JP4116003B2 - 電流駆動回路 - Google Patents
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Description
この電流ドライバICは160の出力チャネルを有しており、8ビットの画素データに応じた256段階のレベルを持つ駆動電流を各出力チャネルから表示パネルの画素へ出力する。
トランジスタQc1は、そのゲートとドレインが共通のノードNc1に接続され、そのソースが基準電位AVSSに接続される。
トランジスタQaj(jは、0から7までの任意の整数を示す)のドレインは、トランジスタQbjを介して出力端子Toiに接続される。トランジスタQbjのゲートにはビット信号bjが入力される。ビット信号bjが‘1’(ハイレベル)のときトランジスタQbjはオンし、ビット信号bjが‘0’(ローレベル)のときトランジスタQbjはオフする。
ノードNc1に発生する電圧は、トランジスタQa0〜Qa7のゲートに共通に印加される。トランジスタQa0〜Qa7は2のべき乗に比例したサイズ比を有するため、これらのトランジスタには2のべき乗の重みを持つ8種類の電流(×1,×2,×4,×8,×16,×32,×64,×128)が流れる。
例えば図8に示すように、ビット信号b7(図8(A))をハイレベルに設定すると、ノードNa7の電圧はある電圧まで上昇し、画素に駆動電流を出力している間この電圧に保たれる。ところが、ビット信号b7をハイレベルからローレベルに変化させると、トランジスタQb7がオフするため、トランジスタQa7が一定の電流を維持できなくなり、ノードNa7の電圧は基準電位VSSまで低下する。そのため、ノードNa7の電圧は、トランジスタQb7のオンとオフを切り替えるたびに大きく変動する(図8(B))。
トランジスタQb0〜Qb7のドレイン電圧がこのように変動すると、ドレイン−ゲート間の寄生容量の影響により、ノードNc1の電圧が変動する(図8(C))。ノードNc1の電圧は、各出力チャネルの出力電流に影響を与えるため、この電圧が変動すると、駆動電流の安定に要する時間が長くなるという問題が生じる。このノードNc1の電圧の変動は、トランジスタQbjが全て同時にオン、オフする際に最も大きくなる。また、8ビット以上の階調データの高精度化や出力トランジスタQajの増加に伴なって、ノードNc1の負荷が重くなり、駆動電流の安定に時間を要する。これらを解決するために、カレントミラー回路を構成するトランジスタQc1のサイズを大きくしてトランジスタQc1、Qajの比率を上げることが考えられるが、基準電流Irefの増加、レイアウト面積の増大に繋がってしまう。
この場合、上記負荷回路は、上記第1の定電圧ノードと上記電圧出力ノードとの間に接続され、制御端子に所定のバイアス電圧が入力される1つまたは複数の直列接続された第1のトランジスタを含んでも良い。
また、本発明の電流駆動回路は、上記第1の定電流回路の電流出力ノードと上記第1のノードとを接続する配線上に挿入され、制御端子に所定のバイアス電圧が入力される第2のトランジスタを更に有しても良い。上記第1のトランジスタおよび上記第2のトランジスタは、上記第1の定電流回路および上記第2の定電流回路を構成するトランジスタに比べて各端子間の耐電圧が高くても良い。上記第1のトランジスタおよび上記第2のトランジスタは、制御端子に共通のバイアス電圧が入力されても良い。
図1は、本発明の実施形態に係る電流駆動回路100の構成の一例を示す図である。
図1に示す電流駆動回路100は、例えば有機ELパネル等の表示パネルの画素を電流駆動する回路であり、160の出力チャネル(第1〜第160出力チャネル)を有する。
図2に示す駆動電流生成回路10は、出力回路10−1,…,10−160と、n型MOSトランジスタQ1Rとを有する。
