JP4971949B2 - 駆動電流安定化制御装置を備える発光ダイオードのドライバーとその発光ダイオードのドライバーを用いたバックライトシステム - Google Patents

Description

本件発明は、発光ダイオードのドライバーに関するものであって、特に、液晶ディスプレイ装置に用いる駆動電流安定化制御装置を備える発光ダイオードのドライバーに関する。

液晶ディスプレイ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ：以下、「ＬＣＤ」と称する。）は、通常、ＬＣＤの投影面上に表示する画像にバックライトを提供するために、冷カソード蛍光ランプを用いている。近年、発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ：以下、「ＬＥＤ」と称する。）アレイモジュールが新しいバックライト源として出現し、カラー画像が更に鮮明、且つ、明るくなるため、その台頭が著しい。

ＬＥＤアレイモジュールは、通常、Ｉ×ＪのＬＥＤアレイとして配置される（Ｉ＝１、２、・・・、Ｎ、そしてＪ＝１、２、・・・、Ｍ：但し、ＭとＮは正の整数）。ＬＥＤアレイモジュールはＮ列のＬＥＤ列を備え、各ＬＥＤ列はそれぞれＭ個のＬＥＤを備える。通常、１つのＬＥＤ列中の個々のＬＥＤは、電気的に直列に接続される。第１のＬＥＤのアノードはＬＥＤ列の第１端子を形成すると共に、第１のＬＥＤのカソードは第２のＬＥＤのアノードに電気的に接続される。第２のＬＥＤのカソードは第３のＬＥＤのアノードに電気的に接続され、以下同様である。１列のＬＥＤ中の最後の１個のＬＥＤのアノードは、前の１個のＬＥＤのカソードに電気的に接続され、最後の１個のＬＥＤのカソードは該ＬＥＤ列の第２端子を形成する。各ＬＥＤ列は、通常、直流（以下、「ＤＣ」と称する。）電圧により駆動され、ＤＣドライバーは各ＬＥＤ列に定電流を提供して、バックライト輝度を一定に安定させる。その他のＬＥＤ列は、通常、並列に接続され、各ＬＥＤ列は、自身の直流電源を備える。理想的には、各ＬＥＤ列に等しい直流定電圧が供給される時、各ＬＥＤ列を流れる駆動電流は同じで、一定で安定したバックライトとなる。

しかし、製造工程のばらつきにより、それぞれのＬＥＤは異なる電気抵抗／インピーダンスを有する。よって、同一の直流電圧を各ＬＥＤ列に提供すると、これらのばらつきに起因して、各ＬＥＤ列には異なる駆動電流が流れることになる。一定で安定したバックライトを提供するためには、それぞれ及び全てのＬＥＤ列に、同一で安定した直流電流を供給する必要がある。一般的には、個別の電流駆動回路を各ＬＥＤ列に配置して、定電流を各ＬＥＤ列に供給する。

図８に、特許文献１に開示の、マルチＬＥＤストリングに用いられる集積ＬＥＤドライバーを示す。このドライバーを、公知技術の参考資料として紹介する。このＬＥＤドライバーは、ＤＣ入力電圧変動、半導体積層化工程で発生するトランジスタやＭＯＳＦＥＴのばらつき、そして温度変動の影響をほとんど受けない、１次線形レギュレーター、或いは、その他のコントローラー、及び、複数の出力を備えるカレントミラー回路を採用している。このＬＥＤドライバーは、カレントミラー回路を使用し、それぞれのＬＥＤクラスタを通過する電流を調整して、それぞれのＬＥＤクラスタを制御している。このＬＥＤドライバーは、更に、高周波スイッチング技術により電流のバランスと色温度の補償をおこなっている。しかし、このようなドライバーは大量の電気エネルギーを必要とし、作動中は大量の熱を発生する。更に、このようなＬＥＤドライバーは、単色ＬＥＤのバックライトにしか使用出来ない。

図９に、特許文献２に開示の、ＬＥＤアレイ駆動回路を示す。この駆動回路は、第１のＬＥＤクラスタと少なくとも１つの第２のＬＥＤクラスタとを備える。制御ループは、第１のＬＥＤクラスタを流れる電流の平均値が一定になるように、第１のＬＥＤクラスタのスイッチを駆動する。制御ループは、その他のＬＥＤクラスタのスイッチも駆動する。この回路が使用するコントローラーは、特許文献１に開示の技術と類似し、これも、公知技術の参考資料であり、ＬＥＤクラスタ間の電流バランスをとる。ＬＥＤクラスタ間で制御出来る電流の範囲には限界がある。このようなドライバーも大量のエネルギーを必要とし、作動中は大量の熱を発生する。

よって、上述の装置では満足出来ない部分を補う設計に対する要求があった。

米国特許第６６２１２３５号 米国特許第６８６４８６７号

本件発明は、上記問題を解決するため、ＬＣＤのバックライト用のＬＥＤアレイモジュールに用いる、駆動電流安定化制御装置を備えるＬＥＤドライバーを提供することを目的とする。

本件発明は、電流安定化制御装置を備えるＬＥＤドライバーに適用する電流フィードバック回路に関する。本件発明の１つの実施形態では、電流フィードバック回路は、Ｎ個の電流フィードバックユニットからなり、Ｎは正の整数である。Ｎ個の電流フィードバックユニットは、入力端子、第１出力端子、第２出力端子、第１供給電圧を受ける第１参照ライン、第２供給電圧を受ける第２参照ライン、ＬＥＤドライバーを接地するアース端子、差動増幅器と第１〜第５抵抗器とを備える。各抵抗器は、それぞれ第１端子と第２端子とを備える。

差動増幅器は、プラス入力端子、マイナス入力端子、出力端子、第１電源入力端子と第２電源入力端子とを備える。第１電源入力端子は第１参照ラインに電気的に接続され、第２電源入力端子は第２参照ラインに電気的に接続され、出力端子は、第２出力端子に電気的に接続される。

第１抵抗器の第１端子は入力端子に電気的に接続され、第１抵抗器の第２端子は第１出力端子に電気的に接続される。第２抵抗器の第１端子は第１抵抗器の第１端子に電気的に接続され、第２抵抗器の第２端子は差動増幅器のプラス入力端子に電気的に接続される。第３抵抗器の第１端子は第１抵抗器の第２端子に電気的に接続され、第３抵抗器の第２端子は差動増幅器のマイナス入力端子に電気的に接続される。第４抵抗器の第１端子は差動増幅器のマイナス入力端子に電気的に接続され、第４抵抗器の第２端子は、差動増幅器の出力端子と第２出力端子とに電気的に接続される。第５抵抗器の第１端子は、差動増幅器のプラス入力端子に電気的に接続され、第５抵抗器の第２端子は、アース端子に電気的に接続される。

それぞれの電流フィードバックユニットは、直列に接続された複数のＬＥＤ（Ｄｊ：但し、ｊ＝１、２、・・・Ｍ、Ｍは正の整数）に電気的に接続される。各ＬＥＤは、それぞれアノードとカソードとを備える。該ＬＥＤ列は第１端子と第２端子とを備える。ＬＥＤ列の第１端子は第１ＬＥＤ（Ｄ１）のアノードに電気的に接続され、第ｊ番目のＬＥＤ（Ｄｊ）のアノードは第（ｊ−１）番目のＬＥＤ（Ｄｊ−１）のカソードに電気的に接続され、第ｊ番目のＬＥＤ（Ｄｊ）のカソードは第（ｊ＋１）番目のＬＥＤ（Ｄｊ＋１）のアノードに電気的に接続され、第Ｍ番目のＬＥＤ（ＤＭ）のカソードはＬＥＤ列の第２端子に電気的に接続される。

発明のもうひとつの技術は、電流安定化制御装置を備えるＬＥＤドライバーに用いる電流補償回路に関する。本件発明の１実施形態によると、電流補償回路は、Ｎ個の電流補償ユニットを備える。Ｎ個それぞれの電流補償ユニットは、第１〜第３入力端子、第１供給電圧を受ける第１参照ライン、第２供給電圧を受ける第２参照ライン、ＬＥＤドライバーを接地するアース端子、コンパレーターと第６〜第８抵抗器とを備える。各抵抗器は、それぞれ第１端子と第２端子とを備える。

コンパレーターは、プラス入力端子、マイナス入力端子、出力端子、第１電源入力端子と第２電源入力端子とを備える。第１電源入力端子は、第１参照ラインに電気的に接続される。第２電源入力端子は第２参照ラインに電気的に接続される。プラス入力端子は第２出力端子に電気的に接続される。マイナス入力端子は第３入力端子に電気的に接続される。

