JP2001085989A - 信号レベル変換回路および信号レベル変換回路を備えたアクティブマトリクス型液晶表示装置 - Google Patents

信号レベル変換回路および信号レベル変換回路を備えたアクティブマトリクス型液晶表示装置

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JP2001085989A
JP2001085989A JP26264099A JP26264099A JP2001085989A JP 2001085989 A JP2001085989 A JP 2001085989A JP 26264099 A JP26264099 A JP 26264099A JP 26264099 A JP26264099 A JP 26264099A JP 2001085989 A JP2001085989 A JP 2001085989A
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circuit
input transistor
signal
switch
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Atsuhiro Yamano
敦浩 山野
Yutaka Minamino
裕 南野
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 入力トランジスタのしきい値が経時変化等に
より変化して、MOSFET集積回路からの低振幅信号
入力が該しきい値よりも小さくなっても正常に高振幅信
号にレベル変換動作を行い、第1回路よりも電源電圧の
高いTFT集積回路に出力できる信号レベル変換回路を
提供する。 【解決手段】 低振幅信号を入力して高振幅信号に変換
して出力する信号レベル変換回路13は、入力トランジ
スタQ1,Q2を含み、低振幅信号を高振幅信号に変換
するレベル変換部と、一定周期ごとに入力トランジスタ
Q1,Q2のしきい値を検出するしきい値検出回路2
0,21とを備える。しきい値検出回路20により検出
されたしきい値を前記低振幅信号に加えて入力トランジ
スタQ1のゲートに供給し、しきい値検出回路21によ
り検出されたしきい値をバイアス電圧VBに加えて入力
トランジスタQ2のゲートに印加する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、第1回路と第1回
路よりも電源電圧が大きい第2回路との間に設けられ、
第1回路からの低振幅信号を入力して高振幅信号に変換
し、この高振幅信号を前記第2回路に出力する信号レベ
ル変換回路および信号レベル変換回路を備えたアクティ
ブマトリクス型液晶表示装置に関し、より詳しくは多結
晶シリコンのTFT(薄膜トランジスタ)により構成さ
れる内蔵駆動回路を備えた液晶表示装置の前記内蔵駆動
回路に設けられ、外部回路からの低振幅(例えば0〜3
V程度)の制御信号を、前記内蔵駆動回路で使用可能な
高振幅(例えば0〜12V程度)の制御信号に変換する
レベル変換回路等に好適に実施することができる信号レ
ベル変換回路および信号レベル変換回路を備えたアクテ
ィブマトリクス型液晶表示装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、アモルファスシリコンや多結晶
シリコン等を用いたTFT(薄膜トランジスタ)集積回
路では、薄膜トランジスタの特性が単結晶シリコンと比
べて非常に悪いので、電源電圧を単結晶シリコンを用い
たMOSFET集積回路より高く設定しなければならな
い。
【0003】従って、TFT集積回路に、単結晶シリコ
ンによるMOSFET集積回路の出力(ディジタル信
号)を入力するには、TFT集積回路側に電源電圧の差
に相当する信号レベル変換回路が必要となる。図13に
従来の単相信号レベル変換回路の一例を、図14に従来
の両相信号レベル変換回路の一例を示す。これらの信号
レベル変換回路は、TFT集積回路で構成され、例えば
アクティブマトリクス型液晶表示装置などのTFT集積
回路と、その制御信号を発生する単結晶シリコンを用い
たMOSFET集積回路とのインターフェイス回路とし
て用いられる。単相信号レベル変換回路では、MOSF
ET集積回路からの入力信号は1つでよいが、動作がや
や不確実である。それに対して、両相信号レベル変換回
路は、MOSFET集積回路からの入力信号として正転
信号と反転信号の2つが必要であるが、動作が確実であ
る。
【0004】図13の単相信号レベル変換回路501
は、2個のNチャンネル型薄膜トランジスタ505,5
06とカレントミラー回路を構成するPチャンネル型薄
膜トランジスタのアクティブロード507,508から
成る。入力トランジスタ505のゲートには、ロジック
信号を発生する単結晶シリコンのMOSFET集積回路
502が接続され、低振幅信号の入力信号が印加され
る。もう一方の入力トランジスタ506のゲートには、
一定のバイアス電圧が印加され常にオン状態にある。
【0005】薄膜トランジスタは、およそ3V程度のし
きい値電圧を有しているので、このTFT集積回路50
1の電源電圧はおよそ10〜15V程度となっている。
一方、単結晶シリコンのMOSFET集積回路502の
電源電圧は、一般に3〜5V程度であり、従ってその出
力信号503はハイレベルでも3〜5V程度で、TFT
集積回路の電源電圧に比べて小さく、TFT集積回路内
ではローレベルと認識されていまう。そこで、MOSF
ET集積回路502のハイレベル出力信号を、TFT集
積回路の電源電圧に近い値に信号レベル変換するインタ
ーフェイス回路が必要となる。
【0006】図13の単相信号レベル変換回路501
は、従来のレベル変換回路の一例で、入力信号503が
ハイレベルの場合には、入力トランジスタ505はオン
し、負荷トランジスタ507にドレイン電流を流してト
ランジスタ508をオンさせる。このとき他方の入力ト
ランジスタ506には一定のゲート電圧が印加されてい
るので常にオン状態であるが、トランジスタ508のチ
ャンネル幅/チャンネル長をトランジスタ506のそれ
よりも十分大きく設定して、トランジスタ508が強O
N、トランジスタ506が弱ONになるようにすると、
出力信号509は信号レベル変換回路の電源電圧に近い
値が出力される。
【0007】また、入力信号503がローレベルの場合
には、入力トランジスタ505はオフし、負荷トランジ
スタ507にはドレイン電流が流れず、トランジスタ5
08はオフになる。このとき他方の入力トランジスタ5
06には一定のゲート電圧が印加されているので常にオ
ン状態であるので、出力信号509は信号レベル変換回
路のグランド電圧に近い値が出力される。
【0008】以上のようにして、信号レベル変換回路5
01は、MOSFET集積回路502からの低振幅信号
の入力信号503をTFT集積回路の電源電圧に近い高
振幅信号の出力信号509に変換する。出力信号509
は、他のTFT集積回路の入力として用いられる。
【0009】同様に、図14の両相信号レベル変換回路
601は、従来のレベル変換回路の一例で、図13と同
様の機能を示すものには、同じ番号を付してある。図1
4の両相信号レベル変換回路601では、他方の入力ト
ランジスタ506のゲートには、ロジック信号を発生す
る単結晶シリコンのMOSFET集積回路502からの
低振幅信号の入力信号503の反転信号504が印加さ
れる。それ以外の構成は、図13の単相信号レベル変換
回路501と一緒である。
【0010】図14における両相信号レベル変換回路6
01は、入力信号503がハイレベルの場合には、入力
