專(zhuān)利名稱：驅(qū)動(dòng)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及驅(qū)動(dòng)電路、尤其涉及用來(lái)驅(qū)動(dòng)發(fā)光元件的驅(qū)動(dòng)電路。
背景技術(shù)：
以往，作為液晶顯示面板的背光用，采用的是白色發(fā)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(fā)光，需要在白色LED的陽(yáng)極、陰極間施加該VF左右的電壓。但是，由于作為白色LED的驅(qū)動(dòng)電路的動(dòng)作電源電壓的規(guī)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(qū)動(dòng)該白色LED用的驅(qū)動(dòng)電路的電路圖。在圖14中，從1.5Vdd升壓電路160向白色LED150的陽(yáng)極供給1.5Vdd的升壓電壓，經(jīng)驅(qū)動(dòng)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(zhuān)利文獻(xiàn)1中公開(kāi)了該1.5Vdd升壓電路160。
專(zhuān)利文獻(xiàn)1特開(kāi)2001-231249號(hào)公報(bào)。

發(fā)明內(nèi)容
為了使白色LED以高亮度發(fā)光，需要大的驅(qū)動(dòng)電流，因此需要增大構(gòu)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(guò)白色LED的亮度調(diào)整而使1.5Vdd升壓電路160的輸出電流降低，則無(wú)法忽略因晶體管產(chǎn)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(wèn)題。
因此，本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)電路是一種驅(qū)動(dòng)發(fā)光元件的電路，其中具備電壓轉(zhuǎn)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(jù)施加在電容器上的時(shí)鐘，將輸入到電荷傳輸元件的輸入電壓轉(zhuǎn)換為規(guī)定的驅(qū)動(dòng)電壓。來(lái)自該電壓轉(zhuǎn)換電路的驅(qū)動(dòng)電壓被供給到發(fā)光元件。另外，具備控制流經(jīng)發(fā)光元件的驅(qū)動(dòng)電流，以進(jìn)行發(fā)光元件的亮度調(diào)整的亮度調(diào)整電路。而且，具備頻率切換電路，其若通過(guò)該亮度調(diào)整電路進(jìn)行的亮度調(diào)整，驅(qū)動(dòng)電流降低，則進(jìn)行頻率切換，以便根據(jù)其來(lái)降低供給到電壓轉(zhuǎn)換電路的時(shí)鐘的頻率。
根據(jù)本發(fā)明，由于若發(fā)光元件的驅(qū)動(dòng)電流降低，則根據(jù)其、向電壓轉(zhuǎn)換電路(例如升壓電路)供給的時(shí)鐘的頻率也降低，所以也可以降低構(gòu)成電壓轉(zhuǎn)換電路的電荷傳輸元件或時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)器等的寄生電容的充放電電流，驅(qū)動(dòng)電路的效率提高。


圖1是本發(fā)明的第1實(shí)施方式涉及的驅(qū)動(dòng)電路的電路圖。
圖2是本發(fā)明的第1實(shí)施方式涉及的驅(qū)動(dòng)電路的分頻器的電路圖。
圖3是說(shuō)明本發(fā)明的第1實(shí)施方式涉及的驅(qū)動(dòng)電路的動(dòng)作的圖。
圖4是說(shuō)明本發(fā)明的第1實(shí)施方式涉及的驅(qū)動(dòng)電路的動(dòng)作的時(shí)間圖。
圖5是本發(fā)明的第1實(shí)施方式涉及的驅(qū)動(dòng)電路的升壓電路的電路圖。
圖6是說(shuō)明本發(fā)明的第1實(shí)施方式涉及的升壓電路的動(dòng)作的時(shí)間圖。
圖7是本發(fā)明的第2實(shí)施方式涉及的驅(qū)動(dòng)電路的電路圖。
圖8是本發(fā)明的第2實(shí)施方式涉及的驅(qū)動(dòng)電路的-0.5Vdd產(chǎn)生電路的電路圖。
圖9是本發(fā)明的第2實(shí)施方式涉及的驅(qū)動(dòng)電路的-0.5Vdd產(chǎn)生電路的動(dòng)作時(shí)間圖。
圖10是本發(fā)明的第3實(shí)施方式涉及的驅(qū)動(dòng)電路的電路圖。
圖11是本發(fā)明的第3實(shí)施方式涉及的驅(qū)動(dòng)電路的電壓調(diào)整電路的電路圖。
圖12是說(shuō)明本發(fā)明的第3實(shí)施方式的驅(qū)動(dòng)電路的動(dòng)作的圖。
圖13是本發(fā)明的第4實(shí)施方式涉及的驅(qū)動(dòng)電路的電路圖。
圖14是現(xiàn)有例涉及的驅(qū)動(dòng)電路的電路圖。
圖中10-運(yùn)算放大器，20-白色LED，30-開(kāi)關(guān)電路，40-脈沖檢測(cè)電路，50-升壓電路，60-分頻器，70-振蕩器，80--0.5Vdd產(chǎn)生電路。
具體實(shí)施例方式
接著，一邊參照附圖，一邊說(shuō)明本發(fā)明的第1實(shí)施方式。圖1是本實(shí)施方式涉及的驅(qū)動(dòng)電路的電路圖。
