JP6115751B2 - 発光素子駆動回路及び表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、発光素子駆動回路及び表示装置に関し、特に、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）からなる発光素子を駆動する発光素子駆動回路及び当該発光素子駆動回路を備えた表示装置に関する。

液晶表示装置に用いられるバックライトは、環境への配慮からＣＣＦＬ（Cold Cathode Fluorescent Lamp）からＬＥＤへと置き換えが進んでいる。ＣＣＦＬバックライトでは、調光を行う際、ＣＣＦＬに正弦波を印加する手段を用いていたが、ＬＥＤバックライトは、ＣＣＦＬバックライトとは違い、矩形波をＬＥＤに印加するＰＷＭ（Pulse Width Modulation）での調光が主な手段となっている。

図１は、一般的な発光素子駆動回路の構成例であり、発光素子にＬＥＤを用いている。外部から電源電圧が印加され、コイル２とＦＥＴ（Field Effect Transistor）３で昇圧される。この構成例では、ＦＥＴ３のゲートに印加するスイッチング信号は、ＬＥＤドライバＩＣ７が出力しているものを使用する。昇圧したアノード印加電圧は、整流のためのショットキーバリアダイオード４を通して、ＬＥＤ列６のアノード側に印加される。電圧を印加されたＬＥＤ列６は、カソード側に設置された、スイッチングトランジスタ７ａに合わせて、ＬＥＤに電流を流すか流さないか選択し、発光するか発光しないかを決定する。ＬＥＤのＯＮ／ＯＦＦを操作するには、外部から調光用のＰＷＭ信号を入力する。バックライトの輝度を上下させる際は、ＬＥＤのＯＮとＯＦＦの間隔を調整し、所望の輝度を得ることができる。コンデンサ１は入力端の平滑コンデンサ、コンデンサ５は出力端の平滑コンデンサである。

このようなＬＥＤの駆動回路に関して、例えば、下記特許文献１には、複数のＬＥＤを複数の定電流出力回路に接続されたＬＥＤ群ごとに点灯及び消灯させるＬＥＤ制御装置であって、前記定電流出力回路各々による前記ＬＥＤ群各々への通電の有無を、前記ＬＥＤ群ごとに対応して入力されるＰＷＭ信号に従って個別に制御するＬＥＤ駆動手段と、前記ＬＥＤ群各々が並列接続された一つの電源装置からの供給電力を、前記ＬＥＤ群の少なくとも一つが点灯するときは該点灯するＬＥＤ群のカソード側の端部の電圧を予め設定された第１の電圧値に維持する第１の電圧制御モードによって制御し、全ての前記ＬＥＤ群が消灯するときは、該ＬＥＤ群のアノード側の端部の電圧を予め設定された第２の電圧値に維持する第２の電圧制御モードによって制御する電源制御手段と、前記ＬＥＤ駆動手段に入力される前記ＬＥＤ群各々に対応する前記ＰＷＭ信号各々に２π／ｎ（ｎ：ＬＥＤ群の数）の位相差を生じさせる位相差制御手段と、を備える構成が開示されている。この特許文献１の動作例を図１７に示す。

また、下記特許文献２には、複数のＬＥＤを直列に接続した列光源を単数又は複数並列に接続したＬＥＤバックライトに駆動電流を供給するとともに出力端に平滑用のコンデンサを備えるスイッチング式のＤＣ／ＤＣコンバータと、ＰＷＭ制御信号に基づいて前記ＤＣ／ＤＣコンバータから前記ＬＥＤバックライトに流れる駆動電流をオン／オフするＬＥＤドライバＩＣと、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力端に接続され、前記ＬＥＤバックライトの駆動電流がオフの期間に当該駆動電流と同等の電流が前記ＤＣ／ＤＣコンバータから流れる負荷回路とを備えＬＥＤバックライト駆動回路が開示されている。この特許文献２の動作例を図１８に示す。

