JP4526338B2 - D / A conversion circuit, organic EL drive circuit, and organic EL display device - Google Patents
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Description
この発明は、D/A変換回路、有機EL駆動回路および有機EL表示装置に関し、詳しくは、有機ELパネルのカラムピン対応に表示データをD/A変換してカラム方向の駆動電流あるいはこの駆動電流の元となる電流を生成する電流駆動回路において、D/A変換回路の変換特性のばらつきによる表示画面の輝度むら、輝度ばらつきを抑えることができるような有機EL駆動回路および有機EL表示装置の改良に関する。 The present invention relates to a D / A conversion circuit, an organic EL drive circuit, and an organic EL display device. Specifically, the display data is D / A converted corresponding to the column pin of the organic EL panel, and the drive current in the column direction or the drive current The present invention relates to an improvement in an organic EL driving circuit and an organic EL display device capable of suppressing unevenness in luminance of a display screen and variation in luminance due to variation in conversion characteristics of a D / A conversion circuit in a current driving circuit that generates an original current. .
携帯電話機,PHS、DVDプレーヤ、PDA(携帯端末装置)等に搭載される有機EL表示装置の有機EL表示パネルでは、カラムラインの数が396個(132×3)の端子ピン(カラムピン)、ローラインが162個の端子ピンを持つものが提案され、カラムライン、ローラインの端子ピンはこれ以上に増加する傾向にある。
このような有機EL表示パネルの駆動回路として、カラムピン対応にD/A変換回路を設けたこの出願人の出願特開2003−234655号(特許文献1)と特開2003−308043号(特許文献2)とがある。後者は、カラムピン対応に設けたD/A変換回路が表示データと基準電流とを受けて、基準電流に従って表示データを有機ELパネルのカラムピン対応にD/A変換してカラム方向の駆動電流あるいはこの駆動電流の元となる電流を生成する。この場合、特に、パッシブマトリックス型の有機ELパネルでは、容量性負荷となる特性を持つ有機EL素子を初期充電して駆動するためにピーク電流が生成される。
As a drive circuit for such an organic EL display panel, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-234655 (Patent Document 1) and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-308043 (Patent Document 2) of this applicant provided with a D / A conversion circuit corresponding to a column pin. ) In the latter case, the D / A conversion circuit provided for the column pin receives the display data and the reference current, and the display data is D / A converted for the column pin of the organic EL panel according to the reference current to drive the current in the column direction or A current that is a source of the drive current is generated. In this case, in particular, in a passive matrix organic EL panel, a peak current is generated in order to initially charge and drive an organic EL element having the characteristic of a capacitive load.
図6は、有機EL表示パネルの駆動回路のカラムピン対応に設けられる、MOSFETトランジスタ(MOSトランジスタ)を主体としたD/A変換回路の一例(特開2003−308043号)である。
11は、電流駆動回路のD/A変換回路(D/A)である。D/A11は、いわゆる電流スイッチングD/Aであって、カレントミラー回路により構成されている。このD/A11は、入力側トランジスタTNaに定電流源12から入力端子11aを介して基準電流Ipを受け、さらに表示データD0〜Dn-1をレジスタ16から受けて基準電流Ipを表示データ倍にして出力する回路である。このD/A11は、Nチャネルの入力側トランジスタTNaと、Nチャネルの出力側トランジスタTNb〜TNn-1のカレントミラー回路で構成され、さらにピーク電流を生成するために、入力側トランジスタTNaと並列にNチャネルのMOSトランジスタTNpを入力側トランジスタとして有している。
FIG. 6 is an example of a D / A conversion circuit (Japanese Patent Laid-Open No. 2003-308043) mainly composed of a MOSFET transistor (MOS transistor) provided corresponding to a column pin of a drive circuit of an organic EL display panel.
トランジスタTNpのゲートとドレインは入力端子11aに接続されている。トランジスタTNaとトランジスタTNpのソースは、抵抗Ra,RPaとスイッチ回路SWa,SWPaを介してそれぞれ接地されている。スイッチ回路SWa,SWPaは、コントロール回路15からのパルス信号P,CONTによりON/OFFが制御される。スイッチ回路SWaがONしてスイッチ回路SWPaがOFF状態で基準電流Ipを受けてピーク電流をD/A11が出力する。スイッチ回路SWa,SWPaがともにONになって、D/A11は、基準電流に応じた定常電流を出力する。
なお、出力側トランジスタTNb〜TNn-1の下流に設けられた抵抗Rb〜Rn-1は、カレントミラー回路の動作電流をバランスさせる抵抗であり、抵抗Ra〜Rn-1の下流に設けられたNチャネルのトランジスタTrb〜Trn-1は、表示データD0〜Dn-1によりON/OFFされるスイッチングトランジスタである。
The gate and drain of the transistor TNp are connected to the
The resistors Rb to Rn-1 provided downstream of the output side transistors TNb to TNn-1 are resistors that balance the operating current of the current mirror circuit, and N provided downstream of the resistors Ra to Rn-1. The channel transistors Trb to Trn-1 are switching transistors that are turned on / off by display data D0 to Dn-1.
