JP3164657U - 表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】バックライトユニット駆動回路における電子部品の発熱の低減と構造の簡略化を図った表示装置を提供する。【解決手段】LEDを光源とするLEDバックライトユニットにおいて、複数のLEDを複数のLEDグループで構成し、LEDグループ毎の電圧を検出して切り替える切り替え部17と、LEDグループの組み合わせを電圧によって選択して切り替える選択制御部15とを備える。【選択図】図2
Description
本考案は、発光ダイオード(Light Emitting Diode:以下LED)を光源として使用したバックライトユニット及び該ユニットを備える表示装置に関する。
近年、液晶パネルのバックライト光源は冷陰極蛍光管を使ったCCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp)タイプからLEDを使用したLEDタイプが主流になってきている。LEDタイプはCCFLタイプに比べて消費電力が少なく、長寿命であることが知られている。
液晶パネルの表示画面サイズにより、LEDバックライトユニットには数十個から数百個のLEDを使用するが、LEDにはばらつきがある為、駆動する回路のトランジスタや抵抗等によって構成された電圧制御部によりLED個々の降下電圧のばらつきを調整している。しかし、ばらつきによって生じた降下電圧の差が大きくなると、回路を構成している電流調整の電子部品からの発熱が大きくなるという問題がある。さらにその発熱によって装置全体の温度も上昇してしまう。ここでLEDのばらつきについて説明する。LEDのアノードとカソード間に流れる電流によって生じる降下電圧はLED製造時のPN接合間のエネルギーギャップの大きさで決まるが、このエネルギーギャップはP型半導体並びにN型半導体の製造時に、添加物のわずかな濃度の差で変化してしまう。この変化がLEDに流す電流によって生じる降下電圧のばらつきとして存在する。
特許文献1の表示装置では、通常時に点灯する数より少ない数の光源を選択する選択手段と、少ない数の光源のみを点灯させるバックライト駆動手段によって、消費電力を抑制可能としたことを特徴としている。
特許文献2の液晶モジュールでは、複数個のLEDを含む複数個のバックライトユニットと、液晶面の明るさを計測する測光部を備え、前記側光部によって輝度低下を検出した場合にメインのバックライトユニットから予備のバックライトユニットに選択する選択部を構成することで、バックライトの信頼性と高寿命化を可能としたことを特徴としている。
また、特許文献3の表示装置では、複数の発光ダイオードの各々に並列に接続されたスイッチング素子を備え、選択的に接続可能とすることで発光ダイオードに流れる電流を個別に制御可能としたことを特徴としている。
また、特許文献4の半導体発光ドライバでは、複数の発光デバイスで構成される半導体発光ドライバにおいて、各発光ドライバに供給される電流量を個別に調整する為の複数のスイッチを有する電流調整ユニットを備えていることを特徴としている。
特許文献1の表示装置は、通常の数の光源と通常より数の少ない光源のいずれかの光源を点灯させる選択を可能とし、任意の位置を指定するポインティングデバイスによって、指定されたディスプレイ内の領域に対応付けられている光源を、少ない数の光源にて点灯させている。しかし、通常より数の少ない光源を別な装置内の領域に配置させる検討等、パネル内の配置の複雑化が懸念され設計的負担や、通常より数の少ない光源を備えるためのコストがかかる。また、電子部品の発熱を低減する為、点灯させる光源の組み合わせを選択する本考案の構成とは異なる。
また、特許文献2の液晶モジュールでも、通常使用するメインバックライトと輝度低下時に使用する予備バックライトを測光部の計測値により選択して切り替えるが、予備バックライトを別に備えるためメインバックライトと予備バックライトを配置させる領域の検討等、パネル内の配置の複雑化が懸念され設計的な負担や、予備バックライト分のコストがかかる。また、電子部品の発熱を低減する為、点灯させる光源の組み合わせを選択する本考案の構成とは異なる。
