JP4434035B2 - レベルシフト回路、それを用いた電気光学装置、および、電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、論理信号を異なる振幅の論理信号に変換するレベルシフト回路に関し、例えば、電気光学装置および電子機器に用いられる。

近年、液晶や有機ＥＬ（エレクトロ・ルミネッセンス）などの電気光学物質の電気光学的な変化により表示を行う電気光学装置が、陰極線管（ＣＲＴ）に代わるディスプレイデバイスとして、各種情報処理機器やテレビジョンなどに広く用いられつつある。

このような電気光学装置を駆動方式等により分類すると、トランジスタやダイオードなどの非線形素子により画素を駆動するアクティブ・マトリクス型と、非線形素子を用いないで画素を駆動するパッシブ・マトリクス型とに大別することができる。このうち、アクティブ・マトリクス型の電気光学装置の方が、各画素を独立して駆動できるので、表示品位の高い表示が可能であるとされている。

ここで、アクティブ・マトリクス型の電気光学装置は、次のような構成となっている。アクティブ・マトリクス型の電気光学装置においては、行方向に延在する走査線と、列方向に延在するデータ線との交差に対応して画素電極が形成される。また、当該交差部分にあって画素電極とデータ線との間に、走査線に供給される走査信号に従ってオンオフする薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴという。）などの非線形素子が介挿される一方、画素電極には対向電極が電気光学物質を介して対向する構成となっている。

さて、電気光学物質や非線形素子を駆動するためには、比較的高い電圧が要求される。一方、電気光学装置に駆動の基準となるクロック信号や制御信号などを供給する外部制御回路は、通常ＣＭＯＳ回路で構成されるため、その論理入力信号の振幅は３〜５Ｖ程度である。したがって、電気光学装置には、走査線およびデータ線を駆動する駆動回路の出力部分や、クロック信号等の入力部分に、低振幅の論理入力信号を高振幅の論理出力信号に変換する振幅変換回路（以下、単に「レベルシフト回路」という。）が備えられる構成が一般的である。

ここで、レベルシフト回路の構成として、一端に信号を入力する第１および第２の容量素子と、これら容量素子の他端の電圧をオフセットするオフセット回路と、これら容量素子の他端に接続された第１および第２のスイッチング素子とを備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照。）この構成によれば、簡易な構成で高速動作が可能となる。
特開２００３−１１０４１９号公報

このような構成のレベルシフト回路は、容量素子に欠陥が生ずると、正常に動作することができなくなる。レベルシフト回路の中でも占有面積が大きい容量素子は製造過程で欠陥が生じやすい。電気光学装置は通常多くのレベルシフト回路で構成されているが、このうちの１個でも動作しない場合、電気光学装置は不良となってしまう。また容量素子の占有面積は感度に影響するため、小面積化には限度がある。

本発明は、容量素子に欠陥が生じた場合にも動作可能で、入力感度の変動が小さいレベルシフト回路を提供することを目的とする。また、このレベルシフトを用いた電気光学装置、および電子機器を提供することを目的とする。

本発明のレベルシフト回路は、論理入力信号が入力される入力端子と、複数の容量素子と、前記容量素子のうち少なくとも１つを選択する選択手段と、入力の一端が、前記選択手段により選択された容量素子を介して前記入力端子と接続される論理反転回路と、前記論理反転回路と当該論理反転回路が出力する論理振幅に対応する電源とを接続し、前記論理反転回路が入力に対して有する論理反転レベルを設定する論理反転レベル設定手段と、
を備えている。

本発明によれば、レベルシフト回路は複数の容量素子を備え、選択手段は入力端子と論理反転回路とを接続する容量素子を選択する。したがって、製造工程において、容量素子に欠陥が生じた場合に、欠陥が生じない容量素子を選択することによりレベルシフト回路としての変換動作を行わせることができる。
また、本発明のレベルシフト回路では、論理反転回路とこの論理反転回路が出力する論理振幅に対応する電源とを接続する論理反転レベル設定手段により、論理反転レベルを変化させることができる。ここで、論理反転レベルとは、論理反転回路が出力信号の論理レベルを反転させるための入力信号に対する論理しきい値電圧である。論理反転回路は、入力信号の電圧が論理反転回路が有する論理反転レベルより低いときは、入力信号の論理レベルをＬレベルであるとして出力信号をＨレベルに駆動する。この一方で、入力信号の電圧が論理反転回路が有する論理反転レベルより高いときは、入力信号の論理レベルをＨレベルであるとして出力信号をＬレベルに駆動する。
ここで、レベルシフト回路の入力感度は、論理反転レベル設定手段が設定する論理反転レベルに基づいて定められる。したがって、論理レベル設定手段の設定により、容量素子の選択によって変動した入力感度を、論理反転レベル設定手段が補完することが可能となる。よって、一部の容量素子に欠陥が生じた場合に、欠陥のない容量素子のみを選択しても、入力感度の変動を抑えることができる。結果として、容量素子の一部に欠陥が生じても、レベルシフト回路の入力感度を定められた仕様の範囲内に調整することができ、製造歩留まりを向上させることができる。

また、本発明の別の形態のレベルシフト回路は、論理入力信号が入力される入力端子と、複数の容量素子と、前記複数の容量素子のうち少なくとも１つを選択する選択手段と、前記選択手段により選択された容量素子を介して前記入力端子と接続されるノードと、前記ノードに接続された入力に対して、第１の論理反転レベルを有する第１の論理反転回路、および、前記ノードに接続された入力に対して第２の論理反転レベルを有する第２の論理反転回路を含み、前記第１の論理反転回路と前記第２の論理反転回路の出力極性が一致することで第２の論理振幅を有する論理出力信号を反転する論理出力回路と、前記ノードに入力の一端と出力が接続され、前記ノードに接続された入力に対して前記第１の論理反転レベルよりも低く且つ前記第２の論理反転レベルよりも高い第３の論理反転レベルを有する第３の論理反転回路と、前記第１の論理反転回路および前記第２の論理反転回路のうちの少なくとも一つと前記第２の論理振幅に対応する電源とを接続し、前記少なくとも一つの論理反転回路が有する論理反転レベルを設定する論理反転レベル設定手段と、を備える。

このレベルシフト回路では、選択された容量素子の一端に論理入力信号が入力され、他端に第１および第２の論理反転回路の入力が接続され、さらに、この他端には第３の論理反転回路の入力および出力が接続されている。論理出力回路は、この第１と第２の論理反転回路の出力極性が一致することで論理出力信号を反転する。ここで、第１の論理反転回路での第１の論理反転レベルは、第３の論理反転レベルよりも高く、第２の論理反転回路での第２の論理反転レベルは、より低く設定されているので、容量素子の一端に論理入力信号が入力されて、他端の電圧が第１の論理反転レベルを超えると第１と第２の論理反転回路の出力極性が一致して、論理出力信号が反転する。次に、他端の電圧が第２の論理反転レベルを下回ると第１と第２の論理反転回路の出力極性が一致して、論理出力信号がさらに反転する。このようにして、入力信号と異なる振幅を有する論理出力信号を出力する。
この発明によれば、前記第１の論理反転回路および前記第２の論理反転回路のうちの少なくとも一つと前記第２の論理振幅に対応する電源とを接続する論理反転レベル設定手段が、接続の抵抗値を変えることにより、第１の論理反転レベルおよび／または第２の論理反転レベルを変化させることができる。したがって、レベルシフト回路の感度を変化させることができる。また、レベルシフト回路は複数の容量素子を備え、選択手段は入力端子と論理反転回路とを接続する容量素子を選択する。したがって、製造工程において容量素子に欠陥が生じた場合に、欠陥が生じない容量素子を選択することによりレベルシフト回路としての動作を行わせることができる。
ここで、論理レベル設定手段は、容量素子の選択によって変動した入力感度を補完することができるので一部の容量素子に欠陥が生じた場合に、欠陥のない容量素子のみを選択しても、入力感度の変動を抑えることができる。結果として、一部の容量素子に欠陥が生じたレベルシフト回路であっても、欠陥のない容量素子のみを選択して、入力感度を定められた仕様の範囲内に調整することができ、製造歩留まりを向上させることができる。

また、本発明の別の形態のレベルシフト回路は、論理入力信号が入力する入力端子と、第１の複数の容量素子と、前記第１の複数の容量素子のうち少なくとも１つを選択する第１の選択手段と、第２の複数の容量素子と、前記第２の複数の容量素子のうち少なくとも１つを選択する第２の選択手段と、前記第１の選択手段が選択した容量素子を介して入力端子と接続される第１のノードと、前記第２の選択手段が選択した容量素子を介して入力端子と接続される第２のノードと、前記第１のノードに接続された入力に対して、第１の論理反転レベルを有する第１の論理反転回路、および、前記第２のノードに接続された入力に対して第２の論理反転レベルを有する第２の論理反転回路を含み、前記第１の論理反転回路と前記第２の論理反転回路の出力極性が一致することで第２の論理振幅を有する論理出力信号を反転する論理出力回路と、前記第１のノードに入力の一端と出力が接続され、前記第１のノードに接続された入力に対して、第１の論理反転レベルよりも低い第３の論理反転レベルを有する第３の論理反転回路と、前記第２のノードに入力の一端と出力が接続され、前記第２のノードに接続された入力に対して、第２の論理反転レベルよりも高い第４の論理反転レベルを有する第４の論理反転回路と、前記第１の論理反転回路、前記第２の論理反転回路、前記第３の論理反転回路、前記第４の論理反転回路のうちの少なくとも一つと前記第２の論理振幅に対応する電源とを接続し、前記論理反転回路が有する論理反転レベルを設定する論理反転レベル設定手段と、を備える。

