(57)【要約】電源の小型化、低ノイズ化及び高効率化を実現した光源駆動回路、そのような光源駆動回路を用いた照明装置、表示装置、フィールド・シーケンシャル・カラー方式の液晶表示装置及び情報機器を提供する。光源駆動回路は、電源部と、光源部と、電源部からの電荷を充電するための充電部と、充電部を電源部又は光源部と接続させる切換部と、充電部と電源部とを接続して充電部を充電させ、電源部と光源部とを切離し且つ充電部と光源部とを接続して充電部によって光源部を発光させるように、切換部を制御する制御部とを有することを特徴とする。【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源駆動回路であって、
電源部と、
光源部と、
前記電源部からの電荷を充電するための充電部と、
前記充電部を前記電源部又は前記光源部と接続させる切換部と、
前記充電部と前記電源部とを接続して前記充電部を充電させ、前記電源部と前記光源部とを切離し且つ前記充電部と前記光源部とを接続して前記充電部によって前記光源部を発光させるように、前記切換部を制御する制御部と、
を有することを特徴とする光源駆動回路。
【請求項２】
前記充電部と前記電源部とを接続して前記充電部を充電させる期間を含む非発光期間は、前記光源部を発光させる発光期間よりも長く設定される、請求項１記載の光源駆動回路。
【請求項３】
前記切換部は、第１のスイッチ及び第２のスイッチを有し、
前記電源部は前記第１のスイッチを介して前記充電部と接続され、前記光源部は前記第２のスイッチを介して前記充電部と接続される、請求項１に記載の光源駆動回路。
【請求項４】
前記第１のスイッチ及び前記第２のスイッチはそれぞれ制御端子を有し、
前記第１のスイッチ及び前記第２のスイッチは、前記各制御端子に前記制御部から印加される制御信号により、周期的に交互に導通状態となるよう制御される、請求項３の記載の光源駆動回路。
【請求項５】
前記電源部は、定電流回路を有し、
前記電源部は、前記定電流回路を介して前記充電部を充電する、請求項４に記載の光源駆動回路。
【請求項６】
前記充電部は、駆動用コンデンサを有する、請求項５に記載の光源駆動回路。
【請求項７】
前記光源部は、発光ダイオードを有する、請求項６に記載の光源駆動回路。
【請求項８】
前記光源部は、第１の発光色を有する第１の光源、第２の発光色を有する第２の光源及び第３の発光色を有する第３の光源を有する、請求項１に記載の光源駆動回路。
【請求項９】
前記切換部は、第１のスイッチ、第２のスイッチ、第３のスイッチ及び第４のスイッチを有し、
前記電源部は前記第１のスイッチを介して前記充電部と接続され、前記第１の光源は前記第２のスイッチを介して前記充電部と接続され、前記第２の光源は前記第３のスイッチを介して前記充電部と接続され、前記第３の光源は前記第４のスイッチを介して前記充電部と接続される、請求項８に記載の光源駆動回路。
【請求項１０】
前記第１のスイッチ、前記第２のスイッチ、前記第３のスイッチ及び前記第４のスイッチはそれぞれ制御端子を有し、
前記第１のスイッチ、前記第２のスイッチ、前記第３のスイッチ及び前記第４のスイッチは、前記各制御端子に前記制御部から印加される制御信号により、周期的に交互に導通状態となるよう制御される、請求項９の記載の光源駆動回路。
【請求項１１】
前記電源部は、定電流回路を有し、
前記電源部は、前記定電流回路を介して前記充電部を充電する、請求項１０に記載の光源駆動回路。
【請求項１２】
前記光源部は、第１の発光色を有する第１の光源、第２の発光色を有する第２の光源及び第３の発光色を有する第３の光源を有し、
前記充電部は、前記第１の光源に対応する第１の駆動コンデンサ、前記第２の光源に対応する第２の駆動コンデンサ及び前記第３の光源に対応する第３の駆動コンデンサを有する、請求項１に記載の光源駆動回路。
【請求項１３】
前記切換部は、第１のスイッチ、第２のスイッチ、第３のスイッチ、第４のスイッチ、第５のスイッチ及び第６のスイッチを有し、
前記電源部は前記第１のスイッチを介して前記第１の駆動コンデンサと接続され、前記電源部は前記第２のスイッチを介して前記第２の駆動コンデンサと接続され、前記電源部は前記第３のスイッチを介して前記第３の駆動コンデンサと接続され、前記第１の光源は前記第４のスイッチを介して前記第１の駆動コンデンサと接続され、前記第２の光源は前記第５のスイッチを介して前記第２の駆動コンデンサと接続され、前記第３の光源は前記第６のスイッチを介して前記第３の駆動コンデンサと接続される、請求項１２に記載の光源駆動回路。
【請求項１４】
第１のスイッチ、第２のスイッチ、第３のスイッチ、第４のスイッチ、第５のスイッチ及び第６のスイッチはそれぞれ制御端子を有し、
第１のスイッチ、第２のスイッチ、第３のスイッチ、第４のスイッチ、第５のスイッチ及び第６のスイッチは、前記各制御端子に前記制御部から印加される制御信号により、周期的に交互に導通状態となるよう制御される、請求項１３の記載の光源駆動回路。
【請求項１５】
前記電源部は、定電流回路を有し、
前記電源部は、前記定電流回路を介して前記第１の駆動コンデンサ、前記第２の駆動コンデンサ及び前記第３の駆動コンデンサを充電する、請求項１４に記載の光源１駆動回路。
【請求項１６】
請求項８に記載の光源駆動回路を用いたことを特徴とする照明装置。
【請求項１７】
請求項８に記載の光源駆動回路を用いたことを特徴とする表示装置。
【請求項１８】
請求項８に記載の光源駆動回路を用いたことを特徴とするフィールド・シーケンシャル・カラー方式の液晶表示装置。
【請求項１９】
請求項８に記載の光源駆動回路を用いたことを特徴とする情報機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は、光源駆動回路、及びそのような光源駆動回路を用いた照明装置、表示装置、フィールド・シーケンシャル・カラー方式の液晶表示装置及び情報機器に関する。
【背景技術】  近来３原色の光源を順次交互に発光させてカラー表示を行うフィールド・シーケンシャル・カラー（以下「ＦＳＣと」と言う）方式の表示装置が注目されている。
ＦＳＣ方式の表示装置に用いるバックライト（ＬＥＤの駆動回路）では（例えばＪＰ−Ａ−Ｈ６−１８６５２８１参照）、光源に、発光素子として発光ダイオード（以下「ＬＥＤ」と言う）を用いていた。また、ＦＳＣ方式の表示装置用のバックライトでは、光源の発光期間に電源とＬＥＤを接続し、ＬＥＤを電源で直接駆動していた。しかし、ＦＳＣ方式の表示装置用のバックライトでは、３原色の光源を順次交互に発光させる必要があり、且つ混色を避けるため表示素子へのデータ書き込み時間は発光を行うことができなかった。そのため、光源の発光時間のデューティ比が小さくなってしまい、所望の明るさを得るためには発光期間に光源に大きな電流を流す必要があった。
図１４に、前述したＬＥＤの駆動回路の一例を示す。
図１４Ａに示すように、電源１０はスイッチ１８を介して光源のＬＥＤ１２に接続され、スイッチ１８のＯＮ−ＯＦＦはＣＫ信号で制御されていた。図１４ＢはＬＥＤ１２の発光のタイミングを規定するクロック信号（ＣＫ信号）のタイミング波形を示した図である。図１４Ｂに示すように、ＣＫ信号がＨレベルの時、スイッチ１８はＯＮとなり、電源１０から光源のＬＥＤ１２に直接電流が流れて、発光素子１２は発光状態となる。また、ＣＫ信号がＬレベルの時、スイッチ１８はＯＦＦとなり、電源１０が光源である発光素子１２から切り離され、ＬＥＤ１２が非発光状態となる。図１４Ｂにおける期間ｔ１４は、他の原色の発光素子が発光している時間及び表示素子へのデータ書き込み時間である。図１４Ｂに示すように、ＣＫ信号がＨレベルになる期間ｔ１２は、ＣＫ信号がＬレベルになる期間ｔ１４よりも短い。したがって、適切な明るさを得るためには、ＬＥＤ１２を常時点灯させる場合に比べ、期間ｔ１２において、発光素子１２に大きな電流を流し、ＬＥＤ１２を高輝度に発光させる必要があった。具体的には常時点灯させる場合に比べ（ｔ１４＋ｔ１２）／ｔ１２倍の電流を流す必要があった。なお、ここで、ｔ１４＋ｔ１２を周期Ｔする。Ｔが一定の状態では、表示装置の画素数が増加すると表示素子へのデータ書き込み時間が増加するため、この比率は、表示装置の画素数が増加すると大きくなる傾向があった。
