JP4087229B2 - 振幅変換回路およびそれを用いた半導体装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は振幅変換回路およびそれを用いた半導体装置に関し、特に、信号の振幅を変換するための振幅変換回路およびそれを用いた半導体装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
図27は、従来の携帯電話機の画像表示に関連する部分の構成を示すブロック図である。
【0003】
図27において、この携帯電話機は、MOST(MOSトランジスタ)型集積回路である制御用LSI71と、MOST型集積回路であるレベルシフタ72と、TFT(薄膜トランジスタ)型集積回路である液晶表示装置73とを備える。
【0004】
制御用LSI71は、液晶表示装置73用の制御信号を生成する。この制御信号の「H」レベルは3Vであり、その「L」レベルは0Vである。制御信号は実際には多数生成されるが、ここでは説明の簡単化のため制御信号は1つとする。レベルシフタ72は、制御用LSI71からの制御信号の論理レベルを変換して内部制御信号を生成する。この内部制御信号の「H」レベルは7.5Vであり、その「L」レベルは0Vである。液晶表示装置73は、レベルシフタ72からの内部制御信号に従って画像を表示する。
【0005】
図28は、レベルシフタ72の構成を示す回路図である。図28において、このレベルシフタ72は、PチャネルMOSトランジスタ74,75およびNチャネルMOSトランジスタ76,77を含む。PチャネルMOSトランジスタ74,75は、それぞれ電源電位VCC(7.5V)のノードN71と出力ノードN74,N75との間に接続され、それらのゲートはそれぞれ出力ノードN75,N74に接続される。NチャネルMOSトランジスタ76,77は、それぞれ出力ノードN74,75と接地電位GNDのノードとの間に接続され、それらのゲートはそれぞれ入力信号VI,/VIを受ける。
【0006】
今、入力信号VI,/VIがそれぞれ「L」レベル(0V)および「H」レベル(3V)にされ、出力信号VO,/VOがそれぞれ「H」レベル(7.5V)および「L」レベル(0V)にされているものとする。このとき、MOSトランジスタ74,77が導通し、MOSトランジスタ75,76が非導通になっている。
【0007】
この状態で、入力信号VIが「L」レベル(0V)から「H」レベル(3V)に立上げられるとともに入力信号/VIが「H」レベル(3V)から「L」レベル(0V)に立下げられると、まずNチャネルMOSトランジスタ76が導通して出力ノードN74の電位が低下する。出力ノードN74の電位が、電源電位VCCからPチャネルMOSトランジスタ75のしきい値電圧の絶対値を減算した電位よりも低くなると、PチャネルMOSトランジスタ75が導通し始め、出力ノードN75の電位が上昇し始める。出力ノードN75の電位が上昇し始めると、PチャネルMOSトランジスタ74のソース−ゲート間の電圧が小さくなってPチャネルMOSトランジスタ74の導通抵抗値が高くなり、出力ノードN74の電位がさらに低下する。したがって、回路は正帰還的に動作し、出力ノードVO,/VOはそれぞれ「L」レベル(0V)および「H」レベル(7.5V)になってレベル変換動作が完了する。
【0008】
また、PチャネルMOSトランジスタ74,75のゲートの両方を1つの出力ノードN74またはN75に接続したレベルシフタもある。このようなレベルシフタは、たとえば特許文献1に開示されている。
【0009】
【特許文献1】
特開平11−145821号公報
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来のレベルシフタ72では、入力信号VIが「L」レベル(0V)から「H」レベル(3V)に立上げられたことに応じてNチャネルMOSトランジスタ76が導通することが動作の前提となる。NチャネルMOSトランジスタ76が導通するためには、NチャネルMOSトランジスタ76のしきい値電位が入力信号VIの「H」レベル(3V)以下である必要がある。
【0011】
一般的な半導体LSIではトランジスタのしきい値電圧を3V以下にすることは容易であるが、液晶表示装置に含まれている低温ポリシリコンTFTはしきい値電圧のばらつきが大きく、TFTのしきい値電圧を3V以下にすることは困難である。このため、図27で示したように、高耐圧のMOSトランジスタで構成されたレベルシフタ72を制御用LSI71と液晶表示装置73との間に設けて信号の論理レベルの変換を行なっている。
【0012】
しかし、このようなレベルシフタ72を設けると、レベルシフタ72のコストがシステムコストに加算されることになり、システムコストの上昇を招く。
【0013】
それゆえに、この発明の主たる目的は、入力トランジスタのしきい値電圧よりも入力信号の振幅電圧が低い場合でも正常に動作する振幅変換回路およびそれを用いた半導体装置を提供することである。
