WO2014148185A1

WO2014148185A1 - バックライト装置

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Publication number: WO2014148185A1
Application number: PCT/JP2014/053953
Authority: WO
Inventors: 張　小▲忙▼; 柳　俊洋; 伊藤　高英; 森井　秀樹; 隆行水永
Original assignee: シャープ株式会社
Priority date: 2013-03-19
Filing date: 2014-02-19
Publication date: 2014-09-25
Also published as: CN105247962A; US20160037601A1

Abstract

　複数の入力電圧に対して高効率が得られるバックライト装置を提供する。バックライト装置は、コンバータ回路（５０）と、１以上の発光素子（３２２０）が直列に接続された第１発光素子列（Ｌ１ａ）および第２発光素子列（Ｌ１ｂ）と、前記コンバータ回路（５０）、前記第１発光素子列（Ｌ１ａ）、および前記第２発光素子列（Ｌ１ｂ）の間の相互の電気的な接続を制御するスイッチ群（Ｓ１）、（Ｓ２）、および（Ｓ３）とを備え、前記スイッチ群（Ｓ１）、（Ｓ２）、および（Ｓ３）は、前記第１発光素子列（Ｌ１ａ）と前記第２発光素子列（Ｌ１ｂ）とが直列に前記コンバータ回路（５０）に接続される第１接続状態と、前記第１発光素子列（Ｌ１ａ）と前記第２発光素子列（Ｌ１ｂ）とが並列に前記コンバータ回路（５０）に接続される第２接続状態とを含む複数の接続状態の間で切り替わる。

Description

バックライト装置

　本発明は、バックライト装置に関し、より詳しくはコンバータ回路を備えるバックライト装置に関する。

　近年、ノートパソコンやタブレットパソコンなどの携帯機器の表示装置の高解像度化が進んでいる。高解像度化によって表示装置の透過率が下がるため、バックライトの輝度を高くする必要がある。バックライトの輝度を高くすると、バックライト装置の消費電力が大きくなる。

　バックライト装置の消費電力を低減するために、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ　Ｅｍｉｓｓｉｏｎ　Ｄｉｏｄｅ）を用いたバックライト装置が用いられている。

　特開２０１２－１３３９３７号公報には、複数のＬＥＤストリングスに流れる直流電流を一定にし、ＬＥＤストリングスの順方向電圧が異なっていても同一の電流を供給するＬＥＤバックライト装置が記載されている。

　バックライト装置を備えた機器では、電圧の異なる複数の電源が用いられる場合があり、コンバータ回路によって電圧を変換して使用される。例えば、携帯機器では、外部電源とバッテリとが電源として用いられる場合がある。また、バッテリを電源として用いる場合、バッテリの消耗に伴って、入力電圧が変化する場合がある。機器を広い範囲の入力電圧に対応させようとすると、コンバータ回路の効率が低下し、バックライト装置の効率も低下する傾向がある。

　本発明の目的は、複数の入力電圧に対して高効率が得られるバックライト装置を提供することである。

　ここに開示するバックライト装置は、コンバータ回路と、１以上の発光素子が直列に接続された第１発光素子列および第２発光素子列と、前記コンバータ回路、前記第１発光素子列、および前記第２発光素子列の間の相互の電気的な接続を制御するスイッチ群とを備える。前記スイッチ群は、前記第１発光素子列と前記第２発光素子列とが直列に前記コンバータ回路に接続される第１接続状態と、前記第１発光素子列と前記第２発光素子列とが並列に前記コンバータ回路に接続される第２接続状態とを含む複数の接続状態の間で切り替わる。

　本発明によれば、複数の入力電圧に対して高効率が得られるバックライト装置が得られる。

図１は、本発明の第１の実施形態にかかるバックライト装置を備えた携帯機器の機能的構成を示すブロック図である。図２は、ＬＣＤモジュールの概略構成を模式的に示す図である。図３は、携帯機器の構成から、光源の点灯に関連する構成を抜き出して示す等価回路図であって、外部電源が電源として選択された状態を示す図である。図４は、図３から、スイッチ群Ｓ１を抜き出して示す図である。図５は、スイッチＳ１－１の具体的な構成の一例である。図６は、図３から、スイッチ群Ｓ２を抜き出して示す図である。図７は、スイッチＳ２－１の具体的な構成の一例である。図８は、図３から、スイッチ群Ｓ３を抜き出して示す図である。図９は、スイッチＳ３－１の具体的な構成の一例である。図１０は、携帯機器の構成から、光源の点灯に関連する構成を抜き出して示す等価回路図であって、内蔵バッテリが電源として選択された状態を示す図である。図１１は、本発明の第１の実施形態の変形例にかかるバックライト装置を備えた携帯機器の構成から、光源の点灯に関連する構成を抜き出して示す等価回路図である。図１２は、本変形例にかかる携帯機器のスイッチ群の他の接続状態を示す図である。図１３は、本発明の第１の実施形態の他の変形例にかかるバックライト装置を備えた携帯機器の構成から、光源の点灯に関連する構成を抜き出して示す等価回路図である。図１４は、本発明の第１の実施形態の他の変形例にかかる携帯機器のスイッチ群の、一つの接続状態を示す図である。図１５は、本発明の第１の実施形態の他の変形例にかかる携帯機器のスイッチ群の、他の接続状態を示す図である。図１６は、本発明の第１の実施形態の他の変形例にかかる携帯機器のスイッチ群の、さらに他の接続状態を示す図である。図１７は、本発明の第２の実施形態にかかるバックライト装置を備えた携帯機器の構成から、光源の点灯に関連する構成を抜き出して示す等価回路図である。図１８は、本発明の第３の実施形態にかかるバックライト装置を備えた携帯機器の構成から、光源の点灯に関連する構成を抜き出して示す等価回路図である。

