(57)【要約】【課題】エリア調光機能とスキャンバックライト機能を実現するための制御部およびバックライト駆動パスの回路規模を少なく抑えることが可能なバックライト装置及び表示装置を提供することである。【解決手段】  直列接続された複数の発光素子からなる２以上の発光素子チェーンを有し前記発光素子チェーン毎に前記発光素子を駆動するバックライト装置であって、前記発光素子チェーン毎に配置され、少なくとも１つ以上の発光素子と並列に接続されるスイッチ素子と、前記スイッチ素子のＯＮ−ＯＦＦをパルス幅制御するスイッチ制御手段と、前記発光素子チェーンの一端に接続され、前記スイッチ制御手段の出力に応じて前記発光素子に供給する電圧値を可変して供給する電源供給手段と、前記発光素子チェーンの他端に接続され、該発光素子を駆動する電流をパルス幅制御するＰＷＭ制御手段とを備えるバックライト装置である。【選択図】  図３
2010272410.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直列接続された複数の発光素子からなる２以上の発光素子チェーンを有し前記発光素子チェーン毎に前記発光素子を駆動するバックライト装置であって、
前記発光素子チェーン毎に配置され、少なくとも１つ以上の発光素子と並列に接続されるスイッチ素子と、
前記スイッチ素子のＯＮ−ＯＦＦをパルス幅制御するスイッチ制御手段と、
前記発光素子チェーンの一端に接続され、前記スイッチ制御手段の出力に応じて前記発光素子に供給する電圧値を可変して供給する電源供給手段と、
前記発光素子チェーンの他端に接続され、該発光素子を駆動する電流をパルス幅制御するＰＷＭ制御手段とを備えることを特徴とするバックライト装置。
【請求項２】
請求項１に記載のバックライト装置において、
前記発光素子が消費する電圧降下値と、前記スイッチ素子が消費する電圧降下値とを予め格納する手段を有し、
前記電源供給手段は、前記スイッチ制御手段の出力に応じて、格納された前記発光素子が消費する電圧降下値または前記スイッチ素子が消費する電圧降下値に基づいた出力電圧を前記発光素子チェーンに供給することを特徴とするバックライト装置。
【請求項３】
請求項１に記載のバックライト装置において、
前記発光素子チェーン毎に、少なくとも１つの発光素子毎に並列して接続され、接続端子間の電位差を検知する電位差検知手段を備えることを特徴とするバックライト装置。
【請求項４】
請求項３に記載のバックライト装置において、
前記電位差検知手段は、前記電源供給手段を有する駆動部内に配置されることを特徴とするバックライト装置。
【請求項５】
請求項３又は４に記載のバックライト装置において、
前記電源供給手段は、前記スイッチ制御手段の出力と前記電位差検知手段の出力とに基づいて、出力電圧を前記発光素子チェーンに供給することを特徴とするバックライト装置。
【請求項６】
請求項５に記載のバックライト装置において、
前記電源供給手段は、前記電位差検知手段が検知した電位差を元に、出力電圧をフィードバック制御することを特徴とするバックライト装置。
【請求項７】
請求項３乃至６の内の何れかに記載のバックライト装置において、
前記電位差検知手段の出力に基づいて、接続された発光素子の短絡又は断線などの異常状態を検知する異常検知手段を備えることを特徴とするバックライト装置。
【請求項８】
請求項７に記載のバックライト装置において、
前記スイッチ制御手段は、前記異常検知手段で異常が検知された発光素子と並列に接続されるスイッチ素子をＯＮさせ、前記異常が検出された発光素子を発光させないことを特徴とするバックライト装置。
【請求項９】
光の透過量を制御する複数の画素が配列された表示パネルと、請求項１乃至８の内の何れかに記載のバックライト装置とを備えることを特徴とする表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はバックライト装置並びに表示装置に係わり、特に、光源からの光の透過率を調整することで映像の表示を行う表示パネルと、該表示パネルを照明する発光ダイオードからなるバックライトと、該バックライトを駆動する駆動回路を備えたバックライト装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶を使用した表示装置など、ディスプレイの薄型化が進んでいる。液晶表示装置は主に３つのモジュールで構成される。１つ目のモジュールは、液晶表示パネルモジュールで、２つのガラス間に液晶が封印され、液晶に対して電圧を供給することで、液晶の傾きが変わり、光の透過率（液晶を透過する光の変調度）が変わるものである。液晶表示パネルモジュールは、画素を構成する液晶セルが２次元に配置され、各液晶セルを順次制御することで、２次元にて、光の透過率を変更可能である。２つ目のモジュールはバックライトモジュールで、液晶表示パネルモジュールの裏面に配置され、光源として使用し、照明光を照射する。本照明光を液晶表示パネルモジュールの裏面から供給することで、液晶ディスプレイは表示を行う。３つ目のモジュールが制御部で、液晶表示パネルモジュールとバックライトモジュールの制御を行うモジュールである。
