JP3685134B2 - 液晶ディスプレイのバックライト制御装置および液晶ディスプレイ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バックライトとしてＬＥＤ（発光ダイオード）を備えている透過型または透過反射型の液晶ディスプレイおいて、そのＬＥＤの発光光量を制御する液晶ディスプレイのバックライト制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、液晶ディスプレイとしては、液晶デバイスの裏面に螢光灯やＬＥＤなどのバックライトを置き、液晶デバイスの背面から光を照射して表示する透過型液晶ディスプレイ、自然光、室内の光などによって反射させて表示する反射型液晶ディスプレイ、および透過型と反射型を併用して表示する透過反射型（半透過型）液晶ディスプレイなどが知られている。
【０００３】
このように、透過型または透過反射型の液晶ディスプレイでは、バックライトとして例えばＬＥＤが使用されている。そして、液晶ディスプレイの使用時には、液晶パネルの周囲の明るさに無関係にＬＥＤに駆動電流を流してＬＥＤを駆動させていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このため、液晶パネルの周囲が明るいときには、ＬＥＤに必要以上の電流が流れ、液晶パネルの見やすさが悪化する上に、ＬＥＤの駆動電源が電池である場合には、電池の消耗を早くするという不都合があった。
その一方、従来は、液晶パネルの周囲の温度に無関係に、ＬＥＤに駆動電流を流してＬＥＤを駆動させていた。
【０００５】
しかし、液晶パネルの周囲の温度が変化すれば、これに伴ってＬＥＤの温度も変化する。このため、ＬＥＤの使用温度の変化によりＬＥＤの発光効率が変化し、ＬＥＤは最適な発光効率が得られないので、電池などの電源のエネルギーを効率よく利用できないという不都合があった。
さらに、ＬＥＤを複数個使用して駆動する場合には、そのＬＥＤを同時に点灯すると駆動ピーク電流値が大きくなり、入力電源が電池の場合には、電池のインピーダンスに応じて入力電圧が低下し、かつ電源部の効率が悪くなるという不具合がある。
【０００６】
そこで、本発明の第１の目的は、上記の点に鑑み、液晶ディスプレイの使用時に、ＬＥＤの電源が電池である場合にはその電池の消耗を低減できる上に、液晶パネルの表示品質を向上させるようにした液晶ディスプレイのバックライト制御装置を提供することにある。
また、本発明の第２の目的は、液晶ディスプレイの使用時に、ＬＥＤの電源のエネルギーを効率よく利用できる上に、液晶パネルの表示品質の向上を図るようにした液晶ディスプレイのバックライト制御装置を提供することにある。
【０００７】
さらに、本発明の第３の目的は、液晶ディスプレイの使用時に、周囲の明るさの差異や使用温度の差異にかかわず、液晶パネルの表示品質を向上できるようにした液晶ディスプレイのバックライト制御装置を提供することにある。
【０００８】
上記の課題を解決し本発明の第１の目的を達成するために、本発明は、以下のように構成した。
すなわち、バックライトとしてＬＥＤを備えている透過型または透過反射型の液晶ディスプレイのバックライト制御装置であって、電源回路と接続され前記ＬＥＤを駆動するＬＥＤ駆動回路と、前記液晶ディスプレイの周囲の明るさを検出し前記明るさ検出に応じた信号を出力する受光素子から、前記明るさ検出に応じた信号が入力され、前記明るさに応じた信号に基づいて、第１の基準電圧を生成する、第１の基準電圧生成回路と、前記ＬＥＤの駆動電流に応じた電圧と、前記第１の基準電圧との差に基づいて信号を生成する第１の誤差増幅回路と、自己の出力電圧を、前記第１の誤差増幅回路が生成した信号に基づいて変動させる前記電源回路と、前記ＬＥＤ駆動回路とカレントミラーの関係にあり、前記ＬＥＤ駆動回路が出力する駆動電流を制御する基準電流を生成する電流制御回路と、
前記電流制御回路が出力する基準電流に応じた電圧と、第２の基準電圧との差に基づいて、信号を生成し、該信号を前記ＬＥＤ駆動回路および前記電流制御回路に入力する第２の誤差増幅回路と、を備えたことを特徴とする液晶ディスプレイのバックライト制御装置。
また、さらに、前記第１の基準電圧生成回路は、前記液晶ディスプレイの周囲の明るさに応じた電流が流れ、その電流を電圧に変換する電流−電圧変換回路と、この電流−電圧変換回路の変換電圧を増幅する増幅回路と、この増幅回路の出力電圧をサンプルホールドするサンプルホールド回路と、を少なくとも備えたことを特徴とする液晶ディスプレイのバックライト制御装置。
また、さらに、前記第２の誤差増幅回路に入力される前記第２の基準電圧を生成するバンドギャップリファレンス回路を備えることを特徴とする液晶ディスプレイのバックライト制御装置。
また、さらに、前記バンドギャップリファレンス回路は、前記ＬＥＤの温度特性に応じて第２の基準電圧を生成することを特徴とする液晶ディスプレイのバックライト制御装置。
また、さらに、上記のバックライト制御装置と、バックライトとなる前記ＬＥＤと、を備えていることを特徴とする透過型または透過反射型の液晶ディスプレイ。
また、バックライトとしてＬＥＤを備えている透過型または透過反射型の液晶ディスプレイであって、電源回路と接続され前記ＬＥＤを駆動するＬＥＤ駆動回路と、前記液晶ディスプレイの周囲の明るさを検出し、この検出に応じて前記ＬＥＤの駆動電流を制御する電流制御手段と、を備えたことを特徴とするものである。
【０００９】
また、本発明は、液晶ディスプレイのバックライト制御装置において、前記電流制御手段は、前記液晶ディスプレイの周囲の明るさに応じた制御基準電圧を生成する制御基準電圧生成回路と、前記ＬＥＤの駆動電流に応じた検出電圧と前記制御基準生成回路の生成する前記制御基準電圧との差の信号を生成する誤差増幅回路とを備え、前記電源回路は、自己の出力電圧が前記誤差増幅回路の出力に応じて変動するようになっていることを特徴とするものである。
【００１０】
また、本発明は、液晶ディスプレイのバックライト制御装置において、前記制御基準電圧発生回路は、前記液晶ディスプレイの周囲の明るさに応じた電流が流れ、その電流を電圧に変換する電流−電圧変換回路と、この電流−電圧変換回路の変換電圧を増幅する増幅回路と、この増幅回路の出力電圧をサンプルホールドするサンプルホールド回路と、を少なくとも備えたことを特徴とするものである。
【００１１】
このような構成からなる発明によれば、液晶ディスプレイの使用時に、周囲の明るさ差異にかかわらず、バックライト用のＬＥＤに流れる電流を最適化できる。このため、ＬＥＤの電源が電池である場合にはその電池の消耗を低減できる上に、液晶パネルの表示品質が向上する。 次に、第２の目的を達成するために、発明は、以下のように構成した。
【００１２】
すなわち、本発明は、バックライトとしてＬＥＤを備えている透過型または透過反射型の液晶ディスプレイであって、電源回路と接続され前記ＬＥＤを駆動するＬＥＤ駆動回路と、前記ＬＥＤの発光輝度の温度依存性を補償するために、その発光輝度の温度特性に応じた制御基準電圧を生成する制御基準電圧生成回路と、この制御基準電圧生成回路の制御基準電圧を所定電流に変換する電圧−電流変換回路とを備え、前記ＬＥＤ駆動回路は、前記電圧−電流変換回路が変換する所定電流に従う駆動電流によりＬＥＤを駆動するようになっていることを特徴とするものである。
【００１３】
本発明は、液晶ディスプレイのバックライト制御装置において、前記制御基準電圧生成回路は、バントギャップリファレンス回路からなることを特徴とするものである。
このような構成からなる発明によれば、液晶ディスプレイの使用時に、周囲の温度の差異にかかわらず、バックライト用のＬＥＤの発光効率を最適化できる。このため、ＬＥＤの駆動電源のエネルギーを効率よく利用できる上に、液晶パネルの表示品質が向上する。
【００１４】
次に、第３の目的を達成するために、本発明は、以下のように構成した。
すなわち、本発明は、バックライトとしてＬＥＤを備えている透過型または透過反射型の液晶ディスプレイであって、電源回路と接続され前記ＬＥＤを駆動するＬＥＤ駆動回路と、前記液晶ディスプレイの周囲の明るさを検出し、この検出に応じて前記ＬＥＤの駆動電流を制御する第１の電流制御手段と、前記ＬＥＤの発光輝度の温度依存性を補償するために、その発光輝度の温度特性に応じて、前記ＬＥＤの駆動電流を制御する第２の電流制御手段と、を備えたことを特徴とするものである。
【００１５】
本発明は、液晶ディスプレイのバックライト制御装置において、前記第１の電流制御手段は、前記液晶ディスプレイの周囲の明るさに応じた第１の制御基準電圧を生成する第１の制御基準電圧生成回路と、前記ＬＥＤの駆動電流に応じて発生する検出電圧と前記第１の制御基準生成回路の生成する前記制御基準電圧との差の信号を生成する誤差増幅回路とを備え、前記電源回路は、自己の出力電圧が前記誤差増幅回路の出力に応じて変動するようになっていることを特徴とするものである。
【００１６】
本発明は、液晶ディスプレイのバックライト制御装置において、前記第２の電流制御手段は、前記ＬＥＤの発光輝度の温度依存性を補償するために、その発光輝度の温度特性に応じた第２の制御基準電圧を生成する第２の制御基準電圧生成回路と、この第２の制御基準電圧生成回路の第２の制御基準電圧を所定電流に変換する電圧−電流変換回路とを備え、前記ＬＥＤ駆動回路は、前記電圧−電流変換回路が変換する所定電流に従う駆動電流によりＬＥＤを駆動するようになっていることを特徴とするものである。
【００１７】
本発明は、液晶ディスプレイのバックライト制御装置において、前記第１の制御基準電圧発生回路は、前記液晶ディスプレイの周囲の明るさに応じた電流が流れ、その電流を電圧に変換する電流−電圧変換回路と、この電流−電圧変換回路の変換電圧を増幅する増幅回路と、この増幅回路の出力電圧をサンプルホールドするサンプルホールド回路と、を少なくとも備えたことを特徴とするものである。
【００１８】
本発明は、液晶ディスプレイのバックライト制御装置において、前記第２の制御基準電圧生成回路は、バントギャップリファレンス回路からなることを特徴とするものである。
本発明は、バックライトとしてＬＥＤを備えている透過型または透過反射型の液晶ディスプレイであって、電源回路と接続され前記ＬＥＤを駆動するＬＥＤ駆動回路と、前記液晶ディスプレイの周囲の明るさに応じるとともに、前記ＬＥＤの発光輝度の温度依存性を補償するために、その発光輝度の温度特性に応じた制御基準電圧を生成する制御基準電圧生成回路と、前記ＬＥＤの駆動電流に応じて発生する検出電圧と前記制御基準生成回路の生成する前記制御基準電圧との差の信号を生成する誤差増幅回路と、前記制御基準電圧を所定の電流に変換する電圧ー電流変換回路とを備え、前記電源回路は、自己の出力電圧が前記誤差増幅回路の出力に応じて変動するようになっており、前記ＬＥＤ駆動回路は、前記電圧−電流変換回路が変換する所定電流に従う駆動電流によりＬＥＤを駆動するようになっていることを特徴とするものである。
【００１９】
本発明は、液晶ディスプレイのバックライト制御装置において、前記制御基準電圧発生回路は、前記液晶ディスプレイの周囲の明るさに応じた電流が流れ、その電流を電圧に変換する電流−電圧変換回路と、この電流−電圧変換回路の変換電圧を増幅する増幅回路と、この増幅回路の出力電圧をサンプルホールドするサンプルホールド回路と、温度に依存する基準電圧を生成するバンドギャップリファレンス回路と、から少なくとも構成され、前記電流−電圧変換回路、前記増幅回路、および前記サンプルホールド回路は、前記バンドギャップリファレンス回路で生成される基準電圧に応じてその各出力が変化するようになっていることを特徴とするものである。
【００２０】
本発明は、バックライトとしてＬＥＤを備えている透過型または透過反射型の液晶ディスプレイであって、電源回路と接続され、複数のＬＥＤをそれぞれ駆動する複数のＬＥＤ駆動回路と、前記液晶ディスプレイの周囲の明るさに応じるとともに、前記各ＬＥＤの発光輝度の温度依存性を補償するために、その発光輝度の温度特性に応じた制御基準電圧を生成する制御基準電圧生成回路と、前記制御基準電圧生成回路の生成する制御基準電圧を低レベルに変換して出力する制御基準電圧レベル変換回路と、前記各ＬＥＤ駆動回路における各ＬＥＤの各駆動電流に応じて発生する各検出電圧と前記制御基準電圧レベル変換回路で変換された御基準電圧との差の信号を生成する誤差増幅回路と、前記制御基準電圧レベル変換回路で変換された制御基準電圧を所定電流に変換し、この所定電流になるように、各ＬＥＤ駆動回路における各ＬＥＤの各駆動電流をそれぞれ制御する複数の電流制御回路と、を備え、前記電源回路は、自己の出力電圧が前記誤差増幅回路の出力に応じて変動するようになっていることを特徴とするものである。
【００２１】
本発明は、液晶ディスプレイのバックライト制御装置において、前記制御基準電圧発生回路は、前記液晶ディスプレイの周囲の明るさに応じた電流が流れ、その電流を電圧に変換する電流−電圧変換回路と、この電流−電圧変換回路の変換電圧を増幅する増幅回路と、この増幅回路の出力電圧をサンプルホールドするサンプルホールド回路と、温度に依存する基準電圧を生成するバンドギャップリファレンス回路と、から少なくとも構成され、前記電流−電圧変換回路、前記増幅回路、および前記サンプルホールド回路は、前記バンドギャップリファレンス回路で生成される基準電圧に応じてその各出力が変化するようになっていることを特徴とするものである。
【００２２】
本発明は、液晶ディスプレイのバックライト制御装置において、前記複数のＬＥＤ駆動回路における各ＬＥＤは、さらに、位相の異なる各駆動信号により順次駆動されるようになっていることを特徴とするものである。