【0014】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る振幅変換回路は、その振幅が第1の電圧である第1の信号を、その振幅が第1の電圧よりも高い第2の電圧である第2の信号に変換する振幅変換回路であって、それらの第1の電極がともに第2の電圧を受け、それらの第2の電極が第2の信号およびその相補信号を出力するための第1および第2の出力ノードにそれぞれ接続され、それらの入力電極がそれぞれ第2および第1の出力ノードに接続された第1の導電形式の第1および第2のトランジスタと、それらの第1の電極がそれぞれ第1および第2の出力ノードに接続された第2の導電形式の第3および第4のトランジスタと、第1の信号およびその相補信号によって駆動され、第1の信号の相補信号の前縁に応答して第1の電圧よりも高い第3の電圧を第3のトランジスタの入力電極および第2の電極間に与えて第3のトランジスタを導通させ、第1の信号の相補信号の後縁に対応する第1の信号の前縁に応答して第3の電圧を第4のトランジスタの入力電極および第2の電極間に与えて第4のトランジスタを導通させる駆動回路とを備えたものである。この駆動回路は、その一方電極が第3のトランジスタの入力電極に接続され、その他方電極が第1の信号の相補信号を受ける第1のキャパシタと、その一方電極が第4のトランジスタの入力電極に接続され、その他方電極が第1の信号を受ける第2のキャパシタと、第1および第2のキャパシタの各々の端子間電圧が第3および第4のトランジスタのしきい値電圧になるように第1および第2のキャパシタの各々を充放電するための充放電回路を含む。
【0015】
この発明に係る他の振幅変換回路は、その振幅が第1の電圧である第1の信号を、その振幅が第1の電圧よりも高い第2の電圧である第2の信号に変換する振幅変換回路であって、それらの第1の電極がともに第2の電圧を受け、それらの第2の電極が第2の信号およびその相補信号を出力するための第1および第2の出力ノードにそれぞれ接続され、それらの入力電極がともに第2の出力ノードに接続された第1の導電形式の第1および第2のトランジスタと、それらの第1の電極がそれぞれ第1および第2の出力ノードに接続された第2の導電形式の第3および第4のトランジスタと、第1の信号およびその相補信号によって駆動され、第1の信号の相補信号の前縁に応答して第1の電圧よりも高い第3の電圧を第3のトランジスタの入力電極および第2の電極間に与えて第3のトランジスタを導通させ、第1の信号の相補信号の後縁に対応する第1の信号の前縁に応答して第3の電圧を第4のトランジスタの入力電極および第2の電極間に与えて第4のトランジスタを導通させる駆動回路とを備えたものである。この駆動回路は、その一方電極が第3のトランジスタの入力電極に接続され、その他方電極が第1の信号の相補信号を受ける第1のキャパシタと、その一方電極が第4のトランジスタの入力電極に接続され、その他方電極が第1の信号を受ける第2のキャパシタと、第1および第2のキャパシタの各々の端子間電圧が第3および第4のトランジスタのしきい値電圧になるように第1および第2のキャパシタの各々を充放電するための充放電回路を含む。
【0016】
【発明の実施の形態】
図1は、この発明の一実施の形態による携帯電話機の画像表示に関連する部分の構成を示すブロック図である。
【0017】
図1において、この携帯電話機は、MOST型集積回路である制御用LSI1と、TFT型集積回路である液晶表示装置2とを備え、液晶表示装置2はレベルシフタ3および液晶表示部4を含む。
【0018】
制御用LSI1は、液晶表示装置2用の制御信号を出力する。この制御信号の「H」レベルは3Vであり、その「L」レベルは0Vである。制御信号は実際には多数生成されるが、ここでは説明の簡単化のため制御信号は1つとする。レベルシフタ3は、制御用LSI1からの制御信号の論理レベルを変換して内部制御信号を生成する。この内部制御信号の「H」レベルは7.5Vであり、その「L」レベルは0Vである。液晶表示部4は、レベルシフタ3からの内部制御信号に従って画像を表示する。
【0019】
図2は、レベルシフタ3の構成を示す回路図である。図2において、このレベルシフタ3は、P型TFT5,6、N型TFT7〜14、キャパシタ15,16、および抵抗素子17を含む。P型TFT5,6は、それぞれ電源電位VCC(7.5V)のノードN1と出力ノードN5,N6との間に接続され、それらのゲートはそれぞれ出力ノードN6,N5に接続される。出力ノードN5,N6に現われる信号は、それぞれ、このレベルシフタ3の出力信号VO,/VOとなる。N型TFT7は、ノードN5とN7の間に接続され、そのゲートはノードN11に接続される。N型TFT8は、ノードN6とN8の間に接続され、そのゲートはノードN13に接続される。ノードN7,N8には、それぞれ入力信号VIおよびその相補信号/VIが与えられる。
【0020】
