JP2012174440A - バックライトの調光制御装置および調光制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】コスト増を招くことなく、調光ＯＦＦ時における出力平滑コンデンサの放電を、画面の見た目にも違和感を与えることなく短時間で行える「バックライトの調光制御装置および調光制御方法」を提供する。
【解決手段】調光ＯＦＦ指令が出されたときに、調光ＯＮ時に発生されていた調光ＰＷＭ波を、単位期間当たりの電流量が当該調光ＰＷＭ波と変わらない直流電流に変換し、この変換した直流電流に従ってＬＥＤマトリクスの調光を制御することにより、当該ＬＥＤマトリクスを通じて出力平滑コンデンサＣの放電を行う。これにより、専用の短絡回路を別に設ける必要をなくしてコスト増を抑え、小抵抗のＬＥＤマトリクスを通じて放電を短時間で行うことができるようにするとともに、ＬＥＤマトリクスを通じて放電が行われた場合でも、調光ＯＦＦ指令が出された前後で見た目の輝度が変わらないようにする。
【選択図】図３

Description

本発明は、バックライトの調光制御装置および調光制御方法に関し、特に、バックライト光源としてＬＥＤ（発光ダイオード）を用いたＬＣＤ（液晶表示装置）の調光制御技術に関するものである。

従来、ＬＣＤのバックライトには冷陰極蛍光管（ＣＣＦＬ：Cold Cathode Fluorescent Lamp）が用いられてきたが、最近では水銀を使わない環境配慮型のバックライトとして、光源にＬＥＤを用いたものが提供されている。バックライトの光源にＬＥＤを用いた場合、色度の変化を最小にするために、ＬＥＤを定電流で駆動する必要がある。ＬＥＤを定電流で駆動するための方式として、昇圧定電流駆動方式、降圧定電流駆動方式、昇降圧定電流駆動方式が存在する。

バックライト光源に使用するＬＥＤの数は、ＬＣＤの表示サイズや求められる輝度等に応じて異なる。例えば、中小型サイズに分類される車載ＬＣＤの場合は、５〜３６個のＬＥＤがバックライト光源として使用される。これら複数のＬＥＤはマトリクス状に配置されるが、その並列数は１〜４列、直列数は５〜９個とするのが主流となっている。

図４は、昇降圧定電流駆動方式による従来のＬＥＤドライバ回路の構成例を示す図である。図４において、５１は定電流駆動ＩＣ、５２は降圧回路、５３昇圧回路、５４はＬＥＤマトリクスである。ＬＥＤマトリクス５４は、並列数が３、直列数が８の合計２４個のＬＥＤにより構成されている。１列（８個）のＬＥＤは、同一規格のＬＥＤを直列接続したモジュールにより構成されており、３つのモジュール（ＬＥＤ列）５４−１〜５４−３を並列接続することによりＬＥＤマトリクス５４が構成される。

定電流駆動ＩＣ５１は、その機能構成として、内部電源６１、降圧制御部６２、昇圧制御部６３、過電圧検出部６４、過電流検出部６５、異常検出／通知部６６、電流設定部６７、ＰＷＭ設定部６８、第１〜第３の定電流／調光制御部６９−１〜６９−３を備えている。降圧回路５２は、降圧駆動用トランジスタＴｒ１、ダイオードＤ１およびコイルＬを備えている。また、昇圧回路５３は、降圧回路５２と兼用のコイルＬ、昇圧駆動用トランジスタＴｒ２およびダイオードＤ２を備えている。昇圧回路５３の出力側には、リップル平滑用の出力平滑コンデンサＣおよび分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２が備えられている。

定電流駆動ＩＣ５１は内部電源６１より電力を得て動作し、降圧回路５２の降圧駆動用トランジスタＴｒ１を制御することにより、入力電圧ＶＩＮをそれより低い電圧に降圧する。さらに、昇圧回路５３の昇圧駆動用トランジスタＴｒ２を制御することにより、降圧回路５２より出力される電圧をそれより高い電圧に昇圧してＬＥＤマトリクス５４に印加する。このとき、昇圧回路５３の出力段に設けられた出力平滑コンデンサＣにより、印加電圧のリップルが抑制される。

定電流駆動ＩＣ５１は、過電圧や過電流によって深刻なダメージがかからないようにするための保護機能を内蔵している。過電圧に対する保護機能は、以下のように実現されている。すなわち、昇圧回路５３の出力電圧ＶＯＵＴが分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２を介して定電流駆動ＩＣ５１の過電圧検出部６４にフィードバックされる。過電圧検出部６４はフィードバック電圧を監視し、フィードバック電圧が所定の閾値より大きいこと（過電圧）を検出すると、その旨を異常検出／通知部６６に通知する。

また、過電流の検出は、降圧駆動用トランジスタＴｒ１に流れる電流を検出することによって行う。具体的には、降圧駆動用トランジスタＴｒ１のソースに接続した抵抗Ｒ０を用いて、この抵抗Ｒ０に発生する電圧値を定電流駆動ＩＣ５１の過電流検出部６５にて監視する。過電流検出部６５は、監視した電圧値が所定の閾値より大きいこと（過電流）を検出すると、その旨を異常検出／通知部６６に通知する。異常検出／通知部６６は、過電圧検出部６４または過電流検出部６５から過電圧の検出または過電流の検出が通知された場合、異常が発生したことを定電流駆動ＩＣ５１の外部に通知する。