このような構成からなる発明によれば、液晶ディスプレイの使用時に、周囲の明るさの差異や使用温度の差異にかかわず、液晶パネルの表示品質を向上できる。
【００２３】
また、複数のＬＥＤを位相差の異なるＬＥＤ駆動信号により点灯制御するような場合には、ＬＥＤ駆動時の変換効率を高くすることができ、電源回路のＬＥＤの駆動電流を平均化できる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
本発明の液晶ディスプレイのバックライト制御装置の第１実施形態の構成について、図１を参照して説明する。
この第１実施形態は、透過型または透過反射型の液晶ディスプレイにおいて、その液晶パネル（図示せず）の背面側にバックライトとして配置されるＬＥＤ（発光ダイオード）の発光光量を、液晶パネルの周囲の明るさに応じて制御するとともに、ＬＥＤの使用温度が変化してもその発光光量が所定値になるように制御するようにしたものである。
【００２５】
このために、この第１実施形態は、図１に示すように、ＬＥＤ駆動回路１と、制御基準電圧生成回路２と、誤差増幅回路（エラーアンプ）３と、電源回路４と、バンドギャップリファレンス回路５と、電圧−電流変換回路６とを備え、電源回路４は電池や定電圧源などの電源７と接続されるようになっている。
ここで、制御基準電圧生成回路２、誤差増幅回路３などが第１の電流制御手段を構成する。また、バンドギャップリファレンス回路５、電圧−電流変換回路６などが第２の電流制御手段を構成する。
【００２６】
ＬＥＤ駆動回路１は、図１に示すように、ＬＥＤ８に駆動電流を流してＬＥＤ８を発光するようになっている。このため、ＬＥＤ駆動回路１は、Ｐ型のＭＯＳトランジスタＱ１、ＬＥＤ８、および抵抗Ｒ１を直列に接続した回路からなり、その一端が電源回路４出力ラインに接続されるとともにその他端が接地されている。
制御基準電圧生成回路２は、液晶パネルの周囲の明るさの程度に応じた制御基準電圧Ｖｒｅｆ１を生成して出力する回路であり、受光ダイオード９などを利用して実現するようにしている。
ここでは、可視光センサーとして受光ダイオードを用いたが、受光ダイオードに変えて他の受光素子、例えばフォトコンダクタ、フォトトランジスタを用いても良い。なお、用いる受光素子は可視光の感度が高いものを使用する。また、紫外光、赤外光の感度が低いものが望ましいが、紫外光または赤外光の透過防止フィルタを受光素子の受光面に設ける構成としても良い。
【００２７】
なお、この制御基準電圧生成回路２は、図４および図５に示すように、後述の制御基準電圧生成回路２Ａと同様に構成可能である。しかし、その構成中のバンドギャップリファレンス回路１５を、所定の基準電圧を発生できる基準電圧発生回路に置き換えることができる。
誤差増幅回路３は、ＬＥＤ駆動回路１の抵抗Ｒ１の両端に発生する検出電圧Ｖ１を、制御基準電圧生成回路２の生成する制御基準電圧Ｖｒｅｆ１と比較し、その検出電圧Ｖ１が制御基準電圧Ｖｒｅｆ１に一致するように、電源回路４が供給する定電流を制御するための制御信号を出力する回路である。
【００２８】
電源回路４は、例えばチャージポンプ方式のＤＣ−ＤＣコンバータからなり、入力電圧に応じて昇圧する倍率を可変にして電源７の電圧を最適な電圧に昇圧し、これを出力電圧Ｖｏｕｔとして取り出すようになっている。また、この電源回路４は、誤差増幅回路３からの出力に基づき、抵抗Ｒ１の両端に発生する検出電圧Ｖ１が制御基準電圧Ｖｒｅｆ１に一致するように、その出力電圧Ｖｏｕｔを制御するようになっている。
【００２９】
バンドギャップリファレンス回路５は、ＬＥＤ８における発光輝度の温度依存性を補償するために、ＬＥＤ８の温度特性に応じた制御基準電圧Ｖｒｅｆ２を生成する回路であり、例えば図２に示すような回路からなる。
電圧−電流変換回路６は、バンドギャップリファレンス回路５が生成する制御基準電圧Ｖｒｅｆ２を、所定の定電流に変換する回路であり、その定電流を可変自在な定電流源として機能するものである。
【００３０】
このため、この電圧−電流変換回路６は、図１に示すように、Ｐ型のＭＯＳトランジスタＱ２、抵抗Ｒ２、およびオペアンプ（演算増幅器）ＯＰ１１からなり、オペアンプＯＰ１１の−入力端子に印加される制御基準電圧Ｖｒｅｆ２と、ＭＯＳトランジスタＱ２と抵抗Ｒ２の共通接続部の電位Ｖ２が等しいことを利用し、定電流Ｉ＝Ｖｒｅｆ２／Ｒ２を生成するものである。
さらに詳述すると、ＭＯＳトランジスタＱ２と抵抗Ｒ２とが、電源回路４の出力ラインとアースとの間に直列に接続されている。オペアンプＯＰ１１は、その−入力端子にバンドギャップリファレンス回路５からの制御基準電圧Ｖｒｅｆ２が印加され、その＋入力端子がＭＯＳトランジスタＱ２のソース／ドレインと抵抗Ｒ２の共通接続部に接続されている。
【００３１】
また、オペアンプＯＰ１１の出力端子は、ＭＯＳトランジスタＱ２のゲートに接続されている。さらに、ＭＯＳトランジスタＱ２のゲートは、ＬＥＤ駆動回路１を構成するＭＯＳトランジスタＱ１のゲートに接続されている。
このようにＭＯＳトランジスタＱ２とＭＯＳトランジスタＱ１とは、カレントミラーの関係にあるので、ＭＯＳトランジスタＱ１に流れる電流は、ＭＯＳトランジスタＱ２に流れる定電流Ｉに従うことになる。
【００３２】
次に、図１に示すバンドギャップリファレンス回路５の具体的な構成について、図５を参照して説明する。
このバンドギャップリファレンス回路５は、図２に示すように、オペアンプＱ２１と、抵抗Ｒ３１〜Ｒ３３と、ＰＮＰ型のトランジスタＱ１１、Ｑ１２とからなるものである。
さらに詳述すると、抵抗Ｒ３１とトランジスタＱ１１とが直列に接続され、抵抗Ｒ３１の一端がオペアンプＯＰ２１の出力端子に接続されている。トランジスタＱ１１のコレクタとベースとが、電源ＶＳＳのラインに接続されている。抵抗Ｒ３１とトランジスタＱ１１の共通接続部は、オペアンプＯＰ２１の＋入力端子に接続されている。
【００３３】
また、抵抗Ｒ３２、抵抗Ｒ３３、およびトランジスタＱ１２が直列に接続され、抵抗Ｒ３２の一端がオペアンプＯＰ２１の出力端子に接続されている。トランジスタＱ１２のコレクタとベースとが、電源ＶＳＳのラインに接続されている。抵抗Ｒ３３とトランジスタＱ１２の共通接続部は、オペアンプＯＰ２１の−入力端子に接続されている。そして、オペアンプＯＰ２１の出力端子から制御基準電圧Ｖｒｅｆ２を取り出すようになっている。
【００３４】
このような構成からなるバンドギャップリファレンス回路では、オペアンプＯＰ２１から出力される制御基準電圧Ｖｒｅｆ２は、（１）式のようになる。
Ｖｒｅｆ２＝Ｖｂｅ１＋〔１＋（Ｒ３２／Ｒ３３）〕×（ｋＴ／ｑ）×ｌｎＮ
・・・・（１）
ここで、Ｖｂｅ１は、トランジスタＱ１１のベース・エミッタ間の順方向電圧である。また、ｋはボルツマン定数、Ｔは絶対温度、ｑは電子の電荷、Ｎはトランジスタの個数（この場合は２）である。
【００３５】
（１）式からわかるように、オペアンプＯＰ２１から出力される制御基準電圧Ｖｒｅｆ２は、温度依存性がある。このため、抵抗Ｒ３１、Ｒ３２の各抵抗値を変えることにより、ＬＥＤ８における発光輝度の温度依存性の補償に利用できることがわかる。
次に、このように構成される第１実施形態の動作の一例について、図面を参照して説明する。
【００３６】
図１に示すように、電圧−電流変換回路６のＭＯＳトランジスタＱ２と、ＬＥＤ駆動回路１のＭＯＳトランジスタＱ１とはカレントミラーを構成するので、ＭＯＳトランジスタＱ２に流れる定電流Ｉに従う定電流が、ＭＯＳトランジスタＱ１に流れる。このため、ＬＥＤ８は、その定電流により駆動される。
この第１実施形態では、ＬＥＤ８の発光光量を、液晶パネルの周囲の明るさに応じて制御するとともに、これに併せてＬＥＤ８の使用温度が変化してもその発光光量が所定値になるように制御する。このため、先に前者の制御について説明し、後に後者の制御について説明する。
【００３７】
まず前者の制御では、制御基準電圧生成回路２が、液晶パネル（図示せず）の周囲の明るさの程度に応じた制御基準電圧Ｖｒｅｆ１を生成して出力する。
例えば、液晶ディスプレイが透過反射型の場合には、液晶パネルの周囲が通常の場合よりも明るければ制御基準電圧Ｖｒｅｆ１は通常の電圧よりも低くなり、逆に、その周囲が通常よりも暗ければ制御基準電圧Ｖｒｅｆ１は通常の電圧よりも高くなる。
なお、反射型液晶ディスプレイのフロントライトにおいても、制御基準電圧Ｖｒｅｆ１を利用することができる。この場合、透過反射型液晶ディスプレイと同様に、液晶パネルの周囲が通常の場合よりも明るければ制御基準電圧Ｖｒｅｆ１は通常の電圧よりも低くなり、逆に、その周囲が通常よりも暗ければ制御基準電圧Ｖｒｅｆ１は通常の電圧より高くなる。
【００３８】
このため、いま、液晶パネルの周囲が通常よりも明るい場合には、制御基準電圧Ｖｒｅｆ１が通常の電圧よりも低くなり、これが誤差増幅回路３に入力される。誤差増幅回路３は、ＬＥＤ８と抵抗Ｒ１の共通接続点の検出電圧Ｖ１をその制御基準電圧Ｖｒｅｆ１と比較し、その検出電圧Ｖ１が制御基準電圧Ｖｒｅｆ１に一致するように、電源回路４が供給する定電流を減少させるための制御信号を出力する。
【００３９】
電源回路４は、誤差増幅回路３の出力に基づき、その検出電圧Ｖ１が通常の電圧よりも低い制御基準電圧Ｖｒｅｆ１になるように、自己の出力電圧Ｖｏｕｔを低下させる。この結果、その検出電圧Ｖ１は、通常よりも低い制御基準電圧Ｖｒｅｆ１になり、ＬＥＤ８に流れる電流が通常よりも減少するので、ＬＥＤ８の発光光量は通常の場合よりも減少する。
一方、いま、液晶パネルの周囲が通常の場合よりも暗い場合には、制御基準電圧Ｖｒｅｆ１が通常の電圧よりも高くなり、これが誤差増幅回路３に入力される。誤差増幅回路３は、ＬＥＤ８と抵抗Ｒ１の共通接続点の検出電圧Ｖ１をその制御基準電圧Ｖｒｅｆ１と比較し、その検出電圧Ｖ１が制御基準電圧Ｖｒｅｆ１に一致するように、電源回路４が供給する定電流を増加させるための制御信号を出力する。
【００４０】
電源回路４は、誤差増幅回路３の出力に基づき、その検出電圧Ｖ１が通常の電圧よりも高い制御基準電圧Ｖｒｅｆ１になるように、自己の出力電圧Ｖｏｕｔを上昇させる。この結果、その検出電圧Ｖ１は、通常の電圧よりも高い制御基準電圧Ｖｒｅｆ１になり、ＬＥＤ８に流れる電流が通常の場合よりも増加するので、ＬＥＤ８の発光光量は通常よりも増加する。
次に、ＬＥＤ８の使用温度が変化してもその発光光量が所定値になるような制御について、以下に説明する。
【００４１】
バンドギャップリファレンス回路５は、ＬＥＤ８における発光輝度の温度依存性を補償するために、ＬＥＤ８の使用温度に応じて、例えば（１）式に示すような制御基準電圧Ｖｒｅｆ２を生成し、これがオペアンプＯＰ１１の−入力端子に入力される。
例えば、液晶パネルが使用される周囲温度、すなわちＬＥＤ８の使用温度が通常の温度よりも高くなると、ＬＥＤ８の発光効率が低下するので、この補償を行うために制御基準電圧Ｖｒｅｆ２は通常の電圧よりも高くなる。逆に、ＬＥＤ８の使用温度が通常よりも低くなると、ＬＥＤ８の発光効率が増加するので、この補償を行うために制御基準電圧Ｖｒｅｆ２は通常の電圧よりも低くなる。
【００４２】
いま、ＬＥＤ８の使用温度が通常の温度よりも高い場合には、制御基準電圧Ｖｒｅｆ２が通常の電圧よりも高くなり、電圧−電流変換回路６のオペアンプＯＰ１１は、ＭＯＳトランジスタＱ２と抵抗Ｒ２の共通接続点の電位Ｖ２を、その高くなった電位となるように上昇させる。
このため、電圧−電流変換回路６の抵抗Ｒ２に流れる電流Ｉ＝Ｖｒｅｆ２／Ｒ２が増加し、温度の上昇による電流の減少分を補償する。この増加に伴い、ＬＥＤ駆動回路１のＬＥＤ８に流れる駆動電流が増加し、このときのＬＥＤ発光輝度は、ＬＥＤ８の使用温度が通常の温度で使用する場合と同様になる。
【００４３】
従って、ＬＥＤ８は、使用温度が通常の温度よりも高くなっても、その発光光量を通常の温度の場合と同様に確保できる。
一方、ＬＥＤ８の使用温度が通常の温度よりも低い場合には、制御基準電圧Ｖｒｅｆ２が通常の電圧よりも低くなり、電圧−電流変換回路６のオペアンプＯＰ１１は、ＭＯＳトランジスタＱ２と抵抗Ｒ２の共通接続点の電位Ｖ２を、その低くなった電位となるように低下させる。
【００４４】
このため、電圧−電流変換回路６の抵抗Ｒ２に流れる電流Ｉが減少し、温度の低下による電流の減少分を補償する。この減少に伴い、ＬＥＤ駆動回路１のＬＥＤ８に流れる駆動電流が減少し、このときのＬＥＤ発光輝度は、ＬＥＤ８の使用温度が通常の温度で使用する場合と同様になる。
従って、ＬＥＤ８は、使用温度が通常の温度よりも低くなっても、その発光光量を通常の温度の場合と同様に確保できる。
【００４５】
以上説明したように、この第１実施形態では、液晶ディスプレイの使用時に、周囲の明るさに応じて、バックライト用のＬＥＤに流れる電流の最適化を図るようにした。このため、ＬＥＤの電源が、電池である場合にはその電池の消耗を低減できる上に、液晶パネルの表示品質の向上を図ることができる。
なお、ＬＥＤの許容順電流は温度低減特性を有しているので使用条件として許容順電流範囲内で使用する必要がある。
【００４６】
また、この第１実施形態では、液晶ディスプレイの使用時に、周囲の温度に応じて、バックライト用のＬＥＤに流れる電流の最適化を図るようにした。このため、ＬＥＤの駆動電源のエネルギーを効率よく利用できる上に、液晶パネルの品質表示の向上を図ることができる。
なお、第１実施形態では、バックライト用のＬＥＤが１つの場合について説明したが、そのＬＥＤが複数の場合には、ＬＥＤ駆動回路を複数備えることにより、その各ＬＥＤを、図１に示すＬＥＤ８のようにその光量の制御をすることができる。
【００４７】