また、下記特許文献３には、多数のＬＥＤがマトリックス状に実装されたＬＥＤ表示ユニットを複数個配置してＬＥＤスクリーンを形成するＬＥＤ映像表示装置であって、複数の前記ＬＥＤ表示ユニットに実装された各ＬＥＤに電源を供給する定電圧電源部と、複数個の前記ＬＥＤ表示ユニットにＰＷＭ指令を出し、前記各ＬＥＤに流れる電流値を調整して前記各ＬＥＤの発光制御を行うスクリーンコントローラを備え、前記ＬＥＤ表示ユニットの駆動回路は、前記各ＬＥＤにそれぞれ直列に接続されたスイッチで構成されたスイッチ回路と前記ＰＷＭ指令によって前記各ＬＥＤをＯＮ／ＯＦＦ制御するスイッチ制御部で構成され、前記スイッチ制御部は、前記スクリーンコントローラからのＰＷＭ指令に基づいて前記各ＬＥＤを点灯させるパルスの時間幅を変更して、前記定電圧電源部から前記ＬＥＤ表示ユニットに流れる電流値のピーク時間間隔を調整する構成が開示されている。この特許文献３の動作例を図１９に示す。

特開２０１２−１５３６９号公報 特開２０１１−１３８６６６号公報 特開２０１１−２４２５７０号公報

以上のように、液晶表示装置に用いられるバックライトは、ＣＣＦＬからＬＥＤへと置き換えが進んでいるが、ＣＣＦＬバックライトでは大きな問題とならなかった現象が、ＬＥＤバックライトでは大きな問題となる。その現象を以下に述べる。

ＰＷＭ信号で調光を行う場合、発光素子駆動回路の出力段に接続された負荷に流れる電流が、急峻な増加と減少を繰り返すため、発光素子駆動回路内のＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流及び出力電圧にリップルが発生する。

ここで、発光素子駆動回路内のコンデンサにセラミックコンデンサを用いることが多く、セラミックコンデンサは圧電材料を用いて製作されている。そのため、コンデンサに印加される電圧にリップルが発生すると、圧電材料の特性としてコンデンサが振動し、音鳴りが発生する。特に、調光に使用するＰＷＭ信号の周波数は、人間の可聴範囲であることが多いため、音鳴りが顕著な問題となる。

この問題に対して、ＰＷＭ信号の周波数を人間の可聴範囲から外れるようにする方法が考えられるが、ＰＷＭ信号の周波数を小さくすると、調光時に人間の目でちらつきが視認できてしまうため、好ましくない。また、ＰＷＭ信号の周波数を大きくすると、高速で動作する回路が必要となり、装置の価格上昇の要因となるため、やはり好ましくない。

また、特許文献１の構成では、全てのＬＥＤ列を同時に駆動する場合に比べて電流の変動が小さくなり、音鳴りを抑制することができる。しかしながら、ＬＥＤを調光するＰＷＭ信号の周波数と周期は一定であるため、特定の周波数成分の影響が強く現れてしまい、音鳴りが認識されてしまう。

また、特許文献２では、ＰＷＭ信号を用いた調光でＬＥＤが消灯している期間中に、ＬＥＤと並列に接続してあるダミーの負荷に、ＰＷＭ信号から生成されたダミーの信号を印加することで、アノードに印加するＤＣ／ＤＣ出力部の電圧の変動回数を減少させており、これにより、全体の電流の変動を抑制し、人間の耳の可聴範囲以下の周波数にすることで、音鳴りを抑制することができる。しかしながら、この構成では、ダミー負荷のために発光素子駆動回路の面積が増大し、調光時に消費電力を抑制することができない。また、ＤＣ／ＤＣ出力部の電圧を維持するには、ＬＥＤに流れる電流と同等の電流を流す必要があり、ＬＥＤの規模が大きくなるほど消費電力が大きくなり、発熱を抑えるためにダミー負荷の面積も大きくなってしまう。音鳴りに関しても、元の周波数の奇数倍の高調波が主に聞こえるため、結局は可聴範囲内に入ってきてしまう。

また、特許文献３では、音鳴りの大きさを検出し、音鳴りの大きさに応じて、ＰＷＭ信号の周波数を選択するようにしている。しかしながら、与えられた周波数範囲のみで、発光素子駆動回路の形状や設置方法に依存する音鳴りに対して、必ずしも効果のある周波数を選択することができない場合もある。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、その主たる目的は、余計な電力を消費することなく、ＰＷＭ調光時の発光素子駆動回路の音鳴りを効果的に抑制することができる発光素子駆動回路及び表示装置を提供することにある。

本発明の一側面に係る装置は、複数の発光素子をＰＷＭ信号で調光する発光素子駆動回路であって、入力ＰＷＭ信号のＯＮ期間及びＯＦＦ期間の双方にＯＮ期間を有する、前記入力ＰＷＭ信号よりも周波数成分が多い制御信号を生成する制御回路を備え、前記制御信号により前記複数の発光素子を駆動することを特徴とする。

