JP5608394B2 - 液晶表示装置 - Google Patents
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Description
小型の液晶表示装置では、バックライトの光源として白色発光ダイオードが使用される。
バックライトの光源として白色発光ダイオードを使用する液晶表示装置において、白色発光ダイオードを駆動するLED駆動回路では、定電圧回路を用いて白色発光ダイオードを電流駆動している。
しかしながら、従来のLED駆動回路では、白色発光ダイオードを電流駆動するための最終段のトランジスタとして、複数のトランジスタを並列に用いる、あるいは、許容損失の大きいトランジスタを用いているため、LED駆動回路の部品コストが高くなるという問題点があった。
さらに、小型サイズの液晶表示装置では、表示制御回路を構成するコントロールICや、電源回路、LED駆動回路が搭載されている回路基板の基板サイズを小型化する必要があるが、従来のLED駆動回路では、白色発光ダイオードを電流駆動するための最終段のトランジスタとして、複数のトランジスタを並列に用いる、あるいは、許容損失の大きいトランジスタを用いているため、LED駆動回路が搭載されている回路基板の基板サイズが大きくなるという問題点があった。
本発明は、前記従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、バックライトの光源として発光ダイオードを使用する液晶表示装置において、LED駆動回路の部品コストを低減するとともに、LED駆動回路が搭載される回路基板の基板サイズを小さくすることが可能となる技術を提供することにある。
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らかにする。
前述の課題を解決するために、本発明の液晶表示装置は、液晶表示パネルと、少なくとも1個の発光ダイオードを有するバックライトと、前記少なくとも1個の発光ダイオードを駆動するLED駆動回路とを有し、前記LED駆動回路は、フィードバック端子に入力される電圧が一定の電圧となるように、出力端子から出力する電圧を制御する定電圧回路と、前記定電圧回路の前記出力端子に接続される前記少なくとも1個の発光ダイオードを、定電流で駆動する手段とを有し、前記定電圧回路の前記出力端子と前記フィードバック端子との間のフィードバック経路中に、少なくとも1個のダイオードを有することを特徴とする。
本発明によれば、バックライトの光源として発光ダイオードを使用する液晶表示装置において、LED駆動回路の部品コストを低減するとともに、LED駆動回路が搭載される回路基板の基板サイズを小さくすることが可能となる。
なお、実施例を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。また、以下の実施例は、本発明の特許請求の範囲の解釈を限定するためのものではない。
[実施例1]
図1は、本発明の実施例の液晶表示装置の概略構成を示すブロック図である。
本実施例の液晶表示装置は、液晶表示パネルと、直下型バックライト(BL)とを有する。液晶表示パネルは、第1基板(SUB1)と第2基板(SUB2)とを有し、第1基板(SUB1)には、薄膜トランジスタ、画素電極などが形成され、第2基板(SUB2)には、遮光膜、カラーフィルタなどが形成される。なお、対向電極は、IPS方式などの横電界方式の液晶表示パネルであれば、第1基板(SUB1)に形成され、VA方式などの縦電界方式の液晶表示パネルであれば、第2基板(SUB2)に形成される。
液晶表示パネルは、第1基板(SUB1)と第2基板(SUB2)とをシール材を介して貼り合わせ、第1基板(SUB1)と第2基板(SUB2)との間に液晶を注入・封止して構成される。また、第1基板(SUB1)と第2基板(SUB2)の外側にはそれぞれ偏光板(図示せず)が設けられる。なお、本発明は、液晶表示パネルの構造とは直には関係がないので、液晶表示パネルの構造については省略する。
