专利名称：充电泵电路、lcd驱动ic、液晶显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及对输入电压升压来生成所期望的输出电压的充电泵电路、和具备该充电泵电路的LCD驱动IC以及液晶显示装置。
背景技术：
以往公知有一种充电泵电路，其通过利用由电荷传输用晶体管和电荷传输用电容器构成的多级升压单元，对输入电压正升压或负升压，来生成所期望的输出电压。
而且，还存在着通过在上述的充电泵电路中增减升压单元的级数，可以任意改变其升压倍率的机种。
另外，作为与本申请发明相关联的现有技术的一个例子，在专利文献1(特开平9-198887号公报)中公开提出了一种高电压产生电路，其具备对将电位成为最高的节点作为输出端子来输出正的高电压，或将电位成为最低的节点作为输出端子来输出负的高电压选择性地进行切换的机构。
的确，如果是上述现有的充电泵电路，则通过根据负载的状态或输入电压的变动等，使升压单元的级数(延伸至升压倍率)变化，能够生成所期望的输出电压。
但是，在上述现有的充电泵电路中，采用了使升压单元各级的升压用输入电压(对于各电荷传输用电容器而言，是对不与电荷传输用晶体管连接的一端施加的脉冲电压的振幅值)一样的构成。因此，在上述现有的充电泵电路中，只能够选择将上述升压用输入电压作为公差而构成等差数列的升压倍率(例如2倍、4倍、6倍、8倍、…)。
在采用了薄膜二级管作为对液晶单元进行开闭驱动的有源元件的TFD(Thin Film Diode)型液晶显示面板(以下称作LCD“Liquid CrystalDisplay”面板)中，鉴于薄膜二级管的最佳驱动电压相对周围温度会变动，需要对该驱动电压实施最佳的温度补偿。因此，在作为TFD型LCD面板的驱动电压生成机构而使用的充电泵电路中，需要使其输出电压细致并宽范围地变换，但在上述文献的电路中，无法满足该要求。
当然，在上述现有的充电泵电路中，如果将升压用输入电压设定得小，则能够细致地对升压电压进行可变控制，以输出2倍、3倍、4倍、5倍、…、相当的输出电压。但是，如果单纯将升压用输入电压设定得小，则由于需要多个升压单元(延伸至构成其的外带电荷传输用电容器)，所以，会导致电路规模增大并招致成本上升，因此，不能够将升压用输入电压设定得小。
另外，专利文献1的现有技术始终是在单一的电路中能够选择自如地利用正的高电压和负的高电压的技术，不能够同样地解决上述课题。
发明内容
本发明鉴于上述的问题点，其目的在于提供一种不会不必要地增大升压级数，能够细致且宽范围地对升压倍率进行可变控制的充电泵电路、以及具备该充电泵电路的LCD驱动IC和液晶显示装置。
为了实现上述目的，本发明的充电泵电路具有由电荷传输用晶体管和电荷传输用电容器构成的多级升压单元；根据所指示的升压倍率对所述升压单元的级数进行增减的第一控制部；和根据所指示的升压倍率，对至少一个升压单元中的升压用输入电压进行可变控制的第二控制部，所述充电泵电路通过利用所述多级升压单元对输入电压进行升压，生成所期望的输出电压。
参照附图，可以从下述优选实施方式的具体描述中明确本发明的其他特征、要素、步骤、优点和特性等。
图1是表示本发明的移动电话终端的一个实施方式的框图。
图2是表示扫描信号以及数据信号的一个例子的时序图。
图3是表示电源电路部31的第一实施方式的电路框图。
图4是表示反相器INV4的一个构成例的电路框图。
图5是表示电源电路部31的第二实施方式的电路框图。
具体实施例方式
下面，对在移动电话终端中搭载的液晶显示装置的电源电路部(DC/DC转换器)应用了本发明的情况进行举例说明。
图1是表示本发明的移动电话终端的一个实施方式的框图。如该图所示，本实施方式的移动电话终端具有作为终端电源的直流电源10、作为终端显示机构的液晶显示面板20(下面称作LCD“Liquid Crystal Display”面板20)、和进行LCD面板20的驱动控制的LCD驱动IC30。另外，虽然在该图中没有明示，但本实施方式的移动电话终端除了上述构成要素之外，当然还具有收发电路部、扬声器部、麦克部、显示部、操作部、存储器部等，作为实现其本质功能(通信功能等)的机构。