この発明によれば、レベルシフト回路の感度は、第１の論理反転レベルと第３の論理反転レベルとの差、および、第２の論理反転レベルと第４の論理反転レベルとの差により決定されるので感度を独立に設定することができる。ここで、第１から第４の論理反転回路のうちの少なくとも一つと、第２の論理振幅に対応する電源とを接続する論理反転レベル設定手段により、論理反転レベルを設定することができる。また、第１の複数の容量素子と、前記第１の複数の容量素子のうち少なくとも１つを選択する第１の選択手段と、第２の複数の容量素子と、前記第２の複数の容量素子のうち少なくとも１つを選択する第２の選択手段とを有するので、製造工程において、第１または第２の一部の容量素子に欠陥が生じた場合でも、欠陥が生じない容量素子を選択することによりレベルシフト回路としての動作を行わせることができる。
ここで、論理レベル設定手段が、容量素子の選択によって変動した入力感度を補完できるので、一部の容量素子に欠陥が生じた場合に、欠陥のない容量素子のみを選択しても、入力感度の変動を抑えることができる。結果として、一部の容量素子に欠陥が生じたレベルシフト回路であっても、入力感度を定められた仕様の範囲内に調整することができ、製造歩留まりを向上させることができる。

また、本発明の別の形態のレベルシフト回路は、前記選択手段の選択ならびに論理反転レベル設定手段の設定を制御する制御手段を備え、前記制御手段は、前記選択手段の選択による入力感度の変動を補完するように前記論理反転レベル設定手段を制御する。

また、本発明の別の形態のレベルシフト回路は、論理レベル設定手段が、抵抗値を有する複数の回路素子と、この複数の回路素子のうち有効となる回路素子を選択する回路素子選択手段とを備える。

ここで、前記レベルシフト回路は、前記論理反転レベル設定手段が、抵抗値を有する複数の回路素子と、当該複数の回路素子のうち有効となる回路素子を選択する回路素子選択手段とを備えることが好ましい。

また、前記レベルシフト回路は、前記回路素子が、トランジスタであることが好ましい。

これらの発明によれば、複数の容量素子があるので欠陥が生じていない容量素子を選択手段で選択ができ、選択によって変化した入力感度を、回路素子の選択を行うことにより容易に補完することができる。したがって、製造工程中で容量素子に欠陥が生じた場合にも後の工程または製品化後も補完により利用することができる。したがって製品の歩留まりを向上することができる。

また、例えば、液晶表示装置といった電気光学装置に、前記レベルシフト回路を備えることにより、表示のばらつきが少ない、電気光学装置を提供することができる。

また、電子機器に、前記電気光学装置を備えることにより、ばらつきが少ない、電子機器を提供することができる。

＜１．第１実施形態＞
まず、本発明の第１実施形態であるレベルシフト回路１００の構成について図を参照して説明する。
＜１−１：構成＞

図１は、レベルシフト回路１００の構成を示す回路図である。
この図において、入力端ＩＮは、変換前における第１の論理振幅としての低振幅の論理入力信号を入力するものであり、出力端ＯＵＴは、変換後における第２の論理振幅としての高振幅の論理出力信号を出力するものである。ここで、高振幅の論理出力信号の振幅に対応する電源として、負側（基準）の電源の電位をＶ_ＳＳと、正側の電源の電位をＶ_ＤＤと、それぞれ表記することにする。したがって、この電源から供給される電圧の下で動作するレベルシフト回路１００から出力される高振幅の論理出力信号は、Ｌレベルに相当する低位側（基準）電位が略Ｖ_ＳＳとなり、Ｈレベルに相当する高位側電位が略Ｖ_ＤＤとなる。また、論理反転回路の例として、Ｐチャネル型トランジスタおよびＮチャネル型トランジスタによる相補型トランジスタ回路を有するインバータ回路を図示して説明し、Ｐチャネル型トランジスタおよびＮチャネル型トランジスタとして、Ｐチャネル型ＴＦＴおよびＮチャネル型ＴＦＴの例で説明する。

図１において、レベルシフト回路１００は、入力信号の交流成分のみを通過させる複数の容量素子と複数の容量素子のうち少なくとも一つを選択する選択手段とで構成されたブロック（以下「コンデンサブロック」という。）１１０、このコンデンサブロック１１０の他端にバイアス電圧Ｖ_Ｂを供給するバイアス回路である第３の論理反転回路としての論理反転回路１２０、および、論理出力回路１３０を備えている。
コンデンサブロック１１０は、コンデンサ１１２、コンデンサ１１４、コンデンサ１１６、と選択手段１１２Ｓ、選択手段１１４Ｓ、選択手段１１６Ｓを備える。選択手段１１２Ｓ、選択手段１１４Ｓ、選択手段１１６Ｓは、例えば、アナログスイッチといったスイッチである。図の例では、選択手段１１２Ｓは、コンデンサ１１２に欠陥がある場合に欠陥のあるコンデンサを選択しないようにＯＦＦとなる。
なお、選択手段１１２Ｓ、選択手段１１４Ｓ、選択手段１１６Ｓとして、アナログスイッチの代わりに、製造工程にてレーザカット可能な配線パターンとすることもできる。
選択手段１１４Ｓ並びに選択手段１１６Ｓも選択手段１１２Ｓと同様の構成を有する。選択手段１１２Ｓ、選択手段１１４Ｓ、選択手段１１６Ｓは入力端ＩＮとノードＮ１１０とを接続するコンデンサを選択する。

論理出力回路１３０は、入力に対して第１の論理反転レベルを有する第１の論理反転回路としての論理反転回路１４０と、論理反転レベル設定手段１４４、１４６、１５４、１５６と、入力に対して第２の論理反転レベルを有する第２の論理反転回路としての論理反転回路１５０と、論理出力部１３５とを含んでいる。
論理反転回路１４０は、バイアス電圧Ｖ_Ｂより高く設定された第１の論理反転レベルＶ_Ｈを基準としてコンデンサブロック１１０の他端の電圧を判定し、この他端の電圧の論理レベルを反転した出力信号を出力する。
論理反転回路１５０は、バイアス電圧Ｖ_Ｂより低く設定された第２の論理反転レベルＶ_Ｌを基準としてコンデンサブロック１１０の他端の電圧を判定し、この他端の電圧の論理レベルを反転した出力信号を出力する。

論理反転レベル設定手段１４４、１４６、１５４、１５６は、論理反転回路１４０、１５０と、電源とを接続する。具体的には、論理反転レベル設定手段１４４は、論理反転回路１４０と正側の電源とを接続し、論理反転レベル設定手段１４６は、論理反転回路１４０と負側の電源とを接続している。また、論理反転レベル設定手段１５４は、論理反転回路１５０と正側の電源とを接続し、論理反転レベル設定手段１５６は、論理反転回路１５０と負側の電源とを接続している。各論理反転レベル設定手段１４４、１４６、１５４、１５６は、接続の抵抗を変化する可変抵抗手段であり、この接続の抵抗を変化させることにより、第１の論理反転レベルＶ_Ｈおよび第２の論理反転レベルＶ_Ｌを設定する。
論理出力部１３５は、論理反転回路１４０と論理反転回路１５０の出力極性が一致することで第２の論理振幅を有する論理出力信号を反転する。この論理出力部１３５は、ナンド回路１６０、ノア回路１７０、論理反転回路１８０、および論理反転回路１９０を備えている。
論理反転回路１２０は、入力に対して、第１の論理反転レベルＶ_Ｈより低く且つ第２の論理反転レベルＶ_Ｌより高い第３の論理反転レベルを有する。論理反転回路１２０の入力と出力とは、ノードＮ１１０に共通に接続されているため、論理反転回路１２０の出力の電圧は第３の論理反転レベルとなり、この第３の論理反転レベルがバイアス電圧Ｖ_Ｂとなる。
レベルシフト回路１００の各要素は、同一基板上に、同一の半導体製造プロセスにより形成されている。また、上述の各回路を構成するスイッチング素子としてのＴＦＴが近接して配置されるよう形成される。

ここで、レベルシフト回路１００の入力端ＩＮは、コンデンサブロック１１０の一端に接続されており、コンデンサブロック１１０には、この一端にて入力端ＩＮからの論理入力信号が入力される。一方、コンデンサブロック１１０の他端には、論理反転回路１２０の入力および出力が接続され、さらに、論理反転回路１４０および論理反転回路１５０の入力も接続されている。論理反転回路１４０の出力は、ナンド回路１６０の入力に接続され、論理反転回路１５０の出力は、ノア回路１７０の入力に接続されている。
ナンド回路１６０の出力は、レベルシフト回路１００の出力端ＯＵＴとなるとともに、論理反転回路１８０に接続され、論理反転回路１８０の出力は、ノア回路１７０の入力に接続されている。また、ノア回路１７０の出力は、論理反転回路１９０の入力に接続され、論理反転回路１９０の出力はナンド回路１６０の入力に接続されている。
論理出力部１３５は、ナンド回路１６０、ノア回路１７０、論理反転回路１８０、および、論理反転回路１９０により、論理反転回路１４０の判定結果および論理反転回路１５０の判定結果を保持する保持回路となっている。この保持回路は、論理反転回路１４０のＬレベル信号によりセットされ、論理反転回路１５０のＨレベル信号によりリセットされるＲＳフリップフロップである。