しかしながら、第１に、大きな瞬間電流を流すだけの大容量を持った電源は、小型化が困難という問題があった。第２に、大容量電源は無効電力が大きく、高効率電源の実現が困難という問題があった。第３に、大きな電流によって電源電圧のドロップ等の電源ノイズが発生し、システムのノイズマージンの低下且つ携帯電話やＴＶの受信機能への悪影響が現れるという問題があった。なお、ここで言う無効電力とは、電源への入力電圧をＶｉｎ、入力電流Ｉｉｎを、電源からの出力電圧をＶｏｕｔ、出力電流Ｉｏｕｔをとしたとき、Ｖｉｎ×Ｉｉｎ−Ｖｏｕｔ×Ｉｏｕｔを言い、電源の自己消費電力や内部抵抗による損失に対応する。
図１５に、光源駆動回路の他の例を示す（例えばＪＰ−Ａ−Ｈ９−９７９２５参照）。
図１５において、図１４と同様の部材には同様の番号を付した。図１５に示す光源駆動回路では、連動して制御されるスイッチ８４及び８６と、コンデンサ８８を設けている。スイッチ８４及び８６がそれぞれａ側に接続されているとき、スイッチ８４、コンデンサ８８及びスイッチ８６の経路で電源１０から電流が流れて、コンデンサ８８に電源１０と同等の電圧が充電される。また、スイッチ８４及び８６がそれぞれｂ側に接続されているとき、電源１０、コンデンサ８８及びＬＥＤ１２が直列に接続される。これによって、電源１０の電圧とコンデンサ８８に蓄えられた電圧とが加算された電圧がＬＥＤ１２に印加されて電流が流れ、ＬＥＤ１２が発光される。
ここで、電圧光源の発光素子１２の所定の輝度で発光し始める閾値電圧（以下Ｖｔｈと略記する）は、電源１０の電圧よりは大きく、電源１０の電圧の２倍よりは小さいことが前提となっている。図１５に示す光源駆動回路は、電源電圧よりもＶｔｈが大きい発光素子、すなわち有機ＥＬのような発光素子、を駆動する方法を提案したものである。しかしながら、図１５に示す光源駆動回路においても、発光素子を駆動する際には電源１０を介して発光素子１２に電流を流しており、電源が大きな瞬間電流を流す必要がある。したがって、図１５に示す光源駆動回路においても、前述した問題点は解決されていない。
図１６に、光源駆動回路の更に他の例を示す（例えばＪＰ−Ａ−２００１−１４４５９７参照）。
図１６において、図１４と同様の部材には同様の番号を付した。図１６に示す光源駆動回路では、連動して制御されるスイッチ９０及び９４、コンデンサ９２及び定電流回路９６が設けられている。スイッチ９０及び９４がａ側に接続されているとき、スイッチ９０、コンデンサ９２、スイッチ９４及び定電流回路９６の経路で、電源１０から一定の定電流が流れてコンデンサ９２に電源１０とほぼ同等の電圧が充電される。スイッチ９０及び９４がｂ側に接続されているとき、電源１０、コンデンサ９２、ＬＥＤ１２及び定電流回路９６が直列に接続され、電源１０の電圧とコンデンサ９２に蓄えられた電圧とが加算された電圧がＬＥＤ１２に印加され、ＬＥＤ１２が発光する。
図１６に示す光源駆動回路の目的は、「光伝送」用システムにおける発光の安定化である。また、ＬＥＤ１２の所定の輝度で発光し始める閾値電圧Ｖｔｈは、電源１０の電圧よりは大きく、電源１０の電圧の２倍よりは小さいことが前提となっている。この点は、図１５示す光源駆動回路と同様である。また、図１６に示す光源駆動回路では、定電流回路９６を設けているため、瞬時電流が必要以上に大きくなることはなく、発光が安定化し且つ電源におけるノイズマージンの低下を防ぐことが可能である。しかしながら、ＬＥＤ１２を駆動する際には、電源１０を介してＬＥＤ１２に電流を流しており、電源１０は大きな電流を流す必要がある。また、定電流回路９６では、制御する電流値以上の電流を流すことができる電源１０が必要であり、電源容量を大きくしなければならない。したがって、図１６に示す光源駆動回路においても、電源の小型化が困難であるという問題、及び高効率電源の実現が困難という問題は解決されない。
図１７に、照明装置の例を示す（例えばＪＰ−Ａ−Ｈ８−２０３６８８参照）。
図１７において、図１４と同様の部材には同様の番号を付した。図１７に示す照明装置では、昇圧回路９７で非常に高い電圧を発生させ、該高電圧をダイオード９８を介してメインコンデンサ９９に充電する。メインコンデンサ９９に蓄えられた電荷は、カメラ用フラッシュ１１２に放電されて、カメラ用フラッシュ１１２が発光する。図１７に示す照明装置の主目的は、電源１０の電圧が低下したときには昇圧回路９７での昇圧をやめてシステムへの悪影響を防ぐ点にある。
図１７に示す照明装置ではスイッチでなくダイオード９８を用いているので、図１７に示す照明装置を本発明のようなＬＥＤを駆動する低電圧の照明装置に応用すると、電源を介した電流がＬＥＤに流れ込むことを防ぐことができない。また、図１７に示す照明装置では、メインコンデンサ９９へ充電する際の電流量を制限していないため、回路中に大きな瞬時電流が流れ得る構成となっている。さらに、図１７に示す照明装置では、ダイオード９８を用いてメインコンデンサ９９を充電しているため、図１７に示す照明装置を低い電圧のシステムに応用すると、コンデンサを充電する際にダイオードの順方向電圧分が損失となってしまい、電源を効率的に利用することができないという問題が生じる。したがって、図１７に示す照明装置においても、前述した問題点はなんら解決されていない。
【発明の開示】
本発明の目的は、上記の問題点を解決した光源駆動回路、及びそのような光源駆動回路を用いた照明装置、表示装置、フィールド・シーケンシャル・カラー方式の液晶表示装置及び情報機器を提供することにある。
本発明の他の目的は、電源の小型化を実現した光源駆動回路、及びそのような光源駆動回路を用いた照明装置、表示装置、フィールド・シーケンシャル・カラー方式の液晶表示装置及び情報機器を提供することにある。
本発明の更に他の目的は、電源の低ノイズ化を実現した光源駆動回路、及びそのような光源駆動回路を用いた照明装置、表示装置、フィールド・シーケンシャル・カラー方式の液晶表示装置及び情報機器を提供することにある。
本発明の更に他の目的は、電源の高効率化を実現した光源駆動回路、及びそのような光源駆動回路を用いた照明装置、表示装置、フィールド・シーケンシャル・カラー方式の液晶表示装置及び情報機器を提供することにある。
本発明の更に他の目的は、電源の小型化、低ノイズ化及び高効率化を実現した光源駆動回路、及びそのような光源駆動回路を用いた照明装置、表示装置、フィールド・シーケンシャル・カラー方式の液晶表示装置及び情報機器を提供することにある。
本発明に係る光源駆動回路は、電源部と、光源部と、電源部からの電荷を充電するための充電部と、充電部を電源部又は光源部の何れか一方と接続させる切換部と、充電部と電源部とを接続して充電部を充電させ、電源部と光源部とを切離し且つ充電部と光源部とを接続して充電部によって光源部を発光させるように切換部を制御する制御部とを有することを特徴とする。
また、本発明に係る光源駆動回路では、充電部と電源部とを接続して充電部を充電させる期間を含む非発光期間は、光源部を発光させる発光期間よりも長く設定されることが好ましい。
