(jù)本實(shí)施例的LED驅(qū)動(dòng)裝置的顯示系統(tǒng)的信號(hào)處理電路中，PWM的控制通過基于用戶調(diào)節(jié)亮度的控制、基于平均亮度(APL)的控制、和用于紅(R)、綠(G)、藍(lán)(B)LED的白平衡調(diào)節(jié)的控制來執(zhí)行。在此基礎(chǔ)上的PWM信號(hào)提供給開關(guān)電路13和采樣保持電路15。
第二實(shí)施例圖5是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的發(fā)光元件(LED)驅(qū)動(dòng)裝置的電路圖。
圖5中LED驅(qū)動(dòng)裝置20配置為圖4中LED驅(qū)動(dòng)裝置更具體的形式。具體來說，該實(shí)施例利用了降壓斷路器(boostdown chopper)類型的開關(guān)電源21(開關(guān)調(diào)節(jié)器)作為恒壓源，n溝道絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOS-FET下面簡(jiǎn)稱“FET”)23作為開關(guān)電路，電阻器24作為電流檢測(cè)單元，峰值保持電路25作為采樣保持電路，恒流用基準(zhǔn)電壓源26、恒流控制用誤差放大器27、具備使來自外部的輸出電壓可變的功能的恒壓用基準(zhǔn)電壓源28以及恒壓控制用誤差放大器29作為控制單元(包括輸出電壓調(diào)節(jié)單元)。
如圖5所示，開關(guān)電源21包括輸入電容器211、開關(guān)元件212、扼流線圈213、輸出電容器214、二極管215和控制電路216。
輸入電容器211的第一電極、輸出電容器214的第一電極和二極管215的陽極連接到一個(gè)公共端子。開關(guān)元件212的活動(dòng)觸點(diǎn)a連接到輸入電容器211的第二電極，固定觸點(diǎn)b連接到扼流線圈213的一端。扼流線圈213的另一端連接到二極管215的陰極、輸出電容器214的第二電極和正極(+)端子。
控制電路216接收恒壓控制用誤差放大器29的輸出作為反饋。通過開關(guān)元件212基于此信號(hào)進(jìn)行的開/關(guān)控制，輸出電壓被改變，并控制輸出電壓使其成為恒壓用基準(zhǔn)電壓源28所確定的值FET 23的漏極連接到LED 22的陰極，源極連接到電流檢測(cè)電阻器24的一端和峰值保持電路25的輸入端。電流檢測(cè)電阻器24的另一端、恒流用基準(zhǔn)電壓源26的負(fù)極以及恒壓用基準(zhǔn)電壓源28的負(fù)極共同連接到開關(guān)電源21的負(fù)極(-)端子。
峰值保持電路25在預(yù)定的PWM周期內(nèi)，將輸入電壓值的峰值輸出到恒流控制用誤差放大器27。
恒流控制用誤差放大器27比較峰值保持電路25的輸出S25和恒流用基準(zhǔn)電壓源26的輸出基準(zhǔn)電壓Vref1，并將結(jié)果作為信號(hào)S27提供給恒壓用基準(zhǔn)電壓源28。具體來說，這樣配置恒流控制用誤差放大器27，使得其在當(dāng)峰值保持電路25的輸出信號(hào)S25小于恒流用基準(zhǔn)電壓源26的輸出基準(zhǔn)電壓Vref1時(shí)以增加恒壓用基準(zhǔn)電壓源28的輸出基準(zhǔn)電壓Vref2的方向發(fā)生作用，在當(dāng)峰值保持電路25的輸出信號(hào)S25大于恒流用基準(zhǔn)電壓源26的輸出基準(zhǔn)電壓Vref1時(shí)以降低恒壓用基準(zhǔn)電壓源28的輸出基準(zhǔn)電壓Vref2的方向發(fā)生作用。
恒壓用基準(zhǔn)電壓源28為可變電壓源，并根據(jù)恒流控制用誤差放大器27的輸出信號(hào)S27將基準(zhǔn)電壓Vref2提供給恒壓控制用誤差放大器29。
