JP2006135006A - 発光素子 - Google Patents

Abstract

【課題】 複数の発光ダイオードとその駆動用のＩＣを一体に備え、少なくとも赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３原色を含み、Ｒ、Ｇ、Ｂの各単色の発光強度及び色度のみならず白色の発光強度及び色度を容易にバラツキなく一致させることができる発光素子を提供すること。
【解決手段】 複数の発光ダイオード２Ｒ、２Ｇ、２Ｂと、これらの発光ダイオードを駆動する駆動用ＩＣ３を一体化した発光素子１であって、前記駆動用ＩＣ３には、複数の発光ダイオード毎の電流値もしくは前記複数の発光ダイオード間の電流比率を一定に制御するとともに、発光波長の異なる少なくとも一つ以上の発光ダイオードに補助的な比較的に小さな電流値もしくは補助的に比較的に小さな電流比率の制御を可能とする駆動回路を内蔵させる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、複数の発光ダイオードとその駆動用のＩＣを一体に備えるランプ型、チップ型等の発光素子に関し、特に複数の発光ダイオードとその駆動用のＩＣを一体に備え、少なくとも赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３原色を含み、白色光のみならず任意の色を発光させることができ、しかもＲ、Ｇ、Ｂの各単色の発光強度及び色度のみならず白色の発光強度及び色度を容易にバラツキなく一致させることができる発光素子に関する。

従来から、発光ダイオードとその発光色の補色の光を発する蛍光体との組み合わせによって、疑似的に白色光を発光可能な発光素子が特許文献１に開示されている。この場合、一般的に、発光ダイオードとして青色発光するものを使用し、蛍光体として青色光を吸収して黄色発光するものを組み合わせ、擬似的に人間の目に白色光と感じられるようにするものが多用されている。しかしながら、このような組合せでは特定の色成分が少ないため、すなわち前述のような青色と黄色の混色による場合には赤色成分が少ないことにより、ＬＣＤ用バックライトとして使用する場合には色再現範囲が狭いという問題がある。また、演色性に欠けるという問題もある。

また、白色光を発光させる別の方式として、Ｒ、Ｇ、Ｂの各光を発する発光ダイオードを用いた３原色の混色を用いる例も知られている。しかしながら、３原色の混色によって白色発光させる場合は、例えば図２０に示す典型的な各種発光ダイオードの発光強度−順電流特性から明らかなように、Ｒ、Ｇ、Ｂのそれぞれの光を発する発光ダイオードの電気−光学特性に大きな差異があることから、各色の発光度合いを調整するための電流調整が非常に面倒になる。

また、白色発光以外の場合においても、Ｒ、Ｇ、Ｂの３色あるいはそれとは異なる色の複数の発光ダイオードを用いて所望の色や発光強度分布を得る必要がある場合も、それぞれの発光ダイオードの発光強度を調整する必要があるが、そのための電流調整が面倒になる。また、この電流調整は、外付けの回路によって調整することもできるが、その場合は個々の発光素子毎に外付けの回路を設ける必要があり、回路構成が複雑化するとともに、色度などの調整が煩雑になるという問題点が存在している。

従来、Ｒ、Ｇ、Ｂの３原色の各発光ダイオードを一体化したいわゆるマルチチップ式のフルカラー発光素子は、アノード又はカソードを共通端子とした４端子、或いは、３色の発光ダイオードが独立した６端子の発光素子として各種形状（チップ型発光ダイオード、ランプ、画像表示機器等）にて実用化されている。この場合、各発光ダイオードに供給する電流を外部より制御することにより、Ｒ、Ｇ、Ｂの単色発光ないし混合光（Ｒ＋Ｇ、Ｒ＋Ｂ、Ｒ＋Ｇ＋Ｂなど）の発光色を制御しているが、それぞれの色毎にそれぞれに定められた電流値を設定する必要があり、外部からの制御が複雑であるという問題点がある。

また、外部から供給する電流を制御した状態であっても、発光素子毎の特性のバラツキによってＲ、Ｇ、Ｂそれぞれの発光強度、色度等の特性がバラツキやすく、さらに混合光とした場合に得られる発光強度、色度（特に白色の色度）もばらつくという問題点がある。

また、Ｒ、Ｇ、Ｂの各光を発する発光ダイオードを用いた３原色の混色を用いた白色光は、図２１の各種発光ダイオードのスペクトル分布特性図に示すように、ＲとＧの発光スペクトルの間隔はＧとＢの発光スペクトルの間隔に比すると広いので、ＲとＧの間に発光スペクトル分布が不連続な領域が存在する。したがって、より演色性の高い白色光を得るには、Ｒ、Ｇ、Ｂの３原色の各発光ダイオードだけでなく発光スペクトル分布がＲとＧの間に位置する橙色（Ｏ）及び黄色（Ｙ）の発光ダイオードのうちの少なくとも１つがさらに使用されるが、そうするとこれらの発光ダイオードをマルチチップ化した発光素子の色度のバラツキを補正することはより困難となる。

加えて、これらの複数の発光ダイオードをマルチチップ化した発光素子を多数個組み合わせて発光装置や画像表示装置を形成することは慣用的に行われているが、このような用途に使用される発光素子の数は非常に多いので、上述の色度のバラツキの補正の問題点はより大きく表れる。

本願の発明者は、既に上述のようなマルチチップ方式の発光素子における色制御の複雑さ、回路構成の複雑さを解消し、簡単な駆動方式により多色光、及び白色光の発光制御を可能とし、しかも、外部からＲ、Ｇ、Ｂの３原色の各発光ダイオードより得られる白色の色度のバラツキを簡便に精度良く制御できる構成の発光素子に関する発明を特願２００４−２２２４６７号（以下、「先願」という。）として特許出願している。

そこで、本願発明の理解のために、まず、上記先願発明の発光素子を図２２〜図２４を参照して説明する。なお、図２２は先願発明の発光素子１０Ａの駆動用ＩＣの内部構成をブロック図で表した等価回路図であり、図２３は図２２の駆動用ＩＣの内部回路の一具体例を示す図であり、図２４は図２２の駆動用ＩＣの動作を説明するためのタイミングチャートである。

先願発明の発光素子１０Ａは、図２２及び図２３に示すように、白色発光を行うために、複数の発光ダイオード２として３原色である赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の発光色を持つ３個の発光ダイオード２Ｒ、２Ｇ、２Ｂが用いられており、その駆動用ＩＣ３Ａとそれに接続した各発光ダイオード２Ｒ、２Ｇ、２Ｂからなる発光回路を２つの外部端子５、６間に接続するとともに、外部端子７ＣＲ、７ＣＧ、７ＣＢからの制御信号により各発光ダイオード２Ｒ、２Ｇ、２Ｂの発光強度を制御するようになっている。

そして、この先願の発光素子１０Ａの駆動用ＩＣ３Ａは、電流供給回路１１、補正回路１７、各種信号制御回路１８及び複数ビットドライバ１９を備えており、そのうち補正回路１７は、補正用データメモリとして不揮発性メモリを備えている。

補正回路１７は、３×３ビットの不揮発性メモリによって、各３ビット分、すなわち８段階の補正レベルを記憶するようになっており、選択された補正レベルに対応する出力を各種信号制御回路１８を経てドライバ１９に送出し、各発光ダイオード２Ｒ、２Ｇ、２Ｂに対して所定の補正された電流を供給するようになっている。

各種信号制御回路１８は、各発光ダイオード２Ｒ、２Ｇ、２Ｂのそれぞれに対応する３つの信号制御回路１８Ｒ、１８Ｇ、１８Ｂを備えており、各信号制御回路１８Ｒ、１８Ｇ、１８Ｂは、例えば緑の発光ダイオード２Ｇ駆動用のものを例に取ると、２つの反転回路を直列接続した波形成形回路１８Ｇ₁と、補正回路１７からの出力と外部入力端子７ＣＧからの駆動信号とのアンド出力をとる３つのアンド回路１８Ｇ₂〜１８Ｇ₄からなり、それぞれの波形成形回路及びアンド回路１８Ｇ₁〜１８Ｇ₄の出力はドライバ１９Ｇの対応するドライバ回路１９Ｇ₁〜１９Ｇ₄に入力され、それぞれのドライバ回路１９Ｇ₁〜１９Ｇ₄の出力は並列に接続されて対応する緑の発光ダイオード２Ｇに供給されるようになっている。

なお、赤の発光ダイオード２Ｒ及び青の発光ダイオード２Ｂ駆動用の各信号制御回路１８Ｒ、１８Ｂ及びドライバ１９Ｒ、１９Ｂも緑の発光ダイオード２Ｇ駆動用の種信号制御回路１８Ｇ及びドライバ１９Ｇと同様の構成を備えているが、図示は省略した。

この発光素子１０Ａの発光色の調整は次のとおりの方法により行われる。まず、複数の発光ダイオード２Ｒ、２Ｇ、２Ｂのそれぞれの発光強度−順電流特性から白色光を得るための平均的な電流値ＴＹＰを求め、この値を中心とし、各発光ダイオードの製品毎のバラツキを考慮して所定の電流間隔、例えば、５％分ごとに、＋２０％、＋１５％、＋１０％、＋５％、ＴＹＰ、−５％、−１０％、−１５％の８レベルの電流値を定める。

