JP2009058857A

JP2009058857A - バックライト装置

Info

Publication number: JP2009058857A
Application number: JP2007227415A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Nakamura; 哲哉中村
Original assignee: Toshiba Matsushita Display Technology Co Ltd
Current assignee: Japan Display Central Inc
Priority date: 2007-09-03
Filing date: 2007-09-03
Publication date: 2009-03-19

Abstract

【課題】ＬＥＤの数に対応した最大駆動電圧に応じたバックライト装置を提供する。
【解決手段】液晶表示装置の背面に配された複数個のＬＥＤを直列に接続し、このＬＥＤを駆動する駆動ＩＣ１８を有し、この駆動ＩＣ１８は過電圧防止回路を有し、過電圧防止回路は、複数の分割回路と、基準電圧発生回路と、コンパレータとＡＮＤ回路とより構成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶表示装置において、ＬＥＤを用いたバックライト装置に関するものである。

従来、液晶表示装置に用いられるバックライト装置の光源は、冷陰極管を用いられてきたが、最近その光源として発光ダイオード（以下、ＬＥＤという）が用いられてきている（例えば、特許文献１参照）。

従来のバックライト装置１００について、図３に基づいて説明する。

複数のＬＥＤが直列に接続され、直流電源１０１の直流電圧ＶＩＮを昇圧回路１０２で駆動電圧ＶＯＵＴに昇圧して直列のＬＥＤに印加し、また、これらＬＥＤには定電流回路１０４が接続され、常に一定の電流が流れるようにして、各ＬＥＤを点灯させる。

昇圧回路１０２は、直流電源１０１に接続されたＬＣ回路１０６と、ＦＥＴ等のスイッチング素子１０８と、このスイッチング素子１０８のＯＮ／ＯＦＦの間隔を制御するクロック信号発生回路１１０と、過電圧防止回路１１２とより構成されている。

まず、昇圧回路１０２について説明する。

直流電源１０１から供給された入力電圧ＶＩＮの電荷がＬＣ回路１０６に充電される。この充電された電荷をスイッチング素子１０８によって放電することによって、直列に接続されたＬＥＤに電圧が印加される。このＯＮ／ＯＦＦするタイミングはクロック信号発生回路１１０によって決定される。

次に、過電圧防止回路１１２について説明する。

スイッチング素子１０８と定電流回路１０４とクロック信号発生回路１１０とは、１個の駆動ＩＣ１１４から構成されている。そのため、この駆動ＩＣ１１４には限界駆動電圧があり、駆動電圧ＶＯＵＴがその限界駆動電圧を超えた場合、過電圧防止回路１１２が作用してクロック信号発生回路１１０を停止させ、駆動ＩＣ１１４の破壊を防止するのが目的である。

過電圧防止回路１１２は、抵抗Ｒ１０、Ｒ１１、コンパレータ１１６から構成されている。駆動ＩＣ１１４の駆動電圧ＶＯＵＴを抵抗Ｒ１０と抵抗Ｒ１１で分割した電圧ＶＦＢと、基準電圧Ｖｔｈとをコンパレータ１１６で比較し、Ｖｔｈ＞ＶＦＢのときに、コンパレータ１１６よりＬ信号を出力し、Ｖｔｈ＝＜ＶＦＢのときＨ信号を出力する。そして、クロック信号発生回路１１０は、コンパレータ１１６からの信号がＬ信号で動作がＯＮ、Ｈ信号で動作がＯＦＦとなる。

以上の構成により、駆動電圧ＶＯＵＴが限界駆動電圧を超えれば、クロック信号発生回路１１０はＯＦＦして、動作が停止する。
特開２００５−３１０９９８公報

上記のような従来のバックライト装置１００においては、スイッチング素子１０８、クロック信号発生回路１１０、コンパレータ１１６、抵抗Ｒ１０、Ｒ１１、定電流回路１０４とが上記したように１個の駆動ＩＣ１１４に内蔵されているため、次のような問題点がある。

すなわち、限界駆動電圧は駆動ＩＣ１１４によって異なり、最大駆動電圧はＬＥＤの数によって異なる。そのため、駆動ＩＣの限界駆動電圧が低い場合は駆動可能なＬＥＤは少なくなり、逆に高い場合は駆動可能なＬＥＤは多くなる。しかし、駆動ＩＣの限界駆動電圧が高く、ＬＥＤの数が少い場合は点灯可能であるが、高い限界駆動電圧の駆動ＩＣ１１４で少ない数のＬＥＤを駆動することとなり、適切な使用ではない。すなわち、高い限界駆動電圧の駆動ＩＣ１１４のコストは高く、バックライト装置１００のコストを削減することができない。

