JP2009016280A - 発光制御回路、発光制御方法、面照明装置及び該面照明装置を備えた液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電源回路を簡略化してコストを低減するとともに、消費電力を低減する。
【解決手段】複数の発光素子群のうち、所定の発光素子群に定電流回路が直列に接続され、電源回路が、各発光素子群に電力を供給し、電流検出手段が、所定の発光素子群に流れる電流を検出し、電源制御手段が、予め設定された電流値と、検出された電流値とに基づいて、電源回路を制御する。
【選択図】図１

Description

この発明は、発光制御回路、発光制御方法、面照明装置及び該面照明装置を備えた液晶表示装置に係り、例えば、発光ダイオード（以下、ＬＥＤ（Light Emission Diode）という）等の発光素子からなる光源を駆動制御するための発光制御回路、発光制御方法、面照明装置及び該面照明装置を備えた液晶表示装置に関する。

例えば、パーソナルコンピュータや、テレビジョン受像機の画像表示には、陰極線管（ＣＲＴ：cathode Ray Tube）を用いた表示装置が用いられてきたが、近年、液晶表示装置（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）が多用されるようになってきた。
液晶パネルは、非発光であるため、液晶パネルの背面には、面照明装置としてのバックライトが配置され、液晶パネルの透過率を変化させることによって、画像を表示している。

液晶表示装置においては、バックライトの光源として、冷陰極管のほか、環境問題への配慮から、水銀不使用とするため、ＬＥＤ等の発光素子が用いられてきている。
これにより、例えば、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ及び青色ＬＥＤを用いて、輝度のみならず、色度の調整も可能となっている。すなわち、その色再現範囲（色度域）を広げることができるようになった。

ＬＥＤは、電流によって発光強度が変化するので、複数のＬＥＤを駆動する場合には、複数のＬＥＤを直列に接続し、各ＬＥＤに流れる電流を同一とする技術が提案されている。
また、ＬＥＤは、供給する電流に対応させて、印加する順方向電圧を変化させる必要があり、電流値を大きくするためには、順方向電圧を高くしなければならない。

例えば、図１０に示すように、昇圧型のＤＣ／ＤＣコンバータ回路１０１に、複数の白色ＬＥＤ１０２ａ，１０２ａ，…が直列に接続されてなるＬＥＤ群１０２を接続し、さらに、ＬＥＤ群１０２のカソード側に抵抗１０３を接続し、この抵抗１０３の端子間電圧と、基準電圧とが等しくなるように、制御回路１０４が、半導体スイッチ１０５をオン／オフ制御して、出力電圧Ｖbを安定化させ、ＬＥＤ群１０２に所定の定電流が供給されるようにする技術が提案されている（例えば、特許文献１等参照。）。

なお、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路１０１は、制御回路１０４と、直流電源１０６の正極に接続されたインダクタ１０７と、直流電源１０６に並列に接続されたコンデンサ１０８と、ダイオード１０９と、電源１０６及びインダクタ１０７に並列に接続された半導体スイッチ１０５と、ダイオード１０９及び半導体スイッチ１０５に並列に接続されたコンデンサ１１１とを有している。

ここで、半導体スイッチ１０５が、所定のデューティ比でオン／オフされて、出力電圧Ｖbは、電源電圧Ｖaに対して昇圧されて出力される。
しかしながら、光源として、３種類のＬＥＤ（赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ及び青色ＬＥＤ）を用いる場合には、定電流を供給するための回路を３組設ける必要があるために、電源回路の構成が大規模化してしまってコストが嵩むという問題があった。特に、大型の液晶表示装置のバックライトにおいて、多数のＬＥＤを駆動する場合に、各色毎に昇圧回路や制御回路を設けると、回路規模が大きくなって、コストが嵩む。

また、ＬＥＤ表示装置において、図１１に示すように、ＬＥＤからなる発光素子群２０１を駆動するための電源２０２と、制御回路２０３のための電源２０４とを別に配置し、電源２０２に複数（複数対）のＬＥＤ２０１ａ，２０１ａ，…を並列に接続する技術が提案されている（例えば、特許文献２等参照。）。

ここで、並列に接続されたＬＥＤ対２０１ｂのアノード側に時分割駆動されるスイッチング素子２０５が接続され、各ＬＥＤ対２０１ｂの一方のＬＥＤ２０１ａのカソード端子同士が接続され、かつ、各ＬＥＤ対２０１ｂの他方のＬＥＤ２０１ａのカソード端子同士が接続されて、表示信号に従って駆動される定電流回路２０６に接続されている。
すなわち、各スイッチング素子２０５には、一対のＬＥＤ２０１ａ，２０１ａが接続され、定電流回路２０６には、２組のＬＥＤ群が接続されている。

しかしながら、この技術をバックライト装置に適用すると、ＬＥＤ２０１ａに供給される電流に対応して、順方向電圧が変化することにより、２組のＬＥＤ群から定電流回路２０６に流入する電流Ｉf1（Ｉf2）が異なる場合に、消費電流が無用に増大するという問題があった。

例えば、図１２に示すように、電源２０２による印加電圧ＶLは、スイッチング素子２０５、ＬＥＤ２０１ａ及び定電流回路２０６にそれぞれ印加される電圧Ｖ1，Ｖ2，Ｖ3の和となるが、ＬＥＤ２０１ａに供給される電流｜Ｉf1｜（｜Ｉf2｜）が比較的大きい場合（ＶL＝Ｖa1＋Ｖa2＋Ｖa3）と、電流｜Ｉf1｜（｜Ｉf2｜）が比較的小さい場合（ＶL＝Ｖb1＋Ｖb2＋Ｖb3）とでは、スイッチング素子２０５に印加される電圧も大きく異なる。

すなわち、電流｜Ｉf1｜（｜Ｉf2｜）が比較的大きい場合でも、ＬＥＤ２０１ａに印加される電圧Ｖb2が小さくなる分、スイッチング素子２０５に印加される電圧Ｖb1が大きくなり（増分ΔＶ（＝Ｖb1−Ｖa1））、スイッチング素子２０５において、無用に電力が消費されることとなる。