特許文献3の表示装置でも、複数の発光ダイオードごとに並列にスイッチング素子を設けており、回路の複雑化と各スイッチ分のコストがかかる。また、電子部品の発熱を低減する為、点灯させる光源の組み合わせを選択する本考案の構成とは異なる。
特許文献4の半導体発光デバイスでは、発光部への電流量を調整するトランジスタで構成された複数のスイッチを有する電流調整ユニットと、各電流量に対応するフィードバック信号によってスイッチの制御を行うが、発光デバイスの降下電圧のばらつきによっては電流調整ユニットの発熱が増大する。
本考案の目的は、LEDの降下電圧のばらつきによって生じる兆候制御部の発熱を低減し、パネル内のバックライトユニット配置の簡略化と設計的負担を軽減する構成とする。
さらには、パネル構成の簡略化と設計的負担の軽減を図る表示装置を提供することにある。
さらには、パネル構成の簡略化と設計的負担の軽減を図る表示装置を提供することにある。
請求項1に係る表示装置は、LEDを光源とし、複数のLEDをひとつのグループとし、複数のLEDグループで構成されたバックライトユニットにおいて、前記LEDグループの各電圧を検出して切り替える切り替え部と、前記電圧によって前記LEDグループの組み合わせの選択を制御する選択制御部とを備え、前記切り替え部は、前記選択制御部によって選択決定された前記LEDグループ毎の組み合わせに切り替えて前記バックライトユニットを駆動させることを特徴とする。
請求項2に係る表示装置は、請求項1に記載の表示装置であって、前記切り替え部は前記LEDグループ同士を接続するように配置し、前記切り替え部によって検出された前記LEDグループ毎の電圧を、前記選択制御部がグループ毎に略同等の電圧となるよう組み合わせを選択し、前記切り替え部によって前記組み合わせに切り替えて駆動するバックライトユニットを備えたことを特徴とする。
請求項1の考案によれば、バックライトユニットを複数のLEDグループで分割しLEDグループ毎に切り替えて駆動することで、LEDの降下電圧のばらつきが存在しても、LEDグループの組み合わせによってバックライトユニットの降下電圧の調整が可能となり、予備のバックライトユニットを用いる構成とすることなく、パネル内のバックライトユニット配置の検討や、パネル構成の考慮など設計的負担も軽減される。
請求項2の考案によれば、LEDグループ毎に組み合わせて、各LEDグループの電圧を略同等とすることで、電子部品の発熱を低減させることが可能となり、バックライトユニットの電圧制御部を構成する回路において特にLEDの降下電圧を調整する電圧調整トランジスタに生じるLEDの降下電圧のばらつきによる発熱を低減させることができる。さらに、発熱の低減により電圧調整のトランジスタも定格の小さい製品が選択でき、回路の小型化、基板面積の小型化、各小型化に伴うコストダウンが行える。
このように、バックライトユニットの光源を複数のLEDグループで構成し、各LEDグループの電圧を検出し、検出された電圧によってLEDグループの組み合わせを選択し、選択した組み合わせに切り替えて駆動させることでLED光源を駆動する回路、特にLEDの降下電圧のばらつきを吸収させる回路を構成する電子部品から生じる発熱を低減することができる。
また、通常使用している数より少ないLEDを光源として用いた構成や、予備の光源を用いる構成とすることもなく、パネル内のバックライトユニット配置やパネル構成の簡略化や、設計的負担も軽減され、設計の自由度も図れる。
図1から図6を参照して本考案の実施形態を説明する。なお、本考案はその主旨に反しない範囲で、実施例において説明した構成以外に対しても適用可能である。
