説明

電圧供給回路

【課題】非常に簡略な回路構成で低消費電流化が可能な電圧供給回路を提供する。
【解決手段】値が異なる複数の供給電圧(V1〜V5)を発生させる電圧供給回路であって、論理回路部(インバータIL0−1、IL0−2、IH0−1、及びIH0−2)と、前記論理回路部の一方の出力によって充電動作がオン/オフ制御され、前記論理回路部の他方の出力によって放電動作がオン/オフ制御され、自己の出力電圧が前記供給電圧及び前記論理回路部の入力となる充放電回路部(PチャンネルMOSトランジスタP0及びNチャンネルMOSトランジスタN0)とを備え、前記値が異なる複数の供給電圧の発生において前記論理回路部及び前記充放電回路部を共用している電圧供給回路。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、負荷に対して電圧を供給する電圧供給回路に関するものである。本発明に係る電圧供給回路は、例えば液晶表示装置において液晶駆動用バイアス電圧を発生させる液晶駆動用電源回路として利用される。
【背景技術】
【0002】
液晶表示装置を駆動する場合、液晶駆動用電源回路にて必要な数の所定のバイアス電圧を発生させ、表示データなどにより液晶画素への信号出力制御スイッチをオン/オフ制御して上記バイアス電圧を選択的に出力させることにより、液晶駆動信号すなわちコモン出力信号とセグメント出力信号を形成する。その信号波形例を図2に示す。V1〜V5は液晶駆動用電源回路にて生成されたバイアス電圧の値であり、各バイアス電圧の値V1〜V5及び接地電圧の値VGNDが液晶駆動信号の各レベルを構成している。
【0003】
複数のバイアス電圧を発生させる電源回路として、最も基本的なものに抵抗分割にて分圧回路を構成するものがある。その構成を図3に示す。図3に示す電源回路では、電源回路の全消費電流の内、負荷(例えば液晶)に供給される成分は非常に少なく、定電圧Vcが印加される端子から可変抵抗VR1及び抵抗R1〜R5を介してGNDに直接流れ込んでしまう無駄な成分が大きくなってしまう。大規模な液晶表示装置を駆動する場合、バイアス電圧の安定度を上げるために、バイアス電圧を発生させる電源回路の出力インピーダンスを低くする必要があり、図3に示す電源回路の構成では可変抵抗VR1及び抵抗R1〜R5の抵抗値を下げなければならず非常に大きな電流を無駄に消費することになってしまう。
【0004】
上記の低出力インピーダンス化と低消費電流化を考慮し、更に、バイアス電圧にて容量性の液晶負荷を駆動することを考えると、液晶駆動信号が低バイアス電圧から高バイアス電圧へ遷移するときは高バイアス電圧から負荷へ充電することになるが、液晶駆動信号が高バイアス電圧から低バイアス電圧へ遷移するときは負荷から低バイアス電圧へ放電することとなる。このときの無駄な充放電の防止を考慮して考案された電源回路として、特許文献1に開示されている電源回路がある。しかしながら、特許文献1に開示されている電源回路は、1つのバイアス電圧を発生させるために2つのコンパレータが必要であるため、回路規模が大きいという問題を有している。
【0005】
上記の問題を解決することができる電源供給回路、すなわち簡略な回路構成で低消費電流化が可能な電圧供給回路が本出願人によって既に特許出願(特願2008−041496号)されている。特願2008−041496号の電源供給回路の構成を図4に示す。
【0006】
ここで、第3バイアス電圧V3を発生させる回路部について説明する。第3バイアス電圧V3を発生させる回路部は、第3バイアス電圧V3を入力するインバータIL3−1と、インバータIL3−1の出力を反転させるインバータIL3−2と、第3バイアス電圧V3を入力するインバータIH3−1と、インバータIH3−1の出力を反転させるインバータIH3−2とによって構成される論理回路を備えている。また、第3バイアス電圧V3を発生させる回路部は、インバータIL3−2の出力によってオン/オフ制御される充電用のPチャンネルMOSトランジスタP3とインバータIH3−2の出力によってオン/オフ制御される放電用のNチャンネルMOSトランジスタN3とによって構成され、充電用のPチャンネルMOSトランジスタP3及び放電用のNチャンネルMOSトランジスタN3の接続点電圧を第3バイアス電圧V3として上記論理回路と負荷(不図示)に供給する充放電回路を備えている。
