JP2008191444A - 表示ドライバic - Google Patents

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Abstract

【課題】表示ドライバICに搭載される混載DRAMのデータ保持特性を向上させること。
【解決手段】本発明によれば、混載DRAM10を備える表示ドライバIC1が提供される。すなわち、本発明に係る表示ドライバIC1は、複数のメモリセル11を有し表示画像に対応したデジタルデータDLが格納されるDRAM10を内部に搭載している。その混載DRAM10は、複数のメモリセル11のうちn個(nは2以上の整数)のメモリセルを用いて1ビットのデータを記憶する。
【選択図】図3

Description

本発明は、表示パネルでの画像の表示を制御する表示ドライバICに関する。特に、本発明は、混載DRAMを備える表示ドライバICに関する。
画像表示装置の一種として、液晶ディスプレイ(LCD:Liquid Crystal Display)が知られている。液晶ディスプレイは、画像が表示される液晶パネルと、その画像表示を制御するICチップであるLCDドライバICを備えている。LCDドライバICは、表示画像に対応するデジタルデータ(表示データ)を階調電圧に変換し、その階調電圧を液晶パネルの画素に印加する。その結果、液晶パネルにおいて画像が表示される。
表示データを格納するためのメモリとしては、一般的にSRAMが用いられる。そのSRAMは、LCDドライバICから独立して設けられる場合もあるし、LCDドライバIC内部に設けられる場合もある。SRAMがLCDドライバIC内に設けられる場合、そのSRAMは特に、「混載SRAM(eSRAM,embedded SRAM)」と呼ばれる。
関連技術として、特許文献1は、混載SRAMが混載DRAM(eDRAM, embedded DRAM)で置換されたLCDドライバICを開示している。DRAMのメモリセルはSRAMのメモリセルより小さいため、混載SRAMを混載DRAMで置換することによって、LCDドライバICのチップ面積を削減することができると考えられる。
また、特許文献2には、表示パネルを駆動する表示ドライバに画像データを供給するための表示コントローラが記載されている。その表示コントローラは、シーケンシャルアクセス動作専用のDRAMと、ランダムアクセス動作専用のSRAMとを備えている。
特開2002−56668号公報 特開2006−18002号公報
図1は、表示パネル100での画像表示を制御するための表示ドライバIC1のレイアウトを示している。表示ドライバIC1は、表示データ格納用の混載DRAM10、電源回路20、ドライバ回路30、表示制御回路40等を備えている。表示ドライバIC1は1チップで構成されており、図1に示されるように、そのICチップは横長の形状を有している。このような横長形状は、画像表示装置で用いられる表示ドライバIC特有の形状である。
このような横長形状のICチップは、パッケージング工程や実装工程中の熱処理等において応力を受けやすい。ICチップに搭載されている混載DRAM10に応力がかかると、メモリセルのデータ保持特性(data retention characteristic)が変化し得る。最悪の場合、データ保持時間が設計値を下回り、表示ドライバIC1は正常に動作しなくなる。つまり、チップ製造段階では正常なICチップが得られていたとしても、その後のデータ保持特性の変動によっては、最終製品が正常に動作しなくなる可能性がある。
以下に、[発明を実施するための最良の形態]で使用される番号・符号を用いて、[課題を解決するための手段]を説明する。これらの番号・符号は、[特許請求の範囲]の記載と[発明を実施するための最良の形態]との対応関係を明らかにするために括弧付きで付加されたものである。ただし、それらの番号・符号を、[特許請求の範囲]に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。
本発明によれば、混載DRAM(10)を備える表示ドライバIC(1)が提供される。すなわち、本発明に係る表示ドライバIC(1)は、複数のメモリセル(11)を有し表示画像に対応したデジタルデータ(DL)が格納されるDRAM(10)を内部に搭載している。表示ドライバIC(1)は更に、そのデジタルデータ(DL)を階調電圧(VG)に変換し、その階調電圧(VG)を表示パネル(100)に出力するドライバ回路(30)を搭載している。
