JP2012104314A - Ｌｅｄバックライト装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、複数のＬＥＤストリングスに流れる直流電流を一定にするＬＥＤバックライト装置を提供する。
【解決手段】本発明のＬＥＤバックライト装置は、入力段が直流電源に接続されて交流電流を出力するインバータと、前記インバータの出力段に対して複数の一次側が直列に接続され、複数の二次側が並列に配置され、前記インバータから入力される交流電流を各々降圧して出力する複数のトランスと、前記複数のトランスの二次側に各々接続され、前記降圧された交流電流を各々全波整流して出力する複数の全波整流回路と、前記複数の全波整流回路の出力段に各々接続され、前記全波整流された電流を各々平滑して直流電流を出力する複数の平滑回路と、前記複数の平滑回路の出力段に各々接続され、複数のＬＥＤを各々有する複数のＬＥＤストリングスと、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶表示装置の光源に使用する複数のＬＥＤを点灯させるＬＥＤバックライト装置に関する。

従来、液晶表示装置(ＬＣＤ)は、軽量、薄型、低消費電力駆動等の機能が求められてきた。液晶表示装置は、自発光表示装置ではないため光源が必要になる。近時、光源としてはＬＥＤが使用されている。例えば、図７（Ａ）に示すＬＥＤバックライト装置１００がある。このＬＥＤバックライト装置１００は、直流電源１０１と、ＤＣコンバータ１０２と、ボトム検出回路１０３と、ＬＥＤストリング１０４〜１０６と、電流駆動回路１０７〜１０９と、を備える。

ＤＣコンバータ１０２は、直流電源１０１から供給される直流電圧をＬＥＤストリングス１０４〜１０６の点灯に必要な直流電圧に変換してＬＥＤストリング１０４〜１０６に供給する。電流駆動回路１０７は、図７（Ｂ）に示すように、エラーアンプ１０７ａと、ＦＥＴ１０７ｂと、抵抗Ｒにより構成される。電流駆動回路１０８及び１０９も同様に図７（Ｂ）に示す回路構成を有する。電流駆動回路１０７〜１０９は、ＬＥＤストリングス１０４〜１０６からＦＥＴ１０７ｂのソース電極に流れる電流を抵抗Ｒで検出し、その検出電圧と基準電圧ＲＥＦとをエラーアンプ１０７ａで比較してＦＥＴ１０７ｂのゲート電極に供給する電圧を制御する。このゲート電極の制御により抵抗Ｒに流れる電流を一定に制御して、ＦＥＴ１０７ｂのドレイン電極に流れる電流を一定に制御することにより、ＬＥＤストリングス１０４〜１０６に流れる電流を一定に制御する。

ボトム検出回路１０３は、ＬＥＤストリングス１０４〜１０６のカソード電極に流れる電流のうち最小値を検出し、その最小値検出信号をＤＣコンバータ１０２に出力する。ＬＥＤストリングス１０４〜１０６を構成する各ＬＥＤは、個体差により順方向電圧が異なる。このため、電流駆動回路１０７〜１０９により各ＬＥＤストリングス１０４〜１０６に流れる電流を一定に制御したとしても各ＬＥＤストリングス１０４〜１０６の両端電圧は異なる。このため、ＤＣコンバータ１０２は、ＬＥＤストリングス１０４〜１０６のうち、順方向電圧が最大のもの以上の直流電圧を供給する必要がある。ＬＥＤの順方向電圧のバラツキは、ＬＥＤストリングス１０４〜１０６の周辺温度差によっても発生する。そこで、ボトム検出回路１０３は、ＬＥＤストリングス１０４〜１０６のカソード電極に流れる電流のうち最小値を検出し、その最小値検出信号をＤＣコンバータ１０２に出力することにより、ＬＥＤストリングス１０４〜１０６に供給する直流電圧が必要最低限の値になるように調整している。すなわち、ＤＣコンバータ１０２は、ボトム検出回路１０３から入力される最小値検出信号の電圧レベルが一定になるようにＬＥＤストリング１０４〜１０６に供給する直流電圧レベルを調整している。

また、上記以外のＬＥＤバックライト用の駆動回路としては、例えば、特許文献１に記載されたＬＥＤ駆動装置がある。このＬＥＤ駆動装置では、各直列ＬＥＤ群の端子電圧を検出して、全体で必要な電源電圧になるように制御して、低消費電力駆動を行っている。

また、特許文献２に記載されたＬＥＤ駆動用の駆動装置では、トランスを介して駆動電圧をＬＥＤ群に供給し、ＬＥＤ群のオン時に流れる電流を検出して所定電流値に制御する低電流制御を行っている。

特開２００７−２０８１１３号公報 特開２００９−５４９９８号公報

しかしながら、上述したＬＥＤバックライト装置１００では、電流駆動回路１０７〜１０９は、ＦＥＴ１０７ｂのドレイン電極に流れる電流を一定に制御する定電流回路である。ＬＥＤバックライト装置１００では、定電流回路の出力電圧と定電流値の積で損失が決定する。定電流回路の出力電圧が高くなると、電力損失が大きくなり発熱する。ＬＥＤストリングス１０４〜１０６の順方向電圧のバラツキが大きいと、ＤＣコンバータ１０２から供給される直流電圧が過大になり、電流駆動回路１０７〜１０９の出力電圧が高くなり、発熱するという問題があった。このような問題は、上述の特許文献１及び２の各装置を利用したとしても解決することはできない。