また、各ＬＥＤのカソード端子に、定電流回路を接続し、電源電圧が低下したときに、定電流回路の電圧に基づいて、駆動中のＬＥＤのうち、順方向電圧の最も高いＬＥＤを検出し、この順方向電圧に対応させて、所定の電圧まで電源電圧を昇圧させて各ＬＥＤに供給する技術が提案されている（例えば、特許文献３等参照。）。

また、３色のＬＥＤからなる発光ユニットを複数配置し、各ＬＥＤにスイッチを接続し、かつ、発光ユニット毎に定電圧回路を設け、同時発光方式とフィールドシーケンシャル方式とのいずれかによって各ＬＥＤを発光させて混色する技術が提案されている（例えば、特許文献４等参照。）。

また、発光素子として、有機ＥＬ（Electro Luminescence）素子を用いた表示パネルにおいて、有機ＥＬ素子に微弱電流を流してこのときの順方向電圧を測定し、この順方向電圧に基づいて、所定の発光駆動電流を有機ＥＬ素子に供給したときの順方向電圧を推定して、電源回路の出力電圧を設定する技術が提案されている（例えば、特許文献５等参照。）。
しかしながら、特許文献３、特許文献４及び特許文献５のいずれも、例えば、全てのＬＥＤ毎又は全ての発光ユニット（発光素子群）毎に定電流回路を設けるので、消費電力が増大してしまう。
特開２００２−２４４１０３号公報 実開平０６−００２３９１号公報 特開２００６−０６６７７６号公報 特開２００６−２７８２５２号公報 特開２００６−２８４８５９号公報

解決しようとする問題点は、上述した技術では、電源回路が大規模化してしまってコストが嵩むとともに、消費電力が増大化するという点である。

この発明は、上述の事情に鑑みてなされたもので、電源回路を簡略化しコストを低減することができるとともに、消費電力を低減することができる発光制御回路、発光制御方法、面照明装置及び該面照明装置を備えた液晶表示装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、この発明の発光制御回路は、複数の発光素子が直列に接続されてなる発光素子群が、複数群並列に接続されて構成された光源を制御するための発光制御回路に係り、上記各発光素子群に電力を供給するための電源回路と、上記複数の発光素子群のうち、所定の上記発光素子群に直列に接続された定電流回路と、上記所定の発光素子群に供給される電流値を検出する電流検出手段と、予め設定された電流値と、検出された電流値とに基づいて、上記複数の発光素子群に印加される上記電源回路の出力電圧を制御する電源制御手段とを備えてなることを特徴としている。

また、この発明の発光制御方法は、複数の発光素子が直列に接続されてなる発光素子群が、複数群並列に接続されて構成された光源を駆動制御するための発光制御方法に係り、上記各発光素子群に電源回路から電力を供給する電力供給ステップと、上記複数の発光素子群のうち、所定の上記発光素子群に供給される電流を検出する電流検出ステップと、該電流検出ステップで検出された電流と、予め設定された電流とに基づいて、上記電源回路を制御する電源制御ステップとを含むことを特徴としている。

また、この発明の面照明装置は、複数の発光素子が直列に接続されてなる発光素子群が、複数群並列に接続されて構成された光源と、上記光源を駆動制御するための発光制御回路とを備えてなる面照明装置に係り、上記発光制御回路は、上記各発光素子群に電力を供給するための電源回路と、上記複数の発光素子群のうち、所定の上記発光素子群に供給される電流を検出する電流検出手段と、該電流検出手段によって検出された電流と、予め設定された電流とに基づいて、上記電源回路を制御する電源制御手段とを備えてなることを特徴としている。

また、この発明の液晶表示装置は、液晶表示パネルと、複数の発光素子が直列に接続されてなる発光素子群が、複数群並列に接続されて構成された光源及び上記光源を駆動制御するための発光制御回路とからなる面照明装置とを備えてなる液晶表示装置に係り、上記発光制御回路は、上記各発光素子群に電力を供給するための電源回路と、上記複数の発光素子群のうち、所定の上記発光素子群に供給される電流を検出する電流検出手段と、該電流検出手段によって検出された電流と、予め設定された電流とに基づいて、上記電源回路を制御する電源制御手段とを備えてなることを特徴としている。

この発明の構成によれば、複数の発光素子群のうち、所定の発光素子群に定電流回路が直列に接続され、電源回路が、各発光素子群に電力を供給し、電流検出手段が、所定の発光素子群に流れる電流を検出し、電源制御手段が、予め設定された電流値と、検出された電流値とに基づいて、電源回路を制御するので、電源回路を簡略化してコストを低減し、消費電力を低減することができる。

複数の発光素子群のうち、所定の発光素子群に定電流回路が直列に接続され、電源回路が、各発光素子群に電力を供給し、電流検出手段が、所定の発光素子群に流れる電流を検出し、電源制御手段が、予め設定された電流値と、検出された電流値とに基づいて、電源回路を制御することによって、電源回路を簡略化してコストを低減し、消費電力を低減するという目的を実現した。

図１は、この発明の第１の実施例であるバックライト装置の電気的構成を示すブロック図、図２は、同バックライト装置を備えた液晶表示装置の電気的構成を示すブロック図、図３は、同バックライト装置の動作を説明するための説明図、また、図４は、同バックライト装置のＬＥＤ駆動制御部の動作を説明するための説明図である。

この例の液晶表示装置１は、図２に示すように、液晶表示パネル２と、液晶表示パネル２を駆動するためのＬＣＤ（Liquid Crystal Display）駆動回路部３と、外部から供給される画像データに基づいて、対応する画像信号を生成する画像信号生成部４と、液晶表示パネル２に照明光を与えるためのバックライト装置５と、例えば、ＣＰＵ（中央処理装置）を有してなり所定の制御機能や演算機能を担う主制御部６と、ＲＯＭ、ＲＡＭ等の半導体メモリ等からなり、主制御部６が実行する処理プログラムや、各種データ等を記憶するための記憶部７と、液晶表示パネル２やバックライト装置５を駆動するための直流電源を供給する電源８とを備えている。

