專利名稱：電源產(chǎn)生電路、顯示裝置和便攜終端器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電源產(chǎn)生電路、顯示裝置和便攜終端器件。更具體地，本發(fā)明涉及基于給定電壓值的電源電壓、產(chǎn)生與其不同電壓值的電源電壓的電源產(chǎn)生電路，包括這樣的電源產(chǎn)生電路的顯示裝置和用這樣的顯示裝置作為輸出顯示單元的便攜終端器件。
背景技術(shù)：
近來，如蜂窩式電話和PDA(個人數(shù)字助理)等便攜終端器件的應(yīng)用變得越來越廣泛。之所以如此快速廣泛地采用便攜終端器件的一個因素是，其中設(shè)有作為輸出顯示單元的顯示器件，或一般是，液晶顯示裝置。這是因?yàn)?，原則上液晶顯示裝置能夠用較低的功率驅(qū)動，并且它是功率消耗低的顯示裝置。
在便攜終端器件中，用單一電源電壓的電池作為主電源。而另一方面，在液晶顯示裝置中，按照驅(qū)動具有象素陣列的象素單元的水平驅(qū)動系統(tǒng)中的邏輯單元和模擬單元，使用不同電壓值的電源電壓，而在以行為單位選擇驅(qū)動象素的垂直驅(qū)動系統(tǒng)中使用另一電源電壓，它具有比水平驅(qū)動系統(tǒng)高的絕對值。因此，驅(qū)動液晶顯示裝置需要具有不同電壓值的多個電源電壓。
為每個電源電壓提供的電源產(chǎn)生電路會增加液晶顯示裝置的整個結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和裝置的成本，因此使得難于制造設(shè)有液晶顯示裝置的緊湊和低成本的便攜終端器件。因此，例如，包括在便攜終端器件中的液晶顯示裝置包括稱之為DC-DC轉(zhuǎn)換器的、基于電池電壓產(chǎn)生具有不同電壓的電源電壓的電源產(chǎn)生電路。
技術(shù)上已知有各種DC-DC轉(zhuǎn)換器。其中一種類型是電荷泵浦DC-DC轉(zhuǎn)換器。電荷泵浦DC-DC轉(zhuǎn)換器與具有電感器的公知的DC-DC轉(zhuǎn)換器不同，其優(yōu)越的是，不需要外部電感器，使得便攜終端器件的尺寸能減小。在技術(shù)上也已知一些具有調(diào)節(jié)輸出電位功能的電荷泵浦DC-DC轉(zhuǎn)換器。
在便攜終端器件中包含的液晶顯示裝置中，為了延長一次充電電池的壽命，將驅(qū)動電壓或驅(qū)動頻率降低，以實(shí)現(xiàn)低功耗。但是，這樣應(yīng)用的液晶顯示裝置一般設(shè)計為，在調(diào)節(jié)操作時的除了電壓比較時間外的任何時間，具有調(diào)節(jié)能力的DC-DC轉(zhuǎn)換器使得電流流過在電壓比較中使用的分壓電阻，造成高功耗損失和低效率。特別是對于蜂窩電話和PDA等的便攜終端器件的應(yīng)用，為了進(jìn)一步降低便攜終端器件的功耗，降低液晶顯示裝置本身的功耗是重要問題。
鑒于上述問題開發(fā)了本發(fā)明，而本發(fā)明的目的是提供在降低功耗損失時使整個裝置的功耗低的電源產(chǎn)生電路，包括這種電源產(chǎn)生電路的顯示裝置以及使用這種裝置作為輸出顯示單元的便攜終端器件。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，電路輸出電壓分壓的分壓電路和比較器中至少一個僅在一定時間周期工作，因而降低在分壓器電阻或比較器中流過的固定電流引起的功耗損失以提高效率。因此，能夠降低整個裝置的功耗。


圖1是示意性說明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的液晶顯示裝置的整個結(jié)構(gòu)的方框圖；圖2是象素電路的電路配置例子電路圖；圖3是三時分(three-time-division)的驅(qū)動選擇器電路的示意圖；圖4是DC-DC轉(zhuǎn)換器的第一電路例子的電路圖；圖5是根據(jù)第一電路例子的DC-DC轉(zhuǎn)換器的工作定時圖；圖6是DC-DC轉(zhuǎn)換器的第二電路例子的電路圖；圖7是DC-DC轉(zhuǎn)換器的第三電路例子的電路圖；圖8是根據(jù)第三電路例子的DC-DC轉(zhuǎn)換器的工作定時圖；和圖9是示意性說明根據(jù)本發(fā)明的蜂窩電話結(jié)構(gòu)的外部視圖。
具體實(shí)施例方式
在下面參照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施例。圖1是示意性說明根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例液晶顯示裝置整個結(jié)構(gòu)的方框圖。
