CN1574576A - 升压电路、半导体装置及显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种升压电路，其包括第1电源线VL－1～第M(M为大于等于4的整数)电源线VL－M和第1电荷泵电路和第2电荷泵电路。各电荷泵电路包括第1升压电容器Cu1～第(M－2)升压电容器Cu(M－2)，其中，第j(1≤j≤M－2，j为整数)升压电容器在第1期间连接在第j电源线和第(j+1)电源线之间，并且在第1期间经过后的第2期间连接在第(j+1)电源线和第(j+2)电源线之间。电荷泵电路在不同的相位通过电荷泵方式生成升压电压。

Description

升压电路、半导体装置及显示装置

技术领域

本发明涉及一种升压电路、半导体装置及显示装置。

背景技术

作为显示装置，可以使用含有电光学装置的液晶显示装置。将液晶显示装置装配于电子设备，能同时实现电子设备的小型化和低功耗化。

但是，液晶显示装置的驱动需要高电压。因此，在驱动电光学装置的驱动IC(Integrated Circuit)(广义为半导体装置)中内置用于产生高电压的电源电路，从成本上来讲也是适合的。此时，电源电路包括升压电路。升压电路将高电位一侧的系统电源电压VDD和低电位一侧的接地电源电压VSS之间的电压进行升压，生成用于液晶驱动的输出电压Vout。

这种升压电路通过采用电荷泵电路可以达到低功耗化的要求，该电荷泵电路生成由所谓电荷泵方式升压的电压。电荷泵电路包括电容器。在将液晶面板和驱动IC模块化的液晶面板模块中，通过将电荷泵电路的电容器内置于IC内，可实现安装工程的简化和总成本的降低。例如，在升压5倍的普通电荷泵电路中就需要5个电容器，因此，根据上述观点，将这些电容器内置于IC内的优势很大。

但是，将电荷泵电路的电容器内置于驱动IC内时，为了得到与外置方式相同的电容，内置电容器的面积将会变大，从而成本变高。另一方面，如果缩小内置电容器的面积，消耗电流将会变大。这样，在内置电容器的面积和消耗电流之间存在此消彼涨的关系。

因此，为了既缩小内置电容器的面积又降低成本，必须寻求使用小电容的电容器而具有跟以往相同的性能(电荷供给性能、负载驱动性能)的电荷泵式升压电路。换言之，就是应寻求电容器的面积相同(成本相同)，且具有跟现有电容内置升压电路相同的性能，而同时能进一步降低消耗电流的电荷泵式升压电路。

另外，外置于IC的一个电容器的平均电容为0.1～1μF，内置于IC内的一个电容器的平均电容大约为1nF。因此，为了得到和现有电容外置方式的升压电路相同的性能，需要提高电荷泵电路中开关元件的切换频率，从而导致因电容器充放电电流的增加引起的消耗电流的增大。因此，需要提供降低电容器充放电电流的电荷泵电路。

并且，在电荷泵方式中，当与输出输出电压Vout的电源线连接的负载产生电流的时候，使输出电压Vout下降。

发明内容

本发明鉴于以上技术问题，其目的之一是，提供一种不导致负载驱动能力下降而又能实现低功耗的升压电路、以及包括此升压电路的半导体装置及显示装置。

本发明的另一个目的是，提供一种可以供给更加稳定的升压电压的升压电路、以及包括此升压电路的半导体装置及显示装置。

为解决上述问题，本发明提供了一种包括电荷泵电路的升压电路，其包括第1电源线～第M(M为大于等于4的整数)电源线以及第1电荷泵电路和第2电荷泵电路；该第1电荷泵电路包括：第1组的第1升压电容器～第(M-2)升压电容器，其中，第j1(1≤j1≤M-2，j1为整数)升压电容器在第1期间连接在第j1电源线和第(j1+1)电源线之间，并且在该第1期间经过后的第2期间连接在第(j1+1)电源线和第(j1+2)电源线之间；该第二电荷泵电路包括，第2组的第1升压电容器～第(M-2)升压电容器，其中，第j2(1≤j2≤M-2，j2为整数)升压电容器在第1期间连接在第j2电源线和第(j2+1)电源线之间，并且在该第1期间经过后的第2期间连接在第(j2+1)电源线和第(j2+2)电源线之间。

根据本发明，可以降低施加在组成升压电路的各组成要件的电压。因此，可以降低制造成本。但是，在第1期间，通过第2电荷泵电路升压的电压输出到第1电源线和第M电源线之间。并且，在第2期间，通过第1电荷泵电路升压的电压输出到第1电源线和第M电源线之间。因此，在第1期间和第2期间，即使与第M电源线连接的负载产生电流，升压的电压也不会下降，可以输出稳定的电压。

根据本发明的升压电路，还可以包括第1稳压电容器～第(M-3)稳压电容器，其中，第k(1≤k≤M-3，k为整数)稳压电容器连接在第(k+1)电源线和第(k+2)电源线之间。

根据本发明的升压电路，还可以包括连接在第(M-1)电源线和第M电源线之间的第(M-2)稳压电容器。

根据本发明的升压电路，还可以包括连接在该第1电源线和第M电源线之间的电容器。

根据本发明，通过连接稳压电容器可以稳定各电源线的电压。

本发明涉及一种包括电荷泵电路的升压电路，其包括第1电源线～第(N+1)(N为大于等于3的整数)电源线以及第1电荷泵电路和第2电荷泵电路；该第1电荷泵电路包括：第1组的第1开关元件～第2N开关元件，其中，第1开关元件的一端连接在第1电源线，第2N开关元件的一端连接在第(N+1)电源线，除去第1开关元件和第2N开关元件之外的其他开关元件串联连接在该第1开关元件的另一端和该第2N开关元件的另一端之间；第1组的第1升压电容器～第(N-1)升压电容器，其中，各升压电容器的一端连接在第j1(1≤j1≤2N-3，j1为奇数)开关元件和第(j1+1)开关元件的连接的第j1节点，该升压电容器的另一端连接在第(j1+2)和第(j1+3)开关元件连接的第(j1+2)节点，该第1组的第m1(1≤m1≤2N-1，m1为整数)开关元件和该第1组的第(m1+1)开关元件被互斥地开关控制为导通；该第2电荷泵电路包括，第1开关元件～第2N开关元件，其中，第1开关元件的一端连接在第1电源线，第2N开关元件的一端连接在第(N+1)电源线，除去第1开关元件和第2N开关元件之外的其他开关元件串联连接在该第1开关元件的另一端和该第2N开关元件的另一端之间；第2组的第1升压电容器～第(N-1)升压电容器，其中，各升压电容器的一端连接在第j2(1≤j2≤2N-3，j2为奇数)开关元件和第(j2+1)开关元件的连接的第j2节点，该升压电容器的另一端连接在第(j2+2)和第(j2+3)开关元件连接的第(j2+2)节点，该第2组的第m2(1≤m2≤2N-1，m2为整数)开关元件和该第2组的第(m2+1)开关元件被互斥地开关控制为导通，在第1期间，控制开关使所述第1组的第m开关元件(1≤m≤2N，m为整数)导通，并且，控制开关使所述第2组的第m开关元件断开，在该第1期间经过后的第2期间，控制开关使所述第1组的第m开关元件断开，并且，控制开关使所述第2组的第m开关元件导通。

根据本发明的升压电路，还可以包括第1～第(N-2)稳压电容器，其中，各稳压电容器的一端连接在第k(2≤k≤2N-4，k为偶数)和第(k+1)开关元件连接的第k节点，该稳压电容器的另一端连接在第(k+2)和第(k+3)开关元件连接的第(k+2)节点。

根据本发明的升压电路还可以包括连接在第N电源线和第(N+1)电源线之间的第(N-1)稳压电容器。

根据本发明的升压电路还可以包括连接在该第1电源线和第(N+1)电源线之间的电容器。

根据本发明的升压电路还可以对各升压电容器施加该第1电源线和第2电源线之间的电压。

根据本发明，可以用低耐压制造工艺制造出组成升压电路的开关元件、升压电容器以及稳压电容器。另外，当用普通的MOS晶体管作开关元件时，可以用低耐压制造工艺制造MOS晶体管，因此，可以降低MOS晶体管的栅极电容的充放电电流。

并且，与普通的电荷泵式升压电路相比较而言，要在半导体装置内耗费相同面积(成本相同)制造电容器，并且获得相同的输出阻抗(性能相同)时，可以降低电容器的充放电频率，因此可以降低伴随切换产生的消耗电流。并且，可以使用低耐压制造工艺制造电容器，可大幅削减电容器寄生电容的充放电电流。

另外，在第1期间，通过第2电荷泵电路升压的电压输出到第1电源线和第M电源线之间。并且，在第2期间，通过第1电荷泵电路升压的电压输出到第1电源线和第M电源线之间。因此，在第1期间和第2期间，即使与第M电源线连接的负载产生电流，升压的电压也不会下降，可以输出稳定的电压。

本发明涉及一种升压电路，该升压电路用于将升压电压输出到与负载连接的输出电源线，该升压电路包括：升压电压生成电路，其生成将预定的电压升压的升压电压，并将该升压电压提供给升压电源线；开关元件，其电连接或断开该升压电源线和该输出电源线；电荷保持电路，其用于保持该输出电源线的电荷；电荷供给电路，其与该输出电源线连接，该开关元件断开该升压电源线和该输出电源线的电连接的时候，向该输出电源线供给电荷。

并且，本发明还涉及一种包括如上所述任一升压电路的半导体装置。

根据本发明的半导体装置还可以包括与第1电源线和第(N+1)电源线电连接的第1端子和第2端子，在半导体装置的外部，在该第1和第2端子之间连接电容器。

根据本发明的半导体装置还可以包括用于调整电压的电压调整电路，由该电压调整电路调整的电压可以作为该第1电源线和第2电源线间的电压供给。

在根据本发明的半导体装置中，该电压调整电路可根据参考电压与该第1电源线和第(N+1)电源线间的电压或将该电压分压得到的分压电压的比较结果调整电压。

另外，在根据本发明的半导体装置中，还可以包括电压调整电路，该电压调整电路根据将该第1电源线和第(N+1)电源线之间的电压分压得到的分压电压与参考电压的比较结果，改变用于进行该第1开关元件～第2N开关元件的开断控制的开关控制信号的频率。