また、上述したＬＥＤバックライト装置１００では、フィードバック回路としてボトム検出回路１０３が必要であり、上述の特許文献１及び２の各装置においてもＬＥＤ群の端子電圧や電流を検出するフィードバック回路が必要であり、制御系が複雑化して回路内のパラメータ調整が煩雑になるという問題もあった。

本発明の目的は、複数のＬＥＤストリングスに流れる直流電流を一定にするＬＥＤバックライト装置を提供することである。

本発明の一実施の形態に係るＬＥＤバックライト装置は、入力段が直流電源に接続されて交流電流を出力するインバータと、前記インバータの出力段に対して複数の一次側が直列に接続され、複数の二次側が並列に配置され、前記インバータから入力される交流電流を各々降圧して出力する複数のトランスと、前記複数のトランスの二次側に各々接続され、前記降圧された交流電流を各々全波整流して出力する複数の全波整流回路と、前記複数の全波整流回路の出力段に各々接続され、前記全波整流された電流を各々平滑して直流電流を出力する複数の平滑回路と、前記複数の平滑回路の出力段に各々接続され、複数のＬＥＤを各々有する複数のＬＥＤストリングスと、を備えることを特徴とする。このＬＥＤバックライト装置によれば、複数のトランスの一次側の電流を安定化させるだけで、複数のＬＥＤストリングスに各々流れる電流を一定にすることができ、複数のＬＥＤストリングスの各電流を同一にすることができる。

また、前記複数の全波整流回路は、各々ダイオードブリッジ回路により構成され、前記複数のＬＥＤストリングスのカソード電極と、前記複数の全波整流回路のアノード電極と、前記複数のトランスのうち前記インバータ及び他のトランスと接続されていないトランスの一次側の端部と、は共通の接地部に接続されてもよい。このＬＥＤバックライト装置によれば、グランド配線に関わる構成を簡略化することが可能になる。

また、前記複数のトランスの二次側のインダクタンスは、前記複数の複数のＬＥＤストリングスのインピーダンスより大きく設定してもよい。このＬＥＤバックライト装置によれば、複数のＬＥＤストリングスに流れる電流を一定にすることができる。

本発明の一実施の形態に係るＬＥＤバックライト装置は、入力段が直流電源に接続されて交流電流を出力するインバータと、前記インバータの出力段に対して複数の一次側が直列に接続され、複数の二次側が並列に配置され、前記インバータから入力される交流電流を各々降圧して出力する複数のトランスと、前記複数のトランスの二次側に各々接続され、前記降圧された交流電流を各々全波整流して出力する複数の全波整流回路と、前記複数の全波整流回路の出力段に各々接続され、前記全波整流された電流を各々平滑して直流電流を出力する複数の平滑回路と、前記複数の平滑回路の出力段に各々接続され、複数のＬＥＤを各々有する複数のＬＥＤストリングスと、入力段が前記直流電源に接続され、出力段が前記複数の全波整流回路の共通ノードに接続され、前記複数のＬＥＤストリングスの順方向電圧のバラツキに相当する電圧を補償する直流電圧を出力するＤＣコンバータと、を備えることを特徴とする。このＬＥＤバックライト装置によれば、各トランスの出力電流の振幅を小さくでき、全波整流回路は耐圧が低く高性能な素子を使用することができる。また、ＬＥＤストリングスを駆動する電力の多くは、ＤＣコンバータにより供給されるため、複数のトランスを小型化でき、消費電力を低減できる。

また、前記ＤＣコンバータは、前記直流電圧を前記ＬＥＤストリングスが点灯しない最大電圧に設定してもよい。このＬＥＤバックライト装置によれば、複数の全波整流回路から出力される電流レベルは、ＤＣコンバータにより印加された直流電圧分下がり、複数の全波整流回路から出力される電流の振幅を下げることができ、消費電力を低減できる。

また、前記複数の全波整流回路は、各々ダイオードブリッジ回路により構成され、前記複数のＬＥＤストリングスのカソード電極と、前記複数の全波整流回路のアノード電極と、前記複数のトランスのうち前記インバータ及び他のトランスと接続されていないトランスの一次側の他端部と、は共通の接地部に接続されてもよい。このＬＥＤバックライト装置によれば、グランド配線に関わる構成を簡略化することが可能になる。

本発明によれば、発熱を伴う電流駆動回路やフィードバック回路を用いることなく順方向電圧の異なる複数のＬＥＤストリングスに各々流れる直流電流を一定にすることができる。

本発明の実施形態１に係るＬＥＤバックライト装置の回路構成を示す図である。 本発明の実施形態２に係るＬＥＤバックライト装置の回路構成を示す図である。 図２のＬＥＤバックライト装置の動作をシミュレーションするためのシミュレーション回路の構成例を示す図である。 図３のシミュレーション回路の各部の信号を示す図である。 本発明の実施形態４に係る液晶表示装置の要部構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態４に係る液晶表示装置の構造を示す分解斜視図である。 （Ａ）は従来のＬＥＤバックライト装置の回路構成を示す図、（Ｂ）は（Ａ）の電流駆動回路の回路構成を示す図である。

