JP4350370B2 - 電子回路及び電子機器 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電子回路、特に電流データを増幅する電子回路の技術に関する。また前記電子回路をその一部に使用した集積回路（ＩＣ）或いはシステム回路、さらには前記ＩＣ或いはシステム回路を搭載した電子機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高性能化・コンパクト化（小型化）・省電力化の進む電子機器においては、その内部に使用されるＩＣ（集積回路）にも高性能化・小型化・高集積化の要求があり、それは強まる一方である。従来の一般的なバルクシリコン（シリコンウェファ）を用いたＭＯＳＦＥＴ（電界効果トランジスタ）ＩＣでは、これまでも高性能化・小型化・高集積化が着実に進められてきたが、今後もこの傾向は続くとみられる。
【０００３】
さらに、今後特に高性能化・小型化・高集積化すべきＩＣとして、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）によるＩＣもある。
【０００４】
近年小型表示装置分野から普及し始めた多結晶珪素（ポリシリコン）ＴＦＴ使用のアクティブマトリクス型（ＡＭ型）液晶表示装置（ＬＣＤ）は、画素部に画像信号を記憶できる点だけでなく、駆動回路等をパネル上に集積できる点が大きな利点の一つである。すなわち従来のＰＭ型（パッシブマトリクス型）やアモルファスシリコンＴＦＴ使用のＡＭ型では、駆動回路等は別個にチップ化されたＩＣを使わざるを得なかったために、モジュールが大きく複雑となっていた。が、駆動回路等をパネル上に集積するポリシリコンＴＦＴ使用のＡＭ型では、モジュールが大幅に縮小されるようになった。
【０００５】
また駆動回路等をパネル上に集積できることは、表示装置画面の高精細化にも大きな役割を果たす。表示装置画面における最小可能画素ピッチは、駆動回路をパネル上に集積しない場合には、パネル上にある、外付けＩＣとの接続端子の間隔に依存する。駆動回路をパネル上に集積すると、この依存関係から解放されるためである。
【０００６】
現在ポリシリコンＴＦＴ使用のＡＭ型ＬＣＤにおいてパネル上に集積される回路は、駆動回路を中心とする比較的簡単な回路にとどまっている。しかし今後パネル上に集積される回路を徐々に高性能化・小型化・高集積化して、パネルをさらに高度化・複雑化・多機能化させてゆくことは不可避である。
【０００７】
パネル上に新たに集積されるべき回路は種々あるが、電流データを増幅する回路も、その一つの候補である。
【０００８】
ＡＭ型ＬＣＤ同様に、パネル上に集積される回路の高性能化・小型化・高集積化が必要なのが、ＡＭ型ＯＬＥＤ（有機発光ダイオード）表示装置である。ＯＬＥＤ表示装置は現在、ＰＭ型のみが実用化されているが、ポリシリコンＴＦＴ使用のＡＭ型も実用化を目指し急速に開発が進められている。そして電圧駆動の液晶と異なりＯＬＥＤは電流駆動であることから、ＯＬＥＤ表示装置においては画像信号を電流データとして扱う手法が主流となりつつある。その場合画像信号を処理する過程で、電流データ増幅回路の必要性は非常に高くなる。
【０００９】
電流データを増幅する回路として最も一般的なものは、カレントミラー回路である。カレントミラー回路の例を図３に示す。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
カレントミラー回路を使用して、入力電流を増幅する場合の説明をする。ここでは入力電流を２倍に増幅する場合を例にとり、説明することにする。以下、トランジスタは理想的なＭＯＳＦＥＴであるとし、チャネルサイズは、長Ｌ、幅Ｗ、絶縁層膜厚ｄとする。
【００１１】
トランジスタ３１２とトランジスタ３１３のｄは等しいとする。トランジスタ３１２のＷ／Ｌとトランジスタ３１３のＷ／Ｌとの比は、１：２とする。
【００１２】
電流データの入力時には、トランジスタ３１５と３１６を共にオン状態にして、３２０〜３２１間に電流を流す。電流値が定常になったら、トランジスタ３１６をオフし、トランジスタ３１５もオフとする。トランジスタ３１３を飽和領域にて動作させれば、出力電流値は入力電流値の約２倍となる。
【００１３】
もしトランジスタ３１２と３１３の電気的特性（しきい電圧値、電界効果移動度等）が揃っていれば、出力電流値は正確に入力電流値の２倍となる。すなわち、電流データの正確な増幅が行われる。しかしトランジスタ３１２と３１３の電気的特性にバラつきが存在すると、バラつき方に依存して増幅が不正確となってしまう。
【００１４】
ポリシリコンＴＦＴは一般に、結晶粒界における欠陥等に起因して、ＴＦＴの電気的特性にバラつきが生じやすい。図３の回路でも、トランジスタ３１２と３１３を隣接してレイアウトすることにより、僅かではあるが電気的特性のバラつきが生じにくくすることはできる。しかし電流値の正確性が要求される場合には、電流データ増幅回路として図３のようなカレントミラー回路を使用することは難しい。
【００１５】
そこで本発明は、ポリシリコンＴＦＴのように電気的特性にバラつきが大きいトランジスタを使用しても、出力電流値が正確となる電流データ増幅回路を提供することを課題とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明の電流データ増幅回路は、複数のトランジスタを備えた駆動用素子を有する電子回路であって、該複数のトランジスタに直列接続状態と並列接続状態とをとらせる手段を有し、入力された電流を増幅して出力することを特徴とする。あるいは本発明の電流データ増幅回路は、複数のトランジスタを備えた駆動用素子を有する電子回路であって、電流入力時には該複数のトランジスタは直列接続状態となり、電流出力時には該複数のトランジスタは並列接続状態となることを特徴とする。
【００１７】
または本発明の電流データ増幅回路は、入力された電流を増幅して出力する電子回路であって、
複数のトランジスタを備えた駆動用素子と、スイッチと、を有し、該複数のトランジスタの各ゲートは互いに接続されており、該複数のトランジスタの各々はソースまたはドレインのうち少なくとも一方が、該複数のトランジスタの他の一つのソースまたはドレインに接続されており、前記スイッチの切換えにより該複数のトランジスタが直列接続状態、並列接続状態のいずれにもなることを特徴とする。
【００１８】
もしくは本発明の電流データ増幅回路は、第ｋのトランジスタ（ｋ＝１乃至ｎ）でなるｎ個のトランジスタと、第１および第２のスイッチと、を有する電子回路であって、
前記第ｋのトランジスタのゲートは、それぞれ電気的に接続されており、前記第ｋのトランジスタのソースおよびドレインの一方は、それぞれ前記第１のスイッチに電気的に接続されており、前記第ｋのトランジスタのソースおよびドレインの他方は、それぞれ、前記第２のスイッチに電気的に接続されており、
前記電子回路に電流が入力される時には、前記第ｋのトランジスタにおいては、前記第（ｋ−１）のトランジスタから前記第ｋのトランジスタを通り前記第（ｋ＋１）のトランジスタへ電流が流れ、前記電子回路に電流が出力する時には、前記第ｋのトランジスタにおいては、前記第２のスイッチに接続されている側から前記第１のスイッチに接続されている側へ電流が流れることを特徴とする。
【００１９】
本発明の電流データ増幅回路は、絶縁基板上にポリシリコン膜等のＴＦＴを用いて作成することができる。勿論、バルクシリコン（ウェファ）のトランジスタで作成することも可能である。本発明の電流データ増幅回路は、信号処理回路、制御回路やインターフェイス回路等の電子機器のシステム回路等のＩＣに使用することができる。また本発明の電流データ増幅回路は、表示装置の駆動回路にも用いることができる。
【００２０】
なお本発明の電流データ増幅回路における、駆動用素子に備えられた複数のトランジスタは、構造上のパラメータ（チャネル長Ｌ、チャネル幅Ｗ、絶縁層膜厚ｄ等）及びチャネル型については、等しくすることが必須とまではいえないが、特別な必要性がない限り等しくしておくのがよい。以下の例では、全て該パラメータ及びチャネル型は等しいものとしておく。
【００２１】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
本発明の電流データ増幅回路の概略について図１、図２を用いて説明する。
まず図１について説明する。図１（Ａ）は本発明の電流データ増幅回路の一例を示したものである。図１（Ｂ）は、図１（Ａ）の駆動用素子を３つのトランジスタで表記し直したものである。
【００２２】
図１（Ａ）（Ｂ）の電流データ増幅回路は、駆動用素子１５以外に、第１スイッチ１２、第２スイッチ１３、第３スイッチ１４、第４スイッチ１８を有する。図１の第１〜第４の各スイッチは、○（白丸）または●（黒丸）の点が該スイッチの制御部であり、この制御部への信号により、他の複数の各点が一斉に導通もしくは開放となるものである。制御部○（白丸）はローアクティブ（ロー信号の時に導通）、制御部●（黒丸）はハイアクティブ（ハイ信号の時に導通）を示す。第１スイッチ１２、第２スイッチ１３、第３スイッチ１４、第４スイッチ１８が、駆動用素子に備えられた複数のトランジスタが並列接続状態と、直列接続状態とを、とらせる手段に相当する。
【００２３】
図１（Ｅ）は、図１（Ａ）の駆動用素子ばかりでなく各スイッチもトランジスタで表記した例である。勿論、各スイッチをこれ以外のトランジスタ構成で表記することも可能であり、これに限定される訳ではない。また第１スイッチ１２や第２スイッチ１３など、３個以上の点を同時に導通・開放するものは、任意の一部分を分離させて、他部分とは独立に制御するようにしてもよい。
【００２４】
図１（Ａ）（Ｂ）において、２１は電流データ入力線、２２は出力線、２３は高電位電源線、２４は第１制御線、２５は第２制御線である。
【００２５】
第１スイッチ１２、第２スイッチ１３、第３スイッチ１４、第４スイッチ１８は、電流データの入力時と出力時において次のように制御する。電流データの入力時には、第１スイッチ１２と第２スイッチ１３をオフ（開放）にし、第３スイッチ１４と第４スイッチ１８をオン（導通）にする。逆に電流データの出力時には、第１スイッチ１２と第２スイッチ１３をオン（導通）にし、第３スイッチ１４と第４スイッチ１８をオフ（開放）にする。その結果を示したのが図２（Ｃ）（Ｄ）である。図２（Ｃ）は電流データ入力時の電流経路を太線で示し、図２（Ｄ）は電流データ出力時の電流経路を太線で示している。図２（Ｃ）では駆動用素子の３つのトランジスタに直列状態で電流が流れ、図２（Ｄ）では該３つのトランジスタに並列状態で電流が流れる。
【００２６】
図１の駆動用素子の３つのトランジスタが、各々電気的特性が等しい場合には、出力電流は入力電流の９倍の大きさとなる。一般に駆動用素子がｎ個の電気的特性が等しいトランジスタよりなる場合には、出力電流は入力電流のｎ2倍の大きさとなる。
【００２７】
ただし駆動用素子の３つのトランジスタが、各々電気的特性が多少のバラつきをもっていると、出力電流は入力電流の９倍の大きさから前記バラつきに対応して若干ズレを生じる。もっとも、このズレの大きさは図３のカレントミラー回路を使用した場合に比較すれば、小さなものとなる。従って本発明の電流データ増幅回路は、トランジスタの電気的特性に多少のバラつきが生じることが不可避の場合に有効である。
