JP3916986B2 - 信号処理回路、低電圧信号発生器およびそれを備えた画像表示装置 - Google Patents

信号処理回路、低電圧信号発生器およびそれを備えた画像表示装置 Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば液晶表示装置等の画像表示装置へ印加する信号を供給する回路等のように、論理演算を行う信号処理回路、および、それに用いられる、低電圧信号を生成する低電圧信号発生器、さらに、それを備えた画像表示装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
大規模な伝送回路をもつ装置の中で、液晶素子、EL(エレクトロルミネッセンス)素子およびLED(発光ダイオード)素子等を、マトリクス状に配列して形成される画像表示装置が知られている。このようなマトリクス型の画像表示装置、例えば、図28に示すような液晶表示装置101は、マトリクス状に配された画素PIXを有する表示部102と、各画素PIXを駆動するデータ信号線駆動回路103及び走査信号線回路104とを備えている。制御回路105が各画素PIXの表示状態を表す映像信号DATを生成すると、当該映像信号DATに基づいて画像が表示できる。以下に動作の概略を示す。データ信号線駆動回路103では、シフトレジスタにおいてクロック信号SCK等のタイミング信号に同期して信号線Snのパルスを順次信号線Sn+1へ転送する。この転送パルスによりサンプリングパルスを生成する。サンプリング部103bにおいてはサンプリングパルスと同期して入力された映像信号DATを取り込み、各データ信号線SDに書き込む働きをする。一方、走査信号線駆動回路104では、シフトレジスタにおいてクロック信号GCK等のタイミング信号に同期して走査信号線GLnのパルスを順次走査信号線GLn+1へ転送する。この転送パルスにより、走査信号線GLnを選択するゲートパルスを生成する。このゲートパルスが画素PIX内にあるスイッチング素子の開閉を制御し、各データ信号線SDに書き込まれた映像信号(データ)を各画素PIXに書き込むとともに、各画素PIXに書き込まれたデータを保持させる働きをする。
【0003】
近年、液晶表示装置の小型化や高解像度化、実装コストの低減などのために、表示を司る画素アレイと駆動回路とを、同一基板上に一体形成する技術が注目を集めている。このような駆動回路一体型の液晶表示装置では、その基板に透明基板を使う必要がある(現在広く用いられている透過型液晶表示装置を構成する場合)ので、石英基板やガラス基板上に構成することができるポリシリコンシリコン薄膜トランジスタを能動素子として用いる場合が多い。
【0004】
ポリシリコンシリコン薄膜トランジスタ(以下、「ポリシリコンTFT」と称す。)は、その移動度が概略10〜100cm2/V・s程度であり、またN型及びP型のしきい値はそれぞれ+1〜+4V、−1〜−4Vである。回路動作のためには電源電圧及び入力論理振幅がTFTしきい値より十分高くなければならず、従って、ポリシリコンTFTを用いた回路の動作には10〜12V程度の電圧が必要である。
【0005】
ところで、液晶表示装置はPDA(Personal Digital Assistant)や携帯電話などの携帯情報機器やデスクトップパソコンのモニタとして用いられているが、それらの機器自身は単結晶シリコンを用いたICやLSIで構成されており、信号電圧は高くても3〜5Vである。このため従来は液晶パネルに3Vの低論理振幅入力制御信号を12V程度まで昇圧するレベルシフタを内蔵していた。例えば、特開平11−272240号公報、特開平11−145821号公報に示されている。これらは、図29に示すように、データ信号線駆動回路103および走査信号線駆動回路104の入力前にレベルシフタを設けて外部入力の低論理振幅制御信号をレベルシフトし、それぞれの駆動回路のシフトレジスタへ出力している。
【0006】
しかしながら、上述の手法ではシフトレジスタ駆動用のクロックが高論理振幅信号になり、さらにほぼデータ信号線駆動回路103と同程度の長さの配線を伝播することとなる。
【0007】
ここでシフトレジスタのクロックの負荷容量を考慮してみる。図30に一般的シフトレジスタであるD型フリップフロップを示す。クロック配線(CK及びCKB)はシフトレジスタ全段に繋がっている。それぞれのクロック線には1段当たり2つのトランジスタのゲートと繋がっており、これが負荷ゲート容量となっている。
【0008】
また配線自身は、下地と容量結合するので、容量は次式で表される。
Figure 0003916986
ここで、Cwireはトータルの配線容量、Cplateは下地との平行平板を考慮した場合の配線容量、Cfringeは配線のフリンジ効果による容量である。上式は図31で示す等価モデルを用いた結果(「MOS集積回路の基礎」、原央編著、近代科学社刊)であり、フリンジ容量Cfringeの効果を円柱配線で代替えしている。ここで、Wは配線幅、Lは配線長、Tは配線膜厚、Hはフィールド酸化膜厚、εoxはフィールド酸化膜厚の誘電率である。この式から明らかなように、配線容量は配線長Lに比例して増大する。これ以外にも隣接の配線との容量結合があり、この効果も配線長Lに比例する。
【0009】
つまり、クロック線の負荷容量はシフトレジスタの段数が増えること、さらに配線長が長くなることと比例して増大する。
【0010】
一方、伝播信号による消費電力は静的消費電流が無いとすると次式で表される。
P=CLfV2 ・・・(2)
ここで、Pは消費電力、CLは負荷容量、fは動作周波数、Vは動作電圧である。
【0011】
(1)と(2)の結果から、負荷を持った配線を信号が伝播すると距離に比例して消費電力が増大する。さらにその伝播する信号論理振幅が大きいと二乗で消費電力は増大する。従って、上述の低論理振幅入力制御信号をレベルシフタで昇圧しデータ信号線駆動回路および走査信号線駆動回路へ出力する従来例ではクロック線での消費電力が大きくなってしまう。また高論理振幅、高速のクロック配線が基板全体にわたっていることから、不要輻射の発生のおそれもある。
【0012】
これに対し、図32は、特開平6−95073号公報で挙げられているポリシリコンを用いて作製した液晶表示装置の信号線駆動回路もしくは走査線信号回路の一部分である。シフトレジスタ201は低論理振幅信号で駆動し、その出力をレベルシフタ202で液晶駆動に用いる高論理振幅信号まで昇圧するものである。これによってクロック線には低論理振幅信号しか伝播せず消費電力と不要輻射の発生が抑えられるとされている。しかしながら本例では、上述した単結晶シリコンと比較して移動度もしきい値も劣るポリシリコンで形成されたシフトレジスタを低論理振幅で駆動するため、駆動のための電圧マージンが小さく、動作不良を起こす確率が高くなる。また高論理振幅信号を用いるよりも駆動スピードも遅くなる。
【0013】
これに対し、特開2000−75842号公報及び特開2000−163003号公報では以下のようになっている。すなわち、図33はD型フリップフロップを用いた一般的シフトレジスタのダイアグラムである。シフトレジスタ301はD型フリップフロップ302a、302b、…が連結された構造をとっている。特開2000−75842号公報及び特開2000−163003号公報では、図34に示すように、低論理振幅でクロック線を伝送してきた信号を各段に分散配置したレベルシフタ303a、303b、…によって高論理振幅信号に昇圧し、その後シフトレジスタをこの高論理振幅信号で駆動することにより、伝送系であるクロック線での消費電力を低減する。さらに、シフトレジスタを高論理振幅で動作させるので、上記特開平6−95073号公報で問題となったシフトレジスタの動作マージンと駆動スピードを改善することができるとされている。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、各段のクロック信号の入力部にレベルシフタを内蔵した特開2000−75842号公報及び特開2000−163003号公報のシフトレジスタの場合、クロック信号は外部制御回路から液晶パネル内の信号線駆動回路または走査線駆動回路中のシフトレジスタ内のレベルシフタまで低論理振幅のままである。よって液晶パネル内で信号線駆動回路または走査線駆動回路の前に制御回路からの信号の論理演算が必要な時、この低論理振幅信号では上述したように演算の電圧動作マージンが小さく動作不良を起こしたり、演算スピードが遅くなったりし、実用上問題となる。例えば、データ信号線駆動回路内のシフトレジスタの駆動周波数を落とすため、シフトレジスタを多相化することがある。この場合、外部回路からのクロック信号を分周処理しなければならない。このような論理演算を行うには、上述したようにポリシリコンTFTでは特性が不足しており、高論理振幅信号が必要である。
【0015】
このように、ポリシリコンTFTを用いた装置では、信号演算部に対しては高論理振幅信号が必要であり、長大な伝送系では低消費電力や不要輻射の点から低論理振幅信号が求められている。
【0016】
本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、高論理振幅信号が必要な論理演算部を備えた構成において、消費電力増加や不要輻射発生を抑えることができる信号処理回路、および、それに用いられる、低電圧信号を生成する低電圧信号発生器、さらに、それを備えた画像表示装置を提供することにある。
【0017】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明の信号処理回路は、マトリクス状に配された複数の画素を有する表示部を備えた画像表示装置に用いられるものであって、上記表示部と同一基板上に形成され、高論理振幅信号が必要な第1論理演算回路及び第2論理演算回路とその間の負荷容量である伝送系とを備えた信号処理回路において、上記第1論理演算回路と上記伝送系との間に、上記高論理振幅信号からそれよりも振幅の小さい低論理振幅信号に変換する降圧レベルシフタである低電圧信号発生器が設けられ、上記伝送系と上記第2論理演算回路との間に、上記低論理振幅信号から高論理振幅信号に変換する昇圧レベルシフタが設けられていることを特徴としている。
【0018】
また、本発明の低電圧信号発生器は、マトリクス状に配された複数の画素を有する表示部を備えた画像表示装置に用いられるものであって、上記表示部と同一基板上に形成され、高論理振幅信号が必要な第1論理演算回路及び第2論理演算回路とその間の負荷容量である伝送系とを備えた信号処理回路に設けられるものであって、高論理振幅信号からそれよりも振幅の小さい低論理振幅信号に変換することを特徴としている。
【0019】
上記の構成により、第1論理演算回路が高論理振幅信号を用いて演算を行った後、その高論理振幅信号から、降圧レベルシフタである低電圧信号発生器が、低論理振幅信号に変換する。その低論理振幅信号が負荷容量である伝送系に印加される。その後、その低論理振幅信号から、昇圧レベルシフタが、高論理振幅信号に変換する。第1論理演算回路で用いる高論理振幅信号と、第2論理演算回路で用いる高論理振幅信号とは、振幅は、同一とすることも、異なるとすることもできる。
【0020】
したがって、第1・第2論理演算回路では、高論理振幅信号を用いて、動作不良を起こすことなく、高速に演算できるとともに、負荷容量であるその中間の伝送系では、低論理振幅信号を用いて、低消費電力で信号を第1論理演算回路から第2論理演算回路へ伝送することができる。それゆえ、高論理振幅信号が必要な論理演算部を備えた構成において、消費電力増加や不要輻射発生を抑えることができる。すなわち、高論理振幅信号が必要な論理演算部と低消費電力のために低論理振幅信号が必要な負荷容量をもつ伝送系を組み合わせる信号処理回路、及び、高論理振幅信号から低論理振幅信号を生成することができる降圧レベルシフタである低電圧信号発生器を提供することができる。
【0021】
