(57)【要約】【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、白色光のみならず任意の色を発光させることができ、しかも温度変化によらず多数の発光素子の発光強度及び色度特性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は、温度補償回路２０−１〜２０−３を備えた電流供給回路１１−１〜１１−３を備え、各発光ダイオードのドライバ１９Ｒ、１９Ｇ、１９Ｂを介して各発光ダイオードに温度補償された駆動電流を供給する。【選択図】        図３
2006135007.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項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、温度変化による光出力変化を補償する温度補償回路を内蔵したことを特徴とする発光素子。
【請求項２】
前記駆動用ＩＣは、１種類の温度補償回路を有し、複数の発光ダイオードのうち温度に対する光出力の変化が最も大きい発光ダイオードについて温度補償を行なったことを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
【請求項３】
前記温度補償を行う発光ダイオードが赤色発光ダイオードであることを特徴とする請求項２に記載の発光素子。
【請求項４】
前記駆動用ＩＣは、２種類の温度補償回路を有し、３種類以上の発光波長（発光色）の複数の発光ダイオードのうち、一方の温度補償回路により温度に対する光出力の変化が最も大きい発光波長（発光色）の発光ダイオードに対して温度補償を行うとともに、他方の温度補償回路により他の全ての発光波長（発光色）の発光ダイオードに対して共通に温度補償を行なったことを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
【請求項５】
前記駆動用ＩＣは、複数の発光ダイオードの発光波長（発光色）毎に温度補償回路を有し、全ての発光ダイオードについて温度補償を行なったことを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
【請求項６】
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１〜５のいずれかに記載の発光素子。
【請求項７】
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１〜６のいずれかに記載の発光素子。
【請求項８】
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７に記載の発光素子。
【請求項９】
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できることを特徴とする請求項８に記載の発光素子。
【請求項１０】
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１〜６のいずれかに記載の発光素子。
【請求項１１】
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１〜１０のいずれかに記載の発光素子。
【請求項１２】
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１〜１１のいずれかに記載の発光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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、しかも温度変化によらず多数の発光素子の発光強度及び色度特性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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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２２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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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、色度等の特性がばらつきやすく、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。
【０００７】
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２３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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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２４〜図２６を参照して説明する。なお、図２４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２５は図２４の駆動用ＩＣの内部回路の一具体例を示す図であり、図２６は図２４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。
【００１１】
先願発明の発光素子１０Ａは、図２４及び図２５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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
この駆動用ＩＣ３Ａの動作は図２６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２６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。
【００２１】
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の多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。
【００２２】
なお、図２４及び図２５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することもできる。
【特許文献１】特開２００１−２１７４６３号公報