恒壓控制用誤差放大器29比較開關(guān)電源21+極的輸出電壓和恒壓用基準(zhǔn)電壓源28的輸出基準(zhǔn)電壓Vref2，將結(jié)果反饋回開關(guān)電源21的控制電路216，控制開關(guān)電源21中開關(guān)元件212的通/斷狀態(tài)，從而，改變其輸出電壓，來控制輸出電壓使其成為恒壓用基準(zhǔn)電壓源28所確定的值。
接下來，參考圖6A到6D的波形圖說明依照以上配置的操作。
圖6A示出了PWM信號(hào)、圖6B示出了流過LED 23的LED電流ILED、圖6C示出了電流檢測(cè)電阻器24的電流檢測(cè)輸出S24、圖6D示出了恒壓用基準(zhǔn)電壓源28的基準(zhǔn)電壓Vref2。
如果開關(guān)電源21輸出電壓，且FET 23通過如圖6A所示的PWM信號(hào)接通/斷開，則LED 22中流過圖6B所示的方波電流，并打開LED 22。此時(shí)，LED 22中流過的電流由電流檢測(cè)電阻器24檢測(cè)，連接到FET 23一邊的端子的電壓作為信號(hào)S24輸入到峰值保持電路25。峰值保持電路25在PWM周期內(nèi)保持其輸入電壓的峰值，因此，峰值保持電路25的輸出等于當(dāng)PWM信號(hào)為“開”時(shí)LED 22中流過的電流值。峰值保持電路25的輸出被輸入到恒流控制用誤差放大器27中。
恒流控制用誤差放大器27比較峰值保持電路25的輸出S25和恒流用基準(zhǔn)電壓源26的輸出基準(zhǔn)電壓Vref1，并將比較結(jié)果作為信號(hào)S27通過F.B.端提供給恒壓用基準(zhǔn)電壓源28。恒壓用基準(zhǔn)電壓源28根據(jù)恒流控制用誤差放大器27的輸出信號(hào)S27改變輸出基準(zhǔn)電壓Vref2。恒壓控制用誤差放大器29比較恒壓用基準(zhǔn)電壓源28的輸出基準(zhǔn)電壓Vref2和開關(guān)電源21的輸出電壓，并將比較結(jié)果反饋回開關(guān)電源21的控制電路216?？刂齐娐?16執(zhí)行開關(guān)元件212的通/斷控制，使得開關(guān)電源21的輸出電壓成為恒壓用基準(zhǔn)電壓源28所確定的值。其結(jié)果是，當(dāng)PWM信號(hào)為“開”時(shí)，LED 22中流過的電流被穩(wěn)定控制為恒流用基準(zhǔn)電壓源26和電流檢測(cè)電阻器24預(yù)先確定的值，PWM控制和恒流控制同時(shí)執(zhí)行。其結(jié)果是，使得大動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)穩(wěn)定調(diào)節(jié)亮度成為可能。
應(yīng)當(dāng)注意，恒流用基準(zhǔn)電壓源26不限于圖5的配置，可以將其配置為比如使之能夠通過外部操作調(diào)節(jié)基準(zhǔn)電壓Vref1的值?？梢詫⑵渑渲檬怪軌蚋淖?cè)贔ET 23為“開”時(shí)的電流值，從而改變LED 22中流過的電流值，并調(diào)節(jié)LED 22的發(fā)光亮度。
圖7是帶有調(diào)節(jié)功能的恒壓用基準(zhǔn)電壓源的構(gòu)成實(shí)例的電路圖。
如圖7所示，該恒壓用基準(zhǔn)電壓源28A包括基準(zhǔn)電壓源281和電阻器282～284?；鶞?zhǔn)電壓源281的負(fù)極和電阻器282的一端連接到開關(guān)電源21的一個(gè)端子，基準(zhǔn)電壓源281的正極連接到電阻器283的一端。電阻器282和283的另一端相互連接起來，因此構(gòu)成了節(jié)點(diǎn)ND 28。此外，電阻器284的一端連接到節(jié)點(diǎn)ND 28，電阻器284的另一端連接到來自外部的電流調(diào)節(jié)信號(hào)SIA的輸入線。
按此配置的恒壓用基準(zhǔn)電壓源28A根據(jù)外部電流調(diào)節(jié)信號(hào)SIA調(diào)節(jié)基準(zhǔn)電壓源281的輸出電壓為期望值，并從節(jié)點(diǎn)ND 28將具有此期望值的基準(zhǔn)電壓Vref1提供給恒壓控制用誤差放大器29。這樣，圖7中恒壓用基準(zhǔn)電壓源28A可以通過來自外部的電流調(diào)節(jié)信號(hào)SIA調(diào)節(jié)輸出基準(zhǔn)電壓Vref2，因此，當(dāng)PWM信號(hào)為“開”時(shí)，LED22中流過的電流被穩(wěn)定控制為恒壓用基準(zhǔn)電壓源28和電流檢測(cè)電阻器24所預(yù)先確定的值，PWM控制和恒流控制同時(shí)執(zhí)行。
