(57)【要約】【課題】複数チャンネルを有する定電流供給装置に関するものであり、駆動電流のチャンネル間ばらつきを抑えるよう、駆動中においても逐次電流波高値を変更できるものである。【解決手段】可変基準電流源で調整した基準電流を、各チャンネルに設けた電流保持部にて記憶し、定電流駆動部によって駆動電流に変換して負荷を駆動している。チャンネル毎に電流保持部をもっているため、各チャンネルに個別の電流情報を記憶させることができる。【選択図】図１
2011100331.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の負荷のそれぞれに駆動電流を供給する複数のチャンネルと、
複数のチャンネルのそれぞれに調整された駆動電流を供給するため、複数のチャンネルのそれぞれについて固有の調整値を記憶したテーブルを備えた負荷電流制御部と、
前記テーブルから読み出された調整値に基づいて、チャンネル毎に固有の基準電流を生成する可変基準電流源と、
前記可変基準電流源からの基準電流の情報を保持し、所定の時間枠内において基準電流の情報に基づいてコピーした基準電流を生成する電流保持部と、
コピーした基準電流に基づいて、調整された駆動電流を生成する定電流駆動部を設け、
前記可変基準電流源は、一つだけ設け、
前記電流保持部は、複数設け、
前記定電流駆動部は、複数設け、
たことを特徴とする負荷駆動装置。
【請求項２】
更に複数の電流保持部と複数の定電流駆動部の間に第１マトリックススイッチ部を設け、いずれか一つの電流保持部からのコピーした基準電流を、いずれか一つの定電流駆動部に供給出来るようにすると共に、複数の定電流駆動部と複数のチャンネルとの間に第２マトリックススイッチ部を設け、いずれか一つの定電流駆動部からの駆動電流を、いずれか一つのチャンネルに供給出来るようにしたことを特徴とする請求項１記載の負荷駆動装置。
【請求項３】
前記可変基準電流源は、入力されるデジタル信号によって出力電流の波高値が変化することを特徴とする請求項１もしくは請求項２の負荷駆動装置。
【請求項４】
前記可変基準電流源は、大きなステップで出力が変化する電流源と、前記大きなステップ幅よりも小さいステップで出力が変化する電流源で構成され、前記２つの電流源の出力電流和を出力とすることを特徴する請求項３の負荷駆動装置。
【請求項５】
前記電流保持部は、カレントコピア回路であり、
前記カレントコピア回路が電流を出力していない期間に前記可変基準電流源の出力電流を記憶することを特徴とする請求項１もしくは請求項２の負荷駆動装置。
【請求項６】
前記定電流駆動部は、前記電流保持部から入力される電流から所定倍した電流を内部で生成し、
前記所定倍した電流を前記定電流駆動部の出力電流として前記チャンネルに供給し、
前記出力電流を波高値とするPWM出力を行なうことを特徴とする請求項１もしくは請求項２の負荷駆動装置。
【請求項７】
前記電流保持部と前記定電流駆動部と前記チャンネルの数がそれぞれ等しく、
駆動電流が前記定電流駆動部にてPWM出力されている状態において、
PWM出力のOFF期間に前記電流保持部が前記定電流駆動部の出力する電流情報を記憶、保持することを特徴とする請求項１の負荷駆動装置。
【請求項８】
前記チャンネルの数よりも多い前記電流保持部を有し、
１つの前記定電流駆動部に２つ以上の前記電流保持部が接続されており、
チャンネルに駆動電流を常に供給している状態において、
１つの前記電流保持部が電流情報を記憶する間、他の前記電流保持部が前記定電流駆動部に電流を供給し、
前記定電流駆動部に電流を出力する前記電流保持部が切り替わることを特徴とする請求項１の負荷駆動装置。
【請求項９】
前記チャンネルの数よりも多く、また２つ以上の前記定電流駆動部に対して余剰な前記電流保持部を有し、
全チャンネルに駆動電流を常に供給している状態において、
ある任意の時間での電流を出力していない余剰な前記電流保持部に、更新したい電流情報を記憶させ、前記第１マトリックススイッチ部によって、更新したい列の前記定電流駆動部に接続されている前記電流保持部と前記余剰な電流保持部の接続を切り替えることを特徴とする請求項2の負荷駆動装置。
【請求項１０】
前記チャンネルの数よりも少ない前記定電流駆動部を有し、
駆動電流が前記定電流駆動部にてPWM出力され、さらに任意の時間において全チャンネルが同時にオンするタイミングが無い駆動状態において、
ある任意の時間で駆動電流がオフする前記定電流駆動部に接続されている前記電流保持部および前記チャンネルと、前記ある任意の時間でオンさせる電流情報を保持している電流保持部および駆動させたい前記チャンネルを切り替えることを特徴とする請求項２の負荷駆動装置。
【請求項１１】
複数の負荷のそれぞれに駆動電流を供給する複数のチャンネルと、一つだけの可変基準電流源と、複数の電流保持部と、複数の定電流駆動部を備えて、複数のチャンネルのそれぞれに調整された駆動電流を供給する方法であって、
複数のチャンネルのそれぞれについて固有の調整値を負荷電流制御部に備えたテーブルに記憶するステップと、
前記テーブルから読み出された調整値に基づいて、可変基準電流源からチャンネル毎に固有の基準電流を生成するステップと、
前記電流保持部において前記可変基準電流源からの基準電流の情報を保持し、所定の時間枠内において基準電流の情報に基づいてコピーした基準電流を生成するステップと、
定電流駆動部においてコピーした基準電流に基づいて、調整された駆動電流を生成するステップと
を有することを特徴とする負荷駆動方法。
【請求項１２】
前記負荷が発光素子、もしくは発熱素子であることを特徴とする請求項１もしくは請求項２の負荷駆動装置。
