JP2004341574A - 電源回路 - Google Patents
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Abstract
【課題】表示装置に電力を供給する電源回路において、低耐圧トランジスタや高閾値トランジスタで構成された電圧安定化回路を安定に駆動する。
【解決手段】基板上にマトリクス状に配列された信号線及び走査線と、信号線及び走査線の交差部に配置された薄膜トランジスタ及び表示素子と、走査線を駆動する走査線駆動回路と、信号線を駆動する信号線駆動回路を有する表示装置に電力を供給すべく、電圧変換回路２及び電圧安定化回路３〜５で構成された電源回路１において、電圧安定化回路４は信号線駆動回路の駆動に使用される電圧ＶＲ２を生成し、電圧安定化回路５は走査線駆動回路の駆動に使用される電圧ＶＲ３を生成する。電圧安定化回路４，５の駆動には、電圧変換回路２の出力電圧Ｖ２，Ｖ３を用いることで、これら電圧安定化回路を安定に駆動するために必要な電位差が、高電位電源と低電位電源の間に与えられる。
【選択図】 図１
【解決手段】基板上にマトリクス状に配列された信号線及び走査線と、信号線及び走査線の交差部に配置された薄膜トランジスタ及び表示素子と、走査線を駆動する走査線駆動回路と、信号線を駆動する信号線駆動回路を有する表示装置に電力を供給すべく、電圧変換回路２及び電圧安定化回路３〜５で構成された電源回路１において、電圧安定化回路４は信号線駆動回路の駆動に使用される電圧ＶＲ２を生成し、電圧安定化回路５は走査線駆動回路の駆動に使用される電圧ＶＲ３を生成する。電圧安定化回路４，５の駆動には、電圧変換回路２の出力電圧Ｖ２，Ｖ３を用いることで、これら電圧安定化回路を安定に駆動するために必要な電位差が、高電位電源と低電位電源の間に与えられる。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電源回路に関し、特に入力直流電圧を所望のレベルの直流電圧に変換するＤＣ／ＤＣコンバータの改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種のＤＣ／ＤＣコンバータの一例である、トランジスタなどの電子スイッチおよびコンデンサにより構成されるチャージポンプ型昇圧回路は，外部より供給される電圧を必要な高電圧に昇圧するための電圧変換回路である。この回路は電子スイッチを半導体トランジスタや薄膜トランジスタなどで集積化することにより、小型軽量化できるために、携帯電話やパーソナルコンピュータなどの携帯情報機器に用いられている。また、チャージポンプ回路はスイッチおよびコンデンサの組み合わせによって、外部より供給される電圧よりも低い電圧に降圧する回路や、極性を反転する回路を構成することができる。
【０００３】
ただし、チャージポンプ回路は、外部電源の電圧や電流を供給する負荷によって電圧が変動する不安定な電源でもある。そのために、安定な電圧を供給する必要がある場合には、チャージポンプ回路で生成した電圧を電圧安定化回路に供給して、この電圧安定化回路から安定な電圧を生成する構成が、一般に用いられる。
【０００４】
一般的に、電圧安定化回路は、差動増幅回路またはＯＰアンプ（演算増幅器）によって構成されることが多い（特許文献１参照）。図３は差動増幅回路３で構成された電圧安定化回路の例であり、Ｎ型トランジスタ２３，２４により差動回路が構成されており、トランジスタ２３のゲートには基準電圧Ｖｒｅｆ が印加され、トランジスタ２４のゲートには、回路出力ＶＲ１を抵抗２８，２９により分圧した電圧が印加されている。Ｐ型トランジスタ２１，２２はトランジスタ２３，２４のドレイン負荷であり、カレントミラー回路を構成している。
【０００５】
Ｐ型トランジスタ２７は出力段トランジスタであり、そのドレインから安定化された出力電圧ＶＲ１が導出される。Ｎ型トランジスタ２５、２６は、差動段および出力段の動作に必要なバイアス電流を流すために用いられる定電流回路である。
【０００６】
かかる構成において、図示せぬ電圧変換回路の出力Ｖ１を差動増幅回路３の高電位電源側に供給して、Ｐ型トランジスタ２７のゲート電圧を調節し、出力電圧ＶＲ１を調整するようになっている。この出力電圧を抵抗２８，２９で分圧した電圧と基準電圧Ｖｒｅｆ とが差動入力の負側および正側にそれぞれ入力されて、Ｐ型トランジスタ２７のゲート電圧が調節されるために、出力電圧ＶＲ１は基準電圧Ｖｒｅｆ と抵抗２８，２９の分圧比で決定される。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００２−１８９４５４号公報（図７）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
この図３に示すような差動増幅回路構成の電圧安定化回路では、高電位電源（Ｖ１）と低電位電源（ＶＳＳ）との間に３個以上のトランジスタが直列接続される構成のために、回路が安定に動作するためには、最低でもトランジスタの閾値電圧×直列トランジスタ数という高い電位差を、高電位電源と低電位電源の間に与える必要がある。
【０００９】
一方、この差動増幅回路を低い電圧で動作可能な閾値電圧の低いトランジスタで構成すると、差動増幅回路の高電位電源と低電位電源の間の電位差を下げることができる。しかしながら、上述の特許文献１の図７に示される電源のつなぎ方すなわち、高電位電源側に電圧変換回路の出力Ｖ１を、低電位電源側に接地レベルを与えると、差動増幅回路には電位差Ｖ１がかかる。一般に、閾値電圧の低いトランジスタは印加を許容される耐圧電圧も低い。そのため、電圧変換回路の出力が入力電圧を昇圧した高い電圧の場合には、差動増幅回路を構成する閾値の低いトランジスタに耐圧以上の電圧がかかる可能性があり、信頼性の点で問題がある。
【００１０】
本発明の目的は、入力電圧の電圧レベルを昇圧、降圧、極性変換する電圧変換回路と電圧安定化回路とにより構成された多値電圧電源回路において、電圧安定化回路を安定に動作させることが可能な回路構成を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明による電源回路は、直流入力電圧を電圧変換して複数の直流出力電圧として導出する電圧変換回路と、これ等複数の直流出力電圧を用いて安定化直流電圧を生成する電圧安定化回路とを含む電源回路であって、前記電圧安定化回路を安定に駆動するために必要な電位差を前記安定化回路の高電位電源と低電位電源の間に与えるように、前記電圧変換回路の複数の直流出力電圧のうち２つの出力を選択することを特徴とする。
【００１２】
本発明による他の電源回路は、直流入力電圧を電圧変換して複数の直流出力電圧として導出する電圧変換回路と、これ等複数の直流出力電圧を用いて安定化直流電圧を生成する電圧安定化回路とを含む電源回路であって、前記複数の直流出力電圧のうち２つの出力電圧を、前記電圧安定化回路の高電位電源と低電位電源とに用いたことを特徴とする。
【００１３】
