JP2010109327A - Led制御回路および制御方法、ならびに画像表示装置および照明器具 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】複数のLEDに対応する複数のデューティ・サイクル信号を、メモリ・マッピングによりデュアルポート・メモリ301内に保存する。サンプリングすることにより、保存されたデューティ・サイクル信号が出力され、各々1ビットを有する複数のパラレルなシングルビット・データを生成する。シングルビット・データがデータ伝送モジュール313により変換された後に、シングルビット・データの各ビットは駆動モジュール330にシリアル出力されて、LEDを駆動する。
【選択図】図3
Description
従来のブラウン管TV(CRT TV)と比べて、LCD表示装置は、コントラストおよび色飽和度の点で性能が劣っている。しかしながら、これらの欠点は、優れたバックライト発生源で解決することができる。
CCFLは、優れた白色光の発光、低コスト、高効率、長寿命、良好な安定性、および簡便な動作などのような多数の利点を有しているが、CCFLは欠点も有している。たとえば、CCFLを使用する製品は環境に対して無害ではなく(水銀を含んでいるため)、色飽和度は十分ではなく(70%〜80%の色飽和度しか達成することができない)、かつCCFLを使用する大画面では、CCFLチューブが長くなり過ぎ、使用電圧が大きくなり過ぎる。
LEDバックライト発生源は、白色光LEDとRGB LEDとに分類することができる。カラーフィルタレス技術を使用することにより、RGB LEDが放射する3色光を時間領域で混合して、白色光を作り出す。白色光LEDは低コストであるが、RGB LEDは優れた色特性を有している。RGB LEDをLCD表示装置のバックライト発生源に使用すると、50000:1のコントラスト比を達成することができる。
図2は、2007年5月31日に出願された台湾特許出願公開公報第TW200809756号に開示された第2の公知のLED駆動アーキテクチャを示している。このLED駆動アーキテクチャは、スイッチング方式電源(SMPS)21と、ブリッジ・ボード22と、光源23と、センサ24と、マイクロコントローラ25と、を含んでいる。
光源23は、基板231と、複数個のLED232と、複数個の赤色光、緑色光、および青色光LEDの固定電流制御装置233〜235と、を含んでいる。基板231は、複数個の領域231a〜231dを有している。各領域上には、赤色光、緑色光、および青色光LEDの固定電流制御装置233〜235と、赤色光LEDアレイと、緑色光LEDアレイと、青色光LEDアレイと、が存在している。
センサ24は、光源23が放射した光を検出するためにある。マイクロコントローラ25は、センサ24の検出結果に従って、赤色光、緑色光、および青色光LEDの固定電流制御装置233〜235を制御する。
さらに、LEDは、照明および道路標識のような日常生活用途でも使用することができる。したがって、本発明は、また、各LEDの輝度と色とを別々に制御するLED駆動アーキテクチャも提供する。
また本発明は、画像表示装置に係るものである。画像表示装置は各LEDの輝度を別々に制御することにより、高コントラストと高色飽和度とを有する画像表示を達成する。
図3は、本発明の実施形態に係るLED制御回路を示している。本発明の実施形態では、駆動モジュールは固定電流駆動モジュール330である。LEDはLEDアレイ340を構成し、LED制御回路300は光を混合するためにLEDアレイ340の各LEDを制御する。詳述の都合上、下記のLEDアレイ340は、1つの赤色光LED R1と、2つの緑色光LED G1〜G2と、3つの青色光LED B1〜B3と、を含んでいる。本発明は上述した例示に限定されず、LED制御回路300は、より多くの色彩光LEDを制御してもよい。さらに、LED制御回路300は、他の色のLED(たとえば、白色LED)を制御してもよい。さらに、色彩光LEDの個数と割合とは、実際の必要性に従って調整することができ、これらは本発明の要旨および範囲内にある。
図3を参照すると、本発明のメモリは、メモリ・マッピングにより複数のデューティ・サイクル信号DTを保存するデュアルポート・メモリ301であり、各デューティ・サイクル信号DTはLEDアレイ340の各LEDに関係している。LEDアレイ340は、1つのLED R1と、2つのLED G1〜G2と、3つのLED B1〜B3と、を含んでいる。
変調ユニットは、メモリ制御ユニット303がアクセスして入手したデューティ・サイクル信号DTを、複数の第1のデジタル・データR1_ON〜B3_ONに変調するためにメモリ制御ユニット303に結合している。第1のデジタル・データR1_ON〜B3_ONは、LEDのオン/オフ状態を示すものである。
