JP2006208517A - 半導体回路 - Google Patents

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利一 立花
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良貴 岩崎
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Goro Sakamaki
五郎 坂巻
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Abstract

【課題】 回路規模を低減した半導体回路とこの半導体回路を集積して小型化を可能とし
た半導体集積回路チップを提供する。
【解決手段】 アドレス信号〔0〕〜〔7〕の任意の一部のビットAD〔0〕をデコード
する前段第1デコーダDCR−1と残りのビットAD〔1〕〜〔7〕をデコードする前段
第2デコーダDCR−2とで構成された前段デコード回路DCRと、前段デコード回路D
CRの出力のレベルをシフトするレベル変換回路LSと、レベル変換回路LSでレベル変
換した前段デコード回路DCRの各デコーダのデコード出力をデコードする後段デコード
回路HNDとを用いた2段デコード方式とする。
【選択図】 図1

Description

本発明は、半導体回路に関するものであるが、特に液晶パネルや有機エレクトロルミネッセンスパネルなどを用いたアクティブ方式パネル型表示装置の画素を駆動するための駆動回路を構成する半導体回路に関する。
表示部にX軸方向(第一の方向)とY軸方向(第一の方向とは違う方向)の2方向に配線が張り巡らされていて、XとYの2方向から電圧をかけると交点の液晶が駆動するSTN型の表示装置、画素毎に薄膜トランジスタ(TFT)などのアクティブ素子を有し、このアクティブ素子をスイッチング駆動するアクティブ・マトリクス型の表示装置は、液晶表示装置や有機エレクトロルミネッセンス(有機EL)表示装置などのパネル型表示装置として知られている。本発明は、この種のパネル型表示装置に適用される表示パネルに表示を行うための駆動回路である半導体回路の回路構成とこの回路を集積した半導体集積回路チップの回路配置に特徴を有する。
例えば、アクティブ素子に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は、ガラス板を好適とする一対の絶縁基板間に封止した液晶層を有し、その表示領域にマトリクス配置された多数の画素を形成している。表示領域外には駆動回路である半導体集積回路チップが搭載され、各画素を構成する薄膜トランジスタは引出し線で表示領域の外側に引き出されてこの半導体集積回路チップに接続される。表示領域に配置される薄膜トランジスタは、走査方向に例えば256本のゲート線で半導体集積回路チップを構成するゲートドライバの256本の出力端子に接続され、この出力端子から出力されるゲート信号で選択され、選択されたゲート線に接続する薄膜トランジスタのソース線に表示データが供給されて表示がなされる。
このようなアクティブ・マトリクス型液晶表示装置は、薄膜トランジスタを介して赤(R)、緑(G)、青(B)の各画素電極に液晶駆動電圧(階調電圧)を印加するものであるため画素間のクロストークがなく、クロストークのない多階調表示が可能である。
図25は本願発明者が先に考えたゲートドライバ部の構成例を説明するブロック図である。また、図26は図25の要部動作波形図である。この構成では、ゲート線G1,G2,G3,G4,・・・・G256を選択するためのアドレス信号は8ビットであり、この8ビットのアドレス信号〔0〕〜〔7〕は図示しないアドレスカウタでカウントアップされて入力する。入力したアドレス信号〔0〕〜〔7〕はデコード回路DCRで(A000)〜(A255)にデコードされてそれぞれラッチLTにラッチクロックでラッチされる。ラッチLTにラッチされたデコード出力はノアゲートNRを通して高耐圧部に入力する。ラッチされたデコード出力の電圧レベル範囲は、例えば3V〜0Vである。なおラッチ回路に代えてシフトレジスタを用いることもできる。
高耐圧部は、レベル変換回路LSと複数の(ここでは3個)高耐圧インバータHVで構成され、その出力端子(ゲート線端子)GTMは表示パネルのゲート線に接続し、ゲート信号G1〜G256を供給する。レベル変換回路LSは入力する3V〜0Vの信号を16V〜−14Vの高電圧レベルに変換する。各ゲート線G1,G2,G3,G4,・・・・G256のそれぞれにはレベル変換回路LSと3個の高耐圧インバータHVで構成されるゲートドライバGDRが配置されている。なお、ノアゲートNRは表示パネルへの表示をオン/オフするゲートであり、全選択信号が入力された非表示時に表示部の画素部の電荷を放電するためのものである。
アドレス信号〔0〕〜〔7〕は図26に示したように入力され、ラッチクロックがハイレベルのタイミングでラッチLTにラッチされる。ラッチされたアドレス信号は高耐圧部でレベルシフトされ、ゲート線端子GTMから対応するゲート線にゲート信号G1,G2,G3,・・・・としてそれぞれ供給される。
図27は図25におけるレベル変換回路LSの構成例の説明図、図28は図25におけるレベル変換回路LSの具体的な回路例の説明図である。図27と図28における各電値は以下のとおりである。VCC=3V、GND=0V、DDVDH=5V、VGH=15V、VGL=−10Vである。このレベル変換回路LSは3個の高耐圧インバータHVの直列回路と、この直列回路と並列に接続された通常のインバータVと、3個の高耐圧インバータHVの直列回路とからなる。その入力はラッチLTの出力である。
図27に示したように、インバータVの出力電圧範囲はVCC〜GND、レベル変換回路LSを構成する初段のレベル変換回路LSaの出力電圧範囲はDDVDH〜GND、次段レベル変換回路LSbの出力電圧範囲はDDVDH〜VGL、終段のレベル変換回路LScの出力電圧範囲はVGH〜VGLである。
初段のレベル変換回路LSaは4個のPMOSトランジスタと2個のNMOSトランジスタで図示したように構成される。次段のレベル変換回路LSbは2個のPMOSトランジスタと4個のNMOSトランジスタで図示したように構成される。終段のレベル変換回路LScは2個のPMOSトランジスタと2個のNMOSトランジスタで図示したように構成される。次段のレベル変換回路LSbと終段のレベル変換回路LScは2個のインバータで接続されている。
図29は図25におけるラッチの構成例の説明図である。このラッチは6個のインバータVと1個のナンドゲートNDで図示したように構成され、デコード回路DCRの出力をラッチクロックでラッチする。
図30は図25における8ビットのデコード回路の構成例の説明図である。このデコード回路は、8ビットのアドレス信号〔0〕〜〔7〕をそれぞれ入力するインバータVとナンドゲートNDおよびノアゲートNRで構成され、256のデコード出力(A000)〜(A255)を出力する。
図31は本願発明者が先に考えたゲートレスドライバの1例を説明する回路図である。このゲートレスドライバGLDRはゲートを内蔵した表示パネルGIPNLと共に使用される。表示パネルGIPNLには、低温ポリシリコン等の高電流移動度半導体膜で形成した薄膜トランジスタで表示パネルを構成する基板上に作り込まれたゲートドライバを有する。ゲートドライバは、各ゲート線毎にシフトレジスタSRと高耐圧ノアゲートHNRおよび高耐圧インバータHVで構成される。
ゲートレスドライバGLDRは、外部入力する例えば3V〜0Vの全選択信号、フレーム先頭パルス、シフトレジスタクロックをそれぞれ例えば16V〜−14Vの大振幅の信号にレベル変換するレベル変換回路LSから構成される。レベル変換されたこれら各信号を表示パネルGIPNLの引出し端子GTMに出力する。
図32は図31におけるシフトレジスタの回路例の説明図、また図33は図32の動作を説明する波形図である。このシフトレジスタは6個の高耐圧インバータHVと2個の高耐圧ノアゲートHNR及び高耐圧アンドゲートHNDで図示したように構成され、入力端子INPUTにレベルシフタLSでレベルシフトされたフレーム先頭パルスを入力し、同じくレベルシフタLSでレベルシフトされたシフトレジスタクロックでシフトさせる。その出力端子OUTPUTは高耐圧ノアゲートHNRと高耐圧インバータHVを通して各ゲート線にゲート信号G1,G2,G3,G4,・・・・G256として印加される。
なお、この種の従来技術を開示したものとしては、例えば特許文献1を挙げることができる。
特開平8−106272号公報
前記したゲートドライバの構成では、高耐圧部には各ゲート線G1,G2,G3,G4,・・・・G256のそれぞれにレベル変換回路LSと3個の高耐圧インバータHIVで構成されるゲートドライバGDRが配置されている。図28や図31で説明したように、レベル変換回路LSは多数のMOSトランジスタで構成され、回路が複雑で回路規模が大きい。また、ゲート線幅やゲート長も大で、専有面積が大きい。そのため、この回路を半導体チップに集積する場合の小型化に限界があり、これが解決すべき課題の一つとなっている。
本発明は、上記背景技術における課題を解決して、回路規模を低減した半導体回路とこの半導体回路を集積して小型化を可能とした半導体集積回路チップを提供することにある。