さらに、本発明に係る光源駆動回路では、切換部は第１のスイッチ及び第２のスイッチを有し、電源部は第１のスイッチを介して充電部と接続され、光源部は第２のスイッチを介して充電部と接続されることが好ましい。
さらに、本発明に係る光源駆動回路では、第１のスイッチ及び第２のスイッチはそれぞれ制御端子を有し、第１のスイッチ及び第２のスイッチは、各制御端子に制御部から印加される制御信号により、周期的に交互に導通状態となるよう制御されることが好ましい。
さらに、本発明に係る光源駆動回路では、電源部は定電流回路を有し、電源部は定電流回路を介して充電部を充電することが好ましい。
さらに、本発明に係る光源駆動回路では、充電部は駆動用コンデンサを有することが好ましい。
さらに、本発明に係る光源駆動回路では、光源部は発光ダイオードを有することが好ましい。
さらに、本発明に係る光源駆動回路では、光源部は、第１の発光色を有する第１の光源、第２の発光色を有する第２の光源及び第３の発光色を有する第３の光源を有し、切換部は、第１のスイッチ、第２のスイッチ、第３のスイッチ及び第４のスイッチを有し、電源部は第１のスイッチを介して充電部と接続され、第１の光源は第２のスイッチを介して充電部と接続され、第２の光源は第３のスイッチを介して充電部と接続され、第３の光源は第４のスイッチを介して充電部と接続されることが好ましい。例えば、異なる３色に発光する３つのＬＥＤに対して１つの充電用コンデンサを用いる構成とした。
さらに、本発明に係る光源駆動回路では、第１のスイッチ、第２のスイッチ、第３のスイッチ及び第４のスイッチはそれぞれ制御端子を有し、第１のスイッチ、第２のスイッチ、第３のスイッチ及び第４のスイッチは、各制御端子に制御部から印加される制御信号により、周期的に交互に導通状態となるよう制御されることが好ましい。
さらに、本発明に係る光源駆動回路では、光源部は、第１の発光色を有する第１の光源、第２の発光色を有する第２の光源及び第３の発光色を有する第３の光源を有し、充電部は、第１の光源に対応する第１の駆動コンデンサ、第２の光源に対応する第２の駆動コンデンサ及び第３の光源に対応する第３の駆動コンデンサを有し、切換部は、第１のスイッチ、第２のスイッチ、第３のスイッチ、第４のスイッチ、第５のスイッチ及び第６のスイッチを有し、電源部は第１のスイッチを介して第１の駆動コンデンサと接続され、電源部は第２のスイッチを介して第２の駆動コンデンサと接続され、電源部は第３のスイッチを介して第３の駆動コンデンサと接続され、第１の光源は第４のスイッチを介して第１の駆動コンデンサと接続され、第２の光源は第５のスイッチを介して第２の駆動コンデンサと接続され、第３の光源は第６のスイッチを介して第３の駆動コンデンサと接続されることが好ましい。例えば、異なる３色に発光する３つのＬＥＤに対してそれぞれに対応した３つの充電用コンデンサを用いる構成とした。
さらに、本発明に係る光源駆動回路では、第１のスイッチ、第２のスイッチ、第３のスイッチ、第４のスイッチ、第５のスイッチ及び第６のスイッチはそれぞれ制御端子を有し、第１のスイッチ、第２のスイッチ、第３のスイッチ、第４のスイッチ、第５のスイッチ及び第６のスイッチは、各制御端子に制御部から印加される制御信号により、周期的に交互に導通状態となるよう制御されることが好ましい。
本発明に係わる照明装置は、本発明に係わる光源駆動回路を用いることを特徴とする。
本発明に係わる表示装置は、本発明に係わる光源駆動回路を用いることを特徴とする。
本発明に係わるフィールド・シーケンシャル・カラー方式の液晶表示装置は、本発明に係わる光源駆動回路を用いることを特徴とする。
本発明に係わる情報機器は、本発明に係わる光源駆動回路を用いることを特徴とする。
また、本発明による光源駆動回路は、電源からの電流により間欠的に発光する光源を有する光源駆動回路において、前記電源からの電荷を、前記光源が発光していない非発光期間期間に充電する駆動用コンデンサを有し、前記光源は発光期間においては、前記駆動用コンデンサに充電された電荷の放電により発光することを特徴とする。
また、本発明による光源駆動回路は、電源からの電流により間欠的に発光する光源を有する光源駆動回路において、電源からの電荷を光源が発光していない非発光期間に充電する駆動用コンデンサを有し、光源は発光期間において駆動用コンデンサに充電された電荷の放電により発光し、電源は第１のスイッチを介して駆動用コンデンサの一方の端子に接続され、一方の端子は更に第２のスイッチを介して光源に接続され、電源が第３のスイッチを介して駆動用コンデンサの一方の端子に接続され、一方の端子は更に第４のスイッチを介して他の光源に接続されていることを特徴とする。
本発明の光源駆動回路及びそのような光源駆動回路を用いた照明装置等は、非発光期間に小さい電流値で駆動用コンデンサ等の充電部を充電し、発光期間では電源からの電流を停止させて、充電部に充電した電荷を短時間で放電して光源の発光素子を発光させる。このため電源が供給できる最大電流は小さくて済むようになり、本発明の光源駆動回路及びそのような光源駆動回路を用いた照明装置等では、電源回路の小型化、高効率化が可能となる。また、本発明光源駆動回路及びそのような光源駆動回路を用いた照明装置等において、定電圧回路を介して駆動用コンデンサを充電する場合には、大きな瞬時電流を流す必要が無く、電源電圧のドロップによるシステムへの悪影響も除去できる。
ＦＳＣ方式の液晶表示装置では、光源の発光期間よりも非発光期間の方が長く、非発光期間を利用して小さな電流値で充電部を充電することができるので、より電源容量が従来に比べて小さくて済む。したがって、本発明の光源駆動回路は、ＦＳＣ方式の液晶表示装置及びそれを用いた情報機器に応用した場合に、特に効果がある。また、本発明の光源駆動回路は、ＦＳＣ方式の液晶表示装置に限らず、光源を間欠駆動する機器にも応用することができ、その場合にも同様の効果を発揮できる。
また、本発明の光源駆動回路は、電源効率を向上させることができるという重要な効果も有するが、詳しくは後述する。
【図面の簡単な説明】  図１は、本発明の第１の実施例に係る光源駆動回路の概略構成を示す図である。
図２は、図１に示す光源駆動回路の制御信号の波形例等を示す図である。
図３は、図１に示す光源駆動回路の制御信号の他の波形例等を示す図である。
図４は、図１に示す光源駆動回路の定電流回路の構成例を示す図である。
図５は、本発明の第２の実施例に係る光源駆動回路の概略構成を示す図である。
図６は、図５に示す光源駆動回路の制御信号の波形例を示す図である。
図７Ａは本発明の第３の実施例に係る光源駆動回路の概略構成を示す図であり、図７Ｂは図７Ａに示す光源駆動回路の制御信号の波形例を示す図である。
図８Ａは本発明の第４の実施例に係る光源駆動回路の概略構成を示す図であり、図８Ｂは図８Ａに示す光源駆動回路の制御信号の波形例を示す図である。
図９は、本発明の第５の実施例に係る光源駆動回路の概略構成を示す図である。
図１０Ａは本発明の第６の実施例に係る光源駆動回路の概略構成を示す図であり、図１０Ｂは図１０Ａに示す光源駆動回路の制御信号の波形例を示す図である。
図１１は、本発明の第７の実施例に係る光源駆動回路の概略構成を示す図である。
図１２は、本発明に係る光源駆動回路を用いた表示装置及び照明装置を示した図である。
図１３は、本発明に係る光源駆動回路を用いた表示装置を情報機器の表示に用いた例を示す図である。
図１４Ａは光源駆動回路の概略構成を示し、図１４Ｂに示す光源駆動回路の制御信号の波形を示す図である。
図１５は、他の光源駆動回路の概略構成を示す図である。
図１６は、更に他の光源駆動回路の概略構成を示す図である。
