JP2013200327A - 発光素子駆動装置、発光素子駆動方法、および表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】バックライトに供給するピーク電流量を平均化でき、電源のサイズやコストの増大を抑制でき、異音の発生を抑制することが可能で、画像の明るさを確保し、低クロストークで鮮明なモニタ表示が可能な発光素子駆動回路、発光素子駆動方法、および表示装置を提供する。
【解決手段】発光部の一端側に駆動電力を供給する電源であって、少なくとも発光部の他端側と基準電位間における一接続ノードの接続ノード電圧に応じた信号により出力容量に供給する出力電流を調整する機能を含む電源制御部を有し、電源制御部は、発光部を所定周期でインパルス駆動する際に、必要となる発光部のピーク電力である負荷電流情報をもとに発光部の電源制御部からの出力電流の供給量を変化させる。
【選択図】図2
【解決手段】発光部の一端側に駆動電力を供給する電源であって、少なくとも発光部の他端側と基準電位間における一接続ノードの接続ノード電圧に応じた信号により出力容量に供給する出力電流を調整する機能を含む電源制御部を有し、電源制御部は、発光部を所定周期でインパルス駆動する際に、必要となる発光部のピーク電力である負荷電流情報をもとに発光部の電源制御部からの出力電流の供給量を変化させる。
【選択図】図2
Description
本技術は、発光ダイオード(LED)等、流れる電流に応じた輝度で発光する発光素子駆動装置、発光素子駆動方法およびそれを用いた、たとえば非発光の透過型の表示部を有する表示装置に関するものである。
液晶パネルのバックライトは、蛍光管を使ったCCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp)タイプに代わる光源として発光ダイオード(LED:Light Emitting Diode)が用いられている。
特に、赤色LED、緑色LED、青色LEDの各原色を個別に使用し、光学的に合成加法混色して白色を得る方法は、色のバランスがとりやすいため、テレビジョン用途として用いられている。また、近年では白色LEDの演色性の改善が進み、テレビジョン用途としても多く用いられるようになってきている。
特に、赤色LED、緑色LED、青色LEDの各原色を個別に使用し、光学的に合成加法混色して白色を得る方法は、色のバランスがとりやすいため、テレビジョン用途として用いられている。また、近年では白色LEDの演色性の改善が進み、テレビジョン用途としても多く用いられるようになってきている。
LEDは、基本的に電流に応じて輝度が変化する特性を持ち、また順方向電圧は個体差のバラツキや温度で変動する。
したがって、LEDを液晶パネル(LCD等)のバックライトとして使う際には、一定の均一な輝度を得るため、その駆動装置には定電流特性が求められる。
したがって、LEDを液晶パネル(LCD等)のバックライトとして使う際には、一定の均一な輝度を得るため、その駆動装置には定電流特性が求められる。
また、広いダイナミックレンジで安定して輝度を調整するため、LEDに流れる電流を一定のタイミングでオン/オフし、そのオン/オフ期間の比率によって輝度を調整するPWM制御方式を採用した駆動装置が知られている。
この方式を実現する方法の一つとして、LEDと直列にスイッチ素子を挿入して、ある決められたタイミングでオン/オフする方法が採用される(たとえば、特許文献1参照)。
また、LEDと直列に接続されたスイッチ素子を点灯信号でオン/オフし、昇圧チョッパ型等のスイッチング電源部のスイッチングトランジスタをPWM制御する方式も知られている。
この方式を実現する方法の一つとして、LEDと直列にスイッチ素子を挿入して、ある決められたタイミングでオン/オフする方法が採用される(たとえば、特許文献1参照)。
また、LEDと直列に接続されたスイッチ素子を点灯信号でオン/オフし、昇圧チョッパ型等のスイッチング電源部のスイッチングトランジスタをPWM制御する方式も知られている。
LCDモニタは通常、画像の切り替わり時に液晶の応答速度が遅いことにより発生してしまう残像(クロストーク)の影響を抑えるため、図1に示すような制御が行われる。
すなわち、LCDモニタでは、バックライトのオン/オフタイミングを画像の切り替わりに応じて制御することで鮮明な画像の表示を保っている。
その時のバックライトのオン/オフタイミングは、クロストーク期間は黒挿入としてバックライトをオフさせ、クロストークが極力発生していない期間のみバックライトをオンさせて画像を表示している。
ところが、その場合、全体のバックライトの輝度が低下してしまうという悪影響があったため、これを防ぐために駆動電流量の突き上げ(ピーク電流量アップ)を行い、画像の明るさを保っている。
すなわち、LCDモニタでは、バックライトのオン/オフタイミングを画像の切り替わりに応じて制御することで鮮明な画像の表示を保っている。
その時のバックライトのオン/オフタイミングは、クロストーク期間は黒挿入としてバックライトをオフさせ、クロストークが極力発生していない期間のみバックライトをオンさせて画像を表示している。
ところが、その場合、全体のバックライトの輝度が低下してしまうという悪影響があったため、これを防ぐために駆動電流量の突き上げ(ピーク電流量アップ)を行い、画像の明るさを保っている。
しかし、突き上げ量が大きすぎるとバックライトに電力を供給する電源が大きな負担となってしまい、改善するには大電力に耐えられるような電源を備え付ける必要がある。
そのため、電源のサイズの増大やコストが増大するということから、現状では2倍程度の電流突き上げにとどまっている。
そのため、電源のサイズの増大やコストが増大するということから、現状では2倍程度の電流突き上げにとどまっている。
また、突き上げ量が大きすぎると、電源から供給する電力がインパルス状になることから、電源に備え付けられているコイルやトランスに流れる電流が急峻となり、音鳴り(異音)の発生する要因ともなっていた。
なお、一般に、電源に使われているトランスやチョークコイル等の磁性部品やキャパシタは、原理的に印加される電流・電圧の周波数で振動する性質がある。
なお、一般に、電源に使われているトランスやチョークコイル等の磁性部品やキャパシタは、原理的に印加される電流・電圧の周波数で振動する性質がある。
本技術は、バックライトに供給するピーク電流量を平均化でき、電源のサイズやコストの増大を抑制でき、異音の発生を抑制することが可能で、画像の明るさを確保し、低クロストークで鮮明なモニタ表示が可能な発光素子駆動回路、発光素子駆動方法、および表示装置を提供することにある。
本技術の第1の観点の発光素子駆動装置は、流れる電流に応じた輝度で発光する少なくとも一つの発光素子を含む発光部と、上記発光部に供給する電力を蓄積可能な出力容量と、上記発光部の他端側と基準電位との間に接続され、負荷電流の大きさに応じたパルス状の点灯信号によって導通状態が制御されるスイッチ部と、当該スイッチ部に直列に接続された定電流源部と、を含み、当該点灯信号に応じて上記発光部をインパルス駆動するドライバと、上記発光部の一端側に駆動電力を供給する電源であって、少なくとも上記発光部の他端側と基準電位間における一接続ノードの接続ノード電圧に応じた信号により上記出力容量に供給する出力電流を調整する機能を含む電源制御部と、を有し、上記電源制御部は、上記発光部を所定周期でインパルス駆動する際に、必要となる上記発光部のピーク電力である負荷電流情報をもとに当該発光部の当該電源制御部からの上記出力電流の供給量を変化させる。
本技術の第2の観点の発光素子駆動方法は、流れる電流に応じた輝度で発光する少なくとも一つの発光素子を含む発光部と、上記発光部に供給する電力を蓄積可能な出力容量と、上記発光部の他端側と基準電位との間に接続され、負荷電流の大きさに応じたパルス状の点灯信号によって導通状態が制御されるスイッチ部と、当該スイッチ部に直列に接続された定電流源部と、を含み、当該点灯信号に応じて上記発光部をインパルス駆動するドライバと、上記発光部の一端側に駆動電力を供給する電源であって、少なくとも上記発光部の他端側と基準電位間における一接続ノードの接続ノード電圧に応じた信号により上記出力容量に供給する出力電流を調整する機能を含む電源制御部と、を有する発光素子駆動装置で上記発光部を所定周期でインパルス駆動する際に、必要となる上記発光部のピーク電力である負荷電流情報をもとに当該発光部の上記電源制御部からの上記出力電流の供給量を変化させる。
本技術の第3の観点の表示装置は、表示部と、流れる電流に応じた輝度で発光する少なくとも一つの発光素子を含む発光部を有し、上記表示部に発光した光を照射する照明ユニットと、上記発光部における発光素子を駆動する発光素子駆動装置と、を有し、上記発光素子駆動装置は、流れる電流に応じた輝度で発光する少なくとも一つの発光素子を含む発光部と、上記発光部に供給する電力を蓄積可能な出力容量と、上記発光部の他端側と基準電位との間に接続され、負荷電流の大きさに応じたパルス状の点灯信号によって導通状態が制御されるスイッチ部と、当該スイッチ部に直列に接続された定電流源部と、を含み、当該点灯信号に応じて上記発光部をインパルス駆動するドライバと、上記発光部の一端側に駆動電力を供給する電源であって、少なくとも上記発光部の他端側と基準電位間における一接続ノードの接続ノード電圧に応じた信号により上記出力容量に供給する出力電流を調整する機能を含む電源制御部と、を有し、上記電源制御部は、上記発光部を所定周期でインパルス駆動する際に、必要となる上記発光部のピーク電力である負荷電流情報をもとに当該発光部の当該電源制御部からの上記出力電流の供給量を変化させる。
