JP3094465B2 - レベル変換回路 - Google Patents

レベル変換回路

Info

Publication number
JP3094465B2
JP3094465B2 JP03014906A JP1490691A JP3094465B2 JP 3094465 B2 JP3094465 B2 JP 3094465B2 JP 03014906 A JP03014906 A JP 03014906A JP 1490691 A JP1490691 A JP 1490691A JP 3094465 B2 JP3094465 B2 JP 3094465B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
level
conversion circuit
level conversion
voltage
transistor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP03014906A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH04242317A (ja
Inventor
敏一 前川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Priority to JP03014906A priority Critical patent/JP3094465B2/ja
Priority to US07/819,857 priority patent/US5237212A/en
Publication of JPH04242317A publication Critical patent/JPH04242317A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3094465B2 publication Critical patent/JP3094465B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K19/00Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits
    • H03K19/0175Coupling arrangements; Interface arrangements
    • H03K19/017509Interface arrangements
    • H03K19/017518Interface arrangements using a combination of bipolar and field effect transistors [BIFET]
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K19/00Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits
    • H03K19/01Modifications for accelerating switching
    • H03K19/017Modifications for accelerating switching in field-effect transistor circuits
    • H03K19/01707Modifications for accelerating switching in field-effect transistor circuits in asynchronous circuits
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K19/00Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits
    • H03K19/0175Coupling arrangements; Interface arrangements
    • H03K19/0185Coupling arrangements; Interface arrangements using field effect transistors only
    • H03K19/018507Interface arrangements
    • H03K19/018521Interface arrangements of complementary type, e.g. CMOS
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K5/00Manipulating of pulses not covered by one of the other main groups of this subclass
    • H03K5/003Changing the DC level
    • H03K5/007Base line stabilisation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Liquid Crystal Display Device Control (AREA)
  • Logic Circuits (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は入力信号を異なるレベル
の出力信号に変換するレベル変換回路に関し、特に液晶
表示素子の駆動用に用いて好適なものである。
【0002】
【従来の技術】レベル変換回路は、入力信号を異なるレ
ベルの出力信号に変換するための回路であり、例えば、
アクティブマトリクス型の液晶表示素子を駆動する場
合、通常のディジタル回路で使用される5Vの電源より
も高い12〜15V程度の電源が使用されることから、
その5Vから12〜15Vへの変換用にレベル変換回路
