(57)【要約】【課題】チャージポンプ回路を有する表示装置において、表示モードに応じて、スイッチング素子を駆動するクロック周波数を可変し消費電力を低減する。【解決方法】本発明の表示装置はチャージポンプ制御回路を内蔵し、表示モードごとに、スイッチング素子のクロック周波数を変化させ、消費電力の低減を図る。表示装置上に薄膜トランジスタによって、可変分周回路とそれを制御するＣＰＵを構成し、ＣＰＵのデータに基づき可変分周回路の分周比を制御することによって、スイッチング素子のクロック周波数を可変させる。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に薄膜トランジスタを有する表示装置において、
前記表示装置はチャージポンプ制御回路を有し、
前記チャージポンプ制御回路は前記薄膜トランジスタによって構成されることを特徴とした表示装置。
【請求項２】
基板上に薄膜トランジスタを有する表示装置において、
前記表示装置はチャージポンプ制御回路と
スイッチング素子と
容量とを有し、
前記チャージポンプ制御回路は前記薄膜トランジスタによって構成され、
前記チャージポンプ制御回路の出力信号によって、スイッチング素子を駆動し、昇圧もしくは降圧をおこなうことを特徴とした表示装置。
【請求項３】
請求項２において、
チャージポンプ制御回路は、前記スイッチング素子に入力するクロック周波数を可変する手段を有することを特徴とした表示装置。
【請求項４】
請求項３において、
前記周波数可変手段はＣＰＵによって制御されることを特徴とした表示装置。
【請求項５】
請求項４において、
前記ＣＰＵは薄膜トランジスタによって構成されていることを特徴とした表示装置。
【請求項６】
基板上に薄膜トランジスタを有する表示装置において、
前記表示装置は可変分周回路と、
ＣＰＵとを有し、
前記可変分周回路と前記ＣＰＵは前記薄膜トランジスタによって構成され、
前記可変分周回路は前記ＣＰＵによって制御され、
表示のモードによって分周比を可変することを特徴とした表示装置。
【請求項７】
基板上に薄膜トランジスタを有する表示装置において、
前記表示装置はスイッチング素子を有し、
前記スイッチング素子はＰＩＮダイオードであることを特徴とした表示装置。
【請求項８】
請求項７において、前記ＰＩＮダイオードは前記薄膜トランジスタと同時形成されたものであることを特徴とした表示装置。
【請求項９】
請求項１乃至請求項８のいずれか一項において、
前記表示装置は、液晶表示装置であることを特徴とした表示装置。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項８のいずれか一項において、
前記表示装置は、ＥＬを用いた表示装置であることを特徴とした表示装置。
【請求項１１】
請求項１乃至請求項１０のいずれか一項における表示装置を備える電子機器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電源回路を有する表示装置に関し、特にチャージポンプ制御回路を薄膜トランジスタで形成した表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、通信技術の進歩に伴って、携帯電話が普及している。今後は更に動画の伝送やより多くの情報伝達が予想される。一方、パーソナルコンピュータもその軽量化によって、モバイル対応の製品が生産されている。電子手帳に始まったＰＤＡと呼ばれる情報端末も多数生産され普及しつつある。また、表示装置の発展により、それらの携帯情報機器のほとんどにはフラットパネルディスプレイが装備されている。
【０００３】
また、アクティブマトリクス型の表示装置の中でも、近年、低温ポリシリコン薄膜トランジスタ（以下薄膜トランジスタをＴＦＴと表記する）を用いた表示装置の製品化が進められている。低温ポリシリコンＴＦＴでは画素だけでなく、画素部の周囲に信号線駆動回路を一体形成することが可能であるため、表示装置の小型化や、高精細化が可能であり、今後はさらに普及が見込まれる。
