JP2009175382A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】調光制御信号のパルス幅が数１０μｓｅｃ以下まで制御可能なＬＥＤ駆動回路を有する液晶表示装置を提供する。
【解決手段】ＬＥＤ駆動回路が、入力される制御電圧が一定の電圧となるように昇圧電圧を出力する昇圧回路と、前記昇圧回路に入力する制御電圧を生成する抵抗回路と、前記抵抗回路を流れる電流から基準電流を生成する１段目のカレントミラー回路と、前記１段目のカレントミラー回路から出力された前記基準電流から駆動電流を生成する２段目のカレントミラー回路と、前記２段目のカレントミラー回路で生成された前記駆動電流が供給される少なくとも１個の発光ダイオードを有する発光ダイオード列と、入力される調光制御信号に基づき、前記２段目のカレントミラー回路に流れる基準電流をバイパスし、前記発光ダイオード列の点灯、消灯を制御する調光制御回路とを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、液晶表示装置に係り、特に、バックライトの光源を構成する白色発光ダイオードの駆動回路に関する。

一般に、液晶表示装置は、液晶表示パネルと、液晶表示パネルに光を照射するバックライトとで構成されるが、携帯電話機などの携帯機器の表示部として使用される液晶表示装置では、バックライトの光源として白色発光ダイオードで構成される。
この白色発光ダイオードのＬＥＤ駆動回路として、調光制御信号（ＰＷＭ）による調光制御機能を備えたＬＥＤ駆動回路が知られている。
図５は、従来のＬＥＤ駆動回路の回路構成を示す回路図であり、調光制御信号（ＰＷＭ）による調光制御機能を備えたＬＥＤ駆動回路の一例を示す図である。
図５に示すＬＥＤ駆動回路は、昇圧回路１と、１個、或いは、直列接続された２個以上の白色発光ダイオード（ＬＥＤ）からなる白色発光ダイオード列５と、白色発光ダイオード列５を流れる電流を設定する抵抗素子２とで構成される。
昇圧回路１は、抵抗素子２の両端に生じる電圧が制御電圧（ＶＣＯＮＴ）として入力され、制御電圧（ＶＣＯＮＴ）と基準電圧（Ｖｒｅｆ）との差の電圧を出力するオペアンプ（ＯＰ）の出力電圧に基づき、内部の制御回路１０が制御電圧（ＶＣＯＮＴ）が一定の電圧になるように、入力電圧（Ｖｉｎ）を昇圧して出力電圧（Ｖｏｕｔ）を生成する。
白色発光ダイオード列５には、昇圧回路１の出力電圧（Ｖｏｕｔ）が印加される。ここで、抵抗素子２に印可される制御電圧（ＶＣＯＮＴ）が一定になるように制御されるため、白色発光ダイオード列５に流れる電流は、抵抗素子２に印可される制御電圧（ＶＣＯＮＴ）と、抵抗素子２の抵抗値で設定される。
このＬＥＤ回路では、昇圧回路１の昇圧動作を、調光制御信号（ＰＷＭ）によってオン、オフ制御することで白色発光ダイオード列５の点灯、消灯を制御している。

前述の図５に示す回路構成では、昇圧回路１の昇圧動作自体をオン、オフ制御するため、応答時間に限界があり、調光制御信号（ＰＷＭ）のパルス幅が数１０μｓｅｃ以下になるような制御はできないという問題がある。
本発明は、前記従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、調光制御信号のパルス幅が数１０μｓｅｃ以下まで制御可能なＬＥＤ駆動回路を有する液晶表示装置を提供することにある。
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らかにする。

