專利名稱：高效液晶顯示器驅(qū)動(dòng)電壓發(fā)生電路及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種驅(qū)動(dòng)液晶顯示器(LCD)用的集成電路，具體涉及用于產(chǎn)生LCD驅(qū)動(dòng)集成電路(稱之為LCD驅(qū)動(dòng)器IC)中的驅(qū)動(dòng)電壓的電路。
背景技術(shù)：
LCD是手提式電腦和個(gè)人數(shù)字助理之類的便攜式通信裝置或者家用電器中使用的顯示裝置。LCD利用了透光率會根據(jù)施加在液晶板兩端的電壓值而變化的原理來顯示數(shù)據(jù)?，F(xiàn)在一般有兩類LCD，即STN(超扭轉(zhuǎn)向列)-LCD和TFT(薄膜晶體管)-LCD。驅(qū)動(dòng)這些LCD的方法是不同的。
LCD驅(qū)動(dòng)器IC是用于產(chǎn)生在LCD液晶板上顯示數(shù)據(jù)所需的驅(qū)動(dòng)電壓的IC。一般來說，在液晶板兩端都有可施加電壓的電極。位于液晶板一端的電極被稱為公共電極，而位于液晶板另一端的電極被稱為線段電極。輸入到公共電極的電壓被稱為公共電壓，而輸入到線段電極的電壓被稱為線段電壓。
LCD驅(qū)動(dòng)器IC被設(shè)計(jì)成能接收要在LCD上顯示的字符或圖象，將字符或圖象的數(shù)據(jù)切換成線段電壓和公共電壓，然后將切換后的電壓施加到液晶板上顯示。
一般來說，會有六個(gè)電平的驅(qū)動(dòng)電壓輸入LCD板的公共電極和線段電極。由驅(qū)動(dòng)電壓發(fā)生電路產(chǎn)生這六個(gè)電平的驅(qū)動(dòng)電壓。重要的是以高效、低能耗產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)電壓。
圖1是表示現(xiàn)有LCD驅(qū)動(dòng)器IC的驅(qū)動(dòng)電壓發(fā)生電路的方框圖。圖1中的電路是用于傳統(tǒng)STN-LCD驅(qū)動(dòng)器IC的電路。傳統(tǒng)的LCD驅(qū)動(dòng)電壓發(fā)生電路100包括DC-DC變換器110，分壓器120和振蕩器130。DC-DC變換器110是被稱為增壓器(booster)的電路，它通過將接收的輸入電壓VCI放大預(yù)定量而產(chǎn)生第一驅(qū)動(dòng)電壓V0。第一驅(qū)動(dòng)電壓V0是驅(qū)動(dòng)LCD板140所需的高電壓。
DC-DC變換器110基本上通過切換和借助電荷的注入(pumping)為電容器充入電荷來實(shí)現(xiàn)增壓。將一定周期的時(shí)鐘信號CK用作進(jìn)行切換所需的切換信號。該時(shí)鐘信號CK在振蕩器130中產(chǎn)生。由分壓器120對DC-DC變換器110產(chǎn)生的第一驅(qū)動(dòng)電壓V0進(jìn)行分壓，然后將其作為第二到第五驅(qū)動(dòng)電壓V1-V4輸出。
在驅(qū)動(dòng)LCD板140時(shí)，板中的能量或電流消耗根據(jù)顯示模式而變化，于是第一驅(qū)動(dòng)電壓V0的電平也改變。換句話說，如果板的電流消耗很低，就能維持第一驅(qū)動(dòng)電壓V0的電平。但是，如果板的電流消耗很高，就能使第一驅(qū)動(dòng)電壓V0的電平降低很多。
正如上面所述，如果電流消耗根據(jù)顯示模式而變化，并且第一驅(qū)動(dòng)電壓V0的電平也根據(jù)電流消耗而變化，那么顯示器的亮度也將根據(jù)顯示模式而變化。由于第二到第五驅(qū)動(dòng)電壓V1-V4是基于第一驅(qū)動(dòng)電壓V0產(chǎn)生的，因此重要的是將第一驅(qū)動(dòng)電壓V0增壓到某一電平。
但是，如果DC-DC變換器110利用了頻率固定的時(shí)鐘信號CK，就象利用了圖1所示的傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)電壓發(fā)生電路100的情況那樣，此時(shí)就不能有效增壓。增壓器的效率受功率消耗和增壓效率影響。即，優(yōu)選的是利用能耗低、增壓效率高的DC-DC變換器。
要注意的是，將增壓效率、即第一驅(qū)動(dòng)電壓V0的目標(biāo)值與第一驅(qū)動(dòng)電壓V0的比值表示為百分比。即，如果第一驅(qū)動(dòng)電壓的目標(biāo)值是10V，而第一驅(qū)動(dòng)電壓V0的電平降到8V，那么增壓效率就是80％。因此，不管LCD板140的負(fù)荷如何，都需要將第一驅(qū)動(dòng)電壓V0維持在預(yù)定電平，以提高增壓效率。