映像線駆動回路(DRD)と走査線駆動回路(DRG)とは、表示制御回路(タイミングコントローラ)30により、制御・駆動される。
なお、図1では、映像線駆動回路(DRD)と走査線駆動回路(DRG)とは、それぞれ2個の半導体チップで構成される場合について説明したが、映像線駆動回路(DRD)と走査線駆動回路(DRG)とは、1個の半導体チップで構成してもよい。
バックライト(BL)は光源として白色発光ダイオード(図示せず)を有し、この白色発光ダイオードは、LED駆動回路50で駆動される。また、LED駆動回路50には、表示制御回路30から制御信号が入力される。
電源回路40は、映像線駆動回路(DRD)と走査線駆動回路(DRG)に対して、各画素を駆動するための電圧を供給するとともに、LED駆動回路50に対して、入力電圧(Vin)を供給する。
図5に示す従来のLED駆動回路は、定電圧回路(CVS)と、第1のカレントミラー回路(CM1)と、第2のカレントミラー回路(CM2)とで構成される。定電圧回路(CVS)は、制御回路10と、オペアンプ(OP)とを有する。
オペアンプ(OP)には、定電圧回路(CVS)のフィードバック端子(T−FB)に入力されるフィードバック電圧(FB)と、基準電圧(Vref)とが入力され、オペアンプ(OP)は、フィードバック電圧(FB)と基準電圧(Vref)との差の電圧を出力する。
制御回路10は、オペアンプ(OP)の出力電圧に基づき、フィードバック端子(T−FB)に入力されるフィードバック電圧(FB)が一定の電圧(即ち、基準電圧(Vref))になるように、入力電圧(Vin)を昇圧して出力電圧(Vout)を生成する。フィードバック電圧(FB)は、抵抗素子(R0)の抵抗値(Ro)と、抵抗素子(R0)を流れる電流とで決定される。なお、定電圧回路(CVS)は、DC−DCコンバータ用ICや、昇圧機能を持つLEDドライバIC等を利用することで容易に構成できる。
直列に接続される複数(ここでは、4個)の白色発光ダイオード列(LED)は、定電圧回路(CVS)の出力端子(T−VO)に接続され、白色発光ダイオード列(LED)には、定電圧回路(CVS)から出力される出力電圧(Vout)が供給される。
第1のカレントミラー回路(CM1)は、入力側トランジスタ(Tr1)と、出力側トランジスタ(Tr2)の2個のPNP型バイポーラトランジスタと、トランジスタ(Tr1,Tr2)のそれぞれのエミッタに接続された抵抗素子(R1,R2)とを有し、R1とR2の抵抗素子の抵抗値の比率がミラー比(以下、第1のミラー比)となる回路である。
第1のカレントミラー回路(CM1)は、入力側トランジスタ(Tr1)に流れる基準電流(Irf)に対応する電流(第1のミラー比に対応した電流)(I1)を、出力側トランジスタ(Tr2)から取り出し、第2のカレントミラー回路(CM2)に流し込む。
第2のカレントミラー回路(CM2)は、入力側トランジスタ(Tr3)と、出力側トランジスタ(Tr4,Tr5)の3個のNPN型バイポーラトランジスタと、トランジスタ(Tr3〜Tr5)のそれぞれのエミッタに接続された抵抗素子(R3〜R5)とを有し、R3とR4(または、R5)の抵抗素子の抵抗値の比率がミラー比(第2のミラー比)となる回路である。
第2のカレントミラー回路(CM2)は、入力側トランジスタ(Tr3)に流れる電流(I1)に対応する電流(第2のミラー比に対応した電流)(Io/2)を、出力側トランジスタ(Tr4,Tr5)に流し、白色発光ダイオード列(LED)を電流駆動する。これにより、白色発光ダイオード列(LED)の各白色発光ダイオードに所要のLED駆動電流(Io)が流れ、各白色発光ダイオードが発光する。
ここで、第1のミラー比をM1、第2のミラー比をM2とするとき、Io=2×M1×M2×Irfとなる。
例えば、25℃での、最終段のトランジスタのコレクタ電圧が1.5Vで、4個の白色発光ダイオード列(LED)を流れる電流が100mAとすると、トランジスタの損失は1.5V×100mA=150mWとなる。
