JP2011242619A - 画像表示用駆動回路、及び画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】表示品質を向上する。
【解決手段】複数の光源Ｒ−ＬＥＤ，Ｇ−ＬＥＤ，Ｂ−ＬＥＤを時分割的に順次駆動する画像表示用駆動回路であって、各光源に対する電流の供給を選択的に切り換える切換部１と、各光源に供給される電流を検出する電流検出部２と、電流検出部２により検出される検出信号Ｖｄと基準信号Ｖｒｅｆとに基づいて光源に定電流を供給する電源部（ＤＣ／ＤＣコンバータ）３と、光源毎に異なる基準信号を電源部３に供給する供給部４とを備えて構成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、画像表示用駆動回路、及び画像表示装置に関する。

プロジェクタや液晶ディスプレイ等の画像表示装置においては、光源としてＬＥＤが採用されており、該ＬＥＤの駆動装置として、単一のＤＣ／ＤＣコンバータを用い、ＲＧＢの各色に対応したＬＥＤに対して時分割的に電流を供給するようにしたフィールドシーケンシャル方式のＬＥＤ駆動回路が知られている（下記特許文献１参照）。

特開２００９−８９１１５号公報

しかしながら、従来技術では、ＬＥＤの点灯の切り換えと同時に、共通の電流検出抵抗によって検出された電圧を増幅する増幅回路のゲインを変更するため、増幅回路の動作遅延により応答特性が悪く、表示品質を低下させる場合があるという問題があった。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、表示品質を向上することができる画像表示用駆動回路、及びこれを備える画像表示装置を提供することを目的とする。

本発明の第１の観点に係る画像表示用駆動回路は、複数の光源を時分割的に順次駆動する画像表示用駆動回路であって、各光源に対する電流の供給を選択的に切り換える切換部と、各光源に供給される電流を検出する電流検出部と、前記電流検出部により検出される検出信号と基準信号とに基づいて前記光源に定電流を供給する電源部と、前記光源毎に異なる基準信号を前記電源部に供給する供給部とを備えて構成される。

本発明の第２の観点に係る画像表示装置は、本発明の第１の観点に係る画像表示駆動回路を備えて構成される。

本発明によれば、電源部が用いる基準信号として、光源毎に異なる基準信号を用いるようにしたので、従来技術のような増幅回路を必要とせず、該増幅回路のゲイン変更に伴う動作遅延がないので、優れた応答性を実現でき、表示品質を向上することができるという効果がある。

本発明の第１実施形態の画像表示用駆動回路の構成を示す回路図である。 本発明の第１実施形態の画像表示用駆動回路の各種信号のタイミングを示す図である。 本発明の第２実施形態の画像表示用駆動回路の構成を示す回路図である。 本発明の第２実施形態の画像表示用駆動回路の各種信号のタイミングを示す図である。 本発明の第３実施形態の画像表示用駆動回路の構成を示す回路図である。 本発明の第３実施形態の画像表示用駆動回路の各種信号のタイミングを示す図である。 本発明の第４実施形態の画像表示用駆動回路の構成を示す回路図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、本実施形態では、本発明が適用可能な画像表示装置として、フィールドシーケンシャル方式のプロジェクタを一例として説明する。但し、本発明はフィールドシーケンシャル方式の液晶ディスプレイ、その他の画像表示装置にも適用可能である。

フィールドシーケンシャル方式のプロジェクタは、例えば、画像を表示するために互いに異なる色で発光する複数の光源、画像を形成する反射型の液晶素子としてのＬＣＯＳ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ ｏｎ Ｓｉｌｉｃｏｎ）、光路の結合及び／又は分離用の複数の光学素子（偏光ビームスプリッタ、１／４波長板等）、及び投射光学系（レンズ系）とを概略備えて構成されている。

