(57)【要約】【課題】静電気によるサージなどのノイズ電圧が印加された場合に、保護クランプ回路の損傷を生じることなく、ＤＣ−ＤＣコンバータを構成する電荷転送トランジスタ等の劣化や破壊を防止する。【解決手段】保護ダイオードＤＰ１，ＤＰ２のカソードには、出力電位ＶＰＰが供給されている。保護ダイオードＤＰ１，ＤＰ２のアノードは、それぞれ、ＭＮ１とＭＰ１の接続点、ＭＮ２とＭＰ２の接続点に接続されている。保護ダイオードＤＮ１，ＤＮ２のアノードには、接地電位ＶＳＳが供給されている。保護ダイオードＤＮ１，ＤＮ２のカソードは、それぞれ、ＭＮ１とＭＰ１の接続点、ＭＮ２とＭＰ２の接続点に接続されている。保護コンデンサＰＣ１の一方の端子はＭＮ１とＭＰ１の接続点に接続され、その他方の端子は接地されている。保護コンデンサＰＣ２の一方の端子はＭＮ２とＭＰ２の接続点に接続され、その他方の端子は接地されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直列に接続された第１及び第２の電荷転送トランジスタと、これらの第１及び第２の電荷転送トランジスタの接続点に一方の端子が接続され、他方の端子にクロックが印加されたフライングコンデンサと、を備え、前記第１の電荷転送トランジスタに入力電位が印加され、前記第２の電荷転送トランジスタから入力電位を変換した出力電位を得るＤＣ−ＤＣコンバータにおいて、
前記第１及び第２の電荷転送トランジスタの接続点に接続され、前記接続点にサージなどのノイズ電圧が印加されたときに、前記接続点の電位を前記出力電位にクランプする保護クランプ回路と、
前記第１及び第２の電荷転送トランジスタの接続点に接続された保護コンデンサと、を備えることを特徴とするＤＣ−ＤＣコンバータ。
【請求項２】
前記保護コンデンサは、前記第１及び第２の電荷転送トランジスタと同じ基板上に薄膜形成プロセスにより形成され、前記フライングコンデンサは、外部接続端子を介して、前記基板外部に配置したことを特徴とする請求項１に記載のＤＣ−ＤＣコンバータ。
【請求項３】
請求項１、２のいずれかに記載のＤＣ−ＤＣコンバータを備えることを特徴とする表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力電位を他の電位に変換するＤＣ−ＤＣコンバータ、及びＤＣ−ＤＣコンバータを備えた表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、低温ポリシリコンＴＦＴ（Thin Film Transistor）薄膜形成プロセスにより製造されるアクティブマトリクス型液晶表示装置において、駆動信号ＩＣのコストを下げるため、液晶パネルのＴＦＴ基板上に、画素ＴＦＴのオン・オフを制御するための電源電位を生成する電源回路としてＤＣ−ＤＣコンバータが形成されていた。
【０００３】
このＤＣ−ＤＣコンバータは、入力電位である正の電源電位ＶＤＤを２倍昇圧した２ＶＤＤ、または−１倍昇圧した−ＶＤＤを生成する。このようなＤＣ−ＤＣコンバータを内蔵したアクティブマトリクス型液晶表示装置は特許文献１に記載されている。
【０００４】
図６は、出力電位ＶＰＰ＝２ＶＤＤを生成するＤＣ−ＤＣコンバータの回路図である。
ＶＤＤの振幅（Ｈレベル＝ＶＤＤ、Ｌレベル＝ＶＳＳ＝０Ｖ）を有するクロックＣＰＣＬＫは、第１のフライングコンデンサＣ１の一方の端子に入力され、クロックＣＰＣＬＫが反転された反転クロックＸＣＰＣＬＫが第２のフライングコンデンサＣ２の一方の端子に入力される。
【０００５】
