专利名称：恒流驱动设备、背光光源设备和彩色液晶显示设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于以恒定电流驱动多个元件(例如以脉宽调制恒流驱动电路驱动的彼此串联连接的发光二极管(LED))的恒流驱动设备、由恒流驱动设备驱动的背光光源设备，以及彩色液晶显示设备。
背景技术：
以液晶面板和等离子显示面板(PDP)为代表，最近已经形成朝着更薄显示器发展的趋势。在这些显示器之中，很多用于移动用途的显示器都是液晶面板，它需要具有可靠的颜色再现性。虽然用于液晶面板的主流背光是使用荧光管的CCFL(冷阴极荧光灯)类型，但是从环保的角度考虑，则需要无汞的背光。发光二极管等等被认为是替代CCFL的理想光源。
一般，使用发光二极管作为显示像素的显示器需要用于像素的X-Y寻址驱动电路来执行对发光二极管的矩阵驱动。X-Y寻址驱动电路选择需要被点亮的像素位置上的发光二极管(寻址)，并且通过以脉宽调制(PWM)改变发光时间来调整发光二极管的亮度，由此获得具有预定灰度级的显示屏幕。因此驱动电路很复杂，并且需要很高成本(例如参见日本早期公开专利No.2001-272938)。
发光二极管也具有寿命。各个元件的故障被粗略划分为三种类型(1)在其中发生断路的开路模式的故障；(2)在其中发生短路的短路模式的故障；以及(3)并非上述模式并且在其中发生光量降低的模式。
检测这些故障需要采用以独立的驱动电路来驱动每个LED元件的方法，并且采用在所有时间反馈每个元件的操作状态的系统结构，这样会增大成本，并且因此难以在实际装置中实现。
存在使用发光二极管作为单独的发光像素的图像显示器。在这种情况下的矩阵型驱动中，传统上不存在具有单独确定上述每个发光二极管的故障并且进而消除故障的功能的系统。
在将发光二极管用作液晶显示器的背光的情况下，给予每个发光二极管的功率很高，并且发光二极管的数目相对较少。因此。当由于故障而未点亮一部分时，会产生使人眼感觉不舒适的不均匀性等等。在以照明为用途的LED驱动设备中用于高功率驱动的矩阵驱动LSI等等还未被创建，并且由于成本问题而不利于实现。因此使用串联连接的形式。但是，在串联连接的形式中，当在单独的发光二极管中出现故障，并且该故障是断路时，在一行中的所有发光二极管都不能被点亮，因此会导致相当大的颜色不均匀性。
发明内容
因此，鉴于上述相关技术的情况，本发明的目的在于提供恒流驱动设备、由该恒流驱动设备驱动的背光光源设备以及彩色液晶显示设备，其可以在故障发生时识别出故障元件的位置，并且在对诸如彼此串联连接的发光二极管之类元件的恒流驱动中，旁路在故障位置处的元件电流。
本发明的其他和更多目的以及由本发明获得的具体优点将从以下实施例的描述中变得更加明显。
根据本发明的第一方面，提供了一种恒流驱动设备，其用于利用脉宽调制恒流驱动电路而以恒定电流驱动多个彼此串联连接的元件，该恒流驱动设备包括分别与多个彼此串联连接的元件并联连接的开关元件；控制电路，其用于执行控制，从而经由各个开关元件来旁路流过除了将被测量的任意元件之外的其他元件的驱动电流，并且使测量驱动电流只流过将被测量的元件；以及检测电路，其用于通过检测流过多个彼此串联连接的元件的驱动电流来识别在故障位置处的元件。
另外，根据本发明的第二方面，提供了一种用于从显示面板的背面点亮该显示面板的背光光源设备，该背光光源设备包括多个彼此串联连接的发光二极管；分别与所述多个彼此串联连接的发光二极管并联连接的开关元件；控制电路，其用于执行控制，从而经由各个开关元件来旁路流过除了将被测量的任意发光二极管之外的其他发光二极管的驱动电流，并且使测量驱动电流只流过将被测量的发光二极管；以及检测电路，其用于通过检测流过多个彼此串联连接的发光二极管的驱动电流来识别在故障位置处的发光二极管。
此外，根据本发明的第三方面，提供了一种彩色液晶显示设备，其包括具有颜色过滤器的传输型彩色液晶显示面板；以及用于从彩色液晶显示面板的背面点亮该彩色液晶显示面板的背光光源设备；其中所述背光光源设备包括多个彼此串联连接的发光二极管；分别与所述多个彼此串联连接的发光二极管并联连接的开关元件；控制电路，其用于执行控制，从而经由各个开关元件来旁路流过除了将被测量的任意发光二极管之外的其他发光二极管的驱动电流，并且使测量驱动电流只流过将被测量的发光二极管；以及检测电路，其用于通过检测流过多个彼此串联连接的发光二极管的驱动电流来识别在故障位置处的发光二极管。
