JP4573544B2 - Display device - Google Patents
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この発明は、絶縁ゲート型電界効果トランジスタを利用する表示装置に関し、特に、シリアルに入力される表示信号をパラレル信号に変換する回路に関する。より特定的には、この発明は、小振幅のデジタル表示信号をレベル変換してラッチするレベル変換部の構成に関する。 The present invention relates to a display device using an insulated gate field effect transistor, and more particularly to a circuit that converts a serially input display signal into a parallel signal. More specifically, the present invention relates to a configuration of a level conversion unit that performs level conversion on a digital display signal having a small amplitude and latches the digital display signal.
液晶または有機EL(エレクトロルミネセンス)などの表示装置においては、表示画素を駆動するための画素データ信号は、表示装置外部に設けられたIC(集積回路チップ)から与えられる。この場合、外部のICは、表示データ信号として、たとえばTTLレベルの小振幅の信号を転送する。画素素子へ印加される画素表示信号は、複数ビットのデジタル信号で与えられる。外部からの表示データ信号が、表示装置が必要とする電圧レベルに表示装置内部でレベル変換された後、複数ビットのデジタル信号がアナログ信号に変換され、対応の諧調電圧が選択されて、画素素子に書込まれる。 In a display device such as liquid crystal or organic EL (electroluminescence), pixel data signals for driving display pixels are supplied from an IC (integrated circuit chip) provided outside the display device. In this case, the external IC transfers, for example, a TTL level small amplitude signal as the display data signal. The pixel display signal applied to the pixel element is given as a multi-bit digital signal. After a display data signal from the outside is level-converted inside the display device to a voltage level required by the display device, a multi-bit digital signal is converted into an analog signal, a corresponding gradation voltage is selected, and a pixel element Written in.
各画素に対する表示データが、複数ビットで構成され、各画素に対する表示データがシリアルに転送され、次いで、1行の画素について、パラレルに出力されてアナログ信号に変換される。従って、表示データを伝達する信号線としては、フルカラー仕様の場合、R(赤)、G(緑)、及びB(青)それぞれについて複数ビットのデータを伝達するために、3・M本の信号線が設けられる。ここで、Mは、表示データのビット数を示す。 The display data for each pixel is composed of a plurality of bits, and the display data for each pixel is transferred serially, and then the pixels in one row are output in parallel and converted into analog signals. Accordingly, as a signal line for transmitting display data, in the case of the full color specification, 3 · M signals are used to transmit data of a plurality of bits for each of R (red), G (green), and B (blue). A line is provided. Here, M indicates the number of bits of display data.
表示装置において表示操作に必要とされる回路部分のみを集積化し、それ以外の回路部分は、表示装置外部に設ける。これにより、表示装置において用いられる回路数を低減し、応じて、表示装置のコスト低減および小型化を図る。 In the display device, only circuit portions required for display operation are integrated, and other circuit portions are provided outside the display device. As a result, the number of circuits used in the display device is reduced, and accordingly the cost and size of the display device are reduced.
これらの表示信号は、外部に設けられた駆動用LSIから供給される。駆動LSIは、製造コスト低減のために微細化が進められており、これに伴って、トランジスタの耐圧が低くなる。このトランジスタの耐圧特性を補償するため、また消費電力を低減するために、電源電圧レベルが低減される。この結果、駆動LSIから供給される画素表示データ信号の振幅も小さくなり、たとえばその論理ハイレベル(Hレベル)の電圧レベルが1.8Vとなる場合もある。 These display signals are supplied from a driving LSI provided outside. The drive LSI is being miniaturized to reduce the manufacturing cost, and accordingly, the breakdown voltage of the transistor is lowered. In order to compensate the breakdown voltage characteristics of the transistor and reduce power consumption, the power supply voltage level is reduced. As a result, the amplitude of the pixel display data signal supplied from the driving LSI is also reduced, and for example, the logic high level (H level) voltage level may be 1.8V.
また、この画像データ信号の振幅の低減は、多数の入力画素データ線の信号によるEMI(電磁輻射ノイズ)の低減及び/または消費電力低減の観点からも好ましいため、今後は、さらに信号振幅が低減される方向にある。 In addition, since the reduction of the amplitude of the image data signal is preferable from the viewpoint of reducing EMI (electromagnetic radiation noise) and / or power consumption due to the signals of a large number of input pixel data lines, the signal amplitude is further reduced in the future. Be in the direction to be.
一方、この表示装置において、トランジスタとしては、ポリシリコンTFT(薄膜トランジスタ)が用いられる。表示装置においては、高温熱処理を施すのが、表示画素の信頼性の観点から困難であり、そのためポリシリコンTFTの結晶性は単結晶シリコンを利用するトランジスタに比べて悪く、そのしきい値電圧を低下させることは製造技術的に困難である。 On the other hand, in this display device, a polysilicon TFT (thin film transistor) is used as a transistor. In a display device, it is difficult to perform high-temperature heat treatment from the viewpoint of the reliability of display pixels. Therefore, the crystallinity of polysilicon TFT is worse than that of a transistor using single crystal silicon, and the threshold voltage is reduced. It is difficult to reduce the manufacturing technology.
現状では、このポリシリコンTFTのしきい値電圧は、2Vから4Vと高く、1.8Vの信号を用いてこのポリシリコンTFTを動作させるのは困難である。このため現状では、画素表示データ信号のシリアル/パラレル変換回路を内蔵する表示装置においては、画素表示データ信号のHレベルとしては、3Vから5Vが一般的に用いられている。このシリアル/パラレル変換回路は、外部からシリアルに画素単位で与えられる複数ビットの画素データ信号を、1行の画素に対する表示データ信号に変換する。各画素に対する複数ビットの表示データ信号をアナログ信号に変換することにより、各画素に供給される表示信号が生成される。 At present, the threshold voltage of this polysilicon TFT is as high as 2V to 4V, and it is difficult to operate this polysilicon TFT using a signal of 1.8V. Therefore, at present, in a display device incorporating a serial / parallel conversion circuit for a pixel display data signal, 3V to 5V is generally used as the H level of the pixel display data signal. This serial / parallel conversion circuit converts a multi-bit pixel data signal given serially in pixel units from the outside into a display data signal for one row of pixels. A display signal supplied to each pixel is generated by converting a display data signal of a plurality of bits for each pixel into an analog signal.
