(57)【要約】【課題】ＤＣ−ＤＣコンバータにおいて、出力電位が初期値から目標値に到達するまでの時間を短縮する。【解決手段】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。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。電荷転送トランジスタＭＰ１，ＭＰ２の共通ドレインには、出力電位ＶｏｕｔをＶｄｄに初期設定するダイオードＤ１が接続されている。【選択図】図１
2008131814.tif 000002
【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、第１及び第２の電荷転送トランジスタの接続点に結合され、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２の電荷転送トランジスタに接続され、前記出力電位を前記入力電位に初期設定するためのダイオードを設けたことを特徴とするＤＣ−ＤＣコンバータ。
【請求項２】
前記ダイオードはＰＩＮダイオードである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】
画素ＴＦＴと、この画素ＴＦＴのオン・オフを制御するための電源電位を生成するＤＣ−ＤＣコンバータと、を備えた表示装置において、
前記ＤＣ−ＤＣコンバータは、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、第１及び第２の電荷転送トランジスタの接続点に結合され、クロックが印加されたフライングコンデンサと、前記第２の電荷転送トランジスタに接続され、前記第２の電荷転送トランジスタから得られる出力電位を前記第１の電荷転送トランジスタに印加される入力電位に初期設定するためのダイオードと、を備えた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）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、直列接続された２つの電荷転送トランジスタと、それらの電荷転送トランジスタの接続点に結合され、クロックが印加されたフライングコンデンサとを備え、入力電位である電源電位Ｖｄｄを２倍昇圧した２Ｖｄｄ、または−１倍昇圧した−Ｖｄｄを生成する。
【０００４】
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。
【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】
【０００５】
しかしながら、従来のＤＣ−ＤＣコンバータにおいては、出力電位が目標値（例えば、２Ｖｄｄ）に到達するまでの時間が長いという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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、第１及び第２の電荷転送トランジスタの接続点に結合され、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２の電荷転送トランジスタに接続され、前記出力電位を前記入力電位に初期設定するためのダイオードを設けたことを特徴とするものである。
【０００７】
また、本発明の表示装置は、画素ＴＦＴと、この画素ＴＦＴのオン・オフを制御するための電源電位を生成するＤＣ−ＤＣコンバータと、を備えた表示装置において、前記ＤＣ−ＤＣコンバータは、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、第１及び第２の電荷転送トランジスタの接続点に結合され、クロックが印加されたフライングコンデンサと、前記第２の電荷転送トランジスタに接続されたダイオードと、を備え、前記ダイオードは第２の電荷転送トランジスタから得られる出力電位を前記第１の電荷転送トランジスタに印加される入力電位に初期設定することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のＤＣ−ＤＣコンバータによれば、出力電位を初期設定するためのダイオードを設けたので、出力電位が初期値から目標値（例えば、２Ｖｄｄ）に到達するまでの時間が短縮される。また、負荷の消費電流が一時的に増大してＤＣ−ＤＣコンバータの効率が低下した場合に、出力電位がＶｄｄ以下に下がることを防止できるという効果も有する。
【０００９】
特に、本発明のＤＣ−ＤＣコンバータは、アクティブマトリクス型液晶表示装置において、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好適である。また、本発明の表示装置によれば、そのＤＣ−ＤＣコンバータを備えているので、画素ＴＦＴのオン・オフを制御するための電源電位を得るための時間が短縮され、また、負荷の消費電流が一時的に増大した場合においても、電源電位がＶｄｄ以下に下がることを防止できるという効果も有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下で、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００１１】
［第１の実施の形態］
第１の実施の形態によるＤＣ−ＤＣコンバータは、液晶パネル等に供給される正の電源電位Ｖｄｄを２倍昇圧して、出力電位Ｖｏｕｔ＝２Ｖｄｄを得るものであり、低温ポリシリコンＴＦＴ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。
【００１２】
図１に示すように、Ｖｄｄの振幅を有するクロックＣＰＣＬＫ（Ｈレベル＝Ｖｄｄ、Ｌレベル＝Ｖｓｓ＝０Ｖ）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。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。
【００１３】
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の共通ドレインから、出力電位ＶｏｕｔとしてＶｄｄの２倍の２Ｖｄｄという正の電位及び出力電流ＩＰＰが出力される。Ｃ３は出力端子に接続された平滑コンデンサである。電荷転送トランジスタＭＮ１，ＭＮ２，ＭＰ１，ＭＰ２はＭＯＳＦＥＴ構造のＴＦＴ（thin film transistor）で形成することができる。
【００１４】
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（ＤＣ−ＤＣコンバータの出力端子）には、出力電位ＶｏｕｔをＶｄｄに初期設定するダイオードＤ１が接続されている。ダイオードＤ１のアノードには電源電位Ｖｄｄが印加され、そのカソードがＤＣ−ＤＣコンバータの出力端子に接続されている。ダイオードＤ１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５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。
【００１５】