また、本発明の一側面に係る装置は、前記制御回路は、前記入力されたＰＷＭ信号をそのまま通過させた通過ＰＷＭ信号又は前記入力されたＰＷＭ信号を反転させた反転ＰＷＭ信号と、前記通過ＰＷＭ信号又は前記反転ＰＷＭ信号のＯＮ期間を遅延させた遅延ＰＷＭ信号と、に基づいて、前記通過ＰＷＭ信号又は前記反転ＰＷＭ信号よりもパルス幅の小さい分割信号を生成し、前記通過ＰＷＭ信号又は前記反転ＰＷＭ信号と、前記分割信号と、を周期的に切り替えて合成した合成制御信号を生成し、前記合成制御信号又は当該合成制御信号を反転させた反転信号からなる前記制御信号を生成することを特徴とする。

また、本発明の一側面に係る装置は、前記制御回路は、前記入力されたＰＷＭ信号のＯＮ期間を分割したＯＮ期間分割信号と、前記入力されたＰＷＭ信号のＯＦＦ期間を分割したＯＦＦ期間分割信号と、を生成し、前記ＯＮ期間分割信号と、前記ＯＦＦ期間分割信号と、を合成した合成制御信号を生成し、前記合成制御信号又は当該合成制御信号を反転させた反転信号からなる前記制御信号を生成することを特徴とする。

本発明の発光素子駆動回路及び表示装置によれば、ＰＷＭ調光時の発光素子駆動回路の音鳴りを効果的に抑制することができる。

その理由は、発光素子駆動回路の調光制御部分の前段に、入力されるＰＷＭ信号よりも周波数成分の多い制御信号を生成する回路を設け、この制御信号を用いて調光することにより、特定の周波数成分の影響を抑制し、音鳴りの音の特性を変えて、音鳴りを認識しにくくするからである。

一般的な発光素子駆動回路の構成を示す図である。 本発明の実施例１、２、３に係る発光素子駆動回路の構成を示す図である。 本発明の実施例１の発光素子駆動回路に含まれる発光素子制御回路の構成を示す図である。 本発明の実施例１の発光素子制御回路に含まれる調光信号判定部の構成を示す図である。 本発明の実施例１の発光素子制御回路における各信号の波形（入力ＰＷＭ信号のＯＮ期間が１周期の６０％未満の場合）を示す図である。 本発明の実施例１の発光素子制御回路における各信号の波形（入力ＰＷＭ信号のＯＮ期間が１周期の６０％以上の場合）を示す図である。 本発明の実施例１の調光信号判定部に含まれるＯＮ期間判定部の動作を示す図である。 本発明の実施例１の調光信号判定部に含まれるＯＮ期間遅延部の動作を示す図である。 本発明の実施例１の効果を説明する図である。 本発明の実施例２に係る発光素子制御回路の構成を示す図である。 本発明の実施例２の出力切り替え信号発生回路の構成例を示す図である。 本発明の実施例１と実施例２の発光素子制御信号を比較する図である。 本発明の実施例３の出力切り替え信号発生回路の構成例を示す図である。 本発明の実施例４の発光素子駆動回路の構成を示す図である。 本発明の実施例４の発光素子駆動回路に含まれるＰＷＭ不規則分割信号発生回路の構成例を示す図である。 本発明の実施例４のＰＷＭ不規則分割信号発生回路における各信号の波形を示す図である。 従来技術（特許文献１）を示す図である。 従来技術（特許文献２）を示す図である。 従来技術（特許文献３）を示す図である。

背景技術で示したように、液晶表示装置に用いられるバックライトは、ＣＣＦＬからＬＥＤへと置き換えが進んでいるが、ＬＥＤバックライトではＰＷＭ調光時の発光素子駆動回路の音鳴りが発生するという問題がある。この問題に対して、様々な方法が提案されているが、いずれの方法も音鳴りを効果的に抑制することができない。

そこで、本発明の一実施の形態では、発光素子をＰＷＭ信号で調光する場合、発光素子を調光する制御信号の周波数成分を、入力されるＰＷＭ信号の周波数成分よりも多くする。これにより、発光素子駆動回路上の電流の変動は、多くの周波数成分を持ち、特定の周波数成分の影響を弱めることができるため、音鳴りを認識されにくくすることができる。