ここで、出力側トランジスタTNb〜TNn-1は、それぞれのドレインがD/A11の出力端子11bに接続され、トランジスタTNaのゲート幅(チャネル幅)に対してそれぞれのトランジスタは、例えば、×1,×2,×4,…×nの倍数の各桁の重みに対応するのゲート幅(チャネル幅)を持っている。各桁の重みに対応するゲート幅(チャネル幅)は、通常、トランジスタセルとして形成された単位トランジスタを複数個パラレルに接続することで形成される。
13は、出力段電流源であり、駆動レベルシフト回路13aと出力段カレントミラー回路13bとで構成されている。
駆動レベルシフト回路13aは、D/A11の出力電流を出力段カレントミラー回路13bに伝達するための回路であって、NチャネルのMOSトランジスタTNvからなる。トランジスタTNvのゲートは、バイアスラインVbに接続され、ソース側が出力端子11bに接続され、ドレインが出力段カレントミラー回路13bの入力端子13cに接続されている。
出力段カレントミラー回路13bは、PチャネルMOSトランジスタTPu,TPwと、出力段カレントミラー回路を構成するPチャネルMOSトランジスタTPx,TPyとを有している。トランジスタTPyは、そのドレインから出力ピン9を介して有機EL素子4に駆動電流を出力する。
Here, the drains of the output side transistors TNb to TNn-1 are connected to the
An output stage current source 13 includes a drive
The drive
The output stage
このような電流駆動回路は、基準電流Ipに従ってD/A変換してカラム方向の駆動電流あるいはこの駆動電流の元となる電流をカラムピン対応に生成する。しかも、トランジスタセルを多数用いるカレントミラー回路でD/Aを構成する。そのため、D/Aの変換特性のばらつきがカラムピン相互の出力電流のばらつきとなり、それが表示画面の輝度むら、輝度ばらつきとなって現れてくる。
この輝度むら、輝度ばらつきは、基準電流の電流値を調整しても吸収できないため、D/A変換回路に変換電流値を調整する調整回路を設けることが必要になる。しかし、この調整回路は、カラムピン対応に設けなければならないために、調整回路の素子数が多くなると回路規模が大きくなって、ICとして電流駆動回路をワンチップ化することが難しくなる。
この発明の目的は、このような従来技術の問題点を解決するものであって、トランジスタセルを多数用いてカレントミラー回路を構成し、このカレントミラー回路を要素とするD/Aを多数設けた回路において、D/Aの変換特性のばらつきによるD/A相互の出力電流のばらつきを低減できるD/A変換回路を提供することにある。
また、この発明の他の目的は、前記のようなトランジスタセルを多数用いるカレントミラー回路を要素とするD/Aを用いる有機EL駆動回路および有機EL表示装置において、表示画面の輝度むら、輝度ばらつきを抑えることができる有機EL駆動回路または有機EL表示装置を提供することにある。
Such a current driving circuit performs D / A conversion in accordance with the reference current Ip, and generates a driving current in the column direction or a current that is a source of this driving current corresponding to the column pin. In addition, the D / A is configured by a current mirror circuit using a large number of transistor cells. For this reason, variations in D / A conversion characteristics result in variations in output current between column pins, which appear as variations in luminance of the display screen and variations in luminance.
Since this luminance unevenness and luminance variation cannot be absorbed even if the current value of the reference current is adjusted, it is necessary to provide an adjustment circuit for adjusting the conversion current value in the D / A conversion circuit. However, since this adjustment circuit must be provided for column pins, the circuit scale increases as the number of elements in the adjustment circuit increases, making it difficult to make the current drive circuit as a single chip as an IC.
An object of the present invention is to solve such a problem of the prior art, in which a current mirror circuit is configured by using a large number of transistor cells, and a large number of D / As having the current mirror circuit as elements are provided. An object of the present invention is to provide a D / A conversion circuit capable of reducing variations in output current between D / A due to variations in D / A conversion characteristics.
Another object of the present invention is to provide a display screen with non-uniformity in brightness and variations in brightness in an organic EL driving circuit and an organic EL display device using a D / A including a current mirror circuit using a large number of transistor cells as described above. It is an object to provide an organic EL driving circuit or an organic EL display device capable of suppressing the above.
