(57)【要約】【課題】液晶表示装置のバックライトの昇圧回路の平滑コンデンサとして、セラミックコンデンサを使用する。【解決手段】液晶表示パネルと、少なくとも１個の発光ダイオードを有するバックライトと、電源電圧を昇圧し、当該昇圧した電圧を前記少なくとも１個の発光ダイオードに印加する昇圧回路部と、外部から入力されるＰＷＭ信号に基づき、前記少なくとも１個の発光ダイオードを定電流で駆動する定電流回路とを備える液晶表示装置であって、前記昇圧回路部は、出力端に、セラミックコンデンサから成る平滑コンデンサを有し、前記外部から入力されるＰＷＭ信号に基づき、前記平滑コンデンサの電位変動を軽減するリップル軽減回路を有する。【選択図】        図２
2014044891.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶表示パネルと、
少なくとも１個の発光ダイオードを有するバックライトと、
電源電圧を昇圧し、当該昇圧した電圧を前記少なくとも１個の発光ダイオードに印加する昇圧回路部と、
外部から入力されるＰＷＭ信号に基づき、前記少なくとも１個の発光ダイオードを定電流で駆動する定電流回路とを備える液晶表示装置であって、
前記昇圧回路部は、出力端に、セラミックコンデンサから成る平滑コンデンサを有し、
前記外部から入力されるＰＷＭ信号に基づき、前記平滑コンデンサの電位変動を軽減するリップル軽減回路を有することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記昇圧回路部は、昇圧回路と、
一端が電源に接続されるコイルと、
前記コイルの他端と接地電位との間に接続され、前記主制御回路によりオン・オフが制御されるスイッチング素子と、
前記コイルの他端に接続されるダイオードとを有し、
前記平滑コンデンサは、セラミックコンデンサであって、前記ダイオードに接続され、
前記リップル軽減回路は、前記外部から入力されるＰＷＭ信号に基づき、前記平滑コンデンサの電位変動を軽減するリップル電圧を生成し、前記昇圧回路のフィードバック端子に入力することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記リップル軽減回路は、前記外部から入力されるＰＷＭ信号を遅延して、前記定電流回路に入力するディレイ回路と、
前記外部から入力されるＰＷＭ信号を反転させる位相調整回路と、
前記位相調整回路から出力される信号の振幅を調整する振幅調整回路と、
前記振幅調整回路の出力を、前記昇圧回路のフィードバック端子に供給するコンデンサとを有することを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置に係わり、特に、バックライトの光源を構成する白色発光ダイオードの駆動回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
アクティブ素子として薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を使用する、小型のＴＦＴ（Thin Film Transistor）方式の液晶表示装置は、携帯電話機の表示部などに広く使用されている。この液晶表示装置は、液晶表示パネルと、液晶表示パネルを照射するバックライトを備えている。
小型の液晶表示装置では、バックライトの光源として白色発光ダイオードが使用される。バックライトの光源として白色発光ダイオードを使用する液晶表示装置において、白色発光ダイオードを駆動するＬＥＤ駆動回路では、昇圧回路で昇圧された電圧で、白色発光ダイオードを定電流駆動している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１３８６６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般に、白色発光ダイオードを駆動するＬＥＤ駆動回路は昇圧回路を有し、この昇圧回路は平滑コンデンサを備えている。
