JP4001856B2 - 発光素子駆動装置、発光素子駆動装置を有する表示モジュール及び、表示モジュールを備えた電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、ＬＥＤ（発光ダイオード）など高電圧で駆動される発光素子を駆動する発光素子駆動装置、その発光素子駆動装置を用いた表示モジュール及び、その表示モジュールを備えた携帯電話機やＰＤＡ、デジタルカメラなどの電子機器に関する。

ＬＥＤ等の発光素子は、それ自体で表示素子として用いられる他、ＬＣＤ（液晶表示装置）のバックライト用などに用いられる。その使用される数は、表示の形態や、必要な光量に応じて決められることになる。

図８は、発光素子としてＬＥＤが用いられる電子機器の例として示された、携帯電話機の外観を示す図である。図８の携帯電話機は、折り畳み型であり、同図（ａ）は開いた状態を示しており、同図（ｂ）は閉じた状態を示している。

図８において、１はアンテナであり、２は表示面積の広いメインディスプレイ部であり、３は操作部である。また、４は、電話の着信やメールの受信、日付・時間などを折り畳んだ状態で表示するサブディスプレイ部である。このサブディスプレイ部４は狭い表示面積でよい。これらのディスプレイ部２、４はＬＣＤで構成され、そのバックライトとして例えば白色や赤、青、緑色のＬＥＤが使用される。ＬＣＤ２、４の表示面積に応じてバックライトに用いられるＬＥＤの個数は異なる。

図９は、図８の携帯電話機などのＬＥＤを駆動するための従来の構成を示す図であり、駆動デバイス５０と表示デバイス６０とから構成されている。

表示デバイス６０は、サブディスプレイ部４のために２個のＬＥＤ６１、ＬＥＤ６２を直列に接続した第１系統の発光素子群と、より光量を必要とするメインディスプレイ部２のために４個のＬＥＤ６３、ＬＥＤ６４、ＬＥＤ６５、ＬＥＤ６６を直列に接続した第２系統の発光素子群とを備えている。

一方、駆動デバイス５０では、リチウム電池などの３．６Ｖの電源電圧Ｖｃｃを、昇圧型スイッチング電源回路５１により高電圧Ｖｈｈに昇圧する。この高電圧Ｖｈｈは、白色や青色のＬＥＤでは発光のために１個当たり約４Ｖ程度の電圧が必要であるから、この場合１８Ｖである。この高電圧ＶｈｈがＬＥＤ６１〜ＬＥＤ６６へ印加される。また、ドライバ５２及びドライバ５３は、通常、定電流ドライバとして構成される。それらドライバ５２は、ＬＥＤの直列接続数に関係なく、オンされたときには一定電流を流し、オフされたときには電流を遮断する。そして、表示指令信号に応じてそれぞれオンあるいはオフ駆動され、ＬＥＤ６１〜ＬＥＤ６６を表示制御する。

また、これらの第１系統の発光素子群と第２系統の発光素子群とを、個別にオンあるいはオフしたり、また、それらを直列に接続して同時にオン、オフするように構成したものが提案されている（特許文献１参照）。
特開２００３−２７４６４６号公報

しかし、これら従来の図９のようなＬＥＤ駆動装置では、発光素子数の多い第２系統の発光素子群を駆動するためにその数に見合った高電圧Ｖｈｈ（この場合、１８Ｖ）を発生しなければならないから、電源回路５１は高い昇圧率を持つ必要がある。

また、第１系統及び第２系統の発光素子群を同時に駆動する場合には、素子数の少ない第１系統の発光素子群にも高電圧Ｖｈｈが印加されるから、それの定電流ドライバ５２には大きな損失が発生してしまう。即ち、発光素子当たりの電圧をＶｆ、電流をＩｆとすると、図９の例ではＩｆ×（Ｖｈｈ−２×Ｖｆ）の損失が、第１系統の定電流ドライバ５２に発生する。したがって、その携帯電話機などの電子機器の電力効率が低下してしまうという問題がある。

また、特許文献１のように、第１系統及び第２系統の発光素子群を、個別にあるいは直列に接続して同時にオン、オフするものでは、損失の増加は抑制される。しかし、複数系統の発光素子群を直列接続して発光させるために、従来の高電圧Ｖｈｈに比べても、さらに高い電圧（例えば、２６Ｖ（＝４Ｖ×６個＋α）程度）を発生させることになる。したがって、より高い昇圧率の電源回路を必要とするし、また、駆動デバイスや表示デバイスを、より高い電圧に耐える高耐圧のものにしなければならないという問題がある。

そこで、本発明は、発光させるための所要電圧が異なる複数系統の発光素子群を、低い電圧を用いて駆動するとともに、損失を低減して効率を向上することができる発光素子駆動装置を提供することを目的とする。また、その発光素子駆動装置を有する表示モジュール及びその表示モジュールを備えた電子機器を提供することを目的とする。