このような目的を達成するためのこの発明のD/A変換回路、有機EL駆動回路または有機EL表示装置の特徴は、カレントミラー回路を要素とするD/A変換回路において、前記カレントミラー回路が複数のトランジスタセルを含み、それぞれのトランジスタセル(単位トランジスタ)がそのゲート領域が平面からみて、折れ曲げられたストライブ状になっている正方形に近い四角形の形態で形成されたMOSトランジスタあるいはゲート領域に流れる電流の方向が平面からみて、折り返されるストライプ状のチャネルが形成されかつ正方形に近い四角形の形態で形成されたMOSトランジスタを有しているものである。 In order to achieve the above object, the D / A conversion circuit, organic EL drive circuit or organic EL display device of the present invention is characterized in that in the D / A conversion circuit having a current mirror circuit as an element, the current mirror circuit is A MOS transistor or gate region that includes a plurality of transistor cells, and each transistor cell (unit transistor) is formed in a square shape close to a square that has a bent stripe shape when viewed from the plane. as viewed from the plane direction of the current flowing to, those having an MOS transistor striped channel is formed in the form of a square near the formed and squares are folded.
ところで、MOSトランジスタによるカレントミラー回路において、所定の入力駆動電流値Iに対する出力側電流値のばらつきΔIは、次のような式で表すことができる。 ΔI=I−2ΔVth/(VGS−Vth)……(1)
だだし、VGSは、ゲート−ソース間電圧、Vthは閾値電圧、ΔVthは、そのトランジスタの設計基準となる閾値電圧に対する差電圧である。
前記の(1)式の(VGS−Vth)は、次の式で表すことができる。
VGS−Vth=√{(2/μnCox)・(L/W)・ID}……(2)
ただし、μnは電子移動度、Coxはゲート酸化膜の単位面積あたりの容量、IDはドレイン電流、Lはチャネル長、Wはチャネル幅である。
ところで、駆動ピン数は高解像度化の要請により増加する傾向にある。これにより消費電力が増加するので、その低減がいっそう要求される。そのため、D/A変換回路の動作電源電圧は、例えば、3V程度か、それ以下に抑える必要がある。したがって、VGSを大きくすることはできない。
By the way, in the current mirror circuit using MOS transistors, the variation ΔI of the output side current value with respect to the predetermined input drive current value I can be expressed by the following equation. ΔI = I−2ΔVth / (VGS−Vth) (1)
However, VGS is a gate-source voltage, Vth is a threshold voltage, and ΔVth is a difference voltage with respect to a threshold voltage which is a design standard of the transistor.
(VGS−Vth) in the above equation (1) can be expressed by the following equation.
VGS−Vth = √ {(2 / μnCox) · (L / W) · ID} …… (2)
Where μn is the electron mobility, Cox is the capacitance per unit area of the gate oxide film, ID is the drain current, L is the channel length, and W is the channel width.
By the way, the number of drive pins tends to increase due to a demand for higher resolution. As a result, the power consumption increases, so that further reduction is required. Therefore, the operating power supply voltage of the D / A conversion circuit needs to be suppressed to about 3 V or less, for example. Therefore, VGS cannot be increased.
そこで、IDを一定値と考えた場合に、(VGS−Vth)を大きくすれば、ばらつきΔIは小さくなる。(VGS−Vth)を大きくするには、L/Wを大きくすることが必要となる。言い換えれば、その逆数のW/Lを小さくすればよい。
そこで、この発明は、ゲート領域が平面からみて折れ曲げられたストライブ状になっているMOSトランジスタあるいはゲート領域に流れる電流の方向が平面からみて折り返されるストライプ状のチャネルを有するMOSトランジスタを持つトランジスタセルを多数形成して、これらのトランジスタセルを用いてカレントミラー回路形のD/Aを構成する。これによりチャネル長Lの長いトランジスタによりカレントミラー回路を構成することができる。また、これによりW/Lを小さくすることができる。
さらに、チャネルを折れ曲げることでトランジスタセル(単位トランジスタ)の形態は、長方形状とならず、正方形に近い四角形にすることができる。このことからトランジスタセル間の距離が短くなる上に、集積効率を向上させることができる。また、これによりカレントミラー回路を構成するそれぞれのトランジスタの距離を短くレイアウトすることができる。その結果、カレントミラー回路を構成する各トランジスタの特性上からみたペア性を向上させることができ、D/A変換の電流精度を向上させることができる。
このようなことから、この発明は、カレントミラー回路を用いる多数のD/Aを設けた回路において、D/Aの変換特性のばらつきによるD/A相互の出力電流のばらつきを低減できる。さらに、この発明のD/Aを有機ELパネルの端子ピン対応に設ける有機EL駆動回路および有機EL表示装置は、カレントミラー回路の変換電流のばらつきが抑制され、D/A変換回路の変換特性のばらつきによる表示画面の輝度むら、輝度ばらつきを抑えることができる。
Therefore, when ID is considered to be a constant value, if (VGS−Vth) is increased, the variation ΔI is reduced. In order to increase (VGS−Vth), it is necessary to increase L / W. In other words, the reciprocal W / L may be reduced.