【００２８】
なお図１の駆動用素子の３つのトランジスタについては、各々ソースとドレインは対称形であることが望ましい。トランジスタ１５ｂは、電流データ入力時と出力時において、電流の向きが反転するためである。もっとも、本発明の電流データ増幅回路が、必ずしもソースとドレインが対称形であることを要求するわけではないのは勿論である。
【００２９】
（実施の形態２）
次に図２について説明する。図２（Ａ）〜（Ｄ）は、本発明の電流データ増幅回路の他の４例を示したものである。もっとも本発明の電流データ増幅回路は多くの変形があって全てを掲載することはできず、図２も代表的な例にすぎない。
【００３０】
図２の第１〜第４の各スイッチについては、図１と同様である。○（白丸）または●（黒丸）の点が該スイッチの制御部であり、この制御部への信号により、他の複数の各点が一斉に導通もしくは開放となる。制御部○（白丸）はローアクティブ（ロー信号の時に導通）、制御部●（黒丸）はハイアクティブ（ハイ信号の時に導通）を示す。図２の各スイッチは図１（Ｅ）同様、トランジスタを用いて例示することが可能であるが、簡潔にするために省略する。
【００３１】
図２（Ａ）は、駆動用素子をｎチャネル型のトランジスタで構成し、電流の向きを図１の場合と反転させた一例である。同時に第３スイッチを１４と１９の２つに分けることで、動作ノイズの影響の軽減も図っている一例である。
【００３２】
図２（Ａ）は駆動用素子を３つのトランジスタで構成している。図２（Ａ）の電流データ増幅回路は、駆動用素子１５以外に、第１スイッチ１２、第２スイッチ１３、第３スイッチ１４、１９、第４スイッチ１８を有する。第１スイッチ１２、第２スイッチ１３、第３スイッチ１４、１９、第４スイッチ１８が、駆動用素子に備えられた複数のトランジスタに並列接続状態と、直列接続状態とを、とらせる手段に相当する。
【００３３】
図２（Ａ）において、２１は電流データ入力線、２２は出力線、２３は低電位電源線、２４は第１制御線、２５、２６は第２制御線である。
【００３４】
第１スイッチ１２、第２スイッチ１３、第３スイッチ１４、１９、第４スイッチ１８は、電流データの入力時と出力時において次のように制御する。電流データの入力時には、第１スイッチ１２と第２スイッチ１３をオフにし、第３スイッチ１４、１９、第４スイッチ１８をオンにする。逆に電流データの出力時には、第３スイッチ１４、１９、第４スイッチ１８をにし、オフ第１スイッチ１２と第２スイッチ１３をオンにする。その結果、電流データ入力時には駆動用素子の３つのトランジスタ１５ａ、１５ｂ、１５ｃに直列状態で電流が流れ、電流データ出力時には駆動用素子の３つのトランジスタ１５ａ、１５ｂ、１５ｃに並列状態で電流が流れる。
【００３５】
また電流データの入力から出力に切替える時、第３スイッチ１４、第４スイッチ１８をオフにする前に、第３スイッチ１９をオフにするとよい。これにより、動作ノイズの影響の軽減を図ることができる。
【００３６】
図２（Ａ）の駆動用素子の３つのトランジスタが、各々電気的特性が等しい場合には、出力電流は入力電流の９倍の大きさとなる。一般に駆動用素子がｎ個の電気的特性が等しいトランジスタよりなる場合には、出力電流は入力電流のｎ2倍の大きさとなる。
【００３７】
ただし駆動用素子の３つのトランジスタが、各々電気的特性が多少のバラつきをもっていると、出力電流は入力電流の９倍の大きさから前記バラつきに対応して若干ズレを生じる。もっとも、このズレの大きさは図３のカレントミラー回路を使用した場合に比較すれば、小さなものとなる。従って本発明の電流データ増幅回路は、トランジスタの電気的特性に多少のバラつきが生じることが不可避の場合に有効である。
【００３８】
なお図２（Ａ）の駆動用素子の３つのトランジスタについては、各々ソースとドレインは対称形であることが望ましい。トランジスタ１５ｂは、電流データ入力時と出力時において、電流の向きが反転するためである。もっとも、一般的に本発明の電流データ増幅回路が、ソースとドレインが対称形であることを要求するわけではないのは勿論である。
【００３９】
図２（Ｂ）は、駆動用素子を２つのトランジスタで構成した一例である。同時に、第２スイッチ１３を縮小するとともに制御線を一本化し、省面積化を図っている。また容量１６の接続先をＧＮＤにしている。
【００４０】
図２（Ｂ）の電流データ増幅回路は、駆動用素子１５以外に、第１スイッチ１２、第２スイッチ１３、第３スイッチ１４を有する。第１スイッチ１２、第２スイッチ１３、第３スイッチ１４が、駆動用素子に備えられた複数のトランジスタに、直列接続状態と、並列接続状態とをとらせる手段に相当する。
【００４１】
図２（Ｂ）において、２１は電流データ入力線、２２は出力線、２３は高電位電源線、２４は制御線である。
【００４２】
第１スイッチ１２、第２スイッチ１３、第３スイッチ１４は、電流データの入力時と出力時において次のように制御する。電流データの入力時には、第１スイッチ１２と第２スイッチ１３をオフ（開放）にし、第３スイッチ１４をオン（導通）にする。逆に電流データの出力時には、第１スイッチ１２と第２スイッチ１３をオン（導通）にし、第３スイッチ１４をオフ（開放）にする。その結果、電流データ入力時には駆動用素子の２つのトランジスタ１５ａ、１５ｂに直列状態で電流が流れ、電流データ出力時には駆動用素子の２つのトランジスタ１５ａ、１５ｂに並列状態で電流が流れる。
【００４３】
図２（Ｂ）では、容量１６は、駆動用素子の２つのトランジスタのゲート電極とＧＮＤとの間に設置されている。ただし２３は常時定電位であるから、容量１６は、駆動用素子の２つのトランジスタのゲートソース間の書込み時電圧を保持する機能は果たす。その点では結局、図１の例や図２の他の３例と変わるところはない。
【００４４】
図２（Ｂ）の駆動用素子の２つのトランジスタが、各々電気的特性が等しい場合には、出力電流は入力電流の４倍の大きさとなる。一般に駆動用素子がｎ個の電気的特性が等しいトランジスタよりなる場合には、出力電流は入力電流のｎ2倍の大きさとなる。
【００４５】
ただし駆動用素子の２つのトランジスタが、各々電気的特性が多少のバラつきをもっていると、出力電流は入力電流の４倍の大きさから前記バラつきに対応して若干ズレを生じる。もっとも、このズレの大きさは図３のカレントミラー回路を使用した場合に比較すれば、小さなものとなる。従って本発明の電流データ増幅回路は、トランジスタの電気的特性に多少のバラつきが生じることが不可避の場合に有効である。
【００４６】
なお図２（Ｂ）の駆動用素子の２つのトランジスタについては、各々ソースとドレインは対称形であることが望ましい。トランジスタ１５ａは、電流データ入力時と出力時において、電流の向きが反転するためである。もっとも、一般的に本発明の電流データ増幅回路が、ソースとドレインが対称形であることを要求するわけではないのは勿論である。
【００４７】
図２（Ｃ）は、駆動用素子のトランジスタの接続の仕方を図１の場合と変えた一例である。
【００４８】
図２（Ｃ）は駆動用素子を３つのトランジスタで構成している。図２（Ｃ）の電流データ増幅回路は、駆動用素子１５以外に、第１スイッチ１２、第２スイッチ１３、第３スイッチ１４、第４スイッチ１８を有する。第１スイッチ１２、第２スイッチ１３、第３スイッチ１４、第４スイッチ１８が、駆動用素子に備えられた複数のトランジスタに、並列接続状態と直列接続状態とをとらせる手段に相当する。
【００４９】
図２（Ｃ）において、２１は電流データ入力線、２２は出力線、２３は高電位電源線、２４は第１制御線、２５は第２制御線である。
【００５０】
第１スイッチ１２、第２スイッチ１３、第３スイッチ１４、第４スイッチ１８は、電流データの入力時と出力時において次のように制御する。電流データの入力時には、第１スイッチ１２と第２スイッチ１３をオフにし、第３スイッチ１４、第４スイッチ１８をオンにする。逆に電流データの出力時には、第１スイッチ１２と第２スイッチ１３をオンにし、第３スイッチ１４、第４スイッチ１８をオフにする。その結果、電流データ入力時には駆動用素子の３つのトランジスタ１５ａ、１５ｂ、１５ｃに直列状態で電流が流れ、電流データ出力時には駆動用素子の３つのトランジスタ１５ａ、１５ｂ、１５ｃに並列状態で電流が流れる。
【００５１】
図２（Ｃ）の駆動用素子の３つのトランジスタが、各々電気的特性が等しい場合には、出力電流は入力電流の９倍の大きさとなる。一般に駆動用素子がｎ個の電気的特性が等しいトランジスタよりなる場合には、出力電流は入力電流のｎ2倍の大きさとなる。
【００５２】
ただし駆動用素子の３つのトランジスタが、各々電気的特性が多少のバラつきをもっていると、出力電流は入力電流の９倍の大きさから前記バラつきに対応して若干ズレを生じる。もっとも、このズレの大きさは図３のカレントミラー回路を使用した場合に比較すれば、小さなものとなる。従って本発明の電流データ増幅回路は、トランジスタの電気的特性に多少のバラつきが生じることが不可避の場合に有効である。
【００５３】
なお図２（Ｃ）の駆動用素子の３つのトランジスタについては、電流データ入力時と出力時において、電流の向きが反転することがない。そこで図２（Ｃ）の回路は、図１の例と比較して、より高性能な電流データ増幅を期待できる。
【００５４】
図２（Ｄ）は、駆動用素子をｎチャネル型のトランジスタで構成し、電流の向きは図１の場合と同じという一例である。
【００５５】
図２（Ｄ）は駆動用素子を３つのトランジスタで構成している。図２（Ａ）の電流データ増幅回路は、駆動用素子１５以外に、第１スイッチ１２、第２スイッチ１３、第３スイッチ１４、第４スイッチ１８を有する。第１スイッチ１２、第２スイッチ１３、第３スイッチ１４、第４スイッチ１８が、駆動用素子に備えられた複数のトランジスタに、並列接続状態と直列接続状態とをとらせる手段に相当する。
【００５６】
図２（Ｄ）において、２１は電流データ入力線、２２は出力線、２３は高電位電源線、２４は第１制御線、２５、２６は第２制御線である。
【００５７】
第１スイッチ１２、第２スイッチ１３、第３スイッチ１４、第４スイッチ１８は、電流データの入力時と出力時において次のように制御する。電流データの入力時には、第１スイッチ１２と第２スイッチ１３をオフにし、第３スイッチ１４、第４スイッチ１８をオンにする。逆に電流データの出力時には、第１スイッチ１２と第２スイッチ１３をオンにし、第３スイッチ１４、第４スイッチ１８をオフにする。その結果、電流データ入力時には駆動用素子の３つのトランジスタ１５ａ、１５ｂ、１５ｃに直列状態で電流が流れ、電流データ出力時には駆動用素子の３つのトランジスタ１５ａ、１５ｂ、１５ｃに並列状態で電流が流れる。
【００５８】
図２（Ｄ）の駆動用素子の３つのトランジスタが、各々電気的特性が等しい場合には、出力電流は入力電流の９倍の大きさとなる。一般に駆動用素子がｎ個の電気的特性が等しいトランジスタよりなる場合には、出力電流は入力電流のｎ2倍の大きさとなる。
【００５９】
ただし駆動用素子の３つのトランジスタが、各々電気的特性が多少のバラつきをもっていると、出力電流は入力電流の９倍の大きさから前記バラつきに対応して若干ズレを生じる。もっとも、このズレの大きさは図３のカレントミラー回路を使用した場合に比較すれば、小さなものとなる。従って本発明の電流データ増幅回路は、トランジスタの電気的特性に多少のバラつきが生じることが不可避の場合に有効である。