請求項1の発光素子駆動装置は、電源電圧を昇圧して所定の第１極性電圧を出力する昇圧回路と、
前記昇圧回路からの前記第１極性電圧が出力される第１極性電圧出力端と、
前記第１極性電圧出力端に接続され、前記第１極性電圧を極性反転させた第２極性電圧を出力する反転電圧発生回路と、
前記反転電圧発生回路からの前記第２極性電圧が出力される第２極性電圧出力端と、
前記第１極性電圧出力端と基準電圧点との間に、第１発光素子群と直列接続可能に設けられ、第１指令信号に応じてオン・オフされるとともに、オンのときに所定の定電流を流して、前記第１発光素子群をその定電流に応じた強度で発光させる第１定電流ドライバと、
前記第１極性電圧出力端と前記第２極性電圧出力端との間に、前記第１発光素子群による降下電圧より大きい降下電圧を生じる第２発光素子群と直列接続可能に設けられ、第２指令信号に応じてオン・オフされるとともに、オンのときに所定の定電流を流して、前記第２発光素子群をその定電流に応じた強度で発光させる第２定電流ドライバとを備え、
前記昇圧回路は、前記第１極性電圧を生成するスイッチ素子を備えたスイッチング型昇圧回路であり、前記第１極性電圧に応じた電圧と所定の参照電圧を比較して、前記第１極性電圧に応じた電圧が前記参照電圧を超えたときには前記スイッチ素子を制御するクロックを停止させて昇圧動作を停止させることにより定電圧制御動作を行うことを特徴とする。

請求項２の発光素子駆動装置は、請求項1に記載の発光素子駆動装置において、前記反転電圧発生回路はチャージポンプ型反転電圧発生回路であることを特徴とする。

請求項３の発光素子駆動装置は、請求項1または２に記載の発光素子駆動装置において、前記第１発光素子群及び前記第２発光素子群の発光素子は、同一色の発光ダイオードであることを特徴とする。

請求項４の発光素子駆動装置は、請求項1または２に記載の発光素子駆動装置において、前記第１発光素子群の発光素子は、赤色の発光ダイオードであり、前記第２発光素子群の発光素子は、緑色発光ダイオード及びまたは青色発光ダイオードであることを特徴とする。

請求項５の表示モジュールは、第１発光素子群と、
該第１発光素子群による降下電圧より大きい降下電圧を生じる第２発光素子群と、
電源電圧を昇圧して所定の第１極性電圧を出力する昇圧回路と、
前記昇圧回路からの前記第１極性電圧が出力される第１極性電圧出力端と、
前記第１極性電圧出力端に接続され、前記第１極性電圧を極性反転させた第２極性電圧を出力する反転電圧発生回路と、
前記反転電圧発生回路からの前記第２極性電圧が出力される第２極性電圧出力端と、
前記第１極性電圧出力端と基準電圧点との間に、前記第１発光素子群と直列に設けられ、第１指令信号に応じてオン・オフされるとともに、オンのときに所定の定電流を流して、前記第１発光素子群をその定電流に応じた強度で発光させる第１定電流ドライバと、
前記第１極性電圧出力端と前記第２極性電圧出力端との間に、前記第２発光素子群と直列に設けられ、第２指令信号に応じてオン・オフされるとともに、オンのときに所定の定電流を流して、前記第２発光素子群をその定電流に応じた強度で発光させる第２定電流ドライバとを備え、
前記昇圧回路は、前記第１極性電圧を生成するスイッチ素子を備えたスイッチング型昇圧回路であり、前記第１極性電圧に応じた電圧と所定の参照電圧を比較して、前記第１極性電圧に応じた電圧が前記参照電圧を超えたときには前記スイッチ素子を制御するクロックを停止させて昇圧動作を停止させることにより定電圧制御動作を行うことを特徴とする。

請求項６の表示モジュールは、請求項５に記載の表示モジュールにおいて、前記反転電圧発生回路はチャージポンプ型反転電圧発生回路であることを特徴とする。

請求項７の電子機器は、請求項５または６に記載の表示モジュールを備えていることを特徴とする。

本発明によれば、昇圧回路で電源電圧を昇圧して所定の第１極性電圧（正電圧）を発生し、反転電圧発生回路で第１極性電圧の極性を反転した第２極性電圧（負電圧）を発生させる。その正電圧と基準電圧（グランド電圧）とで所要電圧が低い第１発光素子群（第１発光ダイオード群）を発光させる一方、正電圧と負電圧とで所要電圧が高い第２発光素子群（第２発光ダイオード群）を発光させる。

これにより、発光させるための所要電圧が異なる複数系統の発光素子群を、低い電圧を用いて駆動することができる。したがって、昇圧回路の昇圧率（昇圧電圧／電源電圧）を下げることができる。また、発光素子駆動装置やそれを用いた表示モジュールの耐電圧を低い値にすることができる。

また、所要電圧が低い第１発光素子群（第１発光ダイオード群）は低い電圧で駆動され、所要電圧が高い第２発光素子群（第２発光ダイオード群）は高い電圧で駆動されるから、損失を低減し、効率を向上することができる。