そこで、本発明は上記問題点に鑑み、ＬＥＤの数に対応した最大駆動電圧に応じたバックライト装置を提供する。

本発明は、液晶セルの背面に配され、かつ、直列に接続された複数個のＬＥＤと、前記複数個のＬＥＤのそれぞれに定電流を流す定電流回路と、直流電源と、前記直流電源からの第１電圧を第２電圧に昇圧して、前記第２電圧を前記複数個のＬＥＤに印加する昇圧回路と、を有した液晶表示装置に用いられるバックライト装置において、
（１）前記昇圧回路は、前記直流電源に接続され、電荷を充電するＬＣ回路と、前記ＬＣ回路に充電された電荷を所定の間隔でＯＮ／ＯＦＦして、前記第２電圧で放電させるスイッチング素子と、前記所定の間隔を決定するクロック信号発生回路と、前記第２電圧が、限界駆動電圧となったときに前記クロック信号発生回路を停止させる過電圧防止回路と、を有し、
（２）前記過電圧防止回路は、前記第２電圧を分割してｍ段階の分割電圧Ｖｔｈ１〜Ｖｔｈｍ（但し、Ｖｔｈ１＞Ｖｔｈ２＞・・・・＞Ｖｔｈｍである）を生成するｍ個の分割回路と、前記限界駆動電圧に対応する基準電圧ＶＦＢ（但し、Ｖｔｈ１＜ＶＦＢである）を生成する基準電圧発生回路と、前記ｍ個の分割回路のそれぞれの分割電圧と、前記基準電圧とを比較するｍ個のコンパレータと、前記ｍ個のコンパレータからのＨ／Ｌの出力信号がそれぞれ入力し、前記クロック信号発生回路へ停止信号を出力するＡＮＤ回路と、を有したバックライト装置である。

本発明によれば、ＬＥＤの数に対応した駆動が可能となる。

以下、本発明の一実施形態の液晶表示装置におけるバックライト装置１０について図１及び図２に基づいて説明する。

本実施形態のバックライト装置１０は、液晶セルの背面側に配され、液晶セルを照明するものである。すなわち、液晶セルの背面側において等間隔にＬＥＤが複数個配され、これらＬＥＤを点灯させることによって液晶セルを背面側から照明する。

（１）バックライト装置１０の構成
図１に基づいて、バックライト装置１０の回路構成について説明する。

上記したＬＥＤは、Ｎ個、すなわち、ＬＥＤ−１、ＬＥＤ−２、・・・、ＬＥＤ−Ｎが直列に接続されている。この中の最後に接続されたＬＥＤ−Ｎのカソード端子には、抵抗Ｒが接続された後に接地され、また、このカソード端子には、Ｎ個のＬＥＤに一定のＬＥＤ順電流Ｉ_Ｆを流すための定電流回路１２が設けられている。

直流電源１４には、ＬＣ回路１６が接続されている。このＬＣ回路１６は、コンデンサＣ１とコイルＬから構成され、コイルＬの一端が直流電源１４に接続され、コンデンサＣ１の一端が直流電源１４に接続され、コンデンサＣ１の他端が接地されている。

このＬＣ回路１６のコイルＬの他端には、駆動ＩＣ１８の出力端子と、ダイオードＤのアノード端子とが接続されている。このダイオードＤのカソード端子には、上記したＮ個のＬＥＤの最初のＬＥＤ−１のアノード端子が接続されている。また、コンデンサＣ２の一端が接続され、そのコンデンサＣ２の他端は接地されている。上記ＬＣ回路１６、駆動ＩＣ１８、ダイオードＤが、直流電源１４の昇圧回路を構成している。

（２）駆動ＩＣ１８の構成
次に、駆動ＩＣ１８の構成について説明する。

駆動ＩＣ１８は、ＦＥＴよりなるスイッチング素子２０、クロック信号発生回路２２、第１コンパレータ２４、第２コンパレータ２６、第３コンパレータ２８、ＡＮＤ回路３０を有している。また、上記した定電流回路１２も有している。

この駆動ＩＣ１８の外側には、第１分割回路３２、第２分割回路３４、第３分割回路３６、基準電圧回路３８を有している。

第１分割回路３２、第２分割回路３４、第３分割回路３６及び基準電圧回路３８は並列に接続され、その一端がダイオードＤのカソード端子に接続されている。

基準電圧回路３８は、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２を直列に接続したものであり、抵抗Ｒ１の一端がダイオードＤのカソード端子に接続され、抵抗Ｒ２の他端が接地されている。そして、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２より分割された基準電圧ＶＦＢが、第１コンパレータ２４、第２コンパレータ２６、第３コンパレータ２８の＋端子にそれぞれ入力する。