【００６０】
なお図２（Ｄ）の駆動用素子の３つのトランジスタについては、各々ソースとドレインは対称形であることが望ましい。トランジスタ１５ｂは、電流データ入力時と出力時において、電流の向きが反転するためである。もっとも、一般的に本発明の電流データ増幅回路が、ソースとドレインが対称形であることを要求するわけではないのは勿論である。
【００６１】
以上図２（Ａ）〜（Ｄ）では、駆動用素子を２或いは３個のトランジスタで構成する場合で、本発明の電流データ増幅回路の代表的な例を示した。ただし当然ながら、本発明の電流データ増幅回路は、駆動用素子を４個以上のトランジスタで構成してもよい。
【００６２】
また制御線の本数は何本でもよいし、どのスイッチの制御線を共通化してもよい。例えば図２（Ｃ）では、第１スイッチ１２と第４スイッチ１８を第１制御線２４で制御し、第２スイッチ１３と第３スイッチ１４を第２制御線２５で制御している。しかし、第１スイッチ１２と第３スイッチ１４を第１制御線２４で制御し、第２スイッチ１３と第４スイッチ１８を第２制御線２５で制御してもよい。さらに、新たに第３スイッチ１４の制御用に第３制御線を、第４スイッチ１８の制御用に第４制御線を設けて、各スイッチを独立に制御してもよい。反対に、第１スイッチ１２〜第４スイッチ１８を第１制御線２４一本で制御するようにしてもよい。（もっとも、適宜いくつかのスイッチの極性を反転させる等、調節は必要である。）
【００６３】
さらに図１、図２（Ａ）〜（Ｄ）の各要素を、種々組合わせて利用することも可能である。例えば、図２（Ｂ）のように駆動用素子を２個のトランジスタで構成する場合で、図２（Ｄ）のようにｎチャネルトランジスタを用いてもよい。あるいは、駆動用素子のトランジスタを図２（Ｃ）のような接続構成にしつつ、図２（Ａ）のように電流の向きを反転させるようにしてもよい。他の要素の組合わせについても同様である。駆動用素子を４個以上のトランジスタで構成する場合でも、同様である。
【００６４】
本発明の電流データ増幅回路は、別にトランジスタやその他の素子、回路を付加して利用してもよい。
【００６５】
（実施の形態３）
以下では図４のトランジスタの特性曲線を用いて、本発明の電流データ増幅回路の動作と効果について説明する。効果を端的に捉えられるように、図４（Ａ）ではキャリヤ移動度のバラつきが大きい例を挙げ、図４（Ｂ）ではしきい電圧値のバラつきが大きい例を挙げている。
【００６６】
説明を簡単にするため、駆動用素子を構成するトランジスタに個数が、２個の場合を例に説明する。具体的な電流データ増幅回路の構成は、図２（Ｂ）のとおりであるとする。ただし図４では便宜上、正負の向きをｎチャネル型基準で設定してある。（トランジスタがｐチャネル型のときは、正負が入替わる点に注意。）また図４のトランジスタの特性曲線は、簡単にするため理想的なものとしてあり、実際のトランジスタとは若干の差異がある。例えば、図４ではチャネル長変調はゼロとしてある。
【００６７】
トランジスタのソース電位を基準として、ゲート電位をＶg、ドレイン電位をＶd、ソースドレイン間に流れる電流をＩdとする。図４（Ａ）（Ｂ）において、曲線８０３〜８０６等は、ある一定のゲート電位Ｖg下におけるＩd-Ｖd特性曲線である。太実曲線８０１は、駆動用素子を構成する２個のトランジスタの一方について、ゲートとドレインを短絡することによりＶgとＶdとを等しくした条件下での、Ｉd-Ｖd変化を示したものである。すなわち、太実曲線８０１には、該トランジスタ固有の電気的特性（電界効果移動度、しきい電圧値）が反映されている。同様に、太破曲線８０２は、駆動用素子を構成する他の一方のトランジスタについて、ゲートとドレインを短絡することによりＶgとＶdとを等しくした条件下での、Ｉd-Ｖd変化を示したものである。
【００６８】
図４（Ａ）（Ｂ）は、駆動用素子を構成する２個のトランジスタが各々異なった電気的特性をもっている場合に、本発明の構成である「直列並列切替」により、出力電流がどうなるかを、図的に調べたものである。図４（Ａ）は該２個のトランジスタ間において、特に電界効果移動度の違いが大きい場合の例である。よって太実曲線８０１と太破曲線８０２とは曲率の差が大きくなっている。図４（Ｂ）は該２個のトランジスタ間において、特にしきい電圧値の違いが大きい場合の例である。よって太実曲線８０１と太破曲線８０２は起点位置（Ｉd＝０での点）の差が大きくなっている。結論としては、各場合で出力電流は、８０７の三角矢印の長さで示されるとおりとなる。これについて、以下に簡単に説明する。
【００６９】
まず図４（Ａ）の場合を説明する。その中でも最初に、トランジスタ１５ａ、１５ｂの特性曲線として、いずれも等しく、太実曲線８０１が対応する場合を考える。
【００７０】
データ電流書込み時には、図２（Ｂ）の第１スイッチ１２〜第２スイッチ１３がオフとなり、第３スイッチ１４がオンとなる。第３スイッチ１４がオンとなることから、駆動用素子を構成するトランジスタ１５ａでは、ゲートとドレインが短絡される。よってトランジスタ１５ａの動作点は、太実曲線８０１上の点であり、入力データ電流値Ｉinにより決まる一点である。いま、該動作点を実曲線８０３と太実曲線８０１の交点としておく。
【００７１】
一方トランジスタ１５ｂは、データ電流書込み時では非飽和領域動作である。トランジスタ１５ｂのドレイン電圧Ｖdは、トランジスタ１５ｂのゲート電圧Ｖgからトランジスタ１５ａのドレイン電圧Ｖdを差引いたものに等しいので、トランジスタ１５ｂの動作点が実曲線８０５上のデータ電流値Ｉinにより決まる点であるとすれば、横方向の２つの矢印実線の長さは等しい。
【００７２】
電流出力時には、図２（Ｂ）の第１スイッチ１２〜第２スイッチ１３がオンとなり、第３スイッチ１４がオフとなる。第３スイッチ１４がオフとなることから、トランジスタ１５ａ、１５ｂのゲート電位は、データ電流書込み時のままで保持される。その結果データ電流出力時においては、トランジスタ１５ａ、１５ｂは共にゲート電圧Ｖgが、データ電流書込み時におけるトランジスタ１５ａ、１５ｂの各ドレイン電圧Ｖdの和となる。そして電流出力時には、トランジスタ１５ａ、１５ｂは飽和領域で動作する。従ってトランジスタ１５ａ、１５ｂ共に、動作点は実曲線８０５と太実曲線８０１の交点となる。すなわちトランジスタ１５ａ、１５ｂは各々、８０７の三角矢印実線の長さ分の電流を流す。そしてトランジスタ１５ａと１５ｂは並列接続状態であるから、出力電流Ｉoutは８０７の三角矢印実線の長さの２倍分の大きさとなる。
【００７３】
続いて図４（Ａ）の場合で、トランジスタ１５ａの特性曲線として太実曲線８０１が対応し、１５ｂの特性曲線として太破曲線８０２が対応する場合を考える。
【００７４】
データ電流書込み時には、図２（Ｂ）の第１スイッチ１２〜第２スイッチ１３がオフとなり、第３スイッチ１４がオンとなる。第３スイッチ１４がオンとなることから、駆動用素子を構成するトランジスタ１５ａでは、ゲートとドレインが短絡される。よってトランジスタ１５ａの動作点は、太実曲線８０１上の点であり、入力データ電流値Ｉinにより決まる一点である。いま、該動作点を実曲線８０３と太実曲線８０１の交点としておく。
【００７５】
一方トランジスタ１５ｂは、データ電流書込み時では非飽和領域動作である。トランジスタ１５ｂのドレイン電圧Ｖdは、トランジスタ１５ｂのゲート電圧Ｖgからトランジスタ１５ａのドレイン電圧Ｖdを差引いたものに等しいので、トランジスタ１５ｂの動作点が実曲線８０６上の入力データ電流値Ｉinにより決まる点であるとすれば、横方向の２つの矢印二点鎖線の長さは等しい。
【００７６】
電流出力時には、図２（Ｂ）の第１スイッチ１２〜第２スイッチ１３がオンとなり、第３スイッチ１４がオフとなる。第３スイッチ１４がオフとなることから、トランジスタ１５ａ、１５ｂのゲート電位は、データ電流書込み時のままで保持される。その結果データ電流出力時においては、トランジスタ１５ａ、１５ｂは共にゲート電圧Ｖgが、データ電流書込み時におけるトランジスタ１５ａ、１５ｂの各ドレイン電圧Ｖdの和となる。そして電流出力時には、トランジスタ１５ａ、１５ｂは飽和領域で動作する。従ってトランジスタ１５ｂの動作点は二点鎖曲線８０６と太破曲線８０２の交点となり、トランジスタ１５ａの動作点は他方の二点鎖曲線と太実曲線８０１の交点となる。そしてトランジスタ１５ａと１５ｂは並列接続状態であるから結局、出力電流Ｉoutは８０７の三角矢印二点鎖線の長さの２倍分の大きさとなる。
【００７７】
同様に図４（Ａ）の場合で、トランジスタ１５ａ、１５ｂの特性曲線として、共に太破曲線８０２が対応する場合には、出力電流Ｉoutは８０７の三角矢印破線の長さの２倍分の大きさとなる。図４（Ａ）の場合で、トランジスタ１５ａの特性曲線として太破曲線８０２が対応し、１５ｂの特性曲線として太実曲線８０１が対応する場合には、出力電流Ｉoutは８０７の三角矢印一点鎖線の長さの２倍分の大きさとなる。
【００７８】
以上、本発明の実施例である図２（Ｂ）の電流データ増幅回路について、図４（Ａ）の場合での出力電流Ｉoutの大きさを述べた。出力電流Ｉoutは８０７の各矢印の長さに相当する程度のバラつきがある。
【００７９】
このバラつきと比較するため、図３の電流データ増幅回路における出力電流Ｉoutのバラつきについて８０８に示す。図４（Ａ）の８０８は図３のカレントミラーのトランジスタ５１２または５１３〜５１４の電気的特性が、図４（Ａ）の太実曲線８０１または太破曲線８０２とした場合の出力電流Ｉoutである。
【００８０】
図４（Ａ）の８０７と８０８の各矢印の長さを比較すると、８０７の方がバラつきは明らかに小さくなっていることが判る。よって本発明の実施例である図２（Ｂ）の電流データ増幅回路は、図３の電流データ増幅回路よりも出力電流Ｉoutのバラつきは小さい。
【００８１】
次に図４（Ｂ）の場合を説明する。図４（Ｂ）も図４（Ａ）の場合と全く同様に扱うことができる。本発明の実施例である図２（Ｂ）の電流データ増幅回路における、トランジスタ１５ａ、１５ｂの特性曲線として、共に太実曲線８０１が対応する場合には、出力電流Ｉoutは８０７の三角矢印実線の長さの２倍分の大きさとなる。トランジスタ１５ａの特性曲線として太実曲線８０１が対応し、１５ｂの特性曲線として太破曲線８０２が対応する場合には、出力電流Ｉoutは８０７の三角矢印二点鎖線の長さの２倍分の大きさとなる。トランジスタ１５ａ、１５ｂの特性曲線として、共に太破曲線８０２が対応する場合には、出力電流Ｉoutは８０７の三角矢印破線の長さの２倍分の大きさとなる。トランジスタ１５ａの特性曲線として太破曲線８０２が対応し、１５ｂの特性曲線として太実曲線８０１が対応する場合には、出力電流Ｉoutは８０７の三角矢印一点鎖線の長さの２倍分の大きさとなる。
【００８２】
よって図４（Ｂ）の場合、本発明の実施例である図２（Ｂ）の電流データ増幅回路の出力電流Ｉoutの大きさは、８０７の各矢印の長さに相当する程度のバラつきがある。
【００８３】
他方図３の電流データ増幅回路における出力電流Ｉoutのバラつきについては、８０８の各矢印の長さで示される。図４（Ｂ）の８０８は図３のカレントミラーのトランジスタ５１２または５１３〜５１４の電気的特性が、図４（Ｂ）の太実曲線８０１または太破曲線８０２とした場合の出力電流Ｉoutである。
【００８４】