也就是說，能夠通過來自外部的電流調(diào)節(jié)信號(hào)SIA，將恒壓用基準(zhǔn)電壓源28A的輸出基準(zhǔn)電壓Vref2調(diào)節(jié)為期望值，從而調(diào)節(jié)LED 22中流過的電流的值。其結(jié)果是，LED 22的發(fā)光亮度可以調(diào)節(jié)。相應(yīng)地，在更寬的動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)調(diào)節(jié)亮度是可能的。
應(yīng)當(dāng)注意，通過使用與參照?qǐng)D7說明的恒壓用基準(zhǔn)電壓源28A相同的配置作為恒流用基準(zhǔn)電壓源26，同樣能夠進(jìn)行配置，使得可以調(diào)節(jié)恒流用基準(zhǔn)電壓源26的基準(zhǔn)電壓值Vref1。
進(jìn)一步，在上面的實(shí)施例中，利用了n溝道MOS-FET作為開關(guān)電源21的負(fù)極(-)端子和LED 22的陰極之間線路中的開關(guān)裝置，但是也有可能用比如npn型雙極晶體管代替它。進(jìn)一步，當(dāng)采用p溝道MOS-FET代替n溝道MOS-FET時(shí)，應(yīng)將其連接于開關(guān)電源21的正極(+)端子和LED 22的陽極之間。同樣在這種情況下，也可以用pnp型雙極晶體管代替。
第三實(shí)施例圖8是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的發(fā)光元件(LED)驅(qū)動(dòng)裝置的電路圖。
此第三實(shí)施例的LED驅(qū)動(dòng)裝置20A是用微型計(jì)算機(jī)30代替圖5所示第二實(shí)施例中的峰值保持電路25、恒流控制用誤差放大器27、恒流用基準(zhǔn)電壓源26以及恒壓用基準(zhǔn)電壓源28的一個(gè)例子。此外，第三實(shí)施例中，PWM信號(hào)從同一微型計(jì)算機(jī)中輸出。
這種情況下，電流檢測(cè)電阻器24檢測(cè)出的電壓輸入到微型計(jì)算機(jī)30。微型計(jì)算機(jī)30在未顯示的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器中將模擬電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字格式，在與微型計(jì)算機(jī)30自身產(chǎn)生的PWM信號(hào)相匹配的情況采樣并保持該電壓，將它與軟件預(yù)先確定的電流設(shè)定值相比較，通過未顯示的數(shù)/模轉(zhuǎn)換器將對(duì)應(yīng)于比較結(jié)果的輸出轉(zhuǎn)換為模擬值，并將其輸出給恒壓控制用誤差放大器29，從而使與圖6中第二實(shí)施例相同的操作成為可能。此外，通過軟件改變電流設(shè)定值，使得在比僅用PWM控制的情況更寬的動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)調(diào)節(jié)亮度成為可能。
第四實(shí)施例圖9是根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的發(fā)光元件(LED)驅(qū)動(dòng)裝置的電路圖。此第四實(shí)施例的LED驅(qū)動(dòng)裝置10A是通過用LED陣列12A代替圖4所示第一實(shí)施例的LED驅(qū)動(dòng)裝置10中LED 12得到的一個(gè)例子。