図1は、本考案の実施例における従来技術のLED光源を駆動する回路図例である。同図で示すように、LED素子群1は、LED2を複数使用し構成されたバックライトユニット3、4、5、nと、LED素子群1の電圧を制御する回路として電圧制御部14を備え、電圧制御部14には各バックライトユニット3、4、5、nの電流を調整する為の電流調整抵抗10、11、12、Rnと、降下電圧を吸収するための電圧調整トランジスタ素子6、7、8、Tnで構成されている。電圧調整トランジスタ素子6、7、8、TnのベースはLEDドライバ16に接続され、LEDドライバ16は電圧調整トランジスタ素子6、7、8、Tnのコレクタである位置ア、イ、ウ、エにてバックライトユニット3、4、5、nの降下電圧を検出するが、電圧調整トランジスタで検出された電圧Vc1、Vc2、Vc3、Vcnと元の電圧Vとの差の電圧V1、V2、V3、Vnがバックライトユニット3、4、5、nの降下電圧となる。ここでバックライトユニットに流す電流の基準値は、規格により予め設定されておりその基準値になるよう調整する為、LEDドライバ16が電圧調整トランジスタ素子6、7、8、Tnのベースに、元の電圧V−降下電圧の電圧V1、V2、V3、Vnとなる、電圧Vc1、Vc2、Vc3、Vcnを加えることで調整している。
バックライトユニット点灯の為に流す電流の基準値はLEDドライバ16に予め設定されている為、電流調整抵抗10、11、12、Rnの抵抗値は位置ア、イ、ウ、エの降下電圧がばらついても基準の電流値になるよう定数が設定されている。
バックライトユニット点灯の為に流す電流の基準値はLEDドライバ16に予め設定されている為、電流調整抵抗10、11、12、Rnの抵抗値は位置ア、イ、ウ、エの降下電圧がばらついても基準の電流値になるよう定数が設定されている。
バックライトユニット3、4、5、nの一方はバックライトユニット駆動用電圧供給ラインに接続され、図示しない電源回路から電圧Vが供給されている。もう一方が電圧制御部14の電圧調整トランジスタ素子6、7、8、Tnの各エミッタに接続され、各電圧調整トランジスタ素子6、7、8、TnのベースはLEDドライバ16に各々接続されている。さらに各電圧調整トランジスタ素子6、7、8、Tnのコレクタは電流調整抵抗10、11、12、RnとLEDドライバ16に接続され位置ア、イ、ウ、エとし、各電流調整抵抗10、11、12、Rnのもう一方はGNDに接地されている。この位置ア、イ、ウ、エの電圧がLEDドライバ16に入力され、各電流調整抵抗10、11、12、Rnに流れる電流は常に一定になるように設定されている為、LEDドライバ16は電圧V−降下電圧の電圧Vc1、Vc2、Vc3、Vcnを各電圧調整トランジスタ素子6、7、8、Tnのベースに供給することで降下電圧を調整している。電流が多い場合はバックライトユニットの降下電圧も多く、電流が少ない場合はバックライトユニットの降下電圧も少ないことになる為、電圧降下が多いと電圧調整トランジスタ素子6、7、8、Tnで調整する電圧は少なくてすむが、降下電圧が少ないと電圧調整トランジスタ素子6、7、8、Tnで調整する電圧は多くなり、その分、熱となって電圧調整トランジスタ素子6、7、8、Tnが発熱する。
例としてバックライトユニット3にて動作説明すると、バックライトユニット3に供給される電圧Vはバックライトユニット3にかかる電圧V1とトランジスタ素子6にかかる電圧Vc1を加算した電圧で示される。例えば電圧Vに50Vが供給され、LED2に降下電圧のばらつきが無い場合、バックライトユニット3の駆動でV1が48Vであれば、電圧Vの50Vに対し電圧V1の48Vの降下電圧は多く、電圧調整トランジスタ素子6ではVc1=V−V1すなわち50V−48V=2V分だけ調整すればよいことになる。この2VがLEDドライバ16から供給され調整されることになる(実際に供給する電圧は電圧調整トランジスタ素子6のエミッタ電圧分が存在する為、約1.3Vとなる)。バックライトユニット3の降下電圧は、LEDドライバ16が位置アの電圧にて検出する。
