JP4785586B2

JP4785586B2 - Ｌｅｄバックライト駆動装置

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Publication number: JP4785586B2
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Inventors: 浩太森
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Priority date: 2006-03-23
Filing date: 2006-03-23
Publication date: 2011-10-05
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Description

本発明は、ＬＥＤ等の発光素子を含むバックライトを駆動するバックライト駆動装置に関する。

液晶ディスプレイは、自ら発光する素子を備えていないため、液晶ディスプレイの裏面に配置されたバックライトを光源に使用している。バックライトの光源には、冷陰極蛍光ランプＣＣＦＬ（Cold Cathode Fluorescent Lamp）や発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode)等がある。ＬＥＤバックライトは、広域の色空間がカバーでき、小型・軽量化に適していることから、急速に利用されつつある。

図１に一般的なＬＥＤバックライトの構成を示す。ＬＥＤバックライトは、光源である複数のＬＥＤ１０と、複数のＬＥＤ１０を列状に配置した列光源１２と、列光源１２を側面に配し列光源１２が発した光を２次元方向に屈折させる導光板１４と、導光板１４により屈折した光を拡散する複数の光学シート１６から成り、列光源１０から発せられた光は、導光板１４と光学シート１６を介し、面光源１８に変換される。面光源１８は、図示しない液晶パネルをその裏面から照射する。

光源であるＬＥＤ１０は、図２に示すような特性を持っている。図２（ａ）は、ＬＥＤ１０に流れる電流と輝度の関係を示し、図２（ｂ）は、ＬＥＤ１０に流れる電流とバックライトの色味の関係を示している。図２（ａ）に示すようにＬＥＤ１０に流れる電流を増加させると、ＬＥＤ１０の輝度は大きくなる。また、ＬＥＤ１０の輝度が大きくなると、図２（ｂ）に示すように、バックライトの色味が黄色から青色に変化する。これは、例えば青色ＬＥＤからの光を蛍光体に照射して白色光を得るような場合、光量が小さくなると相対的に黄色の色味が強くなり、その反対に光量が大きくなると青色の色味が強くなるためである。

バックライトのホワイトバランスを一定に保つ必要があるため、ＬＥＤを駆動する電流値を変化させることは望ましくない。そこで、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御により、バックライトの調光を行っている。ＰＷＭ制御は、パルス幅の変調されたＰＷＭ信号によりＬＥＤをオン・オフ駆動するものであり、パルスがＨのとき、ＬＥＤに駆動電流が流れ、その間だけＬＥＤを点灯させるものである。ＰＷＭ制御では、パルス幅がＨの期間とＬの期間のいわゆるデューティ比を可変し、ＬＥＤの明るさを可変する。ＰＷＭ信号の周波数が高ければ、チラツキがなく常時点灯しているように見える。

図３に従来のＬＥＤバックライト駆動装置を示す。ＬＥＤバックライト駆動装置は、複数のＬＥＤ２０を直列接続した列光源を複数並列接続したバックライト２２と、バックライト２２を駆動するための駆動電流を供給する電源ＩＣ３０と、電源ＩＣ３０に電力を供給するバッテリー４０と、ＬＥＤ２０を駆動するためのＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ回路５０によって構成されている。電源ＩＣ３０は、バッテリー４０の供給電圧を、バックライト２２を点灯させるために必要な駆動電圧に変換するＤＣ−ＤＣコンバータ３２と、駆動電圧をモニターし、ＤＣ−ＤＣコンバータにフィードバックさせる帰還回路３４と、一定の駆動電流を供給する定電流回路３８と、駆動電流をモニターし、ＤＣ−ＤＣコンバータ４２にフィードバックする帰還回路３６を含む。

このようなＰＷＭ制御を用いた調光に関する技術がいくつかの特許文献により開示されている。特許文献１は、照明光の色度と輝度とを調整することができる照明装置である。この照明装置は、デューティ比制御回路とＰＷＭ発生回路を用いて、ＬＥＤに流れる電流を制御し、照明光を調光している。

特許文献２は、点灯周波数が高い場合であっても適正に０から１００％までの調光制御を行うことができるＬＥＤ式照明装置である。このＬＥＤ式照明装置は、一定の明るさとするときＰＷＭ制御を用いて調光している。