在電壓輸出器(voltage follower)用的運(yùn)算放大器10的正輸入端子(+)上施加基準(zhǔn)電壓Vset，其輸出施加在N溝道型MOS晶體管M21的柵極上，負(fù)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(yùn)算放大器10控制為等于基準(zhǔn)電壓Vset，其結(jié)果是，在電阻R1上產(chǎn)生電流I(＝Vset/R1)。該電流I流經(jīng)構(gòu)成第1電流反射鏡電路的一對(duì)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(gè)N溝道型MOS晶體管M31～M50構(gòu)成。N溝道型MOS晶體管M31～M50的每一個(gè)，通過(guò)開(kāi)關(guān)電路30，切換是否與N溝道型MOS晶體管M24構(gòu)成電流反射鏡。
例如，N溝道型MOS晶體管M31的柵極由開(kāi)關(guān)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(guān)系，在N溝道型MOS晶體管M31中流過(guò)N溝道型MOS晶體管M24所流經(jīng)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(jīng)電流。其他N溝道型MOS晶體管M32～M50與開(kāi)關(guān)SW2～SW20的關(guān)系是同樣的。開(kāi)關(guān)SW1～SW20可以分別由反相電路構(gòu)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(gè)中流經(jīng)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(jìn)行白色LED20的亮度調(diào)整。
上述開(kāi)關(guān)電路30的開(kāi)關(guān)SW1～SW20的切換，如后所述，根據(jù)來(lái)自脈沖檢測(cè)電路40的脈沖檢測(cè)信號(hào)P1、P2、…P10來(lái)進(jìn)行。脈沖檢測(cè)電路40是計(jì)數(shù)施加在亮度調(diào)整用端子41上的亮度調(diào)整脈沖BP的電路。
另外，設(shè)有向白色LED20供給升壓過(guò)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(jù)施加在電容器上的時(shí)鐘CLK而將輸入到電荷傳輸元件的電源電壓Vdd轉(zhuǎn)換為1.5Vdd的電路。關(guān)于其詳細(xì)的電路構(gòu)成與動(dòng)作將在后面敘述。
從分頻器60向該升壓電路50供給時(shí)鐘CLK。分頻器60是具備將來(lái)自振蕩器(OSC)70的源振時(shí)鐘OCLK分頻，生成具有頻率fo、fo/2、fo/4、fo/8、fo/16的多種時(shí)鐘，同時(shí)根據(jù)脈沖檢測(cè)電路40的檢測(cè)結(jié)果選擇性輸出這些時(shí)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(wěn)態(tài)多諧振蕩器FF1、FF2、FF3、FF4。
從源振時(shí)鐘OCLK可得到具有頻率fo的第1時(shí)鐘，從第1雙穩(wěn)態(tài)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(shí)鐘，從第2雙穩(wěn)態(tài)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(shí)鐘，從第3雙穩(wěn)態(tài)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(shí)鐘，從第4雙穩(wěn)態(tài)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(shí)鐘。
而且，通過(guò)由來(lái)自脈沖檢測(cè)電路40的頻率切換信號(hào)CS進(jìn)行接通斷開(kāi)控制的開(kāi)關(guān)CSW1、CSW2、CSW3、CSW4、CSW5，選擇上述第1～第5時(shí)鐘的任一個(gè)，作為時(shí)鐘CLK輸出。
還有，如上所述，可以不用分頻器60分頻來(lái)自振蕩器(OSC)70的源振時(shí)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?qǐng)D3、圖4說(shuō)明上述驅(qū)動(dòng)電路的動(dòng)作。若向亮度調(diào)整用端子41施加第1個(gè)亮度調(diào)整脈沖BP，則來(lái)自脈沖檢測(cè)電路40的脈沖檢測(cè)信號(hào)P1、P2、…P10，在以反相電路構(gòu)成開(kāi)關(guān)電路30的情況下，全部成為L(zhǎng)電平(低電平)，20個(gè)N溝道型MOS晶體管M31～M50全部接通，即切換開(kāi)關(guān)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(gòu)成電流反射鏡。由此，全部的N溝道型MOS晶體管M31～M50中流過(guò)驅(qū)動(dòng)電流，白色LED20的驅(qū)動(dòng)電流ID成為最大值(100％)。此時(shí)，根據(jù)來(lái)自脈沖檢測(cè)電路40的頻率切換信號(hào)CS，分頻器60的開(kāi)關(guān)CSW1接通，從分頻器60輸出具有頻率fo的時(shí)鐘CLK，并向升壓電路50供給。
接下來(lái)，若施加第2個(gè)亮度調(diào)整脈沖BP，則來(lái)自脈沖檢測(cè)電路40的脈沖檢測(cè)信號(hào)P1變化為H電平(高電平)，20個(gè)N溝道型MOS晶體管M31～M50中的16個(gè)接通，切換開(kāi)關(guān)SW1～SW20，以使這些和N溝道型MOS晶體管M24構(gòu)成電流反射鏡。
