JP4116003B2 - 電流駆動回路 - Google Patents

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Description

本発明は、例えば表示パネルの画素の駆動などに用いられる電流駆動回路に関するものである。
図7は、アクティブ型有機ELパネルを駆動する従来の電流ドライバICの一構成例を示す図である。
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。
図7に示す電流ドライバICは、電流源CS2と、n型MOSトランジスタQc1と、出力回路U−1,…,U−160と、出力端子To1,To2,To3,…と、制御端子T1とを有する。
電流源CS2は、その一方の端子が制御端子T1に接続され、他方の端子がトランジスタQc1のドレインに接続される。制御端子T1は、外付け抵抗R2を介して電源電圧AVDDに接続される。電流源CS2は、外付け抵抗R2に応じた基準電流IrefをトランジスタQc1のドレインに出力する。
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。
出力回路U−i(iは、1から160までの任意の整数を示す。)は、n型MOSトランジスタQa0〜Qa7と、n型MOSトランジスタQb0〜Qb7とを有する。
トランジスタQa0〜Qa7は、トランジスタQc1とともにカレントミラー回路を構成する。トランジスタQa0〜Qa7のゲートは共通のノードNc1に接続され、そのソースは基準電位AVSSに接続される。
トランジスタQa0〜Qa7は、お互いのサイズの比が2のべき乗に比例している。すなわち、トランジスタQa0のサイズに対してトランジスタQa1は2倍、トランジスタQa2は4倍、トランジスタQa3は8倍、トランジスタQa4は16倍、トランジスタQa5は32倍、トランジスタQa6は64倍、トランジスタQa7は128倍のサイズを有する。
トランジスタQb0〜Qb7は、トランジスタQa0〜Qa7の各ドレインと出力端子Toiとを接続するスイッチを構成する。
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。
上述した構成によると、電流源CS2には、外付け抵抗R2の抵抗値に応じた基準電流Irefが流れる。基準電流IrefがトランジスタQc1に流れると、この基準電流Irefに応じたトランジスタQc1のゲート電圧がノードNc1に発生する。
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。
トランジスタQb0〜Qb7は、8ビットの画素データ{b0,…,b7}に応じてそれぞれオンまたはオフに設定される。これにより、2のべき乗の重みを持つ8種類の電流のうち画素データ{b0,…,b7}に応じて選択された電流が、出力端子Toiにおいて合成され、駆動電流として画素に供給される。この駆動電流は、8ビットの画素データに応じた256段階の大きさを持つため、これを画素の駆動に用いることにより、画素の明るさを256の階調で調節することができる。
ところで、図7に示す電流ドライバICでは、トランジスタQbjがオンからオフに切り換わると、トランジスタQajの電流経路が全て絶たれてしまう。そのため、各出力チャネルの画素データが様々な値に設定されると、これに応じて出力回路U−1〜U−160の消費電流も様々に変化する。消費電流の変動により、電源ラインの電圧が変動するため、出力チャネル間の駆動電流にバラツキが生じる。また、複数の電流ドライバICを用いて1つの表示パネルを駆動した場合、IC毎に消費電流が異なるため、IC毎に電源ラインの電圧が変動し、IC間で駆動電流にバラツキが生じる。駆動電流がバラつくと、画面に輝度ムラやスジなどが生じて画質が劣化するという問題がある。例えば、あるICが全画素白の表示を行ない、それに隣接するICが全画素黒の表示を行ない、更にそれに隣接するICが全画素白の表示を行なうと、1番目と3番目のICの出力電流が最大となり、2番目のICの出力電流はゼロとなる。
また、図7に示す電流ドライバICでは、トランジスタQbjのオンとオフを切り換えたときに、トランジスタQajのドレイン電圧が変動する。
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。
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、駆動電流の設定値の変更に伴うノードNc1の電圧変動、消費電流の変動を抑えることができる電流駆動回路を提供することにある。
本発明の第1の観点に係る電流駆動回路は、駆動電流をそれぞれ出力する複数の出力回路を有しており、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。
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の定電流出力回路から上記第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んでも良い。
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。
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いても良い。この場合、本発明の電流駆動回路は、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しても良い。また、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しても良い。
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んでも良い。
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の抵抗素子とを含んでも良い。
上記電圧出力回路は、出力電圧を一定に保持しても良い。
本発明の第2の観点に係る電流駆動回路は、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。