（実施形態１）
以下、本発明の実施形態１に係るＬＥＤバックライト装置について、図面を参照しながら詳細に説明する。

＜回路構成＞
図１は、実施形態１に係るＬＥＤバックライト装置２００の回路構成を示す図である。図１において、ＬＥＤバックライト装置２００は、直流電源２０１と、インバータ２０２と、トランス２０３〜２０５と、全波整流回路２０６〜２０８と、ＬＥＤストリングス２０９〜２１１と、コンデンサＣ１〜Ｃ３と、を備える。なお、ＬＥＤバックライト装置２００では、３つのＬＥＤストリングス２０９〜２１１を駆動するための回路構成を示しているが、ＬＥＤストリングスの数は３つより多くしても良いし、少なくしても良い。すなわち、液晶表示装置のサイズ等に応じてＬＥＤストリングスの数は適宜変更されるため、ＬＥＤバックライト装置２００におけるトランス、全波整流回路及びコンデンサの各数は適宜変更される。

インバータ２０２は、入力段に直流電源２０１が接続され、出力段にトランス２０３の一次側の一端部が接続されている。インバータ２０２は、直流電源２０１から供給される直流電圧を所定周波数及び所定振幅の交流電圧に変換してトランス２０３に供給する。

トランス２０３〜２０５は、各々一次側が直列に接続され、各々二次側が全波整流回路２０６〜２０８の各入力段に並列に接続されている。トランス２０３〜２０５は、一次側と二次側の巻数比は同一である。また、トランス２０５の他端部は接地されている。トランス２０３〜２０５は、各々一次側が直列に接続されているため、トランス２０３の一次側に供給される交流電圧は、トランス２０４及び２０５の各一次側にも供給される。トランス２０３〜２０５は、供給された交流電圧を巻数比で昇圧して全波整流回路２０６〜２０８に各々出力する。これらトランス２０３〜２０５の巻数比は、ＬＥＤストリングス２０９〜２１１を点灯させる直流電圧値を考慮して設定される。

全波整流回路２０６〜２０８は、４つのダイオードにより各々構成され、各入力段がトランス２０３〜２０５の二次側に接続され、各出力段がコンデンサＣ１〜Ｃ３に接続されている。また、各全波整流回路２０６〜２０８の４つのダイオードのうち２つのダイオードのアノード電極は接地されている。全波整流回路２０６〜２０８は、トランス２０３〜２０５から各々入力される昇圧された交流電圧を全波整流する。コンデンサ（平滑回路）Ｃ１〜Ｃ３は、全波整流された電圧を平滑して直流電圧としてＬＥＤストリングス２０９〜２１１に供給する。

ＬＥＤストリングス２０９〜２１１は、各々１２個のＬＥＤが直列に接続されて構成されており、各々一端部側のＬＥＤのアノード電極は全波整流回路２０６〜２０８の出力端とコンデンサＣ１〜Ｃ３との接続ノードに接続され、他端部側のＬＥＤのカソード電極は接地されている。ＬＥＤストリングス２０９〜２１１は、各々１２個のＬＥＤ直列接続の構成を示しているが、ＬＥＤ直列接続は１２個より多くしても良いし、少なくしても良い。すなわち、液晶表示装置のサイズ等に応じてＬＥＤ直列接続の数は適宜変更される。

＜回路動作＞
まず、インバータ２０２では、直流電源２０１から供給される直流電圧ＶＩＮが所定周波数及び所定振幅の交流電流に変換されてトランス２０３の一次側に供給される。トランス２０３の一次側に供給され交流電流は、トランス２０３の一次側に直列に接続されたトランス２０４及び２０５の各一次側にも供給される。

トランス２０３〜２０５では、一次側に供給された交流電流が同一の巻数比で降圧されて、二次側に接続された全波整流回路２０６〜２０８に同一振幅の交流電流が出力される。全波整流回路２０６〜２０８では、トランス２０３〜２０５から各々入力される降圧された交流電流が全波整流される。コンデンサＣ１〜Ｃ３では、全波整流回路２０６〜２０８により全波整流された電流を平滑して直流電流としてＬＥＤストリングス２０９〜２１１が印加される。したがって、ＬＥＤストリングス２０９〜２１１には同一の直流電流が供給されて、ＬＥＤストリングス２０９〜２１１は点灯される。

