專利名稱：一種液晶顯示裝置的可控高電壓調(diào)整電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于集成電路中的高電壓調(diào)整電路。本發(fā)明中包含的調(diào)整電路更具體地涉及液晶顯示裝置及相關(guān)模擬集成電路技術(shù)。本發(fā)明適用于需提供靈活的可調(diào)節(jié)、穩(wěn)定、可靠的高電壓技術(shù)，尤其是需要高電壓的CSTN、TFT等液晶顯示裝置。
背景技術(shù)：
一般而言，LCD-CSTN是通過控制象素電極之間的電壓改變液晶的取向，調(diào)節(jié)透光率，以顯示圖像的裝置。而象素電極兩端的電平都是由驅(qū)動芯片最高電壓以及它的分壓提供的，為了使閃爍(Flicker)的發(fā)生最小化，必須使最高電壓平穩(wěn)、可靠。
圖一是用于說明現(xiàn)有技術(shù)的高電壓調(diào)整電路的電路圖，如圖所示，由電壓分配部件10、比較器部件20、高電壓產(chǎn)生部件30和基準(zhǔn)電源40組成。該電壓分配部件10由串聯(lián)耦合在電源級和接地之間的第1、第2電阻(R1、R2)構(gòu)成，分配電源電壓，輸出V100。該比較器部件20用來比較電壓分配部件10的輸出電壓V100和基準(zhǔn)電源40的參考電壓V400，輸出邏輯電壓V200。該高電壓產(chǎn)生部件30是帶使能端OE的高電壓產(chǎn)生的部件，使能端OE為高時產(chǎn)生輸出電壓繼續(xù)升高，使能端OE為低時，輸出電壓保持不變?；鶞?zhǔn)電源40用于產(chǎn)生穩(wěn)定的參考電壓V400。
如圖一，電壓分配部件10將高電壓產(chǎn)生部件30產(chǎn)生的高電壓VOUT進行電壓分配，輸出電壓為V100。第一種情況，當(dāng)高電壓VOUT大于預(yù)期電壓值VOUT0，則V100大于V400，比較器部件20的輸出電壓V200為邏輯低電平，即OE為低電平，使得高電壓產(chǎn)生部件30的輸出電壓VOUT保持不變；第二種情況，當(dāng)VOUT小于或等于預(yù)期電壓值VOUT0，則V100小于V400，比較器部件20的輸出電壓V200為邏輯高電平，OE為高電平，使得高電壓產(chǎn)生部件30的輸出電壓VOUT繼續(xù)升高，直到VOUT大于預(yù)期電壓值，回到第一種情況。這樣，VOUT在以VOUT0為中心，不斷進行上下進行調(diào)整。
在應(yīng)用如上述的現(xiàn)有的高電壓調(diào)整電路時，有兩個缺點，一是分壓比不能改變，使得輸出電壓是一個固定值，當(dāng)液晶顯示裝置的高電壓需調(diào)整時，現(xiàn)有的高電壓調(diào)整電路是不能實現(xiàn)這樣的一個調(diào)整。第二個缺點是對高電壓過沖保護不夠，當(dāng)VOUT瞬時過大時對電壓分配部件10和高電壓產(chǎn)生部件30會造成極大的傷害，同時會對液晶顯示裝置也會造成極大的傷害。
因此，本發(fā)明的目的在于，為了解決上述問題，提供一種新型的液晶顯示裝置的可控高電壓調(diào)整電路，一方面對電路采用可調(diào)輸出高電壓，另一方面對高電壓過沖采取了保護機制。

發(fā)明內(nèi)容
用于實現(xiàn)上述目的的本發(fā)明第一實施方式的特征在于，包括電阻分壓網(wǎng)絡(luò)部件1，用于產(chǎn)生各種電平的電壓；可控選擇器部件2，通過輸入控制信號選擇電阻分壓網(wǎng)絡(luò)部件1的電壓輸出；基準(zhǔn)電源部件3，產(chǎn)生第一比較器4和第二比較器5的基準(zhǔn)比較電平；第一比較器部件4，用于比較可控選擇器部件2的輸出電壓和基準(zhǔn)電源部件3的輸出電壓；第二比較器部件5，用于比較可控選擇器部件2的輸出電壓和基準(zhǔn)電源部件3的輸出電壓；邏輯控制部件6，用于產(chǎn)生放電部件7的控制信號；放電部件7，用于快速降低過高的輸出高電壓；電荷泵升壓部件8，用于產(chǎn)生高電壓。
