JPH08289533A - 薄膜トランジスタ液晶表示装置用直流−直流コンバータ - Google Patents

薄膜トランジスタ液晶表示装置用直流−直流コンバータ

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JPH08289533A
JPH08289533A JP7292942A JP29294295A JPH08289533A JP H08289533 A JPH08289533 A JP H08289533A JP 7292942 A JP7292942 A JP 7292942A JP 29294295 A JP29294295 A JP 29294295A JP H08289533 A JPH08289533 A JP H08289533A
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film transistor
thin film
converter
crystal display
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JP7292942A
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Seung-Hwan Moon
勝煥 文
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Samsung Electronics Co Ltd
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Samsung Electronics Co Ltd
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    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
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    • H02M3/06—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using resistors or capacitors, e.g. potential divider
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G3/00—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes
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    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
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    • G09G3/3611—Control of matrices with row and column drivers
    • G09G3/3696—Generation of voltages supplied to electrode drivers

Abstract

(57)【要約】 【課題】非常に少ない量の電力消費を必要とする携帯用
情報処理機器等の表示装置を具現するのに適合した薄膜
トランジスタ液晶表示装置用直流−直流コンバータを提
供する。 【解決手段】極性信号により相互に対立的にターンオン
／オフされる第１及び第２スイッチング手段(M61，M62)
と、前記第１及び第２スイッチング手段がターンオンさ
れた場合、ターンオンされることにより電気的な信号の
通路を形成する第１及び第２ダイオード(D61，D62)と、
前記第１及び第２ダイオードがターンオンされて電流通
路が形成された場合、電荷量を充電する第１キャパシタ
(C61) と、反転極性信号により上と同様に動作する第３
及び第４スイッチング手段(M63，M64)、第３及び第４ダ
イオード(D63，D64)及び第２キャパシタ(C62) と、前記
第１及び第２キャパシタに充電された電荷量により充電
される第３キャパシタ(C63) とからなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、薄膜トランジスタ
液晶表示装置用直流−直流コンバータに関し、より詳し
くは、非常に少ない量の電力消費を必要とする携帯用情
報処理機器等の表示装置を具現するのに適合した薄膜ト
ランジスタ液晶表示装置用直流−直流コンバータに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】添付する図面を参照して、従来の薄膜ト
ランジスタ液晶表示装置用直流−直流コンバータについ
て説明する。図１は液晶の光透過率を示すグラフであ