が使用される。
【0003】レベル変換回路としては従来より種々のも
のが考案されており、例えば実開平2−8230号公報
には、カレントミラー回路を用いたレベル変換回路が開
示される。また、図6は従来のレベル変換回路の一例で
ある。図6の回路について簡単に説明すると、インバー
ター61の出力信号VCKはnMOSトランジスタ63
のゲートに供給され、インバーター62の出力信号VC
KXはnMOSトランジスタ64のゲートに供給され
る。nMOSトランジスタ63,64のドレインはカレ
ントミラー接続されたpMOSトランジスタ65,66
のドレインに接続される。nMOSトランジスタ64の
ドレインはpMOSトランジスタ68とnMOSトラン
ジスタ67からなるインバーターのゲートに接続され
る。このインバーターの出力信号は、インバーター及び
MOSトランジスタ63〜64に電源電圧VDDが供給さ
れるため、0〜VDDのレベルに変換される。図7は、信
号VCK,VCKXを示す波形図であり、これら信号V
CK,VCKXは、互いに反対の位相を有するクロック
信号である。
【0004】その動作は、信号VCKが“H”レベル
(高レベル)、信号VCKXが“L”レベル(低レベ
ル)の時、nMOSトランジスタ63がオンであり、そ
のnMOSトランジスタ63を流れる電流がカレントミ
ラーによりpMOSトランジスタ66も流れる。nMO
Sトランジスタ64がオフであるから、nMOSトラン
ジスタ64のドレインが充電されて、インバーターの出
力レベルは接地レベルとなる。逆の信号の場合、nMO
Sトランジスタ64がオン、nMOSトランジスタ63
がオフとなる。従って、インバーターのゲートは接地レ
ベルへ向かって放電され、出力レベルはVDDレベルへと
上昇する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】液晶表示素子を駆動す
る回路の場合、上記nMOSトランジスタ63,64が
薄膜電界効果型トランジスタにより構成される。このた
めnMOSトランジスタ63,64の閾値電圧Vthは比
較的大きな値であり、プロセス上のばらつきも大きくな
る。例えば閾値電圧Vthが大きくなった場合、オン状態
の時に流れる電流量が小さくなり、ノード(インバータ
ーのゲート)を充放電する速度も低下する。すなわち、
図8に示すように、本来矩形状となるべき波形が曲線P
Aのように正弦波状となり、立ち上がりや立ち下がりが
鈍化してしまうことなる。このような問題を解決するた
めに、nMOSトランジスタ63,64のサイズを十分
に大きくすることが考えられるが、逆にチップ面積が増
大したり、自己容量の増大によって動作速度が頭打ちと
なる等の問題が生ずることになる。
【0006】そこで、本発明は上述の技術的な課題に鑑
み、プロセス上のばらつきに対しても十分に高速動作で
きるようなレベル変換回路の提供を目的とし、特に液晶
表示素子に好適なレベル変換回路の提供を目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、本発明のレベル変換回路は、互いに反相の第1の
レベルの入力信号が供給される第1及び第2の素子の一
端をカレントミラーを介して互いに接続させ、それら直
列接続されたカレントミラー及び第1及び第2の素子に
第2のレベルの電源を与えて、その接続中点から第2の
レベルの出力信号を取り出すようにしたレベル変換回路
において、第1及び第2の素子の信号入力端子は電圧ク
ランプ回路を用いてクランプされることを特徴とする。
この電圧クランプ回路と当該レベル変換回路の入力信号
端の間はそれぞれ容量結合させることができる。また、
本発明のレベル変換回路の一例として、上記第1及び第
2の素子を薄膜トランジスタとすることができ、同一チ
ップ上に液晶表示素子を搭載することができる。
【0008】
【作用】本発明のレベル変換回路は、入力信号が電圧ク
ランプ回路によってクランプされる結果、その入力信号
のDCレベルがクランプされたレベルにシフトする。従
って、高レベル時に素子を流れる電流をクランプしない
ものに比べて大きくすることができる。その結果、高速
な立ち上がり、立ち下がりが実現される。
【0009】
【実施例】本発明の好適な実施例を図面を参照しながら
説明する。図1は本実施例のレベル変換回路のブロック
図である。このレベル変換回路は、液晶表示素子の駆動
用に用いられる。まず、入力部のインバーター9の入力
端子には入力信号VCKが供給され、入力部のインバー
ター10の入力端子には入力信号VCKXが供給され
る。入力信号VCKと入力信号VCKXは互いに位相が
反対のクロック信号であり、通常のディジタル回路に応
じた例えば略5Vのスイング幅を有する。インバーター
9,10の出力端子は、それぞれ電圧クランプ回路1,
2に接続される。これら電圧クランプ回路1,2は、入
力信号VCK,VCKXのレベルを高レベル側にシフト
させ、高速な増幅を行うための回路である。電圧クラン
プ回路1の端子は第1の素子であるnMOSトランジス
タ3のゲートに接続され、電圧クランプ回路2の端子は
第2の素子であるnMOSトランジスタ4のゲートに接
続される。特に本実施例では、nMOSトランジスタ
3,4は薄膜電界効果型トランジスタからなる。これは
駆動される液晶表示素子と同一ガラス基板上に当該レベ
ル変換回路を形成する場合は、並行したプロセスで該ト
ランジスタを製造できるからである。nMOSトランジ
スタ3,4のソースには共に接地電圧が供給される。n
MOSトランジスタ3のドレインには、pMOSトラン
ジスタ5のドレインが接続され、nMOSトランジスタ
4のドレインには、pMOSトランジスタ6が接続され
る。pMOSトランジスタ5,6は、カレントミラー回
路を構成し、その共通のゲートがpMOSトランジスタ
5のドレインに共通に接続される。pMOSトランジス
タ5,6のソースには電圧VDDが供給される。電圧VDD