在本发明中，控制电路执行控制，从而经由分别与多个彼此串联连接的元件并联连接的开关元件来旁路流过除了将被测量的任意元件之外的其他元件的驱动电流。这样可以通过利用检测电路检测流过多个彼此串联连接的元件的驱动电流，来识别在故障位置处的发光二极管。
另外，在本发明中，主要恒流电路和测量参考恒流电路可经由开关单元而被选择性连接到多个彼此串联连接的发光二极管，所述主要恒流电路用于利用脉宽调制恒流驱动电路而以恒定电流驱动多个彼此串联连接的发光二极管。因此，可以从测量参考恒流电路中馈送测量参考恒定电流，从而检测出发光二极管中的故障。
此外，控制电路执行控制，从而通过与脉宽调制恒流驱动电路的PWM驱动同步地操作与在故障位置处元件并联连接的所述晶体管所构成的开关元件，而在所有时间旁路流过故障位置处元件的驱动电流，所述在故障位置处元件由检测电路识别。从而可以经由开关元件来旁路在故障位置处的元件电流。
图1是应用本发明的背光型彩色液晶显示设备的结构的示意性透视图；图2示出了用于驱动彩色液晶显示设备的驱动电路的配置的框图；图3A、3B和3C是在彩色液晶显示设备中的彩色液晶面板中提供的颜色过滤器的排列的示意性平面图；图4示出了用于构成彩色液晶显示设备的背光光源设备中的发光二极管的排列示例的示意图；图5以二极管标记作为电路图符号示出了在发光二极管的排列示例中彼此连接的发光二极管的形式的示意图；图6示出了单位晶元(unit cell)以及代表单位晶元的使用每个颜色的发光二极管数量的样式符号的示意图，在所述单位晶元中，使用了两个红色发光二极管、两个绿色发光二极管和两个蓝色发光二极管，从而在一行中总共排列六个发光二极管；图7示出了彼此串联连接的三个作为基本单元的单位晶元以及代表三个单位晶元的使用发光二极管数量的样式符号的示意图；图8以使用LED数量的样式符号示出了在背光光源设备的光源中的发光二极管的实际排列示例的示意图；图9示出了用于驱动背光光源设备中的发光二极管的配置的示意图；图10示出了在背光光源设备中，用于使恒定电流流过多个彼此串联连接的发光二极管的配置的具体示例的示意图；图11示出了在背光光源设备中，用于检测彼此串联连接的多个发光二极管中的每个元件故障的配置的具体示例的示意图；图12示出了在背光光源设备中，通过将作为开关元件的晶体管连接到彼此串联连接的多个发光二极管而构成的配置的示例的示意图；图13是用于辅助解释在背光光源设备中，通过将作为开关元件的晶体管连接到彼此串联连接的多个发光二极管而构成的配置的示例的操作的波形图；图14示出了在背光光源设备中，用于检测在发光二极管中出现光发射量下降的模式的LED故障的配置示例的示意图；
图15示出了在背光光源设备中，用于检测在发光二极管中出现断路的开路模式的LED故障的配置示例的示意图；图16是当出现开路模式的LED故障时，用于识别故障位置处的发光二极管的程序的流程图；以及图17示出了用于使驱动电流通过旁路流到故障位置处的发光二极管的操作的示意图。
具体实施例方式
下面将参考附图来详细描述本发明的优选实施例。注意，本发明并不局限于下列示例，并且当然允许在不脱离本发明的精神的情况下，对本发明进行任意改变。
例如，将本发明应用于如图1所示配置的背光型彩色液晶显示设备100。
彩色液晶显示设备100包括传输型彩色液晶显示面板10，以及设置在彩色液晶显示面板10背面的背光光源设备20。
传输型彩色液晶显示面板10具有如下结构由玻璃或类似物质构成的两个透明基板(TFT基板11和对向电极基板12)彼此相对，并且通过将例如扭曲向列型(TN)液晶填充到两层基板之间的间隙来提供液晶层13。在TFT基板11上形成以矩阵方式排列的信号线14和扫描线15，作为开关元件而排列在信号线14和扫描线15的交叉点处的薄膜晶体管16，以及像素电极17。通过扫描线15来依次选择薄膜晶体管16，并且将从信号线14提供的视频信号写入相应的像素电极17。另一方面，对向电极18和颜色过滤器19被形成在对向电极基板12的内表面上。