本発明による更に他の電源回路は、基板上に互いにマトリクス状に配列された信号線および走査線と、前記信号線および走査線の各交差部に配置されたトランジスタおよび表示素子と、前記走査線を駆動する走査線駆動回路と、前記信号線を駆動する信号線駆動回路とを含む表示装置に電力を供給すべく、直流入力電圧を複数の安定化直流電圧に変換して出力するようにした電源回路であって、前記直流入力電圧を複数の直流出力電圧に変換する電圧変換回路と、前記電圧変換回路の複数の直流出力電圧のうち少なくとも第一の直流出力電圧を用いて、前記走査線駆動回路の駆動に使用される第一の安定化直流電圧を生成する第一の電圧安定化回路と、前記電圧変換回路の複数の直流出力電圧のうち、前記第一の直流出力電圧と、この第一の直流出力電圧よりも高い第二の直流出力電圧とを用いて、前記信号線駆動回路の駆動に使用される第二の安定化直流電圧を生成する第二の電圧安定化回路とを含むことを特徴とする。
【００１４】
本発明による別の電源回路は、基板上に互いにマトリクス状に配列された信号線および走査線と、前記信号線および走査線の各交差部に配置されたトランジスタおよび表示素子と、前記走査線を駆動する走査線駆動回路と、前記信号線を駆動する信号線駆動回路とを含む表示装置に電力を供給すべく、直流入力電圧を複数の安定化直流電圧に変換して出力するようにした電源回路であって、前記直流入力電圧を複数の直流出力電圧に変換する電圧変換回路と、前記電圧変換回路の複数の直流出力電圧のうち少なくとも第一の直流出力電圧を用いて、前記信号線駆動回路の駆動に使用される第一の安定化直流電圧を生成する第一の電圧安定化回路と、前記電圧変換回路の複数の直流出力電圧のうち、前記第一の直流出力電圧と、この第一の直流出力電圧よりも低い第二の直流出力電圧とを用いて、前記走査線駆動回路の駆動に使用される第二の安定化直流電圧を生成する第二の電圧安定化回路とを含むことを特徴とする。
【００１５】
本発明による更に別の電源回路は、基板上に互いにマトリクス状に配列された信号線および走査線と、前記信号線および走査線の各交差部に配置されたトランジスタおよび表示素子と、前記走査線を駆動する走査線駆動回路と、前記信号線を駆動する信号線駆動回路とを含む表示装置に電力を供給すべく、直流入力電圧を複数の安定化直流電圧に変換して出力するようにした電源回路であって、前記直流入力電圧を複数の直流出力電圧に変換する電圧変換回路と、前記電圧変換回路の複数の直流出力電圧のうち第一の直流出力電圧を用いて、前記信号線駆動回路の駆動に使用される第一の安定化直流電圧を生成する第一の電圧安定化回路と、前記電圧変換回路の複数の直流出力電圧のうち、前記第一の直流出力電圧と、この第一の直流出力電圧よりも高い第二の直流出力電圧とを用いて、前記走査線駆動回路の駆動に使用される第二の安定化直流電圧を生成する第二の電圧安定化回路とを含むことを特徴とする。
【００１６】
本発明による他の電源回路は、基板上に互いにマトリクス状に配列された信号線および走査線と、前記信号線および走査線の各交差部に配置されたトランジスタおよび表示素子と、前記走査線を駆動する走査線駆動回路と、前記信号線を駆動する信号線駆動回路とを含む表示装置に電力を供給すべく、直流入力電圧を複数の安定化直流電圧に変換して出力するようにした電源回路であって、前記直流入力電圧を複数の直流出力電圧に変換し、そのうちの第一の直流出力電圧を前記走査線駆動回路の駆動のために出力する電圧変換回路と、前記複数の直流出力電圧のうち前記第一の直流出力電圧よりも高い第二の直流出力電圧と前記第一の直流出力電圧とを用いて、前記信号線駆動回路の駆動に使用される安定化直流電圧を生成する電圧安定化回路とを含むことを特徴とする。
【００１７】
本発明の作用を述べる。入力電圧の電圧レベルを昇圧、降圧、極性変換するなどの変換機能を有した電圧変換回路と、安定な電圧を出力する複数の電圧安定化回路とで構成された多値電圧出力電源回路において、電圧変換回路の出力のうち、電圧安定化回路を安定に駆動するために必要な電位差を安定化回路の高電位電源と低電位電源の間に与えるように２つの出力を選択する。
【００１８】
このように、電圧変換回路の出力のうち、電圧安定化回路を安定に駆動するために必要な電位差を、安定化回路の高電位電源と低電位電源の間に与えるように２つの出力を選択することで、電圧安定化回路を安定に駆動することが可能となる。また、複数の電圧安定化回路それぞれの高電位電源と低電位電源の間の電位差がほぼ等しくなるように電圧変換回路の出力を選択することで、複数の電圧安定化回路を同等の閾値、耐圧をもつトランジスタで構成することができる。
【００１９】
また、入力電圧の電圧レベルを昇圧、降圧、極性変換するなどの変換機能を有した電圧変換回路と、安定な電圧を出力する複数の電圧安定化回路とで構成された多値電圧出力電源回路において、少なくとも１つ以上の電圧安定化回路の駆動に、電圧変換回路の出力電圧のうち、接地電位以上の２つの出力を用いる。
【００２０】
これにより、電圧安定化回路の低電位電源側の電位と高電位電源側の電位との差を、低電位と接地電位との差および高電位と接地電位との差よりも下げることが可能となり、電圧安定化回路を構成するトランジスタの耐圧電圧を下げることができる。
【００２１】
また、電圧安定化回路や電圧変換回路を構成するトランジスタの一部または全部を薄膜トランジスタとすることにより、この電源回路が、当該電源回路により駆動される表示装置を構成する画素トランジスタと同一工程、同時、同一基板上に製造することが可能となり、低コスト化に寄与する。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照しつつ本発明の実施の形態について詳細に説明する。図１は本発明の一実施の形態を示す回路図である。図１を参照すると、本発明の電源回路１においては、直流入力電圧ＶＤＤから電圧変換回路２により、電圧レベルを変換、すなわち、昇圧、降圧、極性変換した複数の出力Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３を生成した後、Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３を電圧安定化回路３〜５へ入力して安定化電圧ＶＲ１，ＶＲ２，ＶＲ３を電源回路外部に出力するものである。
【００２３】
ここでは、一例として、電圧変換回路２がコンデンサとスイッチで構成されるチャージポンプ回路とし、入力電圧ＶＤＤの４倍の電圧が出力Ｖ１から、２倍の電圧が出力Ｖ２から、−２倍の電圧がＶ３から、それぞれ出力されるとする。また、入力電圧ＶＤＤは電池などの低電圧源から供給されるものとする。
【００２４】
電圧変換回路は、例えば、図２に示すように、電子スイッチとコンデンサを含むチャージポンプ回路で構成される。電子スイッチとしては、例えば、トランジスタを用いてよい。第１のチャージポンプ回路は、入力をＶＤＤとして、スイッチ４１〜４４、昇圧コンデンサ４５、平滑コンデンサ４６を用いて、出力Ｖ２から入力電圧ＶＤＤの２倍の電圧を出力する。
【００２５】
第２のチャージポンプ回路は、入力をＶ２として、スイッチ４７〜５０、昇圧コンデンサ５１、平滑コンデンサ５２を用いて、出力Ｖ１より入力電圧ＶＤＤの４倍の電圧を出力する。第３のチャージポンプ回路は、入力をＶ２として、スイッチ５３〜５６、コンデンサ５７、平滑コンデンサ５８を用いて、出力Ｖ３より入力電圧ＶＤＤの−２倍の電圧を出力する。
【００２６】
電圧変換回路２の出力Ｖ１を入力とした第１の電圧安定化回路３からは、Ｖ１よりも低い安定した電圧ＶＲ１が出力される。また、電圧変換回路２の出力Ｖ２を入力とした第２の電圧安定化回路４からは、Ｖ２よりも低い安定した電圧ＶＲ２が出力される。
【００２７】