由此，由于20個(gè)N溝道型MOS晶體管M31～M50中，只有16個(gè)中流過(guò)驅(qū)動(dòng)電流，故白色LED20的驅(qū)動(dòng)電流ID降低到最大值的80％。
同樣，每次向亮度調(diào)整用端子41施加亮度調(diào)整脈沖BP，來(lái)自脈沖檢測(cè)電路40的脈沖檢測(cè)信號(hào)P1、P2、…P10就依次變化為H電平，通過(guò)減少20個(gè)N溝道型MOS晶體管M31～M50中接通的晶體管數(shù)目，從而白色LED20的驅(qū)動(dòng)電流ID減少，其發(fā)光亮度降低。在這里，在白色LED20的驅(qū)動(dòng)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(shí)鐘CLK。這是因?yàn)樵谠擈?qū)動(dòng)電流范圍內(nèi)，要求升壓電路50的輸出電流相當(dāng)大的緣故。
而且，若施加第5個(gè)亮度調(diào)整脈沖BP，則由于20個(gè)N溝道型MOS晶體管M31～M50中、只有10個(gè)中流過(guò)驅(qū)動(dòng)電流，故白色LED20的驅(qū)動(dòng)電流ID下降到最大值的50％。此時(shí)，根據(jù)來(lái)自脈沖檢測(cè)電路40的頻率切換信號(hào)CS，分頻器60的開(kāi)關(guān)CSW1斷開(kāi)，相反開(kāi)關(guān)CSW2接通，從分頻器60輸出具有頻率fo/2的時(shí)鐘CLK，并供給到升壓電路50。在這里，在白色LED20的驅(qū)動(dòng)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(shí)鐘CLK。
并且，若施加第8個(gè)亮度調(diào)整脈沖BP，則由于20個(gè)N溝道型MOS晶體管M31～M50中、只有4個(gè)中流過(guò)驅(qū)動(dòng)電流，故白色LED20的驅(qū)動(dòng)電流ID下降到最大值的20％。此時(shí)，根據(jù)來(lái)自脈沖檢測(cè)電路40的頻率切換信號(hào)CS，分頻器60的開(kāi)關(guān)CSW2斷開(kāi)，相反開(kāi)關(guān)CSW3接通，從分頻器60輸出具有頻率fo/4的時(shí)鐘CLK，并供給到升壓電路50。同樣，若施加第9個(gè)亮度調(diào)整脈沖BP，則由于20個(gè)N溝道型MOS晶體管M31～M50中、只有2個(gè)中流過(guò)驅(qū)動(dòng)電流，故白色LED20的驅(qū)動(dòng)電流ID下降到最大值的10％。
此時(shí)，根據(jù)來(lái)自脈沖檢測(cè)電路40的頻率切換信號(hào)CS，分頻器60的開(kāi)關(guān)CSW3斷開(kāi)，相反開(kāi)關(guān)CSW4接通，從分頻器60輸出具有頻率fo/8的時(shí)鐘CLK，并供給到升壓電路50。另外，若進(jìn)一步施加第10個(gè)亮度調(diào)整脈沖BP，則由于20個(gè)N溝道型MOS晶體管M31～M50中、只有2個(gè)中流過(guò)驅(qū)動(dòng)電流，故白色LED20的驅(qū)動(dòng)電流ID下降到最大值的5％。此時(shí)，根據(jù)來(lái)自脈沖檢測(cè)電路40的頻率切換信號(hào)CS，分頻器60的開(kāi)關(guān)CSW4斷開(kāi)，相反開(kāi)關(guān)CSW5接通，從分頻器60輸出具有頻率fo/16的時(shí)鐘CLK，并供給到升壓電路50。
接著，參照?qǐng)D5及圖6，對(duì)升壓電路50的具體電路構(gòu)成及動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。圖5(a)表示從上述分頻器60向時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)器CD輸入的時(shí)鐘CLK為H電平的情況；圖5(b)表示時(shí)鐘CLK為L(zhǎng)電平的情況。
在第1轉(zhuǎn)換用MOS晶體管M11的源極上施加電源電壓Vdd，該第1轉(zhuǎn)換用MOS晶體管M11的漏極連接在第2轉(zhuǎn)換用MOS晶體管M12的源極上。第1轉(zhuǎn)換用MOS晶體管M11和第2轉(zhuǎn)換用MOS晶體管M12起電荷傳輸元件的作用。
在這里，第1轉(zhuǎn)換用MOS晶體管M11和第2轉(zhuǎn)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(lái)使第1轉(zhuǎn)換用MOS晶體管M11和第2轉(zhuǎn)換用MOS晶體管M12導(dǎo)通截止的電壓的緣故。為了使第1轉(zhuǎn)換用MOS晶體管M11和第2轉(zhuǎn)換用MOS晶體管M12導(dǎo)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(shí)鐘驅(qū)動(dòng)器CD的輸出。時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)器CD是在電源電壓Vdd與接地電壓Vss之間串聯(lián)連接P溝道型MOS晶體管M16、N溝道型MOS晶體管M17而構(gòu)成為CMOS反相器。而且，在時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)器CD上施加時(shí)鐘CLK，該時(shí)鐘CLK由時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)器CD反轉(zhuǎn)。