一种调节栅极开启电压的电路、方法和显示装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种调节栅极开启电压的电路，包括：信号源、反馈网络模块、电压转换模块和充放电模块；信号源的输入电压和反馈网络模块的反馈电压信号输入到电压转换模块；电压转换模块对输入电压和反馈电压信号进行升压转换，得到输出电压；充放电模块利用输出电压和电源电压进行充电和放电，对栅极开启电压进行调节。本发明还提供了基于上述电路的调节栅极开启电压的方法，通过调节反馈网络中反馈电阻的比值，间接调节栅极开启电压的大小。通过将反馈网络输出的反馈电压信号作为输入，再将转换后的电压用于MOS管的周期性导通，进而对泵电容进行充电和放电，使得在电荷泵负反馈系统中电荷泵充电能量等于负载消耗的能量，减小不必要的损耗。
【专利说明】一种调节栅极开启电压的电路、方法和显示装置 【技术领域】
[0001]本发明涉及显示【技术领域】，尤其涉及一种调节栅极开启电压的电路、方法和显示
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【背景技术】
[0002]如今液晶显示屏已经走进人们的生活，并以其轻便、超薄、多色彩和高清等特点成为整个显示领域的主角。随着对分辨率和像素质量的要求越来越高,整个电压驱动电路的功耗也越来越大。
[0003]传统的栅极开启电压是预先设计好需要的开启电压，然后电路实现时提供合适的基准电源并经过稳压电路来给栅极提供开启电压，从而实现栅极的开启和数据的写入，电路原理示意图如图1所示。目前出于降低功耗的需要，随着集成电路技术的不断发展使得芯片的工作电压越来越低。液晶显示器的驱动电压往往要高于芯片的工作电压，而升压电路通常采用开关电容电路的电荷泵来实现。液晶显示屏中的栅极开启电压就采用这种电荷泵电路来实现升压的，通常栅极开启电压接近30V，如此大的开启电压往往要求尽量提高响应速度，对电路要求比较高，还会存在。
[0004]综上所述，现有技术升压电路中虽然能够满足栅极开启电压的要求，但是功率损耗比较大。
【发明内容】
[0005](一)要解决的技术问题
[0006]针对上述缺陷，本发明要解决的技术问题是如何降低升压电路中栅极开启电压的功率损耗。
[0007](二)技术方案
[0008]为解决上述问题，本发明提供了一种调节栅极开启电压的电路，其特征在于，包括:信号源、反馈网络模块、电压转换模块和充放电模块；
[0009]所述信号源的输入电压和所述反馈网络模块的反馈电压信号输入到所述电压转换模块；
[0010]所述电压转换模块对所述输入电压和所述反馈电压信号进行升压转换，得到输出电压；
[0011]所述充放电模块利用所述输出电压和电源电压进行充电和放电，通过反馈网络模块的分压，从而实现对栅极开启电压进行调节。
[0012]进一步地，所述信号源包括第一时钟信号和第二时钟信号，用于为所述电压转换模块提供电压信号，所述第一时钟信号和所述第二时钟信号均由振荡器产生。
[0013]进一步地，所述电压转换模块包括:第一缓冲器和第二缓冲器，所述第一缓冲器的输入电压为所述第一时钟信号，所述第二缓冲器的输入电压为所述第二时钟信号和所述反馈网络模块的反馈电压信号。[0014]进一步地，所述充放电模块包括:第一 MOS管Ml和第二 MOS管M2，第一二极管Dl和第二二极管D2，第一泵电容Cl和第二泵电容C2 ；
[0015]所述第一 MOS管Ml为PM0S，所述第一缓冲器的输出信号端连接所述第一 MOS管的栅极，所述第二 MOS管M2为NM0S，所述第二缓冲器的输出信号端连接所述第二 MOS管的栅极，所述第一 MOS管的漏极与所述第一二极管Dl的第一端连接，所述第一 MOS管的源极与第二 MOS管的漏极连接，且共同与所述第一泵电容Cl的第一端连接，所述第一二极管Dl的第二端与所述第一泵电容Cl的第二端连接，共同与所述第二二极管D2的第一端连接，所述第二 MOS管的源极与所述第二泵电容C2的第一端共同接地，所述第二二极管D2的第二端与所述第二泵电容C2的第二端连接，均与栅极开启电压的输出端连接，并与所述反馈网络模块连接。
