JP2009017432A - Level shift circuit, and display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、片チャネル構成でブートストラップ効果を利用したレベルシフト回路およびこれを用いた表示装置に関する。 The present invention relates to a level shift circuit using a bootstrap effect in a one-channel configuration and a display device using the level shift circuit.
例えば、特許文献1に記載されているように、片チャネル構成でブートストラップ効果を利用したインバータを2段接続して、レベルシフタを構成することが知られている。このようなレベルシフタは入力信号より高い電圧を電源として用いるインバータを複数用いることにより、入力信号より高い電圧の出力信号を生成する。このとき、ブートストラップ効果により、出力信号のHi側の振幅落ちを防ぐことができる。
特許文献1には、入力信号の振幅を負方向にシフトする負方向レベルシフタについては言及されていないが、仮に、Nチャネルのトランジスタで構成されたブートストラップ方式のインバータを用いて負方向レベルシフタを構成すると、例えば図6(a)に示すような回路が考えられる。すなわち、2入力のレベルシフタ300と、2入力のバッファ240a、240bとを組み合わせて構成することができる。
Patent Document 1 does not mention a negative-direction level shifter that shifts the amplitude of an input signal in the negative direction. However, a negative-direction level shifter is configured using a bootstrap inverter configured by N-channel transistors. Then, for example, a circuit as shown in FIG. That is, the two-
ここで、図6(b)は、2入力のレベルシフタ300の回路構成を示し、図6(c)は、2入力のバッファ240の回路構成を示している。なお、VDDは正電源であり、VEEは負電源である。入力信号「01」はGND−VDD間の振幅を有し、入力「/01」はその反転信号である。
6B shows a circuit configuration of the 2-
本図において、入力信号in(/01)がHiレベルになると、トランジスタTr101がオンしているため、トランジスタTr102のゲートがVDDとなりオンする。トランジスタTr102のゲート−ソース間電圧は容量C107に保持されているため、トランジスタTr102のゲート電圧は更に高まり、十分にオンとなる。容量C107によるブートストラップ効果により出力信号out(/02)はVDDとなりトランジスタTr106がオンするが、その時点のトランジスタTr105のゲート電圧はGNDレベルであり、Tr105のゲート−ソース間電圧はVEEとなるため、弱くオンする。出力信号/out(02)のレベルは、トランジスタTr105とトランジスタTr106のオン抵抗の比率できまる電圧となるため、出力信号/out(02)においてLoレベルがVEEより若干高くなる。 In this figure, when the input signal in (/ 01) becomes Hi level, since the transistor Tr101 is turned on, the gate of the transistor Tr102 becomes VDD and turned on. Since the gate-source voltage of the transistor Tr102 is held in the capacitor C107, the gate voltage of the transistor Tr102 is further increased and is sufficiently turned on. Due to the bootstrap effect of the capacitor C107, the output signal out (/ 02) becomes VDD and the transistor Tr106 is turned on, but the gate voltage of the transistor Tr105 at that time is at the GND level, and the gate-source voltage of the Tr105 becomes VEE. Turn on weakly. Since the level of the output signal / out (02) is a voltage determined by the ratio of the on-resistance of the transistor Tr105 and the transistor Tr106, the Lo level is slightly higher than VEE in the output signal / out (02).
図7は、図6(a)〜(c)に示した回路の動作時の波形図である。「01」「/01」が負方向レベルシフタ300の入力信号であり、「02」「/02」が負方向レベルシフタ300の出力信号である。また、「OA」「OB」がバッファ240a、240bの出力信号である。本波形図から、「02」「/02」のLoレベルの浮きと、その出力を受けたバッファ240a、240bにおける出力「OA」「OB」のHiレベル落ちが確認できる。
FIG. 7 is a waveform diagram during operation of the circuit shown in FIGS. “01” and “/ 01” are input signals of the negative
このようなレベルシフタを、例えば薄膜トランジスタ(以下、TFT:Thin Film Transistorと称する)を用いた表示装置の駆動回路に適用した場合、制御信号がフルスイングしないため、例えば、画素回路におけるTFTのOFFリークが発生する等の問題が生じる。 When such a level shifter is applied to a driving circuit of a display device using, for example, a thin film transistor (hereinafter referred to as a thin film transistor, TFT), the control signal does not fully swing. Problems occur.
本発明は、このような事情を鑑みたものであり、片チャネル構成のブートストラップ方式のインバータを用いて負方向のレベルシフト回路を構成する場合に、Hiレベル、Loレベルともに振幅落ちを防ぎ、十分なレベルの出力を得ることを解決課題とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and when a negative level shift circuit is configured using a single-channel bootstrap inverter, the amplitude drop is prevented for both the Hi level and the Lo level. The problem to be solved is to obtain a sufficient level of output.
