負荷駆動装置、照明装置、表示装置
【課題】本発明は、ＰＷＭ駆動のリニアリティ低下やダイナミックレンジ縮小を招くことなく、単一の外部制御信号のみを用いて装置自体のオン／オフ制御と負荷のＰＷＭ駆動の双方を実現することが可能な負荷駆動装置を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明に係るＬＥＤドライバＩＣ１は、ＰＷＭ駆動される輝度制御信号ＰＷＭからイネーブル信号ＥＮを生成するイネーブル制御部１０Ａ（図１では平滑回路）と；イネーブル信号ＥＮに応じてオン／オフ制御され、かつ、輝度制御信号ＰＷＭに応じてＬＥＤ２のＰＷＭ駆動を行う負荷駆動部２０と；を有して成る構成とされている。
【解決手段】本発明に係るＬＥＤドライバＩＣ１は、ＰＷＭ駆動される輝度制御信号ＰＷＭからイネーブル信号ＥＮを生成するイネーブル制御部１０Ａ（図１では平滑回路）と；イネーブル信号ＥＮに応じてオン／オフ制御され、かつ、輝度制御信号ＰＷＭに応じてＬＥＤ２のＰＷＭ駆動を行う負荷駆動部２０と；を有して成る構成とされている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、単一の外部制御信号を用いることで装置自体のオン／オフ制御と負荷のＰＷＭ［Pulse Width Modulation］駆動の双方を実現する負荷駆動装置に関するものであり、例えば、ＬＥＤ［Light Emitting Diode］に駆動電流を供給するＬＥＤドライバＩＣ、並びに、これを用いた照明装置、及び、表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図７は、ＬＥＤドライバＩＣの一従来例を示すブロック図である。本図に示す通り、従来のＬＥＤドライバＩＣは、ＬＥＤドライバＩＣ自体のオン／オフ制御を行うためのイネーブル信号ＥＮをＰＷＭ駆動することによって、ＬＥＤドライバ部からＬＥＤに対して供給される駆動電流ＩｏのＰＷＭ駆動を行い、延いては、ＬＥＤの輝度制御（駆動電流Ｉｏの平均値制御）を行う構成とされていた。
【０００３】
言い換えれば、本従来例のＬＥＤドライバＩＣは、ＬＥＤドライバＩＣ自体のオン／オフ制御を行うためのイネーブル信号ＥＮと、ＰＷＭ駆動によるＬＥＤの輝度制御を行うための輝度制御信号ＰＷＭと、を単一の外部制御信号に統合した構成とされていた。
【０００４】
なお、本発明に関連する従来技術としては、例えば特許文献１を挙げることができる。
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−６１４８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
確かに、上記従来のＬＥＤドライバＩＣであれば、単一の外部制御信号を用いて、ＬＥＤドライバＩＣ自体のオン／オフ制御と、ＰＷＭ駆動によるＬＥＤの輝度制御の双方を実現することができるので、ピン数を削減することが可能である。
【０００７】
しかしながら、上記従来のＬＥＤドライバＩＣは、ＬＥＤドライバＩＣ自体をオン／オフさせてＬＥＤの輝度制御を行う構成であるため、イネーブル信号ＥＮをローレベルからハイレベルに立ち上げる際には、その都度、ＬＥＤドライバＩＣに集積化された内部回路が全て一から起動し直される形となっていた。
【０００８】
そのため、上記従来のＬＥＤドライバＩＣでは、イネーブル信号ＥＮをハイレベルに立ち上げてから、ＬＥＤに供給される駆動電流Ｉｏが所望の電流値に立ち上がるまでに、ＬＥＤドライバ部を形成する基準電圧源や基準電流源などの起動（特に基準電圧Ｖｒｅｆの立上がり）に伴う遅延ｄが生じていた（図８を参照）。
【０００９】
このような遅延ｄが生じると、イネーブル信号ＥＮのオンデューティ（ＰＷＭ駆動の一周期Ｔに占めるハイレベル期間の比率）に応じた駆動電流Ｉｏが得られなくなる。そのため、上記従来のＬＥＤドライバＩＣでは、図９の一点鎖線や二点鎖線で示したように、ＰＷＭ駆動の周波数ｆ（＝１／Ｔ）が高速化するにつれて、イネーブル信号ＥＮのオンデューティと駆動電流Ｉｏとの関係が理想状態（図９の実線を参照）から乖離し、ＰＷＭ駆動のリニアリティ低下やダイナミックレンジ縮小が招かれていた。
【００１０】
なお、イネーブル信号ＥＮと輝度制御信号ＰＷＭを個別に入力する構成とすれば、上記の課題は解消し得る反面、ピン数が増大してしまうという問題があった。
【００１１】
また、上記では、ＬＥＤドライバＩＣを例に挙げて、本発明が解決しようとする課題の説明を行ったが、このような課題は、単一の外部制御信号を用いて装置自体のオン／オフ制御と負荷のＰＷＭ駆動の双方を実現する負荷駆動装置全般に関わるものであった。
【００１２】
本発明は、上記の問題点に鑑み、ＰＷＭ駆動のリニアリティ低下やダイナミックレンジ縮小を招くことなく、単一の外部制御信号を用いて装置自体のオン／オフ制御と負荷のＰＷＭ駆動の双方を実現することが可能な負荷駆動装置、並びに、これを用いた照明装置及び表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明に係る負荷駆動装置は、外部入力されるＰＷＭ信号からイネーブル信号を生成するイネーブル制御部と；前記イネーブル信号に応じてオン／オフ制御され、かつ、前記ＰＷＭ信号に応じて負荷のＰＷＭ駆動を行う負荷駆動部と；を有して成る構成（第１の構成）とされている。
【００１４】
なお、上記第１の構成から成る負荷駆動装置において、前記負荷駆動部は、所定の基準電圧を生成する基準電圧生成回路と、前記基準電圧を電流変換して前記負荷の駆動電流を生成する駆動電流生成回路と、を有して成り、前記基準電圧生成回路は、前記イネーブル信号に応じて前記基準電圧の生成可否が制御されるものであって、前記駆動電流生成回路は、前記ＰＷＭ信号に応じて前記駆動電流の生成可否が制御されるものである構成（第２の構成）にするとよい。
【００１５】
また、上記第２の構成から成る負荷駆動装置にて、前記イネーブル制御部は、前記ＰＷＭ信号を平滑化して前記イネーブル信号を生成する平滑回路である構成（第３の構成）にするとよい。
【００１６】
また、上記第２の構成から成る負荷駆動装置において、前記イネーブル制御部は、前記ＰＷＭ信号のパルスエッジをトリガとして、前記イネーブル信号を所定の論理レベルに保持するラッチ回路である構成（第４の構成）にしてもよい。
【００１７】
なお、上記第４の構成から成る負荷駆動装置は、前記ＰＷＭ信号が所定の論理レベルに維持されている期間をカウントし、そのカウント値が所定値に達したときに前記イネーブル制御部をリセットするリセット制御部を有して成る構成（第５の構成）にするとよい。
【００１８】
また、上記第３〜第５いずれかの構成から成る負荷駆動装置は、前記ＰＷＭ信号の外部入力が開始されてから所定の期間が経過するまで、前記負荷駆動部に対する前記ＰＷＭ信号の供給を禁止するマスク制御部を有して成る構成（第６の構成）にしてもよい。
【００１９】
また、上記第１〜第６いずれかの構成から成る負荷駆動装置は、前記負荷として発光素子が外部接続される構成（第７の構成）にするとよい。
【００２０】
また、本発明に係る照明装置は、光源となる発光素子と、前記発光素子に駆動電流を供給する上記第７の構成から成る負荷駆動装置と、を有して成る構成（第８の構成）とされている。
【００２１】
また、本発明に係る表示装置は、液晶パネルと、前記液晶パネルを照明する上記８の構成から成る照明装置と、を有して成る構成（第９の構成）とされている。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、ＰＷＭ駆動のリニアリティ低下やダイナミックレンジ縮小を招くことなく、単一の外部制御信号を用いて装置自体のオン／オフ制御と負荷のＰＷＭ駆動の双方を実現することが可能な負荷駆動装置、並びに、これを用いた照明装置及び表示装置を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下では、ＬＥＤドライバＩＣに本発明を適用した場合を例示して詳細な説明を行う。