特許文献３は、バックライトの調光範囲を拡大し、画像の表現性を損なうことなく外光の照度に応じて適切な画面表示を可能にする液晶表示装置である。この液晶表示装置は、輝度の異なる２種類以上の光源をＰＷＭ制御し、調光している。

特開２００２−３２４６８５特開２００５−２６７９９９特開２００４−２１２７９８

ＬＥＤバックライト駆動装置による調光は、図３に示すようなＰＷＭ制御を用いて行われている。図４は、ＰＷＭ信号、ＬＥＤに流れる駆動電流、人間の目に写る明るさ、および高周波ノイズレベルの関係を示している。これら、４つの波形は互いに相互関係を持っている。つまり、ＰＷＭ信号がＨのとき、ＬＥＤに駆動電流が供給されＬＥＤが点灯し、Ｌのとき、ＬＥＤが消灯される。人間の目に写る明るさは、ＰＷＭ信号のデューティ比が高ければ（Ｈの時間がＬよりも長くなる）、より明るく感じ、デューティ比が小さければ暗く感じる。

上記したように、バックライトの調光を行うために、特許文献２のようにＬＥＤの駆動電流を変えると、ホワイトバランスが変化してしまうという問題がある。これを回避するために、ＰＷＭ制御を用いた場合、デューティ比を一定よりも小さくすると、その制御が困難になるという課題がある。図４の拡大図にあるように、ＰＷＭ信号のデューティ比を下げ、パルス幅がある一定の時間よりも短くなるとＤＣ−ＤＣコンバータ回路３２の遅延時間により、ＰＷＭ信号の最小許容時間幅を超えてしまう。また、ＰＷＭ信号のパルス幅が短くなると、ＬＥＤの駆動波形が高周波ノイズの発生原因となってしまい、新たにノイズ対策を講じなければならないという課題がある。

本発明は、上記の課題を解決するために成されたものであり、ＰＷＭ信号のデューティ比に応じて適切に明るさを制御することができるＬＥＤバックライト駆動装置を提供する。

本発明は、好ましくは同一のチップ上に２つのＬＥＤ素子を持つＬＥＤチップを使用することで、ＰＷＭ信号のデューティ比に応じて一方または双方のＬＥＤ素子を駆動するように、十分に減光することできるＬＥＤバックライト駆動装置を提供する。バックライトの輝度が１００％から５０％の範囲にあるとき、マイクロコントローラは、ＬＥＤチップ上にある２つのＬＥＤ素子を同時点灯させ、ＰＷＭ信号のデューディー比を可変して明るさの調光を行う。また、バックライトの輝度を５０％以下にするとき、マイクロコントローラは、ＬＥＤチップ上にある一方のＬＥＤのみを点灯させ、ＰＷＭ信号のデューディー比を可変して一方のＬＥＤ素子のみ明るさの調光を行う。ＬＥＤチップに流れる駆動電流は定電流回路によって制御され、ＬＥＤチップ上の他方のＬＥＤ素子を消灯したとき、一方のＬＥＤ素子に倍の電流が流れないように駆動電流を調整することが望ましい。あるいは、負荷を設けることで駆動電流を消費し、他方のＬＥＤ素子を消灯しても、一方のＬＥＤ素子に流れる駆動電流を一定にするようにしてもよい。これにより、バックライトからの光は、ホワイトバランスを保ちながら、十分な明るさの範囲で調光を行うことができる。さらに、１つのＬＥＤチップ上にある他方のＬＥＤ素子をオフすることで発生する輝度ムラは、１つのチップ上で集約される。よって、ＬＥＤチップから発せられる光が半減するだけで、輝度ムラは問題にならない。

本発明に係る液晶用バックライトを駆動する駆動装置は、少なくとも複数の発光素子を直列接続した第１の列光源、および第１の列光源の各発光素子に対応する複数の発光素子を含む第２の列光源を備えたバックライトと、パルス幅の変調されたＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ回路と、ＰＷＭ信号に応答して駆動電流を供給する駆動回路と、前記ＰＷＭ回路および前記駆動回路を制御する制御手段とを含む。そして、制御手段は、バックライトの輝度が一定値を超えるとき、第１および第２の列光源を前記駆動電流により駆動させ、バックライトの輝度が一定値以下のとき、第１の列光源のみを前記駆動電流により駆動させる。

