JP2011216876A - Ｌｅｄ駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
ＬＣＤバックライト用のＬＥＤストリングをＰＷＭ制御する場合の、LCＤ表示画面のちらつきの発生を回避し得るＬＥＤ駆動装置を実現する。
【解決手段】
ＬＥＤストリング４２〜４４の点灯を制御するＰＷＭ発生回路２１〜２３と、外部ＰＷＭ信号のオン状態継続時間を計測して記憶すると共に外部ＰＷＭ信号のオン状態終了時にＬＥＤ点灯開始信号をＰＷＭ発生回路２１に出力するＬＥＤオン時間記憶手段１０とを有し、ＰＷＭ発生回路２１〜２３は、ＬＥＤオン時間記憶手段１０が記憶しているオン状態継続時間を参照してそれと等しい時間だけＬＥＤ駆動電流を出力すると共にＬＥＤ駆動電流を停止した場合にはＬＥＤ点灯開始信号を出力する機能を有しており、ＰＷＭ発生回路２１〜２３が、ＬＥＤ点灯開始信号に基づいて、ＬＥＤストリング４２〜４３を順次点灯する。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶表示装置（以下、「ＬＣＤ」（Liquid Crystal Display）と称する）のバックライトとして用いられたＬＥＤを駆動するためのＬＥＤ駆動装置に関する。

ＬＣＤは、液晶材料を２枚の透明電極板で挟んだ液晶パネルを表示部に有し、使用する液晶材料の種類により、ＬＣＤには反射型及び透過型という２つのタイプがある。
反射型は、液晶パネルを構成する透明電極への通電により、液晶パネルの反射率を部分的に変化させて表示動作を行うものであり、透過型は、液晶パネルの透過率を部分的に変化させ、液晶パネルの背後に設けた照明（バックライト）により、光を透過させることで表示動作を行うものであって、画像読取装置などの機器に用いる表示装置として一般に使用されている。

このバックライトとして、蛍光管や発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）等が、液晶パネル背面に並べて使用されているが、特にＬＥＤは、蛍光管に比べて小型であり、かつ、消費電力が低いという利点を有している。
このバックライト用ＬＥＤの駆動方法として、ＰＷＭ（パルス幅：Pulse Width Modulation）制御方式がある。ＰＷＭ制御方式は、振幅一定の電流パルスをＬＥＤに通電し、人が認識できない程度の短い周期でＬＥＤを点滅させ、この電流パルスの１周期あたりのオン時間（パルス幅）を変化させることで、ＬＥＤのみかけの発光量を調整するものである。

従来、ＰＷＭ制御方式においては、全てのＬＥＤに同一の電流パルスを通電することにより、これらを同時に点滅させる方法が用いられている。
しかし、この駆動方法では、全てのＬＥＤを同時に点灯させるため大電流を必要とし、この大電流のオン・オフによりノイズが発生しやすく、放送受信機等の周囲の機器に悪影響を与える問題がある。また、大電流のオン・オフは、駆動回路に使用する電源回路にとって大きな負荷変動となるため、電源回路の出力電圧に変動が生じやすいという問題もある。

それらの問題を回避する方法として、複数（Ｍ個；Ｍは１以上の整数）のＬＥＤを直列に接続した列（以下、「ＬＥＤストリング」と称する。）を複数（Ｎ列；Ｎは２以上の整数）使ってバックライト全体を構成し、各ＬＥＤストリングを駆動する電流パルスの高レベル状態（オン状態）の開始タイミングを各列毎にずらしてＰＷＭ制御する方法が既に知られている（特許文献１参照）。

この方法では、例えばＬＥＤストリングの数が５である場合には、入力されたＰＷＭ信号の位相を１／５周期ずつずらし、入力されたＰＷＭ信号と同一のパルス幅を持つ電流パルスにより各ＬＥＤストリングを駆動する。
このため、同時に点灯されるＬＥＤの数は制限され、各ＬＥＤストリングをオン・オフ制御したときの、バックライト全体としての駆動電流の変化量は、全てのＬＥＤを同時にオン・オフする場合に比べて小さくすることができる。その結果、ノイズの発生や、電源回路の出力電圧変動という問題は解消される。

しかしながら、上述した従来のＬＥＤ駆動装置では、後述するように、ＬＥＤストリング間での点灯期間の時間的なズレにより、ＰＷＭ信号周期の１／Ｎの周期でのバックライトの明暗変化が発生し、それが視覚上ちらつきとなるため新たな問題が生じる。

即ち、通常、ＬＣＤに表示される画面は特定の時間間隔（フレーム周期）で定期的に更新されるが、現在表示されている画像が消滅して次の画像に更新されるまでの間、画像が全く表示されない期間が生じる。このため、画面更新動作に起因してフレーム周期で発生するＬＣＤ画面の明暗変化と、ＰＷＭ制御に起因してＰＷＭ信号周期の１／Ｎの周期で発生するバックライトの明暗変化との重ね合わせにより、ＬＣＤを見る人が認識しうる程度の周期で画面の明暗変化が発生し、これが、画面明るさのちらつきとして認識されるのである。

また、従来のＬＥＤ駆動装置では、制御対象であるＬＣＤの保守交換等によりＬＥＤストリングの数Ｎが装置出荷時と異なることとなった場合、その都度ＰＷＭ制御信号の１周期の１／Ｎの周期を求め、１／Ｎ周期ずつ位相をずらすというハードウェア設定の変更が必要となるが、この変更を行うことは容易ではない。
また、ハードウェア設定を変更したとしても、ＬＥＤストリングの数Ｎの変更により装置出荷時には予想しなかった周期でバックライト全体の明暗変化が発生し、これがフレーム周期で変化するＬＣＤ画面の明暗変化と重なって、出荷時には発生していなかった画面ちらつきが新たに発生するという問題が生じることもある。