　本発明の一実施形態にかかるバックライト装置は、コンバータ回路と、１以上の発光素子が直列に接続された第１発光素子列および第２発光素子列と、前記コンバータ回路、前記第１発光素子列、および前記第２発光素子列の間の相互の電気的な接続を制御するスイッチ群とを備える。前記スイッチ群は、前記第１発光素子列と前記第２発光素子列とが直列に前記コンバータ回路に接続される第１接続状態と、前記第１発光素子列と前記第２発光素子列とが並列に前記コンバータ回路に接続される第２接続状態とを含む複数の接続状態の間で切り替わる（第１の構成）。

　上記の構成によれば、スイッチ群によって、負荷である第１発光素子列および第２発光素子列の接続状態を切り替えて、これらを駆動させるのに必要な電圧を変化させることができる。すなわち、第１発光素子列と第２発光素子列とが直列にコンバータ回路に接続された第１接続状態と比較して、第１発光素子列と第２発光素子列とが並列にコンバータ回路に接続された第２接続状態の方が、第１発光素子列と第２発光素子列とを駆動するのに必要な電圧は小さくなる。

　コンバータは、入力電圧を（負荷の電圧／入力電圧）倍に変換する。負荷の構成が一定で入力電圧だけが変化する場合、コンバータによる変換率も変化する。コンバータは、広い範囲の変換率に対応しようとすると、効率が低下する傾向がある。上記の構成によれば、負荷の構成を切り替えることができるため、コンバータが対応しなければならない変換率の範囲を従来よりも絞り込める。そのため、より効率の高いコンバータ回路を用いることができるので、バックライト装置の効率を高くすることができる。

　上記第１の構成において、前記コンバータ回路に供給される入力電圧の値に関連した信号を受け取り、前記入力電圧が所定値以上の場合には前記スイッチ群を前記第１接続状態に切り替え、前記入力電圧が前記所定値未満の場合には前記スイッチ群を前記第２接続状態に切り替える信号生成回路をさらに備えても良い（第２の構成）。

　上記第１の構成において、前記コンバータ回路に電力を供給する電源の種類に関連した信号を受け取り、前記電源の種類に応じて前記スイッチ群を前記第１接続状態と前記第２接続状態との間で切り替える信号生成回路をさらに備えても良い（第３の構成）。

　上記第３の構成において、前記信号生成回路は、前記電源の種類が外部電源のとき前記スイッチ群を前記第１接続状態に切り替え、前記電源の種類がバッテリのとき前記スイッチ群を前記第２接続状態に切り替える構成としても良い（第４の構成）。

　上記第１～第４のいずれかの構成において、前記第１発光素子列に含まれる発光素子の数と前記第２発光素子列に含まれる発光素子の数とが等しくても良い（第５の構成）。

　上記第１～第４のいずれかの構成において、前記第１発光素子列に含まれる発光素子の数と前記第２発光素子列に含まれる発光素子の数とが異なっていても良い（第６の構成）。

　上記第１～第６のいずれかの構成において、１以上の発光素子が直列に接続された第３発光素子列をさらに含み、前記スイッチ群は、前記第１接続状態では、前記第１発光素子列と前記第２発光素子列と前記第３発光素子列とを直列に前記コンバータ回路に接続する構成としても良い（第７の構成）。

　［実施の形態］
　以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳しく説明する。図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。なお、説明を分かりやすくするために、以下で参照する図面においては、構成が簡略化または模式化して示されたり、一部の構成部材が省略されたりしている。また、各図に示された構成部材間の寸法比は、必ずしも実際の寸法比を示すものではない。

　［第１の実施形態]
　図１は、本発明の第１の実施形態にかかるバックライト装置を備えた携帯機器１の機能的構成を示すブロック図である。携帯機器１は、本体１００と、ＡＣアダプタ（ＡＣ　Ａｄａｐｔｏｒ）１０とを備えている。本体１００には、内蔵バッテリ２０と、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ　Ｃｒｙｓｔａｌ　Ｄｉｓｐｌａｙ）モジュール３０と、マザーボード４０と、電源切替スイッチＫとが収納されている。

　携帯機器１は、外部電源と内蔵バッテリ２０とから電源を選択して用いる。携帯機器１では例えば、ＡＣアダプタ１０が外部電源に接続されると、電源切替スイッチＫの接点が接点Ｋ１に切り替わり、外部電源から電力がＡＣアダプタ１０を通じてＬＣＤモジュール３０およびマザーボード４０に供給される。一方、ＡＣアダプタ１０と外部電源との接続が解除されると、電源切替スイッチＫの接点が接点Ｋ２に切り替わり、内蔵バッテリ２０から電力がＬＣＤモジュール３０およびマザーボード４０に供給される。