第１分割回路３２は、抵抗Ｒ３と抵抗Ｒ４を直列に接続したものであり、抵抗Ｒ３の一端がダイオードＤのカソード端子に接続され、抵抗Ｒ４の他端が接地されている。そして、抵抗Ｒ３と抵抗Ｒ４によって分割された分割電圧Ｖｔｈ１が第１コンパレータ２４の−端子に入力する。

第２分割回路３４は、抵抗Ｒ５と抵抗Ｒ６を直列に接続したものであり、抵抗Ｒ５の一端がダイオードＤのカソード端子に接続され、抵抗Ｒ６の他端が接地されている。そして、抵抗Ｒ５と抵抗Ｒ６によって分割された分割電圧Ｖｔｈ２が第２コンパレータ２６の−端子に入力する。

第３分割回路３６は、抵抗Ｒ７と抵抗Ｒ８を直列に接続したものであり、抵抗Ｒ７の一端がダイオードＤのカソード端子に接続され、抵抗Ｒ８の他端が接地されている。そして、抵抗Ｒ７と抵抗Ｒ８によって分割された分割電圧Ｖｔｈ３が第３コンパレータ２８の−端子に入力する。

そして、第１分割回路３２、第２分割回路３４、第３分割回路３６、基準電圧回路３８及び駆動ＩＣ１８内部の第１コンパレータ２４、第２コンパレータ２６、第３コンパレータ２８、ＡＮＤ回路３０で過電圧防止回路を構成している。

（２）各電圧値と各抵抗値
まず、各素子の電圧値について説明する。

昇圧回路からの駆動電圧ＶＯＵＴは、

ＶＯＵＴ＝Ｎ×Ｖ_Ｆ＋Ｉ_Ｆ×Ｒ・・・（１）

となる。但し、Ｖ_ＦはＮ個のＬＥＤのそれぞれのＬＥＤ順電圧である。

基準電圧回路３８によって出力される基準電圧ＶＦＢは、

ＶＦＢ＝ＶＯＵＴ×Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）・・・（１）

となる。この基準電圧ＶＦＢは、ＬＥＤの個数に対応した最大駆動電圧に応じて、図２を満たすように設定され、その最大値は駆動ＩＣ１８が破壊されない最大電圧、すなわち、限界駆動電圧に等しくなる。

また、第１分割回路３２の分割電圧Ｖｔｈ１は、

Ｖｔｈ１＝ＶＯＵＴ×Ｒ４／（Ｒ３＋Ｒ４）・・・（２）

となる。

第２分割回路３４の分割電圧Ｖｔｈ２は、

Ｖｔｈ２＝ＶＯＵＴ×Ｒ６／（Ｒ５＋Ｒ６）・・・（３）

となる。

第３分割回路３６の分割電圧Ｖｔｈ３は、

Ｖｔｈ３＝ＶＯＵＴ×Ｒ８／（Ｒ７＋Ｒ８）・・・（４）

となる。

次に、上記各抵抗Ｒ１〜Ｒ８の値の設定方法について説明する。

ＬＥＤが多数（例えば、１１個）、通常の数（例えば、８個）、少数（例えば、５個）のそれぞれの場合に最大駆動電圧は異なる。そのため、本実施形態では、これら最大駆動電圧を３段階に分け、過電圧防止回路では、３個の分割回路３２，３４，３６と３個のコンパレータ２４、２６、２８を準備する。

各コンパレータ２４、２６、２８は、分割電圧Ｖｔｈ＞基準電圧ＶＦＢのときはＬ信号を出力し、分割電圧Ｖｔｈ＝＜基準電圧ＶＦＢのときはＨ信号を出力する。そして、各コンパレータ２４、２６、２８の出力信号をＡＮＤ回路３０に入力させ、この出力によってクロック信号発生回路２２をＯＮ／ＯＦＦさせる。すなわち、ＡＮＤ回路３０からＬ信号が入力するとＯＮし、Ｈ信号が入力するとＯＦＦさせる。

そして、ＬＥＤの数が５個以下の最大駆動電圧を２０Ｖ、６〜８個を３０Ｖ、９〜１１個を４０Ｖとし、それぞれにおいて基準電圧ＶＦＢと各分割電圧Ｖｔｈとの関係が図２の表を満足するように抵抗Ｒ１〜Ｒ８を設定する。

（３）動作内容
この図２の表により、駆動ＩＣ１８の動作は次の通りとなる。

ＬＥＤの数が５個以下の場合、最大駆動電圧は２０Ｖであり、３個のコンパレータ２４、２６、２８の出力はすべてＬ信号となり、ＡＮＤ回路３０の出力もＬ信号となって駆動ＩＣ１８の動作はＯＮとなる。

ＬＥＤの数が６個〜８個の場合、最大駆動電圧は３０Ｖであり、第３コンパレータ２８のみの出力がＨ信号となり、第２コンパレータ２６の出力がＬ信号、第１コンパレータ２４の出力がＬ信号となり、ＡＮＤ回路３０の出力はＬ信号となって駆動ＩＣ１８の動作はＯＮとなる。

