(57)【要約】      （修正有）【課題】液晶ディスプレイ内の発光ダイオード（ＬＥＤ）を駆動するための低視覚ノイズパルス幅変調（ＰＷＭ）照明コントロール回路を提供する。【解決手段】照明コントロールパルス発生ユニット３１０を用いて、照明調整信号に従い照明コントロールパルス信号を発生する。照明コントロールパルス信号のデューティサイクルまたは周波数が発光ダイオードを駆動するＤＣ／ＤＣコンバータ３２０をコントロールするための事前に決めた範囲内で変わるので、ＰＷＭ照明コントロール回路の視覚ノイズレベル全体が改善される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶ディスプレイ内にある発光ダイオードの照明をコントロールするための低視覚ノイズパルス幅変調照明コントロール回路であって、照明調整信号を受信して照明調整信号に従い照明コントロールパルス信号を発生させるための照明コントロールパルス発生ユニット、および照明コントロールパルス信号に従い発光ダイオードを駆動するために照明コントロールパルス発生ユニットと接続したＤＣ／ＤＣコンバータにより構成し、照明コントロールパルス信号のデューティサイクルが事前に決めた範囲内で変化することを特徴とするコントロール回路。
【請求項２】
照明コントロールパルス発生ユニットを、ノイズ信号を発生させるためのノイズ発生部、ノイズ発生部と接続しており照明調整信号とノイズ信号を受信してノイズ信号負荷照明調整信号をつくり出すアナログ加算部、アナログ加算部と接続しておりノイズ信号負荷照明調整信号を三角波形と比較して調整コントロールパルス信号をつくり出すコンパレータにより構成していることを特徴とする請求項１に記載のコントロール回路。
【請求項３】
ノイズ信号のレベルを変えられることを特徴とする請求項２に記載のコントロール回路。
【請求項４】
液晶ディスプレイ内にある発光ダイオードの照明をコントロールするための低視覚ノイズパルス幅変調照明コントロール回路であって、照明調整信号を受信して照明調整信号に従い照明コントロールパルス信号を発生するための照明コントロールパルス発生ユニット、および照明コントロールパルス信号に従い発光ダイオードを駆動するために照明コントロールパルス発生ユニットと接続したＤＣ／ＤＣコンバータにより構成し、照明コントロールパルス信号の周波数が事前に決めた範囲内で変化することを特徴とするコントロール回路。
【請求項５】
照明コントロールパルス発生ユニットにマイクロプロセッサを用いることを特徴とする請求項４に記載のコントロール回路。
【請求項６】
照明コントロールパルス信号の位相が事前に決めた範囲内で変わることを特徴とする請求項４に記載のコントロール回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は照明コントロール回路に関するものである。さらに云えば、本発明は発光ダイオード（ＬＥＤ）を駆動するための低視覚ノイズのパルス幅変調（ＰＷＭ）照明コントロール回路に関するものである。
この申請は２００３年１２月８日申請の台湾申請番号９２１３４５１７の優先権を主張するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体製造技術の大きな進歩により、従来のブラウン管（ＣＲＴ）が徐々に液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）に置き換えられている。低消費電力、軽量、高分解能、高カラー彩度、超寿命など、ＬＣＤはＣＲＴに勝る数多くの利点を有している。これらの利点によりＬＣＤは、デジタルカメラ、ノート型パソコン、デスクトップのモニター、携帯電話、携帯情報端末（ＰＤＡ）、カーテレビ、全地球測位システム（ＧＰＳ）、ポータブルゲーム、電子翻訳機、デジタル時計さえも含め、数多くのエレクトロニクス製品に広く使用されている。