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記の通りである。
（１）液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルの裏側に配置されるバックライトを備え、前記バックライトは、光源としての白色発光ダイオードを有し、前記白色発光ダイオードを駆動するＬＥＤ駆動回路を備える液晶表示装置であって、前記ＬＥＤ駆動回路は、入力される制御電圧が一定の電圧となるように昇圧電圧を出力する昇圧回路と、前記昇圧回路に入力する制御電圧を生成する抵抗回路と、前記抵抗回路を流れる電流が供給される入力側トランジスタと、前記入力側トランジスタに流れる電流に比例した基準電流が流れる出力側トランジスタとを有する１段目のカレントミラー回路と、前記基準電流が供給される入力側トランジスタと、前記入力側トランジスタに流れる電流に比例した駆動電流が流れる出力側トランジスタとを有する２段目のカレントミラー回路と、前記駆動電流が供給される少なくとも１個の発光ダイオードを有する発光ダイオード列と、入力される調光制御信号に基づき、前記２段目のカレントミラー回路の前記入力側トランジスタに供給される前記基準電流をバイパスし、前記発光ダイオード列の点灯、消灯を制御する調光制御回路とを備える。
（２）（１）において、前記２段目のカレントミラー回路は、前記出力側トランジスタを複数個有し、前記２段目のカレントミラー回路の前記複数個の出力側トランジスタの各々の出力側トランジスタに流れる前記駆動電流は、前記発光ダイオード列に供給される。
（３）（１）において、前記発光ダイオード列を複数有し、前記２段目のカレントミラー回路は、前記出力側トランジスタを複数個有し、前記２段目のカレントミラー回路の前記複数個の出力側トランジスタの各々の出力側トランジスタに流れる前記駆動電流は、前記複数の発光ダイオード列の各々の発光ダイオード列に供給される。

本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りである。
本発明によれば、調光制御信号のパルス幅が数１０μｓｅｃ以下まで制御可能なＬＥＤ駆動回路を有する液晶表示装置を提供することが可能となる。

以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。
なお、実施例を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
［実施例１］
図１は、本発明の実施例１の液晶表示装置の概略構成を示すブロック図である。
本実施例の液晶表示装置は、液晶表示パネと、液晶表示パネルの裏側に配置されるバックライト（ＢＬ）とで構成される。
本実施例の液晶表示装置は、液晶表示パネルと、直下型バックライト（ＢＬ）とを有する。液晶表示パネルは、第１基板（ＳＵＢ１）と第２基板（ＳＵＢ２）とを有し、第１基板（ＳＵＢ１）には、薄膜トランジスタ、画素電極などが形成され、第２基板（ＳＵＢ２）には、遮光膜、カラーフィルタなどが形成される。なお、対向電極は、ＩＰＳ方式などの横電界方式の液晶表示パネルであれば、第１基板（ＳＵＢ１）に形成され、ＶＡ方式などの縦電界方式の液晶表示パネルであれば、第２基板（ＳＵＢ２）に形成される。
液晶表示パネルは、第１基板（ＳＵＢ１）と第２基板（ＳＵＢ２）とをシール材を介して貼り合わせ、第１基板（ＳＵＢ１）と第２基板（ＳＵＢ２）との間に液晶を注入・封止して構成される。また、第１基板（ＳＵＢ１）と第２基板（ＳＵＢ２）の外側にはそれぞれ偏光板（図示せず）が設けられる。なお、本発明は、液晶表示パネルの構造とは直には関係がないので、液晶表示パネルの構造については省略する。

第１基板（ＳＵＢ１）の一方の長辺側の周辺には、映像線駆動回路（ＤＲＤ）が配置され、第１基板（ＳＵＢ１）の一方の短辺側の周辺には、走査線駆動回路（ＤＲＧ）が配置される。
映像線駆動回路（ＤＲＤ）と走査線駆動回路（ＤＲＧ）とは、表示制御回路（タイミングコントローラ）３０により、制御・駆動される。
なお、図１では、映像線駆動回路（ＤＲＤ）と走査線駆動回路（ＤＲＧ）とは、それぞれ２個の半導体チップで構成される場合について説明したが、映像線駆動回路（ＤＲＤ）と走査線駆動回路（ＤＲＧ）とは、１個の半導体チップで構成してもよい。
バックライト（ＢＬ）は光源として白色発光ダイオード（図示せず）を有し、この白色発光ダイオードは、ＬＥＤ駆動回路５０で駆動される。また、ＬＥＤ駆動回路５０には、表示制御回路３０から調光制御信号（ＰＷＭ）が入力される。なお、ＬＥＤ駆動回路５０には、外部から調光制御信号（ＰＷＭ）を入力するようにしてもよい。