【特許文献２】特開２００２−３６９５０６号公報
【特許文献３】特表平１０−５０８９８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
上述の先願発明によれば、Ｒ、Ｇ、Ｂ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ものである。しかしながら、一旦、Ｒ、Ｇ、Ｂフルカラー発光素子の発光強度及びバラツキを補正して色度純度の高い白色光を得たとしても、使用時に発光素子の温度上昇や周囲温度の変化に基づき徐々に発光強度及び色度のバラツキと変化が生じることが認められた。
【００２４】
このような特徴は、単にフルカラー発光素子を単独で使用する場合や色変化があればよいというような場合では目立たないが、複数のフルカラー発光素子を連続して並べる用途においては、わずかな発光強度及び色度のバラツキが存在していても非常に目立ってしまうために、必ずしも満足のいく結果を得ることはできなかった。特に温度変化に伴う色度の変化は目立ちやすく、大きな問題となることがある。
【００２５】
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発光強度や色度においてバラツキが存在していると、特に白色を表示させた場合には、その発光素子のみ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。
【００２６】
本願の発明者は、このような先願の問題点を解決すべく種々実験を重ねた結果、例えば図２７に示すように、Ｒ、Ｇ、Ｂフルカラー発光素子間の発光強度−周囲温度特性には差異があり、緑及び青の発光ダイオードの温度変化による発光強度の変化はほぼ同等であるが、特に赤の発光ダイオードの発光強度は温度上昇により非常大きく低下し、結果として混合光は温度上昇とともに赤色が減少することから発光強度及び色度のバラツキと変化が生じたものであり、この発光ダイオードに生じる温度変化は、周囲温度の変動によるものもあるが、発光ダイオード及び駆動用ＩＣからの発熱によるものが最も大きいことを知見した。
【００２７】
そして、本発明者は、複数の発光ダイオードを備える発光素子においては、少なくとも温度変化に対して最も発光強度の変化が大きい発光ダイオード、例えば赤色の発光ダイオードに対して温度補償を行うことにより、各発光ダイオードの温度変化による発光強度及び色度のばらつきを減少させ、発光素子の発光強度及び色度の変動を減少させることができることを見出し、本発明を完成するに至ったのである。
【００２８】
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白色の色度のバラツキを簡便にかつ従来例のものよりも精度良く制御できるだけでなく、発光素子の温度上昇や周囲温度の変化によっても発光強度や色度の変化の少ない発光素子を提供することを目的とする。
【００２９】
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。
【課題を解決するための手段】
【００３０】
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、温度変化による光出力変化を補償する温度補償回路を内蔵したことを特徴とする。
【００３１】
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、１種類の温度補償回路を有し、複数の発光ダイオードのうち温度に対する光出力の変化が最も大きい発光ダイオードについて温度補償を行なうようにしたことを特徴とする。
【００３２】
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、前記温度補償を行う発光ダイオードが赤色発光ダイオードであることを特徴とする。
【００３３】
また、請求項４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、２種類の温度補償回路を有し、３種類以上の発光波長（発光色）の複数の発光ダイオードのうち、一方の温度補償回路により温度に対する光出力の変化が最も大きい発光波長（発光色）の発光ダイオードに対して温度補償を行うとともに、他方の温度補償回路により他の全ての発光波長（発光色）の発光ダイオードに対して共通に温度補償を行なうようにしたことを特徴とする。
【００３４】
また、請求項５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、複数の発光ダイオードの発光波長（発光色）毎に温度補償回路を有し、全ての発光ダイオードについて温度補償を行うようにしたことを特徴とする。
【００３５】
また、請求項６の発明は、請求項１〜５のいずれか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。
【００３６】
また、請求項７の発明は、請求項１〜６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、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。
【００３７】
また、請求項８の発明は、請求項７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。
【００３８】
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できることを特徴とする。
【００３９】
また、請求項１０の発明は、請求項１〜６のいずれか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。この場合、補正用メモリとして特に不揮発性メモリを使用するとよい。
【００４０】
また、請求項１１の発明は、請求項１〜１０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。
【００４１】
また、請求項１２の発明は、請求項１〜１１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。
【発明の効果】
【００４２】
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、発光素子は、周囲温度、発光色や駆動信号の性質等によって発光素子の温度が変化するが、駆動用ＩＣが温度補償のための構成を備えているので、発光素子の発光強度及び色度特性が安定化する。
【００４３】
また、請求項２の発明によれば、複数の発光ダイオードのうち温度に対する光出力の変化が最も大きい発光ダイオードについて温度補償を行うのみで温度変化による発光素子の発光強度及び色度特性を安定化させることができる。