なお、本実施形態の論理反転回路はすべて電源に接続されているが、図１の回路図では、論理反転レベル設定手段１４４、１４６、１５４、１５６を介して接続される論理反転回路１４０および論理反転回路１５０についてのみ、電源を図示している。

図２は、レベルシフト回路１００の論理反転回路１４０および論理反転レベル設定手段１４４、１４６の構造を示す回路図である。なお、他の論理反転回路である論理反転回路１５０も同様の構成であり、説明および図示を省略する。
論理反転回路１４０は、相補型トランジスタ回路からなるインバータ回路であり、Ｐチャネル型ＴＦＴ１４１およびＮチャネル型ＴＦＴ１４２を有する。
論理反転回路１４０の入力は、Ｐチャネル型ＴＦＴ１４１およびＮチャネル型ＴＦＴ１４２のゲートに共通に接続される。Ｐチャネル型ＴＦＴ１４１およびＮチャネル型ＴＦＴ１４２のドレイン同士も接続され、論理反転回路１４０の出力となる。
論理反転回路１４０の正側の電源端であるＰチャネル型ＴＦＴ１４１のソースは、論理反転レベル設定手段１４４を介してＶ_ＤＤレベルである正側の電源に接続されている。また、論理反転回路１４０の負側の電源端であるＮチャネル型ＴＦＴ１４２のソースは、論理反転レベル設定手段１４６を介してＶ_ＳＳレベルである負側の電源に接続されている。

論理反転レベル設定手段１４４は、抵抗値を有する複数の回路素子としての抵抗１４４Ｒ１と抵抗１４４Ｒ２と、抵抗１４４Ｒ１と抵抗１４４Ｒ２のうち、有効となる抵抗を選択する回路素子選択手段としてのスイッチ１４４Ｓ１、スイッチ１４４Ｓ２とを備えている。抵抗１４４Ｒ１、１４４Ｒ２は、それぞれ、スイッチ１４４Ｓ１、１４４Ｓ２と並列に接続され、並列に接続された抵抗とスイッチの組が直列に接続された回路を構成している。論理反転レベル設定手段１４４は、論理反転回路１４０とＶ_ＤＤレベルである正側の電源を接続し、スイッチ１４４Ｓ１、１４４Ｓ２の状態により接続の抵抗を可変にしている。例えば、スイッチ１４４Ｓ１が開きスイッチ１４４Ｓ２が閉じると、それぞれに並列に接続された抵抗１４４Ｒ１は有効となり、抵抗１４４Ｒ２は無効となる。よって、論理反転レベル設定手段１４４の全体としての接続の抵抗は抵抗１４４Ｒ１の抵抗値となる。
論理反転レベル設定手段１４６も、論理反転レベル設定手段１４４と同様に構成される。

ここで、論理反転回路１４０が有する第１の論理反転レベルＶ_Ｈは、論理反転回路１４０を構成するＰチャネル型ＴＦＴ１４１およびＮチャネル型ＴＦＴ１４２の特性、ならびに論理反転レベル設定手段１４４、１４６の接続の抵抗により設定される。電圧の設定について、以下に説明する。

図３は、レベルシフト回路１００の論理反転回路１４０、および論理反転レベル設定手段１４４、１４６による接続抵抗の構成を示す回路図である。図３の例では、論理反転レベル設定手段１４４が、論理反転回路１４０とＶＤＤである正側の電源とを接続する抵抗値をＲｐとし、論理反転レベル設定手段１４６が、論理反転回路１４０とＶＳＳレベルである負側の電源とを接続する抵抗値をＲｎとしている。
ここで、仮に、論理反転回路１４０の入力と出力とを接続したとすると、入力の電圧Ｖｉと出力の電圧Ｖｏとは等しく、第１の論理反転レベルＶ_Ｈの値となる。Ｐチャネル型ＴＦＴ１４１およびＮチャネル型ＴＦＴ１４２は、このとき、飽和動作となる。（それぞれのＴＦＴのドレイン−ソース間電圧Ｖｄｓ、ゲート−ソース間電圧Ｖｇｓ、および、しきい値電圧Ｖｔｐとの間に、Ｖｄｓ＞Ｖｇｓ−Ｖｔｐの関係が成立する。）
ここで、Ｖ_ＤＤである正側の電源から、論理反転レベル設定手段１４４、Ｐチャネル型ＴＦＴ１４１、Ｎチャネル型ＴＦＴ１４２、および、論理反転レベル設定手段１４６を通過し、Ｖｓｓである負側の電源に流れる電流をＩｄｓとする。また、Ｖｓｓレベルを基準として、論理反転レベル設定手段１４４と論理反転回路１４０との接続点の電圧をＶｄとし、論理反転回路１４０と論理反転レベル設定手段１４６との接続点の電圧をＶｓとすると、Ｐチャネル型ＴＦＴ１４１のＩｄｓについて次の近似式が成立する。

ここで、係数βは、Ｐチャネル型ＴＦＴ１４１のゲート長Ｌｐ、ゲート幅Ｗｐ、製造プロセスに依存するゲート容量Ｃｏｐ、および、移動度μｐにより、次式のように決定されるものである。

また、Ｎチャネル型ＴＦＴ１４２のＩｄｓについて次の近似式が成立する。

ここで、論理反転レベル設定手段１４４、１４６の接続抵抗による電圧降下を考慮した、見かけ上のしきい値Ｖｔｐ’、Ｖｔｎ’を、Ｖｔｐ’＝Ｔｔｐ＋（Ｖｄｄ−Ｖｄ）， Ｖｔｎ’＝Ｖｔｎ＋Ｖｓとし、上記の式を置き換える。

すると、論理反転回路１４０の論理反転レベルＶ_Ｈとなる出力の電圧Ｖｏは、次式のように求められる。

ここで係数αは、次式に示すとおりである。

この一方で、論理反転レベル設定手段１４４、１４６について次の式が成立している。

したがって、Ｒｐが増大するほど、Ｐチャネル型ＴＦＴ１４１の見かけのしきい値電圧Ｖｔｐ’が大きくなる。また、Ｒｎが増大するほど、Ｎチャネル型ＴＦＴ１４２の見かけのしきい値電圧Ｖｔｎ’が大きくなる。したがって、Ｒｐが増加するとＶｏが低くなり、Ｒｎが増加するとＶｏは大きくなる。
このようにして、論理反転レベル設定手段１４４、１４６は、論理反転回路１４０とＶ_ＤＤレベルまたはＶ_ＳＳレベルである電源との接続抵抗Ｒｐ、Ｒｎを変化させることにより、論理反転回路１４０が有する第１の論理反転レベルＶ_Ｈを所定の値に設定する。

以上、論理反転回路１４０および論理反転レベル設定手段１４４、１４６について説明したが、このことは、論理反転回路１５０および論理反転レベル設定手段１５４、１５６についても同様である。論理反転レベルＶ_Ｌは、以下の式で求めることができる。

ここで、α’は、論理反転回路１４０のαと同様であるが、ＴＦＴのゲート長および幅が論理反転回路１４０のＴＦＴと異なるため、αとは異なる。
さらに、論理反転回路１２０のバイアス電圧Ｖ_Ｂについても同様に求めることができる。本実施形態の論理反転回路１２０は、論理反転レベル設定手段を介さず、電源に直接に接続されるため、ＴＦＴのしきい値として、Ｖｔｐ’、Ｖｔｎ’ではなく、Ｖｔｐ、Ｖｔｎを用い以下の式で求めることができる。

ここで、α”は、論理反転回路１４０のαと同様であるが、ＴＦＴのゲート長および幅が論理反転回路１４０のＴＦＴと異なるため、異なるものとしている。

本実施形態のレベルシフト回路１００において、論理反転回路１２０、１４０と１５０とでは、それぞれを構成するＴＦＴのゲート幅Ｗｐとゲート長Ｌｐとの比、または、ゲート幅Ｗｎとゲート長Ｌｎとの比が互いに異なっているため、互いに異なる係数α、α’およびα”が設定される。
具体的には、例えば、論理反転回路１４０、１２０、１５０のＰチャネル型ＴＦＴ１４１、１２１、１５１において、この順にゲート長を大きくし、他の寸法を同一にすることにより、係数を次式の関係に設定する。

この場合、論理反転レベル設定手段１４４、１４６、１５４、１５６の接続の抵抗Ｒｐ、Ｒｎがすべて０であっても、バイアス電圧Ｖ_Ｂ、および第１の論理反転レベルＶ_Ｈおよび第２の論理反転レベルＶ_Ｌは、具体的には、次式の関係を有するよう設定されることとなる。

すなわち、論理反転回路１２０のバイアス電圧Ｖ_Ｂは、論理反転回路１４０の第１の論理反転レベルＶ_Ｈがより低く設定され、論理反転回路１５０の第２の論理反転レベルＶ_Ｌより高く設定されている。