光源としては、発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）が用いられ、フルカラー表示を行うため、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３原色に対応して、赤色発光ダイオードＲ−ＬＥＤ、緑色発光ダイオードＧ−ＬＥＤ、青色発光ダイオードＢ−ＬＥＤが設けられている。各色発光ダイオードが６０Ｈｚ程度の周波数で順次に点灯されることにより、ＬＣＯＳで形成された画像が投射光学系を介してスクリーン上に投射され、視覚的にフルカラー画像と認識できる画像がスクリーン上に表示される。フィールドシーケンシャル方式のプロジェクタは、ＲＧＢを同時発色するカラーフィルタ方式のプロジェクタと比較して、高解像度、高輝度を実現できる等の利点がある。なお、ＲＧＢの３原色に加えて、白（Ｗ）に対応する白色発光ダイオードが設けられる場合もある。

〔第１実施形態〕
次に、本発明の第１実施形態の画像表示用駆動回路を、図１及び図２を参照して説明する。図１に示すように、この画像表示用駆動回路は、ＲＧＢの各色に対応した画像表示用の光源としての複数の発光ダイオードＲ−ＬＥＤ、Ｇ−ＬＥＤ、Ｂ−ＬＥＤに対して、時分割的に順次電流を供給して駆動する駆動回路である。

この画像表示用駆動回路は、発光ダイオード切換制御回路（切換部）１と、電流検出回路（電流検出部）２と、ＤＣ／ＤＣコンバータ（電源部）３と、基準電圧設定部（供給部）４と、信号入力部（入力部）５とを概略備えて構成されている。

発光ダイオード切換制御回路１は、各色発光ダイオードＲ−ＬＥＤ，Ｇ−ＬＥＤ，Ｂ−ＬＥＤに対する電流の供給を選択的に切り換える回路であり、各色発光ダイオードＲ−ＬＥＤ，Ｇ−ＬＥＤ，Ｂ−ＬＥＤのそれぞれに対応して、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴからなるスイッチング素子１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂを備えている。各スイッチング素子１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂは、図外のマイコン又はＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）等から構成される主制御装置（主制御回路）から、信号入力部５を介して供給される点灯制御信号（Ｒ信号、Ｇ信号、Ｂ信号）に従って選択的に作動又は停止されることにより、各色発光ダイオードＲ−ＬＥＤ，Ｇ−ＬＥＤ，Ｂ−ＬＥＤの点灯又は消灯が切換制御される。

各色発光ダイオードＲ−ＬＥＤ，Ｇ−ＬＥＤ，Ｂ−ＬＥＤの駆動電流は電流検出回路（電流検出素子としての電流検出抵抗Ｒ＿ｓｅｎｓｅ）２により電圧として検出され、この検出電圧（検出信号）ＶｄがＤＣ／ＤＣコンバータ３の誤差アンプ３７の反転入力（−）にフィードバックされる。

ＤＣ／ＤＣコンバータ３は、電流検出回路２により検出された検出電圧Ｖｄと、誤差アンプ３７の非反転入力（＋）に基準電圧設定部４により供給される基準電圧（基準信号）Ｖｒｅｆとの誤差に基づいて、発光ダイオードＲ−ＬＥＤ，Ｇ−ＬＥＤ，Ｂ−ＬＥＤに定電流を供給する回路である。ＤＣ／ＤＣコンバータ３としては、ＬＥＤドライバＩＣ等として一般に市販されているものを用いることができる。なお、この実施形態では、昇圧タイプのＤＣ／ＤＣコンバータを用いるものとするが、降圧タイプ又は昇降圧タイプのものを用いてもよい。

ＤＣ／ＤＣコンバータ３は、インダクタンスＬ、発振器３１、鋸状波発生器３２、ラッチ回路３３、駆動回路３４、スイッチング素子（ＰチャネルＭＯＳＦＥＴ）３５、ＰＷＭコントローラ（コンパレータ）３６、及び誤差アンプ（ＥｒｒｏｒＡＭＰ）３７を概略備えて構成され、ダイオードＤ１を介して各色発光ダイオードＲ−ＬＥＤ，Ｇ−ＬＥＤ，Ｂ−ＬＥＤに定電流を供給する。

