专利名称：驱动电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及驱动电路、尤其涉及用来驱动发光元件的驱动电路。
背景技术：
以往，作为液晶显示面板的背光用，采用的是白色发光二极管(以下称为白色LED)。由于该白色LED具有3.2V～3.8V的VF(正向电压降)，故为了使白色LED发光，需要在白色LED的阳极、阴极间施加该VF左右的电压。但是，由于作为白色LED的驱动电路的动作电源电压的规格，例如要求2.7V～5.5V的电源电压范围，故在电源电压Vdd某种程度低的情况下，将电源电压Vdd升压为1.5倍，以供给到白色LED。
图14是驱动该白色LED用的驱动电路的电路图。在图14中，从1.5Vdd升压电路160向白色LED150的阳极供给1.5Vdd的升压电压，经驱动晶体管170向白色LED150的阴极施加接地电压Vss(0V)。1.SVdd升压电路160是从电源电压Vdd生成1.5Vdd的电路。在专利文献1中公开了该1.5Vdd升压电路160。
专利文献1特开2001-231249号公报。
发明内容
为了使白色LED以高亮度发光，需要大的驱动电流，因此需要增大构成1.5Vdd升压电路160的晶体管的尺寸。因此，伴随晶体管的寄生电容增加。这样，若通过白色LED的亮度调整而使1.5Vdd升压电路160的输出电流降低，则无法忽略因晶体管产生的寄生电容的充放电电流，存在1.5Vdd升压电路160的效率恶化的问题。
因此，本发明的驱动电路是一种驱动发光元件的电路，其中具备电压转换电路，其包括电荷传输元件和与该电荷传输元件耦合的电容器，根据施加在电容器上的时钟，将输入到电荷传输元件的输入电压转换为规定的驱动电压。来自该电压转换电路的驱动电压被供给到发光元件。另外，具备控制流经发光元件的驱动电流，以进行发光元件的亮度调整的亮度调整电路。而且，具备频率切换电路，其若通过该亮度调整电路进行的亮度调整，驱动电流降低，则进行频率切换，以便根据其来降低供给到电压转换电路的时钟的频率。
根据本发明，由于若发光元件的驱动电流降低，则根据其、向电压转换电路(例如升压电路)供给的时钟的频率也降低，所以也可以降低构成电压转换电路的电荷传输元件或时钟驱动器等的寄生电容的充放电电流，驱动电路的效率提高。
图1是本发明的第1实施方式涉及的驱动电路的电路图。
图2是本发明的第1实施方式涉及的驱动电路的分频器的电路图。
图3是说明本发明的第1实施方式涉及的驱动电路的动作的图。
图4是说明本发明的第1实施方式涉及的驱动电路的动作的时间图。
图5是本发明的第1实施方式涉及的驱动电路的升压电路的电路图。
图6是说明本发明的第1实施方式涉及的升压电路的动作的时间图。
图7是本发明的第2实施方式涉及的驱动电路的电路图。
图8是本发明的第2实施方式涉及的驱动电路的-0.5Vdd产生电路的电路图。
图9是本发明的第2实施方式涉及的驱动电路的-0.5Vdd产生电路的动作时间图。
图10是本发明的第3实施方式涉及的驱动电路的电路图。
图11是本发明的第3实施方式涉及的驱动电路的电压调整电路的电路图。
图12是说明本发明的第3实施方式的驱动电路的动作的图。
图13是本发明的第4实施方式涉及的驱动电路的电路图。
图14是现有例涉及的驱动电路的电路图。
图中10-运算放大器，20-白色LED，30-开关电路，40-脉冲检测电路，50-升压电路，60-分频器，70-振荡器，80--0.5Vdd产生电路。
具体实施例方式
接着，一边参照附图，一边说明本发明的第1实施方式。图1是本实施方式涉及的驱动电路的电路图。
在电压输出器(voltage follower)用的运算放大器10的正输入端子(+)上施加基准电压Vset，其输出施加在N沟道型MOS晶体管M21的栅极上，负输入端子(-)连接N沟道型MOS晶体管M21的源极。在M21的源极和接地电压Vss之间连接有电阻R1。因此，M21的源极电压Vx由运算放大器10控制为等于基准电压Vset，其结果是，在电阻R1上产生电流I(＝Vset/R1)。该电流I流经构成第1电流反射镜电路的一对P沟道型MOS晶体管M22、M23(电流比1∶m)。