る。図１に示されているように、薄膜トランジスタ液晶
表示装置は、液晶容量に印加される電圧によりその透過
率が変化し、それにより電圧にて階調を表示することが
できる。
【０００３】図２は従来の階調電圧発生回路の詳細回路
図である。図２に示されているように、従来は抵抗の分
配電圧を用いて階調電圧を発生させ、ここで発生する階
調電圧中の一つを選択して液晶容量に印加することによ
り階調を示すことができる。図３は一般的な薄膜トラン
ジスタ液晶表示装置の詳細回路図である。
【０００４】図３に示されているように、一般的な薄膜
液晶表示装置の構成は、薄膜トランジスタと、前記薄膜
トランジスタのドレイン端子と共通電極(Vcom)との間に
各々連結された液晶容量と、多数のソースラインと、多
数のゲートラインと、各々のソースライン及びゲートラ
インに連結されているスイッチとで構成される。前記の
構成による、一般的な薄膜トランジスタ液晶表示装置の
動作は、次のように行われる。
【０００５】まず、ソースラインに連結されているスイ
ッチ(Sm ,Sm+1,S m+2,---)を利用して、多数個の階調電
圧(V1 〜V6) 中で一つを選択する。次に、ゲートライン
に連結されているスイッチ(Sn)をオンすると、ｎ番目の
ゲートラインと連結されている薄膜トランジスタのゲー
ト端子に電源電圧(Von) が印加され、それにより薄膜ト
ランジスタがターンオンされる。
【０００６】このように、ｎ番目のゲートラインの薄膜
トランジスタがターンオンされると、各ソースライン上
に選択されていた階調電圧が薄膜トランジスタを経て、
液晶容量に印加されることにより、液晶容量に階調が表
現される。次いで、ソースラインに連結されているスイ
ッチ(Sm ,Sm+1,S m+2,---)を用いて多数個の階調電圧(V
1 〜V6) 中で一つを選択した後、ｎ番目のラインのスイ
ッチをオフしながら（ｎ＋１）番目のラインのスイッチ
をオンすると、（ｎ＋１）番目のゲートラインに連結さ
れている薄膜トランジスタのゲート端子に電源電圧(Vo
n) が印加されることにより、薄膜トランジスタがター
ンオンされる。
【０００７】このように、（ｎ＋１）番目のゲートライ
ンの薄膜トランジスタがターンオンされると、各ソース
ライン上に選択されていた階調電圧が薄膜トランジスタ
を経て、液晶容量に印加されることにより、液晶容量に
階調が表現される。かかる過程を繰返して随行すると、
全体的に液晶容量に階調が表現されることにより所望す
る画像を具現できる。
【０００８】一般に、薄膜トランジスタ液晶表示装置は
ゲートライン別に反転駆動するようになっているが、ｎ
番目のゲートラインが選択されて階調電圧(V1 〜V3) 中
の一つがソースラインに選択されて乗せられると、次の
（ｎ＋１）番目のゲートラインが選択される時には階調
電圧(V4 〜V6) 中の一つが選択されて乗せられるように
なる。
【０００９】即ち、ライン反転駆動では、図１の電圧−
透過率の関係図に示されているように、もし、一つのラ
インの液晶容量が共通電圧(Vcom)を基準にして右側の電
圧ー透過率の曲線点が選択された場合には、次の一つラ
インの液晶容量は共通電圧(Vcom)を基準にして左側の電
圧ー透過率の曲線点が選択される。この時、液晶容量の
極性選択の基準となる信号は図４に示されている極性信
号(POL) または反転極性信号(POLB)であるが、この信号
(POL,POLB)を基準にしてソースラインのスイッチ(Sm ,S
m+1,S m+2,---)は多数個の階調電圧(V1 〜V3またはV4〜
V6) 中で一つを選択する。
【００１０】例えば、極性信号(POL) がＶDDレベルであ
る時には階調電圧(V1 〜V3) 中で一つが選択され、極性
信号(POL) が接地信号(GND) レベルである時には階調電
圧(V4 〜V6) 中の一つが選択される。図２に示されてい
る従来の階調電圧発生回路において、電源電圧(Vcc) は
直流−直流コンバータの出力電源であって８Ｖ以上の電
源である。前記直流−直流コンバータは５ＶレベルのＶ
DD電源から８Ｖ以上の直流電源電圧(Vcc) にコンバジョ
ンする役割をする。
【００１１】図５は従来の技術であって、前記直流−直
流コンバータを示す詳細回路図である。図５に示されて
いるように、従来の薄膜トランジスタ液晶表示装置用直
流−直流コンバータの構成は、ＶDD電源に電源端子が連
結されているパルス幅変調(PWM:Pulse Width Modulatio
n)IC(51)と、ＶDD電源に一方の端子が連結されているコ
イル(L51) と、前記コイル(L51) の他方の端子にコレク
タ端子が連結されており、前記パルス幅変調IC(51)の出
力端子(out) にそのベース端子が連結され、そのエミッ
タ端子は接地されているトランジスタ(Q51) と、前記ト
ランジスタ(Q51)のコレクタ端子にアノード端子が連結
されているダイオード(D51) と、前記ダイオード(D51)