【００４４】
また、請求項３の発明によれば、赤の発光ダイオードは温度変化による発光強度の変化が最も大きいので、この赤の発光ダイオードに対して温度補償を行うのみで温度変化による発光素子の発光強度及び色度特性を安定化させることができる。
【００４５】
また、請求項４の発明によれば、複数の発光ダイオードのうち、温度変化による発光強度の変化が最も大きいものに対して単独で温度補償を行い、他のものに対してはまとめて別に温度補償を行うので、より温度変化による発光素子の発光強度及び色度特性を安定化させることができる。
【００４６】
また、請求項５の発明によれば、複数の発光ダイオードには温度変化による発光強度の変化特性が類似するものが存在するにしても、温度変化による発光強度の変化は、必ずしも直線的ではなく、しかもそれぞれの発光ダイオードの発光波長（発光色）毎に異なっているが、このような場合についても各発光ダイオードの発光波長（発光色）毎に温度変化による発光強度の変化特性を考慮して正確に温度補償を行うことができるようになる。
【００４７】
また、請求項６の発明によれば、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発光色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。
【００４８】
また、請求項７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。
【００４９】
また、請求項８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。
【００５０】
また、請求項９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。
【００５１】
また、請求項１０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。この場合、特にメモリとして不揮発性メモリを使用すれば、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。
【００５２】
また、請求項１１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、さらに高精度の温度補償が可能となる。
【００５３】
さらに、請求項１２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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５４】
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や、Ｒ、Ｇ、Ｂの３原色の発光ダイオードを一組としてこれを複数組有する発光素子の場合にも等しく適用し得るものである。
【実施例１】
【００５５】
実施例１の発光素子１を図１〜図７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の発光素子の変形例であり、図３は実施例１の発光素子のさらに別の変形例であり、また、図４は図３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。
【００５６】
また、図５は実施例１の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を実装した発光素子をモールド樹脂を透視して示した平面図であり、図６は実施例１の駆動用ＩＣ上に各発光ダイオードを実装して成形フレーム上に実装した発光素子をモールド樹脂を透視して示した平面図であり、さらに図７は実施例１の駆動用ＩＣ上に各発光ダイオードを実装した発光素子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７においては、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。
【００５７】
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、さらに温度補償回路２０を備えている点で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。
【００５８】
この温度補償回路２０は、各発光ダイオード２Ｒ、２Ｇ、２Ｂの作動温度に対応した補償電流供給するように電流供給回路１１を制御する回路であり、例えば上記特許文献２ないし３に例示されているように、周知のものである。この発光素子１の場合は、電流供給回路１１及び温度補償回路２０をそれぞれ一つずつ備えており、各発光ダイオード２Ｒ、２Ｇ、２Ｂに所定の温度補償された電流を供給できるようになされている。
【００５９】
この場合、発光ダイオードの温度変化による発光強度の変化は、図２７の記載から明らかなように、赤の発光ダイオードが最も大きく、約２．４％／℃の変化率で変化しているから、少なくとも赤の発光ダイオード２Ｒに対して約２．４％／℃の変化率で供給する電流値を変化させれば、発光素子１の発光強度変化は少なくなる。
【００６０】
また、図２７の記載から明らかなように、緑の発光ダイオード及び青の発光ダイオードの温度変化による発光強度の変化は、赤の発光ダイオードのものよりも小さく約０．４％／℃であり、しかも、互いに類似した特性を有しているから、緑の発光ダイオード及び青の発光ダイオードの両者には同じ温度補償を行うことができる。この場合の発光素子１’は、図２に示したとおり、２つの電流供給回路１１−１及び１１−２と、２つの温度補償回路１２−１及び１２−２を備え、一方の電流供給回路１１−１と温度補償回路２０−１とによりドライバ１９Ｒを介して赤の発光ダイオード２Ｒに対して温度補償を行うようになすとともに、他方の電流供給回路１１−２と温度補償回路２０−２とによりドライバ１９Ｇ及び１９Ｂを介して緑の発光ダイオード２Ｇ及び青の発光ダイオード２Ｂに対して同時に温度補償を行う構成となせばよい。
【００６１】
一方、緑の発光ダイオード及び青の発光ダイオードの温度変化による発光強度の変化は互いに類似しているとしても、図２２に示した相対光強度−順電流曲線から明らかなように、緑の発光ダイオード及び青の発光ダイオードの相対光強度−順電流曲線は明確に異なっている。したがって、緑の発光ダイオード及び青の発光ダイオードに対しても正確な温度補償を行うためには、両者別々に温度補償を行うことが好ましい。
【００６２】