上記課題は、アドレス信号の任意の一部のビットをデコードする前段第1デコーダと残りのビットをデコードする前段第2デコーダとで構成された前段デコード回路と、前段デコード回路の各デコーダのデコード出力をデコードする後段デコード回路とを用いた2段デコード方式とすることで解決することを特徴とする。
本発明の半導体回路は、ゲート端子を有するアクティブ素子で構成した多数の画素をマトリクス配列した表示パネルの前記ゲート端子にゲート信号を供給するためのゲートドライバであり、次の手段を採用することを特徴とする。
「本発明の半導体回路を実現する手段1」
前記ゲート端子を選択するアドレス信号の一部のビットをデコードする前段第1デコーダと該アドレス残りのビットをデコードする前段第2デコーダとで構成された前段デコード回路と、
前記前段第1デコーダと前段第2デコーダの各デコード出力のそれぞれをラッチするラッチ回路と、
前記ラッチ回路にラッチされた前記前段第1デコーダと前段第2デコーダのデコード出力のそれぞれの電圧レベルを高圧側にシフトするレベル変換回路と、
前記レベル変換回路の出力のそれぞれをデコードする後段デコード回路とを設ける。
「本発明の半導体回路を実現する手段2」
前記ゲート端子を選択するアドレス信号の一部のビットをラッチする第1ラッチおよび残りのビットをラッチする第2ラッチとからなるラッチ回路と、
前記第1ラッチにラッチされた前記一部のビットをデコードする前段第1デコーダおよび前記第2ラッチにラッチされた前記残りのビットをデコードする前段第2デコーダとからなる前段デコード回路と、
前記前段第1デコーダと前段第2デコーダの出力のそれぞれの電圧レベルを高圧側にシフトするレベル変換回路と、
前記レベル変換回路を通した前記前段第1デコーダの出力と前段第2デコーダの出力とをデコードする後段デコード回路とを設ける。
「本発明の半導体回路を実現する手段3」
前記ゲート端子を選択するアドレス信号の一部のビットをラッチする第1ラッチおよび残りのビットをラッチする第2ラッチとからなるラッチ回路と、
前記第1ラッチと第2ラッチにラッチされた前記一部のビットと前記残りのビットのそれぞれの電圧レベルを高圧側にシフトするレベル変換回路と、
前記レベル変換回路を通した前記第1ラッチの出力をデコードする前段第1デコーダと前記第2ラッチの出力をデコードする前段第2デコーダとからなる前段デコーダ回路と、
前記第1前段デコーダと第2前段デコーダのデコード出力とをデコードする後段デコード回路とを設ける。
「本発明の半導体回路を実現する手段4」
前記ゲート端子を選択するアドレス信号の一部のビットをラッチする第1ラッチおよび残りのビットをラッチする第2ラッチとからなるラッチ回路と、
前記第1ラッチと第2ラッチにラッチされた前記一部のビットと前記残りのビットのそれぞれの電圧レベルを高圧側にシフトするレベル変換回路と、
前記レベル変換回路を通した前記第1ラッチの出力をデコードする前段第1デコーダと前記第2ラッチの出力をデコードする前段第2デコーダとからなる前段デコード回路と、
前記第1前段デコーダと第2前段デコーダのデコード出力とをデコードする後段デコード回路とを設け、
前記後段デコード回路を、前記ゲート端子との間に有するバッファ回路を兼ねるバッファ−デコーダとする。
なお、上記した手段1〜3における前記ゲート端子への出力波形が、第1の基準電圧と、該第1の基準電圧よりも低レベルの第2の基準電圧との間で変化するものであり、該変化する際の前記第1の基準電圧と前記第2の基準電圧の間に変曲点を有することを特徴とする。
また、本発明の半導体集積回路チップは、ゲート端子とソース端子を有するアクティブ素子で構成した多数の画素をマトリクス配列した表示パネルの前記ゲート端子にゲート信号を供給すると共に前記ソース端子に表示データを供給するものであり、次の手段を採用することを特徴とする。
「本発明の半導体回路を実現する手段5」
外部信号源からのパラレル信号を入力するシステムインターフェース回路と、RGB表示データを入力する外部表示インターフェース回路と、タイミング発生回路と、階調電圧発生回路と、グラフィックRAMと、ソースドライバと、前記ゲート端子にゲート信号を供給するゲートドライバとを備え、
前記ゲートドライバは、前記ゲート端子を選択するアドレス信号の一部のビットをデコードする前段第1デコーダと残りのアドレス信号をデコードする前段第2デコーダとで構成された前段デコード回路と、前記前段デコード回路の各デコード出力をデコードする後段デコード回路とを有する。
「本発明の半導体回路を実現する手段6」
外部信号源からのパラレル信号を入力するシステムインターフェース回路と、RGB表示データを入力する外部表示インターフェース回路と、タイミング発生回路と、階調電圧発生回路と、グラフィックRAMと、ソースドライバと、前記ゲート端子にゲート信号を供給するゲートドライバとを備え、
前記ゲートドライバは、前記ゲート端子を選択するアドレス信号の一部のビットをデコードする前段第1デコーダと該アドレス残りのビットをデコードする前段第2デコーダとで構成された前段デコード回路と、
前記前段第1デコーダと前段第2デコーダの各デコード出力のそれぞれをラッチするラッチ回路と、
前記ラッチ回路にラッチされた前記前段第1デコーダと前段第2デコーダのデコード出力のそれぞれの電圧レベルを高圧側にシフトするレベル変換回路と、
前記レベル変換回路の出力のそれぞれをデコードする後段デコード回路とを有する。
「本発明の半導体回路を実現する手段7」
外部信号源からのパラレル信号を入力するシステムインターフェース回路と、RGB表示データを入力する外部表示インターフェース回路と、タイミング発生回路と、階調電圧発生回路と、グラフィックRAMと、ソースドライバと、前記ゲート端子にゲート信号を供給するゲートドライバとを備え、
前記ゲートドライバは、前記ゲート端子を選択するアドレス信号の一部のビットをラッチする第1ラッチおよび残りのビットをラッチする第2ラッチとからなるラッチ回路と、
前記第1ラッチにラッチされた前記一部のビットをデコードする前段第1デコーダおよび前記第2ラッチにラッチされた前記残りのビットをデコードする前段第2デコーダとからなる前段デコード回路と、
前記前段第1デコーダと前段第2デコーダの出力のそれぞれの電圧レベルを高圧側にシフトするレベル変換回路と、
前記レベル変換回路を通した前記前段第1デコーダの出力と前段第2デコーダの出力とをデコードする後段デコード回路とを有する。
「本発明の半導体回路を実現する手段8」
外部信号源からのパラレル信号を入力するシステムインターフェース回路と、RGB表示データを入力する外部表示インターフェース回路と、タイミング発生回路と、階調電圧発生回路と、グラフィックRAMと、ソースドライバと、前記ゲート端子にゲート信号を供給するゲートドライバとを備え、
前記ゲートドライバは、前記ゲート端子を選択するアドレス信号の一部のビットをラッチする第1ラッチおよび残りのビットをラッチする第2ラッチとからなるラッチ回路と、
前記第1ラッチと第2ラッチにラッチされた前記一部のビットと前記残りのビットのそれぞれの電圧レベルを高圧側にシフトするレベル変換回路と、
前記レベル変換回路を通した前記第1ラッチの出力をデコードする前段第1デコーダと前記第2ラッチの出力をデコードする前段第2デコーダとからなる前段デコード回路と、
前記前段第1デコーダと前段第2デコーダのデコード出力とをデコードする後段デコー
ド回路とを有する。
「本発明の半導体回路を実現する手段9」
外部信号源からのパラレル信号を入力するシステムインターフェース回路と、RGB表示データを入力する外部表示インターフェース回路と、タイミング発生回路と、階調電圧発生回路と、グラフィックRAMと、ソースドライバと、前記ゲート端子にゲート信号を供給するゲートドライバとを備え、
前記ゲートドライバは、前記ゲート端子を選択するアドレス信号の一部のビットをラッチする第1ラッチおよび残りのビットをラッチする第2ラッチとからなるラッチ回路と、 前記第1ラッチと第2ラッチにラッチされた前記一部のビットと前記残りのビットのそれぞれの電圧レベルを高圧側にシフトするレベル変換回路と、
前記レベル変換回路を通した前記第1ラッチの出力をデコードする前段第1デコーダと
前記第2ラッチの出力をデコードする前段第2デコーダとからなる前段デコード回路と、
前記第1前段デコーダと第2前段デコード回路のデコード出力とをデコードする後段デコード回路とを有し、
前記後段デコード回路を、前段デコード回路と前記ゲート端子との間に有するバッファ回路を兼ねるバッファ−デコーダとする。
アドレス信号の複数ビットを一度にまとめてデコードせずに、一度デコード(前段デコード、プリデコード)した後に再度デコード(後段デコード、ポストデコード)する構成としたことにより、レベル変換回路の数が大幅に低減される。
本発明は、上記した各請求項に記載の発明に限定されるものではなく、本発明の技術思想を逸脱することなく、種々の変形は可能であることは言うまでもない。
以下、本発明を実施例の図面を参照して詳細に説明する。
