JP2009141570A - クロック信号生成回路、表示パネルモジュール、撮像デバイス及び電子機器 - Google Patents

クロック信号生成回路、表示パネルモジュール、撮像デバイス及び電子機器 Download PDF

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Abstract

【課題】従来型のクロック信号生成回路は回路規模が大きく製造コストが高くなる。
【解決手段】遅延同期ループ型のクロック信号生成回路を、第1のクロック信号を設定された遅延量だけ遅延して出力する遅延線路と、出力端子から出力される第2のクロック信号と第1のクロック信号との位相差に基づいて、遅延線路の遅延時間長を設定する遅延時間長設定部と、第1のクロック信号と第2のクロック信号の位相関係が特定の位相関係にあるか否かを検出する位相関係判定部と、特定の位相関係の検出時、遅延線路を含む伝搬経路上の第1のクロック信号を位相反転する位相反転/非反転部とで構成する。
【選択図】図2

Description

この明細書で説明する発明は、遅延同期ループ型のクロック信号生成回路に関する。特に、能動素子が薄膜形成技術や印刷技術を用い形成される場合に好適なものである。なお発明は、表示パネルモジュール、撮像デバイス及び電子機器としての側面も有する。
昨今では、大画面のディスプレイだけでなく中小型の表示ディスプレイでも表示解像度の高精細化が望まれている。これに伴い、入力クロック信号や映像信号の高周波数化が進んでいる。
例えば、ディスプレイ基板上に機能回路を集約したシステムディスプレイでは、映像信号をシリアル形式からパラレル形式に変換することで信号周波数を低下させ、動作マージンの向上を図っている。
ただし、映像信号がパラレル変換されるまでの回路部分には、回路遅延や動作マージンの問題が依然として残っている。
特に、映像信号の入力周波数が非常に高くなっている昨今のシステムディスプレイでは、ディスプレイ基板上で発生するクロック信号と映像信号との間に遅延差が生じると、サンプリング不良の原因となる。
なお、遅延同期ループ型のクロック信号生成回路には、以下に示すものがある。
特開2006−287641号公報 特開2007−6517号公報
そこで、クロック信号生成回路に位相調整回路(PLL回路やDLL回路)を用いて入力クロックと出力クロックの位相差を0(ゼロ)に近づけることにより、クロック信号と映像信号の遅延差を小さくする方法が考えられている。
しかし、クロック信号生成回路を構成する能動素子を絶縁基板上に薄膜トランジスタとして形成又は印刷する場合、回路規模が大きいためにパネル上への搭載が難しい問題がある。
これは、絶縁基板上に形成又は印刷される薄膜トランジスタの素子サイズが、シリコン(半導体)基板上に製造されるトランジスタと比較して大きくなるためである。特に、遅延量を設定する部分をディジタル回路で構成する場合には回路規模が大きくなる問題が容易に予測される。なお、回路規模が大きくなれば理収が悪くなり、製造コストも上がってしまう。
そこで、発明者らは、遅延同期ループ型のクロック信号生成回路として、第1のクロック信号を設定された遅延量だけ遅延して出力する遅延線路と、出力端子から出力される第2のクロック信号と第1のクロック信号との位相差に基づいて、遅延線路の遅延時間長を設定する遅延時間長設定部と、第1のクロック信号と第2のクロック信号の位相関係が特定の位相関係にあるか否かを検出する位相関係判定部と、特定の位相関係の検出時、遅延線路を含む伝搬経路上の第1のクロック信号を位相反転する位相反転/非反転部とを有するものを提案する。
なお、遅延同期ループ型のクロック信号生成回路は、更に、第1のクロック信号と第2のクロック信号との擬似ロック状態を検出する擬似ロック検出部と、擬似ロック状態の検出時、位相反転/非反転部に位相の反転を指示する擬似ロック状態解除部とを有することが望ましい。この機能の搭載により、擬似ロック状態を正規のロック状態と誤ったままクロック信号生成回路が動作するのを確実に回避できる。
また、位相関係判定部は、リセット期間中に特定の位相関係の発生の有無を判定し、リセット期間の終了後に位相反転/非反転部に位相の反転又は非反転を指示する機能を搭載することが望ましい。リセット期間中は、遅延量が固定であるので位相関係を性格に検出できるためである。
更に、特定の位相関係が、第1のクロック信号に対して第2のクロック信号の位相が進んでいることを意味する場合、第1のクロック信号に対して第2のクロック信号の位相が遅れた状態でのみ位相を調整することが望ましい。これにより、位相の調整範囲を半減することができる。
同様に、特定の位相関係が、前記第1のクロック信号に対して前記第2のクロック信号の位相が遅れていることを意味する場合、第1のクロック信号に対して第2のクロック信号の位相が進んだ状態でのみ位相を調整することが望ましい。これにより、位相の調整範囲を半減することができる。
また、ここでのクロック信号生成回路を構成する能動素子は、薄膜形成技術又は印刷技術を用いて絶縁基板上に形成されることが望ましい。この場合、特性バラツキの影響を小さくするため一般に多くの能動素子を必要とするが、その場合でも、位相の調整範囲が狭くなることによる素子数の削減効果により回路規模を小さくできる。
また、発明者らは、前述した構成のクロック信号生成回路を搭載した表示パネルモジュール、撮像デバイス、電子機器等を提案する。
ここで、表示パネルモジュールは、表示パネルと、前述したいずれかの構成のクロック信号生成回路と、その出力クロックである第2のクロック信号に基づいて表示パネルを駆動する駆動回路とで構成する。
因みに、表示パネルモジュールを構成するクロック信号生成回路の能動素子は、絶縁基板上に形成又は印刷された薄膜トランジスタであることが望ましい。また、表示パネルは、例えば液晶パネル、有機ELパネルであることが望ましい。
また、撮像デバイスは、撮像素子と、前述した構成のクロック信号生成回路と、その出力クロックである第2のクロック信号に基づいて撮像素子を駆動する駆動回路とで構成する。
また、電子機器は、前述した構成のクロック信号生成回路と、システム全体の動作を制御するシステム制御部と、システム制御部に対する操作入力を受け付ける操作入力部とで構成する。
発明者らの提案する構造を有するクロック信号生成回路の採用により、遅延量の調整範囲を半減することができる。このため、クロック信号生成回路をオン抵抗の高い薄膜トランジスタで生成する場合にも回路面積の小型化を実現できる。
また、遅延線路を形成する遅延素子の段数が削減されるので省電力化を実現できる。更には、遅延線路を形成する遅延素子の段数が短くなるので位相ロックまでの時間も短縮できる。
以下、発明をシステムディスプレイに適用する場合について説明する。
なお、本明細書で特に図示又は記載されない部分には、当該技術分野の周知又は公知技術を適用する。
また以下に説明する形態例は、発明の一つの形態例であって、これらに限定されるものではない。
(A)形態例1
以下では、ディスプレイパネルが液晶ディスプレイパネルの場合について説明する。
(A−1)ディスプレイパネルの構成
図1に、この形態例で説明するディスプレイパネル1の平面構成例を示す。この形態例の場合、ガラス基板3の表面には、表示領域5と共にその周辺回路も同一プロセスで形成する。すなわち、ディスプレイパネル1がシステムパネルである場合を想定する。
表示領域5には、表示解像度に応じてゲート線と信号線とが格子状に形成され、それらの各交点位置に画素回路が形成される。すなわち、表示領域5は、アクティブマトリクス駆動方式に対応するパネル構造を有している。なお、ゲート線は表示領域のx方向に延びる配線であり、信号線は表示領域のy方向に延びる配線である。
各画素回路には、薄膜トランジスタで構成されるスイッチングトランジスタと、書き込まれた信号電圧を保持する保持容量Csとが形成される。なお、スイッチングトランジスタのゲート電極はゲート線に接続され、一方の主電極が信号線に接続される。また、他方の主電極が画素電極に接続される。
画素電極は、不図示の対向電極との間に電界を発生し、当該電界により液晶の配列方向を可変制御する。なお、この形態例の場合、画素回路の構造は問わない。例えば画素電極と対向電極を異なるパネル基板上に対向するように配置する方式や画素電極と対向電極を同じパネル基板上の同一面に形成するIPS(In-Plain Switching )方式その他にも適用できる。
表示領域5の周辺には、信号線ドライバ7、ゲート線ドライバ9、クロック信号生成回路11等が機能回路として形成される。
信号線ドライバ7は、書き込みタイミングに応じた信号電圧を対応する信号線に印加する駆動回路である。
信号線ドライバ7は、x方向の画素数分のフリップフロップ段で構成されたシフトレジスタと、個々のフリップフロップ段の出力で信号値をラッチし、そのラッチ出力をアナログ電圧に変換するディジタル・アナログ変換回路等とで構成される。
ゲート線ドライバ9は、信号電圧の書き込みタイミングを線順次にゲート線に与える駆動回路である。ゲート線ドライバ9は、y方向に並ぶ画素数分のフリップフロップ段で構成される。