【００２４】
まず、本発明に係る表示装置の第１実施形態について、図１を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明に係る表示装置の第１実施形態を示す回路ブロック図であり、特に本発明に関連する箇所として、ＬＥＤドライバＩＣの周辺部分が示されている。
【００２５】
本実施形態の表示装置は、ＬＥＤドライバＩＣ１と、ＬＥＤドライバＩＣ１から駆動電流Ｉｏの供給を受けて発光するＬＥＤ２と、ＬＥＤ２によって背面ないしは側面から照明される液晶パネル（不図示）と、を有して成る。
【００２６】
ＬＥＤドライバＩＣ１は、ピンＴ１を介して外部入力される輝度制御信号ＰＷＭからイネーブル信号ＥＮを生成するイネーブル制御部１０Ａと、イネーブル信号ＥＮに応じてオン／オフ制御され、かつ、輝度制御信号ＰＷＭに応じてＬＥＤ２のＰＷＭ駆動を行うＬＥＤドライバ部２０と、を有して成る。なお、上記の輝度制御信号ＰＷＭは、ＬＥＤ２の輝度値に応じてパルス幅変調処理が施されたパルス信号である。
【００２７】
また、本実施形態において、イネーブル制御部１０Ａは、抵抗１０１とキャパシタ１０２から成る平滑回路を用いて輝度制御信号ＰＷＭから平滑電圧Ｖｓを生成し、これをバッファ１０３に通すことでイネーブル信号ＥＮを生成する構成とされている。ただし、平滑回路の構成はこれに限定されるものではなく、その他の回路構成を採用しても構わない。また、図１では、バッファ１０３としてヒステリシス特性を持つシュミットバッファを用いているが、ヒステリシス特性のないバッファを用いても構わないし、或いは、インバータやコンパレータを用いても構わない。
【００２８】
このように、ＬＥＤドライバＩＣ１は、単一のピンＴ１を輝度制御端子兼イネーブル端子として共通化し、さらに、輝度制御信号ＰＷＭの信号経路とイネーブル信号ＥＮの信号経路をＩＣ内部で分離した構成とされている。
【００２９】
ＬＥＤドライバ部２０は、基準電圧生成回路２０１と、Ｐチャネル型ＭＯＳ［Metal Oxide Semiconductor］電界効果トランジスタ２０２及び２０３と、Ｎチャネル型ＭＯＳ電界効果トランジスタ２０４〜２０７と、抵抗２０８（抵抗値：Ｒ）と、オペアンプ２０９と、インバータ２１０と、を有して成る。
【００３０】
基準電圧生成回路２０１は、所定の基準電圧Ｖｒｅｆを生成する手段であって、イネーブル信号ＥＮに応じて基準電圧Ｖｒｅｆの生成可否が制御されるものである。より具体的に述べると、基準電圧生成回路２０１は、イネーブル信号ＥＮがハイレベルとされているときに動作状態（基準電圧Ｖｒｅｆの生成が許可されている状態）となり、イネーブル信号ＥＮがローレベルとされているときに非動作状態（基準電圧Ｖｒｅｆの生成が禁止されている状態）となる。
【００３１】
トランジスタ２０２及び２０３のソースは、いずれも電源端に接続されている。トランジスタ２０２及び２０３のゲートは、いずれもトランジスタ２０２のドレインに接続されている。トランジスタ２０２のドレインは、トランジスタ２０４のドレインに接続されている。トランジスタ２０４のソースは、抵抗２０８を介して接地端に接続されている。オペアンプ２０９の非反転入力端（＋）は、基準電圧Ｖｒｅｆの印加端（基準電圧生成部２０１の出力端）に接続されている。オペアンプ２０９の反転入力端（−）は、トランジスタ２０４のソースに接続されている。オペアンプ２０９の出力端は、トランジスタ２０４のゲートに接続されている。トランジスタ２０３のドレインは、トランジスタ２０５及び２０６のドレインに接続されている。トランジスタ２０６及び２０７のゲートは、いずれもトランジスタ２０６のドレインに接続されている。トランジスタ２０５〜２０７のソースは、いずれも接地端に接続されている。トランジスタ２０７のドレインは、ピンＴ２を介してＬＥＤ２のカソードに接続されている。インバータ２１０の入力端は、輝度制御信号ＰＷＭの印加端（ピンＴ１）に接続されている。インバータ２１０の出力端は、トランジスタ２０５のゲートに接続されている。
【００３２】
なお、上記構成から成るＬＥＤドライバ部２０において、トランジスタ２０４、抵抗２０８、及び、オペアンプ２０９は、基準電圧Ｖｒｅｆを基準電流Ｉａ（＝Ｖｒｅｆ／Ｒ）に変換するＶ／Ｉ変換回路を形成している。また、トランジスタ２０２及び２０３は、基準電流Ｉａからミラー電流Ｉｂ（＝ｍ×Ｉａ）を生成する第１カレントミラー回路を形成している。また、トランジスタ２０６及び２０７は、ミラー電流ＩｂからＬＥＤ２の駆動電流Ｉｏ（＝ｎ×Ｉｂ＝ｍ×ｎ×Ｉａ）を生成する第２カレントミラー回路を形成している。また、トランジスタ２０５、及び、インバータ２１０は、輝度制御信号ＰＷＭに基づいて、第２カレントミラー回路の動作可否を制御するスイッチ回路を形成している。より具体的に述べると、輝度制御信号ＰＷＭがハイレベルとされているときには、トランジスタ２０５がオフされて、第２カレントミラー回路が動作状態（駆動電流Ｉｏの生成が許可されている状態）となり、輝度制御信号ＰＷＭがローレベルとされているときには、トランジスタ２０５がオンされて、第２カレントミラー回路が非動作状態（駆動電流Ｉｏの生成が禁止されている状態）となる。
【００３３】
すなわち、上記構成から成るＬＥＤドライバ部２０において、トランジスタ２０２〜２０７、抵抗２０８、オペアンプ２０９、及び、インバータ２１０は、基準電圧Ｖｒｅｆを電流変換してＬＥＤ２の駆動電流Ｉｏを生成する駆動電流生成部を形成しており、この駆動電流生成部は、輝度制御信号ＰＷＭに応じて駆動電流Ｉｏの生成可否が制御されるものとなっている。
【００３４】
次に、上記構成から成るＬＥＤドライバＩＣ１のＰＷＭ動作について、図２の信号波形図を参照しながら詳細に説明する。図２は、第１実施形態のＰＷＭ動作を説明するための信号波形図であって、（ａ）にはＩＣを立ち上げる際の様子、（ｂ）にはＩＣを立ち下げる際の様子が各々示しており、各々上から順に、輝度制御信号ＰＷＭ、平滑電圧Ｖｓ、イネーブル信号ＥＮ、基準電圧Ｖｒｅｆ、及び、駆動電流Ｉｏが描写されている。
【００３５】
まず、ＩＣの立上げ動作について、図２（ａ）を参照しながら説明する。時刻ｔ１１にて輝度制御信号ＰＷＭの入力が開始され、その電圧レベルがローレベルからハイレベルに立ち上げられると、輝度制御信号ＰＷＭを平滑化して得られる平滑電圧Ｖｓが上昇を開始し、その電圧レベルがバッファ１０３のスレッショルドレベルを上回った時点で、イネーブル信号ＥＮがローレベルからハイレベルに立ち上がる。なお、バッファ１０３のスレッショルドレベルは、輝度制御信号ＰＷＭの入力期間中、常にイネーブル信号ＥＮがハイレベルを維持するように、適宜設定しておくことが望ましい。
【００３６】
基準電圧生成部２０１は、上記したイネーブル信号ＥＮのハイレベル遷移を受けて動作状態となり、基準電圧Ｖｒｅｆの生成を開始する。基準電圧Ｖｒｅｆは、所定の起動時間をかけて目標となる電圧レベルまで立ち上がり、以後、その電圧レベルに保持される。また、駆動電流Ｉｏは、輝度制御信号ＰＷＭに応じてＰＷＭ駆動され、延いては、ＬＥＤ２の輝度制御（駆動電流Ｉｏの平均値制御）が実施される。
【００３７】
次に、ＩＣの立下げ動作について、図２（ｂ）を参照しながら説明する。時刻ｔ１３にて輝度制御信号ＰＷＭの入力が終了され、その電圧レベルがローレベルに維持されると、輝度制御信号ＰＷＭを平滑化して得られる平滑電圧Ｖｓが低下し、その電圧レベルがバッファ１０３のスレッショルドレベルを下回った時点で、イネーブル信号ＥＮがハイレベルからローレベルに立ち下がる。一方、基準電圧生成部２０１は、上記したイネーブル信号ＥＮのローレベル遷移を受けて非動作状態となり、基準電圧Ｖｒｅｆの生成を停止する。
【００３８】
上記したように、本実施形態のＬＥＤドライバＩＣ１は、ピンＴ１を介して外部入力される輝度制御信号ＰＷＭからＩＣ内部で別系統のイネーブル信号ＥＮを生成し、このイネーブル信号ＥＮを用いてＬＥＤドライバＩＣ１自体のオン／オフ制御（図１の例では、基準電圧Ｖｒｅｆの生成制御）を行う一方、ＰＷＭ駆動される輝度制御信号ＰＷＭを用いてＬＥＤ２の輝度制御を行う構成とされている。