図1は本発明の半導体回路の実施例1である表示パネルを駆動するゲートドライバ部の構成例を説明するブロック図である。特に制限されないが、シリコン単結晶のような一つの半導体基板上に作られてもよい。図1において、ゲート線G1,G2,G3,G4,・・・・G256は表示パネルのゲート線に対応する。これらのゲート線を選択するためのアドレス信号は8ビットであり、この8ビットのアドレス信号〔0〕〜〔7〕は図示しないアドレスカウタでカウントアップされてデコーダDCRに入力する。
入力した8ビットのアドレス信号〔0〕〜〔7〕の一部「1ビット」をデコーダDCRの前段第1デコーダDCR−Aでデコードしてデコード出力AD00,AD01をそれぞれラッチLTにラッチする。このラッチはラッチクロックのタイミングで行われる。アドレス信号の残りの「7ビット」はデコーダDCRの前段第2デコーダDCR−Bでデコードし、デコード出力AU000,AU001・・・・AU127を得、それぞれのラッチLTにラッチする。
各ラッチLTにラッチされたデコード出力はノアゲートNRを通して高耐圧部に入力する。ラッチされたデコード出力の電圧レベル範囲は、例えば3V〜0Vである。なおラッチ回路に代えてシフトレジスタを用いることもできる。
高耐圧部において、前段第1デコーダDCR−Aでデコードされた「1ビット」のデコード出力AD00,AD01のそれぞれレベル変換回路LSで16V〜−14Vの高電圧レベルに変換され、高耐圧インバータHVをとおして出力される。それぞれラッチLTにラッチされた「7ビット」のデコード出力AU000,AU001・・・・AU127は、それぞれレベル変換回路LSで16V〜−14Vの高電圧レベルに変換された後、高耐圧ナンドゲートHNDと高耐圧インバータHVからなるゲートドライバGDRに入力する。
ゲートドライバGDRはゲート線G1,G2,G3,G4,・・・・G256のそれぞれに設けてあり、それらの高耐圧ナンドゲートHND一方の入力には「1ビット」のデコード出力AD00,AD01のレベル変換出力が入力する。なお、前記の図25と同様に、ノアゲートNRは表示パネルへの表示をオン/オフするゲートであり、全選択信号が入力された非表示時に表示部の画素部の電荷を放電するためのものである。
図2は図1におけるデコーダDCRを構成する「1ビット」のデコーダDCR−Aの構成図である。このデコーダDCR−Aは3個のインバータVで構成され、アドレス信号の「1ビット」のビット"0"に対してデコード出力AD00とAD01を出力する。
図3は図1におけるデコーダDCRを構成する「7ビット」のデコーダDCR−Bの構成図である。このデコーダDCR−Bは8個のインバータVと6個のナンドゲートNDおよび3個のノアゲートNRで構成される。アドレス信号の「7ビット」のビット"1"〜"7"の入力に対して、デコード出力AU000,AU001,・・・・AU127を出力する。
図4は図1のゲートドライバの動作を説明する波形図であり、各波形の符号は図1の符号部分に対応する。アドレス信号〔1〕〜〔7〕の入力をラッチクロックでラッチに取込む。この取込みは、ラッチクロックがハイレベルのタイミングでラッチLTにラッチされて行われる。ラッチされたアドレス信号の「1ビット」のビット"0"はAD00とAD01にプリデコードされ、アドレス信号の「7ビット」のビット"1"〜"7"はAU000,AU001,・・・・AU127にプリデコードされる。
「1ビット」のビット"0"のプリデコード出力AD00およびAD01と、「7ビット」のビット"1"〜"7"のプリデコード出力AU000,AU001,・・・・AU127は高耐圧部でレベルシフトされる。その後、ビット"1"〜"7"のプリデコード出力AU000,AU001,・・・・AU127はゲートドライバGDRにおいて「1ビット」のビット"0"のプリデコード出力AD00およびAD01と再度デコード(ポストデコード)される。ポストデコードされたアドレスデータはゲート線端子GTMから対応するゲート線にゲート信号G1,G2,G3,・・・・としてそれぞれ供給される。
本実施例によれば、アドレス信号の複数ビットを一度にまとめてデコードせずに、任意のビットで二つに分けてそれぞれをデコード(プリデコード)し、その出力をラッチ回路にラッチし、ラッチされたものをレベル変換した後に再度デコード(ポストデコード)する構成としたことにより、レベル変換回路の数が大幅に低減される。
アドレス信号8ビットをまとめてデコードせずに、1ビットと7ビットに分けてプリデコードし、レベル変換後にポストデコード(フルデコード)するという2段のデコードを行うことで、レベル変換回路の数を256個から130個(128+2)とほぼ半減することができる。2個のレベル変換回路は1ビットのアドレス信号のレベル変換回路で、128個のレベル変換回路は7ビットのアドレス信号のレベル変換回路である。但し、高耐圧部にポストデコード用の高耐圧ナンド回路HNDが追加されるが、図25に示した構成に比べて大幅なレベル変換回路の削減を実現できる。
なお、分割するアドレス信号の1ビットは任意のビットでよいが、回路構成の容易さを考えて最上位ビットまたは最下位ビットとするのが好ましい。また、配線の引回しを最小限にするためには下位1ビットとするのが好適である。
図5は本発明の半導体回路の実施例2である表示パネルを駆動するゲートドライバ部の構成例を説明するブロック図である。本実施例は、8ビットのアドレス信号を2ビットと6ビットに分割してデコードするものであり、図中、図1と同一の参照符号は同一機能部分に対応する。本実施例では、8ビットのアドレス信号〔0〕〜〔7〕を2ビットのアドレス信号AD〔0〕,〔1〕と、6ビットのアドレス信号AD〔2〕〜〔7〕とに分割する。プリデコード用のデコーダDCRは前段第1デコーダDCR−Aと前段第2デコーダDCR−Bで構成される。
2ビットのアドレス信号AD〔0〕,〔1〕は前段第1デコーダDCR−Aでデコードされてデコード出力AD00〜AD03とし、それぞれをラッチLTにラッチする。このラッチはラッチクロックのタイミングで行われる。アドレス信号の残りの「7ビット」のアドレス信号AD〔2〕〜〔7〕は前段第2デコーダDCR−Bでデコードされ、デコード出力AU00〜AU63を得、それぞれをラッチLTにラッチする。その後は実施例1と同様にしてポストデコーダでフルデコードし、ゲート線端子GTMから対応するゲート線にゲート信号G1,G2,G3,・・・・としてそれぞれ供給される。
図6は図5における2ビットのデコーダの回路構成の説明図、図7は図5における6ビットのデコーダの回路構成の説明図である。2ビットのデコーダは2個のインバータV、4個のナンドゲートNDおよびナンドゲートNDの出力端子に接続した4個のインバータVで構成される。また、6ビットのデコーダは6個のインバータV、128個のナンドゲートNDおよびナンドゲートNDの出力端子に接続した64個のノアゲートNRで構成される。
本実施例によれば、レベル変換回路LSは図25の256個から68個(64+4)とほぼ1/4とすることができる。4個のレベル変換回路LSは2ビットのアドレス信号のレベル変換回路で、64個のレベル変換回路は6ビットのアドレス信号のレベル変換回路である。但し、高耐圧部にポストデコード用の高耐圧ナンド回路HNDが追加されるが、図25に示した構成に比べて大幅なレベル変換回路の削減を実現できる。この構成におけるレベル変換回路の数は68個となるが、4ビット、4ビットと分けたとき最小の32個となる。
図8は本発明の半導体回路の実施例3である表示パネルを駆動するゲートドライバ部の構成例を説明するブロック図である。本実施例は、8ビットのアドレス信号をラッチするラッチ回路をプリデコーダの前段に配置したものである。そして、8ビットのアドレス信号は次のようにラッチされる。ラッチ回路LTは第1ラッチ回路LT−Aと第2ラッチ回路LT−Bで構成される。第1ラッチ回路LT−Aは入力する8ビットのアドレス信号の1ビットのアドレス信号AD〔0〕をラッチし、第2ラッチ回路LT−Bは入力する8ビットのアドレス信号の7ビットのアドレス信号AD〔1〕〜〔7〕をラッチする。
第1ラッチ回路LT−AにラッチされたAD〔0〕はプリデコーダDCRの第1デコーダDCR−Aでデコードされ、第2ラッチ回路LT−BにラッチされたAD〔1〕〜〔7〕は第2デコーダDCR−Bでデコードされる。その他の構成は図1と同様である。その後は実施例1と同様にしてポストデコーダでフルデコードし、ゲート線端子GTMから対応するゲート線にゲート信号G1,G2,G3,・・・・としてそれぞれ供給される。
本実施例によれば、アドレス信号の複数ビットを一度にまとめてデコードせずに、任意のビットで二つに分けてラッチ回路にラッチし、ラッチされたそれぞれをデコード(プリデコード)し、プリデコードしたものをレベル変換した後に再度デコード(ポストデコード)する構成としたことにより、レベル変換回路の数が大幅に低減される。レベル変換回路の数を図25の256個から130個(128+2)とほぼ半減することができる。2個のレベル変換回路は1ビットのアドレス信号のレベル変換回路で、128個のレベル変換回路は7ビットのアドレス信号のレベル変換回路である図25に示した構成に比べて大幅なレベル変換回路の削減を実現できる。
なお、分割するアドレス信号の1ビットは任意のビットでよいが、回路構成の容易さを考えて最上位ビットまたは最下位ビットとするのが好ましい。また、配線の引回しを最小限にするためには下位1ビットとするのが好適である。