該反轉(zhuǎn)時(shí)鐘*CLK作為時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)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(zhuǎn)換用MOS晶體管M11、M12的連接點(diǎn)。第3轉(zhuǎn)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(jìn)而，第4轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)換用MOS晶體管M13、M15是P溝道型，第4轉(zhuǎn)換用MOS晶體管M14是N溝道型。將第3及第5轉(zhuǎn)換用MOS晶體管M13、M15設(shè)為P溝道型的理由為與上述的同樣，從相同電路內(nèi)得到使第3轉(zhuǎn)換用MOS晶體管M13及第5轉(zhuǎn)換用MOS晶體管M15導(dǎo)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(zhuǎn)換用MOS晶體管M11、M12、M13、M14、M15，根據(jù)時(shí)鐘CLK的電壓電平，通過(guò)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(dǎo)通(ON)、截止(OFF)。
接著，一邊參照?qǐng)D5(a)、(b)、圖6，一邊說(shuō)明該電路的動(dòng)作。圖6是該電荷泵電路的穩(wěn)定狀態(tài)中的動(dòng)作時(shí)序圖。首先，對(duì)時(shí)鐘CLK為H電平時(shí)的電荷泵電路的動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明(參照?qǐng)D5(a)、圖6)。此時(shí)，時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)器CD的N溝道型MOS晶體管M17導(dǎo)通，反轉(zhuǎn)時(shí)鐘*CLK成為L(zhǎng)電平(0V)。另外，第1、第4轉(zhuǎn)換用MOS晶體管M11、M14導(dǎo)通，第2、第3、第5轉(zhuǎn)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(kāi)始，以通過(guò)第1轉(zhuǎn)換用MOS晶體管M11、第2電容器C2、第4轉(zhuǎn)換用MOS晶體管M14、第1電容器C1、時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)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(lián)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(lái)，對(duì)時(shí)鐘CLK為L(zhǎng)電平時(shí)的電荷泵電路的動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明(參照?qǐng)D5(b)、圖6)。此時(shí)，時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)器CD的P溝道型MOS晶體管M16導(dǎo)通，反轉(zhuǎn)時(shí)鐘*CLK成為H電平。另外，第1、第4轉(zhuǎn)換用MOS晶體管M11、M14截止，第2、第3、第5轉(zhuǎn)換用MOS晶體管M12、M13、M15導(dǎo)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(kāi)始，通過(guò)第3轉(zhuǎn)換用MOS晶體管M13、第2電容器C2、第2轉(zhuǎn)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?yàn)榈?電容器C2的另一方電壓V12在時(shí)鐘CLK為H電平時(shí)被充電為0.5Vdd，故通過(guò)導(dǎo)通第3轉(zhuǎn)換用MOS晶體管M13，從而伴隨電壓V12從0.5Vdd變化為Vdd，通過(guò)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(kāi)始，通過(guò)時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)器CD的P溝道型MOS晶體管M16、第1電容器C1、第5轉(zhuǎn)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?yàn)樵跁r(shí)鐘CLK為H電平時(shí)，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(shí)鐘CLK變化為L(zhǎng)電平，則通過(guò)導(dǎo)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(jù)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(guò)交替重復(fù)該時(shí)鐘CLK為L(zhǎng)電平時(shí)的動(dòng)作與為H電平時(shí)的動(dòng)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(shè)為Cp，將時(shí)鐘CLK的頻率設(shè)為f，將振幅電壓設(shè)為V，則升壓電路50內(nèi)部消耗的自消耗電流Ip可以通過(guò)Ip＝Cp×f×V來(lái)表示。通過(guò)降低時(shí)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(gòu)成升壓電路50的電荷傳輸元件(第1轉(zhuǎn)換用MOS晶體管M11及第2轉(zhuǎn)換用MOS晶體管M12)或時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)器CD等的寄生電容(主要是柵極電容)。