而且，在第1电流反射镜电路中被放大为m倍的电流mI，被输入到将第1电流反射镜电路翻折的第2电流反射镜电路。第2电流反射镜电路由N沟道型MOS晶体管M24和20个N沟道型MOS晶体管M31～M50构成。N沟道型MOS晶体管M31～M50的每一个，通过开关电路30，切换是否与N沟道型MOS晶体管M24构成电流反射镜。
例如，N沟道型MOS晶体管M31的栅极由开关SW1切换是与N沟道型MOS晶体管M24的栅极连接、还是与接地电压Vss连接。若N沟道型MOS晶体管M31的栅极与N沟道型MOS晶体管M24的栅极连接，则这些晶体管成为电流反射镜关系，在N沟道型MOS晶体管M31中流过N沟道型MOS晶体管M24所流经的电流的n倍电流mnI。
另一方面，若N沟道型MOS晶体管M31的栅极连接接地电压Vss，则N沟道型MOS晶体管M31中不流经电流。其他N沟道型MOS晶体管M32～M50与开关SW2～SW20的关系是同样的。开关SW1～SW20可以分别由反相电路构成。
这样，在从N沟道型MOS晶体管M31～M50中选择的MOS晶体管的每一个中流经电流I被m×n倍的电流mnI，该大电流mnI被供给到连接N沟道型MOS晶体管M31～M50的白色LED20。这样，可以进行白色LED20的亮度调整。
上述开关电路30的开关SW1～SW20的切换，如后所述，根据来自脉冲检测电路40的脉冲检测信号P1、P2、…P10来进行。脉冲检测电路40是计数施加在亮度调整用端子41上的亮度调整脉冲BP的电路。
另外，设有向白色LED20供给升压过的电源电压的升压电路50。升压电路50包括电荷传输元件和与该电荷传输元件耦合的电容器，是根据施加在电容器上的时钟CLK而将输入到电荷传输元件的电源电压Vdd转换为1.5Vdd的电路。关于其详细的电路构成与动作将在后面叙述。
从分频器60向该升压电路50供给时钟CLK。分频器60是具备将来自振荡器(OSC)70的源振时钟OCLK分频，生成具有频率fo、fo/2、fo/4、fo/8、fo/16的多种时钟，同时根据脉冲检测电路40的检测结果选择性输出这些时钟的功能的电路。如图2所示，该分频器60具有第1～第4双稳态多谐振荡器FF1、FF2、FF3、FF4。
从源振时钟OCLK可得到具有频率fo的第1时钟，从第1双稳态多谐振荡器FF1的输出端子Q1可得到具有频率fo/2的第2时钟，从第2双稳态多谐振荡器FF2的输出端子Q2可得到具有频率fo/4的第3时钟，从第3双稳态多谐振荡器FF3的输出端子Q3可得到具有频率fo/8的第4时钟，从第4双稳态多谐振荡器FF4的输出端子Q4可得到具有频率fo/16的第5时钟。
而且，通过由来自脉冲检测电路40的频率切换信号CS进行接通断开控制的开关CSW1、CSW2、CSW3、CSW4、CSW5，选择上述第1～第5时钟的任一个，作为时钟CLK输出。
还有，如上所述，可以不用分频器60分频来自振荡器(OSC)70的源振时钟OCLK，而是采用能可变控制频率的振荡器(例如电压控制型振荡器)。
接着，参照图3、图4说明上述驱动电路的动作。若向亮度调整用端子41施加第1个亮度调整脉冲BP，则来自脉冲检测电路40的脉冲检测信号P1、P2、…P10，在以反相电路构成开关电路30的情况下，全部成为L电平(低电平)，20个N沟道型MOS晶体管M31～M50全部接通，即切换开关SW1～SW20，以使N沟道型MOS晶体管M31～M50全部与N沟道型MOS晶体管M24构成电流反射镜。由此，全部的N沟道型MOS晶体管M31～M50中流过驱动电流，白色LED20的驱动电流ID成为最大值(100％)。此时，根据来自脉冲检测电路40的频率切换信号CS，分频器60的开关CSW1接通，从分频器60输出具有频率fo的时钟CLK，并向升压电路50供给。