図9は本発明の半導体回路の実施例4である表示パネルを駆動するゲートドライバ部の構成例を説明するブロック図である。本実施例は、8ビットのアドレス信号をラッチするラッチ回路をプリデコーダの前段に配置すると共に、ラッチ回路の出力にレベル変換回路を配置したものである。他の構成は図8と同様である。
入力する8ビットのアドレス信号〔0〕〜〔7〕の1ビットのアドレス信号AD〔0〕はラッチ回路LTの第1ラッチLT−Aにラッチされ、残り7ビットのアドレス信号AD〔1〕〜〔7〕は第2ラッチLT−Bにラッチされる。第1ラッチLT−Aにラッチされたアドレス信号AD〔0〕はプリデコーダDCRの第1デコーダDCR−Aでデコードされ、第2ラッチLT−Bにラッチされたアドレス信号AD〔1〕〜〔7〕は第2デコーダDCR−Bでデコードされる。その後の信号処理は図1、図8と同様である。
本実施例によれば、アドレス信号の複数ビットを一度にまとめてデコードせずに、任意のビットで二つに分けてそれぞれをラッチ回路にラッチし、ラッチされたものをレベル変換し、ラッチ回路の出力をデコード(プリデコード)した後に再度デコード(ポストデコード)する構成としたことにより、レベル変換回路の数が大幅に低減される。レベル変換回路LSをデコーダDCRの前段に配置したため、その数はアドレス信号のビット数分で済むために実施例1、2、3に比べてレベル変換回路をさらに減らすことができる。
図10は本発明の半導体回路の実施例5である表示パネルを駆動するゲートドライバ部の構成例を説明するブロック図である。本実施例は、入力するアドレス信号をラッチするラッチ回路LTをプリデコーダDCRの前段に配置すると共に、ラッチ回路LTの出力にレベル変換回路LSを配置したものである。8ビットのアドレス信号は4ビットのアドレス信号AD〔0〕〜〔3〕と、AD〔4〕〜〔7〕とに二分割される。他の構成および動作は図9と同様である。
本実施例によれば、4ビットのアドレス信号AD〔0〕〜〔3〕は第1ラッチ回路LT−Aにラッチされ、残り4ビットのアドレス信号AD〔4〕〜〔7〕は第2ラッチ回路LT−Bにラッチされる。第1ラッチ回路LT−Aに出力には4個のレベル変換回路LSが配置され、第2ラッチ回路LT−Bに出力には4個のレベル変換回路LSが配置される。各4個のレベル変換回路LSの出力にはプリデコード回路DCRが接続される。プリデコード回路DCRは、各4個のレベル変換回路LSに対応した第1デコーダDCR−Aと、第2デコーダDCR−Bで構成される。各4個のレベル変換回路LSの出力は各4個のレベル変換回路LSに対応した第1デコーダDCR−A、第2デコーダDCR−Bにそれぞれ入力されてプリデコードされる。ポストデコーダやその他の構成と動作は図9と同様である。
図11は図10におけるデコーダ回路の構成例を説明する回路図である。この4ビットのデコーダ回路は、4個のインバータVと32個ナンドゲートNDおよび16個のノアゲートNRで構成され、アドレスAD〔0〕〜〔3〕を入力してデコードしたアドレス信号AD00〜AD15を出力する。
本実施例によれば、アドレス信号の複数ビットを一度にまとめてデコードせずに、任意のビットで二つに分けてそれぞれをラッチ回路にラッチし、ラッチされたものをレベル変換し、ラッチ回路の出力をデコード(プリデコード)した後に再度デコード(ポストデコード)する構成としたことにより、レベル変換回路の数が大幅に低減される。レベル変換回路LSをデコーダDCRの前段に配置したため、その数はアドレス信号のビット数分で済むために実施例1.2.3に比べてレベル変換回路をさらに減らすことができる。プリデコーダ回路の素子数が図9に比べて大きく低減できる。実施例1〜5でレベル変換回路LSをプリデコーダ回路の前後に設置した例を示したが、面積が最小となるレベル変換回路の設置位置は、レベル変換回路とデコーダ回路DCRの面積比により決まる。なお、その面積は、プリデコード信号等の信号線の数で制約される場合もある。
図12は本発明の半導体回路の実施例6である表示パネルを駆動するゲートドライバ部の構成例を説明するブロック図である。また、図13は図12におけるバッファ−デコーダドライバの構成例を説明する回路図、図14は図12の動作を説明する波形図である。本実施例は、ポストデコーダを各ゲート線を駆動するゲートドライバを構成するバッファ回路と一体化してデコーダ一体型ゲートドライバD−GDRとしたものである。すなわち、ゲートドライバのバッファにポストデコード機能を追加したものである。図12において、入力する8ビットのアドレス信号の1ビットはラッチ回路LTの第1ラッチLT−Aにラッチされ、残りの7ビットはラッチ回路LTの第2ラッチLT−Bにラッチされる。
この構成とプリデコード回路DCRまでの処理は図9と同様である。
プリデコーダDCRの第1デコーダDCR−Aの出力は、それぞれ高耐圧ノアゲートHNRを通ってバッファ−デコーダドライバBDDに入力する。バッファ−デコーダドライバBDDは3個の高耐圧インバータHVで構成される。各端子に入力する波形は図14の同符号の波形に対応する。バッファ−デコーダドライバBDDの出力はポストデコーダ機能をもつデコーダ一体型ゲートドライバD−GDRに入力する。このデコーダ一体型ゲートドライバD−GDRは図13に示したように、NMOSトランジスタとPMOSトランジスタで構成される。
なお、プリデコーダDCRの第2デコーダDCR−Bの出力は、それぞれ高耐圧ノアゲートHNRと2個の高耐圧インバータHVを通って各2個のゲート線に対応するデコーダ一体型ゲートドライバD−GDRに入力する。
デコーダ一体型ゲートドライバD−GDRを構成する高耐圧インバータHVのPMOSのソースにプリデコードされた信号を入力する。PMOSのソースに入っているプリデコードされた信号がローレベルになったとき、出力もローレベルとなる。但し、この時上記出力は完全にローレベルとはならない。そのため、図13に示したようにレベル保持用のNMOSトランジスタを追加している。これにより、例えば図9における高耐圧ナンドゲートHNDを削減できる。
動作例として、アドレスADがすべて"0"のとき、バッファ−デコーダドライバBDDの出力BDT00がハイレベル、BDB00がローレベルで、第2デコーダDCR−Bの出力BUB000がローレベルでゲート線1への出力が選択される。ここでアドレス[0]のみ"1"に変化した場合は、BDT00がローレベル、BDB00がハイレベルとなる。ここで、BUB00がローレベルなので、POMSのソースとドレインの間に電流が流れG1がローレベルに近づいていく。そして、BUB00とG1の電圧差がPOMSの閾値電圧以下になったときPOMSはオフになりG1はフロ−ティングになる。しかしながら、G1はレベル保持用NMOSトランジスタによってローレベル、すなわちVGLレベルに保持される。
本実施例によれば、ゲートドライバのバッファ回路にデコード機能を持たせ、これをアドレス信号のビットのプリデコード信号から生成した制御信号を用いるポストデコーダとして機能させることで、レベル変換回路の数が大幅に低減される。ポストデコーダ回路のナンドHNDが不要となり面積が低減できる。
図15は本発明の半導体回路の実施例7である表示パネルを駆動するゲートドライバ部の要部構成例を説明するブロック図であり、図12におけるバッファ−デコーダドライバBDDの他の構成例である。バッファ−デコーダドライバBDD以外の構成は図12と同様である。また、図16は図15に示したバッファ−デコーダドライバBDDの動作波形図である。
図15において、図13に示した回路に、レベル変換回路LS、遅延回路DL、高耐圧排他的ノアゲートHXNR、2個の高耐圧インバータHV、高耐圧ナンドゲートHND、高耐圧ノアゲートHNRで構成した回路を付加してショート機能付きバッファ−デコーダドライバBDDとしたものである。
図12の構成では、ゲート線への出力電圧はバッファ−デコーダドライバBDDを介しているため、電力の消費がある。本実施例は、図16に示したショート機能を付加し、ゲート電圧を一旦接地GND等にショートする。これにより、ゲート充放電電流が低減され、かつ面積の増加を抑えることができる。
また、図16の波形は図15における同一符号を付した部分の波形を示す。図16に示したように、図12のバッファ−デコーダドライバBDDの波形およびゲート出力(ここでは、G1のみ示す)波形の立ち上がりおよび立ち下がりの中間分には、図15の遅延回路DLで遅延されたタイミングでローレベルとなるP点出力の立ち上がりおよび立ち下がりに変曲点(増加または減少の変化率の正負が逆転する点)を有している。
本実施例によれば、前記ゲート端子への出力波形の変曲点により、ポストデコーダの動作を確認することができる。
図17は本発明による半導体回路を集積回路チップに実装した場合レイアウト例を本願発明者が先に考えた形態のものと比較した説明図であり、図17(a)は本願発明者が先に考えた形態のレイアウト、同(b)は本発明のレイアウトを示す。図17(b)は入力するアドレス信号を1ビットと7ビットに分けて2段デコードした場合の本発明の実施例に相当する。
図17において、左半分はバッファBFの部分で、右半分はレベル変換回路の部分である。バッファBFはPMOSトランジスタおよびNMOSトランジスタで構成され、その拡散層K、ゲート層G、コンタクト層C、配線層L、ゲート、ソース、ドレインの各電極で構成される。尚、図17及び後述する図18においては、バッファBFは図1,5,8,9,10,12のそれぞれの実施例中でのゲート線端子GTMに直結されているインバータHVである。
