JP2013233033A - バックライト用ledストリングの駆動回路および駆動方法、ならびにそれを用いたバックライト装置および電子機器 - Google Patents

バックライト用ledストリングの駆動回路および駆動方法、ならびにそれを用いたバックライト装置および電子機器 Download PDF

Info

Publication number
JP2013233033A
JP2013233033A JP2012103373A JP2012103373A JP2013233033A JP 2013233033 A JP2013233033 A JP 2013233033A JP 2012103373 A JP2012103373 A JP 2012103373A JP 2012103373 A JP2012103373 A JP 2012103373A JP 2013233033 A JP2013233033 A JP 2013233033A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
range
pulse width
target luminance
minimum value
threshold
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2012103373A
Other languages
English (en)
Other versions
JP5952630B2 (ja
Inventor
Takashi Noguchi
貴志 野口
Junichi Hagino
淳一 萩野
Tsutomu Shimotoru
勉 下豊留
Yoshiki Kobayashi
小林  芳樹
Original Assignee
Rohm Co Ltd
ローム株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Rohm Co Ltd, ローム株式会社 filed Critical Rohm Co Ltd
Priority to JP2012103373A priority Critical patent/JP5952630B2/ja
Publication of JP2013233033A publication Critical patent/JP2013233033A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5952630B2 publication Critical patent/JP5952630B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • Y02B20/42

Abstract

【課題】画面のちらつきを抑制しつつ、高コントラスト比を実現可能なバックライト用LEDの駆動技術を提供する。
【解決手段】LED駆動回路100は、ディスプレイのバックライト用LEDストリング10を駆動する。電流ドライバ20は、LEDストリング10と直列に設けられ、LEDストリング10に対して、大きさ、スイッチング周波数およびパルス幅が調節可能なパルス状、あるいは直流の駆動電流ILEDを供給する。調光制御部40は、調光信号PWMが指示する目標輝度が所定の第1しきい値より高い第1範囲において、スイッチング周波数を所定の第1周波数に固定した状態で、パルス幅および大きさの組み合わせを変化させ、(2)目標輝度が第1しきい値より低い第2範囲において、パルス幅および大きさを固定した状態で、スイッチング周波数を目標輝度に応じて低下させる。
【選択図】図1

Description

本発明は、発光ダイオードの駆動技術に関する。

液晶パネルのバックライトとして、従来のCCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp)やEEFL(External Electrode Fluorescent Lamp)に代えて、長寿命化、低消費電力化、広色域化の観点で優れた特性を有する白色発光ダイオード(以下、LEDと略す)が用いられている。

特開2004−32875号公報 特開2002−252971号公報 特開2007−028784号公報 特開2007−173813号公報 特開2003−157986号公報

バックライトの輝度は、PWM(Pulse Width Modulation)信号に応じてLEDに流す電流を高速にスイッチングし、LEDの明滅を時分割的に繰り返すことにより制御される。すなわちPWM信号のデューティ比が高いほど輝度が高く、デューティ比が低いほど輝度は低くなる。これをPWM調光と称する。

PWM調光は、直列に接続された複数のLED(以下、LEDストリング)の駆動経路上に定電流回路を設け、定電流回路が生成する駆動電流をPWM信号に応じてスイッチングすることにより実現される。たとえば近年のバックライト用のLEDには、1:1000以上の高コントラスト比が要求される。1:1000のコントラスト比をPWM調光のみで実現する場合、デューティ比は、0.1%〜100%の範囲で変化させることになる。

本出願人は、PWM信号の周波数として100Hz〜500Hz程度の低い周波数を選択した場合、液晶パネルの走査周波数と近いため、PWM調光に伴うLEDストリングの明滅が画面のちらつきとなって現れてしまうという課題を認識するに至った。

この問題を解決するためにはPWM信号の周波数を、画像のちらつきとして認識されない程度、スイッチング周波数をたとえば10kHz〜50kHz程度まで高めればよい。しかしながら、スイッチング周波数を高くするほど、最小デューティ比時の駆動電流のパルス幅が短くなる。たとえば10kHzでPWM調光を行う場合、デューティ比を0.1%まで低下させたときに、パルス幅100nsの駆動電流を生成する必要がある。このような高速に遷移する駆動電流を、アナログ回路で実現することは困難である。

本発明は、かかる状況においてなされたものであり、そのある態様の例示的な目的のひとつは、画面のちらつきを抑制しつつ、高コントラスト比を実現可能なバックライト用LEDの駆動技術の提供にある。

本発明のある態様は、直列に接続された複数のLED(発光ダイオード)を含むディスプレイのバックライト用LEDストリングを駆動する駆動回路に関する。駆動回路は、外部からLEDストリングの目標輝度を指示する調光信号を受ける調光制御端子と、LEDストリングと直列に設けられ、LEDストリングに対して、大きさ(電流量すなわち振幅)、スイッチング周波数およびパルス幅が調節可能なパルス状、あるいは直流の駆動電流を供給する電流ドライバと、調光信号が指示する目標輝度に応じて、電流ドライバに対して、駆動電流の大きさ、スイッチング周波数およびパルス幅を指示する調光制御部と、を備える。調光制御部は、(1)目標輝度が所定の第1しきい値より高い第1範囲において、スイッチング周波数を所定の第1周波数に固定した状態で、パルス幅および大きさの組み合わせを変化させ、(2)目標輝度が前記第1しきい値より低い第2範囲において、パルス幅および大きさを固定した状態で、スイッチング周波数を目標輝度に応じて低下させる。