【００３９】
このような構成とすることにより、輝度制御信号ＰＷＭの入力期間中には、イネーブル信号ＥＮをハイレベルに維持し、ＬＥＤドライバＩＣ１自体をオン状態に維持しながら、駆動電流ＩｏのＰＷＭ駆動を行うことができるようになるので、ＬＥＤ２の輝度制御に際して、ＬＥＤドライバＩＣ１自体のオン／オフを繰り返す必要がなくなる。
【００４０】
従って、時刻ｔ１１における初回起動時にこそ、ＬＥＤドライバＩＣ１の起動（特に、基準電圧Ｖｒｅｆの立上がり）に伴って、駆動電流Ｉｏの立上がりに所定の遅延を生じるものの、時刻ｔ１２以降においては、ＬＥＤドライバＩＣ１の起動が完了された状態で、駆動電流ＩｏのＰＷＭ駆動を行うことができるので、駆動電流Ｉｏの立上がりに生じる遅延は極めて小さくなり、輝度制御信号ＰＷＭのオンデューティに応じた駆動電流Ｉｏを得ることが可能となる。なお、時刻ｔ１２以降、ＬＥＤ２の輝度制御が継続的に実施されることを鑑みれば、初回起動時のみに生じる駆動電流Ｉｏの立上がり遅延が輝度制御全体に及ぼす影響は殆どなく、これを無視しても特段の問題は生じないと考えられる。
【００４１】
このように、本実施形態のＬＥＤドライバＩＣ１であれば、ＰＷＭ駆動のリニアリティ低下やダイナミックレンジ縮小を招くことなく、単一の外部制御信号（図１では輝度制御信号ＰＷＭ）を用いてＬＥＤドライバＩＣ１自体のオン／オフ制御とＬＥＤ２のＰＷＭ駆動の双方を実現することが可能となる。特に、ＰＷＭ駆動の周波数ｆ（＝１／Ｔ）を高速化する上で、本発明は非常に有効であると言える。
【００４２】
次に、本発明に係る表示装置の第２実施形態について、図３を参照しながら詳細に説明する。図３は、本発明に係る表示装置の第２実施形態を示す回路ブロック図であり、特に本発明に関連する箇所として、ＬＥＤドライバＩＣの周辺部分が示されている。
【００４３】
図３に示すように、本実施形態のＬＥＤドライバＩＣ１は、第１実施形態とほぼ同様の構成から成り、平滑回路を用いたイネーブル制御部１０Ａに代えて、ラッチ回路を用いたイネーブル制御部１０ＢをＬＥＤドライバＩＣ１に搭載し、さらにリセット制御部３０を追加した点に特徴を有している。そこで、第１実施形態と同一の構成要素については、図１と同一の符号を付すことで重複した説明を割愛し、以下では、本実施形態の特徴部分についてのみ重点的な説明を行う。
【００４４】
本実施形態のＬＥＤドライバＩＣ１において、イネーブル制御部１０Ｂは、輝度制御信号ＰＷＭの立上がりエッジをトリガとして、イネーブル信号ＥＮをハイレベルにセットする一方、リセット信号ＲＳＴの立上がりエッジをトリガとして、イネーブル信号ＥＮをローレベルにリセットするラッチ回路である。例えば、イネーブル制御部１０ＢとしてＤフリップフロップを用いた場合には、データ端（Ｄ）をハイレベル信号の印加端（例えば電源端）に接続し、クロック端をピンＴ１に接続し、リセット端をリセット信号ＲＳＴの印加端（リセット制御部３０の出力端）に接続し、出力端（Ｑ）をＬＥＤドライバ部２０のイネーブル信号入力端に接続すればよい。
【００４５】
リセット制御部３０は、輝度制御信号ＰＷＭがローレベルに維持されている期間をカウントし、そのカウント値が所定値に達したときに、イネーブル制御部ＥＮをリセットすべく、リセット信号ＲＳＴを生成する手段である。なお、上記期間をカウントする手段としては、所定の内部クロック信号をカウントするカウンタを用いればよい。
【００４６】
次に、上記構成から成るＬＥＤドライバＩＣ１のＰＷＭ動作について、図４の信号波形図を参照しながら詳細に説明する。図４は、第２実施形態のＰＷＭ動作を説明するための信号波形図であって、（ａ）にはＩＣを立ち上げる際の様子、（ｂ）にはＩＣを立ち下げる際の様子が各々示しており、各々上から順に、輝度制御信号ＰＷＭ、リセット信号ＲＳＴ、イネーブル信号ＥＮ、基準電圧Ｖｒｅｆ、及び、駆動電流Ｉｏが描写されている。
【００４７】
まず、ＩＣの立上げ動作について、図４（ａ）を参照しながら説明する。時刻ｔ２１にて輝度制御信号ＰＷＭの入力が開始され、その電圧レベルがローレベルからハイレベルに立ち上げられると、その立上がりエッジをトリガとして、イネーブル信号ＥＮがローレベルからハイレベルにセットされる。
【００４８】
ＬＥＤドライバ部２０を形成する基準電圧生成部２０１（図３では不図示）は、上記したイネーブル信号ＥＮのハイレベル遷移を受けて動作状態となり、基準電圧Ｖｒｅｆの生成を開始する。基準電圧Ｖｒｅｆは、所定の起動時間をかけて目標となる電圧レベルまで立ち上がり、以後、その電圧レベルに保持される。また、駆動電流Ｉｏは、輝度制御信号ＰＷＭに応じてＰＷＭ駆動され、延いては、ＬＥＤ２の輝度制御（駆動電流Ｉｏの平均値制御）が実施される。
【００４９】
次に、ＩＣの立下げ動作について、図４（ｂ）を参照しながら説明する。時刻ｔ２３にて輝度制御信号ＰＷＭの入力が終了されて以後、その電圧レベルが所定期間Ｔｏｆｆに亘ってローレベルに維持されると、リセット信号ＲＳＴがハイレベルに立ち上げられ、これをトリガとして、イネーブル信号ＥＮがハイレベルからローレベルにリセットされる。一方、ＬＥＤドライバ部２０を形成する基準電圧生成部２０１は、上記したイネーブル信号ＥＮのローレベル遷移を受けて非動作状態となり、基準電圧Ｖｒｅｆの生成を停止する。
【００５０】
上記したように、本実施形態のＬＥＤドライバＩＣ１であれば、第１実施形態と同様、輝度制御信号ＰＷＭの入力期間中には、イネーブル信号ＥＮをハイレベルに維持し、ＬＥＤドライバＩＣ１自体をオン状態に維持しながら、駆動電流ＩｏのＰＷＭ駆動を行うことができるようになるので、ＬＥＤ２の輝度制御に際して、ＬＥＤドライバＩＣ１自体のオン／オフを繰り返す必要がなくなる。従って、ＰＷＭ駆動のリニアリティ低下やダイナミックレンジ縮小を招くことなく、単一の外部制御信号を用いてＬＥＤドライバＩＣ１自体のオン／オフ制御とＬＥＤ２のＰＷＭ駆動の双方を実現することが可能となる。
【００５１】
次に、本発明に係る表示装置の第３実施形態について、図５を参照しながら詳細に説明する。図５は、本発明に係る表示装置の第３実施形態を示す回路ブロック図であり、特に本発明に関連する箇所として、ＬＥＤドライバＩＣの周辺部分が示されている。
【００５２】
図５に示すように、本実施形態のＬＥＤドライバＩＣ１は、第２実施形態とほぼ同様の構成から成り、マスク制御部４０を追加した点に特徴を有している。そこで、第２実施形態と同一の構成要素については、図３と同一の符号を付すことで重複した説明を割愛し、以下では、本実施形態の特徴部分についてのみ重点的な説明を行う。
【００５３】
本実施形態のＬＥＤドライバＩＣ１において、マスク制御部４０は、輝度制御信号ＰＷＭの外部入力が開始されてから所定のマスク期間Ｔｍが経過するまで、ＬＥＤドライバ部２０に対する輝度制御信号ＰＷＭの供給を禁止する手段であり、カウンタ４１と、論理積演算器４２と、を有して成る。カウンタ４１は、輝度制御信号ＰＷＭのパルス数をカウントし、そのカウント値が所定値に達した時点でマスク信号ＭＳＫをローレベルからハイレベルに遷移させる手段である。論理積演算器４２は、輝度制御信号ＰＷＭとマスク信号ＭＳＫとの論理積演算を行い、その演算結果をマスク処理済みの輝度制御信号ＰＷＭ’としてＬＥＤドライバ部２０に出力する手段である。
【００５４】
次に、上記構成から成るＬＥＤドライバＩＣ１のＰＷＭ動作について、図６の信号波形図を参照しながら詳細に説明する。図６は、第３実施形態のＰＷＭ動作を説明するための信号波形図であって、（ａ）にはＩＣを立ち上げる際の様子、（ｂ）にはＩＣを立ち下げる際の様子が各々示しており、各々上から順に、輝度制御信号ＰＷＭ、リセット信号ＲＳＴ、イネーブル信号ＥＮ、マスク信号ＭＳＫ、マスク処理済みの輝度制御信号ＰＷＭ’、基準電圧Ｖｒｅｆ、及び、駆動電流Ｉｏが描写されている。なお、図６では、基準電圧Ｖｒｅｆの立上がりに要する時間がＰＷＭ駆動の一周期Ｔよりも長く、輝度制御信号ＰＷＭの４パルス目でマスク信号ＭＳＫがハイレベルに立ち上げられる様子が例示されている。
【００５５】
