JP2010258521A - Level shift circuit - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、レベルシフト回路に関する。 The present invention relates to a level shift circuit.
一般に、レベルシフト回路を備えた電子機器が知られている。電子機器が液晶表示装置の場合、液晶表示装置は、複数の画素、複数の画素に接続された複数の走査線及び複数の信号線、信号線に接続された信号線駆動回路等を備えている。信号線駆動回路は、IC(integrated circuit)チップで形成されている。信号線駆動回路を作動させるための制御信号は低電圧である。このため、信号線駆動回路から出力される駆動電圧では、信号線に与える駆動電圧のレベルを得られない恐れがある。 In general, an electronic device including a level shift circuit is known. When the electronic device is a liquid crystal display device, the liquid crystal display device includes a plurality of pixels, a plurality of scanning lines connected to the plurality of pixels, a plurality of signal lines, a signal line driving circuit connected to the signal lines, and the like. . The signal line driving circuit is formed by an IC (integrated circuit) chip. A control signal for operating the signal line driving circuit is a low voltage. For this reason, the drive voltage output from the signal line driver circuit may not be able to obtain the level of the drive voltage applied to the signal line.
そこで、信号線駆動回路及び信号線間にレベルシフト回路を接続している(例えば、特許文献1参照)。これにより、信号線に印加する駆動電圧を低電圧から高電圧にシフトすることができ、信号線に与える駆動電圧のレベルを得ることができる。 Therefore, a level shift circuit is connected between the signal line driving circuit and the signal line (see, for example, Patent Document 1). Thereby, the drive voltage applied to the signal line can be shifted from a low voltage to a high voltage, and the level of the drive voltage applied to the signal line can be obtained.
ところで、上記レベルシフト回路を動作させる場合、1つのレベルシフト回路につき、2つの入力信号と、ブートストラップ用の制御信号とを用いる必要があり、消費電力が高い問題がある。
また、1つのレベルシフト回路は、7個のトランジスタと、4個のコンデンサとで構成されている。素子数が多いため、特にコンデンサが多数必要であるため、絶縁膜破壊に起因したショートが生じる恐れがあり、製品歩留まりが低下する恐れがある。これにより、信頼性に優れたレベルシフト回路を安定して得られない問題がある。
この発明は以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、低消費電力化を図ることができ、信頼性に優れたレベルシフト回路を提供することにある。
By the way, when the level shift circuit is operated, it is necessary to use two input signals and a bootstrap control signal for each level shift circuit, which causes a problem of high power consumption.
One level shift circuit is composed of seven transistors and four capacitors. Since the number of elements is large, a large number of capacitors are particularly necessary, so that a short circuit due to the breakdown of the insulating film may occur, and the product yield may be reduced. As a result, there is a problem that a level shift circuit having excellent reliability cannot be obtained stably.
The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a level shift circuit that can reduce power consumption and has excellent reliability.
上記課題を解決するため、本発明の態様に係るレベルシフト回路は、
第1入力端子及び第2入力端子に入力される信号の電圧のレベルを高電位電源電圧又は低電位電源電圧にシフトして出力端子から出力するレベルシフト回路において、
高電位電源に接続されたソース電極、前記出力端子に接続されたドレイン電極及びゲート電極を含んだ第1トランジスタと、
低電位電源に接続されたソース電極、前記出力端子に接続されたドレイン電極及びゲート電極を含んだ第2トランジスタと、
前記第1入力端子に接続されたソース電極、前記第1トランジスタのゲート電極に接続されたドレイン電極及びゲート電極を含み、前記ソース電極及びゲート電極が接続されダイオード接続された第3トランジスタと、
前記第2入力端子に接続されたソース電極、前記第2トランジスタのゲート電極に接続されたドレイン電極及びゲート電極を含み、前記ソース電極及びゲート電極が接続されダイオード接続された第4トランジスタと、
前記低電位電源に接続されたソース電極、前記第4トランジスタのドレイン電極に接続されたドレイン電極及び前記第3トランジスタのドレイン電極に接続されたゲート電極を含んだ第5トランジスタと、
前記低電位電源に接続されたソース電極、前記第3トランジスタのドレイン電極に接続されたドレイン電極及び前記第4トランジスタのドレイン電極に接続されたゲート電極を含んだ第6トランジスタと、
前記第1トランジスタのドレイン電極及びゲート電極間に接続された容量部と、を備え、
前記第1乃至第6トランジスタは、全てNチャネル型又はPチャネル型である。
In order to solve the above problem, a level shift circuit according to an aspect of the present invention includes:
In a level shift circuit that shifts the level of a voltage of a signal input to the first input terminal and the second input terminal to a high potential power supply voltage or a low potential power supply voltage and outputs it from the output terminal,
A first transistor including a source electrode connected to a high potential power source, a drain electrode connected to the output terminal, and a gate electrode;
A second transistor including a source electrode connected to a low potential power source, a drain electrode connected to the output terminal, and a gate electrode;
A third transistor including a source electrode connected to the first input terminal, a drain electrode connected to the gate electrode of the first transistor, and a gate electrode, the source electrode and the gate electrode being connected and diode-connected;
A fourth transistor including a source electrode connected to the second input terminal, a drain electrode connected to the gate electrode of the second transistor, and a gate electrode, and the diode connected to the source electrode and the gate electrode;
A fifth transistor including a source electrode connected to the low potential power source, a drain electrode connected to the drain electrode of the fourth transistor, and a gate electrode connected to the drain electrode of the third transistor;
A sixth transistor including a source electrode connected to the low potential power source, a drain electrode connected to the drain electrode of the third transistor, and a gate electrode connected to the drain electrode of the fourth transistor;
A capacitor connected between the drain electrode and the gate electrode of the first transistor,
The first to sixth transistors are all N-channel type or P-channel type.