抵抗素子17およびN型TFT9,10は、電源電位VCCのノードN1と接地電位GNDのノードとの間に直列接続される。N型TFT9のゲートはそのドレイン(ノードN9)に接続され、N型TFT10のゲートはそのドレインに接続される。N型TFT9,10の各々はダイオード素子を構成し、抵抗素子17およびN型TFT9,10は定電位発生回路を構成する。抵抗素子17の抵抗値を十分に大きく設定し(たとえば100MΩ)、N型TFT9,10の導通抵抗値を抵抗素子17の抵抗値に比べて十分小さく設定すると、ノードN9の電位V9はV9=2VTNとなる。ここで、VTNは、N型TFTのしきい値電位である。
【0021】
N型TFT11は、電源電位VCCのノードN1とノードN11との間に接続され、そのゲートはノードN9の電位V9を受ける。N型TFT12は、ノードN11とN12との間に接続され、そのゲートはノードN11に接続される。N型TFT12は、ダイオード素子を構成する。キャパシタ15は、ノードN11とN12の間に接続される。ノードN12には、信号/VIが与えられる。
【0022】
N型TFT13は、電源電位VCCのノードN1とノードN13との間に接続され、そのゲートはノードN9の電位V9を受ける。N型TFT14は、ノードN13とN14との間に接続され、そのゲートはノードN13に接続される。N型TFT14は、ダイオード素子を構成する。キャパシタ16は、ノードN13とN14の間に接続される。ノードN14には、入力信号VIが与えられる。
【0023】
次に、このレベルシフタ3の動作について説明する。今、入力信号VI,/VIがそれぞれ3V,0Vになっているものとすると、N型TFT11がソースフォロア動作することにより、ノードN11の電位V11はV11=2VTN−VTN=VTNとなる。また、ダイオード接続されたN型TFT12のしきい値電位はVTNであるので、電源電位VCCのノードN1からノードN12には電流はほとんど流れない。N型TFT7のゲート電位はV11=VTNであり、そのソース電位は3Vであるので、N型TFT7は非導通になっている。キャパシタ15は、しきい値電圧VTNに充電されている。
【0024】
一方、後述のように、ノードN13の電位V13はVTN以上に昇圧されており、ノードN8は0Vにされているので、N型TFT8が導通する。この結果、出力ノードN6は入力ノードN8の電位(0V)になり、P型TFT5が導通し、出力ノードN5は電源電位VCCになる。これにより、P型TFT6は非導通になり、電源電位VCCのノードN1と入力ノードN8との間に電流は流れない。
【0025】
次に、入力信号VIが3Vから0Vに立下げられるとともに入力信号/VIが0Vから3Vに立上げられると、入力信号/VIの電位変化が容量結合によりキャパシタ15を介してノードN11に伝達され、ノードN11の電位V11が昇圧される。キャパシタ15の容量値をノードN11の寄生容量(図示せず)の容量値よりも十分に大きくすると、出力ノードN11の電位V11はV11≒VTN+ΔVI=VTN+3Vとなる。ただし、ΔVIは、入力信号VI,/VIの振幅であり、3Vである。N型TFT7のソース(ノードN7)の電位は0Vとなっているので、N型TFT7のゲート−ソース間電圧はVTN+3Vとなり、N型TFT7が導通する。この結果、出力ノードN5の電位は0Vとなり、P型TFT6が導通する。
【0026】
一方、入力信号VIの3Vから0Vへの電位変化が容量結合によりキャパシタ16を介してノードN13に伝達され、ノードN13の電位V13が降圧される。入力信号VI,/VIの変化サイクルが短い場合は、降圧前のノードN13の電位V13はV13=VTN+3Vになっているので、降圧時のノードN13の電位V13はV13=VTN+3V−3V=VTNとなる。入力信号VI,/VIの変化サイクルが長い場合は、ノードN13の電位V13は容量結合によって昇圧された電位であるので、時間とともに低下していく。このためノードN13の電位V13は入力信号VI,/VIの変化サイクルが短い場合の値VTNよりも低下分だけ低くなるが、この場合、N型TFT13が導通し、ノードN13の電位V13をVTNに引上げる。
【0027】
以上のとおり、N型TFT8のゲート電位V13はVTNとなり、そのソース(ノードN8)の電位は3Vとなるので、N型TFT8は非導通になる。この結果、出力ノードN6の電位は7.5Vになり、P型TFT5が非導通になる。このようにして、出力ノードN5,N6はそれぞれ0V,7.5Vとなり、3Vから7.5Vへの論理レベルの変換が行なわれたことになる。
【0028】
この実施の形態では、入力信号VIの立下りエッジに応答して、N型TFT7のしきい値電圧VTNに入力信号/VIの振幅電圧(3V)を加算した電圧VTN+3VをN型TFT7のゲート−ソース間に与えるので、入力信号/VIの振幅電圧(3V)がN型TFT7のしきい値電圧VTNよりも低い場合でもレベルシフタ3が正常に動作する。したがって、図1に示したように、レベルシフタ3と液晶表示部4を1つの液晶表示装置2(TFT型集積回路)にすることができる。よって、レベルシフタ52と液晶表示装置53とを別個に設ける必要があった従来に比べ、部品点数が少なくてすみ、システムコストが低くなる。
