发光装置、显示装置及LED显示装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种与以矩阵状配置的多个LED单元以一一对应的方式设有多个LED驱动电路的发光装置、显示装置及LED显示装置。在LED驱动电路中，在每一帧期间出现的充电期间将数据电压写入存储电容器。以在每一帧期间设置多次进行点亮期间控制动作的可点亮期间的方式，在从充电期间的结束时刻到下一充电期间的开始时刻为止，在LED驱动电路中多次重复进行复位控制晶体管的开闭。

【技术实现步骤摘要】
发光装置、显示装置及LED显示装置
以下公开涉及以LED为光源的发光装置、将该发光装置用于背光源的显示装置及由该发光装置构成的LED显示装置。
技术介绍
在透射型液晶显示装置中，为了进行图像显示，需要从显示部(液晶面板)的背面照射光的背光源。背光源的光源以往大多采用所谓CCFL的冷阴极管。但是，近年来，出于低功耗、亮度控制容易性等的考虑，LED(发光二极管)的使用增加。关于上述液晶显示装置，为了实现低功耗，研究了将画面逻辑分割为多个区域并针对每个区域进行LED亮度(发光强度)控制的“局域调光”的技术。根据局域调光，各LED的亮度例如基于对应区域所包含的像素输入灰度值的最大值、平均值等确定。按照这种方式，各LED以与对应区域内的输入图像对应的亮度发光。另外，近年来，推进了实现非常宽的动态范围的所谓“HDR”的技术应用。基于以往技术的最大亮度为100nits，而采用HDR标准则最大亮度为1000至10000nits。还确定了与这种HDR对应的液晶显示装置的基准(standard)。具体来说，要求与HDR对应的液晶显示装置满足实现对比度比“20000：1”的下述基准。最大亮度：1000nits以上黑色亮度：0.05nits以下为了满足上述基准，在与HDR对应的液晶显示装置中采用上述局域调光。图11是进行局域调光的正下方型背光源的概略图。该背光源包含LED驱动基板910和LED基板920。LED基板920逻辑分割为多个区域，在各区域作为光源搭载有一个或多个LED922。在LED驱动基板910及LED基板920上示意性地如图12所示，针对各区域配置用于驱动LED的控制信号布线。并且，在图12中，作为针对各区域控制电流量的设备图示了可变电阻器912及作为电流通断(ON/OFF)设备图示了开关914，但对应于所采用的调光方式设置其中一方即可。另外，进行控制的设备不限定于此可变电阻器912、开关914，也可以分别置换为晶体管进行控制。在此处说明LED的调光方式。调光方式主要存在使流向LED的电流的大小变化而控制亮度的模拟调光方式，和使LED的点亮时间变化而控制亮度的PWM调光方式。概括来说，基于模拟调光方式的调光与使图12所示的可变电阻器912的电阻值变化对应，基于PWM调光方式的调光与使图12所示的开关914的开闭状态的时间比例变化对应。在模拟调光方式中如图13所示，通过使LED的点亮时间恒定并按照上述方式使流向LED的电流的大小变化来控制LED的亮度。在PWM调光方式中如图14所示，通过使流向LED的电流的大小恒定并按照上述方式使LED的点亮时间变化来控制LED的亮度。另外，液晶显示装置中的背光源的调光方法中，存在针对每个区域且针对每一帧以成为与输入图像对应亮度的方式控制LED的LD调光，和对应于作为画面整体的目标的明亮度来控制LED的亮度的最大显示亮度调光。上述两种方法均既可以与模拟调光方式组合使用也可以与PWM调光方式组合使用。但是，根据模拟调光方式，流向LED的电流与LED亮度的关系为非线形。因此很难实现获得希望精度的亮度的控制。另外，模拟调光方式也存在因电流值而产生色度变化的问题。因此，LD调光和最大显示亮度调光均与电流值恒定的PWM调光方式组合使用成为近年的主流。然而，近年来，所谓“次毫米LED”的LED、所谓“微型LED”的LED等与以往的LED相比尺寸非常小的LED的开发活跃起来。并且，通过采用使用这种微小尺寸LED进行局域调光的背光源，能够使显示装置的显示区域实现多重分割。对此，利用图12所示的构成针对各区域驱动LED的方法因例如布线数量庞大等原因而难以实现。因此，考虑可以按列收拢数据布线并按行进行驱动。即考虑使用矩阵布线。作为使用矩阵布线的驱动方法之一已知无源驱动。无源驱动示意性地如图15所示，以在LED驱动基板930及LED基板940上实施布线的状态进行。