第６抵抗器の第１端子は第１入力端子に電気的に接続され、第６抵抗器の第２端子はアース端子に電気的に接続される。第７抵抗器の第１端子は第１入力端子と第６抵抗器の第１端子に電気的に接続され、第７抵抗器の第２端子はコンパレーターの出力端子に電気的に接続される。第８抵抗器の第１端子は第１参照ラインとコンパレーターの第１電源入力端子に電気的に接続され、第８抵抗器の第２端子はコンパレーターの出力端子と第７抵抗器の第２端子に電気的に接続される。

Ｎ個それぞれの電流フィードバックユニットは、複数のＬＥＤが直列に接続された、１つのＬＥＤ（Ｄｊ：但し、ｊ＝１、２、・・・Ｍ、Ｍは正の整数）列に電気的に接続される。該ＬＥＤの列が備える、各ＬＥＤはそれぞれアノードとカソードとを備える。各ＬＥＤ列は第１端子と第２端子とを備える。ＬＥＤ列の第１端子は第１ＬＥＤ（Ｄ１）のアノードに電気的に接続され、第ｊ番目のＬＥＤ（Ｄｊ）のアノードは第（ｊ−１）番目のＬＥＤ（Ｄｊ−１）のカソードに電気的に接続され、第ｊ番目のＬＥＤ（Ｄｊ）のカソードは第（ｊ＋１）番目のＬＥＤ（Ｄｊ＋１）のアノードに電気的に接続され、第Ｍ番目のＬＥＤ（ＤＭ）のカソードはＬＥＤの列の第２端子に電気的に接続される。

本件発明のもうひとつの技術は、ドライバーを備える液晶ディスプレイに適用するバックライトシステムに関し、ドライバーは、電流安定化制御装置を備える。本件発明の１つの実施形態では、バックライトシステムは、ＬＥＤアレイモジュール、電流フィードバック回路と電流補償回路とを備える。

ＬＥＤアレイモジュールは、Ｎ個のＬＥＤ（Ｃｉ：但し、ｉ＝１、２、・・・Ｎ、Ｎ は正の整数）列を備え、各ＬＥＤ列は、第１端子、第２端子と直列に接続された複数のＬＥＤ（Ｒｊ：但し、ｊ＝１、２、・・・Ｍ、Ｍは正の整数）とを備える。各ＬＥＤは、それぞれアノードとカソードとを備える。１つのＬＥＤ列中の第１ＬＥＤのアノードは該ＬＥＤ列の第１端子に電気的に接続される。第ｊ番目のＬＥＤ（Ｒｊ）のカソードは、第（ｊ＋１）番目のＬＥＤ（Ｒｊ＋１）のアノードに電気的に接続される。第ｊ番目のＬＥＤ（Ｒｊ）のアノードは、第（ｊ−１）番目のＬＥＤ（Ｒｊ−１）のカソードに電気的に接続される。第Ｍ番目のＬＥＤのカソードはＬＥＤ列の第２端子に電気的に接続される。Ｎ列のＬＥＤは並列で電気的に接続される。それぞれのＮ列のＬＥＤの第１端子は直流電源に電気的に接続される。

電流フィードバック回路は、Ｎ個の電流フィードバックユニット（ＣＦｎ：但し、ｎ＝１、２、・・・Ｎ、Ｎは正の整数）を備える。Ｎ個それぞれの電流フィードバックユニットは、入力端子、第１出力端子と第２出力端子とを備える。第ｎ番目の電流フィードバックユニットＣＦｎは第ｎ番目のＬＥＤ列（Ｃｎ）に電気的に接続する。第ｎ番目の電流フィードバックユニットの第１入力端子は第ｎ番目のＬＥＤ列（Ｃｎ）の第２端子に電気的に接続する。

電流補償回路は、Ｎ個の電流補償ユニット（ＣＣｎ：但し、ｎ＝１、２、・・・Ｎ、Ｎは正の整数）を備える。電流補償ユニットそれぞれは、第１入力端子、第２入力端子と第３入力端子とを備える。第ｎ番目の電流補償ユニット（ＣＣｎ）は、第ｎ番目の電流フィードバックユニット（ＣＦｎ）に電気的に接続する。第ｎ番目の電流フィードバックユニット（ＣＦｎ）の第１出力端子は、第ｎ番目の電流補償ユニット（ＣＣｎ）の第１入力端子に電気的に接続し、第ｎ番目の電流フィードバックユニット（ＣＦｎ）の第２出力端子は、第ｎ番目の電流補償ユニット（ＣＣｎ）の第２入力端子にそれぞれ電気的に接続される。

バックライトシステムの作動時、電流は第ｎＬＥＤ列、第ｎ番目の電流フィードバックユニット（ＣＦｎ）の第１入力端子と第１出力端子、及び、第ｎ番目の電流補償ユニット（ＣＣｎ）の第１入力端子を通過する。第ｎ番目の電流フィードバックユニット（ＣＦｎ）の第２出力端子では出力電圧が生じる。この出力電圧を、第ｎ番目の電流補償ユニット（ＣＣｎ）の第２入力端子に、第ｎ番目の電流補償ユニット（ＣＣｎ）の第３入力端子に電気的に接続される設定直流電圧と比較するために印加する。第ｎ番目の電流補償ユニット（ＣＣｎ）が比較結果に基づいて電流を補償する。

Ｎ個それぞれの電流フィードバックユニットは、第１供給電圧を受ける第１参照ライン、第２供給電圧を受ける第２参照ライン、ＬＥＤドライバーを接地するアース端子、差動増幅器と第１〜第５抵抗器とを備える。各抵抗器は、それぞれ第１端子と第２端子とを備える。

差動増幅器は、プラス入力端子、マイナス入力端子、出力端子、第１電源入力端子と第２電源入力端子とを備える。第１電源入力端子は第１参照ラインに電気的に接続される。第２電源入力端子は第２参照ラインに電気的に接続される。出力端子は第２出力端子に電気的に接続される。

第１抵抗器の第１端子は、第１入力端子に電気的に接続され、第１抵抗器の第２端子は第１出力端子に電気的に接続される。第２抵抗器の第１端子は第１抵抗器の第１端子に電気的に接続され、第２抵抗器の第２端子は差動増幅器のプラス入力端子に電気的に接続される。第３抵抗器の第１端子は第１抵抗器の第２端子に電気的に接続され、第３抵抗器の第２端子は差動増幅器のマイナス入力端子に電気的に接続される。第４抵抗器の第１端子は差動増幅器のマイナス入力端子に電気的に接続され、第４抵抗器の第２端子は、差動増幅器の出力端子と第２出力端子に電気的に接続される。第５抵抗器の第１端子は、差動増幅器のプラス入力端子に電気的に接続され、第５抵抗器の第２端子は、アース端子に電気的に接続される。

Ｎ個それぞれの電流補償ユニットは、第１〜第３入力端子、第１供給電圧を受ける第１参照ライン、第２供給電圧を受ける第２参照ライン、ＬＥＤドライバーを接地するアース端子、コンパレーターと第６〜第８抵抗器とを備える。各抵抗器は、それぞれ第１端子と第２端子とを備える。

コンパレーターは、プラス入力端子、マイナス入力端子、出力端子、第１電源入力端子と第２電源入力端子とを備える。第１電源入力端子は、第１参照ラインに電気的に接続される。第２電源入力端子は第２参照ラインに電気的に接続される。プラス入力端子は第２出力端子に電気的に接続される。マイナス入力端子は第３入力端子に電気的に接続される。

第６抵抗器の第１端子は第１入力端子に電気的に接続され、第６抵抗器の第２端子はアース端子に電気的に接続される。第７抵抗器の第１端子は第１入力端子と第６抵抗器の第１端子に電気的に接続され、第７抵抗器の第２端子はコンパレーターの出力端子に電気的に接続される。第８抵抗器の第１端子は第１参照ラインとコンパレーターの第１電源入力端子に電気的に接続され、第８抵抗器の第２端子はコンパレーターの出力端子と第７抵抗器の第２端子に電気的に接続される。

第ｎ番目の電流フィードバックユニット（ＣＦｎ）の出力電圧が、第ｎ番目の電流補償ユニット（ＣＣｎ）の第３入力端子に電気的に接続される設定直流電圧より大きい時、第ｎ番目の電流補償ユニット（ＣＣｎ）のコンパレーターの出力端子がプラス電圧となって、第７抵抗器の第２端子側から第１端子に向けて補償電流を流す。第ｎ番目の電流フィードバックユニット（ＣＦｎ）の出力電圧が、第ｎ番目の電流補償ユニット（ＣＣｎ）の第３入力端子に電気的に接続される設定直流電圧より小さい時、第ｎ番目の電流補償ユニット（ＣＣｎ）のコンパレーターの出力端子がマイナス電圧になって、第７抵抗器の第１端子側から第２端子に向けて補償電流を流す。