は、例えば12〜15V程度の電圧であり、液晶表示素
子を駆動するのに用いられるレベルである。pMOSト
ランジスタ6とnMOSトランジスタ4の接続中点と、
インバーターを構成するpMOSトランジスタ7及びn
MOSトランジスタ8のゲートが接続される。nMOS
トランジスタ8のソースは接地され、pMOSトランジ
スタ7のソースには、前記電圧VDDが供給される。nM
OSトランジスタ8及びpMOSトランジスタ7のドレ
インは出力端子11とされ、この出力端子11からレベ
ル変換された出力信号が得られる。
【0010】このような回路構成の本実施例のレベル変
換回路は、電圧クランプ回路1,2の機能によって、入
力信号VCK,VCKXが高レベル側にシフトされるた
め、比較的に大きな電流によってインバーターのゲート
を駆動することができることから、その高速動作が実現
される。図2は電圧クランプ回路1,2の出力信号ΦC
K,ΦCKXを説明するための波形図である。各クラン
プ回路1,2の出力信号ΦCK,ΦCKXは、入力信号
VCK,VCKXとそれぞれ同じ周波数で高レベルと低
レベルのスイング幅V0 が同様な略5V程度されるが、
接地レベル(約0V)からオフセット電圧Voff だけレ
ベルシフトした信号とされている。このようにレベルシ
フトした出力信号ΦCK,ΦCKXがnMOSトランジ
スタ3,4に供給されるため、nMOSトランジスタ
3,4を通過する電流は増加することになり、インバー
ターのゲートは高速に充放電して、高速動作が実現す
る。
【0011】図3は前記電圧クランプ回路1,2の具体
的な一例を示す図である。インバーター9の出力端子は
nMOSトランジスタ3のゲートとの間で容量21を介
して結合され、インバーター10の出力端子はnMOS
トランジスタ4のゲートとの間で容量22を介して結合
される。このような容量21,22による容量結合か
ら、DCレベルが切り離され、その結果、電圧クランプ
回路によってクランプが可能となる。容量21のnMO
Sトランジスタ3側の端子には、npn型のバイポーラ
トランジスタ23のエミッタが接続される。同様に容量
22のnMOSトランジスタ4側の端子には、npn型
のバイポーラトランジスタ24のエミッタが接続され
る。これらnpn型のバイポーラトランジスタ23,2
4のベースは抵抗25,26の中点に接続され、npn
型のバイポーラトランジスタ23,24のコレクタは共
通に電圧VB が供給される。抵抗25,26は電圧VB
と接地電圧の間に直列に接続される。従って、npn型
のバイポーラトランジスタ23,24のベースには、抵
抗25,26により抵抗分割された電圧が供給される。
このような電圧クランプ回路では、ベース電圧から閾値
電圧だけ低いレベルにエミッタ電圧のDCレベルが設定
されてクランプされる。なお、クランプされたレベル
は、抵抗25,26の抵抗比や電圧VB により調整でき
る。
【0012】図4と図5は、それぞれ本実施例のレベル
変換回路を用いた場合における出力波形をシミュレーシ
ョンしたものを示す図である。ここでは、薄膜電界効果
型トランジスタであるnMOSトランジスタ3,4の閾
値電圧Vthは3.5Vとされ、図4は前記オフセット電
圧Voff を2Vとした場合の波形図であり、図5は前記
オフセット電圧Voff を3.5Vとした場合の波形図で
ある。図4では波形OW1 が出力波形であり、図5では
波形OW2 が出力波形である。これら図4及び図5から
明らかなように、従来の出力波形(図8参照。)に比較
して格段に矩形波に近い出力波形となっていることが判
る。これはそれぞれオフセット電圧Voff 分だけ高い電
圧でnMOSトランジスタ3,4が駆動されるため、n
MOSトランジスタ3,4のオン状態の時のソース−ド
レイン間電流が増大してインバーターのゲートが高速に
充放電されるためであり、波形の鈍化のない出力信号が
得られることになる。
【0013】本実施例のレベル変換回路を液晶表示素子
に適用する場合、特に水平シフトレジスタに好適であ
る。水平シフトレジスタは最近の高画素化に従って高速
動作が要求されており、数メガヘルツ以上で駆動する必
要がある。このため本実施例のレベル変換回路が有効で
ある。
【0014】
【発明の効果】本発明のレベル変換回路は、電圧クラン
プ回路によって、入力信号の電圧がクランプされ、その
結果、高い電圧を第1,第2の素子に供給できる。従っ
て、オン状態時に第1,第2の素子を流れる電流を大き
くすることができ、安定した動作と共に高速な出力信号
の立ち上がり、立ち下がりが実現される。特に、本発明
を液晶表示素子に用いた場合、素子の製造プロセスに起
因するばらつきに強いレベル変換回路となり、液晶表示
素子の安定した動作が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のレベル変換回路の一例のブロック図で
ある。
【図2】上記一例の電圧クランプされた入力信号ΦC
K,ΦCKXを示す波形図である。
【図3】上記一例の具体的な回路図である。
【図4】上記一例において、nMOSトランジスタの閾
値電圧Vthを3.5Vとし、オフセット電圧を2.0V
とした場合をシミュレーションした出力信号の波形図で
ある。
【図5】上記一例において、nMOSトランジスタの閾
値電圧Vthを3.5Vとし、オフセット電圧を3.5V
とした場合をシミュレーションした出力信号の波形図で
ある。
【図6】従来のレベル変換回路の一例の回路図である。
【図7】その従来の一例に供給される入力信号VCK,
VCKXを示す波形図である。
【図8】上記従来の一例において、nMOSトランジス
タの閾値電圧Vthを3.5Vとした場合をシミュレーシ
ョンした出力信号の波形図である。
【符号の説明】 1,2…電圧クランプ回路 3,4,8…nMOSトランジスタ 5,6,7…pMOSトランジスタ 21,22…容量 23,24…バイポーラトランジスタ 25,26…抵抗

