(57)【要約】  金属酸化物または有機物半導体をベースとしたトランジスタを用いて構成された電源回路であっても、高精度で安定した電源電圧の供給を実現する。レギュレータ回路８は、モニタ信号ＭＯＮ１に基づいて電源電圧ＶＤＤ１を調整し、電源電圧ＶＤＤ２として出力する。レギュレータ回路９は、電源電圧ＶＤＤ２をモニタ信号ＭＯＮ２に基づいて調整し、電源電圧ＶＤＤ３として出力する。電圧モニタ回路１０は、電源電圧ＶＤＤ３が第１電圧になるとモニタ信号ＭＯＮ１を出力し、電源電圧ＶＤＤ３が第１電圧よりも高い第２電圧になるとモニタ信号ＭＯＮ２を出力する。電圧モニタ回路１０とレギュレータ回路８，９を電源電圧ＶＤＤ２，ＶＤＤ３に対する負帰還回路と考えると、異なる遅延条件で帰還をすることができ、発振動作を抑制することができる。また、モニタ信号ＭＯＮ１，ＭＯＮ２が異なる条件で動作することにより、基準電圧源などを搭載していなくても電源電圧ＶＤＤ３を安定的に制御することできる。
2013140505.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リーダ・ライタ装置から受けた電波を電力に変換し、情報を前記リーダ・ライタ装置に返信するＩＣタグに用いられる半導体集積回路装置であって、
変換された前記電力を直流電力に変換し、第１の電源電圧として出力する整流回路と、
第１のモニタ信号に基づいて、前記第１の電源電圧をレギュレートし、第２の電源電圧を生成する第１のレギュレータと、
第２のモニタ信号に基づいて、前記第１のレギュレータが生成した第２の電源電圧をレギュレートし、論理回路の動作電源として供給する第３の電源電圧を生成する第２のレギュレータと、
前記第２のレギュレータが生成した第３の電源電圧の電圧レベルをモニタし、前記第１、および前記第２のモニタ信号を出力する電圧モニタ回路とを有する電源回路を備え、
前記電圧モニタ回路は、
前記第１のモニタ信号、および前記第２のモニタ信号を異なるタイミングによってそれぞれ出力することを特徴とする半導体集積回路装置。
【請求項２】
請求項１記載の半導体集積回路装置において、
前記電圧モニタ回路は、
前記第３の電源電圧が第１の電圧レベルに到達した際に、前記第１のモニタ信号を出力し、前記第３の電源電圧が、前記第１の電圧レベルよりも高い第２の電圧レベルに到達した際に、前記第２のモニタ信号を出力することを特徴とする半導体集積回路装置。
【請求項３】
請求項１記載の半導体集積回路装置において、
前記第１のレギュレータは、
シャントレギュレータから構成され、
前記第２のレギュレータは、
シリーズレギュレータから構成されていることを特徴とする半導体集積回路装置。
【請求項４】
請求項３記載の半導体集積回路装置において、
前記第１のモニタ信号を増幅し、前記第１のレギュレータに入力する第１の増幅回路と、
前記第２のモニタ信号を増幅し、前記第２のレギュレータに入力する第２の増幅回路とを有することを特徴とする半導体集積回路装置。
【請求項５】
請求項１記載の半導体集積回路装置において、
前記電源回路に用いられるトランジスタの半導体層は、
金属酸化物半導体を主体とすることを特徴とする半導体集積回路装置。
【請求項６】
請求項１記載の半導体集積回路装置において、
前記電源回路に用いられるトランジスタは、
有機物半導体を主体とすることを特徴とする半導体集積回路装置。
【請求項７】
リーダ・ライタ装置から受けた電波を電力に変換し、情報を前記リーダ・ライタ装置に返信するＩＣタグに用いられる半導体集積回路装置であって、
変換された前記電力を直流電力に変換し、第１の電源電圧として出力する整流回路と、
第１のモニタ信号に基づいて前記整流回路が生成した第１の電源電圧をレギュレートし、第２の電源電圧を生成する第１のレギュレータと、
第２のモニタ信号に基づいて前記第１のレギュレータが生成した第２の電源電圧をレギュレートし、論理回路の動作電源として供給する第３の電源電圧を生成する第２のレギュレータと、
前記第１のレギュレータが生成した第２の電源電圧の電圧レベルをモニタし、前記第１のモニタ信号を出力する第１の電圧モニタ回路と、
前記第２のレギュレータが生成した第３の電源電圧の電圧レベルをモニタし、前記第２のモニタ信号を出力する第２の電圧モニタ回路とを有する電源回路を備え、
前記第１の電圧モニタ回路は、
前記第２の電圧モニタ回路が出力する第２のモニタ信号とは異なるタイミングにおいて前記第１のモニタ信号を出力し、
前記第２の電圧モニタ回路は、
前記第１の電圧モニタ回路が出力する第１のモニタ信号とは異なるタイミングにおいて前記第２のモニタ信号を出力することを特徴とする半導体集積回路装置。
【請求項８】
請求項７記載の半導体集積回路装置において、
前記第１のレギュレータは、
シャントレギュレータから構成され、
前記第２のレギュレータは、
シリーズレギュレータから構成されていることを特徴とする半導体集積回路装置。
【請求項９】
請求項７記載の半導体集積回路装置において、
前記電源回路に用いられるトランジスタの半導体層は、
金属酸化物半導体または有機物半導体のいずれかを主体とすることを特徴とする半導体集積回路装置。
【請求項１０】
論理回路路と、前記論理回路の動作電源を生成する電源回路とを有する半導体集積回路装置であって、
前記電源回路は、
第１のモニタ信号に基づいて第４の電源電圧をレギュレートし、第５の電源電圧を生成する第１のレギュレータと、
第２のモニタ信号に基づいて前記第１のレギュレータが生成した第５の電源電圧をレギュレートし、前記論理回路の動作電源として供給する第６の電源電圧を生成する第２のレギュレータと、
前記第２のレギュレータが生成した第６の電源電圧の電圧レベルをモニタし、前記第１、および前記第２のモニタ信号を出力する電圧モニタ回路とを有し、
前記電圧モニタ回路は、
前記第１のモニタ信号、および前記第２のモニタ信号を異なるタイミングによってそれぞれ出力することを特徴とする半導体集積回路装置。
【請求項１１】
請求項１０記載の半導体集積回路装置において、
前記電圧モニタ回路は、
前記第６の電源電圧が第１の電圧レベルに到達した際に、前記第１のモニタ信号を出力し、前記第６の電源電圧が、前記第１の電圧レベルよりも高い第２の電圧レベルに到達した際に、前記第２のモニタ信号を出力することを特徴とする半導体集積回路装置。
【請求項１２】
請求項１０記載の半導体集積回路装置において、
前記第１のレギュレータは、
シャントレギュレータから構成され、
前記第２のレギュレータは、
シリーズレギュレータから構成されていることを特徴とする半導体集積回路装置。
【請求項１３】
請求項１２記載の半導体集積回路装置において、
前記第１のモニタ信号を増幅し、前記第１のレギュレータに入力する第１の増幅回路と、
前記第２のモニタ信号を増幅し、前記第２のレギュレータに入力する第２の増幅回路とを有することを特徴とする半導体集積回路装置。
【請求項１４】
請求項１０記載の半導体集積回路装置において、
前記電源回路に用いられるトランジスタの半導体層は、
金属酸化物半導体、または有機物半導体のいずれかを主体とすることを特徴とする半導体集積回路装置。
【請求項１５】
請求項１０記載の半導体集積回路装置において、
前記論理回路は、
不揮発性メモリであることを特徴とする半導体集積回路装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源回路に関し、特に、高周波信号を整流して直流電源を供給する電源生成に有効な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
アンテナ、および半導体集積回路装置を搭載した非接触電子装置、いわゆるＩＣタグは、無線通信による個体識別を可能とし、識別対象物の生産や管理などに広く利用されている。【０００３】
ＩＣタグは、リーダ・ライタ装置との間で情報・電力の授受を行い、ＩＣタグが保持しているデータを送信し、リーダ・ライタ装置から送信されたデータの保持など様々な機能を実現する。【０００４】
この種のＩＣタグには、受信した電波を論理回路の動作電圧に変換する電源回路が備えられている。ＩＣタグでは、該ＩＣタグとリーダ・ライタ装置との距離によって印加される信号の電圧振幅が大きく変化する。そのため、電源回路は、レギュレータ回路を有しており、ＩＣタグに設けられた論理回路に過大な電圧が印加されないように電源電圧が調整されている。【０００５】
