JP2006216535A - アレイ駆動装置およびこれを利用したバックライト駆動装置。 - Google Patents

Abstract

【課題】ＬＥＤアレイ駆動装置、バックライト駆動装置において、ＬＥＤバックライトのチャンネル別、ＬＥＤ種類別にアナログディミング及びＰＷＭディミングの制御が可能で、バックライト全領域における輝度の均一及び色の均一化を図る。
【解決手段】多数のＬＥＤ素子が直列で連結されたＬＥＤアレイ２０に電源を静電圧レギュレータ２１ａで変圧してＰＷＭパルス形態の電源を提供しながら、ＰＷＭディミング部２５を介して静電圧レギュレータのオン／オフ周期を調整しＰＷＭパルスのデューティー比を調整し、フィードバック制御部２３及びアナログディミング部２４を介してＬＥＤアレイで検出された駆動電流のレベルを調整して前記静電圧レギュレータでフィードバックさせることにより、ＰＷＭパルスの振幅を調整する。
【選択図】図２

Description

本発明はＬＥＤバックライトに使用されるＬＥＤアレイに電源を供給して駆動させるためのＬＥＤアレイ駆動装置に関するものであって、より詳しくはＬＥＤバックライトのチャンネル別、ＬＥＤ種類別にアナログディミング及びＰＷＭディミング制御が可能であり、バックライト全領域における輝度均一及び色均一を可能にするＬＥＤアレイ駆動装置及びこれを利用したバックライト駆動装置を提供するものである。

バックライト（ｂａｃｋ ｌｉｇｈｔ）はディスプレイパネルを照明する装置として、既存では光源としてＣＣＦＬ（Ｃｏｌｄ Ｃａｔｈｏｄ Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ ｌａｍｐ、冷陰極線管ランプ）を使用したが、前記ＣＣＦＬが水銀の使用により環境有害問題が生じる可能性があり、応答速度が１５ｍｓ程度で遅くて色再現性がＮＴＳＣに対して７５％程度で低く、予め設定された白色光を生成するなどの様々な問題点があるため、近年ではＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）素子が光源としてさらに脚光を浴びている。

前記ＬＥＤはＣＣＦＬに比べると、親環境的であり、応答速度が数ナノ（ｎａｎｏ）秒であって高速応答とインパルス（Ｉｍｐｕｌｓｉｖｅ）駆動が可能であり、色再現性が１００％まで及んでおり、赤色、青色、緑色ＬＥＤの光量を調整してバックライトの輝度及び色温度を任意に調整できるという様々な長所を有している。

このようにバックライトの光源として使用されるＬＥＤの駆動回路は、既に、強圧（Ｂｕｃｋ）あるいは昇圧（Ｂｏｏｓｔ）タイプのＤＣ−ＤＣコンバータ形態で実現され、ＬＥＤを点灯あるいは消灯する。

図１は従来から提案されている強圧タイプのバックライト用ＬＥＤアレイ駆動回路を示したものである。前記図１を参照すれば、多数のＬＥＤ素子が直列で連結しているＬＥＤアレイ（１０）のアノード端に電源（Ｖｓ）を予めて設定されたレベルの直流で強圧して提供するＤＣ−ＤＣコンバータ（１１）を連結し、カソード端は接地させ、前記ＤＣ−ＤＣコンバータ（１１）は電源ラインに直列で具備されてオン／オフスイッチングするトランジスター（Ｑ１）と、前記トランジスター（Ｑ１）の出力側と接地の間に逆方向で連結されるピンダイオード（Ｄ１）と、前記トランジスター（Ｑ１）の出力側とＬＥＤアレイ（１０）を連結するインダクター（Ｌ１）と、前記インダクター（Ｌ１）とＬＥＤアレイ（１０）の接点と接地の間に具備されるキャパシター（Ｃ１）からなる。

さらに、前記のように構成されたＤＣ−ＤＣコンバータ（１１）からＬＥＤアレイ（１０）に印加される出力電圧を予めて設定されたレベルの基準電圧を利用する誤差増幅器（１２）と、前記誤差増幅器（１２）の出力信号と局部発振器（１３）から印加される信号を比べる比較器（１４）と、前記比較器（１４）からの出力信号を電流リミティングして前記トランジスター（Ｑ１）にスイッチング制御信号で印加する演算増幅器（１６）を具備し、ＬＥＤアレイ（１０）を静電圧駆動させている。前記において電流リミッタ（１５）は演算増幅器（１６）に連結され電流リミティング動作を制御する。

ところが、上述した従来の駆動回路により、多数個のＬＥＤ素子が直列で連結されたＬＥＤアレイを駆動する時、ＬＥＤ別に順方向電圧（ｆｏｒｗａｒｄ ｖｏｌｔａｇｅ）偏差によって各ＬＥＤ素子別に光量（Ｌｕｍｉｎｏｕｓ ｆｌｕｘ）が変わる。このため、直列連結された多数のＬＥＤ素子間の光量差を減らすためには静電圧駆動ではない静電流駆動が求められる。