在根据本发明的半导体装置中，对各升压电容器可以施加该第1电源线和第2电源线之间的电压。

根据本发明，可以实现高精度生成升压电压的半导体装置的低成本化和低功耗化。

根据本发明的半导体装置还可以包括多值电压生成电路，其基于该第1电源线和第(N+1)电源线之间的电压生成多值电压。

另外，根据本发明的半导体装置还可以包括驱动部分，其基于该多值电压生成电路生成的多值电压驱动电光学装置。

根据本发明，可以高精度地生成驱动电压，从而提供实现高显示品质驱动的半导体装置。

另外，本发明还涉及一种显示装置，其包括多条扫描线、多条数据线、多个像素、驱动该多条扫描线的扫描驱动器以及驱动该多条数据线的上述半导体装置。

根据本发明，可以同时实现半导体装置的低成本化和低功耗化，因此，能以更低的成本提供低功耗的显示装置。

附图说明

图1是根据本实施例的升压电路工作原理的说明图。

图2是根据本实施例的电荷泵电路工作原理的说明图。

图3是如图2所示的电荷泵电路组成例的组成图。

图4是示意出图3的开关控制信号动作的时序图。

图5A是图3的电荷泵电路在第1期间的开关状态示意图。

图5B是图3的电荷泵电路在第2期间的开关状态示意图。

图6是给出了根据本实施例的半导体装置组成概要的组成图。

图7是示意出图6的开关控制信号的动作的时序图。

图8A、图8B是电荷泵电路的等效电路图。

图9A、图9B、图9C、图9D是电荷泵电路的电荷泵动作的前半部分4个状态的等效电路图。

图10A、图10B、图10C、图10D是电荷泵电路的电荷泵动作的后半部分4个状态的等效电路图。

图11是比较例的电荷泵电路组成例的组成图。

图12是比较例的电荷泵电路工作原理的说明图。

图13A、图13B是比较例的电荷泵电路等效电路图。

图14A、图14B、图14C、图14D、图14E是电荷泵电路的电荷泵动作的5个状态的等效电路图。

图15是内置于半导体装置的电荷泵寄生电容的说明图。

图16是根据本实施例的升压电路的概要的模块图。

图17是根据本实施例的升压电路工作原理的说明图。

图18是根据本实施例的升压电路工作原理的其他说明图。

图19是根据本实施例的半导体装置的组成例的组成图。

图20是示意图19的开关控制信号动作的时序图。

图21A、图21B是升压电路的等效电路图。

图22是根据本实施例的半导体装置的其他组成例的组成图。

图23A、图23B是图22的升压电路的等效电路图。

图24是半导体装置的第1组成例的组成图，该半导体装置内置输出将升压电路的升压电压经调整后的电压的电源电路。

图25是电压调整电路的组成例的模块图。

图26是半导体装置的第2组成例的组成图，该半导体装置内置输出将升压电路的升压电压经调整后的电压的电源电路。

图27是显示装置的组成例的组成图。

具体实施方式

以下，就本发明的优选实施例参照附图加以详细说明。另外，以下说明的实施例并不是对权利要求记载的本发明内容的不当限定。而且，以下说明的全部组成未必是本发明必须的组成要件。

1.根据本实施例的升压电路的概要

在图1中，给出了根据本实施例的升压电路的组成图。升压电路10将升压电压输出到输出电源线，该升压电压是通过将系统电源电压VDD和接地电源电压VSS之间的电压V升压得到的。输出电源线与利用该升压电压的装置(负载)连接。

升压电路10包括升压电压生成电路12、开关元件SW、电荷保持电路14和电荷供给电路16。

升压电压生成电路12用于生成将系统电源电压VDD和接地电源电压VSS之间的电压V(预定的电压)升压的升压电压。开关元件SW电连接或断开升压电源线和输出电源线。电荷保持电路14保持输出电源线的电荷。电荷供给电路16与输出电源线连接。并且，当开关元件SW断开升压电源线和输出电源线的电连接的时候，电荷供给电路16向输出电源线供给电荷。更具体地说，当开关元件SW断开升压电源线和输出电源线的电连接的时候，电荷供给电路16向输出电源线供给电荷，以维持输出电源线的升压电压。

如上所述的升压电路10，即使在升压电源线和输出电源线的电连接被断开的时候，也可以维持输出电源线的电压，因此，即使与第M电源线连接的负载产生电流，升压的电压也不会下降。

升压电压生成电路12(或者是升压电压生成电路12和开关元件SW、或者是升压电压生成电路12、开关元件SW和电荷保持电路14)的功能，通过电荷泵(Charge Pump)电路实现。电荷泵电路还包括开关元件和电容器。并且，电荷供给电路16的功能，通过个别电荷泵电路实现。即，升压电路10可以包括两个电荷泵电路。

但是，在具有通常组成的电荷泵电路中，当将包括在该电荷泵电路中的电容器内置于IC(Integrated Circuit)(广义为半导体装置)的时候，会增加成本。并且，由于内置的电容器的充放电电流导致消耗电流的增加。

下面说明根据本实施例的升压电路的各电荷泵电路的组成，由此可以实现低成本化和低功耗化，并能提供稳定的输出电压。

2.电荷泵电路

本实施例的电荷泵电路包括多个电容器，输出由所谓的电荷泵方式升压的电压。

图2中给出了根据本实施例的电荷泵电路的工作原理的说明图。根据本实施例的电荷泵电路包括第1电源线VL-1～第M(M为大于等于4的整数)电源线VL-M。并且，电荷泵电路将第1电源线VL-1和第2电源线VL-2之间的电压V升压(M-1)倍至升压电压(M-1)·V，并将该升压电压(M-1)·V作为输出电压Vout输出到第M电源线VL-M。图2给出了M为6时(升压5倍时)的工作原理。

电荷泵电路包括第1升压电容器Cu1～第(M-2)升压电容器Cu(M-2)和第1稳压电容器Cs1～第(M-3)稳压电容器Cs(M-3)。

在第1升压电容器Cu1～第(M-2)升压电容器Cu(M-2)中的第j(1≤j≤M-2，j为整数)升压电容器Cuj，在第1期间连接在第j电源线和第(j+1)电源线之间。并且，第j升压电容器在第1期间经过后的第2期间连接在第(j+1)电源线和第(j+2)电源线之间。即，连接在第j升压电容器Cuj的电源线根据第1期间还是第2期间进行切换。

例如，第1升压电容器Cu1在第1期间连接在第1电源线VL-1和第2电源线VL-2之间，在第2期间连接在第2电源线VL-2和第3电源线VL-3之间。第2升压电容器Cu2在第1期间连接在第2电源线VL-2和第3电源线VL-3之间，在第2期间连接在第3电源线VL-3和第4电源线VL-4之间。第(M-2)升压电容器Cu(M-2)在第1期间连接在第(M-2)电源线VL-(M-2)和第(M-1)电源线VL-(M-1)之间，在第2期间连接在第(M-1)电源线VL-(M-1)和第M电源线VL-M之间。

另外，在第1稳压电容器Cs1～第(M-3)稳压电容器Cs(M-3)中的第k(1≤k≤M-3，k为整数)稳压电容器Csk连接在第(k+1)电源线和第(k+2)电源线之间。并且，第k稳压电容器Csk在第2期间积蓄(充电)从第k升压电容器Cuk释放出的电荷。即，在第1期间和第2期间共用连接在第k稳压电容器Csk的电源线。

例如，第1稳压电容器Cs1连接在第2电源线VL-2和第3电源线VL-3之间。并且，第1稳压电容器Cs1在第2期间积蓄从第1升压电容器Cu1释放出的电荷。如上所述，在第2期间，第1稳压电容器Cs1连接在第2电源线VL-2和第3电源线VL-3之间。第2稳压电容器Cs2连接在第3电源线VL-3和第4电源线VL-4之间。并且，第2稳压电容器Cs2在第2期间积蓄从第2升压电容器Cu2释放出的电荷。第(M-3)稳压电容器Cs(M-3)连接在第(M-2)电源线VL-(M-2)和第(M-1)电源线VL-(M-1)之间。并且，第(M-3)稳压电容器Cs(M-3)在第2期间积蓄从第(M-3)升压电容器Cu(M-3)释放出的电荷。

如图2所示，以M为6的情况为例，对这种电荷泵电路的工作原理进行说明。第1电源线VL-1的电压由低电位一侧的接地电源电压VSS提供。第2电源线VL-2的电压由高电位一侧的系统电源电压VDD提供。在第1电源线VL-1和第2电源线VL-2之间施加电压V。

在第1期间，在第1升压电容器Cu1的两端施加电压V。在第1期间经过后的第2期间，第1升压电容器Cu1连接在第2电源线VL-2和第3电源线VL-3之间。因此，在第1期间中积蓄在第1升压电容器Cu1的电荷被释放，并积蓄到第1稳压电容器Cs1。由此，以与第1稳压电容器Cs1的一端连接的第2电源线VL-2的电压为基准，与第1稳压电容器Cs1的另一端连接的第3电源线VL-3的电压成为2·V。

同样，在第1期间积蓄在第2升压电容器Cu2和第3升压电容器Cu3的电荷在第2期间分别被释放，并各自积蓄到第2稳压电容器Cs2和第3稳压电容器Cs3。

结果，第4电源线VL-4～第6电源线VL-6的电压成为3·V、4·V、5·V。即，作为升压电路的输出电压，在第1电源线VL-1和第6电源线VL-6之间施加5·V的电压。

另外，在第(M-1)电源线VL-(M-1)和第M电源线VL-M之间最好连接第(M-2)稳压电容器Cs(M-2)，该第(M-2)稳压电容器Cs(M-2)在第2期间积蓄从第(M-2)升压电容器Cu(M-2)释放出的电荷。即，当M为6时，最好在第5电源线VL-5和第6电源线VL-6之间连接第4稳压电容器Cs4。在图2中，连接相当于第(M-2)稳压电容器Cs(M-2)的第4稳压电容器Cs4。此时，利用第4稳压电容器Cs4，可以稳定地供给在第2期间升压的输出电压Vout。

而且，在图2中，最好在第1电源线VL-1和第M电源线VL-M之间连接一电容器。即，当M为6时，在第1电源线VL-1和第6电源线VL-6之间最好连接一电容器。在图2中，在分别相当于第1电源线VL-1和第M电源线VL-M的第1电源线VL-1和第6电源线VL-6之间连接电容器C0。此时，可避免依赖于连接在第6电源线VL-6的负载的电压下降。

图3给出了如图2所示的电荷泵电路的组成例。在图3中的电荷泵电路中，串联连接在两个电源线之间的两个开关元件被互斥地控制为导通，从而在第1期间和第2期间，切换连接在各升压电容器的电源线。

图3给出的电荷泵电路包括第1电源线VL-1～第(N+1)(N为大于等于3的整数)电源线VL-(N+1)。电荷泵电路将第1电源线VL-1和第2电源线VL-2之间的电压V升压到N倍得到的升压电压N·V作为输出电压Vout，输出到第(N+1)电源线VL-(N+1)。图3给出了当N为5时(升压5倍时)的组成例。

电荷泵电路包括第1开关元件SW1～第2N开关元件SW2N、第1升压电容器Cu1～第(N-1)升压电容器Cu(N-1)和第1稳压电容器Cs1～第(N-2)稳压电容器Cs(N-2)。