本技術によれば、バックライトに供給するピーク電流量を平均化でき、電源のサイズやコストの増大を抑制でき、異音の発生を抑制することが可能で、画像の明るさを確保し、低クロストークで鮮明なモニタ表示が可能となる。
以下、本技術の実施形態を図面に関連付けて説明する。
なお、説明は以下の順序で行う。
1.第1の実施形態(発光素子(LED)駆動装置の第1の構成例)
2.第2の実施形態(発光素子(LED)駆動装置の第2の構成例)
3.第3の実施形態(発光素子(LED)駆動装置の第3の構成例)
4.第4の実施形態(表示装置の構成例)
なお、説明は以下の順序で行う。
1.第1の実施形態(発光素子(LED)駆動装置の第1の構成例)
2.第2の実施形態(発光素子(LED)駆動装置の第2の構成例)
3.第3の実施形態(発光素子(LED)駆動装置の第3の構成例)
4.第4の実施形態(表示装置の構成例)
<1.第1の実施形態>
図2は、本第1の実施形態に係る発光素子(LED)駆動装置の基本構成例を示すブロック図である。
図2は、本第1の実施形態に係る発光素子(LED)駆動装置の基本構成例を示すブロック図である。
本実施形態においては、駆動対象である、流れる電流によって輝度が変化する電気光学素子である発光素子としてLEDを採用している。
本第1の実施形態に係るLED駆動装置10は、LED電源制御部20、負荷としての発光部30、およびLEDドライバ40を有する。
発光部30は、たとえばLCDパネルのバックライト等に適用される。
発光部30は、たとえばLCDパネルのバックライト等に適用される。
LED電源制御部20は、蓄電用キャパシタである出力容量C21を含むたとえば昇圧型のスイッチング電源部21、および制御部(DCDCコンバータ)22を含んで構成される。
スイッチング電源部21は、図示されていないが、出力容量C21の他に、たとえば定電圧源、インダクタ、ダイオード、スイッチングトランジスタ、電流検出用抵抗素子等を含んで構成される。
スイッチング電源部21は、図示されていないが、出力容量C21の他に、たとえば定電圧源、インダクタ、ダイオード、スイッチングトランジスタ、電流検出用抵抗素子等を含んで構成される。
このような構成を有するスイッチング電源部21は、制御部22のPWM制御されたパルス信号によりスイッチングトランジスタがオン、オフ制御されて定電圧源の電圧VDDを昇圧して負荷である発光部30の一端部に供給する。
本実施形態のLED電源制御部20は、制御部22が負荷である発光部30を点灯制御するための負荷情報の供給を受けて、スイッチング電源部21による出力駆動電流Ioutを次のように制御する。
LED電源制御部20は、LCDTV等で使用するバックライト等の発光部30をインパルス駆動する際に、必要となる発光部30のピーク電流(電力、負荷電流)の情報をもとに発光部30のスイッチング電源部21からの供給量をフィードフォワードさせる。
そして、LED電源制御部20は、たとえば画像切り替え周期(V(垂直)周期)に対して常時平均電流を供給することでLED電源制御部20からの供給電力を分散させ、ピーク電流量を抑えることができる制御方式が採用されている。
これにより、電源のコストダウンやインダクタ/トランス部品等の音鳴りを抑制することができるうえ、LCDTV等のインパルス駆動が容易になることから画像の明るさの確保や低クロストークで鮮明なモニタ表示を可能としている。
LED電源制御部20は、LCDTV等で使用するバックライト等の発光部30をインパルス駆動する際に、必要となる発光部30のピーク電流(電力、負荷電流)の情報をもとに発光部30のスイッチング電源部21からの供給量をフィードフォワードさせる。
そして、LED電源制御部20は、たとえば画像切り替え周期(V(垂直)周期)に対して常時平均電流を供給することでLED電源制御部20からの供給電力を分散させ、ピーク電流量を抑えることができる制御方式が採用されている。
これにより、電源のコストダウンやインダクタ/トランス部品等の音鳴りを抑制することができるうえ、LCDTV等のインパルス駆動が容易になることから画像の明るさの確保や低クロストークで鮮明なモニタ表示を可能としている。
発光部30は、複数のLED3−1〜31−nが直列に接続されたLEDアレイにより形成されている。
直列接続された複数のLED31−1〜31−nの中で、一端側のLED31−1のアノードがスイッチング電源部21の電圧出力に接続され、他端側のLED31−nのカソードがLEDドライバ40に接続されている。
LED31−nのカソードとLEDドライバ40との接続ノードND11がLED電源制御部20にフィードバックするように接続される。
接続ノードND11の電圧Vsは、基本的にスイッチング電源部21の供給電圧Voutから発光部30の全LED31−1〜31−nの順方向電圧Vfの総和ΣVf(=VF)を減じた電圧となる。
なお、発光部30は、複数のLEDにより形成される構成に限らず、単体のLEDにより形成されていてもよい。
直列接続された複数のLED31−1〜31−nの中で、一端側のLED31−1のアノードがスイッチング電源部21の電圧出力に接続され、他端側のLED31−nのカソードがLEDドライバ40に接続されている。
LED31−nのカソードとLEDドライバ40との接続ノードND11がLED電源制御部20にフィードバックするように接続される。
接続ノードND11の電圧Vsは、基本的にスイッチング電源部21の供給電圧Voutから発光部30の全LED31−1〜31−nの順方向電圧Vfの総和ΣVf(=VF)を減じた電圧となる。
なお、発光部30は、複数のLEDにより形成される構成に限らず、単体のLEDにより形成されていてもよい。
LEDドライバ40は、スイッチ部41および定電流源部42を含んで構成される。
スイッチ部41は、一端子aが発光部30のLED31−nのカソードが接続されている。
スイッチ部41は、他端子bが定電流源部42に接続され、定電流源部42は基準電位VSSに接続されている。
スイッチ部41は、PWM制御されたパルス状のLED点灯信号LOがアクティブのハイレベルの期間オン状態に保持される。このとき、スイッチング電源部21の供給電圧Voutを受けた発光部30に電流Idimが流れ、各LED31−1〜31−nが点灯する。
スイッチ部41は、LED点灯信号LOが非アクティブのローレベルの期間オフ状態に保持され、このとき、スイッチング電源部21の供給電圧Voutを受けた発光部30に電流Idimが流れず、各LED31−1〜31−nが消灯する。
スイッチ部41は、一端子aが発光部30のLED31−nのカソードが接続されている。
スイッチ部41は、他端子bが定電流源部42に接続され、定電流源部42は基準電位VSSに接続されている。
スイッチ部41は、PWM制御されたパルス状のLED点灯信号LOがアクティブのハイレベルの期間オン状態に保持される。このとき、スイッチング電源部21の供給電圧Voutを受けた発光部30に電流Idimが流れ、各LED31−1〜31−nが点灯する。
スイッチ部41は、LED点灯信号LOが非アクティブのローレベルの期間オフ状態に保持され、このとき、スイッチング電源部21の供給電圧Voutを受けた発光部30に電流Idimが流れず、各LED31−1〜31−nが消灯する。
ここで、本実施形態のLED電源制御部20における出力駆動電流Ioutの制御について、図2〜図6に関連付けてさらに詳細に説明する。
図2は、たとえばLCDのバックライトとしての発光部30にLED31−1〜31−nを用い、そのLED31(−1−n)に流す電流がインパルス状の負荷となるようなLEDドライバ40とLEDに電流を供給するLED電源制御部20を示している。
図3は、負荷がオフしている区間もLED電源制御部からの電流を出力容量に供給し続けて充電させ、その後一気に放電させる方法を説明するための図である。
図4は、図3の方法において、出力変動が発生することを説明するための図である。
図5は、負荷電流が切り替わる前の段階(負荷が切り替わる前のオフ期間)で次の負荷電流の大きさの情報をもとに、供給する電流量を変化させる方法を説明するための図である。
図6(A)〜(C)は、図5の方法を適用した場合の負荷電流の変化の態様を示す図である。図6(A)はV周期毎にデューティが変化する場合を示し、図6(B)はV周期毎のピーク電流が変化する場合を示し、図6(C)はV周期毎の点灯期間中にPWM(降雨周波)ディマーのデューティが変化する場合を示している。
図3は、負荷がオフしている区間もLED電源制御部からの電流を出力容量に供給し続けて充電させ、その後一気に放電させる方法を説明するための図である。
図4は、図3の方法において、出力変動が発生することを説明するための図である。
図5は、負荷電流が切り替わる前の段階(負荷が切り替わる前のオフ期間)で次の負荷電流の大きさの情報をもとに、供給する電流量を変化させる方法を説明するための図である。