本発明に係る混載DRAM(10)は、複数のメモリセル(11)のうちn個(nは2以上の整数)を単位としてデータの読み書きを実行する。つまり、混載DRAM(10)は、n個のメモリセル(11)を用いて1ビットのデータを記憶する。
例として、2個のメモリセル(第1メモリセル、第2メモリセル)がデータ読み書きの単位となる場合を考える(n=2)。それら2個のメモリセルは、同じセンスアンプにつながる相補ビット線対(第1ビット線、第2ビット線)のそれぞれに接続されているとする。例えばデータ“H”の書き込み時、当該2個のメモリセルにつながるワード線が一度に選択される。そして、第1メモリセルには所望のデータ“H”が書き込まれ、第2メモリセルには逆のデータ“L”が書き込まれる。データ読み出し時には、相補ビット線対が中間電位にプレチャージされた後、当該2個のメモリセルにつながるワード線が選択される。その結果、第1ビット線には、データ“H”に対応した第1電位が現れ、第2ビット線には、データ“L”に対応した第2電位が現れる。センスアンプにおいては、第1電位と第2電位との差(第1電位−第2電位)に基づいて、データの検出が行われる。
比較として、通常通り1個のメモリセルに対してデータの読み書きが実行される場合を考える。データ“H”が書き込まれた1つのメモリセルが選択されると、選択メモリセルにつながるビット線にはデータ“H”に対応した第1電位が現れる。センスアンプにおいては、第1電位と中間電位との差(第1電位−中間電位)に基づいて、データの検出が行われる。ここで、データ“H”が書き込まれたメモリセルのキャパシタから電荷がリークするにつれて、第1電位は小さくなり、センス性能が悪化する。最悪の場合、第1電位は中間電位より小さくなり、選択メモリセルには反対のデータ“L”が書き込まれていると認識されてしまう。
一方、本発明では、上述の通り、中間電位より大きい第1電位と中間電位より小さい第2電位との差に基づいて、データの検出が行われる。言い換えれば、一般的なDRAMと比較して、読み出しマージンが拡大している。キャパシタから電荷がリークして第1電位が小さくなっても、第1電位と第2電位との差は充分であり、センスアンプによるセンス性能は維持される。たとえ第1電位が中間電位より小さくなったとしても、第1電位が第2電位より大きい限り、正確なデータ“H”が検出される。すなわち、一般的なDRAMと比較して、データ保持特性が向上する。
このように、本発明に係る表示ドライバIC(1)には、極めて優れたデータ保持特性を有する混載DRAM(10)が搭載される。従って、そのICチップがパッケージング工程や実装工程中の熱処理等において応力を受け、データ保持特性が多少変動したとしても、混載DRAM(10)は正常に動作することができる。最終製品が誤動作することが防止されるため、歩留まりが向上する。
また、表示ドライバICの混載SRAMが混載DRAMで置換される場合、チップ面積は削減されるが、一般的なDRAMのランダムアクセス速度はSRAMに劣るため、動作速度が遅くなる恐れがある。しかしながら、本発明によれば、上述の通り、読み出しマージンが拡大する。このことは、一般的なDRAMと比較して、データ判定時間が短縮され動作速度が向上することを意味する。従って本発明では、表示ドライバIC(1)のチップ面積を削減すると共に、動作速度の低下を防止することが可能となる。
本発明によれば、極めて優れたデータ保持特性を有する混載DRAMが表示ドライバICに搭載される。その結果、最終製品が誤動作することが防止され、歩留まりが向上する。更に、チップ面積を削減すると共に、動作速度の低下を防止することが可能となる。
添付図面を参照して、本発明の実施の形態に係る表示装置及び表示ドライバICを説明する。表示装置としては、液晶ディスプレイが例示される。
1.第1の実施の形態
1−1.全体構成
図1は、本実施の形態に係る表示ドライバIC1のレイアウトを示している。この表示ドライバIC1は、表示パネル100での画像表示を制御するためのICである。表示ドライバIC1は、DRAM10、電源回路20、ドライバ回路30、表示制御回路40等を備えている。表示ドライバIC1は1チップで構成されており、図1に示されるように、そのICチップは横長の形状を有している。このような横長形状は、画像表示装置で用いられる表示ドライバIC特有の形状である。