さらに、外部から入力されたＰＷＭ制御信号の１周期の１／Ｎ（ＮはＬＥＤストリングの数）の周期を求め、１／Ｎ周期ずつ位相をずらし、かつ、外部から入力されたＰＷＭ信号と同一のパルス幅でＬＥＤストリングを順次駆動するという動作を行うには、ＬＥＤ駆動回路の規模が大きくなり、装置の小型化や低価格化の障害となることが予想される。

本発明は、上記従来の問題に鑑みなされたものであって、その目的は、ＬＣＤ画面明るさのちらつきの発生を回避すると共に、ＬＣＤの交換等によりＬＥＤストリング数が変わってもハードウェア設定を変更することなく画面明るさのちらつき発生を回避し得るＬＥＤ駆動装置を実現することにある。

本発明は、１以上のＬＥＤを直列に接続した複数のＬＥＤストリングを順次点灯制御する、複数のＬＥＤ駆動手段を備えたＬＥＤ駆動装置であって、前記ＬＥＤ駆動手段は、前記ＬＥＤストリングの点灯開始時に、所定のＬＥＤオン時間に基づきＬＥＤストリングの点灯時間を制御すると共に、点灯終了時に次のＬＥＤ駆動手段を起動することを特徴とするＬＥＤ駆動装置である。
また、本発明は、ＬＥＤ駆動装置において、１以上のＬＥＤを直列に接続した複数のＬＥＤストリングをＬＥＤ駆動手段で順次点灯制御するＬＥＤ点灯制御方法であって、ＬＥＤ駆動手段の起動時に、前記ＬＥＤストリングを所定の時間点灯制御する工程と、前記起動したＬＥＤ駆動手段がＬＥＤストリングの点灯制御終了時に次のＬＥＤ駆動手段を起動する工程と、を有することを特徴とするＬＥＤ点灯制御方法である。

本発明のＬＥＤ駆動装置によれば、ＬＣＤ画面明るさのちらつきの発生を回避すると共に、ＬＣＤの交換等によりＬＥＤストリング数が変わってもハードウェア設定を変更することなく画面明るさのちらつき発生を回避することができる。

本発明の第１の実施形態の全体構成を示す図である。 第１の実施形態に使用するＰＷＭオン時間カウンタの具体例を示す回路図である。 第１の実施形態に使用するＰＷＭ発生回路の具体例を示す回路図である。 ＬＥＤストリング数が２の場合について、従来のＬＥＤ駆動装置と本発明に係る第１の実施形態との、バックライト全体の明るさ変化の違いを説明する図である。 ＬＥＤストリング数が３の場合について、従来のＬＥＤ駆動装置と本発明に係る第１の実施形態との、バックライト全体の明るさ変化の違いを説明する図である。 本発明の第２の実施形態に係るＬＥＤ駆動装置の構成を示すブロック図である。 図６に示すＰＷＭオン時間カウンタの具体的構成を示す回路図である。 図７に示す同期信号発生回路の具体的構成を示す回路図である。

本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
図１は、本発明に係るＬＥＤ駆動装置の第１の実施形態を示す全体構成図である。
本実施形態に係るＬＥＤ駆動装置は、基本的にＩＣ化されたＬＥＤドライブ回路（ＬＥＤドライブＩＣという）１と、これに接続された４つのＬＥＤストリング４１〜４４から成っている。なお、ＬＥＤドライブＩＣ１に入力される外部ＰＷＭ信号、クロック信号、及びリセット信号は、本ＬＥＤドライブＩＣ１を備える液晶表示装置の制御装置等から供給される。

ＬＥＤドライブＩＣ１は、ＬＥＤストリング４１〜４４に駆動電流を供給する定電流回路３１〜３４と、ＬＥＤストリング４２〜４３の点灯を制御するための内部ＰＷＭ信号を発生するＬＥＤ駆動手段、例えばＰＷＭ発生回路２１〜２３と、外部から入力される外部ＰＷＭ信号のオン状態継続時間（ＬＥＤオン時間）を計測してＰＷＭ発生回路２１〜２３に出力するＬＥＤオン時間記憶手段、例えばＰＷＭオン時間カウンタ１０とを有している。

以上の構成により、本実施形態においては、ＬＥＤ駆動手段であるＰＷＭ発生回路２１〜２３が出力する内部ＰＷＭ信号の、所定のＬＥＤオン時間として、例えば、ＰＷＭオン時間カウンタ１０が記憶した外部ＰＷＭ信号のオン時間が用いられる。すなわち、ＰＷＭ発生回路２１〜２３は、ＰＷＭオン時間カウンタ１０が出力するＬＥＤオン時間を参照してＬＥＤストリング４２〜４４の点灯時間を決定する。また、ＰＷＭ発生回路２１〜２３は、ＬＥＤストリング４１〜４３が消灯したことを示すＬＥＤオン終了信号を、それぞれＬＥＤストリング４２〜４４の点灯を開始するためのＬＥＤ点灯開始信号としてＰＷＭオン時間カウンタ１０又はＰＷＭ発生回路２１〜２３より受け取り、これをトリガ（合図）にしてＬＥＤストリング４２〜４４の点灯を開始する。
これにより、直前に点灯していたＬＥＤストリングの消灯と同時に次のＬＥＤストリングの点灯が開始されることとなり、この動作は、外部ＰＷＭ信号が立上るたびに、ＬＥＤストリング４１〜４４へと、順次、繰り返される。