図6(A)〜(C)は、図5の方法を適用した場合の負荷電流の変化の態様を示す図である。図6(A)はV周期毎にデューティが変化する場合を示し、図6(B)はV周期毎のピーク電流が変化する場合を示し、図6(C)はV周期毎の点灯期間中にPWM(降雨周波)ディマーのデューティが変化する場合を示している。
上述したように、LEDドライバ40はPWMパルスのデューティに応じてオン/オフし、電流Idimがパルス状でLED31−1〜31−nに流れる。
通常であれば、Idimと同じパルス電流をLED電源制御部20から駆動電流Ioutとして供給する必要がある。
ただし、図3に示すように、負荷がオフしている区間もLED電源制御部20からの電流を出力容量に供給し続けて充電させ、その後一気に放電させることをする。
このとき、パルス状の電流Idimに対してV周期における平均電流が一致するように駆動電流Ioutに一定電流を供給することで安定した動作となり、駆動電流Ioutのピーク電流を抑えることができる。
ただし、この状態で負荷の電力に変化が生じた場合、図4に示すように、出力変動が発生してしまい、電流パルスの周期が長いことによるフィードバックの遅れで、出力電圧Voutの変動が大きくなることから負荷電流に影響を与えてしまう。
通常であれば、Idimと同じパルス電流をLED電源制御部20から駆動電流Ioutとして供給する必要がある。
ただし、図3に示すように、負荷がオフしている区間もLED電源制御部20からの電流を出力容量に供給し続けて充電させ、その後一気に放電させることをする。
このとき、パルス状の電流Idimに対してV周期における平均電流が一致するように駆動電流Ioutに一定電流を供給することで安定した動作となり、駆動電流Ioutのピーク電流を抑えることができる。
ただし、この状態で負荷の電力に変化が生じた場合、図4に示すように、出力変動が発生してしまい、電流パルスの周期が長いことによるフィードバックの遅れで、出力電圧Voutの変動が大きくなることから負荷電流に影響を与えてしまう。
その解決策として、本実施形態においては、図5に示すように、負荷電流が切り替わる前の段階(負荷が切り替わる前のオフ期間)で次の負荷電流の大きさの情報をもとに、供給する電流量であるIoutを変化させる。
これにより、電圧Voutの変動は出力容量を充放電するリップル電圧の変化のみとなることから負荷電流も一定となり安定した動作となる。
これにより、電圧Voutの変動は出力容量を充放電するリップル電圧の変化のみとなることから負荷電流も一定となり安定した動作となる。
また、負荷電流の変化については様々な場合が存在する。図6にはその例を示す。
図6(A)〜(C)の全ての場合に対する負荷電流の変化に応じ、駆動電流Ioutを変化させ平均化させることで安定した動作が可能となる。
たとえば図6(A)に示すようにデューティが徐々に大きくなる場合、図6(B)に示すようにピーク電流が徐々に大きくなる場合、図6(C)に示すようにPWMディマー徐々に大きくなる場合、電流Ioutはステップ状になるように平均化される。
図6(A)〜(C)の全ての場合に対する負荷電流の変化に応じ、駆動電流Ioutを変化させ平均化させることで安定した動作が可能となる。
たとえば図6(A)に示すようにデューティが徐々に大きくなる場合、図6(B)に示すようにピーク電流が徐々に大きくなる場合、図6(C)に示すようにPWMディマー徐々に大きくなる場合、電流Ioutはステップ状になるように平均化される。
以上のように、本第1の実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
従来は電源突き上げ量が大きすぎるとバックライトに電力を供給する電源が大きな負担となっていた。
これに対して、本実施形態のLED駆動装置10においては、バックライト等の発光部30に供給するピーク電流量が平均化されて低くなることにより、電源の低コスト化や低面積化を実現することが可能となる。
また、一般に、電源から供給する電力がインパルス状になることで電源に備え付けられているコイルやトランスに流れる電流が急峻となり音鳴りが発生する要因ともなっていたが、本方式により電流が急峻に変化しないため異音(音鳴り)対策の効果がある。
加えてこの構成を実現する構成例となっているフィードフォワード制御は、負荷応答に対して瞬時に反応できるため、安定してバックライト等の発光部30を点灯させることが可能となる。
画像の面では、実現が難しかった突き上げを大きくしたLCDのインパルス駆動が容易に実現できることから、明るくそして低クロストークで鮮明なモニタ表示が可能になる。
従来は電源突き上げ量が大きすぎるとバックライトに電力を供給する電源が大きな負担となっていた。
これに対して、本実施形態のLED駆動装置10においては、バックライト等の発光部30に供給するピーク電流量が平均化されて低くなることにより、電源の低コスト化や低面積化を実現することが可能となる。
また、一般に、電源から供給する電力がインパルス状になることで電源に備え付けられているコイルやトランスに流れる電流が急峻となり音鳴りが発生する要因ともなっていたが、本方式により電流が急峻に変化しないため異音(音鳴り)対策の効果がある。
加えてこの構成を実現する構成例となっているフィードフォワード制御は、負荷応答に対して瞬時に反応できるため、安定してバックライト等の発光部30を点灯させることが可能となる。
画像の面では、実現が難しかった突き上げを大きくしたLCDのインパルス駆動が容易に実現できることから、明るくそして低クロストークで鮮明なモニタ表示が可能になる。
このように、本技術を実現するには前もって負荷電流の大きさの情報をもとに供給する出力電流Ioutを変化させるLED電源制御部が必要であるが、その具体例としてフィードフォワード機能として乗算器を内蔵したDCDCコンバータを例示することができる。
乗算器は、誤差電圧を負荷電流情報に応じて変化させるフィードフォワード部(電圧変更部)として機能する。
乗算器は、誤差電圧を負荷電流情報に応じて変化させるフィードフォワード部(電圧変更部)として機能する。
<2.第2の実施形態>
図7は、本第2の実施形態に係る発光素子(LED)駆動装置の構成例を示す回路図である。
図7は、本第2の実施形態に係る発光素子(LED)駆動装置の構成例を示す回路図である。
図7は、フィードフォワード部として乗算器を内蔵したDCDCコンバータを含むLED駆動装置10Aの具体例を示している。
図7において、図2の構成と同一構成部分は同一符号をもって表している。
図7において、図2の構成と同一構成部分は同一符号をもって表している。
図7のLED駆動装置10Aは、昇圧チョッパ型のスイッチング電源部21Aおよび制御部としてのDCDCコンバータ22Aを含むLED電源制御部20A、負荷としての発光部30、並びにスイッチ部41および定電流源部42を含むLEDドライバ40を有する。
スイッチング電源部21Aは、定電圧源V21、インダクタL21、ダイオードD21、蓄電用キャパシタである出力容量C21、スイッチングトランジスタSW21、電流検出用抵抗素子R21、およびノードND21〜ND23を有する。
インダクタL21の一端が電圧VDDの定電圧源V21に接続され、他端がノードND21に接続されている。ダイオードD21のアノードがノードND21に接続され、カソードがノードND22に接続されている。出力容量(キャパシタ)C21の一方の端子(電極)がノードND22に接続され、他方の端子(電極)が基準電位VSS(たとえば接地電位)に接続されている。
ノードND22は、スイッチング電源部21Aの電圧出力ノードとして負荷である発光部30の一端部に接続されている。
スイッチングトランジスタSW21は、たとえばnチャネルの電界効果トランジスタであるNMOSトランジスタにより形成される。スイッチングトランジスタSW21のドレインがノードND21に接続され、ソースが抵抗素子R21の一端に接続されている。このソースと抵抗素子R21の一端との接続点によりノードND23が形成されている。抵抗素子R21の他端が基準電位VSSに接続されている。
ノードND22は、スイッチング電源部21Aの電圧出力ノードとして負荷である発光部30の一端部に接続されている。
スイッチングトランジスタSW21は、たとえばnチャネルの電界効果トランジスタであるNMOSトランジスタにより形成される。スイッチングトランジスタSW21のドレインがノードND21に接続され、ソースが抵抗素子R21の一端に接続されている。このソースと抵抗素子R21の一端との接続点によりノードND23が形成されている。抵抗素子R21の他端が基準電位VSSに接続されている。
このようなスイッチング電源部21Aは、DCDCコンバータ(制御部)22AのPWM制御されたパルス信号によりスイッチングトランジスタSW21がオン、オフ制御されて定電圧源V21の電圧VDDを昇圧して負荷である発光部30の一端部に供給する。
DCDCコンバータ(制御部)22Aは、フィードバック増幅器221、ホールドスイッチ(SWhold)222、およびフィードフォワード機能部としての乗算器(演算器)223を有する。
DCDCコンバータ22Aは、比較器224、パルス出力用フリップフロップ(FF)225、クロック発生器226、ドライバ227、基準電圧源V221、キャパシタC221、抵抗素子R221、および端子T221〜T225を有する。
