JP2001195137A - 半導体集積回路装置 - Google Patents
半導体集積回路装置Info
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Abstract
部電源回路の出力端子の電位を初期状態として、消費電
力を低減することが可能な半導体集積回路装置を提供す
る。 【解決手段】 出力端子に出力安定化コンデンサが接続
される内部電源回路を内蔵する半導体集積回路装置であ
って、前記内部電源回路は、内部電源回路オフ時に、前
記内部電源回路の出力端子の電位を所定の電圧にする初
期化回路を備える。前記初期化回路は、第1の端子に前
記内部電源回路の出力端子が接続され、第2の端子に昇
圧基準電圧端子が接続される電界効果型トランジスタ
で、内部電源回路をオフとする制御信号によりオンとさ
れる電界効果型トランジスタを有する。
Description
置および液晶表示装置に係わり、特に、昇圧回路を内蔵
したLCDドライバ/コントローラドライバIC、ある
いは、昇圧回路を内蔵したLCDドライバ/コントロー
ラドライバICを搭載した液晶表示装置に適用して有効
な技術に関するものである。
晶表示装置に搭載される半導体集積回路装置として、内
部電源回路を有するものが知られている。以下、本明細
書では、前記液晶表示装置に搭載される半導体集積回路
装置を、液晶ドライバICと称する。
イバICを搭載する従来の液晶表示装置の一例の概略構
成を示すブロック図である。この図16に示す液晶表示
装置100は、液晶表示パネル10と、この液晶表示パ
ネル10を駆動する液晶ドライバIC(20)と、シス
テム全体を制御するCPU30と、電池等のシステム電
源40とで構成される。ここで、液晶表示パネル10
と、液晶ドライバIC(20)とは液晶表示系を構成す
る。また、液晶ドライバIC(20)は、その内部に内
部電源回路21を有し、この内部電源回路21は昇圧回
路を備える。この内部電源回路21の昇圧回路の出力端
子には、出力安定化コンデンサ(Co)が接続される。
なお、図16に示す液晶ドライバIC(20)は1チッ
プ化されており、また、出力安定化コンデンサ(Co)
は、外付けとされる。さらに、実際には、図16に示す
内部電源回路21には、昇圧用コンデンサが外付けで接
続されるが、図16で省略している。
液晶表示装置では、液晶ドライバIC(20)に内蔵さ
れた内部電源回路21の出力端子に出力安定化コンデン
サ(Co)を接続し、内部電源回路21から出力される
昇圧出力電圧を安定化させ、これを液晶駆動用電源とし
て、液晶ドライバIC(20)に再び供給している。こ
の場合に、内部電源回路21をオフ、あるいはシステム
電源40をオフした時、内部電源回路21の出力端子に
接続した安定化コンデンサの容量、および内部電源回路
部の基板電位となるノードの内部抵抗・容量等に依存し
て、内部電源回路21から出力される昇圧出力電圧があ
る時間保持され、内部電源回路21の出力端子の電圧は
徐々に小さくなる。そして、本発明者は、前記内部電源
回路21をオフ、あるいはシステム電源40をオフし、
内部電源回路21の出力端子に昇圧出力電圧が保持され
ている期間内に、再び内部電源回路21をオンすると、
液晶ドライバIC(20)に余分な電流が流れることを
発見した。この余分な電流により、液晶表示装置での消
費電力が増加するので、特に、バッテリー駆動タイプの
液晶表示装置では問題が大きい。前記した余分な電流を
防止するためには、図17あるいは図18の回路構成と
すればよい。
部電源回路21をオフ、あるいはシステム電源40をオ
フした後に、内部電源回路21の出力端子に昇圧出力電
圧が保持されるのを防ぐため、電荷を引き抜く回路50
を、外付けで液晶ドライバIC(20)に接続したもの
である。この付加回路50は、前記システム電源40が
オフ時に動作状態となり、前記システム電源40がオン
時に非動作状態となる。しかしながら、この図17に示
す液晶表示装置では、回路50の制御、即ち、前記シス
テム電源40がオフ時に回路50を動作状態とし、前記
システム電源40がオン時に回路50を非動作状態とす
る制御が容易でなく、さらに、外付けの部品点数が増加
することになるので実用的でないという問題点があっ
た。
源回路21の出力端子と、基準電源(GND)(または
システム電源電圧(Vcc))間に抵抗分割回路51を
挿入し、液晶駆動電圧(Vl〜V5)を生成し、液晶ド