通常來說，如果LCD板140的電流消耗很低，就可以利用極低頻率的時(shí)鐘信號CK獲得足夠的增壓效率。另一方面，隨著LCD板140的電流消耗增大，需要增加時(shí)鐘信號CK的頻率來提高增壓效率。
但是，傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)電壓發(fā)生電路100都使用頻率固定的時(shí)鐘信號。如果LCD板140的電流消耗很低，DC-DC變換器100就會無謂地消耗電流。一般，如果時(shí)鐘信號CK的頻率很高，被DC-DC變換器110占用的電流也會增大。
另一方面，如果LCD板140的電流消耗非常高，就需要頻率相對高的時(shí)鐘信號CK。但是，傳統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)電壓發(fā)生電路100是利用頻率固定的時(shí)鐘信號進(jìn)行增壓，這就降低了第一驅(qū)動(dòng)電壓V0的電平。因此，顯示質(zhì)量也下降。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種LCD驅(qū)動(dòng)電壓發(fā)生電路，其中通過降低功率消耗、改進(jìn)增壓效率，從而不管LCD板的電流消耗增加與否，顯示質(zhì)量都不會下降。
本發(fā)明的另一目的是提供一種產(chǎn)生施加給LCD驅(qū)動(dòng)電壓發(fā)生電路的LCD驅(qū)動(dòng)電壓的方法。
為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的第一目的，提供了一種液晶顯示器(LCD)驅(qū)動(dòng)電壓發(fā)生電路。該電路包括DC-DC變換器，用以響應(yīng)時(shí)鐘信號對輸入電壓進(jìn)行增壓，從而提供增壓電壓，并將增壓電壓作為第一驅(qū)動(dòng)電壓輸出。壓控振蕩器產(chǎn)生一頻率響應(yīng)控制電壓的電平而變化的時(shí)鐘信號?？刂齐妷喊l(fā)生器響應(yīng)參考電壓與由第一驅(qū)動(dòng)電壓派生的反饋電壓之差，產(chǎn)生控制電壓。
在一個(gè)實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)電壓發(fā)生電路進(jìn)一步包括反饋分壓器，它通過將第一驅(qū)動(dòng)電壓分壓產(chǎn)生反饋電壓。驅(qū)動(dòng)電壓發(fā)生電路還包括比較器，它將反饋電壓與參考電壓進(jìn)行比較，產(chǎn)生起動(dòng)信號，DC-DC變換器再響應(yīng)該起動(dòng)信號工作。
控制電壓發(fā)生器還包括電壓放大器，它能將參考電壓與反饋電壓之間的差值放大。驅(qū)動(dòng)電壓發(fā)生電路還包括驅(qū)動(dòng)電壓分壓器，用以將第一驅(qū)動(dòng)電壓分壓成第二到第五分壓電壓，并隨第一驅(qū)動(dòng)電壓和接地電壓一起輸出該第二到第五驅(qū)動(dòng)電壓。
DC-DC變換器還包括至少一個(gè)第一切換開關(guān)，它響應(yīng)第一切換信號而動(dòng)作；至少一個(gè)第二切換開關(guān)，它們與第一切換開關(guān)串聯(lián)，響應(yīng)第二切換信號而動(dòng)作；至少一個(gè)第一電容器，它們連接在第一切換開關(guān)與時(shí)鐘信號的端子之間；以及至少一個(gè)第二電容器，它們連接在第二切換開關(guān)與時(shí)鐘信號的反相信號端子之間。
壓控振蕩器包括反相器鏈路，該電路包括多個(gè)串聯(lián)連接的反相器；多個(gè)電阻器，它們與多個(gè)反相器的輸出端子電連接，電阻器的阻值響應(yīng)控制電壓而變化；以及多個(gè)電容器，它們連接在多個(gè)電阻和電源地端(ground source)之間。多個(gè)電阻器每個(gè)都包括MOS晶體管，它將控制電壓施加給各MOS晶體管的柵極。
為了進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)第一目的，提供了一種液晶顯示器(LCD)驅(qū)動(dòng)電壓發(fā)生電路。該電路包括DC-DC變換器，用以響應(yīng)時(shí)鐘信號提供增壓電壓，并將增壓電壓作為第一驅(qū)動(dòng)電壓輸出。振蕩器產(chǎn)生時(shí)鐘信號。驅(qū)動(dòng)電壓分壓器將第一驅(qū)動(dòng)電壓分壓成多個(gè)經(jīng)分壓的驅(qū)動(dòng)電壓，這些電壓的電壓電平低于第一驅(qū)動(dòng)電壓的電壓電平，并輸出第一驅(qū)動(dòng)電壓和多個(gè)經(jīng)分壓的驅(qū)動(dòng)電壓。時(shí)鐘信號的頻率根據(jù)與第一驅(qū)動(dòng)電壓和多個(gè)經(jīng)分壓的驅(qū)動(dòng)電壓相連接的負(fù)載而變化。
