JP3564359B2 - 発光ダイオード駆動回路 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ＬＥＤ(発光ダイオード)マトリックス等のＬＥＤを駆動するＬＥＤ駆動回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図８は、数字や文字の表示を行う従来のＬＥＤマトリックス駆動回路のブロック図を示す。また、図９は、図８に示すＬＥＤマトリックス駆動回路の駆動タイミングチャートである。このＬＥＤマトリックス駆動回路は、１６×１６のダイクロマティックＬＥＤ(赤,緑２色発光ダイオード)マトリックスからなる表示部４を有している。
【０００３】
図８および図９において、１ライン分の赤色表示データ信号RDATAおよび緑色表示データ信号GDATAの夫々は、クロック信号CLOCKに同期して、２系統のＲ,Ｇ制御回路１,２内のシフトレジスタ(図示せず)に取り込まれ、シリアル信号がパラレル信号に変換される。さらに、ラッチ信号LATCHによってラッチ回路(図示せず)に保持される。そして、この保持されたＲ,Ｇ表示データに従ってＲ,Ｇ制御回路１,２内のドライバ(図示せず)を構成する個々の列ドライバがオンされる。
【０００４】
一方、ＰＮＰドライバ３内における該当する行ドライバ(図示せず)をアドレス信号(Ａ0〜Ａ3)によりオンすることによって、上記ラッチ回路に保持されている１ライン分の表示データに応じて、アドレス信号(Ａ0〜Ａ3)で指定された表示部４上の１ラインのＬＥＤが点灯あるいは非点灯になる。
【０００５】
そして、上述の動作を１６回繰り返すことによって表示部４に１画面の数字や文字等が表示され、これを１秒間に１００回〜４００回繰り返すことによってチラツキのないダイナミック表示が可能になるのである。尚、５,６は、アドレスデコーダである。
【０００６】
ここで、上記表示部４においては、図８に示すように、赤色ＬＥＤ７は１６×１６のマトリックス状に配列され、緑色ＬＥＤ８も１６×１６のマトリックス状に配列されており、赤色ＬＥＤ７の列と緑色ＬＥＤ８の列とが交互に配列されている。そして、行方向に隣接された一対の赤色ＬＥＤ７と緑色ＬＥＤ８とで１ドット(画素)を構成している。
【０００７】
尚、各列方向に配列された赤色ＬＥＤ７のカソードは、Ｒ制御回路１の上記ドライバ内の列ドライバに接続されている。また、各列方向に配列された緑色ＬＥＤ８のカソードは、Ｇ制御回路２の上記ドライバ内の列ドライバに接続されている。さらに、各行方向に配列された赤色ＬＥＤ７および緑色ＬＥＤ８のアノードは、ＰＮＰドライバ３に接続されている。
【０００８】
すなわち、上記従来のＬＥＤマトリックス駆動回路では、１ドットを構成する一対の赤色ＬＥＤ７と緑色ＬＥＤ８とはアノードコモンに接続されており、ＰＮＰドライバ３の行ドライバとしてのＰＮＰトランジスタによってオン/オフ制御される。一方、赤色ＬＥＤ７のカソードはＲ制御回路２の列ドライバとしてのＮＰＮトランジスタによってオン/オフ制御される。また、緑色ＬＥＤ８のカソードはＧ制御回路２の列ドライバとしてのＮＰＮトランジスタによってオン/オフ制御される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のＬＥＤマトリックス駆動回路には、以下のような問題がある。通常、２色ＬＥＤランプを作成する場合は、３本リードフレームの真中のリードに赤色ＬＥＤチップと緑色ＬＥＤチップとをダイボンドして作成するためにカソードコモンに接続されている。したがって、上述のように、赤,緑色ＬＥＤチップがアノードコモンに接続されていることを前提としている上記従来のＬＥＤマトリックス駆動回路にそのまま適用することはできないのである。
【００１０】
尚、赤色ＬＥＤチップと緑色ＬＥＤチップとをアノードコモン接続にするために、ｐ型基板上に形成されたＧaＡlＡsのＬＥＤチップとｐ層を厚くエピタキシャル成長して強制的に反転したＧaＰのＬＥＤチップとを用いてアノードコモンに接続した２色ＬＥＤランプがある。しかしながら、赤色ＬＥＤチップは、耐湿性を向上させるために、ｐ型基板上に形成された４元素のＡlＧaＩnＰに変わりつつある。尚、強制的に反転された緑色ＬＥＤチップは、光度が通常のものよりも落ちてしまう。
【００１１】
ところで、上記ＬＥＤを駆動するドライバとして、シンクタイプ(ＮＰＮトランジスタ使用)とソースタイプ(ＰＮＰトランジスタ使用)とがある。そして、一般的に、特性的にはシンクタイプのドライバが優れており、種類も多く実在し、価格的にも安価である。したがって、カソードコモンの２色ＬＥＤランプを用いる場合であっても、シンクタイプのドライバで駆動するのが必要不可欠になってきている。
【００１２】
そこで、この発明の目的は、カソードコモン接続された多色ＬＥＤランプをシンクタイプのドライバで駆動できるＬＥＤ駆動回路を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明は、各画素を構成する複数色のＬＥＤを駆動するＬＥＤ駆動回路であって、上記夫々の画素を構成する各色のＬＥＤはカソードコモンに接続されており、上記各ＬＥＤのカソードはシンクタイプの定電流ドライバに接続されており、上記各ＬＥＤのアノードの夫々はスイッチング素子に接続されており、上記シンクタイプ定電流ドライバの発光ダイオード駆動電流値を、上記スイッチング素子の開閉動作に同期して各色別に設定する電流値設定手段を備えたことを特徴としている。
【００１４】
上記構成によれば、表示対象画素のＬＥＤがドライバで駆動され、駆動ＬＥＤのうちの点灯色のＬＥＤが上記スイッチング素子で選択されることによって、表示対象画素が選択された色で表示される。したがって、カソードコモンに接続された複数色のＬＥＤが、シンクタイプのドライバで駆動可能になる。その場合、各画素を構成する全ＬＥＤのカソードは共通に上記ドライバに接続されているため、各画素を構成する色数に限らず上記ドライバの数は一つでよい。
【００１５】
さらに、上述したように、シンクタイプの定電流ドライバによって、表示対象画素の各色のＬＥＤが駆動される。したがって、上記ドライバは、コストや消費電力の増加を伴うことなくＩＣ化が可能になる。
【００１６】
さらに電流値設定手段によって、点灯色のＬＥＤの電流値が、点灯色用のスイッチング素子の開閉動作に同期して最適電流値に設定される。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。
＜第１実施の形態＞
図１および図２は、本実施の形態のＬＥＤ駆動回路としてのダイナミックタイプのＲＧ２色ＬＥＤ駆動回路におけるブロック図である。このＲＧ２色ＬＥＤ駆動回路において、２１は(１６×１６)ドットＲＧＬＥＤマトリックスで成る表示部である。この表示部２１は、８×１６のマトリックス表示パネル２１aと８×１６のマトリックス表示パネル２１bとから構成される。図１にはマトリックス表示パネル２１a側を主に示す一方、図２にはマトリックス表示パネル２１b側を主に示している。
【００１８】
上記８×１６のマトリックス表示パネル２１aは、８×１６のマトリックス状に配列された赤色ＬＥＤ２２と８×１６のマトリックス状に配列された緑色ＬＥＤ２３とを有し、赤色ＬＥＤ２２の行と緑色ＬＥＤ２３の行とを交互に配列している。そして、列方向に隣接する一対の赤色ＬＥＤ２２と緑色ＬＥＤ２３とで１ドット(破線内)を構成している。
【００１９】
各行方向に配列された１６個の赤色ＬＥＤ２２のアノードは、ＰＮＰトランジスタ２４のコレクタに接続されている。また、各行方向に配列された１６個の緑色ＬＥＤ２３のアノードは、ＰＮＰトランジスタ２５のコレクタに接続されている。そして、両ＰＮＰトランジスタ２４,２５のベースは(４to１６)デコーダ２６に接続されている。また、各列方向に配列された赤色ＬＥＤ２２および緑色ＬＥＤ２３のカソードは、１６ビットシンクタイプ定電流ドライバ２７からの各列線２８に接続されている。さらに、１６ビットシンクタイプ定電流ドライバ２７には、１６ビットシフトレジスタ・ラッチ回路２９が直列に接続されている。こうして、１ライン目のＬＥＤ列駆動系が構成される。以下同様にして２ライン目〜８ライン目のＬＥＤ列駆動系が構成されて、マトリックス表示パネル２１aの駆動系が構成される。尚、１６ビットシンクタイプ定電流ドライバ２７には、抵抗選択回路３３が接続されている。