異常検出／通知部６６は、上述した過電圧および過電流の異常判定に加えて、第１〜第３の定電流／調光制御部６９−１〜６９−３を通じてＬＥＤマトリクス５４の異常判定も行う。すなわち、第１〜第３の定電流／調光制御部６９−１〜６９−３は、ＬＥＤマトリクス５４の点灯（調光ＯＮ）開始時点から所定の異常検出期間において、それぞれにかかる電圧ＶＬＥＤ１〜ＶＬＥＤ３を検出し、検出した電圧を異常検出／通知部６６に通知する。異常検出／通知部６６は、定電流／調光制御部６９−１〜６９−３からの通知に基づいて、電圧ＶＬＥＤ１〜ＶＬＥＤ３が定電流駆動ＩＣ５１の閾値電圧（例えば、０．４[Ｖ]）未満であることを検知したときに、ＬＥＤ列５４−１〜５４−３のカソード側がグランドに接触していると判定し、定電流駆動ＩＣ５１の外部に異常を通知する。

ＬＥＤマトリクス５４の調光は、電流設定部６７、ＰＷＭ設定部６８および第１〜第３の定電流／調光制御部６９−１〜６９−３によって行う。ＰＷＭ設定部６８は、電流設定部６７により設定された定電流のパルス波であって、調光率に応じた時間的割合でデューティ比を設定したパルス波を発生し、第１〜第３の定電流／調光制御部６９−１〜６９−３にそれぞれ供給する。

第１の定電流／調光制御部６９−１は、ＰＷＭ設定部６８により発生される定電流のパルス波に基づいて、ＬＥＤマトリクス５４を構成する第１のＬＥＤ列５４−１に対してパルス波のデューティ比に従って断続的に定電流を供給することにより、第１のＬＥＤ列５４−１の調光を制御する。

第２の定電流／調光制御部６９−２は、ＰＷＭ設定部６８により発生される定電流のパルス波に基づいて、ＬＥＤマトリクス５４を構成する第２のＬＥＤ列５４−２に対してパルス波のデューティ比に従って断続的に定電流を供給することにより、第２のＬＥＤ列５４−２の調光を制御する。

第３の定電流／調光制御部６９−３は、ＰＷＭ設定部６８により発生される定電流のパルス波に基づいて、ＬＥＤマトリクス５４を構成する第３のＬＥＤ列５４−３に対してパルス波のデューティ比に従って断続的に定電流を供給することにより、第３のＬＥＤ列５４−３の調光を制御する。

第１〜第３の定電流／調光制御部６９−１〜６９−３の調光をＯＮにしてＬＥＤマトリクス５４を点灯させる場合、昇圧制御部６３によって昇圧駆動用トランジスタＴｒ２を駆動することにより、昇圧回路５３を動作させる。このとき昇圧制御部６３は、図示しないオシレータより発生する固定周期のパルス波を利用して、昇圧駆動用トランジスタＴｒ２のＯＮ／ＯＦＦをＰＷＭ制御することにより、入力電圧ＶＩＮを所定の出力電圧ＶＯＵＴに昇圧する。

例えば、入力電圧ＶＩＮは、車両に搭載された図示しないヘッドユニットから供給される電源電圧であり、例えば８．０[Ｖ]であるとする。また、第１のＬＥＤ列５４−１に使用しているＬＥＤに８０[ｍＡ]の定電流を流したときの順方向電圧ＶＦが３．０[Ｖ]だとすると、第１のＬＥＤ列５４−１の全体では３．０×８＝２４．０[Ｖ]の順方向電圧となる。

仮に、第１〜第３のＬＥＤ列５４−１〜５４−３の各列で使用しているＬＥＤの順方向電圧ＶＦにばらつきがあって、第２のＬＥＤ列５４−２に使用しているＬＥＤに８０[ｍＡ]の定電流を流したときの順方向電圧ＶＦが３．３[Ｖ]だとすると、第２のＬＥＤ列５４−２の全体では３．３×８＝２６．４[Ｖ] の順方向電圧となる。同様に、第３のＬＥＤ列５４−３に使用しているＬＥＤに８０[ｍＡ]の定電流を流したときの順方向電圧ＶＦが３．６[Ｖ]だとすると、第３のＬＥＤ列５４−３の全体では３．６×８＝２８．８[Ｖ] の順方向電圧となる。

電流が８０[ｍＡ]になる帰還電圧を１．０[Ｖ]とすると、昇圧回路５３の出力電圧ＶＯＵＴは、２８．８＋１．０＝２９．８[Ｖ]となる。この場合、第１の定電流／調光制御部６９−１にかかる電圧ＶＬＥＤ１は、２９．８−２４．０＝５．８[Ｖ]となる。第２の定電流／調光制御部６９−２にかかる電圧ＶＬＥＤ２は、２９．８−２６．４＝３．４[Ｖ]となる。第３の定電流／調光制御部６９−３にかかる電圧ＶＬＥＤ３は、２９．８−２８．８＝１．０[Ｖ]となる。