在一個(gè)實(shí)施例中，時(shí)鐘信號的頻率隨負(fù)載增加而增加。
驅(qū)動(dòng)電壓發(fā)生電路還包括控制電壓發(fā)生器，用以根據(jù)參考電壓與基于第一驅(qū)動(dòng)電壓產(chǎn)生的反饋電壓之差產(chǎn)生與負(fù)載相關(guān)的控制電壓。振蕩器包括壓控振蕩器，它產(chǎn)生一頻率響應(yīng)控制電壓的電平而變化的時(shí)鐘信號?？刂齐妷弘S反饋電壓與參考電壓之間的差值增大而增大。DC-DC變換器再響應(yīng)起動(dòng)信號而工作。如果反饋電壓低于參考電壓，電路就激勵(lì)該起動(dòng)信號。
為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的第二目的，提供了一種產(chǎn)生LCD驅(qū)動(dòng)電壓的方法。響應(yīng)時(shí)鐘信號對輸入信號進(jìn)行增壓，將增壓電壓作為第一驅(qū)動(dòng)電壓輸出。將第一驅(qū)動(dòng)電壓分壓成多個(gè)電平低于第一驅(qū)動(dòng)電壓電平的經(jīng)分壓的驅(qū)動(dòng)電壓，輸出第一驅(qū)動(dòng)電壓和多個(gè)經(jīng)分壓的驅(qū)動(dòng)電壓。響應(yīng)與第一驅(qū)動(dòng)電壓和多個(gè)經(jīng)分壓的驅(qū)動(dòng)電壓相連接的負(fù)載而改變時(shí)鐘信號的頻率。
時(shí)鐘信號的頻率優(yōu)選隨負(fù)載增加而增加。改變時(shí)鐘信號頻率的步驟包括通過對第一驅(qū)動(dòng)電壓進(jìn)行分壓產(chǎn)生反饋信號；利用參考電壓與反饋電壓之差產(chǎn)生與負(fù)載相關(guān)的控制電壓；以及響應(yīng)控制電壓而改變時(shí)鐘信號的頻率。


通過參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，將使本發(fā)明的上述目的和優(yōu)點(diǎn)變得更加顯明，其中圖1是用于產(chǎn)生LCD驅(qū)動(dòng)器IC的驅(qū)動(dòng)電壓的傳統(tǒng)電路方框圖。
圖2是表示依照本發(fā)明，依據(jù)不同頻率的時(shí)鐘信號時(shí)LCD板消耗電流量的增壓效率的曲線圖。
圖3是表示依據(jù)LCD板電流消耗量的第一驅(qū)動(dòng)電壓理想水平的示意圖。
圖4是表示依照本發(fā)明實(shí)施例的LCD驅(qū)動(dòng)電壓發(fā)生電路的方框圖。
圖5是依照本發(fā)明實(shí)施例的LCD驅(qū)動(dòng)電壓發(fā)生電路的詳盡示意圖；圖6是表示圖4所示DC-DC變換器的詳細(xì)結(jié)構(gòu)的電路圖；圖7是表示圖4所示壓控振蕩器的詳細(xì)結(jié)構(gòu)的電路圖；圖8是圖5所示電壓放大器的特性曲線圖；圖9是圖4所示壓控振蕩器的特性曲線圖；圖10是圖4所示驅(qū)動(dòng)電壓發(fā)生電路中增壓效率相對時(shí)鐘信號頻率的特性曲線圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在將參照示出了本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的附圖來更詳細(xì)地描述本發(fā)明。不同附圖中的相似參考數(shù)字指相似元件。
首先描述增壓效率與用于增壓的時(shí)鐘信號的頻率之間的關(guān)系。在此將時(shí)鐘信號頻率稱為“增壓頻率”。
圖2是表示依據(jù)時(shí)鐘信號頻率FCK的增壓效率與LCD板電流消耗ILOAD之間關(guān)系的曲線圖。參照圖2，如果LCD板ILOAD的電流消耗增加，不管時(shí)鐘信號頻率FCK的值如何，增壓效率都會下降。但是，如果時(shí)鐘信號的頻率FCK為390KHz，那么由于電流消耗ILOAD的增加而對增壓效率產(chǎn)生的影響將比時(shí)鐘信號頻率FCK為230KHz時(shí)的情況小得多。換句話說，如果時(shí)鐘信號的頻率為230KHz，那么第一驅(qū)動(dòng)電壓V0的電平將因電流消耗ILOAD的增加而下降很多。相反，如果時(shí)鐘信號的頻率為390KHz，第一驅(qū)動(dòng)電壓V0的電平將隨電流消耗量的增加而下降較小的量。于是，在LCD板的電流消耗ILOAD很高時(shí)，通過提高增壓頻率FCK可以提高增壓效率。
