(57)【要約】【課題】定電流制御とＰＷＭ制御を同時に行うことが可能で、広いダイナミックレンジで安定した輝度調整が可能な発光素子駆動回路および表示装置を提供する。【解決手段】出力電圧調整部１１１を有し、外部からの信号によって出力電圧を変化させることが可能である定電圧電源１１と、ＬＥＤ１２のカソード側に接続され、外部からのＰＷＭ信号に応じてオン／オフ制御されるスイッチ回路１３と、回路に流れる電流を検出する電流検出部１４と、電流検出部１４による電流入力値を一定期間維持するサンプルホールド回路１５と、を有し、出力電圧調整部１１１は、サンプルホールド回路１５の出力、つまりスイッチ回路１３がオン時の電流値が入力され、この値があらかじめ定められた設定値になるように定電圧電源１１の出力を調整することにより、ＬＥＤ１２に流れる電流を一定にする。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流れる電流に応じた輝度で発光する少なくとも一つの発光素子を含む発光部と、
出力電圧が調整可能で、出力電圧を上記発光部の発光素子に供給する定電圧電源と、
上記定電圧電源の出力を決められたタイミングでオン／オフし、当該オン／オフの比率によって上記発光素子の発光輝度の調整を行うスイッチ手段と、
上記発光素子に流れる電流値を検出する電流検出手段と、
上記スイッチ手段がオンのときの上記電流検出手段の出力の値を維持するサンプルホールド手段と、
上記サンプルホールド手段の出力値が決められた値になるように上記定電圧電源の出力電圧を調整する制御手段と
を有する発光素子駆動装置。
【請求項２】
上記制御手段は、
定電流用基準電圧源と、
上記サンプルホールド手段の出力と上記定電流用基準電圧源による定電流用基準電圧とを比較する定電流制御用エラーアンプと、
上記定電流制御用エラーアンプの出力に応じて定電圧用基準電圧を変更して出力する定電圧用基準電圧源と、
上記定電圧電源の出力電圧と上記定電圧用基準電圧源による定電圧用基準電圧とを比較する定電圧制御用エラーアンプと、を有し、
上記定電圧制御用エラーアンプの比較結果に応じて、上記定電圧電源の出力を定電圧用基準電圧で定められた値になるように制御する
請求項１記載の発光素子駆動装置。
【請求項３】
上記スイッチ手段がオンのときの電流値を変更して、上記発光素子の輝度を調整可能な手段を有する
請求項１記載の発光素子駆動装置。
【請求項４】
上記定電流用基準電圧源は、外部信号により出力する定電流用基準電圧の値を変更可能で、記スイッチ手段がオンのときの電流値を変更して、上記発光素子の輝度を調整可能である
請求項２記載の発光素子駆動装置。
【請求項５】
上記スイッチ手段は、上記定電圧電源の電圧出力ラインに対して上記発光部と直列に接続され、制御端子に上記オン／オフの比率に応じたＰＷＭ信号が供給されるトランジスタを含む
請求項１記載の発光素子駆動装置。
【請求項６】
上記スイッチ手段は、上記定電圧電源の電圧出力ラインに対して上記発光部と直列に接続され、制御端子に上記オン／オフの比率に応じたＰＷＭ信号が供給されるトランジスタを含む
請求項２記載の発光素子駆動装置。
【請求項７】
上記定電圧電源は、スイッチングレギュレータを含み、上記トランジスタは当該スイッチングレギュレータの負極と上記発光部との間、または、正極と上記発光部との間に接続されている
請求項５記載の発光素子駆動装置。
【請求項８】
上記定電圧電源は、スイッチングレギュレータを含み、上記トランジスタは当該スイッチングレギュレータの負極と上記発光部との間、または、正極と上記発光部との間に接続されている
請求項６記載の発光素子駆動装置。
【請求項９】
上記電流検出手段は、上記発光部と上記スイッチングレギュレータの負極との間に接続した抵抗素子を含み、当該抵抗素子の両端の電位差によって電流を検出する
請求項７記載の発光素子駆動装置。
【請求項１０】
上記電流検出手段は、上記発光部と上記スイッチングレギュレータの負極との間に接続した抵抗素子を含み、当該抵抗素子の両端の電位差によって電流を検出する
請求項８記載の発光素子駆動装置。
【請求項１１】
上記サンプルホールド手段は、電流検出値のピーク値を一定期間維持するピークホールド回路を含む
請求項１記載の発光素子駆動装置。
【請求項１２】
上記サンプルホールド手段は、電流検出値のピーク値を一定期間維持するピークホールド回路を含む
請求項２記載の発光素子駆動装置。
【請求項１３】
上記サンプルホールド手段および制御手段の処理をソフトウェアで制御可能な手段によって行う
請求項１記載の発光素子駆動装置。
【請求項１４】
上記サンプルホールド手段および制御手段の処理をソフトウェアで制御可能な手段によって行う
請求項２記載の発光素子駆動装置。
【請求項１５】
上記発光部は、複数の発光素子が直列に接続されている
請求項１記載の発光素子駆動装置。
【請求項１６】
上記発光部は、複数の発光素子が直列に接続されている