そして、ドライバ１９Ｇは、外部入力端子７ＣＧからの駆動信号によってのみ駆動されるドライバ回路１９Ｇ₁の出力電流として前記−１５％に対応する電流値を供給するようにし、他の３つのドライバ回路１９Ｇ₂〜１９Ｇ₄はそれぞれ前記の所定の電流間隔に対応する＋５％分、＋１０％分及び＋２０％分の電流を供給するようにする。

そうすると、発光ダイオード２Ｇには、外部入力端子７ＣＧに対応する出力端子に出力が現われると、常にドライバ回路１９Ｇ₁から前記の−１５％に対応する電流が供給されるとともに、補正回路１７に記憶されたデータに基づく出力に応じて他の３つのドライバ回路１９Ｇ₂〜１９Ｇ₄からの出力電流が同時に供給されるため、発光ダイオード２Ｇに供給される電流値は−１５％を最低値として、−１０％、−５％、ＴＹＰ、＋５％、＋１０％、＋１５％、＋２０％の８レベルに変えることができる。

このような構成を採用することにより、発光素子１０Ａの組立時ないしは組立後に、各発光ダイオード２Ｒ、２Ｇ、２Ｂに対して所定の補正された電流を供給できるように補正回路１７に対して所定の補正データを記憶させれば、所定の補正された電流値を各発光ダイオード２Ｒ、２Ｇ、２Ｂに対して供給することができるようになる。

この駆動用ＩＣ３Ａの動作は図２４のタイミングチャートに示したとおりである。すなわち、電源電圧が供給され、各外部入力端子７ＣＲ、７ＣＧ及び７ＣＢに図２４に示したような駆動信号ＣＲ、ＣＧ、ＣＢが供給されると、赤の発光ダイオード用駆動信号ＣＲに基づき発光ダイオード２Ｒに対して出力電流（Ｒ）が供給され、同様に、緑の発光ダイオード用駆動信号ＣＧに基づき発光ダイオード２Ｇに対して発光用出力電流（Ｇ）が供給され、同じく青の発光ダイオード用駆動信号ＣＢに基づき発光ダイオード２Ｂに対して発光用出力電流（Ｂ）が供給される。

したがって、各発光ダイオード２Ｒ、２Ｇ、２Ｂの駆動回路は独立しているから、駆動信号ＣＲ、ＣＧ及びＣＢの任意の２つの信号が同時に入力された場合には、合成光は予定される色度及び光度の光となり、駆動信号ＣＲ、ＣＧ及びＣＢの全てが同時に発光素子１に入力された場合には、全ての発光成分が合成された所望の白色光を得ることができる。このように、駆動信号ＣＲ、ＣＧ、ＣＢのオン−オフ制御により少なくともＷ、Ｒ、Ｇ、Ｂ、ＲＧ、ＲＢ、ＧＢの色表現が可能となるが、さらにＣＲ、ＣＧ、ＣＢのオン−オフ時間、タイミングを変化させることにより、７色以上の無限に近い色表現が可能となる。

なお、図２２及び図２３におけるＳＥＴ端子７ＳＥは、通常の点灯モードと補正データの格納モードの切り換え用として設けられているものであり、一旦補正用データを補正回路１７に格納した後は補正用データを変更できないようにするために削除することもできる。
特開２００１−２１７４６３号公報

上述の先願発明によればＲ、Ｇ、Ｂの各発光ダイオードのフルカラー発光素子の発光強度及び色度のバラツキを外部からに容易に補正して色度精度の高い白色光を得ることができるという優れた効果を奏する。すなわち、Ｒ、Ｇ、Ｂの各発光ダイオードは、例えば図２５のＣＩＥ色度図において模式的に領域Ｒｘ、Ｇｘ、Ｂｘとして示したように、それぞれ発光色（発光波長）にバラツキが生じるが、上述の先願発明はこれらの各発光ダイオードに流れる電流値を補正することにより、Ｒ、Ｇ、Ｂの全発光ダイオードを発光させた場合の色度が領域Ｗとして示した非常に狭い範囲内に収まるようにして得られる白色光の色度のバラツキを抑えることができるものである。

しかしながら、このような特徴はフルカラー発光素子を単独で使用する場合、又は、色変化があればよいという場合には非常に有効であるが、従来のフルカラー発光素子におけるＲ、Ｇ、Ｂの各単色については各Ｒ、Ｇ、Ｂの発光ダイオードの発光波長のバラツキによってそれぞれの色度にバラツキが生じる。このような場合、複数のフルカラー発光素子を連続して並べる用途や画像表示などの用途においては、色度精度は不十分といわざるを得ない。

例えば、ＶＧＡ方式の画像表示装置では６４０ドット×４８０ドット＝約３０万個のＲ、Ｇ、Ｂフルカラー発光素子が使用されることになるが、これらの約３０万個の内の一つでも他のＲ、Ｇ、Ｂフルカラー発光素子との間に発光波長においてバラツキが存在していると、先願発明によれば白色を表示させる場合には色度のバラツキを目立たなくすることが可能であるが、特にＲ、Ｇ又はＢの単色を表示させた場合には色度のバラツキが非常に目立ってしまう。そのため、このような多数のＲ、Ｇ、Ｂフルカラー発光素子のＲ、Ｇ、Ｂの各単色の発光強度及び色度のみならず白色の発光強度及び色度のバラツキを外部から容易に調整し得るＲ、Ｇ、Ｂフルカラー発光素子が求められている。

本願の発明者は、このような先願発明の問題点を解決すべく種々実験を重ねた結果、Ｒ、Ｇ、Ｂの各発光ダイオードの発光色（発光波長）をそれぞれ予め定めた所定範囲Ｒ₀、Ｇ₀、Ｂ₀（図２５参照）内になるように補正するとともに先願発明の場合と同様に白色での色度のバラツキがないように補正すれば、上述の問題点を解決し得ることを見出した。

すなわち、本発明は、マルチチップ方式の発光素子における色制御の複雑さ、回路構成の複雑さを解消し、簡単な駆動方式により各単色光、多色光、及び白色光の発光制御を従来例よりも精度良くできるようにし、しかも、外部からＲ、Ｇ、Ｂの３原色の各発光ダイオードより得られる各単色及び白色の色度のバラツキを簡便に従来例のものよりも精度良く制御できる発光素子を提供することを目的とする。

また、本発明の別の目的は、Ｒ、Ｇ、Ｂの３原色による白色発光では、ＲとＧの発光スペクトル間に不連続な領域があり、白色としては不完全であるが、これを赤から青まで連続的な白色発光が可能な発光素子を提供することにある。

本発明の上記目的は以下の構成により達成し得る。すなわち、請求項１の発光素子の発明は、複数の発光ダイオードと、これらの発光ダイオードを駆動する駆動用ＩＣを一体化した発光素子であって、前記駆動用ＩＣは、複数の発光ダイオード毎の電流値もしくは前記複数の発光ダイオード間の電流比率を一定に制御するとともに、発光波長の異なる少なくとも一つ以上の発光ダイオードに補助的な比較的に小さな電流値もしくは補助的に比較的に小さな電流比率の制御を可能とする駆動回路を内蔵したことを特徴とする。

また、請求項２の発明は、請求項１に記載の発光素子において、前記駆動用ＩＣは、前記複数の発光ダイオード毎の電流値もしくは前記複数の発光ダイオード間の電流比率を微調整する機能を備えることを特徴とする。

また、請求項３の発明は、請求項２に記載の発光素子において、前記微調整は、前記駆動用ＩＣに内蔵したメモリに記憶させた補正用のデータに基づいて行われることを特徴とする。

また、請求項４の発明は、請求項３に記載の発光素子において、前記駆動用ＩＣに内蔵したメモリは、不揮発性メモリであることを特徴とする。

また、請求項５の発明は、請求項１又は２に記載の発光素子において、前記複数の発光ダイオードは、それらの光の混色によって白色発光が可能な発光色を備えることを特徴とする。

また、請求項６の発明は、請求項５に記載の発光素子において、前記複数の発光ダイオードは、赤、緑、青色の３原色を含むことを特徴とする。

また、請求項７の発明は、請求項６に記載の発光素子において、前記複数の発光ダイオードは、さらに橙色及び黄色を含み、青から赤まで連続的な発光スペクトルの白色発光が発光可能であることを特徴とする。

また、請求項８の発明は、請求項１又は２に記載の発光素子において、前記駆動用ＩＣは、少なくとも電流供給回路、複数ビットドライバ、信号制御回路、補正用メモリを含むことを特徴とする。

また、請求項９の発明は、請求項８に記載の発光素子において、前記補正用メモリは、不揮発性メモリよりなることを特徴とする。

また、請求項１０の発明は、請求項１又は２に記載の発光素子において、前記駆動用ＩＣの信号制御回路において、発光を制御する制御ラインのそれぞれに主発光用ドライバと少なくとも一つ以上の色度補正用ドライバが接続されていることを特徴とする。

また、請求項１１の発明は、請求項１又は２に記載の発光素子において、前記発光素子は、外部からの制御信号により主発光の発光色が選択されると同時にそれ以外の少なくとも一つ以上の発光色も同時に選択されて補助的に発光することを特徴とする。

また、請求項１２の発明は、請求項１１に記載の発光素子において、前記発光素子は、外部からの制御信号により複数の主発光の発光色を同時に選択することが可能であり、補助的な発光成分も含めて、それぞれ加算した混合光が得られる構成としたことを特徴とする。

