JP3832122B2 - 液晶駆動電圧発生回路 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はドットマトリックス液晶表示パネルの駆動に必要な選択電圧を発生する液晶駆動電圧発生回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ドットマトリックス液晶パネルは行ドライバがある行を選択して選択電圧をその行に印加し、列ドライバがその行の各ドットのオン／オフに対応するデータ電圧をパネルの全列電極に印加することによって表示が行われる。
【０００３】
特に低消費電力化を狙う場合には選択電圧やデータ電圧をチャージポンプ方式の電源回路により発生させることが有効である。そのような液晶駆動用電源回路の例としては国際特許公開公報ＷＯ９６／２１８８０が挙げられる。この方式の液晶駆動用電源回路はある中央電位に対して対称な選択電圧と複数のデータ電圧とを発生するものであるが、ここではその中から片方の選択電圧発生部分だけを取り出して説明する。図３は負側選択電位ＶＬを形成する部分のブロック図の例である。簡明化のために昇圧用クロックに関する部分は省いてある。ここにＶｃｃとＧＮＤは入力電源である。ＧＮＤを基準（０Ｖ）とし、Ｖｃｃ＝３Ｖとして以下の説明を進める。まず負方向６倍昇圧回路４によりＶｃｃ−ＶＥＥ＝６×（Ｖｃｃ−ＧＮＤ）となるＶＥＥ（＝−１５Ｖ）を発生する。ＶＥＥから電圧調整回路３により必要とする負側選択電圧ＶＬ（たとえば−１０Ｖ）を取り出す。ここに、液晶の動作電圧が温度変化や製造ばらつきによってかなり変化するためと電源回路に汎用性を持たせるために｜ＶＥＥ｜は通常必要な｜ＶＬ｜よりもかなり大き目に設定しておく必要がある。
【０００４】
負方向６倍昇圧回路は図３のＡでは１つのブロックとして示してあるが、実際には図３のＢに示したように負方向２倍昇圧回路１と負方向３倍昇圧回路２とで構成される。すなわち、まず負方向２倍昇圧回路１によりＶｃｃ−ＶＥＭ＝２×（Ｖｃｃ−ＧＮＤ）となるＶＥＭ（＝−３Ｖ）が得られ、次に負方向３倍昇圧回路２によりＶｃｃ−ＶＥＥ＝３×（Ｖｃｃ−ＶＥＭ）となるＶＥＥ（＝−１５Ｖ）が得られる。これらの昇圧回路はすべてスイッチング・トランジスタとコンデンサとによって構成されるチャージポンプ方式の昇圧回路である。
【０００５】
図４は負方向２倍昇圧回路１の概念を示した図の例である。ＳＷ１とＳＷ２は連動スイッチであり、図４Ａのように２つのスイッチがａ側に接続されている状態と、図４Ｂのように２つのスイッチがｂ側に接続されている状態とが繰り返される。図４Ａの状態でポンピング・コンデンサＣｐにはＶｃｃ−ＧＮＤの電圧が充電される。図４Ｂの状態でポンピング・コンデンサＣｐはバックアップ・コンデンサＣｂと並列接続状態となり、Ｃｐに充電されていた電荷がＣｂに転送される。図４Ａと図４Ｂの状態が繰り返されることにより、Ｃｂに充電されている電圧もＶｃｃ−ＧＮＤとなり、Ｖｃｃ−ＶＥＭ間には２×（Ｖｃｃ−ＧＮＤ）の電圧が発生する。以上が負方向２倍昇圧回路の動作原理である。ここでは簡明化のためにＳＷ１とＳＷ２を機械式のスイッチとして示したが、実際には各々２つのＭＯＳトランジスタで構成される。
【０００６】
図５は負方向３倍昇圧回路２の概念を示した図の例である。ＳＷ１〜ＳＷ４は連動スイッチであり、図５Ａのようにすべてのスイッチがａ側に接続されている状態と、図５Ｂのようにすべてのスイッチがｂ側に接続されている状態とが繰り返される。図５Ａの状態でポンピング・コンデンサＣｐ１とＣｐ２には各々Ｖｃｃ−ＶＥＭの電圧が充電される。図５Ｂの状態でポンピング・コンデンサＣｐ１とＣｐ２とが直列接続状態となったものがバックアップ・コンデンサＣｂと並列接続状態となり、Ｃｐ１とＣｐ２に充電されていた電荷がＣｂに転送される。図５Ａと図５Ｂの状態が繰り返されることにより、Ｃｂに充電されている電圧が２×（Ｖｃｃ−ＶＥＭ）となり、Ｖｃｃ−ＶＥＥ間には３×（Ｖｃｃ−ＶＥＭ）の電圧が発生する。以上が負方向３倍昇圧回路の動作原理である。ここでも簡明化のためにＳＷ１〜ＳＷ４を機械式のスイッチとして示したが、実際には各々２つのＭＯＳトランジスタで構成される。
【０００７】
なお、チャージポンプ方式の昇圧回路は効率は高いがコンデンサに蓄えた電荷を転送しているだけなので昇圧能力が小さく、昇圧出力電圧が負荷に応じて若干低下するが、簡明化のためにその低下分は無視して説明してきた。以下においても同様とする。