図４は、論理反転回路１２０、１４０、１５０の入出力特性を示すグラフである。

論理反転回路１２０については、出力と入力とが接続されているため、図４において、論理反転回路１２０単体としての入出力特性の曲線と、ＶＩＮ＝ＶＯＵＴの直線との交点により、バイアス電圧Ｖ_Ｂが示される。
また、論理反転回路１４０については、仮に、論理反転回路１４０および論理反転レベル設定手段１４４、１４６を単独で取出し入出力を接続した場合の、論理反転回路１４０の入出力特性の曲線と、ＶＩＮ＝ＶＯＵＴの直線との交点により、第１の論理反転レベルＶ_Ｈが示される。論理反転回路１４０については、論理反転レベル設定手段１４４、１４６の接続抵抗Ｒｐ、Ｒｎが０の場合の入出力特性が実線で示されている。ここで、論理反転レベル設定手段１４４の接続抵抗Ｒｐを増加すると、入出力特性は、例えば実線の左側の破線のようになり、したがって、ＶＩＮ＝ＶＯＵＴの直線との交点である、第１の論理反転レベルＶ_Ｈが小さくなる。この一方で、論理反転レベル設定手段１４６の接続抵抗Ｒｎを増加すると、入出力特性は、例えば実線の右側の破線のようになり、したがって、ＶＩＮ＝ＶＯＵＴの直線との交点である、第１の論理反転レベルＶ_Ｈは大きくなる。このように、論理反転レベル設定手段１４４、１４６の接続抵抗を変化させることにより、第１の論理反転レベルＶ_Ｈを変化させ、入力信号の状態に適した値に設定することができる。
論理反転回路１５０についても同様に、図４での論理反転回路１５０の入出力特性の曲線と、ＶＩＮ＝ＶＯＵＴの直線との交点により、第２の論理反転レベルＶ_Ｌが示される。ここで、論理反転回路１５０の入出力特性および第２の論理反転レベルＶ_Ｌについても、論理反転回路１４０と同様、論理反転レベル設定手段１５４、１５６の接続抵抗を変化させることにより、第２の論理反転レベルＶ_Ｌを変化させ、入力信号の状態に適した値に設定することができる。変化した入出力特性の曲線は、論理反転回路１４０と同様に変化するものであり、図示を省略する。
なお、図４のグラフにおいて、Ｖ_Ｌ ＜ Ｖ_Ｂ ＜ Ｖ_Ｈの関係が示されている。

＜１−２：動作＞
次に、レベルシフト回路１００の動作について説明する。
図５は、この動作を説明するための図であって、レベルシフト回路１００の各部における電圧波形を示す図である。

まず、入力端ＩＮに、低振幅の論理入力信号ＶＩＮが供給されると、ノードＮ１１０すなわちコンデンサブロック１１０の他端に表れる電圧波形Ｖ_Ｂｏｕｔは、論理入力信号ＶＩＮの微分波形に、バイアス電圧Ｖ_Ｂが加算（オフセット）されたものとなる。なお、コンデンサブロック１１０の容量が変化した場合は図４の点線のように微分波形が変化する。

ここで、ノードＮ１１０における電圧が第１の論理反転レベルＶ_Ｈを超えると、論理反転回路１４０は入力信号のレベルがＨであると判定し、出力信号Ｖ_ＨｏｕｔをＬレベルにする。ここで、論理反転回路１５０は、出力信号Ｖ_ＬｏｕｔをＬレベルのまま維持しているので、論理反転回路１４０と論理反転回路１５０との出力極性が一致する。またこのとき、出力端ＯＵＴに接続されるナンド回路１６０の出力の信号はＨレベルとなり、論理反転回路１８０の出力の信号はＬレベルとなる。この結果、ノア回路１７０の出力の信号はＨレベルとなり、論理反転回路１９０の出力の信号はＬレベルとなる。これにより、ナンド回路１６０の入力はＬレベルとなり、この状態が保持される。このように、ナンド回路１６０、ノア回路１７０、論理反転回路１８０、および論理反転回路１９０により構成される論理出力部１３５は、論理反転回路１４０と論理反転回路１５０との出力極性が一致することで、出力端ＯＵＴから出力される論理出力信号を反転する。ここで、論理出力部１３５は、ノードＮ１１０の電圧が第１の論理反転レベルＶ_Ｈを越えたとする論理反転回路１４０の判定結果を、ノードＮ１１０の電圧が第１の論理反転レベルＶ_Ｈを下回った後も保持する。

一方、ノードＮ１１０における電圧が第２の論理反転レベルＶ_Ｌを下回ると、論理反転回路１５０は入力信号のレベルがＬであるとして、出力信号Ｖ_ＬｏｕｔをＨレベルにする。ここで、論理反転回路１４０は、出力信号Ｖ_ＨｏｕｔをＨレベルとなっているので、論理反転回路１４０と論理反転回路１５０との出力極性が一致する。また、ノア回路１７０の出力の信号はＬレベルとなり、ナンド回路１６０の入力に接続される論理反転回路１９０の出力の信号はＨレベルとなる。このとき、ナンド回路１６０の他の入力はＨであるので、出力端ＯＵＴに接続されるナンド回路１６０の出力の信号はＬレベルとなり、この結果、論理反転回路１８０の出力はＨレベルとなり、この状態が保持される。このように、論理出力部１３５は、論理反転回路１４０と論理反転回路１５０との出力極性が一致することで、出力端ＯＵＴから出力される論理出力信号を再び反転する。ここで、論理出力部１３５は、ノードＮ１１０における電圧が第２の論理反転レベルＶ_Ｌを下回ったとする論理反転回路１５０の判定結果を、ノードＮ１１０における電圧が第２の論理反転レベルＶ_Ｌを超えた後も保持する。

レベルシフト回路１００の入力端ＩＮに供給される低振幅の論理入力信号ＶＩＮがＨレベルとなると、出力端ＯＵＴから出力される高振幅の論理出力信号ＶＯＵＴはＨレベルとなる。この逆に、論理入力信号ＶＩＮがＬレベルとなると、出力端ＯＵＴから出力される高振幅の論理出力信号ＶＯＵＴはＬレベルとなる。したがって、レベルシフト回路１００の入力端ＩＮに供給された低振幅の論理入力信号に対応する高振幅の論理出力信号が出力端ＯＵＴから出力される。なお、論理出力信号ＶＯＵＴがＨレベルの状態は、論理入力信号ＶＩＮがＬレベルとなるまで保持され、また、論理出力信号ＶＯＵＴがＬレベルの状態は、論理入力信号ＶＩＮがＨレベルとなるまで保持される。
論理出力部１３５は、論理反転回路１４０と論理反転回路１５０との出力極性が一致することで、出力端ＯＵＴから出力される論理出力信号を反転するので、コンデンサブロック１１０の他端の電圧が、時とともにバイアス電圧Ｖ_Ｂ近傍に戻ることにより、第１の論理反転レベルＶ_Ｈを下回ったり、逆に第２の論理反転レベルＶ_Ｌを超えたりしても、論理出力信号の出力が変化しない。したがって、変化の周期が長い入力信号に対しても、論理出力信号の出力を適切に追従させることができる。

＜１−３：効果＞
レベルシフト回路１００を含む回路を基板上に形成することにより製造する際、一部回路素子、特にコンデンサに欠陥が生じる場合がある。例えば、コンデンサ１１２の電極間が短絡した場合は、コンデンサブロック１１０全体が短絡するため、レベルシフト回路１００が動作しなくなる。レベルシフト回路１００では、選択手段１１２Ｓによって欠陥となったコンデンサ１１２を切り離すことによりレベルシフト回路１００の動作は回復する。

ここで、選択手段１１２Ｓによって、欠陥のあるコンデンサ１１２を切り離した場合、コンデンサブロック１１０の容量が変わり、その結果、入力信号によるノードＮ１１０の電圧が、切り離しを行わない場合に比べ変動する。入力信号ＶｉによるノードＮ１１０の信号電圧Ｖｐは、コンデンサブロック１１０の容量Ｃｉと、論理反転回路１２０、論理反転回路１４０、論理反転回路１５０を構成するＴＦＴのうち、論理反転回路１２０、論理反転回路１４０、論理反転回路１５０の入力に接続されるもののゲート寄生容量Ｃｓとから次式のように変動する。

この一方でレベルシフト回路１００においては、論理反転回路１４０および論理反転回路１５０と、ＶＤＤレベルおよびＶＳＳレベルである電源とを接続する論理反転レベル設定手段１４４、１４６、１５４、１５６が、接続の抵抗値Ｒｐ、Ｒｎを変化させることにより、論理反転レベルＶ_Ｈおよび／またはＶ_Ｌを変化させることができる。Ｖ_Ｈ−Ｖ_Ｌは入力感度であり、このＶ_Ｈ−Ｖ_Ｌの値を、上述のＶｐの変動を補完するように設定することにより、レベルシフト回路の入力感度の低下を抑えることができる。したがって、レベルシフト回路１００の入力感度を変化させることができ、論理入力信号やノイズのレベルに適した入力感度を設定することができる。

ここで、論理反転レベル設定手段１４４、１４６、１５４、１５６が、複数の抵抗１４４Ｒ１、１４４Ｒ２、１４６Ｒ１、１４６Ｒ２と、この複数の抵抗のうち有効となる抵抗を選択するスイッチ１４４Ｓ１、１４４Ｓ２、１４６Ｓ１、１４６Ｓ２とを備えるので、スイッチにより有効となる抵抗の選択を行うことにより、レベルシフト回路１００の入力感度の変動を補完することができる。すなわち、論理レベル設定手段の設定により、容量素子の選択によって変動した入力感度を、論理反転レベル設定手段が補完することが可能となる。よって、一部の容量素子に欠陥が生じた場合に、欠陥のない容量素子のみを選択しても、入力感度の変動を抑えることができる。結果として、容量素子の一部に欠陥が生じてもレベルシフト回路の入力感度を、定められた仕様の範囲内に調整することができ、製造歩留まりを向上させることができる。

