(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の発光ダイオードと、各発光ダイオードに印加される電圧および各発光ダイオードに生じる電流を調整することで、各発光ダイオードが発光するのに最低限必要な印加電圧のばらつきに起因する発光輝度のばらつきを抑える調整動作を行うことができる複数の駆動回路と、この複数の駆動回路を制御する制御回路とを備える発光装置における各駆動回路を制御する方法であって、
前記制御回路が、少なくとも２つ以上の前記駆動回路に前記調整動作を並列して行わせ、１つの駆動回路に前記調整動作を行わせる調整命令を出力した後、その駆動回路による前記調整動作が完了する前に、前記制御回路が、前記調整命令が出力されていない他の駆動回路に前記調整命令を出力することを特徴とする発光ダイオードの駆動回路の制御方法。
【請求項２】
各駆動回路は、分岐したシリアルバスによって、前記制御回路をマスタとするスレーブとして接続されており、
前記制御回路が、各駆動回路に割り付けられた、各駆動回路を示す情報に従って、スレーブとして機能するすべての駆動回路に前記調整命令を出力することを特徴とする請求項２に記載の発光ダイオードの駆動回路の制御方法。
【請求項３】
前記制御回路が、各駆動回路に対して、前記調整命令を出力した順に、前記調整動作の完了を確認するためのポーリングを繰り返し行って、すべての駆動回路による前記調整動作が完了したことを確認することを特徴とする請求項２または３に記載の発光ダイオードの駆動回路の制御方法。
【請求項４】
複数の発光ダイオードと、
各発光ダイオードに印加される電圧および各発光ダイオードに生じる電流を調整することで、各発光ダイオードが発光するのに最低限必要な印加電圧のばらつきに起因する発光輝度のばらつきを抑える調整動作を行うことができる複数の駆動回路と、
前記複数の駆動回路を制御する制御回路であって、少なくとも２つ以上の前記駆動回路に前記調整動作を並列して行わせ、１つの駆動回路に前記調整動作を行わせる調整命令を出力した後、その駆動回路による前記調整動作が完了する前に、前記制御回路が、前記調整命令が出力されていない他の駆動回路に前記調整命令を出力する制御回路とを備えることを特徴とする発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光ダイオードの駆動回路の制御方法および発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶ディスプレイなどの表示装置には、バックライトなどの発光装置が用いられる。バックライトは、たとえば、複数の発光ダイオード（Light Emitting Diode：以下、「ＬＥＤ」と称する）から構成される。ＬＥＤは、所定の大きさの順方向電圧Ｖｆを印加することで発光するダイオードである。一般に、製造ばらつきにより、発光するために最低限必要なＶｆは、ＬＥＤごとに異なる。
【０００３】
特許文献１には、ＬＥＤに電圧を印加して発光させるＬＥＤドライバ（駆動回路）が記載されている。このＬＥＤドライバは、各ＬＥＤに基準電圧を印加することで発光させている。基準電圧は、すべてのＬＥＤに共通であるので、最低限必要なＶｆのうち最も大きい値以上に設定される。したがって、特許文献１に記載のＬＥＤドライバを使用すると、最低限必要なＶｆが比較的小さいＬＥＤには、不必要に大きな電圧が印加されることになり、各ＬＥＤに生じる電流がばらつくことになり、その結果、各ＬＥＤの発光輝度がばらついてしまう。
【０００４】
このような問題を解決するＬＥＤドライバが、特許文献２に記載されている。特許文献２に記載のＬＥＤドライバは、バイポーラトランジスタを備えており、基準電圧を各ＬＥＤに印加しつつ、バイポーラトランジスタによって最低限必要なＶｆのばらつきを吸収することで、各ＬＥＤに同じ値の電流が生じるようにし、発光輝度のばらつきを抑えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−７７８９２号公報
