(57)【要約】【課題】交流化駆動されるマトリクス型液晶表示装置駆動用電源装置において、その表示駆動に伴う消費電力を低減するとともに、表示動作を安定して行うこと。【解決手段】液晶表示装置駆動用電源装置は、高電圧側の複数の電圧Ｖ０〜Ｖ２を発生する複数のバッファ回路Ｂ０〜Ｂ２と、低電圧側の複数の電圧Ｖ３、Ｖ４を発生する複数のバッファ回路Ｂ３、Ｂ４とを有する。電源電圧Ｖｃｃを昇圧して第１、第３出力電源電圧Ｖｏｕｔ１、Ｖｏｕｔ３を発生する第１、第３電圧変換回路ＣＨＰ１、ＣＨＰ３と、高電圧側の最も高い電圧Ｖ０を降圧して、所定の第２出力電源電圧Ｖｏｕｔ２を出力する第２電圧変換回路ＣＨＰ２とを備える。これらの第１〜第３の出力電源電圧もバッファ回路Ｂ０〜Ｂ４の動作電源とする。【選択図】      図１
2004245997.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源電圧を昇圧して第１出力電源電圧を発生する第１電圧変換回路と、前記第１出力電源電圧に基づいて、この第１出力電源電圧より低く且つ順次低くなる、高電圧側の複数の出力電圧を発生する複数のバッファ回路と、低電圧側の複数の出力電圧を発生する複数のバッファ回路とを有する表示装置の駆動用電源装置において、
前記高電圧側の最も高い出力電圧を降圧して、前記高電圧側の最も低い出力電圧より低い第２出力電源電圧を出力する第２電圧変換回路と、
前記電源電圧を昇圧して、前記低電圧側の最も高い出力電圧より高い第３出力電源電圧を出力する第３電圧変換回路とを備え、
前記高電圧側の最も高い出力電圧を出力するバッファ回路は、前記第１出力電源電圧と基準電圧を動作電源とし、
前記高電圧側の他のバッファ回路は、前記第１出力電源電圧もしくは前記第１出力電圧と前記第２出力電源電圧とを動作電源とし、
前記低電圧側のバッファ回路は、前記第３出力電源電圧と前記基準電圧を動作電源とすることを特徴とする、表示装置の駆動用電源装置。
【請求項２】
電源電圧を昇圧して第１出力電源電圧を発生する第１電圧変換回路と、
前記第１出力電源電圧を降圧して第２出力電源電圧を発生する第２電圧変換回路と、
前記電源電圧を昇圧して前記第２出力電源電圧よりも低い第３出力電源電圧を発生する第３電圧変換回路と、
これら第１出力電源電圧乃至第３出力電源電圧を用いてそれぞれ出力電圧を発生する複数のバッファ回路と、を備え、
前記複数の出力電圧の内の最も高い出力電圧を出力するための第１のバッファ回路は、前記第１出力電源電圧と基準電圧を動作電源とし、
前記複数の出力電圧の内の中間の出力電圧を出力するための第２のバッファ回路の少なくとも１つは、前記第１出力電源電圧もしくは前記最も高い出力電圧と前記第２出力電源電圧とを動作電源とし、
前記複数の出力電圧の内の最も低い出力電圧を出力するための第３のバッファ回路は、前記第３出力電源電圧と基準電圧を動作電源とすることを特徴とする、表示装置の駆動用電源装置。
【請求項３】
マトリックス型表示装置と、該表示装置のコモン側を駆動するコモンドライバと、前記表示装置のセグメント側を駆動するセグメントドライバとを備えた表示装置であって、
前記コモンドライバ及び前記セグメントドライバの電源装置として請求項２に記載の電源装置を用いたことを特徴とする、表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、単純マトリクス型の液晶表示装置等の表示装置を低消費電力で駆動するのに適した駆動用電源装置、及びその電源装置を用いた表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ドット表示を実現するための液晶表示装置として、互いに直交するように配置された多数のストライプ状の行電極（コモン電極）および列電極（セグメント電極）が設けられた単純マトリクス型液晶表示装置が多く用いられている。
【０００３】
その液晶表示装置は、各コモン電極に順次走査電圧を印加するとともに、コモン電極に対する電圧印加と同時に複数のセグメント電極に対して信号電圧を印加することによって、駆動される。
【０００４】
各液晶素子は、全ての行電極に対して１度ずつ電圧が印加し終わるまでの時間（１フレーム周期）における平均的な実効値電圧に応じた透過率に制御され、１フレーム周期毎に所望の画像を表示させることができる。
【０００５】
図１０は、液晶表示装置を駆動するための、従来の電源装置の構成を示す図である。図１０において、電源装置は、第１出力電圧Ｖ０（１５Ｖ）、第２出力電圧Ｖ１（１３．５Ｖ）、第３出力電圧Ｖ２（１２Ｖ）、第４出力電圧Ｖ３（３Ｖ）、第５出力電圧Ｖ４（１．５Ｖ）、第６電圧Ｖ５（０Ｖ；基準電圧；グランド電位）を、電源電圧Ｖｃｃ（３Ｖ）から生成して、液晶表示装置ＬＣＤに供給する。なお、本発明では、特に断らない場合には、各電圧は、グランド電位を基準とした電圧を言う。この液晶表示装置ＬＣＤは、表示パネル及び、コモン電極を順次走査するコモンドライバ、コモン電極の走査と同期してセグメント電極に信号電圧を印加するセグメントドライバを含んでいる。