　マザーボード４０は、ＬＣＤモジュール３０、ならびに図示しない入出力機器および演算装置等を駆動して、携帯機器１全体を制御する。

　図２は、ＬＣＤモジュール３０の概略構成を模式的に示す図である。ＬＣＤモジュール３０は、液晶表示パネル３１と、バックライト装置３２と、制御基板３３とを含んでいる。

　液晶表示パネル３１は、詳しい構成は図示していないが、２枚の基板と、この２枚の基板の間に充填された液晶層とを備えている。液晶表示パネル３１は、液晶層の液晶分子の配向を制御することによって、バックライト装置３２から照射される光の透過量を画素ごとに調整して、任意の画像を表示する。

　バックライト装置３２は、導光板３２１と、光源３２２とを備えている。図２には図示していないが、バックライト装置３２はこの他に、反射シート、拡散シート、レンズシート等の光学シートを備えている。

　導光板３２１は、概略板状形状であり、表面にドットパターンが形成されている。光源３２２は、導光板３２１の一つの側面に沿って配置され、この側面に光を照射する。導光板３２１に入射した光は、導光板３２１の内部を全反射して進むとともに、ドットパターンによって散乱されて導光板３２１の外側へ出射する。これによって、導光板３２１の表面から均一な光が液晶表示パネル３１に照射される。すなわち、図２に示すバックライト装置３２は、いわゆるエッジライト（Ｅｄｇｅ　Ｌｉｇｈｔ）型のバックライト装置である。この構成は例示であり、バックライト装置３２は、いわゆる直下型のバックライト装置であっても良い。

　制御基板３３は、例えばＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ　Ｐｒｉｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔ）等を介して、液晶表示パネル３１およびバックライト装置３２に接続される。制御基板３３は、液晶表示パネル３１に画像を表示させるため、タイミング信号の生成、表示データの転送等の処理を行う。

　図３は、携帯機器１の構成から、光源３２２の点灯に関連する構成を抜き出して示す等価回路図である。携帯機器１は、図１に示した構成の他に光源駆動回路（コンバータ回路）５０と、信号生成回路６０と、スイッチ群Ｓ１、Ｓ２およびＳ３とをさらに備えている。

　光源駆動回路５０は、外部電源９９および内蔵バッテリ２０から選択される一方の電源から電力を受け取り、所定の電圧に昇圧して光源３２２に供給する。なお、外部電源９９からの電力は、ＡＣアダプタ１０内のＡＣ／ＤＣ変換器１０１によって直流に変換されて光源駆動回路５０に供給される。

　信号生成回路６０は、信号Ｐａ、Ｐｂ、およびＰｃを生成し、スイッチ群Ｓ１、Ｓ２、およびＳ３に供給する。スイッチ群Ｓ１、Ｓ２、およびＳ３は、信号Ｐａ、Ｐｂ、およびＰｃに基づいて動作する。本実施形態では、信号生成回路６０は、電源切替スイッチＫから、選択された電源の種類に関連した信号Ｓを受け取り、信号Ｓに基づいて信号Ｐａ、Ｐｂ、およびＰｃを生成する。信号Ｐａ、Ｐｂ、およびＰｃ、ならびにスイッチ群Ｓ１、Ｓ２、およびＳ３の動作については後述する。

　光源駆動回路５０および信号生成回路６０は、マザーボード４０（図１）に搭載されていても良いし、制御基板３３（図２）に搭載されていても良い。

　本発明は、光源駆動回路５０の方式を特に限定しない。下記に光電駆動回路５０の構成の一例を示すが、あくまでも例示であり、光源駆動回路５０は任意の構成を取り得る。

　光源駆動回路５０は、インダクタ５１と、整流器５２と、スイッチングＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔ）５３とを備えている。スイッチングＩＣ５３は、所定の周波数でスイッチングするスイッチング素子を有している。光源駆動回路５０は、スイッチング素子のオン期間にインダクタ５１にエネルギーを蓄え、オフ期間にインダクタ５１に起電力を発生させる。光源駆動回路５０は、オン期間とオフ期間との長さの比を調整することによって、入力電圧を任意の電圧の出力電圧に変換する。

　スイッチングＩＣ５３は、複数の出力端子５３ａ、５３ｂを備えている。スイッチングＩＣ５３は、出力端子５３ａ、５３ｂに接続された負荷を流れる電流が、それぞれ一定になるように制御する。

　光源３２２は、発光素子列（第１発光素子列）Ｌ１ａ、Ｌ２ａ、・・・Ｌ５ａ、および発光素子列（第２発光素子列）Ｌ１ｂ、Ｌ２ｂ、・・・、Ｌ５ｂを含んでいる。発光素子列Ｌ１ａ、Ｌ２ａ、・・・Ｌ５ａおよび発光素子列Ｌ１ｂ、Ｌ２ｂ、・・・、Ｌ５ｂのそれぞれは、直列に接続された６個の発光素子３２２０を含んでいる。発光素子３２２０は、例えばＬＥＤである。

　なお、図３は電気的な構成を示した図であって、発光素子列Ｌ１ａ、Ｌ２ａ、・・・Ｌ５ａおよび発光素子列Ｌ１ｂ、Ｌ２ｂ、・・・、Ｌ５ｂの空間的な配置、または発光素子３２２０の空間的な配置とは無関係である。これらの空間的な配置は、任意に定めることができる。

　スイッチ群Ｓ１、Ｓ２、およびＳ３は、光源駆動回路５０、発光素子列Ｌ１ａ、Ｌ２ａ、・・・Ｌ５ａ、および発光素子列Ｌ１ｂ、Ｌ２ｂ、・・・、Ｌ５ｂの間に配置され、これらの間の電気的な接続状態を切り替える。

