JP2011228798A - インバータ回路および表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】より少ない素子数で、さらなる高速化を実現することの可能なインバータ回路、およびこのインバータ回路を備えた表示装置を提供する。
【解決手段】バッファ回路1は、互いに直列に接続されたインバータ回路10およびインバータ回路20を備える。インバータ回路20は、並列関係にあるトランジスタTr21およびトランジスタTr22と、これらのトランジスタTr21,Tr22のゲート電圧Vgの補正を行う閾値補正回路21を有する。閾値補正回路21は、トランジスタTr21のゲートに対して、トランジスタTr21の閾値電圧Vth1(図示せず)またはトランジスタTr21の閾値電圧Vth1に対応する電圧をオフセットとして設定する。閾値補正回路21は、さらに、トランジスタTr22のゲートに対して、トランジスタTr22の閾値電圧Vth2(図示せず)またはトランジスタTr22の閾値電圧Vth2に対応する電圧をオフセットとして設定する。
【選択図】図1
【解決手段】バッファ回路1は、互いに直列に接続されたインバータ回路10およびインバータ回路20を備える。インバータ回路20は、並列関係にあるトランジスタTr21およびトランジスタTr22と、これらのトランジスタTr21,Tr22のゲート電圧Vgの補正を行う閾値補正回路21を有する。閾値補正回路21は、トランジスタTr21のゲートに対して、トランジスタTr21の閾値電圧Vth1(図示せず)またはトランジスタTr21の閾値電圧Vth1に対応する電圧をオフセットとして設定する。閾値補正回路21は、さらに、トランジスタTr22のゲートに対して、トランジスタTr22の閾値電圧Vth2(図示せず)またはトランジスタTr22の閾値電圧Vth2に対応する電圧をオフセットとして設定する。
【選択図】図1
Description
本発明は、例えば有機EL(Electro Luminescence)素子を用いた表示装置に好適に適用可能なインバータ回路に関する。また、本発明は、上記インバータ回路を備えた表示装置に関する。
現在、一般的な半導体プロセスにおいて、インバータ回路は、NMOSトランジスタとPMOSトランジスタを混成して組み合わせたCMOS回路で構成されている。この従来技術と比較して、例えばNMOSトランジスタのみで構成された単一チャネルのインバータ回路は、プロセス数を削減することができるので、生産性の高歩留まりを図る上で非常に有利である。加えて、単一チャネルのインバータ回路は、単一チャネルMOSトランジスタのみで構成されるので、トランジスタの半導体層に安価なアモルファス系材料(酸化物等)を使用することが可能となり、低コストという面でも非常に優位である。
図15は、従来のNMOSトランジスタのみで構成されたインバータ回路の一例を表したものである(特許文献1に記載の関連技術参照)。図15のインバータ回路200は2つのNMOSトランジスタT1、T2で構成されている。NMOSトランジスタT1のゲートに入力電圧Vinが与えられ、ソースが負側電圧線LLに、ドレインがT2のソースおよび出力に接続されている。他方のNMOSトランジスタT2はゲートとドレインが接続されたダイオード接続となっており、ソースはNMOSトランジスタT1のドレインおよび出力に、ゲートおよびドレインは正側電圧線LHに接続されている。従って、NMOSトランジスタT2は負荷抵抗としての機能を持っている。インバータ回路200では、NMOSトランジスタT1とNMOSトランジスタT2との接続ノードから出力電圧Voutが出力される。
図16は、図15のインバータ回路200のパルスタイミングを表したものである。以下に、インバータ回路200の動作を説明する。まず、入力電圧Vinが高電圧(Vdd)の時、NMOSトランジスタT1はオンしている。この時、NMOSトランジスタT2は前述のようにダイオード接続されており、ゲート電圧およびドレイン電圧は共にVddとなっている。そのため、図17に示したように、NMOSトランジスタT1,T2に貫通電流Idが流れ、Vss+ΔVという電圧が出力される。その後、図16に示すように入力電圧Vinに低電圧(Vss)が入力されると、NMOSトランジスタT1のゲート−ソース間電圧Vgsは0Vとなる。そのため、NMOSトランジスタT1の閾値電圧Vthがプラスである場合には、NMOSトランジスタT1はオフする。この時、NMOSトランジスタT2は前述のようにダイオード接続されているので、インバータ回路200の出力は上昇し、結果的に正側電圧線LHの電圧VddとNMOSトランジスタT2の閾値電圧Vthの差分であるVdd−Vthの電位となる(図18)。
このように、従来のインバータ200では、入力に対して反転した出力を得ること可能であるが、ロー入力(Vss)に対して、出力電圧はVdd−Vthとなり、NMOSトランジスタT2の閾値ばらつきを含んでしまう。また、ハイ入力(Vdd)に対しては、上述したようにNMOSトランジスタT2は負荷抵抗として振舞うので、正側電圧線LHから負側電圧線LLへ貫通電流が流れる。その結果、消費電力が増大してしまうという問題があった。
そこで、これらの問題を解決するために、図19のようなインバータ回路300が考えられる。インバータ回路300は、9つのNMOSトランジスタTr1〜Tr9、5つのコンデンサC1〜C5、2つの正側電圧線LH1,LH2および4つの負側電圧線LL1〜LL4で構成されている。4つの負側電圧線LL1〜LL4は、以下の式を満たすように電圧設定されている。なお、以下の式中のVthは、NMOSトランジスタTr2の閾値電圧である。
Vss4<Vss3+Vth
Vss3<Vss2+Vth
Vss2<Vss1+Vth
Vss4<Vss3+Vth
Vss3<Vss2+Vth
Vss2<Vss1+Vth
図20は、図19のインバータ回路300のパルスタイミングを表したものである。図21は、インバータ回路300の詳細なタイミングチャートを表したものである。以下に、インバータ回路300の動作について説明する。
入力電圧Vinがハイ(Vdd)の時、NMOSトランジスタTr1,Tr3,Tr5もオンしている(図22)。さらに、NMOSトランジスタTr8はダイオード接続されており、入力電圧Vinがハイ(Vdd)の時はオンし、NMOSトランジスタTr8のソース電圧がVdd−Vthまで上昇する。その結果、NMOSトランジスタTr7もオンする。これらのNMOSトランジスタTr1,Tr3,Tr5,Tr7,Tr8がオンすることで、NMOSトランジスタTr6のゲート電圧がVss4に充電され、NMOSトランジスタTr6のソース電圧がVss3に充電される。また、NMOSトランジスタTr4のゲート電圧がVss3に充電され、NMOSトランジスタTr4のソース電圧がVss2に充電される。さらに、NMOSトランジスタTr2のゲート電圧がVss2に充電され、NMOSトランジスタTr2のソース電圧がVss1に充電される。その結果、NMOSトランジスタTr6,Tr4,Tr2はオフし(それぞれのゲート−ソース間電圧が閾値電圧よりも小さいため)、ロー(Vss1)が出力電圧Voutとして出力される(図22)。この時、容量素子C5にはVdd−Vss3という電圧が充電されている。
