專利名稱：驅動電路的制作方法
技術領域：
本發明涉及驅動電路、尤其涉及用來驅動發光元件的驅動電路。
背景技術：
以往，作為液晶顯示面板的背光用，采用的是白色發光二極管(以下稱為白色LED)。由于該白色LED具有3.2V～3.8V的VF(正向電壓降)，故為了使白色LED發光，需要在白色LED的陽極、陰極間施加該VF左右的電壓。但是，由于作為白色LED的驅動電路的動作電源電壓的規格，例如要求2.7V～5.5V的電源電壓范圍，故在電源電壓Vdd某種程度低的情況下，將電源電壓Vdd升壓為1.5倍，以供給到白色LED。
圖14是驅動該白色LED用的驅動電路的電路圖。在圖14中，從1.5Vdd升壓電路160向白色LED150的陽極供給1.5Vdd的升壓電壓，經驅動晶體管170向白色LED150的陰極施加接地電壓Vss(0V)。1.SVdd升壓電路160是從電源電壓Vdd生成1.5Vdd的電路。在專利文獻1中公開了該1.5Vdd升壓電路160。
專利文獻1特開2001-231249號公報。
發明內容
為了使白色LED以高亮度發光，需要大的驅動電流，因此需要增大構成1.5Vdd升壓電路160的晶體管的尺寸。因此，伴隨晶體管的寄生電容增加。這樣，若通過白色LED的亮度調整而使1.5Vdd升壓電路160的輸出電流降低，則無法忽略因晶體管產生的寄生電容的充放電電流，存在1.5Vdd升壓電路160的效率惡化的問題。
因此，本發明的驅動電路是一種驅動發光元件的電路，其中具備電壓轉換電路，其包括電荷傳輸元件和與該電荷傳輸元件耦合的電容器，根據施加在電容器上的時鐘，將輸入到電荷傳輸元件的輸入電壓轉換為規定的驅動電壓。來自該電壓轉換電路的驅動電壓被供給到發光元件。另外，具備控制流經發光元件的驅動電流，以進行發光元件的亮度調整的亮度調整電路。而且，具備頻率切換電路，其若通過該亮度調整電路進行的亮度調整，驅動電流降低，則進行頻率切換，以便根據其來降低供給到電壓轉換電路的時鐘的頻率。
根據本發明，由于若發光元件的驅動電流降低，則根據其、向電壓轉換電路(例如升壓電路)供給的時鐘的頻率也降低，所以也可以降低構成電壓轉換電路的電荷傳輸元件或時鐘驅動器等的寄生電容的充放電電流，驅動電路的效率提高。
圖1是本發明的第1實施方式涉及的驅動電路的電路圖。
圖2是本發明的第1實施方式涉及的驅動電路的分頻器的電路圖。
圖3是說明本發明的第1實施方式涉及的驅動電路的動作的圖。
圖4是說明本發明的第1實施方式涉及的驅動電路的動作的時間圖。
圖5是本發明的第1實施方式涉及的驅動電路的升壓電路的電路圖。
圖6是說明本發明的第1實施方式涉及的升壓電路的動作的時間圖。
圖7是本發明的第2實施方式涉及的驅動電路的電路圖。
圖8是本發明的第2實施方式涉及的驅動電路的-0.5Vdd產生電路的電路圖。
圖9是本發明的第2實施方式涉及的驅動電路的-0.5Vdd產生電路的動作時間圖。
圖10是本發明的第3實施方式涉及的驅動電路的電路圖。
圖11是本發明的第3實施方式涉及的驅動電路的電壓調整電路的電路圖。
圖12是說明本發明的第3實施方式的驅動電路的動作的圖。
圖13是本發明的第4實施方式涉及的驅動電路的電路圖。
圖14是現有例涉及的驅動電路的電路圖。
圖中10-運算放大器，20-白色LED，30-開關電路，40-脈沖檢測電路，50-升壓電路，60-分頻器，70-振蕩器，80--0.5Vdd產生電路。
具體實施例方式
接著，一邊參照附圖，一邊說明本發明的第1實施方式。圖1是本實施方式涉及的驅動電路的電路圖。
在電壓輸出器(voltage follower)用的運算放大器10的正輸入端子(+)上施加基準電壓Vset，其輸出施加在N溝道型MOS晶體管M21的柵極上，負輸入端子(-)連接N溝道型MOS晶體管M21的源極。在M21的源極和接地電壓Vss之間連接有電阻R1。因此，M21的源極電壓Vx由運算放大器10控制為等于基準電壓Vset，其結果是，在電阻R1上產生電流I(＝Vset/R1)。該電流I流經構成第1電流反射鏡電路的一對P溝道型MOS晶體管M22、M23(電流比1∶m)。