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 互いに反相の第1のレベルの入力信号が
    供給される第1及び第2の素子の各一端をカレントミラ
    ーを介して互いに接続させ、それら直列接続されたカレ
    ントミラー及び第1及び第2の素子に第2のレベルの電
    源を与えて、その接続中点から第2のレベルの出力信号
    を取り出すようにしたレベル変換回路において、上記第
    1及び第2の素子の信号入力端子は電圧クランプ回路を
    用いてクランプされることを特徴とするレベル変換回
    路。
  2. 【請求項2】 上記電圧クランプ回路と入力信号端の間
    は容量結合されることを特徴する請求項1記載のレベル
    変換回路。
  3. 【請求項3】 上記第1及び第2の素子は、薄膜トラン
    ジスタであることを特徴とする請求項1記載のレベル変
    換回路。
JP03014906A 1991-01-16 1991-01-16 レベル変換回路 Expired - Fee Related JP3094465B2 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP03014906A JP3094465B2 (ja) 1991-01-16 1991-01-16 レベル変換回路
US07/819,857 US5237212A (en) 1991-01-16 1992-01-13 Level converting circuit

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP03014906A JP3094465B2 (ja) 1991-01-16 1991-01-16 レベル変換回路

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH04242317A JPH04242317A (ja) 1992-08-31
JP3094465B2 true JP3094465B2 (ja) 2000-10-03

Family

ID=11874032

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP03014906A Expired - Fee Related JP3094465B2 (ja) 1991-01-16 1991-01-16 レベル変換回路

Country Status (2)

Country Link
US (1) US5237212A (ja)
JP (1) JP3094465B2 (ja)