次に、入力電圧Vinがハイ(Vdd)からロー(Vss)に遷移していく時、NMOSトランジスタTr1,Tr3,Tr5のゲート電圧はただちにVddからVssに変化する。その結果、NMOSトランジスタTr1,Tr3,Tr5のゲート−ソース間電圧が閾値電圧よりも小さくなった瞬間に、NMOSトランジスタTr1,Tr3,Tr5がオフし、NMOSトランジスタTr6のソース電圧およびNMOSトランジスタTr4のソース電圧はフローティングの状態になる(図23)。また、このハイ(Vdd)からロー(Vss)への入力電圧Vinの変化が容量素子C5を介して、NMOSトランジスタTr6のソース電圧をΔVだけ減少させる(図24)。
また、NMOSトランジスタTr8はダイオード接続されており、容量素子C4には、入力電圧Vinがハイ(Vdd)の時にVdd−Vth-Vss4の電圧が充電されている。結果として、NMOSトランジスタTr8のゲート−ソース間電圧は0Vとなり、NMOSトランジスタTr8の閾値電圧を下回るのでNMOSトランジスタTr8は直ちにオフする。一方、NMOSトランジスタTr9のゲートには正側電源(Vdd2)が接続されているので、NMOSトランジスタTr9のゲート−ソース間電圧はVdd2−Vssとなる。従って、正側電源(Vdd2)の電圧値として、NMOSトランジスタTr9のゲート−ソース間電圧がVdd2−Vss>Vthとなるような適切な値を設定することにより、NMOSトランジスタTr9をオンすることが可能である。さらに、NMOSトランジスタTr9を線形駆動させてやることで、NMOSトランジスタTr9が抵抗成分として働き、NMOSトランジスタTr7のゲートが接続されている容量素子C4に充電されている電圧を放電するトランジェントを遅くすることが可能となる。その結果、NMOSトランジスタTr7のゲート−ソース間電圧はある時間の間、Vgs>Vthの関係を保つこととなり、その間、NMOSトランジスタTr7をオンさせ続けることができる(図25)。
このような遅延回路の構築により、容量素子C5を介して、NMOSトランジスタTr6のソース電圧がΔVだけ減少した時に、まだNMOSトランジスタTr7はオンしていることになる。その結果、NMOSトランジスタTr6のゲート電圧をVss4に保持することができる。したがって、NMOSトランジスタTr6のゲート−ソース間電圧がVss4−(Vss3−ΔV)となり、この電圧がVgs>VthとなるようなΔVであれNMOSトランジスタば、Tr6をオンすることが可能になる。
そうなると、NMOSトランジスタTr6はNMOSトランジスタTr4のゲート電圧を充電するように電流を流すので、NMOSトランジスタTr4のゲート電圧がVdd1まで上昇し、NMOSトランジスタTr4がオンする(図26、図27)。この時、NMOSトランジスタTr7はオフしているので、NMOSトランジスタTr6のゲートは充電の途中で負側電源(Vss4)から切り離され、容量素子C3を介してブートストラップが生じている。NMOSトランジスタTr4がオンすると、NMOSトランジスタTr4はNMOSトランジスタTr2のゲート電圧を充電するように電流を流す。これにより、NMOSトランジスタTr2のゲート電圧が上昇していく。この時、NMOSトランジスタTr4のゲートはVdd1に固定されているので、ブートストラップか起きずに、NMOSトランジスタTr2のゲート電圧をVdd1−Vthまで充電し、NMOSトランジスタTr4はオフする。結果として、最終的にオンになったNMOSトランジスタTr2がC1を介してブートストラップすることで、出力電圧Voutとして、Vdd1が出力される(図28、図29)。
インバータ回路300では、入力電圧Vinがハイ(Vdd)の時は出力電圧Voutはロー(Vss1)にプルダウンし、入力電圧Vinがロー(Vss)の時はVoutはハイ(Vdd1)にプルアップし、それぞれの入力に対して反転出力することが可能である。そして、入力電圧Vinがハイ(Vdd)とロー(Vss)のいずれにおいても定常状態においても2つ存在する正側電源から負側電源へ貫通電流が流れない。そのため、従来のNMOSインバータで問題視されてきた回路における消費電力を小さく抑えることができる。
また、インバータ回路300では、負側電源をトランジスタ毎に設定することで、トランジスタの特性変化にも対応することが可能となっている。例えば、各の閾値電圧がマイナスになった場合(デプレーション)には、ノーマリーオン状態になってしまうため貫通電流などのマージンがより厳しくなってくる。このデプレーションの場合においても、負側電源をマイナスに深く設定してあげることで、貫通電流を防ぐことが可能となる。
この付加価値は、現在盛んに研究されている酸化物半導体を用いたTFTに対しても有力である。酸化物半導体を用いたTFTは非常に安価なプロセスとアモルファス系では比較的高い移動度を有していることから、低コスト大面積化に向けて現在研究されている材料である。この酸化物半導体を用いたトランジスタではVthがデプレーションを起こすことで知られており、現在特性改善が望まれている。インバータ回路300の回路構成では、現状の酸化物半導体に関しても、表示装置の周辺回路を構成することが可能となり有利である。
ここで、インバータ回路300中の素子数に着目すると、トランジスタが9つも使用されており、歩留まりという点での課題が残っている。また、入力電圧Vinがハイ(Vdd)からロー(Vss)に変化した時の出力電圧Voutの立ち上がりトランジェントが遅いという課題もあり、さらなる速度向上が求められている。
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、より少ない素子数で、さらなる高速化を実現することの可能なインバータ回路、およびこのインバータ回路を備えた表示装置を提供することにある。
本発明のインバータ回路は、互いに同一チャネル型の第1トランジスタ、第2トランジスタ、第3トランジスタ、第4トランジスタ、第5トランジスタ、第6トランジスタおよび第7トランジスタを備えたものである。このインバータ回路は、さらに、第1容量素子、第2容量素子および第3容量素子と、入力端子および出力端子とを備えている。ここで、第1トランジスタは、第1トランジスタは、入力端子の電圧と第1電圧線の電圧との電位差またはそれに対応する電位差に応じて出力端子と第1電圧線との電気的な接続を継断するようになっている。第2トランジスタは、第4トランジスタのソースまたはドレインである第1端子の電圧と、出力端子の電圧との電位差またはそれに対応する電位差に応じて第2電圧線と出力端子との電気的な接続を継断するようになっている。第3トランジスタは、入力端子の電圧と第3電圧線の電圧との電位差またはそれに対応する電位差に応じて第1端子と第3電圧線との電気的な接続を継断するようになっている。第4トランジスタは、第6トランジスタのソースまたはドレインである第2端子の電圧と、第1端子の電圧との電位差またはそれに対応する電位差に応じて第4電圧線と第1端子との電気的な接続を継断するようになっている。第5トランジスタは、入力端子の電圧と第5電圧線の電圧との電位差またはそれに対応する電位差に応じて第2端子と第5電圧線との電気的な接続を継断するようになっている。第6トランジスタは、第7トランジスタのソースまたはドレインである第3端子の電圧と、第2端子の電圧との電位差またはそれに対応する電位差に応じて第6電圧線と第2端子との電気的な接続を継断するようになっている。第7トランジスタは、入力端子の電圧と第7電圧線の電圧との電位差またはそれに対応する電位差に応じて第6トランジスタのゲートと第7電圧線との電気的な接続を継断するようになっている。第1容量素子は、第1トランジスタのゲート−ソース間に挿入されている。第2容量素子は、第4トランジスタのゲート−ソース間に挿入されている。第3容量素子は、第6トランジスタのゲートと第8電圧線との間に挿入されている。
