JP2007080819A - ディスプレイ装置およびその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 電流リップル成分を減少させることによってディスプレイ特性が向上されたディスプレイ装置を提供する。
【解決手段】 本発明によるディスプレイ装置は、光源を含むディスプレイ装置において、所定の駆動電源を前記光源に供給する複数の電源駆動部と；それぞれの前記電源駆動部から供給されるそれぞれの駆動電源の電流が所定の位相差を有するように複数の前記電源駆動部を制御する制御部とを含む。
【選択図】 図１

Description

本発明はディスプレイ装置に係わり、より詳しくは、スイッチング方式で光源に電源が供給されるディスプレイ装置に関する。

ディスプレイ装置は、より向上した色再現のために光源の素材として、従来のＣＣＦＬ（冷陰極蛍光ランプ）を用いる方式から、発光ダイオード（以下、ＬＥＤという）を用いる方式に変化する傾向にある。このように、ＬＥＤ素子を用いた光源を備えるディスプレイ装置は、ＬＥＤ光源を用いることによって色再現の性能が向上する。

このようなＬＥＤ光源を有する従来のディスプレイ装置は、ＬＥＤ光源を制御することにおいてリニア方式とスイッチング方式のうちのいずれか一つを利用する。

リニア方式を利用する場合、ＬＥＤ光源に供給するための電圧を発生する定電圧源と、前記定電圧源から供給される電圧による電流が前記ＬＥＤ光源に流れるようにスイッチングするスイッチング部と、前記スイッチング部をオン／オフさせるＰＷＭ発生部とを含む。
リニア方式の場合、ノイズとリップルが小さいという長所があるが、前記ＬＥＤ光源に常にリニア領域の一電流を供給しなければならないので、前記ＬＥＤ光源の負荷電流量が大きい場合、リニア領域の一電流を持続的に供給するために前記スイッチング部で発生する電圧損失が大きくなるという短所がある。

スイッチング方式を利用する場合、ＬＥＤ光源に供給するための電流を発生する定電流源と、前記定電流源から供給される電流が前記ＬＥＤ光源に流れるようにスイッチングするスイッチング部と、スイッチング部をオン／オフさせるＰＷＭ発生部とを含む。これによって、従来のスイッチング方式を利用するＬＥＤ光源制御は、ＬＥＤ光源を点灯させるためのＰＷＭオン区間で前記ＬＥＤ光源に一電流が流れるようになり、ＬＥＤ光源を消灯させるためのＰＷＭオフ区間で前記ＬＥＤ光源に“０”電流が流れるようになる。ここで、ＰＷＭオン区間では、前記ＬＥＤに流れる電流の大きさによって前記スイッチング部がオン／オフされて、ＬＥＤ光源に流れる電流の大きさが微細に脈動しながら、平均的な一電流が流れるようになる。

スイッチング方式の場合、ＬＥＤに電流が供給される過程でスイッチングオン／オフに対応する周期でリップルが発生し、これによってＬＥＤの光特性が劣化する問題点が発生する。このようなリップル成分を除去するために容量が大きいインダクタを用いたりスイッチング周波数を高める方法が考案されたりもする。しかし、容量が大きいインダクタは製作が容易でないだけでなく、体積増加によってインダクタ特性が劣化する短所があり、スイッチング周波数を高めるほどスイッチング損失が増加して、全体的なディスプレイ装置の効率が落ちる問題点がある。

したがって、本発明の目的は、電流リップル成分を減少させることによってディスプレイ特性が向上されたディスプレイ装置を提供することにある。

前記目的は、本発明によって、光源を含むディスプレイ装置において、所定の駆動電源を前記光源に供給する複数の電源駆動部と；それぞれの前記電源駆動部から供給されるそれぞれの駆動電源の電流が所定の位相差を有するように複数の前記電源駆動部を制御する制御部と；を含むディスプレイ装置によって達成される。