各出力回路(10−1〜10−160)は、n型MOSトランジスタQ2−0,…,Q2−7,Q3−0,…,Q3−7,Q4−0,…,Q4−7,Q2D,Q4Dと、p型MOSトランジスタQ5Dとを有する。
端子To1〜To160は、本発明の第1のノードの一実施形態である。
n型MOSトランジスタQ2−0〜Q2−7は、本発明の第1の定電流回路の一実施形態である。
n型MOSトランジスタQ4−0〜Q4−7は、本発明の第1のスイッチの一実施形態である。
n型MOSトランジスタQ3−0〜Q3−7は、本発明の第2のスイッチの一実施形態である。
n型MOSトランジスタQ2D,Q4D,およびp型MOSトランジスタQ5Dを含む回路は、本発明の電圧出力回路の一実施形態である。
n型MOSトランジスタQ2Dおよびp型MOSトランジスタQ5Dを含む回路は、本発明の負荷回路の一実施形態である。
n型MOSトランジスタQ2Dは、本発明の第2の定電流回路の一実施形態である。
n型MOSトランジスタQ2Dおよびp型MOSトランジスタQ5Dは、本発明の第1のトランジスタの一実施形態である。
トランジスタQ4−jのゲートには、8ビットの画素データ{b0,…,b7}に含まれる1ビットの信号bjが入力される。トランジスタQ4−jは、ビット信号bjが‘1’(ハイレベル)のときオンし、ビット信号bjが‘0’(ローレベル)のときオフする。
トランジスタQ3−jのゲートにはビット信号xbjが入力される。ビット信号xbjはビット信号bjの論理反転信号であり、ビット信号bjが‘1’のときビット信号xbjは‘0’になり、ビット信号bjが‘0’のときビット信号xbjは‘1’になる。トランジスタQ3−jは、ビット信号xbjが‘1’(ハイレベル)のときにオンし、ビット信号xbjが‘0’(ローレベル)のときにオフする。
したがって、トランジスタQ3−jは、共通のノードNjに接続されるトランジスタQ4−jがオフするときにオンし、このトランジスタQ4−jがオンするときにオフする。
そして、現在の水平走査ラインの駆動が終了し次の水平走査ラインを駆動するとき、ラッチ回路40にラッチされた160チャネルの画素データが、ラッチ回路30に転送される。
共通のノードNjに接続されるトランジスタQ3−jおよびQ4−jは、画素データのビット信号bjとその反転信号xbjに応じて、一方がオンし他方がオフするように制御される。そのため、基準電流Irefに応じてトランジスタQ2−jに発生するミラー電流は、トランジスタQ4−jを介して出力端子To1に流れるか、もしくは、トランジスタ3−jを介してノードN8に流れる。
トランジスタQ2−0〜Q2−7からトランジスタQ4−0〜Q4−7を介して出力端子Toiに流れる電流は、画素の駆動電流となる。この駆動電流は、8ビットの画素データ{b0,…,b7}に応じた265段階のレベルを持つ。
図3の例によると、出力回路10−1に供給される画素データのビット信号b0およびb6が‘1’に設定されるため、出力回路10−1においてトランジスタQ4−0およびQ4−6がオンし、トランジスタQ3−0およびQ3−6がオフする。トランジスタQ2−0およびQ2−6のミラー電流は、トランジスタQ4−0およびQ4−6を介して出力端子To1に流れる。
他方、同じ画素データにおいてビット信号b5およびb7が‘0’に設定されるため、出力回路10−1においてトランジスタQ4−5およびQ4−7がオフし、トランジスタQ3−5およびQ3−7がオンする。トランジスタQ2−5およびQ2−7のミラー電流は、トランジスタQ3−5およびQ3−7を介してノードN8に流れる。
