專利名稱：充電泵電路、lcd驅(qū)動ic、液晶顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對輸入電壓升壓來生成所期望的輸出電壓的充電泵電路、和具備該充電泵電路的LCD驅(qū)動IC以及液晶顯示裝置。
背景技術(shù)：
以往公知有一種充電泵電路，其通過利用由電荷傳輸用晶體管和電荷傳輸用電容器構(gòu)成的多級升壓單元，對輸入電壓正升壓或負(fù)升壓，來生成所期望的輸出電壓。
而且，還存在著通過在上述的充電泵電路中增減升壓單元的級數(shù)，可以任意改變其升壓倍率的機(jī)種。
另外，作為與本申請發(fā)明相關(guān)聯(lián)的現(xiàn)有技術(shù)的一個例子，在專利文獻(xiàn)1(特開平9-198887號公報(bào))中公開提出了一種高電壓產(chǎn)生電路，其具備對將電位成為最高的節(jié)點(diǎn)作為輸出端子來輸出正的高電壓，或?qū)㈦娢怀蔀樽畹偷墓?jié)點(diǎn)作為輸出端子來輸出負(fù)的高電壓選擇性地進(jìn)行切換的機(jī)構(gòu)。
的確，如果是上述現(xiàn)有的充電泵電路，則通過根據(jù)負(fù)載的狀態(tài)或輸入電壓的變動等，使升壓單元的級數(shù)(延伸至升壓倍率)變化，能夠生成所期望的輸出電壓。
但是，在上述現(xiàn)有的充電泵電路中，采用了使升壓單元各級的升壓用輸入電壓(對于各電荷傳輸用電容器而言，是對不與電荷傳輸用晶體管連接的一端施加的脈沖電壓的振幅值)一樣的構(gòu)成。因此，在上述現(xiàn)有的充電泵電路中，只能夠選擇將上述升壓用輸入電壓作為公差而構(gòu)成等差數(shù)列的升壓倍率(例如2倍、4倍、6倍、8倍、…)。
在采用了薄膜二級管作為對液晶單元進(jìn)行開閉驅(qū)動的有源元件的TFD(Thin Film Diode)型液晶顯示面板(以下稱作LCD“Liquid CrystalDisplay”面板)中，鑒于薄膜二級管的最佳驅(qū)動電壓相對周圍溫度會變動，需要對該驅(qū)動電壓實(shí)施最佳的溫度補(bǔ)償。因此，在作為TFD型LCD面板的驅(qū)動電壓生成機(jī)構(gòu)而使用的充電泵電路中，需要使其輸出電壓細(xì)致并寬范圍地變換，但在上述文獻(xiàn)的電路中，無法滿足該要求。
當(dāng)然，在上述現(xiàn)有的充電泵電路中，如果將升壓用輸入電壓設(shè)定得小，則能夠細(xì)致地對升壓電壓進(jìn)行可變控制，以輸出2倍、3倍、4倍、5倍、…、相當(dāng)?shù)妮敵鲭妷?。但是，如果單純將升壓用輸入電壓設(shè)定得小，則由于需要多個升壓單元(延伸至構(gòu)成其的外帶電荷傳輸用電容器)，所以，會導(dǎo)致電路規(guī)模增大并招致成本上升，因此，不能夠?qū)⑸龎河幂斎腚妷涸O(shè)定得小。
另外，專利文獻(xiàn)1的現(xiàn)有技術(shù)始終是在單一的電路中能夠選擇自如地利用正的高電壓和負(fù)的高電壓的技術(shù)，不能夠同樣地解決上述課題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明鑒于上述的問題點(diǎn)，其目的在于提供一種不會不必要地增大升壓級數(shù)，能夠細(xì)致且寬范圍地對升壓倍率進(jìn)行可變控制的充電泵電路、以及具備該充電泵電路的LCD驅(qū)動IC和液晶顯示裝置。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的充電泵電路具有由電荷傳輸用晶體管和電荷傳輸用電容器構(gòu)成的多級升壓單元；根據(jù)所指示的升壓倍率對所述升壓單元的級數(shù)進(jìn)行增減的第一控制部；和根據(jù)所指示的升壓倍率，對至少一個升壓單元中的升壓用輸入電壓進(jìn)行可變控制的第二控制部，所述充電泵電路通過利用所述多級升壓單元對輸入電壓進(jìn)行升壓，生成所期望的輸出電壓。
參照附圖，可以從下述優(yōu)選實(shí)施方式的具體描述中明確本發(fā)明的其他特征、要素、步驟、優(yōu)點(diǎn)和特性等。


圖1是表示本發(fā)明的移動電話終端的一個實(shí)施方式的框圖。
圖2是表示掃描信號以及數(shù)據(jù)信號的一個例子的時(shí)序圖。
圖3是表示電源電路部31的第一實(shí)施方式的電路框圖。
圖4是表示反相器INV4的一個構(gòu)成例的電路框圖。
圖5是表示電源電路部31的第二實(shí)施方式的電路框圖。
具體實(shí)施例方式
下面，對在移動電話終端中搭載的液晶顯示裝置的電源電路部(DC/DC轉(zhuǎn)換器)應(yīng)用了本發(fā)明的情況進(jìn)行舉例說明。