次に、図１に示す本ＬＥＤ駆動装置の、ＰＷＭオン時間カウンタ１０の具体例を、図２に示す。
本ＰＷＭオン時間カウンタ１０は、外部ＰＷＭ信号がオン状態の間に入力されたクロック信号の数をカウントすることによりＬＥＤオン時間を計測するものであり、ＬＥＤオン時間を計測するＮビットカウンタ１０１と、計測されたＬＥＤオン時間を保持して出力するためのＮビットフリップフロップ１０２とを有している。また、Ｎビットフリップフロップ１０２のデータ保持動作を制御するＤフリップフロップ１０３も備えている。

本ＰＷＭオン時間カウンタ１０の動作は、以下のとおりである。
（１）液晶表示装置のユーザがその装置の電源を投入すると、液晶表示装置の制御回路が、まず、リセット信号を一旦Ｌレベルに設定して回路全体を初期化した後、Ｈレベルに維持する。
（２）次に、液晶表示装置の制御回路は、バックライトの点灯を開始すべく、外部ＰＷＭ信号をＬレベルからＨレベルに立ち上げる。これにより、外部ＰＷＭ信号が接続されているＮビットカウンタ１０１のＣｌｅａｒ端子（クリア端子）（負論理）がＨレベルとなり、Ｎビットカウンタ１０１はＣＫ端子（クロック端子）に入力されているクロック信号の立上回数のカウントを開始する。このカウントデータは、Ｎビットカウンタ１０１からＮビットフリップフロップ１０２に逐次入力される。外部ＰＷＭ信号がＨレベルの間は、Ｄフリップフロップ１０３の／Ｑ出力（負論理）はＬレベルとなるため、Ｎビットフリップフロップ１０２のＣＫ端子（クロック端子）はＨレベルに維持され、Ｎビットカウンタ１０１の出力はＮビットフリップフロップ１０２には保持されない。

（３）次に、Ｄフリップフロップ１０３のＤ端子に入力されている外部ＰＷＭ信号は、ＨレベルからＬレベルに立ち下がる。しかし、Ｄフリップフロップ１０３がこの信号をラッチする（取り込む）のは、その後のクロック信号の立上がり時であるため、外部ＰＷＭ信号が立ち下がった瞬間は、／Ｑ端子はまだＬレベルを維持している。このため、Ｎビットフリップフロップ１０２のＣＫ端子は一旦ＨレベルからＬレベルに下がることとなる。次に、Ｄフリップフロップ１０３がクロック信号の立上がりによってＤ端子の外部ＰＷＭ信号のＬレベルをラッチすると、／Ｑ出力はＨレベルに立ち上がり、Ｎビットフリップフロップ１０２のＣＫ端子はＬレベルからＨレベルに立上る。このＣＫ端子の立ち上がりにより、Ｎビットフリップフロップ１０２はＮビットカウンタ１０１のカウント結果を取り込んで保持し、これをＬＥＤオン時間データとしてＰＷＭ発生回路２１〜２３に出力する。

（４）また、インバータ１０４により、外部ＰＷＭ信号の論理反転信号を、ＬＥＤオン終了信号としてＰＷＭ発生回路２１に出力する。これにより、ＰＷＭ発生回路２１は、このＬＥＤオン終了信号のＬレベルからＨレベルへの立ち上がりを検出して、ＬＥＤストリング４１が消灯されたことを知ることができる。

次に、図１に示す本ＬＥＤ駆動装置のＰＷＭ発生回路２１〜２３の具体例を、図３に示す。
本ＰＷＭ発生回路は、内部ＰＷＭ信号を出力するＤフリップフロップ２０１と、内部ＰＷＭ信号のオン時間をカウントするＮビットカウンタ２０２と、そのカウント結果をＬＥＤオン時間データと比較するＮビットコンパレータ２０３と、Ｎビットコンパレータ２０３の出力に基づいて内部ＰＷＭ信号をＬレベルに変化させるＤフリップフロップ２０４とで構成されている。

本ＰＷＭ発生回路の動作は、以下のとおりである。なお、便宜のため、ＰＷＭ発生回路２１として使用した場合を例に採り、本ＰＷＭ発生回路の動作を示す。ＰＷＭ発生回路２１は、ＰＷＭオン時間カウンタ１０からのＬＥＤオン終了信号の受信により、その動作を開始する。
（１）まず、Ｄフリップフロップ２０１が、そのＣＫ端子（クロック端子）によりＰＷＭオン時間カウンタ１０からのＬＥＤオン終了信号を受信する。ＬＥＤオン終了信号がＬレベルからＨレベルに立上ると、Ｄフリップフロップ２０１は、Ｈレベルに固定されているＤ端子の入力をラッチし、Ｑ端子出力すなわち内部ＰＷＭ信号をＬレベルからＨレベルに立上げる。

（２）これにより、ＬＥＤストリング４２の点灯が開始されるとともに、Ｄフリップフロップ２０１のＱ端子に接続されたＮビットカウンタ２０２のＥＮａｂｌｅ端子（イネーブル端子）がＨレベルとなって、Ｎビットカウンタ２０２でのクロック信号の立ち上がり回数のカウントが開始される。このカウウント数は、ＬＥＤストリング４２の実際の点灯時間を表している。

（３）Ｎビットコンバータ２０３が、Ｎビットカウンタ２０２のカウント結果と、ＰＷＭオン時間カウンタ１０から受信したＬＥＤオン時間データとを比較する。Ｎビットコンバータ２０３の出力は、Ｎビットカウンタ２０２のカウント出力がＬＥＤオン時間データより小さい間はＬレベルとなっており、Ｄフリップフロップ２０４の／Ｑ端子出力はＨレベルに、Ｄフリップフロップ２０１のＲ端子（リセット端子）はＨレベルに維持される。