これらの電圧安定化回路は、例えば、図３や図４に示すような差動増幅回路３，４で構成される。電圧変換回路２の負電圧出力Ｖ３を入力とした第３の電圧安定化回路５からは、Ｖ３よりも高い安定した電圧ＶＲ３が出力される。この第３の電圧安定化回路５は、例えば、図５に示すような差動増幅回路５で構成される。これ等電圧安定化回路３〜５の各出力の関係としては、ＶＲ１はＶＲ２の２倍程度、ＶＲ３はＶＲ２の−１倍程度とする。
【００２８】
なお、図４において、図３と同等部分は同一符号により示しており、その説明は省略する。また、図５においては、Ｐ型トランジスタ３３，３４により差動回路を構成し、これ等のドレイン負荷としてＮ型トランジスタ３１，３２によるカレントミラー回路を使用し、出力段としてＮ型トランジスタ３７を用いている。また、Ｐ型トランジスタ３５，３６により、差動段と出力段の定電流源を構成している。そして、回路出力ＶＲ３を抵抗３８，３９によ分圧して差動入力の負側へ供給している。この回路５の動作は図３の回路のそれと同一である。
【００２９】
本発明では、電圧安定化回路４を駆動するのに、電圧変換回路２の出力である電圧Ｖ２の他に、電圧変換回路２の他の出力である電圧Ｖ３を用いる点に特徴がある。すなわち、電圧安定化回路４を構成する差動増幅回路の高電位電源をＶ２とし、低電位電源をＶ３とする点に特徴を有している。
【００３０】
以下に、本実施の形態の動作について説明する。図２に示した電圧変換回路は、スイッチのオンオフを互いに相反するタイミングＡ，Ｂで切り替えることにより動作するものであり、各スイッチの動作タイミングＡ，Ｂは、各スイッチの下側にそれぞれ示している。
【００３１】
第１のチャージポンプ回路では、タイミングＡのとき、スイッチ４１，４２が導通して、昇圧コンデンサ４５には、入力電圧に等しい電圧ＶＤＤが保持される。次に、タイミングＢに切り替わったとき、スイッチ４３，４４が導通して、出力端子Ｖ２には、入力電圧ＶＤＤと昇圧コンデンサ４５に保持された電圧の和である２×ＶＤＤが出力される。
【００３２】
第２のチャージポンプ回路では、タイミングＡのとき、スイッチ４７，４８が導通して、昇圧コンデンサ５１には、出力Ｖ２と等しい電圧２×ＶＤＤが保持される。次に、タイミングＢに切り替わったとき、スイッチ４９，５０が導通して、出力端子Ｖ１には、Ｖ１の電位と昇圧コンデンサ５１に保持された電圧２×ＶＤＤの和である４×ＶＤＤが出力される。
【００３３】
第３のチャージポンプ回路では、タイミングＡのとき、スイッチ５３，５４が導通して、コンデンサ５７には、出力Ｖ２と等しい電圧２×ＶＤＤが保持される。次に、タイミングＢに切り替わったとき、スイッチ５５，５６が導通して、出力端子Ｖ３には、Ｖ２の電圧を反転した負電圧、−２×ＶＤＤが出力される。
【００３４】
電圧変換回路の出力Ｖ１から入力電圧ＶＤＤの４倍の電圧が出力されると、電圧安定化回路３には、高電位電源側と低電位電源側の電位差として、入力電圧ＶＤＤの４倍が与えられる。よって、電圧安定化回路３の差動増幅回路は、高電位電源と低電位電源の電位差４×ＶＤＤで動作するように設計される。ここで、この電位差４×ＶＤＤは、電池などから供給される入力電圧ＶＤＤに比べて高いことから、電子回路を構成するトランジスタとして、閾値の高い薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を用いることが可能となる。
【００３５】
また、電圧変換回路の出力Ｖ２から入力電圧ＶＤＤの２倍の電圧が、出力Ｖ１から入力電圧ＶＤＤの−２倍の電圧が、それぞれ出力されると、電圧安定化回路４には、高電位電源側と低電位電源側の電位差として入力電圧ＶＤＤの４倍が与えられる。よって、電圧安定化回路４の差動増幅回路は、高電位電源と低電位電源の電位差４×ＶＤＤで動作するように設計された、電圧安定化回路３の差動増幅回路と同じ設計でも動作することができる。すなわち、電圧安定化回路４の出力する電圧ＶＲ２は、電圧安定化回路３の出力する電圧ＶＲ１に比べ１／２程度と低いが、同様の閾値、耐圧を持ったトランジスタで構成することができる。
【００３６】
さらに、電圧安定化回路５には、高電位電源側に入力電圧の２倍の電圧であるＶ２が、低電位電源側には入力電圧の−２倍の電圧であるＶ１が、それぞれ印加されるので、高電位電源側と低電位電源側の電位差は入力電圧ＶＤＤの４倍が与えられる。よって、電圧安定化回路５の差動増幅回路に関しても、電圧安定化回路３および電圧安定化回路４と同様の閾値、耐圧を持ったトランジスタで構成することができる。
【００３７】
図６は本発明の第２の実施の形態を表す回路図であり、図１と同等部分は同一符号にて示している。本実施の形態は、第１の実施の形態と同様に、入力電圧ＶＤＤから電圧変換回路２により、電圧レベルを変換、すなわち、昇圧、降圧、極性変換した複数の出力Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３を生成した後、Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３をそれぞれ電圧安定化回路３〜５に入力して、安定化電圧ＶＲ１，ＶＲ２，ＶＲ３を電源回路外部に出力する電源回路である。
【００３８】
電圧変換回路２および電圧安定化回路３〜５の出力電圧は第１の実施の形態と同じとする。第１の実施の形態との差異は、電圧変換回路２と電圧安定化回路３〜５の接続関係にある。すなわち、電圧安定化回路３の低電位電源側を、電圧変換回路２の出力のうち入力電圧の２倍となるＶ２の電位としている。また電圧安定化回路４の低電位電源側および電圧安定化回路５の高電位側を接地電位ＶＳＳとしている。
【００３９】
電圧変換回路２からの出力がＶ１＝４×ＶＤＤ，Ｖ２＝２×ＶＤＤ，Ｖ３＝−２×ＶＤＤの場合、各電圧安定化回路の高電位電源と低電位電源の電位差はそれぞれ２×ＶＤＤとなるため、同じ閾値、耐圧を持ったトランジスタで構成することができる。また、第１の実施の形態と比べると、各電圧安定化回路に印加される電源の電位差が低くなるため、耐圧および閾値の低いトランジスタを用いることができる。
【００４０】
【実施例】
以下に、図面を参照して本発明の具体的実施例について説明する。図７は前述の実施の形態による多値出力電源回路を用いた表示装置、例えば、液晶表示装置のブロック図の例である。本実施例における表示装置は、表示パネル本体１０１、信号線駆動回路１０２、走査線駆動回路１０３、電源回路１０４、制御回路１０５で構成される。
【００４１】
表示パネル本体１０１は、図面の横方向に配列されて縦方向に延びる信号線１０６と、図面の縦方向に配列されて横方向に延びる走査線１０７とを含む。各画素は、ＴＦＴ１０８、画素容量１０９、液晶１１０とにより構成される。ＴＦＴ１０８のゲート端子は走査線１０７に、ソース（ドレイン）端子は信号線１０６に、それぞれ接続される。また、ＴＦＴ１０８のドレイン（ソース）端子には画素容量１０９及び液晶素子１１０がそれぞれ接続される。画素容量１０９及び液晶素子１１０のＴＦＴ１０８と接続しない側の端子は、例えば、図示せぬ共通電極に接続される。
【００４２】
信号線駆動回路１０２は表示データに基づいた信号電圧を出力して信号線１０６を駆動する。走査線駆動回路１０３はＴＦＴ１０８の選択／非選択電圧を出力して走査線１０７を駆動する。制御回路１０５は走査線駆動回路１０３および信号線駆動回路１０２による駆動のタイミングをコントロールする。電源回路１０４は、信号線駆動回路１０２が出力する信号電圧や、走査線駆動回路１０３が出力する選択／非選択電圧を生成して各駆動回路に供給する。