本発明の表示装置は、行状に配置された複数の走査線と、列状に配置された複数の信号線と、行列状に配置された複数の画素とを含む表示部を備えており、さらに、各画素を駆動する駆動部を備えている。駆動部は、走査線ごとに設けられた複数のインバータ回路を有しており、駆動部内の各インバータ回路は、上記のインバータ回路と同一の構成要素を含んでいる。
本発明のインバータ回路および表示装置では、入力端子と、第1電圧線、第3電圧線、第5電圧線および第7電圧線との間に、第1トランジスタ、第3トランジスタ、第5トランジスタおよび第7トランジスタが設けられている。一方、第2電圧線と出力端子との間に第2トランジスタが、第4電圧線と第2トランジスタのゲートとの間に第4トランジスタが、第6電圧線と第4トランジスタのゲートとの間に第6トランジスタがそれぞれ設けられている。さらに、第2トランジスタおよび第4トランジスタのゲート−ソース間に第1容量素子および第2容量素子が設けられており、第8電圧線と第6トランジスタのゲートとの間に第3容量素子が設けられている。これにより、入力端子の電圧がハイからローになったときに、第1トランジスタ、第3トランジスタ、第5トランジスタおよび第7トランジスタがオフすると共に、第2トランジスタ、第4トランジスタおよび第6トランジスタがオンし、出力端子に第2電圧線の電圧が出力される。また、入力端子の電圧がローからハイになったときに、第1トランジスタ、第3トランジスタ、第5トランジスタおよび第7トランジスタがオンすると共に、第2トランジスタ、第4トランジスタおよび第6トランジスタがオフし、出力端子に第1電圧線の電圧が出力される。このとき、第1トランジスタおよび第2トランジスタ、第3トランジスタおよび第4トランジスタ、または第5トランジスタおよび第6トランジスタが同時にオンする期間がほとんど存在しない。また、第8電圧線が第3容量素子を介して第6トランジスタのゲートに接続されていることにより、遅延回路が不要となる。
本発明のインバータ回路および表示装置によれば、第1トランジスタおよび第2トランジスタ、第3トランジスタおよび第4トランジスタ、または第5トランジスタおよび第6トランジスタが同時にオンする期間がほとんど存在しないようにした。これにより、電圧線同士の間を流れる電流(貫通電流)はほんのわずかしか存在しないので、消費電力を抑えることができる。また、入力端子の電圧がローからハイに変移したときに出力電圧が第1電圧線側の電圧となり、入力端子の電圧がハイからローに変移したときに出力電圧が第2電圧線側の電圧となるようにした。これにより、出力電圧の波高値が所望の値からずれてしまうのを低減することができる。また、遅延回路が不要となるようにしたので、動作の高速化が可能となる。さらに、低消費電力化、出力電圧の波高値の所望の値からのずれ防止、および動作の高速化を、従来よりも少ない素子数で実現することができる。従って、本発明では、より少ない素子数で、さらなる高速化を実現することができる。
以下、発明を実施するための形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
1.第1の実施の形態(図1〜図10)
2.適用例(図11〜図13)
3.従来技術の説明(図14〜図18)
4.参考技術の説明(図19〜図29)
1.第1の実施の形態(図1〜図10)
2.適用例(図11〜図13)
3.従来技術の説明(図14〜図18)
4.参考技術の説明(図19〜図29)
<実施の形態>
[構成]
図1は、本発明の一実施の形態に係るインバータ回路1の全体構成の一例を表したものである。インバータ回路1は、入力端子INに入力されたパルス信号の信号波形(例えば図2(A))をほぼ反転させたパルス信号(例えば図2(B))を出力端子OUTから出力するものである。インバータ回路1は、アモルファスシリコンやアモルファス酸化物半導体上に好適に形成されるものであり、例えば、互いに同一のチャネル型の7つのトランジスタTr1〜Tr7を備えたものである。インバータ回路1は、上記の7つのトランジスタTr1〜Tr7の他に、3つの容量素子C1,C2,C6と、入力端子INおよび出力端子OUTとを備えており、7Tr3Cの回路構成となっている。
[構成]
図1は、本発明の一実施の形態に係るインバータ回路1の全体構成の一例を表したものである。インバータ回路1は、入力端子INに入力されたパルス信号の信号波形(例えば図2(A))をほぼ反転させたパルス信号(例えば図2(B))を出力端子OUTから出力するものである。インバータ回路1は、アモルファスシリコンやアモルファス酸化物半導体上に好適に形成されるものであり、例えば、互いに同一のチャネル型の7つのトランジスタTr1〜Tr7を備えたものである。インバータ回路1は、上記の7つのトランジスタTr1〜Tr7の他に、3つの容量素子C1,C2,C6と、入力端子INおよび出力端子OUTとを備えており、7Tr3Cの回路構成となっている。
トランジスタTr1が本発明の「第1トランジスタ」の一具体例に相当し、トランジスタTr2が本発明の「第2トランジスタ」の一具体例に相当し、トランジスタTr3が本発明の「第3トランジスタ」の一具体例に相当する。また、トランジスタTr4が本発明の「第4トランジスタ」の一具体例に相当し、トランジスタTr5が本発明の「第5トランジスタ」の一具体例に相当する。また、トランジスタTr6が本発明の「第6トランジスタ」の一具体例に相当し、トランジスタTr7が本発明の「第7トランジスタ」の一具体例に相当する。また、容量素子C1が本発明の「第1容量素子」の一具体例に相当し、容量素子C2が本発明の「第2容量素子」の一具体例に相当し、容量素子C6が本発明の「第3容量素子」の一具体例に相当する。
トランジスタTr1〜Tr7は、互いに同一チャネル型の薄膜トランジスタ(TFT)であり、例えば、nチャネルMOS(金属酸化膜半導体: Metal Oxide Semiconductor)型の薄膜トランジスタ(TFT)である。トランジスタTr1は、例えば、入力端子INの電圧(入力電圧Vin)と負側電圧線LL1の電圧Vss1との電位差(またはそれに対応する電位差)に応じて、出力端子OUTと負側電圧線LL1との電気的な接続を継断するようになっている。トランジスタTr1のゲートが入力端子INに電気的に接続されており、トランジスタTr1のソースまたはドレインが負側電圧線LL1に電気的に接続されており、トランジスタTr1のソースおよびドレインのうち負側電圧線LL1に未接続の端子が出力端子OUTに電気的に接続されている。トランジスタTr2は、トランジスタTr4のソースまたはドレインのうち正側電圧線LH1に未接続の端子(第1端子A)の電圧と、出力端子OUTの電圧(出力電圧Vout)との電位差(またはそれに対応する電位差)に応じて正側電圧線LH1と出力端子OUTとの電気的な接続を継断するようになっている。トランジスタTr2のゲートがトランジスタTr4の第1端子Aに電気的に接続されている。トランジスタTr2のソースまたはドレインが出力端子OUTに電気的に接続されており、トランジスタTr2のソースおよびドレインのうち出力端子OUTに未接続の端子が正側電圧線LH1に電気的に接続されている。トランジスタTr3は、入力電圧Vinと負側電圧線LL2の電圧Vss2との電位差(またはそれに対応する電位差)に応じてトランジスタTr4の第1端子Aと負側電圧線LL2との電気的な接続を継断するようになっている。