発振器３１により発振される矩形波の各サイクルの開始点で、ラッチ回路３３がセットされ、駆動回路３４を介してスイッチング素子３５がオン（接続）される。ＰＷＭコントローラ３６の非反転入力（＋）には、鋸状波発生器３２により発振器３１の矩形波に基づき発生される鋸状波が供給され、鋸状波の信号が誤差アンプ３７の出力によって設定されるレベルに達すると、ＰＷＭコントローラ３６によりラッチ回路３３がリセットされ、スイッチング素子３５がオフ（切断）される。誤差アンプ３７は供給する電流のレベルを設定するものであり、検出電圧Ｖｄと基準電圧Ｖｒｅｆとの差に基づいて、発光ダイオードＲ−ＬＥＤ，Ｇ−ＬＥＤ，Ｂ−ＬＥＤへ供給する電流を一定のレベルに保つ。

ＤＣ／ＤＣコンバータ３の作動又は停止は、図外の主制御装置から送られるオン／オフ（Ｏｎ／Ｏｆｆ）信号により制御される。ＤＣ／ＤＣコンバータ３にオン信号が供給されている間は、発光ダイオード切換制御回路１により、各色発光ダイオードＲ−ＬＥＤ，Ｇ−ＬＥＤ，Ｂ−ＬＥＤに対して、順次選択的に電流が供給され、プロジェクタの安定した投射光源が作り出される。

基準電圧設定部（基準信号設定部）４は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３が用いる基準信号としての基準電圧Ｖｒｅｆとして、発光ダイオードＲ−ＬＥＤ，Ｇ−ＬＥＤ，Ｂ−ＬＥＤ毎に異なる基準電圧をそれぞれ設定する回路であり、信号入力部５を介して入力される各点灯制御信号（Ｒ信号、Ｇ信号、Ｂ信号）に同期して、発光ダイオードＲ−ＬＥＤ，Ｇ−ＬＥＤ，Ｂ−ＬＥＤ毎に異なる基準電圧に選択的に切り換えて、ＤＣ／ＤＣコンバータ３に供給する供給部を構成する回路である。

具体的には、基準電圧設定部４は、電源電圧Ｖｃｃ、ＲＧＢ各色に対応して３つのスイッチ４１Ｒ、４１Ｇ、４１Ｂ、３つの抵抗器４２Ｒ，４２Ｇ，４２Ｂ、及び電流検出抵抗Ｒ１を備えて構成されている。抵抗器４２Ｒ，４２Ｇ，４２Ｂとしては、この実施形態では、各色発光ダイオードＲ−ＬＥＤ，Ｇ−ＬＥＤ，Ｂ−ＬＥＤ毎に最適化された抵抗値に任意に調整設定するために、可変抵抗器を用いている。但し、抵抗器４２Ｒ，４２Ｇ，４２Ｂとしては、各色発光ダイオードＲ−ＬＥＤ，Ｇ−ＬＥＤ，Ｂ−ＬＥＤ毎に最適化された抵抗値に設定された固定抵抗器を用いてもよい。

信号入力部５は、各色発光ダイオードＲ−ＬＥＤ，Ｇ−ＬＥＤ，Ｂ−ＬＥＤについての点灯タイミングを示す互いに独立した複数の点灯制御信号（Ｒ信号，Ｇ信号，Ｂ信号）がそれぞれ入力される複数（３個）の入力端子で構成され、これらの複数の入力端子には、図外の主制御回路からの３本の点灯制御信号供給線がそれぞれ接続される。

図外の主制御装置からの点灯制御信号（Ｒ信号、Ｇ信号、Ｂ信号）は、一例として、図２（ａ）〜図２（ｃ）に示すように、互いに重複発光せずに順次点灯するような波形のタイミング信号であり、一の色の消灯から次の色の点灯までの間には、所定の非通電時間（オフ時間）が設定されている。

発光ダイオード切換制御回路１のスイッチング素子１１Ｒ及び基準電圧設定部４のスイッチ４１Ｒは、信号入力部５を介して供給される点灯制御信号（Ｒ信号）に同期して作動される。発光ダイオード切換制御回路１のスイッチング素子１１Ｇ及び基準電圧設定部４のスイッチ４１Ｇは、信号入力部５を介して供給される点灯制御信号（Ｇ信号）に同期して作動される。ＬＥＤ切換制御回路１のスイッチング素子１１Ｂ及び基準電圧設定部４のスイッチ４１Ｂは、信号入力部５を介して供給される点灯制御信号（Ｂ信号）に同期して作動される。