このようにして、伝送回路系について、ある第1の回路で必要である高電圧信号を用いて低電圧信号を生成し第2回路へ伝送することにより伝送系の消費電力を低減することができる。すなわち、ポリシリコンTFTが用いられた回路において高論理振幅信号が必要な論理演算部と低消費電力のために低論理振幅信号が必要な負荷容量をもつ伝送系を組み合わせる回路構成及び高論理振幅信号から低論理振幅信号を生成する低電圧信号発生器となる降圧レベルシフタを提供することができる。
【0022】
また、本発明の低電圧信号発生器は、上記構成において、上記高論理振幅信号が、パスゲートを構成する複数のトランジスタのゲートにつながっており、上記トランジスタのうちの一部のトランジスタであるローレベル出力用トランジスタ群について、そのソースに、低論理振幅信号のローレベル電位と、上記低論理振幅信号のローレベル電源電位と、上記高論理振幅信号のローレベル電源電位とのうちのいずれか1つが入力され、上記トランジスタのうちの残りのトランジスタであるハイレベル出力用トランジスタ群について、そのソースに、低論理振幅信号のハイレベル電位と、上記低論理振幅信号のハイレベル電源電位とのいずれかが入力され、上記高論理振幅信号が上記ゲートを開閉することにより、上記各トランジスタから、低論理振幅信号を出力することを特徴としている。
【0023】
上記の構成により、上記高論理振幅信号が上記ゲートを開閉することにより、上記各トランジスタから低論理振幅信号を出力する。それゆえ、上記の構成による効果に加えて、簡素な構成で上述の低電圧信号発生器を実現することができる。
【0024】
また、本発明の低電圧信号発生器は、マトリクス状に配された複数の画素と、上記各画素の各列に配置された複数のデータ信号線と、上記各画素の各行に配置された複数の走査信号線と、予め定められた周期の第1クロック信号に同期して、互いに異なるタイミングの走査信号を上記各走査信号線へ順次与える走査信号線駆動回路と、予め定められた周期の第2クロック信号に同期して、順次与えられ、かつ、上記各画素の表示状態を示す映像信号から、上記走査信号が与えられた走査信号線の各画素へのデータ信号を抽出して、上記各データ信号線へ出力するデータ信号線駆動回路とを有する画像表示装置に用いられるものであって、上記構成において、上記ローレベル出力用トランジスタ群のソースに、上記データ信号線駆動回路での表示データサンプリング開始時期を示すスタートパルス信号と、上記低論理振幅信号のローレベル電源電位と、上記高論理振幅信号のローレベル電源電位とのうちのいずれか1つが入力され、上記ハイレベル出力用トランジスタ群のソースに、上記データ信号線駆動回路での表示データサンプリング開始時期を示す反転スタートパルス信号と、上記低論理振幅信号のハイレベル電源電位とのいずれかが入力されていることを特徴としている。
【0025】
上記の構成により、上記高論理振幅信号が上記ゲートを開閉することにより、上記トランジスタから、低論理振幅信号を出力する。それゆえ、上記の構成による効果に加えて、簡素な構成で上述の低電圧信号発生器を実現することができる。
【0026】
また、本発明の低電圧信号発生器は、上記の構成に加えて、上記各トランジスタから、上記低論理振幅信号とその反転信号を出力することを特徴としている。
【0027】
上記の構成により、上記低論理振幅信号とその反転信号を出力する。それゆえ、上記の構成による効果に加えて、より柔軟に、後段の回路に対応することができる。
【0028】
また、本発明の低電圧信号発生器は、上記の構成に加えて、上記第1論理演算回路および第2論理演算回路の少なくとも一方、あるいは自身がポリシリコンシリコン薄膜トランジスタから構成されていることを特徴としている。
【0029】
上記の構成により、上記第1論理演算回路および第2論理演算回路の少なくとも一方、あるいは上記低電圧信号発生器がポリシリコンシリコン薄膜トランジスタから構成されている。それゆえ、上記の構成による効果に加えて、より柔軟に、後段の回路に対応することができる。
【0030】
また、本発明の画像表示装置は、マトリクス状に配された複数の画素と、上記各画素の各列に配置された複数のデータ信号線と、上記各画素の各行に配置された複数の走査信号線と、予め定められた周期の第1クロック信号に同期して、互いに異なるタイミングの走査信号を上記各走査信号線へ順次与える走査信号線駆動回路と、予め定められた周期の第2クロック信号に同期して、順次与えられ、かつ、上記各画素の表示状態を示す映像信号から、上記走査信号が与えられた走査信号線の各画素へのデータ信号を抽出して、上記各データ信号線へ出力するデータ信号線駆動回路とを有する画像表示装置において、上記データ信号線駆動回路に上記構成の低電圧信号発生器を備えたことを特徴としている。
【0031】
上記の構成により、データ信号線駆動回路に上記構成の低電圧信号発生器が設けられている。
【0032】
したがって、第1論理演算回路としての例えば入力クロック信号を分周する回路や、第2論理演算回路としての例えばシフトレジスタでは、高論理振幅信号を用いて、動作不良を起こすことなく、高速に演算できるとともに、負荷容量であるその中間の伝送系では、低論理振幅信号を用いて、低消費電力で信号を第1論理演算回路から第2論理演算回路へ伝送することができる。
【0033】
それゆえ、画像表示装置において、高速な論理演算と低消費電力化とをともに実現することができる。
【0034】
また、本発明の画像表示装置は、上記の構成に加えて、上記データ信号線駆動回路が、クロック信号を昇圧する昇圧レベルシフタと、上記昇圧レベルシフタで昇圧されたクロック信号を分周するクロック分周回路と、上記クロック分周回路の出力を降圧する、上記低電圧信号発生器としての降圧レベルシフタと、各段に昇圧レベルシフタを備えた複数のシフトレジスタと、上記データ信号線への出力を制御するサンプリング回路とを備えたことを特徴としている。
【0035】
上記の構成により、上記低電圧信号発生器としての降圧レベルシフタが、上記クロック分周回路の出力を降圧する。それゆえ、上記の構成による効果に加えて、簡素な構成で上述の画像表示装置を実現することができる。
【0036】
また、本発明の画像表示装置は、上記の構成に加えて、上記データ信号線駆動回路が、クロック信号から反転クロック信号を生成する反転クロック信号回路と、上記反転クロック信号を降圧する、上記低電圧信号発生器としての降圧レベルシフタと、各段に昇圧レベルシフタを備えたシフトレジスタと、上記データ信号線への出力を制御するサンプリング回路とを備えたことを特徴としている。
【0037】
上記の構成により、上記低電圧信号発生器としての降圧レベルシフタが、上記反転クロック信号回路で生成された反転クロック信号を降圧する。それゆえ、上記の構成による効果に加えて、簡素な構成で上述の画像表示装置を実現することができる。
【0038】
また、本発明の画像表示装置は、上記の構成に加えて、デジタルデータを捕まえるタイミングを決める各段に昇圧レベルシフタを備えた第1のシフトレジスタと、上記第1のシフトレジスタの出力を降圧する、上記低電圧信号発生器としてのレベルシフタと、上記デジタルデータをデジタル/アナログ変換するデジタルアナログコンバータと、上記データ信号線に出力するタイミングを決める各段に昇圧レベルシフタを備えた第2のシフトレジスタと、上記データ信号線への出力を制御するサンプリング回路とを備えたことを特徴としている。
【0039】
上記の構成により、上記低電圧信号発生器としての降圧レベルシフタが、上記第1のシフトレジスタの出力を降圧する。それゆえ、上記の構成による効果に加えて、簡素な構成で上述の画像表示装置を実現することができる。
【0040】
また、本発明の画像表示装置は、マトリクス状に配された複数の画素と、上記各画素の各列に配置された複数のデータ信号線と、上記各画素の各行に配置された複数の走査信号線と、予め定められた周期の第1クロック信号に同期して、互いに異なるタイミングの走査信号を上記各走査信号線へ順次与える走査信号線駆動回路と、予め定められた周期の第2クロック信号に同期して、順次与えられ、かつ、上記各画素の表示状態を示す映像信号から、上記走査信号が与えられた走査信号線の各画素へのデータ信号を抽出して、上記各データ信号線へ出力するデータ信号線駆動回路とを有する画像表示装置において、上記走査信号線駆動回路に上記構成の低電圧信号発生器を備えたことを特徴としている。
【0041】
上記の構成により、上記走査信号線駆動回路に上記構成の低電圧信号発生器が設けられている。
【0042】
したがって、第1論理演算回路としての例えば入力クロック信号を分周する回路や、第2論理演算回路としての例えばシフトレジスタでは、高論理振幅信号を用いて、動作不良を起こすことなく、高速に演算できるとともに、負荷容量であるその中間の伝送系では、低論理振幅信号を用いて、低消費電力で信号を第1論理演算回路から第2論理演算回路へ伝送することができる。
【0043】
それゆえ、画像表示装置において、高速な論理演算と低消費電力化とをともに実現することができる。
【0044】
また、本発明の画像表示装置は、上記の構成に加えて、上記走査線信号線駆動回路が、クロック信号を昇圧する昇圧レベルシフタと、上記昇圧レベルシフタで昇圧されたクロック信号を分周するクロック分周回路と、上記クロック分周回路の出力を降圧する、上記低電圧信号発生器としての降圧レベルシフタと、各段に昇圧レベルシフタを備えた複数のシフトレジスタとを備えたことを特徴としている。
【0045】
上記の構成により、上記低電圧信号発生器としての降圧レベルシフタが、上記クロック分周回路の出力を降圧する。それゆえ、上記の構成による効果に加えて、簡素な構成で上述の画像表示装置を実現することができる。
【0046】
また、本発明の画像表示装置は、上記の構成に加えて、上記走査信号線駆動回路が、クロック信号から反転クロック信号を生成する反転クロック信号回路と、上記反転クロック信号を降圧する、上記低電圧信号発生器としての降圧レベルシフタと、各段に昇圧レベルシフタを備えたシフトレジスタとを備えたことを特徴としている。
【0047】
上記の構成により、上記低電圧信号発生器としての降圧レベルシフタが、上記反転クロック信号回路で生成された反転クロック信号を降圧する。それゆえ、上記の構成による効果に加えて、簡素な構成で上述の画像表示装置を実現することができる。
【0048】
また、本発明の信号処理回路は、マトリクス状に配された複数の画素を有する表示部を備えた画像表示装置に用いられるものであって、上記表示部と同一基板上に形成され、高論理振幅信号で動作する第1論理演算回路と、負荷容量を有する伝送系と、第1論理演算回路から高論理振幅信号を入力し、入力された高論理振幅信号を、該高論理振幅信号よりも振幅の小さい低論理振幅信号に変換し、変換された低論理振幅信号を上記伝送系に出力する降圧レベルシフタである低電圧信号発生器とを備えることを特徴としている。
【0049】
また、本発明の低電圧信号発生器は、マトリクス状に配された複数の画素を有する表示部を備えた画像表示装置に用いられるものであって、上記表示部と同一基板上に形成され、高論理振幅信号で動作する第1論理演算回路の出力側と、負荷容量を有する伝送系との間に設けられるものであって、高論理振幅信号を、該高論理振幅信号よりも振幅の小さい低論理振幅信号に変換することを特徴としている。
【0050】
上記の構成によると、第1論理演算回路にて高論理振幅信号を用いて演算が行なわれて、演算による高論理振幅信号が出力され、出力された高論理振幅信号が、降圧レベルシフタである低電圧信号発生器にて低論理振幅信号に変換され、変換された低論理振幅信号が負荷容量を有する伝送系に出力される。
【0051】
したがって、第1論理演算回路では、高論理振幅信号を用いて、動作不良を起こすことなく、高速に演算できるとともに、負荷容量である伝送系では、低論理振幅信号が伝送されるので、消費電力増加や不要輻射発生を抑えることができる。
【0052】
また、本発明の信号処理回路は、上記の構成に加えて、上記伝送系に接続され、上記降圧レベルシフタから上記伝送系を介して入力された上記低論理振幅信号で動作する第2論理演算回路をさらに備えることを特徴としている。
【0053】