液晶表示パネル２は、例えばＴＦＴ構造の透過型の液晶表示パネルであり、駆動用ＴＦＴ及び透明画素電極が多数形成されているＴＦＴ基板と、ＴＦＴ基板と数［μm］の間隙を介して対向して固定され、着色層（カラーフィルタ）が形成された対向基板と、上記間隙に封入された液晶層と、ＴＦＴ基板、対向基板の外側に配設された一対の偏向板とを有している。
ＴＦＴ基板には、多数の透明画素電極がマトリックス状に配置され、透明画素電極の周囲に、互いに直交するように、走査信号を供給するための各走査線、表示信号を供給するための各信号線とが設けられている。

駆動用ＴＦＴは、走査線と信号線の各交差化箇所近傍に配置され、駆動用ＴＦＴは、そのソース電極が透明画素電極に接続されて対応する液晶セルに信号電荷を印加するたスイッチング素子として用いられる。
また、対向基板は、透明絶縁基板上に例えばモザイク状に赤色、緑色、青色の着色層が配列され、着色層を覆うように対向電極が形成されてなっている。さらに、対向電極上には、対向電極を覆うように、液晶配向膜が形成されている。
ＬＣＤ駆動回路部３は、各信号線に表示信号（データ信号）を供給するデータ電極駆動回路（ソースドライバ）１１と、各走査線に走査信号を供給する走査電極駆動回路（ゲートドライバ）１２とを有している。

バックライト装置５は、図１及び図２に示すように、例えば、複数のＬＥＤが平面状に配置されてなる光源ユニット１４と、光源ユニット１４を構成する各ＬＥＤを駆動制御するＬＥＤ駆動制御部１５と、光源ユニット１４から出射した光を受光し面状の照明光を液晶表示パネル２へ向けて出射する導光板、輝度のばらつきを補正するための拡散シート及び導光板側から入射した照明光を集光するプリズムシートを含む光学部材群とを有してなり、液晶表示パネル２に裏面側から照明光を照射して、液晶表示パネル２を透過した光を観察者に視認させる。

光源ユニット１４は、図１に示すように、それぞれ、昇圧回路にそれぞれ並列に接続され、直列接続された複数の緑色ＬＥＤ１６ａ，１６ａ，…からなる緑色ＬＥＤ群１６と、直列接続された複数の赤色ＬＥＤ１７ａ，１７ａ，…からなる赤色ＬＥＤ群１７と、直列接続された複数の青色ＬＥＤ１８ａ，１８ａ，…からなる青色ＬＥＤ群１８とを有している。
ここで、緑色ＬＥＤ群１６のカソード側には、定電流回路２３が接続されている。この例では、所定の色度の白色光を得るために、緑色ＬＥＤ１６ａ、赤色ＬＥＤ１７ａ及び青色ＬＥＤ１８ａが、それぞれ所定数配置されている。

ＬＥＤ駆動制御部１５は、電源８の電圧を昇圧して緑色ＬＥＤ群１６、赤色ＬＥＤ群１７、及び青色ＬＥＤ群１８に印加する昇圧回路２１と、緑色ＬＥＤ群１６に供給される電流を制御するための電源制御部２２と、緑色ＬＥＤ群１６のカソード側に直列に接続された定電流回路２３とを有している。

この例では、緑色ＬＥＤ群１６、赤色ＬＥＤ群１７及び青色ＬＥＤ群１８のうち、所定の発光強度を得るための適切な順方向電圧が最も高いＬＥＤ群に、電源制御部２２によって制御して昇圧回路２１から必要な定電流Ｉgを供給する。
すなわち、緑色ＬＥＤ群１６、赤色ＬＥＤ群１７及び青色ＬＥＤ群１８の順方向電圧Ｖfg，Ｖfr，Ｖfbのうち、緑色ＬＥＤ群１６の順方向電圧Ｖfgが最も高い場合に、緑色ＬＥＤ群１６に定電流Ｉgを供給する。
さらに、昇圧回路２１に緑色ＬＥＤ群１６及び定電流回路２３に並列に赤色ＬＥＤ群１７及び青色ＬＥＤ群１８を接続されている。この定電流回路２３は、緑色ＬＥＤ群１６にのみ接続されている。

この例の昇圧回路２１は、昇圧型のＤＣ／ＤＣコンバータ回路からなり、電源８に接続されたインダクタ２６と、ダイオード２７と、電源８及びインダクタ２６に並列に接続されたＦＥＴからなるスイッチング素子２８と、ダイオード２７及びスイッチング素子２８に並列に接続されたコンデンサ２９とを有している。

電源８の正極は、インダクタ２６を介してスイッチング素子２８のドレイン端子とダイオード２７のアノード端子とに接続している。また、ダイオード２７のカソード端子は、コンデンサ２９と、緑色ＬＥＤ群１６（赤色ＬＥＤ群１７、青色ＬＥＤ群１８）の最も正極側の緑色ＬＥＤ１６ａ（赤色ＬＥＤ１７ａ及び青色ＬＥＤ１８ａ）のアノード端子とに接続している。
また、電源８の負極は、スイッチング素子２８のソース端子と、コンデンサ２９と、定電流回路２３と、赤色ＬＥＤ群１７（青色ＬＥＤ群１８）の最も負極側の赤色ＬＥＤ１７ａ（青色ＬＥＤ１８ａ）のカソード端子とに接続している。

電源制御部２２は、緑色ＬＥＤ群１６に供給される電流の設定値を決定するための電流値調整部３２と、設定された電流値に基づいて定電流回路２３や発振器３５を制御する電流値設定部３３と、緑色ＬＥＤ群１６に供給されている電流を検出し、この電流に応じた検出信号を出力する電流値検出部３４と、所定の周期及び振幅の三角波を生成する発振器３５と、発振器３５から入力された三角波と検出された電流値に対応した検出信号とを比較して、検出信号が大きい場合にＨレベルの信号を出力し、検出値が小さい場合にＬレベルの信号を出力する比較器３６と、比較器３６の出力を増幅してスイッチング素子２８のゲートに印加するバッファ３７とを有している。