而且，在第1電流反射鏡電路中被放大為m倍的電流mI，被輸入到將第1電流反射鏡電路翻折的第2電流反射鏡電路。第2電流反射鏡電路由N溝道型MOS晶體管M24和20個N溝道型MOS晶體管M31～M50構成。N溝道型MOS晶體管M31～M50的每一個，通過開關電路30，切換是否與N溝道型MOS晶體管M24構成電流反射鏡。
例如，N溝道型MOS晶體管M31的柵極由開關SW1切換是與N溝道型MOS晶體管M24的柵極連接、還是與接地電壓Vss連接。若N溝道型MOS晶體管M31的柵極與N溝道型MOS晶體管M24的柵極連接，則這些晶體管成為電流反射鏡關系，在N溝道型MOS晶體管M31中流過N溝道型MOS晶體管M24所流經的電流的n倍電流mnI。
另一方面，若N溝道型MOS晶體管M31的柵極連接接地電壓Vss，則N溝道型MOS晶體管M31中不流經電流。其他N溝道型MOS晶體管M32～M50與開關SW2～SW20的關系是同樣的。開關SW1～SW20可以分別由反相電路構成。
這樣，在從N溝道型MOS晶體管M31～M50中選擇的MOS晶體管的每一個中流經電流I被m×n倍的電流mnI，該大電流mnI被供給到連接N溝道型MOS晶體管M31～M50的白色LED20。這樣，可以進行白色LED20的亮度調整。
上述開關電路30的開關SW1～SW20的切換，如后所述，根據來自脈沖檢測電路40的脈沖檢測信號P1、P2、…P10來進行。脈沖檢測電路40是計數施加在亮度調整用端子41上的亮度調整脈沖BP的電路。
另外，設有向白色LED20供給升壓過的電源電壓的升壓電路50。升壓電路50包括電荷傳輸元件和與該電荷傳輸元件耦合的電容器，是根據施加在電容器上的時鐘CLK而將輸入到電荷傳輸元件的電源電壓Vdd轉換為1.5Vdd的電路。關于其詳細的電路構成與動作將在后面敘述。
從分頻器60向該升壓電路50供給時鐘CLK。分頻器60是具備將來自振蕩器(OSC)70的源振時鐘OCLK分頻，生成具有頻率fo、fo/2、fo/4、fo/8、fo/16的多種時鐘，同時根據脈沖檢測電路40的檢測結果選擇性輸出這些時鐘的功能的電路。如圖2所示，該分頻器60具有第1～第4雙穩態多諧振蕩器FF1、FF2、FF3、FF4。
從源振時鐘OCLK可得到具有頻率fo的第1時鐘，從第1雙穩態多諧振蕩器FF1的輸出端子Q1可得到具有頻率fo/2的第2時鐘，從第2雙穩態多諧振蕩器FF2的輸出端子Q2可得到具有頻率fo/4的第3時鐘，從第3雙穩態多諧振蕩器FF3的輸出端子Q3可得到具有頻率fo/8的第4時鐘，從第4雙穩態多諧振蕩器FF4的輸出端子Q4可得到具有頻率fo/16的第5時鐘。
而且，通過由來自脈沖檢測電路40的頻率切換信號CS進行接通斷開控制的開關CSW1、CSW2、CSW3、CSW4、CSW5，選擇上述第1～第5時鐘的任一個，作為時鐘CLK輸出。
還有，如上所述，可以不用分頻器60分頻來自振蕩器(OSC)70的源振時鐘OCLK，而是采用能可變控制頻率的振蕩器(例如電壓控制型振蕩器)。
接著，參照圖3、圖4說明上述驅動電路的動作。若向亮度調整用端子41施加第1個亮度調整脈沖BP，則來自脈沖檢測電路40的脈沖檢測信號P1、P2、…P10，在以反相電路構成開關電路30的情況下，全部成為L電平(低電平)，20個N溝道型MOS晶體管M31～M50全部接通，即切換開關SW1～SW20，以使N溝道型MOS晶體管M31～M50全部與N溝道型MOS晶體管M24構成電流反射鏡。由此，全部的N溝道型MOS晶體管M31～M50中流過驅動電流，白色LED20的驅動電流ID成為最大值(100％)。此時，根據來自脈沖檢測電路40的頻率切換信號CS，分頻器60的開關CSW1接通，從分頻器60輸出具有頻率fo的時鐘CLK，并向升壓電路50供給。