図４（Ｂ）の８０７と８０８の各矢印の長さを比較すると、やはり８０７の方がバラつきは小さくなっていることが判る。よって本発明の実施例である図２（Ｂ）の電流データ増幅回路は、図３の電流データ増幅回路よりも出力電流Ｉoutのバラつきは小さい。
【００８５】
この実施の形態３では、駆動用素子を構成するトランジスタの個数ｎが２の場合を例に、本発明の効果を説明した。同様の事情は、駆動用素子を構成するトランジスタの個数ｎが３以上の場合においてもが成立する。ただし駆動用素子を構成するトランジスタの個数ｎが大きくなるほど、ＴＦＴ特性バラつきが及ばす影響の低減効果は弱くなる傾向がある。もっとも、ｎが大きくなるほど電流の増幅比率は大きくすることができるので、用途によりｎの最適値は異なることになる。
【００８６】
また、実施の形態３では、トランジスタ特性を理想的なものとみなしているほか、寄生抵抗や直列に接続したトランジスタのオン抵抗等も無視しているが、実際には多少これらの影響が現れる。しかし勿論、本発明の電流データ増幅回路が、出力電流バラつき抑制に有効であることに変わりはない。
【００８７】
（実施の形態４）
実施の形態４では、本発明の電流データ増幅回路を利用した電子機器等を、いくつか例示する。
【００８８】
本発明の電流データ増幅回路を搭載した電子機器として、モニター、ビデオカメラ、ディジタルカメラ、ゴーグル型ディスプレイ（ヘッドマウントディスプレイ）、ナビゲーションシステム、音響再生装置（オーディオコンポ、カーオーディオ等）、ノート型パーソナルコンピュータ、ゲーム機器、携帯情報端末（モバイルコンピュータ、携帯電話、携帯型ゲーム機または電子書籍等）、記録媒体を備えた画像再生装置（具体的にはDigital Versatile Disc(DVD)等の記録媒体を再生し、その画像を表示しうるディスプレイを備えた装置）などが挙げられる。それら電子機器の具体例を図５に示す。
【００８９】
図５（Ａ）はモニターである。この例は筐体２００１、支持台２００２、表示部２００３、スピーカー部２００４、ビデオ入力端子２００５等を含んでいる。本発明の電流データ増幅回路は表示部２００３やスピーカー部２００４を制御するＩＣ（集積回路）、ビデオ信号を処理するＩＣ、あるいはシステム回路等に用いることができる。特に本発明の電流データ増幅回路をポリシリコンＴＦＴで作成すれば、表示部２００３の基板上に直に形成して用いることもできる。なおモニターには、パソコン用、ＴＶ放送受信用、広告表示用などのすべての情報表示装置が含まれる。
【００９０】
図５（Ｂ）はディジタルスチルカメラである。この例は本体２１０１、表示部２１０２、受像部２１０３、操作キー２１０４、外部接続ポート２１０５、シャッター２１０６等を含んでいる。本発明の電流データ増幅回路は表示部２１０２や受像部２１０３を制御するＩＣ（集積回路）、ビデオ信号を処理するＩＣ、あるいはシステム回路等に用いることができる。特に本発明の電流データ増幅回路をポリシリコンＴＦＴで作成すれば、表示部２００３の基板上に直に形成して用いることもできる。
【００９１】
図５（Ｃ）はノート型パーソナルコンピュータである。この例は本体２２０１、筐体２２０２、表示部２２０３、キーボード２２０４、外部接続ポート２２０５、ポインティングマウス２２０６等を含んでいる。本発明の電流データ増幅回路は表示部２２０３を制御するＩＣ（集積回路）、ビデオ信号を処理するＩＣ、あるいはシステム回路等に用いることができる。特に本発明の電流データ増幅回路をポリシリコンＴＦＴで作成すれば、表示部２００３の基板上に直に形成して用いることもできる。
【００９２】
図５（Ｄ）はモバイルコンピュータである。この例は本体２３０１、表示部２３０２、スイッチ２３０３、操作キー２３０４、赤外線ポート２３０５等を含んでいる。本発明の電流データ増幅回路は表示部２３０２を制御するＩＣ（集積回路）、ビデオ信号を処理するＩＣ、あるいはシステム回路等に用いることができる。特に本発明の電流データ増幅回路をポリシリコンＴＦＴで作成すれば、表示部２００３の基板上に直に形成して用いることもできる。
【００９３】
図５（Ｅ）は記録媒体を備えた携帯型の画像再生装置（具体的にはＤＶＤ再生装置）である。この例は本体２４０１、筐体２４０２、表示部Ａ２４０３、表示部Ｂ２４０４、記録媒体（ＤＶＤ等）読込み部２４０５、操作キー２４０６、スピーカー部２４０７等を含んでいる。本発明の電流データ増幅回路は、表示部Ａ２４０３、表示部Ｂ２４０４を制御するＩＣ（集積回路）、ビデオ信号を処理するＩＣ、あるいはシステム回路等に用いることができる。特に本発明の電流データ増幅回路をポリシリコンＴＦＴで作成すれば、表示部２００３の基板上に直に形成して用いることもできる。なお、記録媒体を備えた画像再生装置には家庭用ゲーム機器なども含まれる。
【００９４】
図５（Ｆ）はゴーグル型ディスプレイ（ヘッドマウントディスプレイ）である。この例は本体２５０１、表示部２５０２、アーム部２５０３等を含んでいる。本発明の電流データ増幅回路は表示部２５０２を制御するＩＣ（集積回路）、ビデオ信号を処理するＩＣ、あるいはシステム回路等に用いることができる。特に本発明の電流データ増幅回路をポリシリコンＴＦＴで作成すれば、表示部２００３の基板上に直に形成して用いることもできる。
【００９５】
図５（Ｇ）はビデオカメラである。この例は本体２６０１、表示部２６０２、筐体２６０３、外部接続ポート２６０４、リモコン受信部２６０５、受像部２６０６、バッテリー２６０７、音声入力部２６０８、操作キー２６０９等を含んでいる。本発明の電流データ増幅回路は表示部２６０２を制御するＩＣ（集積回路）、ビデオ信号を処理するＩＣ、あるいはシステム回路等に用いることができる。特に本発明の電流データ増幅回路をポリシリコンＴＦＴで作成すれば、表示部２００３の基板上に直に形成して用いることもできる。
【００９６】
図５（Ｈ）は携帯電話である。この例は本体２７０１、筐体２７０２、表示部２７０３、音声入力部２７０４、音声出力部２７０５、操作キー２７０６、外部接続ポート２７０７、アンテナ２７０８等を含んでいる。本発明の電流データ増幅回路は表示部２７０３を制御するＩＣ（集積回路）、ビデオ信号を処理するＩＣ、あるいはシステム回路等に用いることができる。特に本発明の電流データ増幅回路をポリシリコンＴＦＴで作成すれば、表示部２００３の基板上に直に形成して用いることもできる。
【００９７】
本発明の適用範囲は極めて広く、上記の例に限らず、あらゆる分野の電子機器等に使用することが可能である。
【００９８】
【発明の効果】
本発明は電流データ増幅回路において、駆動用素子を複数のトランジスタにより構成する。その上で、データ電流を読込むときには該複数のトランジスタを直列接続状態にし、電流を出力するときには該複数のトランジスタを並列接続状態にする。このように、駆動用素子を構成する複数のトランジスタの接続状態を、直列または並列と適宜切替えることを特徴とする。その結果、次のような効果が生じる。
【００９９】
まず、同一電流データ増幅回路内の駆動用素子を構成する複数のトランジスタ間にさえバラつきがなければ、出力電流Ｉoutがバラついてしまうという、重大な欠陥は回避することができる。すなわち、相異なる電流データ増幅回路に設置されるトランジスタの電気的特性は、同サイズのトランジスタであっても、基板全体にわたって観察すると、かなりのバラつきをもつことがある。しかし基板上の相異なる電流データ増幅回路に、このバラつきが出力電流Ｉoutとして反映されてしまうことは防止することができる。ただし、図３のようなカレントミラーを用いた場合においても、同一電流データ増幅回路内のカレントミラーのトランジスタさえバラつきがなければ、基板全体で出力電流Ｉoutがバラつくのを防止することができる。この点で本発明は、図３のようなカレントミラーを用いた電流データ増幅回路の場合と同様の効果を有する。
【０１００】
しかし、図３のようなカレントミラーを用いた場合、同一電流データ増幅回路内のカレントミラーのトランジスタ間にバラつきが存在してしまうと、結局出力電流Ｉoutが異なる電流データ増幅回路間でバラついてしまうのを防止することができなくなる。その点、本発明の場合では、同一電流データ増幅回路内の駆動用素子を構成する複数のトランジスタ間にバラつきが存在しても、その影響は小さく抑制されるため、実用上問題となるほど電流データ増幅回路間で出力電流がバラついてしまうことは防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の電流データ増幅回路の例を示す図。
【図２】 本発明の電流データ増幅回路の例を示す図。
【図３】 電流データ増幅回路の例を示す図。
【図４】 駆動用素子を構成するトランジスタの特性を示す図。
【図５】 本発明の電流データ増幅回路を利用した電子機器の例を示す図。
【発明の属する技術分野】
本発明は電子回路、特に電流データを増幅する電子回路の技術に関する。また前記電子回路をその一部に使用した集積回路（ＩＣ）或いはシステム回路、さらには前記ＩＣ或いはシステム回路を搭載した電子機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高性能化・コンパクト化（小型化）・省電力化の進む電子機器においては、その内部に使用されるＩＣ（集積回路）にも高性能化・小型化・高集積化の要求があり、それは強まる一方である。従来の一般的なバルクシリコン（シリコンウェファ）を用いたＭＯＳＦＥＴ（電界効果トランジスタ）ＩＣでは、これまでも高性能化・小型化・高集積化が着実に進められてきたが、今後もこの傾向は続くとみられる。
【０００３】
さらに、今後特に高性能化・小型化・高集積化すべきＩＣとして、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）によるＩＣもある。
【０００４】
近年小型表示装置分野から普及し始めた多結晶珪素（ポリシリコン）ＴＦＴ使用のアクティブマトリクス型（ＡＭ型）液晶表示装置（ＬＣＤ）は、画素部に画像信号を記憶できる点だけでなく、駆動回路等をパネル上に集積できる点が大きな利点の一つである。すなわち従来のＰＭ型（パッシブマトリクス型）やアモルファスシリコンＴＦＴ使用のＡＭ型では、駆動回路等は別個にチップ化されたＩＣを使わざるを得なかったために、モジュールが大きく複雑となっていた。が、駆動回路等をパネル上に集積するポリシリコンＴＦＴ使用のＡＭ型では、モジュールが大幅に縮小されるようになった。
【０００５】
また駆動回路等をパネル上に集積できることは、表示装置画面の高精細化にも大きな役割を果たす。表示装置画面における最小可能画素ピッチは、駆動回路をパネル上に集積しない場合には、パネル上にある、外付けＩＣとの接続端子の間隔に依存する。駆動回路をパネル上に集積すると、この依存関係から解放されるためである。
【０００６】
現在ポリシリコンＴＦＴ使用のＡＭ型ＬＣＤにおいてパネル上に集積される回路は、駆動回路を中心とする比較的簡単な回路にとどまっている。しかし今後パネル上に集積される回路を徐々に高性能化・小型化・高集積化して、パネルをさらに高度化・複雑化・多機能化させてゆくことは不可避である。
【０００７】
パネル上に新たに集積されるべき回路は種々あるが、電流データを増幅する回路も、その一つの候補である。
【０００８】