【0007】
負荷(不図示)に供給する第3バイアス電圧V3の目標値をV3Mとし、第3バイアス電圧V3の許容範囲を目標値±αとし、インバータIL3−1の論理閾値がV3M−αになるように設計する。例えば、インバータIL3−1を構成するPチャンネルMOSトランジスタ(不図示)及びNチャンネルMOSトランジスタ(不図示)のサイズを調整設計し、インバータIH3−1の論理閾値がV3M+αになるように、インバータIH3−1を構成するPチャンネルMOSトランジスタ(不図示)及びNチャンネルMOSトランジスタ(不図示)のサイズを調整設計する。また、他の方法として、例えば、図5A〜図5Eに示すように、インバータの論理閾値に応じて、インバータ内の並列化するトランジスタ数を設定するようにしてもよい。
【0008】
上記の設計により、第3バイアス電圧V3の値が下限許容値V3M−αより低くなると、インバータIL3−1の出力が「1」となり、インバータIL3−1の出力を反転させるインバータIL3−2の出力が「0」となり、結果として充電用のPチャンネルMOSトランジスタP3がオンになり、第3バイアス電圧V3が引き上げられ、逆に、第3バイアス電圧V3の値が上限許容値V3M+αより高くなると、インバータIH3−1の出力が「0」となり、インバータIH3−1の出力を反転させるインバータIH3−2の出力が「1」となり、結果として放電用のNチャンネルMOSトランジスタN3がオンになり、第3バイアス電圧V3が引き下げられる。
【0009】
以上の動作によって、第3バイアス電圧V3の値が許容範囲(下限許容値V3M−α以上上限許容値V3M+α以下)外になっているときは、充電用のPチャンネルMOSトランジスタP3及び放電用のNチャンネルMOSトランジスタN3のうちいずれか一方がオンになり、充電動作及び放電動作のうちいずれか一方が行われる。
【0010】
これに対して、第3バイアス電圧V3の値が許容範囲(下限許容値V3M−α以上上限許容値V3M+α以下)内になっているときは、インバータIL3−1の出力が「0」となり、インバータIL3−1の出力を反転させるインバータIL3−2の出力が「1」となり、結果として充電用のPチャンネルMOSトランジスタP3がオフになり、インバータIH3−1の出力が「1」となり、インバータIH3−1の出力を反転させるインバータIH3−2の出力が「0」となり、結果として放電用のNチャンネルMOSトランジスタN3がオフになる。充電用及び放電用の両MOSトランジスタP3及びN3がオフになって負荷(不図示)に対してハイインピーダンス状態となり第3バイアス電圧V3の制御を停止するので、第3バイアス電圧V3の値が許容範囲外から許容範囲内になった場合に不要な継続制御を行わないようにすることができる。
【0011】
なお、第1バイアス電圧V1を発生させる回路部、第2バイアス電圧V2を発生させる回路部、第4バイアス電圧V4を発生させる回路部、及び第5バイアス電圧V5を発生させる回路部は、バイアス電圧の目標値が異なる点を除き、上述した第3バイアス電圧V3を発生させる回路部と同一であるので、詳細な説明を省略する。
【0012】
【特許文献1】特開昭55−146487号公報
【特許文献2】特開平9−43568号公報
【特許文献3】特開平9−105905号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0013】
特願2008−041496号の電源供給回路で確かに無駄な消費電流を抑えることはできる。しかしながら、特願2008−041496号の電源供給回路は、簡略な回路構成とはいえ、バイアス電圧毎にある程度の回路規模の回路部をそれぞれ必要としている。
【0014】
本発明は上記の状況に鑑みなされたものであり、特願2008−041496号の電源供給回路よりも簡略な構成で低消費電流化が可能な電圧供給回路、すなわち非常に簡略な回路構成で低消費電流化が可能な電圧供給回路を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0015】