この態様によると、駆動電流の大きさを変化させるアナログ調光、パルス幅を変化させるPWM調光およびスイッチング周波数を変化させるパルス周波数調光を組み合わせることにより、高コントラスト比を実現できる。第1範囲では、第1周波数を高く設定することにより、ちらつきを防止できる。また第2範囲ではスイッチング周波数が低下にともなうちらつきが発生しうるが、輝度が低い範囲であるためちらつきがユーザに知覚されにくい。このようにして、画面のちらつきを抑制しつつ、高コントラスト比を実現できる。

第1範囲は、目標輝度が第1しきい値に対して高く定められた第2しきい値より高い第3範囲と、目標輝度が第2しきい値より低い第4範囲を含んでもよい。調光制御部は、(1a)第3範囲において、大きさを最大値に固定した状態で、目標輝度が低下するにしたがって、パルス幅をその最小値に向かって低下させ、(1b)第4範囲において、パルス幅をその最小値に固定した状態で、目標輝度が低下するにしたがって、大きさをその最小値に向かって低下させてもよい。
この態様では、目標輝度が最大値より低くなると直ちに、LEDストリングには間欠的なスイッチング電流が流れることになり、LEDストリングの実効的な点灯時間が短くなる。したがってLEDストリングの寿命の観点で有利である。

第1範囲は、目標輝度が第1しきい値に対して高く定められた第2しきい値より高い第3範囲と、目標輝度が第2しきい値より低い第4範囲を含んでもよい。調光制御部は、(1c)第3範囲において、パルス幅をその最大値に固定した状態で、目標輝度が低下するにしたがって、大きさをその最小値に向かって低下させ、(1d)第4範囲において、大きさを最小値に固定した状態で、目標輝度が低下するにしたがって、パルス幅をその最小値に向かって低下させてもよい。
この態様では、目標輝度が最大値より低くなってもしばらくの間は、LEDストリングには直流電流が供給される。したがってスイッチングノイズの観点で有利である。

第1範囲は、目標輝度が第1しきい値に対して高く定められた第2しきい値より高い第3範囲と、目標輝度が第2しきい値より低い第4範囲を含んでもよい。調光制御部は、第1モードと第2モードが切りかえ可能に構成され、第1モードにおいて、調光制御部は、(1a)第3範囲において、大きさを最大値に固定した状態で、目標輝度が低下するにしたがって、パルス幅をその最小値に向かって低下させ、(1b)第4範囲において、パルス幅をその最小値に固定した状態で、目標輝度が低下するにしたがって、大きさをその最小値に向かって低下させ、第2モードにおいて、調光制御部は、(1c)第3範囲において、パルス幅をその最大値に固定した状態で、目標輝度が低下するにしたがって、大きさをその最小値に向かって低下させ、(1d)第4範囲において、大きさを最小値に固定した状態で、目標輝度が低下するにしたがって、パルス幅をその最小値に向かって低下させてもよい。

第1周波数は、外部から設定可能であってもよい。これにより、LCDパネルモジュールの設計者、あるいは電子機器の設計者に対して、設計の柔軟性を提供できる。

第2範囲における目標輝度とスイッチング周波数の対応は、駆動回路内であらかじめ定められていてもよい。

第1周波数は、外部から設定可能であり、第2範囲における目標輝度とスイッチング周波数の対応は、駆動回路内であらかじめ定められてもよい。第2範囲におけるパルス幅および大きさの少なくとも一方は、第1周波数に応じて計算されてもよい。

第1周波数は、外部から設定可能であってもよい。第2範囲において、スイッチング周波数は、第1周波数に対して相対的に定められてもよい。

パルス幅の最小値は、数μsであってもよい。これにより、アナログの電流ドライバによって、パルス幅を高精度に制御できる。

駆動回路は、複数チャンネルのLEDストリングを駆動可能に構成され、チャンネルごとに電流ドライバを備えてもよい。調光制御部は、複数チャンネルの電流ドライバそれぞれに対して、駆動電流の大きさ、スイッチング周波数およびパルス幅を指示してもよい。

調光制御部は、複数チャンネルの電流ドライバを同相で駆動する同相モードと、複数チャンネルの電流ドライバを、所定の位相差で駆動するフェーズシフトモードと、が切りかえ可能に構成されてもよい。

駆動回路は、ひとつの半導体基板上に一体集積化されてもよい。
「一体集積化」とは、回路の構成要素のすべてが半導体基板上に形成される場合や、回路の主要構成要素が一体集積化される場合が含まれ、回路定数の調節用に一部の抵抗やキャパシタなどが半導体基板の外部に設けられていてもよい。
駆動回路を1つのICとして集積化することにより、回路面積を削減することができるとともに、回路素子の特性を均一に保つことができる。

本発明の別の態様は、バックライト装置に関する。バックライト装置は、直列に接続された複数のLED(発光ダイオード)を含むディスプレイのバックライト用LEDストリングと、LEDストリングを駆動する上述のいずれかの駆動回路と、LEDストリングに駆動電圧を供給する電源と、を備える。

本発明の別の態様は、電子機器に関する。電子機器は、液晶ディスプレイパネルと、液晶ディスプレイパネルの背面に配置されているLEDストリングを有する上述のバックライト装置と、を備える。

なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや、本発明の構成要素や表現を、方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明のある態様によれば、バックライトのPWM調光にともなう画面のちらつきを抑制しつつ、高コントラスト比を実現できる。