例えばポリシリコンシリコン薄膜トランジスタから構成されている論理演算回路は、高速処理が必要であれば、高論理振幅信号で駆動する必要があるが、低速処理でよいならば、低論理振幅信号で駆動することができる。
【0054】
したがって、本発明の信号処理回路は、伝送系と第2論理演算回路との間に昇圧レベルシフタを設ける必要がないので、回路規模の増大を抑えることができる。
【0055】
また、上記の構成では、第1論理演算回路と伝送系との間に降圧レベルシフタを設けているので、伝送系と第2論理演算回路との間に降圧レベルシフタを設ける場合に比べて、消費電力増加や不要輻射発生を抑えることができる。
【0056】
なお、本発明の信号処理回路は、論理演算部を複数持ちさらに負荷を持つ伝送系を持つ装置、すなわち、高論理振幅信号が必要な論理演算回路1および論理演算回路2とその間の負荷容量からなる回路において、論理演算回路1と負荷容量の間に高論理振幅信号から低論理振幅信号に変換する降圧レベルシフタが設けられ、負荷容量と論理演算回路2との間に低論理振幅信号から高論理振幅信号に変換する昇圧レベルシフタが設けられているように構成することもできる。
【0057】
また、本発明の低電圧信号発生器は、その回路構成の中で、高論理振幅信号から低論理振幅信号に変換することを特徴とする降圧レベルシフタを備えているように構成することもできる。
【0058】
また、本発明の信号処理回路は、上記構成において、高論理振幅信号がパスゲートを構成するトランジスタのゲートにつながっており、ソースが低論理振幅信号または低論理振幅信号のハイレベル電源電位または高論理振幅信号と低論理振幅信号のローレベル電源電位につながっており、低論理振幅信号の出力を生成するように構成することもできる。
【0059】
また、本発明の信号処理回路は、上記構成において、トランジスタのソースにつながる低論理振幅信号がスタートパルス信号または反転スタートパルス信号であるように構成することもできる。
【0060】
また、本発明の信号処理回路は、上記構成において、トランジスタのソースにつながる低論理振幅信号が反転スタートパルス信号または高論理振幅信号と低論理振幅信号のローレベル電源電位であるように構成することもできる。
【0061】
また、本発明の信号処理回路は、上記構成において、トランジスタのソースにつながる低論理振幅信号がスタートパルス信号または低論理振幅信号のハイレベル電源電位であるように構成することもできる。
【0062】
また、本発明の信号処理回路は、上記構成において、トランジスタのソースにつながるのが低論理振幅信号のハイレベル電源電位または低論理振幅信号のローレベルであるように構成することもできる。
【0063】
また、本発明の信号処理回路は、上記構成において、高論理振幅信号がパスゲートを構成するトランジスタのゲートにつながっており、ソースが低論理振幅信号または低論理振幅信号のハイレベル電源電位または高論理振幅信号と低論理振幅信号のローレベル電源電位につながっており、低論理振幅信号の出力と反転出力を生成するように構成することもできる。
【0064】
また、本発明の信号処理回路は、上記構成において、これらの論理演算回路のいずれかがポリシリコンからなるように構成することもできる。
【0065】
これにより、電圧の二乗に比例する負荷容量配線の消費電力を大幅に低減できるとともに不要輻射を低減できる。
【0066】
また、本発明の画像表示装置は、マトリクス状に配された複数の画素と、上記各画素の各行に配置された複数のデータ信号線と、上記各画素の各列に配置された複数の走査信号線と、予め定められた周期の第1クロック信号に同期して、互いに異なるタイミングの走査信号を上記各走査信号線へ順次与える走査信号線回路と、予め定められた周期の第2クロック信号に同期して、順次与えられ、かつ、上記各画素の表示状態を示す映像信号から、上記走査信号が与えられた走査信号線の各画素へのデータ信号を抽出して、上記各データ信号線へ出力するデータ信号線駆動回路とを有する画像表示装置において、上記構成の信号処理回路や降圧レベルシフタを備えるように構成することもできる。
【0067】
また、本発明の画像表示装置は、上記構成において、入力クロック信号を昇圧するレベルシフタと、それに続くクロック分周回路と、上記分周回路の出力を降圧するレベルシフタと各段に昇圧レベルシフタを備えた複数のシフトレジスタと、データ信号線への出力を制御するサンプリング回路で構成されるデータ信号線駆動回路をもつように構成することもできる。それにより、負荷容量配線の消費電力を大幅に低減できるとともに不要輻射を低減できる。
【0068】
また、本発明の画像表示装置は、上記構成において、クロック信号を受けて反転クロック信号を生成する回路と、上記反転クロック信号を降圧するレベルシフタと、各段に昇圧レベルシフタを備えたシフトレジスタと、データ信号線への出力を制御するサンプリング回路で構成されるデータ信号線駆動回路をもつように構成することもできる。それにより、負荷容量配線の消費電力を大幅に低減できるとともに不要輻射を低減できる。
【0069】
また、本発明の画像表示装置は、上記構成において、デジタルデータを捕まえるタイミングを決める各段に昇圧レベルシフタを備えた第1のシフトレジスタと上記第1のシフトレジスタの出力を降圧するレベルシフタとデジタルアナログコンバータとデータ信号線に出力するタイミングを決める各段に昇圧レベルシフタを備えた第2のシフトレジスタとデータ信号線への出力を制御するサンプリング回路で構成されるデータ信号線駆動回路をもつように構成することもできる。それにより、負荷容量配線の消費電力を大幅に低減できるとともに不要輻射を低減できる。
【0070】
また、本発明の画像表示装置は、上記構成において、入カクロック信号を昇圧するレベルシフタと、それに続くクロック分周回路と、上記分周回路の出力を降圧するレベルシフタと各段に昇圧レベルシフタを備えた複数のシフトレジスタとで構成される走査線信号線駆動回路をもつように構成することもできる。それにより、負荷容量配線の消費電力を大幅に低減できるとともに不要輻射を低減できる。
【0071】
また、本発明の画像表示装置は、上記構成において、クロック信号を受けて反転クロック信号を生成する回路と、上記反転クロック信号を降圧するレベルシフタと、各段に昇圧レベルシフタを備えたシフトレジスタとで構成される走査線駆動回路をもつように構成することもできる。それにより、負荷容量配線の消費電力を大幅に低減できるとともに不要輻射を低減できる。
【0072】
【発明の実施の形態】
〔実施の形態1〕
本発明の実施の一形態について図1から図22までに基づいて説明すれば、以下の通りである。
【0073】
本発明は、ポリシリコンを用いた回路に広く適用できるが、以下では、好適な例として、2相シフトレジスタを備えた画像表示装置に適用した場合について説明する。また、ここでは、画像表示装置として、液晶表示装置を例にとって説明する。
【0074】
2相を含む多相シフトレジスタは、駆動周波数が単相シフトレジスタでは実現できない程高速である時に低速でパラレルに駆動するために用いられる。
【0075】
図2は、基本的な画像表示装置の全体図である。画像表示装置は、画素PIXをマトリクス状に配置した表示部22、データ信号線駆動回路23、走査信号線駆動回路24、論理演算回路26を備えた、表示パネルとしての液晶パネル21を備えているとともに、各回路の制御を行う制御回路25を備えている。データ信号線駆動回路23および走査信号線駆動回路24はそれぞれシフトレジスタ(23a、24a)を備えている。また、データ信号線駆動回路23は、サンプリング部23bも備えている。
【0076】
図1は、基本的な画像表示装置の全体図である図2の中のデータ信号線駆動回路を示している。つまり、画像表示装置の表示パネルとしての液晶パネル10(図2の液晶パネル21に相当)は、外部制御回路とのパネル側インターフェイス部にクロック信号の周波数を分周する論理演算回路11(図2の回路26に相当)、及び、各段にレベルシフタを分散配置した2相シフトレジスタとしてのシフトレジスタ16a・16bとサンプリング回路17とを備えたデータ信号線駆動回路12(図2の回路23に相当)から構成されている。図1では表示部及び走査信号線駆動回路は図示を省略している。
【0077】
上記論理演算回路11、データ信号線駆動回路12、図示していない表示部及び走査信号線駆動回路は、製造時の手間と、配線容量とを削減するために、同一基板上に設けられている。また、より多くの画素を集積し、表示面積を拡大するために上記各駆動回路及び論理演算回路は、ガラス基板上に形成されたポリシリコンシリコン薄膜トランジスタから構成されている。さらに、通常のガラス基板(歪み点が600℃以下のガラス基板)を用いても、歪み点以上のプロセスに起因する反りやタワミが発生しないように、上記ポリシリコンシリコントランジスタは、600℃以下のプロセス温度で製造される。
【0078】
ポリシリコンシリコン薄膜トランジスタで形成されている上記回路の駆動電圧Vddは、たとえば12V程度に設定されている。一方、図2において制御回路25は、上記各回路22〜24及び26とは異なる基板上に、単結晶シリコントランジスタで形成されており、駆動電圧Vhhは例えば3Vあるいはそれ以下であって、上記ポリシリコン回路の駆動電圧Vddよりも低い値に設定されている。
【0079】
次に、動作を説明する。制御回路で生成された3V、3MHzのクロック信号ck及び相補関係にある反転クロック信号ckbは、図1の液晶パネル10内の昇圧レベルシフタ13a、13bにより12Vに昇圧される。それぞれの信号は1/2分周器14a、14bにより周波数を半分に落とし、2つの相補関係にある信号を生成する。つまりクロック信号ckからは12V、1.5MHzのクロック信号CK1及びその相補信号である反転クロック信号CK1Bが生成される。同様にクロック信号ckの反転クロック信号ckbからは12V、1.5MHzのクロック信号CK2及びその相補信号である反転クロック信号CK2Bが生成される。
【0080】
外部の制御回路25からのデータ信号線駆動回路用スタートパルス信号sp及び相補関係にある反転スタートパルス信号spbは、昇圧レベルシフタ13cによって12Vに昇圧され、シフトレジスタ16a、16bへ入力される。また、各クロック信号は、外部の制御回路25からのデータ信号線駆動回路用スタートパルス信号sp及び相補関係にある反転スタートパルス信号spbによってコントロールされている降圧レベルシフタ15a、15b、15c、15dにて12Vから3Vに降圧される。この低論理振幅クロック信号がデータ信号線駆動回路12内を伝播し、シフトレジスタの各段にて再び論理演算動作に必要な高論理振幅である12Vまで昇圧され、パルスシフトに用いられる。その後サンプリングパルスを生成し、サンプリング回路17にてデータ信号をサンプリングし、データ信号線(図1では非表示)に出力し表示を行う。
【0081】
図3および図4は、上述の1/2分周器14a、14bの一例の回路図を示している。周波数fのクロック信号を入力することにより、出力Q及びその相補関係にある出力QBに周波数(1/2)fのクロック信号と反転クロック信号をそれぞれ出力する。図3は入力クロックの立ち上がりに同期し動作するポジティブエッジタイプで、図4は入力クロックの立ち下がりに同期し動作するネガティブエッジタイプである。
【0082】
図5は、データ信号線駆動回路の信号のタイミングダイアグラムである。例としてポジティブエッジタイプについて説明すれば、1/2分周器14a、14bのポジティブエッジタイプによりレベルシフタで昇圧されたクロック信号CKの立ち上がりに同期してクロック信号CK1及びその相補信号である反転クロック信号CK1Bが生成される。さらに1/2分周器14a、14bのポジティブエッジタイプによりレベルシフタで昇圧された反転クロック信号CKBの立ち上がりに同期してクロック信号CK2及びその相補信号である反転クロック信号CK2Bが生成される。これによってクロック信号CK1とCK2とは互いに1/4周期分の位相差を持つ。またクロック信号CK1BとCK2Bも互いに1/4周期分の位相差を持つ。
【0083】