まず、ＩＣの立上げ動作について、図６（ａ）を参照しながら説明する。時刻ｔ３１にて輝度制御信号ＰＷＭの入力が開始され、その電圧レベルがローレベルからハイレベルに立ち上げられると、その立上がりエッジをトリガとして、イネーブル信号ＥＮがローレベルからハイレベルにセットされる。ＬＥＤドライバ部２０を形成する基準電圧生成部２０１（図５では不図示）は、上記したイネーブル信号ＥＮのハイレベル遷移を受けて動作状態となり、基準電圧Ｖｒｅｆの生成を開始する。基準電圧Ｖｒｅｆは、所定の起動時間をかけて目標となる電圧レベルまで立ち上がり、以後、その電圧レベルに保持される。
【００５６】
また、時刻ｔ３１において、カウンタ４１では、輝度制御信号ＰＷＭのパルス数がカウントされ、カウント値「１」が格納される。その後も、時刻ｔ３２、時刻ｔ３３にて、それぞれ輝度制御信号ＰＷＭのパルスが立ち上げられる毎に、カウンタ４１のカウント値も「２」、「３」とインクリメントされていく。ただし、カウント値が「４」に達するまでの間、マスク信号ＭＳＫはローレベルに維持されるため、マスク処理済みの輝度制御信号ＰＷＭ’は、外部入力される輝度制御信号ＰＷＭの論理レベルに依ることなく、常にローレベルに維持される形となり、ＬＥＤドライバ部２０における駆動電流Ｉｏの生成は停止された状態となる。
【００５７】
その後、時刻ｔ３４にて、輝度制御信号ＰＷＭの４パルス目が立ち上げられて、カウンタ４１のカウント値が「４」に達すると、輝度制御信号ＰＷＭの外部入力が開始されてから所定のマスク期間Ｔｍが経過したという判断の下、マスク信号ＭＳＫがローレベルからハイレベルにセットされる。その結果、マスク処理済みの輝度制御信号ＰＷＭ’は、外部入力される輝度制御信号ＰＷＭと同一の論理レベルとなり、ＬＥＤドライバ部２０では、駆動電流ＩｏのＰＷＭ駆動が開始され、延いては、ＬＥＤ２の輝度制御（駆動電流Ｉｏの平均値制御）が実施される。
【００５８】
次に、ＩＣの立下げ動作について、図６（ｂ）を参照しながら説明する。時刻ｔ３５にて輝度制御信号ＰＷＭの入力が終了されて以後、その電圧レベルが所定期間Ｔｏｆｆに亘ってローレベルに維持されると、リセット信号ＲＳＴがハイレベルに立ち上げられ、これをトリガとして、イネーブル信号ＥＮがハイレベルからローレベルにリセットされる。一方、ＬＥＤドライバ部２０を形成する基準電圧生成部２０１は、上記したイネーブル信号ＥＮのローレベル遷移を受けて非動作状態となり、基準電圧Ｖｒｅｆの生成を停止する。
【００５９】
上記したように、本実施形態のＬＥＤドライバＩＣ１であれば、基準電圧Ｖｒｅｆが目標となる電圧レベルに達していない過渡期において、不安定な駆動電流Ｉｏの生成を禁止することができるので、ＬＥＤ２のＰＷＭ駆動をより安定して実施することが可能となる（図６（ａ）の破線部分を参照）。
【００６０】
なお、上記では、第２実施形態の構成にマスク制御部４０を追加した構成を例に挙げて説明を行ったが、本発明の構成はこれに限定されるものではなく、第１実施形態の構成にマスク制御部４０を追加しても構わない。
【００６１】
また、上記では、輝度制御信号ＰＷＭの信号経路を導通／遮断する手段として、論理積演算器４２を用いた構成を例に挙げて説明を行ったが、本発明の構成はこれに限定されるものではなく、アナログスイッチなどを用いても構わない。
【００６２】
また、上記では、カウンタ４１で輝度制御信号ＰＷＭのパルス数をカウントする構成を例に挙げて説明を行ったが、本発明の構成はこれに限定されるものではなく、リセット制御部３０と同様、別途の内部クロック信号をカウントする構成としても構わない。
【００６３】
また、上記した第１〜第３実施形態では、本発明をＬＥＤドライバＩＣに適用した構成を例に挙げて説明を行ったが、本発明の適用対象はこれに限定されるものではなく、単一の外部制御信号を用いて装置自体のオン／オフ制御と負荷のＰＷＭ駆動の双方を実現する負荷駆動装置全般に広く適用することが可能である。
【００６４】
また、本発明の構成は、上記した第１〜第３実施形態のほか、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明は、例えば、ＬＥＤに駆動電流を供給するＬＥＤドライバＩＣ、並びに、これを用いた照明装置、及び、表示装置に好適な技術である。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】は、本発明に係る表示装置の第１実施形態を示す回路ブロック図である。
【図２】は、第１実施形態のＰＷＭ動作を説明するための信号波形図である。
【図３】は、本発明に係る表示装置の第２実施形態を示す回路ブロック図である。
【図４】は、第２実施形態のＰＷＭ動作を説明するための信号波形図である。
【図５】は、本発明に係る表示装置の第３実施形態を示す回路ブロック図である。
【図６】は、第３実施形態のＰＷＭ動作を説明するための信号波形図である。
【図７】は、ＬＥＤドライバＩＣの一従来例を示すブロック図である。
【図８】は、従来のＰＷＭ動作を説明するための信号波形図である。
【図９】は、ＰＷＭデューティと駆動電流Ｉｏとの相関関係を示す図である。
【符号の説明】
【００６７】
１ ＬＥＤドライバＩＣ（負荷駆動装置）
２ 発光ダイオード（ＬＥＤ）
１０Ａ イネーブル制御部（平滑回路）
１０Ｂ イネーブル制御部（ラッチ回路）
１０１ 抵抗
１０２ キャパシタ
１０３ バッファ
２０ ＬＥＤドライバ部（負荷駆動部）
２０１ 基準電圧生成回路
２０２、２０３ Ｐチャネル型ＭＯＳ電界効果トランジスタ
２０４〜２０７ Ｎチャネル型ＭＯＳ電界効果トランジスタ
２０８ 抵抗
２０９ オペアンプ
２１０ インバータ
３０ リセット制御部
４０ マスク制御部
４１ カウンタ
４２ 論理積演算器
Ｔ１、Ｔ２ ピン
ＥＮ イネーブル信号
ＰＷＭ 輝度制御信号
Ｖｒｅｆ 基準電圧
Ｖｓ 平滑電圧
Ｉａ 基準電流
Ｉｂ ミラー電流
Ｉｏ 駆動電流
ＲＳＴ リセット信号
【技術分野】
【０００１】
本発明は、単一の外部制御信号を用いることで装置自体のオン／オフ制御と負荷のＰＷＭ［Pulse Width Modulation］駆動の双方を実現する負荷駆動装置に関するものであり、例えば、ＬＥＤ［Light Emitting Diode］に駆動電流を供給するＬＥＤドライバＩＣ、並びに、これを用いた照明装置、及び、表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図７は、ＬＥＤドライバＩＣの一従来例を示すブロック図である。本図に示す通り、従来のＬＥＤドライバＩＣは、ＬＥＤドライバＩＣ自体のオン／オフ制御を行うためのイネーブル信号ＥＮをＰＷＭ駆動することによって、ＬＥＤドライバ部からＬＥＤに対して供給される駆動電流ＩｏのＰＷＭ駆動を行い、延いては、ＬＥＤの輝度制御（駆動電流Ｉｏの平均値制御）を行う構成とされていた。
【０００３】
言い換えれば、本従来例のＬＥＤドライバＩＣは、ＬＥＤドライバＩＣ自体のオン／オフ制御を行うためのイネーブル信号ＥＮと、ＰＷＭ駆動によるＬＥＤの輝度制御を行うための輝度制御信号ＰＷＭと、を単一の外部制御信号に統合した構成とされていた。
【０００４】
なお、本発明に関連する従来技術としては、例えば特許文献１を挙げることができる。
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−６１４８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
確かに、上記従来のＬＥＤドライバＩＣであれば、単一の外部制御信号を用いて、ＬＥＤドライバＩＣ自体のオン／オフ制御と、ＰＷＭ駆動によるＬＥＤの輝度制御の双方を実現することができるので、ピン数を削減することが可能である。
【０００７】
しかしながら、上記従来のＬＥＤドライバＩＣは、ＬＥＤドライバＩＣ自体をオン／オフさせてＬＥＤの輝度制御を行う構成であるため、イネーブル信号ＥＮをローレベルからハイレベルに立ち上げる際には、その都度、ＬＥＤドライバＩＣに集積化された内部回路が全て一から起動し直される形となっていた。