通過將多個(gè)LED串聯(lián)連接得到LED陣列12A。所施加的電壓將隨著數(shù)量而變大。例如在LED陣列12A由n個(gè)LED 12-1～12-n串聯(lián)連接構(gòu)成的情況下，需要n倍的電壓，因此具有對(duì)應(yīng)于此電壓的輸出電壓和斷開(shield，或叫屏蔽或保護(hù))電壓的恒壓源11和開關(guān)電路13是必需的，不過如果滿足了這個(gè)條件，則通過與圖4中LED驅(qū)動(dòng)裝置10相同的配置實(shí)現(xiàn)相同操作過程是可能的。
例如，如果利用LED作為液晶面板的背光源，從實(shí)際費(fèi)用的角度來考慮，LED不能一個(gè)接一個(gè)分別驅(qū)動(dòng)。鑒于此原因，如果將LED作為光源與背線(back line)一起使用，則采用串聯(lián)連接特定數(shù)目LED并將它們一起驅(qū)動(dòng)的方法。因此，圖9中的LED驅(qū)動(dòng)裝置10A對(duì)具有背光設(shè)備的透射型液晶顯示系統(tǒng)而言是優(yōu)選的。
第五實(shí)施例圖10是根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例的發(fā)光元件(LED)驅(qū)動(dòng)裝置的電路圖。此第五實(shí)施例中LED驅(qū)動(dòng)裝置20B是用LED陣列22A代替圖5所示第二實(shí)施例的LED驅(qū)動(dòng)裝置20中LED 22得到的一個(gè)例子。
通過將多個(gè)LED的串聯(lián)連接得到LED陣列22A。提供的電壓將隨著串連的量變大。例如在LED陣列22A由n個(gè)LED 22-1～22-n串聯(lián)連接構(gòu)成的情況下，n倍的電壓是必需的，因此具有對(duì)應(yīng)于此電壓的輸出電壓和斷開電壓的恒壓源21和開關(guān)電路23是必需的，不過如果滿足了這個(gè)條件，則通過與圖5中LED驅(qū)動(dòng)裝置20相同的配置實(shí)現(xiàn)相同操作過程是可能的。
圖10中的LED驅(qū)動(dòng)裝置20B對(duì)含背光設(shè)備的透射型液晶顯示系統(tǒng)而言是優(yōu)選的。
第六實(shí)施例圖11是根據(jù)本發(fā)明第六實(shí)施方案中發(fā)光二極管(LED)驅(qū)動(dòng)裝置的電路圖。
此第六實(shí)施例的LED驅(qū)動(dòng)裝置20C是通過用LED陣列22C代替圖8所示第三實(shí)施例的LED驅(qū)動(dòng)裝置20A中LED 12得到的一個(gè)例子。
通過將多個(gè)LED的串聯(lián)連接得到LED陣列22C。提供的電壓將隨著串連數(shù)量變大。例如在LED陣列22C由n個(gè)LED 22-1～22-n串聯(lián)連接構(gòu)成的情況下，n倍的電壓是必需的，因此具有對(duì)應(yīng)于此電壓的輸出電壓和斷開電壓的恒壓源21和開關(guān)電路23是必需的，不過如果滿足了這個(gè)條件，則通過與圖5中LED驅(qū)動(dòng)裝置20相同的配置實(shí)現(xiàn)相同操作過程是可能的。
圖11中的LED驅(qū)動(dòng)裝置20C對(duì)含背光設(shè)備的透射型液晶顯示系統(tǒng)而言是優(yōu)選的。
第七實(shí)施例下面，將說明采用了可以應(yīng)用圖9到11的LED驅(qū)動(dòng)裝置的LED背光燈的液晶顯示系統(tǒng)，作為本發(fā)明的第七實(shí)施例。
圖12是根據(jù)本發(fā)明第七實(shí)施例的液晶顯示系統(tǒng)的構(gòu)成實(shí)例的方框圖。
如圖12所示，液晶顯示系統(tǒng)100包括透射型液晶顯示面板(LCD面板)110、作為設(shè)置在LCD面板110背面上的照明單元的背光裝置120、LED驅(qū)動(dòng)裝置130、面板驅(qū)動(dòng)電路140、信號(hào)處理電路150以及電源電路160。
圖13是一個(gè)透射型LCD面板110的構(gòu)成實(shí)例的示意圖。