一般的に、レギュレータ回路は、電圧モニタ回路によって電源電圧の状態を判定し、電圧レベルを調整する一種の負帰還回路となっている。電圧モニタ回路は、電源回路が生成する電源電圧と基準電圧との比較を行い、該電源電圧の電圧レベルを判定している。【０００６】
この種の電源回路の電源調整技術としては、出力電圧とグランド電圧との間に負荷側の負荷と並列に接続される抵抗値を制御し、出力電圧の電圧値を制御するレギュレータを有するもの（例えば、特許文献１参照）、過剰受給時に抵抗をＩＣチップの負荷抵抗に並列接続してＩＣチップ全体のインピーダンスを下げ、アンテナのＱ値を低くするもの（例えば、特許文献２参照）や、動作用直流電圧のクランプ動作を該動作用直流電圧の平均的な値に応じて制御し、駆動磁界が極端に強いエリアでもＡＳＫ（Amplitude Shift Keying）復調を良好に行うようにするもの（例えば、特許文献３参照）などが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−２１６１３４号公報
【特許文献２】特開２００５−２０２７２１号公報
【特許文献３】特開２００３−０８５５０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところが、上記のような電源回路における電源電圧の調整技術では、次のような問題点があることが本発明者により見い出された。【０００９】
前述したように、ＩＣタグは、リーダ・ライタ装置との距離によって印加される信号の電圧振幅が大きく変化してしまうために、レギュレータ回路における負帰還のレスポンス調整が難しいという問題がある。【００１０】
例えば、レギュレータ回路における負帰還のレスポンス速度を上げると、ＩＣタグのアンテナ端子に印加される信号の条件によっては、過剰な負帰還によって電源電圧が発振してしまい、ＩＣタグの論理回路が正常に動作しない恐れが生じる。【００１１】
一方、レギュレータ回路における負帰還のレスポンス速度を下げた場合、ＩＣタグの論理回路に過剰な電圧レベルの電源電圧が印加されてしまい、この場合においても、論理回路が正常に動作しない場合がある。【００１２】
また、ＩＣタグは、シリコンを用いた、いわゆるＭＯＳＦＥＴ(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)を主に用いて製造されているが、近年では、該ＭＯＳＦＥＴでは達成困難なＩＣタグやＩＣタグの新規機能を実現する、半導体材料やトランジスタ構造が提案されている。【００１３】
その半導体材料としては、例えば、アモルファスＩｎ（インジウム）−Ｇａ（ガリウム）−Ｚｎ（亜鉛）−Ｏ（酸素）、および亜鉛・スズ・酸化物（ZTO：Zinc Tin Oxide)などの金属酸化物材料を用いたトランジスタや、半導体特性を有する有機物を用いたトランジスタが存在する。【００１４】
上記のような金属酸化物、あるいは半導体特性を有する有機物などを用いてトランジスタを形成する場合には、薄膜トランジスタ(TFT:Thin Film Transistor)構造などが利用される。【００１５】
特に、金属酸化物を用いてトランジスタを作成する場合、主にＮ型トランジスタとなり、Ｐ型トランジスタも作成されているが、移動度の観点では、Ｎ型トランジスタが優れている。【００１６】
このような新規な材料、あるいはデバイスで構成されたＩＣタグであっても、既存のＩＣタグと同様の通信形態や通信範囲などが求められている。【００１７】
シリコンを基盤とするＩＣチップの場合、前述した電圧モニタ回路が電源電圧と比較する基準電圧は、例えば、バンドギャップ回路を用いて生成している。しかしながら、金属酸化物半導体をベースとしたＴＦＴなどを用いてＩＣチップを構成する場合には、ＰＮ接合を用いた半導体素子の成形が困難である。【００１８】
よって、基準電圧を生成するバンドギャップ回路に用いられるＰＮ接合のダイオードなどを形成することができず、高精度な基準電圧の生成が困難となり、十分な電源電圧の安定化ができないという問題がある。【００１９】
本発明の目的は、金属酸化物半導体、または有機物半導体をベースとしたトランジスタを用いて構成された電源回路であっても、高精度で安定した電源電圧の供給を実現することできる技術を提供することにある。【００２０】
本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付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
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簡単に説明すれば、次のとおりである。【００２２】
一実施の形態は、リーダ・ライタ装置から受けた電波を電力に変換し、情報をリーダ・ライタ装置に返信するＩＣタグに用いられる半導体集積回路装置である。この半導体集積回路装置は、論理回路に動作電源を供給する電源回路を有し、該電源回路は、変換された電力を直流電力に変換し、第１の電源電圧として出力する整流回路と、第１のモニタ信号に基づいて、第１の電源電圧をレギュレートし、第２の電源電圧を生成する第１のレギュレータとを有する。【００２３】
また、第２のモニタ信号に基づいて、第１のレギュレータが生成した第２の電源電圧をレギュレートし、論理回路の動作電源として供給する第３の電源電圧を生成する第２のレギュレータと、第２のレギュレータが生成した第３の電源電圧の電圧レベルをモニタし、第１、および第２のモニタ信号を出力する電圧モニタ回路とを有する。【００２４】
電圧モニタ回路は、第１のモニタ信号、および第２のモニタ信号を異なるタイミングによってそれぞれ出力する。【００２５】
また、他の実施の形態は、リーダ・ライタ装置から受けた電波を電力に変換し、情報を前記リーダ・ライタ装置に返信するＩＣタグに用いられる半導体集積回路装置である。この半導体集積回路装置は、電源回路を有する。【００２６】
電源回路は、変換された前記電力を直流電力に変換し、第１の電源電圧として出力する整流回路と、第１のモニタ信号に基づいて前記整流回路が生成した第１の電源電圧をレギュレートし、第２の電源電圧を生成する第１のレギュレータとを有する。【００２７】
また、第２のモニタ信号に基づいて前記第１のレギュレータが生成した第２の電源電圧をレギュレートし、論理回路の動作電源として供給する第３の電源電圧を生成する第２のレギュレータと、前記第１のレギュレータが生成した第２の電源電圧の電圧レベルをモニタし、前記第１のモニタ信号を出力する第１の電圧モニタ回路と、前記第２のレギュレータが生成した第３の電源電圧の電圧レベルをモニタし、前記第２のモニタ信号を出力する第２の電圧モニタ回路とを有する。【００２８】
そして、第１の電圧モニタ回路は、第１の電圧モニタ回路は、第２の電圧モニタ回路が出力する第２のモニタ信号とは異なるタイミングにおいて第１のモニタ信号を出力し、第２の電圧モニタ回路は、第１の電圧モニタ回路が出力する第１のモニタ信号とは異なるタイミングにおいて第２のモニタ信号を出力する。【００２９】
さらに、他の実施の形態は、論理回路路と、前記論理回路の動作電源を生成する電源回路とを有する半導体集積回路装置である。電源回路は、第１のモニタ信号に基づいて第１の電源電圧をレギュレートし、第２の電源電圧を生成する第１のレギュレータと、第２のモニタ信号に基づいて前記第１のレギュレータが生成した第２の電源電圧をレギュレートし、前記論理回路の動作電源として供給する第３の電源電圧を生成する第２のレギュレータとを有する。【００３０】
さらに、前記第２のレギュレータが生成した第３の電源電圧の電圧レベルをモニタし、前記第１、および前記第２のモニタ信号を出力する電圧モニタ回路とを有し、電圧モニタ回路は、前記第１のモニタ信号、および前記第２のモニタ信号を異なるタイミングによってそれぞれ出力する。
【発明の効果】
【００３１】
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。【００３２】
