专利名称：发光元件驱动器和显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及适合于以与流过的电流相应的亮度发光的发光元件(比如发光二极管(LED))的驱动器，和具有利用所述驱动器的非发光透射显示部分的显示装置。
背景技术：
发光二极管(LED)被用于替换作为液晶面板中的背光光源的CCFL(冷阴极荧光灯)。特别地，通过单独利用三原色，即红色、绿色和蓝色LED，并且光学合成或者加法混合这些原色，获得白色的技术被用于电视广播，因为所述技术易于实现色平衡。另一方面， 近年来，白色LED的显色性不断改善，使白色LED可在电视中获得广泛应用。LED的亮度基本上按照电流变化。此外，正向电压因个体差异和温度而变化。于是，当用作液晶面板(例如LCD)的背光时，LED驱动器必须具有恒流特性，以提供恒定和均勻的亮度。另一方面，已知利用PWM控制方法的驱动器在较宽的动态范围内调整亮度。PWM控制方法在恒定的定时，接通和断开流经LED的电流，根据接通和断开时间之间的比率调整亮度。实现这种方法的一种途径是插入与LED串联的开关元件，并在给定定时接通和断开开关元件(例如，参见日本专利特许公开No. 2001-272938)。另一种已知途径是利用点灯信号，接通和断开与LED串联连接的开关元件，从而对诸如升压斩波器(boost chopper)之类的开关电源部分的开关晶体管进行PWM控制。图1是描述发光二极管(LED)驱动器的相关技术的示图。LED驱动器1包括升压斩波器开关电源部分2，发光部分3，开关部分4，恒流电路 (或电阻器)5和控制电路6。发光二极管3包括LED阵列，用作负载。LED阵列具有串联连接的多个LED。开关电源部分2包括恒压源V21，电感器L21，二极管D21，蓄电电容器C21，开关晶体管SW21，电流检测电阻器元件R21，和节点ND21-ND23。电感器L21使其一端连接到电压VDD的恒压源V21，使其另一端连接到节点ND21。 二极管D21使其阳极连接到节点ND21，使其阴极连接到节点ND22。电容器C21使其一个端子(电极)连接到节点ND22，使其另一个端子(电极)连接到基准电位VSS (例如，接地电位)。节点ND22作为开关电源部分2的电压输出节点，被连接到充当负载的发光部分3
的一端。开关晶体管SW21用NMOS晶体管形成，所述NMOS晶体管例如是η沟道场效应晶体管。开关晶体管SW21使其漏极连接到节点ND21，使其源极连接到电阻器元件R21的一端。 电阻器元件R21使其另一端连接到基准电位VSS。在如上所述构成的开关电源部分2中，用控制电路6的PWM控制脉冲信号控制开
4关晶体管SW21接通和断开，从而升高恒压源V21的电压VDD，并把升高的电压提供给发光部分3的一端。发光部分3由串联连接的多个LED 3-1 3-n形成。在串联连接的多个LED 3-1 3_n中，在一端，LED 3-1使其阳极连接到开关电源部分2的电压输出节点ND22，在另一端，LED 3-n使其阴极连接到开关部分4的端子'a'。应注意发光部分3并不局限于用多个LED构成，相反可用单个LED构成。开关部分4使其另一个端子'b'连接到恒流电路(或电阻器)5。恒流电路(或电阻器)5连接到基准电位VSS。在脉冲形式的LED点灯信号LO为高电平有效时，使开关部分4保持接通状态。此时，电流ILED流过从开关电源部分2获得供电电压Vo的发光部分3，从而使LED 3-1 3_n点売。在脉冲形式的LED点灯信号LO为低电平无效时，使开关部分4保持断开状态。此时，电流ILED不流过从开关电源部分2获得供电电压Vo的发光部分3，从而使LED 3-1 3-n不点亮。在开关部分4为接通状态时，开关部分4和恒流电路5之间的连接节点NDl的电压 Vs基本上等于通过从开关电源部分2的供电电压Vo中，减去发光部分3的所有LED 3-1 3-n的正向电压Vf之和Σ Vf ( = VF)而得到的电压。该电压未考虑开关部分4两端之间的电压降。如果开关部分4是用场效应晶体管(FET)形成的，那么节点NDl的电压等于通过从供电电压Vo中，减去发光部分3的所有LED 3-1 3-n的正向电压Vf之和VF和FET的漏极-源极电压Vds而获得的电压。控制电路6包括误差放大器61，比较器62，脉冲输出触发器(FF)63，时钟发生器 64，驱动器65，基准电压源V61，保持电容器C61，和端子Tl、T2和T3。比较器62，FF 63和时钟发生器64构成脉冲变换器66。端子Tl连接到开关部分4和恒流电路5之间的连接节点ND1。端子T2连接到开关电源部分2的节点ND23。端子T3连接到开关晶体管SW21的栅极。误差放大器61使其非反相输入端子⑴连接到基准电压源V61，使其反相输入端子㈠连接到被供给节点NDl的电压Vs的端子Tl。误差放大器61放大节点NDl的电压Vs和基准电压Vref之间的压差，并输出电压 Verr。电压Verr由电容器C61保持。比较器62使其非反相输入端子(+)连接到端子T2，使其反相输入端子(_)连接到误差放大器61的输出端。端子T2连接到开关电源部分2的节点ND23。比较器62比较误差电压Verr和节点ND23的电压(通过用电阻器元件R21变换电流Is而获得的电压)VN23，并把比较结果输出给FF 63。比较器62在节点ND23的电压VN23低于误差电压Verr时输出低电平信号，在电压VN23高于误差电压Verr时输出高电平信号。FF 63包括置位-复位(RS) FF。当LED点灯信号LO为低电平无效时，FF 63被清零。当LED点灯信号LO为高电平有效时，FF 63按照提供给其置位端子S的时钟CLK的电平，和从比较器62提供给其复位端子RT的输出信号的电平，从其端子Q输出脉冲。结果，FF 63向驱动器65输出具有与节点NDl的电压Vs和基准电压Vref之间的压差相应的脉冲宽度的信号PLS。脉冲信号PLS经驱动器65被提供给开关晶体管SW21的栅极，以便开关电源部分 2通过控制开关晶体管SW21接通和断开，实现升压。