さらに、上述した駆動回路が適用されるバックライトがＬＥＤをディスプレイパネル（ｐａｎｎｅｌ）の下端に位置させる直下型バックライトの場合、所定間隔で多数のＬＥＤアレイを配置させ、各ＬＥＤアレイ別に前記図１の駆動回路を具備すべく、独立的な駆動によって各ＬＥＤアレイ毎に光量偏差が生じる可能性があり、またサイド発光タイプのＬＥＤを使用するバックライトの場合、バックライトユニットの光学的、機構学的特性によって、角部分より中央部の輝度がさらに高くなる現象が起こるので、各位置別に光量を調節する必要がある。

すなわち、従来の駆動回路では上述した要求を満たせず、さらに輝度及び色温度を変更することができるというＬＥＤの長所に合わせ使用者の多様な輝度及び色温度を満たせていない。

本発明は上述した従来の問題点を解決するために提案されたもので、その目的はＬＥＤバックライトのチャンネル別、ＬＥＤ種類別にアナログディミング及びＰＷＭディミング制御が可能で、バックライト全領域における輝度の均一及び色の均一を可能にするＬＥＤアレイ駆動装置及びこれを利用したバックライト駆動装置を提供することにある。

上述した目的を果たすための構成手段として、本発明は複数のＬＥＤ素子が直列で連結されたＬＥＤアレイを駆動させるＬＥＤアレイ駆動装置において、前記ＬＥＤアレイに設定された周波数のＰＷＭ駆動電源を提供し該ＬＥＤアレイの順方向駆動電流に対応するフィードバック信号に応じて順方向駆動電流が一定になるようＰＷＭ駆動電源の大きさを調整するＰＷＭ駆動部；前記ＰＷＭ駆動部によって駆動するＬＥＤアレイに流れる順方向駆動電流をセンシングする電流センシング部；前記ＬＥＤアレイに流れる順方向駆動電流をフィードバック信号で変換して前記ＰＷＭ駆動部に提供するフィードバック制御部；前記フィードバック制御部からＰＷＭ駆動部に提供されるフィードバック信号のレベルを調整するアナログディミング部；及びＰＷＭディミング信号に応じて前記ＰＷＭ駆動部から提供されるＰＷＭ駆動信号のデューティー比を調節する前記ＰＷＭディミング部を含むことを特徴とする。

上述したように、本発明によるＬＥＤアレイ駆動装置は多数のＬＥＤ素子が直列で連結されたＬＥＤアレイを静電流駆動させ、ＬＥＤ素子が駆動電圧偏差による光量の偏差発生を防止することができ、さらに該ＬＥＤアレイに対するＰＷＭデューティー比及び駆動電流の振幅をフィードバック制御することができるようにすることにより、所望の輝度及び色特性が得られるようにする優れた效果がある。

さらに本発明によるＬＥＤアレイ駆動装置を利用して構成されたバックライト駆動装置の場合、バックライトの光源として使用されるＬＥＤアレイに対し、チャンネル別、ＬＥＤ別に駆動電源のＰＷＭデューティー比及び振幅を個別制御するようにすることにより、バックライトの構造的特性に起因した特性偏差を補正することができ、その結果、バックライトにおける輝度の均一性及び色の均一性を向上させることができる優れた效果がある。

以下、添付した図面を参照して本発明によるＬＥＤアレイ駆動装置及びこれを利用したバックライト駆動装置について説明する。

図２を参照すれば、本発明によるＬＥＤアレイ駆動装置は、基本的に多数のＬＥＤ素子が直列で連結されたＬＥＤアレイ（２０）にＰＷＭ方式の駆動電源を提供し、該ＬＥＤアレイ（２０）の順方向駆動電流に対応するフィードバック信号に応じてＰＷＭ駆動電源の大きさを調整するＰＷＭ駆動部（２１）と、前記ＰＷＭ駆動部（２１）によって駆動するＬＥＤアレイ（２０）に流れる順方向駆動電流を検出する電流センシング部（２２）と、前記ＬＥＤアレイ（２０）に流れる順方向駆動電流をフィードバック信号で変換して前記ＰＷＭ駆動部（２１）に提供するフィードバック制御部（２３）と、外部から提供されるアナログディミング信号に応じて前記フィードバック制御部（２３）から提供されるフィードバック信号のレベルを調整するアナログディミング部（２４）と、外部から提供されるＰＷＭディミング信号に応じて前記ＰＷＭ駆動部（２１）から提供されるＰＷＭ駆動信号のデューティー比を調節する前記ＰＷＭディミング部（２５）を含む。

前記構成によれば、ＬＥＤアレイ駆動装置は多数のＬＥＤ素子が直列で連結されたＬＥＤアレイ（２０）を静電流駆動させ得るようになり、アナログディミング及びＰＷＭディミングが可能となる。

