JP5948703B2

JP5948703B2 - 光源制御装置および表示装置

Info

Publication number: JP5948703B2
Application number: JP2012206453A
Authority: JP
Inventors: 徳和八木
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2012-09-20
Filing date: 2012-09-20
Publication date: 2016-07-06
Anticipated expiration: 2032-09-20
Also published as: JP2014063572A

Description

本発明は、光源制御装置および表示装置に関し、詳細には、２種類の調光信号を１つにまとめて入力端子に供給する光源制御装置およびこれを搭載した表示装置に関する。

この種の表示装置、例えば、液晶ディスプレイでは、その背面からバックライトで照光されている。バックライト用の光源、例えば、ＬＥＤを所望の明るさに調整（調光とも言う）することにより、表示画面を見やすくできる。
調光には、ＬＥＤに流れる電流のオン／オフ信号（ＰＷＭ調光信号、ＯＦＬ信号とも言う）を用いて、電流を流す時間を制御する方式や、ＬＥＤに流れる電流値を設定するＰＷＭ信号（電流調光信号、Ｄｉｍｍｅｒ信号とも言う）を用いて、電流を流す大きさを制御する方式等がある。

これら２種類の調光信号を利用すれば、精度良く調光可能になるが、ＬＥＤ毎に２本の信号線が必要になる。そこで、例えば、特許文献１には、信号線を減らすために、２種類の調光信号のＡＮＤをとった制御信号を生成し、２本の信号線を１つにまとめた技術が提案されている。ＬＥＤドライバは、このまとめられた制御信号の入力端子を有すると共に、入力端子に接続され、Ｄｉｍｍｅｒ信号を復元するフィルタ回路や、ＯＦＬ信号を復元するフィルタ回路を有している。

特開２００９−１４１８６３号公報

しかしながら、上記特許文献１のように、２種類の調光信号のＡＮＤをとった制御信号が入力端子に供給されると、仮に、この１本にまとめるための信号源が故障し、上記ＡＮＤをとった制御信号がハイレベルに固定された場合、ＬＥＤを保護できないという問題がある。詳しくは、特許文献１の入力端子に供給されたハイレベルの信号は、いずれのフィルタ回路でもハイレベルの値として復元され、これら復元結果に基づいてＬＥＤへの電流制御が行われるので、許容値を超える電流がＬＥＤに供給される可能性があり、安全上の懸念がある。

本発明は、上述の如き実情に鑑みてなされたもので、２種類の調光信号を１つの信号線にまとめても、光源を保護できる光源制御装置および表示装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の第１の技術手段は、光源に流れる電流値を設定するＰＷＭ信号および前記電流のオン／オフ信号を１つにまとめた制御信号によって前記光源を駆動する光源制御装置であって、前記制御信号を生成する信号発生部と、前記制御信号を受信して前記光源を駆動する光源駆動部とを備え、前記信号発生部は、前記電流値を設定するＰＷＭ信号の反転信号と前記電流のオン／オフ信号とのＡＮＤをとった前記制御信号を生成し、前記光源駆動部は、受信した前記制御信号を反転した信号から前記電流値を設定するＰＷＭ信号を復元すると共に、受信した前記制御信号から所定の周波数成分を取り出して前記電流のオン／オフ信号を復元し、復元された前記電流値を設定するＰＷＭ信号および前記電流のオン／オフ信号に基づいて前記光源を駆動することを特徴とする光源制御装置である。

第２の技術手段は、第１の技術手段において、復元された前記電流値を設定するＰＷＭ信号の設定値を記憶する記憶部を有し、前記電流のオン／オフ信号がローレベルからハイレベルになったと判定された場合、記憶した前記設定値に基づいて前記光源を駆動するための電流値を求めることを特徴とするものである。

第３の技術手段は、第１又は２の技術手段を搭載した表示装置であって、前記光源からの光を利用して映像を表示する表示パネルを備えたことを特徴とするものである。

本発明によれば、信号発生部からの１つにまとめた制御信号がハイレベルに固定されても、光源駆動部では、この制御信号をローレベルに反転した、電流値を設定するＰＷＭ信号に復元できる。このため、光源を駆動するための電流値は、ローレベルに相当する小さな値で済み、光源を保護できる。

