升压电路和显示装置的制作方法

专利名称：升压电路和显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种升压电路，尤其涉及具有反馈电路部的升压电路。
背景技术：
近年来，诸如液晶显示装置的显示装置的功率消耗正在变低。升压电路通常用作 用于此种显示装置的电源。尽管存在连续操作的简单电荷泵电路，但是更加频繁地使用具 有较高的效率和较低的功率消耗的电源来作为显示装置的内置电源。由于此种情况，已经 逐渐地使用如下的电荷泵电路，其具有反馈电路部并且取决于负载和输出变化而执行升压 操作。 图l和图2是示出典型的反馈型升压电路的电路图。下面将会参考图1和图2描 述典型的反馈型升压电路。 如图1和图2中所示，升压电路具有电荷泵10、反馈电路部20以及逻辑电路部30 。 电荷泵10具有DC/DC转换器11、升压电容器(Cl) 12以及输出电容器(CL) 13。 DC/DC转换 器11具有电压输入部111、时钟信号输入部113以及升压电压输出部112。反馈电路部20 具有分压电路部24、比较电路部21以及基准电压源部22。分压电路部24具有第一固定 电阻器(Rl)241、分压结点240以及第二固定电阻器(R2)242。比较电路部21具有比较器 210。基准电压源部22具有基准电压源220。逻辑电路部30具有外部时钟信号输入部31。
电压输入部111被连接至DC/DC转换器11 。 DC/DC转换器11被进一步连接至逻 辑电路部30的输出部、升压电容器12的两端、以及升压电压输出部112。升压电压输出部 112被进一步连接至输出电容器13和反馈电路部20的输入部。输出电容器13还被连接至 地19。反馈电路部20的输出部和外部时钟信号输入部31分别被连接至逻辑电路部30的 两个输入部。 在反馈电路部20中，输入部被连接至分压电路部24中的第二固定电阻器242 。第 二固定电阻器242在另一端处还被连接至分压结点240。分压结点240进一步被连接至第 一固定电阻器241和比较器210的反相侧输入部。第一固定电阻器241在其另一侧处还被 连接至地249。基准电压源220被连接至比较器210的非反相侧输入部。基准电压源220 在其另一端处还被连接至地229。比较器210的输出部被连接至反馈电路部20的输出部。
下面将会描述本说明书中的DC/DC转换器11的基本操作。 在被输入至时钟信号输入部113的时钟信号CLKIN处于低状态的情况下的DC/DC 转换器11的操作模式被称为"放电模式"。 在放电模式下，DC/DC转换器11允许将升压电容器12的正电极连接至电压输入 部111。换言之，升压电容器12被利用从电压输入部lll提供的电压VIN来进行充电。
同时，DC/DC转换器11允许将输出电容器13的正电极连接至升压电压输出部 112。换言之，输出电容器13对被连接至升压电压输出部112的任意外部端子释放电力。
另一方面，在被输入至时钟信号输入部113的时钟信号CLKIN处于高状态的情况 下的DC/DC转换器11的操作模式被称为"充电模式"。
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在充电模式下，DC/DC转换器11允许将升压电容器12的负电极连接至电压输入部 111。而且，DC/DC转换器11允许将升压电容器12的正电极连接至升压电压输出部112的 正电极。此时，升压电容器12已经通过在放电模式下的电压输入部111的电压进行充电。 因此，被串联地连接的电压输入部111和升压电容器12对输出电容器13进行充电。换言 之，与输出电容器13共享升压电容器12中的电荷。结果，输出电容器13被利用作为电压 输入部111的电压的两倍的电压进行充电。 基本地，通过颠倒此电路中的逻辑能够容易地实现如下的DC/DC转换器11，所述 DC/DC转换器11执行与图2所示的示例中的操作反相的操作。此外，能够以多种方式改变 升压比、各种不同的电容器的使用数目以及操作模式的总数目和类型。能够容易地推断这 些变化的描述并且从而，将其省略。 接下来，将会描述在图2中所示的反馈电路部20的操作。 首先，分压电路部24对升压电压输出部112的电压V0UT进行划分，并且输出来自
于分压结点240的分压。从分压结点240输出的电压在下文中被称为"反馈电压VFB"。同
时，升压电压输出部112、第二固定电阻器(R2) 242、分压结点240、第一固定电阻器(Rl)241
以及地249被串联地连接在一起。反馈电压VFB是第一固定电阻器241的两个结点之间的
电压。因此，通过下面的等式(1)能够表示反馈电压VFB。〈等式(l)〉 VFB = VOUT X R1/ (Rl+R2) 等式(1)的右侧中的系数R1/(R1+R2)在下文中被称为"分压比率"。
接下来，反馈电压VFB被输入至比较电路部21中的比较器210的反相侧输入部。 比较器210将反馈电压VFB与被连接至比较器210的非反相侧输入部的基准电压源220的 基准电压VREF进行比较。比较电路部21输出电压之间的比较的结果作为反馈信号EN。例 如，在反馈电压VFB高于基准电压(VFB>VREF)的情况下反馈信号EN处于低状态。在其 它的情况下，反馈信号EN处于高状态。 反馈信号EN被提供给逻辑电路部30。外部时钟信号CLK被进一步从外部时钟信 号输入部31提供到逻辑电路部30。当反馈信号EN处于高状态并且外部时钟信号CLK处于 高状态时，从逻辑电路部30输出的时钟信号CLKIN处于高状态(充电模式)。升压电容器 12中的电荷被提供给输出电容器13。结果，执行电荷泵10的升压操作。
当外部时钟信号CLK处于低状态或者反馈信号EN处于低状态时，从逻辑电路部30 输出的时钟信号CLKIN处于低状态(放电模式)。升压操作被截止，并且输出电容器被放 电。而且通过从电压输入部111提供的输入电压VIN对升压电容器12进行充电，为下一升 压操作做准备。 从对反馈电压VFB与基准电压VREF进行比较的比较器210输出反馈信号EN。换 言之，通过比较器210的操作来确定反馈信号EN被切换时的时序。具体地，当满足下面的 等式(2)表示的关系时，切换反馈信号EN。换言之，比较器210操作使得保持通过下面的等 式(3)表示的关系。