【請求項１３】
前記負荷が発光素子、もしくは発熱素子であることを特徴とする請求項１１の負荷駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶ディスプレイのLEDバックライト駆動に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、液晶ディスプレイは携帯電話をはじめとする小型端末から大型テレビなどさまざまな電子機器で使用されてきており、今では重要な表示装置の１つである。この液晶ディスプレイは、液晶自体が自発光しないために、液晶パネルとは別に光源となるバックライトが必要となる。これまでバックライトは冷陰極管が主流であったが、近年の環境問題への関心の高まりから、有害物質である水銀を使用している冷陰極管の環境問題が課題となってきた。そこで現在、冷陰極管に替わる光源としてLEDが注目されている。バックライトとしてLEDを使用することは、有害物質を含まないという利点の他に、冷陰極管を使用していた時の課題を解決することができる。冷陰極管を使用時の課題として画面のコントラストが挙げられる。これまでの液晶ディスプレイは冷陰極管によって全面投光を行っていたため、液晶のシャッターを完全に閉じても液晶パネルの裏側にあるバックライトの光が表側に漏れ出てしまい、完全な黒を作り上げることができなかった。よって自発光のプラズマディスプレイ等に対してコントラストが低いという課題を持っていた。一方、冷陰極管に対してLEDは点光源なためLED毎に輝度を調整可能であり、暗い映像情報の箇所はLEDの輝度を落としたり消灯することによってより黒を際立たせることができる。一般的に、LED毎に輝度調整することは無く、画面を複数のエリアに分割し、そのエリア毎に１つのLED列を配置して、分割したエリア毎に画面の明るさを変える方法が使われており、この方法をローカルディミングと呼ぶ。このローカルディミングを使用した場合、エリア毎にその都度設定される映像情報に合わせた輝度にバックライトを調節することによって、黒をより黒く表現でき、これまでより映像にコントラストを付けることが可能となる。
【０００３】
しかしながらバックライトとしてLEDを使用する場合にも課題が存在する。それは冷陰極管使用時にも課題となっていた全面投光時のディスプレイ面内の輝度バラツキである。LEDをバックライトに使用した場合も当然、全面投光時のディスプレイ面内の輝度バラツキを無くす必要があり、それには分割された各エリアを均一輝度にする必要がある。LED駆動装置としては、一般的に各エリアに駆動装置を割り当てているため、駆動装置の各チャンネルの輝度バラツキを無くす必要がある。ここでLEDの輝度は流れる電流量によって決まっている。つまり輝度バラツキを少なくするには各駆動装置に流れる電流の相対精度を上げる必要がある。輝度バラツキが発生する原因として、大きく分けて２つの理由が考えられる。一つは、各駆動装置における回路特性のバラツキであり、もう一つは、ＬＥＤ特性のバラツキである。前者の回路特性のバラツキとしては、回路に設けた抵抗素子のバラツキや、増幅器のバラツキ等が考えられる。また、後者のＬＥＤ特性のバラツキとしては、電流に対する発光強度のバラツキや、経時劣化によるバラツキが考えられる。
【０００４】
図１１は、従来の負荷駆動装置を図１１に示す。ディスプレイパネル１１０のバックライトとして、複数のＬＥＤ列１２０ａ、１２０ｂ、・・・１２０ｎが配置されている。ＬＥＤ列１２０ａはＬＥＤ駆動装置１００ａにより、ＬＥＤ列１２０ｂはＬＥＤ駆動装置１００ｂにより、ＬＥＤ列１２０ｎはＬＥＤ駆動装置１００ｎにより駆動される。ＬＥＤ列をチャンネルとも言う。
【０００５】
ＬＥＤ駆動装置１００ａ、１００ｂ、・・・１００ｎは、本来、全て同じ量の駆動電流を生成するものとして設計されているが、抵抗値のバラツキや、増幅度のバラツキにより、ＬＥＤ駆動装置間で、駆動電流のバラツキが生じることがある。この場合、複数のＬＥＤ列１２０ａ、１２０ｂ、・・・１２０ｎに組み込まれたＬＥＤを、発光強度にバラツキのない高品質のものを用いたとしても、ＬＥＤ駆動装置からの駆動電流のバラツキにより、チャンネル毎にバックライトの明るさが異なり、均一な明るさのディスプレイパネルを提供することが出来ない。
また、逆に、複数のＬＥＤ列１２０ａ、１２０ｂ、・・・１２０ｎに組み込まれたＬＥＤの発光特性にバラツキがあれば、ＬＥＤ駆動装置１００ａ、１００ｂ、・・・１００ｎからの駆動電流を、バラツキのない均一なものにしたとしても、ＬＥＤ特性のバラツキにより、チャンネル毎にバックライトの明るさが異なり、均一な明るさのディスプレイパネルを提供することが出来ない。
更に、駆動電流にバラツキがあり、かつＬＥＤの発光特性にバラツキがあれば、言うまでもなく均一な明るさのディスプレイパネルを提供することが出来ない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開2009-70878
【特許文献２】特開2004-219955
【特許文献３】特開2006-6056
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、チャンネル毎のバックライトの明るさを等しくし、均一な明るさのディスプレイパネル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】
【０００８】