この変換部においては、外部からの小振幅の表示データ信号を、表示装置内部での動作電源電圧に対応した信号に変換するために、入力画素表示データ信号(デジタル信号)の電圧レベルを、内部回路の駆動に必要な電圧振幅の信号にレベル変換するレベル変換回路が設けられる。 In this converter, in order to convert a display data signal with a small amplitude from the outside into a signal corresponding to the operating power supply voltage inside the display device, the voltage level of the input pixel display data signal (digital signal) A level conversion circuit for converting the level into a signal having a voltage amplitude necessary for driving the circuit is provided.
このようなレベル変換回路を備える表示装置のデータ線駆動用の回路構成の一例が、特許文献1(特開2000−122623号公報)に示されている。この特許文献1においては、シフトレジスタに従ってサンプリングメモリに画素データをサンプリングする。1行(1走査線)の表示画素に対応するデータをサンプリングした後、サンプリングデータをホールドメモリへ転送する。このホールドメモリの出力信号をレベルシフタによりレベル変換した後、デジタル/アナログ変換を行なって出力する。この特許文献1においては、カラー液晶表示装置において、RGBの3系統の基本データを同時に取込む動作モードおよびこれらのRGBを1系統分ずつ3回に分けて取込む動作モードを切換えることを図っている。しかしながら、このレベルシフタの具体的構成については何ら考慮しておらず、また入力画素データ信号の振幅については何ら考慮していない。
An example of a circuit configuration for driving a data line of a display device having such a level conversion circuit is shown in Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2000-122623). In
また、TFT型液晶表示装置のシリアル/パラレル変換部においてレベル変換回路を設ける構成が、特許文献2(特開平11−95729号公報)に示されている。この特許文献2に示される構成においては、シフトレジスタの出力に従って入力データ信号をデータラッチ回路で順次ラッチし、データラッチ回路のラッチ信号をレベル変換した後に、デジタル/アナログ変換を行なって表示信号を生成する構成が示されている。この特許文献2においては、交流動作時の極性反転時に隣接データ線を一時的に短絡し、諧調電圧の極性変化時におけるデータ線駆動時の振幅を低減して、低消費電力でコモン一定駆動法に従ってドット反転駆動を行なうことを図る。ここで、コモン一定駆動法は、対向電極の電圧を一定レベルに固定したまま画素電極に対向電極電圧に対して正の極性を有する電圧と負の極性を有する電圧を交互に印加する方法である。
In addition, a configuration in which a level conversion circuit is provided in a serial / parallel conversion unit of a TFT type liquid crystal display device is shown in Patent Document 2 (Japanese Patent Laid-Open No. 11-95729). In the configuration disclosed in
また、表示装置におけるレベル変換回路のレベル変換部に、差動増幅器を利用する構成が、特許文献3(特開2002−358055号公報)に示されている。この特許文献3においては、たとえばフレームの画素開始信号に従って所定期間のみレベル変換回路を動作させて入力信号と基準電圧とを比較し、その比較結果を、次段のラッチ回路でラッチする。必要期間のみレベル変換回路の差動増幅器を動作させることにより、この差動増幅器を常時動作させる場合に比べて、消費電流を低減する。
上述の特許文献3に示されるレベル変換回路は、外部から与えられるTTLレベルの直流信号を、表示装置内部で用いられる電源電圧レベルの直流信号に変換して内部回路で利用する構成を示す。この特許文献3に示されるレベル変換回路を、外部の駆動LSIから供給される入力画素データ信号のレベルを変換する回路に利用する場合、各画素データ線に対応して差動増幅回路を配置する必要がある。したがって、画素データ信号線に対しては、画素マトリクスの水平方向に整列される画素と同一の数の差動増幅回路が接続され、この入力画素データ信号線の負荷が大きく、高速で画素データ信号を転送するために、駆動LSIの消費電力が大きくなるという問題が生じる。
The level conversion circuit disclosed in
また、差動増幅器においては、差動段を構成するトランジスタのしきい値電圧のばらつきによりオフセット電圧が生じる。特に、表示装置において一般に用いられるポリシリコンTFTを利用する場合、前述のようにトランジスタのしきい値電圧のばらつきが大きく、差動増幅器のオフセット電圧も大きくなる。オフセット電圧を補償しない場合、基準電圧と入力信号との比較を正確に行うことができない。この特許文献3においては、このような差動増幅器のオフセット電圧の存在及びその影響は、何ら考慮していない。
In the differential amplifier, an offset voltage is generated due to variations in threshold voltages of transistors constituting the differential stage. In particular, when a polysilicon TFT generally used in a display device is used, the threshold voltage variation of the transistor is large as described above, and the offset voltage of the differential amplifier is also large. If the offset voltage is not compensated, the comparison between the reference voltage and the input signal cannot be performed accurately. In
このオフセット電圧を補償する差動増幅器の一般的構成が、前述の特許文献4に示されている。この特許文献4に示される構成においては、差動増幅器の差動入力を短絡した状態で、差動増幅器の出力電圧に従って出力ノードを駆動する。この出力ノードの電圧を参照電圧と比較し、その比較結果に基づいて、差動増幅器の出力電圧が参照電圧と一致するように、差動増幅器の出力電圧レベルを調整する。参照電圧を次段回路の入力論理しきい値に対応させる。この特許文献4に示される構成においては、差動増幅器の出力電圧レベルを調整するために、容量素子の充電電圧を利用して、差動増幅器のカレントミラー段の駆動電流を調整して、出力電圧と参照電圧の電圧レベルを一致させている。そのため、回路素子数が多くなり、回路占有面積が大きくなるという問題が生じる。また、出力電圧と参照電圧とを比較する比較回路のオフセットについては考慮していない。
A general configuration of a differential amplifier that compensates for this offset voltage is disclosed in the
また、この特許文献4に示される構成においては、各差動増幅器に対して、参照電圧と出力電圧との一致/不一致に基づいて容量素子の充放電動作を制御する制御回路が必要となる。従って、この特許文献4に示される差動増幅回路のオフセット電圧補償の構成を、小型及び低消費電力を要求される表示装置において、画素データ信号のレベル変換のために利用することは困難である。
In the configuration disclosed in
それゆえ、この発明の目的は、TFTのしきい値電圧よりも低い電圧レベルの画素データ信号が入力されても正確に動作することのできる表示装置を提供することである。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a display device that can operate accurately even when a pixel data signal having a voltage level lower than the threshold voltage of a TFT is input.