发明内容
如上所述，在图1中所示的LED驱动器1中，在LED点灯信号LO为高电平有效时， 换句话说，在从LED点灯信号LO的前沿到后沿的一段时间内，控制流过开关电源部分2的电感器L21的电流。图2A-2C是图解说明在控制期间，图1中所示的LED驱动器1的开关电源部分的主要波形的示图。图2A图解说明LED点灯信号LO的波形，图2B图解说明误差电压Verr和节点ND23 的电流Is的波形，图2C图解说明流过电感器L21的电流IL的波形，及其峰值包络波形。如上所述，在图1中所示的LED驱动器1的开关电源部分2的控制期间，从LED点灯信号LO的前沿到后沿，控制流过开关电源部分2的电感器L21的电流。这种情况下，输入的电流在LED点灯信号LO的前沿和后沿显著(急剧)变化，如图2A-2C中的附图标记RP和FP所示。S卩，在图1中所示的LED驱动器1中，在发光部分3的LED发光之后，和当LED熄灭时，流过电感器L21的电流IL立即显著变化。通常，用于电源的诸如变压器和扼流圈之类的磁性组件，以及电容器原则上以施加于其的电流或电压的频率振动。于是，在图1中所示的LED驱动器1中，其电流IL显著变化的这些组件常常可能产生听得见的异常噪声。此外，由于所谓的冲流的缘故，这些组件会异常发热。本发明的目的是提供一种能够使流过电源的磁性组件和其它组件的电流的变化降至最小，以使异常噪声保持最小，并防止异常发热的发光元件驱动电路和具有所述发光元件驱动电路的显示装置。按照本发明的第一方面的发光元件驱动器包括发光部分，电源部分，开关部分，恒流电路和控制电路。发光部分包括适合于以与流过的电流相符的亮度发光的至少一个发光元件。电源部分可按照馈入开关元件的控制端子的信号调整输出电压，并把输出电压提供给发光部分的一端。开关部分连接在发光部分的每个另一端和基准电位之间，并由脉冲形式的点灯信号控制导通或阻断电流。恒流电路连接在发光部分的所述另一端和基准电位之间，以致与开关部分串联连接。控制电路获得开关部分和恒流电路之间的连接端子电压与预置的基准电压之间的误差电压，并向开关元件的控制端子输出具有使与误差电压成比例的电流流过开关元件的脉冲宽度的信号。在从点灯信号的前沿开始的软启动时期和/或在从点灯信号的后沿开始的软结束时期内，控制电路向开关元件的控制端子输出具有使与软电压、而不是误差电压成比例的电流流过开关元件的脉冲宽度的信号。所述软电压随着时间从基准电位开始增大，或者随着时间从误差电压开始减小。
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按照本发明的第二方面的显示装置包括透射显示部分，照明单元，和发光元件驱动器。照明单元包括发光部分，所述发光部分包括适合于以与流过的电流相符的亮度发光的至少一个发光元件。照明单元适合于用发出的光照射透射显示部分。发光元件驱动器适合于驱动发光部分的发光元件。发光元件驱动器包括电源部分，开关部分，恒流电路和控制电路。电源部分可按照馈入开关元件的控制端子的信号调整输出电压，并把输出电压提供给发光部分的一端。开关部分连接在发光部分的每个另一端和基准电位之间，并由脉冲形式的点灯信号控制导通或阻断电流。恒流电路连接在发光部分的所述另一端和基准电位之间，以致与开关部分串联连接。控制电路获得开关部分和恒流电路之间的连接端子电压与预置的基准电压之间的误差电压，并向开关元件的控制端子输出具有使与误差电压成比例的电流流过开关元件的脉冲宽度的信号。在从点灯信号的前沿开始的软启动时期和/或在从点灯信号的后沿开始的软结束时期内，控制电路向开关元件的控制端子输出具有使与软电压、而不是误差电压成比例的电流流过开关元件的脉冲宽度的信号。所述软电压随着时间从基准电位开始增大，或者随着时间从误差电压开始减小。本发明使流过电源的磁性组件和其它组件的电流的变化降至最小，从而使异常噪声保持最小，并防止异常发热。
图1是描述发光元件(LED)驱动器的相关技术的示图；图2A-2C是图解说明控制期间，图1中所示的LED驱动器的开关电源部分的主要波形的示图；图3是图解说明按照本发明的第一实施例的发光元件(LED)驱动器的结构例子的方框图；图4是图解说明按照本发明的第一实施例的发光元件(LED)驱动器的结构例子的电路图；图5A-5C是图解说明控制期间，按照第一实施例的LED驱动器的开关电源部分的主要波形的示图；图6是图解说明按照第一实施例的软开关电路的结构例子的示图；图7是图解说明按照本发明的第二实施例的发光元件(LED)驱动器的结构例子的方框图；图8是图解说明按照本发明的第三实施例的液晶显示装置的结构例子的方框图；图9是图解说明透射IXD面板的结构例子的示图。
具体实施例方式下面参考附图，说明本发明的优选实施例。应注意将按照下述顺序进行说明1.第一实施例(发光元件(LED)驱动器)的第一结构例子)2.第二实施例(发光元件(LED)驱动器)的第二结构例子)3.第三实施例(显示装置的结构例子)<1.第一实施例>