また、Ｎチャネル型の電荷転送トランジスタＭＮ１とＰチャネル型の電荷転送トランジスタＭＰ１が直列に接続され、それらのゲートには第２のフライングコンデンサＣ２の他方の端子が接続されている。また、Ｎチャネル型の電荷転送トランジスタＭＮ２とＰチャネル型の電荷転送トランジスタＭＰ２が直列に接続され、それらのゲートには第１のフライングコンデンサＣ１の他方の端子が接続されている。
【０００６】
第１のフライングコンデンサＣ１は、外部接続端子Ｐ１，Ｐ２を介して取り付けられる外付けのコンデンサである。第２のフライングコンデンサＣ２は、外部接続端子Ｐ３，Ｐ４を介して取り付けられる外付けのコンデンサである。出力電位ＶＰＰと出力電流ＩＰＰの供給能力を高くするため、第１のフライングコンデンサＣ１、第２のフライングコンデンサＣ２を大容量にする必要がある。そのため、第１のフライングコンデンサＣ１、第２のフライングコンデンサＣ２はＴＦＴプロセスで形成しないで、外付けコンデンサとしている。
【０００７】
Ｎチャネル型の電荷転送トランジスタＭＮ１，ＭＮ２の共通ソースには、入力電位として電源電位ＶＤＤが印加されている。トランジスタによる電位ロスを無視すれば、定常動作状態において、Ｐチャネル型の電荷転送トランジスタＭＰ１，ＭＰ２の共通ドレイン（出力端子）から、出力電位ＶＰＰとして２ＶＤＤという正の電位及び出力電流ＩＰＰが出力される。出力端子には平滑コンデンサＣ３が接続されているが、これも外部接続端子Ｐ５を介して取り付けられる外付けのコンデンサである。
【特許文献１】特開２００４−１４６０８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述のように、第１のフライングコンデンサＣ１、第２のフライングコンデンサＣ２を外付けコンデンサとしているため、外部接続端子Ｐ１やＰ３から静電気によるサージなどのノイズ電圧が印加された場合に、電荷転送トランジスタＭＮ２，ＭＰ２，ＭＮ１，ＭＰ１に過大な電圧が印加されて、これらの電荷転送トランジスタ等の劣化や破壊が生じるという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のＤＣ−ＤＣコンバータは、上述した課題に鑑みてなされたものであり、直列に接続された第１及び第２の電荷転送トランジスタと、これらの第１及び第２の電荷転送トランジスタの接続点に一方の端子が接続され、他方の端子にクロックが印加されたフライングコンデンサと、を備え、前記第１の電荷転送トランジスタに入力電位が印加され、前記第２の電荷転送トランジスタから入力電位を変換した出力電位を得るＤＣ−ＤＣコンバータにおいて、前記第１及び第２の電荷転送トランジスタの接続点に接続され、前記接続点にサージなどのノイズ電圧が印加されたときに、前記接続点の電位を前記出力電位にクランプする保護クランプ回路と、前記第１及び第２の電荷転送トランジスタの接続点に接続された保護コンデンサと、を備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明のＤＣ−ＤＣコンバータによれば、サージなどのノイズ電圧が印加され場合、保護クランプ回路が作動して、ＤＣ−ＤＣコンバータを構成する電荷転送トランジスタ等の劣化や破壊を防止することができる。また、本発明のＤＣ−ＤＣコンバータによれば、保護クランプ回路に加えて保護コンデンサを備えているので、サージ等のノイズ電圧が印加され場合に、ノイズ電圧に伴う電荷が一旦保護コンデンサに蓄えられることから、電荷が瞬間的に保護クランプ回路に流入することが防止され、保護クランプ回路の損傷を防止することができる。
【００１１】