また、バックライトの光源として白色発光ダイオードを使用する液晶表示装置では、通常、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御により、白色発光ダイオードのオン／オフ期間のデューティ比を可変して、バックライトの輝度を調整している。
ＰＷＭ制御によりバックライトの輝度を調整した場合には、白色発光ダイオードを流れる電流が、０％、または、１００％と変動するので、ＬＥＤ駆動回路における昇圧回路の平滑コンデンサとして、セラミックコンデンサを使用した場合には、セラミックコンデンサの両端電圧が変動することになり、セラミックコンデンサが発音するという問題点があった。
この問題点を解決するために、昇圧回路の平滑コンデンサとして、従来は、セラミックコンデンサに代えて、アルミ電解コンデンサや機能性高分子コンデンサを使用している。
しかしながら、アルミ電解コンデンサや機能性高分子コンデンサは、（１）寿命がセラミックコンデンサより短い、（２）内部抵抗が高い、（３）部品形状が大きい、（４）使用温度範囲が狭いなどの問題点があった。
本発明は、前記従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、液晶表示装置のバックライトの昇圧回路の平滑コンデンサとして、セラミックコンデンサを使用することが可能となる技術を提供することにある。
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らかにする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記の通りである。
（１）液晶表示パネルと、少なくとも１個の発光ダイオードを有するバックライトと、電源電圧を昇圧し、当該昇圧した電圧を前記少なくとも１個の発光ダイオードに印加する昇圧回路部と、外部から入力されるＰＷＭ信号に基づき、前記少なくとも１個の発光ダイオードを定電流で駆動する定電流回路とを備える液晶表示装置であって、前記昇圧回路部は、出力端に、セラミックコンデンサから成る平滑コンデンサを有し、前記外部から入力されるＰＷＭ信号に基づき、前記平滑コンデンサの電位変動を軽減するリップル軽減回路を有する。
（２）（１）において、前記昇圧回路部は、昇圧回路と、一端が電源に接続されるコイルと、前記コイルの他端と接地電位との間に接続され、前記主制御回路によりオン・オフが制御されるスイッチング素子と、前記コイルの他端に接続されるダイオードとを有し、前記平滑コンデンサは、セラミックコンデンサであって、前記ダイオードに接続され、前記リップル軽減回路は、前記外部から入力されるＰＷＭ信号に基づき、前記平滑コンデンサの電位変動を軽減するリップル電圧を生成し、前記昇圧回路のフィードバック端子に入力する。
（３）（２）において、前記リップル軽減回路は、前記外部から入力されるＰＷＭ信号を遅延して、前記定電流回路に入力するディレイ回路と、前記外部から入力されるＰＷＭ信号を反転させる位相調整回路と、前記位相調整回路から出力される信号の振幅を調整する振幅調整回路と、前記振幅調整回路の出力を、前記昇圧回路のフィードバック端子に供給するコンデンサとを有する。
【発明の効果】
【０００６】
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りである。
本発明によれば、液晶表示装置のバックライトの昇圧回路の平滑コンデンサとして、アルミ電解コンデンサ等と比較し、安価で小型のセラミックコンデンサを使用することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の実施例の液晶表示装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施例の液晶表示装置のＬＥＤ駆動回路の回路構成を示す回路図である。
【図３】本発明の実施例の液晶表示装置のＬＥＤ駆動回路のタイミングチャートである。
【図４】従来の液晶表示装置のＬＥＤ駆動回路の回路構成を示す回路図である。
【図５】従来の液晶表示装置のＬＥＤ駆動回路のタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。