図2は、本実施の形態に係る表示ドライバIC1の回路構成を示すブロック図である。図2においては、上記ドライバ回路30として、表示パネル100のソース線につながるソースドライバ30が示されている。
DRAM10は、表示画像に対応したデジタルデータである表示データを格納するために用いられる。つまり、表示ドライバIC1は、表示データ格納用のメモリとして、混載SRAMではなく混載DRAM10(DRAMマクロ)を搭載している。この混載DRAM10は、メモリセルアレイ12、センスアンプ回路13、カラムデコーダ14、ロウデコーダ15を備えている。メモリセルアレイ12は、アレイ状に配置された複数のメモリセル11を有している。複数のワード線WLと複数のビット線BLは互いに交差するように形成されており、各交差点にメモリセル11が配置されている。ロウデコーダ15は、複数のワード線WLに接続されており、複数のワード線WLのうち指定されたものを選択する。カラムデコーダ14は、センスアンプ回路13を介して複数のビット線BLに接続されており、複数のビット線BLのうち指定されたものを選択する。センスアンプ回路13は、ビット線BLの電位に基づいて、メモリセル11に記憶されたセルデータを検出し出力する。また、センスアンプ回路13は、ビット線BLを所定の電位にプリチャージするプリチャージ回路を含むとする。
電源回路20は、各回路に電力を供給する。
ソースドライバ30は、混載DRAM10から1ライン分の表示データDLを受け取る。そして、ソースドライバ30は、その表示データDLを対応する階調電圧(アナログ出力電圧)に変換し、その階調電圧を画素電圧VGとして表示パネル100に出力する。具体的には、ソースドライバ30は、ラッチ回路31、レベルシフタ32、階調電圧生成回路33、及びDAコンバータ34を含んでいる。ラッチ回路31は、1ライン分の表示データDLをラッチする。その表示データDLは、レベルシフタ32を通してDAコンバータ34に供給される。一方、階調電圧生成回路33は、複数種類の階調電圧を生成し、DAコンバータ34に出力する。DAコンバータ34は、複数種類の階調電圧に基づいて、受け取った表示データDLに応じた階調電圧を出力する。出力される階調電圧は、画素電圧VGとして表示パネル100の画素に印加される。
表示制御回路40は、各回路の動作を制御する。
1−2.混載DRAM10
次に、本実施の形態に係る混載DRAM10の動作について更に詳しく説明する。図3は、混載DRAM10のメモリセルアレイ12の一部を示す回路図である。ワード線WL0〜WL3とビット線BL0,/BL0,BL1,/BL1は互いに交差するように設けられており、交差点のそれぞれにメモリセル11−00〜11−31が設けられている。各メモリセル11は、MOSトランジスタとキャパシタを有している。MOSトランジスタのゲートはいずれかのワード線WLに接続され、ソース/ドレインの一方はいずれかのビット線BLに接続され、他方はキャパシタに接続されている。ビット線BL0と/BL0は、同じセンスアンプ回路13−0につながる相補ビット線対である。また、ビット線BL1と/BL1は、同じセンスアンプ回路13−1につながる相補ビット線対である。
以上に示された構造自体は、一般的なDRAMと何ら変わりはなく、汎用プロセスで製造され得る。但し、本実施の形態によれば、DRAM10は、n個(nは2以上の整数)のメモリセル11を用いて1ビットのデータを記憶する。すなわち、データの読み書き時、n個のメモリセル11が“一単位”として扱われる。読み書き単位となるn個のメモリセルは、以下の説明において「単位メモリセル」と参照される。
例えば、図3に示される2つのメモリセル11−00,11−10が、単位メモリセルとして扱われる。メモリセル11−00,11−10は、それぞれワード線WL0,WL1に接続されている。また、メモリセル11−00,11−10は、同じセンスアンプ回路13−0につながる相補ビット線対BL0,/BL0のそれぞれに接続されている。