また、本発明の表示装置は、上記のＤＣ−ＤＣコンバータを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、静電気によるサージなどのノイズ電圧が印加された場合に、保護クランプ回路の損傷を生じることなく、ＤＣ−ＤＣコンバータを構成する電荷転送トランジスタ等の劣化や破壊を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
［第１の実施の形態］
第１の実施の形態によるＤＣ−ＤＣコンバータの回路図を図１に示す。このＤＣ−ＤＣコンバータは、出力電位ＶＰＰ＝２ＶＤＤを生成する回路であり、低温ポリシリコンＴＦＴ薄膜形成プロセスにより液晶表示装置のガラス基板上に駆動に必要な回路機能を集積するシステム・オン・グラス（ＳＯＧ）技術により、アクティブマトリクス型液晶表示装置のガラス基板上に、画素ＴＦＴのオン・オフを制御するための電源電位を生成する電源回路として形成される。
【００１４】
このＤＣ−ＤＣコンバータには、保護ダイオードＤＰ１，ＤＰ２，ＤＮ１，ＤＮ２が設けられている。保護ダイオードＤＰ１，ＤＰ２のカソードには、出力電位ＶＰＰがクランプ電位として供給されている。保護ダイオードＤＰ１，ＤＰ２のアノードは、それぞれ、ＭＮ１とＭＰ１の接続点、ＭＮ２とＭＰ２の接続点に接続されている。また、保護ダイオードＤＮ１，ＤＮ２のアノードには、接地電位ＶＳＳがクランプ電位として供給されている。保護ダイオードＤＮ１，ＤＮ２のカソードは、それぞれ、ＭＮ１とＭＰ１の接続点、ＭＮ２とＭＰ２の接続点に接続されている。
【００１５】
また、このＤＣ−ＤＣコンバータには、時定数回路として、保護コンデンサＰＣ１，ＰＣ２が設けられている。保護コンデンサＰＣ１の一方の端子はＭＮ１とＭＰ１の接続点に接続され、その他方の端子は第１のフライングコンデンサＣ１の入力端子、即ち、外部接続端子Ｐ２に接続されている。また、保護コンデンサＰＣ２の一方の端子はＭＮ２とＭＰ２の接続点に接続され、その他方の端子は第２のフライングコンデンサＣ２の入力端子、即ち、外部接続端子Ｐ４に接続されている。保護コンデンサＰＣ１，ＰＣ２は、電荷転送トランジスタＭＮ１，ＭＰ１，ＭＮ２，ＭＰ２と同じガラス基板上に薄膜形成プロセスにより形成されることが好ましい。
【００１６】
外部接続端子Ｐ１、Ｐ３にサージなどによる正のノイズ電圧が印加された場合に保護ダイオードＤＰ１，ＤＰ２がオンし、電荷転送トランジスタＭＮ１，ＭＰ１の接続点、電荷転送トランジスタＭＮ２，ＭＰ２の接続点の電位はＶＰＰにクランプされ、電荷転送トランジスタＭＮ１，ＭＰ１，ＭＮ２，ＭＰ２の劣化や破壊が防止される。
【００１７】
このとき、ノイズ電圧に伴う電荷は、保護コンデンサＰＣ１，ＰＣ２に一旦蓄えられてから、保護ダイオードＤＰ１，ＤＰ２に流れ込むので、その電荷が瞬間的に保護ダイオードＤＰ１，ＤＰ２に流れ込むことが防止され、保護コンデンサＰＣ１，ＰＣ２の損傷を防止することができる。
【００１８】
外部接続端子Ｐ１、Ｐ３に負のサージ電圧が印加された場合にはＤＮ１，ＤＮ２がオンし、ＭＮ１，ＭＰ１の接続点の電位、ＭＮ２，ＭＰ２の接続点の電位はそれぞれＶＳＳにクランプされるので、同様に、電荷転送トランジスタＭＮ１，ＭＰ１，ＭＮ２，ＭＰ２の劣化や破壊が防止される。また、ノイズ電圧に伴う電荷は、保護コンデンサＰＣ１，ＰＣ２に一旦蓄えられてから、保護ダイオードＤＮ１，ＤＮ２に流れ込むので、その電荷が瞬間的に保護ダイオードＤＮ１，ＤＮ２に流れ込むことが防止され、保護コンデンサＰＣ１，ＰＣ２の損傷を防止することができる。
【００１９】
なお、クランプ電位として、ＶＰＰ、ＶＳＳを用いる理由は、ＤＣ−ＤＣコンバータの定常動作状態において、前記接続点の電位がＶＰＰとＶＳＳの間で変化するからである。ＤＣ−ＤＣコンバータのその他の構成は、図６の回路と同じである。
【００２０】
