光源駆動回路、バックライト光源装置、及び液晶表示装置
【課題】LED故障発生時の輝度低下、表示不良などの品質低下を最小限に抑えること、及び製造コスト低減を可能とする光源駆動回路を得ることを目的とする。
【解決手段】本発明における光源駆動回路３０は、直列接続された複数の発光素子１a〜１eと、発光素子１a〜１eの各々に逆並列に接続されたツェナーダイオード２a〜２eとを備え、複数の発光素子１a〜１eのいずれかが故障したときは、故障した発光素子１a〜１eに逆並列に接続したツェナーダイオード２a〜２eが降伏し電流をバイパスさせる。
【解決手段】本発明における光源駆動回路３０は、直列接続された複数の発光素子１a〜１eと、発光素子１a〜１eの各々に逆並列に接続されたツェナーダイオード２a〜２eとを備え、複数の発光素子１a〜１eのいずれかが故障したときは、故障した発光素子１a〜１eに逆並列に接続したツェナーダイオード２a〜２eが降伏し電流をバイパスさせる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源駆動回路、バックライト光源装置、及び液晶表示装置に関し、特に光源としてLEDを用いた光源駆動回路、バックライト光源装置、及び液晶表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶パネルなどを背面から照射するバックライトとして、LEDを用いたバックライト光源装置がある。このようなLEDを用いたバックライト光源装置は、蛍光灯を利用したバックライトと比較して、駆動電圧が低い、寿命が長いなどの利点が得られる。しかし、LEDを用いたバックライト光源装置は、点光源であるために輝度ムラが発生しやすい。そこで、各LEDに流れる電流値を等しくして輝度バラツキを防止するために、複数のLEDを直列に接続した光源駆動回路が採用されている。
【０００３】
しかしながら、全てのLEDを直列に接続した場合、LEDが１つでも壊れて断線状態になると、残り全てのLEDが点灯しなくなるという問題があった。このLEDの故障の原因には、断線によるオープンモード、短絡によるショートモードなどがある。
【０００４】
そこで、下記特許文献１には、複数のLEDを直列に接続するとともに、このように複数のLEDを直列に接続したグループを複数並列に接続し、これらグループに保護回路としてツェナーダイオードを接続する光源駆動回路が開示されている。この光源駆動回路によると、いずれかのLEDが断線状態になった場合、故障したLEDと同一グループは消灯状態となるが、他のグループにあるLEDは点灯状態を保つため、表示を継続することができる。
【０００５】
また、下記特許文献２には、直列接続された複数のLEDの各々にサイリスタを並列に接続する光源駆動回路が開示されている。この光源駆動回路によると、正常動作時は、サイリスタがオフ状態にあり、LEDが故障状態（オープンモード状態）になった場合に、サイリスタがバイパス路として導通する。従って、いずれかのLEDが故障状態になっても、故障個所のLEDを迂回し、その他のLEDは表示を継続することができる。
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−２３３８０９号公報
【特許文献２】特開２００６−３１０９９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載のバックライト光源装置は、１つのLEDに故障が生じた場合には、同一グループにある複数のLEDが不点灯となり、大幅な輝度低下、表示不良などの品質低下が起きるという問題があった。
【０００８】
また、特許文献２に記載のバックライト光源装置は、バイパスとして用いるサイリスタが比較的高価であるため、製造コスト低減が困難であるという問題があった。
【０００９】