【０００８】
そのため、上記従来のＬＥＤドライバＩＣでは、イネーブル信号ＥＮをハイレベルに立ち上げてから、ＬＥＤに供給される駆動電流Ｉｏが所望の電流値に立ち上がるまでに、ＬＥＤドライバ部を形成する基準電圧源や基準電流源などの起動（特に基準電圧Ｖｒｅｆの立上がり）に伴う遅延ｄが生じていた（図８を参照）。
【０００９】
このような遅延ｄが生じると、イネーブル信号ＥＮのオンデューティ（ＰＷＭ駆動の一周期Ｔに占めるハイレベル期間の比率）に応じた駆動電流Ｉｏが得られなくなる。そのため、上記従来のＬＥＤドライバＩＣでは、図９の一点鎖線や二点鎖線で示したように、ＰＷＭ駆動の周波数ｆ（＝１／Ｔ）が高速化するにつれて、イネーブル信号ＥＮのオンデューティと駆動電流Ｉｏとの関係が理想状態（図９の実線を参照）から乖離し、ＰＷＭ駆動のリニアリティ低下やダイナミックレンジ縮小が招かれていた。
【００１０】
なお、イネーブル信号ＥＮと輝度制御信号ＰＷＭを個別に入力する構成とすれば、上記の課題は解消し得る反面、ピン数が増大してしまうという問題があった。
【００１１】
また、上記では、ＬＥＤドライバＩＣを例に挙げて、本発明が解決しようとする課題の説明を行ったが、このような課題は、単一の外部制御信号を用いて装置自体のオン／オフ制御と負荷のＰＷＭ駆動の双方を実現する負荷駆動装置全般に関わるものであった。
【００１２】
本発明は、上記の問題点に鑑み、ＰＷＭ駆動のリニアリティ低下やダイナミックレンジ縮小を招くことなく、単一の外部制御信号を用いて装置自体のオン／オフ制御と負荷のＰＷＭ駆動の双方を実現することが可能な負荷駆動装置、並びに、これを用いた照明装置及び表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明に係る負荷駆動装置は、外部入力されるＰＷＭ信号からイネーブル信号を生成するイネーブル制御部と；前記イネーブル信号に応じてオン／オフ制御され、かつ、前記ＰＷＭ信号に応じて負荷のＰＷＭ駆動を行う負荷駆動部と；を有して成る構成（第１の構成）とされている。
【００１４】
なお、上記第１の構成から成る負荷駆動装置において、前記負荷駆動部は、所定の基準電圧を生成する基準電圧生成回路と、前記基準電圧を電流変換して前記負荷の駆動電流を生成する駆動電流生成回路と、を有して成り、前記基準電圧生成回路は、前記イネーブル信号に応じて前記基準電圧の生成可否が制御されるものであって、前記駆動電流生成回路は、前記ＰＷＭ信号に応じて前記駆動電流の生成可否が制御されるものである構成（第２の構成）にするとよい。
【００１５】
また、上記第２の構成から成る負荷駆動装置にて、前記イネーブル制御部は、前記ＰＷＭ信号を平滑化して前記イネーブル信号を生成する平滑回路である構成（第３の構成）にするとよい。
【００１６】
また、上記第２の構成から成る負荷駆動装置において、前記イネーブル制御部は、前記ＰＷＭ信号のパルスエッジをトリガとして、前記イネーブル信号を所定の論理レベルに保持するラッチ回路である構成（第４の構成）にしてもよい。
【００１７】
なお、上記第４の構成から成る負荷駆動装置は、前記ＰＷＭ信号が所定の論理レベルに維持されている期間をカウントし、そのカウント値が所定値に達したときに前記イネーブル制御部をリセットするリセット制御部を有して成る構成（第５の構成）にするとよい。
【００１８】
また、上記第３〜第５いずれかの構成から成る負荷駆動装置は、前記ＰＷＭ信号の外部入力が開始されてから所定の期間が経過するまで、前記負荷駆動部に対する前記ＰＷＭ信号の供給を禁止するマスク制御部を有して成る構成（第６の構成）にしてもよい。
【００１９】
また、上記第１〜第６いずれかの構成から成る負荷駆動装置は、前記負荷として発光素子が外部接続される構成（第７の構成）にするとよい。
【００２０】
また、本発明に係る照明装置は、光源となる発光素子と、前記発光素子に駆動電流を供給する上記第７の構成から成る負荷駆動装置と、を有して成る構成（第８の構成）とされている。
【００２１】
また、本発明に係る表示装置は、液晶パネルと、前記液晶パネルを照明する上記８の構成から成る照明装置と、を有して成る構成（第９の構成）とされている。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、ＰＷＭ駆動のリニアリティ低下やダイナミックレンジ縮小を招くことなく、単一の外部制御信号を用いて装置自体のオン／オフ制御と負荷のＰＷＭ駆動の双方を実現することが可能な負荷駆動装置、並びに、これを用いた照明装置及び表示装置を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下では、ＬＥＤドライバＩＣに本発明を適用した場合を例示して詳細な説明を行う。
【００２４】
まず、本発明に係る表示装置の第１実施形態について、図１を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明に係る表示装置の第１実施形態を示す回路ブロック図であり、特に本発明に関連する箇所として、ＬＥＤドライバＩＣの周辺部分が示されている。
【００２５】
本実施形態の表示装置は、ＬＥＤドライバＩＣ１と、ＬＥＤドライバＩＣ１から駆動電流Ｉｏの供給を受けて発光するＬＥＤ２と、ＬＥＤ２によって背面ないしは側面から照明される液晶パネル（不図示）と、を有して成る。
【００２６】
ＬＥＤドライバＩＣ１は、ピンＴ１を介して外部入力される輝度制御信号ＰＷＭからイネーブル信号ＥＮを生成するイネーブル制御部１０Ａと、イネーブル信号ＥＮに応じてオン／オフ制御され、かつ、輝度制御信号ＰＷＭに応じてＬＥＤ２のＰＷＭ駆動を行うＬＥＤドライバ部２０と、を有して成る。なお、上記の輝度制御信号ＰＷＭは、ＬＥＤ２の輝度値に応じてパルス幅変調処理が施されたパルス信号である。
【００２７】
また、本実施形態において、イネーブル制御部１０Ａは、抵抗１０１とキャパシタ１０２から成る平滑回路を用いて輝度制御信号ＰＷＭから平滑電圧Ｖｓを生成し、これをバッファ１０３に通すことでイネーブル信号ＥＮを生成する構成とされている。ただし、平滑回路の構成はこれに限定されるものではなく、その他の回路構成を採用しても構わない。また、図１では、バッファ１０３としてヒステリシス特性を持つシュミットバッファを用いているが、ヒステリシス特性のないバッファを用いても構わないし、或いは、インバータやコンパレータを用いても構わない。
【００２８】
このように、ＬＥＤドライバＩＣ１は、単一のピンＴ１を輝度制御端子兼イネーブル端子として共通化し、さらに、輝度制御信号ＰＷＭの信号経路とイネーブル信号ＥＮの信号経路をＩＣ内部で分離した構成とされている。
【００２９】
ＬＥＤドライバ部２０は、基準電圧生成回路２０１と、Ｐチャネル型ＭＯＳ［Metal Oxide Semiconductor］電界効果トランジスタ２０２及び２０３と、Ｎチャネル型ＭＯＳ電界効果トランジスタ２０４〜２０７と、抵抗２０８（抵抗値：Ｒ）と、オペアンプ２０９と、インバータ２１０と、を有して成る。
【００３０】
基準電圧生成回路２０１は、所定の基準電圧Ｖｒｅｆを生成する手段であって、イネーブル信号ＥＮに応じて基準電圧Ｖｒｅｆの生成可否が制御されるものである。より具体的に述べると、基準電圧生成回路２０１は、イネーブル信号ＥＮがハイレベルとされているときに動作状態（基準電圧Ｖｒｅｆの生成が許可されている状態）となり、イネーブル信号ＥＮがローレベルとされているときに非動作状態（基準電圧Ｖｒｅｆの生成が禁止されている状態）となる。
【００３１】