【００４３】
信号線駆動回路１０２が出力する信号電圧は液晶に印加する程度の低い電圧であるが、これにより画素容量の電荷が充放電されるため、高い電流駆動能力が必要となる。一方、走査線駆動回路１０３が出力する選択／非選択電圧はＴＦＴ１０８のゲート端子に印加されるため、電流駆動能力は低くてもよい。しかしながら、選択電圧は信号電圧の高レベルよりもＴＦＴ１０８の閾値以上高い必要があり高電圧となる。また、非選択電圧は信号電圧の低レベルよりも低くするため、負電圧が必要となる。
【００４４】
本実施例における電源回路１０４は、例えば、図１に示したような信号線駆動回路１０２に供給する電圧ＶＲ２と、走査線駆動回路１０３に供給する選択電圧ＶＲ１と非選択電圧ＶＲ３とを生成する。電源回路の出力ＶＲ１を生成する電圧安定化回路３は電圧変換回路２の出力Ｖ１および接地電位ＶＳＳで駆動する。Ｖ１は、例えば、電源回路１の入力電圧ＶＤＤを４倍に整数倍昇圧した電圧である。電源回路の出力ＶＲ２を生成する電圧安定化回路４は電圧変換回路２の出力Ｖ２およびＶ３で駆動する。Ｖ２は、例えば、入力電圧ＶＤＤを２倍に整数倍昇圧した電圧、Ｖ３は例えば、入力電圧ＶＤＤを−２倍に極性反転整数倍昇圧した電圧である。また、電源回路の出力ＶＲ３を生成する電圧安定化回路５は、電圧変換回路２の出力Ｖ３およびＶ２で駆動する。
【００４５】
電圧安定化回路３の高電位側電源と低電位側電源との電位差は４×ＶＤＤと高電位であるため、ＴＦＴ１０８と同じ程度の閾値電圧や耐圧電圧のトランジスタで構成した場合でも、安定に動作することができる。また、電圧安定化回路４の高電位側電源と低電位側電源との電位差も４×ＶＤＤであるため、電圧安定化回路３と同じ構成の回路で安定に動作することができる。
【００４６】
もし、電圧安定化回路４の高電位側電源を出力ＶＲ２よりも高い２×ＶＤＤとして、低電位側電源を電圧安定化回路３と同様に接地電位ＶＳＳに変更すると、電圧安定化回路４は電圧安定化回路３と同じ構成、すなわちＴＦＴ１０８による構成では、高電位側と低電位側の電位差が２×ＶＤＤと下がるため、安定に動作できなくなる。よって、低電圧で動作する別の電圧安定化回路を設計する必要が出てくる。
【００４７】
同様に、電圧安定化回路５の高電位側電源と低電位側電源との電位差も４×ＶＤＤであるため、電圧安定化回路３と同等のトランジスタおよび回路構成で安定に動作させることができる。
【００４８】
こうすることにより、電圧安定化回路３〜５を、画素を構成するＴＦＴ１０８と同じトランジスタで構成した場合でも、電源回路を安定に動作させることができる。これにより電源回路を、画素ＴＦＴや走査線駆動回路、信号線駆動回路と同じガラス基板上に、同一工程で作ることが可能となるという利点がある。
【００４９】
図８は、表示装置用電源として、図１を変形した電源回路を示す図である。図１との違いは、走査線駆動回路に供給する選択／非選択電圧として，電圧変換回路２の出力を、電圧安定化回路を介することなく、そのまま用いている点である。
【００５０】
一般に、走査線駆動回路の電圧は画素ＴＦＴ１０８のゲート端子に印加されるため、消費電力が低く、供給する電流の変動も小さい。そのため、チャージポンプ回路などで構成された電圧変換回路２の出力で、直接走査線駆動回路１０３を駆動することも可能である。一方、信号線駆動回路用電圧は、消費電力が高く、供給する電流の変化も大きいため、電圧安定化回路４を用いる必要がある。本実施例では、電圧安定化回路４を駆動するために、低電位側電源に走査線駆動回路の非選択電圧Ｖ３を用いている点が特徴である。これにより、電圧安定化回路４を安定に動作させるために、新たな負電源を用意する必要がなく、省スペースの構成となる。
【００５１】
【発明の効果】
本発明によれば、閾値の高いトランジスタで構成した電圧安定化回路を安定に駆動することができるという効果がある。その理由は、電圧変換回路の出力のうち、電圧安定化回路の高電位側電源と低電位側電源に入力する電圧２種類を、その差が、電圧安定化回路を安定に駆動するのに必要な電位差となるように、選択することによる。これにより、閾値の高いトランジスタ、例えば、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）で電圧安定化回路を構成することが可能となる。
【００５２】
また、本発明によれば、出力電圧よりも低い耐圧を持つトランジスタにより電圧安定化回路を構成することが可能となるという効果がある。その理由は、電圧変換回路の出力のうち、接地レベルよりも高い電圧２種類を電圧安定化回路の高電位側電源および低電位側電源に選択して入力することで、電圧安定化回路に印加される電位差が下がることによる。これにより、電源回路に入力する電圧程度の低い電圧で動作する閾値の低いトランジスタで電圧安定化回路を構成することができ、省スペース、省電力化に寄与する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態による電源回路を示す図である。
【図２】図１の電圧変換回路２の例を示す図である。
【図３】図１の電圧安定化回路３の例を示す図である。
【図４】図１の電圧安定化回路４の例を示す図である。
【図５】図１の電圧安定化回路５の例を示す図である。
【図６】本発明の他の実施の形態による電源回路を示す図である。
【図７】本発明の電源回路を表示装置に適用した場合の実施例を示す図である。
【図８】本発明の更に他の実施の形態による電源回路を示す図である。
【符号の説明】
１ 電源回路
２ 電圧変換回路
３〜５ 電圧安定化回路
１０１ 表示パネル
１０２ 信号線駆動回路
１０３ 走査線駆動回路
１０４ 電源回路
１０５ 制御回路
１０６ 信号線
１０７ 走査線
１０８ ＴＦＴ
１０９ 画素容量
１１０ 液晶素子
１１１ 共通電極
【発明の属する技術分野】
本発明は電源回路に関し、特に入力直流電圧を所望のレベルの直流電圧に変換するＤＣ／ＤＣコンバータの改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種のＤＣ／ＤＣコンバータの一例である、トランジスタなどの電子スイッチおよびコンデンサにより構成されるチャージポンプ型昇圧回路は，外部より供給される電圧を必要な高電圧に昇圧するための電圧変換回路である。この回路は電子スイッチを半導体トランジスタや薄膜トランジスタなどで集積化することにより、小型軽量化できるために、携帯電話やパーソナルコンピュータなどの携帯情報機器に用いられている。また、チャージポンプ回路はスイッチおよびコンデンサの組み合わせによって、外部より供給される電圧よりも低い電圧に降圧する回路や、極性を反転する回路を構成することができる。
【０００３】
ただし、チャージポンプ回路は、外部電源の電圧や電流を供給する負荷によって電圧が変動する不安定な電源でもある。そのために、安定な電圧を供給する必要がある場合には、チャージポンプ回路で生成した電圧を電圧安定化回路に供給して、この電圧安定化回路から安定な電圧を生成する構成が、一般に用いられる。
【０００４】