トランジスタ505はオンし、負荷トランジスタ507
にドレイン電流を流してトランジスタ508をオンさせ
る。このとき他方の入力トランジスタ506には、入力
信号503の反転信号であるローレベルが与えられ、入
力トランジスタ506をオフさせることによって、出力
信号509は信号レベル変換回路の電源電圧が出力され
る。
【0011】また、入力信号503がローレベルの場合
には、入力トランジスタ505はオフし、負荷トランジ
スタ507にはドレイン電流が流れず、トランジスタ5
08はオフになる。このとき他方の入力トランジスタ5
06には、入力信号503の反転信号であるハイレベル
が与えられ、入力トランジスタ506をオンさせること
によって、出力信号509は信号レベル変換回路のグラ
ンド電圧が出力される。
【0012】以上のようにして、図14においても、図
13と同等に、信号レベル変換回路601は、MOSF
ET集積回路502からの低振幅信号の入力信号503
をTFT集積回路の電源電圧に近い高振幅信号の出力信
号509に変換する。
【0013】しかしながら、従来技術である図13また
は図14を低振幅信号入力→高振幅信号出力の信号レベ
ル変換回路として、単結晶シリコン等のMOSFET集
積回路と多結晶シリコン等のTFT集積回路のインター
フェイスに用いた場合、入力部の薄膜トランジスタ50
5,506のしきい値が入力信号振幅に対して同程度と
なり、入力信号の振幅が入力トランジスタのしきい値よ
り小さくなると入力トランジスタをオンさせることがで
きず、信号変換回路として機能しない。また例えば、こ
の信号レベル変換回路を、アクティブマトリクス型液晶
表示装置などのインターフェイス回路として用いた場
合、大画面全体にわたって薄膜トランジスタのしきい値
を一定値に制御するのは非常に困難であり、しきい値が
ばらついて、信号変換回路が動作しないことが十分予想
される。
【0014】こうした課題を解決するために、特開平6
−216753号公報に記載の信号レベル変換回路で
は、トランジスタを用いてそのソース端子に入力信号を
与え、入力信号にトランジスタのしきい値電圧に応じた
オフセット電圧を加えて、信号レベル変換回路の入力ト
ランジスタに印加することにより、入力信号の振幅が入
力トランジスタのしきい値より小さくても、信号レベル
変換動作が正常に機能するように改良されている。
【0015】図15は特開平6−216753号公報に
記載の信号レベル変換回路を簡単に示したもので、図1
3及び図14に示すレベル変換回路と同様の機能を示す
ものには、同じ番号を付してある。以下、その動作につ
いて簡単に説明する。
【0016】図15の701は両相信号レベル変換回路
全体を示し、502は単結晶シリコンのMOSFET集
積回路を示す。信号レベル変換回路701とMOSFE
T集積回路502は、入力信号503とその反転信号5
04で接続される。入力信号503は、Nチャンネルト
ランジスタ702のソースに接続され、反転信号504
は同じくNチャンネルトランジスタ704のソースに接
続されている。トランジスタ702,704のゲートと
ドレインは、それぞれ定電流源703,705により接
続され、その接続部は従来の両相信号レベル変換回路6
01の入力トランジスタ505,506のゲートに接続
されている。
【0017】トランジスタ702,704のソース−ド
レイン間には、トランジスタのしきい値電圧が発生し、
入力信号にしきい値電圧を加算して、入力トランジスタ
505,506のゲート印加することにより、低振幅信
号入力の場合においても入力トランジスタ505,50
6をONすることができ、信号レベル変換動作は正常に
動作する。
【0018】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、例えば
薄膜トランジスタとして低温ポリシリコンを用いた場
合、経時変化等により、トランジスタのしきい値が変化
することがある。トランジスタのしきい値が別個に変化
した場合、特開平6−216753号公報に記載のレベ
ル変換回路では、信号レベル変換動作が正常に動作しな
い恐れがある。その理由としては、特開平6−2167
53号公報では、あくまで、しきい値検出用のトランジ
スタ702,704のしきい値が、それぞれ入力トラン
ジスタ505,506のしきい値とほぼ同じであること
を前提としている。経時変化等により、両者のしきい値
にずれが生じると、オフセットとして加えるしきい値の
値が小さすぎたりあるいは大きすぎたりして、適正な値
からずれてしまい、回路動作が正常に動作しなくなるこ
とが十分予想される。
【0019】本発明は、上記課題に鑑み、入力トランジ
スタのしきい値が経時変化等により変化して、第1回路
からの低振幅信号入力が該しきい値よりも小さくなって
も正常にレベル変換動作を行うことができる信号レベル
変換回路を提供することを目的とする。
【0020】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明のうち請求項1記載の発明は、第1回路
と、第1回路よりも電源電圧が大きい第2回路との間に
設けられ、第1回路からの低振幅信号を入力して高振幅
信号に変換し、この高振幅信号を前記第2回路に出力す
る信号レベル変換回路において、入力トランジスタを含
み、低振幅信号を高振幅信号に変換するレベル変換部
と、一定周期ごとに前記入力トランジスタのしきい値を
検出するしきい値検出回路と、を備え、前記しきい値検
出回路により検出されたしきい値を前記低振幅信号に加
えて前記入力トランジスタのゲートに供給することを特
徴とする。
【0021】上記構成によれば、第1回路からの入力信
号に信号レベル変換回路の入力トランジスタのしきい値
を加算して、入力トランジスタのゲートに印加するの
で、第1回路からの入力信号が、入力トランジスタのし
きい値より小さな値であっても、入力トランジスタはO
Nし、正常に信号レベル変換動作が行われる。さらに一
定周期毎に入力トランジスタのしきい値を検出するの
で、経時変化等により入力トランジスタのしきい値が変
化しても、常に最新のしきい値が入力信号に加算される
ので、前記入力トランジスタのしきい値の経時変化によ
る影響がキャンセルされ、信号レベル変換動作が誤動作
することはない。
【0022】請求項2記載の発明は、第1回路と、第1
回路よりも電源電圧が大きい第2回路との間に設けら
れ、第1回路からの低振幅信号を入力して高振幅信号に
変換し、この高振幅信号を前記第2回路に出力する信号
レベル変換回路において、低振幅信号が入力されるゲー
トを有する第1入力トランジスタと、バイアス電圧が印
加されるゲートを有する第2入力トランジスタとを含
み、低振幅信号を高振幅信号に変換するレベル変換部
と、一定周期毎に、前記第1入力トランジスタのしきい
値を検出する第1しきい値検出回路と、前記一定周期と
同一周期毎に、前記第2入力トランジスタのしきい値を
検出する第2しきい値検出回路と、を備え、前記第1し
きい値検出回路により検出されたしきい値電圧を前記低
振幅信号に加えて前記第1入力トランジスタのゲートに
供給し、かつ、前記第2しきい値検出回路により検出さ
れたしきい値電圧を前記バイアス電圧に加えた電圧を前
記第2入力トランジスタのゲートに印加することを特徴
とする。
【0023】上記構成により、入力トランジスタのしき
い値が経時変化等しても、確実なレベル変換動作を行う
ことのできる単相レベル変換回路を実現することができ
る。
【0024】請求項3記載の発明は、請求項2記載の信
号レベル変換回路において、前記第1及び第2入力トラ