信号線ドライバ7及びゲート線ドライバ9は、クロック信号生成回路11から与えられるクロック信号(後述するCLK2)により駆動される。
因みに、クロック信号生成回路11は、映像信号と同期した入力クロックが入力される回路であり、後述するように入力クロックCLK1に同期した出力クロックCLK2を生成する。
なお、この形態例に係るクロック信号生成回路11には、新規な機能として、出力クロックCLK2の位相が入力クロックCLK1の位相に対して遅れた状態で位相を調整する機能を搭載する。
詳細については後述するが、この機能の搭載により、クロック信号生成回路11の位相の調整範囲は一般的な360°から180°の半分となる。従って、遅延線路の段数は一般的なクロック信号生成回路の半分で済み、位相ロックまでの時間も半分に短縮することが可能となる。なおこの形態例の場合、クロック信号生成回路11を構成する能動素子は、絶縁基板であるガラス基板3上に半導体プロセスを用いて形成されるものとする。
なお、信号線ドライバ7、ゲート線ドライバ9、クロック信号生成回路11に対する駆動信号は不図示の配線を通じて供給される。因みに、下部基板であるガラス基板3の表面には、液晶層を封止するように不図示の対向ガラスが配置される。
(A−2)クロック信号生成回路の構成(遅延量アナログ制御型)
図2に、この明細書において発明者らが提案する遅延同期ループ型のクロック信号生成回路11の内部構成例を示す。
クロック信号生成回路11は、入力バッファ回路21、電圧制御型遅延線23、位相反転/非反転部25、出力バッファ回路27、位相比較回路29、チャージポンプ31、位相関係判定部33で構成される。
入力バッファ回路21と出力バッファ回路27は、それぞれインバータ回路を複数段直列に接続した回路である。入力バッファ回路21に入力される入力クロックCLK1が、特許請求の範囲の第1のクロックに対応する。一方、出力バッファ回路27から出力される出力クロックCLK2が、特許請求の範囲の第2のクロックに対応する。
電圧制御型遅延線23は、入力クロックCLK1の遅延量をアナログ的に制御可能な遅延線である。この電圧制御型遅延線23は、各インバータ回路の出力段と負荷容量との間に接続されるトランジスタ対のバイアス電圧Vbiasを可変制御することにより遅延量を制御するできるタイプの遅延線である。
図3に、電圧制御型遅延線23の回路例を示す。電圧制御型遅延線23は、負荷容量付きのCMOSインバータ回路の直列接続回路で構成される。この形態例の場合、CMOSインバータ回路の接続段数は16段である。ただし、CMOSインバータ回路の各出力端と接地線との間にはトランジスタ対が挿入されている。なお、トランジスタ対は、nチャネル型トランジスタとpチャネル型トランジスタの並列回路で構成される。
この構成例の場合、例えばnチャネル型トランジスタ用のバイアス電圧Vbias_nが低いとき(すなわち、トランジスタが開動作しているとき)、遅延素子1段当たりの遅延量が最も小さくなる。
他方、例えばnチャネル型トランジスタ用のバイアス電圧Vbias_nが高いとき(すなわち、トランジスタが閉動作しているとき)、遅延素子1段当たりの遅延量が最も長くなる。
なお、バイアス電圧Vbias_n及びVbias_pは全てのインバータ回路段のトランジスタ対に共通に与えられる。従って、遅延量の増減は16段全てのインバータ回路段について一斉に実行される。このため、電圧制御型遅延線23としての遅延時間長の変化は、1段当たりの遅延量の変化の16倍として与えられる。
位相反転/非反転部25は、電圧制御型遅延線23から入力されるクロック信号を位相反転し又は非反転のまま出力する回路である。この形態例の場合、位相反転/非反転部25は、電圧制御型遅延線23と出力バッファ回路27との間に設置する。すなわち、位相反転/非反転部25は、遅延線路上に配置される。
クロック位相の変換動作の切り替えは、位相関係判定部33から与えられる位相変換制御信号Pcontに基づいて制御される。
この形態例の場合、クロック位相の180°反転動作は、入力クロックCLK1の位相に対して出力クロックCLK2の位相が進んでいる場合に実行される。
一方、クロック位相の非反転動作は、入力クロックCLK1の位相に対して出力クロックCLK2の位相が遅れている場合に実行される。
なお、位相反転/非反転部25の位相変換動作の切り替えは、位相関係判定部33が実行する。
図4に、位相反転/非反転部25の回路例を示す。図4に示す位相反転/非反転部25は、インバータ回路INVを2段通過する伝送路(SW1の経路)と1段のみ通過する伝送路(SW2の経路)を有し、そのいずれか一方だけをクロック信号が通過するようにスイッチSW1及びSW2を配置している。
なお、スイッチSW1及びSW2の動作は正反対である。従って、図4の位相反転/非反転部25は、切り替え信号の接続を反転している。なお、インバータ回路INV3は、スイッチSW1及びSW2を構成するnチャネル型トランジスタとpチャネル型トランジスタを同時に開閉するために用いられる。
図4に示す回路構成の場合、位相変換制御信号Pcontが「Hレベル」のとき、スイッチSW2が閉制御される。すなわち、インバータ回路を1段のみ通過する伝送路が選択され、入力時のクロック位相に対して180°位相反転されたクロックが出力される。
一方、位相変換制御信号Pcontが「Lレベル」のとき、スイッチSW1が閉制御される。すなわち、インバータ回路を2段通過する伝送路が選択され、入力時のクロックが同位相のまま出力される。
位相比較回路29は、入力クロックCLK1のエッジ位相と出力クロックCLK2のエッジ位相を比較し、その比較関係に応じた判定出力Q1、Q2を後段に出力する回路である。
図5に、位相比較回路29の回路構成例を示す。
位相比較回路29は、入力クロックCLK1をクロック信号として動作するDフリップフロップ41と、出力クロックCLK2をクロック信号として動作するDフリップフロップ43と、Dフリップフロップ41及び43の出力信号の論理積を求めてDフリップフロップ41及び43のリセット信号を生成する論理積ゲート45で構成される。
この回路構成の場合、位相比較回路29は、立ち上がりエッジが先に検出されたクロックCLKに対応するDフリップフロップの出力信号が先に「Hレベル」となり、後に「Hレベル」が現れるクロックCLKに対応するDフリップフロップの出力信号が「Hレベル」となるタイミングでDフリップフロップ41及び43の判定出力Q1及びQ2が共にリセットされる。
結果的に、位相差の分だけ「Hレベル」の判定出力Q1又はQ2が出力される。例えば入力クロックCLK1の位相の方が出力クロックCLK2の位相より進んでいる場合、その位相差の期間だけ判定出力Q1だけが「Hレベル」になる。一方、出力クロックCLK2の位相の方が入力クロックCLK1の位相より進んでいる場合、その位相差の期間だけ判定出力Q2だけが「Hレベル」になる。
なお、入力クロックCLK1と出力クロックCLK2のエッジ位相がほぼ同じ場合、位相比較回路29は、Dフリップフロップ41及び43の両方から「Lレベル」の判定出力Q1及びQ2が継続的に出力される。
図6に、以上説明した判定出力Q1、Q2と位相状態の関係を示す。
チャージポンプ31は、位相比較回路29の判定出力Q1及びQ2に応じて電圧制御型遅延線23に供給するバイアス電圧Vbias_n及びVbias_p(アナログ電圧)を発生する回路である。
図7に、チャージポンプ31の回路構成を示す。
チャージポンプ31は、nチャネル用のバイアス電圧発生回路部と、pチャネル用のバイアス電圧発生回路部とで構成される。各バイアス電圧発生回路部は、インバータ311と、CMOSスイッチ(313、315)と、保持容量317で構成される。
例えばnチャネル用のバイアス電圧発生回路部では、判定出力Q1が「Lレベル」で判定出力Q2が「Hレベル」のとき、保持容量がチャージされる。このとき、nチャネル用のバイアス電圧Vbias_nは上昇する。
一方、判定出力Q1が「Hレベル」で判定出力Q2が「Lレベル」のとき、保持容量がディスチャージされる。このとき、nチャネル用のバイアス電圧Vbias_nは下降する。
また例えばpチャネル用のバイアス電圧発生回路部では、判定出力Q1が「Lレベル」で判定出力Q2が「Hレベル」のとき、保持容量がディスチャージされる。このとき、pチャネル用のバイアス電圧Vbias_pは下降する。
一方、判定出力Q1が「Hレベル」で判定出力Q2が「Lレベル」のとき、保持容量がチャージされる。このとき、pチャネル用のバイアス電圧Vbias_pは上昇する。
なお、判定出力Q1及びQ2の両方が「Lレベル」の場合、いずれの回路部でも保持容量は直前値を維持する。
位相関係判定部33は、位相比較回路29の判定出力Q2に基づいて入力クロックCLK1と出力クロックCLK2の位相関係を判定する回路である。図8に、位相関係判定部33の回路例を示す。図8に示す位相関係判定部33は、インバータ331と、CMOSスイッチ(PチャネルMOSトランジスタ333及びNチャネルMOSトランジスタ335)と、保持容量337とで構成される。
なお、インバータ331には判定出力Q2が入力され、その反転出力がPチャネルMOSトランジスタ333の制御に用いられる。一方、NチャネルMOSトランジスタ335の制御にはリセット信号RSTが用いられる。