上述した課題を解決するために、本発明に係るレベルシフト回路は、第1電位と第2電位との振幅レベルを有する入力信号に対して第2電位側の論理レベルの絶対値が前記第2電位より大きい出力信号を生成するレベルシフタと、前記レベルシフタの後段に直列に接続される少なくとも2個のバッファとを備え、前記レベルシフタと前記少なくとも2個のバッファとを構成する全てのトランジスタは、同一導電型であり、前記レベルシフタの出力信号における第2電位側の論理レベルは、前記少なくとも2個のバッファに供給される第2電位側電源よりも電位の絶対値が小さく、前記少なくとも2個のバッファの各々は、入力端子と、出力端子と、第1電位側電源が供給される第1電源端子と、前記第2電位側電源が供給される第2電源端子と、ドレインが前記第1電源端子と接続され、ソースが前記出力端子と接続される第1トランジスタと、ドレインが前記出力端子と接続されソースが前記第2電源端子と接続される第2トランジスタと、前記出力端子と前記第1トランジスタのゲートとの間に設けられた容量素子を備え、前記入力端子に供給される信号の論理レベルに応じて前記第1トランジスタおよび前記第2トランジスタのゲート電圧が制御するゲート電圧制御部とを備えることを特徴とする。 In order to solve the above-described problem, in the level shift circuit according to the present invention, the absolute value of the logic level on the second potential side with respect to the input signal having the amplitude levels of the first potential and the second potential is the second value. A level shifter for generating an output signal greater than the potential; and at least two buffers connected in series in the subsequent stage of the level shifter; all the transistors constituting the level shifter and the at least two buffers have the same conductivity The logic level on the second potential side in the output signal of the level shifter has a smaller absolute value of the potential than the second potential side power source supplied to the at least two buffers, and the at least two buffers Each includes an input terminal, an output terminal, a first power supply terminal to which the first potential side power is supplied, and a second power supply terminal to which the second potential side power is supplied. A first transistor whose drain is connected to the first power supply terminal and whose source is connected to the output terminal; a second transistor whose drain is connected to the output terminal and whose source is connected to the second power supply terminal; A capacitance element is provided between the output terminal and the gate of the first transistor, and gate voltages of the first transistor and the second transistor are controlled according to a logic level of a signal supplied to the input terminal. And a gate voltage control unit.
この発明によれば、レベルシフタの出力で発生するLoレベルの浮きを原因とする1段目のバッファ出力のHiレベル落ちを、2段目のバッファを用いて解消することで、Hiレベル、Loレベルともに振幅落ちを防ぎ、十分なレベルの出力を得ることができる。つまり、片チャネルで構成されるレベルシフタにおけるソース側の電源電圧と同出力電圧の差分を解消することが可能となる。これによって、以降の回路におけるリークの発生を抑えることが可能となり、信頼性が高く消費電力の少ないレベルシフト回路を構成できる。ここで、トランジスタはnチャネル、pチャネルのいずれで構成されてもよいが、nチャネルのトランジスタでレベルシフト回路を構成する場合、レベルシフト回路は、第1低電位と第1高電位との振幅レベルを有する入力信号に対して低電位側の論理レベルが前記第1低電位より低い出力信号を生成するレベルシフタと、前記レベルシフタの後段に直列に接続される少なくとも2個のバッファとを備え、前記レベルシフタと前記少なくとも2個のバッファとを構成する全てのトランジスタは、同一導電型であり、前記レベルシフタの出力信号における低電位側の論理レベルは、前記少なくとも2個のバッファに供給される低電位電源よりも電位が高く、前記少なくとも2個のバッファの各々は、入力端子と、出力端子と、高電位電源が供給される第1電源端子と、前記低電位電源が供給される第2電源端子と、ドレインが前記第1電源端子と接続され、ソースが前記出力端子と接続される第1トランジスタと、ドレインが前記出力端子と接続されソースが前記第2電源端子と接続される第2トランジスタと、前記出力端子と前記第1トランジスタのゲートとの間に設けられた容量素子を備え、前記入力端子に供給される信号の論理レベルに応じて前記第1トランジスタおよび前記第2トランジスタのゲート電圧が制御するゲート電圧制御部とを備えることが好ましい。 According to the present invention, the Hi level drop in the first stage buffer output caused by the Lo level float generated at the output of the level shifter is eliminated by using the second stage buffer, whereby the Hi level and the Lo level are eliminated. In both cases, a drop in amplitude can be prevented and a sufficient level of output can be obtained. That is, it becomes possible to eliminate the difference between the source side power supply voltage and the same output voltage in the level shifter constituted by one channel. As a result, it is possible to suppress the occurrence of leakage in subsequent circuits, and a level shift circuit with high reliability and low power consumption can be configured. Here, the transistor may be configured with either an n-channel or a p-channel, but when the level shift circuit is configured with an n-channel transistor, the level shift circuit has an amplitude between the first low potential and the first high potential. A level shifter for generating an output signal whose logic level on the low potential side is lower than the first low potential with respect to an input signal having a level; and at least two buffers connected in series downstream of the level shifter, All the transistors constituting the level shifter and the at least two buffers are of the same conductivity type, and the logic level on the low potential side in the output signal of the level shifter is a low potential power source supplied to the at least two buffers Each of the at least two buffers is supplied by an input terminal, an output terminal, and a high-potential power source. A first power supply terminal, a second power supply terminal to which the low-potential power is supplied, a drain connected to the first power supply terminal, a source connected to the output terminal, and a drain connected to the output A signal supplied to the input terminal, the second transistor having a source connected to the second power supply terminal and a capacitor connected between the output terminal and the gate of the first transistor; It is preferable that a gate voltage control unit that controls gate voltages of the first transistor and the second transistor according to a logic level of the first transistor and the second transistor.