図１７は、照明装置の概略構成を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】  本発明に係わる光源駆動回路、及びそのような光源駆動回路を用いた照明装置、表示装置、フィールド・シーケンシャル・カラー方式の液晶表示装置及び情報機器を、以下に図面を参照しながら説明する。
本発明に係わる光源駆動回路は、光源が発光していない非発光期間に充電する駆動用コンデンサを有し、光源は、発光期間において駆動用コンデンサに充電された電荷の放電により発光する。また、本発明に係わる光源駆動回路は、電源と駆動用コンデンサとの接続をＯＮ／ＯＦＦするスイッチを有し、スイッチは発光期間において電源を駆動用コンデンサから遮断する。さらに、電源がスイッチを介して駆動用コンデンサに接続されている。さらに、電源は定電流回路を有し、電源は定電流回路を介して駆動用コンデンサを充電する。
【実施例１】  図１に本発明の第１の実施例に係る光源駆動回路を示す。
図１は、第１の実施例に係る光源駆動回路１の概略構成を示す図である。図１に示すように、光源駆動回路１は、電源１０、光源の発光素子１２、駆動用コンデンサ１４、第１及び第２のスイッチ１６及び１８、定電流回路２０、及びＣＰＵ等から構成される制御部１００等から構成される。ここで、光源の発光素子１２としてＬＥＤを用いた。
光源駆動回路１では、電源１０を定電流回路２０の入力に接続し、定電流回路２０の出力を第１のスイッチ１６の一方の端子に接続し、第１のスイッチ１６の他方の端子を駆動用コンデンサ１４の一方の端子に接続し、駆動用コンデンサ１４の一方の端子を更に第２のスイッチ１８の一方の端子に接続し、第２のスイッチ１８の他方の端子を光源の発光素子１２に接続した。第１のスイッチ１６及び第２のスイッチ１８は、制御部１００から供給される制御信号ＣＫ１及びＣＫ２によって、それぞれＯＮとなるかＯＦＦとなるかを制御されるように構成した。
図２に、制御部１００から供給される制御信号ＣＫ１及びＣＫ２の波形例、駆動コンデンサ１４の電圧Ｖｃ、駆動コンデンサ１４を流れる電流Ｉｃ、及び発光素子１２の光度Ｌの変化を示す。
制御信号ＣＫ１及びＣＫ２は、それぞれ第１のスイッチ１６及び第２のスイッチ１８のＯＮ／ＯＦＦを制御する信号で、ＣＫ１及びＣＫ２信号がＨレベルの時スイッチはＯＮ、Ｌレベルの時スイッチはＯＦＦとなる。図２に示すように、ＣＫ１信号は期間ｔ１でＨレベルとなり且つ期間ｔ２でＬレベルとなるように設定される。また、ＣＫ２信号は期間ｔ２でＨレベルとなり且つ期間ｔ１でＬとなると設定される。したがって、期間ｔ１では第１のスイッチ１６がＯＮし且つ第２のスイッチ１８はＯＦＦし、期間ｔ２では第１のスイッチ１６がＯＦＦし且つ第２のスイッチ１８はＯＮする。すなわち第１と第２のスイッチ１６及び１８を、周期的に交互に導通（ＯＮ）状態となるよう制御した。
図２に示すように第１と第２のスイッチ１６及び１８が制御されるため、期間ｔ１においては、電源１０、定電流回路２０及び駆動用コンデンサ１４の経路で電流が流れ、駆動用コンデンサ１４が充電される。この時の充電は定電流回路２０を介して一定電流で行われるため、初期的な大きな瞬時電流によって電源１０の電圧がドロップし電源系にノイズが乗る心配はない。期間ｔ１においでは、第２のスイッチ１８がＯＦＦであるため、電源１０、定電流回路２０からなる駆動用コンデンサ１４の充電系は光源の発光素子１２からは遮断されている。
期間ｔ２においては、駆動用コンデンサ１４及び光源の発光素子１２の経路で、駆動用コンデンサ１４に蓄積された電荷が光源の発光素子１２に放電され、光源の発光素子１２が発光する。期間ｔ２においては、第１のスイッチ１６がＯＦＦであるため、電源１０は光源の発光素子１２からは遮断されている。したがって電源１０が光源の発光素子１２への放電によって影響を受けることはなく、システムが安定する。このような安定した電源は、携帯電話、又はテレビジョン等の受信部を有する情報機器にとって特に有用である。また、このような安定した電源は、電池を電源として用いる機器にとっても非常に有用である。ところで、前述した特許文献１〜４に示されている従来例では、光源の発光時に電源から光源を遮断する遮断手段を設けていないので、このような効果を得ることができない。
光源駆動回路１では、図２に示すように、駆動用コンデンサ１４を充電する期間ｔ１を光源の発光素子１２が発光する期間ｔ２よりも長く設定している。これは、光源の非発光期間ｔ１中に、液晶等の表示素子のデータ書き換え等を行うことができるようにするためである。例えば、液晶等の表示素子のデータ書き換え期間に光源を発光させると表示が乱れてしまい好ましくない。
特に、ＦＳＣ方式の液晶表示装置に光源駆動回路１を用いた場合では、液晶等の表示素子のデータ書き換え期間に光源を発光させると、表示が混色状態となってしまう。この様な状態を防ぐため、期間ｔ１においては発光素子１２を非発光状態にしている。さらに、液晶等の表示素子のデータ書き換え期間を利用してコンデンサを充電する。なお、ＦＳＣ方式の液晶表示装置に光源駆動回路１を用いた場合、色の３原色それぞれのデータをシリアルに書き込む必要があるため、データの書き換え時間は通常の場合（例えば、単色の光源を有する場合）の約３倍必要となる。そのため期間ｔ１は通常の場合よりも３倍程度大きくなる。その場合、ＦＳＣ方式の液晶表示装置において、フレーム期間、フィールド期間又はサブフィールド期間と呼ばれるｔ１＋ｔ２の所定期間は、ｔ１が大きくなれば、ｔ２が短くなる。したがって、発光期間ｔ２の短い期間に通常の場合よりも大きな電流を流し発光素子１２を高輝度で発光させる必要がある。そのため従来方式では、電源の負担が大きかった。その上、データ書き換え時間は表示装置の画素数が増加するほど長くなってしまい、それに伴って電源の負担がより大きくなってしまうという問題もあった。
しかしながら、光源駆動回路１では、期間ｔ２よりも長い期間ｔ１の間に、定電流で駆動用コンデンサ１４を充電しているため、電源に負担が掛からない。期間ｔ１が期間ｔ２よりも十分大きければ、電源１０の電源容量は従来の光源を常時発光させる方式の場合と同様でよいことになる。そのため電源容量を大きくする必要がなくなり、電源の小型化、高効率化が可能となっている。
駆動用コンデンサ１４は、携帯機器用の場合は数〜数十μＦ、例えば５μＦ程度で十分な電荷を蓄積することができる。この程度の容量であればチップタイプのものが入手可能であり、そのようなコンデンサを用いれば電源を小型化することができる。
以下、第１の実施例に係わる光源１駆動回路１の電源効率について説明する。
ＬＥＤから構成される発光素子１２において所定の輝度を得るために必要な電流値をｉとすると、従来例では、このｉの電流を流すために、ＬＥＤと直列に抵抗を接続してＬＥＤの電流値を調整する必要があった。また、従来例では、抵抗の代わりに定電流回路を挿入する場合もあった。このような従来例では、この抵抗成分（または定電流回路）で、電力（＝抵抗Ｒ×電流値ｉの２乗）が消費される。電源を５Ｖとし、ＬＥＤのスレッショルド電圧Ｖｔｈを３Ｖとすると、全体の電力はＷ＝３Ｖ×ｉ＋２Ｖ×ｉとなる。したがって、ＬＥＤの消費電力（Ｗ＝３Ｖ×ｉ）以外に抵抗で消費される電力（Ｗ＝２Ｖ×ｉ）が必ず無駄な電力となってしまう。電源が５Ｖの場合には、約４０％が無駄になる。