ここで、前記電源駆動部は、所定の定電流源から出力される電流を前記光源に供給するスイッチング部と；前記スイッチング部のオン／オフを制御するためのＰＷＭ信号を発生させるＰＷＭ発生部とを含むことができる。

前記制御部は、それぞれのＰＷＭ信号が所定の位相差だけ順次に遅延されるようにそれぞれの前記ＰＷＭ発生部を制御するのが好ましい。

言い換えれば、前記制御部は、それぞれの前記ＰＷＭ信号が所定の位相差を有するように同期させる同期信号を前記ＰＷＭ発生部に出力するのが好ましい。

前記ＰＷＭ信号の周波数がｆであり、前記電源駆動部がＮ個設けられる場合、前記位相差は１／ｆ＊Ｎであることができる。

前記光源は、前記スイッチング部がオン状態にある場合には供給される電流の大きさが増加し、オフ状態にある場合には供給される電流の大きさが減少するスイッチング方式によって電流が供給されることができる。

前記ＰＷＭ発生部は、前記光源に流れる電流を検出して、検出された電流と所定の指令値とを比較し、比較結果によって前記スイッチング部のオン／オフを制御するのが好ましく、このとき、前記ＰＷＭ発生部は、比較結果、前記検出された電流が前記指令値を超える場合には前記スイッチング部をターンオフさせ、前記検出された電流が前記指令値以下である場合には前記スイッチング部をターンオンさせるためのＰＷＭ信号を発生させるのが好ましい。

前記光源は発光ダイオードを含むことができ、赤色、緑色および青色のような複数の発光ダイオードを含むのが好ましい。

一方、前記目的は、本発明によって、光源を含むディスプレイ装置の制御方法において、複数の電源駆動部を設ける段階と；前記光源に定電流を供給するためのＰＷＭ信号を発生させる段階と；前記ＰＷＭ信号を所定の位相差だけ順次に遅延させる段階とを含むディスプレイ装置の制御方法によっても達成される。

前記ＰＷＭ信号を遅延させる段階は、前記ＰＷＭ信号が所定の位相差を有するように同期させる同期信号を発生させることによって行われるのが好ましい。

本発明によると、電流リップル成分を減少させることによってディスプレイ特性が向上されたディスプレイ装置が提供される。

以下、添付図面を参照して本発明について説明する。

図１は本発明の一実施形態によるディスプレイ装置の制御ブロック図であり、図示されているように、ディスプレイ装置は定電流源１０と、ＬＥＤ光源２０と、複数の電源駆動部３０、４０、５０、６０と、電源駆動部３０、４０、５０、６０を制御する制御部１００とを含む。

定電流源１０はＬＥＤ光源２０に供給される電源ソースであり、主にＬＥＤ光源２０には電流電源が使用される。複数の電源駆動部３０、４０、５０、６０は定電流源１０に並列に連結されているが、これに限定されず、電源駆動部３０、４０、５０、６０ごとに独立した定電流源１０を含むこともできる。

ＬＥＤ光源２０は映像をディスプレイするためのディスプレイ部（図示せず）に光を提供する機能を果たし、光源としては発光ダイオードであるのが好ましいが、これに限られない。ＬＥＤ光源２０は複数のＬＥＤ素子を含むことが一般的である。

ＬＥＤ光源２０は、レッド（赤）光を発光するＲ−ＬＥＤと、グリーン（緑）光を発光するＧ−ＬＥＤと、ブルー（青）光を発光するＢ−ＬＥＤとを含むことができる。また、ＬＥＤ光源２０は、シアン光を発光するＣＬＥＤ、イエロー（黄）光を発光するＹＬＥＤ、ホワイト（白）光を発光するＷＬＥＤなど多様な色のＬＥＤをさらに含むことができる。