なお、実施例を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。また、以下の実施例は、本発明の特許請求の範囲の解釈を限定するためのものではない。
図１は、本発明の実施例の液晶表示装置の概略構成を示すブロック図である。
本実施例の液晶表示装置は、液晶表示パネルと、直下型バックライト（ＢＬ）とを有する。液晶表示パネルは、第１基板（ＳＵＢ１）と第２基板（ＳＵＢ２）とを有し、第１基板（ＳＵＢ１）には、薄膜トランジスタ、画素電極などが形成され、第２基板（ＳＵＢ２）には、遮光膜、カラーフィルタなどが形成される。なお、対向電極は、ＩＰＳ方式などの横電界方式の液晶表示パネルであれば、第１基板（ＳＵＢ１）に形成され、ＶＡ方式などの縦電界方式の液晶表示パネルであれば、第２基板（ＳＵＢ２）に形成される。
液晶表示パネルは、第１基板（ＳＵＢ１）と第２基板（ＳＵＢ２）とをシール材を介して貼り合わせ、第１基板（ＳＵＢ１）と第２基板（ＳＵＢ２）との間に液晶を注入・封止して構成される。また、第１基板（ＳＵＢ１）と第２基板（ＳＵＢ２）の外側にはそれぞれ偏光板（図示せず）が設けられる。なお、本発明は、液晶表示パネルの構造とは直には関係がないので、液晶表示パネルの構造については省略する。
【０００９】
第１基板（ＳＵＢ１）の一方の長辺側の周辺には、映像線駆動回路（ＤＲＤ）が配置され、第１基板（ＳＵＢ１）の一方の短辺側の周辺には、走査線駆動回路（ＤＲＧ）が配置される。
映像線駆動回路（ＤＲＤ）と走査線駆動回路（ＤＲＧ）とは、表示制御回路（タイミングコントローラ）３０により、制御・駆動される。
なお、図１では、映像線駆動回路（ＤＲＤ）と走査線駆動回路（ＤＲＧ）とは、それぞれ２個の半導体チップで構成される場合について説明したが、映像線駆動回路（ＤＲＤ）と走査線駆動回路（ＤＲＧ）とは、１個の半導体チップで構成してもよい。
バックライト（ＢＬ）は光源として白色発光ダイオード（図示せず）を有し、この白色発光ダイオードは、ＬＥＤ駆動回路５０で駆動される。また、ＬＥＤ駆動回路５０には、表示制御回路３０から制御信号が入力される。
電源回路４０は、映像線駆動回路（ＤＲＤ）と走査線駆動回路（ＤＲＧ）に対して、各画素を駆動するための電圧を供給するとともに、ＬＥＤ駆動回路５０に対して、入力電圧（Ｖｉｎ）を供給する。
【００１０】
図４は、従来の液晶表示装置のＬＥＤ駆動回路の回路構成を示す回路図である。初めに、図４を用いて従来のＬＥＤ駆動回路の問題点について説明する。
図４に示す従来のＬＥＤ駆動回路は、昇圧回路部１０と、定電流回路６０と、バックライト部７０とを有する。
昇圧回路部１０は、コイル（Ｌ）と、ダイオード（Ｄ）と、平滑コンデンサ（Ｃ１）と、スイッチング素子を構成するｎ型ＭＯＳトランジスタ（ＴＲ）と、ｎ型ＭＯＳトランジスタ（ＴＲ）のオン・オフを制御する昇圧回路１１とを有する。
昇圧回路部１０は、電源回路４０から供給される１２Ｖの電圧を、複数の白色発光ダイオード列（ＬＥＤ）を駆動するのに適した駆動電圧（例えば５０Ｖ）に変換して出力する。
昇圧回路１１は、フィードバック端子に入力されるフィードバック電圧（図４のＡ点の電位を、抵抗素子（Ｒ１）と抵抗素子（Ｒ２）と構成される抵抗分圧回路により分圧された電圧）と、基準電圧（ＩＣ内部の基準電圧Ｖ１）とを比較し、フィードバック電圧が基準電圧よりも低い場合に、出力がＨｉｇｈレベル（以下、Ｈレベル）となる比較器（ＣＭＰ）と、比較器（ＣＭＰ）の出力がＨレベルの場合に、パルス電圧を出力するパルス発振器（ＯＳ）とを有する。
ここで、ｎ型ＭＯＳトランジスタ（ＴＲ）は、昇圧回路１１の発振器（ＯＳ）から出力されるパルス電圧により、オン・オフが制御される。
【００１１】
バックライト部７０は、白色発光ダイオード１２が直列に複数接続された白色発光ダイオード列（ＬＥＤ）を複数有する。