【０００４】
ところが、初期の低温ポリシリコンＴＦＴを用いた表示装置では、映像信号を画素に書き込む回路は内蔵していたが、電源回路などは内蔵されておらず、外付け部品として外部に装着されていた。
一般に携帯情報機器などの携帯用機器は、電源としてリチウムイオン電池を用いることが多い。リチウムイオン電池は通常３．６Ｖ程度の直流電圧を出力する電池で、寿命が長い、急速充電が可能、保持特性がよい、安全性が高いなどの理由によって広く使用されている。しかし、液晶や有機ＥＬなどの表示装置に用いる材料を駆動するためには、３．６Ｖの電圧では不足であり、１０Ｖ〜１８Ｖ程度の電圧が必要となる。
【０００５】
そこで、従来では、図２に示すように、チャージポンプ回路を基板上に構成し、駆動に必要な電圧を供給するものが開発された。図２は従来のチャージポンプを備えた携帯情報機器の表示装置周辺の外形図である。基板２０１上に画素部２０４、ソース信号線駆動回路２０２、ゲート信号線駆動回路２０３、スイッチング素子２０５を一体形成し、ＦＰＣ２０６およびＦＰＣ２０６上に容量２０７、２０８を装着している。
【０００６】
図３は従来のチャージポンプ回路を示したものである。ここではスイッチング素子をＮ型ＴＦＴのドレイン・ゲートを接続し、ダイオードのように使用している。以下に動作を説明する。電源３０１の電圧がまず、スイッチング素子３０２を介して、容量３０４に印加される。このときクロックジェネレータ３０７の出力がロウであれば容量３０４の両端には、電源３０１の電圧をＶＤＤ、スイッチング素子の電圧をＶＦとして、ＶＤＤ−ＶＦの電圧が加わる。次にクロックジェネレータの出力がハイになると、容量の電荷はスイッチング素子３０３を介して負荷３０６と、容量３０５に印加される。負荷に流れる電流が十分小さければ容量３０４の電荷は保持されるため、容量３０５の両端には２ＶＤＤ−２ＶＦの電圧が発生する。ＶＤＤ＞＞ＶＦであれば負荷にはＶＤＤの２倍近い電圧が発生する。このようにして、チャージポンプを使うことによって、基の電圧より高い電圧が得られる。これを図４（Ａ）、（Ｂ）に示す。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
前述したような従来のチャージポンプ用スイッチング素子を内蔵した表示装置には以下のような課題があった。
通常のチャージポンプ回路は他のスイッチングレギュレータのような出力電圧をフィードバックし、出力を安定させる機能を有していない。よって、電流負荷の値が重くなり、出力電流が大きくなると電源の安定性が損なわれるという問題があった。
【０００８】
図４（Ｂ）において示すのは、このような負荷が重くなった場合の出力電圧波形である。この図に示すように、クロックの周期の大きなリップルが発生し、チャージポンプ回路で駆動する信号線駆動回路などに悪い影響を与えていた。よって、この対策として、クロック周波数を高く設定し、頻繁にスイッチングを行い、頻繁に充電を繰り返すことによって、リップルを低く抑えていた。
【０００９】
しかし、が携帯電話などの携帯用の表示装置においては、スクリーンセイバーをかけ、ある一定時間入力が行われないと図５（Ａ）に示す通常の表示から、たとえば時刻だけ表示する図５（Ｂ）のような省電力モードに変わるようになっている。このような省電力モードでは、表示に必要な電力が低下するため、チャージポンプ回路の出力電流も少なく抑えられる。
【００１０】
ところが、前述したように、前記クロックの周波数は、もっとも負荷が重い場合を想定して、設定するため、省電力モードの場合には、チャージポンプのスイッチングのための電力が相対的に大きな電力を消費してしまうことになるという課題があった。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
以上のような問題を解決するため、本発明者らは、表示装置の基板上のポリシリコンＴＦＴを用いて、スイッチング素子だけでなくチャージポンプ制御回路を内蔵することを考えた。ポリシリコンＴＦＴは、アモルファスＴＦＴと異なり、高い駆動能力を有しているため、チャージポンプ制御回路も構成することが可能である。