從圖1可見，根據(jù)此實(shí)施例的液晶顯示裝置包括象素單元11，它具有包括液晶粒的象素電路陣列；垂直驅(qū)動電路12，它以行為單元選擇驅(qū)動象素單元11的象素電路；選擇器電路13，在根據(jù)選擇器驅(qū)動方法的驅(qū)動控制下，它向在垂直驅(qū)動電路12選擇驅(qū)動的行中的象素選擇供給圖像信號；和DC-DC轉(zhuǎn)換器14，它起電源產(chǎn)生電路的作用，例如基于內(nèi)電路電源電壓VDD產(chǎn)生負(fù)電源電壓VSS。
根據(jù)本實(shí)施例的液晶顯示裝置是驅(qū)動電路集成型，即，垂直驅(qū)動電路12、選擇器電路13和DC-DC轉(zhuǎn)換器14集成形成在形成象素單元11的襯底(下面稱為液晶顯示屏)15上。將液晶顯示屏15配置成，如薄膜晶體管(TFT)的象素電路的開關(guān)器件形成在TFT襯底上，并且濾色器、相反電極等形成在相反襯底上，TFT襯底和相反襯底疊層，液晶材料在這兩個透明絕緣襯底(如玻璃襯底)之間。
象素單元11包括n行和m列的象素陣列，其中在矩陣中排列n個掃描線16-1到16-n和m個信號線17-1到17-m，在它們的交點(diǎn)上設(shè)置象素電路。如圖2所示，作為例子，每個象素電路包括選擇象素的開關(guān)器件，如薄膜晶體管21；存儲電容22，它的一端連接薄膜晶體管21的漏極；和液晶電容(液晶粒)23，它的象素電極連接薄膜晶體管21的漏極。
液晶電容23是指在薄膜晶體管21形成的象素電極和它的相反電極之間的電容。薄膜晶體管21的源極連接每個信號線17-1到17-m，門極連接每個掃描線16-1到16-n。固定電位Cs施加到存儲電容22的另一端。共用電壓VCOM施加到液晶電容23的相反電極。
這里通過例子說明帶有基本電路配置的象素電路，但是本發(fā)明不限于此。例如，各具有存儲器的象素電路可以支持，所述存儲器中存儲的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)的靜止圖像顯示和模擬圖像信號的正常顯示的混合顯示。
垂直驅(qū)動電路12例如是由位移寄存器等形成，并且向象素單元11的掃描線16-1到16-n順序供給掃描脈沖，以便以行為單位順序選擇象素電路用于垂直掃描。在此例子中，僅在象素單元11的一側(cè)上設(shè)置垂直驅(qū)動電路12，但是，也可以在象素單元11的左右兩側(cè)設(shè)置垂直驅(qū)動電路。在左右兩側(cè)設(shè)置垂直驅(qū)動電路的優(yōu)點(diǎn)是，能夠防止由掃描線16-1到16-n以行為單位向各象素電路傳輸?shù)膾呙杳}沖的延遲。
在根據(jù)此實(shí)施例的液晶顯示裝置中，根據(jù)選擇器驅(qū)動法(時分驅(qū)動法)驅(qū)動液晶顯示屏15的信號線17-1到17-m。為此，在象素單元11中將多個相鄰的信號線17-1到17-m分組。在液晶顯示屏適合彩色顯示并包括例如在水平方向重復(fù)的B(藍(lán))、G(綠)和R(紅)象素電路的例子中，每三個相鄰線(B、G和R)在信號線17-1到17-m中組合。也就是說，這個例子使用三時分驅(qū)動法(three-time-division method)。
與相對于m個信號線17-1到17-m的m/3信道相對應(yīng)的彩色圖象信號，從液晶顯示屏15外的驅(qū)動器IC 18向選擇器電路13供給。即，驅(qū)動器IC 18以時序方式輸出B、G和R信號，這些信號在每個信道上被供給每個組的三個相對應(yīng)的信號線。選擇器電路13從驅(qū)動器IC 18時分地采樣對每個信道輸出的時序信號，以便將所述信號順序供給每個組的三個信號線。
圖3是三時分驅(qū)動選擇器電路13的原理圖。如圖3所示，選擇器電路13包括與驅(qū)動器IC 18的各輸出線相對應(yīng)的選擇器13-1到13-k(k＝m/3)，并且每個選擇器連接在驅(qū)動器IC 18一個輸出線和每組的三個信號線之間，由用于供給所述三個信號線的時分取樣信號的三個模擬開關(guān)SW1、SW2和SW3組成。
在以時序方式從驅(qū)動器IC 18向一個輸出線輸出用于三個B、G和R象素的信號時，根據(jù)基于三個模擬開關(guān)SW1、SW2和SW3的時分驅(qū)動，向三個信號線依次分布和供給B、G和R時序信號。選擇器脈沖SELB、SELG和SELR順序接通(closed，閉)/關(guān)斷(open，開)這三個模擬開關(guān)SW1、SW2和SW3。
本發(fā)明的特征是DC-DC轉(zhuǎn)換器14的特定結(jié)構(gòu)。下面說明DC-DC轉(zhuǎn)換器14的結(jié)構(gòu)和操作。在這里液晶顯示屏15中包含的電路中使用的電源電壓被稱為內(nèi)部電路電源電壓(VDD)。
〔DC-DC轉(zhuǎn)換器的第一電路例子〕圖4是DC-DC轉(zhuǎn)換器14的特定電路例子(第一電路例子)的電路圖。如圖4所示，根據(jù)此電路例子的DC-DC轉(zhuǎn)換器14包括電荷泵浦電路31；分壓電路32；和調(diào)節(jié)電路33。下面詳細(xì)說明這些電路組件的配置和操作。