在第1开关元件～第2N开关元件中的各开关元件串联连接在第1电源线VL-1和第(N+1)电源线VL-(N+1)之间。更具体地说，第1开关元件SW1的一端连接在第1电源线VL-1，第2N开关元件SW2N的一端连接在第(N+1)电源线VL-(N+1)。并且，除了第1开关元件SW1和第2N开关元件SW2N之外的其他开关元件SW2～SW(2N-1)串联连接在第1开关元件SW1的另一端和第2N开关元件SW2N的另一端之间。

第1升压电容器Cu1～第(N-1)升压电容器Cu(N-1)的一端各自连接在第j(1≤j≤2N-3，j为奇数)开关元件SWj和第(j+1)开关元件SW(j+1)连接的第j节点ND-j。并且，该升压电容器的另一端连接在第(j+2)开关元件SW(j+2)和第(j+3)开关元件SW(j+3)连接的第(j+2)节点ND-(j+2)。

即，第1升压电容器Cu1连接在第1节点ND-1和第3节点ND-3之间。其中，第1节点ND-1是第1开关元件SW1和第2开关元件SW2互相连接的节点，第3节点ND-3是第3开关元件SW3和第4开关元件SW4互相连接的节点。第2升压电容器Cu2连接在第3节点ND-3和第5节点ND-5之间。其中，第5节点ND-5是第5开关元件SW5和第6开关元件SW6互相连接的节点。同样地，第(N-1)升压电容器Cu(N-1)连接在第(2N-3)节点ND-(2N-3)和第(2N-1)节点ND-(2N-1)之间。其中，第(2N-3)节点ND-(2N-3)是第(2N-3)开关元件SW(2N-3)和第(2N-2)开关元件SW(2N-2)互相连接的节点，第(2N-1)节点ND-(2N-1)是第(2N-1)开关元件SW(2N-1)和第2N开关元件SW2N互相连接的节点。

另外，在图3中，第1稳压电容器Cs1～第(N-2)稳压电容器Cs(N-2)的一端各自连接在第k(2≤k≤2N-4，k为偶数)开关元件SWk和第(k+1)开关元件SW(k+1)连接的第k节点ND-k。并且，该稳压电容器的另一端连接在第(k+2)开关元件SW(k+2)和第(k+3)开关元件SW(k+3)连接的第(k+2)节点ND-(k+2)。

即，第1稳压电容器Cs1连接在第2节点ND-2和第4节点ND-4之间。其中，第2节点ND-2是第2开关元件SW2和第3开关元件SW3互相连接的节点，第4节点ND-4是第4开关元件SW4和第5开关元件SW5互相连接的节点。第2稳压电容器Cs2连接在第4节点ND-4和第6节点ND-6之间。其中，第6节点ND-6是第6开关元件SW6和第7开关元件SW7互相连接的节点。同样，第(N-2)稳压电容器Cs(N-2)连接在第(2N-4)节点ND-(2N-4)和第(2N-2)节点ND-(2N-2)之间。其中，第(2N-4)节点ND-(2N-4)是第(2N-4)开关元件SW(2N-4)和第(2N-3)开关元件SW(2N-3)互相连接的节点，第(2N-2)节点ND-(2N-2)是第(2N-2)开关元件SW(2N-2)和第(2N-1)开关元件SW(2N-1)互相连接的节点。

并且，在如图3所示的电荷泵电路中，第m(1≤m≤2N-1，m为整数)开关元件SWm和第(m+1)开关元件SW(m+1)被互斥地开关控制为导通(即，第m开关元件SWm导通时，第(m+1)开关元件SW(m+1)断开；第m开关元件SWm断开时，第(m+1)开关元件SW(m+1)导通)，此时，在第1电源线VL-1和第(N+1)电源线VL-(N+1)之间输出将第1电源线和第2电源线之间的电压升压N倍的电压N·V。

图4是对如图3所示的各开关元件进行开关控制的开关控制信号的动作示意图。

其中，将对第1开关元件SW1进行开关控制(开断控制)的开关控制信号作为S1，将对第2开关元件SW2进行开关控制的开关控制信号作为S2，…，将对第2N开关元件SW2N进行开关控制的开关控制信号作为S2N，并示意出了当N为5时的开关控制信号S1～S10的动作时序。各开关控制信号为重复如图4所示动作的时钟信号。

另外，通过H级(高电平)的开关控制信号，使各开关元件为导通，开关两端电连接使之处于导通状态。另外，通过L级(低电平)的开关控制信号，使各开关元件为断开，开关两端断开电连接使之处于非导通状态。

开关控制信号S1、S3、…、S9在第1期间为H级，在第2期间为L级。开关控制信号S2、S4、…、S10在第1期间为L级，在第2期间为H级。这样，第m开关元件SWm和第(m+1)开关元件SW(m+1)被互斥地开关控制为导通。

此时，应有效控制开关，使之不存在第m开关元件SWm和第(m+1)开关元件SW(m+1)同时为导通的期间。第m开关元件SWm和第(m+1)开关元件SW(m+1)如果同时为导通，由于导通电流会导致消耗电流增加。另外，在图4中，虽然第2期间是第1期间经过后的下一期间，但并不限定于此。例如，第2期间可以在第1期间经过后间隔一定期间开始。总之，第2期间只要是在第1期间之后即可。

下面以N为5(升压5倍)为例，参照图5A和图5B对图3给出的电荷泵电路的动作进行说明。

图5A示出图3的电荷泵电路在第1期间的开关状态。图5B示意出图3的电荷泵电路在第2期间的开关状态。

在第1期间，第1开关元件SW1、第3开关元件SW3、第5开关元件SW5、第7开关元件SW7和第9开关元件SW9为导通，而第2开关元件SW2、第4开关元件SW4、第6开关元件SW6、第8开关元件SW8和第10开关元件SW10为断开(图5A)。在第1期间，第1升压电容器Cu1的两端施加了第1电源线VL-1和第2电源线VL-2之间的电压V(V、0)。因此，第1升压电容器Cu1在第1期间积蓄电荷，使其两端的电压达到V。

在第2期间，第1开关元件SW1、第3开关元件SW3、第5开关元件SW5、第7开关元件SW7和第9开关元件SW9为断开，而第2开关元件SW2、第4开关元件SW4、第6开关元件SW6、第8开关元件SW8和第10开关元件SW10为导通(图5B)。由此，第2电源线VL-2取代第1电源线VL-1连接到第1升压电容器Cu1的一端。从而使第1升压电容器Cu1的另一端电压成为2·V。第1升压电容器Cu1的另一端连接在第3电源线VL-3，因此，连接在第2电源线VL-2和第3电源线VL-3之间的第1稳压电容器Cs1的两端也施加电压V，并积蓄电荷使其两端的电压达到V。由此，第1稳压电容器Cs1的另一端的电压成为2·V。

第2升压电容器Cu2的情况也大致相同。即，在第1期间，第2升压电容器Cu2的一端与第2电源线VL-2连接。第2电源线VL-2被供给电压V，并与第1升压电容器Cu1的另一端连接。并且，第2升压电容器Cu2的另一端与第1稳压电容器Cs1的另一端连接。由此，第2升压电容器Cu2的两端施加电压V(2V、V)。因此，第2升压电容器Cu2在第1期间积蓄电荷，使其两端的电压达到V。

并且，到了第2期间，第1升压电容器Cu1的另一端的电压成为2·V。因此，一端与第1升压电容器Cu1连接的第2升压电容器Cu2的另一端的电压变为3·V。由于第2升压电容器Cu2的另一端与第4电源线VL-4连接，因此，连接在第3电源线VL-3和第4电源线VL-4之间的第2稳压电容器Cs2的两端也施加电压V，第2稳压电容器Cs2积蓄电荷，使其两端的电压达到V。

第3升压电容器Cu3和第4升压电容器Cu4的另一端的电压也同上述一样，是以电荷泵方式升压的电压。结果，第6电源线VL-6的电压变为5·V，作为输出电压Vout输出。

另外，根据图3、图5A、图5B，最好还包括连接在第N电源线VL-N和第(N+1)电源线VL-(N+1)之间的第(N-1)稳压电容器Cs(N-1)，第(N-1)稳压电容器Cs(N-1)在第2期间积蓄第(N-1)升压电容器Cu(N-1)释放出的电荷。即当N为5时，最好在第5电源线VL-5和第6电源线VL-6之间连接第4稳压电容器Cs4。在图3、图5A、图5B中，用虚线给出了相当于第(N-1)稳压电容器Cs(N-1)的第4稳压电容器Cs4。此时，通过第4稳压电容器Cs4，能稳定地提供在第2期间升压的输出电压Vout。

另外，根据图3、图5A、图5B，最好还包括连接在第1电源线VL-1和第(N+1)电源线VL-(N+1)之间的电容器。即当N为5时，最好在第1电源线VL-1和第6电源线VL-6之间连接电容器。在图3、图5A、图5B中，在相当于第1电源线VL-1和第(N+1)电源线VL-(N+1)的第1电源线VL-1和第6电源线VL-6之间连接电容器C0。此时，可以避免依赖于连接在第6电源线VL-6的负载的电压降低。

通过如上所述的电荷泵电路的组成，各升压电容器和各稳压电容器施加与第1电源线VL-1和第2电源线VL-2之间的电压V相同的电压。另外，如下所述，各开关元件的耐压无需是升压的电压N·V，而只需耐压对应于电压V或电压2·V振幅的信号即可。因此，当将各升压电容器和各稳压电容器内置于IC内时，不需要采用耐压N·V的高耐压制造工艺，而用低成本的低耐压制造工艺就能制造出开关元件和电容器。

2.1  内置电容器的半导体装置

图6给出了内置如图3所示电荷泵电路的半导体装置的大概组成。在图6中，与图3给出的组成元件相同的部分标上相同的附图标记，省略了详细说明。

半导体装置(集成电路装置(IC)、芯片)100包括图3给出的升压电路200。即半导体装置100包括：第1开关元件～第2N(N为大于等于3的整数)开关元件，其中，第1开关元件的一端连接在第1电源线，第2N开关元件的一端连接在第(N+1)电源线，除去第1开关元件和第2N开关元件之外的其他开关元件串联连接在第1开关元件的另一端和第2N开关元件的另一端之间；第1升压电容器～第(N-1)升压电容器，其中，各升压电容器的一端连接在第j(1≤j≤2N-3，j为奇数)开关元件和第(j+1)开关元件连接的第j节点，该升压电容器的另一端连接在第(j+2)开关元件和第(j+3)开关元件连接的第(j+2)节点；第1稳压电容器～第(N-2)稳压电容器，其中，各稳压电容器的一端连接在第k(2≤k≤2N-4，k为偶数)开关元件和第(k+1)开关元件连接的第k节点，该稳压电容器的另一端连接在第(k+2)开关元件和第(k+3)开关元件连接的第(k+2)节点。并且，在半导体装置100中，第m(1≤m≤2N-1，m为整数)开关元件和第(m+1)开关元件被互斥地开关控制为导通。

