JPWO2002061931A1 - 昇圧型電源回路および液晶表示装置並びに携帯用電子機器 - Google Patents
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Abstract
チャージポンプからなる昇圧回路の充電用の基準電圧として外部電源電圧を用いるとともに、ブーストの際に差動アンプからなる基準電圧発生回路で発生された基準電圧を用いてチャージポンプで昇圧した電圧を液晶駆動電圧として出力するとともに、チャージポンプの出力電圧を抵抗分割した電圧を基準電圧発生回路の差動アンプの入力端子にフィードバックさせるようにした。
Description
技術分野
この発明は、電源電圧を昇圧した電圧を発生する昇圧型電源回路に適用して有効な技術に関し、例えば液晶表示装置を駆動する電圧を発生する液晶駆動電圧発生回路およびそれを内蔵した液晶表示制御装置並びにそれを搭載した携帯用電子機器に利用して有効な技術に関する。
背景技術
近年、携帯電話器やページャーなどの携帯用電子機器の表示装置としては、一般に複数の表示画素が例えばマトリックス状に２次元配列されたドットマトリックス型液晶パネルが用いられており、機器内部にはこの液晶パネルの表示制御を行なう半導体集積回路化された表示制御装置や液晶パネルを駆動するドライバもしくはそのようなドライバを内蔵した表示制御装置が搭載されている。かかる半導体集積回路化された表示制御装置は５Ｖ以下の電圧で動作可能であるのに対し、液晶パネルの表示駆動には５〜４０Ｖのような駆動電圧を必要とするため、この表示制御装置には電源電圧を昇圧して液晶パネルを駆動する電圧を発生する液晶駆動電圧発生回路が内蔵されていることが多い。
このような液晶表示制御装置に内蔵されている液晶駆動電圧発生回路として、本発明者等は図１１および図１２に示すような回路について検討した。図１１の回路は、差動アンプＡＭＰからなる基準電圧発生回路と該基準電圧発生回路で発生された基準電圧Ｖａを昇圧するチャージポンプＣＰＭとから構成されたもの、図１２の回路は電源電圧ＶＤＤを昇圧するチャージポンプＣＰＭと該チャージポンプで昇圧された電圧Ｖｐを電源として動作して液晶駆動電圧を発生する基準電圧発生回路１０およびボルテージフォロワ１１とから構成されたものである。なお、図１１および図１２には、一例としてチャージポンプＣＰＭが基準となる電圧ＶａまたはＶＤＤを３倍に昇圧する回路が示されているが、必要とする電圧に応じて４倍昇圧型や５倍昇圧型等のチャージポンプが使用される。
また、例えば特開２０００−２６２０４３号公報に示されているような回路もあることが発明を成した後に行なわれた調査で明らかとなった。
しかしながら、図１１のような昇圧回路型の液晶駆動電圧発生回路は、チャージポンプＣＰＭにより昇圧された電圧で直接液晶パネルを駆動するため電流効率は良いが、チャージポンプは電流供給能力が低いため液晶パネルの表示を開始したときにパネルの負荷がチャージポンプに接続されることによってチャージポンプＣＰＭの出力Ｖｏｕｔのレベルが図１３のように低下することが分った。そして、その電圧低下量が負荷の大きさすなわちパネルの大きさやパネルの特性に依存するため、出力電圧の精度が悪く液晶に直流電圧が印加されて液晶が劣化するおそれがあるとともに例えばカラー液晶表示パネルでは表示色がずれるなど良好な画質が得られないという不具合があることも分った。
一方、図１２のようなボルテージフォロワ型の液晶駆動電圧発生回路にあっては、液晶パネルの表示を開始したときにパネルの負荷がボルテージフォロワ１１に接続されたとしてもボルテージフォロワは電流供給能力が高いため直ちにその負荷を充分に駆動できるような電圧を出力する。そのため、図１４のように出力される液晶駆動電圧Ｖｏｕｔの精度が高く良好な表示画質が得られるが、チャージポンプＣＰＭで昇圧された液晶駆動出力電圧Ｖｏｕｔよりも高い電圧Ｖｐを基準電圧発生回路１０およびボルテージフォロワ１１の動作電源として用いるため、消費電力が多いつまり電流のロスが多いことが分った。また、基準電圧発生回路１０およびボルテージフォロワ１１がチャージポンプＣＰＭで昇圧された電圧を電源として動作するため高耐圧の素子を使用して回路を構成する必要があり、その分回路面積が大きくなったりプロセスが複雑になったりするという不具合があることが分った。
この発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたもので、電流のロスが少なくかつ精度の高い昇圧電圧を発生することが可能な昇圧型電源回路を提供することを目的としている。
この発明の他の目的は、消費電力が少なくかつ精度の高い液晶駆動電圧を発生することができるとともに回路の占有面積も小さくて済む液晶表示制御装置を提供することにある。
この発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴については、本明細書の記述および添附図面から明らかになるであろう。
発明の開示
本願において開示される発明のうち代表的なものの概要を説明すれば、下記のとおりである。
すなわち、チャージポンプ（２０）からなる昇圧回路の充電用の基準電圧として外部電源電圧（ＶＤＤ）を用いるとともに、ブーストの際に差動アンプからなる基準電圧発生回路（１０）で発生された基準電圧（Ｖａ）を用いてチャージポンプで昇圧した電圧を液晶駆動電圧として出力するとともに、チャージポンプの出力電圧を抵抗分割した電圧を基準電圧発生回路（１０）の差動アンプの入力端子にフィードバックさせるように構成したものである。
より詳細には、外部電源電圧で動作する差動アンプを有する基準電圧発生回路と、複数の容量と該容量をそれぞれ充電するためのスイッチおよび前記容量を直列に接続して充電された電圧を加算するためのスイッチを有する昇圧回路と、該昇圧回路の出力電圧に応じた電圧を前記差動アンプの入力端子にフィードバックさせるフィードバック手段と、前記昇圧回路の出力端子に接続された平滑容量とから構成された昇圧型電源回路において、前記昇圧回路は、充電動作の際に前記差動アンプの動作電源電圧に基づいて前記容量への充電を行ない、前記複数の容量が直列に接続されて充電電圧を加算する動作を行なう際には前記差動アンプから出力される基準電圧に基づいて前記容量の基準端側の電圧を押し上げるように構成した。
上記した手段によれば、昇圧回路の出力電圧を昇圧回路の基準電圧を発生する差動アンプの入力端子にフィードバックさせているため精度の高い昇圧電圧を発生することができるとともに、ブーストの際の基準電圧を発生する差動アンプは昇圧電圧よりも低い外部電源電圧で動作するため消費電力を減らすことができる。
また、望ましくは、前記フィードバック手段は、前記昇圧回路の出力端子と電源電圧端子との間に直列に接続された複数の抵抗素子からなる抵抗分割手段と、これらの抵抗素子のいずれかの接続ノードの電位を選択して前記差動アンプの入力端子に伝達させる選択手段とを備えるようにする。これにより、フィードバック電圧を選択することが可能になり、液晶表示パネルのような負荷や回路の特性に応じて出力昇圧電圧を調整することができるようになる。
さらに、望ましくは、前記選択手段により前記差動アンプの入力端子にフィードバックされる電圧を指定するためのレジスタを設ける。これにより、レジスタの設定値を変更することで出力昇圧電圧を調整することができ、使用されるシステムへの適応能力が高い昇圧型電源回路を得ることができる。
また、本発明に係る液晶駆動電圧発生回路は、外部電源電圧で動作する差動アンプを有する基準電圧発生回路と、複数の容量と該容量をそれぞれ充電するためのスイッチおよび前記容量を直列に接続して充電された電圧を加算するためのスイッチを有する昇圧回路と、該昇圧回路の出力電圧に応じた電圧を前記差動アンプの入力端子にフィードバックさせるフィードバック手段と、前記昇圧回路の出力端子に接続された平滑容量とから構成され液晶パネルのセグメント電極に印加される電圧を発生する第１の昇圧型電源回路と、前記第１の昇圧型電源回路により発生された電圧に基づいて前記液晶パネルのコモン電極に印加される電圧を発生する第２の昇圧型電源回路とを設け、前記第２の昇圧型電源回路は、複数の容量と該容量をそれぞれ充電するためのスイッチおよび前記容量を直列に接続して充電された電圧を加算するためのスイッチを有する昇圧回路と、前記昇圧回路の出力端子に接続された平滑容量とにより構成するようにした。これにより、第２の昇圧型電源回路の負荷が小さい場合には、上記第２の昇圧型電源回路により充分に精度の高いコモン電極印加電圧を発生することができ、しかも回路面積が小さくかつ消費電力の少ない電源回路を実現することができる。
また、外部電源電圧で動作する差動アンプを有する基準電圧発生回路と、複数の容量と該容量をそれぞれ充電するためのスイッチおよび前記容量を直列に接続して充電された電圧を加算するためのスイッチを有する昇圧回路と、該昇圧回路の出力電圧に応じた電圧を前記差動アンプの入力端子にフィードバックさせるフィードバック手段と、前記昇圧回路の出力端子に接続された平滑容量とから構成され液晶パネルのセグメント電極に印加される電圧を発生する第１の昇圧型電源回路と、前記第１の昇圧型電源回路により発生された電圧に基づいて前記液晶パネルのコモン電極に印加される電圧を発生する第２の昇圧型電源回路とを設け、前記第２の昇圧型電源回路は、外部電源電圧で動作する差動アンプを有する基準電圧発生回路と、複数の容量と該容量をそれぞれ充電するためのスイッチおよび前記容量を直列に接続して充電された電圧を加算するためのスイッチを有する昇圧回路と、該昇圧回路の出力電圧を分割して前記差動アンプの入力端子にフィードバックさせる抵抗分割手段と、前記昇圧回路の出力端子に接続された平滑容量とにより構成した。これにより、第２の昇圧型電源回路の負荷が大きい場合においても、上記第２の昇圧型電源回路により充分に精度の高いコモン電極印加電圧を発生することができる。
さらに、本願の他の発明は、外部電源電圧で動作する差動アンプを有する基準電圧発生回路と、複数の容量と該容量をそれぞれ充電するためのスイッチおよび前記容量を直列に接続して充電された電圧を加算するためのスイッチを有する昇圧回路と、該昇圧回路の出力電圧に応じた電圧を前記差動アンプの入力端子にフィードバックさせるフィードバック手段と、前記昇圧回路の出力端子に接続された平滑容量とから構成され液晶パネルのセグメント電極に印加される電圧を発生する第１の昇圧型電源回路と、前記第１の昇圧型電源回路により発生された電圧に基づいて前記液晶パネルのコモン電極に印加される電圧を発生する第２の昇圧型電源回路とを備えた液晶駆動電圧発生回路の設計方法において、前記コモン電極の負荷が小さい場合には、前記第２の昇圧型電源回路を、複数の容量と該容量をそれぞれ充電するためのスイッチおよび前記容量を直列に接続して充電された電圧を加算するためのスイッチを有する昇圧回路と、該昇圧回路の出力端子に接続された平滑容量とにより構成し、前記コモン電極の負荷が大きい場合には、前記第２の昇圧型電源回路を、差動アンプを有する基準電圧発生回路と、複数の容量と該容量をそれぞれ充電するためのスイッチおよび前記容量を直列に接続して充電された電圧を加算するためのスイッチを有する昇圧回路と、該昇圧回路の出力電圧を分割して前記差動アンプの入力端子にフィードバックさせる抵抗分割手段と、前記昇圧回路の出力端子に接続された平滑容量とにより構成するようにした。