請求項２記載の発光素子駆動装置。
【請求項１７】
非発光の透過型の表示部と、
上記表示部の背面側に設けられ、流れる電流に応じた輝度で発光する少なくとも一つの発光素子を含む発光部を有する照明ユニットと、
上記発光部における発光素子を駆動する発光素子駆動装置と、を有し、
上記発光素子駆動装置は、
出力電圧が調整可能で、出力電圧を上記発光部の発光素子に供給する定電圧電源と、
上記定電圧電源の出力を決められたタイミングでオン／オフし、当該オン／オフの比率によって上記発光素子の発光輝度の調整を行うスイッチ手段と、
上記発光素子に流れる電流値を検出する電流検出手段と、
上記スイッチ手段がオンのときの上記電流検出手段の出力の値を維持するサンプルホールド手段と、
上記サンプルホールド手段の出力値が決められた値になるように上記定電圧電源の出力電圧を調整する制御手段と、を含む
表示装置。
【請求項１８】
上記制御手段は、
定電流用基準電圧源と、
上記サンプルホールド手段の出力と上記定電流用基準電圧源による定電流用基準電圧とを比較する定電流制御用エラーアンプと、
上記定電流制御用エラーアンプの出力に応じて定電圧用基準電圧を変更して出力する定電圧用基準電圧源と、
上記定電圧電源の出力電圧と上記定電圧用基準電圧源による定電圧用基準電圧とを比較する定電圧制御用エラーアンプと、を有し、
上記定電圧制御用エラーアンプの比較結果に応じて、上記定電圧電源の出力を定電圧用基準電圧で定められた値になるように制御する
請求項１７記載の表示装置。
【請求項１９】
上記発光部は、複数の発光素子が直列に接続されている
請求項１７記載の表示装置。
【請求項２０】
上記発光部は、複数の発光素子が直列に接続されている
請求項１８記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤ等、流れる電流に応じた輝度で発光する発光素子駆動装置、およびそれを用いた、たとえば非発光の透過型の表示部を有する表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶パネルのバックライトは、蛍光管を使ったＣＣＦＬ（Cold Cathode Fluorescent Lamp）タイプが主流であるが、環境的に水銀レスが要求されてきている。
このことから、近年、ＣＣＦＬに変わる光源として発光ダイオード（ＬＥＤ）が有望視されている。
特に、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、青色ＬＥＤの各原色を個別に使用し、光学的に合成加法混色して白色を得る方法は、色のバランスがとりやすいため、テレビジョン用途として用いることが盛んに検討されている。
【０００３】
ＬＥＤは、基本的に電流に応じて輝度が変化する特性を持ち、また順方向電圧は個体差のバラツキや温度で変動する。
したがって、ＬＥＤを液晶パネル（LCD等）のバックライトとして使う際には、一定の均一な輝度を得るため、その駆動装置には定電流特性が求められる。
【０００４】
簡易的には、図１に示すように、定電圧電源１の出力にＬＥＤ２と抵抗３を直列に接続することによって電流を制限する方法が知られている。
しかし、図１の装置では、大電流の流れる高輝度ＬＥＤではこの抵抗３による損失が問題となる。
【０００５】
この問題を解決する方法として、図２に示すように、駆動装置として定電流電源４を用いる方法がある。
この駆動装置においては、ＬＥＤ２の輝度の調整は、電流値を絞る（小さくする）ことによって可能ではある。電流値の可変は、ＬＥＤ２に直列に抵抗５を挿入し、その両端の電位差で電流値を検出しフィードバック制御をかけて電流値を目的値に制御する方法が一般的である。
しかし、電流が小さくなるほど電位差も小さくなるため精度も悪くなり、ノイズ等の影響も受けやすくなる。また小電流でも十分な電圧が得られるように抵抗値を大きくすると、大電流の際には損失が大きくなるという不利益がある。
【０００６】
そこで、広いダイナミックレンジで安定して輝度を調整するため、ＬＥＤに流れる電流を一定のタイミングでオン／オフし、そのオン／オフ期間の比率によって輝度を調整するＰＷＭ制御方式を採用した駆動装置が知られている。
この方式を実現する方法の一つとして、図３に示すように、ＬＥＤ２と直列にスイッチ素子６を挿入して、ある決められたタイミングでオン／オフする方法が採用される（たとえば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１−２７２９３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、ＰＷＭ制御方式を採用した駆動装置として定電流電源を用いた場合、オフ期間は電流が流れないにもかかわらず定電流電源としては一定の電流を流そうとするため、制御が異常状態となってしまい、正しく定電流制御ができなくなるおそれがある。その結果、安定した輝度調整を行うことができないという不利益がある。