上記した本発明の実施の形態についてさらに詳細に説明すべく、本発明の実施例１に係る発光素子駆動回路及び表示装置について、図２乃至図９を参照して説明する。

図２は、本発明の実施例１の発光素子駆動回路（実施例２、３も同様）の構成例である。図１に示す一般的な発光素子駆動回路との違いは、ＬＥＤドライバＩＣ７の調光端子の前段に、発光素子制御回路８を設置したことである。そして、ＰＷＭ信号及び基準クロック信号を発光素子制御回路８に入力し、発光素子制御回路８により、入力されるＰＷＭ信号よりも多くの周波数成分を持つ制御信号（発光素子制御信号と呼ぶ。）を生成し、この発光素子制御信号を調光信号として使用することで、音鳴りを認識しにくくする。

上記発光素子制御回路８の構成例を図３に示す。入力する信号はＰＷＭ信号と基準クロック信号であり、出力する信号は発光素子制御信号である。発光素子制御回路８は、例えば、出力切り替え信号を生成するディレイフリップフロップ９、出力反転信号を生成する調光信号判定部１０、入力されたＰＷＭ信号よりもパルス幅の小さい分割信号（ＰＷＭ分割信号と呼ぶ。）を出力するＸＯＲ回路１１、出力切り替え信号に従って入力信号を選択し、合成制御信号を出力する選択回路１２、合成制御信号を反転した信号を出力するＮＯＴ回路１３、出力反転信号に従って入力信号を選択し、発光素子制御信号を出力する選択回路１４により構成される。

上記調光信号判定部１０の構成例を図４に示す。入力する信号はＰＷＭ信号と基準クロック信号であり、出力する信号は上記出力反転信号、ＰＷＭ信号のＯＮ期間を遅延させた遅延ＰＷＭ信号（ＯＮ期間遅延ＰＷＭ信号と呼ぶ。）、反転ＰＷＭ信号／通過ＰＷＭ信号である。調光信号判定部１０は、ＯＮ期間判定部１５とＯＮ期間遅延部１９とを含む。ＯＮ期間判定部１５は、例えば、ＰＷＭ信号のクロック数をカウントするＡＮＤ回路１６及びＯＮ期間カウンタ１７、ＰＷＭ信号のＯＮ期間を判定するＯＮ期間判定回路１８により構成される。ＯＮ期間遅延部１９は、例えば、反転ＰＷＭ信号／通過ＰＷＭ信号のクロック数をカウントするＡＮＤ回路２０及びＯＮ期間遅延カウンタ２１、ＯＮ期間遅延制御信号を生成し、ＯＮ期間遅延ＰＷＭ信号として出力するＯＮ期間遅延回路２２により構成される。

以下、図４の調光信号判定部１０の動作と入力、出力を説明した後に、その出力を用いた図３の発光素子制御回路８の動作と出力について説明する。

図７は、図４の調光信号判定部１０に含まれるＯＮ期間判定部１５の動作における各信号の波形を示している。以下の説明では、出力反転信号をＨｉｇｈにするかＬｏｗにするかの選択、及び、通過ＰＷＭ信号を出力するか反転ＰＷＭ信号を出力するかの選択は、ＰＷＭ信号の１周期に対するＯＮ期間の割合が所定の閾値（ここでは６０％）未満か否かに基づいて行うものとする。この閾値は任意の値に変えることが可能である。

ＯＮ期間カウンタ１７は、ＡＮＤ回路１６を用いて、ＰＷＭ信号と基準クロック信号から、ＰＷＭ信号のクロック数をカウントする。１周期のカウントはＰＷＭ信号の立ち上がりの間隔から検出する。ＯＮ期間判定回路１８は、１周期のカウント数をＡ、ＰＷＭ信号のＯＮ期間のカウント数をＢとしたとき、Ａに対してＢが６０％の閾値を超えているか否かを判定し、６０％未満の場合（図７の左側）は、出力反転信号はＬｏｗとし、ＰＷＭ信号はそのままで通過ＰＷＭ信号を出力し、６０％以上の場合（図７の右側）は、出力反転信号はＨｉｇｈとし、ＰＷＭ信号は反転させ反転ＰＷＭ信号を出力する。