本実施形態によるディスプレイ装置はそれぞれのＬＥＤ光源２０が順次に発光される駆動方式で動作する場合をその対象とする。例えば、ディスプレイ装置がＤＬＰを用いたプロジェクションテレビであり、光源として３個のＬＥＤ光源（Ｒ−ＬＥＤ、Ｇ−ＬＥＤ、Ｂ−ＬＥＤ）２０が設けられている場合、それぞれのＬＥＤ光源２０は順次に発光される方式、即ち、先ずＲ−ＬＥＤのみ発光された後、所定の時間が経過した後にＲ−ＬＥＤが消光されてＧ−ＬＥＤが発光され、再び所定の時間が経過した後にＧ−ＬＥＤが消光されてＢ−ＬＥＤが発光される方式で駆動することができる。

本発明によるＬＥＤ光源２０は、第１スイッチング部３３、４３、５３、６３がオンの状態にある場合には供給される電流の大きさが増加し、オフの状態にある場合には供給される電流の大きさが減少するスイッチング方式によって電流が供給される。

電源駆動部３０、４０、５０、６０は定電流源１０から供給される電源を調節してＬＥＤ光源２０の電極に駆動電源を供給する。この時、ＬＥＤ光源２０は電源駆動部３０、４０、５０、６０から供給される駆動電源の電流量によって明るさが調節される。電源駆動部３０、４０、５０、６０は後述する制御部１００から出力された基準電圧とＬＥＤ光源２０に印加される電流に比例する出力電圧とを比較して、比較結果によってＬＥＤ光源２０に印加される電流量を制御することができる。また、複数の電源駆動部３０、４０、５０、６０は制御部１００の制御によって所定の位相差を有する電流を出力し、本実施形態では全四つの電源駆動部３０、４０、５０、６０が設けられるが、電源駆動部３０、４０、５０、６０の個数はこれに限定されない。

複数の電源駆動部３０、４０、５０、６０はそれぞれＰＷＭ発生部３１、４１、５１、６１、第１スイッチング部３３、４３、５３、６３および第２スイッチング部３５、４５、５５、６５を含む。また、電源駆動部３０、４０、５０、６０はインダクタＬ、電流感知用抵抗ＲｓおよびダイオードＤをさらに含む。ここで、インダクタＬは第１スイッチング部３３、４３、５３、６３と第２スイッチング部３５、４５、５５、６５の間に連結されており、電流感知用抵抗ＲｓはＰＷＭ発生部３１、４１、５１、６１と第２スイッチング部３５、４５、５５、６５の間に設けられ、ダイオードＤはＰＷＭ発生部３１、４１、５１、６１と電流感知用抵抗Ｒｓの間にアノード端が連結され、第１スイッチング部３３、４３、５３、６３とインダクタＬの間にカソード端が連結される。

第１スイッチング部３３、４３、５３、６３は、定電流源１０からＬＥＤ光源２０に提供するための電流の流れを断続する役割を果たし、ＰＷＭ発生部３１、４１、５１、６１からのＰＷＭ制御によってオン／オフされる金属酸化膜シリコン電界効果トランジスター（ＭＯＳＦＥＴ）で設けられるのが好ましい。第１スイッチング部３３、４３、５３、６３は電源をスイッチングすることができるものであればその範囲は制限されない。第１スイッチング部３３、４３、５３、６３のオン／オフによってＬＥＤ光源２０に印加される電流量は増加と減少を繰り返す三角波形態に調節されて、電流量の平均値によってＬＥＤ光源２０の明るさが決定される。

ＰＷＭ発生部３１、４１、５１、６１は第１スイッチング部３３、４３、５３、６３をＰＷＭ制御して、電源駆動部３０、４０、５０、６０がＬＥＤ光源２０の明るさを所定の指令値に合わせて維持させることができる一定の電流電源を出力するようにする。つまり、ＰＷＭ発生部３１、４１、５１、６１は第１スイッチング部３３、４３、５３、６３をオン／オフするためのＰＷＭ信号を発生させる。各ＰＷＭ発生部３１、４１、５１、６１から発生されるＰＷＭ信号は類似した周波数および振幅を有するのが好ましい。後述するが、それぞれのＰＷＭ発生部３１、４１、５１、６１から発生されるＰＷＭ信号は制御部１００から出力される同期信号によって所定の位相差だけ順次に遅延される。

