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1. WO2002061931 - CIRCUIT D'AMPLIFICATION DE PUISSANCE, DISPOSITIF D'AFFICHAGE A CRISTAUX LIQUIDES ET MATERIEL ELECTRONIQUE PORTABLE

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[ JA ]
明 細書

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

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一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ツ 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だ表示制御装置は 5 V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 5〜4 0 V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 1 1および図 1 2に示すような回路について'検討した。図 1 1の 回路は、差動アンプ AM P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 V aを昇圧するチャージポンプ C P Mとから構成されたもの、 図 1 2の回路は電源電圧 VDD を昇圧するチャージポンプ C P Mと該チャージポ ンプで昇圧された電圧 V p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 1 0およびボルテージフォロワ 1 1とから構成されたものである。な お、図 1 1および図 1 2には、一例としてチャージポンプ C P Mが基準となる電 圧 V a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 2 0 0 0— 2 6 2 0 4 3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つた。 '

しかしながら、図 1 1のような昇圧回路型の液晶駆動電圧発生回路は、チヤ一 ジポンプ C P M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、チヤ一ジポンプは電流供給能力が低レ、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 C P Mの出力 Voutのレベルが図 1 3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 1 2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 1 1 に接続されたとしてもポ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 1 4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 C P Mで昇圧された液晶駆動出力電圧 Vout よりも高い電圧 V pを基準電 圧発生回路 1 0およびボルテージフォロワ 1 1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 1 0およびボルテージフォロワ 1 1がチャージポンプ C P M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つ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(2 0 ) 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(1 0 ) で発生された基準電圧(V a ) を用いてチャージボン 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(1 0 ) 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ィツ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ィツ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 差動アンプの勲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、フィードパッ 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ァ 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 のスィ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パ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ィツ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ィツ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ィッチおよぴ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ィツ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ィツチおょぴ 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ィツチを有する昇 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 ドパ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ィツチおよび 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ィツチを有する昇 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 フィードパックさせるフィードパック手段と、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ィツ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ィツ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ィツ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ィツ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パ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一タと前記液晶駆動 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 ぴ第 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チップ及ぴ第 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ょぴ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。

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 0 '

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 VC0M 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 1 0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 1 1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 1 2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 1 3は、図 1 1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 1 2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。

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、 1 0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 V out 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 1 0の差動アン プ AMPの反転入力端子にフィードパ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 φ 1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 φ 1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 <ί) 2 (図 2参照)によりオン、オフ動作される スィッチ SW5〜SW7と、 スィッチ SW5, SW6により直列形態にされる昇 圧容量 C l, C 2と、出力端子 OUTに接続された出力の平滑容量 C 3とから構 成されている。

上記昇圧容量 C 1の低電位側の端子 C 1 _はスィツチ SW4または SW7を介 して接地点または第 1基準電位端子 T 1に接続可能にされているとともに、昇圧 容量。 1の高電位側の端子 C 1 +はスィツチ SW3を介して第 2基準電位端子 T 2に接続可能にされている。また、上記昇圧容量 C 2の低電位側の端子 C 2—は スィツチ 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 C 2 の高電位側の端子 C 2 +はスィツチ SW1を介して第 2基準電位端子 T 2に接続 可能にされている。

さらに、出力端子 O U Tと上記昇圧容量 C 2の高電位側の端子 C 2 +との間は スィッチ SW5を介して接続可能にされているとともに、昇圧容量 C 2の低電位 側の端子 C 2—と昇圧容量 C 1の高電位側の端子 C 1 +との間はスィッチ S W 6 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 T 1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 T 2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 φ 1がハイレべ ルにされて図 3 (A) のようにスィッチ 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 C 1, C 2が電源電圧 VDD に充電さ れる。そして、次に、スィッチ SW1〜SW4がオフされると代ってスィッチ S W5〜SW7がオン状態にされ、 図 3 (B) のように昇圧容量 C I, C 2が直列 形態になるとともに、昇圧容量 C 1の基準端側すなわち低電位側の端子 C 1一は スィッチ SW7を介して第 1基準電位端子 T 1に接続される。これによつて、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 C 2に充電された電荷が出力端子 O UTに接続されている平滑容量 C 3へ転送され、(Va + 2VDD) の昇圧電圧 V out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 V f 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 A MP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 V f 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 V a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 R 1〜R 2 4が 24個直列に接続され、 R 16と R 17の接続ノード n 1と、 R 18と R 1 9の接続ノード n 2と、 R20と R21の接続ノード n 3と、 R21と R 22の 接続ノード n4と、 R22と R 23の接続ノード n 5にそれぞれスィツチ SW1 1〜SW1 5の一方の端子が接続され、スィツチ SW1 1〜SW15の他方の端 子は共通のフィードバック電圧端子 T f bに接続されている。

そして、上記各スィッチ SW1 1〜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、スィッチ S Wl 1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 SW1 2, SW13 , SW14, S W 15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、 1 2分割した電圧 Vout/ 4, Vout/ 6 , Vout/ 8, V out/ 1 2が端子 T f bに伝達され、これが フィードバック電圧 V f 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 V aが変化する。その 結果、フィードバック電圧 V f に応じて基準電圧発生回路 10で発生される基準 電圧 V aが変化され、昇圧電圧 Vout ( = V a + 2 VDD) 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 1◦の差動アンプ AMPにフィードバックしているため、チヤ一 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 V a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、チャージボン プ 2 0の出力 Vout が図 1 5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 1 0を構成する差動アンプ AM P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 VC0M 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 VC0M を発生す る昇圧回路 4 0を設けており、両者の違いはコモン印加電圧 VC0M を発生する後 段の昇圧回路 4 0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 4 0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 1 0を省略してチャージポンプ回路 2 0 ' 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 4 0,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 1 0 ' と チャージポンプ回路 2 0,とを備えチャージポンプ 2 0 ' 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 1 0' にフィードパックさせるように構成 された回路とされている。