直流电源10是向终端各部的电力供给机构，可以是锂离子电池等二次电池，也可以是从商用交流电压生成直流电压的AC/DC转换器。
LCD面板20构成为在水平方向和垂直方向分别遍布扫描线X1～Xm和数据线Y1～Yn，根据各自对应的有源元件(在本实施方式中为薄膜二级管23)的导通/截止，对按两信号线的交差点而设置的像素21的液晶单元22进行驱动(TFD“Thin Film Diode”型有源矩阵方式)。
另外，为了使附图的说明简单化，本实施方式中举例说明了一个像素21具有一个液晶单元22和一个薄膜二级管23(即单色构成)的情况，但本发明的构成不限定于此，在进行RGB三种颜色的彩色显示时，只要按RGB各种颜色由三个液晶单元和三个薄膜二级管构成一个像素即可。
而且，本实施方式举例说明了当串联连接像素21的液晶单元22和薄膜二级管23时，将液晶单元22连接于数据线Y1～Yn一侧，将薄膜二级管23连接于扫描线X1～Xm一侧的构成，但本发明的构成不限定于此，也可以使二者的连接关系相反。
并且，本实施方式举例说明了采用薄膜二级管作为有源元件的TFD型有源矩阵方式，但本发明的构成不限定于此，也可以是采用薄膜晶体管作为有源元件的TFT“Thin Film Transistor”型有源矩阵方式。
LCD驱动IC30具有电源电路部31、扫描线驱动部(公用驱动器；COM驱动器)32、数据线驱动部(节段(segment)驱动器；SEG驱动器)33而构成。
电源电路部31从直流电源10接收输入电压Vin的供给而动作，是除了基准电压VSS之外，根据输入电压Vin生成各种内部电压(VH、VL、VD)，并提供给IC各部(扫描线驱动部32与数据线驱动部33等)的机构。
另外，内部电压VH、VL被设定为根据周围温度会变动的可变电压(例如内部电压VH为+5[V]～+22.5[V]、内部电压VL为-18.5[V]～-1[V])。另一方面，内部电压VD被设定为不依赖于周围温度的、根据带隙(bandgap)补偿电压而生成的恒定电压(例如+4[V])。而且，基准电压VSS被设定为接地电压(0[V])。
扫描线驱动部32以及数据线驱动部33是根据来自IC外部的影像信号和定时控制信号(都未图示)，分别生成LCD面板20的扫描信号以及数据信号，并借助扫描线X1～Xm和数据线Y1～Yn将各信号提供给LCD面板20的机构。
另外，借助扫描线X1～Xm提供给LCD面板20的扫描信号如图2所示，被设定为下述的驱动方式，即在被分配于一帧期间中的各扫描线的选择期间，按每一帧交替施加正极性的第一选择电压(内部电压VH)和负极性的第二选择电压(内部电压VL)的任意一个，在除此之外的非选择期间，按每一帧交替施加第一非选择电压(内部电压VD)和第二非选择电压(基准电压VSS)的任意一个(即，四值电平驱动方式)。通过采用这样的驱动方式，与在任意的帧期间都总是施加同极性的选择电压的情况相比，能够降低画质的劣化。
另一方面，借助数据线Y1～Yn提供给LCD面板20的数据信号如图2所示，被设定为施加了内部电压VD与基准电压VSS任意一方的二值信号，被设定为通过对在各扫描线的选择期间中占据的导通占空比进行控制，进行各像素的灰度控制的驱动方式。
这样，在扫描信号的生成之际，扫描线驱动部32除了基准电压VSS之外还需要三个值的内部电压(VH、VL、VD)，在数据信号的生成之际，数据线驱动部33需要基准电压VSS和内部电压VD。
因此，作为生成内部电压VL所必要的负极性电压的机构，本实施方式的电源电路部31具有通过将输入电压Vin设为负升压而生成所期望的输出电压Vout的负升压充电泵电路。
首先，参照图3，对构成电源电路部31的负升压充电泵电路的第一实施方式进行详细说明。
图3是表示电源电路部31(尤其是负升压充电泵电路)的第一实施方式的电路框图。