該透射型LCD面板110配置有彼此相對(duì)排列的TFT襯底111和對(duì)電極(counter electrode)襯底112。其間隙內(nèi)設(shè)置有比如其中密封有扭轉(zhuǎn)向列型(TN)液晶的液晶層113。TFT底襯111由以矩陣形式排列的信號(hào)線114和掃描線115形成，開關(guān)元件由在這些線的交點(diǎn)處排列的薄膜晶體管116和像素電極117構(gòu)成。薄膜晶體管116由掃描線115順序選中。信號(hào)線114提供的寫視頻信號(hào)被寫入對(duì)應(yīng)的像素電極117中。另一方面，對(duì)電極襯底112的內(nèi)表面由對(duì)電極118和濾色片119構(gòu)成。
液晶顯示系統(tǒng)100中，如此配置的透射型LCD面板110夾在兩個(gè)偏光板(polarization plate)之間。通過在從背面用背光裝置120照射白光的狀態(tài)下用有源矩陣系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，可得到期望的全色視頻顯示。
背光裝置120設(shè)置有光源121和波長(zhǎng)選擇濾波器122。背光裝置120通過波長(zhǎng)選擇濾波器122將光源121發(fā)出的光從背面指向LCD面板110。
背光裝置120是一種設(shè)置在透射型LCD面板110的背面的類型，它從緊挨背面的下部照亮LCD面板110。背光裝置120的光源121利用多個(gè)串聯(lián)連接的LED作為發(fā)光源。在背光裝置120的光源121中，在屏幕的水平方向上排列的發(fā)光二極管串聯(lián)連接起來，由此，形成了在水平方向上串聯(lián)連接的多個(gè)發(fā)光二極管組。
如此配置的背光裝置120通過LED驅(qū)動(dòng)裝置130來驅(qū)動(dòng)。關(guān)于LED驅(qū)動(dòng)裝置130，可以應(yīng)用上面說明的圖9～11的LED驅(qū)動(dòng)裝置。圖12中，給出了整個(gè)光源121由LED驅(qū)動(dòng)裝置130驅(qū)動(dòng)這種情況的說明，但事實(shí)上，在水平方向上串聯(lián)連接的發(fā)光二極管組30中單獨(dú)設(shè)置了獨(dú)立的LED驅(qū)動(dòng)裝置。此外，驅(qū)動(dòng)裝置130采用了上文提到的PWM控制方式，但是其中的PWM信號(hào)由比如信號(hào)處理電路150來提供。在信號(hào)處理電路150中，通過基于用戶亮度調(diào)節(jié)的控制、基于APL的控制、和用于紅(R)、綠(G)、藍(lán)(B)LED中白平衡調(diào)節(jié)的控制來執(zhí)行PWM控制。
面板驅(qū)動(dòng)電路140包括X驅(qū)動(dòng)電路、Y驅(qū)動(dòng)電路等等，并通過由信號(hào)處理電路150從X驅(qū)動(dòng)電路和Y驅(qū)動(dòng)電路提供的各個(gè)RGB信號(hào)驅(qū)動(dòng)LCD面板110，來顯示對(duì)應(yīng)于各個(gè)RGB信號(hào)的視頻。
信號(hào)處理電路150針對(duì)輸入視頻信號(hào)執(zhí)行例如色度處理(chroma processing)的信號(hào)處理，進(jìn)一步將該信號(hào)從復(fù)合信號(hào)轉(zhuǎn)換為各個(gè)適于驅(qū)動(dòng)LCD面板110的RGB信號(hào)，并將其提供給面板驅(qū)動(dòng)電路140。此外，信號(hào)處理電路150在預(yù)定定時(shí)將PWM信號(hào)提供給LED驅(qū)動(dòng)裝置130。