また、レベルシフト回路１００において、第１の論理反転レベルＶ_Ｈとバイアス電圧Ｖ_Ｂとの差、および、第２の論理反転レベルＶ_Ｌとバイアス電圧Ｖ_Ｂとの差は入力感度となる。つまり、入力端ＩＮに供給される論理入力信号の変化が、論理反転回路１４０および論理反転回路１５０によって正常に判定されるのは、第１の論理反転レベルＶ_Ｈがバイアス電圧Ｖ_Ｂより高く、第２の論理反転レベルＶ_Ｌがバイアス電圧Ｖ_Ｂより低く設定され、さらに、論理反転レベルＶ_ＨおよびＶ_Ｌと、バイアス電圧Ｖ_Ｂとの差がバランスよく維持されているときである。

ところが、従来、レベルシフト回路を集積化して基板上に形成する場合において、容量素子の他端にＰチャネル型ＴＦＴおよびＮチャネル型ＴＦＴといったスイッチング素子を接続し、ＴＦＴのしきい値電圧を基準として論理入力信号の電圧を判定させる構成では、両チャネル型のＴＦＴの特性、およびバイアス回路の特性を互いに理想的にバランスがとれているように形成することは、製造上のばらつきなどにより困難であった。また、ＴＦＴは、シリコン基板上に形成するＭＯＳトランジスタと異なり、ガラス基板の上に形成されている。ガラス基板は絶縁体であるため、ガラス基板の上に形成されるＴＦＴのしきい値電圧は、ゲートのＯＮ、ＯＦＦの度に蓄積される電荷により、動作中に変動し、したがって、入力感度も変動してしまう。
これに対して、本実施形態によれば、バイアス電圧Ｖ_Ｂと第１の論理反転レベルＶ_Ｈと、第２の論理反転レベルＶ_Ｌとの相対的なばらつきを低減できる。以下、この動作について説明する。

レベルシフト回路１００の入力信号の立ち上がりに対する感度、すなわち高電位側での入力感度は、論理反転レベル設定手段１４４、１４６、１５４、１５６の接続抵抗が０であると仮定した場合、次式のようになる。

上式に示すように、入力感度は、αとα”との差異に依存する。ここで、論理反転回路１４０の係数αは、次式に示すように設定されている。

ここで、Ｗｎ／ＬｎおよびＷｐ／ＬｐはＴＦＴのゲートの形状寸法の比である。
この一方、論理反転回路１２０については、α”が設定されている。
レベルシフト回路１００では、論理反転レベル設定手段によるだけでなく、αとα”とを異ならせることにより入力感度を調整している。

ここで、α／α”は、論理反転回路１４０および論理反転回路１２０が備えるＴＦＴの形状寸法の比に依存するため、レベルシフト回路１００の入力感度を、ＴＦＴの形状寸法比の設計により調整することができる。
また、論理反転回路１２０が備えるＰチャネル型ＴＦＴ、および論理反転回路１４０が備えるＰチャネル型ＴＦＴ１４１は、同一の基板上に形成されているため、両者の特性のうち、しきい値電圧Ｖｔｐ、Ｖｔｎは、基板間相互の製造プロセスのばらつきによる変動が大きい。しかし、同一基板上に近接して配置される論理反転回路１２０と１４０が備えるＴＦＴ同士では、それぞれのＶｔｐの差、およびＶｔｎの差は極めて小さい。このため、δ＜＜１の場合には、Ｖ_Ｈ−Ｖ_Ｂの、ＶｔｐおよびＶｔｎに対する依存度が極めて小さい。
したがって、αとα”との差は、ＴＦＴのゲートの形状寸法比に依存し、製造プロセスのばらつきによる影響が少なく、この結果、αとα”との差異に依存するレベルシフト回路１００の入力感度もまた、製造プロセスのばらつきによる影響が小さい。

このように、電圧を判定する論理反転回路１４０、１５０が、それぞれ、バイアス電圧を供給する論理反転回路１２０と同様に相補型トランジスタであり、論理反転回路１４０、１５０および論理反転回路１２０が同一基板上に同じ製造プロセスで形成されるので、基板相互間の製造プロセスのばらつきに起因する、相補型トランジスタ回路である論理反転回路１２０の供給バイアス電圧のずれと、同様に相補型トランジスタ回路である論理反転回路１４０、および論理反転回路１５０における論理反転レベルのずれが相殺される。このことにより、レベルシフト回路１００の入力感度に対する、製造プロセスのばらつきの影響を低減し、入力感度を安定させることができる。

また、それぞれの論理反転回路１２０、１４０、１５０は、絶縁体上に形成されるＴＦＴで構成されるが、これらの回路はいずれも相補型ＴＦＴを備えるため、オンオフを繰り返すうちにＴＦＴに蓄積される電荷の量も、それぞれの相補型ＴＦＴに対して同様の傾向になる。したがって、論理反転回路１２０が備えるＴＦＴのしきい値電圧の変動によるバイアス電圧のずれと、論理反転回路１４０および論理反転回路１５０が備えるＴＦＴのしきい値電圧の変動による論理反転レベルとのずれが相殺され、レベルシフト回路１００の入力感度の変動を低減できる。

また、レベルシフト回路１００では、論理反転回路１４０および論理反転回路１５０が、論理反転回路１２０ともに論理反転回路であるため、製造プロセスのばらつき等による電圧変動が相殺され易い。したがって、製造プロセスのばらつきによる、入力感度への影響を低減することができる。

＜２．第２実施形態＞
＜２−１：構成＞
図６は、本発明の第２実施形態のレベルシフト回路２００の構成を示す回路図である。
本実施形態のレベルシフト回路２００は、第１実施形態のレベルシフト回路１００（図１参照）の構成に対し、低振幅の論理入力信号が入力されるコンデンサブロックを２個備えている点が異なる。
詳細には、レベルシフト回路２００は、一端にて共通の論理入力信号が入力される、第１のコンデンサブロック２１０および第２のコンデンサブロック２１１と、コンデンサブロック２１０の他端に、第１のバイアス電圧Ｖ_Ｂ１を供給する第１のバイアス回路としての３の論理反転回路としての論理反転回路２２０と、コンデンサブロック２１１の他端に、第１のバイアス電圧Ｖ_Ｂ１と異なる第２のバイアス電圧Ｖ_Ｂ２を供給する第２のバイアス回路となる第４の論理反転回路としての論理反転回路２２２と、第１の論理反転レベルＶ_Ｈを有する第１の論理反転回路としての論理反転回路２４０と、第２の論理反転レベルＶ_Ｌを有する第２の論理反転回路としての論理反転回路２５０と、論理反転回路２４０と電源とを接続する論理反転レベル設定手段２４４、２４６と、論理反転回路２５０と電源とを接続する論理反転レベル設定手段２５４、２５６と、を備えている。ここで、論理反転回路２２０、２４０、２２２、２５０は、それぞれ、相補型トランジスタ回路である。
コンデンサブロック２１０は、コンデンサ２１２、コンデンサ２１４、コンデンサ２１６、と選択手段２１２Ｓ、選択手段２１４Ｓ、選択手段２１６Ｓによって構成される。選択手段は例えばアナログスイッチである。例えば、図の例では選択手段２１２Ｓはコンデンサ２１２に欠陥がある場合にレベルシフト回路２００にて使用しないようにＯＦＦする。選択手段２１４Ｓ並びに選択手段２１６Ｓも選択手段２１２Ｓと同様に構成される。コンデンサ２１２、コンデンサ２１４、コンデンサ２１６は並列に接続されている。なお、コンデンサブロック２１１もコンデンサブロック２１０と同様に構成されている。
この他の構成については、第１実施形態と同一であり、説明を省略する。

レベルシフト回路２００では、論理反転回路２２０が供給するバイアス電圧Ｖ_Ｂ１は、論理反転回路２４０の第１の論理反転レベルＶ_Ｈより低く設定され、論理反転回路２５０の論理反転回路２２２が供給する第４の論理反転レベルであるバイアス電圧Ｖ_Ｂ２は、第２の論理反転レベルＶ_Ｌより高く設定されている。この設定は、論理反転回路２４０を構成するトランジスタ素子の論理反転回路２２０を構成するトランジスタ素子に対する形状寸法または直並列段数の比を調整し、論理反転回路２５０を構成するトランジスタ素子の論理反転回路２２２を構成するトランジスタ素子に対する形状寸法または直並列段数の比を調整することによって行うことができる。調整は、例えば、論理反転回路２４０、２２０、２２２、２５０が有するＰチャネル型ＴＦＴのゲート長を、論理反転回路２４０、２２０、２２２、２５０の順に大きくし、他の仕様を同一とすることにより行う。

レベルシフト回路２００の論理反転回路２４０、および、論理反転回路２４０と電源とを接続する論理反転レベル設定手段２４４、２４６の構成は、第１実施形態のレベルシフト回路１００における論理反転回路１４０、および、論理反転レベル設定手段１４４、１４６と同様である。また、レベルシフト回路２００の論理反転回路２５０、および、論理反転回路２５０と電源とを接続する論理反転レベル設定手段２５４、２５６の構成についても同様である。