この発明によれば、低消費電力化を図ることができ、信頼性に優れたレベルシフト回路を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to reduce the power consumption and provide a level shift circuit having excellent reliability.
以下、図面を参照しながらこの発明の実施の形態に係るレベルシフト回路及びレベルシフト回路の駆動方法について詳細に説明する。まず、レベルシフト回路の構成について説明する。
図1に示すように、レベルシフト回路は、第1乃至第6トランジスタTr1−6、容量部としてのコンデンサC、第1入力端子IN、第2入力端子INB、及び出力端子OUTを備えている。
Hereinafter, a level shift circuit and a method for driving the level shift circuit according to embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. First, the configuration of the level shift circuit will be described.
As shown in FIG. 1, the level shift circuit includes first to sixth transistors Tr1-6, a capacitor C as a capacitor, a first input terminal IN, a second input terminal INB, and an output terminal OUT.
レベルシフト回路は、第1入力端子IN及び第2入力端子INBに入力される信号VIN、VINBの電圧のレベルを高電位電源電圧又は低電位電源電圧にシフトして出力端子OUTから出力するものである。ここでは、高電位電源電圧が+10V、低電位電源電圧が−5Vである。 The level shift circuit shifts the voltage levels of the signals VIN and VINB input to the first input terminal IN and the second input terminal INB to a high potential power supply voltage or a low potential power supply voltage, and outputs them from the output terminal OUT. is there. Here, the high potential power supply voltage is + 10V and the low potential power supply voltage is −5V.
第1トランジスタTr1は、高電位電源VDDに接続されたソース電極、出力端子OUTに接続されたドレイン電極及びゲート電極を含んでいる。
第2トランジスタTr2は、低電位電源VSSに接続されたソース電極、出力端子OUTに接続されたドレイン電極及びゲート電極を含んでいる。
The first transistor Tr1 includes a source electrode connected to the high potential power supply VDD, a drain electrode connected to the output terminal OUT, and a gate electrode.
The second transistor Tr2 includes a source electrode connected to the low potential power supply VSS, a drain electrode connected to the output terminal OUT, and a gate electrode.
第3トランジスタTr3は、第1入力端子INに接続されたソース電極、第1トランジスタTr1のゲート電極に接続されたドレイン電極及びゲート電極を含んでいる。第3トランジスタTr3は、ソース電極及びゲート電極が接続されダイオード接続されている。 The third transistor Tr3 includes a source electrode connected to the first input terminal IN, a drain electrode connected to the gate electrode of the first transistor Tr1, and a gate electrode. The third transistor Tr3 is diode-connected with the source electrode and the gate electrode connected.
第4トランジスタTr4は、第2入力端子INBに接続されたソース電極、第2トランジスタTr2のゲート電極に接続されたドレイン電極及びゲート電極を含んでいる。第4トランジスタTr4は、ソース電極及びゲート電極が接続されダイオード接続されている。
なお、第3トランジスタTr3及び第4トランジスタTr4は、負荷抵抗としての役目をしている。
The fourth transistor Tr4 includes a source electrode connected to the second input terminal INB, a drain electrode connected to the gate electrode of the second transistor Tr2, and a gate electrode. The fourth transistor Tr4 is diode-connected with the source electrode and the gate electrode connected.