以下、図面を参照して、発光素子としてＬＥＤを使用した本発明に係る電子機器の実施の形態について説明する。

図1は、本発明の第１実施例に係る、発光させるための所要電圧が異なる複数系統の発光素子群を駆動する発光素子駆動装置及びその発光素子群を有する表示部を備えた電子機器の全体構成図である。なお、本発明は、この発光素子駆動装置及び表示部を備えた表示モジュールとしても構成される。

図１において、この電子機器は、表示部１００と、制御用ＩＣ１０及び外付け部品から構成される発光素子駆動装置とを備えて構成されている。

表示部１００は、２つのＬＥＤ１１１、１１２が直列に接続された第１発光素子群１１０と、４つのＬＥＤ１２１〜１２４が直列に接続された第２発光素子群１２０が設けられている。例えば、これら第１発光素子群１１０のＬＥＤ１１１、１１２が、図８のＬＣＤ４のバックライトとして用いられ、第２発光素子群のＬＥＤ１２１〜１２４が、図８のＬＣＤ２のバックライトとして用いられる。この第１発光素子群１１０及び第２発光素子群１２０は、独立して点灯させる場合と、同時に点灯させる場合がある。

これらＬＥＤ１１１〜１２４には、所定の発光量を得るために規定の電流Ｉｆを流すことになる。この場合、各ＬＥＤ１１１〜１２４に印加される電圧Ｖｆは、個々のＬＥＤによってその値がばらつく。白色ＬＥＤ或いは青色ＬＥＤ等の場合には、各ＬＥＤ当たり、例えば、３．４Ｖ〜４．０Ｖの範囲でばらつくことが多い。

このＬＥＤを２個直列に使用する第１発光素子群１１０には、ばらつき上限の８Ｖ程度の高い電圧が印加される必要があり、またＬＥＤを４個直列に使用する第２発光素子群１２０には、さらに高い電圧（ばらつき上限の１６Ｖ程度）が印加される必要がある。

発光素子駆動装置は、第１、第２発光素子群１１０、１２０に印加するための電圧を発生するとともに、第１、第２発光素子群１１０、１２０の点灯を制御する。

電源電圧Ｖｃｃ（＝３．６Ｖ）を昇圧して、ＬＥＤに供給するための所定の第１極性電圧（以下、正電圧）Ｖｐ（＝９Ｖ）を得る。なお、電圧は特に断らない場合には、グランドとの間の電圧である。この正電圧Ｖｐは、電源電圧Ｖｃｃの電源間にコイルＬｏと制御スイッチであるＮ型ＭＯＳトランジスタＱｏを接続する。このコイルＬｏとスイッチＱｏとの接続点から、整流用ダイオードＤｏを介して平滑用コンデンサＣｏを正電圧Ｖｐに充電する。整流用ダイオードＤｏは、電圧降下の少ないショットキーダイオードが好適である。

この正電圧Ｖｐを一定値に保つために、抵抗１２と抵抗１３で分圧して低くした検出電圧Ｖｄｅｔを制御回路１１にフィードバックする。制御回路１１では、検出電圧Ｖｄｅｔを基準電圧と誤差増幅器で比較し、その比較結果である誤差信号と三角波信号とをＰＷＭ比較器で比較する。そのＰＷＭ比較器での比較結果が、検出電圧Ｖｄｅｔと基準電圧との差に応じたデューティ比のＰＷＭパルス信号となる。このＰＷＭパルス信号をスイッチ制御信号ＣｏｎｔとしてスイッチＱｏのゲートに印加して、スイッチＱｏをオン・オフ制御する。このようにして、所定の電圧に維持された正電圧Ｖｐが、コイルＬｏ、スイッチＱｏ、整流用ダイオードＤｏ、平滑用コンデンサＣｏ、抵抗１２、１３、制御回路１１等からなるスイッチング型昇圧回路により、発生される。

反転電圧発生回路１９に、正電圧Ｖｐが入力されて、極性が反転された第２極性電圧（以下、負電圧）Ｖｎが出力される。

反転電圧発生回路１９は、図２（ａ）（ｂ）に示されるように、極性反転用チャージポンプ回路（−１．０ＣＰ）１４とフライングコンデンサ１５と負電圧出力用コンデンサ１６から構成されている。極性反転用チャージポンプ回路１４は、第１クロックφ１で駆動される第１切替スイッチＳＷＡと、第１クロックφ１と相補的な第２クロックφ２で駆動される第２切替スイッチＳＷＢとを有している。第１切替スイッチＳＷＡの第１切替端子１が正電圧Ｖｐに接続され、第２切替スイッチＳＷＢの第１切替端子１が負電圧Ｖｎに接続され、第１切替スイッチＳＷＡ及び第２切替スイッチＳＷＢの共通端子Ｃがそれぞれフライングコンデンサ１５の各端に接続され、第１切替スイッチＳＷＡ及び第２切替スイッチＳＷＢの第２端子２がグランドに接続されている。