図17の(a)と(b)を比較して明らかなように、図17(b)に示した前記本発明の各実施例のうちの8ビットアドレス信号を1ビットと7ビットに分け、プリデコードとポストデコードの2段でデコードしたレベル変換回路LSの数は図17(a)に示した集積回路チップより少ない。その分の実装面積は少なくて済み小型の集積回路チップを実現できる。
図18は本発明による半導体回路を集積回路チップに実装した場合レイアウトの他例を本願発明者が先に考えた形態のものと比較した説明図であり、図18(a)は本願発明者が先に考えた形態のレイアウト、同(b)は本発明のレイアウトを示す。図18(b)も入力するアドレス信号を1ビットと7ビットに二分して2段デコードした場合の本発明の実施例に相当する。
図18(a)(b)ではMOSトランジスタのソース電極を隣接するMOSトランジスタのソース電極と共通化して実装面積を低減しているが、レベル変換回路の数は図18(b)に示した本発明の実施例の方が大幅に少なく、従って実装面積は少なくて済み小型の集積回路チップを実現できる。レベル変換回路LSの数が上記ゲート信号を出力するためのゲート線端子GTMよりも少ないことによりレイアウトの自由度が増す。又、実装面積は少なくて済み小型の集積回路チップを実現できる。レベル変換回路LSの数が上記ゲート信号を出力するための出力バッファBFよりも少ないことによりレイアウトの自由度が増す。又実装面積は少なくて済み小型の集積回路チップを実現できる。
図19は本発明の半導体回路の実施例8である表示パネルを駆動するゲートドライバ部の構成例を説明するブロック図である。本実施例は、表示パネルPNLにゲートドライバを内蔵させている。内蔵するゲートドライバは、例えば低温ポリシリコン半導体で作り込まれた薄膜トランジスタから構成される。この表示パネルのアドレス信号を生成するゲートドライバ部をここではゲートレスドライバと称することとする。本実施例では、入力する8ビットのアドレス信号をラッチ回路LTにラッチする。ラッチ回路LTは4ビットをラッチする第1ラッチLT−Aおよび第2LT−Bで構成され、アドレス信号を4ビットずつをラッチする。
第1ラッチLT−Aおよび第2LT−Bにラッチされた各4ビットのアドレス信号はそれぞれレベル変換回路LSでレベル変換されてデコーダDCRに入力する。デコーダDCRは第1デコーダDCR−Aと第2デコーダDCR−Bからなり、レベル変換されたアドレス信号の4ビットをそれぞれデコードする。第1デコーダDCR−Aと第2デコーダDCR−Bの出力は高耐圧ノアゲートHNRと高耐圧インバータHVを通って表示パネルのゲート線に接続する端子GTMに供給される。これにより本実施例において本願発明者が先に考えた形態においては必要であったパネルGIPNL上のシフトレジスタSRはナンドHND1個に置き換えることができ、表示パネルの面積を低減できる。又レベル変換回路の数が大幅に低減され、本発明の半導体集積回路の面積を低減する事ができる。
図20は本発明を適用する1チップ型液晶表示パネルドライバの一例を説明するブロック図である。この1チップ型液晶表示パネルドライバは、パラレルバスで外部信号源と接続するシステムインターフェースSYS−I/F、RGBの表示データを入力する外部表示インターフェースRGB−I/F、タイミング発生回路TMG、グラフィックラムG−RAM、ソースドライバSDR、ゲートドライバGDR、階調電圧発生回路GSVG−1,GSVG−2を有する。また、この外に、インデックスレジスタIXR、コントロールレジスタCRG、BGR回路BGR(RGB→BGR変換)、ラムアドレスカウンタADC、ライトデータラッチWDL、リードデータラッチRDL、ガンマ階調回路γ、ゲートアドレスカウンタGADC、発振回路OSC等を有している。
図21は本発明の半導体集積回路チップのレイアウトの一例を本願発明者が先に考えた形態の半導体集積回路チップと比較して説明する模式図であり、図21(a)は本願発明者が先に考えた形態の1チップ型液晶表示パネルドライバを、同(b)は本発明の1チップ型液晶表示パネルドライバを示す。本願発明者が先に考えた形態のレイアウトは、中央部にグラフィックラムG−RAMが二つに分かれて搭載され、ソース端子Sが設けられている。このグラフィックラムG−RAMの両側に各2個のレベル変換回路(レベルシフタ)LSおよび各1個のバッファBFおよび階調電圧発生回路GSVG−1,GSVG−2が配置され、ゲート出力端子Gがそれぞれ設けられている。
図21(b)に示したように、本発明の半導体集積回路チップはレベル変換回路LSの数が図21(a)に示した本願発明者が先に考えた形態のチップに比べて少ないので、全体のレイアウトの大きさが低減されていることが分かる。また、レベル変換回路LSの面積が小さいことでレイアウトの自由度が増す。ゲートドライバを単体とした半導体集積回路チップ、あるいはグラフィックラムG−RAMを持たないチップでは、さらに小型化、レイアウトの自由度が増す。
図22〜図24はアドレス信号のビット全ビットを一括してデコードする本願発明者が先に考えた形態の半導体回路と本発明による2段デコード方式を採用した場合のデコードビット数と半導体集積回路チップでの実装面積を比較した説明図である。図22は入力するアドレス信号をプリデコードしてラッチし、これをレベル変換した後にポストデコードする構成とした場合、図23は入力するアドレス信号をラッチしてプリデコードし、レベル変換した後にポストデコードする構成とした場合、図24は入力するアドレス信号をラッチしてレベル変換した後にプリデコードし、その後ポストデコードする構成とした場合、をそれぞれ示す。
なお、図22〜図24では配線領域の面積等は考慮していない。図22〜図24の横軸はアドレス信号の構成ビット数の分割の組合せを示し、縦軸は半導体集積回路チップ上での面積(相対値)を示す。図22は、上からデコーダ回路、ラッチ回路、レベル変換回路(レベルシフタ)、バッファの各面積を表す。図23は、上からラッチ回路、デコーダ回路、レベル変換回路(レベルシフタ)、バッファの各面積を表す。図24は、上からラッチ回路、レベル変換回路(レベルシフタ)、デコーダ回路、バッファの各面積を表す。
図22〜図24に何れにおいても、8ビットからなるアドレス信号の構成ビットを4ビットと4ビットに分割してプリデコード、ポストデコードした場合が最も面積が少なくて済むことが分かる。分割されてプリデコード、ポストデコードされるアドレス信号の構成ビットの組み合わせが7ビットと1ビットよりも5ビットと3ビットのような構成ビット同士の差の絶対値が小さい程図22、23においてはレベル変換回路の数を減らすことにより面積を低減する事ができ、図24においてはデコーダ回路を構成する素子の数を減らすことにより面積を低減する事ができることが分かる。
上述したような実施例において、アドレス信号の複数ビットを一度にまとめてデコードせずに、一度デコード(前段デコード、プリデコード)した後に再度デコード(後段デコード、ポストデコード)する構成としたことにより、レベル変換回路の数が大幅に低減される。アドレス信号の一部のビットをデコードして残りのアドレス信号をデコードする構成にしたことにより、デコーダの面積を低減できる。ゲートドライバを全て高耐圧部とせずに、高耐圧部と低耐圧部に分けることにより、消費電力、面積を削減する事ができる。
実施例1等に示されるような半導体回路において、全選択信号が入力されるような入力ノードを有する。これは液晶表示装置を駆動するような半導体回路において、液晶表示装置の電源の立ち上げ、又は立ち下げ時に液晶表示装置の画素に残っている電荷を引き抜いてリセットすることにより、液晶表示装置の画面の焼き付けを防いだり、液晶表示装置内の液晶の分極を防いで液晶表示装置の寿命を延ばすものである。
液晶表示装置のリセット動作には全選択信号を入力する方式とデコーダにアドレスを入力して一つ一つのゲート線ドライバを駆動する方式とがある。全選択信号を入力する方式においては、一斉にゲート線ドライバ、レベルシフタ等が動作するために電源等にノイズが発生するものの、一回だけ全選択信号を入力すると動作できるために、液晶駆動用の半導体回路を制御するマイクロプロセッサにおいては負担が少なくて済み、リセット動作も早い。特に携帯電話等に適用される液晶表示装置の立ち上げ時にリセット動作を行う場合には、携帯電話の電源立ち上げ時、及びスタンバイ状態からアクティブ状態になる時に液晶表示装置のリセット動作を行う必要がある場合も有る。このような場合、マイクロプロセッサは様々なデバイス(RFモジュール、電源回路、メモリ、液晶表示装置の駆動用の半導体回路等)に初期値を設定する必要があり、マイクロプロセッサの動作負担は重い。そのためにマイクロプロセッサとしては一回の動作ですむ全選択信号を入力する方式の方が負担は少なくて済む。
一方、デコーダにアドレスを入力して一つ一つのゲート線ドライバを駆動する方式においては、電源等にノイズが発生するという問題は解決できるものの、リセット動作に時間がかかり、液晶表示装置の表示、非表示の切替の時間がかかる。尚、本発明者はマイクロプロセッサの動作負担を軽減するために、リセット動作を指示する信号を半導体回路がマイクロプロセッサから受けると、自動的にアドレスをカウントしてリセット動作を行うような回路を設けることを考えた。しかしながら、リセット動作に時間がかかるために、マイクロプロセッサはリセット動作が終わるまで待つ為のタイマー動作が必要であり、マイクロプロセッサの動作負担が依然として大きい。