如该图所示，本实施方式的负升压充电泵电路具有电荷传输用晶体管(P1、P2a、P2b、P3a、P3b、P4a、P4b、N5)、输出用晶体管No、电荷传输用电容器C1～C5、输出用电容器Co、缓冲器BUF1～BUF4、反相器INV1～INV4、和开关(SW1a、SW1c、SW2a、SW2b、SW2c、SW3a、SW3b、SW3c、SW4a、SW4b)。另外，本实施方式的电源电路部31除了上述的负升压充电泵电路之外，还具有根据输入电压Vin生成两倍的正升压电压2Vin的正升压电路(未图示)。
电荷传输用晶体管(P1、P2a、P3a、P4a、N5)以图示的顺序与接地端串联连接。而且，输出用晶体管No连接在电荷传输用晶体管N5与输出电压引出端T1之间。
另一方面，电荷传输用晶体管P2b连接在接地端与节点b1(P2a与P3a的连接点)之间。电荷传输用晶体管P3b连接在接地端与节点c1(P3a与P4a的连接点)之间。电荷传输用晶体管P4b连接在接地端与节点d1(P4a与N5的连接点)之间。
另外，上述多个晶体管中的电荷传输用晶体管(P1、P2a、P2b、P3a、P3b、P4a、P4b)被设定为P沟道型场效应晶体管，电荷传输用晶体管N5以及输出用晶体管No被设定为N沟道型场效应晶体管。
而且，鉴于制造工艺的简略化，电荷传输用晶体管N5以及输出用晶体管No都仅通过单阱(signal well)的工艺形成在P型半导体基板上。因此，各自的背栅(back gate)都与系统的最低电位点，即输出电压引出端T1连接。另一方面，对于电荷传输用晶体管(P1、P2a、P2b、P3a、P3b、P4a、P4b)而言，为了将其导通电阻抑制为最小限度，将各自的背栅与自身的源极连接。
电荷传输用电容器C1其一端与节点a1(P1与P2a的连接点)连接。同样，电荷传输用电容器C2～C5其各自的一端与节点b1～e1连接。另一方面，输出用电容器Co其一端与输出电压引出端T1连接，另一端接地。
缓冲器BUF1～BUF3以及反相器INV1构成栅极信号生成机构，该机构生成与施加于时钟信号施加端T2的时钟信号CLK同步，并在将输入电压Vin正升压为两倍的升压电压电平(2Vin)和输出电压电平(Vout)之间被脉冲驱动的栅极信号G1a、以及使其逻辑反转(反転)的反转栅极信号G1b。尤其是缓冲器BUF1～BUF3作为使时钟信号CLK的振幅电平移位至所期望的振幅电平来生成栅极信号G1a的机构而发挥功能，反相器INV1作为使栅极信号G1a的逻辑反转，来生成反转栅极信号G1b的机构而发挥功能。
缓冲器BUF4以及反相器INV2构成第一端子电压生成机构，该机构生成与先前所述的时钟信号CLK同步，在升压电压电平(2Vin)与接地电压电平(GND)之间被脉冲驱动的端子电压S1a、以及使其逻辑反转的反转端子电压S1b。尤其是缓冲器BUF4作为使时钟信号CLK的振幅电平移位至所期望的振幅电平来生成端子电压S1a的机构而发挥功能，反相器INV2作为使端子电压S1a的逻辑反转，来生成反转端子电压S1b的机构而发挥功能。
反相器INV3～INV4构成第二端子电压生成机构，该机构生成与前述的时钟信号CLK同步，在输入电压电平(Vin)与接地电压电平(GMD)之间、或者在升压电压电平(2Vin)与接地电压电平(GND)之间的任意一方被脉冲驱动的可变端子电压S2。尤其是反相器INV3作为使时钟信号CLK的逻辑反转来生成反转时钟信号CLKB的机构而发挥功能，反相器INV4作为使反转时钟信号CLKB的逻辑再次反转，并根据升压倍率切换信号SLT(即，被指示的升压倍率)，使反转时钟信号CLKB的振幅电平移动至所期望的振幅来生成可变端子电压S2的机构而发挥功能。
若对本实施方式进行具体叙述，则在将升压倍率指示为3倍、5倍、7倍、或9倍的情况下，可变端子电压S2成为在输入电压电平(Vin)与接地电压电平(GND)之间被脉冲驱动的形式。另一方面，在指示升压倍率为4倍、6倍、8倍、或1O倍的情况下，可变端子电压S2成为在升压电压电平(2Vin)与接地电压电平(GND)之间被脉冲驱动的形式。