保護ダイオードＤＰ１，ＤＮ１，ＤＰ２，ＤＮ２はＴＦＴで構成してもよいが、ＰＩＮダイオードで形成することが好ましい。ＰＩＮダイオードは、図２に示すように、絶縁膜１上に形成されたポリシリコン層２中にＰ型領域３（アノード）、不純物がドープされていないイントリンシック領域４、Ｎ型領域５（カソード）を互いに隣接して形成してなり、ＴＦＴと比べると、ゲート配線の接続が不要のため、実装面積が小さく、かつゲート容量がないため高速で動作する利点がある。
【００２１】
このＤＣ−ＤＣコンバータの定常状態（ＶＰＰ＝２ＶＤＤ）の動作を図３の波形図を参照して説明する。クロックＣＰＣＬＫがＨレベル（ＶＤＤ）のとき、ＭＮ１、ＭＰ２はオフ、ＭＮ２、ＭＰ１はオンし、ＭＮ１とＭＰ１の接続点の電位Ｖ１は２ＶＤＤに昇圧され、そのレベルがＭＰ１を通して出力される。ＭＮ２とＭＰ２の接続点の電位Ｖ２はＶＤＤに充電される。
【００２２】
次に、クロックＣＰＣＬＫがＬレベル（ＶＳＳ）になると、ＭＮ１、ＭＰ２はオン、ＭＮ２、ＭＰ１はオフし、電位Ｖ２は２ＶＤＤに昇圧され、そのレベルがＭＰ２を通して出力される。電位Ｖ１はＶＤＤに充電される。つまり、ＤＣ−ＤＣコンバータの左右の直列トランジスタ回路から電荷転送により２ＶＤＤという電位が交互に出力される。但し、電荷転送トランジスタによる電位ロスは無視している。
【００２３】
［第２の実施の形態］
第２の実施の形態によるＤＣ−ＤＣコンバータの回路図を図４に示す。このＤＣ−ＤＣコンバータは、出力電位ＶＢＢ＝−ＶＤＤを生成する回路であり、低温ポリシリコンＴＦＴ薄膜形成プロセスにより液晶表示装置のガラス基板上に駆動に必要な回路機能を集積するシステム・オン・グラス（ＳＯＧ）技術により、アクティブマトリクス型液晶表示装置のガラス基板上に、画素ＴＦＴのオン・オフを制御するための電源電位を生成する電源回路として形成される。
【００２４】
このＤＣ−ＤＣコンバータは第１の実施の形態のＤＣ−ＤＣコンバータの回路の極性を反転したものである。即ち、電荷転送トランジスタＭＰ１，ＭＰ２の共通ソースにＶＳＳを印加し、電荷転送トランジスタＭＮ１，ＭＮ２の共通ドレインから出力電位ＶＢＢが得られる。
【００２５】
保護ダイオードＤＰ１，ＤＰ２のカソードには、接地電位ＶＳＳがクランプ電位として供給されている。保護ダイオードＤＰ１，ＤＰ２のアノードは、それぞれ、ＭＮ１とＭＰ１の接続点、ＭＮ２とＭＰ２の接続点に接続されている。また、保護ダイオードＤＮ１，ＤＮ２のアノードには、出力電位ＶＢＢがクランプ電位として供給されている。保護ダイオードＤＮ１，ＤＮ２のカソードは、それぞれ、ＭＮ１とＭＰ１の接続点、ＭＮ２とＭＰ２の接続点に接続されている。保護ダイオードＤＰ１，ＤＮ１，ＤＰ２，ＤＮ２はＴＦＴで構成してもよいが、ＰＩＮダイオードで形成することが好ましい。
【００２６】
また、このＤＣ−ＤＣコンバータには、時定数回路として、保護コンデンサＰＣ１，ＰＣ２が設けられている。保護コンデンサＰＣ１の一方の端子はＭＮ１とＭＰ１の接続点に接続され、その他方の端子は第１のフライングコンデンサＣ１の入力端子、即ち、外部接続端子Ｐ２に接続されている。接地されている。また、保護コンデンサＰＣ２の一方の端子はＭＮ２とＭＰ２の接続点に接続され、その他方の端子は第２のフライングコンデンサＣ１の入力端子、即ち、外部接続端子Ｐ４に接続されている。保護コンデンサＰＣ１，ＰＣ２は、電荷転送トランジスタＭＮ１，ＭＰ１，ＭＮ２，ＭＰ２と同じガラス基板上に薄膜形成プロセスにより形成されることが好ましい。
【００２７】
なお、クランプ電位として、ＶＳＳ、ＶＢＢを用いる理由は、ＤＣ−ＤＣコンバータの定常動作状態において、前記接続点の電位がＶＢＢとＶＳＳの間で変化するからである。外部接続端子Ｐ１、Ｐ３にサージなどによるノイズ電圧が印加された場合の動作については、第１の実施の形態と同様なので省略する。