上記の目的を達成するため、本発明に係る負荷駆動装置は、複数の負荷と、複数の負荷のそれぞれに調整された固有の駆動電流を供給するため、複数の負荷のそれぞれについて固有の調整値を記憶したテーブルを備えた負荷電流制御部と、前記テーブルから読み出された調整値に基づいて、負荷毎に固有の基準電流を生成する可変基準電流源と、前記可変基準電流源からの基準電流の情報を保持し、所定の時間枠内において基準電流の情報に基づいてコピーした基準電流を生成する電流保持部と、コピーした基準電流に基づいて、調整された固有の駆動電流を生成する定電流駆動部を設け、前記可変基準電流源は、一つだけ設け、前記電流保持部は、複数設け、前記定電流駆動部は、複数設けたことを特徴とする。
【０００９】
更に、本発明に係る負荷駆動方法は、複数の負荷と、一つだけの可変基準電流源と、複数の電流保持部と、複数の定電流駆動部を備えて、複数の負荷のそれぞれに調整された固有の駆動電流を供給する方法であって、複数の負荷のそれぞれについて固有の調整値を負荷電流制御部に備えたテーブルに記憶するステップと、前記テーブルから読み出された調整値に基づいて、可変基準電流源から負荷毎に固有の基準電流を生成するステップと、前記電流保持部において前記可変基準電流源からの基準電流の情報を保持し、所定の時間枠内において基準電流の情報に基づいてコピーした基準電流を生成するステップと、定電流駆動部においてコピーした基準電流に基づいて、調整された固有の駆動電流を生成するステップとを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、複数の負荷のそれぞれについて固有の調整値を記憶したテーブルを備えた負荷電流制御部を有しているので、各チャンネルにおけるＬＥＤの特性を予め学習し、学習結果に応じた固有の調整値を用いてチャンネル毎に発光輝度を調整することが出来る。従って、チャンネル毎のバックライトの明るさを等しくし、均一な明るさのディスプレイパネルを提供することが可能となる。
【００１１】
また、本発明によれば、各チャンネルへの電流コピーの方法としてカレントコピア方式を採用することにより各チャンネルに対して高い相対精度を維持して電流をコピーすることを可能にする。またカレントコピア方式の電流情報記憶機能を利用し、各チャンネルに異なる調整された基準電流を記憶させることを可能にする。これにより各チャンネルの駆動電流を逐次、個別に設定することが可能になる。
【００１２】
以上より、回路規模を大きくすることなく、常にチャンネル間の電流相対精度を高く保つことが可能となる。
またLEDをPWM制御せず常時点灯している時でも駆動電流を変更させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施例１における定電流供給回路のブロック図
【図２】本発明の実施例１における定電流供給回路の回路図
【図３】本発明の実施例１における可変基準電流源の別の構成を示す回路図
【図４】本発明の実施例２における定電流供給回路のブロック図
【図５】本発明の実施例３における定電流供給回路のブロック図
【図６】本発明の実施例３における各負荷の駆動タイミングを示すチャート図
【図７】本発明の実施例３における各負荷の駆動タイミングを示すチャート図
【図８】本発明の実施例３における各負荷の駆動タイミングを示すチャート図
【図９】本発明の実施例３における各負荷の駆動タイミングを示すチャート図
【図１０】本発明の実施例２における各負荷の駆動タイミングを示すチャート図
【図１１】従来の負荷駆動装置を示すブロック図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１５】
（実施例１）
以下、本発明の実施例における複数負荷を駆動するための装置、方法、それを用いたLED駆動装置および映像表示装置について、図面を参照しながら説明する。
本発明に係る定電流供給回路が用いられる液晶ディスプレイのパネルは、複数のセグメントに区分けされ、各セグメントに一つまたは複数の発光素子、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）で構成される発光素子群が配列されている。これらの発光素子群は、液晶ディスプレイのバックライトを提供する。本発明に係る定電流供給回路を用いることにより、各発光素子群は、一つのチャンネルを構成し、独立して制御され、駆動することが出来る。
高品質の発光素子が用いられ、発光素子の発光特性にバラツキが無い場合、本発明に係る定電流供給回路は、各チャンネルに供給する駆動電流を調整して、どのチャンネルに対しても同一の定駆動電流を供給することが出来る。
更に、発光素子の発光特性にバラツキがあっても、本発明に係る定電流供給回路は、各チャンネルに供給する駆動電流を調整して、いずれの発光素子群からも所望の発光レベルで発光させることが出来る。従って、液晶ディスプレイのパネル全体において均一した発光輝度を得ることが出来る。なお、発光素子の代わりに本発明を発熱素子に用いることも可能である。
【００１６】
図１は、本発明の実施形態に係る定電流供給回路の構成を示す。図１に示す定電流供給回路は可変基準電流源4、n個（nは任意の整数）の電流保持部9a、…(図中には9a、9bのみ記載)、n個の定電流駆動部10a、…(図中には10a、10bのみ記載)、n個の負荷13a、…(図中には13a、13bのみ記載)および負荷電流制御部２によって構成されている。電流保持部9a、…には電源２０が接続されている。負荷13a、…は、発光素子群、例えばLED負荷とする。
ここでaの添え字、ｂの添え字はそれぞれチャンネル１、チャンネル２に対応し、チャンネル毎に一つの発光素子群を制御することが出来る。また、a、ｂの添え字を付けずに、電流保持部9のように数字だけで表した場合は、チャンネルを限定せずに、一般的にそのものを指している。