実施の形態に係る電子機器の構成を示す回路図である。 第1モードにおける、目標輝度LUMと、駆動電流ILEDのパルス幅τ、大きさIc、スイッチング周波数fswの関係を示す図である。 第2モードにおける、目標輝度LUMと、駆動電流ILEDのパルス幅τ、大きさIc、スイッチング周波数fswの関係を示す図である。 LED駆動回路の具体的な構成を示す回路図である。 目標輝度LUMとスイッチング周波数fswの例示的な関係を示すテーブルである。 図6(a)〜(c)は、実施の形態に係るLED駆動回路の第1モードの動作を示す波形図である。 図7(a)〜(c)は、実施の形態に係るLED駆動回路の第2モードの動作を示す波形図である。 図8(a)は、図1のバックライトを備える電子機器の一例を示す図である。

以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。

本明細書において、「部材Aが部材Bと接続された状態」とは、部材Aと部材Bが物理的に直接的に接続される場合や、部材Aと部材Bが、電気的な接続状態に影響を及ぼさない他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。
同様に、「部材Cが、部材Aと部材Bの間に設けられた状態」とは、部材Aと部材C、あるいは部材Bと部材Cが直接的に接続される場合のほか、電気的な接続状態に影響を及ぼさない他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。

図1は、実施の形態に係る電子機器2の構成を示す回路図である。電子機器2は、液晶パネル4、液晶ドライバ6、バックライト8を備える。

液晶パネル4は、マトリクス状に配置された複数の画素を備える。各画素は、複数のデータ線と、複数の走査線の交点に配置されている。液晶ドライバ6は、液晶パネル4に表示すべき画像データを受ける。液晶ドライバ6は、複数のデータ線に輝度に応じた駆動電圧を印加するデータドライバと、複数の走査線を順に選択するゲートドライバを含む。

液晶パネル4の背面にはバックライト8が配置される。バックライト8は、電源9、LEDストリング10、駆動回路100を備える。

複数チャンネルのLEDストリング10のアノードは共通に接続される。電源9は、たとえばスイッチング電源であり、LEDストリング10のアノードに、駆動電圧VOUTを供給する。

LED駆動回路100は、外部からの調光信号PWMを受け、調光信号PWMに応じた駆動電流ILED1〜ILEDnを生成し、対応するLEDストリング10_1〜10_nに供給する。

LED駆動回路100は、調光制御端子P1、スイッチング端子P2、LED端子LED1〜LEDn、チャンネルごとの電流ドライバ20_1〜20_nと、調光制御部40、電源9の制御回路60を備え、ひとつの半導体基板上に一体集積化される。

調光制御端子PWMには、外部からLEDストリング10の目標輝度LUMを指示する調光信号PWMが入力される。LED端子LED1〜LEDnには、対応するLEDストリング10_1〜10_nのカソードが接続される。
複数の電流ドライバ20_1〜20_nはそれぞれ、対応するLEDストリング10_1〜10_nと直列に設けられ、対応するLEDストリング10_1〜10_nに対して、パルス状あるいは直流の駆動電流ILED1〜ILEDnを供給する。複数の電流ドライバ20_1〜20_nはそれぞれ、駆動電流ILED1〜ILEDnそれぞれの大きさ(電流量)Ic1〜Icn、スイッチング周波数fsw1〜fswnおよびパルス幅τ1〜τnを調節可能に構成される。

調光制御部40は、調光信号PWMを受ける。たとえば調光信号PWMは、目標輝度LUMに応じたデューティ比を有するパルス幅変調された信号である。調光制御部40は、調光信号PWMが指示する目標輝度LUMに応じて、複数の電流ドライバ20_1〜20_nに対して、駆動電流ILED1〜ILEDnの大きさIc1〜Icn、スイッチング周波数fsw1〜fswnおよびパルス幅τ1〜τnを指示する。複数チャンネルの大きさIc1〜Icn、スイッチング周波数fsw1〜fswnおよびパルス幅τ1〜τnは等しく設定されるため、大きさを単にIc、スイッチング周波数をfsw、パルス幅をτと表記する。

調光制御部40は、(1)目標輝度LUMが所定の第1しきい値TH1より高い第1範囲RNG1において、スイッチング周波数fswを所定の第1周波数f1に固定した状態で、パルス幅τおよび大きさIcの組み合わせを変化させる。つまり第1範囲RNG1においては、アナログ調光(電流調光)およびPWM調光によって、輝度が制御される。
また調光制御部40は、(2)目標輝度LUMが第1しきい値TH1より低い第2範囲RNG2において、パルス幅τおよび大きさIcを固定した状態で、スイッチング周波数fswを目標輝度に応じて低下させる。つまり、第2範囲RNG2においては、周波数変調によって輝度が制御される。

調光制御部40は、第1範囲RNG1において、第1モードと第2モードが切りかえ可能に構成される。第1範囲RNG1内には、第1しきい値THよりも高い第2しきい値THが定められる。目標輝度LUMが第2しきい値TH2より高い範囲を第3範囲RNG3、目標輝度LUMが第2しきい値TH2より低く、第1しきい値TH1より高い範囲を第4範囲RNG4と称する。

第1モードにおいて、調光制御部40は、(1a)第3範囲RNG3において、大きさIcを最大値IMAXに固定した状態で、目標輝度LUMが低下するにしたがって、パルス幅τをその最小値τMINに向かって低下させ、(1b)第4範囲RNG4において、パルス幅τをその最小値τMINに固定した状態で、目標輝度LUMが低下するにしたがって、大きさIcをその最小値IMINに向かって低下させる。

図2は、第1モードにおける、目標輝度LUMと、駆動電流ILEDのパルス幅τ、大きさIc、スイッチング周波数fswの関係を示す図である。目標輝度LUMは、相対値(%)で示され、これは調光信号PWMのデューティ比に対応する。