（４）Ｎビットコンバータ２０３の出力は、Ｎビットカウンタ２０２のカウント出力がＬＥＤオン時間データと等しいかそれより大きくなると、ＬレベルからＨレベルに立上る。しかし、Ｄフリップフロップ２０４がこの信号をラッチするのは、その後のクロック信号の立ち上がり時であるため、／Ｑ端子はまだＬレベルを維持している。このため、Ｄフリップフロップ２０１のＲ端子（リセット端子）は一旦ＨレベルからＬレベルに下がることとなる。

（５）次に、Ｄフリップフロップ２０４がクロック信号の立上がりによってＤ端子のＨレベルをラッチすると、／Ｑ出力はＬレベルに立ち下がり、Ｄフリップフロップ２０１のＲ端子はＬレベルからＨレベルに立上る。このＲ端子の信号の立ち上がりにより、Ｄフリップフロップ２０１は、内部ＰＷＭ信号であるＱ端子出力をＬレベルにリセットする。

（６）Ｄフリップフロップ２０１の／Ｑ端子からは、Ｑ端子出力すなわち内部ＰＷＭ信号の論理反転信号が出力されるので、これをＬＥＤオン時間終了信号としてＰＷＭ発生回路２２に出力する。これにより、ＰＷＭ発生回路２２は、ＬＥＤオン時間終了信号の立ち上がりを検出することにより、ＬＥＤストリング４２が消灯したことを知ることができる。
ＰＷＭ発生回路２２及び２３は、上記の動作と同様に、それぞれ、ＰＷＭ発生回路２１及び２２から送信されたＬＥＤオン終了信号を受信して、ＬＥＤストリング４３及び４４を順次点灯する。なお、ＰＷＭ発生回路２３は、最後のＬＥＤストリング４４を点灯させるものであるので、ＬＥＤオン終了信号は出力しない。

以上説明したように、図２及び図３に示したＰＷＭオン時間カウンタ及びＰＷＭ発生回路を用いることにより、同一の点灯時間（ＬＥＤオン時間）で、ＬＥＤストリング４１〜４４を順次点灯することができる。
また、図２及び図３に示したＰＷＭオン時間カウンタ及びＰＷＭ発生回路は、いくつかの一般的な論理回路を用いて構成することができるため、位相シフト量計算や電流パルスの位相シフト操作等を行う従来のＬＥＤ駆動装置よりも小規模の回路で構成することができ、ＬＥＤ駆動装置の小型化や低消費電力化が図れる。

次に、本ＬＥＤ駆動装置のバックライト全体の明るさ変化に伴うちらつきの発生の有無ついて、従来のＬＥＤ駆動装置と対比して説明する。
図４は、ＬＥＤストリングの数が２の場合について、従来のＬＥＤ駆動装置及び本ＬＥＤ駆動装置における、各ＬＥＤストリングへの駆動電流波形と、そのときのバックライト全体の明るさの変化を示している。図４（ａ）、（ｂ）、及び（ｃ）は、従来のＬＥＤ駆動装置の場合を示しており、図４（ｄ）、（ｅ）及び（ｆ）は、本ＬＥＤ駆動装置の場合を示している。

図４において、各ＬＥＤストリングへの駆動電流波形の１周期は、オフ状態からオン状態になった瞬間に始まり、オン状態からオフ状態になった瞬間に終わる。また、2つのパルス波形における1周期の開始点の時間的なズレを位相ズレといい、図４では、ＬＥＤストリングの数（Ｎ）が２であることから、この位相ズレは１／２（＝１／Ｎ）周期に設定されている。
なお、図４（ａ）及び（ｄ）は各ＬＥＤストリングへの駆動電流波形のパルス幅（デューティ比）が７０％の場合、図４（ｂ）及び（ｅ）は９０％の場合、図４（ｃ）及び（ｆ）は１０％の場合を、それぞれ示している。

まず、従来のＬＥＤ駆動装置におけるバックライト全体の明るさ変化について説明する。
駆動電流波形のパルス幅がそれぞれ７０％及び９０％である図４（ａ）及び（ｂ）の場合には、ＬＥＤストリング１及び２が同時に点灯する期間と、いずれか一方のＬＥＤストリングのみが点灯する期間が交互に現れる。ここで、いずれか一方のみが点灯する期間のバックライト全体の明るさを１とすれば、ＬＥＤストリング１及び２が同時に点灯する期間のバックライト全体の明るさは２となる。そして、この明るさ変化の周期は、図４（a）及び（ｂ）に示すように、２つの駆動電流波形の位相ズレ量である１／２周期（＝１／Ｎ周期）に等しい。

一方、パルス幅が１０％である図４（ｃ）の場合には、駆動電流波形のパルス幅が狭いことから、ＬＥＤストリングがすべて消灯している期間と、いずれか一方のＬＥＤストリングが点灯している期間とが交互に現われ、バックライト全体の明るさは、明るさ０と１の間で変化することとなる。そして、その明るさ変化の周期は、図４（ａ）及び（ｂ）の場合と同様に、２つの駆動電流波形の位相ズレ量である１／２周期（＝１／Ｎ周期）に等しい。

以上のように、従来のＬＥＤ駆動装置では、ＰＷＭ制御信号の周期の１／Ｎの周期でバックライト全体の明るさ変化が発生する。その結果、前述したように、この明暗変化と、画面更新動作に起因してフレーム周期で発生するＬＣＤ画面の明暗変化との重ね合わせにより、画面明るさのちらつきが生ずる。