【００１７】
図２は、図１の各部を具体的回路に置き換えたものである。
負荷１３aは、直列に接続されたk個（kは任意の整数）の発光素子、たとえばLED負荷22a、…で構成され、各LED負荷22a、…に駆動電流12a、…が供給される。
負荷電流制御部２は、チャンネル指定部２３、テーブル２４、切換え信号発生器２５、及びPWM制御信号発生器２６を有する。
テーブル２４には、複数のチャンネルのそれぞれに対し、そのチャンネルのアドレス情報、及びそのチャンネルについて学習して得られた電流値の情報が記録されている。学習して得られた電流値情報は、チャンネル毎に基準電流制御信号3として出力される。学習については、後で詳述する。基準電流制御信号3は、m−ビット（ｍは整数でＤＡＣの入力ビット数に一致）のデジタル信号である電流値情報を表わす。
【００１８】
切換え信号発生器２５は、電流保持部９に含まれるスイッチSW1、SW2、SW3のオン・オフの切換えを制御する信号を発生する。切換え制御信号は電流保持制御信号8として、電流保持部9a、…のそれぞれに出力される。図２においては、電流保持制御信号８は、信号線の束で示されているが、バス構造にすることも可能である。
PWM制御信号発生器２６は、映像信号に含まれる輝度情報に基づいてチャンネル毎のデューティ情報を生成し、そのデューティ情報に基づいてＰＷＭ制御信号１１を発生する。ＰＷＭ制御信号１１は、定電流駆動部10a、…のそれぞれに、所定のタイミングで出力される。図２においては、ＰＷＭ制御信号１１は、信号線の束で示されているが、バス構造にすることも可能である。
【００１９】
チャンネル指定部２３は、チャンネルを指定し、指定されたチャンネルについて、テーブル２４、切換え信号発生器２５、及びPWM制御信号発生器２６が連携して動作するようにする。
可変基準電流源4はデジタルアナログコンバータ（以下、ＤＡＣ）21、アンプAMP1、抵抗R1、ＮＭＯＳトランジスタTr1によって構成されている。ＤＡＣ21の出力を電圧電流変換して調整済み基準電流７を生成している。ここでＤＡＣ21の出力は負荷電流制御部２からの基準電流制御信号3であるｍ−ビットのデジタルデータによって決まる。このｍビットのデジタルデータは予めチャンネル間のばらつき無くすように調整された学習値である。そのＤＡＣ21で生成された基準電圧はアンプAMP1とＮＭＯＳトランジスタTr1と抵抗R1によって電圧電流変換されて、調整済み基準電流7としてドレインから供給する。図２ではドレイン出力が調整済み基準電流7を引く構成になっている。
【００２０】
電流保持部９aは３つのスイッチSW1a、SW2a、SW3a、容量C1a、ＰＭＯＳトランジスタTr2aによって構成さている。これはカレントコピア回路である。
電流保持部９aは３つの動作をし、それぞれ電流入力動作、電流保持動作、電流出力動作である。各動作はチャンネル１に対して割り当てられた時間枠内において、電流保持制御信号8によりスイッチSW1a、SW2a、SW3aが切り替えられて行われる。まずスイッチSW1aとスイッチSW2aをクローズしスイッチSW3aをオープンにした状態で基準電流7を流す。すると基準電流7がPMOSトランジスタTr2aのソース・ドレイン間に基準電流7を流すのに必要なゲート電圧がPMOSトランジスタTr2aのゲート・ソース間の容量C1aに徐々に蓄積されていく。これが電流入力動作である。続いてゲート・ソース電圧が落ち着いたところで、スイッチSW1aとスイッチSW2aをオープンにすると、PMOSトランジスタTr2aのゲートの電圧は容量C1aによって保持される。これが電流保持動作である。続いてスイッチSW3aをクローズさせると、ゲートに保持された電圧で決まる電流、つまり先ほど入力された基準電流7がそのまま出力電流7０aとして流れることになる。これが電流出力動作である。この様にカレントコピア回路は容量C1aに基準電流7の情報を保持して、その情報から正確に電流を再現してコピーした基準電流70aを出力する回路である。
【００２１】
チャンネル１に対して割り当てられた時間枠内における電流保持部９aの上記動作とは別に、チャンネル２に対して割り当てられた時間枠内においても上記と同様の動作が電流保持部９bについても行われる。ただし各電流保持部は同時に電流入力動作になることは無い。
ここで電流保持部9a、…はPMOSトランジスタTr2a、…をカスコード接続した構成にすると、より精度よく調整済み基準電流7を読み取り可能なことが知られている。
【００２２】
定電流駆動部10aは抵抗R2a、R3a、スイッチSW4a、SW5a、アンプAMP2a、およびＮＭＯＳトランジスタTr3aで構成されている。電流保持部９aから供給される調整済み基準電流7０aを抵抗R2aに流すことによって基準電圧を得ている。基準電圧の電圧電流変換の動作原理は可変基準電流源4と同じである。また駆動電流12aをＰＷＭ制御するためにスイッチSW4およびスイッチSW5を持っている。駆動電流12aをオンする際は、図２に示す状態のようにSW4aをクローズし、SW5aをオープンする。一方駆動電流12aをオフさせるためには、図示していないがスイッチSW4ａをオープン、スイッチSW5aをクローズする。また他のＰＷＭ制御方法として図示していないが、駆動電流12a配線上にスイッチを挿入して、そのスイッチをオン／オフすることによってＰＷＭ制御して調光する方法もある。
【００２３】