以上のように、本発明の実施形態１に係るＬＥＤバックライト装置２００では、図５に示した従来のＬＥＤバックライト装置１００のように電流駆動回路１０７〜１０９を用いることなく、定電流回路が構成されるため、回路構成が簡略化でき、発熱損失を低減できる。また、本発明の実施形態１に係るＬＥＤバックライト装置２００では、図５に示した従来のＬＥＤバックライト装置１００のようにボトム検出回路１０３が不要であり、トランス２０３〜２０５の一次側の電流を安定化させるだけで、ＬＥＤストリングス２０９〜２１１に各々流れる電流を一定に制御することができる。さらに、本発明の実施形態１に係るＬＥＤバックライト装置２００では、トランス２０３〜２０５、全波整流回路２０６〜２０８及びコンデンサＣ１〜Ｃ３による定電流出力をＬＥＤストリングス２０９〜２１１の各アノード電極に接続するため、ＬＥＤストリングス２０９〜２１１の各カソード電極を接地することができる。このため、ＬＥＤストリングス２０９〜２１１の各カソード電極と、トランス２０３〜２０５の一次側及び二次側のアノード電極と、を共通のグランドとして、例えば、液晶表示装置の筐体に接続することが容易になり、グランド配線を引き回す必要がなくなる。なお、図５に示した従来のＬＥＤバックライト装置１００では、各回路部は個別に接地用端子からケーブルを介してグランド端子に接続する必要があった。しかし、本発明の実施形態１に係るＬＥＤバックライト装置２００を液晶表示装置に用いることにより、液晶表示装置内のグランド配線に関わる構成を簡略化することが可能になる。また、本発明の実施形態１に係るＬＥＤバックライト装置２００では、トランス２０３〜２０５、全波整流回路２０６〜２０８及びコンデンサＣ１〜Ｃ３により構成される定電流回路にＬＥＤストリングス２０９〜２１１が接続されるため、ＬＥＤストリングス２０９〜２１１のグランド側のインピーダンスが異なっていても一定電流を流すことができ、インピーダンス調整が不要になる。さらに、本発明の実施形態１に係るＬＥＤバックライト装置２００では、トランス２０３〜２０５の二次側のインダクタンスをＬＥＤストリングス２０９〜２１１のインピーダンスより大きく設定することにより、ＬＥＤストリングス２０９〜２１１に流れる電流を一定にすることができ、ＬＥＤストリングス２０９〜２１１の各電流を同一にすることができる。

（実施形態２）
次に、本発明の実施形態２に係るＬＥＤバックライト装置について図２を参照して説明する。実施形態２に係るＬＥＤバックライト装置３００では、ＤＣコンバータ３１２を追加したことに特徴がある。

＜回路構成＞
図２は、実施形態２に係るＬＥＤバックライト装置の回路構成を示す図である。図２において、ＬＥＤバックライト装置３００は、直流電源３０１と、インバータ３０２と、トランス３０３〜３０５と、全波整流回路３０６〜３０８と、ＬＥＤストリングス３０９〜３１１と、ＤＣコンバータ３１２と、コンデンサＣ１〜Ｃ３と、を備える。なお、ＬＥＤバックライト装置３００では、３つのＬＥＤストリングス３０９〜３１１を駆動するための回路構成を示しているが、ＬＥＤストリングスの数は３つより多くしても良いし、少なくしても良い。すなわち、液晶表示装置のサイズ等に応じてＬＥＤストリングスの数は適宜変更されるため、ＬＥＤバックライト装置３００におけるトランス、全波整流回路及びコンデンサの各数は適宜変更される。なお、インバータ３０２、トランス３０３〜３０５、全波整流回路３０６〜３０８、ＬＥＤストリングス３０９〜３１１、及びコンデンサＣ１〜Ｃ３は、図１に示したインバータ２０２、トランス２０３〜２０５、全波整流回路２０６〜２０８、ＬＥＤストリングス２０９〜２１１、及びコンデンサＣ１〜Ｃ３と同様の回路構成であり、同様の機能を有するため、これらの構成説明は省略する。

ＤＣコンバータ３１２は、入力段が直流電源３０１に接続され、出力段が全波整流回路３０６〜３０８のアノード電極（共通ノード）に接続されている。ＤＣコンバータ３１２は、ＬＥＤストリングス３０９〜３１１の順方向電圧のバラツキに相当する直流電圧を全波整流回路３０６〜３０８のアノード電極に印加して、順方向電圧のバラツキ分の直流電圧を補償するために設けている。このため、ＤＣコンバータ３１２は、ＬＥＤストリングス３０９〜３１１が点灯しない最大電圧に直流電圧レベルを設定している。

＜回路動作＞
まず、インバータ３０２では、直流電源３０１から供給される直流電圧ＶＩＮが所定周波数及び所定振幅の交流電流に変換されてトランス３０３の一次側に供給される。トランス３０３の一次側に供給され交流電流は、トランス３０３の一次側に直列に接続されたトランス３０４及び３０５の各一次側にも供給される。

トランス３０３〜３０５では、一次側に供給された交流電流が同一の巻数比で降圧されて、二次側に接続された全波整流回路３０６〜３０８に同一振幅の交流電流が出力される。全波整流回路３０６〜３０８では、トランス３０３〜３０５から各々入力される降圧された交流電流が全波整流される。コンデンサＣ１〜Ｃ３では、全波整流回路３０６〜３０８により全波整流された電流を平滑して直流電流としてＬＥＤストリングス３０９〜３１１が印加される。したがって、ＬＥＤストリングス３０９〜３１１には同一の直流電流が供給されて、ＬＥＤストリングス３０９〜３１１は点灯される。