これによつて、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 3 VSEG 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 + V a ' 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 V a,は可変抵抗回路 30' のフィードバック電圧 V f ,に応じて調整可 能である。また、フィードバック電圧 V f ' 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+V a ') 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 1 0, 1 0 ' 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 3 V) を中心にして上記昇圧電圧 V COM (例えば 20 V) と極性が逆の負電圧— VC0M (例えば一 14 V) が必要であ る。本実施例においては、上記昇圧電圧 VC0M 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一 VC0M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 1 0 (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 VC0Mが印加される電圧端子 T a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 C 21と、該容量 C 2 1の一方の端 子と上記電圧端子 T a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 C 21の他方の端子と上記電圧端 子 Tbとの間おょぴ出力端子 T cとの間にそれぞれ接続されたスィツチ SW23, SW24と、 出力端子 T cと接地点の間に接続された負電圧用平滑容量 C 22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 φ 1, φ 2参照)によりスィッチ SW2 1および SW23を オン、 SW22, SW24·をオフさせて、電圧反転用容量 C 2 1に正の昇圧電圧 VC0M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、スィツチ SW2 1および SW23をオフ、またスィッチ 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 VC0Mと極性が逆の負電圧一 VC0Mを平滑容量 C 22に充電させるように動作される。

ところで、図 1 0 (Α) の電圧反転回路は、これに昇圧電圧 VC0M、液晶中心 電位 VMIを入力して負電圧を発生させた場合、反転回路內のスィツチのオン抵抗 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意する必要がある。 液晶パネルを駆動する場合、正の電圧 V COMと負の電圧一 V COMは液晶中心電位 V Ml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 1 0 (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 1 0 (A) の回路を改良したもので、図 1 0 (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 T aと出力端子 T cとの間に直列接続された抵抗 R 31, R 32で分割された 電圧が入力された差動アンプ AMP 20が設けられている。スィツチ SW2 1〜 SW24の動作は図 1 0 (A) の回路と同様である。

図 1 0 ( B ) の電圧反転回路においては、差動アンプ AM P 2 0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。これによつて、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 1 0 ( B ) の電圧反転回路は図 1 0 (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プロック図である。

図 8において、 1 0 0は液晶コントロールドライバ、 2 0 0はこの液晶コント ロールドライバ 1 0 0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 ライノく 1 0 0は、液晶パネル 2 0 0のセグメント電極を駆動するセグメントドラ ィバ 1 1 0、液晶パネル 2 0 0のコモン電極を駆動するコモンドライバ 1 2 0、 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 1 3 0、液晶パネル 2 0 0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 R AM 1 4 0、外部のマイクロプロセッサ(以下、マイコン ( C P U) 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 1 5 0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 1 0 0には、表示用 R AM 1 4 0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 R AM I 4 0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 1 0およぴコモンドライバ 1 2 0に対する動作タイミング T/JP01/11233

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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 3 0に設けられて いるフィードバック電圧 V f の設定用レジスタ R E Gは、上記制御部 1 5 0に よって書換え可能に構成されている。そして、制御部 1 5 0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 R E Gに対する設定を行なう。液 晶コント口ールドライノく 1 0 0には、一般に、前記制御部 1 5 0にこの液晶コン トロールドライノく 1 0 0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、上記フィードパック電圧 V f の設定 用レジスタ R E G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 1 5 0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(ィン デックスレジスタと称する)とを備えマイコンがィンデッタ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 1 5 0による制御によって、液晶コントロールド ライパ 1 0 0は、外部のマイコンからの指令おょぴデータに基づいて上述した液 晶パネル 2 0 0に表示を行なう際に、表示データを表示用 R AM I 4 0に順次書 き込んでいく描画処理を行うと共に、表示 R AM用 1 4 0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 2 0 0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ノ 1 1 0, 1 2 0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 1 0 0と液晶パネル 2 0 0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プロック図である。 この実施例の携帯電話器は、表示部としての液晶パネル 2 0 0、送受信用のァ ンテナ 3 2 1、音声出力用のスピーカ 3 2 2、音声入力用のマイクロホン 3 2 3、 本発明を適用した液晶コントロールドライバ 1 0 0、スピーカ 3 2 2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 3 3 0、アンテナ 3 2 1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 3 4 0、音声信号や送受信信 号に係る信号処理を行う D S P (Digital Signal Processor) 3 5 1、カスタム 機能 (ユーザ論理)を提供する A S I C (Application Specific Integrated Circuits) 3 5 2、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 3 5 3およびデー タゃプログラムの記憶用メモリ 3 6 0等を備えてなる。上記 D S P 3 5 1、 A S I C 3 5 2およびシステム制御装置としてのマイコン 3 5 3により、いわゆる ベースパンド部 3 5 0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 2 0 0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、力 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 3 6 0は、例えば所定のプ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 C G R O M ( 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 1 0 0 がセグメントドライバ 1 1 0とコモンドライバ 1 2 0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 1 2 0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 1 0 0内の液晶駆動電圧発生回路 1 4 0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 ィ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、 コモンドライパ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 C I , C 2を各々電源電圧 VDD に充電した後にスィッチを 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、 ページャ一、 P D A (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、これによつ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。