安定した高精度の動作電源を生成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本実施の形態１によるＩＣタグシステムにおける一例を示す説明図である。
【図２】図１のＩＣタグに設けられたＩＣチップの構成の一例を示す説明図である。
【図３】図２のＩＣチップに設けられた整流回路の一例を示す説明図である。
【図４】図２のＩＣチップに設けられた整流回路の他の例を示す説明図である。
【図５】図２のＩＣチップに設けられた電圧モニタ回路の一例を示す説明図である。
【図６】図２のＩＣチップに設けられたレギュレータ回路の一例を示す説明図である。
【図７】図６のレギュレータ回路の他の構成例を示す説明図である。
【図８】図６のレギュレータ回路のさらに他の構成例を示す説明図である。
【図９】図７のレギュレータ回路に設けられた増幅回路の一例を示す説明図である。
【図１０】図４のＩＣチップに用いられるトランジスタの一例を示す断面図である。
【図１１】図４のＩＣチップに設けられた電源回路が生成する電源電圧、およびモニタ信号の一例を示す説明図である。
【図１２】本実施の形態２によるＩＣチップにおける構成の一例を示す説明図である。
【図１３】本実施の形態３によるＩＣチップにおける構成の一例を示す説明図である。
【図１４】本実施の形態４によるＩＣチップにおける構成の一例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００３５】
（実施の形態１）
〈実施の形態の概要〉
本実施の形態の概要は、リーダ・ライタ装置（リーダ・ライタ装置ＲＷ１）から受けた電波を電力に変換し、情報を該リーダ・ライタ装置に返信するＩＣタグ（ＩＣタグＴＧ１）に用いられる半導体集積回路装置（ＩＣチップ４）である。
【００３６】
この半導体集積回路装置は、電源回路を有する。電源回路は、整流回路（整流回路６）、第１のレギュレータ（レギュレータ回路８）、第２のレギュレータ（レギュレータ回路９）、および電圧モニタ回路（電圧モニタ回路１０）を有する。
【００３７】
整流回路は、変換された電力を直流電力に変換し、第１の電源電圧（電源電圧ＶＤＤ１）として出力する。第１のレギュレータは、第１のモニタ信号（モニタ信号ＭＯＮ１）に基づいて、第１の電源電圧をレギュレートし、第２の電源電圧（電源電圧ＶＤＤ２）を生成する。
【００３８】
第２のレギュレータは、第２のモニタ信号（モニタ信号ＭＯＮ２）に基づいて、第１のレギュレータが生成した第２の電源電圧をレギュレートし、論理回路（論理回路１１）の動作電源として供給する第３の電源電圧（電源電圧ＶＤＤ３）を生成する。
【００３９】
電圧モニタ回路は、第２のレギュレータが生成した第３の電源電圧の電圧レベルをモニタし、第１、および第２のモニタ信号を出力する。この電圧モニタ回路は、第１のモニタ信号、および第２のモニタ信号を異なるタイミングによってそれぞれ出力する。
【００４０】
以下、上記した概要に基づいて、実施の形態を詳細に説明する。
【００４１】
〈ＩＣタグシステムの構成例〉
図１は、ＩＣタグシステム１における一例を示す説明図である。
【００４２】
本実施の形態１において、ＩＣタグシステム１は、図示するように、ＩＣタグＴＧ１、およびリーダ・ライタ装置ＲＷ１から構成されている。ＩＣタグＴＧ１は、例えば、携帯電話やＰＤＡなどのモバイル機器、あるいはＩＣカードなどに設けられる。
【００４３】
ＩＣタグＴＧ１は、コイルアンテナ２、コンデンサ３、およびＩＣチップ４を有している。ＩＣチップ４は、端子ＬＡ、および端子ＬＢをそれぞれ有しており、該端子ＬＡ、および端子ＬＢには、コイルアンテナ２、および共振容量であるコンデンサ３がそれぞれ接続されている。
【００４４】
リーダ・ライタ装置ＲＷ１は、コイルアンテナ５を有している。リーダ・ライタ装置ＲＷ１は、ＩＣタグＴＧ１のＩＣチップ４における情報の読み出しや書き込みを行う。ＩＣタグＴＧ１は、コイルアンテナ２、およびリーダ・ライタ装置ＲＷ１のコイルアンテナ５を介して、磁界結合により接続されている。
【００４５】
そして、磁界結合により、磁界の変動によって、リーダ・ライタ装置ＲＷ１が発生させた高周波信号が、ＩＣタグＴＧ１に伝達される。なお、磁界結合の他に、電波を用いた通信方式のＩＣタグも存在するが、基本的な動作原理はほぼ同一である。
【００４６】
〈ＩＣチップの構成例、動作説明〉
図２は、図１のＩＣタグＴＧ１に設けられたＩＣチップ４の構成の一例を示す説明図である。
【００４７】
ＩＣチップ４は、図示するように、整流回路６、コンデンサ７、レギュレータ回路８，９、電圧モニタ回路１０、および論理回路１１から構成されている。ＩＣチップ４においては、整流回路６、コンデンサ７、レギュレータ回路８，９、ならびに電圧モニタ回路１０によって電源回路が構成されている。
【００４８】
整流回路６の入力部には、端子ＬＡ，ＬＢを介してコイルアンテナ２が接続されている。整流回路６は、コイルアンテナ２が受信した電力を直流電力に変換し、電源電圧ＶＤＤ１（例えば、３．０Ｖ程度〜１５．０Ｖ程度）を出力する。コンデンサ７は、整流回路６が生成する直流の電源電圧ＶＤＤ１を平滑化する平滑化容量である。
【００４９】
レギュレータ回路８は、電源電圧ＶＤＤ１をある電圧範囲内に調整し、電源電圧ＶＤＤ２（例えば、電源電圧ＶＤＤ３の電圧以上））として出力する。レギュレータ回路９は、レギュレータ回路８出力された電源電圧ＶＤＤ２をある電圧範囲内に調整し、電源電圧ＶＤＤ３（例えば、３．０Ｖ程度〜７．０Ｖ程度）として出力する。
【００５０】
電圧モニタ回路１０は、レギュレータ回路９から出力される電源電圧ＶＤＤ３の電圧レベルを監視する。電圧モニタ回路１０の監視結果は、モニタ信号ＭＯＮ１，ＭＯＮ２として出力される。
【００５１】
モニタ信号ＭＯＮ１は、レギュレータ回路８に入力されるように接続されており、モニタ信号ＭＯＮ２は、レギュレータ回路９に入力されるように接続されている。レギュレータ回路８は、モニタ信号ＭＯＮ１に基づいて、電源電圧ＶＤＤ２の電圧レベルを調整し、レギュレータ回路９は、モニタ信号ＭＯＮ２に基づいて、電源電圧ＶＤＤ３の電圧レベルを調整する。
【００５２】
また、モニタ信号ＭＯＮ１，ＭＯＮ２は、時間的または電源電圧の値の上で、同一ではない条件でレギュレータ回路８の動作、およびレギュレータ回路９の動作をそれぞれ制御するように出力される。
【００５３】
このようにすることで、電圧モニタ回路１０とレギュレータ回路８，９を電源電圧ＶＤＤ２，ＶＤＤ３に対する負帰還回路と考えた場合に、異なる遅延条件で帰還をすることができるので、発振動作を抑制することができる。
【００５４】
また、モニタ信号ＭＯＮ１、またはモニタ信号ＭＯＮ２がオン状態とオフ状態のみの二値化された信号であっても、２つの信号が異なる条件で動作することにより、基準電圧源などを搭載していなくても電源電圧ＶＤＤ３を安定的に制御することが可能となる。
【００５５】
論理回路１１は、リーダ・ライタ装置ＲＷ１から出力される高周波信号に重畳された命令の処理や内部に保持するＩＤ情報などに基づく演算を行い、送信信号などを生成する回路である。
【００５６】
論理回路１１の動作速度は、電源電圧ＶＤＤ３の電圧レベルなどに影響されるため、該論理回路１１の正常動作や論理回路１１に過電圧が印加され破損することを防止するため、レギュレータ回路８，９によって電源電圧ＶＤＤ３を適正範囲内に調整する。
【００５７】
なお、図２では、２つのレギュレータ回路８，９を有する構成としたが、該レギュレータ回路は、これが３つ以上であってもよい。その際、電圧モニタ回路は、３つ以上のモニタ信号を生成してもよいし、２つのモニタ信号によって、各レギュレータ回路が、そのうちのどちらかを利用するよう構成してもよい。
【００５８】
〈整流回路の構成例、動作説明〉
図３は、図２のＩＣチップ４に設けられた整流回路６の一例を示す説明図である。
【００５９】
整流回路６は、例えば、半波整流回路から構成されており、ＮチャネルＭＯＳ(Metal Oxide Semiconductor)からなるトランジスタＴ１を有している。
【００６０】