ＬＥＤアレイモジュールは、複数の色を備えるバックライトを液晶ディスプレイ装置に提供する。複数の小さいサイズのＬＥＤアレイモジュールを連結すれば、大サイズの液晶ディスプレイ装置にバックライトを提供することが出来る。それぞれＮ列のＬＥＤの電流を独立して制御出来るため、精確な補償が可能である。

多重カラーのバックライトを液晶ディスプレイ装置に提供するためには、第１カラー（Ｌ１ｉ：但し、ｉ＝１、２、・・・Ｍ）のＭ番目のＬＥＤ列、第２カラー（Ｌ２ｉ：但し、ｉ＝１、２、・・・Ｍ）のＭ番目のＬＥＤ列、及び、第３カラー（Ｌ３ｉ：但し、ｉ＝１、２、・・・Ｍ）のＭ番目のＬＥＤ列を組み合わせて用い、第ｉ番目のＬＥＤＬ１ｉ、Ｌ２ｉとＬ３ｉとを連結して、液晶ディスプレイ装置の対応部分にバックライトを提供する。

更に本件発明は、電流安定化制御装置を備える、ＬＥＤアレイモジュール用のＬＥＤドライバーに関する。本件発明の１つの実施形態では、バックライトシステムは、電流フィードバック回路と電流補償回路とを備える。

ＬＥＤアレイモジュールは、Ｎ列のＬＥＤ（Ｃｉ：但し、ｉ＝１、２、・・・Ｎ、Ｎは正の整数）列を備える。Ｎ列それぞれのＬＥＤ列は、第１端子、第２端子と直列に配列された複数のＬＥＤ（Ｒｊ：但し、ｊ＝１、２、・・・Ｍ、Ｍは正の整数）とを備える。各ＬＥＤは、それぞれアノードとカソードとを備える。１つのＬＥＤ列中の第１ＬＥＤのアノードは該ＬＥＤ列の第１端子に電気的に接続される。第ｊ番目のＬＥＤ（Ｒｊ）のカソードは、第（ｊ＋１）番目のＬＥＤ（Ｒｊ＋１）のアノードに電気的に接続される。第ｊ番目のＬＥＤのアノードは、該ＬＥＤ列の第１端子に電気的に接続される。、第ｊ番目のＬＥＤ（Ｒｊ）のアノードは、第（ｊ−１）番目のＬＥＤ（Ｒｊ−１）のカソードに電気的に接続される。最後の第Ｍ番目のＬＥＤのカソードは、該ＬＥＤ列の第２端子に電気的に接続される。全Ｎ列のＬＥＤ列は電気的に並列に接続され、Ｎ列それぞれのＬＥＤ列の第１端子は直流電源に電気的に接続される。

電流フィードバック回路は、Ｎ個の電流フィードバックユニット（ＣＦｎ：但し、ｎ＝１、２、・・・Ｎ、Ｎは正の整数）を備える。Ｎ個の電流フィードバックユニットは、それぞれ入力端子、第１出力端子と第２出力端子とを備える。第ｎ番目の電流フィードバックユニット（ＣＦｎ）は第ｎ番目のＬＥＤ列（Ｃｎ）に電気的に接続される。第ｎ番目の電流フィードバックユニットの入力端子は第ｎ番目のＬＥＤ列（Ｃｎ）の第２端子に電気的に接続される。

電流補償回路は、Ｎ個の電流補償ユニット（ＣＣｎ：但し、ｎ＝１、２、・・・Ｎ、Ｎは正の整数）を備える。Ｎ個の電流補償ユニットは、それぞれ第１入力端子、第２入力端子と第３入力端子とを備える。第ｎ番目の電流補償ユニット（ＣＣｎ）は、第ｎ番目の電流フィードバックユニット（ＣＦｎ）に電気的に接続される。第ｎ番目の電流フィードバックユニット（ＣＦｎ）の第１出力端子は、第ｎ番目の電流補償ユニット（ＣＣｎ）の第１入力端子と電気的に個別に接続され、第ｎ番目の電流フィードバックユニット（ＣＦｎ）の第２出力端子は、第ｎ番目の電流補償ユニット（ＣＣｎ）の第２入力端子と電気的に個別に接続される。

電流安定化制御装置を備えるＬＥＤドライバーが作動すると、電流は第ｎ番目のＬＥＤ列、第ｎ番目の電流フィードバックユニット（ＣＦｎ）の第１入力端子と第１出力端子、及び、第ｎ番目の電流補償ユニット（ＣＣｎ）の第１入力端子を通って流れる。そして、第ｎ番目の電流フィードバックユニット（ＣＦｎ）の第２出力端子に出力電圧が発生する。この出力電圧は、第ｎ番目の電流補償ユニット（ＣＣｎ）の第２入力端子に印加され、第ｎ番目の電流補償ユニット（ＣＣｎ）の第３入力端子に電気的に接続された設定直流電圧と比較される。第ｎ番目の電流補償ユニット（ＣＣｎ）が比較結果に基づいて電流を補償する。

Ｎ個それぞれの電流フィードバックユニットは、第１供給電圧を受ける第１参照ライン、第２供給電圧を受ける第２参照ライン、ＬＥＤドライバーを接地するアース端子、差動増幅器と第１〜第５抵抗器とを備える。各抵抗器は、それぞれ第１端子と第２端子とを備える。

差動増幅器は、プラス入力端子、マイナス入力端子、出力端子、第１電源入力端子と第２電源入力端子とを備える。第１電源入力端子は第１参照ラインに電気的に接続される。第２電源入力端子は第２参照ラインに電気的に接続される。出力端子は第２出力端子に電気的に接続される。

第１抵抗器の第１端子は、入力端子に電気的に接続され、第１抵抗器の第２端子は第１出力端子に電気的に接続される。第２抵抗器の第１端子は第１抵抗器の第１端子に電気的に接続され、第２抵抗器の第２端子は差動増幅器のプラス入力端子に電気的に接続される。第３抵抗器の第１端子は第１抵抗器の第２端子に電気的に接続され、第３抵抗器の第２端子は差動増幅器のマイナス入力端子に電気的に接続される。第４抵抗器の第１端子は差動増幅器のマイナス入力端子に電気的に接続され、第４抵抗器の第２端子は、差動増幅器の出力端子と電流フィードバックユニットの第２出力端子に電気的に接続される。第５抵抗器の第１端子は、差動増幅器のプラス入力端子に電気的に接続され、第５抵抗器の第２端子は、アース端子に電気的に接続される。

Ｎ個の電流補償ユニットは、それぞれ第１〜第３入力端子、第１供給電圧を受ける第１参照ライン、第２供給電圧を受ける第２参照ライン、ＬＥＤドライバーの接地を接地するアース端子、コンパレーターと第６〜第８抵抗器とを備える。各抵抗器は、それぞれ第１端子と第２端子とを備える。

コンパレーターは、プラス入力端子、マイナス入力端子、出力端子、第１電源入力端子と第２電源入力端子とを備える。第１電源入力端子は、第１参照ラインに電気的に接続される。第２電源入力端子は第２参照ラインに電気的に接続される。プラス入力端子は第２出力端子に電気的に接続される。マイナス入力端子は第３入力端子に電気的に接続される。

そして、第６抵抗器の第１端子は、第１入力端子に電気的に接続され、第６抵抗器の第２端子はアース端子に電気的に接続される。第７抵抗器の第１端子は第１入力端子と第６抵抗器の第１端子に電気的に接続され、第７抵抗器の第２端子はコンパレーターの出力端子に電気的に接続される。第８抵抗器の第１端子は第１参照ラインとコンパレーターの第１電源入力端子に電気的に接続され、第８抵抗器の第２端子はコンパレーターの出力端子と第７抵抗器の第２端子に電気的に接続される。

第ｎ番目の電流フィードバックユニット（ＣＦｎ）の出力電圧が、第ｎ番目の電流補償ユニット（ＣＣｎ）の第３入力端子に電気的に接続される設定直流電圧より大きい時、第ｎ番目の電流補償ユニット（ＣＣｎ）のコンパレーターの出力端子がプラス電圧になり、第７抵抗器の第２端子側から第１端子に向けて補償電流を流す。第ｎ番目の電流フィードバックユニット（ＣＦｎ）の出力電圧が、第ｎ番目の電流補償ユニット（ＣＣｎ）の第３入力端子に電気的に接続される設定直流電圧より小さい時、第ｎ番目の電流補償ユニット（ＣＣｎ）のコンパレーターの出力端子がマイナス電圧になり、第７抵抗器の第１端子側から第２端子に向けて補償電流を流す。