【０００６】
第１チャージポンプ回路ＣＨＰ１は、電源電圧Ｖｃｃとクロック信号ｃｌｋが入力され、電源電圧Ｖｃｃを６倍に昇圧した第１出力電源電圧Ｖｏｕｔ１（１８Ｖ）を発生する。コンデンサＣ１は平滑用のコンデンサである。
【０００７】
この第１出力電源電圧Ｖｏｕｔ１を、電圧増幅器Ａ１に印加し、基準電圧Ｖｒｅｆ（２Ｖ）を所定ｎ倍（ｎ＝７．５）して第１基準電圧Ｖ０ｒ（１５Ｖ）を形成する。この第１基準電圧Ｖ０ｒを抵抗器Ｒ０〜Ｒ４で分圧して、第２基準電圧Ｖ１ｒ（１３．５Ｖ）、第３基準電圧Ｖ２ｒ（１２Ｖ）、第４基準電圧Ｖ３ｒ（３Ｖ）、第５基準電圧Ｖ４ｒ（１．５Ｖ）を形成する。
【０００８】
第１出力電源電圧Ｖｏｕｔ１を駆動電源とする第１バッファ回路Ｂ０〜第５バッファ回路Ｂ４に、第１基準電圧Ｖ０ｒ〜第５基準電圧Ｖ４ｒが入力され、同じ電圧である第１出力電圧Ｖ０〜第５出力電圧Ｖ４が出力される。また、第６電圧Ｖ５は、グランド電位である。
【０００９】
これらの第１出力電圧Ｖ０〜第６電圧Ｖ５のうち、第１出力電圧Ｖ０、第２出力電圧Ｖ１、第５出力電圧Ｖ４、第６電圧Ｖ５が液晶表示装置のコモンドライバに供給される一方、第１出力電圧Ｖ０、第３出力電圧Ｖ２、第４出力電圧Ｖ３、第６電圧Ｖ５が液晶表示装置ＬＣＤのセグメントドライバに供給される。これらの電圧は、液晶表示装置ＬＣＤの交流化周期（以下、フレーム周期毎の場合を例にして説明する）に合わせて、選択されて用いられる。
【００１０】
図１１は、液晶駆動波形の例を示すものであり、コモン電極がｎ個、セグメント電極がｍ個の液晶表示パネルにおける、特定のコモン電極ＣＯＭｊ、セグメント電極ＳＥＧｋへの駆動電圧の印加状態を表している。
【００１１】
奇数フレームにおいては、コモン電極ＣＯＭ１〜ＣＯＭｎが走査されて順次１つのコモン電極ＣＯＭｊが選択され、選択されているコモン電極ＣＯＭｊには第１出力電圧Ｖ０が印加される。選択されていないコモン電極ＣＯＭ１〜ＣＯＭｎ（ただし、ＣＯＭｊは除く）には第５出力電圧Ｖ４が印加される。一方、セグメント電極ＳＥＧ１〜ＳＥＧｍには、選択されているコモン電極に対応した表示信号に応じて第４出力電圧Ｖ３あるいは第６電圧Ｖ５が印加される。
【００１２】
また、偶数フレームにおいては、コモン電極ＣＯＭ１〜ＣＯＭｎが走査されて順次選択され、選択されているコモン電極ＣＯＭｊには第６電圧Ｖ５が印加される。選択されていないコモン電極ＣＯＭ１〜ＣＯＭｎには第２出力電圧Ｖ１が印加される。一方、セグメント電極ＳＥＧ１〜ＳＥＧｍには、選択されているコモン電極に対応した表示信号に応じて第１出力電圧Ｖ０あるいは第３出力電圧Ｖ２が印加される。
【００１３】
このようにして交流化制御されつつ、表示信号に応じた画像が液晶表示装置ＬＣＤに表示される。
【００１４】
この場合、バッファ回路Ｂ０〜Ｂ４の動作電源は、第１出力電源電圧Ｖｏｕｔ１と第６電圧Ｖ５（グランド電位）との間の電圧を使用している。したがって、液晶表示装置ＬＣＤの駆動時に生じる消費電力Ｐは、液晶表示素子の充放電駆動等に伴う電流をＩｏｕｔとすると、Ｐ＝Ｖｏｕｔ１×Ｉｏｕｔとなる。即ち、第１チャージポンプ回路ＣＨＰ１での昇圧倍率（図１０の場合は、６倍）が高くなるにしたがって、消費電力は比例して増加してしまう。
【００１５】
また、交流化サイクルの１フレーム内でみれば、選択されていない液晶表示画素には、図１１からも明らかなように、昇圧倍率を高くする場合でも、必要な電圧振幅は第１出力電圧Ｖ０〜第３出力電圧Ｖ２あるいは第４出力電圧Ｖ３〜第６電圧Ｖ５のように小さい値で済む。このような液晶表示装置ＬＣＤの交流化駆動に着目して、１つの昇圧回路（チャージポンプ回路、コッククロフトウオルトン回路）の最終昇圧段の出力電源電圧の他に、その昇圧回路の中間昇圧段の電圧を出力電源電圧として取り出す。そして、最終昇圧段の出力電源電圧及び中間昇圧段の電圧を利用することにより、消費電力を減少するように構成したものも知られている（特許文献１、２）。
【００１６】
【特許文献１】
特開２００１−７５５３６号公報
【特許文献２】
特開２００１−４９７６号公報
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の特許文献１，２のものでは、多段に直列接続された昇圧ユニットから昇圧回路が構成され、最終段の出力電源電圧とともに、その中間昇圧段の電圧を利用する。したがって、各々の電圧を予定された値で出力することが困難である。また、その中間昇圧段に電流を吸収させる動作が適切に行えない恐れもある。
【００１８】
そこで、本発明は、交流化駆動されるマトリクス型液晶表示装置等の表示装置の駆動用電源装置において、その表示駆動に伴う消費電力を低減するとともに、表示動作を安定して行うことができる表示装置の駆動用電源装置、及びその電源装置を用いた表示装置を提供することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