圖1是表示本發(fā)明的移動電話終端的一個實(shí)施方式的框圖。如該圖所示，本實(shí)施方式的移動電話終端具有作為終端電源的直流電源10、作為終端顯示機(jī)構(gòu)的液晶顯示面板20(下面稱作LCD“Liquid Crystal Display”面板20)、和進(jìn)行LCD面板20的驅(qū)動控制的LCD驅(qū)動IC30。另外，雖然在該圖中沒有明示，但本實(shí)施方式的移動電話終端除了上述構(gòu)成要素之外，當(dāng)然還具有收發(fā)電路部、揚(yáng)聲器部、麥克部、顯示部、操作部、存儲器部等，作為實(shí)現(xiàn)其本質(zhì)功能(通信功能等)的機(jī)構(gòu)。
直流電源10是向終端各部的電力供給機(jī)構(gòu)，可以是鋰離子電池等二次電池，也可以是從商用交流電壓生成直流電壓的AC/DC轉(zhuǎn)換器。
LCD面板20構(gòu)成為在水平方向和垂直方向分別遍布掃描線X1～Xm和數(shù)據(jù)線Y1～Yn，根據(jù)各自對應(yīng)的有源元件(在本實(shí)施方式中為薄膜二級管23)的導(dǎo)通/截止，對按兩信號線的交差點(diǎn)而設(shè)置的像素21的液晶單元22進(jìn)行驅(qū)動(TFD“Thin Film Diode”型有源矩陣方式)。
另外，為了使附圖的說明簡單化，本實(shí)施方式中舉例說明了一個像素21具有一個液晶單元22和一個薄膜二級管23(即單色構(gòu)成)的情況，但本發(fā)明的構(gòu)成不限定于此，在進(jìn)行RGB三種顏色的彩色顯示時(shí)，只要按RGB各種顏色由三個液晶單元和三個薄膜二級管構(gòu)成一個像素即可。
而且，本實(shí)施方式舉例說明了當(dāng)串聯(lián)連接像素21的液晶單元22和薄膜二級管23時(shí)，將液晶單元22連接于數(shù)據(jù)線Y1～Yn一側(cè)，將薄膜二級管23連接于掃描線X1～Xm一側(cè)的構(gòu)成，但本發(fā)明的構(gòu)成不限定于此，也可以使二者的連接關(guān)系相反。
并且，本實(shí)施方式舉例說明了采用薄膜二級管作為有源元件的TFD型有源矩陣方式，但本發(fā)明的構(gòu)成不限定于此，也可以是采用薄膜晶體管作為有源元件的TFT“Thin Film Transistor”型有源矩陣方式。
LCD驅(qū)動IC30具有電源電路部31、掃描線驅(qū)動部(公用驅(qū)動器；COM驅(qū)動器)32、數(shù)據(jù)線驅(qū)動部(節(jié)段(segment)驅(qū)動器；SEG驅(qū)動器)33而構(gòu)成。
電源電路部31從直流電源10接收輸入電壓Vin的供給而動作，是除了基準(zhǔn)電壓VSS之外，根據(jù)輸入電壓Vin生成各種內(nèi)部電壓(VH、VL、VD)，并提供給IC各部(掃描線驅(qū)動部32與數(shù)據(jù)線驅(qū)動部33等)的機(jī)構(gòu)。
另外，內(nèi)部電壓VH、VL被設(shè)定為根據(jù)周圍溫度會變動的可變電壓(例如內(nèi)部電壓VH為+5[V]～+22.5[V]、內(nèi)部電壓VL為-18.5[V]～-1[V])。另一方面，內(nèi)部電壓VD被設(shè)定為不依賴于周圍溫度的、根據(jù)帶隙(bandgap)補(bǔ)償電壓而生成的恒定電壓(例如+4[V])。而且，基準(zhǔn)電壓VSS被設(shè)定為接地電壓(0[V])。
掃描線驅(qū)動部32以及數(shù)據(jù)線驅(qū)動部33是根據(jù)來自IC外部的影像信號和定時(shí)控制信號(都未圖示)，分別生成LCD面板20的掃描信號以及數(shù)據(jù)信號，并借助掃描線X1～Xm和數(shù)據(jù)線Y1～Yn將各信號提供給LCD面板20的機(jī)構(gòu)。
另外，借助掃描線X1～Xm提供給LCD面板20的掃描信號如圖2所示，被設(shè)定為下述的驅(qū)動方式，即在被分配于一幀期間中的各掃描線的選擇期間，按每一幀交替施加正極性的第一選擇電壓(內(nèi)部電壓VH)和負(fù)極性的第二選擇電壓(內(nèi)部電壓VL)的任意一個，在除此之外的非選擇期間，按每一幀交替施加第一非選擇電壓(內(nèi)部電壓VD)和第二非選擇電壓(基準(zhǔn)電壓VSS)的任意一個(即，四值電平驅(qū)動方式)。通過采用這樣的驅(qū)動方式，與在任意的幀期間都總是施加同極性的選擇電壓的情況相比，能夠降低畫質(zhì)的劣化。
另一方面，借助數(shù)據(jù)線Y1～Yn提供給LCD面板20的數(shù)據(jù)信號如圖2所示，被設(shè)定為施加了內(nèi)部電壓VD與基準(zhǔn)電壓VSS任意一方的二值信號，被設(shè)定為通過對在各掃描線的選擇期間中占據(jù)的導(dǎo)通占空比進(jìn)行控制，進(jìn)行各像素的灰度控制的驅(qū)動方式。
這樣，在掃描信號的生成之際，掃描線驅(qū)動部32除了基準(zhǔn)電壓VSS之外還需要三個值的內(nèi)部電壓(VH、VL、VD)，在數(shù)據(jù)信號的生成之際，數(shù)據(jù)線驅(qū)動部33需要基準(zhǔn)電壓VSS和內(nèi)部電壓VD。
因此，作為生成內(nèi)部電壓VL所必要的負(fù)極性電壓的機(jī)構(gòu)，本實(shí)施方式的電源電路部31具有通過將輸入電壓Vin設(shè)為負(fù)升壓而生成所期望的輸出電壓Vout的負(fù)升壓充電泵電路。
