專利名稱：電源電路、液晶驅(qū)動(dòng)裝置、液晶顯示裝置及升壓電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于集成電路領(lǐng)域，尤其涉及一種電源電路、液晶驅(qū)動(dòng)裝置、液晶 顯示裝置，以及升壓電路。
背景技術(shù)：
液晶顯示面板在便攜式顯示領(lǐng)域占有越來(lái)越廣闊的市場(chǎng)。人們對(duì)便攜式電 子可視設(shè)備越來(lái)越要求低功耗、高清晰的顯示，液晶面板的顯示.質(zhì)量與液晶驅(qū) 動(dòng)裝置的電源電壓有關(guān)。因此，液晶驅(qū)動(dòng)裝置需要低功耗，液晶驅(qū)動(dòng)電壓需要 對(duì)稱性比較好。另外，為了使液晶驅(qū)動(dòng)裝置能夠更廣泛的應(yīng)用，電源電壓應(yīng)具 有寬泛的選擇范圍。液晶驅(qū)動(dòng)裝置需要提供高的驅(qū)動(dòng)電壓，所以從可靠性、穩(wěn) 定性和成本等因素上考慮， 一般將產(chǎn)生高電壓的電源電路集成在液晶驅(qū)動(dòng)裝置 中。電源電路中包括升壓電路，作為這些升壓電路，可以通過由電荷泵而產(chǎn)生 升壓電壓的電荷泵電路以及相應(yīng)的控制電路實(shí)現(xiàn)低功耗化。
在液晶面板的電極上施加直流電壓驅(qū)動(dòng)時(shí)，會(huì)降低液晶分子的活性，降低 液晶的使用壽命，因此要在液晶顯示裝置電極上施加交流電壓，.即不斷翻轉(zhuǎn)加 在液晶面板電極上的電壓。但要保證翻轉(zhuǎn)前后兩個(gè)時(shí)間段內(nèi)的電壓差相等，即 要保證電壓變化的一致性和對(duì)稱性。
一般的電荷泵電路，產(chǎn)生的電壓都是外部提供的系統(tǒng)電壓的整數(shù)倍(理論 值)，而不能直接產(chǎn)生適合液晶驅(qū)動(dòng)的精準(zhǔn)電壓，還要有低壓差線性穩(wěn)壓器
(Low Dropout Regulator, LDO )或者其他結(jié)構(gòu)來(lái)調(diào)節(jié)產(chǎn)生穩(wěn)定的液晶驅(qū)動(dòng)用 的高電壓，這樣芯片中會(huì)存在一個(gè)大于液晶驅(qū)動(dòng)最高正電壓的高壓，造成電路 結(jié)構(gòu)復(fù)雜，功耗比較大。最負(fù)驅(qū)動(dòng)電壓的產(chǎn)生，通常也是先用電荷泵電路產(chǎn)生 一個(gè)最負(fù)電壓，然后通過減法器產(chǎn)生一個(gè)較負(fù)的負(fù)壓用作液晶的最負(fù)驅(qū)動(dòng)電壓，因此芯片中存在一個(gè)比液晶最負(fù)驅(qū)動(dòng)電壓還負(fù)的負(fù)壓，同樣造成電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜、 功耗比較大。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明實(shí)施例的目的在于提供一種電源電路，旨在解決現(xiàn)有產(chǎn)生液晶驅(qū)動(dòng) 電壓的電路結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，功耗比較大的問題。本發(fā)明實(shí)施例為這樣實(shí)現(xiàn)的， 一種電源電路，所述電源電路包括 電荷泵電路，用于利用電荷泵工作產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)電壓，所述驅(qū)動(dòng)電壓包括正高壓、次正高壓、最小正高壓、零電位電壓和負(fù)高壓，所述正高壓與負(fù)高壓，以及所述次正高壓與零電位電壓分別關(guān)于所述最小正高壓對(duì)稱；第一控制電路，用于閉環(huán)控制所述電荷泵電路產(chǎn)生所述正高壓； 偏壓比電路，用于才艮據(jù)所述第一控制電路控制產(chǎn)生的正高壓和零電位電壓，產(chǎn)生所述次正高壓和最小正高壓；以及第二控制電路，用于根據(jù)所述偏壓比電路控制產(chǎn)生的次正高壓和最小正高壓閉環(huán)控制所述電荷泵電路產(chǎn)生所述負(fù)高壓。本發(fā)明實(shí)施例的另一目的在于提供一種液晶驅(qū)動(dòng)裝置，包括電源電路和液晶驅(qū)動(dòng)部分，所述電源電路產(chǎn)生所述液晶驅(qū)動(dòng)部分所用的液晶驅(qū)動(dòng)電壓，所述電源電路包括電荷泵電路，用于利用電荷泵工作產(chǎn)生液晶驅(qū)動(dòng)電壓，所述驅(qū)動(dòng)電壓包括 正高壓、次正高壓、最小正高壓、零電位電壓和負(fù)高壓，所述正高壓與負(fù)高壓， 以及所述次正高壓與零電位電壓分別關(guān)于所述最小正高壓對(duì)稱；笫一控制電路，用于閉環(huán)控制所述電荷泵電路產(chǎn)生所述正高壓；偏壓比電路，用于根據(jù)所述第一控制電路控制產(chǎn)生的正高壓和零電位電壓， 產(chǎn)生所述次正高壓和最小正高壓；以及第二控制電路，用于根據(jù)所述偏壓比電路控制產(chǎn)生的次正高.壓和最小正高 壓閉環(huán)控制所述電荷泵電路產(chǎn)生所述負(fù)高壓。本發(fā)明實(shí)施例的另一目的在于提供一種液晶顯示裝置，包括液晶面板，以 及液晶驅(qū)動(dòng)裝置；所述液晶面板包括多個(gè)COM電極和SEG電極；所述液晶驅(qū)動(dòng)裝置用于產(chǎn)生所述液晶面板COM電極和SEG電極的驅(qū)動(dòng)電壓；所述液晶驅(qū)動(dòng)裝置包括電源電路，所述電源電路包括 電荷泵電路，用于利用電荷泵工作產(chǎn)生所述液晶面板COM電極和SEG電 極的驅(qū)動(dòng)電壓，所述驅(qū)動(dòng)電壓包括正高壓、次正高壓、最小正高.