[0016]进一步地，所述反馈网络模块包括:第一反馈电阻、第二反馈电阻和误差放大器；
[0017]所述第一反馈电阻的第一端与所述栅极开启电压的输出端连接，所述第一反馈电阻的第二端与所述第二反馈电阻的第一端连接，并且作为所述误差放大器的输入端，所述第二反馈电阻的第二端接地。
[0018]进一步地，将反馈电阻的分压输入所述误差放大器，所述误差放大器将输入的所述电压信号与参考电压进行比较，若达到参考电压值，则输出所述反馈电压信号，若没有达到参考电压值，则不输出所述反馈电压信号。
[0019]为解决上述问题，本发明还提供了一种调节栅极开启电压的方法，包括:调节反馈网络模块的反馈电阻的比值，改变栅极开启电压。
[0020]进一步地，所述调节反馈网络模块的反馈电阻的比值之后:所述反馈网络模块中反馈电阻的分压根据调节后的反馈电阻的比值发生变化，所述反馈网络模块将所述分压与参考电压进行比较，若达到参考电压值，则输出反馈电压信号，若没有达到参考电压值，则不输出所述反馈电压信号；
[0021]将所述反馈网络模块输出的反馈电压信号与时钟信号输入到缓冲器进行升压转换，得到输出电压；
[0022]控制MOS管周期性导通，对泵电容进行充电和放电的控制，以调节栅极开启电压。
[0023]进一步地，所述输出电压的振幅大小由所述反馈电压信号控制。
[0024]为解决上述问题，本发明还提供了一种显示装置，包括显示面板，所述显示面板包括彩膜基板和阵列基板，所述阵列基板上具有上述调节栅极开启电压的电路。
[0025](三)有益效果
[0026]本发明提供了一种调节栅极开启电压的电路，包括:信号源、反馈网络模块、电压转换模块和充放电模块；信号源的输入电压和反馈网络模块的反馈电压信号输入到电压转换模块；电压转换模块对输入电压和反馈电压信号进行升压转换，得到输出电压；充放电模块利用输出电压和电源电压进行充电和放电，对栅极开启电压进行调节。通过将反馈网络模块输出的反馈电压信号作为输入，再将转换后的电压用于控制MOS管的周期性导通，进而对泵电容进行充电和放电，使得在电荷泵负反馈系统中电荷泵充电能量等于负载消耗的能量。通过反馈电阻的分压，实现开启电压的可调，从而来提供合适的栅极开启电压，根据实际需要对栅极开启电压进行设置，以减少不必要的功率损耗，更好的控制栅极的开关。
[0027]本发明还提供了基于上述电路调节栅极开启电压的方法以及面板上具有上述电路的显示装置。
【专利附图】
【附图说明】
[0028]图1为现有技术中产生栅极开启电压的电路原理示意图；
[0029]图2为本发明实施例一中提供的一种调节栅极开启电压的电路的组成示意图；
[0030]图3为本发明实施例一中提供的一种调节栅极开启电压的电路中两个时钟信号的波形；
[0031]图4为本发明实施例一中提供的一种调节栅极开启电压的电路一种最佳电路组成图。
【具体实施方式】
[0032]下面结合附图和实施例，对本发明的【具体实施方式】作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
[0033]实施例一
[0034]本发明实施例提供了一种调节栅极开启电压的电路，电路组成示意图如图2所示，信号源21、反馈网络模块22、电压转换模块23和充放电模块24。
[0035]信号源21的输入电压和反馈网络模块22的反馈电压信号输入到电压转换模块，电压转换模块23对输入电压和反馈电压信号进行升压转换，得到输出电压，充放电模块24利用输出电压和电源电压进行充电和放电，对栅极开启电压进行调节。