【００１２】
以下に本発明の構成を示す。
【００１３】
本発明は、
基板上に薄膜トランジスタを有する表示装置において、
前記表示装置はチャージポンプ制御回路を有し、
前記チャージポンプ制御回路は前記薄膜トランジスタによって構成されることを特徴としている。
【００１４】
本発明は、
基板上に薄膜トランジスタを有する表示装置において、
前記表示装置はチャージポンプ制御回路を有し、
前記チャージポンプ制御回路は前記薄膜トランジスタによって構成され、
前記チャージポンプ制御回路の出力信号によって、スイッチング素子を駆動し、昇圧もしくは降圧をおこなうことを特徴としている。
【００１５】
本発明は
上記の表示装置において、
チャージポンプ制御回路は、前記スイッチング素子に入力するクロック周波数を可変する手段を有することを特徴としている。
【００１６】
本発明は
上記表示装置において、
前記周波数可変手段はＣＰＵによって制御されることを特徴としている。
【００１７】
本発明は、
上記表示装置において、
前記ＣＰＵは薄膜トランジスタによって構成されていることを特徴としている。
【００１８】
本発明は、
基板上に薄膜トランジスタを有する表示装置において、
前記表示装置は可変分周回路と、
ＣＰＵとを有し、
前記可変分周回路と前記ＣＰＵは前記薄膜トランジスタによって構成され、
前記可変分周回路は前記ＣＰＵによって制御され、
表示のモードによって分周比を可変することを特徴としている。
【００１９】
本発明は、
基板上に薄膜トランジスタを有する表示装置において、
前記表示装置はスイッチング素子を有し、
前記スイッチング素子はＰＩＮダイオードであることを特徴としている。
【００２０】
本発明は、
上記の表示装置において、前記ＰＩＮダイオードは前記薄膜トランジスタと同時形成されたものであることを特徴としている。
【００２１】
本発明は、
上記の表示装置において、
前記表示装置は、液晶表示装置であることを特徴としている。
【００２２】
本発明は、上記の表示装置を使用した電子機器である。
【００２３】
以上によって、チャージポンプ制御回路の表示装置への内蔵によって、表示モードに応じた、消費電力のチャージポンプ回路を実現することができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を、図面を用いて説明する。
【００２５】
図１に本発明の表示装置の外形図を示す。本発明の表示装置１０１は、図１に示すように、基板１０１上に、画素部１０４、ソース信号線駆動回路１０２、ゲート信号線駆動回路１０３、スイッチング素子１０５、可変分周回路１０７、ＣＰＵ１０８をＴＦＴで一体形成している。また、ＦＰＣ１０６上には、容量１０９を有している。ここでは容量をＦＰＣに実装したが、ＦＰＣ上には限定されず、基板１０１上もしくは他の基板上であっても良い。ここで、基板はガラス基板、プラスチック基板、ステンレス基板、シリコン基板などを使用することができる。
【００２６】
以下に、本発明の動作について説明する。前述したように、従来のチャージポンプ回路を用いた表示装置ではそのチャージポンプ回路のスイッチング素子を駆動するクロックが固定周波数のため、表示装置が省電力モードになったときに、チャージポンプ自体の消費電力が相対的に大きくなるという問題があった。
【００２７】
本発明では、チャージポンプ回路のスイッチング素子を駆動するクロック周波数を基板上に形成した可変分周回路１０７とＣＰＵ１０８によって、制御している。表示装置が通常の表示を行っているときには、ＣＰＵ１０８が可変分周回路１０７の分周比を低く設定し、高いクロック周波数で、スイッチング素子１０５を駆動し、チャージポンプの出力電圧を保つように動作する。一方、表示装置が省電力モードに入った時には、ＣＰＵ１０８が可変分周回路１０７の分周比を高く設定し、低い周波数でスイッチング素子１０５を駆動し、チャージポンプ回路の消費電力を低く抑えることができる。本発明は液晶表示装置、ＥＬ表示装置などに使用することが可能である。