この発明の他の目的は、入力画素データ信号の振幅を低減して、EMIおよび消費電力を低減することのできる表示装置を提供することである。 Another object of the present invention is to provide a display device capable of reducing EMI and power consumption by reducing the amplitude of an input pixel data signal.
この発明に係る表示装置は、行列状に配列される複数の画素素子と、各画素列に対応して配置され、各々に対応の画素素子が接続され、対応の列の選択画素素子に対する表示信号を転送する複数のデータ線と、入力データ信号の振幅よりも大きな電位差を有する電圧を動作電源電圧として受け、データ線を選択するためのデータ線選択信号に応答して活性化され、活性化時、第1および第2の入力の電位を差動的に増幅して出力する差動増幅回路と、差動増幅回路の第2の入力に接続される一方電極を有する容量素子と、データ線選択信号の活性化に従って導通し、導通時、入力データ信号を差動増幅回路の第1の入力に伝達する第1のスイッチング素子と、データ線選択信号の活性化に従って選択的に第1のスイッチング素子と相補的に導通し、基準電圧を差動増幅回路の第1の入力に伝達する第2のスイッチング素子と、データ線選択信号に従って第2のスイッチング素子と同相で導通し、導通時、差動増幅回路の出力を容量素子の一方電極に結合する第3のスイッチング素子と、差動増幅回路の出力信号をラッチするラッチ回路と、少なくともこのラッチ回路の出力信号に基づいて対応のデータ線に対する表示信号を生成する表示信号生成回路とを備える。 Display device according to the inventions has a plurality of pixel elements arranged in rows and columns, it is arranged corresponding to each pixel column, each being connected to a corresponding pixel element, the display for the selected pixel elements in the corresponding column A plurality of data lines for transferring signals and a voltage having a potential difference larger than the amplitude of the input data signal are received as operation power supply voltages and activated in response to a data line selection signal for selecting a data line. A differential amplifier circuit that differentially amplifies and outputs the potentials of the first and second inputs, a capacitive element having one electrode connected to the second input of the differential amplifier circuit, and a data line Conducting according to the activation of the selection signal, and when conducting, the first switching element for transmitting the input data signal to the first input of the differential amplifier circuit and the first switching selectively according to the activation of the data line selection signal Complementary to the element And, a second switching element for transmitting the reference voltage to the first input of the differential amplifier circuit conducts the second switching element and phase in accordance with the data line selection signal, when conductive, the output of the differential amplifier circuit A third switching element coupled to one electrode of the capacitive element, a latch circuit for latching an output signal of the differential amplifier circuit, and a display for generating a display signal for a corresponding data line based on at least the output signal of the latch circuit A signal generation circuit.
この発明に係る表示装置においては、差動増幅回路を用いて入力データ信号のレベル変換を行なっており、差動増幅回路がポリシリコンTFTで構成される場合においても、そのしきい値電圧よりも電圧レベルの低い入力データ信号のレベル変換を行なうことができる。これにより、駆動LSIの消費電力を低減することができまたEMIが低減された表示装置を実現することができる。 In the display device according to the invention is carried out level conversion of the input data signal using a differential amplifier circuit, even when the differential amplifier circuit is formed of polysilicon TFT, than its threshold voltage It is possible to perform level conversion of an input data signal having a low voltage level. Thereby, the power consumption of the driving LSI can be reduced, and a display device with reduced EMI can be realized.
また、差動増幅回路においては、差動増幅回路を電圧フォロワで動作させ、参照電圧に対する出力電圧を容量素子に格納し、この容量素子の格納電圧と入力画素データ信号とを比較している。したがって、この差動増幅回路のTFTのしきい値電圧のばらつきが大きい場合においても、正確に、この差動増幅回路のオフセットを相殺して出力電圧を生成することができ、正確に入力画素データ信号の論理レベルを判定してレベル変換を行なうことができる。また、容量素子にオフセット補償された参照電圧を格納しており、回路構成が簡略化され、素子数を低減することができ、小占有面積で消費電力が低減された表示装置を実現することができる。 In the differential amplifier circuit, the differential amplifier circuit is operated by a voltage follower, the output voltage with respect to the reference voltage is stored in the capacitive element, and the stored voltage of the capacitive element is compared with the input pixel data signal. Therefore, even when the threshold voltage variation of the TFT of the differential amplifier circuit is large, the offset of the differential amplifier circuit can be accurately canceled to generate the output voltage, and the input pixel data can be accurately generated. Level conversion can be performed by determining the logic level of the signal. In addition, the reference voltage compensated for offset is stored in the capacitor element, the circuit configuration is simplified, the number of elements can be reduced, and a display device with reduced power consumption with a small occupation area can be realized. it can.