図８は、図４の調光信号判定部１０に含まれるＯＮ期間遅延部１９の動作における各信号の波形を示している。ここでは、波形の動作をわかりやすくするため、ＰＷＭ信号の波形も併記する。

ＡＮＤ回路２０は、ＯＮ期間判定回路１８の出力である反転ＰＷＭ信号／通過ＰＷＭ信号と基準クロック信号を元にＯＮ期間信号を生成し、ＯＮ期間遅延カウンタ２１は、ＯＮ期間信号を用いて、反転ＰＷＭ信号／通過ＰＷＭ信号のクロック数をカウントする。このカウント数をＣ、カウント数の１／２をＤとする。ＯＮ期間遅延回路２２は、ＯＮ期間信号から、Ｄのカウント数の期間を遅延させたＯＮ期間遅延制御信号を生成し、波形を整形して、ＯＮ期間遅延ＰＷＭ信号として出力する。

次に、図３の発光素子制御回路８の動作について説明する。

ＰＷＭ信号は、ディレイフリップフロップ９と調光信号判定部１０に入力される。ディレイフリップフロップ９は、ＰＷＭ信号をクロックとしてトグルフリップフロップの動作を行い、出力切り替え信号を出力する。

調光信号判定部１０は、上述したように、ＰＷＭ信号のＯＮ期間に応じて、入力ＰＷＭ信号をそのまま出力する通過ＰＷＭ信号と入力ＰＷＭ信号を反転させて出力する反転ＰＷＭ信号を切り替える。また、通過ＰＷＭ信号と反転ＰＷＭ信号のＯＮ期間をカウントした値の公差が輝度差として認識されない程度の速い周期の基準クロック信号を用いてカウントし、ＯＮ期間がＯＮ期間の１／２遅延したＯＮ期間遅延ＰＷＭ信号を出力する。

ＸＯＲ回路１１は、反転ＰＷＭ信号／通過ＰＷＭ信号とＯＮ期間遅延ＰＷＭ信号を元にＰＷＭ分割信号を生成し、選択回路１２は、ディレイフリップフロップ９から出力される出力切り替え信号に従って、反転ＰＷＭ信号／通過ＰＷＭ信号とＰＷＭ分割信号とを切り替えて、合成制御信号を生成する。

選択回路１４は、調光信号判定部１０から出力される出力反転信号に従って、選択回路１２から出力される合成制御信号とＮＯＴ回路１３により反転された反転信号とを切り替えて発光素子制御信号を生成する。この選択回路１４では、ＰＷＭ信号のＯＮ期間のカウント数が１周期のカウント数の６０％未満（以下、単にＰＷＭ６０％未満と記載する。）の場合、合成制御信号をそのまま出力し、ＯＮ期間のカウント数が１周期のカウント数の６０％以上（以下、単にＰＷＭ６０％以上と記載する。）の場合、合成制御信号を反転して出力する。

図５、６は、本発明を適用した場合の内部信号及び外部への出力信号の波形である。図５は、ＰＷＭ６０％未満の場合の信号波形である。ＰＷＭ６０％未満のため、調光信号判定部１０からはＰＷＭ信号と同じ波形の通過ＰＷＭ信号が出力される。ＯＮ期間遅延ＰＷＭ信号はＯＮ期間が５０％遅延した信号が出力される。通過ＰＷＭ信号とＯＮ期間遅延ＰＷＭ信号はＸＯＲ回路１１で演算され、ＰＷＭ分割信号が出力される。出力切り替え信号のＨｉｇｈとＬｏｗに合わせて、通過ＰＷＭ信号かＰＷＭ分割信号かが選択され、合成制御信号が出力される。ここでは、ＰＷＭ６０％未満のため、出力反転信号はＬｏｗとなっており、合成制御信号は反転せず、そのまま発光素子制御信号として出力される。

図６は、ＰＷＭ６０％以上の場合の信号波形である。ＰＷＭ６０％以上のため、調光信号判定部１０からはＰＷＭ信号を反転した、反転ＰＷＭ信号が出力される。ＯＮ期間遅延ＰＷＭ信号はＯＮ期間が５０％遅延した信号が出力される。反転ＰＷＭ信号とＯＮ期間遅延ＰＷＭ信号はＸＯＲ回路１１で演算され、ＰＷＭ分割信号が出力される。出力切り替え信号のＨｉｇｈとＬｏｗに合わせて、反転ＰＷＭ信号かＰＷＭ分割信号かが選択され、合成制御信号が出力される。ここでは、ＰＷＭ６０％以上のため、出力反転信号はＨｉｇｈとなっており、合成制御信号は反転し、発光素子制御信号として出力される。