另一方面，在LCD板的電流消耗ILOAD非常低時(shí)，提高增壓頻率FCK不會對增壓效率產(chǎn)生很大影響。要注意的是，由圖2實(shí)驗(yàn)結(jié)果所示的增壓效率和功率消耗看出，根據(jù)LCD板的電流消耗ILOAD改變增壓頻率FCK是很有效的。
于是，當(dāng)LCD板的負(fù)荷改變時(shí)，可根據(jù)LCD板的負(fù)荷(即電流消耗)而將增壓頻率變?yōu)樽罴杨l率，以維持驅(qū)動(dòng)電壓的電平。優(yōu)選的是，如圖3所示，盡管電流消耗改變，增壓效率也不降低，而第一驅(qū)動(dòng)電壓V0的電平仍維持在一定電平。
圖4是依照本發(fā)明實(shí)施例的LCD驅(qū)動(dòng)電壓發(fā)生電路200的方框圖。參照圖4，依照本發(fā)明實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)電壓發(fā)生電路200包括DC-DC變換器210，驅(qū)動(dòng)電壓分壓器220，反饋分壓器230，參考電壓發(fā)生器240，比較器250，控制電壓發(fā)生器260以及壓控振蕩器270。
DC-DC變換器210接收輸入電壓VCI，對輸入電壓VCI進(jìn)行增壓，從而產(chǎn)生第一驅(qū)動(dòng)電壓V0。DC-DC變換器210僅在被起動(dòng)信號EN起動(dòng)時(shí)才響應(yīng)時(shí)鐘信號，通過注入電荷對輸入電壓VCI進(jìn)行增壓。DC-DC變換器210將輸入電壓VCI增大，使其成為比VCI大預(yù)定倍數(shù)的電壓。(在此稱之為“增壓倍數(shù)”)例如，如果將DC-DC變換器210配置成輸入電壓為3V，增壓倍數(shù)為4，它能產(chǎn)生的最大第一驅(qū)動(dòng)電壓V0為12V。如果LCD板需要的第一驅(qū)動(dòng)電壓V0是9V，該電壓低于第一驅(qū)動(dòng)電壓V0的最大電壓12V，由于驅(qū)動(dòng)LCD板所需的高電壓僅為9V，因此就不必將驅(qū)動(dòng)電壓增到12V。于是，如果第一驅(qū)動(dòng)電壓V0達(dá)到目標(biāo)值9V，為了避免不必要的功率消耗，期望的是停止第一驅(qū)動(dòng)電壓V0的增壓。
如上所述，將DC-DC變換器210配置成只在第一驅(qū)動(dòng)電壓V0低于目標(biāo)值時(shí)，才響應(yīng)起動(dòng)信號EN的激勵(lì)而工作，由此對輸入電壓VCI進(jìn)行增壓。
比較器250將反饋電壓VFB與參考電壓VREF進(jìn)行比較，產(chǎn)生控制DC-DC變換器210進(jìn)行增壓的起動(dòng)信號EN。即，如果反映第一驅(qū)動(dòng)電壓V0的反饋電壓VFB小于參考電壓VREF，比較器250就產(chǎn)生被激勵(lì)的起動(dòng)信號EN。然后將起動(dòng)信號EN作為輸入提供給DC-DC變換器210，并以此控制變換器210的工作。優(yōu)選的是反饋電壓分壓器230通過驅(qū)動(dòng)第一驅(qū)動(dòng)電壓V0產(chǎn)生反饋電壓VFB。
DC-DC變換器210進(jìn)行增壓所需的時(shí)鐘信號CK是從壓控振蕩器270輸出的。壓控振蕩器270產(chǎn)生一頻率根據(jù)控制電壓VCON的電平而變化的時(shí)鐘信號CK。控制電壓VCON的電平根據(jù)反映第一驅(qū)動(dòng)電壓V0的反饋電壓VFB與參考電壓之間的差值而變化。
反饋分壓器230對第一驅(qū)動(dòng)電壓V0進(jìn)行分壓，產(chǎn)生反饋電壓VFB。即，反饋分壓器230對第一驅(qū)動(dòng)電壓V0進(jìn)行分壓，產(chǎn)生反饋電壓VFB，將它提供給比較器250和控制電壓發(fā)生器260。
參考電壓發(fā)生器240產(chǎn)生輸入比較器250和控制電壓發(fā)生器260的參考電壓VREF。優(yōu)選的是將參考電壓發(fā)生器240設(shè)計(jì)成對功率、電壓、溫度等的波動(dòng)不敏感。
驅(qū)動(dòng)電壓分壓器220接收第一驅(qū)動(dòng)電壓V0，對它進(jìn)行分壓，輸出第二到第五分壓電壓V1-V4。第一到第五分壓電壓V0-V4和接地電壓VSS輸入LCD板中，用以驅(qū)動(dòng)LCD板。