また、請求項１３の発明は、請求項１１に記載の発光素子において、前記発光素子は、外部からの制御信号により全ての主発光の発光色を同時に選択することが可能であり、補助的な発光成分も含めて、それぞれ加算した混合光が得られる構成としたことを特徴とする。

また、請求項１４の発明は、請求項１３に記載の発光素子において、前記混合光は、白色であることを特徴とする。

また、請求項１５の発明は、請求項１〜１４のいずれかに記載の発光素子において、前記複数の発光ダイオードは、前記駆動用ＩＣの表面に設けられていることを特徴とする。

さらに、請求項１６の発明は、請求項１〜９のいずれかに記載の発光素子において、前記複数の発光ダイオードと前記駆動用ＩＣは、同じ樹脂によって覆われていることを特徴とする。

本発明は、上記の構成を備えることにより、以下に述べるような優れた効果を奏する。すなわち、請求項１の発明によれば、複数の発光ダイオードを制御する駆動用ＩＣが複数の発光ダイオードとともに一体化されているので、この駆動用ＩＣによりそれぞれの発光ダイオードへ供給される電流値を制御できるため、発光素子外部で複雑な電流制御を行うことなく、簡便に色度精度が良く、均一な品質の発光素子を得ることができるようになる。加えて、複数の発光ダイオードの発光強度及び色度のバラツキを補正する際に、それぞれ対応する発光ダイオードの単色による補正のみでなく、他の色による補正も同時に行うようにしたので、それぞれ発光させるべき単色の色度を予め定めた所定の範囲内に収まるように補正することができるため、白色光の発光強度及び色度だけでなく単色光の発光強度及び色度もバラツキなく補正することができるようになる。

また、請求項２の発明によれば、複数の発光素子毎の同色の発光ダイオード間の電気−光学特性のバラツキを補正できるとともに、所定の合成された色の光を得るための各発光ダイオードに流れる電流値を制御できるため、発光素子毎の発光強度や色度のバラツキを簡便に精度良く制御できる均一な品質の発光素子が得られる。

また、請求項３の発明によれば、発光素子毎の発光強度や発光色のバラツキの補正用のデータを駆動用ＩＣに内蔵したメモリに記憶させて利用できるため、ユーザは発光素子毎のバラツキを考慮する必要がなくなるので、使用時の外部回路構成を簡略化できる発光素子が得られる。

また、請求項４の発明によれば、不揮発性メモリは電源を切断しても記憶したデータが消失しないため、一度補正データを不揮発性メモリに記憶させた後は電源切断後に再度電源を投入した場合でも改めて補正データを記憶させることが不要となる。

また、請求項５の発明によれば、白色光源は、液晶表示パネルのバックライト、照明光等、広い技術分野で要求されている光源であって、これらの広い技術分野への適用が可能な発光素子が得られる。

また、請求項６の発明によれば、液晶表示パネルのバックライトに用いる場合に、容易に色再現性の良好な白色光を発光することができる発光素子が得られる。また、フルカラー表示用発光素子、画像表示などとして使用する場合には、単色、白色、その他多色発光において、発光強度及び色度のバラツキが少ない製品が得られる。

また、請求項７の発明によれば、発光スペクトルの間隔が広い赤色発光ダイオードの発光スペクトルと緑色発光ダイオードの発光スペクトルとの間を橙色発光ダイオード及び黄色発光ダイオードの少なくとも１つにより補うことができるため、赤から青まで実質的に連続的なスペクトル分布を有する白色光を得ることができる発光素子が得られる。

また、請求項８の発明によれば、簡単な構成の駆動用ＩＣでそれぞれの発光ダイオードへ供給される電流値を制御できるため、発光素子外部で複雑な電流制御を行うことなく、簡便に色度精度が良く、均一な品質の発光素子を得ることができるようになる。

また、請求項９の発明によれば、不揮発性メモリは電源を切断しても記憶したデータが消失しないため、一度補正データを不揮発性メモリに記憶させた後は電源切断後に再度電源を投入した場合でも改めて補正データを記憶させることが不要となる。

また、請求項１０の発明によれば、発光素子内の各発光ダイオードの色度を所定の範囲内に収まるように調節できるため、単色発光させる場合の色度のバラツキを小さくすることができる。

また、請求項１１の発明によれば、単に所定の主発光色を選択するのみで自動的に色度が所定範囲内に収まるように補正された単色の色度のバラツキがない発光素子が得られる。

また、請求項１２及び１３の発明によれば、発光素子はそれぞれの単色の色度のバラツキが少ないから、複数の主発光色が選択されても色度にバラツキのない混合色が得られる。

また、請求項１４の発明によれば、白色光源は、液晶表示パネルのバックライト、照明光等、広い技術分野で要求されている光源であって、これらの広い技術分野への適用が可能な発光素子が得られ、しかも、各単色の発光色のバラツキが小さいだけでなく白色光の色度のバラツキも小さいから、液晶表示パネルのバックライトに用いる場合に、容易に色再現性の良好な白色光を発光することができる発光素子が得られる。

また、請求項１５の発明によれば、駆動用ＩＣ自体を複数の発光ダイオードを固定するための基板として用いることができ、しかも、駆動用ＩＣと複数の発光ダイオードとの間のワイヤボンディングが少なくなるため、小型の発光素子が得られる。また、駆動用ＩＣと複数の発光ダイオードとの間の温度差が少なくなるため、温度補償を行う場合にはさらに高精度の温度補償が可能となる。

また、請求項１６の発明によれば、複数の発光ダイオードと駆動用ＩＣが同じ樹脂により覆われて一体化されているため、組立作業性のよい発光素子が得られる。

以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するためのＲ、Ｇ、Ｂの３原色の発光ダイオードを備える発光素子の例を説明するものである。しかしながら、本発明は、Ｒ、Ｇ、Ｂの３原色以外に例えばＯ及びＹの少なくとも一方を発光し得る発光ダイオードと組み合わせた発光素子の場合にも、あるいはその他の色を発光し得る複数個の発光ダイオードを備える発光素子の場合にも等しく適用し得るものである。さらに、Ｒ、Ｇ、Ｂの３原色を一組として、これを複数組有するとともに少なくとも１個の駆動用ＩＣを一体化した発光素子、又は、Ｒ、Ｇ、Ｂそれぞれ任意に複数個有するとともに少なくとも１個以上駆動用ＩＣを一体化した発光素子の場合にも適用し得るものである。

実施例１の発光素子を図１〜図５を用いて説明する。なお、図１は実施例１の発光素子の駆動用ＩＣをブロック図で表した等価回路図であり、図２は実施例１の駆動用ＩＣの内部回路の一具体例を示す図であり、また、図３は実施例１の駆動用ＩＣの動作を説明するためのタイミングチャートであり、図４は実施例１の発光素子として成形フレーム上にチップ型発光ダイオードを実装した例をモールド樹脂を透視して示した平面図であり、図５は実施例１の発光素子としてＩＣ基板上に各発光ダイオードを実装した例をモールド樹脂を透視して表した斜視図である。なお、図１〜図５においては、前記先願１及び先願２発明と同一の構成部分には同一の参照符号を付与して一部の説明は省略することとする。

この実施例１の発光素子１は、駆動用ＩＣ３とそれに接続した各発光ダイオード２Ｒ、２Ｇ、２Ｂからなる発光回路を２つの外部端子５、６間に接続するとともに、外部端子７ＣＲ、７ＣＧ、７ＣＢからの制御信号により各発光ダイオード２Ｒ、２Ｇ、２Ｂの発光強度及び色度を制御するようになっており、また、駆動用ＩＣ３は、電流供給回路１１、補正回路１７、各種信号制御回路１８及び複数ビットドライバ１９を備えている点では前記先願発明の発光素子１０Ａの駆動用ＩＣ３Ａと同様であるが、各種信号制御回路１８及びドライバ１９の構成の一部分が前記先願発明の発光素子１０Ａの駆動用ＩＣ３Ａとは相違している。

すなわち、図２に示すように、この実施例１の駆動用ＩＣ３の各種信号制御回路１８は、各発光ダイオード２Ｒ、２Ｇ、２Ｂのそれぞれに対応する３つの信号制御ブロック１８Ｒ、１８Ｇ、１８Ｂを有し、これらの各信号制御回路ブロック１８Ｒ、１８Ｇ、１８Ｂは、
（１）それぞれ各発光ダイオード２Ｒ、２Ｇ、２Ｂに流れる大部分の電流を制御するための主信号制御回路１８ＲＲ、１８ＧＧ、１８ＢＢと、
（２）それぞれ各発光ダイオード２Ｒ、２Ｇ、２Ｂの色度を補正するための色度補正用信号制御回路１８ＧＲ、１８ＢＲ、１８ＲＧ、１８ＢＧ、１８ＲＢ、１８ＧＢ、
を備えている。

同じく実施例１の駆動用ＩＣ３のドライバ１９は、各発光ダイオード２Ｒ、２Ｇ、２Ｂのそれぞれに対応する３つのドライバブロック１９Ｒ、１９Ｇ、１９Ｂを有し、これらのドライバブロック１９Ｒ、１９Ｇ、１９Ｂは、
（３）それぞれ各発光ダイオード２Ｒ、２Ｇ、２Ｂに流れる大部分の電流を供給するための主ドライバ回路１９ＲＲ、１９ＧＧ、１９ＢＢと、
（４）それぞれ各発光ダイオード２Ｒ、２Ｇ、２Ｂの色度を補正するための電流を供給するための色度補正用ドライバ回路１９ＧＲ、１９ＢＲ、１９ＲＧ、１９ＢＧ、１９ＲＢ、１９ＧＢと、
を備えている。