次に、本発明の液晶ディスプレイのバックライト制御装置の第２実施形態の構成について、図３を参照して説明する。
この第２実施形態は、第１実施形態と同様に、透過型または透過反射型の液晶ディスプレイにおいて、その液晶パネルの背面側にバックライトとして配置されるＬＥＤの発光光量を、液晶パネルの周囲の明るさ、およびＬＥＤの使用温度に応じて制御するようにしたものである。
【００４８】
このため、この第２実施形態は、図３に示すように、ＬＥＤ駆動回路１と、制御基準電圧生成回路２Ａと、誤差増幅回路（エラーアンプ）３Ａと、電源回路４と、電圧−電流変換回路６Ａと、を少なくとも備え、電源回路４が電源７と接続されるようになっている。
さらに詳述すると、この第２実施形態は、図１のバンドギャップリファレンス回路５を省略するとともに、図１の制御基準電圧生成回路２を図３に示すように制御基準電圧生成回路２Ａに置き換えたものである。
【００４９】
制御基準電圧生成回路２Ａは、液晶ディスプレイの周囲の明るさに応じるとともに、ＬＥＤ８の発光輝度の温度依存性を補償するために、その発光輝度の温度特性に応じた制御基準電圧Ｖｒｅｆを生成するようになっている。
そして、その制御基準電圧Ｖｒｅｆは、誤差増幅回路３Ａの−入力端子に供給されると同時に、電圧−電流変換回路６ＡのオペアンプＯＰ１１の−入力端子に供給されるようになっている。
【００５０】
誤差増幅回路３Ａは、ＬＥＤ駆動回路１の抵抗Ｒ１の両端に発生する検出電圧Ｖ１を、制御基準電圧生成回路２の生成する制御基準電圧Ｖｒｅｆと比較し、その検出電圧Ｖ１が制御基準電圧Ｖｒｅｆに一致するように、電源回路４が供給する定電圧を制御する信号を出力する回路である。
電圧−電流変換回路６Ａは、制御基準電圧生成回路２Ａが生成する制御基準電圧Ｖｒｅｆを、所定の定電流に変換する回路であり、その定電流を可変自在な定電流源として機能するものである。この電圧−電流変換回路６Ａは、図１に示す電圧−電流変換回路６と基本的に同様に構成される。
【００５１】
なお、この第２実施形態の他の部分の構成は、図１に示す第１実施形態の構成と共通する。このため、その共通部分の構成要素には同一符号を付し、その構成の異なる部分について以下に詳述する。
次に、図３に示す制御基準電圧生成回路２Ａの具体的な構成について、図４を参照して説明する。
この制御基準電圧生成回路２Ａは、図４に示すように、電流−電圧変換回路１１と、電圧増幅回路１２と、サンプルホールド回路１３と、フィルタ回路１４と、バンドギャップリファレンス回路１５とを備え、電流−電圧変換回路１１、電圧増幅回路１２、およびサンプルホールド回路１３は、バンドギャップリファレンス回路１５で生成される基準電圧ＶＲに応じてその各出力が変化するようになっている。
【００５２】
電流−電圧変換回路１１は、液晶パネルの周囲の明るさに応じた電流が受光ダイオード９に流れ、その電流を交流的な電圧に変換する回路であり、その明るさの大小によりその変換電圧が変化する。
電圧増幅回路１２は、その電流−電圧変換回路１１からの交流的な変換電圧を増幅して出力する回路である。
サンプルホールド回路１３は、電圧増幅回路１２の出力電圧をある時点で取り込み一定時間保持する、すなわち、その出力電圧をサンプルホールドする回路である。このサンプルホールド回路１３は、電圧増幅回路１２の出力電圧が変化する場合に、その出力変化に適切に対応させて適正な出力電圧を得るためのものである。
【００５３】
フィルタ回路１４は、サンプルホールド回路１３の出力を平滑化して出力する回路である。
バンドギャップリファレンス回路１５は、ＬＥＤ８の発光輝度の温度依存性を補償するために、その発光輝度の温度特性に応じた基準電圧ＶＲを生成する回路であり、例えば図２に示すような構成からなる。
このバンドギャップリファレンス回路１５で生成された基準電圧ＶＲは、電流−電圧変換回路１１、電圧増幅回路１２、およびサンプルホールド回路１３のバイアス電圧として供給される。このため、電圧増幅回路１２の出力は、その基準電圧ＶＲの変動により変化する。従って、フィルタ回路１４から出力される制御基準電圧Ｖｒｅｆは、液晶ディスプレイの周囲の明るさに応じるとともに、ＬＥＤ８の発光輝度の温度依存性を補償可能なものとなる。
【００５４】
次に、図４に示す制御基準電圧生成回路２Ａの各部の具体的な回路構成について、図５を参照して説明する。
電流−電圧変換回路１１は、図５に示すように、オペアンプ（演算増幅器）ＯＰ１、抵抗Ｒ１１、コンデンサＣ１、およびトランジスタＴ１、Ｔ２から構成され、液晶パネルの周囲の明るさに応じて交流的な電圧を発生するようになっている。
【００５５】
すなわち、オペンアンプＯＰ１の＋入力端子には、バンドギャップリファレンス回路１５からの基準電圧ＶＲが印加されるようになっている。また、オペアンプＯＰ１の−入力端子は、トランジスタＴ１を介して受光ダイオード９のアノードに接続されている。さらに、オペアンプＯＰ１の−入力端子と＋入力端子との間に、その両端を短絡するトランジスタＴ２が接続されている。また、オペアンプＯＰ１の−入力端子と出力端子との間には、抵抗Ｒ１１とコンデンサＣ１とを並列接続した並列回路が接続されている。
【００５６】
トランジスタＴ１は、位相調整回路１６からの制御信号Ｓ１によりそのオンオフ制御され、制御信号Ｓ２がＨレベルのときにオンするようになっている。また、トランジスタＴ２は、位相調整回路１６からの制御信号Ｓ２によりそのオンオフ制御され、制御信号Ｓ２がＬレベルのときにオンするようになっている（図６参照）。
電圧増幅回路１２は、図５に示すように、オペアンプＯＰ２、ＯＰ３、コンデンサＣ２〜Ｃ４、および抵抗Ｒ１２〜Ｒ１５から構成され、電流−電圧変換回路１１からの交流出力電圧を増幅する回路であり、オペアンプが２段の増幅回路からなる。
【００５７】
すなわち、オペアンプＯＰ２は、その＋入力端子にバンドギャップリファレンス回路１５からの基準電圧ＶＲが印加され、その−入力端子が直流分のカット用のコンデンサＣ２と抵抗Ｒ１２を介して前段のオペアンプＯＰ１の出力端子と接続されている。また、オペアンプＯＰ２の−入力端子と出力端子との間には、抵抗Ｒ１３とコンデンサＣ３とを並列接続した並列回路が接続されている。
オペアンプＯＰ３は、その＋入力端子にバンドギャップリファレンス回路１５からの基準電圧ＶＲが印加され、その−入力端子が抵抗Ｒ１４を介して前段のオペアンプＯＰ２の出力端子と接続されている。また、オペアンプＯＰ３の−入力端子と出力端子との間には、抵抗Ｒ１５とコンデンサＣ４とを並列接続した並列回路が接続されている。
【００５８】
電圧増幅回路１２は、Ｒ１５をダイオードに変更して対数電圧増幅回路や、Ｒ１３をダイオードにしコンデンサＣ２をＲ１４の前に配置した対数電圧増幅回路にしても良い。リニア増幅に代え対数増幅とすることにより、人間の視覚特性に近づくからである。
電圧増幅回路１２は、上記のようにオペアンプが２段からなるが、オペアンプを３段にするようにしても良い。これは、透過型または透過反射型の液晶ディスプレイにおいて、その液晶パネルの特性に応じてフィルタ回路１４から出力される制御基準電圧Ｖｒｅｆの位相を変化する必要があるからである。
【００５９】
サンプルホールド回路１３は、図５に示すように、オペアンプＯＰ４、ＯＰ５、スイッチとして使用するトランジスタＴ３、およびコンデンサＣ５から構成される。
すなわち、オペアンプＯＰ４は、その＋入力端子が前段のオペアンプＯＰ３の出力端子に接続され、その−入力端子とその出力端子とが直接接続されている。また、オペアンプＯＰ４の出力端子は、トランジスタＴ３を介してオペアンプＯＰ５の＋入力端子に接続され、その＋入力端子はコンデンサＣ５を介して接地されている。さらに、オペアンプＯＰ５の−入力端子と出力端子とは直接接続されている。
【００６０】
トランジスタＴ３は、位相調整回路１６からの制御信号Ｓ３によりそのオンオフ制御され、制御信号Ｓ３がＨレベルのときにオンするようになっている（図６参照）。
フィルタ回路１４は、抵抗Ｒ１６、およびコンデンサＣ６から構成される。すなわち、抵抗Ｒ１６は、その一端がオペアンプＯＰ５の出力端子に接続され、その他端がコンデンサＣ６の一端に接続されている。またコンデンサＣ６の他端は接地され、コンデンサＣ６と抵抗Ｒ１６の共通接続部から制御基準電圧Ｖｒｅｆを取り出すようになっている。
【００６１】
次に、このように構成される第２実施形態の動作の一例について、図面を参照して説明する。
図３に示すように、電圧−電流変換回路６ＡのＭＯＳトランジスタＱ２と、ＬＥＤ駆動回路１のＭＯＳトランジスタＱ１とはカレントミラーを構成するので、ＭＯＳトランジスタＱ２に流れる定電流Ｉに従う定電流が、ＭＯＳトランジスタＱ１に流れる。このため、ＬＥＤ８は、その定電流により駆動される。
【００６２】
制御基準電圧生成回路２Ａは、液晶ディスプレイの周囲の明るさに応じるとともに、ＬＥＤ８の発光輝度の温度依存性を補償するために、その発光輝度の温度特性に応じた制御基準電圧Ｖｒｅｆを生成する。
誤差増幅回路３Ａは、抵抗Ｒ１の両端に発生する検出電圧Ｖ１をその制御基準電圧Ｖｒｅｆと比較し、その検出電圧Ｖ１が制御基準電圧Ｖｒｅｆに一致するように、電源回路４が供給する定電流を制御するための信号を出力する。
【００６３】
電源回路４は、誤差増幅回路３Ａの出力に基づき、その検出電圧Ｖ１が制御基準電圧Ｖｒｅｆに一致するように、自己の出力電圧Ｖｏｕｔを上昇または低下させる。この出力電圧Ｖｏｕｔの変化により、ＬＥＤ８に流れる電流が増加または減少して、ＬＥＤ８の発光光量が制御される。
一方、制御基準電圧生成回路２Ａの生成する制御基準電圧Ｖｒｅｆは、電圧−電流変換回路６ＡのオペアンプＯＰ１１の−入力端子に供給されている。その制御基準電圧Ｖｒｅｆは、ＭＯＳトランジスタＱ２に流れる定電流Ｉ、すなわち、抵抗Ｒ２に流れる定電流Ｉ＝Ｖｒｅｆ／Ｒ２を規定する。
【００６４】
このため、その定電流Ｉは、その制御基準電圧Ｖｒｅｆの変動に従って変動し、定電流Ｉの変動はＭＯＳトランジスタＱ１に流れる電流を変動させる。この結果、ＬＥＤ８に流れる電流が増加または減少して、ＬＥＤ８の発光光量が制御される。
次に、図５に示す制御基準電圧生成回路２Ａの動作の概要について、図５および図６を参照して説明する。
【００６５】
この制御基準電圧生成回路２Ａでは、位相調整回路Ｓ１からの制御信号Ｓ１が図６（Ａ）に示すようにＨレベルになると、トランジスタＴ２がオフとなる。その後、図６（Ｂ）に示すように、制御信号Ｓ２がＨレベルとなると、トランジスタＴ１がオンとなる。さらに、図６（Ｃ）に示すように、制御信号Ｓ３がＨレベルとなると、トランジスタＴ３がオンとなる。そして、制御信号Ｓ１〜Ｓ３は、所定の周期でその立ち上がりと立ち下がりとを繰り返すようになっている。
【００６６】
この結果、フォトダイオード９に流れる電流は、オペアンプＯＰ１で交流電圧に変換される。この変換された交流電圧の交流信号電圧成分は、オペアンプＯＰ２、ＯＰ３で電圧増幅されてサンプルホールド回路１３に出力される。サンプルホールド回路１３では、トランジスタＴ３のオンオフ動作に応じてサンプルホールド動作が行われ、その出力がフィルタ回路１４で平滑化される。その結果、フィルタ回路１４からは、図５に示すような制御基準電圧Ｖｒｅｆが取り出される。
【００６７】
以上説明したように、この第２実施形態によれば、液晶ディスプレイの使用時に、周囲の明るさと使用温度の応じてＬＥＤの発光光量を制御するようにした。このため、周囲の明るさの差異や使用温度の差異にかかわず、液晶パネルの表示品質を向上できる。
次に、本発明の液晶ディスプレイのバックライト制御装置の第３実施形態の構成について、図７を参照して説明する。
【００６８】
この第３実施形態は、この第２実施形態と同様に、透過型または透過反射型の液晶ディスプレイにおいて、その液晶パネルの背面側にバックライトとして配置されるＬＥＤの発光光量を、液晶パネルの周囲の明るさ、およびＬＥＤの使用温度に応じて制御するようにしたものであるが、複数のＬＥＤを発光制御できるようにした点が異なるものである。
このため、この第３実施形態は、図７に示すように、複数のＬＥＤ駆動制御部２１〜２４と、制御基準電圧生成回路２Ａと、誤差増幅回路３Ｂと、電源回路４と、制御基準電圧レベル変換回路２５と、ＬＥＤ駆動信号発生回路２６と、セレクトスイッチ２７と、を少なくとも備えている。
【００６９】
ＬＥＤ駆動制御部２１〜２４は、同一に構成されるので、ＬＥＤ駆動制御部２１の構成について説明する。
ＬＥＤ駆動制御部２１は、図７に示すように、ＬＥＤ３３を駆動するＬＥＤ駆動回路３１と、ＬＥＤ３３の駆動電流を制御する電流制御回路３２とから構成されている。
ＬＥＤ駆動回路３１は、ＬＥＤ３３、ＭＯＳトランジスタＱ２１、および抵抗Ｒ４１を直列に接続した回路からなり、その一端が電源回路４の出力ラインに接続されるとともにその他端が接地されている。
【００７０】
また、ＭＯＳトランジスタＱ２１のゲートとアースとの間には、ＬＥＤ駆動信号発生回路２６からのＬＥＤ駆動信号Ｓ１１によりオンオフ制御されるＭＯＳトランジスタＱ２２が接続されている。すなわち、ＭＯＳトランジスタＱ２２のオンオフ制御により、ＭＯＳトランジスタＱ２１がオンオフ制御されるようになっている。
電流制御回路３２は、制御基準電圧レベル変換回路２５でレベル変換された制御基準電圧Ｖｒｅｆ’に基づき、ＬＥＤ３３に流れる定電流を制御する回路である。
【００７１】
このため、この電流制御回路３２は、図７に示すように、オペアンプＯＰ３１などから構成される。そのオペアンプＯＰ３１は、その＋入力端子に制御基準電圧Ｖｒｅｆ’が印加され、その−入力端子にＭＯＳトランジスタＱ２１と抵抗Ｒ４１の共通接続部の電位Ｖ３が印加されている。また、オペアンプＯＰ３１の出力端子は、ＭＯＳトランジスタＱ２１のゲートに接続されている。