(電荷泵浦電路配置)首先說明電荷泵浦電路31的配置。電荷泵浦電路31包括p溝道MOS晶體管Qp11、n溝道MOS晶體管Qn11、電容C11和C12、二極管D11、n溝道MOS晶體管Qn12、p溝道MOS晶體管Qp12和Qp13和負(fù)載電容C13；電荷泵浦電路31與通過AND電路35從時鐘脈沖發(fā)生器34供給的時鐘脈沖ck同步，重復(fù)充電/放電操作。
在電荷泵浦電路31中，在內(nèi)部電路電源VDD和地(GND)之間串聯(lián)p溝道MOS晶體管Qp11和n溝道MOS晶體管Qn11，并且，這些晶體管的門極共同連接，從而形成CMOS反向器。電容C11的第一端與MOS晶體管Qn11和Qp11共同的漏極節(jié)點(diǎn)連接。
n溝道MOS晶體管Qn12的漏極連接電容C11的第二端，源極連接電路輸出端OUT。負(fù)載電容C13連接在電路輸出端OUT和地之間。p溝道MOS晶體管Qp12的源極連接電容C11的第二端，漏極接地。MOS晶體管Qn12和Qp12的作用是，在下面說明的開關(guān)脈沖施加到門極時接通的開關(guān)裝置。
電容C12的第一端連接MOS晶體管Qn11和Qp11共同門極節(jié)點(diǎn)。二極管D11的陽極連接電容C12的第二端，而陰極接地。二極管D11的功能是，在電路初始化時，二極管鉗位(diode-clamp)向MOS晶體管Qn12和Qp12的門極施加的開關(guān)脈沖電壓。MOS晶體管Qp13的源極連接電容C12的第二端，漏極接地。
鉗位脈沖發(fā)生器36產(chǎn)生的鉗位脈沖clp通過電平移動器(level shifter)37供給MOS晶體管Qp13的門極。在向MOS晶體管Qp13的門極加鉗位脈沖clp時，MOS晶體管Qp13的功能是，將向MOS晶體管Qn12和Qp12的門極施加的開關(guān)脈沖電壓鉗位到地電壓GND。
假設(shè)內(nèi)部電路電源電壓VDD表示正電源電壓，引向電路輸出端OUT的電路輸出電壓VSS表示負(fù)電源電壓，則電平移動器37將鉗位脈沖發(fā)生器36產(chǎn)生的第一幅度電壓(VDD-0V)的鉗位脈沖電平移動到第二幅度電壓(VDD-VSS)的鉗位脈沖，并向p溝道MOS晶體管Qp13的門極供給產(chǎn)生的脈沖。這確保p溝道MOS晶體管Qp13的開關(guān)操作。
(電荷泵浦電路操作)下面說明上述結(jié)構(gòu)的電荷泵浦電路31的操作。在接通電源(初始化電路)時，通過AND電路35供給作為開關(guān)脈沖的時鐘脈沖發(fā)生器34產(chǎn)生的時鐘脈沖，并且基于這個開關(guān)脈沖，電容C12的輸出電位首先被鉗位到、其電平由二極管D11從地電平移動二極管D11的閾值電壓Vth的電位。在開關(guān)脈沖在低電平(0V)時，p溝道晶體管Qp11和Qp12導(dǎo)通，因此使得電容C11充電。此時n溝道MOS晶體管Qn11不導(dǎo)通，在MOS晶體管Qn11和Qp11的共同漏極節(jié)點(diǎn)的電位變成VDD電平。
然后，在開關(guān)脈沖到高電平(VDD電平)時，n溝道MOS晶體管Qn11和Qn12導(dǎo)通，并且在MOS晶體管Qn11和Qp11的共同漏極節(jié)點(diǎn)的電位變成地電平(0V)，使得在電容C11的輸出端的電位變成-VDD電平。這個電位(-VDD)通過n溝道MOS晶體管Qn12從電路輸出端OUT被引出作為電路輸出電壓VSS。
然后，在電路輸出電壓VSS上升到一定程度(初始化過程結(jié)束)時，電平移動器37開始工作以電平移動鉗位脈沖clp。在電平移動器37開始工作時，電平移動器37將鉗位脈沖發(fā)生器36產(chǎn)生的幅度電壓VDD-0V的鉗位脈沖clp電平移動到幅度電壓VDD-VSS的鉗位脈沖，然后在適當(dāng)時施加到p溝道MOS晶體管Qp13的門極。
鉗位脈沖的低電平對應(yīng)電路輸出電壓VSS，即-VDD電平，這確保p溝道MOS晶體管Qp13導(dǎo)通。這引起二極管D11的陽極電位被鉗位到地電平，而不是從地電平移動二極管D11的閾值電壓Vth的電位。因此，在后來的泵浦操作時，特別是，能夠向p溝道MOS晶體管Qp12供給足夠的驅(qū)動電壓。
因此，足夠的開關(guān)電流能夠在p溝道MOS晶體管Qp12中流動，因而確保高轉(zhuǎn)換效率的穩(wěn)定的DC-DC轉(zhuǎn)換。因?yàn)樵诓辉黾觩溝道MOS晶體管Qp12大小的情況下能夠獲得足夠的開關(guān)電流，所以，以小型的電路能夠?qū)崿F(xiàn)大電流容量的DC-DC轉(zhuǎn)換器。特別是在使用如TFT(薄膜晶體管)之類的具有大的閾值電壓Vth的晶體管時，這個效果是明顯的。