【０００３】
一般的に液晶ディスプレイは、光源として使うために簡単な駆動回路により駆動する発光ダイオード（ＬＥＤ）のアレイを使用する。しかしながらＬＥＤの特性により、ＬＥＤの明るさは駆動電流と直線的な関係にない。さらに、ＬＥＤのカラーは駆動電流により変わることもある。よって、バックライトや照明システムとしてＬＥＤを使用する液晶ディスプレイでは、駆動電流を直接調整して照明を変える時にしばしば問題が生じる。
【０００４】
駆動電流の強度変動による照明の調整問題を避けるために、駆動電流をパルス幅変調（ＰＷＭ）で照明調整を行い一定強度の駆動電流を使用する。その結果、ＬＥＤは広い範囲に亘って安定した発光効率を生み出すことができる。
【０００５】
図１は従来のパルス幅変調照明コントロール回路のブロックダイアグラムである。図２は、図１の回路において照明コントロールパルス信号と発光ダイオード駆動電流信号の関係を示す図である。図１において、発光ダイオードの照明を設定する照明コントロールパルス信号ＣｏｎがＤＣ／ＤＣコンバータ１１０に送られ、発光ダイオード駆動用発光ダイオード駆動電流信号Ｉｄをつくる。図２における波形（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、発光ダイオード駆動電流信号Ｉｄの３種のパルス幅設定を表している。例えば、図２（ａ）で発光ダイオードは全発光（１００％）、図２（ｂ）では全発光の２０％、図２（ｃ）で全発光の５０％の状態にある。
【０００６】
人間の眼で判る発光ダイオードのちらつきを防ぐために、発光コントロールパルス信号Ｃｏｎの周波数が低すぎてはだめで、一般的には２００Ｈｚ以上である。言い換えれば、発光コントロールパルス信号Ｃｏｎは充分に高い周波数でなければならず、それにより人間の眼は視覚イメージを保持して、ちらつきなしで安定した照明の変化を認識する。明らかなことは、全ＤＣ／ＤＣコンバータのオン／オフ状態をコントロールする簡単なスイッチ回路を使って、このコントロール信号を実施することである。
【０００７】
前述の発光コントロールパルス信号Ｃｏｎの周波数とデューティサイクルは必要な照明に従い固定設定されるので、液晶ディスプレイでバックライトとして使用するとき、垂直方向、水平方向のスキャン信号と干渉が起きることがある。バックライトとビデオ信号間の周波数の違いが、所謂“ファニング効果”、ディスプレイ上のイメージでの水波状パターンをしばしば引き起こす。加えて、ＤＣ／ＤＣコンバータがオンまたはオフに切り替わることで、ＤＣ／ＤＣコンバータに電力を供給する電源部に大きな負荷をもたらす。言い換えれば、照明コントロールパルス信号Ｃｏｎに同期した小さい波形形状が電源部でもつくり出される。繰り返すと、小さい波形状がビデオディスプレイ信号に影響を与えちらつき画面を招くことがある。
【０００８】
周波数の違いにより発光コントロールパルス信号Ｃｏｎと垂直方向、水平方向のスキャン信号間の干渉を防ぐために、発光コントロールパルス信号Ｃｏｎおよび水平方向スキャン信号をお互いの整数倍の周波数に同期する。しかしながら、これは生産コストの増加を招く。電源部での小波形状を減少するために、発光コントロールパルス信号Ｃｏｎの周波数を大きくすることがある。しかしパルス信号Ｃｏｎの周波数を大きくすることは電力消費が増える。大きなディスプレイ画面および少ない視覚ノイズに対する要求により、低ノイズで照明を広範囲に調整できる発光ダイオード照明の液晶ディスプレイを製造することが、ますます困難になっている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の課題は、発光ダイオード（ＬＥＤ）を駆動するための低視覚ノイズのパルス幅変調（ＰＷＭ）照明コントロール回路を提供することにある。照明コントロールパルス信号のデューティサイクルまたは周波数を変えて平均のデューティサイクルと周波数を保持することにより、パルス幅変調による視覚ノイズ干渉を減少する。