上記目的を達成するために本発明に係る電圧供給回路は、値が異なる複数の供給電圧を発生させる電圧供給回路であって、論理回路部と、前記論理回路部の一方の出力によって充電動作がオン/オフ制御され、前記論理回路部の他方の出力によって放電動作がオン/オフ制御され、自己の出力電圧が前記供給電圧及び前記論理回路部の入力となる充放電回路部とを備え、前記値が異なる複数の供給電圧の発生において前記論理回路部及び前記充放電回路部を共用している構成としている。
【0016】
このような構成によると、値が異なる複数の供給電圧の発生において論理回路部及び充放電回路部を共用しているので、値が異なる複数の供給電圧毎にある程度の回路規模の回路部をそれぞれ必要とする特願2008−041496号の電源供給回路と比較して、回路規模が小さくなる。また、このような構成によると、充放電回路部における充電動作のオン/オフ制御と放電動作のオン/オフ制御が互いに独立しているので、充電動作と放電動作の両方を停止させることができる。これにより、無駄な電流の消費を防止することができる。
【0017】
また、時分割制御により分割された区間毎に値が異なる供給電圧を発生させることで、前記値が異なる複数の供給電圧を発生させてもよい。
【0018】
また、前記論理回路部が、論理閾値が変更可能なインバータを有し、前記論理閾値が変更可能なインバータが、前記時分割制御により分割された区間毎に論理閾値を変更するようにしてもよい。例えば、前記充放電回路部が、充電用PチャンネルMOSトランジスタと放電用NチャンネルMOSトランジスタを有し、前記論理回路部が、供給電圧の下限許容値を論理閾値とする第1インバータと、前記第1インバータの出力を反転させる第2インバータと、供給電圧の上限許容値を論理閾値とする第3インバータと、前記第3インバータの出力を反転させる第4インバータとを有し、前記論理回路部の一方の出力が前記第2インバータの出力であり、前記論理回路部の他方の出力が前記第4インバータの出力であって、前記第2インバータの出力が前記充電用PチャンネルMOSトランジスタのゲートに供給され、前記第4インバータの出力が前記放電用NチャンネルMOSトランジスタのゲートに供給される回路構成にした場合、前記第1インバータ及び前記第3インバータを前記論理閾値が変更可能なインバータにするとよい。
【0019】
また、前記論理閾値が変更可能なインバータが、インバータ動作を行うトランジスタ群のうち動作するトランジスタの数を前記時分割制御により分割された区間毎に変更することによって、前記時分割制御により分割された区間毎に論理閾値を変更するようにしてもよい。時分割制御の際、電圧供給回路と各電圧負荷との間にスイッチと電圧保持用のコンデンサを用意して、電圧供給回路と各負荷とをタイミングをずらせて順次接続し、電圧供給していくとよい。スイッチが閉じている電圧供給時にコンデンサを充電し、スイッチが開いているときは当該コンデンサが負荷変動に充放電対応する。こうすれば、時分割制御しても、安定したバイアス電圧が常時負荷に与えられることになる。
【発明の効果】
【0020】
本発明に係る電圧供給回路の構成によると、値が異なる複数の供給電圧の発生において論理回路部及び充放電回路部を共用しているので、値が異なる複数の供給電圧毎にある程度の回路規模の回路部をそれぞれ必要とする特願2008−041496号の電源供給回路と比較して、回路規模が小さくなる。また、本発明に係る電源供給回路の構成によると、充放電回路部における充電動作のオン/オフ制御と放電動作のオン/オフ制御が互いに独立しているので、充電動作と放電動作の両方を停止させることができる。これにより、無駄な電流の消費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】
【0021】
本発明の実施形態について図面を参照して以下に説明する。本発明に係る電圧供給回路の一構成例を図1Aに示す。
【0022】
図1Aに示す電圧供給回路は、バイアス電圧V0を入力するインバータIL0−1と、インバータIL0−1の出力を反転させるインバータIL0−2と、バイアス電圧V0を入力するインバータIH0−1と、インバータIH0−1の出力を反転させるインバータIH0−2とによって構成される論理回路部を備えている。