トランジスタTr3のゲートが入力端子INに電気的に接続されている。トランジスタTr3のソースまたはドレインが負側電圧線LL2に電気的に接続されており、トランジスタTr2のソースおよびドレインのうち負側電圧線LL2に未接続の端子がトランジスタTr4の第1端子Aに電気的に接続されている。トランジスタTr4は、トランジスタTr6のソースまたはドレインのうち正側電圧線LH1に未接続の端子(第2端子B)の電圧と、第1端子Aの電圧との電位差(またはそれに対応する電位差)に応じて正側電圧線LH1と第1端子Aとの電気的な接続を継断するようになっている。トランジスタTr4のゲートがトランジスタTr6の第2端子Bに電気的に接続されている。トランジスタTr4のソースまたはドレインが正側電圧線LH1に電気的に接続されており、トランジスタTr4のソースおよびドレインのうち正側電圧線LH1に未接続の端子(第1端子A)がトランジスタTr3のソースおよびドレインのうち負側電圧線LL2に未接続の端子に電気的に接続されている。トランジスタTr5は、入力電圧Vinと負側電圧線LL3の電圧Vss3との電位差(またはそれに対応する電位差)に応じてトランジスタTr6の第2端子Bと負側電圧線LL3との電気的な接続を継断するようになっている。トランジスタTr5のゲートが入力端子INに電気的に接続されている。トランジスタTr5のソースまたはドレインが負側電圧線LL3に電気的に接続されており、トランジスタTr5のソースおよびドレインのうち負側電圧線LL3に未接続の端子がトランジスタTr6の第2端子Bに電気的に接続されている。トランジスタTr6は、トランジスタTr7のソースまたはドレインのうち負側電圧線LL4に未接続の端子(第3端子C)の電圧と、第2端子Bの電圧との電位差(またはそれに対応する電位差)に応じて正側電圧線LH1と第2端子Bとの電気的な接続を継断するようになっている。トランジスタTr6のゲートがトランジスタTr7のソースおよびドレインのうち負側電圧線LL4に未接続の端子に電気的に接続されている。トランジスタTr6のソースまたはドレインが正側電圧線LH1に電気的に接続されており、トランジスタTr6のソースおよびドレインのうち正側電圧線LH1に未接続の端子(第2端子B)がトランジスタTr5のソースおよびドレインのうち負側電圧線LL3に未接続の端子に電気的に接続されている。トランジスタTr7は、入力電圧Vinと負側電圧線LL4の電圧Vss4との電位差(またはそれに対応する電位差)に応じてトランジスタTr6のゲートと負側電圧線LL4との電気的な接続を継断するようになっている。トランジスタTr7のゲートが入力端子INに電気的に接続されている。トランジスタTr7のソースまたはドレインが負側電圧線LL4に電気的に接続されており、トランジスタTr7のソースおよびドレインのうち負側電圧線LL4に未接続の端子がトランジスタTr6のゲートに電気的に接続されている。
負側電圧線LL1が本発明の「第1電圧線」の一具体例に相当し、負側電圧線LL2が本発明の「第3電圧線」の一具体例に相当し、負側電圧線LL3が本発明の「第5電圧線」の一具体例に相当し、負側電圧線LL4が本発明の「第7電圧線」の一具体例に相当する。正側電圧線LH1が本発明の「第2電圧線」、「第4電圧線」および「第6電圧線」の一具体例に相当し、後述の正側電圧線LH2が本発明の「第8電圧線」の一具体例に相当する。
正側電圧線LH1は、負側電圧線LL1の電圧よりも高電圧(一定電圧)を出力する電源(図示せず)に接続されている。正側電圧線LH2は、パルス信号を出力する電源(図示せず)に接続されている。一方、負側電圧線LL1,LL2,LL3,LL4は、正側電圧線LH1の電圧Vdd1よりも低電圧(一定電圧)を出力する電源(図示せず)に接続されている。
容量素子C1はトランジスタTr2のゲート−ソース間に挿入されており、容量素子C2はトランジスタTr4のゲート−ソース間に挿入されている。容量素子C6は正側電圧線Vdd2と、トランジスタTr2のゲートとの間に挿入されている。
ところで、インバータ回路1は、従来のインバータ回路(図19のインバータ回路300)との関係では、トランジスタTr8,Tr9および容量素子C3〜C5を削除し、容量素子C6を新たに追加したものに相当する。つまり、インバータ回路1では、従来のインバータ回路(図19のインバータ回路300)における遅延回路が削除されている。
[動作]
次に、図3〜10を参照しつつ、インバータ回路1の動作の一例について説明する。図3は、インバータ回路1の動作の一例を表す波形図である。図4〜図10は、インバータ回路1の一連の動作の一例を表す回路図である。
次に、図3〜10を参照しつつ、インバータ回路1の動作の一例について説明する。図3は、インバータ回路1の動作の一例を表す波形図である。図4〜図10は、インバータ回路1の一連の動作の一例を表す回路図である。
まず、入力電圧Vinがハイ(Vdd)の時、トランジスタTr1,Tr3,Tr5,Tr7がオンしている。そのため、トランジスタTr6のゲート電圧およびソース電圧がそれぞれVss4、Vss3に充電され、トランジスタTr4のゲート電圧およびソース電圧がそれぞれVss3、Vss2に充電され、Tr2のゲート、ソース電圧がそれぞれVss2、Vss1に充電される。この時、4つの負側電圧線LL1,LL2,LL3,LL4は、Vss4<Vss3+Vth、Vss3<Vss2+Vth、Vss2<Vss1+Vthの関係を満たすように設定されている。そのため、トランジスタTr6、Tr4、Tr2はオフしている。このようにして、正側電圧線LH1から負側電圧線LL1,LL2,LL3,LL4に貫通電流を流すことを防止している。結果として、出力電圧Voutがロー(Vss1)となる(図4)。
次に、入力電圧Vinがハイ(Vdd)からロー(Vss)へと変化する(図5)。これにより、トランジスタTr1,Tr3,Tr5,Tr7のゲート電圧はVddからVssへと変化する。このとき、Vssが十分に低い電圧である場合には、トランジスタTr1,Tr3,Tr5,Tr7は直ちにオフする。負側電圧線LL1,LL2,LL3,LL4に接続されているトランジスタTr1,Tr3,Tr5,Tr7がオフすることにより、トランジスタTr6のゲートノード、トランジスタTr4のゲートノード、トランジスタTr2のゲートノードが全てフローティング状態となる。
この時、正側電圧線LH2に、図6に示すようなパルス電圧Vpを印加しておく。すると、容量素子C6を介してトランジスタTr6のゲート電圧がΔVpだけ上昇する。結果的に、トランジスタTr6のゲート−ソース間電圧がトランジスタTr6の閾値電圧以上となった時に、トランジスタTr6がオンする。一度、トランジスタTr6がオンすると、トランジスタTr6はトランジスタTr4のゲート電圧を充電するように電流を流し、トランジスタTr4のゲート電圧はVss4+ΔVp−Vthまで上昇する。その結果、トランジスタTr6がオフする。トランジスタTr4は、ゲート電圧の上昇により、トランジスタTr4のゲート−ソース間電圧がトランジスタTr4の閾値電圧より大きくなるのでオンする(図7)。このとき、トランジスタTr4は、トランジスタTr2のゲート電圧を充電するように電流を流す。また、この時、容量素子C2を介してブートストラップが起こるので、結果的にトランジスタTr2のゲート電圧は、Vdd1まで上昇する。トランジスタTr2のゲート電圧が上昇し、トランジスタTr2のゲート−ソース間電圧がトランジスタTr2の閾値電圧より大きくなった時に、トランジスタTr2がオンする。最終的に、トランジスタTr2がオンすることでブートストラップが生じ、出力電圧Voutとして、Vdd1が出力される(図8、図9)。