【特許文献２】特開２００７−９６２８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献２に記載のＬＥＤドライバは、バイポーラトランジスタによって、発光に最低限必要なＶｆのばらつきを吸収することで、各ＬＥＤに生じる電流値を統一している。したがって、最低限必要なＶｆが比較的小さいＬＥＤでは、そのＶｆよりも大きな基準電圧が印加されるので、バイポーラトランジスタによる消費電力が大きくなり、余分な電力が消費されてしまう。
【０００７】
このような問題を解決するために、近年では、より高機能なＬＥＤドライバ（高機能ＬＥＤドライバ）が提案されている。たとえば、高機能ＬＥＤドライバは、電流および電圧の調整命令を受けると、まず、定電流制御を行いながら、基準電圧値をＬＥＤに印加する。そして、ＬＥＤのカソード側電圧を検知し、検知した電圧が低い場合は、印加電圧を１ステップ高くして、再度ＬＥＤのカソード側電圧を検知する。また、検知した電圧が高い場合は、印加電圧を１ステップ低くして、再度ＬＥＤのカソード側電圧を検知する。高機能ＬＥＤドライバは、これを繰り返して、各ＬＥＤに、最低限必要なＶｆまたはそれより少しだけ大きな値の電圧を印加する。これによって、発光輝度のばらつきが抑えられるとともに、消費電力の増加が抑えられる。
【０００８】
以上のような、高機能ＬＥＤドライバによる電流および電圧の調整は、高機能ＬＥＤドライバに接続されるＬＥＤごとに行われる。そして、たとえば、画面の小エリアごとに輝度を調節するローカルディミング対応のＬＥＤバックライトの場合、このような高機能ＬＥＤドライバが複数設けられるので、高機能ＬＥＤドライバによる電流および電圧の調整を１つずつ順次完了させていると、バックライトの起動に多くの時間を要してしまう。今後、ローカルディミングの対象となるエリアがより小さくなり、それに伴ってエリアの数が増加すると、この課題はより顕著になる。
【０００９】
本発明は、このような課題を解決するためのものであり、ＬＥＤを駆動するＬＥＤドライバを複数備えるＬＥＤ発光装置について、各ＬＥＤドライバの電流および電圧の調整がすべて完了するまでの時間を短縮することができる発光ダイオードの駆動回路の制御方法および発光装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、複数の発光ダイオードと、各発光ダイオードに印加される電圧および各発光ダイオードに生じる電流を調整することで、各発光ダイオードが発光するのに最低限必要な印加電圧のばらつきに起因する発光輝度のばらつきを抑える調整動作を行うことができる複数の駆動回路と、この複数の駆動回路を制御する制御回路とを備える発光装置における各駆動回路を制御する方法であって、
前記制御回路が、少なくとも２つ以上の前記駆動回路に前記調整動作を並列して行わせ、１つの駆動回路に前記調整動作を行わせる調整命令を出力した後、その駆動回路による前記調整動作が完了する前に、前記制御回路が、前記調整命令が出力されていない他の駆動回路に前記調整命令を出力することを特徴とする発光ダイオードの駆動回路の制御方法である。
【００１２】
また本発明は、各駆動回路は、分岐したシリアルバスによって、前記制御回路をマスタとするスレーブとして接続されており、
前記制御回路が、各駆動回路に割り付けられた、各駆動回路を示す情報に従って、スレーブとして機能するすべての駆動回路に前記調整命令を出力することを特徴とする。
【００１３】
また本発明は、前記制御回路が、各駆動回路に対して、前記調整命令を出力した順に、前記調整動作の完了を確認するためのポーリングを繰り返し行って、すべての駆動回路による前記調整動作が完了したことを確認することを特徴とする。
【００１４】
また本発明は、複数の発光ダイオードと、