　図４は、図３から、スイッチ群Ｓ１を抜き出して示す図である。スイッチ群Ｓ１は、スイッチＳ１－１、Ｓ１－２、・・・、Ｓ１－５を含んでいる。スイッチＳ１－１は、点Ａ１と点Ｂ１との間の電気的な接続を切り替える。すなわち、発光素子列Ｌ１ａのカソードとスイッチングＩＣ５３の出力端子５３ａとの間の電気的な接続を切り替える。以下同様に、スイッチＳ１－２は点Ａ２と点Ｂ２との間、スイッチＳ１－３は点Ａ３と点Ｂ３との間、スイッチＳ１－４は点Ａ４と点Ｂ４との間、スイッチＳ１－５は点Ａ５と点Ｂ５との間の電気的な接続を、それぞれ切り替える。

　図５は、スイッチＳ１－１の具体的な構成の一例である。スイッチＳ１－１は、負荷（発光素子列Ｌ１ａ）よりもグラウンド側に配置されるので、図５に示すようなローサイド（Ｌｏｗ　Ｓｉｄｅ）スイッチ回路によって実現できる。スイッチＳ１－１は、信号生成回路６０から信号Ｐａを受け取る。信号Ｐａはロジック信号であり、Ｐａ＝１の場合にスイッチＳ１－１はオン（点Ａ１と点Ｂ１とが導通）し、Ｐａ＝０の場合にスイッチＳ１－１はオフ（点Ａ１と点Ｂ１とが非導通）する。スイッチＳ１－２～スイッチＳ１－５についても、同様の構成とすることができる。

　図６は、図３から、スイッチ群Ｓ２を抜き出して示す図である。スイッチ群Ｓ２は、スイッチＳ２－１、Ｓ２－２、・・・、Ｓ２－５を含んでいる。スイッチＳ２－１は、点Ｂ１と点Ｃ１との間の電気的な接続を切り替える。すなわち、発光素子列Ｌ１ａのカソードと発光素子列Ｌ１ｂのアノードとの間の電気的な接続を切り替える。以下同様に、スイッチＳ２－２は点Ｂ２と点Ｃ２との間、スイッチＳ２－３は点Ｂ３と点Ｃ３との間、スイッチＳ２－４は点Ｂ４と点Ｃ４との間、スイッチＳ２－５は点Ｂ５と点Ｃ５との間の電気的な接続を、それぞれ切り替える。

　図７は、スイッチＳ２－１の具体的な構成の一例である。スイッチＳ２－１は、負荷（発光素子列Ｌ１ｂ）よりもグラウンドから遠い側に配置されるので、図７に示すようなハイサイド（Ｈｉｇｈ　Ｓｉｄｅ）スイッチ回路によって実現できる。スイッチＳ２－１は、信号生成回路６０から信号Ｐｂを受け取る。信号Ｐｂはロジック信号であり、Ｐｂ＝１の場合にスイッチＳ２－１はオン（点Ｂ１と点Ｃ１とが導通）し、Ｐｂ＝０の場合にスイッチＳ２－１はオフ（点Ｂ１と点Ｃ１とが非導通）する。スイッチＳ２－２～スイッチＳ２－５についても、同様の構成とすることができる。

　図８は、図３から、スイッチ群Ｓ３を抜き出して示す図である。スイッチ群Ｓ３は、スイッチＳ３－１、Ｓ３－２、・・・、Ｓ３－５を含んでいる。スイッチＳ３－１は、点Ｃ１と点Ｄ１との間の電気的な接続を切り替える。すなわち、発光素子列Ｌ１ｂのアノードと整流器５２のカソードとの間の電気的な接続を切り替える。以下同様に、スイッチＳ３－２は点Ｃ２と点Ｄ２との間、スイッチＳ３－３は点Ｃ３と点Ｄ３との間、スイッチＳ３－４は点Ｃ４と点Ｄ４との間、スイッチＳ３－５は点Ｃ５と点Ｄ５との間の電気的な接続を、それぞれ切り替える。

　図９は、スイッチＳ３－１の具体的な構成の一例である。スイッチＳ３－１は、負荷（発光素子列Ｌ１ｂ）よりもグラウンドから遠い側に配置されるので、図９に示すようなハイサイドスイッチ回路によって実現できる。スイッチＳ３－１は、信号生成回路６０から信号Ｐｃを受け取る。信号Ｐｃはロジック信号であり、Ｐｃ＝１の場合にスイッチＳ３－１はオン（点Ｃ１と点Ｄ１とが導通）し、Ｐｃ＝０の場合にスイッチＳ３－１はオフ（点Ｃ１と点Ｄ１とが非導通）する。スイッチＳ３－２～スイッチＳ３－５についても、同様の構成とすることができる。

　上述のように、信号生成回路６０は、電源切替スイッチＫから送信される信号Ｓに基づいて、信号Ｐａ、Ｐｂ、およびＰｃを生成する。すなわち、スイッチ群Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３は、電源切替スイッチＫに連動して接続状態が切り替わる。

　信号Ｓは、ロジック信号であり、例えば電源として外部電源９９が選択された場合にはＳ＝０、電源として内蔵バッテリ２０が選択された場合にはＳ＝１となる。本実施形態では、信号生成回路６０は、下式のように信号Ｐａ、Ｐｂ、およびＰｃを生成する。

