一种用于点阵液晶驱动芯片的电压切换电路的制作方法

本实用新型涉及电压切换电路，尤其涉及一种用于点阵液晶驱动芯片的电压切换电路。
背景技术：
：经过多年的发展，液晶显示技术已经非常普及，其种类也非常繁多，有段式的，有点阵的，有黑白的，有彩色的，有大尺寸的，有小尺寸的。对于液晶驱动芯片而言，不同规格的液晶显示模块需要用不同的驱动芯片，并且施加不同的驱动电压。传统的液晶驱动芯片都需要定制一个专用电压的HVCMOS半导体工艺与之匹配。其中HVCMOS指的是MOS管的栅极和漏极都可以耐高压的CMOS工艺，也就是说可以实现高压逻辑电路的工艺。现有技术中用于液晶驱动芯片中的电压切换电路如图1所示，例如，VDDH＝10V，VDD＝3V，GND＝0V，VSSH＝-10V；三根a信号为普通低压逻辑电平信号，就是电平在GND和VDD之间跳动的方波。经过一级电平转换20后变成电平在GND和VDDH之间跳动的方波b，再经过一级电平转换30变成了电平在VSSH和VDDH之间跳动的方波信号c。最后将高压控制逻辑信号c直接控制高压MUX_unit40内的三个MOS管，来选择输出OUT的电平。MUX_unit40内部结构一般由三个高压MOS管组成，如图2所示，分别由c[1]，c[2]，c[3]逻辑控制。最终的OUT输出电平可以有三种模拟电压值，就是VDDH，GND，VSSH。点阵LCD驱动芯片中的COM输出就需要这种高压MUX，可以根据逻辑状态输出一定时序要求的三个模拟电平。电平转换器结构可以采用普通的经典结构，如图3所示，图中输入a[1]是一个GND～VDD之间的一个数字电平信号，当其为低电平时，M1关闭，而M2打开，M2将b1[1]节点强行拉到GND，从而使得M3打开，M3的打开又使得M4的Gate被拉高，最终M1关闭，M2打开，M3打开，M4关闭，b[1]输出一个稳定的低电平。反之，当a[1]为VDD时，b[1]输出一个稳定的高电平VDDH。电平转换器2跟1的原理基本是一样的，主要的差别在于，NMOS管和PMOS颠倒互换，另外，输出电压范围变大成了VSSH～VDDH。MUX_unit是一个重复单元，一个COM对应着一个。例如128×64分辨率的点阵屏就会有64个COM，对应芯片内部，就会有64个MUX_unit电路。采用上述现有技术的做法，每个MUX_unit电路均对应一套逻辑电路、及电平转换1、电平转换2。则64个COM对应64个MUX_unit电路、64个逻辑电路及64个电平转换1和64个电平转换2；如此，电路结构会变得特别复杂、功耗也非常高。技术实现要素：为克服上述技术缺陷，本实用新型提供一种用于点阵液晶驱动芯片的电压切换电路，用以解决现有技术中的用于点阵液晶驱动芯片的电压切换电路结构复杂、功耗高的技术问题。具体的，技术方案如下：本实用新型公开了一种用于点阵液晶驱动芯片的电压切换电路，包括：电平转换及选通模块，及与所述电平转换及选通模块电连接的若干高压MUX模块；所述若干高压MUX模块并联；其中：所述电平转换及选通模块，用于将输入的液晶驱动方波信号转换为不同幅值的输出电压，并选通不同幅值的输出电压提供给所述若干高压MUX模块；所述高压MUX模块，用于在所述电平转换及选通模块提供的输出电压下，根据输入的对应的逻辑控制信号，生成相应的驱动控制信号。本实用新型电路结构简单，若干高压MUX模块并联，可共同采用电平转换及选通模块提供的输出电压，相比于传统的每个高压MUX模块均要使用一套电压转换电路而言，本实用新型大大减小了电压转换电路模块的数量，整体上电路结构更为简单，降低了整体成本和功耗。优选地，所述电平转换及选通模块包括：第一电平转换器、第三电平转换器、第四电平转换器，及第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管和第四MOS管；其中：所述第一电平转换器、所述第三电平转换器及所述第四电平转换器的输入端输入所述液晶驱动方波信号；所述第一电平转换器的输出端与所述第一MOS管的栅极电连接；所述第三电平转换器的输出端与所述第三MOS管的栅极电连接；所述第四电平转换器的输出端与所述第四MOS管的栅极电连接；所述第一MOS管的源极接电源VDDH；所述第一MOS管的漏极与所述第二MOS管的漏极电连接；所述第二MOS管的栅极输入所述液晶驱动方波信号，所述第二MOS管的源极与所述第三MOS管的源极电连接，所述第三MOS管的漏极与所述第四MOS管的漏极电连接，所述第四MOS管的源极接电源VSSH；所述第一MOS管的漏极与所述第二MOS管的漏极的连接结点作为所述电平转换及选通模块的第一输出端，所述第三MOS管的漏极与所述第四MOS管的漏极的连接结点作为所述电平转换及选通模块的第二输出端。