本実施の形態では、入力電圧Vinがハイ(Vdd)の時には、出力電圧Voutはロー(Vss1)にプルダウンし、入力電圧Vinがロー(Vss)の時には、Voutはハイ(Vdd1)にプルアップし、それぞれの入力に対して反転出力することが可能である。そして、入力電圧Vinがハイおよびローのどちらかの定常状態においても、2つの正側電圧線LH1,LH2から4つの負側電圧線LL1,LL2,LL3,LL4へ貫通電流が流れないので、従来のNMOSインバータで問題視されてきた消費電力を小さく抑えることができる。
また、本実施の形態では、4つの負側電圧線LL1,LL2,LL3,LL4に印加する電圧がトランジスタ毎に設定されているので、トランジスタの特性変化にも対応することが可能となっている。加えて、図6に示すように、正側電圧線LH2に、図6に示すようなパルス電圧Vpを印加することによって、トランジスタTr6のオンが行われる。
これは以下のような仕組みで行われる。まず、入力電圧Vinがハイ(Vdd)の時はトランジスタTr6のゲート電圧がVSS4に固定されている。そのため、容量素子C6を介してのカップリングは起こらず、入力電圧Vinがハイ(Vdd)からロー(Vss)になった瞬間のみ、フローティング状態になったトランジスタTr6のゲート電圧を、容量素子C6を介したカップリングによって上昇させる。すなわち、入力電圧Vinが一度、ハイ(Vdd)からロー(Vss)に落ちてしまえば、その後の動作(図10)でトランジスタTr6はオフしてしまう。その結果、その後のパルス電圧Vpにおける電圧の変化は容量素子C6を介してトランジスタTr6に伝えられることは無い。以上のことから、このパルス電圧Vpを挿入させることで、遅延回路が不必要となり、動作の高速化、歩留まりの向上を図ることが可能となる。
また、本実施の形態では、図1で示したように入力電圧Vinの変化が、出力電圧Voutに直接伝えられる訳では無いので、入力電圧Vinの揺らぎや遅延に対しても強い設計が可能となる。なお、本実施の形態のインバータ回路1は、一般的にインバータ回路を用いて構成される全ての回路に適用可能である。
<適用例>
図11は、上記実施の形態に係るインバータ回路1の適用例の一例である表示装置100の全体構成の一例を表したものである。この表示装置100は、例えば、表示パネル110(表示部)と、駆動回路120(駆動部)とを備えている。
図11は、上記実施の形態に係るインバータ回路1の適用例の一例である表示装置100の全体構成の一例を表したものである。この表示装置100は、例えば、表示パネル110(表示部)と、駆動回路120(駆動部)とを備えている。
(表示パネル110)
表示パネル110は、発光色の互いに異なる3種類の有機EL素子111R,111G,111Bが2次元配置された表示領域110Aを有している。表示領域110Aとは、有機EL素子111R,111G,111Bから発せられる光を利用して映像を表示する領域である。有機EL素子111Rは赤色光を発する有機EL素子であり、有機EL素子111Gは緑色光を発する有機EL素子であり、有機EL素子111Bは青色光を発する有機EL素子である。なお、以下では、有機EL素子111R,111G,111Bの総称として有機EL素子111を適宜、用いるものとする。
表示パネル110は、発光色の互いに異なる3種類の有機EL素子111R,111G,111Bが2次元配置された表示領域110Aを有している。表示領域110Aとは、有機EL素子111R,111G,111Bから発せられる光を利用して映像を表示する領域である。有機EL素子111Rは赤色光を発する有機EL素子であり、有機EL素子111Gは緑色光を発する有機EL素子であり、有機EL素子111Bは青色光を発する有機EL素子である。なお、以下では、有機EL素子111R,111G,111Bの総称として有機EL素子111を適宜、用いるものとする。
(表示領域110A)
図12は、表示領域10A内の回路構成の一例を、後述の書込線駆動回路124の一例と共に表したものである。表示領域110A内には、複数の画素回路112が個々の有機EL素子111と対となって2次元配置されている。なお、本適用例では、一対の有機EL素子111および画素回路112が1つの画素113を構成している。より詳細には、図11に示したように、一対の有機EL素子111Rおよび画素回路112が1つの赤色用の画素113Rを構成し、一対の有機EL素子111Gおよび画素回路112が1つの緑色用の画素113Gを構成し、一対の有機EL素子111Bおよび画素回路112が1つの青色用の画素113Bを構成している。さらに、互いに隣り合う3つの画素113R,113G,113Bが1つの表示画素114を構成している。
図12は、表示領域10A内の回路構成の一例を、後述の書込線駆動回路124の一例と共に表したものである。表示領域110A内には、複数の画素回路112が個々の有機EL素子111と対となって2次元配置されている。なお、本適用例では、一対の有機EL素子111および画素回路112が1つの画素113を構成している。より詳細には、図11に示したように、一対の有機EL素子111Rおよび画素回路112が1つの赤色用の画素113Rを構成し、一対の有機EL素子111Gおよび画素回路112が1つの緑色用の画素113Gを構成し、一対の有機EL素子111Bおよび画素回路112が1つの青色用の画素113Bを構成している。さらに、互いに隣り合う3つの画素113R,113G,113Bが1つの表示画素114を構成している。
各画素回路112は、例えば、有機EL素子111に流れる電流を制御する駆動トランジスタTr100と、信号線DTLの電圧を駆動トランジスタTr100に書き込む書き込みトランジスタTr200と、保持容量Csとによって構成されたものであり、2Tr1Cの回路構成となっている。駆動トランジスタTr100および書き込みトランジスタTr200は、例えば、nチャネルMOS型の薄膜トランジスタ(TFT)により形成されている。駆動トランジスタTr100または書き込みトランジスタTr200は、例えば、pチャネルMOS型のTFTであってもよい。
表示領域110Aにおいて、複数の書込線WSL(走査線)が行状に配置され、複数の信号線DTLが列状に配置されている。表示領域110Aには、さらに、複数の電源線PSL(電源電圧の供給される部材)が書込線WSLに沿って行状に配置されている。各信号線DTLと各書込線WSLとの交差点近傍には、有機EL素子111が1つずつ設けられている。各信号線DTLは、後述の信号線駆動回路123の出力端(図示せず)と、書き込みトランジスタTr200のドレイン電極およびソース電極のいずれか一方(図示せず)に接続されている。各書込線WSLは、後述の書込線駆動回路124の出力端(図示せず)と、書き込みトランジスタTr200のゲート電極(図示せず)に接続されている。各電源線PSLは、後述の電源線駆動回路125の出力端(図示せず)と、駆動トランジスタTr100のドレイン電極およびソース電極のいずれか一方(図示せず)に接続されている。書き込みトランジスタTr200のドレイン電極およびソース電極のうち信号線DTLに非接続の方(図示せず)は、駆動トランジスタTr100のゲート電極(図示せず)と、保持容量Csの一端に接続されている。駆動トランジスタTr100のドレイン電極およびソース電極のうち電源線PSLに非接続の方(図示せず)と保持容量Csの他端とが、有機EL素子111のアノード電極(図示せず)に接続されている。有機EL素子111のカソード電極(図示せず)は、例えば、グラウンド線GNDに接続されている。