したがって、本実施形態に係る電流駆動回路によれば、駆動電流の設定値を様々に変更しても、各出力回路において消費される電流を常に一定に保つことができる。これにより、消費電流の変動に伴う電源ラインの電圧変動を防止できるため、出力チャネル間の駆動電流のバラツキを抑えることができる。また、本実施形態に係る電流駆動回路を搭載した複数のICを用いて1つの表示パネルを駆動した場合でも、画素データの設定値に応じてIC毎に消費電流が変動することを防止できるため、IC間の駆動電流のバラツキを抑えることができる。その結果、駆動電流のバラツキに起因する画面の輝度ムラやスジなどの発生を抑制して、画質の向上を図ることができる。
ノードN8は、トランジスタQ4DおよびQ5Dの直列回路に発生する電圧降下分だけ電源電圧AVDDより低い電圧を有する。例えばトランジスタQ4Dのゲートに電源電圧AVDDが印加され、トランジスタQ5Dのゲートに基準電位AVSSが印加されているものとすると、この2つのトランジスタの直列回路に生じる電圧降下は、トランジスタQ4Dのしきい電圧Vthnに近い値となる。そのため、ノードN8の電圧は、‘AVDD−Vthn’に近い値となる。
他方、端子Toiは、画素に出力される駆動電流の大きさと画素のインピーダンスに応じて決まる電圧を有する。
そのため、ノードN8の電圧がこの端子Toiの電圧とが近くなるように直列回路(トランジスタQ4DおよびQ5D)のインピーダンスやトランジスタQ2Dの電流値を適切に設定することにより、出力端子ToiおよびノードN8とノードNjとの接続が画素データの設定値に応じて切り換わる際のノードNjの電圧変化を小さくすることができる。
ノードNjの電圧変化が小さくなると、トランジスタQ2−jのドレイン−ゲート間の寄生容量を介してノードN9に伝播する電圧変化が小さくなるため、トランジスタQ2−0〜Q2−7のミラー電流の変動を抑制することができる。
したがって、本実施形態に係る電流駆動回路によれば、画素データの設定値の変更に伴って生じる駆動電流の変動を短期間に収束させることが可能になり、動作速度の向上を図ることができる。
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。
また出力回路10A−iは、n型MOSトランジスタQ6−0,…,Q6−7,Q7−0,…,Q7−7,Q8−0,…,Q8−7,Q6D,Q8D,Q9D,Q9Bと、p型MOSトランジスタQ10Dとを有する。
n型MOSトランジスタQ6−0〜Q6−7は、本発明の第1の定電流回路の一実施形態である。
n型MOSトランジスタQ8−0〜Q8−7は、本発明の第1のスイッチの一実施形態である。
n型MOSトランジスタQ7−0〜Q7−7は、本発明の第2のスイッチの一実施形態である。
n型MOSトランジスタQ6D,Q8D,Q9D,およびp型MOSトランジスタQ10Dを含む回路は、本発明の電圧出力回路の一実施形態である。
n型MOSトランジスタQ8D,Q9Dおよびp型MOSトランジスタQ10Dを含む回路は、本発明の負荷回路の一実施形態である。
n型MOSトランジスタQ6Dは、本発明の第2の定電流回路の一実施形態である。
n型MOSトランジスタQ9Dおよびp型MOSトランジスタQ10Dは、本発明の第1のトランジスタの一実施形態である。
n型MOSトランジスタQ9Bは、本発明の第2のトランジスタの一実施形態である。
n型MOSトランジスタQ9Rは、本発明の第3のトランジスタの一実施形態である。
すなわち、トランジスタQ9R,Q9D,Q9B,10Dは、トランジスタQ1R,Q6−0,…,Q6−7,Q7−0,…,Q7−7,Q8−0,…,Q8−7,Q6D,Q8Dに比べて各端子間(ゲート−ソース間、ゲート−ドレイン間、ドレイン−ソース間)の耐圧電圧が高い。
トランジスタQ9Rは、そのドレインとゲートが共通のノードN10に接続され、そのソースがノードN9に接続される。
ノードN10には、基準電流発生回路20において発生する基準電流Irefが入力される。