【０００３】
従来、液晶パネルのバックライトの光源として冷陰極蛍光管（以下、ＣＣＦＬと記す）が広く用いられてきたが、近年、ＣＣＦＬのかわりに発光ダイオード（以下、ＬＥＤと記す）を用いたバックライト光源も用いられている。ＬＥＤは発光期間のオン・オフ制御と、電流量の制御による発光量の制御が容易であり、ＣＣＦＬに対し、低消費電力化が実現可能である。また、ＬＥＤはＣＣＦＬに対し物理的に小さな構造であり、１つのＬＥＤデバイスでバックライト光源と出来る領域を小さくすることが出来る。
【０００４】
狭い光源領域を使用した技術として、特許文献１には、ＬＥＤを用いたエリア調光技術に関する内容が開示されている。エリア調光技術とは、液晶パネルに照射する照明光を発する光源となるＬＥＤを、複数の分割領域に対して少なくとも１つずつ配置し、ＬＥＤ制御回路は映像信号に応じて、少なくとも照明光が必要とされる画面領域のみ照明光が照射されるよう、バックライトパネルにおけるＬＥＤを分割領域単位で駆動制御し、照明する必要のない画面領域に対しては基本的に照明光を照射しないことで、照明に必要とされる消費電力を低減させる制御方法である。
【０００５】
ＬＥＤをバックライトとして使用する場合の接続方法として、特許文献２に開示されるように、１つのＬＥＤチェーンに対して定電流源とスイッチを直列接続し、スイッチのＯＮ/ＯＦＦにより、定電流をＬＥＤチェーンに流し、ＬＥＤを点灯、消灯する。
【０００６】
また、特許文献３に開示される技術として、直列に接続されたＬＥＤ素子のアノードとカソード間にスイッチを構成するトランジスタと抵抗素子を設け、本トランジスタと抵抗素子に流れる電流を制御することで、個々のＬＥＤに流れる電流を制御し、ＬＥＤの発光と消灯を制御することにより、ＬＥＤばらつきを抑止する方法も開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００１-１４２４０９号公報
【特許文献２】特開２００６-３５２０１１号公報
【特許文献３】特開２００５−３１０９９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ＬＥＤを格子状に配置したバックライトにおいて、特許文献１に記載のエリア調光技術は比較的容易に実現可能である。ここで、エリア毎にＬＥＤのオン・オフを制御するため、特許文献２に開示されるように、１つのＬＥＤチェーンに対して定電流源とスイッチを直列接続し、スイッチのオン・オフにより、定電流をＬＥＤチェーンに流し、ＬＥＤを点灯、消灯する。
【０００９】
ＬＥＤ素子の発光効率が低い段階では、１つのＬＥＤチェーンには複数個のＬＥＤが直列接続され、複数個のＬＥＤで１つの分割エリアに対するエリア調光を実現していた。ここで、１つのＬＥＤチェーンが消費する消費電力は、流れる電流値を、直列接続された各ＬＥＤの電圧降下、及び定電流源とスイッチ分の電圧降下の和に乗じた値となる。従って、直列接続されたＬＥＤの電圧降下の総和が、定電流源とスイッチの電圧降下に対して十分に大きい場合、１つのＬＥＤチェーンの電力は各ＬＥＤが消費する電力の総和に近似され、定電流源とスイッチの電力を無視可能な値となるため、システム全体では、ＬＥＤ発光に主とする電力を供給可能であるため、高い電力効率を有すると言える。
【００１０】
ここで、将来的にＬＥＤの発光効率が改善された場合、１つのＬＥＤチェーンに対して直列接続されるＬＥＤの個数が少なくなることは明白である。この場合、システム全体の消費電力に対し、定電流源とスイッチが消費する電力の割合が大きくなり、電力効率も低下する。
【００１１】
従って、エリア数が増え、１エリアあたりのＬＥＤ数が減った場合においても、１つのＬＥＤチェーンに直列接続するＬＥＤ数を増やすことができれば、高い電力効率を維持することができる。この実現手段の一つとして、特許文献３に記載のように、各ＬＥＤに並列にスイッチ用トランジスタを設け、それぞれ制御することで、ＬＥＤ直列接続数を高く維持したまま、エリア数を増やすことが出来、電力効率を高く維持できる。しかしながら、トランジスタによる電圧降下値とＬＥＤの電圧降下値は異なる。この差分は、定電流源の発熱となり、無駄な電力を消費する。
【００１２】
また、ＬＥＤを用いたバックライトの場合、可能な限り、バックライトモジュール基板の凹凸をなくすことで、光学部材を均一平面に配置することが可能で、輝度の拡散にばらつきが生じない。ここで、特許文献３記載の方法では、バックライトモジュール上にＬＥＤとトランジスタ、及び抵抗素子を配置する必要がある。従って、部品高のあるトランジスタや抵抗素子をバックライト基板の上部に配置した場合、バックライトモジュール基板に凹凸が生じ、輝度拡散のばらつきが生じてしまう。また、発熱量の大きなＬＥＤの近辺に、トランジスタや抵抗素子を配置する必要があり、発熱に関して、より許容値の大きな素子を使用しなければならない。
【００１３】