また、ＤＣコンバータ３１２では、ＬＥＤストリングス３０９〜３１１が点灯しない最大電圧に設定した電圧が出力されて、全波整流回路３０６〜３０８のアノード電極に印加される。これにより、全波整流回路３０６〜３０８から出力される電流レベルは、ＤＣコンバータ３１２により印加された直流電圧分下がり、ＬＥＤストリングス３０９〜３１１をオンさせる下限値となる。このため、全波整流回路３０６〜３０８から出力される電流の振幅は、実施形態１の図１に示したＬＥＤバックライト装置２００の全波整流回路３０６〜３０８から出力される電流の振幅よりも小さくなり、消費電力を低減できる。

以上のように、本発明の実施形態２に係るＬＥＤバックライト装置３００では、ＬＥＤストリングス３０９〜３１１の順方向電圧のバラツキを補償する直流電圧を全波整流回路３０６〜３０８のアノード電極に印加するＤＣコンバータ３１２を追加する構成とした。このため、各トランス３０３〜３０５の出力電流の振幅を小さくでき、全波整流回路３０６〜３０８に用いるダイオードは耐圧の低い高性能なダイオードを使用することができる。また、ＬＥＤストリングス３０９〜３１１を駆動する電力の多くは、ＤＣコンバータ３１２により供給されるため、トランス３０３〜３０５を小型化でき、トランス３０３〜３０５の二次側のインダクタンスを小さくでき、トランス３０３〜３０５の通過電力が小さくなる。したがって、ＬＥＤバックライト装置３００は、消費電力を低減できる。

次に、図２に示したＬＥＤバックライト装置３００の動作をシミュレーションするための回路構成について図３を参照して説明する。図３は、図２に示したＬＥＤバックライト装置３００のインバータ３０２を交流電源４０２に置き換え、ＬＥＤストリングス３０９〜３１１を抵抗負荷Ｒ１〜Ｒ３に置き換え、ＤＣコンバータ３１２を直流電源４１２に置き換えた場合のシミュレーション回路４００の構成を示す図である。

＜回路構成＞
図３において、シミュレーション回路４００は、インバータとしての交流電源４０２と、トランス４０３〜４０５と、全波整流回路４０６〜４０８と、ＬＥＤストリングスとしての抵抗負荷Ｒ１〜Ｒ３と、ＤＣコンバータとしての直流電源４１２と、コンデンサＣ１〜Ｃ３と、を備える。

交流電源４０２は、所定周波数及び所定振幅の交流電圧Ｖ２をトランス４０３〜４０５に供給する。トランス４０３〜４０５は、図２に示したトランス３０３〜３０５と同様の巻数比を有し、供給された交流電圧Ｖ２を巻数比で降圧して同一振幅の交流電流を全波整流回路４０６〜４０８に各々出力する。全波整流回路４０６〜４０８は、各々４つのダイオードＤ１〜Ｄ４、Ｄ５〜Ｄ８及びＤ９〜Ｄ１２から構成されており、トランス４０３〜４０５から各々入力される降圧された交流電流を全波整流する。コンデンサＣ１〜Ｃ３は、全波整流された電流を平滑して直流電流として抵抗負荷Ｒ１〜Ｒ３に供給する。ＤＣコンバータとしての直流電源４１２は、固定の直流電圧Ｖ１として、例えば、１７０Ｖを出力する。

＜回路動作＞
次に、シミュレーション回路４００の動作について、ＬＥＤバックライト装置４００内の各部の信号を図４に示して説明する。図４において、（Ａ）はＬＥＤストリングスとしての抵抗負荷Ｒ１、Ｒ２及びＲ３の電力損失Ｗ（Ｒ１）、Ｗ（Ｒ２）及びＷ（Ｒ３）を示し、（Ｂ）はＬＥＤストリングスとしての抵抗負荷Ｒ１、Ｒ２及びＲ３に流れる電流−ｉ（Ｒ１）、−ｉ（Ｒ２）及び−ｉ（Ｒ３）を示し、（Ｃ）は全波整流回路４０３のダイオードＤ１及びＤ３に流れる電流ｉ（Ｄ１）及びｉ（Ｄ３）を示し、（Ｄ）はインバータとしての交流電源４０２（トランス４０３の一次側）に流れる電流ｉ（Ｒ４）を示し、（Ｅ）は全波整流回路４０３〜４０５の出力電圧ｖ（ｏｕｔ１）、ｖ（ｏｕｔ２）及びｖ（ｏｕｔ３）を示す。

ＬＥＤバックライト装置４００のシミュレーション動作では、ＬＥＤストリングスの順方向電圧は、ＬＥＤストリングスのバラツキや温度変化による順方向電圧の変化を考慮して、最大・最小・標準に設定した。また、インバータは、理想的な正弦波電圧発生装置として交流電源４０２とし、交流電源４０２からトランス４０３〜４０５の一次側に交流電圧を供給するようにした。

また、ＤＣコンバータとしての直流電源４１２は、固定の直流電圧（例えば、１７０Ｖ）を出力し、起動時の０Ｖからシミュレーション動作を行うため、図３ではパルス電源を設定した場合を示している。