【００２０】
つまり、本実施の形態におけるＲＧ２色ＬＥＤ駆動回路においては、１ドットを構成する一対の赤色ＬＥＤ２２と緑色ＬＥＤ２３とはカソードコモンに接続されており、一つの１６ビットシンクタイプ定電流ドライバ２７によって駆動されるのである。
【００２１】
また、上記マトリックス表示パネル２１bの駆動系が、マトリックス表示パネル２１aの駆動系と全く同様に、マトリックス表示パネル２１b,１６ビットシンクタイプ定電流ドライバ３０,１６ビットシフトレジスタ・ラッチ回路３１,(４to１６)デコーダ２６および抵抗選択回路３４によって構成される。
【００２２】
上記構成のＲＧ２色ＬＥＤ駆動回路は、以下のように動作する。尚、マトリックス表示パネル２１aの駆動系とマトリックス表示パネル２１bの駆動系とは全く同じ構成を有して同時に動作するので、マトリックス表示パネル２１aの駆動系で代表して説明する。
【００２３】
例えば表示用制御基板(図示せず)からの表示データ信号DATA1は、バッファ３２を介して１６ビットシフトレジスタ・ラッチ回路２９に入力される。同様に、クロック信号CLOCKは、１６ビットシフトレジスタ・ラッチ回路２９に入力されると同時に、次段に出力される。また、ラッチ信号LATCHは、１６ビットシフトレジスタ・ラッチ回路２９に入力されると同時に、次段に出力される。また、イネーブル信号ENABLEは、１６ビットシンクタイプ定電流ドライバ２７に入力されると同時に、次段に出力される。また、アドレス信号(ＡO〜Ａ3)は、(４to１６)デコーダ２６に入力される。また、アドレス信号(ＡO〜Ａ3)における最上位ビットＡOは、抵抗選択回路３３に入力される。
【００２４】
そして、図３のタイミングチャートに示すように、上記表示データ信号DATA1における１ライン目の赤色用表示データ(Ｒ表示データ)は、クロック信号CLOCKに同期してシリアル信号として送られ、１６ビットシフトレジスタ・ラッチ回路２９に取り込まれ、ラッチ信号LATCHによって１６ビットのパラレル信号として保持される。そして、この保持された１ライン分のＲ表示データに従って、１６ビットシンクタイプ定電流ドライバ２７内における該当する列ドライバ(ＮＰＮトランジスタ：図示せず)がオンされる。一方、該当するラインのＰＮＰトランジスタ２４,２５のうち赤色ＬＥＤ２２に対応するＰＮＰトランジスタ２４が、アドレス信号(Ａ0〜Ａ3)によってオンされる。こうして、マトリックス表示パネル２１aにおける１ライン目の赤色ＬＥＤ２２が駆動されて点灯あるいは非点灯するのである。
【００２５】
次に、上記表示データ信号DATA1における１ライン目の緑色用のＧ表示データが、クロック信号CLOCKに同期してシリアル信号として送られ、１６ビットシフトレジスタ・ラッチ回路２９に取り込まれ、ラッチ信号LATCHによって１６ビットのパラレル信号として保持される。そして、アドレス信号(Ａ0〜Ａ3)で指定されたマトリックス表示パネル２１aにおける１ライン目の緑色ＬＥＤ２３が駆動されて点灯あるいは非点灯する。
【００２６】
以後、上述の動作を７回繰り返すことによってマトリックス表示パネル２１aの全ラインの表示が行われる。その場合、上記マトリックス表示パネル２１bの駆動も、表示データ信号DATA2,クロック信号CLOCK,ラッチ信号LATCH,イネーブル信号ENABLEおよびアドレス信号(ＡO〜Ａ3)に従って、マトリックス表示パネル２１aの駆動と平行して行われる。こうして、表示部２１に数字や文字等が表示される。そして、これを１秒間に１００回〜４００回繰り返すことによってチラツキのないダイナミック表示が可能になるのである。以後、１６ビットシフトレジスタ・ラッチ回路２９を通過した表示データ信号DATA1および１６ビットシフトレジスタ・ラッチ回路３１を通過した表示データ信号DATA2は、次段に出力される。
【００２７】
その際に、上記１ドットを構成する一対の赤色ＬＥＤ２２と緑色ＬＥＤ２３とはカソードコモンに接続されている。したがって、図８に示すように、Ｒ用のドライバとＧ用のドライバとの２つのドライバを必要とはせず、一つの１６ビットシンクタイプ定電流ドライバ２７によって駆動される。
【００２８】
また、上記各ラインにおける赤色ＬＥＤまたは緑色ＬＥＤの何れを表示するかは、アドレス信号(ＡO〜Ａ3)の指定によって決まる。そこで、アドレス信号(ＡO〜Ａ3)の最下位ビットＡOによって、赤色ＬＥＤあるいは緑色ＬＥＤの選択に同期して、抵抗選択回路３３によって、１６ビットシンクタイプ定電流ドライバ２７の電流調整用抵抗３５,３６を切り換えることによって、ＬＥＤ電流値が赤色ＬＥＤあるいは緑色ＬＥＤに応じた定電流に調整されるのである。
【００２９】
さらに、同一ラインにおける赤色ＬＥＤ２２に対応するＰＮＰトランジスタ２４のオン時間(アドレスの指定時間)と緑色ＬＥＤ２３に対応するＰＮＰトランジスタ２５のオン時間とを時分割制御することによって、１ドットを構成する赤色ＬＥＤ２２と緑色ＬＥＤ２３との点灯時間(つまり発光輝度)を調整できる。
【００３０】
ところで、数多くのＬＥＤを駆動する場合には上記定電流ドライバをＩＣ(集積回路)化する必要が生じてくる。そして、
(１) シリコンＩＣ化した場合には、ＰＮＰトランジスタを使用したソースタイプ定電流ドライバは内部抵抗が大きいために、チップサイズが、ＮＰＮトランジスタを使用したシンクタイプ定電流ドライバの２倍になりコスト高になる。
(２) ＩＣ化したＰＮＰトランジスタは電流増幅率ｈFEが小さいためベース電流が多くなり、回路ロス(消費電力)が大きくなる。
(３) 通常、ソースタイプ定電流ドライバをＩＣ化する場合には、ＰＮＰトランジスタとＮＰＮトランジスタとを組み合わせて擬似ＰＮＰトランジスタとしてＩＣ化する。その場合、図４に示すように、電源電圧Ｖccの他に(Ｖcc＋０.７)Ｖの別電源が必要となり、コスト高になる。
等の問題がある。
【００３１】
したがって、本実施の形態のごとく、ＬＥＤランプ２２,２３を、シンクタイプの定電流ドライバである１６ビットシンクタイプ定電流ドライバ２７,３０で駆動することは、コストや消費電力の点から望ましいのである。
【００３２】
上述のように、本実施の形態におけるＲＧ２色ＬＥＤ駆動回路では、１ドットを構成する一対の赤色ＬＥＤ２２と緑色ＬＥＤ２３とをカソードコモン接続し、このカソード側を一つの１６ビットドライバ２７(３０)に接続している。一方、アノード側は赤色ＬＥＤ２２,緑色ＬＥＤ２３別に異なるＰＮＰトランジスタ２４,２５に接続している。そして、アドレス信号(ＡO〜Ａ3)の最下位ビットＡOによって、同一ラインを構成する赤色ＬＥＤ２２のラインあるいは緑色ＬＥＤ２３のラインを選択するようにしている。したがって、上述の１６ビットドライバ２７(３０)を定電流ドライバと成し、しかも両ＬＥＤ２２,２３のカソード側に接続されているからシンクタイプに構成することができる。したがって、大型の表示部２１を形成するに際して、上記シンクタイプ定電流ドライバ２７(３０)のＩＣ化をコストや消費電力の増加を伴うことなく行うことができるのである。
【００３３】
また、本実施の形態によれば、１ドットを構成する一対の赤色ＬＥＤ２２と緑色ＬＥＤ２３とはカソードコモンに接続されているので、一つの１６ビットシンクタイプ定電流ドライバ２７で駆動できる。したがって、図８に示すように、Ｒ用のドライバとＧ用のドライバとの２つのドライバを必要とはせず、コストダウンを図ることができる。
【００３４】
また、上述のごとく、上記(４to１６)デコーダ２６に入力されるアドレス信号(ＡO〜Ａ3)の最下位ビットＡOによって、同一ラインを構成する赤色ＬＥＤ２２の行あるいは緑色ＬＥＤ２３の行を選択するようにしている。そして、抵抗選択回路３３によって、アドレス信号の最下位ビットＡOに従って、１６ビットシンクタイプ定電流ドライバ２７の電流調整用抵抗３５,３６を切り換えるようにしている。したがって、ＬＥＤ電流値を、赤色ＬＥＤあるいは緑色ＬＥＤの選択に同期して、赤色ＬＥＤあるいは緑色ＬＥＤに応じた定電流に設定することができるのである。