接下來，若施加第2個亮度調整脈沖BP，則來自脈沖檢測電路40的脈沖檢測信號P1變化為H電平(高電平)，20個N溝道型MOS晶體管M31～M50中的16個接通，切換開關SW1～SW20，以使這些和N溝道型MOS晶體管M24構成電流反射鏡。
由此，由于20個N溝道型MOS晶體管M31～M50中，只有16個中流過驅動電流，故白色LED20的驅動電流ID降低到最大值的80％。
同樣，每次向亮度調整用端子41施加亮度調整脈沖BP，來自脈沖檢測電路40的脈沖檢測信號P1、P2、…P10就依次變化為H電平，通過減少20個N溝道型MOS晶體管M31～M50中接通的晶體管數目，從而白色LED20的驅動電流ID減少，其發光亮度降低。在這里，在白色LED20的驅動電流ID為最大值的60％～100％的情況下，從分頻器60輸出具有頻率fo的時鐘CLK。這是因為在該驅動電流范圍內，要求升壓電路50的輸出電流相當大的緣故。
而且，若施加第5個亮度調整脈沖BP，則由于20個N溝道型MOS晶體管M31～M50中、只有10個中流過驅動電流，故白色LED20的驅動電流ID下降到最大值的50％。此時，根據來自脈沖檢測電路40的頻率切換信號CS，分頻器60的開關CSW1斷開，相反開關CSW2接通，從分頻器60輸出具有頻率fo/2的時鐘CLK，并供給到升壓電路50。在這里，在白色LED20的驅動電流ID為最大值的30％～50％的情況下，從分頻器60輸出具有頻率fo/2的時鐘CLK。
并且，若施加第8個亮度調整脈沖BP，則由于20個N溝道型MOS晶體管M31～M50中、只有4個中流過驅動電流，故白色LED20的驅動電流ID下降到最大值的20％。此時，根據來自脈沖檢測電路40的頻率切換信號CS，分頻器60的開關CSW2斷開，相反開關CSW3接通，從分頻器60輸出具有頻率fo/4的時鐘CLK，并供給到升壓電路50。同樣，若施加第9個亮度調整脈沖BP，則由于20個N溝道型MOS晶體管M31～M50中、只有2個中流過驅動電流，故白色LED20的驅動電流ID下降到最大值的10％。
此時，根據來自脈沖檢測電路40的頻率切換信號CS，分頻器60的開關CSW3斷開，相反開關CSW4接通，從分頻器60輸出具有頻率fo/8的時鐘CLK，并供給到升壓電路50。另外，若進一步施加第10個亮度調整脈沖BP，則由于20個N溝道型MOS晶體管M31～M50中、只有2個中流過驅動電流，故白色LED20的驅動電流ID下降到最大值的5％。此時，根據來自脈沖檢測電路40的頻率切換信號CS，分頻器60的開關CSW4斷開，相反開關CSW5接通，從分頻器60輸出具有頻率fo/16的時鐘CLK，并供給到升壓電路50。
接著，參照圖5及圖6，對升壓電路50的具體電路構成及動作進行說明。圖5(a)表示從上述分頻器60向時鐘驅動器CD輸入的時鐘CLK為H電平的情況；圖5(b)表示時鐘CLK為L電平的情況。
在第1轉換用MOS晶體管M11的源極上施加電源電壓Vdd，該第1轉換用MOS晶體管M11的漏極連接在第2轉換用MOS晶體管M12的源極上。第1轉換用MOS晶體管M11和第2轉換用MOS晶體管M12起電荷傳輸元件的作用。
在這里，第1轉換用MOS晶體管M11和第2轉換用MOS晶體管M12都是P溝道型。其理由為從相同電路得到用來使第1轉換用MOS晶體管M11和第2轉換用MOS晶體管M12導通截止的電壓的緣故。為了使第1轉換用MOS晶體管M11和第2轉換用MOS晶體管M12導通，可以向這些的柵極提供接地電壓Vss，在使其截止的情況下，也可以向這些的柵極提供該電路的輸出電壓Vout(＝1.5Vdd)。
另外，在第1電容器C1的一方端子上連接有時鐘驅動器CD的輸出。時鐘驅動器CD是在電源電壓Vdd與接地電壓Vss之間串聯連接P溝道型MOS晶體管M16、N溝道型MOS晶體管M17而構成為CMOS反相器。而且，在時鐘驅動器CD上施加時鐘CLK，該時鐘CLK由時鐘驅動器CD反轉。該反轉時鐘*CLK作為時鐘驅動器CD的輸出，而施加在第1電容器C1的一方端子上。