このうち、緑の発光ダイオード２Ｂ駆動用の主信号制御回路１８ＧＧを例にとると、２つの反転回路を直列接続した波形成形回路１８ＧＧ₁と、補正回路１７からの出力とそれぞれ外部入力端子７ＣＲ、７ＣＧ、７ＣＢからの駆動信号とのアンド出力をとる３つのアンド回路１８ＧＧ₂〜１８ＧＧ₄からなり、それぞれの出力は主ドライバブロック１９ＧＧの対応する主ドライバ回路１９ＧＧ₁〜１９ＧＧ₄に入力され、それぞれの主ドライバ回路１９ＧＧ₁〜１９ＧＧ₄の出力は並列に接続されて対応する緑の発光ダイオード２Ｇに主発光電流として供給されるようになっている。

なお、他の主信号制御回路１８ＲＲ、１８ＢＢ及び色度補正用信号制御回路１８ＧＲ、１８ＢＲ、１８ＲＧ、１８ＢＧ、１８ＲＢ、１８ＧＢは緑の主信号制御回路１８ＧＧと同様の構成を備えており、同じく他の主ドライバ回路１９ＲＲ、１９ＢＢ及び色度補正用ドライバ回路１９ＧＲ、１９ＢＲ、１９ＲＧ、１９ＢＧ、１９ＲＢ、１９ＧＢは緑の主ドライバ回路１９ＧＧと同様の構成を備えているが、図示は省略した。

そして、色度補正用信号制御回路１８ＧＲ、１８ＢＲ、１８ＲＧ、１８ＢＧ、１８ＲＢ、１８ＧＢ及び色度補正用ドライバ回路１９ＧＲ、１９ＢＲ、１９ＲＧ、１９ＢＧ、１９ＲＢ、１９ＧＢは、それぞれ各発光ダイオード２Ｒ、２Ｇ、２Ｂのいずれかの駆動信号が入力されたとき、対応する発光ダイオードとは異なる発光波長（発光色）の発光ダイオードに対して色度補正用電流を供給するようになされている。

すなわち、外部入力端子７ＣＲ、７ＣＧ、７ＣＢからそれぞれ入力される駆動信号ＣＲ、ＣＧ、ＣＢはそれぞれ発光ダイオード２Ｒ、２Ｇ、２Ｂの発光制御を行うための信号であるが、例えば外部端子７ＣＧから緑の発光ダイオード２Ｇの駆動信号ＣＧが入力されると、緑の発光ダイオード２Ｇに流れる大部分の電流は主信号制御回路１８ＧＧ及び主ドライバ回路１９ＧＧを介して主発光電流として供給されるが、このとき、赤の色度補正用信号制御回路１８ＧＲ及び色度補正用ドライバ回路１９ＧＲを介して発光ダイオード２Ｒに僅かな色度補正用電流が供給されるとともに、青の色度補正用信号制御回路１８ＧＢ及び色度補正用ドライバ回路１９ＧＢを介して発光ダイオード２Ｂにも僅かな色度補正用電流が供給されるようになされている。

他方、外部入力端子７ＣＲから駆動信号ＣＲが入力されたとき、赤の発光ダイオード２Ｒに流れる大部分の電流は主信号制御ブロック１８ＲＲ及び主ドライバ回路１９ＲＲを介して主発光電流として供給されるが、このとき、緑の色度補正用信号制御回路１８ＲＧ及び色度補正用ドライバ回路１９ＲＧを介して発光ダイオード２Ｇに僅かな色度補正用電流が供給されるとともに、青の色度補正用信号制御回路１８ＲＢ及び色度補正用ドライバ回路１９ＲＢを介して発光ダイオード２Ｂにも僅かな色度補正用電流が供給するようになされている。係る点は、外部入力端子７ＣＢから青の発光ダイオード駆動用の信号が入力された場合についても同様である。

この実施例１の発光素子１の主発光色の調整は、前述の先願１発明の場合と同様の方法により行われる。まず、複数の発光ダイオード２Ｒ、２Ｇ、２Ｂのそれぞれの発光強度−順電流特性から白色光を得るための平均的な電流値ＴＹＰ（例えば１０ｍＡ）を求め、この値を中心とし、各発光ダイオードの製品毎のバラツキを考慮して所定の電流間隔、例えば、５％分ごとに、＋２０％、＋１５％、＋１０％、＋５％、ＴＹＰ、−５％、−１０％、−１５％の８レベルの電流値を定める。

そして、例えば主ドライバ１９ＧＧは、外部入力端子７ＣＧからの駆動信号ＣＧの出力によってのみ駆動されるドライバ１９ＧＧ₁の出力電流として前記−１５％に対応する電流値を供給するようにし、他の３つのドライバ１９ＧＧ₂〜１９ＧＧ₄はそれぞれ前記の所定の電流間隔に対応する＋５％分、＋１０％分及び＋２０％分の電流を供給するようにする。

同じく発光素子１の色度補正は次のとおりの方法により行われる。すなわち、まず、複数の発光ダイオード２Ｒ、２Ｇ、２Ｂのそれぞれについて、発光強度−順電流特性から、図２５に示したＣＩＥ色度図の発光色のバラツキの領域Ｒｘ、Ｇｘ、Ｂｘを考慮の上で、それぞれの発光色がそれぞれ予め定めた所定範囲Ｒ₀、Ｇ₀、Ｂ₀内に収まるようにするための色度補償用電流値として前記ＴＹＰの値よりも小さな電流値Ｔｙｐ（例えばＴＹＰ×（１／１０）＝１ｍＡ前後）を求め、この値を中心とし、各発光ダイオードの製品毎のバラツキを考慮して所定の電流間隔、例えば、２０％分ごとに、＋６０％（１．２ｍＡ）、＋４０％（１．４ｍＡ）、＋２０％（１．２ｍＡ）、Ｔｙｐ（１．０ｍＡ）、−２０％（０．８ｍＡ）、−４０％（０．６ｍＡ）、−６０％（０．４ｍＡ）、−８０％（０．２ｍＡ）の８レベルの電流値を定める。なお、発光素子１の各発光ダイオードのバラツキの程度によっては−１００％（０ｍＡ＝色度補正なし）を設けても良い。

そうすると、例えば外部入力端子７ＣＧに緑の発光ダイオード２Ｇに対応する駆動信号が入力されると、発光ダイオード２Ｇには、常にドライバ１９ＧＧ₁から前記の−１５％に対応する電流が供給されるとともに、補正回路１７の補正用メモリに記憶されたデータに基づく出力に応じて他の３つのドライバ１９ＧＧ₂〜１９ＧＧ₄からの出力電流が同時に供給されるため、発光ダイオード２Ｇに供給される主発光電流値は−１５％を最低値として、−１０％、−５％、ＴＹＰ、＋５％、＋１０％、＋１５％、＋２０％の８レベルに変えることができる。

これに加えて、赤の発光ダイオード２Ｒには、色度補正用信号補正回路１８ＧＲから補正回路１７の補正用メモリに記憶されたデータに基いて常に前記の−８０％（０．２ｍＡ）を最低値として−６０％、−４０％、−２０％、Ｔｙｐ、＋２０％、＋４０％、＋６０％の８レベルに変えることができる補正用電流が供給され、同じく青の発光ダイオード２Ｂにも補正回路１７の補正用メモリに記憶されたデータに基いて常に前記の−８０％（０．２ｍＡ）を最低値として−６０％、−４０％、−２０％、Ｔｙｐ、＋２０％、＋４０％、＋６０％の８レベルに変えることができる色度補正用電流が供給されるようになっている。

このような構成を採用することにより、発光素子１の組立時ないしは組立後に、発光特性を測定した上で発光ダイオード２Ｇ対して所定の発光強度及び所定範囲の発光色Ｇ０となるように補正された電流を供給できるように補正回路１７の補正用メモリに対して所定の補正データを記憶させれば、所定の発光強度を得るための主発光電流を発光ダイオード２Ｇに対して供給するとともに、色度補正用の発光電流を発光ダイオード２Ｒ及び２Ｂに対して供給することができるようになる。

なお、ここでは緑の発光ダイオード２Ｇを主発光させる場合を例に取り説明したが、赤の発光ダイオード２Ｒ及び青の発光ダイオード２Ｂを主発光させる場合についても同様であり、このようにして３つの発光ダイオード２Ｒ、２Ｇ、２Ｂの全てについて、発光強度だけでなく色度についても補正した電流値を供給することによって、白色光の発光強度及び色度だけでなく単色光の発光強度及び色度もバラツキなく補正された所望の発光強度及び色度の発光素子１が得られるようになる。さらに、図２５に示すとおり、単色Ｒ₀、Ｇ₀、Ｂ₀と白色Ｗの発光強度及び色度が固定制御されることにより、その他の無限に近い多色を発光させた場合にも発光強度及び色度のバラツキは極めて少ないものとなる。