【００３５】
また、上記アドレス信号(ＡO〜Ａ3)の最下位ビットＡOによって、同一ラインを構成する赤色ＬＥＤ２２の行あるいは緑色ＬＥＤ２３の行を選択するので、最下位ビットＡOが「０」である時間と「１」である時間とを(つまり、アドレスの指定時間を)時分割制御すれば、１ドットを構成する赤色ＬＥＤ２２と緑色ＬＥＤ２３との点灯時間(つまり発光輝度)を調整できる。例えば、赤色ＬＥＤに３０mＡで１０００mcdのＬＥＤを使用し、緑色ＬＥＤに３０mＡで５００mcdのＬＥＤを使用する場合、(赤色ＬＥＤ点灯時間):(緑色ＬＥＤ点灯時間)を１:２に設定することによって、赤色ＬＥＤおよび緑色ＬＥＤの輝度を同一の定電流３０mＡで同一にすることができるのである。
【００３６】
すなわち、本実施の形態によれば、１ドット(画素)を構成する各ＬＥＤ毎にアノードラインが分離されているために、各ＬＥＤ別に、印加電圧や駆動電流を変化させたり、点灯時間を変えて発光輝度を変化させたりすることが可能になるのである。
【００３７】
＜第２実施の形態＞
上記第１実施の形態においては、この発明をＲＧ２色ＬＥＤ駆動回路に適用しているが、ＲＧＢマルチカラーＬＥＤ駆動回路にも同様に適用可能である。
【００３８】
図５は、本実施の形態におけるダイナミックタイプのＲＧＢマルチカラーＬＥＤ駆動回路のブロック図である。図５において、１ドットを構成する赤色ＬＥＤ４１と緑色ＬＥＤ４２と青色ＬＥＤ４３とはカソードコモンに接続されており、そのカソードは１６ビットシンクタイプ定電流ドライバ４４からの各列線４５に接続されている。さらに、１６ビットシンクタイプ定電流ドライバ４４には、１６ビットシフトレジスタ・ラッチ回路４６が直列に接続されている。
【００３９】
また、各行方向に配列された１６個の赤色ＬＥＤ４１のアノードは、ＰＮＰトランジスタ４７のコレクタに接続されている。また、各行方向に配列された１６個の緑色ＬＥＤ４２のアノードは、ＰＮＰトランジスタ４８のコレクタに接続されている。また、各行方向に配列された１６個の青色ＬＥＤ４３のアノードは、ＰＮＰトランジスタ４９のコレクタに接続されている。そして、各ＰＮＰトランジスタ４７,４８,４９のベースは(５to２４)デコーダ５０に接続されている。こうして、１ライン目のＬＥＤ列駆動系が構成される。以下同様にして２ライン目〜８ライン目のＬＥＤ列駆動系が構成される。尚、１６ビットシンクタイプ定電流ドライバ４４には抵抗選択回路５２が接続されている。
【００４０】
ここで、上記赤色ＬＥＤ４１の順方向電圧は、緑色ＬＥＤ４２および青色ＬＥＤの順方向電圧よりも低いとする。そこで、各赤色ＬＥＤ４１に接続された各ＰＮＰトランジスタ４７のエミッタは、電圧降下用ダイオード５３を介して、緑色ＬＥＤ４２に接続された各ＰＮＰトランジスタ４８のエミッタ及び青色ＬＥＤに接続された各ＰＮＰトランジスタ４９のエミッタと共に、電源ＶLED1に接続されている。その結果、各ＰＮＰトランジスタ４７のエミッタには、電圧ＶLED1よりも電圧降下用ダイオード５３による電圧降下の分だけ低い電圧ＶLED2が印加されることになる。
【００４１】
上記構成のＲＧＢマルチカラーＬＥＤ駆動回路は、次のように動作する。すなわち、バッファ５１を介して、１６ビットシフトレジスタ・ラッチ回路４６に、表示データ信号DATA,クロック信号CLOCK,ラッチ信号LATCHおよびイネーブル信号ENABLEが入力され、１６ビットシンクタイプ定電流ドライバ４４にイネーブル信号ENABLEが入力され、(５to２４)デコーダ５０にアドレス信号(ＡO〜Ａ4)が入力されると、図６のタイミングチャートに従って、図１および図２に示すＲＧ２色ＬＥＤ駆動回路の場合と同様に動作するのである。
【００４２】
但し、本実施の形態のＲＧＢマルチカラーＬＥＤ駆動回路の場合には、(５to２４)デコーダ５０によって、アドレス信号(ＡO〜Ａ4)に基づいて、ＰＮＰトランジスタ４７,４８,４９が順次オンされて、１ドットを構成する赤色ＬＥＤ４１と緑色ＬＥＤ４２と青色ＬＥＤ４３とが順次駆動される。そして、赤色,緑色および青色の順に送られてくる表示データ信号DATAに基づいて、各色のＬＥＤ４１,４２,４３が点灯あるいは非点灯するのである。
【００４３】
また、上記１６ビットシンクタイプ定電流ドライバ４４に接続された抵抗選択回路５２には、アドレス信号(ＡO〜Ａ4)が入力されている。そして、抵抗選択回路５２によって、アドレス信号(ＡO〜Ａ4)に基づいて、赤色ＬＥＤ,緑色ＬＥＤあるいは青色ＬＥＤの選択に同期して、１６ビットシンクタイプ定電流ドライバ４４の電流調整用抵抗５４,５５,５６を切り換えることによって、ＬＥＤ電流値が赤色ＬＥＤ,緑色ＬＥＤあるいは青色ＬＥＤに応じた定電流に調整されるのである。
【００４４】
以上のごとく、本実施の形態によれば、第１実施の形態の場合と同様に、カソードコモンに接続された赤,緑,青ＬＥＤ４１,４２,４３をシンクタイプの１６ビットドライバ４４で駆動することができるので、大型の表示部を形成するに際して、上記シンクタイプ定電流ドライバ４４のＩＣ化をコストや消費電力の増加を伴うことなく行うことができる。また、１ドットを構成する赤,緑,青色ＬＥＤ４１,４２,４３を一つの１６ビットシンクタイプ定電流ドライバ４４によって駆動でき、コストダウンを図ることができる。また、同一ラインのＰＮＰトランジスタ４７,４８,４９のオン時間を時分割制御することによって、１ドットを構成する赤色ＬＥＤ４１と緑色ＬＥＤ４２と青色ＬＥＤ４３との点灯時間(つまり発光輝度)を調整できる。
【００４５】
さらに、本実施の形態によれば、赤色ＬＥＤ４１用のＰＮＰトランジスタ４７のエミッタには、電圧ＶLED1よりも電圧降下用ダイオード５３による電圧降下の分だけ低い電圧ＶLED2を印加するようにしている。したがって、順方向電圧が異なるＬＥＤを単一電源で駆動することが可能になる。
【００４６】
４元素のＡlＧaＩnＰ系のＬＥＤの順方向電圧は約２.１Ｖであり、ＧaＮ系ＬＥＤの順方向電圧である３.５Ｖよりもかなり低い。したがって、ＡlＧaＩnＰ系のＬＥＤを赤色ＬＥＤ４１としてＰＮＰトランジスタ４７に接続し、ＧaＮ系のＬＥＤを緑色ＬＥＤ４２および青色ＬＥＤ４３としてＰＮＰトランジスタ４８,４９に接続し、電圧降下用ダイオード５３を１.４Ｖの電圧降下を生じさせるように設定すれば、(３.５Ｖ−２.１Ｖ)×１００mＡ×１６ドット＝約２.２Ｗ分の消費電力を削減できるのである。
【００４７】
尚、図５においては、上記赤色ＬＥＤ４１用のＰＮＰトランジスタ４７のエミッタに、電圧ＶLED1よりも低い電圧ＶLED2を印加するようにしているが、緑色ＬＥＤ４２あるいは青色ＬＥＤ４３用のＰＮＰトランジスタ４８,４９に印加するようにしても一向に差し支えない。
【００４８】
＜第３実施の形態＞
上記各実施の形態においては、この発明をダイナミックタイプのＬＥＤ駆動回路に適用しているが、スタティックタイプのＬＥＤ駆動回路にも同様に適用可能である。
【００４９】
図７は、本実施の形態におけるスタティックタイプのＲＧ２色ＬＥＤ駆動回路のブロック図である。スタティックタイプのＲＧ２色ＬＥＤ駆動回路の構成は、基本的には、図１および図２に示すダイナミックタイプのＲＧ２色ＬＥＤ駆動回路の構成から、アドレス信号(ＡO〜Ａ3)に関する制御回路である(４to１６)デコーダ２６およびＰＮＰトランジスタ２４,２５で代表されるＰＮＰトランジスタ列を削除した構成を有する。
【００５０】
図７において、定電流駆動回路６１は、第１実施の形態における１６ビットシフトレジスタ・ラッチ回路２９と１６ビットシンクタイプ定電流ドライバ２７とを内蔵したＩＣ回路であり、クロック信号CLOCKに同期して、１６ビット分のＲ表示データと１６ビット分のＧ表示データとが交互に入力される表示データ信号DATAをシリアル信号として内部転送してラッチする。そして、該当する列ドライバ(ＮＰＮトランジスタ)をオンする。各列ドライバに接続された１６本の列線６２の夫々には、１ドットを構成する赤色ＬＥＤ６３および緑色ＬＥＤ６４のカソードが共通に接続されている。
【００５１】