本発明は前記課題を解決すべくなされたものであり、本発明の目的は、最適な駆動電圧値をＬＥＤチェーンに対して供給可能とし、駆動回路における電力効率を高めることが可能なバックライト装置及び表示装置を提供することにある。
【００１４】
本発明の他の目的は、駆動回路の回路規模を小さく抑えることが可能なバックライト装置及び表示装置を提供することにある。
【００１５】
本発明のその他の目的は、接続されたＬＥＤ光源が短絡や断線などの異常状態を検知することが可能なバックライト装置及び表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
（１）前記課題を解決すべく、直列接続された複数の発光素子からなる２以上の発光素子チェーンを有し前記発光素子チェーン毎に前記発光素子を駆動するバックライト装置であって、前記発光素子チェーン毎に配置され、少なくとも１つ以上の発光素子と並列に接続されるスイッチ素子と、前記スイッチ素子のＯＮ−ＯＦＦをパルス幅制御するスイッチ制御手段と、前記発光素子チェーンの一端に接続され、前記スイッチ制御手段の出力に応じて前記発光素子に供給する電圧値を可変して供給する電源供給手段と、前記発光素子チェーンの他端に接続され、該発光素子を駆動する電流をパルス幅制御するＰＷＭ制御手段とを備えるバックライト装置である。
【００１７】
（２）前記課題を解決すべく、光の透過量を制御する複数の画素が配列された表示パネルと、（１）に記載のバックライト装置とを備える表示装置である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、最適な駆動電圧値をＬＥＤチェーンに対して供給可能とし、駆動回路における電力効率を高めることができる。また、バックライトの駆動回路の回路規模を小さく抑えることができる。さらには、接続されたＬＥＤ光源が短絡や断線などの異常状態を検知することができる。
【００１９】
本発明のその他の効果については、明細書全体の記載から明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施形態１の表示装置の概略構成を説明するための分解斜視図である。
【図２】本発明の実施形態１の表示装置におけるバックライト装置のフレームと複数の光源とバックライト制御部との概略構成を説明するための図である。
【図３】本発明の実施形態１の表示装置における各ＬＥＤチェーンの詳細構成を説明するための図である。
【図４】本発明の実施形態１の表示装置におけるＬＥＤ駆動部の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図５】本発明の実施形態２の表示装置における各ＬＥＤチェーンの詳細構成を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明が適用された実施形態について、図面を用いて説明する。ただし、以下の説明において、同一構成要素には同一符号を付し繰り返しの説明は省略する。
【００２２】
〈実施形態１〉
〈全体構成〉
図１は本発明の実施形態１の表示装置の概略構成を説明するための分解斜視図であり、実施形態１の表示装置の構成部材を説明するために各部材を分離して図示したものである。実際の実施形態１の表示装置は、図持するこれらの部材を組み立てた構造となる。
【００２３】
表示装置は、例えばテレビ受像機などのディスプレイ装置であり、各種の映像データを入力として受け付け、表示する機能を備える液晶表示装置に代表されるものである。
【００２４】
表示装置は、大きく３つの構成要素で構成され、バックライトモジュール１００、表示パネル１０５並びにバックライトモジュール１００と表示パネル１０５を制御するバックライト制御部１０６から構成する。なお、バックライト制御部１０６は表示パネル１０５に関しても制御を行うが、本発明では、主としてバックライトモジュール１００の制御について言及するため、バックライト制御部１０６として説明する。
【００２５】
表示パネル１０５は、例えば液晶表示パネルであり、複数の液晶素子を画素（表示単位）としてマトリクス状に配列し、制御部１０６から供給される液晶パネル制御信号１０８に従い、画素毎に個別に透過率を制御できる構成とする。
【００２６】
バックライトモジュール１００は、表示パネル１０５を照明する役割を持ち、複数の光源（発光素子）１０１、フレーム１０２、光学部材１０４などから構成する。バックライトモジュール１００は、バックライト制御部１０６から入力されるバックライト制御信号であるＬＥＤチェーン１０７により制御される。実施形態１では光源１０１として、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いた場合について説明するが、ＬＥＤに限定されるものではなく、有機ＥＬ素子等の他の発光素子でもよい。光源１０１はフレーム１０２上に、適度な間隔にて配置する。光学部材１０４は、例えば光源１０１から照射された光の強度を均等化するための拡散シートや、光の取り出し効率を改善するための輝度上昇フィルム等の光学部材である。また、表示パネル１０５は、バックライト制御部１０６が生成する表示データ１０８に基づいた画像表示を行う。