ここではポジティブエッジタイプを用いたが、もちろんネガティブエッジタイプを用いることも可能である。
【0084】
その後、図1の降圧レベルシフタ15aないし15dでの降圧及び各段の昇圧レベルシフタでの昇圧を行い、クロック信号CK1及び反転クロック信号CK1Bはシフトレジスタ16aに入力される。サンプリングパルスS1はCK1の立ち上がりに同期し、サンプリングパルスS2はCK2の立ち上がりに同期する。さらに、サンプリングパルスS3はCK1Bの立ち上がりに同期し、サンプリングパルスS4はCK2Bの立ち上がりに同期する。これによって、データをサンプリングするタイミングを決定する順次転送されるサンプリングパルスが生成される。
【0085】
図6に、本発明で用いうる低電圧信号発生器である降圧レベルシフタの回路図の例を示す。入力(INPUT)として高論理振幅クロック信号がゲートにつながっており、低論理振幅信号であるスタートパルス信号spまたは反転スタートパルス信号spbがソースに繋がったトランジスタ4つと、インバータ1つからなる。スタートパルス信号spは1ゲート走査時間の殆どの間において、ロー電位Vssである。一方、反転スタートパルス信号spbも1ゲート走査時間の殆どの間において、ハイ電位Vhhである。ここでVhhは外部の制御回路25の出力なので低電圧振幅のハイレベルであり、前述した図1の場合は3Vである。12Vの高論理振幅信号でトランジスタをスイッチングすることにより、ソースにつながる反転スタートパルス信号spbのハイ電位Vhhまたはソースにつながるスタートパルス信号spのロー電位Vssをパスする。本降圧レベルシフタは、出力及び相補関係にある反転出力を生成する。
【0086】
本構成では、降圧レベルシフタの駆動に新たに低論理振幅のハイ電位を電源として用意する必要がないため、外部の制御回路25と液晶パネルとのインターフェイスの端子数を低減することができる。本例ではスタートパルスと反転スタートパルスとを用いたが、他の低論理振幅信号を用いてもよい。図6に示す本低電圧信号発生器である降圧レベルシフタはN型トランジスタのみで構成されているが、もちろんP型トランジスタのみ及びN型トランジスタとP型トランジスタを用いるCMOS構成も可能である。
【0087】
図14に、図6で示す低電圧信号発生器である降圧レベルシフタのタイミングダイアグラムを示す。データ信号線駆動回路スタートパルス信号spと反転スタートパルス信号spbとはハイ電位Vhh、ロー電位Vssで3V(=Vhh−Vss)パルスである。一方、入力は、周波数を1/2にする論理演算後の出力なのでハイ電圧Vdd、ロー電位Vssで12V(=Vdd−Vss)の振幅をもつ。この高論理振幅信号によるスイッチングにより、ハイ電位Vhh、ロー電位Vssで3V(=Vhh−Vss)のクロック信号と反転クロック信号とが生成される。
【0088】
図7に、本発明で用いうる低電圧信号発生器である降圧レベルシフタの回路図の例を示す。入力(INPUT)として高論理振幅クロック信号がゲートにつながっており、低論理振幅信号である反転スタートパルス信号spb又は高論理振幅と低論理振幅のローレベルである電源電位Vssがソースに繋がったトランジスタ4つと、インバータ1つからなる。反転スタートパルス信号spbは1ゲート走査時間の殆どの間において、ハイ電位Vhhである。ここでVhhは外部の制御回路25の出力なので低電圧振幅のハイレベルであり、前述した図1の場合は3Vである。12Vの高論理振幅信号でトランジスタをスイッチングすることにより、ソースにつながる反転スタートパルス信号spbのハイ電位Vhhまたはソースにつながる高論理振幅と低論理振幅のロー電位Vssをパスする。
【0089】
本構成では、降圧レベルシフタの駆動に新たに低論理振幅のハイ電位を電源として用意する必要がないため、外部の制御回路25と液晶パネルとのインターフェイスの端子数を低減することができる。本例では反転スタートパルスを用いたが、他の低論理振幅信号を用いてもよい。図7に示す本低電圧信号発生器である降圧レベルシフタはN型トランジスタのみで構成されているが、もちろんP型トランジスタのみ及びN型トランジスタとP型トランジスタを用いるCMOS構成も可能である。
【0090】
図15に、図7で示す低電圧信号発生器である降圧レベルシフタのタイミングダイアグラムを示す。反転スタートパルス信号spbはハイ電位Vhh、ロー電位Vssで3V(=Vhh−Vss)パルスである。一方、入力は、周波数を1/2にする論理演算後の出力なのでハイ電位Vdd、ロー電位Vssで12V(=Vdd−Vss)の振幅をもつ。この高論理振幅信号によるスイッチングにより、ハイ電位Vhh、ロー電位Vssで3V(=Vhh−Vss)のクロック信号と反転クロック信号とが生成される。
【0091】
図8に、本発明で用いうる低電圧信号発生器である降圧レベルシフタの回路図の例を示す。入力(INPUT)として高論理振幅クロック信号がゲートにつながっており、低論理振幅信号であるスタートパルス信号spまたは低論理振幅のハイレベルである電源電位Vhhがソースに繋がったトランジスタ4つと、インバータ1つからなる。スタートパルス信号spは1ゲート走査時間の殆どの間において、ロー電位Vssである。ここでVhhは外部の制御回路25の出力なので前述した図1の場合は3Vである。12Vの高論理振幅信号でトランジスタをスイッチングすることにより、ソースにつながるスタートパルス信号spのロー電位Vssまたはソースにつながる低論理振幅のハイ電位Vhhをパスする。
【0092】
本例ではスタートパルスを用いたが、他の低論理振幅信号を用いてもよい。図8に示す本低電圧信号発生器である降圧レベルシフタはN型トランジスタのみで構成されているが、もちろんP型トランジスタのみ及びN型トランジスタとP型トランジスタを用いるCMOS構成も可能である。
【0093】
図16に、図8で示す低電圧信号発生器である降圧レベルシフタのタイミングダイアグラムを示す。スタートパルス信号spはハイ電位Vhh、ロー電位Vssで3V(=Vhh−Vss)パルスである。一方、入力は、周波数を1/2にする論理演算後の出力なのでハイ電位Vdd、ロー電位Vssで12V(=Vdd−Vss)の振幅をもつ。この高論理振幅信号によるスイッチングにより、ハイ電位Vhh、ロー電位Vssで3V(=Vhh−Vss)のクロック信号と反転クロック信号とが生成される。
【0094】
図9に、本発明で用いうる低電圧信号発生器である降圧レベルシフタの回路図の例を示す。入力(INPUT)として高論理振幅クロック信号がゲートにつながっており、低論理振幅のハイ電位Vhhまたは高論理振幅と低論理振幅のロー電位Vssがソースに繋がったトランジスタ4つと、インバータ1つからなる。低論理振幅のハイ電位Vhh又は高論理振幅と低論理振幅のロー電位Vssは外部の制御回路25で生成されており、Vhhは前述した図1の場合は3Vである。12Vの高論理振幅信号でトランジスタをスイッチングすることにより、ソースにつながる低論理振幅のハイ電位Vhh又は高論理振幅と低論理振幅のロー電位Vssをパスする。
【0095】
図9に示す本低電圧信号発生器である降圧レベルシフタはN型トランジスタのみで構成されているが、もちろんP型トランジスタのみ及びN型トランジスタとP型トランジスタを用いるCMOS構成も可能である。
【0096】
図17に、図9で示す低電圧信号発生器である降圧レベルシフタのタイミングダイアグラムを示す。低論理振幅のハイ電位Vhh、高論理振幅と低論理振幅のロー電位Vssで電位差は3V(=Vhh−Vss)である。一方、入力は、周波数を1/2にする論理演算後の出力なのでハイ電位Vdd、ロー電位Vssで12V(=Vdd−Vss)の振幅をもつ。この高論理振幅信号によるスイッチングにより、ハイ電位Vhh、ロー電位Vssで3V(=Vhh−Vss)のクロック信号と反転クロック信号とが生成される。
【0097】
図10に、本発明で用いうる低電圧信号発生器である降圧レベルシフタの回路図の例を示す。入力(INPUT)として高論理振幅クロック信号がゲートにつながっており、低論理振幅信号であるスタートパルス信号spまたは反転スタートパルス信号spbがソースに繋がったトランジスタ2つと、インバータ1つからなる。スタートパルス信号spは1ゲート走査時間の殆どの間において、ロー電位Vssである。一方、反転スタートパルス信号spbも1ゲート走査時間の殆どの間において、ハイ電位Vhhである。ここでVhhは外部の制御回路25の出力なので低電圧振幅のハイレベルであり、前述した図1の場合は3Vである。12Vの高論理振幅信号でトランジスタをスイッチングすることにより、ソースにつながる反転スタートパルス信号spbのハイ電位Vhhまたはソースにつながるスタートパルス信号spのロー電位Vssをパスする。本降圧レベルシフタは、出力を生成する。
【0098】
本構成では、降圧レベルシフタの駆動に新たに低論理振幅のハイ電位を電源として用意する必要がないため、外部の制御回路25と液晶パネルとのインターフェイスの端子数を低減することができる。本例ではスタートパルスと反転スタートパルスを用いたが、他の低論理振幅信号を用いてもよい。図10に示す本低電圧信号発生器である降圧レベルシフタはN型トランジスタのみで構成されているが、もちろんP型トランジスタのみ及びN型トランジスタとP型トランジスタを用いるCMOS構成も可能である。
【0099】
図18に、図10で示す低電圧信号発生器である降圧レベルシフタのタイミングダイアグラムを示す。データ信号線駆動回路スタートパルス信号spと反転スタートパルス信号spbとはハイ電位Vhh、ロー電位Vssで3V(=Vhh−Vss)パルスである。一方、入力は、周波数を1/2にする論理演算後の出力なのでハイ電圧Vdd、ロー電位Vssで12V(=Vdd−Vss)の振幅をもつ。この高論理振幅信号によるスイッチングにより、ハイ電位Vhh、ロー電位Vssで3V(=Vhh−Vss)のクロック信号が生成される。
【0100】
図11に、本発明で用いうる低電圧信号発生器である降圧レベルシフタの回路図の例を示す。入力(INPUT)として高論理振幅クロック信号がゲートにつながっており、低論理振幅信号である反転スタートパルス信号spb又は高論理振幅と低論理振幅のローレベルである電源電位Vssがソースに繋がったトランジスタ2つと、インバータ1つからなる。反転スタートパルス信号spbは1ゲート走査時間の殆どの間において、ハイ電位Vhhである。ここでVhhは外部の制御回路25の出力なので低電圧振幅のハイレベルであり、前述した図1の場合は3Vである。12Vの高論理振幅信号でトランジスタをスイッチングすることにより、ソースにつながる反転スタートパルス信号spbのハイ電位Vhhまたはソースにつながる高論理振幅と低論理振幅のロー電位Vssをパスする。
【0101】
本構成では、降圧レベルシフタの駆動に新たに低論理振幅のハイ電位を電源として用意する必要がないため、外部の制御回路25と液晶パネルとのインターフェイスの端子数を低減することができる。本例では反転スタートパルスを用いたが、他の低論理振幅信号を用いてもよい。図11に示す本低電圧信号発生器である降圧レベルシフタはN型トランジスタのみで構成されているが、もちろんP型トランジスタのみ及びN型トランジスタとP型トランジスタを用いるCMOS構成も可能である。
【0102】
図19に、図11で示す低電圧信号発生器である降圧レベルシフタのタイミングダイアグラムを示す。反転スタートパルス信号spbはハイ電位Vhh、ロー電位Vssで3V(=Vhh−Vss)パルスである。一方、入力は、周波数を1/2にする論理演算後の出力なのでハイ電位Vdd、ロー電位Vssで12V(=Vdd−Vss)の振幅をもつ。この高論理振幅信号によるスイッチングにより、ハイ電位Vhh、ロー電位Vssで3V(=Vhh−Vss)のクロック信号が生成される。
【0103】