【０００８】
本発明の目的は、定電流制御とＰＷＭ制御を同時に行うことが可能で、広いダイナミックレンジで安定した輝度調整が可能な発光素子駆動回路およ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】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明の第１の観点の発光素子駆動装置は、流れる電流に応じた輝度で発光する少なくとも一つの発光素子を含む発光部と、出力電圧が調整可能で、出力電圧を上記発光部の発光素子に供給する定電圧電源と、上記定電圧電源の出力を決められたタイミングでオン／オフし、当該オン／オフの比率によって上記発光素子の発光輝度の調整を行うスイッチ手段と、上記発光素子に流れる電流値を検出する電流検出手段と、上記スイッチ手段がオンのときの上記電流検出手段の出力の値を維持するサンプルホールド手段と、上記サンプルホールド手段の出力値が決められた値になるように上記定電圧電源の出力電圧を調整する制御手段とを有する。
【００１０】
本発明の第２の観点の表示装置は、非発光の透過型の表示部と、上記表示部の背面側に設けられ、流れる電流に応じた輝度で発光する少なくとも一つの発光素子を含む発光部を有する照明ユニットと、上記発光部における発光素子を駆動する発光素子駆動装置と、を有し、上記発光素子駆動装置は、出力電圧が調整可能で、出力電圧を上記発光部の発光素子に供給する定電圧電源と、上記定電圧電源の出力を決められたタイミングでオン／オフし、当該オン／オフの比率によって上記発光素子の発光輝度の調整を行うスイッチ手段と、上記発光素子に流れる電流値を検出する電流検出手段と、上記スイッチ手段がオンのときの上記電流検出手段の出力の値を維持するサンプルホールド手段と、上記サンプルホールド手段の出力値が決められた値になるように上記定電圧電源の出力電圧を調整する制御手段と、を含む。
【００１１】
好適には、上記制御手段は、定電流用基準電圧源と、上記サンプルホールド手段の出力と上記定電流用基準電圧源による定電流用基準電圧とを比較する定電流制御用エラーアンプと、上記定電流制御用エラーアンプの出力に応じて定電圧用基準電圧を変更して出力する定電圧用基準電圧源と、上記定電圧電源の出力電圧と上記定電圧用基準電圧源による定電圧用基準電圧とを比較する定電圧制御用エラーアンプと、を有し、上記定電圧制御用エラーアンプの比較結果に応じて、上記定電圧電源の出力を定電圧用基準電圧で定められた値になるように制御する。
【００１２】
好適には、上記スイッチ手段がオンのときの電流値を変更して、上記発光素子の輝度を調整可能な手段を有する。
【００１３】
好適には、上記定電流用基準電圧源は、外部信号により出力する定電流用基準電圧の値を変更可能で、記スイッチ手段がオンのときの電流値を変更して、上記発光素子の輝度を調整可能である。
【００１４】
好適には、上記スイッチ手段は、上記定電圧電源の電圧出力ラインに対して上記発光部と直列に接続され、制御端子に上記オン／オフの比率に応じたＰＷＭ信号が供給されるトランジスタを含む。
【００１５】
好適には、上記定電圧電源は、スイッチングレギュレータを含み、上記トランジスタは当該スイッチングレギュレータの負極と上記発光部との間、または、正極と上記発光部との間に接続されている。
【００１６】
好適には、上記電流検出手段は、上記発光部と上記スイッチングレギュレータの負極との間に接続した抵抗素子を含み、当該抵抗素子の両端の電位差によって電流を検出する。
【００１７】
好適には、上記サンプルホールド手段は、電流検出値のピーク値を一定期間維持するピークホールド回路を含む。
【００１８】
好適には、上記サンプルホールド手段および制御手段の処理をソフトウェアで制御可能な手段によって行う。
【００１９】
好適には、上記発光部は、複数の発光素子が直列に接続されている。
【００２０】
本発明によれば、定電圧電源が電圧を出力し、スイッチ手段により、定電圧電源の出力を決められたタイミングでオン／オフする。スイッチ手段がオン／オフすると発光素子にたとえば方形波状の電流が流れ、発光素子が点灯する。
このとき、発光素子に流れる電流が電流検出手段によって検出され、検出結果がサンプルホールド手段に供給される。
サンプルホールド手段において、スイッチ手段がオンのときの値だけが制御手段に入力される。
そして、制御手段によって、スイッチ手段がオンのときに発光素子に流れる電流はあらかじめ定められた設定値と同じ値になるように出力電圧が安定に制御される。
この出力電圧調整によって発光素子に流れる電流が一定に保たれる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、定電流制御とＰＷＭ制御が同時に可能になり、広いダイナミックレンジで安定した輝度調整が可能になる。