のカソード端子と接地との間に連結されているキャパシ
ター(C51)とからなる。
【００１２】前記の構成による、従来の薄膜トランジス
タ液晶表示装置用直流−直流コンバータの動作原理につ
いて次に説明する。パルス幅変調IC(51)は矩形波パルス
を発生させるICであり、矩形波パルスのデユティ比を調
整する機能があるので、一定の直流電圧が出力されるよ
うに維持させる役割をする。
【００１３】もし、出力直流電圧が所定の大きさ以上で
ある場合にはデユティ比を減少させることにより出力電
圧を低くすることができ、出力直流電圧が所定の大きさ
以下である場合にはデユティ比を増加させることにより
出力電圧を高くすることができる。パルス幅変調IC(51)
の出力端子(out) から出力される矩形波がハイ状態であ
る時、トランジスタ(Q51) はターンオンされ、この場合
にコイル(L51) を流れる電流量は時間に比例して増加す
るようになる。
【００１４】前記電流量（ＩＬ）の大きさは次のような
数式(1) により算出される。
【００１５】
【数１】
【００１６】ここで、Ｔはトランジスタ(Q51) のターン
オン時間である。次に、パルス幅変調IC(51)の出力端子
(out) から出力される矩形波がロー状態である時には、
トランジスタ(Q51) はターンオフされ、この時、コイル
(L51) に流れる電流が遮断されることによりコイル(L5
1) から高電圧が発生し、この高電圧がダイオード(D51)
をターンオンさせ、コイル(L51) の磁気場にて蓄積さ
れていた電流がダイオード(D51) を通じて流れるように
することにより、キャパシタ(C51) に電荷が充電される
ようになる。
【００１７】このように、キャパシタ(C51) に充電され
ている電圧（ＶCC）が階調電圧を発生するための電源電
圧として利用される。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】前記のような従来の薄
膜トランジスタ液晶表示装置用直流−直流コンバータの
場合には、消費電力が大きいという短所がある。これ
は、実際には、直流−直流コンバータの電源電圧
（ＶCC）に使用される電流の消費量は３mA程度しかなら
ないが、直流−直流コンバータ自体の電気的素子(PWMI
C，コイルの内部抵抗) による消費電流は20mA以上にな
るからである。
【００１９】前記直流−直流コンバータの電力変換効率
を求めると、次の数式(2) のように算出される。
【００２０】
【数２】
【００２１】ここで、ＶDD＝５Ｖ、ＶCC＝８Ｖであると
すれば、前記数式(2) による従来の直流−直流コンバー
タの電力変換効率は20％程度にしかならない。これは、
携帯形情報処理装置のディスプレイにとっては、非常に
消費電力が浪費的であるという短所になる。本発明の目
的は、非常に少ない量の電力消費を必要とする携帯用情
報処理機器等の表示装置を具現するのに適合した薄膜ト
ランジスタ液晶表示装置用直流−直流コンバータを提供
することにある。
【００２２】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
め、本発明のコンバータは、極性信号により相互に対立
的にターンオン／オフされる第１及び第２スイッチング
手段と；前記第１及び第２スイッチング手段がターンオ
ンされた場合、ターンオンされることにより電気的な信
号の通路を形成する第１及び第２ダイオードと；前記第
１及び第２ダイオードがターンオンされて電流通路が形
成された場合、電荷量を充電する第１キャパシタと；反
転極性信号により相互に対立的にターンオン／オフされ
ることにより電気的な信号の通路を形成する第３及び第
４スイッチング手段と；前記第３及び第４スイッチング
手段がターンオンされた場合、ターンオンされることに
より電気的な信号の通路を形成する第３及び第４ダイオ
ードと；前記第３及び第４ダイオードがターンオンされ
て電流通路が形成された場合、電荷量を充電する第２キ
ャパシタと；前記第１及び第２キャパシタに充電された
電荷量により充電される第３キャパシタとを備えてい
る。
【００２３】なお、前記極性信号と反転極性信号は相互
に逆位相としてもよい。前記第１及び第２スイッチング
手段と、前記第３及び第４スイッチング手段としては各
々PMOS型およびNMOS型トランジスタを使用できる。ま
た、前記第１及び第２ダイオードと、前記第３及び第４
ダイオードは相互に直列に順方向接続されていてもよ
い。
【００２４】前記ダイオードは３つ以上を連結すること
もできる。
【００２５】
【発明の実施の形態】以下、本発明が属する技術分野に
おける通常の知識を有する者が本発明を容易に実施でき
る程度に、添付する図面に基づいて本発明の好適な実施
の形態を詳細に説明する。図６は、本発明の実施の形態
による薄膜トランジスタ液晶表示装置用直流−直流コン
バータの詳細回路図である。
【００２６】図６に示されているように、本発明の実施