上記した手段によれば、第２の昇圧型電源回路の負荷が小さい場合にも負荷が大きい場合にも、上記第２の昇圧型電源回路により充分に精度の高いコモン電極印加電圧を発生することができるとともに、第２の昇圧型電源回路の負荷が小さい場合には、回路面積が小さくかつ消費電力の少ない電源回路を実現することができる。
本願のさらに他の発明は、上記のような構成を有する液晶駆動電圧発生回路と、前記液晶パネルに表示するデータを記憶する表示用メモリと、前記表示用メモリに書き込むデータの生成および前記表示用メモリからのデータ読出しに関する制御を行う制御回路と、前記表示用メモリから読み出されたデータと前記液晶駆動電圧発生回路により発生された駆動電圧とに基づき前記液晶パネルのセグメント電極に印加する信号を生成するセグメント駆動回路と、前記液晶駆動電圧発生回路により発生された駆動電圧と所定のタイミング信号とに基づき前記液晶パネルのコモン電極に印加する信号を生成するコモン電極駆動回路とにより液晶表示制御装置を構成したものである。これにより、液晶の劣化がなく高画質の表示が可能な液晶表示装置を実現することができる。
また、望ましくは、前記液晶駆動電圧発生回路と、前記表示用メモリと、前記制御回路と、前記セグメント駆動回路と、前記コモン電極駆動回路とは、一つの半導体チップ上に形成する。これにより、液晶表示装置を備えた電子機器の部品点数を減らし、実装密度を高めて電子機器の小型化を図ることができる。
さらに、前記液晶駆動電圧発生回路と、前記表示用メモリと、前記制御回路と、前記セグメント駆動回路とは、一つの半導体チップ（第１チップ）上に半導体集積回路として構成される。一方、前記コモン電極駆動回路は前記液晶駆動電圧発生回路が形成された半導体チップとは別個の半導体チップ（第２チップ）上に半導体集積回路として構成され、該コモン電極駆動回路は前記液晶駆動電圧発生回路を構成する素子よりも耐圧の高い素子で構成する。これにより、第１チップ及び第２チップのそれぞれの製造プロセスが簡略化可能となるので、携帯用電子機器の実装密度は悪くなるものの、第１チップ及び第２チップの製造コストの低減を図ることができる。
さらに、本発明の携帯用電子機器は、上記のように構成された液晶表示制御装置と、前記セグメント駆動回路により生成された信号および前記コモン電極駆動回路により生成された信号に基づいてドットマトリックス方式で表示を行なう液晶パネルと、上記液晶表示制御装置の電源電圧を与える電池とを設けるようにした。これにより、表示画質が良好であるとともに低消費電力で長時間の電池駆動が可能な携帯用電子機器を実現することができる。
発明を実施するため最良の形態
図１は、本発明に係る昇圧型電源回路の第１の実施例を示す。
図１において、１０は差動アンプＡＭＰからなる基準電圧発生回路、２０はチャージポンプ回路である。この実施例では、チャージポンプ２０の昇圧出力Ｖｏｕｔを可変抵抗回路３０で抵抗分割した電圧が基準電圧発生回路１０の差動アンプＡＭＰの反転入力端子にフィードバックされるように構成されている。
上記チャージポンプ２０は、クロック信号φ１によりオン、オフ動作されるスイッチＳＷ１〜ＳＷ４と、上記クロック信号φ１とハイレベルの期間が重ならないように形成されたクロック信号φ２（図２参照）によりオン、オフ動作されるスイッチＳＷ５〜ＳＷ７と、スイッチＳＷ５，ＳＷ６により直列形態にされる昇圧容量Ｃ１，Ｃ２と、出力端子ＯＵＴに接続された出力の平滑容量Ｃ３とから構成されている。
上記昇圧容量Ｃ１の低電位側の端子Ｃ１−はスイッチＳＷ４またはＳＷ７を介して接地点または第１基準電位端子Ｔ１に接続可能にされているとともに、昇圧容量Ｃ１の高電位側の端子Ｃ１＋はスイッチＳＷ３を介して第２基準電位端子Ｔ２に接続可能にされている。また、上記昇圧容量Ｃ２の低電位側の端子Ｃ２−はスイッチＳＷ２を介して接地点に接続可能にされているとともに、昇圧容量Ｃ２の高電位側の端子Ｃ２＋はスイッチＳＷ１を介して第２基準電位端子Ｔ２に接続可能にされている。
さらに、出力端子ＯＵＴと上記昇圧容量Ｃ２の高電位側の端子Ｃ２＋との間はスイッチＳＷ５を介して接続可能にされているとともに、昇圧容量Ｃ２の低電位側の端子Ｃ２−と昇圧容量Ｃ１の高電位側の端子Ｃ１＋との間はスイッチＳＷ６を介して接続可能にされている。そして、上記第１基準電位端子Ｔ１には基準電圧発生回路１０からの基準電圧Ｖａが印加され、第２基準電位端子Ｔ２には基準電圧発生回路１０の動作電源電圧ＶＤＤが印加されている。
上記のように構成されたチャージポンプ２０は、クロック信号φ１がハイレベルにされて図３（Ａ）のようにスイッチＳＷ１〜ＳＷ４がオン（このときＳＷ５〜ＳＷ７はオフ）されている間に昇圧容量Ｃ１，Ｃ２が電源電圧ＶＤＤに充電される。そして、次に、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４がオフされると代ってスイッチＳＷ５〜ＳＷ７がオン状態にされ、図３（Ｂ）のように昇圧容量Ｃ１，Ｃ２が直列形態になるとともに、昇圧容量Ｃ１の基準端側すなわち低電位側の端子Ｃ１−はスイッチＳＷ７を介して第１基準電位端子Ｔ１に接続される。これによって、出力端子ＯＵＴの電圧は（Ｖａ＋２ＶＤＤ）に押し上げられる。上記充電動作とブースト動作とを繰り返すことにより、昇圧容量Ｃ２に充電された電荷が出力端子ＯＵＴに接続されている平滑容量Ｃ３へ転送され、（Ｖａ＋２ＶＤＤ）の昇圧電圧Ｖｏｕｔが出力される。
さらに、図１の実施例の昇圧回路においては、昇圧電圧Ｖｏｕｔを可変抵抗回路３０で抵抗分割した電圧Ｖｆが基準電圧発生回路１０の差動アンプＡＭＰの反転入力端子にフィードバックされるように構成されているとともに、差動アンプＡＭＰの非反転入力端子には基準電圧Ｖｒｅｆが印加されている。そのため、可変抵抗回路３０の抵抗値を調整して基準電圧発生回路１０の差動アンプＡＭＰの反転入力端子にフィードバックさせる電圧Ｖｆを変化させることにより、基準電圧発生回路１０の出力電圧Ｖａを変化させ、これにより液晶駆動電圧発生回路の出力電圧そのものを任意に調整することができる。なお、基準電圧Ｖｒｅｆは例えばバンドギャップリファランス回路のような温度依存性および電源電圧依存性の小さな基準電圧発生回路から供給される。
図４には、上記可変抵抗回路３０の具体例が示されている。この実施例では、昇圧回路の出力端子ＯＵＴと接地点との間に、抵抗値がｒの単位抵抗Ｒ１〜Ｒ２４が２４個直列に接続され、Ｒ１６とＲ１７の接続ノードｎ１と、Ｒ１８とＲ１９の接続ノードｎ２と、Ｒ２０とＲ２１の接続ノードｎ３と、Ｒ２１とＲ２２の接続ノードｎ４と、Ｒ２２とＲ２３の接続ノードｎ５にそれぞれスイッチＳＷ１１〜ＳＷ１５の一方の端子が接続され、スイッチＳＷ１１〜ＳＷ１５の他方の端子は共通のフィードバック電圧端子Ｔｆｂに接続されている。
そして、上記各スイッチＳＷ１１〜ＳＷ１５はレジスタＲＥＧの設定値に応じていずれか１つがオン状態にされるように構成されている。従って、スイッチＳＷ１１がオン状態にされると出力電圧Ｖｏｕｔを３分割したＶｏｕｔ／３の電圧が、またＳＷ１２，ＳＷ１３，ＳＷ１４，ＳＷ１５のいずれかオン状態にされると、それぞれ出力電圧Ｖｏｕｔを４分割、６分割、８分割、１２分割した電圧Ｖｏｕｔ／４，Ｖｏｕｔ／６，Ｖｏｕｔ／８，Ｖｏｕｔ／１２が端子Ｔｆｂに伝達され、これがフィードバック電圧Ｖｆとして基準電圧発生回路１０の差動アンプＡＭＰの反転入力端子に供給される。すると、差動アンプＡＭＰは反転入力端子の電位を非反転入力端子の基準電圧Ｖｒｅｆに一致させるように出力電圧Ｖａが変化する。その結果、フィードバック電圧Ｖｆに応じて基準電圧発生回路１０で発生される基準電圧Ｖａが変化され、昇圧電圧Ｖｏｕｔ（＝Ｖａ＋２ＶＤＤ）そのものも変化されることとなる。
このように、図１の実施例の昇圧型電源回路においては、チャージポンプ２０の出力をそのまま昇圧電圧としているため電流のロスが少ないとともに、昇圧出力Ｖｏｕｔを可変抵抗回路３０で抵抗分割した電圧を、昇圧基準電圧を発生する基準電圧発生回路１０の差動アンプＡＭＰにフィードバックしているため、チャージポンプ２０の出力Ｖｏｕｔが下がると差動アンプＡＭＰがそれを検知して直ちに出力Ｖａを上げるように動作する。そのため、この実施例の昇圧型電源回路を液晶表示装置における液晶駆動電圧発生回路として用いた場合には、チャージポンプ２０の出力Ｖｏｕｔが図１５に示すように液晶パネルの表示を開始した直後もほとんど変化せず精度の高い電圧を発生しかつそれを維持することができる。また、この実施例においては、基準電圧発生回路１０を構成する差動アンプＡＭＰが外部電源電圧ＶＤＤで動作するため、低耐圧の素子で形成することができ、回路の占有面積を小さくすることができる。
図５および図６には、本発明を液晶駆動電圧発生回路に適用した場合の好適な実施例を示す。周知のように、液晶パネルを用いた表示装置においては、液晶パネルのセグメント電極に印加される電圧とコモン電極に印加される電圧をそれぞれ形成する必要があり、このうちコモン電極に印加される電圧ＶＣＯＭは、図７に示すようにセグメント電極に印加される電圧ＶＳＥＧの振幅の数倍の振幅とされる。図５および図６に示されている液晶駆動電圧発生回路は、セグメント電極に印加される電圧とコモン電極に印加される電圧を生成する回路の実施例であり、特に図５の液晶駆動電圧発生回路は液晶パネルのコモン電極の負荷が小さなパネルに適した回路、図６の液晶駆動電圧発生回路は液晶パネルのコモン電極の負荷が大きいパネルに適した回路である。
以下、図５の液晶駆動電圧発生回路と図６の液晶駆動電圧発生回路のそれぞれについて、その構成を説明する。なお、図５の液晶駆動電圧発生回路も図６の液晶駆動電圧発生回路もいずれも、図１に示されている昇圧回路をセグメント電極に印加される電圧ＶＳＥＧを発生する回路としているとともに、セグメント印加電圧用の昇圧回路で発生した電圧ＶＳＥＧに基づいてコモン印加電圧ＶＣＯＭを発生する昇圧回路４０を設けており、両者の違いはコモン印加電圧ＶＣＯＭを発生する後段の昇圧回路４０にある。
具体的には、図５の液晶駆動電圧発生回路における後段の昇圧回路４０は、セグメント印加電圧ＶＳＥＧを発生する前段の昇圧回路における基準電圧発生回路１０を省略してチャージポンプ回路２０’のみとした回路とされている。これに対し、図６の液晶駆動電圧発生回路における後段の昇圧回路４０’は、セグメント印加電圧ＶＳＥＧを発生する前段の昇圧回路と同様に基準電圧発生回路１０’とチャージポンプ回路２０’とを備えチャージポンプ２０’の出力電圧を可変抵抗回路３０’を介して基準電圧発生回路１０’にフィードバックさせるように構成された回路とされている。