一方、調光をＯＦＦにしてＬＥＤマトリクス５４を消灯させる場合、第１〜第３の定電流／調光制御部６９−１〜６９−３の動作を停止させるとともに、昇圧駆動用トランジスタＴｒ２をＯＦＦとすることにより、昇圧回路５３の動作を停止させる。ここで、昇圧回路５３のダイオードＤ２の順方向電圧ＶＦを０．５[Ｖ]とすると、昇圧動作停止時における出力平滑コンデンサＣの端子電圧は、８．０−０．５＝７．５[Ｖ]となる。そのため、調光ＯＮ時の２９．８[Ｖ]から調光ＯＦＦ時の７．５[Ｖ]まで、分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２および過電圧検出部６４を通じて出力平滑コンデンサＣの蓄積電荷が放電される。

この放電に要する時間は、分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２の値を小さくするほど短くすることができる。しかし、抵抗値を小さくすると、負荷となって回路電流（電力）が増大してしまうという問題が生じる。また、ＤＣ−ＤＣスイッチングノイズが発生しやすくなり、過電圧検出部６４での誤検出や誤動作を引き起こしやすくなるという問題も生じる。そのため、実際には、分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２の値は小さくすることができない。

その結果、従来のＬＥＤドライバ回路では、放電に要する時間がある程度長くなってしまうという問題が生じていた。例えば、分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２の値がそれぞれＲ１＝３６[ｋΩ]、Ｒ２＝２[ｋΩ]であり、出力平滑コンデンサＣの容量値が４０[μＦ]であるとすると、出力平滑コンデンサＣの端子電圧が２９．８[Ｖ]から７．５[Ｖ]となるまでの放電に要する時間は、２．１秒にもなってしまう。

このように調光ＯＦＦ時の放電時間が長くなると、調光ＯＦＦ後に低調光率でＬＥＤマトリクス５４を点灯させた場合、不点灯のＬＥＤ列が生じてしまうことがあるという問題があった。この問題点を、図面を用いて以下に説明する。図５は、仮に分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２の値を小さくすることにより、放電時間が短く済んで、調光ＯＦＦの指令が出されてから次に調光ＯＮの指令が出されるまでの間に、出力平滑コンデンサＣの端子電圧が７．５[Ｖ]となるのに必要な放電が完了した場合の動作例を示している。

図５（ａ）に示す昇圧ＰＷＭのパルス波は、昇圧制御部６３から昇圧駆動用トランジスタＴｒ２に供給されるＰＷＭ波である。すなわち、ヘッドユニットから定電流駆動ＩＣ５１に調光ＯＮの指令が出されると、昇圧制御部６３は、図５（ａ）の昇圧ＰＷＭ波を昇圧駆動用トランジスタＴｒ２に供給する。これに応じて、昇圧回路５３の出力電圧ＶＯＵＴ（＝出力平滑コンデンサＣの端子電圧）は、図５（ｃ）に示すように徐々に上昇し、２９．８[Ｖ]に達したところで安定する。出力電圧ＶＯＵＴが徐々に上昇することにより、図５（ｄ）〜（ｆ）のように第１〜第３の定電流／調光制御部６９−１〜６９−３の電圧ＶＬＥＤ１〜ＶＬＥＤ３も徐々に上昇していく。

一方、ヘッドユニットから定電流駆動ＩＣ５１に調光ＯＦＦの指令が出されると、昇圧制御部６３は、図５（ａ）の昇圧ＰＷＭ波の供給を停止する。これに応じて、昇圧回路５３の出力電圧ＶＯＵＴ（＝出力平滑コンデンサＣの端子電圧）は、図５（ｃ）に示すように放電によって徐々に下降し、７．５[Ｖ]に達したところで安定する。上述のように、図５は放電時間が短い例を示しているので、調光ＯＦＦの指令が出されてから次に調光ＯＮの指令が出されるまでの間に、出力平滑コンデンサＣの端子電圧が２９．８[Ｖ]から７．５[Ｖ]まで下降するのに必要な放電が完了している。

出力電圧ＶＯＵＴが徐々に下降すると、図５（ｄ）〜（ｆ）のように第１〜第３の定電流／調光制御部６９−１〜６９−３の電圧ＶＬＥＤ１〜ＶＬＥＤ３も徐々に下降していく。出力電圧ＶＯＵＴが７．５[Ｖ]に達したところでは、第１〜第３の定電流／調光制御部６９−１〜６９−３の電圧ＶＬＥＤ１〜ＶＬＥＤ３は何れも０．４[Ｖ]以下の値まで下降している。

図５（ｂ）に示す調光ＰＷＭのパルス波は、ＰＷＭ設定部６８より出力されるＰＷＭ波である。調光ＰＷＭ波のデューティ比は、ヘッドユニットから定電流駆動ＩＣ５１に供給される調光率に応じて決められる。図５（ｂ）では、調光率が０．５％の場合の調光ＰＷＭ波を示している。第１〜第３の定電流／調光制御部６９−１〜６９−３は、調光ＰＷＭ波がＯＮとなる期間において８０[ｍＡ]の定電流を流すことにより、図５（ｄ）〜（ｆ）に示す第１〜第３の定電流／調光制御部６９−１〜６９−３の電圧ＶＬＥＤ１〜ＶＬＥＤ３がそれぞれ５．８[Ｖ]、３．４[Ｖ]、１．０[Ｖ]となるように制御する。