首先，參照圖3，對構(gòu)成電源電路部31的負(fù)升壓充電泵電路的第一實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。
圖3是表示電源電路部31(尤其是負(fù)升壓充電泵電路)的第一實(shí)施方式的電路框圖。
如該圖所示，本實(shí)施方式的負(fù)升壓充電泵電路具有電荷傳輸用晶體管(P1、P2a、P2b、P3a、P3b、P4a、P4b、N5)、輸出用晶體管No、電荷傳輸用電容器C1～C5、輸出用電容器Co、緩沖器BUF1～BUF4、反相器INV1～I(xiàn)NV4、和開關(guān)(SW1a、SW1c、SW2a、SW2b、SW2c、SW3a、SW3b、SW3c、SW4a、SW4b)。另外，本實(shí)施方式的電源電路部31除了上述的負(fù)升壓充電泵電路之外，還具有根據(jù)輸入電壓Vin生成兩倍的正升壓電壓2Vin的正升壓電路(未圖示)。
電荷傳輸用晶體管(P1、P2a、P3a、P4a、N5)以圖示的順序與接地端串聯(lián)連接。而且，輸出用晶體管No連接在電荷傳輸用晶體管N5與輸出電壓引出端T1之間。
另一方面，電荷傳輸用晶體管P2b連接在接地端與節(jié)點(diǎn)b1(P2a與P3a的連接點(diǎn))之間。電荷傳輸用晶體管P3b連接在接地端與節(jié)點(diǎn)c1(P3a與P4a的連接點(diǎn))之間。電荷傳輸用晶體管P4b連接在接地端與節(jié)點(diǎn)d1(P4a與N5的連接點(diǎn))之間。
另外，上述多個晶體管中的電荷傳輸用晶體管(P1、P2a、P2b、P3a、P3b、P4a、P4b)被設(shè)定為P溝道型場效應(yīng)晶體管，電荷傳輸用晶體管N5以及輸出用晶體管No被設(shè)定為N溝道型場效應(yīng)晶體管。
而且，鑒于制造工藝的簡略化，電荷傳輸用晶體管N5以及輸出用晶體管No都僅通過單阱(signal well)的工藝形成在P型半導(dǎo)體基板上。因此，各自的背柵(back gate)都與系統(tǒng)的最低電位點(diǎn)，即輸出電壓引出端T1連接。另一方面，對于電荷傳輸用晶體管(P1、P2a、P2b、P3a、P3b、P4a、P4b)而言，為了將其導(dǎo)通電阻抑制為最小限度，將各自的背柵與自身的源極連接。
電荷傳輸用電容器C1其一端與節(jié)點(diǎn)a1(P1與P2a的連接點(diǎn))連接。同樣，電荷傳輸用電容器C2～C5其各自的一端與節(jié)點(diǎn)b1～e1連接。另一方面，輸出用電容器Co其一端與輸出電壓引出端T1連接，另一端接地。
緩沖器BUF1～BUF3以及反相器INV1構(gòu)成柵極信號生成機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)生成與施加于時(shí)鐘信號施加端T2的時(shí)鐘信號CLK同步，并在將輸入電壓Vin正升壓為兩倍的升壓電壓電平(2Vin)和輸出電壓電平(Vout)之間被脈沖驅(qū)動的柵極信號G1a、以及使其邏輯反轉(zhuǎn)(反転)的反轉(zhuǎn)柵極信號G1b。尤其是緩沖器BUF1～BUF3作為使時(shí)鐘信號CLK的振幅電平移位至所期望的振幅電平來生成柵極信號G1a的機(jī)構(gòu)而發(fā)揮功能，反相器INV1作為使柵極信號G1a的邏輯反轉(zhuǎn)，來生成反轉(zhuǎn)柵極信號G1b的機(jī)構(gòu)而發(fā)揮功能。
緩沖器BUF4以及反相器INV2構(gòu)成第一端子電壓生成機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)生成與先前所述的時(shí)鐘信號CLK同步，在升壓電壓電平(2Vin)與接地電壓電平(GND)之間被脈沖驅(qū)動的端子電壓S1a、以及使其邏輯反轉(zhuǎn)的反轉(zhuǎn)端子電壓S1b。尤其是緩沖器BUF4作為使時(shí)鐘信號CLK的振幅電平移位至所期望的振幅電平來生成端子電壓S1a的機(jī)構(gòu)而發(fā)揮功能，反相器INV2作為使端子電壓S1a的邏輯反轉(zhuǎn)，來生成反轉(zhuǎn)端子電壓S1b的機(jī)構(gòu)而發(fā)揮功能。
反相器INV3～I(xiàn)NV4構(gòu)成第二端子電壓生成機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)生成與前述的時(shí)鐘信號CLK同步，在輸入電壓電平(Vin)與接地電壓電平(GMD)之間、或者在升壓電壓電平(2Vin)與接地電壓電平(GND)之間的任意一方被脈沖驅(qū)動的可變端子電壓S2。尤其是反相器INV3作為使時(shí)鐘信號CLK的邏輯反轉(zhuǎn)來生成反轉(zhuǎn)時(shí)鐘信號CLKB的機(jī)構(gòu)而發(fā)揮功能，反相器INV4作為使反轉(zhuǎn)時(shí)鐘信號CLKB的邏輯再次反轉(zhuǎn)，并根據(jù)升壓倍率切換信號SLT(即，被指示的升壓倍率)，使反轉(zhuǎn)時(shí)鐘信號CLKB的振幅電平移動至所期望的振幅來生成可變端子電壓S2的機(jī)構(gòu)而發(fā)揮功能。
若對本實(shí)施方式進(jìn)行具體敘述，則在將升壓倍率指示為3倍、5倍、7倍、或9倍的情況下，可變端子電壓S2成為在輸入電壓電平(Vin)與接地電壓電平(GND)之間被脈沖驅(qū)動的形式。另一方面，在指示升壓倍率為4倍、6倍、8倍、或1O倍的情況下，可變端子電壓S2成為在升壓電壓電平(2Vin)與接地電壓電平(GND)之間被脈沖驅(qū)動的形式。
另外，在該附圖中，在緩沖器BUF1～BUF4以及反相器INV1～I(xiàn)NV4的正電極端附加的空白三角標(biāo)記(向上)，表示被施加了升壓電壓2Vin；空白三角標(biāo)記(向下)表示被施加了輸入電壓Vin。另外，黑色三角標(biāo)記表示施加了輸出電壓Vout。
開關(guān)SW1a是根據(jù)升壓倍率切換信號SLT，對電荷傳輸用晶體管P1的柵極選擇輸出反轉(zhuǎn)柵極信號G1b與正升壓電壓2Vin的任意一方的機(jī)構(gòu)。若對本實(shí)施方式進(jìn)行具體敘述，則在指示升壓倍率為9倍或10倍的情況下，開關(guān)SW1a成為針對電荷傳輸用晶體管P1的柵極選擇輸出反轉(zhuǎn)柵極信號G1b的形式。由此，電荷傳輸用晶體管P1的驅(qū)動被許可。另一方面，當(dāng)選擇3倍、4倍、5倍、6倍、7倍或8倍作為升壓倍率時(shí)，開關(guān)SW1a成為針對電荷傳輸用晶體管P1的柵極選擇輸出正升壓電壓2Vin的形式。由此，電荷傳輸用晶體管P1的驅(qū)動被禁止。
開關(guān)SW2a、SW2b是根據(jù)升壓倍率切換信號SLT，分別針對電荷傳輸用晶體管P2a、P2b的柵極選擇輸出柵極信號G1a與正升壓電壓2Vin的任意一方的機(jī)構(gòu)。若對本實(shí)施方式進(jìn)行具體敘述，則在指示了9倍或10倍作為升壓倍率的情況下，開關(guān)SW2a、SW2b成為針對電荷傳輸用晶體管P2a的柵極選擇輸出柵極信號G1a，對電荷傳輸用晶體管P2b的柵極選擇輸出正升壓電壓2Vin的形式。由此，電荷傳輸用晶體管P2a的驅(qū)動被許可，電荷傳輸用晶體管P2b的驅(qū)動被禁止。另一方面，在指示了7倍或8倍作為升壓倍率的情況下，開關(guān)SW2a、SW2b成為針對電荷傳輸用晶體管P2a的柵極選擇輸出正升壓電壓2Vin，對電荷傳輸用晶體管P2b的柵極選擇輸出柵極信號G1a的形式。由此，電荷傳輸用晶體管P2a的驅(qū)動被禁止，電荷傳輸用晶體管P2b的驅(qū)動被許可。另外，在指示了3倍、4倍、5倍、或6倍作為升壓倍率的情況下，開關(guān)SW2a、SW2b成為針對電荷傳輸用晶體管P2a、P2b的柵極都選擇輸出正升壓電壓2Vin的形式。由此，電荷傳輸用晶體管P2a、P2b的驅(qū)動都被禁止。
開關(guān)SW3a、SW3b是根據(jù)升壓倍率切換信號SLT，分別針對電荷傳輸用晶體管P3a、P3b的柵極選擇輸出反轉(zhuǎn)柵極信號G1b與正升壓電壓2Vin的任意一方的機(jī)構(gòu)。若對本實(shí)施方式進(jìn)行具體敘述，則在指示了7倍、8倍、9倍或10倍作為升壓倍率的情況下，開關(guān)SW3a、SW3b成為針對電荷傳輸用晶體管P3a的柵極選擇輸出反轉(zhuǎn)柵極信號G1b，對電荷傳輸用晶體管P3b的柵極選擇輸出正升壓電壓2Vin的形式。由此，電荷傳輸用晶體管P3a的驅(qū)動被許可，電荷傳輸用晶體管P3b的驅(qū)動被禁止。另一方面，在指示了5倍或6倍作為升壓倍率的情況下，開關(guān)SW3a、SW3b成為針對電荷傳輸用晶體管P3a的柵極選擇輸出正升壓電壓2Vin，對電荷傳輸用晶體管P3b的柵極選擇輸出反轉(zhuǎn)柵極信號G1b的形式。由此，電荷傳輸用晶體管P3a的驅(qū)動被禁止，電荷傳輸用晶體管P3b的驅(qū)動被許可。另外，在指示了3倍或4倍作為升壓倍率的情況下，開關(guān)SW3a、SW3b成為針對電荷傳輸用晶體管P3a、P3b的柵極都選擇輸出正升壓電壓2Vin的形式。由此，電荷傳輸用晶體管P3a、P3b的驅(qū)動都被禁止。
開關(guān)SW4a、SW4b是根據(jù)升壓倍率切換信號SLT，分別針對電荷傳輸用晶體管P4a、P4b的柵極選擇輸出柵極信號G1a與正升壓電壓2Vin的任意一方的機(jī)構(gòu)。若對本實(shí)施方式進(jìn)行具體敘述，則在指示了5倍、6倍、7倍、8倍、9倍或10倍作為升壓倍率的情況下，開關(guān)SW4a、SW4b成為針對電荷傳輸用晶體管P4a的柵極選擇輸出柵極信號G1a，對電荷傳輸用晶體管P4b的柵極選擇輸出正升壓電壓2Vin的形式。由此，電荷傳輸用晶體管P4a的驅(qū)動被許可，電荷傳輸用晶體管P4b的驅(qū)動被禁止。另一方面，在指示了3倍或4倍作為升壓倍率的情況下，開關(guān)SW4a、SW4b成為針對電荷傳輸用晶體管P4a的柵極選擇輸出正升壓電壓2Vin，對電荷傳輸用晶體管P4b的柵極選擇輸出柵極信號G1a的形式。由此，電荷傳輸用晶體管P4a的驅(qū)動被禁止，電荷傳輸用晶體管P4b的驅(qū)動被許可。
另外，針對電荷傳輸用晶體管N5以及輸出用晶體管No的柵極，分別不借助開關(guān)，而直接輸入柵極信號G1a及反轉(zhuǎn)柵極信號G1b。
開關(guān)SW1c是根據(jù)升壓倍率切換信號SLT，對電荷傳輸用電容器C1的另一端(a2)選擇輸出端子電壓S1a與接地電壓GND任意一方的機(jī)構(gòu)。若對本實(shí)施方式進(jìn)行具體敘述，則在指示了9倍或10倍為升壓倍率的情況下，開關(guān)SW1c成為對電荷傳輸用電容器C1的另一端(a2)選擇輸出端子電壓S1a的形式。另一方面，在指示了3倍、4倍、5倍、6倍、7倍或8倍作為升壓倍率的情況下，開關(guān)SW1c成為對電荷傳輸用電容器C1的另一端(a2)選擇輸出接地電壓GND的形式。
開關(guān)SW2c是根據(jù)升壓倍率切換信號SLT，對電荷傳輸用電容器C2的另一端(b2)選擇輸出反轉(zhuǎn)端子電壓S1b與接地電壓GND任意一方的機(jī)構(gòu)。若對本實(shí)施方式進(jìn)行具體敘述，則在指示了7倍、8倍、9倍或10倍為升壓倍率的情況下，開關(guān)SW2c成為對電荷傳輸用電容器C2的另一端(b2)選擇輸出反轉(zhuǎn)端子電壓S1b的形式。另一方面，在指示了3倍、4倍、5倍或6倍作為升壓倍率的情況下，開關(guān)SW2c成為對電荷傳輸用電容器C2的另一端(b2)選擇輸出接地電壓GND的形式。
開關(guān)SW3c是根據(jù)升壓倍率切換信號SLT，對電荷傳輸用電容器C3的另一端(c2)選擇輸出端子電壓S1a與接地電壓GND任意一方的機(jī)構(gòu)。若對本實(shí)施方式進(jìn)行具體敘述，則在指示了5倍、6倍、7倍、8倍、9倍或10倍為升壓倍率的情況下，開關(guān)SW3c成為對電荷傳輸用電容器C3的另一端(c2)選擇輸出端子電壓S1a的形式。另一方面，在指示了3倍、或4倍作為升壓倍率的情況下，開關(guān)SW3c成為對電荷傳輸用電容器C3的另一端(c2)選擇輸出接地電壓GND的形式。
另外，綜上可知，對電荷傳輸用晶體管P1、P2a(P2b)、P3a(P3b)、P4a(P4b)、N5、以及輸出用晶體管No，進(jìn)行了柵極信號G1a和反轉(zhuǎn)柵極信號G1b的供給，以使各個相互鄰接的器件之間成為相互不同的開閉狀態(tài)。而且，對電荷傳輸用電容器C1～C5的各其他端，進(jìn)行了端子電壓S1a、反轉(zhuǎn)端子電壓S1b以及可變端子電壓S2的供給，以使各個相鄰的器件之間成為相互不同的電壓電平。
如以上所說明那樣，本實(shí)施方式的負(fù)升壓充電泵電路，通過采用由上述的電荷傳輸用晶體管和電荷傳輸用電容器構(gòu)成的多級升壓單元，對輸入電壓Vin進(jìn)行負(fù)升壓，生成所期望的輸出電壓Vout，其具有根據(jù)所指示的升壓倍率來增減升壓單元的級數(shù)的第一控制部(開關(guān)SW1a～SW4b、電荷傳輸用晶體管P2b～P4b)；和根據(jù)所指示的升壓倍率，對一個升壓單元中的升壓用輸入電壓進(jìn)行可變控制的第二控制部(反相器INV4)。
另外，在本說明書中，升壓單元中的升壓用輸入電壓是指對各電荷傳輸用電容器而言，向不與電荷傳輸用晶體管連接的一端施加的脈沖電壓的振幅值。
若對本實(shí)施方式進(jìn)行更具體的敘述，則在本實(shí)施方式的負(fù)升壓充電泵電路中，5級升壓單元中從級數(shù)增減對象被除去的最終級升壓單元，對其電荷傳輸用電容器C5施加以輸入電壓電平(Vin)與接地電壓電平(GND)之間、或升壓電壓電平(2Vin)與接地電壓電平(GND)之間的任意一方被脈沖驅(qū)動的可變端子電壓S2，剩余的升壓單元對各電荷傳輸用電容器C1～C4施加在升壓電壓電平(2Vin)與接地電壓電平(GND)之間被脈沖驅(qū)動的端子電壓S1a或反轉(zhuǎn)端子電壓S1b。
在由上述結(jié)構(gòu)構(gòu)成的負(fù)升壓充電泵電路中，當(dāng)指示了10倍升壓(最大升壓倍率)時(shí)，為了所有級的升壓單元被驅(qū)動，且使最終級的升壓單元中的升壓用輸入電壓成為2Vin，對其電荷傳輸用電容器C5施加在升壓電壓電平(2Vin)與接地電壓電平(GND)之間被脈沖驅(qū)動的可變端子電壓S2。另一方面，在指示了3倍升壓(最低升壓倍率)的情況下，為了僅第四級和最終級的升壓單元被驅(qū)動，且使最終級的升壓單元中的升壓用輸入電壓為Vin，對其電荷傳輸用電容器C5施加在輸入電壓電平(Vin)與接地電壓電平(GND)之間被脈沖驅(qū)動的可變端子電壓S2。在指示了4倍升壓、5倍升壓、6倍升壓、7倍升壓、8倍升壓以及9倍升壓的情況下，也基于和上述相同的考慮方法，進(jìn)行升壓單元的級數(shù)增減控制、以及最終級升壓單元中的升壓用輸入電壓的可變控制。
這樣，如果是組合了升壓單元的級數(shù)增減控制、和一個升壓單元中的升壓用輸入電壓的可變控制的結(jié)構(gòu)，則與使升壓單元各級的升壓用輸入電壓相同的現(xiàn)有結(jié)構(gòu)相比，不會不必要地增大升壓級數(shù)，能夠細(xì)致且寬范圍地對升壓倍率進(jìn)行可變控制。
另外，如果針對柵極信號生成機(jī)構(gòu)、第一和第二端子電壓生成機(jī)構(gòu)或開關(guān)SW1a～SW4b，可以進(jìn)行與上述同樣的開關(guān)控制以及充放電控制，則除了上述實(shí)施方式之外，還能夠采用各種的結(jié)構(gòu)。
接著，參照圖4對先前所述的反相器INV4的電路結(jié)構(gòu)進(jìn)行具體說明。
圖4是表示反相器INV4的一個結(jié)構(gòu)例的電路框圖。
如該圖所示，本實(shí)施方式的反相器INV4具有P溝道型場效應(yīng)晶體管QH1～QH2、N溝道型場效應(yīng)晶體管QL、和開關(guān)SW。
開關(guān)SW的公共輸入端與反轉(zhuǎn)時(shí)鐘信號CLKB的施加端連接。開關(guān)SW的一個輸出端與晶體管QH1的柵極連接。開關(guān)SW的另一輸出端與晶體管QH2的柵極連接。開關(guān)SW的切換控制端與升壓倍率切換信號SLT的施加端連接。
晶體管QH1的源極與輸入電壓Vin的施加端連接。晶體管QH1的漏極與可變端子電壓S2的引出端連接。晶體管QH1的背柵與升壓電壓2Vin的施加端連接。
晶體管QH2的源極與升壓電壓2Vin的施加端連接。晶體管QH2的漏極與可變端子電壓S2的引出端連接。晶體管QH2的背柵與升壓電壓2Vin的施加端連接。
晶體管QL的漏極與可變端子電壓S2的引出端連接。晶體管QL的源極與接地端連接。晶體管QL的柵極與反轉(zhuǎn)時(shí)鐘信號CLKB的施加端連接。
在由上述結(jié)構(gòu)構(gòu)成的反相器INV4中，當(dāng)由升壓倍率切換信號SLT指示的升壓倍率為3倍、5倍、7倍或9倍時(shí)，開關(guān)SW切換其信號路徑，以便將反轉(zhuǎn)時(shí)鐘信號CLKB選擇輸入給晶體管QH1的柵極。通過這樣的切換控制，可變端子電壓S2成為在輸入電壓電平(Vin)與接地電壓電平(GND)之間被脈沖驅(qū)動的形式。
另一方面，在由升壓倍率切換信號SLT指示的升壓倍率為4倍、6倍、8倍或10倍的情況下，開關(guān)SW切換其信號路徑，以便將反轉(zhuǎn)時(shí)鐘信號CLKB選擇輸出給晶體管QH2的柵極。根據(jù)這樣的切換控制，可變端子電壓S2成為在升壓電壓電平(2Vin)與接地電壓電平(GND)之間被脈沖驅(qū)動的形式。
這樣，如果是本實(shí)施方式的反相器INV4，則能夠通過極其簡單的結(jié)構(gòu)，根據(jù)所被指示的升壓倍率對一個升壓單元中的升壓用輸入電壓進(jìn)行可變控制。
接著，對由上述結(jié)構(gòu)構(gòu)成的負(fù)升壓充電泵電路的基本動作(這里為10倍升壓動作)進(jìn)行說明。
首先，當(dāng)對初級升壓單元進(jìn)行觀察時(shí)，如果時(shí)鐘信號CLK被設(shè)為高電平，則由于柵極信號G1a成為高電平，反轉(zhuǎn)柵極信號G1b成為低電平，所以，晶體管P1被導(dǎo)通，晶體管P2a被截止。而且此時(shí)，端子電壓S1a成為高電平，反轉(zhuǎn)端子電壓S1b成為低電平。結(jié)果，電荷傳輸用電容器C1的一端(a1)被施加接地電壓，另一端(a2)被施加高電平的端子電壓S1(2Vin)。因此，電容器C1以將節(jié)點(diǎn)a1作為低電位點(diǎn)，將節(jié)點(diǎn)a2作為高電位點(diǎn)的方式，被充電至兩端電位差為升壓電壓2Vin。
如果在電荷傳輸用電容器C1的充電結(jié)束之后，時(shí)鐘信號CLK遷移為低電平，則這次由于柵極信號G1a成為低電平，反轉(zhuǎn)柵極信號G1b成為高電平，所以，晶體管P1被截止，晶體管P2a被導(dǎo)通。而且此時(shí)，端子電壓S1a成為低電平，反轉(zhuǎn)端子電壓S1b成為高電平。結(jié)果，節(jié)點(diǎn)a2從升壓電壓2Vin被下拉為接地電壓GND。這里，由于在電荷傳輸用電容器C1的兩端之間基于先前的充電施加了與升壓電壓2Vin近似相等的電位差，所以，如果節(jié)點(diǎn)a2的電位被下拉至接地電壓GND，則伴隨該現(xiàn)象，節(jié)點(diǎn)a1的電位也隨之被下拉至-2Vin(接地電壓GND-充電電壓2Vin)。
另一方面，當(dāng)對下一級的升壓單元進(jìn)行觀察時(shí)，構(gòu)成對電荷傳輸用電容器C2的一端(b1)經(jīng)由晶體管P2a施加節(jié)點(diǎn)a1的電位(-2Vin)，對另一端(b2)施加高電平的反轉(zhuǎn)端子電壓S1b(2Vin)的形式。因此，電荷傳輸用電容器C2以將節(jié)點(diǎn)b1作為低電位點(diǎn)，將節(jié)點(diǎn)b2作為高電位點(diǎn)的形式，被充電至其兩端電位差大致成為輸入電壓Vin的4倍。