さらに、１ドットを構成する赤色ＬＥＤ６３および緑色ＬＥＤ６４の夫々のアノードには、赤色ＬＥＤ６３および緑色ＬＥＤ６４の何れか一方を選択するためのＰＮＰトランジスタが必要となる。この場合には、ダイナミックタイプのＬＥＤ駆動回路のごとくＬＥＤを走査する必要がないので、全赤色ＬＥＤ６３のカソードに共通に接続されたＰＮＰトランジスタ６５と全緑色ＬＥＤ６４のカソードに共通に接続されたＰＮＰトランジスタ６６との２個のＰＮＰトランジスタが在ればよい。尚、これは、上記定電流駆動回路６１と１６ドット分の赤,緑色ＬＥＤ６３,６４とのセットが複数セット在る場合でも同様である。ここで、緑色ＬＥＤ６４用のＰＮＰトランジスタ６６のベースは、赤色ＬＥＤ６３用のＰＮＰトランジスタ６５のベースとインバータ６７を介して接続されている。さらに、緑色ＬＥＤ６４用のＰＮＰトランジスタ６６のベースは、次段の赤色ＬＥＤ用のＰＮＰトランジスタのベースとインバータ６８を介して接続されている。
【００５２】
また、上記各定電流駆動回路６１の夫々には、電流調整用抵抗６９,７０が並列に接続されており、全電流調整用抵抗６９は一つのＮＰＮトランジスタ７１によってオン/オフが制御され、全電流調整用抵抗７０は一つのＮＰＮトランジスタ７２によってオン/オフが制御されるようになっている。そして、ＮＰＮトランジスタ７１のベースはインバータ７３を介してＰＮＰトランジスタ６５のベースに接続されており、ＮＰＮトランジスタ７２のベースはインバータ７４を介してＰＮＰトランジスタ６６のベースに接続されている。
【００５３】
上記構成を有するスタティックタイプのＲＧ２色ＬＥＤ駆動回路は、次のように動作する。Ｒ/Ｇ切換信号に基づいて、ＰＮＰトランジスタ６５がオンする一方、ＰＮＰトランジスタ６６はオフして、全赤色ＬＥＤ６３のアノードに駆動電圧ＶLEDが印加される。さらに、Ｒ/Ｇ切換信号に基づいて、ＮＰＮトランジスタ７２がオンする一方、ＮＰＮトランジスタ７１はオフされる。
【００５４】
そして、表示データ信号DATAのＲ表示データに基づいて、上記定電流駆動回路６１を構成する１６ビットシンクタイプ定電流ドライバの該当する列ドライバがオンされて、該当する赤色ＬＥＤ６３が点灯するのである。その場合、ＬＥＤ電流値は、ＮＰＮトランジスタ７２がオンしているので、電流調整用抵抗７０に基づいて赤色ＬＥＤ６３に応じた定電流に設定される。
【００５５】
続いて、Ｒ/Ｇ切換信号に基づいて、上記ＰＮＰトランジスタ６５がオフする一方、ＰＮＰトランジスタ６６がオンし、ＮＰＮトランジスタ７２がオフする一方、ＮＰＮトランジスタ７１がオンされる。そして、表示データ信号DATAのＧ表示データに基づいて、該当する緑色ＬＥＤ６４が点灯するのである。その場合、ＬＥＤ電流値は、ＮＰＮトランジスタ７１がオンしているので、電流調整用抵抗６９に基づいて緑色ＬＥＤ６４に応じた定電流に設定されるのである。
【００５６】
尚、さらに、上記表示データ信号DATAを次段の定電流駆動回路６１に入力するようにすれば、１６ドット以上の表示を行うことができる。
【００５７】
上述のように、本実施の形態によれば、上記各実施の形態の場合と同様に、カソードコモンに接続された赤,緑ＬＥＤ６３,６４をシンクタイプのドライバで駆動することができる。また、１ドットを構成する一対の赤,緑ＬＥＤ６３,６４を一つの定電流ドライバ(定電流駆動回路６１)によって駆動でき、コストダウンを図ることができる。
【００５８】
さらに、本実施の形態によれば、全赤色ＬＥＤ６３および全緑色ＬＥＤ６４への駆動電圧ＶLEDの印加を２個のＰＮＰトランジスタ６５,６６で行うことができる。この場合、ＰＮＰトランジスタを用いるのであるが、その数は少ないのでＩＣ化する必要はない。したがって、上述した定電流ドライバに使用する場合のような問題は考慮する必要はなく、単体で、電流が大きく、安価で性能のよいトランジスタを使用することができる。
【００５９】
また、上記Ｒ/Ｇ切換信号のデューティや表示データ信号DATAの赤色データと緑色データとの時間比によって、１ドットを構成する赤色ＬＥＤ６３と緑色ＬＥＤ６４との点灯時間(つまり赤色と緑色との発光輝度比)を変化させることによって、赤色と緑色の混合比を変化させて色調を変化させることができる。
【００６０】
尚、上記実施の形態においては、ＲＧ２色ＬＥＤ駆動回路を例に、スタティックタイプのＬＥＤ駆動回路について説明した。しかしながら、スタティックタイプのＲＧＢマルチカラーＬＥＤ駆動回路にも適用できることは言うまでもない。
【００６１】
尚、上記各実施の形態においては、赤色ＬＥＤ,緑色ＬＥＤおよび青色ＬＥＤ選択用のトランジスタ２４,２５,４７,４８,４９,６５,６６として、ＰＮＰトランジスタを用いている。また、電流調整用抵抗のオン/オフ制御用のトランジスタとして、ＮＰＮトランジスタ７１,７２を用いている。これらのトランジスタは、電界効果トランジスタに置き換えても差し支えない。
【００６２】
【発明の効果】
以上より明らかなように、この発明のＬＥＤ駆動回路は、各画素を構成する複数色のＬＥＤはカソードコモン接続されており、上記各ＬＥＤのカソードはドライバに接続される一方、上記各ＬＥＤのアノードの夫々はスイッチング素子に接続されているので、表示対象画素のＬＥＤを上記ドライバで駆動し、点灯色のＬＥＤを上記スイッチング素子で選択することによって、表示対象画素を選択色で表示できる。したがって、カソードコモン接続された多色ＬＥＤランプを安価で種類も多いシンクタイプのドライバで駆動可能になる。
【００６３】
その場合、上記各画素を構成する全ＬＥＤのカソードは共通に上記ドライバに接続されている。したがって、色別にドライバを用意する必要はなく、各画素を構成する色数に限らず上記ドライバの数を一つにしてコストダウンを図ることができる。
【００６４】
さらに、上記ドライバをシンクタイプ定電流ドライバとしたので、上記ドライバを、コストや消費電力の増加を伴うことなくＩＣ化することができる。
【００６５】
さらに、上記シンクタイプ定電流ドライバのＬＥＤ駆動電流値を上記スイッチング素子の開閉動作に同期して設定する電流値設定手段を備えたので、各色のＬＥＤの電流値を上記スイッチング素子の開閉動作に同期して最適電流値に設定できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明のＬＥＤ駆動回路としてのダイナミックタイプＲＧ２色ＬＥＤ駆動回路におけるブロック図である。
【図２】図１に続くＲＧ２色ＬＥＤ駆動回路における図である。
【図３】図１および図２に示すＲＧ２色ＬＥＤ駆動回路の駆動タイミングチャートである。
【図４】擬似ＰＮＰトランジスタの説明図である。
【図５】この発明のＬＥＤ駆動回路としてのダイナミックタイプＲＧＢマルチカラーＬＥＤ駆動回路のブロック図である。
【図６】図５に示すＲＧＢマルチカラーＬＥＤ駆動回路の駆動タイミングチャートである。
【図７】この発明のＬＥＤ駆動回路としてのスタティックタイプＲＧ２色ＬＥＤ駆動回路のブロック図である。
【図８】従来のＬＥＤマトリックス駆動回路のブロック図である。
【図９】図８に示すＬＥＤマトリックス駆動回路の駆動タイミングチャートである。
【符号の説明】
２１…表示部、
２１a,２１b…マトリックス表示パネル、
２２,４１,６３…赤色ＬＥＤ、
２３,４２,６４…緑色ＬＥＤ、
２４,２５,４７,４８,４９,６５,６６…ＰＮＰトランジスタ、
２６…(４to１６)デコーダ、
２７,３０,４４…１６ビットシンクタイプ定電流ドライバ、
２９,３１,４６…１６ビットシフトレジスタ・ラッチ回路、
３２,５１…バッファ、
３３,３４,５２…抵抗選択回路、
３５,３６,５４,５５,５６,６９,７０…電流調整用抵抗、
４３…青色ＬＥＤ、
５０…(５to２４)デコーダ、
５３…電圧降下用ダイオード、
６１…定電流駆動回路、
６７,６８,７３,７４…インバータ
７１,７２ＮＰＮトランジスタ。
【発明の属する技術分野】