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5574475A (en) * 1993-10-18 1996-11-12 Crystal Semiconductor Corporation Signal driver circuit for liquid crystal displays
US5703617A (en) * 1993-10-18 1997-12-30 Crystal Semiconductor Signal driver circuit for liquid crystal displays
US5450024A (en) * 1994-01-19 1995-09-12 Alcatel Network Systems, Inc. ECL to CMOS signal converter circuit including toggle-fault detection
US5675278A (en) * 1994-02-09 1997-10-07 Texas Instruments Incorporated/Hiji High-Tech Co., Ltd. Level shifting circuit
US5705946A (en) * 1995-06-07 1998-01-06 Sgs-Thomson Microelectronics, Inc. Low power low voltage level shifter
US6429716B1 (en) * 1998-12-14 2002-08-06 Ati International Srl Pre-buffer voltage level shifting circuit and method
JP2000223586A (ja) * 1999-02-02 2000-08-11 Oki Micro Design Co Ltd 半導体集積回路
JP3609977B2 (ja) 1999-07-15 2005-01-12 シャープ株式会社 レベルシフト回路および画像表示装置
JP2001085989A (ja) * 1999-09-16 2001-03-30 Matsushita Electric Ind Co Ltd 信号レベル変換回路および信号レベル変換回路を備えたアクティブマトリクス型液晶表示装置
TW518642B (en) * 2000-06-27 2003-01-21 Semiconductor Energy Lab Level shifter
JP2003347926A (ja) * 2002-05-30 2003-12-05 Sony Corp レベルシフト回路、表示装置および携帯端末
CN100389449C (zh) * 2005-02-18 2008-05-21 奇景光电股份有限公司 源极驱动器及其驱动方法
JP4826213B2 (ja) * 2005-03-02 2011-11-30 ソニー株式会社 レベルシフト回路およびシフトレジスタ並びに表示装置
US7288981B2 (en) * 2006-01-12 2007-10-30 International Business Machines Corporation Voltage translator circuits using capacitive techniques
US7532033B2 (en) * 2007-01-12 2009-05-12 Himax Technologies Limited Source driver and level shifting apparatus thereof
KR102352607B1 (ko) * 2016-09-02 2022-01-17 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 반도체 장치, 표시 모듈, 및 전자 기기

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4486670A (en) * 1982-01-19 1984-12-04 Intersil, Inc. Monolithic CMOS low power digital level shifter
JPS6269719A (ja) * 1985-09-24 1987-03-31 Toshiba Corp レベル変換論理回路

Also Published As

Publication number Publication date
US5237212A (en) 1993-08-17
JPH04242317A (ja) 1992-08-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3094465B2 (ja) レベル変換回路
US5748026A (en) Circuit for converting level of low-amplitude input
US7317780B2 (en) Shift register circuit
CN100479027C (zh) 显示装置
JP3356580B2 (ja) 画像表示装置
JP2002251174A (ja) 表示装置
EP0810732A2 (en) Differential signal generating circuit having current spike suppressing circuit
JPH06177744A (ja) レベル変換回路
JP2944314B2 (ja) チャージポンプ回路
JPH0736507B2 (ja) 半導体論理回路
US6556092B1 (en) Low consumption oscillator
JP3063568B2 (ja) 半導体装置およびこれを用いた表示駆動装置
JP2001111412A (ja) 入力信号レベル変換回路及び液晶表示装置
US5589784A (en) Method and apparatus for detecting changes in a clock signal to static states
JPS60137122A (ja) 信号遅延回路
JPS62190923A (ja) レベル変換回路
JP2947042B2 (ja) 低位相差差動バッファ
JP2838879B2 (ja) 高耐圧出力回路
US20100156473A1 (en) Clcok driver circuit
KR970051095A (ko) 챠지펌프 회로
JPH09181597A (ja) レベルシフト回路
JP2785576B2 (ja) レベル変換回路
JPS5992620A (ja) クロツク発生回路
JP3233473B2 (ja) 電圧レベル変換回路
JPH0191520A (ja) 電荷ポンプ回路

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080804

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090804

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100804

Year of fee payment: 10

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees