СХЕМА ВОЗБУЖДЕНИЯ СВЕТОИЗЛУЧАЮЩЕГО УСТРОЙСТВА
LIGHT-EMITTING DEVICE DRIVE CIRCUIT

Область техники
Настоящее изобретение относится к схемам возбуждения светоизлучающих устройств и, в частности, к схеме возбуждения светоизлучающего устройства, которая возбуждает совокупность последовательно соединенных светоизлучающих устройств постоянным током.
Уровень техники
В качестве подсветки для жидкокристаллического устройства отображения часто используется светодиодная подсветка, в которой совокупность СИД (светодиодов) размещена в двух измерениях. Для поддержания постоянной яркости подсветки светодиодная подсветка применяет способ возбуждения СИД постоянным током, согласно которому совокупность СИД соединена последовательно и источник постоянного тока обеспечен на одном конце совокупности СИД. Однако при наличии изменения в характеристиках СИД также происходит изменение яркости СИД, даже когда осуществляется возбуждение постоянным током. Таким образом, для подавления изменения яркости СИД предусмотрена схема возбуждения СИД, способная независимо регулировать яркость СИД (например, Патентный документ 1).
На фиг.9 показана блок-схема, демонстрирующая структуру традиционной схемы возбуждения СИД. Схема возбуждения СИД, показанная на фиг.9, возбуждает постоянным током пять последовательно соединенных СИД 91. Переключатели 92 соединены соответственно параллельно с СИД 91, и каждый из них при включении пропускает через себя ток, текущий через соответствующий СИД 91. Каждый СИД 91 включается, когда соответствующий переключатель 92 находится в состоянии выключения, и отключается, когда переключатель находится в состоянии включения.
Схема 94 управления возбуждением управляет напряжением на затворе ПТ (полевого транзистора) 93, который функционирует как источник постоянного тока. Схема 95 управления переключением независимо управляет включением и выключением переключателей 92. Длительность периода выключения каждого переключателя 92 определяется на основании характеристик соответствующего СИД 91. При такой конфигурации схемы возбуждения СИД яркость каждого СИД 91 независимо регулируется с использованием схемы 95 управления переключением и можно униформизировать яркость СИД 91 даже при наличии изменения в характеристиках СИД 91.
[Патентный документ 1] выложенная патентная заявка Японии №2005-310996.
Сущность изобретения
Задачи изобретения
Однако, как описано ниже, вышеописанная схема возбуждения СИД создает проблему в том, что избыточный ток течет через включенные СИД 91, когда любой из СИД 91 отключен. Напряжение между анодом и катодом включенных СИД представлено как Vf (где Vf положительное значение). Когда соответствующий один из переключателей 92 переходит из состояния выключения в состояние включения для отключения любого из СИД 91, напряжение между анодом и катодом СИД становится равным Vz, которое значительно ниже Vf. Напряжение Vz в этот момент времени, по существу, равно 0. В дальнейшем, для упрощения описания, будем предполагать, что Vz=0.
Поскольку схема, в которой СИД 91 и ПТ 93 соединены последовательно, применяется с постоянным напряжением источника питания, напряжение на стоке ПТ 93 (напряжение на узле Р) увеличивается на величину (k Vf), где k переключателей из пяти переключателей 92 переходят в состояние включения (т.е. k СИД 91 отключается). Ввиду наличия паразитной емкости 96 между стоком и затвором ПТ 93, напряжение на затворе (напряжение на узле Q) увеличивается при увеличении напряжения на стоке. Напряжение на узле Q возвращается к исходному уровню за короткий период времени благодаря действию схемы 94 управления возбуждением, которая предписывает ПТ 93 функционировать как источник постоянного тока. Однако за короткий период времени, в течение которого напряжение на узле Q превышает установленное, ток силой, превышающей установленную, течет через включенные СИД 91, и СИД 91 излучают свет на яркости, превышающей установленную. Кроме того, поскольку через включенные СИД 91 течет избыточный ток, срок службы СИД 91 уменьшается.
Таким образом, задачей настоящего изобретения является обеспечение устройства отображения, способного регулировать яркость независимо светоизлучающих устройств и препятствовать протеканию избыточного тока через светоизлучающие устройства.