壓、零電位電 壓和負(fù)高壓，所述正高壓與負(fù)高壓，以及所述次正高壓與零電位電壓分別關(guān)于 所述最小正高壓對(duì)稱；第一控制電路，用于閉環(huán)控制所述電荷泵電路產(chǎn)生所述正高壓； 偏壓比電路，用于根據(jù)所述第一控制電路控制產(chǎn)生的正高壓和零電位電壓， 產(chǎn)生所述次正高壓和最小正高壓；以及第二控制電路，用于根據(jù)所述偏壓比電路控制產(chǎn)生的次正高壓和最小正高 壓閉環(huán)控制所述電荷泵電路產(chǎn)生所述負(fù)高壓。本發(fā)明實(shí)施例的另一目的在于提供一種升壓電路，所述升壓'電路包括 電荷泵電路，用于利用電荷泵工作產(chǎn)生高電壓；以及 控制電路，用于通過閉環(huán)控制所述電荷泵電路根據(jù)外部電壓產(chǎn)生高電壓。 在本發(fā)明實(shí)施例中，通過控制電路閉環(huán)控制電荷泵電路開關(guān)元件的導(dǎo)通和 非導(dǎo)通，控制電荷泵電路直接產(chǎn)生穩(wěn)定的液晶驅(qū)動(dòng)最正、最負(fù)電壓，系統(tǒng)中不 存在高于液晶驅(qū)動(dòng)電壓的高壓，也不存在低于液晶驅(qū)動(dòng)最負(fù)電壓的負(fù)壓，降低 了電路的功耗，電路結(jié)構(gòu)筒單，易實(shí)現(xiàn)，并能夠很好地保證正負(fù)電壓的一致性 和對(duì)稱性。


圖1為包含本發(fā)明實(shí)施例的液晶驅(qū)動(dòng)裝置的液晶顯示裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；10圖2為本發(fā)明實(shí)施例中COM、 SEG電極電壓的波形圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例中COM、 SEG電極驅(qū)動(dòng)電壓之間的關(guān)系圖；圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的電源電路的結(jié)構(gòu)圖；圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的電荷泵電路的示例結(jié)構(gòu)圖；圖6為本發(fā)明實(shí)施例提供的電荷泵電路的基準(zhǔn)時(shí)序的波形圖；圖8為本發(fā)明實(shí)施例提供的第一控制電路的結(jié)構(gòu)圖；圖9為本發(fā)明實(shí)施例提供的偏壓比電路的結(jié)構(gòu)圖；圖10為本發(fā)明實(shí)施例提供的第二控制電路的結(jié)構(gòu)圖；圖11為本發(fā)明實(shí)施例提供的形成N溝道MOS管、P溝道MOS管的工藝具體實(shí)施方式
為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí) 施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅 僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。在本發(fā)明實(shí)施例中，通過控制電路閉環(huán)控制電荷泵電路開關(guān)元件的導(dǎo)通和 非導(dǎo)通，控制電荷泵電路直接產(chǎn)生穩(wěn)定的液晶驅(qū)動(dòng)最正、最負(fù)電壓，降低了電 路的功耗，電路結(jié)構(gòu)筒單，易實(shí)現(xiàn)。圖1示出了包含本發(fā)明實(shí)施例的液晶驅(qū)動(dòng)裝置的液晶顯示裝置的示意結(jié) 構(gòu)，為了便于說(shuō)明，僅示出了與本發(fā)明實(shí)施例相關(guān)的部分。液晶顯示裝置10包括液晶面板11和液晶驅(qū)動(dòng)裝置12。液晶面板11包括 行電極(COM)、列電極(SEG)兩種電極，COM電極也稱公共電極或掃描 電極，SEG電極也稱段電極或數(shù)據(jù)電極。COM電極、SEG電極的數(shù)量因液晶 面板11尺寸大小的不同而不同。在相應(yīng)COM電極和SEG電才及之間的交叉點(diǎn) 所對(duì)應(yīng)的位置上設(shè)置了像素。各像素由在COM電極和SEG電極之間封入液晶而形成，其透過率隨施加在COM電極和SEG電極之間的電壓變化。液晶面板11上的像素點(diǎn)分為選擇點(diǎn)、未選擇點(diǎn)和半選擇點(diǎn)。在行、列方向 都選擇的像素為選擇點(diǎn)，在行、列方向都不選擇的像素為未選擇點(diǎn)，在行、列 方向有一個(gè)方向選擇的像素為半選擇點(diǎn)。因此，液晶電極電壓包括選擇電壓和 未選擇電壓。液晶驅(qū)動(dòng)裝置12包括電源電路121、 X驅(qū)動(dòng)部分122和Y驅(qū)動(dòng)部分123。 電源電路121根據(jù)外部提供的零電位電壓(VSS),以及外部提供的系統(tǒng)電源 電壓(VIN),產(chǎn)生SEG電極驅(qū)動(dòng)電壓和COM電極驅(qū)動(dòng)電壓。X驅(qū)動(dòng)部分122 根據(jù)顯示數(shù)據(jù)將電源電路121產(chǎn)生的SEG電極驅(qū)動(dòng)電壓驅(qū)動(dòng)液晶面板11的 SEG電極SEG廣SEGn。 Y驅(qū)動(dòng)部分123根據(jù)顯示數(shù)據(jù)將電源電路121產(chǎn)生的 COM電極驅(qū)動(dòng)電壓依次驅(qū)動(dòng)液晶面板11的COM電極COM! ~ COMM。圖2示出了本發(fā)明實(shí)施例中COM、 SEG電極電壓的波形。