これに対し、本ＬＥＤ駆動装置では、パルス幅が７０％（図４（ｄ））、９０％（図４（ｅ））及び１０％（図４（ｆ））のいずれの場合も、ＬＥＤストリング１の駆動電流波形のオン状態からオフ状態への立下りと同時にＬＥＤストリング２の駆動電流波形がオフ状態からオン状態に立ち上がるため、これらの変化の瞬間にはバックライト全体の明るさ変化は生じなくなる。その結果、バックライト全体の明るさ変化は、駆動電流波形の周期すなわち外部ＰＷＭ信号の周期と等しくなる。
このため、従来のＬＥＤ駆動装置にみられたような画面明るさのちらつきは発生しない。

この機能は、ＬＥＤストリングの数が変わっても同様に生ずる。
図５に、ＬＥＤストリングの数が３の場合について、従来のＬＥＤ駆動装置及び本ＬＥＤ駆動装置における、各ＬＥＤストリングへの駆動電流波形と、そのときのバックライト全体の明るさの変化を示す。図５（ａ）及び（ｂ）は、従来のＬＥＤ駆動装置の場合を示しており、図５（ｃ）及び（ｄ）は、本ＬＥＤ駆動装置の場合を示している。ＬＥＤストリングの数（Ｎ）が３であることから、位相ズレは１／３（＝１／Ｎ）周期に設定されている。
また、図５（ａ）及び（ｃ）は各ＬＥＤストリングへの駆動電流波形のパルス幅（デューティ比）が９０％の場合、図５（ｂ）及び（ｄ）は１０％の場合を、それぞれ示している。

従来のＬＥＤ駆動装置の場合、パルス幅９０％（図５（ａ））では、すべてのＬＥＤストリングが点灯している期間と、いずれか２つのＬＥＤストリングが点灯している期間とが交互に現われ、バックライト全体の明るさは、２と３の間で変化する。また、パルス幅１０％（図５（ｂ））では、すべてのＬＥＤストリングが消灯している期間と、いずれか１つのＬＥＤストリングが点灯している期間とが交互に現われ、バックライト全体の明るさは０と１の間で変化する。そして、これらの、バックライト全体の明るさの変化周期は、いずれも、各ＬＥＤストリングの位相ズレ量である１／３周期（＝１／Ｎ周期）に等しい。

これに対し、本ＬＥＤ駆動装置の場合には、パルス幅９０％（図５（ｃ））及び１０％（図５（ｄ））のいずれの場合も、ＬＥＤストリング１への駆動電流波形の立下りとＬＥＤストリング２への駆動電流波形の立ち上がりが同時に起こり、また、ＬＥＤストリング２への駆動電流波形の立下りとＬＥＤストリング３への駆動電流波形の立ち上がりが同時に起こるため、これらの変化の瞬間にはバックライト全体の明るさ変化は生じなくなる。

次に、本発明の第２の実施形態に係るＬＥＤ駆動装置について説明する。
本ＬＥＤ駆動装置は、第１の実施形態に係るＬＥＤ駆動装置と同様に、液晶表示装置の制御装置等から供給される外部ＰＷＭ信号の周期及びオン時間に基づいてＬＥＤストリングを順次点灯するほか、外部ＰＷＭ信号が入力されないときは、上記制御装置等からデータバスを介して入力されるＰＷＭ周期データ及びＰＷＭ幅データに基づき、ＰＷＭ周期データに応じた周期及びＰＷＭ幅データに応じたオン時間を持つＰＷＭ信号を発生して、ＬＥＤストリングを順次点灯する。

本実施形態によれば、外部ＰＷＭ信号が与えられなくても、ＰＷＭ周期データにより定まる周期によりＬＥＤストリングを順次点灯させることができる。これにより、第１の実施形態に係るＬＥＤ駆動装置と同様に、当該ＬＥＤストリングをバックライトとして用いる液晶画面のちらつきを防止することができる。

また、ＰＷＭ周期データ及びＰＷＭ幅データは、本ＬＥＤ駆動装置を備える液晶表示装置の制御回路等に設けられたＮＶＲＡＭ（Non Volatile Random Access Memory）等の不揮発性メモリに記憶させておき、電源投入時に当該メモリから読み出して本ＬＥＤ駆動装置に直接入力することができる。このため、液晶表示装置の制御回路等の構成を簡素化することができる。

さらに、ＰＷＭ幅データを初期値０から順次増加させてＰＷＭオン時間カウンタ１０’に入力することにより、ＬＥＤストリング４１〜４４の光量を徐々に増加させて、ＬＥＤストリング４１〜４４への突入電流の発生を防止すると共に、点灯開始時の自然な光量変化を実現することができる。

図６は、本実施形態に係るＬＥＤ駆動装置の構成を示すブロック図である。
本ＬＥＤ駆動装置は、ＬＥＤドライブＩＣ１’と、これに接続されたＬＥＤストリング４１〜４４で構成されている。

ＬＥＤドライブＩＣ１’には、本ＬＥＤ駆動装置を備える液晶表示装置の制御装置等から、外部ＰＷＭ信号、クロック信号、リセット信号、及びチップイネーブル信号が供給されるほか、アドレスバス及びデータバスにより、外部ＰＷＭ信号が入力されないときのＬＥＤストリング４１〜４４の点灯周期及びオン時間をそれぞれ定めるＰＷＭ周期データ及びＰＷＭ幅データが入力される。

ＬＥＤドライブＩＣ１’は、アドレスバスから入力されるアドレスとチップイネーブル信号により、データバス上に出力されたＰＷＭ周期データ及びＰＷＭ幅データを識別して、それぞれのデータを取得する。