一般的に、電圧安定化回路は、差動増幅回路またはＯＰアンプ（演算増幅器）によって構成されることが多い（特許文献１参照）。図３は差動増幅回路３で構成された電圧安定化回路の例であり、Ｎ型トランジスタ２３，２４により差動回路が構成されており、トランジスタ２３のゲートには基準電圧Ｖｒｅｆ が印加され、トランジスタ２４のゲートには、回路出力ＶＲ１を抵抗２８，２９により分圧した電圧が印加されている。Ｐ型トランジスタ２１，２２はトランジスタ２３，２４のドレイン負荷であり、カレントミラー回路を構成している。
【０００５】
Ｐ型トランジスタ２７は出力段トランジスタであり、そのドレインから安定化された出力電圧ＶＲ１が導出される。Ｎ型トランジスタ２５、２６は、差動段および出力段の動作に必要なバイアス電流を流すために用いられる定電流回路である。
【０００６】
かかる構成において、図示せぬ電圧変換回路の出力Ｖ１を差動増幅回路３の高電位電源側に供給して、Ｐ型トランジスタ２７のゲート電圧を調節し、出力電圧ＶＲ１を調整するようになっている。この出力電圧を抵抗２８，２９で分圧した電圧と基準電圧Ｖｒｅｆ とが差動入力の負側および正側にそれぞれ入力されて、Ｐ型トランジスタ２７のゲート電圧が調節されるために、出力電圧ＶＲ１は基準電圧Ｖｒｅｆ と抵抗２８，２９の分圧比で決定される。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００２−１８９４５４号公報（図７）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
この図３に示すような差動増幅回路構成の電圧安定化回路では、高電位電源（Ｖ１）と低電位電源（ＶＳＳ）との間に３個以上のトランジスタが直列接続される構成のために、回路が安定に動作するためには、最低でもトランジスタの閾値電圧×直列トランジスタ数という高い電位差を、高電位電源と低電位電源の間に与える必要がある。
【０００９】
一方、この差動増幅回路を低い電圧で動作可能な閾値電圧の低いトランジスタで構成すると、差動増幅回路の高電位電源と低電位電源の間の電位差を下げることができる。しかしながら、上述の特許文献１の図７に示される電源のつなぎ方すなわち、高電位電源側に電圧変換回路の出力Ｖ１を、低電位電源側に接地レベルを与えると、差動増幅回路には電位差Ｖ１がかかる。一般に、閾値電圧の低いトランジスタは印加を許容される耐圧電圧も低い。そのため、電圧変換回路の出力が入力電圧を昇圧した高い電圧の場合には、差動増幅回路を構成する閾値の低いトランジスタに耐圧以上の電圧がかかる可能性があり、信頼性の点で問題がある。
【００１０】
本発明の目的は、入力電圧の電圧レベルを昇圧、降圧、極性変換する電圧変換回路と電圧安定化回路とにより構成された多値電圧電源回路において、電圧安定化回路を安定に動作させることが可能な回路構成を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明による電源回路は、直流入力電圧を電圧変換して複数の直流出力電圧として導出する電圧変換回路と、これ等複数の直流出力電圧を用いて安定化直流電圧を生成する電圧安定化回路とを含む電源回路であって、前記電圧安定化回路を安定に駆動するために必要な電位差を前記安定化回路の高電位電源と低電位電源の間に与えるように、前記電圧変換回路の複数の直流出力電圧のうち２つの出力を選択することを特徴とする。
【００１２】
本発明による他の電源回路は、直流入力電圧を電圧変換して複数の直流出力電圧として導出する電圧変換回路と、これ等複数の直流出力電圧を用いて安定化直流電圧を生成する電圧安定化回路とを含む電源回路であって、前記複数の直流出力電圧のうち２つの出力電圧を、前記電圧安定化回路の高電位電源と低電位電源とに用いたことを特徴とする。
【００１３】
本発明による更に他の電源回路は、基板上に互いにマトリクス状に配列された信号線および走査線と、前記信号線および走査線の各交差部に配置されたトランジスタおよび表示素子と、前記走査線を駆動する走査線駆動回路と、前記信号線を駆動する信号線駆動回路とを含む表示装置に電力を供給すべく、直流入力電圧を複数の安定化直流電圧に変換して出力するようにした電源回路であって、前記直流入力電圧を複数の直流出力電圧に変換する電圧変換回路と、前記電圧変換回路の複数の直流出力電圧のうち少なくとも第一の直流出力電圧を用いて、前記走査線駆動回路の駆動に使用される第一の安定化直流電圧を生成する第一の電圧安定化回路と、前記電圧変換回路の複数の直流出力電圧のうち、前記第一の直流出力電圧と、この第一の直流出力電圧よりも高い第二の直流出力電圧とを用いて、前記信号線駆動回路の駆動に使用される第二の安定化直流電圧を生成する第二の電圧安定化回路とを含むことを特徴とする。
【００１４】
本発明による別の電源回路は、基板上に互いにマトリクス状に配列された信号線および走査線と、前記信号線および走査線の各交差部に配置されたトランジスタおよび表示素子と、前記走査線を駆動する走査線駆動回路と、前記信号線を駆動する信号線駆動回路とを含む表示装置に電力を供給すべく、直流入力電圧を複数の安定化直流電圧に変換して出力するようにした電源回路であって、前記直流入力電圧を複数の直流出力電圧に変換する電圧変換回路と、前記電圧変換回路の複数の直流出力電圧のうち少なくとも第一の直流出力電圧を用いて、前記信号線駆動回路の駆動に使用される第一の安定化直流電圧を生成する第一の電圧安定化回路と、前記電圧変換回路の複数の直流出力電圧のうち、前記第一の直流出力電圧と、この第一の直流出力電圧よりも低い第二の直流出力電圧とを用いて、前記走査線駆動回路の駆動に使用される第二の安定化直流電圧を生成する第二の電圧安定化回路とを含むことを特徴とする。
【００１５】
本発明による更に別の電源回路は、基板上に互いにマトリクス状に配列された信号線および走査線と、前記信号線および走査線の各交差部に配置されたトランジスタおよび表示素子と、前記走査線を駆動する走査線駆動回路と、前記信号線を駆動する信号線駆動回路とを含む表示装置に電力を供給すべく、直流入力電圧を複数の安定化直流電圧に変換して出力するようにした電源回路であって、前記直流入力電圧を複数の直流出力電圧に変換する電圧変換回路と、前記電圧変換回路の複数の直流出力電圧のうち第一の直流出力電圧を用いて、前記信号線駆動回路の駆動に使用される第一の安定化直流電圧を生成する第一の電圧安定化回路と、前記電圧変換回路の複数の直流出力電圧のうち、前記第一の直流出力電圧と、この第一の直流出力電圧よりも高い第二の直流出力電圧とを用いて、前記走査線駆動回路の駆動に使用される第二の安定化直流電圧を生成する第二の電圧安定化回路とを含むことを特徴とする。
【００１６】
本発明による他の電源回路は、基板上に互いにマトリクス状に配列された信号線および走査線と、前記信号線および走査線の各交差部に配置されたトランジスタおよび表示素子と、前記走査線を駆動する走査線駆動回路と、前記信号線を駆動する信号線駆動回路とを含む表示装置に電力を供給すべく、直流入力電圧を複数の安定化直流電圧に変換して出力するようにした電源回路であって、前記直流入力電圧を複数の直流出力電圧に変換し、そのうちの第一の直流出力電圧を前記走査線駆動回路の駆動のために出力する電圧変換回路と、前記複数の直流出力電圧のうち前記第一の直流出力電圧よりも高い第二の直流出力電圧と前記第一の直流出力電圧とを用いて、前記信号線駆動回路の駆動に使用される安定化直流電圧を生成する電圧安定化回路とを含むことを特徴とする。
【００１７】