請求項１の表示装置の駆動用電源装置は、電源電圧Ｖｃｃを昇圧して第１出力電源電圧Ｖｏｕｔ１を発生する第１電圧変換回路ＣＨＰ１と、前記第１出力電源電圧Ｖｏｕｔ１に基づいて、この第１出力電源電圧Ｖｏｕｔ１より低く且つ順次低くなる、高電圧側の複数の出力電圧Ｖ０〜Ｖ２を発生する複数のバッファ回路Ｂ０〜Ｂ２と、低電圧側の複数の出力電圧Ｖ３、Ｖ４を発生する複数のバッファ回路Ｂ３、Ｂ４とを有する表示装置の駆動用電源装置において、
前記高電圧側の最も高い出力電圧Ｖ０を降圧して、前記高電圧側の最も低い出力電圧Ｖ２より低く前記低電圧側の最も高い出力電圧Ｖ３より高い第２出力電源電圧Ｖｏｕｔ２を出力する第２電圧変換回路ＣＨＰ２と、前記電源電圧Ｖｃｃを昇圧して、前記高電圧側の最も低い出力電圧Ｖ２より低く前記低電圧側の最も高い出力電圧Ｖ３より高い第３出力電源電圧Ｖｏｕｔ３を出力する第３電圧変換回路ＣＨＰ３とを備え、
前記高電圧側の最も高い出力電圧Ｖ０を出力するバッファ回路Ｂ０は、前記第１出力電源電圧Ｖｏｕｔ１と基準電圧Ｖｇｎｄを動作電源とし、前記高電圧側の他のバッファ回路Ｂ１、Ｂ２は、前記第１出力電源電圧Ｖｏｕｔ１もしくは前記第１出力電圧Ｖ０と前記第２出力電源電圧Ｖｏｕｔ２とを動作電源とし、前記低電圧側のバッファ回路Ｂ３、Ｂ４は、前記第３出力電源電圧Ｖｏｕｔ３と前記基準電圧Ｖｇｎｄを動作電源とすることを特徴とする。
【００２０】
請求項２の表示装置の駆動用電源装置は、電源電圧Ｖｃｃを昇圧して第１出力電源電圧Ｖｏｕｔ１を発生する第１電圧変換回路ＣＨＰ１と、前記第１出力電源電圧Ｖｏｕｔ１を降圧して第２出力電源電圧Ｖｏｕｔ２を発生する第２電圧変換回路ＣＨＰ２と、前記電源電圧Ｖｃｃを昇圧して前記第２出力電源電圧Ｖｏｕｔ２よりも低い第３出力電源電圧Ｖｏｕｔ３を発生する第３電圧変換回路ＣＨＰ３と、これら第１出力電源電圧Ｖｏｕｔ１乃至第３出力電源電圧Ｖｏｕｔ３を用いてそれぞれ出力電圧Ｖ０〜Ｖ４を発生する複数のバッファ回路Ｂ１〜Ｂ４と、を備え、
前記複数の出力電圧Ｖ０〜Ｖ４の内の最も高い出力電圧Ｖ０を出力するための第１のバッファ回路Ｂ０は、前記第１出力電源電圧Ｖｏｕｔ１と基準電圧Ｖｇｎｄを動作電源とし、前記複数の出力電圧Ｖ０〜Ｖ４の内の中間の出力電圧Ｖ１、Ｖ２を出力するための第２のバッファ回路Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３の少なくとも１つは、前記第１出力電源電圧Ｖｏｕｔ１もしくは前記最も高い出力電圧Ｖ０と前記第２出力電源電圧Ｖｏｕｔ２とを動作電源とし、前記複数の出力電圧Ｖ０〜Ｖ４の内の最も低い出力電圧Ｖ４を出力するための第３のバッファ回路Ｂ４は、前記第３出力電源電圧Ｖｏｕｔ３と基準電圧Ｖｇｎｄを動作電源とすることを特徴とする。
【００２１】
請求項３の表示装置は、マトリックス型表示装置と、該表示装置のコモン側を駆動するコモンドライバと、前記表示装置のセグメント側を駆動するセグメントドライバとを備えた表示装置であって、
前記コモンドライバ及び前記セグメントドライバの電源装置として請求項２に記載の電源装置を用いたことを特徴とする。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の液晶表示装置駆動用電源装置、及びその電源装置を用いた表示装置の実施の形態について、図を参照して説明する。
【００２３】
図１は、本発明の実施の形態に係る液晶表示装置駆動用電源装置の構成を示す図である。図２（ａ）〜（ｃ）は、本発明に用いる高電圧側のバッファ回路Ｂ０〜Ｂ２の構成を示す図であり、図３（ａ）、（ｂ）は、本発明に用いる低電圧側のバッファ回路Ｂ３、Ｂ４の構成を示す図である。また、図４〜図９は、本発明に用いる電圧変換回路としてのチャージポンプ回路ＣＨＰ１〜ＣＨＰ３の構成図及びその動作説明図である。
【００２４】
図１において、電圧変換回路として、従来の図１０の第１チャージポンプ回路ＣＨＰ１の他に、第２チャージポンプ回路ＣＨＰ２及び第３チャージポンプ回路ＣＨＰ３を設けている。また、バッファ回路Ｂ１〜Ｂ４に供給される動作電源が図１０と異なっている。その他の構成は、図１０と同様である。
【００２５】
第２チャージポンプ回路ＣＨＰ２は、第１出力電圧Ｖ０（１５Ｖ）が入力され、第３出力電圧Ｖ２（１２Ｖ）より低く第４出力電圧Ｖ３（３Ｖ）より高い値の第２出力電源電圧Ｖｏｕｔ２（９Ｖ）を出力する。このチャージポンプ動作のために、クロック信号ｃｌｋと、クロックレベルとなる電源電圧Ｖｃｃも入力される。この第２出力電源電圧Ｖｏｕｔ２は、Ｖ０−Ｖｃｃ×２、となる。コンデンサＣ２は、平滑用のコンデンサである。
【００２６】
また、第３チャージポンプ回路ＣＨＰ３は、電源電圧Ｖｃｃ（３Ｖ）が入力され、第２出力電源電圧Ｖｏｕｔ２（９Ｖ）より低く第４出力電圧Ｖ３（３Ｖ）より高い値の第３出力電源電圧Ｖｏｕｔ３（６Ｖ）を出力する。コンデンサＣ２は、平滑用のコンデンサである。