さらに定電流制御の際の電流値を可変することで、さらに広いダイナミックレンジの輝度調整が可能になる。
また、定電流制御に電流制限抵抗を用いておらず、電流検出抵抗も低抵抗のものを使用することができることから、高効率なＬＥＤ駆動が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態について、図面に関連付けて説明する。
【００２３】
本実施形態においては、駆動対象である、流れる電流によって輝度が変化する電気光学素子である発光素子としてＬＥＤ（light Emitting Diode: 発光ダイオード）を採用している。
【００２４】
第１実施形態
図４は、本発明に係る発光素子（ＬＥＤ）駆動装置の第１の実施形態を示す回路図である。
【００２５】
図４のＬＥＤ駆動装置１０は、定電圧電源１１、ＬＥＤ１２、スイッチ手段としてのスイッチ回路１３、電流検出部１４、およびサンプルホールド回路１５を有する。
【００２６】
定電圧電源１１は、制御手段としての出力電圧調整部１１１を有し、外部からの信号によって出力電圧を変化させることが可能である。
出力電圧調整部１１１は、サンプルホールド回路１５の出力、つまりスイッチ回路１３がオン時の電流値が入力され、この値があらかじめ定められた設定値になるように定電圧電源１１の出力を調整する。具体的には、出力電圧調整部１１１は、電流値が設定値よりも小さい場合は電圧を上げる方向、設定値よりも大きい場合は電圧を下げる方向に働くようになっている。
定電圧電源１１の正極（＋）端子がＬＥＤ１２のアノードに接続されている。
【００２７】
スイッチ回路１３は、作動接点ａがＬＥＤ１２のカソードに接続され、固定接点ｂが電流検出部１４の入力に接続されており、外部からのＰＷＭ信号に応じてオン／オフ制御される。
【００２８】
電流検出部１４は、回路に流れる電流を検出し、検出電流値を定電圧電源１１の−端子、およびサンプルホールド回路１５に供給する。
【００２９】
サンプルホールド回路１５は、電流検出部１４による電流入力値を一定期間維持する。
サンプルホールド回路１５は、スイッチ回路１３に入力されるＰＷＭ信号も入力されており、このＰＷＭ信号がオンのときの入力値をＰＷＭ信号がオフのときにも維持して出力し続けるように構成されている。
【００３０】
このような構成において、定電圧電源１１が電圧を出力し、ＰＷＭ信号によってスイッチ回路１３がオン／オフすると、ＬＥＤ１２に方形波状の電流が流れ、ＬＥ１２が点灯する。
このとき、ＬＥＤ１２に流れる電流が電流検出部１４によって検出され、検出結果がサンプルホールド回路１５に供給される。
サンプルホールド回路１５において、ＰＷＭ信号がオンのときの値だけが定電圧電源１１の出力電圧調整部１１１に入力される。
その結果、ＰＷＭ信号がオンのときにＬＥＤ１２に流れる電流はあらかじめ定められた設定値と同じ値になるように出力電圧が安定に制御される。
【００３１】
以上説明したように、本第１の実施形態によれば、出力電圧調整部１１１を有し、外部からの信号によって出力電圧を変化させることが可能である定電圧電源１１と、ＬＥＤのカソード側に接続され、外部からのＰＷＭ信号に応じてオン／オフ制御されるスイッチ回路１３と、回路に流れる電流を検出する電流検出部１４と、電流検出部１４による電流入力値を一定期間維持するサンプルホールド回路１５と、を有し、出力電圧調整部１１１は、サンプルホールド回路１５の出力、つまりスイッチ回路１３がオン時の電流値が入力され、この値があらかじめ定められた設定値になるように定電圧電源１１の出力を調整するので、ＰＷＭ制御と定電流制御が同時に行われ、広いダイナミックレンジで安定した輝度調整が可能になる利点がある。
また定電流制御に電流制限抵抗を用いておらず、電流検出抵抗も低抵抗のものを使用することができるので、高効率なＬＥＤ駆動が可能になる。
たとえば、関連する技術として説明した図３の駆動装置における電流制限抵抗は、その抵抗値がたとえば百オーム（Ω）〜数百オーム（Ω）であるのに対して、本実施形態に係る図４のＬＥＤ駆動装置における電流検出抵抗の抵抗値はたとえば１オーム（Ω）以下であり、これらに流れる電流は、たとえば５００ｍＡである。したがって、図３の駆動装置と図４の駆動装置において消費される電力は５０Ｗ対０．５Ｗとなり、本実施形態に係るＬＥＤ駆動装置においては、大幅な消費電力の削減を実現でき、効率なＬＥＤ駆動が可能になる。
また、ＰＷＭ制御は、たとえば本実施形態に係るＬＥＤ駆動装置が適用される表示装置の信号処理回路において、ユーザによる明るさ調整に基づく制御、ＡＰＬ（平均輝度）による制御、および赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）のＬＥＤのホワイトバランス調整のための制御により行われ、これに基づくＰＷＭ信号がスイッチ回路１３およびサンプルホールド回路１５に供給される。
【００３２】
第２実施形態