各発光ダイオードに印加される電圧および各発光ダイオードに生じる電流を調整することで、各発光ダイオードが発光するのに最低限必要な印加電圧のばらつきに起因する発光輝度のばらつきを抑える調整動作を行うことができる複数の駆動回路と、
前記複数の駆動回路を制御する制御回路であって、少なくとも２つ以上の前記駆動回路に前記調整動作を並列して行わせ、１つの駆動回路に前記調整動作を行わせる調整命令を出力した後、その駆動回路による前記調整動作が完了する前に、前記制御回路が、前記調整命令が出力されていない他の駆動回路に前記調整命令を出力する制御回路とを備えることを特徴とする発光装置である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、制御回路によって、少なくとも２つ以上の駆動回路が、前記調整動作を並列して行うので、各駆動回路の前記調整動作がすべて完了するまでの時間を短縮することができる。
【００１６】
また、制御回路が、１つの駆動回路に調整命令を出力した後、その駆動回路による前記調整動作が完了する前に、調整命令が出力されていない他の駆動回路に調整命令を出力することで、少なくとも２つ以上の駆動回路に、前記調整動作を並列して行わせ、これによって各駆動回路による調整動作を同時に行なう場合に比べて、回路規模を小さくすることができる。
【００１７】
また本発明によれば、各駆動回路は、分岐したシリアルバスによって、制御回路をマスタとするスレーブとして接続されているので、制御回路を１つ設けるだけでよくなり、発光装置の構成を簡素化することができる。
【００１８】
また本発明によれば、制御回路は、調整命令を出力した順にポーリングを繰り返し行うので、繰り返し行われるポーリングの回数を少なくして、すべての駆動回路による前記調整動作が完了したことを確認することができる。
【００１９】
また本発明によれば、各駆動回路の前記調整動作がすべて完了するまでの時間を短縮することができ、起動の時間を短縮することができる。
また、制御回路が、１つの駆動回路に調整命令を出力した後、その駆動回路による前記調整動作が完了する前に、調整命令が出力されていない他の駆動回路に調整命令を出力することで、少なくとも２つ以上の駆動回路に、前記調整動作を並列して行わせ、これによって各駆動回路による調整動作を同時に行なう構成に比べて、回路規模を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係るＬＥＤ発光装置１を示す図である。
【図２】ドライバ制御用ＩＣチップ５と複数のドライバ４との接続状態を示す配線系統図である。
【図３】ドライバ４の構成の一部を示す回路図である。
【図４】本発明に係る制御方法を示すフローチャートである。
【図５】各ドライバ４による調整動作が並列して行われる様子を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１に、本発明に係るＬＥＤ発光装置１を示す。ＬＥＤ発光装置１は、ＬＥＤ２を含む複数の発光部３と、１２個の高機能ＬＥＤドライバ（以下では、「ドライバ」と称する）４と、ドライバ制御用ＩＣ（Integrated Circuit）チップ５と、ＲＡＭ（Random Access Memory）６と、ＲＯＭ（Read Only Memory）７と、電源供給部８とを備える。ＬＥＤ発光装置１は、たとえば、液晶ディスプレイにおいて、液晶パネルに背面から光を照射するバックライトに装備される。
【００２２】
発光部３は、６個の直列に接続されたＬＥＤ２の列（以下では、「ｃｈ」と称する）である。発光部３は、合計１９２個設けられ、１６個ごとに、異なるドライバ４に接続される。また、各発光部３は、電源供給部８に接続される。本実施形態では、発光部３は１ｃｈ〜１９２ｃｈまで存在し、これによって、液晶ディスプレイにおいて、たとえば縦１６×横１２に分割された１９２の小エリアごとに輝度の調節ができることになる。
【００２３】