圖5是依照本發(fā)明實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)電壓發(fā)生電路200的詳細(xì)示意方框圖。圖6是DC-DC變換器210的示意性方框圖。參照圖5，驅(qū)動(dòng)電壓分壓器220包括第一到第五分壓電阻R1-R5和第一到第四電壓輸出器221-224。第一到第五分壓電阻R1-R5串聯(lián)連接在第一驅(qū)動(dòng)電壓V0一接地電壓VSS之間。第一分壓電阻R1位于第一驅(qū)動(dòng)電壓V0與第一節(jié)點(diǎn)N1之間，第二分壓電阻R2設(shè)置在第一節(jié)點(diǎn)N1與第二節(jié)點(diǎn)N2之間，第三分壓電阻R3設(shè)置在第二節(jié)點(diǎn)N2與第三節(jié)點(diǎn)N3之間，第四分壓電阻R4設(shè)置在第三節(jié)點(diǎn)N3與第四節(jié)點(diǎn)N4之間，第五分壓電阻R5設(shè)置在第四節(jié)點(diǎn)N4與接地電壓VSS之間。N1-N4中每個(gè)節(jié)點(diǎn)的電壓都作為第二到第五驅(qū)動(dòng)電壓V1-V4通過電壓輸出器221-224輸出。
于是，第二到第五驅(qū)動(dòng)電壓V1-V4變?yōu)殡娖浇橛诘谝或?qū)動(dòng)電壓V0和接地電壓VSS之間的電壓。反饋分壓器230包括兩個(gè)分壓電阻Ra和Rb。由反饋分壓器230產(chǎn)生的反饋電壓VFB由分壓電阻Ra與Rb的比值和第一驅(qū)動(dòng)電壓V0決定。優(yōu)選的是，這樣設(shè)置分壓電阻Ra和Rb的值如果第一驅(qū)動(dòng)電壓是預(yù)定目標(biāo)值，反饋電壓VFB與參考電壓VRFE相同。
利用運(yùn)算放大器配備參考電壓發(fā)生器240，所述運(yùn)算放大器能通過正(+)端子接收偏壓VBIAS，通過負(fù)端子(-)接收反饋電壓。第二反饋電壓是通過利用兩個(gè)電阻器R6和R7對參考電壓VREF進(jìn)行分壓而產(chǎn)生的。
比較器250通過正(+)端子接收反饋電壓VFB，通過負(fù)(-)端子接收參考電壓VREF。如果反饋電壓VFB高于參考電壓VREF，就輸出高電平起動(dòng)信號EN，如果反饋電壓VFB低于參考電壓VREF，就輸出低電平起動(dòng)信號EN。DC-DC變換器210響應(yīng)低電平的起動(dòng)信號EN對電壓V0實(shí)施增壓操作。
于是，如果反饋電壓VFB低于參考電壓VREF，比較器250產(chǎn)生能起動(dòng)DC-DC變換器210的起動(dòng)信號EN。低于參考電壓VREF的反饋電壓VFB表示第一驅(qū)動(dòng)電壓V0低于理想目標(biāo)值。因此，如果第一驅(qū)動(dòng)電壓V0低于目標(biāo)值，就致使起動(dòng)信號EN變到低電平。于是，第一驅(qū)動(dòng)電壓V0由于DC-DC變換器210進(jìn)行的增壓而增大。如果DC-DC變換器210的輸出高于目標(biāo)值，反饋電壓VFB就會高于參考電壓VREF。因此，就會禁止起動(dòng)信號EN，從而使DC-DC變換器210的增壓終止。
控制電壓發(fā)生器260包括電壓放大器261、兩個(gè)緩沖器262a和262b。緩沖器262a和262b分別對參考電壓VREF和反饋電壓VFB進(jìn)行緩沖。電壓放大器261產(chǎn)生與參考電壓和反饋電壓VFB的差值成比例的電壓。于是，如果反饋電壓VFB低于參考電壓VREF，就會產(chǎn)生較高電平的控制電壓VCON，而如果反饋電壓VFB高于參考電壓VREF，就產(chǎn)生較低電平的控制電壓VCON。反饋電壓VFB低于參考電壓VREF表示第一驅(qū)動(dòng)電壓V0低于目標(biāo)值。另外，如果第一驅(qū)動(dòng)電壓V0低于目標(biāo)值，就表示LCD板中存在很大負(fù)載。
可將電壓放大器261配置成運(yùn)算放大器，用以通過正(+)端子接收參考電壓VREF，通過負(fù)(-)端子接收反饋電壓VFB。由電壓放大器261輸出的控制電壓VCON輸入到壓控振蕩器270。壓控振蕩器270產(chǎn)生一頻率根據(jù)輸入的控制電壓VCON的電平變化的時(shí)鐘信號CK。即，如果控制電壓VCON的電平較高，就會產(chǎn)生較高頻率的時(shí)鐘信號。如果控制電壓VCON的電平較低，就產(chǎn)生頻率較低的時(shí)鐘信號。壓控振蕩器270的詳細(xì)結(jié)構(gòu)示于圖7中。
圖6是DC-DC變換器210的實(shí)施例的詳細(xì)示意圖。但是，本發(fā)明的DC-DC變換器210并不限于圖6的實(shí)施例，而是它可以采取多種適宜形式中的任何一種。DC-DC變換器210至少包括一個(gè)切換開關(guān)和電容器。在該實(shí)施例中，DC-DC變換器210包括四個(gè)切換開關(guān)和四個(gè)電容器。DC-DC變換器210中包含的四個(gè)切換開關(guān)被稱為第一到第四切換開關(guān)S1-S4，而四個(gè)電容器被稱為第一到第四電容器CC1-CC4。