Решение задач
Согласно первому аспекту настоящего изобретения предусмотрена схема возбуждения светоизлучающего устройства, которая возбуждает совокупность последовательно соединенных светоизлучающих устройств постоянным током, схема включает в себя: источник постоянного тока, соединенный последовательно со светоизлучающими устройствами; совокупность переключателей, соответственно соединенных параллельно со светоизлучающими устройствами; и схему управления переключением, которая независимо управляет включением и выключением переключателей и переводит все переключатели из состояния выключения в состояние включения с одним и тем же хронированием.
Согласно второму аспекту настоящего изобретения в первом аспекте настоящего изобретения схема возбуждения светоизлучающего устройства дополнительно включает в себя схему управления возбуждением, которая останавливает работу источника постоянного тока в зависимости от хронирования, при котором переключатели переходят в состояние включения.
Согласно третьему аспекту настоящего изобретения во втором аспекте настоящего изобретения схема управления возбуждением останавливает работу источника постоянного тока до того, как переключатели переходят в состояние включения.
Согласно четвертому аспекту настоящего изобретения предусмотрено устройство отображения, включающее в себя: схему возбуждения подсветки, выполненную как схема возбуждения светоизлучающего устройства согласно одному из аспектов с первого по третий настоящего изобретения.
Преимущества изобретения
Согласно первому аспекту настоящего изобретения все переключатели переходят из состояния выключения в состояние включения с одним и тем же хронированием. Следовательно, даже если ток, текущий через источник постоянного тока, временно увеличивается при переходе переключателей в состояние включения, этот ток не течет через светоизлучающие устройства. Таким образом можно независимо регулировать яркость светоизлучающих устройств и препятствовать протеканию избыточного тока через светоизлучающие устройства. Кроме того, можно снижать силу тока, текущего через светоизлучающие устройства, и продлевать срок службы светоизлучающих устройств.
Согласно второму аспекту настоящего изобретения можно эффективно препятствовать протеканию избыточного тока через светоизлучающие устройства за счет остановки работы источника постоянного тока в зависимости от хронирования, при котором переключатели переходят в состояние включения.
Согласно третьему аспекту настоящего изобретения благодаря остановке работы источника постоянного тока до того, как переключатели переходят в состояние включения, можно препятствовать протеканию избыточного тока через светоизлучающие устройства даже при наличии изменения в хронировании, при котором переключатели переходят в состояние включения.
Согласно четвертому аспекту настоящего изобретения можно препятствовать протеканию избыточного тока через светоизлучающие устройства, образующие подсветку, и продлевать срок службы подсветки.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 блок-схема, демонстрирующая структуру схемы возбуждения СИД согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.2 блок-схема, демонстрирующая структуру жидкокристаллического устройства отображения, снабженного схемой возбуждения СИД, показанной на фиг.1.
Фиг.3А схема, демонстрирующая путь тока возбуждения (первый пример) в схеме возбуждения СИД, показанной на фиг.1.
Фиг.3В схема, демонстрирующая путь тока возбуждения (второй пример) в схеме возбуждения СИД, показанной на фиг.1.
Фиг.3С схема, демонстрирующая путь тока возбуждения (третий пример) в схеме возбуждения СИД, показанной на фиг.1.
Фиг.4 диаграмма хронирования схемы возбуждения СИД, показанной на фиг.1.
Фиг.5 диаграмма хронирования традиционной схемы возбуждения СИД.
Фиг.6 блок-схема, демонстрирующая структуру схемы возбуждения СИД согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.7 диаграмма хронирования схемы возбуждения СИД, показанной на фиг.6.
Фиг.8 другая диаграмма хронирования схемы возбуждения СИД, показанной на фиг.6.
Фиг.9 блок-схема, демонстрирующая структуру традиционной схемы возбуждения СИД.