图3是图解说明按照本发明的第一实施例的发光元件(LED)驱动器的结构例子的方框图。图4是图解说明按照本发明的第一实施例的发光元件(LED)驱动器的结构例子的电路图。在第一实施例中，LED用作要驱动的其亮度按照流过的电流变化的光电元件。图3和4中所示的LED驱动器100包括升压斩波器开关电源部分110，发光部分 120，开关部分130，恒流电路140和控制电路150。发光部分120用作负载。开关电源部分110包括恒压源VIII，电感器Ll 11，二极管Dl 11，蓄电电容器Cl 11， 开关晶体管SWl 11，电流检测电阻器元件Rl 11和节点ND111 ND113。电感器Llll使其一端连接到电压VDD的恒压源VIII，使其另一端连接到节点 NDlll0 二极管Dlll使其阳极连接到节点ND111，使其阴极连接到节点ND112。电容器Clll 使其一个端子(电极)连接到节点ND112，使其另一个端子(电极)连接到基准电位VSS(例如，接地电位)。节点ND112作为开关电源部分110的电压输出节点连接到充当负载的发光部分 120的一端。开关晶体管SWlll由NMOS晶体管构成，例如，NMOS晶体管是η沟道场效应晶体管。 开关晶体管SWlll使其漏极连接到节点ND111，使其源极连接到电阻器元件Rlll的一端。 电阻器元件Rlll使其另一端连接到基准电位VSS。在如上所述构成的开关电源部分110中，用控制电路150的PWM控制脉冲信号控制开关晶体管SWlll接通和断开，从而升高恒压源Vlll的电压VDD，并把升高的电压提供给发光部分120的一端。发光部分120由具有串联连接的多个LED 121-1 121_n的LED阵列形成。在串联连接的多个LED 121-1 121-n中，在一端，LED 121-1使其阳极连接到开关电源部分110的电压输出节点ND112，在另一端，LED121-n使其阴极连接到开关部分130 的端子'a'。应注意发光部分120并不局限于用多个LED构成，相反可用单个LED构成。开关部分130使其另一个端子'b'连接到恒流电路140。恒流电路140连接到基准电位VSS。在脉冲形式的LED点灯信号LO为高电平有效时，使开关部分130保持接通状态。 此时，电流ILED流过从开关电源部分110获得供电电压Vo的发光部分120，从而使LED 121-1 121-n 点亮。在LED点灯信号LO为低电平无效时，使开关部分130保持断开状态。此时，电流 ILED不流过从开关电源部分110获得供电电压Vo的发光部分120，从而使LED 121-1 121-n不点亮。在开关部分130为接通状态时，开关部分130和恒流电路140之间的连接节点 NDlOl的电压Vs基本上如下所述。S卩，连接节点NDlOl的电压Vs等于通过从开关电源部分110的供电电压Vo中，减去发光部分120的所有LED 121-1 121_n的正向电压Vf之和Σ Vf ( = VF)而得到的电压。
该电压未考虑开关部分130两端之间的电压降。如果开关部分130是用场效应晶体管(FET)形成的，那么节点NDlOl的电压等于通过从供电电压Vo中，减去发光部分120的所有LED121-1 121_n的正向电压Vf之和VF 和FET的漏极-源极电压Vds而获得的电压。控制电路150包括误差放大器151，保持开关(SWhold) 152，软开关(SWsoft) 153 和软开关电路154。控制电路150还包括比较器155，脉冲输出触发器(FF) 156，时钟发生器157，驱动器158，基准电压源V151，保持电容器C151，和端子T111、T112和T113。比较器155，FF 156和时钟发生器157构成脉冲变换器159。端子Till连接到开关部分130和恒流电路140之间的连接节点NDlOl。端子Tl 12 连接到开关电源部分Iio的节点ND113。端子T113连接到开关晶体管SWlll的栅极。图5A-5C是图解说明控制期间，按照第一实施例的LED驱动器的开关电源部分的主要波形的示图。图5A图解说明LED点灯信号LO的波形，图5B图解说明误差电压Verr和节点 ND113的电流Is的波形，图5C图解说明流过电感器Llll的电流IL的波形，及其峰值包络波形。误差放大器151使其非反相输入端子(+)连接到基准电压源V151，使其反相输入端子(_)连接到被供给节点NDlOl的电压Vs的端子Till。误差放大器151放大节点NDlOl的电压Vs和基准电压Vref之间的压差，并把误差电压Verr输出给保持开关152。在保持开关152断开的时候，电压Verr由电容器C151 保持。保持开关152使其端子'a'连接到误差放大器151的输出端，使其端子'b'连接到电容器C151的一个端子，软开关电路IM的一个输入端，和软开关153的一个端子。这些连接点构成节点ND151。当LED点灯信号LO有效时，保持开关152导通其端子'a'和'b'。当LED点灯信号LO无效时，保持开关152不导通其端子'a'和'b'。当保持开关152导通时，误差放大器151产生的误差电压Verr被提供给电容器 C151，软开关电路IM和软开关153。软开关153使其端子'a'连接到保持开关152的端子'b'连接到的节点 ND151。软开关153使其端子'b'连接到软开关电路巧4的软电压Vsoft的供给线。软开关153使其端子'c'连接到比较器155的反相输入端子(_)。当软开关电路154的开关信号SWSF为低电平(或高电平)时，软开关153导通其端子'a'和'c'，当开关信号SWSF为高电平(或低电平)时，软开关153导通其端子'b'和'c'。在从LED点灯信号LO的前沿开始的软启动时期(第一时期)TSSF内，或者在从 LED点灯信号LO的后沿开始的软结束时期(第二时期)TESF内，开关信号SWSF为低电平。这里，术语“软启动时期(第一时期)TSSF”指的是其中软电压Vsoft随着时间逐渐从基准电位VSS增大到误差电压Verr的时期。术语“软结束时期(第二时期)TESF”指的是其中软电压Vsoft随着时间逐渐从误