調光ＯＮの指令が出されてから一定の時間は、第１〜第３のＬＥＤ列５４−１〜５４−３のカソード側がグランドに接触していなかどうかの異常検出期間に設定されている。この異常検出期間は、タイマカウントや時定数を用いて決めている。例えばタイマカウント式の場合、昇圧ＰＷＭ波の周期を５００[ｋＨｚ]、カウント値を３２７７０とすると、異常検出期間は６５．５４[ｍｓｅｃ]となる。

図５（ｇ）の例では、調光ＯＦＦ後に低調光率（０．５％）でＬＥＤマトリクス５４を点灯させた場合でも、調光ＯＮの指令が出されてから６５．５４[ｍｓｅｃ]以内に発せられる調光ＰＷＭ波のＯＮ期間において、第１〜第３の定電流／調光制御部６９−１〜６９−３の電圧ＶＬＥＤ１〜ＶＬＥＤ３が何れも０．４[Ｖ]を超えている。そのため、異常検出／通知部６６は異常なしと判定している。その結果、第１〜第３のＬＥＤ列５４−１〜５４−３は何れも正常に点灯している。

これに対して、図６は、分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２の値を大きくすることにより、出力平滑コンデンサＣの放電時間が長くなり、調光ＯＦＦの指令が出されてから次に調光ＯＮの指令が出されるまでの間に、出力平滑コンデンサＣの端子電圧が７．５[Ｖ]となるのに必要な放電が完了していない場合の動作例を示している。

すなわち、図６（ｃ）に示すように、昇圧回路５３の出力電圧ＶＯＵＴ（＝出力平滑コンデンサＣの端子電圧）は、調光ＯＦＦの指令が出されてから次に調光ＯＮの指令が出されるまでの間に７．５[Ｖ]まで下降せず、放電が完了していない。そのため、図６（ｄ）〜（ｆ）に示すように、第１〜第３の定電流／調光制御部６９−１〜６９−３の電圧ＶＬＥＤ１〜ＶＬＥＤ３の中に、０．４[Ｖ]以下の値まで下降していないものが生じる。

電圧ＶＬＥＤ１〜ＶＬＥＤ３の中に０．４[Ｖ]以下の値まで下降していないものがある状態で、次に調光ＯＮの指令が出された場合、図５（ａ）と同じような昇圧ＰＷＭ波によって昇圧動作を行うと、出力電圧ＶＯＵＴが急速に上昇し過ぎて、大きなオーバーシュートを生じてしまう恐れがある。そのため、昇圧制御部６３は、急速な電圧上昇を避けてオーバーシュートの発生を防ぐために、図６（ａ）に示すように、調光ＰＷＭ波のＯＮ期間に同期させるようにして昇圧ＰＷＭ波を断続的に発生する。

そうすると、出力電圧ＶＯＵＴは、図６（ｃ）に示すように調光ＰＷＭ波のＯＮ期間に同期する態様で少しずつ上昇していく。それに伴い、調光ＯＮの指令が出されてから６５．５４[ｍｓｅｃ]の異常検出期間以内に発せられる調光ＰＷＭ波のＯＮ期間において、第１〜第３の定電流／調光制御部６９−１〜６９−３の電圧ＶＬＥＤ１〜ＶＬＥＤ３の中に０．４[Ｖ]を超えないものが生じる。ここでは、図６（ｆ）に示す第３の定電流／調光制御部６９−３の電圧ＶＬＥＤ３が０．４[Ｖ]を超えていない状態を示している。

第３の電圧ＶＬＥＤ３が０．４[Ｖ]を超えないと、異常検出／通知部６６は、第３のＬＥＤ列５４−３に異常が発生したと判定し、当該第３のＬＥＤ列５４−３を点灯させないように制御する。その結果、第１および第２のＬＥＤ列５４−１，５４−２のみが点灯し、第３のＬＥＤ列５４−３は点灯しない状態となってしまうという問題が生じる。

なお、分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２の値を小さくすることなく、出力平滑コンデンサＣの放電時間を短くできるようにした技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１に記載の技術では、出力平滑コンデンサＣに蓄積されている電荷を放電させる短絡回路としてＬＥＤ列を別に設けることにより、出力平滑コンデンサＣの蓄積電荷を短絡回路の経路を通じて急速に放電させることができるようにしている。

特開２００８−２０５０３６号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の技術では、専用の短絡回路を別に設けなければならない分、コストが増加するという問題があった。また、上記特許文献１に記載の技術では、調光ＯＦＦの指令に応じて短絡回路としてのＬＥＤ列に急速に電流が流れるため、液晶ディスプレイが瞬間的に明るくなってから消灯する。このため、画面の輝度がちらつく感じになってユーザに違和感を与えてしまうという問題もあった。

本発明は、このような問題を解決するために成されたものであり、コスト増を招くことなく、調光ＯＦＦ（消灯）の指令が出されたときにおける出力平滑コンデンサの蓄積電荷の放電を、画面上の見た目にも違和感を与えることなく短時間で行うことができるようにすることを目的とする。

上記した課題を解決するために、本発明では、複数の発光ダイオードがマトリクス状に配置されて成るバックライトの点灯中に、調光率をゼロとする消灯指令が出されたときに、バックライトの点灯時に調光率に応じて発生されていた定電流のパルス波を、単位期間当たりの電流量が当該パルス波と変わらない直流電流に変換し、変換した直流電流に従って複数の発光ダイオードの調光を制御することにより、当該複数の発光ダイオードを通じて出力平滑コンデンサの放電を行うようにしている。