本実施例１の発光素子１の駆動回路３の動作は、図３のタイミングチャートに示したとおりである。すなわち、電源電圧が供給され、各外部入力端子７ＣＲ、７ＣＧ及び７ＣＢに図３に示したような駆動信号ＣＲ、ＣＧ、ＣＢが供給されると、赤の発光ダイオード用駆動信号ＣＲに基づき発光ダイオード２Ｒに対して主発光用出力電流（Ｒ−Ｒ）が供給されるとともに、緑の発光ダイオード２Ｇに対して色度補正用出力電流（Ｒ−Ｇ）が供給され、また、青の発光ダイオード２Ｂに対して色度補正用出力電流（Ｒ−Ｂ）が供給され、同様に、緑の発光ダイオード用駆動信号ＣＧに基づき発光ダイオード２Ｇに対して主発光用出力電流（Ｇ−Ｇ）が供給されるとともに、赤の発光ダイオード２Ｒに対して色度補正用出力電流（Ｇ−Ｒ）が、また、青の発光ダイオード２Ｂに対して色度補正用出力電流（Ｇ−Ｂ）が供給され、同じく青の発光ダイオード用駆動信号ＣＢに基づき発光ダイオード２Ｂに対して主発光用出力電流（Ｂ−Ｂ）が供給されるとともに、赤の発光ダイオード２Ｒに対して色度補正用出力電流（Ｂ−Ｒ）が、また、緑の発光ダイオード２Ｇに対して色度補正用出力電流（Ｂ−Ｒ）が供給される。なお、図３においては、各出力電流パルスの高さは前述の補正された主発光電流値及び色度補正用電流値となっている。

このような構成により、駆動信号ＣＲにより赤の発光ダイオード２Ｒが主発光するときは、緑の発光ダイオード２Ｇ及び青の発光ダイオード２Ｂにより色度補正され、駆動信号ＣＧにより緑の発光ダイオード２Ｇが主発光するときは、赤の発光ダイオード２Ｒ及び青の発光ダイオード２Ｂにより色度補正され、同じく青の発光ダイオード２Ｂが主発光するときは、赤の発光ダイオード２Ｒ及び緑の発光ダイオード２Ｇにより色度補正された合成光が得られる。

したがって、各発光ダイオード２Ｒ、２Ｇ、２Ｂの駆動回路は独立しているから、駆動信号ＣＲ、ＣＧ及びＣＢの任意の２つの信号が同時に入力された場合には、合成光は予定される色度及び光度の光となり、駆動信号ＣＲ、ＣＧ及びＣＢの全てが同時に発光素子１に入力された場合には、全ての発光成分が合成された所望の白色光を得ることができる。このように、本実施例１の発光素子１によれば、駆動信号ＣＲ、ＣＧ、ＣＢのオン−オフ制御により少なくともＷ、Ｒ、Ｇ、Ｂ、ＲＧ、ＲＢ、ＧＢの７色の色表現が可能となり、さらにＣＲ、ＣＧ、ＣＢのオン−オフ時間、タイミングを変化させることにより７色以上の無限に近い色表現が可能となる。

なお、図１及び図２におけるＳＥＴ端子７ＳＥは、通常の点灯モードと補正データの格納モードの切り換え用として設けられているものであり、一旦補正用データを補正回路１７の不揮発性メモリに格納した後は補正用データを変更できないようにするために削除しても良い。

さらに、発光ダイオードは周囲温度により電気−光学特性が変化し、また、発光に伴う電力消費によって温度が上昇するが、発光ダイオードの温度上昇に伴って前記駆動用ＩＣ３で発生させる基準電圧を変化させることにより、発光ダイオードの温度上昇による発光効率の変化を補償、緩和させるとさらに良好な結果を得ることができるようになる。

なお、実施例１の発光素子の実装形態として、成形フレーム上にチップ型発光ダイオードを実装した例を発光素子１−１として図４に、駆動用ＩＣ上に各発光ダイオードを実装した例を発光素子１−２として図５に示す。

図４に示した発光素子１−１は、基板４として６端子の成形フレームを有するモールド型のものを用い、このうち他方の外部端子６に接続する幅広の成形フレーム８上に、複数の発光ダイオード２として３原色である赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の発光色を持つ３個の発光ダイオード２Ｒ、２Ｇ、２Ｂのカソード電極側を導電材料を用いて固定配置するとともに、駆動用ＩＣ３−１をも載置して放熱効率を向上させるようにしたものである。

この駆動用ＩＣ３−１の表面には、各発光ダイオード用の出力端子３Ｒ、３Ｇ、３Ｂと、各発光ダイオードの駆動信号入力端子３ＣＲ、３ＣＧ、３ＣＢと、電源電圧入力端子３Ｖと、共通端子３Ｅ、ＳＥＴ端子３ＳＥ等の端子が配置されており、このうち各発光ダイオード用の出力端子３Ｒ、３Ｇ、３Ｂとそれぞれの発光ダイオード２Ｒ、２Ｇ、２Ｂとの間、各発光ダイオードの駆動信号入力端子３ＣＲ、３ＣＧ、３ＣＢと外部端子７ＣＲ、７ＣＧ、７ＣＢとの間、電源電圧入力端子３Ｖと一方の外部端子５との間、共通端子３Ｅと他方の外部端子６との間、及びＳＥＴ端子３ＳＥと外部端子７ＳＥとの間は、それぞれ金線などにより電気的に接続されている。

このような構成の発光素子１−１によれば、他方の外部端子６に接続する幅広の成形フレーム８上に各発光ダイオード２Ｒ、２Ｇ、２Ｂ及び駆動用ＩＣ３−１が設けられているため、各発光ダイオード２Ｒ、２Ｇ、２Ｂ及び駆動用ＩＣ３−１の発熱は成形フレーム８を経て効率よく放熱させることができるので、各発光ダイオード２Ｒ、２Ｇ、２Ｂに大電流を流すことができ、明るい発光素子１−１が得られる。

また、図５に示した発光素子１−２は、小型の発光素子とするためにチップ状態の複数の発光ダイオード２をこれらの発光ダイオードを駆動する回路基板を兼ねる駆動用ＩＣ３−２上に一体化して構成されている。各発光ダイオード２は、ウエハから分割された状態のベアチップで構成され、裏面にカソード電極を備えている。駆動用ＩＣ３−２は、各発光ダイオード２Ｒ、２Ｇ、２Ｂに対応した出力端子３Ｒ、３Ｇ、３Ｂと、各発光ダイオードの駆動信号入力端子３ＣＲ、３ＣＧ、３ＣＢとを備え、さらに、一方の電源端子として機能する外部端子５及び他方の電源端子として機能する外部端子６がそれぞれ電気的に絶縁された状態で駆動用ＩＣ３−２の下部表面及び側面の一部分に設けられ、このうち外部端子６の表面上に各発光ダイオード２Ｒ、２Ｇ、２Ｂのカソード電極側が導電材料を用いて固定配置され、複数の発光ダイオード２Ｒ、２Ｇ、２Ｂ用の出力端子３Ｒ、３Ｇ、３Ｂ等の端子とそれぞれの発光ダイオード２Ｒ、２Ｇ、２Ｂとの間は金線などのワイヤにより電気的に接続されている。

なお、ここで使用した複数の発光ダイオード２Ｒ、２Ｇ、２Ｂは、裏面にカソード電極を備えているものを使用したので、導電材料により外部端子６に固定されているが、複数の発光ダイオード２Ｒ、２Ｇ、２Ｂが表面にアノードとカソードの両方の電極を備える場合は、これらの両方の電極にワイヤによる配線を施すか、又は、駆動用ＩＣ３−２の表面に導電接続（フリップチップ実装）してもよい。

この発光素子１−２は、これらの複数の発光ダイオード２Ｒ、２Ｇ、２Ｂを駆動用ＩＣ３−１の表面に固定し、配線を施した後に、光透過性のモールド樹脂９によってこれらの表面を覆うことにより作製される。

実施例１の発光素子１は、各外部入力端子７ＣＲ、７ＣＧ及び７ＣＢに各発光ダイオード２Ｒ、２Ｇ、２Ｂの駆動信号ＣＲ、ＣＧ、ＣＢを供給すると所望の発光強度及び色度が得られるようになされているが、この駆動信号ＣＲ、ＣＧ、ＣＢ発生回路としては、シフトレジスタないしカウンタを使用した回路を使用し得る。

そこで、実施例２の発光素子１−３として、駆動用ＩＣ３−３内にシフトレジスタを有するものを使用したものを作製した。この実施例２の発光素子１−３の駆動用ＩＣ３−３をブロック図で表した等価回路図を図６に、この駆動用ＩＣ３−３の内部回路の一具体例を図７に示す。なお、図６及び図７においては、実施例１及び前記先願発明と同一の構成部分には同一の参照符号を付与して一部の説明は省略することとする。

この実施例２の発光素子１−３は、白色発光を行うために、複数の発光ダイオード２として３原色である赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の発光色を持つ３個の発光ダイオード２Ｒ、２Ｇ、２Ｂが用いられており、その駆動用ＩＣ３−３とそれに接続した各発光ダイオード２Ｒ、２Ｇ、２Ｂからなる発光回路を２つの外部端子５、６間に接続するとともに、外部端子７ＣＬ、７ＳＩ、７ＬＯにそれぞれＣＬＯＣＫ信号、発光入力信号ＳＩ、ＬＯＡＤ信号が、また必要に応じて７ＳＴにストローブ信号ＳＴＢが、それぞれ入力され、外部入力端子７ＳＯから発光入力信号ＳＩと同じ発光出力信号ＳＯが出力される回路構成をとっている。