【0023】
インバータIL0−1は、PチャンネルMOSトランジスタPL1〜PL5及びPLS1〜PLS4と、NチャンネルMOSトランジスタNL1〜NL5及びNLS2〜NLS5とを備えている。定電圧Vc印加されている端子にPチャンネルMOSトランジスタPSL1〜PSL4及びPL5の各ソースが接続され、PチャンネルMOSトランジスタPSLmのドレインがPチャンネルMOSトランジスタPLmのソースに接続され(mは1〜4の整数)、PチャンネルMOSトランジスタPL1〜PL5の各ドレイン及びNチャンネルMOSトランジスタNL1〜NL5の各ドレインがインバータIL0−2の入力端に接続され、NチャンネルMOSトランジスタNLnのソースがNチャンネルMOSトランジスタNLSnのドレインに接続され(nは2〜5の整数)、NチャンネルMOSトランジスタNL1及びNLS2〜NLS5の各ソースがグランドに接続される。PチャンネルMOSトランジスタPL1〜PL5及びNチャンネルMOSトランジスタNL1〜NL5の各ゲートにはバイアス電圧V0が供給される。PチャンネルMOSトランジスタPLS1及びNチャンネルMOSトランジスタNLS2のゲートにはタイミング信号バーT1が供給され、PチャンネルMOSトランジスタPLS2及びNチャンネルMOSトランジスタNLS3のゲートにはタイミング信号T35が供給され、PチャンネルMOSトランジスタPLS3及びNチャンネルMOSトランジスタNLS4のゲートにはタイミング信号T45が供給され、PチャンネルMOSトランジスタPLS4及びNチャンネルMOSトランジスタNLS5のゲートにはタイミング信号T5が供給される。
【0024】
インバータIH0−1は、論理閾値が異なる点を除き、インバータIL0−1と同様の構成であるため、詳細な説明を省略する。
【0025】
また、図1Aに示す電圧供給回路は、バイアス電圧V0を上記論理回路部及び後述するスイッチ回路部に供給する充放電回路部を備えている。当該充放電回路部は、インバータIL0−2の出力によってオン/オフ制御される充電用のPチャンネルMOSトランジスタP0とインバータIH0−2の出力によってオン/オフ制御される放電用のNチャンネルMOSトランジスタN0とによって構成され、充電用のPチャンネルMOSトランジスタP0及び放電用のNチャンネルMOSトランジスタN0の接続点電圧をバイアス電圧V0としている。
【0026】
さらに、図1Aに示す電圧供給回路は、スイッチSW1〜SW5によって構成されるスイッチ回路部と、電圧保持用のコンデンサC1〜C5によって構成される電圧保持部とを備えている。スイッチSW1はタイミング信号T1及びバーT1によってオン/オフ制御される。スイッチSW2〜SW5に関してもスイッチSW1と同様である。
【0027】
図1Aに示す電圧供給回路は、図1Bに示すように5つの区間Pdiv1〜Pdiv5において、タイミング信号バーT1、T35、T45、及びT5によって上記論理回路部を制御することで、区間毎に値が異なる供給電圧を発生させ、タイミング信号T1〜T5及びバーT1〜バーT5によって上記スイッチ回路部を制御することで、区間毎に異なる供給先を選択するという時分割の手法を採用している。なお、図1B中のPxS1はPチャンネルMOSトランジスタPLS1及びPHS1を意味している。PxS2〜PxS4及びNxS2〜NxS5についてもPxS1と同様である。
【0028】
図1Aに示す電圧供給回路は、PチャンネルMOSトランジスタPLS1〜PLS4及びPHS1〜PHS4並びにNチャンネルMOSトランジスタNLS2〜NLS5及びNHS2〜NHS5のオン/オフをタイミング信号バーT1、T35、T45、及びT5によって制御することで、最終的にインバータ動作を行うトランジスタ群(PチャンネルMOSトランジスタPL1〜PL5及びPH1〜PH5並びにNチャンネルMOSトランジスタNL1〜NL5及びNH1〜NH5)のうち動作するトランジスタの数を変えており、その動作するトランジスタの数の変化によって区間毎に値が異なる供給電圧を発生させている。
【0029】