これにより、第１クロックφ１が高（Ｈ）レベル、第２クロックφ２が低（Ｌ）レベルのときに、第１及び第２切替スイッチＳＷＡ、ＳＷＢは図２（ａ）のように切り替わり、フライングコンデンサ１５が正電圧Ｖｐによって充電される。逆に、第１クロックφ１がＬレベル、第２クロックφ２がＨレベルのときに、第１及び第２切替スイッチＳＷＡ、ＳＷＢは図２（ａ）とは反対の状態に切り替わり、フライングコンデンサ１５の電荷によって、負電圧出力用コンデンサ１６が負電圧Ｖｎに向かって充電される。この動作の繰り返しにより、負電圧出力用コンデンサ１６は、負電圧Ｖｎ、即ち正電圧Ｖｐを極性反転した電圧（−９Ｖ）に充電される。

第１発光素子群１１０と第１ドライバ１７が、正電圧Ｖｐの出力端と基準電圧点であるグランドとの間に、直列に接続される。この第１ドライバ１７は、制御回路１１から第１指令信号Ｓ１が供給されるとき、オンして、第１発光素子群１１０に電流を流す。第１指令信号Ｓ１の供給が停止されるとき、オフする。

また、第２発光素子群１２０と第２ドライバ１８が、正電圧Ｖｐの出力端と負電圧Ｖｎの出力端との間に、直列に接続される。この第２ドライバ１８は、制御回路１１から第２指令信号Ｓ２が供給されるとき、オンして、第２発光素子群１２０に電流を流す。第２指令信号Ｓ２の供給が停止されるとき、オフする。正電圧Ｖｐの出力端と負電圧Ｖｎの出力端との間の電圧は、正電圧Ｖｐの２倍（≒１８Ｖ）になっているから、第２発光素子群１２０の４個直列のＬＥＤ１２１〜１２４を駆動するに充分な大きさである。

第１ドライバ１７及び第２ドライバ１８は、定電流ドライバであって、第１、第２指令信号Ｓ１、Ｓ２が供給されるときオンして定電流を流すものであることが望ましい。また、その定電流の大きさは任意に調整できることが好適である。

この第１ドライバ１７の構成例が図３に示されている。図３は、Ｎ型ＭＯＳトランジスタ（以下、ＮＭＯＳ）３１と検出抵抗３２とを直列に第１発光素子群１１０とグランドとの間に接続する。検出抵抗３２の電圧降下Ｒ・Ｉｆと基準電圧源３３の基準電圧Ｖｒｅｆとを誤差増幅器３４で比較増幅して、その出力でＮＭＯＳ３１のゲートを制御する。誤差増幅器３４の動作電源を指令信号Ｓ１で制御することにより、定電流ドライバ１７をオンあるいはオフする。この定電流ドライバ１７に流れる定電流Ｉｆの大きさは、基準電圧Ｖｒｅｆを調整することによって、任意の値に設定することができる。

図３の定電流ドライバを、第２発光素子群１２０のための定電流ドライバ１８とする場合には、その定電流ドライバを第２発光素子群１２０と負電圧Ｖｎの出力端との間に直列に接続すればよい。

制御回路１１は、以上の説明からも判るように、昇圧回路としての制御動作や、反転電圧発生回路への第１、第２クロックφ１、φ２の供給や、第１、第２指令信号Ｓ１、Ｓ２の供給など、本発明の電子機器の動作を制御する機能を有している。

なお、第１発光素子群のＬＥＤの直列数は２個、第２発光素子群のＬＥＤの直列数は４個として説明したが、この個数に限定されるものではなく、３個と６個や、１個と２個などの組み合わせでも良い。また、第１発光素子群のＬＥＤの直列数と、第２発光素子群のＬＥＤの直列数との比は、１対２として説明したが、この比に限定されるものではなく、例えば２対５や、３対５等の他の比でも良い。この点は、他の実施例でも同様である。

以上のように構成される本発明の動作を説明する。電子機器としての電源がオンされると、昇圧回路が動作して正電圧Ｖｐ（＋９Ｖ）が発生されるとともに、この正電圧Ｖｐを受けて反転電圧発生回路１９が動作して負電圧Ｖｎ（−９Ｖ）を発生する。この正電圧Ｖｐ及び負電圧Ｖｎは、第１、第２指令信号Ｓ１、Ｓ２とは関係なく、発生される。

第１、第２の指令信号Ｓ１、Ｓ２が第１ドライバ１７、第２ドライバ１８にともに供給されていないときは、第１発光素子群１１０及び第２発光素子群１２０はともに消灯している。

第１指令信号Ｓ１が供給されると、第１ドライバ１７がオンして、基準電圧Ｖｒｅｆによって設定された所定の定電流Ｉｆが第１発光素子群１１０に流れる。第１発光素子群１１０の各ＬＥＤ１１１、１１２は定電流Ｉｆに応じた強度で発光する。

第２指令信号Ｓ２が供給されると、第２ドライバ１８がオンして、基準電圧Ｖｒｅｆによって設定された所定の定電流Ｉｆが第２発光素子群１２０に流れる。第２発光素子群１２０の各ＬＥＤ１２１〜１２４は定電流Ｉｆに応じた強度で発光する。