好適には、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。
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は、例えば、階調データに対応した電流であっても良い。
上記第2の観点に係る電流駆動回路は、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ても良く、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しても良い。
上記複数の第1および第2のスイッチング素子は、例えば、それぞれトランジスタで構成されても良い。
上記第1、第2、第3のトランジスタは低耐圧のトランジスタで構成されても良く、上記第4、第5、第6のトランジスタは高耐圧のトランジスタで構成されても良い。
本発明によれば、駆動電流の設定値を変えても消費電流が変動しなくなるため、電源ラインの電圧変動を抑制し、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。
<第1の実施形態>
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1に示す電流駆動回路100は、駆動電流生成回路10と、基準電流発生回路20と、ラッチ回路30および40と、シフトレジスタ50と、駆動電流の出力端子To1〜To160と、外付け抵抗R1を接続する端子T1と、画素データを入力する端子T2とを有する。
シフトレジスタ50は、端子T4に入力されるクロック信号CLKに応じて、端子T3に入力される書き込みパルス(WRITE)を順次にシフトし、第1〜第160出力チャネルにそれぞれ対応するデータ書き込みパルスを生成して、ラッチ回路40に出力する。
ラッチ回路40は、シフトレジスタ50から第1〜第160出力チャネルのそれぞれに対応して出力されるデータ書き込みパルスに応答して、端子T2からシリアルに入力される第1〜第160出力チャネルの160チャネル分の画素データを順次に取り込んでラッチし、そしてラッチ回路30に出力する。
ラッチ回路30は、表示パネル上のある水平走査ラインの駆動が終わり、次の水平走査ラインを駆動する際に、ラッチ回路40から出力される160個の画素データをラッチして、駆動電流生成回路10に出力する。
基準電流発生回路20は、端子T1と電源電圧AVDDとの間に接続される外付け抵抗R1の抵抗値に応じた基準電流Irefを発生し、駆動電流生成回路10に供給する。
駆動電流生成回路10は、ラッチ回路30に保持される160個の画素データに応じた駆動電流を、出力端子To1〜To160からそれぞれ出力する。また、供給される基準電流Irefに基づいて、駆動電流の基準値を設定する。
図2は、駆動電流生成回路10の構成の一例を示す図である。
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。
なお、出力回路10−1〜10−160は、本発明の出力回路の一実施形態である。
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。
図2の例では、画素に供給される電圧が例えば10V程度の比較的高い電圧に設定される場合を想定して、各トランジスタ(Q1R,Q2−0,…,Q2−7,Q3−0,…,Q3−7,Q4−0,…,Q4−7,Q2D,Q4D,Q5D)に高耐圧型のMOSトランジスタを用いている。
トランジスタQ1Rのドレインとゲートは共通のノードN9に接続され、そのソースは基準電位AVSSに接続される。ノードN9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。
出力回路10−i(iは、1から160までの整数を示す。以下同じ。)は、第i出力チャネルの出力端子Toiに駆動電流を出力する。すなわち、ラッチ回路30に保持される第i出力チャネルの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生成し、出力端子Toiに出力する。
トランジスタQ2−0〜Q2−7,Q2Dは、そのゲートが共通のノードN9に接続されており、そのソースが基準電位AVSSに接続される。
トランジスタQ2−0〜Q2−7は、お互いのサイズの比が2のべき乗に比例している。すなわち、トランジスタQ2−0のサイズに対してトランジスタQ2−1は2倍、トランジスタQ2−2は4倍、トランジスタQ2−3は8倍、トランジスタQ2−4は16倍、トランジスタQ2−5は32倍、トランジスタQ2−6は64倍、トランジスタQ2−7は128倍のサイズを有する。
また、出力回路10−1〜10−160に含まれるトランジスタQ2−0〜Q2−7,Q2DとトランジスタQ1Rは、基準電流Irefに応じた複数の出力電流を発生する1つのカレントミラー回路を構成している。そのため、トランジスタQ2−0〜Q2−7には、上述したサイズ比と同じ電流比を持つ電流が流れる。すなわち、トランジスタQ2−0の電流に対してトランジスタQ2−1には2倍、トランジスタQ2−2には4倍、トランジスタQ2−3には8倍、トランジスタQ2−4には16倍、トランジスタQ2−5には32倍、トランジスタQ2−6には64倍、トランジスタQ2−7には128倍の電流が流れる。
トランジスタQ4−j(jは、0から7までの任意の整数を示す。以下同じ。)は、トランジスタQ2−jのドレインと出力端子Toiとの間に接続される。
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は、トランジスタQ2−jのドレインにつながるノードNjと、トランジスタQ2DのドレインにつながるノードN8との間に接続される。
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。