ＡＭ型ＬＣＤ同様に、パネル上に集積される回路の高性能化・小型化・高集積化が必要なのが、ＡＭ型ＯＬＥＤ（有機発光ダイオード）表示装置である。ＯＬＥＤ表示装置は現在、ＰＭ型のみが実用化されているが、ポリシリコンＴＦＴ使用のＡＭ型も実用化を目指し急速に開発が進められている。そして電圧駆動の液晶と異なりＯＬＥＤは電流駆動であることから、ＯＬＥＤ表示装置においては画像信号を電流データとして扱う手法が主流となりつつある。その場合画像信号を処理する過程で、電流データ増幅回路の必要性は非常に高くなる。
【０００９】
電流データを増幅する回路として最も一般的なものは、カレントミラー回路である。カレントミラー回路の例を図３に示す。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
カレントミラー回路を使用して、入力電流を増幅する場合の説明をする。ここでは入力電流を２倍に増幅する場合を例にとり、説明することにする。以下、トランジスタは理想的なＭＯＳＦＥＴであるとし、チャネルサイズは、長Ｌ、幅Ｗ、絶縁層膜厚ｄとする。
【００１１】
トランジスタ３１２とトランジスタ３１３のｄは等しいとする。トランジスタ３１２のＷ／Ｌとトランジスタ３１３のＷ／Ｌとの比は、１：２とする。
【００１２】
電流データの入力時には、トランジスタ３１５と３１６を共にオン状態にして、３２０〜３２１間に電流を流す。電流値が定常になったら、トランジスタ３１６をオフし、トランジスタ３１５もオフとする。トランジスタ３１３を飽和領域にて動作させれば、出力電流値は入力電流値の約２倍となる。
【００１３】
もしトランジスタ３１２と３１３の電気的特性（しきい電圧値、電界効果移動度等）が揃っていれば、出力電流値は正確に入力電流値の２倍となる。すなわち、電流データの正確な増幅が行われる。しかしトランジスタ３１２と３１３の電気的特性にバラつきが存在すると、バラつき方に依存して増幅が不正確となってしまう。
【００１４】
ポリシリコンＴＦＴは一般に、結晶粒界における欠陥等に起因して、ＴＦＴの電気的特性にバラつきが生じやすい。図３の回路でも、トランジスタ３１２と３１３を隣接してレイアウトすることにより、僅かではあるが電気的特性のバラつきが生じにくくすることはできる。しかし電流値の正確性が要求される場合には、電流データ増幅回路として図３のようなカレントミラー回路を使用することは難しい。
【００１５】
そこで本発明は、ポリシリコンＴＦＴのように電気的特性にバラつきが大きいトランジスタを使用しても、出力電流値が正確となる電流データ増幅回路を提供することを課題とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明の電流データ増幅回路は、複数のトランジスタを備えた駆動用素子を有する電子回路であって、該複数のトランジスタに直列接続状態と並列接続状態とをとらせる手段を有し、入力された電流を増幅して出力することを特徴とする。あるいは本発明の電流データ増幅回路は、複数のトランジスタを備えた駆動用素子を有する電子回路であって、電流入力時には該複数のトランジスタは直列接続状態となり、電流出力時には該複数のトランジスタは並列接続状態となることを特徴とする。
【００１７】
または本発明の電流データ増幅回路は、入力された電流を増幅して出力する電子回路であって、
複数のトランジスタを備えた駆動用素子と、スイッチと、を有し、該複数のトランジスタの各ゲートは互いに接続されており、該複数のトランジスタの各々はソースまたはドレインのうち少なくとも一方が、該複数のトランジスタの他の一つのソースまたはドレインに接続されており、前記スイッチの切換えにより該複数のトランジスタが直列接続状態、並列接続状態のいずれにもなることを特徴とする。
【００１８】
もしくは本発明の電流データ増幅回路は、第ｋのトランジスタ（ｋ＝１乃至ｎ）でなるｎ個のトランジスタと、第１および第２のスイッチと、を有する電子回路であって、
前記第ｋのトランジスタのゲートは、それぞれ電気的に接続されており、前記第ｋのトランジスタのソースおよびドレインの一方は、それぞれ前記第１のスイッチに電気的に接続されており、前記第ｋのトランジスタのソースおよびドレインの他方は、それぞれ、前記第２のスイッチに電気的に接続されており、
前記電子回路に電流が入力される時には、前記第ｋのトランジスタにおいては、前記第（ｋ−１）のトランジスタから前記第ｋのトランジスタを通り前記第（ｋ＋１）のトランジスタへ電流が流れ、前記電子回路に電流が出力する時には、前記第ｋのトランジスタにおいては、前記第２のスイッチに接続されている側から前記第１のスイッチに接続されている側へ電流が流れることを特徴とする。
【００１９】
本発明の電流データ増幅回路は、絶縁基板上にポリシリコン膜等のＴＦＴを用いて作成することができる。勿論、バルクシリコン（ウェファ）のトランジスタで作成することも可能である。本発明の電流データ増幅回路は、信号処理回路、制御回路やインターフェイス回路等の電子機器のシステム回路等のＩＣに使用することができる。また本発明の電流データ増幅回路は、表示装置の駆動回路にも用いることができる。
【００２０】
なお本発明の電流データ増幅回路における、駆動用素子に備えられた複数のトランジスタは、構造上のパラメータ（チャネル長Ｌ、チャネル幅Ｗ、絶縁層膜厚ｄ等）及びチャネル型については、等しくすることが必須とまではいえないが、特別な必要性がない限り等しくしておくのがよい。以下の例では、全て該パラメータ及びチャネル型は等しいものとしておく。
【００２１】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
本発明の電流データ増幅回路の概略について図１、図２を用いて説明する。
まず図１について説明する。図１（Ａ）は本発明の電流データ増幅回路の一例を示したものである。図１（Ｂ）は、図１（Ａ）の駆動用素子を３つのトランジスタで表記し直したものである。
【００２２】
図１（Ａ）（Ｂ）の電流データ増幅回路は、駆動用素子１５以外に、第１スイッチ１２、第２スイッチ１３、第３スイッチ１４、第４スイッチ１８を有する。図１の第１〜第４の各スイッチは、○（白丸）または●（黒丸）の点が該スイッチの制御部であり、この制御部への信号により、他の複数の各点が一斉に導通もしくは開放となるものである。制御部○（白丸）はローアクティブ（ロー信号の時に導通）、制御部●（黒丸）はハイアクティブ（ハイ信号の時に導通）を示す。第１スイッチ１２、第２スイッチ１３、第３スイッチ１４、第４スイッチ１８が、駆動用素子に備えられた複数のトランジスタが並列接続状態と、直列接続状態とを、とらせる手段に相当する。
【００２３】
図１（Ｅ）は、図１（Ａ）の駆動用素子ばかりでなく各スイッチもトランジスタで表記した例である。勿論、各スイッチをこれ以外のトランジスタ構成で表記することも可能であり、これに限定される訳ではない。また第１スイッチ１２や第２スイッチ１３など、３個以上の点を同時に導通・開放するものは、任意の一部分を分離させて、他部分とは独立に制御するようにしてもよい。
【００２４】
図１（Ａ）（Ｂ）において、２１は電流データ入力線、２２は出力線、２３は高電位電源線、２４は第１制御線、２５は第２制御線である。
【００２５】
第１スイッチ１２、第２スイッチ１３、第３スイッチ１４、第４スイッチ１８は、電流データの入力時と出力時において次のように制御する。電流データの入力時には、第１スイッチ１２と第２スイッチ１３をオフ（開放）にし、第３スイッチ１４と第４スイッチ１８をオン（導通）にする。逆に電流データの出力時には、第１スイッチ１２と第２スイッチ１３をオン（導通）にし、第３スイッチ１４と第４スイッチ１８をオフ（開放）にする。その結果を示したのが図２（Ｃ）（Ｄ）である。図２（Ｃ）は電流データ入力時の電流経路を太線で示し、図２（Ｄ）は電流データ出力時の電流経路を太線で示している。図２（Ｃ）では駆動用素子の３つのトランジスタに直列状態で電流が流れ、図２（Ｄ）では該３つのトランジスタに並列状態で電流が流れる。
【００２６】
図１の駆動用素子の３つのトランジスタが、各々電気的特性が等しい場合には、出力電流は入力電流の９倍の大きさとなる。一般に駆動用素子がｎ個の電気的特性が等しいトランジスタよりなる場合には、出力電流は入力電流のｎ2倍の大きさとなる。
【００２７】
ただし駆動用素子の３つのトランジスタが、各々電気的特性が多少のバラつきをもっていると、出力電流は入力電流の９倍の大きさから前記バラつきに対応して若干ズレを生じる。もっとも、このズレの大きさは図３のカレントミラー回路を使用した場合に比較すれば、小さなものとなる。従って本発明の電流データ増幅回路は、トランジスタの電気的特性に多少のバラつきが生じることが不可避の場合に有効である。
【００２８】
なお図１の駆動用素子の３つのトランジスタについては、各々ソースとドレインは対称形であることが望ましい。トランジスタ１５ｂは、電流データ入力時と出力時において、電流の向きが反転するためである。もっとも、本発明の電流データ増幅回路が、必ずしもソースとドレインが対称形であることを要求するわけではないのは勿論である。
【００２９】
（実施の形態２）
次に図２について説明する。図２（Ａ）〜（Ｄ）は、本発明の電流データ増幅回路の他の４例を示したものである。もっとも本発明の電流データ増幅回路は多くの変形があって全てを掲載することはできず、図２も代表的な例にすぎない。
【００３０】
図２の第１〜第４の各スイッチについては、図１と同様である。○（白丸）または●（黒丸）の点が該スイッチの制御部であり、この制御部への信号により、他の複数の各点が一斉に導通もしくは開放となる。制御部○（白丸）はローアクティブ（ロー信号の時に導通）、制御部●（黒丸）はハイアクティブ（ハイ信号の時に導通）を示す。図２の各スイッチは図１（Ｅ）同様、トランジスタを用いて例示することが可能であるが、簡潔にするために省略する。
【００３１】
図２（Ａ）は、駆動用素子をｎチャネル型のトランジスタで構成し、電流の向きを図１の場合と反転させた一例である。同時に第３スイッチを１４と１９の２つに分けることで、動作ノイズの影響の軽減も図っている一例である。
【００３２】
図２（Ａ）は駆動用素子を３つのトランジスタで構成している。図２（Ａ）の電流データ増幅回路は、駆動用素子１５以外に、第１スイッチ１２、第２スイッチ１３、第３スイッチ１４、１９、第４スイッチ１８を有する。第１スイッチ１２、第２スイッチ１３、第３スイッチ１４、１９、第４スイッチ１８が、駆動用素子に備えられた複数のトランジスタに並列接続状態と、直列接続状態とを、とらせる手段に相当する。
【００３３】
図２（Ａ）において、２１は電流データ入力線、２２は出力線、２３は低電位電源線、２４は第１制御線、２５、２６は第２制御線である。
【００３４】
第１スイッチ１２、第２スイッチ１３、第３スイッチ１４、１９、第４スイッチ１８は、電流データの入力時と出力時において次のように制御する。電流データの入力時には、第１スイッチ１２と第２スイッチ１３をオフにし、第３スイッチ１４、１９、第４スイッチ１８をオンにする。逆に電流データの出力時には、第３スイッチ１４、１９、第４スイッチ１８をにし、オフ第１スイッチ１２と第２スイッチ１３をオンにする。その結果、電流データ入力時には駆動用素子の３つのトランジスタ１５ａ、１５ｂ、１５ｃに直列状態で電流が流れ、電流データ出力時には駆動用素子の３つのトランジスタ１５ａ、１５ｂ、１５ｃに並列状態で電流が流れる。
【００３５】