図４（Ａ）〜（Ｅ）では、横軸は測定時間を示し、０．２ｍｓ〜１．０ｍｓの期間の各信号の変化を示している。

図３において、インバータとしての交流電源４０２では、例えば、振幅が±２４Ｖの正弦波交流電圧を発生させている。この正弦波交流電圧によりトランス４０３の一次側に流れる電流ｉ（Ｒ４）は図４（Ｄ）に示すようになった。そして、この正弦波交流電圧がトランス４０３により降圧されて交流電流として全波整流回路４０６に印加されると、全波整流回路４０６のダイオードＤ１及びＤ３に流れる電流ｉ（Ｄ１）及びｉ（Ｄ３）は図４（Ｃ）に示すようになった。また、図示しないが、他の全波整流回路４０７及び４０８のダイオードＤ５、Ｄ７、Ｄ９及びＤ１１に流れる電流ｉ（Ｄ５）、ｉ（Ｄ７）、ｉ（Ｄ９）及びｉ（Ｄ１１）も同様である。また、全波整流回路４０３〜４０５の出力電圧ｖ（ｏｕｔ１）、ｖ（ｏｕｔ２）及びｖ（ｏｕｔ３）は、図４（Ｅ）に示すようになった。この場合、全波整流回路４０６の出力電圧ｖ（ｏｕｔ１）は約２４０Ｖであり、全波整流回路４０７の出力電圧ｖ（ｏｕｔ２）は約２３０Ｖであり、全波整流回路４０８の出力電圧ｖ（ｏｕｔ３）は約２１０Ｖである。

図３のシミュレーション回路４００において、ＬＥＤストリングスとしての抵抗負荷Ｒ１〜Ｒ３は、順方向電圧のバラツキをシミュレーションするため、異なる電力損失を設定している。抵抗負荷Ｒ１〜Ｒ３の各電力損失は、図４（Ａ）に示すように、抵抗負荷Ｒ１の電力損失ｗ（Ｒ１）が最大の約２７Ｗであり、抵抗負荷Ｒ２の電力損失ｗ（Ｒ２）が標準の約２５Ｗであり、抵抗負荷Ｒ３の電力損失ｗ（Ｒ３）が最小の約２３ｗである。これら抵抗負荷Ｒ１〜Ｒ３の電力損失のバラツキを補償する直流電圧がＤＣコンバータとしての直流電源４１２から全波整流回路４０６〜４０８の各ダイオードＤ３及びＤ４、Ｄ７及びＤ８、Ｄ１１及びＤ１２の各アノード電極に印加される。

そして、全波整流回路４０６〜４０８から出力される各全波整流電流がコンデンサＣ１〜Ｃ３により平滑されてＬＥＤストリングスとしての抵抗負荷Ｒ１〜Ｒ３に供給される。この時、抵抗負荷Ｒ１〜Ｒ３に流れる各電流−ｉ（Ｒ１）、−ｉ（Ｒ２）及び−ｉ（Ｒ３）は、１１０ｍＡに収束する結果が得られた。

以上のように、図２に示したＬＥＤバックライト装置３００の動作をシミュレーションするためのシミュレーション回路４００では、ＬＥＤストリングスとしての抵抗負荷Ｒ１〜Ｒ３は、順方向電圧のバラツキをシミュレーションするため、異なる電力損失を設定し、この電力損失のバラツキを補償するように、ＤＣコンバータとしての直流電源４１２から全波整流回路４０６〜４０８の各ダイオードＤ３及びＤ４、Ｄ７及びＤ８、Ｄ１１及びＤ１２の各アノード電極に印加した。その結果、抵抗負荷Ｒ１〜Ｒ３に流れる電流は一定になることを確認した。

したがって、シミュレーション回路４００によるＬＥＤバックライト装置３００のシミュレーション動作によれば、ＤＣコンバータとしての直流電源４１２から全波整流回路４０６〜４０８の各ダイオードＤ３及びＤ４、Ｄ７及びＤ８、Ｄ１１及びＤ１２の各アノード電極に対して、ＬＥＤストリングスの順方向電圧のバラツキを補償する直流電圧を印加することにより、ＬＥＤストリングスとしての抵抗負荷Ｒ１〜Ｒ３に流れる各電流−ｉ（Ｒ１）、−ｉ（Ｒ２）及び−ｉ（Ｒ３）が一定になることを確認した。

（実施形態３）
次に、上記図２に示したＬＥＤバックライト装置３００を含む液晶表示装置について図５に示すブロック図を参照して説明する。図５に示すように、液晶表示装置９００は、ＡＣ／ＤＣ電源装置９１０と、ＬＣＤモジュール部９２０と、バックライト装置９３０と、を備える。

ＡＣ／ＤＣ電源装置９１０は、コンセント９１１、ＡＣ／ＤＣ整流部９１２、及びＤＣ／ＤＣコンバータ９１３から構成され、外部の商用交流電源電圧１００Ｖ又は２４０Ｖを直流電源電圧に変換してＬＣＤモジュール部９２０に出力する。

ＬＣＤモジュール部９２０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ９２１、共通電極電圧発生部（Ｖｃｏｍ発生部）９２２、γ電圧発生部９２３、ＬＣＤパネル部９２４、及びバックライト装置９３０から構成され、外部のグラフィックコントローラ（図示せず）から入力される画像データに応じた画像を表示する。ＬＣＤパネル部９２４は、複数の液晶素子がゲートドライバ部とデータドライバ部から各々伸びる複数のデータ線と複数のゲート線が交差する部分に各々接続されている。複数の液晶素子は、表示画像領域毎に分割されて、その表示画像領域毎に階調が制御される。