周囲温度が上昇すると、白色発光ダイオードの順方向電圧が少なくなるため、図6のAに示すように、白色発光ダイオード列(LED)のコレクタに加わる電圧が増加する。例えば、周囲温度が、85℃では、白色発光ダイオードの順方向電圧が0.2V少なくなるため、直列に接続した4個の白色発光ダイオードから成る白色発光ダイオード列(LED)の場合は、最終段のトランジスタのコレクタに、0.8V(0.2×4)増加した、2.3V(1.5+0.8)の電圧が加えられることになる。よって、周囲温度85℃での損失は、(1.5V+0.8V)×100mA=230mWとなる。
なお、図6は、図5に示す従来のLED駆動回路の電圧−温度特性を示すグラフであり、Aは、図5のa点の電圧の温度特性を、Bは、定電圧回路(CVS)の出力電圧(Vout)の温度特性を示す。
このように、従来のLED駆動回路では、電力を分散する必要があるため、最終段のトランジスタとして、1Wのトランジスタか、あるいは、0.5Wのトランジスタを2個使用する必要がある。このため、LED駆動回路の部品コストが高くなるという問題点があった。
一方、図1に示す表示制御回路30と、電源回路40と、LED駆動回路50とは、一枚のプリント配線基板(図1のPCB)上に実装され、液晶表示パネルの裏側に配置される。そして、液晶表示パネルが小型サイズものでは、液晶表示パネルの裏側に配置されるプリント配線基板(PCB)の小型サイズのものが使用される。
しかしながら、最終段のトランジスタとして、トランジスタの損失が、1Wのトランジスタか、あるいは、0.5Wのトランジスタを2個使用する場合は、プリント配線基板(PCB)上の最終段のトランジスタの占有面積が大きくなるので、回路基板サイズが大きくなる。
その結果として、液晶表示パネルサイズよりもプリント配線基板(PCB)のサイズが大型化し、小型サイズの液晶表示パネルの裏側に、プリント配線基板(PCB)を配置する場合に、プリント配線基板(PCB)が液晶表示パネルよりもはみ出すという問題点があった。
図2は、本発明の実施例の液晶表示装置のLED駆動回路50の回路構成を示す回路図である。
本実施例のLED駆動回路は、トランジスタ(Tr1)のエミッタと、定電圧回路(CVS)のフィードバック端子(T−FB)との間に、白色発光ダイオード列(LED)の順方向電圧の温度依存性補償用のダイオード列(DO)を接続した点と、最終段のトランジスタをトランジスタ(Tr4)のみで構成した点で、図5に示すLED駆動回路と相違する。
本実施例のLED駆動回路においても、例えば、25℃での、最終段のトランジスタのコレクタ電圧が1.5Vで、4個の白色発光ダイオード列(LED)を流れる電流が100mAとすると、トランジスタの損失は1.5V×100mA=150mWとなる。
本実施例において、周囲温度が上昇すると、白色発光ダイオードの順方向電圧が少なくなるが、ダイオード列(DO)の順方向電圧も少なくなる。そのため、定電圧回路(CVS)のフィードバック端子(T−FB)に入力されるフィードバック電圧(FB)が上昇する。定電圧回路(CVS)は、フィードバック端子(T−FB)に入力されるフィードバック電圧(FB)が一定の電圧になるように、出力端子(T−VO)から出力する出力電圧(Vout)を制御する。
なお、図3は、本実施例のLED駆動回路の電圧−温度特性を示すグラフであり、Aは、図2のa点の電圧の温度特性を、Bは、定電圧回路(CVS)の出力電圧(Vout)の温度特性を示す。
その結果、本実施例では、例えば、周囲温度が85℃に上昇する場合でも、最終段のトランジスタとして、損失が、25℃におけるトランジスタの損失である、150mAを考慮し使用すればよく、さらに、寿命、電力消費に対するマージン確保等の観点から、最大定格の1/3以下の条件で動作させるものとしても、150mW×3=450mWとなり、0.5Wのトランジスタを1個(図2のTr4のトランジスタ)のみ使用すればよいことになる。
これにより、本実施例のLED駆動回路では、従来のLED駆動回路のように、最終段のトランジスタとして、1Wのトランジスタか、あるいは、0.5Wのトランジスタを2個使用する必要がなく、0.5Wのトランジスタを1個使用するだけでよいため、LED駆動回路の部品コストを低減することが可能となる。