〈等式2> VREF = VFB = VOUT X R1/ (Rl+R2)
〈等式3>
V0UT = VREFX (1+R2/R1) 等式(3)的右侧的值在下文中被称为"设定电压"。 在输出电压VOUT高于上述设定电压的情况下，反馈信号EN处于低状态。当反馈 信号EN处于低状态时，被输入至DC/DC转换器11的时钟信号CLKIN处于低状态，而与外部 时钟信号CLK无关。结果，升压操作被停止。这时，在图2中所示的情况下，升压电容器12 被充电。 在输出电压VOUT低于上述设定电压的情况下，反馈信号EN处于高状态。此夕卜，当 操作升压电路的外部时钟信号CLK处于高状态时，升压操作被执行。换言之，各个电容器的 充电和放电被重复。 在图2中所示的情况下，由于外部时钟信号CLK和反馈信号EN的逻辑操作被执 行，所以DC/DC转换器11没有必要与外部时钟信号CLK同步进行操作。例如，让我们考虑 反馈信号EN处于高状态的期间的时段是外部时钟信号CLK处于高状态的期间的时段的一 半的情况。在这样的情况下，在外部时钟信号CLK处于高状态的期间的时段的一半内执行 升压电容器12的放电操作。 然而，当升压电容器12中的电荷被放电给输出电容器13时的电流可能不对应于 当输出电容器13中的电荷被放电给外部负载时的电流。此外，由于包括比较器210的反馈 电路部20的反应速度被限制，所以输出电压VOUT的波形包括在上述设定电压上波动的纹 波噪声。 图3是用于解释包括纹波噪声的输出电压VOUT的波形和对显示装置的显示波形 的纹波噪声的影响的波形图。在图3中，水平轴表示时间并且垂直轴表示电压。虚线表示 设定电压。稍后将会描述详细情况。 日本专利公开JP-2005-278383A公布电源电路。在电源电路中，比较器在基准电 压和取决于根据时钟信号执行升压操作的电荷泵的输出的电压之间进行比较。在电压超过 基准电压时，通过比较器的输出忽略时钟信号的脉冲以停止升压操作。当电压下降到基准 电压以下时，通过比较器的输出停止忽略时钟信号的脉冲，以重新开始升压操作，从而输出 来自于电荷泵的调整电压。在这里，控制比较器的速度，使其在从取决于电荷泵的输出的电 压超过基准电压时的时间到比较器的输出被反转时的时间中为高。而且，控制比较器的速 度，使其在从取决于电荷泵的输出的电压下降到基准电压以下时的时间到比较器的输出被 反转时的时间中为低。 本申请的发明人已经认识到以下要点。 如上所述，反馈控制型升压电路的输出电压VOUT具有纹波波形。下面将会描述实 际显示面板上的此现象的负面效应。 图4是示出使用图2中所示的升压电路的液晶显示面板系统的电路图。图4中的 液晶显示面板系统具有LCD (液晶显示)驱动器和液晶显示面板。如图4中所示，从升压电 路输出的电压被用作用于液晶显示面板系统中的LCD驱动器的电源。LCD驱动器具有用于 将预定电压驱动至液晶显示面板的放大缓冲器。 图4中所示的液晶显示面板具有多个像素。多个像素中的每一个具有FET(场效 应晶体管)。用于传输栅极控制信号的扫描信号线Gl、 G2、……分别被连接至多个FET的 栅极。用于传输源极线信号的数据线S1、S2、……分别被连接至多个FET的源极。在这里，栅极控制信号用于驱动液晶显示面板的各个像素。源极线信号用于施加与被显示在液晶显 示面板的各个像素处的数据相对应的电压。 图3的(A)部分是示出扫描信号线Gl、 G2以及G3的栅极控制信号，数据线Sl的 源极线信号，以及用于驱动液晶显示面板的升压电路的输出电压V0UT的波形图。在这里， 栅极控制信号与源极线信号同步。图3的(B)部分是(A)部分的放大图，其更加详细地示出 扫描信号线G1的栅极控制信号，数据线S1的源极线信号，以及升压电路的输出电压V0UT。
图5是用于解释关于液晶显示装置的驱动器电源的噪声的影响的图。按照顺序逐 个地激活多个扫描信号线G1、G2、……。当扫描信号线被激活时，被连接至被激活的扫描信 号线的所有像素被激活。从源极驱动器输出的模拟值通过数据线被写入被激活的像素中。
与栅极控制信号同步地导通各个像素的晶体管。当各个像素的晶体管被导通时， 各个像素的负载电容器被充电。因此，各个像素的负载电流与栅极控制信号同步。然而，向 各个像素充电的电荷取决于这时显示的图像而发生变化。也就是说，为各条显示线变化负 载电流，并且电荷消耗的数量是不规则的。 因此，开始用于升压输出电压VOUT的升压操作的时序也是不规则的并且，在许多 情况下，与显示操作不同步，其中，所述输出电压VOUT由于负载驱动而已经被减少。图3中 所示的波形是一个示例。上升波形是陡峭的。为了增加被存储在升压电容器12中的电荷， 负电极端子被切换到电压输入部111。由于执行切换操作以与升压电压输出部112共享电 荷，所以电压波形以AC的方式变得陡峭。另外，升压器SW的低阻抗有助于陡峭的电压波形。
另一方面，通过作为旁路电容器进行操作的输出电容器13，平均地执行放电。此 外，使用由放大器输出阻抗和液晶显示面板负载限制的电流执行放电。放电的电荷少于升 压电容器中的电荷。为此，波形一般是平滑的。 由于上述异步和陡峭的上升，如果基于升压电容器12的放电的升压操作紧邻在 扫描信号线的切换之前开始，那么在输出电压V0UT中出现陡峭的波纹噪声。此外，噪声被 传输到使用从升压电压输出部112输出的输出电压V0UT作为电源的放大器的输出处。尤 其是当其紧邻在如图3中所示的扫描完成之前出现时，很难通过放大器将电压返回到预定 电压，这导致从预定电压偏移的电压被施加给源极线。 图5示出影响液晶显示面板的像素的电源噪声的状态。事实上，不是所有的电源 噪声被施加给驱动器输出(S1、S2、……)，并且取决于放大器的电源噪声移除比，其的部 分作为输出而出现。因此，被施加给源极线的噪声通常比实际的电源噪声大约小一数位 (digit)。 然而，近年来液晶显示面板更高的清晰度和更高的对比度进一步要求用于LCD驱 动器放大器的精确度。因此，不能够忽略上述噪声的影响。具体地，上述噪声被不规则地施 加，并且因此电压不规则地偏移预定电压，这引起显示期间屏幕中的线闪烁。