【0029】
また、動作の途中で過渡的に電源電流が流れるが、抵抗素子17およびN型TFT9,10以外には直流的な電流は流れない。抵抗素子17の抵抗値は大きな値に設定されており、微小電流しか流れないので、レベルシフタ3の消費電力は極めて小さくなる。
【0030】
なお、この実施の形態では、TFT5〜14を用いたが、TFTの代わりにMOSトランジスタを用いてもよい。この場合は、入力信号VI,/VIの振幅がMOSトランジスタのしきい値電圧よりも小さい場合でも動作する。
【0031】
また、この実施の形態では、絶縁ゲート型電界効果トランジスタであるTFTを用いたが、他の形式の電界効果トランジスタを用いてもよいことはいうまでもない。
【0032】
以下、この実施の形態の種々の変更例について説明する。図3のレベルシフタ20では、N型TFT12,14のソースが接地される。この変更例では、N型TFT12,14の電流を入力ノードN12,N14に流さずに接地電位GNDのノードに流すので、入力信号VI,/VIの駆動力が小さくてすむ。
【0033】
図4のレベルシフタ21では、P型TFT5,6のソースに電源電位VCC(7.5V)が与えられ、N型TFT11のドレインには電源電位VCCと異なる正の電源電位VCC′が与えられ、抵抗素子17の一方電極(ノードN9に接続されていない方の電極)には電源電位VCC,VCC′と異なる電源電位VCC″が与えられる。この変更例では、たとえば電源電位VCCのノードに生じたノイズによってノードN9,N11,N13の電位V9,V11,V13が変動するのを防止することができる。
【0034】
図5のレベルシフタ22では、抵抗素子17がP型TFT23で構成される。すなわち、P型TFT23は、電源電位VCCのノードN1とノードN9との間に接続され、そのゲートは接地電位GNDのノードに接続される。TFTで構成された抵抗素子の単位面積当りの抵抗値は、拡散層で構成された抵抗素子の単位面積当りの抵抗値よりも大きくなる。したがって、この変更例では、抵抗素子の占有面積を小さくすることができる。なお、そのゲートが電源電位VCCを受けるN型TFTで抵抗素子17を構成しても同じ効果が得られる。
【0035】
図6のレベルシフタ24では、N型TFT25,26が追加される。N型TFT25は、ノードN5とN7の間に接続され、そのゲートはノードN6に接続される。N型TFT26は、ノードN6とN8の間に接続され、そのゲートはノードN5に接続される。入力信号VI,/VIのそれぞれが「H」レベルおよび「L」レベルになって出力信号VO,/VOがそれぞれ「H」レベルおよび「L」レベルになると、N型TFT25が非導通になるとともにN型TFT26が導通し、出力ノードN5,N6がそれぞれ「H」レベルおよび「L」レベルに保持される。入力信号VI,/VIがそれぞれ「L」レベルおよび「H」レベルになって出力信号VO,/VOがそれぞれ「L」レベルおよび「H」レベルになると、N型TFT25が導通するとともにN型TFT26が非導通になり、出力ノードN5,N6がそれぞれ「L」レベルおよび「H」レベルに保持される。
【0036】
入力信号VI,/VIの変化サイクルが非常に長い場合、ノードN11,N13の電位V11,V13は両方ともN型TFTのしきい値電位VTNになり、出力ノードN5とN6の電位関係が逆転する可能性がある。N型TFT25,26は、このような出力ノードN5とN6の電位関係の逆転を防止するためのものであり、ノードN11,N13の電位V11,V13に関係なく、出力ノードN5,N6の電位を固定する。
【0037】
図7のレベルシフタ27は、図6のレベルシフタ24のN型TFT25,26のソースを接地電位GNDのノードに接続したものである。この変更例では、N型TFT25,26の電流を入力ノードN7,N8に流さずに接地電位GNDのノードに流すので、入力信号VI,/VIの駆動力が小さくてすむ。
【0038】
図8のレベルシフタ30は、図2のレベルシフタ3のN型TFT7,8のソースをともに接地電位GNDのノードに接続したものである。この変更例では、N型TFT7,8の電流を入力ノードN7,N8に流さずに接地電位GNDのノードに流すので、入力信号VI,/VIの駆動力が小さくてすむ。
【0039】
図9のレベルシフタ31は、図7のレベルシフタ27のN型TFT7,8,25,26のソースをともに接地電位GNDのノードに接続したものである。この変更例では、N型TFT7,8,25,26の電流を入力ノードN7,N8に流さずに接地電位GNDのノードに流すので、入力信号VI,/VIの駆動力が一層小さくてすむ。
【0040】