在本發(fā)明實(shí)施 例中，包含正高壓VH、次正高壓VG、最小正高壓VM、零電位電壓VSS，以 及負(fù)高壓VL五個(gè)驅(qū)動(dòng)電壓。五個(gè)驅(qū)動(dòng)電壓的大小關(guān)系為 VH>VG>VM>VSS>VL。正高壓VH、負(fù)高壓VL是液晶驅(qū)動(dòng)電壓的最正、最負(fù) 電壓，在液晶驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中不存在高于液晶驅(qū)動(dòng)用最正電壓的電壓，不存在低于 液晶驅(qū)動(dòng)用最負(fù)電壓的負(fù)壓，正高壓VH和零電位電壓VSS之間電阻分壓產(chǎn)生 次正高壓VG和最小正高壓VM。VH、 VL和VM為COM電極電壓，VH、 VL為COM電極的選擇電壓， VH為正高壓，VL為負(fù)高壓，二者關(guān)于VM對(duì)稱，VM為COM電極的未選擇 電壓。VG和VSS為SEG電極電壓，也關(guān)于VM對(duì)稱。當(dāng)COM'電極的選擇電 壓為VH時(shí)，SEG電極的選擇電壓為VSS,未選擇電壓為VG。當(dāng)COM電極 的選擇電壓為VL時(shí)，SEG電極的選擇電壓為VG,未選擇電壓為VSS。圖3示出了本發(fā)明實(shí)施例中COM、 SEG電^l驅(qū)動(dòng)電壓之間的關(guān)系，VH 為正高壓，VL為負(fù)高壓，二者關(guān)于VM對(duì)稱，例如VH、 VL與VM之間的電 壓分別為16V。 VG和VSS也關(guān)于VM對(duì)稱，例如VG、 VSS與VM之間的電壓分別為2V。一般定義選擇電壓與非選擇電壓之比為偏壓比，在本發(fā)明實(shí)施例中VH/VM 即為偏壓比。為了使得液晶面板ll的顯示達(dá)到最佳效果，本發(fā)明實(shí)施例中的偏 壓比可以編程控制，即VH、 VG、 VM和VL可調(diào)，同時(shí)保證電壓變換的一致 性和對(duì)稱性，解決了電壓可調(diào)與電壓一致性之間的矛盾。圖4示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的電源電路的結(jié)構(gòu)，包括產(chǎn)生液晶驅(qū)動(dòng)電壓 的電荷泵電路41、通過閉環(huán)控制電荷泵電路41產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)電壓的控制電路和偏 壓比電路43。控制電路包括閉環(huán)控制電荷泵電路41產(chǎn)生正高壓的第一控制電 路42和閉環(huán)控制電荷泵電路41產(chǎn)生負(fù)高壓的第二控制電路44。在本發(fā)明實(shí)施例中，VH、 VL通過第一控制電路42、第二控制電路44控 制電荷泵電路41直接產(chǎn)生。VG、 VM通過VH與VSS之間經(jīng)偏壓比電路43 電阻分壓產(chǎn)生。電荷泵電路41通過開關(guān)元件，例如金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管(Metal Oxide Semiconductor, MOS )控制電容器的充放電荷，將電容器的電荷逐步積累到另 一個(gè)電容器上，使其電壓升高，產(chǎn)生高電壓。在本發(fā)明實(shí)施例中，以MOS管為例對(duì)電荷泵電^各的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行說(shuō)明，當(dāng)然 也可以采取其他開關(guān)元件來(lái)實(shí)現(xiàn)電荷泵電路。以MOS管作為開關(guān)元件的電荷 泵電路中，具體采用P溝道MOS管還是N溝道MOS管可以根據(jù)電路需要參 考本發(fā)明實(shí)施例的電路原理靈活配置，并不限于本發(fā)明實(shí)施例提供的電路。在本發(fā)明實(shí)施例中，電荷泵電路41可以分成N ( iV>2 )級(jí)裂聯(lián)的子電路， 每一級(jí)子電路都為相同的電路結(jié)構(gòu)，并且每級(jí)子電路的結(jié)構(gòu)原理也相同。其中 第一到第N-l級(jí)子電路產(chǎn)生正高壓VH,第N級(jí)子電路產(chǎn)生負(fù)高壓VL。每一級(jí)子電路包括作為開關(guān)元件的四個(gè)MOS管， 一個(gè)用來(lái)轉(zhuǎn)移電荷的充 放電的飛電容，以及一個(gè)用來(lái)儲(chǔ)存電荷和穩(wěn)定電壓的存儲(chǔ)電容。在電荷泵電路41的第k ( l"<iV )級(jí)子電路中，第一、第三MOS管串聯(lián) 連接，同樣第二、第四MOS管也串聯(lián)連接。第一、第四MOS管的一端(非串聯(lián)連接端)接第k電壓，第二 MOS管的一端(非串聯(lián)連接端)接零電位電壓VSS，第三MOS管的一端(非串聯(lián)連接端)為第k級(jí)子電路的電壓輸出端，接 存儲(chǔ)電容的一端和第(k+l)級(jí)子電路的第一MOS管，存儲(chǔ)電容的另一端接零 電位電壓VSS。飛電容的第一、第二端分別接第一、第三MOS管的串聯(lián)連接 端和第二、第四MOS管的串聯(lián)連接端。每一級(jí)子電路分兩個(gè)時(shí)間工作，在第一時(shí)間Tl,第一、第二MOS管導(dǎo)通， 第三、第四MOS管非導(dǎo)通，第k電壓(例如第一級(jí)即為第一電壓)對(duì)飛電容 充電，飛電容的第一端電壓高于第二端的電壓。第二時(shí)間T2，第三、第四MOS 管導(dǎo)通，第一、第二 MOS管非導(dǎo)通，飛電容第二端的電壓被抬高，由于電容 的瞬態(tài)保持特性，飛電容第一端的電壓也被抬高，電荷從飛電容轉(zhuǎn)移到存儲(chǔ)電 容上。