[実施の形態1]
図1は、この発明の実施の形態1に従う表示装置の全体の構成を概略的に示す図である。図1においては、表示装置として、画素素子として液晶素子が利用される液晶表示装置10の構成が一例として示される。
[Embodiment 1]
FIG. 1 schematically shows an overall configuration of the display device according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 1, a configuration of a liquid
図1において、液晶表示装置10は、行列状に配列される複数の画素25を含む画素マトリクス20と、この画素マトリクス20の画素の各行に対応して設けられるゲート線GL(GL1、…)を駆動するゲート線駆動回路30と、画素マトリクス20の画素列それぞれに対応して設けられるデータ線DL(DL1,DL2…)に画素表示信号を伝達するデータ線駆動回路40とを含む。
In FIG. 1, the liquid
画素マトリクス20においては、画素列それぞれに対応してデータ線が配置され、また画素行それぞれに対応してゲート線が配置されるが、図1においては、代表的に、データ線DL1およびDL2とゲート線GL1を示す。
In the
また、以下の説明においては、ゲート線GL1が延在する方向を行方向と称し、データ線DL1およびDL2が延在する方向を列方向と称する。 In the following description, the direction in which the gate line GL1 extends is referred to as the row direction, and the direction in which the data lines DL1 and DL2 extend is referred to as the column direction.
また、ゲート線を総称的に示す場合には、符号GLを用い、またデータ線を総称的に示す場合には、符号DLを用いる。 In addition, the symbol GL is used when generically indicating the gate line, and the symbol DL is used when generically showing the data line.
画素25は、対応のデータ線DLと内部の画素ノードNX1との間に設けられて、対応のゲート線GL上の信号電位に応答して導通する画素選択スイッチ26と、画素ノードNX1と共通電極ノードNX2の間に互いに並列に設けられる容量素子27および液晶表示素子28とを含む。
The
画素ノードNX1と共通電極ノードNX2の間の電圧差に応じて、液晶表示素子28内の液晶の配向性が変化し、応じて、液晶表示素子28の表示輝度が変化する。データ線DLを介して表示信号を転送し、画素選択スイッチ26を介して画素ノードNX1へ表示信号を伝達する。これにより、画素25の輝度を制御することができる。画素スイッチ26は、典型的には、N型ポリシリコンTFTで構成される。また、容量素子27は、書き込まれた表示信号を保持して、表示素子28の表示状態(輝度)を保持する。
The orientation of the liquid crystal in the liquid
ゲート線駆動回路30は、所定の走査周期に基づいて、ゲート線GL1、…を順次選択状態へ駆動する。ゲート線GLが選択されている期間中、データ線DLが対応の画素25の画素ノードNX1と接続され、データ線駆動回路40によりデータ線DL上に出力された表示信号(諧調電圧)が、選択されたゲート線に接続される画素に書込まれるて、容量素子27により保持される。
The gate
データ線駆動回路40は、Nビットのデジタル信号の画素表示データ信号SIGにより、段階的に設定される表示信号をデータ線DLへ出力する。図1においては、一例として、外部から与えられる画素表示データ信号SIGが、6ビットD0−D5で構成される場合を一例として示す。表示装置における表示の仕様としては、フルカラー表示で、26万色の表示が一般的である。この場合、赤(R)、緑(G)および青(B)の三原色それぞれに対し、64段階の諧調表示を行うことが必要とされ、従って、6ビットの画素データが各原色について必要とされる。したがって、6ビットD0−D5で構成される画素表示データ信号SIGが、R、G、およびBそれぞれについて伝達され、画素表示データ信号(デジタル信号)SIGを伝達する信号線としては、18本の信号線が必要とされる。
The data line driving
データ線駆動回路40は、図示しないシフトクロック信号に従ってデータ線選択信号SH1、SH2…を生成するシフトレジスタ50と、シフトレジスタ50からのデータ線選択信号SH(SH1,SH2…)に従って入力画素表示データ信号SIGを取込みかつ画素データ信号のレベル変換を行なうレベル変換回路52と、レベル変換回路52の出力信号を、ラッチするデータラッチ回路54と、データラッチ回路54のラッチ信号を、ラッチ指示信号LTに従ってラッチするデータラッチ回路56と、諧調電圧V1−V64を供給する諧調電圧供給回路60と、データラッチ回路56からのレベル変換された画素データ信号に従って各画素について諧調電圧を選択するデコード回路70と、このデコード回路70の出力電圧に従ってデータ線DLを駆動する出力バッファ回路80を含む。
The data line driving
入力画素表示データ信号SIGは、データ線DLそれぞれに伝達される表示信号に対応する画素データとして、各画素単位(データ線単位)で所定の周期でシリアルに入力される。シフトレジスタ50は、この画素表示データ信号SIGが与えられる周期に同期して、データ線選択信号SH(SH1,SH2…)を順次選択状態へ切換える。
The input pixel display data signal SIG is serially input as pixel data corresponding to a display signal transmitted to each of the data lines DL in a predetermined cycle in units of pixels (units of data lines). The
レベル変換回路52は、データ線DLそれぞれに対して設けられるレベル変換ユニット(レベルシフタ)を含み、シフトレジスタ50からのデータ線選択信号SHが指定するデータ線に対して設けられるレベル変換ユニットが活性化され、この入力画素表示データ信号SIGに対するレベル変換を行なう。
データラッチ回路54は、シフトレジスタ50からのデータ線選択信号に従って、レベル変換回路52のレベル変換ユニットの出力信号をラッチする。
The
データラッチ回路56は、データラッチ回路54において、1行の画素に対する画素表示データ信号のラッチが完了すると、ラッチ指示信号LTに従って、データラッチ回路54のラッチ信号をそれぞれラッチする。
The
諧調電圧供給回路60は、たとえば、高電圧VDHおよび低電圧VDLの間に直列に接続される分圧抵抗で構成され、高電圧VDHおよび低電圧VDLを抵抗分割して64段階の階調電圧V1−V64を生成する。 The gradation voltage supply circuit 60 is constituted by, for example, a voltage dividing resistor connected in series between the high voltage VDH and the low voltage VDL, and the high voltage VDH and the low voltage VDL are divided by resistance to obtain 64 gradation voltages V1. -V64 is generated.