【００２７】
第２バッファ回路Ｂ１及び第３バッファ回路Ｂ２は、その動作電源として、第１出力電圧Ｖ０と第２出力電源電圧Ｖｏｕｔ２が用いられる。また、第４バッファ回路Ｂ３及び第５バッファ回路Ｂ４は、その動作電源として、第３出力電源電圧Ｖｏｕｔ３と第６電圧Ｖ５とが用いられる。
【００２８】
これらバッファ回路Ｂ１〜Ｂ４に供給される動作電源は、交流化サイクルのいずれにおいても、必要な電圧振幅（Ｖ０〜Ｖ２あるいはＶ３〜Ｖ５）を十分にカバーしているから、その動作に何らの支障もない。また、それらの動作電圧は、第１チャージポンプ回路ＣＨＰ１の他、第２チャージポンプ回路ＣＨ２、第３チャージポンプ回路ＣＨ３により、それぞれ供給されるから、バッファ回路Ｂ０〜Ｂ４の動作が安定して行える。
【００２９】
図２（ａ）は、第１バッファ回路Ｂ０の構成を示す図である。第１バッファ回路Ｂ０は、第１出力電源電圧Ｖｏｕｔ１と第１出力電圧Ｖ０間にＰ型の第１ＭＯＳトランジスタＱ１１を設けるとともに、第１出力電圧Ｖ０とグランド間に微弱な電流（例えば、１μＡ程度）の電流を流す定電流源Ｉ１１を設けている。この定電流源Ｉ１１は、バッファ回路動作を安定させるためのものであり、他のバッファ回路において用いられる定電流源も同様である。そして、第１基準電圧Ｖ０ｒと第１出力電圧Ｖ０を入力し、第１ＭＯＳトランジスタＱ１１への制御信号を出力する第１演算増幅器（以下、オペアンプ）ＯＰ１１を有している。この第１バッファ回路Ｂ０からは第１ＭＯＳトランジスタＱ１１を介して電流が流出するが、第１出力電圧Ｖ０が第１基準電圧Ｖ０ｒに等しくなるように、第１ＭＯＳトランジスタＱ１１が制御される。
【００３０】
図２（ｂ）は、第２バッファ回路Ｂ１の構成を示す図である。第２バッファ回路Ｂ１は、第１出力電圧Ｖ０と第２出力電源電圧Ｖｏｕｔ２間に、Ｐ型の第２ＭＯＳトランジスタＱ１２及びＮ型の第３トランジスタＱ１３を直列に接続し、その直列接続点から第２出力電圧Ｖ１を出力する。Ｉ１２、Ｉ１３は、定電流源である。第２基準電圧Ｖ１ｒと第２出力電圧Ｖ１を入力し、第２ＭＯＳトランジスタＱ１２への制御信号を出力する第２オペアンプＯＰ１３と、第２基準電圧Ｖ１ｒと第２出力電圧Ｖ１を入力し、第３ＭＯＳトランジスタＱ１３への制御信号を出力する第３オペアンプＯＰ１３とを有している。この第２バッファ回路Ｂ１からは第２ＭＯＳトランジスタＱ１２を介して電流が流出し、また第３ＭＯＳトランジスタＱ１３を介して電流が流入するが、第２出力電圧Ｖ１が第２基準電圧Ｖ１ｒに等しくなるように、第２、第３ＭＯＳトランジスタＱ１２、Ｑ１３が制御される。
【００３１】
図２（ｃ）は、第３バッファ回路Ｂ２の構成を示す図である。第３バッファ回路Ｂ２は、第３出力電圧Ｖ２と第２出力電源電圧Ｖｏｕｔ２間にＮ型の第４ＭＯＳトランジスタＱ１４を設けている。Ｉ１４は、定電流源である。第３基準電圧Ｖ２ｒと第３出力電圧Ｖ２を入力し、第４ＭＯＳトランジスタＱ１４への制御信号を出力する第４オペアンプＯＰ１４を有している。この第３バッファ回路Ｂ２からは第４ＭＯＳトランジスタＱ１４を介して電流が流出するが、第３出力電圧Ｖ２が第３基準電圧Ｖ２ｒに等しくなるように、第４ＭＯＳトランジスタＱ１４が制御される。
【００３２】
図３（ａ）は、第４バッファ回路Ｂ３の構成を示す図である。第４バッファ回路Ｂ３は、第３出力電源電圧Ｖｏｕｔ３と第４出力電圧Ｖ３間にＰ型の第５ＭＯＳトランジスタＱ１５を設けている。Ｉ１５は、定電流源である。そして、第４基準電圧Ｖ３ｒと第４出力電圧Ｖ３を入力し、第５ＭＯＳトランジスタＱ１５への制御信号を出力する第５オペアンプＯＰ１５を有している。この第４バッファ回路Ｂ３からは第５ＭＯＳトランジスタＱ１５を介して電流が流出するが、第４出力電圧Ｖ３が第４基準電圧Ｖ３ｒに等しくなるように、第５ＭＯＳトランジスタＱ１５が制御される。
【００３３】
図３（ｂ）は、第５バッファ回路Ｂ４の構成を示す図である。第５バッファ回路Ｂ４は、第３出力電源電圧Ｖｏｕｔ３と第６電圧Ｖ５（グランド電位）との間に、Ｐ型の第６ＭＯＳトランジスタＱ１６及びＮ型の第７トランジスタＱ１７を直列に接続し、その直列接続点から第５出力電圧Ｖ４を出力する。Ｉ１６、Ｉ１７は、定電流源である。第５基準電圧Ｖ４ｒと第５出力電圧Ｖ４を入力し、第６ＭＯＳトランジスタＱ１６への制御信号を出力する第６オペアンプＯＰ１６と、第５基準電圧Ｖ４ｒと第５出力電圧Ｖ４を入力し、第７ＭＯＳトランジスタＱ１７への制御信号を出力する第７オペアンプＯＰ１７とを有している。この第５バッファ回路Ｂ４からは第６ＭＯＳトランジスタＱ１６を介して電流が流出し、また第７ＭＯＳトランジスタＱ１７を介して電流が流入するが、第５出力電圧Ｖ４が第５基準電圧Ｖ４ｒに等しくなるように、第６、第７ＭＯＳトランジスタＱ１６、Ｑ１７が制御される。
【００３４】