　ここで、式中の上線は否定演算を意味する。すなわち、信号生成回路６０は、Ｓ＝０のとき、Ｐａ＝０、Ｐｂ＝１、Ｐｃ＝０となり、Ｓ＝１のとき、Ｐａ＝１、Ｐｂ＝０、Ｐｃ＝１となるように信号Ｐａ、Ｐｂ、およびＰｃを生成する。

　再び図３を参照して、説明を続ける。図３は、外部電源９９が電源として選択された状態を示している。このとき、スイッチ群Ｓ１のスイッチＳ１－１、Ｓ１－２、・・・、Ｓ１－５はすべてオフ、スイッチ群Ｓ２のスイッチＳ２－１、Ｓ２－２、・・・、Ｓ２－５はすべてオン、スイッチ群Ｓ３のスイッチＳ３－１、Ｓ３－２、・・・、Ｓ３－５はすべてオフになる。

　これによって、発光素子列Ｌ１ａと発光素子列Ｌ１ｂとが、直列に光源駆動回路５０に接続される。これは、１２個の発光素子３２２０が直列に接続されて形成された発光素子列が、光源駆動回路５０に接続されている状態と等価である。同様に、発光素子列Ｌ２ａと発光素子列Ｌ２ｂと、発光素子列Ｌ３ａと発光素子列Ｌ３ｂと、発光素子列Ｌ４ａと発光素子列Ｌ４ｂと、発光素子列Ｌ５ａと発光素子列Ｌ５ｂとが、それぞれ直列に光源駆動回路５０に接続される。

　すなわち、図３では、それぞれ１２個の発光素子３２２０からなる５本の発光素子列が、並列に光源駆動回路５０に接続された状態となっている。

　図１０は、内蔵バッテリ２０が電源として選択された状態を示している。このとき、スイッチ群Ｓ１のスイッチＳ１－１、Ｓ１－２、・・・、Ｓ１－５はすべてオン、スイッチ群Ｓ２のスイッチＳ２－１、Ｓ２－２、・・・、Ｓ２－５はすべてオフ、スイッチ群Ｓ３のスイッチＳ３－１、Ｓ３－２、・・・、Ｓ３－５はすべてオンになる。

　これによって、図１０では、発光素子列Ｌ１ａ、Ｌ２ａ、・・・Ｌ５ａおよび発光素子列Ｌ１ｂ、Ｌ２ｂ、・・・、Ｌ５ｂが、すべて並列に光源駆動回路５０に接続される。

　すなわち、図１０では、それぞれ６個の発光素子３２２０からなる１０本の発光素子列が、並列に光源駆動回路５０に接続された状態となっている。

　［第１の実施形態の効果］
　上述のように、図３の状態では、それぞれ１２個の発光素子３２２０からなる５本の発光素子列が、並列に光源駆動回路５０に接続された状態となっている。例えば、１個の発光素子３２２０を点灯させるために必要な電圧を３Ｖとすると、１２個の発光素子３２２０が直列に接続された発光素子列を点灯させるために必要な電圧は３６Ｖとなる。

　一方、図１０の状態では、それぞれ６個の発光素子３２２０からなる１０本の発光素子列が、並列に光源駆動回路５０に接続された状態となっている。６個の発光素子３２２０が直列に接続された発光素子列を点灯させるために必要な電圧は１８Ｖとなる。

　ここで、ＡＣアダプタ１０から出力される電圧が２０Ｖ、内蔵バッテリ２０から出力される電圧が１０Ｖであるとする。仮に、スイッチ群Ｓ１、Ｓ２、およびＳ３が図３の接続状態のままの場合、光源駆動回路５０による昇圧率（出力電圧／入力電圧）は、ＡＣアダプタ１０を電源として用いるときは１．８、内蔵バッテリ２０を電源として用いるときは３．６となる。このような広い範囲の昇圧率をカバーしようとすると、光源駆動回路５０の効率が低下する傾向がある。また、昇圧率が高いほど、光源駆動回路５０の効率が低下する傾向がある。光源駆動回路５０の効率の低下は、消費電力の増加、および光源駆動回路５０の発熱の原因になる。

　本実施形態では、選択された電源の種類に応じて、スイッチ群Ｓ１、Ｓ２、およびＳ３の接続状態が切り替わる。すなわち、電源として外部電源９９が選択された場合には図３の接続状態（第１接続状態）となり、電源として内蔵バッテリ２０が選択された場合には図１０の接続状態（第２接続状態）となる。いずれの場合も、光源駆動回路５０による昇圧率は１．８となる。

　このように、本実施形態によれば、負荷である発光素子列の構成を切り替えることによって、発光素子列を点灯させるために必要な電圧を調整する。これによって、入力電圧が変化しても、光源駆動回路５０の昇圧率の変化を小さくすることができる。

　これによって、光源駆動回路５０の効率を高めることができる。そのため、携帯機器１の消費電力を少なくすることができる。また、内蔵バッテリ２０によって携帯機器１を使用する場合、使用時間を長くすることができる。

　さらに、光源駆動回路５０の効率を高めることで、光源駆動回路５０の発熱を抑制することができる。液晶表示パネル３１の解像度が高い場合（例えばフルハイビジョン以上の場合）、従来は、光源駆動回路５０を制御基板３３に搭載することは難しく、マザーボード４０（図１）に搭載されていた。本実施形態によれば、光源駆動回路５０の発熱を抑制できるため、光源駆動回路５０を制御基板３３（図２）に搭載することができる。これによって、ＬＣＤモジュール３０の完成度を高めることができる。