第１指令信号Ｓ１及び第２指令信号Ｓ２がともに供給されると、第１発光素子群１１０及び第２発光素子群１２０がともに点灯する。

このように、第１、第２指令信号Ｓ１、Ｓ２が供給されるかどうか、そのいずれかあるいは両方が供給されるかに関わらず、昇圧回路や反転電圧発生回路１９は常に一定の動作をしていればよい。したがって、昇圧回路の昇圧率は常に一定でよいから、昇圧回路の各構成要素を最も効率良く動作できる動作点に設計することができる。

また、発光させるための所要電圧が異なる複数系統の発光素子群１１０、１２０を、共通の低い電圧（９Ｖ）を用いて駆動することができる。したがって、昇圧回路の昇圧率（昇圧電圧Ｖｐ／電源電圧Ｖｃｃ）を下げることができる。また、発光素子駆動装置やそれを用いた表示モジュールの耐電圧を低い値にすることができる。

また、所要電圧が低い第１発光素子群（第１発光ダイオード群）１１０は低い電圧Ｖｐで駆動され、所要電圧が高い第２発光素子群（第２発光ダイオード群）１２０は高い電圧Ｖｐ＋Ｖｎで駆動される。したがって、第１、第２ドライバ１７、１８における電圧降下はともに小さくなるので、電力損失が低減され、効率が向上する。

図４は、本発明の第２実施例に係る、発光素子群を有する表示部を備えた電子機器の全体構成図である。

図４の第２実施例において、第１ドライバ１７Ａが、正電圧Ｖｐの出力端と第１発光素子群１１０の一端に接続され、第１発光素子群１１０の他端がグランドに接続されている。また、第２ドライバ１８Ａが、正電圧Ｖｐの出力端と第２発光素子群１２０の一端に接続され、第２発光素子群１２０の他端が負電圧Ｖｎの出力端に接続されている。そして、その接続に伴い、第１ドライバ１７Ａ及び第２ドライバ１８Ａが図５に示される構成のものとされている。

図５の定電流ドライバ１７Ａは、正電圧Ｖｐの出力端と第１発光素子群１１０との間に定電流ドライバを設ける場合に用いられる。この図５の定電流ドライバ１７Ａは、検出抵抗３５とＰ型ＭＯＳトランジスタ（以下、ＰＭＯＳ）３６とを直列に、正電圧Ｖｐの出力端と第１発光素子群１１０との間に接続する。検出抵抗３５の電圧降下Ｒ・Ｉｆと基準電圧源３７の基準電圧Ｖｒｅｆとを誤差増幅器３８で比較増幅して、その出力でＰＭＯＳ３６のゲートを制御する。誤差増幅器３６の動作電源を指令信号Ｓ１で制御することにより、定電流ドライバ１７Ａをオンあるいはオフする。この定電流ドライバ１７Ａに流れる定電流Ｉｆの大きさは、基準電圧Ｖｒｅｆを調整することによって、任意の値に設定することができる。

図５の定電流ドライバを、第２発光素子群１２０のための定電流ドライバ１８Ａとする場合には、その定電流ドライバ１８Ａを正電圧Ｖｐの出力端と第２発光素子群１２０の一端との間に直列に接続すればよい。

図４の第２実施例において、その他の点は、図１の第１実施例と同様であり、同じものには同一または対応する符号を付している。この第２実施例においては、第１の実施例と同様の効果を得ることができるほか、異なる発光素子群に電流を供給する、第１ドライバ１７Ａと第２ドライバ１８Ａを同じ構成のものとできる。したがって、装置構成がさらに容易になる。

図６は、本発明の第３実施例に係る、発光素子群を有する表示部を備えた電子機器の全体構成図である。この第３実施例では、カラー発光をさせるために赤色（Ｒ）発光ダイオードからなる第１発光素子群、緑色（Ｇ）発光ダイオードからなる第２発光素子群、青色（Ｂ）発光ダイオードからなる第３発光素子群の複数系統の発光素子群が設けられており、各発光素子群を発光させるための所要電圧が異なる。なお、本発明は、この発光素子駆動装置及び表示部を備えた表示モジュールとしても構成される。

図６において、この電子機器は、表示部２００と、制御用ＩＣ２０及び外付け部品から構成される発光素子駆動装置とを備えて構成されている。

表示部２００は、４つの赤色ＬＥＤ２１１〜２１４が直列に接続された第１発光素子群２１０と、４つの緑色ＬＥＤ２２１〜２２４が直列に接続された第２発光素子群２２０と、４つの青色ＬＥＤ２３１〜２３４が直列に接続された第３発光素子群２３０が設けられている。これら第１〜第３発光素子群２１０〜２３０のＬＥＤ２１１〜２１４、２２１〜２２４、２３１〜２３４が、例えばＬＣＤのバックライトとして用いられる。この第１〜第３発光素子群２１０〜２３０は、基本的には同時に点灯させ、それに流れる電流値を調整して所定のカラーで発光することになる。勿論、それぞれ独立して点灯させる場合もある。