また電流データの入力から出力に切替える時、第３スイッチ１４、第４スイッチ１８をオフにする前に、第３スイッチ１９をオフにするとよい。これにより、動作ノイズの影響の軽減を図ることができる。
【００３６】
図２（Ａ）の駆動用素子の３つのトランジスタが、各々電気的特性が等しい場合には、出力電流は入力電流の９倍の大きさとなる。一般に駆動用素子がｎ個の電気的特性が等しいトランジスタよりなる場合には、出力電流は入力電流のｎ2倍の大きさとなる。
【００３７】
ただし駆動用素子の３つのトランジスタが、各々電気的特性が多少のバラつきをもっていると、出力電流は入力電流の９倍の大きさから前記バラつきに対応して若干ズレを生じる。もっとも、このズレの大きさは図３のカレントミラー回路を使用した場合に比較すれば、小さなものとなる。従って本発明の電流データ増幅回路は、トランジスタの電気的特性に多少のバラつきが生じることが不可避の場合に有効である。
【００３８】
なお図２（Ａ）の駆動用素子の３つのトランジスタについては、各々ソースとドレインは対称形であることが望ましい。トランジスタ１５ｂは、電流データ入力時と出力時において、電流の向きが反転するためである。もっとも、一般的に本発明の電流データ増幅回路が、ソースとドレインが対称形であることを要求するわけではないのは勿論である。
【００３９】
図２（Ｂ）は、駆動用素子を２つのトランジスタで構成した一例である。同時に、第２スイッチ１３を縮小するとともに制御線を一本化し、省面積化を図っている。また容量１６の接続先をＧＮＤにしている。
【００４０】
図２（Ｂ）の電流データ増幅回路は、駆動用素子１５以外に、第１スイッチ１２、第２スイッチ１３、第３スイッチ１４を有する。第１スイッチ１２、第２スイッチ１３、第３スイッチ１４が、駆動用素子に備えられた複数のトランジスタに、直列接続状態と、並列接続状態とをとらせる手段に相当する。
【００４１】
図２（Ｂ）において、２１は電流データ入力線、２２は出力線、２３は高電位電源線、２４は制御線である。
【００４２】
第１スイッチ１２、第２スイッチ１３、第３スイッチ１４は、電流データの入力時と出力時において次のように制御する。電流データの入力時には、第１スイッチ１２と第２スイッチ１３をオフ（開放）にし、第３スイッチ１４をオン（導通）にする。逆に電流データの出力時には、第１スイッチ１２と第２スイッチ１３をオン（導通）にし、第３スイッチ１４をオフ（開放）にする。その結果、電流データ入力時には駆動用素子の２つのトランジスタ１５ａ、１５ｂに直列状態で電流が流れ、電流データ出力時には駆動用素子の２つのトランジスタ１５ａ、１５ｂに並列状態で電流が流れる。
【００４３】
図２（Ｂ）では、容量１６は、駆動用素子の２つのトランジスタのゲート電極とＧＮＤとの間に設置されている。ただし２３は常時定電位であるから、容量１６は、駆動用素子の２つのトランジスタのゲートソース間の書込み時電圧を保持する機能は果たす。その点では結局、図１の例や図２の他の３例と変わるところはない。
【００４４】
図２（Ｂ）の駆動用素子の２つのトランジスタが、各々電気的特性が等しい場合には、出力電流は入力電流の４倍の大きさとなる。一般に駆動用素子がｎ個の電気的特性が等しいトランジスタよりなる場合には、出力電流は入力電流のｎ2倍の大きさとなる。
【００４５】
ただし駆動用素子の２つのトランジスタが、各々電気的特性が多少のバラつきをもっていると、出力電流は入力電流の４倍の大きさから前記バラつきに対応して若干ズレを生じる。もっとも、このズレの大きさは図３のカレントミラー回路を使用した場合に比較すれば、小さなものとなる。従って本発明の電流データ増幅回路は、トランジスタの電気的特性に多少のバラつきが生じることが不可避の場合に有効である。
【００４６】
なお図２（Ｂ）の駆動用素子の２つのトランジスタについては、各々ソースとドレインは対称形であることが望ましい。トランジスタ１５ａは、電流データ入力時と出力時において、電流の向きが反転するためである。もっとも、一般的に本発明の電流データ増幅回路が、ソースとドレインが対称形であることを要求するわけではないのは勿論である。
【００４７】
図２（Ｃ）は、駆動用素子のトランジスタの接続の仕方を図１の場合と変えた一例である。
【００４８】
図２（Ｃ）は駆動用素子を３つのトランジスタで構成している。図２（Ｃ）の電流データ増幅回路は、駆動用素子１５以外に、第１スイッチ１２、第２スイッチ１３、第３スイッチ１４、第４スイッチ１８を有する。第１スイッチ１２、第２スイッチ１３、第３スイッチ１４、第４スイッチ１８が、駆動用素子に備えられた複数のトランジスタに、並列接続状態と直列接続状態とをとらせる手段に相当する。
【００４９】
図２（Ｃ）において、２１は電流データ入力線、２２は出力線、２３は高電位電源線、２４は第１制御線、２５は第２制御線である。
【００５０】
第１スイッチ１２、第２スイッチ１３、第３スイッチ１４、第４スイッチ１８は、電流データの入力時と出力時において次のように制御する。電流データの入力時には、第１スイッチ１２と第２スイッチ１３をオフにし、第３スイッチ１４、第４スイッチ１８をオンにする。逆に電流データの出力時には、第１スイッチ１２と第２スイッチ１３をオンにし、第３スイッチ１４、第４スイッチ１８をオフにする。その結果、電流データ入力時には駆動用素子の３つのトランジスタ１５ａ、１５ｂ、１５ｃに直列状態で電流が流れ、電流データ出力時には駆動用素子の３つのトランジスタ１５ａ、１５ｂ、１５ｃに並列状態で電流が流れる。
【００５１】
図２（Ｃ）の駆動用素子の３つのトランジスタが、各々電気的特性が等しい場合には、出力電流は入力電流の９倍の大きさとなる。一般に駆動用素子がｎ個の電気的特性が等しいトランジスタよりなる場合には、出力電流は入力電流のｎ2倍の大きさとなる。
【００５２】
ただし駆動用素子の３つのトランジスタが、各々電気的特性が多少のバラつきをもっていると、出力電流は入力電流の９倍の大きさから前記バラつきに対応して若干ズレを生じる。もっとも、このズレの大きさは図３のカレントミラー回路を使用した場合に比較すれば、小さなものとなる。従って本発明の電流データ増幅回路は、トランジスタの電気的特性に多少のバラつきが生じることが不可避の場合に有効である。
【００５３】
なお図２（Ｃ）の駆動用素子の３つのトランジスタについては、電流データ入力時と出力時において、電流の向きが反転することがない。そこで図２（Ｃ）の回路は、図１の例と比較して、より高性能な電流データ増幅を期待できる。
【００５４】
図２（Ｄ）は、駆動用素子をｎチャネル型のトランジスタで構成し、電流の向きは図１の場合と同じという一例である。
【００５５】
図２（Ｄ）は駆動用素子を３つのトランジスタで構成している。図２（Ａ）の電流データ増幅回路は、駆動用素子１５以外に、第１スイッチ１２、第２スイッチ１３、第３スイッチ１４、第４スイッチ１８を有する。第１スイッチ１２、第２スイッチ１３、第３スイッチ１４、第４スイッチ１８が、駆動用素子に備えられた複数のトランジスタに、並列接続状態と直列接続状態とをとらせる手段に相当する。
【００５６】
図２（Ｄ）において、２１は電流データ入力線、２２は出力線、２３は高電位電源線、２４は第１制御線、２５、２６は第２制御線である。
【００５７】
第１スイッチ１２、第２スイッチ１３、第３スイッチ１４、第４スイッチ１８は、電流データの入力時と出力時において次のように制御する。電流データの入力時には、第１スイッチ１２と第２スイッチ１３をオフにし、第３スイッチ１４、第４スイッチ１８をオンにする。逆に電流データの出力時には、第１スイッチ１２と第２スイッチ１３をオンにし、第３スイッチ１４、第４スイッチ１８をオフにする。その結果、電流データ入力時には駆動用素子の３つのトランジスタ１５ａ、１５ｂ、１５ｃに直列状態で電流が流れ、電流データ出力時には駆動用素子の３つのトランジスタ１５ａ、１５ｂ、１５ｃに並列状態で電流が流れる。
【００５８】
図２（Ｄ）の駆動用素子の３つのトランジスタが、各々電気的特性が等しい場合には、出力電流は入力電流の９倍の大きさとなる。一般に駆動用素子がｎ個の電気的特性が等しいトランジスタよりなる場合には、出力電流は入力電流のｎ2倍の大きさとなる。
【００５９】
ただし駆動用素子の３つのトランジスタが、各々電気的特性が多少のバラつきをもっていると、出力電流は入力電流の９倍の大きさから前記バラつきに対応して若干ズレを生じる。もっとも、このズレの大きさは図３のカレントミラー回路を使用した場合に比較すれば、小さなものとなる。従って本発明の電流データ増幅回路は、トランジスタの電気的特性に多少のバラつきが生じることが不可避の場合に有効である。
【００６０】
なお図２（Ｄ）の駆動用素子の３つのトランジスタについては、各々ソースとドレインは対称形であることが望ましい。トランジスタ１５ｂは、電流データ入力時と出力時において、電流の向きが反転するためである。もっとも、一般的に本発明の電流データ増幅回路が、ソースとドレインが対称形であることを要求するわけではないのは勿論である。
【００６１】
以上図２（Ａ）〜（Ｄ）では、駆動用素子を２或いは３個のトランジスタで構成する場合で、本発明の電流データ増幅回路の代表的な例を示した。ただし当然ながら、本発明の電流データ増幅回路は、駆動用素子を４個以上のトランジスタで構成してもよい。
【００６２】
また制御線の本数は何本でもよいし、どのスイッチの制御線を共通化してもよい。例えば図２（Ｃ）では、第１スイッチ１２と第４スイッチ１８を第１制御線２４で制御し、第２スイッチ１３と第３スイッチ１４を第２制御線２５で制御している。しかし、第１スイッチ１２と第３スイッチ１４を第１制御線２４で制御し、第２スイッチ１３と第４スイッチ１８を第２制御線２５で制御してもよい。さらに、新たに第３スイッチ１４の制御用に第３制御線を、第４スイッチ１８の制御用に第４制御線を設けて、各スイッチを独立に制御してもよい。反対に、第１スイッチ１２〜第４スイッチ１８を第１制御線２４一本で制御するようにしてもよい。（もっとも、適宜いくつかのスイッチの極性を反転させる等、調節は必要である。）
【００６３】
さらに図１、図２（Ａ）〜（Ｄ）の各要素を、種々組合わせて利用することも可能である。例えば、図２（Ｂ）のように駆動用素子を２個のトランジスタで構成する場合で、図２（Ｄ）のようにｎチャネルトランジスタを用いてもよい。あるいは、駆動用素子のトランジスタを図２（Ｃ）のような接続構成にしつつ、図２（Ａ）のように電流の向きを反転させるようにしてもよい。他の要素の組合わせについても同様である。駆動用素子を４個以上のトランジスタで構成する場合でも、同様である。
【００６４】
本発明の電流データ増幅回路は、別にトランジスタやその他の素子、回路を付加して利用してもよい。
【００６５】
（実施の形態３）
以下では図４のトランジスタの特性曲線を用いて、本発明の電流データ増幅回路の動作と効果について説明する。効果を端的に捉えられるように、図４（Ａ）ではキャリヤ移動度のバラつきが大きい例を挙げ、図４（Ｂ）ではしきい電圧値のバラつきが大きい例を挙げている。
【００６６】
説明を簡単にするため、駆動用素子を構成するトランジスタに個数が、２個の場合を例に説明する。具体的な電流データ増幅回路の構成は、図２（Ｂ）のとおりであるとする。ただし図４では便宜上、正負の向きをｎチャネル型基準で設定してある。（トランジスタがｐチャネル型のときは、正負が入替わる点に注意。）また図４のトランジスタの特性曲線は、簡単にするため理想的なものとしてあり、実際のトランジスタとは若干の差異がある。例えば、図４ではチャネル長変調はゼロとしてある。