在彩色液晶显示设备100中，这样结构的传输型彩色液晶显示面板10被夹在两个偏振片31和32之间。彩色液晶显示面板10在由背光光源设备20从背面用白光对其进行照射的状态中，由有源矩阵系统来驱动，由此显示所需的全彩色图像。
背光光源设备20包括光源21和波长选择过滤器22。背光光源设备20利用由光源21发射的光，经由波长选择过滤器22从彩色液晶显示面板10的背面对其进行照射。
彩色液晶显示设备100例如由驱动电路200驱动，在图2中示出了驱动单路200的电框图配置。
驱动电路200例如包括用于向彩色液晶显示面板10和背光光源设备20提供驱动功率的电源单元110；用于驱动彩色液晶显示面板10的X驱动电路120和Y驱动电路130；经由输入端子140而从外部提供视频信号的RGB处理单元150；连接到RGB处理单元150的视频存储器160和控制单元170；以及用于驱动控制背光光源设备20的背光驱动控制单元180。
经由输入端子140输入到驱动电路200中的视频信号要经历诸如色度处理等等的信号处理，还要从复合信号转换成适合于驱动彩色液晶显示面板10的RGB信号，并且然后被提供到控制单元170，以及经由视频存储器160而被提供到X驱动电路120。控制单元170以对应于RGB信号的预定定时来控制X驱动电路120和Y驱动电路130，从而利用经由视频存储器160提供到X驱动电路120的RGB信号来驱动彩色液晶显示面板10，由此显示对应于RGB信号的图像。
颜色过滤器19被分割成对应于各个像素电极17的多个部分。例如，颜色过滤器19被分割成三原色的三部分，即如图3A所示的红色过滤器CFR、绿色过滤器CFG和蓝色过滤器CFB；三原色(RGB)加青色(C)的四部分，即如图3B所示的红色过滤器CFR、青色过滤器CFC、绿色过滤器CFG和蓝色过滤器CFB或者三原色(RGB)加青色(C)和黄色(Y)的五部分，即如图3C所示的红色过滤器CFR、青色过滤器CFC、绿色过滤器CFG、黄色过滤器CFY和蓝色过滤器CFB。
在这种情况下，在背光光源设备20中使用区域光配置光源21，该区域光配置光源21利用放置在传输型彩色液晶显示面板10背面的多个发光二极管(LED)来照射彩色液晶显示面板10。
下面将描述在背光光源设备20的光源21中的发光二极管的排列。
图4示出了作为发光二极管排列示例的状态，在该状态中，在单位晶元4-1和4-2中的每个单位晶元中，使用了两个红色发光二极管1、两个绿色发光二极管2和两个蓝色发光二极管3，并且因此在一行中总共排列六个发光二极管。
虽然在该排列示例中排列了六个发光二极管，但是由于需要基于发光二极管所使用的等级、发光效率等等来调整光输出的平衡，以使混合色成为具有良好平衡的白光，因此除了所述示例中的发光二极管数量之外，可以改变为每个颜色分配的发光二极管数量。
在图4所示的排列示例中，单位晶元4-1和单位晶元4-2彼此相同，并且在由双向箭头指示的中心部分处被彼此连接。图5以二极管标记作为电路图符号示出了彼此连接的单位晶元4-1和单位晶元4-2的形式。在该示例中，发光二极管(即红色发光二极管1、绿色发光二极管2和蓝色发光二极管3)被彼此串联连接，并且在使电流从左到右流动的方向上设置这些发光二极管的极性。
如图6所示的(2G 2R 2B)是使用每个颜色的发光二极管数量的样式符号，该符号代表单位晶元4，在该单位晶元中，使用了两个红色发光二极管1、两个绿色发光二极管2和两个蓝色发光二极管3，并且因此在一行中总共排列了六个发光二极管。就是说，(2G 2R 2B)表示包含了两个红色发光二极管、两个绿色发光二极管和两个蓝色发光二极管的总共六个发光二极管的样式被用作基本单元。如图7所示，利用符号3*(2G 2R 2B)以及基于发光二极管数量的样式符号(6G 6R 6B)来代表彼此串联连接的三个作为基本单元的单位晶元4。
下面将基于图7的符号来描述背光光源设备20的光源21中的发光二极管的实际排列示例。