Описание условных обозначений
1: ЖИДКОКРИСТАЛЛИЧЕСКАЯ ПАНЕЛЬ
2: СХЕМА УПРАВЛЕНИЯ ОТОБРАЖЕНИЕМ
3: СХЕМА ВОЗБУЖДЕНИЯ ЛИНИИ СИГНАЛА РАЗВЕРТКИ
4: СХЕМА ВОЗБУЖДЕНИЯ ЛИНИИ СИГНАЛА ДАННЫХ
5: ПОДСВЕТКА СИД
6: СХЕМА ВОЗБУЖДЕНИЯ ПОДСВЕТКИ
7: ПИКСЕЛЬ
10, 20: СХЕМА ВОЗБУЖДЕНИЯ СИД
11: СИД
12: ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ
13: ПТ
14, 24: СХЕМА УПРАВЛЕНИЯ ВОЗБУЖДЕНИЕМ
15, 25: СХЕМА УПРАВЛЕНИЯ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЕМ
Предпочтительные варианты осуществления
(Первый вариант осуществления)
На фиг.1 показана блок-схема, демонстрирующая структуру схемы возбуждения СИД согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения. Схема возбуждения СИД 10, показанная на фиг.1, снабжена переключателями 12а-12е, ПТ 13, схемой 14 управления возбуждением и схемой 15 управления переключением, и схема 10 возбуждения СИД возбуждает СИД 11а-11е постоянным током. Здесь схема 10 возбуждения СИД возбуждает пять СИД, но количество СИД, возбуждаемых схемой 10 возбуждения СИД, может быть любым числом, большим или равным двум. Другими словами, схема 10 возбуждения СИД, которая возбуждает два ли более СИД, обеспечивает эффект, описанный ниже.
Прежде чем перейти к подробному описанию схемы возбуждения СИД 10, опишем один пример аспекта применения схемы 10 возбуждения СИД со ссылкой на фиг.2. На фиг.2 показана блок-схема, демонстрирующая структуру жидкокристаллического устройства отображения, снабженного схемой 10 возбуждения СИД. Жидкокристаллическое устройство отображения, показанное на фиг.2, снабжено жидкокристаллической панелью 1, схемой 2 управления отображением, схемой 3 возбуждения линии сигнала развертки, схемой 4 возбуждения линии сигнала данных, светодиодной подсветкой 5 и схемой 6 возбуждения подсветки.
Жидкокристаллическая панель 1 включает в себя m линий сигнала развертки G1-Gm, n линий сигнала данных S1-Sn и (m n) пикселей 7. Схема 2 управления отображением выводит сигнал управления хронированием С1 на схему 3 возбуждения линии сигнала развертки и сигнал управления хронированием С2 и видеосигнал V на схему 4 возбуждения линии сигнала данных. Схема 3 возбуждения линии сигнала развертки последовательно выбирает линии сигнала развертки G1-Gm на основании сигнала управления хронированием С1. Схема 4 возбуждения линии сигнала данных подает напряжения согласно видеосигналу V на линии сигнала данных S1-Sn на основании сигнала управления хронированием С2. Таким образом, напряжения, подаваемые на линии сигнала данных S1 Sn, записываются в пиксели 7, подключенные к выбранным линиям сигнала развертки. Яркость пикселя 7 изменяется согласно записанному в нем напряжению.
Светодиодная подсветка 5 обеспечена на задней стороне жидкокристаллической панели 1 и облучает светом заднюю поверхность жидкокристаллической панели 1. Светодиодная подсветка 5 включает в себя совокупность СИД 11, которые размещены в двух измерениях. СИД 11 делятся на совокупность групп, и СИД 11 одной и той же группы соединены последовательно. Схема 6 возбуждения подсветки возбуждает СИД 11 группами.
Среди компонентов схемы 10 возбуждения СИД, показанной на фиг.1, переключатели 12а-12е размещены в светодиодной подсветке 5 совместно с СИД 11a-11e, и в схеме 6 возбуждения подсветки предусмотрены ПТ 13, схема 14 управления возбуждением и схема 15 управления переключением. Кроме того, хотя СИД 11 делятся на группы в виде строк, согласно фиг.2 СИД 11 могут делиться на группы любым способом.