9差电压Verr减小到基准电位VSS的时期。在软启动时期(第一时期)TSSF和软结束时期(第二时期)TESF内，软开关153 把软开关电路巧4产生的软电压Vsoft提供给比较器155。在除软启动时期(第一时期)TSSF和软结束时期(第二时期)TESF外的稳定时期 TSBL内，软开关153把从误差放大器151输出的误差电压Verr提供给比较器155。当被供给有效高电平的LED点灯信号LO时，在从LED点灯信号LO的前沿开始的软启动时期TSSF内，软开关电路IM输出随着时间逐渐从基准电位VSS增大到误差电压Verr 的第一软电压Vosftl。在从LED点灯信号LO的后沿开始的软结束时期TESF内，软开关电路154输出随着时间逐渐从误差电压Verr减小到基准电位VSS的第二软电压Vosft2。当被供给低电平的LED点灯信号LO时，软开关电路154从LED点灯信号LO的后沿开始，向FF 156的清零端子(clear terminal)CL输出高电平的清零信号SCL，直到第二软电压Vsoft2达到第二软电压Vsoft2的输出被终止的基准电位VSS为止。当第二软电压Vosft2达到第二软电压Vosft2的输出被终止的基准电位VSS时， 软开关电路154向FF 156的清零端子CL输出低电平的清零信号SCL。在其中输出第一软电压Vsoftl的软启动时期TSSF内，和在其中输出第二软电压 Vsoft2的软结束时期TESF内，软开关电路154向软开关153输出例如低电平的开关信号 SWSF0在除软启动时期TSSF和软结束时期TESF外的稳定时期TSBL内，软开关电路IM 向软开关153输出高电平的开关信号SWSF。图6是图解说明按照第一实施例的软开关电路的结构例子的示图。图6中所示的软开关电路154包括比较器1541和1542，逻辑电路1543和软电压输出部分1544。比较器1541比较误差电压Verr和从软电压输出部分1544输出的软电压Vsoft， 当误差电压Verr大于软电压Vsoft时，向逻辑电路1543输出低电平的软启动终止信号 SSTE。比较器1541比较误差电压Verr和软电压Vsoft，当软电压Vsoft增大到或者超过误差电压Verr时，向逻辑电路1543输出高电平的软启动终止信号SSTE。换句话说，在软电压Vsoft随着时间，逐渐从基准电位VSS增大到误差电压Verr 的软启动时期(第一时期)TSSF内，比较器1541输出低电平的软启动终止信号SSTE。比较器1542比较基准电位VSS和从软电压输出部分1544输出的软电压Vsoft，当软电压Vsoft大于基准电位VSS时，向逻辑电路1543输出低电平的软结束终止信号SEDE。当软电压Vsoft降到基准电位VSS时，比较器1542向逻辑电路1543输出高电平的软结束终止信号SEDE。换句话说，在软电压Vsoft随着时间，逐渐从误差电压Verr减小到基准电位VSS 的软结束时期(第二时期)TESF内，比较器1542输出低电平的软结束终止信号SEDE。当被供给有效高电平的LED点灯信号LO时，逻辑电路1543执行下述处理。逻辑电路1543向FF 156的负清零端子CL输出高电平的清零信号SCL。此时，FF 156保持非清零状态。
当软结束时期TESF终止时，逻辑电路1543向FF 156的负清零端子CL输出低电平的清零信号SCL。此时，FF 156被清零。当LED点灯信号LO为高电平有效时，逻辑电路1543执行下述处理。当软启动终止信号SSTE和软结束终止信号SEDE为低电平时，逻辑电路1543确定正处于软启动时期TSSF，并向软开关153输出高电平开关信号SWSF。此时，软开关153导通其端子'b'和'c'，从而向比较器155提供第一软电压 Vsoftl。此外，当确定正处于软启动时期TSSF时，逻辑电路1543向软电压输出部分1544 输出例如低电平的软启动信号SST和低电平的软结束信号SED。由于假定软电压输出部分 1544的开关用PMOS晶体管构成，因此输出低电平的软启动信号SST。如果软电压输出部分 1544的开关用NMOS晶体管构成，那么输出高电平的软启动信号SST。由于假定相关的开关用NMOS晶体管构成，因此输出低电平的软结束信号SED。此时，在软启动时期TSSF内，软电压输出部分1544输出随着时间逐渐从基准电位 VSS增大到误差电压Verr的第一软电压Vsoftl。当LED点灯信号LO为高电平有效时，逻辑电路1543执行下述处理。当软启动终止信号SSTE为高电平，并且软结束终止信号SEDE为低电平时，逻辑电路1543确定正处于稳定时期TSBL，并向软开关153输出低电平的开关信号SWSF。此时，软开关153导通其端子'a'和'c'，从而向比较器155提供误差电压 Verr0此外，当确定正处于稳定时期TSBL时，逻辑电路1543向软电压输出部分1544输出高电平的软启动信号SST和低电平的软结束信号SED。此时，软电压输出部分1544保持第一软电压Vsoftl或第二软电压Vsoft2的输
出ο逻辑电路1543被从高电平有效到低电平的LED点灯信号LO的后沿触发，从而执行下述处理。此时，当软启动结束信号SSTE为高电平，软结束终止信号SEDE为低电平时，逻辑电路1543确定正处于软结束时期TESF，并向软开关153输出高电平的开关信号SWSF。此时，软开关153导通其端子'b'和'c'，从而向比较器155供给第二软电压 Vsoft20此外，当确定正处于软结束时期TESF时，逻辑电路1543向软电压输出部分1544 输出高电平的软启动信号SST和高电平的软结束信号SED。此时，在软结束时期TESF内，软电压输出部分1544输出随着时间逐渐从误差电压 Verr减小到基准电位VSS的第二软电压Vsoft2。软电压输出部分1544包括输出节点NDsoft，电流源Isoftl和开关SW151。电流源Isoftl和开关SWl51串联连接在电源VDD和输出节点NDsoft之间。软电压输出部分1544还包括串联连接在输出节点NDsoft和基准电位VSS (例如， 接地电位)之间的开关SWl52和电流源Isoft2。软电压输出部分1544还包括连接在输出节点NDsoft和基准电位VSS之间的电容器 Csoft0