升压电路200还可以包括连接在第N电源线和第(N+1)电源线之间的第(N-1)稳压电容器，该第(N-1)稳压电容器在第2期间积蓄从第(N-1)升压电容器释放出的电荷。

在图6中，给出了当N为5时(升压5倍)的升压电路200的组成，相当于第(N-1)稳压电容器Cs(N-1)的第4稳压电容器Cs4连接在第5电源线VL-5和第6电源线VL-6之间。

电荷泵电路200的升压电容器和稳压电容器内置于半导体装置100。在图6中，电荷泵电路200的第1升压电容器Cu1～第4升压电容器Cu4和第1稳压电容器Cs1～第4稳压电容器Cs4内置于半导体装置100。

并且，半导体装置100仅外置了用于稳定升压电压的电容器。更具体地说，半导体装置100包括与第1电源线VL-1和第(N+1)电源线VL-(N+1)电连接的第1端子T1和第2端子T2，在半导体装置100的外部，电容器C0连接在第1端子T1和第2端子T2之间。在图6中，半导体装置100包括与第1电源线VL-1和第6电源线VL-6电连接的第1端子T1和第2端子T2，在半导体装置100的外部，电容器C0连接在第1端子T1和第2端子T2之间。

升压电路200的各开关元件由金属氧化膜半导体(Metal-Oxide Semiconductor：MOS)晶体管组成。更具体地说，第1开关元件SW1由n沟道MOS晶体管Tr1组成。第2开关元件SW2～第10开关元件SW10由p沟道MOS晶体管Tr2～Tr10组成。

因此，对作为开关元件的MOS晶体管进行开断控制的开关控制信号S1～S10成为如图7所示的时序。另外，作为MOS晶体管Tr1和MOS晶体管Tr2的开关控制信号S1、S2使用开关控制信号S0。

并且，在图6中，对每个MOS晶体管用“导通”或“断开”表示在第1和第2期间的导通状态。左侧表示在第1期间的导通状态，右侧表示在第2期间的导通状态。

另外，在图6中，对每个升压电容器给出了在第1期间和第2期间施加在该升压电容器的两端的电压。左侧表示在第1期间施加的电压，右侧表示在第2期间施加的电压。

电荷泵电路200的动作与图3、图4、图5A、图5B说明的内容相同，省略其说明。

2.2输出阻抗

下面，为了说明电荷泵电路200的效果，求出电荷泵电路200的输出阻抗。

如式(1)所示，当提供已升压的输出电压Vout的第6电源线VL-6产生电流I时，电荷泵电路200的输出阻抗Z对应于第6电源线VL-6的电压下降趋势。

Vout＝I·Z                           …    (1)

电荷泵电路的性能可以用该电荷泵电路的输出阻抗表示。输出阻抗值越小，意味着由于负载而产生电流时的电压下降就越小。因此，输出阻抗值越小电荷泵电路的性能(电荷供给性能、负载驱动性能)越高，而输出阻抗值越大电荷泵电路的性能越低。电荷泵电路的性能优选较高。

电荷泵电路200的输出阻抗可以通过如下方法简单求出。

图8A、图8B给出了电荷泵电路200的等效电路。图8A给出了在第1期间的电荷泵电路200的等效电路。图8B给出了在第2期间的电荷泵电路200的等效电路。在此，各等效电路中的电阻元件表示MOS晶体管的导通电阻。另外，等效电路中的电源表示施加在第1电源线VL-1和第2电源线VL-2之间的电压V。

下面，利用各等效电路，将电荷泵电路200的电荷泵动作分为8个状态。并且，求出各状态的输出阻抗。

图9A、图9B、图9C、图9D给出了电荷泵电路200的电荷泵动作的前半部分4个状态的等效电路图。

图10A、图10B、图10C、图10D给出了电荷泵电路200的电荷泵动作的后半部分4个状态的等效电路图。

即图9A是MOS晶体管Tr1、Tr3为导通状态时的等效电路。图9B是MOS晶体管Tr2、Tr4为导通状态时的等效电路。图9C是MOS晶体管Tr3、Tr5为导通状态时的等效电路。图9D是MOS晶体管Tr4、Tr6为导通状态时的等效电路。

另外，图10A是MOS晶体管Tr5、Tr7为导通状态时的等效电路。图10B是MOS晶体管Tr6、Tr8为导通状态时的等效电路。图10C是MOS晶体管Tr7、Tr9为导通状态时的等效电路。图10D是MOS晶体管Tr8、Tr10为导通状态时的等效电路。

下面，将各MOS晶体管的导通电阻的电阻值设为r。并且，根据图9A、图9B、图9C、图9D、图10A、图10B、图10C、图10D的各状态，将阻抗分为DC部分和AC部分。

各状态阻抗的DC部分分别是两个MOS晶体管的导通电阻，所以为2r。

另外，各状态的导通电流i可以通过i＝cfV求出。在此，f为切换频率。阻抗的AC部分是由各状态的切换产生的，因此为1/(c·f)。即，通过从图9A给出的状态向图9B给出的状态切换，其阻抗的AC部分成为1/(Cu1·f)。

同样，通过从图9B给出的状态向图9C给出的状态切换，其阻抗的AC部分成为1/(Cs1·f)。通过从图9C给出的状态向图9D给出的状态切换，其阻抗的AC部分成为1/(Cu2·f)。通过从图9D给出的状态向图10A给出的状态切换，其阻抗的AC部分成为1/(Cs2·f)。通过从图10A给出的状态向图10B给出的状态切换，其阻抗的AC部分成为1/(Cu3·f)。通过从图10B给出的状态向图10C给出的状态切换，其阻抗的AC部分成为1/(Cs3·f)。通过从图10C给出的状态向图10D给出的状态切换，其阻抗的AC部分成为1/(Cu4·f)。

在此，将各升压电容器和各稳压电容器的电容值设为c。输出阻抗Z是阻抗DC部分与AC部分之和，可以由下面的(2)式表示。

Z＝8×2r+7×1/(c·f)＝16r+7/(c·f)      …    (2)

还有，当升压N倍时，输出阻抗的一般式由下面的(3)式表示。

Z＝((2N-4)×2+4)×r+(2N-3)/(c·f)

  ＝(4N-4)r+(2N-3)/(c·f)               …    (3)

2.3比较例

下面，为了与图6给出的电荷泵电路200做对比，对比较例的电荷泵电路进行说明。

图11给出了比较例的电荷泵电路的组成例。在此，与图6给出的电荷泵电路200相同部分标上相同的标记。

比较例的电荷泵电路300包括第1电源线VLC-1和第2电源线VLC-2、第1输出电源线VLO-1～第(N+2)输出电源线VLO-(N+2)。并且，将第1电源线VLC-1和第2电源线VLC-2之间的电压V升压N倍，将得到的升压电压作为输出电压Vout输出到第(N+2)电源线VLO-(N+2)。

电荷泵电路300包括作为低耐压第1开关元件～第4开关元件的n沟道MOS晶体管LN1、LN2和p沟道MOS晶体管LP1、LP2。另外，电荷泵电路300包括作为高耐压第1开关元件～第N开关元件的p沟道MOS晶体管HP1～HPN。

MOS晶体管LP1、LN1串联连接在第1电源线VLC-1和第2电源线VLC-2之间。开关控制信号S1C对MOS晶体管LP1、LN1进行开断控制。另外，MOS晶体管LP2、LN2串联连接在第1电源线VLC-1和第2电源线VLC-2之间。开关控制信号S2C对MOS晶体管LP2、LN2进行开断控制。

MOS晶体管HP1～HPN串联连接在第2电源线VLC-2和第(N+2)电源线VLO-(N+2)之间。MOS晶体管HP1的漏极端子连接在第2电源线VLC-2。MOS晶体管HPN的源极端子连接在第(N+2)电源线VLO-(N+2)。开关控制信号S3C～S(N+2)C对MOS晶体管HP1～HPN进行开断控制。

第1输出电源线VLO-1与MOS晶体管LN2的漏极端子和MOS晶体管LP2的漏极端子连接。第2输出电源线VLO-2与MOS晶体管LN1的漏极端子和MOS晶体管LP1的漏极端子连接。

当N为奇数时，在第2输出电源线VLO-2与MOS晶体管HPq(1≤q≤N，q为偶数)之间分别连接快速电容器(flyingcapacitor)。因此，(N-1)/2个快速电容器连接在第2输出电源线VLO-2。另外，在第1输出电源线VLO-1与MOS晶体管HPt(2≤t≤N，t为奇数)之间分别连接快速电容器。因此，(N-1)/2个快速电容器连接在第1输出电源线VLO-1。

另一方面，当N为偶数时，在第2输出电源线VLO-2与MOS晶体管HPq(1≤q≤N，q为偶数)之间分别连接快速电容器。因此，N/2个快速电容器连接在第2输出电源线VLO-2。另外，在第1输出电源线VLO-1与MOS晶体管HPt(2≤t≤N，t为奇数)之间分别连接快速电容器。因此，(N/2-1)个快速电容器连接在第1输出电源线VLO-1。

图11给出了当N为5时(升压5倍时)的组成例。在此，电容器5连接在产生输出电压Vout的第7输出电源线VLO-7和第1电源线VLC-1之间，可以保证输出电压Vout的稳定。

另外，在图11中与图6相同，用“导通”或“断开”表示每个MOS晶体管在第1期间和第2期间的导通状态。左侧表示在第1期间的导通状态，右侧表示在第2期间的导通状态。

另外，在图11中，给出了在第1期间和第2期间施加在每个快速电容器两端的电压。左侧给出了在第1期间施加的电压，右侧给出了在第2期间施加的电压。

图12给出了比较例的电荷泵电路工作原理的说明图。这样，通过重复第1期间和第2期间的电荷泵方式，将第1电源线VLC-1和第2电源线VLC-2之间的电压升压N倍的升压电压作为输出电压Vout输出到第(N+2)输出电源线VLO-(N+2)(根据图12为第7输出电源线VLO-7)。

比较例的电荷泵电路300的输出阻抗可以通过如下方法简单求出。

图13A、图13B给出了比较例的电荷泵电路300的等效电路。图13A给出了在第1期间的电荷泵电路300的等效电路。图13B给出了在第2期间的电荷泵电路300的等效电路。在此，各等效电路中的电阻元件表示MOS晶体管的导通电阻。另外，等效电路中的电源表示在第1电源线VL-1和第2电源线VL-2之间施加电压V。