并且，与图12同样地设置可变电阻器932及开关934中的某一方即可。根据图15所示的构成，由于按行驱动LED，因此在无源驱动中将一帧期间分割为多个子帧期间并在各子帧期间将与之对应行的LED点亮。在图15所示的例子的情况下，一帧期间如图16所示分割为四个子帧期间T91至T94，各点亮一行LED。并且，LED的调光方式可以采用PWM调光方式也可以采用模拟调光方式，但出于抑制亮度及色度产生波动的考虑，优选PWM调光方式。另外，实际中一帧期间分割为多个子帧期间的情况下的LED的驱动单位不限定为每一行。也存在按多行驱动LED的情况、例如以分割为左右的区域单位驱动LED的情况。根据无源驱动，由于各LED在各帧期间中仅在对应子帧期间点亮，因此各LED的点亮期间变短。例如在一帧期间由四个子帧期间构成的情况下，对于各LED而言，在各帧期间中，其四分之一长度的期间为点亮期间。因此，与LED在整个帧期间发光的情况相比，亮度为四分之一。因此，为了获得与LED在整个帧期间发光的情况相同的亮度，需要在子帧期间向LED流通四倍的电流。另外，由于必须按子帧期间控制与LED驱动有关的数据，因此从控制器等向LED驱动的数据传送频度增加。考虑以上情况，在采用尺寸非常小的LED并进行了显示区域多重分割的情况下，构成一帧期间的子帧期间的数量显著增多，难以实现LED的驱动。作为使用矩阵布线的另一种驱动方法已知有源矩阵驱动。有源矩阵驱动例如在有机EL显示装置中使用。图17是表示有机EL显示装置的像素电路的一例的电路图。该像素电路对应于在显示部配置的多条数据线与多条扫描线的各交叉点而设。如图17所示，该像素电路包括两个晶体管950、952、一个电容器954和一个有机EL元件956。晶体管950作为选择像素的输入晶体管发挥作用，晶体管952作为控制向有机EL元件956的电流供给的电流控制晶体管发挥作用。并且，实际中为了补偿例如晶体管952的特性波动，像素电路还设有图17所示的构成要素以外的构成要素。在图17所示的像素电路中，在扫描线的电位变为表示选择期间的电位时，晶体管950变为导通状态，对应于数据线的电位对电容器954进行充电。选择期间结束时晶体管950变为截止状态，电容器954由于保持有电荷，因此直到下一选择期间保持充电电位。基于电容器954所保持的电荷确定晶体管952的栅-源极间电压Vgs，在晶体管952中流通与该栅-源极间电压Vgs对应大小的电流。对于背光源所包含的LED，为了确保足够长度的发光期间而考虑将上述的有源矩阵驱动应用于背光源的驱动。但是，在使用图17所示构成的电路的情况下，LED的调光方式为模拟调光方式，因此容易产生由发光亮度引起的色度变化、由晶体管特性波动引起的像素间的亮度波动等问题。因此，考虑以有源矩阵驱动与PWM调光方式组合的方法驱动背光源所包含的LED。同样地，对于构成LED显示装置的LED也考虑以有源矩阵驱动与PWM调光方式组合的方法进行驱动。并且，LED显示装置为以LED为显示元件的显示装置，且大多用于室外广告显示等。日本特开2002-297097号公报中公开了有机EL显示装置本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种发光装置，其以LED为光源，特征在于，包括：/n多个LED单元，其为分别由一个或多个LED构成的LED单元，并以矩阵状配置；/n多个LED驱动电路，其驱动所述多个LED单元所包含的LED，以与所述多个LED单元一一对应的方式设置；以及/n驱动控制电路，其以按行驱动所述多个LED单元所包含的LED的方式控制所述多个LED驱动电路的动作；/n各LED驱动电路包括：/n数据电压保持部，其保持与相应的LED单元所包含的LED的目标亮度对应的数据电压；以及/n点亮控制部，其进行点亮期间控制动作，以与所述数据电压保持部中保持的数据电压对应长度的期间使相应的LED单元所包含的LED点亮，/n用于向所述多个LED驱动电路供给所述数据电压的信号布线按列设置，/n关于各LED驱动电路，针对每一帧期间设置规定长度的充电期间，且从所述充电期间的结束时刻起在与一帧期间的长度相当的期间设置多次可点亮期间，/n各LED驱动电路通过所述驱动控制电路来控制动作，以在所述充电期间将与相应的LED单元所包含的LED的目标亮度对应的数据电压写入所述数据电压保持部，且在所述多次可点亮期间进行基于所述点亮控制部的所述点亮期间控制动作。/n...