對于以后的升壓單元而言，也反復(fù)進(jìn)行與上述同樣的開關(guān)控制以及充放電控制，最終，最終級的電荷傳輸用電容器C5中蓄積的電荷移動到輸出用電容器Co。結(jié)果，將輸入電壓Vin負(fù)升壓了10倍的負(fù)升壓電壓(-10Vin)作為輸出電壓Vout而輸出。
另外，在本實(shí)施方式的負(fù)升壓充電泵電路中，由于采用了柵極電壓被設(shè)為高電平時(shí)成為導(dǎo)通狀態(tài)的N溝道型場效應(yīng)晶體管，作為最終級的電荷傳輸用晶體管N5和輸出用晶體管No，所以，與整級為P溝道型的現(xiàn)有結(jié)構(gòu)不同，在其導(dǎo)通時(shí)也能夠得到足夠的柵極/源極間電壓，而不對后級側(cè)的晶體管尺寸做任何擴(kuò)大，并且能夠維持其電流驅(qū)動能力。
而且，在本實(shí)施方式的負(fù)升壓充電泵電路中，由于僅將最終級的電荷傳輸用晶體管N5和輸出用晶體管No置換為N溝道型場效應(yīng)晶體管，所以，即使在僅通過單阱式的工藝形成這些N溝道型場效應(yīng)晶體管時(shí)，其源極電位和背柵電位也不會怎么偏離，與整級成為N溝道型的現(xiàn)有結(jié)構(gòu)不同，可以降低因背柵級效果引起充電泵電路的起動不良。
這樣，如果是本實(shí)施方式的負(fù)升壓充電泵電路，則不會導(dǎo)致工藝的復(fù)雜化和芯片尺寸的增大，能夠避免升壓單元的增級而伴隨的起動不良和電流驅(qū)動能力降低于未然。
接著，參照圖5，對構(gòu)成電源電路部31的負(fù)升壓充電泵電路的第二實(shí)施方式進(jìn)行說明。
圖5是表示電源電路部31(特別是負(fù)升壓充電泵電路)的第二實(shí)施方式的電路框圖。
本實(shí)施方式的負(fù)升壓充電泵電路與先前的第一實(shí)施方式的相同點(diǎn)在于通過利用由電荷傳輸用晶體管和電荷傳輸用電容器構(gòu)成的多級升壓單元對輸入電壓Vin進(jìn)行升壓，生成所期望的輸出電壓Vout；和具有根據(jù)所指示的升壓倍率來增減所述升壓單元的級數(shù)的第一控制部(由于和先前的第一實(shí)施方式相同，所以不進(jìn)行詳細(xì)圖示)，但本發(fā)明的特征在于，作為多級升壓單元至少一個一個混合具備下述單元升壓用輸入電壓為第一升壓用輸入電壓(輸入電壓Vin)的升壓單元(在該圖的例子中為第二級和第五級的升壓單元)、和該升壓用輸入電壓為第二升壓用輸入電壓(升壓電壓2Vin)的升壓單元(在該圖的實(shí)例中為第一級、第三級、第四級和第六級的升壓單元)。
根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，與將升壓單元各級的升壓用輸入電壓設(shè)為相同的現(xiàn)有結(jié)構(gòu)相比，不會不必要地增大升壓級數(shù)，對于沒有規(guī)則性的升壓倍率(本實(shí)施方式中為3倍升壓、5倍升壓、7倍升壓、8倍升壓、10倍升壓)也能夠任意地進(jìn)行可變控制。
另外，在上述實(shí)施方式中，對于在移動電話終端所搭載的液晶顯示裝置的電源電路部(特別是其負(fù)升壓充電泵電路)應(yīng)用了本發(fā)明的情況進(jìn)行了舉例說明，但本發(fā)明的應(yīng)用對象不限定于此，還能夠廣泛應(yīng)用于對輸入電壓升壓來生成所期望的輸出電壓的充電泵電路整體。
而且，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)除了上述實(shí)施方式之外，還能夠在不脫離本發(fā)明主旨的范圍內(nèi)施加各種變更。
例如，上述第一實(shí)施方式中，在對電荷傳輸用晶體管P2b、P3b、P4b任意一個施加了柵極信號的期間，與其并聯(lián)連接的電荷傳輸用晶體管P2a、P3a、P4a基于對柵極施加的升壓電壓2Vin而處于截止?fàn)顟B(tài)，但本發(fā)明的結(jié)構(gòu)不限定于此，也可以通過替代升壓電壓2Vin而對柵極施加輸出電壓Vout，使其處于導(dǎo)通狀態(tài)。通過這樣的結(jié)構(gòu)，由于借助與成為導(dǎo)通狀態(tài)的電荷傳輸用晶體管連接的上級電荷傳輸用電容器，能夠從接地端供給電流，所以，可以實(shí)現(xiàn)充電泵電路的效率提高。
另外，如果對本發(fā)明的效果進(jìn)行闡述，則根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種不會不必要地增大升壓級數(shù)，可以細(xì)致且寬范圍地對升壓倍率進(jìn)行可變控制的充電泵電路，并且，還能夠提供具備該充電泵電路的LCD驅(qū)動IC以及液晶顯示裝置。
此外，如果對本發(fā)明的工業(yè)上可利用性進(jìn)行闡述，則本發(fā)明是一種不會不必要地增大充電泵電路的升壓級數(shù)，有利于細(xì)致且寬范圍地對其升壓倍率進(jìn)行可變控制的技術(shù)。