現(xiàn)在，若設(shè)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(shí)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(shí)，通過(guò)使時(shí)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(jù)本實(shí)施方式的驅(qū)動(dòng)電路，由于若白色LED20的驅(qū)動(dòng)電流ID降低，則與此相對(duì)應(yīng)，向升壓電路50供給的時(shí)鐘CLK的頻率也降低，故構(gòu)成升壓電路50的電荷傳輸元件(第1轉(zhuǎn)換用MOS晶體管M11及第2轉(zhuǎn)換用MOS晶體管M12)或時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)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(qū)動(dòng)電路的效率提高。
下面，對(duì)本發(fā)明的第2實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。圖7是該實(shí)施方式涉及的驅(qū)動(dòng)電路的電路圖。在本實(shí)施方式中，取代第1實(shí)施方式的升壓電路50，采用了-0.5Vdd產(chǎn)生電路80。在該實(shí)施方式中，在白色LED20的陽(yáng)極上施加Vdd，在其陰極上施加-0.5Vdd。施加在白色LED20的陽(yáng)極、陰極間的電壓，與第1實(shí)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(duì)于開(kāi)關(guān)電路30的開(kāi)關(guān)SW1～SW20，在使N溝道型MOS晶體管M31～M50截止時(shí)，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(gòu)成與第1實(shí)施方式相同。
接著，參照附圖對(duì)-0.5Vdd產(chǎn)生電路80的具體電路構(gòu)成及動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。圖8是-0.5Vdd產(chǎn)生電路80的電路圖，圖8(a)表示作為時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)器CD的輸入時(shí)鐘的時(shí)鐘CLK為L(zhǎng)電平(低電平)的情況，圖8(b)表示時(shí)鐘CLK為H電平(高電平)的情況。在第1轉(zhuǎn)換用MOS晶體管M1的源極上施加接地電壓Vss(0V)，該第1轉(zhuǎn)換用MOS晶體管M1的漏極連接在第2轉(zhuǎn)換用MOS晶體管M2的源極上。第1轉(zhuǎn)換用MOS晶體管M1和第2轉(zhuǎn)換用MOS晶體管M2起電荷傳輸元件的作用。
在這里，第1轉(zhuǎn)換用MOS晶體管M1和第2轉(zhuǎn)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(lái)使第1轉(zhuǎn)換用MOS晶體管M11和第2轉(zhuǎn)換用MOS晶體管M12導(dǎo)通截止的電壓的緣故。為了使第1轉(zhuǎn)換用MOS晶體管M11和第2轉(zhuǎn)換用MOS晶體管M12導(dǎo)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(shí)鐘驅(qū)動(dòng)器CD的輸出。時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)器CD是在電源電壓Vdd與接地電壓Vss之間串聯(lián)連接P溝道型MOS晶體管M6、N溝道型MOS晶體管M7而構(gòu)成為CMOS反相器。而且，在時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)器CD上施加時(shí)鐘CLK，該時(shí)鐘CLK由時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)器CD反轉(zhuǎn)。該反轉(zhuǎn)時(shí)鐘*CLK作為時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)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(shí)鐘驅(qū)動(dòng)器CD的穿透電流，也可構(gòu)成為在P溝道型MOS晶體管M6的柵極上施加時(shí)鐘CLK，在N溝道型MOS晶體管M7的柵極上施加延遲了時(shí)鐘CLK的時(shí)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(zhuǎn)換用MOS晶體管M1、M2的連接點(diǎn)。第3轉(zhuǎn)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(jìn)而，第4轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)換用MOS晶體管M3、M5是N溝道型。