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当从逻辑电路1543向软电压输出部分1544供给低电平的软启动信号SST和低电平的软结束信号SED时，开关SW151接通，开关SW152断开。这种情况下，软电压输出部分1544确定正处于软启动时期TSSF中，并向软开关 153及比较器1541和1542输出随着时间，逐渐从基准电位VSS增大到误差电压Verr的第一软电压Vsoftl。此时，保存在电容器Csoft中的电荷被放电。当从逻辑电路1543向软电压输出部分1544供给高电平的软启动信号SST和高电平的软结束信号SED时，开关SW151断开，开关SW152接通。这种情况下，软电压输出部分1544确定正处于软结束时期TESF中，并向软开关 153及比较器1541和1542输出随着时间，逐渐从误差电压Verr减小到基准电位VSS的第二软电压Vsoft2。此时，电荷被保存在电容器Csoft中。当从逻辑电路1543向软电压输出部分1544供给低电平的软启动信号SST和低电平的软结束信号SED时，开关SW151断开，开关SW152断开。这种情况下，软电压输出部分1544确定正处于稳定时期TSBL，并使输出节点 NDsoft保持高阻抗状态Hi-Z。比较器155使其非反相输入端子(+)连接到端子T112，使其反相输入端子(-)连接到软开关153的端子'c'。端子T112连接到开关电源部分110的节点ND113。当软开关153的端子'c'和'a'被连接时，比较器155比较误差电压Verr和节点ND113的电压(通过用电阻器元件Rlll变换电流Is获得的电压)VN113，并把比较结果输出给FF 156。当节点ND113的电压VN113低于误差电压Verr时，比较器155输出低电平信号， 当电压VNl 13高于误差电压Verr时，比较器155输出高电平信号。当软开关153的端子'c'和'b'被连接时，比较器155比较第一软电压Vsoftl 或第二软电压Vsoft2和节点ND113的电压VN113，并把比较结果输出给FF 156。当节点ND113的电压VN113低于第一软电压Vsoftl或第二软电压Vsoft2时，比较器巧5输出低电平信号，当电压VN113高于第一软电压Vsoftl或第二软电压Vsoft2时， 比较器155输出高电平信号。FF 156 包括置位-复位(RS) FF。当从软开关电路154输出的清零信号SCL为低电平时，FF 156被清零。当清零信号SCL为高电平时，FF 156按照提供给其置位端子S的时钟CLK的电平，和从比较器155提供给其复位端子RT的输出信号的电平，从其端子Q输出脉冲。结果，FF 156向驱动器158输出具有与节点NDlOl的电压Vs和基准电压Vref之间的压差相应的脉冲宽度的信号PLS。脉冲信号PLS经驱动器158被提供给开关晶体管SWlll的栅极，以便开关电源部分110通过控制开关晶体管SWlll接通和断开，实现升压。下面将专注于控制电路150的控制操作，说明如上所述构成的LED驱动器100的操作。当LED点灯信号LO为低电平无效时，使开关部分130保持断开状态。此时，电流ILED不流过从开关电源部分110获得供电电压Vo的发光部分120，从而使LED 121-1 121-n不点亮。在开关部分130断开时，开关部分130和恒流电路140之间的连接节点NDlOl的电压Vs基本上位于基准电位(接地电位)电平。当LED点灯信号LO为低电平时，使控制电路150的保持开关152保持断开。不过应注意的是在开关152的断开之前的误差电压Verr由电容器C151保持。于是此时，从控制电路150的误差放大器151输出的误差电压Verr处于恒定电平。此外在此时，LED点灯信号LO变成低电平。随后，软结束时期TESF过去，从而从软开关电路154向FF 156的清零端子CL供给低电平的清零信号SCL。这里，当LED点灯信号LO升高到有效高电平，开关部分130接通。在脉冲形式的 LED点灯信号LO为高电平有效时，使开关部分130保持接通。此时，电流ILED流过从开关电源部分110获得供电电压Vo的发光部分120，从而使 LED 121-1 121-n 点亮。在开关部分130接通时，开关部分130和恒流电路140之间的节点NDlOl的电压Vs 被提供给控制电路150的误差放大器151。电压Vs基本上等于通过从开关电源部分110的供电电压Vo中，减去发光部分120的所有LED 121-1 121_n的正向电压Vf之和Σ Vf (= VF)而获得的电压。此外，当LED点灯信号LO变成高电平时，控制电路150的保持开关152接通，把高电平的清零信号SCL从软开关电路巧4提供给FF 156的清零端子CL，从而使FF 156不被清零。随后，误差放大器151放大节点NDlOl的电压Vs和基准电压Vref之间的压差，并把误差电压Verr输出给保持开关152。在保持开关152断开的时候，电压Verr由电容器 C151保持。此时，保持开关152导通，从而把电压Verr从误差放大器151提供给软开关电路 154和软开关153。软开关电路154比较误差电压Verr和要输出的软电压Vsoft。