図12に、本発明で用いうる低電圧信号発生器である降圧レベルシフタの回路図の例を示す。入力(INPUT)として高論理振幅クロック信号がゲートにつながっており、低論理振幅信号であるスタートパルス信号spまたは低論理振幅のハイレベルである電源電位Vhhがソースに繋がったトランジスタ2つと、インバータ1つからなる。スタートパルス信号spは1ゲート走査時間の殆どの間において、ロー電位Vssである。ここでVhhは外部の制御回路25の出力なので前述した図1の場合は3Vである。12Vの高論理振幅信号でトランジスタをスイッチングすることにより、ソースにつながるスタートパルス信号spのロー電位Vssまたはソースにつながる低論理振幅のハイ電位Vhhをパスする。
【0104】
本例ではスタートパルスを用いたが、他の低論理振幅信号を用いてもよい。図12に示す本低電圧信号発生器である降圧レベルシフタはN型トランジスタのみで構成されているが、もちろんP型トランジスタのみ及びN型トランジスタとP型トランジスタを用いるCMOS構成も可能である。
【0105】
図20に、図12で示す低電圧信号発生器である降圧レベルシフタのタイミングダイアグラムを示す。スタートパルス信号spはハイ電位Vhh、ロー電位Vssで3V(=Vhh−Vss)パルスである。一方、入力は、周波数を1/2にする論理演算後の出力なのでハイ電位Vdd、ロー電位Vssで12V(=Vdd−Vss)の振幅をもつ。この高論理振幅信号によるスイッチングにより、ハイ電位Vhh、ロー電位Vssで3V(=Vhh−Vss)のクロック信号が生成される。
【0106】
図13に、本発明で用いうる低電圧信号発生器である降圧レベルシフタの回路図の例を示す。入力(INPUT)として高論理振幅クロック信号がゲートにつながっており、低論理振幅のハイ電位Vhhまたは高論理振幅と低論理振幅のロー電位Vssがソースに繋がったトランジスタ2つと、インバータ1つからなる。低論理振幅のハイ電位Vhh又は高論理振幅と低論理振幅のロー電位Vssは外部の制御回路25で生成されており、Vhhは前述した図1の場合は3Vである。12Vの高論理振幅信号でトランジスタをスイッチングすることにより、ソースにつながる低論理振幅のハイ電位Vhh又は高論理振幅と低論理振幅のロー電位Vssをパスする。
【0107】
図13に示す本低電圧信号発生器である降圧レベルシフタはN型トランジスタのみで構成されているが、もちろんP型トランジスタのみ及びN型トランジスタとP型トランジスタを用いるCMOS構成も可能である。
【0108】
図21に、図13で示す低電圧信号発生器である降圧レベルシフタのタイミングダイアグラムを示す。低論理振幅のハイ電位Vhh、高論理振幅と低論理振幅のロー電位Vssで電位差は3V(=Vhh−Vss)である。一方、入力は、周波数を1/2にする論理演算後の出力なのでハイ電位Vdd、ロー電位Vssで12V(=Vdd−Vss)の振幅をもつ。この高論理振幅信号によるスイッチングにより、ハイ電位Vhh、ロー電位Vssで3V(=Vhh−Vss)のクロック信号が生成される。
【0109】
図6から図13までに示した低電圧信号発生器である降圧レベルシフタは一例であり、高論理振幅信号を用いて低論理振幅信号を出力する他の構成でもよい。
【0110】
本実施形態により、液晶パネルは低電圧入力を達成すると共にデータ信号線駆動回路を横断するクロック信号を低電圧にすることで低消費電力を実現できる。例えば本例では12Vから3Vに電圧を低減できたので、クロック線での消費電力は1/16と大幅に削減できる。さらに、電圧を低くすることで不要輻射も低減できる。
【0111】
本発明は液晶表示装置のデータ信号線駆動回路についてのみならず、走査信号線駆動回路にも適用できる。さらに、有機EL(Electro Luminescence) (OLED)等他の表示装置にも用いることができる。
【0112】
本実施形態は具体的な一例であり、図22に一般的な場合を示す。高論理振幅信号が必要な論理演算回路31及び論理演算回路35とその間の負荷容量を有する伝送系33からなる回路において、論理演算回路31と伝送系33との間に、高論理振幅信号から低論理振幅信号に変換する降圧レベルシフタ32が設けられ、伝送系33と論理演算回路35との間に、低論理振幅信号から高論理振幅信号に変換する昇圧レベルシフタ34が設けられている回路構成をとる。これにより、電圧の二乗に比例する負荷容量配線の消費電力を大幅に低減できるとともに、不要輻射を低減できる。
【0113】
本発明は液晶表示装置のみならず、有機EL(OLED)等他のアクティブマトリクス型表示装置にも用いることができる。
【0114】
〔実施の形態2〕
本発明の他の実施の形態について図2および図23に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、説明の便宜上、前記の実施の形態の図面に示した部材と同一の機能を有する部材には、同一の符号を付記してその説明を省略する。
【0115】
本発明は、ポリシリコンを用いた回路に広く適用できるが、以下では、その好適な例として、単相クロック入力の画像表示装置に適用した場合について説明する。
【0116】
一般的なD型フリップフロップを構成要素とするシフトレジスタの駆動には、図30に示すように、クロック信号とそれと相補関係にある反転クロック信号とが必要である。図23は、基本的画像表示装置の全体図である図2の中のデータ信号線駆動回路を示している。つまり、画像表示装置40は、外部の制御回路25からのクロック信号を受けて反転クロック信号を生成する論理演算回路41、及び、各段にレベルシフタを分散配置したシフトレジスタ46とサンプリング回路47とを備えたデータ信号線駆動回路42から構成されている。図23では表示部及び走査信号線駆動回路は図示を省略している。
【0117】
上記論理回路部41、データ信号線駆動回路42、図示していない表示部及び走査信号線駆動回路は、製造時の手間と配線容量とを削減するために、同一基板上に設けられている。また、より多くの画素を集積し、表示面積を拡大するために、上記駆動回路及び論理回路は、ガラス基板上に形成されたポリシリコン薄膜トランジスタから構成されている。さらに、通常のガラス基板(歪み点が600℃以下のガラス基板)を用いても歪み点以上のプロセスに起因する反りやタワミが発生しないように、上記ポリシリコントランジスタは600℃以下のプロセス温度で製造される。
【0118】
ポリシリコン薄膜トランジスタで形成されている上記回路の駆動電圧Vddは、たとえば12V程度に設定されている。一方、図2において、制御回路25は、上記各回路22〜24及び26とは異なる基板上に、単結晶シリコントランジスタで形成されており、駆動電圧Vhhは例えば3Vあるいはそれ以下であり、上記ポリシリコン回路の駆動電圧Vddよりも低い値に設定されている。
【0119】
次に、動作を説明する。外部の制御回路25からのデータ信号線駆動回路用スタートパルス信号sp及び相補関係にある反転スタートパルス信号spbは、昇圧レベルシフタ43bによって12Vに昇圧され、シフトレジスタ46へ入力される。また、制御回路25で生成された3Vのクロック信号ckは、液晶パネル40内のレベルシフタ43aにより12Vに昇圧される。昇圧された信号は、インバータ44により、相補関係にある12Vの反転クロック信号CKBを生成する。反転クロック信号CKBは、外部の制御回路25からのデータ信号線駆動回路用スタートパルス信号sp及び相補関係にある反転スタートパルス信号spbによってコントロールされている降圧レベルシフタ45にて、12Vから3Vに降圧される。この低論理振幅反転クロック信号と、昇圧レベルシフタ43aによって昇圧されていないクロック信号ckとがデータ信号線駆動回路42内を伝播し、シフトレジスタの各段にて再び論理演算動作に必要な高論理振幅である12Vまで昇圧され、パルスシフトに用いられる。その後サンプリングパルスを生成し、サンプリング回路47にてデータ信号をサンプリングし、データ信号線(図23では非表示)に出力し表示を行う。
【0120】
本実施形態により、反転クロック信号は液晶パネル内で生成するため、外部から入力する必要がなくなり、インターフェイスの端子数を削減することができる。
【0121】
本実施形態で用いる低電圧信号発生器である降圧レベルシフタは、図6〜図13に示したものであるが、高論理振幅信号を用いて低論理振幅信号を出力する他の構成でもよい。低電圧信号発生器である降圧レベルシフタの動作に関しては実施の形態1で説明したとおりである。
【0122】
本発明により、液晶パネルは、低電圧入力を達成すると共にデータ信号線駆動回路を横断するクロック信号を低電圧にすることで低消費電力を実現できる。例えば本例では12Vから3Vに電圧を低減できたので、クロック線での消費電力は1/16と大幅に削減できる。さらに、電圧を低くすることで、不要輻射も低減できる。
【0123】
本発明は、液晶表示装置のデータ線駆動回路についてのみならず、走査線駆動回路にも適用できる。さらに有機EL(OLED)等他の表示装置にも用いることができる。
【0124】
〔実施の形態3〕
本発明のさらに他の実施の形態について図2および図24に基づいて説明すれば以下の通りである。なお、説明の便宜上、前記の実施の形態の図面に示した部材と同一の機能を有する部材には同一の符号を付記してその説明を省略する。
【0125】
本発明は、ポリシリコンを用いた論理回路に広く適用できるが、以下では好適な例として、デジタル入力の画像表示装置に適用した場合について説明する。
【0126】
図24は、基本的画像表示装置の中のデータ信号線駆動回路を示している。つまり、画像表示装置のデータ信号線駆動回路50は、外部回路からのクロック信号ck、反転クロック信号ckb、スタートパルスsp、反転スタートパルスspb等の制御信号とデジタルデータ入力信号(digital input )とを受けて動作する。高周波数信号を1/6の周波数に落とすためとデジタル/アナログコンバータ(以下DAコンバータ)を制御するためのレベルシフタを分散配置したシフトレジスタ51、6つ同時にDAコンバートする6相DAコンバータ52、低論理振幅信号を高論理振幅信号に変換する昇圧レベルシフタ53、高論理振幅信号を低論理振幅信号に変換する降圧レベルシフタ54a・54b、サンプリング回路56を制御するためのレベルシフタを分散配置したシフトレジスタ55、データをサンプリングするサンプリング回路56から構成されている。図24では、表示部及び走査信号線駆動回路は図示を省略している。
【0127】
上記データ信号線駆動回路50、図示していない表示部及び走査信号線駆動回路は、製造時の手間と配線容量とを削減するために、同一基板上に設けられている。また、より多くの画素を集積して表示面積を拡大するために、上記駆動回路及び論理演算回路は、ガラス基板上に形成されたポリシリコン薄膜トランジスタから構成されている。さらに、通常のガラス基板(歪み点が600℃以下のガラス基板)を用いても、歪み点以上のプロセスに起因する反りやタワミが発生しないように、上記ポリシリコントランジスタは、600℃以下のプロセス温度で製造される。
【0128】
ポリシリコン薄膜トランジスタで形成されている上記回路の駆動電圧Vddは、たとえば12V程度に設定されている。一方、制御回路25(図2参照)は、データ信号線駆動回路、表示部及び走査信号線駆動回路とは異なる基板上に単結晶シリコントランジスタで形成されており、駆動電圧Vhhは例えば3Vあるいはそれ以下であり上記ポリシリコン回路の駆動電圧Vddよりも低い値に設定されている。
【0129】