このような構成により、オペアンプＯＰ３１の＋入力端子の制御基準電圧Ｖｒｅｆ’が、ＭＯＳトランジスタＱ２１と抵抗Ｒ４１の共通接続部の電位Ｖ３に等しくなるので、ＬＥＤ３３に流れる定電流Ｉ’は、Ｉ’＝Ｖｒｅｆ’／Ｒ４１に制御される。
【００７２】
制御基準電圧生成回路２Ａは、液晶ディスプレイの周囲の明るさに応じるとともに、ＬＥＤ３３の発光輝度の温度依存性を補償するために、その発光輝度の温度特性に応じた制御基準電圧Ｖｒｅｆを生成するようになっている。この制御基準電圧生成回路２Ａは、具体的には、例えば図４および図５に示すように構成される。
誤差増幅回路３Ｂは、ＬＥＤ駆動制御部２１〜２４における各ＬＥＤ駆動回路３１の各抵抗Ｒ４１の両端に発生する各電圧Ｖ３を、セレクトスイッチ２７を介して選択的に入力するようになっている。
【００７３】
また、誤差差動増幅回路３Ｂは、その選択的に入力した各電圧Ｖ３を、制御基準電圧生成回路２Ａの制御基準電圧Ｖｒｅｆ’と比較し、その検出電圧Ｖ３が制御基準電圧Ｖｒｅｆ’に一致するように、電源回路４が供給する定電流を制御するための制御信号を出力する回路である。
電源回路４は、誤差増幅回路３Ｂからの出力に基づき、ＬＥＤ駆動制御部２１〜２４の各抵抗４１の両端に発生する検出電圧Ｖ２が制御基準電圧Ｖｒｅｆ’に一致するように、その出力電圧Ｖｏｕｔが制御できるようになっている。
【００７４】
制御基準電圧レベル変換回路２５は、制御基準電圧生成回路２Ａで生成される制御基準電圧Ｖｒｅｆを、低レベルの制御基準電圧ｖｒｅｆ’に変換する回路である。この変換された制御基準電圧Ｖｒｅｆ’は、電圧−電流変換回路３２のオペアンプＯＰ３１の＋入力端子と、誤差増幅回路３Ｂの−入力端子にそれぞれ供給されるようになっている。
さらに詳述すると、この制御基準電圧レベル変換回路２５は、図７に示すように、オペアンプＯＰ３２、ＭＯＳトランジスタＱ２３、および抵抗Ｒ４２、Ｒ４３から構成される。
【００７５】
オペアンプＯＰ３２は、その＋入力端子に制御基準電圧生成回路２Ａで生成される制御基準電圧Ｖｒｅｆに印加され、その−入力端子は出力端子に接続されている。また．オペアンプＯＰ３２の出力端子は、ＭＯＳトランジスタＱ２３のゲートに接続されるとともに、抵抗Ｒ４２を介して接地されている。
ＭＯＳトランジスタＱ２３は、そのソースが電源回路４の出力ラインに接続され、そのドレインが抵抗Ｒ４３を介して接地されている。ＭＯＳトランジスタＱ２３のドレインと抵抗Ｒ４３の共通接続部は、誤差増幅回路３Ｂの−入力端子に接続されるとともに、ＬＥＤ駆動制御部２１〜２４の各オペアンプＯＰ３１の＋入力端子に接続されるようになっている。
【００７６】
ＬＥＤ駆動信号発生回路２６は、ＬＥＤ駆動制御部２１〜２４の各ＭＯＳトランジスタＱ２２のオンオフ制御をするとともに、各オペアンプＯＰ３１の出力を制御するＬＥＤ駆動信号Ｓ１１〜Ｓ１４を発生する回路である。具体的には、図８または図９に示すようなＬＥＤ駆動信号Ｓ１１〜Ｓ１４を生成する。
次に、このように構成される第３実施形態の動作の一例について、図７〜図９を参照して説明する。
【００７７】
制御基準電圧生成回路２Ａは、液晶ディスプレイの周囲の明るさに応じるとともに、ＬＥＤ３３の発光輝度の温度依存性を補償するために、その発光輝度の温度特性に応じた制御基準電圧Ｖｒｅｆを生成し、これを制御基準電圧レベル変換回路２５に出力する。
これにより、制御基準電圧生成回路２Ａで生成された制御基準電圧Ｖｒｅｆは、制御基準電圧レベル変換回路２５で、低レベルの制御基準電圧Ｖｒｅｆ’に変換される。この変換された制御基準電圧Ｖｒｅｆ’は、ＬＥＤ駆動制御部２１〜２４の各オペアンプＯＰ３１の＋入力端子に供給されると同時に、誤差増幅回路３Ｂの−入力端子に供給される。
【００７８】
その制御基準電圧Ｖｒｅｆ’は、ＭＯＳトランジスタＱ２１に流れる定電流Ｉ’、すなわち、抵抗Ｒ４１に流れる定電流Ｉ’＝Ｖｒｅｆ’／Ｒ４１を規定する。このため、その定電流Ｉ’は、その制御基準電圧Ｖｒｅｆ’の変動に従って変動する。この結果、ＬＥＤ３３に流れる電流が増加または減少して、ＬＥＤ３３の発光光量が制御される。
一方、ＬＥＤ駆動制御部２１〜２４における各ＬＥＤ駆動回路３１の各抵抗Ｒ４１の両端に発生する各電圧Ｖ３は、セレクトスイッチ２７を介して選択的に誤差増幅回路３Ｂに入力される。
【００７９】
誤差差動増幅回路３Ｂは、その選択的に入力された各電圧Ｖ３を、制御基準電圧生成回路２Ａの制御基準電圧Ｖｒｅｆ’と比較し、その検出電圧Ｖ３が制御基準電圧Ｖｒｅｆ’に一致するように、電源回路４が供給する定電圧を制御するための制御信号を出力する。
この結果、電源回路４は、誤差増幅回路３Ｂの出力に基づき、その各検出電圧Ｖ３が制御基準電圧Ｖｒｅｆ’に一致するように、自己の出力電圧Ｖｏｕｔを上昇または低下させる。この出力電圧Ｖｏｕｔの変化により、ＬＥＤ駆動制御部２１〜２４の各ＬＥＤ３３に流れる駆動電流が増加または減少して、各ＬＥＤ３３の発光光量が制御される。
【００８０】
さらに、これらの制御に併せて、ＬＥＤ駆動制御部２１〜２４の各ＭＯＳトランジスタＱ２１が以下のようにオンオフ制御されるので、これに伴い、各ＬＥＤ３３の点灯が制御される。
すなわち、ＬＥＤ駆動信号発生回路２６は、図８または図９に示すような位相（動作タイミング）の異なるＬＥＤ駆動信号Ｓ１１〜Ｓ１４を発生し、これがＬＥＤ駆動制御部２１〜２４の各ＭＯＳトランジスタＱ２２のゲートに供給されている。
【００８１】
このため、ＬＥＤ駆動信号Ｓ１１〜Ｓ１４がＨレベルのときには、ＯＰ３１の出力はハイインピーダンスとなりＭＯＳトランジスタＱ２２のオンし、ＭＯＳトランジスタＱ２１のゲートがＬレベルになるので、ＭＯＳトランジスタＱ２１はオフとなる。
一方、ＬＥＤ駆動信号Ｓ１１〜Ｓ１４がＬレベルのときには、ＭＯＳトランジスタＱ２２のオフし、ＭＯＳトランジスタＱ２１のゲートにＯＰ３１のオペアンプ出力が入力されるので、ＭＯＳトランジスタＱ２１はオンとなる。
【００８２】
この結果、ＬＥＤ駆動信号Ｓ１１〜Ｓ１４に応じて、各ＭＯＳトランジスタＱ２１が順次オンするとともに、この動作を繰り返す。このため、ＬＥＤ駆動制御部２１〜２４の各ＬＥＤ３３が順次点灯されるとともに、その点灯を繰り返すことになる。
以上説明したように、この第３実施形態によれば、液晶ディスプレイの使用時に、周囲の明るさと使用温度の応じてＬＥＤの発光光量を制御するようにした。このため、周囲の明るさの差異や使用温度の差異にかかわず、液晶パネルの表示品質を向上できる。
【００８３】
さらに、この第３実施形態では、複数のＬＥＤを設けるようにし、この複数の各ＬＥＤを位相差の異なるＬＥＤ駆動信号により点灯するようにし、複数のＬＥＤを駆動する際の駆動電流を減らすようにした。実施例はLED４灯式でＬＥＤのオンデューティーが２５％（図８）と５０％（図９）の例である。
このため、電源回路がＤＣ／ＤＣコンバータからなる場合に、その部分での電圧降下分を少なくして電力損失を減少させ、これにより電源変換効率を高くすることができる。さらに、電源回路のＬＥＤ駆動の電流を平均化できる。
【００８４】
次に、本発明の液晶ディスプレイのバックライト制御装置の第４実施形態の構成について、図１０を参照して説明する。
この第４実施形態は、透過型または透過反射型の液晶ディスプレイにおいて、その液晶パネル（図示せず）の背面側にバックライトとして配置されるＬＥＤの発光光量を、ＬＥＤの使用温度が変化しても所定値になるように自動的に制御を行うようにしたものである。
【００８５】
このために、この第４実施形態は、図１０に示すように、ＬＥＤ駆動回路１Ａと、バンドギャップリファレンス回路５と、電圧−電流変換回路６とを備え、電源回路４ＡによりＬＥＤ駆動回路１Ａおよび電圧−電流変換回路６を動作させるようにしたものである。
ＬＥＤ駆動回路１Ａは、図１０に示すように、ＬＥＤ８に駆動電流を流してＬＥＤ８を発光するようになっている。このため、ＬＥＤ駆動回路１Ａは、Ｐ型のＭＯＳトランジスタＱ１、ＬＥＤ８を直列に接続した回路からなり、その一端が電源回路４Ａの出力ラインに接続されるとともにその他端が接地されている。
【００８６】
バンドギャップリファレンス回路５は、ＬＥＤ８における発光輝度の温度依存性を補償するために、ＬＥＤ８の温度特性に応じた制御基準電圧Ｖｒｅｆ２を生成する回路であり、例えば図２に示すような回路からなる。
電圧−電流変換回路６は、バンドギャップリファレンス回路５が生成する制御基準電圧Ｖｒｅｆ２を、所定の定電流に変換する回路であり、その定電流を可変自在な定電流源として機能するものである。
【００８７】
このため、この電圧−電流変換回路６は、図１に示す電圧−電流変換回路６と同様に構成される。すなわち、オペアンプＯＰ１１の−入力端子に印加される制御基準電圧Ｖｒｅｆ２と、ＭＯＳトランジスタＱ２と抵抗Ｒ２の共通接続部の電位Ｖ２が等しいことを利用し、定電流Ｉ＝Ｖｒｅｆ２／Ｒ２を生成するものである。
また、ＭＯＳトランジスタＱ２とＭＯＳトランジスタＱ１とは、カレントミラーの関係にあるので、ＭＯＳトランジスタＱ１に流れる電流は、ＭＯＳトランジスタＱ２に流れる定電流Ｉに従うようになっている。
【００８８】
電源回路４Ａは、例えばチャージポンプ方式のＤＣ−ＤＣコンバータからなり、電源７の電圧を所望の電圧に昇圧し、これを出力電圧Ｖｏｕｔとして取り出してＬＥＤ駆動回路１Ａおよび電圧−電流変換回路６にそれぞれ供給するようになっている。
このような構成からなる第４実施形態の動作は、図１の第１実施形態におけるＬＥＤ駆動回路１および電圧−電流変換回路６の部分の動作と同様であり、その動作は説明済みである。従って、第４実施形態の動作の説明は省略する。
【００８９】
以上のように、この第４実施形態では、液晶ディスプレイの使用時に、周囲の温度に応じて、バックライト用のＬＥＤに流れる電流の最適化を図るようにした。このため、ＬＥＤの駆動電源のエネルギーを効率よく利用できる上に、液晶パネルの品質表示の向上を図ることができる。
【００９０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、液晶ディスプレイの使用時に、周囲の明るさ差異にかかわらず、バックライト用のＬＥＤに流れる電流を最適化できる。このため、ＬＥＤの駆動電源が電池である場合にはその電池の消耗を低減できる上に、液晶パネルの品質表示が向上する。
また本発明によれば、液晶ディスプレイの使用時に、周囲の温度の差異にかかわらず、バックライト用のＬＥＤの発光効率を最適化できる。このため、ＬＥＤの駆動電源のエネルギーを効率よく利用できる上に、液晶パネルの品質表示が向上する。
【００９１】
さらに、本発明によれば、液晶ディスプレイの使用時に、周囲の明るさの差異や使用温度の差異にかかわず、液晶パネルの表示品質を向上できる。
さらにまた、本発明によれば、複数のＬＥＤを位相差の異なるＬＥＤ駆動信号により点灯制御するようにした。このため、この場合には、ＬＥＤ駆動時の変換効率を高くすることができ、電源回路のＬＥＤ駆動の電流を平均化できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１実施形態の構成を示す図である。
【図２】 図１に示すバンドギャップリファレンス回路の具体的な構成を示す回路図である。
【図３】 本発明の第２実施形態の構成を示す図である。
【図４】 図３に示す制御基準電圧生成回路の具体的な構成を示すブロック図である。
【図５】 図４に示す制御基準電圧生成回路の具体的な構成を示す回路図である。
【図６】 図５に示すトランジスタＴ１〜Ｔ３を制御する制御信号の一例を示す波形図である。
【図７】 本発明の第３実施形態の構成を示す図である。
【図８】 図７に示すＬＥＤ駆動信号発生回路の発生するＬＥＤ駆動信号Ｓ１１〜Ｓ１４の一例を示す波形図である。
【図９】 図７に示すＬＥＤ駆動信号発生回路の発生するＬＥＤ駆動信号Ｓ１１〜Ｓ１４の他の一例を示す波形図である。
【図１０】 本発明の第４実施形態の構成を示す図である。
【符号の説明】
Ｓ１１〜Ｓ１４ ＬＥＤ駆動信号
１、１Ａ ＬＥＤ駆動回路
２、２Ａ 制御基準電圧生成回路
３、３Ａ、３Ｂ 誤差増幅回路
４、４Ａ 電源回路
５ バンドギャップリファレンス回路
６、６Ａ 電圧−電流変換回路
８ ＬＥＤ
９ 受光ダイオード
１１ 電流−電圧変換回路
１２ 電圧増幅回路
１３ サンプルホールド回路
１４ フィルタ回路
１５ バンドギャップリファレンス回路
２１〜２４ ＬＥＤ駆動制御部
２５ 制御基準電圧レベル変換回路
２６ ＬＥＤ駆動信号発生回路
２７ セレクトスイッチ
３１ ＬＥＤ駆動回路
３２ 電圧−電流変換回路
３３ ＬＥＤ
【発明の属する技術分野】
本発明は、バックライトとしてＬＥＤ（発光ダイオード）を備えている透過型または透過反射型の液晶ディスプレイおいて、そのＬＥＤの発光光量を制御する液晶ディスプレイのバックライト制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、液晶ディスプレイとしては、液晶デバイスの裏面に螢光灯やＬＥＤなどのバックライトを置き、液晶デバイスの背面から光を照射して表示する透過型液晶ディスプレイ、自然光、室内の光などによって反射させて表示する反射型液晶ディスプレイ、および透過型と反射型を併用して表示する透過反射型（半透過型）液晶ディスプレイなどが知られている。
【０００３】
このように、透過型または透過反射型の液晶ディスプレイでは、バックライトとして例えばＬＥＤが使用されている。そして、液晶ディスプレイの使用時には、液晶パネルの周囲の明るさに無関係にＬＥＤに駆動電流を流してＬＥＤを駆動させていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このため、液晶パネルの周囲が明るいときには、ＬＥＤに必要以上の電流が流れ、液晶パネルの見やすさが悪化する上に、ＬＥＤの駆動電源が電池である場合には、電池の消耗を早くするという不都合があった。