LED2には電流を流す際、降下電圧が通常の製品より少ないという降下電圧にばらつきのあるLED2が存在する。バックライトユニット3に降下電圧にばらつきがあるLED2が含まれ、バックライトユニット3の駆動で電圧V1が40Vの場合、電圧Vの50Vに対し電圧V1が40Vである為、降下電圧が少なく、また降下電圧のばらつきが無い場合の電圧V1の48Vに対しても降下電圧が少なく、電圧調整トランジスタ素子6のVc1は50V−40V=10Vとなって10V分の調整が必要となり、降下電圧のばらつきが無い場合の2Vに対し8Vも余分に調整しなければならない。この降下電圧のばらつきによって、LED2の降下電圧が少ないことによるバックライトユニット3の降下電圧を示す電圧V1が少なくなり、電圧Vとの整合性の為、電圧調整トランジスタ素子6で調整する電圧Vc1の電圧をより上昇させる必要があり、電圧調整トランジスタ素子6から熱が生じてしまう。この熱の温度上昇が高く、また装置全体の内部温度を上昇させる要因の一つとなっている。
LED2には電流を流す際、降下電圧が通常の製品より少ないという降下電圧にばらつきのあるLED2が存在する。バックライトユニット3に降下電圧にばらつきがあるLED2が含まれ、バックライトユニット3の駆動で電圧V1が40Vの場合、電圧Vの50Vに対し電圧V1が40Vである為、降下電圧が少なく、また降下電圧のばらつきが無い場合の電圧V1の48Vに対しても降下電圧が少なく、電圧調整トランジスタ素子6のVc1は50V−40V=10Vとなって10V分の調整が必要となり、降下電圧のばらつきが無い場合の2Vに対し8Vも余分に調整しなければならない。この降下電圧のばらつきによって、LED2の降下電圧が少ないことによるバックライトユニット3の降下電圧を示す電圧V1が少なくなり、電圧Vとの整合性の為、電圧調整トランジスタ素子6で調整する電圧Vc1の電圧をより上昇させる必要があり、電圧調整トランジスタ素子6から熱が生じてしまう。この熱の温度上昇が高く、また装置全体の内部温度を上昇させる要因の一つとなっている。
図2は、本考案の実施例における回路図例である。同図で示すように、バックライトユニット3、4、5、nを複数のLEDグループ3a、3b、4a、4b、5a、5b、na、nbと構成し、図1における元のバックライトユニットが分割されるように切り替え部17を配置する。切り替え部17では接続されたLEDグループ3a、3b、4a、4b、5a、5b、na、nbの電圧V1a、V1b、V2a、V2b、V3a、V3b、Vna、Vnbを各端子や別の電圧検出の端子によって検出し、通信部18を介して選択制御部15に電圧情報を伝達する。選択制御部15は伝達された電圧情報である電圧値の最大値、最小値等を判定し、その判定結果によってLEDグループ3a、3b、4a、4b、5a、5b、na、nbの組み合わせを選択する。組み合わせはLEDグループ3a、4a、5a、naとLEDグループ3b、4b、5b、nbのいずれかを組み合わせて位置ア、イ、ウ、エで検出されるバックライトユニットの電圧が略同等になることとする。その組み合わせの選択結果を、再度通信部18を介して切り替え部17に伝達し、LEDグループ3a、3b、4a、4b、5a、5b、na、nbの切り替え制御が行われる。図2の切り替え部17ではまだ各LEDグループは、3aと3b、4aと4b、5aと5b、naとnbが接続されたままである。
図3は、本考案の実施例における切り替え部17内部のリレーを切り替えた場合の回路図例である。表示装置の電源をオンさせて視聴を開始したときは、図2の切り替え部17の状態で各LEDグループが組み合わされて点灯する。他の電圧制御部14の構成は図1と同様である。
具体的な切り替えの例として、切り替え部17の各LEDグループがまだ3aと3b、4aと4b、5aと5b、naとnbの接続状態において、LEDドライバ16に入力される位置ア、イ、ウ、エの電圧によって、LEDグループの電圧V1=V1a+V1b、V2=V2a+V2b、V3=V3a+V3b、Vn=Vna+Vnbの降下電圧を判断する。この降下電圧によりLEDドライバ16は電圧調整トランジスタ素子6、7、8、Tnのベースに各電圧Vc1、Vc2、Vc3、Vcnを供給し調整するが、この調整の電圧情報として選択制御部15に電圧値を伝達する。選択制御部15には予め調整電圧値の閾値を設定しておき、この閾値と伝達された電圧値とを比較後、閾値を超える場合は熱が発生すると判断し、切り替え部17への制御を行う。閾値は電圧調整トランジスタ素子の温度上昇と正常動作範囲内の規格等より電圧値を設定すれば良い。