此外，第2電容器C2，其一方的端子連接有第1及第2轉換用MOS晶體管M11、M12的連接點。第3轉換用MOS晶體管M13連接在第2電容器C2的另一方端子與電源電壓Vdd之間。
進而，第4轉換用MOS晶體管M14連接于第1電容器C1的另一方端子與第2電容器C2的另一方端子之間。第5轉換用MOS晶體管M15連接于第1電容器C1的另一方端子和作為第2轉換用MOS晶體管M12的漏極的輸出端子上。而且，該電路從第2轉換用MOS晶體管M12的漏極得到輸出電壓Vout(＝1.5Vdd)。
在這里，第3及第5轉換用MOS晶體管M13、M15是P溝道型，第4轉換用MOS晶體管M14是N溝道型。將第3及第5轉換用MOS晶體管M13、M15設為P溝道型的理由為與上述的同樣，從相同電路內得到使第3轉換用MOS晶體管M13及第5轉換用MOS晶體管M15導通截止的電壓的緣故。
再有，第1及第2電容器C1、C2具有相等的電容值。此外，第1、第2、第3、第4、第5轉換用MOS晶體管M11、M12、M13、M14、M15，根據時鐘CLK的電壓電平，通過由未圖示的控制電路控制柵極電壓，從而如后所述，可以控制這些晶體管的導通(ON)、截止(OFF)。
接著，一邊參照圖5(a)、(b)、圖6，一邊說明該電路的動作。圖6是該電荷泵電路的穩定狀態中的動作時序圖。首先，對時鐘CLK為H電平時的電荷泵電路的動作進行說明(參照圖5(a)、圖6)。此時，時鐘驅動器CD的N溝道型MOS晶體管M17導通，反轉時鐘*CLK成為L電平(0V)。另外，第1、第4轉換用MOS晶體管M11、M14導通，第2、第3、第5轉換用MOS晶體管M12、M13、M15截止。
這樣，如圖5(a)中的粗虛線所示，從電源電壓開始，以通過第1轉換用MOS晶體管M11、第2電容器C2、第4轉換用MOS晶體管M14、第1電容器C1、時鐘驅動器CD的N溝道型MOS晶體管M17的路徑，第1電容器C1及第2電容器C2被串聯連接并被充電。由此，第2電容器C2的一方端子的電壓V11被充電為Vdd，另一方的端子的電壓V12被充電為0.5Vdd，第1電容器C1的另一方端子的電壓V13也被充電為0.5Vdd。
接下來，對時鐘CLK為L電平時的電荷泵電路的動作進行說明(參照圖5(b)、圖6)。此時，時鐘驅動器CD的P溝道型MOS晶體管M16導通，反轉時鐘*CLK成為H電平。另外，第1、第4轉換用MOS晶體管M11、M14截止，第2、第3、第5轉換用MOS晶體管M12、M13、M15導通。
這樣，如圖5(b)中的粗線所示，從2條路徑向輸出端子供給1.5Vdd。1條路徑從電源電壓Vdd開始，通過第3轉換用MOS晶體管M13、第2電容器C2、第2轉換用MOS晶體管M12，第2電容器C2的電荷被放電，向輸出端子供給1.5Vdd。這是因為第2電容器C2的另一方電壓V12在時鐘CLK為H電平時被充電為0.5Vdd，故通過導通第3轉換用MOS晶體管M13，從而伴隨電壓V12從0.5Vdd變化為Vdd，通過第2電容器C2的電容耦合，第2電容器的一方端子的電壓V11從Vdd升壓為1.5Vdd的緣故。
另一條路徑從電源電壓Vdd開始，通過時鐘驅動器CD的P溝道型MOS晶體管M16、第1電容器C1、第5轉換用MOS晶體管M15，第1電容器C1的電荷被放電，向輸出端子供給1.5Vdd。
這是因為在時鐘CLK為H電平時，雖然第1電容器的另一方端子的電壓V13被充電為0.5Vdd，但若時鐘CLK變化為L電平，則通過導通P溝道型MOS晶體管M16，從而伴隨第1電容器C1的一方端子的電壓從0V變化為Vdd，根據第1電容器C1的電容耦合，第1電容器C1的另一方端子的電壓V13從0.5Vdd升壓為1.5Vdd的緣故。
通過交替重復該時鐘CLK為L電平時的動作與為H電平時的動作，從而作為輸出電壓Vout，可以得到將電源電壓Vdd已1.5倍后的1.5Vdd。