さらに、本実施例のLED駆動回路では、出力側トランジスタ(Tr4)として、損失が、0.5Wのトランジスタを1個使用するだけでよいので、プリント配線基板(PCB)上の最終段のトランジスタの占有面積を小さくでき、回路基板サイズが小さくすることが可能となる。
例えば、周囲温度が、85℃では、白色発光ダイオード列(LED)を構成する白色発光ダイオードの順方向電圧が0.2V少なくなり、ダイオード列(DO)を構成するダイオードの順方向電圧が0.4V少なくなる場合は、白色発光ダイオード列(LED)を構成する白色発光ダイオード数が4個の場合は、ダイオード列(DO)を構成するダイオード数を2個とする必要がある。(例1)
また、周囲温度が、85℃では、白色発光ダイオード列(LED)を構成する白色発光ダイオードの順方向電圧が0.2V少なくなり、ダイオード列(DO)を構成するダイオードの順方向電圧が0.3V少なくなる場合でも、白色発光ダイオード列(LED)を構成する白色発光ダイオード数が4個の場合は、ダイオード列(DO)を構成するダイオード数を2個とする必要がある。(例2)
さらに、周囲温度が、85℃では、白色発光ダイオード列(LED)を構成する白色発光ダイオードの順方向電圧が0.2V少なくなり、ダイオード列(DO)を構成するダイオードの順方向電圧が0.25V少なくなる場合でも、白色発光ダイオード列(LED)を構成する白色発光ダイオード数が4個の場合は、ダイオード列(DO)を構成するダイオードを3個とする必要がある。(例3)
なお、前述の例2、例3では、図3のAに示すように、最終段のトランジスタ(図2のTr4のトランジスタ)のコレクタ電圧は、温度が上昇しても一定とはならず、図6のAに示すように、温度の上昇に応じて、電圧が上昇する。
しかしながら、この場合でも、温度の上昇に応じて電圧が上昇する割合は、図6のAに示すグラフよりも小さくなるので、従来のLED駆動回路と比して、部品コストを低減するとともに、LED駆動回路が搭載される回路基板の基板サイズを小さくすることが可能となる。
図4は、本発明の実施例2の液晶表示装置のLED駆動回路50の回路構成を示す回路図である。
本実施例のLED駆動回路は、白色発光ダイオード列(LED)を、定電圧回路(CVS)の出力端子(T−VO)に接続し、定電流源60で電流駆動する実施例である。
本実施例でも、定電圧回路(CVS)の出力端子(T−VO)に接続された、抵抗素子(R1)と抵抗素子(R0)から成るフィードバック経路中の、抵抗素子(R1)と定電圧回路(CVS)のフィードバック端子(T−FB)との間に、白色発光ダイオード列(LED)の順方向電圧の温度依存性補償用のダイオード列(DO)を接続したものである。
本実施例においても、従来のLED駆動回路と比して、部品コストを低減するとともに、LED駆動回路が搭載される回路基板の基板サイズを小さくすることが可能となる。
以上、本発胴者によってなされた発明を、前記実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。
30 表示制御回路(タイミングコントローラ)
40 電源回路
50 LED駆動回路
60 定電流源
R0〜R5 抵抗素子
CM1,CM2 カレントミラー回路
LED 白色発光ダイオード列
DO ダイオード列
CVS 定電圧回路
Tr1,Tr2 PNP型バイポーラトランジスタ
Tr3〜Tr5 NPN型バイポーラトランジスク
OP オペアンプ
SUB1 第1基板
SUB2 第2基板
BL バックライト
DRD 映像線駆動回路
DRG 走査線駆動回路
PCB プリント配線基板
Claims (4)
- 液晶表示パネルと、
少なくとも1個の発光ダイオードを有するバックライトと、
前記少なくとも1個の発光ダイオードを駆動するLED駆動回路とを有し、
前記LED駆動回路は、フィードバック端子に入力される電圧が一定の電圧となるように、出力端子から出力する電圧を制御する定電圧回路と、
前記定電圧回路の前記出力端子に接続される前記少なくとも1個の発光ダイオードを、定電流で駆動する手段とを有し、
前記定電圧回路の前記出力端子と前記フィードバック端子との間のフィードバック経路中に、少なくとも1個のダイオードを有し、