図４及び図５は、第１チャージポンプ回路ＣＨＰ１の構成図及びその動作説明図である。図４において、Ｐ型ＭＯＳトランジスタＱ２１〜Ｑ２６が直列に接続され、その入力側に電源電圧Ｖｃｃが供給される。これら、ＭＯＳトランジスタＱ２１〜Ｑ２６の入力端側に、コンデンサＣ２１〜Ｃ２６の一端が接続される。コンデンサＣ２１の他端は、グランドに接続され、コンデンサＣ２２〜Ｃ２６の他端には二相クロックφ３、φ４が供給される。そして、その出力側から第１出力電源電圧Ｖｏｕｔ１が出力され、また、第１出力電流Ｉｏｕｔ１が出力される。
【００３５】
クロック発生器ＣＧ１は、クロック信号ｃｌｋと、電源電圧Ｖｃｃと、第１出力電源電圧Ｖｏｕｔ１が入力され、図５に示されるような同期している第１〜第４クロックφ１〜φ４を出力する。第１クロックφ１と第２クロックφ２は、相補型の二相クロックであり、グランド電位Ｖｇｎｄと第１出力電源電圧Ｖｏｕｔ１との間で変化する。この第１クロックφ１は、奇数番目のＭＯＳトランジスタＱ２１、Ｑ２３、Ｑ２５のゲートに供給され、第２クロックφ２は、偶数番目のＭＯＳトランジスタＱ２２、Ｑ２４、Ｑ２６のゲートに供給され、それらのオン・オフを制御する。
【００３６】
また、第３クロックφ３と第４クロックφ４は、やはり相補型の二相クロックであり、グランド電位Ｖｇｎｄと電源電圧Ｖｃｃとの間で変化する。第３クロックφ３が、偶数番目のコンデンサＣ２２、Ｃ２４、Ｃ２６の他端に供給され、第４クロックφ４が、奇数番目のコンデンサＣ２３、Ｃ２５の他端に供給される。この第３、第４クロックφ３、φ４の振幅（Ｖｃｃ−Ｖｇｎｄ）が、各チャージポンプユニットの昇圧電圧となる。
【００３７】
図６及び図７は、第２チャージポンプ回路ＣＨＰ２の構成図及びその動作説明図である。図６において、Ｐ型ＭＯＳトランジスタ３１〜Ｑ３３が直列に接続され、その入力側に第１出力電圧Ｖ０が供給される。これら、ＭＯＳトランジスタＱ３１〜Ｑ３３の入力端側に、コンデンサＣ３１〜Ｃ３３の一端が接続される。コンデンサＣ３１の他端は、グランドに接続され、コンデンサＣ３２、Ｃ３３の他端には二相クロックφ３、φ４が供給される。そして、その出力側から第２出力電源電圧Ｖｏｕｔ２が出力され、また、第２出力電流Ｉｏｕｔ２が入力（流入）される。第２出力電源電圧Ｖｏｕｔ２は、第１出力電圧Ｖ０より低い（Ｖｏｕｔ２＝Ｖ０−Ｖｃｃ×２）であるから、第２チャージポンプ回路ＣＨＰ２は降圧動作を行う。なお、第１、第２クロックφ１、φ２を、グランド電位Ｖｇｎｄと第１出力電源電圧Ｖｏｕｔ１との間で変化するようにしてもよい。この場合には、クロック発生器ＣＧ２に第１出力電源電圧Ｖｏｕｔ１も入力することになる。
【００３８】
クロック発生器ＣＧ２は、クロック信号ｃｌｋと、電圧ステップ幅を決めるための電源電圧Ｖｃｃと、第１出力電圧Ｖ０が入力され、図７に示されるような同期している第１〜第４クロックφ１〜φ４を出力する。第１クロックφ１と第２クロックφ２は、相補型の二相クロックであり、グランド電位Ｖｇｎｄと第１出力電圧Ｖ０との間で変化する。この第１クロックφ１は、奇数番目のＭＯＳトランジスタＱ３１、Ｑ３３のゲートに供給され、第２クロックφ２は、偶数番目のＭＯＳトランジスタＱ３２のゲートに供給され、それらのオン・オフを制御する。
【００３９】
また、第３クロックφ３と第４クロックφ４は、やはり相補型の二相クロックであり、グランド電位Ｖｇｎｄと電源電圧Ｖｃｃとの間で変化する。第３クロックφ３が、偶数番目のコンデンサＣ３２の他端に供給され、第４クロックφ４が、奇数番目のコンデンサＣ３３の他端に供給される。この第３、第４クロックφ３、φ４の振幅（Ｖｃｃ−Ｖｇｎｄ）が、各チャージポンプユニットの降圧（昇圧）電圧となる。
【００４０】
この第２チャージポンプ回路ＣＨＰ２の出力側に接続されたコンデンサＣ２には、第２バッファ回路Ｂ１及び第３バッファ回路Ｂ２からの電流が流入する。この電流の流入により、コンデンサＣ２の充電電圧が、第２出力電源電圧Ｖｏｕｔ２の所定値（９Ｖ）を越えて高くなる場合には、チャージポンプ回路ＣＨＰ２は昇圧動作を行うようになる。このとき、コンデンサＣ２に充電されたエネルギーは、チャージポンプ回路ＣＨＰ２の入力側に向けて帰還されるようになる。
【００４１】
図８及び図９は、チャージポンプ回路ＣＨＰ３の構成図及びその動作説明図である。図８において、Ｐ型ＭＯＳトランジスタＱ４１、Ｑ４２が直列に接続され、その入力側に電源電圧Ｖｃｃが供給される。これら、ＭＯＳトランジスタＱ４１、Ｑ４２の入力端側に、コンデンサＣ４１、Ｃ４２の一端が接続される。コンデンサＣ４１の他端は、グランドに接続され、コンデンサＣ４２の他端には二相クロックφ３が供給される。そして、その出力側から第３出力電源電圧Ｖｏｕｔ３が出力され、また、第３出力電流Ｉｏｕｔ３が出力される。
【００４２】
クロック発生器ＣＧ３は、クロック信号ｃｌｋと、電源電圧Ｖｃｃと、第３出力電源電圧Ｖｏｕｔ３が入力され、図９に示されるような同期している第１〜第４クロックφ１〜φ４を出力する。なお、昇圧ユニットが２段なので、第４クロックφ４は、使用されない。第１クロックφ１と第２クロックφ２は、相補型の二相クロックであり、グランド電位Ｖｇｎｄと第３出力電源電圧Ｖｏｕｔ３との間で変化する。この第１クロックφ１は、奇数番目のＭＯＳトランジスタＱ４１のゲートに供給され、第２クロックφ２は、偶数番目のＭＯＳトランジスタＱ４２のゲートに供給され、それらのオン・オフを制御する。