本方案中，通过不同的电平转换器转换获得不同幅值的电压，进而控制对应的MOS管的开关，选择相应的电压输出提供给并联的高压MUX模块。其中，第一输出端输出的电压VH和第二输出端输出的电压VL是通过第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管及第四MOS管这四个MOS管切换VDDH、VSSH和GND电压而得到的。VH和VL会随着输入的液晶驱动方波信号同步上下跳动，但VH和VL之间的差值不会变。优选地，所述高压MUX模块包括：第一电阻、第二电阻、第一电容、第二电容、第五MOS管、第六MOS管、及第一钳位二极管、第二钳位二极管；其中：所述第一电阻、所述第一电容、所述第二电容及所述第二电阻依次串联；所述第一钳位二极管与所述第一电阻并联，所述第五MOS管的源极与所述第一钳位二极管的负极端电连接；所述第五MOS管的栅极与所述第一钳位二极管的正极端电连接；所述第二钳位二极管与所述第二电阻并联，所述第六MOS管的源极与所述第二钳位二极管的正极端电连接；所述第六MOS管的栅极与所述第二钳位二极管的负极端电连接，所述第六MOS管的漏极与所述第五MOS管的漏极电连接；所述第一电容和所述第二电容的连接结点作为输入端接收所述高压MUX模块的逻辑输入控制信号；所述第五MOS管的源极与所述电压转换及选通电路的第一输出端电连接，所述第六MOS管的源极与所述电压转换及选通电路的第二输出端电连接；所述第五MOS管的漏极与所述第六MOS管的漏极的连接结点作为所述MUX模块的输出端，输出对应的驱动控制信号。优选地，所述第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管及第四MOS管均为LDMOS管。优选地，所述第五MOS管和所述第六MOS管均为LDMOS管。优选地，所述第一MOS管和所述第三MOS管均为PMOS管；所述第二MOS管和所述第四MOS管均为NMOS管。优选地，所述第五MOS管为PMOS管，所述第六MOS管为NMOS管。优选地，所述高压MUX模块通过BCD工艺实现。BCD是一种单片集成工艺技术。1986年由意法半导体(ST)公司率先研制成功，这种技术能够在同一芯片上制作双极管bipolar，CMOS和DMOS器件，称为BCD工艺。本实用新型相比于传统的用于点阵液晶驱动芯片的电压切换电路，电路结构更简单，功耗更低。此外，本实用新型的电压切换电路可以使用更为通用的BCD制造工艺平台，而传统电路结构必需使用专用的HVCMOS工艺平台，这样可以使得研发周期缩短，费用降低。附图说明为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为现有技术中用于点阵液晶驱动芯片的电压切换电路示意图；图2为现有技术中MUX_unit模块内部电路结构图；图3为现有技术中经典的电平转换结构示意图；图4为本实用新型用于点阵液晶驱动芯片的电压切换电路实施例示意图；图5为本实用新型用于点阵液晶驱动芯片的电压切换电路另一实施例电路连接图；图6为第一电平转换器的一种电路连接图；图7为第三电平转换器的一种电路连接图；图8为第四电平转换器的一种电路连接图；图9为高压MUX模块的内部电路结构图；图10为本实用新型用于点阵液晶驱动芯片的电压切换电路的各电路级功能验证波形图。具体实施方式为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部份实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。本实用新型公开了一种用于点阵液晶驱动芯片的电压切换电路，实施例如图4所示，包括：电平转换及选通模块100，及与所述电平转换及选通模块100电连接的若干高压MUX模块200；所述若干高压MUX模块200并联；其中：所述电平转换及选通模块100，用于将输入的液晶驱动方波信号转换为不同幅值的输出电压，并选通不同幅值的输出电压提供给所述若干高压MUX模块200；所述高压MUX模块200，用于在所述电平转换及选通模块100提供的输出电压下，根据输入的对应的逻辑控制信号D[n]，生成相应的驱动控制信号COMn。本实施例中若干高压MUX模块200共同采用电平转换及选通模块100提供的电压，再根据其输入的逻辑控制信号D[n]来生成对应的驱动控制信息COMn，通过所有的驱动控制信号COM0～COMn选中点阵液晶中的COM(列)。比如，64*8分辨率的点阵屏，对应有8个COM，对应芯片内部就有8个高压MUX模块，如果采用本实施例的电压切换电路获取到COM0～COM8为00010000；那么就说明选中了第4个COM，也就是第4列。相比现有技术，本实用新型共用电平转换及选通模块，从而简化了电路结构，降低了功耗。本实用新型的另一实施例，如图5所示，在上述实施例的基础上，所述电平转换及选通模块包括：第一电平转换器110、第三电平转换器120、第四电平转换器130，及第一MOS管M1、第二MOS管M2、第三MOS管M3和第四MOS管M4；其中：所述第一电平转换器110、所述第三电平转换器120及所述第四电平转换器130的输入端输入所述液晶驱动方波信号Frame；所述第一电平转换器110的输出端OUT1与所述第一MOS管M1的栅极电连接；所述第三电平转换器120的输出端OUT3与所述第三MOS管M3的栅极电连接；所述第四电平转换器130的输出端OUT4与所述第四MOS管M4的栅极电连接；所述第一MOS管M1的源极接电源VDDH；所述第一MOS管M1的漏极与所述第二MOS管M2的漏极电连接；所述第二MOS管M2的栅极输入所述液晶驱动方波信号Frame，所述第二MOS管M2的源极与所述第三MOS管M3的源极电连接，所述第三MOS管M3的漏极与所述第四MOS管M4的漏极电连接，所述第四MOS管M4的源极接电源VSSH；所述第一MOS管M1的漏极与所述第二MOS管M2的漏极的连接结点作为所述电平转换及选通模块的第一输出端，所述第三MOS管M3的漏极与所述第四MOS管M4的漏极的连接结点作为所述电平转换及选通模块的第二输出端。较佳的，所述第一MOS管M1和所述第三MOS管M3均为PMOS管；所述第二MOS管M2和所述第四MOS管M4均为NMOS管。较佳的，所述第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管及第四MOS管均为LDMOS管。液晶驱动方波信号，即Frame信号是LCD驱动波形中的帧信号，也被称为刷新率，一般为50Hz～100Hz左右的方波。本实施例中，第一电平转换器、第二电平转换器及第三电平转换器的输入都是Frame信号，范围都是GND～VDD，但是输出电平范围却不同。第二MOS管的输入直接是Frame信号，没有经过电平转换器来进行转换，因为第二MOS管所需要的电平就是GND～VDD，所以不需要电平转换器进行电压转换。关于电平转换器的内部结构，可以采用现有的各种电平转换器的电路结构来实现，也可以在现有技术的各电路结构上进行改进使得更为稳定地实现电压转换。较佳的，上述实施例中，第一电压转换器如图6所示，以第一电平转换器为例，第一电平转换器包括CMOS型的反相器112和转换电路111。在电压Vdd和GND之间给反相器112供电。转换电路111具有包括两个p沟道MOSFET晶体管P1和P2以及两个n沟道MOSFET晶体管N1和N2的锁存器结构。晶体管P1和P2具有接收工作电压VDDH的源极端子。晶体管N1和N2具有分别连接到晶体管P1和P2漏极端子的对应漏极端子。晶体管P1的栅极端子连接至晶体管P2的漏极端子，其向对应的字线提供输出信号OUT1；晶体管P2的栅极端子连接至晶体管P1的漏极端子。晶体管N1和N2具有接收参考电压GND的源极端子。晶体管P1的源极端子和漏极端子之间连接一个钳位二极管D11，同样，晶体管P2的源极端子和漏极端子之间也连接一个钳位二极管D12。反相器112接收液晶驱动方波信号信号Frame，并且向转换电路111提供对应的互补选择信号Frame#。晶体管N1的栅极端子直接接收选择信号Frame。晶体管N2具有从反相器收互补信号Frame#的栅极端子。