図２は、本発明の実施例１のＬＥＤ駆動回路５０の回路構成を示す回路図である。
本実施例のＬＥＤ駆動回路５０は、昇圧回路１と、昇圧回路１の出力電圧（Ｖｏｕｔ）を制御するための制御電圧（ＶＣＯＮＴ）を生成する抵抗素子２と、１個、或いは、直列接続された２個以上の白色発光ダイオードからなる白色発光ダイオード列５と、抵抗素子２に流れる電流から基準電流を生成するための１段目のカレントミラー回路３と、基準電流から白色発光ダイオード列５の駆動電流を生成するための２段目のカレントミラー回路４と、２段目のカレントミラー回路に流れる基準電流をバイパスすることで、白色発光ダイオード列５の点灯、消灯を制御する調光制御回路６とで構成される。
昇圧回路１は、内部の制御回路１０により、入力される制御電圧（ＶＣＯＮＴ）が一定の電圧になるように、入力電圧（Ｖｉｎ）を昇圧して出力電圧（Ｖｏｕｔ）を生成する。なお、この回路は、ＤＣ−ＤＣコンバータ用ＩＣや、昇圧機能を持つＬＥＤドライバＩＣ等を利用することで容易に構成できる。
抵抗素子２に生じる電圧が制御電圧（ＶＣＯＮＴ）として昇圧回路１に印加されるため、この制御電圧（ＶＣＯＮＴ）が一定になるように昇圧回路１の動作が制御される。
その結果、抵抗素子２に流れる電流は、抵抗素子２の抵抗値と、抵抗素子２の両端に印可される制御電圧（ＶＣＯＮＴ）とから決定される。この電流を基準電流として利用する。

１段目のカレントミラー回路３は、入力側トランジスタ（ＴＲ１）と、出力側トランジスタ（ＴＲ２）の２個のＰＮＰ型バイポーラトランジスタと、トランジスタ（ＴＲ１，ＴＲ２）のそれぞれのエミッタと出力電圧（Ｖｏｕｔ）との間に接続された抵抗素子（Ｒ１，Ｒ２）とを有し、Ｒ１，Ｒ２の抵抗素子の抵抗値の比率がミラー比となる回路である。このミラー比で、１段目のカレントミラー回路３は基準電流を取り出し、２段目のカレントミラー回路４に流し込む。
２段目のカレントミラー回路４も、入力側トランジスタ（ＴＲ３）と、出力側トランジスタ（ＴＲ４）の２個のＮＰＮ型バイポーラトランジスタと、トランジスタ（ＴＲ３，ＴＲ４）のそれぞれのエミッタに接続された接地抵抗（Ｒ３，Ｒ４）とを有し、Ｒ３、Ｒ４の抵抗素子の抵抗値の比率がミラー比となる回路である。このミラー比によって、２段目のカレントミラー回路４は、所要のＬＥＤ駆動電流を生成し、白色発光ダイオード列５に流し込む。これにより、白色発光ダイオード列５の各白色発光ダイオードに駆動電流が流れ、白色発光ダイオード列５の各白色発光ダイオードが発光する。
２段目のカレントミラー回路４と出力電圧（Ｖｏｕｔ）との間に接続される白色発光ダイオード列５は、図２に示す例では、４個の白色発光ダイオードが直列に接続されているが、この個数は、必要に応じて、１個以上の個数で適宜増減させることができる。