ＤＣ−ＤＣコンバータの動作開始前において、クロックＣＰＣＬＫ、反転クロックＸＣＰＣＬＫはまだ印加されていないので電荷転送トランジスタＭＮ１，ＭＮ２，ＭＰ１，ＭＰ２はいずれもオフしているが、Ｖｏｕｔの値は、ダイオードＤ１によってＶｄｄに初期設定される。その後、クロックＣＰＣＬＫ、反転クロックＸＣＰＣＬＫが印加され、ＤＣ−ＤＣコンバータの動作が開始すると、電荷転送トランジスタＭＮ１，ＭＮ２，ＭＰ１，ＭＰ２のスイッチング動作が開始し、ＶｏｕｔはＶｄｄから目標値の２Ｖｄｄに向けて上昇する。
【００１６】
これに対して、もし、ダイオードＤ１がない場合には、動作開始前において、ＤＣ−ＤＣコンバータの出力端子は浮遊状態であり、Ｖｏｕｔの初期値が低電位、例えば、Ｖｓｓ（＝０Ｖ）になることがある。すると、ＶｏｕｔはＶｓｓから目標値の２Ｖｄｄに向けて上昇しなければならないので、Ｖｏｕｔが目標値２Ｖｄｄに到達するまでの時間は本発明の回路に比べて長くなる。
【００１７】
このＤＣ−ＤＣコンバータの定常状態（Ｖｏｕｔ＝２Ｖｄｄ）の動作を図２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の接続ノードの電位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の接続ノードの電位Ｖ２はＶｄｄに充電される。
【００１８】
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。
【００１９】
このように、第１の実施形態のＤＣ−ＤＣコンバータによれば、ダイオードＤ１を設けたので、出力電位Ｖｏｕｔは目標とする２Ｖｄｄにすばやく到達する。また、一時的に負荷の消費電流が増大して、出力電流ＩＰＰが増大して出力電位Ｖｏｕｔが低下した場合に、出力電位ＶｏｕｔがＶｄｄ以下に低下するのを防止することができる。
【００２０】
［第２の実施の形態］
第２の実施の形態によるＤＣ−ＤＣコンバータは、液晶パネル等に供給される正の電源電位Ｖｄｄを−１倍昇圧して、出力電位Ｖｏｕｔ＝−Ｖｄｄを得るものである。図３に示すように、第１のフライングコンデンサＣ１に、Ｖｄｄの振幅を有するクロックＣＰＣＬＫが印加され、第２のフライングコンデンサＣ２にクロックＣＰＣＬＫが反転された反転クロックＸＣＰＣＬＫが印加される。Ｐチャネル型の電荷転送トランジスタＭＰ１とＭＰ２の共通ソースに入力電位としてＶｓｓ（＝０Ｖ）が印加される。トランジスタによる電位ロスを無視すれば、定常状態において、Ｎチャネル型の電荷転送トランジスタＭＮ１とＭＮ２の共通ドレインから、出力電位Ｖｏｕｔとして、Ｖｄｄを−１倍した−Ｖｄｄという負の電位及び出力電流ＩＢＢが出力される。
【００２１】
Ｎチャネル型の電荷転送トランジスタＭＮ１，ＭＮ２の共通ドレイン（ＤＣ−ＤＣコンバータの出力端子）には、出力電位Ｖｏｕｔを接地電位Ｖｓｓに初期設定するダイオードＤ２が接続されている。ダイオードＤ２のカソードにはＶｓｓが印加され、そのアノードがＤＣ−ＤＣコンバータの出力端子に接続されている。ダイオードＤ２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５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にＰ型領域３（アノード）、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。
【００２２】
ＤＣ−ＤＣコンバータの動作開始前において、クロックＣＰＣＬＫ、反転クロックＸＣＰＣＬＫはまだ印加されていないので電荷転送トランジスタＭＮ１，ＭＮ２，ＭＰ１，ＭＰ２はいずれもオフしているが、Ｖｏｕｔの値は、ダイオードＤ２によってＶｓｓに初期設定される。その後、クロックＣＰＣＬＫ、反転クロックＸＣＰＣＬＫが印加され、ＤＣ−ＤＣコンバータの動作が開始すると、電荷転送トランジスタＭＮ１，ＭＮ２，ＭＰ１，ＭＰ２のスイッチング動作が開始し、ＶｏｕｔはＶｓｓから目標値の−Ｖｄｄに向けて下降する。
【００２３】
これに対して、もし、ダイオードＤ２がない場合には、動作開始前において、ＤＣ−ＤＣコンバータの出力端子は浮遊状態であり、Ｖｏｕｔの初期値が高電位、例えば、Ｖｄｄになることがある。すると、ＶｏｕｔはＶｄｄから目標値の−Ｖｄｄに向けて下降しなければならないので、Ｖｏｕｔが目標値−Ｖｄｄに到達するまでの時間は本発明の回路に比べて長くなる。
【００２４】
このＤＣ−ＤＣコンバータの定常状態（Ｖｏｕｔ＝−Ｖｄｄ）の動作を図４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の接続ノードの電位Ｖ３はＶｓｓに充電され、ＭＮ２とＭＰ２の接続ノードの電位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。
【００２５】
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。
【００２６】
このように、第２の実施形態のＤＣ−ＤＣコンバータによれば、ダイオードＤ２を設けたので、出力電位Ｖｏｕｔは目標とする−Ｖｄｄにすばやく到達する。また、一時的に負荷の消費電流が増大して、出力電流ＩＢＢが増大して出力電位Ｖｏｕｔが上昇した場合に、出力電位ＶｏｕｔがＶｓｓ以上に上昇するのを防止することができる。
【００２７】
なお、第１、２の実施形態においては、それぞれ出力電位Ｖｏｕｔ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Ｖｏｕｔ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コンバータの出力端子にダイオードＤ１またはＤ２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。
【００２８】
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】
【００２９】
【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】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３】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４】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５】ＰＩＮダイオードの構造を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３０】
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  出力コンデンサ
Ｄ１、Ｄ２  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
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
【図１】
2008131814.tif 000003
【図２】
2008131814.tif 000004
【図３】
2008131814.tif 000005
【図４】
2008131814.tif 000006
【図５】
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