本件発明は、更に、電流安定化制御装置を備えるドライバーを備える、液晶ディスプレイ装置に適用するバックライトシステムに関する。本件発明の１つの実施形態では、バックライトシステムは、ＬＥＤアレイモジュール、電流フィードバック回路と電流補償回路とを備える。

ＬＥＤアレイモジュールは、Ｎ列のＬＥＤ列（Ｃｉ：但し、ｉ＝１、２、・・・Ｎ、Ｎは正の整数）を備える。各ＬＥＤ列は、第１端子、第２端子と直列に接続された複数のＬＥＤ（Ｒｊ：但し、ｊ＝１、２、・・・Ｍ、Ｍは正の整数）とを備える。それぞれのＬＥＤは、アノードとカソードとを備える。１つのＬＥＤ列の第１番目のＬＥＤ（Ｒ１）のアノードはＬＥＤの列の第１端子に電気的に接続される。第ｊ番目のＬＥＤ（Ｒｊ）のカソードは、第（ｊ＋１）番目のＬＥＤ（Ｒｊ＋１）のアノードに電気的に接続される。第ｊ番目のＬＥＤ（Ｒｊ）のアノードは、第（ｊ−１）番目のＬＥＤ（Ｒｊ−１）のカソードに電気的に接続される。該列の最後の１個のＬＥＤ（ＲＭ）のカソードは、該ＬＥＤ列の第２端子に電気的に接続され、Ｎ列のＬＥＤは電気的に並列に接続される。

電流フィードバック回路は、Ｎ個の電流フィードバックユニット（ＣＦｎ：但し、ｎ＝１、２、・・・Ｎ、Ｎは正の整数）を備える。Ｎ個の電流フィードバックユニットは、それぞれ入力端子、第１出力端子と第２出力端子とを備える。第ｎ番目の電流フィードバックユニット（ＣＦｎ）の入力端子は、第ｎ番目のＬＥＤ列（Ｃｎ）と直流電源に電気的に接続される。第ｎ番目の電流フィードバックユニット（ＣＦｎ）の第１入力端子は、直流電源に電気的に接続されると共に、第ｎ番目の電流フィードバックユニットの第１出力端子が第ｎ番目のＬＥＤ列（Ｃｎ）の第１端子に電気的に接続される。

電流補償回路は、Ｎ個の電流補償ユニット（ＣＣｎ：但し、ｎ＝１、２、・・・Ｎ、Ｎは正の整数）を備える。各電流補償ユニットは、それぞれ第１入力端子、第２入力端子と第３入力端子とを備える。第ｎ番目の電流補償ユニット（ＣＣｎ）は、第ｎ番目の電流フィードバックユニット（ＣＦｎ）と第ｎ番目のＬＥＤ列（Ｃｎ）に電気的に接続される。第ｎ番目のＬＥＤ列（Ｃｎ）の第２端子は、第ｎ番目の電流補償ユニット（ＣＣｎ）の第１入力端子に電気的に接続される。第ｎ番目の電流補償ユニット（ＣＣｎ）の第２入力端子は、第ｎ番目の電流フィードバックユニット（ＣＦｎ）の第２出力端子に電気的に接続される。

バックライトシステムの作動時、電流は第ｎ番目の電流フィードバックユニット（ＣＦｎ）の第１入力端子と第１出力端子、第ｎ番目のＬＥＤ列、及び、第ｎ番目の電流補償ユニット（ＣＣｎ）の第１入力端子を通って流れる。第ｎ番目の電流フィードバックユニット（ＣＦｎ）の第２出力端子で出力電圧が発生する。この出力電圧は、第ｎ番目の電流補償ユニット（ＣＣｎ）の第２入力端子に印加され、第ｎ番目の電流補償ユニット（ＣＣｎ）の第３入力端子に電気的に接続された設定直流電圧と比較される。第ｎ番目の電流補償ユニット（ＣＣｎ）が比較結果に基づいて電流を補償する。

Ｎ個の電流フィードバックユニットは、それぞれ第１供給電圧を受ける第１参照ラインと、第２供給電圧を受ける第２参照ラインと、ＬＥＤドライバーを接地するアース端子と、差動増幅器と第１〜第５抵抗器とを備える。

差動増幅器は、プラス入力端子、マイナス入力端子、出力端子、第１電源入力端子と第２電源入力端子とを備える。第１電源入力端子は第１参照ラインに電気的に接続される。第２電源入力端子は第２参照ラインに電気的に接続される。出力端子は電流フィードバックユニットの第２出力端子に電気的に接続される。

第１抵抗器の第１端子は入力端子に電気的に接続され、第１抵抗器の第２端子は第１出力端子に電気的に接続される。第２抵抗器の第１端子は第１抵抗器の第１端子に電気的に接続され、第２抵抗器の第２端子は差動増幅器のプラス入力端子に電気的に接続される。第３抵抗器の第１端子は第１抵抗器の第２端子に電気的に接続され、第３抵抗器の第２端子は差動増幅器のマイナス入力端子に電気的に接続される。第４抵抗器の第１端子は差動増幅器のマイナス入力端子に電気的に接続され、第４抵抗器の第２端子は、差動増幅器の出力端子と電流フィードバックユニットの第２出力端子に電気的に接続される。第５抵抗器の第１端子は、差動増幅器のプラス入力端子に電気的に接続され、第５抵抗器の第２端子は、アース端子に電気的に接続される。

Ｎ個の電流補償ユニットは、それぞれが更に、第１供給電圧を受ける第１参照ライン、第２供給電圧を受ける第２参照ライン、ドライバーを接地するアース端子、コンパレーターと第６〜第８抵抗器とを備える。各抵抗器は、それぞれ第１端子と第２端子とを備える。

コンパレーターは、プラス入力端子、マイナス入力端子、出力端子、第１電源入力端子と第２電源入力端子とを備える。第１電源入力端子は、第１参照ラインに電気的に接続される。第２電源入力端子は第２参照ラインに電気的に接続される。プラス入力端子は第２入力端子に電気的に接続される。マイナス入力端子は第３入力端子に電気的に接続される。

第６抵抗器の第１端子は、第１入力端子に電気的に接続され、第６抵抗器の第２端子はアース端子に電気的に接続される。第７抵抗器の第１端子は電流フィードバックユニットの第１入力端子と第６抵抗器の第１端子に電気的に接続され、第７抵抗器の第２端子はコンパレーターの出力端子に電気的に接続される。第８抵抗器の第１端子は第１参照ラインとコンパレーターの第１電源入力端子に電気的に接続され、第８抵抗器の第２端子はコンパレーターの出力端子と第７抵抗器の第２端子に電気的に接続される。

第ｎ番目の電流フィードバックユニット（ＣＦｎ）の出力電圧が、第ｎ番目の電流補償ユニット（ＣＣｎ）の第３入力端子に電気的に接続される設定直流電圧より大きい時、第ｎ番目の電流補償ユニット（ＣＣｎ）のコンパレーターの出力端子はプラス電圧となって、第７抵抗器の第２端子側から第１端子に向けて補償電流を流す。第ｎ番目の電流フィードバックユニット（ＣＦｎ）の出力電圧が、第ｎ番目の電流補償ユニット（ＣＣｎ）の第３入力端子に電気的に接続される設定直流電圧より小さい時、第ｎ番目の電流補償ユニット（ＣＣｎ）のコンパレーターの出力端子がマイナス電圧となって、第７抵抗器の第１端子側から第２端子に向けて補償電流を流す。

本件発明に係るバックライトシステムでは、ＬＥＤアレイモジュールのＮ列のそれぞれのＬＥＤ列の電流が独立して制御されるため、精度良く駆動電流を補償出来る。

本件発明の駆動電流安定化制御装置を備えるＬＥＤドライバーは、電流フィードバック回路と電流補償回路とを備える。その結果、バックライトシステムを作動させる時に、１列のＬＥＤ、１つの電流フィードバックユニットと１つの電流補償ユニットに電流を流して電圧を発生させ、この電圧を設定電圧と比較し、比較結果に基づいて電流を補償して設定電流に制御出来る。各ＬＥＤ列を流れる電流を精度良く補償して制御することにより、画像の輝度を調整すると共に、画像の色温度を調整することが出来、表示された画像は、大きい動態範囲の輝度、コントラストと自然色温度を備える。

以下、図１〜図７に本件発明に係る実施形態の例を示しつつ、本件発明に係る実施形態を説明する。以下に示す本件発明に係る実施形態と概念においては、本件発明は、駆動電流安定化制御装置を備えるＬＥＤドライバーに関する。