下面，利用各等效电路，将电荷泵电路300的电荷泵动作分为5个状态分析。并且，求出各状态的阻抗。

图14A、图14B、图14C、图14D、图14E给出了电荷泵电路300电荷泵动作的5个状态的等效电路。

即图14A是MOS晶体管HP1、LN1为导通状态时的等效电路。图14B是MOS晶体管HP2、LN2为导通状态时的等效电路。图14C是MOS晶体管HP3、LN1为导通状态时的等效电路。图14D是MOS晶体管HP4、LN2为导通状态时的等效电路。图14E是MOS晶体管HP5、LP2为导通状态时的等效电路。

下面，将各MOS晶体管导通电阻的电阻值设为r。并且，根据图14A、图14B、图14C、图14D、图14E的各状态，将阻抗分为DC部分和AC部分。

图14A、图14E的各状态的阻抗DC部分为2r。图14B、图14C、图14D的各状态的阻抗DC部分为3r。

另外，与上述同样的方法求出阻抗的AC部分。即，通过从图14A给出的状态向图14B给出的状态切换，阻抗的AC部分成为1/(C1·f)。通过从图14B给出的状态向图14C给出的状态切换，阻抗的AC部分成为1/(C2·f)。通过从图14C给出的状态向图14D给出的状态切换，阻抗的AC部分成为1/(C3·f)。通过从图14D给出的状态向图14E给出的状态切换，阻抗的AC部分成为1/(C4·f)。

在此，将各快速电容器的电容值设为c。输出阻抗Zc是阻抗的DC部分与AC部分之和，由下面的(4)式表示。另外，由于与第7输出电源线VLO-7连接的负载，会产生对电容器C5的AC部分，但电容器C5被设置为外置电容，与其他的快速电容C1～C4比较，其电容值很大。因此，作为阻抗而言，快速电容器C1～C4起主要作用，可以忽略由于电容器C5产生的AC部分。

Zc＝(2×2r+3×3r)+4×1/(c·f)

  ＝13r+4/(c·f)                       …     (4)

还有，当升压N倍时，输出阻抗的一般式由下面的(3)式表示。

Zc＝(2×2r+(N-2)×3r)+(N-1)/(c·f)

 ＝(3N-2)r+(N-1)/(c·f)                 …    (5)

2.4与比较例的对比

对比图6给出的本实施例的电荷泵电路200的组成和图11给出的比较例的电荷泵电路300的组成。两个电路尽管同样实现升压5倍，但电荷泵电路200所用到的电容器数和开关元件数更多。

另外，对比图6给出的本实施例的电荷泵电路200的输出阻抗Z和图11给出的比较例的电荷泵电路300的输出阻抗Zc。根据(2)式和(4)式，输出阻抗Zc比输出阻抗Z小。

如上所述，通常认为采用比较例的电荷泵电路300比采用本实施例的电荷泵电路200更有利。

但是，当将组成电荷泵电路的电容器内置于半导体装置时，根据本实施例的电荷泵电路200，可以用低耐压制造工艺制造全部的升压电容器和稳压电容器。而比较例的电荷泵电路300则需要用高耐压制造工艺制造MOS晶体管HP1～HP5、快速电容器C2～C4。

在此，所谓的低耐压是指，由第1电源线VLC-1和第2电源线VLC-2(VL-1、VL-2)之间的电压(如1.8伏～3.3伏)决定的设计规格上的耐压。而所谓高耐压是指，如对应于10伏～20伏的高电压设计规则上的耐压。

根据采用低耐压制造工艺还是采用高耐压的制造工艺，制造内置于半导体装置的电容器的两个电极间的膜厚将会不同。采用低耐压制造工艺制造的电容器，其两个电极间的膜厚更薄，可增大单位面积的电容值。即，在一定电容值下，采用低耐压制造工艺制造的电容器的面积比采用高耐压制造工艺制造的电容器的面积要小。另外，考虑到要内置于半导体装置，可以减少因电容器数量增加而带来的影响。

因此，耗费相同的面积将电容器内置于半导体装置时，与比较例的电荷泵电路300相比，本实施例的电荷泵电路200更适合。

并且，将根据本实施例的电荷泵电路200的电容器内置于半导体装置，具有以下优点。

首先，由于可以采用低耐压制造工艺制造作为开关元件的MOS晶体管，因此，可以降低MOS晶体管栅极电容的充放电电流。与实现相同导通电阻的高耐压的MOS晶体管相比，可使低耐压的MOS晶体管的沟道宽度变窄，如图6所示，充放电电压为低电压。而在图11中，充放电电压为V～5·V，5·V是高电压。因此，采用低耐压的MOS晶体管，可使栅极膜厚度变薄，即使考虑栅极电容变大的影响，也能降低栅极电容的充放电电流。

其次，对于本实施例的电荷泵电路200和比较例的电荷泵电路300，要在半导体装置内耗费同样的面积制造电容器(成本相同)，同时获得相同的输出阻抗(性能相同)时，根据本实施例的电荷泵电路200与比较例的电荷泵电路300相比可以降低伴随切换带来的消耗电流。

就这一点进行说明。由于向电荷泵电路的电容器充电需要充足的时间，因此，可以认为时间常数C·r比1/2f(充放电频率)小的多。在此，例如假设时间常数C·r为开关控制信号脉冲的十分之一。另外，假设电荷泵电路200和电荷泵电路300的电容器的电容值相同，MOS晶体管的导通电阻的电阻值相同。

C·r＝1/(20·f)                          …      (6)

因此，将(6)式代入(2)式和(4)式，得到下面的(7)式和(8)式。

Z＝13/(20·Ca·fa)+4/(Ca·fa)      …     (7)

Zc＝16/(20·Cb·fb)+7/(Cb·fb)     …     (8)

在(7)式和(8)式中，Ca是电荷泵电路300中一个电容器的平均电容值，Cb是电荷泵电路200中一个电容器的平均电容值。另外，fa是电荷泵电路300中各电容器的充放电频率，fb是电荷泵电路200中各电容器的充放电频率。

为了使电荷泵电路200的输出阻抗Z和电荷泵电路300的输出阻抗Zc相同，由(7)式和(8)式，可以得出Z＝Zc。由此，求出下面的(9)式。

Cb·fb＝(7.8/4.65)·Ca·fa

     ＝1.68·Ca·fa                     …    (9)

将用低耐压制造工艺制造的电容器CLV的绝缘氧化膜的厚度设为10纳米(nm)，例如，将用16伏的高耐压制造工艺制造的电容器CHV的绝缘氧化膜的厚度设为55nm。此时，单位面积的电容比由下面的(10)式表示。

CLV＝5.5·CHV                         …      (10)

在图11给出的电荷泵电路300中，只有快速电容器(电容器)C1为低耐压，而快速电容器C2～C4需要高耐压。因此，为了使全部的电容器的电容值相同，将整体面积设为S，则如下。

低耐压电容器的面积：0.057·S            …     (11)

高耐压电容器的平均面积：0.314·S        …     (12)

另一方面，在图6给出的电荷泵电路200中，升压电容器和稳压电容器全部共8个都可以是低耐压，因此，将整体面积设为S，则如下。

低耐压电容器的面积：0.125·S            …     (13)

因此，为了将电荷泵电路300的一个电容器的电容值Ca与电荷泵电路200的一个电容器的平均电容值Cb之和用同一面积实现，应使下面的关系式成立。

Cb＝(0.125/0.057)·Ca＝2.19·Ca         …     (14)

将(14)式代入(9)式，fb和fa的关系如(15)式。

fb＝0.77·fa                            …     (15)

(15)式表示根据本实施例的电荷泵电路200的充放电频率fb是比较例的电荷泵电路300充放电频率fa的0.77倍。因此，根据本实施例可以降低充放电频率。即，可以降低伴随开关控制信号的频率下降引起的开关元件切换的消耗电流。

另外，在下面，说明内置根据本实施例的电荷泵电路200的电容器的第三个优点。

即，对于本实施例的电荷泵电路200和比较例的电荷泵电路300，要在半导体装置内耗费同样的面积制造电容器(成本相同)，同时获得相同的输出阻抗(性能相同)时，本实施例的电荷泵电路200与比较例的电荷泵电路300相比，可以降低电容器寄生电容引起的充放电电流。

图15给出了内置于半导体装置的电容器的寄生电容说明图。将电容器内置于半导体装置时，在组成半导体的如p型硅基板(广义为半导体基板)400上形成n阱区域(广义为杂质区域)410。并且，在n阱区域410上形成绝缘氧化膜(广义为绝缘层)420。并且，在绝缘氧化层420上形成多晶硅膜(广义为导电层)430。

电容器是通过绝缘氧化膜420，在n阱区域410和多晶硅膜430之间形成的。并且，p型硅基板400与n阱区域410的结电容即成为寄生电容。

在比较例的电荷泵电路300中，如图11所示，作为快速电容器的电容器C1～C4的全部都进行电压为ΔV的充放电。在图11中，用Cx1～Cx4表示电容器C1～C4的寄生电容。将单位面积的寄生电容设为Ci，则寄生电容引起的充放电电流Ia可以用下式表示。

Ia＝Ci·S·V·fa                        …      (16)

另一方面，在本实施例的电荷泵电路200中，不重复进行稳压电容器的充放电，只有升压电容器反复充放电。因此，8个电容器中的一半即4个电容器的寄生电容产生充放电电流。在图6中，用Cy1～Cy4表示第1升压电容器Cu1～第4升压电容器Cu4的寄生电容。第1升压电容器Cu1～第4升压电容器Cu4的寄生电容Cy1～Cy4引起的充放电电流Ib可以用下式表示。

Ib＝Ci·(S/2)·V·fb                   …   (17)

由(16)式和(17)式，求出Ia和Ib的关系，代入(15)式，得到下式。

Ib＝Ia/2×0.77＝0.38 Ia               …    (18)

由(18)式可知，本实施例的电荷泵电路200的电容器寄生电容的充放电电流Ib，是比较例的电荷泵电路300的电容器寄生电容的充放电电流Ia的0.38倍。因此，根据本实施例，可以大幅削减电容器寄生电容引起的充放电电流。

如上所述，与比较例的电荷泵电路300相对比，将组成本实施例的电容器内置于半导体装置时，可以大幅削减消耗电流。

3.升压电路的组成

以下，就本发明实施例的升压电路组成例加以详细说明。本实施例的升压电路包括适用上述电荷泵电路的两个电荷泵电路。

图16给出了本实施例的升压电路的组成概要。

根据本实施例的升压电路450，包括第1电源线VL-1～第M(M为大于等于4的整数)电源线VL-M和第1电荷泵电路460和第2电荷泵电路470。第1电荷泵电路460和第2电荷泵电路470，分别适用如图2所示的电荷泵电路。并且，升压电路450内置于半导体装置内。在图16中，给出了M为6(升压5倍时)的组成。