本発明の実施形態では、データ伝送モジュールは、データ・コレクタ311と、シリアル・データ伝送モジュール313と、を含んでいる。データ・コレクタ311は、変調ユニットから出力された第1のデジタル・データR1_ON〜B3_ONを受信して、それらを第3のデジタル・データD0として配置し、第1のデジタル・データR1_ON〜B3_ONは、すべてが1ビットを含んでおり、第3のデジタル・データD0は複数のビットを含んでいる。シリアル・データ伝送モジュール313は、第3のデジタル・データD0を第2のデジタル・データD1としてシリアル出力するためにデータ・コレクタ311に結合しており、第2のデジタル・データD1は1ビットを含んでいる。
本発明の実施形態では、LED制御回路300は、メモリ制御ユニット303がアクセスして入手したデューティ・サイクル信号DTを一時的に保存するために、かつ変調ユニットにデューティ・サイクル信号R1_DUTY〜B3_DUTYをそれぞれ出力するために、メモリ制御ユニット303に結合されたデータ・ラッチ・アレイ305をさらに含んでいる。データ・ラッチ・アレイ305は、それぞれデューティ・サイクル信号DTを一時的に保存する複数のデータ・ラッチ305aを含んでいる。なお、デュアルポート・メモリ301はデューティ・サイクル信号DTをシリアルに受信する。
コンパレータ・アレイ309の各コンパレータ309aは、デューティ・サイクル信号とカウンタ信号CVとを比較し、比較後に第1のデジタル・データR1_ON〜B3_ONが生成されることになる。たとえば、コンパレータ309aがデューティ・サイクル信号R1_DUTYとカウンタ信号CVとを比較した後に、第1のデジタル・データR1_ONが生成されることになる。デューティ・サイクル信号がカウンタ信号CV以上であるとき、第1のデジタル・データの論理値は1であり、デューティ・サイクル信号がカウンタ信号CVより小さいとき、第1のデジタル・データの論理値は0である。または、デューティ・サイクル信号がカウンタ信号CVより小さいとき、第1のデジタル・データの論理値は1であり、デューティ・サイクル信号がカウンタ信号CV以上であるとき、第1のデジタル・データの論理値は0である。
デュアルポート・メモリ301と、メモリ制御ユニット303と、データ・ラッチ・アレイ305と、カウンタ307と、コンパレータ・アレイ309とは、マイクロコントローラ320により出力されたシリアル・データ(DT)を、複数のパラレルな第1のデジタル・データ(R1_ON〜G3_ON)に変換する。さらに、データ・コレクタ311とシリアル・データ伝送モジュール313とは、パラレルな第1のデジタル・データ(R1_ON〜B3_ON)を、複数のシリアルな第2のデジタル・データ(D1[0])に変換する。データ・フォーマット変換を行うことにより、本発明の実施形態に係るLED制御回路300は、多くのI/Oピンを必要とせず、その結果、製造プロセスが簡略化され、製造コストが低減する。
本発明の実施形態では、各LEDを確実に制御することができるため、LED電流のスルー・レートは低めである。
本発明の実施形態は、マイクロコントローラ320から出力されるデューティ・サイクル信号DTに基づいてLEDの光混合効果を高速調整することにより、動的なバックライト制御を実現する。
本発明の実施形態は、LEDバックライト発生源により放射される赤色光、緑色光、および青色光の割合を制御することができるため、表示画像のコントラストと色飽和度とを制御することもできる。
本発明の実施形態は、それぞれの色彩光LEDの光輝度を個々に調整することができるため、優れた色補正を有している。したがって、本発明の実施形態は、高コントラストと高色飽和度とを達成するとともに、高品質画像の要件に適合している。
図6Bに示すように、ゲイン誤差は、オフセット誤差を調整した後の、実際の最大LED輝度と所定のLED輝度との間の最大誤差を示している。図6Bでは、実線が所定のLED輝度を示し、点線がLEDの実際の輝度を示し、符号620がゲイン誤差を示している。
理想的なLED光電気変換関数は下記の式のように表されると仮定する。
Claims (25)
- 複数のLEDと前記LEDを駆動する駆動モジュールとを含む画像表示装置または照明器具に用いられるLED制御回路であって、
各LEDに関連する複数のデューティ・サイクル信号をメモリ・マッピングにより保存するメモリと、
前記メモリに結合され、前記メモリ内に保存された前記デューティ・サイクル信号にアクセスする、メモリ制御ユニットと、
前記メモリ制御ユニットに結合され、前記メモリ制御ユニットがアクセスして入手した前記デューティ・サイクル信号を、前記LEDのオン/オフ状態を示す複数の第1のデジタル・データに変調する、変調ユニットと、