トランジスタQ4DおよびQ5Dは、ノードN8と電源電圧AVDDとの間に直列に接続される。トランジスタQ4Dのゲートには電圧VH1が入力され、トランジスタQ5Dのゲートには電圧VL1が入力される。電圧VH1は、トランジスタQ4Dを導通状態に設定する電圧であり、例えば電源電圧AVDDである。また、電圧VL1は、トランジスタQ5D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。
なお、トランジスタQ2DからノードN8に出力されるミラー電流は、トランジスタQ2−jからトランジスタQ3−jを介してノードN8に出力されるミラー電流と同じ極性を持つ。そのため、ノードN8と電源電圧AVDDとの間に接続されるトランジスタQ4DおよびQ5Dの直列回路には、これらのミラー電流を加算した電流が流れる。
ここで、上述した構成を有する本実施形態に係る電流駆動回路の動作を説明する。
ラッチ回路40には、シフトレジスタ50において生成される160出力チャネル用のデータ書き込みパルスに応じて、端子T2からシリアルに入力される第1〜第160出力チャネルの画素データが順次に取り込まれてラッチされる。
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。
出力回路10−1〜10−160にそれぞれ内蔵されるトランジスタQ3−0〜Q3−7およびQ4−0〜Q4−7は、ラッチ回路30に転送される画素データに応じて、そのオンオフの状態がそれぞれ設定される。
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は、トランジスタQ3−0〜Q3−7およびQ4−0〜Q4−7のオンオフ状態の一例を示す図であり、これらのトランジスタを簡易的なスイッチの記号で表している。
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。
このように、各出力回路におけるトランジスタQ2−0〜Q2−7のミラー電流は、画素データの設定値に関わりなく、出力端子ToiまたはノードN8の何れかを通って常に流れる。また、トランジスタQ2Dのミラー電流についても、画素データの設定値に関わりなく、常にトランジスタQ4DおよびQ5Dの直列回路に流れる。
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。
また、図2に示す回路において、トランジスタQ2−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、出力端子ToiまたはノードN8の一方に接続される。
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。
<第2の実施形態>
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。
図4は、本発明の第2の実施形態に係る電流駆動装置における駆動電流生成回路10Aの構成例を示す図である。本実施形態に係る電流駆動装置の全体構成については、図1に示す電流駆動装置と同様である。
図4に示す駆動電流生成回路10Aは、n型MOSトランジスタQ1RおよびQ9Rと、出力回路10A−1,…,10A−160とを有する。
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。
なお、出力回路10A−1〜10A−160は、本発明の出力回路の一実施形態である。
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。
図4の例では、トランジスタQ1R,Q6−0,…,Q6−7,Q7−0,…,Q7−7,Q8−0,…,Q8−7,Q6D,Q8Dに低耐圧のMOSトランジスタを用いており、トランジスタQ9R,Q9D,Q9B,Q10Dに高耐圧のMOSトランジスタを用いている。
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Q1Rは、そのドレインとゲートが共通のノードN9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。
出力回路10A−iは、先に説明した出力回路10−iと同様に、第i出力チャネルの出力端子Toiに駆動電流を出力する。すなわち、ラッチ回路30に保持される第i出力チャネルの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生成し、出力端子Toiに出力する。
トランジスタQ6−0〜Q6−7,Q6Dは、そのゲートが共通のノードN9に接続されており、そのソースが基準電位AVSSに接続される。
トランジスタQ6−0〜Q6−7は、お互いのサイズの比が2のべき乗に比例している。すなわち、トランジスタQ6−0のサイズに対してトランジスタQ6−1は2倍、トランジスタQ6−2は4倍、トランジスタQ6−3は8倍、トランジスタQ6−4は16倍、トランジスタQ6−5は32倍、トランジスタQ6−6は64倍、トランジスタQ6−7は128倍のサイズを有する。
また、出力回路10A−1〜10A−160に含まれるトランジスタQ6−0〜Q6−7,Q6DとトランジスタQ1Rは、基準電流Irefに応じた複数の出力電流を発生する1つのカレントミラー回路を構成している。そのため、トランジスタQ6−0〜Q6−7には、上述したサイズ比と同じ電流比を持つ電流が流れる。すなわち、トランジスタQ6−0の電流に対してトランジスタQ6−1には2倍、トランジスタQ6−2には4倍、トランジスタQ6−3には8倍、トランジスタQ6−4には16倍、トランジスタQ6−5には32倍、トランジスタQ6−6には64倍、トランジスタQ6−7には128倍の電流が流れる。
トランジスタ8−jは、トランジスタ6−jのドレインとノードN11との間に接続される。
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は、トランジスタ6−jのドレインにつながるノードNjと、トランジスタQ6DのドレインにつながるノードN8との間に接続される。
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Q8Dは、ノードN8とノードN12との間に接続される。トランジスタQ8Dのゲートには、これを導通状態に設定する電圧VH2が入力される。電圧VH2は、トランジスタQ8Dの耐電圧を超えない電圧である。