ここで、前記第1電位側電源は、前記第1電位よりも電位の絶対値が大きくかつ極性が等しい第3電位であり、前記第2電位側電源は、前記第2電位よりも電位の絶対値が大きくかつ極性が等しい第4電位であることが好ましい。この場合は、入力信号のレベルを正負両方向にシフトさせることができる。なお、トランジスタをnチャネルで構成する場合、前記高電位電源は、前記第1高電位よりも電位が高い第2高電位であり、前記低電位電源は、前記第1低電位よりも電位が低い第2低電位であることが好ましい。
Here, the first potential side power source is a third potential having an absolute value larger than the first potential and having the same polarity, and the second potential side power source has an absolute potential greater than the second potential. The fourth potential is preferably a large value and the same polarity. In this case, the level of the input signal can be shifted in both positive and negative directions. In the case where the transistor is formed of an n-channel, the high potential power source is a second high potential that is higher than the first high potential, and the low potential power source is lower than the first low potential. A second low potential is preferred.
上述したレベルシフト回路において、前記レベルシフタは、前記入力信号が供給される第1入力端子と、前記入力信号を反転した反転入力信号が供給される第2入力端子と、前記入力信号と同相の信号を出力する第1出力端子と、前記反転入力信号と同相の信号を出力する第2出力端子とを備え、前記少なくとも2つのバッファの各々は、2入力1出力の形式で構成された第1バッファ、第2バッファ、および第3バッファを含み、各バッファは正入力端子と負入力端子とを備え、前記第1バッファの正入力端子は前記レベルシフタの第2出力端子と接続され、前記第1バッファの負入力端子は前記レベルシフタの第1出力端子と接続され、前記第2バッファの正入力端子は前記レベルシフタの第1出力端子と接続され、前記第2バッファの負入力端子は前記レベルシフタの第2出力端子と接続され、前記第3バッファの正入力端子は前記1バッファの出力端子と接続され、前記第3バッファの負入力端子は前記2バッファの出力端子と接続されることが好ましい。 In the level shift circuit described above, the level shifter includes a first input terminal to which the input signal is supplied, a second input terminal to which an inverted input signal obtained by inverting the input signal, and a signal in phase with the input signal And a second output terminal for outputting a signal in phase with the inverted input signal, each of the at least two buffers being configured in a form of two inputs and one output. , A second buffer, and a third buffer, each buffer having a positive input terminal and a negative input terminal, the positive input terminal of the first buffer being connected to the second output terminal of the level shifter, The negative input terminal of the level shifter is connected to the first output terminal of the level shifter, and the positive input terminal of the second buffer is connected to the first output terminal of the level shifter. The input terminal is connected to the second output terminal of the level shifter, the positive input terminal of the third buffer is connected to the output terminal of the first buffer, and the negative input terminal of the third buffer is connected to the output terminal of the second buffer. It is preferred that
より具体的には、前記第1バッファ、前記第2バッファ、および前記第3バッファの各々は、前記ゲート電圧制御部として、前記第1電源端子と前記第2電源端子との間に直列に接続された第3トランジスタと第4トランジスタとを備え、前記第3トランジスタのゲートは前記正入力端子と接続され、前記第4トランジスタのゲートは前記負入力端子と接続され、前記第2トランジスタのゲートは前記正入力端子と接続される、ことが好ましい。2入力タイプのバッファは、第3トランジスタをダイオード接続する必要がないので、準定常的な電流が流れない。よって、消費電力を削減することができる。 More specifically, each of the first buffer, the second buffer, and the third buffer is connected in series between the first power supply terminal and the second power supply terminal as the gate voltage control unit. A third transistor and a fourth transistor, wherein the gate of the third transistor is connected to the positive input terminal, the gate of the fourth transistor is connected to the negative input terminal, and the gate of the second transistor is It is preferable to be connected to the positive input terminal. The two-input type buffer does not require the third transistor to be diode-connected, so that a quasi-stationary current does not flow. Thus, power consumption can be reduced.