上記のように構成した本発明によれば、バックライト光源として元々備えられている複数の発光ダイオードを通じて出力平滑コンデンサの放電が行われるので、専用の短絡回路を別に設ける必要がなく、コスト増を抑えることができる。また、従来のように分圧抵抗を通じて放電が行われるわけでもないので、小さくできない分圧抵抗の値に起因して放電速度が遅くなってしまうという不都合も回避でき、分圧抵抗に比べて小さい抵抗値の発光ダイオードを通じて放電を短時間で行うことができる。

さらに、本発明によれば、複数の発光ダイオードに大電流が一気に流れる態様で放電が行われるのではなく、バックライトの点灯時に調光率に応じて発生されていたパルス波と比べて単位期間当たりの電流量が変わらないような態様で変換された直流電流に従って、複数の発光ダイオードを点灯させながら放電が行われる。そのため、複数の発光ダイオードを通じて放電が行われた場合でも、消灯指令が出された前後で見た目の輝度が変わることはなく、見た目にも違和感を与えることを回避することができる。

以上により、本発明によれば、コスト増を招くことなく、調光ＯＦＦ（消灯）の指令が出されたときにおける出力平滑コンデンサの蓄積電荷の放電を、画面上の見た目にも違和感を与えることなく短時間で行うことができる。これにより、調光ＯＦＦ後に低調光率で複数の発光ダイオードを点灯させた場合に、不点灯の発光ダイオードの列が生じてしまうことを防止することができる。

本発明によるバックライトの調光制御装置を備えたＬＥＤドライバ回路の構成例を示す図である。 本実施形態のＰＷＭ設定部により発生される調光ＰＷＭ波と、これを変換した直流電流とを例示する図である。 本実施形態によるバックライトの調光制御装置の動作例を示すタイミングチャートである。 昇降圧定電流駆動方式による従来のＬＥＤドライバ回路の構成例を示す図である。 分圧抵抗を小さくして放電時間を短くした場合における従来の調光制御装置の動作例を示すタイミングチャートである。 分圧抵抗を大きくして放電時間が長くなった場合における従来の調光制御装置の動作例を示すタイミングチャートである。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明によるバックライトの調光制御装置を備えた本実施形態のＬＥＤドライバ回路の構成例を示す図である。

図１において、１は定電流駆動ＩＣ、５２は降圧回路、５３昇圧回路（特許請求の範囲の駆動回路に相当する）、５４はＬＥＤマトリクス（特許請求の範囲における複数の発光ダイオードおよびバックライトに相当する）である。ＬＥＤマトリクス５４は、並列数が３、直列数が８の合計２４個のＬＥＤにより構成されている。降圧回路５２の入力側には抵抗Ｒ０が接続されている。昇圧回路５３の出力側には、リップル平滑用の出力平滑コンデンサＣおよび分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２が備えられている。定電流駆動ＩＣ１以外の降圧回路５２、昇圧回路５３、ＬＥＤマトリクス５４、抵抗Ｒ０、出力平滑コンデンサＣおよび分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２は、図４に示したものと同じである。

定電流駆動ＩＣ１は、その機能構成として、内部電源６１、降圧制御部６２、昇圧制御部６３、過電圧検出部６４、過電流検出部６５、異常検出／通知部６６、電流設定部６７、ＰＷＭ設定部６８、第１〜第３の定電流／調光制御部１９−１〜１９−３を備えている。定電流駆動ＩＣ１の機能構成において、第１〜第３の定電流／調光制御部１９−１〜１９−３は、特許請求の範囲の調光制御部に相当するものであり、これ以外の構成は、図４に示したものと同じである。

ＬＥＤマトリクス５４の調光は、電流設定部６７、ＰＷＭ設定部６８および第１〜第３の定電流／調光制御部１９−１〜１９−３によって行う。ＰＷＭ設定部６８は、特許請求の範囲のパルス発生部に相当するものであり、電流設定部６７により設定された定電流のパルス波であって、調光率に応じた時間的割合でデューティ比を設定したパルス波を発生し、第１〜第３の定電流／調光制御部１９−１〜１９−３にそれぞれ供給する。

第１の定電流／調光制御部１９−１は、調光ＯＮのバックライト点灯時には、ＰＷＭ設定部６８により発生される定電流のパルス波に基づいて、ＬＥＤマトリクス５４を構成する第１のＬＥＤ列５４−１に対してパルス波のデューティ比に従って断続的に定電流を供給することにより、第１のＬＥＤ列５４−１の調光を制御する。

第２の定電流／調光制御部１９−２は、調光ＯＮのバックライト点灯時には、ＰＷＭ設定部６８により発生される定電流のパルス波に基づいて、ＬＥＤマトリクス５４を構成する第２のＬＥＤ列５４−２に対してパルス波のデューティ比に従って断続的に定電流を供給することにより、第２のＬＥＤ列５４−２の調光を制御する。

第３の定電流／調光制御部１９−３は、調光ＯＮのバックライト点灯時には、ＰＷＭ設定部６８により発生される定電流のパルス波に基づいて、ＬＥＤマトリクス５４を構成する第３のＬＥＤ列５４−３に対してパルス波のデューティ比に従って断続的に定電流を供給することにより、第３のＬＥＤ列５４−３の調光を制御する。