【００２８】
【実施例】
（実施例１）
図７に可変分周回路のブロック図を示す。図７に示す可変分周回路はクロックジェネレータ７０１の周波数を分周する分周回路７０２〜７０５と、それらの出力のうちいずれか１つを選択するスイッチ７０６〜７０９と、スイッチ７０６〜７０９を制御するデコーダ７１１と、デコーダにＣＰＵからの制御データを入力するラッチ回路７１２から構成されている。
【００２９】
まず、クロックジェネレータ７０１の信号は分周回路７０２に入力される。ここで周波数は１／２となり、次の分周回路７０３に入力され、さらに１／２となる。このようにして、分周回路７０５の出力では１／１６までに周波数を落とすことができる。次に、ＣＰＵからの制御データはラッチ回路７１２に記憶される。この制御データによって、デコーダ７１１はスイッチ７０６〜７０９までのいずれか１つを選択し、パルス出力端子７１０に出力する。このようにして、パルス出力端子ではパルスジェネレータの周波数の１／２〜１／１６の周波数を選択することができる。
【００３０】
以上によって、本発明の可変分周回路を用いることによって、表示装置の表示モードごとに、最適なクロック周波数でチャージポンプのスイッチング回路を駆動することができ、通常表示時の出力電圧の安定性と、省電力モード時の消費電力の低減を両立させることが出きる。
【００３１】
（実施例２）
図９に示すのは、スイッチング素子として、ＰＩＮダイオードを使った例である。動作は図３にしめしたＭＯＳトランジスタを使用した場合と同じである。以下に動作を説明する。電源９０１の電圧がまず、スイッチング素子９０２を介して、容量９０４に印加される。このときクロックジェネレータ９０７の出力がロウであれば容量９０４の両端には、電源９０１の電圧をＶＤＤ、スイッチング素子の電圧をＶＦとして、ＶＤＤ−ＶＦの電圧が加わる。次にクロックジェネレータの出力がハイになると、容量の電荷はスイッチング素子９０３を介して負荷９０６と、容量９０５に印加される。負荷に流れる電流が十分小さければ容量９０４の電荷は保持されるため、容量９０５の両端には２ＶＤＤ−２ＶＦの電圧が発生する。ＶＤＤ＞＞ＶＦであれば負荷にはＶＤＤの２倍近い電圧が発生する。このようにして、チャージポンプを使うことによって、基の電圧より高い電圧が得られる。
【００３２】
ＰＩＮダイオードをスイッチング素子に用いる利点は、ＭＯＳトランジスタではそのオン側の電流がＭＯＳトランジスタのしきい値電圧で大きく左右され、特に薄膜トランジスタではしきい値のばらつきが大きいため、チャージポンプ回路では出力電圧がトランジスタのしきい値の影響を大きくうけ、ばらつきが大きくなる。ところがＰＩＮダイオードでは接合を用いて電流制御するため、オン側のばらつきが少ないという利点がある。
【００３３】
よってチャージポンプ回路のようなダイオード特性が必要な回路においては、ＰＩＮダイオードの使用は有効である。
図８はＰＩＮダイオードの具体的な例である。通常の薄膜トランジスタと同じプロセスで形成でき、新たな追加構成は不要である。ゲート電極をはさんで右側にＮ型不純物を、左側にＰ型不純物を選択的にドープすることによって形成が可能となる。また、ゲート電極の直下はＩＳＯ領域となる。
【００３４】
また、本実施例は前述した実施例と組み合わせて使用することが可能である。
【００３５】
（実施例３）
以上のようにして作製される表示装置は各種電子機器の表示部として用いることができる。以下に、本発明を用いて形成された表示装置を表示媒体として組み込んだ電子機器について説明する。
【００３６】
その様な電子機器としては、ビデオカメラ、デジタルカメラ、ヘッドマウントディスプレイ（ゴーグル型ディスプレイ）、ゲーム機、カーナビゲーション、パーソナルコンピュータ、携帯情報端末（モバイルコンピュータ、携帯電話または電子書籍等）などが挙げられる。それらの一例を図１０に示す。
【００３７】