比較器224、FF225、およびクロック発生器226によりパルス変換部が形成される。
DCDCコンバータ22Aは、比較器224、パルス出力用フリップフロップ(FF)225、クロック発生器226、ドライバ227、基準電圧源V221、キャパシタC221、抵抗素子R221、および端子T221〜T225を有する。
比較器224、FF225、およびクロック発生器226によりパルス変換部が形成される。
端子T221はV周期毎の発光部30の負荷量データDLDの供給ラインに接続され、かつ、乗算器223の負荷量データDLDの入力部に接続されている。
端子T222は発光部30のLED31−nのカソードとLEDドライバ40のスイッチ部との接続ノードND11に接続、端子T223はスイッチング電源部21AのノードND23に接続されている。
端子T224がスイッチングトランジスタSW21のゲートに接続されている。
端子T225と基準電位VSSとの間に抵抗素子R221とキャパシタC221が直列に接続されている。
端子T222は発光部30のLED31−nのカソードとLEDドライバ40のスイッチ部との接続ノードND11に接続、端子T223はスイッチング電源部21AのノードND23に接続されている。
端子T224がスイッチングトランジスタSW21のゲートに接続されている。
端子T225と基準電位VSSとの間に抵抗素子R221とキャパシタC221が直列に接続されている。
フィードバック増幅器221は、非反転入力端子(+)が基準電圧源V221に接続され、反転入力端子(−)がノードND11の電圧Vsが供給される端子T222に接続されている。
フィードバック増幅器221は、ノードND11の電圧Vsと基準電圧Vrefとの電圧差を増幅して誤差電圧Verrをホールドスイッチ222に出力する。この誤差電圧Verrはホールドスイッチ222がオフ期間にキャパシタC221にホールドされる。
フィードバック増幅器221は、ノードND11の電圧Vsと基準電圧Vrefとの電圧差を増幅して誤差電圧Verrをホールドスイッチ222に出力する。この誤差電圧Verrはホールドスイッチ222がオフ期間にキャパシタC221にホールドされる。
ホールドスイッチ222は、端子aがフィードバック増幅器221の出力に接続され、端子bが端子T225および乗算器223の一入力に接続されている。
ホールドスイッチ222は、PWMパルス信号であるLED点灯信号LOがアクティブのとき端子aと端子bが導通し、非アクティブのとき非導通となる。
ホールドスイッチ222は、導通状態にあるとき、フィードバック増幅器221による誤差電圧Verrを、乗算器223に入力させる。
ホールドスイッチ222は、PWMパルス信号であるLED点灯信号LOがアクティブのとき端子aと端子bが導通し、非アクティブのとき非導通となる。
ホールドスイッチ222は、導通状態にあるとき、フィードバック増幅器221による誤差電圧Verrを、乗算器223に入力させる。
乗算器223は、フィードバック増幅器221の出力では誤差電圧Verrを入力し、この誤差電圧Verrを、端子T221を介して入力されるフィードフォワード用負荷量データLDLに応じて変化させる。
本実施形態のDCDCコンバータ22Aはピーク電流モードであり、DCDCコンバータ22Aのスイッチング時のピーク電流Idcdcの大きさにより出力容量C21に供給する電流Ioutが変化する。
本実施形態においては、乗算器223の出力値によってDCDCコンバータ22Aのピーク電流Idcdcが制御されるため、出力容量に供給する電流Ioutの電流量がフィードフォワード入力によって変化できる構成となっている。
本実施形態のDCDCコンバータ22Aはピーク電流モードであり、DCDCコンバータ22Aのスイッチング時のピーク電流Idcdcの大きさにより出力容量C21に供給する電流Ioutが変化する。
本実施形態においては、乗算器223の出力値によってDCDCコンバータ22Aのピーク電流Idcdcが制御されるため、出力容量に供給する電流Ioutの電流量がフィードフォワード入力によって変化できる構成となっている。
比較器224は、非反転入力端子(+)がスイッチング電源部21AのノードND23に接続された端子T223に接続され、反転入力端子(−)が乗算器223の出力に接続されている。
比較器224は、負荷量データDLDに応じて変化する乗算器223の出力である誤差電圧VerrとノードND23の電圧(電流Idcdcが抵抗素子R221で変換される電圧)VN23とを比較し、比較結果をFF225に出力する。
比較器224は、ノードND23の電圧VN23が誤差電圧Verrより低い場合にはローレベルの信号を出力し、高い場合にはハイレベルの信号を出力する。
比較器224は、負荷量データDLDに応じて変化する乗算器223の出力である誤差電圧VerrとノードND23の電圧(電流Idcdcが抵抗素子R221で変換される電圧)VN23とを比較し、比較結果をFF225に出力する。
比較器224は、ノードND23の電圧VN23が誤差電圧Verrより低い場合にはローレベルの信号を出力し、高い場合にはハイレベルの信号を出力する。
FF225は、セットリセット型(RS型)FFにより構成されている。
FF225は、セット端子Sに供給されるクロックCLKとリセット端子RTに供給される比較器224の出力レベルに応じたパルスを端子Qから出力する。
FF225は、結果としてノードND11の電圧Vsと基準電圧Vrefの差分に応じてパルス幅の信号PLSを、ドライバ227に出力する。
このパルス信号PLSがドライバ227を介してスイッチングトランジスタSW21のゲートに供給され、スイッチング電源部21Aでは、このスイッチングトランジスタSW21のオン、オフ制御により昇圧動作が行われる。
FF225は、セット端子Sに供給されるクロックCLKとリセット端子RTに供給される比較器224の出力レベルに応じたパルスを端子Qから出力する。
FF225は、結果としてノードND11の電圧Vsと基準電圧Vrefの差分に応じてパルス幅の信号PLSを、ドライバ227に出力する。
このパルス信号PLSがドライバ227を介してスイッチングトランジスタSW21のゲートに供給され、スイッチング電源部21Aでは、このスイッチングトランジスタSW21のオン、オフ制御により昇圧動作が行われる。
本実施形態のDCDCコンバータ22Aのフィードバック部は、発光部30のLEDのカソード側からLEDのON時の電圧Vsをサンプリングホールドしている。フィードバック増幅器221はPWM周期(サンプリング周期)に対して十分応答の遅いAMPで構成する必要がある。
そのフィードバック増幅器221の出力をホールドスイッチ222を介して乗算器223に入力し、フィードフォワード用の入力信号である負荷量データDLDに応じて乗算器223の出力を変化させる。
また、DCDCコンバータ22Aはピーク電流モードであり、DCDCコンバータ22Aのスイッチング時のピーク電流Idcdcの大きさにより出力容量に供給する電流Ioutが変化する。
本実施形態では、乗算器223の出力値によってDCDCコンバータのピーク電流Idcdcが制御されるため、出力容量C21に供給する電流Ioutの電流量がフィードフォワード入力によって変化できる。
このフィードフォワード入力には、LED電流がオフしている期間に次のLED電流の大きさの情報を入力させ、乗算器223の出力を変化させることで予め出力容量C21に供給する電力である電流Ioutを変化させておく。
その後、LEDの電流を出力容量C21から一気に放電させることでLEDの負荷変動に限らず安定した供給を行うことができる。
そのフィードバック増幅器221の出力をホールドスイッチ222を介して乗算器223に入力し、フィードフォワード用の入力信号である負荷量データDLDに応じて乗算器223の出力を変化させる。
また、DCDCコンバータ22Aはピーク電流モードであり、DCDCコンバータ22Aのスイッチング時のピーク電流Idcdcの大きさにより出力容量に供給する電流Ioutが変化する。
本実施形態では、乗算器223の出力値によってDCDCコンバータのピーク電流Idcdcが制御されるため、出力容量C21に供給する電流Ioutの電流量がフィードフォワード入力によって変化できる。
このフィードフォワード入力には、LED電流がオフしている期間に次のLED電流の大きさの情報を入力させ、乗算器223の出力を変化させることで予め出力容量C21に供給する電力である電流Ioutを変化させておく。
その後、LEDの電流を出力容量C21から一気に放電させることでLEDの負荷変動に限らず安定した供給を行うことができる。
次に、上記構成による動作をDCDCコンバータ(制御部)22Aの制御動作を中心に説明する。
LED点灯信号LOが非アクティブのローレベルの場合、LEDドライバ40のスイッチ部41がオフ状態に保持される。このとき、スイッチング電源部21Aの供給電圧Voutを受けた発光部30に電流Idimが流れず、各LED31−1〜31−nが消灯する。
LED点灯信号LOがローレベルの場合、DCDCコンバータ(制御部)22Aのホールドスイッチ222がオフ状態に保持される。
