CN101136588B - 电压变换电路及具有该电压变换电路的显示装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种将输入的电压变换输出的电压变换电路以及具有该电压变换电路的显示装置，尤其涉及一种适用于携带型装置的显示装置的驱动电路。在本发明中，用NMOS单沟道方法形成电路，为了升压用于传送电荷的晶体管(307)的栅极电压，设有2个系统的升压电路，预先用一个升压电路升压晶体管(307)的栅极电压，再用另一个升压电路进一步升压上述升压的结果，采用这样的两级升压结构。
Description
技术领域
本发明涉及一种将输入的电压变换并输出的电压变换电路以及具有该电压变换电路的显示装置，尤其涉及一种用于携带型装置的显示装置的驱动电路。
背景技术
像素部具有开关元件，TFT(Thin Film Transistor)方式的液晶显示装置作为电脑等的显示装置被广泛使用。此外，TFT方式的显示装置也被用在携带电话等的携带终端装置的显示装置上。用于携带用终端装置的显示装置与以前的液晶显示装置相比，要求更小型、省电的性能。
作为伴随小型化的问题，可以例举安装显示装置的驱动电路的空间减少的问题。普通显示装置的外观最好是周边部与显示区域相比窄(窄边缘)。但是，显示区域周边部却是用于安装驱动电路的区域。因此，由于窄边缘化，驱动电路更加小型化，安装面积被限制的很窄。并且，更高分辨率的显示装置的开发，伴随驱动电路出来的输出数的增加，也产生了连接端子的间距变得更窄，连接可靠性下降的问题。
因此，在更小的面积上实现驱动电路，也为了进一步解除连接的问题，在和像素部开关元件同样的制造工序中，在设有开关元件的同一基板上也制造驱动电路，就是所谓的驱动电路一体型的显示装置正在被开发并实用化。
另一方面，携带用终端装置的显示装置要求耗电低。并且，还要求能用电池等可携带的电源驱动。但是，要驱动显示装置就需要多种电压，在使用电池等的低电压用作单一电压的电源时，有必要通过升压电路等，从电源电压形成显示装置驱动用的电压。
关于用于此目的的升压电路，例如在美国公开专利2005/0206441(特开2005-304285号公报)被公开。
该升压电路具有第一晶体管、第二晶体管、第一电容元件、第二电容元件、二极管、变换装置，第一晶体管一侧的电极设为设定的电位，变换装置的输出侧通过第二电容元件连接到第一晶体管的栅极电极和第二晶体管一侧的电极，变换装置的输入侧通过第一电容元件连接到第一晶体管的另一侧电极，连接到第二晶体管的栅极电极，二极管顺向地连接在第一晶体管的另一侧电极和第二晶体管的另一侧电极之间。
但是，美国公开专利2005/0206441记载的升压电路以CMOS工艺(process)形成为前提，并没有公开用NMOS单沟道(chanel)形成的升压电路。此外，关于阈值Vth偏移的影响没有被充分考虑。
就是说，美国公开专利2005/0206441记载的电路以使用CMOS工艺形成为前提，因为需要N、P两极性的晶体管，制造成本就变得很高。
此外，美国公开专利2005/0206441记载的电路当由于制造偏差使阈值Vth变大的情况时，未能向电荷传送开关提供充分大的栅极电压，由于开关导通电阻导致电源电路特性恶化。
发明内容
本发明目的在于抑制阈值偏差的影响，提供一种具有良好特性的电压变换电路以及使用该电压变换电路的显示装置。
在同一基板上设有像素电极、向像素电极提供图像信号的开关元件、向开关元件提供图像信号的驱动电路、输出扫描信号的驱动电路、电压变换电路(例如升压电路)，将这些通过NMOS单沟道方法形成。
具体如下，将第一晶体管的漏极和栅极连接到电压输入端子，将第一晶体管的源极连接到第一节点，将第二晶体管的漏极连接到电压输入端子，将第二晶体管的栅极连接到第二节点，将第二晶体管的源极连接到第一节点，将第三晶体管的漏极连接到电压输入端子，将第三晶体管的栅极连接到第一节点，将第三晶体管的源极连接到第二节点，将第四晶体管的漏极连接到第二节点，将第四晶体管的栅极连接到第三节点，将第四晶体管的源极连接到第四节点，将第五晶体管的漏极连接到第二节点，将第五晶体管的栅极连接到电压输出端子，将第五晶体管的源极连接到第四节点，将第六晶体管的漏极连接到第二节点，将第六晶体管的栅极连接到第四节点，将第六晶体管的源极连接到电压输出端子，将第七晶体管的漏极和栅极连接到第二节点，将第七晶体管的源极连接到第三节点，将第八晶体管的漏极连接到第二节点，将第八晶体管的栅极连接到第四节点，将第八晶体管的源极连接到第三节点，将第一电容元件连接到第一控制信号输入端子和第一节点之间，将第二电容元件连接到第二控制信号输入端子和第四节点之间，将第三电容元件连接到第三控制信号输入端子和第三节点之间，将第四电容元件连接到第四控制输入信号端子和第二节点之间，将第五电容至少连接到电压输出端子和接地之间或者连接到电压输入端子和接地之间的一个。关于电压变换电路，为了将电荷传送开关的栅极电压升压，设有2个用于电荷传送开关使用电容元件的升压电路，预先使用一支升压电路将电荷传送开关的栅极电压升压后，再使用另一支的升压电路进一步升压。