デコード回路70は、データラッチ回路56にラッチされた各データ線DL毎の6ビットの信号をデコードし、そのデコード結果に基づいて諧調電圧供給回路60からの諧調電圧V1−V64のうち対応の諧調電圧を選択する。
The
デコード回路70により各データ線に対する表示信号が生成され、次いで、出力バッファ回路80を介して対応のデータ線DLへ伝達される。出力バッファ回路80からデータ線DLへ表示信号が伝達される方式としては、1行の表示電圧が並列に出力される線順次駆動方式が用いられてもよく、また各データ線毎に順次表示信号が伝達される点順次方式が用いられてもよい。出力バッファ回路80は、アナログ回路であり、デコード回路70からの諧調電圧を受けて、それぞれデータ線DLを駆動し、選択画素に対する表示信号(諧調電圧)を書込む。
A display signal for each data line is generated by the
なお、図1に示す表示装置の構成において、諧調電圧供給回路60およびデコード回路70が、データラッチ回路56の出力信号に対してデジタル/アナログ変換を行なうデジタル/アナログ変換回路で構成されてもよい。また、ゲート線駆動回路30およびデータ線駆動回路40は、表示パネル(液晶マトリクス)の外部装置として(別チップとして)設けられてもよい。
In the configuration of the display device shown in FIG. 1, gradation voltage supply circuit 60 and decode
レベル変換回路52を用いて入力画素表示データ信号SIGを、表示装置内の電源電圧レベルの信号に変換して、データラッチ回路54および56を介して転送して諧調電圧を生成する。データラッチ回路56においてラッチされた信号をレベル変換する構成に較べて、レベル変換回路52におけるゲート遅延を生じさせることなく、入力画素表示データ信号に対応する表示信号を、出力バッファ回路80から出力することができる。
The input pixel display data signal SIG is converted into a power supply voltage level signal in the display device using the
図2は、図1に示すレベル変換回路52、およびデータラッチ回路54および56の部分の構成を具体的に示す図である。図2においては、入力画素表示データ信号SIGの1ビットの信号について、2つのデータ線に対応する部分の構成を代表的に示す。レベル変換回路52は、シフトレジスタ50からのデータ線選択信号SH1およびSH2それぞれに従って活性化され、活性化時、基準電圧VREFと入力表示データ信号(以下、単にデータ信号と称す)DIとを差動的に増幅しかつレベル変換を行なうレベルシフタLCK1およびLCK2を含む。データ信号DIは、たとえば論理ローレベル(Lレベル)及び論理ハイレベル(Hレベル)がそれぞれ0Vと1.8Vの2値信号であり、参照電圧VREFは、中間の0.9Vである。レベルシフタLCK1およびLCK2はレベル変換回路52におけるレベル変換ユニットを構成し、それぞれ、活性化時、参照電圧VREFを参照してデータ信号DIの論理レベルを判定し、入力表示データ信号DIのHレベルの電圧レベルを、それより高い表示装置の電源電圧VDDレベルまたはそれに近い電圧レベルに変換する。
FIG. 2 is a diagram specifically showing the configuration of
第1のデータラッチ回路54は、レベルシフタLCK1およびLCK2それぞれに対して設けられる第1のデータラッチFDK1およびFDK2を含む。第1のデータラッチFDK1およびFDK2は、それぞれ、データ線選択信号SH1およびSH2に従って対応のレベルシフタLCK1およびLCK2と相補的に活性化され、活性化時、対応のレベルシフタLCK1およびLCK2の出力信号をラッチする。第1のデータラッチFDK1およびFDK2は、相補データ線選択信号に従って動作するため、それぞれに対応して、データ線選択信号SH1およびSH2を反転するためのインバータIV1およびIV2が設けられる。
First data latch
第2のデータラッチ回路56は、第1のデータラッチFDK1およびFDK2それぞれに対応して設けられ、相補ラッチ信号LATおよび/LATに従って対応の第1のデータラッチFDK1およびFDK2の出力信号をラッチする第2のデータラッチSDK1およびSDK2を含む。相補ラッチ信号LATおよび/LATが、図1に示すラッチ指示信号LTに対応する。相補ラッチ信号LATおよび/LATを用いて、第2のデータラッチ回路55に含まれる第2のデータラッチSDK1およびSDK2が、並列にラッチ動作を行ない、デコード回路70により第2のデータラッチSDK(SDK1,SDK2・・・)の出力信号に従って、各データ線に対する表示信号が並列に生成される。
Second
この図2に示す構成においては、シフトレジスタ50は、データ線選択信号SH1、SH2…を順次選択状態へ駆動する。データ線選択信号SH1、SH2により、レベルシフタLCK1、LCK2が選択的に活性化され、入力データ信号DIのレベル変換が行なわれる。レベルシフタLCK1、LCK2…によりレベル変換されたデータ信号が、それぞれ、データ線選択信号SH1およびSH2の非活性化により、第1のデータラッチFDK1、FDK2によりラッチされる。これにより、シリアルに入力されるデータ信号DIが、パラレル信号に変換される。1行の画素に対する第1のデータラッチFDK(FDK1、FDK2…)におけるラッチ動作が完了すると、相補ラッチ信号LATおよび/LATが活性化され、第2のデータラッチSDK(SDK1、SDK2…)によりレベル変換されたデータ信号(画素表示データ信号)が転送されてラッチされる。続いて、デコード回路70がデコード動作を行ない、そのデコード結果に従って各データ線に対する諧調電圧を選択する。
In the configuration shown in FIG. 2,
図3は、図2に示すレベルシフタLCK(LCK1,LCK2…)、および第1のデータラッチFDK(FDK1、FDK2…)の具体的構成を示す図である。図3においては、データ線選択信号SHi(i=1−n;nは、データ線の数)に対応して配置されるレベルシフタLCKiおよび第1のデータラッチFDKiの構成を代表的に示す。各データ線に対して設けられるレベルシフタLCKおよび第1のデータラッチFDKの構成は同じである。 FIG. 3 is a diagram showing a specific configuration of the level shifter LCK (LCK1, LCK2...) And the first data latch FDK (FDK1, FDK2...) Shown in FIG. FIG. 3 representatively shows configurations of level shifter LCKi and first data latch FDKi arranged corresponding to data line selection signal SHi (i = 1−n; n is the number of data lines). The structures of the level shifter LCK and the first data latch FDK provided for each data line are the same.