その一方、従来は、液晶パネルの周囲の温度に無関係に、ＬＥＤに駆動電流を流してＬＥＤを駆動させていた。
【０００５】
しかし、液晶パネルの周囲の温度が変化すれば、これに伴ってＬＥＤの温度も変化する。このため、ＬＥＤの使用温度の変化によりＬＥＤの発光効率が変化し、ＬＥＤは最適な発光効率が得られないので、電池などの電源のエネルギーを効率よく利用できないという不都合があった。
さらに、ＬＥＤを複数個使用して駆動する場合には、そのＬＥＤを同時に点灯すると駆動ピーク電流値が大きくなり、入力電源が電池の場合には、電池のインピーダンスに応じて入力電圧が低下し、かつ電源部の効率が悪くなるという不具合がある。
【０００６】
そこで、本発明の第１の目的は、上記の点に鑑み、液晶ディスプレイの使用時に、ＬＥＤの電源が電池である場合にはその電池の消耗を低減できる上に、液晶パネルの表示品質を向上させるようにした液晶ディスプレイのバックライト制御装置を提供することにある。
また、本発明の第２の目的は、液晶ディスプレイの使用時に、ＬＥＤの電源のエネルギーを効率よく利用できる上に、液晶パネルの表示品質の向上を図るようにした液晶ディスプレイのバックライト制御装置を提供することにある。
【０００７】
さらに、本発明の第３の目的は、液晶ディスプレイの使用時に、周囲の明るさの差異や使用温度の差異にかかわず、液晶パネルの表示品質を向上できるようにした液晶ディスプレイのバックライト制御装置を提供することにある。
【０００８】
上記の課題を解決し本発明の第１の目的を達成するために、本発明は、以下のように構成した。
すなわち、バックライトとしてＬＥＤを備えている透過型または透過反射型の液晶ディスプレイのバックライト制御装置であって、電源回路と接続され前記ＬＥＤを駆動するＬＥＤ駆動回路と、前記液晶ディスプレイの周囲の明るさを検出し前記明るさ検出に応じた信号を出力する受光素子から、前記明るさ検出に応じた信号が入力され、前記明るさに応じた信号に基づいて、第１の基準電圧を生成する、第１の基準電圧生成回路と、前記ＬＥＤの駆動電流に応じた電圧と、前記第１の基準電圧との差に基づいて信号を生成する第１の誤差増幅回路と、自己の出力電圧を、前記第１の誤差増幅回路が生成した信号に基づいて変動させる前記電源回路と、前記ＬＥＤ駆動回路とカレントミラーの関係にあり、前記ＬＥＤ駆動回路が出力する駆動電流を制御する基準電流を生成する電流制御回路と、
前記電流制御回路が出力する基準電流に応じた電圧と、第２の基準電圧との差に基づいて、信号を生成し、該信号を前記ＬＥＤ駆動回路および前記電流制御回路に入力する第２の誤差増幅回路と、を備えたことを特徴とする液晶ディスプレイのバックライト制御装置。
また、さらに、前記第１の基準電圧生成回路は、前記液晶ディスプレイの周囲の明るさに応じた電流が流れ、その電流を電圧に変換する電流−電圧変換回路と、この電流−電圧変換回路の変換電圧を増幅する増幅回路と、この増幅回路の出力電圧をサンプルホールドするサンプルホールド回路と、を少なくとも備えたことを特徴とする液晶ディスプレイのバックライト制御装置。
また、さらに、前記第２の誤差増幅回路に入力される前記第２の基準電圧を生成するバンドギャップリファレンス回路を備えることを特徴とする液晶ディスプレイのバックライト制御装置。
また、さらに、前記バンドギャップリファレンス回路は、前記ＬＥＤの温度特性に応じて第２の基準電圧を生成することを特徴とする液晶ディスプレイのバックライト制御装置。
また、さらに、上記のバックライト制御装置と、バックライトとなる前記ＬＥＤと、を備えていることを特徴とする透過型または透過反射型の液晶ディスプレイ。
また、バックライトとしてＬＥＤを備えている透過型または透過反射型の液晶ディスプレイであって、電源回路と接続され前記ＬＥＤを駆動するＬＥＤ駆動回路と、前記液晶ディスプレイの周囲の明るさを検出し、この検出に応じて前記ＬＥＤの駆動電流を制御する電流制御手段と、を備えたことを特徴とするものである。
【０００９】
また、本発明は、液晶ディスプレイのバックライト制御装置において、前記電流制御手段は、前記液晶ディスプレイの周囲の明るさに応じた制御基準電圧を生成する制御基準電圧生成回路と、前記ＬＥＤの駆動電流に応じた検出電圧と前記制御基準生成回路の生成する前記制御基準電圧との差の信号を生成する誤差増幅回路とを備え、前記電源回路は、自己の出力電圧が前記誤差増幅回路の出力に応じて変動するようになっていることを特徴とするものである。
【００１０】
また、本発明は、液晶ディスプレイのバックライト制御装置において、前記制御基準電圧発生回路は、前記液晶ディスプレイの周囲の明るさに応じた電流が流れ、その電流を電圧に変換する電流−電圧変換回路と、この電流−電圧変換回路の変換電圧を増幅する増幅回路と、この増幅回路の出力電圧をサンプルホールドするサンプルホールド回路と、を少なくとも備えたことを特徴とするものである。
【００１１】
このような構成からなる発明によれば、液晶ディスプレイの使用時に、周囲の明るさ差異にかかわらず、バックライト用のＬＥＤに流れる電流を最適化できる。このため、ＬＥＤの電源が電池である場合にはその電池の消耗を低減できる上に、液晶パネルの表示品質が向上する。 次に、第２の目的を達成するために、発明は、以下のように構成した。
【００１２】
すなわち、本発明は、バックライトとしてＬＥＤを備えている透過型または透過反射型の液晶ディスプレイであって、電源回路と接続され前記ＬＥＤを駆動するＬＥＤ駆動回路と、前記ＬＥＤの発光輝度の温度依存性を補償するために、その発光輝度の温度特性に応じた制御基準電圧を生成する制御基準電圧生成回路と、この制御基準電圧生成回路の制御基準電圧を所定電流に変換する電圧−電流変換回路とを備え、前記ＬＥＤ駆動回路は、前記電圧−電流変換回路が変換する所定電流に従う駆動電流によりＬＥＤを駆動するようになっていることを特徴とするものである。
【００１３】
本発明は、液晶ディスプレイのバックライト制御装置において、前記制御基準電圧生成回路は、バントギャップリファレンス回路からなることを特徴とするものである。
このような構成からなる発明によれば、液晶ディスプレイの使用時に、周囲の温度の差異にかかわらず、バックライト用のＬＥＤの発光効率を最適化できる。このため、ＬＥＤの駆動電源のエネルギーを効率よく利用できる上に、液晶パネルの表示品質が向上する。
【００１４】
次に、第３の目的を達成するために、本発明は、以下のように構成した。
すなわち、本発明は、バックライトとしてＬＥＤを備えている透過型または透過反射型の液晶ディスプレイであって、電源回路と接続され前記ＬＥＤを駆動するＬＥＤ駆動回路と、前記液晶ディスプレイの周囲の明るさを検出し、この検出に応じて前記ＬＥＤの駆動電流を制御する第１の電流制御手段と、前記ＬＥＤの発光輝度の温度依存性を補償するために、その発光輝度の温度特性に応じて、前記ＬＥＤの駆動電流を制御する第２の電流制御手段と、を備えたことを特徴とするものである。
【００１５】
本発明は、液晶ディスプレイのバックライト制御装置において、前記第１の電流制御手段は、前記液晶ディスプレイの周囲の明るさに応じた第１の制御基準電圧を生成する第１の制御基準電圧生成回路と、前記ＬＥＤの駆動電流に応じて発生する検出電圧と前記第１の制御基準生成回路の生成する前記制御基準電圧との差の信号を生成する誤差増幅回路とを備え、前記電源回路は、自己の出力電圧が前記誤差増幅回路の出力に応じて変動するようになっていることを特徴とするものである。
【００１６】
本発明は、液晶ディスプレイのバックライト制御装置において、前記第２の電流制御手段は、前記ＬＥＤの発光輝度の温度依存性を補償するために、その発光輝度の温度特性に応じた第２の制御基準電圧を生成する第２の制御基準電圧生成回路と、この第２の制御基準電圧生成回路の第２の制御基準電圧を所定電流に変換する電圧−電流変換回路とを備え、前記ＬＥＤ駆動回路は、前記電圧−電流変換回路が変換する所定電流に従う駆動電流によりＬＥＤを駆動するようになっていることを特徴とするものである。
【００１７】
本発明は、液晶ディスプレイのバックライト制御装置において、前記第１の制御基準電圧発生回路は、前記液晶ディスプレイの周囲の明るさに応じた電流が流れ、その電流を電圧に変換する電流−電圧変換回路と、この電流−電圧変換回路の変換電圧を増幅する増幅回路と、この増幅回路の出力電圧をサンプルホールドするサンプルホールド回路と、を少なくとも備えたことを特徴とするものである。
【００１８】
本発明は、液晶ディスプレイのバックライト制御装置において、前記第２の制御基準電圧生成回路は、バントギャップリファレンス回路からなることを特徴とするものである。
本発明は、バックライトとしてＬＥＤを備えている透過型または透過反射型の液晶ディスプレイであって、電源回路と接続され前記ＬＥＤを駆動するＬＥＤ駆動回路と、前記液晶ディスプレイの周囲の明るさに応じるとともに、前記ＬＥＤの発光輝度の温度依存性を補償するために、その発光輝度の温度特性に応じた制御基準電圧を生成する制御基準電圧生成回路と、前記ＬＥＤの駆動電流に応じて発生する検出電圧と前記制御基準生成回路の生成する前記制御基準電圧との差の信号を生成する誤差増幅回路と、前記制御基準電圧を所定の電流に変換する電圧ー電流変換回路とを備え、前記電源回路は、自己の出力電圧が前記誤差増幅回路の出力に応じて変動するようになっており、前記ＬＥＤ駆動回路は、前記電圧−電流変換回路が変換する所定電流に従う駆動電流によりＬＥＤを駆動するようになっていることを特徴とするものである。
【００１９】
本発明は、液晶ディスプレイのバックライト制御装置において、前記制御基準電圧発生回路は、前記液晶ディスプレイの周囲の明るさに応じた電流が流れ、その電流を電圧に変換する電流−電圧変換回路と、この電流−電圧変換回路の変換電圧を増幅する増幅回路と、この増幅回路の出力電圧をサンプルホールドするサンプルホールド回路と、温度に依存する基準電圧を生成するバンドギャップリファレンス回路と、から少なくとも構成され、前記電流−電圧変換回路、前記増幅回路、および前記サンプルホールド回路は、前記バンドギャップリファレンス回路で生成される基準電圧に応じてその各出力が変化するようになっていることを特徴とするものである。
【００２０】
本発明は、バックライトとしてＬＥＤを備えている透過型または透過反射型の液晶ディスプレイであって、電源回路と接続され、複数のＬＥＤをそれぞれ駆動する複数のＬＥＤ駆動回路と、前記液晶ディスプレイの周囲の明るさに応じるとともに、前記各ＬＥＤの発光輝度の温度依存性を補償するために、その発光輝度の温度特性に応じた制御基準電圧を生成する制御基準電圧生成回路と、前記制御基準電圧生成回路の生成する制御基準電圧を低レベルに変換して出力する制御基準電圧レベル変換回路と、前記各ＬＥＤ駆動回路における各ＬＥＤの各駆動電流に応じて発生する各検出電圧と前記制御基準電圧レベル変換回路で変換された御基準電圧との差の信号を生成する誤差増幅回路と、前記制御基準電圧レベル変換回路で変換された制御基準電圧を所定電流に変換し、この所定電流になるように、各ＬＥＤ駆動回路における各ＬＥＤの各駆動電流をそれぞれ制御する複数の電流制御回路と、を備え、前記電源回路は、自己の出力電圧が前記誤差増幅回路の出力に応じて変動するようになっていることを特徴とするものである。
【００２１】
本発明は、液晶ディスプレイのバックライト制御装置において、前記制御基準電圧発生回路は、前記液晶ディスプレイの周囲の明るさに応じた電流が流れ、その電流を電圧に変換する電流−電圧変換回路と、この電流−電圧変換回路の変換電圧を増幅する増幅回路と、この増幅回路の出力電圧をサンプルホールドするサンプルホールド回路と、温度に依存する基準電圧を生成するバンドギャップリファレンス回路と、から少なくとも構成され、前記電流−電圧変換回路、前記増幅回路、および前記サンプルホールド回路は、前記バンドギャップリファレンス回路で生成される基準電圧に応じてその各出力が変化するようになっていることを特徴とするものである。
【００２２】
本発明は、液晶ディスプレイのバックライト制御装置において、前記複数のＬＥＤ駆動回路における各ＬＥＤは、さらに、位相の異なる各駆動信号により順次駆動されるようになっていることを特徴とするものである。
このような構成からなる発明によれば、液晶ディスプレイの使用時に、周囲の明るさの差異や使用温度の差異にかかわず、液晶パネルの表示品質を向上できる。
【００２３】
また、複数のＬＥＤを位相差の異なるＬＥＤ駆動信号により点灯制御するような場合には、ＬＥＤ駆動時の変換効率を高くすることができ、電源回路のＬＥＤの駆動電流を平均化できる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
本発明の液晶ディスプレイのバックライト制御装置の第１実施形態の構成について、図１を参照して説明する。
この第１実施形態は、透過型または透過反射型の液晶ディスプレイにおいて、その液晶パネル（図示せず）の背面側にバックライトとして配置されるＬＥＤ（発光ダイオード）の発光光量を、液晶パネルの周囲の明るさに応じて制御するとともに、ＬＥＤの使用温度が変化してもその発光光量が所定値になるように制御するようにしたものである。
【００２５】
このために、この第１実施形態は、図１に示すように、ＬＥＤ駆動回路１と、制御基準電圧生成回路２と、誤差増幅回路（エラーアンプ）３と、電源回路４と、バンドギャップリファレンス回路５と、電圧−電流変換回路６とを備え、電源回路４は電池や定電圧源などの電源７と接続されるようになっている。