本発明による光源制御装置を搭載した表示装置のブロック図である。図１のＬＥＤドライバのブロック図である。図１の信号発生器による波形生成過程を説明するための図である。図１のＬＥＤドライバによる波形復元過程を説明するための図である。図１の光源制御装置によるＬＥＤ電流値の設定を説明するための図である。図１の光源制御装置によるＬＥＤ電流値の設定を説明するための図である。図１の光源制御装置によるＬＥＤ電流値の設定を説明するための図である。本発明の他の実施例のＬＥＤドライバによる波形復元過程を説明するための図である。

以下、図面を参照しながら本発明の光源制御装置および表示装置について説明する。図１は、本発明による光源制御装置を搭載した表示装置のブロック図であり、表示装置１は、表示モジュール２や光源制御装置７を備えている。
表示モジュール２は、例えば、液晶層やガラス基板などを有し、保護ガラスで覆われた矩形のＬＣＤ（Liquid Crystal Display）パネル３を備えている。

ＬＣＤパネル３の背面側には、その図示は省略するが、偏光板、拡散板等が設けられ、また、バックライト４がこの拡散板の背面側に設けられている。バックライト４は、例えば、ＬＥＤ５，５ａ，５ｂ，・・・を平面的に並べた直下型で構成されており、ＬＣＤパネル３は、ＬＥＤ５，５ａ，５ｂ，・・・からの光を利用して映像を表示する。なお、ＬＣＤパネル３が本発明の表示パネルに、ＬＥＤ５，５ａ，５ｂ，・・・が本発明の光源に相当する。

光源制御装置７は、信号発生器８，８ａ，８ｂ，・・・およびＬＥＤドライバ１０を有する。なお、信号発生器８，８ａ，８ｂ，・・・が本発明の信号発生部に相当し、ＬＥＤドライバ１０が本発明の光源駆動部に相当する。
信号発生器８，８ａ，８ｂ，・・・は、例えば、１あるいは複数個のＣＰＵ（Central Processing Unit）等を有したマイコン内にて、ＬＥＤ５，５ａ，５ｂ，・・・に対応して設けられている。

光源制御装置７は、バックライト４の明るさを制御するために、２種類の調光信号、例えば、ＬＥＤ５，５ａ，５ｂ，・・・に流れる電流のオン／オフ信号（以下、ＯＦＬ信号と称する）と、ＬＥＤ５，５ａ，５ｂ，・・・に流れる電流値を設定するＰＷＭ信号（以下、Ｄｉｍｍｅｒ信号と称する）とを利用している。そして、各信号発生器８，８ａ，８ｂ，・・・は、Ｄｉｍｍｅｒ信号の反転信号とＯＦＬ信号とのＡＮＤをとった制御信号を生成し、この１つにまとめた信号をＬＥＤドライバ１０に出力している。

ＬＥＤドライバ１０は、信号発生器８，８ａ，８ｂ，・・・から出力された調光信号に基づいて、ＬＥＤ５，５ａ，５ｂ，・・・を駆動するためのＬＥＤ電流値を求め、ＬＥＤ５，５ａ，５ｂ，・・・に出力している。

図２は、図１のＬＥＤドライバのブロック図であり、信号発生器８からの調光信号でＬＥＤ５を駆動する例を説明する図である。
ＬＥＤドライバ１０は、入力端子１１、反転回路１２、フィルタ回路１３、およびＬＥＤ電流制御回路１４を有する。信号発生器８の出力信号は、１つの入力端子１１に供給された後、反転回路１２とフィルタ回路１３とにそれぞれ入力される。

反転回路１２では、入力端子１１の信号を反転してＤｉｍｍｅｒ信号を復元し、ＬＥＤ電流制御回路１４に出力する。一方、フィルタ回路１３は、例えば、ローパスフィルタであり、入力端子１１の信号から所定の周波数成分を取り出したＯＦＬ信号を復元し、ＬＥＤ電流制御回路１４に出力している。なお、入力端子、反転回路やフィルタ回路は、その図示は省略するが、信号発生器８ａとＬＥＤ５ａ、信号発生器８ｂとＬＥＤ５ｂなどにも対応するために、ＬＥＤドライバ１０に設けられる。