如图8所示，利用如上所述作为一个中间单元(6G 6R 6B)的三个发光二极管的基本单元(2G 2R 2B)，在光源21中总共排列360个发光二极管，这360个发光二极管包含由中间单元构成的四个垂直列和五个水平行。
由于不容易执行对全部360个发光二极管的单独寻址，因此背光光源设备20具有如图9所示的驱动配置。
具体而言，通过在每行中以独立于其他颜色发光二极管的形式来串联连接红色发光二极管、绿色发光二极管和蓝色发光二极管中的每一种，来构成分别对应于n行的RGB对g1到gn，并且由DC到DC转换器7向其供应恒定电流。
下面将参考图10来描述使恒定电流流过LED串联连接衬底m1和m2的具体示例。
通过彼此串联连接多个发光二极管LED1到LEDn而构成的LED串40的一端经由检测电阻(Rc)5连接到DC到DC转换器7，并且其另一端经由FET 6接地。
DC到DC转换器7构成反馈环，以用于检测由检测电阻5从输出电压Vcc的设置中产生的电压降，并且使预定的恒定电流ILED流过串联连接的LED串。在该示例中，由检测电阻5降低的电压经由DC到DC转换器7内设置的采样保持电路而被反馈。
顺便提及，虽然在该示例中，采样保持电路被设置在电流检测反馈环中，以利用峰值来控制恒定电流，但是这只是一个示例，并且因此可以使用其它方法。
利用从设置在背光驱动控制单元180中的驱动器IC 181提供施加到FET 6栅极的main_PWM(脉宽调制)信号，而使流过LED串40的电流被接通和关断一段预定时间，由此来增大或减小发光二极管的发光量。
就是说，背光光源设备20利用从设置在背光驱动电路单元180中的驱动器IC 181提供的main_PWM信号来致使FET 6执行开关操作，从而接通和关断从DC到DC转换器7提供到通过彼此串联连接多个发光二极管LED1到LEDn而构成的LED串40的驱动电流，由此执行对发光二极管LED1到LEDn的脉宽调制恒流驱动。
在该配置示例中还设置有DC到DC转换器70，其作为用于使测量参考恒定电流流过LED串40的测量参考恒流电路；连接到DC到DC转换器70的检测电阻(Rref)50；以及选择器开关60。LED串40的一端经由选择器开关60而选择性连接到DC到DC转换器7和DC到DC转换器70，其中所述DC到DC转换器7作为用于使驱动电流流过LED串40的主要恒流电路，而DC到DC转换器70则作为用于使测量参考恒定电流流过LED串40的测量参考恒流电路。
此外，开关元件SW1到SWn分别与发光二极管LED1到LEDn并联连接，以便可以经由开关元件SW1到SWn来单独旁路流过彼此串联连接的多个发光二极管LED1到LEDn的驱动电流。
这样，在利用脉宽调制恒流驱动电路来以恒定电流驱动彼此串联连接的多个发光二极管LED1到LEDn的过程中，可以经由开关元件SW1到SWn来单独旁路流过彼此串联连接的多个发光二极管LED1到LEDn的驱动电流，由此可以检测到在各个发光二极管中的故障。
为了驱动通过彼此串联连接大量需要较高电压的发光二极管LED1到LEDn而构成的LED串40，作为用于在正常发光时间提供驱动电流的主要恒流电路的DC到DC转换器7需要耐电压，并且具有大组件。另一方面，在使用开关元件SW1到SWn而使参考电流IrefLED流过单独的发光二极管LED1到LEDn的过程中，如图11所示，由于电压能使仅仅一个发光二极管导通就足够了，因此该电压可以非常低。由于将DC到DC转换器7配置为使之可操作非常低电压的做法效率低，因此经由选择器开关60来连接DC到DC转换器70，其作为用于使测量参考恒定电流流过LED串40的测量参考恒流电路。
DC到DC转换器70构成反馈环，以用于检测由检测电阻(Rref)50从输出电压Vtest的设置中产生的电压降，并且使预定的恒定电流(IrefLED)流过串联连接的LED串40。
当参考电流LrefLED是从DC到DC转换器70提供时，FET 6在所有时间都处于导通状态中。
顺便提及，如图10和图11所示的作为一组的LED串40对应于RGB对g1到gn中的一行，而RGB对g1到gn分别对应于图9所示的n行。因此，该示例需要与LED串40相似的gn行×3(用于RGB)个电路。