この場合の発光素子１”の駆動用ＩＣ３”は、図３に示したとおり、３つの電流供給回路１１−１〜１１−３と、３つの温度補償回路１２−１〜１２−３を備え、電流供給回路１１−１と温度補償回路２０−１とによりドライバ１９Ｒを介して赤の発光ダイオード２Ｒに対して約２．４％／℃の割合で温度補償を行い、電流供給回路１１−２と温度補償回路２０−２とによりドライバ１９Ｇを介して緑の発光ダイオード２Ｇに対して、順電流１０ｍＡ程度で使用する場合は約０．４％／℃よりも強めの約０．５％／℃の温度補償を行い、また、順電流４０ｍＡ程度で使用する場合はさらに強い温度補償、例えば約１％／℃の温度補償を行い、さらに、電流供給回路１１−３と温度補償回路２０−３とによりドライバ１９Ｂを介して青の発光ダイオード２Ｂに対して約０．５％の強めの温度補償を行う構成となせばよい。
【００６３】
この発光素子１”の制御用ＩＣ３”の具体的回路構成は図４に示したとおりになる。すなわち、補正回路１７は、例えば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。なお、ここでは３ビット分の補正レベルを記憶するようにしたが、発光ダイオードの特性により２ビット分ないしは４ビット分以上の復数ビット分の補正レベルを記憶するようにしても良い。
【００６４】
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を備えている。またドライバ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１９Ｒ、１９Ｇ、１９Ｂを備えている。
【００６５】
このうち、緑の発光ダイオード２Ｇ駆動用の信号制御回路１８Ｇ及びドライバ１９Ｇ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に発光電流として供給されるようになっている。
【００６６】
なお、他の信号制御回路１８Ｒ、１８Ｂは緑の信号制御回路１８Ｇと同様の構成を備えており、同じく他のドライバ１９Ｒ、１９Ｂは緑のドライバ１９Ｇと同様の構成を備えているが、図示は省略した。
【００６７】
そして、３つの電流供給回路１１−１〜１１−３にはそれぞれ温度補償回路１２−１〜１２−３が接続されており、電流供給回路１１−１の出力が赤の発光ダイオード２Ｒ用のドライバ１９Ｒに接続され、電流供給回路１１−２の出力が緑の発光ダイオード２Ｇ用のドライバ１９Ｇに接続され、電流供給回路１１−３の出力が青の発光ダイオード２Ｂ用のドライバ１９Ｂに接続されており、各発光ダイオード２Ｒ、２Ｇ、２Ｂに対して温度補償された電流が供給されるようになっている。
【００６８】
そして、それぞれの発光ダイオード２Ｒ、２Ｇ、２Ｂは、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により発光制御が行われる。この発光素子１”の発光色の調整は、前述の先願発明の場合と同様の方法により行われるので詳細な説明は省略するが、この発光素子１”の各発光ダイオード２Ｒ、２Ｇ、２Ｂに供給される電流値は個別に温度補償されており、しかも、以下に詳細に述べるように制御用ＩＣ３”と各発光ダイオード２Ｒ、２Ｇ、２Ｂとは一体化されているため、別途外部に温度検出器を設けることなく制御用ＩＣ３を利用して温度を検出できるため、精度良く温度補償を行うことができる。
【００６９】
なお、図４に示した駆動用ＩＣ３”は、図３に対応する各発光ダイオード２Ｒ、２Ｇ、２Ｂ毎に温度補償を行う構成のものであるが、図１に示した発光素子１の駆動用ＩＣ３を得るには、それぞれ一つずつの電流供給回路１１及び温度補償回路２０を用いて、全ての発光ダイオードに対して同じ温度補償を行うか、或いは赤色の発光ダイオード２Ｒについてのみ温度補償を行う構成とすればよく、同じく図２に示した発光素子１’の駆動用ＩＣ３’を得るには、二つの電流供給回路１１−１及び１１−２と２つの温度補償回路１２−１及び１２−２を用い、一方の電流供給回路１１−１と温度補償回路２０−１とにより赤の発光ダイオード２Ｒに対して温度補償を行うようになすとともに、他方の電流供給回路１１−２と温度補償回路２０−２とにより緑の発光ダイオード２Ｇ及び青の発光ダイオード２Ｂに対して同時に温度補償を行う構成とすればよい。
【００７０】
本実施例１の発光素子１、１’及び１”の駆動用ＩＣ３、３’及び３”は、温度補償のための構成が相違しているのみで他の構成は共通しており、また、本実施例１の発光素子１”の駆動用ＩＣ３”の構成は、前記先願発明の発光素子１０Ａの駆動用ＩＣ３Ａとは電流供給回路１１及び温度補償回路２０の構成が相違しているのみで他の構成は実質的に同一である。そのため、本実施例１の発光素子１、１’及び１”の駆動用ＩＣ３、３’及び３”の動作は、ともに図２６に示した先願発明の駆動用ＩＣ３Ａのタイミングチャートに示したものと同様となるので、その詳細な説明は省略するが、本実施例１の発光素子１、１’及び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温度補償されたＷ、Ｒ、Ｇ、Ｂ、ＲＧ、ＲＢ、ＧＢの多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温度補償された７色以上の無限に近い色表現が可能となる。
【００７１】
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及び駆動用ＩＣを実装した例を発光素子１−１として図５に、駆動用ＩＣ上に各発光ダイオードを実装して駆動用ＩＣを成形フレーム上に実装した例を発光素子１−２として図６に、また、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１−３として図７に示す。
【００７２】
図５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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
また、図６に示した発光素子１−２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、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を用い、これらの発光ダイオードを駆動用ＩＣ３−２上に固定配置するとともに、この駆動用ＩＣ３−２を他方の外部端子６に接続する幅広の成形フレーム８上に載置したものである。
【００７６】