Note that the third transistor Tr3 and the fourth transistor Tr4 serve as load resistors.
第5トランジスタTr5は、低電位電源VSSに接続されたソース電極、第4トランジスタTr4のドレイン電極に接続されたドレイン電極及び第3トランジスタTr3のドレイン電極に接続されたゲート電極を含んでいる。 The fifth transistor Tr5 includes a source electrode connected to the low potential power supply VSS, a drain electrode connected to the drain electrode of the fourth transistor Tr4, and a gate electrode connected to the drain electrode of the third transistor Tr3.
第6トランジスタTr6は、低電位電源VSSに接続されたソース電極、第3トランジスタTr3のドレイン電極に接続されたドレイン電極及び第4トランジスタTr4のドレイン電極に接続されたゲート電極を含んでいる。
この実施の形態において、第1乃至第6トランジスタTr1−6は、それぞれNチャネル型である。また、第1乃至第6トランジスタTr1−6の閾値電圧Vthは、1〜3V程度である。
The sixth transistor Tr6 includes a source electrode connected to the low potential power supply VSS, a drain electrode connected to the drain electrode of the third transistor Tr3, and a gate electrode connected to the drain electrode of the fourth transistor Tr4.
In this embodiment, the first to sixth transistors Tr1-6 are each N-channel type. The threshold voltage Vth of the first to sixth transistors Tr1-6 is about 1 to 3V.
第3トランジスタTr3及び第4トランジスタTr4は、十分に高抵抗となるように設計されている。このため、第3トランジスタTr3及び第4トランジスタTr4は、少なくとも次の(1)〜(3)の何れか1つを採っている。 The third transistor Tr3 and the fourth transistor Tr4 are designed to have a sufficiently high resistance. For this reason, the third transistor Tr3 and the fourth transistor Tr4 adopt at least one of the following (1) to (3).
(1)ゲート幅を小さくする。 (1) Reduce the gate width.
(2)ゲート長を大きくする。 (2) Increase the gate length.
(3)ダブルゲート構成とする。 (3) A double gate configuration is adopted.
コンデンサCは、第1トランジスタTr1のドレイン電極及びゲート電極間に接続されている。コンデンサCは、第1トランジスタTr1のドレイン電極に接続された第1電極C1と、第1トランジスタTr1のゲート電極に接続された第2電極C2とを有している。
上記のようにレベルシフト回路が構成されている。
The capacitor C is connected between the drain electrode and the gate electrode of the first transistor Tr1. The capacitor C has a first electrode C1 connected to the drain electrode of the first transistor Tr1, and a second electrode C2 connected to the gate electrode of the first transistor Tr1.
The level shift circuit is configured as described above.
ここで、第1トランジスタTr1のゲート電極、第2電極C2、第3トランジスタTr3のドレイン電極、第5トランジスタTr5のゲート電極及び第6トランジスタTr6のドレイン電極は、同電位であり、以下、これらの電位をノードn1の電位として説明する。 Here, the gate electrode of the first transistor Tr1, the second electrode C2, the drain electrode of the third transistor Tr3, the gate electrode of the fifth transistor Tr5, and the drain electrode of the sixth transistor Tr6 are at the same potential. The potential is described as the potential of the node n1.
また、第2トランジスタTr2のゲート電極、第4トランジスタTr4のドレイン電極、第5トランジスタTr5のドレイン電極及び第6トランジスタTr6のゲート電極は、同電位であり、以下、これらの電位をノードn2の電位として説明する。 The gate electrode of the second transistor Tr2, the drain electrode of the fourth transistor Tr4, the drain electrode of the fifth transistor Tr5, and the gate electrode of the sixth transistor Tr6 are at the same potential, and these potentials are hereinafter referred to as the potential of the node n2. Will be described.
次に、第1入力端子IN及び第2入力端子INBに入力される信号VIN、VINBの電圧(0〜+5V振幅)のレベルを高電位電源電圧及び低電位電源電圧(−5〜+10V振幅)にシフトして出力端子OUTから信号VOUTを出力するレベルシフト回路の駆動方法について説明する。 Next, the levels of voltages (0 to +5 V amplitude) of the signals VIN and VINB input to the first input terminal IN and the second input terminal INB are set to a high potential power supply voltage and a low potential power supply voltage (−5 to +10 V amplitude). A driving method of the level shift circuit that shifts and outputs the signal VOUT from the output terminal OUT will be described.