なお、以上のように第１〜第３の定電流／調光制御部１９−１〜１９−３の調光をＯＮにしてＬＥＤマトリクス５４を点灯させる場合、昇圧制御部６３によって昇圧駆動用トランジスタＴｒ２を駆動することにより、昇圧回路５３を動作させる。このとき昇圧制御部６３は、図示しないオシレータより発生する固定周期のパルス波を利用して、昇圧駆動用トランジスタＴｒ２のＯＮ／ＯＦＦをＰＷＭ制御することにより、入力電圧ＶＩＮを所定の出力電圧ＶＯＵＴに昇圧する。

ここで、入力電圧ＶＩＮが８．０[Ｖ]、電流設定部６７により設定される定電流が８０[ｍＡ]であるとする。また、第１のＬＥＤ列５４−１に使用しているＬＥＤに８０[ｍＡ]の定電流を流したときの順方向電圧ＶＦが３．０[Ｖ]、第２のＬＥＤ列５４−２に使用しているＬＥＤに８０[ｍＡ]の定電流を流したときの順方向電圧ＶＦが３．３[Ｖ]、第３のＬＥＤ列５４−３に使用しているＬＥＤに８０[ｍＡ]の定電流を流したときの順方向電圧ＶＦが３．６[Ｖ]であり、電流が８０[ｍＡ]になる帰還電圧を１．０[Ｖ]とすると、昇圧回路５３の出力電圧ＶＯＵＴ（出力平滑コンデンサＣの端子電圧）は、２９．８[Ｖ]となる。

一方、調光をＯＦＦにしてＬＥＤマトリクス５４を消灯させる場合、昇圧駆動用トランジスタＴｒ２をＯＦＦとすることにより、昇圧回路５３の動作を停止させる。ただし、本実施形態においては、第１〜第３の定電流／調光制御部１９−１〜１９−３の動作は停止させない。ここで、昇圧回路５３のダイオードＤ２の順方向電圧ＶＦを０．５[Ｖ]とすると、昇圧動作停止時における出力平滑コンデンサＣの端子電圧は、８．０−０．５＝７．５[Ｖ]となる。そのため、調光ＯＮ時の２９．８[Ｖ]から調光ＯＦＦ時の７．５[Ｖ]まで、出力平滑コンデンサＣの蓄積電荷が放電される。この放電は、以下に説明するように、第１〜第３の定電流／調光制御部１９−１〜１９−３により調光が制御されたＬＥＤマトリクス５４を通じて行われる。

すなわち、第１の定電流／調光制御部１９−１は、調光率がゼロ（調光ＯＦＦ）のバックライト消灯指令が出されたときには、ＰＷＭ設定部６８により発生される定電流のパルス波（調光ＰＷＭ波）を、単位期間当たりの電流量が当該調光ＰＷＭ波と変わらない直流電流に変換する。そして、第１の定電流／調光制御部１９−１は、変換した直流電流に従って、ＬＥＤマトリクス５４を構成する第１のＬＥＤ列５４−１の調光を制御することにより、当該第１のＬＥＤ列５４−１を通じて出力平滑コンデンサＣの蓄積電荷の放電を行う。

図２は、ＰＷＭ設定部６８により発生される調光ＰＷＭ波と、これを変換した直流電流とを例示する図である。図２（ａ）は、調光率が０．５％の場合にＰＷＭ設定部６８により発生される調光ＰＷＭ波を示している。この調光ＰＷＭ波がＯＮとなる期間において流れる定電流は、８０[ｍＡ]である。また、この調光ＰＷＭ波の１パルス期間Ｔを上述の単位期間とする。この場合、ＰＷＭ設定部６８により発生される調光ＰＷＭ波の単位期間Ｔ当たりの電流量は、８０×０．５／１００×Ｔ＝０．４Ｔ[ｍＡ]となる。

上述のように、第１の定電流／調光制御部１９−１は、図２（ａ）のような調光ＰＷＭ波を、図２（ｂ）に示すように、単位期間Ｔ当たりの電流量が当該調光ＰＷＭ波と変わらない０．４Ｔ[ｍＡ]となるような直流電流に変換する。そして、第１の定電流／調光制御部１９−１は、図２（ｂ）のように変換した直流電流に従って第１のＬＥＤ列５４−１の調光を制御することにより、当該第１のＬＥＤ列５４−１を通じて出力平滑コンデンサＣの蓄積電荷の放電を行う。

同様に、第２の定電流／調光制御部１９−２は、調光ＯＦＦのバックライト消灯指令が出されたときには、ＰＷＭ設定部６８により発生される定電流の調光ＰＷＭ波を、単位期間当たりの電流量が当該調光ＰＷＭ波と変わらない直流電流に変換する。そして、第２の定電流／調光制御部１９−２は、変換した直流電流に従って、ＬＥＤマトリクス５４を構成する第２のＬＥＤ列５４−２の調光を制御することにより、当該第２のＬＥＤ列５４−２を通じて出力平滑コンデンサＣの蓄積電荷の放電を行う。