の形態による薄膜トランジスタ液晶表示装置用直流−直
流コンバータの構成は、電源信号線（ＶDD）と接地信号
線(GND) にソース端子が各々連結されており、極性信号
線(POL) にゲート端子が共通に連結されているトランジ
スタ(M61，M62)と、電源信号線（ＶDD）と接地信号線(P
OL) にソース端子が各々連結されており、反転極性信号
線(POLB)にゲート端子が共通に連結されているトランジ
スタ(M63，M64)と、前記トランジスタ(M61，M63)のドレ
イ端子の接続点に一方の端子が連結されているキャパシ
タ(C61) と、前記トランジスタ(M63，M64)のドレイン端
子の接続点に他方の端子が連結されているキャパシタ(C
62) と、電源信号線（ＶDD）に各々アノード端子が連結
されており、前記キャパシタ(C61，C62)の他方の端子に
カソード端子が各々連結されているダイオード(D61，D6
3)と、前記ダイオード(D61，D63)のカソード端子にアノ
ード端子が各々連結されているダイオード(D62，D64)
と、前記ダイオード(D62，D64)のカソード端子の接続点
と接地との間に連結されているキャパシタ(C63) とから
なる。
【００２７】本発明の実施の形態では、ダイオード(D6
1,D62,D63,D64) が極性信号(POL) 及び反転極性信号(PO
LB)別に各々２つずつ使用されているが、本発明の技術
的な範囲はこれに限定されず、さらに多くの複数個が連
結されることもできる。前記の構成による、本発明の実
施の形態に基づく薄膜トランジスタ液晶表示装置用直流
−直流コンバータの作用は次のようである。
【００２８】図７は、本発明の実施の形態に基づく薄膜
トランジスタ液晶表示装置用直流−直流コンバータにお
ける各部動作波形図である。図７に示されているよう
に、極性信号(POL) が接地レベルであれば、PMOS形トラ
ンジスタ(M61) がターンオンされることにより、N1ノー
ドには電源信号（ＶDD）が印加される。
【００２９】一方、極性信号(POL) が電源信号（ＶDD）
レベルであれば、NMOS形トランジスタ(M62) がターンオ
ンされることにより、N1ノードには接地レベルの信号が
印加される。従って、極性信号(POL) によりN1ノードに
は、図７に示されているようなパルス波形の信号が生成
される。
【００３０】N1ノードが接地レベルである時、キャパシ
タ(C61) にはダイオード(D61) を通じて印加される電荷
が充電されるが、この時、前記キャパシタ(C61) に充電
される電荷量(Q61) は数式(3) のように算出される。
【００３１】
【数３】
【００３２】ここで、ＶD はダイオード(D61) の電圧降
下分である。N1ノードが電源信号（ＶDD）レベルである
時、N2ノードの電位は（ＶDD+Q61／C61 ）であり、さら
に数式(3) を利用すると結果的に（２ＶDD−ＶD ）とな
る。この場合、ダイオード(D61) は逆バイアスが掛けら
れてターンオフされ、ダイオード(D62) がターンオンさ
れることによりN2ノードの電荷がダイオード(D62) を通
じてキャパシタ(C63) に充電される。
【００３３】前記キャパシタ(C63) に充電される電荷量
(Q63) は、ダイオード(D62) がターンオンされる瞬間ま
でダイオード(D62) を通じて継続的に流入されるが、次
の数式(4) のように算出される。
【００３４】
【数４】
【００３５】N5ノードでの電圧（ＶCC）は、(Q63／C63)
であり、数式(4) を利用すると結果的に２（ＶDD−
ＶD ）となる。図７に示されているように、反転極性信
号(POLB)が接地レベルであれば、PMOS形トランジスタ(M
63) がターンオンされることにより、N3ノードには電源
信号（ＶDD）が印加される。
【００３６】一方、反転極性信号(POLB)が電源信号（Ｖ
DD）レベルであれば、NMOS形トランジスタ(M64) がター
ンオンされることにより、N3ノードには接地レベルの信
号が印加される。従って、反転極性信号(POLB)によりN1
ノードには、図７に示されているようなパルス波形の信
号が生成される。
【００３７】N3ノードが接地レベルである時、キャパシ
タ(C62) にはダイオード(D63) を通じて印加される電荷
が充電されるが、この時、前記キャパシタ(C62) に充電
される電荷量(Q62) は数式(5) のように算出される。
【００３８】
【数５】
【００３９】ここで、ＶD はダイオード(D63) の電圧降
下分である。N3ノードが電源信号（ＶDD）レベルである
時、N4ノードの電位は（ＶDD+Q62／C62 ）であり、さら
に数式(5) を利用すると結果的に（２ＶDD−ＶD ）とな
る。この場合、ダイオード(D63) は逆バイアスが掛けら
れてターンオフされ、ダイオード(D64) がターンオンさ
れることによりN4ノードの電荷がダイオード(D64) を通
じてキャパシタ(C63) に充電される。