LED点灯信号LOがローレベルの場合、DCDCコンバータ(制御部)22Aのホールドスイッチ222がオフ状態に保持される。
ここで、LED点灯信号LOがアクティブのハイレベルに立ち上がると、LEDドライバ40のスイッチ部41がオンする。スイッチ部41は、パルス状のLED点灯信号LOがアクティブのハイレベルの期間オン状態に保持される。
このとき、スイッチング電源部21Aの供給電圧Voutを受けた発光部30に電流Idimが流れ、各LED31−1〜31−nが点灯する。
スイッチ部41がオン状態の期間において、発光部30とスイッチ部41との接続ノードND11の電圧Vsが、DCDCコンバータ22Aのフィードバック増幅器221に供給される。この電圧Vsは、基本的にはスイッチング電源部21Aの供給電圧Voutから発光部30の全LED31−1〜31−nの順方向電圧Vfの総和ΣVf(=VF)を減じた電圧となる。
このとき、スイッチング電源部21Aの供給電圧Voutを受けた発光部30に電流Idimが流れ、各LED31−1〜31−nが点灯する。
スイッチ部41がオン状態の期間において、発光部30とスイッチ部41との接続ノードND11の電圧Vsが、DCDCコンバータ22Aのフィードバック増幅器221に供給される。この電圧Vsは、基本的にはスイッチング電源部21Aの供給電圧Voutから発光部30の全LED31−1〜31−nの順方向電圧Vfの総和ΣVf(=VF)を減じた電圧となる。
また、LED点灯信号LOがハイレベルに切替わると、DCDCコンバータ22Aのホールドスイッチ222がオンする。
そして、フィードバック増幅器221においては、ノードND11の電圧Vsと基準電圧Vrefとの電圧差を増幅した電圧Verrがホールドスイッチ222に出力される。
このとき、ホールドスイッチ2222は導通状態にあるので、フィードバック増幅器221による電圧Verrが乗算器223に供給される。
そして、フィードバック増幅器221においては、ノードND11の電圧Vsと基準電圧Vrefとの電圧差を増幅した電圧Verrがホールドスイッチ222に出力される。
このとき、ホールドスイッチ2222は導通状態にあるので、フィードバック増幅器221による電圧Verrが乗算器223に供給される。
乗算器223では、フィードバック増幅器221の出力では誤差電圧Verrを入力し、この誤差電圧Verrを、端子T221を介して入力されるフィードフォワード用負荷量データLDLに応じて変化させ、この誤差電圧Verrが比較器224に供給される。
比較器224においては、誤差電圧VerrとノードND23の電圧VN23とが比較され、比較結果がFF225に出力される。比較器2245では、ノードND23の電圧VN2が誤差電圧Verrより低い場合にはローレベルの信号が出力され、高い場合にはハイレベルの信号が出力される。
比較器224においては、誤差電圧VerrとノードND23の電圧VN23とが比較され、比較結果がFF225に出力される。比較器2245では、ノードND23の電圧VN2が誤差電圧Verrより低い場合にはローレベルの信号が出力され、高い場合にはハイレベルの信号が出力される。
FF225では、セット端子Sに供給されるクロックCLKとリセット端子Rに供給される比較器224の出力レベルに応じてパルスが端子Qからドライバ227に出力される。FF225では、結果としてノードND11の電圧Vsと基準電圧Vrefの差分に応じてパルス幅の信号PLSが、ドライバ227に出力される。
そして、このパルス信号PLSがドライバ227を介してスイッチングトランジスタSW21のゲートに供給され、スイッチング電源部21Aでは、このスイッチングトランジスタSW21のオン、オフ制御により安定した昇圧動作が行われる。
本実施形態のDCDCコンバータ22Aはピーク電流モードであり、DCDCコンバータ22Aのスイッチング時のピーク電流Idcdcの大きさにより出力容量C21に供給する電流Ioutが変化する。
そして、本実施形態においては、乗算器223の出力値によってDCDCコンバータ22Aのピーク電流Idcdcが制御される。このため、出力容量C21に供給する電流Ioutの電流量がフィードフォワード入力によって変化できる。
このように、スイッチング電源部21Aでは、DCDCコンバータ22AのPWM制御されたパルス信号によりスイッチングトランジスタSW21がオン、オフ制御されて定電圧源V21の電圧VDDを昇圧して負荷である発光部120の一端部に供給する。
そして、このパルス信号PLSがドライバ227を介してスイッチングトランジスタSW21のゲートに供給され、スイッチング電源部21Aでは、このスイッチングトランジスタSW21のオン、オフ制御により安定した昇圧動作が行われる。
本実施形態のDCDCコンバータ22Aはピーク電流モードであり、DCDCコンバータ22Aのスイッチング時のピーク電流Idcdcの大きさにより出力容量C21に供給する電流Ioutが変化する。
そして、本実施形態においては、乗算器223の出力値によってDCDCコンバータ22Aのピーク電流Idcdcが制御される。このため、出力容量C21に供給する電流Ioutの電流量がフィードフォワード入力によって変化できる。
このように、スイッチング電源部21Aでは、DCDCコンバータ22AのPWM制御されたパルス信号によりスイッチングトランジスタSW21がオン、オフ制御されて定電圧源V21の電圧VDDを昇圧して負荷である発光部120の一端部に供給する。
本第2の実施形態によれば、上述した第1の実施形態の効果と同様の効果を得ることができる。
すなわち、本第2の実施形態のLED駆動装置10Aにおいては、バックライト等の発光部30に供給するピーク電流量が平均化されて低くなることにより、電源の低コスト化や低面積化を実現することが可能となる。
また、一般に、電源から供給する電力がインパルス状になることで電源に備え付けられているコイルやトランスに流れる電流が急峻となり音鳴りが発生する要因ともなっていたが、本方式により電流が急峻に変化しないため異音(音鳴り)対策の効果がある。
加えてこの構成を実現する構成例となっているフィードフォワード制御は、負荷応答に対して瞬時に反応できるため、安定してバックライト等の発光部30を点灯させることが可能となる。
画像の面では、実現が難しかった突き上げを大きくしたLCDのインパルス駆動が容易に実現できることから、明るくそして低クロストークで鮮明なモニタ表示が可能になる。
すなわち、本第2の実施形態のLED駆動装置10Aにおいては、バックライト等の発光部30に供給するピーク電流量が平均化されて低くなることにより、電源の低コスト化や低面積化を実現することが可能となる。
また、一般に、電源から供給する電力がインパルス状になることで電源に備え付けられているコイルやトランスに流れる電流が急峻となり音鳴りが発生する要因ともなっていたが、本方式により電流が急峻に変化しないため異音(音鳴り)対策の効果がある。
加えてこの構成を実現する構成例となっているフィードフォワード制御は、負荷応答に対して瞬時に反応できるため、安定してバックライト等の発光部30を点灯させることが可能となる。
画像の面では、実現が難しかった突き上げを大きくしたLCDのインパルス駆動が容易に実現できることから、明るくそして低クロストークで鮮明なモニタ表示が可能になる。
<3.第3の実施形態>
図8は、本第3の実施形態に係る発光素子(LED)駆動装置の構成例を示すブロック図である。
図8は、本第3の実施形態に係る発光素子(LED)駆動装置の構成例を示すブロック図である。
本第3の実施形態に係るLED駆動装置10Bが第2の実施形態に係るLED駆動装置10Aと異なる点は、次の通りである。
本第3の実施形態に係るLED駆動装置10Bは、V周期に応じてバックライト等の発光部30を点灯させる信号(ブリンキング信号)BLINKと、明るさを調節するバックライトのPWM点灯信号LOが分かれている場合の構成例である。
本第3の実施形態に係るLED駆動装置10Bは、V周期に応じてバックライト等の発光部30を点灯させる信号(ブリンキング信号)BLINKと、明るさを調節するバックライトのPWM点灯信号LOが分かれている場合の構成例である。
図8のように低周波のブリンキング信号BLINKと高周波のPWM信号である点灯信号LOが分かれている場合は、次のように構成することができる。
すなわち、高周波のPWM信号である点灯信号LOを平滑化し、そのアナログ値をフィードフォワード入力として乗算器223に入力することで簡単にフィードフォワード回路が実現できる。
すなわち、高周波のPWM信号である点灯信号LOを平滑化し、そのアナログ値をフィードフォワード入力として乗算器223に入力することで簡単にフィードフォワード回路が実現できる。
図8の構成では、PWMパルス信号である点灯信号LOを、フィルタ228を介し、端子T221を通して乗算器223に入力させている。
また、図8のDCDCコンバータ22Bでは、ホールドスイッチ222のオン/オフは低周波のブリンキング信号BLINKにより行われる。
そして、点灯信号LOとブリンキング信号BLINKとの論理積をANDゲート229でとった信号でLEDドライバ40のスイッチ部41のオン/オフ制御が行われる。
また、図8のDCDCコンバータ22Bでは、ホールドスイッチ222のオン/オフは低周波のブリンキング信号BLINKにより行われる。