図１に、本件発明の１つの実施形態における、駆動電流安定化制御装置を備えるＬＥＤドライバーの電流フィードバックユニットの回路ダイアグラムの一部を示す。本実施形態においては、駆動電流安定化制御装置を備えるＬＥＤドライバーに用いる電流フィードバック回路は、複数のＮ個の電流フィードバックユニット（ｎ：但し、ｎ＝１、２、・・・、Ｎ、Ｎは正の整数）を備える。図１において、複数の電流フィードバックユニットの第ｎ番目の電流フィードバックユニット１００は、第１入力端子１１０、第１出力端子１２０、第２出力端子１３０、第１供給電圧を受ける第１参照ライン３１０、第２供給電圧を受ける第２参照ライン３２０、ＬＥＤドライバーを接地するアース端子３００、差動増幅器ＯＰ−ｎ、第１〜第５抵抗器Ｒ_{ｃｕｒ−ｎ}、Ｒ_ａ−ｎ、Ｒ_ｂ−ｎ、Ｒ_ｃ−ｎ、Ｒ_ｄ−ｎを備える。第１抵抗器Ｒ_{ｃｕｒ−ｎ}、第２抵抗器Ｒ_ａ−ｎ、第３抵抗器Ｒ_ｂ−ｎ、第４抵抗器Ｒ_ｃ−ｎと第５抵抗器Ｒ_ｄ−ｎは、それぞれ、第１端子と第２端子とを備える。

差動増幅器ＯＰ−ｎは、プラス入力端子３３１、マイナス入力端子３３３、出力端子３３５、第１電源入力端子３３７と第２電源入力端子３３９とを備える。第１電源入力端子３３７は第１参照ライン３１０に電気的に接続される。第２電源入力端子３３９は第２参照ライン３２０に電気的に接続される。出力端子３３５は、電流フィードバックユニットの第２出力端子１３０に電気的に接続される。第１抵抗器Ｒ_{ｃｕｒ−ｎ}の第１端子は電流フィードバックユニットの入力端子１１０に電気的に接続される。第１抵抗器Ｒ_{ｃｕｒ−ｎ}の第２端子は電流フィードバックユニットの第１出力端子１２０に電気的に接続される。第２抵抗器Ｒ_ａ−ｎの第１端子は第１抵抗器Ｒ_{ｃｕｒ−ｎ}の第１端子に電気的に接続される。第２抵抗器Ｒ_ａ−ｎの第２端子は差動増幅器ＯＰ−ｎのプラス入力端子３３１に電気的に接続される。第３抵抗器Ｒ_ｂ−ｎの第１端子は第１抵抗器Ｒ_{ｃｕｒ−ｎ}の第２端子に電気的に接続され、第３抵抗器Ｒ_ｂ−ｎの第２端子は差動増幅器ＯＰ−ｎのマイナス入力端子３３３に電気的に接続される。第４抵抗器Ｒ_ｃ−ｎの第１端子は差動増幅器ＯＰ−ｎのマイナス入力端子３３３に電気的に接続される。第４抵抗器Ｒ_ｃ−ｎの第２端子は、差動増幅器ＯＰ−ｎの出力端子３３５と電流フィードバックユニットの第２出力端子１３０に電気的に接続される。第５抵抗器Ｒ_ｄ−ｎの第１端子は、差動増幅器ＯＰ−ｎのプラス入力端子３３１に電気的に接続される。第５抵抗器Ｒ_ｄ−ｎの第２端子は、アース端子３００に電気的に接続される。

第ｎ番目のフィードバックユニット１００において、第１入力端子１１０から第１出力端子１２０と第１抵抗器Ｒ_{ｃｕｒ−ｎ}に流れる電流をＩ_{ｃｕｒ−ｎ}と定義する。電流Ｉ_{ｃｕｒ−ｎ}によって第１抵抗器Ｒ_{ｃｕｒ−ｎ}の両端に電圧Ｖ_{Ｒｃｕｒ−ｎ}が発生する。電圧Ｖ_{Ｒｃｕｒ−ｎ}は、差動増幅器ＯＰ−ｎと抵抗器Ｒ_ａ−ｎ、Ｒ_ｂ−ｎ、Ｒ_ｃ−ｎ、Ｒ_ｄ−ｎにより増幅される。よって、差動増幅器ＯＰ−ｎの出力電圧Ｖ_{ｃｕｒ−ｎ}は、以下の数１で計算出来る。

上記数１において、Ｒ_ａ−ｎ＝Ｒ_ｂ−ｎであり、Ｒ_ｃ−ｎ＝Ｒ_ｄ−ｎである。この電圧Ｖ_{ｃｕｒ−ｎ}は閉回路の制御と、第ｎ番目のＬＥＤ列を流れる電流の補償に用いられる。

図２に、本件発明の１つの実施形態における、駆動電流安定化制御装置を備えるＬＥＤドライバーの電流補償ユニットの回路ダイアグラムの一部を示す。本実施形態中、駆動電流安定化制御装置を備えるＬＥＤドライバーに用いる電流補償回路は、複数の電流補償ユニット（ｎ：但し、ｎ＝１、２、 ・・・、Ｎ、Ｎは正の整数）を備える。複数の電流補償ユニットを代表する第ｎ番目の電流補償ユニット２００は、第１入力端子２１０、第２入力端子２２０、第３入力端子２３０、第１供給電圧を受ける第１参照ライン３１０、第２供給電圧を受ける第２参照ライン３２０、ＬＥＤドライバーの接地ラインと電気的に接続するアース端子３００、コンパレーターＣＯＭＰ−ｎ、第６抵抗器Ｒ_ｇ−ｎ、第７抵抗器Ｒ_ｆ−ｎと第８抵抗器Ｒ_ｅ−ｎとを備える。第６抵抗器Ｒ_ｇ−ｎ、第７抵抗器Ｒ_ｆ−ｎと第８抵抗器Ｒ_ｅ−ｎは、それぞれ、第１端子と第２端子とを備える。

コンパレーターＣＯＭＰ−ｎは、プラス入力端子３４１、マイナス入力端子３４３、出力端子３４５、第１電源入力端子３４７と第２電源入力端子３４９とを備える。第１電源入力端子３４７は、第１参照ライン３１０に電気的に接続される。第２電源入力端子３４９は第２参照ライン３２０に電気的に接続される。コンパレーターＣＯＭＰ−ｎのプラス入力端子３４１は電流補償ユニットの第２入力端子２２０に電気的に接続され、コンパレーターＣＯＭＰ−ｎのマイナス入力端子３４３は電流補償ユニットの第３入力端子２３０に電気的に接続される。第６抵抗器Ｒ_ｇ−ｎの第１端子は電流補償ユニットの第１入力端子２１０に電気的に接続される。第６抵抗器Ｒ_ｇ−ｎの第２端子はアース端子３００に電気的に接続される。第７抵抗器Ｒ_ｆ−ｎの第１端子は電流補償ユニットの第１入力端子２１０と第６抵抗器Ｒ_ｇ−ｎの第１端子に電気的に接続される。第７抵抗器Ｒ_ｆ−ｎの第２端子はコンパレーターＣＯＭＰ−ｎの出力端子３４５に電気的に接続される。第８抵抗器Ｒ_ｅ−ｎの第１端子は第１参照ライン３１０とコンパレーターＣＯＭＰ−ｎの第１電圧供給入力端子３４７に電気的に接続される。第８抵抗器Ｒ_ｅ−ｎの第２端子はコンパレーターＣＯＭＰ−ｎの出力端子３４５と第７抵抗器Ｒ_ｆ−ｎの第２端子に電気的に接続される。

図３に、本件発明の１つの実施形態における、駆動電流安定化制御装置を備えるＬＥＤドライバーのブロックダイアグラムと、詳細なＬＥＤアレイモジュールの接続を示す。図３に示すように、本件発明の実施形態による駆動電流安定化制御装置を備えるＬＥＤドライバーの完全な回路は、直流電圧Ｖ_{ｄｃｂｕｓ}を提供するＤＣ／ＤＣコンバータ３０５、Ｎ列のＬＥＤ列を備え、各ＬＥＤ列はそれぞれＭ個の直列に接続されたＬＥＤ（Ｄｊ：ｊ＝１、２、・・・Ｍ）を備えるＬＥＤアレイモジュール３０７（合計Ｎ×Ｍ個のＬＥＤ）、及び、電流フィードバック回路３０１と電流補償回路３０３とを備える。各ＬＥＤ列は、それぞれ第１端子と第２端子とを備える。１つのＬＥＤ列の第１端子は第１のＬＥＤ（Ｄ１）のアノードに電気的に接続される。それぞれのＬＥＤのカソードは次のＬＥＤのアノードに電気的に接続される。各ＬＥＤ列の第２端子は第Ｍ番目のＬＥＤ（ＤＭ）のカソードに電気的に接続される。図３では、第ｎ番目のＬＥＤ列の第２端子をＳＩＮＫ−ｎ（：但し、ｎ＝１、２、・・・、Ｎ）で示している。各ＬＥＤ列は、電流フィードバック回路３０１中の対応する第ｎ番目の電流フィードバック回路の入力端子にそれぞれ電気的に接続される。