图17给出了如图16所示升压电路的工作原理的说明图。在升压电路450的第1电荷泵电路460和第2电荷泵电路470中，第j(1≤j≤M-2，j为整数)升压电容器Cuj，在第1期间连接在第j电源线VL-j和第(j+1)电源线VL-(j+1)之间，并且，第1升压电容器～第(M-2)升压电容器在第1期间经过后的第2期间连接在第(j+1)电源线VL-(j+1)和第(j+2)电源线VL-(j+2)之间。在第1电荷泵电路460和第2电荷泵电路470中共用第1电源线VL-1～第M电源线VL-M。

并且，第1电荷泵电路460和第2电荷泵电路470以不同的相位，将第1电源线VL-1和第2电源线VL-2之间的电压升压(M-1)倍输出到第1电源线VL-1和第M电源线VL-M之间。

更具体地说，第1电荷泵电路460包括在第1期间连接在第j1电源线和第(j1+1)电源线之间的第j1(1≤j1≤M-2，j为整数)升压电容器，并且包括，在第1期间经过后的第2期间连接在第(j1+1)电源线和第(j1+2)电源线之间的第1组的第1升压电容器Cu-1A～第(M-2)升压电容器Cu-(M-2)A。第2电荷泵电路470包括在第2期间连接在第j2电源线和第(j2+1)电源线之间的第j2(1≤j2≤M-2，j2为整数)升压电容器，并且包括，在第1期间连接在第(j2+1)电源线和第(j2+2)电源线之间的第2组的第1升压电容器Cu-2A～第(M-2)升压电容器Cu-(M-2)A。因此，在第1期间，由第2电荷泵电路470升压的电压被输出到第1电源线VL-1和第M电源线VL-M。并且，在第2期间由第1电荷泵电路460升压的电压被输出到第1电源线VL-1和第M电源线VL-M。

如上所述，在升压电路450中，例如将图1的升压电压生成电路12和开关元件SW的功能用第1电荷泵电路460实现的时候，图1的电荷保持电路14和电荷供给电路16的功能用第2电荷泵电路470实现。

因此，在升压电路450中，在第1期间，由第1电荷泵电路460升压的电压被输出到第M电源线VL-M，在第2期间，由第2电荷泵电路470升压的电压被输出到第M电源线VL-M。因此，当第1期间和第2期间互相交替的时候，可以防止连接在第M电源线VL-M的负载引起的电压下降。

并且，一方的电荷泵电路的非输出期间可以成为另一方的电荷泵电路的输出期间，因此，在第1电荷泵电路460和第2电荷泵电路470中可以省略图2所示的稳压电容器。

但是为了稳定各电源线的电压，如图18所示，可以包括第1稳压电容器～第(M-3)稳压电容器。第1稳压电容器～第(M-3)稳压电容器的中的第k(1≤k≤M-3，k为整数)稳压电容器Csk连接在第(k+1)电源线VL-(k+1)和第(k+2)电源线VL-(k+2)之间。并且，也可以包括连接在第(M-1)电源线VL-(M-1)和第M电源线VL-M之间的第(M-2)稳压电容器Cs(M-2)。

在图18中，以M为6的情况为例进行说明。第1稳压电容器Cs1连接在第2电源线VL-2和第3电源线VL-3之间。第2稳压电容器Cs2连接在第3电源线VL-3和第4电源线VL-4之间。第3稳压电容器Cs3连接在第4电源线VL-4和第5电源线VL-5之间。并且，相当于第(M-2)稳压电容器Cs(M-2)的第4稳压电容器Cs4，连接在第5电源线VL-5和第6电源线VL-6之间。

并且，在图16～图18中，在第1电源线VL-1和第M电源线VL-M之间连接起稳定作用的大电容电容器C0。

并且，在图16～图18中，给出了升压5倍时的组成，但是并不限定于此，也适用于升压(M-1)倍时的组成。

如上所述，通过在升压电路450中适用如图2所示进行电荷泵方式的电荷泵电路，将升压电路450内置于半导体装置的时候，可以降低消耗电流、削减成本和稳定输出电压。

在第1电荷泵电路460和第2电荷泵电路470中可以适用如图3所示的电荷泵电路。

此时，在图16中，当N为5的时候，第1电荷泵电路460通过基于开关控制信号S0A～S10A的开关控制信号的电荷泵工作，将第1电源线VL-1和第2电源线VL-2之间的电压升压输出到第6电源线VL-6。第2电荷泵电路470通过基于开关控制信号S0B～S10B的开关控制信号的电荷泵方式，将第1电源线VL-1和第2电源线VL-2之间的电压升压输出到第6电源线VL-6。

开关控制信号S0A～S10A是与如图7所示的开关控制信号S0～S10相同的时序信号。开关控制信号S0B～S10B是通过翻转电路480分别将开关控制信号S0A～S10A翻转的信号。因此，第1电荷泵电路460和第2电荷泵电路470分别以不同的相位，进行电荷泵工作，将升压电压(M-1)倍输出到第6电源线VL-6。

在图19中，在各电荷泵电路中包括适用如图3所示的电荷泵电路的升压电路的半导体装置的组成概要。但是，在图19中，与图3给出的组成元件相同的部分标上相同的标记，省略了详细说明。并且，在第1电荷泵电路460的组成元件标记后附加A，在第2电荷泵电路470的组成元件标记后附加B。

半导体装置500包括升压电路450。升压电路450包括第1电源线～第(N+1)电源线(N为大于等于3的整数)、第1电荷泵电路460和第2电荷泵电路470。各电荷泵电路包括：第1～第2N开关元件，其中，第1开关元件的一端连接在第1电源线，第2N开关元件的一端连接在第(N+1)电源线，除去第1开关元件和第2N开关元件之外的其他开关元件串联连接在第1开关元件的另一端和第2N开关元件的另一端之间；第1升压电容器～第(N-1)升压电容器，其中，各升压电容器一端连接在第j(1≤j≤2N-3，j为奇数)开关元件和第(j+1)开关元件连接的第j节点，该升压电容器的另一端连接在第(j+2)开关元件和第(j+3)开关元件连接的第(j+2)节点；在半导体装置500中，第1电荷泵电路460和第2电荷泵电路470共用第1电源线～第(N+1)电源线。并且，各电荷泵电路的第m(1≤m≤2N-1，m为整数)开关元件和第(m+1)开关元件被互斥地开关控制为导通的同时，第1电荷泵电路460的第1开关元件～第2N开关元件和第2电荷泵电路470的第1开关元件～第2N开关元件以相互不同的相位被开断控制。

更具体地说，第1电荷泵电路460包括：第1组的第1开关元件～第2N开关元件，其中，第1开关元件的一端连接在第1电源线，第2N开关元件的一端连接在第(N+1)电源线，除去第1开关元件和第2N开关元件之外的其他开关元件串联连接在第1开关元件的另一端和第2N开关元件的另一端之间；第1组的第1升压电容器Cu-1A～第(N-1)升压电容器Cu-(N-1)A，其中，各升压电容器一端连接在第j1(1≤j1≤2N-3，j1为奇数)开关元件和第(j1+1)开关元件连接的第j1节点，该升压电容器的另一端连接在第(j1+2)开关元件和第(j1+3)开关元件连接的第(j1+2)节点。并且，第1组的第m1(1≤m1≤2N-1，m1为整数)开关元件和第(m1+1)开关元件被互斥地开关控制为导通。第2电荷泵电路470包括：第2组的第1开关元件～第2N开关元件，其中，第1开关元件的一端连接在第1电源线，第2N开关元件的一端连接在第(N+1)电源线，除去第1开关元件和第2N开关元件之外的其他开关元件串联连接在第1开关元件的另一端和第2N开关元件的另一端之间；第2组的第1升压电容器Cu-1B～第(N-1)升压电容器Cu-(N-1)B，其中，各升压电容器一端连接在第j2(1≤j2≤2N-3，j2为奇数)开关元件和第(j2+1)开关元件连接的第j2节点，该升压电容器的另一端连接在第(j2+2)开关元件和第(j2+3)开关元件连接的第(j2+2)节点。并且，第2组的第m2(1≤m2≤2N-1，m2为整数)开关元件和第(m2+1)开关元件被互斥地开关控制为导通。

在第1期间，控制开关使第1组的第m开关元件(1≤m≤2N，m为整数)成为导通的同时，使第2组的第m开关元件成为断开。在第1期间经过后的第2期间，控制开关使第1组的第m开关元件(1≤m≤2N，m为整数)成为断开的同时，使第2组的第m开关元件成为导通。

在图19中，给出了当N为5时(升压5倍)的升压电路450的组成。并且，在半导体装置500中，只外置了用于稳定升压电压的电容器。更具体地说，半导体装置500包括与第1电源线VL-1和第(N+1)电源线VL-(N+1)电连接的第1端子T1和第2端子T2，在半导体装置500的外部，电容器C0连接在第1端子T1和第2端子T2之间。在图19中，给出了当N为5时的组成，半导体装置500包括与第1电源线VL-1和第6电源线VL-6电连接的第1端子T1和第2端子T2，在半导体装置500的外部，电容器C0连接在第1端子T1和第2端子T2之间。

各电荷泵电路的升压电容器内置于半导体装置500。在图19中，各电荷泵电路的第1升压电容器～第4升压电容器(Cu1-A～Cu4-A、Cu1-B～Cu4-B)内置于半导体装置500。

各电荷泵电路的各开关元件由MOS晶体管组成。更具体地说，在第1电荷泵电路460中，第1开关元件SW1A由n沟道MOS晶体管Tr1A组成。第2开关元件SW2A～第10开关元件SW10A由p沟道MOS晶体管Tr2A～Tr10A组成。在第2电荷泵电路470中，第1开关元件SW1B由n沟道MOS晶体管Tr1B组成。第2开关元件SW2B～第10开关元件SW10B由p沟道MOS晶体管Tr2B～Tr10B组成。

因此，对作为开关元件的MOS晶体管进行开断控制的开关控制信号S0A～S10A、S0B～S10B为如图20所示的时序。在图19中，省略了翻转电路480的图示，但是，在半导体装置500中包括有翻转电路480。因此，开关控制信号S0A～S10A和开关控制信号S0B～S10B的相位相反。

在图19中，如图1所示的升压电压生成电路12的功能通过第一电荷泵电路460实现。而且，如图1所示的电荷保持电路14和电荷供给电路16的功能通过第2电荷泵电路470实现。此时，如图1所示的升压电源线，相当于与第9节点ND-9A的相位相同的信号线。如图1所示的开关元件SW，相当于第10开关元件SW10A。如图1所示的输出电源线相当于第6电源线VL-6。