図10のレベルシフタ32は、図2のレベルシフタ3のP型TFT5,6のゲートをともにノードN5に接続したものである。P型TFT5,6は、カレントミラー回路を構成する。P型TFT5と6には、同じ値の電流が流れる。入力信号VI,/VIがそれぞれ「L」レベルおよび「H」レベルになってN型TFT7,8がそれぞれ導通状態および非導通状態になった場合は、TFT5,7に流れる電流と同じ値の電流がP型TFT6にも流れ差動増幅が行われる。出力ノードN5,N6はそれぞれ「L」レベルおよび「H」レベルになる。この変更例でも、図2のレベルシフタ3と同じ振幅変換効果が得られる。
【0041】
図11のレベルシフタ33は、図6のレベルシフタ24のP型TFT5,6のゲートをともにノードN5に接続したものである。この変更例では、図6のレベルシフタ24と同じ効果が得られる。
【0042】
図12のレベルシフタ34は、図10のレベルシフタ32のN型TFT7,8のソースをともに接地したものである。この変更例では、N型TFT7,8に流れる電流を入力ノードN7,N8に流さずに接地電位GNDのノードに流すので、入力信号VI,/VIの駆動力が小さくてすむ。
【0043】
図13のレベルシフタ35は、図11のレベルシフタ33のN型TFT7,8,25,26のソースをともに接地したものである。この変更例では、N型TFT7,8,25,26に流れる電流を入力ノードN7,N8に流さずに接地電位GNDのノードに流すので、入力信号VI,/VIの駆動力が小さくてすむ。
【0044】
図14の変更例では、抵抗素子17およびN型TFT9,10を含む定電位発生回路36が、複数のレベルシフタ38,39,…に対して共通に設けられる。定電位発生回路36の出力ノードN9と接地電位GNDのノードとの間には、電位安定化用のキャパシタ37が接続される。抵抗素子17の抵抗値を大きくするためには抵抗素子17の面積を大きくする必要があるが、この変更例では、定電位発生回路36を複数のレベルシフタ38,39,…に対して共通に設けるので、回路全体としての占有面積は小さくてすむ。
【0045】
図15のレベルシフタ40は、図2のレベルシフタ3にP型TFT41,42を追加したものである。P型TFT41は、P型TFT5のドレインと出力ノードN5との間に接続され、そのゲートはノードN11に接続される。P型TFT42は、P型TFT6のドレインと出力ノードN6との間に接続され、そのゲートはノードN13に接続される。入力信号/VIが0Vから3Vに立上げられると、ノードN11の電位V11がVTN+3Vになり、P型TFT41が非導通になるとともにN型TFT7が導通し、出力ノードN5の電位は0Vになる。このときP型TFT41が非導通になるので、電源電位VCCのノードN1から出力ノードN5に電流は流れず、出力ノードN5の電位が0Vに下がりやすくなる。入力信号/VIが3Vから0Vに立下げられると、ノードN11の電位V11がVTNになり、N型TFT7が非導通になるとともにP型TFT41が導通し、出力ノードN5の電位は7.5Vになる。
【0046】
また、入力信号VIが0Vから3Vに立上げられると、ノードN13の電位V13がVTN+3Vになり、P型TFT42が非導通になるとともにN型TFT8が導通し、出力ノードN6の電位は0Vになる。このときP型TFT42が非導通になるので、電源電位VCCのノードN1から出力ノードN6に電流は流れず、出力ノードN6の電位が0Vに下がりやすくなる。入力信号VIが3Vから0Vに立下げられると、ノードN13の電位V13がVTNになり、N型TFT8が非導通になるとともにP型TFT42が導通し、出力ノードN6の電位は7.5Vになる。この変更例では、出力ノードN5,N6の電位が0Vに低下しやすくなるので、その分だけ入力信号VI,/VIの振幅を小さくすることができ、入力信号VI,/VIの振幅のマージンが大きくなる。
【0047】
図16〜図26のレベルシフタ45〜55は、それぞれ図3〜図13のレベルシフタ20〜22,24,27,30〜35にP型TFT41,42を追加したものである。これらの変更例でも図15のレベルシフタ40と同じ効果が得られる。
【0048】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【0049】
【発明の効果】
以上のように、この発明に係る振幅変換回路では、その振幅が第1の電圧である第1の信号を、その振幅が第1の電圧よりも高い第2の電圧である第2の信号に変換するために、第1の導電形式の第1および第2のトランジスタと、第2の導電形式の第3および第4のトランジスタと、駆動回路とが設けられる。第1および第2のトランジスタの第1の電極はともに第2の電圧を受け、それらの第2の電極は第2の信号およびその相補信号を出力するための第1および第2の出力ノードにそれぞれ接続され、それらの入力電極はそれぞれ第2および第1の出力ノードに接続される。第3および第4のトランジスタの第1の電極は、それぞれ第1および第2の出力ノードに接続される。駆動回路は、第1の信号およびその相補信号によって駆動され、第1の信号の相補信号の前縁に応答して第1の電圧よりも高い第3の電圧を第3のトランジスタの入力電極および第2の電極間に与えて第3のトランジスタを導通させ、第1の信号の相補信号の後縁に対応する第1の信号の前縁に応答して第3の電圧を第4のトランジスタの入力電極および第2の電極間に与えて第4のトランジスタを導通させる。