このトランジスタＴ１は、いわゆるダイオード接続されており、トランジスタＴ１のドレイン、およびゲートには（ダイオードのアノードに相当）、端子ＬＡが接続されている。また、端子ＬＢには、基準電位ＶＳＳが接続されている。
【００６１】
そして、トランジスタＴ１のソースからは（ダイオードのカソードに相当）、半波整流された電源電圧ＶＤＤ１が出力される。整流回路６を半波整流回路とすることにより、いわゆる全波整流回路よりも使用するトランジスタ数を低減することができる。
【００６２】
〈整流回路の他の構成例、動作説明〉
図４は、図２のＩＣチップ４に設けられた整流回路６の他の例を示す説明図である。
【００６３】
この場合、整流回路６は、全波整流回路からなり、該整流回路６は、ＮチャネルＭＯＳのトランジスタＴ３，Ｔ４，Ｔ５，Ｔ６から構成される。
【００６４】
トランジスタＴ３のドレイン端子には端子ＬＡが接続されており、該トランジスタＴ３のゲート端子には、端子ＬＢが接続されている。トランジスタＴ３のソース端子には、基準電位ＶＳＳが接続されている。
【００６５】
トランジスタＴ４のドレイン端子には、端子ＬＢが接続されており、該トランジスタＴ４のゲート端子には，端子ＬＡが接続されている。このトランジスタＴ４のソース端子には、基準電位ＶＳＳが接続されている。
【００６６】
トランジスタＴ５のドレイン端子、およびゲート端子には、端子ＬＡが接続されており、該トランジスタＴ５のソース端子には、トランジスタＴ６のソース端子が接続されている。
【００６７】
また、トランジスタＴ６のドレイン端子、およびゲート端子には、端子ＬＢがそれぞれ接続されており、トランジスタＴ５のソース端子とトランジスタＴ６のソース端子との接続部から、全波整流された電源電圧ＶＤＤ１が出力される。
【００６８】
図４の整流回路６の場合、端子ＬＡが端子ＬＢよりも高い電圧のときにトランジスタＴ３，Ｔ６がそれぞれオフ状態であり、トランジスタＴ４，Ｔ５がそれぞれオン状態である。したがって、ダイオード接続されたトランジスタＴ５によって整流された電源電圧ＶＤＤ１が出力され、端子ＬＢが基準電圧ＶＳＳとなる。
【００６９】
また、端子ＬＢが端子ＬＡより高い電圧のとき、トランジスタＴ３，Ｔ６はそれぞれオン状態であり、トランジスタＴ４，Ｔ５はそれぞれオフ状態である。このときは、ダイオード接続されたトランジスタＴ６によって整流された電源電圧ＶＤＤ１が出力され、端子ＬＡが基準電圧ＶＳＳとなる。このようにして、整流動作が実現する。
【００７０】
全波整流回路を用いた場合には、図３に示した半波整流回路の場合よりも使用するトランジスタ数が増大するが、より高い電力変換効率を実現することができる。
【００７１】
〈電圧モニタ回路の構成例、動作説明〉
図５は、図２のＩＣチップ４に設けられた電圧モニタ回路１０の一例を示す説明図である。
【００７２】
電圧モニタ回路１０は、図示するように、ＮチャネルＭＯＳのトランジスタＴ７，Ｔ８，Ｔ９，Ｔ１０から構成されている。これらトランジスタＴ７，Ｔ８，Ｔ９，Ｔ１０は、電源電圧ＶＤＤ３と基準電位ＶＳＳとの間に直列接続されている。
【００７３】
トランジスタＴ７，Ｔ８，Ｔ９は、トランジスタのゲートとドレインを接続する、いわゆるダイオード接続された構成からなり、トランジスタＴ１０は、ゲートをソースに接続した構成となっている。
【００７４】
トランジスタＴ７のドレイン端子には、電源電圧ＶＤＤ３が接続され、該トランジスタＴ７のソース端子にはトランジスタＴ８のドレイン端子が接続されている。トランジスタＴ８のソース端子には、トランジスタＴ９のドレイン端子が接続され、該トランジスタＴ９のソース端子には、トランジスタＴ１０のドレインが接続されている。このトランジスタＴ１０のソースには、基準電圧ＶＳＳが接続されている。
【００７５】
トランジスタＴ８のソース端子とトランジスタＴ９のドレイン端子との接続部からは、モニタ信号ＭＯＮ１が出力され、トランジスタＴ９のソース端子とトランジスタＴ１０のドレイン端子との接続部からは、モニタ信号ＭＯＮ２が出力される。
【００７６】
電圧モニタ回路１０において、ダイオード接続されたトランジスタは、ドレイン端子−ソース端子間にトランジスタのしきい値電圧以上の電圧が印加された際に、ドレイン端子−ソース端子間に大きな電流が発生し、ドレイン端子−ソース端子間電圧がしきい値電圧よりも小さい電圧の場合は微小な電流がドレイン及びソース間に発生する、いわゆるダイオードと同様な動作特性を示す。
【００７７】
電圧モニタ回路１０は、トランジスタＴ７、およびトランジスタＴ８のしきい値電圧の和より電源電圧ＶＤＤ３が大きい場合にモニタ信号ＭＯＮ１を出力し、該電源電圧ＶＤＤ３が、トランジスタＴ７〜Ｔ９のしきい値電圧の和よりも大きくなると、モニタ信号ＭＯＮ２を出力する。
【００７８】
このようにすることで、電源電圧ＶＤＤ３がトランジスタＴ７，Ｔ８のしきい値電圧の和より大きい場合にモニタ信号ＭＯＮ１が出力され、電源電圧ＶＤＤ３がトランジスタＴ〜Ｔ９のしきい値電圧の和より大きい場合にモニタ信号ＭＯＮ２が出力される回路を実現することができる。
【００７９】
なお、図５において、トランジスタＴ１０は、ゲートとソースを接続しているが、ゲートとドレインを接続する、前述したダイオード接続であっても、同様の効果を得ることができる。
【００８０】
また、図５では、トランジスタＴ７〜Ｔ９が、トランジスタが直列３段接続される構成となっているが、このトランジスタの直列接続構成は、３段以上であってもよい。さらに、図５において、トランジスタＴ７〜Ｔ９は、ダイオード接続となっているが、ショットキーバリアダイオードなどのダイオードで代替してもよい。
【００８１】
〈レギュレータ回路の構成例、動作説明〉
図６は、図２のＩＣチップ４に設けられたレギュレータ回路８の一例を示す説明図である。
【００８２】
レギュレータ回路８は、いわゆるシャントレギュレータであり、図示するように、インピーダンス素子Ｚ１、およびＮチャネルＭＯＳのトランジスタＴ２から構成されている。インピーダンス素子Ｚ１は、例えば、ダイオード接続されたトランジスタ、あるいは抵抗などからなる。
【００８３】
インピーダンス素子Ｚ１の一方の接続部には、レギュレータ回路８の入力端子ＶＩＮ、および出力端子ＶＯＵＴがそれぞれ接続されている。入力端子ＶＩＮには、電源電圧ＶＤＤ１が入力され、出力端子ＶＯＵＴからは、電源電圧ＶＤＤ２が出力される。
【００８４】
インピーダンス素子Ｚ１の他方の接続部には、トランジスタＴ２のドレイン端子が接続されている。このトランジスタＴ２のソース端子には、基準電位ＶＳＳが接続されており、該トランジスタＴ２のゲート端子には、電圧モニタ回路１０から出力されるモニタ信号ＭＯＮ１が入力されるように接続されている。
【００８５】
トランジスタＴ２のゲート端子に、トランジスタＴ２のしきい値電圧以上のモニタ信号ＭＯＮ１が入力されてトランジスタＴ２がオン状態となると、入力端子ＶＩＮ、または出力端子ＶＯＵＴからインピーダンス素子Ｚ１を介して基準電位ＶＳＳに電流が流れてＩＣチップ４全体の消費電力が増大するため、入力端子ＶＩＮ、または出力端子ＶＯＵＴの電圧が低下する。
【００８６】
モニタ信号ＭＯＮ１がトランジスタＴ２のしきい値電圧未満の電圧となると、トランジスタＴ２がオフ状態となり、入力端子ＶＩＮ、または出力端子ＶＯＵＴの電圧は、シャントレギュレータによって電圧変動などの影響をほとんど受けない。
【００８７】
このように、出力端子ＶＯＵＴから出力される電源電圧ＶＤＤ２を、モニタ信号ＭＯＮ１に基づいて調整することができる。
【００８８】
なお、図６は、レギュレータ回路８における構成について示したが、レギュレータ回路９の構成も図６と同様である。レギュレータ回路９がレギュレータ回路８と異なる点は、入力端子ＶＩＮに、レギュレータ回路８から出力される電源電圧ＶＤＤ２が入力され、出力端子ＶＯＵＴからは、電源電圧ＶＤＤ３が出力され、さらには、トランジスタＴ２のゲート端子に電圧モニタ回路１０から出力されるモニタ信号ＭＯＮ２が入力されるところである。
【００８９】
〈レギュレータ回路８の他の構成例、動作説明〉
図７は、図６のレギュレータ回路８の他の構成例を示す説明図である。
【００９０】
レギュレータ回路８は、図６に示すレギュレータ回路８と同様にシャントレギュレータであり、図６のレギュレータ回路８に、モニタ信号増幅用の増幅回路ＡＭＰ１が新たに追加された構成からなる。