第一、第二時(shí)間重復(fù)進(jìn)行，當(dāng)時(shí)間足夠后，存儲(chǔ)電容的電'壓被升高，并 穩(wěn)定在一定值，從而得到穩(wěn)定的高壓。四級(jí)子電路的結(jié)構(gòu)幾乎完全相同，每一級(jí)的工作原理也相同。其中，第一控制 電路42為第一 第三級(jí)子電路時(shí)鐘信號(hào)的使能端，控制產(chǎn)生正高壓VH，第二 控制電路44為第四級(jí)子電路時(shí)鐘信號(hào)的使能端，控制產(chǎn)生負(fù)高壓VL。以下以第 一級(jí)子電路為例描述子電路的具體連接結(jié)構(gòu)，其他子電路類似， 不再贅述。第一、三、四MOS管為P溝道MOS管(開啟電壓小于零j ,第二MOS 管為N溝道MOS管(開啟電壓大于零)。第一M0S管P1與第三MOS管P2 串聯(lián)，第二MOS管Nl與第四MOS管P3串聯(lián)。第一、第三M0S管P1、 P2 的串聯(lián)連接端接飛電容C1的第一端，第二、第四M0S管N1、 P3的串聯(lián)連接 端接飛電容C1的第二端。第一 MOS管Pl的漏極接第三MOS管P2的源極，柵極接時(shí)鐘信號(hào)CLK1, 源極接外部提供的系統(tǒng)電源電壓VIN。第二 MOS管Nl的漏極接第四MOS管 P3的源極，柵極接時(shí)鐘信號(hào)CLK1N,源極接零電位電壓VSS。第三MOS管P2的柵極接時(shí)鐘信號(hào)CLK2,漏極接第二級(jí)子電路的第一 MOS管P5的源極和 存儲(chǔ)電容C5的第一端，存儲(chǔ)電容C5的第二端接零電位電壓VSS。第四MOS 管P3的柵極接時(shí)鐘信號(hào)CLK2,漏極接外部提供的系統(tǒng)電源電壓VIN。
圖6示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的電荷泵電路基準(zhǔn)時(shí)序的波形，CLK1和 CLK2為不交疊時(shí)鐘，時(shí)鐘的不交疊時(shí)間t大于零。CLK1N和CLK2N分別為 CLK1、 CLK2的反向時(shí)鐘。CLK1、 CLK2、 CLK1N和CLK2N的電壓幅度都為 從系統(tǒng)的零電位電壓VSS到第一電壓VIN,相應(yīng)的都分為第一時(shí)間Tl和第二 時(shí)間T2，第一時(shí)間Tl與第二時(shí)間T2 —直循環(huán)下去。
電荷泵電路41每級(jí)子電路的時(shí)序都由基準(zhǔn)時(shí)序產(chǎn)生，基準(zhǔn)時(shí)序的電壓幅度 都從系統(tǒng)的零電位電壓VSS到第一電壓VIN，因此需要通過電平轉(zhuǎn)換器(level shift)將基準(zhǔn)電壓轉(zhuǎn)到電荷泵電路41各級(jí)子電路中MOS管需要的導(dǎo)通和關(guān)斷 (或稱非導(dǎo)通)電壓。
如圖7所示，經(jīng)過電平轉(zhuǎn)換器(level shift)，將CLKA、 CLKB、 CLKAN 的電源轉(zhuǎn)換到,人零電位電壓VSS到第二電壓V2X后，分別得到CLK1、 CLK2、 CLK1N;將CLKB、 CLKA、 CLKBN的電源轉(zhuǎn)換到從零電位電壓VSS到第三 電壓V4X后，分別得到CLK3、 CLK4、 CLK3N;將CLKA、 CLKB、 CLKAN 的電源轉(zhuǎn)換到乂人零電位電壓VSS到正高壓VH后，分別得到CLK5、 CLK6、 CLK5N;將CLKAN、 CLKBN、 CLKA的電源轉(zhuǎn)換到從負(fù)高壓VL到正高壓 VH后，分別得到CLK7、 CLK8、 CLK7N。
參見圖5，在第一級(jí)子電路中，在第一時(shí)間Tl,第一、第二M0S管P1、 Nl導(dǎo)通，第三、第四P2、 P3非導(dǎo)通，第一電壓VIN對(duì)飛電容C1充電，飛電 容C1的第一端電壓高于第二端電壓。而后，時(shí)鐘轉(zhuǎn)換到第二時(shí)間T2，第三、 第四MOS管P2、 P3導(dǎo)通，第一、第二M0S管P1、 Nl非導(dǎo)通，此時(shí)，飛電 容C1與存儲(chǔ)電容C5串聯(lián)，電荷重新分配。由于第一電壓VIN將飛電容C1的 第二端抬高，飛電容C1會(huì)向存儲(chǔ)電容C5放電，當(dāng)此過程重復(fù)操作足夠的時(shí)間 過后，存儲(chǔ)電容C5上的電壓穩(wěn)定在VIN42的電壓值(無(wú)負(fù)載消耗的理想情況下)，從而得到高于第一電壓VIN的第二電壓V2X。同理，將第一級(jí)子電路得到的第二電壓V2X作為第二級(jí)子電路的輸入電 壓，可以得到第三電壓V4X，將第三電壓V4X作為第三級(jí)子電路的輸入電壓， 可以得到正高壓,VH。通過第四級(jí)子電路，得到負(fù)高壓VL。在第一時(shí)間Tl, MOS管P12、 N4 導(dǎo)通，N5、 N6非導(dǎo)通，正高壓VH對(duì)飛電容C4充電，飛電容C4的第一端電 壓高于第二端電壓。而后，時(shí)鐘轉(zhuǎn)換到第二時(shí)間T2， MOS管N5、 N6導(dǎo)通， P12、 N4非導(dǎo)通，此時(shí)，飛電容C4與存儲(chǔ)電容C8串聯(lián)，電荷重新分配。由于 VSS將飛電容C4的第一端拉低，存儲(chǔ)電容C8的第一端也被拉低，飛電容C4 與存儲(chǔ)電容C8的電荷重新分配，當(dāng)此過程重復(fù)操作足夠的時(shí)間過后，存儲(chǔ)電 容C8上的電壓穩(wěn)定在-VH的電壓值(無(wú)負(fù)載消耗的理想情況下)。圖8示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的第一控制電路的結(jié)構(gòu)，包含正高壓VH與 零電位電壓VSS之間的電阻分壓電路81、基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路82、誤差比較器 83和D觸發(fā)器采樣電路84。電阻分壓電路81通過正高壓VH與零電位電壓VSS之間電阻分壓產(chǎn)生分 壓Vr,基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路8'2通過帶隙基準(zhǔn)電路產(chǎn)生基準(zhǔn)電壓Vref,分別將Vref、 Vr輸入到誤差比較器83的同相、反相輸入端，誤差比較器83的輸出使能觸發(fā) 信號(hào)輸入到D觸發(fā)器采樣電路84的數(shù)據(jù)端，經(jīng)過電荷泵電路41的時(shí)鐘信號(hào)采 樣后，作為電荷泵電路41的第一 第三級(jí)子電路的時(shí)鐘的使能端。在第 一控制電路42實(shí)現(xiàn)的電壓關(guān)系可用下式表示VH*Rx2/ (R2+Rx2 ) =Vr=Vref變換形式即VH=Vref^ (R2+Rx2 ) / Rx2當(dāng)正高壓VH低于Vref* ( R2+Rx2 ) / Rx2時(shí)，誤差比較器83的同相端電 壓大于反相端電壓，誤差比較器83輸出的使能觸發(fā)信號(hào)為高電平，D觸發(fā)器采 樣電路84輸出有效的正高壓時(shí)鐘使能信號(hào)EN—VH到電荷泵電路41的第 一 第 三級(jí)子電路的時(shí)鐘的使能端，電荷泵電路41的時(shí)鐘開啟，進(jìn)行充放電，存儲(chǔ)電容不斷補(bǔ)充電荷，VH隨之升高。
當(dāng)正高壓VH等于或者大于Vref* (R2+Rx2) /Rx2時(shí)，誤差比較器83的 同相端電壓小于反相端電壓，誤差比較器83輸出的使能觸發(fā)信號(hào)為低電平，D 觸發(fā)器采樣電路84輸出的時(shí)鐘使能信號(hào)無(wú)效，電荷泵電路41的時(shí)鐘關(guān)斷，不 進(jìn)行充放電，存儲(chǔ)電容不再補(bǔ)充電荷，電壓穩(wěn)定在VreP (R2+Rx2)/Rx2。當(dāng) 負(fù)載消耗電荷使正高壓VH低于Vref* (R2+Rx2) / Rx2時(shí)，電荷泵電路41再 重新開啟，存儲(chǔ)電容再進(jìn)行充電，通過調(diào)整Vref, R2和Rx2可以調(diào)整正高壓 VH的大小。
圖9示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的偏壓比電路的結(jié)構(gòu)。偏壓比電路43中，在 正高壓VH與零電位電壓VSS之間順序串聯(lián)了電阻RO、 Rxl和RxO。電阻RO 的一端接電荷泵電路41的正高壓VH輸出端，另一端接Rxl，電阻Rxl的另一 端"!妄電阻RxO,電阻RxO的另一端接零電位電壓VSS。在電阻RO和Rxl的連 接端輸出VG,在電阻Rxl和RxO的連接端輸出VM。
由于VG、 VSS關(guān)于VM對(duì)稱，所以電阻Rxl、 RxO的阻值相等，同步變 化。VH與VG、 VM之間的電壓關(guān)系可以用下式表示
VG=VH* (Rxl+RxO ) / ( RO+Rxl+RxO )
VM=VH*RxO/ (膨Rxl+RxO )
或者表示為
VH=VM* ( RO+Rxl+RxO ) / RxO=VM+[VM* ( RO+Rxl) / RxO]
根據(jù)液晶面板11的特性，偏壓比可以編程調(diào)整，通過控制邏輯調(diào)整電阻 RxO、 Rxl阻值的方法調(diào)整偏壓比VH/VM，調(diào)整VM、 VG的電壓值。
圖IO示出本發(fā)明實(shí)施例提供的第二控制電路的結(jié)構(gòu)，包含VG與VL之間 的電阻分壓電路101、誤差比較器102和D觸發(fā)器采樣電路103。
電阻分壓電路101中，電阻Rx3、 R3依次串聯(lián)，電阻Rx3的'非串聯(lián)連接端 接偏壓比電路43的次正高壓VG輸出端，電阻R3的非串聯(lián)連接端接負(fù)高壓 VL,電阻Rx3、 R3的中間連接端輸出電壓VMX。電壓VMX、 VM分別輸入到誤差比較器102的同相、反相輸入端，誤差比較器102輸出的使能觸發(fā)信號(hào) 輸入到D觸發(fā)器采樣電路103的數(shù)據(jù)端，經(jīng)過電荷泵電路41的時(shí)鐘信號(hào)采樣 后，作為電荷泵電路41的第四級(jí)子電路的時(shí)鐘的使能端。電阻分壓電^各101分壓產(chǎn)生一個(gè)電壓VMX與偏壓比電路43產(chǎn)生的電壓 VM,分別輸入誤差比較器102的同相和反相輸入端，誤差比較器102比較上 述VMX， VM電壓，其輸出的使能觸發(fā)信號(hào)輸入到D觸發(fā)器采樣電路103的 數(shù)據(jù)輸入端，經(jīng)D觸發(fā)器采樣電路103采樣后，作為電荷泵電路41負(fù)高壓產(chǎn) 生電路的時(shí)序使能信號(hào)ENJ/L，從而控制此部分MOS管的導(dǎo)通和關(guān)斷，控制 負(fù)高壓VL的大小。當(dāng)VMX〉VM時(shí)，誤差比較器102的同相端電壓大于反相褲電壓，輸出的 使能觸發(fā)信號(hào)為高電平，D觸發(fā)器采樣電路103輸出有效的時(shí)鐘使能信號(hào)，作 為電荷泵電路41負(fù)高壓產(chǎn)生電路的時(shí)序使能信號(hào)EN一VL,電荷泵電路41的時(shí) 鐘開啟，進(jìn)4亍充》文電。當(dāng)VMX《VM時(shí)，誤差比較器102的同相端電壓小于反相端電壓，輸出的 使能觸發(fā)信號(hào)為低電平，D觸發(fā)器采樣電路103輸出的時(shí)鐘使能信號(hào)無(wú)效，電 荷泵電路41的時(shí)鐘關(guān)斷，不進(jìn)行充放電。VM、 VMX為相等的電壓(理論上相等，實(shí)際中會(huì)有小的誤差)，且由對(duì) 稱關(guān)系可知VG-VL-VH, VG=2*VM，則VL與VM、 VG之間的.電壓關(guān)系可以 用下式表示VG-VL=VM* (R3+Rx3) /R3;可以變形為VL=VM- [VM*R3/ Rx3];為了使得VH、 VL精確關(guān)于VM對(duì)稱，在本發(fā)明實(shí)施例中，Rx3:RxO(偏 壓比電路43中的電阻)，R3=R0+Rxl (偏壓比電路43中的電阻)。Rx3、 RxO 用相同的控制邏輯調(diào)整，保證VL、 VH變化的一致性。在本發(fā)明實(shí)施例中，MOS管可以在圖11的半導(dǎo)體制成工藝'中實(shí)現(xiàn)，可以實(shí)現(xiàn)高、低壓兩類MOS器件。本發(fā)明實(shí)施例中，電荷泵電路41'中的MOS管 Nl為低壓N溝道MOS管(LVNMOS) , MOS管N2、 N3、 N4、 N5為高壓 N溝道MOS管(HVNMOS-2 ), MOS管N6為高壓N溝道MOS管(HVNMOS-l), MOS管Pl、 P2、 P3為低壓P溝道MOS管(LVPMOS) , MOS管P4、 P5、 P6、 P7、 P8、 P9、 Pll、 P12為高壓P溝道MOSFET (HVPMOS)，其他的邏 輯電路可用低壓MOS器件實(shí)現(xiàn)。在本發(fā)明實(shí)施例中，通過控制電路控制電荷泵的開關(guān)元件的導(dǎo)通和非導(dǎo)通 的時(shí)間的長(zhǎng)短，來(lái)控制轉(zhuǎn)移到存儲(chǔ)電荷上的電荷的多少，從而得到穩(wěn)定的正、 負(fù)電壓。通過控制電路對(duì)電荷泵電路的閉環(huán)控制，直接產(chǎn)生液晶驅(qū)動(dòng)的最正， 最負(fù)電壓，系統(tǒng)中不存在高于液晶驅(qū)動(dòng)電壓的高壓，也不存在低于液晶驅(qū)動(dòng)最 負(fù)電壓的負(fù)壓，降低了電路的功耗，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易實(shí)現(xiàn)。另外，本發(fā)明實(shí)施例第二控制電路中分壓電路的電阻阻值及控制邏輯與偏 壓比電路的電路完全相同，可以保證偏壓比電路的變化與負(fù)壓的變化同步，保 證液晶驅(qū)動(dòng)電壓變換具有良好的 一致性和對(duì)稱性。顯然，本發(fā)明實(shí)施例中通過控制電路對(duì)電荷泵電路進(jìn)行閉環(huán)控制，控制電 荷泵根據(jù)外部系統(tǒng)提供的電壓產(chǎn)生高電壓的方案，也可以用在各種通過電荷泵 電路產(chǎn)生高電壓的場(chǎng)景，由于控制電路對(duì)電荷泵電路進(jìn)行閉環(huán)控制，可以使得 電荷泵電路靈活產(chǎn)生包括外部系統(tǒng)提供的電壓的整數(shù)倍在內(nèi)的各種電壓，在保 持電路低功耗的前提下，增加了電荷泵電路生成的電壓的范圍，電路簡(jiǎn)單，容 易實(shí)現(xiàn)。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā) 明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明 的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種電源電路，其特征在于，所述電源電路包括電荷泵電路，用于利用電荷泵工作產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)電壓，所述驅(qū)動(dòng)電壓包括正高壓、次正高壓、最小正高壓、零電位電壓和負(fù)高壓，所述正高壓與負(fù)高壓，以及所述次正高壓與零電位電壓分別關(guān)于所述最小正高壓對(duì)稱；第一控制電路，用于閉環(huán)控制所述電荷泵電路產(chǎn)生所述正高壓；偏壓比電路，用于根據(jù)所述第一控制電路控制產(chǎn)生的正高壓和零電位電壓，產(chǎn)生所述次正高壓和最小正高壓；以及第二控制電路，用于根據(jù)所述偏壓比電路控制產(chǎn)生的次正高壓和最小正高壓閉環(huán)控制所述電荷泵電路產(chǎn)生所述負(fù)高壓。
2、 如權(quán)利要求1所述的電源電路，其特征在于，所述電荷泵電路包括 N級(jí)級(jí)聯(lián)的子電路，其中第k級(jí)子電路輸出的第k+l電壓為第k+l級(jí)子電路的輸入電壓；第k級(jí)子電路包括第一-第四開關(guān)元件，所述第一和第三開關(guān)元件串聯(lián)連接，所述第二和第 四開關(guān)元件串聯(lián)連接，所述第一、四開關(guān)元件的非串聯(lián)連接端分別接第k電壓， 所述第二開關(guān)元件的非串聯(lián)連接端接零電位電壓，所述第三開關(guān)元件的非串聯(lián) 連接端接第k+l級(jí)子電路的第一開關(guān)元件；第一電容，其兩端分別與第一、第三開關(guān)元件的串聯(lián)連接端和第二、第四 開關(guān)元件的串聯(lián)連接端連接；第二電容，其一端連接所述第三開關(guān)元件的電壓輸出端，另一端連接零電 位電壓；在充電期間，所述第一、第二開關(guān)元件導(dǎo)通，所述第三、第四開關(guān)元件非 導(dǎo)通，通過第k電壓對(duì)所述第一電容充電；在放電期間，所述第三、第四開關(guān)元件導(dǎo)通，所述第一、第二開關(guān)元件非 導(dǎo)通，所述第一電容向所述第二電容充電；其中，1《"iV,iV2 2, k、 N為自然數(shù)。
3、 如權(quán)利要求2所述的電源電路，其特征在于，所述開關(guān)元件為MOS管。
4、 如權(quán)利要求1所述的電源電路，其特征在于，所述第一控制電路包括 電阻分壓電路，用于通過所述正高壓與零電位電壓分阻產(chǎn)生電阻分壓； 基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路，用于產(chǎn)生基準(zhǔn)電壓；誤差比較器，其同相輸入端和反相輸入端分別接入所述基準(zhǔn)電壓和電阻分 壓，用于根據(jù)所述基準(zhǔn)電壓和電阻分壓產(chǎn)生使能觸發(fā)信號(hào)；以及D觸發(fā)器采樣電路，用于根據(jù)所述使能觸發(fā)信號(hào)，輸出控制所述電荷泵電 路產(chǎn)生所述正高壓的時(shí)鐘使能信號(hào)。
5、 如權(quán)利要求4所述的電源電路，其特征在于，所述電阻分壓電路包括 第一電阻，以及與所述第一電阻串聯(lián)的第二電阻；所述第一電阻的非串聯(lián)連接端接所述電荷泵電路的正高壓輸出端，所述第 二電阻的非串聯(lián)連接端接零電位電壓，所述第 一 電阻與第二電阻的串聯(lián)連接端 輸出所述電阻分壓。
6、 如權(quán)利要求5所述的電源電路，其特征在于，所述正高壓與所述基準(zhǔn)電 壓滿足下式VH=Vref* (R2+Rx2) / Rx2,其中，VH為正高壓，Vref為基準(zhǔn)電壓，R2 為所述笫一電阻的阻值，Rx2為所述第二電阻的阻值；當(dāng)VH小于VreP (R2+Rx2 ) / Rx2時(shí)，所述誤差比較器輸出的使能觸發(fā)信 號(hào)為高電平，所述D觸發(fā)器采樣電路輸出有效的時(shí)鐘使能信號(hào)，所述電荷泵電 路的時(shí)鐘開啟，進(jìn)行充放電，產(chǎn)生所述正高壓；當(dāng)VH大于或者等于Vref^ (R2+Rx2) /Rx2時(shí)，所述誤差比較器輸出的使 能觸發(fā)信號(hào)為低電平，所述D觸發(fā)器采樣電路輸出的時(shí)鐘使能信號(hào)無(wú)效，電荷 泵電路的時(shí)鐘關(guān)斷，不進(jìn)行充放電。
7、 如權(quán)利要求1所述的電源電路，其特征在于，所述偏壓比電路包括 依次串聯(lián)的第一電阻、第二電阻和第三電阻，所述第二電阻的阻值與所述第三電阻的阻值相等，同步變化；所述第一電阻的非串聯(lián)連接端接所述正高壓，所述第三電阻的非串聯(lián)連接端接零電位電壓；所述第一電阻與第二電阻的串聯(lián)連接端輸出次正高壓，所述第二電阻與第 三電阻的串聯(lián)連接端輸出最小正高壓。
8、 如權(quán)利要求1所述的電源電路，其特征在于，所述第二控制電路包括 電阻分壓電路，根據(jù)所述次正高壓和負(fù)高壓產(chǎn)生電阻分壓；誤差比較器，其同相輸入端和反相蜂入端分別接所述電阻分壓和偏壓比電 路的最小正高壓輸出端，用于根據(jù)所述電阻分壓和最小正高壓產(chǎn)生使能觸發(fā)信 號(hào)；以及D觸發(fā)器采樣電路，用于根據(jù)所述使能觸發(fā)信號(hào)，輸出控制所述負(fù)高壓產(chǎn) 生的時(shí)鐘使能信號(hào)。
9、 如權(quán)利要求8所述的電源電路，其特征在于，當(dāng)所述電阻'分壓大于所述 所述偏壓比電路輸出的最小正高壓時(shí)，所述誤差比較器輸出的使能觸發(fā)信號(hào)為 高電平，所述D觸發(fā)器釆樣電路輸出有效的時(shí)鐘使能信號(hào)，所述電荷泵電路進(jìn) 行充放電；當(dāng)所述電阻分壓小于等于所述所述偏壓比電路輸出的最小正高壓時(shí)，所述 誤差比較器輸出的使能觸發(fā)信號(hào)為低電平，所述D觸發(fā)器采樣電路輸出的時(shí)鐘 使能信號(hào)無(wú)效，所述電荷泵電路的時(shí)鐘關(guān)斷，不進(jìn)行充放電。
10、 如權(quán)利要求8所述的電源電路，其特征在于，所述電阻分壓電路包括 第一電阻，以及與所述第一電阻串聯(lián)連接的第二電阻；所述第 一電阻的非串聯(lián)連接端接所述偏壓比電路的次正高壓輸出端，所述 第二電阻的非串聯(lián)連接端接所述電荷泵電路的負(fù)高壓輸出端； 所述第 一電阻與第二電阻的串聯(lián)連接端輸出所述電阻分壓。
11、 一種液晶驅(qū)動(dòng)裝置，包括電源電路和液晶驅(qū)動(dòng)部分，所述電源電路產(chǎn) 生所述液晶驅(qū)動(dòng)部分所用的液晶驅(qū)動(dòng)電壓，其特征在于，所述電源電路包括電荷泵電i 各，用于利用電荷泵工作產(chǎn)生液晶驅(qū)動(dòng)電壓，所述驅(qū)動(dòng)電壓包括 正高壓、次正高壓、最小正高壓、零電位電壓和負(fù)高壓，所述正高壓與負(fù)高壓，以及所述次正高壓與零電位電壓分別關(guān)于所述最小正高壓對(duì)稱； 第一控制電路，用于閉環(huán)控制所述電荷泵電路產(chǎn)生所述正高壓； 偏壓比電路，用于根據(jù)所述第一控制電路控制產(chǎn)生的正高壓和零電位電壓，產(chǎn)生所述次正高壓和最小正高壓；以及第二控制電路，用于根據(jù)所述偏壓比電路控制產(chǎn)生的次正高壓和最小正高壓閉環(huán)控制所述電荷泵電路產(chǎn)生所述負(fù)高壓。