用于實現(xiàn)上述目的的本發(fā)明第二實施方式的特征在于，包括電阻分壓網(wǎng)絡(luò)部件1，用于產(chǎn)生各種電平的電壓，以及可控選擇器部件2，通過輸入控制信號選擇電阻分壓網(wǎng)絡(luò)部件1的電壓輸出，這里以三個輸入控制信號、八個輸出電阻為例，其余同理。
用于實現(xiàn)上述目的的本發(fā)明第三實施方式的特征在于，包括第一比較器部件4，用于比較基準(zhǔn)電源部件3的輸出電壓V31和可控選擇器部件2的輸出電壓V21，輸出邏輯電平V41，控制電荷泵升壓部件8是否升壓。
用于實現(xiàn)上述目的的本發(fā)明第四實施方式的特征在于，包括第二比較器部件5，用于比較基準(zhǔn)電源部件3輸出電壓V31和可控選擇器部件2的輸出電壓V21，輸出邏輯電平V51、V52，送至邏輯控制部件6。邏輯控制部件6，輸出送至放電部件7的柵端。


下面結(jié)合附圖及具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明。
圖1為現(xiàn)有技術(shù)的高電壓調(diào)整電路的電路框圖；圖2為根據(jù)本發(fā)明第一實施例的整體電路框圖；圖3為根據(jù)本發(fā)明第二實施例的電路框圖；圖4為根據(jù)本發(fā)明第二實施例電阻分壓網(wǎng)絡(luò)部件的電路圖；圖5為根據(jù)本發(fā)明第二實施例可控選擇器部件的電路圖；圖6為根據(jù)本發(fā)明第三實施例的電路框圖；圖7為根據(jù)本發(fā)明第三實施例第一比較器部件的電路圖；圖8為本發(fā)明第四實施例的電路框圖；圖9為本發(fā)明第四實施例第二比較器部件的電路圖；圖10為本發(fā)明第四實施例邏輯控制部件的電路圖。
具體實施例方式
在閱讀以下各方面的詳細描述，還包括附圖的說明后，本發(fā)明的這些和其他優(yōu)點將顯現(xiàn)無疑。下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作詳細說明。
圖2是本發(fā)明的第一實施例的整體電路框圖，包括電阻分壓網(wǎng)絡(luò)部件1，可控選擇器部件2，基準(zhǔn)電源部件3，第一比較器部件4，第二比較器部件5，邏輯控制部件6，放電部件7，電荷泵升壓部件8。
下面將針對LCD驅(qū)動電路這一典型實例來對本發(fā)明進行闡述。
對于CSTN-LCD，要驅(qū)動該液晶面板需要為輸出跟隨電路模塊提供四種激勵電平VL5、VL4、VL3、VL2，再通過脈寬調(diào)制，調(diào)整這四種電平的導(dǎo)通時間，就可以實現(xiàn)對顯示灰階的控制。這四種電壓的產(chǎn)生就是通過本發(fā)明所闡述的高壓調(diào)整電路，再通過5個電阻分壓來得到的。