【００２７】
また、本願発明を適用した実施形態１の表示装置の構成に従えば、光学部材１０４はフレーム１０２の上部に配置され、光源１０１が配置される箇所には、光学部材が存在しないことが望ましい。更に、フレーム１０２上に光源１０１以外の部品が配置された場合、光学部材１０４は、平面的に均一に配置することは困難であるため、フレーム１０２上には、光源１０１以外の部品を配置しないことが望ましい。
【００２８】
さらには、本願発明を適用した実施形態１の表示装置においては、バックライトモジュール１００から照射された光のうち、表示パネル１０５の各画素を透過した透過光の集合が、最終的な表示装置の表示映像となる。すなわち、表示装置の各画素の最終的な表示輝度は、表示パネルの各画素の透過率と、画素に対応するバックライトの領域の輝度（照射光の強度）とを乗算したものとなる。
【００２９】
〈バックライト構成〉
図２は本発明の実施形態１の表示装置におけるバックライト装置のフレームと複数の光源とバックライト制御部との概略構成を説明するための図である。なお、図２に示す表示装置では、エリア調光とスキャンバックライト調光を実現するために、画面を図２中の縦横それぞれ８分割した合計６４分割エリアで構成する場合について説明する。このとき、図２から明らかなように、４個のＬＥＤで１つのＬＥＤチェーンを構成され、各ＬＥＤが１つの分割エリアを担当する構成となっている。ただし、画面の分割数は６４分割エリアに限定されることはなく、他の分割数でもよい。また、１つのＬＥＤチェーンの光源数は４個に限定されることはない。以下の説明では、前述するように光源１０１として、発光ダイオード(ＬＥＤ)を用いた場合について説明する。
【００３０】
１つのＬＥＤチェーンエリア１１０には、複数のＬＥＤ光源１０１が配置され、本説明では、４つのＬＥＤ光源１０１を配置し、ＬＥＤチェーン（発光素子チェーン）１０７に直列接続する。ＬＥＤチェーン１０７内の各ＬＥＤ光源１０１は、それぞれ、１つの分割エリアを担当する。すなわち、１つのＬＥＤチェーンエリア１１０は４つの分割エリアで構成する。
【００３１】
ＬＥＤチェーン１０７は、ＬＥＤ光源１０１のアノード側であるアノード信号１０７ａと、ＬＥＤ光源１０１のカソード側であるカソード信号１０７ｂに接続する。各アノード信号１０７ａから電流を供給し、ＬＥＤ光源１０１を経由して、カソード信号１０７ｂに電流が流れる。
【００３２】
電流は、制御部１０８内に配置される複数のＬＥＤ駆動部１０９が供給し、ＬＥＤチェーン１０７を経由して、ＬＥＤ駆動部１０９に帰還する。
【００３３】
すなわち、実施形態１のバックライト装置では、図２中の縦方向及び横方向にそれぞれ４分割される合計１６分割のＬＥＤチェーンエリア１１０を４つのＬＥＤ駆動部１０９で駆動する構成となっている。このとき、本実施形態１のバックライト装置では、ＬＥＤ駆動部１０９が１つのＬＥＤチェーン１０７を構成する４つのＬＥＤ光源１０１の点消灯をそれぞれ別々に制御するトランジスタを備える構成となっている。なお、同一のＬＥＤチェーン１０７内における各ＬＥＤ光源１０１の制御については、後述する。
【００３４】
また、実施形態１の１０６は４つのＬＥＤ駆動部１０９の出力を、順次各ＬＥＤチェーンエリア１１０内のＬＥＤチェーン１０１に接続するための図示しない選択回路を備える構成となっている。該選択回路が各ＬＥＤチェーン１０１とＬＥＤ駆動部１０９との接続を切り替えることによって、４つのＬＥＤ駆動部１０９で１６個のＬＥＤチェーンエリア１１０内にそれぞれ配置されるＬＥＤチェーン１０１を駆動することが可能となる。
【００３５】
〈ＬＥＤチェーンの詳細構成〉
図３は本発明の実施形態１の表示装置における各ＬＥＤチェーンの詳細構成を説明するための図であり、特に、実施形態１のＬＥＤチェーンエリア１１０とＬＥＤ駆動部１０９の接続状態、及び各ＬＥＤチェーン１０７の形態を示した図である。
【００３６】
ＬＥＤチェーンエリア１１０内には、４つのＬＥＤ光源１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０１ｄが直列に接続され、それぞれのＬＥＤが分割エリアとして制御され、ＬＤＥチェーン１０７のうち、アノード信号１０７ａがＬＥＤ光源１０１ａのアノード端子に接続され、カソード信号１０７ｂがＬＥＤ光源１０１ｄのカソード側に接続され、ＬＥＤ駆動部１０９に接続される。更に、ＬＥＤ光源１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃのカソードが、それぞれ、カソード信号１１１、１１２、１１３として、ＬＥＤ駆動部１０９に接続される。
【００３７】
実施形態１の構成によれば、各ＬＥＤ光源１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０１ｄのアノードとカソードがＬＥＤ駆動部１０９に接続される。
【００３８】