Therefore, the present invention relates to a MOS transistor having a stripe-like MOS transistor whose gate region is bent when viewed from the plane or a transistor having a MOS transistor having a stripe-shaped channel whose direction of current flowing through the gate region is folded when viewed from the plane. A large number of cells are formed, and a D / A of a current mirror circuit type is configured using these transistor cells. As a result, a current mirror circuit can be configured by transistors having a long channel length L. Moreover, W / L can be made small by this.
Further, by bending the channel, the shape of the transistor cell (unit transistor) is not a rectangular shape, but can be a square shape close to a square shape. This shortens the distance between the transistor cells and improves the integration efficiency. In addition, the distance between the transistors constituting the current mirror circuit can thereby be laid out short. As a result, it is possible to improve the pair property from the viewpoint of the characteristics of each transistor constituting the current mirror circuit, and to improve the current accuracy of D / A conversion.
For this reason, the present invention can reduce variations in output current between D / A due to variations in D / A conversion characteristics in a circuit provided with a large number of D / As using a current mirror circuit. Furthermore, in the organic EL drive circuit and the organic EL display device in which the D / A of the present invention is provided corresponding to the terminal pin of the organic EL panel, variation in the conversion current of the current mirror circuit is suppressed, and the conversion characteristics of the D / A conversion circuit are reduced. It is possible to suppress the luminance unevenness of the display screen due to the variation and the luminance variation.
図1は、この発明の有機EL駆動回路を適用した一実施例の電流駆動回路のD/Aと出力段電流源のカレントミラー回路を構成するトランジスタセルについてのレイアウトの説明図、図2(a)は、カレントミラー形のD/Aにおけるトランジスタセルの半導体構造の平面説明図、図2(b)は、そのA−A断面説明図、図3(a)は、カレントミラー形のD/Aにおけるトランジスタセルの他の半導体構造の平面説明図、図3(b)は、そのB−B断面説明図、図4は、カレントミラー形のD/Aにおけるトランジスタセルのさらに他の半導体構造の平面説明図、図5(a)は、前記トランジスタセルを使用したカレントミラー形のD/Aの説明図、そして、図5(b)は、前記トランジスタセルの等価回路である。
図1において、10は、カレントミラーを構成するトランジスタセル(トランジスタ単位回路)1のレイアウトである。このレイアウト10は、有機EL駆動回路のカラムドライバICにおいて、カラムピン対応に設けられるD/Aと出力段電流源を形成する領域に対応している。
図6に示すD/A11と出力段電流源13のカレントミラーを構成するするために、図1に示すようなレイアウト10で示す配列のトランジスタセル1を使用する。そのため、図6のD/A11は、図5(a)に示すように抵抗Ra〜Rn-1を使用しない回路構成のD/A5とし、トランジスタセル1を図5(b)に示すように、電流出力用のNチャネルMOSトランジスタTNとスイッチ回路となるNチャネルMOSトランジスタTrの直列回路20からなる、2個のトランジスタを単位として構成する。さらに、D/A5については、トランジスタセル1のトランジスタTNを図2(a),(b)に示すような平面からみて折り返されるストライプ状のチャネルを有するサーペンテイン型トランジスタ21とする。
FIG. 1 is an explanatory diagram of a layout of a transistor cell constituting a D / A of a current driving circuit and a current mirror circuit of an output stage current source according to an embodiment to which the organic EL driving circuit of the present invention is applied. ) Is an explanatory plan view of a semiconductor structure of a transistor cell in a current mirror type D / A, FIG. 2B is an AA cross-sectional explanatory view, and FIG. 3A is a current mirror type D / A. FIG. 3B is a cross-sectional explanatory view taken along the line BB of FIG. 4, and FIG. 4 is a plan view of still another semiconductor structure of the transistor cell in the current mirror type D / A. FIG. 5A is an explanatory diagram of a current mirror type D / A using the transistor cell, and FIG. 5B is an equivalent circuit of the transistor cell.