(分壓電路配置)下面說明分壓電路32的配置。如圖4所示，分壓電路32包括彼此串聯(lián)的分壓器電阻R1和R2；和與R1和R2串聯(lián)的開關(guān)裝置，如p溝道MOS晶體管Qp21和Qp22。p溝道MOS晶體管Qp21連接在參考電位點(diǎn)(在此例子中是內(nèi)部電路電源VDD)和電阻R1的一端之間。p溝道MOS晶體管Qp22連接在電阻R2的一端和電路輸出端OUT之間。
在此例子中，分壓電路32中的分壓器電阻R1和R2設(shè)計成具有相等的電阻。在引向電路輸出端OUT的負(fù)電源電壓VSS變成-VDD電平時，在分壓器電阻R1和R2之間的分壓器點(diǎn)P具有0V電位(地電平)。應(yīng)注意，分壓電阻R1和R2的電阻不是必須相等，可以按照需要設(shè)定。
分壓電路32僅對p溝道MOS晶體管Qp21和Qp22導(dǎo)通的一定時間周期工作而進(jìn)行分壓。p溝道MOS晶體管Qp21和Qp22通過門極接收使能脈沖發(fā)生器38產(chǎn)生和通過電平移動器39供給的使能脈沖enb。在向門極施加使能脈沖enb時，p溝道MOS晶體管Qp21和Qp22導(dǎo)通，使得分壓電路32工作。
假設(shè)時鐘脈沖發(fā)生器34產(chǎn)生的時鐘脈沖ck具有2H的周期(H表示水平掃描周期)，如圖5的定時圖所示，在1H間隔從使能脈沖發(fā)生器38產(chǎn)生使能脈沖enb。僅在1H周期時的一定時間周期，使能脈沖enb處在低電平。使能脈沖enb使得MOS晶體管Qp21和Qp22在這個低電平周期導(dǎo)通，從而使分壓電路32工作。
假設(shè)內(nèi)部電路電源電壓VDD代表正電源電壓，而引到電路輸出端OUT的電路輸出電壓VSS代表負(fù)電源電壓，則電平移動器39將使能脈沖發(fā)生器38產(chǎn)生的第一幅度電壓(VDD-0V)的使能脈沖電平移動到第二幅度電壓(VDD-VSS)的使能脈沖，并向p溝道MOS晶體管Qp21和Qp22的門極供給結(jié)果脈沖。這產(chǎn)生對p溝道MOS晶體管Qp21和Qp22的足夠驅(qū)動電壓，從而確保它的開關(guān)操作。
(調(diào)節(jié)電路配置)最后，說明調(diào)節(jié)電路33的配置。見圖4，調(diào)節(jié)電路33包括如p溝道MOS晶體管Qp31的開關(guān)裝置；取樣和保持(S/H)電路40；比較器41；和上述的AND電路35。
在調(diào)節(jié)電路33中，p溝道MOS晶體管Qp31連接在分壓電路32的分壓器點(diǎn)P和比較器41的非反向(+)輸入端之間，并通過門極接收上述的使能脈沖enb。在分壓電路32工作將在分壓器點(diǎn)P獲得的分壓發(fā)送到取樣和保持電路40和比較器41時的周期，MOS晶體管Qp31導(dǎo)通。
取樣和保持電路40保持通過p溝道MOS晶體管Qp31發(fā)送的分壓直到下一次p溝道MOS晶體管Qp31導(dǎo)通，并將它持續(xù)供給比較器41的非反向輸入端。比較器41具有施加參考電壓(在此例子中是地電平)的反向(-)輸入端，并工作在p溝道MOS晶體管Qp31導(dǎo)通以及在分壓電路32的分壓器點(diǎn)P獲得的分壓通過MOS晶體管Qp31供給比較器41時，使得分壓與參考電壓比較。在分壓超過參考電壓時，向AND電路35供給作為其門極控制信號的高電平比較結(jié)果。
(調(diào)節(jié)電路操作)下面說明上述配置的調(diào)節(jié)電路33的調(diào)節(jié)操作。
如圖5的定時圖所示，在1H周期時的使能脈沖enb的低電平時間(t1到t3)被稱為調(diào)節(jié)時間。另外，從使能脈沖enb的下落時間t1到時鐘脈沖ck的轉(zhuǎn)變時間t2的時間被稱為比較器41中的預(yù)比較時間，從時鐘脈沖ck的轉(zhuǎn)變時間t2到使能脈沖enb的上升時間t3的時間被稱為比較器41的比較時間。假設(shè)在使能脈沖enb的低電平時間(t1到t3)產(chǎn)生鉗位脈沖clp。
首先，在使能脈沖enb低的調(diào)節(jié)時間分壓電路32工作，并且在分壓電路32的分壓器點(diǎn)P上獲得與電路輸出端OUT的電位對應(yīng)的分壓。在電路輸出端OUT上獲得的負(fù)輸出電壓VSS沒有達(dá)到作為目標(biāo)電壓的-VDD電平時，分壓器點(diǎn)P具有比0V(地電平)高的電位。
此時，非反向輸入電壓(分壓器點(diǎn)P的電壓)在反向輸入電壓(地電平)上，并且比較器41將高電平比較結(jié)果供給AND電路35。然后，AND電路35向電荷泵浦電路31供給時鐘脈沖ck。在電荷泵浦電路31中，泵浦操作與時鐘脈沖ck同步地進(jìn)行。在每個1H周期重復(fù)進(jìn)行這個序列的操作。最后，負(fù)輸出電壓VSS達(dá)到目標(biāo)-VDD電平電壓。