【００１０】
本発明の課題に従い、そしてこれらの利点を達成するために、実施しており且つ以下に広く記述しているように、本発明は液晶ディスプレイ内部での発光ダイオードの照明をコントロールするための低視覚ノイズパルス幅変調照明コントロール回路を提供する。低視覚ノイズパルス幅変調照明コントロール回路は、照明コントロールパルス発生ユニットおよびＤＣ／ＤＣコンバータで構成する。照明コントロールパルス発生ユニットは照明調整信号を受信する。照明コントロールパルス発生ユニットが、照明調整信号に従い事前に決めた範囲内で変化するように設定されたデューティサイクルを有する照明コントロールパルス信号をつくり出す。ＤＣ／ＤＣコンバータは照明コントロールパルス発生ユニットに接続しているので、照明コントロールパルス発生ユニットは照明コントロールパルス信号に従い発光ダイオードを駆動することができる。
【００１１】
本発明の実施例では、低視覚ノイズＰＷＭ照明コントロール回路の照明コントロールパルス発生ユニットは更に、ノイズ発生部、アナログ加算部、コンパレータを有している。ノイズ発生部はノイズ信号をつくる。アナログ加算部はノイズ発生部に接続しており、照明調整信号およびノイズ信号を受信し、ノイズ信号を負荷した照明調整信号をつくり出す。コンパレータはアナログ加算部に接続しており、ノイズ信号負荷照明調整信号を三角波形と比較し照明コントロールパルス信号をつくり出す。
【００１２】
本発明の実施例では、低視覚ノイズＰＷＭ照明コントロール回路でつくり出したノイズ信号レベルを調整することができる。
【００１３】
本発明はまた、液晶ディスプレイ内部にある発光ダイオード照明をコントロールするための代替の低視覚ノイズパルス幅変調照明コントロール回路を提供する。低視覚ノイズパルス幅変調照明コントロール回路は、照明コントロールパルス発生ユニットおよびＤＣ／ＤＣコンバータで構成している。照明コントロールパルス発生ユニットは照明調整信号を受信する。照明コントロールパルス発生ユニットは、照明調整信号に従い事前に決めた範囲内で変わるように設定された周波数を有する照明コントロールパルス信号をつくり出す。ＤＣ／ＤＣコンバータは照明コントロールパルス発生ユニットに接続しているので、照明コントロールパルス発生ユニットは照明コントロールパルス信号に従い発光ダイオードを駆動することができる。
【００１４】
本発明の実施例では、低視覚ノイズＰＷＭ照明コントロール回路の照明コントロールパルス発生ユニットが行う動作は、マイクロプロセッサを使って実行する。
【００１５】
本発明の実施例では、低視覚ノイズＰＷＭ照明コントロール回路でつくり出した照明コントロールパルス信号の位相も、事前に決めた範囲内で変化する。
【００１６】
前述の全般的な説明や後述の詳細な説明のいずれも例示的なものであり、さらに本発明の説明を特許請求範囲として供している。
【発明の効果】
【００１７】
よって、本発明は発光ダイオードを駆動するための低視覚ノイズＰＷＭ照明コントロール回路を提供しており、照明コントロールパルス信号のデューティサイクルまたは周波数を変えて平均のデューティサイクルと周波数に保持することにより、パルス幅変調による視覚ノイズ干渉を少なくする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
添付の図で示している本発明の実施例を詳細に参照されたい。可能な限り図および説明において、同じまたは類似の部品を照合するために同じ参照番号を使用している。
【実施例１】
【００１９】