這與第1轉(zhuǎn)換用MOS晶體管M1及第2轉(zhuǎn)換用MOS晶體管M2同樣，是因?yàn)閺南嗤娐穬?nèi)得到使這些晶體管導(dǎo)通截止的電壓的緣故。即，為了使第3轉(zhuǎn)換用MOS晶體管M3及第5轉(zhuǎn)換用MOS晶體管M5導(dǎo)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(guān)于第4轉(zhuǎn)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(yōu)選為N溝道型。在第4轉(zhuǎn)換用MOS晶體管M4為N溝道型的情況下，為了使其導(dǎo)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(zhuǎn)換用MOS晶體管M4為P溝道型的情況下，為了使其導(dǎo)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(zhuǎn)換用MOS晶體管M1、M2、M3、M4、M5，根據(jù)時(shí)鐘CLK的電壓電平，通過(guò)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(dǎo)通(ON)、截止(OFF)。
接著，一邊參照?qǐng)D8(a)、(b)、圖9，一邊說(shuō)明該-0.5Vdd產(chǎn)生電路80的動(dòng)作。圖9是該-0.5Vdd產(chǎn)生電路80的穩(wěn)定狀態(tài)中的動(dòng)作時(shí)間圖。
首先，對(duì)時(shí)鐘CLK為L(zhǎng)電平時(shí)的電荷泵電路的動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明(參照?qǐng)D8(a)、圖9)。此時(shí)，由于時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)器CD的P溝道型MOS晶體管M6導(dǎo)通，N溝道型MOS晶體管M7截止，故反轉(zhuǎn)時(shí)鐘*CLK成為H電平(Vdd電平)。另外，導(dǎo)通第1、第4轉(zhuǎn)換用MOS晶體管M1、M4，截止第2、第3、第5轉(zhuǎn)換用MOS晶體管M2、M3、M5。
這樣，如圖8(a)中的粗線所示，以通過(guò)時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)器CD的P溝道型MOS晶體管M6、第1電容器C1、第4轉(zhuǎn)換用MOS晶體管M4、第2電容器C2、第1轉(zhuǎn)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(lián)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(lái)，對(duì)時(shí)鐘CLK為H電平時(shí)的電路動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明(參照?qǐng)D8(b)、圖9)。此時(shí)，由于時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)器CD的N溝道型MOS晶體管M7導(dǎo)通，P溝道型MOS晶體管M6截止，故反轉(zhuǎn)時(shí)鐘*CLK成為L(zhǎng)電平(Vss電平)。另外，截止第1、第4轉(zhuǎn)換用MOS晶體管M1、M4，導(dǎo)通第2、第3、第5轉(zhuǎn)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(kāi)始，通過(guò)第3轉(zhuǎn)換用MOS晶體管M3、第2電容器C2、第2轉(zhuǎn)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?yàn)榈?電容器C2的另一方電壓V3在時(shí)鐘CLK為L(zhǎng)電平時(shí)被充電為+0.5Vdd，故通過(guò)導(dǎo)通第3轉(zhuǎn)換用MOS晶體管M3，從而伴隨電壓V3從+0.5Vdd變化為Vss，通過(guò)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(kāi)始，通過(guò)時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)器CD的N溝道型MOS晶體管M7、第1電容器C1、第5轉(zhuǎn)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?yàn)樵跁r(shí)鐘CLK為L(zhǎng)電平時(shí)，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(shí)鐘CLK變化為H電平，則通過(guò)導(dǎo)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(jù)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(guò)交替重復(fù)該時(shí)鐘CLK為L(zhǎng)電平時(shí)的動(dòng)作與為H電平時(shí)的動(dòng)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(chǎn)生電路80，故多用N溝道型MOS晶體管的結(jié)果是，可以縮小用來(lái)得到與以往同等的LED20的驅(qū)動(dòng)電流mnI的電路的圖案面積，且實(shí)現(xiàn)效率改善。