好ましくは、駆動回路は、第２の列光源に接続されかつ前記制御手段によって制御される第１のスイッチを含み、前記制御手段により第１のスイッチが閉じられたとき、第１および第２の列光源に駆動電流が供給され、第１のスイッチが開かれたとき、第１の列光源に駆動電流が供給される。第２の列光源の各発光素子は、第１の列光源の各発光素子と第１のスイッチを介して、それぞれ並列に接続されているようにしてもよい。この場合、第２の列光源の１つの発光素子と、第１の列光源の１つの発光素子は同一チップ上に形成され、当該チップが列方向に複数に配列されていることが望ましい。

さらに駆動回路は、定電流回路を含み、当該定電流回路は、第１の列光源を駆動するとき、または第１および第２の列光源を駆動するとき、第１および第２の列光源の各発光素子に流れる駆動電流を等しくする。

さらに駆動回路は、第１の列光源の各発光素子にそれぞれ並列に接続された第１の負荷と、第１の列光源の各発光素子と各負荷の間に接続された第２のスイッチとを含み、前記制御手段は、バックライトの輝度が一定値を超えるとき、第２のスイッチにより、第１および第２の列光源を前記駆動電流により駆動させ、バックライトの輝度が一定値以下のとき、第２のスイッチにより、第１の列光源および第１の負荷を前記駆動電流により駆動させるようにしてもよい。

さらに駆動回路は、第１の列光源と並列に接続される第２の負荷と、第１の列光源と第２の負荷との間に接続される第３のスイッチとを含み、前記制御手段は、バックライトの輝度が一定値を超えるとき、第３のスイッチにより、第１および第２の列光源を前記駆動電流により駆動させ、バックライトの輝度が一定値以下のとき、第３のスイッチにより、第１の列光源および第２の負荷を前記駆動電流により駆動させるようにしてもよい。

好ましくは、制御手段は、外部からの入力信号に応答してＰＷＭ信号のデューティ比を可変させる。例えば、周囲の明るさを検出するセンサ等の出力に応答してバックライトの自動調光を行うようにしてもよい。液晶ディスプレイが車載用であれば、車両のランプの点灯に応答して減光するようにしてもよい。さらに、ユーザからの指示に応答して調光を行うようにしてもよい。

本発明によれば、デューティ比をある一定レベル以下にすることなく減光することができるため、パルス幅が短くなることによって生じる駆動の困難性の問題や、高周波のノイズの発生を抑制することができる。

以下、本発明の最良の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。

図５は、本発明の実施例に係るＬＥＤバックライト駆動装置の構成を示すブロック図である。ＬＥＤバックライト駆動装置１００は、ユーザによりバックライトの調光レベルを入力する入力部１０２と、液晶ディスプレイの周囲の明るさを検出するセンサ１０４と、入力部１０２またはセンサ１０４からの出力に応じて各部を制御するマイクロコントローラ１１０と、マイクロコントローラ１１０の制御に基づきＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ回路１２０と、マイクロコントローラ１１０からの制御信号ＳおよびＰＷＭ回路１２０からのＰＷＭ信号によりバックライトを駆動する駆動回路１３０と、複数のＬＥＤを有するバックライト１４０と、バックライト１４０からの光を照射される液晶ディスプレイ１５０を含んで構成される。マイクロコントローラ１１０は、入力部１０２またはセンサ１０４の出力に応じて、ＰＷＭ信号のデューティ比を決定したり、駆動回路１３０の駆動を制御する。好ましくは、マイクロコントローラ８４は、ＲＯＭ／ＲＡＭを含み、バックライトの調光に必要なプログラムやデータをそれらのメモリに格納する。

図６は、図５の駆動回路とバックライトの構成を示す図である。駆動回路１３０は、バックライト１４０に駆動電流を供給するための電源ＩＣ１６０と、電源ＩＣ１６０に電力を供給するバッテリー１７０を有している。バックライト１４０は、２組の列からなるＬＥＤ光源１４２、１４４を有している。第１組のＬＥＤ光源１４２は、一方のＬＥＤのカソードを他方のＬＥＤのアノードに接続するように直列接続された第１列の光源１４２ａと、第１列の光源１４２ａの各ＬＥＤと並列に接続されたＬＥＤを含む第２列の光源１４２ｂを含んでいる。同様に、第２組のＬＥＤ光源１４４も、第１列および第２列の光源１４４ａ、１４４ｂを含んでいる。後述するように、第１列の光源を構成する１つのＬＥＤ素子と第２列の光源を構成する１つのＬＥＤ素子は、１つのＬＥＤチップ１４６に形成されており、第１組および第２組のＬＥＤ光源１４２、１４４は、それぞれ４つのＬＥＤチップを含んでいる。