如此配置的液晶顯示系統(tǒng)100利用圖9～11的LED驅(qū)動(dòng)裝置，因此，如果它與使用環(huán)境適宜的LED的背線(back line)一起使用，則同時(shí)的恒流控制和PWM控制成為可能，并且大動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)亮度的穩(wěn)定調(diào)節(jié)成為可能。此外，通過使恒流控制時(shí)的電流值可變，則能夠在更寬的動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)調(diào)節(jié)亮度。此外，沒有采用限流電阻器來控制恒流。具有低電阻值的電阻器也用作電流檢測(cè)電阻器，因此LED的高效驅(qū)動(dòng)成為可能。
對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)光元件驅(qū)動(dòng)裝置，包括發(fā)光單元，包括至少一個(gè)以與通過的電流相對(duì)應(yīng)的亮度發(fā)光的發(fā)光元件；恒壓源，其輸出電壓能夠被調(diào)節(jié)，并將所述輸出電壓提供給所述發(fā)光單元的所述發(fā)光元件；開關(guān)裝置，以預(yù)定的定時(shí)接通/斷開所述恒壓源的輸出，并根據(jù)通/斷狀態(tài)比調(diào)節(jié)所述發(fā)光元件的發(fā)光亮度；電流檢測(cè)裝置，用于檢測(cè)所述發(fā)光元件中流過的電流的值；采樣保持裝置，用于保持在所述開關(guān)裝置為“開”時(shí)所述電流檢測(cè)裝置的輸出的值；以及控制裝置，用于調(diào)節(jié)所述恒壓源的輸出電壓，使得所述采樣保持裝置的輸出值成為預(yù)定值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光元件驅(qū)動(dòng)裝置，其中，所述控制裝置包括恒流用基準(zhǔn)電壓源，恒流控制用誤差放大器，用于比較所述采樣保持裝置的輸出和來自所述恒流用基準(zhǔn)電壓源的恒流用基準(zhǔn)電壓，恒壓用基準(zhǔn)電壓源，用于根據(jù)所述恒流控制用誤差放大器的輸出，改變并輸出恒壓用基準(zhǔn)電壓，以及恒壓控制用誤差放大器，用于比較所述恒壓源的輸出電壓和來自所述恒壓用基準(zhǔn)電壓源的所述恒壓用基準(zhǔn)電壓，其中，根據(jù)所述恒壓控制用誤差放大器的比較結(jié)果，對(duì)所述恒壓源的輸出進(jìn)行控制，使其成為由所述恒壓用基準(zhǔn)電壓所確定的值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光元件驅(qū)動(dòng)裝置，還包括一種能夠通過改變?cè)谒鲩_關(guān)裝置為“開”時(shí)的電流值來調(diào)節(jié)所述發(fā)光元件的亮度的裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的發(fā)光元件驅(qū)動(dòng)裝置，其中，所述恒流用基準(zhǔn)電壓源可以改變由外部信號(hào)輸出的恒流用基準(zhǔn)電壓的值，并可以通過改變?cè)谒鲩_關(guān)裝置為“開”時(shí)的電流值來調(diào)節(jié)所述發(fā)光元件的亮度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光元件驅(qū)動(dòng)裝置，其中，所述開關(guān)裝置包括晶體管，所述晶體管相對(duì)于所述恒壓源的電壓輸出線路以串聯(lián)方式連接到所述發(fā)光單元，并具有接收對(duì)應(yīng)于通/斷狀態(tài)比的PWM信號(hào)的控制端子。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的發(fā)光元件驅(qū)動(dòng)裝置，其中，所述恒壓源包括開關(guān)調(diào)節(jié)器，所述晶體管連接于所述開關(guān)調(diào)節(jié)器的負(fù)極和所述發(fā)光單元之間或者所述開關(guān)調(diào)節(jié)器的正極和所述發(fā)光單元之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的發(fā)光元件驅(qū)動(dòng)裝置，其中，所述電流檢測(cè)裝置包括連接在所述發(fā)光單元和所述開關(guān)調(diào)節(jié)器的負(fù)極之間的電阻元件，并根據(jù)跨過所述電阻元件的電位差檢測(cè)電流。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光元件驅(qū)動(dòng)裝置，其中，所述采樣保持裝置包括峰值保持電路，用于保持電流檢測(cè)值的峰值一恒定時(shí)間。