ンジスタが、Nチャネル型トランジスタであり、前記第
1しきい値検出回路は、第1入力トランジスタのゲート
に接続された第1しきい値検出用容量素子と、第1しき
い値検出用容量素子と入力端子との間に介在する第1ス
イッチと、第1しきい値検出用容量素子の入力側と第1
入力トランジスタのソースとの間に介在する第2スイッ
チと、第1入力トランジスタのゲートとドレイン間に介
在する第3スイッチと、第1入力トランジスタのソース
と接地間に介在する第4スイッチと、を含み、前記第2
しきい値検出回路は、第2入力トランジスタのゲートに
接続された第2しきい値検出用容量素子と、第2しきい
値検出用容量素子の入力側と第1入力トランジスタのソ
ースとの間に介在する第5スイッチと、第2入力トラン
ジスタのゲートとドレイン間に介在する第6スイッチ
と、第2入力トランジスタのソースと接地間に介在する
第7スイッチと、を含み、一定周期毎に、第1スイッチ
をOFFにし且つ第2〜第7スイッチをONにして一旦
第1及び第2入力トランジスタをON状態にした後、第
4及び第7スイッチをOFFにすることにより第1及び
第2入力トランジスタのしきい値を検出し、次いで、第
2スイッチ、第3スイッチ、第5スイッチ及び第6スイ
ッチをOFFにし且つ第1スイッチ、第4スイッチ及び
第7スイッチをONにすることにより、第1入力トラン
ジスタのしきい値を加えた入力信号を第1入力トランジ
スタのゲートに入力し、かつ、第2入力トランジスタの
しきい値を加えたバイアス電圧を第2入力トランジスタ
のベースに印加することを特徴とする。
【0025】上記構成により、入力トランジスタがNチ
ャネル型トランジスタであって、この入力トランジスタ
のしきい値が経時変化等しても、確実なレベル変換動作
を行うことのできる単相レベル変換回路を実現すること
ができる。なお 、信号レベル変換回路の入力トランジ
スタのしきい値電圧を容量に保持することができ、更に
入力信号を容量を通すだけで、容易に入力信号に検出し
たしきい値を加算して入力トランジスタのゲートに印加
することができる。また、容量とスイッチ制御のみで信
号レベル変換回路の入力トランジスタのしきい値を検出
でき、かつ入力信号に検出したしきい値を加算して入力
トランジスタのゲートに印加することができる。
【0026】請求項4記載の発明は、請求項3記載の信
号レベル変換回路において、前記前記第1及び第2入力
トランジスタを、Nチャネル型トランジスタに代えて、
Pチャネル型トランジスタとし、前記第4スイッチを、
第1入力トランジスタのソースと接地間に介在させるの
に代えて、第1入力トランジスタのソースと電源間に介
在させ、前記第7スイッチを、第2入力トランジスタの
ソースと接地間に介在させるのに代えて、第2入力トラ
ンジスタのソースと電源間に介在させるようにしたこと
を特徴とする。
【0027】上記構成により、入力トランジスタがPチ
ャネル型トランジスタであって、この入力トランジスタ
のしきい値が経時変化等しても、確実なレベル変換動作
を行うことのできる単相レベル変換回路を実現すること
ができる。
【0028】請求項5記載の発明は、第1回路と、第1
回路よりも電源電圧が大きい第2回路との間に設けら
れ、第1回路からの低振幅信号を入力して高振幅信号に
変換し、この高振幅信号を前記第2回路に出力する信号
レベル変換回路において、第1入力端子を介して入力さ
れる低振幅信号が供給されるゲートを有する第3入力ト
ランジスタと、第2入力端子を介して入力される低振幅
信号の反転した反転信号が供給されるゲートを有する第
4入力トランジスタとを含み、低振幅信号を高振幅信号
に変換するレベル変換部と、一定周期毎に、前記第3入
力トランジスタのしきい値を検出する第3しきい値検出
回路と、前記一定周期と同一周期毎に、前記第4入力ト
ランジスタのしきい値を検出する第4しきい値検出回路
と、を備え、前記第3しきい値検出回路により検出され
たしきい値電圧を前記低振幅信号に加えて前記第3入力
トランジスタのゲートに供給し、かつ、前記第4しきい
値検出回路により検出されたしきい値電圧を前記第4入
力トランジスタのゲートに供給することを特徴とする。
【0029】上記構成により、入力トランジスタのしき
い値が経時変化等しても、確実なレベル変換動作を行う
ことのできる両相レベル変換回路を実現することができ
る。なお、両相レベル変換回路は正相逆相の2本の入力
信号線が必要であり、単相レベル変換回路は1本の入力
信号線でよい。従って、配線数の観点からは、両相レベ
ル変換回路は単相レベル変換回路に比べて劣る。しかし
ながら、両相レベル変換回路は、単相レベル変換回路に
比べて入力信号の周波数を大きくすることができる。従
って、例えばクロック信号等の周波数の高い信号につい
てのレベル変換回路に適用することができる。
【0030】請求項6記載の発明は、請求項5記載の信
号レベル変換回路において、前記第3及び第4入力トラ
ンジスタが、Nチャネル型トランジスタであり、前記第
3しきい値検出回路は、第3入力トランジスタのゲート
に接続された第3しきい値検出用容量素子と、第3しき
い値検出用容量素子と第1入力端子との間に介在する第
8スイッチと、第3しきい値検出用容量素子の入力側と
第3入力トランジスタのソースとの間に介在する第9ス
イッチと、第3入力トランジスタのゲートとドレイン間
に介在する第10スイッチと、第3入力トランジスタの
ソースと接地間に介在する第11スイッチと、を含み、
前記第4しきい値検出回路は、第4入力トランジスタの
ゲートに接続された第4しきい値検出用容量素子と、第
4しきい値検出用容量素子と第2入力端子との間に介在
する第12スイッチと、第4しきい値検出用容量素子の
入力側と第4入力トランジスタのソースとの間に介在す
る第13スイッチと、第4入力トランジスタのゲートと
ドレイン間に介在する第14スイッチと、第4入力トラ
ンジスタのソースと接地間に介在する第15スイッチ
と、を含み、一定周期毎に、第8及び第12スイッチを
OFFにし且つ第9〜第11スイッチ及び第13〜第1
5スイッチをONにして一旦第3及び第4入力トランジ
スタをON状態にした後、第11及び第15スイッチを
OFFにすることにより第3及び第4入力トランジスタ
のしきい値を検出し、次いで、第9スイッチ、第10ス
イッチ、第13スイッチ及び第14スイッチをOFFに
し且つ第8スイッチ、第11スイッチ、第12スイッチ
及び第15スイッチをONにすることにより、第3入力
トランジスタのしきい値を加えた入力信号を第3入力ト
ランジスタのゲートに供給し、かつ、第4入力トランジ
スタのしきい値を加えた反転入力信号を第4入力トラン
ジスタのゲートに供給することを特徴とする。
【0031】上記構成により、入力トランジスタがNチ
ャネル型トランジスタであって、この入力トランジスタ
のしきい値が経時変化等しても、確実なレベル変換動作
を行うことのできる両相レベル変換回路を実現すること
ができる。
【0032】請求項7記載の発明は、請求項6記載の信
号レベル変換回路において、前記第3及び第4入力トラ
ンジスタを、Nチャネル型トランジスタに代えて、Pチ
ャネル型トランジスタとし、前記第11スイッチを、第
3入力トランジスタのソースと接地間に介在させるのに
代えて、第3入力トランジスタのソースと電源間に介在
させ、前記第15スイッチを、第4入力トランジスタの
ソースと接地間に介在させるのに代えて、第4入力トラ
ンジスタのソースと電源間に介在させるようにしたこと
を特徴とする。
【0033】上記構成により、入力トランジスタがPチ
ャネル型トランジスタであって、この入力トランジスタ
のしきい値が経時変化等しても、確実なレベル変換動作