まず、第1入力端子INに入力される信号VINの電圧が0Vのときに低電位電源電圧(−5V)にシフトした信号VOUTを出力端子OUTから出力するレベルシフト回路の動作について説明する。 First, the operation of the level shift circuit that outputs the signal VOUT shifted to the low potential power supply voltage (−5 V) when the voltage of the signal VIN input to the first input terminal IN is 0 V from the output terminal OUT will be described.
図2及び図3に示すように、第1入力端子INに入力される信号VINは、パルス信号であり、0Vの電圧が第1入力端子INに入力される。第2入力端子INBに入力される信号VINBは、信号VINの反転信号(反転パルス)であり、+5Vの電圧が第2入力端子INBに入力される。ここでは、信号VINは、ロウレベル“L”であり、信号VINBは、ハイレベル“H”である。 As shown in FIGS. 2 and 3, the signal VIN input to the first input terminal IN is a pulse signal, and a voltage of 0 V is input to the first input terminal IN. The signal VINB input to the second input terminal INB is an inverted signal (inverted pulse) of the signal VIN, and a voltage of +5 V is input to the second input terminal INB. Here, the signal VIN is at a low level “L”, and the signal VINB is at a high level “H”.
これにより、第4トランジスタTr4はオン状態となり、第2入力端子INBから第4トランジスタTr4を介してノードn2に電流が供給される。ノードn2の電圧は第4トランジスタTr4の閾値電圧Vthの分、低下する。このため、ノードn2には5V−Vthの電圧が充電される。 As a result, the fourth transistor Tr4 is turned on, and current is supplied from the second input terminal INB to the node n2 via the fourth transistor Tr4. The voltage at the node n2 decreases by the threshold voltage Vth of the fourth transistor Tr4. Therefore, the node n2 is charged with a voltage of 5V-Vth.
続いて、第2トランジスタTr2及び第6トランジスタTr6に着目すると、それぞれのゲート電極−ソース電極間の電圧Vgsを次の式で示すことができる。
Vgs=(5V−Vth)−(−5V)>>Vth
このため、第2トランジスタTr2及び第6トランジスタTr6は強いオン状態となる。
Subsequently, when focusing on the second transistor Tr2 and the sixth transistor Tr6, the voltage Vgs between the gate electrode and the source electrode can be expressed by the following equation.
Vgs = (5V−Vth) − (− 5V) >> Vth
For this reason, the second transistor Tr2 and the sixth transistor Tr6 are strongly turned on.
図4に示すように、次いで、第3トランジスタTr3及び第6トランジスタTr6に着目すると、第3トランジスタTr3及び第6トランジスタTr6は、第3トランジスタTr3を負荷抵抗とするインバータ回路を構成している。このため、ノードn1の電位は、低電位電源(−5V)の電位に向かって引き下げられる。これにより、第1トランジスタTr1及び第5トランジスタTr5はオフ状態となる。 Next, focusing on the third transistor Tr3 and the sixth transistor Tr6, as shown in FIG. 4, the third transistor Tr3 and the sixth transistor Tr6 constitute an inverter circuit having the third transistor Tr3 as a load resistance. For this reason, the potential of the node n1 is lowered toward the potential of the low potential power supply (−5V). As a result, the first transistor Tr1 and the fifth transistor Tr5 are turned off.
なお、上述したように、第1入力端子INから低電位電源VSSに向かって流れる貫通電流を低く抑えるため、第3トランジスタTr3は十分に高抵抗となるように設計されている。 As described above, the third transistor Tr3 is designed to have a sufficiently high resistance in order to keep the through current flowing from the first input terminal IN toward the low potential power supply VSS low.
図5に示すように、次に、第2トランジスタTr2に着目すると、第2トランジスタTr2は、出力端子OUTを低電位電源電圧(−5V)に引き下げる。また、上記のようにノードn1の電圧が低電位電源電圧に向かうため、第1トランジスタTr1及び第5トランジスタTr5はオフ状態となる。図2及び図5に示すように、これにより、出力端子OUTから低電位電源電圧(−5V)の信号VOUTが出力される。 As shown in FIG. 5, next, when focusing on the second transistor Tr2, the second transistor Tr2 lowers the output terminal OUT to the low potential power supply voltage (−5 V). In addition, since the voltage at the node n1 goes to the low potential power supply voltage as described above, the first transistor Tr1 and the fifth transistor Tr5 are turned off. As a result, as shown in FIGS. 2 and 5, a signal VOUT having a low potential power supply voltage (−5 V) is output from the output terminal OUT.