共通電極電圧発生部９２２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ９２１においてレベル変換されて供給される直流電圧に基づいて共通電極電圧Ｖｃｏｍを発生してＬＣＤパネル部９２４に出力する。

γ電圧発生部９２３は、ＤＣ／ＤＣコンバータ９２１においてレベル変換された直流電圧に基づいてγ電圧Ｖｄｄを発生してＬＣＤパネル部９２４に供給する。図５では、共通電極電圧発生部９２２とγ電圧発生部９２３がＬＣＤパネル部９２４から分離されている例を示したが、これらをＬＣＤパネル部９２４に含ませて構成することもできる。

バックライト装置９３０は、バックライト駆動部９３１及びバックライト部９３２から構成される。バックライト駆動部９３１には、上記図２に示したインバータ３０２、トランス３０３〜３０５、全波整流回路３０６〜３０８、及びＤＣコンバータ３１２が含まれる。バックライト部９３２は、上記図２に示した複数のＬＥＤストリングス３０９〜３１１が含まれる。バックライト部９３２は、入力画像をＬＣＤパネル部９２４に表示する際に、その入力画像の輝度に合わせて階調を制御するため、点灯時間が制御される。また、バックライト駆動部９３１及びバックライト部９３２は、共通のグランドＧＮＤに接続されている。このグランドＧＮＤは、以下の図６に示す収容容器１０８１等の筐体に接続しても良い。

液晶表示装置９００は、バックライト装置９３０内のバックライト駆動部９３１に上述したインバータ３０２、トランス３０３〜３０５、全波整流回路３０６〜３０８、及びＤＣコンバータ３１２を備えたため、バックライト装置９３０は、消費電力を低減できる。なお、ＡＣ／ＤＣ電源装置９１０をＬＣＤモジュール部９２０に内蔵させてもよい。

図６は、実施形態３に係る液晶表示装置の構造を示す分解斜視図である。図６は、液晶表示装置の回路構成ではなく、機構を図示したものである。図６に示すように、液晶表示装置１０００は、バックライトアセンブリ１０１０、ディスプレイユニット１０２０及び収納容器１０３０を備える。

ディスプレイユニット１０７０は、映像を表示する液晶表示パネル１０７１、液晶表示パネル１０７１を駆動するための駆動信号を出力するデータ印刷回路１０７２及びゲート印刷回路１０７３を含む。データ印刷回路１０７２及びゲート印刷回路１０７３は、それぞれデータテープキャリアパッケージ（Ｔａｐｅ Ｃａｒｒｉｅｒ Ｐａｃｋａｇｅ、以下、ＴＣＰという）１０７４及びゲートＴＣＰ１０７５を通じて液晶表示パネル１０７１と電気的に連結される。

液晶表示パネル１０７１は、薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴという）基板１０７６、ＴＦＴ基板１０７６に対向して結合されるカラーフィルタ基板１０７７及び両基板１０７６、１０７７の間に介在されて液晶１０７８を含む。

ＴＦＴ基板１０７６は、例えば、スイッチング素子であるＴＦＴ（図示せず）がマトリクス状に形成された透明なガラス基板である。ＴＦＴのソース及びゲート端子には、それぞれデータ及びゲートラインが接続され、ドレイン端子には透明な導電性材質からなる共通電極（図示せず）が形成される。

カラーフィルタ基板１０７７は、例えば、色画素であるＲＧＢ画素（図示せず）が薄膜工程によって形成された基板である。カラーフィルタ基板１０７７は、透明な導電性材質からなる共通電極（図示せず）が形成される。

収容容器１０８０は、底面１０８１及び底面１０８１のエッジ部に収納空間を形成するために形成された側壁１０８２により構成される。収容容器１０８０は、バックライトアセンブリ１０１０及び液晶表示パネル１０７１が移動しないように固定する。

底面１０８１は、バックライトアセンブリ１０１０（図５のバックライト部９３２）が装着されるのに十分な底面面積を有し、バックライトアセンブリ１０１０と同じ構成を有することが好ましい。この例では、底面１０８１及びバックライトアセンブリ１０１０は、四角いプレート形状を有する。側壁１０８２は、バックライトアセンブリ１０１０が外部に離脱することのないように底面１０８１のエッジ部から略垂直に延長される。

この例における液晶表示装置１０００は、バックライト駆動部１０６０及びトップシャーシ１０９０をさらに含む。

バックライト駆動部１０６０は、収容容器１０８０の内部に配置され、バックライトアセンブリ１０１０を駆動するための直流電流を発生させる。バックライト駆動部１０６０から発生された直流電流は、第１電源印加線１０６３及び第２電源印加線１０６４を通じてバックライトアセンブリ１０１０に供給される。第１電源印加線１０６３及び第２電源印加線１０６４は、バックライトアセンブリ１０１０の両側部に形成された第１電極１０４０ａ及び第２電極１０４０ｂに直接接続してもよいし、別の部材（図示せず）を利用して第１電極１０４０ａ及び第２電極１０４０ｂに接続してもよい。また、バックライトアセンブリ１０１０は、接地用配線１０４１により収容容器１０８０に接地されている。バックライト駆動部１０６０は、収容容器１０８０に収容されることにより、バックライトアセンブリ１０１０と同様に収容容器１０８０に接地される。すなわち、バックライトアセンブリ１０１０とバックライト駆動部１０６０は、共通の収容容器１０８０に接地される。