【００９１】
トランジスタＴ２のゲート端子には、増幅回路ＡＭＰ１の出力部が接続されており、該増幅回路ＡＭＰ１の入力部には、モニタ信号ＭＯＮ１が入力されるように接続されている。また、増幅回路ＡＭＰ１には、動作電圧として電源電圧ＶＤＤ２が供給されている。その他の接続構成は、図６のレギュレータ回路８と同様であるので、説明は省略する。
【００９２】
モニタ信号ＭＯＮ１が電圧モニタ回路１０から出力されると、該モニタ信号ＭＯＮ１は、増幅回路ＡＭＰ１にて増幅された後、トランジスタＴ２のゲート端子に入力される。これにより、トランジスタＴ２がオン状態となり、入力端子ＶＩＮまたは出力端子ＶＯＵＴからインピーダンス素子Ｚ１を介して、基準電位ＶＳＳまで電流が流れ、ＩＣチップ４全体の消費電力が増大するため、電源電圧ＶＤＤ２の電圧が低下する。
【００９３】
一方、モニタ信号ＭＯＮ１がＬｏ信号の場合、トランジスタＴ２のゲート端子に印加される電圧は、トランジスタＴ２のしきい値電圧未満の電圧であるので、トランジスタＴ２がオフ状態となり、出力端子ＶＯＵＴから出力される電源電圧ＶＤＤ２は、シャントレギュレータによって電圧変動等の影響をほとんど受けない。この場合も、図６のレギュレータ回路８と同様に、電源電圧ＶＤＤ２を、モニタ信号ＭＯＮ１に基づいて調整することができる。
【００９４】
図７のレギュレータ回路８の構成では、増幅回路ＡＭＰ１によってモニタ信号ＭＯＮ１が増幅されるので、図６に示したレギュレータ回路８と比較して、より微弱なモニタ信号ＭＯＮ１であってもトランジスタＴ２を強くオンすることができる。そのため、大きな電圧降下が見込まれ、電源電圧ＶＤＤ２の調整範囲を拡大することができる。
【００９５】
また、増幅回路ＡＭＰ１を介してモニタ信号ＭＯＮ１をトランジスタＴ２のゲート端子に入力するによって、トランジスタＴ２にゲート容量の大きなトランジスタを使用した場合であっても、ゲート容量を速やかに充電することができ、レギュレータ回路８の動作速度を向上させることができる。
【００９６】
この図７においても、レギュレータ回路８における構成について示したが、レギュレータ回路９の構成も図７と同様となる。レギュレータ回路９がレギュレータ回路８と異なる点は、入力端子ＶＩＮに、レギュレータ回路８から出力される電源電圧ＶＤＤ２が入力され、出力端子ＶＯＵＴからは、電源電圧ＶＤＤ３が出力され、増幅回路ＡＭＰ１の入力部に電圧モニタ回路１０から出力されるモニタ信号ＭＯＮ２が入力されるところである。
【００９７】
〈レギュレータ回路８のさらに他の構成例、動作説明〉
図８は、図６のレギュレータ回路８のさらに他の構成例を示す説明図である。
【００９８】
このレギュレータ回路８は、いわゆるシリーズレギュレータであり、ＮチャネルＭＯＳのトランジスタＴ１０，Ｔ１１，Ｔ１２から構成されている。トランジスタＴ１１は、ゲートとドレインとが接続されたダイオード接続となっており、該トランジスタＴ１１のドレイン端子、およびゲート端子には、入力端子ＶＩＮが接続されている。
【００９９】
トランジスタＴ１１のソース端子には、トランジスタＴ１０のドレイン端子が接続されており、該トランジスタＴ１０のソース端子には、基準電圧ＶＳＳが接続されている。トランジスタＴ１０のゲート端子には、モニタ信号ＭＯＮ１が入力されるように接続されている。
【０１００】
また、トランジスタＴ１２のドレイン端子には、入力端子ＶＩＮ端子が接続され、該トランジスタＴ１２のゲート端子には、トランジスタＴ１１のソース端子、ならびにトランジスタＴ１０のドレイン端子がそれぞれ接続されている。このトランジスタＴ１２のソース端子には、出力端子ＶＯＵＴが接続されている。
【０１０１】
トランジスタＴ１０のゲート端子に印加されるモニタ信号ＭＯＮ１が、しきい値電圧以上の電圧の場合、トランジスタＴ１０はオン状態となり、トランジスタＴ１２のゲート端子の電圧が降下する。
【０１０２】
それによって、入力端子ＶＩＮ−出力端子ＶＯＵＴ間の抵抗が増大して、トランジスタＴ１０のしきい値電圧以上のモニタ信号ＭＯＮ１が印加される前の状態より、出力端子ＶＯＵＴが入力端子ＶＩＮに対して電圧が降下する。
【０１０３】
また、トランジスタＴ１０のゲート端子に印加されるモニタ信号ＭＯＮ１が、トランジスタＴ１０のしきい値電圧未満の場合には、トランジスタＴ１０がオフ状態となり、トランジスタＴ１２のゲートの電圧が上昇する。
【０１０４】
それにより、入力端子ＶＩＮ−出力端子ＶＯＵＴ間の抵抗が減少するため、トランジスタＴ２のゲート端子にしきい値電圧未満のモニタ信号ＭＯＮ１が印加される前の状態より、出力端子ＶＯＵＴが入力端子ＶＩＮに対して電圧が上昇する。このように、出力端子ＶＯＵＴに接続された電源電圧ＶＤＤ２を、モニタ信号ＭＯＮ１に基づいて調整することができる。
【０１０５】
シリーズレギュレータでは、一般的に、トランジスタＴ１２のゲート電圧を、例えば、図６のトランジスタＴ２のゲート電圧よりも、より精密に制御する必要性があるが、動作速度が早く、広い電源電圧制御範囲が実現することができる。
【０１０６】
また、図８においても、レギュレータ回路８について示したが、レギュレータ回路９の構成も図８と同様の構成としてもよい。この場合、レギュレータ回路９がレギュレータ回路８と異なる点は、入力端子ＶＩＮに、レギュレータ回路８から出力される電源電圧ＶＤＤ２が入力され、出力端子ＶＯＵＴからは、電源電圧ＶＤＤ３が出力され、トランジスタＴ１０に電圧モニタ回路１０から出力されるモニタ信号ＭＯＮ２が入力されるところである。
【０１０７】
さらに、図８におけるレギュレータ回路８では、トランジスタＴ１０にモニタ信号ＭＯＮ１が入力される構成としたが、例えば、図７に示したように、モニタ信号ＭＯＮ１を増幅回路を介してトランジスタＴ１０のゲート端子に入力するようにしてもよい。
【０１０８】
〈レギュレータ回路の組み合わせ例〉
以上、図６〜図８により、様々な構成のレギュレータ回路８，９について説明したが、図２のＩＣチップ４においては、例えば、シャントレギュレータとシリーズレギュレータとを組み合わせる構成としてもよい。
【０１０９】
この場合、図２のＩＣチップ４において、レギュレータ回路８には、図６、または図７に示したシャントレギュレータの構成を適用し、レギュレータ回路９には、図８に示したシリーズレギュレータの構成を適用するように組み合わせる。
【０１１０】
また、電圧モニタ回路１０は、電源電圧ＶＤＤ３の電圧レベルが、第１の電圧レベル以上となるとモニタ信号ＭＯＮ１を出力し、該第１の電圧レベルよりも高い電圧レベルである第２の電圧レベル以上となった場合にモニタ信号ＭＯＮ２を出力するように設定する。
【０１１１】
このように、制御制が良好なシャントレギュレータをレギュレータ回路８に用い、シャントレギュレータよりもレギュレーション動作が速く、強いレギュレーションを掛けることのできるシリーズレギュレータをレギュレータ回路９用いることにより、始めにレギュレーションが弱いシャントレギュレータにて大きな電圧変動を抑制した後、レギュレーションが強いシリーズレギュレータによって高精度に電圧レベルを制御することによって、電源電圧ＶＤＤ３を精密に安定して制御することができる。
【０１１２】
〈増幅回路の構成例、動作説明〉
図９は、図７のレギュレータ回路８に設けられた増幅回路ＡＭＰ１の一例を示す説明図である。
【０１１３】
増幅回路ＡＭＰ１は、図示するように、ＮチャネルＭＯＳのトランジスタＴ１３，Ｔ１４，Ｔ１５，Ｔ１６から構成されている。トランジスタＴ１３，Ｔ１５のドレイン端子、およびゲート端子には、電源電圧ＶＤＤ２がそれぞれ入力されるように接続されている。
【０１１４】
トランジスタＴ１３のソース端子には、トランジスタＴ１４のドレイン端子、およびトランジスタＴ１６のゲート端子がそれぞれ接続されている。また、トランジスタＴ１４，Ｔ１６のソース端子には、基準電圧ＶＳＳがそれぞれ接続されている。
【０１１５】
トランジスタＴ１５のソース端子には、トランジスタＴ１６のドレイン端子が接続されており、トランジスタＴ１５のソース端子とトランジスタＴ１６のドレイン端子との接続が増幅回路ＡＭＰ１の出力部となる。トランジスタＴ１４のゲート端子は、増幅回路ＡＭＰ１の入力部であり、該入力部には、モニタ信号ＭＯＮ１が入力されるよう接続されている。