電流値設定部３３は、電流値調整部３２から電流値設定信号を受け取って、定電流回路２３や発振器３５を制御する。
電流値検出部３４は、緑色ＬＥＤ群１６に供給されている電流を検出し、この電流に応じた検出信号ｐ1（Ｖ1＝Ｖ10）を出力する（図４参照）。
発振器３５は、電流値設定部３３からの制御によって、設定された電流値に対応した所定の周期及び振幅（Ｖ2＝Ｖ2m）の三角波ｐ2を生成する。

比較器３６は、発振器３５から入力された三角波ｐ2と検出された電流値に対応した検出信号ｐ1とを比較して、例えば、検出信号ｐ1が大きい場合にＨレベル（Ｖ3＝Ｖ3H）となり、検出信号が小さい場合にＬレベル（Ｖ3＝Ｖ3L）となる矩形状の信号ｐ3を出力する。ここで、周期に対するＨレベルの期間の割合がデューティ比Ｄ（Ｄ＝Ｔon／（Ｔon＋Ｔoff））となる。
バッファ３７は、比較器３６の出力を増幅してスイッチング素子２８のゲートに印加する。

次に、図１、図３及び図４を参照して、この例の液晶表示装置１のバックライト装置５の動作について説明する。
図１及び図３に示すように、電源投入後（ステップＳＡ１１）、電源制御部２２の電流値調整部３２で、輝度や色度を設定するための電流値の調整が行われ（ステップＳＡ１２）、電流値調整部３２は、電流値設定信号を電流値設定部３３へ送る（ステップＳＡ１３）。電流値設定部３３は、電流値調整部３２から電流値設定信号を受け取ると、定電流回路２３や発振器３５を制御する。

初期状態では、スイッチング素子２８は、オフ状態であり、昇圧回路２１の出力電圧Ｖqが、直列接続された緑色ＬＥＤ群１６及び定電流回路２３に印加されるとともに、赤色ＬＥＤ群１７と、青色ＬＥＤ群１８とにも印加され、緑色ＬＥＤ１６ａ，１６ａ，…、赤色ＬＥＤ１７ａ，１７ａ，…、青色ＬＥＤ１８ａ，１８ａ，…が点灯する（ステップＳＡ１４）。

すなわち、比較器３６は、発振器３５から入力された三角波と検出された電流値（初期状態では、Ig＝０）に対応した検出信号とを比較して、例えば、検出信号が大きい場合にＨレベルの信号を出力し、検出信号が小さい場合にＬレベルの信号を出力する。初期状態では、（Ｄ＝０）で、スイッチング素子２８は、オフ状態となる。

電流値設定部３３は、電流値調整部３２から電流値設定信号を受け取ると、発振器３５とともに定電流回路２３を制御し、緑色ＬＥＤ群１６に供給される電流を設定された定電流とするように機能する。
電流値検出部３４は、緑色ＬＥＤ群１６に供給されている電流を検出し、この電流に応じた検出信号ｐ1（Ｖ1＝Ｖ10）を出力する（ステップＳＡ１５）。
発振器３５は、電流値設定部３３からの制御によって、設定された電流値に対応した所定の周期及び振幅（Ｖ2＝Ｖ2m）の三角波ｐ2を生成する。

比較器３６は、図４に示すように、発振器３５から入力された三角波ｐ2と検出された電流値に対応した検出信号ｐ1とを比較して、例えば、検出信号ｐ1の方が大きい場合にＨレベル（Ｖ3＝Ｖ3H）となり、検出信号ｐ1の方が小さい場合にＬレベル（Ｖ3＝Ｖ3L）となる矩形状の信号ｐ3を出力する（ステップＳＡ１６）。ここで、周期に対するＨレベルの期間の割合がデューティ比Ｄ（Ｄ＝Ｔon／（Ｔon＋Ｔoff））となる（ステップＳＡ１７）。
バッファ３７は、比較器３６の出力を増幅してスイッチング素子２８のゲートに印加する。

こうして、昇圧回路２１で、スイッチング素子２８は、所定のデューティ比Ｄでオン／オフされて、昇圧回路２１の出力電圧Ｖqは、電源電圧Ｖpに対して昇圧され、Ｖq＝Ｖp（１／（１−Ｄ））となる（ステップＳＡ１８）。
この出力電圧Ｖqは、直列接続された緑色ＬＥＤ群１６及び定電流回路２３に印加されて、電流Ｉgが流れるとともに、赤色ＬＥＤ群１７と、青色ＬＥＤ群１８とにも印加されて、それぞれ、電流Ｉr，Ｉbが流れ、緑色ＬＥＤ１６ａ，１６ａ，…、赤色ＬＥＤ１７ａ，１７ａ，…、青色ＬＥＤ１８ａ，１８ａ，…が点灯し、所定の発光強度及び色度の照明光が得られる。

ここで、出力電圧Ｖqが大きく、緑色ＬＥＤ群１６に供給されている電流が設定値よりも大きい場合には、図４に示すように、デューティ比Ｄが大きくなることにより、出力電圧Ｖqが小さくなるように制御され、出力電圧Ｖqが小さく、緑色ＬＥＤ群１６に供給されている電流が設定値よりも小さい場合には、デューティ比Ｄが小さくなることにより、出力電圧Ｖqが大きくなるように制御される。
なお、一旦設定した電流値は、記憶部７に記憶させておくことによって、電源投入の毎に調整しなくても良い。

このように、この例の構成によれば、緑色ＬＥＤ群１６、赤色ＬＥＤ群１７及び青色ＬＥＤ群１８のうち、所定の発光強度を得るための最適な順方向電圧が最も高い緑色ＬＥＤ群１６に、昇圧回路２１から必要な定電流を確実に供給し、かつ、昇圧回路２１に緑色ＬＥＤ群１６及び定電流回路２３に並列に赤色ＬＥＤ群１７及び青色ＬＥＤ群１８を接続するので、緑色ＬＥＤ群１６はもとより、赤色ＬＥＤ群１７及び青色ＬＥＤ群に１８おいてもそれぞれ所定の発光強度を確実に得ることができる。すなわち、所定の光量を得るために順方向電圧が最も高い緑色ＬＥＤ群１６に、確実に必要な電流を供給するので、全体として、所望の発光強度を得ることができる。