次に、動作を説明する。外部の制御回路25からの低論理振幅である3Vのスタートパルス信号spと反転スタートパルス信号spbとを昇圧レベルシフタ53に入力し、高論理振幅信号である12Vのスタートパルス信号SPを生成する。この12Vのスタートパルス信号SPと、外部の制御回路25からの低論理振幅である3Vのクロック信号ckと反転クロック信号ckbとが、各段にレベルシフタを配置したシフトレジスタ51に入力される。スタートパルス信号SPによりシフトレジスタ51は動作を開始する。低論理振幅信号であるクロック信号ckと反転クロック信号ckbとは、各段のレベルシフタで12Vまで昇圧され、シフトレジスタの駆動に用いられる。シフトレジスタは3MHzで動作するが、デジタルデータ6つを1度に6相DAコンバータ52でDAコンバート(デジタル/アナログ変換)するための信号を新たにクロック信号として出力するため、周波数は500kHzに変換される。この高論理振幅12Vのクロック信号CKと反転クロック信号CKBとは、低論理振幅3Vのスタートパルス信号sp及び反転スタートパルス信号spbにより制御される低電圧クロック信号発生器となる降圧レベルシフタ54a・54bにより、低論理振幅3Vのクロック信号ckと反転クロック信号ckbとを生成する。これら低論理振幅のクロック信号ck及び反転クロック信号ckbと、昇圧レベルシフタ53で高論理振幅12V信号に変換されたスタートパルス信号SPとにより、各段に昇圧レベルシフタを配置したシフトレジスタ55を動作させる。シフトレジスタ55で決定されたタイミングに従って、6相DAコンバータ52によって変換されたアナログ電圧を、サンプリング回路56で、データ信号線(図示せず)に出力し、表示を行う。
【0130】
シフトレジスタ55内のクロック線はシフトレジスタの段数とほぼデータ信号線駆動回路と同程度の長さの配線に比例して負荷容量を形成するが、高論理振幅であるシフトレジスタ51の出力クロック信号を、低電圧クロック信号発生器となる降圧レベルシフタ54a・54bにより低論理振幅信号に変換し、伝播させているので、低消費電力を達成することができる。例えば本例では12Vから3Vに電圧を低減できたので、クロック線での消費電力は1/16と大幅に削減できる。さらに、電圧を低くすることで、不要輻射も低減できる。
【0131】
本発明で用いる低電圧信号発生器である降圧レベルシフタは、図6〜図13に示したものであるが、高論理振幅信号を用いて低論理振幅信号を出力する他の構成でもよい。低電圧信号発生器である降圧レベルシフタの動作に関しては実施の形態1で説明したとおりである。
【0132】
本発明は液晶表示装置のみならず、有機EL(OLED)等他のアクティブマトリクス型表示装置にも用いることができる。
【0133】
以上詳述したように、この発明によれば、高論理振幅信号が必要な複数の論理演算部を結ぶ負荷容量線に伝播する信号を低論理振幅信号とすることで、大幅な消費電力の削減と不要輻射の低減とを実現できる。
【0134】
〔実施の形態4〕
本発明のさらに他の実施の形態について図25ないし図27に基づいて説明すれば以下の通りである。図25は、本実施形態の信号処理回路の概略構成を示している。
【0135】
信号処理回路60は、高論理振幅信号で動作する第1論理演算回路61と、該高論理振幅信号よりも振幅の小さい低論理振幅信号で動作する第2論理演算回路64と、その間の負荷容量である伝送系63とを備えた信号処理回路において、第1論理演算回路61と伝送系63との間に、高論理振幅信号を低論理振幅信号に変換する降圧レベルシフタである低電圧信号発生器62が設けられている回路構成をとる。
【0136】
一般に回路の電源電圧が高いほどその回路は高速動作する。この点について、トランジスタの性能を確かめるために頻繁に使用されているリングオシレータを回路例として、図26および図27を参照しつつ説明する。
【0137】
図26に示すように、リングオシレータ70は、奇数段のインバータ71…からなり、最終段のインバータ71の出力が初段のインバータ71に入力される構成である。インバータ71は、ハイ信号入力をロー信号出力に、ロー信号入力をハイ信号出力に変換するものである。したがって、奇数段のインバータ71…からなるリングオシレータ70は発振することになる。リングオシレータ70は、トランジスタの能力が高いほど高周波数で発振する。
【0138】
図27は、リングオシレータ70の発振周波数の電源電圧依存性を示している。ここで使用したリングオシレータ70は、19段のインバータ71…からなるものであり、各インバータ71…には、n型トランジスタのチャンネル長Lが6μm、チャンネル幅Wが8μmであり、p型トランジスタのチャンネル長Lが6μm、チャンネル幅Wが6μmであるポリシリコントランジスタが使用されている。
【0139】
図27を参照すると、電源電圧VDDの増加と共にリングオシレータの発振周波数foscが増加していることが理解できる。例えば、電源電圧VDDが4Vのときの発振周波数foscは約1.5MHzとなっているが、電源電圧VDDが12Vのときの発振周波数foscは約12MHzとなっている。
【0140】
つまり低速処理でよい回路は電源電圧を低くできる。そこで、図25に示す第2論理演算回路64は、第1論理演算回路61よりも低速処理でよいならば、低論理振幅信号で駆動することができる。
【0141】
このとき、伝送系63には、降圧レベルシフタ62により低論理振幅信号が伝送されるので、伝送系63と第2論理演算回路64との間に、図22に示すような、低論理振幅信号を高論理振幅信号に変換する昇圧レベルシフタ34を設ける必要はなく、したがって、回路規模の増大を抑えることができる。
【0142】
また、図22および図25を参照すると、第2論理演算回路35・64が高論理振幅信号で動作するか、低論理振幅信号で動作するかに関係なく、伝送系63には、降圧レベルシフタ62により低論理振幅信号が伝送されるので、電圧の二乗に比例する負荷容量配線の消費電力を大幅に低減できるとともに、不要輻射を低減することができる。
【0143】
なお、本実施形態は、単結晶シリコンやポリシリコンを用いた回路に広く適用できる。さらに本実施形態は、液晶表示装置のみならず、有機EL(OLED)等他のアクティブマトリクス型表示装置にも用いることができる。
【0144】
【発明の効果】
以上のように、本発明の信号処理回路は、上記第1論理演算回路と上記伝送系との間に、上記高論理振幅信号からそれよりも振幅の小さい低論理振幅信号に変換する降圧レベルシフタである低電圧信号発生器が設けられ、上記伝送系と上記第2論理演算回路との間に、上記低論理振幅信号から高論理振幅信号に変換する昇圧レベルシフタが設けられている構成である。
【0145】
また、本発明の低電圧信号発生器は、高論理振幅信号からそれよりも振幅の小さい低論理振幅信号に変換する構成である。
【0146】
これにより、第1・第2論理演算回路では、高論理振幅信号を用いて、動作不良を起こすことなく、高速に演算できるとともに、負荷容量であるその中間の伝送系では、低論理振幅信号を用いて、低消費電力で信号を第1論理演算回路から第2論理演算回路へ伝送することができる。それゆえ、高論理振幅信号が必要な論理演算部を備えた構成において、消費電力増加や不要輻射発生を抑えることができるという効果を奏する。
【0147】
また、本発明の低電圧信号発生器は、上記の構成に加えて、上記高論理振幅信号が、パスゲートを構成する複数のトランジスタのゲートにつながっており、上記トランジスタのうちの一部のトランジスタであるローレベル出力用トランジスタ群について、そのソースに、低論理振幅信号のローレベル電位と、上記低論理振幅信号のローレベル電源電位と、上記高論理振幅信号のローレベル電源電位とのうちのいずれか1つが入力され、上記トランジスタのうちの残りのトランジスタであるハイレベル出力用トランジスタ群について、そのソースに、低論理振幅信号のハイレベル電位と、上記低論理振幅信号のハイレベル電源電位とのいずれかが入力され、上記高論理振幅信号が上記ゲートを開閉することにより、上記各トランジスタから、低論理振幅信号を出力する構成である。
【0148】
これにより、上記高論理振幅信号が上記ゲートを開閉することにより、上記各トランジスタから低論理振幅信号を出力する。それゆえ、上記の構成による効果に加えて、簡素な構成で上述の低電圧信号発生器を実現することができるという効果を奏する。
【0149】
また、本発明の低電圧信号発生器は、上記の構成に加えて、上記ローレベル出力用トランジスタ群のソースに、上記データ信号線駆動回路での表示データサンプリング開始時期を示すスタートパルス信号と、上記低論理振幅信号のローレベル電源電位と、上記高論理振幅信号のローレベル電源電位とのうちのいずれか1つが入力され、上記ハイレベル出力用トランジスタ群のソースに、上記データ信号線駆動回路での表示データサンプリング開始時期を示す反転スタートパルス信号と、上記低論理振幅信号のハイレベル電源電位とのいずれかが入力されている構成である。
【0150】
これにより、上記高論理振幅信号が上記ゲートを開閉することにより、上記トランジスタから、低論理振幅信号を出力する。それゆえ、上記の構成による効果に加えて、簡素な構成で上述の低電圧信号発生器を実現することができるという効果を奏する。
【0151】
また、本発明の低電圧信号発生器は、上記の構成に加えて、上記各トランジスタから、上記低論理振幅信号とその反転信号を出力する構成である。
【0152】
これにより、上記低論理振幅信号とその反転信号を出力する。それゆえ、上記の構成による効果に加えて、より柔軟に、後段の回路に対応することができるという効果を奏する。
【0153】
また、本発明の低電圧信号発生器は、上記の構成に加えて、上記第1論理演算回路および第2論理演算回路の少なくとも一方、あるいは自身がポリシリコンシリコン薄膜トランジスタから構成されている構成である。
【0154】
これにより、上記第1論理演算回路および第2論理演算回路の少なくとも一方、あるいは上記低電圧信号発生器がポリシリコンシリコン薄膜トランジスタから構成されている。それゆえ、上記の構成による効果に加えて、より柔軟に、後段の回路に対応することができるという効果を奏する。
【0155】
また、本発明の画像表示装置は、データ信号線駆動回路に上記構成の低電圧信号発生器を備えた構成である。
【0156】
これにより、第1論理演算回路や第2論理演算回路では高論理振幅信号を用いて、動作不良を起こすことなく高速に演算できるとともに、負荷容量であるその中間の伝送系では、低論理振幅信号を用いて、低消費電力で信号を第1論理演算回路から第2論理演算回路へ伝送することができる。それゆえ、画像表示装置において、高速な論理演算と低消費電力化とをともに実現することができるという効果を奏する。
【0157】
また、本発明の画像表示装置は、上記の構成に加えて、上記データ信号線駆動回路が、クロック信号を昇圧する昇圧レベルシフタと、上記昇圧レベルシフタで昇圧されたクロック信号を分周するクロック分周回路と、上記クロック分周回路の出力を降圧する、上記低電圧信号発生器としての降圧レベルシフタと、各段に昇圧レベルシフタを備えた複数のシフトレジスタと、上記データ信号線への出力を制御するサンプリング回路とを備えた構成である。
【0158】
これにより、上記低電圧信号発生器としての降圧レベルシフタが、上記クロック分周回路の出力を降圧する。それゆえ、上記の構成による効果に加えて、簡素な構成で上述の画像表示装置を実現することができるという効果を奏する。
【0159】
また、本発明の画像表示装置は、上記の構成に加えて、上記データ信号線駆動回路が、クロック信号から反転クロック信号を生成する反転クロック信号回路と、上記反転クロック信号を降圧する、上記低電圧信号発生器としての降圧レベルシフタと、各段に昇圧レベルシフタを備えたシフトレジスタと、上記データ信号線への出力を制御するサンプリング回路とを備えた構成である。
【0160】
これにより、上記低電圧信号発生器としての降圧レベルシフタが、上記反転クロック信号回路で生成された反転クロック信号を降圧する。それゆえ、上記の構成による効果に加えて、簡素な構成で上述の画像表示装置を実現することができるという効果を奏する。
【0161】
また、本発明の画像表示装置は、上記の構成に加えて、デジタルデータを捕まえるタイミングを決める各段に昇圧レベルシフタを備えた第1のシフトレジスタと、上記第1のシフトレジスタの出力を降圧する、上記低電圧信号発生器としてのレベルシフタと、上記デジタルデータをデジタル/アナログ変換するデジタルアナログコンバータと、上記データ信号線に出力するタイミングを決める各段に昇圧レベルシフタを備えた第2のシフトレジスタと、上記データ信号線への出力を制御するサンプリング回路とを備えた構成である。
【0162】
これにより、上記低電圧信号発生器としての降圧レベルシフタが、上記第1のシフトレジスタの出力を降圧する。それゆえ、上記の構成による効果に加えて、簡素な構成で上述の画像表示装置を実現することができるという効果を奏する。
【0163】
また、本発明の画像表示装置は、走査信号線駆動回路に上記構成の低電圧信号発生器を備えた構成である。
【0164】
これにより、第1論理演算回路や第2論理演算回路では高論理振幅信号を用いて、動作不良を起こすことなく高速に演算できるとともに、負荷容量であるその中間の伝送系では、低論理振幅信号を用いて、低消費電力で信号を第1論理演算回路から第2論理演算回路へ伝送することができる。それゆえ、画像表示装置において、高速な論理演算と低消費電力化とをともに実現することができるという効果を奏する。
【0165】
また、本発明の画像表示装置は、上記の構成に加えて、上記走査線信号線駆動回路が、クロック信号を昇圧する昇圧レベルシフタと、上記昇圧レベルシフタで昇圧されたクロック信号を分周するクロック分周回路と、上記クロック分周回路の出力を降圧する、上記低電圧信号発生器としての降圧レベルシフタと、各段に昇圧レベルシフタを備えた複数のシフトレジスタとを備えた構成である。
【0166】
これにより、上記低電圧信号発生器としての降圧レベルシフタが、上記クロック分周回路の出力を降圧する。それゆえ、上記の構成による効果に加えて、簡素な構成で上述の画像表示装置を実現することができるという効果を奏する。
【0167】
また、本発明の画像表示装置は、上記の構成に加えて、上記走査信号線駆動回路が、クロック信号から反転クロック信号を生成する反転クロック信号回路と、上記反転クロック信号を降圧する、上記低電圧信号発生器としての降圧レベルシフタと、各段に昇圧レベルシフタを備えたシフトレジスタとを備えた構成である。
【0168】
これにより、上記低電圧信号発生器としての降圧レベルシフタが、上記反転クロック信号回路で生成された反転クロック信号を降圧する。それゆえ、上記の構成による効果に加えて、簡素な構成で上述の画像表示装置を実現することができるという効果を奏する。
【0169】
また、本発明の信号処理回路は、高論理振幅信号で動作する第1論理演算回路と、負荷容量を有する伝送系と、第1論理演算回路から高論理振幅信号を入力し、入力された高論理振幅信号を、該高論理振幅信号よりも振幅の小さい低論理振幅信号に変換し、変換された低論理振幅信号を上記伝送系に出力する降圧レベルシフタである低電圧信号発生器とを備える構成である。
【0170】
また、本発明の低電圧信号発生器は、高論理振幅信号で動作する第1論理演算回路の出力側と、負荷容量を有する伝送系との間に設けられるものであって、高論理振幅信号を、該高論理振幅信号よりも振幅の小さい低論理振幅信号に変換する構成である。
【0171】
これにより、第1論理演算回路では、高論理振幅信号を用いて、動作不良を起こすことなく、高速に演算できるとともに、負荷容量である伝送系では、低論理振幅信号が伝送されるので、消費電力増加や不要輻射発生を抑えることができるという効果を奏する。
【0172】
また、本発明の信号処理回路は、上記の構成に加えて、上記伝送系に接続され、上記降圧レベルシフタから上記伝送系を介して入力された上記低論理振幅信号で動作する第2論理演算回路をさらに備える構成である。
【0173】
これにより、伝送系と第2論理演算回路との間に昇圧レベルシフタを設ける必要がないので、回路規模の増大を抑えることができるという効果を奏する。また、上記の構成では、第1論理演算回路と伝送系との間に降圧レベルシフタを設けているので、伝送系と第2論理演算回路との間に降圧レベルシフタを設ける場合に比べて、消費電力増加や不要輻射発生を抑えることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一形態を示すものであり、低電圧信号発生器を備えた2相シフトレジスタ型アクティブマトリクス画像表示装置のデータ信号線駆動回路の構成例を示すブロック図である。
【図2】モノリシックアクティブマトリクス画像表示装置の構成例を示すブロック図である。
【図3】ポジティブエッジ型1/2分周器の構成例を示す回路図である。
【図4】ネガティブエッジ型1/2分周器の構成例を示す回路図である。
【図5】1/2分周器及びシフトレジスタの動作を示すタイミングチャートである。
【図6】本発明の低電圧信号発生器の構成例を示す回路図である。
【図7】本発明の低電圧信号発生器の構成例を示す回路図である。
【図8】本発明の低電圧信号発生器の構成例を示す回路図である。
【図9】本発明の低電圧信号発生器の構成例を示す回路図である。
【図10】本発明の低電圧信号発生器の構成例を示す回路図である。
【図11】本発明の低電圧信号発生器の構成例を示す回路図である。
【図12】本発明の低電圧信号発生器の構成例を示す回路図である。
【図13】本発明の低電圧信号発生器の構成例を示す回路図である。
【図14】図6で示す低電圧信号発生器の動作を示すタイミングチャートである。
【図15】図7で示す低電圧信号発生器の動作を示すタイミングチャートである。
【図16】図8で示す低電圧信号発生器の動作を示すタイミングチャートである。
【図17】図9で示す低電圧信号発生器の動作を示すタイミングチャートである。
【図18】図10で示す低電圧信号発生器の動作を示すタイミングチャートである。
【図19】図11で示す低電圧信号発生器の動作を示すタイミングチャートである。
【図20】図12で示す低電圧信号発生器の動作を示すタイミングチャートである。
【図21】図13で示す低電圧信号発生器の動作を示すタイミングチャートである。
【図22】本発明の回路構成の一般概念を示すブロック図である。
【図23】本発明の別の一形態を示すものであり、低電圧信号発生器と反転クロック信号発生器を備えたアクティブマトリクス画像表示装置のデータ信号線駆動回路の構成例を示すブロック図である。
【図24】本発明の別の一形態を示すものであり、低電圧信号発生器を備えたアクティブマトリクス画像表示装置のデジタルデータ信号線駆動回路の構成例を示すブロック図である。
【図25】本発明の別の一形態を示すものであり、図22の回路構成とは異なる信号処理回路の構成例を示すブロック図である。
【図26】リングオシレータの概略構成を示す回路図である。
【図27】図26に示すリングオシレータにおいて、電源電圧による発振周波数の依存性を示すグラフである。
【図28】高電圧インターフェイスを持つ従来のモノリシックアクティブマトリクス画像表示装置の構成例を示すブロック図である。
【図29】低電圧インターフェイスを持つ従来のモノリシックアクティブマトリクス画像表示装置の構成例を示すブロック図である。
【図30】一般的シフトレジスタであるD型フリップフロップの構成例を示す回路図である。
【図31】(a)、(b)は、配線の容量を求めるための等価モデルである。
【図32】低論理振幅信号であるシフトレジスタの出力を昇圧するレベルシフタを各段に備えた従来のシフトレジスタの構成例を示すブロック図である。
【図33】一般的シフトレジスタであるD型フリップフロップの構成例を示すブロック図である。
【図34】各段にクロック信号である低論理振幅信号を昇圧するレベルシフタを備えた従来のシフトレジスタの構成例を示すブロック図である。
【符号の説明】
10、21 液晶パネル
11、26、31、35、41、61 論理演算回路
12、23、42、50 データ信号線駆動回路
13a、13b、13c、34、43a、43b、53 昇圧レベルシフタ
14a、14b 1/2分周器
15a、15b、15c、15d、32、45、54a、54b、62 降圧レベルシフタ
16a、16b、23a、24a、46、51、55 シフトレジスタ
17、23b、47、56 サンプリング回路
22 表示部
24 走査信号線駆動回路
25 制御回路
33、63 伝送系
40 画像表示装置
44 インバータ
52 6相DAコンバータ
64 論理演算回路
ck、ck1、ck2、CK1、CK2 クロック信号
ckb、ck1b、ck2b、CK1B、CK2B 反転クロック信号
PIX 画素
sp、SP スタートパルス信号
spb 反転スタートパルス信号

Claims (18)

  1. マトリクス状に配された複数の画素を有する表示部を備えた画像表示装置に用いられるものであって、
    上記表示部と同一基板上に形成され、高論理振幅信号が必要な第1論理演算回路及び第2論理演算回路と、その間の負荷容量である伝送系とを備えた信号処理回路において、
    上記第1論理演算回路と上記伝送系との間に、上記高論理振幅信号からそれよりも振幅の小さい低論理振幅信号に変換する降圧レベルシフタである低電圧信号発生器が設けられ、
    上記伝送系と上記第2論理演算回路との間に、上記低論理振幅信号から高論理振幅信号に変換する昇圧レベルシフタが設けられ
    上記低電圧信号発生器は、上記高論理振幅信号が、パスゲートを構成する複数のトランジスタのゲートにつながっており、
    上記トランジスタのうちの一部のトランジスタであるローレベル出力用トランジスタ群について、そのソースに、低論理振幅信号のローレベル電位が入力され、
    上記トランジスタのうちの残りのトランジスタであるハイレベル出力用トランジスタ群について、そのソースに、低論理振幅信号のハイレベル電位が入力され、
    上記高論理振幅信号が上記ゲートを開閉することにより、上記各トランジスタから、上記低論理振幅信号を出力することを特徴とする信号処理回路。
  2. マトリクス状に配された複数の画素を有する表示部と、上記各画素の各列に配置された複数のデータ信号線と、上記各画素の各行に配置された複数の走査信号線と、予め定められた周期の第1クロック信号に同期して、互いに異なるタイミングの走査信号を上記各走査信号線へ順次与える走査信号線駆動回路と、予め定められた周期の第2クロック信号に同期して、順次与えられ、かつ、上記各画素の表示状態を示す映像信号から、上記走査信号が与えられた走査信号線の各画素へのデータ信号を抽出して、上記各データ信号線へ出力するデータ信号線駆動回路とを備えた画像表示装置に用いられるものであって、
    上記表示部と同一基板上に形成され、高論理振幅信号が必要な第1論理演算回路及び第2論理演算回路と、その間の負荷容量である伝送系とを備えた信号処理回路において、
    上記第1論理演算回路と上記伝送系との間に、上記高論理振幅信号からそれよりも振幅の小さい低論理振幅信号に変換する降圧レベルシフタである低電圧信号発生器が設けられ、
    上記伝送系と上記第2論理演算回路との間に、上記低論理振幅信号から高論理振幅信号に変換する昇圧レベルシフタが設けられ、
    上記低電圧信号発生器は、上記高論理振幅信号が、パスゲートを構成する複数のトランジスタのゲートにつながっており、
    上記トランジスタのうちの一部のトランジスタであるローレベル出力用トランジスタ群について、そのソースに、上記データ信号線駆動回路での表示データサンプリング開始時期を示すスタートパルス信号が入力され、
    上記トランジスタのうちの残りのトランジスタであるハイレベル出力用トランジスタ群について、そのソースに、上記データ信号線駆動回路での表示データサンプリング開始時期を示す反転スタートパルス信号が入力され、
    上記高論理振幅信号が上記ゲートを開閉することにより、上記各トランジスタから、上記低論理振幅信号を出力することを特徴とする信号処理回路。
  3. マトリクス状に配された複数の画素を有する表示部を備えた画像表示装置に用いられるものであって、
    上記表示部と同一基板上に形成され、高論理振幅信号が必要な第1論理演算回路及び第2論理演算回路と、その間の負荷容量である伝送系とを備えた信号処理回路に設けられるものであって、
    高論理振幅信号が、パスゲートを構成する複数のトランジスタのゲートにつながっており、
    上記トランジスタのうちの一部のトランジスタであるローレベル出力用トランジスタ群について、そのソースに、低論理振幅信号のローレベル電位が入力され、
    上記トランジスタのうちの残りのトランジスタであるハイレベル出力用トランジスタ群について、そのソースに、低論理振幅信号のハイレベル電位が入力され、