【００４３】
また、第３クロックφ３と第４クロックφ４は、やはり相補型の二相クロックであり、グランド電位Ｖｇｎｄと電源電圧Ｖｃｃとの間で変化する。第３クロックφ３が、偶数番目のコンデンサＣ４２の他端に供給される。この第３、第４クロックφ３、φ４の振幅（Ｖｃｃ−Ｖｇｎｄ）が、各チャージポンプユニットの昇圧電圧となる。
【００４４】
以上のように構成される本発明の液晶表示装置の駆動用電源装置の動作を、図１１をも参照して説明する。
【００４５】
奇数フレームにおいては、走査時に、選択されているコモン電極ＣＯＭｊには第１出力電圧Ｖ０が印加され、選択されていないコモン電極ＣＯＭ１〜ＣＯＭｎ（ただし、ＣＯＭｊは除く）には第５出力電圧Ｖ４が印加される。一方、セグメント電極ＳＥＧ１〜ＳＥＧｍには、選択されているコモン電極に対応した表示信号に応じて第４出力電圧Ｖ３あるいは第６電圧Ｖ５が印加される。
【００４６】
コモン電極ＣＯＭｊとセグメント電極ＳＥＧｋとにより選択されている液晶表示画素には、第１出力電圧Ｖ０と第４出力電圧Ｖ３あるいは第６電圧Ｖ５間の大きな電圧が印加される。しかし、選択されていない液晶表示画素には、第５出力電圧Ｖ４と第４出力電圧Ｖ３あるいは第６電圧Ｖ５間の小さな電圧が印加される。この選択されていない液晶表示画素の数は、通常、選択されている液晶表示画素の数よりも著しく多い。液晶表示画素は、コンデンサ負荷と見なせるから、その充放電に伴う電力消費が発生する。
【００４７】
本発明では、第４出力電圧Ｖ３、第５出力電圧Ｖ４を発生する第４バッファ回路Ｂ３、第５バッファ回路Ｂ４の動作電源に、第３チャージポンプ回路ＣＨＰ３で発生させた第３出力電源電圧Ｖｏｕｔ３を用いている。この第３出力電源電圧Ｖｏｕｔ３は、第４バッファ回路Ｂ３、第５バッファ回路Ｂ４の動作に必要とする電圧よりは十分に大きく、かつ従来の第１出力電源電圧Ｖｏｕｔ１に比べれば遙かに小さい。
【００４８】
即ち、電力消費は、印加される電圧Ｖｏｕｔ３と各バッファ回路に流れる電流との積による。この流れる電流は、印加される電圧が従来のように第１出力電源電圧Ｖｏｕｔ１でも、本発明のように第３出力電源電圧Ｖｏｕｔ３でも同じである。つまり、液晶表示画素のコンデンサ負荷がある極性の所定電圧の充電状態から放電され、逆の極性の所定の電圧に充電されるまで流れる。したがって、昇降圧回路が従来に比べて増加するものの、電力消費は、印加される電圧がより低い第３出力電源電圧Ｖｏｕｔ３であるため、従来に比べて低減される。また、オペアンプＯＰ１５、ＯＰ１６、ＯＰ１７や、定電流源Ｉ１５、Ｉ１６、Ｉ１７等は、より低い第３出力電源電圧Ｖｏｕｔ３で動作するため、それらによる電力消費も小さくなる。
【００４９】
偶数フレームにおいては、走査時に、選択されているコモン電極ＣＯＭｊには第６電圧Ｖ５が印加され、選択されていないコモン電極ＣＯＭ１〜ＣＯＭｎ（ただし、ＣＯＭｊは除く）には第２出力電圧Ｖ１が印加される。一方、セグメント電極ＳＥＧ１〜ＳＥＧｍには、選択されているコモン電極に対応した表示信号に応じて第１出力電圧Ｖ０あるいは第３出力電圧Ｖ２が印加される。
【００５０】
コモン電極ＣＯＭｊとセグメント電極ＳＥＧｋとにより選択されている液晶表示画素には、第６電圧Ｖ５と第１出力電圧Ｖ０あるいは第３出力電圧Ｖ２間の大きな電圧が印加される。しかし、選択されていない液晶表示画素には、第２出力電圧Ｖ１と第１出力電圧Ｖ０あるいは第３出力電圧Ｖ２間の小さな電圧が印加される。この場合にも、液晶表示画素のコンデンサ負荷への充放電に伴う電力消費が発生する。
【００５１】
本発明では、第１出力電圧Ｖ０を発生する第１バッファ回路Ｂ０の動作電源に、第１チャージポンプ回路ＣＨＰ１で発生させた第１出力電源電圧Ｖｏｕｔ１を用いている。また、第２出力電圧Ｖ１、第３出力電圧Ｖ２を発生する第２バッファ回路Ｂ１、第３バッファ回路Ｂ２の動作電源に、高電圧側電圧として第１出力電圧Ｖ０、低電圧側電圧として第１出力電圧Ｖ０から第２チャージポンプ回路ＣＨＰ２で発生させた第２出力電源電圧Ｖｏｕｔ２を用いている。この第２出力電源電圧Ｖｏｕｔ２は、第２バッファ回路Ｂ１、第３バッファ回路Ｂ２の動作に必要とする電圧よりは十分に小さい。
【００５２】
この場合の電力消費は、まず、印加される第１出力電源電圧Ｖｏｕｔ１と第２出力電源電圧Ｖｏｕｔ２間の電圧を流れる電流との積による。この流れる電流は、印加される電圧が、従来のように第１出力電源電圧Ｖｏｕｔ１の電圧であっても、本発明のように第１出力電圧Ｖ０と第２出力電源電圧Ｖｏｕｔ２間の電圧であっても、同じである。この電流がやはり、液晶表示画素のコンデンサ負荷がある極性の所定電圧の充電状態から放電され、逆の極性の所定の電圧に充電されるまで流れる。したがって、電力消費は、印加される電圧が第１出力電圧Ｖ０と第２出力電源電圧Ｖｏｕｔ２間の電圧であり従来に比べてより低いから、従来に比べて低減される。