ＬＥＤアレイモジュールには、それぞれの種異なる色のＬＥＤを組み合わせることが出来る。例えば、白色ＬＥＤ、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、青色ＬＥＤ、或いは、赤／緑／青色の組み合わせＬＥＤ等である。例えば、白色のバックライトが必要であれば、それぞれ、Ｍ個のＬＥＤを備えるＮ列のＬＥＤを使用して白色のバックライトを構成する。３色（例えば、赤、緑と青）のＬＥＤのバックライトが必要であれば、それぞれ、Ｍ個のＬＥＤを備えるＮ列の赤色ＬＥＤ、Ｍ個のＬＥＤを備えるＮ列の緑色ＬＥＤ、及び、Ｍ個のＬＥＤを備えるＮ列の青色ＬＥＤを使用して、３列の異なる色のＬＥＤ列を構成する。それぞれの３列のＬＥＤは、個別に制御され、組み合わされた赤／緑／青のＬＥＤは、ＬＣＤ投影面上の１画素に対応して、３色のバックライトを構成する。また、３色のＬＥＤバックライトは、赤／緑／青の３色を組み合わせたＬＥＤを使用することによっても構成出来る。ここで、１組の赤、緑、青３色のＬＥＤを、次の同色のＬＥＤに直列に接続して、３色を備えるＬＥＤ列を形成すれば、それぞれのＬＥＤ列は個別に制御出来る。それぞれの３色の色の組み合わせからなるＬＥＤは、３色のバックライトをＬＣＤ投影面上それぞれの対応画素に提供する。

図４に、本件発明の１つの実施形態における、駆動電流安定化制御装置を備えるＬＥＤドライバーの回路ダイアグラムの詳細を示す。第ｎ番目の電流フィードバックユニット４０１の第１出力端子１２０と第２出力端子１３０は、第ｎ番目の電流補償ユニット４５１の第１入力端子２１０と第２入力端子２２０にそれぞれが電気的に接続される。それぞれの電流フィードバックユニットとそれぞれの電流補償ユニットは第１参照ライン３１０、第２参照ライン３２０とアース端子３００とを備える。第ｎ番目の電流補償ユニット４５１の第３入力端子２３０は電流設定入力端子Ｖ_{ｃｕｒ−ｓｅｔ−ｎ}に電気的に接続される。

図３と図４に示した回路ダイアグラムの原則は、図５と図６に示す１つの等価回路として簡略化出来る。等価回路５００は、１つのＬＥＤ列である、Ｍ個のＬＥＤを直列に接続した第ｎ番目のＬＥＤ列と、電流フィードバックユニット１００、及び、電流補償ユニット２００とを備える。等価回路５００は図５と図６の回路は同等であるが、後述するように、異なる作動状態を示している。図５と図６で示されるように、等価抵抗器Ｒ_{ＬＥＤ−ｎ}は、第ｎ番目のＬＥＤ列中のＭ個のＬＥＤの総抵抗を表している。抵抗器Ｒ_{ｃｕｒ−ｎ}は、図１に示す第ｎ番目の電流フィードバックユニット１００の第１抵抗器である。Ｒ_ｆ−ｎは、第ｎ番目の電流補償ユニット２００の第７抵抗器の電気抵抗である。Ｒ_ｇ−ｎは、第ｎ番目の電流補償ユニット２００の第６抵抗器である。等価回路は、直流電圧Ｖ_{ｄｃｂｕｓ}とアース端子３００とを備える。Ｒ_{ｃｕｒ−ｎ}、Ｒ_ｆ−ｎとＲ_ｇ−ｎとに電気的に接続されるノードをＶ_{ｓｉｎｋ−ｎ}で表記する。

第ｎ番目のＬＥＤ列を通過する電流を、Ｉ_{ｃｕｒ−ｎ}で表記している。Ｉ_{ｃｕｒ−ｎ}が想定電流レベルより大きい時がオーバーカレント状態、即ち、図５で示される状態であり、以下で詳述する。Ｉ_{ｃｕｒ−ｎ}が想定電流レベルより小さい時がアンダーカレント状態、即ち、図６で示される状態であり、同様に以下で詳述する。

電流Ｉ_{ｃｕｒ−ｎ}は抵抗器Ｒ_{ｃｕｒ−ｎ}を通してサンプリングし、この時、電流Ｉ_{ｃｕｒ−ｎ}は抵抗器Ｒ_{ｃｕｒ−ｎ}両端に電圧Ｖ_{Ｒｃｕｒ−ｎ}を発生する。差動増幅器ＯＰ−ｎの出力電圧Ｖ_{ｃｕｒ−ｎ}は、コンパレーターＣＯＭＰ−ｎのプラス入力端子（つまり、図２に示す電流補償ユニット２００の第２入力端子２２０）に印加される。この電圧Ｖ_{ｃｕｒ−ｎ}は、Ｖ_{ｃｕｒ−ｓｅｔ−ｎ}で示す所定の入力電圧値と比較される。

図５に示すオーバーカレント状態が発生する時、第ｎ番目のＬＥＤ列を通過する電流Ｉ_{ｃｕｒ−ｎ}が想定電流レベルより大きい。第ｎ番目の電流補償ユニット２００の第６抵抗器Ｒ_ｇ−ｎを通過する電流は、以下の数２となる。

電圧Ｖ_{ｃｕｒ−ｎ}が電圧Ｖ_{ｃｕｒ−ｓｅｔ−ｎ}より大きい時、コンパレーターＣＯＭＰ−ｎの出力も高い。電圧出力Ｖ_{ｃｏｍｐ−ｎ}も対応して増加し、補償電流Ｉ_{ｃｏｍｐ−ｎ}をノードＶ_{ｓｉｎｋ−ｎ}に供給し、図５に示すように、補償電流は第ｎ番目のコンパレーターＣＯＭＰ−ｎの出力端子Ｖ_{ｃｏｍｐ−ｎ}からＶ_{ｓｉｎｋ−ｎ}の方向に流れる。

図６に示すアンダーカレント状態が生じる時、第ｎ番目のＬＥＤ列を通過する電流Ｉ_{ｃｕｒ−ｎ}は想定電流レベルより小さい。図２に示す第ｎ番目の電流補償ユニット２００の第６抵抗器Ｒ_ｇ−ｎを流れる電流は以下の数３となる。

電圧Ｖ_{ｃｕｒ−ｎ}が電圧Ｖ_{ｃｕｒ−ｓｅｔ−ｎ}より小さい時、コンパレーターＣＯＭＰ−ｎの出力は低い。電圧出力Ｖ_{ｃｏｍｐ−ｎ}も対応して減少し、補償電流Ｉ_{ｃｏｍｐ−ｎ}がノードＶ_{ｓｉｎｋ−ｎ}から供給され、補償電流は、図６に示すように、ノードＶ_{ｓｉｎｋ−ｎ}から第ｎ番目のコンパレーターＣＯＭＰ−ｎの出力端子Ｖ_{ｃｏｍｐ−ｎ}の方向に流れる。

第６抵抗器Ｒ_ｇ−ｎと第７抵抗器Ｒ_ｆ−ｎは、出力電圧Ｖ_{ｃｏｍｐ−ｎ}の調整範囲の最大抵抗値の設定に用いることが出来る。

全てのＬＥＤ列の所定電圧Ｖ_{ｃｕｒ−ｓｅｔ−ｎ}は、同一の電圧値を受信し、均一な補償レベルとなるように設定されるので、一定で安定したバックライト色温度を提供出来る。また、最大の色調範囲を達成するために、それぞれのＬＥＤ列を、その他のデジタル信号を用いて独立して調整することも出来る。

図５と図６で示される等価回路によれば、第ｎ番目のＬＥＤ列は、第１抵抗器Ｒ_{ｃｕｒ−ｎ}と直列に電気的に接続される。この２個の素子間の接続を交換しても、２個の素子を流れる電流Ｉ_{ｃｕｒ−ｎ}は同一のままである。このような構成を備える本件発明のもうひとつの実施形態を図７に示す。