发明内容
在本发明的一个实施例中，提供了升压电路。升压电路包括电荷泵，该电荷泵被 构造为执行升压操作，所述升压操作对从外部电源提供的电压进行升压，并且通过输出电 容器输出升压电压来作为输出电压；和反馈电路部，该反馈电路部被构造为取决于输出电 压控制电荷泵的升压操作。升压操作的模式包括充电模式，该充电模式利用从外部电源提供的电压对输出电容器进行充电；以及放电模式，该放电模式对输出电容器进行放电。取决 于输出电压在充电模式和放电模式之间切换升压操作的模式。反馈电路部包括升压操作控 制部，该升压操作控制部被构造为根据外部同步信号，确保一在其期间不在充电模式和放 电模式之间切换模式的时段。 在本发明的另一实施例中，提供了一种显示装置。所述显示装置具有显示面板， 该显示面板具有多条扫描线；和升压电路，该升压电路被构造为生成输出电压，并且将输出 电压作为电源提供给显示面板。升压电路具有电荷泵，该电荷泵被构造为执行升压操作， 所述升压操作对从外部电源提供的电压进行升压并且通过输出电容器输出升压电压来作 为输出电压；和反馈电路部，该反馈电路部被构造为取决于输出电压控制电荷泵的升压操 作。升压操作的模式包括充电模式，该充电模式利用从外部电源提供的电压对输出电容器 进行充电；放电模式，该放电模式对输出电容器进行放电。取决于输出电压在充电模式和 放电模式之间切换升压操作的模式。反馈电路部包括升压操作控制部，该升压操作控制部 被构造为根据外部同步信号，确保一在其期间不在充电模式和放电模式之间切换模式的时 段。所述时段包括在多条扫描线当中切换有效扫描线的时序。 在本发明的另一实施例中，提供了一种驱动显示面板的方法。该方法包括通过使 用电荷泵生，从外部电源提供的电压中生成升压电压；以及将升压电压作为电源提供给显 示面板。所述生成升压电压包括在充电模式下，激活电荷泵以执行升压操作，所述升压操 作对从外部电源提供的电压进行升压；在放电模式下，停用电荷泵以停止升压操作；取决 于升压电压在充电模式和放电模式之间切换模式；以及根据外部同步信号，确保一在其期 间不在充电模式和放电模式之间切换模式的时段。所述时段包括在显示面板的多条扫描线 当中切换有效扫描线的时序。 根据本发明的升压电路根据外部同步信号来偏移反馈电压。S卩，升压电路通过使 用多个阈值来控制反馈控制操作的时序。当本发明的升压电路被用作用于显示装置的电源 电路时，升压操作被限制在显示装置的扫描信号的切换时序的附近。由于能够将升压电路 的输出急剧地上升时的点偏离显示信号被写入像素时的时序，所以能够防止由于升压电路 的操作而导致显示受到噪声的影响。注意的是，在此使用的多个阈值能够通过先前设置任 意电压来实现。


结合附图，从某些优选实施例的以下描述中，本发明的以上和其它目的、优点和特 征将更加明显，其中 图1是示出典型的反馈式升压电路的电路图；
图2是示出典型的反馈式升压电路的电路图； 图3是用于解释包括纹波波形的输出电压V0UT的波形和在显示波形上纹波波形 的影响的波形图。(A)部分是示出扫描信号线G1、G2以及G3的栅极控制信号、数据线S1的 源极线信号、以及升压电路的输出电压VOUT的波形图。(B)部分是更加详细地示出扫描信 号线G1的栅极控制信号、数据线S1的源极线信号、以及升压电路的输出电压VOUT的放大 图。 图4是使用图2中所示的升压电路的显示系统的电路图。
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图5是用于解释关于液晶显示装置的驱动器电源的噪声的影响的图； 图6A是示出根据本发明的第一实施例的升压电路的电路图； 图6B是示出在根据第一实施例的升压电路中的电压驱动电路部24的详细电路
图； 图7是用于解释根据本发明的第一实施例的升压电路中的各种不同的信号的图； 图8A是示出根据本发明的第二实施例的升压电路的电路图； 图8B是示出根据第二实施例的升压电路中的电压驱动电路部24的详细电路图； 图9是用于解释根据本发明的第二实施例的升压电路中的各种不同的信号的图； 图10是示出根据本发明的第三实施例的升压电路的电路图； 图11是示出根据本发明的第四实施例的升压电路的电路图； 图12是示出低温多晶硅型液晶显示面板中的驱动器的构造图；以及 图13是用于解释根据本发明的第四实施例的升压电路中的各种不同的信号的图。
具体实施例方式
现在在此将参考示例性实施例来描述本发明。本领域的技术人员将会理解能够使 用本发明的教导完成许多可替选的实施例，并且本发明不限于出于解释性目的而示出的实 施例。(第一实施例) 图6A是示出根据本发明的第一实施例的升压电路的电路图。图6B是示出在根据 第一实施例的升压电路中的电压驱动电路部24的详细电路图。 根据本实施例的升压电路具有电荷泵10、反馈电路部20以及逻辑电路部30 。电荷 泵10具有DC/DC转换器11、升压电容器(Cl)12以及输出电容器(CL)13。 DC/DC转换器11 具有电压输入部111、时钟输入部113以及升压电压输出部112。反馈电路部20具有电压 驱动电路部24、比较电路部21、基准电压源部22以及外部同步信号输入部25以及升压操 作控制部200。本实施例中的升压操作控制部200具有电压驱动电路部24和外部同步信号 输入部25。比较电路部21具有比较器210。电压驱动电路部24具有可变电阻器(Rl)243 和固定电阻器(R2)242。可变电阻器243包括两个固定电阻器245(Rla)和246 (Rib)以及 开关(SW1)247。开关247是低有效型。换言之，当从外部同步信号输出部提供的外部同步 信号VDWN处于低状态(激活状态)时，开关处于导电状态并且固定电阻器246被短路，导 致Rl = Rla。相反地，当外部同步信号VDWN处于高状态(禁止状态)时，开关247处于非 导电状态，导致R1 =Rla+Rlb。 