关于如图10和图11所示的作为一组的LED串40中的LED 41的数量，可能存在各种情况，这是因为该数量会根据光量平衡而变化。具体而言，由于近来为了减少总数量而致使提供到每个元件的功率出现增长，因此必须检测每个元件中亮度特性的变化，并且通过调整来克服该变化。
在这种情况下，可以将晶体管用作开关元件SW1到SWn。提供到晶体管基极的开关控制信号能够提供控制，从而经由以晶体管单独构成的开关元件SW1到SWn来旁路流过彼此串联连接的多个发光二极管LED1到LEDn的驱动电流。
例如在图12所示的配置中，作为开关元件的晶体管82A到82E分别与彼此串联连接的五个发光二极管41A到41E并联连接。箝位二极管83A到83E被分别连接在晶体管82A到82E的基极和射极之间。此外，耦合电容器84A到84E被分别连接到晶体管82A到82E的基极。
彼此串联连接的五个发光二极管41A到41E分别具有从上到下的电压降Vfa到Vfe，并且根据生产批次而变化。由FET 6对这五个彼此串联连接的发光二极管41A到41E进行PWM驱动。
在具有这种配置的驱动电路中，sub_PWM信号a到e分别经由耦合电容器84A到84E而被提供到晶体管82A到82E的基极，以作为来自设置在背光驱动控制单元180中的驱动控制单元182的开关控制信号。由于晶体管82A到82E的射极电势被二极管83A到83E所箝位，因此可以将输入到耦合电容器84A到84E的sub_PWM信号a到e看作交流信号。这样，即使利用串联连接，也能够执行对晶体管82A到82E的开-关驱动，而无需考虑电势。
例如，当与发光二极管41A并联连接的晶体管82A导通时，在发光二极管41A的阳极和阴极之间的部分由于利用晶体管82A的导通电阻的短路而被旁路。这样，用于发光二极管41A的全部驱动电流都流过晶体管82A，并且发光二极管41A不发光。
下面将参考图13来描述在图12所示配置示例中的操作。
图13示出了被提供到彼此串联连接的五个晶体管82A到82E的基极的sub_PWM信号a到e的波形。而且，t1、t2、t3、t4和t5指代在图13的时基上的定时。
在时间t1处，只有sub_PWM信号a处于低电平，并且因此晶体管82A关断。在时间t1处，晶体管82B到82E全部导通，并且因此只有发光二极管41A发光。
相似地，发光二极管41B到41E可以被单独并顺序点亮；就是说，在时间t2处点亮发光二极管41B，在时间t3处点亮发光二极管41C，在时间t4处点亮发光二极管41D，并且在时间t5处点亮发光二极管41E。虽然在这种情况下将五个发光二极管的串联连接用作示例，但是在具有n个发光二极管(n是任意数目)的情况下，也可以执行相似的操作。当通过控制开-关周期比来调整旁路时间时，转移电流的精确度上升，并且可以确保测量时间。
用于驱动晶体管的sub_PWM信号a到e可以独立于main_PWM信号而被选择，因此提供了很高的自由度。另外，通过增大sub_PWM信号a到e的频率，可以获得非常短的发光时间，并且因此可以实现快速发光。
下面将描述(3)发生光量降低的模式的LED故障的检测。
可以通过测量发光二极管的光发射量来检测(3)出现光量降低的模式的LED故障。
图14示出了用于测量背光光源设备20中的发光二极管的光发射量的配置示例。
背光光源设备20可以利用上述一系列操作来选择性点亮任意的并且单独的发光二极管。因此，提供用于接收由多个发光二极管所发射的光，并且检测光量的光学传感器，顺序选择测量驱动电流流过的将被测量的发光二极管，并且可以基于光学传感器的检测输出来测量多个发光二极管之间的光发射量。
例如，如图14所示的配置具有光电二极管185，其作为用于接收从彼此串联连接的多个发光二极管LED1到LEDn所发射光的光学传感器。
光电二极管185的检测输出被经由由运算放大器186A构成的电流电压转换电路186而提供到A/D转换器187，然后再作为数字数据而被提供到微处理器188。