在這里，若將升壓電路50的寄生電容設為Cp，將時鐘CLK的頻率設為f，將振幅電壓設為V，則升壓電路50內部消耗的自消耗電流Ip可以通過Ip＝Cp×f×V來表示。通過降低時鐘CLK的頻率f，從而可以減小自消耗電流。升壓電路50的寄生電容以Cp為主，是構成升壓電路50的電荷傳輸元件(第1轉換用MOS晶體管M11及第2轉換用MOS晶體管M12)或時鐘驅動器CD等的寄生電容(主要是柵極電容)。
現在，若設升壓電路50的自消耗電流Ip為5mA，輸出電流Iout為100mA，則升壓電路50的效率(＝Iout×100/(Iout+Ip))為100×100/(100+5)＝95％左右，但若將時鐘CLK的頻率f保持不變，使輸出電流Iout減少到5mA，則升壓電路50的效率降低到5×100/(5+5)＝50％左右。因此，例如在使輸出電流Iout減少到5mA時，通過使時鐘CLK的頻率f減少到1/16，從而可以降低自消耗電流Ip，可以提高升壓電路50的效率。該情況下的效率為5×100/(5+0.3)＝94％。
這樣，根據本實施方式的驅動電路，由于若白色LED20的驅動電流ID降低，則與此相對應，向升壓電路50供給的時鐘CLK的頻率也降低，故構成升壓電路50的電荷傳輸元件(第1轉換用MOS晶體管M11及第2轉換用MOS晶體管M12)或時鐘驅動器CD等的寄生電容(主要是柵極電容)的充放電電流也降低，升壓電路50的效率提高，甚至驅動電路的效率提高。
下面，對本發明的第2實施方式進行說明。圖7是該實施方式涉及的驅動電路的電路圖。在本實施方式中，取代第1實施方式的升壓電路50，采用了-0.5Vdd產生電路80。在該實施方式中，在白色LED20的陽極上施加Vdd，在其陰極上施加-0.5Vdd。施加在白色LED20的陽極、陰極間的電壓，與第1實施方式同樣，是1.5Vdd。另外，在N溝道型MOS晶體管M24、M31～M50的源極上施加-0.5Vdd。
再有，即使對于開關電路30的開關SW1～SW20，在使N溝道型MOS晶體管M31～M50截止時，也變更為將-0.5Vdd施加在N溝道型MOS晶體管M31～M50的源極上。其他構成與第1實施方式相同。
接著，參照附圖對-0.5Vdd產生電路80的具體電路構成及動作進行說明。圖8是-0.5Vdd產生電路80的電路圖，圖8(a)表示作為時鐘驅動器CD的輸入時鐘的時鐘CLK為L電平(低電平)的情況，圖8(b)表示時鐘CLK為H電平(高電平)的情況。在第1轉換用MOS晶體管M1的源極上施加接地電壓Vss(0V)，該第1轉換用MOS晶體管M1的漏極連接在第2轉換用MOS晶體管M2的源極上。第1轉換用MOS晶體管M1和第2轉換用MOS晶體管M2起電荷傳輸元件的作用。
在這里，第1轉換用MOS晶體管M1和第2轉換用MOS晶體管M2都是N溝道型。其理由為從相同電路得到用來使第1轉換用MOS晶體管M11和第2轉換用MOS晶體管M12導通截止的電壓的緣故。為了使第1轉換用MOS晶體管M11和第2轉換用MOS晶體管M12導通，可以向這些的柵極提供電源電壓Vdd，在使其截止的情況下，也可以向這些的柵極提供該電路的輸出電壓Vout(＝-0.5Vdd)。
另外，在第1電容器C1的一方端子上連接有時鐘驅動器CD的輸出。時鐘驅動器CD是在電源電壓Vdd與接地電壓Vss之間串聯連接P溝道型MOS晶體管M6、N溝道型MOS晶體管M7而構成為CMOS反相器。而且，在時鐘驅動器CD上施加時鐘CLK，該時鐘CLK由時鐘驅動器CD反轉。該反轉時鐘*CLK作為時鐘驅動器CD的輸出，而施加在第1電容器C1的一方端子上。
并且，為了降低時鐘驅動器CD的穿透電流，也可構成為在P溝道型MOS晶體管M6的柵極上施加時鐘CLK，在N溝道型MOS晶體管M7的柵極上施加延遲了時鐘CLK的時鐘CLK’。
此外，第2電容器C2，其一方的端子連接有第1及第2轉換用MOS晶體管M1、M2的連接點。第3轉換用MOS晶體管M3連接在第2電容器C2的另一方端子與接地電壓Vss(0V)之間。