これらＬＥＤ２１１〜２１４、２２１〜２２４、２３１〜２３４には、所定の発光量を得るためにそれぞれ所定の電流Ｉｒ、Ｉｇ、Ｉｂを流すことになる。カラーＬＥＤにおいては、各ＬＥＤに印加される電圧は、白色ＬＥＤと同様に個々のＬＥＤによってその値が多少ばらつくが、発光させる色に依って大きく異なる。赤色ＬＥＤに印加される電圧は、１個当たり約２．０Ｖであり、緑色ＬＥＤと青色ＬＥＤに印加される電圧は、１個当たり約３．５Ｖである。

この４つの赤色ＬＥＤ２１１〜２１４が直列に接続された第１発光素子群２１０には、８Ｖ程度の高い電圧が印加される必要があり、また４つの緑色ＬＥＤ２２１〜２２４が直列に接続された第２発光素子群２２０及び４つの青色ＬＥＤ２３１〜２３４が直列に接続された第３発光素子群２３０には、１４Ｖ程度の高い電圧が印加される必要がある。

発光素子駆動装置は、第１〜第３発光素子群２１０〜２３０に印加するための電圧を発生するとともに、第１〜第３発光素子群２１０〜２３０の点灯を制御する。

電源電圧Ｖｃｃ（＝３．６Ｖ）を昇圧して、ＬＥＤに供給するための所定の正電圧Ｖｐ（＝９Ｖ）を得るために、この実施例では、昇圧用チャージポンプ回路２１と外付けのチャージポンプ用コンデンサ２１−１、２１−２及び平滑用コンデンサＣｏを含む昇圧回路を備えている。

図７（ａ）（ｂ）は、昇圧用チャージポンプ回路２１を用いた昇圧回路の構成図及びその動作説明図である。図７において、ＰＭＯＳトランジスタＱ２１−１〜Ｑ２１−３が直列に接続され、その入力側に電源電圧Ｖｃｃが供給される。これらＭＯＳトランジスタＱ２１−１〜Ｑ２１−３の出力端側に、コンデンサ２１−１、２１−２、Ｃｏの一端が接続される。コンデンサ２１−１、２１−２の他端には二相クロックφ２３、φ２４が供給される。そして、コンデンサＣｏが正電圧Ｖｐに充電される。

クロック発生器ＣＧ１は、制御回路２２からの制御信号Ｃｏｎｔと電源電圧Ｖｃｃが入力され、制御信号Ｃｏｎｔが供給されると図７（ｂ）に示されるような同期している第１〜第４クロックφ２１〜φ２４を出力する。第１クロックφ２１と第２クロックφ２２は、相補型の二相クロックであり、グランド電圧Ｖｇｎｄと正電圧Ｖｐとの間で変化する。この第１クロックφ２１は、奇数番目のＭＯＳトランジスタＱ２１−１、Ｑ２１−３のゲートに供給され、第２クロックφ２２は、偶数番目のＭＯＳトランジスタＱ２１−２のゲートに供給され、それらのオン・オフを制御する。

また、第３クロックφ２３と第４クロックφ２４は、やはり相補型の二相クロックであり、グランド電圧Ｖｇｎｄと電源電圧Ｖｃｃとの間で変化する。第３クロックφ２３がコンデンサＣ２１−１の他端に供給され、第４クロックφ２４がコンデンサＣ２１−２の他端に供給される。この第３、第４クロックφ２３、φ２４の振幅（Ｖｃｃ−Ｖｇｎｄ）が、各チャージポンプユニットの昇圧電圧となる。

この昇圧回路では、２段階だけチャージポンプ昇圧されるから、この正電圧Ｖｐは、３×ＶｃｃからＭＯＳトランジスタＱ２１−１〜Ｑ２１−３の電圧降下分を引いた電圧まで出力できる。

この昇圧回路では、適切な大きさの正電圧Ｖｐを出力するために定電圧制御動作を行わせることが望ましい。正電圧Ｖｐが帰還電圧として入力されているから、その正電圧Ｖｐを抵抗で分圧して検出電圧を形成する。一方、参照電圧を、例えば、バンドギャップ型定電圧回路を用いて形成する。その検出電圧と参照電圧とを比較器で比較し、検出電圧が参照電圧を越えたときに、クロック発生器ＣＧ１のクロックφ２１〜φ２４の発生を停止する。このクロックφ２１〜φ２４の停止により、昇圧回路での昇圧動作は停止する。また、検出電圧が参照電圧を下回ったときに、クロック発生器ＣＧ１のクロックの発生を再開し、昇圧動作を行う。この比較器にヒステリシス特性を持たせることによって、安定して昇圧動作を行わせることがよい。

反転電圧発生回路２９に、正電圧Ｖｐが入力されて、極性が反転された第２極性電圧（以下、負電圧）Ｖｎが出力される。

反転電圧発生回路２９は、極性反転用チャージポンプ回路２３、フライングコンデンサ２４、負電圧出力用コンデンサ２５を含んでおり、図１の反転電圧発生回路１９と同様である。したがって、負電圧出力用コンデンサ２５は、負電圧Ｖｎ、即ち正電圧Ｖｐを極性反転した電圧（−９Ｖ）に充電される。