を行うことのできる両相レベル変換回路を実現すること
ができる。
【0034】請求項8記載の発明は、請求項1乃至7の
何れかに記載の信号レベル変換回路において、前記第1
〜第4しきい値検出用容量素子の容量値が、1〜9pF
以下とされていることを特徴とする。上記構成によれ
ば、しきい値検出用容量は数pF程度以下なので、例え
ば多結晶シリコンを用いたプロセスでも十分パネル内に
内蔵することができる。
【0035】請求項9記載の発明は、請求項1乃至7の
何れかに記載の信号レベル変換回路において、前記レベ
ル変換部が、カレントミラー回路で構成されていること
を特徴とする。
【0036】上記構成により、消費電力は多少大きいけ
れども、高速に信号レベルを変換することができる。
【0037】請求項10記載の発明は、請求項1乃至7
の何れかに記載の信号レベル変換回路において、前記レ
ベル変換部が、フリップフロップ回路で構成されている
ことを特徴とする。
【0038】上記構成により、動作速度は多少遅いけれ
ども、低消費電力で信号レベルを変換することができ
る。
【0039】請求項11記載の発明は、請求項1乃至1
0の何れかに記載の信号レベル変換回路において、前記
第1回路は単結晶シリコンによるMOSFET集積回路
であり、前記第2回路は多結晶シリコンによるTFT
(薄膜トランジスタ)集積回路であり、前記第1〜第4
入力トランジスタ及び第1〜第15スイッチは多結晶シ
リコンによるTFT(薄膜トランジスタ)で構成されて
いることを特徴とする。
【0040】上記構成により、電源電圧の異なる単結晶
シリコンによるMOSFET集積回路(一般に電源電圧
3〜5V程度)と多結晶シリコンによるTFT集積回路
(一般に電源電圧10〜15V程度)のインターフェイ
ス回路に用いることができる。
【0041】請求項12記載の発明は、 請求項11記
載の信号レベル変換回路を備えたことを特徴とするアク
ティブマトリクス型液晶表示装置である。
【0042】上記構成により、薄膜トランジスタを用い
た液晶表示装置において、TFT集積回路では扱えない
比較的高周波(数10MHz)のディジタル信号をMO
SFET集積回路で処理し分周して比較的低周波(数M
Hz)のディジタル信号に変換したのち、TFT集積回
路で処理する際に、薄膜トランジスタを用いた液晶表示
素子と前記信号レベル変換回路を同一の製造プロセスで
作ることができ、かつ、特別なインターフェイス素子を
用いず、一般的な低電源電圧のMOSFET集積回路と
の直接インターフェイスを可能にする作用を有する。
【0043】
【発明の実施の形態】(実施の形態1)図1は本発明の
実施の形態1に係る信号レベル変換回路の構成を示す回
路図である。本実施の形態1では、1つの入力信号のみ
を使用する単相信号のレベル変換回路の例が示されてい
る。図1において、11は第1回路としての単結晶シリ
コンによるMOSFET集積回路を示し、12は第2回
路としての多結晶シリコンによるTFT集積回路を示
す。また、信号レベル変換回路13、信号レベル変換回
路13内のスイッチのON/OFFを制御するスイッチ
制御回路14及びTFT集積回路12は、TFT集積回
路15内に内蔵されている。従って、信号レベル変換回
路13、スイッチ制御回路14及びTFT集積回路12
の各電源電圧は、TFT集積回路15の電源電圧と同一
である。なお、TFT集積回路15は、例えば液晶表示
装置の内蔵駆動回路等である。
【0044】前記信号レベル変換回路13は、Nチャン
ネル型薄膜トランジスタ(TFT)である第1入力トラ
ンジスタQ1とNチャンネル型TFTである第2入力ト
ランジスタQ2とからなる差動入力部と、カレントミラ
ー回路を構成するPチャンネル型薄膜トランジスタのア
クティブロードN1,N2で構成された従来型の信号レ
ベル変換回路に、第1及び第2しきい値検出回路20,
21を付加した回路で構成されている。
【0045】第1しきい値検出回路20は一定周期毎に
第1入力トランジスタQ1のしきい値を検出する働きを
なし、第2しきい値検出回路21は一定周期毎に第2入
力トランジスタQ2のしきい値を検出する働きをなす。
【0046】第1しきい値検出回路20は、第1入力ト
ランジスタQ1のゲートに接続された第1しきい値検出
用容量素子C1と、第1しきい値検出用容量素子C1と
入力端子22との間に介在する第1スイッチSW1と、
第1しきい値検出用容量素子C1の入力側と第1入力ト
ランジスタQ1のソースとの間に介在する第2スイッチ
SW2と、第1入力トランジスタQ1のゲートとドレイ
ン間に介在する第3スイッチSW3と、第1入力トラン
ジスタQ1のソースと接地間に介在する第4スイッチS
W4とから構成されている。
【0047】第2しきい値検出回路21は、第2入力ト
ランジスタQ2のゲートに接続された第2しきい値検出
用容量素子C2と、第2しきい値検出用容量素子C2の
入力側と第2入力トランジスタQ2のソースとの間に介
在する第5スイッチSW5と、第2入力トランジスタQ
2のゲートとドレイン間に介在する第6スイッチSW6
と、第2入力トランジスタQ2のソースと接地間に介在
する第7スイッチSW7とから構成されている。
【0048】なお、第1入力トランジスタQ1のゲート
には、低振幅信号が入力され、第2入力トランジスタQ
2のゲートには、バイアス電圧が印加されている。ま
た、スイッチSW1〜SW7は、スイッチ制御回路14
によりスイッチング態様が制御されている。これらスイ
ッチSW1〜SW7は、具体的にはTFTにより構成さ
れている。なお、スイッチSW1〜SW7は、TFTに
より構成されされていても、スイッチング素子としての
使用のため、TFTのしきい値のばらつきに影響を受け
ることなく正常に動作することができる。
【0049】本発明の実施の形態においても、従来例と
同様に、薄膜トランジスタは、およそ3V程度のしきい
値電圧を有し、TFT集積回路15の電源電圧はおよそ
10〜15V程度となっている(従って、信号レベル変
換回路13、スイッチ制御回路14及びTFT集積回路
12も同様の電源電圧である)。一方、単結晶シリコン
のMOSFET集積回路11の電源電圧は、一般に3〜
5V程度であり、従って、MOSFET集積回路11か
らの出力信号の振幅レベルは、TFT集積回路15の電
源電圧に比べて小さい。
【0050】図2はスイッチンSW1〜SW7のスイッ
チング態様を示す波形図である。以下、図2を参照し
て、本実施の形態1に係る信号レベル変換回路のレベル
変換動作、特に入力トランジスタのしきい値の経時変化
の影響をキャンセルする動作について説明する。
【0051】本実施の形態に係る単相信号レベル変換回
路の動作は、入力トランジスタのしきい値を検出する第
1ステップと、検出したしきい値を入力信号に加算して
入力トランジスタのゲートに印加し、低振幅信号の入力
信号を高振幅信号に変換する第2ステップの2つのステ
ップから成る。即ち、図2(1)に示すように第1スイ
ッチSW1がOFFである時刻t1から時刻t2までの
しきい値検出期間W1において、しきい値を検出する。
そして、第1スイッチSW1がONである時刻t2から
時刻t3までの信号レベル変換動作期間W2において、
検出したしきい値を入力信号に加算して入力トランジス
タのゲートに印加し、低振幅信号の入力信号を高振幅信
号に変換する。なお、例えば信号レベル変換回路が液晶
表示装置の駆動回路に内蔵された場合等には、ブランキ
ング期間をしきい値検出期間W1として使用するように
すればよい。
【0052】以下、しきい値検出の動作を具体的に説明
する。先ず、時刻t1で第1スイッチSW1をOFFに
する。次いで、図2(2)に示すように、時刻t4で第