進而，第4轉換用MOS晶體管M4連接于第1電容器C1的另一方端子與第2電容器C2的另一方端子之間。第5轉換用MOS晶體管M5連接于第1電容器C1的另一方端子和作為第2轉換用MOS晶體管M2的漏極的輸出端子上。而且，該電路從第2轉換用MOS晶體管M2的漏極得到輸出電壓Vout(＝-0.5Vdd)。
在這里，第3、第5轉換用MOS晶體管M3、M5是N溝道型。這與第1轉換用MOS晶體管M1及第2轉換用MOS晶體管M2同樣，是因為從相同電路內得到使這些晶體管導通截止的電壓的緣故。即，為了使第3轉換用MOS晶體管M3及第5轉換用MOS晶體管M5導通，可以向這些的柵極提供電源電壓Vdd，在使其截止的情況下，也可以向這些的柵極提供該電路的輸出電壓Vout(＝-0.5Vdd)。
關于第4轉換用MOS晶體管M4，雖然可以是P溝道型也可以是N溝道型，但為了減小圖案面積，優選為N溝道型。在第4轉換用MOS晶體管M4為N溝道型的情況下，為了使其導通，可以向其柵極提供電源電壓Vdd，在使其截止的情況下，也可以向其柵極提供該電路的輸出電壓Vout(＝-0.5Vdd)。第4轉換用MOS晶體管M4為P溝道型的情況下，為了使其導通，也可在向其柵極提供接地電壓Vss或輸出電壓Vout，在使其截止的情況下也可在其柵極提供電源電壓Vdd。
再有，第1及第2電容器C1、C2具有相等的電容值。此外，第1、第2、第3、第4、第5轉換用MOS晶體管M1、M2、M3、M4、M5，根據時鐘CLK的電壓電平，通過由未圖示的控制電路控制柵極電壓，從而如下所述，可以控制這些的導通(ON)、截止(OFF)。
接著，一邊參照圖8(a)、(b)、圖9，一邊說明該-0.5Vdd產生電路80的動作。圖9是該-0.5Vdd產生電路80的穩定狀態中的動作時間圖。
首先，對時鐘CLK為L電平時的電荷泵電路的動作進行說明(參照圖8(a)、圖9)。此時，由于時鐘驅動器CD的P溝道型MOS晶體管M6導通，N溝道型MOS晶體管M7截止，故反轉時鐘*CLK成為H電平(Vdd電平)。另外，導通第1、第4轉換用MOS晶體管M1、M4，截止第2、第3、第5轉換用MOS晶體管M2、M3、M5。
這樣，如圖8(a)中的粗線所示，以通過時鐘驅動器CD的P溝道型MOS晶體管M6、第1電容器C1、第4轉換用MOS晶體管M4、第2電容器C2、第1轉換用MOS晶體管M1、接地電壓Vss的路徑，第1電容器C1及第2電容器C2被串聯連接并被充電。
由此，第1電容器C1的一方端子被充電為Vdd，另一方的端子的電壓V1被充電為+0.5Vdd，第2電容器C2的另一方端子的電壓V3也被充電為+0.5Vdd。
接下來，對時鐘CLK為H電平時的電路動作進行說明(參照圖8(b)、圖9)。此時，由于時鐘驅動器CD的N溝道型MOS晶體管M7導通，P溝道型MOS晶體管M6截止，故反轉時鐘*CLK成為L電平(Vss電平)。另外，截止第1、第4轉換用MOS晶體管M1、M4，導通第2、第3、第5轉換用MOS晶體管M2、M3、M5。
這樣，如圖8(b)中的粗虛線所示，從2條路徑向輸出端子供給-0.5Vdd。1條路徑從接地電壓Vss開始，通過第3轉換用MOS晶體管M3、第2電容器C2、第2轉換用MOS晶體管M2，第2電容器C2的電荷被放電，向輸出端子供給-0.5Vdd。這是因為第2電容器C2的另一方電壓V3在時鐘CLK為L電平時被充電為+0.5Vdd，故通過導通第3轉換用MOS晶體管M3，從而伴隨電壓V3從+0.5Vdd變化為Vss，通過第2電容器C2的電容耦合，第2電容器的一方端子的電壓V2從Vss(0V)降壓為-0.5Vdd的緣故。