(駆動回路120)
次に、駆動回路120内の各回路について、図11、図12を参照して説明する。駆動回路120は、タイミング生成回路121、映像信号処理回路122、信号線駆動回路123、書込線駆動回路124、および電源線駆動回路125を有している。
次に、駆動回路120内の各回路について、図11、図12を参照して説明する。駆動回路120は、タイミング生成回路121、映像信号処理回路122、信号線駆動回路123、書込線駆動回路124、および電源線駆動回路125を有している。
タイミング生成回路121は、映像信号処理回路122、信号線駆動回路123、書込線駆動回路124、および電源線駆動回路125が連動して動作するように制御するものである。タイミング生成回路121は、例えば、外部から入力された同期信号120Bに応じて(同期して)、上述した各回路に対して制御信号121Aを出力するようになっている。
映像信号処理回路122は、外部から入力された映像信号120Aに対して所定の補正を行うと共に、補正した後の映像信号122Aを信号線駆動回路123に出力するようになっている。所定の補正としては、例えば、ガンマ補正や、オーバードライブ補正などが挙げられる。
信号線駆動回路123は、制御信号121Aの入力に応じて(同期して)、映像信号処理回路122から入力された映像信号122A(信号電圧Vsig)を各信号線DTLに印加して、選択対象の画素113に書き込むものである。なお、書き込みとは、駆動トランジスタTr1のゲートに所定の電圧を印加することを指している。
信号線駆動回路123は、例えばシフトレジスタ(図示せず)を含んで構成されており、画素113の各列に対応して、1段ごとにバッファ回路(図示せず)を備えている。この信号線駆動回路123は、制御信号121Aの入力に応じて(同期して)、各信号線DTLに対して、2種類の電圧(Vofs、Vsig)を出力可能となっている。具体的には、信号線駆動回路123は、各画素113に接続された信号線DTLを介して、書込線駆動回路124により選択された画素113へ2種類の電圧(Vofs、Vsig)を順番に供給するようになっている。
ここで、オフセット電圧Vofsは、有機EL素子111の閾値電圧Velよりも低い電圧値となっている。また、信号電圧Vsigは、映像信号122Aに対応する電圧値となっている。信号電圧Vsigの最小電圧はオフセット電圧Vofsよりも低い電圧値となっており、信号電圧Vsigの最大電圧はオフセット電圧Vofsよりも高い電圧値となっている。
書込線駆動回路124は、例えばシフトレジスタ(図示せず)を含んで構成されており、画素113の各行に対応して、1段ごとにバッファ回路2を備えている。バッファ回路2は、上述したインバータ回路1を複数含んで構成されたものであり、入力端に入力されたパルス信号の位相とほぼ同一位相のパルス信号を出力端から出力するものである。書込線駆動回路124は、制御信号121Aの入力に応じて(同期して)、各書込線WSLに対して、2種類の電圧(Vdd、Vss)を出力可能となっている。具体的には、書込線駆動回路124は、各画素113に接続された書込線WSLを介して、駆動対象の画素113へ2種類の電圧(Vdd、Vss)を供給し、書き込みトランジスタTr2を制御するようになっている。
ここで、電圧Vddは、書き込みトランジスタTr2のオン電圧以上の値となっている。Vddは、後述の消光時や閾値補正時に、書込線駆動回路124から出力される電圧値である。Vssは、書き込みトランジスタTr2のオン電圧よりも低い値となっており、かつ、Vddよりも低い値となっている。
電源線駆動回路125は、例えばシフトレジスタ(図示せず)を含んで構成されており、例えば、画素113の各行に対応して、1段ごとにバッファ回路(図示せず)を備えている。この電源線駆動回路125は、制御信号121Aの入力に応じて(同期して)、2種類の電圧(VccH、VccL)を出力可能となっている。具体的には、電源線駆動回路125は、各画素113に接続された電源線PSLを介して、駆動対象の画素113へ2種類の電圧(VccH、VccL)を供給し、有機EL素子111の発光および消光を制御するようになっている。
ここで、電圧VccLは、有機EL素子111の閾値電圧Velと、有機EL素子111のカソードの電圧Vcaとを足し合わせた電圧(Vel+Vca)よりも低い電圧値である。また、電圧VccHは、電圧(Vel+Vca)以上の電圧値である。
次に、本適用例の表示装置100の動作(消光から発光までの動作)の一例について説明する。本適用例では、駆動トランジスタTr100の閾値電圧Vthや移動度μが経時変化したりしても、それらの影響を受けることなく、有機EL素子111の発光輝度を一定に保つようにするために、閾値電圧Vthや移動度μの変動に対する補正動作が組み込まれている。
図13は、画素回路112に印加される電圧波形の一例と、駆動トランジスタTr100のゲート電圧Vgおよびソース電圧Vsの変化の一例とを表したものである。図13(A)には信号線DTLに、信号電圧Vsigと、オフセット電圧Vofsが印加されている様子が示されている。図13(B)には書込線WSLに、駆動トランジスタTr100をオンする電圧Vddと、駆動トランジスタTr100をオフする電圧Vssが印加されている様子が示されている。図13(C)には電源線PSLに、電圧VccHと、電圧VccLが印加されている様子が示されている。さらに、図13(D),(E)には、電源線PSL、信号線DTLおよび書込線WSLへの電圧印加に応じて、駆動トランジスタTr100のゲート電圧Vgおよびソース電圧Vsが時々刻々変化している様子が示されている。
(Vth補正準備期間)
まず、Vth補正の準備を行う。具体的には、書込線WSLの電圧がVoffとなっており、信号線DTLの電圧がVsigとなっており、電源線DSLの電圧がVccHとなっている時(つまり有機EL素子111が発光している時)に、電源線駆動回路125が電源線DSLの電圧をVccHからVccLに下げる(T1)。すると、ソース電圧VsがVccLとなり、有機EL素子111が消光する。
まず、Vth補正の準備を行う。具体的には、書込線WSLの電圧がVoffとなっており、信号線DTLの電圧がVsigとなっており、電源線DSLの電圧がVccHとなっている時(つまり有機EL素子111が発光している時)に、電源線駆動回路125が電源線DSLの電圧をVccHからVccLに下げる(T1)。すると、ソース電圧VsがVccLとなり、有機EL素子111が消光する。
(最初のVth補正期間)
次に、Vthの補正を行う。具体的には、信号線DTLの電圧がVofsとなっている間に、電源線駆動回路125が電源線DSLの電圧をVccLからVccHに上げる(T2)。すると、駆動トランジスタTr100のドレイン−ソース間に電流Idsが流れ、ソース電圧Vsが上昇する。その後、信号線駆動回路123が信号線DTLの電圧をVofsからVsigに切り替える前に、書込線駆動回路124が書込線WSLの電圧をVonからVoffに下げる(T3)。すると、駆動トランジスタTr100のゲートがフローティングとなり、Vthの補正が停止する。