また、第３の定電流／調光制御部１９−３は、調光ＯＦＦのバックライト消灯指令が出されたときには、ＰＷＭ設定部６８により発生される定電流の調光ＰＷＭ波を、単位期間当たりの電流量が当該調光ＰＷＭ波と変わらない直流電流に変換する。そして、第３の定電流／調光制御部１９−３は、変換した直流電流に従って、ＬＥＤマトリクス５４を構成する第２のＬＥＤ列５４−３の調光を制御することにより、当該第２のＬＥＤ列５４−３を通じて出力平滑コンデンサＣの蓄積電荷の放電を行う。

図３は、本実施形態によるバックライトの調光制御装置の動作例を示すタイミングチャートである。図３（ａ）に示す昇圧ＰＷＭのパルス波は、昇圧制御部６３から昇圧駆動用トランジスタＴｒ２に供給されるＰＷＭ波である。すなわち、ヘッドユニットから定電流駆動ＩＣ１に調光ＯＮの指令が出されると、昇圧制御部６３は、図３（ａ）の昇圧ＰＷＭ波を昇圧駆動用トランジスタＴｒ２に供給する。

これに応じて、昇圧回路５３の出力電圧ＶＯＵＴ（＝出力平滑コンデンサＣの端子電圧）は、図３（ｃ）に示すように徐々に上昇し、２９．８[Ｖ]に達したところで安定する。出力電圧ＶＯＵＴが徐々に上昇することにより、図３（ｄ）〜（ｆ）のように第１〜第３の定電流／調光制御部１９−１〜１９−３の電圧ＶＬＥＤ１〜ＶＬＥＤ３も徐々に上昇していく。

一方、ヘッドユニットから定電流駆動ＩＣ１に調光ＯＦＦの指令が出されると、昇圧制御部６３は、図３（ａ）の昇圧ＰＷＭ波の供給を停止する。また、第１〜第３の定電流／調光制御部１９−１〜１９−３はそれぞれ、ＰＷＭ設定部６８により発生される定電流の調光ＰＷＭ波を０．４[ｍＡ]の直流電流に変換し、変換した直流電流に従って第１〜第３のＬＥＤ列５４−１〜５４−３の調光を制御することにより、当該第１〜第３のＬＥＤ列５４−１〜５４−３を通じて出力平滑コンデンサＣの蓄積電荷の放電を行う。

これに応じて、昇圧回路５３の出力電圧ＶＯＵＴ（＝出力平滑コンデンサＣの端子電圧）は、図３（ｃ）に示すように放電によって徐々に下降し、７．５[Ｖ]に達したところで安定する。本実施形態では、抵抗値の大きい分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２を通じて放電が行われるのではなく、抵抗値の小さいＬＥＤマトリクス５４を通じて放電が行われるので、放電を短時間で行うことができる。

具体的には、分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２を通じて放電を行っていた従来技術では放電に２．１秒かかっていたのに対し、ＬＥＤマトリクス５４を通じて放電を行う本実施形態では、５２０[ｍｓｅｃ]ほどで放電が完了する。このように、放電時間が短いので、調光ＯＦＦの指令が出されてから次に調光ＯＮの指令が出されるまでの間に、出力平滑コンデンサＣの端子電圧が２９．８[Ｖ]から７．５[Ｖ]まで下降するのに必要な放電が完了している。

出力電圧ＶＯＵＴが徐々に下降すると、図３（ｄ）〜（ｆ）のように第１〜第３の定電流／調光制御部１９−１〜１９−３の電圧ＶＬＥＤ１〜ＶＬＥＤ３も徐々に下降していく。出力電圧ＶＯＵＴが７．５[Ｖ]に達したところでは、第１〜第３の定電流／調光制御部１９−１〜１９−３の電圧ＶＬＥＤ１〜ＶＬＥＤ３は何れも０．４[Ｖ]以下の値まで下降している。

図３（ｂ）に示す調光ＰＷＭのパルス波は、ＰＷＭ設定部６８より出力されるＰＷＭ波である。調光ＰＷＭ波のデューティ比は、ヘッドユニットから定電流駆動ＩＣ１に供給される調光率に応じて決められる。図３（ｂ）では、調光率が０．５％の場合の調光ＰＷＭ波を示している。第１〜第３の定電流／調光制御部１９−１〜１９−３は、調光ＰＷＭ波がＯＮとなる期間において８０[ｍＡ]の定電流を流すことにより、図３（ｄ）〜（ｆ）に示す第１〜第３の定電流／調光制御部１９−１〜１９−３の電圧ＶＬＥＤ１〜ＶＬＥＤ３がそれぞれ５．８[Ｖ]、３．４[Ｖ]、１．０[Ｖ]となるように制御する。

調光ＯＮの指令が出されてから一定の時間は、第１〜第３のＬＥＤ列５４−１〜５４−３のカソード側がグランドに接触していなかどうかの異常検出期間に設定されている。例えば、タイマカウント式の場合で、昇圧ＰＷＭ波の周期を５００[ｋＨｚ]、カウント値を３２７７０とすると、異常検出期間は６５．５４[ｍｓｅｃ]となる。