トップシャーシ１０９０は、液晶表示パネル１０７１のエッジ部を囲みながら収容容器１０８０に結合される。トップシャーシ１０９０を設けることにより、外部からの衝撃に対する液晶表示パネル１０７１の破損を防止し、液晶表示パネル１０７１が収容容器１０８０から離脱することを防止することができる。

この液晶表示装置１０００は、バックライトアセンブリ１０１０から出射される光の特性を向上させるための少なくとも一枚の光学シート１０９５をさらに含んでもよい。光学シート１０９５は、光を拡散するための拡散シート又は光を集光するためのプリズムシートを含んでもよい。

したがって、ＬＥＤバックライト装置３００を備えた液晶表示装置１０００において、バックライト駆動部１０６０に上述したインバータ３０２、トランス３０３〜３０５、全波整流回路３０６〜３０８及びＤＣコンバータ３１０を備えたため、ＬＥＤバックライト装置の省電力化を図ることが可能になる。また、液晶表示装置１０００には、上記実施形態１のＬＥＤバックライト装置２００を適用してもよい。

なお、上記実施形態１〜実施形態３に示したＬＥＤバックライト装置は、小型サイズや中型サイズの液晶パネルではなく、比較的大型の液晶パネルに適用することが好ましい。

２００，３００…ＬＥＤバックライト装置、２０２，３０２…インバータ、２０３〜２０５，３０３〜３０５…トランス、２０６〜２０８，３０６〜３０８…全波整流回路、２０９〜２１１，３０９〜３１１…ＬＥＤストリングス、３１２…ＤＣコンバータ、４００…シミュレーション回路、Ｃ１〜Ｃ３…コンデンサ、９００…液晶表示装置。

Claims (7)

1. 入力段が直流電源に接続されて交流電流を出力するインバータと、
   前記インバータの出力段に対して複数の一次側が直列に接続され、複数の二次側が並列に配置され、前記インバータから入力される交流電流を各々降圧して出力する複数のトランスと、
   前記複数のトランスの二次側に各々接続され、前記降圧された交流電流を各々全波整流して出力する複数の全波整流回路と、
   前記複数の全波整流回路の出力段に各々接続され、前記全波整流された電流を各々平滑して直流電流を出力する複数の平滑回路と、
   前記複数の平滑回路の出力段に各々接続され、複数のＬＥＤを各々有する複数のＬＥＤストリングスと、を備えることを特徴とするＬＥＤバックライト装置。
2. 前記複数の全波整流回路は、各々ダイオードブリッジ回路により構成され、
   前記複数のＬＥＤストリングスのカソード電極と、前記複数の全波整流回路のアノード電極と、前記複数のトランスのうち前記インバータ及び他のトランスと接続されていないトランスの一次側の端部と、は共通の接地部に接続されたことを特徴とする請求項１記載のＬＥＤバックライト装置。
3. 前記複数のトランスの二次側のインダクタンスは、前記複数のＬＥＤストリングスのインピーダンスより大きく設定することを特徴とする請求項１記載のＬＥＤバックライト装置。
4. 入力段が直流電源に接続されて交流電流を出力するインバータと、
   前記インバータの出力段に対して複数の一次側が直列に接続され、複数の二次側が並列に配置され、前記インバータから入力される交流電流を各々降圧して出力する複数のトランスと、
   前記複数のトランスの二次側に各々接続され、前記降圧された交流電流を各々全波整流して出力する複数の全波整流回路と、
   前記複数の全波整流回路の出力段に各々接続され、前記全波整流された電流を各々平滑して直流電流を出力する複数の平滑回路と、
   前記複数の平滑回路の出力段に各々接続され、複数のＬＥＤを各々有する複数のＬＥＤストリングスと、
   入力段が前記直流電源に接続され、出力段が前記複数の全波整流回路の共通ノードに接続され、前記複数のＬＥＤストリングスの順方向電圧のバラツキに相当する電圧を補償する直流電圧を出力するＤＣコンバータと、を備えることを特徴とするＬＥＤバックライト装置。
5. 前記ＤＣコンバータは、前記直流電圧を前記ＬＥＤストリングスが点灯しない最大電圧に設定することを特徴とする請求項４記載のＬＥＤバックライト装置。
6. 前記複数の全波整流回路は、各々ダイオードブリッジ回路により構成され、
   前記複数のＬＥＤストリングスのカソード電極と、前記複数の全波整流回路のアノード電極と、前記複数のトランスのうち前記インバータ及び他のトランスと接続されていないトランスの一次側の他端部と、は共通の接地部に接続されたことを特徴とする請求項４記載のＬＥＤバックライト装置。
7. 請求項１乃至６の何れか一項に記載のＬＥＤバックライト装置を備えることを特徴とする液晶表示装置。
   

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