そこで本発明はかかる問題を解決するためになされたものであり、LED故障発生時の輝度低下、表示不良などの品質低下を最小限に抑えること、及び製造コスト低減を可能とする光源駆動回路を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明における光源駆動回路は、直列接続された複数の発光素子と、前記発光素子の各々に逆並列に接続されたツェナーダイオードとを備え、前記複数の発光素子のいずれかが故障したときは、前記故障した発光素子に逆並列に接続した前記ツェナーダイオードが降伏し電流をバイパスさせる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の光源駆動回路によれば、１つ１つのLEDにツェナーダイオードを逆並列に接続することで、１つのLEDに故障が生じた場合でも、故障したLEDに逆並列に接続したツェナーダイオードに電流をバイパスすることができる。従って、その他のLEDが不点灯状態になることを防ぎ、輝度低下、表示不良などの品質低下を最小限に抑えることができる。また、このような回路をツェナーダイオードを用いて構成することにより、コストの低減を可能とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
＜実施の形態＞
本発明は、例えば図１に示すような構成の液晶表示装置１００に適用することができる。この液晶表示装置１００は、液晶表示パネル１０と、この液晶表示パネル１０の背面に設けられたバックライト光源装置２０とからなる。液晶表示パネル１０は、TFT基板１１、対向電極基板１２の２枚の透明な基板を互いに対向配列させ、その間隙に液晶層１３を設けた構成となっている。TFT基板１１には、マトリクス状に配列された信号線１４と、走査線１５と、この信号線１４と走査線１５の交点に配列された薄膜トランジスタ１６と、画素電極１７が形成されている。一方、対向電極基板１２の内表面には、図示していないが、全画素に共通の１つの電極である対向電極と、カラーフィルタが形成されている。
【００１３】
薄膜トランジスタ１６は、走査線１５により、順次選択されてオン状態になるとともに、信号線１４から供給される映像信号を対応する画素電極１７に書き込む。画素電極１７と対向電極との間に電位差が生じて、液晶物質は電圧オン状態になる。
【００１４】
この液晶表示パネル１０を２枚の偏光板３１，３２で挟み、バックライト光源装置２０により背面から白色光を照射した状態で、アクティブマトリクス方式で駆動することによって、所望の映像を表示させることができる。
【００１５】
バックライト光源装置２０は、導光板２１と、光源２２と、導光板２１の下面側の反射シート２３と、導光板２１の上面側のレンズシートや拡散シートなどといったシート状光学部品２４とからなる。光源２２でLEDを点灯させると、光源２２から出射された光は、導光板２１に入射し、反射シート２３で反射を繰り返しながら、導光板２１の上面に向かって出射される。シート状光学部品２４に入射した光は、光散乱性が付与されるなどの作用を受けた後、液晶表示パネル１０を背面側から照明する。図１では、エッジライト方式のバックライト光源装置２０を用いているが、直下型などその他の方式であってもよい。
【００１６】
図２は、本発明の実施の形態におけるバックライト光源装置２０における光源２２の光源駆動回路３０を模式的に示した図である。本実施の形態における光源駆動回路３０は、複数の発光素子１a〜１e（以下、LEDと記載）を直列に接続し、LED１a〜１eの各々に、１つのツェナーダイオード２a〜２eを逆並列に接続した構成である。電源回路３は、LED１a〜１eに定電流を付加する。すなわち、本実施の形態における光源駆動回路３０は、あるLED１a〜１eがオープン故障した場合、故障したLED１a〜１eに逆並列に接続したツェナーダイオード２a〜２eが降伏し、電流をバイパスさせるように構成されている。ここで、ツェナーダイオード２a〜２eのツェナー電圧は、LED１a〜１eの順方向電圧よりも大きな値とし、且つ、適切な許容損失を満足することとする。
【００１７】
図３は、LED１a〜１eが正常時の電流の流れを示した図である。図に示すように、LED１a〜１eが故障していなければ、LED１a〜１eの端子電圧は順方向電圧であるため、順方向電圧よりも大きな値のツェナー電圧を持つ各ツェナーダイオード２a〜２eには電流が流れない。このように、直列接続した複数のLED１a〜１eに対して、同一の駆動電流が流れるので、各LED１a〜１eからの出射光量が一定である。従って、バックライト光源装置２０から出射される光に輝度バラツキが発生しない。
【００１８】
図４は、LED１a〜１eのいずれかがオープン故障をした場合の電流の流れを示した図である。故障したLED１bに逆並列に接続されたツェナーダイオード２bは降伏して電流をバイパスし、その端子電圧はツェナー電圧の定電圧になる。故障したLED１b以外の他のLED１a，１c〜１eには電流が流れることができ、その端子電圧は、ほぼ通常時と同様の電圧がかかる。従って、LED１bが故障しても、LED１a，１c〜１eは、点灯することができる。