このようなＰＷＭ発生部３１、４１、５１、６１はディスプレイ装置の駆動初期に制御部１００からＬＥＤ光源２０の点灯制御信号（前記所定の指令値）の入力を受け、これによって電流維持第１スイッチング部３３、４３、５３、６３をオンさせる。その後、ＰＷＭ発生部３１、４１、５１、６１は、電流感知用抵抗Ｒｓにかかる比較電圧を検出し、前記検出した比較電圧と前記所定の指令値とを比較して、第１スイッチング部３３、４３、５３、６３のオン／オフを制御する。言い換えると、ＰＷＭ発生部３１、４１、５１、６１は、検出された電流が指令値を超える場合には第１スイッチング部３３、４３、５３、６３をターンオフさせ、検出された電流が指令値以下である場合には第１スイッチング部３３、４３、５３、６３をターンオンさせる動作を繰り返す。

もちろん、ディスプレイ装置の駆動がオフされる場合、ＰＷＭ発生部３１、４１、５１、６１は制御部１００の制御によってディセーブルされ、電源駆動部３０、４０、５０、６０は駆動電源を出力しないのが好ましい。

第２スイッチング部３５、４５、５５、６５は第１スイッチング部３３、４３、５３、６３から出力される前記駆動電源を断続する役割を果たす。このような第２スイッチング部３５、４５、５５、６５は制御部１００からのＰＷＭ制御信号によってオン／オフされて、第１スイッチング部３３、４３、５３、６３からＬＥＤ光源２０に提供される前記駆動電源を横取りし、金属酸化膜シリコン電界効果トランジスター（ＭＯＳＦＥＴ）で設けられるのが好ましい。

具体的に、第２スイッチング部３５、４５、５５、６５がオフされた場合、ＰＷＭ発生部３１、４１、５１、６１から出力されて第１スイッチング部３３、４３、５３、６３を通過した駆動電源は、ＬＥＤ光源２０に出力される。そして、第２スイッチング部３５、４５、５５、６５がオンされた場合、駆動電源はＬＥＤ光源２０に印加されず、第２スイッチング部３５、４５、５５、６５、ダイオードＤ１、インダクタＬが構成する閉回路に電源が流れるようになる。

したがって、ＰＷＭ発生部３１、４１、５１、６１によってディスプレイ装置が駆動状態であれば、ＬＥＤ光源２０のオン動作／オフ動作に関係なく一定の電流がインダクタＬに保存される。インダクタＬに維持されている電流によってＬＥＤ光源２０がオフ状態からオン状態に転換される時、ＬＥＤ光源２０に迅速かつ安定的に電源が供給される。

制御部１００は複数の電源駆動部３０、４０、５０、６０から供給されるそれぞれの駆動電源の電流が所定の位相差を有するように電源駆動部３０、４０、５０、６０を制御する。より具体的には、制御部１００は、ＰＷＭ発生部３１、４１、５１、６１から出力されるＰＷＭ信号が所定の位相差だけ順次に遅延されるように、電源駆動部３０、４０、５０、６０が含んでいるそれぞれのＰＷＭ発生部３１、４１、５１、６１に制御信号を印加する。順次に遅延されたＰＷＭ信号によってＬＥＤ光源２０に出力される電流の位相にも所定の差が生じるようになる。制御部１００がＰＷＭ発生部３１、４１、５１、６１に印加する制御信号は、複数のＰＷＭ信号を一定の時間間隔で遅延させるための同期信号である。