図34に示される動作波形は図1に示される実施例1の半導体回路において、全選択信号を入力してリセットする方式についての説明図である。まずはアドレス信号AD[0]〜[7]を全て0とする。そうすると、ゲート線G1に接続されているゲート線端子GTMのみがHighとなり、信号が出力される。その後全選択信号がHighとなると、全選択期間となり、ゲート線G2、G3・・・G256が一気に立ち上がる。この際に図34の動作波形が一気に立ち上がっていないのは、ゲート線を駆動する際にゲート線には様々な負荷がついている為に、LowからHighになるのに時間がかかるためである。LowからHighになる時間は製品によるが、数100nsから数μsである。
尚、ゲート線G2、G3・・・G256がHighからLowになる場合の時間、高耐圧部の電源であるVGHのゲート線充電ノイズの時間、高耐圧部のもう一つの電源であるVGLのゲート線放電ノイズの時間も同様である。又、ゲート線G2、G3・・・G256が一気に立ち上がる際、及び立ち下がる際に、レベルシフタ等の動作ノイズが高耐圧部の電源であるVGH及び高耐圧部のもう一つの電源であるVGLにのる。この時間は半導体回路の内部の回路動作のみのものであるために、数nsである。特に図25に示されるような構成の半導体回路の場合には、レベルシフタLSの面積等が大きいために高耐圧部の面積が大きい為に、駆動される際の負荷も大きくレベルシフタ等の動作ノイズが大きい。これらノイズがのる結果、低耐圧部等の半導体回路の内部回路の電源であるVCC及びGNDにもノイズがのる。
図34に示されるように半導体回路の内部のノイズに合わせて半導体回路の内部回路の電源であるVCC、GND及び内部回路の論理しきい値が変動するために、半導体回路の内部でのみ信号をやり取りしている場合においては、ノイズが誤動作を引き起こす確率は高くない。しかしHigh入力、Low入力(これは図20で示されている構成において、システムインターフェイスSVS-IFや外部表示インターフェイスRGB-IFに入出力される信号であるパラレルバス信号やRGB信号の入出力等)で示されているようなものであり、半導体回路が外部との信号をやり取りするための信号であるHigh入力、Low入力はノイズに合わせて変動するわけではない為に、ノイズにより半導体回路の内部回路の論理しきい値がHigh入力、Low入力と交わることもあり、これが誤動作を引き起こす。その後、全選択信号がLowになった際にもゲート線G2、G3・・・G256が一気に立ち下がり、高耐圧部の電源であるVGH及びVGLにノイズがのり、その結果、低耐圧部等の半導体回路の内部回路の電源であるVCC及びGNDにもノイズがのる。これが又、半導体回路の誤動作を引き起こす。
図35は図1に示される実施例1の半導体回路においてノイズがどのように伝わるかを指し示す為の図である。半導体回路の内部回路の電源であるVCC、GND及び高耐圧部の電源であるVGH、VGLのそれぞれの間にはC1〜C4に示されるように様々な寄生容量がある。これらは半導体基板上のウエル、MOSのゲート、メタル配線間のもの等様々である。これら寄生容量を通してノイズが高耐圧部の電源であるVGH、VGLから半導体回路の内部回路の電源であるVCC、GNDに飛び移る。これにより半導体回路の内部回路の論理しきい値が変動することによりHigh入力、Low入力を誤認識することにより誤動作を引きおこす。
上述したように、ゲートドライバ部を全選択駆動する場合において、電源等にノイズが発生し、半導体回路の動作を不安定にする問題点を本発明者は見つけ出した。本実施例はこれを解決するためのものであり、構成としては実施例3の図8の構成を改良したものであり、同一の符号を付与されている部分については説明を省略する。又、本実施例の構成としては図20のような構成もある。
図36は本実施例の構成図である。図8と比較してプリデコーダDCRの第1デコーダDCR-A及び第2デコーダDCE-Bのデコードすべきアドレスが第1デコーダDCR-Aにおいてはアドレス信号AD[0]〜[2]、第2デコーダDCE-Bにおいてはアドレス信号AD[3]〜[7]となっていることによりその他回路の構成及び接続が変更されている。又、全選択信号が入力されていたノアゲートNRの一方の入力端子にSD0〜SD3、及びSU00〜SU31が入力されるよう構成されている。又液晶駆動装置のリセット動作を制御するための回路は特に制限されないものの、図20に示されるゲートアドレスカウンタGADCに設けられる。このリセット動作を制御するための回路は半導体回路を制御するためのマイクロプロセッサからのコマンド等を受けて動作し、リセット動作を制御するよう構成されている。
図37は実施例9で用いられる液晶駆動装置のリセット動作を制御するための回路の構成図である。マイクロプロセッサ等の外部からのコマンドCommandを受けて、制御部のレジスタRegにリセット動作を行うことをイネーブルにするフラグを立てる。これによりリセット動作を行うための全選択信号及びシフトクロックが出力され、SRラッチに所定の周期で全選択信号がラッチされる。それにより、SD0〜SD7が所定の周期ごとに出力される。
図38は実施例9に示される半導体回路の動作を説明する為の図面である。本実施例においては、液晶表示装置を駆動するための半導体回路において、液晶表示装置のリセット動作の全選択駆動を改良し、幾つかのグループに分けて複数のゲート線を選択して駆動することによりリセット動作の高速化とノイズの低減の両立を図ったものである。本実施例においては全選択信号を分けて入力し、ゲート線を32本ずつ選択して駆動することによりリセット動作を行うよう構成されている。リセット動作の際、まずはアドレス信号AD[0]〜[7]を全て0とする。そうするとゲート線G1のみが立ち上がる。次にリセット動作を行うためにSU00〜SU31を全てHighとし、SD0もHighとする。そうすることで、ゲート線G9,17・・・249がHighになる。次に所定の期間後にSD1をHighとする。そうすることで、ゲート線G2,10・・・250がHighになる。以下、SD7をHighレベルにするまで繰り返し、図38の全選択と示されている期間で全てのゲート線G1〜G256がHighとなる。
その後、SD0をLowとしゲート線G9,17・・・249がLowになる。次に所定の期間後にSD1をLowとする。そうすることで、ゲート線G2,10・・・250がLowになる。以下、SD7をLowレベルにするまで繰り返す。更にその後SU00〜SU31をLowとし、リセット動作を終了する。これらのリセット動作はリセット動作を制御するための回路により制御される。これによってマイクロプロセッサにより外部からゲート線を駆動するための信号を一つ一つ入れる必要がなくなり、マイクロプロセッサの動作負担を低減できる。このように幾つかのグループごとに分けてリセット動作を行うようにすることにより、リセット動作の時間を短くすることにより、液晶表示装置の表示、非表示の切替の時間を短くすることができる。又リセット動作の時間を短くすることにより、上述したようなタイマー動作の時間を軽減できるために、半導体回路を制御するマイクロプロセッサの動作負担を、一つずつゲート線を駆動する方式に比べて低減することができる。
図39は本実施例の半導体回路の電源ノイズを表す図である。図34と比べてみれば分かるように、リセット動作一回において、ゲート線充電ノイズ、ゲート線放電ノイズ、レベルシフタ等動作ノイズが起きる回数は増えているものの、その大きさは低減されているために、半導体回路の誤動作を防ぐ事ができる。図39をみれば分かるように、図34のようにノイズにより半導体回路の内部回路の論理しきい値がHigh入力、Lらて入力と交わるようなことがなくなり、半導体回路の信頼性が向上する。
図40は実施例10に示される半導体回路の動作例を説明する為の図面である。構成においては特に制限されないが、図36と同一ある。本実施例においては、リセット動作の際、まずはアドレス信号AD[0]〜[7]を全て0とする。そうするとゲート線G1のみが立ち上がる。次にリセット動作を行うためにSD0〜SD7を全てHighとし、SU00もHighとする。そうすることで、ゲート線G2,3・・・8がHighになる。次に所定の期間後にSU01をHighとする。そうすることで、ゲート線G9,10・・・16がHighになる。以下、SU31をHighレベルにするまで繰り返し、図40の全選択と示されている期間で全てのゲート線G1〜G256がHighとなる。
その後、SU00をLowとしゲート線G2,3・・・8がLowになる。次に所定の期間後にSU01をLowとする。そうすることで、ゲート線G9,10・・・16がLowになる。以下、SU31をLowレベルにするまで繰り返す。更にその後SD0-7をLowとし、リセット動作を終了する。本実施例のようにゲート線を同時駆動する本数を図38の32本と比べて8本と減らすことにより更にノイズを削減することができる。尚、本実施例において、液晶駆動装置のリセット動作を制御するための回路は、図37と比較して、出力される信号がSD0〜SD7からSU00〜SU31に変更され、その他SRラッチの数等が変更される。