ライバIC(20)再び供給するようにしたものであ
る。この図18に示す液晶表示装置では、前記した内部
電源回路21がオフ、あるいはシステム電源40がオフ
の場合に、抵抗分割回路51を通して電荷が引き抜かれ
るため、内部電源回路21の出力端子に昇圧出力電圧が
保持されることはない。この図18に示す液晶表示装置
では、抵抗分割回路51に常時電流が流れるので、この
電流を小さくするためには、抵抗分割回路51の各抵抗
の抵抗値を大きくする必要がある。しかしながら、図1
8に示す液晶表示装置では、内部電源回路21がオフ、
あるいはシステム電源40がオフの場合に、抵抗分割回
路51を通して電荷が引き抜く必要があるため、抵抗分
割回路51の各抵抗の抵抗値をそれほど大きくすること
ができず、したがって、抵抗分割回路51に常時流れる
電流が大きくなり、消費電流が増加し、特に、バッテリ
ー駆動のシステムでは実用的ではないという問題点があ
った。
るためになされたものであり、本発明の目的は、半導体
集積回路装置において、電源オフ時または内部電源回路
オフ時に、内部電源回路の出力端子の電位を初期状態と
して、消費電力を低減することが可能となる技術を提供
することにある。本発明の前記ならびにその他の目的と
新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明
らかにする。
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
下記の通りである。即ち、本発明は、出力端子に出力安
定化コンデンサが接続される内部電源回路を内蔵する半
導体集積回路装置であって、前記内部電源回路は、内部
電源回路オフ時に、前記内部電源回路の出力端子の電位
を所定の電圧にする初期化回路を備えることを特徴とす
る。
施の形態を詳細に説明する。なお、実施の形態を説明す
るための全図において、同一機能を有するものは同一符
号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
液晶表示装置の概略構成は、図16に示す液晶表示装置
と同じであるので図示は省略する。図1は、本発明の実
施の形態1の液晶ドライバIC(20)の概略構成を示
すブロック図である。本実施の形態1の液晶ドライバI
C(20)は、内部電源回路21、インターフェイス回
路22、制御回路23、カウンタ24、メモリ25、お
よび液晶駆動回路26とを有するコントローラドライバ
である。本実施の形態において、液晶ドライバIC(2
0)は、CPU30からの制御クロック、表示データ、
制御信号等を、インターフェイス回路22で受け取り、
表示データをメモリ25に一旦格納する。液晶駆動回路
26は、制御回路23により制御されるカウンタ24の
指示の基に、メモリ25に格納された表示データに対応
する駆動電圧を各画素の液晶層に印加し、液晶表示パネ
ル10に画像を表示する。この駆動電圧は、出力安定化
コンデンサ(Co)から出力される液晶駆動電圧(VL
CD)を分圧して生成される。なお、前記内部電源回路
21、インターフェイス回路22、制御回路23、カウ
ンタ24、メモリ25および液晶駆動回路26は、チッ
プ内に設けられる。
路21の概略構成を示すブロック図である。なお、この
図2では、インターフェイス回路22、制御回路23、
メモリ25および液晶駆動回路26も合わせて図示して
いる。図2に示すように、本実施の形態の内部電源回路
21は、昇圧回路211と、電位初期化回路213と、
液晶駆動電圧生成回路212とを有する。
のより詳細な構成を示す図である。同図に示すように、
電位初期化回路213は、レベルシフト回路221と、
N型MOSトランジスタ(以下、単に、NMOSと称す
る。)(NM00)とを有する。NMOS(NM00)
は、一般のP型基板/N型Wellの製造プロセスを用
いて、他のNMOSあるいはP型MOSトランジスタ
(以下、単に、PMOSと称する。)と同一の製造工程
で作成される。
1の一例の回路構成を示す回路図である。図4に示すレ
ベルシフト回路は、PMOS(PSB1)とNMOS
(NSB1)とから成る直列回路と、PMOS(PSB
2)とNMOS(NSB2)とから成る直列回路とを有
する。ここで、PMOS(PSB1)のゲート電極は、
PMOS(PSB2)のドレイン電極に、PMOS(P
SB2)のゲート電極は、PMOS(PSB1)のドレ
イン電極に接続され、NMOS(NSB1)のゲート電