在負(fù)輸出電壓VSS達(dá)到目標(biāo)-VDD電平電壓時，分壓器點(diǎn)P的電位成為0V(地電平)。此時，非反向輸入電壓(分壓器點(diǎn)P的電壓)等于反向輸入電壓(地電平)，并且比較器向AND電路35供給低電平比較結(jié)果。然后，AND電路35停止向電荷泵浦電路31供給時鐘脈沖ck。
在此方法中，分壓電路32分開在電路輸出端OUT上獲得的電路輸出電壓VSS和內(nèi)部電路電源電壓VDD之間的壓差，比較器41將在分壓電路32的分壓器點(diǎn)P上獲得的分壓與參考電壓(此例子中是地電平)比較，并根據(jù)這個比較結(jié)果，AND電路35控制向電荷泵浦電路31供給時鐘脈沖ck(開關(guān)脈沖)，從而操縱調(diào)節(jié)電路使得電路輸出電壓VSS成為目標(biāo)-VDD電平電壓。
在根據(jù)此實(shí)施例的上述配置的DC-DC轉(zhuǎn)換器14中，p溝道MOS晶體管Qp21、Qp22和Qp31根據(jù)使能脈沖enb導(dǎo)通/關(guān)斷，使得分壓電路32和比較器41僅在調(diào)節(jié)時間工作，否則不工作。這使得僅在調(diào)節(jié)操作需要的一定周期時間中電流在分壓器電阻R1和R2及比較器41中流動，從而降低在分壓器電阻R1和R2及比較器41中流動的固定電流引起的功耗損失。
〔DC-DC轉(zhuǎn)換器的第二電路例子〕圖6是DC-DC轉(zhuǎn)換器14的另一個電路例子(第二電路例子)的方框圖。在圖6中，用相同的標(biāo)號表示與圖4相同的部分。
根據(jù)第二電路例子的DC-DC轉(zhuǎn)換器14包括調(diào)節(jié)電路33’，它具有與在第一電路例子中的調(diào)節(jié)電路33不同的配置，DC-DC轉(zhuǎn)換器14的其它配置是相同的。在此電路例子的調(diào)節(jié)電路33’中，取樣和保持電路40位于比較器41后，這與取樣和保持電路40在比較器41前的第一電路例子不同。
具體地說，在第一例子的調(diào)節(jié)電路33中，從分壓電路32獲得的分壓由取樣和保持電路40保持；而在第二電路例子的調(diào)節(jié)電路33’中，比較器41的比較結(jié)果由取樣和保持電路40保持。唯一的不同就是這一點(diǎn)，在調(diào)節(jié)電路33’的調(diào)節(jié)電路操作中沒有差別。
〔DC-DC轉(zhuǎn)換器的第三電路例子〕圖7是DC-DC轉(zhuǎn)換器14的(第三電路例子)另一電路例子的方框圖。在圖7中，用相同的標(biāo)號表示與圖6相同的部分。根據(jù)第三電路例子的DC-DC的轉(zhuǎn)換器14包括調(diào)節(jié)電路33”，它具有與在第二電路例子中的調(diào)節(jié)電路33’不同的配置，DC-DC轉(zhuǎn)換器14的其它配置是相同的。
具體地說，在這個電路例子的調(diào)節(jié)電路33”中，例如，用n溝道MOS晶體管Qn31作為開關(guān)裝置，并且例如用鉗位脈沖clp作為取樣和保持電路40的取樣脈沖。其它組件基本與第二電路例子的相同。取樣和保持電路40的取樣脈沖不限于鉗位脈沖clp。
在根據(jù)第三電路例子的DC-DC轉(zhuǎn)換器14中，使能脈沖發(fā)生器38產(chǎn)生的第一幅度電壓(VDD-0V)的使能脈沖被反向器42顛倒極性，然后施加到分壓電路32的MOS晶體管Qp21和Qp22的門極。第二幅度電壓(VDD-VSS)的使能脈沖被電平移動器39電平移動，然后施加到n溝道MOS晶體管Qn31的門極。
比較器41能夠具有偏移(offset)取消功能。這個偏移取消功能是檢測和取消在一般形成比較器的放大器的輸入上可能引起的偏移，使得偏移在其輸出不出現(xiàn)。
圖8是根據(jù)第三電路例子DC-DC轉(zhuǎn)換器14的電路工作定時圖。在這個定時圖中，時間T1表示比較器41的比較時間(它等于分壓電路32和比較器41的工作周期)，時間T2表示取樣和保持電路40的取樣時間，以及T3表示取樣和保持電路40的保持時間。
下面參照圖8的定時圖說明，在比較器41具有偏移取消功能的情形，根據(jù)第三電路例子的DC-DC轉(zhuǎn)換器14的電路操作。
首先，與前電路例子相似，僅在時間T1周期分壓電路32和比較器41工作，在時間T1期間的時間T2周期，取樣和保持電路40取樣比較器41的比較結(jié)果，并在不同于時間T1和T2的時間T3周期保持。在保持時間T3期間的一定時間周期，即不同于比較時間T1的周期，比較器41檢測偏移，更具體地說，是在使能脈沖enb處在低電平的時間周期。
在除了取樣時間T2外的時間上轉(zhuǎn)變的時鐘的邏輯AND，更具體地說，時鐘脈沖發(fā)生器34產(chǎn)生的時鐘脈沖ck，及取樣和保持電路40的保持輸出由AND電路35進(jìn)行，并且產(chǎn)生的邏輯AND作為開關(guān)脈沖供給電荷泵浦電路31。這使得電荷泵浦電路31用除了取樣時間T2外的時間轉(zhuǎn)變的時鐘的邏輯AND及取樣和保持電路40的保持輸出，進(jìn)行泵浦操作。