電源供給部８は、各発光部３を発光させるための電源電圧を生成する。この電源供給部８が生成する電圧は３７．５Ｖを基準とする電圧であるが、後述するように、各発光部３に印加される電圧は、ドライバ４によって、発光部３ごとに可変である。
【００２４】
ドライバ制御用ＩＣチップ５と、複数のドライバ４とは、ＳＰＩ（Serial Peripheral Interface）バス９を介して、接続される。図２に、ドライバ制御用ＩＣチップ５と複数のドライバ４との接続状態を示す。ドライバ制御用ＩＣチップ５はマスタとして機能し、ＳＰＩバス９は分岐して、各ドライバ４に個別に接続され、これによって、各ドライバ４は、スレーブとして機能する。ＳＰＩバス９は、チップ選択ラインＣＳ＿Ｎ（Ｎ＝１〜１２）、クロックラインＣＬＫ、スレーブ入力／マスタ出力ラインＳＩＭＯ、およびスレーブ出力／マスタ入力ラインＳＯＭＩを有する。図２に示すように、チップ選択ラインＣＳ＿Ｎ以外は、各スレーブに対して共通する。
【００２５】
ドライバ制御用ＩＣチップ５は、ＲＡＭ６、ＲＯＭ７、および電源供給部８にも接続される。ドライバ制御用ＩＣチップ５は、バックライトの起動時に、ＲＯＭ７からドライバ制御用のプログラムデータを読み出し、ＲＡＭ６に書き込み、展開して、電源供給部８を動作させる。また、ドライバ制御用ＩＣチップ５は、各発光部３に生じさせる電流の目標電流値を示す目標電流値信号を、各ドライバ４に出力する。その後、ドライバ制御用ＩＣチップ５は、発光部３ごとに、発光するのに最低限必要なＶｆ付近の印加電圧に調整し、かつ、目標電流値の電流が生じるようにする調整動作を各ドライバ４に行わせる信号（調整命令）を出力する。調整が終わった後、ドライバ制御用ＩＣチップ５は、液晶ディスプレイのＣＰＵ（Central Processing Unit）から入力された画像情報に基づいて、各ドライバ４に対して、各発光部３の輝度を調節するための輝度調節信号を出力する。
【００２６】
ＲＡＭ６は、たとえば、静的ランダムアクセスメモリ（Static Random Access Memory，ＳＲＡＭ）などの書き換え可能な半導体メモリによって構成される。ＲＯＭ７は、たとえば、不揮発性で書き換え可能なフラッシュＲＯＭであり、ドライバ制御用のプログラムデータを記憶している。また、ＲＯＭ７は、各チップ選択ラインＣＳ＿Ｎが接続される端子に対応するアドレス、すなわち、各ドライバ４に割り付けられた、各ドライバ４を示す情報を記憶している。
【００２７】
各ドライバ４は、各発光部３を発光させる制御を行うＩＣチップである。ドライバ４は、電流レジスタを備え、この電流レジスタには、ドライバ制御用ＩＣチップ５から入力された各目標電流値信号が示す各目標電流値が設定される。各ドライバ４は、ドライバ制御用ＩＣチップ５から調整命令が入力されると、各発光部３に生じる順方向の電流が、電流レジスタに設定されている各目標電流値になるように、電流を制御する。このとき、ドライバ４は、各発光部３に印加される順方向の電圧が、発光するのに最低限必要なＶｆ付近となるように調整を行う。このような電流および電圧の調整は、ドライバ制御用ＩＣチップ５を介さずに行われる。
【００２８】
以下に、ドライバ４による発光部３の電流および電圧の調整動作についてさらに詳しく述べる。たとえば、ドライバ４は、調整命令が入力されると、そのドライバ４に接続される１６個の発光部３のうちの１つに対して、基準電圧値で電圧を印加する。その後、発光部３のカソード側電圧を検知し、検知した電圧が低い場合は、印加電圧を１ステップ高くして、再度発光部３のカソード側電圧を測定する。また、検知した電圧が高い場合は、印加電圧を１ステップ低くして、発光部３のカソード側電圧を検知する。ドライバ４は、このような動作を繰り返して、発光部３に印加される電圧が最低限必要なＶｆ付近となるように調整し、これによって、各ＬＥＤ２のＶｆばらつきを吸収する。各ドライバ４は、このような調整動作を、接続される１６個の発光部３に対して行う。本実施形態では、発光部３のカソード側電圧が０．５Ｖになるように調整する。すべての発光部３について調整動作が終わると、各ドライバ４は、ドライバ４内に含まれる調整完了レジスタに、調整動作が完了したことを示す値を設定する。