[0036]上述调节栅极开启电压的电路通过将反馈网络模块输出的反馈电压信号作为输入，再将转换后的电压用于控制MOS管的周期性导通，进而对泵电容进行充电和放电，使得在电荷泵负反馈系统中电荷泵充电能量等于负载消耗的能量。通过开启电压的可调来提供合适的栅极开启电压，根据实际需要对栅极开启电压进行设置，以减少不必要的功率损耗，更好的控制栅极的开关。
[0037]优选地,信号源21包括第一时钟信号CLKP和第二时钟信号CLKN,用于为电压转换模块23提供电压信号，第一时钟信号CLKP和第二时钟信号CLKN均由振荡器产生。第一时钟信号CLKP和第二时钟信号CLKN的时钟周期为T，振幅为VI，所述Vl由外界电源提供，用于导通MOS管，占空比为50%的振荡信号，且CLKP和CLKN这两个信号是同步信号，当时间t满足nT〈t〈nT+T/2时，第一时钟信号CLKP为高电平“ I ”,第二时钟信号CLKN为高电平“ I”；当时间t满足nT+T/2〈t〈nT+T时，第一时钟信号CLKP为低电平“0”，第二时钟信号CLKN为低电平“0”，如图3所示。优选地，电压转换模块23包括:第一缓冲器Buffer_P和第二缓冲器Buffer_N，第一缓冲器Buffer_P的输入电压为第一时钟信号CLKP，第二缓冲器Buffer_N的输入电压为第二时钟信号CLKN和反馈网络模块22的反馈电压信号。
[0038]优选地，充放电模块24包括:第一 MOS管Ml和第二 MOS管M2，第一二极管Dl和第二二极管D2，第一泵电容Cl和第二泵电容C2。
[0039]第一MOS管Ml为PM0S，第一缓冲器的输出信号端连接第一MOS管的栅极，第二MOS管M2为NM0S，第二缓冲器的输出信号端连接第二 MOS管的栅极，第一 MOS管的漏极与第一二极管Dl的第一端连接，第一 MOS管的源极与第二 MOS管的漏极连接，且共同与第一泵电容Cl的第一端连接，第一二极管Dl的第二端与第一泵电容Cl的第二端连接，共同与第二二极管D2的第一端连接，第二 MOS管的源极与第二泵电容C2的第一端共同接地，第二二极管D2的第二端与第二泵电容C2的第二端连接，均与栅极开启电压的输出端连接，并与反馈网络模块连接。
[0040]优选地，反馈网络模块22包括:第一反馈电阻R1、第二反馈电阻R2和误差放大器EA。第一反馈电阻Rl的第一端与栅极开启电压Vra的输出端连接，第一反馈电阻Rl的第二端与第二反馈电阻R2的第一端连接，并且作为误差放大器EA的输入端，第二反馈电阻R2的第二端接地。
[0041]误差放大器EA接收到经过调节分压电阻得到的分压，将其与参考电压Vkef进行比较，若达到参考电压值，则输出电压信号，并且该输出信号作为反馈电压信号EAmjt,若没有达到参考电压值，则不输出反馈电压信号。
[0042]上述调解栅极开启电压的电路又称为电荷泵电路，因此基于上述描述本实施例给出的一种最佳电路组成图如图4所示。采用饱和区MOS管M2作为输出调节，反馈网络模块由反馈电阻Rl、R2和误差放大器EA组成。
[0043]本实施例中开关管为MOS管，Ml和M2由占空比为50%的振荡器信号CLKP和CLKN经过缓冲器Buffer_P和Buffer_N电压转换后进行控制。误差放大器EA的输出为EAqut,第二缓冲器Buffer_N和 第二时钟信号CLKN信号将误差放大器的输出EAqut转化为占空比为50%的输出电压V2。V2的振幅由误差放大器EA的反馈电压信号EAqut进行控制。
[0044]当nT〈t〈nT+T/2时，第一时钟信号CLKP为高电平“ 1”，第二时钟信号CLKN为高电平“ I”时，Ml关断，M2导通，第一二极管Dl导通，第二二极管D2截止，电源电压Vadd开始对第一泵电容Cl进行充电，充电时间为AT，充电电流为I115饱和区MOS管M2的导通电阻R。?，其大小由输出电压V2控制，公式如下:
【权利要求】