前記各構成要素に対する具体的な構成及び作用は次の通りである。前記ＰＷＭ駆動部（２１）は電源（Ｖｃｃ）を既設定されたレベルの静電圧で変換する静電圧レギュレータ（２１ａ）と、前記静電圧レギュレータ（２１）の出力端（Ｖｏｕｔ）とＬＥＤアレイ（２０）のアノード端を連結するインダクター（Ｌ２１）と、前記ＬＥＤアレイ（２０）のカソード端と接地の間に具備される電流センシング用抵抗（Ｒｓ）と、前記静電圧レギュレータ（２１ａ）の出力端（Ｖｏｕｔ）と接地の間に逆方向で連結されるピンダイオード（Ｄ２１）と、前記静電圧レギュレータ（２１ａ）の電源（Ｖｃｃ）入力端と接地の間に具備されるキャパシター（Ｃ２１）を含んでなる。

前記具備された静電圧レギュレータ（２１ａ）は一般的に使用される静電圧スイッチングレギュレータＩＣで実現され得るもので、例えば、５個の入出力ピンを具備した強圧タイプ（ｖｏｌｔａｇｅ ｓｔｅｐ−ｔｙｐｅあるいはＢｕｃｋ ｔｙｐｅ）とされ、前記静電圧レギュレータ（２１ａ）から出力された電圧及び電流は全てパルス状を表す。

図３は本発明による静電圧レギュレータ（２１ａ）の回路構成を示したものであり、前記図３を参照すれば、静電圧レギュレータ（２１ａ）は電源入力端（Ｖｃｃ）、オン／オフ選択端（Ｏｎ／Ｏｆｆ）、フィードバック（Ｆ／Ｂ）、出力端（Ｖｏｕｔ）、接地端（ＧＮＤ）用の５個の外部ピンを具備しており、前記入力端（Ｖｃｃ）に入力された電源は内部レギュレータ部（３１）に印加され静電圧調整され、オン／オフ選択端（Ｏｎ／Ｏｆｆ）に印加されたオン／オフ信号は内部レギュレータ部（３１）の動作をオン／オフさせる。本発明においては、前記オン／オフ選択端（Ｏｎ／Ｏｆｆ）を利用してＰＷＭパルス駆動信号を発生するが、これについてはＰＷＭディミング部（２５）の説明部分でさらに詳しく説明する。また、前記静電圧レギュレータ（２１ａ）のフィードバック（Ｆ／Ｂ）に印加された電圧は固定利得の増幅器（３２）に入力され、基準電圧（３７）との偏差が増幅出力されるようになり、これは比較器（３３）に印加されて発振器（３８）から印加された基準信号と比較され、前記比較器（３３）の出力信号はノアゲート（３４）に印加されて、スイッチングトランジスター（３６）を駆動するドライバー（３５）に入力され、前記ドライバー（３５）は前記ノアゲート（３４）から出力された信号に応じてスイッチングトランジスター（３５）をオン／オフさせ前記内部レギュレータ部（３１）で調整された電圧をＰＷＭパルス信号で出力し、このような出力信号は出力端（Ｖｏｕｔ）を通って出力される。

以上説明した静電圧レギュレータ（２１ａ）の構成は一般的に知られているものとされ、但し出力端からキャパシターを削除して出力信号がパルス状を表すようにしたものである。

本発明のＰＷＭ駆動部（２１）は、前記のような構成の静電圧レギュレータ（２１ａ）のフィードバック（Ｆ／Ｂ）に印加される信号をフィードバック制御部（２３）を通して、前記抵抗（Ｒｓ）を介して検出されたＬＥＤアレイ（２０）の駆動電流による印加を受けることにより、前記静電圧レギュレータ（２１ａ）がＬＥＤアレイ（２０）に流れる駆動電流の変動に応じて出力電圧（Ｖｏｕｔ）を調節することにより、ＬＥＤアレイ（２０）に常に一定の水準の駆動電流が流れるよう制御する。

次に、上述したフィードバック制御部（２３）はＬＥＤアレイ（２０）のカソード端に連結された抵抗（Ｒｓ）にかかった駆動電圧（Ｖｓ）を非反転増幅させる第１演算増幅器（ＯＰ１）と、前記第１演算増幅器（ＯＰ１）の反転端子と出力端の間に並列で連結される抵抗（Ｒｆ）及びキャパシター（Ｃ２２）と、前記第１演算増幅器（ＯＰ１）の反転端を接地させる抵抗（Ｒ２３）と、前記第１演算増幅器（ＯＰ１）の出力を抵抗（Ｒ２４）を介して非反転端で入力を受け増幅した後前記静電圧レギュレータ（２１ａ）のフィードバック（Ｆ／Ｂ）に印加する第２演算増幅器（ＯＰ２）と、前記第２演算増幅器（ＯＰ２）の反転端と接地の間に連結された抵抗（Ｒ２５）と、前記第２演算増幅器（ＯＰ２）の反転端と出力間に連結される抵抗（Ｒ２６）とからなる。

前記構成されたフィードバック制御部（２３）はＬＥＤアレイ（２０）に順方向に印加される駆動電流をフィードバックして静電圧レギュレータ（２１ａ）のフィードバック端（Ｆ／Ｂ）に印加し、前記静電圧レギュレータ（２１ａ）はこのように印加されたフィードバック信号を予め設定された電圧とレベル比較し、基準周波数信号と位相比較することによりＬＥＤアレイ（２０）を静電流駆動させる。