これによって、図５の液晶駆動電圧発生回路における後段の昇圧回路４０は、前段の昇圧回路で発生された電圧ＶＳＥＧを受けて３倍すなわち３ＶＳＥＧの電圧を発生する。一方、図６の液晶駆動電圧発生回路における後段の昇圧回路４０’は、前段の昇圧回路で発生された電圧ＶＳＥＧと電源電圧ＶＤＤとに基づいて２ＶＳＥＧ＋Ｖａ’の電圧を発生する。
なお、ここで、Ｖａ’の電圧は基準電圧発生回路１０’の出力電圧であり、この電圧Ｖａ’は可変抵抗回路３０’のフィードバック電圧Ｖｆ’に応じて調整可能である。また、フィードバック電圧Ｖｆ’は図４と同様に構成された可変抵抗回路３０’に設けられているレジスタＲＥＧの設定値を変えることによって変更することが可能である。さらに、後段の昇圧回路４０および４０’においても、直列に接続される容量の数を変えることによって、基準電圧を任意の整数倍に昇圧した電圧ｍ・ＶＳＥＧと（ｍ・ＶＳＥＧ＋Ｖａ’）をそれぞれ発生させることができる。そして、これらの実施例においても、昇圧回路４０，４０’の基準電圧発生回路１０，１０’を構成する差動アンプは外部電源電圧ＶＤＤで動作するため、低耐圧の素子で形成することができ、回路の占有面積を小さくすることができる。
ところで、図７を参照すると明らかなように、コモン電極に印加される信号を生成するには、液晶中心電位ＶＭＩ（例えば３Ｖ）を中心にして上記昇圧電圧ＶＣＯＭ（例えば２０Ｖ）と極性が逆の負電圧−ＶＣＯＭ（例えば−１４Ｖ）が必要である。本実施例においては、上記昇圧電圧ＶＣＯＭから図１０に示されているような電圧反転回路を用いて負電圧−ＶＣＯＭを発生させるようにしている。図１０のうち（Ａ）は一般的な電圧反転回路、（Ｂ）は基準電圧補正回路付きの電圧反転回路である。
図１０（Ａ）の電圧反転回路は、図５または図６の液晶駆動電圧発生回路で発生された正の昇圧電圧ＶＣＯＭが印加される電圧端子Ｔａと、液晶中心電位ＶＭＩが印加される電圧端子Ｔｂと、電圧反転用容量Ｃ２１と、該容量Ｃ２１の一方の端子と上記電圧端子Ｔａとの間および電圧端子Ｔｂとの間にそれぞれ接続されたスイッチＳＷ２１，ＳＷ２２と、電圧反転用容量Ｃ２１の他方の端子と上記電圧端子Ｔｂとの間および出力端子Ｔｃとの間にそれぞれ接続されたスイッチＳＷ２３，ＳＷ２４と、出力端子Ｔｃと接地点の間に接続された負電圧用平滑容量Ｃ２２とから構成されている。
この実施例の電圧反転回路は、互いにハイレベル期間が重ならないようにされたクロック（図２のφ１，φ２参照）によりスイッチＳＷ２１およびＳＷ２３をオン、ＳＷ２２，ＳＷ２４をオフさせて、電圧反転用容量Ｃ２１に正の昇圧電圧ＶＣＯＭと液晶中心電位ＶＭＩとの電位差に相当する電圧を充電させた後、スイッチＳＷ２１およびＳＷ２３をオフ、またスイッチＳＷ２２とＳＷ２４をオンさせることで液晶中心電位ＶＭＩを中心にして上記昇圧電圧ＶＣＯＭと極性が逆の負電圧−ＶＣＯＭを平滑容量Ｃ２２に充電させるように動作される。
ところで、図１０（Ａ）の電圧反転回路は、これに昇圧電圧ＶＣＯＭ、液晶中心電位ＶＭＩを入力して負電圧を発生させた場合、反転回路内のスイッチのオン抵抗による内部損失と負電圧が供給される液晶パネルでの電流の消費により電圧降下が発生し、負電圧の電圧レベルは［（正電圧）−（基準電圧）］＝［（基準電圧）−（負電圧）］の関係を十分に満たすことができない場合があることに注意する必要がある。液晶パネルを駆動する場合、正の電圧ＶＣＯＭと負の電圧−ＶＣＯＭは液晶中心電位ＶＭＩを中心にして対称性が必要であり、負電圧が電圧降下した場合、表示が薄くなったり、画質の低下、液晶の劣化が起こってしまう。そのため図１０（Ａ）のような電圧反転回路は、正負電圧に高精度な対称性が必要なカラー液晶パネルや、出力負荷の大きい大型液晶パネルに使用することは適切ではない場合がある。
図１０（Ｂ）の電圧反転回路は、図１０（Ａ）の回路を改良したもので、図１０（Ａ）の電圧反転回路に、基準電圧としての液晶中心電位ＶＭＩを補正する基準電圧補正回路を付加したものである。具体的には、電圧端子Ｔｂに印加された液晶中心電位ＶＭＩがその非反転入力端子に入力され、反転入力端子には電圧端子Ｔａと出力端子Ｔｃとの間に直列接続された抵抗Ｒ３１，Ｒ３２で分割された電圧が入力された差動アンプＡＭＰ２０が設けられている。スイッチＳＷ２１〜ＳＷ２４の動作は図１０（Ａ）の回路と同様である。
図１０（Ｂ）の電圧反転回路においては、差動アンプＡＭＰ２０の作用により反転入力端子に帰還入力されている出力の中間電圧が液晶中心電位ＶＭＩと等しくなるような電圧が出力される。これによって、電圧反転回路の基準電圧入力端子には、負電圧の電圧降下を補正する方向、即ち中心電位ＶＭＩより低い電圧が供給される。その結果、この電圧反転回路では、出力負荷が増加した場合も基準電圧補正回路が電圧降下を打ち消す方向に電圧反転回路の基準電圧を下げるため、出力電圧を一定に保つことができる。従って、図１０（Ｂ）の電圧反転回路は図１０（Ａ）の電圧反転回路に比べて高精度な負電圧を供給することができ、液晶パネルの表示画質を向上させ、液晶の劣化を防止することができるという利点がある。
図８は、前記実施例の電源回路を液晶駆動電圧発生電源回路として内蔵した液晶表示制御装置としての液晶コントロールドライバとこのドライバにより駆動される液晶パネルとからなる液晶表示装置の構成を示すブロック図である。
図８において、１００は液晶コントロールドライバ、２００はこの液晶コントロールドライバ１００により駆動される液晶パネルである。液晶コントロールドライバ１００は、液晶パネル２００のセグメント電極を駆動するセグメントドライバ１１０、液晶パネル２００のコモン電極を駆動するコモンドライバ１２０、これらのドライバに必要とされる駆動電圧を発生する前記実施例の液晶駆動電圧発生回路１３０、液晶パネル２００に表示すべき画像データをビットマップ方式で記憶する表示用ＲＡＭ１４０、外部のマイクロプロセッサ（以下、マイコン（ＣＰＵ）とも言う）等からの指令に基づいてチップ内部全体を制御する制御部１５０等を備え、これらの回路は単結晶シリコンのような１個の半導体チップ上に構成されている。
図示しないが、この液晶コントロールドライバ１００には、表示用ＲＡＭ１４０に対するアドレスを生成するアドレスカウンタや、表示用ＲＡＭ１４０から読み出されたデータと外部のマイコン等から供給された新たな表示データとに基づいてすかし表示や重ね合わせ表示のための論理演算を行なう論理演算手段、上記セグメントドライバ１１０およびコモンドライバ１２０に対する動作タイミング信号を生成するタイミング生成回路などが設けられている。
前記実施例の液晶駆動電圧発生回路において、可変抵抗回路３０に設けられているフィードバック電圧Ｖｆの設定用レジスタＲＥＧは、上記制御部１５０によって書換え可能に構成されている。そして、制御部１５０は、外部のマイコン等から供給されるコマンドに基づいてレジスタＲＥＧに対する設定を行なう。液晶コントロールドライバ１００には、一般に、前記制御部１５０にこの液晶コントロールドライバ１００の動作モードなどチップ全体の動作状態を制御するためのコントロールレジスタが設けられるので、上記フィードバック電圧Ｖｆの設定用レジスタＲＥＧをこのコントロールレジスタの一部として設けるようにしても良い。
なお、前記制御部１５０の制御方式としては、外部のマイコンからコマンドコードを受けるとこのコマンドをデコードして制御信号を生成する方式や予め制御部内に複数のコマンドコードと実行するコマンドを指示するレジスタ（インデックスレジスタと称する）とを備えマイコンがインデックスレジスタに書込みを行なうことで実行するコマンドを指定して制御信号を生成する方式など任意の制御方式をとることができる。
このように構成された制御部１５０による制御によって、液晶コントロールドライバ１００は、外部のマイコンからの指令およびデータに基づいて上述した液晶パネル２００に表示を行なう際に、表示データを表示用ＲＡＭ１４０に順次書き込んでいく描画処理を行うと共に、表示ＲＡＭ用１４０から順次表示データを読み出す読出し処理を行なって液晶パネル２００のセグメント電極に印加する信号およびコモン電極に印加する信号をドライバ１１０，１２０により出力させる。
図９は、図８の液晶コントロールドライバ１００と液晶パネル２００とからなる液晶表示装置の応用例としての携帯電話器の全体構成を示すブロック図である。
この実施例の携帯電話器は、表示部としての液晶パネル２００、送受信用のアンテナ３２１、音声出力用のスピーカ３２２、音声入力用のマイクロホン３２３、本発明を適用した液晶コントロールドライバ１００、スピーカ３２２やマイクロホンの信号の入出力を行なう音声インターフェース３３０、アンテナ３２１との間の信号の入出力を行なう高周波インターフェース３４０、音声信号や送受信信号に係る信号処理を行うＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）３５１、カスタム機能（ユーザ論理）を提供するＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔｓ）３５２、表示制御を含め装置全体の制御を行なうマイクロプロセッサもしくはマイクロコンピュータなどからなるシステム制御装置３５３およびデータやプログラムの記憶用メモリ３６０等を備えてなる。上記ＤＳＰ３５１、ＡＳＩＣ３５２およびシステム制御装置としてのマイコン３５３により、いわゆるベースバンド部３５０が構成される。
特に制限されるものでないが、上記液晶パネル２００は、多数の表示画素がマトリックス状に配列されたドットマトリックス方式のパネルである。なお、カラー表示の液晶パネルの場合、１画素は赤、青、緑の３ドットで構成される。また、メモリ３６０は、例えば所定のブロック単位で一括消去可能なフラッシュメモリ等から構成され、表示制御を含む携帯電話器システム全体の制御プログラムや制御データが記憶されると共に、２次元的な表示パターンとして文字フォント等の表示データが格納されたパターンメモリであるＣＧＲＯＭ（Ｃｈａｒａｃｔｅｒ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）としての機能を兼ね備えている。
さらに、この実施例のシステムにおいては、液晶コントロールドライバ１００がセグメントドライバ１１０とコモンドライバ１２０を内蔵した液晶コントロールドライバとして構成されているが、液晶パネルのコモン電極を駆動するコモンドライバ１２０は別の半導体チップ上に構成し、液晶コントロールドライバ１００内の液晶駆動電圧発生回路１４０からコモンドライバ・チップに対して駆動電圧を供給するような構成にしても良い。
通常、コモン電極信号はセグメント電極信号よりも電圧が高いためコモンドライバは比較的高耐圧の素子により構成される。従って、セグメントドライバとコモンドライバを同一のチップ上に形成すると、高耐圧の素子を形成するプロセスと低耐圧の素子を形成するプロセスとが必要となってプロセスが複雑になるが、コモンドライバを別チップとすることによりコモンドライバを構成する高耐圧の素子を形成するプロセスが不要となる。しかも、前記実施例の液晶駆動電圧発生回路を適用すれば、液晶駆動電圧発生回路自身も高耐圧の素子を用いずに構成することができるので、液晶駆動電圧発生回路を内蔵した液晶コントロールドライバを簡易なプロセスで製造することができる。