2スイッチSW2、第3スイッチSW3、第5スイッチ
SW5及び第6スイッチSW6をONにする。なお、こ
のとき、図2(3)に示すように、第4スイッチSW4
及び第7スイッチSW7は、ON状態である。従って、
第1入力トランジスタQ1及び第2入力トランジスタQ
2はON状態となる。次いで、図2(3)に示すよう
に、時刻t5で第4スイッチSW4及び第7スイッチS
W7をOFFにする。これにより、第1入力トランジス
タQ1のしきい値電圧が第1しきい値検出用容量素子C
1に保持され、第2入力トランジスタQ2のしきい値電
圧が第2しきい値検出用容量素子C2に保持される。
【0053】次いで、時刻t2で、第1スイッチSW1
をONとし、第2スイッチSW2、第3スイッチSW
3、第5スイッチSW5及び第6スイッチSW6をOF
Fとし、更に第4スイッチSW4及び第7スイッチSW
7をONとする。これにより、第1入力トランジスタQ
1のゲートには、低振幅信号の入力信号に第1入力トラ
ンジスタQ1のしきい値を加えたレベルの入力信号が供
給され、また、第2入力トランジスタQ2のゲートに
は、バイアス電圧に第2入力トランジスタQ1のしきい
値を加えた電圧レベルが印加されることになる。
【0054】なお、信号レベル変換動作期間W2におけ
るレベル変換回路の動作は、従来例のレベル変換回路と
基本的には同様である。
【0055】以上のようにして、本実施の形態に係る単
相信号レベル変換回路は、しきい値検出用容量を入力ト
ランジスタのゲートに接続することにより、MOSFE
T集積回路からの入力信号に信号レベル変換回路の入力
トランジスタのしきい値を加算して、入力トランジスタ
のゲートに印加するので、MOSFET集積回路からの
入力信号が、入力トランジスタのしきい値より小さな値
であっても、入力トランジスタはONし、正常に信号レ
ベル変換動作が行われる。
【0056】さらに一定周期毎に入力トランジスタのし
きい値を検出するので、経時変化等により入力トランジ
スタのしきい値が変化しても、常に最新のしきい値が入
力信号に加算されるので、信号レベル変換動作が誤動作
することはない。
【0057】次に、本発明者等が上記の図1のレベル変
換回路について行ったシミュレーションによる結果を図
3に示す。シミュレーションの条件は、以下のとおりで
ある。
【0058】入力信号Vinの最大振幅レベル: 5V 入力信号Vinの半周期パルス幅: 62.5ms 電源電圧VDD: 12V 薄膜トランジスタのしきい値: 1V、2.5V、4
V、5.5V 図3(a)は薄膜トランジスタのしきい値が1Vの場合
の波形図であり、図3(b)は薄膜トランジスタのしき
い値が2.5Vの場合の波形図であり、図3(c)は薄
膜トランジスタのしきい値が4Vの場合の波形図であ
り、図3(d)は薄膜トランジスタのしきい値が5.5
Vの場合の波形図である。これら図3(a)〜図3
(d)より明らかなように、ハイレベルとローレベルの
明確な高振幅信号の出力信号Voutが得られ、このこ
とより、薄膜トランジスタのしきい値がばらついていて
も、正常に動作していることが認められる。
【0059】なお、上記の単相信号レベル変換回路にお
けるNチャンネル型薄膜トランジスタに代えて、Pチャ
ンネル型薄膜トランジスタを用いるようにしてもよい。
なお、図4において、図1に対応する部分には同一の参
照符号に添え字aを付して示す(例えば、第1スイッチ
SW1であれば、第1スイッチSW1aと表す。)この
ような構成によってもまた、図5に示すスイッチング動
作により上記と同様の結果が得られる。
【0060】(実施の形態2)図6は本発明の実施の形
態2に係る信号レベル変換回路の構成を示す回路図であ
る。本実施の形態2では、正相と逆相の2つの入力信号
を使用する両相信号のレベル変換回路の例が示されてい
る。なお、実施の形態1に対応する部分には、同一の参
照符号を付す。
【0061】図6において、30は両相信号レベル変換
回路を示し、31は両相信号レベル変換回路30内のス
イッチのON/OFFを制御するスイッチ制御回路を示
す。両相信号レベル変換回路30、スイッチ制御回路3
1及びTFT集積回路12は、TFT集積回路15内に
内蔵されている。
【0062】前記両相信号レベル変換回路30は、Nチ
ャンネル型薄膜トランジスタ(TFT)である第3入力
トランジスタQ3とNチャンネル型TFTである第4入
力トランジスタQ4とからなる差動入力部と、カレント
ミラー回路を構成するPチャンネル型薄膜トランジスタ
のアクティブロードN3,N4で構成された従来型の信
号レベル変換回路に、第3及び第4しきい値検出回路3
2,33を付加した回路で構成されている。
【0063】第3しきい値検出回路32は一定周期毎に
第3入力トランジスタQ3のしきい値を検出する働きを
なし、第4しきい値検出回路33は一定周期毎に第4入
力トランジスタQ4のしきい値を検出する働きをなす。
【0064】第3しきい値検出回路32は、第3入力ト
ランジスタQ3のゲートに接続された第3しきい値検出
用容量素子C3と、第3しきい値検出用容量素子C3と
低振幅信号が入力される入力端子22aとの間に介在す
る第8スイッチSW8と、第3しきい値検出用容量素子
C3の入力側と第3入力トランジスタQ3のソースとの
間に介在する第9スイッチSW9と、第3入力トランジ
スタQ3のゲートとドレイン間に介在する第10スイッ
チSW10と、第3入力トランジスタQ3のソースと接
地間に介在する第11スイッチSW11とから構成され
ている。
【0065】第4しきい値検出回路33は、第4入力ト
ランジスタQ4のゲートに接続された第4しきい値検出
用容量素子C4と、第4しきい値検出用容量素子C3と
低振幅信号の反転信号が入力される入力端子22bとの
間に介在する第12スイッチSW12と、第4しきい値
検出用容量素子C4の入力側と第4入力トランジスタQ
4のソースとの間に介在する第13スイッチSW13
と、第4入力トランジスタQ4のゲートとドレイン間に
介在する第14スイッチSW14と、第4入力トランジ
スタQ4のソースと接地間に介在する第15スイッチS
W15とから構成されている。
【0066】なお、スイッチSW8〜SW15は、スイ
ッチ制御回路31によりスイッチング態様が制御されて
いる。これらスイッチSW8〜SW15は、具体的には
TFTにより構成されている。なお、スイッチSW8〜
SW15は、、TFTにより構成されされていても、ス
イッチング素子としてしの使用のため、TFTのしきい
値のばらつきに影響を受けることなく正常に動作するこ
とができる。
【0067】図7はスイッチンSW8〜SW15のスイ
ッチング態様を示す波形図である。以下、図6を参照し
て、本実施の形態2に係る両相信号レベル変換回路のレ
ベル変換動作、特に入力トランジスタのしきい値の経時
変化の影響をキャンセルする動作について説明する。な
お、基本的には実施の形態1における動作と同様であ
る。即ち、図7(1)に示すように第8スイッチSW8
及び第12スイッチSW12がOFFである時刻t1か
ら時刻t2までのしきい値検出期間W1において、しき
い値を検出する。そして、第8スイッチSW8及び第1
2スイッチSW12がONである時刻t2から時刻t3
までの信号レベル変換動作期間W2において、検出した
しきい値を入力信号に加算して入力トランジスタのゲー
トに印加し、低振幅信号の入力信号を高振幅信号に変換
する。
【0068】以下、しきい値検出の動作を具体的に説明
する。先ず、時刻t1で第8スイッチSW8及び第12
スイッチSW12をOFFにする。次いで、図7(2)
に示すように、時刻t4で第9スイッチSW9、第10