在圖2中，輸出高電壓VOUT通過一個分壓電阻網(wǎng)絡(luò)部件1得到八個輸出電壓，送到一個8選1的可控選擇器部件2中，通過三個選擇信號S1～S3，選擇其中的一個電壓作為該可控選擇器部件2的輸出V21；基準(zhǔn)電源部件3產(chǎn)生一個比較電壓V31，該電壓可以通過帶隙基準(zhǔn)電壓源(BGR)來產(chǎn)生。可控選擇器部件2的輸出V21與比較基準(zhǔn)電源部件3的輸出V31，分別送到第一比較器部件4的正輸入端和負輸入端如果V21大于或等于V31，則第一比較器部件4輸出邏輯高電平V41，送入電荷泵升壓部件8，作為其使能信號(低電平有效)，使電荷泵升壓部件8停止工作，VOUT不再上升；反之，如果V21小于V31，則第一比較器部件4輸出邏輯低電平，送入電荷泵升壓部件8，作為其使能信號(低電平有效)，使電荷泵升壓部件8開始工作，使VOUT上升，直到達到預(yù)期的值，此時V21大于或等于V31，重復(fù)上一步的操作。另外，為了避免VOUT瞬時過大對液晶驅(qū)動電路的相關(guān)部件和液晶顯示裝置本身造成傷害，本發(fā)明電路特意設(shè)計了第二比較器部件5、邏輯控制部件6和放電部件7，可控選擇器部件2的輸出V21與基準(zhǔn)電源部件3的輸出V31，分別送到第二比較器部件5的正輸入端和負輸入端如果V21大于V31到一定的值VT51，則第二比較器部件5的兩個輸出V51、V52分別為邏輯高電平和邏輯低電平，輸入到邏輯控制部件6，邏輯控制部件6輸出一個高電平，送到放電部件7的柵端，使其打開放電，把VOUT電平很快的拉下來；如果V21略大于V31，但差值小于VT51時，則第二比較器部件5的兩個輸出端V51、V52均為邏輯低電平，V51、V52送到邏輯控制部件6，邏輯控制部件6輸出一個低電平，送到放電控制部件7的輸入端，放電部件7由于控制電壓是低電平仍然關(guān)閉，不進行放電；如果V21小于或等于V31，則第二比較器部件5的兩個輸出端V51、V52分別為邏輯低電平和邏輯高電平，V51、V52送到邏輯控制部件6，邏輯控制部件6輸出一個低電平，送到放電部件7的輸入端，放電部件7由于控制電壓是低電平仍然關(guān)閉，不進行放電。
圖3、圖4、圖5構(gòu)成本發(fā)明第二實施實例的電路圖，下面對其進行詳細的說明。
由于在液晶驅(qū)動中，不同的對比度需要不同的VOUT電平，因此做到VOUT的靈活調(diào)節(jié)是本發(fā)明的一個很重要的特征。在本發(fā)明中VOUT的調(diào)節(jié)可以通過圖3中的電路來實現(xiàn)。圖3由一個電阻分壓網(wǎng)絡(luò)部件1和可控選擇器部件2組成，這里以三個輸入控制信號、八個輸出電壓為例，其余同理。VOUT加到電阻分壓網(wǎng)絡(luò)上，產(chǎn)生八個輸出電壓，送到可控選擇部件2中，可控選擇部件在三個控制信號S1～S3的控制下，選擇八個輸出電壓中的一個，送到第一比較器部件4和第二比較器部件5，產(chǎn)生用于控制放電部件7，電荷泵升壓部件8的控制信號，從而完成對VOUT電平的調(diào)節(jié)。需要特別指出的是，對VOUT的調(diào)節(jié)也可以通過改變基準(zhǔn)電源部件3的輸出電壓來實現(xiàn)，因此，可以看出，本發(fā)明的這種電路結(jié)構(gòu)在調(diào)解VOUT時非常靈活。在圖4中給出了電阻分壓網(wǎng)絡(luò)部件的原理圖，可以看出它是由一個電阻網(wǎng)絡(luò)組成，VOUT加在電阻網(wǎng)絡(luò)的一端，另一端接地，利用電阻的分壓作用來產(chǎn)生不同的電壓，根據(jù)VOUT的大小，從中抽取八個典型的值，送給可控選擇器部件2中。圖5給出了可控選擇部件2的原理圖，可以看出它是由三-八譯碼器29和八個控制開關(guān)構(gòu)成，每個控制開關(guān)的一端接電阻分壓網(wǎng)絡(luò)部件1的八個輸出電壓中的一個，另一端接到可控選擇器部件2的輸出V21上，而控制開關(guān)的控制端連接到譯碼器的輸出上，且在邏輯高電平時閉合。譯碼器根據(jù)S1～S3的數(shù)據(jù)，譯碼得到八位譯碼結(jié)果D1～D8，其中只有一個對應(yīng)的位為邏輯高電平，控制相應(yīng)的控制開關(guān)關(guān)閉，使該控制開關(guān)對應(yīng)的那個電壓送到可控選擇器部件2的輸出端V21，完成電壓的選擇。