制御部１００が出力する同期信号の周期はＴ／４であり、ここで、Ｔは各ＰＷＭ発生部３１、４１、５１、６１から出力されるＰＷＭ信号の周期に該当し、分母の４は電源駆動部３０、４０、５０、６０の個数に該当する。複数のＰＷＭ発生部３１、４１、５１、６１から出力されるＰＷＭ信号はそれぞれ互いに異なる周期および振幅を有することが可能であるが、制御部１００から印加される同期信号による制御が容易なようにＰＷＭ信号は同一な周期を有するのが好ましく、ＬＥＤ光源２０に均一な電源を供給するためにＰＷＭ信号の振幅は類似するのが好ましい。

以下、本発明の一実施形態による電源駆動部からの出力電流波形を示した図２を参照して説明する。先ず、第１電源駆動部３０から出力される電流の波形は（ｂ）のようであり、順次に第２乃至第４電源駆動部４０、５０、６０から出力される電流の波形は（ｃ）乃至（ｅ）に示されている。このような電流の波形は各ＰＷＭ発生部３１、４１、５１、６１から出力されるＰＷＭ信号の出力波形と類似している。

各電源駆動部３０、４０、５０、６０から出力される電流は同一な周期および振幅を有し、全てｉ_ａに該当する振幅だけのリップルを有する。また、所定の位相差を有して遅延されている。ＰＷＭ信号の周期がＴであり、周波数をｆとする場合、位相差は周波数と電源駆動部３０、４０、５０、６０の個数である４とをかけた値の逆数に該当する。つまり、本実施形態で各電源駆動部３０、４０、５０、６０から出力される電流の位相差は１／ｆ＊４であり、電源駆動部３０、４０、５０、６０の個数が多くなるほど位相差は減少する。制御部１００が出力する同期信号は図２の（ａ）に示されている。

ＬＥＤ光源２０の立場で調べてみると、ＬＥＤ光源２０に入力される電流は第１電源駆動部３０から入力される電流ｉ１乃至第４電源駆動部６０から入力される電流ｉ４の合わせに該当するものであって、（ｆ）に図示されているｉ_{ｔｏｔａｌ}のようである。各電源駆動部３０、４０、５０、６０から出力される電流はｉ_ａに該当するリップルを有するが、各電流が合せられてＬＥＤ光源２０が認識する全体電流ｉ_{ｔｏｔａｌ}のリップルはｉ_ｂに該当する。

このように、ＬＥＤ光源２０に供給される電流のリップルを減少させることによって、従来にリップル成分によって発生した光特性の劣化が防止され、ＬＥＤ光源２０の効率が高まる。これは窮極的にディスプレイ画面の画質を改善させる効果がある。

図３は本発明の一実施形態によるディスプレイ装置の制御方法に関するものである。まず、ＬＥＤ光源２０に電源を供給するための複数の電源駆動部３０、４０、５０、６０を設ける（Ｓ１０）。電源駆動部３０、４０、５０、６０は一つの定電流源１０に並列に連結されることもでき、個別的な電源を備えることもできる。

その後、電源駆動部３０、４０、５０、６０は制御部１００からの制御信号によってＰＷＭ発生部３１、４１、５１、６１を制御してＰＷＭ信号を発生させ（Ｓ２０）、これによってＬＥＤ光源２０には定電流が供給される（Ｓ３０）。本実施形態によるＰＷＭ発生部３１、４１、５１、６１は所定の指令値とＬＥＤ光源２０から出力された電流値とを比較して、直接第１スイッチング部３３、４３、５３、６３をオン／オフすることができる。

定電流の供給が始まると、制御部１００は各ＰＷＭ発生部３１、４１、５１、６１に一定の制御信号である同期信号を印加し、制御部１００から出力された同期信号によってＰＷＭ発生部３１、４１、５１、６１から発生するＰＷＭ信号は所定の位相差を有して順次に遅延される（Ｓ４０）。

順次に遅延されたＰＷＭ信号によって電源駆動部３０、４０、５０、６０から出力される電流も所定の位相差を有してＬＥＤ光源２０に出力され、ＬＥＤ光源２０は遅延された各電流が合わせられた一つの電流の入力を受けることと認識するようになる。