図９は、本発明を適用しない場合と適用した場合の発光素子制御信号、入力電流、アノード印加電圧を示している。本発明を適用しない場合、入力するＰＷＭ信号の立ち上がりに同期して、入力電流とアノード印加電圧がオーバーシュートする。一方、本発明を適用した場合、発光素子制御信号として分割する箇所があるため、入力するＰＷＭ信号に対して、入力電流、アノード印加電圧のオーバーシュートの周期に変化を加えることができる。

以上のように、実施例１では、発光素子制御信号は、元のＰＷＭ信号の周波数成分と、元のＰＷＭ信号の２倍の周波数成分と、元のＰＷＭ信号の１／２倍の周波数成分を持つことができ、従来技術と比較して、多くの周波数成分を持つことができる。そして、調光の周期に変化を加えることで、音鳴りの音の特性が変わり、音鳴りを認識しにくくすることができる。

次に、本発明の実施例２に係る発光素子駆動回路及び表示装置について、図１０乃至図１２を参照して説明する。実施例２では、実施例１との違いを詳細に説明する。

図１０は、実施例２の発光素子制御回路８の構成例である。実施例１の図３における出力切り替え信号を生成するディレイフリップフロップ９を、出力切り替え信号発生回路２３に置き換えたものである。本実施例では、出力切り替え信号発生回路２３は、線形帰還シフトレジスタで構成しており、図１１では、４ｂｉｔと５ｂｉｔの線形帰還シフトレジスタの例を示している。使用する線形帰還シフトレジスタは、必要に応じて切り替えて使用する。なお、線形帰還シフトレジスタは、３つ以上としてもよく、４ｂｉｔ及び５ｂｉｔ以外でもよい。

図１２は、図１１の４ｂｉｔの線形帰還シフトレジスタの出力切り替え信号発生回路２３を用いた場合の発光素子制御信号の波形を示している。実施例１では、ＰＷＭ信号の入力に合わせて、出力切り替え信号がＨｉｇｈとＬｏｗを１周期置きに繰り返していたが、実施例２では周期性に幅をもたせることができる。

このように、本実施例では、線形帰還シフトレジスタのｂｉｔ数を選択することにより、周期の選択ができるようになり、音鳴りをより認識しにくくすることができる。

次に、本発明の実施例３に係る発光素子駆動回路及び表示装置について、図１３を参照して説明する。実施例３では、実施例２との違いを詳細に説明する。

図１３は、実施例３の出力切り替え信号発生回路２３の構成例である。本実施例では、出力切り替え信号発生回路２３は、複数の線形帰還シフトレジスタと、出力信号を選択する選択回路とで構成しており、図１３では、４ｂｉｔと５ｂｉｔの２つの線形帰還シフトレジスタの例を示している。使用する線形帰還シフトレジスタは、必要に応じて切り替えて使用する。なお、線形帰還シフトレジスタは、３つ以上としてもよく、４ｂｉｔ及び５ｂｉｔ以外でもよい。

実施例３では、線形帰還シフトレジスタの後段に選択回路を設置し、線形帰還シフトレジスタの信号を元に、４ｂｉｔ線形帰還シフトレジスタか５ｂｉｔ線形帰還シフトレジスタか、どちらかの出力切り替え信号を選択する。

このように、本実施例では、実施例１、実施例２に比べて広い範囲の周期を選択することができる。

次に、本発明の実施例４に係る発光素子駆動回路及び表示装置について、図１４乃至図１６を参照して説明する。

図１４は、実施例４の発光素子駆動回路の回路図である。実施例４の構成は、実施例１における図２の発光素子制御回路８をＰＷＭ不規則分割信号発生回路２４に置き換えたものである。

図１５は、実施例４のＰＷＭ不規則分割信号発生回路２４内の構成例を示している。ＰＷＭ不規則分割信号発生回路２４は、例えば、ＡＮＤ回路、１周期カウンタ、ＯＮ期間カウンタ、減算器、除算器ａ、除算器ｂ、乗算器ａ、乗算器ｂ、ＰＷＭ制御部で構成される。このＰＷＭ不規則分割信号発生回路２４は、ＰＷＭ信号と基準クロック信号を元に発光素子制御信号（ここではＰＷＭ不規則分割信号と呼ぶ。）を生成する。