図３（ｇ）の例では、調光ＯＦＦ後に低調光率（０．５％）でＬＥＤマトリクス５４を点灯させた場合でも、調光ＯＮの指令が出されてから６５．５４[ｍｓｅｃ]以内に発せられる調光ＰＷＭ波のＯＮ期間において、第１〜第３の定電流／調光制御部１９−１〜１９−３の電圧ＶＬＥＤ１〜ＶＬＥＤ３が何れも０．４[Ｖ]を超えている。そのため、異常検出／通知部６６は異常なしと判定している。その結果、第１〜第３のＬＥＤ列５４−１〜５４−３は何れも正常に点灯している。

以上詳しく説明したように、本実施形態では、調光ＯＮのバックライト点灯中に、調光ＯＦＦとする消灯指令が出されたときに、バックライトの点灯時に調光率に応じて発生されていた定電流の調光ＰＷＭ波を、単位期間当たりの電流量が当該調光ＰＷＭ波と変わらない直流電流に変換する。そして、この変換した直流電流に従ってＬＥＤマトリクス５４の調光を制御することにより、当該ＬＥＤマトリクス５４を通じて出力平滑コンデンサＣの放電を行うようにしている。

このように構成した本実施形態によれば、バックライト光源として元々備えられているＬＥＤマトリクス５４を通じて出力平滑コンデンサＣの放電が行われるので、専用の短絡回路を別に設ける必要がなく、コスト増を抑えることができる。また、従来のように分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２を通じて放電が行われるわけでもないので、小さくできない分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２の値に起因して放電速度が遅くなってしまうという不都合も回避でき、分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２に比べて小さい抵抗値のＬＥＤマトリクス５４を通じて放電を短時間で行うことができる。

さらに、本実施形態によれば、ＬＥＤマトリクス５４に大電流が一気に流れる態様で放電が行われるのではなく、バックライトの点灯時に調光率に応じて発生されていた調光ＰＷＭ波と比べて単位期間当たりの電流量が変わらないような態様で変換された直流電流に従って、ＬＥＤマトリクス５４を調光ＯＮ時と変わらない輝度で点灯させながら放電が行われる。そのため、ＬＥＤマトリクス５４を通じて放電が行われた場合でも、消灯指令が出された前後で見た目の輝度が変わることはなく、見た目にも違和感を与えることを回避することができる。

以上により、本実施形態によれば、コスト増を招くことなく、調光ＯＦＦ（消灯）の指令が出されたときにおける出力平滑コンデンサＣの蓄積電荷の放電を、液晶画面上の見た目にも違和感を与えることなく短時間で行うことができる。これにより、調光ＯＦＦ後に低調光率でＬＥＤマトリクス５４を点灯させた場合に、不点灯の発光ダイオードの列が生じてしまうことを防止することができる。

なお、上記実施形態では、昇降圧定電流駆動方式のＬＥＤドライバ回路を例示して説明したが、昇圧定電流駆動方式、降圧定電流駆動方式のＬＥＤドライバ回路にも本発明の調光制御装置を実施することが可能である。

その他、上記実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその要旨、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。

１ 定電流駆動ＩＣ
５４ ＬＥＤマトリクス
６３ 昇圧制御部
６７ 電流設定部
６８ ＰＷＭ設定部
１９−１〜１９−３ 定電流／調光制御部
Ｃ 出力平滑コンデンサ

Claims (3)

1. 複数の発光ダイオードがマトリクス状に配置されて成るバックライトの調光を制御する調光制御装置であって、
   調光率に応じてデューティ比を設定した定電流のパルス波を発生するパルス発生部と、
   上記パルス発生部により発生される定電流のパルス波に基づいて上記複数の発光ダイオードの調光を制御する調光制御部とを備え、
   上記調光率がゼロの消灯指令が出されたときに、上記調光制御部が、上記パルス発生部により発生される定電流のパルス波を、単位期間当たりの電流量が上記パルス波と変わらない直流電流に変換し、変換した直流電流に従って上記複数の発光ダイオードの調光を制御することにより、上記複数の発光ダイオードを通じて、上記バックライトを駆動する駆動回路の出力側に設けられた出力平滑コンデンサの放電を行うようにしたことを特徴とするバックライトの調光制御装置。
2. 上記複数の発光ダイオードが複数の列を成したマトリクス状に配置されている場合に、上記調光制御部は、上記複数の列の発光ダイオードに対してそれぞれ同じ大きさの上記直流電流に従って調光を制御することにより、上記複数の発光ダイオードを通じて上記出力平滑コンデンサの放電を行うことを特徴とする請求項１に記載のバックライトの調光制御装置。
3. 調光率に応じてデューティ比を設定した定電流のパルス波を発生するパルス発生部と、上記パルス発生部により発生される定電流のパルス波に基づいて複数の発光ダイオードの調光を制御する調光制御部とを備えた調光制御装置において、上記複数の発光ダイオードがマトリクス状に配置されて成るバックライトの調光を制御する調光制御方法であって、
   上記調光率がゼロの消灯指令が出されたときに、上記調光制御部が、上記パルス発生部により発生される定電流のパルス波を、単位期間当たりの電流量が上記パルス波と変わらない直流電流に変換する第１のステップと、
   上記第１のステップで変換した直流電流に従って上記複数の発光ダイオードの調光を制御することにより、上記複数の発光ダイオードを通じて、上記バックライトを駆動する駆動回路の出力側に設けられた出力平滑コンデンサの放電を行う第２のステップとを有することを特徴とするバックライトの調光制御方法。

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