ＬＥＤドライブＩＣ１’は、第１の実施形態に係るＬＥＤ駆動装置におけるＬＥＤドライブＩＣ１と同様の構成を有するが、定電流回路３１は、外部ＰＷＭ信号により直接駆動されるのではなく、ＬＥＤドライブＩＣ１’に設けられたＰＷＭ発生回路２４により駆動される。

また、ＬＥＤドライブＩＣ１’は、第１の実施形態に係るＬＥＤ駆動装置のＰＷＭオン時間カウンタ１０の代わりに、ＰＷＭオン時間カウンタ１０’を備える。
このＰＷＭオン時間カウンタ１０’は、外部ＰＷＭ信号が入力されているときは、外部ＰＷＭ信号のオン時間を計測し、計測結果をＬＥＤオン時間としてＰＷＭ発生回路２１〜２４に出力すると共に、外部ＰＷＭ信号の反転信号をＬＥＤオン終了信号としてＰＷＭ発生回路２４に出力する。

一方、外部ＰＷＭ信号が入力されていないときは、データバスからＰＷＭ周期データ及びＰＷＭ幅データを受信し、ＰＷＭ幅データをＬＥＤオン時間としてＰＷＭ発生回路２１〜２４に出力すると共に、ＰＷＭ周期データに基づいてＰＷＭの周期を示す同期信号を生成し、生成した同期信号をＬＥＤオン終了信号としてＰＷＭ発生回路２４に出力する。

次に、ＰＷＭオン時間カウンタ１０’の具体例について説明する。
図７は、ＰＷＭオン時間カウンタ１０’の具体的構成を示す回路図である。
ＰＷＭオン時間カウンタ１０’は、外部ＰＷＭ信号のオン時間を計測するカウンタ１０１と、外部ＰＷＭ信号の信号レベルを保持して、外部ＰＷＭ信号が低レベルとなったときにカウンタ１０１をリセットするフリップフロップ１０６と、外部ＰＷＭ信号の立下りによりカウンタ１０１の出力値を外部ＰＷＭ信号のオン時間情報（ＰＷＭオンカウント）として保持するフリップフロップ１０２と、外部ＰＷＭ信号が一定レベルとなったまま所定時間を経過したか否かに基づいて外部ＰＷＭ信号が入力されているか否かを示すセレクト信号を出力するフリップフロップ１０８と、上記所定時間の到来をフリップフロップ１０８に通知するカウンタ１１０と、を有している。

ここで、外部から入力されるＰＷＭ信号を検知する検知手段は、例えば、フリップフロップ１０８と、カウンタ１１０とで構成され、外部から入力されるＰＷＭ信号のオン状態継続時間を計測して記憶手段に記憶する計測手段は、例えばカウンタ１０１により構成され、当該記憶手段は、例えば、フリップフロップ１０２により構成される。

また、ＰＷＭオン時間カウンタ１０’は、アドレスバスから入力されるアドレスをデコードするアドレスデコーダ１１２と、データバスから入力されたＰＷＭ幅データを保持するレジスタ１１４と、上記セレクト信号に基づいて、フリップフロップ１０２が保持するＰＷＭオンカウント又はレジスタ１１４が保持するＰＷＭ幅データのいずれかをＬＥＤオン時間データとして出力するセレクタ１１６と、を有している。

ここで、外部から送信された、ＬＥＤストリング４１〜４４の点灯時間（すなわちＬＥＤオン時間）を示すオン時間情報を受信する受信手段、及び、オン時間情報を記憶する記憶手段は、いずれも、例えばレジスタ１１４とアドレスデコーダ１１２により構成される。

さらに、ＰＷＭオン時間カウンタ１０’は、データバスから入力されるＰＷＭ周期データに基づいて、当該ＰＷＭ周期データに応じた周期のパルス信号（同期信号１及び同期信号２）を出力する同期信号発生回路５０と、上記セレクト信号に基づいて、外部ＰＷＭ信号の反転信号又は同期信号発生回路５０から出力される同期信号１のいずれかを、ＬＥＤオン終了信号として出力するセレクタ１１８と、を有している。

ここで、同期信号発生回路５０が出力する上記同期信号１及び同期信号２は、共に同じ波形を持つパルス信号であるが、同期信号１はリセット信号が低レベルとなることにより出力を即座に停止し、これにより、当該出力を受けて動作するＰＷＭ発生回路２４の誤動作を防止している。なお、同期信号発生回路５０の具体例については後述する。

上記の構成を備えるＰＷＭオン時間カウンタ１０’は、ＬＥＤドライブＩＣ１’の電源が投入された後、リセット信号が入力されて各部がリセットされた後に、動作を開始する。
上記リセット時に外部PWM信号を受信していないとき（低レベルであるとき）は、ＬＥＤドライブＩＣ１’は、データバスからＰＷＭ周期データ及びＰＷＭ幅データが入力されるのを待機する。

また、上記リセット時に外部ＰＷＭ信号が入力されていないときは、フリップフロップ１０８から出力されるセレクト信号は低レベルとなり、このセレクト信号により、セレクタ１１６及び１１８は、それぞれ、A端子の入力が出力端子（Ｃ端子）に出力される。

このため、データバスからＰＷＭ幅データが入力されレジスタ１１４に記憶されると、当該ＰＷＭ幅データは、レジスタ１１４の出力端子Ｑ１〜ＱＮからセレクタ１１６の入力端子Ａ１〜ＡＮに入力され、ＬＥＤオン時間データとしてセレクタ１１６の出力端子Ｃ１〜ＣＮから出力される。また、データバスからＰＷＭ周期データが入力されると、当該ＰＷＭ周期データに基づいて同期信号発生回路５０が出力する同期信号１が、ＬＥＤオン終了信号としてセレクタ１１８から出力される。これにより、ＬＥＤドライブＩＣ１’は、データバスから入力されたＰＷＭ幅データ及びＰＷＭ周期データに基づいて、ＬＥＤストリング４１〜４４を点灯する。