接下来，若施加第2个亮度调整脉冲BP，则来自脉冲检测电路40的脉冲检测信号P1变化为H电平(高电平)，20个N沟道型MOS晶体管M31～M50中的16个接通，切换开关SW1～SW20，以使这些和N沟道型MOS晶体管M24构成电流反射镜。
由此，由于20个N沟道型MOS晶体管M31～M50中，只有16个中流过驱动电流，故白色LED20的驱动电流ID降低到最大值的80％。
同样，每次向亮度调整用端子41施加亮度调整脉冲BP，来自脉冲检测电路40的脉冲检测信号P1、P2、…P10就依次变化为H电平，通过减少20个N沟道型MOS晶体管M31～M50中接通的晶体管数目，从而白色LED20的驱动电流ID减少，其发光亮度降低。在这里，在白色LED20的驱动电流ID为最大值的60％～100％的情况下，从分频器60输出具有频率fo的时钟CLK。这是因为在该驱动电流范围内，要求升压电路50的输出电流相当大的缘故。
而且，若施加第5个亮度调整脉冲BP，则由于20个N沟道型MOS晶体管M31～M50中、只有10个中流过驱动电流，故白色LED20的驱动电流ID下降到最大值的50％。此时，根据来自脉冲检测电路40的频率切换信号CS，分频器60的开关CSW1断开，相反开关CSW2接通，从分频器60输出具有频率fo/2的时钟CLK，并供给到升压电路50。在这里，在白色LED20的驱动电流ID为最大值的30％～50％的情况下，从分频器60输出具有频率fo/2的时钟CLK。
并且，若施加第8个亮度调整脉冲BP，则由于20个N沟道型MOS晶体管M31～M50中、只有4个中流过驱动电流，故白色LED20的驱动电流ID下降到最大值的20％。此时，根据来自脉冲检测电路40的频率切换信号CS，分频器60的开关CSW2断开，相反开关CSW3接通，从分频器60输出具有频率fo/4的时钟CLK，并供给到升压电路50。同样，若施加第9个亮度调整脉冲BP，则由于20个N沟道型MOS晶体管M31～M50中、只有2个中流过驱动电流，故白色LED20的驱动电流ID下降到最大值的10％。
此时，根据来自脉冲检测电路40的频率切换信号CS，分频器60的开关CSW3断开，相反开关CSW4接通，从分频器60输出具有频率fo/8的时钟CLK，并供给到升压电路50。另外，若进一步施加第10个亮度调整脉冲BP，则由于20个N沟道型MOS晶体管M31～M50中、只有2个中流过驱动电流，故白色LED20的驱动电流ID下降到最大值的5％。此时，根据来自脉冲检测电路40的频率切换信号CS，分频器60的开关CSW4断开，相反开关CSW5接通，从分频器60输出具有频率fo/16的时钟CLK，并供给到升压电路50。
接着，参照图5及图6，对升压电路50的具体电路构成及动作进行说明。图5(a)表示从上述分频器60向时钟驱动器CD输入的时钟CLK为H电平的情况；图5(b)表示时钟CLK为L电平的情况。
在第1转换用MOS晶体管M11的源极上施加电源电压Vdd，该第1转换用MOS晶体管M11的漏极连接在第2转换用MOS晶体管M12的源极上。第1转换用MOS晶体管M11和第2转换用MOS晶体管M12起电荷传输元件的作用。
在这里，第1转换用MOS晶体管M11和第2转换用MOS晶体管M12都是P沟道型。其理由为从相同电路得到用来使第1转换用MOS晶体管M11和第2转换用MOS晶体管M12导通截止的电压的缘故。为了使第1转换用MOS晶体管M11和第2转换用MOS晶体管M12导通，可以向这些的栅极提供接地电压Vss，在使其截止的情况下，也可以向这些的栅极提供该电路的输出电压Vout(＝1.5Vdd)。
另外，在第1电容器C1的一方端子上连接有时钟驱动器CD的输出。时钟驱动器CD是在电源电压Vdd与接地电压Vss之间串联连接P沟道型MOS晶体管M16、N沟道型MOS晶体管M17而构成为CMOS反相器。而且，在时钟驱动器CD上施加时钟CLK，该时钟CLK由时钟驱动器CD反转。该反转时钟*CLK作为时钟驱动器CD的输出，而施加在第1电容器C1的一方端子上。