另一條路徑從接地電壓Vss開始，通過時鐘驅動器CD的N溝道型MOS晶體管M7、第1電容器C1、第5轉換用MOS晶體管M5，第1電容器C1的電荷被放電，向輸出端子供給-0.5Vdd。這是因為在時鐘CLK為L電平時，雖然第1電容器的另一方端子的電壓V1被充電為+0.5Vdd，但若時鐘CLK變化為H電平，則通過導通N溝道型MOS晶體管M7，從而伴隨第1電容器C1的一方端子的電壓從Vdd變化為Vss，根據第1電容器C1的電容耦合，第1電容器C1的另一方端子的電壓V1從+0.5Vdd降壓為-0.5Vdd的緣故。
通過交替重復該時鐘CLK為L電平時的動作與為H電平時的動作，從而作為輸出電壓Vout，可以得到將電源電壓Vdd-0.5倍后的-0.5Vdd。這樣，由于采用了-0.5Vdd產生電路80，故多用N溝道型MOS晶體管的結果是，可以縮小用來得到與以往同等的LED20的驅動電流mnI的電路的圖案面積，且實現效率改善。
這樣，由于即使在本實施方式的驅動電路中，若白色LED20的驅動電流ID的驅動電流降低，則與此相對應，向-0.5Vdd產生電路80供給的時鐘CLK的頻率也降低，故構成-0.5Vdd產生電路80的電荷傳輸元件(第1轉換用MOS晶體管M1及第2轉換用MOS晶體管M2)或時鐘驅動器CD等的寄生電容(主要是柵極電容)的充放電電流也降低，-0.5Vdd產生電路80的效率提高，甚至驅動電路的效率提高。
接下來，說明本發明的第3實施方式。圖10是該實施方式涉及的驅動電路的電路圖。與在第1及第2實施方式中、為了進行白色LED20的亮度調整而采用開關電路30數字化地控制白色LED20的驅動電流ID相對，在本實施方式中設置電壓調整電路90，模擬地控制白色LED20的驅動電流ID。關于其他構成，與第1實施方式同樣。電壓調整電路90是根據來自脈沖檢測電路40的電壓調整信號PS，將基準電壓Vset電壓轉換為基準電壓VS的電路。
圖11是電壓調整電路90的電路圖。在運算放大器91的正輸入端子(+)上施加基準電壓Vset。在運算放大器91的輸出與接地電壓Vss之間串聯連接有11個電阻r1、r2、…r11。在這些電阻的各連接點與運算放大器91的負輸入端子(-)之間分別連接有1 0個N溝道型MOS晶體管T1、T2、…T10。
另外，相當于來自脈沖檢測電路40的電壓調整信號PS的4位的電壓調整數據(B1，B2，B3，B4)被輸入到譯碼器92中。譯碼器92的輸出信號分別施加在10個N溝道型MOS晶體管T1、T2、…T10的柵極上，根據該電壓調整數據(B1，B2，B3，B4)，任一個晶體管導通。
圖12是說明該驅動電路的動作的圖。若在脈沖檢測電路40的亮度調整用端子41上施加第1個亮度調整脈沖BP，則從脈沖檢測電路40向電壓調整電路90供給電壓調整數據(0，0，0，0)。由此，只有N溝道型MOS晶體管T1導通，根據其，VS＝VS1產生。用下式表示VS1。VS1＝Vset×(R+r11)/r11。在這里，R＝r1+r2+…+r10。
而且，由運算放大器10控制N溝道型MOS晶體管M22的源極電壓Vx，以使其等于基準電壓VS，其結果是，在電阻R1上產生電流I1(＝VS1/R1)。該電流I1流經構成第1電流反射鏡電路的一對P溝道型MOS晶體管M22、M23(電流比1∶m)。并且，用第1電流反射鏡電路放大為m倍的電流mI1被輸入到翻折第1電流反射鏡電路的第2電流反射鏡電路中。第2電流反射鏡電路由一對N溝道型MOS晶體管M24、M25(電流比1∶n)構成。電流mI1通過該第2電流反射鏡電路進一步被n倍，成為白色LED20的驅動電流ID(ID＝mnI1)。
此外，若在脈沖檢測電路40的亮度調整用端子41上施加第2個亮度調整脈沖BP，則從脈沖檢測電路40向電壓調整電路90供給電壓調整數據(1，0，0，0)。由此，只有N溝道型MOS晶體管T2導通，根據其，VS＝VS2產生。在這里，VS2小于VS1。由此，電阻R1中流過的電流I2(＝VS2/R1)也小于電流I1。因此，白色LED20的驅動電流ID也同樣變小。