スイッチSW10、第13スイッチSW13及び第14
スイッチSW14をONにする。なお、このとき、図7
(3)に示すように、第11スイッチSW11及び第1
5スイッチSW15は、ON状態である。従って、第3
入力トランジスタQ3及び第4入力トランジスタQ4は
ON状態となる。次いで、図7(3)に示すように、時
刻t5で第11スイッチSW11及び第15スイッチS
W15をOFFにする。これにより、第3入力トランジ
スタQ3のしきい値電圧が第3しきい値検出用容量素子
C3に保持され、第4入力トランジスタQ4のしきい値
電圧が第4しきい値検出用容量素子C4に保持される。
【0069】次いで、時刻t2で、第8スイッチSW8
及び第12スイッチSW12をONとし、第9スイッチ
SW9、第10スイッチSW10、第13スイッチSW
13及び第14スイッチSW14をOFFとし、更に第
11スイッチSW11及び第15スイッチSW15をO
Nとする。これにより、第3入力トランジスタQ3のゲ
ートには、低振幅信号の正相入力信号に第3入力トラン
ジスタQ3のしきい値を加えたレベルの入力信号が供給
され、また、第4入力トランジスタQ4のゲートには、
低振幅信号の反転した逆相入力信号に第4入力トランジ
スタQ4のしきい値を加えたレベルの入力信号が供給さ
れることになる。
【0070】なお、信号レベル変換動作期間W2におけ
るレベル変換回路の動作は、従来例のレベル変換回路と
基本的には同様である。
【0071】以上のようにして、本実施の形態に係る両
相信号レベル変換回路は、しきい値検出用容量を入力ト
ランジスタのゲートに接続することにより、MOSFE
T集積回路からの入力信号に信号レベル変換回路の入力
トランジスタのしきい値を加算して、入力トランジスタ
のゲートに印加するので、MOSFET集積回路からの
入力信号が、入力トランジスタのしきい値より小さな値
であっても、入力トランジスタはONし、正常に信号レ
ベル変換動作が行われる。
【0072】さらに一定周期毎に入力トランジスタのし
きい値を検出するので、経時変化等により入力トランジ
スタのしきい値が変化しても、常に最新のしきい値が入
力信号に加算されるので、信号レベル変換動作が誤動作
することはない。
【0073】次に、本発明者等が上記の図5の両相信号
レベル変換回路について行ったシミュレーションによる
結果を図8に示す。シミュレーションの条件は、以下の
とおりである。
【0074】正相入力信号V1in及び逆相入力信号V
2inの最大振幅レベル: 5V 正相入力信号V1in及び逆相入力信号V2inの半周
期パルス幅: 62.5ms 電源電圧VDD: 12V 薄膜トランジスタのしきい値: 1V、2.5V、4
V、5.5V 図8(a)は薄膜トランジスタのしきい値が1Vの場合
の波形図であり、図8(b)は薄膜トランジスタのしき
い値が2.5Vの場合の波形図であり、図8(c)は薄
膜トランジスタのしきい値が4Vの場合の波形図であ
り、図8(d)は薄膜トランジスタのしきい値が5.5
Vの場合の波形図である。これら図8(a)〜図8
(d)より明らかなように、ハイレベルとローレベルの
明確な高振幅信号の出力信号Voutが得られ、このこ
とより、薄膜トランジスタのしきい値がばらついていて
も、正常に動作していることが認められる。
【0075】なお、図9に示すように、上記の両相信号
レベル変換回路におけるNチャンネル型薄膜トランジス
タに代えて、Pチャンネル型薄膜トランジスタを用いる
ようにしてもよい。なお、図9において、図6に対応す
る部分には同一の参照符号に添え字aを付して示す(例
えば、第8スイッチSW8であれば、第8スイッチSW
8aと表す。)このような構成によってもまた、図10
に示すスイッチング動作により上記と同様の結果が得ら
れる。
【0076】(実施の形態3)図11は実施の形態3に
係る信号レベル変換回路の構成を示す回路図である。こ
の実施の形態3は、実施の形態1に類似し対応する部分
には同一の参照符号を付す。上記実施の形態1では差動
アンプ部をカレントミラー回路で構成したけれども、本
実施の形態3では差動アンプ部をPチャネル型薄膜トラ
ンジスタ(TFT)N5,N6からなるフリップフロッ
プで構成したことを特徴とするものである。このような
構成によってもまた、入力トランジスタのしきい値の経
時変化があっても、正常にレベル変換を行うことができ
る。なお、本実施の形態3では、単相信号レベル変換回
路での差動アンプ部をフリップフロップで構成したけれ
ども、実施の形態2の両相信号レベル変換回路における
差動アンプ部をフリップフロップで構成するようにして
もよい。
【0077】(実施の形態1〜3の補足説明) 上記実施の形態1〜3では、信号レベル変換回路はT
FT集積回路15内に内蔵され、第2回路としてのTF
T集積回路12と同一の電源電圧で駆動されたけれど
も、本発明はこれに限定されるものではなく、TFT集
積回路15の外部回路であって、第1回路としてのMO
SFET集積回路11とTFT集積回路12との間のイ
ンターフェイス回路であって、しかも、TFT集積回路
12とは別の電源で且つその電源電圧が少なくともMO
SFET集積回路11の電源電圧よりもかなり大きく設
定された信号レベル変換向回路にも好適に実施すること
ができる。
【0078】上記実施の形態1〜3では、第1回路が
MOSFET集積回路であり、第2回路がTFT集積回
路であったけれども、本発明はこれに限定されるもので
はなく、その他の構成の第1回路と第2回路と間の信号
レベル変換回路にも適用することができる。
【0079】(実施の形態4)図12は実施の形態1〜
3の何れかのレベル変換回路を内蔵した液晶表示装置の
構成を示す図である。図12において、60はTFTを
用いた集積回路により構成した液晶表示装置であり、6
1はMOSFETからなる液晶表示装置のコントローラ
であり、このコントローラ61は液晶表示装置60に外
付けされている。コントローラ61からの低振幅信号で
ある制御信号62は、液晶表示装置60に与えられる。
また、63は液晶表示装置60の画素を駆動するTFT
で構成される画素トランジスタで、64は画素の蓄積容
量、65は液晶容量を示す。66は画素トランジスタ6
3のソースに接続するソースラインで、67は画素トラ
ンジスタ63のゲートに接続するゲートラインで、68
は蓄積容量及び液晶の対向電極につながる共通電極を示
している。また、69はソース駆動回路で、70はゲー
ト駆動回路であり、71は上記実施の形態1〜3のいず
れかに係る信号レベル変換回路である。これら、画素ト
ランジスタ63、ソース駆動回路69、ゲート駆動回路
70及び信号レベル変換回路71は、薄膜トランジスタ
からなる集積回路として、同一ガラス基板上に、同一製
造プロセスによって形成される。なお、本実施の形態で
は、レベル変換回路71内の各スイッチ(実施の形態1
〜3におけるスイッチSW1〜SW15,SW1a〜S
W15aに相当するスイッチ)のON/OFF制御のた
めのスイッチ制御回路14は、コントローラ61が兼用
している。勿論、スイッチ制御回路14を別途液晶表示
パネル内に内蔵回路として設けるようにしてもよい。
【0080】これら、TFT集積回路は、およそ10〜
15V程度の電源電圧と信号振幅を持つ回路として動作
し、信号レベル変換回路71は、MOSFET集積回路
のコントローラ61からの3〜5V程度の振幅の低振幅
信号からなる制御信号62を、TFT集積回路内部で使
用する10〜15V程度の高振幅信号からなる制御信号
75に変換し、ソース駆動回路69及びゲート駆動回路
70に制御信号を与えるものである。
【0081】このようにして、薄膜トランジスタを用い