トランジスタ２０２及び２０３のソースは、いずれも電源端に接続されている。トランジスタ２０２及び２０３のゲートは、いずれもトランジスタ２０２のドレインに接続されている。トランジスタ２０２のドレインは、トランジスタ２０４のドレインに接続されている。トランジスタ２０４のソースは、抵抗２０８を介して接地端に接続されている。オペアンプ２０９の非反転入力端（＋）は、基準電圧Ｖｒｅｆの印加端（基準電圧生成部２０１の出力端）に接続されている。オペアンプ２０９の反転入力端（−）は、トランジスタ２０４のソースに接続されている。オペアンプ２０９の出力端は、トランジスタ２０４のゲートに接続されている。トランジスタ２０３のドレインは、トランジスタ２０５及び２０６のドレインに接続されている。トランジスタ２０６及び２０７のゲートは、いずれもトランジスタ２０６のドレインに接続されている。トランジスタ２０５〜２０７のソースは、いずれも接地端に接続されている。トランジスタ２０７のドレインは、ピンＴ２を介してＬＥＤ２のカソードに接続されている。インバータ２１０の入力端は、輝度制御信号ＰＷＭの印加端（ピンＴ１）に接続されている。インバータ２１０の出力端は、トランジスタ２０５のゲートに接続されている。
【００３２】
なお、上記構成から成るＬＥＤドライバ部２０において、トランジスタ２０４、抵抗２０８、及び、オペアンプ２０９は、基準電圧Ｖｒｅｆを基準電流Ｉａ（＝Ｖｒｅｆ／Ｒ）に変換するＶ／Ｉ変換回路を形成している。また、トランジスタ２０２及び２０３は、基準電流Ｉａからミラー電流Ｉｂ（＝ｍ×Ｉａ）を生成する第１カレントミラー回路を形成している。また、トランジスタ２０６及び２０７は、ミラー電流ＩｂからＬＥＤ２の駆動電流Ｉｏ（＝ｎ×Ｉｂ＝ｍ×ｎ×Ｉａ）を生成する第２カレントミラー回路を形成している。また、トランジスタ２０５、及び、インバータ２１０は、輝度制御信号ＰＷＭに基づいて、第２カレントミラー回路の動作可否を制御するスイッチ回路を形成している。より具体的に述べると、輝度制御信号ＰＷＭがハイレベルとされているときには、トランジスタ２０５がオフされて、第２カレントミラー回路が動作状態（駆動電流Ｉｏの生成が許可されている状態）となり、輝度制御信号ＰＷＭがローレベルとされているときには、トランジスタ２０５がオンされて、第２カレントミラー回路が非動作状態（駆動電流Ｉｏの生成が禁止されている状態）となる。
【００３３】
すなわち、上記構成から成るＬＥＤドライバ部２０において、トランジスタ２０２〜２０７、抵抗２０８、オペアンプ２０９、及び、インバータ２１０は、基準電圧Ｖｒｅｆを電流変換してＬＥＤ２の駆動電流Ｉｏを生成する駆動電流生成部を形成しており、この駆動電流生成部は、輝度制御信号ＰＷＭに応じて駆動電流Ｉｏの生成可否が制御されるものとなっている。
【００３４】
次に、上記構成から成るＬＥＤドライバＩＣ１のＰＷＭ動作について、図２の信号波形図を参照しながら詳細に説明する。図２は、第１実施形態のＰＷＭ動作を説明するための信号波形図であって、（ａ）にはＩＣを立ち上げる際の様子、（ｂ）にはＩＣを立ち下げる際の様子が各々示しており、各々上から順に、輝度制御信号ＰＷＭ、平滑電圧Ｖｓ、イネーブル信号ＥＮ、基準電圧Ｖｒｅｆ、及び、駆動電流Ｉｏが描写されている。
【００３５】
まず、ＩＣの立上げ動作について、図２（ａ）を参照しながら説明する。時刻ｔ１１にて輝度制御信号ＰＷＭの入力が開始され、その電圧レベルがローレベルからハイレベルに立ち上げられると、輝度制御信号ＰＷＭを平滑化して得られる平滑電圧Ｖｓが上昇を開始し、その電圧レベルがバッファ１０３のスレッショルドレベルを上回った時点で、イネーブル信号ＥＮがローレベルからハイレベルに立ち上がる。なお、バッファ１０３のスレッショルドレベルは、輝度制御信号ＰＷＭの入力期間中、常にイネーブル信号ＥＮがハイレベルを維持するように、適宜設定しておくことが望ましい。
【００３６】
基準電圧生成部２０１は、上記したイネーブル信号ＥＮのハイレベル遷移を受けて動作状態となり、基準電圧Ｖｒｅｆの生成を開始する。基準電圧Ｖｒｅｆは、所定の起動時間をかけて目標となる電圧レベルまで立ち上がり、以後、その電圧レベルに保持される。また、駆動電流Ｉｏは、輝度制御信号ＰＷＭに応じてＰＷＭ駆動され、延いては、ＬＥＤ２の輝度制御（駆動電流Ｉｏの平均値制御）が実施される。
【００３７】
次に、ＩＣの立下げ動作について、図２（ｂ）を参照しながら説明する。時刻ｔ１３にて輝度制御信号ＰＷＭの入力が終了され、その電圧レベルがローレベルに維持されると、輝度制御信号ＰＷＭを平滑化して得られる平滑電圧Ｖｓが低下し、その電圧レベルがバッファ１０３のスレッショルドレベルを下回った時点で、イネーブル信号ＥＮがハイレベルからローレベルに立ち下がる。一方、基準電圧生成部２０１は、上記したイネーブル信号ＥＮのローレベル遷移を受けて非動作状態となり、基準電圧Ｖｒｅｆの生成を停止する。
【００３８】
上記したように、本実施形態のＬＥＤドライバＩＣ１は、ピンＴ１を介して外部入力される輝度制御信号ＰＷＭからＩＣ内部で別系統のイネーブル信号ＥＮを生成し、このイネーブル信号ＥＮを用いてＬＥＤドライバＩＣ１自体のオン／オフ制御（図１の例では、基準電圧Ｖｒｅｆの生成制御）を行う一方、ＰＷＭ駆動される輝度制御信号ＰＷＭを用いてＬＥＤ２の輝度制御を行う構成とされている。
【００３９】
このような構成とすることにより、輝度制御信号ＰＷＭの入力期間中には、イネーブル信号ＥＮをハイレベルに維持し、ＬＥＤドライバＩＣ１自体をオン状態に維持しながら、駆動電流ＩｏのＰＷＭ駆動を行うことができるようになるので、ＬＥＤ２の輝度制御に際して、ＬＥＤドライバＩＣ１自体のオン／オフを繰り返す必要がなくなる。
【００４０】
従って、時刻ｔ１１における初回起動時にこそ、ＬＥＤドライバＩＣ１の起動（特に、基準電圧Ｖｒｅｆの立上がり）に伴って、駆動電流Ｉｏの立上がりに所定の遅延を生じるものの、時刻ｔ１２以降においては、ＬＥＤドライバＩＣ１の起動が完了された状態で、駆動電流ＩｏのＰＷＭ駆動を行うことができるので、駆動電流Ｉｏの立上がりに生じる遅延は極めて小さくなり、輝度制御信号ＰＷＭのオンデューティに応じた駆動電流Ｉｏを得ることが可能となる。なお、時刻ｔ１２以降、ＬＥＤ２の輝度制御が継続的に実施されることを鑑みれば、初回起動時のみに生じる駆動電流Ｉｏの立上がり遅延が輝度制御全体に及ぼす影響は殆どなく、これを無視しても特段の問題は生じないと考えられる。
【００４１】
このように、本実施形態のＬＥＤドライバＩＣ１であれば、ＰＷＭ駆動のリニアリティ低下やダイナミックレンジ縮小を招くことなく、単一の外部制御信号（図１では輝度制御信号ＰＷＭ）を用いてＬＥＤドライバＩＣ１自体のオン／オフ制御とＬＥＤ２のＰＷＭ駆動の双方を実現することが可能となる。特に、ＰＷＭ駆動の周波数ｆ（＝１／Ｔ）を高速化する上で、本発明は非常に有効であると言える。
【００４２】
次に、本発明に係る表示装置の第２実施形態について、図３を参照しながら詳細に説明する。図３は、本発明に係る表示装置の第２実施形態を示す回路ブロック図であり、特に本発明に関連する箇所として、ＬＥＤドライバＩＣの周辺部分が示されている。
【００４３】
図３に示すように、本実施形態のＬＥＤドライバＩＣ１は、第１実施形態とほぼ同様の構成から成り、平滑回路を用いたイネーブル制御部１０Ａに代えて、ラッチ回路を用いたイネーブル制御部１０ＢをＬＥＤドライバＩＣ１に搭載し、さらにリセット制御部３０を追加した点に特徴を有している。そこで、第１実施形態と同一の構成要素については、図１と同一の符号を付すことで重複した説明を割愛し、以下では、本実施形態の特徴部分についてのみ重点的な説明を行う。
【００４４】
本実施形態のＬＥＤドライバＩＣ１において、イネーブル制御部１０Ｂは、輝度制御信号ＰＷＭの立上がりエッジをトリガとして、イネーブル信号ＥＮをハイレベルにセットする一方、リセット信号ＲＳＴの立上がりエッジをトリガとして、イネーブル信号ＥＮをローレベルにリセットするラッチ回路である。例えば、イネーブル制御部１０ＢとしてＤフリップフロップを用いた場合には、データ端（Ｄ）をハイレベル信号の印加端（例えば電源端）に接続し、クロック端をピンＴ１に接続し、リセット端をリセット信号ＲＳＴの印加端（リセット制御部３０の出力端）に接続し、出力端（Ｑ）をＬＥＤドライバ部２０のイネーブル信号入力端に接続すればよい。
【００４５】
リセット制御部３０は、輝度制御信号ＰＷＭがローレベルに維持されている期間をカウントし、そのカウント値が所定値に達したときに、イネーブル制御部ＥＮをリセットすべく、リセット信号ＲＳＴを生成する手段である。なお、上記期間をカウントする手段としては、所定の内部クロック信号をカウントするカウンタを用いればよい。