    上記高論理振幅信号が上記ゲートを開閉することにより、上記各トランジスタから、上記高論理振幅信号からそれよりも振幅の小さい低論理振幅信号に変換して出力することを特徴とする低電圧信号発生器。
  4. マトリクス状に配された複数の画素を有する表示部と、上記各画素の各列に配置された複数のデータ信号線と、上記各画素の各行に配置された複数の走査信号線と、予め定められた周期の第1クロック信号に同期して、互いに異なるタイミングの走査信号を上記各走査信号線へ順次与える走査信号線駆動回路と、予め定められた周期の第2クロック信号に同期して、順次与えられ、かつ、上記各画素の表示状態を示す映像信号から、上記走査信号が与えられた走査信号線の各画素へのデータ信号を抽出して、上記各データ信号線へ出力するデータ信号線駆動回路とを備えた画像表示装置に用いられるものであって、
    上記表示部と同一基板上に形成され、高論理振幅信号が必要な第1論理演算回路及び第2論理演算回路と、その間の負荷容量である伝送系とを備えた信号処理回路に設けられるものであって、
    高論理振幅信号が、パスゲートを構成する複数のトランジスタのゲートにつながっており、
    上記トランジスタのうちの一部のトランジスタであるローレベル出力用トランジスタ群について、そのソースに、上記データ信号線駆動回路での表示データサンプリング開始時期を示すスタートパルス信号が入力され、
    上記トランジスタのうちの残りのトランジスタであるハイレベル出力用トランジスタ群について、そのソースに、上記データ信号線駆動回路での表示データサンプリング開始時期を示す反転スタートパルス信号が入力され、
    上記高論理振幅信号が上記ゲートを開閉することにより、上記各トランジスタから、上記高論理振幅信号からそれよりも振幅の小さい低論理振幅信号に変換して出力することを特徴とする低電圧信号発生器。
  5. 上記各トランジスタから、上記低論理振幅信号とその反転信号とを出力することを特徴とする請求項3または4に記載の低電圧信号発生器。
  6. 上記第1論理演算回路および第2論理演算回路の少なくとも一方、あるいは自身がポリシリコン薄膜トランジスタから構成されていることを特徴とする請求項3〜5のいずれか一項に記載の低電圧信号発生器。
  7. マトリクス状に配された複数の画素と、上記各画素の各列に配置された複数のデータ信号線と、上記各画素の各行に配置された複数の走査信号線と、予め定められた周期の第1クロック信号に同期して、互いに異なるタイミングの走査信号を上記各走査信号線へ順次与える走査信号線駆動回路と、予め定められた周期の第2クロック信号に同期して、順次与えられ、かつ、上記各画素の表示状態を示す映像信号から、上記走査信号が与えられた走査信号線の各画素へのデータ信号を抽出して、上記各データ信号線へ出力するデータ信号線駆動回路とを有する画像表示装置において、
    上記データ信号線駆動回路に請求項3〜6のいずれか一項に記載の低電圧信号発生器を備えたことを特徴とする画像表示装置。
  8. 上記データ信号線駆動回路が、
    クロック信号を昇圧する昇圧レベルシフタと、
    上記昇圧レベルシフタで昇圧されたクロック信号を分周するクロック分周回路と、
    上記クロック分周回路の出力を降圧する、上記低電圧信号発生器としての降圧レベルシフタと、
    各段に昇圧レベルシフタを備えた複数のシフトレジスタと、
    上記データ信号線への出力を制御するサンプリング回路とを備えたことを特徴とする請求項7記載の画像表示装置。
  9. 上記データ信号線駆動回路が、
    クロック信号から反転クロック信号を生成する反転クロック信号回路と、
    上記反転クロック信号を降圧する、上記低電圧信号発生器としての降圧レベルシフタと、
    各段に昇圧レベルシフタを備えたシフトレジスタと、
    上記データ信号線への出力を制御するサンプリング回路とを備えたことを特徴とする請求項7記載の画像表示装置。
  10. デジタルデータを捕まえるタイミングを決める各段に昇圧レベルシフタを備えた第1のシフトレジスタと、
    上記第1のシフトレジスタの出力を降圧する、上記低電圧信号発生器としてのレベルシフタと、
    上記デジタルデータをデジタル/アナログ変換するデジタルアナログコンバータと、
    上記データ信号線に出力するタイミングを決める各段に昇圧レベルシフタを備えた第2のシフトレジスタと、
    上記データ信号線への出力を制御するサンプリング回路とを備えたことを特徴とする請求項7記載の画像表示装置。
  11. マトリクス状に配された複数の画素と、上記各画素の各列に配置された複数のデータ信号線と、上記各画素の各行に配置された複数の走査信号線と、予め定められた周期の第1クロック信号に同期して、互いに異なるタイミングの走査信号を上記各走査信号線へ順次与える走査信号線駆動回路と、予め定められた周期の第2クロック信号に同期して、順次与えられ、かつ、上記各画素の表示状態を示す映像信号から、上記走査信号が与えられた走査信号線の各画素へのデータ信号を抽出して、上記各データ信号線へ出力するデータ信号線駆動回路とを有する画像表示装置において、
    上記走査信号線駆動回路に請求項3〜6のいずれか一項に記載の低電圧信号発生器を備えたことを特徴とする画像表示装置。
  12. 上記走査線信号線駆動回路が、
    クロック信号を昇圧する昇圧レベルシフタと、
    上記昇圧レベルシフタで昇圧されたクロック信号を分周するクロック分周回路と、
    上記クロック分周回路の出力を降圧する、上記低電圧信号発生器としての降圧レベルシフタと、
    各段に昇圧レベルシフタを備えた複数のシフトレジスタとを備えたことを特徴とする請求項11記載の画像表示装置。
  13. 上記走査信号線駆動回路が、
    クロック信号から反転クロック信号を生成する反転クロック信号回路と、
    上記反転クロック信号を降圧する、上記低電圧信号発生器としての降圧レベルシフタと、
    各段に昇圧レベルシフタを備えたシフトレジスタとを備えたことを特徴とする請求項11記載の画像表示装置。
  14. マトリクス状に配された複数の画素を有する表示部を備えた画像表示装置に用いられるものであって、
    上記表示部と同一基板上に形成され、高論理振幅信号で動作する第1論理演算回路と、
    負荷容量を有する伝送系と、
    第1論理演算回路から高論理振幅信号を入力し、入力された高論理振幅信号を、該高論理振幅信号よりも振幅の小さい低論理振幅信号に変換し、変換された低論理振幅信号を上記伝送系に出力する降圧レベルシフタである低電圧信号発生器とを備え、
    上記低電圧信号発生器は、上記高論理振幅信号が、パスゲートを構成する複数のトランジスタのゲートにつながっており、
    上記トランジスタのうちの一部のトランジスタであるローレベル出力用トランジスタ群について、そのソースに、低論理振幅信号のローレベル電位が入力され、
    上記トランジスタのうちの残りのトランジスタであるハイレベル出力用トランジスタ群について、そのソースに、低論理振幅信号のハイレベル電位が入力され、
    上記高論理振幅信号が上記ゲートを開閉することにより、上記各トランジスタから、上記低論理振幅信号を出力することを特徴とする信号処理回路。
  15. マトリクス状に配された複数の画素を有する表示部と、上記各画素の各列に配置された複数のデータ信号線と、上記各画素の各行に配置された複数の走査信号線と、予め定められた周期の第1クロック信号に同期して、互いに異なるタイミングの走査信号を上記各走査信号線へ順次与える走査信号線駆動回路と、予め定められた周期の第2クロック信号に同期して、順次与えられ、かつ、上記各画素の表示状態を示す映像信号から、上記走査信号が与えられた走査信号線の各画素へのデータ信号を抽出して、上記各データ信号線へ出力するデータ信号線駆動回路とを備えた画像表示装置に用いられるものであって、
    上記表示部と同一基板上に形成され、高論理振幅信号で動作する第1論理演算回路と、
    負荷容量を有する伝送系と、
    第1論理演算回路から高論理振幅信号を入力し、入力された高論理振幅信号を、該高論理振幅信号よりも振幅の小さい低論理振幅信号に変換し、変換された低論理振幅信号を上記伝送系に出力する降圧レベルシフタである低電圧信号発生器とを備え、
    上記低電圧信号発生器は、上記高論理振幅信号が、パスゲートを構成する複数のトランジスタのゲートにつながっており、
    上記トランジスタのうちの一部のトランジスタであるローレベル出力用トランジスタ群について、そのソースに、上記データ信号線駆動回路での表示データサンプリング開始時期を示すスタートパルス信号が入力され、
    上記トランジスタのうちの残りのトランジスタであるハイレベル出力用トランジスタ群について、そのソースに、上記データ信号線駆動回路での表示データサンプリング開始時期を示す反転スタートパルス信号が入力され、
    上記高論理振幅信号が上記ゲートを開閉することにより、上記各トランジスタから、上記高論理振幅信号からそれよりも振幅の小さい低論理振幅信号を出力することを特徴とする信号処理回路。
  16. 上記伝送系に接続され、上記降圧レベルシフタから上記伝送系を介して入力された上記低論理振幅信号で動作する第2論理演算回路をさらに備えることを特徴とする請求項14または15に記載の信号処理回路。
  17. マトリクス状に配された複数の画素を有する表示部を備えた画像表示装置に用いられるものであって、
    上記表示部と同一基板上に形成され、高論理振幅信号で動作する第1論理演算回路の出力側と、負荷容量を有する伝送系との間に設けられるものであって、
    高論理振幅信号が、パスゲートを構成する複数のトランジスタのゲートにつながってお り、
    上記トランジスタのうちの一部のトランジスタであるローレベル出力用トランジスタ群について、そのソースに、低論理振幅信号のローレベル電位が入力され、
    上記トランジスタのうちの残りのトランジスタであるハイレベル出力用トランジスタ群について、そのソースに、低論理振幅信号のハイレベル電位が入力され、
    上記高論理振幅信号が上記ゲートを開閉することにより、上記各トランジスタから、上記高論理振幅信号を、該高論理振幅信号よりも振幅の小さい低論理振幅信号に変換して出力することを特徴とする低電圧信号発生器。
  18. マトリクス状に配された複数の画素を有する表示部と、上記各画素の各列に配置された複数のデータ信号線と、上記各画素の各行に配置された複数の走査信号線と、予め定められた周期の第1クロック信号に同期して、互いに異なるタイミングの走査信号を上記各走査信号線へ順次与える走査信号線駆動回路と、予め定められた周期の第2クロック信号に同期して、順次与えられ、かつ、上記各画素の表示状態を示す映像信号から、上記走査信号が与えられた走査信号線の各画素へのデータ信号を抽出して、上記各データ信号線へ出力するデータ信号線駆動回路とを備えた画像表示装置に用いられるものであって、
    上記表示部と同一基板上に形成され、高論理振幅信号で動作する第1論理演算回路の出力側と、負荷容量を有する伝送系との間に設けられるものであって、
    高論理振幅信号が、パスゲートを構成する複数のトランジスタのゲートにつながっており、
    上記トランジスタのうちの一部のトランジスタであるローレベル出力用トランジスタ群について、そのソースに、上記データ信号線駆動回路での表示データサンプリング開始時期を示すスタートパルス信号が入力され、
    上記トランジスタのうちの残りのトランジスタであるハイレベル出力用トランジスタ群について、そのソースに、上記データ信号線駆動回路での表示データサンプリング開始時期を示す反転スタートパルス信号が入力され、
    上記高論理振幅信号が上記ゲートを開閉することにより、上記各トランジスタから、上記高論理振幅信号を、該高論理振幅信号よりも振幅の小さい低論理振幅信号に変換して出力することを特徴とする低電圧信号発生器。
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