In FIG. 1,
In order to form a current mirror of the D /
図5(a)に示すD/A5は、トランジスタセル1をカレントミラー回路の2つの入力側トランジスタおよび多数の出力側トランジスタとして使用している。出力側トランジスタセル1のトランジスタTrは、そのゲートG2が表示データのうちの1ビットを受け、その“1”、“0”に応じてON/OFFする。そして、2つの入力側トランジスタセル1のドレインDは、共にD/A5の入力端子5aに接続され、多数の出力側トランジスタセル1のドレインDは、D/A5の出力端子5bに接続されている。表示データに対するアナログ変換電流は出力端子5bに発生する。トランジスタTNのゲートG1は、共通に接続され、さらに入力端子5aに接続されている。各トランジスタセル1のソースS(トランジスタTrのソースS)はグランドGNDに接続されている。
トランジスタセル1は、図1のレイアウト10に示すように、ここでは、有機EL駆動回路のカラムピンに接続されるパッド配列方向(ロウ方向に対応)に対して直交する方向(縦方向=カラム方向)が長手方向となる長方形のトランジスタ配列ブロック3aにおいて縦横に配列されている。
The D /
As shown in the
トランジスタ配列ブロック3aにおけるトランジスタセル1の総個数は、252個、42個×6個である。このトランジスタ配列ブロック3aは、所定の間隙を挟んでパッド配列方向(横方向=ロウ方向)に3パッドピッチおきに繰り返して形成されている。そして、ロウ方向の2個のトランジスタセル1からなる各列が各パッドにそれぞれ対応している。
3×パッドピッチ幅の単位の各トランジスタ配列ブロック3aにおいてそれぞれにカレントミラーを構成するトランジスタセル1が選択されて、R,G,BのD/Aのそれぞれのカレントミラー回路が形成される。
この実施例では、図6のD/A11に対応するものとして図5(a)に示すD/A5の回路をD/A11の回路に換えて使用する。D/A5は、図1のレイアウト10において、R,G,Bに対応してD/A5Biと、D/A5Ri、D/A5Giの各領域におけるそれぞれのトランジスタセル1によりそれぞれに形成される。D/A5Biと、D/A5Ri、D/A5Giのトランジスタセル1によりそれぞれ形成されるD/A5は、図5(a)に示すように、図6のD/A11の抵抗Ra,RPaが削除されて上流側の入力側トランジスタTNa,トランジスタTNpとスイッチ回路SWa,SWPaとがそれぞれ直接接続された回路となっている。また、抵抗Ra〜Rn-1が削除されて上流の出力側トランジスタTNa〜TNn-1と下流のスイッチ回路であるトランジスタTra〜Trn-1とが直接接続されている。
The total number of
In each
In this embodiment, the D / A5 circuit shown in FIG. 5A is used instead of the D / A11 circuit as corresponding to D / A11 in FIG. In the
その結果、カレントミラー回路を構成する入力側と出力側の各回路のトランジスタ構成は、図5(b)に示すようなソースとドレインが接続された電流出力用のNチャネルMOSトランジスタTNとスイッチ回路となるNチャネルMOSトランジスタTrの直列回路を単位回路とすることができる。
トランジスタ配列ブロック3aのパッド2側に出力段電流源13を構成するカレントミラー回路の領域として各電流源4Bi,4Ri,4Giのブロックが設けられる。B(青)のトランジスタセル領域が図示するように、2個×6個の領域の電流源4Biとして割り当てられる。この領域の10個のトランジスタセルにより上の配線層でカレントミラー回路を構成する。そして、このカレントミラー回路の出力を上層の配線ライン9bを介してパッド2Biに接続する。電流源4Biでは、10個のトランジスタセルが使用され、残りの2個は予備あるいはダミーのトランジスタセルとされる。
As a result, the transistor configuration of each circuit on the input side and output side constituting the current mirror circuit is such that the current output N-channel MOS transistor TN and the switch circuit are connected to the source and drain as shown in FIG. A series circuit of N-channel MOS transistors Tr can be used as a unit circuit.
Each current source 4Bi, 4Ri, 4Gi is provided as a region of the current mirror circuit constituting the output stage current source 13 on the pad 2 side of the
パッド2Bi側を前とすると、これに対してその後ろには、R(赤)のカレントミラーの電流源を構成するトランジスタセル領域が図示するように、2個×6個の領域として割り当てられる。ここを電流源4Riとする。同様に各10個のトランジスタセルでカレントミラー回路を構成して、そのカレントミラー回路の出力を上層の配線ライン9rを介してパッド2Riに接続する。
さらに、その後ろには、G(緑)のカレントミラーの電流源を構成するトランジスタセル領域が図示するように、2個×6個の領域として割り当てられる。ここを電流源4Giとする。同様に各10個のトランジスタセルでカレントミラー回路を構成して、そのカレントミラー回路の出力を上層の配線ライン9gを介してパッド2Giに接続する。
これらの後ろには、カレントミラー構成の電流スイッチングD/Aを形成する12個×6個の領域が3個設けられ、これら領域が同様にB,R,Gに対応してこれの順でD/A5Biと、D/A5Ri、そしてD/A5Giとしてそれぞれ割り当てられている。それぞれのD/Aは、70個のトランジスタセルとからなり、2個のトランジスタセルが予備あるいはダミートランジスタとされる。
Assuming that the pad 2Bi side is the front, the transistor cell region constituting the current source of the R (red) current mirror is allocated as a 2 × 6 region as shown in the figure. This is the current source 4Ri. Similarly, a current mirror circuit is formed by 10 transistor cells each, and the output of the current mirror circuit is connected to the pad 2Ri via the
Further, the transistor cell region constituting the current source of the G (green) current mirror is allocated as 2 × 6 regions as shown in the figure. This is the current source 4Gi. Similarly, a current mirror circuit is constituted by 10 transistor cells each, and the output of the current mirror circuit is connected to the pad 2Gi through the
Behind these are three 12 × 6 regions that form a current mirror D / A in a current mirror configuration, and these regions similarly correspond to B, R, and G in this order. / A5Bi, D / A5Ri, and D / A5Gi. Each D / A is composed of 70 transistor cells, and two transistor cells are reserved or dummy transistors.