以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は上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で種々変更可能であることはいうまでもない。例えば、前記実施例の昇圧回路においては、２個の容量Ｃ１，Ｃ２を各々電源電圧ＶＤＤに充電した後にスイッチを切り換えて直列形態に接続することで昇圧を行なっているが、直列に接続する容量の数は２個に限定されず３個以上であっても良い。
以上の説明では主として本発明者によってなされた発明をその背景となった利用分野である携帯電話器の液晶パネルを駆動する液晶コントロールドライバについて説明したがこの発明はそれに限定されるものでなく、例えば、ポケットベル、ページャー、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔｓ）など液晶パネルを有する種々の携帯型電子機器に適用することができる。産業上の利用可能性
本発明に従うと、電流のロスが少なくかつ精度の高い昇圧電圧を発生することが可能な電源回路を実現することができ、これによって液晶パネルを駆動する電圧を発生する液晶駆動電圧発生回路に適用した場合には液晶の劣化がなく高画質の表示が可能になるとともに、低消費電力で長時間の電池駆動が可能な液晶表示装置および携帯用電子機器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明に係る昇圧回路の第１の実施例を示す回路図である。
図２は、実施例の昇圧回路を動作させるクロック信号の波形例を示す波形図である。
図３は、実施例の昇圧回路の動作を説明するための作用説明図である。
図４は、実施例の昇圧回路の可変抵抗回路の具体例を示す回路図である。
図５は、本発明を液晶駆動電圧発生回路に適用した場合の好適な実施例を示す回路図である。
図６は、本発明を液晶駆動電圧発生回路に適用した場合の他の実施例を示す回路図である。
図７は、液晶パネルのセグメント印加電圧ＶＳＥＧとコモン印加電圧ＶＣＯＭの波形例を示す波形図である。
図８は、本発明に係る昇圧回路を含む電源回路を内蔵した液晶表示制御装置としての液晶コントロールドライバとこのドライバにより駆動される液晶パネルとからなる液晶表示システムの構成例を示すブロック図である。
図９は、本発明を適用した液晶コントロールドライバを備えた携帯電話器の全体構成を示すブロック図である。
図１０は、コモン電極に印加される負電圧を発生する電圧反転回路の具体例を示す回路図である。
図１１は、従来の液晶駆動電圧発生回路の構成例を示す回路図である。
図１２は、従来の液晶駆動電圧発生回路の他の構成例を示す回路図である。
図１３は、図１１の液晶駆動電圧発生回路における昇圧電圧の変化の様子を示す波形図である。
図１４は、図１２の液晶駆動電圧発生回路における昇圧電圧の変化の様子を示す波形図である。
図１５は、実施例の液晶駆動電圧発生回路における昇圧電圧の変化の様子を示す波形図である。
この発明は、電源電圧を昇圧した電圧を発生する昇圧型電源回路に適用して有効な技術に関し、例えば液晶表示装置を駆動する電圧を発生する液晶駆動電圧発生回路およびそれを内蔵した液晶表示制御装置並びにそれを搭載した携帯用電子機器に利用して有効な技術に関する。
背景技術
近年、携帯電話器やページャーなどの携帯用電子機器の表示装置としては、一般に複数の表示画素が例えばマトリックス状に２次元配列されたドットマトリックス型液晶パネルが用いられており、機器内部にはこの液晶パネルの表示制御を行なう半導体集積回路化された表示制御装置や液晶パネルを駆動するドライバもしくはそのようなドライバを内蔵した表示制御装置が搭載されている。かかる半導体集積回路化された表示制御装置は５Ｖ以下の電圧で動作可能であるのに対し、液晶パネルの表示駆動には５〜４０Ｖのような駆動電圧を必要とするため、この表示制御装置には電源電圧を昇圧して液晶パネルを駆動する電圧を発生する液晶駆動電圧発生回路が内蔵されていることが多い。
このような液晶表示制御装置に内蔵されている液晶駆動電圧発生回路として、本発明者等は図１１および図１２に示すような回路について検討した。図１１の回路は、差動アンプＡＭＰからなる基準電圧発生回路と該基準電圧発生回路で発生された基準電圧Ｖａを昇圧するチャージポンプＣＰＭとから構成されたもの、図１２の回路は電源電圧ＶＤＤを昇圧するチャージポンプＣＰＭと該チャージポンプで昇圧された電圧Ｖｐを電源として動作して液晶駆動電圧を発生する基準電圧発生回路１０およびボルテージフォロワ１１とから構成されたものである。なお、図１１および図１２には、一例としてチャージポンプＣＰＭが基準となる電圧ＶａまたはＶＤＤを３倍に昇圧する回路が示されているが、必要とする電圧に応じて４倍昇圧型や５倍昇圧型等のチャージポンプが使用される。
また、例えば特開２０００−２６２０４３号公報に示されているような回路もあることが発明を成した後に行なわれた調査で明らかとなった。
しかしながら、図１１のような昇圧回路型の液晶駆動電圧発生回路は、チャージポンプＣＰＭにより昇圧された電圧で直接液晶パネルを駆動するため電流効率は良いが、チャージポンプは電流供給能力が低いため液晶パネルの表示を開始したときにパネルの負荷がチャージポンプに接続されることによってチャージポンプＣＰＭの出力Ｖｏｕｔのレベルが図１３のように低下することが分った。そして、その電圧低下量が負荷の大きさすなわちパネルの大きさやパネルの特性に依存するため、出力電圧の精度が悪く液晶に直流電圧が印加されて液晶が劣化するおそれがあるとともに例えばカラー液晶表示パネルでは表示色がずれるなど良好な画質が得られないという不具合があることも分った。
一方、図１２のようなボルテージフォロワ型の液晶駆動電圧発生回路にあっては、液晶パネルの表示を開始したときにパネルの負荷がボルテージフォロワ１１に接続されたとしてもボルテージフォロワは電流供給能力が高いため直ちにその負荷を充分に駆動できるような電圧を出力する。そのため、図１４のように出力される液晶駆動電圧Ｖｏｕｔの精度が高く良好な表示画質が得られるが、チャージポンプＣＰＭで昇圧された液晶駆動出力電圧Ｖｏｕｔよりも高い電圧Ｖｐを基準電圧発生回路１０およびボルテージフォロワ１１の動作電源として用いるため、消費電力が多いつまり電流のロスが多いことが分った。また、基準電圧発生回路１０およびボルテージフォロワ１１がチャージポンプＣＰＭで昇圧された電圧を電源として動作するため高耐圧の素子を使用して回路を構成する必要があり、その分回路面積が大きくなったりプロセスが複雑になったりするという不具合があることが分った。
この発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたもので、電流のロスが少なくかつ精度の高い昇圧電圧を発生することが可能な昇圧型電源回路を提供することを目的としている。
この発明の他の目的は、消費電力が少なくかつ精度の高い液晶駆動電圧を発生することができるとともに回路の占有面積も小さくて済む液晶表示制御装置を提供することにある。
この発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴については、本明細書の記述および添附図面から明らかになるであろう。
発明の開示
本願において開示される発明のうち代表的なものの概要を説明すれば、下記のとおりである。
すなわち、チャージポンプ（２０）からなる昇圧回路の充電用の基準電圧として外部電源電圧（ＶＤＤ）を用いるとともに、ブーストの際に差動アンプからなる基準電圧発生回路（１０）で発生された基準電圧（Ｖａ）を用いてチャージポンプで昇圧した電圧を液晶駆動電圧として出力するとともに、チャージポンプの出力電圧を抵抗分割した電圧を基準電圧発生回路（１０）の差動アンプの入力端子にフィードバックさせるように構成したものである。
より詳細には、外部電源電圧で動作する差動アンプを有する基準電圧発生回路と、複数の容量と該容量をそれぞれ充電するためのスイッチおよび前記容量を直列に接続して充電された電圧を加算するためのスイッチを有する昇圧回路と、該昇圧回路の出力電圧に応じた電圧を前記差動アンプの入力端子にフィードバックさせるフィードバック手段と、前記昇圧回路の出力端子に接続された平滑容量とから構成された昇圧型電源回路において、前記昇圧回路は、充電動作の際に前記差動アンプの動作電源電圧に基づいて前記容量への充電を行ない、前記複数の容量が直列に接続されて充電電圧を加算する動作を行なう際には前記差動アンプから出力される基準電圧に基づいて前記容量の基準端側の電圧を押し上げるように構成した。
上記した手段によれば、昇圧回路の出力電圧を昇圧回路の基準電圧を発生する差動アンプの入力端子にフィードバックさせているため精度の高い昇圧電圧を発生することができるとともに、ブーストの際の基準電圧を発生する差動アンプは昇圧電圧よりも低い外部電源電圧で動作するため消費電力を減らすことができる。
また、望ましくは、前記フィードバック手段は、前記昇圧回路の出力端子と電源電圧端子との間に直列に接続された複数の抵抗素子からなる抵抗分割手段と、これらの抵抗素子のいずれかの接続ノードの電位を選択して前記差動アンプの入力端子に伝達させる選択手段とを備えるようにする。これにより、フィードバック電圧を選択することが可能になり、液晶表示パネルのような負荷や回路の特性に応じて出力昇圧電圧を調整することができるようになる。
さらに、望ましくは、前記選択手段により前記差動アンプの入力端子にフィードバックされる電圧を指定するためのレジスタを設ける。これにより、レジスタの設定値を変更することで出力昇圧電圧を調整することができ、使用されるシステムへの適応能力が高い昇圧型電源回路を得ることができる。
また、本発明に係る液晶駆動電圧発生回路は、外部電源電圧で動作する差動アンプを有する基準電圧発生回路と、複数の容量と該容量をそれぞれ充電するためのスイッチおよび前記容量を直列に接続して充電された電圧を加算するためのスイッチを有する昇圧回路と、該昇圧回路の出力電圧に応じた電圧を前記差動アンプの入力端子にフィードバックさせるフィードバック手段と、前記昇圧回路の出力端子に接続された平滑容量とから構成され液晶パネルのセグメント電極に印加される電圧を発生する第１の昇圧型電源回路と、前記第１の昇圧型電源回路により発生された電圧に基づいて前記液晶パネルのコモン電極に印加される電圧を発生する第２の昇圧型電源回路とを設け、前記第２の昇圧型電源回路は、複数の容量と該容量をそれぞれ充電するためのスイッチおよび前記容量を直列に接続して充電された電圧を加算するためのスイッチを有する昇圧回路と、前記昇圧回路の出力端子に接続された平滑容量とにより構成するようにした。これにより、第２の昇圧型電源回路の負荷が小さい場合には、上記第２の昇圧型電源回路により充分に精度の高いコモン電極印加電圧を発生することができ、しかも回路面積が小さくかつ消費電力の少ない電源回路を実現することができる。