ここで、制御基準電圧生成回路２、誤差増幅回路３などが第１の電流制御手段を構成する。また、バンドギャップリファレンス回路５、電圧−電流変換回路６などが第２の電流制御手段を構成する。
【００２６】
ＬＥＤ駆動回路１は、図１に示すように、ＬＥＤ８に駆動電流を流してＬＥＤ８を発光するようになっている。このため、ＬＥＤ駆動回路１は、Ｐ型のＭＯＳトランジスタＱ１、ＬＥＤ８、および抵抗Ｒ１を直列に接続した回路からなり、その一端が電源回路４出力ラインに接続されるとともにその他端が接地されている。
制御基準電圧生成回路２は、液晶パネルの周囲の明るさの程度に応じた制御基準電圧Ｖｒｅｆ１を生成して出力する回路であり、受光ダイオード９などを利用して実現するようにしている。
ここでは、可視光センサーとして受光ダイオードを用いたが、受光ダイオードに変えて他の受光素子、例えばフォトコンダクタ、フォトトランジスタを用いても良い。なお、用いる受光素子は可視光の感度が高いものを使用する。また、紫外光、赤外光の感度が低いものが望ましいが、紫外光または赤外光の透過防止フィルタを受光素子の受光面に設ける構成としても良い。
【００２７】
なお、この制御基準電圧生成回路２は、図４および図５に示すように、後述の制御基準電圧生成回路２Ａと同様に構成可能である。しかし、その構成中のバンドギャップリファレンス回路１５を、所定の基準電圧を発生できる基準電圧発生回路に置き換えることができる。
誤差増幅回路３は、ＬＥＤ駆動回路１の抵抗Ｒ１の両端に発生する検出電圧Ｖ１を、制御基準電圧生成回路２の生成する制御基準電圧Ｖｒｅｆ１と比較し、その検出電圧Ｖ１が制御基準電圧Ｖｒｅｆ１に一致するように、電源回路４が供給する定電流を制御するための制御信号を出力する回路である。
【００２８】
電源回路４は、例えばチャージポンプ方式のＤＣ−ＤＣコンバータからなり、入力電圧に応じて昇圧する倍率を可変にして電源７の電圧を最適な電圧に昇圧し、これを出力電圧Ｖｏｕｔとして取り出すようになっている。また、この電源回路４は、誤差増幅回路３からの出力に基づき、抵抗Ｒ１の両端に発生する検出電圧Ｖ１が制御基準電圧Ｖｒｅｆ１に一致するように、その出力電圧Ｖｏｕｔを制御するようになっている。
【００２９】
バンドギャップリファレンス回路５は、ＬＥＤ８における発光輝度の温度依存性を補償するために、ＬＥＤ８の温度特性に応じた制御基準電圧Ｖｒｅｆ２を生成する回路であり、例えば図２に示すような回路からなる。
電圧−電流変換回路６は、バンドギャップリファレンス回路５が生成する制御基準電圧Ｖｒｅｆ２を、所定の定電流に変換する回路であり、その定電流を可変自在な定電流源として機能するものである。
【００３０】
このため、この電圧−電流変換回路６は、図１に示すように、Ｐ型のＭＯＳトランジスタＱ２、抵抗Ｒ２、およびオペアンプ（演算増幅器）ＯＰ１１からなり、オペアンプＯＰ１１の−入力端子に印加される制御基準電圧Ｖｒｅｆ２と、ＭＯＳトランジスタＱ２と抵抗Ｒ２の共通接続部の電位Ｖ２が等しいことを利用し、定電流Ｉ＝Ｖｒｅｆ２／Ｒ２を生成するものである。
さらに詳述すると、ＭＯＳトランジスタＱ２と抵抗Ｒ２とが、電源回路４の出力ラインとアースとの間に直列に接続されている。オペアンプＯＰ１１は、その−入力端子にバンドギャップリファレンス回路５からの制御基準電圧Ｖｒｅｆ２が印加され、その＋入力端子がＭＯＳトランジスタＱ２のソース／ドレインと抵抗Ｒ２の共通接続部に接続されている。
【００３１】
また、オペアンプＯＰ１１の出力端子は、ＭＯＳトランジスタＱ２のゲートに接続されている。さらに、ＭＯＳトランジスタＱ２のゲートは、ＬＥＤ駆動回路１を構成するＭＯＳトランジスタＱ１のゲートに接続されている。
このようにＭＯＳトランジスタＱ２とＭＯＳトランジスタＱ１とは、カレントミラーの関係にあるので、ＭＯＳトランジスタＱ１に流れる電流は、ＭＯＳトランジスタＱ２に流れる定電流Ｉに従うことになる。
【００３２】
次に、図１に示すバンドギャップリファレンス回路５の具体的な構成について、図５を参照して説明する。
このバンドギャップリファレンス回路５は、図２に示すように、オペアンプＱ２１と、抵抗Ｒ３１〜Ｒ３３と、ＰＮＰ型のトランジスタＱ１１、Ｑ１２とからなるものである。
さらに詳述すると、抵抗Ｒ３１とトランジスタＱ１１とが直列に接続され、抵抗Ｒ３１の一端がオペアンプＯＰ２１の出力端子に接続されている。トランジスタＱ１１のコレクタとベースとが、電源ＶＳＳのラインに接続されている。抵抗Ｒ３１とトランジスタＱ１１の共通接続部は、オペアンプＯＰ２１の＋入力端子に接続されている。
【００３３】
また、抵抗Ｒ３２、抵抗Ｒ３３、およびトランジスタＱ１２が直列に接続され、抵抗Ｒ３２の一端がオペアンプＯＰ２１の出力端子に接続されている。トランジスタＱ１２のコレクタとベースとが、電源ＶＳＳのラインに接続されている。抵抗Ｒ３３とトランジスタＱ１２の共通接続部は、オペアンプＯＰ２１の−入力端子に接続されている。そして、オペアンプＯＰ２１の出力端子から制御基準電圧Ｖｒｅｆ２を取り出すようになっている。
【００３４】
このような構成からなるバンドギャップリファレンス回路では、オペアンプＯＰ２１から出力される制御基準電圧Ｖｒｅｆ２は、（１）式のようになる。
Ｖｒｅｆ２＝Ｖｂｅ１＋〔１＋（Ｒ３２／Ｒ３３）〕×（ｋＴ／ｑ）×ｌｎＮ
・・・・（１）
ここで、Ｖｂｅ１は、トランジスタＱ１１のベース・エミッタ間の順方向電圧である。また、ｋはボルツマン定数、Ｔは絶対温度、ｑは電子の電荷、Ｎはトランジスタの個数（この場合は２）である。
【００３５】
（１）式からわかるように、オペアンプＯＰ２１から出力される制御基準電圧Ｖｒｅｆ２は、温度依存性がある。このため、抵抗Ｒ３１、Ｒ３２の各抵抗値を変えることにより、ＬＥＤ８における発光輝度の温度依存性の補償に利用できることがわかる。
次に、このように構成される第１実施形態の動作の一例について、図面を参照して説明する。
【００３６】
図１に示すように、電圧−電流変換回路６のＭＯＳトランジスタＱ２と、ＬＥＤ駆動回路１のＭＯＳトランジスタＱ１とはカレントミラーを構成するので、ＭＯＳトランジスタＱ２に流れる定電流Ｉに従う定電流が、ＭＯＳトランジスタＱ１に流れる。このため、ＬＥＤ８は、その定電流により駆動される。
この第１実施形態では、ＬＥＤ８の発光光量を、液晶パネルの周囲の明るさに応じて制御するとともに、これに併せてＬＥＤ８の使用温度が変化してもその発光光量が所定値になるように制御する。このため、先に前者の制御について説明し、後に後者の制御について説明する。
【００３７】
まず前者の制御では、制御基準電圧生成回路２が、液晶パネル（図示せず）の周囲の明るさの程度に応じた制御基準電圧Ｖｒｅｆ１を生成して出力する。
例えば、液晶ディスプレイが透過反射型の場合には、液晶パネルの周囲が通常の場合よりも明るければ制御基準電圧Ｖｒｅｆ１は通常の電圧よりも低くなり、逆に、その周囲が通常よりも暗ければ制御基準電圧Ｖｒｅｆ１は通常の電圧よりも高くなる。
なお、反射型液晶ディスプレイのフロントライトにおいても、制御基準電圧Ｖｒｅｆ１を利用することができる。この場合、透過反射型液晶ディスプレイと同様に、液晶パネルの周囲が通常の場合よりも明るければ制御基準電圧Ｖｒｅｆ１は通常の電圧よりも低くなり、逆に、その周囲が通常よりも暗ければ制御基準電圧Ｖｒｅｆ１は通常の電圧より高くなる。
【００３８】
このため、いま、液晶パネルの周囲が通常よりも明るい場合には、制御基準電圧Ｖｒｅｆ１が通常の電圧よりも低くなり、これが誤差増幅回路３に入力される。誤差増幅回路３は、ＬＥＤ８と抵抗Ｒ１の共通接続点の検出電圧Ｖ１をその制御基準電圧Ｖｒｅｆ１と比較し、その検出電圧Ｖ１が制御基準電圧Ｖｒｅｆ１に一致するように、電源回路４が供給する定電流を減少させるための制御信号を出力する。
【００３９】
電源回路４は、誤差増幅回路３の出力に基づき、その検出電圧Ｖ１が通常の電圧よりも低い制御基準電圧Ｖｒｅｆ１になるように、自己の出力電圧Ｖｏｕｔを低下させる。この結果、その検出電圧Ｖ１は、通常よりも低い制御基準電圧Ｖｒｅｆ１になり、ＬＥＤ８に流れる電流が通常よりも減少するので、ＬＥＤ８の発光光量は通常の場合よりも減少する。
一方、いま、液晶パネルの周囲が通常の場合よりも暗い場合には、制御基準電圧Ｖｒｅｆ１が通常の電圧よりも高くなり、これが誤差増幅回路３に入力される。誤差増幅回路３は、ＬＥＤ８と抵抗Ｒ１の共通接続点の検出電圧Ｖ１をその制御基準電圧Ｖｒｅｆ１と比較し、その検出電圧Ｖ１が制御基準電圧Ｖｒｅｆ１に一致するように、電源回路４が供給する定電流を増加させるための制御信号を出力する。
【００４０】
電源回路４は、誤差増幅回路３の出力に基づき、その検出電圧Ｖ１が通常の電圧よりも高い制御基準電圧Ｖｒｅｆ１になるように、自己の出力電圧Ｖｏｕｔを上昇させる。この結果、その検出電圧Ｖ１は、通常の電圧よりも高い制御基準電圧Ｖｒｅｆ１になり、ＬＥＤ８に流れる電流が通常の場合よりも増加するので、ＬＥＤ８の発光光量は通常よりも増加する。
次に、ＬＥＤ８の使用温度が変化してもその発光光量が所定値になるような制御について、以下に説明する。
【００４１】
バンドギャップリファレンス回路５は、ＬＥＤ８における発光輝度の温度依存性を補償するために、ＬＥＤ８の使用温度に応じて、例えば（１）式に示すような制御基準電圧Ｖｒｅｆ２を生成し、これがオペアンプＯＰ１１の−入力端子に入力される。
例えば、液晶パネルが使用される周囲温度、すなわちＬＥＤ８の使用温度が通常の温度よりも高くなると、ＬＥＤ８の発光効率が低下するので、この補償を行うために制御基準電圧Ｖｒｅｆ２は通常の電圧よりも高くなる。逆に、ＬＥＤ８の使用温度が通常よりも低くなると、ＬＥＤ８の発光効率が増加するので、この補償を行うために制御基準電圧Ｖｒｅｆ２は通常の電圧よりも低くなる。
【００４２】
いま、ＬＥＤ８の使用温度が通常の温度よりも高い場合には、制御基準電圧Ｖｒｅｆ２が通常の電圧よりも高くなり、電圧−電流変換回路６のオペアンプＯＰ１１は、ＭＯＳトランジスタＱ２と抵抗Ｒ２の共通接続点の電位Ｖ２を、その高くなった電位となるように上昇させる。
このため、電圧−電流変換回路６の抵抗Ｒ２に流れる電流Ｉ＝Ｖｒｅｆ２／Ｒ２が増加し、温度の上昇による電流の減少分を補償する。この増加に伴い、ＬＥＤ駆動回路１のＬＥＤ８に流れる駆動電流が増加し、このときのＬＥＤ発光輝度は、ＬＥＤ８の使用温度が通常の温度で使用する場合と同様になる。
【００４３】
従って、ＬＥＤ８は、使用温度が通常の温度よりも高くなっても、その発光光量を通常の温度の場合と同様に確保できる。
一方、ＬＥＤ８の使用温度が通常の温度よりも低い場合には、制御基準電圧Ｖｒｅｆ２が通常の電圧よりも低くなり、電圧−電流変換回路６のオペアンプＯＰ１１は、ＭＯＳトランジスタＱ２と抵抗Ｒ２の共通接続点の電位Ｖ２を、その低くなった電位となるように低下させる。
【００４４】
このため、電圧−電流変換回路６の抵抗Ｒ２に流れる電流Ｉが減少し、温度の低下による電流の減少分を補償する。この減少に伴い、ＬＥＤ駆動回路１のＬＥＤ８に流れる駆動電流が減少し、このときのＬＥＤ発光輝度は、ＬＥＤ８の使用温度が通常の温度で使用する場合と同様になる。
従って、ＬＥＤ８は、使用温度が通常の温度よりも低くなっても、その発光光量を通常の温度の場合と同様に確保できる。
【００４５】
以上説明したように、この第１実施形態では、液晶ディスプレイの使用時に、周囲の明るさに応じて、バックライト用のＬＥＤに流れる電流の最適化を図るようにした。このため、ＬＥＤの電源が、電池である場合にはその電池の消耗を低減できる上に、液晶パネルの表示品質の向上を図ることができる。
なお、ＬＥＤの許容順電流は温度低減特性を有しているので使用条件として許容順電流範囲内で使用する必要がある。
【００４６】
また、この第１実施形態では、液晶ディスプレイの使用時に、周囲の温度に応じて、バックライト用のＬＥＤに流れる電流の最適化を図るようにした。このため、ＬＥＤの駆動電源のエネルギーを効率よく利用できる上に、液晶パネルの品質表示の向上を図ることができる。
なお、第１実施形態では、バックライト用のＬＥＤが１つの場合について説明したが、そのＬＥＤが複数の場合には、ＬＥＤ駆動回路を複数備えることにより、その各ＬＥＤを、図１に示すＬＥＤ８のようにその光量の制御をすることができる。
【００４７】
次に、本発明の液晶ディスプレイのバックライト制御装置の第２実施形態の構成について、図３を参照して説明する。
この第２実施形態は、第１実施形態と同様に、透過型または透過反射型の液晶ディスプレイにおいて、その液晶パネルの背面側にバックライトとして配置されるＬＥＤの発光光量を、液晶パネルの周囲の明るさ、およびＬＥＤの使用温度に応じて制御するようにしたものである。
【００４８】
このため、この第２実施形態は、図３に示すように、ＬＥＤ駆動回路１と、制御基準電圧生成回路２Ａと、誤差増幅回路（エラーアンプ）３Ａと、電源回路４と、電圧−電流変換回路６Ａと、を少なくとも備え、電源回路４が電源７と接続されるようになっている。
さらに詳述すると、この第２実施形態は、図１のバンドギャップリファレンス回路５を省略するとともに、図１の制御基準電圧生成回路２を図３に示すように制御基準電圧生成回路２Ａに置き換えたものである。
【００４９】
制御基準電圧生成回路２Ａは、液晶ディスプレイの周囲の明るさに応じるとともに、ＬＥＤ８の発光輝度の温度依存性を補償するために、その発光輝度の温度特性に応じた制御基準電圧Ｖｒｅｆを生成するようになっている。
そして、その制御基準電圧Ｖｒｅｆは、誤差増幅回路３Ａの−入力端子に供給されると同時に、電圧−電流変換回路６ＡのオペアンプＯＰ１１の−入力端子に供給されるようになっている。