これに対して、第１の実施例に係わる光源駆動回路１では、所望のＬＥＤ輝度を得るために必要な総電荷量をＱＴとすると、単位時間当たりにはＱｔの電荷量が必要になる。図１（ａ）に示す第１のスイッチ１６と第２のスイッチ１８の開閉期間のデューティ比が５０％とすると、単位時間第１のスイッチ１６のＯＮ期間には「２×Ｑｔ」の電荷を供給する必要がある。この「２×Ｑｔ」を駆動コンデンサ１４に蓄積するために必要な静電容量は、電源電圧が５Ｖ、ＬＥＤのＶｔｈが３Ｖとすると、「２×Ｑｔ＝（５Ｖ−３Ｖ）×駆動コンデンサ１４の容量Ｃ」の式から計算できる。この場合、「駆動コンデンサ１４の容量Ｃ＝Ｑｔ」となる。この「２×Ｑｔ」の電荷を第１のスイッチ１６のＯＮ期間に駆動コンデンサ１４に充電し、次に第１のスイッチ１６をＯＦＦし且つ第２のスイッチ１８をＯＮすると、蓄えられた「２×Ｑｔ」の電荷が放電され、ＬＥＤに２×Ｑｔの電荷を流す。このときの電力は、第１のスイッチ１６がＯＮの時に流れる総電荷量から計算することができる。
ここで注目すべきことは、駆動コンデンサ１４には電圧３Ｖ分の電荷量が常に蓄えられて残っていることである。第２のスイッチ１８がＯＮしている期間に電荷はＬＥＤに供給されるが、ＬＥＤのＶｔｈが３Ｖなので、この電圧まで駆動コンデンサ１４の電圧が落ちるとＬＥＤはオフし、電流を流さなくなる。その時点で、駆動コンデンサ１４からの電荷供給も終わるので、駆動コンデンサ１４には残りの電荷がそのまま蓄積される。したがって、つぎに第１のスイッチ１６がＯＮしたときには駆動コンデンサ１４に電圧３Ｖが残っており、駆動コンデンサ１４には３Ｖから５Ｖまでの電荷を供給すればよい。この場合、必要な電流だけを低い電流値で流すので、電源の内部抵抗で消費される電力も最低限に抑えることができる。すなわち、電力Ｗは、ほぼＬＥＤに必要な電力のみとなり、従来のような無駄な電力が発生せず、効率が１００％近くになる。
実際には、ＬＥＤの内部抵抗により電流を２倍にするとＶｔｈは３Ｖから３．３Ｖ程度になってしまうので、効率は落ちてしまう。しかしながら、光源は、従来例（電源で直接光源を駆動する場合）と比べると６６％の電力（３．３Ｖ×ｉ／５×ｉ＝０．６６）で同じ輝度を実現することができる。
また、図２に示すように、駆動コンデンサ１４の電圧Ｖｃは、期間ｔ１において充電されて発光素子１２のスレッショルド電圧Ｖｔから所定値まで上昇し、期間ｔ２に放電されて発光素子１２のスレッショルド電圧Ｖｔまで下降する。さらに、駆動コンデンサ１４を流れる電流Ｉｃは、図２において実線２００として示すように、期間ｔ１において定電流回路２０が供給する定電流値Ｉから徐々に下降し、期間ｔ２において放電のため最大電流Ｉｍから０へ下降する。なお、定電流回路２０の回路構成を調整して、駆動コンデンサ１４を流れる電流Ｉｃを、図２において点線２０１として示すように、放電時に０とならないようにすることもできる。
また、図２に示すように、発光素子１２の光度は、期間ｔ１はほぼゼロであり、期間ｔ２において最大電流値Ｉｍによって最大光度Ｌｃを得、その後徐々に下降する。
図３に、制御部１００から供給される制御信号ＣＫ１及びＣＫ２の他の波形例を示す。図３においては、第１及び第２のスイッチ１６及び１８が、ＯＮ−ＯＦＦする毎に、双方のスイッチ１６及び１８が共にＯＦＦとなる期間ｔ３を設けている。このような期間ｔ３を設けることにより、貫通電流の発生を押さえることができ、より電源の安定性を増すことができる。
図４に、定電流回路２０の具体例を示す。図４の場合、定電流回路２０は、ＰチャネルＭＯＳトランジスタ（以下「ＰＭＯＳＴ」と言う）２１によって構成されている。図４に示すように、ＰＭＯＳＴ２１のゲートをソースと接続し、ＰＭＯＳＴ２１のソースを電源１０と接続し、ＰＭＯＳＴ２１のドレインを第１のスイッチ１６の一方の端子と接続した。図４に示す定電流回路２０は一例であって、例えば抵抗のみによって定電流回路２０を構成しても良いし、電源１０の内部抵抗を定電流回路２０としても良い。なお、電源１０及び定電流回路２０を合わせて、光源駆動回路１の電源部と言う。
また、上述した光源駆動回路１は、そのまま照明装置として利用することが可能である。
【実施例２】  図５に、本発明の第２の実施例に係る光源駆動回路を示す。
図５は、第２の実施例に係る光源駆動回路２の概略構成を示す図である。光源駆動回路２は、ＦＳＣ方式の液晶表示装置に用いることができる。図５が図１と異なる点は、図５に示す光源駆動回路２が、図１の発光素子１２の代わりに、赤（Ｒ）色ＬＥＤ２２、緑（Ｇ）色ＬＥＤ２４及び青（Ｂ）色ＬＥＤ２６を有する点、及び図１Ａの第２のスイッチ１８の代わりに、Ｒ色ＬＥＤ２２用の第２のスイッチ２８、Ｇ色ＬＥＤ用の第３のスイッチ３０及びＢ色ＬＥＤ用の第４のスイッチ３２を有する点である。Ｒ色ＬＥＤ２２用の第２のスイッチ２８、Ｇ色ＬＥＤ用の第３のスイッチ３０及びＢ色ＬＥＤ用の第４のスイッチ３２は、制御部１００から供給される制御信号ＣＫＲ、ＣＫＧ及びＣＫＢによって、それぞれＯＮとなるかＯＦＦとなるかを制御されるように構成した。
図６に、図５に示す光源駆動回路２をＦＳＣ方式の液晶表示装置に用いた場合における、ＦＳＣ方式の液晶（以下「ＬＣＤ」と言う）の駆動タイミング及び制御部１００から供給される制御信号ＣＫＲ、ＣＫＧ、ＣＫＢ及びＣＫ１の波形例を示す。
期間ｔ４において、第１のスイッチ３４をＯＮとし、駆動用コンデンサ１４を電源１０及び定電流回路２０によって充電した。この期間中、第２のスイッチ２８、第３のスイッチ３０及び第４のスイッチ３２をＯＦＦとし、電源１０、定電流回路２０及び駆動用コンデンサ１４を、光源である各色ＬＥＤ２２、２４及び２６から遮断した。また、期間ｔ４は、ＬＣＤにＲ色で表示すべきデータを書き込む期間ＷＲ（図６の４０１参照）である。
期間ｔ５において、第２のスイッチ２８のみをＯＮとし、駆動用コンデンサ１４に蓄積された電荷をＲ色ＬＥＤ２２に放電し、ＬＥＤ２２を発光させた。この期間中、第１のスイッチ３４をＯＦＦとし、電源１０、定電流回路２０及び駆動用コンデンサ１４を、光源である各色ＬＥＤ２２、２４及び２６から遮断した。したがって、電源１０及び定電流回路２０が、ＬＥＤ２２への放電によって影響を受けることはなく、システムが安定に保たれる。また、期間ｔ５は、期間ＷＲに書き込まれたデータに基づいて開口制御されたＬＣＤがＲ色で、画像、文字、記号及び符号等（以下単に「画像」と言う）が表示される期間ＳＲ（図６の４０２参照）である。
期間ｔ６において、第１のスイッチ３４をＯＮとし、駆動用コンデンサ１４を電源１０及び定電流回路２０によって充電した。この期間中、第２のスイッチ２８、第３のスイッチ３０及び第４のスイッチ３２をＯＦＦとし、電源１０、定電流回路２０及び駆動用コンデンサ１４を、光源である各色ＬＥＤ２２、２４及び２６から遮断した。また、期間ｔ６は、ＬＣＤにＧ色で表示すべきデータを書き込む期間ＷＧ（図６の４０３参照）である。
期間ｔ７において、第３のスイッチ３０のみをＯＮとし、駆動用コンデンサ１４に蓄積された電荷をＧ色ＬＥＤ２４に放電し、ＬＥＤ２４を発光させた。この期間中、第１のスイッチ３４をＯＦＦとし、電源１０、定電流回路２０及び駆動用コンデンサ１４を、光源である各色ＬＥＤ２２、２４及び２６から遮断した。したがって、電源１０及び定電流回路２０が、ＬＥＤ２４への放電によって影響を受けることはなく、システムが安定に保たれる。また、期間ｔ７は、期間ＷＧに書き込まれたデータに基づいて開口制御されたＬＣＤがＧ色で、画像が表示される期間ＳＧ（図６の４０４参照）である。
期間ｔ８において、第１のスイッチ３４をＯＮとし、駆動用コンデンサ１４を電源１０及び定電流回路２０によって充電した。この期間中、第２のスイッチ２８、第３のスイッチ３０及び第４のスイッチ３２をＯＦＦとし、電源１０、定電流回路２０及び駆動用コンデンサ１４を、光源である各色ＬＥＤ２２、２４及び２６から遮断した。また、期間ｔ８は、ＬＣＤにＢ色で表示すべきデータを書き込む期間ＷＢ（図６の４０５参照）である。