9.一種顯示裝置，包括非發(fā)光透射型顯示單元；照明單元，包括設(shè)置在所述顯示單元的背面上的發(fā)光單元，所述發(fā)光單元包括至少一個(gè)以與通過的電流相對(duì)應(yīng)的亮度發(fā)光的發(fā)光元件；以及發(fā)光元件驅(qū)動(dòng)裝置，用于驅(qū)動(dòng)所述發(fā)光單元中的所述發(fā)光元件，其中所述發(fā)光元件驅(qū)動(dòng)裝置包括恒壓源，其輸出電壓能夠被調(diào)節(jié)，并將所述輸出電壓提供給所述發(fā)光單元的所述發(fā)光元件；開關(guān)裝置，以預(yù)定的定時(shí)接通/斷開所述恒壓源的輸出，并根據(jù)通/斷狀態(tài)比調(diào)節(jié)所述發(fā)光元件的發(fā)光亮度；電流檢測(cè)裝置，用于檢測(cè)所述發(fā)光元件中流過的電流的值；采樣保持裝置，用于保持在所述開關(guān)裝置為“開”時(shí)所述電流檢測(cè)裝置的輸出值；以及控制裝置，用于調(diào)節(jié)所述恒壓源的輸出電壓，使得所述采樣保持裝置的輸出值成為預(yù)定值。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的顯示裝置，其中，所述控制裝置包括恒流用基準(zhǔn)電壓源，恒流控制用誤差放大器，用于比較所述采樣保持裝置的輸出和來自所述恒流用基準(zhǔn)電壓源的恒流用基準(zhǔn)電壓，恒壓用基準(zhǔn)電壓源，用于根據(jù)所述恒流控制用誤差放大器的輸出，改變并輸出恒壓用基準(zhǔn)電壓，以及恒壓控制用誤差放大器，用于比較所述恒壓源的輸出電壓和來自所述恒壓用基準(zhǔn)電壓源的所述恒壓用基準(zhǔn)電壓，其中，根據(jù)所述恒壓控制用誤差放大器的比較結(jié)果，對(duì)所述恒壓源的輸出進(jìn)行控制，使其成為由所述恒壓用基準(zhǔn)電壓所確定的值。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種發(fā)光元件驅(qū)動(dòng)電路和一種顯示系統(tǒng)，能夠同時(shí)執(zhí)行恒流控制和PWM控制，并能夠執(zhí)行大動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)亮度的穩(wěn)定調(diào)節(jié)，包括恒壓源，具有輸出電壓調(diào)節(jié)單元，其輸出電壓能夠根據(jù)外部的信號(hào)進(jìn)行調(diào)節(jié)；開關(guān)電路，與LED的陰極側(cè)相連，并根據(jù)自外部的PWM信號(hào)被通/斷控制；電流檢測(cè)電路，用于檢測(cè)電路中流過的電流；以及采樣保持電路，用于保持來自電流檢測(cè)單元的電流輸入值一段時(shí)間，輸出電壓調(diào)節(jié)單元接收采樣保持電路的輸出，即開關(guān)電路為“開”時(shí)的電流值作為輸入，并調(diào)節(jié)恒壓源的輸出，使得該值成為預(yù)定值，從而使LED中流過的電流恒定。
文檔編號(hào)H05B41/14GK1760721SQ20051011285
公開日2006年4月19日 申請(qǐng)日期2005年10月14日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月14日
發(fā)明者大山義樹 申請(qǐng)人:索尼公司