ここでカレントコピア回路によって記憶された電流情報は永久に保持することはできない。それはＰＭＯＳトランジスタTr2aのゲート・ソース間にある容量C1aに保持されている電荷がＰＭＯＳトランジスタのゲート電極を始め容量C1aやスイッチSW1aなどに存在するリーク電流によって時間と共に変化してしまうためである。ＰＭＯＳトランジスタTr2aのゲート・ソース間電圧が変化すると電流保持部の出力電流が変化してしまうため、最終的にチャンネル間のばらつきを無くすように調整されたはずの駆動電流が変化してしまう。よってＰＭＯＳトランジスタTr2aのゲート・ソース間電圧、つまり記憶した電流情報は定期的にリフレッシュしてやる必要がある。リフレッシュするタイミングは、対象となる電流保持部9aが電流出力動作になっておらず、且つ他の電流保持部9b〜が電流入力動作になっていない期間である。つまり上記の電流情報のリフレッシュやアナログ調光による電流波高値の変更など電流入力動作するタイミングは駆動電流がオフとなるＰＷＭ制御のオフ期間にするのが良い。
【００２４】
次に、チャンネル毎について学習して得られる電流値の情報について説明する。
まず、発光特性にバラツキのない高品質の発光素子が用いられる場合について説明する。
映像信号１として、テスト信号が入力される。テスト信号は、たとえば全画面において、予め決められた所定レベルの輝度信号が入力される。また、テーブル２４には、調整前の初期値としての仮基準電流制御信号3が全てのチャンネルに対して設定されている。チャンネル毎に仮基準電流制御信号3を用い、仮基準電流制御信号3に基づいて得られる駆動電流12が所定レベルの電流値が得られたかどうかを、電流計などを用いて検査する。所定レベルの電流が得られていない場合は、仮基準電流制御信号3を増加、減少させて所定レベルの電流が得られるまで行う。そして、所定レベルの電流が得られた時点での基準電流制御信号3を調整後の基準電流制御信号3として、テーブル２４に書き込む。このようにして、全てのチャンネルに対し、学習して得られた調整後の基準電流制御信号3が、テーブル２４に書き込まれる。この場合、全てのチャンネルに供給する駆動電流は、同一の定駆動電流となる。発光特性にバラツキのない高品質の発光素子が用いられているので、均一な明るさのディスプレイパネルを提供することが出来る。
次に、発光特性にバラツキのある低品質の発光素子が用いられる場合について説明する。
映像信号１として、テスト信号が入力される。テスト信号は、たとえば全画面において、予め決められた所定レベルの輝度信号が入力される。また、テーブル２４には、調整前の初期値としての仮基準電流制御信号3が全てのチャンネルに対して設定されている。チャンネル毎に仮基準電流制御信号3を用い、仮基準電流制御信号3に基づいて得られる駆動電流12により表示を行い、所定レベルの輝度が得られたかどうかを、輝度計などを用いて検査する。所定レベルの輝度が得られていない場合は、仮基準電流制御信号3を増加、減少させて所定レベルの輝度が得られるまで行う。そして、所定レベルの輝度が得られた時点での基準電流制御信号3を調整後の基準電流制御信号3として、テーブル２４に書き込む。このようにして、全てのチャンネルに対し、学習して得られた調整後の基準電流制御信号3が、テーブル２４に書き込まれる。この場合、全てのチャンネルに供給する駆動電流は、発光特性のバラツキに応じて個別に調整された定駆動電流となる。これにより、均一な明るさのディスプレイパネルを提供することが出来る。
【００２５】
次に、負荷LEDを駆動する際の駆動装置全体の動作について、説明する。
まず負荷電流制御部２は映像信号１を受け取る。映像信号１に基づいてチャンネル情報が生成される。チャンネル情報は、電流を記憶させたい電流保持部９のアドレス情報、および各チャンネルをＰＷＭ制御する際のデューティ情報などを含んでいる。記憶させたい電流値の情報は、テーブル２４から読みだす。
負荷電流制御部２は、上記３つの情報（アドレス情報、デューティ情報、電流値の情報）に基づき、次の３つの働きをする。
【００２６】
１つ目の働きは、テーブル２４からアドレス指定されたチャンネルの、学習して得られえた基準電流制御信号３を可変基準電流源４に入力し、可変基準電流源4からそのチャンネルに記憶させたい電流値を次段の電流保持部９に入力することである。この時記憶させたい電流値は、各チャンネルの駆動電流12が調整され、発光素子の発光輝度がチャンネル間でばらつきが無いようにするための電流値である。
【００２７】
２つ目の働きは、アドレス情報に基づいて切換え信号発生器25より電流保持制御信号８をアドレス指定されたチャンネルの電流保持部９に入力し、そのチャンネルの電流保持部９の電流入力、電流保持、電流出力動作を準備、制御することである。
【００２８】
3つ目の働きは、アドレス指定されたチャンネルのデューティ情報に基づいてPWM制御信号発生器26よりＰＷＭ制御信号11を各定電流駆動部10に入力し、駆動電流12をPWM制御して出力することである。
可変基準電流源4は調整後の基準電流制御信号3に基づき、チャンネル間のバックライトの輝度のばらつきを無くすように電流値補正を行った調整済み基準電流7を出力する。可変基準電流源4の内部では、負荷電流制御部２から入力された基準電流制御信号3により、可変基準電流源の出力電流の波高値が微調整される。
【００２９】
また電流保持部９の各動作の詳細は上記に説明済みだが、電流入力動作と電流出力動作と電流保持動作をし、どの動作をするかは受け取った電流保持制御信号８の内容によって決まる。電流入力動作とは電流保持部9と可変基準電流源４とが電気的に接続され、電流保持部9が調整済み基準電流７の情報を読み取りできるようにする動作である。また電流出力動作とは電流保持部9と定電流駆動部10とが電気的に接続され、電流保持部9の出力電流、つまり読み取られ記憶された調整済み基準電流7０が定電流駆動部10に出力する動作である。また電流保持動作とは電流保持部9が電気的にどことも接続されず、電流情報の保持だけをしている動作である。