トランジスタ8−jのゲートには、8ビットの画素データ{b0,…,b7}に含まれる1ビットの信号bjが入力される。トランジスタ8−jは、ビット信号bjが‘1’(ハイレベル)のときオンし、ビット信号bjが‘0’(ローレベル)のときオフする。
トランジスタ7−jのゲートには、ビット信号bjを論理反転したビット信号xbjが入力される。
したがって、トランジスタ7−jは、共通のノードNjに接続されるトランジスタQ8−jがオフするときにオンし、このトランジスタQ8−jがオンするときにオフする。
トランジスタQ9Dのゲートには、ノードN10の電圧が入力される。
トランジスタQ10Dのゲートには、電圧VL1が入力される。電圧VL1は、トランジスタQ10Dを導通状態に設定する電圧であり、例えば基準電位AVSSである。
出力回路10A−1〜10A−160にそれぞれ内蔵されるトランジスタQ7−0〜Q7−7およびQ8−0〜Q8−7は、ラッチ回路30に転送される画素データによって、そのオンオフの状態がそれぞれ設定される。
すなわち、共通のノードNjに接続されるトランジスタQ7−jおよびQ8−jは、画素データのビット信号bjとその反転信号xbjに応じて、一方がオンし他方がオフするように制御される。そのため、基準電流Irefに応じてトランジスタQ6−jに発生するミラー電流は、トランジスタQ8−jを介してノードN11に流れるか、もしくは、トランジスタQ7−jを介してノードN8に流れる。
トランジスタQ6−0〜Q6−7からトランジスタQ8−0〜Q8−7を介してノードN11に流れる電流は、トランジスタQ9Bを介して出力端子Toiに流れる。出力端子Toiに流れる駆動電流は、8ビットの画素データ{b0,…,b7}に応じた256段階のレベルを持つ。
したがって、本実施形態に係る電流駆動回路によれば、駆動電流の設定値を様々に変更しても、各出力回路において消費される電流を常に一定に保つことができる。そのため、駆動電流のバラツキに起因する画面の輝度ムラやスジなどの発生を抑制して、画質の向上を図ることができる。
そのため、トランジスタQ9BおよびQ9Dのゲート−ソース間の電圧がほぼ等しいものとすると、ノードN11およびN12には、ほぼ等しい一定の電圧が発生する。トランジスタQ8Dのドレイン−ソース間の電圧が無視できる場合、ノードN8の電圧は、ノードN11の電圧とほぼ等しくなる。
一方、トランジスタQ6−jのドレイン(ノードNj)は、画素データのビット信号bjに応じて、ノードN11またはノードN8の一方に接続される。
したがって、画素データの設定値に応じてノードNjの接続先(ノードN8またはノードN11)が切り換わっても、ノードNjの電圧はあまり変化しない。すなわち、トランジスタQ9DとQ9Bに共通のバイアス電圧を供給してノードN8とノードN11の電圧をほぼ等しくすることにより、画素データの設定変更に伴うノードNjの電圧変動が抑制される。
また、トランジスタQ10D,Q9D,Q8D,Q6Dの電流路を設けることにより、ノードN8とノードNjの電圧を同程度に安定させることができるため、画素データの設定値に応じてトランジスタQ7−j,Q8−jがスイッチングしても、ノードNjの電圧がほぼ一定に保持される。
ノードNjの電圧が安定化することにより、ノードN9の電圧もほぼ一定に保持される。
このように、本実施形態に係る電流駆動回路によれば、ノードNjの電圧変化に伴うノードN9の電圧変化が小さくなり、トランジスタQ6−0〜Q6−7のミラー電流の変動を抑制できるため、画素データの設定値を変更した際の駆動電流の変動を短期間に収束させることが可能になる。
同様に、ほぼ一定の電圧が生じるノードN10と基準電位AVSSとの間に接続されたトランジスタQ1Rは、少なくともこのノードN10の電圧において動作可能な耐圧特性を有していれば良く、電源電圧AVDDにおいて動作可能な高い耐圧特性を必要としない。