この駆動回路は、その一方電極が第3のトランジスタの入力電極に接続され、その他方電極が第1の信号の相補信号を受ける第1のキャパシタと、その一方電極が第4のトランジスタの入力電極に接続され、その他方電極が第1の信号を受ける第2のキャパシタと、第1および第2のキャパシタの各々の端子間電圧が第3および第4のトランジスタのしきい値電圧になるように第1および第2のキャパシタの各々を充放電するための充放電回路を含む。したがって、第1の信号の相補信号の前縁または第1の信号の前縁に応答して第1の電圧よりも高い第3の電圧を第3または第4のトランジスタの入力電極および第2の電極間に与えて第3または第4のトランジスタを導通させるので、第1の信号の振幅が第3および第4のトランジスタのしきい値電圧よりも低い場合でも正常に動作する。
【0050】
また、この発明に係る他の振幅変換回路では、その振幅が第1の電圧である第1の信号を、その振幅が第1の電圧よりも高い第2の電圧である第2の信号に変換するために、第1の導電形式の第1および第2のトランジスタと、第2の導電形式の第3および第4のトランジスタと、駆動回路とが設けられる。第1および第2のトランジスタの第1の電極はともに第2の電圧を受け、それらの第2の電極は第2の信号およびその相補信号を出力するための第1および第2の出力ノードにそれぞれ接続され、それらの入力電極はともに第2の出力ノードに接続される。第3および第4のトランジスタの第1の電極は、それぞれ第1および第2の出力ノードに接続される。駆動回路は、第1の信号およびその相補信号によって駆動され、第1の信号の相補信号の前縁に応答して第1の電圧よりも高い第3の電圧を第3のトランジスタの入力電極および第2の電極間に与えて第3のトランジスタを導通させ、第1の信号の相補信号の後縁に対応する第1の信号の前縁に応答して第3の電圧を第4のトランジスタの入力電極および第2の電極間に与えて第4のトランジスタを導通させる。この駆動回路は、その一方電極が第3のトランジスタの入力電極に接続され、その他方電極が第1の信号の相補信号を受ける第1のキャパシタと、その一方電極が第4のトランジスタの入力電極に接続され、その他方電極が第1の信号を受ける第2のキャパシタと、第1および第2のキャパシタの各々の端子間電圧が第3および第4のトランジスタのしきい値電圧になるように第1および第2のキャパシタの各々を充放電するための充放電回路を含む。したがって、第1の信号の相補信号の前縁または第1の信号の前縁に応答して第1の電圧よりも高い第3の電圧を第3または第4のトランジスタの入力電極および第2の電極間に与えて第3または第4のトランジスタを導通させるので、第1の信号の振幅が第3および第4のトランジスタのしきい値電圧よりも低い場合でも正常に動作する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の一実施の形態による携帯電話機の画像表示に関連する部分の構成を示すブロック図である。
【図2】 図1に示したレベルシフタの構成を示す回路図である。
【図3】 この実施の形態の変更例を示す回路図である。
【図4】 この実施の形態の他の変更例を示す回路図である。
【図5】 この実施の形態のさらに他の変更例を示す回路図である。
【図6】 この実施の形態のさらに他の変更例を示す回路図である。
【図7】 この実施の形態のさらに他の変更例を示す回路図である。
【図8】 この実施の形態のさらに他の変更例を示す回路図である。
【図9】 この実施の形態のさらに他の変更例を示す回路図である。
【図10】 この実施の形態のさらに他の変更例を示す回路図である。
【図11】 この実施の形態のさらに他の変更例を示す回路図である。
【図12】 この実施の形態のさらに他の変更例を示す回路図である。
【図13】 この実施の形態のさらに他の変更例を示す回路図である。
【図14】 この実施の形態のさらに他の変更例を示す回路図である。
【図15】 この実施の形態のさらに他の変更例を示す回路図である。
【図16】 この実施の形態のさらに他の変更例を示す回路図である。
【図17】 この実施の形態のさらに他の変更例を示す回路図である。
【図18】 この実施の形態のさらに他の変更例を示す回路図である。
【図19】 この実施の形態のさらに他の変更例を示す回路図である。
【図20】 この実施の形態のさらに他の変更例を示す回路図である。
【図21】 この実施の形態のさらに他の変更例を示す回路図である。
【図22】 この実施の形態のさらに他の変更例を示す回路図である。
【図23】 この実施の形態のさらに他の変更例を示す回路図である。
【図24】 この実施の形態のさらに他の変更例を示す回路図である。
【図25】 この実施の形態のさらに他の変更例を示す回路図である。