电荷泵10被连接至处于电压输入部111的外部电压源。电荷泵10被进一步连接 至升压电压输出部112处的反馈电路部20的输入部。电荷泵10被进一步连接至时钟输入 部113处的逻辑电路部30的输出部。反馈电路部20被连接至其输出处的逻辑电路30的 输入部。反馈电路部20还被连接至外部同步信号输出部。逻辑电路部30被进一步连接至 外部时钟信号输入部31处的外部时钟信号输出部。 下面将会描述电荷泵10的构造。电荷泵10的电压输入部被连接至DC/DC转换器 11的电压输入部。DC/DC转换器11被进一步连接至升压电容器12的两端。DC/DC转换器11被进一步连接至其电压输出部处的升压电压输出部112。 DC/DC转换器11被进一步连接 至时钟信号输入部113处的逻辑电路部30的输出部。输出电容器13的一端被连接至升压 电压输出部112。输出电容器13的另一端被连接至地19。 下面将会描述反馈电路部20的构造。电压驱动电路部24被连接至反馈电路部20 的输入部。分压电路部24被进一步连接至分压结点240处的比较电路部21的一个输入部。 基准电压源部22被连接至比较电路部21的另一输入部。比较电路部21的输出部被连接 至反馈电路部20的输出部。 下面将会描述逻辑电路部30的构造。反馈电路部20的输出部被连接至逻辑电路 部30的输入部。外部时钟信号输出部被连接至逻辑电路部30的外部时钟信号输入部31。 电荷泵10的时钟输入部113被连接至逻辑电路部30的输出部。 下面将会描述分压电路部24的构造。按照如下顺序串联地连接地249、可变电阻 器(Rl)243、分压结点240、固定电阻器(R2)242以及电荷泵10的升压电压输出部112。比 较电路部21的输入部被连接至分压结点240。分压结点240处的电压被称为"反馈电压 VFB"。 下面将会参考图6B描述可变电阻器(Rl)243的构造。固定电阻器(Rla)245和固 定电阻器(Rlb)246被串联地连接在一起。开关247被并联地连接至固定电阻器246。开关 247被进一步连接至其控制部处的外部同步信号输入部25。因此，分压电路部24的分压比 率响应于外部同步信号VDWN进行变化。应注意的是，图6A和图6B中所示的分压电路部24 的构造仅仅是一个示例，并且只要分压比率取决于外部同步信号VDWN进行变化，则其它的 构造也是有可能的。 下面将会描述比较电路部21的构造。比较器210被连接至其反相输入部处的分压 结点240。比较器210被进一步连接至其非反相输入部处的基准电压源部22。比较器210 被进一步连接至其输出部处的逻辑电路部30的一个输入部。 下面将会描述基准电压源部22的构造。比较器210的非反相输入部和地分别被 连接至基准电压源(VREF)220的正电极和负电极。
下面将会描述根据本实施例的升压电路的操作。 图7是用于解释根据本实施例的升压电路中的各种不同的信号的图。G1、G2以及 G3的曲线图表示第一、第二以及第三栅极控制信号的时间变化。VDWN的曲线图表示外部同 步信号VDWN的时间变化。反馈电压VFB和输出电压VOUT分别是分压结点240和升压电压 输出部112处的电压。Sl表示源极线信号的时间变化。尽管在图7中没有示出除了G1至 G3之外的栅极线和除了 S1之外的源极线，但是能够使用任意数目的栅极线和源极线。
将会参考图7描述根据本实施例的升压电路的操作。在从TO到Tl的时段中，栅 极控制信号Gl处于高状态，并且G2和G3处于低状态。外部同步信号VDWN处于低状态。 至于Sl，电压根据升压电路的升压操作过渡性地增加。另外，在Sl中，电压突然变化多次。 这是由DC/DC转换器11的升压操作中的切换操作引起的高频信号的影响所导致的。
在此状态下，输出电压VOUT根据升压电路中的升压操作增加和减少。在下文中， 升压电路的操作被分成两种模式；在其间输出电压VOUT增加的时段被称为"充电模式"，并 且在其间输出电压VOUT减少的时段被称为"放电模式"。 首先，将会详细地描述电荷泵10的"放电模式"。外部时钟信号CLK在高状态和低状态之间重复地变化。尽管外部时钟信号CLK中的变化通常是周期性的，但是其并非必须 是周期性的。当外部时钟信号CLK是处于低状态或者反馈电路部20的输出(EN)处于低状 态时，逻辑电路部30的输出(CLKIN)处于低状态。即，被提供给DC/DC转换器11的时钟信 号输入部113的时钟信号(升压操作控制信号)CLKIN也是处于低状态。当时钟信号(升 压操作控制信号)CLKIN处于低状态时，DC/DC转换器11将从电压输入部111提供的电荷 充电到升压电容器12中。这时，DC/DC转换器11将升压电容器12的正电极和负电极分别 连接至电压输入部111和地19。 同时，输出电容器13被放电。在稍后描述的电荷泵10的充电模式下，输出电容器 13将电荷存储在其中。随着输出电容器13将电源提供给与升压电路的升压电压输出部112 相连接的任意的外部电路，输出电容器13的电压逐渐地减少。 通过分压电路部24对输出电容器13的电压进行划分，并且从分压结点240输出 反馈电压VFB。反馈电压VFB被输入至比较电路部21并且与基准电压VREF进行比较。基 准电压VREF被设计使得当输出电容器13放电和需要被重新充电时，基准电压VREF等于反 馈电压VFB。当输出电容器13的电压减少并且反馈电压VFB变成等于或者小于基准电压 VREF时，比较电路部21的输出(EN)从低状态变成高状态。结果，电荷泵10的操作模式从 放电模式变成充电模式。 注意的是，高状态和低状态的上述组合仅仅是一个示例。换言之，可以颠倒外部时 钟信号CLK、反馈电路部20的输出(EN)以及时钟信号CLKIN中的每一个的高状态和低状 态。在这样的情况下，理所当然的，必须适当地更改并且重新解释逻辑电路部30的真值表 或者操作。 接下来，下面将会描述电荷泵10的"充电模式"。当外部时钟信号CLK处于高状 态，并且反馈电路部20的输出(EN)处于高状态时，逻辑电路部30的输出(CLKIN)处于高状 态。