あるチャンネルにおいて、電流保持部９に電流保持制御信号８が入力されると、まず電流保持部9は電流入力動作に移り、可変基準電流源４から出力される調整済み基準電流７が入力される。その際、他のチャンネルの電流保持部９は負荷の駆動状態によって決まり、負荷を駆動しているチャンネルの電流保持部９では電流出力動作をし、負荷を駆動しないチャンネルの電流保持部９は電流保持動作をしている。
【００３０】
再びあるチャンネルにおいて、電流保持部9が電流情報を読み取り記憶した後、負荷電流制御部２より電流保持制御信号８が入力され、電流保持部9は電流入力動作から電流保持動作に移る。そしてさらに電流保持制御信号８が入力され、電流出力動作に移行し、調整済み基準電流７に等しい電流7０を定電流駆動部10に供給する。
定電流駆動部10は電流保持部９から入力された調整済み基準電流７に等しい電流7０より駆動電流12を生成する。さらに負荷電流制御部２より入力されたデューティ情報に基づき負荷13にＰＷＭ制御した駆動電流12を供給する。一例によれば、基準電流７及び電流７０は、１００μＡ程度であり、駆動電流１２は、５０ｍＡ程度である。
【００３１】
また上記の通り、ある任意期間中、負荷に駆動電流12を供給していないチャンネルでは、電流保持部９は電流保持動作であるため、他の電流保持部が電流入力動作していなければ電流保持動作に移行し、次に負荷を駆動する時の電流の波高値を読み取っておくことが可能である。
【００３２】
上記に説明した通り、図２に示すような構成によってＬＥＤ駆動装置は成っている。ＬＥＤ駆動装置、特にバックライト用のＬＥＤ駆動装置では全エリアの輝度設定を同一にした時に画面上での輝度バラツキを無くすことが出来る。つまりバックライト駆動している全てのチャンネル間でＬＥＤ輝度が等しくなるよう制御可能である。前述の通りＬＥＤの輝度は基本的にＬＥＤに流す電流によって決まるため、バックライト駆動している全チャンネル間でのＬＥＤ駆動電流の相対精度を高くすることが出来る。本実施例では、予め各チャンネルの駆動電流間のバラツキを調べておき、負荷電流制御部２に設けたテーブル２４からの情報に基づき、そのバラツキ補正を行った電流情報を基準電流制御信号３に載せることにより、１つのＤＡＣで全チャンネル間での電流相対精度を高くすることが可能である。
【００３３】
また駆動電流の波高値を駆動中にも変更可能なため、前述のような駆動電流１２の値の経時劣化を逐次補正することができるほか、輝度調整の方法としてＰＷＭ調光とアナログ調光の両方が可能であり、ＰＷＭ調光のみの場合に比べて輝度設定の自由度を高くすることが出来る。
また同じ駆動電流を流していてもＬＥＤは経年劣化によって輝度が下がってしまい駆動当初の輝度を保つことができなってしまう。さらに経年劣化の度合いは各ＬＥＤ素子で異なる。そこで輝度センサなどでＬＥＤの電流輝度情報を取り込み、その輝度情報に基づき各チャンネルの輝度を均一に必要な値にするように各チャンネルの基準電流の補正値を逐次決めて基準電流制御信号３に載せることにより、ＬＥＤの経年劣化の影響もキャンセルすることが可能となる。
【００３４】
また可変基準電流源4は図３に示す構成でもよい。この構成では、ＤＡＣ30で生成された基準電圧で決まる補正電流31と、ＤＡＣ32で生成された所定の基準電流33との合成によって調整済み基準電流7を生成している。図２で示した構成では、１つのＤＡＣ21が調整済み基準電流7を高精度で補正する場合は、DACの数は１つで良いが、高精度・高分解能なビット数の多いＤＡＣが必要となり回路規模は大きくなってしまう。一方図３に示す構成では、図２で示したＤＡＣ21の働きを二つのＤＡＣに分担させており、図3のＤＡＣ30は細かい電圧ステップを持ち、最終出力である調整済み基準電流７を微調整する電流値補正の役割を果たし、ＤＡＣ32は大きい電圧ステップを持ち、調整済み基準電流７を大きく変化させるLED負荷輝度のアナログ調光の役割を果たしている。このようにＤＡＣを２つの働きに分けることにより、それぞれのＤＡＣに対して図２の構成ほど精度や分解能を必要としなくなるため、それぞれのＤＡＣのビット数が少なくて済むためサイズを小さくすることができる。さらに、駆動中にアナログ調光しない場合は、基準電流33は一定でよいので、ＤＡＣ32を所望の基準電圧を供給する電圧源に変更することも可能である（図示せず）。
【００３５】
また、図示していないがＤＡＣ３０は、大きなステップで出力が変化する電流源とする一方、ＤＡＣ３２は、前記大きなステップ幅よりも小さいステップで出力が変化する電流源で構成し、ＤＡＣ３０とＤＡＣ３２の２つの電流源の出力電流和を出力とすることも可能である。
更に、ＤＡＣ３０は、調整前の初期値としての仮基準電流制御信号3（低めに設定し、必ず正の調整値が加わるようにする）で駆動するようにし、ＤＡＣ３２は、正の調整値で駆動するようにしても良い。この場合、テーブル２４には、正の調整値だけを記録するようにしても良い。
また本実施例の定電流供給回路において負荷は、サーマルプリンタの印字ヘッドに使用されているような発熱素子でもよい。
【００３６】
（実施例２）
図４は、本発明の実施形態に係る定電流供給回路の構成を示す。
本実施例における定電流供給方法は実施例１と同じである。実施例１との相違点は、電流保持部の数が定電流駆動部の数より多く、１つの定電流駆動部に複数の電流保持部が接続されていることである。
【００３７】