なお、前記のトランジスタセル(単位トランジスタ)252個の個数は、カレントミラー回路を構成するものとしては、内部に単位トランジスタの面積の実質的に2倍あるいはn倍のトランジスタあるいはトランジスタセルを部分的に1個形成した場合には、それを2個あるいはn個として換算した数値になる。逆に、単位トランジスタの整数分の1のトランジスタあるいはトランジスタセルを部分的に2個あるいはn個形成した場合にはカレントミラー回路を構成するものとしては、逆にそれら全体を1個と換算した値である。
D/A5Biの出力端子は、電流源4Biの入力端子と上層の配線ライン8bを介して接続されている。D/A5RiとD/A5Giもそれぞれ電流源4Ri,電流源4Giと配線ライン8r,8gを介してそれぞれの出力端子が電流源の対応する入力端子と接続されている。
このようなトランジスタ配列ブロック3aがB,R,Gのそれぞれ3個のパッドごとにレイアウトされる。
なお、図1におけるB,R,Gの各電流源4Bi,4Ri,4Giのブロックについては、これらのブロックをパッド2Bi,2Ri,2Giに対応して横方向に配列して、D/A5Bi,5Ri,5Giのみを縦方向にB,R,Gの順で配列してもよい。
The number of the above-mentioned transistor cells (unit transistors) 252 is such that a transistor or transistor cell that is substantially twice or n times the area of the unit transistor is partially included in the current mirror circuit. When one is formed, it is a numerical value converted as two or n. On the other hand, when two or n transistors / transistor cells, each of which is an integral number of unit transistors, are formed, the current mirror circuit is configured as a value converted to one as a whole. It is.
The output terminal of the D /
Such a
Note that the blocks of the B, R, and G current sources 4Bi, 4Ri, and 4Gi in FIG. 1 are arranged in the horizontal direction corresponding to the pads 2Bi, 2Ri, and 2Gi, and D / A5Bi, 5Ri , 5Gi may be arranged in the order of B, R, G in the vertical direction.
ところで、図6における出力段電流源13はPチャネルMOSトランジスタであり、D/A11はNチャネルMOSトランジスタである。前記の配線ラインによる接続は、D/A5Biと、D/A5Ri、D/A5GiをNチャネルMOSトランジスタのトランジスタセル1とし、電流源4Biと、電流源4Ri、電流源4GiをPチャネルMOSトランジスタのトランジスタセル1とした場合である。したがって、電流源4Biと、電流源4Ri、電流源4Giについては、図5(b)の等価回路は、図示しないが、NチャネルからPチャネルMOSトランジスタに変わる。
なお、ここでは、各電流源のブロックのトランジスタセル数がD/Aのブロックのトランジスタセル数に比べてはるかに少ないので、トランジスタセル1のPチャネル,Nチャネルの形態は別にして同じトランジスタセル1としているが、電流源4Biと、電流源4Ri、電流源4GiをD/A5Biと、D/A5Ri、D/A5Giとを、例えば、同じNチャネルMOSトランジスタのトランジスタセル1とした場合には、別領域に形成したPチャネルMOSトランジスタのカレントミラー回路を介してD/A5Biと、D/A5Ri、D/A5Giの各出力端子と電流源4Biと、電流源4Ri、電流源4Giの各入力端子とをそれぞれ接続することになる。この場合には、NチャネルMOSトランジスタで形成される電流源4Biと、電流源4Ri、電流源4Giとは、図6の出力段電流源13の場合と異なり、電流シンク型になる。
また、電流源4Biと、電流源4Ri、電流源4Giを構成するトランジスタにはスイッチ動作のトランジスタは不要である。図5(b)の等価回路のトランジスタセル1の場合には、直列回路20のうち電流出力用のMOSトランジスタTNが使用される。そこで、スイッチ回路となるNチャネルMOSトランジスタTrは、ON状態に設定されて実質的に電流出力用のトランジスタが1つ形成されているトランジスタセル1として使用される。
Meanwhile, the output stage current source 13 in FIG. 6 is a P-channel MOS transistor, and D /
Here, since the number of transistor cells in each current source block is much smaller than the number of transistor cells in the D / A block, the
Further, the transistor constituting the current source 4Bi, the current source 4Ri, and the current source 4Gi does not need a switch operation transistor. In the case of the