【図26】 この実施の形態のさらに他の変更例を示す回路図である。
【図27】 従来の携帯電話機の画像表示に関連する部分の構成を示すブロック図である。
【図28】 図27に示したレベルシフタの構成を示す回路図である。
【符号の説明】
1,71 制御用LSI、2,73 液晶表示装置、3,20〜22,24,27,30〜35,38〜40,45〜55,72 レベルシフタ、4 液晶表示部、5,6,23,41,42 P型TFT、7〜14,25,26 N型TFT、15,16,37 キャパシタ、17 抵抗素子、36 定電位発生回路、74,75 PチャネルMOSトランジスタ、76,77 NチャネルMOSトランジスタ。
Claims (21)
- その振幅が第1の電圧である第1の信号を、その振幅が前記第1の電圧よりも高い第2の電圧である第2の信号に変換する振幅変換回路であって、
それらの第1の電極がともに前記第2の電圧を受け、それらの第2の電極が前記第2の信号およびその相補信号を出力するための第1および第2の出力ノードにそれぞれ接続され、それらの入力電極がそれぞれ前記第2および第1の出力ノードに接続された第1の導電形式の第1および第2のトランジスタ、
それらの第1の電極がそれぞれ前記第1および第2の出力ノードに接続された第2の導電形式の第3および第4のトランジスタ、および
前記第1の信号およびその相補信号によって駆動され、前記第1の信号の相補信号の前縁に応答して前記第1の電圧よりも高い第3の電圧を前記第3のトランジスタの入力電極および第2の電極間に与えて前記第3のトランジスタを導通させ、前記第1の信号の相補信号の後縁に対応する前記第1の信号の前縁に応答して前記第3の電圧を前記第4のトランジスタの入力電極および第2の電極間に与えて前記第4のトランジスタを導通させる駆動回路を備え、
前記駆動回路は、
その一方電極が前記第3のトランジスタの入力電極に接続され、その他方電極が前記第1の信号の相補信号を受ける第1のキャパシタ、
その一方電極が前記第4のトランジスタの入力電極に接続され、その他方電極が前記第1の信号を受ける第2のキャパシタ、および
前記第1および第2のキャパシタの各々の端子間電圧が前記第3および第4のトランジスタのしきい値電圧になるように前記第1および第2のキャパシタの各々を充放電するための充放電回路を含む、振幅変換回路。 - その振幅が第1の電圧である第1の信号を、その振幅が前記第1の電圧よりも高い第2の電圧である第2の信号に変換する振幅変換回路であって、
それらの第1の電極がともに前記第2の電圧を受け、それらの第2の電極が前記第2の信号およびその相補信号を出力するための第1および第2の出力ノードにそれぞれ接続され、それらの入力電極がともに前記第2の出力ノードに接続された第1の導電形式の第1および第2のトランジスタ、
それらの第1の電極がそれぞれ前記第1および第2の出力ノードに接続された第2の導電形式の第3および第4のトランジスタ、および
前記第1の信号およびその相補信号によって駆動され、前記第1の信号の相補信号の前縁に応答して前記第1の電圧よりも高い第3の電圧を前記第3のトランジスタの入力電極および第2の電極間に与えて前記第3のトランジスタを導通させ、前記第1の信号の相補信号の後縁に対応する前記第1の信号の前縁に応答して前記第3の電圧を前記第4のトランジスタの入力電極および第2の電極間に与えて前記第4のトランジスタを導通させる駆動回路を備え、
前記駆動回路は、
その一方電極が前記第3のトランジスタの入力電極に接続され、その他方電極が前記第1の信号の相補信号を受ける第1のキャパシタ、
その一方電極が前記第4のトランジスタの入力電極に接続され、その他方電極が前記第1の信号を受ける第2のキャパシタ、および
前記第1および第2のキャパシタの各々の端子間電圧が前記第3および第4のトランジスタのしきい値電圧になるように前記第1および第2のキャパシタの各々を充放電するための充放電回路を含む、振幅変換回路。 - 前記充放電回路は、
前記第3および第4のトランジスタのしきい値電圧の略2倍の電圧を発生する電圧発生回路、
それぞれ前記第3および第4のトランジスタに対応して設けられ、各々が、前記電圧発生回路の出力電圧よりも前記第3および第4のトランジスタのしきい値電圧だけ低い電圧を生成して対応のトランジスタの入力電極に与える第1および第2のレベルシフト回路、および
それぞれ前記第1および第2のキャパシタに並列接続された第1および第2のダイオード素子を含む、請求項1または請求項2に記載の振幅変換回路。 - 前記第1および第2のダイオード素子は、それぞれ前記第1および第2のキャパシタに並列接続され、それらの入力電極がそれぞれ前記第3および第4のトランジスタの入力電極に接続された第2の導電形式の第5および第6のトランジスタを含む、請求項3に記載の振幅変換回路。
- 前記充放電回路は、
前記第3および第4のトランジスタのしきい値電圧の略2倍の電圧を発生する電圧発生回路、