第2モードにおいて、調光制御部40は、(1c)第3範囲RNG3において、パルス幅τをその最大値τMAXに固定した状態で、目標輝度LUMが低下するにしたがって、大きさIcをその最小値IMINに向かって低下させ、(1d)第4範囲RNG4において、大きさIcを最小値IMINに固定した状態で、目標輝度LUMが低下するにしたがって、パルス幅τをその最小値τMINに向かって低下させる。

パルス幅τの最小値τMINは、電流ドライバ20が高い精度でパルス幅を制御可能な範囲で定められることが望ましく、たとえば1〜10μs、具体的には3μs程度に設定される。

図3は、第2モードにおける、目標輝度LUMと、駆動電流ILEDのパルス幅τ、大きさIc、スイッチング周波数fswの関係を示す図である。

図1に戻る。制御回路60は、電源9のコントローラである。制御回路60は、複数チャンネルのLED端子LED1〜LEDnそれぞれの電圧VLED1〜VLEDnのうち最も低い電圧が、所定の基準電圧VREFと一致するように、電源9の出力電圧VOUTをフィードバック制御する。

制御回路60および電源9の構成は特に限定されるものではなく、公知の技術を用いればよい。本実施の形態において、電源9は、昇圧型スイッチングレギュレータである。制御回路60は、電圧VLED1〜VLEDnのうち最も低い電圧が、所定の基準電圧VREFと一致するように、デューティ比が調節されるスイッチング信号SWを生成し、電源9のスイッチングトランジスタ(不図示)を駆動する。

制御回路60は、誤差増幅器62、パルス変調器64、ドライバ66を含む。誤差増幅器62は、電圧VLED1〜VLEDnのうち最も低い電圧と、所定の基準電圧VREFの誤差を増幅し、誤差に応じたフィードバック電圧VFBを生成する。パルス変調器64は、フィードバック電圧VFBに応じたデューティ比を有するパルス信号を生成する。パルス変調器64は、パルス幅変調器、パルス周波数変調器などの公知の回路を用いて構成される。ドライバ66は、パルス変調器64からのパルス信号にもとづいて、スイッチングレギュレータのスイッチングトランジスタをスイッチングする。

以上がLED駆動回路100の構成である。続いてその具体的な構成を説明する。

図4は、LED駆動回路100の具体的な構成を示す回路図である。図4では、電流ドライバ20は1チャンネル分のみが示されており、また制御回路60は省略されている。

調光制御部40は、デューティ比検出部42、ロジック部44、テーブル46、オシレータ48、パルス信号生成部50、D/Aコンバータ52、を備える。
デューティ比検出部42は、調光信号PWMのデューティ比、すなわち目標輝度LUMを検出する。たとえばデューティ比検出部42は、調光信号PWMよりも高い周波数を有するクロック信号CLKを利用して、調光信号PWMのパルス幅を測定するカウンタで構成される。調光信号PWMの周波数が既知であるとき、パルス幅からデューティ比を計算できる。

ロジック部44は、目標輝度LUMに応じて、駆動電流ILEDの大きさIc、パルス幅τおよびスイッチング周波数fswを制御する。テーブル46には、目標輝度LUMと、駆動電流ILEDの大きさIc、パルス幅τおよびスイッチング周波数fswの関係を示すデータが格納される。この関係は上述した通りであり、第1モードと第2モードの2通りのデータが格納される。

LED駆動回路100の周波数設定端子(FSET端子ともいう)には、周波数設定抵抗RFSETが外付けされる。ロジック部44によって第1範囲RNG1が検出されると、オシレータ48は、周波数設定抵抗RFSETに応じた周波数で発振する。つまり周波数設定抵抗RFSETの抵抗値に応じて、第1周波数f1が設定可能となっている。パルス信号生成部50は、オシレータ48に設定された周波数fswを有し、かつロジック部44により設定されたパルス幅τを有するパルス信号SPWMを生成する。

調光制御部40は、同相モードと、フェーズシフトモードが切りかえ可能に構成される。同相モードにおいて、パルス信号生成部50は、全チャンネルの電流ドライバ20_1〜20_nに対して同相のパルス信号SPWM1〜SPWMnを出力する。フェーズシフトモードでは、パルス信号生成部50は、各チャンネルの電流ドライバ20_1〜20_nに対して、所定間隔で位相シフトされたパルス信号SPWM1〜SPWMnを出力する。

ロジック部44は、駆動電流ILEDの大きさIcを指示するアナログ調光データDADIMを生成する。D/Aコンバータ52は、アナログ調光データDADIMを電圧V1に変換する。V/I変換器54は、D/Aコンバータ52の出力電圧V1を電流I1に変換する。電流設定端子(ISET端子ともいう)には、電流設定抵抗RISETが外付けされる。電流設定抵抗RISETには、V/I変換器54の出力電流I1に比例した電圧降下VADIMが発生する。電圧降下であるアナログ調光電圧VADIMはバッファ56を介して電流ドライバ20_1〜20_nに供給される。

電流ドライバ20は、調光制御部40からのアナログ調光電圧VADIMと、パルス信号SPWMを受ける。電流ドライバ20は、出力トランジスタ22、抵抗Rs、誤差増幅器26、スイッチ28、ドライバ30を備える。

出力トランジスタ22および抵抗Rsは、LED端子LEDと接地端子の間、すなわち駆動電流ILEDの経路上に順に直列に設けられる。出力トランジスタ22は、FET(Field Effect Transistor)であってもよいし、バイポーラトランジスタであってもよい。誤差増幅器26の出力端子は、出力トランジスタ22の制御端子と接続され、その第1入力端子(非反転入力端子)には、調光制御部40からのアナログ調光電圧VADIMが入力され、その第2入力端子(反転入力端子)は、出力トランジスタ22と抵抗Rsの接続点N1と接続される。駆動電流ILED1は、式(1)で与えられる。
LED1=VADIM/Rs …(1)