【００５０】
誤差増幅回路３Ａは、ＬＥＤ駆動回路１の抵抗Ｒ１の両端に発生する検出電圧Ｖ１を、制御基準電圧生成回路２の生成する制御基準電圧Ｖｒｅｆと比較し、その検出電圧Ｖ１が制御基準電圧Ｖｒｅｆに一致するように、電源回路４が供給する定電圧を制御する信号を出力する回路である。
電圧−電流変換回路６Ａは、制御基準電圧生成回路２Ａが生成する制御基準電圧Ｖｒｅｆを、所定の定電流に変換する回路であり、その定電流を可変自在な定電流源として機能するものである。この電圧−電流変換回路６Ａは、図１に示す電圧−電流変換回路６と基本的に同様に構成される。
【００５１】
なお、この第２実施形態の他の部分の構成は、図１に示す第１実施形態の構成と共通する。このため、その共通部分の構成要素には同一符号を付し、その構成の異なる部分について以下に詳述する。
次に、図３に示す制御基準電圧生成回路２Ａの具体的な構成について、図４を参照して説明する。
この制御基準電圧生成回路２Ａは、図４に示すように、電流−電圧変換回路１１と、電圧増幅回路１２と、サンプルホールド回路１３と、フィルタ回路１４と、バンドギャップリファレンス回路１５とを備え、電流−電圧変換回路１１、電圧増幅回路１２、およびサンプルホールド回路１３は、バンドギャップリファレンス回路１５で生成される基準電圧ＶＲに応じてその各出力が変化するようになっている。
【００５２】
電流−電圧変換回路１１は、液晶パネルの周囲の明るさに応じた電流が受光ダイオード９に流れ、その電流を交流的な電圧に変換する回路であり、その明るさの大小によりその変換電圧が変化する。
電圧増幅回路１２は、その電流−電圧変換回路１１からの交流的な変換電圧を増幅して出力する回路である。
サンプルホールド回路１３は、電圧増幅回路１２の出力電圧をある時点で取り込み一定時間保持する、すなわち、その出力電圧をサンプルホールドする回路である。このサンプルホールド回路１３は、電圧増幅回路１２の出力電圧が変化する場合に、その出力変化に適切に対応させて適正な出力電圧を得るためのものである。
【００５３】
フィルタ回路１４は、サンプルホールド回路１３の出力を平滑化して出力する回路である。
バンドギャップリファレンス回路１５は、ＬＥＤ８の発光輝度の温度依存性を補償するために、その発光輝度の温度特性に応じた基準電圧ＶＲを生成する回路であり、例えば図２に示すような構成からなる。
このバンドギャップリファレンス回路１５で生成された基準電圧ＶＲは、電流−電圧変換回路１１、電圧増幅回路１２、およびサンプルホールド回路１３のバイアス電圧として供給される。このため、電圧増幅回路１２の出力は、その基準電圧ＶＲの変動により変化する。従って、フィルタ回路１４から出力される制御基準電圧Ｖｒｅｆは、液晶ディスプレイの周囲の明るさに応じるとともに、ＬＥＤ８の発光輝度の温度依存性を補償可能なものとなる。
【００５４】
次に、図４に示す制御基準電圧生成回路２Ａの各部の具体的な回路構成について、図５を参照して説明する。
電流−電圧変換回路１１は、図５に示すように、オペアンプ（演算増幅器）ＯＰ１、抵抗Ｒ１１、コンデンサＣ１、およびトランジスタＴ１、Ｔ２から構成され、液晶パネルの周囲の明るさに応じて交流的な電圧を発生するようになっている。
【００５５】
すなわち、オペンアンプＯＰ１の＋入力端子には、バンドギャップリファレンス回路１５からの基準電圧ＶＲが印加されるようになっている。また、オペアンプＯＰ１の−入力端子は、トランジスタＴ１を介して受光ダイオード９のアノードに接続されている。さらに、オペアンプＯＰ１の−入力端子と＋入力端子との間に、その両端を短絡するトランジスタＴ２が接続されている。また、オペアンプＯＰ１の−入力端子と出力端子との間には、抵抗Ｒ１１とコンデンサＣ１とを並列接続した並列回路が接続されている。
【００５６】
トランジスタＴ１は、位相調整回路１６からの制御信号Ｓ１によりそのオンオフ制御され、制御信号Ｓ２がＨレベルのときにオンするようになっている。また、トランジスタＴ２は、位相調整回路１６からの制御信号Ｓ２によりそのオンオフ制御され、制御信号Ｓ２がＬレベルのときにオンするようになっている（図６参照）。
電圧増幅回路１２は、図５に示すように、オペアンプＯＰ２、ＯＰ３、コンデンサＣ２〜Ｃ４、および抵抗Ｒ１２〜Ｒ１５から構成され、電流−電圧変換回路１１からの交流出力電圧を増幅する回路であり、オペアンプが２段の増幅回路からなる。
【００５７】
すなわち、オペアンプＯＰ２は、その＋入力端子にバンドギャップリファレンス回路１５からの基準電圧ＶＲが印加され、その−入力端子が直流分のカット用のコンデンサＣ２と抵抗Ｒ１２を介して前段のオペアンプＯＰ１の出力端子と接続されている。また、オペアンプＯＰ２の−入力端子と出力端子との間には、抵抗Ｒ１３とコンデンサＣ３とを並列接続した並列回路が接続されている。
オペアンプＯＰ３は、その＋入力端子にバンドギャップリファレンス回路１５からの基準電圧ＶＲが印加され、その−入力端子が抵抗Ｒ１４を介して前段のオペアンプＯＰ２の出力端子と接続されている。また、オペアンプＯＰ３の−入力端子と出力端子との間には、抵抗Ｒ１５とコンデンサＣ４とを並列接続した並列回路が接続されている。
【００５８】
電圧増幅回路１２は、Ｒ１５をダイオードに変更して対数電圧増幅回路や、Ｒ１３をダイオードにしコンデンサＣ２をＲ１４の前に配置した対数電圧増幅回路にしても良い。リニア増幅に代え対数増幅とすることにより、人間の視覚特性に近づくからである。
電圧増幅回路１２は、上記のようにオペアンプが２段からなるが、オペアンプを３段にするようにしても良い。これは、透過型または透過反射型の液晶ディスプレイにおいて、その液晶パネルの特性に応じてフィルタ回路１４から出力される制御基準電圧Ｖｒｅｆの位相を変化する必要があるからである。
【００５９】
サンプルホールド回路１３は、図５に示すように、オペアンプＯＰ４、ＯＰ５、スイッチとして使用するトランジスタＴ３、およびコンデンサＣ５から構成される。
すなわち、オペアンプＯＰ４は、その＋入力端子が前段のオペアンプＯＰ３の出力端子に接続され、その−入力端子とその出力端子とが直接接続されている。また、オペアンプＯＰ４の出力端子は、トランジスタＴ３を介してオペアンプＯＰ５の＋入力端子に接続され、その＋入力端子はコンデンサＣ５を介して接地されている。さらに、オペアンプＯＰ５の−入力端子と出力端子とは直接接続されている。
【００６０】
トランジスタＴ３は、位相調整回路１６からの制御信号Ｓ３によりそのオンオフ制御され、制御信号Ｓ３がＨレベルのときにオンするようになっている（図６参照）。
フィルタ回路１４は、抵抗Ｒ１６、およびコンデンサＣ６から構成される。すなわち、抵抗Ｒ１６は、その一端がオペアンプＯＰ５の出力端子に接続され、その他端がコンデンサＣ６の一端に接続されている。またコンデンサＣ６の他端は接地され、コンデンサＣ６と抵抗Ｒ１６の共通接続部から制御基準電圧Ｖｒｅｆを取り出すようになっている。
【００６１】
次に、このように構成される第２実施形態の動作の一例について、図面を参照して説明する。
図３に示すように、電圧−電流変換回路６ＡのＭＯＳトランジスタＱ２と、ＬＥＤ駆動回路１のＭＯＳトランジスタＱ１とはカレントミラーを構成するので、ＭＯＳトランジスタＱ２に流れる定電流Ｉに従う定電流が、ＭＯＳトランジスタＱ１に流れる。このため、ＬＥＤ８は、その定電流により駆動される。
【００６２】
制御基準電圧生成回路２Ａは、液晶ディスプレイの周囲の明るさに応じるとともに、ＬＥＤ８の発光輝度の温度依存性を補償するために、その発光輝度の温度特性に応じた制御基準電圧Ｖｒｅｆを生成する。
誤差増幅回路３Ａは、抵抗Ｒ１の両端に発生する検出電圧Ｖ１をその制御基準電圧Ｖｒｅｆと比較し、その検出電圧Ｖ１が制御基準電圧Ｖｒｅｆに一致するように、電源回路４が供給する定電流を制御するための信号を出力する。
【００６３】
電源回路４は、誤差増幅回路３Ａの出力に基づき、その検出電圧Ｖ１が制御基準電圧Ｖｒｅｆに一致するように、自己の出力電圧Ｖｏｕｔを上昇または低下させる。この出力電圧Ｖｏｕｔの変化により、ＬＥＤ８に流れる電流が増加または減少して、ＬＥＤ８の発光光量が制御される。
一方、制御基準電圧生成回路２Ａの生成する制御基準電圧Ｖｒｅｆは、電圧−電流変換回路６ＡのオペアンプＯＰ１１の−入力端子に供給されている。その制御基準電圧Ｖｒｅｆは、ＭＯＳトランジスタＱ２に流れる定電流Ｉ、すなわち、抵抗Ｒ２に流れる定電流Ｉ＝Ｖｒｅｆ／Ｒ２を規定する。
【００６４】
このため、その定電流Ｉは、その制御基準電圧Ｖｒｅｆの変動に従って変動し、定電流Ｉの変動はＭＯＳトランジスタＱ１に流れる電流を変動させる。この結果、ＬＥＤ８に流れる電流が増加または減少して、ＬＥＤ８の発光光量が制御される。
次に、図５に示す制御基準電圧生成回路２Ａの動作の概要について、図５および図６を参照して説明する。
【００６５】
この制御基準電圧生成回路２Ａでは、位相調整回路Ｓ１からの制御信号Ｓ１が図６（Ａ）に示すようにＨレベルになると、トランジスタＴ２がオフとなる。その後、図６（Ｂ）に示すように、制御信号Ｓ２がＨレベルとなると、トランジスタＴ１がオンとなる。さらに、図６（Ｃ）に示すように、制御信号Ｓ３がＨレベルとなると、トランジスタＴ３がオンとなる。そして、制御信号Ｓ１〜Ｓ３は、所定の周期でその立ち上がりと立ち下がりとを繰り返すようになっている。
【００６６】
この結果、フォトダイオード９に流れる電流は、オペアンプＯＰ１で交流電圧に変換される。この変換された交流電圧の交流信号電圧成分は、オペアンプＯＰ２、ＯＰ３で電圧増幅されてサンプルホールド回路１３に出力される。サンプルホールド回路１３では、トランジスタＴ３のオンオフ動作に応じてサンプルホールド動作が行われ、その出力がフィルタ回路１４で平滑化される。その結果、フィルタ回路１４からは、図５に示すような制御基準電圧Ｖｒｅｆが取り出される。
【００６７】
以上説明したように、この第２実施形態によれば、液晶ディスプレイの使用時に、周囲の明るさと使用温度の応じてＬＥＤの発光光量を制御するようにした。このため、周囲の明るさの差異や使用温度の差異にかかわず、液晶パネルの表示品質を向上できる。
次に、本発明の液晶ディスプレイのバックライト制御装置の第３実施形態の構成について、図７を参照して説明する。
【００６８】
この第３実施形態は、この第２実施形態と同様に、透過型または透過反射型の液晶ディスプレイにおいて、その液晶パネルの背面側にバックライトとして配置されるＬＥＤの発光光量を、液晶パネルの周囲の明るさ、およびＬＥＤの使用温度に応じて制御するようにしたものであるが、複数のＬＥＤを発光制御できるようにした点が異なるものである。
このため、この第３実施形態は、図７に示すように、複数のＬＥＤ駆動制御部２１〜２４と、制御基準電圧生成回路２Ａと、誤差増幅回路３Ｂと、電源回路４と、制御基準電圧レベル変換回路２５と、ＬＥＤ駆動信号発生回路２６と、セレクトスイッチ２７と、を少なくとも備えている。
【００６９】
ＬＥＤ駆動制御部２１〜２４は、同一に構成されるので、ＬＥＤ駆動制御部２１の構成について説明する。
ＬＥＤ駆動制御部２１は、図７に示すように、ＬＥＤ３３を駆動するＬＥＤ駆動回路３１と、ＬＥＤ３３の駆動電流を制御する電流制御回路３２とから構成されている。
ＬＥＤ駆動回路３１は、ＬＥＤ３３、ＭＯＳトランジスタＱ２１、および抵抗Ｒ４１を直列に接続した回路からなり、その一端が電源回路４の出力ラインに接続されるとともにその他端が接地されている。
【００７０】
また、ＭＯＳトランジスタＱ２１のゲートとアースとの間には、ＬＥＤ駆動信号発生回路２６からのＬＥＤ駆動信号Ｓ１１によりオンオフ制御されるＭＯＳトランジスタＱ２２が接続されている。すなわち、ＭＯＳトランジスタＱ２２のオンオフ制御により、ＭＯＳトランジスタＱ２１がオンオフ制御されるようになっている。
電流制御回路３２は、制御基準電圧レベル変換回路２５でレベル変換された制御基準電圧Ｖｒｅｆ’に基づき、ＬＥＤ３３に流れる定電流を制御する回路である。
【００７１】
このため、この電流制御回路３２は、図７に示すように、オペアンプＯＰ３１などから構成される。そのオペアンプＯＰ３１は、その＋入力端子に制御基準電圧Ｖｒｅｆ’が印加され、その−入力端子にＭＯＳトランジスタＱ２１と抵抗Ｒ４１の共通接続部の電位Ｖ３が印加されている。また、オペアンプＯＰ３１の出力端子は、ＭＯＳトランジスタＱ２１のゲートに接続されている。
このような構成により、オペアンプＯＰ３１の＋入力端子の制御基準電圧Ｖｒｅｆ’が、ＭＯＳトランジスタＱ２１と抵抗Ｒ４１の共通接続部の電位Ｖ３に等しくなるので、ＬＥＤ３３に流れる定電流Ｉ’は、Ｉ’＝Ｖｒｅｆ’／Ｒ４１に制御される。
【００７２】
制御基準電圧生成回路２Ａは、液晶ディスプレイの周囲の明るさに応じるとともに、ＬＥＤ３３の発光輝度の温度依存性を補償するために、その発光輝度の温度特性に応じた制御基準電圧Ｖｒｅｆを生成するようになっている。この制御基準電圧生成回路２Ａは、具体的には、例えば図４および図５に示すように構成される。
誤差増幅回路３Ｂは、ＬＥＤ駆動制御部２１〜２４における各ＬＥＤ駆動回路３１の各抵抗Ｒ４１の両端に発生する各電圧Ｖ３を、セレクトスイッチ２７を介して選択的に入力するようになっている。
【００７３】
また、誤差差動増幅回路３Ｂは、その選択的に入力した各電圧Ｖ３を、制御基準電圧生成回路２Ａの制御基準電圧Ｖｒｅｆ’と比較し、その検出電圧Ｖ３が制御基準電圧Ｖｒｅｆ’に一致するように、電源回路４が供給する定電流を制御するための制御信号を出力する回路である。