トランジスタQ9Dは、そのソースがノードN12に接続され、そのドレインがトランジスタQ10Dを介して電源電圧AVDDに接続される。
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。
トランジスタQ9Bは、ノードN11と出力端子Toiとの間に接続される。トランジスタQ9BのゲートにはノードN10の電圧が入力される。
上述した構成を有する電流駆動回路の動作を説明する。
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。
各出力回路におけるトランジスタQ6−0〜Q6−7のミラー電流は、画素データの設定値に関わりなく、出力端子ToiまたはノードN8の何れかを通って常に流れる。また、トランジスタQ6Dのミラー電流についても、画素データの設定値に関わりなく、常にトランジスタQ8D,Q9DおよびQ10Dの直列回路に流れる。
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。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。
トランジスタQ8−jが全てオンし、トランジスタQ7−jが全てオフする場合には、トランジスタQ10D,Q9D,Q8D,Q6Dを介して電流が流れるので、ノードN8の電圧レベルが保持される。
また、図4に示す回路において、ノードN10には、トランジスタQ1Rのゲート−ソース間の電圧とトランジスタQ9Rのゲート−ソース間の電圧とを足し合わせたほぼ一定の電圧が発生する。トランジスタQ9BおよびQ9Dは、ノードN10に発生するこの一定の電圧を共通のバイアス電圧として入力する。
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。
また、本実施形態に係る電流駆動回路によると、トランジスタQ9DおよびQ9BのゲートにノードN10の一定の電圧が入力されるため、トランジスタQ9DおよびQ9BのソースにつながるノードN11およびN12は、ノードN10の電圧に対しn型MOSトランジスタのしきい電圧‘Vthn’だけ低い電圧を有する。すなわち、ノードN11およびN12には、ほぼ一定の電圧が生じる。そのため、ノードN11およびN12と基準電位AVSSとの間に接続される回路の各トランジスタ(Q6−0,…,Q6−7,Q7−0,…,Q7−7,Q8−0,…,Q8−7,Q6D,Q8D)は、少なくともノードN11およびN12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。
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。
<第3の実施形態>
次に、本発明の第3の実施形態について説明する。
図5は、本発明の第3の実施形態に係る電流駆動回路における駆動電流生成回路10Bの構成の一例を示す図である。本実施形態に係る電流駆動装置の全体構成については、図1に示す電流駆動装置と同様である。
図5に示す駆動電流生成回路は、先に説明した出力回路10−1〜10−160を出力回路10B−1〜10B−160に置き換えたものである。
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。
抵抗R3は、電源電圧AVDDとノードN8との間に接続され、抵抗R2は、ノードN8と基準電位AVSSとの間に接続される。
上述した構成においても、各出力回路で消費される電流は、駆動電流の設定値によらず常に一定に保たれる。そのため、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、駆動電流のバラツキに起因する画質の劣化を抑えることができる。
また、上述した構成によると、ノードN8の電圧は、トランジスタQ3−0〜Q3−7が全てオフする場合に最も高くなり、トランジスタQ3−0〜Q3−7が全てオンする場合に最も低くなる。すなわち、トランジスタQ3−0〜Q3−7が全てオフする場合、ノードN8には、抵抗R2およびR3の抵抗比に応じて決まる分圧電圧が生じる。トランジスタQ3−0〜Q3−7が全てオンする場合、ノードN8の電圧は、トランジスタQ2−0〜Q2−7のミラー電流による抵抗R3の電圧降下分だけ、上述した分圧電圧より低くなる。
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。
<第4の実施形態>
次に、本発明の第4の実施形態について説明する。
図6は、本発明の第4の実施形態に係る電流駆動回路における駆動電流生成回路10Cの構成の一例を示す図である。本実施形態に係る電流駆動装置の全体構成については、図1に示す電流駆動装置と同様である。
図6に示す駆動電流生成回路は、先に説明した出力回路10−1〜10−160を出力回路10C−1〜10C−160に置き換え、新たに定電圧回路11を追加したものである。
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。
定電圧回路11は、各出力回路(10C−1〜10C−160)のノードN8を一定の電圧に保持する。例えば、駆動電流の出力時における端子Toiの電圧に近い一定の電圧に保持する。
上述した構成によると、ノードN8の電圧が端子Toiの電圧と近くなるように一定に保持されるため、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場合でも、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。
また、各出力回路で消費される電流が駆動電流の設定値によらず常に一定に保たれる点は先の実施形態と同様であるため、本実施形態に係る電流駆動回路においても、駆動電流のバラツキに起因する画質の劣化を抑えることができる。
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記の形態にのみ限定されるものではなく、様々な改変が可能である。