動作例として、この単位メモリセル(ツインセル)に、データ“H”を書き込む場合を考える。データ書き込み時、DRAM10は、単位メモリセルにつながる2本のワード線WL0とWL1を一度に選択する。このような選択は、以下「マルチ選択」と参照される。一方のメモリセル11−00には、ビット線BL0を通して、所望のデータ“H”が書き込まれる。このとき、ビット線BL0と/BL0が相補ビット線対であり、且つ、ワード線WL0とWL1がマルチ選択されているため、他方のメモリセル11−10には、ビット線/BL0を通して、反対のデータ“L”が書き込まれる。
また、この単位メモリセルからのデータの読み出しは、次の通りである。図3及び図4を参照して、まず、ビット線BL0及び/BL0が、プリチャージ回路13−0によって基準電位Vrefにプリチャージされる。基準電位Vrefは、典型的には、電源電位VDDとグランド電位GNDの中間電位(VDD/2)である。その後、DRAM10は、2本のワード線WL0,WL1を再度マルチ選択する。これにより、ビット線BL0には、データ“H”に対応した第1電位が現れ、ビット線/BL0には、データ“L”に対応した第2電位が現れる。センスアンプ回路13−0は、第1電位と第2電位との差(第1電位−第2電位;図4中「本願マージン」で表されている)を増幅し、それによりデータ“H”を検出する。
比較として、通常通り1本のワード線だけが選択される場合を考える。まず、ビット線BL0及び/BL0が、プリチャージ回路13−0によって基準電位Vrefにプリチャージされる。データ“H”が書き込まれたメモリセル11−00が選択されると、ビット線BL0にはデータ“H”に対応した第1電位が現れる。センスアンプ回路13−0においては、第1電位と基準電位Vrefとの差(第1電位−基準電位;図4中「従来マージン」で表されている)に基づいて、データの検出が行われる。ここで、メモリセル11−00のキャパシタから電荷がリークするにつれて、第1電位は小さくなり、センス性能が悪化する。最悪の場合、第1電位は基準電位Vrefより小さくなり、選択メモリセル11−00には反対のデータ“L”が書き込まれていると認識されてしまう。
一方、本実施の形態によれば、上述の通り、データ“H”に応じた第1電位とデータ“L”に応じた第2電位との差(第1電位−第2電位)に基づいて、データの検出が行われる。言い換えれば、一般的なDRAMと比較して、読み出しマージンが拡大する。よって、メモリセル11−00のキャパシタから電荷がリークして第1電位が小さくなっても、第1電位と第2電位との差は充分であり、センスアンプ回路13−0によるセンス性能は維持される。たとえ第1電位が基準電位Vrefより小さくなったとしても、第1電位が第2電位より大きい限り、正確なデータ“H”が検出される。このように、一般的なDRAMと比較して、データが誤って読み出される可能性が大きく減少し、データ保持特性(データ破壊耐性)が向上する。特別なメモリセル構造は不要である。
データ“H”に対応したキャパシタからは電荷がリークし得るが、データ“L”に対応したキャパシタからは電荷はリークしようがない。その意味で、データ“L”が記録されたメモリセルのデータ保持特性(データ破壊耐性)は優れていると言える。データ“L”に対応するビット線に現れる第2電位は、必ず基準電位Vrefより小さくなることが保証されている。図4に示された例においては、従来の基準電位Vrefの代わりに、その基準電位Vrefより小さい第2電位を用いることによって、センス性能の向上が図られていると言うこともできる。
また、単位メモリセルは、相補ビット線対につながる2つのメモリセルに限られず、同じビット線につながる2つのメモリセルであってもよい。再度図3を参照して、例えば、ビット線BL1につながる2つのメモリセル11−01,11−21が、単位メモリセルとして扱われる。この単位メモリセル(ツインセル)にデータ“H”を書き込む場合、DRAM10は、単位メモリセルにつながる2本のワード線WL0とWL2をマルチ選択する。これにより、両方のメモリセル11−01,11−21にデータ“H”が書き込まれる。