本发明还提供使用所述的电压变换电路的显示装置，具体如下，一种具有所述的电压变换电路的显示装置，包括：
显示板，具有配置成矩阵状的多个像素电极；
开关元件，向上述像素电极提供图像信号；
图像信号线，向上述开关元件提供图像信号；
扫描信号线，提供控制上述开关元件的扫描信号；
第一驱动电路，输出上述图像信号，以和上述开关元件同样的工序形成在上述显示板；
第二驱动电路，输出上述扫描信号；
将所述电压变换电路以和上述开关元件同样的工序形成在上述显示板内。
本发明提供一种具有所述的电压变换电路的显示装置，其特征在于：将由所述的电压变换电路产生的电压作为该显示装置的驱动电压使用。
本发明还提供一种电压变换电路，将输入的电压变换输出，其特
征在于：包括第一～第八晶体管和第一～第五电容元件，
将上述第一晶体管的漏极和栅极连接到电压输入端子，将上述第一晶体管的源极连接到第一节点，
将上述第二晶体管的漏极连接到上述电压输入端子，将上述第二晶体管的栅极连接到第二节点，将上述第二晶体管的源极连接到上述第一节点，
将上述第三晶体管的漏极连接到上述电压输入端子，将上述第三晶体管的栅极连接到上述第一节点，将上述第三晶体管的源极连接到上述第二节点，
将上述第一电容元件连接到第一控制信号输入端子和上述第一节点之间，
在上述第三晶体管源极和电压输出端子之间串联连接多个电路块，该电路块
将上述第四晶体管的漏极连接到上述第二节点，将上述第四晶体管的栅极连接到第三节点，将上述第四晶体管的源极连接到第四节点，将上述第五晶体管的漏极连接到上述第二节点，将上述第五晶体管的栅极连接到该电路块的输出，将上述第五晶体管的源极连接到上述第四节点，将上述第六晶体管的漏极连接到上述第二节点，将上述第六晶体管的栅极连接到上述第四节点，将上述第六晶体管的源极连接到该电路块的输出，将上述第七晶体管的漏极和栅极连接到上述第二节点，将上述第七晶体管的源极连接到上述第三节点，将上述第八晶体管的漏极连接到上述第二节点，将上述第八晶体管的栅极连接到上述第四节点，将上述第八晶体管的源极连接到上述第三节点，将上述第二电容元件连接到第二控制信号输入端子和上述第四节点之间，将上述第三电容元件连接到第三控制信号输入端子和上述第三节点之间，将上述第四电容元件连接到第四控制信号输入端子和上述第二节点之间，将上述第七晶体管的栅极作为该电路块的输入，将上述第五晶体管的栅极作为该电路块的输出，
将上述第五电容元件至少连接到上述电压输出端子和接地之间或者上述电压输入端子和接地之间的一个，
第一～第四控制信号输入端子被输入各自的上升沿定时不同的第一～第四控制信号，
上述多个电路块中的第一电路块的输入端子与上述第三晶体管的源极连接，
上述多个电路块中的第一电路块的输出端子与上述多个电路块中的第二电路块的输入端子连接，
上述多个电路块中的第二电路块的输出端子与上述多个电路块中的第三电路块的输入端子连接，
上述多个电路块中的第n电路块的输出端子与上述多个电路块中的第n+1电路块的输入端子连接。
本发明还提供一种具有所述的电压变换电路的显示装置，包括，
显示板，具有配置成矩阵状的多个像素电极；
开关元件，向上述像素电极提供图像信号；
图像信号线，向上述开关元件提供图像信号；
扫描信号线，提供控制上述开关元件的扫描信号；
第一驱动电路，输出上述图像信号，以和上述开关元件同样的工序形成在上述显示板；
第二驱动电路，输出上述扫描信号；
将所述的电压变换电路以和上述开关元件同样的方法形成在上述显示板内。
本发明还提供一种具有所述的电压变换电路的显示装置，其特征在于：将由所述的电压变换电路产生的电压作为该显示装置的驱动电压使用。
本发明提供一种显示装置，该显示装置包括：
显示板，具有配置成矩阵状的多个像素电极；
第一驱动电路，将图像信号提供给上述多个像素；
第二驱动电路，将用于选择应该提供给上述图像信号的像素的扫描信号，提供给上述像素；
电源电路，升高电源电压，施加到上述第一驱动电路和上述第二驱动电路；
上述电源电路包括升高电压的第一、第二电荷传送电路、连接到上述第一电荷传送电路和上述第二电荷传送电路之间的抽取电容电路；
上述电源电路通过上述第一电荷传送电路将上述电源电压充电到上述抽取电容电路后，用时钟信号升高上述第一电荷传送电路及上述第二电荷传送电路和上述抽取电容电路的连接部分的电位，通过上述第二电荷传送电路输出。
上述电源电路还包括，
第一升压电路，升高上述第一电荷传送电路的栅极电压；
第二升压电路，升高上述第二电荷传送电路的栅极电压；
第三升压电路，被连接到上述第一电荷传送电路和上述第二电荷传送电路之间，升高上述第二升压电路的栅极电压，升高上述第二升压电路的初始电压。
在本发明中，由于用NMOS单沟道方法形成电路，相比使用CMOS工艺的情况下，能够降低成本。
此外，在本发明中，因为能够补偿由阈值偏差引起的电荷传送开关的栅极电压下降，所以不受制造偏移的影响，能够实现良好的电源电路特性。
附图说明
图1表示的是本发明实施例的显示装置的概略框图；
图2表示的是用于本发明实施例的显示装置的驱动信号的概略波形图；