次に、Vthの補正を行う。具体的には、信号線DTLの電圧がVofsとなっている間に、電源線駆動回路125が電源線DSLの電圧をVccLからVccHに上げる(T2)。すると、駆動トランジスタTr100のドレイン−ソース間に電流Idsが流れ、ソース電圧Vsが上昇する。その後、信号線駆動回路123が信号線DTLの電圧をVofsからVsigに切り替える前に、書込線駆動回路124が書込線WSLの電圧をVonからVoffに下げる(T3)。すると、駆動トランジスタTr100のゲートがフローティングとなり、Vthの補正が停止する。
(最初のVth補正休止期間)
Vth補正が休止している期間中は、例えば、先のVth補正を行った行(画素)とは異なる他の行(画素)において、信号線DTLの電圧のサンプリングが行われる。なお、このとき、先のVth補正を行った行(画素)において、ソース電圧VsがVofs−Vthよりも低いので、Vth補正休止期間中にも、先のVth補正を行った行(画素)において、駆動トランジスタTr100のドレイン−ソース間に電流Idsが流れ、ソース電圧Vsが上昇し、保持容量Csを介したカップリングによりゲート電圧Vgも上昇する。
Vth補正が休止している期間中は、例えば、先のVth補正を行った行(画素)とは異なる他の行(画素)において、信号線DTLの電圧のサンプリングが行われる。なお、このとき、先のVth補正を行った行(画素)において、ソース電圧VsがVofs−Vthよりも低いので、Vth補正休止期間中にも、先のVth補正を行った行(画素)において、駆動トランジスタTr100のドレイン−ソース間に電流Idsが流れ、ソース電圧Vsが上昇し、保持容量Csを介したカップリングによりゲート電圧Vgも上昇する。
(2回目のVth補正期間)
次に、Vth補正を再び行う。具体的には、信号線DTLの電圧がVofsとなっており、Vth補正が可能となっている時に、書込線駆動回路124が書込線WSLの電圧をVoffからVonに上げ、駆動トランジスタTr100のゲートをVofsにする(T4)。このとき、ソース電圧VsがVofs−Vthよりも低い場合(Vth補正がまだ完了していない場合)には、駆動トランジスタTr100がカットオフするまで(ゲート−ソース間電圧VgsがVthになるまで)、駆動トランジスタTr100のドレイン−ソース間に電流Idsが流れる。その後、信号線駆動回路123が信号線DTLの電圧をVofsからVsigに切り替える前に、書込線駆動回路124が書込線WSLの電圧をVonからVoffに下げる(T5)。すると、駆動トランジスタTr100のゲートがフローティングとなるので、ゲート−ソース間電圧Vgsを信号線DTLの電圧の大きさに拘わらず一定に維持することができる。
次に、Vth補正を再び行う。具体的には、信号線DTLの電圧がVofsとなっており、Vth補正が可能となっている時に、書込線駆動回路124が書込線WSLの電圧をVoffからVonに上げ、駆動トランジスタTr100のゲートをVofsにする(T4)。このとき、ソース電圧VsがVofs−Vthよりも低い場合(Vth補正がまだ完了していない場合)には、駆動トランジスタTr100がカットオフするまで(ゲート−ソース間電圧VgsがVthになるまで)、駆動トランジスタTr100のドレイン−ソース間に電流Idsが流れる。その後、信号線駆動回路123が信号線DTLの電圧をVofsからVsigに切り替える前に、書込線駆動回路124が書込線WSLの電圧をVonからVoffに下げる(T5)。すると、駆動トランジスタTr100のゲートがフローティングとなるので、ゲート−ソース間電圧Vgsを信号線DTLの電圧の大きさに拘わらず一定に維持することができる。
なお、このVth補正期間において、保持容量CsがVthに充電され、ゲート−ソース間電圧VgsがVthとなった場合には、駆動回路120は、Vth補正を終了する。しかし、ゲート−ソース間電圧VgsがVthにまで到達しない場合には、駆動回路120は、ゲート−ソース間電圧VgsがVthに到達するまで、Vth補正と、Vth補正休止とを繰り返し実行する。
(書き込み・μ補正期間)
Vth補正休止期間が終了した後、書き込みとμ補正を行う。具体的には、信号線DTLの電圧がVsigとなっている間に、書込線駆動回路124が書込線WSLの電圧をVoffからVonに上げ(T6)、駆動トランジスタTr1のゲートを信号線DTLに接続する。すると、駆動トランジスタTr100のゲート電圧Vgが信号線DTLの電圧Vsigとなる。このとき、有機EL素子111のアノード電圧はこの段階ではまだ有機EL素子111の閾値電圧Velよりも小さく、有機EL素子111はカットオフしている。そのため、電流Idsは有機EL素子111の素子容量(図示せず)に流れ、素子容量が充電されるので、ソース電圧VsがΔVyだけ上昇し、やがてゲート−ソース間電圧VgsがVsig+Vth−ΔVyとなる。このようにして、書き込みと同時にμ補正が行われる。ここで、駆動トランジスタTr100の移動度μが大きい程、ΔVyも大きくなるので、ゲート−ソース間電圧Vgsを発光前にΔVyだけ小さくすることにより、画素113ごとの移動度μのばらつきを取り除くことができる。
Vth補正休止期間が終了した後、書き込みとμ補正を行う。具体的には、信号線DTLの電圧がVsigとなっている間に、書込線駆動回路124が書込線WSLの電圧をVoffからVonに上げ(T6)、駆動トランジスタTr1のゲートを信号線DTLに接続する。すると、駆動トランジスタTr100のゲート電圧Vgが信号線DTLの電圧Vsigとなる。このとき、有機EL素子111のアノード電圧はこの段階ではまだ有機EL素子111の閾値電圧Velよりも小さく、有機EL素子111はカットオフしている。そのため、電流Idsは有機EL素子111の素子容量(図示せず)に流れ、素子容量が充電されるので、ソース電圧VsがΔVyだけ上昇し、やがてゲート−ソース間電圧VgsがVsig+Vth−ΔVyとなる。このようにして、書き込みと同時にμ補正が行われる。ここで、駆動トランジスタTr100の移動度μが大きい程、ΔVyも大きくなるので、ゲート−ソース間電圧Vgsを発光前にΔVyだけ小さくすることにより、画素113ごとの移動度μのばらつきを取り除くことができる。
(発光期間)
最後に、書込線駆動回路124が書込線WSLの電圧をVonからVoffに下げる(T7)。すると、駆動トランジスタTr100のゲートがフローティングとなり、駆動トランジスタTr100のドレイン−ソース間に電流Idsが流れ、ソース電圧Vsが上昇する。その結果、有機EL素子111に閾値電圧Vel以上の電圧が印加され、有機EL素子111が所望の輝度で発光する。
最後に、書込線駆動回路124が書込線WSLの電圧をVonからVoffに下げる(T7)。すると、駆動トランジスタTr100のゲートがフローティングとなり、駆動トランジスタTr100のドレイン−ソース間に電流Idsが流れ、ソース電圧Vsが上昇する。その結果、有機EL素子111に閾値電圧Vel以上の電圧が印加され、有機EL素子111が所望の輝度で発光する。
本適用例の表示装置100では、上記のようにして、各画素113において画素回路112がオンオフ制御され、各画素113の有機EL素子111に駆動電流が注入されることにより、正孔と電子とが再結合して発光が起こり、その光が外部に取り出される。その結果、表示パネル110の表示領域110Aにおいて画像が表示される。
ところで、本適用例では、例えば、書込線駆動回路124内のバッファ回路2は、上述したインバータ回路1を複数含んで構成されている。これにより、バッファ回路2内を流れる貫通電流はほとんど存在しないので、バッファ回路2の消費電力を抑えることができる。また、バッファ回路2の出力電圧のばらつきが少ないので、画素回路112内の駆動トランジスタTr100の閾値補正や移動度補正の、画素回路112ごとのばらつきを低減することができ、さらには画素113ごとの輝度のばらつきを低減することができる。また、バッファ回路2の高速化、歩留まりの向上を図ることが可能となる。