アナログ調光電圧VADIMは、電流設定抵抗RISETの抵抗値に比例する。したがって抵抗設定抵抗RISETに応じて駆動電流ILEDの大きさIcの基準値が設定可能となっている。

スイッチ28は、出力トランジスタ22の制御端子(ゲート)と固定電圧端子(たとえば接地端子)の間に、駆動電流ILEDをスイッチング(PWM制御)するために設けられる。ドライバ30は、調光制御部40からのパルス信号SPWM1に応じて、スイッチ28をスイッチングする。スイッチ28がオンのとき出力トランジスタ22がオフとなり、駆動電流ILED1が遮断され、スイッチ28がオフのとき出力トランジスタ22には、駆動電流ILED1が流れる。

続いて、第2範囲RNG2におけるスイッチング周波数fswおよびパルス幅τ、電流量Icの制御方法について説明する。

上述のように、第1範囲RNG1におけるスイッチング周波数fswである第1周波数f1は、外部から設定可能である。一方、第2範囲RNG2における目標輝度LUMとスイッチング周波数fswの対応は、第1周波数f1に依存せずに、駆動回路100内であらかじめ定められている。図5は、目標輝度LUMとスイッチング周波数fswの例示的な関係を示すテーブルである。第1しきい値TH1は、目標輝度LUMの1%である。このとき、LUM=0.9%、0.8%、0.7%、・・・0.1%それぞれについて、スイッチング周波数f2、f3、f4・・・f10とあらかじめ定められている。最小輝度に対応するスイッチング周波数f10は、300Hz程度に設定される。

LEDストリング10の実効的な輝度、言い換えれば時間平均値は、
fsw×τ×Ic
に比例する。第1範囲RNG1と第2範囲RNG2において、スイッチング周波数fswが不連続に変化する場合に、第2範囲RNG2のパルス幅τを最小値τMINに設定し、大きさIcを最小値IMINに設定すると、第2範囲RNG2における目標輝度LUMと実効的な輝度の比例関係が損なわれる可能性がある。そこでロジック部44は、第2範囲RNG2においても、目標輝度LUMと実効的な輝度の間に比例関係が成り立つように、第2範囲RNG2における駆動電流ILEDのパルス幅τおよび大きさIcの少なくとも一方を、第1周波数f1に応じて計算する。

以上がLED駆動回路100の具体的な構成例である。続いてその動作を説明する。
図6(a)〜(c)は、実施の形態に係るLED駆動回路100の第1モードの動作を示す波形図である。図6(a)は、第3範囲RNG3の動作を、図6(b)は、第4範囲RNG4の動作を、図6(c)は、第2範囲RNG2の動作を示す。

図7(a)〜(c)は、実施の形態に係るLED駆動回路100の第2モードの動作を示す波形図である。図7(a)は、第3範囲RNG3の動作を、図7(b)は、第4範囲RNG4の動作を、図7(c)は、第2範囲RNG2の動作を示す。

以上がLED駆動回路100の動作である。
LED駆動回路100によれば、駆動電流ILEDの大きさ(電流量)を変化させるアナログ調光、パルス幅τを変化させるPWM調光およびスイッチング周波数fswを変化させるパルス周波数調光を組み合わせることにより、1:1000を超える高コントラスト比を実現できる。

第1範囲RNG1では、第1周波数f1を高く設定することにより、ちらつきを防止できる。また第2範囲RNG2ではスイッチング周波数fswを低下させるため、それにともなうちらつきが発生しうるが、輝度が低い範囲であるためちらつきがユーザに知覚されにくい。

また、パルス幅τの最小値を適切な範囲、具体的には数μs以上に設定することにより、駆動電流ILEDの波形歪みを抑制でき、これによりデューティ比を正確に制御でき、調光精度を高めることができる。

このようにして、実施の形態に係るLED駆動回路100によれば、画面のちらつきを抑制しつつ、高コントラスト比を実現できる。

また第1モードを選択した場合、目標輝度が最大値より低くなると直ちに、つまり最大輝度を除くすべての調光範囲において、LEDストリング10に流れる電流は、間欠的なスイッチング電流となる。したがってLEDストリング10の実効的な点灯時間が短くなるため、第2モードに比べてLEDストリング10の寿命の観点で有利である。

一方、第2モードを選択した場合、目標輝度が最大値より低くなっても、第3範囲においてはLEDストリング10に直流電流が供給される。したがってスイッチングノイズの観点で第1モードよりも有利である。

さらにLED駆動回路100を第1モードと第2モードを切りかえ可能に構成することにより、LED駆動回路100が使用される用途に応じて、長寿命性と、低ノイズ性のいずれかを優先すべきかをユーザが選択することができる。

続いてバックライト8の用途を説明する。
図8(a)は、図1のバックライト8を備える電子機器の一例を示す図である。図8(a)の電子機器2はテレビ、カーナビゲーションシステム、PCなどのディスプレイ装置である。図8(b)は、電子機器2は、タブレットPC、PDA(Personal Digital Assistant)、携帯電話端末などである。電子機器2は、筐体702および液晶パネル704を備える。図1のLEDストリング10は、液晶パネル704の背面にバックライトとして配置される。

以上、本発明について、実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。以下、こうした変形例について説明する。