图3表示的是与本发明第一实施例相关的高电压VGH用的升压电路图；
图4表示的是与本发明第一实施例相关的高电压VGH用的升压电路各个部分波形的概略图；
图5表示的是与本发明第一实施例相关的低电压VGL用的升压电路图；
图6表示的是与本发明第一实施例相关的低电压VGL用的升压电路各个部分波形的概略图；
图7表示的是本发明实施例的液晶显示板的概略框图；
图8表示的是与本发明第二实施例有关的高电压VGH用的升压电路图；
图9表示的是与本发明第二实施例有关的低电压VGL用的升压电路图；
图10表示的是与本发明第二实施例有关的升压电路的时钟波形的概略图；
图11表示的是与本发明第三实施例有关的高电压VGH用的升压电路图；
图12表示的是与本发明第三实施例有关的低电压VGL用的升压电路图；
图13表示的是与本发明第三实施例相关的升压电路各个部分波形的概略图；
图14表示的是与本发明第三实施例相关的升压电路各个部分波形的概略图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明实施例进行详细说明。并且，在用于说明实施形态的全部附图中，具有同一功能的标记为同一符号，省略了反复的说明。
图1表示的是本发明实施例液晶显示装置的基本结构的框图。如图所示的那样，液晶显示装置100由液晶显示板1和控制电路3组成。此外，主装置101通过弹性基板30连接到液晶显示装置100上。液晶显示装置100作为此主装置的显示部被使用。主装置101使用电池70作为电源，液晶显示装置100由主装置101使用配线32来提供电源电压。
液晶显示板1包括由透明玻璃或是塑料等的绝缘基板和半导体基板构成的元件基板2以及相对基板(图中未示出)。将元件基板2和相对基板隔开设定的间隙重叠，通过设置在该两基板间的周边部附近的框状的密封部件使两基板贴合，并从设置在密封部件的一部分的液晶封入口向两基板间的密封部件内侧封入液晶，密封，并且，在两基板的外侧贴附偏光板，构成液晶显示板。
在元件基板2上矩阵状地配置像素8，形成显示区域9。像素8设有像素电极11和作为开关元件的薄膜晶体管10。各像素对应多个扫描信号线(或是栅极信号线)20和图像信号线(或是漏极信号线)25的交叉部分设置。
各像素的薄膜晶体管10，源极连接到像素电极11上，漏极连接到图像信号线25上，栅极连接到扫描信号线20上。此薄膜晶体管10功能是作为用于给像素电极11提供显示电压(等级电压)的开关。
并且，虽然源极、漏极的称呼方式有时因为偏压的关系而相反，但在此，称连接图像信号线25的为漏极。
此外，虽然图1记载了有关相对电极15被设置在元件基板2上的所谓横电场方式的液晶显示板，但是对于相对电极15被设置在对向基板上的所谓纵电场方式的液晶显示板，本实施例也同样适用。
升压电路4、图像信号电路50、扫描信号电路60分别形成在构成液晶显示板1的元件基板2的透明绝缘基板(玻璃基板、树脂基板等)上。此外，控制装置3是IC芯片，直接安装在液晶显示板1上。从控制装置3送出的数字信号(显示数据、时钟信号、控制信号等)通过输入端子35输入到升压电路4、图像信号电路50、扫描信号电路60。控制装置3由半导体集成电路(LSI)构成，根据从外部发送来的时钟信号、显示时间信号、水平同步信号、垂直同步信号等的各显示控制信号以及显示用数据(R·G·B)，驱动、控制升压电路4、图像信号电路50、扫描信号电路60。
升压电路4、图像信号电路50、扫描信号电路60和薄膜晶体管以同样的工序形成，扫描信号电路60进行扫描信号线20的驱动，图像信号电路50进行图像信号线25的驱动，升压电路4向各电路的驱动产生、提供必要的电压。符号36、37是外置的电容元件，电容元件36被设置在弹性基板30上。此外，电容元件37通过被设置在液晶显示板1上的端子被安装、连接在液晶显示板1上。
扫描信号电路60根据控制装置3送出的帧开始指示信号(FLM、以下也称为开始信号)以及移位时钟(CL1)，在每个1水平扫描时间里，依次向液晶显示板1的各扫描信号线20提供高电平的选择扫描电压(扫描信号)。由此，被连接在液晶显示板1的各扫描信号线20的多个薄膜晶体管10呈1水平扫描时间导通的状态。
此外，图像信号电路50向图像信号线25输出将显示像素并对应于灰度的等级电压。薄膜晶体管10在成为导通的状态时，由图像信号线25向像素电极11提供等级电压(图像信号)。此后，通过薄膜晶体管10成为导通的状态，在像素电极11上保持基于应显示像素的图像的等级电压。
下面，说明用于电源电路的升压电路4。在携带电话等小型携带设备中，一般使用电池作为电源。此外，由电流量的大小电池使用输出电压从1.3V到3V的范围。因此，有必要使用升压电路4产生液晶显示装置用的必须的电源电压。
图2表示的是薄膜晶体管方式的液晶显示装置的各种信号和形成信号需要的电源电压。图3中，VGON是用于导通薄膜晶体管(TFT)的扫描信号的高电压。范围是7V～15V。VGOFF是用于使薄膜晶体管(TFT)截止的扫描信号的低电压。范围是-2V～-5V。DDVDH是图2所示的图像信号电路50、扫描信号电路60用的电源电压。