在上述電路例子中，用取樣和保持電路40作為保持從分壓電路32獲得的分壓或比較器41的比較結(jié)果的裝置。但是，不限于取樣和保持電路40，也可以使用能夠在一定時間周期保持從分壓電路32獲得的分壓或比較器41的比較結(jié)果的其它裝置，如鎖存(latch)電路或SRAM。而且，使得分壓電路32僅在一定時間周期工作的開關(guān)裝置配置成這樣，使得p溝道MOS晶體管Qp21和Qp22連接分壓器電阻R1和R2的兩側(cè)。但是，也可以省略p溝道MOS晶體管Qp22。
另外，在上述電路例子中，通過例子討論了基于內(nèi)部電路電源電壓VDD、產(chǎn)生-VDD電平的電路輸出電壓VSS的負(fù)電壓發(fā)生類型的電荷泵浦DC-DC轉(zhuǎn)換器。但是，電壓電平不限于-VDD電平，也可以用基于內(nèi)部電路電源電壓VDD、產(chǎn)生與內(nèi)部電路電源電壓VDD不同電壓值的正電源電壓的正電壓發(fā)生類型的電荷泵浦DC-DC轉(zhuǎn)換器。
另外，在上述電路例子中，僅在一定時間周期分壓電路32和比較器41都工作，從而降低功耗損失。這是最好的形式，并且也可以僅在一定時間周期分壓電路32和比較器41之一工作，從而也降低功耗損失。
如圖1所示，在相同的襯底(液晶顯示屏)15上，根據(jù)上述電路例子的電荷泵浦DC-DC轉(zhuǎn)換器(電源產(chǎn)生電路)14與在象素單元11(所謂的幀區(qū)域)周圍區(qū)域中的垂直驅(qū)動電路12和選擇器電路13集成形成。
既然用TFT作為象素單元11的象素晶體管，所以也可以用TFT作為構(gòu)成DC-DC轉(zhuǎn)換器14的晶體管，如圖4和6所示，包括Qp11到Qp13、Qp21、Qp22、Qp31、Qn11和Qn12，和作為構(gòu)成電平移動器37和39、取樣和保持電路40和比較器41的晶體管，并且至少這些晶體管電路可以使用與象素單元11的相同過程制造，使得形成DC-DC轉(zhuǎn)換器14的生產(chǎn)過程簡單而且成本低。
在這些晶體管電路中，電壓0V-VDD驅(qū)動形成CMOS反向器的MOS晶體管Qp11和Qn11。因此，如果其它的要求高耐壓的MOS晶體管(包括二極管D11)由TFT形成，則不需要將它們隔離，并且它們能夠用與象素單元11的相同過程以簡單方式制造。在此情形，應(yīng)在與液晶顯示屏15不同的襯底上用硅片形成其它的晶體管電路等。
在上述應(yīng)用例子中，根據(jù)上述實(shí)施例的電荷泵浦DC-DC轉(zhuǎn)換器14在液晶顯示屏15上與象素單元11集成形成。但是，它也不必須與象素單元11集成形成，而可以用作為液晶顯示裝置的外部電路，或可以形成在與液晶顯示屏15不同的襯底上。
從上述說明明顯可見，如果電荷泵浦DC-DC轉(zhuǎn)換器14在與液晶顯示屏15相同的襯底上集成形成，則更好。此外，因?yàn)楦鶕?jù)上述電路例子的電荷泵浦DC-DC轉(zhuǎn)換器14能夠以小型的電路實(shí)現(xiàn)大的電流容量，特別是在使用具有大的閾值電壓Vth的如TFT(薄膜晶體管)的晶體管時極為有效，所以在相同的襯底上與象素單元11集成形成的DC-DC轉(zhuǎn)換器14極大地有利于形成包括液晶顯示裝置的低成本、薄而緊湊的裝置。
在上述實(shí)施例中，通過舉例，在作為象素的顯示器件(光電器件)的具有液晶粒的有源矩陣液晶顯示裝置中，使用根據(jù)上述電路例子的電荷泵浦DC-DC轉(zhuǎn)換器作為電源產(chǎn)生電路。但是，本發(fā)明不限于應(yīng)用于液晶顯示裝置，也可用到其它有源矩陣顯示裝置，如使用電場致光(EL)器件作為象素顯示器件的EL顯示裝置。
根據(jù)本發(fā)明的顯示裝置不僅適合于如個人計算機(jī)和文字處理器、電視接收器等的OA設(shè)備的顯示，而且也適用于試圖減小整個裝置的體積或緊湊化的如蜂窩電話和PDA的便攜終端器件的顯示單元。
圖9是根據(jù)本發(fā)明的如蜂窩電話的便攜終端器件的結(jié)構(gòu)外形圖。
根據(jù)該例的蜂窩電話的結(jié)構(gòu)是這樣的，在裝置外殼51的前面從頂部依序設(shè)置揚(yáng)聲器單元52、輸出顯示器單元53、操作單元54和話筒單元55。在這個結(jié)構(gòu)的蜂窩電話中，由液晶顯示裝置實(shí)現(xiàn)輸出顯示器單元53，用根據(jù)上述實(shí)施例的液晶顯示裝置作為液晶顯示裝置。
因此，優(yōu)點(diǎn)是，包含根據(jù)上述電路例子的DC-DC轉(zhuǎn)換器的液晶顯示裝置用作為如蜂窩電話的便攜終端器件的輸出顯示器單元53，這非常有利于得到低功耗損失和緊湊的便攜終端器件，因?yàn)镈C-DC轉(zhuǎn)換器能夠用小型電路實(shí)現(xiàn)大的電流容量。特別是，DC-DC轉(zhuǎn)換器能夠提供低的功率耗損和高的效率，從而實(shí)現(xiàn)較低功耗，并且一旦充電，作為主電源的電池的壽命可延長。