这种情况下，在LED点灯信号LO升高到高电平之后，立即进行上述比较。于是，软电压Vsoft等于基准电位VSS，误差电压Verr高于软电压Vsoft。结果，软开关电路154向软开关153输出低电平的开关信号SWSF，以开始软启动时期 TSSF。响应低电平的开关信号SWSF，软开关153的端子'c'和'b'被连接，从而向比较器巧5提供软电压Vsoft。随后，在从LED点灯信号LO的前沿开始的软启动时期TSSF内，软开关电路1 产生随着时间，逐渐从基准电位VSS增大到误差电压Verr的第一软电压Vsoftl。第一软电压Vsoftl经软开关153被提供给比较器155。比较器155比较第一软电压Vsoftl和节点ND113的电压VN113，把比较结果输出给FF 156。当节点ND113的电压VN113低于第一软电压Vsoftl时，比较器155输出低电平信号，当电压VN113高于第一软电压Vsoftl时，比较器155输出高电平信号。
FF 156按照提供给其置位端子S的时钟CLK的电平，和从比较器155提供给其复位端子RT的输出信号的电平，从其端子Q向驱动器158输出脉冲。结果，FF 156向驱动器 158输出具有与节点NDlOl的电压Vs和基准电压Vref之间的压差相应的脉冲宽度的信号 PLS。随后，脉冲信号PLS经驱动器158被提供给开关晶体管SWlll的栅极，以便开关电源部分110通过控制开关晶体管SWlll接通和断开，实现升压。此时，从软启动时期TSSF的开始到终止，流过开关电源部分110的电感器Llll的电流IL(Is)逐渐增大。在开关电源部分110中，用控制电路150的PWM控制脉冲信号控制开关晶体管 Sfflll接通和断开，从而升高恒压源Vlll的电压VDD，和把升高的电压提供给发光部分120
的一端。软开关电路154比较误差电压Verr和输出的第一软电压Vsoftl。当第一软电压 Vsoftl达到误差电压Verr的电平时，软开关电路IM确定软启动时期TSSF终止，稳定时期 TSBL开始。结果，软开关电路154向软开关153输出高电平的开关信号SWSF，以开始稳定时期 TSBL。响应高电平的开关信号SWSF，软开关153的端子'c'和'a'被连接，从而向比较器巧5提供误差电压Verr。随后，软开关电路IM停止软电压Vsoft的输出。比较器155比较误差电压Verr和节点NDl 13的电压VNl 13，把比较结果输出给FF 156。当节点ND113的电压VN113低于误差电压Verr时，比较器155输出低电平信号，当电压VN113高于误差电压Verr时，比较器155输出高电平信号。FF 156按照提供给其置位端子S的时钟CLK的电平，和从比较器155提供给其复位端子RT的输出信号的电平，从其端子Q向驱动器158输出脉冲。结果，FF 156向驱动器 158输出具有与节点NDlOl的电压Vs和基准电压Vref之间的压差相应的脉冲宽度的信号 PLS。随后，脉冲信号PLS经驱动器158被提供给开关晶体管SWlll的栅极，以便开关电源部分110通过控制开关晶体管SWlll接通和断开，实现升压。在开关电源部分110中，用控制电路150的PWM控制脉冲信号控制开关晶体管 SWl 11接通和断开，从而升高恒压源Vl 11的电压VDD，并把升高的电压提供给充当负载的发光部分120的一端。这里，当LED点灯信号LO降到低电平时，控制电路150的保持开关152断开，从而把电容器C151保持的误差电压Verr提供给软开关电路154。当在稳定时期TSBL内被供给低电平的LED点灯信号LO时，软开关电路154向软开关153输出低电平的开关信号SWSF，以开始软结束时期TESF。响应低电平的开关信号SWSF，软开关153的端子'c'和'b'被连接，从而把软电压Vsoft提供给比较器155。随后，在从LED点灯信号LO的后沿开始的软结束时期TESF内，软开关电路154产生随着时间，逐渐从误差电压Verr减小到基准电位VSS的第二软电压Vsoft2。
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第二软电压Vsoft2经软开关153被提供给比较器155。比较器155比较第二软电压Vsoft2和节点ND113的电压VN113，并把比较结果输出给FF 156。当节点NDl 13的电压Vm 13低于第二软电压Vsoft2时，比较器155输出低电平信号，当电压VN113高于第二软电压Vsoft2时，比较器155输出高电平信号。FF 156按照提供给其置位端子S的时钟CLK的电平，和从比较器155提供给其复位端子RT的输出信号的电平，从其端子Q向驱动器158输出脉冲。结果，FF 156向驱动器 158输出具有与节点NDlOl的电压Vs和基准电压Vref之间的压差相应的脉冲宽度的信号 PLS。随后，脉冲信号PLS经驱动器158被提供给开关晶体管SWlll的栅极，以便开关电源部分110通过控制开关晶体管SWlll接通和断开，实现升压。此时，从软结束时期TESF的开始到终止，流过开关电源部分110的电感器Llll的电流IL(Is)逐渐减小。在开关电源部分110中，用控制电路150的PWM控制脉冲信号控制开关晶体管 Sfflll接通和断开，从而升高恒压源Vlll的电压VDD，并把升高的电压提供给发光部分120