区間Pdiv1では、PチャンネルMOSトランジスタPLS1〜PLS4がオンになりNチャンネルMOSトランジスタNLS2〜NLS5がオフになるので、インバータIL0−1のインバータ動作を行うトランジスタ群(PチャンネルMOSトランジスタPL1〜PL5及びNチャンネルMOSトランジスタNL1〜NL5)のうち動作するトランジスタはPチャンネルMOSトランジスタPL1〜PL5及びNチャンネルMOSトランジスタNL1となる。また、PチャンネルMOSトランジスタPHS1〜PHS4がオンになりNチャンネルMOSトランジスタNHS2〜NHS5がオフになるので、インバータIH0−1のインバータ動作を行うトランジスタ群(PチャンネルMOSトランジスタPH1〜PH5及びNチャンネルMOSトランジスタNH1〜NH5)のうち動作するトランジスタはPチャンネルMOSトランジスタPH1〜PH5及びNチャンネルMOSトランジスタNH1となる。また、スイッチSW1がオンになりスイッチSW2〜SW5がオフになるので、バイアス電圧V0は供給電圧V1として供給電圧V1を使用する負荷(不図示)に供給される。以上より明らかなように、区間Pdiv1での図1Aに示す電圧供給回路は、まさに図5Aに示す第1バイアス電圧V1を発生させる回路部の出力端に電圧保持用のコンデンサを設けた構成と等価である。
【0030】
区間Pdiv2では、PチャンネルMOSトランジスタPLS1がオフになりPチャンネルMOSトランジスタPLS2〜PLS4がオンになりNチャンネルMOSトランジスタNLS2がオンになりNチャンネルMOSトランジスタNLS3〜NLS5がオフになるので、インバータIL0−1のインバータ動作を行うトランジスタ群(PチャンネルMOSトランジスタPL1〜PL5及びNチャンネルMOSトランジスタNL1〜NL5)のうち動作するトランジスタはPチャンネルMOSトランジスタPL2〜PL5及びNチャンネルMOSトランジスタNL1〜NL2となる。また、PチャンネルMOSトランジスタPHS1がオフになりPチャンネルMOSトランジスタPHS2〜PLS4がオンになりNチャンネルMOSトランジスタNHS2がオンになりNチャンネルMOSトランジスタNHS3〜NLS5がオフになるので、インバータIH0−1のインバータ動作を行うトランジスタ群(PチャンネルMOSトランジスタPH1〜PH5及びNチャンネルMOSトランジスタNH1〜NH5)のうち動作するトランジスタはPチャンネルMOSトランジスタPH2〜PH5及びNチャンネルMOSトランジスタNH1〜NH2となる。また、スイッチSW2がオンになりスイッチSW1及びSW3〜SW5がオフになるので、バイアス電圧V0は供給電圧V2として供給電圧V2を使用する負荷(不図示)に供給される。以上より明らかなように、区間Pdiv2での図1Aに示す電圧供給回路は、まさに図5Bに示す第2バイアス電圧V2を発生させる回路部の出力端に電圧保持用のコンデンサを設けた構成と等価である。
【0031】
区間Pdiv3〜Pdiv5での図1Aに示す電圧供給回路に関しても区間Pdiv1〜Pdiv2での図1Aに示す電圧供給回路と同様である。すなわち、区間Pdiv3での図1Aに示す電圧供給回路は、まさに図5Cに示す第3バイアス電圧V3を発生させる回路部の出力端に電圧保持用のコンデンサを設けた構成と等価であり、区間Pdiv4での図1Aに示す電圧供給回路は、まさに図5Dに示す第4バイアス電圧V4を発生させる回路部の出力端に電圧保持用のコンデンサを設けた構成と等価であり、区間Pdiv5での図1Aに示す電圧供給回路は、まさに図5Eに示す第5バイアス電圧V5を発生させる回路部の出力端に電圧保持用のコンデンサを設けた構成と等価である。
【0032】
上述した実施形態では、区間毎にインバータIL0−1及びIH0−1の論理閾値を変更することで区間毎に値が異なる供給電圧を発生させており、区間毎にインバータIL0−1及びIH0−1の論理閾値を変更する方法として、インバータIL0−1及びIH0−1それぞれにおいて、インバータ動作を行うトランジスタ群のうち動作するトランジスタの数を変える方法を採用している。
【0033】