【００６７】
トランジスタのソース電位を基準として、ゲート電位をＶg、ドレイン電位をＶd、ソースドレイン間に流れる電流をＩdとする。図４（Ａ）（Ｂ）において、曲線８０３〜８０６等は、ある一定のゲート電位Ｖg下におけるＩd-Ｖd特性曲線である。太実曲線８０１は、駆動用素子を構成する２個のトランジスタの一方について、ゲートとドレインを短絡することによりＶgとＶdとを等しくした条件下での、Ｉd-Ｖd変化を示したものである。すなわち、太実曲線８０１には、該トランジスタ固有の電気的特性（電界効果移動度、しきい電圧値）が反映されている。同様に、太破曲線８０２は、駆動用素子を構成する他の一方のトランジスタについて、ゲートとドレインを短絡することによりＶgとＶdとを等しくした条件下での、Ｉd-Ｖd変化を示したものである。
【００６８】
図４（Ａ）（Ｂ）は、駆動用素子を構成する２個のトランジスタが各々異なった電気的特性をもっている場合に、本発明の構成である「直列並列切替」により、出力電流がどうなるかを、図的に調べたものである。図４（Ａ）は該２個のトランジスタ間において、特に電界効果移動度の違いが大きい場合の例である。よって太実曲線８０１と太破曲線８０２とは曲率の差が大きくなっている。図４（Ｂ）は該２個のトランジスタ間において、特にしきい電圧値の違いが大きい場合の例である。よって太実曲線８０１と太破曲線８０２は起点位置（Ｉd＝０での点）の差が大きくなっている。結論としては、各場合で出力電流は、８０７の三角矢印の長さで示されるとおりとなる。これについて、以下に簡単に説明する。
【００６９】
まず図４（Ａ）の場合を説明する。その中でも最初に、トランジスタ１５ａ、１５ｂの特性曲線として、いずれも等しく、太実曲線８０１が対応する場合を考える。
【００７０】
データ電流書込み時には、図２（Ｂ）の第１スイッチ１２〜第２スイッチ１３がオフとなり、第３スイッチ１４がオンとなる。第３スイッチ１４がオンとなることから、駆動用素子を構成するトランジスタ１５ａでは、ゲートとドレインが短絡される。よってトランジスタ１５ａの動作点は、太実曲線８０１上の点であり、入力データ電流値Ｉinにより決まる一点である。いま、該動作点を実曲線８０３と太実曲線８０１の交点としておく。
【００７１】
一方トランジスタ１５ｂは、データ電流書込み時では非飽和領域動作である。トランジスタ１５ｂのドレイン電圧Ｖdは、トランジスタ１５ｂのゲート電圧Ｖgからトランジスタ１５ａのドレイン電圧Ｖdを差引いたものに等しいので、トランジスタ１５ｂの動作点が実曲線８０５上のデータ電流値Ｉinにより決まる点であるとすれば、横方向の２つの矢印実線の長さは等しい。
【００７２】
電流出力時には、図２（Ｂ）の第１スイッチ１２〜第２スイッチ１３がオンとなり、第３スイッチ１４がオフとなる。第３スイッチ１４がオフとなることから、トランジスタ１５ａ、１５ｂのゲート電位は、データ電流書込み時のままで保持される。その結果データ電流出力時においては、トランジスタ１５ａ、１５ｂは共にゲート電圧Ｖgが、データ電流書込み時におけるトランジスタ１５ａ、１５ｂの各ドレイン電圧Ｖdの和となる。そして電流出力時には、トランジスタ１５ａ、１５ｂは飽和領域で動作する。従ってトランジスタ１５ａ、１５ｂ共に、動作点は実曲線８０５と太実曲線８０１の交点となる。すなわちトランジスタ１５ａ、１５ｂは各々、８０７の三角矢印実線の長さ分の電流を流す。そしてトランジスタ１５ａと１５ｂは並列接続状態であるから、出力電流Ｉoutは８０７の三角矢印実線の長さの２倍分の大きさとなる。
【００７３】
続いて図４（Ａ）の場合で、トランジスタ１５ａの特性曲線として太実曲線８０１が対応し、１５ｂの特性曲線として太破曲線８０２が対応する場合を考える。
【００７４】
データ電流書込み時には、図２（Ｂ）の第１スイッチ１２〜第２スイッチ１３がオフとなり、第３スイッチ１４がオンとなる。第３スイッチ１４がオンとなることから、駆動用素子を構成するトランジスタ１５ａでは、ゲートとドレインが短絡される。よってトランジスタ１５ａの動作点は、太実曲線８０１上の点であり、入力データ電流値Ｉinにより決まる一点である。いま、該動作点を実曲線８０３と太実曲線８０１の交点としておく。
【００７５】
一方トランジスタ１５ｂは、データ電流書込み時では非飽和領域動作である。トランジスタ１５ｂのドレイン電圧Ｖdは、トランジスタ１５ｂのゲート電圧Ｖgからトランジスタ１５ａのドレイン電圧Ｖdを差引いたものに等しいので、トランジスタ１５ｂの動作点が実曲線８０６上の入力データ電流値Ｉinにより決まる点であるとすれば、横方向の２つの矢印二点鎖線の長さは等しい。
【００７６】
電流出力時には、図２（Ｂ）の第１スイッチ１２〜第２スイッチ１３がオンとなり、第３スイッチ１４がオフとなる。第３スイッチ１４がオフとなることから、トランジスタ１５ａ、１５ｂのゲート電位は、データ電流書込み時のままで保持される。その結果データ電流出力時においては、トランジスタ１５ａ、１５ｂは共にゲート電圧Ｖgが、データ電流書込み時におけるトランジスタ１５ａ、１５ｂの各ドレイン電圧Ｖdの和となる。そして電流出力時には、トランジスタ１５ａ、１５ｂは飽和領域で動作する。従ってトランジスタ１５ｂの動作点は二点鎖曲線８０６と太破曲線８０２の交点となり、トランジスタ１５ａの動作点は他方の二点鎖曲線と太実曲線８０１の交点となる。そしてトランジスタ１５ａと１５ｂは並列接続状態であるから結局、出力電流Ｉoutは８０７の三角矢印二点鎖線の長さの２倍分の大きさとなる。
【００７７】
同様に図４（Ａ）の場合で、トランジスタ１５ａ、１５ｂの特性曲線として、共に太破曲線８０２が対応する場合には、出力電流Ｉoutは８０７の三角矢印破線の長さの２倍分の大きさとなる。図４（Ａ）の場合で、トランジスタ１５ａの特性曲線として太破曲線８０２が対応し、１５ｂの特性曲線として太実曲線８０１が対応する場合には、出力電流Ｉoutは８０７の三角矢印一点鎖線の長さの２倍分の大きさとなる。
【００７８】
以上、本発明の実施例である図２（Ｂ）の電流データ増幅回路について、図４（Ａ）の場合での出力電流Ｉoutの大きさを述べた。出力電流Ｉoutは８０７の各矢印の長さに相当する程度のバラつきがある。
【００７９】
このバラつきと比較するため、図３の電流データ増幅回路における出力電流Ｉoutのバラつきについて８０８に示す。図４（Ａ）の８０８は図３のカレントミラーのトランジスタ５１２または５１３〜５１４の電気的特性が、図４（Ａ）の太実曲線８０１または太破曲線８０２とした場合の出力電流Ｉoutである。
【００８０】
図４（Ａ）の８０７と８０８の各矢印の長さを比較すると、８０７の方がバラつきは明らかに小さくなっていることが判る。よって本発明の実施例である図２（Ｂ）の電流データ増幅回路は、図３の電流データ増幅回路よりも出力電流Ｉoutのバラつきは小さい。
【００８１】
次に図４（Ｂ）の場合を説明する。図４（Ｂ）も図４（Ａ）の場合と全く同様に扱うことができる。本発明の実施例である図２（Ｂ）の電流データ増幅回路における、トランジスタ１５ａ、１５ｂの特性曲線として、共に太実曲線８０１が対応する場合には、出力電流Ｉoutは８０７の三角矢印実線の長さの２倍分の大きさとなる。トランジスタ１５ａの特性曲線として太実曲線８０１が対応し、１５ｂの特性曲線として太破曲線８０２が対応する場合には、出力電流Ｉoutは８０７の三角矢印二点鎖線の長さの２倍分の大きさとなる。トランジスタ１５ａ、１５ｂの特性曲線として、共に太破曲線８０２が対応する場合には、出力電流Ｉoutは８０７の三角矢印破線の長さの２倍分の大きさとなる。トランジスタ１５ａの特性曲線として太破曲線８０２が対応し、１５ｂの特性曲線として太実曲線８０１が対応する場合には、出力電流Ｉoutは８０７の三角矢印一点鎖線の長さの２倍分の大きさとなる。
【００８２】
よって図４（Ｂ）の場合、本発明の実施例である図２（Ｂ）の電流データ増幅回路の出力電流Ｉoutの大きさは、８０７の各矢印の長さに相当する程度のバラつきがある。
【００８３】
他方図３の電流データ増幅回路における出力電流Ｉoutのバラつきについては、８０８の各矢印の長さで示される。図４（Ｂ）の８０８は図３のカレントミラーのトランジスタ５１２または５１３〜５１４の電気的特性が、図４（Ｂ）の太実曲線８０１または太破曲線８０２とした場合の出力電流Ｉoutである。
【００８４】
図４（Ｂ）の８０７と８０８の各矢印の長さを比較すると、やはり８０７の方がバラつきは小さくなっていることが判る。よって本発明の実施例である図２（Ｂ）の電流データ増幅回路は、図３の電流データ増幅回路よりも出力電流Ｉoutのバラつきは小さい。
【００８５】
この実施の形態３では、駆動用素子を構成するトランジスタの個数ｎが２の場合を例に、本発明の効果を説明した。同様の事情は、駆動用素子を構成するトランジスタの個数ｎが３以上の場合においてもが成立する。ただし駆動用素子を構成するトランジスタの個数ｎが大きくなるほど、ＴＦＴ特性バラつきが及ばす影響の低減効果は弱くなる傾向がある。もっとも、ｎが大きくなるほど電流の増幅比率は大きくすることができるので、用途によりｎの最適値は異なることになる。
【００８６】
また、実施の形態３では、トランジスタ特性を理想的なものとみなしているほか、寄生抵抗や直列に接続したトランジスタのオン抵抗等も無視しているが、実際には多少これらの影響が現れる。しかし勿論、本発明の電流データ増幅回路が、出力電流バラつき抑制に有効であることに変わりはない。
【００８７】
（実施の形態４）
実施の形態４では、本発明の電流データ増幅回路を利用した電子機器等を、いくつか例示する。
【００８８】
本発明の電流データ増幅回路を搭載した電子機器として、モニター、ビデオカメラ、ディジタルカメラ、ゴーグル型ディスプレイ（ヘッドマウントディスプレイ）、ナビゲーションシステム、音響再生装置（オーディオコンポ、カーオーディオ等）、ノート型パーソナルコンピュータ、ゲーム機器、携帯情報端末（モバイルコンピュータ、携帯電話、携帯型ゲーム機または電子書籍等）、記録媒体を備えた画像再生装置（具体的にはDigital Versatile Disc(DVD)等の記録媒体を再生し、その画像を表示しうるディスプレイを備えた装置）などが挙げられる。それら電子機器の具体例を図５に示す。
【００８９】
図５（Ａ）はモニターである。この例は筐体２００１、支持台２００２、表示部２００３、スピーカー部２００４、ビデオ入力端子２００５等を含んでいる。本発明の電流データ増幅回路は表示部２００３やスピーカー部２００４を制御するＩＣ（集積回路）、ビデオ信号を処理するＩＣ、あるいはシステム回路等に用いることができる。特に本発明の電流データ増幅回路をポリシリコンＴＦＴで作成すれば、表示部２００３の基板上に直に形成して用いることもできる。なおモニターには、パソコン用、ＴＶ放送受信用、広告表示用などのすべての情報表示装置が含まれる。
【００９０】
図５（Ｂ）はディジタルスチルカメラである。この例は本体２１０１、表示部２１０２、受像部２１０３、操作キー２１０４、外部接続ポート２１０５、シャッター２１０６等を含んでいる。本発明の電流データ増幅回路は表示部２１０２や受像部２１０３を制御するＩＣ（集積回路）、ビデオ信号を処理するＩＣ、あるいはシステム回路等に用いることができる。特に本発明の電流データ増幅回路をポリシリコンＴＦＴで作成すれば、表示部２００３の基板上に直に形成して用いることもできる。