それぞれ前記第3および第4のトランジスタに対応して設けられ、各々が、前記電圧発生回路の出力電圧よりも前記第3および第4のトランジスタのしきい値電圧だけ低い電圧を生成して対応のトランジスタの入力電極に与える第1および第2のレベルシフト回路、および
それぞれ前記第3および第4のトランジスタの入力電極と基準電圧のノードとの間に接続された第1および第2のダイオード素子を含む、請求項1または請求項2に記載の振幅変換回路。 - 前記第1および第2のダイオード素子は、それぞれ前記第3および第4のトランジスタの入力電極と前記基準電圧のノードとの間に接続され、それらの入力電極がそれぞれ前記第3および第4のトランジスタの入力電極に接続された第2の導電形式の第5および第6のトランジスタを含む、請求項5に記載の振幅変換回路。
- 前記電圧発生回路は、
第4の電圧のノードと前記第3および第4のトランジスタのしきい値電圧の略2倍の電圧を出力するための第3の出力ノードとの間に接続された抵抗素子、および
前記第3の出力ノードと基準電圧のノードとの間に直列接続された第3および第4のダイオード素子を含む、請求項3から請求項6のいずれかに記載の振幅変換回路。 - 前記抵抗素子は、前記第4の電圧のノードと前記第3の出力ノードとの間に接続され、その入力電極が予め定められた定電圧を受ける第7のトランジスタを含む、請求項7に記載の振幅変換回路。
- 前記第3のダイオード素子は、その入力電極および第1の電極が前記第3の出力ノードに接続された第2の導電形式の第8のトランジスタを含み、
前記第4のダイオード素子は、その入力電極および第1の電極が前記第8のトランジスタの第2の電極に接続され、その第2の電極が前記基準電圧のノードに接続された第2の導電形式の第9のトランジスタを含む、請求項7または請求項8に記載の振幅変換回路。 - 前記第4の電圧は前記第2の電圧と同じである、請求項7から請求項9のいずれかに記載の振幅変換回路。
- 前記第1のレベルシフト回路は、第5の電圧のノードと前記第3のトランジスタの入力電極との間に接続され、その入力電極が前記電圧発生回路の出力電圧を受ける第2の導電形式の第10のトランジスタを含み、
前記第2のレベルシフト回路は、前記第5の電圧のノードと前記第4のトランジスタの入力電極との間に接続され、その入力電極が前記電圧発生回路の出力電圧を受ける第2の導電形式の第11のトランジスタを含む、請求項3から請求項10のいずれかに記載の振幅変換回路。 - 前記第5の電圧は前記第2の電圧と同じである、請求項11に記載の振幅変換回路。
- 前記第3および第4のトランジスタの第2の電極は、それぞれ前記第1の信号およびその相補信号を受ける、請求項1から請求項12のいずれかに記載の振幅変換回路。
- 前記第3および第4のトランジスタの第2の電極は、ともに基準電圧を受ける、請求項1から請求項12のいずれかに記載の振幅変換回路。
- さらに、それぞれ前記第3および第4のトランジスタに並列接続され、それらの入力電極がそれぞれ前記第2および第1の出力ノードに接続された第2の導電形式の第12および第13のトランジスタを備える、請求項1から請求項14のいずれかに記載の振幅変換回路。
- さらに、それぞれ前記第1および第2の出力ノードと基準電圧のノードとの間に接続され、それらの入力電極がそれぞれ前記第2および第1の出力ノードに接続された第2の導電形式の第12および第13のトランジスタを備える、請求項1から請求項14のいずれかに記載の振幅変換回路。
- さらに、前記第2の電圧のノードと前記第1の出力ノードとの間に前記第1のトランジスタと直列接続され、前記第1の信号の相補信号の前縁に応答して非導通になる第1のスイッチング素子、および
前記第2の電圧のノードと前記第2の出力ノードとの間に前記第2のトランジスタと直列接続され、前記第1の信号の相補信号の後縁に対応する前記第1の信号の前縁に応答して非導通になる第2のスイッチング素子を備える、請求項1から請求項16のいずれかに記載の振幅変換回路。 - 前記第1のスイッチング素子は、前記第1のトランジスタの第2の電極と前記第1の出力ノードとの間に接続され、その入力電極が前記第3のトランジスタの入力電極に接続された第1の導電形式の第14のトランジスタを含み、
前記第2のスイッチング素子は、前記第2のトランジスタの第2の電極と前記第2の出力ノードとの間に接続され、その入力電極が前記第4のトランジスタの入力電極に接続された第1の導電形式の第15のトランジスタを含む、請求項17に記載の振幅変換回路。 - 前記前縁は立上がりエッジであり、
前記後縁は立下りエッジである、請求項1から請求項18のいずれかに記載の振幅変換回路。 - 前記第1〜第4のトランジスタの各々は、薄膜トランジスタである、請求項1から請求項19のいずれかに記載の振幅変換回路。
- 請求項3から請求項12の振幅変換回路を複数備えた半導体装置であって、
前記電圧発生回路は、複数の振幅変換回路に共通に設けられている、半導体装置。
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