ＬＥＤ電流制御回路１４は、後述のように、判定部２０、記憶部２１、演算部２２、出力部２３を有し、復元したＤｉｍｍｅｒ信号およびＯＦＬ信号からＬＥＤ５を駆動するためのＬＥＤ電流値を求めてＬＥＤ５に出力する。なお、ＬＥＤ電流制御回路１４が本発明の電流制御回路に相当する。１つのＬＥＤ電流制御回路でＬＥＤ５，５ａ，５ｂ，・・・に対するＬＥＤ電流値を求めてもよいが、信号発生器８ａとＬＥＤ５ａ、信号発生器８ｂとＬＥＤ５ｂなどに対応するために、複数のＬＥＤ電流制御回路をＬＥＤドライバ１０に設けることも可能である。

図３は、図１の信号発生器による波形生成過程を説明するための図であり、図４は、図１のＬＥＤドライバによる波形復元過程を説明するための図である。
図２に示した信号発生器８からの調光信号でＬＥＤ５を駆動する例で説明する。信号発生器８は、図３（Ａ）に示すＤｉｍｍｅｒ信号と、図３（Ｂ）に示すＯＦＬ信号とを用いてＬＥＤ５を駆動する場合、まず、図３（Ｃ）に示すように、図３（Ａ）に示すＤｉｍｍｅｒ信号のハイレベルやローレベルを反転した、Ｄｉｍｍｅｒの反転信号を生成する。

次に、図３（Ｄ）に示すように、信号発生器８は、このＤｉｍｍｅｒ信号の反転信号とＯＦＬ信号とのＡＮＤをとった制御信号を生成し、ＬＥＤドライバ１０に出力している。詳しくは、このＡＮＤをとった制御信号は、図３（Ｂ）に示すＯＦＬ信号のハイレベル期間では、図３（Ｃ）に示したＤｉｍｍｅｒの反転信号が現れる一方、図３（Ｂ）に示すＯＦＬ信号のローレベル期間では、図３（Ｃ）に示したＤｉｍｍｅｒの反転信号は現れなくなる。

ＬＥＤドライバ１０の入力端子１１には、図３（Ｄ）や図４（Ａ）に示した、Ｄｉｍｍｅｒ信号の反転信号とＯＦＬ信号とのＡＮＤをとった制御信号が供給される。このため、図４（Ｂ）に示すように、反転回路１２では、このＡＮＤをとった制御信号の反転信号をＤｉｍｍｅｒ信号として復元する。詳しくは、図４（Ａ）に示した当該制御信号のハイレベルやローレベルが反転され、図４（Ａ）で当該制御信号の連続したローレベル期間は、図４（Ｂ）では連続したハイレベル期間で現れる。

また、フィルタ回路１３では、図４（Ａ）に示した上記ＡＮＤをとった制御信号からＯＦＬ信号を復元する。具体的には、図４（Ｃ）に示すように、当該制御信号の立ち上がりに伴って、ローレベルからハイレベルに切り替わり、最終の当該制御信号の立ち下がりに伴い、ハイレベルからローレベルに切り替わる。
ＬＥＤ電流制御回路１４では、例えば、判定部２０が、図４（Ｃ）に示すＯＦＬ信号がローレベルからハイレベルに向けて切り替わったと判定した場合、図４（Ｂ）に示すＤｉｍｍｅｒ信号の設定値の読み取りを開始する。そして、演算部２２がＬＥＤ５を駆動するためのＬＥＤ電流値を求め、出力部２３がＬＥＤ５に出力する。ＬＥＤ５は、図４（Ｄ）に示すように、矩形波の立ち上がっている期間は点灯し、それ以外の期間は消灯する。

図５は、図１の光源制御装置によるＬＥＤ電流値の設定を説明するための図である。
信号発生器８において、図５（Ａ）に示すように、Ｄｉｍｍｅｒ信号の反転信号とＯＦＬ信号とのＡＮＤをとった制御信号がハイレベルのまま固定された場合、このハイレベルの信号が入力端子１１に供給される。
このハイレベルの信号を反転回路１２に通すと、図５（Ｂ）に示すように、当該制御信号の反転信号はローレベルであるので、図５（Ｃ）に示すように、Ｄｉｍｍｅｒ信号は必ずローレベルで復元される。よって、Ｄｉｍｍｅｒ＿Ｄｕｔｙが０％に設定される。