【０００８】
図６は電圧調整回路３の例を示した図である。この電圧調整回路は単純マトリックス液晶表示装置等において動作電圧を調整して最適コントラストで表示させることができるようにする回路として広く用いられており、可変抵抗Ｒｖ、バイポーラ・トランジスタＴｒ、平滑コンデンサＣＶＬから成る。基本的にはＶＬは可変抵抗により設定されたベース電圧から絶対値で０．６Ｖ程度低下した電圧となるので、ＶＥＥ＝−１５ＶからＶＬ＝−１０Ｖを取り出すことができる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、前述した従来の液晶駆動電圧発生回路においては、電源回路が不必要に高電圧で動作するため消費電力が増大してしまうとともに、電源回路をＩＣ化する場合に高耐圧プロセスが必要になるという問題点を有していた。
【００１０】
そこで、本発明は液晶駆動電圧発生回路の最大動作電圧を下げて消費電力を低減するとともにＩＣ化を容易とすることを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明の液晶駆動電圧発生回路は、チャージポンプ方式の昇圧回路と電圧調整回路とにより選択電圧を発生し、最大動作電圧で上限値が規定される電圧範囲内で動作する液晶駆動電圧発生回路において、前記昇圧回路の中間出力の後に前記電圧調整回路を設け、前記電圧調整回路により形成した電圧を昇圧し、その昇圧出力を前記選択電圧とし、前記最大動作電圧は前記選択電圧に応じて決定されることを特徴としている。また、本発明の液晶駆動電圧発生回路において、前記液晶駆動電圧発生回路の最大動作電圧は前記選択電圧と一致していることが好ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１３】
（実施例１）
図１は本発明による液晶駆動電圧発生回路の第１の実施例を示すブロック図である。その構成要素は従来技術の項で説明した図３のＢと同様であり、構成上の違いは電圧調整回路を設ける位置だけである。従って、図３と同じ部分についての説明は省略する。この実施例においては電圧調整回路３を選択電圧発生用昇圧回路の中間出力である負方向２倍昇圧回路１の後に設けている。負方向２倍昇圧回路１、負方向３倍昇圧回路２、電圧調整回路３としては各々図４、図５、図６と同じ構成の回路を用いばよい。但し、入出力電圧の名称の置き換えが各ブロックにおいて必要である。すなわち、電圧調整回路３では図６においてＧＮＤをＶｃｃ、ＶＥＥをＶＥＭ、ＶＬをＶａｄｊと置き換え、負方向３倍昇圧回路２では図５においてＶＥＭをＶａｄｊ、ＶＥＥをＶＬと置き換える必要がある。
【００１４】
ＧＮＤを基準（０Ｖ）とし、Ｖｃｃ＝３Ｖとして図１のブロック図の動作を以下に説明する。負方向２倍昇圧回路１の出力電圧であるＶＥＭは−３Ｖである。電圧調整回路３の入力電圧の正側をＶｃｃとし負側をＶＥＭとすれば電圧調整回路３の出力電圧Ｖａｄｊは−２．４Ｖ程度〜＋３Ｖの範囲で調整可能である。一例としてＶａｄｊが−４／３Ｖになるように調整する。負方向３倍昇圧回路２の入力電圧の正側をＶｃｃとし負側をＶａｄｊとすれば負方向３倍昇圧回路２の出力電圧ＶＬはＶｃｃ−ＶＬ＝３×（Ｖｃｃ−Ｖａｄｊ）を満たす電圧、すなわち−１０Ｖが得られる。
【００１５】
本実施例によれば電源回路の最大動作電圧は必要とする選択電圧と一致しており、電源回路を不必要に高電圧で動作させなくて済む。従って電源回路の消費電力が低減できるとともに、電源回路のＩＣ化も容易となる。
【００１６】
なお、本実施例のブロック図においては電圧調整回路の入力電圧の正側をＶｃｃとしているが、出力電圧範囲が狭くてもよい場合にはＶｃｃではなくＧＮＤとしてもかまわない。
【００１７】
（実施例２）
図２は本発明による液晶駆動電圧発生回路の第２の実施例を示すブロック図である。実施例１と異なる点は電圧調整回路３を選択電圧発生用昇圧回路の前段に設けている点である。負方向２倍昇圧回路１、負方向３倍昇圧回路２、電圧調整回路３としては各々図４、図５、図６と同じ構成の回路を用いばよい。但し、入出力電圧の名称の置き換えが各ブロックにおいて必要である。すなわち、電圧調整回路３では図６においてＧＮＤをＶｃｃ、ＶＥＥをＧＮＤ、ＶＬをＶａｄｊと置き換え、負方向２倍昇圧回路１では図４においてＶｃｃをＶａｄｊと置き換え、負方向３倍昇圧回路２では図５においてＶＥＥをＶＬと置き換える必要がある。