また、上述したレベルシフト回路において、前記レベルシフタの前段に設けられた1入力1出力の第4バッファおよび第5バッファを備え、前記レベルシフタの第1入力端子に前記入力信号を供給する替わりに、前記第4バッファの入力端子に前記入力信号を供給して前記第4バッファの出力信号を前記レベルシフタの前記第1入力端子に供給し、前記レベルシフタの第2入力端子に前記反転入力信号を供給する替わりに、前記第5バッファの出力信号を供給し、前記第5バッファの入力端子に前記第4バッファの出力信号を供給することが好ましい。この場合には、第4バッファおよび第5バッファを用いて、第2電位方向にレベルシフトを実行し、その後、第1電位方向(負方向)にレベルシフトを実行する。第1電位方向(負方向)へのレベルシフトは一般的に難しいため、まず第2電位方向にレベルシフトを実施してから第1電位方向(西方向)へのレベルシフトを実施することによって、第1電位方向へのレベルシフトを先行して行い、後段のバッファで振幅補償を行った後に第2電位方向のレベルシフトをするよりも、回路規模、信頼性、消費電力の面で有利となる。 The level shift circuit described above further includes a fourth buffer and a fifth buffer having one input and one output provided in a preceding stage of the level shifter, and instead of supplying the input signal to the first input terminal of the level shifter, Instead of supplying the input signal to the input terminal of the fourth buffer, supplying the output signal of the fourth buffer to the first input terminal of the level shifter, and supplying the inverted input signal to the second input terminal of the level shifter Preferably, the output signal of the fifth buffer is supplied, and the output signal of the fourth buffer is supplied to the input terminal of the fifth buffer. In this case, the level shift is executed in the second potential direction using the fourth buffer and the fifth buffer, and then the level shift is executed in the first potential direction (negative direction). Since a level shift in the first potential direction (negative direction) is generally difficult, by first performing a level shift in the second potential direction and then performing a level shift in the first potential direction (west direction), It is more advantageous in terms of circuit scale, reliability, and power consumption than performing a level shift in the first potential direction in advance and performing a level shift in the second potential direction after performing amplitude compensation in the subsequent buffer. .
また、上述したレベルシフト回路において、これを構成する全てのトランジスタは薄膜トランジスタであることが好ましい。薄膜トランジスタは、ゲート電圧が閾値電圧付近にある場合に発生する、いわゆるホットキャリアによる劣化が大きくなるが、この発明によれば、レベルシフト回路の出力信号をフルスイングさせることができるので、以降の回路における薄膜トランジスタの劣化を抑制することができる。この結果、トランジスタの信頼性向上に伴うプロセスの見直し、設計自由度の低下、レイアウト面積の増大、コストアップといった不都合を解消できる。 In the level shift circuit described above, it is preferable that all the transistors constituting the level shift circuit are thin film transistors. The thin film transistor is greatly deteriorated due to so-called hot carriers that occurs when the gate voltage is in the vicinity of the threshold voltage. However, according to the present invention, the output signal of the level shift circuit can be fully swung. The deterioration of the thin film transistor can be suppressed. As a result, inconveniences such as review of the process, improvement in design freedom, increase in layout area, and cost increase accompanying improvement in transistor reliability can be solved.
次に、本発明に係る表示装置は、複数の走査線と、複数のデータ線と、前記複数の走査線と前記複数のデータ線との交差に対応して設けられた複数の画素回路とを備えたものであって、前記複数の走査線の各々に走査信号を供給する走査線駆動回路と、前記複数のデータ線の各々にデータ信号を供給するデータ線駆動回路とを備え、前記走査線駆動回路の出力段に上述したレベルシフト回路を用いることを特徴とする。この発明によれば、走査線に付随する寄生容量に対して大きな振幅の走査信号を容易に供給することが可能となる。 Next, a display device according to the present invention includes a plurality of scanning lines, a plurality of data lines, and a plurality of pixel circuits provided corresponding to intersections of the plurality of scanning lines and the plurality of data lines. A scanning line driving circuit for supplying a scanning signal to each of the plurality of scanning lines; and a data line driving circuit for supplying a data signal to each of the plurality of data lines. The level shift circuit described above is used at the output stage of the drive circuit. According to the present invention, it is possible to easily supply a scanning signal having a large amplitude with respect to the parasitic capacitance associated with the scanning line.
また、前記画素回路は、前記データ線を介して供給される前記データ信号を取り込むためのスイッチングトランジスタを備え、当該スイッチングトランジスタは、前記走査線を介して供給される前記走査信号に基づいてオン状態とオフ状態とが制御されることが好ましい。この場合には、走査信号の振幅をレベルシフト回路に供給される電源電圧までフルスイングさせることができるので、画素回路から、データ線に流れ出るリーク電流を低減することができる。 The pixel circuit includes a switching transistor for capturing the data signal supplied via the data line, and the switching transistor is turned on based on the scanning signal supplied via the scanning line. And the off state are preferably controlled. In this case, since the amplitude of the scanning signal can be fully swung to the power supply voltage supplied to the level shift circuit, the leakage current flowing out from the pixel circuit to the data line can be reduced.