前記少なくとも1個のダイオードの順方向電圧の温度依存性を。前記少なくとも1個の発光ダイオードの順方向電圧の温度依存性が同じであることを特徴とする液晶表示装置。 - 液晶表示パネルと、
少なくとも1個の発光ダイオードを有するバックライトと、
前記少なくとも1個の発光ダイオードを駆動するLED駆動回路とを有し、
前記LED駆動回路は、フィードバック端子に入力される電圧が一定の電圧となるように、出力端子から出力する電圧を制御する定電圧回路と、
第1トランジスタと第2トランジスタとを有する第1のカレントミラー回路と、
第3トランジスタと第4トランジスタとを有する第2のカレントミラー回路と、
前記定電圧回路の前記フィードバック端子に接続される抵抗素子とを有し、
前記少なくとも1個の発光ダイオードは、前記定電圧回路の前記出力端子と前記第4のトランジスタとの間に接続され、
前記第1トランジスタに流れる電流は、前記抵抗素子にも流れ、
前記第2トランジスタは、前記第1トランジスタに流れる電流に対応した電流を前記第3トランジスタに流し、
前記第4トランジスタは、前記第3トランジスタに流れる電流に対応した電流を前記少なくとも1個の発光ダイオードに流し、
前記第1トランジスタと前記抵抗素子との間に接続される、少なくとも1個のダイオードを有し、
前記少なくとも1個のダイオードの順方向電圧の温度依存性を。前記少なくとも1個の発光ダイオードの順方向電圧の温度依存性が同じであることを特徴とする液晶表示装置。 - 液晶表示パネルと、
少なくとも1個の発光ダイオードを有するバックライトと、
前記少なくとも1個の発光ダイオードを駆動するLED駆動回路とを有し、
前記LED駆動回路は、フィードバック端子に入力される電圧が一定の電圧となるように、出力端子から出力する電圧を制御する定電圧回路と、
第1トランジスタと第2トランジスタとを有し、前記第1トランジスタに流れる電流に対応した電流が前記第2トランジスタに流れる第1のカレントミラー回路と、
第3トランジスタと第4トランジスタとを有し、前記第3トランジスタに流れる電流に対応した電流が前記第4トランジスタに流れる第2のカレントミラー回路と、
前記定電圧回路の前記フィードバック端子と、基準電圧との間に接続される第1の抵抗素子とを有し、
前記少なくとも1個の発光ダイオードは、前記定電圧回路の前記出力端子と前記第4のトランジスタの第2電極との間に接続され、
前記第1および第2トランジスタは、第1電極が前記定電圧回路の前記出力端子に接続され、
前記第3トランジスタは、第2電極が前記第2トランジスタの第2電極に接続され、第1電極が第2の抵抗素子を介して前記基準電圧に接続され、
前記第4トランジスタは、第1電極が第3の抵抗素子を介して前記基準電圧に接続され、
前記第1トランジスタの第2電極と前記第1の抵抗素子との間に接続される、少なくとも1個のダイオードを有し、
前記少なくとも1個のダイオードの順方向電圧の温度依存性を。前記少なくとも1個の発光ダイオードの順方向電圧の温度依存性が同じであることを特徴とする液晶表示装置。 - 液晶表示パネルと、
少なくとも1個の発光ダイオードを有するバックライトと、
前記少なくとも1個の発光ダイオードを駆動するLED駆動回路とを有し、
前記LED駆動回路は、フィードバック端子に入力される電圧が一定の電圧となるように、出力端子から出力する電圧を制御する定電圧回路と、
前記少なくとも1個の発光ダイオードに定電流を流す定電流源と、
前記定電圧回路の前記フィードバック端子に接続される抵抗素子とを有し、
前記少なくとも1個の発光ダイオードは、前記定電圧回路の前記出力端子と前記定電流源との間に接続され、
前記定電圧回路の前記出力端子と前記抵抗素子との間に接続される、少なくとも1個のダイオードを有し、
前記少なくとも1個のダイオードの順方向電圧の温度依存性を前記少なくとも1個の発光ダイオードの順方向電圧の温度依存性が同じであることを特徴とする液晶表示装置。
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