第１ドライバ２６と第１発光素子群２１０が、正電圧Ｖｐの出力端と基準電圧点であるグランドとの間に、直列に接続される。この第１ドライバ２６は、制御回路２２から第１指令信号Ｓ１が供給されるとき、オンして、第１発光素子群２１０に電流を流す。第１指令信号Ｓ１の供給が停止されるとき、オフする。

また、第２ドライバ２７と第２発光素子群２２０が、正電圧Ｖｐの出力端と負電圧Ｖｎの出力端との間に、直列に接続される。この第２ドライバ２７は、制御回路２２から第２指令信号Ｓ２が供給されるとき、オンして、第２発光素子群２２０に電流を流す。第２指令信号Ｓ２の供給が停止されるとき、オフする。

また、第３ドライバ２８と第３発光素子群２３０が、正電圧Ｖｐの出力端と負電圧Ｖｎの出力端との間に、直列に接続される。この第３ドライバ２８は、制御回路２２から第３指令信号Ｓ３が供給されるとき、オンして、第３発光素子群２３０に電流を流す。第３指令信号Ｓ３の供給が停止されるとき、オフする。

正電圧Ｖｐの出力端と負電圧Ｖｎの出力端との間の電圧は、正電圧Ｖｐの２倍（≒１８Ｖ）になっているから、第２発光素子群２２０及び第３発光素子群２３０の４個直列のＬＥＤ２２１〜２２４、ＬＥＤ２３１〜２３４を駆動するに充分な大きさである。

また、第１〜第３ドライバ２６〜２８は、定電流ドライバであって、第１〜第３指令信号Ｓ１〜Ｓ３が供給されるときオンして定電流を流すものであることが望ましい。また、その定電流の大きさは任意に調整できることが好適である。この第１〜第３ドライバ２６〜２８は、図５に示した定電流ドライバを用いることができる。

制御回路２２は、以上の説明からも判るように、昇圧回路への制御動作や、反転電圧発生回路への第１、第２クロックの供給や、第１〜第３指令信号Ｓ１〜Ｓ３の供給など、本発明の電子機器の動作を制御する機能を有している。

以上のように構成される本発明の動作を説明する。電子機器としての電源がオンされると、昇圧回路が動作して正電圧Ｖｐ（＋９Ｖ）が発生されるとともに、この正電圧Ｖｐを受けて反転電圧発生回路２９が動作して負電圧Ｖｎ（−９Ｖ）を発生する。この正電圧Ｖｐ及び負電圧Ｖｎは、第１〜第３指令信号Ｓ１〜Ｓ３とは関係なく、発生される。

第１〜第３の指令信号Ｓ１〜Ｓ３が第１〜第３ドライバ２６〜２８にともに供給されていないときは、第１〜第３発光素子群２１０〜２３０はともに消灯している。

第１〜第３指令信号Ｓ１〜Ｓ３が供給されると、第１〜第３ドライバ２６〜２８がオンして、基準電圧Ｖｒｅｆによって設定された所定の定電流Ｉｒ、Ｉｇ、Ｉｂが第１〜第３発光素子群２１０〜２３０に流れる。第１〜第３発光素子群２１０〜２３０の各ＬＥＤは定電流Ｉｒ、Ｉｇ、Ｉｂに応じた強度で発光する。

第１〜第３指令信号Ｓ１〜Ｓ３が供給されるかどうか、そのいずれかあるいは全部が供給されるかに関わらず、昇圧回路や反転電圧発生回路２９は常に一定の動作をしていればよい。したがって、昇圧回路の昇圧率は常に一定でよいから、昇圧回路の各構成要素を最も効率良く動作できる動作点に設計することができる。

また、昇圧率を下げることができること、発光素子駆動装置やそれを用いた表示モジュールの耐電圧を低い値にすることができること、電力損失が低減され、効率が向上することなどは、第１、第２実施例と同様である。

なお、いずれの実施例においても、昇圧回路として、図１のスイッチング型昇圧回路や、図６のチャージポンプ回路を用いた昇圧回路を用いることができる。

以上の実施の形態では、折り畳み式の携帯電話機に適用した場合を例に説明したが、本発明はこれに限らず、発光させるための所要電圧が異なる複数系統の発光素子群を、低い電圧を用いて駆動するようにした表示モジュールやそれを用いた電子機器に適用することができる。

本発明の第１実施例に係る、複数系統の発光素子群を有する表示部を備えた電子機器の全体構成図 本発明に用いる反転電圧発生回路の構成を示す図 本発明に用いる定電流ドライバの構成を示す図 本発明の第２実施例に係る、複数系統の発光素子群を有する表示部を備えた電子機器の全体構成図 本発明に用いる定電流ドライバの他の構成を示す図 本発明の第３実施例に係る、複数系統の発光素子群を有する表示部を備えた電子機器の全体構成図 本発明に用いる昇圧用チャージポンプ回路を用いた昇圧回路を示す図 本発明が適用される、携帯電話機の外観を示す図 従来の、携帯電話機などのＬＥＤを駆動するための構成図