<1.第1実施形態>
図1は、本発明の第1の実施形態に係るレベルシフト回路10の構成を示すブロック図である。このレベルシフト回路10は、振幅がVDD(第1高電位)−GND(第2電位)となる入力信号01,/01のレベルを負方向にシフトして、振幅がVDD(第1電位)−VEE(第4電位)となる出力信号OCを生成する。各電圧の大小関係は、VDD>GND>VEEとなる。なお、図6と同じ回路部には同じ符号を付している。本図に示すようにレベルシフト回路10は、2入力の片チャネルブートストラップ方式レベルシフタ300に、1段目のバッファとして2入力の片チャネルブートストラップ方式バッファ240a、240bを接続し、さらに、2段目のバッファとして2入力の片チャネルブートストラップ方式バッファ240cを接続して構成される。レベルシフタ300の回路構成は図6(b)と同様であり、バッファ240a、240b、240cの回路構成は図6(c)と同様である。
<1. First Embodiment>
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a
すなわち、レベルシフタ300は、入力信号01が供給される第1入力端子/inと、入力信号01を反転した反転入力信号/01が供給される第2入力端子inと、入力信号01と同相の信号を出力する第1出力端子outと、反転入力信号/01と同相の信号を出力する第2出力端子/outとを備える。また、バッファ240aは、第2出力端子/outと接続される正入力端子inと、第1出力端子outと接続される負入力端子/inとを備える。また、バッファ240bは、第1出力端子outと接続される正入力端子inと、第2出力端子/outと接続される負入力端子/inとを備える。さらに、バッファ240cの正入力端子inはバッファ240aの出力端子outと接続され、その負入力端子/inはバッファ240bの出力端子outと接続される。
That is, the
本レベルシフト回路10において、片チャネルブートストラップ方式レベルシフタ300の出力信号/02は、入力信号/01がHiレベルの状態では、上述したようにトランジスタTr105のゲート−ソース間電圧はVEEとなるため完全なオン状態ではなく、トランジスタTr105のオン抵抗が高い状態となるため、トランジスタTr105とトランジスタTr106とのオン抵抗の比率できまる出力信号02のLoレベルは、VEEよりも若干高いVEE’となる。この点は、出力信号02についても同様である。
In this
このように出力信号02,/02のLoレベルに浮きが発生すると、1段目のバッファ240a、240bにおけるリークの原因となる。これは、図6に示す回路において、トランジスタTr204のゲート電圧としてVEEよりも若干高いVEE’が供給され、トランジスタTr204が完全にオフとならず、トランジスタTr204にリーク電流が流れる。この結果、出力信号OAおよびOBのHiレベルが低下する。出力信号OAおよびOBのHiレベルはVDDよりも若干レベルの低いVDD’となる。特に、トランジスタTr204として駆動能力の高いTFTを用いた場合には、その閾値電圧が低くなるので、Hiレベルの振幅落ちが無視できない。
そこで、本実施形態では、1段目のバッファ240a、240bの出力信号OAおよびOBを2段目のバッファ240cで受けることで、Hiレベル、Loレベルとも十分なレベルの出力信号OCを得ることができるようにしている。
Thus, when floating occurs in the Lo level of the output signals 02 and 02, it causes a leak in the
Therefore, in the present embodiment, the output signals OC and OB of the first-
1段目のバッファ240a、240bおよび2段目のバッファ240cの具体的な動作について図1および図6(b)(c)を参照して説明する。Loレベルの浮いたレベルシフタ300の出力信号02,/02が1段目のバッファ240a、240bに入力すると、プルダウントランジスタTr204が弱くオンする。出力信号OAおよびOBのHiレベルは、駆動トランジスタTr203とプルダウントランジスタTr204のオン抵抗の比で決定され、結果として出力信号OAおよびOBのHiレベルが低下する。
Specific operations of the first-
2段目のバッファ240cでは、駆動トランジスタTr203のゲート電圧がブートストラップ効果により(VDD−Vth+VDD)程度となるため、Tr203は十分にオンとなり、出力信号OCのHiレベルはVDDとなる。したがって、2段目のバッファ240cからはHiレベル、Loレベル共に十分な出力を得ることができる。
In the second-
図2は、レベルシフト回路10の動作時の波形を示す図である。「01」「/01」が負方向レベルシフタ300の入力信号、「02」「/02」が負方向レベルシフタ300の出力信号、「OA」「OB」が1段目のバッファ240a、240bの出力信号、「OC」が2段目のバッファ240cの出力信号である。本図から「02」「/02」のLoレベルの浮きと、「OA」「OB」のHiレベル落ちが発生しているが、2段目のバッファ240cの出力「OC」はフルスイングしていることが確認できる。
FIG. 2 is a diagram showing waveforms during operation of the
このように、本実施形態では、片チャネルブートストラップ方式レベルシフタ300に2段のバッファを接続することにより、Hiレベル、Loレベル共に十分な出力を得ることができる。なお、レベルシフタに接続するバッファは3段以上としてもよい。また、ブートストラップ方式のレベルシフタに限られず、Loレベルの浮きが発生するレベルシフタであれば本発明を効果的に適用することができる。
As described above, in this embodiment, by connecting the two-stage buffer to the one-channel bootstrap
<2.第2実施形態>
図3は、第2の実施形態に係るレベルシフト回路20の構成を示すブロック図である。図1と同じ回路部には同じ符号を付している。本実施形態では、第1の実施形態で説明した後段に2段のバッファを接続した負方向のレベルシフタ300の前段に、2つの1入力正方向レベルシフタ110a、110bを接続して構成される。レベルシフタ300の回路構成およびバッファ240a、240b、240cの回路構成は図6(b)および図6(c)と同様とすることができる。図4は、正方向レベルシフタ110の回路構成を示す図である。正方向レベルシフタ110は、一般に用いられているものであり、図6(c)に示したバッファ240において、Tr201をダイオード接続したものに等しい。