実施の形態では、第2範囲におけるスイッチング周波数が、第1周波数に依存せずにあらかじめ定められる場合を説明したが、本発明はそれに限定されない。たとえば調光制御部40は、第2範囲RNG2におけるスイッチング周波数fswを、第1周波数f1に対して相対的に定めてもよい。
たとえばTH1=1%であるときに、LUM=0.9%における周波数f2を、f2=f1×0.9のように計算してもよい。一般化すれば、fsw=LUM/TH1×f1にしたがって計算してもよい。この場合、第2範囲RNG2におけるパルス幅τ、電流量Icを計算する必要がなくなる。

実施の形態にもとづき本発明を説明したが、実施の形態は、本発明の原理、応用を示しているにすぎないことはいうまでもなく、実施の形態には、請求の範囲に規定された本発明の思想を逸脱しない範囲において、多くの変形例や配置の変更が認められることはいうまでもない。

2…電子機器、4…液晶パネル、6…液晶ドライバ、8…バックライト、9…電源、10…LEDストリング、20…電流ドライバ、22…出力トランジスタ、Rs…抵抗、26…誤差増幅器、28…スイッチ、30…ドライバ、40…調光制御部、42…デューティ比検出部、44…ロジック部、46…テーブル、48…オシレータ、50…パルス信号生成部、52…D/Aコンバータ、54…V/I変換器、56…バッファ、60…制御回路、62…誤差増幅器、64…パルス変調器、66…ドライバ、100…LED駆動回路、P1…調光制御端子、P2…スイッチング端子、LED…LED端子。

Claims (18)