在以上液晶显示装置必须的电源中，用本发明的充电泵方式的升压电路4，产生扫描信号电路用的高电压VGH和扫描信号电路用的低电压VGL，其他电压由升压电路形成的电压均等分压后形成。
下面，结合图3、图4、图5、图6说明与本实施例相关的高电压VGH用的升压电路以及低电压VGL用的升压电路。
图3表示的是高电压VGH用的升压电路。VGH用的升压电路由抽取电容元件Cp、稳定电容元件Cs、升压电容元件C1、C2、C3、晶体管TR1～TR8构成。在此，晶体管TR1～TR8用NMOS工艺形成。TR3、TR6是电荷传送开关。本升压电路特征是，一旦通过电荷传送开关TR3把输入电压VA充电到抽取电容元件Cp后，用抽取时钟周期CKP使节点NP的电位升压，通过开关TR6，向输出端提供高电压VGH。本发明只要能实现该功能，并不限定为实施例的电路结构。
在此，由晶体管TR1、电容元件C1构成的电路是用于使输入端电荷传送开关TR3的栅极电压升压的电路。此外，由晶体管TR4、电容元件C2构成的电路是用于使输出端电荷传送开关TR6的栅极电压升压的电路。由晶体管TR7、电容元件C3构成的电路是使TR4的栅极电压升压，从而使C2的初始电压升压的电路。晶体管TR2、TR5、TR8在各自的栅极电压升高时，将晶体管TR3、TR6、TR4二极管连接，通过这些，防止电荷逆流。
下面，结合图3、图4详细说明VGH用升压电路的工作的具体内容。电源电路控制时钟CKA、CKB、CKC、CKP的定时如图4那样设定。在此，作为具体的例子，对输入电压VA＝5V，控制时钟CKA、CKB、CKC、CKP的振幅为5Vpp的情况进行说明。首先，对输入如果输入直流电压VA＝5V，通过二极管连接的晶体管TR1，向电容元件C1充电低Vth的电压。如果在时刻t5时钟CKA为高，则节点NA被升压到10-Vth，TR3导通，向电容元件Cp充入输入电压VA＝5V。然后，如果在时刻t6(t0)CKA为低，TR3截止，在t7(t1)CKP为高，节点NP被升压到10V。由此，节点NC通过TR7被充电到10-Vth左右，如果在t8(t2)CKC为高，NC将被暂时充电到15-Vth。如果在t9(t3)CKB为高，NB(TR6的栅极电压)被升压到15-Vth，TR6导通。由此，Cp的电荷通过TR6向输出端提供。通过反复进行上面的工作，反复进行从输入端向输出端提供电荷，向输出端提供固定电压10V。
在本升压电路中，由时钟CKC引起的升压前，因为节点NC的电位被预先充电到10-Vth左右，所以能够通过使用了CKC的升压使NC的电位在10+Vth以上。因此，可以使NB的电位预先在10V左右，通过使用CKB升压，即使在Vth大的情况下也能使NB(TR6的栅极电压)的电压充分大。其结果是，因为能够使TR6的导通电阻小，所以不会使输出电压大幅下降，从而能够向输出端提供较大的电流。
图5表示低电压VGL用的升压电路。低电压VGL用的升压电路使用与VGH用的升压电路相同的电路结构300，通过使输入输出的关系相反来实现。控制时钟CKA、CKB、CKC、CKP和VGH相同。
在VGL用的升压电路，如果输入电压VB被输入，CKB变为高时，向节点NP充入输入电压VB。然后，TR6截止，CKP一变低NP的电位就下降。之后，TR3导通，从输出端向Cp流入电流。流入Cp的电荷在接下来TR6导通时向输入端释放。反复进行这个工作，输出电压VA慢慢下降，就可以向输出提供固定的负电压。例如，输入电压VB＝3V，CKP的振幅为5Vpp时，稳定状态的输出电压为VA＝3V-5V＝-2V。
下面，结合图5、图6详细说明VGL用的升压电路的工作。控制时钟CKA、CKB、CKC、CKP的定时与高电压VGH的情况相同。在此，具体举例，具体说明输入电压VB＝3V，控制时钟CKA、CKB、CKC、CKP的振幅为5Vpp的情况。首先，给出抽取时钟CKP在高的状态，输入电压VB＝3V，在时刻t3(t9)CKB为高时，TR6导通，节点NP被放电到输入电压VB＝3V(Cp的电压为3V-5V＝-2V)。然后，在t4如果CKB和CKC为低，TR6截止。此时CKP也为低，NP为-2V。在t5如果时CKA为高，节点NA升压到3V，TR3导通，从输出端向Cp流入电流。其结果是，输出电压为-2V。然后，在时刻t6(t0)CKA如果为低，TR3截止，在t7(t1)如果CKP为高，节点NP升压到3V。此时，NC通过TR7充电到3-Vth左右，在t8(t2)如果CKC为高，NC暂时被充电到8-Vth。在t9(t3)如果CKB为高，节点NB(TR6的栅极电压)升压到8V，TR6导通。其结果是，TR3导通时从输出端流入Cp的电荷通过TR6在输入端释放。反复进行上面的工作，可以向输出端提供固定的负电压VGL＝-2V。
在VGL用的升压电路中，和VGH用的升压电路一样，因为通过使用了C3、TR7的升压电路，能够使NB的初始电压较高，所以在CKB引起的升压时，TR6的栅极电压就能够变得很大。因此在TR6导通时，能够使TR6的导通电阻充分小，所以不会使输出电压大幅变化，可以向输出端提供较大的电流。