【００２９】
なお、本発明に係るドライバ４としては、より高機能なＬＥＤドライバであってもよい。より高機能なＬＥＤドライバは、印加電圧を微調整して最低限必要なＶｆのばらつきをより吸収できるように、目標電流値よりも敢えて高い電流値となるように制御する。このとき、このＬＥＤドライバは、電流値の上昇に伴って上昇した発光輝度を低下させるために、増加させた電流に応じて、後述するデューティ比を小さくする。
【００３０】
ドライバ４は、上記の調整動作の後、ドライバ制御用ＩＣチップ５から入力される輝度調節信号に従って、発光部３ごとに、パルス幅変調（Pulse Width Modulation、ＰＷＭ）方式による輝度の制御行う。ＰＷＭの周波数は、たとえば１５６０Ｈｚである。
【００３１】
図３は、ドライバ４の構成の一部を示す回路図である。この図３は、ドライバ４の、１つの発光部３に対応する部分を示している。ドライバ４は、ｃｈごとに、トランジスタＴｒ１、トランジスタＴｒ２、抵抗Ｒｓ、差動増幅器Ａｍｐ、および電圧調整回路Ｖａを含む。本実施形態では、トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２は、Ｐ型電界効果トランジスタであるが、Ｎ型電界効果トランジスタによって構成してもよい。
【００３２】
６個のＬＥＤ２、トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２、および抵抗Ｒｓは、電源供給部８とアースとの間に、この順序で直列に接続される。具体的には、第１番目のＬＥＤ２のアノードが電源供給部８に接続され、第１番目のＬＥＤ２のカソードが第２番目のＬＥＤ２のアノードに接続される。第２番目〜第６番目までのＬＥＤ２は、各段のＬＥＤ２のカソードとその各段の次段のＬＥＤ２のアノードとが接続される。第６番目のＬＥＤ２のカソードは、トランジスタＴｒ１のドレインに接続され、トランジスタＴｒ１のソースは、トランジスタＴｒ２のドレインに接続され、トランジスタＴｒ２のソースは、抵抗Ｒｓの一端に接続され、抵抗Ｒｓの他端は、アースに接続される。抵抗Ｒｓは、抵抗素子である。
【００３３】
トランジスタＴｒ１のゲートには、ドライバ制御用ＩＣチップ５から指示されるデューティ比のパルス幅を指示するＰＷＭ信号が入力される。デューティ比は、ＰＷＭ信号の１周期のうち、オンとなるパルス幅が占める割合であり、百分率で示される。ＰＷＭ信号がオンのとき、つまりハイレベルのとき、トランジスタＴｒ１が導通し、ＰＷＭ信号がオフのとき、つまりローレベルのとき、トランジスタＴｒ１が切断される。したがって、ドライバ制御用ＩＣチップ５は、パルス幅を変化させることによって、１周期のうち発光部３が点灯している時間を変化させることができる。
【００３４】
トランジスタＴｒ２のゲートには、差動増幅器Ａｍｐの出力端子が接続される。差動増幅器Ａｍｐの非反転入力端子には、ドライバ制御用ＩＣチップ５から目標電流値信号が入力され、差動増幅器Ａｍｐの反転入力端子には、抵抗Ｒｓの一端が入力される。トランジスタＴｒ２および差動増幅器Ａｍｐによって、発光部３に生じる電流の電流値が目標電流値に一致するように制御される。
【００３５】
電圧調整回路Ｖａは、電源供給部８に接続されており、抵抗Ｒｓの両端子間の電圧を検知し、検知した電圧が低い場合には、印加電圧を１ステップ高く調整し、検知した電圧が高い場合は、印加電圧を１ステップ低く調整する。
【００３６】
このように構成されるドライバ４としては、たとえば、ｉＷａｔｔ社製のｉＷ７０３２や、ｉＷ７０４０を用いることができる。
【００３７】