次にＬＥＤ駆動部１０９について説明する。アノード信号１０７ａは、ＤＣ−ＤＣコンバータ（電源供給手段）１１８から供給される電圧源に接続される。また、カソード信号１０７ｂは、電流源ＦＥＴ１２１のドレイン端子に接続され、電流源ＦＥＴ１２１のソース端子は０ボルトＧＮＤに接地される。電流源ＦＥＴ１２１のゲート端子には、主ＰＷＭ生成部（ＰＷＭ制御手段）１２０が生成する主ＰＷＭ制御信号１２６に接続され、ＬＥＤチェーン１０７全体のＯＮ−ＯＦＦを制御する。ただし、ＰＷＭとは、パルス幅変調であり、パルスの幅によって、制御する方式である。本ＰＷＭ制御により、ＬＥＤチェーン１０７に電流を流すか、流さないかを指定し、ＬＥＤ光源１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０１ｄの点灯と消灯を制御する。なお、電流源ＦＥＴ１２１のゲート端子に対する供給電圧を制御することで、ＬＥＤチェーン１０７に流れる電流量を調整できる。従って、ＬＥＤ光源１０１ａ〜１０１ｄの特性と、トランジスタ１１４〜１１７の特性とを予め計測しておき、該計測値に基づいて、主制御部１２２がＤＣ−ＤＣコンバータ１１８と主ＰＷＭ生成部１２０とを制御し、ＬＥＤチェーン１０７に流す電流量の調整とＤＣ−ＤＣコンバータ１１８から供給する電圧とを、最適な電流量と供給電圧値を最適に保つことが可能となる。なお、予め設定された特性に適合するＬＥＤ光源１０１ａ〜１０１ｄとトランジスタ１１４〜１１７とを選択するような構成でもよい。
【００３９】
また、各ＬＥＤ光源のアノードとカソード間に、スイッチ（スイッチ素子）を構成するトランジスタ１１４、１１５、１１６、１１７のコレクタ端子とエミッタ端子が接続される。各トランジスタのベース端子には、スイッチを構成するトランジスタのＯＮ−ＯＦＦを制御するための副ＰＷＭ制御信号１２７、１２８、１２９、１３０が接続される。副ＰＷＭ制御信号１２７、１２８、１２９、１３０は、副ＰＷＤ生成部（スイッチ制御手段）１１９が供給する。例えば、トランジスタ１１４をＯＮする場合、副ＰＷＭ制御信号１２７が供給され、この時、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１８から流れる電流は、トランジスタ１１４を経由して、カソード信号１１１として、ＬＥＤ光源１０１ｂのアノード端子に供給され、結果、ＬＥＤ光源１０１ａには微小の電流しか流れず、結果、ＬＥＤ光源１０１ａの点灯はほぼ抑制される。逆に、トランジスタ１１４をＯＦＦする場合、副ＰＷＭ制御信号１２７をＯＦＦとすることで、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１８から流れる電流は、ＬＥＤ光源１０１ａのアノード端子に供給され、カソード端子から、次段ＬＥＤ光源１０１ｂのアノード端子に出力される。この時、ＬＥＤ光源１０１ａには電流が流れ、点灯する。同様に、副ＰＷＭ制御信号１２８、１２９、１３０を制御し、スイッチを構成するトランジスタ１１５、１１６、１１７のＯＮ−ＯＦＦを制御することで、ＬＥＤ光源１０１ｂ、１０１ｃ、１０１ｄの点灯と消灯を制御可能である。なお、実施形態１ではスイッチとしてトランジスタ１１４〜１１７を用いた場合について説明したが、スイッチとしてはＦＥＴ等の他のスイッチング素子等であってもよい。
【００４０】
なお、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１８と、主ＰＷＭ生成部１２０と、副ＰＷＤ生成部１１９のタイミング制御は、主制御部１２２が一括して取り扱い、各制御信号１２３、１２４、１２５として出力する。
【００４１】
すなわち、実施形態１のバックライト装置では、表示パネル１０５の表示領域を画面の縦方向及び横方向にそれぞれ４分割した１６個の領域（ＬＥＤチェーンエリア１１０）に分割し、該１６の領域のそれぞれに１つのＬＥＤチェーン１０７を配置する構成としている。一方、制御部１０６においては、４つのＬＥＤ駆動部１０９を用いて１６個のＬＥＤチェーン１０７をそれぞれ時分割で駆動することによって、ＬＥＤ駆動部１０９を形成する電流源ＦＥＴ１２１における電力消費を抑える構成としている。さらには、実施形態１では、各ＬＥＤチェーン１０７を形成するＬＥＤ光源１０１の点消灯を制御するトランジスタ１１４〜１１７をＬＥＤ制御部１０９内にＬＥＤ光源１０１と同数個設ける構成としている。この構成により、各ＬＥＤ光源１０１の点消灯を独立して制御することが可能となるので、１つのＬＥＤ光源１０１で１つの分割エリアのバックライト照明を行うことが可能となる。このとき、実施形態１のＬＥＤ駆動部１０９では、主制御１２２がＤＣ−ＤＣコンバータ１１８から供給される電圧及び電流を監視することによって、ＬＥＤ光源１０１の点灯に必要となる電力供給量を制御する構成となっている。
【００４２】