電源回路４は、誤差増幅回路３Ｂからの出力に基づき、ＬＥＤ駆動制御部２１〜２４の各抵抗４１の両端に発生する検出電圧Ｖ２が制御基準電圧Ｖｒｅｆ’に一致するように、その出力電圧Ｖｏｕｔが制御できるようになっている。
【００７４】
制御基準電圧レベル変換回路２５は、制御基準電圧生成回路２Ａで生成される制御基準電圧Ｖｒｅｆを、低レベルの制御基準電圧ｖｒｅｆ’に変換する回路である。この変換された制御基準電圧Ｖｒｅｆ’は、電圧−電流変換回路３２のオペアンプＯＰ３１の＋入力端子と、誤差増幅回路３Ｂの−入力端子にそれぞれ供給されるようになっている。
さらに詳述すると、この制御基準電圧レベル変換回路２５は、図７に示すように、オペアンプＯＰ３２、ＭＯＳトランジスタＱ２３、および抵抗Ｒ４２、Ｒ４３から構成される。
【００７５】
オペアンプＯＰ３２は、その＋入力端子に制御基準電圧生成回路２Ａで生成される制御基準電圧Ｖｒｅｆに印加され、その−入力端子は出力端子に接続されている。また．オペアンプＯＰ３２の出力端子は、ＭＯＳトランジスタＱ２３のゲートに接続されるとともに、抵抗Ｒ４２を介して接地されている。
ＭＯＳトランジスタＱ２３は、そのソースが電源回路４の出力ラインに接続され、そのドレインが抵抗Ｒ４３を介して接地されている。ＭＯＳトランジスタＱ２３のドレインと抵抗Ｒ４３の共通接続部は、誤差増幅回路３Ｂの−入力端子に接続されるとともに、ＬＥＤ駆動制御部２１〜２４の各オペアンプＯＰ３１の＋入力端子に接続されるようになっている。
【００７６】
ＬＥＤ駆動信号発生回路２６は、ＬＥＤ駆動制御部２１〜２４の各ＭＯＳトランジスタＱ２２のオンオフ制御をするとともに、各オペアンプＯＰ３１の出力を制御するＬＥＤ駆動信号Ｓ１１〜Ｓ１４を発生する回路である。具体的には、図８または図９に示すようなＬＥＤ駆動信号Ｓ１１〜Ｓ１４を生成する。
次に、このように構成される第３実施形態の動作の一例について、図７〜図９を参照して説明する。
【００７７】
制御基準電圧生成回路２Ａは、液晶ディスプレイの周囲の明るさに応じるとともに、ＬＥＤ３３の発光輝度の温度依存性を補償するために、その発光輝度の温度特性に応じた制御基準電圧Ｖｒｅｆを生成し、これを制御基準電圧レベル変換回路２５に出力する。
これにより、制御基準電圧生成回路２Ａで生成された制御基準電圧Ｖｒｅｆは、制御基準電圧レベル変換回路２５で、低レベルの制御基準電圧Ｖｒｅｆ’に変換される。この変換された制御基準電圧Ｖｒｅｆ’は、ＬＥＤ駆動制御部２１〜２４の各オペアンプＯＰ３１の＋入力端子に供給されると同時に、誤差増幅回路３Ｂの−入力端子に供給される。
【００７８】
その制御基準電圧Ｖｒｅｆ’は、ＭＯＳトランジスタＱ２１に流れる定電流Ｉ’、すなわち、抵抗Ｒ４１に流れる定電流Ｉ’＝Ｖｒｅｆ’／Ｒ４１を規定する。このため、その定電流Ｉ’は、その制御基準電圧Ｖｒｅｆ’の変動に従って変動する。この結果、ＬＥＤ３３に流れる電流が増加または減少して、ＬＥＤ３３の発光光量が制御される。
一方、ＬＥＤ駆動制御部２１〜２４における各ＬＥＤ駆動回路３１の各抵抗Ｒ４１の両端に発生する各電圧Ｖ３は、セレクトスイッチ２７を介して選択的に誤差増幅回路３Ｂに入力される。
【００７９】
誤差差動増幅回路３Ｂは、その選択的に入力された各電圧Ｖ３を、制御基準電圧生成回路２Ａの制御基準電圧Ｖｒｅｆ’と比較し、その検出電圧Ｖ３が制御基準電圧Ｖｒｅｆ’に一致するように、電源回路４が供給する定電圧を制御するための制御信号を出力する。
この結果、電源回路４は、誤差増幅回路３Ｂの出力に基づき、その各検出電圧Ｖ３が制御基準電圧Ｖｒｅｆ’に一致するように、自己の出力電圧Ｖｏｕｔを上昇または低下させる。この出力電圧Ｖｏｕｔの変化により、ＬＥＤ駆動制御部２１〜２４の各ＬＥＤ３３に流れる駆動電流が増加または減少して、各ＬＥＤ３３の発光光量が制御される。
【００８０】
さらに、これらの制御に併せて、ＬＥＤ駆動制御部２１〜２４の各ＭＯＳトランジスタＱ２１が以下のようにオンオフ制御されるので、これに伴い、各ＬＥＤ３３の点灯が制御される。
すなわち、ＬＥＤ駆動信号発生回路２６は、図８または図９に示すような位相（動作タイミング）の異なるＬＥＤ駆動信号Ｓ１１〜Ｓ１４を発生し、これがＬＥＤ駆動制御部２１〜２４の各ＭＯＳトランジスタＱ２２のゲートに供給されている。
【００８１】
このため、ＬＥＤ駆動信号Ｓ１１〜Ｓ１４がＨレベルのときには、ＯＰ３１の出力はハイインピーダンスとなりＭＯＳトランジスタＱ２２のオンし、ＭＯＳトランジスタＱ２１のゲートがＬレベルになるので、ＭＯＳトランジスタＱ２１はオフとなる。
一方、ＬＥＤ駆動信号Ｓ１１〜Ｓ１４がＬレベルのときには、ＭＯＳトランジスタＱ２２のオフし、ＭＯＳトランジスタＱ２１のゲートにＯＰ３１のオペアンプ出力が入力されるので、ＭＯＳトランジスタＱ２１はオンとなる。
【００８２】
この結果、ＬＥＤ駆動信号Ｓ１１〜Ｓ１４に応じて、各ＭＯＳトランジスタＱ２１が順次オンするとともに、この動作を繰り返す。このため、ＬＥＤ駆動制御部２１〜２４の各ＬＥＤ３３が順次点灯されるとともに、その点灯を繰り返すことになる。
以上説明したように、この第３実施形態によれば、液晶ディスプレイの使用時に、周囲の明るさと使用温度の応じてＬＥＤの発光光量を制御するようにした。このため、周囲の明るさの差異や使用温度の差異にかかわず、液晶パネルの表示品質を向上できる。
【００８３】
さらに、この第３実施形態では、複数のＬＥＤを設けるようにし、この複数の各ＬＥＤを位相差の異なるＬＥＤ駆動信号により点灯するようにし、複数のＬＥＤを駆動する際の駆動電流を減らすようにした。実施例はLED４灯式でＬＥＤのオンデューティーが２５％（図８）と５０％（図９）の例である。
このため、電源回路がＤＣ／ＤＣコンバータからなる場合に、その部分での電圧降下分を少なくして電力損失を減少させ、これにより電源変換効率を高くすることができる。さらに、電源回路のＬＥＤ駆動の電流を平均化できる。
【００８４】
次に、本発明の液晶ディスプレイのバックライト制御装置の第４実施形態の構成について、図１０を参照して説明する。
この第４実施形態は、透過型または透過反射型の液晶ディスプレイにおいて、その液晶パネル（図示せず）の背面側にバックライトとして配置されるＬＥＤの発光光量を、ＬＥＤの使用温度が変化しても所定値になるように自動的に制御を行うようにしたものである。
【００８５】
このために、この第４実施形態は、図１０に示すように、ＬＥＤ駆動回路１Ａと、バンドギャップリファレンス回路５と、電圧−電流変換回路６とを備え、電源回路４ＡによりＬＥＤ駆動回路１Ａおよび電圧−電流変換回路６を動作させるようにしたものである。
ＬＥＤ駆動回路１Ａは、図１０に示すように、ＬＥＤ８に駆動電流を流してＬＥＤ８を発光するようになっている。このため、ＬＥＤ駆動回路１Ａは、Ｐ型のＭＯＳトランジスタＱ１、ＬＥＤ８を直列に接続した回路からなり、その一端が電源回路４Ａの出力ラインに接続されるとともにその他端が接地されている。
【００８６】
バンドギャップリファレンス回路５は、ＬＥＤ８における発光輝度の温度依存性を補償するために、ＬＥＤ８の温度特性に応じた制御基準電圧Ｖｒｅｆ２を生成する回路であり、例えば図２に示すような回路からなる。
電圧−電流変換回路６は、バンドギャップリファレンス回路５が生成する制御基準電圧Ｖｒｅｆ２を、所定の定電流に変換する回路であり、その定電流を可変自在な定電流源として機能するものである。
【００８７】
このため、この電圧−電流変換回路６は、図１に示す電圧−電流変換回路６と同様に構成される。すなわち、オペアンプＯＰ１１の−入力端子に印加される制御基準電圧Ｖｒｅｆ２と、ＭＯＳトランジスタＱ２と抵抗Ｒ２の共通接続部の電位Ｖ２が等しいことを利用し、定電流Ｉ＝Ｖｒｅｆ２／Ｒ２を生成するものである。
また、ＭＯＳトランジスタＱ２とＭＯＳトランジスタＱ１とは、カレントミラーの関係にあるので、ＭＯＳトランジスタＱ１に流れる電流は、ＭＯＳトランジスタＱ２に流れる定電流Ｉに従うようになっている。
【００８８】
電源回路４Ａは、例えばチャージポンプ方式のＤＣ−ＤＣコンバータからなり、電源７の電圧を所望の電圧に昇圧し、これを出力電圧Ｖｏｕｔとして取り出してＬＥＤ駆動回路１Ａおよび電圧−電流変換回路６にそれぞれ供給するようになっている。
このような構成からなる第４実施形態の動作は、図１の第１実施形態におけるＬＥＤ駆動回路１および電圧−電流変換回路６の部分の動作と同様であり、その動作は説明済みである。従って、第４実施形態の動作の説明は省略する。
【００８９】
以上のように、この第４実施形態では、液晶ディスプレイの使用時に、周囲の温度に応じて、バックライト用のＬＥＤに流れる電流の最適化を図るようにした。このため、ＬＥＤの駆動電源のエネルギーを効率よく利用できる上に、液晶パネルの品質表示の向上を図ることができる。
【００９０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、液晶ディスプレイの使用時に、周囲の明るさ差異にかかわらず、バックライト用のＬＥＤに流れる電流を最適化できる。このため、ＬＥＤの駆動電源が電池である場合にはその電池の消耗を低減できる上に、液晶パネルの品質表示が向上する。
また本発明によれば、液晶ディスプレイの使用時に、周囲の温度の差異にかかわらず、バックライト用のＬＥＤの発光効率を最適化できる。このため、ＬＥＤの駆動電源のエネルギーを効率よく利用できる上に、液晶パネルの品質表示が向上する。
【００９１】
さらに、本発明によれば、液晶ディスプレイの使用時に、周囲の明るさの差異や使用温度の差異にかかわず、液晶パネルの表示品質を向上できる。
さらにまた、本発明によれば、複数のＬＥＤを位相差の異なるＬＥＤ駆動信号により点灯制御するようにした。このため、この場合には、ＬＥＤ駆動時の変換効率を高くすることができ、電源回路のＬＥＤ駆動の電流を平均化できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１実施形態の構成を示す図である。
【図２】 図１に示すバンドギャップリファレンス回路の具体的な構成を示す回路図である。
【図３】 本発明の第２実施形態の構成を示す図である。
【図４】 図３に示す制御基準電圧生成回路の具体的な構成を示すブロック図である。
【図５】 図４に示す制御基準電圧生成回路の具体的な構成を示す回路図である。
【図６】 図５に示すトランジスタＴ１〜Ｔ３を制御する制御信号の一例を示す波形図である。
【図７】 本発明の第３実施形態の構成を示す図である。
【図８】 図７に示すＬＥＤ駆動信号発生回路の発生するＬＥＤ駆動信号Ｓ１１〜Ｓ１４の一例を示す波形図である。
【図９】 図７に示すＬＥＤ駆動信号発生回路の発生するＬＥＤ駆動信号Ｓ１１〜Ｓ１４の他の一例を示す波形図である。
【図１０】 本発明の第４実施形態の構成を示す図である。
【符号の説明】
Ｓ１１〜Ｓ１４ ＬＥＤ駆動信号
１、１Ａ ＬＥＤ駆動回路
２、２Ａ 制御基準電圧生成回路
３、３Ａ、３Ｂ 誤差増幅回路
４、４Ａ 電源回路
５ バンドギャップリファレンス回路
６、６Ａ 電圧−電流変換回路
８ ＬＥＤ
９ 受光ダイオード
１１ 電流−電圧変換回路
１２ 電圧増幅回路
１３ サンプルホールド回路
１４ フィルタ回路
１５ バンドギャップリファレンス回路
２１〜２４ ＬＥＤ駆動制御部
２５ 制御基準電圧レベル変換回路
２６ ＬＥＤ駆動信号発生回路
２７ セレクトスイッチ
３１ ＬＥＤ駆動回路
３２ 電圧−電流変換回路
３３ ＬＥＤ
Claims (5)
- バックライトとしてＬＥＤを備えている透過型または透過反射型の液晶ディスプレイのバックライト制御装置であって、
電源回路と接続され前記ＬＥＤを駆動するＬＥＤ駆動回路と、
前記液晶ディスプレイの周囲の明るさを検出し前記明るさ検出に応じた信号を出力する受光素子から、前記明るさ検出に応じた信号が入力され、前記明るさに応じた信号に基づいて、第１の基準電圧を生成する、第１の基準電圧生成回路と、
前記ＬＥＤの駆動電流に応じた電圧と、前記第１の基準電圧との差に基づいて信号を生成する第１の誤差増幅回路と、
自己の出力電圧を、前記第１の誤差増幅回路が生成した信号に基づいて変動させる前記電源回路と、
前記ＬＥＤ駆動回路とカレントミラーの関係にあり、前記ＬＥＤ駆動回路が出力する駆動電流を制御する基準電流を生成する電流制御回路と、
前記電流制御回路が出力する基準電流に応じた電圧と、第２の基準電圧との差に基づいて、信号を生成し、該信号を前記ＬＥＤ駆動回路および前記電流制御回路に入力する第２の誤差増幅回路と、
を備えたことを特徴とする液晶ディスプレイのバックライト制御装置。 - 前記第１の基準電圧生成回路は、
前記液晶ディスプレイの周囲の明るさに応じた電流が流れ、その電流を電圧に変換する電流−電圧変換回路と、
この電流−電圧変換回路の変換電圧を増幅する増幅回路と、
この増幅回路の出力電圧をサンプルホールドするサンプルホールド回路と、
を少なくとも備えたことを特徴とする請求項１に記載の液晶ディスプレイのバックライト制御装置。 - 前記第２の誤差増幅回路に入力される前記第２の基準電圧を生成するバンドギャップリファレンス回路を備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の液晶ディスプレイのバックライト制御装置。
- 前記バンドギャップリファレンス回路は、前記ＬＥＤの温度特性に応じて第２の基準電圧を生成することを特徴とする請求項３記載の液晶ディスプレイのバックライト制御装置。
- 請求項１乃至請求項４記載のバックライト制御装置と、バックライトとなる前記ＬＥＤと、を備えていることを特徴とする透過型または透過反射型の液晶ディスプレイ。
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