第１組のＬＥＤ光源１４２と第２組のＬＥＤ光源１４４の一端側のＬＥＤのアノードは、電源ＩＣ１６０のＤＣ−ＤＣコンバータ１６２の出力ノードＮ１に接続されている。また、他端側のＬＥＤのカソードは、電源ＩＣ１６０の定電流回路１６８のノードＮ２に接続されている。

電源ＩＣ１６０は、バッテリー１７０からの直流電圧を、ＬＥＤ素子を発光させるために必要な直流電圧へ変換するＤＣ−ＤＣコンバータ１６２と、変換された直流電圧をＤＣ−ＤＣコンバータ１６２にフィードバックさせる帰還回路１６４と、ＬＥＤ素子に一定の駆動電流を流す定電流回路１６８と、定電流回路１６８の定電流を検出し、これをＤＣ−ＤＣコンバータ１６２にフィードバックする帰還回路１６６を含む。

図７にＬＥＤチップ１４６を示す。ＬＥＤチップ１４６は、１つの基板上に２つのＬＥＤ素子１４６ａ、１４６ｂが形成されている。ＬＥＤ素子１４６ｂのアノードは、スイッチ１４８を介してＬＥＤ素子１４６ａのアノードに接続され、ＬＥＤ素子１４６ｂのカソードがＬＥＤ素子１４６ａのカソードに接続されている。スイッチ１４８は、マイクロコントローラ１１０からの制御信号Ｓによって開閉を制御され、スイッチ１４８が閉じているとき、ＬＥＤ素子１４６ａとＬＥＤ素子１４６ｂに駆動電流が供給され、スイッチ１４８が開いているとき、ＬＥＤ素子１４６ａに駆動電流が供給される。

ＬＥＤチップ１４６に２つのＬＥＤ素子１４６ａ、１４６ｂを形成することにより、１４６ｂが消灯されても図８（ａ）に示すように、ＬＥＤ１４６チップ上で光が集約され、輝度ムラが抑制される。これに対し、図８（ｂ）に示すように個々のチップに１つのＬＥＤ素子を形成した場合には、輝度ムラが生じる。

次に、ＬＥＤバックライト駆動装置１００による調光方法について説明する。例えば、図６に示す駆動回路１３０とバックライト１４０において、定電流回路１６８からバックライト１４０に流れる駆動電流が４００ｍＡに設定されているとする。マイクロコントローラ１１０は、入力部１０２またはセンサ１０４からの出力信号に基づき、輝度が５０％を超えるか否かを判定する。マイクロコントローラ１１０は、輝度が５０％を超えると判定したとき、制御信号Ｓを出力し、図９（ａ）に示すようにスイッチ１４８を閉じる。これにより、バックライト１４０の第１組および第２組のＬＥＤ光源１４２、１４４の第１列および第２列の光源１４２ａ、１４２ｂ、１４４ａ、１４４ｂに駆動電流が流され、ＬＥＤ素子１４６ａ、１４６ｂが点灯させる。ＬＥＤチップ１４６のＬＥＤ素子１４６ａ、１４６ｂは、並列に接続されているため、ＬＥＤ素子１４６ａ、１４６ｂには１００ｍＡの駆動電流が流される。

マイクロコントローラ１１０は、輝度が５０％以下であると判定すると、図９（ｂ）に示すようにスイッチ１４８を開き、ＬＥＤ素子１４６ｂを消灯させ、すなわち、第１組および第２組のＬＥＤ光源１４２、１４４のうち、第２列の光源１４２ｂ、１４４ｂへの駆動電流の供給を停止する。それと同時にマイクロコントローラ１１０は、定電流回路１６８の設定電流値を半値である２００ｍＡに切り替える。このため、第１列の光源１４２ａ、１４４ａのＬＥＤ素子１４６ａに流れる駆動電流は１００ｍＡとなり、輝度が５０％を超えるときと同様にする。これにより、ＬＥＤチップ１４６から発せられる光は、ホワイトバランスを保ちつつ、光量が半減する。すなわち、低調光時（５０％以下）はＬＥＤチップ１４６上にある一方のＬＥＤ素子１４６ａのみで輝度調整を行うことができる。