図6においてノードN8を一定電圧に保持する定電圧回路11は、ノードN8を常時一定電圧に保持しても良いし、所定の期間(例えば駆動電流の出力前や出力中)においてノードN8を一定の電圧にプリチャージしても良い。
出力回路において駆動電流の設定に用いられるトランジスタスイッチ(Q3−j,Q4−j,Q7−j,Q8−j)は、他の任意のスイッチに置き換えることが可能である。例えば、導電型が異なる2つのトランジスタ(例えばp型MOSトランジスタとn型MOSトランジスタ)を並列接続して構成したトランスファーゲート型のスイッチに置き換えても良い。
上述した実施形態の各図において1つの記号によって指示されているトランジスタは、任意の個数のトランジスタを並列に接続して構成されたものであっても良い。例えば図2において図示されているトランジスタQ2−7は、トランジスタQ2−0と同等なサイズのトランジスタを128個並列に接続して構成しても良い。
上述した実施形態では、主として単一色の表示パネルを駆動する電流駆動回路の例を挙げているが、本発明はこれに限定されない。例えば、3色(RGB)をそれぞれ独立に駆動する電流駆動回路の場合は、上述した単一色の場合の回路構成を独立に3セット設けても良い。
また、上述した実施形態では、表示パネルの電流駆動を行う場合を例として挙げているが、本発明はこれに限定されない。表示パネルに限らず、複数チャネルの駆動電流を必要とする他の種々のデバイスを駆動するために本発明の電流駆動回路を用いても良い。
上述した実施形態では、nチャネル型MOSトランジスタを用いる例を示しているが、これに限らず、例えばpチャネル型MOSトランジスタを用いても良い。nチャネルMOS型トランジスタを用いる上述の例では、画素から出力回路10−1〜10−160に駆動電流が引き込まれるが、pチャネル型MOSトランジスタを用いる場合、これとは逆に、出力回路10−1〜10−160から画素に対して駆動電流が流れ出る。なお、この場合、基準電流発生回路20および外付け抵抗R1は、基準電位AVSS側に接続すれば良い。
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。
上述した実施形態において挙げた具体的数値(出力チャネル数、画素データのビット長など)は説明上の一例であり、本発明はこれに限定されない。これらの数値は、他の任意の数値に置き換えることが可能である。
本発明の実施形態に係る電流駆動回路の構成の一例を示す図である。 第1の実施形態に係る電流駆動回路における駆動電流生成回路の構成の一例を示す図である。 図2に示す回路におけるトランジスタスイッチのオンオフ状態の一例を示す図であ 第2の実施形態に係る電流駆動装置における駆動電流生成回路の構成の一例を示す図である。 第3の実施形態に係る電流駆動装置における駆動電流生成回路の構成の一例を示す図である。 第4の実施形態に係る電流駆動装置における駆動電流生成回路の構成の一例を示す図である。 アクティブ型有機ELパネルを駆動する従来の電流ドライバICの一構成例を示す図である。 図7に示す電流ドライバICにおける信号波形の一例を示す図である。
符号の説明
10,10A,10B,10C…駆動電流生成回路、10−1〜10−160,10A−1〜10A−160,10B−1〜10B−160,10C−1〜10C−160…出力回路、11…定電圧回路、20…基準電流発生回路、30,40…ラッチ回路、50…シフトレジスタ、T1,T2,To1〜To160…端子、R1,R2,R3…抵抗、Q1R,Q2D,Q2−0〜Q2−7,Q3−0〜Q3−7,Q4D,Q4−0〜Q4−7,Q9R,Q9D,Q9B…高耐圧のn型MOSトランジスタ、Q5D,Q10D…高耐圧のp型MOSトランジスタ、Q6D,Q6−0〜Q6−7,Q7−0〜Q7−7,Q8D,Q8−0〜Q8−7…低耐圧のn型MOSトランジスタ

Claims (16)

  1. 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
  2. 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。
  3. 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。
  4. 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。
  5. 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。
  6. 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。
  7. 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。
  8. 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。
  9. 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。
  10. 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。
  11. 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。
  12. 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。
  13. 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。
  14. 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。
  15. 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。
  16. 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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