<2. Second Embodiment>
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of the
正方向レベルシフタ110は、入力信号inから逆相信号を生成するために、入力信号inを入力する正方向レベルシフタ110bの出力を正方向レベルシフタ110bに入力する構成となっている。ブートストラップ効果を利用することで正方向へのレベルシフトは比較的容易に実施することができる。反面、負方向へのレベルシフトは一般的に難しい。このため、まず正方向レベルシフタ110a、110bを用いて正方向(ドレイン側基準電圧)へのレベルシフトを実施することでほぼHiレベルおよびLoレベルが出力可能な信号を生成してから負方向(ソース側基準電圧)へのレベルシフトを実施した方が、負方向へのレベルシフトを先行して行い、バッファで振幅補償を行った後に正方向のレベルシフトをするよりも、回路規模、信頼性、消費電力の面で有利である。本回路により、バッファ240cから、正方向、負方向ともにフルスイングした出力信号OCを得ることができる。
なお、第1実施形態、第2実施形態ではNchトランジスタで構成されたレベルシフタ及びバッファを取り上げて動作を説明してきたが、Pchトランジスタにおいても同様の効果を得ることができる。この場合、ブートストラップ効果を利用することで負方向へのレベルシフトは比較的容易に実施することができるが、正方向へのレベルシフトは一般的に難しくなる。
The forward
In the first embodiment and the second embodiment, the operation has been described by taking up the level shifter and the buffer composed of the Nch transistor, but the same effect can be obtained also in the Pch transistor. In this case, the level shift in the negative direction can be performed relatively easily by using the bootstrap effect, but the level shift in the positive direction is generally difficult.
<3.第3実施形態>
次に、上述したレベルシフト回路10,20を利用した電子機器を説明する。この例では、レベルシフタを液晶や有機発光ダイオード素子を用いた表示装置に適用する。この表示装置は、複数の走査線と、複数のデータ線と、これら交差に対応してマトリクス状に配置された複数の画素回路を備える。画素回路は、データ線を介して供給されるデータ信号を、走査線を介して供給される走査信号に従って取り込むスイッチングトランジスタを備える。また、表示装置は、複数の走査線を駆動する走査線駆動回路と、複数のデータ線を駆動するデータ線駆動回路とを備える。上述したバッファ回路1および2は、走査線駆動回路やデータ線駆動回路に適用することができる。以下、液晶表示装置の走査線駆動回路にバッファ回路1および2を用いる場合について説明する。なお、表示装置の全体が同一導電型のTFTで構成されている。
<3. Third Embodiment>
Next, an electronic device using the above-described
図5に走査線駆動回路の構成の一部を示す。走査線駆動回路100は、開始パルスSPをYクロック信号YCKに従って順次転送して、転送信号y1、y2…ymを出力するシフトレジスタ110と、m個のドライバU1〜Unを備える。
また、画素回路Pは、スイッチングトランジスタ20と液晶素子21とを備える。液晶素子21は、スイッチングトランジスタ20と接続される画素電極と対向電極とを備え、画素電極と対向電極との間に液晶を挟持して構成される。データ線30を介して供給されるデータ信号Vdataは、走査信号YがHiレベルのときに画素回路Pに取り込まれ、液晶素子に印加される。そして、走査信号YがLoレベルに遷移しても液晶容量によって、印加電圧が保持される。なお、液晶素子21と並列に保持容量を設けてもよい。
FIG. 5 shows part of the structure of the scan line driver circuit. The scanning
The pixel circuit P includes a switching
ここで、データ信号VdataはGNDとVDDとの間で変化する。この場合、スイッチングトランジスタ20を充分オン状態にして、充分オフ状態にするためには、走査信号Yの振幅をVEE(<GND)からVDH(>VDD)とすることが好ましい。シフトレジスタ20において、振幅がVEE〜VDHとなる転送信号yを生成し、これを走査信号Yとすることも可能である。しかしながら、そのような場合には、シフトレジスタ20の消費電力が増大してしまう。このため、シフトレジスタ20には第1高電位電源VDDおよび第1低電位電源GNDを供給し、振幅がGND〜VDDとなる転送信号yを生成する。
Here, the data signal Vdata changes between GND and VDD. In this case, in order to turn the switching
ドライバU1〜Umは、上述したレベルシフト回路20によって構成される。したがって、走査信号Y1〜Ymの振幅は、VEE−VDHとなる。走査線には寄生容量が付随するため、図6に示すプルダウントランジスタTr204には、駆動能力が高く閾値電圧の低いものを用いる必要がある。この場合、走査信号Y1〜YmのHiレベルをVDHから落ちがないようにするためには、プルダウントランジスタTr204のゲート電圧をVEEにする必要がある。レベルシフト回路10または20は、上述したように2段のバッファを用いて負方向レベルシフタの出力信号を受けるので、走査信号Y1〜Ymを振幅VEE−VDHの間でフルスイングさせることができる。
仮に、走査信号Y1〜Ymの振幅が低下すると、スイッチングトランジスタ20が充分にオン・オフしなくなる。このため、スイッチングトランジスタ20からデータ線30にリーク電流が流れ出てしまう。これにより、液晶素子21の印加電圧が変動し、輝度が変動してしまう。本実施形態では、走査信号Y1〜Ymをフルスイングさせることができるので、正確に輝度を表示させることができ、表示品質を向上させることができる。
The drivers U1 to Um are configured by the