【００５３】
なお、第１出力電圧Ｖ０は、第１バッファ回路Ｂ０において、第１出力電源電圧Ｖｏｕｔ１から生成されるから、消費電力としては、第１バッファ回路Ｂ０における消費分を考慮する必要がある。しかし、この消費分を考慮しても、本発明における消費電力が、従来のものに比べて小さくなることには代わりがない。
【００５４】
さらに、液晶表示画素のコンデンサ負荷を充電及び放電する際に流れる電流は、第２チャージポンプ回路ＣＨＰ２の出力側に設けられているコンデンサＣ２に流入する。したがって、コンデンサＣ２は、液晶表示画素を充放電するに伴って充電され、その充電電圧は上昇する。
【００５５】
コンデンサＣ２の充電電圧が、第２出力電源電圧Ｖｏｕｔ２の所定値（９Ｖ）よりも高くなると、第２チャージポンプ回路ＣＨＰ２はそれまでの降圧動作から、見かけ上昇圧動作のように作用する。即ち、図６を参照すると、第２チャージポンプ回路ＣＨＰ２は、出力側の所定値より高くなった第２出力電源電圧Ｖｏｕｔ２が、ＭＯＳトランジスタＱ３３〜Ｑ３１、コンデンサＣ３３〜Ｃ３１による昇圧動作により昇圧される。この昇圧動作により、コンデンサＣ３１の充電電圧、即ち第１出力電圧Ｖ０を上昇させる方向に動作し、第２チャージポンプ回路ＣＨＰ２の出力側から、その入力側に電力が帰還される。
【００５６】
この第１出力電圧Ｖ０は、フレームの奇数、偶数に関係なく、選択されている液晶表示画素に供給されたり、偶数フレーム時に選択されている液晶表示画素に供給されたりするから、第１出力電圧Ｖ０が実際に所定値より上昇することは通常はない。
【００５７】
このように、第２チャージポンプ回路ＣＨＰ２の出力側からその入力側に電力が帰還されることにより、本発明ではさらに有効に消費電力を低減することができる。
【００５８】
なお、電圧増幅器Ａ１や分圧抵抗器Ｒ０〜Ｒ４等での電力消費は、従来のものと同様である。
【００５９】
以上のように本発明においては、従来のものとは明確に異なる特有の電源回路構成とすることにより、全体としての消費電力が従来のものに比して著しく低減することができる。
【００６０】
また、以上の説明では、第２バッファ回路Ｂ１及び第３バッファ回路Ｂ２の高電圧側の電圧として第１出力電圧Ｖ０を使用しているが、これに代えて第１出力電源電圧Ｖｏｕｔ１を使用しても良い。この場合には、図１において、破線で示すような接続構成に変更することになる。
【００６１】
また、本発明では、第１出力電圧Ｖ０〜第５出力電圧Ｖ４、基準電圧（第６電圧Ｖ５）を用いた例のみを説明したが、必要に応じて電圧レベルを増減してもよい。また、液晶表示装置について説明したが、他のマトリクス型表示装置の電源として使用しても良い。
【００６２】
なお、本発明は、特許請求の範囲に記載された他、さらに次のように種々の形態で実施することができる。即ち、
【００６３】
液晶表示装置駆動用電源装置は、電源電圧Ｖｃｃを昇圧して第１出力電源電圧Ｖｏｕｔ１を発生する第１電圧変換回路ＣＨＰ１と、前記第１出力電源電圧Ｖｏｕｔ１に基づいて、この第１出力電源電圧Ｖｏｕｔ１より小さく、且つ順次小さくなる第１基準電圧Ｖ０ｒ、第２基準電圧Ｖ１ｒ、第３基準電圧Ｖ２ｒ、第４基準電圧Ｖ３ｒ、第５基準電圧Ｖ４ｒ、第６電圧Ｖ５を発生する基準電圧発生回路と、前記第１基準電圧Ｖ０ｒが入力され、第１出力電圧Ｖ０を出力する第１バッファ回路Ｂ０と、前記第２基準電圧Ｖ１ｒが入力され、第２出力電圧Ｖ１を出力する第２バッファ回路Ｂ１と、前記第３基準電圧Ｖ２ｒが入力され、第３出力電圧Ｖ２を出力する第３バッファ回路Ｂ２と、前記第４基準電圧Ｖ３ｒが入力され、第４出力電圧Ｖ３を出力する第４バッファ回路Ｂ３と、前記第５基準電圧Ｖ４ｒが入力され、第５出力電圧Ｖ４を出力する第５バッファ回路Ｂ４と、を有する液晶表示装置駆動用電源装置において、前記第１出力電圧Ｖ０が入力され、この第１出力電圧Ｖ０を降圧して前記第３出力電圧Ｖ２より低く前記第４出力電圧Ｖ３より高い第２出力電源電圧Ｖｏｕｔ２を出力する第２電圧変換回路ＣＨＰ２と、前記電源電圧Ｖｃｃを昇圧して、前記第３出力電圧Ｖ２より低く前記第４出力電圧Ｖ３より高い第３出力電源電圧Ｖｏｕｔ３を出力する第３電圧変換回路ＣＨＰ３とを備え、前記第１バッファ回路Ｂ０は、前記第１出力電源電圧Ｖｏｕｔ１を動作電源とし、前記第２バッファ回路Ｂ１は、前記第１出力電源電圧Ｖｏｕｔ１もしくは前記第１出力電圧Ｖ０と前記第２出力電源電圧Ｖｏｕｔ２とを動作電源とし、前記第３バッファ回路Ｂ２は、前記第２出力電源電圧Ｖｏｕｔ２を動作電源とし、前記第４バッファ回路Ｂ３は、前記第３出力電源電圧Ｖｏｕｔ３を動作電源とし、前記第５バッファ回路Ｂ４は、前記第３出力電源電圧Ｖｏｕｔ３と前記第６電圧Ｖ５とを動作電源とする。
【００６４】
第２電圧変換回路ＣＨＰ２は、チャージポンプ型降圧回路で構成する。さらに、第１電圧変換回路ＣＨＰ１、第３電圧変換回路ＣＨＰ３は、チャージポンプ型昇圧回路で構成する。第２出力電源電圧Ｖｏｕｔ２は、第３出力電源電圧Ｖｏｕｔ３より、高い電圧とする。
【００６５】
また、第１バッファ回路Ｂ０は、第１出力電源電圧Ｖｏｕｔ１と第１出力電圧Ｖ０間に第１ＭＯＳトランジスタＱ１１を設けるとともに、第１基準電圧Ｖ０ｒと第１出力電圧Ｖ０を入力し、第１ＭＯＳトランジスタへの制御信号を出力する第１オペアンプＯＰ１１を有する。
【００６６】
また、第２バッファ回路Ｂ１は、第１出力電源電圧Ｖｏｕｔ１もしくは第１出力電圧Ｖ０と第２出力電源電圧Ｖｏｕｔ２間に、第２ＭＯＳトランジスタＱ１２及び第３トランジスタＱ１３を直列に接続し、その直列接続点から第２出力電圧Ｖ１を出力するとともに、第２基準電圧Ｖ１ｒと第２出力電圧Ｖ１を入力し、第２ＭＯＳトランジスタＱ１２への制御信号を出力する第２オペアンプＯＰ１２と、第２基準電圧Ｖ１ｒと第２出力電圧Ｖ１を入力し、第３ＭＯＳトランジスタＱ１３への制御信号を出力する第３オペアンプＯＰ１３とを有する。
【００６７】
また、第３バッファ回路Ｂ２は、第３出力電圧Ｖ２と第２出力電源電圧Ｖｏｕｔ２間に第４ＭＯＳトランジスタＱ１４を設けるとともに、第３基準電圧Ｖ２ｒと第３出力電圧Ｖ２を入力し、第４ＭＯＳトランジスタＱ１４への制御信号を出力する第４オペアンプＯＰ１４を有する。
【００６８】
また、第４バッファ回路Ｂ３は、第３出力電源電圧Ｖｏｕｔ３と第４出力電圧Ｖ３間に第５ＭＯＳトランジスタＱ１５を設けるとともに、第４基準電圧Ｖ３ｒと第４出力電圧Ｖ３を入力し、第５ＭＯＳトランジスタＱ１５への制御信号を出力する第５オペアンプＯＰ１５を有する。
【００６９】
また、第５バッファ回路Ｂ４は、第３出力電源電圧Ｖｏｕｔ３と第６電圧Ｖ５間に、第６ＭＯＳトランジスタＱ１６及び第７トランジスタＱ１７を直列に接続し、その直列接続点から第５出力電圧Ｖ４を出力するとともに、第５基準電圧Ｖ４ｒと第５出力電圧Ｖ４を入力し、第６ＭＯＳトランジスタＱ１６への制御信号を出力する第６オペアンプＯＰ１６と、第５基準電圧Ｖ４ｒと第５出力電圧Ｖ４を入力し、第７ＭＯＳトランジスタＱ１７への制御信号を出力する第７オペアンプＯＰ１７とを有する。
【００７０】
【発明の効果】
本発明によれば、交流化駆動されるマトリクス型液晶表示装置駆動用電源装置において、第１電圧変換回路とともに、第２電圧変換回路及び第３電圧変換回路を設けて、各種の電圧を出力する複数のバッファ回路の動作電圧を、交流化サイクルに必要な電圧振幅範囲を高電圧側及び低電圧側に、適合させる。これにより、その表示駆動に伴う消費電力を低減するとともに、表示動作を安定して行うことができる。
【００７１】
さらに、第２電圧変換回路は、高電圧側の出力電圧から降圧して、第２出力電源電圧を形成するから、さらに有効に消費電力を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る液晶表示装置駆動用電源装置の構成図。
【図２】本発明に用いる第１〜第３バッファ回路Ｂ０〜Ｂ２の構成図。
【図３】本発明に用いる第４、第５バッファ回路Ｂ３、Ｂ４の構成図。
【図４】本発明に用いる第１チャージポンプ回路ＣＨＰ１の構成図。
【図５】第１チャージポンプ回路ＣＨＰ１の動作説明図。
【図６】本発明に用いる第２チャージポンプ回路ＣＨＰ２の構成図。
【図７】第２チャージポンプ回路ＣＨＰ２の動作説明図。
【図８】本発明に用いる第３チャージポンプ回路ＣＨＰ３の構成図。
【図９】第３チャージポンプ回路ＣＨＰ３の動作説明図。
【図１０】従来の液晶表示装置駆動用電源装置の構成図。
【図１１】液晶駆動波形の例を示す図。
【符号の説明】
ＬＣＤ  液晶表示装置
ＣＨＰ１  第１チャージポンプ回路
ＣＨＰ２  第２チャージポンプ回路
ＣＨＰ３  第３チャージポンプ回路
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３  平滑コンデンサ
Ａ１  電圧増幅器
Ｒ０〜Ｒ４  分圧抵抗器
Ｂ０〜Ｂ４  バッファ回路
Ｖｃｃ  電源電圧
ｃｌｋ  クロック信号
Ｖｏｕｔ１〜Ｖｏｕｔ３  第１〜第３出力電源電圧
Ｖ０ｒ〜Ｖ４ｒ  第１〜第５基準電圧
Ｖ０〜Ｖ５  第１〜第５出力電圧
ＯＰ１１〜ＯＰ１７  第１〜第７オペアンプ
Ｑ１１〜Ｑ３３  ＭＯＳトランジスタ
Ｉ１〜Ｉ１７  定電流源
ＣＧ１〜ＣＧ３  クロック発生器
φ１〜φ４  クロック
【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】
2004245997.tif 000009
【図８】
2004245997.tif 000010
【図９】
2004245997.tif 000011
【図１０】
2004245997.tif 000012
【図１１】
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