この単位メモリセルからのデータの読み出しは、次の通りである。図3及び図5を参照して、まず、ビット線BL1及び/BL1が、プリチャージ回路13−1によって基準電位Vrefにプリチャージされる。その後、DRAM10は、2本のワード線WL0,WL2を再度マルチ選択する。これにより、ビット線BL1には、データ“H”に対応した電位が現れる。センスアンプ回路13−1は、その電位と基準電位Vrefとの差を増幅し、それによりデータ“H”を検出する。ここで、ビット線BL1に現れる電位は、メモリセル11−01による電位とメモリセル11−21による電位の合計(図5中「本願マージン」)であり、1つのメモリセルだけが選択される通常の場合(図5中「従来マージン」)よりも大きくなっている。従って、キャパシタから電荷がリークしていても、データが誤って読み出される可能性が低減される。
また、上記例においては2個のメモリセル11(ツインセル)が単位メモリセルとして扱われていたが、3個の以上のメモリセル11が単位メモリセルとして扱われてもよい。単位メモリセルは、同じセンスアンプ回路13につながる相補ビット線対に接続される。また、データの読み書き時、単位メモリセルにつながる複数のワード線WLがマルチ選択される。この場合、図4で示された効果と図5で示された効果の複合効果が得られ、データ保持特性は更に向上する。但し、単位面積あたりの単位メモリセルの数の観点からは、ツインセル(n=2)が好適である。
1−3.効果
以上に説明されたように、本実施の形態に係る表示ドライバIC1には、極めて優れたデータ保持特性を有する混載DRAM10が搭載される。従って、そのICチップがパッケージング工程や実装工程中の熱処理等において応力を受け、データ保持特性が多少変動したとしても、混載DRAM10は正常に動作することができる。最終製品が誤動作することが防止されるため、歩留まりが向上する。これは、横長形状の表示ドライバIC1だからこそ得られる効果である。
また、表示ドライバICの混載SRAMが混載DRAMで置換される場合、チップ面積は削減されるが、一般的なDRAMのランダムアクセス速度はSRAMに劣るため、動作速度が遅くなる恐れがある。しかしながら、本実施の形態によれば、上述の通り、読み出しマージンが拡大し、センス性能が向上している。このことは、一般的なDRAMと比較して、データ判定時間が短縮され動作速度が向上することを意味する。従って本実施の形態では、表示ドライバIC1のチップ面積を削減すると共に、動作速度の低下を防止することが可能となる。
2.第2の実施の形態
表示ドライバICの混載SRAMを混載DRAMで置換することによりチップ面積は削減される。但し、データ読み書きの単位がシングルセルからツインセルになった場合、同じ記憶容量に対して2倍のメモリセルアレイ面積が必要になるため、チップ面積の削減効果が減少する。従って、1個のDRAMセルの面積をできるだけ小さくすることが好適である。既出の図3で示されたメモリセル11の配置構造は、いわゆる“8Fセル”の構造であった。第2の実施の形態においては、“8Fセル”の構造の代わりに、“6Fセル”の構造が採用される。
図6は、第2の形態に係る混載DRAM10’のメモリセルアレイ12の一部を示す回路図である。メモリセル11−00A〜11−01Bはワード線WL0に接続され、メモリセル11−10A〜11−11Bはワード線WL1に接続されている。メモリセル11−00A、11−10Aはビット線BL0に接続され、メモリセル11−00B、11−10Bはビット線/BL0に接続されている。ビット線BL0と/BL0は、同じセンスアンプ回路13−0につながる相補ビット線対である。メモリセル11−01A、11−11Aはビット線BL1に接続され、メモリセル11−01B、11−11Bはビット線/BL1に接続されている。ビット線BL1と/BL1は、同じセンスアンプ回路13−1につながる相補ビット線対である。各メモリセル11は、“6Fセル”である。
第1の実施の形態と同様に、DRAM10’は、n個のメモリセル11(nは2以上の整数)を用いて1ビットのデータを記憶する。例えば、図6に示される2つのメモリセル11−01A,11−01Bが、単位メモリセルとして扱われる。メモリセル11−01A,11−01Bは、同じワード線WL0に接続されている。また、メモリセル11−01A,11−01Bは、同じセンスアンプ回路13−1につながる相補ビット線対BL1,/BL1のそれぞれに接続されている。データ読み書き時、DRAM10’は、単位メモリセルにつながる1本のワード線WL0だけを選択する。
これにより、第1の実施の形態と同様の効果が得られる。また、6Fセル構造が用いられるため、チップ面積の削減効果がより大きくなる。更に、ワード線をマルチ選択する必要がないため、ロウデコーダ15をより小さくすることが可能になる。