しかも、定電流を供給するための定電流回路２３及び電源制御部２２は、緑色ＬＥＤ群１６に定電流を供給するための回路として、１組のみ設ければ足りるので、回路構成を簡素化することができ、コストを低減することができるとともに、消費電流を低減することができる。例えば、赤色ＬＥＤ群１７及び青色ＬＥＤ群１８には、定電流回路を接続していないので、無用に電力を消費することがない。
また、緑色ＬＥＤ群１６、赤色ＬＥＤ群１７及び青色ＬＥＤ群１８を構成する緑色ＬＥＤ１６ａ、赤色ＬＥＤ１７ａ及び青色ＬＥＤ１８ａの個数を適切に設定しておくことによって、所望の色度の色光（例えば白色光）を得ることができる。

図５は、この発明の第２の実施例であるバックライト装置の電気的構成を示すブロック図、また、図６は、同バックライト装置の動作を説明するための説明図である。
この例が上述した第１の実施例と大きく異なるところは、各ＬＥＤ群に流れる電流をスイッチングさせて色度の調整が可能なように構成した点である。
これ以外の構成は、上述した第１の実施例の構成と略同一であるので、第１の実施例と同一の構成要素については、図５において、図１で用いた符号と同一の符号を用いて、その説明を簡単にする。

この例の液晶表示装置のバックライト装置５Ａは、図５に示すように、光源ユニット１４と、光源ユニット１４を構成する各ＬＥＤを駆動制御するＬＥＤ駆動制御部１５Ａと、光学部材群とを有している。
光源ユニット１４は、それぞれ、昇圧回路２１にそれぞれ並列に接続された緑色ＬＥＤ群１６と、赤色ＬＥＤ群１７と、青色ＬＥＤ群１８とを有している。
ここで、緑色ＬＥＤ群１６のカソード側には、定電流回路２３が接続され、定電流回路２３の負極側には、色度調整用のスイッチ４３ａが接続されている。また、赤色ＬＥＤ群１７及び青色ＬＥＤ群１８のカソード側にも、それぞれ、色度調整用のスイッチ４３ｂ，４３ｃが接続されている。

ＬＥＤ駆動制御部１５Ａは、昇圧回路２１と、緑色ＬＥＤ群１６に供給される電流を制御する電源制御部２２Ａと、定電流回路２３と、色度調整部４１とを有している。
昇圧回路２１は、電源８に接続されたインダクタ２６と、ダイオード２７と、スイッチング素子２８と、コンデンサ２９とを有している。
電源制御部２２Ａは、電流値調整部３２と、電流値設定部３３と、スイッチング制御を行いながらでも電流の検出を可能とするための例えばサンプルホールド回路からなる電流値保持部４２と、電流値検出部３４と、発振器３５と、比較器３６と、バッファ３７とを有している。

色度調整部４１は、例えば、ＦＥＴを用いたスイッチ４３ａ，４３ｂ，４３ｃからなる色度調整用スイッチ部４３と、それぞれ所定のデューティ比でスイッチ４３ａ，４３ｂ，４３ｃをオン／オフさせて（緑色ＬＥＤ群１６、赤色ＬＥＤ群１７、青色ＬＥＤ群１８をオン／オフさせて）、所定の色度の色光を得るためのスイッチ制御部４４とを有している。
ここで、スイッチ４３ａ，４３ｂ，４３ｃのオン／オフの周波数は、ちらつきが視認されることを防止するために略８０［Ｈｚ］以上に設定される。

次に、図５及び図６を参照して、この例のバックライト装置５Ａの動作について説明する。
図５及び図６に示すように、電源投入後（ステップＳＢ１１）、電源制御部２２Ａの電流値調整部３２で、輝度や色度を設定するための電流値の調整が行われ（ステップＳＢ１２）、電流値調整部３２は、電流値設定信号を電流値設定部３３へ送る（ステップＳＢ１３）。電流値設定部３３は、電流値調整部３２から電流値設定信号を受け取ると、定電流回路２３や発振器３５、スイッチ制御部４４を制御する。

初期状態では、スイッチング素子２８はオフ状態、スイッチ４３ａ，４３ｂ，４３ｃはオン状態とされ、出力電圧Ｖqが、直列接続された緑色ＬＥＤ群１６及び定電流回路２３に印加されるとともに、赤色ＬＥＤ群１７と、青色ＬＥＤ群１８とにも印加され、緑色ＬＥＤ１６ａ，１６ａ，…、赤色ＬＥＤ１７ａ，１７ａ，…、青色ＬＥＤ１８ａ，１８ａ，…が点灯する（ステップＳＢ１４）。

すなわち、比較器３６は、発振器３５から入力された三角波と検出された電流値（初期状態では、Ig＝０）に対応した検出信号とを比較して、例えば、検出信号が大きい場合にＨレベルの信号を出力し、検出信号が小さい場合にＬレベルの信号を出力する。初期状態では、（Ｄ＝０）で、スイッチング素子２８は、オフ状態となる。

電流値設定部３３は、電流値調整部３２から電流値設定信号を受け取って、発振器３５とともに定電流回路２３を制御し、緑色ＬＥＤ群１６に供給される電流を設定された定電流とするように機能する。
電流値検出部３４は、緑色ＬＥＤ群１６に供給されている電流を検出し、この電流に応じた検出信号ｐ1を出力する（ステップＳＢ１５）。
発振器３５は、電流値設定部３３からの制御によって、設定された電流値に対応した所定の周期及び振幅の三角波ｐ2を生成する。