極とNMOS(NSB2)のゲート電極には、正相およ
び逆相の入力信号が印加される。また、レベルシフト回
路222の電源電圧は、昇圧回路211から出力される
昇圧出力電圧(VLOUT)と基準電圧(GND)とさ
れる。したがって、レベルシフト回路222は、システ
ム電源40の電源電圧(Vcc)と基準電圧(GND)
の電圧レベルの入力信号を、昇圧出力電圧(VLOU
T)と基準電圧(GND)の電圧レベルの信号に変換す
る。
をオン・オフする制御信号の電圧レベルを、レベルシフ
ト回路221で変換した後、NMOS(NM00)のゲ
ート電極に印加する。この場合に、CPU20からの内
部電源回路21をオン・オフする制御信号が、内部電源
回路21をオンにする場合には、NMOS(NM00)
をオン・オフする制御信号は、NMOS(NM00)を
非動作(オフ)状態とし、CPU20からの内部電源回
路21をオン・オフする制御信号が、内部電源回路21
をオフにする場合には、NMOS(NM00)を動作
(オン)状態とする信号とする。したがって、本実施の
形態では、CPU20からの内部電源回路21をオン・
オフする制御信号が、内部電源回路21をオフにする場
合には、NMOS(NM00)がオンとなり、昇圧出力
電圧(VLOUT)が出力される昇圧回路211の出力
端子と、昇圧基準電圧(Vci;本実施の形態ではVc
i=Vcc(電源電位))が入力される昇圧基準電圧入
力端子とをチップ内部で接続する。これにより、昇圧回
路211の出力端子の電圧が、昇圧基準電圧(Vci)
にNMOS(NM00)のしきい値電圧(Vth)を加
算した電圧になるまで、安定化コンデンサ(Co)(お
よび内部電源回路21が形成されるWell)から電荷
を引き抜き、昇圧回路211を初期化することができ
る。このように、本実施の形態によれば、昇圧回路21
1をオフし、昇圧回路211の出力端子に昇圧出力電圧
(VLOUT)が保持されている期間内に、再び昇圧回
路211をオンした時に、液晶ドライバIC(20)に
流れる余分な電流を防止することができ、それにより、
液晶表示装置の消費電力が増加するのを防止することが
可能となる。その上、本実施の形態では、昇圧回路21
1を初期化するために、新たな制御信号も不要となる。
このように、本実施の形態によれば、消費電力を低減す
るとともに、部品点数を低減させてコストを低減し、さ
らに、システム全体の小型化を図ることが容易となる。
なお、前記説明では、内部電源回路21がオフする場合
について説明したが、液晶ドライバIC(20)の電源
がオフする場合にも、本発明は適用可能である。
212の一例の回路構成を示す回路図である。この図5
に示す液晶駆動電圧生成回路は、液晶駆動電圧(VLC
D;即ち、出力安定化コンデンサ(Co)で安定化され
た昇圧出力電圧(VLOUT))を分割する(R1〜R
6)の抵抗で構成される抵抗分割回路と、この抵抗分割
回路で分割された電圧が入力されるオペアンプ(OP1
〜OP5)とを有する。ここで、各オペアンプ(OP1
〜OP5)は、ボルテージホロワ回路を構成し、当該各
ボルテージホロワ回路は、インピーダンス変換のために
設けられる。なお、本実施の形態では、抵抗分割回路を
構成する各抵抗(R1〜R6)の抵抗値を大きくするこ
とができ、抵抗分割回路に常時電流が流れる電流を小さ
くできるので、消費電力の増大が問題となることはな
い。
の概略構成を示すブロック図である。なお、図6では、
電位初期化回路213も合わせて図示している。図6に
示す昇圧回路は、分周回路231と、昇圧駆動クロック
生成部232と、2倍/3倍クロック切り換え部233
と、レベルシフタ・ドライバ部234と、昇圧部235
と、初期電圧設定部236とを有する。ここで、端子
(C1+,C1−)および端子(C2+,C2−)間に
は、昇圧用コンデンサが接続され、また、信号(AMP
−P)が、CPU20からの内部電源回路21をオン・
オフする制御信号である。
び昇圧駆動クロック生成部232のタイミングチャート
を示す図である。図6に示す分周回路231は、図7に
示すクロック(CLK0B)を32分周して、図7に示
すクロック(DCCK32)を生成する。また、図6に
示す昇圧駆動クロック生成部232は、図7に示すクロ
ック(CLK0B)およびクロック(DCCK32)に
基づき、クロック(φ1)およびクロック(φ2)を生
成する。
り換え部233の構成を示す回路図である。図6に示す
2倍/3倍クロック切り換え部233は、信号(AMP