本発明の作用を述べる。入力電圧の電圧レベルを昇圧、降圧、極性変換するなどの変換機能を有した電圧変換回路と、安定な電圧を出力する複数の電圧安定化回路とで構成された多値電圧出力電源回路において、電圧変換回路の出力のうち、電圧安定化回路を安定に駆動するために必要な電位差を安定化回路の高電位電源と低電位電源の間に与えるように２つの出力を選択する。
【００１８】
このように、電圧変換回路の出力のうち、電圧安定化回路を安定に駆動するために必要な電位差を、安定化回路の高電位電源と低電位電源の間に与えるように２つの出力を選択することで、電圧安定化回路を安定に駆動することが可能となる。また、複数の電圧安定化回路それぞれの高電位電源と低電位電源の間の電位差がほぼ等しくなるように電圧変換回路の出力を選択することで、複数の電圧安定化回路を同等の閾値、耐圧をもつトランジスタで構成することができる。
【００１９】
また、入力電圧の電圧レベルを昇圧、降圧、極性変換するなどの変換機能を有した電圧変換回路と、安定な電圧を出力する複数の電圧安定化回路とで構成された多値電圧出力電源回路において、少なくとも１つ以上の電圧安定化回路の駆動に、電圧変換回路の出力電圧のうち、接地電位以上の２つの出力を用いる。
【００２０】
これにより、電圧安定化回路の低電位電源側の電位と高電位電源側の電位との差を、低電位と接地電位との差および高電位と接地電位との差よりも下げることが可能となり、電圧安定化回路を構成するトランジスタの耐圧電圧を下げることができる。
【００２１】
また、電圧安定化回路や電圧変換回路を構成するトランジスタの一部または全部を薄膜トランジスタとすることにより、この電源回路が、当該電源回路により駆動される表示装置を構成する画素トランジスタと同一工程、同時、同一基板上に製造することが可能となり、低コスト化に寄与する。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照しつつ本発明の実施の形態について詳細に説明する。図１は本発明の一実施の形態を示す回路図である。図１を参照すると、本発明の電源回路１においては、直流入力電圧ＶＤＤから電圧変換回路２により、電圧レベルを変換、すなわち、昇圧、降圧、極性変換した複数の出力Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３を生成した後、Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３を電圧安定化回路３〜５へ入力して安定化電圧ＶＲ１，ＶＲ２，ＶＲ３を電源回路外部に出力するものである。
【００２３】
ここでは、一例として、電圧変換回路２がコンデンサとスイッチで構成されるチャージポンプ回路とし、入力電圧ＶＤＤの４倍の電圧が出力Ｖ１から、２倍の電圧が出力Ｖ２から、−２倍の電圧がＶ３から、それぞれ出力されるとする。また、入力電圧ＶＤＤは電池などの低電圧源から供給されるものとする。
【００２４】
電圧変換回路は、例えば、図２に示すように、電子スイッチとコンデンサを含むチャージポンプ回路で構成される。電子スイッチとしては、例えば、トランジスタを用いてよい。第１のチャージポンプ回路は、入力をＶＤＤとして、スイッチ４１〜４４、昇圧コンデンサ４５、平滑コンデンサ４６を用いて、出力Ｖ２から入力電圧ＶＤＤの２倍の電圧を出力する。
【００２５】
第２のチャージポンプ回路は、入力をＶ２として、スイッチ４７〜５０、昇圧コンデンサ５１、平滑コンデンサ５２を用いて、出力Ｖ１より入力電圧ＶＤＤの４倍の電圧を出力する。第３のチャージポンプ回路は、入力をＶ２として、スイッチ５３〜５６、コンデンサ５７、平滑コンデンサ５８を用いて、出力Ｖ３より入力電圧ＶＤＤの−２倍の電圧を出力する。
【００２６】
電圧変換回路２の出力Ｖ１を入力とした第１の電圧安定化回路３からは、Ｖ１よりも低い安定した電圧ＶＲ１が出力される。また、電圧変換回路２の出力Ｖ２を入力とした第２の電圧安定化回路４からは、Ｖ２よりも低い安定した電圧ＶＲ２が出力される。
【００２７】
これらの電圧安定化回路は、例えば、図３や図４に示すような差動増幅回路３，４で構成される。電圧変換回路２の負電圧出力Ｖ３を入力とした第３の電圧安定化回路５からは、Ｖ３よりも高い安定した電圧ＶＲ３が出力される。この第３の電圧安定化回路５は、例えば、図５に示すような差動増幅回路５で構成される。これ等電圧安定化回路３〜５の各出力の関係としては、ＶＲ１はＶＲ２の２倍程度、ＶＲ３はＶＲ２の−１倍程度とする。
【００２８】
なお、図４において、図３と同等部分は同一符号により示しており、その説明は省略する。また、図５においては、Ｐ型トランジスタ３３，３４により差動回路を構成し、これ等のドレイン負荷としてＮ型トランジスタ３１，３２によるカレントミラー回路を使用し、出力段としてＮ型トランジスタ３７を用いている。また、Ｐ型トランジスタ３５，３６により、差動段と出力段の定電流源を構成している。そして、回路出力ＶＲ３を抵抗３８，３９によ分圧して差動入力の負側へ供給している。この回路５の動作は図３の回路のそれと同一である。
【００２９】
本発明では、電圧安定化回路４を駆動するのに、電圧変換回路２の出力である電圧Ｖ２の他に、電圧変換回路２の他の出力である電圧Ｖ３を用いる点に特徴がある。すなわち、電圧安定化回路４を構成する差動増幅回路の高電位電源をＶ２とし、低電位電源をＶ３とする点に特徴を有している。
【００３０】
以下に、本実施の形態の動作について説明する。図２に示した電圧変換回路は、スイッチのオンオフを互いに相反するタイミングＡ，Ｂで切り替えることにより動作するものであり、各スイッチの動作タイミングＡ，Ｂは、各スイッチの下側にそれぞれ示している。
【００３１】
第１のチャージポンプ回路では、タイミングＡのとき、スイッチ４１，４２が導通して、昇圧コンデンサ４５には、入力電圧に等しい電圧ＶＤＤが保持される。次に、タイミングＢに切り替わったとき、スイッチ４３，４４が導通して、出力端子Ｖ２には、入力電圧ＶＤＤと昇圧コンデンサ４５に保持された電圧の和である２×ＶＤＤが出力される。
【００３２】
第２のチャージポンプ回路では、タイミングＡのとき、スイッチ４７，４８が導通して、昇圧コンデンサ５１には、出力Ｖ２と等しい電圧２×ＶＤＤが保持される。次に、タイミングＢに切り替わったとき、スイッチ４９，５０が導通して、出力端子Ｖ１には、Ｖ１の電位と昇圧コンデンサ５１に保持された電圧２×ＶＤＤの和である４×ＶＤＤが出力される。
【００３３】
第３のチャージポンプ回路では、タイミングＡのとき、スイッチ５３，５４が導通して、コンデンサ５７には、出力Ｖ２と等しい電圧２×ＶＤＤが保持される。次に、タイミングＢに切り替わったとき、スイッチ５５，５６が導通して、出力端子Ｖ３には、Ｖ２の電圧を反転した負電圧、−２×ＶＤＤが出力される。
【００３４】
電圧変換回路の出力Ｖ１から入力電圧ＶＤＤの４倍の電圧が出力されると、電圧安定化回路３には、高電位電源側と低電位電源側の電位差として、入力電圧ＶＤＤの４倍が与えられる。よって、電圧安定化回路３の差動増幅回路は、高電位電源と低電位電源の電位差４×ＶＤＤで動作するように設計される。ここで、この電位差４×ＶＤＤは、電池などから供給される入力電圧ＶＤＤに比べて高いことから、電子回路を構成するトランジスタとして、閾値の高い薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を用いることが可能となる。
【００３５】