此外，第2电容器C2，其一方的端子连接有第1及第2转换用MOS晶体管M11、M12的连接点。第3转换用MOS晶体管M13连接在第2电容器C2的另一方端子与电源电压Vdd之间。
进而，第4转换用MOS晶体管M14连接于第1电容器C1的另一方端子与第2电容器C2的另一方端子之间。第5转换用MOS晶体管M15连接于第1电容器C1的另一方端子和作为第2转换用MOS晶体管M12的漏极的输出端子上。而且，该电路从第2转换用MOS晶体管M12的漏极得到输出电压Vout(＝1.5Vdd)。
在这里，第3及第5转换用MOS晶体管M13、M15是P沟道型，第4转换用MOS晶体管M14是N沟道型。将第3及第5转换用MOS晶体管M13、M15设为P沟道型的理由为与上述的同样，从相同电路内得到使第3转换用MOS晶体管M13及第5转换用MOS晶体管M15导通截止的电压的缘故。
再有，第1及第2电容器C1、C2具有相等的电容值。此外，第1、第2、第3、第4、第5转换用MOS晶体管M11、M12、M13、M14、M15，根据时钟CLK的电压电平，通过由未图示的控制电路控制栅极电压，从而如后所述，可以控制这些晶体管的导通(ON)、截止(OFF)。
接着，一边参照图5(a)、(b)、图6，一边说明该电路的动作。图6是该电荷泵电路的稳定状态中的动作时序图。首先，对时钟CLK为H电平时的电荷泵电路的动作进行说明(参照图5(a)、图6)。此时，时钟驱动器CD的N沟道型MOS晶体管M17导通，反转时钟*CLK成为L电平(0V)。另外，第1、第4转换用MOS晶体管M11、M14导通，第2、第3、第5转换用MOS晶体管M12、M13、M15截止。
这样，如图5(a)中的粗虚线所示，从电源电压开始，以通过第1转换用MOS晶体管M11、第2电容器C2、第4转换用MOS晶体管M14、第1电容器C1、时钟驱动器CD的N沟道型MOS晶体管M17的路径，第1电容器C1及第2电容器C2被串联连接并被充电。由此，第2电容器C2的一方端子的电压V11被充电为Vdd，另一方的端子的电压V12被充电为0.5Vdd，第1电容器C1的另一方端子的电压V13也被充电为0.5Vdd。
接下来，对时钟CLK为L电平时的电荷泵电路的动作进行说明(参照图5(b)、图6)。此时，时钟驱动器CD的P沟道型MOS晶体管M16导通，反转时钟*CLK成为H电平。另外，第1、第4转换用MOS晶体管M11、M14截止，第2、第3、第5转换用MOS晶体管M12、M13、M15导通。
这样，如图5(b)中的粗线所示，从2条路径向输出端子供给1.5Vdd。1条路径从电源电压Vdd开始，通过第3转换用MOS晶体管M13、第2电容器C2、第2转换用MOS晶体管M12，第2电容器C2的电荷被放电，向输出端子供给1.5Vdd。这是因为第2电容器C2的另一方电压V12在时钟CLK为H电平时被充电为0.5Vdd，故通过导通第3转换用MOS晶体管M13，从而伴随电压V12从0.5Vdd变化为Vdd，通过第2电容器C2的电容耦合，第2电容器的一方端子的电压V11从Vdd升压为1.5Vdd的缘故。
另一条路径从电源电压Vdd开始，通过时钟驱动器CD的P沟道型MOS晶体管M16、第1电容器C1、第5转换用MOS晶体管M15，第1电容器C1的电荷被放电，向输出端子供给1.5Vdd。
这是因为在时钟CLK为H电平时，虽然第1电容器的另一方端子的电压V13被充电为0.5Vdd，但若时钟CLK变化为L电平，则通过导通P沟道型MOS晶体管M16，从而伴随第1电容器C1的一方端子的电压从0V变化为Vdd，根据第1电容器C1的电容耦合，第1电容器C1的另一方端子的电压V13从0.5Vdd升压为1.5Vdd的缘故。
通过交替重复该时钟CLK为L电平时的动作与为H电平时的动作，从而作为输出电压Vout，可以得到将电源电压Vdd已1.5倍后的1.5Vdd。