本発明の半導体回路の実施例1である表示パネルを駆動するゲートドライバ部の構成例を説明するブロック図である。 図1におけるデコーダDCRを構成する「1ビット」のデコーダDCR−Aの構成図である。 図1におけるデコーダDCRを構成する「7ビット」のデコーダDCR−Bの構成図である。 図1のゲートドライバの動作を説明する波形図である。 本発明の半導体回路の実施例2である表示パネルを駆動するゲートドライバ部の構成例を説明するブロック図である。 図5における2ビットのデコーダの回路構成の説明図である。 図5における6ビットのデコーダの回路構成の説明図である。 本発明の半導体回路の実施例3である表示パネルを駆動するゲートドライバ部の構成例を説明するブロック図である。 本発明の半導体回路の実施例4である表示パネルを駆動するゲートドライバ部の構成例を説明するブロック図である。 本発明の半導体回路の実施例5である表示パネルを駆動するゲートドライバ部の構成例を説明するブロック図である。 図10におけるデコーダ回路の構成例を説明する回路図である。 本発明の半導体回路の実施例6である表示パネルを駆動するゲートドライバ部の構成例を説明するブロック図である。 図12におけるバッファ−デコーダドライバの構成例を説明する回路図である。 図12の動作を説明する波形図である。 本発明の半導体回路の実施例7である表示パネルを駆動するゲートドライバ部の要部構成例を説明するブロック図である。 図15に示したバッファ−デコーダドライバBDDの動作波形図である。 本発明による半導体回路を集積回路チップに実装した場合レイアウト例を本願発明者が先に考えた形態のものと比較した説明図である。 本発明による半導体回路を集積回路チップに実装した場合レイアウトの他例を本願発明者が先に考えた形態のものと比較した説明図である。 本発明の半導体回路の実施例8である表示パネルを駆動するゲートドライバ部の構成例を説明するブロック図である。 本発明を適用する1チップ型液晶表示パネルドライバの一例を説明するブロック図である。 本発明の半導体集積回路チップのレイアウトの一例を本願発明者が先に考えた形態の半導体集積回路チップと比較して説明する模式図である。 アドレス信号のビット全ビットを一括してデコードする本願発明者が先に考えた形態の半導体回路と本発明による2段デコード方式を採用した場合のデコードビット数と半導体集積回路チップでの実装面積を比較した説明図である。 アドレス信号のビット全ビットを一括してデコードする本願発明者が先に考えた形態の半導体回路と本発明による2段デコード方式を採用した場合のデコードビット数と半導体集積回路チップでの実装面積を比較した他例の説明図である。 アドレス信号のビット全ビットを一括してデコードする本願発明者が先に考えた形態の半導体回路と本発明による2段デコード方式を採用した場合のデコードビット数と半導体集積回路チップでの実装面積を比較したさらに他例の説明図である。 ゲートドライバ部の構成例を説明するブロック図である。 図25の要部動作波形図である。 図25におけるレベル変換回路LSの構成例の説明図である。 図25におけるレベル変換回路LSの具体的な回路例の説明図である。 図25におけるラッチの構成例の説明図である。 図25における8ビットのデコード回路の構成例の説明図である。 ゲートレスドライバの1例を説明する回路図である。 図31におけるシフトレジスタの回路例の説明図である。 図32の動作を説明する波形図である。 本発明の実施例1である半導体回路の全選択信号を用いたリセット動作を説明するための図である。 実施例1の半導体回路においてノイズがどのように伝わるかを指し示す為の図である。 実施例9の構成図である。 実施例9で用いられる液晶駆動装置のリセット動作を制御するための回路の構成図である。 実施例9に示される半導体回路の動作を説明する為の図面である。 実施例9の半導体回路の電源ノイズを表す図である。 実施例10に示される半導体回路の動作例を説明する為の図面である。
符号の説明
G1,G2,G3,G4,・・・・G256:ゲート線、PNL:表示パネル、DCR
:デコーダDCR、DCR−A:前段第1デコーダ、DCR−B:前段第2デコーダ、L
T:ラッチ、LS:レベル変換回路(レベルシフタ)、HV:高耐圧インバータ、HCV
:高耐圧クロックドインバータ、HND:高耐圧ナンドゲート、HV:高耐圧インバータ
、GDR:ゲートドライバ、NR:ノアゲート、V:インバータ、CV:クロックドイン
バータ、D−GDR:デコーダ一体型ゲートドライバ、LT−A:第1ラッチ、LT−B
:第2ラッチ、GTM:ゲート線端子。

Claims (34)

  1. ゲート端子を有するアクティブ素子で構成した多数の画素をマトリクス配列した表示パネルの前記ゲート端子にゲート信号を供給するための半導体回路であって、
    前記ゲート端子を選択するアドレス信号の一部のビットをデコードする前段第1デコーダと残りのアドレス信号をデコードする前段第2デコーダとで構成された前段デコード回路と、
    前記前段デコード回路の各デコーダのデコード出力をデコードする後段デコード回路とを有することを特徴とする半導体回路。
  2. 前記前段第1デコーダと前段第2デコーダの各デコード出力のそれぞれをラッチするラッチ回路と、
    前記ラッチ回路にラッチされた前記前段第1デコーダと前段第2デコーダのデコード出力のそれぞれの電圧レベルの絶対値を高圧側にシフトするレベル変換回路とを有し、
    前記レベル変換回路の出力が前記後段デコード回路に入力されていることを特徴とする請求項1に記載の半導体回路。
  3. 前記アドレス信号は8ビット構成であり、前記アドレス信号の一部が1ビット、前記残りのアドレス信号が7ビットで、
    前記前段第1デコーダは最上位ビット又は最下位ビットをデコードすることを特徴とする請求項2に記載の半導体回路。
  4. 前記アドレス信号に基づいた出力信号の電圧レベルの絶対値を高圧側にシフトするレベルシフタの数は上記ゲート信号を出力するためのゲート線端子よりも少ないことを特徴とする請求項2に記載の半導体回路。
  5. 前記ゲート端子を選択するアドレス信号の一部のビットをラッチする第1ラッチおよび残りのビットをラッチする第2ラッチとからなるラッチ回路と、
    前記前段第1デコーダと前段第2デコーダの出力のそれぞれの電圧レベルの絶対値を高圧側にシフトするレベル変換回路とを有し、
    前記第1ラッチにラッチされた前記一部のビットを前記前段第1デコーダに出力し、前記第2ラッチにラッチされた前記残りのビットを前記前段第2デコーダに出力し、
    前記レベル変換回路を通した前記前段第1デコーダの出力と前段第2デコーダの出力とを前記後段デコード回路に出力することを特徴とする請求項1に記載の半導体回路。
  6. 前記アドレス信号は8ビット構成であり、前記アドレス信号の一部が1ビット、前記残りのアドレス信号が7ビットであり、前記前段第1デコーダは最下位ビットをデコードすることを特徴とする請求項5に記載の半導体回路。
  7. 前記アドレス信号に基づいた信号をラッチするためのラッチ回路よりも前記後段デコード回路の耐圧を高くすることを特徴とする請求項5に記載の半導体回路。
  8. 前記ゲート端子を選択する前記アドレス信号の一部のビットをラッチする第1ラッチおよび残りのビットをラッチする第2ラッチとからなるラッチ回路と、
    前記第1ラッチと第2ラッチにラッチされた前記一部のビットと前記残りのビットのそれぞれの電圧レベルの絶対値を高圧側にシフトするレベル変換回路とを有し、
    前記レベル変換回路を通した前記第1ラッチの出力を前記前段第1デコーダに入力し、
    前記レベル変換回路を通した前記第2ラッチの出力を前記前段第2デコーダに入力することを特徴とする請求項5に記載の半導体回路。
  9. 前記アドレス信号は8ビット構成であり、前記アドレス信号の一部が1ビット、前記残りのアドレス信号が7ビットであることを特徴とする請求項8に記載の半導体回路。
  10. 前記アドレス信号は8ビット構成であり、前記アドレス信号の一部が4ビット、前記残りのアドレス信号が4ビットであることを特徴とする請求項8に記載の半導体回路。
  11. 前記後段デコード回路は、バッファ回路を兼ねるバッファ−デコーダであることを特徴とする請求項1に記載の半導体回路。
  12. 前記アドレス信号は8ビット構成であり、前記アドレス信号の一部が1ビット、前記残りのアドレス信号が7ビットであることを特徴とする請求項11に記載の半導体回路。
  13. ゲート端子を有するアクティブ素子で構成した多数の画素をマトリクス配列した表示パネルの前記ゲート端子にゲート信号を供給するための半導体回路であって、
    前記ゲート端子への出力波形は、第1の基準電圧と該第1の基準電圧よりも低レベルの第2の基準電圧との間で変化し、該変化する際の前記第1の基準電圧と前記第2の基準電圧の間に変曲点を有することを特徴とする半導体回路。
  14. 外部信号源からのパラレル信号を入力するシステムインターフェース回路と、RGB表示データを入力する外部表示インターフェース回路と、タイミング発生回路と、階調電圧発生回路と、グラフィックRAMと、ソースドライバと、前記ゲート端子にゲート信号を供給するゲートドライバとを備えることを特徴とする請求項1に記載の半導体回路。