這樣，由于即使在本實(shí)施方式的驅(qū)動(dòng)電路中，若白色LED20的驅(qū)動(dòng)電流ID的驅(qū)動(dòng)電流降低，則與此相對(duì)應(yīng)，向-0.5Vdd產(chǎn)生電路80供給的時(shí)鐘CLK的頻率也降低，故構(gòu)成-0.5Vdd產(chǎn)生電路80的電荷傳輸元件(第1轉(zhuǎn)換用MOS晶體管M1及第2轉(zhuǎn)換用MOS晶體管M2)或時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)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(chǎn)生電路80的效率提高，甚至驅(qū)動(dòng)電路的效率提高。
接下來(lái)，說(shuō)明本發(fā)明的第3實(shí)施方式。圖10是該實(shí)施方式涉及的驅(qū)動(dòng)電路的電路圖。與在第1及第2實(shí)施方式中、為了進(jìn)行白色LED20的亮度調(diào)整而采用開(kāi)關(guān)電路30數(shù)字化地控制白色LED20的驅(qū)動(dòng)電流ID相對(duì)，在本實(shí)施方式中設(shè)置電壓調(diào)整電路90，模擬地控制白色LED20的驅(qū)動(dòng)電流ID。關(guān)于其他構(gòu)成，與第1實(shí)施方式同樣。電壓調(diào)整電路90是根據(jù)來(lái)自脈沖檢測(cè)電路40的電壓調(diào)整信號(hào)PS，將基準(zhǔn)電壓Vset電壓轉(zhuǎn)換為基準(zhǔn)電壓VS的電路。
圖11是電壓調(diào)整電路90的電路圖。在運(yùn)算放大器91的正輸入端子(+)上施加基準(zhǔn)電壓Vset。在運(yùn)算放大器91的輸出與接地電壓Vss之間串聯(lián)連接有11個(gè)電阻r1、r2、…r11。在這些電阻的各連接點(diǎn)與運(yùn)算放大器91的負(fù)輸入端子(-)之間分別連接有1 0個(gè)N溝道型MOS晶體管T1、T2、…T10。
另外，相當(dāng)于來(lái)自脈沖檢測(cè)電路40的電壓調(diào)整信號(hào)PS的4位的電壓調(diào)整數(shù)據(jù)(B1，B2，B3，B4)被輸入到譯碼器92中。譯碼器92的輸出信號(hào)分別施加在10個(gè)N溝道型MOS晶體管T1、T2、…T10的柵極上，根據(jù)該電壓調(diào)整數(shù)據(jù)(B1，B2，B3，B4)，任一個(gè)晶體管導(dǎo)通。
圖12是說(shuō)明該驅(qū)動(dòng)電路的動(dòng)作的圖。若在脈沖檢測(cè)電路40的亮度調(diào)整用端子41上施加第1個(gè)亮度調(diào)整脈沖BP，則從脈沖檢測(cè)電路40向電壓調(diào)整電路90供給電壓調(diào)整數(shù)據(jù)(0，0，0，0)。由此，只有N溝道型MOS晶體管T1導(dǎo)通，根據(jù)其，VS＝VS1產(chǎn)生。用下式表示VS1。VS1＝Vset×(R+r11)/r11。在這里，R＝r1+r2+…+r10。
而且，由運(yùn)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(zhǔn)電壓VS，其結(jié)果是，在電阻R1上產(chǎn)生電流I1(＝VS1/R1)。該電流I1流經(jīng)構(gòu)成第1電流反射鏡電路的一對(duì)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(duì)N溝道型MOS晶體管M24、M25(電流比1∶n)構(gòu)成。電流mI1通過(guò)該第2電流反射鏡電路進(jìn)一步被n倍，成為白色LED20的驅(qū)動(dòng)電流ID(ID＝mnI1)。
此外，若在脈沖檢測(cè)電路40的亮度調(diào)整用端子41上施加第2個(gè)亮度調(diào)整脈沖BP，則從脈沖檢測(cè)電路40向電壓調(diào)整電路90供給電壓調(diào)整數(shù)據(jù)(1，0，0，0)。由此，只有N溝道型MOS晶體管T2導(dǎo)通，根據(jù)其，VS＝VS2產(chǎn)生。在這里，VS2小于VS1。由此，電阻R1中流過(guò)的電流I2(＝VS2/R1)也小于電流I1。因此，白色LED20的驅(qū)動(dòng)電流ID也同樣變小。
這樣，采用電壓調(diào)整電路90，可以模擬地調(diào)整白色LED20的驅(qū)動(dòng)電流ID。在這里，白色LED20的驅(qū)動(dòng)電流ID，如圖12所示，根據(jù)電壓調(diào)整數(shù)據(jù)(B1，B2，B3，B4)，以變化到100％～5％的方式設(shè)定電阻r1、r2…r11的各電阻值。
而且，根據(jù)來(lái)自脈沖檢測(cè)電路40的頻率切換信號(hào)CS，來(lái)控制向升壓電路50供給的時(shí)鐘CLK的頻率f這點(diǎn)與第1實(shí)施方式完全相同。
接著，對(duì)本發(fā)明的第4實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。圖13是該實(shí)施方式涉及的驅(qū)動(dòng)電路的電路圖。在該實(shí)施方式中，取代第3實(shí)施方式的升壓電路50，采用了-0.5Vdd產(chǎn)生電路80。在該實(shí)施方式中，在白色LED20的陽(yáng)極上施加Vdd，在其陰極上施加-0.5Vdd。施加在白色LED20的陽(yáng)極、陰極間的電壓與第3實(shí)施方式同樣，為1.5Vdd。關(guān)于其他方面，與第3實(shí)施方式同樣。