図１０（Ａ）はデジタルカメラであり、本体３１０１、表示部３１０２、受像部３１０３、操作キー３１０４、外部接続ポート３１０５、シャッター３１０６等を含む。本発明の表示装置はカメラの表示部３１０２に用いることができる。
【００３８】
図１０（Ｂ）はノートパソコンであり、本体３２０１、筐体３２０２、表示部３２０３、キーボード３２０４、外部接続ポート３２０５、ポインティングマウス３２０６等を含む。本発明の表示装置は表示部３２０３に使用することができる。
【００３９】
図１０（Ｃ）は携帯情報端末であり、本体３３０１、表示部３３０２、スイッチ３３０３、操作キー３３０４、赤外線ポート３３０５等を含む。本発明の表示装置は表示部３３０２に使用することができる。
【００４０】
図１０（Ｄ）は記録媒体を備えた画像再生装置（具体的にはＤＶＤ再生装置）であり、本体３４０１、筐体３４０２、記録媒体（ＣＤ、ＬＤまたはＤＶＤ等）読込部３４０５、操作スイッチ３４０６、表示部（ａ）３４０３、表示部（ｂ）３４０４等を含む。表示部Ａは主として画像情報を表示し、表示部Ｂは主として文字情報を表示するが、本発明の表示装置は記録媒体を備えた画像再生装置の表示部（ａ）、（ｂ）に用いることができる。なお、記録媒体を備えた画像再生装置としては、ＣＤ再生装置、ゲーム機器などに本発明を用いることができる。
【００４１】
図１０（Ｅ）は折りたたみ式携帯表示装置であり、本体３５０１に本発明を用いた表示部３５０２を装着することができる。
【００４２】
図１０（Ｆ）はビデオカメラであり、本体３６０１は、表示部３６０２、筐体３６０３、外部接続ポート３６０４、リモコン受信部３６０５、受像部３６０６、バッテリー３６０７、音声入力部３６０８、接眼部３６０９、操作キー３６１０などを含む。本発明の表示装置は表示部３６０２に用いることができる。
【００４３】
図１０（Ｇ）は携帯電話であり、本体３７０１は、筐体３７０２、表示部３７０３、音声入力部３７０４、アンテナ３７０５、操作キー３７０６、外部接続ポート３７０７などを含む。本発明の表示装置を表示部３７０３に用いることができる。
【００４４】
以上の様に、本発明の適用範囲は極めて広く、あらゆる分野の電子機器に適用することが可能である。また、本実施例の電子機器は実施例１、２の組み合わせからなる構成を用いても実現することができる。
【００４５】
【発明の効果】
従来の表示装置では、内蔵したチャージポンプ回路用スイッチング素子を駆動するクロック周波数が固定でありで、表示モードが変化した時の、消費電力が大きいという問題があった。
【００４６】
本発明は、チャージポンプ制御回路をＴＦＴ基板上に、ＴＦＴを用いて一体形成することによって、チャージポンプ用スイッチング素子のクロック周波数を表示モードに合わせて選択が可能となり、消費電力の低減に貢献することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の表示装置の外形図。
【図２】従来の表示装置の外形図。
【図３】チャージポンプ回路の構成図。
【図４】チャージポンプ回路の出力の時間変化を示す図。
【図５】表示装置の表示モードを示した図。
【図６】本発明のチャージポンプ制御回路のブロック図
【図７】本発明の可変分周回路のブロック図。
【図８】本発明のＰＩＮダイオードの図。
【図９】本発明のＰＩＮダイオードを用いたチャージポンプ回路図。
【図１０】本発明の表示装置を用いた電子機器の図。
【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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【図７】
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【図８】
2004146082.tif 000010
【図９】
2004146082.tif 000011
【図１０】
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