比較器３６は、発振器３５から入力された三角波ｐ2と検出された電流値に対応した検出信号ｐ1とを比較して、例えば、検出信号ｐ1が大きい場合にＨレベルとなり、検出信号ｐ1が小さい場合にＬレベルとなる矩形状の信号ｐ3を出力する（ステップＳＢ１６）。ここで、周期に対するＨレベルの期間の割合がデューティ比Ｄとなる（ステップＳＢ１７）。
バッファ３７は、比較器３６の出力を増幅してスイッチング素子２８のゲートに印加する。
また、スイッチ制御部４４は、電流値設定部３３から電流値設定信号を、比較器３６から矩形状の信号ｐ3を受けとって、これらの信号に基づいて、それぞれ所定のデューティ比でスイッチ４３ａ，４３ｂ，４３ｃをオン／オフさせて、所定の色度に調整する（ステップＳＢ１９）。

昇圧回路２１で、スイッチング素子２８は、所定のデューティ比Ｄでオン／オフされる（ステップＳＢ１８）。
この出力電圧Ｖqは、直列接続された緑色ＬＥＤ群１６及び定電流回路２３に印加されるとともに、赤色ＬＥＤ群１７と、青色ＬＥＤ群１８とにも印加され、緑色ＬＥＤ１６ａ，１６ａ，…、赤色ＬＥＤ１７ａ，１７ａ，…、青色ＬＥＤ１８ａ，１８ａ，…が点灯し、所定の光量及び色度の照明光が得られる。

このように、この例の構成によれば、上述した第１の実施例と略同様の効果を得ることができる。
加えて、スイッチ制御部４４が、それぞれ所定のデューティ比でスイッチ４３ａ，４３ｂ，４３ｃをオン／オフさせるので、照明光の色度を調整することができる。

図７は、この発明の第３の実施例であるバックライト装置の電気的構成を示すブロック図である。
この例が上述した第２の実施例と大きく異なるところは、色度センサを設けて、各ＬＥＤ群に流れる電流を制御するように構成した点である。
これ以外の構成は、上述した第２の実施例の構成と略同一であるので、第２の実施例と同一の構成要素については、図７において、図５で用いた符号と同一の符号を用いて、その説明を簡単にする。

この例の液晶表示装置のバックライト装置５Ｂは、図７に示すように、光源ユニット１４と、光源ユニット１４を構成する各ＬＥＤを駆動制御するＬＥＤ駆動制御部１５Ｂと、光学部材群とを有している。
ＬＥＤ駆動制御部１５Ｂは、昇圧回路２１と、電源制御部２２Ａと、定電流回路２３と、色度調整部４１Ｂとを有している。

色度調整部４１Ｂは、色度調整用スイッチ部４３と、光源ユニット１４から発せられる色光の色度を検出するための色度センサ５１と、センサ値検出部５２と、検出された色度に基づいて、それぞれ所定のデューティ比でスイッチ４３ａ，４３ｂ，４３ｃをオン／オフさせて、所定の色度を保持するためのスイッチ制御部４４Ｂとを有している。

このように、この例の構成によれば、上述した第２の実施例と略同様の効果を得ることができる。
加えて、色度の変動を抑制して、所望の色度を保持することができる。

図８は、この発明の第４の実施例であるバックライト装置の電気的構成を示すブロック図である。
この例が上述した第２の実施例と大きく異なるところは、温度センサを設けて、各ＬＥＤ群に流れる電流を制御するように構成した点である。
これ以外の構成は、上述した第２の実施例の構成と略同一であるので、第２の実施例と同一の構成要素については、図８において、図５で用いた符号と同一の符号を用いて、その説明を簡単にする。

この例の液晶表示装置のバックライト装置５Ｃは、図８に示すように、光源ユニット１４と、光源ユニット１４を構成する各ＬＥＤを駆動制御するＬＥＤ駆動制御部１５Ｃと、光学部材群とを有している。
ＬＥＤ駆動制御部１５Ｃは、昇圧回路２１と、電源制御部２２Ａと、定電流回路２３と、色度調整部４１Ｃとを有している。

色度調整部４１Ｃは、色度調整用スイッチ部４３と、光源ユニット１４の周囲の温度を検出するための温度センサ６１と、センサ値検出部５２Ｃと、検出された温度に基づいて、それぞれ所定のデューティ比でスイッチ４３ａ，４３ｂ，４３ｃをオン／オフさせて、所定の色度を保持するためのスイッチ制御部４４Ｃとを有している。

このように、この例の構成によれば、上述した第２の実施例と略同様の効果を得ることができる。
加えて、温度による照明光の色度の変動を抑制することができる。

図９は、この発明の第５の実施例であるバックライト装置の電気的構成を示すブロック図である。
この例が上述した第３の実施例と大きく異なるところは、色度センサに加えて温度センサを設けて、各ＬＥＤ群に流れる電流を制御するように構成した点である。
これ以外の構成は、上述した第３の実施例の構成と略同一であるので、第１の実施例と同一の構成要素については、図９において、図７で用いた符号と同一の符号を用いて、その説明を簡単にする。

この例の液晶表示装置のバックライト装置５Ｄは、図９に示すように、光源ユニット１４と、光源ユニット１４を構成する各ＬＥＤを駆動制御するＬＥＤ駆動制御部１５Ｄと、光学部材群とを有している。
ＬＥＤ駆動制御部１５Ｄは、昇圧回路２１と、電源制御部２２Ａと、定電流回路２３と、色度調整部４１Ｄとを有している。

色度調整部４１Ｄは、色度調整用スイッチ部４３と、光源ユニット１４から発せられる色光の色度を検出するための色度センサ５１と、光源ユニット１４の周囲の温度を検出するための温度センサ６１と、センサ値検出部５２Ｄと、検出された色度及び温度に基づいて、それぞれ所定のデューティ比でスイッチ４３ａ，４３ｂ，４３ｃをオン／オフさせて、所定の色度を保持するためのスイッチ制御部４４Ｄとを有している。

このように、この例の構成によれば、上述した第３の実施例と略同様の効果を得ることができる。
加えて、所望の色度を維持することができるとともに、温度による色度の変動を抑制することができる。