この実施例２の発光素子１−３の駆動用ＩＣ３−３は、３ビットシフトレジスタ１２、３ビットラッチ１７Ｌ及び不揮発性メモリ１７Ｍとからなる補正回路１７、各種信号制御回路１８及びドライバ１９を備えており、このうちＳＴＢ制御回路１６は省略することも可能である。

このうち、各種信号制御回路１８は、各発光ダイオード２Ｒ、２Ｇ、２Ｂのそれぞれに対応する３つの信号制御ブロック１８Ｒ、１８Ｇ、１８Ｂを備えており、これらの信号制御ブロックは、それぞれ主審号制御回路１８ＲＲ、１８ＧＧ、１８ＢＢ及び色度補正用信号制御回路１８ＧＲ、１８ＢＲ、１８ＲＧ、１８ＢＧ、１８ＲＢ、１８ＧＢを備えている。

このうち、緑の発光ダイオード２Ｂ駆動用の主信号制御回路１８ＧＧを例にとると、２つの反転回路を直列接続した波形成形回路１８ＧＧ₁と、補正用メモリ１７Ｍからの出力と３ビットラッチ１７Ｌの出力ないしＳＴＢ制御回路１６の出力とのアンド出力をとる３つのアンド回路１８ＧＧ₂〜１８ＧＧ₄からなり、それぞれの出力は３×４ビットの主ドライバブロック１９ＧＧの対応する主ドライバ回路１９ＧＧ₁〜１９ＧＧ₄に入力され、それぞれの主ドライバ回路１９ＧＧ₁〜１９ＧＧ₄の出力は並列に接続されて対応する緑の発光ダイオード２Ｇに主発光電流として供給されるようになっている。

なお、赤の発光ダイオード２Ｒ及び青の発光ダイオード２Ｂ駆動用の各信号制御回路１８Ｒ、１８Ｂ及びドライバ１９Ｒ、１９Ｂも緑の発光ダイオード２Ｇ駆動用の各種信号制御回路１８Ｇ及びドライバ１９Ｇと同様の構成を備えているが、図示は省略し、また、この発光素子１−３の発光色の調整は実施例１の発光素子１の場合と同様であるので省略する。

したがって、この駆動用ＩＣ３−３においては、補正回路１７の３ビットラッチ１７Ｌの出力ないしＳＴＢ制御回路１６の出力として実施例１の発光素子１の駆動信号ＣＲ、ＣＧ、ＣＢに対応するが得られる。また、この駆動用ＩＣ３−４の動作のタイミングチャートは、ＳＴＢ制御回路１６を使用しない場合は図８に示すとおりであり、また、ＳＴＢ制御回路１６を使用する場合は図９に示すとおりとなる。

まず、ＳＴＢ制御回路１６を使用しない場合について図８を用いて説明すると、この例では、複数の発光ダイオード２として、それぞれＲ、Ｇ、Ｂの各色を発光する３種の発光ダイオード２Ｒ、２Ｇ、２Ｂを用いているので、発光入力信号ＳＩはＣＬＯＣＫ信号の連続する３パルス分で１周期分となるが、シフトレジスタ１２がＲ、Ｇ、Ｂに対応する信号を分離して保持した後に、ＬＯＡＤ信号により３ビットラッチ１７Ｌがシフトレジスタ１２が保持している信号を読み込み保持するために１パルス分必要である。

駆動用ＩＣ３−３に電源電圧が供給されているとき、３ビットシフトレジスタ１２は、外部端子７ＣＬに加えられているＣＬＯＣＫ信号の立ち下がりに同期して、発光入力信号ＳＩからそれぞれＲ、Ｇ、Ｂに対応する３ビット分の信号を分離して保持する。３ビットシフトレジスタ１２が保持した信号はＬＯＡＤ信号に同期して３ビットラッチ１７Ｌにより読み込まれ、３ビットラッチ１７Ｌはこの読み込んだ信号を次の周期の間保持する。

例えば、図８においては、第１周期の発光入力信号ＳＩは順にＢ、Ｇ、Ｒに対応する信号がＨレベルとなっており、この発光入力信号ＳＩは、第１周期の間に３ビットシフトレジスタ１２によりＲ、Ｇ、Ｂ毎に分離して保持され、ＬＯＡＤ信号に同期して３ビットラッチ１７Ｌに読み込まれ、３ビットラッチ１７Ｌが読み込んだシフトレジスタ１２が保持していた信号は第２周期の間そのまま保持される。したがって、第２周期の間、３ビットラッチ１７ＬのＲ、Ｇ、Ｂのそれぞれに対応するラッチ出力は全てＨレベルとなる。

この３ビットラッチ１７Ｌの出力によって信号処理回路１８を経てドライバ１９によって各発光ダイオード２Ｒ、２Ｇ、２Ｂが駆動され、赤の発光ダイオードには主発光用出力電流（Ｒ−Ｒ）と色度補正用出力電流（Ｇ−Ｒ）及び（Ｂ−Ｒ）が供給され、緑の発光ダイオード２Ｇには主発光用出力電流（Ｇ−Ｇ）と色度補正用出力電流（Ｒ−Ｇ）及び（Ｂ−Ｇ）が供給され、同じく青の発光ダイオード２Ｂには主発光用出力電流（Ｂ−Ｂ）と色度補正用出力電流（Ｒ−Ｂ）及び（Ｇ−Ｂ）が供給されるため、第２周期の間には、各発光ダイオード２Ｒ、２Ｇ、２Ｂは全て発光するので、結果として色度補償された白色光（Ｗ）が得られる。

同様にして、例えば第２周期及び第３周期の発光入力信号ＳＩはそれぞれＲ及びＧに対応する信号のみがＨレベルとなっているため、第３周期では赤の発光ダイオード２Ｒが主発光して色度補償された赤色光が得られ、第４周期では緑の発光ダイオード２Ｇが主発光して色度補償された緑色光が得られる。

このようにして、実施例２の発光素子１−３においてＳＴＢ制御回路１６を使用しない場合には、発光入力信号ＳＩの１周期分に含まれるＲ、Ｇ、Ｂの各成分の組合せに基いて、次の周期の間にわたりその組み合わせられた色を発光させることができるため、少なくともＷ、Ｒ、Ｇ、Ｂ、ＲＧ、ＲＢ、ＧＢの７色の色度補償された発光が可能となる。

次に、ＳＴＢ制御回路１６を使用する場合について説明する。このＳＴＢ制御回路１６を含めた発光素子１−３の駆動用ＩＣ３−３の動作は図９のタイミングチャートに示したとおりである。すなわち、駆動用ＩＣ３−３に電源電圧が供給されているとき、３ビットシフトレジスタ１２は、外部端子７ＣＬに加えられているＣＬＯＣＫ信号の立ち下がりに同期して、発光入力信号ＳＩからそれぞれＲ、Ｇ、Ｂに対応する３ビット分の信号を分離して保持し、３ビットシフトレジスタ１２が保持した信号はＬＯＡＤ信号に同期して３ビットラッチ１７Ｌにより読み込まれ、３ビットラッチ１７Ｌはこの読み込んだ信号を次の周期の間保持する。

しかしながら、ＳＴＢ制御回路１６を使用しない場合は、３ビットラッチ１７Ｌが保持している信号を１周期の間そのまま信号処理回路１８を経てドライバ１９へ供給するようになっているが、ＳＴＢ制御回路１６を使用すると、ＳＴＢ制御回路１６により３ビットラッチ１７Ｌが保持している信号と外部端子７ＳＴより入力されたストローブ信号ＳＴＢとのアンド出力が信号処理回路１８を経てドライバ１９へ供給されるようになっている。そのため、ＳＴＢ制御回路１６を使用すると、１周期の間に信号処理回路１８を経てドライバ１９へ供給される信号をストローブ信号ＳＴＢによって制御することができるようになる。

例えば、図９においては、第１周期の発光入力信号ＳＩは順にＢ、Ｇ、Ｒに対応する信号がＨレベルとなっており、この発光入力信号ＳＩは、第１周期の間に３ビットシフトレジスタ１２を介して保持され、ＬＯＡＤ信号に同期して３ビットラッチ１７Ｌに読み込まれ、３ビットラッチ１７Ｌが読み込んだシフトレジスタ１２が保持した信号は第２周期の間そのまま保持され、３ビットラッチ１７ＬのＲ、Ｇ、Ｂのそれぞれに対応するラッチ出力は全てＨレベルとなる。

しかしながら、この３ビットラッチ１７Ｌの出力は、ＳＴＢ制御回路１６においてストローブ信号ＳＴＢとのアンド出力がとられて信号処理回路１８を経てドライバ１９によって各発光ダイオード２Ｒ、２Ｇ、２Ｂが駆動されるため、各発光ダイオード２Ｒ、２Ｇ、２Ｂは、第２周期の間にストローブ信号ＳＴＢに同期して発光することとなり、この場合においてはストローブ信号ＳＴＢに対応して２回に分けて全て発光するので、結果として第２周期の間に２回点滅する色度補償された白色光（Ｗ）が得られる。

同様にして、例えば第２周期及び第３周期の発光入力信号Ｓ１はそれぞれＲ及びＧに対応する信号のみがＨレベルとなっているため、第３周期では第３周期のストローブ信号ＳＴＢに対応して赤の発光ダイオード２Ｒのみが１周期の期間より短い時間だけ発光する色度補償された赤色光が得られ、第４周期では第４周期のストローブ信号ＳＴＢに対応して緑の発光ダイオード２Ｇのみが１周期の期間より短い時間だけ発光する色度補償された緑色光が得られる。