図2、図3は、このような場合の図5(a)に示すD/A5の回路を形成するD/A5Bi,5Ri,5Giの各領域に形成されるトランジスタセル1の半導体構造説明図である。
D/A5Bi,5Ri,5Giのトランジスタセル1は、特に、図5(b)に示すように、トランジスタTNとスイッチ回路となるトランジスタTrの直列回路20で形成される。D/A5Bi,5Ri,5Giは、図6のD/A11に対して抵抗が削除された回路である。そこで、カレントミラー回路の入力側も出力側も直列回路20が単位回路となっている。
具体的には、カレントミラー回路の入力トランジスタ側では直列回路20のトランジスタTNのドレインDが基準電流を受ける入力端子11aに接続され、トランジスタTrのソースSがグランドGNDに接続される。なお、図5(a)の図面一番左側にあるトランジスタセル1に示すように、トランジスタTrのゲートが所定のバイアス電圧Vbに設定されると、これがスイッチ回路ではなく、抵抗になる。実際の回路では、図5(a)の図面一番左側にあるトランジスタセル1のトランジスタTrあるいは図6のスイッチ回路SWaは抵抗に置き換えられる。
前記したように、カレントミラー回路の出力側トランジスタではトランジスタTNのドレインDが出力端子5aに接続され、トランジスタTrのソースSがグランドGNDに接続される。そして、出力側トランジスタの各桁の重み付けに応じて直列回路20のトランジスタセル1が複数個パラレルに接続される。
2 and 3 are explanatory diagrams of the semiconductor structure of the
The
Specifically, on the input transistor side of the current mirror circuit, the drain D of the transistor TN of the
As described above, in the output side transistor of the current mirror circuit, the drain D of the transistor TN is connected to the
図2(a)は、D/A5Bi,5Ri,5Giのトランジスタセル1のうち上流側のトランジスタTNをサーペンテイン型トランジスタとしたものの平面図である。なお、電流源4Biと、電流源4Ri、電流源4Giを構成するトランジスタセル1は、必ずしもサーペンテイン型トランジスタの構成を採る必要はない。
21は、トランジスタTNが形成された領域であり、22がトランジスタTrが形成された領域である。22sは、トランジスタTrのソース領域であり、23は、ソースコンタクト領域である。22gは、トランジスタTrのゲート領域であり、24はそのゲートコンタクト領域である。22dは、トランジスタTrのドレイン領域であるとともに、トランジスタTNのソース領域になっている。
21gは、トランジスタTNのゲート領域であり、25は、そのゲートコンタクト領域である。26は、ゲート領域21gのゲート電極の下側にチャネルを形成するためのチャネル形成領域であり、これによりゲートに所定の電圧が加わったときに、ゲート領域は、平面からみて折れ曲げられたストライプ形状のチャネル(反転層)をチャネル形成領域26の直下に形成する。この領域の周囲にはLOCOS(SiO2)領域26Lが各ストライプチャネルを分離するために設けられている。21dは、トランジスタTNのドレイン領域であり、27はそのドレインコンタクト領域である。
ここで、チャネル形成領域26は、図2(b)のA−A断面図に示すように、LOCOS領域26Lと交互に配置され、ゲート領域に形成されるチャネルがチャネル形成領域26の範囲で制限される。その結果、平面からみてゲート領域にストライブ状にくねったチャネルを形成できる。これによりゲート領域に形成されるチャネルは、電流の流れる方向が折り返される形状になる。また、これによりトランジスタTNのW/Lを小さくすることがきる。
FIG. 2A is a plan view of the D /
21g is a gate region of the transistor TN, and 25 is its gate contact region.
Here, as shown in the AA cross-sectional view of FIG. 2B, the
図3(a)は、他のチャネル形成領域の形状であって、チャネル形成領域26をUの字形の折り曲げチャネル形成領域261を1単位として複数個並列に設けて、さらに両側に直線状のストライブ262を設けて、図2(a)のチャネル形成領域26を複数の部分に分割したものである。
ゲート領域21gの外側には、チャネル電流を取り出すチャネルコンタクト領域263が折り曲げ部261,262の端部にそれぞれ設けられている。この端部同士を上層のコンタクト領域配線層においてコンタクト領域264を介して配線ライン265によりそれぞれ接続して1本の折り曲げチャネルとして形成する。
図3(b)は、そのB−B断面説明図である。チャネルコンタクト領域263は、N+の島領域として折り曲げ部261,262の端部の直下にそれぞれ形成されている。
なお、A−A断面は、図2(b)と同じである。
FIG. 3A shows the shape of another channel formation region, in which a plurality of
Outside the
FIG. 3B is an explanatory view of the BB cross section. The
The AA cross section is the same as FIG.