下面，结合图7说明本发明升压电路适用的液晶显示板1的驱动电路。图7是本发明实施例液晶显示板1的基本结构框图。如图所示，液晶显示板1具有透明玻璃、或是塑料等的绝缘基板(元件基板)2。绝缘基板2上矩阵状地配置像素8并形成显示区域9。像素8上设有像素电极11、开关元件10。
在显示区域9的周围，沿着绝缘基板2的边缘，形成有图像信号电路50、扫描信号电路60、升压电路4。图像信号电路50、扫描信号电路60、升压电路4以和开关元件10同样的工序形成在绝缘基板2上，所以和以其他工序形成的半导体芯片相比，能够实现小型化。
图像信号电路50、扫描信号电路60、升压电路4、开关元件10构成的半导体层，采用了多晶硅膜。该多晶硅膜利用CVD法等，通过激光照射等向堆积在绝缘基板2上的非晶硅膜提供能量，通过再结晶化等，结晶颗粒直径比上述非晶硅膜增加了。
扫描信号线20从扫描信号电路60延伸到显示区域，扫描信号线20与开关元件10的控制端子电连接。从扫描信号电路60，向扫描信号线20输出使开关元件10导通、截止的扫描信号。
扫描信号电路60上设有移位寄存器电路61，在1水平期间中，由移位寄存器电路61向扫描信号线20输出脉冲信号，以便输出使开关元件10成为导通状态的电压。
虽然可以用升压电路4升压的高电压来驱动移位寄存器电路61，但也可以用低电压来驱动移位寄存器电路61，用电平位移电路62将输出的脉冲信号变换成高电压的脉冲，输出到扫描信号线20上。此时，从升压电路4到各电平位移电路62布线高电压电源线64并电连接。并且，配线65是向移位寄存器电路61提供时钟的信号线。
邻接扫描信号电路60设有相对电压提供电路7。相对电压提供电路7对每一相对电压提供线进行分割，向相对电极提供相对电压，是适用于每一像素的相对电极都是分离形状的IPS方式的液晶显示装置的有效电路。对此相对电压提供电路7也配线高电压电源线并电连接。
从图像信号电路50，图像信号线25延伸到显示区域9，图像信号线25连接到开关元件10的输入端子上。从图像信号电路50向图像信号线25输出图像信号，通过由扫描信号成为导通状态的开关元件10，图像信号被写入到像素电极11。
图像信号电路50具有输出栅极电路53，按照移位寄存器电路51的输出的定时脉冲，将由外部提供的图像信号输出到图像信号线25。由液晶显示板1的外部直接提供图像信号情况等，在图像信号的电压范围较宽的情况下，移位寄存器电路51的输出电压有时作为使输出栅极电路53导通状态的电压不足够。因此，使用电平位移电路52，在图像信号的电压范围内，能够足够地将输出使栅极电路53成为导通状态的电压输出。因此，从升压电路4也对图像信号电路50进行布线并电连接。
在图7，同时使用移位寄存电路51的传送脉冲和升压电路4的升压脉冲，传送脉冲配线55连接在移位寄存器电路51和升压电路4。此外，输出电容用的电极41以和开关元件10同样的工序形成在绝缘基板2上。
在图7所示的液晶显示板1上，可以将扫描信号电路60、图像信号电路50、升压电路4形成在同一基板上，减少外置的部件数，可以节省有关部件的安装空间。此外，也提高各部件的连接可靠度。
本发明第二个实施例相关的升压电路是采用2个基本升压电路，使它们并联工作从而可以得到大的输出电流。
一般来说，在液晶显示装置中的栅极扫描电路中，因为存在栅极线的配线容量等，在驱动这些时，流过大量的充放电电流。此充放电电流由高电压VGH和低电压VGL的电源电路提供，这些电路中要求大的输出电流。此外，因为VGH和VGL的电压对应TFT的导通和截止的栅极电压，要求即使在输出电流很大的情况下，VGH、VGL的输出电压的变化也要很小。本实施例的目的是提供一种解决这些问题的升压电路。
关于本发明的第二实施例相关的升压电路，结合图8、图9、图10进行说明。
图8表示的是第二实施例相关的高电压VGH用的升压电路。本升压电路由并联连接的2个基本升压电路300构成。803是升压电容元件，804是稳定型电容元件。在此，因为基本升压电路300和在第一实施例中说明的VGH用的升压电路(图3)相同，因此省略了对电路结构的说明。
结合图10说明本升压电路的工作。第一升压电路用的控制时钟CKA1、CKB1、CKC1、CKP1的相位关系与第一实施例的情况相同，此外，第二升压电路用的控制时钟CKA2、CKB2、CKC2、CKP2，其相位关系也和第一实施例的情况相同。因此，和第一实施例中VGH用的升压电路相同，第一和第二升压电路分别进行输入电压升压，提供给输出端的工作。
在本实施例中，如图10所示，使第一和第二升压电路的控制时钟相互错开半个周期，各升压电路每半个周期交互地向输出端提供电流。因此，和使用单一的升压电路相比，可以向输出端提供2倍的电流。
图9表示的是第二实施例相关的低电压VGL用的升压电路。第二实施例相关的低电压VGL用的升压电路与第一实施例中VGL用的升压电路相同，VGH用的升压电路的输入输出的关系相反。和VGH用的升压电路相同，使2个VGL用的基本电路错开半个周期并联驱动，为的是得到2倍的输出电流。关于控制时钟，因为和VGH用的升压电路相同，所以省略说明。