符号の説明

Ｌｏ コイル
Ｑｏ スイッチ
Ｄｏ 整流用ダイオード
Ｃｏ 平滑用コンデンサ
１０、１０Ａ、２０ 制御用ＩＣ
１１、２２ 制御回路
１２、１３ 分圧抵抗
１４、２３ 極性反転用チャージポンプ回路
２１ 昇圧用チャージポンプ回路
１５、２４ フライングコンデンサ
１６、２５ 負電圧出力用コンデンサ
１７、１８、１７Ａ、１８Ａ、２６〜２８ 定電流ドライバ
１９、２９ 反転電圧発生回路
１００、２００ 表示部
１１０、１２０、２１０〜２３０ 発光素子群
１１１〜２３４ 発光ダイオード
Ｖｃｃ 電源電圧
Ｖｐ 正電圧
Ｖｎ 負電圧
Ｓ１〜Ｓ３ 指令信号
１ アンテナ
２ メインディスプレイ部
３ 操作部
４ サブディスプレイ部

Claims (7)

1. 電源電圧を昇圧して所定の第１極性電圧を出力する昇圧回路と、
   前記昇圧回路からの前記第１極性電圧が出力される第１極性電圧出力端と、
   前記第１極性電圧出力端に接続され、前記第１極性電圧を極性反転させた第２極性電圧を出力する反転電圧発生回路と、
   前記反転電圧発生回路からの前記第２極性電圧が出力される第２極性電圧出力端と、
   前記第１極性電圧出力端と基準電圧点との間に、第１発光素子群と直列接続可能に設けられ、第１指令信号に応じてオン・オフされるとともに、オンのときに所定の定電流を流して、前記第１発光素子群をその定電流に応じた強度で発光させる第１定電流ドライバと、
   前記第１極性電圧出力端と前記第２極性電圧出力端との間に、前記第１発光素子群による降下電圧より大きい降下電圧を生じる第２発光素子群と直列接続可能に設けられ、第２指令信号に応じてオン・オフされるとともに、オンのときに所定の定電流を流して、前記第２発光素子群をその定電流に応じた強度で発光させる第２定電流ドライバとを備え、
   前記昇圧回路は、前記第１極性電圧を生成するスイッチ素子を備えたスイッチング型昇圧回路であり、前記第１極性電圧に応じた電圧と所定の参照電圧を比較して、前記第１極性電圧に応じた電圧が前記参照電圧を超えたときには前記スイッチ素子を制御するクロックを停止させて昇圧動作を停止させることにより定電圧制御動作を行うことを特徴とする、発光素子駆動装置。
2. 前記反転電圧発生回路はチャージポンプ型反転電圧発生回路であることを特徴とする、請求項1に記載の発光素子駆動装置。
3. 前記第１発光素子群及び前記第２発光素子群の発光素子は、同一色の発光ダイオードであることを特徴とする、請求項1または２に記載の発光素子駆動装置。
4. 前記第１発光素子群の発光素子は、赤色の発光ダイオードであり、前記第２発光素子群の発光素子は、緑色発光ダイオード及びまたは青色発光ダイオードであることを特徴とする、請求項1または２に記載の発光素子駆動装置。
5. 第１発光素子群と、
   該第１発光素子群による降下電圧より大きい降下電圧を生じる第２発光素子群と、
   電源電圧を昇圧して所定の第１極性電圧を出力する昇圧回路と、
   前記昇圧回路からの前記第１極性電圧が出力される第１極性電圧出力端と、
   前記第１極性電圧出力端に接続され、前記第１極性電圧を極性反転させた第２極性電圧を出力する反転電圧発生回路と、
   前記反転電圧発生回路からの前記第２極性電圧が出力される第２極性電圧出力端と、
   前記第１極性電圧出力端と基準電圧点との間に、前記第１発光素子群と直列に設けられ、第１指令信号に応じてオン・オフされるとともに、オンのときに所定の定電流を流して、前記第１発光素子群をその定電流に応じた強度で発光させる第１定電流ドライバと、
   前記第１極性電圧出力端と前記第２極性電圧出力端との間に、前記第２発光素子群と直列に設けられ、第２指令信号に応じてオン・オフされるとともに、オンのときに所定の定電流を流して、前記第２発光素子群をその定電流に応じた強度で発光させる第２定電流ドライバとを備え、
   前記昇圧回路は、前記第１極性電圧を生成するスイッチ素子を備えたスイッチング型昇圧回路であり、前記第１極性電圧に応じた電圧と所定の参照電圧を比較して、前記第１極性電圧に応じた電圧が前記参照電圧を超えたときには前記スイッチ素子を制御するクロックを停止させて昇圧動作を停止させることにより定電圧制御動作を行うことを特徴とする、表示モジュール。
6. 前記反転電圧発生回路はチャージポンプ型反転電圧発生回路であることを特徴とする、請求項５に記載の表示モジュール。
7. 請求項５または６に記載の表示モジュールを備えていることを特徴とする、電子機器。

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