この際、前記フィードバック制御部（２３）の第１演算増幅器（ＯＰ１）における増幅率は前記ＬＥＤアレイ（２０）のカソードに連結された抵抗（Ｒｓ）と前記第１演算増幅器（ＯＰ１）に連結された抵抗（Ｒｆ）の割合で決まるので、前記抵抗（Ｒｓ、Ｒｆ）の抵抗値を調節することにより、ＬＥＤアレイ（２０）に印加される順方向駆動電流の振幅（Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ）を設定することができる。例えば、
前記抵抗（ＲｓまたはＲｆ）値を低くすると、ＬＥＤアレイ（２０）の順方向駆動電流の振幅が高くなり、前記抵抗（ＲｓまたはＲｆ）値を高くすると逆にＬＥＤアレイ（２０）の順方向駆動電流の振幅が低くなる。

次に、前記電流センシング（２２）は前記ＬＥＤアレイ（２０）のカソード端に連結された抵抗（Ｒｓ）を介して検出された順方向駆動電流をセンシングする手段として、前記抵抗（Ｒｓ）に非反転端が連結される第３演算増幅器（ＯＰ３）と、前記第３演算増幅器（ＯＰ３）の反転端子と連結される抵抗（Ｒ２１ａ、Ｒ２２）からなる。

前記のように構成された電流センシング部（２２）はＬＥＤアレイ（２０）の駆動時、ＬＥＤアレイ（２０）に流れる順方向駆動電流を検出して所定の電圧信号で出力する。このように電流センシング部（２２）から出力された信号をチェックすることにより、ＬＥＤアレイ（２０）の駆動状態をモニターリングすることができ、以後に説明するローカルコントローラー（２６）及びリモートコントローラー（２７）などのような手段により自動制御を実現することができる。

さらに、本発明はアナルログディミング部（２４）により使用者がＬＥＤアレイ（２０）に印加される駆動信号の振幅を調整することができる。

前記アナルログディミング部（２４）はアナルログディミング信号（Ｖａ）を入力に受け増幅して前記フィードバック制御部（２３）を通して静電圧レギュレータ（２１ａ）に印加されるフィードバック信号を調節するものとし、外部から提供されるアナログディミング信号（Ｖａ）を非反転増幅する第４演算増幅器（ＯＰ４）と、前記第４演算増幅器（ＯＰ４）の出力端を抵抗（Ｒ２７）を介して前記フィードバック制御部（２３）の第２演算増幅器（ＯＰ２）の非反転入力端に連結する抵抗（Ｒ２８）と、前記抵抗（Ｒ２８）を接地させる抵抗（Ｒ２９）からなる。

前記アナルログディミング部（２４）の第４演算増幅器（ＯＰ４）の出力電圧Ｖ４は外部から提供されたアナログディミング信号（Ｖａ）が増幅されたものとして、前記フィードバック制御部（２３）の第１演算増幅器（ＯＰ１）の出力電圧Ｖ１と共に第２演算増幅器（ＯＰ２）の非反転端に入力される。これに第２演算増幅器（ＯＰ２）は前記電圧Ｖ１、Ｖ２及びＶ４を演算処理するようになるが、この際、前記第２演算増幅器（ＯＰ２）に連結された抵抗（Ｒ２４〜Ｒ２６）の抵抗値が全て同一である場合、前記第２演算増幅器（ＯＰ２）の出力電圧Ｖ２は次の数１の式を満たすようになる。

前記数１の式を参照すれば、アナルログディミング信号Ｖａを高くすると、フィードバック制御部（２３）から静電圧レギュレータ（２１ａ）に印加されるフィードバック電圧であるＶ２が低くなり、これに対して静電圧レギュレータ（２１ａ）は出力電圧の振幅が高くなる方向に動作し、前記ＬＥＤアレイ（２０）に印加される駆動電流の振幅が高くなる。逆にアナルログディミング信号Ｖａを低くすると、フィードバック制御部（２３）から静電圧レギュレータ（２１ａ）に印加されるフィードバック電圧であるＶ２が高くなり、これに対して静電圧レギュレータ（２１ａ）は出力電圧の振幅が低くなる。従って、前記アナルログディミング信号Ｖａを調整することにより、同一ＬＥＤアレイ（２０）の輝度が調節できるようになる。

最後に、本発明は前記静電圧レギュレータ（２１ａ）のオン／オフ入力端（Ｏｎ／Ｏｆｆ）をＰＷＭディミング部（２５）に連結して、静電圧レギュレータ（２１ａ）を設定されたデューティー比でオン／オフさせることにより、ＰＷＭ駆動及びディミング制御が可能である。