1.一种调节栅极开启电压的电路，其特征在于，包括:信号源、反馈网络模块、电压转换模块和充放电模块； 所述信号源的输入电压和所述反馈网络模块的反馈电压信号输入到所述电压转换模块； 所述电压转换模块对所述输入电压和所述反馈电压信号进行升压转换，得到输出电压； 所述充放电模块利用所述输出电压和电源电压进行充电和放电，通过反馈网络模块的分压，从而实现对栅极开启电压进行调节。
2.如权利要求1所述的调节栅极开启电压的电路，其特征在于，所述信号源包括第一时钟信号和第二时钟信号，用于为所述电压转换模块提供电压信号，所述第一时钟信号和所述第二时钟信号均由振荡器产生。
3.如权利要求2所述的调节栅极开启电压的电路，其特征在于，所述电压转换模块包括:第一缓冲器和第二缓冲器，所述第一缓冲器的输入电压为所述第一时钟信号，所述第二缓冲器的输入电压为所述第二时钟信号和所述反馈网络模块的反馈电压信号。
4.如权利要求3所述的调节栅极开启电压的电路，其特征在于，所述充放电模块包括:第一 MOS管Ml和第二 MOS管M2，第一二极管Dl和第二二极管D2，第一泵电容Cl和第二泵电容C2 ； 所述第一 MOS管Ml为PM0S，所述第一缓冲器的输出信号端连接所述第一 MOS管的栅极，所述第二 MOS管M2为NM0S，所述第二缓冲器的输出信号端连接所述第二 MOS管的栅极，所述第一 MOS管的漏极与所述第一二极管Dl的第一端连接，所述第一 MOS管的源极与第二MOS管的漏极连接，且共同与所述第一泵电容Cl的第一端连接，所述第一二极管Dl的第二端与所述第一泵电容Cl的第二端连接，共同与所述第二二极管D2的第一端连接，所述第二MOS管的源极与所述第二泵电容C2的第一端共同接地，所述第二二极管D2的第二端与所述第二泵电容C2的第二端连接，均与栅极开启电压的输出端连接，并与所述反馈网络模块连接。
5.如权利要求1所述的调节栅极开启电压的电路，其特征在于，所述反馈网络模块包括:第一反馈电阻、第二反馈电阻和误差放大器； 所述第一反馈电阻的第一端与所述栅极开启电压的输出端连接，所述第一反馈电阻的第二端与所述第二反馈电阻的第一端连接，并且作为所述误差放大器的输入端，所述第二反馈电阻的第二端接地。
6.如权利要求5所述的调节栅极开启电压的电路，其特征在于，将所述反馈电阻的分压输入误差放大器，所述误差放大器将输入的所述电压信号与参考电压进行比较，若达到参考电压值，则输出所述反馈电压信号，若没有达到参考电压值，则不输出所述反馈电压信号。
7.一种调节栅极开启电压的方法，其特征在于，所述方法包括:调节反馈网络模块的反馈电阻的比值，改变栅极开启电压。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述调节反馈网络模块的反馈电阻的比值之后:所述反馈网络模块中电阻的分压根据调节后的反馈电阻的比值发生变化，所述反馈网络模块将所述分压与参考电压进行比较，若达到参考电压值，则输出反馈电压信号，若没有达到参考电压值，则不输出所述反馈电压信号； 将所述反馈网络模块输出的反馈电压信号与时钟信号输入到缓冲器进行升压转换，得到输出电压； 控制MOS管周期性导通，对泵电容进行充电和放电的控制，以调节栅极开启电压。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述输出电压的振幅大小由所述反馈电压信号控制。
10.一种显示装置，包括显示面板，所述显示面板包括彩膜基板和阵列基板，其特征在于，所述阵列基板上具有权利要求1-6所述的调节栅极开启电压的电路。
【文档编号】H02M3/155GK103475218SQ201310412825
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2013年9月11日 优先权日:2013年9月11日
【发明者】刘宝玉, 张亮, 许益祯, 孙志华 申请人:京东方科技集团股份有限公司, 北京京东方显示技术有限公司