制御部１００は継続的に同期信号を出力し、ＰＷＭ発生部３１、４１、５１、６１はＬＥＤ光源２０に流れる電流と指令値に基づいて各ＰＷＭ信号を制御する（Ｓ５０）。

たとえ本発明のいくつかの実施形態が図示されて説明されたが、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する当業者であれば、本発明の原則や精神から外れずに、スイッチング素子のオン／オフによって電源の供給を受けるディスプレイ装置において、電源のリップルを減少させるための本実施形態を変形できることが分かる。発明の範囲は添付された請求項とその均等物によって決められる。

本発明の一実施形態によるディスプレイ装置の制御ブロック図である。 本発明の一実施形態による電源駆動部からの出力電流波形を示した図である。 本発明の一実施形態によるディスプレイ装置の制御フローチャートである。

符号の説明

１０ 定電流源
２０ ＬＥＤ光源
３０、４０、５０、６０ 電源駆動部
３１、４１、５１、６１ ＰＷＭ発生部
３３、４３、５３、６３ 第１スイッチング部
３５、４５、５５、６５ 第２スイッチング部
１００ 制御部

Claims (11)

1. 光源を含むディスプレイ装置において、
   所定の駆動電源を前記光源に供給する複数の電源駆動部と；
   それぞれの前記電源駆動部から供給されるそれぞれの駆動電源の電流が所定の位相差を有するように複数の前記電源駆動部を制御する制御部とを含むことを特徴とするディスプレイ装置。
2. 前記電源駆動部は、
   所定の定電流源から出力される電流を前記光源に供給するスイッチング部と；
   前記スイッチング部のオン／オフを制御するためのＰＷＭ信号を発生させるＰＷＭ発生部とを含むことを特徴とする請求項１に記載のディスプレイ装置。
3. 前記制御部は、それぞれのＰＷＭ信号が所定の位相差だけ順次に遅延されるようにそれぞれの前記ＰＷＭ発生部を制御することを特徴とする請求項２に記載のディスプレイ装置。
4. 前記制御部は、それぞれの前記ＰＷＭ信号が所定の位相差を有するように同期させる同期信号を前記ＰＷＭ発生部に出力することを特徴とする請求項２に記載のディスプレイ装置。
5. 前記ＰＷＭ信号の周波数がｆであり、前記電源駆動部がＮ個設けられる場合、前記位相差は１／ｆ＊Ｎであることを特徴とする請求項２に記載のディスプレイ装置。
6. 前記光源は、前記スイッチング部がオン状態にある場合には供給される電流の大きさが増加し、オフ状態にある場合には供給される電流の大きさが減少するスイッチング方式によって電流が供給されることを特徴とする請求項２に記載のディスプレイ装置。
7. 前記ＰＷＭ発生部は、前記光源に流れる電流を検出して、検出された電流と所定の指令値とを比較し、比較結果によって前記スイッチング部のオン／オフを制御することを特徴とする請求項２に記載のディスプレイ装置。
8. 前記ＰＷＭ発生部は、比較結果、前記検出された電流が前記指令値を超える場合には前記スイッチング部をターンオフさせ、前記検出された電流が前記指令値以下である場合には前記スイッチング部をターンオンさせるためのＰＷＭ信号を発生させることを特徴とする請求項７に記載のディスプレイ装置。
9. 前記光源は発光ダイオードを含むことを特徴とする請求項１に記載のディスプレイ装置。
10. 光源を含むディスプレイ装置の制御方法において、
    複数の電源駆動部を設ける段階と；
    前記光源に定電流を供給するためのＰＷＭ信号を発生させる段階と；
    前記ＰＷＭ信号を所定の位相差だけ順次に遅延させる段階とを含むことを特徴とするディスプレイ装置の制御方法。
11. 前記ＰＷＭ信号を遅延させる段階は、
    前記ＰＷＭ信号が所定の位相差を有するように同期させる同期信号を発生させることを特徴とする請求項１０に記載のディスプレイ装置の制御方法。

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