この発明は、ＬＥＤ(発光ダイオード)マトリックス等のＬＥＤを駆動するＬＥＤ駆動回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図８は、数字や文字の表示を行う従来のＬＥＤマトリックス駆動回路のブロック図を示す。また、図９は、図８に示すＬＥＤマトリックス駆動回路の駆動タイミングチャートである。このＬＥＤマトリックス駆動回路は、１６×１６のダイクロマティックＬＥＤ(赤,緑２色発光ダイオード)マトリックスからなる表示部４を有している。
【０００３】
図８および図９において、１ライン分の赤色表示データ信号RDATAおよび緑色表示データ信号GDATAの夫々は、クロック信号CLOCKに同期して、２系統のＲ,Ｇ制御回路１,２内のシフトレジスタ(図示せず)に取り込まれ、シリアル信号がパラレル信号に変換される。さらに、ラッチ信号LATCHによってラッチ回路(図示せず)に保持される。そして、この保持されたＲ,Ｇ表示データに従ってＲ,Ｇ制御回路１,２内のドライバ(図示せず)を構成する個々の列ドライバがオンされる。
【０００４】
一方、ＰＮＰドライバ３内における該当する行ドライバ(図示せず)をアドレス信号(Ａ0〜Ａ3)によりオンすることによって、上記ラッチ回路に保持されている１ライン分の表示データに応じて、アドレス信号(Ａ0〜Ａ3)で指定された表示部４上の１ラインのＬＥＤが点灯あるいは非点灯になる。
【０００５】
そして、上述の動作を１６回繰り返すことによって表示部４に１画面の数字や文字等が表示され、これを１秒間に１００回〜４００回繰り返すことによってチラツキのないダイナミック表示が可能になるのである。尚、５,６は、アドレスデコーダである。
【０００６】
ここで、上記表示部４においては、図８に示すように、赤色ＬＥＤ７は１６×１６のマトリックス状に配列され、緑色ＬＥＤ８も１６×１６のマトリックス状に配列されており、赤色ＬＥＤ７の列と緑色ＬＥＤ８の列とが交互に配列されている。そして、行方向に隣接された一対の赤色ＬＥＤ７と緑色ＬＥＤ８とで１ドット(画素)を構成している。
【０００７】
尚、各列方向に配列された赤色ＬＥＤ７のカソードは、Ｒ制御回路１の上記ドライバ内の列ドライバに接続されている。また、各列方向に配列された緑色ＬＥＤ８のカソードは、Ｇ制御回路２の上記ドライバ内の列ドライバに接続されている。さらに、各行方向に配列された赤色ＬＥＤ７および緑色ＬＥＤ８のアノードは、ＰＮＰドライバ３に接続されている。
【０００８】
すなわち、上記従来のＬＥＤマトリックス駆動回路では、１ドットを構成する一対の赤色ＬＥＤ７と緑色ＬＥＤ８とはアノードコモンに接続されており、ＰＮＰドライバ３の行ドライバとしてのＰＮＰトランジスタによってオン/オフ制御される。一方、赤色ＬＥＤ７のカソードはＲ制御回路２の列ドライバとしてのＮＰＮトランジスタによってオン/オフ制御される。また、緑色ＬＥＤ８のカソードはＧ制御回路２の列ドライバとしてのＮＰＮトランジスタによってオン/オフ制御される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のＬＥＤマトリックス駆動回路には、以下のような問題がある。通常、２色ＬＥＤランプを作成する場合は、３本リードフレームの真中のリードに赤色ＬＥＤチップと緑色ＬＥＤチップとをダイボンドして作成するためにカソードコモンに接続されている。したがって、上述のように、赤,緑色ＬＥＤチップがアノードコモンに接続されていることを前提としている上記従来のＬＥＤマトリックス駆動回路にそのまま適用することはできないのである。
【００１０】
尚、赤色ＬＥＤチップと緑色ＬＥＤチップとをアノードコモン接続にするために、ｐ型基板上に形成されたＧaＡlＡsのＬＥＤチップとｐ層を厚くエピタキシャル成長して強制的に反転したＧaＰのＬＥＤチップとを用いてアノードコモンに接続した２色ＬＥＤランプがある。しかしながら、赤色ＬＥＤチップは、耐湿性を向上させるために、ｐ型基板上に形成された４元素のＡlＧaＩnＰに変わりつつある。尚、強制的に反転された緑色ＬＥＤチップは、光度が通常のものよりも落ちてしまう。
【００１１】
ところで、上記ＬＥＤを駆動するドライバとして、シンクタイプ(ＮＰＮトランジスタ使用)とソースタイプ(ＰＮＰトランジスタ使用)とがある。そして、一般的に、特性的にはシンクタイプのドライバが優れており、種類も多く実在し、価格的にも安価である。したがって、カソードコモンの２色ＬＥＤランプを用いる場合であっても、シンクタイプのドライバで駆動するのが必要不可欠になってきている。
【００１２】
そこで、この発明の目的は、カソードコモン接続された多色ＬＥＤランプをシンクタイプのドライバで駆動できるＬＥＤ駆動回路を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明は、各画素を構成する複数色のＬＥＤを駆動するＬＥＤ駆動回路であって、上記夫々の画素を構成する各色のＬＥＤはカソードコモンに接続されており、上記各ＬＥＤのカソードはシンクタイプの定電流ドライバに接続されており、上記各ＬＥＤのアノードの夫々はスイッチング素子に接続されており、上記シンクタイプ定電流ドライバの発光ダイオード駆動電流値を、上記スイッチング素子の開閉動作に同期して各色別に設定する電流値設定手段を備えたことを特徴としている。
【００１４】
上記構成によれば、表示対象画素のＬＥＤがドライバで駆動され、駆動ＬＥＤのうちの点灯色のＬＥＤが上記スイッチング素子で選択されることによって、表示対象画素が選択された色で表示される。したがって、カソードコモンに接続された複数色のＬＥＤが、シンクタイプのドライバで駆動可能になる。その場合、各画素を構成する全ＬＥＤのカソードは共通に上記ドライバに接続されているため、各画素を構成する色数に限らず上記ドライバの数は一つでよい。
【００１５】
さらに、上述したように、シンクタイプの定電流ドライバによって、表示対象画素の各色のＬＥＤが駆動される。したがって、上記ドライバは、コストや消費電力の増加を伴うことなくＩＣ化が可能になる。
【００１６】
さらに電流値設定手段によって、点灯色のＬＥＤの電流値が、点灯色用のスイッチング素子の開閉動作に同期して最適電流値に設定される。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。
＜第１実施の形態＞
図１および図２は、本実施の形態のＬＥＤ駆動回路としてのダイナミックタイプのＲＧ２色ＬＥＤ駆動回路におけるブロック図である。このＲＧ２色ＬＥＤ駆動回路において、２１は(１６×１６)ドットＲＧＬＥＤマトリックスで成る表示部である。この表示部２１は、８×１６のマトリックス表示パネル２１aと８×１６のマトリックス表示パネル２１bとから構成される。図１にはマトリックス表示パネル２１a側を主に示す一方、図２にはマトリックス表示パネル２１b側を主に示している。
【００１８】
上記８×１６のマトリックス表示パネル２１aは、８×１６のマトリックス状に配列された赤色ＬＥＤ２２と８×１６のマトリックス状に配列された緑色ＬＥＤ２３とを有し、赤色ＬＥＤ２２の行と緑色ＬＥＤ２３の行とを交互に配列している。そして、列方向に隣接する一対の赤色ＬＥＤ２２と緑色ＬＥＤ２３とで１ドット(破線内)を構成している。
【００１９】
各行方向に配列された１６個の赤色ＬＥＤ２２のアノードは、ＰＮＰトランジスタ２４のコレクタに接続されている。また、各行方向に配列された１６個の緑色ＬＥＤ２３のアノードは、ＰＮＰトランジスタ２５のコレクタに接続されている。そして、両ＰＮＰトランジスタ２４,２５のベースは(４to１６)デコーダ２６に接続されている。また、各列方向に配列された赤色ＬＥＤ２２および緑色ＬＥＤ２３のカソードは、１６ビットシンクタイプ定電流ドライバ２７からの各列線２８に接続されている。さらに、１６ビットシンクタイプ定電流ドライバ２７には、１６ビットシフトレジスタ・ラッチ回路２９が直列に接続されている。こうして、１ライン目のＬＥＤ列駆動系が構成される。以下同様にして２ライン目〜８ライン目のＬＥＤ列駆動系が構成されて、マトリックス表示パネル２１aの駆動系が構成される。尚、１６ビットシンクタイプ定電流ドライバ２７には、抵抗選択回路３３が接続されている。
【００２０】
つまり、本実施の形態におけるＲＧ２色ＬＥＤ駆動回路においては、１ドットを構成する一対の赤色ＬＥＤ２２と緑色ＬＥＤ２３とはカソードコモンに接続されており、一つの１６ビットシンクタイプ定電流ドライバ２７によって駆動されるのである。