また、電圧変換回路の出力Ｖ２から入力電圧ＶＤＤの２倍の電圧が、出力Ｖ１から入力電圧ＶＤＤの−２倍の電圧が、それぞれ出力されると、電圧安定化回路４には、高電位電源側と低電位電源側の電位差として入力電圧ＶＤＤの４倍が与えられる。よって、電圧安定化回路４の差動増幅回路は、高電位電源と低電位電源の電位差４×ＶＤＤで動作するように設計された、電圧安定化回路３の差動増幅回路と同じ設計でも動作することができる。すなわち、電圧安定化回路４の出力する電圧ＶＲ２は、電圧安定化回路３の出力する電圧ＶＲ１に比べ１／２程度と低いが、同様の閾値、耐圧を持ったトランジスタで構成することができる。
【００３６】
さらに、電圧安定化回路５には、高電位電源側に入力電圧の２倍の電圧であるＶ２が、低電位電源側には入力電圧の−２倍の電圧であるＶ１が、それぞれ印加されるので、高電位電源側と低電位電源側の電位差は入力電圧ＶＤＤの４倍が与えられる。よって、電圧安定化回路５の差動増幅回路に関しても、電圧安定化回路３および電圧安定化回路４と同様の閾値、耐圧を持ったトランジスタで構成することができる。
【００３７】
図６は本発明の第２の実施の形態を表す回路図であり、図１と同等部分は同一符号にて示している。本実施の形態は、第１の実施の形態と同様に、入力電圧ＶＤＤから電圧変換回路２により、電圧レベルを変換、すなわち、昇圧、降圧、極性変換した複数の出力Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３を生成した後、Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３をそれぞれ電圧安定化回路３〜５に入力して、安定化電圧ＶＲ１，ＶＲ２，ＶＲ３を電源回路外部に出力する電源回路である。
【００３８】
電圧変換回路２および電圧安定化回路３〜５の出力電圧は第１の実施の形態と同じとする。第１の実施の形態との差異は、電圧変換回路２と電圧安定化回路３〜５の接続関係にある。すなわち、電圧安定化回路３の低電位電源側を、電圧変換回路２の出力のうち入力電圧の２倍となるＶ２の電位としている。また電圧安定化回路４の低電位電源側および電圧安定化回路５の高電位側を接地電位ＶＳＳとしている。
【００３９】
電圧変換回路２からの出力がＶ１＝４×ＶＤＤ，Ｖ２＝２×ＶＤＤ，Ｖ３＝−２×ＶＤＤの場合、各電圧安定化回路の高電位電源と低電位電源の電位差はそれぞれ２×ＶＤＤとなるため、同じ閾値、耐圧を持ったトランジスタで構成することができる。また、第１の実施の形態と比べると、各電圧安定化回路に印加される電源の電位差が低くなるため、耐圧および閾値の低いトランジスタを用いることができる。
【００４０】
【実施例】
以下に、図面を参照して本発明の具体的実施例について説明する。図７は前述の実施の形態による多値出力電源回路を用いた表示装置、例えば、液晶表示装置のブロック図の例である。本実施例における表示装置は、表示パネル本体１０１、信号線駆動回路１０２、走査線駆動回路１０３、電源回路１０４、制御回路１０５で構成される。
【００４１】
表示パネル本体１０１は、図面の横方向に配列されて縦方向に延びる信号線１０６と、図面の縦方向に配列されて横方向に延びる走査線１０７とを含む。各画素は、ＴＦＴ１０８、画素容量１０９、液晶１１０とにより構成される。ＴＦＴ１０８のゲート端子は走査線１０７に、ソース（ドレイン）端子は信号線１０６に、それぞれ接続される。また、ＴＦＴ１０８のドレイン（ソース）端子には画素容量１０９及び液晶素子１１０がそれぞれ接続される。画素容量１０９及び液晶素子１１０のＴＦＴ１０８と接続しない側の端子は、例えば、図示せぬ共通電極に接続される。
【００４２】
信号線駆動回路１０２は表示データに基づいた信号電圧を出力して信号線１０６を駆動する。走査線駆動回路１０３はＴＦＴ１０８の選択／非選択電圧を出力して走査線１０７を駆動する。制御回路１０５は走査線駆動回路１０３および信号線駆動回路１０２による駆動のタイミングをコントロールする。電源回路１０４は、信号線駆動回路１０２が出力する信号電圧や、走査線駆動回路１０３が出力する選択／非選択電圧を生成して各駆動回路に供給する。
【００４３】
信号線駆動回路１０２が出力する信号電圧は液晶に印加する程度の低い電圧であるが、これにより画素容量の電荷が充放電されるため、高い電流駆動能力が必要となる。一方、走査線駆動回路１０３が出力する選択／非選択電圧はＴＦＴ１０８のゲート端子に印加されるため、電流駆動能力は低くてもよい。しかしながら、選択電圧は信号電圧の高レベルよりもＴＦＴ１０８の閾値以上高い必要があり高電圧となる。また、非選択電圧は信号電圧の低レベルよりも低くするため、負電圧が必要となる。
【００４４】
本実施例における電源回路１０４は、例えば、図１に示したような信号線駆動回路１０２に供給する電圧ＶＲ２と、走査線駆動回路１０３に供給する選択電圧ＶＲ１と非選択電圧ＶＲ３とを生成する。電源回路の出力ＶＲ１を生成する電圧安定化回路３は電圧変換回路２の出力Ｖ１および接地電位ＶＳＳで駆動する。Ｖ１は、例えば、電源回路１の入力電圧ＶＤＤを４倍に整数倍昇圧した電圧である。電源回路の出力ＶＲ２を生成する電圧安定化回路４は電圧変換回路２の出力Ｖ２およびＶ３で駆動する。Ｖ２は、例えば、入力電圧ＶＤＤを２倍に整数倍昇圧した電圧、Ｖ３は例えば、入力電圧ＶＤＤを−２倍に極性反転整数倍昇圧した電圧である。また、電源回路の出力ＶＲ３を生成する電圧安定化回路５は、電圧変換回路２の出力Ｖ３およびＶ２で駆動する。
【００４５】
電圧安定化回路３の高電位側電源と低電位側電源との電位差は４×ＶＤＤと高電位であるため、ＴＦＴ１０８と同じ程度の閾値電圧や耐圧電圧のトランジスタで構成した場合でも、安定に動作することができる。また、電圧安定化回路４の高電位側電源と低電位側電源との電位差も４×ＶＤＤであるため、電圧安定化回路３と同じ構成の回路で安定に動作することができる。
【００４６】
もし、電圧安定化回路４の高電位側電源を出力ＶＲ２よりも高い２×ＶＤＤとして、低電位側電源を電圧安定化回路３と同様に接地電位ＶＳＳに変更すると、電圧安定化回路４は電圧安定化回路３と同じ構成、すなわちＴＦＴ１０８による構成では、高電位側と低電位側の電位差が２×ＶＤＤと下がるため、安定に動作できなくなる。よって、低電圧で動作する別の電圧安定化回路を設計する必要が出てくる。
【００４７】
同様に、電圧安定化回路５の高電位側電源と低電位側電源との電位差も４×ＶＤＤであるため、電圧安定化回路３と同等のトランジスタおよび回路構成で安定に動作させることができる。
【００４８】
こうすることにより、電圧安定化回路３〜５を、画素を構成するＴＦＴ１０８と同じトランジスタで構成した場合でも、電源回路を安定に動作させることができる。これにより電源回路を、画素ＴＦＴや走査線駆動回路、信号線駆動回路と同じガラス基板上に、同一工程で作ることが可能となるという利点がある。
【００４９】
図８は、表示装置用電源として、図１を変形した電源回路を示す図である。図１との違いは、走査線駆動回路に供給する選択／非選択電圧として，電圧変換回路２の出力を、電圧安定化回路を介することなく、そのまま用いている点である。
【００５０】
一般に、走査線駆動回路の電圧は画素ＴＦＴ１０８のゲート端子に印加されるため、消費電力が低く、供給する電流の変動も小さい。そのため、チャージポンプ回路などで構成された電圧変換回路２の出力で、直接走査線駆動回路１０３を駆動することも可能である。一方、信号線駆動回路用電圧は、消費電力が高く、供給する電流の変化も大きいため、電圧安定化回路４を用いる必要がある。本実施例では、電圧安定化回路４を駆動するために、低電位側電源に走査線駆動回路の非選択電圧Ｖ３を用いている点が特徴である。これにより、電圧安定化回路４を安定に動作させるために、新たな負電源を用意する必要がなく、省スペースの構成となる。