在这里，若将升压电路50的寄生电容设为Cp，将时钟CLK的频率设为f，将振幅电压设为V，则升压电路50内部消耗的自消耗电流Ip可以通过Ip＝Cp×f×V来表示。通过降低时钟CLK的频率f，从而可以减小自消耗电流。升压电路50的寄生电容以Cp为主，是构成升压电路50的电荷传输元件(第1转换用MOS晶体管M11及第2转换用MOS晶体管M12)或时钟驱动器CD等的寄生电容(主要是栅极电容)。
现在，若设升压电路50的自消耗电流Ip为5mA，输出电流Iout为100mA，则升压电路50的效率(＝Iout×100/(Iout+Ip))为100×100/(100+5)＝95％左右，但若将时钟CLK的频率f保持不变，使输出电流Iout减少到5mA，则升压电路50的效率降低到5×100/(5+5)＝50％左右。因此，例如在使输出电流Iout减少到5mA时，通过使时钟CLK的频率f减少到1/16，从而可以降低自消耗电流Ip，可以提高升压电路50的效率。该情况下的效率为5×100/(5+0.3)＝94％。
这样，根据本实施方式的驱动电路，由于若白色LED20的驱动电流ID降低，则与此相对应，向升压电路50供给的时钟CLK的频率也降低，故构成升压电路50的电荷传输元件(第1转换用MOS晶体管M11及第2转换用MOS晶体管M12)或时钟驱动器CD等的寄生电容(主要是栅极电容)的充放电电流也降低，升压电路50的效率提高，甚至驱动电路的效率提高。
下面，对本发明的第2实施方式进行说明。图7是该实施方式涉及的驱动电路的电路图。在本实施方式中，取代第1实施方式的升压电路50，采用了-0.5Vdd产生电路80。在该实施方式中，在白色LED20的阳极上施加Vdd，在其阴极上施加-0.5Vdd。施加在白色LED20的阳极、阴极间的电压，与第1实施方式同样，是1.5Vdd。另外，在N沟道型MOS晶体管M24、M31～M50的源极上施加-0.5Vdd。
再有，即使对于开关电路30的开关SW1～SW20，在使N沟道型MOS晶体管M31～M50截止时，也变更为将-0.5Vdd施加在N沟道型MOS晶体管M31～M50的源极上。其他构成与第1实施方式相同。
接着，参照附图对-0.5Vdd产生电路80的具体电路构成及动作进行说明。图8是-0.5Vdd产生电路80的电路图，图8(a)表示作为时钟驱动器CD的输入时钟的时钟CLK为L电平(低电平)的情况，图8(b)表示时钟CLK为H电平(高电平)的情况。在第1转换用MOS晶体管M1的源极上施加接地电压Vss(0V)，该第1转换用MOS晶体管M1的漏极连接在第2转换用MOS晶体管M2的源极上。第1转换用MOS晶体管M1和第2转换用MOS晶体管M2起电荷传输元件的作用。
在这里，第1转换用MOS晶体管M1和第2转换用MOS晶体管M2都是N沟道型。其理由为从相同电路得到用来使第1转换用MOS晶体管M11和第2转换用MOS晶体管M12导通截止的电压的缘故。为了使第1转换用MOS晶体管M11和第2转换用MOS晶体管M12导通，可以向这些的栅极提供电源电压Vdd，在使其截止的情况下，也可以向这些的栅极提供该电路的输出电压Vout(＝-0.5Vdd)。
另外，在第1电容器C1的一方端子上连接有时钟驱动器CD的输出。时钟驱动器CD是在电源电压Vdd与接地电压Vss之间串联连接P沟道型MOS晶体管M6、N沟道型MOS晶体管M7而构成为CMOS反相器。而且，在时钟驱动器CD上施加时钟CLK，该时钟CLK由时钟驱动器CD反转。该反转时钟*CLK作为时钟驱动器CD的输出，而施加在第1电容器C1的一方端子上。
并且，为了降低时钟驱动器CD的穿透电流，也可构成为在P沟道型MOS晶体管M6的栅极上施加时钟CLK，在N沟道型MOS晶体管M7的栅极上施加延迟了时钟CLK的时钟CLK’。
此外，第2电容器C2，其一方的端子连接有第1及第2转换用MOS晶体管M1、M2的连接点。第3转换用MOS晶体管M3连接在第2电容器C2的另一方端子与接地电压Vss(0V)之间。