Теперь рассмотрим подробно схему 10 возбуждения СИД со ссылкой на фиг.1. Как показано на фиг.1, пять СИД 11a-11e, возбуждаемые схемой 10 возбуждения СИД, соединены последовательно. Напряжение источника питания Vcc подается на один конец последовательного соединения СИД 11a-11e, и другой конец заземлен через ПТ 13. ПТ 13 представляет собой N-канальный транзистор, и затворный контакт ПТ 13 подключен к выходному контакту схемы 14 управления возбуждением. Схема 14 управления возбуждением управляет напряжением на затворе ПТ 13, благодаря чему сила тока, текущего через ПТ 13 (далее именуемого током возбуждения), соответствует заранее определенному целевому значению. Таким образом, ПТ 13 функционирует как источник постоянного тока.
Переключатели 12а-12е соединены параллельно с СИД 11a-11e соответственно. Схема 15 управления переключением независимо управляет включением и выключением переключателей 12а-12е с использованием сигналов управления переключением Ха-Хе. В дальнейшем переключатели 12а-12е соответственно находятся в состоянии выключения, когда сигналы управления переключением Ха-Хе находятся на высоком уровне и соответственно находятся в состоянии включения, когда сигналы управления переключением Ха-Хе находятся на низком уровне.
В период времени, в течение которого сигнал управления переключением Ха находится на высоком уровне, переключатель 12а находится в состоянии выключения. В этот момент времени СИД 11а включен, поскольку ток возбуждения течет через СИД 11а. Напротив, в период времени, в течение которого сигнал управления переключением Ха находится на низком уровне, переключатель 12а находится в состоянии включения. В этот момент времени СИД 11а отключен, поскольку ток возбуждения не течет через СИД 11а. Таким образом, переключатель 12а пропускает через себя во включенном состоянии ток, текущий через СИД 11а. Это также применимо к СИД 11b-11е и переключателям 12b-12е.
На фиг.3А - фиг.3С показаны схемы, демонстрирующие пример пути тока возбуждения в схеме 10 возбуждения СИД. Когда все сигналы управления переключением Ха-Хе находятся на высоком уровне (фиг.3А), все переключатели 12а-12е находятся в состоянии выключения и ток возбуждения течет через СИД 11а-11е. Соответственно все СИД 11а-11е включены. Когда сигнал управления переключением Ха находится на высоком уровне и сигналы управления переключением Xb-Хе находятся на низком уровне (фиг.3В), переключатель 12а находится в состоянии выключения, переключатели 12b-12е находятся в состоянии включения и ток возбуждения течет через СИД 11а, но не через СИДs 11b-11е. Соответственно, СИД 11а включен и СИД Hb-11e отключены. Когда все сигналы управления переключением Ха-Хе находятся на низком уровне (фиг.3С), все переключатели 12а-12е находятся в состоянии включения и ток возбуждения не течет через СИД 11a-11e. Соответственно, все СИД 11a-11e отключены.
В схеме возбуждения СИД 10 продолжительность периода времени, в течение которого каждый из сигналов управления переключением Ха-Хе находится на высоком уровне (равная периоду времени, в течение которого каждый из СИД 11a-11e включен), определяется в зависимости от характеристик СИД 11a-11e. Таким образом, согласно схеме возбуждения СИД 10 можно униформизировать яркость СИД 11a-11e даже при наличии изменения в характеристиках СИД 11a-11e путем независимой регулировки яркости СИД 11a-11e с использованием схемы 15 управления переключением.
Кроме того, схема 15 управления переключением отличается тем, что все переключатели 12а-12е можно переводить из состояния выключения в состояние включения с одним и тем же хронированием путем переключения сигналов управления переключением Ха-Хе с высокого уровня на низкий уровень с одним и тем же хронированием. Ниже описан эффект схемы 10 возбуждения СИД, снабженной схемой 15 управления переключением, имеющей вышеописанные характеристики, со ссылкой на фиг.4 и фиг.5. В нижеприведенном описании напряжение между анодом и катодом включенного СИД равно Vf, а напряжение между анодом и катодом отключенного СИД равно 0.