被提供给DC/DC转换器11的时钟信号输入部113的时钟信号CLKIN处于高状态。当 时钟信号CLKIN处于高状态时，DC/DC转换器11与输出电容器13共享升压电容器12中的 电荷。换言之，与放电模式的情况相反，DC/DC转换器11将升压电容器12的负电极连接至 电压输入部111。此外，DC/DC转换器11将升压电容器12的正电极连接至升压电压输出部 112。串联连接的升压电容器12和电压输入部对被连接升压电压输出部112的输出电容器 13进行充电。这时，切换各种不同的连接的切换操作可以生成高频噪声，这可能影响被连接 至升压电压输出部112的外部电路。 在充电模式下，升压电容器12放电，并且输出电压V0UT上升。同时，反馈电压VFB 也上升。当反馈电压VFB超过基准电压VREF时，比较电路部21的输出(EN)被变成低状态。 因此，电荷泵10的操作模式从充电模式变成放电模式。
应注意的是，通常，输出电容器13的充电几乎是瞬时完成的。 输出电容器13的电压的减少比率取决于从输出电容器13向其提供电源的外部电 路的功率消耗。因此，如果外部电路的功率消耗变化，那么电荷泵10的充电模式和放电模 式之间的切换的周期也变化。换言之，当外部电路的负载增加时，切换周期变短。相反地， 当外部电路的负载减少时，切换周期变长。 接下来，将会参考图7描述从T1到T3的时段。在从T1到T3的时段中，外部同步 信号VDWN从低状态偏移到高状态。当外部同步信号VDWN处于高状态时，开关247被截止。因此，可变电阻器243的电阻值(Rl)被增加，并且分压电路部24的分压比率被改变。结果， 相比于外部同步信号VDWN处于低状态的情况，反馈电压VFB被降低。 在从T1到T3的时段内的时间T2，栅极控制信号G1被从高状态切换到低状态，并 且相反，栅极控制信号G2被从低状态切换到高状态。这意味着显示装置中的有效扫描线被 从G1切换到G2。 在图7中，从T1到T2的时间和从T2到T3的时间相互相等，在下文中将其称为 "T"。如果在除了从T1到T3的时段之外的时段中出现升压操作，那么时间T对应于用于将 电压稳定到预定电压所要求的时间。当考虑电源噪声移除比率时，凭经验升压电压输出部 上的噪声量比正常信号驱动振幅小了一位或者更多。因此，时段T能够被设计为一个扫描 时段的10%或者更大。 此外，可变电阻器243的电阻值的变化量被设计为使得被施加给可变电阻器243 的两端的电压大约变成输出纹波电压的两倍。理由如下在电压之间存在的差较大时，在较 高的设定电压和较低的设定电压之间的纹波差变大，这影响了平均输出电压。因此，通常期 待的是，由于外部同步信号VDWN的差而导致的两个设定电压之间的差被设计为处于大约 数个100mV的范围内。 根据本实施例，如图7中所示，在当外部同步信号VDWN处于低状态时的时段的期 间降低设定电压，如虚线所示。换言之，在有效扫描线的切换时序(T2)的周围的时段中降 低设定电压。因此，即使由于被连接至升压电压输出部112的负载导致电压下降，但是在此 时段期间输出电压VOUT也很难变成低于该降低的设定电压。因此，在此时段期间，从反馈 电路部20的比较电路部21输出的反馈信号(比较结果信号)EN很可能处于低状态。结果， 在此时段期间升压电路的升压操作(充电操作)很难出现。 根据本实施例，如上所述，在有效扫描线的切换的附近的时段期间，由于升压操作 导致的输出电压VOUT中的变化小。由于DC/DC转换器11的升压操作在切换时引起纹波噪 声，所以该纹波噪声可能对输出升压电压产生影响。根据图7中所示的源极线的波形Sl可 见其是明显的。然而，由于源极线正在被驱动，即使当由于波纹噪声造成电压偏移，只要驱 动时段保留时间"T"或者更长的时间，则能够将电压稳定到预定电压。在源极线的驱动时 段期间的最后时段"T"中，因为可变电阻器243的电阻值Rl被改变，所以升压操作的阈值 被改变。由于DC/DC转换器11不能根据通过反馈电路部20的控制来执行升压操作，所以 不影响显示。 作为另一可能发生的问题，由于例如液晶显示面板与外部环境接触的人为原因能 够造成升压电压输出部112的过放电。由于噪声等等的影响导致的显示控制信号的故障可 能导致上述切换时段(T)变长的故障的发生。然而，由于根据本实施例改变设定电压，所以 当反馈电压VFB变得小于较低的设定电压时，DC/DC转换器11重新开始升压操作。换言之， 本实施例的升压电路相对于各种不同的故障具有恢复功能。 如上所述，通过使用比较器210中的多个设定电压能够控制从反馈电路部20输出 的反馈信号(比较结果信号)EN的切换时序。与来自于显示装置的外部同步信号VDWN同 步地调整被输入至反馈电路部20的电压，并且从而紧邻在对扫描线进行切换之前的时段 中对升压操作进行压縮。结果，能够实现对显示装置的显示没有影响的反馈控制。
(第二实施例)
图8A是示出根据本发明的第二实施例的电路图。图8B是示出在根据第二实施例 的升压电路中的分压电路部24的详细电路图。 除了下述一点之外，本实施例中的升压电路的构造与第一实施例中的构造相同。 在本实施例和第一实施例之间的升压电路的构造中的不同之处在于可变电阻器中的开关。 在前述的第一实施例中，在可变电阻器243中使用了低有效型的开关(SW1)247。然而，在本 实施例中，在可变电阻器244中使用了是高有效型的开关(SW2)248。换言之，当被提供给外 部同步信号输入部25的外部同步信号VDWN处于高状态(激活状态)时，开关248被短路。 相反地，当外部同步信号处于低状态(禁止状态)时，开关248变成非导电状态。
由于本实施例中的升压电路的其它构造与第一实施例中的相同，所以省略了其描 述。 图9是用于解释根据本实施例的升压电路的各种不同的信号的图。 根据前述的第一实施例，通过增加反馈电路部20中的可变电阻器243的电阻值
(Rl)来减少在扫描线的切换之前和之后的设定电压。相反地，根据本实施例，通过减少反馈