本発明に係る電源供給回路は、値が異なる複数の供給電圧の発生において論理回路部及び充放電回路部を共用しているので、値が異なる複数の供給電圧毎にある程度の回路規模の回路部をそれぞれ必要とする特願2008−041496号の電源供給回路と比較して、回路規模が小さくなる。また、本発明に係る電源供給回路は、充放電回路部における充電動作のオン/オフ制御と放電動作のオン/オフ制御が互いに独立しているので、充電動作と放電動作の両方を停止させることができる。これにより、無駄な電流の消費を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【0034】
【図1A】は、本発明に係る電圧供給回路の一構成例を示す図である。
【図1B】は、図1Aに示す電圧供給回路に供給するタイミング信号のタイミングチャートである。
【図2】は、液晶駆動信号の波形例を示す図である。
【図3】は、従来の電源回路の一構成例を示す図である。
【図4】は、特願2008−041496号の電源供給回路の構成を示す図である。
【図5A】、
【図5B】、
【図5C】、
【図5D】、及び
【図5E】は、図4に示す電源供給回路の一構成例を示す図である。
【符号の説明】
【0035】
C1〜C5 コンデンサ
IL0−1、IL0−2、IH0−1、IH0−2 インバータ
NL1〜NL5、NLS2〜NLS5、N0 NチャンネルMOSトランジスタ
Pdiv1〜Pdiv5 区間
PL1〜PL5、PLS1〜PLS4、P0 PチャンネルMOSトランジスタ
SW1〜SW5 スイッチ
T1〜T5、バーT1〜バーT5、T35、T45 タイミング信号
V0 バイアス電圧
V1〜V5 供給電圧
Vc 定電圧

【特許請求の範囲】
【請求項1】
値が異なる複数の供給電圧を発生させる電圧供給回路であって、
論理回路部と、
前記論理回路部の一方の出力によって充電動作がオン/オフ制御され、前記論理回路部の他方の出力によって放電動作がオン/オフ制御され、自己の出力電圧が前記供給電圧及び前記論理回路部の入力となる充放電回路部とを備え、
前記値が異なる複数の供給電圧の発生において前記論理回路部及び前記充放電回路部を共用していることを特徴とする電圧供給回路。
【請求項2】
時分割制御により分割された区間毎に値が異なる供給電圧を発生させることで、前記値が異なる複数の供給電圧を発生させる請求項1に記載の電圧供給回路。
【請求項3】
前記論理回路部が、論理閾値が変更可能なインバータを有し、
前記論理閾値が変更可能なインバータが、前記時分割制御により分割された区間毎に論理閾値を変更する請求項2に記載の電圧供給回路。
【請求項4】
前記論理閾値が変更可能なインバータが、インバータ動作を行うトランジスタ群のうち動作するトランジスタの数を前記時分割制御により分割された区間毎に変更することによって、前記時分割制御により分割された区間毎に論理閾値を変更する請求項3に記載の電圧供給回路。

【図1A】
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【図1B】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5A】
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【図5B】
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【図5C】
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【図5D】
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【図5E】
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【公開番号】特開2010−118807(P2010−118807A)
【公開日】平成22年5月27日(2010.5.27)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−289469(P2008−289469)
【出願日】平成20年11月12日(2008.11.12)
【出願人】(000005049)シャープ株式会社 (33,933)
【Fターム(参考)】