この発光素子１−２は、チップ状態の複数の発光ダイオード２を備えており、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、一方の電源端子３Ｖと、他方の電源端子３Ｅとを備えており、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。なお、各発光ダイオード２Ｒ、２Ｇ、２Ｂのカソード側は駆動用ＩＣ３−２の表面で又は内部回路により電気的に他方の電源端子３Ｅに接続されている。この発光素子１−２も、駆動用ＩＣ３−２が幅広の成形フレーム上に載置されているため、各発光ダイオード２Ｒ、２Ｇ、２Ｂ及び駆動用ＩＣ３−２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１−２が得られる。
【００７７】
ここで、２Ｒ、２Ｇ、２Ｂのアノード側は金線などによる接続としているが、アノード側とカソード側ともに金バンプ、半田バンプなどを用いて駆動用ＩＣ３−２の表面に導電接続（フリップチップ実装）してもよい。
【００７８】
また、図７に示した発光素子１−３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ＩＣ３−３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ＩＣ３−３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ＩＣ３−３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。
【００７９】
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ＩＣ３−３の表面に導電接続（フリップチップ実装）してもよい。
【００８０】
この発光素子１−３は、これらの複数の発光ダイオード２Ｒ、２Ｇ、２Ｂを駆動用ＩＣ３−３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が、非常に小型のチップ型の発光素子が得られる。
【実施例２】
【００８１】
実施例１の発光素子１、１’及び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。
【００８２】
そこで、実施例２の発光素子１−４として、駆動用ＩＣ３−４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１−４の駆動用ＩＣ３−４をブロック図で表した等価回路図を図８に、この駆動用ＩＣ３−４の内部回路の一具体例を図９に示す。なお、図８及び図９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。また、実施例２においては各発光ダイオード２Ｒ、２Ｇ、２Ｂ毎に個別に温度補償を行う構成のものを示すが、実施例１の場合と同様に、全ての発光ダイオードに対して同じ温度補償を行うかあるいは赤色の発光ダイオード２Ｒについてのみ温度補償を行う構成とすることもできるし、また、赤の発光ダイオード２Ｒに対して個別に温度補償を行うとともに緑の発光ダイオード２Ｇ及び青の発光ダイオード２Ｂに対しては同じ温度補償を行う構成とすることもできる。
【００８３】
この実施例２の発光素子１−４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ＩＣ３−４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。
【００８４】
この実施例２の駆動用ＩＣ３−４は、電源供給回路１１−１〜１１−３、温度補償回路２０−１〜２０−３、３ビットシフトレジスタ１２、ストローブ（ＳＴＢ）制御回路１６、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。
【００８５】
補正用メモリ１７Ｍ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。
【００８６】
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。
【００８７】
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１−４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。
【００８８】
したがって、この駆動用ＩＣ３−４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に対応する信号が得られる。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１０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１１に示すとおりとなる。
【００８９】
まず、ＳＴＢ制御回路１６を使用しない場合について図１０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。
【００９０】
駆動用ＩＣ３−４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。
【００９１】
例えば、図１０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。
【００９２】
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によって温度補償された電流供給回路１１−１〜１１−３より供給された電流に基いて各発光ダイオード２Ｒ、２Ｇ、２Ｂが駆動されるため、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、結果として温度補償された白色光（Ｗ）が得られる。
【００９３】
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のみが発光して温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のみが発光して温度補償された緑色光が得られる。
【００９４】
このようにして、実施例２の発光素子１−４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色の温度補償された発光が可能となる。
【００９５】
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１−４の駆動用ＩＣ３−４の動作は図１１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ＩＣ３−４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。
【００９６】