圖6、圖7是構(gòu)成本發(fā)明的第三實施例的電路圖，下面對其進行詳細說明。
圖6由基準(zhǔn)電源部件3、第一比較器部件4和電荷泵升壓部件8構(gòu)成。這個電路的本質(zhì)在于產(chǎn)生電荷泵升壓部件8的使能控制信號(邏輯低電平有效)，以控制電荷泵升壓部件8是否繼續(xù)工作，如果繼續(xù)工作，則VOUT為繼續(xù)上升，如果停止工作，則VOUT保持不變。電荷泵升壓部件8的使能控制信號是由基準(zhǔn)電源部件3輸出的基準(zhǔn)電壓V31和可控選擇部件2的輸出電壓V21通過第一比較器部件4來完成的。V31送到第一比較器4的負輸入端，V21送到第一比較器4的正輸入端，如果V21大于或等于V31，第一比較器4將輸出一個邏輯高電平，送到電荷泵升壓部件8的使能端，使其停止工作，VOUT保持不變；如果V21小于V31，第一比較器4將輸出一個邏輯低電平，送到電荷泵升壓部件8的使能端，使其開始工作，VOUT開始上升，直到V21大于或等于V31，重復(fù)上一步。圖7是第一比較器部件4的電路原理圖，它是一個由NMOS差分輸入對M1、M2構(gòu)成的運算放大器，NMOS管M3為差分輸入對M1、M2提供直流偏置，偏置的大小可以由偏置電壓VBIAS進行調(diào)解，PMOS管M5與M4形成電流鏡，PMOS管M6與M7形成電流鏡，與NMOS管M8、M9構(gòu)成輸出級。需要指出的是，該比較器的NMOS差分輸入對通過采用較大的寬長比，提高了開環(huán)增益，使比較器的分辨率可以達到規(guī)定的要求。
圖8、圖9、圖10是構(gòu)成本發(fā)明第四實施例的電路圖，下面對其進行詳細說明。
圖8由第二比較器部件5，邏輯控制部件6和放電部件7構(gòu)成。該實施例的本質(zhì)在于產(chǎn)生一種決策，以在VOUT過高時，啟動放電部件7，把VOUT拉下到正常的電平，以避免對電路中的相關(guān)部件以及顯示裝置本身造成傷害。圖8電路的原理是，可控選擇器部件的輸出V21和基準(zhǔn)電源部件3的輸出電壓V31分別送到第二比較器部件5的正、負輸入端，比較的結(jié)果送到邏輯控制部件6的輸入端，邏輯控制部件6根據(jù)輸入的結(jié)果，控制放電部件7是否進行放電。需要特別指出的是，在本發(fā)明中，只有當(dāng)VOUT非常大時才需要啟動放電部件7對VOUT進行放電，因此，必須在第二比較器部件5和邏輯控制部件6中進行特別的設(shè)計，以滿足這種要求，這也是本發(fā)明的另一個重要的特征。圖9給出了第二比較器部件5的實現(xiàn)電路，可以看出它是由兩種類型的比較器構(gòu)成，左邊的比較器是一個NMOS差分輸入的運算放大器，它與第一比較器部件的顯著不同在于，它的正輸入端NMOS管M11的寬長比(8/3)比它的負輸入端NMOS管M12的寬長比(13/1)要小很多，這樣就實現(xiàn)了只有正輸入端的電壓比負輸入端的電壓大到一定的值VT51時，該比較器才會輸出一個邏輯高電平V51，而當(dāng)正輸入端的電壓比負輸入端的電壓大，但卻小于設(shè)定的值VT51時，該比較器仍然輸出邏輯低電平。圖9中右邊的比較器電路是一個NMOS差動輸入的兩級運算放大器，NMOS管M21、M22構(gòu)成第一級差動輸入，PMOS管M26和NMOS管M27構(gòu)成第二級共源放大電路，這也是該比較器的輸出級，我們在設(shè)計中之所以把該比較器設(shè)計成兩級，并且它的NMOS差分輸入對的寬長比(130/3)設(shè)計的也比較大一些，是為了使其分辨率更高，以避免出現(xiàn)錯誤打開放電部件7的情況。