  1. 直列に接続された複数のLED(発光ダイオード)を含むディスプレイのバックライト用LEDストリングを駆動する駆動回路であって、
    外部から前記LEDストリングの目標輝度を指示する調光信号を受ける調光制御端子と、
    前記LEDストリングと直列に設けられ、前記LEDストリングに対して、大きさ、スイッチング周波数およびパルス幅が調節可能なパルス状、あるいは直流の駆動電流を供給する電流ドライバと、
    前記調光信号が指示する目標輝度に応じて、前記電流ドライバに対して、前記駆動電流の大きさ、スイッチング周波数およびパルス幅を指示する調光制御部と、
    を備え、
    前記調光制御部は、(1)前記目標輝度が所定の第1しきい値より高い第1範囲において、前記スイッチング周波数を所定の第1周波数に固定した状態で、前記パルス幅および前記大きさの組み合わせを変化させ、(2)前記目標輝度が前記第1しきい値より低い第2範囲において、前記パルス幅および前記大きさを固定した状態で、前記スイッチング周波数を前記目標輝度に応じて低下させることを特徴とする駆動回路。
  2. 前記第1範囲は、前記目標輝度が前記第1しきい値に対して高く定められた第2しきい値より高い第3範囲と、前記目標輝度が前記第2しきい値より低い第4範囲を含み、
    前記調光制御部は、(1a)前記第3範囲において、前記大きさを最大値に固定した状態で、前記目標輝度が低下するにしたがって、前記パルス幅をその最小値に向かって低下させ、
    (1b)前記第4範囲において、前記パルス幅をその最小値に固定した状態で、前記目標輝度が低下するにしたがって、前記大きさをその最小値に向かって低下させることを特徴とする請求項1に記載の駆動回路。
  3. 前記第1範囲は、前記目標輝度が前記第1しきい値に対して高く定められた第2しきい値より高い第3範囲と、前記目標輝度が前記第2しきい値より低い第4範囲を含み、
    前記調光制御部は、(1c)前記第3範囲において、前記パルス幅をその最大値に固定した状態で、前記目標輝度が低下するにしたがって、前記大きさをその最小値に向かって低下させ、
    (1d)前記第4範囲において、前記大きさを前記最小値に固定した状態で、前記目標輝度が低下するにしたがって、前記パルス幅をその最小値に向かって低下させることを特徴とする請求項1に記載の駆動回路。
  4. 前記第1範囲は、前記目標輝度が前記第1しきい値に対して高く定められた第2しきい値より高い第3範囲と、前記目標輝度が前記第2しきい値より低い第4範囲を含み、
    前記調光制御部は、第1モードと第2モードが切りかえ可能に構成され、
    前記第1モードにおいて、前記調光制御部は、
    (1a)前記第3範囲において、前記大きさを最大値に固定した状態で、前記目標輝度が低下するにしたがって、前記パルス幅をその最小値に向かって低下させ、
    (1b)前記第4範囲において、前記パルス幅をその最小値に固定した状態で、前記目標輝度が低下するにしたがって、前記大きさをその最小値に向かって低下させ、
    前記第2モードにおいて、前記調光制御部は、
    (1c)前記第3範囲において、前記パルス幅をその最大値に固定した状態で、前記目標輝度が低下するにしたがって、前記大きさをその最小値に向かって低下させ、
    (1d)前記第4範囲において、前記大きさを前記最小値に固定した状態で、前記目標輝度が低下するにしたがって、前記パルス幅をその最小値に向かって低下させることを特徴とする請求項1に記載の駆動回路。
  5. 前記第1周波数は、外部から設定可能であることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の駆動回路。
  6. 前記第2範囲における前記目標輝度と前記スイッチング周波数の対応は、前記駆動回路内であらかじめ定められていることを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の駆動回路。
  7. 前記第1周波数は、外部から設定可能であり、
    前記第2範囲における前記目標輝度と前記スイッチング周波数の対応は、前記駆動回路内であらかじめ定められており、
    前記第2範囲における前記パルス幅および前記大きさの少なくとも一方は、前記第1周波数に応じて計算されることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の駆動回路。
  8. 前記第1周波数は、外部から設定可能であり、
    前記第2範囲において、前記スイッチング周波数は、前記第1周波数に対して相対的に定められることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の駆動回路。
  9. 前記パルス幅の最小値は、数μsであることを特徴とする請求項1から8のいずれかに記載の駆動回路。
  10. 前記駆動回路は、複数チャンネルのLEDストリングを駆動可能に構成され、チャンネルごとに前記電流ドライバを備えており、
    前記調光制御部は、複数チャンネルの前記電流ドライバそれぞれに対して、前記駆動電流の大きさ、スイッチング周波数およびパルス幅を指示することを特徴とする請求項1から9のいずれかに記載の駆動回路。
  11. 前記調光制御部は、
    前記複数チャンネルの前記電流ドライバを同相で駆動する同相モードと、
    前記複数チャンネルの前記電流ドライバを、所定の位相差で駆動するフェーズシフトモードと、が切りかえ可能に構成されることを特徴とする請求項10に記載の駆動回路。
  12. ひとつの半導体基板上に一体集積化されることを特徴とする請求項1から11のいずれかに記載の駆動回路。
  13. 直列に接続された複数のLED(発光ダイオード)を含むディスプレイのバックライト用LEDストリングと、
    前記LEDストリングを駆動する請求項1から12のいずれかに記載の駆動回路と、
    前記LEDストリングに駆動電圧を供給する電源と、
    を備えることを特徴とするバックライト装置。
  14. 液晶ディスプレイパネルと、
    前記液晶ディスプレイパネルの背面に配置されているLEDストリングを有する請求項13に記載のバックライト装置と、
    を備えることを特徴とする電子機器。
  15. 直列に接続された複数のLED(発光ダイオード)を含むディスプレイのバックライト用LEDストリングを駆動する駆動方法であって、
    前記LEDストリングの目標輝度を指示する調光信号を生成するステップと、
    前記LEDストリングに対して、前記調光信号が指示する目標輝度に応じて、大きさ、スイッチング周波数およびパルス幅が調節可能なパルス状、あるいは直流の駆動電流を供給するステップと、
    を備え、
    (1)前記目標輝度が所定の第1しきい値より高い第1範囲において、前記スイッチング周波数を所定の第1周波数に固定した状態で、前記パルス幅および前記大きさの組み合わせを変化させ、(2)前記目標輝度が前記第1しきい値より低い第2範囲において、前記パルス幅および前記大きさを固定した状態で、前記スイッチング周波数を前記目標輝度に応じて低下させることを特徴とする駆動方法。
  16. 前記第1範囲は、前記目標輝度が前記第1しきい値に対して高く定められた第2しきい値より高い第3範囲と、前記目標輝度が前記第2しきい値より低い第4範囲を含み、
    (1a)前記第3範囲において、前記大きさを最大値に固定した状態で、前記目標輝度が低下するにしたがって、前記パルス幅をその最小値に向かって低下させ、
    (1b)前記第4範囲において、前記パルス幅をその最小値に固定した状態で、前記目標輝度が低下するにしたがって、前記大きさをその最小値に向かって低下させることを特徴とする請求項15に記載の駆動方法。
  17. 前記第1範囲は、前記目標輝度が前記第1しきい値に対して高く定められた第2しきい値より高い第3範囲と、前記目標輝度が前記第2しきい値より低い第4範囲を含み、
    (1c)前記第3範囲において、前記パルス幅をその最大値に固定した状態で、前記目標輝度が低下するにしたがって、前記大きさをその最小値に向かって低下させ、
    (1d)前記第4範囲において、前記大きさを前記最小値に固定した状態で、前記目標輝度が低下するにしたがって、前記パルス幅をその最小値に向かって低下させることを特徴とする請求項15に記載の駆動方法。
  18. 前記第1範囲は、前記目標輝度が前記第1しきい値に対して高く定められた第2しきい値より高い第3範囲と、前記目標輝度が前記第2しきい値より低い第4範囲を含み、
    前記駆動方法は、第1モードと第2モードを切りかえるステップをさらに備え、
    前記第1モードにおいて、
    (1a)前記第3範囲において、前記大きさを最大値に固定した状態で、前記目標輝度が低下するにしたがって、前記パルス幅をその最小値に向かって低下させ、
    (1b)前記第4範囲において、前記パルス幅をその最小値に固定した状態で、前記目標輝度が低下するにしたがって、前記大きさをその最小値に向かって低下させ、
    前記第2モードにおいて、
    (1c)前記第3範囲において、前記パルス幅をその最大値に固定した状態で、前記目標輝度が低下するにしたがって、前記大きさをその最小値に向かって低下させ、
    (1d)前記第4範囲において、前記大きさを前記最小値に固定した状態で、前記目標輝度が低下するにしたがって、前記パルス幅をその最小値に向かって低下させることを特徴とする請求項15に記載の駆動方法。
JP2012103373A 2012-04-27 2012-04-27 バックライト用ledストリングの駆動回路および駆動方法、ならびにそれを用いたバックライト装置および電子機器 Active JP5952630B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012103373A JP5952630B2 (ja) 2012-04-27 2012-04-27 バックライト用ledストリングの駆動回路および駆動方法、ならびにそれを用いたバックライト装置および電子機器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012103373A JP5952630B2 (ja) 2012-04-27 2012-04-27 バックライト用ledストリングの駆動回路および駆動方法、ならびにそれを用いたバックライト装置および電子機器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2013233033A true JP2013233033A (ja) 2013-11-14
JP5952630B2 JP5952630B2 (ja) 2016-07-13

Family

ID=49679005

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012103373A Active JP5952630B2 (ja) 2012-04-27 2012-04-27 バックライト用ledストリングの駆動回路および駆動方法、ならびにそれを用いたバックライト装置および電子機器