【００４０】前記キャパシタ(C63) に充電される電荷量
(Q63) は、ダイオード(D64) がターンオンされる瞬間ま
でダイオード(D64) を通じて継続的に流入されるが、次
の数式(6) のように算出される。
【００４１】
【数６】
【００４２】N5ノードでの電圧（ＶCC）は、(Q63／C63)
であり、数式(6) を利用すると結果的に２（ＶDD−
ＶD ）となる。前記極性信号(POL) 及び反転極性信号(P
OLB)は相互に逆位相であるので、全体的な動作を総合し
て見る時、N5ノードには、図７に示されているように、
常に一定な直流電圧（ＶCC）である２（ＶDD−ＶD ）が
出力される。
【００４３】
【発明の効果】電力消費がほとんどないMOS トランジス
タ(M61〜M64)およびダイオード(D61〜D64)を用いて安定
した直流電圧（ＶCC）を提供することにより、低消費電
力の直流−直流コンバータを得ることができる。もし、
前記ダイオード(D61〜D64)の数を調節すれば、直流電圧
（ＶCC）の大きさを自由自在に設定できる。
【００４４】以上のように、本発明によれば、非常に少
ない量の電力消費を必要とする携帯用情報処理機器等の
表示装置を具現するのに適合した効果を有する薄膜トラ
ンジスタ液晶表示装置用直流−直流コンバータを提供す
ることができ、かかる本発明の効果は液晶表示装置分野
で利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、液晶の光透過率を示すグラフである。
【図２】図２は、従来の階調電圧発生回路の詳細回路図
である。
【図３】図３は、一般的な薄膜トランジスタ液晶表示装
置の詳細回路図である。
【図４】図４は、一般的な薄膜トランジスタ液晶表示装
置の反転駆動をするための信号波形の図である。
【図５】図５は、従来の薄膜トランジスタ液晶表示装置
用直流−直流コンバータの詳細回路図である。
【図６】図６は、本発明の薄膜トランジスタ液晶表示装
置用直流−直流コンバータの詳細回路図である。
【図７】図７は、本発明の薄膜トランジスタ液晶表示装
置用直流−直流コンバータの各部の動作波形図である。
【符号の説明】
ＶDD: 電源電圧 M61 、M62 、M63 、M64 ：トランジスタ D61 、D62 、D63 、D64 ：ダイオード C61 、C62 、C63 ：キャパシタ POL ：極性信号 POLB：反転極性信号 Q61、Q62 、Q63 ：電荷量 ＶCC：直流電圧 GND ：接地信号線

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】極性信号により相互に対立的にターンオン
    ／オフされる第１及び第２スイッチング手段と、 前記第１及び第２スイッチング手段がターンオンされた
    場合、ターンオンされることにより電気的な信号の通路
    を形成する第１及び第２ダイオードと、 前記第１及び第２ダイオードがターンオンされて電流通
    路が形成された場合、電荷量を充電する第１キャパシタ
    と、 反転極性信号により相互に対立的にターンオンオフされ
    ることにより電気的な信号の通路を形成する第３及び第
    ４スイッチング手段と、 前記第３及び第４スイッチング手段がターンオンされた
    場合、ターンオンされることにより電気的な信号の通路
    を形成する第３及び第４ダイオードと、 前記第３及び第４ダイオードがターンオンされて電流通
    路が形成された場合、電荷量を充電する第２キャパシタ
    と、 前記第１及び第２キャパシタに充電された電荷量により
    充電される第３キャパシタと、を備えた薄膜トランジス
    タ液晶表示装置用直流−直流コンバータ。
  2. 【請求項２】前記極性信号と反転極性信号とは相互に逆
    位相である、請求項１に記載の薄膜トランジスタ液晶表
    示装置用直流−直流コンバータ。
  3. 【請求項３】前記第１及び第２スイッチング手段と、前
    記第３及び第４スイッチング手段は各々PMOS形およびNM
    OS形トランジスタを含む、請求項１に記載の薄膜トラン
    ジスタ液晶表示装置用直流−直流コンバータ。
  4. 【請求項４】前記第１及び第２ダイオードと、前記第３
    及び第４ダイオードは相互に直列に順方向接続されてい
    る、請求項１に記載の薄膜トランジスタ液晶表示装置用
    直流−直流コンバータ。
  5. 【請求項５】前記ダイオードは３つ以上が相互に直列に
    順方向接続されている、請求項４に記載の薄膜トランジ
    スタ液晶表示装置用直流−直流コンバータ。
JP7292942A 1995-04-18 1995-11-10 薄膜トランジスタ液晶表示装置用直流−直流コンバータ Pending JPH08289533A (ja)

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