調光制御回路６は、調光制御信号（ＰＷＭ）がＨｉｇｈレベルの時にオンとなり、調光制御信号（ＰＷＭ）がＬｏｗレベルの時にオフとなるＴＲ５のＮＰＮ型バイポーラトランジスタと、トランジスタ（ＴＲ５）がオンの時にオフとなり、トランジスタ（ＴＲ５）がオフの時にオンとなるＴＲ６のＮＰＮ型バイポーラトランジスタとを有する。
したがって、調光制御回路６は、調光制御信号（ＰＷＭ）がＨｉｇｈレベルの時は、何も行わず、前述した動作によって白色発光ダイオード列５の各白色発光ダイオードが発光する。また、調光制御信号（ＰＷＭ）がＬｏｗレベルの時は、２段目のカレントミラー回路４に流れ込む電流をバイパスして、トランジスタ（ＴＲ６）に流し込む。これにより、白色発光ダイオード列５に流れる電流も停止し、白色発光ダイオード列５の各白色発光ダイオードが消灯する。
なお、調光制御回路６は、図２の例ではバイポーラトランジスタを使用しているが、電界効果トランジスタで構成してもよく、種々のスイッチング手段が適用可能である。

［実施例２］
図３は、本発明の実施例２のＬＥＤ駆動回路５０の回路構成を示す回路図である。
本実施例のＬＥＤ駆動回路５０は、前述の実施例のＬＥＤ駆動回路５０に対し、電力消費に対するマージン確保などの実使用上の調整を加えた回路である。
本実施例のＬＥＤ駆動回路５０は、図２に示すＬＥＤ駆動回路５０において、７１、７２、７３の抵抗素子が追加されていることと、２段目のカレントミラー回路４において、白色発光ダイオード列５を駆動するトランジスタと抵抗素子が、ＴＲ４、ＴＲ７のＮＰＮ型バイポーラトランジスタと、Ｒ４、Ｒ５の抵抗素子の２系統の並列回路となっている点で異なっている。
本実施例のＬＥＤ駆動回路５０の動作は、図２に示すＬＥＤ駆動回路５０と同様であるが、抵抗素子（７１，７２）は、カレントミラー回路３のトランジスタ（ＴＲ１，ＴＲ２）に代わって電力消費を負担する。抵抗素子７３も２段目のカレントミラー回路４のトランジスタ（ＴＲ４，ＴＲ７）に代わって電力消費を負担している。
カレントミラー回路４において、ＴＲ４、ＴＲ７のトランジスタと、Ｒ４，ＴＲ５の抵抗素子が並列化されているのも、１系統当たりの電力消費を低減して素子の故障を回避するためである。
なお、カレントミラー回路４において、トランジスタと抵抗の並列化は２系統に限らず、電力消費量によって増加させることができる。

［実施例３］
図４は、本発明の実施例３のＬＥＤ駆動回路５０の回路構成を示す回路図である。
本実施例のＬＥＤ駆動回路５０は、図２に示すＬＥＤ駆動回路５０において、白色発光ダイオード列５が、５ａ、５ｂの２系統の並列回路となっており、かつ、５ａ、５ｂの２系統の白色発光ダイオード列を駆動するために、ＴＲ４、ＴＲ７のＮＰＮ型バイポーラトランジスタと、Ｒ４、Ｒ５の抵抗素子の２系統の並列回路となっている点で異なっている。
本実施例のＬＥＤ駆動回路の動作は、図２に示すＬＥＤ駆動回路と同様であるが、カレントミラー回路４において、トランジスタ（ＴＲ４）と、抵抗素子（Ｒ４）とで、白色発光ダイオード列（５ａ）を駆動し、トランジスタ（ＴＲ５）と、抵抗素子（Ｒ５）とで、白色発光ダイオード列（５ｂ）を駆動する。
なお、カレントミラー回路４において、白色発光ダイオード列、トランジスタ、および抵抗素子の並列化は２系統に限らず、適宜増加させることができる。
また、白色発光ダイオード列（５ａ）、白色発光ダイオード列（５ｂ）の白色発光ダイオード数は、図１の白色発光ダイオード列５よりも低減させてもよい。
以上説明したように、本実施例によれば、調光制御信号（ＰＷＭ）による調光制御において、オン、オフ制御されるのは２段目のカレントミラー回路のみであり、昇圧回路自体は動作状態のままとなる。そのため応答時間はカレントミラー回路のトランジスタに依存し、１μｓｅｃ程度のパルス幅でも制御が可能となる。
また、昇圧回路１については市販されているＬＥＤドライバＩＣ、昇圧回路用のＩＣ等を利用できるため、安価に回路を構成できる。
以上、本発明者によってなされた発明を、前記実施例に基づき具体的に説明したが、本
発明は、前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。