以上、実施の形態、変形例および適用例を挙げて本発明を説明したが、本発明は実施の形態等に限定されるものではなく、種々変形が可能である。
例えば、上記適用例では、上記各実施の形態に係るインバータ回路1が書込線駆動回路124の出力段に用いられていたが、書込線駆動回路124の出力段の代わりに、電源線駆動回路125の出力段に用いられていてもよいし、書込線駆動回路124の出力段と共に、電源線駆動回路125の出力段に用いられていてもよい。
1,200,300…インバータ回路、100…表示装置、110…表示パネル、110A…表示領域、111,111R,111G,111B…有機EL素子、112…画素回路、113,113R,113G,113B…画素、114…表示画素、120…駆動回路、120A,122A…映像信号、120B…同期信号、121…タイミング生成回路、121A…制御信号、122…映像信号処理回路、123…信号線駆動回路、124…書込線駆動回路、125…電源線駆動回路、A…第1端子、B…第2端子、C…第3端子、C1〜C6…容量素子、Cs…保持容量、DTL…信号線、GND…グラウンド線、IN…入力端子、Ids…電流、LH1,LH2…正側電圧線、LL1,LL2,LL3,LL4…負側電圧線、OUT…出力端子、P…WSパルス、PSL…電源線、Tr1〜Tr7…トランジスタ、T1〜T9…NMOSトランジスタ、Tr100…駆動トランジスタ、Tr200…書き込みトランジスタ、VCCH,VCCL,Vdd,Vdd1,Vss,Vss1…電圧、Vin…入力電圧、Vout…出力電圧、Vsig…信号電圧、Vth,Vel…閾値電圧、WSL…書込線、μ…移動度。
Claims (7)
- 互いに同一チャネル型の第1トランジスタ、第2トランジスタ、第3トランジスタ、第4トランジスタ、第5トランジスタ、第6トランジスタおよび第7トランジスタと、
第1容量素子、第2容量素子および第3容量素子と、
入力端子および出力端子と
を備え、
前記第1トランジスタは、前記入力端子の電圧と第1電圧線の電圧との電位差またはそれに対応する電位差に応じて前記出力端子と前記第1電圧線との電気的な接続を継断するようになっており、
前記第2トランジスタは、前記第4トランジスタのソースまたはドレインである第1端子の電圧と、前記出力端子の電圧との電位差またはそれに対応する電位差に応じて第2電圧線と前記出力端子との電気的な接続を継断するようになっており、
前記第3トランジスタは、前記入力端子の電圧と第3電圧線の電圧との電位差またはそれに対応する電位差に応じて前記第1端子と前記第3電圧線との電気的な接続を継断するようになっており、
前記第4トランジスタは、前記第6トランジスタのソースまたはドレインである第2端子の電圧と、前記第1端子の電圧との電位差またはそれに対応する電位差に応じて第4電圧線と前記第1端子との電気的な接続を継断するようになっており、
前記第5トランジスタは、前記入力端子の電圧と第5電圧線の電圧との電位差またはそれに対応する電位差に応じて前記第2端子と前記第5電圧線との電気的な接続を継断するようになっており、
前記第6トランジスタは、前記第7トランジスタのソースまたはドレインである第3端子の電圧と、前記第2端子の電圧との電位差またはそれに対応する電位差に応じて第6電圧線と前記第2端子との電気的な接続を継断するようになっており、
前記第7トランジスタは、前記入力端子の電圧と第7電圧線の電圧との電位差またはそれに対応する電位差に応じて前記第6トランジスタのゲートと前記第7電圧線との電気的な接続を継断するようになっており、
前記第1容量素子は、前記第1トランジスタのゲート−ソース間に挿入されており、
前記第2容量素子は、前記第4トランジスタのゲート−ソース間に挿入されており、
前記第3容量素子は、前記第6トランジスタのゲートと第8電圧線との間に挿入されている
インバータ回路。 - 前記第8電圧線は、パルス信号を出力する電源に接続されている
請求項1に記載のインバータ回路。 - 前記第2電圧線、前記第4電圧線および前記第6電圧線は、互いに同電位となっている
請求項1または請求項2に記載のインバータ回路。 - 前記第8電圧線は、前記第2電圧線、前記第4電圧線および前記第6電圧線の電圧よりも高電圧を出力する電源に接続されている
請求項3に記載のインバータ回路。 - 前記第1電圧線、前記第3電圧線、前記第5電圧線および前記第7電圧線は、互いに異なる電位となっている
請求項1ないし請求項4のいずれか一項に記載のインバータ回路。 - 前記第2電圧線、前記第4電圧線、前記第6電圧線および前記第8電圧線は、前記第1電圧線、前記第3電圧線、前記第5電圧線および前記第7電圧線の電圧よりも高電圧を出力する電源に接続されている
請求項5に記載のインバータ回路。 - 行状に配置された複数の走査線と、列状に配置された複数の信号線と、行列状に配置された複数の画素とを含む表示部と、
各画素を駆動する駆動部と
を備え、
前記駆動部は、前記走査線ごとに設けられた複数のインバータ回路を有し、
前記インバータ回路は、
互いに同一チャネル型の第1トランジスタ、第2トランジスタ、第3トランジスタ、第4トランジスタ、第5トランジスタ、第6トランジスタおよび第7トランジスタと、
第1容量素子、第2容量素子および第3容量素子と、
入力端子および出力端子と
を有し、
前記第1トランジスタは、前記入力端子の電圧と第1電圧線の電圧との電位差またはそれに対応する電位差に応じて前記出力端子と前記第1電圧線との電気的な接続を継断するようになっており、
前記第2トランジスタは、前記第4トランジスタのソースまたはドレインである第1端子の電圧と、前記出力端子の電圧との電位差またはそれに対応する電位差に応じて第2電圧線と前記出力端子との電気的な接続を継断するようになっており、
前記第3トランジスタは、前記入力端子の電圧と第3電圧線の電圧との電位差またはそれに対応する電位差に応じて前記第1端子と前記第3電圧線との電気的な接続を継断するようになっており、
前記第4トランジスタは、前記第6トランジスタのソースまたはドレインである第2端子の電圧と、前記第1端子の電圧との電位差またはそれに対応する電位差に応じて第4電圧線と前記第1端子との電気的な接続を継断するようになっており、
前記第5トランジスタは、前記入力端子の電圧と第5電圧線の電圧との電位差またはそれに対応する電位差に応じて前記第2端子と前記第5電圧線との電気的な接続を継断するようになっており、
前記第6トランジスタは、前記第7トランジスタのソースまたはドレインである第3端子の電圧と、前記第2端子の電圧との電位差またはそれに対応する電位差に応じて第6電圧線と前記第2端子との電気的な接続を継断するようになっており、
前記第7トランジスタは、前記入力端子の電圧と第7電圧線の電圧との電位差またはそれに対応する電位差に応じて前記第6トランジスタのゲートと前記第7電圧線との電気的な接続を継断するようになっており、
前記第1容量素子は、前記第1トランジスタのゲート−ソース間に挿入されており、
前記第2容量素子は、前記第4トランジスタのゲート−ソース間に挿入されており、
前記第3容量素子は、前記第6トランジスタのゲートと第8電圧線との間に挿入されている
表示装置。
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