电路部20中的可变电阻器244的电阻值(Rl')来增加扫描线的切换之前和之后的设定电压。 根据本实施例，如图9中所示，在扫描线的切换之前的时间"T"的时序之前，外部 同步信号VDWN在特定时段处于高状态。换言之，在扫描线的切换之前的时间"T"的时序之 前的特定时段中增加设定电压。这导致在扫描信号的切换之前的特定时段期间的升压操 作，其防止像第一实施例一样在紧邻在扫描线的切换之前和之后的时段中出现升压操作。
本实施例的一个目的是为了在与第一实施例中设定的相同的预定时段中防止升 压操作的出现。作为用于实现此目的的方法，为了故意地事先引起升压操作，在扫描线的切 换之前的上述特定时段中增加设定电压。按照此方式事先增加输出电压VOUT，并且因此即 使由于外部负载减少了输出电压VOUT，在扫描线的切换的附近反馈电路部20也没有进行 操作。 通常，如上所述，升压电容器12的电容(Cl)大于液晶显示面板中的整一条扫描线 的负载。因此，不可能的是，在升压操作之后的时段T中不得不再次升压电压。
在当两个设定值被设置时，不能够确保输出电压VOUT的下限值的裕量的情况下， 本实施例是有效的。例如，当基本设定电压是5V并且放大器驱动器的输出电压是4. 7V时， 有必要在从4. 7V到5V的范围内设置下侧处的设定电压。考虑由于负载导致的在时段T中 纹波噪声和电压下降的影响，很有可能的是，在时段T中升压操作出现。在这样的情况下， 根据本实施例的方法是尤其有效的。例如，在上述情况下，通过将基本设定电压设置为5V 并且将较高侧处的设定电压设置为5. 5V能够解决所述问题。 如上所述，通过使用比较器210中的多个设定电压，能够控制从反馈电路部20中 输出的反馈信号(比较结果信号)EN的切换时序。与来自于显示装置的外部同步信号VDWN 同步地调整被输入至反馈电路部20的电压，并且从而在扫描线的切换之前时间"T"的时序 之前，在上述特定时段中引起升压操作。结果，能够实现对显示装置的显示没有影响的反馈 控制。(第三实施例) 图10是示出根据本实施例的升压电路的电路图。
除了下述两点之外，本实施例中的升压电路的构造与第一实施例或者第二实施例 中的升压电路的构造相同。在本实施例和第一实施例或者第二实施例之间的升压电路的构 造中的不同之处在于分压电路部24和基准电压源部22。根据本实施例的升压控制部200 包括外部同步信号输入部25和基准电压源部22。 第一实施例或者第二实施例的升压电路的分压电路部24包括可变电阻器 243(R1)或者244(R1')以及固定电阻器(R2)242。然而，本实施例中的升压电路的分压电 路部24包括两个固定电阻器241(R1)和242 (R2)。本实施例中的固定电阻器241没有被连 接至外部同步信号输入部25。 第一实施例或者第二实施例中的基准电压源部22包括单基准电压源220。然而， 本实施例中的基准电压源部22包括两个基准电压源221(VREF1)和222 (VREF2)，以及基 准电压源选择开关223。在这里，基准电压源选择开关223将基准电压源221(VREF1)和 222(VREF2)中的任何一个电气地连接至电容器210的非反相结点。基准电压源选择开关 223被连接至外部同步信号输入部25并且根据外部同步信号VDWN切换连接。两个基准电 压源221和222被连接至基准电压源选择开关223的相对侧处的地。 由于本实施例的升压电路的其它构造与第一实施例或者第二实施例的相同，所以 省略了其描述。 在第一实施例或者第二实施例中，通过切换反馈电路部20中的可变电阻器 243(Rl)或者244(R1')与固定电阻器242 (R2)的比率，来改变比较电路部21的输出变化 时的时序。在本实施例中，分压电路部24中的各种不同的电阻值被固定。替代地，通过根 据外部同步信号VDWN切换基准电压VREF的值来改变比较电路部21的输出(EN)变化时的 时序。换言之，根据外部同步信号VDWN，基准电压源221(VREF1)或者222 (VREF2)中的任意 一个被连接至比较器210的非反相结点。 取决于外部同步信号VDWN是否处于高状态或者低状态，和从被连接至比较器210 的基准电压源部22输出的基准电压VREF是否高于或者低于设定电压，来获得两种操作模 式。在任意一种情况下，各种不同信号的时序图与图l或者图9中的相同，并且省略了操作 的详细描述。 在本实施例中，分压电路部24的总电阻值(=Rl+R2)被固定。因此，能够抑制对 输出电压VOUT的影响。换言之，由于被连接至升压电压输出部112的反馈电阻负载始终是 恒定的，所以由于反馈电路部20的操作导致的输出电压VOUT中的变化有利的是小的。
如上所述，通过使用比较器210中的多个设定电压能够控制从反馈电路部20输出 的反馈信号(比较结果信号)EN的切换时序。与来自于显示装置的外部同步信号VDWN同步 地调整从基准电压源部200输出并且被输入至比较器210的基准电压VREF。因此，在紧邻 扫描线的切换之前的时段中，对升压操作进行压縮。可选地，在扫描线的切换之前时间"T" 的时序之前，在上述特定时段中引起升压操作。结果，能够实现对显示装置的显示没有影响 的反馈控制。
(第四实施例) 图11是根据第四实施例的升压电路的电路图。 除了以下两点之外，本实施例的升压电路的构造与第一实施例或者第二实施例中 的升压电路的构造相同。本实施例和第一实施例或者第二实施例之间的升压电路的构造中的不同之处在于分压电路部24和比较电路部21。 根据本实施例的升压电路的分压电路部24具有两个串联连接的固定电阻器
241 (Rl)和242(R2)。此构造与第三实施例中的相同，并且省略了其详细的描述。 通过将同步电路26添加至第一实施例或者第二实施例中的比较电路部21来获得
根据本实施例的升压电路的比较电路部21。比较器210的输出部和外部同步信号输入部
25被连接至同步电路26的输入部。同步电路26的输出部被连接至逻辑电路部30的一个