前記変調ユニットに結合され、前記第1のデジタル・データをパラレルに受信して、前記第1のデジタル・データを複数の第2のデジタル・データに変換して前記駆動モジュールにシリアル出力するデータ伝送モジュールとを含む、LED制御回路。 - 前記メモリ制御ユニットに結合され、前記メモリ制御ユニットがアクセスして入手した前記デューティ・サイクル信号を一時的に保存し、前記変調ユニットに前記デューティ・サイクル信号を出力するデータ・ラッチ・アレイをさらに含む、請求項1に記載のLED制御回路。
- 前記第1および第2のデジタル・データは、それぞれ1ビットのデータであり、
前記データ伝送モジュールは、
前記変調ユニットから出力された前記第1のデジタル・データを受信して、複数ビットのデータである第3のデジタル・データとして配置する、データ・コレクタと、
前記データ・コレクタに結合され、前記第3のデジタル・データを前記第2のデジタル・データとしてシリアル出力する、シリアル・データ伝送モジュールとを含む、請求項1に記載のLED制御回路。 - 前記メモリが前記デューティ・サイクル信号をシリアルに受信するものであり、
前記データ・ラッチ・アレイが、それぞれ前記デューティ・サイクル信号を一時的に保存する複数のデータ・ラッチを含む、請求項2に記載のLED制御回路。 - 前記変調ユニットが、
計数値を生成するカウンタと、複数のコンパレータを含むコンパレータ・アレイとを有し、
各コンパレータは、前記計数値と、それぞれの対応するデューティ・サイクル信号とを比較して、前記第1のデジタル・データを生成するものである、請求項1に記載のLED制御回路。 - 前記シリアル・データ伝送モジュールが、
前記第3のデジタル・データを一時的に保存し、前記第3のデジタル・データをビットごとに前記第2のデジタル・データとして出力するシフト・レジスタと、
前記シフト・レジスタを制御するシリアル・データ制御装置と、を有し、
前記データ制御装置は前記駆動モジュールにラッチ信号をさらに出力して、前記第2のデジタル・データの伝送の完了を知らせる、請求項3に記載のLED制御回路。 - 前記デューティ・サイクル信号がマイクロコントローラから出力され、前記マイクロコントローラはオフセット誤差補正とゲイン誤差補正とを実行する、請求項1に記載のLED制御回路。
- パネルと、
前記パネルを照明する複数のLEDと、
前記LEDを駆動する駆動モジュールと、
LED制御回路とを含み、
前記LED制御回路は、各LEDに関連する複数のデューティ・サイクル信号をメモリ・マッピングにより保存するメモリと、
前記メモリに結合され、前記メモリ内に保存された前記デューティ・サイクル信号にアクセスする、メモリ制御ユニットと、
前記メモリ制御ユニットに結合され、前記メモリ制御ユニットがアクセスして入手した前記デューティ・サイクル信号を、前記LEDのオン/オフ状態を示す複数の第1のデジタル・データに変調する、変調ユニットと、
前記変調ユニットに結合され、前記第1のデジタル・データをパラレルに受信して、前記第1のデジタル・データを複数の第2のデジタル・データに変換して前記駆動モジュールにシリアル出力するデータ伝送モジュールとを有し、
前記駆動モジュールは前記第2のデジタル・データを受信して、前記LEDのオン/オフを制御する、画像表示装置。 - 前記メモリ制御ユニットに結合され、前記メモリ制御ユニットがアクセスして入手した前記デューティ・サイクル信号を一時的に保存し、前記変調ユニットに前記デューティ・サイクル信号を出力するデータ・ラッチ・アレイをさらに含む、請求項8に記載の画像表示装置。
- 前記第1および第2のデジタル・データは、それぞれ1ビットのデータであり、
前記データ伝送モジュールは、
前記変調ユニットから出力された前記第1のデジタル・データを受信して、複数ビットのデータである第3のデジタル・データとして配置する、データ・コレクタと、
前記データ・コレクタに結合され、前記第3のデジタル・データを前記第2のデジタル・データとしてシリアル出力する、シリアル・データ伝送モジュールとを含む、請求項8に記載の画像表示装置。 - 前記メモリが前記デューティ・サイクル信号をシリアルに受信するものであり、
前記データ・ラッチ・アレイが、それぞれ前記デューティ・サイクル信号を一時的に保存する複数のデータ・ラッチを含む、請求項9に記載の画像表示装置。 - 前記変調ユニットが、
計数値を生成するカウンタと、複数のコンパレータを含むコンパレータ・アレイとを有し、
各コンパレータは、前記計数値と、それぞれの対応するデューティ・サイクル信号とを比較して、前記第1のデジタル・データを生成するものである、請求項8に記載の画像表示装置。 - 前記シリアル・データ伝送モジュールが、
前記第3のデジタル・データを一時的に保存し、前記第3のデジタル・データをビットごとに前記第2のデジタル・データとして出力するシフト・レジスタと、
前記シフト・レジスタを制御するシリアル・データ制御装置と、を有し、