図4は,他のチャネル形成領域であって、単にストライプのチャネル形成領域266を複数個並設して、チャネル形成領域266において図面上下方向に設けたチャネルコンタクト領域267,268を設けて、それを配線ライン269でそれぞれ接続したものである。これによりゲート領域に形成されるチャネルは、平面からみて電流の流れる方向が折り返される形状になる。なお、これについての断面説明図は省略する。
FIG. 4 shows another channel formation region, in which a plurality of stripe
以上説明してきたが、図5(b)の直列回路20は、トランジスタTN側が下流でトランジスタTr側が上流となる直列回路であってもよい。さらに、カレントミラー回路を構成するトランジスタTN側だけをトランジスタセル1としてD/A5Bi,5Ri,5Giのそれぞれの領域に設け、スイッチ動作のトランジスタTrは、別の領域に設けられていてもよい。したがって、トランジスタセル1は、サーペンテイン型MOSトランジスタセルの電流出力用のMOSトランジスタ1個だけであってもよい。
また、実施例のトランジスタセル1の電流出力用のMOSトランジスタTNは、ゲート領域が実質的に矩形とされ、ゲート領域に形成されるチャネルをそこに流れる電流の方向が折り返される形状になるようにしている。しかし、MOSトランジスタTNのゲート領域そのものを平面からみて折れ曲げられたストライブ状にしても同様なチャネルが形成できる。
As described above, the
Further, the MOS transistor TN for current output of the
実施例では、D/Aのカレントミラー回路についてサーペンテイン型MOSトランジスタセルを用いているが、出力段電流源のカレントミラー回路の単位トランジスタもサーペンテイン型MOSトランジスタセルで構成してもよいことはもちろんである。
また、実施例の図1のレイアウトでは、D/Aと出力段電流源のカレントミラー回路を構成するそれぞれの領域は、それぞれ2個のトランジスタを単位とするトランジスタセル1で構成されている。しかし、このトランジスタセル1は、2個以上のトランジスタを単位として構成されていてもよい。また、D/Aに対して出力段電流源のトランジスタセル数は少なく、また、出力段電流源のカレントミラー回路の単位トランジスタは、スイッチ回路を必要としていないので、NチャネルMOSトランジスタTrがない電流出力用のMOSトランジスタTNが1つだけのトランジスタセルとしてもよい。
さらに、実施例のトランジスタセル1は、NチャネルMOSトランジスタで構成されているが、これは、PチャネルMOSトランジスタで構成されてもよい。
In the embodiment, the serpentine type MOS transistor cell is used for the D / A current mirror circuit, but the unit transistor of the current mirror circuit of the output stage current source may also be constituted by the serpentine type MOS transistor cell. Of course.
Further, in the layout of FIG. 1 of the embodiment, each area constituting the current mirror circuit of the D / A and the output stage current source is constituted by the
Furthermore, although the
1…トランジスタセル(単位トランジスタ)、2…パッド、
3,3a…単位トランジスタの配列ブロック、
4Bi,4Ri,4Gi…電流駆動回路、
5Bi,5Ri,5Gi…D/A、
6bi…出力端子、7bi…入力端子、
8b,8r,8g、9b,9r,9g…配線ライン、
10…
21…トランジスタTNが形成された領域、
21g…トランジスタTNのゲート領域、
21d…トランジスタTNのドレイン領域、
22…トランジスタTrが形成された領域、
22g…トランジスタTrのゲート領域、
22s…トランジスタTrのソース領域、
22d…トランジスタTrのドレイン領域、
23…ソースコンタクト領域、
24,25…ゲートコンタクト領域、
26…チャネル形成溝、
26L…LOCOS領域、
27…ドレインコンタクト領域。
1 ... transistor cell (unit transistor), 2 ... pad,
3, 3a ... Unit transistor array block,
4Bi, 4Ri, 4Gi ... current drive circuit,
5Bi, 5Ri, 5Gi ... D / A,
6bi ... output terminal, 7bi ... input terminal,
8b, 8r, 8g, 9b, 9r, 9g ... wiring lines,
10 ...
21 ... A region where the transistor TN is formed,
21g: gate region of transistor TN,
21d ... Drain region of the transistor TN,
22 ... A region where the transistor Tr is formed,
22g: the gate region of the transistor Tr,
22s ... the source region of the transistor Tr,
22d ... Drain region of the transistor Tr,
23 ... Source contact region,
24, 25 ... gate contact region,
26: Channel forming groove,
26L ... LOCOS area,
27: Drain contact region.
Claims (9)
前記カレントミラー回路は、複数のトランジスタセルを含み、それぞれの前記トランジスタセルは、そのゲート領域が平面からみて、折れ曲げられたストライブ状になっている正方形に近い四角形の形態で形成されたMOSトランジスタあるいは前記ゲート領域に流れる電流の方向が平面からみて、折り返されるストライプ状のチャネルが形成されかつ正方形に近い四角形の形態で形成されたMOSトランジスタを有しているD/A変換回路。 In a D / A conversion circuit having a current mirror circuit as an element,
The current mirror circuit includes a plurality of transistor cells, and each of the transistor cells is a MOS formed in a quadrangular shape close to a square in which a gate region is bent in a stripe shape when viewed from a plane. A D / A conversion circuit having a MOS transistor formed in a square shape close to a square and having a stripe-shaped channel that is folded when the direction of a current flowing through the transistor or the gate region is viewed from a plane.
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