基準電圧設定部４の出力としての基準電圧Ｖｒｅｆは、図２（ｄ）に示すように、各点灯制御信号（Ｒ信号，Ｇ信号，Ｂ信号）のハイレベルに同期して、抵抗器４２Ｒ，４２Ｇ，４２Ｂの抵抗値に応じた電圧レベルとなり、これに応じて、各色発光ダイオードＲ−ＬＥＤ，Ｇ−ＬＥＤ，Ｂ−ＬＥＤに供給される電流（ＬＥＤ駆動電流）は、図２（ｅ）に示すようになる。即ち、発光ダイオードＲ−ＬＥＤを点灯させる際にはＤＣ／ＤＣコンバータ３に供給される基準電圧は抵抗器４２Ｒの抵抗値によって規定されるＲ用の基準電圧Ｖｒｅｆ（Ｒ）に設定される。発光ダイオードＧ−ＬＥＤを点灯させる際にはＤＣ／ＤＣコンバータ３に供給される基準電圧は抵抗器４２Ｇの抵抗値によって規定されるＧ用の基準電圧Ｖｒｅｆ（Ｇ）に設定される。発光ダイオードＢ−ＬＥＤを点灯させる際にはＤＣ／ＤＣコンバータ３に供給される基準電圧は抵抗器４２Ｂの抵抗値によって規定されるＢ用の基準電圧Ｖｒｅｆ（Ｂ）に設定される。これにより、各色発光ダイオードＲ−ＬＥＤ，Ｇ−ＬＥＤ，Ｂ−ＬＥＤ毎に最適化された順方向電圧が印加される。

上述した第１実施形態によれば、基準電圧設定部４を設けて、ＤＣ／ＤＣコンバータ３に供給する基準電圧Ｖｒｅｆを、発光ダイオードＲ−ＬＥＤ，Ｇ−ＬＥＤ，Ｂ−ＬＥＤ毎に最適化された互いに異なる値に切換設定するようにしたので、従来技術のような増幅回路を必要とせず、該増幅回路のゲイン変更に伴う動作遅延がないので、応答性を高くすることができ、表示品質を向上することができる。

また、初期点灯時の不安定現象の発生や点灯切換時に生じる過電流を抑制することができるので、発光ダイオードの寿命を延命することができる。さらに、共通抵抗によって検出された電圧を増幅する従来技術では、ノイズによる影響が大きくなってしまい、発光ダイオードの明るさにちらつき（不均一）が発生する恐れがあったが、そのような問題も防止することができる。

〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態の画像表示用駆動回路を、図３及び図４を参照して説明する。上述した第１実施形態と実質的に同一の構成部分については、同一の符号を付して、その説明は省略する。

上述した第１実施形態では、図外の主制御装置から、３つの入力端子を有する信号入力部５を介して、各色発光ダイオードＲ−ＬＥＤ，Ｇ−ＬＥＤ，Ｂ−ＬＥＤについての点灯タイミングを示す互いに独立した複数の点灯制御信号（Ｒ信号，Ｇ信号，Ｂ信号）の供給を受けて、発光ダイオード切換制御回路１及び基準電圧設定部４を各点灯制御信号に同期させて作動させていた。これに対して、この第２実施形態では、第１実施形態の信号入力部５に代えて、単一（一つ）の入力端子からなる信号入力部５ａを設け、図外の主制御装置から、図４（ａ）に示すように、各色発光ダイオードＲ−ＬＥＤ，Ｇ−ＬＥＤ，Ｂ−ＬＥＤについての点灯タイミングを含む単一のタイミング信号が供給されるようにしている。