【００１８】
ＧＮＤを基準（０Ｖ）とし、Ｖｃｃ＝３Ｖとして図２のブロック図の動作を以下に説明する。一例として電圧調整回路３の出力電圧Ｖａｄｊを４／３Ｖになるように調整する。負方向２倍昇圧回路１の入力電圧の正側をＶａｄｊとし負側をＧＮＤとすればその出力電圧ＶＥＭはＶａｄｊ−ＶＥＭ＝２×（Ｖａｄｊ−ＧＮＤ）を満たす電圧、すなわち−４／３Ｖとなる。負方向３倍昇圧回路２の入力電圧の正側をＶｃｃとし負側をＶＥＭとすれば負方向３倍昇圧回路２の出力電圧ＶＬはＶｃｃ−ＶＬ＝３×（Ｖｃｃ−ＶＥＭ ）を満たす電圧、すなわち−１０Ｖが得られる。
【００１９】
本実施例によっても実施例１と同様に電源回路の最大動作電圧は必要とする選択電圧と一致しており、電源回路を不必要に高電圧で動作させなくて済む。従って電源回路の消費電力が低減できるとともに、電源回路のＩＣ化も容易となる。
【００２０】
なお、本実施例のブロック図においては負方向３倍昇圧回路の入力電圧の正側をＶｃｃとしているが、ＶｃｃではなくＶａｄｊとしてもかまわない。この場合には例えばＶａｄｊを２Ｖに調整すればＶＬに−１０Ｖが得られる。
【００２１】
以上の実施例においては選択電圧発生用昇圧回路を負方向２倍昇圧回路と負方向３倍昇圧回路とから成る合計で負方向６倍昇圧の能力を持つものについてのみ説明してきたが、本発明はその構成に限定されるものではなく、必要に応じて合計で４倍昇圧以上の能力を持つ構成であればよい。また、昇圧が負方向の場合のみでなく正方向であって、正側選択電圧を形成する場合にも適用可能である。
【００２２】
また、電圧調整回路としてはバイポーラ・トランジスタを用いた図６のようなものではなく、ＣＭＯＳによるシリーズ・レギュレータとすれば、昇圧用のスイッチング・トランジスタと合わせて本発明の駆動電圧発生回路の１チップＩＣ化が容易となる。
【００２３】
さらに、本発明は単純マトリックス方式の液晶表示装置用の液晶駆動電圧発生回路のみでなく、画素ごとに薄膜トランジスタや非線形素子を内蔵するＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）やＴＦＤ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｄｉｏｄｅ）等のアクティブ・マトリックス方式の液晶表示装置用の液晶駆動電圧発生回路にも適用可能である。 ＴＦＴの場合の選択電圧は十数Ｖ〜２０Ｖ弱であり、選択されたトランジスタのゲート電極に印加される。ＴＦＤの場合には±２０Ｖ前後の電圧が素子を選択するのに必要となる。ＴＦＴの場合には選択電圧で直接コントラスト調整を行うわけではないが、やはりパネルや周囲温度に合わせて最適な選択電圧を設定する必要がある。
【００２４】
【発明の効果】
本発明によれば、液晶駆動電圧発生回路の最大動作電圧を下げることができるため、液晶駆動電圧発生回路の消費電力が低減するとともにＩＣ化も容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す液晶駆動電圧発生回路のブロック図。
【図２】本発明の他の実施例を示す液晶駆動電圧発生回路のブロック図。
【図３】従来の液晶駆動電圧発生回路のブロック図。
【図４】負方向２倍昇圧回路の概念図。
【図５】負方向３倍昇圧回路の概念図。
【図６】電圧調整回路の回路図。
【符号の説明】
１…負方向２倍昇圧回路
２…負方向３倍昇圧回路
３…電圧調整回路
４…負方向６倍昇圧回路
ＳＷ１〜ＳＷ４…スイッチ
Ｃｐ，Ｃｐ１，Ｃｐ２，Ｃｂ，ＣＶＬ…コンデンサ
Ｒｖ…可変抵抗
Ｔｒ…バイポーラ・トランジスタ

Claims (2)

1. チャージポンプ方式の昇圧回路と電圧調整回路とにより選択電圧を発生し、最大動作電圧で上限値が規定される電圧範囲内で動作する液晶駆動電圧発生回路において、
   前記昇圧回路の中間出力の後に前記電圧調整回路を設け、前記電圧調整回路により形成した電圧を昇圧し、その昇圧出力を前記選択電圧とし、前記最大動作電圧は前記選択電圧に応じて決定されることを特徴とする液晶駆動電圧発生回路。
2. 前記液晶駆動電圧発生回路の最大動作電圧は前記選択電圧と一致していることを特徴とする請求項１に記載の液晶駆動電圧発生回路。

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