【００５１】
【発明の効果】
本発明によれば、閾値の高いトランジスタで構成した電圧安定化回路を安定に駆動することができるという効果がある。その理由は、電圧変換回路の出力のうち、電圧安定化回路の高電位側電源と低電位側電源に入力する電圧２種類を、その差が、電圧安定化回路を安定に駆動するのに必要な電位差となるように、選択することによる。これにより、閾値の高いトランジスタ、例えば、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）で電圧安定化回路を構成することが可能となる。
【００５２】
また、本発明によれば、出力電圧よりも低い耐圧を持つトランジスタにより電圧安定化回路を構成することが可能となるという効果がある。その理由は、電圧変換回路の出力のうち、接地レベルよりも高い電圧２種類を電圧安定化回路の高電位側電源および低電位側電源に選択して入力することで、電圧安定化回路に印加される電位差が下がることによる。これにより、電源回路に入力する電圧程度の低い電圧で動作する閾値の低いトランジスタで電圧安定化回路を構成することができ、省スペース、省電力化に寄与する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態による電源回路を示す図である。
【図２】図１の電圧変換回路２の例を示す図である。
【図３】図１の電圧安定化回路３の例を示す図である。
【図４】図１の電圧安定化回路４の例を示す図である。
【図５】図１の電圧安定化回路５の例を示す図である。
【図６】本発明の他の実施の形態による電源回路を示す図である。
【図７】本発明の電源回路を表示装置に適用した場合の実施例を示す図である。
【図８】本発明の更に他の実施の形態による電源回路を示す図である。
【符号の説明】
１ 電源回路
２ 電圧変換回路
３〜５ 電圧安定化回路
１０１ 表示パネル
１０２ 信号線駆動回路
１０３ 走査線駆動回路
１０４ 電源回路
１０５ 制御回路
１０６ 信号線
１０７ 走査線
１０８ ＴＦＴ
１０９ 画素容量
１１０ 液晶素子
１１１ 共通電極
Claims (9)
- 直流入力電圧を電圧変換して複数の直流出力電圧として導出する電圧変換回路と、これ等複数の直流出力電圧を用いて安定化直流電圧を生成する電圧安定化回路とを含む電源回路であって、
前記電圧安定化回路を安定に駆動するために必要な電位差を前記安定化回路の高電位電源と低電位電源の間に与えるように、前記電圧変換回路の複数の直流出力電圧のうち２つの出力を選択することを特徴とする電源回路。 - 直流入力電圧を電圧変換して複数の直流出力電圧として導出する電圧変換回路と、これ等複数の直流出力電圧を用いて安定化直流電圧を生成する電圧安定化回路とを含む電源回路であって、
前記複数の直流出力電圧のうち２つの出力電圧を、前記電圧安定化回路の高電位電源と低電位電源とに用いたことを特徴とする電源回路。 - 前記２つの出力電圧は、接地電位以上の電圧であることを特徴とする請求項２記載の電源回路。
- 前記電圧変換回路及び電圧安定化回路のトランジスタを薄膜トランジスタにより構成したことを特徴とする請求項１〜３いずれか記載の電源回路。
- 基板上に互いにマトリクス状に配列された信号線および走査線と、前記信号線および走査線の各交差部に配置されたトランジスタおよび表示素子と、前記走査線を駆動する走査線駆動回路と、前記信号線を駆動する信号線駆動回路とを含む表示装置に電力を供給すべく、直流入力電圧を複数の安定化直流電圧に変換して出力するようにした電源回路であって、
前記直流入力電圧を複数の直流出力電圧に変換する電圧変換回路と、
前記電圧変換回路の複数の直流出力電圧のうち少なくとも第一の直流出力電圧を用いて、前記走査線駆動回路の駆動に使用される第一の安定化直流電圧を生成する第一の電圧安定化回路と、
前記電圧変換回路の複数の直流出力電圧のうち、前記第一の直流出力電圧と、この第一の直流出力電圧よりも高い第二の直流出力電圧とを用いて、前記信号線駆動回路の駆動に使用される第二の安定化直流電圧を生成する第二の電圧安定化回路とを含むことを特徴とする電源回路。 - 基板上に互いにマトリクス状に配列された信号線および走査線と、前記信号線および走査線の各交差部に配置されたトランジスタおよび表示素子と、前記走査線を駆動する走査線駆動回路と、前記信号線を駆動する信号線駆動回路とを含む表示装置に電力を供給すべく、直流入力電圧を複数の安定化直流電圧に変換して出力するようにした電源回路であって、
前記直流入力電圧を複数の直流出力電圧に変換する電圧変換回路と、
前記電圧変換回路の複数の直流出力電圧のうち少なくとも第一の直流出力電圧を用いて、前記信号線駆動回路の駆動に使用される第一の安定化直流電圧を生成する第一の電圧安定化回路と、
前記電圧変換回路の複数の直流出力電圧のうち、前記第一の直流出力電圧と、この第一の直流出力電圧よりも低い第二の直流出力電圧とを用いて、前記走査線駆動回路の駆動に使用される第二の安定化直流電圧を生成する第二の電圧安定化回路とを含むことを特徴とする電源回路。 - 基板上に互いにマトリクス状に配列された信号線および走査線と、前記信号線および走査線の各交差部に配置されたトランジスタおよび表示素子と、前記走査線を駆動する走査線駆動回路と、前記信号線を駆動する信号線駆動回路とを含む表示装置に電力を供給すべく、直流入力電圧を複数の安定化直流電圧に変換して出力するようにした電源回路であって、
前記直流入力電圧を複数の直流出力電圧に変換する電圧変換回路と、
前記電圧変換回路の複数の直流出力電圧のうち第一の直流出力電圧を用いて、前記信号線駆動回路の駆動に使用される第一の安定化直流電圧を生成する第一の電圧安定化回路と、
前記電圧変換回路の複数の直流出力電圧のうち、前記第一の直流出力電圧と、この第一の直流出力電圧よりも高い第二の直流出力電圧とを用いて、前記走査線駆動回路の駆動に使用される第二の安定化直流電圧を生成する第二の電圧安定化回路とを含むことを特徴とする電源回路。 - 基板上に互いにマトリクス状に配列された信号線および走査線と、前記信号線および走査線の各交差部に配置されたトランジスタおよび表示素子と、前記走査線を駆動する走査線駆動回路と、前記信号線を駆動する信号線駆動回路とを含む表示装置に電力を供給すべく、直流入力電圧を複数の安定化直流電圧に変換して出力するようにした電源回路であって、
前記直流入力電圧を複数の直流出力電圧に変換し、そのうちの第一の直流出力電圧を前記走査線駆動回路の駆動のために出力する電圧変換回路と、
前記複数の直流出力電圧のうち前記第一の直流出力電圧よりも高い第二の直流出力電圧と前記第一の直流出力電圧とを用いて、前記信号線駆動回路の駆動に使用される安定化直流電圧を生成する電圧安定化回路とを含むことを特徴とする電源回路。 - 前記トランジスタと、前記電圧変換回路及び前記電圧安定化回路を構成するトランジスタを、薄膜トランジスタにより構成したことを特徴とする請求項５〜８いずれか記載の電源回路。
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