また、外部電源電圧で動作する差動アンプを有する基準電圧発生回路と、複数の容量と該容量をそれぞれ充電するためのスイッチおよび前記容量を直列に接続して充電された電圧を加算するためのスイッチを有する昇圧回路と、該昇圧回路の出力電圧に応じた電圧を前記差動アンプの入力端子にフィードバックさせるフィードバック手段と、前記昇圧回路の出力端子に接続された平滑容量とから構成され液晶パネルのセグメント電極に印加される電圧を発生する第１の昇圧型電源回路と、前記第１の昇圧型電源回路により発生された電圧に基づいて前記液晶パネルのコモン電極に印加される電圧を発生する第２の昇圧型電源回路とを設け、前記第２の昇圧型電源回路は、外部電源電圧で動作する差動アンプを有する基準電圧発生回路と、複数の容量と該容量をそれぞれ充電するためのスイッチおよび前記容量を直列に接続して充電された電圧を加算するためのスイッチを有する昇圧回路と、該昇圧回路の出力電圧を分割して前記差動アンプの入力端子にフィードバックさせる抵抗分割手段と、前記昇圧回路の出力端子に接続された平滑容量とにより構成した。これにより、第２の昇圧型電源回路の負荷が大きい場合においても、上記第２の昇圧型電源回路により充分に精度の高いコモン電極印加電圧を発生することができる。
さらに、本願の他の発明は、外部電源電圧で動作する差動アンプを有する基準電圧発生回路と、複数の容量と該容量をそれぞれ充電するためのスイッチおよび前記容量を直列に接続して充電された電圧を加算するためのスイッチを有する昇圧回路と、該昇圧回路の出力電圧に応じた電圧を前記差動アンプの入力端子にフィードバックさせるフィードバック手段と、前記昇圧回路の出力端子に接続された平滑容量とから構成され液晶パネルのセグメント電極に印加される電圧を発生する第１の昇圧型電源回路と、前記第１の昇圧型電源回路により発生された電圧に基づいて前記液晶パネルのコモン電極に印加される電圧を発生する第２の昇圧型電源回路とを備えた液晶駆動電圧発生回路の設計方法において、前記コモン電極の負荷が小さい場合には、前記第２の昇圧型電源回路を、複数の容量と該容量をそれぞれ充電するためのスイッチおよび前記容量を直列に接続して充電された電圧を加算するためのスイッチを有する昇圧回路と、該昇圧回路の出力端子に接続された平滑容量とにより構成し、前記コモン電極の負荷が大きい場合には、前記第２の昇圧型電源回路を、差動アンプを有する基準電圧発生回路と、複数の容量と該容量をそれぞれ充電するためのスイッチおよび前記容量を直列に接続して充電された電圧を加算するためのスイッチを有する昇圧回路と、該昇圧回路の出力電圧を分割して前記差動アンプの入力端子にフィードバックさせる抵抗分割手段と、前記昇圧回路の出力端子に接続された平滑容量とにより構成するようにした。
上記した手段によれば、第２の昇圧型電源回路の負荷が小さい場合にも負荷が大きい場合にも、上記第２の昇圧型電源回路により充分に精度の高いコモン電極印加電圧を発生することができるとともに、第２の昇圧型電源回路の負荷が小さい場合には、回路面積が小さくかつ消費電力の少ない電源回路を実現することができる。
本願のさらに他の発明は、上記のような構成を有する液晶駆動電圧発生回路と、前記液晶パネルに表示するデータを記憶する表示用メモリと、前記表示用メモリに書き込むデータの生成および前記表示用メモリからのデータ読出しに関する制御を行う制御回路と、前記表示用メモリから読み出されたデータと前記液晶駆動電圧発生回路により発生された駆動電圧とに基づき前記液晶パネルのセグメント電極に印加する信号を生成するセグメント駆動回路と、前記液晶駆動電圧発生回路により発生された駆動電圧と所定のタイミング信号とに基づき前記液晶パネルのコモン電極に印加する信号を生成するコモン電極駆動回路とにより液晶表示制御装置を構成したものである。これにより、液晶の劣化がなく高画質の表示が可能な液晶表示装置を実現することができる。
また、望ましくは、前記液晶駆動電圧発生回路と、前記表示用メモリと、前記制御回路と、前記セグメント駆動回路と、前記コモン電極駆動回路とは、一つの半導体チップ上に形成する。これにより、液晶表示装置を備えた電子機器の部品点数を減らし、実装密度を高めて電子機器の小型化を図ることができる。
さらに、前記液晶駆動電圧発生回路と、前記表示用メモリと、前記制御回路と、前記セグメント駆動回路とは、一つの半導体チップ（第１チップ）上に半導体集積回路として構成される。一方、前記コモン電極駆動回路は前記液晶駆動電圧発生回路が形成された半導体チップとは別個の半導体チップ（第２チップ）上に半導体集積回路として構成され、該コモン電極駆動回路は前記液晶駆動電圧発生回路を構成する素子よりも耐圧の高い素子で構成する。これにより、第１チップ及び第２チップのそれぞれの製造プロセスが簡略化可能となるので、携帯用電子機器の実装密度は悪くなるものの、第１チップ及び第２チップの製造コストの低減を図ることができる。
さらに、本発明の携帯用電子機器は、上記のように構成された液晶表示制御装置と、前記セグメント駆動回路により生成された信号および前記コモン電極駆動回路により生成された信号に基づいてドットマトリックス方式で表示を行なう液晶パネルと、上記液晶表示制御装置の電源電圧を与える電池とを設けるようにした。これにより、表示画質が良好であるとともに低消費電力で長時間の電池駆動が可能な携帯用電子機器を実現することができる。
発明を実施するため最良の形態
図１は、本発明に係る昇圧型電源回路の第１の実施例を示す。
図１において、１０は差動アンプＡＭＰからなる基準電圧発生回路、２０はチャージポンプ回路である。この実施例では、チャージポンプ２０の昇圧出力Ｖｏｕｔを可変抵抗回路３０で抵抗分割した電圧が基準電圧発生回路１０の差動アンプＡＭＰの反転入力端子にフィードバックされるように構成されている。
上記チャージポンプ２０は、クロック信号φ１によりオン、オフ動作されるスイッチＳＷ１〜ＳＷ４と、上記クロック信号φ１とハイレベルの期間が重ならないように形成されたクロック信号φ２（図２参照）によりオン、オフ動作されるスイッチＳＷ５〜ＳＷ７と、スイッチＳＷ５，ＳＷ６により直列形態にされる昇圧容量Ｃ１，Ｃ２と、出力端子ＯＵＴに接続された出力の平滑容量Ｃ３とから構成されている。
上記昇圧容量Ｃ１の低電位側の端子Ｃ１−はスイッチＳＷ４またはＳＷ７を介して接地点または第１基準電位端子Ｔ１に接続可能にされているとともに、昇圧容量Ｃ１の高電位側の端子Ｃ１＋はスイッチＳＷ３を介して第２基準電位端子Ｔ２に接続可能にされている。また、上記昇圧容量Ｃ２の低電位側の端子Ｃ２−はスイッチＳＷ２を介して接地点に接続可能にされているとともに、昇圧容量Ｃ２の高電位側の端子Ｃ２＋はスイッチＳＷ１を介して第２基準電位端子Ｔ２に接続可能にされている。
さらに、出力端子ＯＵＴと上記昇圧容量Ｃ２の高電位側の端子Ｃ２＋との間はスイッチＳＷ５を介して接続可能にされているとともに、昇圧容量Ｃ２の低電位側の端子Ｃ２−と昇圧容量Ｃ１の高電位側の端子Ｃ１＋との間はスイッチＳＷ６を介して接続可能にされている。そして、上記第１基準電位端子Ｔ１には基準電圧発生回路１０からの基準電圧Ｖａが印加され、第２基準電位端子Ｔ２には基準電圧発生回路１０の動作電源電圧ＶＤＤが印加されている。
上記のように構成されたチャージポンプ２０は、クロック信号φ１がハイレベルにされて図３（Ａ）のようにスイッチＳＷ１〜ＳＷ４がオン（このときＳＷ５〜ＳＷ７はオフ）されている間に昇圧容量Ｃ１，Ｃ２が電源電圧ＶＤＤに充電される。そして、次に、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４がオフされると代ってスイッチＳＷ５〜ＳＷ７がオン状態にされ、図３（Ｂ）のように昇圧容量Ｃ１，Ｃ２が直列形態になるとともに、昇圧容量Ｃ１の基準端側すなわち低電位側の端子Ｃ１−はスイッチＳＷ７を介して第１基準電位端子Ｔ１に接続される。これによって、出力端子ＯＵＴの電圧は（Ｖａ＋２ＶＤＤ）に押し上げられる。上記充電動作とブースト動作とを繰り返すことにより、昇圧容量Ｃ２に充電された電荷が出力端子ＯＵＴに接続されている平滑容量Ｃ３へ転送され、（Ｖａ＋２ＶＤＤ）の昇圧電圧Ｖｏｕｔが出力される。
さらに、図１の実施例の昇圧回路においては、昇圧電圧Ｖｏｕｔを可変抵抗回路３０で抵抗分割した電圧Ｖｆが基準電圧発生回路１０の差動アンプＡＭＰの反転入力端子にフィードバックされるように構成されているとともに、差動アンプＡＭＰの非反転入力端子には基準電圧Ｖｒｅｆが印加されている。そのため、可変抵抗回路３０の抵抗値を調整して基準電圧発生回路１０の差動アンプＡＭＰの反転入力端子にフィードバックさせる電圧Ｖｆを変化させることにより、基準電圧発生回路１０の出力電圧Ｖａを変化させ、これにより液晶駆動電圧発生回路の出力電圧そのものを任意に調整することができる。なお、基準電圧Ｖｒｅｆは例えばバンドギャップリファランス回路のような温度依存性および電源電圧依存性の小さな基準電圧発生回路から供給される。
図４には、上記可変抵抗回路３０の具体例が示されている。この実施例では、昇圧回路の出力端子ＯＵＴと接地点との間に、抵抗値がｒの単位抵抗Ｒ１〜Ｒ２４が２４個直列に接続され、Ｒ１６とＲ１７の接続ノードｎ１と、Ｒ１８とＲ１９の接続ノードｎ２と、Ｒ２０とＲ２１の接続ノードｎ３と、Ｒ２１とＲ２２の接続ノードｎ４と、Ｒ２２とＲ２３の接続ノードｎ５にそれぞれスイッチＳＷ１１〜ＳＷ１５の一方の端子が接続され、スイッチＳＷ１１〜ＳＷ１５の他方の端子は共通のフィードバック電圧端子Ｔｆｂに接続されている。
そして、上記各スイッチＳＷ１１〜ＳＷ１５はレジスタＲＥＧの設定値に応じていずれか１つがオン状態にされるように構成されている。従って、スイッチＳＷ１１がオン状態にされると出力電圧Ｖｏｕｔを３分割したＶｏｕｔ／３の電圧が、またＳＷ１２，ＳＷ１３，ＳＷ１４，ＳＷ１５のいずれかオン状態にされると、それぞれ出力電圧Ｖｏｕｔを４分割、６分割、８分割、１２分割した電圧Ｖｏｕｔ／４，Ｖｏｕｔ／６，Ｖｏｕｔ／８，Ｖｏｕｔ／１２が端子Ｔｆｂに伝達され、これがフィードバック電圧Ｖｆとして基準電圧発生回路１０の差動アンプＡＭＰの反転入力端子に供給される。すると、差動アンプＡＭＰは反転入力端子の電位を非反転入力端子の基準電圧Ｖｒｅｆに一致させるように出力電圧Ｖａが変化する。その結果、フィードバック電圧Ｖｆに応じて基準電圧発生回路１０で発生される基準電圧Ｖａが変化され、昇圧電圧Ｖｏｕｔ（＝Ｖａ＋２ＶＤＤ）そのものも変化されることとなる。
このように、図１の実施例の昇圧型電源回路においては、チャージポンプ２０の出力をそのまま昇圧電圧としているため電流のロスが少ないとともに、昇圧出力Ｖｏｕｔを可変抵抗回路３０で抵抗分割した電圧を、昇圧基準電圧を発生する基準電圧発生回路１０の差動アンプＡＭＰにフィードバックしているため、チャージポンプ２０の出力Ｖｏｕｔが下がると差動アンプＡＭＰがそれを検知して直ちに出力Ｖａを上げるように動作する。そのため、この実施例の昇圧型電源回路を液晶表示装置における液晶駆動電圧発生回路として用いた場合には、チャージポンプ２０の出力Ｖｏｕｔが図１５に示すように液晶パネルの表示を開始した直後もほとんど変化せず精度の高い電圧を発生しかつそれを維持することができる。また、この実施例においては、基準電圧発生回路１０を構成する差動アンプＡＭＰが外部電源電圧ＶＤＤで動作するため、低耐圧の素子で形成することができ、回路の占有面積を小さくすることができる。