在一個(gè)實(shí)施例中，第一到第四切換開關(guān)S1-S4是MOS晶體管，用以通過柵極接收切換信號，在圖6中，將第一到第四切換開關(guān)S1-S4配置成PMOS晶體管。第一到第四切換開關(guān)S1-S4串聯(lián)接在輸入電壓VCI端子和輸出電壓端子(即，第一驅(qū)動(dòng)電壓V0)之間。另外，第一到第四切換開關(guān)S1-S4的輸出端子與第一到第四電容器CC1-CC4相接。
第一和第三切換開關(guān)S1和S3接收時(shí)鐘信號CK作為切換信號，而第二和第四切換開關(guān)S2和S4接收反相時(shí)鐘信號CKB作為切換信號。另外，第一和第三電容器CC1和CC3的對側(cè)端子接收時(shí)鐘信號CK，第二電容器CC2接收反相時(shí)鐘信號CKB。優(yōu)選的是，時(shí)鐘信號CK是在接地電壓VSS和輸入電壓VCI電平之間波動(dòng)的信號。
通過這種方式，第一切換節(jié)點(diǎn)211的電壓電平在輸入電壓VCI的電平和兩倍輸入電壓電平2VCI之間波動(dòng)，第二切換節(jié)點(diǎn)212處的電壓電平在兩倍輸入電壓電平2VCI和三倍輸入電壓電平3VCI之間波動(dòng)，而第三切換節(jié)點(diǎn)213的電壓電平在三倍輸入電壓3VCI和四倍輸入電壓4VCI之間波動(dòng)。于是，第一驅(qū)動(dòng)電壓V0的電平幾乎是輸入電壓VCI的三倍。即，將圖6中的DC-DC變換器210設(shè)計(jì)成能將電壓增大三倍。
增壓倍數(shù)可根據(jù)級數(shù)而改變。在此，級數(shù)由與時(shí)鐘信號CK或反相時(shí)鐘信號CKB相連的電容器的數(shù)目決定。圖6中級數(shù)為3。
圖7是圖4所示壓控振蕩器實(shí)施例的示意圖。存在多種不同方式體現(xiàn)壓控振蕩器。所示實(shí)施例包括環(huán)形振蕩器，其中利用電阻值隨施加電壓變化的電阻器，可改變反相器鏈路輸出節(jié)點(diǎn)中的有效電容值。
參照圖7，壓控振蕩器270包括反相器鏈路，其包括多個(gè)串聯(lián)連接的反相器271、272、和273；與每個(gè)反相器的輸出節(jié)點(diǎn)相連的多個(gè)電阻器RM1、RM2和RM3；以及分別設(shè)置在電阻器RM1、RM2和RM3與接地電壓之間的多個(gè)電容器CP1、CP2和CP3。
反相器鏈路的輸出是具有增壓頻率FCK的時(shí)鐘信號CK。反相器鏈路的輸出反饋回到反相器鏈路的輸入中。優(yōu)選的是，電阻器RM1、RM2和RM3是能通過柵極接收控制電壓VCON的NMOS晶體管。電阻RM1、RM2和RM3的漏極分別與反相器271、272和273的輸出相連，電阻RM1、RM2和RM3的源極分別與電容器CP1、CP2和CP3相連。隨著施加給柵極的控制電壓VCON的電平增大，每個(gè)NMOS晶體管的電阻值會減小，隨著施加給柵極的控制電壓VCON的電平減小，它們的電阻值增大。反相器輸出節(jié)點(diǎn)處的有效電容根據(jù)控制電壓VCON的電平變化而變化。
如上所述，電阻RM1、RM2和RM3的電阻值根據(jù)施加的控制電壓VCON而變化。隨著有效電容變化，在反相器的輸出信號與輸入信號之間存在一定延遲值。因此，由反相器鏈路輸出的時(shí)鐘信號CK的頻率也變化。
如果控制電壓VCON很高，電阻器RM1、RM2和RM3的電阻就會降低。于是，延遲時(shí)間減少，時(shí)鐘信號CK的頻率增大。另一方面，如果控制電壓VCON很低，電阻器RM1、RM2和RM3的電阻就會增大。于是，延遲時(shí)間增加，時(shí)鐘信號CK的頻率就會減小。
圖8是表示圖5所示控制電壓發(fā)生器260的電壓放大器261的特性曲線圖。電壓放大器261產(chǎn)生控制電壓VCON。控制電壓VCON的電平與參考電壓VREF與反饋電壓VFB之間的差值電壓VD成比例增大。其斜率被稱為電壓增益Av。
圖9是表示圖4所示壓控振蕩器270的特性的曲線圖。參照圖9，從壓控振蕩器270輸出的時(shí)鐘信號的頻率FCK與輸入的控制電壓VCON成比例而變化。其斜率被稱為電壓-頻率靈敏度Kv。
要注意的是，時(shí)鐘信號頻率FCK的變化范圍是由控制電壓發(fā)生器260的電壓放大器261的電壓增益Av和壓控振蕩器270的電壓-頻率靈敏度Kv決定的。如果將增益頻率的變化范圍設(shè)置得很小，那么也就將控制電壓發(fā)生器260的電壓放大器的電壓增益Av設(shè)置得很小。因此可將電壓放大器261用作特定情況的衰減器。
圖10是表示系統(tǒng)增壓效率響應(yīng)時(shí)鐘信號頻率FCK的曲線圖。參照圖10，隨著時(shí)鐘信號頻率FCK增加，增壓效率也增加到某一頻率(圖10中的F2)。如上所述，將通過第一驅(qū)動(dòng)電壓V0的目標(biāo)值與實(shí)際第一驅(qū)動(dòng)電壓V0的比值求出的增壓信號表示成百分比。