本発明の実施例１の液晶表示装置の概略構成を示すブロック図である。 本発明の実施例１のＬＥＤ駆動回路の回路構成を示す回路図である。 本発明の実施例２のＬＥＤ駆動回路の回路構成を示す回路図である。 本発明の実施例３のＬＥＤ駆動回路の回路構成を示す回路図である。 従来のＬＥＤ駆動回路の回路構成を示す回路図である。

符号の説明

１ 昇圧回路
２ 抵抗素子
３，４ カレントミラー回路
５，５ａ，５ｂ 白色発光ダイオード列
６ 調光制御回路
７１〜７３，Ｒ１〜Ｒ５ 抵抗素子
１０ 制御回路
３０ 表示制御回路（タイミングコントローラ）
５０ ＬＥＤ駆動回路
ＴＲ１，ＴＲ２ ＰＮＰ型バイポーラトランジスタ
ＴＲ３〜ＴＲ７ ＮＰＮ型バイポーラトランジスタ
ＯＰ オペアンプ
ＳＵＢ１ 第１基板
ＳＵＢ２ 第２基板
ＢＬ バックライト
ＤＲＤ 映像線駆動回路
ＤＲＧ 走査線駆動回路

Claims (3)

1. 液晶表示パネルと、
   前記液晶表示パネルの裏側に配置されるバックライトを備え、
   前記バックライトは、光源としての白色発光ダイオードを有し、
   前記白色発光ダイオードを駆動するＬＥＤ駆動回路を備える液晶表示装置であって、
   前記ＬＥＤ駆動回路は、入力される制御電圧が一定の電圧となるように昇圧電圧を出力する昇圧回路と、
   前記昇圧回路に入力する制御電圧を生成する抵抗回路と、
   前記抵抗回路を流れる電流が供給される入力側トランジスタと、前記入力側トランジスタに流れる電流に比例した基準電流が流れる出力側トランジスタとを有する１段目のカレントミラー回路と、
   前記基準電流が供給される入力側トランジスタと、前記入力側トランジスタに流れる電流に比例した駆動電流が流れる出力側トランジスタとを有する２段目のカレントミラー回路と、
   前記駆動電流が供給される少なくとも１個の発光ダイオードを有する発光ダイオード列と、
   入力される調光制御信号に基づき、前記２段目のカレントミラー回路の前記入力側トランジスタに供給される前記基準電流をバイパスし、前記発光ダイオード列の点灯、消灯を制御する調光制御回路とを備えることを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記２段目のカレントミラー回路は、前記出力側トランジスタを複数個有し、
   前記２段目のカレントミラー回路の前記複数個の出力側トランジスタの各々の出力側トランジスタに流れる前記駆動電流は、前記発光ダイオード列に供給されることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記発光ダイオード列を複数有し、
   前記２段目のカレントミラー回路は、前記出力側トランジスタを複数個有し、
   前記２段目のカレントミラー回路の前記複数個の出力側トランジスタの各々の出力側トランジスタに流れる前記駆動電流は、前記複数の発光ダイオード列の各々の発光ダイオード列に供給されることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。

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