この回路構成の場合、例えば判定出力Q2が「Hレベル」のとき(すなわち、出力クロックCLK2の位相の方が相対的に進んでいるとき)、保持容量337の電位で与えられる位相変換制御信号Pcontは高電源電位(すなわち、「Hレベル」)となる。
一方、リセット信号RSTが「Hレベル」のとき、保持容量337の電位で与えられる位相変換制御信号Pcontは低電源電位(すなわち、「Lレベル」)となる。
なお、判定出力Q2のみ用いて位相変換信号Pcontを生成するのは、出力クロックCLK2の位相が入力クロックCLK1に対して進んだ場合には、これを180°位相反転するためである。すなわち、電圧制御型遅延線23による位相調整を入力クロックCLK1に対して遅れ位相の範囲内でのみ調整するためである。
図9に、位相関係判定部33を用いた場合の位相調整範囲のイメージを示す。図9に示すように、このクロック信号生成回路11における位相の調整範囲は、従来型の360°から180°に半減されることになる。この調整範囲の半減こそが、このクロック信号生成回路11の特徴である。
(A−3)クロック信号生成回路の動作及び効果
以下では、図10を用いて、クロック信号生成回路11による位相制御動作を説明する。
クロック信号生成回路11では、繰り返し、位相比較回路29において入力クロックCLK1と出力クロックCLK2の位相が比較される(処理SP1)。
次に、クロック信号生成回路11では、入力クロックCLK1の位相に対して出力クロックCLK2の位相が進んでいるか否かが判定される(処理SP2)。もっとも、この判定処理に相当する動作は、位相関係判定部33に対する判定出力Q2の供給動作として実行される。
この判定処理において肯定結果が得られた場合(出力クロックCLK2の位相が進んでいる場合)、クロック信号生成回路11は、出力クロックCLK2の位相を180°反転して出力する(処理SP3)。具体的には、位相関係判定部33から「Hレベル」の位相変換制御信号Pcontが出力され、位相反転/非反転部25でクロック位相が180°反転される。
一方、判定処理SP2において否定結果が得られた場合(出力クロックCLK2の位相が遅れているか入力クロックCLK1と同期している場合)、クロック信号生成回路11は、出力クロックCLK2の現在の位相関係が保持される。具体的には、位相関係判定部33から「Lレベル」の位相変換制御信号Pcontが出力され、位相反転/非反転部25では入力されたクロックがそのまま出力される。
この後、クロック信号生成回路11は、入力クロックCLK1と出力クロックCLK2の位相差に応じて電圧制御型遅延線23の遅延量を調整する(処理SP4)。
結果的に、電圧制御型遅延線23に求められる位相調整能力は、入力クロックCLK1に対して180°の範囲に限定される。
このことは、電圧制御型遅延線23を構成する遅延素子(インバータ回路、負荷容量、トランジスタ対)の段数が従来型(360°調整型)の半分で済むことを意味する。そして、この遅延素子数の半減は、クロック信号生成回路11の回路面積を大幅に削減できることを意味する。
また、遅延素子数の半減は、クロック信号生成回路11で消費される電力の削減にも効果を発揮する。
また、遅延量の調整範囲が狭いということは、入力クロックCLK1に位相同期した出力クロックCLK2が出力されるまでの時間を大幅に短縮できることを意味する。すなわち、位相ロックまでの引き込み時間の短いクロック信号生成回路を実現できる。
(B)形態例2
(B−1)ディスプレイパネルの構成
図11に、この形態例で説明するディスプレイパネル51の平面構成例を示す。なお、図11には図1との対応部分に同一符号を付して表している。
図11に示すように、ディスプレイパネル51の基本構成は、クロック信号生成回路61を除き、形態例1のディスプレイパネル1と同じである。
(B−2)クロック信号生成回路の構成(遅延量アナログ制御型)
図12に、この形態例で使用するクロック信号生成回路61の回路構成を示す。なお、図12には図2との対応部分に同一符号を付して示す。
図12に示すように、この形態例に係るクロック信号生成回路61は、位相関係判定部63を除き、形態例1のクロック信号生成回路11と同じである。
この形態例で使用する位相関係判定部63は、位相比較回路29の判定出力Q1に基づいて入力クロックCLK1と出力クロックCLK2の位相関係を判定する回路である。図13に、位相関係判定部63の回路例を示す。図13に示す位相関係判定部63は、インバータ631と、CMOSスイッチ(PチャネルMOSトランジスタ633及びNチャネルMOSトランジスタ635)と、保持容量637とで構成される。
なお、インバータ631には判定出力Q1が入力され、その反転出力がPチャネルMOSトランジスタ633の制御に用いられる。一方、NチャネルMOSトランジスタ635の制御にはリセット信号RSTが用いられる。
この回路構成の場合、例えば判定出力Q1が「Hレベル」のとき(すなわち、出力クロックCLK2の位相の方が相対的に遅れているとき)、保持容量637の電位で与えられる位相変換制御信号Pcontは高電源電位(すなわち、「Hレベル」)となる。
一方、リセット信号RSTが「Hレベル」のとき、保持容量637の電位で与えられる位相変換制御信号Pcontは低電源電位(すなわち、「Lレベル」)となる。
なお、判定出力Q1のみ用いて位相変換信号Pcontを生成するのは、この形態例の場合、出力クロックCLK2の位相が入力クロックCLK1に対して遅れた場合には、これを180°位相反転するためである。すなわち、電圧制御型遅延線23による位相調整を入力クロックCLK1に対して進んだ位相の範囲内でのみ調整するためである。
図14に、位相関係判定部63を用いた場合の位相調整範囲のイメージを示す。図14に示すように、このクロック信号生成回路61における位相の調整範囲は、従来型の360°から180°に半減されることになる。この調整範囲の半減こそが、このクロック信号生成回路61の特徴である。
(B−3)クロック信号生成回路の動作及び効果
以下では、図15を用いて、クロック信号生成回路61による位相制御動作を説明する。
クロック信号生成回路61では、繰り返し、位相比較回路29において入力クロックCLK1と出力クロックCLK2の位相が比較される(処理SP11)。
次に、クロック信号生成回路61では、入力クロックCLK1の位相に対して出力クロックCLK2の位相が遅れているか否かが判定される(処理SP12)。もっとも、この判定処理に相当する動作は、位相関係判定部63に対する判定出力Q1の供給動作として実行される。
この判定処理において肯定結果が得られた場合(出力クロックCLK2の位相が遅れている場合)、クロック信号生成回路61は、出力クロックCLK2の位相を180°反転して出力する(処理SP13)。具体的には、位相関係判定部63から「Hレベル」の位相変換制御信号Pcontが出力され、位相反転/非反転部25でクロック位相が180°反転される。
一方、判定処理S12において否定結果が得られた場合(出力クロックCLK2の位相が進んでいるか入力クロックCLK1と同期している場合)、クロック信号生成回路61は、出力クロックCLK2の現在の位相関係が保持される。具体的には、位相関係判定部63から「Lレベル」の位相変換制御信号Pcontが出力され、位相反転/非反転部25では入力されたクロックがそのまま出力される。
この後、クロック信号生成回路61は、入力クロックCLK1と出力クロックCLK2の位相差に応じて電圧制御型遅延線23の遅延量を調整する(処理SP14)。
結果的に、電圧制御型遅延線23に求められる位相調整能力は、入力クロックCLK1に対して180°の範囲に限定される。
このことは、電圧制御型遅延線23を構成する遅延素子(インバータ回路、負荷容量、トランジスタ対)の段数が従来型(360°調整型)の半分で済むことを意味する。そして、この遅延素子数の半減は、クロック信号生成回路61の回路面積を大幅に削減できる効果を実現する。
また、遅延素子数の半減は、クロック信号生成回路61で消費される電力の削減にも効果を発揮する。
また、遅延量の調整範囲が狭いということは、入力クロックCLK1に位相同期した出力クロックCLK2が出力されるまでの時間を大幅に短縮できることを意味する。すなわち、位相ロックまでの引き込み時間の短いクロック信号生成回路を実現できることになる。
(C)形態例3
(C−1)ディスプレイパネルの構成
図16に、この形態例で説明するディスプレイパネル71の平面構成例を示す。なお、図16には図1との対応部分に同一符号を付して表している。
図16に示すように、ディスプレイパネル71の基本構成は、形態例1のディスプレイパネル1と同じである。違いは、クロック信号生成回路81の遅延線路をディジタル型の遅延線路とする点である。
(C−2)クロック信号生成回路の構成(遅延量ディジタル制御型)
図17に、クロック信号生成回路81の回路構成を示す。なお、図17には図2との対応部分に同一符号を付して示す。
このクロック信号生成回路81は、入力バッファ回路21、ディジタル遅延線83、位相反転/非反転部25、出力バッファ回路27、位相比較回路29、シフトクロック発生部85、リング型シフトレジスタ87、位相関係判定部33で構成される。