【００１９】
以上より、LEDがオープン故障したとき、故障したLEDのみが不点灯となり、他のLEDは点灯させることができる。従って、本発明の光源駆動回路３０は、輝度低下、表示不良などの品質低下を最小限に抑えることができる。また、このような光源駆動回路３０をツェナーダイオードを用いて構成することにより、コストの低減を可能とする。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の形態における液晶表示装置の構成を示した図である。
【図２】本発明の実施の形態における光源の光源駆動回路を模式的に示した図である。
【図３】本発明の実施の形態における光源駆動回路のLED正常時の電流の流れを示した図である。
【図４】本発明の実施の形態における光源駆動回路のLED故障時の電流の流れを示した図である。
【符号の説明】
【００２１】
１a〜１e LED、２a〜２e ツェナーダイオード、３ 電源回路、１０ 液晶表示パネル、１１ TFT基板、１２ 対向電極基板、１３ 液晶層、１４ 信号線、１５ 走査線、１６ 薄膜トランジスタ、１７ 画素電極、２０ バックライト光源装置、２１ 導光板、２２ 光源、２３ 反射シート、２４ シート状光学部品、３０ 光源駆動回路、３１，３２ 偏光板、１００ 液晶表示装置。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源駆動回路、バックライト光源装置、及び液晶表示装置に関し、特に光源としてLEDを用いた光源駆動回路、バックライト光源装置、及び液晶表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶パネルなどを背面から照射するバックライトとして、LEDを用いたバックライト光源装置がある。このようなLEDを用いたバックライト光源装置は、蛍光灯を利用したバックライトと比較して、駆動電圧が低い、寿命が長いなどの利点が得られる。しかし、LEDを用いたバックライト光源装置は、点光源であるために輝度ムラが発生しやすい。そこで、各LEDに流れる電流値を等しくして輝度バラツキを防止するために、複数のLEDを直列に接続した光源駆動回路が採用されている。
【０００３】
しかしながら、全てのLEDを直列に接続した場合、LEDが１つでも壊れて断線状態になると、残り全てのLEDが点灯しなくなるという問題があった。このLEDの故障の原因には、断線によるオープンモード、短絡によるショートモードなどがある。
【０００４】
そこで、下記特許文献１には、複数のLEDを直列に接続するとともに、このように複数のLEDを直列に接続したグループを複数並列に接続し、これらグループに保護回路としてツェナーダイオードを接続する光源駆動回路が開示されている。この光源駆動回路によると、いずれかのLEDが断線状態になった場合、故障したLEDと同一グループは消灯状態となるが、他のグループにあるLEDは点灯状態を保つため、表示を継続することができる。
【０００５】
また、下記特許文献２には、直列接続された複数のLEDの各々にサイリスタを並列に接続する光源駆動回路が開示されている。この光源駆動回路によると、正常動作時は、サイリスタがオフ状態にあり、LEDが故障状態（オープンモード状態）になった場合に、サイリスタがバイパス路として導通する。従って、いずれかのLEDが故障状態になっても、故障個所のLEDを迂回し、その他のLEDは表示を継続することができる。
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−２３３８０９号公報
【特許文献２】特開２００６−３１０９９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載のバックライト光源装置は、１つのLEDに故障が生じた場合には、同一グループにある複数のLEDが不点灯となり、大幅な輝度低下、表示不良などの品質低下が起きるという問題があった。
【０００８】
また、特許文献２に記載のバックライト光源装置は、バイパスとして用いるサイリスタが比較的高価であるため、製造コスト低減が困難であるという問題があった。
【０００９】