參照圖10，如果時(shí)鐘信號的頻率FCK大于某一臨界值，增壓效率就不會再增加，隨著增壓頻率FCK增大，其維持不變或降低。也就是說，如果時(shí)鐘信號的頻率FCK增加很大，DC-DC變換器210的增壓效率就會降低。換句話說，隨著增壓頻率增大，隨DC-DC變換器210中消耗電流的增大變得更顯著，效率降低。于是，如果增壓頻率FCK增大，使效率進(jìn)一步增大是不可能的。
因此，可將時(shí)鐘信號的頻率FCK控制在圖10所示的線性范圍F1-F2內(nèi)。如上所述，可通過調(diào)節(jié)圖8到圖9中所示的電壓增益Av和/或電壓-頻率靈敏度Kv，來控制時(shí)鐘信號CK的頻率范圍。
要注意的是，本發(fā)明并不限于上述優(yōu)選實(shí)施例，顯而易見的是，在所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以作出變化和改進(jìn)。
依照本發(fā)明，在LCD板的電流消耗很低時(shí)，例如在符號顯示過程中，通過以非常低的增壓頻率驅(qū)動(dòng)DC-DC變換器，可以降低DC-DC變換器消耗的消耗電流量。另一方面，在LCD的電流消耗很高時(shí)，例如在移動(dòng)圖象顯示過程中，可通過增大增壓頻率來避免驅(qū)動(dòng)電壓的電平降低，從而增大增壓效率。
因此，即使LCD板的電流消耗增大，也可以維持顯示質(zhì)量，同時(shí)降低功率消耗，提高增壓效率。
權(quán)利要求
1.一種液晶顯示器驅(qū)動(dòng)電壓發(fā)生電路，其包括DC-DC變換器，用以響應(yīng)時(shí)鐘信號對輸入電壓進(jìn)行增壓，從而提供出增壓電壓，并將增壓電壓作為第一驅(qū)動(dòng)電壓輸出；壓控振蕩器，用以產(chǎn)生一頻率響應(yīng)控制電壓的電平而變化的時(shí)鐘信號；以及控制電壓發(fā)生器，用以響應(yīng)參考電壓與由第一驅(qū)動(dòng)電壓派生的反饋電壓之間的差值而產(chǎn)生控制電壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其中驅(qū)動(dòng)電壓發(fā)生電路還包括反饋電壓分壓器，用以通過對第一電壓進(jìn)行分壓產(chǎn)生反饋電壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其中驅(qū)動(dòng)電壓發(fā)生電路還包括比較器，它將反饋電壓與參考電壓進(jìn)行比較，產(chǎn)生起動(dòng)信號，其中DC-DC變換器再響應(yīng)起動(dòng)信號工作。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其中控制電壓發(fā)生器包括電壓放大器，它能放大參考電壓與反饋電壓之間的差值。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其中驅(qū)動(dòng)電壓發(fā)生電路還包括驅(qū)動(dòng)電壓分壓器，用以將第一驅(qū)動(dòng)電壓分壓成第二到第五驅(qū)動(dòng)電壓，并隨第一驅(qū)動(dòng)電壓和地電壓一起輸出第二到第五驅(qū)動(dòng)電壓。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其中DC-DC變換器包括至少一個(gè)第一切換開關(guān)，它響應(yīng)第一切換信號而動(dòng)作；與第一切換開關(guān)串聯(lián)的至少一個(gè)第二切換開關(guān)，它響應(yīng)第二切換信號而動(dòng)作；連接在第一切換開關(guān)與時(shí)鐘信號的端子之間的至少一個(gè)第一電容器；以及連接在第二切換開關(guān)與時(shí)鐘信號的端子之間的至少一個(gè)第二電容器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其中壓控振蕩器包括反相器鏈路，它包括多個(gè)串聯(lián)連接的反相器；多個(gè)電阻器，它們與多個(gè)反相器的輸出端子電連接，這些電阻器的電阻值響應(yīng)控制電壓而變化；以及多個(gè)電容器，它們連接在多個(gè)電阻與電源地端之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電路，其中多個(gè)電阻器每個(gè)都包括MOS晶體管，其中向各MOS晶體管的柵極施加控制電壓。