次に、第1入力端子INに入力される信号VINの電圧が+5Vのときに高電位電源電圧(+10V)にシフトした信号VOUTを出力端子OUTから出力するレベルシフト回路の動作について説明する。 Next, the operation of the level shift circuit that outputs the signal VOUT shifted to the high potential power supply voltage (+10 V) from the output terminal OUT when the voltage of the signal VIN input to the first input terminal IN is +5 V will be described.
図6及び図7に示すように、第1入力端子INに入力される信号VINは、パルス信号であり、+5Vの電圧が第1入力端子INに入力される。第2入力端子INBに入力される信号VINBは、信号VINの反転信号(反転パルス)であり、0Vの電圧が第2入力端子INBに入力される。ここでは、信号VINは、ハイレベル“H”であり、信号VINBは、ロウレベル“L”である。 As shown in FIGS. 6 and 7, the signal VIN input to the first input terminal IN is a pulse signal, and a voltage of +5 V is input to the first input terminal IN. The signal VINB input to the second input terminal INB is an inverted signal (inverted pulse) of the signal VIN, and a voltage of 0 V is input to the second input terminal INB. Here, the signal VIN is at a high level “H”, and the signal VINB is at a low level “L”.
これにより、第3トランジスタTr3はオン状態となり、第1入力端子INから第3トランジスタTr3を介してノードn1に電流が供給される。ノードn1の電圧は第3トランジスタTr3の閾値電圧Vthの分、低下する。このため、ノードn1には5V−Vthの電圧が充電される。 As a result, the third transistor Tr3 is turned on, and current is supplied from the first input terminal IN to the node n1 via the third transistor Tr3. The voltage at the node n1 decreases by the threshold voltage Vth of the third transistor Tr3. Therefore, the node n1 is charged with a voltage of 5V-Vth.
続いて、第5トランジスタTr5に着目すると、ゲート電極−ソース電極間の電圧Vgsを次の式で示すことができる。
Vgs=(5V−Vth)−(−5V)>>Vth
このため、第5トランジスタTr5は強いオン状態となる。
Subsequently, focusing on the fifth transistor Tr5, the voltage Vgs between the gate electrode and the source electrode can be expressed by the following equation.
Vgs = (5V−Vth) − (− 5V) >> Vth
For this reason, the fifth transistor Tr5 is strongly turned on.
図8に示すように、次いで、第4トランジスタTr4及び第5トランジスタTr5に着目すると、第4トランジスタTr4及び第5トランジスタTr5は、第4トランジスタTr4を負荷抵抗とするインバータ回路を構成している。このため、ノードn2の電位は、低電位電源(−5V)の電位に向かって引き下げられる。これにより、第2トランジスタTr2及び第6トランジスタTr6はオフ状態となる。 Next, focusing on the fourth transistor Tr4 and the fifth transistor Tr5, as shown in FIG. 8, the fourth transistor Tr4 and the fifth transistor Tr5 constitute an inverter circuit having the fourth transistor Tr4 as a load resistance. Therefore, the potential of the node n2 is lowered toward the potential of the low potential power supply (−5V). As a result, the second transistor Tr2 and the sixth transistor Tr6 are turned off.
なお、上述したように、第2入力端子INBから低電位電源VSSに向かって流れる貫通電流を低く抑えるため、第4トランジスタTr4は十分に高抵抗となるように設計されている。 As described above, the fourth transistor Tr4 is designed to have a sufficiently high resistance in order to keep the through current flowing from the second input terminal INB toward the low potential power supply VSS low.
図9に示すように、次に、第1トランジスタTr1に着目すると、第1トランジスタTr1は、出力端子OUTを高電位電源電圧(+10V)に向かって上昇させる。出力端子OUTの電位上昇分(+10V−(−5V)=+15V)は、コンデンサCのカップリングでブートストラップ効果により、ノードn1の電位を押し上げる。 As shown in FIG. 9, next, when focusing attention on the first transistor Tr1, the first transistor Tr1 raises the output terminal OUT toward the high potential power supply voltage (+10 V). The increase in potential of the output terminal OUT (+ 10V − (− 5V) = + 15V) pushes up the potential of the node n1 due to the bootstrap effect by the coupling of the capacitor C.