図17に示すクロック信号生成回路81の場合も、位相反転/非反転部25と位相関係判定部33を用いて、位相の調整範囲の半減化を実現する点は形態例1と共通する。形態例1との違いは、遅延線としてディジタル遅延線83を用いる点と、その調整系回路としてシフトクロック発生部85及びリング型シフトレジスタ87を用いる点である。
以下、この形態例に新規の構成部分についてのみ説明する。
ディジタル遅延線83は、負荷容量付きのCMOSインバータ回路の直列接続回路で構成される。
図18に、ディジタル遅延線83の構成例を示す。図18に示す回路構成は、基本的に図3に示す回路構成と同じである。
ただし、形態例1ではCMOSインバータ回路の出力段に接続されるトランジスタ対のバイアス電圧Vbiasをアナログ駆動したのに対し、この形態例ではスイッチとして駆動する。そして、各インバータ回路の出力段に接続されたスイッチを開閉制御することにより、伝搬路と負荷容量との接続/非接続を切り替え制御し、遅延量を1段単位で制御できる構成を採用する。
なお、各スイッチの開閉は、後述するリング型シフトレジスタ87が実行する。この形態例の場合、伝送路に接続される負荷容量の数は、0(ゼロ)個から16個の範囲で増減制御されることになる。
因みに、全てのスイッチが開制御される場合(全てのスイッチがオフ制御された場合)が、最も遅延時間が短い状態である。
そして、伝送路に接続される負荷容量の数が1つ増加すると、ディジタル遅延線83上での遅延量は単位遅延量ずつ増加する仕組みになっている。従って、全てのスイッチが閉制御された場合(全てのスイッチがオン制御された場合)が、最も遅延時間が長い状態になる。
シフトクロック発生部85は、位相比較回路29の判定出力Q1及びQ2に基づいてリング型シフトレジスタ87に対するシフトクロックSCLKの供給と停止を制御する回路である。このシフトクロック発生部85の機能は、遅延量制御部に対応する。
シフトクロック発生部85は、判定出力Q1及びQ2の一方が「Hレベル」で他方が「Lレベル」の期間中、シフトクロックSCLKをリング型シフトレジスタ87に供給し、判定出力Q1及びQ2の両方が「Lレベル」の期間、シフトクロックSCLKのリング型シフトレジスタ87への供給を停止する回路である。
図19に、シフトクロック発生部85の回路例を示す。図19の場合、シフトクロック発生部85は、チャージポンプ91、バッファ93、ダイオード接続されたトランジスタ95、リセットトランジスタ97、ラッチ99、バッファ101、論理積ゲート103、バッファ105で構成される。
チャージポンプ91は、インバータ911と、CMOSスイッチ(913、915)と、保持容量917で構成される。
このチャージポンプ91は、入力クロックCLK1の位相が出力クロックCLK2の位相よりも早い場合に「Hレベル」を出力し、その反対に入力クロックCLK1の位相が出力クロックCLK2の位相よりも遅い場合に「Lレベル」を出力する。
また、チャージポンプ91は、入力クロックCLK1の位相と出力クロックCLK2の位相が同じになったとき、保持容量917に保持されている直前のレベル値を出力する。
バッファ93は、複数段のインバータ回路が直列に接続された回路である。
リセットトランジスタ97は、ラッチ99の入力レベルを強制的に「Lレベル」にリセットするための薄膜トランジスタである。
ラッチ99は、2つのインバータ回路をリング状に接続した回路段である。バッファ101は、偶数段のインバータ回路が直列に接続された回路である。論理積ゲート103は、前述した論理ゲート(91、93、95、97、99、101)と入力クロックCLK1との論理積を出力するゲート回路である。
従って、論理積ゲート93は、論理ゲート(91、93、95、97、99、101)の出力が「Hレベル」の間だけ、入力クロックCLK1をシフトクロックSCLKとしてバッファ95に出力する。因みに、論理積ゲート93は、論理ゲート(91、93、95、97、99、101)の出力が「Lレベル」のとき、シフトクロックSCLKの出力を停止する。なお、バッファ105は、複数段のインバータ回路が直列に接続された回路である。
リング型シフトレジスタ87は、ディジタル遅延線83と同じ段数のDフリップフロップをリング状に接続したシフトレジスタ回路である。このリング型シフトレジスタ87は、遅延量の設定部として機能する。
図20に、リング型シフトレジスタ87の回路例を示す。図20の場合、リング型シフトレジスタ87は、前段のQ出力を次段のD入力とする16段のDフリップフロップ回路と、最終段のQ出力を論理反転して初段のD入力に帰還するインバータ回路111とで構成される。
なお、Dフリップフロップ回路はリセット端子を備え、リセット信号の入力により全てのQ出力が「Lレベル」の状態に変更される。また、Dフリップフロップ回路はシフトクロック端子を備え、シフトクロックSCLKの供給によりD入力をラッチし、Q出力として次段に出力する動作を実行する。
この形態例の場合、リセット状態から入力されるシフトクロックSCLKの立ち上がりエッジの数だけ、Q出力が「Hレベル」に立ち上がるように動作する。勿論、Q出力とその反転出力(反転Q出力)の論理レベルの関係は互いに逆になる。
また、各フリップフロップ回路段のQ出力と反転Q出力は、ディジタル遅延線83を構成する各段に対応するCMOSスイッチの開閉動作を実行する。ここで、Q出力はnチャネル型の薄膜トランジスタのゲート電極に接続され、反転Q出力はpチャネル型の薄膜トランジスタのゲート電極に接続される。従って、CMOSスイッチを構成する2つの薄膜トランジスタの開動作と閉動作はいずれも同時に実行される。
(C−3)クロック信号生成回路の動作及び効果
ここでは、シフトクロック発生部85の動作を中心に、クロック信号生成回路の動作を説明する。
(a)リセット時
まず、電源投入時に実行されるリセット動作を説明する。図21(A)は、リセット動作時のシフトクロック発生部85の動作状態を説明する図である。
このとき、シフトクロック発生部85を構成するラッチ99の前段電位は強制的に「Lレベル」に設定される。
従って、シフトクロック発生部85を構成する論理積ゲート103には、「Hレベル」の論理ゲート出力が入力される。
このため、シフトクロック発生部85からリング型シフトレジスタ87には、シフトクロックSCLKが供給される(図22(B))。ただし、リセット信号(図22(A))が「Hレベル」であるので、リング型シフトレジスタ85を構成する各Dフリップフロップはリセットされる。
すなわち、シフトクロックSCLKが入力されても、各Dフリップフロップ段のQ出力(図22(C1)〜図22(C16))は「Lレベル」となる。
このため、リセット期間中のディジタル遅延線83の遅延量は最小値のままとなる。ディジタル遅延線83の全てのCMOSスイッチが開制御されるからである。
(b)位相ロックまで
次に、リセット動作の終了から入力クロックCLK1と出力クロックCLK2の位相ロックまでの動作を説明する。
図21(B)に、リセット動作の終了時点の動作状態を示す。このとき、入力クロックCLK1と出力クロックCLK2は未だ同期していない。従って、チャージポンプ91の出力は「Lレベル」となる。
勿論、シフトクロック発生部85を構成するラッチ99の入力電位は「Lレベル」であり、その状態が保持される。
従って、シフトクロック発生部85を構成する論理積ゲート103には、「Hレベル」の論理ゲート出力が入力される。
このため、この期間も引き続き、シフトクロック発生部85からリング型シフトレジスタ87にシフトクロックSCLKが供給される(図22(B))。
ところが、今回は、リセット信号(図22(A))が「Lレベル」である。従って、シフトクロックSCLKのエッジがDフリップフロップに入力されるたびに、先頭段から順番にQ出力が「Hレベル」に立ち上がる。
図22(C1)〜図22(C15)は、シフトクロックSCLKのエッジが15個入力された場合の波形を示している。すなわち、先頭から15段までのDフリップフロップから「Hレベル」のQ出力が出力され、16段目のDフリップフロップのみ「Lレベル」のQ出力が出力される。
(c)位相ロック以降
最後に、位相ロック以降の動作を説明する。図21(C)は、位相ロック時のシフトクロック発生部85の動作状態を説明する図である。
このとき、入力クロックCLK1と出力クロックCLK2は同期しているので、チャージポンプ91の出力は初めて「Hレベル」に変化する。
結果的に、ラッチ99の入力電位は「Hレベル」にセットされ、その状態が保持される。この電位変化により、シフトクロック発生部85を構成する論理積ゲート103に入力される論理ゲート出力は、「Hレベル」から「Lレベル」に切り替わり、以後その状態が維持される。
この電位変化以降は、図22(B)に示すように、シフトクロックSCLKのリング型レジスタ87への供給が停止される。
勿論、シフトクロックSCLKの供給が停止されると、リング型シフトレジスタ87における「Hレベル」のシフト動作は停止する。図22の例であれば、先頭から15段目までのQ出力が「Hレベル」に切り替わった状態が維持される。
一方、ディジタル遅延線83を構成するCMOSインバータ回路に接続される負荷容量の接続段数は15段となり、遅延時間の最小値より単位遅延時間の15個分だけ遅延時間が長く調整されたクロックが出力バッファ回路27に出力される。