工業(yè)可應(yīng)用性如上所述，在根據(jù)本發(fā)明的電源產(chǎn)生電路、包括所述電路的顯示裝置或使用這種顯示裝置作為輸出顯示單元的便攜終端器件中，分壓裝置和比較器中至少一個僅在一定時間周期工作，因此使比較器僅在這個工作周期可能比較電壓。也就是說，僅在比較器比較電壓的周期，分壓裝置和比較器才工作，否則不工作。因此，能夠降低分壓裝置和比較器引起的功耗損失。
權(quán)利要求
1.一種電源產(chǎn)生電路，包括電荷泵浦裝置，用于與時鐘脈沖同步重復(fù)充放電操作；分壓裝置，用于將所述電荷泵浦裝置的輸出電壓分壓；調(diào)節(jié)裝置，它具有將從所述分壓裝置獲得的分壓與參考電壓比較的比較器，基于所述比較器的所述比較結(jié)果，控制向所述電荷泵浦裝置供給所述時鐘脈沖；和控制裝置，用于使所述分壓裝置和所述比較器的至少一個僅在一定時間周期工作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源產(chǎn)生電路，其中所述控制裝置使得所述分壓裝置和所述比較器在所述比較器比較所述電壓的周期外的周期不工作。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源產(chǎn)生電路，其中所述分壓裝置包括在所述電荷泵浦裝置輸出端和參考電位點(diǎn)之間串聯(lián)的分壓器電阻，而且所述控制裝置包括與所述分壓器電阻串聯(lián)的開關(guān)裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源產(chǎn)生電路，其中所述控制裝置包括在所述分壓電路的分壓器點(diǎn)和所述比較器輸入端之間連接的開關(guān)裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源產(chǎn)生電路，其中所述調(diào)節(jié)裝置包括用于保持所述比較器的所述比較結(jié)果的保持裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電源產(chǎn)生電路，其中所述調(diào)節(jié)裝置向所述電荷泵浦裝置施加時鐘的邏輯AND和所述保持裝置的保持輸出，所述時鐘在所述保持裝置的取樣時間外的其它時間轉(zhuǎn)變。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電源產(chǎn)生電路，其中所述保持裝置包括取樣和保持電路或鎖存電路，用于在所述分壓裝置和所述比較器的至少一個工作的周期，取樣所述比較器的所述比較結(jié)果，并在除了這個周期外的周期將其保持或鎖存，以及所述比較器具有偏移取消功能，并在所述取樣和保持電路或鎖存電路的所述保持或鎖存周期期間的一定時間周期檢測偏移。
8.一種顯示裝置，包括象素單元，具有在襯底上的象素陣列；和電源產(chǎn)生裝置，形成在與所述象素單元相同的襯底上，用于根據(jù)內(nèi)部電路電源電壓產(chǎn)生與所述內(nèi)部電路電源電壓不同的電壓值的電源電壓，其中所述電源產(chǎn)生裝置包括電荷泵浦裝置，用于與時鐘脈沖同步重復(fù)充放電操作；分壓裝置，用于分壓所述電荷泵浦裝置的輸出電壓；調(diào)節(jié)裝置，它具有將從所述分壓裝置獲得的分壓與參考電壓比較的比較器，基于所述比較器的所述比較結(jié)果，控制向所述電荷泵浦裝置供給所述時鐘脈沖；和控制裝置，用于使所述分壓裝置和所述比較器的至少一個僅在一個水平掃描周期期間的一定時間周期工作。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的顯示裝置，其中在所述比較器比較所述電壓的所述周期以外的周期，所述控制裝置使所述分壓裝置和所述比較器不工作。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的顯示裝置，其中所述分壓裝置包括在所述電荷泵浦裝置輸出端和參考電位點(diǎn)之間串聯(lián)的分壓器電阻，并且所述控制裝置包括與所述分壓器電阻串聯(lián)的開關(guān)裝置。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的顯示裝置，其中所述控制裝置包括在所述分壓電路的分壓器點(diǎn)和所述比較器輸入端之間連接的開關(guān)裝置。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的顯示裝置，其中所述調(diào)節(jié)裝置包括用于保持所述比較器的所述比較結(jié)果的保持裝置。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的顯示裝置，其中所述調(diào)節(jié)裝置向所述電荷泵浦裝置施加時鐘的邏輯AND和所述保持裝置的保持輸出，所述時鐘在所述保持裝置的取樣時間外的其它時間轉(zhuǎn)變。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的顯示裝置，其中所述保持裝置包括取樣和保持電路或鎖存電路，用于在所述分壓裝置和所述比較器的至少一個工作的周期，取樣所述比較器的所述比較結(jié)果，并在除了這個周期外的周期將其保持或鎖存，以及所述比較器具有偏移取消功能，并在所述取樣和保持電路或鎖存電路的所述保持或鎖存周期期間的一定時間周期檢測偏移。