すると、第3トランジスタTr3はカットオフするため、ノードn1はフローティング状態となり、電位上昇を続けることになる。ノードn1の電位は、最終的に(5V−Vth)+15Vまで上昇し、第1トランジスタTr1を強いオン状態にする。図6及び図9に示すように、これにより、出力端子OUTから高電位電源電圧(+10V)の信号VOUTが出力される。 Then, since the third transistor Tr3 is cut off, the node n1 enters a floating state, and the potential continues to rise. The potential of the node n1 finally rises to (5V−Vth) + 15V, and turns on the first transistor Tr1. As a result, as shown in FIGS. 6 and 9, a signal VOUT having a high potential power supply voltage (+10 V) is output from the output terminal OUT.
以上のように構成されたレベルシフト回路及びレベルシフト回路の駆動方法によれば、レベルシフト回路は、6個のトランジスタと、1個のコンデンサとで形成されている。従来に比べて少ない素子数でレベルシフト回路を形成できるため、特にコンデンサが1個と少ないため、絶縁膜破壊に起因したショートの発生を抑制することができ、製品歩留まりの高いレベルシフト回路を得ることができるこれにより、信頼性に優れたレベルシフト回路を安定して得ることができる。
また、素子数が少ないため、コンデンサCのサイズを大きくしなくとも、配線間等に生じる寄生容量を無視できるくらい十分に大きい容量を得ることができる。
According to the level shift circuit and the level shift circuit driving method configured as described above, the level shift circuit is formed of six transistors and one capacitor. Since the level shift circuit can be formed with a smaller number of elements than in the prior art, the number of capacitors is particularly small, so that the occurrence of a short circuit due to the breakdown of the insulating film can be suppressed, and a level shift circuit with a high product yield is obtained. As a result, a level shift circuit having excellent reliability can be stably obtained.
Further, since the number of elements is small, a sufficiently large capacitance can be obtained so that the parasitic capacitance generated between the wirings can be ignored without increasing the size of the capacitor C.
レベルシフト回路への入力は、信号VIN、VINBの2つのみで良く、ブートストラップ用の制御信号等や、中間電位の電源を用いる必要は無いため、消費電力を低く抑えることができる。 Only two signals VIN and VINB need be input to the level shift circuit, and it is not necessary to use a bootstrap control signal or the like or a power supply of an intermediate potential, so that power consumption can be kept low.
第1乃至第6トランジスタTr1−6は、全てNチャネル型である。Pチャネル型のトランジスタ無しにレベルシフト回路を形成できる。このため、Nチャネル型及びPチャネル型のトランジスタでレベルシフト回路を形成した場合に比べ、レベルシフト回路の製造工程を大幅に簡略化することができ、製造コストを削減することができる。 The first to sixth transistors Tr1-6 are all N-channel type. A level shift circuit can be formed without a P-channel transistor. Therefore, the manufacturing process of the level shift circuit can be greatly simplified and the manufacturing cost can be reduced as compared with the case where the level shift circuit is formed using N-channel and P-channel transistors.
レベルシフト回路を、基板上に作り込むことができるため、従来外付けであったレベルシフト機能のICチップの分、部品コストを削減することができ、また、従来の実装コストも削減することができる。例えば、液晶表示パネルにレベルシフト回路を作り込む場合、ガラス基板に形成される画素用の薄膜トランジスタ等と同じ製造工程にてレベルシフト回路を作り込むことができる。 Since the level shift circuit can be built on the substrate, the component cost can be reduced by the amount of the IC chip of the level shift function that was conventionally externally attached, and the conventional mounting cost can also be reduced. it can. For example, when a level shift circuit is built in a liquid crystal display panel, the level shift circuit can be built in the same manufacturing process as a pixel thin film transistor formed on a glass substrate.
さらに、ガラス基板とPCB間のインターフェース信号振幅を下げることができるので、不要輻射ノイズを低減することができる。 Furthermore, since the interface signal amplitude between the glass substrate and the PCB can be lowered, unnecessary radiation noise can be reduced.
なお、レベルシフト回路の動作マージンは広いため、低温ポリシリコンプロセスのみならず、IGZOプロセス、a−Siプロセスについても適用することができる。
上記のことから、低消費電力化を図ることができ、信頼性に優れたレベルシフト回路及びレベルシフト回路の駆動方法を得ることができる。
Since the level shift circuit has a wide operation margin, it can be applied not only to a low-temperature polysilicon process but also to an IGZO process and an a-Si process.
From the above, it is possible to achieve low power consumption and to obtain a level shift circuit and a driving method of the level shift circuit which are excellent in reliability.
なお、この発明は上記実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化可能である。また、上記実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. Various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the embodiments. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment.