【００２８】
このＤＣ−ＤＣコンバータの定常状態（ＶＢＢ＝−ＶＤＤ）の動作を図５の波形図を参照して説明する。クロックＣＰＣＬＫがＨレベル（ＶＤＤ）のとき、ＭＮ１、ＭＰ２はオフ、ＭＮ２、ＭＰ１はオン、ＭＮ１とＭＰ１の接続点の電位Ｖ３はＶＳＳに充電され、ＭＮ２とＭＰ２の接続点の電位Ｖ４は−ＶＤＤの電位に下がり、その電位がＭＮ２を通して出力される。
【００２９】
クロックＣＰＣＬＫがＬレベル（ＶＳＳ）になると、ＭＮ１、ＭＰ２はオン、ＭＮ２、ＭＰ１はオフし、電位Ｖ３は−ＶＤＤに下がり、そのレベルがＭＮ１を通して出力される。電位Ｖ４はＶｓｓに充電される。つまり、ＤＣ−ＤＣコンバータの左右の直列トランジスタ回路から電荷転送により−ＶＤＤという電位が交互に出力される。但し、電荷転送トランジスタによる電位ロスは無視している。
【００３０】
なお、第１、２の実施の形態においては、それぞれ出力電位として、２ＶＤＤ、−ＶＤＤを発生するＤＣ−ＤＣコンバータを例として説明したが、ＤＣ−ＤＣコンバータの段数を変更することにより、出力電位として、更に高電位、例えば、３ＶＤＤや−２ＶＤＤを得ることができる。そして、そのようなＤＣ−ＤＣコンバータの電荷転送トランジスタの接続点に、保護ダイオードを接続することにより、同様の効果を得ることができる。すなわち、本発明は、電荷転送トランジスタとフライングコンデンサを備えたチャージポンプ型のＤＣ−ＤＣコンバータに広く適用することができる。
【００３１】
また、第１、２の実施の形態においては、保護クランプ回路を保護ダイオードにより構成したが、これに限らず、例えば、バリスタで構成することもできる。
【００３２】
また、ＤＣ−ＤＣコンバータは、ＴＮモード、垂直配向モード（ＶＡモード）、横電界を利用したＩＰＳモード、フリンジ電界を利用したＦＦＳモードなどの液晶表示装置に利用しても構わない。また、全透過型のみならず全反射型、反射透過兼用型の液晶表示装置に利用しても構わない。また、液晶表示装置ではなく、有機ＥＬディスプレイ、フィールドエミッション型ディスプレイに用いても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の第１の実施の形態によるＤＣ−ＤＣコンバータの回路図である。
【図２】ＰＩＮダイオードの構造を示す断面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態によるＤＣ−ＤＣコンバータの動作波形図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態によるＤＣ−ＤＣコンバータの回路図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態によるＤＣ−ＤＣコンバータの動作波形図である。
【図６】従来例のＤＣ−ＤＣコンバータの回路図である。
【符号の説明】
【００３４】
１  絶縁膜    ２  ポリシリコン層    ３  Ｐ型領域
４  イントリンシック領域            ５  Ｎ型領域
Ｃ１  第１のフライングコンデンサ
Ｃ２  第２のフライングコンデンサ
Ｃ３  平滑コンデンサ
ＣＰ１，ＣＰ２  保護コンデンサ
ＤＰ１，ＤＰ２，ＤＮ１，ＤＮ２  保護ダイオード
ＭＮ１，ＭＮ２  Ｎチャネル型の電荷転送トランジスタ
ＭＰ１，ＭＰ２  Ｐチャネル型の電荷転送トランジスタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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