図３は、本発明の好ましい実施例による発光ダイオード低視覚ノイズＰＷＭ照明コントロール回路のブロック図である。図３の低視覚ノイズパルス幅変調（ＰＷＭ）照明コントロール回路３００は、液晶ディスプレイ内部にある（図示していない）発光ダイオードの照明レベルをコントロールするために使われる。低視覚ノイズＰＷＭ照明コントロール回路３００には、照明コントロールパルス発生ユニット３１０およびＤＣ／ＤＣコンバータ３２０が含まれている。照明コントロールパルス発生ユニット３１０は、照明調整信号Ｒｅｆを受信するために使う。照明調整信号Ｒｅｆに従い照明コントロールパルス発生ユニット３１０が照明コントロールパルス信号Ｃｏｎを発生する。パルス幅変調の視覚ノイズ干渉を改善するために、照明コントロールパルス信号Ｃｏｎのデューティサイクルまたは周波数を、事前に決めた範囲内で変えるようにする。よって、ディスプレイ画面上に波状の線の所謂“ファニング効果（fanning effect）”を招く垂直／水平方向スキャン信号および固定の照明コントロールパルス信号Ｃｏｎ間の周波数差干渉を防止する。加えて、ＤＣ／ＤＣコンバータ３２０は、照明コントロールパルス発生ユニット３１０がつくり出した照明コントロールパルス信号Ｃｏｎに従い発光ダイオードを駆動する。
【００２０】
図４は本発明の好ましい実施例による照明コントロールパルス発生ユニットの回路図である。図４で示すように、照明コントロールパルス発生ユニット４００には、ノイズ発生部４１０、アナログ加算部４２０、コンパレータ４３０が含まれている。さらに、ノイズ発生部４１０はお互いに電気的に繋がっている抵抗器４１１と増幅器４１２（訳注：原文では４２１となっているが間違い）を含んでおり、アナログ加算部４２０はお互いに電気的に繋がっている複数の抵抗器４２２、４２３、４２５と増幅器４２１を含んでいる。ノイズ発生部４１０内の増幅器４１２が抵抗器４１１のつくり出した熱的ノイズを増幅した後、ノイズ発生装置４１０はノイズ信号Ｎｏｓを出力する。ノイズ信号Ｎｏｓはアナログ加算部の回路４２０に伝達されるので、元来ＤＣ電圧の出力デューティサイクルをコントロールするために設定された照明調整信号Ｒｅｆとノイズ信号Ｎｏｓをお互いに加算し、ノイズ信号を負荷した照明調整信号Ｒｅｆをつくり出す。抵抗器４２２は可変抵抗器であるので、照明調整信号Ｒｅｆに負荷するノイズ信号Ｎｏｓのレベルを調整することができる。ノイズ信号負荷照明調整信号Ｒｅｆはコンパレータ４３０に伝達され、そこで信号を三角波形Ｔｒｉと比較して、図５に示すように許容ノイズ信号レベル内で変化するデューティサイクルを有する照明コントロールパルス信号Ｃｏｎをつくり出す。
【００２１】
図５に示すように、照明コントロールパルス信号Ｃｏｎのデューティサイクルが各サイクルの各瞬間で変化するにも拘わらず、ノイズの平均パワーはゼロである。よって、ノイズｗｐ加えた後の全回路の平均デューティサイクルはノイズを加えないものと同一である。言い換えれば、回路にノイズを加えた後の発光ダイオードの照明は、回路にノイズを加えない照明と同一である。
【００２２】
図６は、本発明による照明コントロールパルス発生ユニットを駆動するためのステップを示すフローチャートである。図３に示すように照明コントロールパルス発生ユニット３１０にマイクロプロセッサを用いると、図６のステップを実行して可変周波数の照明コントロールパルス信号Ｃｏｎを作り出せるので、パルス幅変調による視覚ノイズ干渉が減少する。
【００２３】
Ｔは照明コントロールパルス信号ＣｏｎのサイクルでｎはＴ０、Ｔ１、Ｔ２、．．．、Ｔｎ−１のように異なったサイクルタイムのｎの照明コントロールパルス信号Ｃｏｎとする時に、図３の照明コントロールパルス信号Ｃｏｎが周波数Ｆ＝１／Ｔを有していると仮定すると、（Ｔ０＋Ｔ１＋Ｔ２＋．．．＋Ｔｎ−１）／ｎ＝Ｔが得られる。さらに、異なったサイクルタイムのｎの照明コントロールパルス信号Ｃｏｎを入れ替えて、各信号が順次切り替わる前に行列を形成できる。例えば、数列０が｛Ｔ０、Ｔ１、Ｔ２、．．．、Ｔｎ−１｝、数列１が｛Ｔ０、Ｔ２、．．．、｝、以下同様であると、異なったサイクルタイムのｎの照明コントロールパルス信号Ｃｏｎをアレンジして、数列０、数列１、数列２、．．．、数列Ｋ−１を含むＫの異なった非繰り返し数列のリストを形成できる。その後、図６に示したステップをマイクロプロセッサを使って実行するので、異なった周波数を有する照明コントロールパルス信号Ｃｏｎが順次出力される。低視覚ノイズレベルのデジタルで駆動する照明コントロールパルス発生ユニットの駆動ステップは以下に説明するとおりである。