微处理器188经由总线189将驱动设置控制信号提供到驱动器IC 181和驱动控制单元182，所述驱动器IC 181用于利用连接到彼此串联连接的多个发光二极管LED1到LEDn的FET 6的开关控制来进行PWM驱动，并且所述驱动控制单元182用于将开关控制信号提供到分别与多个彼此串联连接的发光二极管LED1到LEDn并联连接的开关元件SW1到SWn。微处理器188执行控制，以经由各个开关元件来旁路流过除了将被测量的任意发光二极管之外的其他发光二极管的驱动电流，从而在FET 6在所有时间都处于导通状态的情况下，使测量驱动电流只流过将被测量的发光二极管。微处理器188顺序选择测量驱动电流将从其上流过的将被测量的发光二极管，并且基于光学传感器的检测输出来测量多个发光二极管之间的光发射量变化。
具体而言，微处理器188选择任意的发光二极管，从而将该发光二极管点亮一段非常短的时间(例如1μs)，由光电二极管185检测此时的值，并且然后将该值存储在存储器中。由于在非常短的时间内选择发光二极管，因此即使如该示例一样例如存在360个发光二极管，并且每个单独的发光二极管的所需时间为1μs，也总共只花费360μs。
顺便提及，当发光二极管被用作液晶显示器的背光光源时，光学传感器不一定能被放置在发光二极管附近，并因此光学传感器在布置和形状方面受限。在这种情况下，由于形状的缘故，可能存在如下情况来自位于远端位置上的发光二极管的光被检测为弱光，并且来自位于靠近传感器位置上的发光二极管的光被检测为强光。这种情况可以例如通过以存储器表的形式准备校正值数据，并且校正关于光学传感光量的数据来应对，所述校正值数据可以通过光学仿真、使用参考发光二极管的实际测量或类似手段来获得。
发光二极管的亮度特性会随着使用时间的延长而下降，并且其光发射量也会随着使用时间的延长而减少。这样，为了保持光发射量而逐渐增大驱动电流的做法会缩短发光二极管的寿命。但是，当通过考虑发光二极管的亮度特性随时间流逝的改变而获得的校正值数据被设置为存储器表，并且微处理器188执行控制，以便随时间减小驱动电流时，可以延长发光二极管的寿命。
在该配置示例中，可以驱动任意的发光二极管，并且测量、存储和校正发光输出数据，从而可以识别出其光发射量异常下降的各个发光二极管。
下面将参考图15到17来描述用于避免(1)以上被描述为在其中发生断路的故障模式的开路模式的故障的方法。
在图15所示的配置的示例中，提供了用于检测流过上述彼此串联连接的多个发光二极管LED1到LEDn的驱动电流，并且识别出位于故障位置的发光二极管的检测电路90，该检测电路90如下所述提供。
在检测电路90中，在彼此串联连接的多个发光二极管LED1到LEDn与PWM驱动FET 6之间的连接点经由分压电阻91和92而接地。FET 6的栅极经由分压电阻93和94而接地。检测电路90通过利用异或门95来比较在分压电阻91和92之间的连接中点P处获得的电压与在分压电阻93和94之间的连接中点Q处获得的电压，来识别在故障位置处的发光二极管。
在该检测电路90中，由于FET 6响应于提供到其栅极的main_PWM信号来执行开关操作，因此当彼此串联连接的多个发光二极管LED1到LEDn处于正常状态时，在分压电阻91和92之间的连接中点P处获得的电压与在分压电阻93和94之间的连接中点Q处获得的电压以彼此相反的相位改变，并且因此在所有时间，异或门95的输出都是逻辑“1”(高电平)。
当彼此串联连接的多个发光二极管LED1到LEDn中的一个发生开路时，在连接点P处的电势在所有时间都处于低电平，并且因此异或门95的输出形成与main_PWM信号相似的矩形波，该矩形波重复逻辑“1”和逻辑“0”。
当微处理器188检测到矩形波时，微处理器188根据图16的流程图所示的程序来控制驱动控制单元182，从而顺序接通分别与彼此串联连接的多个发光二极管LED1到LEDn并联连接的开关元件SW1到SWn。从而，微处理器188可以确定“m”与故障部件相对应，所述“m”是在异或门95的输出变为逻辑“1”(高电平)时，指示出开关元件SW1到SWn中的一个开关元件SWm的开关号。