勿論、この位相制御期間中に、出力クロックCLK2の位相の進みが検出された場合には、出力クロックCLK2の位相が180°反転される点は形態例1と同様である。
この形態例のように、前述した位相の反転機能は、ディジタル遅延線を有するクロック信号生成回路にも適用することができる。なお、いうまでもなく、形態例2の回路構成との組み合わせも考えられる。
(C−4)他の回路構成
なお、形態例3で説明したディジタル型のクロック信号生成回路には、他の回路構成も考えられる。以下では、ディジタル遅延線とその駆動回路例の幾つかを例示する。
(a)例1
図23に、他の形態例に係るクロック信号生成回路121の回路構成を示す。なお、図23には図2との対応部分に同一符号を付して示す。
このクロック信号生成回路121は、入力バッファ回路21、ディジタル遅延線123、位相反転/非反転部25、出力バッファ回路27、位相比較回路29、クロック発生部125、カウンタ127、デコーダ129、位相関係判定部33で構成される。
図23に示すクロック信号生成回路121のうち新規な構成部分は、ディジタル遅延線123と、クロック発生部125と、カウンタ127と、デコーダ129の4つである。以下、この形態例に新規の構成部分についてのみ説明する。
ディジタル遅延線123は、負荷容量付きのCMOSインバータ回路の直列接続回路で構成される。
図24に、ディジタル遅延線123の構成例を示す。ディジタル遅延線123は、図18に示す構造とは異なり、CMOSインバータ回路の2段直列接続を一単位とする16個のバッファ回路段の直列接続回路で構成される。
なお、各バッファ回路段(最終段を除く)の出力線路は2つに分岐され、一方は次段のバッファ回路段に接続され、他方はCMOSスイッチ経由で出力端子に接続される。この回路構成の場合、遅延量の制御は、16個のCMOSスイッチのうち閉制御される唯一つのCMOSスイッチの位置の制御により実現される。
クロック発生部125は、カウンタ127の動作クロックを発生する回路である。なお、その回路構成は、図19で説明したシフトクロック発生部85と全く同じ構成の回路を用いれば良い。
カウンタ127は、入力クロックCLK1と出力クロックCLK2との間に位相差に相当する期間の間発生されたクロックを計数する回路である。図25に、カウンタ127の回路例を示す。なお、図25は、ディジタル遅延線123を構成する遅延素子の段数が16の場合の回路例である。このため、ディジタル出力はD0〜D3の4ビットで与えられる。
また、デコーダ129は、カウント値に対応するCMOSスイッチにのみ閉制御信号を出力する回路である。図26に、デコーダ129の回路例を示す。
この回路構成により、カウンタ127及びデコーダ129は以下のように動作する。
例えばリセット信号RSTの入力時、カウンタ127のディジタル出力D0〜D3は全て「Lレベル」となる。このとき、デコーダ129の制御信号DP2〜DP16は「Lレベル」、制御信号DP1だけが「Hレベル」となる。
かくして、ディジタル遅延線123の初段に位置するCMOSスイッチだけが閉制御され、遅延量が最小値にリセットされる。かくして、この1段分の遅延量だけ遅延されたクロック信号が位相反転/非反転部25に出力されることになる。
勿論、クロック発生部125で発生されるクロック数が2個、3個…と増加すると、制御信号DP1〜DP16のうち唯一の「Hレベル」の位置が1段ずつ後段にシフトする。この動作により、遅延量のディジタル制御が実現される。
(b)例2
図27に、他の形態例に係るクロック信号生成回路131の回路構成を示す。なお、図27には図17との対応部分に同一符号を付して示す。すなわち、ディジタル遅延線の遅延量をリング型シフトレジスタで制御する場合について説明する。
ただし、ここでは図17とは別構成のディジタル遅延線133とリング型シフトレジスタ135を使用する。
図28に、ディジタル遅延線133の回路例を示す。図28に示すディジタル遅延線131は、2つのCMOSインバータ回路の直列接続を一単位とするバッファ回路を16段直列に接続した回路で構成される。
なお、各バッファ回路(最終段を除く)の出力線路は2つに分岐され、一方は次段のバッファ回路に他方は出力端子へと接続される。遅延量の制御は、2つの分岐線のうち出力端子と接続される分岐線上に配置される計16個のCMOSスイッチの開閉制御により実現される。
因みに、ディジタル遅延線133が正常に動作するためには、16個あるCMOSスイッチのうち閉制御されるのは常に1つである必要がある。このため、この形態例におけるリング型シフトレジスタ135には、16段のDフリップフロップ段の各段から出力されるQ出力のうちただ一段についてだけ「Hレベル」の制御信号DPが出力されるように動作するデコーダが内蔵される。
この形態例の場合、入力クロックCLK1の遅延量(すなわち、入力クロックCLK1が通過するバッファ回路の段数)は1個から16個の範囲で設定される。従って、先頭段に位置するCMOSスイッチが閉制御される場合が、最も遅延時間が短い状態である。
そして、閉制御されるCMOSスイッチの位置が一段ずつ後ろにずれる度に、ディジタル遅延線133上での遅延量は単位遅延量ずつ増加する仕組みになっている。従って、全ての最後尾(16段目)のCMOSスイッチが閉制御された場合、遅延時間は最大値になる。
次に、リング型シフトレジスタ135の構成を説明する。リング型シフトレジスタ135は、ディジタル遅延線133と同じ段数のDフリップフロップをリング状に接続したシフトレジスタ回路である。
図29に、リング型シフトレジスタ135の回路例を示す。図29の場合、リング型シフトレジスタ135は、前段のQ出力を次段のD入力とする16段のDフリップフロップ回路141と、最終段のQ出力を論理反転して初段のD入力に帰還するインバータ回路143と、デコーダ151とで構成される。
なお、Dフリップフロップ回路141はリセット端子を備え、リセット信号の入力により全てのQ出力が「Lレベル」の状態に変更される。また、Dフリップフロップ回路141はシフトクロック端子を備え、シフトクロックSCLKの供給によりD入力をラッチし、Q出力として次段に出力する動作を実行する。
このシフトレジスタ段の構成は図20と同じである。従って、リセット状態から入力されるシフトクロックSCLKの立ち上がりエッジの数だけ、Q出力が「Hレベル」に立ち上がるように動作する。
ただし、これらのQ出力をそのままディジタル遅延線133に与えたのでは、ディジタル遅延線133を正しく動作させることができない。
そこで、デコーダ151が必要となる。デコーダ151は、基本的に「Hレベル」のQ出力が現れるDフリップフロップの境界位置を検出する動作を実行する。この位置が、位相同期に必要な遅延時間を反映しているためである。
そこで、デコーダ151として、2段目のDフリップフロップから16段目のDフリップフロップまでの範囲で、各Dフリップフロップの入力レベルと出力レベルの一致/不一致を検出する15個の排他的論理和回路153を配置する。
この排他的論理和回路153を用いれば、自段のQ出力が「Hレベル」で次段のQ出力が「Lレベル」となるDフリップフロップの位置(レベル変化の境界位置)を検出することができる。
なお、レベル変化の境界位置では、排他的論理和回路153の出力に「Hレベル」のパルス信号(遅延量設定信号DP)が2発現れる。このため、論理積ゲート155において、自段ののQ出力と排他的論理和回路153の論理積を求め、「Hレベル」のパルス信号を1発だけ抽出する。
これら15個の論理積ゲート155の出力パルスは、制御信号DPとして、それぞれディジタル遅延線133のうち対応位置のCMOSスイッチ(具体的にはゲート電極)に供給される。
なお、制御信号DPは正論理である。従って、nチャネル型の薄膜トランジスタのゲート電極には制御信号DPが直接与えられ、pチャネル型の薄膜トランジスタのゲート電極には制御信号DPをインバータ回路で論理反転した信号が与えられる。
ただし、初段に位置する論理積ゲート155の出力パルスに関してだけは、リセット信号と共に論理和ゲート157に入力され、その論理和出力が初段のCMOSスイッチに対応した制御信号DP1として供給される。これにより、リセット信号の入力時には、初段のCMOSスイッチを強制的に閉制御することができる。
以下では、図30を用いて、クロック信号生成回路131で実行される動作を説明する。なお、シフトクロック発生部85の動作は図17に示したクロック信号生成回路81の場合と同じであるので省略する。
(i)リセット時
まず、電源投入時に実行されるリセット動作を説明する。
このとき、リング型シフトレジスタ135には、「Hレベル」のリセット信号(図30(A))と共にシフトクロックSCLK((図30(B))が供給される。
このとき、論理和ゲート157を通過したリセット信号により初段のCMOSスイッチだけが閉制御された状態に制御される。これにより、ディジタル遅延線133の遅延量は最小値に制御される。
(ii)位相ロックまで
次に、リセット動作の終了から入力クロックCLK1と出力クロックCLK2の位相ロックまでの動作を説明する。