次に、図４に本発明の実施形態１の表示装置におけるＬＥＤ駆動部の動作を説明するためのタイミングチャートを示し、以下、図４に基づいて実施形態１のバックライト装置の動作を説明する。ただし、図４では、主ＰＷＭ制御信号１２６と、副ＰＷＭ制御信号１２７、１２８、１２９、１３０、及びＤＣ−ＤＣコンバータ１１８の出力であるアノード信号１０７ａのタイミングを示している。また、４つのＬＥＤ駆動部１０９のそれぞれの動作は同様の動作となるので、以下の説明では、１つのＬＥＤ駆動部１０９の動作について詳細に説明する。
【００４３】
主ＰＷＭ制御信号１２６は、ＬＥＤチェーン１０７全体をＯＮ−ＯＦＦする信号であり、各副ＰＷＭ制御信号１２７、１２８、１２９、１３０のいずれかが少なくともＯＦＦである場合、確実にＯＮとなるタイミングで出力する。
【００４４】
副ＰＷＭ制御信号１２７、１２８、１２９、１３０は、実施形態１の最良となる場合を説明するため、それぞれ、主ＰＷＭ制御信号１２６の４分の１期間毎にＯＮ−ＯＦＦが切り替わるタイミングとして説明する。
【００４５】
まず、時刻ｔ１〜ｔ２の期間Ａで示す最初の４分の１期間では、全ての副ＰＷＭ制御信号１２７、１２８、１２９、１３０がＯＦＦであり、全トランジスタ１１４、１１５、１１６、１１７はＯＦＦとなり、この時、カソード信号１０７ａは全てのＬＥＤ光源に同一に流れ、全ＬＥＤ光源は点灯する。この時、カソード信号１０７ａはＬＥＤ光源１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０１ｄが消費する電圧効果値（Ｖ６−Ｖ１）と、電流源ＦＥＴ１２１が消費する電圧効果（電圧Ｖ１）の和の値である電圧Ｖ６とを電圧値として供給する。
【００４６】
すなわち、時刻ｔ１〜ｔ２の期間Ａでは、主制御部１２２からの制御信号１２３に基づいて、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１８からカソード信号として出力電圧Ｖ６が出力される。このとき、主制御部１２２からの制御信号１２５に基づいて、主ＰＷＭ生成部１２０からは主ＰＷＭ信号１２６のＯＮ信号が出力される。このＯＮ信号により電流源ＦＥＴ１２１がＯＮとなる。ここで、期間Ａでは、主制御部１２２からの制御信号１２４に基づいて、副ＰＷＭ生成部１１９がトランジスタ１１４〜１１７のベース端子に供給される副ＰＷＭ信号１２７〜１３０として、トランジスタ１１４〜１１７をＯＦＦ状態とさせる制御信号を出力する。その結果、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１８から出力される電圧Ｖ６はカソード信号１０７ａとして、図３中の最も左側のＬＥＤ光源１０１ａのカソード端子に印可され、各ＬＥＤ光源１０１ａ〜１０１ｄには電流源ＴＦＴ１２１で制御された電流が流れる。
【００４７】
次の時刻ｔ２〜ｔ３の期間Ｂで示す４分の１期間では、トランジスタ１１４をＯＦＦするため、副ＰＷＭ制御信号１２７をＯＮとする。この時、カソード信号１０７ａの電圧値は、ＬＥＤ光源１０１ａが消費する電圧効果分の代わりに、トランジスタ１１４が消費する電圧降下分とする。この電圧降下分は、一般的にトランジスタの閾値電圧程度であり、ＬＥＤ光源１０１ａの電圧降下に対して十分に小さいため、総供給電圧値Ｖ５は期間Ａの総供給電圧値Ｖ６に対し小さくなる。
【００４８】
すなわち、時刻ｔ２〜ｔ３の期間Ｂでは、主制御部１２２からの制御信号１２３に基づいて、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１８からカソード信号として出力電圧Ｖ５が出力される。このときも主ＰＷＭ生成部１２０からは主ＰＷＭ信号１２６のＯＮ信号が出力され、電流源ＦＥＴ１２１がＯＮとなる。ここで、期間Ｂでは、主制御部１２２からの制御信号１２４に基づいて、副ＰＷＭ生成部１１９がトランジスタ１１４のベース端子に供給される副ＰＷＭ信号１２７として、トランジスタ１１４をＯＮ状態とさせる制御信号を出力する。また、副ＰＷＭ生成部１１９はトランジスタ１１５〜１１７のベース端子に供給される副ＰＷＭ信号１２８〜１３０として、トランジスタ１１５〜１１７をＯＦＦ状態とさせる制御信号を出力する。ここで、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１８から出力される電圧Ｖ５はトランジスタ１１４を介して、図３中の左側から２番目のＬＥＤ光源１０１ｂのカソード端子に印可され、トランジスタ１１４とＬＥＤ光源１０１ｂ〜１０１ｄには電流源ＴＦＴ１２１で制御された電流が流れる。その結果、ＬＥＤ光源１０１ａのみが消灯し、他のＬＥＤ光源１０１ｂ〜１０１ｄが点灯した状態となる。
【００４９】
時刻ｔ３〜ｔ４の期間Ｃで示す４分の１期間では、トランジスタ１１４、１１５をＯＦＦするため、副ＰＷＭ制御信号１２７、１２８をＯＮとし、ＬＥＤ光源１０１ａ、１０１ｂの電圧降下の代わりにトランジスタ１１４、１１５の電圧降下分を考慮した電圧値Ｖ４を供給する。
【００５０】