并且，因为第二实施例相关的使用电源电路的显示装置结构和第一实施例的情况相同，省略说明。
本发明的第三实施例相关的升压电路串联连接2个或是2个以上的电荷泵电路，因为依次升压，所以可以得到更高的高电压VGH、更低的低电压VGL。
结合图11、图12、图13、图14，说明本发明的第三实施例相关的升压电路。
图11表示的是第三实施例相关的高电压VGH用的升压电路。本升压电路将高电压VGH用的电荷泵电路2级串联连接，用第二电荷泵电路进一步升压第一电荷泵电路300的输出电压，可以得到更高的高电压VGH。在此，通过第一电荷泵电路输出端的电荷传送开关，兼用作第二电荷泵电路的输入端的电荷传送开关。
本升压电路的时间图如图12所示。如图12表明的那样，第一电荷泵电路的控制时钟CKA1、CKB1、CKC1、CKP1的相位关系与第一实施例的情况相同，此外，第二电荷泵电路的控制时钟CKA2、CKB2、CKC2、CKP2的相位关系也与第一实施例的情况相同。因此，第一和第二电荷泵电路与第一实施例中VGH用的升压电路相同，分别进行升压输入电压，提供给输出端的工作。在本升压电路中，如图1、图2所示，使第一和第二电荷泵电路的控制时钟相互错开半个周期。因此，用第一电荷泵电路向抽取电容元件Cp1充电输入电压VA期间，将第二电荷泵电路的抽取电容元件Cp2存储的电荷提供给输出端，相反，用第一电荷泵电路将抽取电容元件Cp1的电荷提供给输出端期间，用第二升压电路将该电荷充电到抽取电容元件Cp2。通过交互地反复进行这两个状态，向输出端提供固定的电流，与使用单一的电荷泵电路的情况相比，可以得到大的输出电压。例如，在输入电压VA＝5V，抽取时钟振幅为5Vpp的情况下，第一电荷泵电路的输出电压为10V，第二电荷泵的输出电压为15V。
下面，基于图12详细说明本升压电路的工作。在此，具体举例说明输入电压VA＝5V，控制时钟CKA1、CKB1、CKC1、CKP1、CKB2、CKC2、CKP2的振幅为5Vpp的情况。在图11中，用虚线包围的部分(300)与在实施例1中所述的电路相同，此外，其控制时钟的定时也与实施例1相同，因此，与实施例1同样，升压输入电压VA＝5V，输出10V的电压，进行这样的工作。因为用虚线包围的部分(300)的工作已经在实施例1中详细描述，在此省略说明。关于其以外部分的工作如下。如果用虚线包围的电路(300)输出10V的电压，节点NP2为10V，在t5如果CKP2为高，节点NP2被升压到15V。此时节点NC2通过TR12被充电到15-Vth左右为止。在t6如果CKC为高，NC2就被暂时充电到20V。在t7如果CKB2为高，NB2(TR11的栅极电压)被升压到20-Vth，TR11导通。其结果是，Cp的电荷通过TR11提供给输出端，赋予给输出端15V的电压。就是说，虚线外新增加的电路进行这样的工作，即，将用虚线包围的电路(300)所输出的10V电压升压到15V。因此，由于反复进行一连串的工作，通过组合虚线包围的电路(300)，作为电路整体，能够将5V的输入电压升压到15V。
在图11的电路中，通过2次升压，能够向电荷传送开关TR6和TR11的栅极提供充分大的栅极电压，减小开关导通电阻，将Vth偏移的影响抑制到很小，能够实现良好的电源电路特性。
图13表示的是第三实施例相关的低电压VGL用的电路。第三实施例相关的VGL电路与第一实施例中VGL电路相同，VGH电路的输入输出关系相反。和VGH用的升压电路一样，将2个电荷泵电路串联连接，使它们错开半个周期进行工作，与使用单一的电荷泵电路情况相比，能够得到更低的VGL电压。例如，输入电压VB＝3V，抽取时钟振幅为5Vpp的情况，第二电荷泵电路的输出电压为-2V，第一电荷泵电路的输出电压为-7V。
VGL电路的时间图如图14所示。如图14所述的那样，第一电荷泵电路的控制时钟CKA1、CKB1、CKC1、CKP1的相位关系与第一实施例的情况相同，此外，第二电荷泵电路的控制时钟CKA2、CKB2、CKC2、CKP2的相位关系也与第一实施例的情况相同。因此，第一和第二电荷泵电路与第一实施例中VGL用的升压电路相同，进行这样的工作：分别使输入电压变换到低水平，提供给输出端。在VGL用电路中，如图14所示，使第一和第二电荷泵电路的控制时钟相互错开半个周期。因此，利用第一电荷泵电路从输出VA向抽取电容元件Cp1流入电流期间，将第二电荷泵电路抽取电容元件Cp2中存储的电荷提供给输入端，相反，利用第一电荷泵电路将抽取电容元件Cp1的电荷提供给输入端期间，利用第二升压电路将该电荷充电到抽取电容元件Cp2。通过这两个状态交互地反复进行，进行从输出VA到输入VB的固定电荷的移动，与使用单一的电荷泵电路情况相比，能够得到更低的输出电压。例如，输入电压VA＝5V，抽取时钟振幅为5Vpp的情况，第二电荷泵电路的输出电压为-2V，第一电荷泵电路的输出电压为-7V。