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。
【００９７】
例えば、図１１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。
【００９８】
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によって温度補償された電流供給回路１１−１〜１１−３より供給された電流に基い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回点滅する温度補償された白色光（Ｗ）が得られる。
【００９９】
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温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温度補償された緑色光が得られる。
【０１００】
このように、発光素子１−４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、見かけ上温度補償された多色の発色光が得られるようになる。
【０１０１】
なお、実施例２の発光素子１−４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。
【０１０２】
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１−５として図１２に、また、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１−６として図１３に示す。なお、図１２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１−５を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１３は駆動用ＩＣ上に各発光ダイオードを実装した発光素子１−６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ないし１−３と同一の構成部分には同一の参照符号を付与してある。
【０１０３】
この実施例２の発光素子１−５が実施例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ＩＣ３−５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３ＬＯ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ＩＣ３−５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。
【０１０４】
また、実施例２の駆動用ＩＣ上に各発光ダイオードを実装した例である発光素子１−６が図５に示した実施例１の発光素子１−３と大きく構成が異なる点は、実施例１の発光素子１−３では駆動信号入力端子が３ＣＲ、３ＣＧ及び３ＣＢであるのに対し、実施例２の発光素子１−６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３ＬＯ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１−３と同様であるので、その詳細な説明は省略する。
【実施例３】
【０１０５】
実施例３の発光素子１−７として、駆動用ＩＣ３−７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１−７の駆動用ＩＣ３−７をブロック図で表した等価回路図を図１４に、この駆動用ＩＣ３−７の内部回路の一具体例を図１５に、また、この駆動用ＩＣ３−７の動作を説明するためのタイミングチャートを図１６に示す。なお、図１４及び図１５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。また、実施例３においては各発光ダイオード２Ｒ、２Ｇ、２Ｂ毎に個別に温度補償を行う構成のものを示すが、実施例１の場合と同様に、全ての発光ダイオードに対して同じ温度補償を行うかあるいは赤色の発光ダイオード２Ｒについてのみ温度補償を行う構成とすることもできるし、また、赤の発光ダイオード２Ｒに対して個別に温度補償を行うとともに緑の発光ダイオード２Ｇ及び青の発光ダイオード２Ｂに対しては同じ温度補償を行う構成とすることもできる。
【０１０６】
この実施例３の発光素子１−７の駆動用ＩＣ３−７は、電源供給回路１１−１〜１１−３、温度補償回路２０−１〜２０−３、３ビットカウンタ１２、３×３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３×３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。
【０１０７】
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、３×３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１８Ｇ2〜１８Ｇ4からなり、それぞれの信号制御回路１８Ｇ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。
【０１０８】
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１−４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。
【０１０９】
したがって、この駆動用ＩＣ３−７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。
【０１１０】
この実施例３の発光素子１−７の駆動用ＩＣ３−７の動作は図１６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ＩＣ３−７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によって温度補償された電流供給回路１１−１〜１１−３より供給された電流に基いて発光ダイオード２Ｒ、２Ｇ、２Ｂの何れか１つが発光し、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のいずれも発光するようになる。したがって、実施例３の発光素子１−７においても、温度補償された発光が可能となる。
【０１１１】