具体而言，微处理器188将指示出开关元件SW1到SWn中的一个将被接通的开关元件的开关号m初始化为m＝0，就是说，微处理器188执行初始化，以便将所有开关元件SW1到SWn设置为关断状态(步骤S1)。微处理器188判断异或门95的输出是处于正常状态还是处于异常状态，在所述正常状态中，异或门95的输出在所有时间都为逻辑“1”(高电平)，而在异常状态中，异或门95的输出形成与main_PWM信号相似的矩形波(步骤S2)。
当异或门95的输出处于正常状态时，微处理器188判断开关号m是否为m＝0，即是否所有开关元件SW1到SWn都处于关断状态(步骤S3)。
当在步骤S3中的判断结果为“是”时，即所有开关元件SW1到SWn都处于关断状态时，微处理器188返回上述步骤S2，从而重复判断异或门95的输出。
当异或门95的输出处于作为上述步骤S2中判断结果的异常状态时，微处理器188递增开关号m(m＝m+1)(步骤S4)，并且接通开关元件SWm(步骤S5)。然后微处理器188返回上述步骤S2，从而重复判断异或门95的输出。
其后，当异或门95的输出被改变到作为上述步骤S2中判断结果的正常状态时，微处理器188前进至上述步骤S3，从而判断开关号m是否为m＝0，并且然后确定在异或门95的输出被改变到正常状态时，由开关号m指示的与开关元件SWm并联连接的发光二极管LEDm发生开路模式的故障(步骤S6)。
如图17所示，假设微处理器188确定m＝3，即第三个发光二极管发生故障(开路)，那么被判定为故障部件的第三个发光二极管41C被识别为发生故障，并且将与作为开关控制信号提供到FET 6的信号相同的main_PWM信号提供到作为与发光二极管41C并联连接的开关元件的晶体管82C，从而与FET 6同步地接通和关断晶体管82C，由此可以经由晶体管82C来旁路流过被识别为发生故障的发光二极管41C的驱动电流。
下面将描述(2)以上被描述为在其中发生短路的故障模式的短路模式的故障。在该配置示例中发生短路的情况下，由于恒流控制的缘故，DC到DC转换器7的输出电压Vset被自动降低对应于一个二极管的电压，并且该配置示例在正常情况下作为电子电路起作用。当提供上述光学检测机制时，可以识别出故障二极管。由于短路故障只是一种异常状态，因此该状态可以改变或转换到(1)在其中发生断路的开路模式。这种情况可以利用上述方法来应对。
权利要求
1.一种用于利用脉宽调制恒流驱动电路而以恒定电流驱动多个彼此串联连接的元件的恒流驱动设备，所述恒流驱动设备包括分别与所述多个彼此串联连接的元件并联连接的开关元件；控制电路，用于执行控制，从而经由各个开关元件来旁路流过除了将被测量的任意元件之外的其他元件的驱动电流，并且使测量驱动电流只流过所述将被测量的元件；以及检测电路，用于通过检测流过所述多个彼此串联连接的元件的驱动电流来识别在故障位置处的元件。
2.如权利要求1所述的恒流驱动设备，其中主要恒流电路和测量参考恒流电路可经由开关单元而被选择性连接到所述多个彼此串联连接的元件，所述主要恒流电路用于通过所述脉宽调制恒流驱动电路而以恒定电流驱动所述多个彼此串联连接的元件。
3.如权利要求2所述的恒流驱动设备，其中所述开关元件中的每一个都由晶体管构成；并且所述控制电路执行控制，从而经由各自由所述晶体管构成的开关元件来旁路流过所述多个彼此串联连接的元件的驱动电流。
4.如权利要求3所述的恒流驱动设备，其中所述开关元件中的每一个都包括连接在所述晶体管的基极和射极之间的二极管以及连接到所述晶体管的基极的电容器；并且所述控制电路执行控制，从而通过将开关控制信号经由所述电容器提供到所述晶体管的基极，而经由各自由所述晶体管构成的开关元件来旁路流过所述多个彼此串联连接的元件的驱动电流。
5.如权利要求3所述的恒流驱动设备，其中所述控制电路执行控制，从而通过与所述脉宽调制恒流驱动电路的脉宽调制驱动同步地操作与在故障位置处元件并联连接的所述晶体管所构成的开关元件，而在所有时间旁路流过所述在故障位置处元件的驱动电流，所述在故障位置处元件由所述检测电路识别。
6.如权利要求1所述的恒流驱动设备，其中所述多个彼此串联连接的元件是发光二极管。