したがって、本実施形態に係る電流駆動回路によれば、回路を構成するトランジスタの一部に耐電圧の低いものを使用することが可能になる。これにより、全てに耐圧の高いトランジスタを用いる場合と比べて動作速度の向上や回路面積の削減を図ることができる。
次に、本発明の第3の実施形態について説明する。
出力回路10B−1〜10B−160は、出力回路10−1〜10−160におけるトランジスタQ2D,Q4D,Q5Dを削除し、代わりに抵抗R2およびR3を設けたものである。
抵抗R3は、本発明の第1の抵抗の一実施形態である。
抵抗R2は、本発明の第2の抵抗の一実施形態である。
そのため、このノードN8の電圧が端子Toiの電圧と近くなるように抵抗R2およびR3の抵抗値を適切に設定することにより、出力端子ToiおよびノードN8とノードNjとの接続が画素データの設定値に応じて切り換わる際のノードNjの電圧変化を小さくすることができる。
したがって、本実施形態に係る電流駆動回路においても、先の実施形態と同様に、画素データの設定値の変更に伴って生じるトランジスタQ2−0〜Q2−7のミラー電流の変動を抑制し、動作速度の向上を図ることができる。
次に、本発明の第4の実施形態について説明する。
出力回路10C−1〜10C−160は、出力回路10−1〜10−160におけるトランジスタQ2D,Q4D,Q5Dを削除したものである。トランジスタQ3−0〜Q3−7の一端が共通に接続されるノードN8は、定電圧回路11の出力に接続される。
したがって、本実施形態に係る電流駆動回路においても、先の実施形態と同様に、画素データの設定値の変更に伴って生じるトランジスタQ2−0〜Q2−7のミラー電流の変動を抑制し、動作速度の向上を図ることができる。
また、本発明において用いるトランジスタはMOS型トランジスタに限定されるものではなく、例えばバイポーラトランジスタなど、他の種々の能動素子を用いても良い。
Claims (16)
- 駆動電流をそれぞれ出力する複数の出力回路を有し、
各々の出力回路は、
上記駆動電流を出力する第1のノードと、
所定の電流を出力する複数の電流出力ノードを有する第1の定電流回路と、
上記第1の定電流回路の電流出力ノードと上記第1のノードとの間に接続され、上記駆動電流の設定信号に応じてそれぞれオンまたはオフする複数の第1のスイッチと、
電圧出力回路と、
上記第1の定電流回路の電流出力ノードと上記電圧出力回路の電圧出力ノードとの間に接続され、共通の電流出力ノードに接続される第1のスイッチがオフするときにオンし、当該第1のスイッチがオンするときにオフする複数の第2のスイッチと、
を有する電流駆動回路。 - 上記電圧出力回路は、
一定の電圧が印加される第1の定電圧ノードと、
上記第1の定電圧ノードと上記電圧出力ノードとの間に接続され、当該ノード間に流れる電流に応じた電圧を発生する負荷回路と、
上記第1の定電流回路から上記第2のスイッチを介して上記電圧出力ノードに出力される電流と同一の極性を持つ所定の電流を上記電圧出力ノードに出力する第2の定電流回路とを含む、
請求項1に記載の電流駆動回路。 - 上記負荷回路は、上記第1の定電圧ノードと上記電圧出力ノードとの間に接続され、制御端子に所定のバイアス電圧が入力される1つまたは複数の直列接続された第1のトランジスタを含む、
請求項2に記載の電流駆動回路。 - 上記第1の定電流回路の電流出力ノードと上記第1のノードとを接続する配線上に挿入され、制御端子に所定のバイアス電圧が入力される第2のトランジスタを更に有し、
上記第1のトランジスタおよび上記第2のトランジスタは、上記第1の定電流回路および上記第2の定電流回路を構成するトランジスタに比べて各端子間の耐電圧が高い、