まず、リセット動作終了後の最初のシフトクロックSCLKの入力により、初段のDフリップフロップのQ出力だけが「Hレベル」に変化する。
このとき、2段目のDフリップフロップのQ出力は「Lレベル」であるので、初段の論理積ゲート155の出力段にのみ「Hレベル」の制御信号DPが現れる。これにより、やはり初段のCMOSスイッチだけが閉制御される。
続いて、リセット動作終了後の2発目のシフトクロックSCLKが入力されると、初段のDフリップフロップ141と2段目のDフリップフロップ141のQ出力が「Hレベル」の状態になる。従って、「Hレベル」のQ出力と「Lレベル」のQ出力の境界位置は、2段目のDフリップフロップ141と3段目のDフリップフロップ141との間になる。
従って、今度は2段目に位置する論理積ゲート155の出力段にのみ「Hレベル」の制御信号DPが現れる。これにより、2段目のCMOSスイッチだけが閉制御される。以後順番に、シフトクロックSCLKが入力されるたび、閉制御されるCMOSスイッチの位置が3段目、4段目と順番にシフトする(図30(C1)〜(C15))。
(iii) 位相ロック以降
最後に、位相ロック以降の動作を説明する。図30では、リセット終了後の15個目のシフトクロックSCLKがリング型シフトレジスタ135に入力された時点で、位相ロックが検出された場合を表している。
この場合、「Hレベル」のQ出力と「Lレベル」のQ出力の境界位置は、15段目のDフリップフロップ141と16段目のDフリップフロップ141との間の状態に固定される。この結果、15段目のCMOSスイッチを通じて15段のバッファ回路で遅延されたクロックが出力バッファ回路25に出力される。
この動作により、遅延量のディジタル制御が実現される。
(D)形態例4
(D−1)ディスプレイパネルの構成
図31に、この形態例で説明するディスプレイパネル161の平面構成例を示す。なお、図31には図1との対応部分に同一符号を付して表している。
図31に示すように、ディスプレイパネル161の基本構成は、形態例1のディスプレイパネル1と同じである。違いは、クロック信号生成回路171に階層型の遅延制御機能を搭載する点である。すなわち、粗調整機能と微調整機能とを組み合わせた遅延量の調整機能を搭載する点である。
(D−2)クロック信号生成回路の構成(遅延量の階層制御型)
図32に、この形態例で使用するクロック信号生成回路171の回路構成を示す。なお、図32は、形態例1(図2)と形態例3(図17)との対応部分に同一符号を付して表している。
図32に示すように、この形態例に係るクロック信号生成回路171は、遅延線を電圧制御型遅延線23とディジタル遅延線83の2段構成とし、それぞれの遅延量設定部としてチャージポンプ31とリング型シフトレジスタ87を使用する構成を採用する。
この形態例の場合、電圧制御型遅延線23とチャージポンプ31が遅延量の微調整機能に対応し、ディジタル遅延線83とリング型シフトレジスタ87が遅延量の粗調整機能に対応する。
なお、リング型シフトレジスタ87のシフト動作を規定するシフトクロックSCLKの発生に使用するクロックには、入力クロックCLK1を分周したクロックを使用する。このための回路が分周回路173である。
分周回路173の分周周期は任意であるが、分周周期が大きいほどリング型シフトレジスタ87の動作周波数を低下させることができる。その分、リング型シフトレジスタ31及び103の動作マージンを確保することができる。結果的に、歩留まりへの影響も小さくすることができる。
(D−3)クロック信号生成回路の動作及び効果
この形態例に係るクロック信号生成回路171では、リセット動作が終了した時点で位相の関係が検出され、その後の動作期間で微調整用のディジタル遅延線23と粗調整用のディジタル遅延線83の両方の遅延量が、位相比較回路29で検出された位相量に応じて設定される。
そして、入力クロックCLK1の位相に対して出力クロックCLK2の位相が進んでいる場合には、位相関係判定部33の制御により位相反転/非反転部25において出力クロックCLK2の180°位相反転動作が実行される。
やがて、位相ロックが検出されると、チャージポンプ31とリング型シフトレジスタ87の両方で遅延量の設定動作が停止され、その時点の遅延量が保存される。
なお、位相ロック後に位相差が生じた場合には、チャージポンプ31が単独で位相の微調整動作を再開する。
他方、粗調整用のリング型シフトレジスタ87は動作しない。実際、位相ロック後の位相ズレはわずかであり、入力クロックCLK1の分周クロックであるシフトクロックSCLKが発生される前に位相差が解消されるためである。
このように遅延量の制御を階層的に実行することにより、位相ロックの早さと微調整とのバランスがとれたクロック信号生成回路を実現できる。勿論、この形態例の場合にも位相の調整範囲を180°に制限できるので回路面積の縮小化と低消費電力化を実現できる。
(D−4)他の回路構成
なお、前述の説明では、粗調整用の遅延線を電源制御型遅延線23で構成し、微調整用の遅延線をディジタル遅延線83で構成する場合について説明した。
しかし、図33に示すクロック信号生成回路181に示すように、粗調整用と微調整用の両方の遅延線を遅延線をディジタル遅延線83で構成しても良い。
この場合、微調整用のシフトクロックSCLK1は、入力クロックCLK1の分周クロックとして生成し、粗調整用のシフトクロックSCLK2は、先の分周クロックを更に分周したクロックとして生成すれば良い。
(E)形態例5
(E−1)ディスプレイパネルの構成
図34に、この形態例で説明するディスプレイパネル191の平面構成例を示す。なお、図34には図1との対応部分に同一符号を付して表している。
図34に示すように、ディスプレイパネル191の基本構成は、クロック信号生成回路201を除き、形態例1のディスプレイパネル1と同じである。
この形態例に係るクロック信号生成回路201には、擬似ロック状態の解除機能を追加的に搭載する。ガラス基板の表面に形成される薄膜トランジスタには、シリコンウェハ上に製造されるトランジスタと比較して特性ばらつきが大きい特性があるためである。
このため、図35に示すように、入力クロックCLK1と出力クロックCLK2の位相差が180°ずれた状態が位相ロックと誤判定されることがある。
そこで、この形態例に係るクロック信号生成回路201には、擬似ロック状態を検出してその状態を脱出する機能を搭載する。
(E−2)クロック信号生成回路の構成(擬似ロック解除機能型)
図36に、この形態例で使用するクロック信号生成回路201の回路構成を示す。なお、図36には図2との対応部分に同一符号を付して示す。
図36に示すクロック信号生成回路201に新規な構成部分は、擬似ロック検出部203である。この擬似ロック検出部203は、入力クロックCLK1と出力クロックCLK2の擬似ロック状態を検出する回路である。なお、擬似ロック検出部203が、特許請求の範囲の「擬似ロック解除部」に対応する。
なお、この形態例の場合、位相判定/非反転部25を位相関係判定部33と擬似ロック検出部203とで共用するための論理和ゲート205も搭載する。すなわち、位相変換制御信号Pcontと擬似ロック検出信号WNGとの論理和信号を発生するゲート回路を配置する。
図37に、擬似ロック検出部203の回路構成を示す。図37(A)は、ゲート回路と論理回路205とを組み合わせる場合の回路構成であり、図37(B)は、ゲート回路の組み合わせだけで構成される回路構成である。
図38に、擬似ロック検出部203の入出力関係を示す。図38に黒枠で囲んで示すように、擬似ロック検出部203は、判定出力Q1及びQ2が共に「Lレベル」であって、かつ、入力クロックCLK1と出力クロックCLK2の信号レベルが異なるとき、入力クロックCLK1と出力クロックCLK2が擬似ロック状態にあると判定する。
因みに、判定出力Q1及びQ2が共に「Lレベル」であることは、図37の否定論理和ゲートにて検出される。また、入力クロックCLK1と出力クロックCLK2の信号レベルが異なることは、図37の排他的論理和ゲートにて検出される。なお、論理回路205は、論理積ゲートと同じ論理演算を実現する。
この擬似ロック検出部203は、擬似ロック状態の検出時、擬似ロック検出信号WNGを「Hレベル」に変換する。なお、擬似ロック状態が検出されない場合、擬似ロック検出部203は、「Lレベル」の擬似ロック検出信号WNGを出力する。
(E−3)クロック信号生成回路の動作及び効果
この形態例に係るクロック信号生成回路201の場合には、位相比較回路29の判定出力Q1及びQ2が共に「Lレベル」となり、位相ロック状態と判定された場合でも、擬似ロック検出部203によってそのロック状態が正規のものか偽物のものかが判定される。
そして、偽物(擬似ロック)であると判定された場合には、位相判定/非反転部25によって電圧制御型遅延線23の出力クロックの位相を反転することができる。
擬似ロック状態と正規のロック状態は180°の位相差があるので、この反転動作により出力クロックCLK2は正しいロック位相に変更することができる。
勿論、擬似ロック状態が検出される前に、出力クロックCLK2の位相が入力クロックCLK1の位相より進んでいることが検出された場合には、位相判定/非反転部25によって電圧制御型遅延線23の出力クロックの位相が反転される。