下面，基于图14详细说明VGL用的电路的工作。在此，具体举例说明输入电压VA＝5V，控制时钟CKA1、CKB1、CKC1、CKP1、CKB2、CKC2、CKP2的振幅为5Vpp的情况。首先，给出抽取时钟CKP2在高的状态，输入电压VB＝3V，在时刻t7如果CKB2为高时，TR11导通，节点NP2被放电到输入电压VB＝3V(Cp2的电压为3V-5V＝-2V)。然后，在t8如果CKB2和CKC2为低，TR11截止。此时CKP2也为低，NP2为-2V。因此，虚线以外新增加的电路进行这样的工作：将输入电压VB＝3V变换为-2V，提供给虚线包围的电路(300)。关于虚线内的电路(300)，如实施例1所述那样，进行这样的工作：使输入的电压下降5V，提供给输出端，此时，将第二电荷泵电路输出的-2V电压变换成-7V输出。关于虚线内的电路(300)的内部工作，因为在实施例1中已经详细描述过，在此省略说明。因此，反复进行一连串的工作，通过和包围在虚线内的电路(300)的组合，作为电路整体，可以将VB＝3V的输入电压变换成-7V输出。
在图13的电路中，通过2次升压，可以向电荷传送开关TR6和TR11提供足够大的栅极电压，所以降低开关导通电阻，将Vth偏移的影响抑制到很小，能够实现良好的电源电路特性。
根据同样的想法，将电荷泵电路3级以上串联连接，由于使它们错开半个周期，能够得到更高的高电压VGH或者更低的低电压VGL，这一点自不必说。
并且，关于使用第三实施例相关的升压电路的显示装置整体的结构，同第一实施例的情况相同，省略说明。
本发明电压变换电路可以用于升压电路，该升压电路生成驱动显示装置的电源电压。
本发明的显示装置可以用于搭载在携带电话上的显示装置。
Claims (13)
1.一种电压变换电路，将输入的电压变换并输出，其特征在于：
包括第一～第八晶体管和第一～第五电容元件，
将上述第一晶体管的漏极和栅极连接到电压输入端子，将上述第一晶体管的源极连接到第一节点，
将上述第二晶体管的漏极连接到上述电压输入端子，将上述第二晶体管的栅极连接到第二节点，将上述第二晶体管的源极连接到上述第一节点，
将上述第三晶体管的漏极连接到上述电压输入端子，将上述第三晶体管的栅极连接到上述第一节点，将上述第三晶体管的源极连接到上述第二节点，
将上述第四晶体管的漏极连接到上述第二节点，将上述第四晶体管的栅极连接到第三节点，将上述第四晶体管的源极连接到第四节点，
将上述第五晶体管的漏极连接到上述第二节点，将上述第五晶体管的栅极连接到电压输出端子，将上述第五晶体管的源极连接到上述第四节点，
将上述第六晶体管的漏极连接到上述第二节点，将上述第六晶体管的栅极连接到上述第四节点，将上述第六晶体管的源极连接到上述电压输出端子，
将上述第七晶体管的漏极和栅极连接到上述第二节点，将上述第七晶体管的源极连接到上述第三节点，
将上述第八晶体管的漏极连接到上述第二节点，将上述第八晶体管的栅极连接到上述第四节点，将上述第八晶体管的源极连接到上述第三节点，
将上述第一电容元件连接到第一控制信号输入端子和上述第一节点之间，
将上述第二电容元件连接到第二控制信号输入端子和上述第四节点之间，
将上述第三电容元件连接到第三控制信号输入端子和上述第三节点之间，
将上述第四电容元件连接到第四控制信号输入端子和上述第二节点之间，
将上述第五电容至少连接到上述电压输出端子和接地之间或者连接到上述电压输入端子和接地之间的一个，
向上述第一～第四控制信号输入端子输入各自的上升沿定时不同的第一～第四控制信号。
2.根据权利要求1所述的电压变换电路，其特征在于：上述第一～第四控制信号为脉冲波形，各自的上升和下降定时分别为第一控制信号的上升定时(tA1)、第一控制信号的下降定时(tA2)、第二控制信号的上升定时(tB1)、第二控制信号的下降定时(tB2)、第三控制信号的上升定时(tC1)、第三控制信号的下降定时(tC2)、第四控制信号的上升定时(tP1)、第四控制信号的下降定时(tP2)时，这些定时按早晚的顺序为第四控制信号的上升定时(tP1)、第三控制信号的上升定时(tC1)、第二控制信号的上升定时(tB1)、第四控制信号的下降定时(tP2)＝第三控制信号的下降定时(tC2)＝第二控制信号的下降定时(tB2)、第一控制信号的上升定时(tA1)、第一控制信号的下降定时(tA2)。
3.根据权利要求1所述的电压变换电路，其特征在于：将两个以上的上述电压变换电路并联连接，通过使第一上述电压变换电路的上述第一控制信号与第二上述电压变换电路的上述第一控制信号相位错开半个周期、第一上述电压变换电路的上述第二控制信号与第二上述电压变换电路的上述第二控制信号相位错开半个周期、第一上述电压变换电路的上述第三控制信号与第二上述电压变换电路的上述第三控制信号相位错开半个周期、第一上述电压变换电路的上述第四控制信号与第二上述电压变换电路的上述第四控制信号相位错开半个周期，从两个以上的上述电压变换电路分别向共通的输出端子提供电流。
4.根据权利要求1所述的电压变换电路，其特征在于：上述第一～第八晶体管利用NMOS单沟道形成。
5.根据权利要求1所述的电压变换电路，其特征在于：通过上述第一晶体管和上述第四晶体管给上述第一电容元件和上述第二电容元件赋予初始电压，根据上述第一控制信号和上述第二控制信号将施加在上述第三晶体管和上述第六晶体管的栅极的电压升压，转换上述第三晶体管和上述第六晶体管，