尚、図7は、6Fセル構造が採用される場合の一般的なDRAM構成を示している。通常のDRAMでは、1つのメモリセル11(例えばメモリセル11−01A)だけに対してデータ読み書きを行う必要がある。図7の構成では、隣接するメモリセル11−01Bに対してデータ読み書きが行われないように、オープンビットセンス方式のセンスアンプを使用する必要がある。すなわち、ビット線BL0〜BL3のそれぞれに対して、オープンビットセンス方式のセンスアンプを1つずつ設ける必要がある。その場合、センスアンプの数が増加し、センスアンプ面積が増大する。
図6と図7を比較すると、図6の方がセンスアンプの数が少ないことがわかる。本実施の形態によれば、6Fセル構造であっても、相補ビット線対につながる相補ビット方式のセンスアンプ回路13を使用することが可能である。それは、相補ビット線対につながるツインセル(例えば、メモリセル11−01A、11−01B)に対してデータ読み書きが行われるからである。このように、本実施の形態によれば、「6Fセル」と「相補ビット方式」の両方を同時に採用することが可能である。従って、センスアンプ面積を増やすことなく、チップ面積を削減することが可能となる。これは、複数のメモリセル11を単位メモリセルとして扱う本発明だからこそ得られる相乗効果である。
図1は、表示ドライバICのレイアウトを示す概略図である。 図2は、本発明の実施の形態に係る表示ドライバICの回路構成を示すブロック図である。 図3は、本発明の第1の実施の形態に係る混載DRAMの構成及びアクセス方法を示す図である。 図4は、読み出し動作の一例を示すタイミングチャートである。 図5は、読み出し動作の他の例を示すタイミングチャートである。 図6は、本発明の第2の実施の形態に係る混載DRAMの構成及びアクセス方法を示す図である。 図7は、一般的なオープンビットセンス方式のDRAMの構成を示す図である。
符号の説明
1 表示ドライバIC
10、10’ 混載DRAM
11 メモリセル
12 メモリセルアレイ
13 センスアンプ/プリチャージ回路
14 カラムデコーダ
15 ロウデコーダ
20 電源回路
30 ソースドライバ(ドライバ回路)
31 ラッチ回路
32 レベルシフタ
33 階調電圧生成回路
34 DAコンバータ
40 表示制御回路
100 表示パネル
WL ワード線
BL ビット線
DL 表示データ

Claims (8)

  1. 表示パネルでの画像の表示を制御する表示ドライバICであって、
    複数のメモリセルを有し、前記画像に対応したデジタルデータが格納されるDRAMと、
    前記デジタルデータを階調電圧に変換し、前記階調電圧を前記表示パネルに出力するドライバ回路と
    を備え、
    前記DRAMは、前記複数のメモリセルのうちn個(nは2以上の整数)のメモリセルを用いて1ビットのデータを記憶する
    表示ドライバIC。
  2. 請求項1に記載の表示ドライバICであって、
    前記nは2である
    表示ドライバIC。
  3. 請求項2に記載の表示ドライバICであって、
    前記2個のメモリセルは、同じセンスアンプにつながる相補ビット線対のそれぞれに接続されている
    表示ドライバIC。
  4. 請求項2に記載の表示ドライバICであって、
    前記2個のメモリセルは、同じビット線に接続されている
    表示ドライバIC。
  5. 請求項1乃至4のいずれかに記載の表示ドライバICであって、
    データ読み書き時、前記DRAMは、前記n個のメモリセルのそれぞれにつながるn本のワード線を一度に選択する
    表示ドライバIC。
  6. 請求項3に記載の表示ドライバICであって、
    前記2個のメモリセルは、同一のワード線に接続されている
    表示ドライバIC。
  7. 請求項6に記載の表示ドライバICであって、
    前記2個のメモリセルの各々は、6Fセルである
    表示ドライバIC。
  8. 請求項6又は7に記載の表示ドライバICであって、
    データ読み書き時、前記DRAMは、前記同一のワード線だけを選択する
    表示ドライバIC。
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