さらに具体的に、前記ＰＷＭディミング部（２５）は外部から提供されるＰＷＭディミング信号（Ｖｐ）が印加されるフォトダイオード（ＰＤ）と前記静電圧レギュレータ（２１ａ）のオン／オフ入力端（Ｏｎ／Ｏｆｆ）と接地の間に具備される光トランジスター（Ｑ）からなるフォトカプラ（２５ａ）と、前記電源端（Ｖｃｃ）と接地の間に直列で連結されその接点が前記フォトカプラ（２５ａ）の光トランジスター（Ｑ）のコレクター端に連結される二つの抵抗（Ｒ３０、Ｒ３１）からなる。

従って、前記ＰＷＭディミング部（２５）に印加されるＰＷＭディミング信号（Ｖｐ）をＰＷＭパルス信号で印加し、この際、デューティー比を調整することにより、ＬＥＤアレイ（２０）のＰＷＭ駆動とＰＷＭディミングが可能である。

さらに、本発明によるＬＥＤアレイ駆動装置は、上述した駆動要素を自動制御する手段として、さらにローカルコントローラー（２６）とリモートコントローラー（２７）を具備する。

前記ローカルコントローラー（２６）はＭＣＵ（Ｍｉｃｒｏ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）を含んだ構成とされ、前記ＬＥＤアレイ（２０）の順方向電流（ｆｏｒｗａｒｄ ｃｕｒｒｅｎｔ）と順方向電圧（ｆｏｒｗａｒｄ ｖｏｌｔａｇｅ）をリモートコントローラー（２７）に伝達し、リモートコントローラー（２７）の指示に応じて前記アナログディミング部（２４）及びＰＷＭディミング部（２５）に制御信号を印加する。

前記のために、前記ローカルコントローラー（２６）はＬＥＤアレイ（２０）のアノード端に連結されて前記アノード端における駆動電圧を電圧センシング値で出力し、前記電流センシング部（２２）の第３演算増幅器（ＯＰ３）の出力端に連結されて、前記出力電圧を電流センシング値で出力し、さらに前記アナルログディミング部（２４）及びＰＷＭディミング部（２５）に連結されてアナログ／ＰＷＭディミング信号を出力する。

そして、リモートコントローラー（２７）はパーソナルコンピューターにソフトウェアで実現されたり、別途の外部装備によって実現されて使用者インターフェースを担当する手段で、前記ローカルコントローラー（２６）から伝達されるＬＥＤアレイ（２０）の順方向電流及び順方向電圧、ＰＷＭ制御のデューティー比（ｄｕｔｙ ｒａｔｉｏ）をモニターリングし、アナログディミング制御値とＰＷＭデューティー比を使用者が設定できるよう提供し、使用者が設定した制御値を前記ローカルコントローラー（２６）で提供する。

従って、使用者は前記リモートコントローラー（２７）で提供される使用者インターフェースに応じてＬＥＤアレイ（２０）のＰＷＭディミング制御値のデューティー比とアナルログディミング制御値を自在に変換することができる。

例えば、前記リモートコントローラー（２７）で使用者がデューティー値を入力すると、ローカルコントローラー（２６）は前記入力されたデューティー値を内部に保存し、前記保存されたデューティー値のオン時間（ｏｎ ｔｉｍｅ）の間、ＰＷＭディミング信号ＶｐをＰＷＭディミング部（２５）に印加させる。従って、前記静電圧レギュレータ（２１ａ）が前記設定されたデューティー比でオン／オフされながら前記静電圧レギュレータ（２１ａ）から指示されたデューティー比のパルス信号がＬＥＤアレイ（２０）に印加される。

図４ａと図４ｃは本発明によるＬＥＤ駆動装置において、上述したようにリモートコントローラー（２７）よりデューティー値をそれぞれ５０％、８０％に設定する際の各ＬＥＤアレイ（２０）から検出された駆動電流を測定して示したものとして、図４ａと図４ｃを比べて見ると、駆動パルスのオン／オフデューティー比が実際に正確に変化されたことが判る。

続いて、図４ｂ及び図４ｄは前記図４ａ、図４ｃに示したＰＷＭデューティー値より前記リモートコントローラー（２７）で使用者がアナログディミング信号（Ｖａ）を低くした場合のＬＥＤアレイ（２０）に印加される駆動電流の振幅変化を測定して示したものであって、前記図４ｂ及び図４ｄがそれぞれ前記図４ａ、図４ｃの波形と比較する場合、パルスの振幅が上昇されることが判る。

以上、説明したＬＥＤアレイ駆動装置において、前記ＰＷＭ駆動部（２１）、電流センシング部（２２）、フィードバック制御部（２３）、アナルログディミング部（２４）及びＰＷＭディミング部（２５）からなる回路部はＬＥＤアレイ（２０）別にそれぞれ具備させ、前記複数の回路部を一つのローカルコントローラー（２６）及びリモートコントローラー（２７）に連結させ、複数のＬＥＤアレイ（２０）に対する制御を同時に個別的に行うこともできる。