図１０は、ＬＥＤバックライトの輝度を１００％から０％にしたときのＰＷＭ信号、ＬＥＤチップ１４６に流れる電流、人の目に写る明るさ、および高周波ノイズレベルの関係を示すタイムチャートである。図１０に示すように、ＬＥＤバックライト１４０の輝度を１００％から５０％に可変するとき、マイクロコントローラ１１０は、ＰＷＭ信号のデューティ比を１００％から５０％に可変させる。このとき、第１組および第２組のＬＥＤ光源１４２、１４４のすべてのＬＥＤ素子１４６ａ、１４６ｂは、ＰＷＭ制御により点灯する。

ＬＥＤバックライト１４０の輝度が５０％以下になるとき、マイクロコントローラ１１０は、スイッチ１４８を開き、かつ定電流回路１６８の駆動電流を半値にする。その結果、駆動される第１列の光源１４２ａ、１４４ａのＬＥＤ素子１４６ａに流れる駆動電流は変化しない。さらにマイクロコントローラ１１０は、輝度が５０％以下になるとき、輝度が１００％から５０％のときのデューティ比と比較して、これを２倍にする。例えば、輝度が５０％のとき、第１および第２組のＬＥＤ光源１４２、１４４を駆動するときのデューティ比が５０％であれば、デューティ比が１００％にされ、ＬＥＤ素子１４６ａが常時点灯する。輝度が５０％から０％に減少するに従い、ＰＷＭ信号のデューティ比が小さくなる。これにより、第２列の光源を消灯するときに、明るさの連続性が保たれ、バックライト１３０から発せられる光は、ホワイトバランスを保ち、しかも、ＰＷＭ信号のパルス幅を一定時間より短くすることなく、輝度調整をすることができる。ＬＥＤバックライト駆動装置１００は、輝度調整にデューティ比５０％以下のＰＷＭ信号を使用しないため、ＤＣ−ＤＣコンバータ１６２の遅延時間が問題になることはなく、高周波ノイズレベルも抑えることができる。

次に、本発明の第２の実施例について説明する。図１１に第２の実施例に係るＬＥＤチップ２００を示す。ＬＥＤチップ２００は、ＬＥＤ素子２１２と、ＬＥＤ素子２１２と並列に接続されるＬＥＤ素子２１４と、スイッチ２１６と、ＬＥＤ素子２１２と並列に接続される負荷Ｚ２１８によって構成されている。スイッチ２１６は、マイクロコントローラ１１０により切り替えることができ、駆動電流が供給されるノードＮを、ＬＥＤ素子２１４のアノードまたは負荷Ｚ２１８に接続する。ここで、負荷Ｚ２１８は、ＬＥＤ素子２１２、２１４と同等のインピーダンスとする。

例えば、ＬＥＤチップ２００に流れる駆動電流を２００ｍＡとする。バックライト１３０の輝度が５０％を超えるとき、マイクロコントローラ１１０は、図１２（ａ）に示すようにスイッチ２１６をＬＥＤ素子２１４側に接続し、ＬＥＤ素子２１２およびＬＥＤ素子２１４を点灯させる。ＬＥＤ素子２１２、２１４は、並列に接続されているため、ＬＥＤ２１２、２１４には１００ｍＡの駆動電流が流れる。バックライト１３０の輝度を５０％以下にするとき、マイクロコントローラ１１０は、図１２（ｂ）に示すようにスイッチ２１６を負荷Ｚ２１８側に接続し、ＬＥＤ素子２１４を消灯する。ＬＥＤ素子２１２と負荷Ｚ２１８は、並列に接続され、かつ等しいインピーダンスを有するため、ＬＥＤ素子２１２と負荷Ｚにはそれぞれ１００ｍＡの駆動電流が流れる。これにより、ＬＥＤチップ２００から発せられる光は、ホワイトバランスを保ちつつ、光量が半減する。その結果、低調光時（５０％以下）は、ＬＥＤチップ１００上にある一方のＬＥＤ素子２１２のみ輝度調整を行うことができる。