【０１１６】
モニタ信号ＭＯＮ１が低電位、すなわち、基準電位ＶＳＳに近い電位であった場合には、トランジスタＴ１４はオフ状態であるのに対し、トランジスタＴ１３はゲート端子が直流電源電圧ＶＤＤに接続されているためにオン状態である。
【０１１７】
したがって、トランジスタＴ１３のドレイン−ソース間はトランジスタＴ１４のドレイン−ソース間よりも電流が流れやすく、トランジスタＴ１６のゲートには直流電源電圧ＶＤＤ２に近い電圧が印加される。
【０１１８】
一方、モニタ信号ＭＯＮ１が高電位、すなわち、トランジスタＴ１４のしきい値電圧と同等かそれよりも大きな電位であった場合には、トランジスタＴ１４がオン状態となり、該トランジスタＴ１４のドレイン−ソース間はトランジスタＴ１３のドレイン−ソース間よりも電流が流れやすく、トランジスタＴ１６のゲートには基準電圧ＶＳＳに近い電圧が印加される。このように、トランジスタＴ１６のゲート電圧には、モニタ信号ＭＯＮ１の反転信号が印加される。
【０１１９】
モニタ信号ＭＯＮ１にトランジスタＴ１４のしきい値電圧以上の振幅を持つ信号が入力された場合、反転増幅された信号となってトランジスタＴ１６に入力され、再度反転増幅されて出力信号ＶＯＵＴとして出力される。このように２度反転するため、入力されたモニタ信号ＭＯＮ１、および増幅回路ＡＭＰ１の出力部から出力される信号は同相となっている。
【０１２０】
〈ＩＣチップに形成されるトランジスタの一例〉
図１０は、図４のＩＣチップ４に用いられるトランジスタＴの一例を示す断面図である。電源回路に用いられるトランジスタにおいても、この図１０に示すような構成のトランジスタを用いて構成されている。
【０１２１】
トランジスタＴは、例えば、薄膜トランジスタ(TFT:Thin Film Transistor)からなり、例えば、石英などからなる基板層ＳＬ１に中央部に金属層ＭＬ２が形成されている。この金属層ＭＬ２は金属層であり、トランジスタＴにおけるゲート電極を構成する。金属層ＭＬ２は、後述する金属層ＭＬ１と同様に、例えば、モリブデンなどから構成されている。
【０１２２】
基板層ＳＬ１、および金属層ＭＬ２の表面には、例えば、シリカ（ＳｉＯ２)などからなる絶縁体層ＩＬ１が形成されており、該絶縁体層ＩＬ１を介して、チャネル層ＣＬ１が形成されている。
【０１２３】
チャネル層ＣＬ１の中央部を除く全面には、例えば、モリブデンなどからなる金属層ＭＬ１がそれぞれ形成されている。この金属層ＭＬ１は、トランジスタＴのドレイン電極、ならびにソース電極をそれぞれ構成する。
【０１２４】
チャネル層ＣＬ１は、例えば、酸化物半導体、または有機物半導体からなる半導体層である。酸化物半導体の具体例としては、例えば、アモルファスインジウムガリウム砒素酸化物（ａ−ＩＧＺＯ）、酸化インジウムガリウム亜鉛（Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ）の他、酸化亜鉛（Ｚｎ−Ｏ）、酸化亜鉛すず（Ｚｎ−Ｓｎ−Ｏ）、酸化インジウム（Ｉｎ−Ｏ）、酸化ガリウム（Ｇａ−Ｏ）、ＩＴＯ（Ｉｎ−Ｓｎ−Ｏ）、酸化すず（Ｓｎ−Ｏ）、酸化インジウム亜鉛（Ｉｎ−Ｚｎ−Ｏ）、酸化ガリウム亜鉛（Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ）、酸化インジウムガリウム（Ｉｎ−Ｇａ−Ｏ）、酸化アルミニウム亜鉛（Ａｌ−Ｚｎ−Ｏ）などのＩｎ（インジウム）、Ｇａ（ガリウム）、Ｚｎ（亜鉛）、Ｓｎ（すず）、Ａｌ（アルミニウム）のいずれか、または複数を含有する酸化物、およびそれらと他の金属の複合酸化物などである。
【０１２５】
また、有機半導体の具体例としては、たとえば、ポリピロール類、ポリチオフェン類、ポリアニリン類、ポリアリルアミン類、フルオレン類、ポリカルバゾール類、ポリインドール類、ポリ（Ｐ−フェニレンビニレン）類、またはカーボンナノチューブなどである。
【０１２６】
続いて、簡単に図１０におけるトランジスタＴの動作について説明する。
【０１２７】
ゲート電極（金属層ＭＬ２）−ソース電極（一方の金属層ＭＬ１）間に電圧が印加されると、ゲート−ソース間の容量によりチャネル層ＣＬ１にキャリアが蓄積する。ドレイン電極（他方の金属層ＭＬ１）−ソース電極間に電圧が印加されると、キャリア蓄積の増大によってドレイン−ソース間の導電率が増大する。このようにして、トランジスタＴの動作が実現される。
【０１２８】
通常のトランジスタでは、所謂、反転層を形成することでドレイン−ソース間の導電率を増大させる。一方、図１０に示すような薄膜トランジスタでは、蓄積層を利用するため、ゲート−ソース間及びゲート−ドレイン間容量は、通常のトランジスタでは数フェムト以下なのに対し、数十〜数百フェムトファラッド程度となる。
【０１２９】
〈電源回路の動作例〉
図１１は、電源回路（整流回路６、コンデンサ７、レギュレータ回路８，９、および電圧モニタ回路１０）が生成する電源電圧、およびモニタ信号ＭＯＮ１，ＭＯＮ２の一例を示す説明図である。
【０１３０】
図１１（ａ）は、電源回路が生成する電源電圧ＶＤＤ１（図中点線にて示す）、電源電圧ＶＤＤ２，ＶＤＤ３（図中実線にて示す）の一例を示しており、図１１（ｂ）は、電源回路のレギュレータ回路８に入力されるモニタ信号ＭＯＮ１（図中実線にて示す）、およびレギュレータ回路９に入力されるモニタ信号ＭＯＮ２（図中点線にて示す）をそれぞれ示している。
【０１３１】
まず、アンテナが受信した電力が整流回路６において直流電力に変換され、該整流回路６から電源電圧ＶＤＤ１が出力される。電源電圧ＶＤＤ１の電圧レベルが上がると、それに伴い、レギュレータ回路８，９から出力される電源電圧ＶＤＤ２，ＶＤＤ３の電圧レベルも上昇する。
【０１３２】
そして、電源電圧ＶＤＤ３の電圧が、電圧モニタ回路１０（図５）のトランジスタＴ７、およびトランジスタＴ８のしきい値電圧の和よりも大きくなると、アクティブとなるモニタ信号ＭＯＮ１（例えば、３．０Ｖ程度アクティブ）をレギュレータ回路８に出力する。レギュレータ回路８は、モニタ信号ＭＯＮ１を受けて、レギュレート動作を開始する。
【０１３３】
その後、さらに、電源電圧ＶＤＤ３の電圧レベルが上昇し、該電源電圧ＶＤＤ３の電圧レベルが電圧モニタ回路１０（図５）におけるトランジスタＴ７〜Ｔ９のしきい値電圧の和よりも大きくなると、電圧モニタ回路１０からは、アクティブのモニタ信号ＭＯＮ２（例えば、５．０Ｖ程度アクティブ）が出力される。
【０１３４】
電圧モニタ回路１０から出力されたモニタ信号ＭＯＮ２は、レギュレータ回路９に入力され、該レギュレータ回路９は、モニタ信号ＭＯＮ２を受けて、レギュレート動作を開始する。これによって、論理回路１１に供給する電源電圧ＶＤＤ３を高精度に安定化させることができる。
【０１３５】
それにより、本実施の形態１によれば、金属酸化物半導体をベースとした薄膜トランジスタなどを用いたＩＣチップに搭載される電源回路であっても、高精度な電源電圧ＶＤＤ３を安定して供給することができる。
【０１３６】
また、安定した電源電圧ＶＤＤ３が論理回路１１に供給されるので、ＩＣタグＴＧ１の信頼性を向上させることができる。
【０１３７】
（実施の形態２）
〈実施の形態の概要〉
本実施の形態の概要は、リーダ・ライタ装置から受けた電波を電力に変換し、情報をリーダ・ライタ装置に返信するＩＣタグに用いられる半導体集積回路装置（ＩＣチップ４）である。この半導体集積回路装置は、電源回路を有する。
【０１３８】
電源回路は、整流回路（整流回路６）、第１のレギュレータ（レギュレータ回路８）、第２のレギュレータ、第１の電圧モニタ回路（電圧モニタ回路１０）、ならびに第２の電圧モニタ回路（電圧モニタ回路１０ａ）を有する。
【０１３９】
整流回路は、変換された電力を直流電力に変換し、第１の電源電圧（電源電圧ＶＤＤ１）として出力し、第１のレギュレータは、第１のモニタ信号（モニタ信号ＭＯＮ１）に基づいて整流回路が生成した第１の電源電圧（電源電圧ＶＤＤ１）をレギュレートし、第２の電源電圧を生成する。
【０１４０】
第２のレギュレータは、第２のモニタ信号（モニタ信号ＭＯＮ２）に基づいて第１のレギュレータが生成した第２の電源電圧をレギュレートし、論理回路の動作電源として供給する第３の電源電圧（電源電圧ＶＤＤ３）を生成する。