図５は、本発明に係る発光素子（ＬＥＤ）駆動装置の第２の実施形態を示す回路図である。
【００３３】
図５のＬＥＤ駆動装置２０は、図４のＬＥＤ駆動装置をより具体的な回路とした構成を有する。
具体的には、定電圧電源として降圧チョッパータイプのスイッチング電源（スイッチングレギュレータ）２１を、スイッチ回路としてｎチャンネルの絶縁ゲート型電界効果トランジスタ（ＭＯＳ−ＦＥＴ：以下、単にＦＥＴ）２３を、電流検出部として抵抗２４を、サンプルホールド回路としてピークホールド回路２５を、制御部（出力電圧調整部を含む）として定電流用基準電圧源２６と定電流制御用エラーアンプ２７、および外部より出力電圧を可変する機能を持った定電圧用基準電圧源２８と定電圧制御用エラーアンプ２９を用いた実施形態である。
【００３４】
スイッチング電源２１は、図５に示すように、入力キャパシタ２１１、スイッチ素子２１２、チョークコイル２１３、出力キャパシタ２１４、ダイオード２１５、および制御回路２１６を有する。
【００３５】
入力キャパシタ２１１の第１電極、出力キャパシタ２１４の第１電極、およびダイオード２１５のアノードが共通の−端子に接続されている。
スイッチ素子２１２の作動接点ａが入力キャパシタ２１１の第２電極に接続され、固定接点ｂがチョークコイル２１３の一端に接続されている。
チョークコイル２１３の他端がダイオード２１５のカソード、出力キャパシタ２１４の第２電極２１４、および正極（＋）端子に接続されている。
制御回路２１６は、定電圧制御用エラーアンプ２９の出力がフィードバックされ、この信号に基づいて、スイッチ素子２１２のオン／オフを制御することによって、出力電圧を変化させて出力電圧を定電圧用基準電圧源２８が定める値になるように制御する。
【００３６】
ＦＥＴ２３のドレインがＬＥＤ２２のカソードに接続され、ソースが電流検出抵抗２４の一端およびピークホールド回路２５の入力に接続されている。
電流検出抵抗２４の他端、定電流用基準電圧源２６の負極、および定電圧用基準電圧源２８の負極がスイッチング電源２１の負極（−）端子に共通に接続されている。
【００３７】
ピークホールド回路２５は、あらかじめ決められたＰＷＭ周期の期間、入力された電圧値のピーク値を定電流制御用エラーアンプ２７に出力する。
【００３８】
定電流制御用エラーアンプ２７は、ピークホールド回路２５の出力Ｓ２５と定電流用基準電圧源２６の出力基準電圧Ｖref1とを比較し、その結果を信号Ｓ２７として定電圧用基準電圧源２８に供給する。
具体的には、定電流制御用エラーアンプ２７は、ピークホールド回路２５の出力信号Ｓ２５が定電流用基準電圧源２６の出力基準電圧Ｖref1よりも小さい場合は定電圧用基準電圧源２８の出力基準電圧Ｖref2を上げる方向、ピークホールド回路２５の出力信号Ｓ２５が定電流用基準電圧源２６の出力基準電圧Ｖref1よりも大きい場合は定電圧用基準電圧源２８の出力基準電圧Ｖref2を下げる方向に作用する構成されている。
【００３９】
定電圧用基準電圧源２８は、可変電圧源であり、定電流制御用エラーアンプ２７の出力信号Ｓ２７に応じた基準電圧Ｖref2を定電圧制御用エラーアンプ２９に供給する。
【００４０】
定電圧制御用エラーアンプ２９は、スイッチング電源２１の+出力の電圧と定電圧用基準電圧源２８の出力基準電圧Ｖref2を比較し、その結果をスイッチング電源２１の制御回路２１６にフィードバックし、スイッチング電源２１のスイッチ素子２１２のオン／オフを制御することによって、その出力電圧を変化させて出力電圧を定電圧用基準電圧源２８が定める値になるように制御する。
【００４１】
次に、上記構成による動作を、図６（Ａ）〜（Ｄ）の波形図に関連付けて説明する。
図６（Ａ）はＰＷＭ信号を示し、図６（Ｂ）はＬＥＤ２３に流れるＬＥＤ電流ＩLED を示し、図６（Ｃ）は電流検出抵抗２４の電流検出出力Ｓ２４を示し、図６（Ｄ）は定電圧用基準電圧源２８による基準電圧Ｖref2を示している。
【００４２】
スイッチング電源２１が電圧を出力し、図６（Ａ）に示すようなＰＷＭ信号によってＦＥＴ２３がオン／オフすると、ＬＥＤ２２に、図６（Ｂ）に示すような、方形波状の電流が流れ、ＬＥＤ２２が点灯する。
このとき、ＬＥＤ２２に流れる電流が電流検出抵抗２４によって検出され、そのＦＥＴ２３が接続された側の端子の電圧が信号Ｓ２４としてピークホールド回路２５に入力される。
ピークホールド回路２５はＰＷＭ周期の期間、その入力電圧のピーク値を維持するので、ピークホールド回路２５の出力はＰＷＭ信号がオンのときにＬＥＤ２２に流れる電流値と等しくなる。ピークホールド回路２５の出力は、定電流制御用エラーアンプ２７に入力される。
【００４３】
定電流制御用エラーアンプ２７においては、ピークホールド回路２５の出力Ｓ２５と、定電流用基準電圧源２６の出力基準電圧Ｖref1と比較され、その比較結果がＦ．Ｂ．端子を介して信号Ｓ２７として定電圧用基準電圧源２８に供給される。