期間ｔ９において、第４のスイッチ３０のみをＯＮとし、駆動用コンデンサ１４に蓄積された電荷をＢ色ＬＥＤ２６に放電し、ＬＥＤ２６を発光させた。この期間中、第１のスイッチ３４をＯＦＦとし、電源１０、定電流回路２０及び駆動用コンデンサ１４を、光源である各色ＬＥＤ２２、２４及び２６から遮断した。したがって、電源１０及び定電流回路２０が、ＬＥＤ２６への放電によって影響を受けることはなく、システムが安定に保たれる。また、期間ｔ９は、期間ＷＢに書き込まれたデータに基づいて開口制御されたＬＣＤがＢ色で、画像が表示される期間ＳＧ（図６の４０４参照）である。
以下ｔ４〜ｔ９を繰り返して、Ｒ、Ｇ、Ｂ色を順次発光させて、ＦＳＣ方式の液晶表示装置の照明が行われる。
なお、図６において、図３と同様に、第１のスイッチ３４と、対応してＯＮ−ＯＦＦする第２のスイッチ２８、第３のスイッチ３０及び第４のスイッチ３２の内の１つが共にＯＦＦとなる休止期間を設けても良い。このような期間を設けることにより、貫通電流の発生を押さえることができ、より電源の安定性を増すことができる。
また、図６の例では、駆動コンデンサ１４の充電期間（ｔ４、ｔ６及びｔ８）をＬＣＤの書き込み期間と一致させた。しかしながら、所定の光量を得るための駆動コンデンサ１４の充電期間と所定の書き込みを行うためのＬＣＤの書き込み期間とは表示装置の構成やスペック等によって様々であるので、必ずしも両者の期間を一致させる必要はない。
なお、ＦＳＣ方式の液晶表示装置において、装置が必要とする駆動コンデンサ１４への充電期間が装置が必要とするＬＣＤの書き込みに期間より長い場合に、装置が必要とする駆動コンデンサ１４への充電期間にＬＣＤの書き込み期間を一致させると、ＬＣＤの書き込みに時間的余裕ができるので、液晶の応答時間が十分に確保でき、表示特性がさらにアップするという効果がある。
一方、ＦＳＣ方式の液晶表示装置において、装置が必要とする駆動コンデンサ１４への充電期間が装置が必要とするＬＣＤの書き込み期間より短い場合に、装置が必要とする駆動コンデンサ１４への充電期間にＬＣＤの書き込み期間を一致させると、充電期間を十分に取れるので、低電流で充電を行うことができ、電源１０や定電流回路２０の電流容量を減らすことができるため、ローコストな電源を利用することができるとい効果がある。
例えば、光源の１つのＬＥＤが常時発光方式を採用する照明装置において、ＬＥＤに２０ｍＡの電流を流すと適度な明るさが得られるとする。これに対して、非発光期間と発光期間との比が２対１（発光デューティ比は１／３）の間欠的に光源を発光させる照明装置では、発光期間だけにＬＥＤに６０ｍＡの電流を流して発光輝度を３倍にすれば、常時発光方式を採用する照明装置と同等の明るさが得られることとなる。図１４に示した光源駆動回路において、前述した常時発光方式を採用する光源駆動回路と同等の明るさを得るためには、発光期間に６０ｍＡの電流を流す必要があり、電源の負担が大きかった。しかしながら、第２の実施例に係る照明装置２では、図６に示すように、充電期間ｔ４、ｔ６、ｔ７がそれぞれ発光期間ｔ５、ｔ７、ｔ９の２倍である。そこで、充電期間に図１４に示した照明装置の半分の３０ｍＡの電流で駆動用コンデンサ１４を充電すれば、発光期間に６０ｍＡ流すための電荷を駆動用コンデンサ１４に蓄えることができる。したがって、第２の実施例に係る光源駆動回路２では、電源の負担を大きく減少させることが可能となった。非発光期間がより長くなれば、充電期間に流す必要のある電流値はより減少させることができる。
なお、第２の実施例に係る光源駆動回路２をＦＳＣ方式の液晶表示装置に用いた場合、ｔ４からｔ９までの期間が、１フレーム期間（Ｔ）となる。また、ｔ４＋ｔ５、ｔ６＋ｔ７又はｔ８＋ｔ９を一般にサブフレームと称している。ＲＧＢ各色のＬＥＤが点灯する周波数（１／Ｔ）は６０から７０ＨＺが適当である。この範囲であれば人間の目はちらつきも感じず正常な表示と認識できる。
【実施例３】  図７に、本発明の第３の実施例に係る光源駆動回路を示す。
図７Ａは、第３の実施例に係る光源駆動回路３の概略構成を示す図である。光源駆動回路３は、ＦＳＣ方式の液晶表示装置に用いることができる。図７Ａが図１と異なる点は、図７Ａに示す光源駆動回路３が、各色のＬＥＤ（赤（Ｒ）色ＬＥＤ２２、緑（Ｇ）色ＬＥＤ２４及び青（Ｂ）色ＬＥＤ２６）毎に、定電流回路（Ｒ色用定電流回路４２、Ｇ色用定電流回路４４及びＢ色用定電流回路４６）、駆動用コンデンサ（Ｒ色駆動用コンデンサ４８、Ｇ色駆動用コンデンサ５０及びＢ色駆動用コンデンサ５２）、定電流回路と駆動用コンデンサとの間に配置された第１のスイッチ（Ｒ色用の第１のスイッチ３６、Ｇ色用の第１のスイッチ３８及びＢ色用の第１のスイッチ４０）、及び駆動用コンデンサと各色ＬＥＤとの間に配置された第２のスイッチ（Ｒ色用の第２のスイッチ２８、Ｇ色用の第２のスイッチ３０及びＢ色用の第２のスイッチ３２）を有する点である。また、Ｒ色用の第１のスイッチ３６、Ｇ色用の第１のスイッチ３８及びＢ色用の第１のスイッチ４０は、制御部１００から供給される制御信号ＣＫｒ、ＣＫｇ及びＣＫｂによって、それぞれＯＮとなるかＯＦＦとなるかを制御されるように構成した。さらに、Ｒ色用の第２のスイッチ２８、Ｇ色用の第２のスイッチ３０及びＢ色用の第２のスイッチ３２は、制御部１００から供給される制御信号ＣＫＲ、ＣＫＧ及びＣＫＢによって、それぞれＯＮとなるかＯＦＦとなるかを制御されるように構成した。
図７Ｂに、制御部１００から供給される制御信号ＣＫｒ、ＣＫＲ、ＣＫｇ、ＣＫＧ、ＣＫｂ及びＣＫＢの波形例を示す。
期間ｔ４において、Ｒ色用の第１のスイッチ３６、Ｇ色用の第１のスイッチ３８及びＢ色用の第１のスイッチ４０をＯＮとし、Ｒ色駆動用コンデンサ４８、Ｇ色駆動用コンデンサ５０及びＢ色駆動用コンデンサ５２を電源１０、各色用定電流回路４２、４４及び４６によって充電した。この期間中、Ｒ色用の第２のスイッチ２８、Ｇ色用の第２のスイッチ３０及びＢ色用の第２のスイッチ３２をＯＦＦとし、電源１０、各色用定電流回路４２、４４及び４６、各色駆動用コンデンサ４８、５０及び５２を、光源である各色のＬＥＤ２２、２４及び２６から遮断した。また期間ｔ４は、ＬＣＤにＲ色で表示すべきデータを書き込む期間として用意された期間である。
期間ｔ５において、Ｒ色用第１のスイッチ３６をＯＦＦとし、Ｒ色用第２のスイッチ２８がＯＮとし、Ｒ色駆動用コンデンサ４８に蓄積された電荷をＲ色ＬＥＤ２２に放電し、ＬＥＤ２２を発光させた。この期間中、Ｇ色駆動用コンデンサ５０とＢ色駆動用コンデンサ５２への充電を継続した。この期間中、Ｒ色用第１のスイッチ３６をＯＦＦとし、電源１０及びＲ色用定電流回路４２を、ＬＥＤ２２から遮断した。したがって、電源１０及びＲ色用定電流回路４２が、ＬＥＤ２２への放電によって影響を受けることはなく、システムが安定に保たれる。また、期間ｔ５は、期間ｔ４に書き込まれたデータに基づいて開口制御されたＬＣＤがＲ色で、画像を表示する期間として予定された期間である。
期間ｔ６において、Ｒ色用の第１のスイッチ３６、Ｇ色用の第１のスイッチ３８及びＢ色用の第１のスイッチ４０をＯＮとし、Ｒ色駆動用コンデンサ４８、Ｇ色駆動用コンデンサ５０及びＢ色駆動用コンデンサ５２を電源１０、各色用定電流回路４２、４４及び４６によって充電した。この期間中、Ｒ色用の第２のスイッチ２８、Ｇ色用の第２のスイッチ３０及びＢ色用の第２のスイッチ３２をＯＦＦとし、電源１０、各色用定電流回路４２、４４及び４６、各色駆動用コンデンサ４８、５０及び５２を、光源である各色のＬＥＤ２２、２４及び２６から遮断した。また期間ｔ６は、ＬＣＤにＧ色で表示すべきデータを書き込む期間として用意された期間である。