請求項3に記載の電流駆動回路。 - 上記第1のトランジスタおよび上記第2のトランジスタは、制御端子に共通のバイアス電圧が入力される、
請求項4に記載の電流駆動回路。 - 上記第1の定電流回路および上記第2の定電流回路は、入力電流に応じた出力電流を各々の電流出力ノードに発生する共通のカレントミラー回路に含まれており、
基準電流の入力ノードと、
上記カレントミラー回路の電流入力ノードと上記基準電流の入力ノードとの間に接続され、制御端子が上記基準電流の入力ノードに接続され、上記カレントミラー回路を構成するトランジスタに比べて各端子間の耐電圧が高い第3のトランジスタとを更に有する、
請求項4または5に記載の電流駆動回路。 - 上記第1のトランジスタおよび上記第2のトランジスタは、上記第3のトランジスタの制御端子に発生する電圧を上記バイアス電圧として入力する、
請求項6に記載の電流駆動回路。 - 上記負荷回路は、上記第1の定電圧ノードと上記電圧出力ノードとの間に接続される抵抗素子を含む、
請求項2に記載の電流駆動回路。 - 上記電圧出力回路は、
それぞれ一定の電圧が印加される第1の定電圧ノードおよび第2の定電圧ノードと、
上記第1の定電圧ノードと上記電圧出力ノードとの間に接続される第1の抵抗素子と、
上記電圧出力ノードと上記第2の定電圧ノードとの間に接続される第2の抵抗素子とを含む、
請求項1に記載の電流駆動回路。 - 上記電圧出力回路は、出力電圧を一定に保持する、
請求項1に記載の電流駆動回路。 - 電流供給端子と、
基準電流を生成する基準電流源と、
上記基準電流を入力する第1のトランジスタと、
上記第1のトランジスタに接続され、上記第1のトランジスタに流れる電流と所定の関係にある電流を供給する第2のトランジスタと、
上記第1のトランジスタに接続され、各々が上記第1のトランジスタに流れる電流とそれぞれ所定の関係にある電流を供給する複数の第3のトランジスタと、
上記電流供給端子と上記複数の第3のトランジスタとの間の複数の電流経路にそれぞれ設けられ、各々が出力データに応じてオン・オフ制御される複数の第1のスイッチング素子と、
上記電流供給端子と上記複数の第3のトランジスタとの間の複数の電流経路と上記第2のトランジスタの電流経路との間にそれぞれ設けられ、各々が出力データに応じてオン・オフ制御される複数の第2のスイッチング素子と、
を有し、
それぞれ対応関係にある上記複数の第1のスイッチング素子の各々と上記複数の第2のスイッチング素子の各々とが出力データに応じて相補的にオン・オフ制御される電流駆動回路。 - 上記第1のトランジスタ、上記第2のトランジスタ、上記複数の第3のトランジスタがカレントミラー回路を構成する請求項11に記載の電流駆動回路。
- 上記複数の第3のトランジスタの各々が供給し得る電流が階調データに対応した電流である
請求項11または12に記載の電流駆動回路。 - 上記第1のトランジスタの電流経路に設けられた第4のトランジスタと、
上記第2のトランジスタの電流経路に設けられた第5のトランジスタと、
上記電流供給端子の電流経路に設けられた第6のトランジスタと、
を有し、
上記第4、第5、第6のトランジスタがカレントミラー回路を構成する
請求項11、12または13に記載の電流駆動回路。 - 上記複数の第1及び第2のスイッチング素子がそれぞれトランジスタで構成される
請求項11、12、13または14に記載の電流駆動回路。 - 上記第1、第2、第3のトランジスタが低耐圧のトランジスタで構成され、上記第4、第5、第6のトランジスタが高耐圧のトランジスタで構成される
請求項14または15に記載の電流駆動回路。
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