ＬＥＤの数が９個〜１１個の場合、最大駆動電圧は４０Ｖであり、第１コンパレータ２４の出力がＬ信号となり、第２コンパレータ２６の出力がＨ信号、第３コンパレータ２８の出力がＨ信号となり、ＡＮＤ回路３０の出力はＬ信号となって駆動ＩＣ１８の動作はＯＮとなる。

ＬＥＤの数が１２個以上の場合、最大駆動電圧が４０Ｖ以上、すなわち、駆動ＩＣ１８の限界駆動電圧以上となり、全てのコンパレータ２４、２６、２８の出力はＨ信号となり、ＡＮＤ回路３０の出力はＨ信号となって駆動ＩＣ１８の動作はＯＦＦとなる。

（４）効果
以上により本実施形態のバックライト装置１０であると、１個の駆動ＩＣ１８を準備し、駆動ＩＣ１８の外部にある基準電圧回路３８と３個の分割回路３２，３４，３６の各抵抗Ｒ１〜Ｒ８の値を、ＬＥＤの数に合わせてそれぞれ設定することにより、５〜１１個のＬＥＤの最大駆動電圧に対応可能となる。また、ＬＥＤの数が１１個を超える場合、駆動ＩＣ１８の限界駆動電圧を超えるのでクロック信号発生回路２２の動作はＯＦＦとなり、駆動ＩＣ１８の破壊を防止することができる。

（５）変更例
本発明は上記各実施形態に限らず、その主旨を逸脱しない限り種々に変更することができる。

上記実施形態では、最大駆動電圧を３段階に分けて動作させるために３個のコンパレータと３個の分割回路を用いたが、最大駆動電圧を４段階に分けて動作させる場合には、３個以上のコンパレータと３個以上の分割回路を用いる。例えば、最大駆動電圧が４段階に分ける場合に４個のコンパレータと４個の分割回路を用いて過電圧を防止することができる。

本発明の一実施形態を示すバックライト装置の回路図である。バックライト装置の動作を示す表の図である。従来のバックライト装置の回路図である。

符号の説明

１０バックライト装置
１２定電流回路
１４直流電源
１６ＬＣ回路
１８駆動ＩＣ
２０スイッチング素子
２２クロック信号発生回路
２４第１コンパレータ
２６第２コンパレータ
２８第３コンパレータ
３０ＡＮＤ回路
３２第１分割回路
３４第２分割回路
３６第３分割回路
３８基準電圧回路

Claims

液晶セルの背面に配され、かつ、直列に接続された複数個のＬＥＤと、
前記複数個のＬＥＤのそれぞれに定電流を流す定電流回路と、
直流電源と、
前記直流電源からの第１電圧を第２電圧に昇圧して、前記第２電圧を前記複数個のＬＥＤに印加する昇圧回路と、
を有した液晶表示装置に用いられるバックライト装置において、
（１）前記昇圧回路は、
前記直流電源に接続され、電荷を充電するＬＣ回路と、
前記ＬＣ回路に充電された電荷を所定の間隔でＯＮ／ＯＦＦして、前記第２電圧で放電させるスイッチング素子と、
前記所定の間隔を決定するクロック信号発生回路と、
前記第２電圧が、限界駆動電圧となったときに前記クロック信号発生回路を停止させる過電圧防止回路と、
を有し、
（２）前記過電圧防止回路は、
前記第２電圧を分割してｍ段階の分割電圧Ｖｔｈ１〜Ｖｔｈｍ（但し、Ｖｔｈ１＞Ｖｔｈ２＞・・・・＞Ｖｔｈｍである）を生成するｍ個の分割回路と、
前記限界駆動電圧に対応する基準電圧ＶＦＢ（但し、Ｖｔｈ１＜ＶＦＢである）を生成する基準電圧発生回路と、
前記ｍ個の分割回路のそれぞれの分割電圧と、前記基準電圧とを比較するｍ個のコンパレータと、
前記ｍ個のコンパレータからのＨ／Ｌの出力信号がそれぞれ入力し、前記クロック信号発生回路へ停止信号を出力するＡＮＤ回路と、
を有したバックライト装置。
前記基準電圧発生回路は、前記第２電圧を分割して生成する、
請求項１記載のバックライト装置。
前記各分割回路は、抵抗素子からそれぞれ構成されている、
請求項１記載のバックライト装置。
前記ｍ個のコンパレータ、前記クロック信号発生回路、ＡＮＤ回路とが、１個の駆動ＩＣに内蔵され、前記限界駆動電圧が前記駆動ＩＣの最大駆動電圧である、
請求項１記載のバックライト装置。