図４に示す定電流供給回路は可変基準電流源4と、p個（pは任意の整数）の電流保持部91a、92a、n個(nは任意の整数でpより小さい)の定電流駆動部10a、n個の負荷13a、および負荷電流制御部２によって構成されている。ここで負荷は例えばLED負荷とする。またp個とn個の関係は、例えばp=2n  又は  2p=3nがある。
【００３８】
実施例１で示した図２において、駆動電流12aがオフの期間に電流保持部9aへ次の電流情報を入力することは述べた。しかし駆動電流１２aのオフ期間が、容量C1aとPMOSトランジスタTr2aのゲートの電圧が所望の値になる時間よりも短い場合、当然ながら正しい情報が読み取られず、誤った駆動電流12aが出力されてしまう。また駆動電流12aをオフさせない常時点灯モードにおいては、一度電流情報を読み取ると、駆動途中で記憶した電流情報のリフレッシュができないために、電流保持部9aの記憶情報の経時劣化によって駆動電流12aが変化してしまう。もし、途中で電流情報を変更する場合は、電流情報を再読み取りさせるため、電流情報を変更したい電流保持部９aと接続された定電流駆動部１０aを電気的に切り離し、駆動電流を止める必要が出てくる。LED負荷の場合、駆動電流12aをオフしたことによりその瞬間輝度が落ちることになり、バックライトとしては不適切である。本実施例によれば、常時点灯モードおよび駆動電流オフ期間が短く電流情報を更新するのに十分な時間が取れない状態でも、精度よく電流情報を読み取ることを可能とする。
【００３９】
図４に示す本実施例では、１つの定電流駆動部10aに対して2つの電流保持部91a、92aを持っている。今、電流保持部91aが電流出力動作をしており、定電流駆動部10aに記憶した調整済み基準電流71aを供給し、駆動電流12aを生成しているとする。その間、電流保持部92aは電流出力動作をしていないので、次の駆動電流12aの電流情報や経時劣化していない新しい電流情報を電流保持部92aに読み取らせることが出来る。そして電流情報をリフレッシュしたい時や、駆動電流12aの電流波高値の切り替わりの時に、電流保持制御信号８によって電流保持部91aを電流出力動作から電流保持動作もしくは電流入力動作にして、電流保持部92aを電流出力動作にすることによって新しく記憶した調整済み基準電流72aを定電流駆動部10aに供給し、新たな駆動電流12aを生成する。図10にp=2nの場合の常時点灯モードにおける電流保持制御のタイミングを示す。図10に示すように、電流保持部９１ａと電流保持部９１ｂとが交互に連続して基準電流７１ａ、７２ａを供給、常に一定の駆動電流を負荷13aに供給している。上記方法により負荷を駆動している途中で、電流情報を読み取るのに十分なオフ期間を取れない駆動状態においても、確実に所望の電流値にリフレッシュすることが可能となる。また常時点灯モードにおいても、同様の方法で駆動途中に電流保持部の経時劣化や負荷点灯直後のLED輝度経時変化を修正して、駆動電流12aの電流波高値を変更することが可能となる。
【００４０】
（実施例３）
図５は、本発明の実施形態に係る電流バラツキを抑えた定電流供給回路の構成を示す。
本実施例における定電流供給方法は実施例１と同じである。実施例１との相違点は、マトリックススイッチ部60を有していることである。このマトリックススイッチ部60によって、実施例２と同様に全負荷が常時点灯モードにおいてもアナログ調光や電流波高値の微調整を可能とする。
【００４１】
図５に示す定電流供給回路は可変基準電流源4と、x個（xは任意の整数）の電流保持部9a、…9eと、y個(yは任意の整数)の定電流駆動部10a、…10dと、z個（zは任意の整数）の負荷13a、…13dおよび負荷電流制御部２、およびマトリックススイッチ部60によって構成されている。負荷は例えばLED負荷とする。ｘ、ｙ、ｚの関係は、ｚ＜ｙ又はｚ＜ｘであっても良い。後で説明するように、ｚ＜ｙ又はｚ＜ｘであっても良い。更にはｚ＝ｙまたはｚ＝ｘであってもよい。
【００４２】
本実施例において、マトリックススイッチ部60は、電流保持部９と定電流駆動部１０との間の接続関係を切り替える第１マトリックススイッチ部61と、定電流駆動部１０と負荷１３との間の接続関係を切り替える第２マトリックススイッチ部62を有する。第１マトリックススイッチ部61は、電流保持部9a、…9eからのコピーした基準電流70a、…70dのいずれかを、定電流駆動部10a、…10dのいずれかに流すことが出来るスイッチである。第２マトリックススイッチ部62は、定電流駆動部10a、…10dからの駆動電流12a 12dのいずれかを、負荷13a、…13dのいずれかに流すことが出来るスイッチである。また負荷電流制御部2は経路制御信号63を出力し、マトリックススイッチ部60の接続先の変更を行う。
【００４３】
図６は負荷13a、13b、13c、13dが常時点灯モードのときの電流保持部９の駆動状態を示すタイミングチャートである。なお定電流駆動部10aは負荷13aに、定電流駆動部10bは負荷13bに、定電流駆動部10cは負荷13cに、定電流駆動部10dは負荷13dに接続されているとする。図５に示す定電流供給回路では電流保持部9a、…9eが定電流駆動部10a、…10dと負荷13a、…13dの数より１つ多いため、常時点灯モードでも１つの電流保持部が余っている。よって余った電流保持部を使用して変更したい電流波高値を入力し、マトリックススイッチ部60によって電流情報を記憶させた電流保持部と変更したいチャンネルを駆動して電流保持部を切り替えることにより、常時点灯させたまま電流波高値を変更することができる。例えば図６に示す区間aの負荷13aでは電流保持部9aが定電流駆動部10aに電流を供給し、負荷13aを駆動させている。