【００２１】
また、上記マトリックス表示パネル２１bの駆動系が、マトリックス表示パネル２１aの駆動系と全く同様に、マトリックス表示パネル２１b,１６ビットシンクタイプ定電流ドライバ３０,１６ビットシフトレジスタ・ラッチ回路３１,(４to１６)デコーダ２６および抵抗選択回路３４によって構成される。
【００２２】
上記構成のＲＧ２色ＬＥＤ駆動回路は、以下のように動作する。尚、マトリックス表示パネル２１aの駆動系とマトリックス表示パネル２１bの駆動系とは全く同じ構成を有して同時に動作するので、マトリックス表示パネル２１aの駆動系で代表して説明する。
【００２３】
例えば表示用制御基板(図示せず)からの表示データ信号DATA1は、バッファ３２を介して１６ビットシフトレジスタ・ラッチ回路２９に入力される。同様に、クロック信号CLOCKは、１６ビットシフトレジスタ・ラッチ回路２９に入力されると同時に、次段に出力される。また、ラッチ信号LATCHは、１６ビットシフトレジスタ・ラッチ回路２９に入力されると同時に、次段に出力される。また、イネーブル信号ENABLEは、１６ビットシンクタイプ定電流ドライバ２７に入力されると同時に、次段に出力される。また、アドレス信号(ＡO〜Ａ3)は、(４to１６)デコーダ２６に入力される。また、アドレス信号(ＡO〜Ａ3)における最上位ビットＡOは、抵抗選択回路３３に入力される。
【００２４】
そして、図３のタイミングチャートに示すように、上記表示データ信号DATA1における１ライン目の赤色用表示データ(Ｒ表示データ)は、クロック信号CLOCKに同期してシリアル信号として送られ、１６ビットシフトレジスタ・ラッチ回路２９に取り込まれ、ラッチ信号LATCHによって１６ビットのパラレル信号として保持される。そして、この保持された１ライン分のＲ表示データに従って、１６ビットシンクタイプ定電流ドライバ２７内における該当する列ドライバ(ＮＰＮトランジスタ：図示せず)がオンされる。一方、該当するラインのＰＮＰトランジスタ２４,２５のうち赤色ＬＥＤ２２に対応するＰＮＰトランジスタ２４が、アドレス信号(Ａ0〜Ａ3)によってオンされる。こうして、マトリックス表示パネル２１aにおける１ライン目の赤色ＬＥＤ２２が駆動されて点灯あるいは非点灯するのである。
【００２５】
次に、上記表示データ信号DATA1における１ライン目の緑色用のＧ表示データが、クロック信号CLOCKに同期してシリアル信号として送られ、１６ビットシフトレジスタ・ラッチ回路２９に取り込まれ、ラッチ信号LATCHによって１６ビットのパラレル信号として保持される。そして、アドレス信号(Ａ0〜Ａ3)で指定されたマトリックス表示パネル２１aにおける１ライン目の緑色ＬＥＤ２３が駆動されて点灯あるいは非点灯する。
【００２６】
以後、上述の動作を７回繰り返すことによってマトリックス表示パネル２１aの全ラインの表示が行われる。その場合、上記マトリックス表示パネル２１bの駆動も、表示データ信号DATA2,クロック信号CLOCK,ラッチ信号LATCH,イネーブル信号ENABLEおよびアドレス信号(ＡO〜Ａ3)に従って、マトリックス表示パネル２１aの駆動と平行して行われる。こうして、表示部２１に数字や文字等が表示される。そして、これを１秒間に１００回〜４００回繰り返すことによってチラツキのないダイナミック表示が可能になるのである。以後、１６ビットシフトレジスタ・ラッチ回路２９を通過した表示データ信号DATA1および１６ビットシフトレジスタ・ラッチ回路３１を通過した表示データ信号DATA2は、次段に出力される。
【００２７】
その際に、上記１ドットを構成する一対の赤色ＬＥＤ２２と緑色ＬＥＤ２３とはカソードコモンに接続されている。したがって、図８に示すように、Ｒ用のドライバとＧ用のドライバとの２つのドライバを必要とはせず、一つの１６ビットシンクタイプ定電流ドライバ２７によって駆動される。
【００２８】
また、上記各ラインにおける赤色ＬＥＤまたは緑色ＬＥＤの何れを表示するかは、アドレス信号(ＡO〜Ａ3)の指定によって決まる。そこで、アドレス信号(ＡO〜Ａ3)の最下位ビットＡOによって、赤色ＬＥＤあるいは緑色ＬＥＤの選択に同期して、抵抗選択回路３３によって、１６ビットシンクタイプ定電流ドライバ２７の電流調整用抵抗３５,３６を切り換えることによって、ＬＥＤ電流値が赤色ＬＥＤあるいは緑色ＬＥＤに応じた定電流に調整されるのである。
【００２９】
さらに、同一ラインにおける赤色ＬＥＤ２２に対応するＰＮＰトランジスタ２４のオン時間(アドレスの指定時間)と緑色ＬＥＤ２３に対応するＰＮＰトランジスタ２５のオン時間とを時分割制御することによって、１ドットを構成する赤色ＬＥＤ２２と緑色ＬＥＤ２３との点灯時間(つまり発光輝度)を調整できる。
【００３０】
ところで、数多くのＬＥＤを駆動する場合には上記定電流ドライバをＩＣ(集積回路)化する必要が生じてくる。そして、
(１) シリコンＩＣ化した場合には、ＰＮＰトランジスタを使用したソースタイプ定電流ドライバは内部抵抗が大きいために、チップサイズが、ＮＰＮトランジスタを使用したシンクタイプ定電流ドライバの２倍になりコスト高になる。
(２) ＩＣ化したＰＮＰトランジスタは電流増幅率ｈFEが小さいためベース電流が多くなり、回路ロス(消費電力)が大きくなる。
(３) 通常、ソースタイプ定電流ドライバをＩＣ化する場合には、ＰＮＰトランジスタとＮＰＮトランジスタとを組み合わせて擬似ＰＮＰトランジスタとしてＩＣ化する。その場合、図４に示すように、電源電圧Ｖccの他に(Ｖcc＋０.７)Ｖの別電源が必要となり、コスト高になる。
等の問題がある。
【００３１】
したがって、本実施の形態のごとく、ＬＥＤランプ２２,２３を、シンクタイプの定電流ドライバである１６ビットシンクタイプ定電流ドライバ２７,３０で駆動することは、コストや消費電力の点から望ましいのである。
【００３２】
上述のように、本実施の形態におけるＲＧ２色ＬＥＤ駆動回路では、１ドットを構成する一対の赤色ＬＥＤ２２と緑色ＬＥＤ２３とをカソードコモン接続し、このカソード側を一つの１６ビットドライバ２７(３０)に接続している。一方、アノード側は赤色ＬＥＤ２２,緑色ＬＥＤ２３別に異なるＰＮＰトランジスタ２４,２５に接続している。そして、アドレス信号(ＡO〜Ａ3)の最下位ビットＡOによって、同一ラインを構成する赤色ＬＥＤ２２のラインあるいは緑色ＬＥＤ２３のラインを選択するようにしている。したがって、上述の１６ビットドライバ２７(３０)を定電流ドライバと成し、しかも両ＬＥＤ２２,２３のカソード側に接続されているからシンクタイプに構成することができる。したがって、大型の表示部２１を形成するに際して、上記シンクタイプ定電流ドライバ２７(３０)のＩＣ化をコストや消費電力の増加を伴うことなく行うことができるのである。
【００３３】
また、本実施の形態によれば、１ドットを構成する一対の赤色ＬＥＤ２２と緑色ＬＥＤ２３とはカソードコモンに接続されているので、一つの１６ビットシンクタイプ定電流ドライバ２７で駆動できる。したがって、図８に示すように、Ｒ用のドライバとＧ用のドライバとの２つのドライバを必要とはせず、コストダウンを図ることができる。
【００３４】
また、上述のごとく、上記(４to１６)デコーダ２６に入力されるアドレス信号(ＡO〜Ａ3)の最下位ビットＡOによって、同一ラインを構成する赤色ＬＥＤ２２の行あるいは緑色ＬＥＤ２３の行を選択するようにしている。そして、抵抗選択回路３３によって、アドレス信号の最下位ビットＡOに従って、１６ビットシンクタイプ定電流ドライバ２７の電流調整用抵抗３５,３６を切り換えるようにしている。したがって、ＬＥＤ電流値を、赤色ＬＥＤあるいは緑色ＬＥＤの選択に同期して、赤色ＬＥＤあるいは緑色ＬＥＤに応じた定電流に設定することができるのである。
【００３５】