另外，在该附图中，在缓冲器BUF1～BUF4以及反相器INV1～INV4的正电极端附加的空白三角标记(向上)，表示被施加了升压电压2Vin；空白三角标记(向下)表示被施加了输入电压Vin。另外，黑色三角标记表示施加了输出电压Vout。
开关SW1a是根据升压倍率切换信号SLT，对电荷传输用晶体管P1的栅极选择输出反转栅极信号G1b与正升压电压2Vin的任意一方的机构。若对本实施方式进行具体叙述，则在指示升压倍率为9倍或10倍的情况下，开关SW1a成为针对电荷传输用晶体管P1的栅极选择输出反转栅极信号G1b的形式。由此，电荷传输用晶体管P1的驱动被许可。另一方面，当选择3倍、4倍、5倍、6倍、7倍或8倍作为升压倍率时，开关SW1a成为针对电荷传输用晶体管P1的栅极选择输出正升压电压2Vin的形式。由此，电荷传输用晶体管P1的驱动被禁止。
开关SW2a、SW2b是根据升压倍率切换信号SLT，分别针对电荷传输用晶体管P2a、P2b的栅极选择输出栅极信号G1a与正升压电压2Vin的任意一方的机构。若对本实施方式进行具体叙述，则在指示了9倍或10倍作为升压倍率的情况下，开关SW2a、SW2b成为针对电荷传输用晶体管P2a的栅极选择输出栅极信号G1a，对电荷传输用晶体管P2b的栅极选择输出正升压电压2Vin的形式。由此，电荷传输用晶体管P2a的驱动被许可，电荷传输用晶体管P2b的驱动被禁止。另一方面，在指示了7倍或8倍作为升压倍率的情况下，开关SW2a、SW2b成为针对电荷传输用晶体管P2a的栅极选择输出正升压电压2Vin，对电荷传输用晶体管P2b的栅极选择输出栅极信号G1a的形式。由此，电荷传输用晶体管P2a的驱动被禁止，电荷传输用晶体管P2b的驱动被许可。另外，在指示了3倍、4倍、5倍、或6倍作为升压倍率的情况下，开关SW2a、SW2b成为针对电荷传输用晶体管P2a、P2b的栅极都选择输出正升压电压2Vin的形式。由此，电荷传输用晶体管P2a、P2b的驱动都被禁止。
开关SW3a、SW3b是根据升压倍率切换信号SLT，分别针对电荷传输用晶体管P3a、P3b的栅极选择输出反转栅极信号G1b与正升压电压2Vin的任意一方的机构。若对本实施方式进行具体叙述，则在指示了7倍、8倍、9倍或10倍作为升压倍率的情况下，开关SW3a、SW3b成为针对电荷传输用晶体管P3a的栅极选择输出反转栅极信号G1b，对电荷传输用晶体管P3b的栅极选择输出正升压电压2Vin的形式。由此，电荷传输用晶体管P3a的驱动被许可，电荷传输用晶体管P3b的驱动被禁止。另一方面，在指示了5倍或6倍作为升压倍率的情况下，开关SW3a、SW3b成为针对电荷传输用晶体管P3a的栅极选择输出正升压电压2Vin，对电荷传输用晶体管P3b的栅极选择输出反转栅极信号G1b的形式。由此，电荷传输用晶体管P3a的驱动被禁止，电荷传输用晶体管P3b的驱动被许可。另外，在指示了3倍或4倍作为升压倍率的情况下，开关SW3a、SW3b成为针对电荷传输用晶体管P3a、P3b的栅极都选择输出正升压电压2Vin的形式。由此，电荷传输用晶体管P3a、P3b的驱动都被禁止。
开关SW4a、SW4b是根据升压倍率切换信号SLT，分别针对电荷传输用晶体管P4a、P4b的栅极选择输出栅极信号G1a与正升压电压2Vin的任意一方的机构。若对本实施方式进行具体叙述，则在指示了5倍、6倍、7倍、8倍、9倍或10倍作为升压倍率的情况下，开关SW4a、SW4b成为针对电荷传输用晶体管P4a的栅极选择输出栅极信号G1a，对电荷传输用晶体管P4b的栅极选择输出正升压电压2Vin的形式。由此，电荷传输用晶体管P4a的驱动被许可，电荷传输用晶体管P4b的驱动被禁止。另一方面，在指示了3倍或4倍作为升压倍率的情况下，开关SW4a、SW4b成为针对电荷传输用晶体管P4a的栅极选择输出正升压电压2Vin，对电荷传输用晶体管P4b的栅极选择输出栅极信号G1a的形式。由此，电荷传输用晶体管P4a的驱动被禁止，电荷传输用晶体管P4b的驱动被许可。