例えば、図10に示すように、レベルシフト回路は、第7トランジスタTr7をさらに備えていても良い。第7トランジスタTr7は、第1トランジスタTr1のゲート電極に接続されたソース電極、第3トランジスタTr3のドレイン電極、第5トランジスタTr5のゲート電極及び第6トランジスタTr6のドレイン電極に接続されたドレイン電極、並びに高電位電源VDDに接続されたゲート電極を含んでいる。第7トランジスタTr7は、Nチャネル型である。上記のようにレベルシフト回路が構成されている。 For example, as shown in FIG. 10, the level shift circuit may further include a seventh transistor Tr7. The seventh transistor Tr7 includes a source electrode connected to the gate electrode of the first transistor Tr1, a drain electrode of the third transistor Tr3, a gate electrode of the fifth transistor Tr5, and a drain electrode connected to the drain electrode of the sixth transistor Tr6, And a gate electrode connected to the high-potential power supply VDD. The seventh transistor Tr7 is an N-channel type. The level shift circuit is configured as described above.
ここで、第1トランジスタTr1のゲート電極、第2電極C2、第7トランジスタTr7のソース電極は、同電位であり、以下、これらの電位をノードn3の電位として説明する。 Here, the gate electrode of the first transistor Tr1, the second electrode C2, and the source electrode of the seventh transistor Tr7 have the same potential, and these potentials will be described below as the potential of the node n3.
また、第3トランジスタTr3のドレイン電極、第5トランジスタTr5のゲート電極、第6トランジスタTr6のドレイン電極及び第7トランジスタTr7のドレイン電極は、同電位であり、以下、これらの電位をノードn4の電位として説明する。 The drain electrode of the third transistor Tr3, the gate electrode of the fifth transistor Tr5, the drain electrode of the sixth transistor Tr6, and the drain electrode of the seventh transistor Tr7 are at the same potential, and these potentials are hereinafter referred to as the potential of the node n4. Will be described.
上述したように、出力端子OUTから高電位電源電圧(+10V)の信号VOUTを出力する場合、ノードn3の電位は、最終的に(5V−Vth)+15Vまで上昇する。ここで、第7トランジスタTr7を新たに設けたことにより、ノードn4の電位を+10V以下に制御することができる。 As described above, when the signal VOUT of the high potential power supply voltage (+ 10V) is output from the output terminal OUT, the potential of the node n3 finally rises to (5V−Vth) + 15V. Here, by newly providing the seventh transistor Tr7, the potential of the node n4 can be controlled to +10 V or less.
第5トランジスタTr5のゲート電極及び第6トランジスタTr6のドレイン電極に、最大でも+10Vを超える電圧は印加されない。このため、電圧耐久性において、第5トランジスタTr5及び第6トランジスタTr6の信頼性を改善することができる。 A voltage exceeding +10 V at the maximum is not applied to the gate electrode of the fifth transistor Tr5 and the drain electrode of the sixth transistor Tr6. For this reason, in terms of voltage durability, the reliability of the fifth transistor Tr5 and the sixth transistor Tr6 can be improved.
信号VIN、VINBのレベル(振幅)は、種々変形可能であり、例えば、信号の振幅が0〜+3V振幅であっても良い。この場合、第1乃至第6トランジスタTr1−6の閾値電圧Vthを調整すれば良い。 The levels (amplitudes) of the signals VIN and VINB can be variously modified. For example, the signal amplitude may be 0 to +3 V amplitude. In this case, the threshold voltage Vth of the first to sixth transistors Tr1-6 may be adjusted.
高電位電源電圧及び低電位電源電圧はそれぞれ+10V、−5Vに限らず、出力端子OUTから出力したい電圧に設定すれば良い。
第1乃至第6トランジスタTr1−6は、Nチャネル型に限らず、全てPチャネル型であっても良い。この場合、信号VIN、VINBの極性を反転させることにより、Nチャネル型を採ったレベルシフト回路と同様の信号VOUTを得ることができる。
The high potential power supply voltage and the low potential power supply voltage are not limited to +10 V and −5 V, respectively, and may be set to voltages desired to be output from the output terminal OUT.
The first to sixth transistors Tr1-6 are not limited to the N-channel type, but may be all P-channel type. In this case, by inverting the polarities of the signals VIN and VINB, the same signal VOUT as that of the level shift circuit adopting the N channel type can be obtained.