进而，第4转换用MOS晶体管M4连接于第1电容器C1的另一方端子与第2电容器C2的另一方端子之间。第5转换用MOS晶体管M5连接于第1电容器C1的另一方端子和作为第2转换用MOS晶体管M2的漏极的输出端子上。而且，该电路从第2转换用MOS晶体管M2的漏极得到输出电压Vout(＝-0.5Vdd)。
在这里，第3、第5转换用MOS晶体管M3、M5是N沟道型。这与第1转换用MOS晶体管M1及第2转换用MOS晶体管M2同样，是因为从相同电路内得到使这些晶体管导通截止的电压的缘故。即，为了使第3转换用MOS晶体管M3及第5转换用MOS晶体管M5导通，可以向这些的栅极提供电源电压Vdd，在使其截止的情况下，也可以向这些的栅极提供该电路的输出电压Vout(＝-0.5Vdd)。
关于第4转换用MOS晶体管M4，虽然可以是P沟道型也可以是N沟道型，但为了减小图案面积，优选为N沟道型。在第4转换用MOS晶体管M4为N沟道型的情况下，为了使其导通，可以向其栅极提供电源电压Vdd，在使其截止的情况下，也可以向其栅极提供该电路的输出电压Vout(＝-0.5Vdd)。第4转换用MOS晶体管M4为P沟道型的情况下，为了使其导通，也可在向其栅极提供接地电压Vss或输出电压Vout，在使其截止的情况下也可在其栅极提供电源电压Vdd。
再有，第1及第2电容器C1、C2具有相等的电容值。此外，第1、第2、第3、第4、第5转换用MOS晶体管M1、M2、M3、M4、M5，根据时钟CLK的电压电平，通过由未图示的控制电路控制栅极电压，从而如下所述，可以控制这些的导通(ON)、截止(OFF)。
接着，一边参照图8(a)、(b)、图9，一边说明该-0.5Vdd产生电路80的动作。图9是该-0.5Vdd产生电路80的稳定状态中的动作时间图。
首先，对时钟CLK为L电平时的电荷泵电路的动作进行说明(参照图8(a)、图9)。此时，由于时钟驱动器CD的P沟道型MOS晶体管M6导通，N沟道型MOS晶体管M7截止，故反转时钟*CLK成为H电平(Vdd电平)。另外，导通第1、第4转换用MOS晶体管M1、M4，截止第2、第3、第5转换用MOS晶体管M2、M3、M5。
这样，如图8(a)中的粗线所示，以通过时钟驱动器CD的P沟道型MOS晶体管M6、第1电容器C1、第4转换用MOS晶体管M4、第2电容器C2、第1转换用MOS晶体管M1、接地电压Vss的路径，第1电容器C1及第2电容器C2被串联连接并被充电。
由此，第1电容器C1的一方端子被充电为Vdd，另一方的端子的电压V1被充电为+0.5Vdd，第2电容器C2的另一方端子的电压V3也被充电为+0.5Vdd。
接下来，对时钟CLK为H电平时的电路动作进行说明(参照图8(b)、图9)。此时，由于时钟驱动器CD的N沟道型MOS晶体管M7导通，P沟道型MOS晶体管M6截止，故反转时钟*CLK成为L电平(Vss电平)。另外，截止第1、第4转换用MOS晶体管M1、M4，导通第2、第3、第5转换用MOS晶体管M2、M3、M5。
这样，如图8(b)中的粗虚线所示，从2条路径向输出端子供给-0.5Vdd。1条路径从接地电压Vss开始，通过第3转换用MOS晶体管M3、第2电容器C2、第2转换用MOS晶体管M2，第2电容器C2的电荷被放电，向输出端子供给-0.5Vdd。这是因为第2电容器C2的另一方电压V3在时钟CLK为L电平时被充电为+0.5Vdd，故通过导通第3转换用MOS晶体管M3，从而伴随电压V3从+0.5Vdd变化为Vss，通过第2电容器C2的电容耦合，第2电容器的一方端子的电压V2从Vss(0V)降压为-0.5Vdd的缘故。
另一条路径从接地电压Vss开始，通过时钟驱动器CD的N沟道型MOS晶体管M7、第1电容器C1、第5转换用MOS晶体管M5，第1电容器C1的电荷被放电，向输出端子供给-0.5Vdd。这是因为在时钟CLK为L电平时，虽然第1电容器的另一方端子的电压V1被充电为+0.5Vdd，但若时钟CLK变化为H电平，则通过导通N沟道型MOS晶体管M7，从而伴随第1电容器C1的一方端子的电压从Vdd变化为Vss，根据第1电容器C1的电容耦合，第1电容器C1的另一方端子的电压V1从+0.5Vdd降压为-0.5Vdd的缘故。