На фиг.4 показана диаграмма хронирования схемы 10 возбуждения СИД. Все сигналы управления переключением Ха-Хе находятся на низком уровне в момент времени t0. Затем сигнал управления переключением Ха переходит на высокий уровень в момент времени t1, и сигналы управления переключением Xb-Хе переходят на высокий уровень в момент времени t2. Кроме того, сигналы управления переключением Ха-Хе переходят на низкий уровень в момент времени t3. Таким образом, все переключатели 12а-12е переходят из состояния выключения в состояние включения с одним и тем же хронированием. Схема 10 возбуждения СИД находится в состоянии, показанном на фиг.3В, с момента времени t1 до момента времени t2, в состоянии, показанном на фиг.3А, с момента времени t2 до момента времени t3 и в состоянии, показанном на фиг.3С, с момента времени t3 до момента времени t4.
На фиг.5 показана диаграмма хронирования в случае, когда все переключатели 92 переходят из состояния включения в состояние выключения с одним и тем же хронированием в схеме возбуждения СИД, показанной на фиг.9, вместо того чтобы все переключатели 92 переходили из состояния выключения в состояние включения с одним и тем же хронированием (далее именуемым традиционной схемой возбуждения СИД). Согласно традиционной схеме возбуждения СИД сигналы управления переключением Ya-Ye переходят с низкого уровня на высокий уровень в момент времени t0. Затем сигналы управления переключением Yb-Ye переходят на низкий уровень в момент времени t1, и сигнал управления переключением Ya переходит на низкий уровень в момент времени t2. Кроме того, сигналы управления переключением Ya-Ye переходят на высокий уровень в момент времени t3. Традиционная схема возбуждения СИД находится в состоянии, показанном на фиг.3А, с момента времени t0 до момента времени t1, в состоянии, показанном на фиг.3В, с момента времени t1 до момента времени t2 и в состоянии, показанном на фиг.3С, с момента времени t2 до момента времени t3.
Согласно традиционной схеме возбуждения СИД, когда четыре переключателя 92 переходят из состояния выключения в состояние включения в момент времени t1, напряжение на стоке ПТ 93 (напряжение на узле Р) увеличивается с (Vcc-5 Vf) до (Vcc-Vf) (см. фиг.5). Когда напряжение на стоке ПТ 93 увеличивается, напряжение на затворе ПТ 93 (напряжение на узле Q) увеличивается вследствие наличия паразитной емкости 96 между стоком и затвором, и ток возбуждения, который течет через ПТ 93, увеличивается соответственно. Согласно традиционной схеме возбуждения СИД сигнал управления переключением Ya остается на высоком уровне после момента t1, и СИД 91 на первой стадии остается включенным. Соответственно, в период времени до того, как ток возбуждения вернется к исходному уровню благодаря действию схемы 94 управления возбуждением, избыточный ток Iex на первой стадии течет через включенный СИД 91. В результате существуют проблемы в том, что СИД 91 излучают свет на яркости, превышающей установленную, и что срок службы СИД 91 уменьшается.
С другой стороны, согласно схеме 10 возбуждения СИД этого варианта осуществления, когда переключатели 12а-12е переходят из состояния выключения в состояние включения в момент времени t3, напряжение на стоке ПТ 13 (напряжение на узле А) увеличивается с (Vcc-5 Vf) до Vcc (см. фиг.4). По аналогии с традиционной схемой возбуждения СИД в схеме 10 возбуждения СИД напряжение на затворе ПТ 13 (напряжение на узле В) увеличивается при увеличении напряжения на стоке ПТ 13, и ток возбуждения, который течет через ПТ 13, увеличивается соответственно. Однако в случае схемы 10 возбуждения СИД, поскольку все переключатели 12а-12е находятся в состоянии включения после момента t3, ток возбуждения не течет через СИД 11a-11e. Соответственно, избыточный ток Iex не течет через СИД 11a-11e, даже когда ток возбуждения избыточен. Таким образом, можно препятствовать протеканию избыточного тока через включенные СИД 11. Кроме того, можно снижать силу тока, текущего через СИД 11, и продлевать срок службы СИД 11.
Как описано выше, согласно схеме 10 возбуждения СИД этого варианта осуществления все переключатели 12а-12е переходят из состояния выключения в состояние включения с одним и тем же хронированием. Следовательно, даже когда ток возбуждения временно увеличивается при переходе переключателей 12а-12е в состояние включения, этот ток не течет через СИД 11a-11e. Таким образом можно независимо регулировать яркость СИД 11a-11e и препятствовать протеканию избыточного тока через СИД 11a-11e.