右邊比較器的輸出為V52，只要V21大于V31，就會輸出一個邏輯低電平V52，反之輸出邏輯高電平。圖9中左右兩個比較器的正負輸入端，分別連接到可控選擇器部件2的輸出端V21和基準(zhǔn)電源部件3的輸出端V31，輸出V51、V52送入邏輯控制部件6中。圖10給出了邏輯控制部件6的實現(xiàn)電路，它是產(chǎn)生放電控制部件7使能信號的決策部件，從圖10我們可以看到，當(dāng)V51為邏輯高電平，V52為邏輯低電平時，邏輯控制部件6輸出一個高電平信號V61，該信號打開放電控制部件7，對VOUT進行放電，拉下VOUT的電平；而在V51、V52的其他邏輯組合下，邏輯控制部件總是輸出一個低電平，使放電控制部件7關(guān)閉，不會對VOUT進行放電。由前面的表述可以看出，通過圖9中的左右兩個比較器和圖10的邏輯控制部件，就可以實現(xiàn)當(dāng)VOUT非常大的時候，打開放電控制部件，對VOUT進行放電；而在正常工作的情況下，放電控制部件是關(guān)閉的，不會對VOUT進行放電。
綜合前面的表述，我們可以看到，本發(fā)明在實現(xiàn)液晶顯示裝置的高驅(qū)動電壓時，與現(xiàn)有的技術(shù)相比，通過引入電阻分壓網(wǎng)絡(luò)部件1和可控選擇器部件2，使得該高電壓可以靈活、穩(wěn)定、可靠的進行調(diào)解；另外通過引入第二比較器部件5、邏輯控制部件6和放電控制部件7，使得當(dāng)實現(xiàn)的高電壓VOUT過高時，打開放電控制部件，對VOUT進行放電，保護了系統(tǒng)中的相關(guān)電路和顯示裝置本身不受傷害，其優(yōu)越性是顯著的。
權(quán)利要求
1.一種液晶顯示裝置的可控高電壓調(diào)整電路，其特征在于，包括電阻分壓網(wǎng)絡(luò)部件1，用于產(chǎn)生各種電平的電壓；可控選擇器部件2，通過輸入控制信號選擇電阻分壓網(wǎng)絡(luò)部件1的電壓輸出；基準(zhǔn)電源部件3，產(chǎn)生第一比較器4和第二比較器5的基準(zhǔn)比較電平；第一比較器部件4，用于比較可控選擇器部件2的輸出電壓和基準(zhǔn)電源部件3的輸出電壓；第二比較器部件5，用于比較可控選擇器部件2的輸出電壓和基準(zhǔn)電源部件3的輸出電壓；邏輯控制部件6，用于產(chǎn)生放電部件7的控制信號；放電部件7，用于快速降低過高的輸出高電壓；電荷泵升壓部件8，用于產(chǎn)生高電壓。
2.如權(quán)利要求1所述的液晶顯示裝置的可控高電壓調(diào)整電路，其特征在于，上述電阻分壓網(wǎng)絡(luò)部件1(以輸出八個電壓為例，其它情況同理)由下述部分構(gòu)成電阻11～電阻19，其中電阻11一端接高電壓VOUT，另一端接電阻12，電阻12另一端接電阻13，其余電阻以此類推，最后電阻19的另一端接地。另外電阻11～電阻19連接處分別輸出電壓為V11～V18，送至可控選擇器部件2。
3.如權(quán)利要求1所述的液晶顯示裝置的可控高電壓調(diào)整電路，其特征在于，上述可控選擇器部件2(以輸出八個電壓為例，其它情況同理)由下述部分構(gòu)成三-八譯碼器29，用于根據(jù)輸入控制信號S1～S3進行譯碼，輸出相應(yīng)的傳輸門控制信號D1～D8，其中只有一個控制信號為高，其余控制信號為低；另外還包括傳輸門21～傳輸門28，每次只有一個傳輸門選通，傳輸選定的電壓，輸出電壓為V21送至比較器部件4和比較器5的輸入端。