通过交替重复该时钟CLK为L电平时的动作与为H电平时的动作，从而作为输出电压Vout，可以得到将电源电压Vdd-0.5倍后的-0.5Vdd。这样，由于采用了-0.5Vdd产生电路80，故多用N沟道型MOS晶体管的结果是，可以缩小用来得到与以往同等的LED20的驱动电流mnI的电路的图案面积，且实现效率改善。
这样，由于即使在本实施方式的驱动电路中，若白色LED20的驱动电流ID的驱动电流降低，则与此相对应，向-0.5Vdd产生电路80供给的时钟CLK的频率也降低，故构成-0.5Vdd产生电路80的电荷传输元件(第1转换用MOS晶体管M1及第2转换用MOS晶体管M2)或时钟驱动器CD等的寄生电容(主要是栅极电容)的充放电电流也降低，-0.5Vdd产生电路80的效率提高，甚至驱动电路的效率提高。
接下来，说明本发明的第3实施方式。图10是该实施方式涉及的驱动电路的电路图。与在第1及第2实施方式中、为了进行白色LED20的亮度调整而采用开关电路30数字化地控制白色LED20的驱动电流ID相对，在本实施方式中设置电压调整电路90，模拟地控制白色LED20的驱动电流ID。关于其他构成，与第1实施方式同样。电压调整电路90是根据来自脉冲检测电路40的电压调整信号PS，将基准电压Vset电压转换为基准电压VS的电路。
图11是电压调整电路90的电路图。在运算放大器91的正输入端子(+)上施加基准电压Vset。在运算放大器91的输出与接地电压Vss之间串联连接有11个电阻r1、r2、…r11。在这些电阻的各连接点与运算放大器91的负输入端子(-)之间分别连接有1 0个N沟道型MOS晶体管T1、T2、…T10。
另外，相当于来自脉冲检测电路40的电压调整信号PS的4位的电压调整数据(B1，B2，B3，B4)被输入到译码器92中。译码器92的输出信号分别施加在10个N沟道型MOS晶体管T1、T2、…T10的栅极上，根据该电压调整数据(B1，B2，B3，B4)，任一个晶体管导通。
图12是说明该驱动电路的动作的图。若在脉冲检测电路40的亮度调整用端子41上施加第1个亮度调整脉冲BP，则从脉冲检测电路40向电压调整电路90供给电压调整数据(0，0，0，0)。由此，只有N沟道型MOS晶体管T1导通，根据其，VS＝VS1产生。用下式表示VS1。VS1＝Vset×(R+r11)/r11。在这里，R＝r1+r2+…+r10。
而且，由运算放大器10控制N沟道型MOS晶体管M22的源极电压Vx，以使其等于基准电压VS，其结果是，在电阻R1上产生电流I1(＝VS1/R1)。该电流I1流经构成第1电流反射镜电路的一对P沟道型MOS晶体管M22、M23(电流比1∶m)。并且，用第1电流反射镜电路放大为m倍的电流mI1被输入到翻折第1电流反射镜电路的第2电流反射镜电路中。第2电流反射镜电路由一对N沟道型MOS晶体管M24、M25(电流比1∶n)构成。电流mI1通过该第2电流反射镜电路进一步被n倍，成为白色LED20的驱动电流ID(ID＝mnI1)。
此外，若在脉冲检测电路40的亮度调整用端子41上施加第2个亮度调整脉冲BP，则从脉冲检测电路40向电压调整电路90供给电压调整数据(1，0，0，0)。由此，只有N沟道型MOS晶体管T2导通，根据其，VS＝VS2产生。在这里，VS2小于VS1。由此，电阻R1中流过的电流I2(＝VS2/R1)也小于电流I1。因此，白色LED20的驱动电流ID也同样变小。
这样，采用电压调整电路90，可以模拟地调整白色LED20的驱动电流ID。在这里，白色LED20的驱动电流ID，如图12所示，根据电压调整数据(B1，B2，B3，B4)，以变化到100％～5％的方式设定电阻r1、r2…r11的各电阻值。