図１６は、本実施例の構成を適用した場合の内部信号及び外部への出力信号の波形である。図１６の信号波形について説明する。

まず初めに、入力するＰＷＭ信号と基準クロック信号から、２つの信号を生成する。１つめは、１周期信号であり、１周期カウンタにより、ＰＷＭ信号の立ち上がりエッジの間隔を基準クロック信号を元にカウントする。２つめは、ＯＮ期間信号であり、ＡＮＤ回路およびＯＮ期間カウンタにより、ＰＷＭ信号のＯＮ期間を基準クロック信号を元にカウントする。そして、１周期信号とＯＮ期間信号を元に減算器を通してＯＦＦ期間信号を生成する。

除算器ａは、ＯＦＦ期間信号を元にＯＦＦ期間分割信号を生成する。ＯＦＦ期間分割信号はＯＦＦ期間信号をｎ分割したものである。このｎはあらかじめ決めることができ、発光素子駆動回路の動作中に変えることもできる。

除算器ｂは、ＯＮ期間信号を元にＯＮ期間分割信号を生成する。ＯＮ期間分割信号はＯＮ期間信号をｍ分割したものである。このｍもあらかじめ決めることができ、発光素子駆動回路の動作中に変えることもできる。従って、ＯＦＦ期間の分割数及びＯＮ期間の分割数を周期毎に個別に変更することができる。

乗算器ａは、ＯＦＦ期間分割信号を元にカウントストップ幅信号を生成する。カウントストップ幅信号はＯＦＦ期間分割信号を１〜ｎ倍したものである。何倍するかはあらかじめ決めることができ、発光素子駆動回路の動作中に変えることもできる。

乗算器ｂは、ＯＮ期間分割信号を元にカウントストップスタート信号を生成する。カウントストップスタート信号はＯＮ期間分割信号を１〜ｍ倍したものである。何倍するかはあらかじめ決めることができ、発光素子駆動回路の動作中に変えることもできる。従って、ＯＦＦ期間分割信号及びＯＮ期間分割信号のパルス幅の倍率を周期毎に個別に変更することができる。

ＰＷＭ制御部は、カウントストップ幅信号、カウントストップスタート信号とＯＮ期間信号を元にＰＷＭ不規則分割信号を生成する。ＰＷＭ不規則分割信号は、ＯＮ期間信号のＯＮ期間と同じ時間ＯＮとなるが、カウントストップスタート信号がＯＮとなるとカウントストップ幅信号の持つＯＮ期間だけ、カウントが停止し、カウントストップ幅信号の持つＯＮ期間が終了すると、ＰＷＭ不規則分割信号は、ＯＮ期間信号を元に再びＯＮとなる。カウントストップ幅信号は、カウントした次の周期で適用される。

図１６に示すように、カウントストップ幅信号とＰＷＭ不規則分割信号のＥ、Ｆ、Ｇはそれぞれ等しくなる。また、ＯＮ期間信号のＯＮ期間と、ＰＷＭ不規則分割信号のＯＮ期間の合計は等しくなる。このように、分割する発光素子制御信号の分割幅を等分にしないことで、音鳴りの更なる周波数成分の分散を行うことができる。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて、その構成は適宜変更可能である。

例えば、上記各実施例では、本発明の制御を並列接続されたＬＥＤの全部の列に適用したが、並列接続されたＬＥＤの一部の列にのみ適用してもよく、各列の信号の始まりのタイミングをずらす方法も併用してもよい。

本発明は、ＬＥＤからなる発光素子を駆動する発光素子駆動回路及び当該発光素子駆動回路を備えた表示装置に利用可能である。

１ コンデンサ
２ コイル
３ ＦＥＴ
４ ショットキーバリアダイオード
５ コンデンサ
６ ＬＥＤ列
７ ＬＥＤドライバＩＣ
７ａ スイッチングトランジスタ
８ 発光素子制御回路
９ ディレイフリップフロップ
１０ 調光信号判定部
１１ ＸＯＲ回路
１２ 選択回路
１３ ＮＯＴ回路
１４ 選択回路
１５ ＯＮ期間判定部
１６ ＡＮＤ回路
１７ ＯＮ期間カウンタ
１８ ＯＮ期間判定回路
１９ ＯＮ期間遅延部
２０ ＡＮＤ回路
２１ ＯＮ期間遅延カウンタ
２２ ＯＮ期間遅延回路
２３ 出力切り替え信号発生回路
２４ ＰＷＭ不規則分割信号発生回路