通过上述第七晶体管给上述第三电容元件赋予初始电压，根据上述第三控制信号，将施加在上述第四晶体管的栅极的电压升压，将施加在上述第四节点的电压升压。
6.一种具有权利要求1所述的电压变换电路的显示装置，包括：
显示板，具有配置成矩阵状的多个像素电极；
开关元件，向上述像素电极提供图像信号；
图像信号线，向上述开关元件提供图像信号；
扫描信号线，提供控制上述开关元件的扫描信号；
第一驱动电路，输出上述图像信号，以和上述开关元件同样的工序形成在上述显示板；
第二驱动电路，输出上述扫描信号；
将权利要求1所述的电压变换电路以和上述开关元件同样的工序形成在上述显示板内。
7.一种具有权利要求1所述的电压变换电路的显示装置，其特征在于：将由权利要求1所述的电压变换电路产生的电压作为该显示装置的驱动电压使用。
8.一种电压变换电路，将输入的电压变换输出，其特征在于：
包括第一～第八晶体管和第一～第五电容元件，
将上述第一晶体管的漏极和栅极连接到电压输入端子，将上述第一晶体管的源极连接到第一节点，
将上述第二晶体管的漏极连接到上述电压输入端子，将上述第二晶体管的栅极连接到第二节点，将上述第二晶体管的源极连接到上述第一节点，
将上述第三晶体管的漏极连接到上述电压输入端子，将上述第三晶体管的栅极连接到上述第一节点，将上述第三晶体管的源极连接到上述第二节点，
将上述第一电容元件连接到第一控制信号输入端子和上述第一节点之间，
在上述第三晶体管源极和电压输出端子之间串联连接多个电路块，该电路块
将上述第四晶体管的漏极连接到上述第二节点，将上述第四晶体管的栅极连接到第三节点，将上述第四晶体管的源极连接到第四节点，将上述第五晶体管的漏极连接到上述第二节点，将上述第五晶体管的栅极连接到该电路块的输出，将上述第五晶体管的源极连接到上述第四节点，将上述第六晶体管的漏极连接到上述第二节点，将上述第六晶体管的栅极连接到上述第四节点，将上述第六晶体管的源极连接到该电路块的输出，将上述第七晶体管的漏极和栅极连接到上述第二节点，将上述第七晶体管的源极连接到上述第三节点，将上述第八晶体管的漏极连接到上述第二节点，将上述第八晶体管的栅极连接到上述第四节点，将上述第八晶体管的源极连接到上述第三节点，将上述第二电容元件连接到第二控制信号输入端子和上述第四节点之间，将上述第三电容元件连接到第三控制信号输入端子和上述第三节点之间，将上述第四电容元件连接到第四控制信号输入端子和上述第二节点之间，将上述第七晶体管的栅极作为该电路块的输入，将上述第五晶体管的栅极作为该电路块的输出，
将上述第五电容元件至少连接到上述电压输出端子和接地之间或者上述电压输入端子和接地之间的一个，
第一～第四控制信号输入端子被输入各自的上升沿定时不同的第一～第四控制信号，
上述多个电路块中的第一电路块的输入端子与上述第三晶体管的源极连接，
上述多个电路块中的第一电路块的输出端子与上述多个电路块中的第二电路块的输入端子连接，
上述多个电路块中的第二电路块的输出端子与上述多个电路块中的第三电路块的输入端子连接，
上述多个电路块中的第n电路块的输出端子与上述多个电路块中的第n+1电路块的输入端子连接。
9.根据权利要求8所述的电压变换电路，其特征在于：在上述第三晶体管源极和电压输出端子之间串联的各个电路块的各自的第二控制信号的上升定时、各自的第二控制信号的下降定时、各自的第三控制信号的上升定时、各自的第三控制信号的下降定时、各自的第四控制信号的上升定时、各自的第四控制信号的下降定时，按照早晚顺序为第四控制信号的上升定时、第三控制信号的上升定时、第二控制信号的上升定时、第四控制信号的下降定时＝第三控制信号的下降定时＝第二控制信号的下降定时。
10.根据权利要求8所述的电压变换电路，其特征在于：上述第一电路块的上述第二控制信号与上述第二电路块的上述第二控制信号相位错开半个周期，上述第一电路块的上述第三控制信号与第二电路块的上述第三控制信号相位错开半个周期，并且，上述第一电路块的上述第四控制信号与上述第二电路块的上述第四控制信号相位错开半个周期。
11.根据权利要求8所述的电压变换电路，其特征在于：上述第一～第八晶体管利用NMOS单沟道形成。
12.一种具有权利要求8所述的电压变换电路的显示装置，包括，
显示板，具有配置成矩阵状的多个像素电极；
开关元件，向上述像素电极提供图像信号；
图像信号线，向上述开关元件提供图像信号；
扫描信号线，提供控制上述开关元件的扫描信号；
第一驱动电路，输出上述图像信号，以和上述开关元件同样的工序形成在上述显示板；
第二驱动电路，输出上述扫描信号；
将权利要求8所述的电压变换电路以和上述开关元件同样的方法形成在上述显示板内。
13.一种具有权利要求8所述的电压变换电路的显示装置，其特征在于：将由权利要求8所述的电压变换电路产生的电压作为该显示装置的驱动电压使用。
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