たアクティブマトリクス型液晶表示装置に、本発明(実
施の形態1〜3)の信号レベル変換回路を内蔵すること
で、内部回路で直接制御することが可能となり、インタ
ーフェイスの簡略化を実現することができる。
【0082】
【発明の効果】以上のように本発明の信号レベル変換回
路によれば、入力トランジスタのしきい値を検出して入
力信号に検出したしきい値を加算して入力トランジスタ
のゲートに印加するようにしたので、第1回路からの入
力信号が、入力トランジスタのしきい値より小さな値で
あっても、入力トランジスタはONする。これにより、
第1回路からの低振幅信号を高振幅信号に変換し、この
高振幅信号を第2回路に出力することができる。
【0083】また一定周期毎に入力トランジスタのしき
い値を検出するので、経時変化等により入力トランジス
タのしきい値が変化しても、常に最新のしきい値が入力
信号に加算されるので、信号レベル変換動作が誤動作す
ることはなく、その実用的効果は非常に大きい。
【0084】さらには、しきい値を大画面全体にわたっ
て一定値に制御するのが困難である薄膜トランジスタを
用いたアクティブマトリクス型液晶表示装置に、本発明
の信号レベル変換回路を用いることで、しきい値がばら
ついてもMOSFET集積回路からの低振幅信号をTF
T集積回路の高振幅信号に変換することが可能となり、
その実用的効果は大きい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1に係る単相信号レベル変
換回路の構成を示す回路図である。
【図2】本発明の実施の形態1に係る単相信号レベル変
換回路内のスイッチンSW1〜SW7のスイッチング態
様を示す波形図である。
【図3】本発明者等のシミュレーションにより得られた
実施の形態1に係る単相信号レベル変換回路の波形図で
ある。
【図4】実施の形態1に係る単相信号レベル変換回路の
変形例の構成を示す回路図である。
【図5】図4に示す単相信号レベル変換回路内のスイッ
チンSW1〜SW7のスイッチング態様を示す波形図で
ある。
【図6】本発明の実施の形態2に係る両相信号レベル変
換回路の構成を示す回路図である。
【図7】本発明の実施の形態2に係る両相信号レベル変
換回路内のスイッチンSW8〜SW15のスイッチング
態様を示す波形図である。
【図8】本発明者等のシミュレーションにより得られた
実施の形態2に係る両相信号レベル変換回路の波形図で
ある。
【図9】実施の形態2に係る両相信号レベル変換回路の
変形例の構成を示す回路図である。
【図10】図9に示す両相信号レベル変換回路内のスイ
ッチンSW8〜SW15のスイッチング態様を示す波形
図である。
【図11】実施の形態3に係る信号レベル変換回路の構
成を示す回路図である。
【図12】実施の形態1〜3の何れかのレベル変換回路
を内蔵した液晶表示装置の構成を示す図である。
【図13】従来の単相信号レベル変換回路の構成図であ
る。
【図14】従来の両相信号レベル変換回路の構成図であ
る。
【図15】従来の信号レベル変換回路(特開平6−21
6753号公報に記載の信号レベル変換回路)の構成図
である。
【符号の説明】
11 :MOSFET集積回路(第1回路) 12 :TFT集積回路(第2回路) 13,13a,30,30a :信号レベル変換回路 14,31 :スイッチ制御回路 20 :第1しきい値検出回路 21 :第2しきい値検出回路 32 :第3しきい値検出回路 33 :第4しきい値検出回路 Q1,Q1a :第1入力トランジスタ Q2,Q2a :第2入力トランジスタ Q3,Q3a :第3入力トランジスタ Q4,Q4a :第4入力トランジスタ C1,C1a :第1しきい値検出用容量素子 C2,C2a :第2しきい値検出用容量素子 C3,C3a :第3しきい値検出用容量素子 C4,C4a :第4しきい値検出用容量素子 SW1,SW1a :第1スイッチ SW2,SW2a :第2スイッチ SW3,SW3a :第3スイッチ SW4,SW4a :第4スイッチ SW5,SW5a :第5スイッチ SW6,SW6a :第6スイッチ SW7,SW7a :第7スイッチ SW8,SW8a :第8スイッチ SW9,SW9a :第9スイッチ SW10,SW10a :第10スイッチ SW11,SW11a :第11スイッチ SW12,SW12a :第12スイッチ SW13,SW13a :第13スイッチ SW14,SW14a :第14スイッチ SW15,SW15a :第15スイッチ N1,N2,N3,N4 :カレントミラー回路を構成
するアクティブロード N5,N6 :フリップフロップを構成するアクティブ
ロード 60 :液晶表示装置 61 :コントローラ 62 :低振幅信号からなる制御信号 69 :ソース駆動回路 70 :ゲート駆動回路 71 :信号レベル変換回路 75 :高振幅信号からなる制御信号
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H03K 19/00 101E Fターム(参考) 2H093 NA16 NC13 NC21 NC34 ND37 ND48 ND49 5C006 BB16 BC03 BC12 BC16 BC20 BF32 BF34 BF46 EB05 FA18 FA33 5C080 AA10 BB05 DD25 DD29 FF11 JJ02 JJ03 JJ04 5F110 AA08 BB01 BB04 BB20 GG02 GG13 5J056 AA00 AA32 BB37 CC00 CC02 DD13 DD28 DD51 FF06 FF08 KK01

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1回路と、第1回路よりも電源電圧が
    大きい第2回路との間に設けられ、第1回路からの低振
    幅信号を入力して高振幅信号に変換し、この高振幅信号
    を前記第2回路に出力する信号レベル変換回路におい
    て、 入力トランジスタを含み、低振幅信号を高振幅信号に変
    換するレベル変換部と、 一定周期ごとに前記入力トランジスタのしきい値を検出
    するしきい値検出回路と、 を備え、 前記しきい値検出回路により検出されたしきい値を前記
    低振幅信号に加えて前記入力トランジスタのゲートに供
    給することを特徴とする信号レベル変換回路。
  2. 【請求項2】 第1回路と、第1回路よりも電源電圧が
    大きい第2回路との間に設けられ、第1回路からの低振
    幅信号を入力して高振幅信号に変換し、この高振幅信号
    を前記第2回路に出力する信号レベル変換回路におい
    て、 低振幅信号が入力されるゲートを有する第1入力トラン
    ジスタと、バイアス電圧が印加されるゲートを有する第
    2入力トランジスタとを含み、低振幅信号を高振幅信号
    に変換するレベル変換部と、 一定周期毎に、前記第1入力トランジスタのしきい値を
    検出する第1しきい値検出回路と、 前記一定周期と同一周期毎に、前記第2入力トランジス
    タのしきい値を検出する第2しきい値検出回路と、 を備え、 前記第1しきい値検出回路により検出されたしきい値電
    圧を前記低振幅信号に加えて前記第1入力トランジスタ
    のゲートに供給し、かつ、前記第2しきい値検出回路に
    より検出されたしきい値電圧を前記バイアス電圧に加え
    た電圧を前記第2入力トランジスタのゲートに印加する
    ことを特徴とする信号レベル変換回路。
  3. 【請求項3】 前記第1及び第2入力トランジスタが、