一方、上記リセット後に外部PWM信号が入力されると、フリップフロップ１０８が外部ＰＷＭ信号の立ち上がりによりセレクト信号を高レベルとする。このセレクト信号により、セレクタ１１６及び１１８は、それぞれ、Ｂ端子の入力が出力端子（Ｃ端子）に出力される。

すなわち、フリップフロップ１０２により保持されている外部ＰＷＭ信号のオン時間情報（ＰＷＭオンカウント）が、ＬＥＤオン時間データとしてセレクタ１１６から出力されると共に、インバータ１０４から出力される外部ＰＷＭ信号の反転信号が、ＬＥＤオン終了信号としてセレクタ１１８から出力される。これにより、ＬＥＤドライブＩＣ１’は、外部ＰＷＭ信号と同じ周期及び同じオン時間により、ＬＥＤストリング４１〜４４を点灯する。

また、外部PWM信号が変化しないまま所定時間を経過した場合には、ＰＷＭ周期データ及びＰＷＭ幅データに基づいてＬＥＤストリング４１〜４４を点灯すべく、８ビットのカウンタ１１０により、同期信号発生回路５０が出力する同期信号２をカウントし、１２８回目のカウントでフリップフロップ１０８をリセットして、セレクト信号を低レベルとする。

一方、有効な外部PWM信号が入力されている間は、カウンタ１１０のカウント値は、外部PWM信号が立ち下がるたびにクリアされるので、フリップフロップ１０８はリセットされず、セレクト信号は高レベル状態を維持する。これにより、外部ＰＷＭ信号に基づく点灯動作が継続される。

なお、カウンタ１０１のCARRY信号は、カウンタ１０１において外部ＰＷＭ信号のオン時間カウント値がオーバフローした場合に発生し、例えば、本ＬＥＤ駆動装置を備える液晶表示装置の制御部等にエラーを通知するのに使用される。

次に、図７に示す同期信号発生回路５０の具体例について説明する。
図８は、同期信号発生回路５０の具体的構成を示す回路図である。
同期信号発生回路５０は、データバスから入力されたＰＷＭ周期データを記憶するレジスタ５０２と、クロック信号の立ち上がり回数をカウントすることにより時間を計測するカウンタ５０４と、カウンタ５０４のカウント値とレジスタ５０２が記憶するＰＷＭ周期データ値とを比較するコンパレータ５０６と、コンパレータ５０６の出力変化を、当該出力変化後のクロック信号の立ち上がりで保持するフリップフロップ５０８と、を有している。ここで、レジスタ５０２は、アドレスデコーダ１１２の出力とチップイネーブル信号により生成された周期データセット信号（図７）が高レベルとなることにより、データバスからＰＷＭ周期データを受信して記憶する。

また、同期信号発生回路５０は、コンパレータ５０６の出力とフリップフロップ５０８の出力に接続されたＮＡＮＤ回路５１０と、ＮＡＮＤ回路５１０の出力とリセット信号との論理積を出力するＡＮＤ回路５１２と、ＡＮＤ回路５１２の出力とリセット信号の論理積をカウンタ５０４のClear（クリア）端子に入力するＡＮＤ回路５１４とを有している。

上記の構成を備える同期信号発生回路５０は、ＬＥＤドライブＩＣ１’が電源オンとなり、各部をリセットするためにリセット信号が一旦低レベルとなって再び高レベルに立ち上がると、カウンタ５０４によりクロック信号のカウントを開始して、１周期目の同期信号の出力を開始する。

カウンタ５０４のカウント値が、レジスタ５０２が記憶するＰＷＭ周期データ値よりも小さい間は、コンパレータ５０６の出力は低レベルであり、フリップフロップ５０８の／Ｑ端子に接続されたＮＡＮＤ回路５１０の出力は高レベルとなっている。

次に、カウンタ５０４のカウント値が、レジスタ５０２が記憶するＰＷＭ周期データ値以上になると、コンパレータ５０６の出力が低レベルから高レベルに変化する。このコンパレータ５０６の出力変化は、フリップフロップ５０８により、当該変化の直後に到来するクロック信号の立ち上がりで保持される。このため、フリップフロップ５０８の／Ｑ端子に接続されたＮＡＮＤ回路５１０の出力は、コンパレータ５０６の出力が高レベルに変化したときに低レベルとなり、クロック信号の次の立ち上がりまで低レベルを保持した後、高レベルに復帰する。これにより、同期信号の１周期目が終了する。

また、カウンタ５０４は、ＮＡＮＤ回路５１０の低レベル出力が、ＡＮＤ回路５１２及び５１４を介してカウンタ５０４のClear（クリア）端子に入力されることによりリセットされ、新たにクロック信号の立ち上がりのカウントを開始する。これにより、同期信号の次の１周期が開始する。
その後は、上記の動作が繰り返され、ＰＷＭ周期データに応じた周期の同期信号が出力される。

なお、本実施形態では、ＰＷＭ幅データ及びＰＷＭ周期データは、本ＬＥＤ駆動装置を備える液晶表示装置の制御装置等からデータバスを介して与えられる構成としたが、これに限らず、例えばＬＥＤドライブＩＣ１’内に不揮発性メモリを設けて予め記憶させておくこともできる。