そして、点灯信号LOとブリンキング信号BLINKとの論理積をANDゲート229でとった信号でLEDドライバ40のスイッチ部41のオン/オフ制御が行われる。
本第3の実施携帯のLED駆動装置10Bのその他の構成は、第2の実施形態と同様である。
本第3の実施形態によれば、上述した第1および第2の実施形態の効果と同様の効果を得ることができる。
本第3の実施形態によれば、上述した第1および第2の実施形態の効果と同様の効果を得ることができる。
本実施形態のLED駆動装置10,10A,10Bは、たとえばバックライト装置を有する透過型液晶表示装置に好適である。
<4.第4の実施形態>
以下、本技術の第4の実施形態として、図2、図7、図8のLED駆動装置が適用可能なLEDバックライトを用いた液晶表示装置について説明する。
以下、本技術の第4の実施形態として、図2、図7、図8のLED駆動装置が適用可能なLEDバックライトを用いた液晶表示装置について説明する。
図9は、本第4の実施形態に係る液晶表示装置の構成例を示すブロック図である。
液晶表示装置100は、図9に示すように、透過型液晶表示パネル(LCDパネル)110、LCDパネル110の背面側に設けられた照明ユニットとしてのバックライト装置120、LED駆動装置130、液晶ドライバ(パネル駆動回路)140を有する。
液晶表示装置100は、信号処理部150、チューナ部160、制御部170、スピーカ181を含むオーディオ部180、および電源部190を有する。
液晶表示装置100は、信号処理部150、チューナ部160、制御部170、スピーカ181を含むオーディオ部180、および電源部190を有する。
図10は、透過型LCDパネル110の構成例を示す図である。
この透過型LCDパネル110は、TFT基板111と対向電極基板112とを互いに対向配置させ、その間隙に、たとえばツイステッドネマチック(TN)液晶を封入した液晶層113を設けた構成となっている。
TFT基板111にはマトリクス状に配置された信号線114と走査線115、並びにこれらの交点に配置されたスイッチング素子としての薄膜トランジスタ116と画素電極117が形成されている。
薄膜トランジスタ116は走査線115により順次選択されると共に、信号線114から供給される映像信号を対応する画素電極117に書き込む。一方、対向電極基板112の内表面には対向電極118およびカラーフィルタ119が形成されている。
TFT基板111にはマトリクス状に配置された信号線114と走査線115、並びにこれらの交点に配置されたスイッチング素子としての薄膜トランジスタ116と画素電極117が形成されている。
薄膜トランジスタ116は走査線115により順次選択されると共に、信号線114から供給される映像信号を対応する画素電極117に書き込む。一方、対向電極基板112の内表面には対向電極118およびカラーフィルタ119が形成されている。
液晶表示装置100においては、このような構成の透過型LCDパネル110を2枚の偏光板で挟み、バックライト装置120により背面側から白色光を照射した状態で、アクティブマトリクス方式で駆動することによって、所望のフルカラー映像表示が得られる。
バックライト装置120は、光源121と波長選択フィルタ122とを備えている。
光源121は、第1、第2および第3の実施形態の駆動対象である発光部30を形成するLEDアレイが複数配列されて構成される。
バックライト装置120は、光源121から発光された光を、波長選択フィルタ122を介してLCDパネル110を背面側から照明する。
光源121は、第1、第2および第3の実施形態の駆動対象である発光部30を形成するLEDアレイが複数配列されて構成される。
バックライト装置120は、光源121から発光された光を、波長選択フィルタ122を介してLCDパネル110を背面側から照明する。
図10に示すバックライト装置120は、透過型LCDパネル110を背面に配設され、LCDパネル110の背面直下から照明する直下型タイプを一例として示している。
上述したように、バックライト装置120の光源(発光部)121は、直列接続した複数のLEDを発光源としている。
バックライト装置120の光源121は、画面水平方向に並んだLEDが直列接続され、水平方向に直列接続された複数のLEDアレイ(LED群)が、複数個形成される。
上述したように、バックライト装置120の光源(発光部)121は、直列接続した複数のLEDを発光源としている。
バックライト装置120の光源121は、画面水平方向に並んだLEDが直列接続され、水平方向に直列接続された複数のLEDアレイ(LED群)が、複数個形成される。
このような構成を有するバックライト装置120は、LED駆動装置130により駆動される。
LED駆動装置130としては、前述した図2、図7、図8のLED駆動装置が適用可能である。
図9においては、LED駆動装置130により光源121全体が駆動されるように示されているが、水平方向に直列接続したLEDアレイの一つ一つに独立したLED駆動装置が設けられるように構成することも可能である。
LED駆動装置130としては、前述した図2、図7、図8のLED駆動装置が適用可能である。
図9においては、LED駆動装置130により光源121全体が駆動されるように示されているが、水平方向に直列接続したLEDアレイの一つ一つに独立したLED駆動装置が設けられるように構成することも可能である。
液晶ドライバ140は、Xドライバ回路、Yドライバ回路等を含み、信号処理部150によりXドライバ回路およびYドライバ回路供給されるたとえばRGBセパレート信号でLCDパネル110を駆動する。
これにより、RGBセパレート信号に応じた映像が表示される。
これにより、RGBセパレート信号に応じた映像が表示される。
信号処理部150は、チューナ部160や外部から入力された映像信号に対してクロマ処理等の信号処理を行い、さらに、コンポジット信号からLCDパネル110の駆動に適したRGBセパレート信号に変換して、パネル駆動回路140に供給する。
また、信号処理部150は、入力された信号からオーディオ信号を抽出し、オーディオ部180を通してスピーカ181から発音させる。
また、信号処理部150は、入力された信号からオーディオ信号を抽出し、オーディオ部180を通してスピーカ181から発音させる。
このような構成を有する液晶表示装置100は、図2、図7、図8のLED駆動装置10,10A,10Bが適用される。
バックライト装置120に供給するピーク電流量が平均化されて低くなることにより、電源の低コスト化や低面積化を実現することが可能となる。
また、バックライト装置120のLED点灯直後やLED消灯時におけるインダクタL21に流れる電流ILの変化分が小さい。
これにより、インダクタに流れる電流IL等の変化量が小さく抑えられることから、これらの部品から人間の聞こえる異音(音鳴り)の発生を抑止することができる。
加えてフィードフォワード制御は、負荷応答に対して瞬時に反応できるため、安定してバックライト装置120を点灯させることが可能となる。
画像の面では、実現が難しかった突き上げを大きくしたLCDのインパルス駆動が容易に実現できることから、明るくそして低クロストークで鮮明なモニタ表示が可能になる。
バックライト装置120に供給するピーク電流量が平均化されて低くなることにより、電源の低コスト化や低面積化を実現することが可能となる。
また、バックライト装置120のLED点灯直後やLED消灯時におけるインダクタL21に流れる電流ILの変化分が小さい。
これにより、インダクタに流れる電流IL等の変化量が小さく抑えられることから、これらの部品から人間の聞こえる異音(音鳴り)の発生を抑止することができる。
加えてフィードフォワード制御は、負荷応答に対して瞬時に反応できるため、安定してバックライト装置120を点灯させることが可能となる。
画像の面では、実現が難しかった突き上げを大きくしたLCDのインパルス駆動が容易に実現できることから、明るくそして低クロストークで鮮明なモニタ表示が可能になる。
なお、本技術は以下のような構成をとることができる。
(1)流れる電流に応じた輝度で発光する少なくとも一つの発光素子を含む発光部と、
上記発光部に供給する電力を蓄積可能な出力容量と、
上記発光部の他端側と基準電位との間に接続され、負荷電流の大きさに応じたパルス状の点灯信号によって導通状態が制御されるスイッチ部と、当該スイッチ部に直列に接続された定電流源部と、を含み、当該点灯信号に応じて上記発光部をインパルス駆動するドライバと、
上記発光部の一端側に駆動電力を供給する電源であって、少なくとも上記発光部の他端側と基準電位間における一接続ノードの接続ノード電圧に応じた信号により上記出力容量に供給する出力電流を調整する機能を含む電源制御部と、を有し、
上記電源制御部は、
上記発光部を所定周期でインパルス駆動する際に、必要となる上記発光部のピーク電力である負荷電流情報をもとに当該発光部の当該電源制御部からの上記出力電流の供給量を変化させる
発光素子駆動装置。
(2)上記電源制御部は、
上記負荷電流が切り替わる前の段階における次の負荷電流の大きさの情報をもとに、供給する出力電流を変化させる
上記(1)記載の発光素子駆動装置。
(3)上記電源制御部は、