定電圧用基準電圧源２８においては、定電流制御用エラーアンプ２７の出力信号Ｓ２７に応じて出力基準電圧Ｖref2を変化させる。
定電圧制御用エラーアンプ２９においては、定電圧用基準電圧源２８の出力基準電圧Ｖref2とスイッチング電源２１の出力電圧とが比較されて、その比較結果がスイッチング電源２１の制御回路２１６にフィードバックされる。制御回路２１６は、スイッチング電源２１の出力電圧が定電圧用基準電圧源２８が定める値になるようにスイッチ素子２１２のオン／オフ制御を行う。
その結果、ＰＷＭ信号がオンのときにＬＥＤ２２に流れる電流は定電流用基準電圧源２６と電流検出抵抗２４によってあらかじめ決められた値に安定に制御され、ＰＷＭ制御と定電流制御が同時に行われる。
その結果、広いダイナミックレンジで安定した輝度調整が可能になる。
【００４４】
なお、定電流用基準電圧源２６は、図５の構成に限定されるものではなく、たとえば外部から基準電圧Ｖref1の値を調整可能に構成し、ＦＥＴ２３がオンのときの電流値を変更することによってＬＥＤ２２に流れる電流値を変更可能で、ＬＥＤ２２の発光輝度を調整可能に構成することも可能である。
【００４５】
図７は、調整機能を備えた定電圧用基準電圧源の構成例を示す回路図である。
【００４６】
この定電圧用基準電圧源２８Ａは、図７に示すように、基準電圧源２８１、および抵抗２８２〜２８４を有する。
基準電圧源２８１の負極および抵抗２８２に一端がスイッチング電源２１の−端子に接続され、基準電圧源２８１の正極が抵抗２８３の一端に接続されている。抵抗２８２と２８３の他端同士が接続されてノードＮＤ２８が構成されている。そして、抵抗２８４の一端がノードＮＤ２８に接続され、抵抗２８４の他端が外部からの電流調整信号ＳＩＡの入力ラインに接続されている。
【００４７】
このような構成を有する定電圧用基準電圧源２８Ａは、外部から電流調整信号ＳＩＡに応じて基準電圧源２８１の出力電圧を所望の値に調整してノードＮＤ２８から所望の値の基準電圧Ｖref1を定電圧制御用エラーアンプ２９に供給する。
このように、図７の定電圧用基準電圧源２８Ａは、外部からの電流調整信号ＳＩＡにより出力基準電圧Ｖref2を調整可能であることから、ＰＷＭ信号がオンのときにＬＥＤ２２に流れる電流は、調整後の定電圧用基準電圧源２８の基準電圧Ｖref2と電流検出抵抗２４によってあらかじめ決められた値に安定に制御され、ＰＷＭ制御と定電流制御が同時に行われる。
【００４８】
すなわち、外部からの電流調整信号ＳＩＡにより定電圧用基準電圧源２８Ａの出力基準電圧Ｖref2を任意の値に調整することにより、ＬＥＤ２２に流れる電流値を調整でき、その結果、ＬＥＤ２２の発光輝度を調整できる。したがって、さらに広いダイナミックレンジの輝度調整が可能になる。
【００４９】
なお、定電流用基準電圧源２６として、図７に関連付けて説明した定電圧用基準電圧源２８Ａと同様な構成を採用することにより、定電流用基準電圧源２６の基準電圧Ｖref1の値を調整可能に構成することが可能である。
【００５０】
また、上述した実施形態において、スイッチング電源２１の負極（−）端子とＬＥＤ２２のカソードとの間のラインにスイッチ手段としてｎチャネルのＭＯＳ−ＦＥＴを用いたが、たとえばｎｐｎ型バイポーラトランジスタにより置換することも可能である。
また、ｎチャネルのＭＯＳ−ＦＥＴに代えてｐチャネルのＭＯＳ−ＦＥＴを用いる場合には、スイッチング電源２１の正極（＋）端子とＬＥＤ２２のアノードとの間に接続される。この場合も、ｐｎｐ型バイポーラトランジスタにより置換することも可能である。
【００５１】
第３実施形態
図８は、本発明に係る発光素子（ＬＥＤ）駆動装置の第３の実施形態を示す回路図である。
【００５２】
本第３の実施形態のＬＥＤ駆動装置２０Ａは、図５に示す第２の実施形態のピークホールド回路２５、定電流制御用エラーアンプ２７、定電流用基準電圧源２６、および定電圧用基準電圧源２８をマイクロコンピュータ（以下、マイコンという）３０によって置き換えた例である。
また、本第３の実施形態では、ＰＷＭ信号も同じマイコン３０から出力するようになっている。
【００５３】
この場合、電流検出抵抗２４による検出電圧がマイコン３０に入力される。マイコン３０は、図示しないアナログ・デジタルコンバータでアナログからデジタルへの変換処理を行い、マイコン３０自身で発生させているＰＷＭ信号に合わせてサンプルホールドし、ソフトウェアによってあらかじめ定められた電流設定値と比較してその結果に応じた出力を図示しないデジタル・アナログコンバータを通じてアナログ値に変換して定電圧制御用エラーアンプ２９に出力することで、図６の第２の実施形態と同様の動作が可能になる。
またさらには、電流設定値をソフトウェアで変化させることで、ＰＷＭ制御だけの場合よりさらに広いダイナミックレンジの輝度調整が可能になる。
【００５４】
第４実施形態
図９は、本発明に係る発光素子（ＬＥＤ）駆動装置の第４の実施形態を示す回路図である。