【００４６】
次に、上記構成から成るＬＥＤドライバＩＣ１のＰＷＭ動作について、図４の信号波形図を参照しながら詳細に説明する。図４は、第２実施形態のＰＷＭ動作を説明するための信号波形図であって、（ａ）にはＩＣを立ち上げる際の様子、（ｂ）にはＩＣを立ち下げる際の様子が各々示しており、各々上から順に、輝度制御信号ＰＷＭ、リセット信号ＲＳＴ、イネーブル信号ＥＮ、基準電圧Ｖｒｅｆ、及び、駆動電流Ｉｏが描写されている。
【００４７】
まず、ＩＣの立上げ動作について、図４（ａ）を参照しながら説明する。時刻ｔ２１にて輝度制御信号ＰＷＭの入力が開始され、その電圧レベルがローレベルからハイレベルに立ち上げられると、その立上がりエッジをトリガとして、イネーブル信号ＥＮがローレベルからハイレベルにセットされる。
【００４８】
ＬＥＤドライバ部２０を形成する基準電圧生成部２０１（図３では不図示）は、上記したイネーブル信号ＥＮのハイレベル遷移を受けて動作状態となり、基準電圧Ｖｒｅｆの生成を開始する。基準電圧Ｖｒｅｆは、所定の起動時間をかけて目標となる電圧レベルまで立ち上がり、以後、その電圧レベルに保持される。また、駆動電流Ｉｏは、輝度制御信号ＰＷＭに応じてＰＷＭ駆動され、延いては、ＬＥＤ２の輝度制御（駆動電流Ｉｏの平均値制御）が実施される。
【００４９】
次に、ＩＣの立下げ動作について、図４（ｂ）を参照しながら説明する。時刻ｔ２３にて輝度制御信号ＰＷＭの入力が終了されて以後、その電圧レベルが所定期間Ｔｏｆｆに亘ってローレベルに維持されると、リセット信号ＲＳＴがハイレベルに立ち上げられ、これをトリガとして、イネーブル信号ＥＮがハイレベルからローレベルにリセットされる。一方、ＬＥＤドライバ部２０を形成する基準電圧生成部２０１は、上記したイネーブル信号ＥＮのローレベル遷移を受けて非動作状態となり、基準電圧Ｖｒｅｆの生成を停止する。
【００５０】
上記したように、本実施形態のＬＥＤドライバＩＣ１であれば、第１実施形態と同様、輝度制御信号ＰＷＭの入力期間中には、イネーブル信号ＥＮをハイレベルに維持し、ＬＥＤドライバＩＣ１自体をオン状態に維持しながら、駆動電流ＩｏのＰＷＭ駆動を行うことができるようになるので、ＬＥＤ２の輝度制御に際して、ＬＥＤドライバＩＣ１自体のオン／オフを繰り返す必要がなくなる。従って、ＰＷＭ駆動のリニアリティ低下やダイナミックレンジ縮小を招くことなく、単一の外部制御信号を用いてＬＥＤドライバＩＣ１自体のオン／オフ制御とＬＥＤ２のＰＷＭ駆動の双方を実現することが可能となる。
【００５１】
次に、本発明に係る表示装置の第３実施形態について、図５を参照しながら詳細に説明する。図５は、本発明に係る表示装置の第３実施形態を示す回路ブロック図であり、特に本発明に関連する箇所として、ＬＥＤドライバＩＣの周辺部分が示されている。
【００５２】
図５に示すように、本実施形態のＬＥＤドライバＩＣ１は、第２実施形態とほぼ同様の構成から成り、マスク制御部４０を追加した点に特徴を有している。そこで、第２実施形態と同一の構成要素については、図３と同一の符号を付すことで重複した説明を割愛し、以下では、本実施形態の特徴部分についてのみ重点的な説明を行う。
【００５３】
本実施形態のＬＥＤドライバＩＣ１において、マスク制御部４０は、輝度制御信号ＰＷＭの外部入力が開始されてから所定のマスク期間Ｔｍが経過するまで、ＬＥＤドライバ部２０に対する輝度制御信号ＰＷＭの供給を禁止する手段であり、カウンタ４１と、論理積演算器４２と、を有して成る。カウンタ４１は、輝度制御信号ＰＷＭのパルス数をカウントし、そのカウント値が所定値に達した時点でマスク信号ＭＳＫをローレベルからハイレベルに遷移させる手段である。論理積演算器４２は、輝度制御信号ＰＷＭとマスク信号ＭＳＫとの論理積演算を行い、その演算結果をマスク処理済みの輝度制御信号ＰＷＭ’としてＬＥＤドライバ部２０に出力する手段である。
【００５４】
次に、上記構成から成るＬＥＤドライバＩＣ１のＰＷＭ動作について、図６の信号波形図を参照しながら詳細に説明する。図６は、第３実施形態のＰＷＭ動作を説明するための信号波形図であって、（ａ）にはＩＣを立ち上げる際の様子、（ｂ）にはＩＣを立ち下げる際の様子が各々示しており、各々上から順に、輝度制御信号ＰＷＭ、リセット信号ＲＳＴ、イネーブル信号ＥＮ、マスク信号ＭＳＫ、マスク処理済みの輝度制御信号ＰＷＭ’、基準電圧Ｖｒｅｆ、及び、駆動電流Ｉｏが描写されている。なお、図６では、基準電圧Ｖｒｅｆの立上がりに要する時間がＰＷＭ駆動の一周期Ｔよりも長く、輝度制御信号ＰＷＭの４パルス目でマスク信号ＭＳＫがハイレベルに立ち上げられる様子が例示されている。
【００５５】
まず、ＩＣの立上げ動作について、図６（ａ）を参照しながら説明する。時刻ｔ３１にて輝度制御信号ＰＷＭの入力が開始され、その電圧レベルがローレベルからハイレベルに立ち上げられると、その立上がりエッジをトリガとして、イネーブル信号ＥＮがローレベルからハイレベルにセットされる。ＬＥＤドライバ部２０を形成する基準電圧生成部２０１（図５では不図示）は、上記したイネーブル信号ＥＮのハイレベル遷移を受けて動作状態となり、基準電圧Ｖｒｅｆの生成を開始する。基準電圧Ｖｒｅｆは、所定の起動時間をかけて目標となる電圧レベルまで立ち上がり、以後、その電圧レベルに保持される。
【００５６】
また、時刻ｔ３１において、カウンタ４１では、輝度制御信号ＰＷＭのパルス数がカウントされ、カウント値「１」が格納される。その後も、時刻ｔ３２、時刻ｔ３３にて、それぞれ輝度制御信号ＰＷＭのパルスが立ち上げられる毎に、カウンタ４１のカウント値も「２」、「３」とインクリメントされていく。ただし、カウント値が「４」に達するまでの間、マスク信号ＭＳＫはローレベルに維持されるため、マスク処理済みの輝度制御信号ＰＷＭ’は、外部入力される輝度制御信号ＰＷＭの論理レベルに依ることなく、常にローレベルに維持される形となり、ＬＥＤドライバ部２０における駆動電流Ｉｏの生成は停止された状態となる。
【００５７】
その後、時刻ｔ３４にて、輝度制御信号ＰＷＭの４パルス目が立ち上げられて、カウンタ４１のカウント値が「４」に達すると、輝度制御信号ＰＷＭの外部入力が開始されてから所定のマスク期間Ｔｍが経過したという判断の下、マスク信号ＭＳＫがローレベルからハイレベルにセットされる。その結果、マスク処理済みの輝度制御信号ＰＷＭ’は、外部入力される輝度制御信号ＰＷＭと同一の論理レベルとなり、ＬＥＤドライバ部２０では、駆動電流ＩｏのＰＷＭ駆動が開始され、延いては、ＬＥＤ２の輝度制御（駆動電流Ｉｏの平均値制御）が実施される。
【００５８】
次に、ＩＣの立下げ動作について、図６（ｂ）を参照しながら説明する。時刻ｔ３５にて輝度制御信号ＰＷＭの入力が終了されて以後、その電圧レベルが所定期間Ｔｏｆｆに亘ってローレベルに維持されると、リセット信号ＲＳＴがハイレベルに立ち上げられ、これをトリガとして、イネーブル信号ＥＮがハイレベルからローレベルにリセットされる。一方、ＬＥＤドライバ部２０を形成する基準電圧生成部２０１は、上記したイネーブル信号ＥＮのローレベル遷移を受けて非動作状態となり、基準電圧Ｖｒｅｆの生成を停止する。
【００５９】
上記したように、本実施形態のＬＥＤドライバＩＣ１であれば、基準電圧Ｖｒｅｆが目標となる電圧レベルに達していない過渡期において、不安定な駆動電流Ｉｏの生成を禁止することができるので、ＬＥＤ２のＰＷＭ駆動をより安定して実施することが可能となる（図６（ａ）の破線部分を参照）。
【００６０】
なお、上記では、第２実施形態の構成にマスク制御部４０を追加した構成を例に挙げて説明を行ったが、本発明の構成はこれに限定されるものではなく、第１実施形態の構成にマスク制御部４０を追加しても構わない。
【００６１】
また、上記では、輝度制御信号ＰＷＭの信号経路を導通／遮断する手段として、論理積演算器４２を用いた構成を例に挙げて説明を行ったが、本発明の構成はこれに限定されるものではなく、アナログスイッチなどを用いても構わない。
【００６２】