図７は、論理反転回路２２０、２４０、２２２、２５０の入出力特性を示すグラフである。
論理反転回路２２０、２２２の出力はそれぞれの入力に接続されているため、論理反転回路２２０、２２２の入出力特性の曲線とＶＩＮ＝ＶＯＵＴの直線との交点の電圧により、それぞれのバイアス電圧Ｖ_Ｂ１、Ｖ_Ｂ２が示される。論理反転回路２４０、２５０の第１の論理反転レベルＶ_Ｈおよび第２の論理反転レベルＶ_Ｌについても、仮に、別個に取出して入出力を接続したと仮定すると、論理反転回路１２０と同様に、入出力特性の曲線と、ＶＩＮ＝ＶＯＵＴの直線との交点により示される。ここで、論理反転回路２４０については、論理反転レベル設定手段２４４、２４６の接続抵抗Ｒｐ、Ｒｎが０の場合の入出力特性が示されている。ここで、論理反転レベル設定手段２４４の接続抵抗Ｒｐを増加すると、入出力特性の曲線は、図の左側の方へ移動し、したがって、ＶＩＮ＝ＶＯＵＴの直線との交点である、第１の論理反転レベルＶ_Ｈが小さくなる。この一方で、論理反転レベル設定手段２４６の接続抵抗Ｒｎを増加すると、入出力特性の曲線は、図の右側の方へ移動し、したがって、ＶＩＮ＝ＶＯＵＴの直線との交点である、第１の論理反転レベルＶ_Ｈは大きくなる。このように、論理反転レベル設定手段２４４、２４６の接続抵抗を変化させることにより、第１の論理反転レベルＶ_Ｈを変化させ、入力信号の状態に適した値に設定することができる。
論理反転回路２５０についても同様に、図７での論理反転回路２５０の入出力特性の曲線と、ＶＩＮ＝ＶＯＵＴの直線との交点により、第２の論理反転レベルＶ_Ｌが示される。ここで、論理反転回路２５０の入出力特性および、第２の論理反転レベルＶ_Ｌについても、論理反転回路２４０についてと同様に、論理反転レベル設定手段２５４、２５６の接続抵抗を変化させることにより、第２の論理反転レベルＶ_Ｌを変化させ、入力信号の状態に適した値に設定することができる。
なお、図７のグラフにおいて、Ｖ_Ｌ ＜ Ｖ_Ｂ２、そしてＶ_Ｂ１ ＜ Ｖ_Ｈの関係が示されている。

＜２−２：動作＞
次に、レベルシフト回路２００の動作について説明する。
図８は、この動作を説明するための図であって、レベルシフト回路２００の各部における電圧波形を示す図である。
コンデンサブロック２１０の一端に、入力端ＩＮから低振幅の論理入力信号が供給され、他端であるノードＮ２１０における電圧が第１の論理反転レベルＶ_Ｈを超えると、論理反転回路２４０の出力の信号はＬレベルとなる。よって、ナンド回路２６０の出力信号はＨレベルとなり、ノア回路２７０の出力信号もＨレベルとなる。
一方で、ノードＮ２１１における電圧が第２の論理反転レベルＶ_Ｌを下回ると、論理反転回路２５０の出力の信号はＨレベルとなる。よって、ノア回路２７０の出力の信号はＬレベルとなり、ナンド回路２６０の出力の信号もＬレベルとなる。
この結果、レベルシフト回路２００の入力端ＩＮに供給された低振幅の論理入力信号に対応する高振幅の論理出力信号が出力端ＯＵＴから出力される。

＜２−３：効果＞
レベルシフト回路２００またはこれを含む回路を基板上に形成することにより製造する際、一部回路素子、特にコンデンサに欠陥が生じる場合がある。例えば、コンデンサ２１２の電極間が短絡した場合は、コンデンサブロック２１０全体が短絡するため、レベルシフト回路２００全体が動作しなくなる。レベルシフト回路２００では、選択手段２１２Ｓによって欠陥となったコンデンサ２１２を切り離す。その結果コンデンサブロック２１０はコンデンサとしての機能を回復し、レベルシフト回路２００の動作は回復する。

ここで、選択手段２１２Ｓによって欠陥となったコンデンサ２１２を切り離した場合に、コンデンサブロック２１０の容量が変わり、その結果と入力信号によるノードＮ２１０の電圧が、切り離しを行わない場合に比べ変動する。入力信号ＶｉによるノードＮ２１０の信号電圧Ｖｐは、コンデンサブロック２１０の容量Ｃｉと、論理反転回路２２０、論理反転回路２４０を構成するＴＦＴのうち、論理反転回路２２０、論理反転回路２４０の入力に接続されるもののゲート寄生容量Ｃｓとから変動する。

この一方でレベルシフト回路２００においては、論理反転回路２４０と、ＶＤＤレベルおよびＶＳＳレベルである電源とを接続する論理反転レベル設定手段２４４、２４６が、接続の抵抗値Ｒｐ、Ｒｎを変化させることにより、論理反転レベルＶ_Ｈおよび／またはＶ_Ｌを変化させることができる。Ｖ_Ｈ−Ｖ_Ｌは入力感度であり、このＶ_Ｈ−Ｖ_Ｌの値を、上述のＶｐの変動を補完するように設定することにより、レベルシフト回路の入力感度の低下を抑えることができる。したがって、レベルシフト回路２００の入力感度を変化させることができ、論理入力信号やノイズのレベルに適した入力感度を設定することができる。

ここで、論理反転レベル設定手段２４４、２４６が、複数の抵抗２４４Ｒ１、２４４Ｒ２と、この複数の抵抗のうち有効となる抵抗を選択するスイッチ２４４Ｓ１、２４４Ｓ２、とを備えるので、スイッチにより有効となる抵抗の選択を行うことにより、レベルシフト回路２００の入力感度の変動を補完することができる。

本実施形態によれば、論理反転回路２４０および論理反転回路２５０と、Ｖ_ＤＤレベルおよびＶ_ＳＳレベルである電源とを接続する論理反転レベル設定手段２４４、２４６、２５４、２５６が、接続の抵抗値Ｒｐ、Ｒｎを変化させることにより、論理反転レベルＶ_Ｈおよび／またはＶ_Ｌを変化させることができる。したがって、論理入力信号やノイズのレベルに適したレベルシフト回路２００の入力感度を、異なるコンデンサブロック２１０、２１１ごとに、独立に設定することができる。したがって、欠陥となったコンデンサを切り離したことによるレベルシフト回路２００の入力感度の変動を補完することができる。
レベルシフト回路２００は、共通の論理入力信号が入力されるコンデンサブロック２１０、２１１を複数備え、コンデンサブロック２１０、２１１のそれぞれが、互いに独立したバイアス電圧および論理反転レベルの組み合わせに対応付けられる。すなわち、コンデンサブロック２１０をバイアス電圧Ｖ_Ｂ１および第１の論理反転レベルＶ_Ｈの組み合わせに、そして、コンデンサブロック２１１をバイアス電圧Ｖ_Ｂ２および第２の論理反転レベルＶ_Ｌの組み合わせに対応付けることができる。したがって、論理反転回路２２０、２２２、および論理反転回路２４０、２５０を構成する素子の特性を、それぞれのコンデンサブロック２１０、２１１ごとに独立に調整して、最適な論理反転レベルを設定することができる。例えば、バイアス電圧Ｖ_Ｂ１とＶ_Ｂ２とを独立に調節して、それぞれの第１の論理反転レベルＶ_ＨおよびＶ_Ｌの近傍に設定することにより、入力感度を高感度とすることができる。

また、例えば、論理反転回路２４０が論理反転回路２５０と異なる回路構成の場合、論理反転回路２２０に、論理反転回路２４０と同様の回路構成を用いることにより、両者に同様の傾向で発生する製造プロセスのばらつきや、経時的な変化を相殺して、入力感度の変化を低減することができる。また、異なるコンデンサブロック２１０、２１１ごとに、独立に入力感度を調整することができる。

＜３．第３実施形態＞
＜３−１：構成＞
図９は、本発明の第３実施形態のレベルシフト回路３００の構成を示す回路図である。
本実施形態のレベルシフト回路３００は、第１実施形態のレベルシフト回路１００（図１参照）の構成に対し、制御手段３１０を備えている点が異なる。
この他の構成については、第１実施形態と同一であり、説明を省略する。

＜３−２：動作、効果＞
制御手段３１０は、コンデンサブロック１１０に含まれるコンデンサの欠陥に対応して選択手段１１２Ｓ、１１４Ｓ、１１６Ｓの選択を制御するとともに、論理反転レベル設定手段１４４、１４６、１５４、１５６を制御する。つまりコンデンサの選択と入力感度の変動の補完とを連動して制御する。
したがって、レベルシフト回路３００は、制御手段３１０を備えることにより、コンデンサの欠陥への対応を容易に行うことができる。

＜４．第４実施形態＞
＜４−１：構成＞
図１０は、本発明の第４実施形態のレベルシフト回路の論理反転回路４４０および論理反転レベル設定手段４４４、４４６の構成を示す回路図である。
本実施形態のレベルシフト回路は、第１実施形態のレベルシフト回路１００（図１および図２参照）の構成に対し、論理反転レベル設定手段４４４、４４６の抵抗値を生成する素子が抵抗素子の代わりにＴＦＴである点が異なる。
この他の構成については、第１実施形態と同一であり、説明を省略する。
＜４−２：動作・効果＞
本実施形態によれば、論理反転レベル設定手段４４４、４４６の抵抗値を生成する素子としてＴＦＴを用いることができる。
また、レベルシフト回路４００では、論理反転レベル設定手段４４４、４４６を含む論理反転回路４４０が、バイアス電圧Ｖ_Ｂを供給する論理反転回路４２０と同様、ＴＦＴによる回路となるため、製造プロセスのばらつき等による電圧変動の傾向がより近似する。したがって、製造プロセスのばらつきによる、入力感度への影響を低減することができる。
ここで、仮に、論理反転レベル設定手段４４４を構成するＴＦＴ４４４Ｒ１が有効として選択された場合、このＴＦＴ４４４Ｒ１は不飽和動作となり、このとき論理反転レベル設定手段４４４の接続抵抗Ｒｐは、次式に示すとおり求められる。