このように、発光素子１−３においてＳＴＢ制御回路１６を使用すると、それぞれの周期内の各発光ダイオード２Ｒ、２Ｇ、２Ｂの発光時間を変えることができるようになるので、各発光ダイオード２Ｒ、２Ｇ、２Ｂのそれぞれの発光色の階調を変えることができ、見かけ上色度補償された多色の発色光が得られるようになる。

なお、実施例２の発光素子１−３においては、外部入力端子７ＳＯから発光入力信号ＳＩと同じ発光出力信号ＳＯが出力されているため、この発光出力信号ＳＯを別の発光素子の外部入力端子７ＳＯに入力することにより複数Ｎ個の発光素子をカスケード接続してまとめて発光制御することもできる。この場合、ＬＯＡＤデータ間のデータの数を３×Ｎとすればよい。

また、実施例２の発光素子の実装形態として成形フレーム上にチップ型発光ダイオードを実装した例を発光素子１−４として図１０に、また、ＩＣ基板上に各発光ダイオードを実装した例を発光素子１−５として図１１に示す。なお、図１０は成形フレーム上にチップ型発光ダイオードを実装した発光素子１−４の光透過性のモールド樹脂を透過して表した平面図であり、図１１はＩＣ基板上に各発光ダイオードを実装した例を発光素子１−５をモールド樹脂を透過して表した斜視図であり、実施例１の発光素子１、１−１及び１−２と同一の構成部分には同一の参照符号を付与してある。

この発光素子１−４が図４に示した実施例１の発光素子１−１と大きく構成が相違している点は、駆動用ＩＣ３−４が各発光ダイオード用の出力端子３Ｒ、３Ｇ、３Ｂ、電源電圧入力端子３Ｖ及び共通端子３Ｅ以外に、ＣＬＯＣＫ信号入力端子３ＣＬ、発光信号入力端子３ＳＩ、ＬＯＡＤ信号入力端子３Ｌ及び発光信号出力端子３ＳＯを備えており、また、外部端子として一方の外部端子５、他方の外部端子６以外に外部クロック入力端子７ＣＬ、外部発光信号入力端子７ＳＩ、外部ＬＯＡＤ信号入力端子７ＬＯ及び外部発光信号出力端子７ＳＯを備えている点であり、駆動用ＩＣ３−４の各端子と、各発光ダイオード２Ｒ、２Ｇ、２Ｂとの間の接続関係及び各外部端子との間の接続関係は実施例１に記載のものと同様であるので、その詳細な説明は省略する。この場合、必要に応じてストローブ端子ＳＴＢないしリセット端子ＳＥを設けることもできる。

また、ＩＣ基板上に各発光ダイオードを実装した発光素子１−５が図５に示した実施例１の発光素子１−２と大きく構成が異なる点は、実施例１の発光素子１−２では駆動信号入力端子が３ＣＲ、３ＣＧ及び３ＣＢであるのに対し、駆動用ＩＣ３−３ではＣＬＯＣＫ信号入力端子３ＣＬ、発光信号入力端子３ＳＩ、ＬＯＡＤ信号入力端子３Ｌ及び駆動信号出力端子３ＳＯを備えている点であり、その他の構成は実施例１の発光素子１−２と同様であるので、その詳細な説明は省略する。

実施例３の発光素子１−６として、駆動用ＩＣ３−６内にカウンタ回路を使用したものを作製した。この実施例３の発光素子１−６の駆動用ＩＣ３−６をブロック図で表した等価回路図を図１２に、この駆動用ＩＣ３−６の内部回路の一具体例を図１３に、また、この駆動用ＩＣ３−６の動作を説明するためのタイミングチャートを図１４に示す。なお、図１２及び図１３においては、実施例１、２及び前記先願発明と同一の構成部分には同一の参照符号を付与して一部の説明は省略することとする。

この実施例３の発光素子１−６の駆動用ＩＣ３−６は、電源供給回路１１、４ビットカウンタ１２、９×３ビット不揮発性メモリからなる補正回路１７、各種信号制御回路１８及びドライバ１９を備えており、そのうち９×３ビット不揮発性メモリからなる補正回路１７はそれぞれのビット毎に３ビット分、すなわち８段階の補正レベルを記憶しており、選択された補正レベルの出力は各種信号制御回路１８及びドライバ１９を経て各発光ダイオード２Ｒ、２Ｇ、２Ｂに対して所定の補正された電流を供給するようになっている。

各種信号制御回路１８は、各発光ダイオード２Ｒ、２Ｇ、２Ｂのそれぞれに対応する３つの信号制御ブロック１８Ｒ、１８Ｇ、１８Ｂを備えており、これらの信号制御ブロックは、それぞれ主信号制御回路１８ＲＲ、１８ＧＧ、１８ＢＢ及び色度補正用信号制御回路１８ＧＲ、１８ＢＲ、１８ＲＧ、１８ＢＧ、１８ＲＢ、１８ＧＢを備えている。

このうち、緑の発光ダイオード２Ｂ駆動用の主信号制御回路１８ＧＧを例にとると、２つの反転回路を直列接続した波形成形回路１８ＧＧ₁と、９×３ビット不揮発性メモリからなる補正回路１７からの出力とカウンタ回路１２の出力端子１２₂の出力とのアンド出力をとる３つのアンド回路１８ＧＧ₂〜１８ＧＧ₄からなり、それぞれの信号制御回路１８Ｇの出力は主ドライバブロック１９ＧＧの対応する主ドライバ回路１９ＧＧ₁〜１９ＧＧ₄に入力され、それぞれの主ドライバ回路１９ＧＧ₁〜１９ＧＧ₄の出力は並列に接続されて対応する緑の発光ダイオード２Ｇに主発光電流として供給されるようになっている。

なお、赤の発光ダイオード２Ｒ及び青の発光ダイオード２Ｂ駆動用の各信号制御回路１８Ｒ、１８Ｂ及びドライバ１９Ｒ、１９Ｂも緑の発光ダイオード２Ｇ駆動用の各種信号制御回路１８Ｇ及びドライバ１９Ｇと同様の構成を備えているが、図示は省略し、また、この発光素子１−６の発光色の調整は実施例１の発光素子１の場合と同様であるので省略する。

したがって、この駆動用ＩＣ３−６においては、カウンタ回路１２の出力端子１２₁、１２₂、１２₃の出力として実施例１の発光素子１”の駆動信号ＣＲ、ＣＧ、ＣＢに対応する信号が得られる。

この実施例３の発光素子１−６の駆動用ＩＣ３−６の動作は図１４のタイミングチャートに示したとおりである。すなわち、駆動用ＩＣ３−６に電源電圧が供給されているとき、外部端子７にパルス状の制御信号ＣＲＧＢが入力されると、そのパルスの立ち上がりに同期して３ビットカウンタ回路１２の出力端子１２₁〜１２₃のうちの一つの端子に出力が現われ、そのパルスの立ち下がりに同期してその端子の出力が消失する。そして、外部端子７に次のパルスが入力されると、最初に選択された出力端子とは異なる次の端子に出力が現われる。すなわち、３ビットカウンタ回路１２は、外部端子７にパルスが入力される毎に、出力端子１２₁〜１２₃の何れかが選択され、その出力端子１２₁〜１２₃の出力によって信号処理回路１８を経てドライバ１９によって発光ダイオード２Ｒ、２Ｇ、２Ｂに色度補償された出力電流が供給されて発光し、出力端子１２₁〜１２₃のいずれも選択されていないときは発光ダイオード２Ｒ、２Ｇ、２Ｂのいずれも発光しないようになる。

この場合、発光素子１−６では、３パルスで１周期となり、その１周期の間に各発光ダイオード２Ｒ、２Ｇ、２Ｂが順番に主発光するようになる。したがって、図１４に示したように、制御信号ＣＲＧＢとして１周期内の３連続するパルスの幅が全て等しい場合（例えば、ａの領域の場合）は、各発光ダイオード２Ｒ、２Ｇ、２Ｂのそれぞれの主発光時間は等しくなるので、発光間隔を人の目の残像時間を考慮して定めれば、人の目に見える発光色は白色となる。また、制御信号ＣＲＧＢとして３連続するパルスの幅がそれぞれ異なる場合（例えば、ｂの領域の場合）には、発光ダイオード２Ｒ、２Ｇ、２Ｂがそれぞれ単独で主発光する時間は第１〜第３パルスに対応する制御信号ＣＲＧＢのパルスの幅に等しくなり、人の目にみえる発光色は発光時間の長い色が強調された色となる。

また、各発光ダイオード２Ｒ、２Ｇ、２Ｂは予め定められた順番に主発光するから、例えば赤色光を得たい場合、制御信号ＣＲＧＢにおける赤色発光ダイオード２Ｒに対応するパルス幅を１周期中で最も大きくし、緑色発光ダイオード２Ｇ及び青色発光ダイオード２Ｂに対応するパルス幅を３ビットカウンタ１２が応答できる範囲内で最も小さくすればよい。なお、実施例３の発光素子１−６においては、必要に応じて３ビットカウンタ１２をリセットするためのＳＥＴ端子を設けてもよい。