的一端。如上所述，在第一实施例中，在从LED点灯信号LO的前沿开始的软启动时期TSSF 内，控制电路150产生随着时间，逐渐从基准电位VSS增大到误差电压Verr的第一软电压 Vsoftl。此外，在从LED点灯信号LO的后沿开始的软结束时期TESF内，控制电路150产生随着时间，逐渐从误差电压Verr减小到基准电位VSS的第二软电压Vsoft2。另外，根据在软启动时期TSSF内，随着时间逐渐从基准电位VSS增大到误差电压 Verr的第一软电压Vsoftl，控制电路150控制开关晶体管SWlll接通和断开。结果，流过开关电源部分110的电感器Llll的电流IL(Is)受到控制，以致从软启动时期TSSF的开始到终止逐渐增大。根据在软结束时期TESF内，随着时间逐渐从误差电压Verr减小到基准电位VSS 的第二软电压Vsoft2，控制电路150控制开关晶体管SWlll接通和断开。结果，流过开关电源部分110的电感器Llll的电流IL(Is)受到控制，以致从软结束时期TESF的开始到终止逐渐减小。于是，第一实施例提供下述有益效果。即，在按照第一实施例的LED驱动器100中，紧接在发光部分120的LED点亮之后和当LED熄灭时，流过电感器Llll的电流IL的变化较小。通常，用于电源的诸如变压器和扼流圈之类的磁性组件以及电容器原则上以施加于其的电流或电压的频率振动。不过，在按照第一实施例的LED驱动器100中，使电流IL的变化保持较小。这抑制了源自这些组件的可听异常噪声，防止了由冲流引起的这些组件的异常发热。<2.第二实施例>图7是图解说明按照本发明的第二实施例的发光元件(LED)驱动器的结构例子的方框图。按照第二实施例的LED驱动器100A在下述方面不同于按照第一实施例的LED驱动器100。按照第一实施例的LED驱动器100的电源部分110被配置成电流模式升压斩波
ο相反，按照第二实施例的LED驱动器100A的电源部分IlOA被配置成利用变压器 TRSlll的电流模式反激式(flyback)变换器。在所有其它方面，按照第二实施例的LED驱动器100A与按照第一实施例的LED驱动器100相同。第二实施例提供与第一实施例相同的有益效果。按照第一和第二实施例的LED驱动器100和100A适合于用在具有背光装置的透射液晶显示装置中。<3.第三实施例〉下面说明本发明的第三实施例的具有LED背光的液晶显示装置，图3-7中所示的任意LED驱动器适用于所述液晶显示装置。图8是图解说明按照本发明的第三实施例的液晶显示装置的结构例子的方框图。液晶显示装置200包括透射液晶显示面板OXD面板)210，背光装置220，LED驱动器230和液晶驱动器(面板驱动电路)240，如图8中所示。背光装置220设置在IXD面板210的背面，充当照明单元。液晶显示装置200还包括信号处理部分250，调谐器部分沈0，控制部分270，音频部分280和电源部分四0。音频部分280包括扬声器观1。图9是图解说明透射IXD面板210的结构例子的示图。透射IXD面板210包括彼此相对的TFT基板211和对置的电极基板212。液晶层 213设置在这两个基板之间的间隙中。扭曲向列(TN)液晶被密封在液晶层213中。按照矩阵方式在TFT基板211上形成信号线214和扫描线215。此外，在信号线 214和扫描线215之间的交叉点设置薄膜晶体管216和像素电极217。薄膜晶体管216充当开关元件。扫描线215顺序选择薄膜晶体管216，从信号线214供给的视频信号被写到相关的像素电极217。另一方面，在对置的电极基板212的内表面上形成对置电极218和滤色片 219。在液晶显示装置200中，如上所述构成的透射IXD面板210被夹在两个偏光板之间，并用从后面用背光装置220照射的白光进行有源矩阵驱动，从而提供希望的全色图像。背光装置220包括光源221和波长选择滤光片222。光源221包括多个LED阵列，所述多个LED阵列构成第一和第二实施例中的要驱动的发光部分120。背光装置220利用从光源221发出的光，经波长选择滤光片222，从后面照明IXD 面板210。图9中图解说明的背光装置220是布置在透射IXD面板210的背面，并且适合于从后面，并且直接在所述面板210之下照明所述面板210的直下式背光装置的例子。如上所述，背光装置220的光源(发光部分)221利用串联连接的多个LED作为其光源。
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背光装置220的光源221包括多个LED阵列(一组LED)。在每个LED阵列中，水平排列在屏幕上的LED被串联连接。如上所述构成的背光装置220由LED驱动器230驱动。上面关于图3-7说明的任意LED驱动器可用作LED驱动器230。尽管图9表示好像光源221整个由LED驱动器230驱动，不过可为水平地串联连接的每个LED阵列提供独立的LED驱动器。例如，液晶驱动器240包括X和Y驱动器电路，并利用从信号处理部分250提供给 X和Y驱动器电路的RGB独立信号驱动IXD面板210。这允许显示与RGB独立信号相符的图像。信号处理部分250对从调谐器部分260或外部设备供给的视频信号进行信号处理，比如色度处理，进一步把复合信号变换成适合于驱动IXD面板210的RGB独立信号，从而把RGB独立信号提供给面板驱动电路M0。另一方面，信号处理部分250从输入信号中提取音频信号，经音频部分280把音频信号传送给扬声器观1，从而产生声音。在如上所述构成的液晶显示装置200中，使用在图3-7中表示的LED驱动器100 或 IOOA0于是，紧接在背光装置220的LED点亮之后和当LED熄灭时，流过电感器Llll的电流IL的变化较小。这使流过电感器Llll的电流IL的变化保持最小值，从而抑制源自这些组件的可听异常噪声，防止了由冲流引起的这些组件的异常发热。本申请包含与在2010年5月19日向日本专利局提交的日本优先权专利申请 JP2010-115237中公开的主题相关的主题，该申请的整个内容在此引为参考。本领域的技术人员应明白，根据设计要求和其它因素，可以做出各种修改、组合、 子组合和变更，只要它们在所附权利要求或其等同物的范围之内。