输入部。 在前述的第一至第三实施例中，通过使比较器210的操作基准点变成可调的并且 变化与外部同步信号VDWN同步的点来控制升压操作。在本实施例中，使用多个外部同步信 号替代多个设定电压。更加具体地，外部同步信号输入部25包括第一外部同步信号输入部 251和第二外部同步信号输入部252。多个外部同步信号包括两种外部同步信号ENJ)N和 ENJ)FF，其例如是从显示装置输出的显示同步信号。外部同步信号ENJ)N和EN_OFF分别被 输入至第一和第二外部同步信号输入部251和252。两个外部同步信号ENJ)N和EN_OFF分 别用于设定反馈操作的有效时段和无效时段。 通过使用例如锁存电路或者延迟触发器(在下文中被称为"DFF")来实现同步电 路26。在图11中所示的示例中，比较器210的输出部被连接至DFF的数据信号输入部(本 图中的"D")。用于使反馈操作有效的第一外部同步信号ENJ)N被提供给DFF的时钟信号输 入部(本图中的"CLK")。用于使反馈操作无效的第二外部同步信号ENJ)FF被提供给DFF 的复位信号输入部(本图中的"RES")。 DFF将被输入至数据信号输入部的信号的输出延迟 至与两个外部同步信号EN_ON和EN_OFF的每个状态相对应的时序。从而能够取决于显示 装置的状态，确保在其间电荷泵没有执行升压操作的时段。 换言之，本实施例的同步电路26调制设置反馈操作的有效时段和无效时段中的 输出使能时段。更加具体地描述，同步电路26调制比较器210的输出波形以提供非响应的 时段。 除了上述操作之外，本实施例中的反馈电路部20实现常规的反馈操作，并且省略 了详细的描述。 图12是示出在低温多晶硅型液晶显示面板(在下文中被称为"低温多晶硅面板") 中的驱动器的构造图。 进行如下的说明，S卩，当将根据本实施例的升压电路用作用于低温多晶硅面板的 电源时，根据本实施例的升压电路是尤其有效的。 低温多晶硅面板包括多个用于主要在液晶显示面板侧上和部分地在驱动器侧上 进行分时驱动的开关。通过使用这些分时驱动开关，利用小数量的放大器驱动器，也能使低 温多晶硅面板驱动大量的数据线。 例如，在图12中所示的示例中的三个分时驱动的情况下，通过一个放大器驱动三 条源极线S1、S2以及S3。然而，这要求有用于对连接放大器的分时驱动开关进行切换的三 个控制信号SR、 SG以及SB。在这样的情况下，需要将用于切换分时驱动开关的信号SR、 SG 以及SB视为等效于普通扫描信号。理由如下直到源极线开关信号SR、 SG以及SB处于截 止状态，都必须确保源极线的输出为预定电压，其被直接连接至液晶显示面板的负载。
图13是用于描述本实施例的升压电路中的各种不同的信号的图。水平轴表示时
17间通道，并且垂直轴表示各种不同的信号或者电压。G1和G2的曲线图分别表示第一和第二 栅极控制信号与时间的变化。SR、 SG、和SB表示源极线开关信号与时间的变化。ENJ)N和 EN_0FF表示两种显示信号与时间的变化。CM0UT表示从比较器210输出并且被提供给同步 电路26的信号与时间的变化。反馈信号EN表示从同步电路26输出并且被提供给逻辑电 路部30的信号与时间的变化。VOUT表示升压电压输出部处的电压与时间的变化。Sl表示 源极线信号与时间的变化。尽管在图13中没有示出除了 Gl或者G2之外的栅极线和除了 Sl之外的源极线，但是可以提供任意数目的栅极线和源极线。 在图13中，通过虚线包围的区域表示切换源极线的驱动的时序。每次栅极线G1、 G2变成有效时，源极线的切换出现三次。由于切换驱动的频率变为传统的三倍，所以很难与 驱动的切换同步地改变设定电压。因此，通过使用两个外部同步信号ENJ)N和ENJ)FF以及 同步电路26来控制反馈电路部20的输出。这样，在源极线开关信号SR、SG以及SB处于截 止状态时的时序的附近能够截止升压操作。 如上所述，通过使用与显示装置的外部同步信号同步的两个信号能够控制从反馈 电路部20输出的反馈信号(比较结果信号)EN的切换时序。此外，延迟差或者相位差能够 被添加至反馈信号。换言之，通过使用本实施例中的升压电路作为用于液晶显示装置的电 源，能够实现对显示装置的显示没有影响的反馈控制。 已经描述尤其适合于与液晶显示装置组合的升压电路。然而，本发明的升压电路
的预期目的不限于与液晶显示装置进行组合。本发明的升压电路的主要特点是通过外部信
号能够控制用于执行升压操作的时序。结果，能够确保没有执行升压操作的时段。因此，期
待的是，除了在液晶显示装置之外以各种不同的方式使用本发明的升压电路。 显然的是，本发明不限于上述实施例，并且在不脱离本发明的范围和精神的情况
下可以更改和改变上述实施例。
权利要求
一种升压电路，包括电荷泵，所述电荷泵被构造为执行升压操作，所述升压操作对从外部电源提供的电压进行升压并且通过输出电容器输出升压电压来作为输出电压；以及反馈电路部，所述反馈电路部被构造为取决于所述输出电压来控制所述电荷泵的所述升压操作，其中，所述升压操作的模式包括充电模式，所述充电模式利用从所述外部电源提供的电压对所述输出电容器进行充电；以及放电模式，所述放电模式对所述输出电容器进行放电，其中，取决于所述输出电压来在所述充电模式和所述放电模式之间切换所述升压操作的所述模式，并且其中，所述反馈电路部包括升压操作控制部，所述升压操作控制部被构造为根据外部同步信号来确保一时段，在该时段期间不在所述充电模式和所述放电模式之间切换所述模式。
2. 根据权利要求l所述的升压电路，其中，所述升压操作控制部包括分压电路部，所述分压电路部被构造为以取决于所述外部同步信号而变化的分压比率对所述输出电压进行分压，并且将分压输出作为反馈电压，并且其中，所述反馈电路部进一步包括基准电压源部，所述基准电压源部被构造为输出基准电压；以及比较电路部，所述比较电路部被构造为在所述基准电压和所述反馈电压之间进行比较，并且输出用于控制所述升压操作的、表示所述比较的结果的比较结果信号。
3. 根据权利要求l所述的升压电路，其中，所述升压操作控制部包括基准电压源部，所述基准电压源部被构造为输出取决于所述外部同步信号进行变化的基准电压，并且其中，所述反馈电路部进一步包括分压电路部，所述分压电路部被构造为对所述输出电压进行分压，并且将分压输出作为反馈电压；以及比较电路部，所述比较电路部被构造为在所述基准电压和所述反馈电压之间进行比较，并且输出用于控制所述升压操作的、表示所述比较的结果的比较结果信号。