以上のように、この回路構成のクロック信号生成回路201を用いれば、出力クロックCLK2の位相が擬似ロック状態に誤って引き込まれた場合でも、この状態から確実に抜け出して正規のロック状態に引き込むことができる。
(F)形態例6
(F−1)ディスプレイパネルの構成
図39に、この形態例で説明するディスプレイパネル211の平面構成例を示す。なお、図39には図1との対応部分に同一符号を付して表している。
図39に示すように、ディスプレイパネル211の基本構成は、クロック信号生成回路221を除き、形態例1のディスプレイパネル1と同じである。
この形態例に係るクロック信号生成回路221には、位相関係の判定期間とその判定結果に基づく位相調整期間の分離機能を搭載する。位相調整動作の実行中に位相関係を判定する場合、判定動作中も位相関係が変化するため正確な位相判定ができないためである。
そこで、この形態例では、遅延量の設定動作が停止している期間中(リセット期間中)に、入力クロックCLK1と出力クロックCLK2の位相関係を判定し、リセット期間の終了後に判定結果に基づいて位相の反転/非反転動作を実行するクロック信号生成回路について説明する。
図40に、動作内容を示す。図40(A)は、リセット信号の供給期間を示す。リセット信号は、電源投入後の一定期間出力される。リセット信号により各回路の状態は初期状態にリセットされる。
図40(B)は、クロック信号生成回路全体の動作タイミングを示す。図40(C)は、位相反転/非反転部25の動作タイミングを示す。なお、位相の判定期間中は、入力位相がそのまま出力される動作状態に固定される。
(F−2)クロック信号生成回路の構成(判定期間分離型)
図41に、この形態例で使用するクロック信号生成回路221の回路構成を示す。なお、図41には図2との対応部分に同一符号を付して示す。
図41に示すクロック信号生成回路221に新規な構成部分は、動作モード切替回路223である。この動作モード切替回路223は、リセット信号の入力に応じて位相反転/非反転部25に供給される制御信号を切り換える動作を実行する。
図42に、動作モード切替回路223の回路構成を示す。図42に示す動作モード切替回路223は、位相反転/非反転部25が図4に示す回路構成を有する場合を前提とする回路例である。
動作モード切替回路223のうち位相変換制御信号Pcontの伝送経路上には、ラッチを構成するインバータ回路も含めて4個のインバータ回路を直列に配置する。すなわち、入力レベルがそのまま出力レベルになる。
ただし、この位相変換制御信号Pcontの伝送経路上には、リセット信号の入力時に開動作して新たなラッチ動作及び出力動作を禁止するスイッチが配置される。
また、動作モード切替回路223の出力段には、リセット信号の入力時に閉動作して出力段を強制的に「Lレベル」に制御するスイッチ(薄膜トランジスタ)が接続されている。
(F−3)クロック信号生成回路の動作及び効果
図43に、リセット信号の信号レベルによって回路内の接続がどのように変化するかを示す。図43(A)はリセット時の接続状態を示す。
図に示すように、リセット時には、動作モード切替回路223の出力端から固定的に「Lレベル」の信号が位相反転/非反転部25に出力される。位相反転/非反転部25は図4に示す構造を有しているので、位相反転/非反転部25はバッファとして動作する。
一方、通常動作時には、位相関係判定部33の判定結果に応じた信号レベルが位相反転/非反転部25に出力される。
これにより、判定期間と判定結果に基づく位相制御の実行期間とが分離され、正確な判定動作と正確な位相制御とが実現される。
(F−4)他の回路構成
なお、前述の説明では、位相関係判定部33の判定期間と判定結果に基づく位相制御期間とを分離する場合について説明した。
しかし、図44に示すクロック信号生成回路231のように、前述した擬似ロック検出機能についてもその判定期間と判定結果に基づく位相制御期間とを分離するのにも用いることができる。
(G)他の構成例
(G−1)絶縁基板
前述の形態例では、クロック信号生成回路を構成する能動素子は、ポリシリコン(高温・低温を問わず)、アモルファスシリコン、有機材料等の薄膜形成技術や印刷技術を用いて絶縁基板であるガラス基板3の表面に直接形成される場合について説明した。
しかし、クロック信号生成回路が形成される絶縁基板は、ガラス基板3に実装されるプラスチックその他の絶縁基板でも良い。
(G−2)ディスプレイパネルへの応用例
前述の形態例で説明したクロック信号生成回路は、液晶パネルだけでなく、有機ELパネル、プラズマディスプレイ、フィールドエミッションディスプレイその他の自発光型ディスプレイパネルに搭載する場合にも適用できる。
(G−3)電子機器への応用例
(a)システム例
前述したクロック信号生成回路は、システムディスプレイ以外の電子機器にも搭載することができる。以下、電子機器の一例を示す。
図45に、電子機器のうちディスプレイパネルを搭載するシステム構成例を示す。この電子機器241は、ディスプレイパネル243と、システム制御部245と、クロック信号生成回路247で構成される。ここで、クロック信号生成回路247は、ディスプレイパネル243の基板上に形成されていても良いし、別の基板上に形成されていても良い。
システム制御部245は、システム全体の動作を制御する処理ユニットであり、例えばCPUで構成される。この他、電子機器の用途に応じたインターフェースで構成される。
図46に、電子機器のうち撮像デバイス(イメージャ)を搭載するシステム構成例を示す。この電子機器251は、撮像デバイス253と、システム制御部255と、クロック信号生成回路257で構成される。
ここで、クロック信号生成回路257は、撮像デバイスの動作クロックを生成する回路である。形態例の場合と同様、クロック信号生成回路257は、撮像デバイス253の基板上に形成されていても良いし、別の基板上に形成されていても良い。
システム制御部255は、システム全体の動作を制御する処理ユニットであり、例えばCPUで構成される。この他、電子機器の用途に応じたインターフェースで構成される。なお、システム制御部255を搭載しないセンシングデバイス単体としての構成もあり得る。
(b)電子機器の外観例
以下では、前述したクロック信号生成回路を内蔵する電子機器の外観例を例示する。なお、クロック信号生成回路は、筐体内のいずれかの部分に内蔵されている。
図47は、テレビジョン受像機261の外観例である。テレビジョン受像機261は、筐体としてのフロントパネル263の正面にディスプレイパネル265を配置した構造を有している。
図48に、デジタルカメラ271の外観例を示す。なお、図48(A)はデジタルカメラの正面側(被写体側)外観例であり、図48(B)はデジタルカメラの背面側(撮影者側)外観例である。
デジタルカメラ271は、保護カバー273、撮像レンズ部275、ディスプレイパネル277、コントロールスイッチ279、シャッターボタン281その他を筐体に配置した構造を有している。
図49に、ビデオカメラ291の外観例を示す。ビデオカメラ291は、本体293の前方に被写体を撮像する撮像レンズ295を配置し、本体293の背面に撮影スタート/ストップスイッチ297を配置し、本体293の側面にディスプレイパネル299を配置した構造を有している。
図50に、携帯電話機の外観例を示す。図50に示す携帯電話機301は折りたたみ式であり、図50(A)が筐体を開いた状態の外観例であり、図50(B)が筐体を折りたたんだ状態の外観例である。
携帯電話機301は、上側筐体303、下側筐体305、連結部(この例ではヒンジ部)307、主ディスプレイパネル309、補助ディスプレイパネル311、ピクチャーライト313、撮像レンズ315を筐体表面に配置した構造を有している。
図51に、コンピュータの外観例を示す。コンピュータ321は、下型筐体323、上側筐体325、キーボード327及びディスプレイパネル329で構成される。
これらの他、クロック信号生成回路は、オーディオ再生装置、ゲーム機、電子ブック、電子辞書その他の電子機器にも搭載できる。
(G−4)位相比較回路
前述の形態例の説明では、位相比較回路27が図5に示す回路構成を有する場合について説明した。
しかし、遅延線路にディジタル型の遅延線路を用いる形態例の場合には、位相比較回路27に図52に示す回路構成を採用することもできる。すなわち、出力クロックCLK2をクロックとして動作するDフリップフロップ271としても構成することができる。この場合、入力クロックCLK1をD入力端子に接続すれば良い。
この回路構成の場合、位相比較回路27は、図53で示す関係で動作する。すなわち、ロック状態か出力クロックCLK2の位相が入力クロックCLK1の位相より遅いとき、Q出力は「Hレベル」となり、出力クロックCLK2の位相が入力クロックCLK1の位相より早いとき、Q出力は「Lレベル」となる。
このQ出力は、シフトクロック発生部85を構成するチャージポンプ91(図19)の出力と同じである。従って、図52に示す回路構成の位相比較回路27を用いる場合、シフトクロック発生部85の回路構成は図54に示す構成で良い。すなわち、図19で説明したシフトクロック発生部85の回路構成からチャージポンプ91を除いた回路構成で良い。