図５は上述した本発明のＬＥＤアレイ駆動装置を具備したバックライト装置の一例を示したものとして、図５に図示されたバックライト装置（５０）は六つのＬＥＤアレイを具備したものとして、各ＬＥＤアレイをチャンネルＣｈ１〜Ｃｈ６で表す。各チャンネル（Ｃｈ１〜Ｃｈ６）は第１緑色ＬＥＤ（Ｇ１）、赤色ＬＥＤ（Ｒ）、青色ＬＥＤ（Ｂ）、第２緑ＬＥＤ（Ｇ２）順で複数個のＬＥＤ素子が直列連結されるが、この際、同類のＬＥＤ素子群を直列で連結させる。

前記バックライト装置（５０）の駆動のために、前記各チャンネル別、同色ＬＥＤ別に、それぞれＬＥＤアレイ群から駆動電圧及び電流をセンシングして提供し、指示されたＰＷＭデューティー値及びアナログディミング値に応じてそれぞれの同チャンネル、同色のＬＥＤに駆動電源を印加する複数のＬＥＤアレイ駆動回路（５２）と、前記複数のＬＥＤアレイ駆動回路（５２）それぞれから駆動電流及び電圧センシング信号を伝達受けリモートコントローラー（５４）に提供し、リモートコントローラー（５４）から提供された各チャンネル別、ＬＥＤ別にデューティー値及びアナルログディミング値を該ＬＥＤアレイ駆動回路（５２）に提供するローカルコントローラー（５５）と、前記ローカルコントローラー（５５）から伝達された各チャンネル別ＬＥＤ別に駆動電流及び電圧センシング信号に対する使用者モニターリングを提供し、使用者から各チャンネル別、ＬＥＤ別にアナログディミング値及びデューティー値の入力を受けて前記ローカルコントローラー（５５）に提供するリモートコントローラー（５４）からなる。

前記構成によれば、使用者はリモートコントローラー（５４）からバックライト（５０）にＬＥＤ別、チャンネル別にデューティー値及びアナログディミング値をそれぞれ設定することにより、バックライト（５０）内に多数のＬＥＤアレイの光量を必要に応じて調節できるようになる。

さらに、本発明は前記バックライト（５０）の全領域に関わる輝度及び波長帯域を検出するカラーセンサー（５３）をさらに具備し、これをローカルコントローラー（５５）を介してリモートコントローラー（５４）にさらに連結させることにより、目標輝度及び色座標と実際輝度及び座標間の差を補償するようＬＥＤ別、チャンネル別にデューティー値及びアナログディミング値を調整することができる。

ところが、前記のようにカラーセンサー（５３）を用いてＲＧＢ割合を調整すると、チャンネル別光量の差と色偏差がある状態では均一な輝度と色が得られない。

従って、前記構成されたバックライト駆動装置の場合、カラーセンサー（５３）を動作させる前、使用者がリモートコントローラー（５４）を利用してチャンネル別、ＬＥＤ別アナログディミング及びＰＷＭディミングを遂行させバックライト（５０）において、輝度均一性及び色均一性をチューニングした後、この際の各チャンネル別、ＬＥＤ別にデューティーをローカルコントローラー（５５）に基本値で保存させ、その以後、カラーセンサー（５３）を動作させ、カラーセンサー（５３）から検出された輝度及び色偏差を保障するようにすることが望ましい。

図６ａは前記図５に示したバックライトにおいて、全チャンネル（Ｃｈ１〜Ｃｈ６）に対し、Ｒ、Ｇ、Ｂ割合が同一となるようデューティーを設定した状態を示したもので、全チャンネルにおいて、赤色ＬＥＤ（Ｒ）のデューティー比は９０％で、緑色ＬＥＤ（Ｇ１、Ｇ２）のデューティー比は６０％で、青色ＬＥＤ（Ｂ）のデューティー比は８０％で等しく設定する。これは既存駆動回路を利用してバックライト駆動装置を構成した場合の設定状態であって、チャンネル（すなわち、ＬＥＤの位置）にかかわらず、デューティー比を前記のように等しくした場合、 バックライト画面の中央部においては高い輝度を表したが、外郭部分においては輝度が低くなる問題点があった。

これに比べ、図６ｂは本発明によって図５のような駆動装置を構成して、バックライト（５０）の構造による位置別輝度差を考慮し、チャンネル別にＲ、Ｇ、Ｂデューティー割合を調整した状態であって、バックライト（５０）の中央に位置したチャンネルＣｈ３、Ｃｈ４のデューティー比をバックライト（５０）の外郭部分に位置したチャンネルＣｈ１、Ｃｈ２、Ｃｈ５、Ｃｈ６のデューティー比より小さく設定する。これによって、バックライトの中央部と外郭の輝度を均一に合わせることができる。

図７ａは前記図６ａ、図６ｂのようなデューティー比の調整による輝度差を比べるために、バックライト画面（７０）内で輝度を測定したポイントを図示したものであり、図７ｂは前記図７ａに示した各測定ポイントで図６ａ、図６ｂのようなデューティー比調整前後の輝度を測定して比較したグラフである。

前記図７ｂに示したグラフを比べると、図６ｂのようにデューティー比を調整した場合、図６ａのようなデューティー調整前と比べた時、輝度均一度が８５％から８８％に向上されたことが判る。前記輝度均一度はチャンネル別デューティー比を異なるよう調整することにより、前記の場合よりさらに向上させることができる。