定電流回路６０には、外部からＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号が入力され、このＰＷＭ信号がＨｉｇｈレベルの場合に、定電流回路６０は、複数の白色発光ダイオード列（ＬＥＤ）のそれぞれの白色発光ダイオード１２に流れる電流を一定の電流（図２では、ＩＬＥＤの定電流）に維持する。
また、ＰＷＭ信号がＬｏｗレベル（以下、Ｌレベル）の場合に、複数の白色発光ダイオード列（ＬＥＤ）に流れる電流が０となる。
これにより、複数の白色発光ダイオード列（ＬＥＤ）のそれぞれの白色発光ダイオード１２の発光時間を制御して、バックライト（ＢＬ）の輝度を調整（以下、ＰＷＭ調光という）している。
昇圧回路部１０は、ｎ型ＭＯＳトランジスタ（ＴＲ）のオン・オフを制御して、電源回路４０から供給される１２Ｖの電圧を、複数の白色発光ダイオード列（ＬＥＤ）を駆動するのに適した駆動電圧（例えば５０Ｖ）に変換するとともに、複数の白色発光ダイオード列（ＬＥＤ）のそれぞれの白色発光ダイオード１２に流れる電流が、一定の電流となるように、ｎ型ＭＯＳトランジスタ（ＴＲ）のオン・オフを制御する。
【００１２】
図５は、従来の液晶表示装置のＬＥＤ駆動回路のタイミングチャートである。
図５（ａ）に示すように、ＰＷＭ信号により、バックライト（ＢＬ）の輝度を調整する場合、複数の白色発光ダイオード列（ＬＥＤ）のそれぞれの白色発光ダイオード１２に流れる電流は、図５（ｂ）に示すように、０％、または、１００％と変動することになる。
複数の白色発光ダイオード列（ＬＥＤ）に、０％から１００％の電流が流れ始めると電流の供給が不足するため、図４のＡ点の電位が下がり始める。そこで、昇圧回路１１は、Ａ点の電圧低下をフィードバックループで検出し、電流供給を多くする動作を開始し、Ａ点の電位を上昇させるために、図５（ｃ）に示すように、リップル電圧が発生する。
また、複数の白色発光ダイオード列（ＬＥＤ）に流れる電流が、１００％から０％に変化した場合は、逆の動作となり、図５（ｃ）に示すように、Ａ点の電位が一旦上昇した後に下がるリップル電圧が発生する。
即ち、ＰＷＭ調光を行うと、昇圧回路部１０の昇圧動作と、昇圧動作の停止とが繰り返されるので、平滑用のコンデンサ（Ｃ１）の両端の電圧も変動する。
平滑用コンデンサ（Ｃ１）に、セラミックコンデンサを用いた場合は、電位変動が、セラミックコンデンサの形状変化となり発音する問題がある。そのため、平滑用コンデンサ（Ｃ１）としては、従来、アルミ電解コンデンサや機能性高分子コンデンサ等を用いていた。そして、前述したように、アルミ電解コンデンサや機能性高分子コンデンサを、平滑用コンデンサ（Ｃ１）として使用すると、（１）寿命がセラミックコンデンサより短い、（２）内部抵抗が高い、（３）部品形伏が大きい、（４）使用温度範囲が狭い、という問題点があった。
【００１３】
図２は、本発明の実施例の液晶表示装置のＬＥＤ駆動回路の回路構成を示す回路図であり、図３は、本発明の実施例の液晶表示装置のＬＥＤ駆動回路のタイミングチャートである。
図２に示すように、本実施例のＬＥＤ駆動回路は、リップル軽減回路２０を有する点で、図４に示すＬＥＤ駆動回路と異なっている。なお、図２では、昇圧回路１１の内部回路の図示は省略している。
本実施例のリップル軽減回路２０は、ＰＷＭ信号を、例えば、数１０マイクロ秒程度遅延させて定電流回路６０に入力するディレイ回路２１と、ＰＷＭ信号を反転させる位相調整回路２２と、位相調整回路２２から出力される信号の振幅を調整する振幅調整回路２３と、振幅調整回路２３の出力を、抵抗素子Ｒ１と抵抗素子Ｒ２との接続点（即ち、昇圧回路１１のフィードバック端子）に入力するコンデンサ（Ｃ２）とて構成される。
リップル軽減回路２０は、位相調整回路２２でＰＷＭ信号を反転させるとともに、位相調整回路２２から出力される信号の振幅を振幅調整回路２３で調整し、コンデンサ（Ｃ２）経由で、抵抗素子Ｒ１と抵抗素子Ｒ２との接続点に入力する。これにより、図２のＢ点の電圧は変化し、それに伴い、Ａ点の電圧も変化する。
【００１４】
例えば、ＰＷＭ信号が、ＬレベルからＨレベルに変化するときには、振幅調整回路２３から、コンデンサ（Ｃ２）経由で、抵抗素子Ｒ１と抵抗素子Ｒ２との接続点に入力される電圧は、図３（ｃ）に示すように、図２のＢ点の電位を降下させる電圧であるので、昇圧回路部１０は、図３（ｄ）に示すように、図３のＡ点の電位を上昇させる。