第2のデータラッチSDKは、第1のデータラッチFDKと同様の構成を備える。データ線選択信号SHiに代えてラッチ信号LAT及び/LATが、ラッチ動作制御信号として与えられる。 The second data latch SDK has the same configuration as the first data latch FDK. Instead of the data line selection signal SHi, latch signals LAT and / LAT are given as latch operation control signals.
図3において、レベルシフタLCKiは、ハイ側電源ノードAN1と内部ノードAN7の間に接続され、定電流Iを供給する定電流源100と、内部ノードAN7と内部ノードAN8の間に接続されかつそのゲートがデータ信号入力ノードAN3に接続されるPチャネルMOSトランジスタ101と、内部ノードAN7と内部ノードAN9の間に接続されかつそのゲートに参照電圧VREFを受けるPチャネルMOSトランジスタ102と、内部ノードAN8と内部ノードAN10の間に接続されかつそのゲートが内部ノードAN8に接続されるNチャネルMOSトランジスタ103と、内部ノードAN9と内部ノードAN10の間に接続されかつそのゲートが内部ノードAN8に接続されるNチャネルMOSトランジスタ104と、内部ノードAN10とハイ側電源ノードAN2の間に接続されかつそのゲートにデータ線選択信号SHiをノードAN5を介して受けるNチャネルMOSトランジスタ105を含む。
In FIG. 3, the level shifter LCKi is connected between the high-side power supply node AN1 and the internal node AN7, is connected between the constant
MOSトランジスタ101および102が、入力データ信号DIと参照電圧VREFの比較を行なう比較段を構成する。MOSトランジスタ103および104が、カレントミラー回路を構成し、MOSトランジスタ101および102に対して同じ大きさの電流を駆動する負荷回路として作用する。ハイ側電源ノードAN1へ与えられる電源電圧VDDは、データ信号DIのHレベルの電圧レベルより高い電圧である。定電流源100は、たとえば、カレントミラー回路で構成される。
第1のデータラッチFDKiは、相補データ線選択信号SHiおよび/SHiの活性化に従って活性化され、レベルシフタLCKiの出力ノードAN9上の信号を反転するクロックドインバータ120と、クロックドインバータ120の出力信号を反転するインバータ110と、相補データ線選択信号SHiおよび/SHiに従ってクロックドインバータ120と相補的に活性化され、活性化時、内部ノードAN14上の信号を反転してクロックドインバータ120の出力ノードAN12へ伝達するクロックドインバータ111を含む。
First data latch FDKi is activated in accordance with activation of complementary data line selection signals SHi and / SHi, and inverts the signal on output node AN9 of level shifter LCKi, and the output signal of clocked
クロックドインバータ120は、ハイ側電源ノードAN1と内部ノードAN11の間に接続され、そのゲートにノードAN6を介して補のデータ線選択信号/SHiを受けるPチャネルMOSトランジスタ106と、ノードAN11と内部出力ノードAN12との間に接続されかつそのゲートがレベルシフタLCKiの出力ノードAN9に接続されるPチャネルMOSトランジスタ107と、内部出力ノードAN12と内部ノードAN13の間に接続されかつそのゲートがレベルシフタLCKiの出力ノードAN9に接続されるNチャネルMOSトランジスタ108と、内部ノードAN13とロー側電源ノードAN2の間に接続されかつそのゲートにノードAN5を介してデータ線選択信号SHiを受けるNチャネルMOSトランジスタ109を含む。
Clocked
クロックドインバータ120は、データ線選択信号SHiおよび/SHiが、それぞれ、HレベルおよびLレベルのときに活性化されて、レベルシフタLCKiの出力信号を反転する。データ線選択信号SHiおよび/SHiが、それぞれ、LレベルおよびHレベルとなると、クロックドインバータ120は、MOSトランジスタ106および109がオフ状態となり、出力ハイインピーダンス状態となる。
Clocked
図4は、図3に示すクロックドインバータ111の構成の一例を示す図である。図4において、クロックドインバータ111は、ハイ側電源ノードAN1と内部出力ノードAN12の間に直列に接続されるPチャネルMOSトランジスタPQ1およびPQ2と、内部出力ノードAN12とロー側電源ノードAN2の間に直列に接続されるNチャネルMOSトランジスタNQ1およびNQ2を含む。MOSトランジスタPQ1およびNQ2のゲートに、それぞれ、データ線接続信号SHiおよび/SHiが与えられる。MOSトランジスタPQ2およびNQ1は、それぞれのゲートが、図3に示す内部ノードAN14に接続される。
FIG. 4 is a diagram showing an example of the configuration of clocked
このクロックドインバータ111は、データ線選択信号SHiおよび/SHiが、それぞれHレベルおよびLレベルのときには、出力ハイインピーダンス状態となり、一方、データ線選択信号SHiおよび/SHiがそれぞれLレベルおよびHレベルのときに活性化され、内部ノードAN14上の信号を反転して内部出力ノードAN12上に伝達する。
Clocked
ここで、図3に示す構成において、レベルシフタLCKiおよび第1のデータラッチFDKiに対してハイ側電源電圧VDDが共通に与えられている。しかしながら、レベルシフタLCKiおよび第1のデータラッチFDKiに対しては、異なる電圧レベルのハイ側電源電圧が供給されてもよい。レベル変換回路LCKiに対するハイ側電源電圧VDDが、第1のデータラッチFDKiのハイ側電源電圧よりも高い電圧レベルに設定されてもよい。この場合、レベルシフタLCKiにおいて、ハイ側電源電圧VDDと入力データ信号DIおよび参照電圧VREFとの電圧差が大きくなり、動作マージンを拡大することができ、正確に、レベル変換動作を行なうことができる。 Here, in the configuration shown in FIG. 3, the high-side power supply voltage VDD is commonly applied to the level shifter LCKi and the first data latch FDKi. However, the high-side power supply voltage having a different voltage level may be supplied to the level shifter LCKi and the first data latch FDKi. The high-side power supply voltage VDD for the level conversion circuit LCKi may be set to a voltage level higher than the high-side power supply voltage of the first data latch FDKi. In this case, in the level shifter LCKi, the voltage difference between the high-side power supply voltage VDD and the input data signal DI and the reference voltage VREF is increased, the operation margin can be expanded, and the level conversion operation can be performed accurately.