従来のＬＥＤアレイ駆動回路を示したものである。 本発明によるＬＥＤアレイ駆動装置を示した回路図である。 本発明によるＬＥＤアレイ駆動装置に具備された静電圧レギュレータの詳細な構成を示した回路図である。 本発明によるＬＥＤアレイ駆動装置によって調節された順方向電流波形を示したグラフである。 本発明によるＬＥＤアレイ駆動装置によって調節された順方向電流波形を示したグラフである。 本発明によるＬＥＤアレイ駆動装置によって調節された順方向電流波形を示したグラフである。 本発明によるＬＥＤアレイ駆動装置によって調節された順方向電流波形を示したグラフである。 本発明によるＬＥＤアレイ駆動装置をＬＥＤディスプレイ装置のバックライト駆動に適用した例を示したブロック図である。 図５に示したバックライト駆動例において、従来の駆動回路を利用したＬＥＤ別にデューティー制御状態を表す図表である。 図５に示したバックライト駆動例において、本発明によって制御されたＬＥＤ別デューティー制御状態を表し、図６ａと対比される図表である。 図５に示したバックライトにおいて、パネルの輝度測定ポイントを表示した図である。 図５に示したバックライトにおいて、図７ａに示された前記各測定ポイントで測定されたデューティー比調整前後の輝度を比べたグラフである。

符号の説明

２０ ＬＥＤアレイ
２１ ＰＷＭ駆動部
２２ 電流センシング部
２３ フィードバック制御部
２４ アナルログディミング部
２５ ＰＷＭディミング部

Claims (9)