本実施形態では、駆動電流安定化制御装置を備えるＬＥＤドライバーは、直流電圧源Ｖ_{ｄｃｂｕｓ}、Ｎ個の電流フィードバックユニット、それぞれの列がＭ個の直列に接続されたＬＥＤを備えるＮ列のＬＥＤ列、及び、Ｎ個の電流補償ユニットを備える。各ＬＥＤ列は、それぞれ第１端子と第２端子とを備える。ＬＥＤ列の第１端子は第１のＬＥＤのアノードに電気的に接続される。それぞれのＬＥＤのカソードは次のＬＥＤのアノードに電気的に接続される。ＬＥＤ列の第２端子は第Ｍ番目のＬＥＤのカソードに電気的に接続される。図７に示すように、第ｎ番目のＬＥＤ列の第２端子はＳＩＮＫ−ｎ（但し、ｎ＝１、２、・・・、Ｎ）で示される。第ｎ番目の電流フィードバックユニットの第１出力端子は、第ｎ番目のＬＥＤ列の第１端子に電気的に接続される。第ｎ番目のＬＥＤ列の第２端子のそれぞれは、第ｎ番目に一致する電流補償ユニットの第１入力端子に電気的に接続される。第ｎ番目の電流フィードバックユニットの第２出力端子は、対応する第ｎ番目の電流補償ユニットの第２入力端子に電気的に接続される。

図７に示す、本件発明の実施形態による回路ダイアグラムは、図５と図６に示すオーバーカレント状態とアンダーカレント状態と同様の等価回路に簡略化出来る。

図１〜図７に示す、本件発明に係る各種実施形態の駆動電流安定化制御装置を備えるＬＥＤドライバーは、従来用いられてきたＬＥＤドライバーと比較すると、以下のような長所を備える。

駆動電流安定化制御装置を備えるＬＥＤドライバーは、集積回路のような半導体素子回路とすることが出来る。
ＬＣＤ投影面とＬＥＤバックライトのサイズが違っても、駆動電流安定化制御装置を備えるＬＥＤドライバーの列数を調整出来る。
駆動電流安定化制御装置を備えるＬＥＤドライバーは、電力消費量を節減し、ＬＥＤドライバーを用いたＬＥＤバックライトシステムの総合効率を向上させる。
駆動電流安定化制御装置を備えるＬＥＤドライバーは、大きなＬＥＤアレイモジュールに用いることが可能で、大きい色域範囲を提供出来る。
駆動電流安定化制御装置を備えるＬＥＤドライバーは、広い範囲で電流補償の調整が可能である。
駆動電流安定化制御装置を備えるＬＥＤドライバーは、それぞれのＬＥＤ列を個別に制御可能な電流補償を提供するため、それぞれの列の赤／緑／青色ＬＥＤ全体の色温度の補償と制御が可能になる。
駆動電流安定化制御装置を備えるＬＥＤドライバーは、ＬＥＤアレイモジュールのバックライトの輝度を制御し、ＬＣＤ投影面上で表示される画像の品質を向上させるために、適正な特定用途向け集積回路（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ：ＡＳＩＣ）の画像制御信号と組み合わせて用いることが出来る。

本件発明では好ましい実施形態を、前述の通り、図を示しつつ開示したが、これらは決して本件発明を限定するものではなく、当該技術を熟知する者なら誰でも、本件発明の精神と領域を脱しない範囲内でそれぞれの種の変更や潤色を加えることが出来る。従って、本件発明の保護範囲は、特許請求の範囲で指定した内容を基準とする。

駆動電流安定化制御装置を備えるＬＥＤドライバーは、電流フィードバック回路と電流補償回路とを用い、バックライトシステムを作動させる時に、１列のＬＥＤ、１つの電流フィードバックユニットと１つの電流補償ユニットに電流を流して電圧を発生させ、この電圧を設定電圧と比較し、比較結果に基づいて電流を補償して設定電流に制御する。その結果、画像の輝度が安定すると共に、ＡＩＳＩＣ等を用いて画像の色温度も調整することも可能となり、生成された画像が、大きい動態範囲の輝度、コントラストと自然色温度を備えることが出来る。

本件発明の１つの実施形態における、駆動電流安定化制御装置を備えるＬＥＤドライバーの電流フィードバックユニットの回路ダイアグラムの一部を示す図である。 本件発明の１つの実施形態における、駆動電流安定化制御装置を備えるＬＥＤドライバーの電流補償ユニットの回路ダイアグラムの一部を示す図である。 本件発明の１つの実施形態における、駆動電流安定化制御装置を備えるＬＥＤドライバーのブロックダイアグラムと、詳細なＬＥＤアレイモジュールの接続を示す図である。 本件発明の１つの実施形態における、駆動電流安定化制御装置を備えるＬＥＤドライバー回路ダイアグラムの詳細を示す図である。 本件発明の１つの実施形態における、オーバーカレント状態が発生した際の電流の流れを示す等価回路の図である。 本件発明の１つの実施形態における、アンダーカレント状態が発生した際の電流の流れを示す等価回路の図である。 本件発明の１つの実施形態における、駆動電流安定化制御装置を備えるＬＥＤドライバーの詳細な回路ダイアグラムを示す図である。 特許文献１に開示された集積ＬＥＤドライバー装置の回路ダイアグラムを示す図である。 特許文献２に開示された集積ＬＥＤドライバー装置の回路ダイアグラムを示す図である。

符号の説明

３０１ 電流フィードバック回路
１００、４０１ 電流フィードバックユニット
１１０ 電流フィードバックユニットの第１入力端子
１２０ 電流フィードバックユニットの第１出力端子
１３０ 電流フィードバックユニットの第２出力端子
３３７ 差動増幅器の第１電源入力端子
３３９ 差動増幅器の第２電源入力端子
３３１ 差動増幅器のプラス入力端子
３３３ 差動増幅器のマイナス入力端子
３３５ 差動増幅器の出力端子
３０３ 電流補償回路
２００、４５１ 電流補償ユニット
２１０ 電流補償ユニット第１入力端子
２２０ 電流補償ユニット第２入力端子
２３０ 電流補償ユニット第３入力端子
３４７ コンパレーターの第１電源入力端子
３４９ コンパレーターの第２電源入力端子
３４１ コンパレーターのプラス入力端子
３４３ コンパレーターのマイナス入力端子
３４５ コンパレーターの出力端子
３００ アース端子
３０５ ＤＣ／ＤＣコンバータ
３０７ ＬＥＤアレイモジュール
３１０ 第１参照ライン
３２０ 第２参照ライン
５００ 回路
ＣＯＭＰ−１、ＣＯＭＰ−２、ＣＯＭＰ−ｎ コンパレーター
Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、ＤＭ ＬＥＤ
ＧＮＤ 接地
Ｉ_{ｃｏｍｐ−ｎ}、Ｉ_{ｃｕｒ−１}、Ｉ_{ｃｕｒ−２}、Ｉ_{ｃｕｒ−ｎ}、Ｉ_ｇ−ｎ 電流
ＯＰ−１、ＯＰ−２、ＯＰ−ｎ 差動増幅器
Ｒ_{ｃｕｒ−１}、Ｒ_ａ−１、Ｒ_ｂ−１、Ｒ_ｃ−１、Ｒ_ｄ−１、Ｒ_ｅ−１、
Ｒ_ｆ−１、Ｒ_ｇ−１、Ｒ_{ｃｕｒ−２}、Ｒ_ａ−２、Ｒ_ｂ−２、Ｒ_ｃ−２、
Ｒ_ｄ−２、Ｒ_ｅ−２、Ｒ_ｆ−２、Ｒ_ｇ−２、Ｒ_{ｃｕｒ−ｎ}、Ｒ_ａ−ｎ、
Ｒ_ｂ−ｎ、Ｒ_ｃ−ｎ、Ｒ_ｄ−ｎ、Ｒ_ｅ−ｎ、Ｒ_ｆ−ｎ、Ｒ_ｇ−ｎ、
Ｒ_{ＬＥＤ−ｎ} 抵抗器
ＳＩＮＫ−１、ＳＩＮＫ−２、ＳＩＮＫ−ｎ ＬＥＤ列第２端子
Ｖ_ｃｃ、Ｖ_{ｃｕｒ−１}、Ｖ_{ｃｕｒ−２}、Ｖ_{ｃｕｒ−ｎ}、Ｖ_ｓｓ、
Ｖ_{Ｒｃｕｒ−１}、Ｖ_{Ｒｃｕｒ−２}、Ｖ_{Ｒｃｕｒ−ｎ}、Ｖ_{ｄｃｂｕｓ}、
Ｖ_{ｃｕｒ−ｓｅｔ−ｎ１}、Ｖ_{ｃｕｒ−ｓｅｔ−ｎ２}、Ｖ_{ｃｕｒ−ｓｅｔ−ｎ}、
Ｖ_{ｃｏｍｐ−１}、Ｖ_{ｃｏｍｐ−２}、Ｖ_{ｃｏｍｐ−ｎ}、Ｖ_{ｉｎｋ−ｎ} 電圧
Ｖ_{ｓｉｎｋ−ｎ} ノード