すなわち、時刻ｔ３〜ｔ４の期間Ｃでは、主制御部１２２からの制御信号１２３に基づいて、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１８からカソード信号として出力電圧Ｖ４が出力される。このときも主ＰＷＭ生成部１２０からは主ＰＷＭ信号１２６のＯＮ信号が出力され、電流源ＦＥＴ１２１がＯＮとなる。ここで、期間Ｃでは、主制御部１２２からの制御信号１２４に基づいて、副ＰＷＭ生成部１１９がトランジスタ１１４、１１５のベース端子に供給される副ＰＷＭ信号１２７、１２８として、トランジスタ１１４、１１５をＯＮ状態とさせる制御信号を出力する。また、副ＰＷＭ生成部１１９はトランジスタ１１６、１１７のベース端子に供給される副ＰＷＭ信号１２９、１３０として、トランジスタ１１６、１１７をＯＦＦ状態とさせる制御信号を出力する。ここで、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１８から出力される電圧Ｖ４はトランジスタ１１４及びトランジスタ１１５を介して、図３中の左側から３番目のＬＥＤ光源１０１ｃのカソード端子に印可され、トランジスタ１１４、１１５とＬＥＤ光源１０１ｃ、１０１ｄには電流源ＴＦＴ１２１で制御された電流が流れる。その結果、ＬＥＤ光源１０１ａ、１０１ｂが消灯し、ＬＥＤ光源１０１ｃ、１０１ｄが点灯した状態となる。
【００５１】
時刻ｔ４〜ｔ５の期間Ｄで示す４分の１期間では、トランジスタ１１４、１１５、１１６をＯＦＦするため、副ＰＷＭ制御信号１２７、１２８、１２９をＯＮとし、加えて、ＬＥＤ光源１０１ｃの電圧降下の代わりに、トランジスタ１１６の電圧降下を考慮した電圧値Ｖ３をカソード信号１０７ａとして供給する。
【００５２】
すなわち、時刻ｔ４〜ｔ５の期間Ｄでは、主制御部１２２からの制御信号１２３に基づいて、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１８からカソード信号として出力電圧Ｖ３が出力される。このときも主ＰＷＭ生成部１２０からは主ＰＷＭ信号１２６のＯＮ信号が出力され、電流源ＦＥＴ１２１がＯＮとなる。ここで、期間Ｄでは、主制御部１２２からの制御信号１２４に基づいて、副ＰＷＭ生成部１１９がトランジスタ１１４〜１１６のベース端子に供給される副ＰＷＭ信号１２７〜１２９として、トランジスタ１１４〜１１６をＯＮ状態とさせる制御信号を出力する。また、副ＰＷＭ生成部１１９はトランジスタ１１７のベース端子に供給される副ＰＷＭ信号１３０として、トランジスタ１１７をＯＦＦ状態とさせる制御信号を出力する。ここで、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１８から出力される電圧Ｖ３はトランジスタ１１４〜トランジスタ１１６を介して、図３中の最も右側のＬＥＤ光源１０１ｄのカソード端子に印可され、トランジスタ１１４〜１１６とＬＥＤ光源１０１ｄには電流源ＴＦＴ１２１で制御された電流が流れる。その結果、ＬＥＤ光源１０１ａ〜１０１ｃが消灯し、ＬＥＤ光源１０１ｄのみが点灯した状態となる。
【００５３】
これらを加味したカソード信号１０７ａの電圧は電圧波形１３１となる。なお、前述の説明では、期間Ａ〜Ｄは同じ期間として説明したが、期間Ａ〜Ｄは異なる期間であってもよい。
【００５４】
以上説明したように、１つのＬＥＤ駆動部１０９で、１つのＬＥＤチェーンエリア１１０内に存在する４つのＬＥＤ光源１０１、すなわち４つの分割エリアを制御することが可能である。特に、１つのＬＥＤチェーン１０７にて、１つのＤＣ−ＤＣコンバータ１１８と１つの電流源ＦＥＴ１２１で、複数のＬＥＤ光源のＯＮ−ＯＦＦを制御可能であり、１つの電流源ＦＥＴ１２１のみが、ＬＥＤ以外の余分な電力を消費するため、高い電力効率を得ることが出来る。更に、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１８が供給する電圧値を、トランジスタ１１４、１１５、１１６、１１７のＯＮ−ＯＦＦ制御からのフィードバック制御により、可変可能であり、高い電力効率を有するＬＥＤ駆動を実現する。
【００５５】
また、スイッチとして動作するトランジスタ１１４、１１５、１１６、１１７をＬＥＤ駆動部１０９内に配置することにより、１つの駆動ＩＣ内にデジタル回路を収めることが可能で、従来のＬＥＤと並列にトランジスタを配置する場合と比較し、部品数を削減できる。
【００５６】
（実施形態２）
図５は本発明の実施形態２の表示装置における各ＬＥＤチェーンの詳細構成を説明するための図であり、特に、実施形態２のＬＥＤ駆動部の構成、及び各ＬＥＤチェーンの形態を示した図である。ただし、実施形態２のＬＥＤ駆動部１４０は、電位差検知部１４１〜１４４、異常検出部１４７、及び主制御部１４６の構成を除く他の構成は、実施形態１のＬＥＤ駆動部と同様の構成である。従って、以下の説明では、電位差検知部１４１〜１４４、異常検出部１４７、及び主制御部１４６について詳細に説明する。
【００５７】