参考までに、この回路構成を採用する場合におけるシフトクロック発生部85の動作を図55に示す。図55に示す動作内容は、形態例1で説明した図21の動作内容と全く同じである。
(G−5)その他
前述した形態例には、発明の趣旨の範囲内で様々な変形例が考えられる。例えば本明細書の記載に基づいて創作される又は組み合わせられる各種の変形例及び応用例も考えられる。
形態例1に係るディスプレイパネルの平面構成例を示す図である。 形態例1に係るクロック信号生成回路の構成例を示す図である。 電圧制御型遅延線の構成例を示す図である。 位相反転/非反転部の構成例を示す図である。 位相比較回路の構成例を示す図である。 判定出力と移動状態との関係を示す図である。 チャージポンプの構成例を示す図である。 形態例1に係る位相関係判定部の構成例を示す図である。 形態例1に係る位相の反転動作を説明する図である。 形態例1に係るクロック信号生成回路の動作手順を示す図である。 形態例2に係るディスプレイパネルの平面構成例を示す図である。 形態例2に係るクロック信号生成回路の構成例を示す図である。 形態例2に係る位相関係判定部の構成例を示す図である。 形態例2に係る位相の反転動作を説明する図である。 形態例1に係るクロック信号生成回路の動作手順を示す図である。 形態例3に係るディスプレイパネルの平面構成例を示す図である。 形態例3に係るクロック信号生成回路の構成例を示す図である。 ディジタル遅延線の構成例を示す図である。 シフトクロック発生部の構成例を示す図である。 リング型シフトレジスタとディジタル遅延線との接続関係を示す図である。 シフトクロック発生部の動作状態を説明する図である。 リング型シフトレジスタの動作状態を説明する図である。 形態例3に係るクロック信号生成回路の他の構成例を示す図である。 ディジタル遅延線の他の構成例を示す図である。 カウンタの構成例を示す図である。 デコーダの構成例を示す図である。 形態例3に係るクロック信号生成回路の他の構成例を示す図である。 ディジタル遅延線の他の構成例を示す図である。 リング型シフトレジスタとディジタル遅延線との他の接続関係を示す図である。 リング型シフトレジスタの動作状態を説明する図である。 形態例4に係るディスプレイパネルの平面構成例を示す図である。 形態例4に係るクロック信号生成回路の構成例を示す図である。 形態例4に係るクロック信号生成回路の他の構成例を示す図である。 形態例5に係るディスプレイパネルの平面構成例を示す図である。 擬似ロック状態を説明する図である。 形態例5に係るクロック信号生成回路の構成例を示す図である。 擬似ロック検出部の構成例を示す図である。 擬似ロック検出部の入出力関係を示す図である。 形態例6に係るディスプレイパネルの平面構成例を示す図である。 動作期間の分離を説明する図である。 形態例6に係るクロック信号生成回路の構成例を示す図である。 動作モード切替回路の構成例を示す図である。 動作モード切替回路の動作状態を説明する図である。 形態例6に係るクロック信号生成回路の他の構成例を示す図である。 電子機器のシステム構成例を示す図である。 電子機器のシステム構成例を示す図である。 電子機器の外観例を示す図である。 電子機器の外観例を示す図である。 電子機器の外観例を示す図である。 電子機器の外観例を示す図である。 電子機器の外観例を示す図である。 位相比較回路の他の構成例を示す図である。 図52に示す位相比較回路の動作状態を説明する図である。 図52の位相比較回路に適したシフトクロック発生部の構成例を示す図である。 図54に示すシフトクロック発生部の動作状態を説明する図である。
符号の説明
11 クロック信号生成回路
25 位相反転/非反転部
33 位相関係判定部
61 クロック信号生成回路
63 位相関係判定部
81 クロック信号生成回路
121 クロック信号生成回路
131 クロック信号生成回路
171 クロック信号生成回路
181 クロック信号生成回路
201 クロック信号生成回路
203 擬似ロック検出部
221 クロック信号生成回路
223 動作モード切替回路
231 クロック信号生成回路

Claims (11)

  1. 第1のクロック信号を設定された遅延量だけ遅延して出力する遅延線路と、
    出力端子から出力される第2のクロック信号と前記第1のクロック信号との位相差に基づいて、前記遅延線路の遅延時間長を設定する遅延時間長設定部と、
    前記第1のクロック信号と前記第2のクロック信号の位相関係が特定の位相関係にあるか否かを検出する位相関係判定部と、
    前記特定の位相関係の検出時、前記遅延線路を含む伝搬経路上の前記第1のクロック信号を位相反転する位相反転/非反転部と
    を有することを特徴とする遅延同期ループ型のクロック信号生成回路。
  2. 請求項1に記載の遅延同期ループ型のクロック信号生成回路は、
    前記第1のクロック信号と前記第2のクロック信号との擬似ロック状態を検出する擬似ロック検出部と、
    擬似ロック状態の検出時、前記位相反転/非反転部に位相の反転を指示する擬似ロック状態解除部と
    を更に有することを特徴とする遅延同期ループ型のクロック信号生成回路。
  3. 請求項1又は2に記載の遅延同期ループ型のクロック信号生成回路において、
    前記位相関係判定部は、リセット期間中に特定の位相関係の発生の有無を判定し、リセット期間の終了後に前記位相反転/非反転部に位相の反転又は非反転を指示する
    ことを特徴とする遅延同期ループ型のクロック信号生成回路。
  4. 請求項1〜3のいずれか一つに記載の遅延同期ループ型のクロック信号生成回路において、
    前記特定の位相関係は、前記第1のクロック信号に対して前記第2のクロック信号の位相が進んでいることである
    ことを特徴とする遅延同期ループ型のクロック信号生成回路。
  5. 請求項1〜3のいずれか一つに記載の遅延同期ループ型のクロック信号生成回路において、
    前記特定の位相関係は、前記第1のクロック信号に対して前記第2のクロック信号の位相が遅れていることである
    ことを特徴とする遅延同期ループ型のクロック信号生成回路。
  6. 請求項1〜5のいずれか一つに記載の遅延同期ループ型のクロック信号生成回路を構成する能動素子は、
    薄膜形成技術又は印刷技術を用いて絶縁基板上に形成される
    ことを特徴とする遅延同期ループ型のクロック信号生成回路。
  7. 表示パネルと、
    第1のクロック信号を設定された遅延量だけ遅延して出力する遅延線路と、出力端子から出力される第2のクロック信号と前記第1のクロック信号との位相差に基づいて、前記遅延線路の遅延時間長を設定する遅延時間長設定部と、前記第1のクロック信号と前記第2のクロック信号の位相関係が特定の位相関係にあるか否かを検出する位相関係判定部と、前記特定の位相関係の検出時、前記遅延線路を含む伝搬経路上の前記第1のクロック信号を位相反転する位相反転/非反転部とを有する遅延同期ループ型のクロック信号生成回路と、
    前記第2のクロック信号に基づいて表示パネルを駆動する駆動回路と
    を有することを特徴とする表示パネルモジュール。
  8. 請求項7に記載の表示パネルモジュールにおいて、
    前記クロック信号生成回路の能動素子は、絶縁基板上に形成又は印刷された薄膜トランジスタである
    ことを特徴とする表示パネルモジュール。
  9. 請求項7又は8に記載の表示パネルモジュールにおいて、
    前記表示パネルは、液晶パネルである
    ことを特徴とする表示パネルモジュール。
  10. 撮像素子と、
    第1のクロック信号を設定された遅延量だけ遅延して出力する遅延線路と、出力端子から出力される第2のクロック信号と前記第1のクロック信号との位相差に基づいて、前記遅延線路の遅延時間長を設定する遅延時間長設定部と、前記第1のクロック信号と前記第2のクロック信号の位相関係が特定の位相関係にあるか否かを検出する位相関係判定部と、前記特定の位相関係の検出時、前記遅延線路を含む伝搬経路上の前記第1のクロック信号を位相反転する位相反転/非反転部とを有する遅延同期ループ型のクロック信号生成回路と、
    前記第2のクロック信号に基づいて前記撮像素子を駆動する駆動回路と
    を有することを特徴とする撮像デバイス。
  11. 第1のクロック信号を設定された遅延量だけ遅延して出力する遅延線路と、出力端子から出力される第2のクロック信号と前記第1のクロック信号との位相差に基づいて、前記遅延線路の遅延時間長を設定する遅延時間長設定部と、前記第1のクロック信号と前記第2のクロック信号の位相関係が特定の位相関係にあるか否かを検出する位相関係判定部と、前記特定の位相関係の検出時、前記遅延線路を含む伝搬経路上の前記第1のクロック信号を位相反転する位相反転/非反転部とを有する遅延同期ループ型のクロック信号生成回路と、
    システム全体の動作を制御するシステム制御部と、
    前記システム制御部に対する操作入力を受け付ける操作入力部と
    を有することを特徴とする電子機器。
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