另外，针对电荷传输用晶体管N5以及输出用晶体管No的栅极，分别不借助开关，而直接输入栅极信号G1a及反转栅极信号G1b。
开关SW1c是根据升压倍率切换信号SLT，对电荷传输用电容器C1的另一端(a2)选择输出端子电压S1a与接地电压GND任意一方的机构。若对本实施方式进行具体叙述，则在指示了9倍或10倍为升压倍率的情况下，开关SW1c成为对电荷传输用电容器C1的另一端(a2)选择输出端子电压S1a的形式。另一方面，在指示了3倍、4倍、5倍、6倍、7倍或8倍作为升压倍率的情况下，开关SW1c成为对电荷传输用电容器C1的另一端(a2)选择输出接地电压GND的形式。
开关SW2c是根据升压倍率切换信号SLT，对电荷传输用电容器C2的另一端(b2)选择输出反转端子电压S1b与接地电压GND任意一方的机构。若对本实施方式进行具体叙述，则在指示了7倍、8倍、9倍或10倍为升压倍率的情况下，开关SW2c成为对电荷传输用电容器C2的另一端(b2)选择输出反转端子电压S1b的形式。另一方面，在指示了3倍、4倍、5倍或6倍作为升压倍率的情况下，开关SW2c成为对电荷传输用电容器C2的另一端(b2)选择输出接地电压GND的形式。
开关SW3c是根据升压倍率切换信号SLT，对电荷传输用电容器C3的另一端(c2)选择输出端子电压S1a与接地电压GND任意一方的机构。若对本实施方式进行具体叙述，则在指示了5倍、6倍、7倍、8倍、9倍或10倍为升压倍率的情况下，开关SW3c成为对电荷传输用电容器C3的另一端(c2)选择输出端子电压S1a的形式。另一方面，在指示了3倍、或4倍作为升压倍率的情况下，开关SW3c成为对电荷传输用电容器C3的另一端(c2)选择输出接地电压GND的形式。
另外，综上可知，对电荷传输用晶体管P1、P2a(P2b)、P3a(P3b)、P4a(P4b)、N5、以及输出用晶体管No，进行了栅极信号G1a和反转栅极信号G1b的供给，以使各个相互邻接的器件之间成为相互不同的开闭状态。而且，对电荷传输用电容器C1～C5的各其他端，进行了端子电压S1a、反转端子电压S1b以及可变端子电压S2的供给，以使各个相邻的器件之间成为相互不同的电压电平。
如以上所说明那样，本实施方式的负升压充电泵电路，通过采用由上述的电荷传输用晶体管和电荷传输用电容器构成的多级升压单元，对输入电压Vin进行负升压，生成所期望的输出电压Vout，其具有根据所指示的升压倍率来增减升压单元的级数的第一控制部(开关SW1a～SW4b、电荷传输用晶体管P2b～P4b)；和根据所指示的升压倍率，对一个升压单元中的升压用输入电压进行可变控制的第二控制部(反相器INV4)。
另外，在本说明书中，升压单元中的升压用输入电压是指对各电荷传输用电容器而言，向不与电荷传输用晶体管连接的一端施加的脉冲电压的振幅值。
若对本实施方式进行更具体的叙述，则在本实施方式的负升压充电泵电路中，5级升压单元中从级数增减对象被除去的最终级升压单元，对其电荷传输用电容器C5施加以输入电压电平(Vin)与接地电压电平(GND)之间、或升压电压电平(2Vin)与接地电压电平(GND)之间的任意一方被脉冲驱动的可变端子电压S2，剩余的升压单元对各电荷传输用电容器C1～C4施加在升压电压电平(2Vin)与接地电压电平(GND)之间被脉冲驱动的端子电压S1a或反转端子电压S1b。
在由上述结构构成的负升压充电泵电路中，当指示了10倍升压(最大升压倍率)时，为了所有级的升压单元被驱动，且使最终级的升压单元中的升压用输入电压成为2Vin，对其电荷传输用电容器C5施加在升压电压电平(2Vin)与接地电压电平(GND)之间被脉冲驱动的可变端子电压S2。另一方面，在指示了3倍升压(最低升压倍率)的情况下，为了仅第四级和最终级的升压单元被驱动，且使最终级的升压单元中的升压用输入电压为Vin，对其电荷传输用电容器C5施加在输入电压电平(Vin)与接地电压电平(GND)之间被脉冲驱动的可变端子电压S2。在指示了4倍升压、5倍升压、6倍升压、7倍升压、8倍升压以及9倍升压的情况下，也基于和上述相同的考虑方法，进行升压单元的级数增减控制、以及最终级升压单元中的升压用输入电压的可变控制。