以上説明したように、第１又は第２の実施形態によれば、バックライト全体の明るさ変化周期は、ＬＥＤストリングの数に関わらず、常に駆動電流波形の周期すなわち外部ＰＷＭ信号の周期と等しくなる。
このため、従来のＬＥＤ駆動装置にみられたような画面明るさのちらつきは発生しない。

１、１’・・・ＬＥＤドライブＩＣ、１０、１０’・・・ＰＷＭオン時間カウンタ、２１〜２４・・・ＰＷＭ発生回路、３１〜３４・・・定電流回路、４１〜４４・・・ＬＥＤストリング、５０・・・同期信号発生回路、１０１、１１０、２０２、５０４・・・カウンタ、１０２、１０３、１０６、１０８、２０１、２０４、５０８・・・フリップフロップ、１０４・・・インバータ、１１２・・・アドレスデコーダ、１１４、５０２・・・レジスタ、１１６、１１８・・・セレクタ、２０３、５０６・・・コンパレータ、５１０・・・ＮＡＮＤ回路、５１２、５１４・・・ＡＮＤ回路。

特開２００８−９１３１１号公報

Claims (9)

1. １以上のＬＥＤを直列に接続した複数のＬＥＤストリングを順次点灯制御する、複数のＬＥＤ駆動手段を備えたＬＥＤ駆動装置であって、
   前記ＬＥＤ駆動手段は、前記ＬＥＤストリングの点灯開始時に、所定のＬＥＤオン時間に基づきＬＥＤストリングの点灯時間を制御すると共に、点灯終了時に次のＬＥＤ駆動手段を起動することを特徴とするＬＥＤ駆動装置。
2. 請求項１に記載されたＬＥＤ駆動装置において、
   外部から入力される外部ＰＷＭ信号のオン状態継続時間を計測して記憶する機能及び外部ＰＷＭ信号のオン状態終了時にＬＥＤ点灯開始信号を前記ＬＥＤ駆動手段の一つに出力する機能を有するＬＥＤオン時間記憶手段を有し、
   前記ＬＥＤ駆動手段は、入力されたＬＥＤ点灯開始信号によりＬＥＤ駆動電流の出力を開始する機能と、ＬＥＤオン時間記憶手段が記憶しているオン状態継続時間を参照してそれと等しい時間だけＬＥＤ駆動電流を出力する機能と、ＬＥＤ駆動電流を停止したとき、ＬＥＤ点灯開始信号を出力する機能とを有することを特徴とするＬＥＤ駆動装置。
3. 請求項２に記載されたＬＥＤ駆動装置において、
   前記ＬＥＤオン時間記憶手段は、外部ＰＷＭ信号のオン期間中に外部から入力されるクロックパルスの数をカウントするＮビットカウンタを有し、前記電流出力時間は外部ＰＷＭ信号のオン期間中に外部から入力されるクロックパルスの総数で与えられることを特徴とするＬＥＤ駆動装置。
4. 請求項１に記載されたＬＥＤ駆動装置において、
   外部から送信された前記所定のＬＥＤオン時間を示すオン時間情報を受信する受信手段を有し、
   前記ＬＥＤ駆動手段は、前記オン時間情報により定まる前記所定のＬＥＤオン時間に基づき前記ＬＥＤストリングの点灯時間を制御するＬＥＤ駆動装置。
5. 請求項１に記載されたＬＥＤ駆動装置において、
   前記所定のＬＥＤオン時間を示すオン時間情報を記憶する記憶手段を有し、
   前記ＬＥＤ駆動手段は、前記オン時間情報により定まる前記所定のＬＥＤオン時間に基づき前記ＬＥＤストリングの点灯時間を制御するＬＥＤ駆動装置。
6. 請求項１に記載されたＬＥＤ駆動装置において、
   外部から入力されるＰＷＭ信号を検知する検知手段と、
   前記ＰＷＭ信号のオン状態継続時間を計測して記憶手段に記憶する計測手段と、
   前記ＰＷＭ信号が入力されないときの前記ＬＥＤストリングのオン時間を定めるオン時間情報を記憶する記憶手段と、
   を有し、
   前記ＬＥＤ駆動手段は、前記検知手段が前記ＰＷＭ信号の入力を検知したときは、前記オン状態継続時間を前記所定のＬＥＤオン時間として前記ＬＥＤストリングの点灯時間を制御し、前記検知手段が前記ＰＷＭ信号の入力を検知しないときは、前記オン時間情報が示すオン時間を前記所定のＬＥＤオン時間として前記ＬＥＤストリングの点灯時間を制御するＬＥＤ駆動装置。
7. 請求項６に記載されたＬＥＤ駆動装置において、
   前記検知手段は、前記ＰＷＭ信号が所定の時間内に、オン状態からオフ状態に又はオフ状態からオン状態に変化したときは、前記ＰＷＭ信号を入力されたものとして検知するＬＥＤ駆動装置。
8. 請求項２ないし７のいずれかに記載されたＬＥＤ駆動装置において、
   前記ＬＥＤ駆動手段は、ＬＥＤストリングを駆動する定電流回路と、定電流回路の出力電流のオン／オフを制御するＰＷＭ発生回路とで構成されていることを特徴とするＬＥＤ駆動装置。
9. ＬＥＤ駆動装置において、１以上のＬＥＤを直列に接続した複数のＬＥＤストリングをＬＥＤ駆動手段で順次点灯制御するＬＥＤ点灯制御方法であって、
   ＬＥＤ駆動手段の起動時に、前記ＬＥＤストリングを所定の時間点灯制御する工程と、
   前記起動したＬＥＤ駆動手段がＬＥＤストリングの点灯制御終了時に次のＬＥＤ駆動手段を起動する工程と、
   を有することを特徴とするＬＥＤ点灯制御方法。
   

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