4.如權(quán)利要求1所述的液晶顯示裝置的可控高電壓調(diào)整電路，其特征在于，基準(zhǔn)電源部件3，產(chǎn)生一個穩(wěn)定的直流電平V31，送至比較器部件4和比較器5的輸入端。
5.如權(quán)利要求1所述的液晶顯示裝置的可控高電壓調(diào)整電路，其特征在于，第一比較器部件4，用于比較基準(zhǔn)電源部件3輸出電壓V31和可控選擇器部件2的輸出電壓V21，當(dāng)V21大于V31，第一比較器部件4輸出為邏輯高電平，反之，當(dāng)V21小于V31，第一比較器部件4輸出V41為邏輯低電平。同時假設(shè)第一比較器部件4的翻轉(zhuǎn)閾值電壓為VT4。
6.如權(quán)利要求1所述的液晶顯示裝置的可控高電壓調(diào)整電路，其特征在于，第二比較器部件5，用于比較基準(zhǔn)電源部件3輸出電壓V31和可控選擇器部件2的輸出電壓V21，當(dāng)V21大于V31到一定的值VT51時，第二比較器部件5的兩個輸出V51、V52分別為邏輯高電平和邏輯低電平；當(dāng)V21大于V31，但小于一定的值VT51時，兩個輸出V51、V52均為邏輯低電平；當(dāng)V21小于或等于V31時，兩個輸出V51、V52分別為邏輯低電平和邏輯高電平。
7.如權(quán)利要求1所述的液晶顯示裝置的可控高電壓調(diào)整電路，其特征在于，邏輯控制部件6，輸入是第二比較器部件5的兩個輸出電壓V51、V52，輸出V61送至放電部件7的柵端。
8.如權(quán)利要求1所述的液晶顯示裝置的可控高電壓調(diào)整電路，其特征在于，放電部件7，由一個大尺寸的NMOS管構(gòu)成，該NMOS管的柵極接邏輯控制部件6的輸出電壓V61，源極接地，漏極接高電壓VOUT。當(dāng)V61為高時，NMOS管導(dǎo)通，使得VOUT變低，啟動放電過程，當(dāng)V61為低時，NMOS管截止，VOUT正常工作。
9.如權(quán)利要求1所述的液晶顯示裝置的可控高電壓調(diào)整電路，其特征在于，電荷泵升壓部件8，由控制端V81控制是否進行電壓提升。如果V81為高時，不進行電壓提升，VOUT維持不變，而當(dāng)V81為低時，進行電壓提升，VOUT繼續(xù)升高。
全文摘要
本發(fā)明涉及集成電路領(lǐng)域，具體的公開了一種液晶顯示裝置的可控高電壓調(diào)整電路。其特征在于，包括電阻分壓網(wǎng)絡(luò)部件，用于產(chǎn)生各種電平的電壓；可控選擇器部件，通過輸入控制信號選擇電阻分壓網(wǎng)絡(luò)部件的電壓輸出；基準(zhǔn)電源部件，產(chǎn)生第一比較器和第二比較器的基準(zhǔn)比較電平；第一比較器部件，用于比較可控選擇器部件的輸出電壓和基準(zhǔn)電源部件的輸出電壓；第二比較器部件，用于比較可控選擇器部件的輸出電壓和基準(zhǔn)電源部件的輸出電壓；邏輯控制部件6，輸入是第二比較器部件的兩個輸出電壓，輸出送至放電部件的柵端，控制沖放電邏輯。放電部件，用于快速降低幅度過高的高電壓；電荷泵升壓部件，用于產(chǎn)生高電壓。由于本電路同時具有兩個不同靈敏度比較器部件，應(yīng)用靈活，且抗干擾能力強，同時具有可控選擇信號，配置靈活，可應(yīng)用于各種不同應(yīng)用場合，比如各種液晶顯示裝置。
文檔編號G09G3/20GK101055701SQ20061007220
公開日2007年10月17日 申請日期2006年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月14日
發(fā)明者林豐成, 林昕, 李家棟, 王富中 申請人:天利半導(dǎo)體(深圳)有限公司