这样，如果是组合了升压单元的级数增减控制、和一个升压单元中的升压用输入电压的可变控制的结构，则与使升压单元各级的升压用输入电压相同的现有结构相比，不会不必要地增大升压级数，能够细致且宽范围地对升压倍率进行可变控制。
另外，如果针对栅极信号生成机构、第一和第二端子电压生成机构或开关SW1a～SW4b，可以进行与上述同样的开关控制以及充放电控制，则除了上述实施方式之外，还能够采用各种的结构。
接着，参照图4对先前所述的反相器INV4的电路结构进行具体说明。
图4是表示反相器INV4的一个结构例的电路框图。
如该图所示，本实施方式的反相器INV4具有P沟道型场效应晶体管QH1～QH2、N沟道型场效应晶体管QL、和开关SW。
开关SW的公共输入端与反转时钟信号CLKB的施加端连接。开关SW的一个输出端与晶体管QH1的栅极连接。开关SW的另一输出端与晶体管QH2的栅极连接。开关SW的切换控制端与升压倍率切换信号SLT的施加端连接。
晶体管QH1的源极与输入电压Vin的施加端连接。晶体管QH1的漏极与可变端子电压S2的引出端连接。晶体管QH1的背栅与升压电压2Vin的施加端连接。
晶体管QH2的源极与升压电压2Vin的施加端连接。晶体管QH2的漏极与可变端子电压S2的引出端连接。晶体管QH2的背栅与升压电压2Vin的施加端连接。
晶体管QL的漏极与可变端子电压S2的引出端连接。晶体管QL的源极与接地端连接。晶体管QL的栅极与反转时钟信号CLKB的施加端连接。
在由上述结构构成的反相器INV4中，当由升压倍率切换信号SLT指示的升压倍率为3倍、5倍、7倍或9倍时，开关SW切换其信号路径，以便将反转时钟信号CLKB选择输入给晶体管QH1的栅极。通过这样的切换控制，可变端子电压S2成为在输入电压电平(Vin)与接地电压电平(GND)之间被脉冲驱动的形式。
另一方面，在由升压倍率切换信号SLT指示的升压倍率为4倍、6倍、8倍或10倍的情况下，开关SW切换其信号路径，以便将反转时钟信号CLKB选择输出给晶体管QH2的栅极。根据这样的切换控制，可变端子电压S2成为在升压电压电平(2Vin)与接地电压电平(GND)之间被脉冲驱动的形式。
这样，如果是本实施方式的反相器INV4，则能够通过极其简单的结构，根据所被指示的升压倍率对一个升压单元中的升压用输入电压进行可变控制。
接着，对由上述结构构成的负升压充电泵电路的基本动作(这里为10倍升压动作)进行说明。
首先，当对初级升压单元进行观察时，如果时钟信号CLK被设为高电平，则由于栅极信号G1a成为高电平，反转栅极信号G1b成为低电平，所以，晶体管P1被导通，晶体管P2a被截止。而且此时，端子电压S1a成为高电平，反转端子电压S1b成为低电平。结果，电荷传输用电容器C1的一端(a1)被施加接地电压，另一端(a2)被施加高电平的端子电压S1(2Vin)。因此，电容器C1以将节点a1作为低电位点，将节点a2作为高电位点的方式，被充电至两端电位差为升压电压2Vin。
如果在电荷传输用电容器C1的充电结束之后，时钟信号CLK迁移为低电平，则这次由于栅极信号G1a成为低电平，反转栅极信号G1b成为高电平，所以，晶体管P1被截止，晶体管P2a被导通。而且此时，端子电压S1a成为低电平，反转端子电压S1b成为高电平。结果，节点a2从升压电压2Vin被下拉为接地电压GND。这里，由于在电荷传输用电容器C1的两端之间基于先前的充电施加了与升压电压2Vin近似相等的电位差，所以，如果节点a2的电位被下拉至接地电压GND，则伴随该现象，节点a1的电位也随之被下拉至-2Vin(接地电压GND-充电电压2Vin)。
另一方面，当对下一级的升压单元进行观察时，构成对电荷传输用电容器C2的一端(b1)经由晶体管P2a施加节点a1的电位(-2Vin)，对另一端(b2)施加高电平的反转端子电压S1b(2Vin)的形式。因此，电荷传输用电容器C2以将节点b1作为低电位点，将节点b2作为高电位点的形式，被充电至其两端电位差大致成为输入电压Vin的4倍。