If the amplitudes of the scanning signals Y1 to Ym are reduced, the switching
また、上述したレベルシフト回路10または20をデータ線駆動回路に適用することもできる。例えば、データ線駆動回路の出力段にデマルチプレクサを備え、複数のデータ線を選択してデータ信号を供給する場合がある。この場合、デマルチプレクサは複数のトランジスタを備えることになるが、これらのトランジスタを確実にオン・オフさせるためには、大振幅の制御信号が必要となる。この制御信号は、低振幅で動作する制御信号生成回路の出力を上述したレベルシフト回路10または20を介してレベルシフトすることによって、VEE〜VDHといった大振幅でフルスイングさせる。これにより、近接するデータ線の間でクロストークを防止し、輝度むらを改善すると共に充分な書き込みマージンを確保することが可能となる。また、上述したレベルシフト回路10または20をシフトレジスタに組み込んでもよい。これらは、表示装置、特に、アモルファスTFTを用いた液晶表示装置、低温ポリシリコンTFTを用いた液晶表示装置に適用することができる。
The
10…レベルシフタ、20…レベルシフタ、110…正方向レベルシフタ、240…片チャネルブートストラップ方式バッファ、300…負方向レベルシフタ。
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記レベルシフタの後段に直列に接続される少なくとも2個のバッファとを備え、
前記レベルシフタと前記少なくとも2個のバッファとを構成する全てのトランジスタは、同一導電型であり、
前記レベルシフタの出力信号における第2電位側の論理レベルは、前記少なくとも2個のバッファに供給される第2電位側電源よりも電位の絶対値が小さく、
前記少なくとも2個のバッファの各々は、
入力端子と、
出力端子と、
第1電位側電源が供給される第1電源端子と、前記第2電位側電源が供給される第2電源端子と、
ドレインが前記第1電源端子と接続され、ソースが前記出力端子と接続される第1トランジスタと、
ドレインが前記出力端子と接続されソースが前記第2電源端子と接続される第2トランジスタと、
前記出力端子と前記第1トランジスタのゲートとの間に設けられた容量素子を備え、
前記入力端子に供給される信号の論理レベルに応じて前記第1トランジスタおよび前記第2トランジスタのゲート電圧が制御するゲート電圧制御部とを備える、
ことを特徴とするレベルシフト回路。 A level shifter that generates an output signal in which the absolute value of the logic level on the second potential side is greater than the second potential with respect to an input signal having amplitude levels of the first potential and the second potential;
And at least two buffers connected in series downstream of the level shifter,
All the transistors constituting the level shifter and the at least two buffers are of the same conductivity type,
The logic level on the second potential side in the output signal of the level shifter has a smaller absolute value of the potential than the second potential side power source supplied to the at least two buffers,
Each of the at least two buffers is
An input terminal;
An output terminal;
A first power supply terminal to which a first potential side power supply is supplied; a second power supply terminal to which the second potential side power supply is supplied;
A first transistor having a drain connected to the first power supply terminal and a source connected to the output terminal;
A second transistor having a drain connected to the output terminal and a source connected to the second power supply terminal;
A capacitive element provided between the output terminal and the gate of the first transistor;
A gate voltage control unit that controls gate voltages of the first transistor and the second transistor according to a logic level of a signal supplied to the input terminal;
A level shift circuit characterized by that.
前記第2電位側電源は、前記第2電位よりも電位の絶対値が大きくかつ極性が等しい第4電位である、
ことを特徴とするレベルシフト回路。 The first potential side power source is a third potential having an absolute value larger than the first potential and having the same polarity,
The second potential side power source is a fourth potential having an absolute value larger than the second potential and having the same polarity.
A level shift circuit characterized by that.