期間ｔ７において、Ｇ色用第１のスイッチ３８をＯＦＦとし、Ｇ色用第２のスイッチ３０がＯＮとし、Ｇ色駆動用コンデンサ５０に蓄積された電荷をＧ色ＬＥＤ２４に放電し、ＬＥＤ２４を発光させた。この期間中、Ｒ色駆動用コンデンサ４８とＢ色駆動用コンデンサ５２への充電を継続した。この期間中、Ｇ色用第１のスイッチ３８をＯＦＦとし、電源１０及びＲ色用定電流回路４２を、ＬＥＤ２４から遮断した。したがって、電源１０及びＲ色用定電流回路４２が、ＬＥＤ２４への放電によって影響を受けることはなく、システムが安定に保たれる。また、期間ｔ７は、期間ｔ６に書き込まれたデータに基づいて開口制御されたＬＣＤがＧ色で、画像を表示する期間として予定された期間である。
期間ｔ８において、Ｒ色用の第１のスイッチ３６、Ｇ色用の第１のスイッチ３８及びＢ色用の第１のスイッチ４０をＯＮとし、Ｒ色駆動用コンデンサ４８、Ｇ色駆動用コンデンサ５０及びＢ色駆動用コンデンサ５２を電源１０、各色用定電流回路４２、４４及び４６によって充電した。この期間中、Ｒ色用の第２のスイッチ２８、Ｇ色用の第２のスイッチ３０及びＢ色用の第２のスイッチ３２をＯＦＦとし、電源１０、各色用定電流回路４２、４４及び４６、各色駆動用コンデンサ４８、５０及び５２を、光源である各色のＬＥＤ２２、２４及び２６から遮断した。また期間ｔ８は、ＬＣＤにＢ色で表示すべきデータを書き込む期間として用意された期間である。
期間ｔ９において、Ｂ色用第１のスイッチ４０をＯＦＦとし、Ｂ色用第２のスイッチ３２がＯＮとし、Ｂ色駆動用コンデンサ５２に蓄積された電荷をＢ色ＬＥＤ２６に放電し、ＬＥＤ２６を発光させた。この期間中、Ｒ色駆動用コンデンサ４８とＧ色駆動用コンデンサ５０への充電を継続した。この期間中、Ｂ色用第１のスイッチ４０をＯＦＦとし、電源１０及びＲ色用定電流回路４２を、ＬＥＤ２６から遮断した。したがって、電源１０及びＲ色用定電流回路４２が、ＬＥＤ２６への放電によって影響を受けることはなく、システムが安定に保たれる。また、期間ｔ９は、期間ｔ８に書き込まれたデータに基づいて開口制御されたＬＣＤがＲ色で、画像を表示する期間として予定された期間である。
以下ｔ４〜ｔ９を繰り返してＲ、Ｇ、Ｂ色を順次発光し、ＦＳＣ方式の液晶表示装置の照明を行った。すなわち、第３の実施例に係る照明装置３では、電源１０及び定電流回路４２、４４及び４６が、順次周期的に３つの各色駆動用コンデンサ４８、５０及び５２を充電した。
第３の実施例に係る光源駆動回路３では、常時点灯時と同等の明るさを得るために流す電流値を、第２の実施例に係る光源駆動回路２よりも小さくすることができる。
ここで、常時発光の光源駆動回路では、Ｒ、Ｇ及びＢの３つのＬＥＤを３つ同時に常時発光しているものとする。これに対して、第３の実施例に係る光源駆動回路３では、第２の実施例に係る光源駆動回路２と同様に、ｔ４対ｔ５、ｔ６対ｔ７、ｔ８対ｔ９の時間比が３対１とする。その場合、光源駆動回路３では、各色駆動用コンデンサ４８、５０及び５２は、対応するＬＥＤの発光期間以外は充電し続けることができる。即ち、各色駆動用コンデンサ４８、５０及び５２においては、放電期間の１に対し、充電時間は８となる。したがって、充電期間に各色駆動用コンデンサ４８、５０及び５２を７．５ｍＡ（＝６０ｍＡ／８）の電流で充電すれば、１つのＬＥＤあたり２０ｍＡの電流を利用する上記の常時発光の光源駆動回路とほぼ同等の明るさを得ることができる。
期間ｔ４、ｔ６及びｔ８では、３個の各色駆動用コンデンサ４８、５０及び５２を同時に充電しているが、期間ｔ５、ｔ７及びｔ９では２個の各色駆動用コンデンサのみを充電しているため、電源１０は最大２２．５ｍＡ（＝７．５ｍＡ×３ＬＥＤ）の電流容量を持てばよいこととなる。この値は、上記の常時発光の光源駆動回路の電源が必要とする電流容量６０ｍＡ（＝２０ｍＡ×３ＬＥＤ）の約１／３となる。したがって、第３の実施例に係る光源駆動回路３は、電源容量を低減化することができるという効果を奏することがわかる。
【実施例４】  図８に、本発明の第４の実施例に係る光源駆動回路を示す。
図８Ａは、第４の実施例に係る光源駆動回路４の概略構成を示す図である。図８Ａでは、図１の光源駆動回路１の第１のスイッチ１６の代わりとしてＰチャネルＭＯＳトランジスタ（以下ＰＭＯＳＴと略記する）５４を、第２のスイッチ１８の代わりとしてＰＭＯＳＴ５６を用いた。
図８Ａにおいて、電源１０を定電流回路２０の入力に接続し、定電流回路２０の出力を第１のスイッチであるＰＭＯＳＴ５４のソース電極に接続し、ＰＭＯＳＴのドレイン電極を駆動用コンデンサ１４の一方の端子に接続し、駆動用コンデンサ１４の一方の端子を第２のスイッチであるＰＭＯＳＴ５６のソース電極に接続し、ＰＭＯＳＴ５６のドレイン電極を光源の発光素子１２に接続した。ＰＭＯＳＴ５４のゲート電極には制御部１００から制御信号ＣＫＰ１を印加し、ＰＭＯＳＴ５６のゲート電極には制御部１００から制御信号ＣＫＰ２を印加して、それぞれのＰＭＯＳＴの導通・非導通（ＯＮ−ＯＦＦ）を制御した。ＰＭＯＳＴ５４及び５６の基板端子は電源１０の高電位側に接続されて順バイアスが印加されない構成とした。
図８Ｂに、制御部１００から供給される制御信号ＣＫＰ１及びＣＫＰ２の波形例を示す。ここではスイッチとしてＰＭＯＳＴが用いられているため、信号がＬレベルの時ＰＭＯＳＴは導通（ＯＮ）となり、Ｈレベルの時ＰＭＯＳＴは非導通（ＯＦＦ）となる。図８Ｂに示すように制御を行えば、図８Ｂに示す第４の実施例に係る光源駆動回路４が図１示す第１の実施例に係る光源駆動回路１と同様に動作することは明らかである。
このようにスイッチをトランジスタで構成すれば本発明に係る照明装置は容易に実現できる。また、定電流回路及びスイッチは共にＭＯＳトランジスタで構成可能なため、本発明に係る照明装置の制御機構を容易に集積回路に内蔵することができ、照明装置を小型に構成することができる。なお、本発明に係る照明装置の制御機構は、ＰチャネルＭＯＳトランジスタ以外に、ＮチャネルＭＯＳトランジスタやバイポーラトランジスタによって構成することもできる。
【実施例５】  図９に、本発明の第５の実施例に係る光源駆動回路を示す。
図９は、第５の実施例に係る光源駆動回路５の概略構成を示す図である。図９に示す第５の実施例に係る光源駆動回路５は、図１に示す第１の実施例に係る光源駆動回路１の電位関係を正負逆に構成したものである。
図９において、電源１０の正極側をＧＮＤに接続し、電源１０の負極側を定電流回路５８の出力に接続し、定電流回路５８の入力を第１のスイッチ１６の一方の端子に接続し、第１のスイッチ１６の他方の端子を駆動用コンデンサ１４の一方の端子に接続し、駆動用コンデンサ１４の一方の端子を第２のスイッチ１８の一方の端子に接続し、駆動用コンデンサ１４の他方の端子をＧＮＤに接続し、第２のスイッチ１８の他方の端子を光源の発光素子１２に接続した。第１のスイッチ１６及び第２のスイッチ１８は、制御部１００から供給される制御信号ＣＫ１及びＣＫ２によって、それぞれＯＮとなるかＯＦＦとなるかを制御されるように構成した。
このように構成しても、図９に示す第５の実施例に係る光源駆動回路５が、図１示す第１の実施例に係る光源駆動回路１と同様に動作し、同様の効果を有することは明らかである。
【実施例６】  図１０に、本発明第６の実施例に係る光源駆動回路を示す。
図１０Ａは、第６の実施例に係る光源駆動回路６の概略構成を示す図である。図１０Ａに示す第６の実施例に係る光源駆動回路６は、発光素子１２のＶｔｈが電源１０の電源電圧よりも高い場合に対応した装置である。図１０Ａに示す第６の実施例に係る光源駆動回路６では、図１に示す第１の実施例に係る光源駆動回路１における定電流回路２０と第１のスイッチ１６との間に電源電圧を昇圧して光源の光学素子１２を駆動するための昇圧ブロック６５を付加した。