对于以后的升压单元而言，也反复进行与上述同样的开关控制以及充放电控制，最终，最终级的电荷传输用电容器C5中蓄积的电荷移动到输出用电容器Co。结果，将输入电压Vin负升压了10倍的负升压电压(-10Vin)作为输出电压Vout而输出。
另外，在本实施方式的负升压充电泵电路中，由于采用了栅极电压被设为高电平时成为导通状态的N沟道型场效应晶体管，作为最终级的电荷传输用晶体管N5和输出用晶体管No，所以，与整级为P沟道型的现有结构不同，在其导通时也能够得到足够的栅极/源极间电压，而不对后级侧的晶体管尺寸做任何扩大，并且能够维持其电流驱动能力。
而且，在本实施方式的负升压充电泵电路中，由于仅将最终级的电荷传输用晶体管N5和输出用晶体管No置换为N沟道型场效应晶体管，所以，即使在仅通过单阱式的工艺形成这些N沟道型场效应晶体管时，其源极电位和背栅电位也不会怎么偏离，与整级成为N沟道型的现有结构不同，可以降低因背栅级效果引起充电泵电路的起动不良。
这样，如果是本实施方式的负升压充电泵电路，则不会导致工艺的复杂化和芯片尺寸的增大，能够避免升压单元的增级而伴随的起动不良和电流驱动能力降低于未然。
接着，参照图5，对构成电源电路部31的负升压充电泵电路的第二实施方式进行说明。
图5是表示电源电路部31(特别是负升压充电泵电路)的第二实施方式的电路框图。
本实施方式的负升压充电泵电路与先前的第一实施方式的相同点在于通过利用由电荷传输用晶体管和电荷传输用电容器构成的多级升压单元对输入电压Vin进行升压，生成所期望的输出电压Vout；和具有根据所指示的升压倍率来增减所述升压单元的级数的第一控制部(由于和先前的第一实施方式相同，所以不进行详细图示)，但本发明的特征在于，作为多级升压单元至少一个一个混合具备下述单元升压用输入电压为第一升压用输入电压(输入电压Vin)的升压单元(在该图的例子中为第二级和第五级的升压单元)、和该升压用输入电压为第二升压用输入电压(升压电压2Vin)的升压单元(在该图的实例中为第一级、第三级、第四级和第六级的升压单元)。
根据这样的结构，与将升压单元各级的升压用输入电压设为相同的现有结构相比，不会不必要地增大升压级数，对于没有规则性的升压倍率(本实施方式中为3倍升压、5倍升压、7倍升压、8倍升压、10倍升压)也能够任意地进行可变控制。
另外，在上述实施方式中，对于在移动电话终端所搭载的液晶显示装置的电源电路部(特别是其负升压充电泵电路)应用了本发明的情况进行了举例说明，但本发明的应用对象不限定于此，还能够广泛应用于对输入电压升压来生成所期望的输出电压的充电泵电路整体。
而且，本发明的结构除了上述实施方式之外，还能够在不脱离本发明主旨的范围内施加各种变更。
例如，上述第一实施方式中，在对电荷传输用晶体管P2b、P3b、P4b任意一个施加了栅极信号的期间，与其并联连接的电荷传输用晶体管P2a、P3a、P4a基于对栅极施加的升压电压2Vin而处于截止状态，但本发明的结构不限定于此，也可以通过替代升压电压2Vin而对栅极施加输出电压Vout，使其处于导通状态。通过这样的结构，由于借助与成为导通状态的电荷传输用晶体管连接的上级电荷传输用电容器，能够从接地端供给电流，所以，可以实现充电泵电路的效率提高。
另外，如果对本发明的效果进行阐述，则根据本发明，能够提供一种不会不必要地增大升压级数，可以细致且宽范围地对升压倍率进行可变控制的充电泵电路，并且，还能够提供具备该充电泵电路的LCD驱动IC以及液晶显示装置。
此外，如果对本发明的工业上可利用性进行阐述，则本发明是一种不会不必要地增大充电泵电路的升压级数，有利于细致且宽范围地对其升压倍率进行可变控制的技术。
通过优选实施方式对本发明进行了描述，在不脱离本发明的宗旨和范围的情况下，可以对该公开的发明进行一些变形，或者再设想许多与上述不同的实施方式，这对于本领域的技术人员来说是显而易见的。附加的权利要求覆盖了本发明的所有变形的技术方案。