図５から明らかなように、実施形態２のバックライト装置では、ＬＥＤ光源１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０１ｄと並列に、各ＬＥＤ光源間の電位差を検知する電位差検知部（電位差検知手段）１４１、１４２、１４３、１４４を有する構成となっている。各電位差検知部１４１〜１４４は、並列接続されるＬＥＤ光源１０１ａ〜１０１ｄのアノード端子とカソード端子間の電位差をそれぞれ検知する構成となっている。電位差検知部１４１〜１４４で検知される電位差は、ＬＥＤ光源電圧降下値１４５を示す。
【００５８】
一方、ＬＥＤ光源１０１ａ〜１０１ｄの電圧降下ばらつきは大きく、精密な選別を行わない限り、直列接続した複数のＬＥＤ光源間でも、ばらつきが大きくなる。例えば、直接接続されるＬＥＤ光源１０１ａ〜１０１ｄの場合であっても、１つのＬＥＤ光源１０１に印加される電圧のばらつきは、３〜３．５（Ｖ）程度となる。従って、実施形態２の電位差検知部１４１〜１４４で検知されるアノード信号１０７ａとカソード信号１０７ｂ間の電圧降下ばらつきは比較的大きいばらつきとなる。
【００５９】
従って、実施形態２の表示装置では、各電位差検知部１４１〜１４４にて各ＬＥＤ光源１０１ａ〜１０１ｄのＬＥＤ光源電圧降下値１４５を検知し、この実際に検知したＬＥＤ光源電圧降下値１４５を使用する。すなわち、各電位差検知部１４１〜１４４が検知した各ＬＥＤ光源１０１ａ〜１０１ｄのＬＥＤ光源電圧降下値１４５に基づいて、主制御部１４６が図４に示すカソード信号１０７ａの供給電圧を演算し、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１８から所望の供給電圧を出力させることによって、ＬＥＤ光源１０１ａ〜１０１ｄのばらつきを考慮した最適な供給電圧を設定可能となる。
【００６０】
さらには、実施形態２のＬＥＤ駆動部１４０では、ＬＥＤ光源電圧降下値１４５を異常検出部（異常検知手段）１４７に入力する構成となっている。異常検出部１４７は、スイッチとするトランジスタをＯＦＦとして使用した時のＬＥＤ光源電圧降下値１４５が次の場合に、異常として検知する。
【００６１】
１つ目は、ＬＥＤ光源電圧降下値１４５が一般的なＬＥＤ光源の電圧降下値よりも小さい場合、該当するＬＥＤ光源１０１ａ〜１０１ｄは短絡しているものとして検知する。２つ目は、ＬＥＤ光源電圧降下値１４５が０ボルトの場合、該当するＬＥＤ光源１０１ａ〜１０１ｄは断線しているものとして検知する。これらの検知信号１４８は、主制御部１４６にフィードバックされる。
【００６２】
検知信号１４８がＬＥＤ光源１０１ａ〜１０１ｄのいずれかが短絡、若しくは断線していることを示している場合、該当するＬＥＤ光源１０１ａ〜１０１ｄを点灯させる必要はないため、主制御部１４６は短絡、若しくは断線の対象となる（並列に接続される）トランジスタ１４１〜１４４をＯＮさせることで、短絡、若しくは断線しているＬＥＤ光源１０１ａ〜１０１ｄを使用せずに、トランジスタ１４１〜１４４にて電流をバイパスさせることが可能となる。
【００６３】
この主制御１４６の制御により、ＬＥＤチェーン１０７内に破損したＬＥＤ光源１０１ａ〜１０１ｄが存在した場合においても、ＬＥＤチェーン１０７内全体をＯＦＦすることなく、正常動作するＬＥＤ光源１０１ａ〜１０１ｄのみを点灯可能となる。すなわち、正常に点灯するＬＥＤ光源１０１ａ〜１０１ｄのみを用いた液晶表示が可能となる。
【００６４】
以上説明したように、実施形態２の表示装置では、実施形態１の表示装置に電位差検知部１４１〜１４４、異常検出部１４７を設ける構成となっているので、前述する実施形態１の表示装置の効果に加えて、ＬＥＤ光源１０１ａ〜１０１ｄのばらつきを考慮した最適な供給電圧の設定が可能となる。また、短絡、若しくは断線しているＬＥＤ光源１０１ａ〜１０１ｄを使用せずに、バックライト照明を行うことが可能となる。
【符号の説明】
【００６５】
１００・・・バックライトモジュール、１０２・・・フレーム、１０４・・・光学部材
１０１，１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ，１０１ｄ・・・ＬＥＤ光源
１０５・・・表示パネル、１０６，１４６・・・制御部、１０７・・・ＬＥＤチェーン
１０７ａ・・・アノード信号、１０７ｂ，１１１，１１２，１１３・・・カソード信号
１１４，１１５，１１６，１１７・・・トランジスタ
１０９，１４０・・・ＬＥＤ駆動部、１１０・・・ＬＥＤチェーンエリア
１１８・・・ＤＣ−ＤＣコンバータ、１１９・・・副ＰＷＭ制御部
１２０・・・主ＰＷＭ制御部、１２１・・・電流源ＦＥＴ
１２２，１４６・・・主制御部、１２３，１２４，１２５・・・制御信号
１２６・・・主ＰＷＭ制御信号
１２７，１２８，１２９，１３０・・・副ＰＷＭ制御信号、１３１・・・電圧波形
１４１，１４２，１４３，１４４・・・電位差検出部
１４５・・・ＬＥＤ光源電圧降下値、１４７・・・異常検出部、１４８・・・検知信号
【図１】
2010272410.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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