画像切り替え周期に対して平均化した出力電流を供給する
上記(1)または(2)記載の発光素子駆動装置。
(4)上記電源制御部は、
上記負荷電流が、画像切り替え周期毎にデューティが変化する場合に、画像切り替え周期に対して平均化した出力電流を供給する
上記(3)記載の発光素子駆動装置。
(5)上記電源制御部は、
上記負荷電流が、画像切り替え周期毎のピーク電流が変化する場合に、画像切り替え周期に対して平均化した出力電流を供給する
上記(3)記載の発光素子駆動装置。
(6)上記電源制御部は、
上記負荷電流が、画像切り替え周期毎の点灯期間中の高周波ディマーのデューティが変化する場合に、画像切り替え周期に対して平均化した出力電流を供給する
上記(3)記載の発光素子駆動装置。
(7)上記電源制御部は、
制御端子への信号に応じて流れるピーク電流が調整可能なスイッチ素子を含み、当該ピーク電流の大きさにより上記出力電流を変化させ、当該調整に応じた出力電力を上記発光部の一端側に供給するスイッチング電源部と、
制御部と、を含み、
上記制御部は、
上記発光部の他端側と基準電位間における一接続ノードの接続ノード電圧とあらかじめ設定された基準電圧との誤差電圧を得するフィードバック増幅器と、
上記フィードバック増幅器で得られた誤差電圧を、供給される上記負荷電流情報に応じて変化させるフィードフォワード部と、
上記フィードフォワード部で変化された誤差電圧に比例した上記スイッチ素子を流れる上記ピーク電流となるパルス幅の信号を上記スイッチ素子の制御端子に出力するパルス変換部と、を含む
上記(1)から(6)のいずれか一に記載の発光素子駆動装置。
(8)上記ドライバのスイッチ部に供給されるパルス状の点灯信号は、
所定周期に応じて上記発光部を点灯させるブリンキング信号と、明るさを調節する点灯信号と、を含み、
上記電源制御部の上記フィードフォワード部は、
上記フィードバック増幅器で得られた誤差電圧を、供給される上記明るさを調節する点灯信号に応じて変化させる
上記(7)記載の発光素子駆動装置。
(9)流れる電流に応じた輝度で発光する少なくとも一つの発光素子を含む発光部と、
上記発光部に供給する電力を蓄積可能な出力容量と、
上記発光部の他端側と基準電位との間に接続され、負荷電流の大きさに応じたパルス状の点灯信号によって導通状態が制御されるスイッチ部と、当該スイッチ部に直列に接続された定電流源部と、を含み、当該点灯信号に応じて上記発光部をインパルス駆動するドライバと、
上記発光部の一端側に駆動電力を供給する電源であって、少なくとも上記発光部の他端側と基準電位間における一接続ノードの接続ノード電圧に応じた信号により上記出力容量に供給する出力電流を調整する機能を含む電源制御部と、
を有する発光素子駆動装置で上記発光部を所定周期でインパルス駆動する際に、必要となる上記発光部のピーク電力である負荷電流情報をもとに当該発光部の上記電源制御部からの上記出力電流の供給量を変化させる
発光素子駆動方法。
(10)上記負荷電流が切り替わる前の段階における次の負荷電流の大きさの情報をもとに、供給する出力電流を変化させる
上記(9)記載の発光素子駆動方法。
(11)画像切り替え周期に対して平均化した出力電流を供給する
上記(9)または(10)記載の発光素子駆動方法。
(12)上記負荷電流が、画像切り替え周期毎にデューティが変化する場合に、画像切り替え周期に対して平均化した出力電流を供給する
上記(11)記載の発光素子駆動方法。
(13)上記負荷電流が、画像切り替え周期毎のピーク電流が変化する場合に、画像切り替え周期に対して平均化した出力電流を供給する
上記(11)記載の発光素子駆動方法。
(14)上記負荷電流が、画像切り替え周期毎の点灯期間中の高周波ディマーのデューティが変化する場合に、画像切り替え周期に対して平均化した出力電流を供給する
上記(11)記載の発光素子駆動方法。
(15)表示部と、
流れる電流に応じた輝度で発光する少なくとも一つの発光素子を含む発光部を有し、上記表示部に発光した光を照射する照明ユニットと、
上記発光部における発光素子を駆動する発光素子駆動装置と、を有し、
上記発光素子駆動装置は、
流れる電流に応じた輝度で発光する少なくとも一つの発光素子を含む発光部と、
上記発光部に供給する電力を蓄積可能な出力容量と、
上記発光部の他端側と基準電位との間に接続され、負荷電流の大きさに応じたパルス状の点灯信号によって導通状態が制御されるスイッチ部と、当該スイッチ部に直列に接続された定電流源部と、を含み、当該点灯信号に応じて上記発光部をインパルス駆動するドライバと、
上記発光部の一端側に駆動電力を供給する電源であって、少なくとも上記発光部の他端側と基準電位間における一接続ノードの接続ノード電圧に応じた信号により上記出力容量に供給する出力電流を調整する機能を含む電源制御部と、を有し、
上記電源制御部は、
上記発光部を所定周期でインパルス駆動する際に、必要となる上記発光部のピーク電力である負荷電流情報をもとに当該発光部の当該電源制御部からの上記出力電流の供給量を変化させる
表示装置。
(1)流れる電流に応じた輝度で発光する少なくとも一つの発光素子を含む発光部と、
上記発光部に供給する電力を蓄積可能な出力容量と、
上記発光部の他端側と基準電位との間に接続され、負荷電流の大きさに応じたパルス状の点灯信号によって導通状態が制御されるスイッチ部と、当該スイッチ部に直列に接続された定電流源部と、を含み、当該点灯信号に応じて上記発光部をインパルス駆動するドライバと、
上記発光部の一端側に駆動電力を供給する電源であって、少なくとも上記発光部の他端側と基準電位間における一接続ノードの接続ノード電圧に応じた信号により上記出力容量に供給する出力電流を調整する機能を含む電源制御部と、を有し、
上記電源制御部は、
上記発光部を所定周期でインパルス駆動する際に、必要となる上記発光部のピーク電力である負荷電流情報をもとに当該発光部の当該電源制御部からの上記出力電流の供給量を変化させる
発光素子駆動装置。
(2)上記電源制御部は、
上記負荷電流が切り替わる前の段階における次の負荷電流の大きさの情報をもとに、供給する出力電流を変化させる
上記(1)記載の発光素子駆動装置。
(3)上記電源制御部は、
画像切り替え周期に対して平均化した出力電流を供給する
上記(1)または(2)記載の発光素子駆動装置。
(4)上記電源制御部は、
上記負荷電流が、画像切り替え周期毎にデューティが変化する場合に、画像切り替え周期に対して平均化した出力電流を供給する
上記(3)記載の発光素子駆動装置。
(5)上記電源制御部は、
上記負荷電流が、画像切り替え周期毎のピーク電流が変化する場合に、画像切り替え周期に対して平均化した出力電流を供給する
上記(3)記載の発光素子駆動装置。
(6)上記電源制御部は、
上記負荷電流が、画像切り替え周期毎の点灯期間中の高周波ディマーのデューティが変化する場合に、画像切り替え周期に対して平均化した出力電流を供給する
上記(3)記載の発光素子駆動装置。
(7)上記電源制御部は、
制御端子への信号に応じて流れるピーク電流が調整可能なスイッチ素子を含み、当該ピーク電流の大きさにより上記出力電流を変化させ、当該調整に応じた出力電力を上記発光部の一端側に供給するスイッチング電源部と、
制御部と、を含み、
上記制御部は、
上記発光部の他端側と基準電位間における一接続ノードの接続ノード電圧とあらかじめ設定された基準電圧との誤差電圧を得するフィードバック増幅器と、
上記フィードバック増幅器で得られた誤差電圧を、供給される上記負荷電流情報に応じて変化させるフィードフォワード部と、
上記フィードフォワード部で変化された誤差電圧に比例した上記スイッチ素子を流れる上記ピーク電流となるパルス幅の信号を上記スイッチ素子の制御端子に出力するパルス変換部と、を含む
上記(1)から(6)のいずれか一に記載の発光素子駆動装置。
(8)上記ドライバのスイッチ部に供給されるパルス状の点灯信号は、
所定周期に応じて上記発光部を点灯させるブリンキング信号と、明るさを調節する点灯信号と、を含み、
上記電源制御部の上記フィードフォワード部は、
上記フィードバック増幅器で得られた誤差電圧を、供給される上記明るさを調節する点灯信号に応じて変化させる
上記(7)記載の発光素子駆動装置。
(9)流れる電流に応じた輝度で発光する少なくとも一つの発光素子を含む発光部と、
上記発光部に供給する電力を蓄積可能な出力容量と、
上記発光部の他端側と基準電位との間に接続され、負荷電流の大きさに応じたパルス状の点灯信号によって導通状態が制御されるスイッチ部と、当該スイッチ部に直列に接続された定電流源部と、を含み、当該点灯信号に応じて上記発光部をインパルス駆動するドライバと、
上記発光部の一端側に駆動電力を供給する電源であって、少なくとも上記発光部の他端側と基準電位間における一接続ノードの接続ノード電圧に応じた信号により上記出力容量に供給する出力電流を調整する機能を含む電源制御部と、
を有する発光素子駆動装置で上記発光部を所定周期でインパルス駆動する際に、必要となる上記発光部のピーク電力である負荷電流情報をもとに当該発光部の上記電源制御部からの上記出力電流の供給量を変化させる
発光素子駆動方法。
(10)上記負荷電流が切り替わる前の段階における次の負荷電流の大きさの情報をもとに、供給する出力電流を変化させる
上記(9)記載の発光素子駆動方法。