接続抵抗Ｒｐはβｐに反比例する。ここで、係数βｐは、次式のとおりである。

よって、本実施形態によれば、ＴＦＴを用いているため、接続抵抗Ｒｐを、ＴＦＴの形状寸法比を変更することによって可変とすることができる。例えば、ＴＦＴ４４４Ｒ１のＷ／Ｌの値を大きくするとＲｐは小さくなり、逆にＷ／Ｌの値を小さくするとＲｐは大きくなる。相補型トランジスタを用いる論理反転レベル設定手段４４６も同様に考えることができる。

＜５．第５実施形態＞
＜５−１：構成＞
図１１は、本発明の第５実施形態のレベルシフト回路の論理反転回路５４０および論理反転レベル設定手段５４４、５４６の構成を示す回路図である。
本実施形態のレベルシフト回路は、第１実施形態のレベルシフト回路１００（図１および図２参照）の構成に対し、論理反転レベル設定手段５４４、５４６の抵抗値を生成する素子が、抵抗素子の代わりにダイオードである点が異なる。
この他の構成については、第１実施形態と同一であり、説明を省略する。
＜５−２：効果＞
本実施形態によれば、論理反転レベル設定手段の抵抗値を生成する素子としてダイオードを用いることができる。

＜１０：変形例、改良例＞
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。

例えば、前記実施形態のそれぞれに限られず、前記実施形態の特徴点を組み合わせた実施形態も本発明に含まれる。

また、前記実施形態では、各論理反転回路が備えるＴＦＴのゲートの形状寸法の比またはＴＦＴの接続段数を異ならせることにより、論理反転レベル設定手段の接続抵抗がすべて０となる（すなわち、すべての回路素子が有効でない）場合でも、各論理反転回路の論理反転レベルが異なるものとして説明したが、本発明はこれに限らない。例えば、論理反転レベル設定手段の接続抵抗がすべて０の場合には、各論理反転回路の論理反転レベルは等しいものとし、論理反転レベル設定手段が接続抵抗の抵抗値を変化させることにより、各論理反転回路の論理反転レベルが異なるように設定されるものとしてもよい。

また、前記実施形態では、論理反転レベル設定手段が、論理反転回路の正側および負側の両側の電源端に接続されているものとして説明したが、本発明はこれに限らず、論理反転レベル設定手段が、論理反転回路の正側または負側のいずれかと電源とを接続するものでよい。ただし、論理反転レベル設定手段が、論理反転回路の正側および負側の両側の電源端に接続されていることにより、論理反転レベルをより大きくする方向とより小さくする方向の両方向に変化させて設定することが容易となる。

また、前記実施形態では、論理反転レベル設定手段が、２個の論理反転回路に接続されているものとして説明したが、本発明はこれに限らず、例えば、１個の論理反転回路に接続されていたり、３個の論理反転回路に接続されていたりするものでもよい。

また、前記実施形態では、選択手段・回路素子選択手段をスイッチとしたが、本発明はこれに限られない。選択手段は有効となる容量素子を選択するものであればよく、回路素子選択手段は有効となる回路素子を選択するものであればよい。例えば、外部端子から電流を流すことにより溶断するヒューズとすることにより、基板上に製造を行った後、ヒューズに電流を供給して焼切ることによりオフ状態とする。これにより、基板の製造後の段階で、用途や使用環境に合わせた入力感度の設定を行うことができる。選択手段・回路素子選択手段をアナログスイッチとした場合には、外部から入力される選択制御信号に基づいて選択を行うことができる。

また、前記実施形態では、例えば、論理反転レベル設定手段１４４の複数の抵抗１４４Ｒ２、１４４Ｒ１は、それぞれ、スイッチ１４４Ｓ１、１４４Ｓ２と並列に接続され、並列に接続された抵抗とスイッチの組が直列に接続された回路を構成しているとして説明したが、本発明はこの接続構成に限らない。本発明の論理反転レベル設定手段では、例えば、複数の抵抗のそれぞれが対応するスイッチと直列に接続され、これらの接続された組が並列に接続された構成でもよい。

また、前記実施形態では、論理反転レベル設定手段が備える回路素子の数として２個の抵抗、ＴＦＴまたはダイオード例で説明したが、本発明の回路素子の数はこれに限らず、１個または３個以上の数であってよい。

また、前記実施形態では、スイッチング素子をＰチャネル型ＴＦＴおよびＮチャネル型ＴＦＴとして説明したが、本発明はこれに限らず、相補型トランジスタを構成するスイッチング素子であればよい。例えば、Ｐチャネル型ＭＯＳトランジスタまたはＮチャネル型ＭＯＳトランジスタであってよく、ＰＮＰ型トランジスタまたはＮＰＮ型トランジスタであってもよい。

また、前記実施形態では、主な論理反転回路をインバータ回路として説明したが、本発明はこれに限らず、入力信号の論理レベルを反転して出力する回路であればよく、例えば、ナンド回路、ノア回路、排他論理和回路といった回路であってよい。

また、前記実施形態では、論理出力回路が備える論理出力部が、前記第１の論理反転回路の判定結果および前記第２の論理反転回路の判定結果を保持する、フリップフロップといった保持回路であるとして説明したが、本発明はこれに限らず、保持回路でない構成も含まれる。例えば、前記第１の論理反転回路の判定結果および前記第２の論理反転回路の判定結果を、電流バッファを構成する相補型トランジスタのＰ型およびＮ型のスイッチング素子に入力する構成でもよい。ただし、隣接する変化点同士の間隔が長い信号に適切に追従する点からは、保持回路であることが好ましい。

また、前記実施形態では、相補回路駆動信号を、内蔵する出力バッファに出力するとして説明したが、本発明はこれに限らず、レベルシフト回路の外部に設ける出力バッファに供給することとしてもよく、この場合相補回路駆動信号はレベルシフト回路自身の論理出力信号となる。

＜１１．液晶パネルの構成例＞
次に、上述した電気的構成に係る電気光学装置１の全体構成について図１２および図１３を参照して説明する。ここで、図１２は、電気光学装置１の構成を示す斜視図であり、図１３は、図１２におけるＡ−Ａ断面図である。液晶パネルは、画素電極等が形成されたガラスや半導体等の素子基板１１５１と、共通電極１１５８等が形成されたガラス等の透明な対向基板１１５２とを備え、これら素子基板１１５１および対向基板１１５２の間隙に液晶１１５５が封入されている。

対向基板１１５２の外周部には、素子基板１１５１および対向基板１１５２の間隙を封止するシール部材１１５４が設けられている。このシール部材１１５４は、素子基板１１５１および対向基板１１５２とともに、液晶１１５５が封入される空間を形成する。シール部材１１５４には、素子基板１１５１および対向基板１１５２の間隔を保持するため、スペーサ１１５３が混入されている。なお、シール部材１１５４には、液晶１１５５を封入するための開口部が形成されており、この開口部は、液晶１１５５の封入後に封止材１１５６で封止されている。

ここで、素子基板１１５１の対向面であって、シール部材１１５４の外側一辺においては、データ線駆動回路１２００が形成されて、Ｙ方向に延在するデータ線を駆動する構成となっている。さらに、この一辺には複数の接続電極１１５７が形成されて、タイミング発生回路からの各種信号や画像信号を入力する構成となっている。また、この一辺に隣接する一辺には、走査線駆動回路１５００が形成されて、Ｘ方向に延在する走査線をそれぞれ両側から駆動する構成となっている。一方、対向基板１１５２の共通電極１１５８は、素子基板１１５１との貼合部分における４隅のうち、少なくとも１箇所において設けられた導通材によって、素子基板１１５１との電気的導通が図られている。ほかに、対向基板１１５２には、液晶パネルＡＡの用途に応じて、例えば、第１に、ストライプ状や、モザイク状、トライアングル状等に配列したカラーフィルタが設けられ、第２に、例えば、クロムやニッケルなどの金属材料や、カーボンやチタンなどをフォトレジストに分散した樹脂ブラックなどのブラックマトリクスが設けられ、第３に、液晶パネルに光を照射するバックライトが設けられ、特に色光変調の用途の場合には、カラーフィルタは形成されずにブラックマトリクスが対向基板１１５２に設けられる。

くわえて、素子基板１１５１および対向基板１１５２の対向面には、それぞれ所定の方向にラビング処理された配向膜などが設けられる一方、その各背面側には配向方向に応じた偏光板がそれぞれ設けられる。ただし、液晶１１５５として、高分子中に微小粒として分散させた高分子分散型液晶を用いれば、前述の配向膜、偏光板等が不要となる結果、光利用効率が高まるので、高輝度化や低消費電力化などの点において有利である。なお、データ線駆動回路１２００、走査線駆動回路１５００等の周辺回路の一部または全部を、素子基板１１５１に形成する替わりに、例えば、ＴＡＢ（Tape Automated Bonding）技術を用いてフィルムに実装された駆動用ＩＣチップを、素子基板１１５１の所定位置に設けられる異方性導電フィルムを介して電気的および機械的に接続する構成としても良いし、駆動用ＩＣチップ自体を、ＣＯＧ（Chip On Grass）技術を用いて、素子基板１１５１の所定位置に異方性導電フィルムを介して電気的および機械的に接続する構成としても良い。