図５および図６には、本発明を液晶駆動電圧発生回路に適用した場合の好適な実施例を示す。周知のように、液晶パネルを用いた表示装置においては、液晶パネルのセグメント電極に印加される電圧とコモン電極に印加される電圧をそれぞれ形成する必要があり、このうちコモン電極に印加される電圧ＶＣＯＭは、図７に示すようにセグメント電極に印加される電圧ＶＳＥＧの振幅の数倍の振幅とされる。図５および図６に示されている液晶駆動電圧発生回路は、セグメント電極に印加される電圧とコモン電極に印加される電圧を生成する回路の実施例であり、特に図５の液晶駆動電圧発生回路は液晶パネルのコモン電極の負荷が小さなパネルに適した回路、図６の液晶駆動電圧発生回路は液晶パネルのコモン電極の負荷が大きいパネルに適した回路である。
以下、図５の液晶駆動電圧発生回路と図６の液晶駆動電圧発生回路のそれぞれについて、その構成を説明する。なお、図５の液晶駆動電圧発生回路も図６の液晶駆動電圧発生回路もいずれも、図１に示されている昇圧回路をセグメント電極に印加される電圧ＶＳＥＧを発生する回路としているとともに、セグメント印加電圧用の昇圧回路で発生した電圧ＶＳＥＧに基づいてコモン印加電圧ＶＣＯＭを発生する昇圧回路４０を設けており、両者の違いはコモン印加電圧ＶＣＯＭを発生する後段の昇圧回路４０にある。
具体的には、図５の液晶駆動電圧発生回路における後段の昇圧回路４０は、セグメント印加電圧ＶＳＥＧを発生する前段の昇圧回路における基準電圧発生回路１０を省略してチャージポンプ回路２０’のみとした回路とされている。これに対し、図６の液晶駆動電圧発生回路における後段の昇圧回路４０’は、セグメント印加電圧ＶＳＥＧを発生する前段の昇圧回路と同様に基準電圧発生回路１０’とチャージポンプ回路２０’とを備えチャージポンプ２０’の出力電圧を可変抵抗回路３０’を介して基準電圧発生回路１０’にフィードバックさせるように構成された回路とされている。
これによって、図５の液晶駆動電圧発生回路における後段の昇圧回路４０は、前段の昇圧回路で発生された電圧ＶＳＥＧを受けて３倍すなわち３ＶＳＥＧの電圧を発生する。一方、図６の液晶駆動電圧発生回路における後段の昇圧回路４０’は、前段の昇圧回路で発生された電圧ＶＳＥＧと電源電圧ＶＤＤとに基づいて２ＶＳＥＧ＋Ｖａ’の電圧を発生する。
なお、ここで、Ｖａ’の電圧は基準電圧発生回路１０’の出力電圧であり、この電圧Ｖａ’は可変抵抗回路３０’のフィードバック電圧Ｖｆ’に応じて調整可能である。また、フィードバック電圧Ｖｆ’は図４と同様に構成された可変抵抗回路３０’に設けられているレジスタＲＥＧの設定値を変えることによって変更することが可能である。さらに、後段の昇圧回路４０および４０’においても、直列に接続される容量の数を変えることによって、基準電圧を任意の整数倍に昇圧した電圧ｍ・ＶＳＥＧと（ｍ・ＶＳＥＧ＋Ｖａ’）をそれぞれ発生させることができる。そして、これらの実施例においても、昇圧回路４０，４０’の基準電圧発生回路１０，１０’を構成する差動アンプは外部電源電圧ＶＤＤで動作するため、低耐圧の素子で形成することができ、回路の占有面積を小さくすることができる。
ところで、図７を参照すると明らかなように、コモン電極に印加される信号を生成するには、液晶中心電位ＶＭＩ（例えば３Ｖ）を中心にして上記昇圧電圧ＶＣＯＭ（例えば２０Ｖ）と極性が逆の負電圧−ＶＣＯＭ（例えば−１４Ｖ）が必要である。本実施例においては、上記昇圧電圧ＶＣＯＭから図１０に示されているような電圧反転回路を用いて負電圧−ＶＣＯＭを発生させるようにしている。図１０のうち（Ａ）は一般的な電圧反転回路、（Ｂ）は基準電圧補正回路付きの電圧反転回路である。
図１０（Ａ）の電圧反転回路は、図５または図６の液晶駆動電圧発生回路で発生された正の昇圧電圧ＶＣＯＭが印加される電圧端子Ｔａと、液晶中心電位ＶＭＩが印加される電圧端子Ｔｂと、電圧反転用容量Ｃ２１と、該容量Ｃ２１の一方の端子と上記電圧端子Ｔａとの間および電圧端子Ｔｂとの間にそれぞれ接続されたスイッチＳＷ２１，ＳＷ２２と、電圧反転用容量Ｃ２１の他方の端子と上記電圧端子Ｔｂとの間および出力端子Ｔｃとの間にそれぞれ接続されたスイッチＳＷ２３，ＳＷ２４と、出力端子Ｔｃと接地点の間に接続された負電圧用平滑容量Ｃ２２とから構成されている。
この実施例の電圧反転回路は、互いにハイレベル期間が重ならないようにされたクロック（図２のφ１，φ２参照）によりスイッチＳＷ２１およびＳＷ２３をオン、ＳＷ２２，ＳＷ２４をオフさせて、電圧反転用容量Ｃ２１に正の昇圧電圧ＶＣＯＭと液晶中心電位ＶＭＩとの電位差に相当する電圧を充電させた後、スイッチＳＷ２１およびＳＷ２３をオフ、またスイッチＳＷ２２とＳＷ２４をオンさせることで液晶中心電位ＶＭＩを中心にして上記昇圧電圧ＶＣＯＭと極性が逆の負電圧−ＶＣＯＭを平滑容量Ｃ２２に充電させるように動作される。
ところで、図１０（Ａ）の電圧反転回路は、これに昇圧電圧ＶＣＯＭ、液晶中心電位ＶＭＩを入力して負電圧を発生させた場合、反転回路内のスイッチのオン抵抗による内部損失と負電圧が供給される液晶パネルでの電流の消費により電圧降下が発生し、負電圧の電圧レベルは［（正電圧）−（基準電圧）］＝［（基準電圧）−（負電圧）］の関係を十分に満たすことができない場合があることに注意する必要がある。液晶パネルを駆動する場合、正の電圧ＶＣＯＭと負の電圧−ＶＣＯＭは液晶中心電位ＶＭＩを中心にして対称性が必要であり、負電圧が電圧降下した場合、表示が薄くなったり、画質の低下、液晶の劣化が起こってしまう。そのため図１０（Ａ）のような電圧反転回路は、正負電圧に高精度な対称性が必要なカラー液晶パネルや、出力負荷の大きい大型液晶パネルに使用することは適切ではない場合がある。
図１０（Ｂ）の電圧反転回路は、図１０（Ａ）の回路を改良したもので、図１０（Ａ）の電圧反転回路に、基準電圧としての液晶中心電位ＶＭＩを補正する基準電圧補正回路を付加したものである。具体的には、電圧端子Ｔｂに印加された液晶中心電位ＶＭＩがその非反転入力端子に入力され、反転入力端子には電圧端子Ｔａと出力端子Ｔｃとの間に直列接続された抵抗Ｒ３１，Ｒ３２で分割された電圧が入力された差動アンプＡＭＰ２０が設けられている。スイッチＳＷ２１〜ＳＷ２４の動作は図１０（Ａ）の回路と同様である。
図１０（Ｂ）の電圧反転回路においては、差動アンプＡＭＰ２０の作用により反転入力端子に帰還入力されている出力の中間電圧が液晶中心電位ＶＭＩと等しくなるような電圧が出力される。これによって、電圧反転回路の基準電圧入力端子には、負電圧の電圧降下を補正する方向、即ち中心電位ＶＭＩより低い電圧が供給される。その結果、この電圧反転回路では、出力負荷が増加した場合も基準電圧補正回路が電圧降下を打ち消す方向に電圧反転回路の基準電圧を下げるため、出力電圧を一定に保つことができる。従って、図１０（Ｂ）の電圧反転回路は図１０（Ａ）の電圧反転回路に比べて高精度な負電圧を供給することができ、液晶パネルの表示画質を向上させ、液晶の劣化を防止することができるという利点がある。
図８は、前記実施例の電源回路を液晶駆動電圧発生電源回路として内蔵した液晶表示制御装置としての液晶コントロールドライバとこのドライバにより駆動される液晶パネルとからなる液晶表示装置の構成を示すブロック図である。
図８において、１００は液晶コントロールドライバ、２００はこの液晶コントロールドライバ１００により駆動される液晶パネルである。液晶コントロールドライバ１００は、液晶パネル２００のセグメント電極を駆動するセグメントドライバ１１０、液晶パネル２００のコモン電極を駆動するコモンドライバ１２０、これらのドライバに必要とされる駆動電圧を発生する前記実施例の液晶駆動電圧発生回路１３０、液晶パネル２００に表示すべき画像データをビットマップ方式で記憶する表示用ＲＡＭ１４０、外部のマイクロプロセッサ（以下、マイコン（ＣＰＵ）とも言う）等からの指令に基づいてチップ内部全体を制御する制御部１５０等を備え、これらの回路は単結晶シリコンのような１個の半導体チップ上に構成されている。
図示しないが、この液晶コントロールドライバ１００には、表示用ＲＡＭ１４０に対するアドレスを生成するアドレスカウンタや、表示用ＲＡＭ１４０から読み出されたデータと外部のマイコン等から供給された新たな表示データとに基づいてすかし表示や重ね合わせ表示のための論理演算を行なう論理演算手段、上記セグメントドライバ１１０およびコモンドライバ１２０に対する動作タイミング信号を生成するタイミング生成回路などが設けられている。
前記実施例の液晶駆動電圧発生回路において、可変抵抗回路３０に設けられているフィードバック電圧Ｖｆの設定用レジスタＲＥＧは、上記制御部１５０によって書換え可能に構成されている。そして、制御部１５０は、外部のマイコン等から供給されるコマンドに基づいてレジスタＲＥＧに対する設定を行なう。液晶コントロールドライバ１００には、一般に、前記制御部１５０にこの液晶コントロールドライバ１００の動作モードなどチップ全体の動作状態を制御するためのコントロールレジスタが設けられるので、上記フィードバック電圧Ｖｆの設定用レジスタＲＥＧをこのコントロールレジスタの一部として設けるようにしても良い。
なお、前記制御部１５０の制御方式としては、外部のマイコンからコマンドコードを受けるとこのコマンドをデコードして制御信号を生成する方式や予め制御部内に複数のコマンドコードと実行するコマンドを指示するレジスタ（インデックスレジスタと称する）とを備えマイコンがインデックスレジスタに書込みを行なうことで実行するコマンドを指定して制御信号を生成する方式など任意の制御方式をとることができる。
このように構成された制御部１５０による制御によって、液晶コントロールドライバ１００は、外部のマイコンからの指令およびデータに基づいて上述した液晶パネル２００に表示を行なう際に、表示データを表示用ＲＡＭ１４０に順次書き込んでいく描画処理を行うと共に、表示ＲＡＭ用１４０から順次表示データを読み出す読出し処理を行なって液晶パネル２００のセグメント電極に印加する信号およびコモン電極に印加する信号をドライバ１１０，１２０により出力させる。
図９は、図８の液晶コントロールドライバ１００と液晶パネル２００とからなる液晶表示装置の応用例としての携帯電話器の全体構成を示すブロック図である。