前記入力信号が供給される第1入力端子と、
前記入力信号を反転した反転入力信号が供給される第2入力端子と、
前記入力信号と同相の信号を出力する第1出力端子と、
前記反転入力信号と同相の信号を出力する第2出力端子とを備え、
前記少なくとも2つのバッファの各々は、2入力1出力の形式で構成された第1バッファ、第2バッファ、および第3バッファを含み、各バッファは正入力端子と負入力端子とを備え、
前記第1バッファの正入力端子は前記レベルシフタの第2出力端子と接続され、
前記第1バッファの負入力端子は前記レベルシフタの第1出力端子と接続され、
前記第2バッファの正入力端子は前記レベルシフタの第1出力端子と接続され、
前記第2バッファの負入力端子は前記レベルシフタの第2出力端子と接続され、
前記第3バッファの正入力端子は前記1バッファの出力端子と接続され、
前記第3バッファの負入力端子は前記2バッファの出力端子と接続される、
ことを特徴とするレベルシフト回路。 The level shifter is
A first input terminal to which the input signal is supplied;
A second input terminal to which an inverted input signal obtained by inverting the input signal is supplied;
A first output terminal that outputs a signal in phase with the input signal;
A second output terminal that outputs a signal in phase with the inverted input signal;
Each of the at least two buffers includes a first buffer, a second buffer, and a third buffer configured in a form of two inputs and one output, each buffer having a positive input terminal and a negative input terminal;
A positive input terminal of the first buffer is connected to a second output terminal of the level shifter;
A negative input terminal of the first buffer is connected to a first output terminal of the level shifter;
A positive input terminal of the second buffer is connected to a first output terminal of the level shifter;
A negative input terminal of the second buffer is connected to a second output terminal of the level shifter;
A positive input terminal of the third buffer is connected to an output terminal of the first buffer;
A negative input terminal of the third buffer is connected to an output terminal of the second buffer;
A level shift circuit characterized by that.
前記第1電源端子と前記第2電源端子との間に直列に接続された第3トランジスタと第4トランジスタとを備え、
前記第3トランジスタのゲートは前記正入力端子と接続され、
前記第4トランジスタのゲートは前記負入力端子と接続され、
前記第2トランジスタのゲートは前記正入力端子と接続される、
ことを特徴とする請求項3に記載のレベルシフト回路。 Each of the first buffer, the second buffer, and the third buffer serves as the gate voltage control unit,
A third transistor and a fourth transistor connected in series between the first power supply terminal and the second power supply terminal;
A gate of the third transistor is connected to the positive input terminal;
A gate of the fourth transistor is connected to the negative input terminal;
A gate of the second transistor is connected to the positive input terminal;
The level shift circuit according to claim 3.
前記レベルシフタの第1入力端子に前記入力信号を供給する替わりに、前記第4バッファの入力端子に前記入力信号を供給して前記第4バッファの出力信号を前記レベルシフタの前記第1入力端子に供給し、
前記レベルシフタの第2入力端子に前記反転入力信号を供給する替わりに、前記第5バッファの出力信号を供給し、
前記第5バッファの入力端子に前記第4バッファの出力信号を供給した、
ことを特徴とするレベルシフト回路。 A fourth buffer and a fifth buffer having one input and one output provided in a stage preceding the level shifter;
Instead of supplying the input signal to the first input terminal of the level shifter, the input signal is supplied to the input terminal of the fourth buffer and the output signal of the fourth buffer is supplied to the first input terminal of the level shifter. And
Instead of supplying the inverted input signal to the second input terminal of the level shifter, supplying the output signal of the fifth buffer,
An output signal of the fourth buffer is supplied to an input terminal of the fifth buffer;
A level shift circuit characterized by that.
前記複数の走査線の各々に走査信号を供給する走査線駆動回路と、
前記複数のデータ線の各々にデータ信号を供給するデータ線駆動回路とを備え、
前記走査線駆動回路の出力段に請求項1乃至6に記載のレベルシフト回路のうちいずれか1つを用いる、
ことを特徴とする表示装置。 A display device comprising a plurality of scanning lines, a plurality of data lines, and a plurality of pixel circuits provided corresponding to intersections of the plurality of scanning lines and the plurality of data lines,
A scanning line driving circuit for supplying a scanning signal to each of the plurality of scanning lines;
A data line driving circuit for supplying a data signal to each of the plurality of data lines,
The level shift circuit according to any one of claims 1 to 6 is used as an output stage of the scanning line driving circuit.
A display device characterized by that.
当該スイッチングトランジスタは、前記走査線を介して供給される前記走査信号に基づいてオン状態とオフ状態とが制御される、
ことを特徴とする請求項7に記載の表示装置。
The pixel circuit includes a switching transistor for capturing the data signal supplied via the data line,
The switching transistor is controlled to be turned on and off based on the scanning signal supplied through the scanning line.
The display device according to claim 7.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102543007A (en) * | 2010-12-14 | 2012-07-04 | 上海天马微电子有限公司 | Shift unit, shift device and liquid crystal display |
JP2013008433A (en) * | 2011-05-20 | 2013-01-10 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | Storage device |
US9222838B2 (en) | 2010-01-26 | 2015-12-29 | Seiko Epson Corporation | Detection device, sensor device, and electronic device |
-
2007
- 2007-07-09 JP JP2007179314A patent/JP2009017432A/en not_active Withdrawn
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JP2017054575A (en) * | 2011-05-20 | 2017-03-16 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | Memory device |
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