Claims (9)

1. 複数の発光素子をＰＷＭ信号で調光する発光素子駆動回路であって、
   入力ＰＷＭ信号のＯＮ期間及びＯＦＦ期間の双方にＯＮ期間を有する、前記入力ＰＷＭ信号よりも周波数成分が多い制御信号を生成する制御回路を備え、
   前記制御回路は、
   前記入力ＰＷＭ信号又は前記入力ＰＷＭ信号を反転させた反転ＰＷＭ信号と、前記入力ＰＷＭ信号又は前記反転ＰＷＭ信号のＯＮ期間を遅延させた遅延ＰＷＭ信号と、に基づいて、前記入力ＰＷＭ信号又は前記反転ＰＷＭ信号よりもパルス幅の小さい分割信号を生成し、
   前記入力ＰＷＭ信号又は前記反転ＰＷＭ信号と、前記分割信号と、を周期的に切り替えて合成した合成制御信号を生成し、
   前記合成制御信号又は当該合成制御信号を反転させた反転信号からなる前記制御信号により前記複数の発光素子を駆動する、
   ことを特徴とする発光素子駆動回路。
2. 前記制御回路は、
   前記入力ＰＷＭ信号の反転／非反転、及び、前記合成制御信号の反転／非反転を選択する手段を備える、
   ことを特徴とする請求項１に記載の発光素子駆動回路。
3. 前記手段は、
   前記入力ＰＷＭ信号のＯＮ期間が１周期に対して予め決められた割合になった場合に、前記入力ＰＷＭ信号及び前記合成制御信号の反転／非反転を切り替える、
   ことを特徴とする請求項２に記載の発光素子駆動回路。
4. 前記制御回路は、
   前記合成制御信号を生成する際に、
   前記入力ＰＷＭ信号又は前記反転ＰＷＭ信号と、前記分割信号と、を切り替える周期を選択可能にする、
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一に記載の発光素子駆動回路。
5. 複数の発光素子をＰＷＭ信号で調光する発光素子駆動回路であって、
   入力ＰＷＭ信号のＯＮ期間及びＯＦＦ期間の双方にＯＮ期間を有する、前記入力ＰＷＭ信号よりも周波数成分が多い制御信号を生成する制御回路を備え、
   前記制御回路は、
   前記入力ＰＷＭ信号のＯＮ期間を分割したＯＮ期間分割信号と、前記入力ＰＷＭ信号のＯＦＦ期間を分割したＯＦＦ期間分割信号と、を生成し、
   前記ＯＮ期間分割信号と、前記ＯＦＦ期間分割信号と、を合成した合成制御信号を生成し、
   前記合成制御信号又は当該合成制御信号を反転させた反転信号からなる前記制御信号により前記複数の発光素子を駆動する、
   ことを特徴とする発光素子駆動回路。
6. 前記制御回路は、
   前記ＯＮ期間の分割数及び前記ＯＦＦ期間の分割数を周期毎に個別に設定する、
   ことを特徴とする請求項５に記載の発光素子駆動回路。
7. 前記制御回路は、
   前記ＯＮ期間分割信号及び前記ＯＦＦ期間分割信号のパルス幅の倍率を周期毎に個別に設定する、
   ことを特徴とする請求項５又は６に記載の発光素子駆動回路。
8. 複数の発光素子をＰＷＭ信号で調光する発光素子駆動回路であって、
   入力ＰＷＭ信号及び前記入力ＰＷＭ信号の周波数成分と異なる周波数成分の信号を出力する信号出力部を有し、前記信号出力部が出力する前記入力ＰＷＭ信号及び前記異なる周波数成分の信号を用いて、前記入力ＰＷＭ信号のＯＮ期間及びＯＦＦ期間の双方にＯＮ期間を有する、前記入力ＰＷＭ信号よりも多くの周波数成分を含む制御信号を生成する制御回路を備え、
   前記制御信号により前記複数の発光素子を駆動する、
   ことを特徴とする発光素子駆動回路。
9. 前記複数の発光素子と、請求項１乃至８のいずれか一に記載の発光素子駆動回路と、を備えた表示装置。

Images