また、上記アドレス信号(ＡO〜Ａ3)の最下位ビットＡOによって、同一ラインを構成する赤色ＬＥＤ２２の行あるいは緑色ＬＥＤ２３の行を選択するので、最下位ビットＡOが「０」である時間と「１」である時間とを(つまり、アドレスの指定時間を)時分割制御すれば、１ドットを構成する赤色ＬＥＤ２２と緑色ＬＥＤ２３との点灯時間(つまり発光輝度)を調整できる。例えば、赤色ＬＥＤに３０mＡで１０００mcdのＬＥＤを使用し、緑色ＬＥＤに３０mＡで５００mcdのＬＥＤを使用する場合、(赤色ＬＥＤ点灯時間):(緑色ＬＥＤ点灯時間)を１:２に設定することによって、赤色ＬＥＤおよび緑色ＬＥＤの輝度を同一の定電流３０mＡで同一にすることができるのである。
【００３６】
すなわち、本実施の形態によれば、１ドット(画素)を構成する各ＬＥＤ毎にアノードラインが分離されているために、各ＬＥＤ別に、印加電圧や駆動電流を変化させたり、点灯時間を変えて発光輝度を変化させたりすることが可能になるのである。
【００３７】
＜第２実施の形態＞
上記第１実施の形態においては、この発明をＲＧ２色ＬＥＤ駆動回路に適用しているが、ＲＧＢマルチカラーＬＥＤ駆動回路にも同様に適用可能である。
【００３８】
図５は、本実施の形態におけるダイナミックタイプのＲＧＢマルチカラーＬＥＤ駆動回路のブロック図である。図５において、１ドットを構成する赤色ＬＥＤ４１と緑色ＬＥＤ４２と青色ＬＥＤ４３とはカソードコモンに接続されており、そのカソードは１６ビットシンクタイプ定電流ドライバ４４からの各列線４５に接続されている。さらに、１６ビットシンクタイプ定電流ドライバ４４には、１６ビットシフトレジスタ・ラッチ回路４６が直列に接続されている。
【００３９】
また、各行方向に配列された１６個の赤色ＬＥＤ４１のアノードは、ＰＮＰトランジスタ４７のコレクタに接続されている。また、各行方向に配列された１６個の緑色ＬＥＤ４２のアノードは、ＰＮＰトランジスタ４８のコレクタに接続されている。また、各行方向に配列された１６個の青色ＬＥＤ４３のアノードは、ＰＮＰトランジスタ４９のコレクタに接続されている。そして、各ＰＮＰトランジスタ４７,４８,４９のベースは(５to２４)デコーダ５０に接続されている。こうして、１ライン目のＬＥＤ列駆動系が構成される。以下同様にして２ライン目〜８ライン目のＬＥＤ列駆動系が構成される。尚、１６ビットシンクタイプ定電流ドライバ４４には抵抗選択回路５２が接続されている。
【００４０】
ここで、上記赤色ＬＥＤ４１の順方向電圧は、緑色ＬＥＤ４２および青色ＬＥＤの順方向電圧よりも低いとする。そこで、各赤色ＬＥＤ４１に接続された各ＰＮＰトランジスタ４７のエミッタは、電圧降下用ダイオード５３を介して、緑色ＬＥＤ４２に接続された各ＰＮＰトランジスタ４８のエミッタ及び青色ＬＥＤに接続された各ＰＮＰトランジスタ４９のエミッタと共に、電源ＶLED1に接続されている。その結果、各ＰＮＰトランジスタ４７のエミッタには、電圧ＶLED1よりも電圧降下用ダイオード５３による電圧降下の分だけ低い電圧ＶLED2が印加されることになる。
【００４１】
上記構成のＲＧＢマルチカラーＬＥＤ駆動回路は、次のように動作する。すなわち、バッファ５１を介して、１６ビットシフトレジスタ・ラッチ回路４６に、表示データ信号DATA,クロック信号CLOCK,ラッチ信号LATCHおよびイネーブル信号ENABLEが入力され、１６ビットシンクタイプ定電流ドライバ４４にイネーブル信号ENABLEが入力され、(５to２４)デコーダ５０にアドレス信号(ＡO〜Ａ4)が入力されると、図６のタイミングチャートに従って、図１および図２に示すＲＧ２色ＬＥＤ駆動回路の場合と同様に動作するのである。
【００４２】
但し、本実施の形態のＲＧＢマルチカラーＬＥＤ駆動回路の場合には、(５to２４)デコーダ５０によって、アドレス信号(ＡO〜Ａ4)に基づいて、ＰＮＰトランジスタ４７,４８,４９が順次オンされて、１ドットを構成する赤色ＬＥＤ４１と緑色ＬＥＤ４２と青色ＬＥＤ４３とが順次駆動される。そして、赤色,緑色および青色の順に送られてくる表示データ信号DATAに基づいて、各色のＬＥＤ４１,４２,４３が点灯あるいは非点灯するのである。
【００４３】
また、上記１６ビットシンクタイプ定電流ドライバ４４に接続された抵抗選択回路５２には、アドレス信号(ＡO〜Ａ4)が入力されている。そして、抵抗選択回路５２によって、アドレス信号(ＡO〜Ａ4)に基づいて、赤色ＬＥＤ,緑色ＬＥＤあるいは青色ＬＥＤの選択に同期して、１６ビットシンクタイプ定電流ドライバ４４の電流調整用抵抗５４,５５,５６を切り換えることによって、ＬＥＤ電流値が赤色ＬＥＤ,緑色ＬＥＤあるいは青色ＬＥＤに応じた定電流に調整されるのである。
【００４４】
以上のごとく、本実施の形態によれば、第１実施の形態の場合と同様に、カソードコモンに接続された赤,緑,青ＬＥＤ４１,４２,４３をシンクタイプの１６ビットドライバ４４で駆動することができるので、大型の表示部を形成するに際して、上記シンクタイプ定電流ドライバ４４のＩＣ化をコストや消費電力の増加を伴うことなく行うことができる。また、１ドットを構成する赤,緑,青色ＬＥＤ４１,４２,４３を一つの１６ビットシンクタイプ定電流ドライバ４４によって駆動でき、コストダウンを図ることができる。また、同一ラインのＰＮＰトランジスタ４７,４８,４９のオン時間を時分割制御することによって、１ドットを構成する赤色ＬＥＤ４１と緑色ＬＥＤ４２と青色ＬＥＤ４３との点灯時間(つまり発光輝度)を調整できる。
【００４５】
さらに、本実施の形態によれば、赤色ＬＥＤ４１用のＰＮＰトランジスタ４７のエミッタには、電圧ＶLED1よりも電圧降下用ダイオード５３による電圧降下の分だけ低い電圧ＶLED2を印加するようにしている。したがって、順方向電圧が異なるＬＥＤを単一電源で駆動することが可能になる。
【００４６】
４元素のＡlＧaＩnＰ系のＬＥＤの順方向電圧は約２.１Ｖであり、ＧaＮ系ＬＥＤの順方向電圧である３.５Ｖよりもかなり低い。したがって、ＡlＧaＩnＰ系のＬＥＤを赤色ＬＥＤ４１としてＰＮＰトランジスタ４７に接続し、ＧaＮ系のＬＥＤを緑色ＬＥＤ４２および青色ＬＥＤ４３としてＰＮＰトランジスタ４８,４９に接続し、電圧降下用ダイオード５３を１.４Ｖの電圧降下を生じさせるように設定すれば、(３.５Ｖ−２.１Ｖ)×１００mＡ×１６ドット＝約２.２Ｗ分の消費電力を削減できるのである。
【００４７】
尚、図５においては、上記赤色ＬＥＤ４１用のＰＮＰトランジスタ４７のエミッタに、電圧ＶLED1よりも低い電圧ＶLED2を印加するようにしているが、緑色ＬＥＤ４２あるいは青色ＬＥＤ４３用のＰＮＰトランジスタ４８,４９に印加するようにしても一向に差し支えない。
【００４８】
＜第３実施の形態＞
上記各実施の形態においては、この発明をダイナミックタイプのＬＥＤ駆動回路に適用しているが、スタティックタイプのＬＥＤ駆動回路にも同様に適用可能である。
【００４９】
図７は、本実施の形態におけるスタティックタイプのＲＧ２色ＬＥＤ駆動回路のブロック図である。スタティックタイプのＲＧ２色ＬＥＤ駆動回路の構成は、基本的には、図１および図２に示すダイナミックタイプのＲＧ２色ＬＥＤ駆動回路の構成から、アドレス信号(ＡO〜Ａ3)に関する制御回路である(４to１６)デコーダ２６およびＰＮＰトランジスタ２４,２５で代表されるＰＮＰトランジスタ列を削除した構成を有する。
【００５０】
図７において、定電流駆動回路６１は、第１実施の形態における１６ビットシフトレジスタ・ラッチ回路２９と１６ビットシンクタイプ定電流ドライバ２７とを内蔵したＩＣ回路であり、クロック信号CLOCKに同期して、１６ビット分のＲ表示データと１６ビット分のＧ表示データとが交互に入力される表示データ信号DATAをシリアル信号として内部転送してラッチする。そして、該当する列ドライバ(ＮＰＮトランジスタ)をオンする。各列ドライバに接続された１６本の列線６２の夫々には、１ドットを構成する赤色ＬＥＤ６３および緑色ＬＥＤ６４のカソードが共通に接続されている。
【００５１】