  15. ゲート端子を有する複数の画素をマトリクス配列した表示パネルの前記ゲート端子にゲート信号を供給するための半導体回路であって、
    前記ゲート端子を選択するアドレス信号の一部のビット信号を受ける前段第一ロジックゲートと残りのアドレス信号受ける前段第二ロジックゲートとを含む前段ロジック回路と、
    前記前段第一及び第二ロジックゲートの出力を受ける後段ロジックゲートと、
    前記アドレス信号に基づいた信号をラッチするためのラッチ回路と、
    前記ラッチ回路からの出力信号の電圧レベルの絶対値を高圧側にシフトするレベル変換回路を有し、
    前記ラッチ回路よりも上記後段ロジックゲートの耐圧を高くし、前記レベル変換回路の数が前記ゲート信号を出力するためのゲート線端子よりも少ないことを特徴とする半導体回路。
  16. 前記前段第一ロジックゲートと前段前段第二ロジックゲートの各出力をそれぞれをラッチする上記ラッチ回路と、
    前記ラッチ回路にラッチされた前記前段第一ロジックゲートと前記前段第二ロジックゲートのデコード出力のそれぞれの電圧レベルの絶対値を高圧側にシフトする前記レベル変換回路とを有し、
    前記レベル変換回路の出力が上記後段ロジックゲートに入力されていることを特徴とする請求項15に記載の半導体回路。
  17. 前記ゲート端子を選択するアドレス信号の一部のビットをラッチする第1ラッチおよび残りのビットをラッチする第2ラッチとからなる前記ラッチ回路と、
    前記前段第一ロジックゲートと前段第二ロジックゲートの出力のそれぞれの電圧レベルの絶対値を高圧側にシフトする前記レベル変換回路とを有し、
    前記第1ラッチにラッチされた前記一部のビットを前記前段第一ロジックゲートに出力し、前記第2ラッチにラッチされた前記残りのビットを前記前段第二ロジックゲートに出力し、
    前記レベル変換回路を通した前記前段第一ロジックゲートの出力と前段第二ロジックゲートの出力とを上記後段デコード回路に出力することを特徴とする請求項15に記載の半導体回路。
  18. 前記ゲート端子を選択する前記アドレス信号の一部のビットをラッチする第1ラッチおよび残りのビットをラッチする第2ラッチとからなる前記ラッチ回路と、
    前記第1ラッチと第2ラッチにラッチされた前記一部のビットと前記残りのビットのそれぞれの電圧レベルの絶対値を高圧側にシフトする前記レベル変換回路とを有し、
    前記レベル変換回路を通した前記第1ラッチの出力を前記前段第一ロジックゲートに入力し、前記レベル変換回路を通した前記第2ラッチの出力を前記第二ロジックゲートに入力することを特徴とする請求項15に記載の半導体回路。
  19. 前記後段ロジックゲートは、バッファ回路を兼ねるバッファ−ロジックゲートであることを特徴とする請求項15に記載の半導体回路。
  20. 前記レベル変換回路は、
    前記ラッチ回路にラッチされた前記前段第一ロジックゲートのデコード出力の電圧レベルを高圧側にシフトする第一レベル変換回路と、
    前記ラッチ回路にラッチされた前段第二ロジックゲートのデコード出力の電圧レベルを高圧側にシフトする第二レベル変換回路とに分類され、
    前記第一レベル変換回路と前記第二レベル変換回路の数は同じであることを特徴とする請求項16に記載の半導体回路。
  21. ゲート端子を有する複数の画素をマトリクス配列した表示パネルの前記ゲート端子にゲート信号を供給するための半導体回路であって、
    前記ゲート端子を選択するアドレス信号のビット信号を受けてデコードする前段デコード回路と、
    前記前段デコード回路の出力を受けてデコードする後段デコード回路と、
    前記アドレス信号に基づいた信号をラッチするためのラッチ回路と、
    前記ラッチ回路からの出力信号の電圧レベルの絶対値を高圧側にシフトするレベル変換回路を有し、
    前記ラッチ回路よりも前記後段デコード回路の耐圧を高くし、前記レベル変換回路の数が前記ゲート信号を出力するためのゲート線端子よりも少ないことを特徴とする半導体回路。
  22. 前記前段デコード回路のデコード出力をラッチするラッチ回路と、
    前記ラッチ回路にラッチされた前記前段デコード回路のデコード出力の電圧レベルの絶対値を高圧側にシフトするレベル変換回路とを有し、
    前記レベル変換回路の出力が前記後段デコード回路に入力されていることを特徴とする請求項21に記載の半導体回路。
  23. 前記アドレス信号に基づいた出力信号の電圧レベルの絶対値を高圧側にシフトするレベルシフタの数は前記ゲート信号を出力するためのゲート線端子よりも少ないことを特徴とする請求項21に記載の半導体回路。
  24. 前記ゲート端子を選択するアドレス信号のビットをラッチするラッチ回路と、
    前記前段デコード回路の出力の電圧レベルの絶対値を高圧側にシフトするレベル変換回路とを有し、
    前記ラッチ回路にラッチされた前記アドレス信号のビットを前記前段デコード回路に出力し、
    前記レベル変換回路を通した前記前段デコード回路の出力を前記後段デコード回路に出力することを特徴とする請求項21に記載の半導体回路。
  25. 前記アドレス信号に基づいた信号をラッチするための前記ラッチ回路よりも前記後段デコーダ回路の耐圧を高くすることを特徴とする請求項21に記載の半導体回路。
  26. 前記ゲート端子を選択する前記アドレス信号のビットをラッチする前記ラッチ回路と、
    前記ラッチ回路にラッチされた前記アドレス信号のビットの電圧レベルの絶対値を高圧側にシフトするレベル変換回路とを有し、
    前記レベル変換回路を通した前記ラッチ回路の出力を前記前段デコード回路に入力することを特徴とする請求項21に記載の半導体回路。
  27. 前記後段デコード回路は、バッファ回路を兼ねるバッファ−デコーダであることを特徴とする請求項21に記載の半導体回路。
  28. 外部信号源からのパラレル信号を入力するシステムインターフェース回路と、RGB表示データを入力する外部表示インターフェース回路と、タイミング発生回路と、階調電圧発生回路と、グラフィックRAMと、ソースドライバと、前記ゲート端子にゲート信号を供給するゲートドライバとを備える事を特徴とする請求項21に記載の半導体回路。
  29. 多数の画素をマトリクス配列した表示パネルの複数のゲート端子のそれぞれにゲート信号を供給するための半導体回路であって、
    第一のゲート端子を複数と、
    上記第一のゲート端子に接続されたゲートドライバとを複数有し、
    上記半導体回路に接続された表示パネルのゲート線をリセット動作する際、上記第一のゲート端子の複数を幾つかのグループに分け、それぞれの上記グループを構成する上記第一のゲート端子の複数が同時駆動されるようにかつ、それぞれの上記グループが時間をずらして駆動されるよう構成されることを特徴とする半導体回路。
  30. 多数の画素をマトリクス配列した表示パネルの複数のゲート端子のそれぞれにゲート信号を供給するための半導体回路であって、
    第一のゲート端子を複数と、
    第二のゲート端子を複数と、
    上記第一のゲート端子又は上記第二のゲート端子に接続されたゲートドライバとを複数有し、
    上記半導体回路に接続された上記表示パネルのゲート線をリセット動作する際、上記第一のゲート端子の複数と、上記第二のゲート端子の複数は時間をずらして駆動されるよう構成されることを特徴とする半導体回路。
  31. 請求項29に記載の半導体回路において、更に上記リセット動作を制御するための回路を有し、上記半導体回路を制御することが可能なマイクロプロセッサからコマンドを受けて上記回路が動作するよう構成されていることを特徴とする半導体回路。
  32. 請求項30に記載の半導体回路において、更に上記リセット動作を制御するための回路を有し、上記半導体回路を制御することが可能なマイクロプロセッサからコマンドを受けて上記回路が動作するよう構成されていることを特徴とする半導体回路。
  33. 請求項31に記載の半導体回路において、
    更に上記第一のゲート端子を選択するアドレス信号の一部のビットをデコードする前段第1デコーダと残りのアドレス信号をデコードする前段第2デコーダとで構成された前段デコード回路と、
    前記前段デコード回路の各デコーダのデコード出力をデコードする後段デコード回路とを有することを特徴とする半導体回路。
  34. 請求項31に記載の半導体回路において、
    上記第一のゲート端子を選択するアドレス信号のビット信号を受けてデコードする前段デコード回路と、
    上記前段デコード回路の出力を受けてデコードする後段デコード回路と、
    電圧レベルの絶対値を高圧側にシフトしてシフトされた信号を上記後段レコーダに供給するレベル変換回路と、
    上記半導体回路の動作を制御するための制御回路とを有し、
    上記制御回路を構成するトランジスタの耐圧よりも上記後段デコード回路を構成するトランジスタの耐圧を高くし、上記レベル変換回路の数が上記第一のゲート端子の数よりも少ないことを特徴とする半導体回路。
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