本实施例中的电平转换器的内部结构与现有技术的电平转换器的经典结构略有不同，主要差别在于电源地的接法不同，并增加了一对钳位二极管。钳位二极管是一个非线性器件，其主要功能就是将两端电压差限制在0～VDD之间。如果OUT1的电压比VDDH低得超过VDD时，二极管D2就会打开，将OUT1的电压保持在VDDH-VDD值附近，而不会更低；如果OUT1电压在VDDH-VDD～VDDH之间的话，二极管D2就等效断开，从而对电路无影响；如果OUT1比VDDH还高的话，二极管D2又会起作用了，将电平拉到VDDH附近。第三电平转换器和第四电平转换器跟第一电平转换器的原理基本是一样的，具体的第三电平转换器内部电路结构如图7所示，第四电平转换器的内部电路结构如图8所示，其与第一电平转换器的主要的差别在于，NMOS管和PMOS颠倒互换，另外，接的电源电压不同，输出电压范围也不同。第三电平转换器的输出OUT3电压范围为：GND-VDD～GND；第四电平转换器的输出OUT4电压范围为：VSSH～VSSH+VDD。例如，VDDH＝10V，VDD＝3V，GND＝0V，VSSH＝-10V；则第一电平转换器输出电压范围为：7V～10V；第三电平转换器输出电压范围为：-3V～0V；第四电平转换器输出电压范围为：-10V～-7V。如图5所示，电平转换及选通模块中，当所述液晶驱动方波信号Frame为低电平时，通过所述第一电平转换电路为所述第一MOS管M1提供的输入电压为VDDH-VDD(VDDH-VDD>GND)，所述第一MOS管M1导通；所述第二MOS管M2的输入电压为GND，所述第二MOS管M2断开；通过所述第三电平转换器120为所述第三MOS管M3提供的输入电压为GND-VDD，所述第三MOS管M3导通；通过所述第四电平转换器130为所述第四MOS管M4提供的输入电压为VSSH，所述第四MOS管M4断开；所述电平转换及选通模块的第一输出端，输出的电压VH的电压值为VDDH；所述电平转换及选通模块的第二输出端，输出的电压VL的电压值为GND；当所述当所述液晶驱动方波信号Frame为高电平时，通过所述第一电平转换器110为所述第一MOS管M1提供的输入电压为VDDH，所述第一MOS管M1断开；所述第二MOS管M2的输入电压为VDD，所述第二MOS管M2闭合；通过所述第三电平转换器120为所述第三MOS管M3提供的输入电压为GND，所述第三MOS管M3断开；通过所述第四电平转换器130为所述第四MOS管M4提供的输入电压为VSSH+VDD，所述第四MOS管M4闭合；所述电平转换及选通模块的第一输出端，输出的电压VH的电压值为GND；所述电平转换及选通模块的第二输出端，输出的电压VL的电压值为VSSH。显然，VH和VL的电压由第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管和第四MOS管切换VDDH、VSSH和GND电压得到的。综上，Frame的逻辑状态与M1～M4、VH、VL的关系如下表所示，VH和VL会随着Frame信号同步上下跳动，同时保持VH和VL之间的差值不变。表1Frame的逻辑状态与电平转换及选通模块内部状态关系表FrameM1M2M3M4VHVL0闭合断开闭合断开VDDHGND1断开闭合断开闭合GNDVSSH上述任一实施例中，所述高压MUX模块可采用如图9所示电路结构，具体的，所述高压MUX模块包括：第一电阻R1、第二电阻R2、第一电容C1、第二电容C2、第五MOS管M5、第六MOS管M6、及第一钳位二极管D1、第二钳位二极管D2；其中：述第一电阻R1、所述第一电容C1、所述第二电容C2及所述第二电阻R2依次串联；所述第一钳位二极管D1与所述第一电阻R1并联，所述第五MOS管M5的源极与所述第一钳位二极管D1的负极端电连接；所述第五MOS管M5的栅极与所述第一钳位二极管D1的正极端电连接；所述第二钳位二极管D2与所述第二电阻R2并联，所述第六MOS管M6的源极与所述第二钳位二极管D2的正极端电连接；所述第六MOS管M6的栅极与所述第二钳位二极管D2的负极端电连接，所述第六MOS管M6的漏极与所述第五MOS管M5的漏极电连接；所述第一电容C1和所述第二电容C2的连接结点作为输入端接收所述高压MUX模块的逻辑输入控制信号；所述第五MOS管M5的源极与所述电压转换及选通电路的第一输出端电连接，所述第六MOS管M6的源极与所述电压转换及选通电路的第二输出端电连接；所述第五MOS管M5的漏极与所述第六MOS管M6的漏极的连接结点作为所述MUX模块的输出端，输出对应的驱动控制信号。