降下電圧のばらつきがないLED2を含むLEDグループの場合は、降下電圧の調整が少ない為、電圧制御部14の各電圧調整トランジスタ素子6、7、8、Tnのベースに供給する電圧が設定した閾値を超えることがなく、図2の切り替え部17の状態である。しかし、降下電圧のばらつきのあるLED2を含むLEDグループの場合は、降下電圧の調整が多い為、電圧制御部14の各電圧調整トランジスタ素子6、7、8、Tnのベースに供給するいずれかの電圧が設定した閾値を超えてしまう。選択制御部15はLEDドライバ16から各電圧調整トランジスタ素子6、7、8、Tnに供給した調整電圧の情報により閾値超えを取得すると、電圧上昇による各電圧調整トランジスタ素子6、7、8、Tnの温度上昇を低減の為、切り替え部17の各端子電圧情報であるV1a、V1b、V2a、V2b、V3a、V3b、Vna、Vnbの電圧情報を、通信部18を介して取得する。切り替え部17はLEDグループが接続されている各端子の電圧V1a、V1b、V2a、V2b、V3a、V3b、Vna、Vnbを検出し検出結果を、通信部18を介して選択制御部15に伝達し、選択制御部15は取得した電圧の最大値と最小値等を判定する。図3において最大値と最小値の判定は、先ずV1a、V2a、V3a、Vnaで判定され、次にV1b、V2b、V3b、Vnbで判定されるが、特に判定の順番を特定しなくても良い。
切り替え部17での各LEDグループの電圧検出方法としては、分割したLEDグループの各出力部(LEDグループ3a、4a、5a、naの切り替え部17に接続された側と、LEDグループ3b、4b、5b、nbの電圧調整トランジスタ素子6、7、8、Tnに接続された側)の電圧を切り替え制御部17に入力することで判定させる。若しくはLEDグループの各出力部(LEDグループ3a、4a、5a、naの切り替え部17に接続された側と、LEDグループ3b、4b、5b、nbの電圧調整トランジスタ素子6、7、8、Tnに接続された側)を、別に設けた電圧検出部に接続し判定させても良い。
このように判定された最大値と最小値によって、選択制御部15は各LEDグループ3a、3b、4a、4b、5a、5b、na、nbの選択を組み合わせ、組み合わせて構成されたLEDグループからなるバックライトユニットにかかる電圧が位置ア、イ、ウ、エにて略同等になるよう設定する。すなわち降下電圧を調整する電圧が略同等となることで製造ばらつきのあるLEDが含まれていても吸収する為の電圧が少なくなることにより発熱が低減される。
組み合わせの例としては、V1a、V2a、V3a、Vnaの電圧の最大値のLEDグループと、V1b、V2b、V3b、Vnbの電圧の最小値のLEDグループを組み合わせ、さらに、V1a、V2a、V3a、Vnaの電圧の最小値のLEDグループと、V1b、V2b、V3b、Vnbの電圧の最大値のLEDグループを組み合わせることにより、各LEDグループを組み合わせて構成するバックライトユニットの電圧が略同等になるように選択制御部15で選択され、通信部18を介して切り替え部17が切り替える。最大値と最小値以外の電圧のLEDグループに対しても検出された電圧が略同等になるよう組み合わせが選択される。
図3においては、V1aとV2b、V2aとVnb、V3aとV1b、VnaとV3bが組み合わされ切り替え部17で選択されている例を示している。
図3においては、V1aとV2b、V2aとVnb、V3aとV1b、VnaとV3bが組み合わされ切り替え部17で選択されている例を示している。
また電圧検出において、前述では先ずLEDグループ毎に電圧を検出し組み合わせを選択したが、他の方法として切り替え部17ですべての組み合わせを順番に行い、その組み合わされた順番にバックライトユニットの電圧をLEDグループ3b、4b、5b、nbの電圧調整トランジスタ素子6、7、8、Tnに接続された側のみで検出し、検出した電圧の結果をすべて参照して、バックライトユニットの電圧が略同等となる組み合わせを選択しても良い。