权利要求
1.一种充电泵电路，具有由电荷传输用晶体管和电荷传输用电容器构成的多级升压单元；根据所指示的升压倍率对所述升压单元的级数进行增减的第一控制部；和根据所指示的升压倍率，对至少一个升压单元中的升压用输入电压进行可变控制的第二控制部，其中，所述充电泵电路通过利用所述多级升压单元对输入电压进行升压，生成所期望的输出电压。
2.根据权利要求1所述的充电泵电路，其特征在于，所述多级升压单元中的所述一个升压单元，针对其电荷传输用电容器，向不与电荷传输用晶体管连接的一端施加在输入电压电平与接地电压电平之间、或在将所述输入电压升压两倍后的升压电压电平与接地电压之间的任意一方被脉冲驱动的端子电压，其余的升压单元针对各电荷传输用电容器，向不与电荷传输用晶体管连接的一端施加在所述升压电压电平与接地电压电平之间被脉冲驱动的端子电压。
3.根据权利要求2所述的充电泵电路，其特征在于，所述一个升压单元是最终级的升压单元，并且不属于级数增减对象。
4.一种LCD驱动IC，具有生成液晶显示面板的驱动电压的充电泵电路，其中，所述充电泵电路具有由电荷传输用晶体管和电荷传输用电容器构成的多级升压单元；根据所指示的升压倍率对所述升压单元的级数进行增减的第一控制部；和根据所指示的升压倍率，对至少一个升压单元中的升压用输入电压进行可变控制的第二控制部，所述充电泵电路通过利用所述多级升压单元对输入电压进行升压，生成所期望的输出电压。
5.一种液晶显示装置，具有液晶显示面板、和进行所述液晶显示面板的驱动控制的LCD驱动IC，其中，所述LCD驱动IC具有生成所述液晶显示面板的驱动电压的充电泵电路，所述充电泵电路具有由电荷传输用晶体管和电荷传输用电容器构成的多级升压单元；根据所指示的升压倍率对所述升压单元的级数进行增减的第一控制部；和根据所指示的升压倍率，对至少一个升压单元中的升压用输入电压进行可变控制的第二控制部，所述充电泵电路通过利用所述多级升压单元对输入电压进行升压，生成所期望的输出电压。
6.一种充电泵电路，具有由电荷传输用晶体管和电荷传输用电容器构成的多级升压单元；和根据所指示的升压倍率对所述升压单元的级数进行增减的控制部，其中，所述充电泵电路混合并具有升压用输入电压不同的升压单元作为所述多级升压单元，通过利用所述多级升压单元对输入电压进行升压，生成所期望的输出电压。
7.一种LCD驱动IC，具有生成液晶显示面板的驱动电压的充电泵电路，所述充电泵电路具有由电荷传输用晶体管和电荷传输用电容器构成的多级升压单元；和根据所指示的升压倍率对所述升压单元的级数进行增减的控制部，其中，所述充电泵电路混合并具有升压用输入电压不同的升压单元作为所述多级升压单元，通过利用所述多级升压单元对输入电压进行升压，生成所期望的输出电压。
8.一种液晶显示装置，具有液晶显示面板、和进行所述液晶显示面板的驱动控制的LCD驱动IC，其中，所述LCD驱动IC具有生成所述液晶显示面板的驱动电压的充电泵电路，所述充电泵电路具有由电荷传输用晶体管和电荷传输用电容器构成的多级升压单元；和根据所指示的升压倍率对所述升压单元的级数进行增减的控制部，其中，所述充电泵电路混合并具有升压用输入电压不同的升压单元作为所述多级升压单元，通过利用所述多级升压单元对输入电压进行升压，生成所期望的输出电压。
全文摘要
本发明的充电泵电路具有根据所指示的升压倍率对升压单元的级数进行增减的第一控制部(在实施方式中为开关SW1a～SW4b、电荷传输用晶体管P2b～P4b)；和根据所指示的升压倍率，对一个升压单元中的升压用输入电压进行可变控制的第二控制部(在实施方式中为反相器INV4)。通过这样的结构，不会不必要地增大升压级数，能够细致且宽范围地对升压倍率进行可变控制。
文档编号G09G3/36GK101043180SQ20071008782
公开日2007年9月26日 申请日期2007年3月19日 优先权日2006年3月20日
发明者长井崇, 伊东阳人 申请人:罗姆股份有限公司