【００５５】
本第４の実施形態のＬＥＤ駆動装置１０Ａは、図４に示す第１の実施形態のＬＥＤ駆動装置１０のＬＥＤ１２を、ＬＥＤアレイ１２Ａに置き換えた例である。
【００５６】
ＬＥＤアレイ１２Ａは、複数個のＬＥＤを直列に接続したものであり、その分印加する電圧が大きくなる。
たとえば、ｎ個のＬＥＤ１２−１〜１２−ｎを直列に接続したＬＥＤアレイ１２Ａの場合は、ｎ倍の電圧が必要になるので、定電圧電源１１やスイッチ回路１３もその電圧に応じた出力電圧、遮断電圧のもが必要になるが、この条件を満たせば、図４とＬＥＤ駆動装置１０と同じ構成で同様の動作が可能となる。
【００５７】
たとえば、ＬＥＤを液晶パネルのバックライトの光源として用いる場合、現実的なコストの観点から１つ１つのＬＥＤを個別に駆動するようなことはできない。
そのために、ＬＥＤをバックラインとの光源として用いる場合には、あるまとまった数のＬＥＤを直列接続して一括して駆動する方式が採用される。
したがって、図９のＬＥＤ駆動装置１０Ａは、バックライト装置を有する透過型液晶表示装置に好適である。
【００５８】
第５実施形態
図１０は、本発明に係る発光素子（ＬＥＤ）駆動装置の第５の実施形態を示す回路図である。
【００５９】
本第５の実施形態のＬＥＤ駆動装置２０Ｂは、図５に示す第２の実施形態のＬＥＤ駆動装置２０のＬＥＤ２２を、ＬＥＤアレイ２２Ａに置き換えた例である。
【００６０】
ＬＥＤアレイ２２Ａは、複数個のＬＥＤを直列に接続したものであり、その分印加する電圧が大きくなる。
たとえば、ｎ個のＬＥＤ２２−１〜２２−ｎを直列に接続したＬＥＤアレイ２２Ａの場合は、ｎ倍の電圧が必要になるので、定電圧電源２１やＦＥＴ２３もその電圧に応じた出力電圧、遮断電圧のもが必要になるが、この条件を満たせば、図５とＬＥＤ駆動装置２０と同じ構成で同様の動作が可能となる。
【００６１】
図１０のＬＥＤ駆動装置２０Ｂは、バックライト装置を有する透過型液晶表示装置に好適である。
【００６２】
第６実施形態
図１１は、本発明に係る発光素子（ＬＥＤ）駆動装置の第６の実施形態を示す回路図である。
【００６３】
本第６の実施形態のＬＥＤ駆動装置２０Ｃは、図８に示す第３の実施形態のＬＥＤ駆動装置２０ＡのＬＥＤ２２を、ＬＥＤアレイ２２Ｃに置き換えた例である。
【００６４】
ＬＥＤアレイ２２Ｃは、複数個のＬＥＤを直列に接続したものであり、その分印加する電圧が大きくなる。
たとえば、ｎ個のＬＥＤ２２−１〜２２−ｎを直列に接続したＬＥＤアレイ２２Ｃの場合は、ｎ倍の電圧が必要になるので、定電圧電源２１やＦＥＴ２３もその電圧に応じた出力電圧、遮断電圧のもが必要になるが、この条件を満たせば、図５とＬＥＤ駆動装置２０と同じ構成で同様の動作が可能となる。
【００６５】
図１１のＬＥＤ駆動装置２０Ｃは、バックライト装置を有する透過型液晶表示装置に好適である。
【００６６】
第７実施形態
以下、本発明の第７の実施形態として、図９〜図１１のＬＥＤ駆動装置が適用可能なＬＥＤバックライトを用いた液晶表示装置について説明する。
【００６７】
図１２は、本発明に係る第７の実施形態の液晶表示装置の構成例を示すブロック図である。
【００６８】
液晶表示装置１００は、図１２に示すように、透過型液晶表示パネル（ＬＣＤパネル）１１０、ＬＣＤパネル１１０の背面側に設けられた照明ユニットとしてのバックライト装置１２０、ＬＥＤ駆動装置１３０、パネル駆動回路１４０、信号処理回路１５０、および電源回路１６０を有する。
【００６９】
図１３は、透過型ＬＣＤパネル１１０の構成例を示す図である。
【００７０】
この透過型ＬＣＤパネル１１０は、ＴＦＴ基板１１１と対向電極基板１１２とを互いに対向配置させ、その間隙に、たとえばツイステッドネマチック（ＴＮ）液晶を封入した液晶層１１３を設けた構成となっている。ＴＦＴ基板１１１にはマトリクス状に配置された信号線１１４と走査線１１５、並びにこれらの交点に配置されたスイッチング素子としての薄膜トランジスタ１１６と画素電極１１７が形成されている。薄膜トランジスタ１１６は走査線１１５により順次選択されると共に、信号線１１４から供給される映像信号を対応する画素電極１１７に書き込む。一方、対向電極基板１１２の内表面には対向電極１８およびカラーフィルタ１１９が形成されている。
【００７１】
液晶表示装置１００においては、このような構成の透過型ＬＣＤパネル１１０を２枚の偏光板で挟み、バックライト装置１２０により背面側から白色光を照射した状態で、アクティブマトリクス方式で駆動することによって、所望のフルカラー映像表示が得られる。
【００７２】
バックライト装置１２０は、光源１２１と波長選択フィルタ１２２とを備えている。バックライト装置１２０は、光源１２１から発光された光を、波長選択フィルタ１２２を介してＬＣＤパネル１１０を背面側から照明する。
【００７３】
バックライト装置１２０は、透過型ＬＣＤパネル１１０を背面に配設され、ＬＣＤパネル１１０の背面直下から照明する直下型タイプである。