    Nチャネル型トランジスタであり、 前記第1しきい値検出回路は、 第1入力トランジスタのゲートに接続された第1しきい
    値検出用容量素子と、 第1しきい値検出用容量素子と入力端子との間に介在す
    る第1スイッチと、 第1しきい値検出用容量素子の入力側と第1入力トラン
    ジスタのソースとの間に介在 する第2スイッチと、 第1入力トランジスタのゲートとドレイン間に介在する
    第3スイッチと、 第1入力トランジスタのソースと接地間に介在する第4
    スイッチと、 を含み、 前記第2しきい値検出回路は、 第2入力トランジスタのゲートに接続された第2しきい
    値検出用容量素子と、 第2しきい値検出用容量素子の入力側と第1入力トラン
    ジスタのソースとの間に介在 する第5スイッチと、 第2入力トランジスタのゲートとドレイン間に介在する
    第6スイッチと、 第2入力トランジスタのソースと接地間に介在する第7
    スイッチと、 を含み、 一定周期毎に、第1スイッチをOFFにし且つ第2〜第
    7スイッチをONにして一旦第1及び第2入力トランジ
    スタをON状態にした後、第4及び第7スイッチをOF
    Fにすることにより第1及び第2入力トランジスタのし
    きい値を検出し、次いで、第2スイッチ、第3スイッ
    チ、第5スイッチ及び第6スイッチをOFFにし且つ第
    1スイッチ、第4スイッチ及び第7スイッチをONにす
    ることにより、第1入力トランジスタのしきい値を加え
    た入力信号を第1入力トランジスタのゲートに入力し、
    かつ、第2入力トランジスタのしきい値を加えたバイア
    ス電圧を第2入力トランジスタのベースに印加すること
    を特徴とする請求項2記載の信号レベル変換回路。
  4. 【請求項4】 前記前記第1及び第2入力トランジスタ
    を、Nチャネル型トランジスタに代えて、Pチャネル型
    トランジスタとし、 前記第4スイッチを、第1入力トランジスタのソースと
    接地間に介在させるのに代えて、第1入力トランジスタ
    のソースと電源間に介在させ、 前記第7スイッチを、第2入力トランジスタのソースと
    接地間に介在させるのに代えて、第2入力トランジスタ
    のソースと電源間に介在させるようにしたことを特徴と
    する請求項3記載の信号レベル変換回路。
  5. 【請求項5】 第1回路と、第1回路よりも電源電圧が
    大きい第2回路との間に設けられ、第1回路からの低振
    幅信号を入力して高振幅信号に変換し、この高振幅信号
    を前記第2回路に出力する信号レベル変換回路におい
    て、 第1入力端子を介して入力される低振幅信号が供給され
    るゲートを有する第3入力トランジスタと、第2入力端
    子を介して入力される低振幅信号の反転した反転信号が
    供給されるゲートを有する第4入力トランジスタとを含
    み、低振幅信号を高振幅信号に変換するレベル変換部
    と、 一定周期毎に、前記第3入力トランジスタのしきい値を
    検出する第3しきい値検出回路と、 前記一定周期と同一周期毎に、前記第4入力トランジス
    タのしきい値を検出する第4しきい値検出回路と、 を備え、 前記第3しきい値検出回路により検出されたしきい値電
    圧を前記低振幅信号に加えて前記第3入力トランジスタ
    のゲートに供給し、かつ、前記第4しきい値検出回路に
    より検出されたしきい値電圧を前記第4入力トランジス
    タのゲートに供給することを特徴とする信号レベル変換
    回路。
  6. 【請求項6】 前記第3及び第4入力トランジスタが、
    Nチャネル型トランジスタであり、 前記第3しきい値検出回路は、 第3入力トランジスタのゲートに接続された第3しきい
    値検出用容量素子と、 第3しきい値検出用容量素子と第1入力端子との間に介
    在する第8スイッチと、 第3しきい値検出用容量素子の入力側と第3入力トラン
    ジスタのソースとの間に介在 する第9スイッチと、 第3入力トランジスタのゲートとドレイン間に介在する
    第10スイッチと、 第3入力トランジスタのソースと接地間に介在する第1
    1スイッチと、 を含み、 前記第4しきい値検出回路は、 第4入力トランジスタのゲートに接続された第4しきい
    値検出用容量素子と、 第4しきい値検出用容量素子と第2入力端子との間に介
    在する第12スイッチと、 第4しきい値検出用容量素子の入力側と第4入力トラン
    ジスタのソースとの間 に介 在する第13スイッチと、 第4入力トランジスタのゲートとドレイン間に介在する
    第14スイッチと、 第4入力トランジスタのソースと接地間に介在する第1
    5スイッチと、 を含み、 一定周期毎に、第8及び第12スイッチをOFFにし且
    つ第9〜第11スイッチ及び第13〜第15スイッチを
    ONにして一旦第3及び第4入力トランジスタをON状
    態にした後、第11及び第15スイッチをOFFにする
    ことにより第3及び第4入力トランジスタのしきい値を
    検出し、次いで、第9スイッチ、第10スイッチ、第1
    3スイッチ及び第14スイッチをOFFにし且つ第8ス
    イッチ、第11スイッチ、第12スイッチ及び第15ス
    イッチをONにすることにより、第3入力トランジスタ
    のしきい値を加えた入力信号を第3入力トランジスタの
    ゲートに供給し、かつ、第4入力トランジスタのしきい
    値を加えた反転入力信号を第4入力トランジスタのゲー
    トに供給することを特徴とする請求項5記載の信号レベ
    ル変換回路。
  7. 【請求項7】 前記第3及び第4入力トランジスタを、
    Nチャネル型トランジスタに代えて、Pチャネル型トラ
    ンジスタとし、 前記第11スイッチを、第3入力トランジスタのソース
    と接地間に介在させるのに代えて、第3入力トランジス
    タのソースと電源間に介在させ、 前記第15スイッチを、第4入力トランジスタのソース
    と接地間に介在させるのに代えて、第4入力トランジス
    タのソースと電源間に介在させるようにしたことを特徴
    とする請求項6記載の信号レベル変換回路。
  8. 【請求項8】 前記第1〜第4しきい値検出用容量素子
    の容量値が、1〜9pF以下とされていることを特徴と
    する請求項1乃至7の何れかに記載の信号レベル変換回
    路。
  9. 【請求項9】 前記レベル変換部が、カレントミラー回
    路で構成されていることを特徴とする請求項1乃至7の
    何れかに記載の信号レベル変換回路。
  10. 【請求項10】 前記レベル変換部が、フリップフロッ
    プ回路で構成されていることを特徴とする請求項1乃至
    7の何れかに記載の信号レベル変換回路。
  11. 【請求項11】 前記第1回路は単結晶シリコンによる
    MOSFET集積回路であり、前記第2回路は多結晶シ
    リコンによるTFT(薄膜トランジスタ)集積回路であ
    り、前記第1〜第4入力トランジスタ及び第1〜第15
    スイッチは多結晶シリコンによるTFT(薄膜トランジ
    スタ)で構成されていることを特徴とする請求項1乃至
    10の何れかに記載の信号レベル変換回路。
  12. 【請求項12】 請求項11記載の信号レベル変換回路
    を備えたことを特徴とするアクティブマトリクス型液晶
    表示装置。
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