昇圧ブロック６５は、昇圧用コンデンサ６４と、連動して制御される第１と第２の２つのスイッチ６０及び６２と、ダイオード６３等から構成した。２つのスイッチ６０及び６２では、それぞれ共通端子ｃがａ端子もしくはｂ端子に接続されるよう構成した。また、２つのスイッチ６０及び６２の接続状態は、制御部１００から供給される制御信号ＣＫＳによって制御した。
図１０Ａに示すように、定電流回路２０の出力を第１のスイッチ６０のａ端子と第２のスイッチ６２のｂ端子に接続し、第１のスイッチ６０のｂ端子をＯＰＥＮ状態とし、第２のスイッチ６２のａ端子をＧＮＤに接続し、第２のスイッチ６２のｃ端子を昇圧用コンデンサ６４の一方の端子に接続し、第１のスイッチ６０のｃ端子を昇圧用コンデンサ６４の他方の端子に接続し且つダイオード６３を介して第１のスイッチ１６と接続した。
図１０Ａに示す第６の実施例に係る光源駆動回路６では、最初、スイッチ６０及び６２のｃ端子が共にａ端子側に接続し、電源１０、定電流回路２０、第１のスイッチ６０、昇圧用コンデンサ６４、第２のスイッチ６２、及びＧＮＤの経路で電流を流し、昇圧用コンデンサ６４を充電する（図１０Ｂの期間ｔａ）。次に、スイッチ６０及び６２のｃ端子を共にｂ端子側に接続し、昇圧用コンデンサ６４とダイオード６３の接続点の電位を電源１０の電源電圧に昇圧用コンデンサ６４に蓄えられた電圧を加えた値とする（図１０Ｂの期間ｔｂ）。この状態で、第１のスイッチ１６をＯＮ状態とし（図１０Ｂの期間ｔｂ参照）、昇圧用コンデンサ６４に蓄えられた電荷を駆動用コンデンサ１４に注入する。定電流回路２０では、電源１０から流れ出る電流値は比較的小さな値に制限されているため、このような動作を複数回繰り返すことによって駆動用コンデンサ１４を電源電圧のほぼ２倍の電圧に充電する。すなわち、信号ＣＫＳを、図１０Ｂに示すように、期間ｔ１で、少なくとも１回、Ｈ／Ｌのレベルの反転をさせて、昇圧、充電動作を繰り返す必要がある。期間ｔ２における動作は、図２の場合と同様であり、駆動用コンデンサ１４の放電により発光素子１２が発光する。
ＬＥＤのＶｔｈは電流値によっても異なるが、Ｒ用のＬＥＤの場合がほぼ２Ｖ前後、Ｇ用及びＢ用にＬＥＤの場合が３Ｖ台である。そのため、電源１０の電源電圧が小さい場合はこのような昇圧ブロック６５を付加し、電源電圧を上昇させることで、前述した本発明の作用、効果を得ることができる。
【実施例７】  図１１に、本発明の第７の実施例に係る光源駆動回路を示す。
図１１に示す第７の実施例に係る光源駆動回路７では、第１の実施例に係る光源駆動回路１における駆動コンデンサ、ＬＥＤ及びスイッチからなる回路を２つ用いた構成を有している。図１１において、電源１０を定電流回路２０の入力に接続し、定電流回路２０の出力を第１のスイッチ１６の一方の端子に接続し、第１のスイッチ１６の他方の端子を駆動用コンデンサ１４の一方の端子に接続し、駆動用コンデンサ１４の一方の端子を第２のスイッチ１８の一方の端子に接続し、第２のスイッチ１８の他方の端子を光源の発光素子１２に接続した。第１のスイッチ１６及び第２のスイッチ１８は、制御回路１００から供給される制御信号ＣＫ１及びＣＫ２によってそれぞれＯＮとなるかＯＦＦとなるかを制御されるように構成した。
さらに、図１１において、定電流回路２０の出力を第３のスイッチ１１６の一方の端子に接続し、第３のスイッチ１１６の他方の端子を駆動用コンデンサ１１４の一方の端子に接続し、駆動用コンデンサ１１４の一方の端子を第４のスイッチ１１８の一方の端子に接続し、第４のスイッチ１１８の他方の端子を光源の発光素子１１２に接続した。第３のスイッチ１１６及び第４のスイッチ１８は、制御部１００から供給される制御信号ＣＫ２及びＣＫ１によってそれぞれＯＮとなるかＯＦＦとなるかを制御されるように構成した。
ここで、制御信号のＣＫ１のＯＮ時間とＯＦＦ時間及び制御信号のＣＫ２のＯＮ時間とＯＦＦ時間（図２の期間ｔ１及び期間ｔ２参照）は、適宜選ぶことができる。しかしながら、発光素子１２と１１２に同じ光量を求めるのであれば、ＯＮ時間とＯＦＦ時間は同じとすべきである。また、第７の実施例に係る照明装置７では、制御信号ＣＫ１がＯＮになる時間と、制御信号ＣＫ２がＯＮになる時間の切り替わり時間に、制御信号ＣＫ１と制御信号ＣＫ２が共にＯＦＦになるっている期間を設けても良い。また、第７の実施例に係る光源駆動回路７では、光源の発光素子１２、１１２としてＬＥＤを用いた。
このように制御したので、第７の実施例に係る光源駆動回路７では、発光素子１２及び１１２が交互に点灯し、あたかも連続点灯した光源として観測できる。なお、第７の実施例に係る光源駆動回路７において、点滅光源として観測できるように制御信号ＣＫ１と制御信号ＣＫ２を制御することで、光源の点滅に変化をもたせることもできる。すなわち、例えば、表示の種類を多様化することができるという効果がある。また、第７の実施例に係る光源駆動回路７では、１つの電源に対して、第１の実施例に係る光源駆動回路１で用いた回路を複数個用いたので、光源の発光状態をより自由に制御でき、電源を休ませることなく有効な利用ができる効果を得ることができる。
第７の実施例に係る光源駆動回路７では、定電流回路２０を用いなくても良いが、駆動用コンデンサ１４及び１１４に適切な充電を行うため、又は駆動用コンデンサの信頼性向上のために定電流回路２０を用いることが好ましい。
また、第７の実施例に係る光源駆動回路７では、第１のスイッチ、第２のスイッチ、駆動コンデンサ及び発光素子から構成される回路を２回路有しているが、３回路以上有するように構成しても良い。
第７の実施例に係る光源駆動回路７は、第１の実施例に係る光源駆動回路１を発展させたものであるが、そのような改良点を本発明の他の実施例にも応用することができる。また、そのような改良点を有する本発明の他の実施例においても、第７の実施例に係る光源駆動回路７と同様な効果を得ることができる。
図１２に本発明に係る光源駆動回路を用いたＦＳＣ方式の液晶表示装置の一例を示す。
図１２に示すＦＳＣ方式の液晶表示装置７６は、液晶パネル６６、導光板６８、液晶パネル６６の駆動制御回路７８、液晶パネル６６と駆動制御回路７８とを接続するための接続配線部材（例えば、フレキシブル回路基板（ＦＰＣ）、フラットケーブル又は電線）７７、Ｒ色のＬＥＤ７０及び７３、Ｇ色のＬＥＤ７１及び７４、Ｂ色のＬＥＤ７２及び７５、電源、定電流回路、駆動用コンデンサ、第１のスイッチ、第２のスイッチ及び制御部等からなるＬＥＤの制御回路８０、接続配線部材７９等から構成される。ここで、導光板６８、ＬＥＤ７０〜７５、接続配線部材７９及び制御回路８０が本発明に係る光源駆動回路又は照明装置を構成する。しかしながら、他の構成を含めて、又は一部の構成を除いたものを光源駆動回路とすることができる。このような本発明に係る光源駆動回路を用いたＦＳＣ方式の液晶表示装置７６は、小型、高効率の電源を用いることができ、携帯用の装置に特に適している。
図１３に本発明に係る光源駆動回路を用いた情報機器を示す。
図１３に示す情報機器としての携帯電話８１の表示部８２は、本発明に係る光源駆動回路を用いたＦＳＣ方式の液晶表示装置である。このような本発明に係る光源駆動回路を有するＦＳＣ方式の液晶表示装置は、電源ノイズが小さく安定しているため、携帯電話、テレビジョン等の受信を必要とする情報機器に特に適している。
【図１】
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【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９】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【国際調査報告】
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