バックライト装置１２０の光源１２１は、直列接続した複数のＬＥＤを発光源としている。
バックライト装置１２０の光源１２１は、画面水平方向に並んだ発光ダイオードが直列接続され、水平方向に直列接続された複数の発光ダイオード群が、複数個形成される。
【００７４】
このような構成を有するバックライト装置１２０は、ＬＥＤ駆動装置１３０により駆動される。
ＬＥＤ駆動装置１３０としては、前述した図９〜図１１のＬＥＤ駆動装置が適用可能である。
図１２においては、ＬＥＤ駆動装置１３０により光源１２１全体が駆動されるように示されているが、実際には、水平方向に直列接続した発光ダイオード群３０の一つ一つに独立したＬＥＤ駆動装置が設けられている。
また、ＬＥＤ駆動装置１３０は、前述したように、ＰＷＭ制御方式を採用しているが、そのＰＷＭ信号はたとえば信号処理回路１５０により供給される。
ＰＷＭ制御は、信号処理回路１５０において、ユーザによる明るさ調整に基づく制御、ＡＰＬ（平均輝度）による制御、および赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）のＬＥＤのホワイトバランス調整のための制御により行われる。
【００７５】
パネル駆動回路１４０は、Ｘドライバ回路、Ｙドライバ回路等を含み、信号処理回路１５０によりＸドライバ回路およびＹドライバ回路供給されるたとえばＲＧＢセパレート信号でＬＣＤパネル１１０を駆動することにより、ＲＧＢセパレート信号に応じた映像を表示する。
【００７６】
信号処理回路１５０は、入力された映像信号に対してクロマ処理等の信号処理を行い、さらに、コンポジット信号からＬＣＤパネル１１０の駆動に適したＲＧＢセパレート信号に変換して、パネル駆動回路１４０に供給する。
また、信号処理回路１５０は、ＬＥＤ駆動装置１３０に対して所定のタイミングでＰＷＭ信号を供給する。
【００７７】
このような構成を有する液晶表示装置１００は、図９〜図１１のＬＥＤ駆動装置が適用されることから、環境の優しいＬＥＤを用いたバックラインと用いたとして、定電流制御とＰＷＭ制御が同時に可能になり、広いダイナミックレンジで安定した輝度調整が可能になる。
さらに定電流制御の際の電流値を可変することで、さらに広いダイナミックレンジの輝度調整が可能になる。
また、定電流制御に電流制限抵抗を用いておらず、電流検出抵抗も低抵抗のものを使用することができることから、高効率なＬＥＤ駆動が可能になる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】発光素子（ＬＥＤ）駆動装置の第１の関連技術を説明するための図である。
【図２】発光素子（ＬＥＤ）駆動装置の第２の関連技術を説明するための図である。
【図３】発光素子（ＬＥＤ）駆動装置の第３の関連技術を説明するための図である。
【図４】本発明に係る発光素子（ＬＥＤ）駆動装置の第１の実施形態を示す回路図である。
【図５】本発明に係る発光素子（ＬＥＤ）駆動装置の第２の実施形態を示す回路図である。
【図６】図５のＬＥＤ駆動装置の要部波形を示す図である。
【図７】調整機能を備えた定電圧用基準電圧源の構成例を示す回路図である。
【図８】本発明に係る発光素子（ＬＥＤ）駆動装置の第３の実施形態を示す回路図である。
【図９】本発明に係る発光素子（ＬＥＤ）駆動装置の第４の実施形態を示す回路図である。
【図１０】本発明に係る発光素子（ＬＥＤ）駆動装置の第５の実施形態を示す回路図である。
【図１１】本発明に係る発光素子（ＬＥＤ）駆動装置の第６の実施形態を示す回路図である。
【図１２】本発明に係る第７の実施形態の液晶表示装置の構成例を示すブロック図である。
【図１３】透過型ＬＣＤパネルの構成例を示す図である。
【符号の説明】
【００７９】
１０，１０Ａ…ＬＥＤ駆動装置、１１…定電圧電源、１１１…出力電圧調整部、１２…ＬＥＤ、１３…スイッチ回路、１４…電流検出部、１５…サンプルホールド回路、２０，２０Ａ〜２０Ｃ…ＬＥＤ（発光素子）駆動装置、２１…スイッチング電源、２１１…入力側キャパシタ、２１２…スイッチ素子、２１３…チョークコイル、２１４…出力キャパシタ、２１５…ダイオード、２１６…制御回路、２２，２１−１〜２２−ｎ…ＬＥＤ、２２Ａ…ＬＥＤアレイ、２３…ＭＯＳ−ＦＥＴ、２４…電流検出抵抗、２５…ピークホールド回路、２６…定電流用基準電圧源、２７…定電流制御用エラーアンプ、２８，２８Ａ…定電圧用基準電圧源、２８１…基準電圧源、２８２〜２８４…抵抗、２９…定電圧制御用エラーアンプ。
【図１】
2006140438.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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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