并且，在图19中，对每个MOS晶体管用“导通”或“断开”表示在第1和第2期间的导通状态。左侧表示在第1期间的导通状态，右侧表示在第2期间的导通状态。

并且，在图19中，给出了每个升压电容器在第1期间和第2期间施加在该升压电容器的两端的电压。左侧表示在第1期间施加的电压，右侧表示在第2期间施加的电压。

图21A、图21B给出了升压电路450的等效电路。图21A给出了第1期间的升压电路450的等效电路。图21B给出了第2期间的升压电路450的等效电路。在此，各等效电路中的电阻元件表示MOS晶体管的导通电阻。另外，等效电路中的电源表示施加在第1电源线VL-1和第2电源线VL-2之间的电压V。

升压电路450在各期间的动作，与在图3、图5A、图5B中说明的相同。因此，省略说明。

并且，在图19中，为了稳定各电源线的电压，可以在各电源线之间设置稳压电容器。

图22给出了根据本实施例的半导体装置的其他组成例。在图22中，与图19相同的部分标上相同的标记，省略了详细说明。

在图22中的半导体装置，与如图19所示的半导体装置相比，还连接稳压电容器。更具体地说，在图22中，包括第1稳压电容器～第(N-2)稳压电容器，其中，各稳压电容器的一端连接在第k(2≤k≤2N-4，k为偶数)开关元件和第(k+1)开关元件连接的第k节点，并且，该稳压电容器的另一端连接在第(k+2)开关元件和第(k+3)开关元件连接的第(k+2)节点。

在图22中，给出了当N为5时的组成。即，第1稳压电容器Cs1连接在第2节点ND-2A(ND-2B)和第4节点ND-4A(ND-4B)之间。其中，第2节点ND-2A(ND-2B)是作为第2开关元件SW2 A(SW2B)的MOS晶体管Tr2A(Tr2B)的源极端子和作为第3开关元件SW3A(SW3B)的MOS晶体管Tr3A(Tr3B)的漏极端子互相连接的节点。节点ND-2A和ND-2B互相电连接，并且具有相同的相位。第4节点ND-4A(ND-4B)是作为第4开关元件SW4A(SW4B)的MOS晶体管Tr4A(Tr4B)的源极端子和作为第5开关元件SW5A(SW5B)的MOS晶体管Tr5A(Tr5B)的漏极端子互相连接的节点。节点ND-4A和ND-4B互相电连接，并且具有相同的相位。

同样地，第2稳压电容器Cs2连接在第4节点ND-4A(ND-4B)和第6节点ND-6A(ND-6B)之间。第3稳压电容器Cs3连接在第6节点ND-6A(ND-6B)和第8节点ND-8A(ND-8B)之间。

另外，可以在第N电源线和第(N+1)电源线之间连接稳压电容器。即，当M为5时，在图22的半导体装置500中，在第5电源线VL-5和第6电源线VL-6之间连接第4稳压电容器Cs4。

图23A、图23B给出了图22中的升压电路的等效电路。在此，给出了省略第4稳压电容器Cs4的等效电路。图23A给出了第1期间的图22的升压电路的等效电路。图23B给出了第2期间的图22所示升压电路的等效电路。在此，各等效电路中的电阻元件表示MOS晶体管的导通电阻。另外，等效电路中的电源表示施加在第1电源线VL-1和第2电源线VL-2之间的电压V。

3.1  电压调整

在根据本实施例的半导体装置500的升压电路450中，可以通过如下方式，即通过调整升压电路450的第1电源线和第2电源线之间的电压，调整由升压电路450升压的电压。

图24给出了内置输出将升压电路的升压电压经调整后的电压的电源电路的半导体装置的第1组成例的概要。与图19给出的半导体装置500相同的部分标上相同标记，省略其说明。

图24给出的半导体装置550包括电源电路600。电源电路600包括图19给出的升压电路450，可以输出将升压电路450的升压电压调整后的一个或多个电压(V1、V2、…)。

半导体装置550与图19给出的半导体装置500一样，包括第1端子T1和第2端子T2。第1端子T1和第2端子T2连接升压电路450的第1电源线VL-1和第6电源线VL-6。并且，在半导体装置550的外部，第1端子T1和第2端子T2之间连接(外置)电容器C0。

并且，电源电路600包括多值电压生成电路605。多值电压生成电路605基于第1电源线VL-1和第6电源线VL-6(广义为第1电源线和第(N+1)电源线)之间的电压，生成多值电压V1、V2、…。多值电压生成电路605能用调节器调整第2电源线VL-2和第5电源线VL-5的各中间电压，作为多值电压V1、V2、…输出。由多值电压生成电路605生成的多值电压可以用于如电光学装置等的驱动。

即，输出到第6电源线VL-6的升压电压直接从电源电路600输出。如图22所示，因为利用升压电路450的稳压电容器Cs4使输出电压Vout稳定。另外，电源电路600包括电压调整电路610和比较电路620。电压调整电路610输出调整电压VREG，该调整电压VREG是对高电位一侧的系统电源电压VDD和低电位一侧的接地电源电压VSS之间的电压进行调整而得到的。调整电压VREG提供给升压电路450的第2电源线VL-2。

比较电路620对参考电压Vref和基于升压电路450的升压电压的分压电压进行比较，并将其比较结果输出到电压调整电路610。更具体地说，比较电路620将第1电源线VL-1和第6电源线VL-6(广义为第1电源线和第(N+1)电源线)之间的电压分压得到的分压电压与参考电压Vref进行比较，并输出与其比较结果对应的比较结果信号。并且，电压调整电路610根据比较电路620的比较结果信号，输出对高电位一侧的系统电源电压VDD和低电位一侧的接地电源电压VSS之间的电压进行调整的调整电压VREG。

图25给出了电压调整电路610的组成例。电压调整电路610包括分压电路612、连接了电压输出器的运算放大器614和开关电路616。

分压电路612包括连接在系统电源电压VDD和接地电源电压VSS之间的电阻元件，输出系统电源电压VDD和接地电源电压VSS之间电压的任意分压电压。

运算放大器614连接在系统电源电压VDD和接地电源电压VSS之间。运算放大器614输出调整电压VREG，同时运算放大器614的输出被负反馈。

开关电路616与分压电路612的分压点和运算放大器614的输入连接。开关电路616根据比较电路620的比较结果信号，将分压电路612的多个分压点中的一个分压点连接在运算放大器614的输入。

另外，在图24和图25中，基于将第1电源线和第(N+1)电源线之间电压分压得到的分压电压与参考电压的比较结果，对电压进行了调整，但并不限定于此。例如，也可以基于参考电压Vref和输出电压(Vout)的比较结果调整电压。

图26给出了内置输出将升压电路的升压电压调整后的电压的电源电路的半导体装置的第2组成例的概要。与图19给出的半导体装置500相同的部分标上相同标记，省略其说明。

图26给出的半导体装置700包括电源电路800。电源电路800与图24给出的电源电路600同样包括图19给出的升压电路450，可以输出将升压电路450的升压电压调整后的一个或多个电压(V1、V2、…)。

另外，电源电路800包括多值电压生成电路605、比较电路620和升压时钟生成电路(广义为电压调整电路)810。升压时钟生成电路810根据比较电路620的比较结果，进行改变时钟升压脉冲(开关控制信号S1～S10)频率的控制。更具体地说，升压时钟生成电路810根据第1电源线VL-1和第6电源线VL-6(广义为第1电源线和第(N+1)电源线)之间的分压得到的分压电压与参考电压Vref比较结果改变开关控制信号的频率，该开关控制信号对作为升压电路450内的第1开关元件～第10开关元件的MOS晶体管(广义为第1开关元件～第2N开关元件)进行开断控制。

例如，通过使开关控制信号的频率升高，调整输出电压Vout升高。另外，通过使开关控制信号的频率降低，调整输出电压Vout降低。

4.在显示装置上的应用

下面，就将包括上述升压电路的半导体装置应用于显示装置的实施例进行说明。

图27给出了包括上述升压电路的半导体装置应用于显示装置的应用例。在图27中，给出了作为显示装置的液晶显示装置的组成例。

液晶显示装置900包括半导体装置910、Y驱动器(广义为扫描驱动器)920和液晶显示屏(广义为电光学装置)930。

在液晶显示屏930的面板基板上，可以形成半导体装置910和Y驱动器920中的至少一个。另外，可以将Y驱动器920内置于半导体装置910。

液晶显示屏930包括多条扫描线、多条数据线和多个像素。各像素对应于扫描线和数据线的交叉位置配置。通过Y驱动器920对扫描线进行扫描。通过半导体装置910对数据线进行驱动。即半导体装置910适用于数据驱动器。

半导体装置910可以采用图24给出的半导体装置550或图26给出的半导体装置700。此时，半导体装置910包括驱动部分912。

驱动部分912利用第1电源线和第(N+1)电源线之间的电压驱动液晶显示屏(电光学装置)930。更具体地说，由电源电路(电源电路600或电源电路800)生成的多值电压被供给给驱动部分912。并且，驱动部分912从多值电压中选择对应于显示数据的电压，向液晶显示屏930的数据线输出该电压。

另外，在Y驱动器920中需要高电压的场合较多，半导体装置910的电源电路，例如向Y驱动器920供给+15V、-15V等高电压。并且，电源电路向驱动部分912供给如输出电压Vout、中间电压(或调整该中间电压的电压)V1、V2、…等电压。

具有这种组成的液晶显示装置的电子设备，可以是多媒体个人计算机(PC)、移动电话、文字处理机、电视、取景器或监视直视型录像机、电子记事本、笔记本电脑、汽车导航装置、手表、钟表、POS终端、具有触摸屏的装置、便携式电子播叫器、微型播放机、IC卡、各种电子设备的遥控器以及各种计测设备等。

另外，液晶显示屏930，就驱动方式而言，可以采用面板本身不使用切换元件的单纯矩阵液晶显示屏或稳态驱动液晶显示屏、采用以TFT为代表的三端子切换元件或以MIM为代表的二端子切换元件的有源矩阵液晶显示屏，就电光学特性而言可以采用TN型、STN型、宾主型、相变型、铁电型等各种类型的液晶屏。

就作为液晶显示屏采用LCD显示板的情况进行了说明，但本发明并不限定于此，例如可以采用电发光显示器、等离子体显示器、FED(Field Emission Display，场致发射显示器)等各种显示装置。

还有，本发明并不限定于上述实施例，在本发明的原则范围内可以进行各种改变。

另外，根据图2、图3、图6、图17～图19、图22、图24～图27，如在开关元件之间或电容器之间加入附加元件的情况也包括在本发明的等同范围中。

另外，根据本发明中的从属权利要求的技术方案，也可以省略从属权利要求的组成要件的一部分。另外，根据本发明的一个独立权利要求的技术方案的主要部分也可以从属于其他独立权利要求。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (19)