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5952630B2 (ja)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104507216A (zh) * 2014-12-11 2015-04-08 昆山龙腾光电有限公司 Led驱动电路及使用其的液晶显示装置
JP2015219954A (ja) * 2014-05-14 2015-12-07 三菱電機株式会社 点灯装置
JP2016170864A (ja) * 2015-03-11 2016-09-23 富士通テン株式会社 画像表示システム及び画像表示方法
JP2016213017A (ja) * 2015-05-01 2016-12-15 ローム株式会社 光源の駆動回路およびその制御回路、光源の駆動方法、照明装置、電子機器
CN106255255A (zh) * 2015-06-09 2016-12-21 Nlt科技股份有限公司 Led背光驱动电路、液晶显示装置以及驱动电路的驱动方法
CN107255947A (zh) * 2017-06-22 2017-10-17 青岛海信电器股份有限公司 显示装置及其液晶屏背光时序控制电路

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006013014A (ja) * 2004-06-24 2006-01-12 Matsushita Electric Ind Co Ltd 発光素子駆動回路
JP2009534792A (ja) * 2006-04-21 2009-09-24 クリー インコーポレイテッドCree Inc. 全般照明用の固体照明器具
JP2010278366A (ja) * 2009-05-29 2010-12-09 Hitachi Ltd 照明装置及び液晶表示装置
JP2011108670A (ja) * 2007-10-25 2011-06-02 Panasonic Electric Works Co Ltd Led調光装置
JP2012033509A (ja) * 2011-11-16 2012-02-16 Sharp Corp Led制御装置,液晶表示装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006013014A (ja) * 2004-06-24 2006-01-12 Matsushita Electric Ind Co Ltd 発光素子駆動回路
JP2009534792A (ja) * 2006-04-21 2009-09-24 クリー インコーポレイテッドCree Inc. 全般照明用の固体照明器具
JP2011108670A (ja) * 2007-10-25 2011-06-02 Panasonic Electric Works Co Ltd Led調光装置
JP2010278366A (ja) * 2009-05-29 2010-12-09 Hitachi Ltd 照明装置及び液晶表示装置
JP2012033509A (ja) * 2011-11-16 2012-02-16 Sharp Corp Led制御装置,液晶表示装置

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015219954A (ja) * 2014-05-14 2015-12-07 三菱電機株式会社 点灯装置
CN104507216A (zh) * 2014-12-11 2015-04-08 昆山龙腾光电有限公司 Led驱动电路及使用其的液晶显示装置
JP2016170864A (ja) * 2015-03-11 2016-09-23 富士通テン株式会社 画像表示システム及び画像表示方法
JP2016213017A (ja) * 2015-05-01 2016-12-15 ローム株式会社 光源の駆動回路およびその制御回路、光源の駆動方法、照明装置、電子機器
CN106255255A (zh) * 2015-06-09 2016-12-21 Nlt科技股份有限公司 Led背光驱动电路、液晶显示装置以及驱动电路的驱动方法
JP2017004728A (ja) * 2015-06-09 2017-01-05 Nltテクノロジー株式会社 Ledバックライト駆動回路、液晶表示装置及びプログラム
CN107255947A (zh) * 2017-06-22 2017-10-17 青岛海信电器股份有限公司 显示装置及其液晶屏背光时序控制电路
CN107255947B (zh) * 2017-06-22 2019-08-23 青岛海信电器股份有限公司 显示装置及其液晶屏背光时序控制电路

Also Published As

Publication number Publication date
JP5952630B2 (ja) 2016-07-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10028348B2 (en) Driving circuit for light-emitting element with burst dimming control
USRE46330E1 (en) Driving apparatus of light emitting diode and driving method thereof
US9076357B2 (en) Redundant operation of a backlight unit of a display device under a shorted LED condition
US8289263B2 (en) LED driving apparatus and liquid crystal display apparatus using the same
NL2000605C2 (nl) Led-aandrijfinrichting voor overspanningsbeveiliging en inschakelduurbesturing.
US7317403B2 (en) LED light source for backlighting with integrated electronics
JP4450019B2 (ja) 制御装置および制御方法、並びに、面状光源装置および面状光源装置の制御方法
JP4544068B2 (ja) 発光ダイオード素子の駆動回路、光源装置、表示装置
KR101010555B1 (ko) 조명 장치에서의 사용을 위한 광원 유닛
KR101473366B1 (ko) 광원구동방법, 이를 수행하기 위한 광원 장치 및 이 광원장치를 포함하는 표시 장치
US8648545B2 (en) Reference voltage generating device, control device including the reference voltage generating device, and LED light emitting device using the control device
KR101009049B1 (ko) Led 조명 장치
US7847783B2 (en) Controller circuitry for light emitting diodes
JP3861091B2 (ja) Led駆動用フリッカ抑制のpwm照明コントロール回路
US7397195B2 (en) Apparatus of light source and adjustable control circuit for LEDs
US8289305B2 (en) Backlight unit, liquid crystal display device having the same and control method thereof
JP5506025B2 (ja) バックライトアッセンブリ
US7425728B2 (en) Surface light source control device
KR100679410B1 (ko) 발광 다이오드의 구동 장치
US7999785B2 (en) Light-source module for display device and display device having the same
KR100945205B1 (ko) 발광소자 구동 장치 및 그들을 이용한 휴대 장치
US8569975B2 (en) Control circuit for switching power supply
US8471499B2 (en) Light source driver
TWI236169B (en) Driving device for light emitted diode
KR101955034B1 (ko) Led 어레이 쇼트여부 감지회로 및 이를 이용한 led 구동장치

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20150422

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20160315

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20160316

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20160512

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20160531

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20160610

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5952630

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250