輝度調整は、ＰＷＭ制御を用いて第１の実施例と同様に行う。ただし、ここでは、負荷Ｚ２１８で電流を消費することで、ＬＥＤ素子２１２に流れる駆動電流を一定にしているため、マイクロコントローラ１１０は、定電流回路１６８の駆動電流を半値にする必要はない。第２の実施例においても、ＰＷＭ信号のパルス幅を一定時間より短くすることなく、ＬＥＤチップ２００から発せられる光の調光を行うことができる。これにより、ＤＣ−ＤＣコンバータ１６８の遅延時間が問題になることなく、高周波ノイズレベルも抑えることができる。

次に、本発明の第３の実施例について説明する。図１３に第３の実施例に係る駆動回路１３０とバックライト１４０を示す。第３の実施例では、駆動回路１３０とバックライト１４０と、さらに、第１組および第２組のＬＥＤ光源１４２、１４４への駆動電流の接続ノードＮに接続されたスイッチ３１０と、スイッチ３１０に接続された負荷Ｚ３１２によって構成されている。負荷Ｚ３１２は、スイッチ３１０を介し、バックライト１４０に並列に接続され、負荷Ｚ３１２は、第１組または第２組のＬＥＤ光源１４２、１４４に含まれる複数のＬＥＤ素子１４６の合成インピーダンスと同等のインピーダンスを有する。

例えば、定電流回路１６８による駆動電流は４００ｍＡに設定されており、駆動回路１３０からバックライト１４０に４００ｍＡの駆動電流が供給され、第１組および第２組のＬＥＤ光源１４２、１４４には２００ｍＡの駆動電流が供給される。バックライトの輝度が５０％以上のとき、マイクロコントローラ１１０は、スイッチ１４８を閉じ、スイッチ３１０を開き、第１組および第２組のＬＥＤ光源の第１列および第２列のＬＥＤ素子１４６ａ、１４６ｂを点灯させる。第１列および第２列のＬＥＤ１４６ａ、１４６ｂは、並列に接続されているため、それぞれ等しい１００ｍＡの駆動電流が流れる。

輝度が５０％以下のとき、マイクロコントローラ１１０は、第１の実施例のとき同様にスイッチ１４８を開き、スイッチ３１０を閉じ、第１組および第２組のＬＥＤ光源１４２、１４４の第２列の光源１４２ｂ、１４４ｂのＬＥＤ素子１４６ｂを消灯する。同時に、負荷Ｚ３１２には、２００ｍＡの駆動電流が流される。これにより、ＬＥＤ素子１４６ｂに流れる駆動電流を、輝度が５０％以上のときと同様に、１００ｍＡにすることができる。これにより、ＬＥＤチップ１４６から発せられる光は、ホワイトバランスを保ちつつ、光量が半減する。

輝度調整は、ＰＷＭ制御を用いて第１の実施例と同様に行うが、負荷Ｚ３１２により駆動電流を消費するためマイクロコントローラ１１０は、定電流回路１６８の定電流を半値にする必要はない。

以上、本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明に係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。上記実施例では、明るさの輝度が５０％以下となるとき、言い換えればデューティ比が５０％以下となるとき、第２列の光源１４２ｂ、１４４ｂを駆動しないようにしたが、必ずしもこれに限らず、輝度が例えば３０％以下となったときに、第２列の光源１４２ｂ、１４４ｂを駆動しないようにしてもよい。

本発明に係るＬＥＤバックライト駆動装置は、液晶ディスプレイ等のバックライト調光システムとして利用することができる。

一般的なＬＥＤを用いたバックライトの構成を示す図である。ＬＥＤに流れる電流に対するＬＥＤの明るさおよびＬＥＤの色味を示すグラフである。一般的なＬＥＤバックライト駆動回路を示す図である。ＰＷＭ信号、ＬＥＤに流れる電流、および人間の目に写る明るさレベル、高周波ノイズレベルを示す波形である。本発明に係るＬＥＤバックライト駆動装置１００の構成を示す図である。第１の実施例である駆動回路とバックライトの構成を示す図である。ＬＥＤチップ１４６を示す図である。図８（ａ）は、本実施例で使用されるＬＥＤチップ１４６を説明する図であり、図８（ｂ）他のＬＥＤチップを示す図である。図９（ａ）に輝度５０％以上のとき、ＬＥＤチップ１４６に流れる電流を示し、図９（ｂ）に輝度５０％以下のとき、ＬＥＤチップ１４６に流れる電流を示す図である。調光時におけるＰＷＭ信号、ＬＥＤチップに流れる電流、および人間の目に写る明るさレベル、高周波ノイズレベルの変化を示す波形である。第２の実施例であるＬＥＤチップ２００を示す図である。図１２（ａ）に輝度５０％以上のとき、ＬＥＤチップ１１０に流れる電流を示し、図１２（ｂ）に輝度５０％以下のとき、ＬＥＤチップ２００に流れる電流を示す図である。第３の実施例である駆動回路とバックライトの構成を示す図である。