そこで本発明はかかる問題を解決するためになされたものであり、LED故障発生時の輝度低下、表示不良などの品質低下を最小限に抑えること、及び製造コスト低減を可能とする光源駆動回路を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明における光源駆動回路は、直列接続された複数の発光素子と、前記発光素子の各々に逆並列に接続されたツェナーダイオードとを備え、前記複数の発光素子のいずれかが故障したときは、前記故障した発光素子に逆並列に接続した前記ツェナーダイオードが降伏し電流をバイパスさせる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の光源駆動回路によれば、１つ１つのLEDにツェナーダイオードを逆並列に接続することで、１つのLEDに故障が生じた場合でも、故障したLEDに逆並列に接続したツェナーダイオードに電流をバイパスすることができる。従って、その他のLEDが不点灯状態になることを防ぎ、輝度低下、表示不良などの品質低下を最小限に抑えることができる。また、このような回路をツェナーダイオードを用いて構成することにより、コストの低減を可能とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
＜実施の形態＞
本発明は、例えば図１に示すような構成の液晶表示装置１００に適用することができる。この液晶表示装置１００は、液晶表示パネル１０と、この液晶表示パネル１０の背面に設けられたバックライト光源装置２０とからなる。液晶表示パネル１０は、TFT基板１１、対向電極基板１２の２枚の透明な基板を互いに対向配列させ、その間隙に液晶層１３を設けた構成となっている。TFT基板１１には、マトリクス状に配列された信号線１４と、走査線１５と、この信号線１４と走査線１５の交点に配列された薄膜トランジスタ１６と、画素電極１７が形成されている。一方、対向電極基板１２の内表面には、図示していないが、全画素に共通の１つの電極である対向電極と、カラーフィルタが形成されている。
【００１３】
薄膜トランジスタ１６は、走査線１５により、順次選択されてオン状態になるとともに、信号線１４から供給される映像信号を対応する画素電極１７に書き込む。画素電極１７と対向電極との間に電位差が生じて、液晶物質は電圧オン状態になる。
【００１４】
この液晶表示パネル１０を２枚の偏光板３１，３２で挟み、バックライト光源装置２０により背面から白色光を照射した状態で、アクティブマトリクス方式で駆動することによって、所望の映像を表示させることができる。
【００１５】
バックライト光源装置２０は、導光板２１と、光源２２と、導光板２１の下面側の反射シート２３と、導光板２１の上面側のレンズシートや拡散シートなどといったシート状光学部品２４とからなる。光源２２でLEDを点灯させると、光源２２から出射された光は、導光板２１に入射し、反射シート２３で反射を繰り返しながら、導光板２１の上面に向かって出射される。シート状光学部品２４に入射した光は、光散乱性が付与されるなどの作用を受けた後、液晶表示パネル１０を背面側から照明する。図１では、エッジライト方式のバックライト光源装置２０を用いているが、直下型などその他の方式であってもよい。
【００１６】
図２は、本発明の実施の形態におけるバックライト光源装置２０における光源２２の光源駆動回路３０を模式的に示した図である。本実施の形態における光源駆動回路３０は、複数の発光素子１a〜１e（以下、LEDと記載）を直列に接続し、LED１a〜１eの各々に、１つのツェナーダイオード２a〜２eを逆並列に接続した構成である。電源回路３は、LED１a〜１eに定電流を付加する。すなわち、本実施の形態における光源駆動回路３０は、あるLED１a〜１eがオープン故障した場合、故障したLED１a〜１eに逆並列に接続したツェナーダイオード２a〜２eが降伏し、電流をバイパスさせるように構成されている。ここで、ツェナーダイオード２a〜２eのツェナー電圧は、LED１a〜１eの順方向電圧よりも大きな値とし、且つ、適切な許容損失を満足することとする。
【００１７】
図３は、LED１a〜１eが正常時の電流の流れを示した図である。図に示すように、LED１a〜１eが故障していなければ、LED１a〜１eの端子電圧は順方向電圧であるため、順方向電圧よりも大きな値のツェナー電圧を持つ各ツェナーダイオード２a〜２eには電流が流れない。このように、直列接続した複数のLED１a〜１eに対して、同一の駆動電流が流れるので、各LED１a〜１eからの出射光量が一定である。従って、バックライト光源装置２０から出射される光に輝度バラツキが発生しない。