信号入力部５ａを介して入力されたタイミング信号は、シフト制御回路（分離部）６ａによって、図４（ｂ）〜図４（ｄ）に示すように、各色発光ダイオードＲ−ＬＥＤ，Ｇ−ＬＥＤ，Ｂ−ＬＥＤについての点灯タイミングを示す互いに独立した複数の点灯制御信号（Ｒ信号、Ｇ信号、Ｂ信号）に分離され、分離された各点灯制御信号（Ｒ信号、Ｇ信号、Ｂ信号）が発光ダイオード切換制御回路１及び基準電圧設定部４に供給される。その他は上述した第１実施形態と同様である。

上述した第１実施形態では図外の主制御装置からの点灯制御信号の受け渡しを３本の信号線を介して行っているので、画像表示用駆動回路及び図外の主制御装置にそれぞれ３つの入力端子（ポート）を用意する必要があったが、この第２実施形態では図外の主制御装置からの点灯制御信号の受け渡しを１本の信号線を介して行うことができるため、画像表示用駆動回路及び図外の主制御装置に設ける入力端子（ポート）の数をそれぞれ１個に減らすことができ、回路又は装置の小型化、低コスト化を図ることができる。

〔第３実施形態〕
次に、本発明の第３実施形態の画像表示用駆動回路を、図５及び図６を参照して説明する。上述した第１実施形態と実質的に同一の構成部分については、同一の符号を付して、その説明は省略する。

上述した第２実施形態では、上述した第１実施形態よりも、図外の主制御装置との間の信号線の数を減らし簡素化を図ったが、この第３実施形態はさらに簡素化を図るものである。即ち、この第３実施形態では、第１実施形態の信号入力部５に代えて、単一（一つ）の入力端子からなる信号入力部５ｂを設け、図外の主制御装置から、図６（ａ）に示すように、各色発光ダイオードＲ−ＬＥＤ，Ｇ−ＬＥＤ，Ｂ−ＬＥＤについての点灯タイミング及び各色発光ダイオードＲ−ＬＥＤ，Ｇ−ＬＥＤ，Ｂ−ＬＥＤについての基準電圧Ｖｒｅｆを含む単一の調整信号Ｖａｄｊが供給されるようにしている。

信号入力部５ｂを介して入力された調整信号Ｖａｄｊは、シフト制御回路（分離部）６ｂによって、図６（ｂ）〜（ｄ）に示すように、各色発光ダイオードＲ−ＬＥＤ，Ｇ−ＬＥＤ，Ｂ−ＬＥＤについての点灯タイミングを示す互いに独立した複数の点灯制御信号（Ｒ信号、Ｇ信号、Ｂ信号）に分離され、分離された各点灯制御信号が発光ダイオード切換制御回路１に供給される。

また、上述した第１実施形態における基準電圧設定部４に代えて、信号入力端子８とＤＣ／ＤＣコンバータ３（誤差アンプ３７の非反転入力（＋））とを接続する単一の信号線（供給部）４ａを設け、図外の主制御装置からの調整信号ＶａｄｊをそのままＤＣ／ＤＣコンバータ３に供給するようにしている。その他は上述した第１実施形態又は第２実施形態と同様である。

この第３実施形態によれば、上述した第１実施形態における基準電圧設定部４に相当する回路を設ける必要がなくなるので、より簡素化された画像表示用駆動回路を提供することができる。

〔第４実施形態〕
次に、本発明の第４実施形態の画像表示用駆動回路を、図７を参照して説明する。上述した第１実施形態と実質的に同一の構成部分については、同一の符号を付して、その説明は省略する。即ち、各色発光ダイオードＲ−ＬＥＤ，Ｇ−ＬＥＤ，Ｂ−ＬＥＤは、経時的な劣化により、あるいは周囲環境の温度変化等により、発光量が変動する場合があるので、この第４実施形態はこのような発光量の変動に対策するものである。