15.根據(jù)權(quán)利要求8所述的顯示裝置，其中所述象素的顯示器包括液晶粒。
16.一種使用顯示裝置作為輸出顯示單元的便攜終端器件，所述顯示裝置包括象素單元，具有在襯底上的象素陣列；和電源產(chǎn)生裝置，形成在與所述象素單元相同的襯底上，用于根據(jù)內(nèi)部電路電源電壓產(chǎn)生與所述內(nèi)部電路電源電壓不同的電壓值的電源電壓，其中所述電源產(chǎn)生裝置包括電荷泵浦裝置，用于與時鐘脈沖同步重復(fù)充放電操作；分壓裝置，用于分壓所述電荷泵浦裝置的輸出電壓；調(diào)節(jié)裝置，它具有將從所述分壓裝置獲得的分壓與參考電壓比較的比較器，基于所述比較器的所述比較結(jié)果，控制向所述電荷泵浦裝置供給所述時鐘脈沖；和控制裝置，用于使所述分壓裝置和所述比較器的至少一個僅在一個水平掃描周期期間的一定時間周期工作。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的便攜終端器件，其中在所述比較器比較所述電壓的所述周期以外的周期，所述控制裝置使得所述分壓裝置和所述比較器不工作。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的便攜終端器件，其中所述分壓裝置包括在所述電荷泵浦裝置輸出端和參考電位點(diǎn)之間串聯(lián)的分壓器電阻，并且所述控制裝置包括與所述分壓器電阻串聯(lián)的開關(guān)裝置。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的便攜終端器件，其中所述控制裝置包括在所述分壓電路的分壓器點(diǎn)和所述比較器的輸入端之間連接的開關(guān)裝置。
20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的便攜終端器件，其中所述調(diào)節(jié)裝置包括保持所述比較器的所述比較結(jié)果的保持裝置。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的便攜終端器件，其中所述調(diào)節(jié)裝置向所述電荷泵浦裝置施加時鐘的邏輯AND和所述保持裝置的保持輸出，所述時鐘在所述保持裝置的取樣時間外的其它時間轉(zhuǎn)變。
22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的便攜終端器件，其中所述保持裝置包括取樣和保持電路或鎖存電路，用于在所述分壓裝置和所述比較器的至少一個工作的周期，取樣所述比較器的所述比較結(jié)果，并在除了這個周期外的周期將其保持或鎖存，以及所述比較器具有偏移取消功能，并在所述取樣和保持電路或鎖存電路的所述保持或鎖存周期期間的一定時間周期檢測偏移。
23.根據(jù)權(quán)利要求16所述的便攜終端器件，其中所述顯示裝置包括使用液晶粒作為所述象素的顯示器的液晶顯示裝置。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種電源產(chǎn)生電路、一種具有其的顯示裝置和一種使用這種顯示裝置作為輸出顯示單元的蜂窩終端裝置。在具有電荷泵浦(31)、分壓電路(32)和調(diào)節(jié)電路(33)的DC－DC轉(zhuǎn)換器中，根據(jù)使能脈沖enb進(jìn)行p溝道MOS晶體管(Qp21、Qp22、Qp31)的接通/斷開控制，使得分壓電路(32)和比較器(41)僅在調(diào)節(jié)周期期間處在工作狀態(tài)，而在調(diào)節(jié)周期外的周期處在不工作狀態(tài)。因此，僅在需要調(diào)節(jié)操作的周期期間，電流加到分壓電阻(R1、R2)和比較器(41)，并且能夠抑制在整個時間加到分壓電阻(R1、R2)和比較器(41)的電流引起的功耗損失。
文檔編號H04B7/26GK1494759SQ0280575
公開日2004年5月5日 申請日期2002年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月30日
發(fā)明者豐澤升, 仲島義晴, 晴 申請人:索尼公司