本発明に係るＬＥＤドライバ制御方法は、以上のように構成されるＬＥＤ発光装置１の制御方法であり、ドライバ制御用ＩＣチップ５によって行われる。図４は、この制御方法を示すフローチャートである。
【００３８】
この制御方法では、まず、ドライバ制御用ＩＣチップ５は、ソフトカウンタである変数ｉに数値「１」を設定する（ステップＳ１）。次に、ドライバ制御用ＩＣチップ５は、ｉ番目のドライバ４に対して、ＳＰＩバス９を介して、調整命令を出力する（ステップＳ２）。次に、ドライバ制御用ＩＣチップ５は、変数ｉの値が１２未満であるか否かを判断し（ステップＳ３）、１２未満の場合はステップＳ４へ進み、１２未満でない場合はステップＳ５へ進む。ステップＳ４では、変数ｉの値を１つ増加させ、ステップＳ２へ戻る。これによって、調整命令が出力されていない他のドライバ４に対して、調整命令が出力されることになる。
【００３９】
ドライバ制御用ＩＣチップ５による調整命令の出力は、時間をあまり空けずに行われる。この様子を図５に示す。調整命令の出力は、図５に示すように、各ドライバ４による調整動作が、時間的に、一部において重なるように行われる。すなわち、各ドライバ４による調整動作は、並列して行われる。なお、各ドライバ４による調整動作を一部並列して行うのではなく、すべて同時に行おうとすると、ドライバ制御用ＩＣチップ５およびＳＰＩバス９をドライバ４の数だけ用意する必要があり、現実的ではない。
【００４０】
ステップＳ５では、ドライバ制御用ＩＣチップ５は、変数ｉに数値「１」を設定する。次に、ドライバ制御用ＩＣチップ５は、ＳＰＩバス９を介して、ｉ番目のドライバ４の調整完了レジスタを確認し、調整が完了していれば、ＲＡＭ６内に調整完了のフラグを立てる（ステップＳ６）。次に、ドライバ制御用ＩＣチップ５は、変数ｉの値が１２未満であるか否かを判断し（ステップＳ７）、１２未満の場合はステップＳ８へ進み、１２未満でない場合はステップＳ９へ進む。ステップＳ８では、変数ｉの値を１つ増加させ、ステップＳ６へ戻る。これによって、すべてのドライバ４に対して、調整完了についてのポーリングが行われることになる。
【００４１】
ステップＳ９では、ドライバ制御用ＩＣチップ５は、ＲＡＭ６を確認して、すべてのドライバ４について調整完了のフラグが立っているか否かを確認し、フラグが立っていれば調整についての制御を終了し、立っていなければステップＳ５へ戻る。
【００４２】
ドライバ制御用ＩＣチップ５が各ドライバ４に対して調整命令を出力するのにそれぞれ１ｍｓ必要であり、かつ、各ドライバ４が調整動作を行うのに２００ｍｓ必要であるとすると、上記のような制御方法を実行した場合、すべてのドライバ４の調整動作の完了までにかかる時間は、２００ｍｓ＋１ｍｓ×１２＝２１２ｍｓとなる。これに対して、各ドライバ４による調整動作を１つずつ完了させた場合は、合計時間は、（２００ｍｓ＋１ｍｓ）×１２＝２４１２ｍｓとなる。したがって、本発明に係る制御方法によれば、バックライトの調整シーケンスを早く完了させることができ、バックライトの起動時の立ち上げ時間を大幅に削減することができる。ここで、上記の１ｍｓや２００ｍｓは１つの例に過ぎず、１ｍｓや２００ｍｓよりも短い場合も有り得るが、そのような場合であっても、バックライトの起動時の立ち上げ時間を大幅に削減することができる。
【００４３】
なお、各ドライバ４による調整動作は、少なくとも２つ以上が、時間的に重なっていれば、時間短縮となる。図５に示すように、すべてのドライバ４による調整が時間的に重なっていれば、大幅な時間短縮となる。
【符号の説明】
【００４４】
１  ＬＥＤ発光装置
２  ＬＥＤ
３  発光部
４  ドライバ
５  ドライバ制御用ＩＣチップ
６  ＲＡＭ
７  ＲＯＭ
８  電源供給部
９  ＳＰＩバス
【図１】
0005899002.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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