【００２４】
ステップＳ６１０で変数Ｉ、Ｊを０にセットする。その後、ステップＳ６２０で、数列ＪにあるＩ番目の照明コントロールパルス信号サイクルと受信した照明調整信号を組み合わせて、照明コントロールパルス信号をつくり出す。ステップＳ６３０で、数列Ｊにある次の照明コントロールパルス信号サイクルを検索する状態にある変数Ｉに１を加算する。ステップＳ６４０においてＩの値をチェックして、それがｎに等しいかどうかを判断する。Ｉの値がｎと等しくない時、手順はステップＳ６２０に戻る。しかしながら、Ｉの値がｎに等しいとき、Ｓ６５０を実行してＩを０にリセットし、次の数列の最初の照明コントロールパルス信号サイクルを検索する状態にあるＪの値に１を加える。その後、ステップＳ６６０を実行して、Ｊの値がＫに等しいかどうかを判断する。Ｊの値がＫに等しくないと、手順はＳ６２０に戻る。他方、Ｊの値がＫに等しいと、ステップＳ６７０を実行しＪの値を０にリセットしてステップＳ６２０への手順に戻る。
【００２５】
前記の説明で実行したステップはＫの数列の存在を仮定している。しかしながら、当技術に精通したものであれば、Ｋが１の時に手順が大きく簡素化されることが理解できるであろう。加えて、ステップＳ６２０でつくり出した照明コントロールパルス信号の位相を事前に決めた範囲内で変えることができるので、より広い周波数範囲の照明コントロールパルス信号がつくられる。
【００２６】
当該分野に精通したものであれば、本発明の適用範囲や精神から離れることなく、本発明の構造に対し種々の修正や変形体をつくることができることは明らかである。この観点から、請求項および同等のものの範囲内にあるなら、本発明には本発明の修正や変形体をも含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
添付の図は本発明をより理解するために供しており、そして本発明の明細書の一部に組み入れられてその一部を成すものである。以下の図は本発明の実施例を図示し、記述と共に本発明の原理を説明するためにある。
【図１】従来のパルス幅変調照明コントロール回路のブロック図。
【図２】図１の回路において照明コントロールパルス信号と発光ダイオード駆動電流信号の関係を示す図。
【図３】本発明の好ましい実施例による発光ダイオード低視覚ノイズＰＷＭ照明コントロール回路のブロック図。
【図４】本発明の好ましい実施例による照明コントロールパルス発生ユニットの回路図。
【図５】図４で示す照明コントロールパルス発生ユニットでつくり出した照明コントロールパルス信号の波形。
【図６】本発明の好ましい実施例による照明コントロールパルス発生ユニット駆動ステップを示すフローチャート。
【符号の説明】
【００２８】
１１０    ＤＣ／ＤＣコンバータ
３００    低視覚ノイズＰＷＭ照明コントロール回路
３１０    照明コントロールパルス発生ユニット
３２０    ＤＣ／ＤＣコンバータ
４００    照明コントロールパルス発生ユニット
４１０    ノイズ発生部
４１１    抵抗器
４１２    増幅器
４２０    アナログ加算部
４２１    増幅器
４２２、４２３、４２５    抵抗器
４３０    コンパレータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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