この場合、発光素子１−７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が順番に発光するようになる。したがって、図１６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のそれぞれの発光時間は対応する制御信号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。
【０１１２】
また、各発光ダイオード２Ｒ、２Ｇ、２Ｂは予め定められた順番に発光するから、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１−７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。
【０１１３】
このように、実施例３の発光素子１−７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温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温度補償された白色光を得ることができる。
【０１１４】
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１７〜図２１に示す。
【０１１５】
なお、図１７は、実施例３の成形フレーム８上に各チップ型発光ダイオード２及び駆動用ＩＣを実装した発光素子１−８をモールド樹脂を透視した平面図であり、図１８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使用するＳＥＴ端子を有する駆動用ＩＣを実装した発光素子１−９をモールド樹脂を透視した斜視図であり、図１９は駆動用ＩＣ上に各発光ダイオードを実装した発光素子１−１０をモールド樹脂を透過して表した斜視図であり、図２０は駆動用ＩＣ３−１１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ＩＣ３−１１を端子６上に固定したランプ型の発光素子１−１１のモールド樹脂を透視した平面図（図２０（ａ））及び側面図（図２０（ｂ））であり、また、図２１は駆動用ＩＣ３−１２、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１−１２のモールド樹脂を透視した平面図（図２１（ａ））及び側面図（図２１（ｂ））である。
【０１１６】
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１８に示したとおりの少なくとも４端子型となる。なお、図１７〜図２２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。
【図面の簡単な説明】
【０１１７】
【図１】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２】実施例１の発光素子の変形例である。。
【図３】実施例１の発光素子のさらに別の変形例であ
【図４】実施例１の図３の駆動用ＩＣの内部回路の一具体例を示す図である。
【図５】実施例１の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を実装した発光素子の平面図である。
【図６】実施例１の駆動用ＩＣ上に各発光ダイオードを実装して成形フレーム上に実装した発光素子の平面図である。
【図７】実施例１の駆動用ＩＣ上に各発光ダイオードを実装した例の斜視図である。
【図８】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９】実施例２の駆動用ＩＣの内部回路の一具体例である。
【図１０】実施例２の駆動用ＩＣのＳＴＢ制御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１１】実施例２の駆動用ＩＣのＳＴＢ制御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。
【図１２】実施例２の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の平面図である。
【図１３】実施例２の駆動用ＩＣ上に各発光ダイオードを実装した発光素子の斜視図である。
【図１４】実施例３の駆動用ＩＣをブロック図で表した等価回路図である。
【図１５】実施例３の駆動用ＩＣの内部回路の一具体例である。
【図１６】実施例３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。
【図１７】実施例３の成形フレーム上に各チップ型発光ダイオード及び駆動用ＩＣを実装した発光素子の平面図である。
【図１８】実施例３のＳＥＴ端子を有する駆動用ＩＣを実装した発光素子の平面図である。
【図１９】実施例３の駆動用ＩＣ上に各発光ダイオードを実装した発光素子の斜視図である。
【図２０】実施例３の駆動用ＩＣ上に各発光ダイオードを固定するとともにこの駆動用ＩＣを端子上に固定したランプ型の発光素子の平面図（図２０（ａ））及び側面図（図２０（ｂ））である。
【図２１】実施例３の駆動用ＩＣ及び各発光ダイオードを端子上に固定したランプ型の発光素子の平面図（図２１（ａ））及び側面図（図２１（ｂ））である。
【図２２】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。
【図２３】各種発光ダイオードのスペクトル分布特性図である。
【図２４】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２５】先願発明の駆動用ＩＣの内部回路の一具体例を示す図である。
【図２６】先願発明の駆動用ＩＣの動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図２７】典型的は各種発光ダイオードの発光強度−周囲温度特性図である。
【符号の説明】
【０１１８】
１、１−１〜１−１２、１Ａ〜１Ｃ    発光素子
２、２Ｒ、２Ｇ、２Ｂ    発光ダイオード
３、３−１〜３−１２、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、１１−１〜１１−３    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
１８Ｒ、１８Ｇ、１８Ｂ    信号制御回路
１９、１９Ｒ、１９Ｇ、１９Ｂ    ドライバ
１９Ｇ1〜１９Ｇ4    ドライバ回路
２０、２０−１〜２０−３    温度補償回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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