前記データ制御装置は前記駆動モジュールにラッチ信号をさらに出力してデータ伝送の完了を知らせる、請求項10に記載の画像表示装置。 - 前記デューティ・サイクル信号がマイクロコントローラから出力され、前記マイクロコントローラはオフセット誤差補正とゲイン誤差補正とを実行する、請求項8に記載の画像表示装置。
- 発光する複数のLEDと、
前記LEDを駆動する駆動モジュールと、
LED制御回路とを含み、
前記LED制御回路は、各LEDに関連する複数のデューティ・サイクル信号をメモリ・マッピングにより保存するメモリと、
前記メモリに結合され、前記メモリ内に保存された前記デューティ・サイクル信号にアクセスする、メモリ制御ユニットと、
前記メモリ制御ユニットに結合され、前記メモリ制御ユニットがアクセスして入手した前記デューティ・サイクル信号を、前記LEDのオン/オフ状態を示す複数の第1のデジタル・データに変調する、変調ユニットと、
前記変調ユニットに結合され、前記第1のデジタル・データをパラレルに受信して、前記第1のデジタル・データを複数の第2のデジタル・データに変換して前記駆動モジュールにシリアル出力するデータ伝送モジュールとを有し、
前記駆動モジュールは前記第2のデジタル・データを受信して、前記LEDのオン/オフを制御する、照明器具。 - 前記メモリ制御ユニットに結合され、前記メモリ制御ユニットがアクセスして入手した前記デューティ・サイクル信号を一時的に保存し、前記変調ユニットに前記デューティ・サイクル信号を出力するデータ・ラッチ・アレイをさらに含む、請求項15に記載の照明器具。
- 前記第1および第2のデジタル・データは、それぞれ1ビットのデータであり、
前記データ伝送モジュールは、
前記変調ユニットから出力された前記第1のデジタル・データを受信して、複数ビットのデータである第3のデジタル・データとして配置する、データ・コレクタと、
前記データ・コレクタに結合され、前記第3のデジタル・データを前記第2のデジタル・データとしてシリアル出力する、シリアル・データ伝送モジュールとを含む、請求項15に記載の照明器具。 - 前記メモリが前記デューティ・サイクル信号をシリアルに受信するものであり、
前記データ・ラッチ・アレイが、それぞれ前記デューティ・サイクル信号を一時的に保存する複数のデータ・ラッチを含む、請求項16に記載の照明器具。 - 前記変調ユニットが、
計数値を生成するカウンタと、複数のコンパレータを含むコンパレータ・アレイとを有し、
各コンパレータは、前記計数値と、それぞれの対応するデューティ・サイクル信号とを比較して、前記第1のデジタル・データを生成するものである、
請求項15に記載の照明器具。 - 前記シリアル・データ伝送モジュールが、
前記第3のデジタル・データを一時的に保存し、前記第3のデジタル・データをビットごとに前記第2のデジタル・データとして出力するシフト・レジスタと、
前記シフト・レジスタを制御するシリアル・データ制御装置と、を有し、
前記データ制御装置は前記駆動モジュールにラッチ信号をさらに出力してデータ伝送の完了を知らせる、請求項17に記載の照明器具。 - 前記デューティ・サイクル信号がマイクロコントローラから出力され、前記マイクロコントローラはオフセット誤差補正とゲイン誤差補正とを実行する、請求項15に記載の照明器具。
- 複数のデューティ・サイクル信号をシリアルに受信して、一時的に保存するステップと、
前記デューティ・サイクル信号を変調して、前記LEDのオン/オフを示す、複数のパラレルな第1のデジタル・データを生成するステップと、
複数のパラレルな第1のデジタル・データを複数の第2のデジタル・データに変換し、かつ前記第2のデジタル・データをシリアルに出力するステップと、
前記第2のデジタル・データに従って前記LEDを駆動して、前記LEDの時間領域での光の混合と輝度とを制御するステップとを含む、複数のLEDを制御する方法。 - 前記デューティ・サイクル信号を変調するステップが、
計数値を生成するステップと、
前記計数値と前記デューティ・サイクル信号のうちの1つとを比較して、前記第1のデジタル・データのうちの1つを生成するステップと、
を含む、請求項22に記載の制御方法。 - 前記第1のデジタル・データと前記第2のデジタル・データとは、それぞれ1ビットのデータであり、
前記変換するステップは、
前記第1のデジタル・データを複数ビットのデータである第3のデジタル・データに配置するステップと、
前記第3のデジタル・データを前記第2のデジタル・データに変換してシリアルに出力するステップとを含む、請求項22に記載の制御方法。 - 前記シリアル受信するステップの前に、
前記デューティ・サイクル信号についてオフセット誤差補正とゲイン誤差補正とを実行するステップをさらに含む、請求項22に記載の制御方法。
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