以上、この発明の実施例を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施例に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があってもこの発明に含まれる。
例えば、上述した実施例では、緑色ＬＥＤ群にのみ、定電流回路を接続した場合について述べたが、赤色ＬＥＤ群又は青色ＬＥＤ群のうち一方にも、定電流回路を接続しても良い。
また、緑色ＬＥＤ群、赤色ＬＥＤ群及び青色ＬＥＤ群は、それぞれ、複数群配置しても良い。また、ＬＥＤ群を構成するＬＥＤとしては、同一種（同一色）のＬＥＤに限らず、異なる種類のＬＥＤが混在されていても良い。

また、例えば、電流値設定処理や、電流値調整処理等を、ＣＰＵを有する電源制御部が、対応する制御プログラムを実行することによって行っても良いし、電流値設定処理や、電流値調整処理等の一部又は全部を専用のハードウェアを用いて行い、一部を対応するプログラムを実行して処理するようにしても良い。
また、電流値設定処理や、電流値調整処理等を、それぞれ別々のＣＰＵが実行しても良いし、例えば、単一のＣＰＵが実行しても良い。

また、赤色、緑色、青色に限らず、発光色が橙色、黄色、黄緑色のＬＥＤも用いるようにしても良い。また、白色ＬＥＤを追加して配置しても良い。白色ＬＥＤとしては、紫外ＬＥＤと赤色・緑色・青色蛍光体との組合せでも、青色ＬＥＤと赤色・緑色蛍光体との組合せでも、青色ＬＥＤと黄色蛍光体との組合せでも良い。
また、３種類（３色）のＬＥＤに限らず、４種類以上のＬＥＤから構成しても良いし、２種類としても良い。

また、赤色、緑色、青色の補色（それぞれ、シアン、マゼンタ、イエローに対応）を呈する色光を出射するＬＥＤを、それぞれ、第１、第２及び第３の補色発光素子として用いるようにしても良い。
ここで、例えば、赤色の補色を呈する色光を出射するＬＥＤを、青色ＬＥＤと、緑色光を発光する蛍光材料が混入された蛍光板とから構成するようにしても良いし、白色ＬＥＤとフィルタとを組み合わせて構成するようにしても良い。

また、昇圧型のＤＣ／ＤＣコンバータ回路としては、チョッパ回路のほか、フライバックコンバータ回路や、フォワードコンバータ回路、プッシュプルコンバータ回路、ハーフブリッジコンバータ回路、フルブリッジコンバータ回路等を用いても良い。また、電源回路は、昇圧回路に限らず、降圧回路であっても良い。

また、液晶表示装置におけるバックライトのほか、例えば、キー照明や、フラッシュ用照明等に用いるＬＥＤについて適用できる。
また、ノーマリホワイトモードの液晶表示パネルでもノーマリブラックモードの液晶表示パネルでも適用することができる。また、走査方式は、順次走査でもインタレース走査であっても良い。

また、電流値調整部において、緑色ＬＥＤ群に供給される電流を決定するのための操作部を設けて、所望の発光強度に対応する電流値を決定するようにしても良いし、電流値調整部を介して、主制御部から輝度や色度を調整するための設定操作信号を受け取るようにしても良い。
また、液晶表示装置に接続されたＰＣ等から上記設定操作信号を受け取るようにしても良い。また、ＬＥＤ群に電流を供給している状態で、発光強度や色度を確認して、動作電流の設定値を確定するようにしても良い。

また、定電流回路は、緑色ＬＥＤ群のカソード側に限らず、アノード側に配置するようにしても良い。
また、緑色ＬＥＤ、赤色ＬＥＤ及び青色ＬＥＤを、平面状に配置する以外に、パネルの端縁に沿って線状に配置しても良い。

また、第２の実施例で、ＬＥＤ駆動制御部（電流値設定部や比較器）からの信号に基づかずに、独立にスイッチング制御するようにしても良い。ここで、オン／オフのデューディ比のみ変えるようにしても良いし、周期も変えるようにしても良い。
また、第２の実施例で、色度調整用のスイッチとしては、ＦＥＴを用いても良いし、トランジスタを用いても良い。

また、第３の実施例で、電流値調整部に、緑色ＬＥＤ群に供給される電流を決定するのための操作部を設け、色度センサによって検出された色度を表示させ、ＬＥＤ群に電流を供給している状態で、発光強度や表示された色度を確認して、駆動電流の設定値を確定するようにしても良い。

ＴＦＴ（Thin Film Transistor）を用いたアクティブ駆動方式のほか、パッシブ駆動方式の液晶表示装置に適用できる。また、発光素子として、ＬＥＤのほか、例えば、有機エレクトロルミネッセンス素子（有機ＥＬ（Electro Luminescence））素子等の他の発光素子の駆動制御に適用することができる。

この発明の第１の実施例であるバックライト装置の電気的構成を示すブロック図である。 同バックライト装置を備えた液晶表示装置の電気的構成を示すブロック図である。 同バックライト装置の動作を説明するための説明図である。 同バックライト装置のＬＥＤ駆動制御部の動作を説明するための説明図である。 この発明の第２の実施例であるバックライト装置の電気的構成を示すブロック図である。 同バックライト装置の動作を説明するための説明図である。 この発明の第３の実施例であるバックライト装置の電気的構成を示すブロック図である。 この発明の第４の実施例であるバックライト装置の電気的構成を示すブロック図である。 この発明の第５の実施例であるバックライト装置の電気的構成を示すブロック図である。 関連する技術を説明するための説明図である。 関連する技術を説明するための説明図である。 関連する技術を説明するための説明図である。