　以上、本発明の第１の実施形態について説明した。上記では、信号生成回路６０が、信号切替スイッチＫから、選択された電源に関連した信号Ｓを受け取って、信号Ｓに基づいて信号Ｐａ、Ｐｂ、およびＰｃを生成し、スイッチ群Ｓ１、Ｓ２、およびＳ３を制御する例を説明した。しかし、スイッチ群Ｓ１、Ｓ２、およびＳ３を制御する方法は、これに限定されない。

　例えば、信号生成回路６０は、ＡＣアダプタ１０、内蔵バッテリ２０、または光源駆動回路５０等から入力電圧の値に関連した信号を受け取って、この信号に基づいて信号Ｐａ、Ｐｂ、およびＰｃを生成する構成としても良い。すなわち、光源駆動回路５０に供給される入力電圧が所定の閾値以上の場合には図３の接続状態とし、所定の閾値未満の場合には図１０の接続状態とするようにしても良い。

　また、スイッチ群Ｓ１、Ｓ２、およびＳ３を、物理的なスイッチとして手動で操作する構成としても良い。例えば、スイッチ群Ｓ１、Ｓ２、およびＳ３を、複数のジャンパスイッチからなるジャンパ群として実現しても良い。

　［第１の実施形態の変形例１］
　図１１は、本発明の第１の実施形態の変形例にかかるバックライト装置を備えた携帯機器の構成から、光源の点灯に関連する構成を抜き出して示す等価回路図である。本変形例にかかる携帯機器は、第１の実施形態にかかる携帯機器１と比較して、発光素子列、およびスイッチ群の構成が異なっている。

　本変形例にかかる携帯機器は、発光素子列Ｌ１ａ、Ｌ２ａ、・・・、Ｌ５ａに代えて、それぞれが１０個の発光素子３２２０を含む発光素子列Ｌ１ｃ、Ｌ２ｃ、・・・、Ｌ５ｃを備えている。この携帯機器はまた、発光素子列Ｌ１ｂ、Ｌ２ｂ、・・・、Ｌ５ｂに代えて、それぞれが２個の発光素子３２２０を含む発光素子列Ｌ１ｄ、Ｌ２ｄ、・・・、Ｌ５ｄを備えている。すなわち、携帯機器１では１２個の発光素子３２２０を６：６に分割していたのに対し、本変形例では１２個の発光素子３２２０を１０：２に分割している。

　本変形例にかかる携帯機器は、スイッチ群Ｓ１、Ｓ２、およびＳ３に代えて、スイッチ群Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６、およびＳ７を備える。本変形例にかかる携帯機器においても、スイッチ群Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６、およびＳ７の接続状態を切り替えることで、負荷側の電圧を調整する。

　図１１は、本変形例にかかる携帯機器のスイッチ群Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６、およびＳ７の、一つの接続状態を示している。この接続状態では、スイッチ群Ｓ４のスイッチはすべてオフ、スイッチ群Ｓ５のスイッチはすべてオン、スイッチ群Ｓ６のスイッチはすべてオフ、スイッチ群Ｓ７のスイッチはすべてオンになっている。

　これによって、発光素子列Ｌ１ｃと発光素子列Ｌ１ｄとが、直列に光源駆動回路５０に接続される。同様に、発光素子列Ｌ２ｃと発光素子列Ｌ２ｄと、発光素子列Ｌ３ｃと発光素子列Ｌ３ｄと、発光素子列Ｌ４ｃと発光素子列Ｌ４ｄと、発光素子列Ｌ５ｃと発光素子列Ｌ５ｄとが、それぞれ直列に光源駆動回路５０に接続される。

　すなわち、図１１では、それぞれ１２個の発光素子３２２０からなる５本の発光素子列が、並列に光源駆動回路５０に接続された状態となっている。

　図１２は、本変形例にかかる携帯機器のスイッチ群Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６、およびＳ７の、他の接続状態を示す図である。この接続状態では、スイッチ群Ｓ４のスイッチはすべてオン、スイッチ群Ｓ５のスイッチはすべてオフ、スイッチ群Ｓ６のスイッチはすべてオン、スイッチ群Ｓ７のスイッチはすべてオフになっている。

　これによって、発光素子列Ｌ１ｃ～Ｌ５ｃは、並列に光源駆動回路５０に接続される。一方、発光素子列Ｌ１ｄ～Ｌ５ｄは、直列に光源駆動回路５０に接続される。

　すなわち、図１２では、それぞれ１０個の発光素子３２２０からなる６本の発光素子列が、並列に光源駆動回路５０に接続された状態となっている。

　図１１と図１２とを比較すると、それぞれの接続状態において発光素子列を駆動するために必要な電圧の比は、１２：１０となる。

　このように、本変形例によっても、負荷である発光素子列の構成を切り替えることによって、発光素子列を点灯させるために必要な電圧を調整することができる。本変形例によって例示したように、出力電圧の値は、発光素子列およびスイッチ群の配置によって決定することができる。したがって、ＡＣアダプタ１０からの電圧と内蔵バッテリ２０からの電圧との比に応じて、発光素子列およびスイッチ群の配置を決定すれば良い。