図5は、図3に示す回路の動作を示すタイミング図である。以下、図5を参照して、図3に示すレベルシフタLCKiおよび第1のデータラッチFDKiの動作について説明する。 FIG. 5 is a timing chart showing the operation of the circuit shown in FIG. Hereinafter, operations of the level shifter LCKi and the first data latch FDKi shown in FIG. 3 will be described with reference to FIG.
入力データ信号DIは、所定の周期で各表示画素毎にシリアルに入力される。図2に示すシフトレジスタ50は、入力データ信号DIの転送サイクルを規定する入力クロック信号に従って、データ線選択信号SHi(SH1、SH2…)を、データ信号DIの入力サイクルに対して半サイクルずらせて変化させる。すなわち、入力データ信号DIは、データ線選択信号SHの活性化期間の中央時点で変化する。これにより、入力データ信号のレベル判定動作(差動増幅動作)に対する動作タイミングマージンを拡大する。
The input data signal DI is serially input for each display pixel at a predetermined cycle. The
図5は、また図2に示す回路の動作を示すタイミング図である。以下、図5を参照して、この発明の実施の形態1に従う表示装置のレベル変換の動作について説明する。 FIG. 5 is a timing chart showing the operation of the circuit shown in FIG. Hereinafter, the level conversion operation of the display device according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
時刻t0において、データ線選択信号SH1がHレベルに立上がり、また、補のデータ線選択信号/SH1がLレベルに立下がる。応じて、図2に示すレベルシフタ1が活性化され、参照電圧VREFと入力ノードAN3に与えられる入力データ信号DIとの比較を行なう。レベルシフタLCKiは、差動増幅回路で構成されており、入力データ信号DIの基準電位(接地電圧)に対する電圧レベルに従ってその論理レベルを判定するのではなく、参照電圧VREFと入力データ信号DIとの電圧差に従って動作する。したがって、このレベルシフタLCKiは、通常、0.1V程度の電圧差が、参照電圧VREFと入力データ信号DIとの間に存在すれば、増幅動作が可能である。参照電圧VREFが0.9Vであり、一方、入力データ信号DIのHレベルおよびLレベルは、それぞれ、1.8Vおよび0Vである。従って、0.9Vの電圧差が、レベルシフタLCKiの差動ノードAN3およびAN4の間に存在し、十分に増幅動作を行なうことができる。
At time t0, data line selection signal SH1 rises to H level, and complementary data line selection signal / SH1 falls to L level. In response,
このレベルシフタLCKiの差動増幅動作により、レベルシフタLCKiの出力ノードAN9のLレベルは、ほぼ接地電圧レベルであり、Hレベルは、ハイ側電源電圧VDDよりも低く、かつクロックドインバータ120の入力論理しきい値電圧レベルよりも高い電圧レベルとなり、クロックドインバータ120を正確に2値動作を行わせる電圧レベルとなる。このレベルシフタLCKiの出力信号のHレベルは、定電流源100の駆動電流Iの大きさに依存し、この電流Iの大きさを大きくすることにより、レベルシフタLCKiの出力信号のHレベルは、ハイ側電源電圧VDDに近い電圧レベルとなる。
Due to the differential amplification operation of the level shifter LCKi, the L level of the output node AN9 of the level shifter LCKi is substantially the ground voltage level, the H level is lower than the high-side power supply voltage VDD, and the input logic of the clocked
時刻t0aにおいて、入力データ信号DIが変化し、画素に対する表示データが変化すると、レベルシフタLCKiから入力データ信号DIの論理レベルに応じた論理レベルの信号が出力される。ここで、入力データ信号DIが、参照電圧VREFよりも低い場合には、PチャネルMOSトランジスタ101の駆動電流量がMOSトランジスタ102の駆動電流量よりも大きくなる。このMOSトランジスタ101の駆動電流は、MOSトランジスタ103へ供給される。MOSトランジスタ103および104がカレントミラー回路を構成しており、これらのMOSトランジスタ103および104には同じ大きさの電流が流れる。したがって、MOSトランジスタ104は、MOSトランジスタ102の駆動電流よりも大きな電流を放電し、出力ノードAN9の電圧レベルが低下する。
When the input data signal DI changes at time t0a and the display data for the pixel changes, a signal having a logic level corresponding to the logic level of the input data signal DI is output from the level shifter LCKi. Here, when the input data signal DI is lower than the reference voltage VREF, the drive current amount of the P-
逆に、入力データ信号DIの電圧レベルが、参照電圧VREFよりも高い場合には、MOSトランジスタ101の駆動電流量が、MOSトランジスタ102の駆動電流量よりも小さくなる。したがって、この場合には、MOSトランジスタ104は、MOSトランジスタ102からの電流を放電することはできず、出力ノードAN9の電圧レベルが上昇し、Hレベルとなる。第1のデータラッチFDKiにおいては、クロックドインバータ120が活性状態にあり、このレベルシフタLCKiの出力信号は、反転されて内部出力ノードAN12へ、クロックドインバータ120のゲート遅延時間の後伝達される。クロックドインバータ120は、電源電圧VDDを動作電源電圧として受けており、レベルシフタLCKiのLレベルの出力信号を、電源電圧レベルの信号に変換する。従って、レベルシフタLCKiの出力信号が、電源電圧レベルよりも低い電圧レベルであっても、確実に電源電圧VDDレベルの信号が生成される。
Conversely, when the voltage level of the input data signal DI is higher than the reference voltage VREF, the amount of drive current of the
時刻t1において、データ線選択信号SHiがLレベルとなると、レベルシフタLCKiにおいて、MOSトランジスタ105がオフ状態となり、このレベルシフタLCKiにおける動作電流経路が遮断され、差動増幅動作が非活性化される。MOSトランジスタ105をオフ状態とすることにより、レベルシフタLCKiによる電力消費を停止させる。レベル変換を行なうレベルシフタのみを動作させることにより、図2に示すレベル変換回路52における消費電力を低減する。
When the data line selection signal SHi becomes L level at time t1, the
時刻t1において、データ線選択信号SHiおよび/SHiがそれぞれLレベルおよびHレベルとなると、第1のデータラッチFDKiにおいて、クロックドインバータ120のMOSトランジスタ106および109がオフ状態となり、クロックドインバータ120が出力ハイインピーダンス状態となる。一方、クロックドインバータ111は、図4に示すように、内部のMOSトランジスタPQ1およびNQ2がオン状態となり、活性化され、インバータ110およびクロックドインバータ111により、クロックドインバータ120の出力ノードAN12の電圧レベルが、低インピーダンス状態で保持される。低インピーダンス状態で出力ノードAN12の電圧を維持することにより、ノイズの影響を受けることなく、安定にレベル変換された信号を保持することができる。