この区間aでは電流保持部9eが余っているので、区間aの間に負荷13aを駆動する新しい電流情報を電流保持部9eに入力し、区間bの切り替わり時にマトリックススイッチ部60によって定電流駆動部10aと電流保持部9aの接続を電流保持部9eに切り替えることによって、負荷13aを駆動したまま電流波高値を変更することができる。このように本実施例に示す回路では常時点灯モードにおいても、駆動途中に電流情報のリフレッシュや電流波高値が変更が可能である。また実施例２では各チャンネルの定電流駆動部に対して複数の電流保持部が必要であったが、本実施例ではチャンネル数＋１個の電流保持部だけで済むため、電流保持部の数を減らすことが可能である。また図６のタイミングチャートにおいては、図５の定電流供給回路は定電流駆動部１０と負荷１３の接続は変更する必要がないため、マトリックススイッチを通さずに直接接続することによって、マトリックススイッチの規模を小さくすることができる。
【００４４】
またマトリックススイッチ部60を用いることによって、ある特定の駆動条件において負荷の数に対して電流保持部および定電流駆動部の数を減らすことが可能である。その駆動条件の例を図７のタイミングチャートに示す。図７に示すタイミングチャートによると各負荷が５０％デューティーの駆動しており、各チャンネルの立ち上がりが１／４周期ずつ遅れており、常に２つの負荷が駆動し、残り２つの負荷は駆動していないことになる。また図7には各負荷を駆動している電流保持部と定電流駆動部の情報を示してある。ここで各電流保持部９と定電流駆動部１０はマトリックススイッチ部６０によって接続されており、電流保持部9aが定電流駆動部10aに、また電流保持部9bが定電流駆動部10ｂに、さらに電流保持部9ｃが定電流駆動部10ｃに接続されているとする。
図７のタイミングチャートにおいて、電流保持部9aと定電流駆動部10aは区間cでは負荷13aを駆動し、区間ｃの直後では電流保持部9aと定電流駆動部10aはどの負荷も駆動していない。一方区間dでは電流保持部9aと定電流駆動部10aは負荷13dを駆動し、さらに区間eでは負荷13cを駆動している。
【００４５】
このようにマトリックススイッチ部60を導入することにより、ある任意の期間に使用されていない電流保持部を、次の設定電流が必要なチャンネルに振り当てて駆動させることができ、それにより効率的に各部を使用することが可能となる。その結果、例えば必ずどんな時でも１つ以上の負荷がオフするような図７に示すタイミングチャートでは、負荷の数z個に対して定電流駆動部の数y個、または電流保持部の数x個を少なくすることが出来る。すなわち、ｚ＞ｙまたはｚ＞ｘであってもよい。
【００４６】
ただし上記実施例２で説明したとおり、電流保持部に電流情報を正確に読み取るためには所定の時間を必要とする。よって例えば図8に示すようなタイミングチャートの場合を考える。図８に示すタイミングチャートでは図７に示すタイミングチャート同様に各負荷を駆動する電流保持部と定電流駆動部がその都度切り替わっている。ここでタイミング80では電流保持部9cは負荷13dの駆動条件から負荷13cの駆動条件に切り替える必要があるが、上記の通り電流情報を正確に読み取るために所定の時間だけ駆動電流をオフしておく必要がある。この駆動電流をオフさせる必要がある読み取り時間が駆動電流の周期に対して十分に短く、負荷側、つまりLEDちらつき等の問題がなければこの方法を使用することができる。一方、読み取り時間が駆動電流の周期に対して無視できず、LEDのちらつき等の問題を有する場合は、電流保持部だけを１つ増やし、図9に示すようなタイミングチャートに従って起動することで課題を解決できる。図９に示すタイミングチャートでは各負荷の駆動の担っている電流保持部は固定されており、定電流駆動部だけが都度マトリックススイッチ部によって切り替わっている。この方法では負荷を駆動する電流量と調整済み基準電流の大きさに依存するが、一般的に電流保持部９よりも定電流駆動部１０の方が回路規模が非常に大きくなる。よって電流保持部9は負荷13と同数必要となるが、それ以上に回路規模の大きな定電流駆動部10の数を減らすことができるため有利と言える。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明の定電流供給装置は、駆動中においても各チャンネルの駆動電流のばらつきを無くすように逐次電流波高値を調整することができるという効果を有し、液晶テレビのバックライト、有機EL等の各チャンネルの相対精度を必要とする装置の駆動に有用である。
【符号の説明】
【００４８】
１    チャンネル情報
２    負荷電流制御部
３    基準電流制御信号
４    可変基準電流源
７    調整済み基準電流
８    電流保持制御信号
９    各電流保持部
１０  定電流駆動部
１１  ＰＷＭ制御信号
１２  駆動電流
１３  負荷
２１  DAC
２２  LED負荷
６０  マトリックススイッチ
【図１】
2011100331.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2011100331.tif 000007
【図６】
2011100331.tif 000008
【図７】
2011100331.tif 000009
【図８】
2011100331.tif 000010
【図９】
2011100331.tif 000011
【図１０】
2011100331.tif 000012
【図１１】
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