　［第１の実施形態の変形例２］
　図１３は、本発明の第１の実施形態の他の変形例にかかるバックライト装置を備えた携帯機器の構成から、光源の点灯に関連する構成を抜き出して示す等価回路図である。本変形例にかかる携帯機器は、第１の実施形態にかかる携帯機器１と比較して、発光素子列、およびスイッチ群の構成が異なっている。

　本変形例にかかる携帯機器は、発光素子列Ｌ１ａ、Ｌ２ａ、・・・、Ｌ５ａ、発光素子列Ｌ１ｂ、Ｌ２ｂ、・・・、Ｌ５ｂに代えて、それぞれが６個の発光素子３２２０を含む発光素子列Ｌ１ｅ、Ｌ２ｅ、・・・、Ｌ５ｅ、それぞれが４個の発光素子３２２０を含む発光素子列Ｌ１ｆ、Ｌ２ｆ、・・・、Ｌ５ｆ、それぞれが２個の発光素子３２２０を含む発光素子列Ｌ１ｇ、Ｌ２ｇ、・・・、Ｌ５ｇを備えている。すなわち、携帯機器１では１２個の発光素子３２２０を６：６に分割していたのに対し、本変形例では１２個の発光素子３２２０を６：４：２に分割している。

　スイッチ群は、発光素子列Ｌ１ｅ～Ｌ５ｅ、発光素子列Ｌ１ｆ～Ｌ５ｆ、発光素子列Ｌ１ｇ～Ｌ５ｇ、および光源駆動回路５０の間に配置され、これらの間の電気的な接続状態を切り替える。なお、図１３では、スイッチ群を「・・・」で示し、詳しい構成は省略している。本変形例にかかる携帯機器においても、スイッチ群の接続状態を切り替えることで、負荷電圧を調整する。

　図１４は、本変形例にかかる携帯機器のスイッチ群の、一つの接続状態を示す図である。図１４では、発光素子列Ｌ１ｅ、Ｌ１ｆ、およびＬ１ｇが、直列に光源駆動回路５０に接続されている。同様に、発光素子列Ｌ２ｅ、Ｌ２ｆ、およびＬ２ｇ、発光素子列Ｌ３ｅ、Ｌ３ｆ、およびＬ３ｇ、発光素子列Ｌ４ｅ、Ｌ４ｆ、およびＬ４ｇ、ならびに発光素子列Ｌ５ｅ、Ｌ５ｆ、およびＬ５ｇが、それぞれ直列に光源駆動回路５０に接続されている。

　すなわち、図１４では、それぞれ１２個の発光素子３２２０からなる５本の発光素子列が、並列に光源駆動回路５０に接続された状態となっている。

　図１５は、本変形例にかかる携帯機器のスイッチ群の、他の接続状態を示す図である。図１５では、発光素子列Ｌ１ｅおよびＬ１ｆ、Ｌ２ｅおよびＬ２ｆ、Ｌ３ｅおよびＬ３ｆ、Ｌ４ｅおよびＬ４ｆ、Ｌ５ｅおよびＬ５ｆが、それぞれ直列に光源駆動回路５０に接続されている。さらに、発光素子列Ｌ１ｇ～Ｌ５ｇが、直列に光源駆動回路５０に接続されている。

　すなわち、図１５では、それぞれ１０個の発光素子３２２０からなる６本の発光素子列が、並列に光源駆動回路５０に接続された状態となっている。

　図１６は、本変形例にかかる携帯機器のスイッチ群の、さらに他の接続状態を示している。図１６では、発光素子列Ｌ１ｅ～Ｌ５ｅが並列に光源駆動回路５０に接続されている。さらに、発光素子列Ｌ１ｆおよびＬ１ｇ、Ｌ２ｆおよびＬ２ｇ、Ｌ３ｆおよびＬ３ｇ、Ｌ４ｆおよびＬ４ｇ、ならびにＬ５ｆおよびＬ５ｇが、それぞれ直列に光源駆動回路５０に接続されている。

　すなわち、図１６では、それぞれ６個の発光素子３２２０からなる１０本の発光素子列が、並列に光源駆動回路５０に接続された状態となっている。

　図１４と図１５と図１６とを比較すると、それぞれの接続状態において発光素子列を駆動するために必要な電圧の比は、１２：１０：６となる。

　このように、本変形例によっても、負荷である発光素子列の構成を切り替えることによって、発光素子列を点灯させるために必要な電圧を調整することができる。本変形例によって例示したように、３つ以上の接続状態を切り替えても良い。

　［第２の実施形態］
　図１７は、本発明の第２の実施形態にかかるバックライト装置を備えた携帯機器の構成から、光源の点灯に関連する構成を抜き出して示す等価回路図である。なお、図１７では簡単のため、発光素子列として２つ（発光素子列Ｌ１ａおよびＬ１ｂ）だけを図示し、スイッチ群Ｓ１、Ｓ２、およびＳ３としてスイッチＳ１－１、Ｓ２－１、およびＳ３－１だけを図示しているが、これらの数は任意である。

　本実施形態にかかる携帯機器は、スイッチングＩＣ５３に代えて、スイッチングＩＣ７３を備えている。スイッチングＩＣ７３は、スイッチ群を内部に含んでいる。すなわち、本実施形態では、スイッチングＩＣ５３の機能と、スイッチ群Ｓ１、Ｓ２、およびＳ３の機能とが、スイッチングＩＣ７３として集積されている。