Claims (11)

1. 駆動電流安定化制御装置を備える発光ダイオードのドライバーであって、該駆動電流安定化制御装置は、
   複数の電流フィードバックユニットを含む電流フィードバック回路と、
   複数の電流補償ユニットを含む電流補償回路と、
   を備え、
   前記複数の電流補償ユニットのそれぞれは、
   前記発光ダイオードを通過する電流が供給される電流補償ユニット第１入力端子と、
   前記電流フィードバック回路からの出力が供給される電流補償ユニット第２入力端子と、
   設定直流電圧が供給される電流補償ユニット第３入力端子と、
   第１供給電圧を受ける第１参照ラインと、
   第２供給電圧を受ける第２参照ラインと、
   前記発光ダイオードのドライバーを接地するアース端子と、
   プラス入力端子、マイナス入力端子、出力端子、第１電源入力端子、第２電源入力端子を備え、該第１電源入力端子が前記第１参照ラインに電気的に接続し、該第２電源入力端子が前記第２参照ラインに電気的に接続し、該プラス入力端子が前記電流補償ユニット第２入力端子に電気的に接続し、該マイナス入力端子が前記電流補償ユニット第３入力端子に電気的に接続したコンパレータと、
   第１端子と第２端子とを備え、第１端子が前記電流補償ユニット第１入力端子に電気的に接続し、第２端子が前記アース端子に電気的に接続した第６抵抗器と、
   第１端子が前記電流補償ユニット第１入力端子と前記第６抵抗器の第１端子に電気的に接続し、第２端子が前記コンパレータの出力端子に電気的に接続した第７抵抗器と、
   第１端子が前記第１参照ラインと前記コンパレータの第１電源入力端子とに電気的に接続し、第２端子が前記コンパレータの出力端子と前記第７抵抗器の第２端子とに電気的に接続した第８抵抗器と、
   を備えたことを特徴とする発光ダイオードのドライバー。
2. 前記複数の電流フィードバックユニットのそれぞれは、
   電流フィードバックユニット第１入力端子と、
   電流フィードバックユニット第１出力端子と、
   電流フィードバックユニット第２出力端子と、
   第１供給電圧を受ける前記第１参照ラインと、
   第２供給電圧を受ける前記第２参照ラインと、
   発光ダイオードのドライバーを接地するアース端子と、
   プラス入力端子、マイナス入力端子、出力端子、第１電源入力端子及び第２電源入力端子とを備え、該第１電源入力端子が前記第１参照ラインに電気的に接続し、該第２電源入力端子が前記第２参照ラインに電気的に接続し、該出力端子が該第２出力端子に電気的に接続した差動増幅器と、
   第１端子と第２端子とを備え、該第１端子が前記電流フィードバックユニット第１入力端子に電気的に接続し、該第２端子が前記電流フィードバックユニット第１出力端子に電気的に接続した第１抵抗器と、
   第１端子と第２端子とを備え、該第１端子が前記第１抵抗器の第１端子に電気的に接続し、該第２端子が前記差動増幅器のプラス入力端子に電気的に接続した第２抵抗器と、
   第１端子と第２端子とを備え、該第１端子が前記第１抵抗器の第２端子に電気的に接続し、該第２端子が前記差動増幅器のマイナス入力端子に電気的に接続した第３抵抗器と、
   第１端子と第２端子とを備え、該第１端子が前記差動増幅器のマイナス入力端子に電気的に接続し、該第２端子が前記差動増幅器の出力端子と前記電流フィードバックユニット第２出力端子とに電気的に接続した第４抵抗器と、
   第１端子と第２端子とを備え、該第１端子が前記差動増幅器のプラス入力端子に電気的に接続し、該第２端子が前記アース端子に電気的に接続した第５抵抗器と、
   を備えたことを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオードのドライバー。
3. 前記電流フィードバックユニットは、アノードとカソードとを備える複数の発光ダイオード（Ｄｊ：但し、ｊ＝１、２、・・・Ｍ、Ｍは正の整数）を直列に接続した発光ダイオード列に電気的に接続し、該発光ダイオード列は第１端子と第２端子とを備え、該発光ダイオード列の第１端子が第１発光ダイオードのアノードに電気的に接続し、第ｊ番目の発光ダイオードのアノードが第（ｊ−１）番目の発光ダイオードのカソードに電気的に接続し、第ｊ番目の発光ダイオードのカソードが第（ｊ＋１）番目の発光ダイオードのアノードに電気的に接続し、第Ｍ番目の発光ダイオードのカソードが該発光ダイオード列の第２端子に電気的に接続したものである請求項１又は請求項２に記載の発光ダイオードのドライバー。
4. 前記電流補償ユニットは、アノードとカソードとを備える複数の発光ダイオード（Ｄｊ：但し、ｊ＝１、２、・・・Ｍ、Ｍは正の整数）を直列に接続した発光ダイオード列に電気的に接続し、該発光ダイオード列は第１端子と第２端子とを備え、該発光ダイオード列の第１端子が第１発光ダイオードのアノードに電気的に接続し、第ｊ番目の発光ダイオードのアノードが第（ｊ−１）番目の発光ダイオードのカソードに電気的に接続し、第ｊ番目の発光ダイオードのカソードが第（ｊ＋１）番目の発光ダイオードのアノードに電気的に接続し、第Ｍ番目の発光ダイオードのカソードが該発光ダイオード列の第２端子に電気的に接続したものである請求項１〜請求項３のいずれかに記載の発光ダイオードのドライバー。
5. 請求項１〜請求項４のいずれかに記載の発光ダイオードのドライバーを用いたバックライトシステムであって、
   バックライトシステムの作動時、駆動電流が第ｎ番目の発光ダイオード列、第ｎ番目の前記電流フィードバックユニットの第１入力端子と第１出力端子と第ｎ番目の前記電流補償ユニットの第１入力端子とに流れて、第ｎ番目の前記電流フィードバックユニットの第２出力端子に出力電圧を発生させ、この出力電圧を第ｎ番目の前記電流補償ユニットの第２入力端子に印加して、第ｎ番目の前記電流補償ユニットの第３入力端子に電気的に接続した設定直流電圧と比較し、第ｎ番目の電流補償ユニットが比較結果に基づいて前記駆動電流を補償するバックライトシステム。
6. 前記第ｎ番目の電流フィードバックユニットの出力電圧が、前記第ｎ番目の電流補償ユニットの第３入力端子に電気的に接続した設定直流電圧より大きい時、該第ｎ番目の電流補償ユニットのコンパレーターの出力端子がプラス電圧を提供し、前記第７抵抗器の第２端子側から第１端子に向けて補償電流を流すことを特徴とする請求項５に記載のバックライトシステム。
7. 前記第ｎ番目の電流フィードバックユニットの出力電圧が、前記第ｎ番目の電流補償ユニットの第３入力端子に電気的に接続した設定直流電圧より小さい時、該第ｎ番目の電流補償ユニットのコンパレーターの出力端子がマイナス電圧を提供し、前記第７抵抗器の第１端子側から第２端子に向けて補償電流を流すことを特徴とする請求項５に記載のバックライトシステム。
8. 複数の色を備える前記発光ダイオード列をバックライトとして液晶ディスプレイ装置に提供する請求項５〜請求項７のいずれかに記載のバックライトシステム。
9. 第１カラー列が備えるＭ個の発光ダイオード（Ｌ１ｉ：但し、ｉ＝１、２、・・・Ｍ）と、
   第２カラー列が備えるＭ個の発光ダイオード（Ｌ２ｉ：但し、ｉ＝１、２、・・・Ｍ）と、
   第３カラー列が備えるＭ個の発光ダイオード（Ｌ３ｉ：但し、ｉ＝１、２、・・・Ｍ）と、
   を組み合わせ、多重カラーのバックライトを液晶ディスプレイ装置に提供するバックライトシステムであって、第ｉ番目のＬ１ｉ、第ｉ番目のＬ２ｉと第ｉ番目のＬ３ｉとを連結し、液晶ディスプレイ装置の対応する部分にバックライトを提供する請求項８に記載のバックライトシステム。
10. 小さなサイズの発光ダイオードアレイを複数組み合わせて大きなサイズの液晶ディスプレイ装置にバックライトを提供する請求項５〜請求項９のいずれかに記載のバックライトシステム。
11. Ｎ列の発光ダイオード列の駆動電流を個別に制御可能で、正確に補償出来る請求項５〜請求項１０のいずれかに記載のバックライトシステム。

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