【０１４１】
第１の電圧モニタ回路は、第１のレギュレータが生成した第２の電源電圧の電圧レベルをモニタし、第１のモニタ信号を出力し、第２の電圧モニタ回路は、第２のレギュレータが生成した第３の電源電圧の電圧レベルをモニタし、第２のモニタ信号を出力する。
【０１４２】
また、第１の電圧モニタ回路は、第１の電圧モニタ回路は、第２の電圧モニタ回路が出力する第２のモニタ信号とは異なるタイミングにおいて第１のモニタ信号を出力し、第２の電圧モニタ回路は、第１の電圧モニタ回路が出力する第１のモニタ信号とは異なるタイミングにおいて第２のモニタ信号を出力する。
【０１４３】
以下、上記した概要に基づいて、実施の形態を詳細に説明する。
【０１４４】
〈ＩＣチップの構成例〉
図１２は、本実施の形態２によるＩＣチップ４における構成の一例を示す説明図である。
【０１４５】
この場合、ＩＣチップ４は、電源回路、および論理回路１１から構成されている。電源回路は、整流回路６、コンデンサ７、レギュレータ回路８，９、ならびに電圧モニタ回路１０，１０ａからなる。この電源回路において、前記実施の形態１の図２に示すＩＣチップ４と異なるところは、２つの電圧モニタ回路１０，１０ａを有する点である。
【０１４６】
電圧モニタ回路１０は、レギュレータ回路８から出力される電源電圧ＶＤＤ２が入力されるように接続されている。また、電圧モニタ回路１０ａは、レギュレータ回路９から出力される電源電圧ＶＤＤ３が入力されるように接続されている。
【０１４７】
電圧モニタ回路１０は、モニタ信号ＭＯＮ１を出力し、該モニタ信号ＭＯＮ１は、レギュレータ回路８に入力される。電圧モニタ回路１０ａは、モニタ信号ＭＯＮ２を出力し、該モニタ信号ＭＯＮ２は、レギュレータ回路９に入力される。その他の接続構成については、図２のＩＣチップ４と同様であるので説明は省略する。
【０１４８】
なお、図１２では、２つのレギュレータ回路を設けた構成としたが、レギュレータ回路は、３つ以上であってもよく、その場合には、各レギュレータ回路に対応するように電圧モニタ回路が設けられる構成となる。また、図１２のＩＣチップ４においても、電源回路は、前記実施の形態１の図１０に示したトランジスタ構成を用いることができる。
【０１４９】
電圧モニタ回路１０は、電源電圧ＶＤＤ２がある電圧レベル以上となると、レギュレータ回路８が動作するようにモニタ信号ＭＯＮ１を出力する。電圧モニタ回路１０ａは、電源電圧ＶＤＤ３がある電圧レベル以上となると、レギュレータ回路９が動作するようにモニタ信号ＭＯＮ１を出力する。
【０１５０】
このような構成とすることによって、レギュレータ回路８の動作状況にあわせてレギュレータ回路９を動作させることができ、レギュレータ回路８の動作は、レギュレータ回路９の動作に影響されない。
【０１５１】
それにより、本実施の形態２においても、金属酸化物半導体をベースとした薄膜トランジスタなどを用いて構成された電源回路であっても、高精度な電源電圧ＶＤＤ３を安定して供給することができる。
【０１５２】
（実施の形態３）
〈ＩＣチップの構成例〉
図１３は、本実施の形態３によるＩＣチップ４における構成の一例を示す説明図である。
【０１５３】
ＩＣチップ４は、図１３に示すように、電源回路、および論理回路１１から構成されている。また、電源回路は、整流回路６，６ａ、コンデンサ７，７ａ、レギュレータ回路８，９、電圧モニタ回路１０、および論理回路１１を有している。前記実施の形態１の図２に示す電源回路と異なるところは、２つの整流回路６，６ａ、ならびに２つのコンデンサ７，７ａをそれぞれ有する点である。
【０１５４】
整流回路６，６ａの整流回路６の入力部には、端子ＬＡ，ＬＢを介してコイルアンテナ２がそれぞれ接続されている。整流回路６は、コイルアンテナ２が受信した電力を直流電力に変換し、電源電圧ＶＤＤ１を出力する。整流回路６は、コイルアンテナ２が受信した電力を直流電力に変換し、電源電圧ＶＤＤ２を出力する。
【０１５５】
コンデンサ７は、整流回路６が生成する電源電圧ＶＤＤ１を平滑化する平滑化容量であり、コンデンサ７ａは、整流回路６ａが生成する電源電圧ＶＤＤ２を平滑化する平滑化容量である。
【０１５６】
整流回路６から出力される電源電圧ＶＤＤ１は、レギュレータ回路８に入力されるように接続されており、整流回路６ａから出力される電源電圧ＶＤＤ２は、レギュレータ回路９に入力されるように接続されている。
【０１５７】
レギュレータ回路８の出力部とレギュレータ回路９の出力部とは共通接続されており、これらレギュレータ回路８，９から出力される電圧が、電源電圧ＶＤＤ３として論理回路１１に供給される。その他の接続構成については、前記実施の形態１の図２と同様であるので説明は省略する。
【０１５８】
このような構成とすることによって、レギュレータ回路毎に整流回路を設計することができ、電圧モニタ回路１０のモニタ信号ＭＯＮ１，ＭＯＮ２が、例えば２値化された信号であっても、より安定的に電源電圧ＶＤＤ３を制御することができる。
【０１５９】
なお、図１３では、レギュレータ回路、および整流回路をそれぞれ２つ有する構成としたが、これらレギュレータ回路、ならびに整流回路は、３つ以上であってもよい。その際、電圧モニタ回路は３つ以上のモニタ信号を生成してもよいし、２つのモニタ信号によって、各レギュレータ回路が、そのうちのどちらかを利用するよう構成してもよい。
【０１６０】
また、図１３のＩＣチップ４においても、電源回路は、前記実施の形態１の図１０に示したトランジスタ構成を用いることができる。
【０１６１】
それにより、本実施の形態３によっても、金属酸化物半導体をベースとした薄膜トランジスタなどを用いて構成された電源回路であっても、高精度な電源電圧ＶＤＤ３を安定して供給することが可能となる。
【０１６２】
（実施の形態４）
〈実施の形態の概要〉
本実施の形態の概要は、論理回路路（不揮発性メモリ１３）と、該論理回路の動作電源を生成する電源回路とを有する半導体集積回路装置（ＩＣチップ４）である。
【０１６３】
電源回路は、第１のモニタ信号（モニタ信号ＭＯＮ１）に基づいて第４の電源電圧（電源電圧ＶＰＰ）をレギュレートし、第５の電源電圧（電源電圧ＶＤＤ４）を生成する第１のレギュレータ（レギュレータ回路８）と、第２のモニタ信号（モニタ信号ＭＯＮ２）に基づいて第１のレギュレータが生成した第５の電源電圧をレギュレートし、論理回路の動作電源として供給する第６の電源電圧（電源電圧ＶＤＤ５）を生成する第２のレギュレータとを有する。
【０１６４】
さらには、第２のレギュレータが生成した第６の電源電圧の電圧レベルをモニタし、第１、および第２のモニタ信号を出力する電圧モニタ回路（電圧モニタ回路１０）を有する。そして、電圧モニタ回路は、第１のモニタ信号、および第２のモニタ信号を異なるタイミングによってそれぞれ出力する。
【０１６５】
以下、上記した概要に基づいて、実施の形態を詳細に説明する。
【０１６６】
〈ＩＣチップの構成例〉
前記実施の形態１〜３では、電源回路をＩＣタグＴＧ１が有するＩＣチップ４（図１）に設けられた構成としたが、本実施の形態４では、電源回路を他の用途に用いた場合について説明する。
【０１６７】
図１４は、本実施の形態４によるＩＣチップ４における構成の一例を示す説明図である。
【０１６８】
この場合、ＩＣチップ４は、電源回路、およびフラッシュメモリなどに例示される不揮発性メモリ１３を有している。電源回路は、昇圧回路１２、コンデンサ７、レギュレータ回路８，９、および電圧モニタ回路１０から構成されている。
【０１６９】
昇圧回路１２の入力部には、電源電圧ＶＤＤが入力されるように接続されている。昇圧回路１２は、例えば、チャージポンプ回路などからなり、電源電圧ＶＤＤを昇圧して電源電圧ＶＰＰを生成する。
【０１７０】
レギュレータ回路８は、電源電圧ＶＰＰをある電圧範囲内に調整し、電源電圧ＶＤＤ４として出力する。また、レギュレータ回路９から出力される電源電圧ＶＤＤ５が不揮発性メモリの動作電圧として供給される。その他の接続構成については、前記実施の形態１の図２と同様であるので説明は省略する。
【０１７１】