【００１８】
図４は、LED１a〜１eのいずれかがオープン故障をした場合の電流の流れを示した図である。故障したLED１bに逆並列に接続されたツェナーダイオード２bは降伏して電流をバイパスし、その端子電圧はツェナー電圧の定電圧になる。故障したLED１b以外の他のLED１a，１c〜１eには電流が流れることができ、その端子電圧は、ほぼ通常時と同様の電圧がかかる。従って、LED１bが故障しても、LED１a，１c〜１eは、点灯することができる。
【００１９】
以上より、LEDがオープン故障したとき、故障したLEDのみが不点灯となり、他のLEDは点灯させることができる。従って、本発明の光源駆動回路３０は、輝度低下、表示不良などの品質低下を最小限に抑えることができる。また、このような光源駆動回路３０をツェナーダイオードを用いて構成することにより、コストの低減を可能とする。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の形態における液晶表示装置の構成を示した図である。
【図２】本発明の実施の形態における光源の光源駆動回路を模式的に示した図である。
【図３】本発明の実施の形態における光源駆動回路のLED正常時の電流の流れを示した図である。
【図４】本発明の実施の形態における光源駆動回路のLED故障時の電流の流れを示した図である。
【符号の説明】
【００２１】
１a〜１e LED、２a〜２e ツェナーダイオード、３ 電源回路、１０ 液晶表示パネル、１１ TFT基板、１２ 対向電極基板、１３ 液晶層、１４ 信号線、１５ 走査線、１６ 薄膜トランジスタ、１７ 画素電極、２０ バックライト光源装置、２１ 導光板、２２ 光源、２３ 反射シート、２４ シート状光学部品、３０ 光源駆動回路、３１，３２ 偏光板、１００ 液晶表示装置。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直列接続された複数の発光素子と、
前記発光素子の各々に逆並列に接続されたツェナーダイオードと、を備え、
前記複数の発光素子のいずれかが故障したときは、前記故障した発光素子に逆並列に接続した前記ツェナーダイオードが降伏し電流をバイパスさせる光源駆動回路。
【請求項２】
前記ツェナーダイオードは、前記発光素子の順方向電圧よりも大きいツェナー電圧を有する請求項１に記載の光源駆動回路。
【請求項３】
導光板と、
請求項１または２に記載の光源駆動回路を有し、前記導光板に光を出射する発光部と、を備えるバックライト光源装置。
【請求項４】
表示パネルと、
前記表示パネルの背面側から照明する請求項３に記載のバックライト光源装置と、を備える液晶表示装置。
【請求項１】
直列接続された複数の発光素子と、
前記発光素子の各々に逆並列に接続されたツェナーダイオードと、を備え、
前記複数の発光素子のいずれかが故障したときは、前記故障した発光素子に逆並列に接続した前記ツェナーダイオードが降伏し電流をバイパスさせる光源駆動回路。
【請求項２】
前記ツェナーダイオードは、前記発光素子の順方向電圧よりも大きいツェナー電圧を有する請求項１に記載の光源駆動回路。
【請求項３】
導光板と、
請求項１または２に記載の光源駆動回路を有し、前記導光板に光を出射する発光部と、を備えるバックライト光源装置。
【請求項４】
表示パネルと、
前記表示パネルの背面側から照明する請求項３に記載のバックライト光源装置と、を備える液晶表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００９−５９８３５（Ｐ２００９−５９８３５Ａ）
【公開日】平成２１年３月１９日（２００９．３．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２２５０１６（Ｐ２００７−２２５０１６）
【出願日】平成１９年８月３１日（２００７．８．３１）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年３月１９日（２００９．３．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年８月３１日（２００７．８．３１）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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