而且，根据来自脉冲检测电路40的频率切换信号CS，来控制向升压电路50供给的时钟CLK的频率f这点与第1实施方式完全相同。
接着，对本发明的第4实施方式进行说明。图13是该实施方式涉及的驱动电路的电路图。在该实施方式中，取代第3实施方式的升压电路50，采用了-0.5Vdd产生电路80。在该实施方式中，在白色LED20的阳极上施加Vdd，在其阴极上施加-0.5Vdd。施加在白色LED20的阳极、阴极间的电压与第3实施方式同样，为1.5Vdd。关于其他方面，与第3实施方式同样。
并且，本发明并未限于白色LED20，也可以广泛适用于红色LED、绿色LED、蓝色LED、具有阳极与阴极的其他发光元件的驱动电路中。
权利要求
1.一种驱动电路，其特征在于，具备电压转换电路，其包括电荷传输元件和与该电荷传输元件耦合的电容器，根据施加在所述电容器上的时钟，将输入到所述电荷传输元件的输入电压转换为规定的驱动电压；发光元件，其被供给了来自所述电压转换电路的所述驱动电压；亮度调整电路，其控制流经所述发光元件的驱动电流，以进行所述发光元件的亮度调整；和频率切换电路，若通过由所述亮度调整电路进行的亮度调整，所述驱动电流降低，则进行频率切换以便根据其来降低所述时钟的频率。
2.根据权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，所述亮度调整电路具备多个电流供给晶体管，其向所述发光元件供给电流；脉冲检测电路，其检测从外部输入的亮度调整用脉冲；和第1开关电路，其根据所述脉冲检测电路的脉冲检测结果，使所述多个电流供给晶体管选择性地被活性化。
3.根据权利要求2所述的驱动电路，其特征在于，所述频率切换电路具备分频器，其将时钟分频，以产生频率不同的多个时钟；和第2开关电路，其根据所述脉冲检测电路的脉冲检测结果，从多个时钟中选择任一个时钟，并供给到所述电压转换电路。
4.根据权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，所述亮度调整电路具备电流供给晶体管，其向所述发光元件供给电流；电流电压转换电路，其将规定电压转换为流经所述电流供给晶体管的电流；脉冲检测电路，其检测从外部输入的亮度调整用脉冲；和电压调整电路，其根据所述脉冲检测电路的脉冲检测结果，调整所述规定电压。
5.根据权利要求4所述的驱动电路，其特征在于，所述频率切换电路具备分频器，其将时钟分频，以产生频率不同的多个时钟；和开关电路，其根据所述脉冲检测电路的脉冲检测结果，从多个时钟中选择任一个时钟，并供给到所述电压转换电路中。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的驱动电路，其特征在于，所述电压转换电路将电源电压Vdd转换为1.5Vdd。
7.根据权利要求1～5中任一项所述的驱动电路，其特征在于，所述电压转换电路将电源电压Vdd转换为-0.5Vdd。
8.根据权利要求1～5中任一项所述的驱动电路，其特征在于，所述发光元件为白色发光二极管。
全文摘要
本发明提供一种提高效率的驱动发光元件的驱动电路。本发明的驱动电路驱动白色LED(20)，其中具备升压电路(50)，其包括电荷传输元件和与该电荷传输元件耦合的电容器，根据施加在电容器上的时钟CLK，将输入到电荷传输元件的输入电压Vdd转换为1.5Vdd。来自该升压电路(50)的驱动电压被供给到白色LED(20)。另外，控制流经白色LED(20)的驱动电流ID，为了进行白色LED(20)的亮度调整，具备检测亮度调整用脉冲BP的脉冲检测电路(40)、驱动电流ID的开关电路(30)。而且，具备若通过开关电路(30)进行的亮度调整，驱动电流ID降低，则可进行频率切换，以便根据其来降低时钟CLK的频率的分频器(60)。
文档编号H01L33/00GK1691507SQ200510065989
公开日2005年11月2日 申请日期2005年4月19日 优先权日2004年4月19日
发明者河井周平 申请人:三洋电机株式会社