一方、このハイレベルの信号をフィルタ回路１３に通すと、図５（Ｄ）に示すように、ＯＦＬ信号はハイレベルで復元される。すなわち、電流のオン／オフ信号はオンになり、ＯＦＬ＿Ｄｕｔｙが１００％に設定される。
しかし、上述のように、Ｄｉｍｍｅｒ＿Ｄｕｔｙは０％に設定されているため、ＬＥＤ電流制御回路１４では、ＬＥＤ５に流れるＬＥＤ電流値がＤｉｍｍｅｒ信号のローレベルに相当する小さな値で済み、ＬＥＤ５を保護できる。

より詳しくは、ＬＥＤ５の許容値を、ＯＮ＿Ｄｕｔｙが５０〜１００％の場合には電流値が５（Ａ）未満とし、ＯＮ＿Ｄｕｔｙが０〜５０％の場合には電流値が１０（Ａ）未満とした構造を想定する。また、ＬＥＤ電流制御回路１４では、Ｄｉｍｍｅｒ＿Ｄｕｔｙが０％の場合のＬＥＤ電流値は１（Ａ）となり、Ｄｉｍｍｅｒ＿Ｄｕｔｙが１００％の場合のＬＥＤ電流値は１０（Ａ）となるような設定であるとする。

ここで、従来の構造では、入力端子に供給されたハイレベルの信号が、いずれもフィルタ回路で復元されるので、Ｄｉｍｍｅｒ信号およびＯＦＬ信号の双方がハイレベルになり、ＬＥＤ電流制御回路では、Ｄｉｍｍｅｒ＿Ｄｕｔｙが１００％、ＯＦＬ＿Ｄｕｔｙが１００％であると判断する。このため、ＬＥＤ電流値が１０（Ａ）、ＯＮ＿Ｄｕｔｙが１００％となって上述の許容値を超えるし、また、ＬＥＤドライバの発熱量も大きくなる。

これに対し、本発明では、図５（Ａ）に示すように、ハイレベルの信号が入力端子１１に供給されると、図５（Ｄ）に示すように、ＯＦＬ信号はハイレベルで復元され、ＯＦＬ＿Ｄｕｔｙが１００％になる。しかしながら、図５（Ｃ）に示すように、Ｄｉｍｍｅｒ信号はローレベルで復元され、Ｄｉｍｍｅｒ＿Ｄｕｔｙは０％になる。すなわち、ＬＥＤ電流値が１（Ａ）、ＯＮ＿Ｄｕｔｙが１００％となり、ＬＥＤ５の許容値を超えずに保護できる。

図６は、図１の光源制御装置によるＬＥＤ電流値の設定を説明するための図であり、信号発生器８において、Ｄｉｍｍｅｒ信号の反転信号とＯＦＬ信号とのＡＮＤをとった制御信号が、図６（Ａ）に示すように、ローレベルのまま固定された場合を説明している。
この場合、ローレベルの信号が入力端子１１に供給されると、図６（Ｃ）に示すように、Ｄｉｍｍｅｒ信号はハイレベルで復元され、Ｄｉｍｍｅｒ＿Ｄｕｔｙは１００％になる。しかし、図６（Ｄ）に示すように、ＯＦＬ信号はローレベルで復元され、ＯＦＬ＿Ｄｕｔｙが０％なる。つまり、ＬＥＤ電流値が１０（Ａ）、ＯＮ＿Ｄｕｔｙが０％となり、ＬＥＤ５は点灯せず、この場合にも上記と同様に保護できる。

図７は、図１の光源制御装置によるＬＥＤ電流値の設定を説明するための図であり、信号発生器８において、Ｄｉｍｍｅｒ信号の反転信号とＯＦＬ信号とのＡＮＤをとった制御信号が、図７（Ａ）に示すように、一定周期で変動する場合を説明している。
この場合、ローレベルに向けて凸をなす信号が入力端子１１に供給されると、図７（Ｃ）に示すように、Ｄｉｍｍｅｒ信号はハイレベルで復元されるが、図７（Ｄ）に示すように、ＯＦＬ信号はローレベルで復元される。従って、この場合には、ＬＥＤ電流値が１０（Ａ）、ＯＮ＿Ｄｕｔｙが０％となり、図６と同様に、ＬＥＤ５は点灯しない。