(11)画像切り替え周期に対して平均化した出力電流を供給する
上記(9)または(10)記載の発光素子駆動方法。
(12)上記負荷電流が、画像切り替え周期毎にデューティが変化する場合に、画像切り替え周期に対して平均化した出力電流を供給する
上記(11)記載の発光素子駆動方法。
(13)上記負荷電流が、画像切り替え周期毎のピーク電流が変化する場合に、画像切り替え周期に対して平均化した出力電流を供給する
上記(11)記載の発光素子駆動方法。
(14)上記負荷電流が、画像切り替え周期毎の点灯期間中の高周波ディマーのデューティが変化する場合に、画像切り替え周期に対して平均化した出力電流を供給する
上記(11)記載の発光素子駆動方法。
(15)表示部と、
流れる電流に応じた輝度で発光する少なくとも一つの発光素子を含む発光部を有し、上記表示部に発光した光を照射する照明ユニットと、
上記発光部における発光素子を駆動する発光素子駆動装置と、を有し、
上記発光素子駆動装置は、
流れる電流に応じた輝度で発光する少なくとも一つの発光素子を含む発光部と、
上記発光部に供給する電力を蓄積可能な出力容量と、
上記発光部の他端側と基準電位との間に接続され、負荷電流の大きさに応じたパルス状の点灯信号によって導通状態が制御されるスイッチ部と、当該スイッチ部に直列に接続された定電流源部と、を含み、当該点灯信号に応じて上記発光部をインパルス駆動するドライバと、
上記発光部の一端側に駆動電力を供給する電源であって、少なくとも上記発光部の他端側と基準電位間における一接続ノードの接続ノード電圧に応じた信号により上記出力容量に供給する出力電流を調整する機能を含む電源制御部と、を有し、
上記電源制御部は、
上記発光部を所定周期でインパルス駆動する際に、必要となる上記発光部のピーク電力である負荷電流情報をもとに当該発光部の当該電源制御部からの上記出力電流の供給量を変化させる
表示装置。
10,10A、10B・・・発光素子(LED)駆動装置、20・・・LED電源制御部、21,21A・・・昇圧チョッパ型のスイッチング電源部、V21・・・定電圧源、L21・・・インダクタ、D21・・・ダイオード、C21・・・出力容量(蓄電用キャパシタ)、SW21・・・スイッチングトランジスタ、R21・・・電流検出用抵抗素子、ND21〜ND23・・・ノード、22,22A,22B・・・DCDCコンバータ(制御部)、221・・・フィードバック増幅器、222・・・ホールドスイッチ)、223・・・乗算器、224・・・比較器、225・・・パルス出力用フリップフロップ(FF)、226・・・クロック発生器、227・・・ドライバ、V221・・・基準電圧源、30・・・負荷としての発光部、40・・・LEDドライバ、41・・・スイッチ部、42・・・定電流源部、100・・・液晶表示装置、110・・・透過型液晶表示パネル(LCDパネル)、120・・・バックライト装置、130・・・LED駆動装置、140・・・液晶ドライバ(パネル駆動回路)、150・・・信号処理部、160・・・チューナ部、170・・・制御部、180・・・オーディオ部、190・・・電源部。
Claims (15)
- 流れる電流に応じた輝度で発光する少なくとも一つの発光素子を含む発光部と、
上記発光部に供給する電力を蓄積可能な出力容量と、
上記発光部の他端側と基準電位との間に接続され、負荷電流の大きさに応じたパルス状の点灯信号によって導通状態が制御されるスイッチ部と、当該スイッチ部に直列に接続された定電流源部と、を含み、当該点灯信号に応じて上記発光部をインパルス駆動するドライバと、
上記発光部の一端側に駆動電力を供給する電源であって、少なくとも上記発光部の他端側と基準電位間における一接続ノードの接続ノード電圧に応じた信号により上記出力容量に供給する出力電流を調整する機能を含む電源制御部と、を有し、
上記電源制御部は、
上記発光部を所定周期でインパルス駆動する際に、必要となる上記発光部のピーク電力である負荷電流情報をもとに当該発光部の当該電源制御部からの上記出力電流の供給量を変化させる
発光素子駆動装置。 - 上記電源制御部は、
上記負荷電流が切り替わる前の段階における次の負荷電流の大きさの情報をもとに、供給する出力電流を変化させる
請求項1記載の発光素子駆動装置。 - 上記電源制御部は、
画像切り替え周期に対して平均化した出力電流を供給する
請求項1記載の発光素子駆動装置。 - 上記電源制御部は、
上記負荷電流が、画像切り替え周期毎にデューティが変化する場合に、画像切り替え周期に対して平均化した出力電流を供給する
請求項3記載の発光素子駆動装置。 - 上記電源制御部は、
上記負荷電流が、画像切り替え周期毎のピーク電流が変化する場合に、画像切り替え周期に対して平均化した出力電流を供給する
請求項3記載の発光素子駆動装置。 - 上記電源制御部は、
上記負荷電流が、画像切り替え周期毎の点灯期間中の高周波ディマーのデューティが変化する場合に、画像切り替え周期に対して平均化した出力電流を供給する
請求項3記載の発光素子駆動装置。 - 上記電源制御部は、
制御端子への信号に応じて流れるピーク電流が調整可能なスイッチ素子を含み、当該ピーク電流の大きさにより上記出力電流を変化させ、当該調整に応じた出力電力を上記発光部の一端側に供給するスイッチング電源部と、
制御部と、を含み、
上記制御部は、
上記発光部の他端側と基準電位間における一接続ノードの接続ノード電圧とあらかじめ設定された基準電圧との誤差電圧を得するフィードバック増幅器と、
上記フィードバック増幅器で得られた誤差電圧を、供給される上記負荷電流情報に応じて変化させるフィードフォワード部と、
上記フィードフォワード部で変化された誤差電圧に比例した上記スイッチ素子を流れる上記ピーク電流となるパルス幅の信号を上記スイッチ素子の制御端子に出力するパルス変換部と、を含む
請求項1記載の発光素子駆動装置。 - 上記ドライバのスイッチ部に供給されるパルス状の点灯信号は、
所定周期に応じて上記発光部を点灯させるブリンキング信号と、明るさを調節する点灯信号と、を含み、
上記電源制御部の上記フィードフォワード部は、
上記フィードバック増幅器で得られた誤差電圧を、供給される上記明るさを調節する点灯信号に応じて変化させる
請求項7記載の発光素子駆動装置。 - 流れる電流に応じた輝度で発光する少なくとも一つの発光素子を含む発光部と、
上記発光部に供給する電力を蓄積可能な出力容量と、
上記発光部の他端側と基準電位との間に接続され、負荷電流の大きさに応じたパルス状の点灯信号によって導通状態が制御されるスイッチ部と、当該スイッチ部に直列に接続された定電流源部と、を含み、当該点灯信号に応じて上記発光部をインパルス駆動するドライバと、
上記発光部の一端側に駆動電力を供給する電源であって、少なくとも上記発光部の他端側と基準電位間における一接続ノードの接続ノード電圧に応じた信号により上記出力容量に供給する出力電流を調整する機能を含む電源制御部と、
を有する発光素子駆動装置で上記発光部を所定周期でインパルス駆動する際に、必要となる上記発光部のピーク電力である負荷電流情報をもとに当該発光部の上記電源制御部からの上記出力電流の供給量を変化させる
発光素子駆動方法。 - 上記負荷電流が切り替わる前の段階における次の負荷電流の大きさの情報をもとに、供給する出力電流を変化させる
請求項9記載の発光素子駆動方法。 - 画像切り替え周期に対して平均化した出力電流を供給する
請求項9記載の発光素子駆動方法。 - 上記負荷電流が、画像切り替え周期毎にデューティが変化する場合に、画像切り替え周期に対して平均化した出力電流を供給する
請求項11記載の発光素子駆動方法。 - 上記負荷電流が、画像切り替え周期毎のピーク電流が変化する場合に、画像切り替え周期に対して平均化した出力電流を供給する
請求項11記載の発光素子駆動方法。 - 上記負荷電流が、画像切り替え周期毎の点灯期間中の高周波ディマーのデューティが変化する場合に、画像切り替え周期に対して平均化した出力電流を供給する
請求項11記載の発光素子駆動方法。 - 表示部と、
流れる電流に応じた輝度で発光する少なくとも一つの発光素子を含む発光部を有し、上記表示部に発光した光を照射する照明ユニットと、
上記発光部における発光素子を駆動する発光素子駆動装置と、を有し、
上記発光素子駆動装置は、
流れる電流に応じた輝度で発光する少なくとも一つの発光素子を含む発光部と、
上記発光部に供給する電力を蓄積可能な出力容量と、
上記発光部の他端側と基準電位との間に接続され、負荷電流の大きさに応じたパルス状の点灯信号によって導通状態が制御されるスイッチ部と、当該スイッチ部に直列に接続された定電流源部と、を含み、当該点灯信号に応じて上記発光部をインパルス駆動するドライバと、
上記発光部の一端側に駆動電力を供給する電源であって、少なくとも上記発光部の他端側と基準電位間における一接続ノードの接続ノード電圧に応じた信号により上記出力容量に供給する出力電流を調整する機能を含む電源制御部と、を有し、
上記電源制御部は、
上記発光部を所定周期でインパルス駆動する際に、必要となる上記発光部のピーク電力である負荷電流情報をもとに当該発光部の当該電源制御部からの上記出力電流の供給量を変化させる
表示装置。
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