この実施例の携帯電話器は、表示部としての液晶パネル２００、送受信用のアンテナ３２１、音声出力用のスピーカ３２２、音声入力用のマイクロホン３２３、本発明を適用した液晶コントロールドライバ１００、スピーカ３２２やマイクロホンの信号の入出力を行なう音声インターフェース３３０、アンテナ３２１との間の信号の入出力を行なう高周波インターフェース３４０、音声信号や送受信信号に係る信号処理を行うＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）３５１、カスタム機能（ユーザ論理）を提供するＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔｓ）３５２、表示制御を含め装置全体の制御を行なうマイクロプロセッサもしくはマイクロコンピュータなどからなるシステム制御装置３５３およびデータやプログラムの記憶用メモリ３６０等を備えてなる。上記ＤＳＰ３５１、ＡＳＩＣ３５２およびシステム制御装置としてのマイコン３５３により、いわゆるベースバンド部３５０が構成される。
特に制限されるものでないが、上記液晶パネル２００は、多数の表示画素がマトリックス状に配列されたドットマトリックス方式のパネルである。なお、カラー表示の液晶パネルの場合、１画素は赤、青、緑の３ドットで構成される。また、メモリ３６０は、例えば所定のブロック単位で一括消去可能なフラッシュメモリ等から構成され、表示制御を含む携帯電話器システム全体の制御プログラムや制御データが記憶されると共に、２次元的な表示パターンとして文字フォント等の表示データが格納されたパターンメモリであるＣＧＲＯＭ（Ｃｈａｒａｃｔｅｒ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）としての機能を兼ね備えている。
さらに、この実施例のシステムにおいては、液晶コントロールドライバ１００がセグメントドライバ１１０とコモンドライバ１２０を内蔵した液晶コントロールドライバとして構成されているが、液晶パネルのコモン電極を駆動するコモンドライバ１２０は別の半導体チップ上に構成し、液晶コントロールドライバ１００内の液晶駆動電圧発生回路１４０からコモンドライバ・チップに対して駆動電圧を供給するような構成にしても良い。
通常、コモン電極信号はセグメント電極信号よりも電圧が高いためコモンドライバは比較的高耐圧の素子により構成される。従って、セグメントドライバとコモンドライバを同一のチップ上に形成すると、高耐圧の素子を形成するプロセスと低耐圧の素子を形成するプロセスとが必要となってプロセスが複雑になるが、コモンドライバを別チップとすることによりコモンドライバを構成する高耐圧の素子を形成するプロセスが不要となる。しかも、前記実施例の液晶駆動電圧発生回路を適用すれば、液晶駆動電圧発生回路自身も高耐圧の素子を用いずに構成することができるので、液晶駆動電圧発生回路を内蔵した液晶コントロールドライバを簡易なプロセスで製造することができる。
以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は上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で種々変更可能であることはいうまでもない。例えば、前記実施例の昇圧回路においては、２個の容量Ｃ１，Ｃ２を各々電源電圧ＶＤＤに充電した後にスイッチを切り換えて直列形態に接続することで昇圧を行なっているが、直列に接続する容量の数は２個に限定されず３個以上であっても良い。
以上の説明では主として本発明者によってなされた発明をその背景となった利用分野である携帯電話器の液晶パネルを駆動する液晶コントロールドライバについて説明したがこの発明はそれに限定されるものでなく、例えば、ポケットベル、ページャー、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔｓ）など液晶パネルを有する種々の携帯型電子機器に適用することができる。産業上の利用可能性
本発明に従うと、電流のロスが少なくかつ精度の高い昇圧電圧を発生することが可能な電源回路を実現することができ、これによって液晶パネルを駆動する電圧を発生する液晶駆動電圧発生回路に適用した場合には液晶の劣化がなく高画質の表示が可能になるとともに、低消費電力で長時間の電池駆動が可能な液晶表示装置および携帯用電子機器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明に係る昇圧回路の第１の実施例を示す回路図である。
図２は、実施例の昇圧回路を動作させるクロック信号の波形例を示す波形図である。
図３は、実施例の昇圧回路の動作を説明するための作用説明図である。
図４は、実施例の昇圧回路の可変抵抗回路の具体例を示す回路図である。
図５は、本発明を液晶駆動電圧発生回路に適用した場合の好適な実施例を示す回路図である。
図６は、本発明を液晶駆動電圧発生回路に適用した場合の他の実施例を示す回路図である。
図７は、液晶パネルのセグメント印加電圧ＶＳＥＧとコモン印加電圧ＶＣＯＭの波形例を示す波形図である。
図８は、本発明に係る昇圧回路を含む電源回路を内蔵した液晶表示制御装置としての液晶コントロールドライバとこのドライバにより駆動される液晶パネルとからなる液晶表示システムの構成例を示すブロック図である。
図９は、本発明を適用した液晶コントロールドライバを備えた携帯電話器の全体構成を示すブロック図である。
図１０は、コモン電極に印加される負電圧を発生する電圧反転回路の具体例を示す回路図である。
図１１は、従来の液晶駆動電圧発生回路の構成例を示す回路図である。
図１２は、従来の液晶駆動電圧発生回路の他の構成例を示す回路図である。
図１３は、図１１の液晶駆動電圧発生回路における昇圧電圧の変化の様子を示す波形図である。
図１４は、図１２の液晶駆動電圧発生回路における昇圧電圧の変化の様子を示す波形図である。
図１５は、実施例の液晶駆動電圧発生回路における昇圧電圧の変化の様子を示す波形図である。
Claims (20)
- 外部電源電圧で動作する差動アンプを有する基準電圧発生回路と、複数の容量と該容量をそれぞれ充電するためのスイッチおよび前記容量を直列に接続して充電された電圧を加算するためのスイッチを有する昇圧回路と、該昇圧回路の出力電圧に応じた電圧を前記差動アンプの入力端子にフィードバックさせるフィードバック手段と、前記昇圧回路の出力端子に接続された平滑容量とを含み、
前記昇圧回路は、充電動作の際に前記差動アンプの動作電源電圧に基づいて前記容量への充電を行ない、前記複数の容量が直列に接続されて充電電圧を加算する動作を行なう際には前記差動アンプから出力される基準電圧に基づいて前記容量の基準端側の電圧を押し上げるように構成されていることを特徴とする昇圧型電源回路。 - 前記フィードバック手段は、前記昇圧回路の出力端子と電源電圧端子との間に直列に接続された複数の抵抗素子からなる抵抗分割手段と、これらの抵抗素子のいずれかの接続ノードの電位を選択して前記差動アンプの入力端子に伝達させる選択手段とを備え、フィードバック電圧を切り換えることで前記昇圧回路の出力電圧を調整可能に構成されてなることを特徴とする請求項１に記載の昇圧型電源回路。
- 前記選択手段により前記差動アンプの入力端子にフィードバックされる電圧を指定するためのレジスタを備えていることを特徴とする請求項２に記載の昇圧型電源回路。
- 外部電源電圧で動作する差動アンプを有する基準電圧発生回路と、複数の容量と該容量をそれぞれ充電するためのスイッチおよび前記容量を直列に接続して充電された電圧を加算するためのスイッチを有する昇圧回路と、該昇圧回路の出力電圧に応じた電圧を前記差動アンプの入力端子にフィードバックさせるフィードバック手段と、前記昇圧回路の出力端子に接続された平滑容量とから構成され液晶パネルのセグメント電極に印加される電圧を発生する第１の昇圧型電源回路と、
前記第１の昇圧型電源回路により発生された電圧に基づいて前記液晶パネルのコモン電極に印加される電圧を発生する第２の昇圧型電源回路とを備え、
前記第２の昇圧型電源回路は、複数の容量と該容量をそれぞれ充電するためのスイッチおよび前記容量を直列に接続して充電された電圧を加算するためのスイッチを有する昇圧回路と、前記昇圧回路の出力端子に接続された平滑容量とにより構成されていることを特徴とする液晶駆動電圧発生回路。 - 外部電源電圧で動作する差動アンプを有する基準電圧発生回路と、複数の容量と該容量をそれぞれ充電するためのスイッチおよび前記容量を直列に接続して充電された電圧を加算するためのスイッチを有する昇圧回路と、該昇圧回路の出力電圧に応じた電圧を前記差動アンプの入力端子にフィードバックさせるフィードバック手段と、前記昇圧回路の出力端子に接続された平滑容量とから構成され液晶パネルのセグメント電極に印加される電圧を発生する第１の昇圧型電源回路と、
前記第１の昇圧型電源回路により発生された電圧に基づいて前記液晶パネルのコモン電極に印加される電圧を発生する第２の昇圧型電源回路とを備え、
前記第２の昇圧型電源回路は、外部電源電圧で動作する差動アンプを有する基準電圧発生回路と、複数の容量と該容量をそれぞれ充電するためのスイッチおよび前記容量を直列に接続して充電された電圧を加算するためのスイッチを有する昇圧回路と、該昇圧回路の出力電圧を分割して前記差動アンプの入力端子にフィードバックさせる抵抗分割手段と、前記昇圧回路の出力端子に接続された平滑容量とにより構成されていることを特徴とする液晶駆動電圧発生回路。 - 第１の電圧が印加される第１の電圧入力端子と、第２の電圧が印加される第２の電圧入力端子と、容量素子と、該容量素子の一方の端子が接続された第１の端子と、前記容量素子の他方の端子が接続された第２の端子と、電圧出力端子と、前記第１の電圧入力端子にその非反転入力端子が接続された差動アンプと、前記第１の電圧入力端子と前記第１の端子との間に接続された第１のスイッチ素子と、前記第１の端子と前記差動アンプの出力端子との間に接続された第２のスイッチ素子と、前記第２の端子と前記差動アンプの出力端子との間に接続された第３のスイッチ素子と、前記第２の端子と前記出力端子との間に接続された第４のスイッチ素子と、前記第１の入力端子と前記出力端子との間に接続された抵抗分割回路とを含み、
前記抵抗分割回路で分割された電圧が前記差動アンプの反転入力端子に印加され、前記第２のスイッチ素子および第４のスイッチ素子がオフされた状態で前記第１のスイッチ素子および第３のスイッチ素子がオンされて前記容量素子に前記第１の電圧と第２の電圧の差電圧に相当する電荷が充電された後、前記第１のスイッチ素子および第３のスイッチ素子がオフされかつ前記第２のスイッチ素子および第４のスイッチ素子がオンされることで、前記第２の電圧を基準に前記第１の電圧を極性反転した電圧を前記出力端子に出力するように構成されてなることを特徴とする電圧反転回路。 - 外部電源電圧で動作する差動アンプを有する基準電圧発生回路と、複数の容量と該容量をそれぞれ充電するためのスイッチおよび前記容量を直列に接続して充電された電圧を加算するためのスイッチを有する昇圧回路と、該昇圧回路の出力電圧に応じた電圧を前記差動アンプの入力端子にフィードバックさせるフィードバック手段と、前記昇圧回路の出力端子に接続された平滑容量とから構成され液晶パネルのセグメント電極に印加される電圧を発生する第１の昇圧型電源回路と、
前記第１の昇圧型電源回路により発生された電圧に基づいて前記液晶パネルのコモン電極に印加される電圧を発生する第２の昇圧型電源回路とを備えた液晶駆動電圧発生回路の設計方法であって、