1.一种包括电荷泵电路的升压电路，其特征在于包括：

第1电源线～第M(M为大于等于4的整数)电源线；

第1电荷泵电路和第2电荷泵电路；

所述第1电荷泵电路包括，第1组的第1升压电容器～第(M-2)升压电容器，其中，第j1(1≤j1≤M-2，j1为整数)升压电容器在第1期间连接在第j1电源线和第(j1+1)电源线之间，并且在所述第1期间经过后的第2期间连接在第(j1+1)电源线和第(j1+2)电源线之间；

所述第2电荷泵电路包括，第2组的第1升压电容器～第(M-2)升压电容器，其中，第j2(1≤j2≤M-2，j2为整数)升压电容器在第1期间连接在第j2电源线和第(j2+1)电源线之间，并且在所述第1期间经过后的第2期间连接在第(j2+1)电源线和第(j2+2)电源线之间。

2.根据权利要求1所述的升压电路，其特征在于还包括第1稳压电容器～第(M-3)稳压电容器，其中，第k(1≤k≤M-3，k为整数)稳压电容器连接在第(k+1)电源线和第(k+2)电源线之间。

3.根据权利要求2所述的升压电路，其特征在于包括连接在第(M-1)电源线和第M电源线之间的第(M-2)稳压电容器。

4.根据权利要求1所述的升压电路，其特征在于包括连接在所述第1电源线和第M电源线之间的电容器。

5.一种包括电荷泵电路的升压电路，其特征在于包括：

第1电源线～第(N+1)(N为大于等于3的整数)电源线；

第1电荷泵电路和第2电荷泵电路，

所述第1电荷泵电路包括：

第1组的第1开关元件～第2N开关元件，其中，第1开关元件的一端连接在第1电源线，第2N开关元件的一端连接在第(N+1)电源线，除去第1开关元件和第2N开关元件之外的其他开关元件串联连接在所述第1开关元件的另一端和所述第2N开关元件的另一端之间；

第1组的第1升压电容器～第(N-1)升压电容器，其中，各升压电容器的一端连接在第j1(1≤j1≤2N-3，j1为奇数)开关元件和第(j1+1)开关元件的连接的第j1节点，所述升压电容器的另一端连接在第(j1+2)和第(j1+3)开关元件连接的第(j1+2)节点，

所述第1组的第m1(1≤m1≤2N-1，m1为整数)开关元件和所述第1组的第(m1+1)开关元件被互斥地开关控制为导通；

所述第2电荷泵电路包括：

第2组的第1开关元件～第2N开关元件，其中，第1开关元件的一端连接在第1电源线，第2N开关元件的一端连接在第(N+1)电源线，除去第1开关元件和第2N开关元件之外的其他开关元件串联连接在所述第1开关元件的另一端和所述第2N开关元件的另一端之间；

第2组的第1升压电容器～第(N-1)升压电容器，其中，各升压电容器的一端连接在第j2(1≤j2≤2N-3，j2为奇数)开关元件和第(j2+1)开关元件的连接的第j2节点，所述升压电容器的另一端连接在第(j2+2)和第(j2+3)开关元件连接的第(j2+2)节点，

所述第2组的第m2(1≤m2≤2N-1，m2为整数)开关元件和所述第2组的第(m2+1)开关元件被互斥地开关控制为导通，

在第1期间，控制开关使所述第1组的第m开关元件(1≤m≤2N，m为整数)导通，并且，控制开关使所述第2组的第m开关元件断开，

在所述第1期间经过后的第2期间，控制开关使所述第1组的第m开关元件断开，并且，控制开关使所述第2组的第m开关元件导通。

6.根据权利要求5所述的升压电路，其特征在于包括：

第1稳压电容器～第(N-2)稳压电容器，其中，各稳压电容器的一端连接在第k(2≤k≤2N-4，k为偶数)和第(k+1)开关元件连接的第k节点，所述稳压电容器的另一端连接在第(k+2)和第(k+3)开关元件连接的第(k+2)节点。

7.根据权利要求6所述的升压电路，其特征在于包括：

连接在第N电源线和第(N+1)电源线之间的第(N-1)稳压电容器。

8.根据权利要求5所述的升压电路，其特征在于包括：连接在所述第1电源线和第(N+1)电源线之间的电容器。

9.根据权利要求1所述的升压电路，其特征在于：对各升压电容器施加所述第1电源线和第2电源线之间的电压。

10.一种升压电路，所述升压电路用于将升压电压输出到与负载连接的输出电源线，所述升压电路包括：

升压电压生成电路，用于生成将预定的电压升压的升压电压，并将所述升压电压提供给升压电源线；

开关元件，用于电连接或断开所述升压电源线和所述输出电源线；

电荷保持电路，用于保持所述输出电源线的电荷；

电荷供给电路，与所述输出电源线连接，当所述开关元件断开所述升压电源线和所述输出电源线的电连接时，向所述输出电源线供给电荷。

11.一种半导体装置，其特征在于，包括：

第1电源线～第(N+1)(N为大于等于3的整数)电源线；

第1电荷泵电路和第2电荷泵电路；

所述第1电荷泵电路包括：

第1组的第1开关元件～第2N开关元件，其中，第1开关元件的一端连接在第1电源线，第2N开关元件的一端连接在第(N+1)电源线，除去第1开关元件和第2N开关元件之外的其他开关元件串联连接在所述第1开关元件的另一端和所述第2N开关元件的另一端之间；

第1组的第1升压电容器～第(N-1)升压电容器，其中，各升压电容器的一端连接在第j1(1≤j1≤2N-3，j1为奇数)开关元件和第(j1+1)开关元件的连接的第j1节点，所述升压电容器的另一端连接在第(j1+2)和第(j1+3)开关元件连接的第(j1+2)节点，

所述第1组的第m1(1≤m1≤2N-1，m1为整数)开关元件和所述第1组的第(m1+1)开关元件被互斥地开关控制为导通；

所述第2电荷泵电路包括：

第2组的第1开关元件～第2N开关元件，其中，第1开关元件的一端连接在第1电源线，第2N开关元件的一端连接在第(N+1)电源线，除去第1开关元件和第2N开关元件之外的其他开关元件串联连接在所述第1开关元件的另一端和所述第2N开关元件的另一端之间；

第2组的第1升压电容器～第(N-1)升压电容器，其中，各升压电容器的一端连接在第j2(1≤j2≤2N-3，j2为奇数)开关元件和第(j2+1)开关元件的连接的第j2节点，所述升压电容器的另一端连接在第(j2+2)和第(j2+3)开关元件连接的第(j2+2)节点，

所述第2组的第m2(1≤m2≤2N-1，m2为整数)开关元件和所述第2组的第(m2+1)开关元件被互斥地开关控制为导通，

在第1期间，控制开关使所述第1组的第m开关元件(1≤m≤2N，m为整数)导通，并且，控制开关使所述第2组的第m开关元件断开，

在所述第1期间经过后的第2期间，控制开关使所述第1组的第m开关元件断开，并且，控制开关使所述第2组的第m开关元件导通。

12.根据权利要求11所述的半导体装置，其特征在于，包括：与第1电源线和第(N+1)电源线电连接的第1端子和第2端子，

并且在半导体装置的外部，在所述第1和第2端子之间连接电容器。

13.根据权利要求11所述的半导体装置，其特征在于包括：

用于调整电压的电压调整电路，

由所述电压调整电路调整的电压作为所述第1电源线和第2电源线之间的电压被供给。

14.根据权利要求13所述的半导体装置，其特征在于所述电压调整电路，根据参考电压与所述第1电源线和第(N+1)电源线之间的电压或将所述电压分压得到的分压电压的比较结果调整电压。

15.根据权利要求11所述的半导体装置，其特征在于包括电压调整电路，所述电压调整电路根据将所述第1电源线和第(N+1)电源线之间的电压分压得到的分压电压与参考电压的比较结果，改变用于进行所述第1开关元件～第2N开关元件的开断控制的开关控制信号的频率。

16.根据权利要求11所述的半导体装置，其特征在于对各升压电容器和各稳压电容器施加所述第1电源线和第2电源线之间的电压。

17.根据权利要求11所述的半导体装置，其特征在于包括多值电压生成电路，所述多值电压生成电路根据所述第1电源线和第(N+1)电源线之间的电压生成多值电压。

18.根据权利要求17所述的半导体装置，其特征在于包括驱动部分，所述驱动部分根据所述多值电压生成电路生成的多值电压驱动电光学装置。

19.一种显示装置，其特征在于，包括：

多条扫描线；

多条数据线；

多个像素；

驱动所述多条扫描线的扫描驱动器；

驱动所述多条数据线的半导体装置，

所述半导体装置包括：

第1电源线～第(N+1)(N为大于等于3的整数)电源线；

第1电荷泵电路和第2电荷泵电路；

所述第1电荷泵电路包括：

第1组的第1开关元件～第2N开关元件，其中，第1开关元件的一端连接在第1电源线，第2N开关元件的一端连接在第(N+1)电源线，除去第1开关元件和第2N开关元件之外的其他开关元件串联连接在所述第1开关元件的另一端和所述第2N开关元件的另一端之间；

第1组的第1升压电容器～第(N-1)升压电容器，其中，各升压电容器的一端连接在第j1(1≤j1≤2N-3，j1为奇数)开关元件和第(j1+1)开关元件的连接的第j1节点，所述升压电容器的另一端连接在第(j1+2)和第(j1+3)开关元件连接的第(j1+2)节点；

多值电压生成电路，其基于所述第1电源线和第(N+1)电源线之间的电压生成多值电压；

驱动部分，其基于所述多值电压生成电路生成的多值电压驱动电光学装置，

所述第1组的第m1(1≤m1≤2N-1，m1为整数)开关元件和所述第1组的第(m1+1)开关元件被互斥地开关控制为导通；

所述第2电荷泵电路包括：

第2组的第1开关元件～第2N开关元件，其中，第1开关元件的一端连接在第1电源线，第2N开关元件的一端连接在第(N+1)电源线，除去第1开关元件和第2N开关元件之外的其他开关元件串联连接在所述第1开关元件的另一端和所述第2N开关元件的另一端之间；

第2组的第1升压电容器～第(N-1)升压电容器，其中，各升压电容器的一端连接在第j2(1≤j2≤2N-3，j2为奇数)开关元件和第(j2+1)开关元件的连接的第j2节点，所述升压电容器的另一端连接在第(j2+2)和第(j2+3)开关元件连接的第(j2+2)节点，

所述第2组的第m2(1≤m2≤2N-1，m2为整数)开关元件和所述第2组的第(m2+1)开关元件被互斥地开关控制为导通，

在第1期间，控制开关使所述第1组的第m开关元件(1≤m≤2N，m为整数)导通，并且，控制开关使所述第2组的第m开关元件断开，

在所述第1期间经过后的第2期间，控制开关使所述第1组的第m开关元件断开，并且，控制开关使所述第2组的第m开关元件导通。

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