12、如權(quán)利要求11所述的液晶驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，所述電荷泵電路包括N級(jí)級(jí)聯(lián)的子電路，其中第k級(jí)子電路輸出的第k+l電壓為第k+l級(jí)子電 路的輸入電壓； . 第k級(jí)子電路包括第一-第四開關(guān)元件，所述第一和第三開關(guān)元件串聯(lián)連接，所述第二和第 四開關(guān)元件串聯(lián)連接，所述第一、四開關(guān)元件的非串聯(lián)連接端分別接第k電壓， 所述第二開關(guān)元件的非串聯(lián)連接端接零電位電壓，所述第三開關(guān)元件的非串聯(lián) 連接端接第k+l級(jí)子電路的第一開關(guān)元件；第一電容，其兩端分別與第一、第三開關(guān)元件的串聯(lián)連接端和第二、第四 開關(guān)元件的串聯(lián)連接端連接；第二電容，其一端連接所述第三開關(guān)元件的電壓輸出端，另.一端連接零電位電壓；在充電期間，所述第一、第二開關(guān)元件導(dǎo)通，所述第三、第四開關(guān)元件非 導(dǎo)通，通過第k電壓對(duì)所述第一電容充電；在放電期間，所述第三、第四開關(guān)元件導(dǎo)通，所述第一、第二開關(guān)元件非 導(dǎo)通，所述第一電容向所述第二電容充電；其中，1S/K7V,iV》2, k、 N為自然數(shù)。
13、 如權(quán)利要求11所述的液晶驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，所述第一控制電路包括電阻分壓電路，用于通過所述正高壓與零電位電壓分阻產(chǎn)生電阻分壓； 基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路，用于產(chǎn)生基準(zhǔn)電壓；壓，用于根據(jù)所述電阻分壓和基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生使能觸發(fā)信號(hào)；以及D觸發(fā)器采樣電路，用于根據(jù)所述使能觸發(fā)信號(hào)，輸出控制所述正高壓產(chǎn) 生的時(shí)鐘使能信號(hào)。
14、 如權(quán)利要求11所述的液晶驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，所述偏壓比電路包括依次串聯(lián)的第一電阻、第二電阻和第三電阻，所述第二電阻的阻值與所述 第三電阻的阻值相等，同步變化；所述第一電阻的非串聯(lián)連接端接正高壓，所述第三電阻的非串聯(lián)連接端接 零電位電壓；所述第一電阻與第二電阻的串聯(lián)連接端輸出次正高壓，所述第二電阻與第 三電阻的串聯(lián)連接端輸出最小正高壓。
15、 如權(quán)利要求11所述的液晶驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，所述第二控制電路 包括電阻分壓電路，才艮據(jù)所述次正高壓和負(fù)高壓產(chǎn)生電阻分壓；誤差比較器，其同相輸入端和反相輸入端分別接所述電阻分壓和偏壓比電路的最小正高壓輸出端，用于根據(jù)所述電阻分壓和最小正高壓產(chǎn)生使能觸發(fā)信號(hào)；以及D觸發(fā)器采樣電路，用于根據(jù)所述使能觸發(fā)信號(hào)，輸出控制所述負(fù)高壓產(chǎn) 生的時(shí)鐘使能信號(hào)。
16、 一種液晶顯示裝置，包括液晶面板，以及液晶驅(qū)動(dòng)裝置； 所述液晶面板包括多個(gè)COM電極和SEG電極；所述液晶驅(qū)動(dòng)裝置用于產(chǎn)生所述液晶面板COM電極和SEG電極的驅(qū)動(dòng)電壓；所述液晶驅(qū)動(dòng)裝置包括電源電路，其特征在于，所述電源電路包括 電荷泵電路，用于利用電荷泵工作產(chǎn)生所述液晶面板COM電極和SEG電極的驅(qū)動(dòng)電壓，所述驅(qū)動(dòng)電壓包括正高壓、次正高壓、最小正高壓、零電位電壓和負(fù)高壓，所述正高壓與負(fù)高壓，以及所述次正高壓與零電位電壓分別關(guān)于所述最小正高壓對(duì)稱；第一控制電路，用于閉環(huán)控制所述電荷泵電路產(chǎn)生所述正高壓； 偏壓比電路，用于根據(jù)所述第一控制電路控制產(chǎn)生的正高壓和零電位電壓，產(chǎn)生所述次正高壓和最小正高壓；以及第二控制電路，用于根據(jù)所述偏壓比電贈(zèng)、控制產(chǎn)生的次正高壓和最小正高壓閉環(huán)控制所述電荷泵電路產(chǎn)生所述負(fù)高壓。
17、 一種升壓電路，其特征在于，所述升壓電路包括電荷泵電路，用于利用電荷泵工作產(chǎn)生高電壓;以及控制電路，用于通過閉環(huán)控制所述電荷泵電路根據(jù)外部電壓產(chǎn)生高電壓。
全文摘要
本發(fā)明適用于集成電路領(lǐng)域，提供了一種電源電路、液晶驅(qū)動(dòng)裝置、液晶顯示裝置及升壓電路，所述電源電路包括電荷泵電路，用于利用電荷泵工作產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)電壓；第一控制電路，用于閉環(huán)控制所述電荷泵電路產(chǎn)生正高壓；偏壓比電路，用于根據(jù)所述第一控制電路控制產(chǎn)生的正高壓和零電位電壓，產(chǎn)生次正高壓和最小正高壓；以及第二控制電路，用于根據(jù)所述偏壓比電路控制產(chǎn)生的次正高壓和最小正高壓閉環(huán)控制所述電荷泵電路產(chǎn)生負(fù)高壓。通過本發(fā)明，系統(tǒng)中不存在高于液晶驅(qū)動(dòng)電壓的高壓，也不存在低于液晶驅(qū)動(dòng)最負(fù)電壓的負(fù)壓，降低了電路的功耗，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易實(shí)現(xiàn)，并能夠很好地保證正負(fù)電壓的一致性和對(duì)稱性。
文檔編號(hào)G09G3/20GK101303832SQ20071007440
公開日2008年11月12日 申請(qǐng)日期2007年5月10日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月10日
發(fā)明者衛(wèi) 馮, 云 楊, 趙春波 申請(qǐng)人:比亞迪股份有限公司