(Второй вариант осуществления)
На фиг.6 показана блок-схема, демонстрирующая структуру схемы возбуждения СИД согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения. Схема 20 возбуждения СИД, показанная на фиг.6, такова, что схема 14 управления возбуждением и схема 15 управления переключением в схеме возбуждения СИД 10 согласно первому варианту осуществления (фиг.1) заменены схемой 24 управления возбуждением и схемой 25 управления переключением. Среди компонентов этого варианта осуществления компоненты, сходные с теми, которые описаны в первом варианте осуществления, обозначены сходными условными обозначениями, и описание таких компонентов опущено.
Схема 24 управления возбуждением управляет напряжением на затворе ПТ 13, таким же образом, как схема 14 управления возбуждением, благодаря чему сила тока возбуждения соответствует заранее определенному целевому значению. Схема 25 управления переключением независимо управляет включением и выключением переключателей 12а-12е таким же образом, как схема 15 управления переключением, и переводит все переключатели 12а-12е из состояния выключения в состояние включения с одним и тем же хронированием.
Кроме того, схема 24 управления возбуждением способна переключать напряжение на затворе ПТ 13 между высоким уровнем и низким уровнем. ПТ 13 находится в состоянии включения, когда напряжение на затворе находится на высоком уровне, и функционирует как источник постоянного тока. Напротив, ПТ 13 находится в состоянии выключения, когда напряжение на затворе находится на низком уровне, и не функционирует как источник постоянного тока.
Кроме того, общий сигнал управления хронированием СО поступает на схему 24 управления возбуждением и схему 25 управления переключением. Схема 24 управления возбуждением переводит напряжение на затворе ПТ 13 с высокого уровня на низкий уровень на основании сигнала управления хронированием СО в зависимости от хронирования, при котором сигналы управления переключением Ха-Хе переключаются с высокого уровня на низкий уровень. Таким образом, схема 24 управления возбуждением прекращает действовать как источник постоянного тока в зависимости от хронирования, при котором переключатели 12а-12е переходят в состояние включения.
На фиг.7 показана диаграмма хронирования схемы 20 возбуждения СИД. Согласно фиг.7 сигналы управления переключением Ха-Хе изменяются таким же образом, как и в диаграмме, показанной на фиг.4. Напряжение на затворе ПТ 13 управляется схемой 24 управления возбуждением таким образом, чтобы оно находилось на высоком уровне с момента времени t1 до момента времени t3 и на низком уровне с момента времени t3 до момента времени t4. Согласно фиг.7 хронирование, при котором сигналы управления переключением Ха-Хе переходят на низкий уровень, и хронирование, при котором напряжение на затворе ПТ 13 переходит на низкий уровень, по существу, одинаковы.
Согласно такой конфигурации схемы 20 возбуждения СИД этого варианта осуществления можно эффективно препятствовать протеканию избыточного тока через СИД 11а-11е, останавливая работу источника постоянного тока, образованного ПТ 13, в зависимости от хронирования, при котором переключатели 12а-12е переходят в состояние включения.
Следует понимать, что согласно фиг.8 схема 24 управления возбуждением может прекращать работу источника постоянного тока, образованного ПТ 13, до того как переключатели 12а-12е перейдут из состояния выключения в состояние включения благодаря переходу напряжения на затворе ПТ 13 с высокого уровня на низкий уровень, прежде чем сигналы управления переключением Ха-Хе перейдут с высокого уровня на низкий уровень. Таким образом можно препятствовать протеканию избыточного тока через СИД 11a-11e даже при наличии изменения в хронировании, при котором переключатели 12а-12е переходят в состояние включения.
Следует понимать, что, хотя схема возбуждения СИД была описана в качестве примера схемы возбуждения светоизлучающего устройства, таким же образом можно сформировать схему возбуждения для светоизлучающих устройств, отличных от СИД.
Промышленное применение
Схема возбуждения светоизлучающего устройства, отвечающая настоящему изобретению, способна регулировать яркость независимо светоизлучающих устройств и препятствовать протеканию избыточного тока через светоизлучающие устройства, и, таким образом, это позволяет применять ее в качестве схемы возбуждения для различных светоизлучающих устройств, например СИД.