1. 複数のＬＥＤ素子が直列で連結されたアレイを駆動させるＬＥＤアレイ駆動装置において、
   前記ＬＥＤアレイに設定された周波数のＰＷＭ駆動電源を提供し、該ＬＥＤアレイの順方向駆動電流に対応するフィードバック信号に応じて順方向駆動電流が一定になるようにＰＷＭ駆動電源の大きさを調整するＰＷＭ駆動部；
   前記ＰＷＭ駆動部によって駆動するＬＥＤアレイに流れる順方向駆動電流を設定された範囲の電圧信号で出力する電流センシング部；
   前記ＬＥＤアレイに流れる順方向駆動電流をフィードバック信号に変換して前記ＰＷＭ駆動部に提供するフィードバック制御部；
   アナログディミング信号に応じて前記フィードバック制御部からＰＷＭ駆動部に提供されるフィードバック信号のレベルを調整するアナログディミング部；
   ＰＷＭディミング信号に応じて前記ＰＷＭ駆動部から提供されるＰＷＭ駆動信号のデューティー比を調節する前記ＰＷＭディミング部を含むことを特徴とするＬＥＤアレイ駆動装置。
2. 前記ＰＷＭ駆動部は電源（Ｖｃｃ）を既設定されたレベルの静電圧に変換して出力する静電圧レギュレータ（２１ａ）；
   前記静電圧レギュレータ（２１ａ）の出力端（Ｖｏｕｔ）とＬＥＤアレイ（２０）のアノード端を連結するインダクター（Ｌ２１）；
   前記ＬＥＤアレイ（２０）のカソード端と接地の間に具備される電流センシング用抵抗（Ｒｓ）；
   前記静電圧レギュレータ（２１ａ）の出力端（Ｖｏｕｔ）と接地の間に逆方向で連結されるピンダイオード（Ｄ２１）；
   前記静電圧レギュレータ（２１ａ）の電源（Ｖｃｃ）入力端と接地の間に具備されるキャパシター（Ｃ２１）を含んで成ることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤアレイ駆動装置。
3. 前記静電圧レギュレータ（２１ａ）は、変圧される電源（Ｖｃｃ）を入力に受ける電源入力端（Ｖｃｃ）と、レギュレータ（２１ａ）の動作をオン／オフさせるオン／オフ選択端（Ｏｎ／Ｏｆｆ）、静電圧レギュレータの出力電圧を調整するフィードバック信号が入力されるフィードバック端（Ｆ／Ｂ）、レギュレータされた出力電圧が出力される出力端（Ｖｏｕｔ）、接地端（ＧＮＤ）で設定された５個の入出力ピンを具備した強圧あるいは昇圧タイプの静電圧スイッチングレギュレータＩＣであることを特徴とする請求項２に記載のＬＥＤアレイ駆動装置。
4. 前記フィードバック制御部は、前記ＬＥＤアレイのカソード端に連結された抵抗（Ｒｓ）にかかった駆動電圧（Ｖｓ）を非反転増幅させる第１演算増幅器（ＯＰ１）と、前記第１演算増幅器（ＯＰ１）の反転端子と出力端の間に並列で連結される抵抗（Ｒｆ）及びキャパシター（Ｃ２２）と、前記第１演算増幅器（ＯＰ１）の反転端を接地させる抵抗（Ｒ２３）と、前記第１演算増幅器（ＯＰ１）の出力を抵抗（Ｒ２４）を介して非反転端で入力を受け増幅した後、前記静電圧レギュレーター（２１ａ）のフィードバック端（Ｆ／Ｂ）に印加する第２演算増幅器（ＯＰ２）と、前記第２演算増幅器（ＯＰ２）の反転端と接地の間に連結された抵抗（Ｒ２５）と、前記第２演算増幅器（ＯＰ２）の反転端と出力の間に連結される抵抗（Ｒ２６）を含むことを特徴とする請求項２に記載のＬＥＤアレイ駆動装置。
5. 前記電流センシング部は、前記抵抗（Ｒｓ）に非反転端が連結される第３演算増幅器（ＯＰ３）と、前記第３演算増幅器（ＯＰ３）の反転端子と連結される抵抗（Ｒ２１、Ｒ２２）からなり、前記第３演算増幅器（ＯＰ３）の出力電圧を電流センシング信号で出力することを特徴とする請求項２に記載のＬＥＤアレイ駆動装置。
6. 前記アナルログディミング部は、アナログディミング信号（Ｖａ）を非反転増幅する第４演算増幅器（ＯＰ４）と、前記第４演算増幅器（ＯＰ４）の出力端を抵抗（Ｒ２７）を介して前記フィードバック制御部の第２演算増幅器（ＯＰ２）の非反転入力端に連結する抵抗（Ｒ２８）と、前記抵抗（Ｒ２８）を接地させる抵抗（Ｒ２９）からなることを特徴とする請求項４に記載のＬＥＤアレイ駆動装置。
7. 前記ＰＷＭディミング部は、ＰＷＭディミング信号（Ｖｐ）が印加されるフォトダイオード（ＰＤ）と前記静電圧レギュレータ（２１ａ）のオン／オフ入力端（Ｏｎ／Ｏｆｆ）と接地の間に具備される光トランジスター（Ｑ）からなるフォトカプラ（２５ａ）と、前記電源端（Ｖｃｃ）と接地の間に直列で連結され、その接点が前記フォトカプラ（２５ａ）の光トランジスター（Ｑ）のコレクター端に連結される二つの抵抗（Ｒ３０、Ｒ３１）からなり、前記ＰＷＭディミング信号（Ｖｐ）に応じて静電圧レギュレーター（２１ａ）をオン／オフさせることを特徴とする請求項２に記載のＬＥＤアレイ駆動装置。
8. 前記装置は、前記ＬＥＤアレイの順方向電流（ｆｏｒｗａｒｄ ｃｕｒｒｅｎｔ）と順方向電圧（ｆｏｒｗａｒｄ ｖｏｌｔａｇｅ）を入力受けリモートコントローラーに伝達し、リモートコントローラーの指示に従って前記アナログディミング部（２４）及びＰＷＭディミング部（２５）にアナログディミング信号及びＰＷＭディミング信号を提供するローカルコントローラー；及び
   前記ローカルコントローラーから伝達されるＬＥＤアレイの順方向電流及び順方向電圧をモニターリングして使用者に提供し、使用者からアナログディミング制御値とＰＷＭデューティー比を入力受け前記ローカルコントローラーに提供するリモートコントローラーをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤアレイ駆動装置。
9. 第１緑色ＬＥＤ、青色ＬＥＤ、赤色ＬＥＤ、第２緑色ＬＥＤが設定された手順で交互に繰り返しながら一列に配置され、同類のＬＥＤ群別に直列連結されており、バックライト内のそれぞれの位置に配置される複数のＬＥＤアレイ；
   前記ＬＥＤアレイ別に、そしてＬＥＤアレイ内にそれぞれ直列連結された同類のＬＥＤ別にそれぞれ連結されて、指示されたアナログディミング信号及びＰＷＭディミング信号に応じて該ＬＥＤに設定されたデューティー比及び振幅を有するＰＷＭ駆動電源を提供し、これにＬＥＤに流れる順方向駆動電流及び電圧を検出する複数のＬＥＤアレイ駆動回路；
   前記複数のＬＥＤアレイによって照明されたバックライトの位置別輝度と波長帯域を検出するカラーセンサー；
   前記複数のＬＥＤアレイ駆動回路からそれぞれ駆動電流及び電圧センシング信号を伝達受けてリモートコントローラーに提供し、ＬＥＤアレイ別、そして同一ＬＥＤ種類別に前記リモートコントローラーから提供されたデューティー値及びアナルログディミング値と前記カラーセンサーから検出された輝度を比し設定された輝度を表すよう該ＬＥＤアレイ駆動回路でアナログディミング信号及びＰＷＭディミング信号を提供するローカルコントローラー；及び
   前記ローカルコントローラーから伝達されたＬＥＤアレイ別ＬＥＤ素子別駆動電流及び電圧センシング信号を入力受けて使用者モニターリングを提供し、使用者から各チャンネル別、ＬＥＤ別にアナログディミング値及びデューティー値を入力受けて前記ローカルコントローラーに提供するリモートコントローラーからなるバックライト駆動装置。

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