9.一種液晶顯示器驅(qū)動(dòng)電壓發(fā)生電路，它包括DC-DC變換器，用以響應(yīng)時(shí)鐘信號對輸入電壓進(jìn)行增壓以提供增壓，將增壓作為第一驅(qū)動(dòng)電壓輸出；振蕩器，用以產(chǎn)生時(shí)鐘信號；以及驅(qū)動(dòng)電壓分壓器，用以將第一驅(qū)動(dòng)電壓分壓成多個(gè)經(jīng)分壓的驅(qū)動(dòng)電壓，這些電壓的電平低于第一驅(qū)動(dòng)電壓的電壓電平，并輸出第一驅(qū)動(dòng)電壓和多個(gè)經(jīng)分壓的驅(qū)動(dòng)電壓；其中，時(shí)鐘信號的頻率根據(jù)與第一驅(qū)動(dòng)電壓和多個(gè)經(jīng)分壓的驅(qū)動(dòng)電壓相連接的負(fù)載而變化。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電路，其中時(shí)鐘信號的頻率隨負(fù)載增加而增加。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電路，其中驅(qū)動(dòng)電壓發(fā)生電路還包括控制電壓發(fā)生器，用以根據(jù)參考電壓與基于第一驅(qū)動(dòng)電壓的反饋電壓之間的差值產(chǎn)生與負(fù)載有關(guān)的控制電壓。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的電路，其中振蕩器包括壓控振蕩器，用以產(chǎn)生一頻率響應(yīng)控制電壓的電平而變化的時(shí)鐘信號。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的電路，其中控制電壓隨反饋電壓與參考電壓之差的增大而增大。
14.根據(jù)權(quán)利要求所11述的電路，其中DC-DC變換器再響應(yīng)起動(dòng)信號而工作。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的電路，其中如果反饋電壓小于參考電壓，驅(qū)動(dòng)電壓發(fā)生電路就激勵(lì)一起動(dòng)信號。
16.一種產(chǎn)生LCD驅(qū)動(dòng)電壓的方法，其包括響應(yīng)時(shí)鐘信號對輸入信號進(jìn)行增壓，將增壓電壓作為第一驅(qū)動(dòng)電壓輸出；將第一驅(qū)動(dòng)電壓分壓成多個(gè)電平低于第一驅(qū)動(dòng)電壓電平的經(jīng)分壓的驅(qū)動(dòng)電壓，輸出第一驅(qū)動(dòng)電壓和多個(gè)經(jīng)分壓的驅(qū)動(dòng)電壓；響應(yīng)與第一驅(qū)動(dòng)電壓和多個(gè)經(jīng)分壓的驅(qū)動(dòng)電壓連接的負(fù)載而改變時(shí)鐘信號頻率。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中時(shí)鐘信號的頻率隨負(fù)載增大而增大。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中改變時(shí)鐘信號的頻率包括通過對第一驅(qū)動(dòng)電壓進(jìn)行分壓產(chǎn)生反饋電壓；利用參考電壓與反饋電壓之間的差值產(chǎn)生與負(fù)載相關(guān)的時(shí)鐘信號；以及響應(yīng)控制電壓改變時(shí)鐘信號的頻率。
全文摘要
與傳統(tǒng)裝置相比，高效LCD驅(qū)動(dòng)電壓發(fā)生電路及其方法要消耗相對少量的功率。該電路包括DC－DC變換器，用以響應(yīng)時(shí)鐘信號對輸入電壓進(jìn)行增壓，并將增壓電壓作為第一驅(qū)動(dòng)電壓輸出；壓控振蕩器，用以輸出一頻率響應(yīng)控制電壓的電平而變化的時(shí)鐘信號；及控制電壓發(fā)生器，用以響應(yīng)參考電壓與由第一驅(qū)動(dòng)電壓派生的反饋電壓之間的差值產(chǎn)生控制電壓。按這種方式，當(dāng)反饋電壓變得低于參考電壓時(shí)，輸入DC－DC變換器的時(shí)鐘信號的頻率增大。如果反饋電壓低于預(yù)定電壓，表明第一驅(qū)動(dòng)電壓的電平低于預(yù)定值，LCD板的電流消耗很大。根據(jù)LCD板的電流消耗，可通過改變用于使DC－DC變換器增壓的時(shí)鐘信號的頻率來降低功率消耗，并提高增壓效率。
文檔編號H02M3/00GK1453762SQ0310671
公開日2003年11月5日 申請日期2003年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月23日
發(fā)明者樸在浩, 金亨來 申請人:三星電子株式會社