また、上記では、カウンタ４１で輝度制御信号ＰＷＭのパルス数をカウントする構成を例に挙げて説明を行ったが、本発明の構成はこれに限定されるものではなく、リセット制御部３０と同様、別途の内部クロック信号をカウントする構成としても構わない。
【００６３】
また、上記した第１〜第３実施形態では、本発明をＬＥＤドライバＩＣに適用した構成を例に挙げて説明を行ったが、本発明の適用対象はこれに限定されるものではなく、単一の外部制御信号を用いて装置自体のオン／オフ制御と負荷のＰＷＭ駆動の双方を実現する負荷駆動装置全般に広く適用することが可能である。
【００６４】
また、本発明の構成は、上記した第１〜第３実施形態のほか、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明は、例えば、ＬＥＤに駆動電流を供給するＬＥＤドライバＩＣ、並びに、これを用いた照明装置、及び、表示装置に好適な技術である。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】は、本発明に係る表示装置の第１実施形態を示す回路ブロック図である。
【図２】は、第１実施形態のＰＷＭ動作を説明するための信号波形図である。
【図３】は、本発明に係る表示装置の第２実施形態を示す回路ブロック図である。
【図４】は、第２実施形態のＰＷＭ動作を説明するための信号波形図である。
【図５】は、本発明に係る表示装置の第３実施形態を示す回路ブロック図である。
【図６】は、第３実施形態のＰＷＭ動作を説明するための信号波形図である。
【図７】は、ＬＥＤドライバＩＣの一従来例を示すブロック図である。
【図８】は、従来のＰＷＭ動作を説明するための信号波形図である。
【図９】は、ＰＷＭデューティと駆動電流Ｉｏとの相関関係を示す図である。
【符号の説明】
【００６７】
１ ＬＥＤドライバＩＣ（負荷駆動装置）
２ 発光ダイオード（ＬＥＤ）
１０Ａ イネーブル制御部（平滑回路）
１０Ｂ イネーブル制御部（ラッチ回路）
１０１ 抵抗
１０２ キャパシタ
１０３ バッファ
２０ ＬＥＤドライバ部（負荷駆動部）
２０１ 基準電圧生成回路
２０２、２０３ Ｐチャネル型ＭＯＳ電界効果トランジスタ
２０４〜２０７ Ｎチャネル型ＭＯＳ電界効果トランジスタ
２０８ 抵抗
２０９ オペアンプ
２１０ インバータ
３０ リセット制御部
４０ マスク制御部
４１ カウンタ
４２ 論理積演算器
Ｔ１、Ｔ２ ピン
ＥＮ イネーブル信号
ＰＷＭ 輝度制御信号
Ｖｒｅｆ 基準電圧
Ｖｓ 平滑電圧
Ｉａ 基準電流
Ｉｂ ミラー電流
Ｉｏ 駆動電流
ＲＳＴ リセット信号
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部入力されるＰＷＭ信号からイネーブル信号を生成するイネーブル制御部と；
前記イネーブル信号に応じてオン／オフ制御され、かつ、前記ＰＷＭ信号に応じて負荷のＰＷＭ駆動を行う負荷駆動部と；
を有して成ることを特徴とする負荷駆動装置。
【請求項２】
前記負荷駆動部は、所定の基準電圧を生成する基準電圧生成回路と、前記基準電圧を電流変換して前記負荷の駆動電流を生成する駆動電流生成回路と、を有して成り、
前記基準電圧生成回路は、前記イネーブル信号に応じて前記基準電圧の生成可否が制御されるものであって、
前記駆動電流生成回路は、前記ＰＷＭ信号に応じて前記駆動電流の生成可否が制御されるものであることを特徴とする請求項１に記載の負荷駆動装置。
【請求項３】
前記イネーブル制御部は、前記ＰＷＭ信号を平滑化して前記イネーブル信号を生成する平滑回路であることを特徴とする請求項２に記載の負荷駆動装置。
【請求項４】
前記イネーブル制御部は、前記ＰＷＭ信号のパルスエッジをトリガとして、前記イネーブル信号を所定の論理レベルに保持するラッチ回路であることを特徴とする請求項２に記載の負荷駆動装置。
【請求項５】
前記ＰＷＭ信号が所定の論理レベルに維持されている期間をカウントし、そのカウント値が所定値に達したときに、前記イネーブル制御部をリセットするリセット制御部を有して成ることを特徴とする請求項４に記載の負荷駆動装置。
【請求項６】
前記ＰＷＭ信号の外部入力が開始されてから所定の期間が経過するまで、前記負荷駆動部に対する前記ＰＷＭ信号の供給を禁止するマスク制御部を有して成ることを特徴とする請求項３〜請求項５のいずれかに記載の負荷駆動装置。
【請求項７】
前記負荷として発光素子が外部接続されることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載の負荷駆動装置。
【請求項８】
光源となる発光素子と、前記発光素子に駆動電流を供給する請求項７に記載の負荷駆動装置と、を有して成ることを特徴とする照明装置。
【請求項９】
液晶パネルと、前記液晶パネルを照明する請求項８に記載の照明装置と、を有して成ることを特徴とする表示装置。
【請求項１】
外部入力されるＰＷＭ信号からイネーブル信号を生成するイネーブル制御部と；
前記イネーブル信号に応じてオン／オフ制御され、かつ、前記ＰＷＭ信号に応じて負荷のＰＷＭ駆動を行う負荷駆動部と；
を有して成ることを特徴とする負荷駆動装置。
【請求項２】
前記負荷駆動部は、所定の基準電圧を生成する基準電圧生成回路と、前記基準電圧を電流変換して前記負荷の駆動電流を生成する駆動電流生成回路と、を有して成り、
前記基準電圧生成回路は、前記イネーブル信号に応じて前記基準電圧の生成可否が制御されるものであって、
前記駆動電流生成回路は、前記ＰＷＭ信号に応じて前記駆動電流の生成可否が制御されるものであることを特徴とする請求項１に記載の負荷駆動装置。
【請求項３】
前記イネーブル制御部は、前記ＰＷＭ信号を平滑化して前記イネーブル信号を生成する平滑回路であることを特徴とする請求項２に記載の負荷駆動装置。
【請求項４】
前記イネーブル制御部は、前記ＰＷＭ信号のパルスエッジをトリガとして、前記イネーブル信号を所定の論理レベルに保持するラッチ回路であることを特徴とする請求項２に記載の負荷駆動装置。
【請求項５】
前記ＰＷＭ信号が所定の論理レベルに維持されている期間をカウントし、そのカウント値が所定値に達したときに、前記イネーブル制御部をリセットするリセット制御部を有して成ることを特徴とする請求項４に記載の負荷駆動装置。
【請求項６】
前記ＰＷＭ信号の外部入力が開始されてから所定の期間が経過するまで、前記負荷駆動部に対する前記ＰＷＭ信号の供給を禁止するマスク制御部を有して成ることを特徴とする請求項３〜請求項５のいずれかに記載の負荷駆動装置。
【請求項７】
前記負荷として発光素子が外部接続されることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載の負荷駆動装置。
【請求項８】
光源となる発光素子と、前記発光素子に駆動電流を供給する請求項７に記載の負荷駆動装置と、を有して成ることを特徴とする照明装置。
【請求項９】
液晶パネルと、前記液晶パネルを照明する請求項８に記載の照明装置と、を有して成ることを特徴とする表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１０−５１０６８（Ｐ２０１０−５１０６８Ａ）
【公開日】平成２２年３月４日（２０１０．３．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２１１３１０（Ｐ２００８−２１１３１０）
【出願日】平成２０年８月２０日（２００８．８．２０）
【出願人】（０００１１６０２４）ローム株式会社 (3,539)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年３月４日（２０１０．３．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年８月２０日（２００８．８．２０）
【出願人】（０００１１６０２４）ローム株式会社 (3,539)
【Ｆターム（参考）】
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