この第４実施形態では、上述した第１実施形態の構成に加えて、光量センサ（光量検出部）７及び補正回路（補正部）８を備えている。光量センサ７は、各色発光ダイオードＲ−ＬＥＤ，Ｇ−ＬＥＤ，Ｂ−ＬＥＤのそれぞれの発光量を検出するものであり、例えばフォトダイオードを用いることができる。補正回路８は、基準電圧設定部４からＤＣ／ＤＣコンバータ３に供給される各色発光ダイオードＲ−ＬＥＤ，Ｇ−ＬＥＤ，Ｂ−ＬＥＤ毎の基準信号を、光量センサ７で検出された対応する発光ダイオードについての発光量に基づいて補正する回路である。

補正回路８は、光量センサ７によって検出された発光ダイオードＲ−ＬＥＤの発光量が所定の基準値（例えば、使用開始時点の発光量、所定の基準温度における発光量）と比較して変化した場合（低下又は上昇）した場合に、基準電圧設定部４の抵抗器４２Ｒの抵抗値を当該変動分を補うように変化させる。これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ３に供給される基準電圧Ｖｒｅｆ（Ｒ）が変化し、発光ダイオードＲ−ＬＥＤに供給される電流のレベルが変化し、その結果、発光ダイオードＲ−ＬＥＤの発光量の変動が抑制される。他の色の発光ダイオードＧ−ＬＥＤ，Ｂ−ＬＥＤについても同様である。

なお、各色発光ダイオードＲ−ＬＥＤ，Ｇ−ＬＥＤ，Ｂ−ＬＥＤが同時点灯されることはないため、ここでは、光量センサ７の数は一つとしたが、各各色発光ダイオードＲ−ＬＥＤ，Ｇ−ＬＥＤ，Ｂ−ＬＥＤのそれぞれについて一つずつ設けるようにしてもよい。

以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。従って、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。

１…発光ダイオード切換制御回路、２…電流検出回路、３…ＤＣ／ＤＣコンバータ、４…基準信号設定部、５，５ａ，５ｂ…信号入力部、６ａ，６ｂ…シフト制御回路、７…光量センサ、８…補正回路。

Claims (6)

1. 複数の光源を時分割的に順次駆動する画像表示用駆動回路であって、
   各光源に対する電流の供給を選択的に切り換える切換部と、
   各光源に供給される電流を検出する電流検出部と、
   前記電流検出部により検出される検出信号と基準信号とに基づいて前記光源に定電流を供給する電源部と、
   前記光源毎に異なる基準信号を前記電源部に供給する供給部と
   を備えることを特徴とする画像表示用駆動回路。
2. 各光源についての点灯タイミングを示す互いに独立した複数の点灯制御信号が入力される入力部をさらに備え、
   前記供給部は、前記入力部を介して入力された各点灯制御信号に同期して、前記光源毎に異なる基準信号に順次切換設定する基準信号設定部を有することを特徴とする請求項１に記載の画像表示用駆動回路。
3. 各光源についての点灯タイミングを含む単一の信号が入力される入力部と、
   前記入力部を介して入力される前記単一の信号から各光源についての点灯タイミングを示す互いに独立した複数の点灯制御信号に分離して、前記切換部及び前記供給部に供給する分離部とをさらに備え、
   前記供給部は、前記入力部を介して入力された各点灯制御信号に同期して、前記光源毎に異なる基準信号に順次切換設定する基準信号設定部を有することを特徴とする請求項１に記載の画像表示用駆動回路。
4. 各光源についての点灯タイミング及び前記光源毎に異なる基準信号を含む単一の信号が入力される入力部と、
   前記入力部を介して入力された前記単一の信号を各光源についての点灯タイミングを示す互いに独立した複数の点灯制御信号に分離して、前記切換部に供給する分離部とをさらに備え、
   前記供給部は前記入力部を介して入力された前記単一の信号をそのまま前記電源部に供給する接続線を有することを特徴とする請求項１に記載の画像表示用駆動回路。
5. 各光源の発光量を検出する光量検出部と、
   前記供給部から供給される前記光源毎に異なる基準信号を前記光量検出部で検出された対応する光源についての発光量に基づいて補正する補正部と
   をさらに備えることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の画像表示用駆動回路。
6. 請求項１〜５の何れか一項に記載の画像表示用駆動回路を備えることを特徴とする画像表示装置。

Images