[發明專利]半導體集成電路及其工作方法

有效

• 申請號: 201110379023.4
• 申請日: 2011-11-25
• 公開（公告）號: CN102479489A
• 公開（公告）日: 2012-05-30
• 發明（設計）人: 北川雄平;南一保
• 申請（專利權）人: 瑞薩電子株式會社
• 主分類號: G09G3/34
• 分類號: G09G3/34;G09G3/36
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 高科

技術領域

本發明涉及用來控制驅動發光元件的半導體集成電路及其工作方法，更具體地，涉及即使針對溫度變化和發光元件的特性偏差等情況也能有效地生成最合適的驅動電壓，降低系統的電力消耗的技術。

背景技術

發光二極管(LED)是通過在正方向上施加電壓而發光的半導體元件，發光原理是利用電致發光(EL)效應，有機EL(OLED：有機發光二極管)也屬于發光二極管(LED)。

發光二極管利用半導體的PN結結構，由于發光是把電子具有的能量直接變換成光能，所以無須借助于熱能和動能。電子和空穴因正方向施加電壓而分別流過導帶和價電子帶，電子和空穴在PN結部分附近越過禁帶(帶隙)而再次結合。在再次結合時，大致相當于禁帶帶寬的能量作為光子即光被發射。發出的光的波長由半導體材料的帶隙決定，基本上發單色光。另外，通過在發藍色、紫色、紫外線的發光二極管的表面上涂敷熒光涂料也可以制造白色、白熾燈色等各種中間色的發光二極管。

為了使發光二極管發光，必須在陽極和陰極之間施加PN結的正方向電壓V_F以上的供給電壓，發光二極管的發光量與正方向電流量對應。另外，發光二極管的正方向電壓V_F因發光色而異，紅外為1.4V左右，紅色、橙色、黃色、綠色為2.1V左右，白色、藍色為3.5V左右，紫外線為4.5V-6V左右。

通過與發光二極管的發光色對應地使用以下的半導體材料，可以制造各種發光色的發光二極管。

鋁鎵砷(AlGaAs)-紅外線、紅色

鎵砷磷(GaAsP)-紅色、橙色、黃色

氮化銦鎵(InGaN)/氮化鎵(GaN)/氮化鋁鎵(AlGaN)-(橙色、黃色)、綠色、藍色、紫色、紫外線

磷化鎵(GaP)-紅色、黃色、綠色

硒化鋅(ZnSe)-綠色、藍色

鋁鎵銦磷(AlGaInP)-橙色、黃橙色、黃色、綠色

另一方面，白色光是由整個可見光波段的連續光譜實現的光，而發光二極管只發出特定范圍的波長，所以不能實現原本意義上的白色發光二極管。但提出了利用人眼性質的模擬發白色光二極管。該發光二極管利用了光的三基色混合、有補色關系的兩種顏色的混合對人眼看來也是白色這樣的性質，所以把它作為白色光的替代物。

例如，熒光體方式的白色發光二極管是把藍色或比它波長更短的光的發光二極管與熒光體組合的方式，成為用熒光體覆蓋了發光二極管的芯片的結構。如果點亮它，則可以得到熒光的光與透過了熒光體的發光二極管的光的混合光，通過調整熒光波長、熒光體厚度等可以得到白色光。

藍黃色系模擬白色發光二極管是現在的白色發光二極管的主流，通過把發出視覺靈敏度高的波長的黃色的熒光的熒光體與藍色發光二極管組合起來，實現視覺上很明亮的白色發光二極管。

另外，發光二極管(LED)由于耗電低、壽命長、小型，所以在很多電子裝置中使用。作為具體的應用，有信號器、與交通有關的車站和機場的指引顯示、大型電視、看板等、液晶電視和筆記本電腦的背光源、LED顯示器、屋內屋外的照明用LED照明等，現在其應用范圍正日益擴大。

近年來，半導體制造商的各個公司推出了驅動作為大型液晶顯示器的背光源的白色發光二極管的LED陣列的驅動器。該驅動器可以并行驅動多個LED串(系列)，在多個LED串中的各個LED串可以串聯連接多個發光二極管(LED)。

在下述專利文獻1中記載了一種可以驅動多個發光元件系列的發光元件驅動裝置，各系列中包含多個發光元件，該發光元件驅動裝置可以與發光元件的特性偏差無關地進行恒流驅動，降低電力損失。向多個發光元件系列中包含的最上級的多個發光元件的多個陽極共同供給從升壓切換電源電路生成的高電壓，利用多個恒流驅動器分別驅動多個發光元件系列中包含的最下級的多個發光元件的多個陰極。進而，向選擇電路供給最下級的多個發光元件的多個陰極的多個電壓、即施加到多個定電流驅動器上的多個電壓，選擇電路從多個電壓選擇最低電壓作為檢測電壓并反饋給控制電路。由于控制電路生成使檢測電壓與基準電壓相等的控制信號，所以升壓切換電源電路響應于控制信號而控制高電壓的大小，使檢測電壓與基準電壓相等。基準電壓的值設定成在活性區域(比活性區域與飽和區域的邊界具有若干富余)使晶體管工作，以使恒定電流可靠地流過多個恒流驅動器的晶體管。其結果，把升壓切換電源電路的高電壓自動地控制成最低電壓與基準電壓相等，所以即使多個LED元件有特性偏差，各LED元件也可以充分地發光，并且可以降低多個恒流驅動器的損失。