このように、実施例３の発光素子１−６においては、制御信号ＣＲＧＢとしての３連続するそれぞれのパルスの幅を必要とする発光色に応じて変化させることにより、赤色から青色まで実質的に無段階の色度補償された色を発色させることができるとともに、白色光の場合には赤色、緑色、青色の発光成分を有して色度精度の高い色度補償された白色光を得ることができ、さらに、赤色、緑色、青色の単色光を得る場合においても色度補償された単色光を得ることができるようになる。

実施例３の発光素子は、入力電圧はＣＲＧＢの一つですむため、一方の電源端子として機能する外部端子５及び他方の電源端子として機能する外部端子６を含めて３端子型（１方の電源端子を２端子としたものも含む）とすることができる。この実施例３の発光素子の実装例を図１５〜図１９に示す。

図１５は、成形フレーム８上に各チップ型発光ダイオード２Ｒ、２Ｇ、２Ｂを実装した発光素子１−７のモールド樹脂を透視した平面図であり、図１６は、駆動用ＩＣ３−８上に各チップ型発光ダイオード２を実装した発光素子１−８のモールド樹脂を透視した斜視図であり、図１７は、駆動用ＩＣ３−９上に各発光ダイオード２Ｒ、２Ｇ、２Ｂをそれぞれ固定するとともにこの駆動用ＩＣ３−９を端子６上に固定したランプ型の発光素子１−９のモールド樹脂を透視した平面図（図１７（ａ））及び側面図（図１７（ｂ））であり、また、図１８は、駆動用ＩＣ３−１０、各発光ダイオード２Ｒ、２Ｇ、２Ｂをそれぞれ端子６上に固定したランプ型の発光素子１−１０のモールド樹脂を透視した平面図（図１８（ａ））及び側面図（図１８（ｂ））であり、さらに図１９は、成形フレーム上にチップ型発光ダイオード及び駆動用ＩＣ３−１１を実装した発光素子１−１１のモールド樹脂を透視した状態の平面図である。

また、これらの３端子型の発光素子においても、各駆動用ＩＣの補正用メモリ所定の補正値を記憶させるために、リセット用端子７ＳＥないし３ＳＥを設けることもできるが、この場合は図１９に示したとおりの少なくとも４端子型となる。なお、図１５〜図１９の各実装例の具体的な構成は、上述の各実施例の記載からして当業者にとり自明であると認められるので、その詳細な説明は省略する。

実施例１の発光素子の駆動用ＩＣをブロック図で表した等価回路図である。 図１の駆動用ＩＣの内部回路の一具体例を示す図である。 図１の駆動用ＩＣの動作を説明するためのタイミングチャートである。 実施例１の発光素子として成形フレーム上にチップ型発光ダイオードを実装した例をモールド樹脂を透視して示した平面図である。 実施例１の発光素子としてＩＣ基板上に各発光ダイオードを実装した例をモールド樹脂を透視して表した斜視図である。 実施例２の発光素子の駆動用ＩＣをブロック図で表した等価回路図である。 図６の駆動用ＩＣの内部回路の一具体例を示す図である。 図６の駆動用ＩＣのストローブ回路を使用しない場合の動作を説明するためのタイミングチャートである。 図６の駆動用ＩＣのストローブ回路を使用する場合の動作を説明するためのタイミングチャートである。 実施例２の発光素子として成形フレーム上にチップ型発光ダイオードを実装した例をモールド樹脂を透視した状態の平面図である。 実施例２の発光素子として駆動用ＩＣ上に各発光ダイオードを実装した例をモールド樹脂を透視した状態の斜視図である。 実施例３の発光素子の駆動用ＩＣをブロック図で表した等価回路図である。 図１２の駆動用ＩＣの内部回路の一具体例を示す図である。 図１２の駆動用ＩＣの動作を説明するためのタイミングチャートである。 実施例３の発光素子として成形フレーム上にチップ型発光ダイオードを実装した例をモールド樹脂を透視した状態の平面図である。 実施例３の発光素子として駆動用ＩＣ上に各発光ダイオードを実装した例をモールド樹脂を透視した状態の斜視図である。 実施例３の発光素子として各発光ダイオード載置した駆動用ＩＣを端子上に配置したランプ型の発光素子のモールド樹脂を透視した平面図（図１７（ａ））及び側面図（図１７（ｂ））である。 実施例３の発光素子として端子上に各発光ダイオード及び駆動用ＩＣを配置したランプ型の発光素子のモールド樹脂を透視した平面図（図１８（ａ））及び側面図（図１８（ｂ））である。 実施例３の発光素子として成形フレーム上にチップ型発光ダイオード及び駆動用ＩＣを配置した例をモールド樹脂を透視した状態の平面図である。 典型的な各種発光ダイオードの発光強度−順電流特性を表す図である。 各種発光ダイオードのスペクトル分布特性図である。 先願発明の発光素子の駆動用ＩＣの内部構成をブロック図で表した等価回路図である。 図２２の発光素子の駆動用ＩＣの内部回路の一具体例を示す図である。 図２２の発光素子の駆動用ＩＣの動作を説明するためのタイミングチャートである。 各発光ダイオードの色度を示すＣＩＥ色度図である。

符号の説明

１、１−１〜１−８、１Ａ〜１Ｃ 発光素子
２、２Ｒ、２Ｇ、２Ｂ 発光ダイオード
３、３−１〜３−８、３Ａ〜３Ｃ 駆動用ＩＣ
４ 回路基板
５、６、７ＣＬ、７ＳＩ、７ＬＯ、７ＳＯ、７ＳＴ、７ＳＥ 外部端子
７ＣＲ、７ＣＧ、７ＣＢ 外部端子
８ 成形フレーム
９ 光透過性のモールド樹脂
１１ 電流供給回路
１２ ３ビットシフトレジスタ
１７ 補正回路
１７Ｌ ３ビットラッチ
１７Ｍ 補正用メモリ
１８ 各種信号制御回路
１８ＲＲ、１８ＧＧ、１８ＢＢ 主信号制御回路
１８ＧＲ、１８ＢＲ、１８ＲＧ 色度補正用信号制御回路
１８ＢＧ、１８ＲＢ、１８ＧＢ 色度補正用信号制御回路
１９ ドライバ
１９ＲＲ、１９ＧＧ、１９ＢＢ 主ドライバ回路
１９ＧＲ、１９ＢＲ、１９ＲＧ 色度補正用ドライバ回路
１９ＢＧ、１９ＲＢ、１９ＧＢ 色度補正用ドライバ回路

Claims (16)

1. 複数の発光ダイオードと、これらの発光ダイオードを駆動する駆動用ＩＣを一体化した発光素子であって、前記駆動用ＩＣは、複数の発光ダイオード毎の電流値もしくは前記複数の発光ダイオード間の電流比率を一定に制御するとともに、発光波長の異なる少なくとも一つ以上の発光ダイオードに補助的な比較的に小さな電流値もしくは補助的に比較的に小さな電流比率の制御を可能とする駆動回路を内蔵したことを特徴とする発光素子。
2. 前記駆動用ＩＣは、前記複数の発光ダイオード毎の電流値もしくは前記複数の発光ダイオード間の電流比率を微調整する機能を備えることを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
3. 前記微調整は、前記駆動用ＩＣに内蔵したメモリに記憶させた補正用のデータに基づいて行われることを特徴とする請求項２に記載の発光素子。
4. 前記駆動用ＩＣに内蔵したメモリは、不揮発性メモリであることを特徴とする請求項３に記載の発光素子。
5. 前記複数の発光ダイオードは、それらの光の混色によって白色発光が可能な発光色を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の発光素子。
6. 前記複数の発光ダイオードは、赤、緑、青色の３原色を含むことを特徴とする請求項５に記載の発光素子。
7. 前記複数の発光ダイオードは、さらに橙色及び黄色を含み、青から赤まで連続的な発光スペクトルの白色発光が発光可能であることを特徴とする請求項６に記載の発光素子。
8. 前記駆動用ＩＣは、少なくとも電流供給回路、複数ビットドライバ、信号制御回路、補正用メモリを含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の発光素子。
9. 前記補正用メモリは、不揮発性メモリよりなることを特徴とする請求項８に記載の発光素子。
10. 前記駆動用ＩＣの信号制御回路において、発光を制御する制御ラインのそれぞれに主発光用ドライバと少なくとも一つ以上の色度補正用ドライバが接続されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の発光素子。
11. 前記発光素子は、外部からの制御信号により主発光の発光色が選択されると同時にそれ以外の少なくとも一つ以上の発光色も同時に選択されて補助的に発光することを特徴とする請求項１又は２に記載の発光素子。
12. 前記発光素子は、外部からの制御信号により複数の主発光の発光色を同時に選択することが可能であり、補助的な発光成分も含めて、それぞれ加算した混合光が得られる構成としたことを特徴とする請求項１１に記載の発光素子。
13. 前記発光素子は、外部からの制御信号により全ての主発光の発光色を同時に選択することが可能であり、補助的な発光成分も含めて、それぞれ加算した混合光が得られる構成としたことを特徴とする請求項１１に記載の発光素子。
14. 前記混合光は、白色であることを特徴とする請求項１３に記載の発光素子。
15. 前記複数の発光ダイオードは、前記駆動用ＩＣの表面に設けられていることを特徴とする請求項１〜１４のいずれかに記載の発光素子。
16. 前記複数の発光ダイオードと前記駆動用ＩＣは、同じ樹脂によって覆われていることを特徴とする請求項１〜１５のいずれかに記載の発光素子。
    
    

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