7.一种用于从显示面板的背面点亮该显示面板的背光光源设备，所述背光光源设备包括多个彼此串联连接的发光二极管；分别与所述多个彼此串联连接的发光二极管并联连接的开关元件；控制电路，用于执行控制，从而经由各个开关元件来旁路流过除了将被测量的任意发光二极管之外的其他发光二极管的驱动电流，并且使测量驱动电流只流过所述将被测量的发光二极管；以及检测电路，用于通过检测流过所述多个彼此串联连接的发光二极管的驱动电流来识别在故障位置处的发光二极管。
8.如权利要求7所述的背光光源设备，其中主要恒流电路和测量参考恒流电路可经由开关单元而被选择性连接到所述多个彼此串联连接的发光二极管，所述主要恒流电路用于利用脉宽调制恒流驱动电路而以恒定电流驱动所述多个彼此串联连接的发光二极管。
9.如权利要求8所述的背光光源设备，其中所述开关元件中的每一个都由晶体管构成；并且所述控制电路执行控制，从而经由各自由所述晶体管构成的开关元件来旁路流过所述多个彼此串联连接的发光二极管的驱动电流。
10.如权利要求9所述的背光光源设备，其中所述开关元件中的每一个都包括连接在所述晶体管的基极和射极之间的二极管以及连接到所述晶体管的基极的电容器；并且所述控制电路执行控制，从而通过将开关控制信号经由所述电容器提供到所述晶体管的基极，而经由各自由所述晶体管构成的开关元件来旁路流过所述多个彼此串联连接的发光二极管的驱动电流。
11.如权利要求9所述的背光光源设备，其中所述控制电路执行控制，从而通过与所述脉宽调制恒流驱动电路的脉宽调制驱动同步地操作与在故障位置处的发光二极管并联连接的所述晶体管所构成的开关元件，而在所有时间旁路流过所述在故障位置处的发光二极管的驱动电流，所述在故障位置处的发光二极管由所述检测电路识别。
12.一种彩色液晶显示设备，包括具有颜色过滤器的传输型彩色液晶显示面板；以及用于从所述彩色液晶显示面板的背面点亮该彩色液晶显示面板的背光光源设备；其中所述背光光源设备包括多个彼此串联连接的发光二极管；分别与所述多个彼此串联连接的发光二极管并联连接的开关元件；控制电路，用于执行控制，从而经由各个开关元件来旁路流过除了将被测量的任意发光二极管之外的其他发光二极管的驱动电流，并且使测量驱动电流只流过所述将被测量的发光二极管；以及检测电路，用于通过检测流过所述多个彼此串联连接的发光二极管的驱动电流来识别在故障位置处的发光二极管。
13.如权利要求12所述的彩色液晶显示设备，其中主要恒流电路和测量参考恒流电路可经由开关单元而被选择性连接到所述多个彼此串联连接的发光二极管，所述主要恒流电路用于利用脉宽调制恒流驱动电路而以恒定电流驱动所述多个彼此串联连接的发光二极管。
14.如权利要求13所述的彩色液晶显示设备，其中所述开关元件中的每一个都由晶体管构成；并且所述控制电路执行控制，从而经由各自由所述晶体管构成的开关元件来旁路流过所述多个彼此串联连接的发光二极管的驱动电流。
15.如权利要求14所述的彩色液晶显示设备，其中所述开关元件中的每一个都包括连接在所述晶体管的基极和射极之间的二极管以及连接到所述晶体管的基极的电容器；并且所述控制电路执行控制，从而通过将开关控制信号经由所述电容器提供到所述晶体管的基极，而经由各自由所述晶体管构成的开关元件来旁路流过所述多个彼此串联连接的发光二极管的驱动电流。
16.如权利要求14所述的彩色液晶显示设备，其中所述控制电路执行控制，从而通过与所述脉宽调制恒流驱动电路的脉宽调制驱动同步地操作与在故障位置处的发光二极管并联连接的所述晶体管所构成的开关元件，而在所有时间旁路流过所述在故障位置处的发光二极管的驱动电流，所述在故障位置处的发光二极管由所述检测电路识别。
全文摘要
本发明提供了一种恒流驱动设备，其用于利用脉宽调制恒流驱动电路而以恒定电流驱动多个彼此串联连接的元件，该恒流驱动设备包括分别与多个彼此串联连接的元件并联连接的开关元件；控制电路，其用于执行控制，从而经由各个开关元件来旁路流过除了将被测量的任意元件之外的其他元件的驱动电流，并且使测量驱动电流只流过将被测量的元件；以及检测电路，其用于通过检测流过多个彼此串联连接的元件的驱动电流来识别在故障位置处的元件。
文档编号H01L33/00GK1691126SQ200510066070
公开日2005年11月2日 申请日期2005年4月20日 优先权日2004年4月20日
发明者古川德昌 申请人:索尼株式会社