這樣，采用電壓調整電路90，可以模擬地調整白色LED20的驅動電流ID。在這里，白色LED20的驅動電流ID，如圖12所示，根據電壓調整數據(B1，B2，B3，B4)，以變化到100％～5％的方式設定電阻r1、r2…r11的各電阻值。
而且，根據來自脈沖檢測電路40的頻率切換信號CS，來控制向升壓電路50供給的時鐘CLK的頻率f這點與第1實施方式完全相同。
接著，對本發明的第4實施方式進行說明。圖13是該實施方式涉及的驅動電路的電路圖。在該實施方式中，取代第3實施方式的升壓電路50，采用了-0.5Vdd產生電路80。在該實施方式中，在白色LED20的陽極上施加Vdd，在其陰極上施加-0.5Vdd。施加在白色LED20的陽極、陰極間的電壓與第3實施方式同樣，為1.5Vdd。關于其他方面，與第3實施方式同樣。
并且，本發明并未限于白色LED20，也可以廣泛適用于紅色LED、綠色LED、藍色LED、具有陽極與陰極的其他發光元件的驅動電路中。
權利要求
1.一種驅動電路，其特征在于，具備電壓轉換電路，其包括電荷傳輸元件和與該電荷傳輸元件耦合的電容器，根據施加在所述電容器上的時鐘，將輸入到所述電荷傳輸元件的輸入電壓轉換為規定的驅動電壓；發光元件，其被供給了來自所述電壓轉換電路的所述驅動電壓；亮度調整電路，其控制流經所述發光元件的驅動電流，以進行所述發光元件的亮度調整；和頻率切換電路，若通過由所述亮度調整電路進行的亮度調整，所述驅動電流降低，則進行頻率切換以便根據其來降低所述時鐘的頻率。
2.根據權利要求1所述的驅動電路，其特征在于，所述亮度調整電路具備多個電流供給晶體管，其向所述發光元件供給電流；脈沖檢測電路，其檢測從外部輸入的亮度調整用脈沖；和第1開關電路，其根據所述脈沖檢測電路的脈沖檢測結果，使所述多個電流供給晶體管選擇性地被活性化。
3.根據權利要求2所述的驅動電路，其特征在于，所述頻率切換電路具備分頻器，其將時鐘分頻，以產生頻率不同的多個時鐘；和第2開關電路，其根據所述脈沖檢測電路的脈沖檢測結果，從多個時鐘中選擇任一個時鐘，并供給到所述電壓轉換電路。
4.根據權利要求1所述的驅動電路，其特征在于，所述亮度調整電路具備電流供給晶體管，其向所述發光元件供給電流；電流電壓轉換電路，其將規定電壓轉換為流經所述電流供給晶體管的電流；脈沖檢測電路，其檢測從外部輸入的亮度調整用脈沖；和電壓調整電路，其根據所述脈沖檢測電路的脈沖檢測結果，調整所述規定電壓。
5.根據權利要求4所述的驅動電路，其特征在于，所述頻率切換電路具備分頻器，其將時鐘分頻，以產生頻率不同的多個時鐘；和開關電路，其根據所述脈沖檢測電路的脈沖檢測結果，從多個時鐘中選擇任一個時鐘，并供給到所述電壓轉換電路中。
6.根據權利要求1～5中任一項所述的驅動電路，其特征在于，所述電壓轉換電路將電源電壓Vdd轉換為1.5Vdd。
7.根據權利要求1～5中任一項所述的驅動電路，其特征在于，所述電壓轉換電路將電源電壓Vdd轉換為-0.5Vdd。
8.根據權利要求1～5中任一項所述的驅動電路，其特征在于，所述發光元件為白色發光二極管。
全文摘要
本發明提供一種提高效率的驅動發光元件的驅動電路。本發明的驅動電路驅動白色LED(20)，其中具備升壓電路(50)，其包括電荷傳輸元件和與該電荷傳輸元件耦合的電容器，根據施加在電容器上的時鐘CLK，將輸入到電荷傳輸元件的輸入電壓Vdd轉換為1.5Vdd。來自該升壓電路(50)的驅動電壓被供給到白色LED(20)。另外，控制流經白色LED(20)的驅動電流ID，為了進行白色LED(20)的亮度調整，具備檢測亮度調整用脈沖BP的脈沖檢測電路(40)、驅動電流ID的開關電路(30)。而且，具備若通過開關電路(30)進行的亮度調整，驅動電流ID降低，則可進行頻率切換，以便根據其來降低時鐘CLK的頻率的分頻器(60)。
文檔編號H01L33/00GK1691507SQ200510065989
公開日2005年11月2日 申請日期2005年4月19日 優先權日2004年4月19日
發明者河井周平 申請人:三洋電機株式會社