前記コモン電極の負荷が小さい場合には、前記第２の昇圧型電源回路を、複数の容量と該容量をそれぞれ充電するためのスイッチおよび前記容量を直列に接続して充電された電圧を加算するためのスイッチを有する昇圧回路と、該昇圧回路の出力端子に接続された平滑容量とにより構成し、
前記コモン電極の負荷が大きい場合には、前記第２の昇圧型電源回路を、差動アンプを有する基準電圧発生回路と、複数の容量と該容量をそれぞれ充電するためのスイッチおよび前記容量を直列に接続して充電された電圧を加算するためのスイッチを有する昇圧回路と、該昇圧回路の出力電圧を分割して前記差動アンプの入力端子にフィードバックさせる抵抗分割手段と、前記昇圧回路の出力端子に接続された平滑容量とにより構成することを特徴とする液晶駆動電圧発生回路の設計方法。 - 請求項４または請求項５に記載の液晶駆動電圧発生回路と、
前記液晶パネルに表示するデータを記憶する表示用メモリと、
前記表示用メモリに書き込むデータの生成および前記表示用メモリからのデータ読出しに関する制御を行う制御回路と、
前記表示用メモリから読み出されたデータと前記液晶駆動電圧発生回路により発生された駆動電圧とに基づき前記液晶パネルのセグメント電極に印加する信号を生成するセグメント駆動回路と、
前記液晶駆動電圧発生回路により発生された駆動電圧と所定のタイミング信号とに基づき前記液晶パネルのコモン電極に印加する信号を生成するコモン電極駆動回路と、
を備えたことを特徴とする液晶表示制御装置。 - 前記液晶駆動電圧発生回路と、前記表示用メモリと、前記制御回路と、前記セグメント駆動回路と、前記コモン電極駆動回路とは、一つの半導体チップ上に形成されていることを特徴とする請求項８に記載の液晶表示制御装置。
- 前記液晶駆動電圧発生回路と、前記表示用メモリと、前記制御回路と、前記セグメント駆動回路とは、第１の半導体チップ上に半導体集積回路として構成され、前記コモン電極駆動回路は前記液晶駆動電圧発生回路が形成された半導体チップとは別個の第２の半導体チップ上に半導体集積回路として構成され、該コモン電極駆動回路は前記液晶駆動電圧発生回路を構成する素子よりも耐圧の高い素子で構成されていることを特徴とする請求項９に記載の液晶表示制御装置。
- 外部電源電圧で動作する差動アンプを有する基準電圧発生回路と、複数の容量と該容量をそれぞれ充電するためのスイッチおよび前記容量を直列に接続して充電された電圧を加算するためのスイッチを有する昇圧回路と、該昇圧回路の出力電圧に応じた電圧を前記差動アンプの入力端子にフィードバックさせるフィードバック手段と、前記昇圧回路の出力端子に接続された平滑容量とから構成され液晶パネルのセグメント電極に印加される電圧を発生する第１の昇圧型電源回路と、前記第１の昇圧型電源回路により発生された電圧に基づいて前記液晶パネルのコモン電極に印加される電圧を発生する第２の昇圧型電源回路とを備え、前記第２の昇圧型電源回路は、複数の容量と該容量をそれぞれ充電するためのスイッチおよび前記容量を直列に接続して充電された電圧を加算するためのスイッチを有する昇圧回路と、前記昇圧回路の出力端子に接続された平滑容量とにより構成された液晶駆動電圧発生回路と、
前記液晶パネルに表示するデータを記憶する表示用メモリと、前記表示用メモリに書き込むデータの生成および前記表示用メモリからのデータ読出しに関する制御を行う制御回路と、前記表示用メモリから読み出されたデータと前記液晶駆動電圧発生回路により発生された駆動電圧とに基づき前記液晶パネルのセグメント電極に印加する信号を生成するセグメント駆動回路と、前記液晶駆動電圧発生回路により発生された駆動電圧と所定のタイミング信号とに基づき前記液晶パネルのコモン電極に印加する信号を生成するコモン電極駆動回路とを備えた液晶表示制御装置と、
前記セグメント駆動回路により生成された信号および前記コモン電極駆動回路により生成された信号に基づいてドットマトリックス方式で表示を行なう液晶パネルと、
上記液晶表示制御装置の電源電圧を与える電池とを備えた携帯用電子機器。 - 前記液晶駆動電圧発生回路と、前記表示用メモリと、前記制御回路と、前記セグメント駆動回路と、前記コモン電極駆動回路とは、一つの半導体チップ上に形成されていることを特徴とする請求項１１に記載の携帯用電子機器。
- 前記液晶駆動電圧発生回路と、前記表示用メモリと、前記制御回路と、前記セグメント駆動回路とは、第１の半導体チップ上に半導体集積回路として構成され、前記コモン電極駆動回路は前記液晶駆動電圧発生回路が形成された半導体チップとは別個の第２の半導体チップ上に半導体集積回路として構成され、該コモン電極駆動回路は前記液晶駆動電圧発生回路を構成する素子よりも耐圧の高い素子で構成されていることを特徴とする請求項１１に記載の携帯用電子機器。
- 前記第２の昇圧型電源回路により発生された電圧を極性反転して前記液晶パネルの前記コモン電極に印加される逆極性の電圧を発生する電圧反転回路をさらに備えていることを特徴とする請求項１１〜１３の何れかに記載の携帯用電子機器。
- 前記電圧反転回路は、前記第２の昇圧型電源回路により発生された電圧が印加される第１の電圧入力端子と、基準電圧が印加される第２の電圧入力端子と、容量素子と、該容量素子の一方の端子が接続された第１の端子と、前記容量素子の他方の端子が接続された第２の端子と、電圧出力端子と、前記第１の電圧入力端子にその非反転入力端子が接続された差動アンプと、前記第１の電圧入力端子と前記第１の端子との間に接続された第１のスイッチ素子と、前記第１の端子と前記差動アンプの出力端子との間に接続された第２のスイッチ素子と、前記第２の端子と前記差動アンプの出力端子との間に接続された第３のスイッチ素子と、前記第２の端子と前記出力端子との間に接続された第４のスイッチ素子と、前記第１の入力端子と前記出力端子との間に接続された抵抗分割回路とを含み、
前記抵抗分割回路で分割された電圧が前記差動アンプの反転入力端子に印加され、前記第２のスイッチ素子および第４のスイッチ素子がオフされた状態で前記第１のスイッチ素子および第３のスイッチ素子がオンされて前記容量素子に前記第１の電圧と第２の電圧の差電圧に相当する電荷が充電された後、前記第１のスイッチ素子および第３のスイッチ素子がオフされかつ前記第２のスイッチ素子および第４のスイッチ素子がオンされることで、前記基準電圧を中心にして前記第１の電圧入力端子の電圧を極性反転した電圧を前記出力端子に出力するように構成されてなることを特徴とする請求項１４に記載の携帯用電子機器。 - 外部電源電圧で動作する差動アンプを有する基準電圧発生回路と、複数の容量と該容量をそれぞれ充電するためのスイッチおよび前記容量を直列に接続して充電された電圧を加算するためのスイッチを有する昇圧回路と、該昇圧回路の出力電圧に応じた電圧を前記差動アンプの入力端子にフィードバックさせるフィードバック手段と、前記昇圧回路の出力端子に接続された平滑容量とから構成され液晶パネルのセグメント電極に印加される電圧を発生する第１の昇圧型電源回路と、前記第１の昇圧型電源回路により発生された電圧に基づいて前記液晶パネルのコモン電極に印加される電圧を発生する第２の昇圧型電源回路とを備え、前記第２の昇圧型電源回路は、外部電源電圧で動作する差動アンプを有する基準電圧発生回路と、複数の容量と該容量をそれぞれ充電するためのスイッチおよび前記容量を直列に接続して充電された電圧を加算するためのスイッチを有する昇圧回路と、該昇圧回路の出力電圧を分割して前記差動アンプの入力端子にフィードバックさせる抵抗分割手段と、前記昇圧回路の出力端子に接続された平滑容量とにより構成された液晶駆動電圧発生回路と、
前記液晶パネルに表示するデータを記憶する表示用メモリと、前記表示用メモリに書き込むデータの生成および前記表示用メモリからのデータ読出しに関する制御を行う制御回路と、前記表示用メモリから読み出されたデータと前記液晶駆動電圧発生回路により発生された駆動電圧とに基づき前記液晶パネルのセグメント電極に印加する信号を生成するセグメント駆動回路と、前記液晶駆動電圧発生回路により発生された駆動電圧と所定のタイミング信号とに基づき前記液晶パネルのコモン電極に印加する信号を生成するコモン電極駆動回路とを備えた液晶表示制御装置と、
前記セグメント駆動回路により生成された信号および前記コモン電極駆動回路により生成された信号に基づいてドットマトリックス方式で表示を行なう液晶パネルと、
上記液晶表示制御装置の電源電圧を与える電池とを備えた携帯用電子機器。 - 前記液晶駆動電圧発生回路と、前記表示用メモリと、前記制御回路と、前記セグメント駆動回路と、前記コモン電極駆動回路とは、一つの半導体チップ上に形成されていることを特徴とする請求項１６に記載の携帯用電子機器。
- 前記液晶駆動電圧発生回路と、前記表示用メモリと、前記制御回路と、前記セグメント駆動回路とは、第１の半導体チップ上に半導体集積回路として構成され、前記コモン電極駆動回路は前記液晶駆動電圧発生回路が形成された半導体チップとは別個の第２の半導体チップ上に半導体集積回路として構成され、該コモン電極駆動回路は前記液晶駆動電圧発生回路を構成する素子よりも耐圧の高い素子で構成されていることを特徴とする請求項１７に記載の携帯用電子機器。
- 前記第２の昇圧型電源回路により発生された電圧を極性反転して前記液晶パネルの前記コモン電極に印加される逆極性の電圧を発生する電圧反転回路をさらに備えていることを特徴とする請求項１６〜１８の何れかに記載の携帯用電子機器。
- 前記電圧反転回路は、前記第２の昇圧型電源回路により発生された電圧が印加される第１の電圧入力端子と、基準電圧が印加される第２の電圧入力端子と、容量素子と、該容量素子の一方の端子が接続された第１の端子と、前記容量素子の他方の端子が接続された第２の端子と、電圧出力端子と、前記第１の電圧入力端子にその非反転入力端子が接続された差動アンプと、前記第１の電圧入力端子と前記第１の端子との間に接続された第１のスイッチ素子と、前記第１の端子と前記差動アンプの出力端子との間に接続された第２のスイッチ素子と、前記第２の端子と前記差動アンプの出力端子との間に接続された第３のスイッチ素子と、前記第２の端子と前記出力端子との間に接続された第４のスイッチ素子と、前記第１の入力端子と前記出力端子との間に接続された抵抗分割回路とを含み、
前記抵抗分割回路で分割された電圧が前記差動アンプの反転入力端子に印加され、前記第２のスイッチ素子および第４のスイッチ素子がオフされた状態で前記第１のスイッチ素子および第３のスイッチ素子がオンされて前記容量素子に前記第１の電圧と第２の電圧の差電圧に相当する電荷が充電された後、前記第１のスイッチ素子および第３のスイッチ素子がオフされかつ前記第２のスイッチ素子および第４のスイッチ素子がオンされることで、前記基準電圧を中心にして前記第１の電圧入力端子の電圧を極性反転した電圧を前記出力端子に出力するように構成されてなることを特徴とする請求項１９に記載の携帯用電子機器。
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