このようにバックライトユニットを複数のLEDグループに分割しLEDグループを組み合わせることで、LEDグループ内に降下電圧のばらつきがあるLED2が存在しても、降下電圧のばらつきのあるLEDグループを降下電圧のばらつきのないLEDグループと組み合わせることで、電圧制御部14での発熱の低減を可能としている。さらに、発熱の低減により電圧調整のトランジスタも定格の小さい製品が選択でき、回路の小型化、基板面積の小型化、各小型化に伴うコストダウンが行える。
また、切り替え部17を構成するだけであるため、バックライトユニットを予備のバックライトユニットを追加構成したり、通常のバックライトユニットよりLED2の数が少ないバックライトユニットを構成する必要もない為、パネル内のバックライトユニットを配置する構成が簡略でき、パネル内の配置の検討や、配置構成の考慮など設計的負担も軽減される。
図4は本考案の実施例における切り替え部17内部のリレーを構成するトランジスタアレイを示す回路図である。LEDグループ3aとLEDグループ3b、4b、5b、nb間、LEDグループ4aとLEDグループ3b、4b、5b、nb間、LEDグループ5aとLEDグループ3b、4b、5b、nb間、LEDグループnaとLEDグループ3b、4b、5b、nb間に介在する電流経路接続用トランジスタ19によって構成されている。このトランジスタアレイは、選択制御部15からの、例えばクロックにて構成される制御信号を受信してリレーを構成する各トランジスタのONとOFFを決定する信号に変換し、それを各電流経路接続用トランジスタ19のベースに送信してLEDグループ3a、4a、5a、naとLEDグループ3b、4b、5b、nb間の接続を切り替える。図5では、図2の場合のLEDグループ3a、4a、5a、naとLEDグループ3b、4b、5b、nbの接続方法を示している。図6では、図3の場合のLEDグループ3a、4a、5a、naとLEDグループ3b、4b、5b、nbの接続方法を示している。構成についてはトランジスタアレイでなく切り替えICを使用してもよい。
なお、本考案の表示装置において、回路を構成するトランジスタ素子は、PNP型だけでなく、NPN型で構成してもよく、電圧だけでなく電流や、実際の温度センサーによる熱検出等であってもよい。またLEDドライバと選択制御部等をまとめた制御部としてもよく、切り替え制御部がLEDグループの電圧を検出しているが、別な電圧検出部を設けて検出させても適用可能であり、本実施例に限定するものではなく、本発明の主旨に反しない範囲において適宜選定すればよい。
1 LED素子群
2 LED
3、4、5、n バックライトユニット
3a、3b、4a、4b、5a、5b、na、nb LEDグループ
6、7、8、Tn 電圧調整トランジスタ素子
10、11、12、Rn 電流調整抵抗
14 電圧制御部
15 選択制御部
16 LEDドライバ
17 切り替え部
18 通信部
19 電流経路接続用トランジスタ
2 LED
3、4、5、n バックライトユニット
3a、3b、4a、4b、5a、5b、na、nb LEDグループ
6、7、8、Tn 電圧調整トランジスタ素子
10、11、12、Rn 電流調整抵抗
14 電圧制御部
15 選択制御部
16 LEDドライバ
17 切り替え部
18 通信部
19 電流経路接続用トランジスタ
Claims (2)
- LEDを光源とし、複数のLEDをひとつのグループとし、複数のLEDグループで構成されたバックライトユニットにおいて、前記LEDグループの各電圧を検出して切り替える切り替え部と、前記電圧によって前記LEDグループの組み合わせの選択を制御する選択制御部とを備え、前記切り替え部は、前記選択制御部によって選択決定された前記LEDグループ毎の組み合わせに切り替えて前記バックライトユニットを駆動することを特徴とする表示装置。
- 前記切り替え部は、前記LEDグループ同士を接続するように配置し、前記切り替え部によって検出された前記LEDグループ毎の電圧を、前記選択制御部がグループ毎に略同等の電圧となるよう組み合わせを選択し、前記切り替え部によって前記組み合わせに切り替えて駆動するバックライトユニットを備えたことを特徴とする請求項1に記載の表示装置。
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