一方、ハイレベルに向けて凸をなす信号が入力端子１１に供給されると、図７（Ｄ）に示すように、ＯＦＬ信号はハイレベルで復元されるものの、図７（Ｃ）に示すように、Ｄｉｍｍｅｒ信号はローレベルで復元される。よって、この場合には、ＬＥＤ電流値が１（Ａ）、ＯＮ＿Ｄｕｔｙが１００％となり、図５と同様に、ＬＥＤ５の許容値を超えずに済む。

図８は、本発明の他の実施例のＬＥＤドライバによる波形復元過程を説明するための図である。上記ＡＮＤをとった制御信号がハイレベルあるいはローレベルのいずれかに固定されていない場合には、図８（Ｃ）に示したＯＦＬ信号のローレベル期間では、図８（Ｄ）に示すように、ＬＥＤ電流値が零になって欠落している。
ここで、仮に、図８（Ｃ）に示すＯＦＬ信号がローレベルからハイレベルになったと判定された場合、図８（Ｂ）に示すＤｉｍｍｅｒ信号の設定値の読み取りを開始し、その後、ＬＥＤ電流値を求めてＬＥＤに出力すると、図８（Ｄ）に示すように、ＬＥＤ電流値の立ち上がりが遅くなる。

これを解決するため、ＬＥＤ電流制御回路１４は、図２に示した記憶部２１を有し、図８（Ｃ）に示したＯＦＬ信号のハイレベルの期間における、図８（Ｂ）のハイレベルで示したＤｉｍｍｅｒ信号の設定値を読み取って記憶部２１に予め記憶している。続いて、判定部２０が、図８（Ｃ）に示したＯＦＬ信号がローレベルからハイレベルになったと判定した場合、この判定時点におけるＤｉｍｍｅｒ信号の設定値を読み取るのではなく、演算部２２は、記憶した設定値を記憶部２１から呼び出してＬＥＤ電流値を求め、この求めたＬＥＤ電流値を出力部２３がＬＥＤ５に出力している。この結果、図８（Ｅ）に示すように、ＬＥＤ電流値の立ち上がりの遅れを改善できる。

なお、演算部２２は、記憶部２１に記憶した設定値に基づいてＬＥＤ電流値を予め求めておき、これを記憶部２１に記憶してもよい。この場合、判定部２０がＯＦＬ信号のハイレベルへの切り替えを判定した場合、演算部２２は、予め求めたＬＥＤ電流値を記憶部２１から呼び出し、この予め求めたＬＥＤ電流値を出力部２３がＬＥＤ５に出力することも可能である。
また、上記実施例では、直下型のバックライトを例に挙げて説明したが、エッジライト型などで構成してもよい。

１…表示装置、２…表示モジュール、３…表示パネル、４…バックライト、５，５ａ，５ｂ，…ＬＥＤ、７…光源制御装置、８，８ａ，８ｂ，…信号発生器、１０…ＬＥＤドライバ、１１…入力端子、１２…反転回路、１３…フィルタ回路、１４…ＬＥＤ電流制御回路、２０…判定部、２１…記憶部、２２…演算部、２３…出力部。

Claims

光源に流れる電流値を設定するＰＷＭ信号および前記電流のオン／オフ信号を１つにまとめた制御信号によって前記光源を駆動する光源制御装置であって、
前記制御信号を生成する信号発生部と、前記制御信号を受信して前記光源を駆動する光源駆動部とを備え、
前記信号発生部は、前記電流値を設定するＰＷＭ信号の反転信号と前記電流のオン／オフ信号とのＡＮＤをとった前記制御信号を生成し、前記光源駆動部は、受信した前記制御信号を反転した信号から前記電流値を設定するＰＷＭ信号を復元すると共に、受信した前記制御信号から所定の周波数成分を取り出して前記電流のオン／オフ信号を復元し、復元された前記電流値を設定するＰＷＭ信号および前記電流のオン／オフ信号に基づいて前記光源を駆動することを特徴とする光源制御装置。
請求項１に記載の光源制御装置であって、
復元された前記電流値を設定するＰＷＭ信号の設定値を記憶する記憶部を有し、
前記電流のオン／オフ信号がローレベルからハイレベルになったと判定された場合、記憶した前記設定値に基づいて前記光源を駆動するための電流値を求めることを特徴とする光源制御装置。
請求項１又は２に記載の光源制御装置を搭載した表示装置であって、
前記光源からの光を利用して映像を表示する表示パネルを備えたことを特徴とする表示装置。