【００９１】
図５（Ｃ）はノート型パーソナルコンピュータである。この例は本体２２０１、筐体２２０２、表示部２２０３、キーボード２２０４、外部接続ポート２２０５、ポインティングマウス２２０６等を含んでいる。本発明の電流データ増幅回路は表示部２２０３を制御するＩＣ（集積回路）、ビデオ信号を処理するＩＣ、あるいはシステム回路等に用いることができる。特に本発明の電流データ増幅回路をポリシリコンＴＦＴで作成すれば、表示部２００３の基板上に直に形成して用いることもできる。
【００９２】
図５（Ｄ）はモバイルコンピュータである。この例は本体２３０１、表示部２３０２、スイッチ２３０３、操作キー２３０４、赤外線ポート２３０５等を含んでいる。本発明の電流データ増幅回路は表示部２３０２を制御するＩＣ（集積回路）、ビデオ信号を処理するＩＣ、あるいはシステム回路等に用いることができる。特に本発明の電流データ増幅回路をポリシリコンＴＦＴで作成すれば、表示部２００３の基板上に直に形成して用いることもできる。
【００９３】
図５（Ｅ）は記録媒体を備えた携帯型の画像再生装置（具体的にはＤＶＤ再生装置）である。この例は本体２４０１、筐体２４０２、表示部Ａ２４０３、表示部Ｂ２４０４、記録媒体（ＤＶＤ等）読込み部２４０５、操作キー２４０６、スピーカー部２４０７等を含んでいる。本発明の電流データ増幅回路は、表示部Ａ２４０３、表示部Ｂ２４０４を制御するＩＣ（集積回路）、ビデオ信号を処理するＩＣ、あるいはシステム回路等に用いることができる。特に本発明の電流データ増幅回路をポリシリコンＴＦＴで作成すれば、表示部２００３の基板上に直に形成して用いることもできる。なお、記録媒体を備えた画像再生装置には家庭用ゲーム機器なども含まれる。
【００９４】
図５（Ｆ）はゴーグル型ディスプレイ（ヘッドマウントディスプレイ）である。この例は本体２５０１、表示部２５０２、アーム部２５０３等を含んでいる。本発明の電流データ増幅回路は表示部２５０２を制御するＩＣ（集積回路）、ビデオ信号を処理するＩＣ、あるいはシステム回路等に用いることができる。特に本発明の電流データ増幅回路をポリシリコンＴＦＴで作成すれば、表示部２００３の基板上に直に形成して用いることもできる。
【００９５】
図５（Ｇ）はビデオカメラである。この例は本体２６０１、表示部２６０２、筐体２６０３、外部接続ポート２６０４、リモコン受信部２６０５、受像部２６０６、バッテリー２６０７、音声入力部２６０８、操作キー２６０９等を含んでいる。本発明の電流データ増幅回路は表示部２６０２を制御するＩＣ（集積回路）、ビデオ信号を処理するＩＣ、あるいはシステム回路等に用いることができる。特に本発明の電流データ増幅回路をポリシリコンＴＦＴで作成すれば、表示部２００３の基板上に直に形成して用いることもできる。
【００９６】
図５（Ｈ）は携帯電話である。この例は本体２７０１、筐体２７０２、表示部２７０３、音声入力部２７０４、音声出力部２７０５、操作キー２７０６、外部接続ポート２７０７、アンテナ２７０８等を含んでいる。本発明の電流データ増幅回路は表示部２７０３を制御するＩＣ（集積回路）、ビデオ信号を処理するＩＣ、あるいはシステム回路等に用いることができる。特に本発明の電流データ増幅回路をポリシリコンＴＦＴで作成すれば、表示部２００３の基板上に直に形成して用いることもできる。
【００９７】
本発明の適用範囲は極めて広く、上記の例に限らず、あらゆる分野の電子機器等に使用することが可能である。
【００９８】
【発明の効果】
本発明は電流データ増幅回路において、駆動用素子を複数のトランジスタにより構成する。その上で、データ電流を読込むときには該複数のトランジスタを直列接続状態にし、電流を出力するときには該複数のトランジスタを並列接続状態にする。このように、駆動用素子を構成する複数のトランジスタの接続状態を、直列または並列と適宜切替えることを特徴とする。その結果、次のような効果が生じる。
【００９９】
まず、同一電流データ増幅回路内の駆動用素子を構成する複数のトランジスタ間にさえバラつきがなければ、出力電流Ｉoutがバラついてしまうという、重大な欠陥は回避することができる。すなわち、相異なる電流データ増幅回路に設置されるトランジスタの電気的特性は、同サイズのトランジスタであっても、基板全体にわたって観察すると、かなりのバラつきをもつことがある。しかし基板上の相異なる電流データ増幅回路に、このバラつきが出力電流Ｉoutとして反映されてしまうことは防止することができる。ただし、図３のようなカレントミラーを用いた場合においても、同一電流データ増幅回路内のカレントミラーのトランジスタさえバラつきがなければ、基板全体で出力電流Ｉoutがバラつくのを防止することができる。この点で本発明は、図３のようなカレントミラーを用いた電流データ増幅回路の場合と同様の効果を有する。
【０１００】
しかし、図３のようなカレントミラーを用いた場合、同一電流データ増幅回路内のカレントミラーのトランジスタ間にバラつきが存在してしまうと、結局出力電流Ｉoutが異なる電流データ増幅回路間でバラついてしまうのを防止することができなくなる。その点、本発明の場合では、同一電流データ増幅回路内の駆動用素子を構成する複数のトランジスタ間にバラつきが存在しても、その影響は小さく抑制されるため、実用上問題となるほど電流データ増幅回路間で出力電流がバラついてしまうことは防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の電流データ増幅回路の例を示す図。
【図２】 本発明の電流データ増幅回路の例を示す図。
【図３】 電流データ増幅回路の例を示す図。
【図４】 駆動用素子を構成するトランジスタの特性を示す図。
【図５】 本発明の電流データ増幅回路を利用した電子機器の例を示す図。
Claims (14)
- 第１乃至第４のスイッチ部と、第１乃至第３のトランジスタと、電源線と、電流データ入力線と、出力線と、容量と、を有し、
前記第１乃至第３のトランジスタのゲートは互いに電気的に接続され、
前記第１乃至第３のトランジスタのゲートは前記容量の一方の端子に電気的に接続され、
前記容量の他方の端子には一定の電位が供給され、
前記第１のスイッチ部は、前記第１乃至第３のトランジスタのそれぞれのソース又はドレインの一方と前記出力線との導通を制御し、
前記第２のスイッチ部は、前記第１乃至第３のトランジスタのそれぞれのソース又はドレインの他方と前記電源線との導通を制御し、
前記第３のスイッチ部は、前記第３のトランジスタのソース又はドレインの一方と前記電流データ入力線との導通を制御し、
前記第４のスイッチ部は、前記第１のトランジスタのソース又はドレインの他方と前記電源線との導通を制御し、
前記第１のスイッチ部及び前記第２のスイッチ部がオフし、前記第３のスイッチ部及び前記第４のスイッチ部がオンのときに前記第１のトランジスタから、前記第２のトランジスタをとおり、前記第３のトランジスタへ直列状態で電流が流れ、
前記第１のスイッチ部及び前記第２のスイッチ部がオンし、前記第３のスイッチ部及び前記第４のスイッチ部がオフのときに前記第１乃至第３のトランジスタに並列状態で電流が流れることを特徴とする電子回路。 - 請求項１において、
前記容量は、前記第１乃至第３のトランジスタのゲートとソース間の書き込み時電圧を保持する機能を有することを特徴とする電子回路。 - 請求項１又は２において、
前記第１のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第２のトランジスタのソース又はドレインの他方に電気的に接続され、
前記第２のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第３のトランジスタのソース又はドレインの他方に電気的に接続されていることを特徴とする電子回路。 - 請求項１乃至３のいずれか一において、
第５のスイッチ部を有し、
前記第５のスイッチ部は、前記第１乃至第３のトランジスタのゲートと前記電流データ入力線との導通を制御することを特徴とする電子回路。 - 請求項１乃至４のいずれか一において、
前記第１乃至第３のトランジスタは、ｐチャネル型又はｎチャネル型のトランジスタであることを特徴とする電子回路。 - 請求項１乃至５のいずれか一において、
前記第１乃至第３のトランジスタは、ポリシリコンを用いて形成されたトランジスタ又はバルクシリコンを用いて形成されたトランジスタであることを特徴とする電子回路。 - 請求項１乃至６のいずれか一において、
前記第１及び第２のスイッチ部は、複数のトランジスタをそれぞれ有することを特徴とする電子回路。 - 請求項１乃至７のいずれか一において、
前記第１乃至第４のスイッチ部のオンとオフは、共通の制御線又は複数の制御線によって制御されることを特徴とする電子回路。 - 第１乃至第３のスイッチ部と、第１及び第２のトランジスタと、電源線と、電流データ入力線と、出力線と、容量と、を有し、
前記第１及び第２のトランジスタのゲートは互いに電気的に接続され、
前記第１及び第２のトランジスタのゲートは、前記容量の一方の端子に電気的に接続され、
前記容量の他方の端子には一定の電位が供給され、
前記第１のスイッチ部は、前記出力線と、前記第１及び第２のトランジスタのそれぞれのソース又はドレインの一方との導通を制御し、
前記第２のスイッチ部は、前記第２のトランジスタのソース又はドレインの他方と前記電源線との導通を制御し、
前記第３のスイッチ部は、前記第２のトランジスタのソース又はドレインの他方と前記電流データ入力線との導通を制御し、
前記第１のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第２のトランジスタのソース又はドレインの一方に電気的に接続され、
前記第１のトランジスタのソース又はドレインの他方は、前記電源線に電気的に接続され、
前記第１のスイッチ部及び前記第２のスイッチ部がオフし、前記第３のスイッチ部がオンのときに前記第１及び第２のトランジスタに直列状態で電流が流れ、
前記第１のスイッチ部及び前記第２のスイッチ部がオンし、前記第３のスイッチ部がオフのときに前記第１及び第２のトランジスタに並列状態で電流が流れることを特徴とする電子回路。 - 請求項９において、
前記容量は、前記第１及び第２のトランジスタのゲートとソース間の書き込み時電圧を保持する機能を有することを特徴とする電子回路。 - 請求項９又は１０において、
前記第１及び第２のトランジスタは、ｐチャネル型又はｎチャネル型のトランジスタであることを特徴とする電子回路。 - 請求項９乃至１１のいずれか一において、
前記第１及び第２のトランジスタは、ポリシリコンを用いて形成されたトランジスタ又はバルクシリコンを用いて形成されたトランジスタであることを特徴とする電子回路。 - 請求項９乃至１２のいずれか一において、
前記第１乃至第３のスイッチ部のオンとオフは、共通の制御線又は複数の制御線によって制御されることを特徴とする電子回路。 - 請求項１乃至１３のいずれか一に記載の電子回路を有することを特徴とする電子機器。
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