＜１２．応用例＞
上述した実施形態においては液晶を備えた電気光学装置を例示したが、液晶以外の電気光学物質を用いた電気光学装置にも本発明は適用される。電気光学物質とは、電気信号（電流信号または電圧信号）の供給によって透過率や輝度といった光学的特性が変化する物質である。例えば、有機ＥＬ（Electro Luminescent）や発光ポリマーなどのＯＬＥＤ素子を電気光学物質として用いた表示パネルや、着色された液体と当該液体に分散された白色の粒子とを含むマイクロカプセルを電気光学物質として用いた電気泳動表示パネル、極性が相違する領域ごとに異なる色に塗り分けられたツイストボールを電気光学物質として用いたツイストボールディスプレイパネル、黒色トナーを電気光学物質として用いたトナーディスプレイパネル、あるいはヘリウムやネオンなどの高圧ガスを電気光学物資として用いたプラズマディスプレイパネルなど各種の電気光学装置に対しても上記実施形態と同様に本発明が適用され得る。

＜１３．電子機器＞
次に、上述した実施形態および応用例に係る電気光学装置１を適用した電子機器について説明する。図１４に、電気光学装置１を適用したモバイル型のパーソナルコンピュータの構成を示す。パーソナルコンピュータ２０００は、表示ユニットとしての電気光学装置１と本体部２０１０を備える。本体部２０１０には、電源スイッチ２００１およびキーボード２００２が設けられている。この電気光学装置１は、製造工程においてコンデンサの欠陥が生じた場合にも適切に対応することが可能なレベルシフト回路を備えるので、製造歩留まりを向上することができる。

図１５に、電気光学装置１を適用した携帯電話機の構成を示す。携帯電話機３０００は、複数の操作ボタン３００１およびスクロールボタン３００２、ならびに表示ユニットとしての電気光学装置１を備える。スクロールボタン３００２を操作することによって、電気光学装置１に表示される画面がスクロールされる。図１６に、電気光学装置１を適用した情報携帯端末（ＰＤＡ：Personal Digital Assistants）の構成を示す。情報携帯端末４０００は、複数の操作ボタン４００１および電源スイッチ４００２、ならびに表示ユニットとしての電気光学装置１を備える。電源スイッチ４００２を操作すると、住所録やスケジュール帳といった各種の情報が電気光学装置１に表示される。

なお、電気光学装置１が適用される電子機器としては、図１４〜図１６に示すものの他、デジタルスチルカメラ、液晶テレビ、ビューファインダ型、モニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、タッチパネルを備えた機器等が挙げられる。そして、これらの各種電子機器の表示部として、前述した電気光学装置１が適用可能である。

レベルシフト回路１００の構成を示す回路図である。 レベルシフト回路１００の論理反転回路１４０および論理反転レベル設定手段１４４、１４６の構成を示す回路図である。 レベルシフト回路１００の論理反転回路１４０、および論理反転レベル設定手段１４４、１４６による接続抵抗の構成を示す回路図である。 論理反転回路１２０、１４０、１５０の入出力特性を示すグラフである。 レベルシフト回路１００の各部における電圧波形を示す図である。 本発明の第２実施形態のレベルシフト回路２００の構成を示す回路図である。 論理反転回路２２０、論理反転回路２４０、論理反転回路２２２、論理反転回路２５０の入出力特性を示すグラフである。 レベルシフト回路２００の各部における電圧波形を示す図である。 本発明の第３実施形態のレベルシフト回路３００の構成を示す回路図である。 本発明の第４実施形態のレベルシフト回路の論理反転回路４４０および論理反転レベル設定手段４４４、４４６の構成を示す回路図である。 本発明の第５実施形態のレベルシフト回路の論理反転回路５４０および論理反転レベル設定手段５４４、５４６の構成を示す回路図である。 前記レベルシフト回路が適用された電気光学装置の構造を説明するための斜視図である。 前記電気光学装置の構造を説明するためのＡ−Ａ断面図である。 前記した電気光学装置を適用したモバイル型のパーソナルコンピュータの構成を示す斜視図である。 前記した電気光学装置を適用した携帯電話機の構成を示す斜視図である。 前記した電気光学装置を適用した情報携帯端末の構成を示す斜視図である。

符号の説明

１００，２００，３００…レベルシフト回路、 １１０，２１０，２１１…コンデンサブロック、１３０，２３０…論理出力回路、 １２０，２２０…論理反転回路（第３の論理反転回路）、 ２２２…論理反転回路（第４の論理反転回路）、 １４０，２４０…論理反転回路（第１の論理反転回路）、 １５０，２５０…論理反転回路（第２の論理反転回路）、 １４４，１４６，１５４，１５６，２４４，２４６，２５４，２５６，…論理反転レベル設定手段、 １３５，２３５…論理出力部（保持回路）、３１０…制御手段、 １…電気光学装置、２０００…パーソナルコンピュータ、３０００…携帯電話機、４０００…情報携帯端末

Claims (8)

1. 論理入力信号が入力される入力端子と、
   複数の容量素子と、
   前記容量素子のうち少なくとも１つを選択する選択手段と、
   入力の一端が、前記選択手段により選択された容量素子を介して前記入力端子と接続される論理反転回路と、
   前記論理反転回路と当該論理反転回路が出力する論理振幅に対応する電源とを接続し、前記論理反転回路が入力に対して有する論理反転レベルを設定する論理反転レベル設定手段と、
   を備えることを特徴とするレベルシフト回路。
2. 論理入力信号が入力される入力端子と、
   複数の容量素子と、
   前記複数の容量素子のうち少なくとも１つを選択する選択手段と、
   前記選択手段により選択された容量素子を介して前記入力端子と接続されるノードと、
   前記ノードに接続された入力に対して、第１の論理反転レベルを有する第１の論理反転回路、および、前記ノードに接続された入力に対して第２の論理反転レベルを有する第２の論理反転回路を含み、前記第１の論理反転回路と前記第２の論理反転回路の出力極性が一致することで第２の論理振幅を有する論理出力信号を反転する論理出力回路と、
   前記ノードに入力の一端と出力が接続され、前記ノードに接続された入力に対して前記第１の論理反転レベルよりも低く且つ前記第２の論理反転レベルよりも高い第３の論理反転レベルを有する第３の論理反転回路と、
   前記第１の論理反転回路および前記第２の論理反転回路のうちの少なくとも一つと前記第２の論理振幅に対応する電源とを接続し、前記少なくとも一つの論理反転回路が有する論理反転レベルを設定する論理反転レベル設定手段と、
   を備えることを特徴とするレベルシフト回路。
3. 論理入力信号が入力する入力端子と、
   第１の複数の容量素子と、
   前記第１の複数の容量素子のうち少なくとも１つを選択する第１の選択手段と、
   第２の複数の容量素子と、
   前記第２の複数の容量素子のうち少なくとも１つを選択する第２の選択手段と、
   前記第１の選択手段が選択した容量素子を介して入力端子と接続される第１のノードと、
   前記第２の選択手段が選択した容量素子を介して入力端子と接続される第２のノードと、
   前記第１のノードに接続された入力に対して、第１の論理反転レベルを有する第１の論理反転回路、および、前記第２のノードに接続された入力に対して第２の論理反転レベルを有する第２の論理反転回路を含み、前記第１の論理反転回路と前記第２の論理反転回路の出力極性が一致することで第２の論理振幅を有する論理出力信号を反転する論理出力回路と、
   前記第１のノードに入力の一端と出力が接続され、前記第１のノードに接続された入力に対して、第１の論理反転レベルよりも低い第３の論理反転レベルを有する第３の論理反転回路と、
   前記第２のノードに入力の一端と出力が接続され、前記第２のノードに接続された入力に対して、第２の論理反転レベルよりも高い第４の論理反転レベルを有する第４の論理反転回路と、
   前記第１の論理反転回路、前記第２の論理反転回路、前記第３の論理反転回路、前記第４の論理反転回路のうちの少なくとも一つと前記第２の論理振幅に対応する電源とを接続し、前記論理反転回路が有する論理反転レベルを設定する論理反転レベル設定手段と、
   を備えることを特徴とするレベルシフト回路。
4. 請求項１から請求項３のいずれかのレベルシフト回路であって、前記選択手段の選択ならびに前記論理反転レベル設定手段の設定を制御する制御手段を備え、
   前記制御手段は、前記選択手段の選択による入力感度の変動を補完するように前記論理反転レベル設定手段を制御する、
   ことを特徴とするレベルシフト回路。
5. 請求項１から４に記載のレベルシフト回路であって、
   前記論理レベル設定手段が、抵抗値を有する複数の回路素子と、
   当該複数の回路素子のうち有効となる回路素子を選択する回路素子選択手段と、
   を備えたことを特徴とするレベルシフト回路。
6. 請求項５に記載のレベルシフト回路であって、
   前記回路素子が、トランジスタであることを特徴とするレベルシフト回路。
7. 請求項１から６のいずれかに記載のレベルシフト回路を備える電気光学装置。
8. 請求項７記載の電気光学装置を備える電子機器。

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