符号の説明

１ 液晶表示装置
２ 液晶表示パネル
３ ＬＣＤ駆動回路部（発光制御回路）
５，５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄ バックライト装置（面照明装置）
６ 主制御部
７ 記憶部
１１ データ電極駆動回路
１２ 走査電極駆動回路
１４ 光源ユニット
１５，１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１５Ｄ ＬＥＤ駆動制御部
１６ 緑色ＬＥＤ群（発光素子群）
１６ａ 緑色ＬＥＤ（発光素子）
１７ 赤色ＬＥＤ群（発光素子群）
１７ａ 赤色ＬＥＤ（発光素子）
１８ 青色ＬＥＤ群（発光素子群）
１８ａ 青色ＬＥＤ（発光素子）
２１ 昇圧回路（電源回路）
２２ 電源制御部（電源制御手段）
２３ 定電流回路
３２ 電流値調整部
３３ 電流値設定部
３４ 電流値検出部（電流検出手段）
３５ 発振器
３６ 比較器
３７ バッファ
４１，４１Ｂ，４１Ｃ，４１Ｄ 色度調整部(色度調整手段）
４３ 色度調整スイッチ部
４３ａ，４３ｂ，４３ｃ スイッチ（スイッチング手段）
４４，４４Ｂ，４４Ｃ，４４Ｄ スイッチ制御部（スイッチ制御手段）
５１ 色度センサ（色度検出手段）
６１ 温度センサ（温度検出手段）

Claims (17)

1. 複数の発光素子が直列に接続されてなる発光素子群が、複数群並列に接続されて構成された光源を駆動制御するための発光制御回路であって、
   前記各発光素子群に電力を供給するための電源回路と、前記複数の発光素子群のうち、所定の前記発光素子群に供給される電流を検出する電流検出手段と、該電流検出手段によって検出された電流と、予め設定された電流とに基づいて、前記電源回路を制御する電源制御手段とを備えてなることを特徴とする発光制御回路。
2. 前記所定の発光素子群は、前記複数の発光素子群のうち、所定の発光強度を得るための全体の順方向電圧が最も高い発光素子群であることを特徴とする請求項１記載の発光制御回路。
3. 前記所定の発光素子群に直列に接続された定電流回路を備え、前記電源制御手段は、前記所定の発光素子群に前記順方向電圧が印加されるように前記定電流回路を制御することを特徴とする請求項２記載の発光制御回路。
4. 前記電源回路は、その出力電圧を、直列に接続された前記所定の発光素子群及び前記定電流回路と、他の前記発光素子群とに印加することを特徴とする請求項１、２又は３記載の発光制御回路。
5. 前記各発光素子群は、それぞれ、同種の色光を発する発光素子が電気的に直列に接続されてなることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１に記載の発光制御回路。
6. 前記発光素子群は、緑色、赤色、及び青色の色光を発光する発光素子群を含むことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１に記載の発光制御回路。
7. 前記光源から出射される照明光の色度を調整するための色度調整手段を備えてなることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１に記載の発光制御回路。
8. 前記色度調整手段は、前記各発光素子群に、直列に接続され、前記電源回路との接続をオン／オフするためのスイッチング手段と、前記各スイッチング手段を所定のデューティ比でオン／オフさせて所定の色度の色光を得るためのスイッチ制御手段とを有してなることを特徴とする請求項７記載の発光制御回路。
9. 前記色度調整手段は、前記光源の色度を検出するための色度検出手段を有してなり、前記スイッチ制御手段は、前記色度に基づいて前記各スイッチング手段を制御することを特徴とする請求項８記載の発光制御回路。
10. 前記色度調整手段は、前記光源の温度を検出するための温度検出手段を有してなり、前記スイッチ制御手段は、前記温度に基づいて前記各スイッチング手段を制御することを特徴とする請求項８又は９記載の発光制御回路。
11. 前記電源回路は、スイッチング素子を有する昇圧型のＤＣ／ＤＣコンバータ回路からなり、前記電源制御手段は、所定のデューティ比で、前記スイッチング素子をオン／オフさせて、前記電源回路に所定の前記出力電圧を前記各発光素子群に印加させることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１に記載の発光制御回路。
12. 前記電源制御手段は、所定の周期及び振幅の三角波信号を生成する発振器と、前記発振器から入力された前記三角波信号と、前記電流検出手段によって、検出された電流に対応した検出信号とを比較して、前記三角波信号と前記検出信号との大小関係に応じて、Ｈレベル又はＬレベルの信号を出力する比較器とを有してなることを特徴とする請求項１１記載の発光制御回路。
13. 前記発光素子は、発光ダイオードからなることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１に記載の発光制御回路。
14. 複数の発光素子が直列に接続されてなる発光素子群が、複数群並列に接続されて構成された光源を駆動制御するための発光制御方法であって、
    前記各発光素子群に電源回路から電力を供給する電力供給ステップと、前記複数の発光素子群のうち、所定の前記発光素子群に供給される電流を検出する電流検出ステップと、該電流検出ステップで検出された電流と、予め設定された電流とに基づいて、前記電源回路を制御する電源制御ステップとを含むことを特徴とする発光制御方法。
15. 前記所定の発光素子群は、前記複数の発光素子群のうち、所定の発光強度を得るための全体の順方向電圧が最も高い発光素子群であることを特徴とする請求項１４記載の発光制御方法。
16. 複数の発光素子が直列に接続されてなる発光素子群が、複数群並列に接続されて構成された光源と、前記光源を駆動制御するための発光制御回路とを備えてなる面照明装置であって、
    前記発光制御回路は、前記各発光素子群に電力を供給するための電源回路と、前記複数の発光素子群のうち、所定の前記発光素子群に供給される電流を検出する電流検出手段と、該電流検出手段によって検出された電流と、予め設定された電流とに基づいて、前記電源回路を制御する電源制御手段とを備えてなることを特徴とする面照明装置。
17. 液晶表示パネルと、複数の発光素子が直列に接続されてなる発光素子群が、複数群並列に接続されて構成された光源及び前記光源を駆動制御するための発光制御回路とからなる面照明装置とを備えてなる液晶表示装置であって、
    前記発光制御回路は、前記各発光素子群に電力を供給するための電源回路と、前記複数の発光素子群のうち、所定の前記発光素子群に供給される電流を検出する電流検出手段と、該電流検出手段によって検出された電流と、予め設定された電流とに基づいて、前記電源回路を制御する電源制御手段とを備えてなることを特徴とする液晶表示装置。

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