ここでも、レギュレータ回路８をシャントレギュレータによって構成し、レギュレータ回路９をシリーズレギュレータの構成とすることにより、不揮発性メモリに供給する電源電圧ＶＤＤ５を高精度に安定して制御することができる。さらに、図１４に示す電源回路においても、前記実施の形態１の図１０に示したトランジスタ構成を用いることができる。
【０１７２】
ＩＣチップ４の回路構成は、前記実施の形態１の論理回路１１（図２）を設けた構成であってもよい。その場合には、論理回路１１に電源電圧ＶＤＤ３を生成する電源回路、および不揮発性メモリ１３に電源電圧ＶＤＤ５を供給する電源回路をそれぞれ有する構成となる。
【０１７３】
それにより、本実施の形態４によれば、金属酸化物半導体をベースとした薄膜トランジスタなどを用いて構成された電源回路において、高精度な電源電圧ＶＤＤ５を安定して供給することができる。
【０１７４】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前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。
【産業上の利用可能性】
【０１７５】
本発明は、ＩＣタグにおける動作電源の生成技術に適している。
【符号の説明】
【０１７６】
１  ＩＣタグシステム
２  コイルアンテナ
３  コンデンサ
４  ＩＣチップ
５  コイルアンテナ
６  整流回路
６ａ  整流回路
７  コンデンサ
７ａ  コンデンサ
８  レギュレータ回路
９  レギュレータ回路
１０  電圧モニタ回路
１０ａ  電圧モニタ回路
１１  論理回路
１２  昇圧回路
１３  不揮発性メモリ
ＴＧ１  ＩＣタグ
ＲＷ１  リーダ・ライタ装置
ＬＡ  端子
ＬＢ  端子
Ｔ  トランジスタ
Ｔ１〜Ｔ１６  トランジスタ
Ｚ１  インピーダンス素子
ＡＭＰ１  増幅回路
ＳＬ１  基板層
ＭＬ１  金属層
ＭＬ２  金属層
ＩＬ１  絶縁体層
ＣＬ１  チャネル層
【図１】
2013140505.tif 000003
【図２】
2013140505.tif 000004
【図３】
2013140505.tif 000005
【図４】
2013140505.tif 000006
【図５】
2013140505.tif 000007
【図６】
2013140505.tif 000008
【図７】
2013140505.tif 000009
【図８】
2013140505.tif 000010
【図９】
2013140505.tif 000011
【図１０】
2013140505.tif 000012
【図１１】
2013140505.tif 000013
【図１２】
2013140505.tif 000014
【図１３】
2013140505.tif 000015
【図１４】
2013140505.tif 000016
【手続補正書】
【提出日】平成27年1月30日(2015.1.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リーダ・ライタ装置から受けた電波を電力に変換し、情報を前記リーダ・ライタ装置に返信するＩＣタグに用いられる半導体集積回路装置であって、
変換された前記電力を直流電力に変換し、第１の電源電圧として出力する整流回路と、
第１のモニタ信号に基づいて、前記第１の電源電圧をレギュレートし、第２の電源電圧を生成する第１のレギュレータと、
第２のモニタ信号に基づいて、前記第１のレギュレータが生成した第２の電源電圧をレギュレートし、論理回路の動作電源として供給する第３の電源電圧を生成する第２のレギュレータと、
前記第２のレギュレータが生成した第３の電源電圧の電圧レベルをモニタして、前記第３の電源電圧が第１の電圧レベルに到達した際に、前記第１のモニタ信号を出力し、前記第３の電源電圧が前記第１の電圧レベルよりも高い第２の電圧レベルに到達した際に前記第２のモニタ信号を出力する電圧モニタ回路とを有する電源回路を備え、
前記電圧モニタ回路は、
前記第１のモニタ信号、および前記第２のモニタ信号を異なるタイミングによってそれぞれ出力することを特徴とする半導体集積回路装置。
【請求項２】
請求項１記載の半導体集積回路装置において、
前記電圧モニタ回路は、
ダイオード接続した複数のＭＯＳトランジスタを直列接続し、さらに負荷回路を接続した直列回路を有し、前記直列回路の両端に前記第３の電源電圧を接続し、前記複数のＭＯＳトランジスタのうちの途中のＭＯＳトランジスタのソースから前記第１のモニタ信号を取り出し、前記複数のＭＯＳトランジスタの最終のＭＯＳトランジスタのソースから前記第２のモニタ信号を取り出すことを特徴とする半導体集積回路装置。
【請求項３】
請求項１記載の半導体集積回路装置において、
前記第１のレギュレータは、
シャントレギュレータから構成され、
前記第２のレギュレータは、
シリーズレギュレータから構成されていることを特徴とする半導体集積回路装置。
【請求項４】
請求項３記載の半導体集積回路装置において、
前記第１のモニタ信号を増幅し、前記第１のレギュレータに入力する第１の増幅回路と、
前記第２のモニタ信号を増幅し、前記第２のレギュレータに入力する第２の増幅回路とを有することを特徴とする半導体集積回路装置。
【請求項５】
請求項１記載の半導体集積回路装置において、
前記電源回路に用いられるトランジスタの半導体層は、
金属酸化物半導体を主体とすることを特徴とする半導体集積回路装置。
【請求項６】
請求項１記載の半導体集積回路装置において、
前記電源回路に用いられるトランジスタは、
有機物半導体を主体とすることを特徴とする半導体集積回路装置。
【請求項７】
論理回路と、前記論理回路の動作電源を生成する電源回路とを有する半導体集積回路装置であって、
前記電源回路は、
第１のモニタ信号に基づいて第４の電源電圧をレギュレートし、第５の電源電圧を生成する第１のレギュレータと、
第２のモニタ信号に基づいて前記第１のレギュレータが生成した第５の電源電圧をレギュレートし、前記論理回路の動作電源として供給する第６の電源電圧を生成する第２のレギュレータと、
前記第２のレギュレータが生成した第６の電源電圧の電圧レベルをモニタして前記第６の電源電圧が第１の電圧レベルに到達した際に、前記第１のモニタ信号を出力し、前記第６の電源電圧の電圧レベルをモニタして前記第６の電源電圧が前記第１の電圧レベルよりも高い第２の電圧レベルに到達した際に前記第２のモニタ信号を出力する電圧モニタ回路とを有し、
前記電圧モニタ回路は、
前記第１のモニタ信号、および前記第２のモニタ信号を異なるタイミングによってそれぞれ出力することを特徴とする半導体集積回路装置。
【請求項８】
請求項７記載の半導体集積回路装置において、
前記電圧モニタ回路は、
ダイオード接続した複数のＭＯＳトランジスタを直列接続し、さらに負荷回路を接続した直列回路を有し、前記直列回路の両端に前記第６の電源電圧を接続し、前記複数のＭＯＳトランジスタのうちの途中のＭＯＳトランジスタのソースから前記第１のモニタ信号を取り出し、前記複数のＭＯＳトランジスタの最終のＭＯＳトランジスタのソースから前記第２のモニタ信号を取り出すことを特徴とする半導体集積回路装置。
【請求項９】
請求項７記載の半導体集積回路装置において、
前記第１のレギュレータは、
シャントレギュレータから構成され、
前記第２のレギュレータは、
シリーズレギュレータから構成されていることを特徴とする半導体集積回路装置。
【請求項１０】
請求項９記載の半導体集積回路装置において、
前記第１のモニタ信号を増幅し、前記第１のレギュレータに入力する第１の増幅回路と、
前記第２のモニタ信号を増幅し、前記第２のレギュレータに入力する第２の増幅回路とを有することを特徴とする半導体集積回路装置。
【請求項１１】
請求項７記載の半導体集積回路装置において、
前記電源回路に用いられるトランジスタの半導体層は、
金属酸化物半導体、または有機物半導体のいずれかを主体とすることを特徴とする半導体集積回路装置。
【請求項１２】
請求項７記載の半導体集積回路装置において、
前記論理回路は、
不揮発性メモリであることを特徴とする半導体集積回路装置。
【国際調査報告】
2013140505.tif 000017
2013140505.tif 000018