さらに、１ドットを構成する赤色ＬＥＤ６３および緑色ＬＥＤ６４の夫々のアノードには、赤色ＬＥＤ６３および緑色ＬＥＤ６４の何れか一方を選択するためのＰＮＰトランジスタが必要となる。この場合には、ダイナミックタイプのＬＥＤ駆動回路のごとくＬＥＤを走査する必要がないので、全赤色ＬＥＤ６３のカソードに共通に接続されたＰＮＰトランジスタ６５と全緑色ＬＥＤ６４のカソードに共通に接続されたＰＮＰトランジスタ６６との２個のＰＮＰトランジスタが在ればよい。尚、これは、上記定電流駆動回路６１と１６ドット分の赤,緑色ＬＥＤ６３,６４とのセットが複数セット在る場合でも同様である。ここで、緑色ＬＥＤ６４用のＰＮＰトランジスタ６６のベースは、赤色ＬＥＤ６３用のＰＮＰトランジスタ６５のベースとインバータ６７を介して接続されている。さらに、緑色ＬＥＤ６４用のＰＮＰトランジスタ６６のベースは、次段の赤色ＬＥＤ用のＰＮＰトランジスタのベースとインバータ６８を介して接続されている。
【００５２】
また、上記各定電流駆動回路６１の夫々には、電流調整用抵抗６９,７０が並列に接続されており、全電流調整用抵抗６９は一つのＮＰＮトランジスタ７１によってオン/オフが制御され、全電流調整用抵抗７０は一つのＮＰＮトランジスタ７２によってオン/オフが制御されるようになっている。そして、ＮＰＮトランジスタ７１のベースはインバータ７３を介してＰＮＰトランジスタ６５のベースに接続されており、ＮＰＮトランジスタ７２のベースはインバータ７４を介してＰＮＰトランジスタ６６のベースに接続されている。
【００５３】
上記構成を有するスタティックタイプのＲＧ２色ＬＥＤ駆動回路は、次のように動作する。Ｒ/Ｇ切換信号に基づいて、ＰＮＰトランジスタ６５がオンする一方、ＰＮＰトランジスタ６６はオフして、全赤色ＬＥＤ６３のアノードに駆動電圧ＶLEDが印加される。さらに、Ｒ/Ｇ切換信号に基づいて、ＮＰＮトランジスタ７２がオンする一方、ＮＰＮトランジスタ７１はオフされる。
【００５４】
そして、表示データ信号DATAのＲ表示データに基づいて、上記定電流駆動回路６１を構成する１６ビットシンクタイプ定電流ドライバの該当する列ドライバがオンされて、該当する赤色ＬＥＤ６３が点灯するのである。その場合、ＬＥＤ電流値は、ＮＰＮトランジスタ７２がオンしているので、電流調整用抵抗７０に基づいて赤色ＬＥＤ６３に応じた定電流に設定される。
【００５５】
続いて、Ｒ/Ｇ切換信号に基づいて、上記ＰＮＰトランジスタ６５がオフする一方、ＰＮＰトランジスタ６６がオンし、ＮＰＮトランジスタ７２がオフする一方、ＮＰＮトランジスタ７１がオンされる。そして、表示データ信号DATAのＧ表示データに基づいて、該当する緑色ＬＥＤ６４が点灯するのである。その場合、ＬＥＤ電流値は、ＮＰＮトランジスタ７１がオンしているので、電流調整用抵抗６９に基づいて緑色ＬＥＤ６４に応じた定電流に設定されるのである。
【００５６】
尚、さらに、上記表示データ信号DATAを次段の定電流駆動回路６１に入力するようにすれば、１６ドット以上の表示を行うことができる。
【００５７】
上述のように、本実施の形態によれば、上記各実施の形態の場合と同様に、カソードコモンに接続された赤,緑ＬＥＤ６３,６４をシンクタイプのドライバで駆動することができる。また、１ドットを構成する一対の赤,緑ＬＥＤ６３,６４を一つの定電流ドライバ(定電流駆動回路６１)によって駆動でき、コストダウンを図ることができる。
【００５８】
さらに、本実施の形態によれば、全赤色ＬＥＤ６３および全緑色ＬＥＤ６４への駆動電圧ＶLEDの印加を２個のＰＮＰトランジスタ６５,６６で行うことができる。この場合、ＰＮＰトランジスタを用いるのであるが、その数は少ないのでＩＣ化する必要はない。したがって、上述した定電流ドライバに使用する場合のような問題は考慮する必要はなく、単体で、電流が大きく、安価で性能のよいトランジスタを使用することができる。
【００５９】
また、上記Ｒ/Ｇ切換信号のデューティや表示データ信号DATAの赤色データと緑色データとの時間比によって、１ドットを構成する赤色ＬＥＤ６３と緑色ＬＥＤ６４との点灯時間(つまり赤色と緑色との発光輝度比)を変化させることによって、赤色と緑色の混合比を変化させて色調を変化させることができる。
【００６０】
尚、上記実施の形態においては、ＲＧ２色ＬＥＤ駆動回路を例に、スタティックタイプのＬＥＤ駆動回路について説明した。しかしながら、スタティックタイプのＲＧＢマルチカラーＬＥＤ駆動回路にも適用できることは言うまでもない。
【００６１】
尚、上記各実施の形態においては、赤色ＬＥＤ,緑色ＬＥＤおよび青色ＬＥＤ選択用のトランジスタ２４,２５,４７,４８,４９,６５,６６として、ＰＮＰトランジスタを用いている。また、電流調整用抵抗のオン/オフ制御用のトランジスタとして、ＮＰＮトランジスタ７１,７２を用いている。これらのトランジスタは、電界効果トランジスタに置き換えても差し支えない。
【００６２】
【発明の効果】
以上より明らかなように、この発明のＬＥＤ駆動回路は、各画素を構成する複数色のＬＥＤはカソードコモン接続されており、上記各ＬＥＤのカソードはドライバに接続される一方、上記各ＬＥＤのアノードの夫々はスイッチング素子に接続されているので、表示対象画素のＬＥＤを上記ドライバで駆動し、点灯色のＬＥＤを上記スイッチング素子で選択することによって、表示対象画素を選択色で表示できる。したがって、カソードコモン接続された多色ＬＥＤランプを安価で種類も多いシンクタイプのドライバで駆動可能になる。
【００６３】
その場合、上記各画素を構成する全ＬＥＤのカソードは共通に上記ドライバに接続されている。したがって、色別にドライバを用意する必要はなく、各画素を構成する色数に限らず上記ドライバの数を一つにしてコストダウンを図ることができる。
【００６４】
さらに、上記ドライバをシンクタイプ定電流ドライバとしたので、上記ドライバを、コストや消費電力の増加を伴うことなくＩＣ化することができる。
【００６５】
さらに、上記シンクタイプ定電流ドライバのＬＥＤ駆動電流値を上記スイッチング素子の開閉動作に同期して設定する電流値設定手段を備えたので、各色のＬＥＤの電流値を上記スイッチング素子の開閉動作に同期して最適電流値に設定できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明のＬＥＤ駆動回路としてのダイナミックタイプＲＧ２色ＬＥＤ駆動回路におけるブロック図である。
【図２】図１に続くＲＧ２色ＬＥＤ駆動回路における図である。
【図３】図１および図２に示すＲＧ２色ＬＥＤ駆動回路の駆動タイミングチャートである。
【図４】擬似ＰＮＰトランジスタの説明図である。
【図５】この発明のＬＥＤ駆動回路としてのダイナミックタイプＲＧＢマルチカラーＬＥＤ駆動回路のブロック図である。
【図６】図５に示すＲＧＢマルチカラーＬＥＤ駆動回路の駆動タイミングチャートである。
【図７】この発明のＬＥＤ駆動回路としてのスタティックタイプＲＧ２色ＬＥＤ駆動回路のブロック図である。
【図８】従来のＬＥＤマトリックス駆動回路のブロック図である。
【図９】図８に示すＬＥＤマトリックス駆動回路の駆動タイミングチャートである。
【符号の説明】
２１…表示部、
２１a,２１b…マトリックス表示パネル、
２２,４１,６３…赤色ＬＥＤ、
２３,４２,６４…緑色ＬＥＤ、
２４,２５,４７,４８,４９,６５,６６…ＰＮＰトランジスタ、
２６…(４to１６)デコーダ、
２７,３０,４４…１６ビットシンクタイプ定電流ドライバ、
２９,３１,４６…１６ビットシフトレジスタ・ラッチ回路、
３２,５１…バッファ、
３３,３４,５２…抵抗選択回路、
３５,３６,５４,５５,５６,６９,７０…電流調整用抵抗、
４３…青色ＬＥＤ、
５０…(５to２４)デコーダ、
５３…電圧降下用ダイオード、
６１…定電流駆動回路、
６７,６８,７３,７４…インバータ
７１,７２ＮＰＮトランジスタ。
Claims (1)
- 各画素を構成する複数色の発光ダイオードを駆動する発光ダイオード駆動回路であって、
上記夫々の画素を構成する各色の発光ダイオードはカソードコモンに接続されており、
上記各発光ダイオードのカソードはシンクタイプの定電流ドライバに接続されており、
上記各発光ダイオードのアノードの夫々は、スイッチング素子に接続されているおり、
上記シンクタイプ定電流ドライバの発光ダイオード駆動電流値を、上記スイッチング素子の開閉動作に同期して各色別に設定する電流値設定手段を備えた
ことを特徴とする発光ダイオード駆動回路。
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