符号の説明

１００：ＬＥＤバックライト駆動回路１０２：入力部
１０４：センサ１１０：マイクロコントローラ
１２０：ＰＷＭ回路１３０：駆動回路
１４０：バックライト１４２：第１組のＬＥＤ光源
１４４：第２組のＬＥＤ光源１４２ａ、１４４ａ：第１列の光源
１４２ｂ、１４４ｂ：第２列の光源１４６：ＬＥＤチップ
１４６ａ、１４６ｂ：ＬＥＤ素子１４８：スイッチ
１５０：液晶ディスプレイ１６０：電源ＩＣ
１６２：ＤＣ−ＤＣコンバータ１６６、１６４：帰還回路
１６８：定電流回路１７０：バッテリー
２００：ＬＥＤチップ２１２、２１４：ＬＥＤ素子
２１６：スイッチ２１８：負荷Ｚ
３００：ＬＥＤバックライト駆動装置３１０：スイッチ
３１２：負荷Ｚ

Claims

液晶用バックライトを駆動する駆動装置であって、
少なくとも複数の発光素子を直列接続した第１の列光源、および第１の列光源の各発光素子に対応する複数の発光素子を含む第２の列光源を備えたバックライトと、
パルス幅の変調されたＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ回路と、
ＰＷＭ信号に応答して駆動電流を供給する駆動回路と、
前記ＰＷＭ回路および前記駆動回路を制御する制御手段とを含み、
前記制御手段は、バックライトの輝度が一定値を超えるとき、第１および第２の列光源を前記駆動電流により駆動させ、バックライトの輝度が一定値以下のとき、第１の列光源のみを前記駆動電流により駆動させる、
駆動装置。
前記駆動回路は、第２の列光源に接続されかつ前記制御手段によって制御される第１のスイッチを含み、前記制御手段により第１のスイッチが閉じられたとき、第１および第２の列光源に駆動電流が供給され、第１のスイッチが開かれたとき、第１の列光源に駆動電流が供給される、請求項１に記載の駆動装置。
第２の列光源の各発光素子は、第１の列光源の各発光素子と第１のスイッチを介して、それぞれ並列に接続されている、請求項２に記載の駆動装置。
第２の列光源の１つの発光素子と、第１の列光源の１つの発光素子は同一チップ上に形成され、当該チップが列方向に複数に配列されている、請求項３に記載の駆動装置。
前記駆動回路は、定電流回路を含み、当該定電流回路は、第１の列光源を駆動するとき、または第１および第２の列光源を駆動するとき、第１および第２の列光源の各発光素子に流れる駆動電流を等しくする、請求項１に記載の駆動装置。
前記駆動回路は、第１の列光源の各発光素子にそれぞれ並列に接続された第１の負荷と、第１の列光源の各発光素子と各負荷の間に接続された第２のスイッチとを含み、前記制御手段は、バックライトの輝度が一定値を超えるとき、第２のスイッチにより、第１および第２の列光源を前記駆動電流により駆動させ、バックライトの輝度が一定値以下のとき、第２のスイッチにより、第１の列光源および第１の負荷を前記駆動電流により駆動させる、請求項１に記載の駆動装置。
前記駆動回路は、第１の列光源と並列に接続される第２の負荷と、第１の列光源と第２の負荷との間に接続される第３のスイッチとを含み、前記制御手段は、バックライトの輝度が一定値を超えるとき、第３のスイッチにより、第１および第２の列光源を前記駆動電流により駆動させ、バックライトの輝度が一定値以下のとき、第３のスイッチにより、第１の列光源および第２の負荷を前記駆動電流により駆動させる、請求項２または３に記載の駆動装置。
前記制御手段は、外部からの入力信号に応答してＰＷＭ信号のデューティ比を可変させる、請求項１ないし７いずれか１つに記載の駆動装置。
前記バックライトは、少なくとも第１および第２の列光源からの光を面光源に変換する導光板を含む、請求項１ないし８いずれか１つに記載の駆動装置。