本実施例では、図２のＡ点の電圧が変化を始めた時に、複数の白色発光ダイオード列（ＬＥＤ）に流れる電流を変化させるために、ＰＷＭ信号を、ディレイ回路２１を経由して定電流回路６０に入力する。これにより、図３（ｃ）に示すように、所定の遅延時間経過後に、ＰＷＭ信号の変化に追随して、白色発光ダイオード列（ＬＥＤ）に流れる電流は、０％から１００％に変化する。
前述したように、白色発光ダイオード列（ＬＥＤ）に、０％から１００％の電流が流れ始めると電流の供給が不足し、Ａ点の電位が下がり始めるので、昇圧回路１１は、Ａ点の電圧低下をフィードバックループで検出し、電流供給を多くする動作を開始し、Ａ点の電位を上昇させるために、リップル電圧が発生する。
しかしながら、本実施例では、白色発光ダイオード列（ＬＥＤ）に、０％から１００％の電流が流れ始めて、Ａ点の電位が下がり始めたとしても、予めＡ点の電位が上昇されているので、図３（ｆ）に示すように、Ａ点の電圧変化が軽減され、リップル電圧も低減することができる。
【００１５】
また、ＰＷＭ信号が、ＨレベルからＬレベルに変化するときには、振幅調整回路２３から、コンデンサ（Ｃ２）経由で、抵抗素子Ｒ１と抵抗素子Ｒ２との接続点に入力される電圧は、図３（ｃ）に示すように、図２のＢ点の電位を上昇させる電圧であるので、昇圧回路部１０は、図３（ｄ）に示すように、図２のＡ点の電位を降下させる。
また、図３（ｃ）に示すように、所定の遅延時間経過後に、ＰＷＭ信号の変化に追随して、白色発光ダイオード列（ＬＥＤ）に流れる電流は、１００％から０％に変化する。
前述したように、白色発光ダイオード列（ＬＥＤ）に流れる電流が、１００％から０％に変化すると、Ａ点の電位が一旦上昇した後に下がるリップル電圧が発生する。
しかしながら、本実施例では、白色発光ダイオード列（ＬＥＤ）に流れる電流が、１００％から０％に変化して、Ａ点の電位が上昇し始めたとしても、予めＡ点の電位が降下されているので、図３（ｆ）に示すように、Ａ点の電圧変化が軽減され、リップル電圧も低減することができる。
なお、本実施例のリップル軽減回路２０がない場合（従来のＬＥＤ駆動回路の場合）の、Ａ点の電圧変化を図３（ｄ）に示す。
【００１６】
以上説明したように、本実施例では、リップル軽減回路２０により、平滑コンデンサ（Ｃ１）の電圧（図２のＡ点の電圧）が安定化するので、昇圧回路部１０の平滑コンデンサ（Ｃ１）として、セラミックコンデンサを使用しても、セラミックコンデンサの形状変化がなくなり、発音もなくなる。
また、セラミックコンデンサは、アルミ電解コンデンサや機能性高分子コンデンサ等と比較して、安価で小型のため、昇圧回路を含むＬＥＤ駆動回路全体を小型化ができるとともに、長寿命を図ることが可能となる。
以上、本発明者によってなされた発明を、前記実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。
【符号の説明】
【００１７】
１０  昇圧回路部
１１  昇圧回路
１２  白色発光ダイオード
２０  リップル軽減回路
２１  ディレイ回路
２２  位相調整回路
２３  振幅調整回路
３０  表示制御回路（タイミングコントローラ）
４０  電源回路
５０  ＬＥＤ駆動回路
６０  定電流回路
７０  バックライト部
ＯＣ  発振器
ＣＭＰ  比較器
Ｒ１〜Ｒ４  抵抗素子
Ｌ  コイル
Ｄ  ダイオード
Ｃ１，Ｃ２  コンデンサ
ＬＥＤ  白色発光ダイオード列
ＴＲ  ｎ型ＭＯＳトランジスタ
ＳＵＢ１  第１基板
ＳＵＢ２  第２基板
ＢＬ  バックライト
ＤＲＤ  映像線駆動回路
ＤＲＧ  走査線駆動回路
ＰＣＢ  プリント配線基板
【図１】
2014044891.tif 000003
【図２】
2014044891.tif 000004
【図３】
2014044891.tif 000005
【図４】
2014044891.tif 000006
【図５】
2014044891.tif 000007