Tr1,Tr2,Tr3,Tr4,Tr5,Tr6,Tr7…トランジスタ、C…コンデンサ、IN,INB…入力端子、OUT…出力端子、VDD…高電位電源、VSS…低電位電源、n1,n2,n3,n4…ノード、VIN,VINB…信号。 Tr1, Tr2, Tr3, Tr4, Tr5, Tr6, Tr7 ... Transistor, C ... Capacitor, IN, INB ... Input terminal, OUT ... Output terminal, VDD ... High potential power supply, VSS ... Low potential power supply, n1, n2, n3 n4 ... node, VIN, VINB ... signal.
Claims (4)
高電位電源に接続されたソース電極、前記出力端子に接続されたドレイン電極及びゲート電極を含んだ第1トランジスタと、
低電位電源に接続されたソース電極、前記出力端子に接続されたドレイン電極及びゲート電極を含んだ第2トランジスタと、
前記第1入力端子に接続されたソース電極、前記第1トランジスタのゲート電極に接続されたドレイン電極及びゲート電極を含み、前記ソース電極及びゲート電極が接続されダイオード接続された第3トランジスタと、
前記第2入力端子に接続されたソース電極、前記第2トランジスタのゲート電極に接続されたドレイン電極及びゲート電極を含み、前記ソース電極及びゲート電極が接続されダイオード接続された第4トランジスタと、
前記低電位電源に接続されたソース電極、前記第4トランジスタのドレイン電極に接続されたドレイン電極及び前記第3トランジスタのドレイン電極に接続されたゲート電極を含んだ第5トランジスタと、
前記低電位電源に接続されたソース電極、前記第3トランジスタのドレイン電極に接続されたドレイン電極及び前記第4トランジスタのドレイン電極に接続されたゲート電極を含んだ第6トランジスタと、
前記第1トランジスタのドレイン電極及びゲート電極間に接続された容量部と、を備え、
前記第1乃至第6トランジスタは、全てNチャネル型又はPチャネル型であるレベルシフト回路。 In a level shift circuit that shifts the level of a voltage of a signal input to the first input terminal and the second input terminal to a high potential power supply voltage or a low potential power supply voltage and outputs it from the output terminal,
A first transistor including a source electrode connected to a high potential power source, a drain electrode connected to the output terminal, and a gate electrode;
A second transistor including a source electrode connected to a low potential power source, a drain electrode connected to the output terminal, and a gate electrode;
A third transistor including a source electrode connected to the first input terminal, a drain electrode connected to the gate electrode of the first transistor, and a gate electrode, the source electrode and the gate electrode being connected and diode-connected;
A fourth transistor including a source electrode connected to the second input terminal, a drain electrode connected to the gate electrode of the second transistor, and a gate electrode, and the diode connected to the source electrode and the gate electrode;
A fifth transistor including a source electrode connected to the low potential power source, a drain electrode connected to the drain electrode of the fourth transistor, and a gate electrode connected to the drain electrode of the third transistor;
A sixth transistor including a source electrode connected to the low potential power source, a drain electrode connected to the drain electrode of the third transistor, and a gate electrode connected to the drain electrode of the fourth transistor;
A capacitor connected between the drain electrode and the gate electrode of the first transistor,
The first to sixth transistors are all N-channel type or P-channel type level shift circuits.
前記第1入力端子にロウレベルの信号を入力し、前記第2入力端子にハイレベルの信号を入力した場合、前記出力端子から前記低電位電源電圧を出力し、
前記第1入力端子にハイレベルの信号を入力し、前記第2入力端子にロウレベルの信号を入力した場合、前記出力端子から前記高電位電源電圧を出力する請求項1に記載のレベルシフト回路。 Each of the first to sixth transistors is an N-channel type,
When a low level signal is input to the first input terminal and a high level signal is input to the second input terminal, the low potential power supply voltage is output from the output terminal,
2. The level shift circuit according to claim 1, wherein when a high level signal is input to the first input terminal and a low level signal is input to the second input terminal, the high potential power supply voltage is output from the output terminal.
前記第1入力端子にロウレベルの信号を入力し、前記第2入力端子にハイレベルの信号を入力した場合、前記出力端子から前記高電位電源電圧を出力し、
前記第1入力端子にハイレベルの信号を入力し、前記第2入力端子にロウレベルの信号を入力した場合、前記出力端子から前記低電位電源電圧を出力する請求項1に記載のレベルシフト回路。 Each of the first to sixth transistors is a P-channel type,
When a low level signal is input to the first input terminal and a high level signal is input to the second input terminal, the high potential power supply voltage is output from the output terminal,
2. The level shift circuit according to claim 1, wherein when the high-level signal is input to the first input terminal and the low-level signal is input to the second input terminal, the low-potential power supply voltage is output from the output terminal.
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