4. 根据权利要求l所述的升压电路，其中，所述反馈电路部进一步包括分压电路部，所述分压电路部被构造为对所述输出电压进行分压，并且将分压输出作为反馈电压；基准电压源部，所述基准电压源部被构造为输出基准电压；以及比较电路部，所述比较电路部被构造为在所述基准电压和所述反馈电压之间进行比较，并且输出用于控制所述升压操作的、表示所述比较的结果的比较结果信号，并且其中，所述比较电路部包括比较器，所述比较器被构造为在所述基准电压和所述反馈电压之间进行比较，并且生成所述比较结果信号；以及包含同步电路的所述升压操作控制部，所述同步电路被构造为根据所述外部同步信号来在执行所述比较结果信号的波形调制之后输出所述比较结果信号。
5. 根据权利要求4所述的升压电路，其中，所述外部同步信号包括第一外部同步信号，所述第一外部同步信号用于开始所述电荷泵的所述升压操作，以及第二外部同步信号，所述第二外部同步信号用于停止所述电荷泵的所述升压操作，并且其中，所述升压操作控制部进一步包括第一外部控制信号输入部，该第一外部控制信号输入部被提供所述第一外部同步信号；和第二外部控制信号输入部，该第二外部控制信号输入部被提供所述第二外部同步信号。
6. —种显示装置，包括显示面板，所述显示面板具有多条扫描线；禾口升压电路，所述升压电路被构造为生成输出电压，并且将所述输出电压作为电源提供给所述显示面板，其中，所述升压电路包括电荷泵，所述电荷泵被构造为执行升压操作，所述升压操作对从外部电源提供的电压进行升压并且通过输出电容器输出升压电压来作为输出电压；以及反馈电路部，所述反馈电路部被构造为取决于所述输出电压来控制所述电荷泵的所述升压操作，其中，所述升压操作的模式包括充电模式，所述充电模式利用从所述外部电源提供的电压对所述输出电容器进行充电；以及放电模式，所述放电模式对所述输出电容器进行放电，其中，取决于所述输出电压来在所述充电模式和所述放电模式之间切换所述升压操作的所述模式，其中，所述反馈电路部包括升压操作控制部，所述升压操作控制部被构造为根据外部同步信号来确保一时段，在该时段期间不在所述充电模式和所述放电模式之间切换所述模式，并且其中，所述时段包括在所述多条扫描线当中切换有效扫描线的时序。
7. 根据权利要求6所述的显示装置，其中，所述升压操作控制部包括分压电路部，所述分压电路部被构造为以取决于所述外部同步信号而变化的分压比率对所述输出电压进行分压，并且将分压输出作为反馈电压，并且其中，所述反馈电路部进一步包括基准电压源部，所述基准电压源部被构造为输出基准电压；以及比较电路部，所述比较电路部被构造为在所述基准电压和所述反馈电压之间进行比 较，并且输出用于控制所述升压操作的、表示所述比较的结果的比较结果信号。
8. 根据权利要求6所述的显示装置，其中，所述升压操作控制部包括基准电压源部，所述基准电压源部被构造为输出取决 于所述外部同步信号而进行变化的基准电压，并且 其中，所述反馈电路部进一步包括分压电路部，所述分压电路部被构造为对所述输出电压进行分压，并且将分压输出作 为反馈电压；以及比较电路部，所述比较电路部被构造为在所述基准电压和所述反馈电压之间进行比 较，并且输出用于控制所述升压操作的、表示所述比较的结果的比较结果信号。
9. 根据权利要求6所述的显示装置， 其中，所述反馈电路部进一步包括分压电路部，所述分压电路部被构造为对所述输出电压进行分压，并且将分压输出作 为反馈电压；基准电压源部，所述基准电压源部被构造为输出基准电压；以及比较电路部，所述比较电路部被构造为在所述基准电压和所述反馈电压之间进行比 较，并且输出用于控制所述升压操作的、表示所述比较的结果的比较结果信号，并且 其中，所述比较电路部包括比较器，所述比较器被构造为在所述基准电压和所述反馈电压之间进行比较，并且生 成所述比较结果信号；以及包含同步电路的所述升压操作控制部，所述同步电路被构造为根据所述外部同步信号 来在执行所述比较结果信号的波形调制之后输出所述比较结果信号。
10. 根据权利要求9所述的显示装置， 其中，所述外部同步信号包括第一外部同步信号，所述第一外部同步信号用于开始所述电荷泵的所述升压操作，禾口 第二外部同步信号，所述第二外部同步信号用于停止所述电荷泵的所述升压操作，并且其中，所述升压操作控制部进一步包括第一外部控制信号输入部，该第一外部控制信号输入部被提供所述第一外部同步信 号；以及第二外部控制信号输入部，该第二外部控制信号输入部被提供所述第二外部同步信号。
11. 一种驱动显示面板的方法，包括通过使用电荷泵，从外部电源提供的电压生成升压电压；以及将所述升压电压作为电源提供给所述显示面板，其中，所述生成升压电压包括在充电模式下，激活所述电荷泵以执行对从所述外部电源提供的电压进行升压的升压 操作；在放电模式下，停用所述电荷泵以停止所述升压操作；取决于所述升压电压来在所述充电模式和所述放电模式之间切换模式；以及 根据外部同步信号来确保一时段，在该时段期间不在所述充电模式和所述放电模式之 间切换所述模式，其中，所述时段包括在所述显示面板的多条扫描线当中切换有效扫描线的时序。
全文摘要
本发明涉及升压电路和显示装置。升压电路具有电荷泵，该电荷泵被构造为执行升压操作，所述升压操作对从外部电源提供的电压进行升压并且通过输出电容器输出作为输出电压的升压电压；和反馈电路部，该反馈电路部被构造为取决于输出电压来控制升压操作。升压操作的模式包括充电模式，该充电模式利用从外部电源提供的电压对输出电容器进行充电；以及放电模式，该放电模式对输出电容器进行放电。取决于输出电压在充电模式和放电模式之间切换升压操作的模式。反馈电路部包括升压操作控制部，该升压操作控制部根据外部同步信号确保在其间在充电模式和放电模式之间没有切换模式的时段。
文档编号H02M3/07GK101795062SQ20101011326
公开日2010年8月4日 申请日期2010年2月4日 优先权日2009年2月4日
发明者宫崎喜芳 申请人:恩益禧电子股份有限公司