较佳的，所述第五MOS管M5为PMOS管，所述第六MOS管M6为NMOS管。具体的，COM控制信号D[n]直接进入到高压MUX模块中，因为是通过第一电容C1和第二电容C2进行了隔离，所以不需要额外的电平转换了，直接可以控制第五MOS管M5和第六MOS管M6。由于有第一电阻R1和第二电阻R2的存在，所以节点g1和g2的初始状态会被分别拉到VH和VL，保持第五MOS管M5和第六MOS管M6都断开的状态。D[n]的初始状态也为GND，当开始工作时，D[n]从GND突然上升到VDD，通过第一电容C1和第二C2耦合的作用，g1和g2也都会突然上升，因为有第一钳位二极管D1和第二钳位二极管D2的钳位作用，g1节点不能超过VH，所以被第一钳位二极管D1一直钳位在VH附近，而同时g2则可以上升到VL+VDD，正好处于第二钳位二极管D2钳位的范围以内。所以此时的状态就是第五MOS管M5关闭，第六MOS管M6打开，COMn输出VL电压。接下来，D[n]信号再从高电平下降到地电平时，类似的，g1和g2也会突然下降，g1从之前的VH下降到VH-VDD，而g2从之前的VL+VDD下降到VL，g1和g2电位都在二极管钳位范围以内，所以钳位二极管对g1和g2节点电压没有影响。此时第五MOS管M5打开，第六MOS管M6闭合，COM输出VH电压。电容耦合的缺点是g1和g2控制信号只能保持一小段时间，超过时间后g1和g2就会被第一电阻R1和第二电阻R2分别拉到VH和VL。所以需要通过设置合适的RC取值，使得在一个Frame频率信号能够保持住。图10示出了一个简单的整体电路级功能验证波形图。LCD的COM驱动波形有一定的特殊性和规律性，Frame信号控制着整个驱动波形的极性，如上面所述，当Frame为低电平时，VH和VL分别为VDDH和GND，此时数字信号D[n](图中以D0和D1作为举例)默认为高电平，然后依次从D0到Dn变成低电平，相对应的COM输出默认为低电平，当对应的Dn变低时，对应的COM变高一下，依次类推。当Frame信号为高电平时，VH和VL分别为GND和VSSH，而D0～Dn默认为低电平，COM默认输出为GND，当Dn变高时，对应的COM变低一下。较佳的，高压MUX模块可采用BCD工艺实现，高压BCD工艺主要是针对电源管理类芯片的应用，包含普通低压CMOS器件以外，还具有漏极耐高压的LDMOS(轻掺杂漏MOS)管。LDMOS的特点是其Vgs和普通CMOS器件耐压一样，但漏极Vds可以耐较高的电压，并且其耐压值可以通过版图尺寸来调节，而与工艺层次、工序、掺杂浓度都无关，这样就使得多种耐压器件都可以在同一个工艺中实现，无需去为了不同耐压而定制不同的工艺。高压MUX模块中的第五MOS管、第六MOS管均可采用LDMOS管。相比于传统的用于点阵液晶驱动芯片的电压切换电路，本专利的结构更简单，功耗更低，并且可以使用更为通用的BCD制造工艺平台，而传统电路结构必需使用专用的HVCMOS工艺平台。BCD是一种单片集成工艺技术。1986年由意法半导体(ST)公司率先研制成功，这种技术能够在同一芯片上制作双极管bipolar，CMOS和DMOS器件，称为BCD工艺。BCD工艺把双极器件和COMS器件同时制作在同一芯片上，综合了双极器件高跨导、强负载驱动能力和CMOS集成度高、低功耗的优点，使其互相取长补短，发挥各自的优点。更为重要的，他集成了DMOS功率器件，DMOS可以在开关模式下工作，功耗极低。不需要要昂贵的封装和冷却系统就可以将大功率传递给负载，低功耗是BCD工艺的一个主要优点之一，整合过的BCD工艺制程，可大幅降低功率损耗，提高系统性能，节省电量的封装费用，并具有更好的可靠性。尽管已描述了本实用新型的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本实用新型范围的所有变更和修改。显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。当前第1页1 2 3