　スイッチングＩＣ７３は、端子７３ａ、７３ｃ、７３ｄ、７３ｅ、および７３ｆと、内部端子７３ｂとを備えている。端子７３ａには、発光素子列Ｌ１ｂのカソードが接続されている。内部端子７３ｂには、スイッチＳ１－１の一方の接点（図１７の例ではスイッチＳ１－１のトランジスタのエミッタ）が接続されている。スイッチングＩＣ７３は、端子７３ａおよび内部端子７３ｂに接続された負荷を流れる電流が一定になるように制御する。

　端子７３ｃには、発光素子列Ｌ１ａのカソードが接続されている。端子７３ｃは、スイッチＳ１－１の他方の接点とスイッチＳ２－１の一方の接点とに繋がっている。端子７３ｄには、発光素子列Ｌ１ｂのアノードが接続されている。端子７３ｄは、スイッチＳ２－１の他方の接点とスイッチＳ３－１の一方の接点とに繋がっている。端子７３ｅには、整流器５２のカソードが接続されている。端子７３ｅは、スイッチＳ３－１の他方の接点に繋がっている。

　端子７３ｆには、電源切替スイッチＫから、選択された電源に関連した信号Ｓが供給される。スイッチングＩＣ７３は、内部で、信号Ｓに基づいて、スイッチＳ１－１を制御するための信号Ｐａ、スイッチＳ２－２を制御するための信号Ｐｂ、およびスイッチＳ３－３を制御するための信号Ｐｃを生成する。なお、信号Ｐａ、Ｐｂ、およびＰｃは、スイッチングＩＣ７３の外部で生成されても良い。

　本実施形態によれば、部品点数を削減できるため、回路を小型化することができる。

　［第３の実施形態］
　図１８は、本発明の第３の実施形態にかかるバックライト装置を備えた携帯機器の構成から、光源の点灯に関連する構成を抜き出して示す等価回路図である。本実施形態では、第２の実施形態と比較して、スイッチングＩＣ７３の動作が異なる。

　本実施形態では、内蔵バッテリ２０から、入力電圧に関連した信号ＴがスイッチングＩＣ７３に供給される。スイッチングＩＣ７３は、内部で、信号Ｔに基づいて、スイッチＳ１－１を制御するための信号Ｐａ、スイッチＳ２－２を制御するための信号Ｐｂ、およびスイッチＳ３－３を制御するための信号Ｐｃを生成する。より具体的には、内蔵バッテリ２０から供給される電圧が所定値以上の場合と、所定値未満の場合とで、スイッチＳ１－１～スイッチＳ３－１の接続状態を変化させる。

　本実施形態によれば、バッテリ２０の消耗に応じて負荷の構成を切り替えることができる。これによって、光源駆動回路５０の効率を高め、バッテリ２０の使用時間を長くすることができる。あるいは、携帯機器を使用できないほどバッテリ２０が消耗した場合であっても、負荷の構成を切り替えることで使用できるようになる場合がある。この利点は、例えば、携帯機器の緊急使用モードとして利用することができる。

　［その他の実施形態］
　以上、本発明についての実施形態を説明したが、本発明は上述の各実施形態のみに限定されず、発明の範囲内で種々の変更が可能である。また、各実施形態は、適宜組み合わせて実施することが可能である。

　本発明は、バックライト装置として産業上の利用が可能である。

Claims

　コンバータ回路と、
　１以上の発光素子が直列に接続された第１発光素子列および第２発光素子列と、
　前記コンバータ回路、前記第１発光素子列、および前記第２発光素子列の間の相互の電気的な接続を制御するスイッチ群とを備え、
　前記スイッチ群は、前記第１発光素子列と前記第２発光素子列とが直列に前記コンバータ回路に接続される第１接続状態と、前記第１発光素子列と前記第２発光素子列とが並列に前記コンバータ回路に接続される第２接続状態とを含む複数の接続状態の間で切り替わる、バックライト装置。
　前記コンバータ回路に供給される入力電圧の値に関連した信号を受け取り、前記入力電圧が所定値以上の場合には前記スイッチ群を前記第１接続状態に切り替え、前記入力電圧が前記所定値未満の場合には前記スイッチ群を前記第２接続状態に切り替える信号生成回路をさらに備える、請求項１に記載のバックライト装置。
　前記コンバータ回路に電力を供給する電源の種類に関連した信号を受け取り、前記電源の種類に応じて前記スイッチ群を前記第１接続状態と前記第２接続状態との間で切り替える信号生成回路をさらに備える、請求項１に記載のバックライト装置。
　前記信号生成回路は、前記電源の種類が外部電源のとき前記スイッチ群を前記第１接続状態に切り替え、前記電源の種類がバッテリのとき前記スイッチ群を前記第２接続状態に切り替える、請求項３に記載のバックライト装置。
　前記第１発光素子列に含まれる発光素子の数と前記第２発光素子列に含まれる発光素子の数とが等しい、請求項１～４のいずれか一項に記載のバックライト装置。
　前記第１発光素子列に含まれる発光素子の数と前記第２発光素子列に含まれる発光素子の数とが異なる、請求項１～４のいずれか一項に記載のバックライト装置。
　１以上の発光素子が直列に接続された第３発光素子列をさらに含み、
　前記スイッチ群は、前記第１接続状態では、前記第１発光素子列と前記第２発光素子列と前記第３発光素子列とを直列に前記コンバータ回路に接続する、請求項１～６のいずれか一項に記載のバックライト装置。