【技术特征摘要】
20180627 US 62/6906681.一种发光装置，其以LED为光源，特征在于，包括：
多个LED单元，其为分别由一个或多个LED构成的LED单元，并以矩阵状配置；
多个LED驱动电路，其驱动所述多个LED单元所包含的LED，以与所述多个LED单元一一对应的方式设置；以及
驱动控制电路，其以按行驱动所述多个LED单元所包含的LED的方式控制所述多个LED驱动电路的动作；
各LED驱动电路包括：
数据电压保持部，其保持与相应的LED单元所包含的LED的目标亮度对应的数据电压；以及
点亮控制部，其进行点亮期间控制动作，以与所述数据电压保持部中保持的数据电压对应长度的期间使相应的LED单元所包含的LED点亮，
用于向所述多个LED驱动电路供给所述数据电压的信号布线按列设置，
关于各LED驱动电路，针对每一帧期间设置规定长度的充电期间，且从所述充电期间的结束时刻起在与一帧期间的长度相当的期间设置多次可点亮期间，
各LED驱动电路通过所述驱动控制电路来控制动作，以在所述充电期间将与相应的LED单元所包含的LED的目标亮度对应的数据电压写入所述数据电压保持部，且在所述多次可点亮期间进行基于所述点亮控制部的所述点亮期间控制动作。


2.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于，
所述点亮控制部包括：
点亮控制节点；
复位部，其控制与所述数据电压保持部中保持的数据电压对应的电压向所述点亮控制节点的供给；
电位降低部，其随时间经过而使所述点亮控制节点的电位降低；以及
驱动电流控制部，其对应于所述点亮控制节点的电位控制驱动电流向相应的LED单元的供给。


3.根据权利要求2所述的发光装置，其特征在于，
所述电位降低部是由点亮控制电容器和点亮控制电阻器构成的RC电路，所述点亮控制电容器的一端与所述点亮控制节点连接所述点亮控制电阻器的一端与所述点亮控制节点连接而另一端与所述点亮控制电容器的另一端连接。


4.根据权利要求2或3所述的发光装置，其特征在于，
所述驱动电流控制部包括：
驱动电流控制节点；
开关控制电阻器，其一端与所述点亮控制节点连接；
作为双极型晶体管的开关控制晶体管，其基极端子与所述开关控制电阻器的另一端连接，集电极端子与所述驱动电流控制节点连接，发射极端子接地；
上拉电阻器，其一端被赋予电源电压而另一端与所述驱动电流控制节点连接；
作为场效应晶体管的驱动晶体管，其栅极端子与所述驱动电流控制节点连接，漏极端子经由相应的LED单元而被赋予所述电源电压；以及
降压电阻器，其一端与所述驱动晶体管的源极端子连接而另一端接地。


5.根据权利要求2或3所述的发光装置，其特征在于，
所述驱动电流控制部包括：
驱动电流控制节点；
作为薄膜晶体管的开关控制晶体管，其栅极端子与所述点亮控制节点连接，漏极端子与所述驱动电流控制节点连接，源极端子接地；
上拉电阻器，其一端被赋予电源电压而另一端与所述驱动电流控制节点连接；
作为薄膜晶体管的驱动晶体管，其栅极端子与所述驱动电流控制节点连接，漏极端子经由相应的LED单元而被赋予所述电源电压；以及
降压电阻器，其一端与所述驱动晶体管的源极端子连接而另一端接地。


6.根据权利要求1至5中任一项所述的发光装置，其特征在于，
各LED驱动电路包含将与所述数据电压保持部中保持的数据电压对应的电位赋予给所述点亮控制部的缓冲电路。


7.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于，包括：
传递从所述驱动控制电路输出的数据信号并对应于各列而设置的数据线；
传递从所述驱动控制电路输出的扫描信号并对应于各行而设置的扫描线；以及
传递从所述驱动控制电路输出的复位信号并对应于各行而设置的复位线，
所述数据电压保持部包括：
数据电压保持节点；
...

【专利技术属性】
技术研发人员：宫田英利，山口典昭，
申请(专利权)人：夏普株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP