JP3912090B2 - 表示装置およびこれを用いた携帯端末装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、表示装置およびこれを用いた携帯端末装置に関し、特に画素部と同一の基板(パネル)上に電源発生回路を一体的に搭載してなる表示装置およびこれを出力表示部として用いた携帯端末装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、携帯電話機やPDA(Personal Digital Assistants)などの携帯端末装置の普及がめざましい。これら携帯端末装置の急速な普及の要因の一つとして、その出力表示部として搭載される表示デバイス、一般的には液晶表示装置が挙げられる。その理由は、液晶表示装置は電界の有無によって液晶の分子配列形態を変え、光の透過/遮断の制御を行うことによって画像表示を行うものであり、原理的に、駆動するための電力をあまり必要としない特性を持ち、消費電力が少なくて済む低消費電力の表示デバイスだからである。
【0003】
携帯端末装置では、主電源として単一電源電圧のバッテリが用いられる。これに対して、液晶表示装置において、画素が行列状に配列されてなる画素部の各画素に信号を書き込む水平駆動系では、ロジック部とアナログ部とで異なる電圧値の電源電圧が用いられ、また各画素を行単位で選択駆動する垂直駆動系では、水平駆動系側よりも絶対値の大きい電源電圧が用いられる。したがって、液晶表示装置を駆動するのに、電圧値が異なる複数の電源電圧を用意する必要がある。
【0004】
ここで、複数の電源電圧ごとに電源発生回路を用意するようにしたのでは、液晶表示装置全体の構成が複雑になるとともにコスト高になり、ひいてはこれを搭載する携帯端末装置のコンパクト化、低コスト化の妨げとなる。したがって、例えば携帯端末装置に搭載される液晶表示装置には、バッテリの電源電圧に基づいて、これと電圧値が異なる電源電圧を発生する電源発生回路、例えばDC−DCコンバータが用いられている。このDC−DCコンバータとしては、従来、種々のタイプのものが知られている。その一つとして、チャージポンプ型DC−DCコンバータがある。
【0005】
チャージポンプ型DC−DCコンバータは、従来一般的に知られているインダクタを用いた回路構成のものに比較して、外付け部品としてインダクタを使わなくて済むため、携帯端末装置の小型化に寄与できるという利点を持っている。その反面、チャージポンプ型DC−DCコンバータでは、クロックパルスに同期してポンピング動作を行う際に、図8の波形図に示すように、クロックパルスが入力されるごとに出力電圧にリップル電圧が乗ってしまうことが知られている。このリップル電圧は、回路の誤動作や画質低下の原因となる。
【0006】
したがって、このようにクロックパルスに同期して回路動作を行う電源発生回路、例えば上述したチャージポンプ型DC−DCコンバータを利用する場合は、一般的に、DC−DCコンバータの出力端にバイパスコンデンサを接続し、このバイパスコンデンサの作用によってリップル電圧を低減する方策が採られることになる。このことは、画素部が形成された液晶表示パネル上に駆動回路を一体的に形成してなるいわゆる駆動回路一体型液晶表示装置において、液晶表示パネル上に電源発生回路を搭載する場合にも同様に言える。
【0007】
このように、駆動回路一体型液晶表示装置において、クロックパルスに同期して回路動作を行う電源発生回路を液晶表示パネル上に搭載する場合には、パネル外部との電気的接続をなすパッド部にバイパスコンデンサを外付けし、そのパッド部を介して電源発生回路の出力端とバイパスコンデンサとをパネル上の配線で接続することになる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、駆動回路一体型液晶表示装置では、画素部の駆動回路や電源発生回路などの周辺回路が、液晶表示パネル上における画素部の周辺領域(いわゆる、額縁)に配置されることになる。ここで、決められたパネルサイズに対して画素部(有効画面)のサイズをできるだけ大きく設定するには額縁をできるだけ狭くすること(狭額縁化)が求められる。特に、携帯電話機やPDAなどの携帯端末装置への搭載を考えた場合、携帯端末装置では装置本体の小型化が商品性を高める一つの要因となっていることから、これに搭載する液晶表示装置にあっても、液晶表示パネルの狭額縁化が重要な課題となってくる。
【0009】
ここで、駆動回路一体型液晶表示装置において、液晶表示パネル上への電源発生回路の搭載を考えた場合、画素部に対して垂直駆動系や水平駆動系の配置位置は必然的に決まってくることから、電源発生回路については額縁領域内の空いている部位に配置されることになる。しかしながら、先述したリップル電圧を低減するための外付けコンデンサとの接続の観点からすると、電源発生回路の配置位置はパッド部の近傍が望ましい。となると、電源発生回路を配置するためのスペースを新たに確保しなければならなく、結果として、液晶表示パネルの狭額縁化の妨げとなる。
【0010】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、電源発生回路の配置位置に関係なくリップル電圧を低減できるとともに、電源発生回路のパネル上における配置の自由度向上によってパネルの狭額縁化を可能とした表示装置およびこれを用いた携帯端末装置を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明による表示装置は、画素が基板上に行列状に配列されてなる画素部と、この画素部と同一の基板上に当該画素部を挟んでパッド部と反対側に配置され、クロックパルスに同期して回路動作を行う電源発生回路と、基板外部との電気的接続をなすパッド部と電源発生回路の出力端とを接続する補助配線と、パッド部に接続された外付けコンデンサと、補助配線上のパッド部の近傍から基板内部の各回路に対して電源発生回路の出力電圧を供給する電源配線とを備えた構成となっている。この表示装置は、携帯電話機やPDA等の携帯端末装置において、その出力表示部として用いられる。
【0012】
上記構成の表示装置またはこれを出力表示部として用いた携帯端末装置において、パッド部に外付けコンデンサが接続されることで、画素部を挟んでパッド部と反対側に配置された電源発生回路のリップル電圧を含む出力電圧が補助配線を通して外付けコンデンサに導かれ、当該コンデンサの作用によってリップル電圧が低減される。そして、このリップル電圧が低減された電源発生回路の出力電圧は、パッド部の近傍から電源配線によって基板内の各回路にその電源電圧として供給される。これにより、基板上の電源発生回路の配置位置に関係なく、リップル電圧を低減できるため、電源発生回路の基板(パネル)上の配置位置の自由度が増し、結果として、パネルの狭額縁化が可能となる。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。図1は、本発明の一実施形態に係る表示装置、例えば画素の表示素子として液晶セルを用いた液晶表示装置の全体構成の概略を示すブロック図である。
【0014】
図1から明らかなように、本実施形態に係る液晶表示装置は、画素回路が行列状に配列されてなる画素部11と、この画素部11の各画素回路を行単位で選択駆動する第一,第二垂直駆動回路12,13と、これら垂直駆動回路12,13によって選択駆動された行の画素回路に対して後述するセレクタ駆動方式による駆動制御の下に選択的に画像信号を供給するセレクタ回路14と、パネル外部から入力される各種のタイミングパルスをレベルシフトするレベルシフタ15と、パネル内の各回路に対して電源電圧を供給する電源発生回路16とを有する構成となっている。
【0015】
ここで、本実施形態に係る液晶表示装置は、第一,第二垂直駆動回路12,13、セレクタ回路14、レベルシフタ15および電源発生回路16が、画素部11が形成された基板(以下、「液晶表示パネル」と称す)17上に一体的に形成された駆動回路一体型の構成となっている。液晶表示パネル17は、各画素回路のスイッチング素子である例えば薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor;TFT)が形成されたTFT基板と、カラーフィルタや対向電極などが形成された対向基板とが重ね合わされ、これら基板間に液晶材料が封入された構造となっている。
【0016】
画素部11には、n行m列の画素配列に対してn本の走査線18−1〜18−nおよびm本の信号線19−1〜19−mがマトリクス状に配線され、その交差部分に画素回路が配置されている。これら画素回路の各々に対して、セレクタ回路14による選択制御の下に、交流化された画像信号が信号線19−1〜19−mを通して供給される。ここで、交流駆動化された画像信号とは、液晶に同極性の直流電圧が印加され続けることによって液晶の比抵抗(物質固有の抵抗値)等が劣化することから、この液晶の劣化を防ぐために、コモン電圧(シグナルセンター)VCOMを中心にある周期にて極性が反転する画像信号のことを言う。
【0017】
また、交流駆動化された画像信号による駆動は、画像信号の極性反転のタイミングにより、1F(1Fは1フィールド期間)反転駆動と1H(1Hは1水平走査期間)反転駆動とに大別される。1F反転駆動は、ある極性の画像信号を全画素に書き込んだ後に、画像信号の極性を反転させる駆動法である。一方、1H反転駆動は、1ライン(1行)ごとに画像信号の極性を反転させ、これをさらにフィールドごとに反転させる駆動法である。
【0018】
なお、本実施形態に係る液晶表示装置においては、交流化された画像信号として、通常表示のためのアナログ画像信号と静止画用のデジタル画像データとが、液晶表示パネル17の外部に設けられたドライバIC20から、パネル外部との電気的接続をなすパッド部21を介してパネル内に入力され、セレクタ回路14を通して適宜供給されることになる。
【0019】
[画素回路]
図2は、i行i列目の画素回路の構成の一例を示す回路図である。当該画素回路は、液晶セル31、保持容量32、画素選択用スイッチ33、データ書き込み用スイッチ34、メモリ回路35、データ読み出し用バッファ36およびデータ読み出し用スイッチ37を有する構成となっている。
【0020】
液晶セル31および保持容量32はその各一端が共通接続されて液晶セル部を構成している。液晶セル31の他端にはコモン電圧VCOMが印加され、保持容量32の他端には1H(または、1F)ごとに極性が反転する電位Csが印加される。画素選択用スイッチ33は、その一端が信号線19−iに、その他端が液晶セル31および保持容量32の各一端にそれぞれ接続され、走査線18−iを介して与えられる走査信号GATEによって駆動されることで、液晶セル部に対するアナログ画像信号の書き込みを行う。
【0021】
データ書き込み用スイッチ34は、その一端が信号線19−iに、その他端がメモリ回路35の入力端にそれぞれ接続されており、データ書き込み制御線38−iを介して与えられる書き込み制御信号dwGATEによって駆動されることで、メモリ回路35に対するデジタル画像データの書き込みを行う。メモリ回路35に書き込まれたデジタル画像データ(以下、「メモリデータ」と略称する場合もある)は、読み出し用バッファ36を通して読み出される。
【0022】
データ読み出し用スイッチ37は、その一端が読み出し用バッファ36の出力端に、その他端が液晶セル31および保持容量32の各一端にそれぞれ接続されており、データ読み出し制御線39−iを介して与えられるデータ読み出し制御信号drGATEによって駆動されることで、読み出し用バッファ36を通してメモリ回路35から読み出されたデジタル画像データの液晶セル部への書き込みを行う。なお、メモリ回路35には、電源制御線40−iを介して電源電圧VCCMEMが供給される。
【0023】
なお、画素回路としては、必ずしもメモリ回路を有する構成のものに限られるものではなく、液晶セル31、保持容量32および画素トランジスタ(TFT)からなる基本的な構成の画素回路あるいはその変形例に係る画素回路などであっても良いことは勿論である。
【0024】
[垂直駆動系]
画素部11の各画素(画素回路)を行単位で選択駆動する垂直駆動系は、図1から明らかなように、第一垂直駆動回路12と第二垂直駆動回路13との2系統に分けられ、画素部11の左右両側に分離して配置されている。そして、これら垂直駆動回路12,13は、図2の画素回路が有する4本の配線、即ち走査線18−i、データ書き込み制御線38−i、データ読み出し制御線39−iおよび電源制御線40−iの駆動を2本ずつ担っている。一例として、第一垂直駆動回路12が走査線18−iおよびデータ読み出し制御線39−iの駆動を担い、第二垂直駆動回路13がデータ書き込み制御線38−iおよび電源制御線40−iの駆動を担っている。
【0025】
なお、本実施形態に係る液晶表示装置においては、メモリ内蔵の画素回路を前提とし、当該画素回路に用いる複数本の制御線の駆動を2系統の垂直駆動回路12,13によって分担する構成を採っているが、メモリを内蔵しない画素回路を用いる場合には、画素回路の制御線が少ないため、一般的には垂直駆動回路が1系統で済むことになる。ただし、このような場合でも、垂直駆動回路を2系統に分け、画素部11の左右両側に分離して配置する構成を採ることも可能である。この左右両側配置の構成を採ることにより、走査線18−1〜18−nによって各画素回路、特に中心部の画素回路に伝送される走査パルスの遅延を防止できる効果がある。
【0026】
[水平駆動系]
ここで、本実施形態に係る液晶表示装置においては、液晶表示パネル17の信号線19−1〜19−mを駆動する水平駆動系にセレクタ駆動方式(時分割駆動方式)を用いている。このセレクタ駆動方式とは、信号線19−1〜19−mをドライバIC20の1つの出力に対して複数本を単位(組)として割り当て、この複数本の信号線を時分割にて選択してその選択した信号線にドライバIC20の出力信号を時分割にて振り分けて供給する駆動方式である。
【0027】
具体的には、ドライバIC20の1つの出力と信号線19−1〜19−mとを1対N(Nは2以上の整数)の対応関係に設定し、ドライバIC20の1つの出力信号に対して割り当てられたN本の信号線をN時分割にて選択して駆動するというものである。このセレクタ駆動方式を採用することにより、ドライバIC20の出力数および当該ドライバIC20と液晶表示パネル17との間の配線の本数を、信号線19−1〜19−mの本数mの1/Nに削減可能になるという利点がある。
【0028】
このセレクタ駆動方式を採るために、画素部11において、信号線19−1〜19−mを、互いに隣り合う複数本ずつを組にしている。一例として、画素回路が水平方向に例えばB(青)G(緑)R(赤)の繰り返しで配列されているカラー対応の液晶表示パネル17の場合は、信号線19−1〜19−mについて互いに隣り合う3本ずつ(BGR)が組になる。すなわち、本例の場合には、3時分割駆動ということになる。
【0029】
一方、セレクタ回路14には、液晶表示パネル17の外部に設けられたドライバIC20から、m本の信号線19−1〜19−mに対してm/3チャンネル分のカラー画像信号が供給される。すなわち、ドライバIC20は、各チャンネルから対応する各組の3本の信号線に与えるBGRの各信号を時系列で出力する。これに対して、セレクタ回路14は、ドライバIC20から各チャンネルごとに出力される時系列の信号を時分割にてサンプリングして各組の3本の信号線に順次供給する。
【0030】
図3は、3時分割駆動のセレクタ回路14の概念図である。図3から明らかなように、セレクタ回路14は、ドライバIC20の1本の出力線と各組の3本の信号線との間に接続され、これら3本の信号線に与えられる信号を時分割にてサンプリングする3個のアナログスイッチSW1,SW2,SW3からなるセレクタ(SEL)14−1〜14−k(k=m/3)を、ドライバIC20の各出力線に対応して有する構成となっている。
【0031】
ここで、ドライバIC20から1本の出力線に対してBGRの3画素分の画像信号が時系列で出力されると、この1系統のBGR時系列の画像信号が3個のアナログスイッチSW1,SW2,SW3による時分割駆動によって3本の信号線に順次振り分けられて供給される。3個のアナログスイッチSW1,SW2,SW3は、セレクタパルスSELB,SELG,SELRによって順にON/OFF駆動される。
【0032】
[レベルシフタ15]
上記構成の液晶表示装置において、第一,第二垂直駆動回路12,13やセレクタ回路14を含む駆動回路をコントロールするための各種のタイミングパルスが、液晶表示パネル17の外部に設けられた制御IC(図示せず)からパッド部21を通して例えばTTLレベルの低電圧振幅で入力される。レベルシフタ15は、この低電圧振幅の各種のタイミングパルスを、液晶の駆動に必要な高電圧振幅のタイミングパルスにレベルシフトして各回路部に供給する。
【0033】
一例として、レベルシフタ15には、セレクタパルスselB,selG,selRがパッド部21を通してパネル外部から低電圧振幅、例えば0−3Vで入力される。レベルシフタ15は、これらセレクタパルスselB,selG,selRを高電圧振幅、例えば0−7Vのパルスにレベルシフトしてセレクタ回路14に対してその3個のアナログスイッチSW1,SW2,SW3の制御パルスとして供給する。
【0034】
[電源発生回路16]
電源発生回路16は、内部回路電源電圧VDDに基づいて例えば負電源電圧VSSを発生するために設けられたものである。この電源発生回路16としては、例えば、チャージポンプ型DC−DCコンバータが用いられる。このチャージポンプ型DC−DCコンバータの構成の一例を図4に示す。同図から明らかなように、本回路例に係るDC−DCコンバータは、チャージポンプ回路41、分圧回路42およびレギュレーション回路43を有する構成となっている。以下に、各回路部分の構成および動作について詳細に説明する。
【0035】
(チャージポンプ回路41の構成)
先ず、チャージポンプ回路41の構成について説明する。チャージポンプ回路41は、PchMOSトランジスタQp11、NchMOSトランジスタQn11、コンデンサC11,C12、ダイオードD11、NchMOSトランジスタQn12、PchMOSトランジスタQp12,Qp13および負荷コンデンサC13を有し、クロックパルス発生源44からAND回路45を通して供給されるクロックパルスckに同期して充放電動作を繰り返す構成となっている。
【0036】
このチャージポンプ回路41において、PchMOSトランジスタQp11およびNchMOSトランジスタQn11は、内部回路電源VDDとグランド(GND)との間に直列に接続され、かつ各ゲートが共通に接続されることによってCMOSインバータを構成している。コンデンサC11は、その一端がMOSトランジスタQn11,Qp11のドレイン共通接続点に接続されている。
【0037】
NchMOSトランジスタQn12は、そのドレインがコンデンサC11の他端に、そのソースが回路出力端OUTにそれぞれ接続されている。負荷コンデンサC13は回路出力端OUTとグランドとの間に接続されている。PchMOSトランジスタQp12は、そのソースがコンデンサC11の他端に、そのドレインがグランドにそれぞれ接続されている。これらMOSトランジスタQn12,Qp12は、各ゲートに後述するスイッチングパルスが印加されることによってON(導通)状態となるスイッチング素子として機能する。
【0038】
コンデンサC12は、その一端がMOSトランジスタQn11,Qp11のゲート共通接続点に接続されている。ダイオードD11は、そのアノードがコンデンサC12の他端に、そのカソードがグランドにそれぞれ接続されている。このダイオードD11は、回路の起動時にMOSトランジスタQn12,Qp12の各ゲートに印加するスイッチングパルス電圧をダイオードクランプする作用をなす。MOSトランジスタQp13は、そのソースがコンデンサC12の他端に、そのドレインがグランドにそれぞれ接続されている。
【0039】
MOSトランジスタQp13のゲートにはクランプパルス発生源46で発生されるクランプパルスclpがレベルシフタ47を介して供給される。MOSトランジスタQp13は、そのゲートにクランプパルスclpが印加されることで、MOSトランジスタQn12,Qp12のゲートに印加するスイッチングパルス電圧を内部回路電源電圧VDDにクランプする作用をなす。
【0040】
レベルシフタ47は、内部回路電源電圧VDDを正側電源電圧、回路出力端OUTに導出される回路出力電圧VSSを負側電源電圧とし、クランプパルス発生源46で発生される第1の振幅電圧(VDD−0V)のクランプパルスを、第2の振幅電圧(VDD−VSS)のクランプパルスにレベルシフトしてPchMOSトランジスタQp13のゲートに与える。これにより、PchMOSトランジスタQp13のスイッチング動作をより確実に行えることになる。
【0041】
(チャージポンプ回路41の動作)
ここで、上記構成のチャージポンプ回路41の動作について説明する。電源投入時(回路起動時)には、クロックパルス発生器44で発生されるクロックパルスがAND回路45を通してスイッチングパルスとして供給されると、そのスイッチングパルスに基づくコンデンサC12の出力電位は、先ず、ダイオードD11によってグランドレベルからダイオードD11のしきい値電圧Vth分だけレベルシフトした電位にクランプされる。そして、スイッチングパルスが低レベル(0V)のときは、PchQp11,Qp12が導通状態となるため、コンデンサC11が充電される。このとき、NchMOSトランジスタQn11が非導通状態にあるため、MOSトランジスタQp11,Qn11のドレイン共通接続点の電位がVDDレベルとなる。
【0042】
次いで、スイッチングパルスが高レベル(VDDレベル)になると、NchMOSトランジスタQn11,Qn12が導通状態となり、MOSトランジスタQp11,Qn11のドレイン共通接続点の電位がグランドレベル(0V)になるため、コンデンサC11の出力端の電位が−VDDレベルになる。この電位(−VDD)がそのままNchMOSトランジスタQn12を通して回路出力端OUTから回路出力電圧VSSとして導出される。
【0043】
次に、回路出力電圧VSSがある程度立ち上がると(起動プロセス終了時)、クランプパルスclpをレベルシフトするためのレベルシフタ47が動作を始める。レベルシフタ47が動作し始めると、クランプパルス発生源46で発生された振幅電圧VDD−0Vのクランプパルスclpは、レベルシフタ47において振幅電圧VDD−VSSのクランプパルスにレベルシフトされ、しかる後PchMOSトランジスタQp13のゲートに印加される。
【0044】
このとき、クランプパルスの低レベルが回路出力電圧VSS、即ち−VDDレベルであるため、PchMOSトランジスタQp13が確実に導通状態になる。これにより、ダイオードD11のアノードの電位は、グランドレベルからダイオードD11のしきい値電圧Vth分だけシフトした電位ではなく、グランドレベルにクランプされる。これにより、以降のポンピング動作において、特にPchMOSトランジスタQp12に対して十分な駆動電圧が得られる。
【0045】
これにより、PchMOSトランジスタQp12において十分なスイッチング電流が得られるようになるため、安定したDC−DC変換動作が行えるようになるとともに、変換効率を向上させることができる。特に、PchMOSトランジスタQp12のトランジスタサイズを大きくしなくても、十分なスイッチング電流を得ることができるため、小面積の回路規模にて電流容量の大きなDC−DCコンバータを実現できる。その効果は、しきい値電圧Vthが大きいトランジスタ、例えばTFT(薄膜トランジスタ)を用いた場合に特に大きい。
【0046】
(分圧回路42の構成)
次に、分圧回路42の構成について説明する。この分圧回路42は、図4から明らかなように、互いに直列に接続された分圧抵抗R1,R2と、これら抵抗R1,R2に対して直列に接続されたスイッチ素子、例えばPchMOSトランジスタQp21,Qp22とを有する構成となっている。PchMOSトランジスタQp21は基準電位点(本例では、内部回路電源VDD)と抵抗R1の一端との間に接続されている。PchMOSトランジスタQp22は、抵抗R2の一端と回路出力端OUTとの間に接続されている。
【0047】
この分圧回路42において、本例では、分圧抵抗R1,R2は各抵抗値が等しくなるように設定されている。これにより、回路出力端OUTに導出される負側電源電圧VSSが−VDDレベルとなったときには、分圧抵抗R1,R2の分圧点Pの電位が0V(グランドレベル)となる。なお、分圧抵抗R1,R2の各抵抗値については必ずしも等しく設定する必要はなく、必要に応じて任意に設定可能である。
【0048】
また、分圧回路42は、PchMOSトランジスタQp21,Qp22が導通状態となる一定期間のみアクティブ状態となって分圧動作を行うようになっている。PchMOSトランジスタQp21,Qp22は、イネーブルパルス発生源48で発生され、レベルシフタ49を介して供給されるイネーブルパルスenbを各ゲート入力とする。PchMOSトランジスタQp21,Qp22は、各ゲートにイネーブルパルスenbが印加されることで導通状態となり、分圧回路42をアクティブ状態とする。
【0049】
ここで、クロックパルス発生源44で発生されるクロックパルスckの周期を2H(Hは水平走査期間)とした場合に、イネーブルパルス発生源48からはイネーブルパルスenbを1H周期で発生するようにする。そして、1H期間のうちのある一定期間においてのみ低レベルとなる。この低レベルの期間に、イネーブルパルスenbはMOSトランジスタQp21,Qp22を導通させることによって分圧回路42をアクティブ状態とする。
【0050】
レベルシフタ49は、内部回路電源電圧VDDを正側電源電圧、回路出力端OUTに導出される回路出力電圧VSSを負側電源電圧とし、イネーブルパルス発生源48で発生される第1の振幅電圧(VDD−0V)のイネーブルパルスを、第2の振幅電圧(VDD−VSS)のイネーブルパルスにレベルシフトしてPchMOSトランジスタQp21,Qp22の各ゲートに与える。これにより、PchMOSトランジスタQp21,Qp22に対して駆動電圧を十分にとることができ、それらのスイッチング動作をより確実に行えるになる。
【0051】
(レギュレーション回路43の構成)
最後に、レギュレーション回路43の構成について説明する。このレギュレーション回路43は、図4から明らかなように、スイッチ素子、例えばPchMOSトランジスタQp31、サンプルホールド(S/H)回路50、コンパレータ51および先述したAND回路45を有する構成となっている。
【0052】
このレギュレーション回路43において、PchMOSトランジスタQp31は、分圧回路42の分圧点Pとコンパレータ51の非反転(+)入力端との間に接続されており、先述したイネーブルパルスenbをゲート入力とする。これにより、MOSトランジスタQp31は、分圧回路42がアクティブ状態となる期間に導通状態となって分圧点Pに得られる分圧電圧をサンプルホールド回路50およびコンパレータ51に伝達する。
【0053】
サンプルホールド回路50は、MOSトランジスタQp31を介して伝達される分圧電圧を、MOSトランジスタQp31が次に導通状態になるまでホールドし、コンパレータ51の非反転入力端に与え続ける。コンパレータ51は、その反転(−)入力端に基準電圧(本例では、グランドレベル)が与えられており、分圧回路42の分圧点Pに得られる分圧電圧と基準電圧とを比較し、分圧電圧が基準電圧を越えるときに高レベルの比較結果をAND回路45にそのゲート制御信号として与える。
【0054】
(レギュレーション回路43の動作)
ここで、上記構成のレギュレーション回路43のレギュレーション動作について説明する。
【0055】
先ず、イネーブルパルスenbが低レベルとなるレギュレーション期間では、分圧回路42がアクティブ状態となることにより、その分圧点Pには回路出力端OUTの電位に応じた分圧電圧が得られる。ここで、回路出力端OUTに得られる負側出力電圧VSSが、目標電圧である−VDDレベルに達しないときには、分圧点Pの電位が0V(グランドレベル)よりも高くなる。
【0056】
このとき、コンパレータ51は、非反転入力電圧(分圧点Pの電圧)が反転入力電圧(グランドレベル)を越えることから、高レベルの比較結果をAND回路45に与える。すると、AND回路45はクロックパルスckをチャージポンプ回路41に供給する。これにより、チャージポンプ回路41ではクロックパルスckに同期してポンピング動作が行われる。この一連の動作が1H周期ごとに繰り返して実行される。そして、最終的に、負側出力電圧VSSが目標電圧である−VDDレベルに達する。
【0057】
負側出力電圧VSSが目標電圧である−VDDレベルに達すると、分圧点Pの電位が0V(グランドレベル)となる。このとき、コンパレータ51は、非反転入力電圧(分圧点Pの電圧)と反転入力電圧(グランドレベル)とが等しくなるため、低レベルの比較結果をAND回路45に与える。すると、AND回路45はクロックパルスckのチャージポンプ回路41への供給を遮断する。
【0058】
このようにして、回路出力端OUTに得られる回路出力電圧VSSと内部回路電源電圧VDDとの差分を分圧回路41で分圧し、その分圧点Pに得られる分圧電圧をコンパレータ51において基準電圧(本例では、グランドレベル)と比較し、その比較結果に基づいてAND回路45でクロックパルスck(スイッチングパルス)のチャージポンプ回路41への供給/停止を制御することにより、回路出力電圧VSSが目標電圧である−VDDレベルになるようにレギュレーションする回路動作が行われる。
【0059】
また、上記構成のDC−DCコンバータでは、分圧回路42において、イネーブルパルスenbに基づくPchMOSトランジスタQp21,Qp22のON/OFF制御により、レギュレーション期間においてのみ分圧回路42をアクティブ状態とし、それ以外の期間では非アクティブ状態とするようにしたことにより、レギュレーション動作に必要な一定期間においてのみ分圧抵抗R1,R2に電流が流れることになるため、分圧抵抗R1,R2に常時電流を流すことに伴う消費電力のロスを抑えることができる。
【0060】
なお、上記回路例においては、内部回路電源電圧VDDを基に、−VDDレベルの回路出力電圧VSSを発生する負電圧発生タイプのチャージポンプ型DC−DCコンバータを例に採って説明したが、その電圧レベルは−VDDレベルに限られるものではなく、さらには、内部回路電源電圧VDDを基に、これと電圧値が異なる正の電源電圧を発生する正電圧発生タイプのチャージポンプ型DC−DCコンバータであっても良い。
【0061】
ところで、上述した如きチャージポンプ型DC−DCコンバータでは、クロックパルス発生源44で発生されるクロックパルス(スイッチングパルス)に同期してポンピング動作を行う際に、図8の波形図に示すように、クロックパルスが入力されるごとに出力電圧にリップル電圧が乗ってしまう。また、上記回路例に係るチャージポンプ型DC−DCコンバータの場合には、スイッチングパルスに限らず、クランプパルス発生源46からクランプパルスが入力されるときにも出力電圧にリップル電圧が乗ってしまう。
【0062】
チャージポンプ型DC−DCコンバータに代表されるように、クロックパルスに同期して回路動作を行う電源発生回路では、クロックパルスが入力されるごとに出力電圧にリップル電圧が乗り、このリップル電圧が回路の誤動作や画質低下の原因となることから、当該電源発生回路を液晶表示パネル17上に搭載する際は、図1に示すように、パッド部21に外付けのバイパスコンデンサ22を接続し、このバイパスコンデンサ22を用いてリップル電圧を低減する方策が採られる。その際の電源発生回路16の配置位置はパッド部21の近傍が望ましい。
【0063】
ところが、本実施形態に係る液晶表示装置では、図1からも明らかなように、液晶表示パネル17の額縁領域(画素部11の周辺領域)において、パッド部21側には、セレクタ回路14やレベルシフタ15などが配置されていることから電源発生回路16の配置スペースを確保できない。さらに、画素部11の左右両側にも、第一,第二垂直駆動回路12,13が配置されていることから電源発生回路16の配置スペースを確保できない。したがって、画素部11を挟んでパッド部21と反対側に、電源発生回路16を配置せざるを得ない。
【0064】
[配線構造]
このように、液晶表示パネル17上に電源発生回路16を搭載するとともに、当該電源発生回路16の出力端と外付けコンデンサ22とをパッド部21を介して電気的に接続することによって電源発生回路16の出力電圧に含まれるリップル電圧を低減する構成を採る液晶表示装置において、本発明では、電源発生回路16と第一,第二垂直駆動回路12,13およびパッド部21との配線構造を特徴としている。
【0065】
具体的には、画素部11を挟んでパッド部21と反対側に配置された電源発生回路16の出力端と、バイパスコンデンサ22が外付けされたパッド部21の端子との間を、補助配線(専用配線)23を引き回すことによって他の回路を経由せずに直接配線する。補助配線23の配線材料としては、配線距離が長くなることから、低インピーダンスのものが望ましい。また、電源発生回路16の出力電圧を第一,第二垂直駆動回路12,13に供給するための電源配線24については、電源発生回路16の出力端から直接引き出すのではなく、図1から明らかなように、補助配線23上におけるパッド部21の近傍で分岐し、先ず第二垂直駆動回路13に配線し、さらに第二垂直駆動回路13を経由して第一垂直駆動回路12に配線する配線構造を採っている。
【0066】
ところで、液晶表示パネル17上に電源発生回路16を搭載するとともに、当該電源発生回路16の出力端と外付けコンデンサ22とをパッド部21を介して電気的に接続する構成の液晶表示装置において、画素部11を挟んでパッド部21と反対側に電源発生回路16を配置する構成を採らざるを得ない場合には、一般的に、配線構造の簡略化を図るために、図5に示すように、電源発生回路16の出力端と第一,第二垂直駆動回路12,13との間を電源配線24で直接に配線し、その後にパッド部21と配線する配線構造が採られる。
【0067】
ところが、この配線構造を採った場合には、配線距離上、電源発生回路16の出力端からはパッド部21よりも第一,第二垂直駆動回路12,13の方が近いため、電源発生回路16から出力されるリップル電圧が乗った出力電圧がそのまま第一,第二垂直駆動回路12,13に入力されることになり、バイパスコンデンサ22によるリップル電圧の低減効果を得ることができない。
【0068】
これに対して、上述した配線構造、即ち電源発生回路16の出力端とパッド部21との間を他の回路を経由せずに補助配線23で直接配線するとともに、補助配線23上におけるパッド部21の近傍で分岐し、その分岐した電源配線24で垂直駆動系(第一,第二垂直駆動回路12,13)に配線する配線構造を採ることにより、バイパスコンデンサ22によってリップル電圧が十分に低減された後の電源発生回路16の出力電圧を第一,第二垂直駆動回路12,13に入力できることになる。
【0069】
すなわち、上述した配線構造を採ることにより、液晶表示パネル17上における電源発生回路16の配置位置に関係なく、電源発生回路16の出力電圧に含まれるリップル電圧を確実に低減でき、リップル電圧低減後の電源発生回路16の出力電圧を第一,第二垂直駆動回路12,13に電源電圧として供給できる。これにより、液晶表示パネル17上における電源発生回路16の配置の自由度が増し、額縁領域内の空スペースを有効に利用して配置できることから、電源発生回路16を配置するための専用のスペースを特別に確保する必要がないため、液晶表示パネル17の狭額縁化が可能となる。
【0070】
なお、上記実施形態では、水平駆動系がセレクタ駆動方式の場合であって、セレクタ回路14がパッド部21側に配置された構成の液晶表示装置を例に採って説明したが、図6に示すように、垂直走査によって選択駆動された行の各画素回路に対して信号線19−1〜19−mを介して線順次(行単位)または点順次(画素単位)にて信号を書き込むための信号線駆動回路25によって水平駆動系が構成され、その信号線駆動回路25がパッド部21と反対側に配置された構成の液晶表示装置にも同様に適用可能である。
【0071】
水平駆動系が信号線駆動回路25からなる液晶表示装置では、信号線駆動回路25がシフトレジスタなどによって構成されることから、当該信号線駆動回路25にも第一,第二垂直駆動回路12,13と同様に電源発生回路16の出力電圧を供給する必要が生じる。この場合、信号線駆動回路25がパッド部21と反対側に配置されていることから、パッド部21側に電源発生回路16を配置するスペースを確保しやすい。ところが、何らかの理由によってパッド部21側に電源発生回路16を配置するスペースを確保できなく、パッド部21と反対側に電源発生回路16を配置する構成を採らざるを得ない場合には、先の実施形態に係る液晶表示装置と同様の配線構造を採るようにすれば良い。
【0072】
すなわち、図6から明らかなように、電源発生回路16の出力端とパッド部21との間を他の回路を経由せずに補助配線23で直接配線するとともに、パッド部21の近傍で分岐し、その分岐した電源配線24で第二垂直駆動回路13、これを経由して信号線駆動回路25、さらにこれを経由して第一垂直駆動回路12に配線するようにする。この配線構造を採ることにより、第一,第二垂直駆動回路12,13と同様に信号線駆動回路25にも、バイパスコンデンサ22によってリップル電圧が十分に低減された後の電源発生回路16の出力電圧を電源電圧として入力できることになる。
【0073】
また、上記実施形態に係る配線構造においては、電源発生回路16としてチャージポンプ型DC−DCコンバータを用いた場合を例に採って説明したが、これに限られるものではなく、クロックパルスに同期して回路動作を行うことによって出力電圧にリップル電圧が乗る可能性のある電源発生回路全般の配線構造に対して適用可能である。
【0074】
さらに、上記実施形態においては、画素の表示素子として液晶セルを用いた液晶表示装置に適用した場合を例に採って説明したが、液晶表示装置への適用に限られるものではなく、画素の表示素子としてエレクトロルミネッセンス(liquid crystal display;EL)素子を用いたEL表示装置など、電源発生回路を搭載した駆動回路一体型表示装置全般に適用可能である。
【0075】
図7は、本発明に係る携帯端末装置、例えば携帯電話機の構成の概略を示す外観図である。
【0076】
本例に係る携帯電話機は、装置筐体61の前面側に、スピーカ部62、出力表示部63、操作部64およびマイク部65を上部側から順に配置された構成となっている。かかる構成の携帯電話機において、出力表示部63には液晶表示装置が用いられ、この液晶表示装置として先述した実施形態に係る液晶表示装置が用いられる。
【0077】
このように、電源発生回路を液晶表示パネル上に搭載してなる液晶表示装置を出力表示部63として用いた携帯電話機において、先述したように、液晶表示パネル上における電源発生回路の配置位置に関係なく、電源発生回路の出力電圧に含まれるリップル電圧を低減可能な配線構造を採るようにすることにより、電源発生回路の配置の自由度向上に伴って液晶表示パネルの狭額縁化が図れるため、携帯端末装置本体のさらなる小型化が可能となる。逆に、携帯端末装置本体のサイズを一定とした場合には、液晶表示パネルの狭額縁化の分だけ画面サイズの大型化が可能となる。
【0078】
なお、ここでは、携帯電話機に適用した場合を例に採って説明したが、これに限られるものではなく、親子電話の子機やPDAなど携帯端末装置全般に適用可能である。
【0079】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、クロックパルスに同期して回路動作を行う電源発生回路が画素部と同一の基板上に当該画素部を挟んでパッド部と反対側に配置されてなる表示装置において、電源発生回路の出力端と外付けコンデンサが接続されたパッド部とを補助配線で直接接続するとともに、この補助配線上におけるパッド部の近傍で分岐し、この分岐された電源配線によって基板内部の各回路に対して電源発生回路の出力電圧を供給する配線構造を採ることにより、電源発生回路の配置位置に関係なく、電源発生回路の出力電圧に含まれるリップル電圧を確実に低減できるため、電源発生回路の配置の自由度を向上でき、これに伴ってパネルの狭額縁化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る液晶表示装置の全体構成の概略を示すブロック図である。
【図2】画素回路の構成の一例を示す回路図である。
【図3】3時分割駆動のセレクタ回路の概念図である。
【図4】チャージポンプ型DC−DCコンバータの回路例を示す回路図である。
【図5】電源発生回路を搭載した場合の一般的な配線構造を示す図である。
【図6】本発明の他の実施形態に係る液晶表示装置の全体構成の概略を示すブロック図である。
【図7】本発明に係る携帯電話機の構成の概略を示す外観図である。
【図8】リップル電圧を示す波形図である。
【符号の説明】
11…画素部(有効画面)、12…第一垂直駆動回路、13…第二垂直駆動回路、14…セレクタ回路、15…レベルシフタ、16…電源発生回路、17…液晶表示パネル、18−1〜18−n…走査線、19−1〜19−m…信号線、21…パッド部、22…バイパスコンデンサ、23…補助配線、24…電源配線、31…液晶セル、32…保持容量、33…画素選択用スイッチ、34…データ書き込み用スイッチ、35…メモリ回路、36…データ読み出し用バッファ、37…データ読み出し用スイッチ
Claims (10)
- 画素が基板上に行列状に配列されてなる画素部と、
前記画素部と同一の基板上に当該画素部を挟んで前記パッド部と反対側に配置され、クロックパルスに同期して回路動作を行う電源発生回路と、
基板外部との電気的接続をなすパッド部と前記電源発生回路の出力端とを接続する補助配線と、
前記パッド部に接続された外付けコンデンサと、
前記補助配線上の前記パッド部の近傍から基板内部の各回路に対して前記電源発生回路の出力電圧を供給する電源配線と
を備えたことを特徴とする表示装置。 - 前記電源発生回路は、クロックパルスに同期してポンピング動作を行うチャージポンプ型DC−DCコンバータである
ことを特徴とする請求項1記載の表示装置。 - 前記画素部の各画素を行単位で選択駆動する垂直駆動系を有し、この垂直駆動系が前記画素部の左右両側に分離して配置されている
ことを特徴とする請求項1記載の表示装置。 - 前記垂直駆動系によって選択駆動された行の各画素に対して信号を書き込む水平駆動系を有し、この水平駆動系が前記パッド部側に配置されている
ことを特徴とする請求項1記載の表示装置。 - 前記画素の表示素子が液晶セルである
ことを特徴とする請求項1記載の表示装置。 - 前記画素の表示素子がエレクトロルミネッセンス素子である
ことを特徴とする請求項1記載の表示装置。 - 出力表示部として、
画素が基板上に行列状に配列されてなる画素部と、
前記画素部と同一の基板上に当該画素部を挟んで前記パッド部と反対側に配置され、クロックパルスに同期して回路動作を行う電源発生回路と、
基板外部との電気的接続をなすパッド部と前記電源発生回路の出力端とを接続する補助配線と、
前記パッド部に接続された外付けコンデンサと、
前記補助配線上の前記パッド部の近傍から基板内部の各回路に対して前記電源発生回路の出力電圧を供給する電源配線とを備えた表示装置
を用いたことを特徴とする携帯端末装置。 - 前記電源発生回路は、クロックパルスに同期してポンピング動作を行うチャージポンプ型DC−DCコンバータである
ことを特徴とする請求項7記載の携帯端末装置。 - 前記表示装置は、前記画素の表示素子として液晶セルを用いた液晶表示装置である
ことを特徴とする請求項7記載の携帯端末装置。 - 前記表示装置は、前記画素の表示素子としてエレクトロルミネッセンス素子を用いたエレクトロルミネッセンス表示装置である
ことを特徴とする請求項7記載の携帯端末装置。
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