通過優(yōu)選實(shí)施方式對本發(fā)明進(jìn)行了描述，在不脫離本發(fā)明的宗旨和范圍的情況下，可以對該公開的發(fā)明進(jìn)行一些變形，或者再設(shè)想許多與上述不同的實(shí)施方式，這對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說是顯而易見的。附加的權(quán)利要求覆蓋了本發(fā)明的所有變形的技術(shù)方案。
權(quán)利要求
1.一種充電泵電路，具有由電荷傳輸用晶體管和電荷傳輸用電容器構(gòu)成的多級升壓單元；根據(jù)所指示的升壓倍率對所述升壓單元的級數(shù)進(jìn)行增減的第一控制部；和根據(jù)所指示的升壓倍率，對至少一個升壓單元中的升壓用輸入電壓進(jìn)行可變控制的第二控制部，其中，所述充電泵電路通過利用所述多級升壓單元對輸入電壓進(jìn)行升壓，生成所期望的輸出電壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的充電泵電路，其特征在于，所述多級升壓單元中的所述一個升壓單元，針對其電荷傳輸用電容器，向不與電荷傳輸用晶體管連接的一端施加在輸入電壓電平與接地電壓電平之間、或在將所述輸入電壓升壓兩倍后的升壓電壓電平與接地電壓之間的任意一方被脈沖驅(qū)動的端子電壓，其余的升壓單元針對各電荷傳輸用電容器，向不與電荷傳輸用晶體管連接的一端施加在所述升壓電壓電平與接地電壓電平之間被脈沖驅(qū)動的端子電壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的充電泵電路，其特征在于，所述一個升壓單元是最終級的升壓單元，并且不屬于級數(shù)增減對象。
4.一種LCD驅(qū)動IC，具有生成液晶顯示面板的驅(qū)動電壓的充電泵電路，其中，所述充電泵電路具有由電荷傳輸用晶體管和電荷傳輸用電容器構(gòu)成的多級升壓單元；根據(jù)所指示的升壓倍率對所述升壓單元的級數(shù)進(jìn)行增減的第一控制部；和根據(jù)所指示的升壓倍率，對至少一個升壓單元中的升壓用輸入電壓進(jìn)行可變控制的第二控制部，所述充電泵電路通過利用所述多級升壓單元對輸入電壓進(jìn)行升壓，生成所期望的輸出電壓。
5.一種液晶顯示裝置，具有液晶顯示面板、和進(jìn)行所述液晶顯示面板的驅(qū)動控制的LCD驅(qū)動IC，其中，所述LCD驅(qū)動IC具有生成所述液晶顯示面板的驅(qū)動電壓的充電泵電路，所述充電泵電路具有由電荷傳輸用晶體管和電荷傳輸用電容器構(gòu)成的多級升壓單元；根據(jù)所指示的升壓倍率對所述升壓單元的級數(shù)進(jìn)行增減的第一控制部；和根據(jù)所指示的升壓倍率，對至少一個升壓單元中的升壓用輸入電壓進(jìn)行可變控制的第二控制部，所述充電泵電路通過利用所述多級升壓單元對輸入電壓進(jìn)行升壓，生成所期望的輸出電壓。
6.一種充電泵電路，具有由電荷傳輸用晶體管和電荷傳輸用電容器構(gòu)成的多級升壓單元；和根據(jù)所指示的升壓倍率對所述升壓單元的級數(shù)進(jìn)行增減的控制部，其中，所述充電泵電路混合并具有升壓用輸入電壓不同的升壓單元作為所述多級升壓單元，通過利用所述多級升壓單元對輸入電壓進(jìn)行升壓，生成所期望的輸出電壓。
7.一種LCD驅(qū)動IC，具有生成液晶顯示面板的驅(qū)動電壓的充電泵電路，所述充電泵電路具有由電荷傳輸用晶體管和電荷傳輸用電容器構(gòu)成的多級升壓單元；和根據(jù)所指示的升壓倍率對所述升壓單元的級數(shù)進(jìn)行增減的控制部，其中，所述充電泵電路混合并具有升壓用輸入電壓不同的升壓單元作為所述多級升壓單元，通過利用所述多級升壓單元對輸入電壓進(jìn)行升壓，生成所期望的輸出電壓。
8.一種液晶顯示裝置，具有液晶顯示面板、和進(jìn)行所述液晶顯示面板的驅(qū)動控制的LCD驅(qū)動IC，其中，所述LCD驅(qū)動IC具有生成所述液晶顯示面板的驅(qū)動電壓的充電泵電路，所述充電泵電路具有由電荷傳輸用晶體管和電荷傳輸用電容器構(gòu)成的多級升壓單元；和根據(jù)所指示的升壓倍率對所述升壓單元的級數(shù)進(jìn)行增減的控制部，其中，所述充電泵電路混合并具有升壓用輸入電壓不同的升壓單元作為所述多級升壓單元，通過利用所述多級升壓單元對輸入電壓進(jìn)行升壓，生成所期望的輸出電壓。
全文摘要
本發(fā)明的充電泵電路具有根據(jù)所指示的升壓倍率對升壓單元的級數(shù)進(jìn)行增減的第一控制部(在實(shí)施方式中為開關(guān)SW1a～SW4b、電荷傳輸用晶體管P2b～P4b)；和根據(jù)所指示的升壓倍率，對一個升壓單元中的升壓用輸入電壓進(jìn)行可變控制的第二控制部(在實(shí)施方式中為反相器INV4)。通過這樣的結(jié)構(gòu)，不會不必要地增大升壓級數(shù)，能夠細(xì)致且寬范圍地對升壓倍率進(jìn)行可變控制。
文檔編號G09G3/36GK101043180SQ20071008782
公開日2007年9月26日 申請日期2007年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月20日
發(fā)明者長井崇, 伊東陽人 申請人:羅姆股份有限公司