−P)がHighレベル(以下、単に、Hレベルと称す
る。)の時に、クロック(φ1,φ2)が、ナンド回路
(NAND1,NAND2)を通過し、クロック(CP
1−N,CP4−N)となる。また、ナンド回路(NA
ND2)を通過したクロック(φ2)は、ノア回路(N
OR1,NOR2)に入力される。しかながら、ノア回
路は、一方の端子にHレベルの信号が入力されるとその
出力はLレベルとなるので、信号(BT−P)がLレベ
ルのときは、ノア回路(NOR1)に入力されたクロッ
ク(φ2)は、クロック(CP2−N)となり、信号
(BT−P)がhレベルのときは、ノア回路(NOR
2)に入力されたクロック(φ2)は、クロック(CP
3−N)となる。
バ部234、昇圧部235および初期電圧設定部236
の構成を示す回路図である。図9において、ダイオード
接続されたPMOS(MP0)が、図6に示す初期電圧
設定部236を構成し、このPMOS(MP0)は、昇
圧部235が停止している状態のときに、昇圧出力電圧
(VLOUT)を、昇圧基準電圧(Vci)よりPMO
S(MP0)のしきい値電圧(Vth)分降下した電圧
に維持する。また、図9において、レベルシフト回路
(LS1〜LS5)と、このレベルシフト回路(LS1
〜LS5)の出力が入力されるインバータ回路とが、図
6に示すレベルシフタ・ドライバ部234を構成する。
また、PMOS(MP1〜MP8)と、このPMOS
(MP1〜MP8)と対をなすNMOS(MN1〜MN
8)とで構成されるトランスファゲート回路が、図6に
示す昇圧部235を構成する。なお、同図において、
(a〜d)の記号が付与されているトランスファゲート
回路は、それぞれクロック(CP1−N〜CP4−N)
によりオン・オフされることを示している。
化して示す図である。同図において、括弧付きaないし
dのスイッチが、図9に示す各トランスファゲート回路
を示している。以下、図10、図11を用いて、図9に
示す昇圧部235の動作を簡単に説明する。図11に示
す充電期間には、スイッチaがオンとなり、昇圧用コン
デンサ(Cext1,Cext2)を充電基準電圧(V
ci)で充電する。次に、ノンオーバラップ期間後に、
2倍昇圧出力の場合には、スイッチ(b,d)がオンと
なり、2×Vciの電圧が安定化コンデンサ(Co)に
供給されるので、安定化コンデンサ(Co)から2×V
ciの昇圧出力電圧(VLOUT)が得られる。また、
3倍昇圧出力の場合には、スイッチ(c,d)がオンと
なり、3×Vciの電圧が安定化コンデンサ(Co)に
供給されるので、安定化コンデンサ(Co)から3×V
ciの昇圧出力電圧(VLOUT)が得られる。なお、
2倍/3倍切り換え動作時のトランスファゲート回路の
状態を表1に示す。
液晶ドライバIC(20)内に設けるようにしたが、電
位初期化回路213を、液晶ドライバIC(20)に外
側に外付けで設けるようにしてもよい。この場合には、
電位初期化回路213のNMOS(NM00)を、CP
U30から直接オン・オフすればよい。
液晶表示装置の概略構成は、図16に示す液晶表示装置
と同じであるので図示は省略する。図12は、本発明の
実施の形態の液晶ドライバIC(20)の電位初期化回
路213の概略構成を示すブロック図である。本実施の
形態は、液晶ドライバIC(20)の主電源(Vcc)
のオフに同期して、主電源(Vcc)が供給される電源
ラインの電圧降下を検出して、NMOS(NM00)を
オンとするようにしたものである。そのため、図12に
示すように、電位初期化回路213内に、Vccレベル
センス回路222が設けられる。
ス回路222の一例を示す回路図である。図12示すV
ccレベルセンス回路222は、NMOS(NM11)
と、このNMOS(NM11)のドレイン電極に接続さ
れる抵抗(R11)とで構成される。ここで、NMOS
(NM11)のゲート電極には、主電源(Vcc)が供
給される電源ラインの電圧が印加され、また、抵抗(R
11)の他方端子には、昇圧出力電圧(VLOUT)が
印可される。本実施の形態では、液晶ドライバIC(2
0)の主電源(Vcc)がオフとなると、主電源(Vc
c)が供給される電源ラインの電圧が降下するが、この
主電源(Vcc)が供給される電源ラインの電圧が、基
準電圧(GND)にNMOS(NM11)のしきい値電
圧(Vth)分を加算した電圧以下となると、NMOS
(NM11)がオフとなる。これにより、NMOS(N
M00)がオンとなり、昇圧出力電圧(VLOUT)が