并且，本發(fā)明并未限于白色LED20，也可以廣泛適用于紅色LED、綠色LED、藍(lán)色LED、具有陽(yáng)極與陰極的其他發(fā)光元件的驅(qū)動(dòng)電路中。
權(quán)利要求
1.一種驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，具備電壓轉(zhuǎn)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(jù)施加在所述電容器上的時(shí)鐘，將輸入到所述電荷傳輸元件的輸入電壓轉(zhuǎn)換為規(guī)定的驅(qū)動(dòng)電壓；發(fā)光元件，其被供給了來(lái)自所述電壓轉(zhuǎn)換電路的所述驅(qū)動(dòng)電壓；亮度調(diào)整電路，其控制流經(jīng)所述發(fā)光元件的驅(qū)動(dòng)電流，以進(jìn)行所述發(fā)光元件的亮度調(diào)整；和頻率切換電路，若通過(guò)由所述亮度調(diào)整電路進(jìn)行的亮度調(diào)整，所述驅(qū)動(dòng)電流降低，則進(jìn)行頻率切換以便根據(jù)其來(lái)降低所述時(shí)鐘的頻率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，所述亮度調(diào)整電路具備多個(gè)電流供給晶體管，其向所述發(fā)光元件供給電流；脈沖檢測(cè)電路，其檢測(cè)從外部輸入的亮度調(diào)整用脈沖；和第1開(kāi)關(guān)電路，其根據(jù)所述脈沖檢測(cè)電路的脈沖檢測(cè)結(jié)果，使所述多個(gè)電流供給晶體管選擇性地被活性化。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，所述頻率切換電路具備分頻器，其將時(shí)鐘分頻，以產(chǎn)生頻率不同的多個(gè)時(shí)鐘；和第2開(kāi)關(guān)電路，其根據(jù)所述脈沖檢測(cè)電路的脈沖檢測(cè)結(jié)果，從多個(gè)時(shí)鐘中選擇任一個(gè)時(shí)鐘，并供給到所述電壓轉(zhuǎn)換電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，所述亮度調(diào)整電路具備電流供給晶體管，其向所述發(fā)光元件供給電流；電流電壓轉(zhuǎn)換電路，其將規(guī)定電壓轉(zhuǎn)換為流經(jīng)所述電流供給晶體管的電流；脈沖檢測(cè)電路，其檢測(cè)從外部輸入的亮度調(diào)整用脈沖；和電壓調(diào)整電路，其根據(jù)所述脈沖檢測(cè)電路的脈沖檢測(cè)結(jié)果，調(diào)整所述規(guī)定電壓。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，所述頻率切換電路具備分頻器，其將時(shí)鐘分頻，以產(chǎn)生頻率不同的多個(gè)時(shí)鐘；和開(kāi)關(guān)電路，其根據(jù)所述脈沖檢測(cè)電路的脈沖檢測(cè)結(jié)果，從多個(gè)時(shí)鐘中選擇任一個(gè)時(shí)鐘，并供給到所述電壓轉(zhuǎn)換電路中。
6.根據(jù)權(quán)利要求1～5中任一項(xiàng)所述的驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，所述電壓轉(zhuǎn)換電路將電源電壓Vdd轉(zhuǎn)換為1.5Vdd。
7.根據(jù)權(quán)利要求1～5中任一項(xiàng)所述的驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，所述電壓轉(zhuǎn)換電路將電源電壓Vdd轉(zhuǎn)換為-0.5Vdd。
8.根據(jù)權(quán)利要求1～5中任一項(xiàng)所述的驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，所述發(fā)光元件為白色發(fā)光二極管。
全文摘要
本發(fā)明提供一種提高效率的驅(qū)動(dòng)發(fā)光元件的驅(qū)動(dòng)電路。本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)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(jù)施加在電容器上的時(shí)鐘CLK，將輸入到電荷傳輸元件的輸入電壓Vdd轉(zhuǎn)換為1.5Vdd。來(lái)自該升壓電路(50)的驅(qū)動(dòng)電壓被供給到白色LED(20)。另外，控制流經(jīng)白色LED(20)的驅(qū)動(dòng)電流ID，為了進(jìn)行白色LED(20)的亮度調(diào)整，具備檢測(cè)亮度調(diào)整用脈沖BP的脈沖檢測(cè)電路(40)、驅(qū)動(dòng)電流ID的開(kāi)關(guān)電路(30)。而且，具備若通過(guò)開(kāi)關(guān)電路(30)進(jìn)行的亮度調(diào)整，驅(qū)動(dòng)電流ID降低，則可進(jìn)行頻率切換，以便根據(jù)其來(lái)降低時(shí)鐘CLK的頻率的分頻器(60)。
文檔編號(hào)H01L33/00GK1691507SQ200510065989
公開(kāi)日2005年11月2日 申請(qǐng)日期2005年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月19日
發(fā)明者河井周平 申請(qǐng)人:三洋電機(jī)株式會(huì)社