权利要求
1.一种发光元件驱动器，包括发光部分，所述发光部分包括适合于以与流过的电流相符的亮度发光的至少一个发光元件；电源部分，所述电源部分能按照馈入开关元件的控制端子的信号调整输出电压，并把输出电压提供给发光部分的一端；开关部分，所述开关部分连接在发光部分的每个另一端和基准电位之间，并由脉冲形式的点灯信号控制导通或阻断电流；恒流电路或电阻器，所述恒流电路或电阻器连接在发光部分的所述另一端和基准电位之间，以致与开关部分串联连接；和控制电路，所述控制电路适合于获得开关部分和恒流电路之间的连接端子电压与预置的基准电压之间的误差电压，并向开关元件的控制端子输出具有使与误差电压成比例的电流流过开关元件的脉冲宽度的信号，其中在从点灯信号的前沿开始的软启动时期和/或在从点灯信号的后沿开始的软结束时期内，控制电路向开关元件的控制端子输出具有使与软电压、而不是误差电压成比例的电流流过开关元件的脉冲宽度的信号，所述软电压随着时间从基准电位开始增大，或者随着时间从误差电压开始减小。
2.按照权利要求1所述的发光元件驱动器，其中在从点灯信号的前沿开始的软启动时期内，控制电路向开关元件的控制端子输出具有使与第一软电压成比例的电流流过开关元件的脉冲宽度的信号，所述第一软电压随着时间逐渐从基准电位增大到误差电压。
3.按照权利要求1所述的发光元件驱动器，其中在从点灯信号的后沿开始的软结束时期内，控制电路向开关元件的控制端子输出具有使与第二软电压成比例的电流流过开关元件的脉冲宽度的信号，所述第二软电压随着时间逐渐从误差电压减小到基准电位。
4.按照权利要求1所述的发光元件驱动器，其中在从点灯信号的前沿开始的软启动时期内，控制电路向开关元件的控制端子输出具有使与第一软电压成比例的电流流过开关元件的脉冲宽度的信号，所述第一软电压随着时间逐渐从基准电位增大到误差电压，在软启动时期之后的稳定时期中，控制电路向开关元件的控制端子输出具有使与误差电压、而不是第一软电压成比例的电流流过开关元件的脉冲宽度的信号，和当在稳定时期内点灯信号电平降低时，在从点灯信号的后沿开始的软结束时期内，控制电路向开关元件的控制端子输出具有使与第二软电压、而不是误差电压成比例的电流流过开关元件的脉冲宽度的信号，所述第二软电压随着时间逐渐从误差电压减小到基准电位。
5.按照权利要求1所述的发光元件驱动器，其中电源部分由开关电源形成，所述开关电源包括电感器或变压器、电容器和开关晶体管， 并且其输出电压是通过接通和断开开关晶体管调整的。
6.一种显示装置，包括 透射显示部分；照明单元，所述照明单元包括发光部分，所述发光部分包括适合于以与流过的电流相符的亮度发光的至少一个发光元件，所述照明单元适合于用发出的光照射透射显示部分； 和发光元件驱动器，所述发光元件驱动器适合于驱动发光部分的发光元件， 所述发光元件驱动器包括电源部分，所述电源部分能按照馈入开关元件的控制端子的信号调整输出电压，并把输出电压提供给发光部分的一端；开关部分，所述开关部分连接在发光部分的每个另一端和基准电位之间，并由脉冲形式的点灯信号控制导通或阻断电流；恒流电路或电阻器，所述恒流电路或电阻器连接在发光部分的所述另一端和基准电位之间，以致与开关部分串联连接；和控制电路，所述控制电路适合于获得开关部分和恒流电路之间的连接端子电压与预置的基准电压之间的误差电压，并向开关元件的控制端子输出具有使与误差电压成比例的电流流过开关元件的脉冲宽度的信号，其中在从点灯信号的前沿开始的软启动时期和/或在从点灯信号的后沿开始的软结束时期内，控制电路向开关元件的控制端子输出具有使与软电压、而不是误差电压成比例的电流流过开关元件的脉冲宽度的信号，所述软电压随着时间从基准电位开始增大，或者随着时间从误差电压开始减小。
7.按照权利要求6所述的显示装置，其中在从点灯信号的前沿开始的软启动时期内，控制电路向开关元件的控制端子输出具有使与第一软电压成比例的电流流过开关元件的脉冲宽度的信号，所述第一软电压随着时间逐渐从基准电位增大到误差电压。
8.按照权利要求6所述的显示装置，其中在从点灯信号的后沿开始的软结束时期内，控制电路向开关元件的控制端子输出具有使与第二软电压成比例的电流流过开关元件的脉冲宽度的信号，所述第二软电压随着时间逐渐从误差电压减小到基准电位。
9.按照权利要求6所述的显示装置，其中在从点灯信号的前沿开始的软启动时期内，控制电路向开关元件的控制端子输出具有使与第一软电压成比例的电流流过开关元件的脉冲宽度的信号，所述第一软电压随着时间逐渐从基准电位增大到误差电压，在软启动时期之后的稳定时期中，控制电路向开关元件的控制端子输出具有使与误差电压、而不是第一软电压成比例的电流流过开关元件的脉冲宽度的信号，和当在稳定时期内点灯信号电平降低时，在从点灯信号的后沿开始的软结束时期内，控制电路向开关元件的控制端子输出使与第二软电压、而不是误差电压成比例的电流流过开关元件的脉冲宽度的信号，所述第二软电压随着时间逐渐从误差电压减小到基准电位。
10.按照权利要求6所述的显示装置，其中电源部分由开关电源形成，所述开关电源包括电感器或变压器、电容器和开关晶体管， 并且其输出电压是通过接通和断开开关晶体管调整的。
全文摘要
本公开涉及发光元件驱动器和显示装置。所述发光元件驱动器包括发光部分；电源部分；开关部分；恒流电路或电阻器；和控制电路。
文档编号H05B37/02GK102256415SQ20111009850
公开日2011年11月23日 申请日期2011年4月20日 优先权日2010年5月19日
发明者内藤誉博, 片山靖, 秋山卓郎, 西野辰树 申请人:索尼公司