出力される昇圧回路211の出力端子と、昇圧基準電圧
(Vci;本実施の形態ではVci=Vcc(電源電
位))が入力される昇圧基準電圧入力端子とをチップ内
部で接続し、昇圧回路211の出力端子の電圧が、昇圧
基準電圧(Vci)にNMOS(NM00)のしきい値
電圧(Vth)を加算した電圧になるまで、安定化コン
デンサ(Co)(および内部電源回路21が形成される
Well)から電荷を引き抜き、昇圧回路211を初期
化することができる。この場合に、NMOS(NM0
0)およびNMOS(NM11)は、一般のP型基板/
N型Wellの製造プロセスを用いて、他のNMOSあ
るいはPMOSと同一の製造工程で作成される。このよ
うに、本実施の形態によれば、昇圧回路211をオフ
し、昇圧回路211の出力端子に昇圧出力電圧が保持さ
れている期間内に、再び昇圧回路211をオンした時
に、液晶ドライバIC(20)に流れる余分な電流を防
止することができ、それにより、液晶表示装置の消費電
力が増加するのを防止することが可能となる。
圧(Vci)が、電源電圧(Vccに等しい場合につい
て説明したが、昇圧基準電圧(Vci)は、電源電圧
(Vcc)と異なる電圧であってもかまわない。この場
合に、図14に示すような回路構成とすることにより、
昇圧基準電圧(Vci)と、電源電圧(Vcc)との間
で、より高電圧の方を昇圧昇圧部235へ供給すること
が可能となる。なお、図14において、PMOS(MP
10,MP11)は、図9に示すPMOS(PM0)と
同様な動作を行い、また、PMOS(PM00,PM0
1)で構成される回路が、昇圧基準電圧(Vci)と、
電源電圧(Vcc)との間で、より高電圧の方を選択す
る。さらに、前記各実施の形態では、本発明をコントロ
ーラドライバに適用した実施の形態について説明した
が、本発明はこれに限定されるものでなく、図15に示
すような、制御回路23と液晶駆動回路26とで構成さ
れるLCDドライバにも適用可能であることはいうまで
もない。
前記実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明
は、前記実施の形態に限定されるものではなく、その要
旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは
勿論である。
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下
記の通りである。 (1)本発明の半導体集積回路装置によれば、電源オフ
時または内部電源回路オフ時に、内部電源回路の出力端
子の電圧を初期状態として、消費電力を低減することが
可能となる。
0)の概略構成を示すブロック図である。
成を示すブロック図である。
示す図である。
を示す回路図である。
構成を示す回路図である。
ロック図である。
生成部のタイミングチャートを示す図である。
成を示す回路図である。
および初期電圧設定部の構成を示す回路図である。
る。
である。
電位初期化回路の概略構成を示すブロック図である。
を示す回路図である。
である。
成を示すブロック図である。
ブロック図である。
すブロック図である。
すブロック図である。
…内部電源回路、22…インターフェイス回路、23…
制御回路、24…カウンタ、25…メモリ、26…液晶
駆動回路、30…CPU、40…システム電源、50…
電荷を引き抜く回路、51…抵抗分割回路、100…液
晶表示装置、211…昇圧回路、212…液晶駆動電圧
生成回路、213…電位初期化回路、221,LS…レ
ベルシフト回路、222…Vccレベルセンス回路、2
31…分周回路、232…昇圧駆動クロック生成部、2
33…2倍/3倍クロック切り換え部、234…レベル
シフタ・ドライバ部、235…昇圧部、236…初期電
圧設定部、Co…出力安定化コンデンサ、PM,MP,
PSB…P型MOSトランジスタ、NM,MN,NSB
…N型MOSトランジスタ,R…抵抗、OP…オペアン
プ、Cext…昇圧用コンデンサ。
Claims (1)
- 【請求項1】 出力端子に出力安定化コンデンサが接続
される内部電源回路を内蔵する半導体集積回路装置であ
って、 前記内部電源回路は、内部電源回路オフ時に、前記内部
電源回路の出力端子の電位を所定の電圧にする初期化回
路を備えることを特徴とする半導体集積回路装置。
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