At time t1, when data line selection signals SHi and / SHi become L level and H level, respectively, in first data latch FDKi,
この時刻t1においては、また、次のデータ線DL2に対するデータ線選択信号SH2および/SH2が、それぞれHレベルおよびLレベルとなり、レベルシフタLCK2が活性化され、差動増幅動作を行なう。このとき、入力データ信号DIは、データ線DL1に対する表示データビットである。 At time t1, data line selection signals SH2 and / SH2 for next data line DL2 attain H level and L level, respectively, and level shifter LCK2 is activated to perform differential amplification operation. At this time, the input data signal DI is a display data bit for the data line DL1.
時刻t1aにおいて、外部からの入力データ信号DIが、データ線DL2に対する画素データに変化し、先のレベルシフタLCK1および第1のデータラッチFDK1における動作と同様の動作が行なわれ、入力データ信号DIの電圧レベルの変換が選択的に行なわれて対応の第1のデータラッチFDK2にラッチされる。 At time t1a, the input data signal DI from the outside changes to pixel data for the data line DL2, and the same operation as that in the previous level shifter LCK1 and the first data latch FDK1 is performed, and the voltage of the input data signal DI Level conversion is selectively performed and latched in the corresponding first data latch FDK2.
時刻t2において、データ線選択信号SH2および/SH2がそれぞれLレベルおよびHレベルとなり、2番目の入力データ信号DIに対するレベル変換動作が完了し、次段の第1のデータラッチFDK2によりラッチされる。この時刻t2において、図示しない次のデータ線選択信号SH3および/SH3が、それぞれHレベルおよびLレベルとなり、レベル変換回路の次段のレベルシフタ(LCK3)においてレベル変換動作が行なわれ、時刻t3において、3番目の入力データ信号DIに対するレベル変換動作が完了する。以降、時刻t0からの動作と同様の動作が、全データ線について実行される。 At time t2, the data line selection signals SH2 and / SH2 become L level and H level, respectively, and the level conversion operation for the second input data signal DI is completed, and is latched by the first data latch FDK2 at the next stage. At time t2, next data line selection signals SH3 and / SH3 (not shown) become H level and L level, respectively, and the level conversion operation is performed in the level shifter (LCK3) of the next stage of the level conversion circuit. At time t3, The level conversion operation for the third input data signal DI is completed. Thereafter, the same operation as that from time t0 is executed for all data lines.
このレベル変換動作において、レベルシフタLCKにおいて直流的な電力消費が、差動増幅動作時に生じる。しかしながら、このレベルシフタにおける電力消費は、対応のデータ線が選択されたときのみ生じ、消費電力を十分小さくすることができる。たとえば、1つのレベルシフタLCKiを構成する差動増幅回路に流れる電源電流Iを、余裕をみて、最大で、1μA程度に設定し、すべてのデータ線に対する入力をラッチするのに要する時間をTとすると、1つの入力画素表示データ線当りの消費電力は、次式で表わされる。 In this level conversion operation, DC power consumption occurs in the level shifter LCK during the differential amplification operation. However, the power consumption in the level shifter occurs only when the corresponding data line is selected, and the power consumption can be sufficiently reduced. For example, let T be the time required to latch the input to all the data lines by setting the power supply current I flowing through the differential amplifier circuit constituting one level shifter LCKi to a maximum of about 1 μA with a margin. The power consumption per one input pixel display data line is expressed by the following equation.
Idd=1(μA)・18/T=18/T(μA)
PW=18(μA)・5(V)/T=90/T(μW)
ここで、Iddは、1つのレベルシフタにおける電源電流を示し、PWは、1つの入力画素表示データ信号線当りの消費電力を示し、また、電源電圧VDDを5Vとしている。
Idd = 1 (μA) · 18 / T = 18 / T (μA)
PW = 18 (μA) · 5 (V) / T = 90 / T (μW)
Here, Idd indicates a power supply current in one level shifter, PW indicates power consumption per one input pixel display data signal line, and the power supply voltage VDD is 5V.
したがって、すべてのデータ線に対する表示画素データビットを書込むために要する消費電力は、PW・T=90(μW)となり、十分に小さな値に設定することができる。 Therefore, the power consumption required to write the display pixel data bits for all the data lines is PW · T = 90 (μW), which can be set to a sufficiently small value.
また、レベルシフタの非活性化により電流源トランジスタ105がオフ状態となり、内部出力ノードAN9が電源電圧レベルにプリチャージされる。しかしながら、この場合、すでに次段の回路においてレベル変換された信号がラッチされており、特に問題は生じない。
Further, inactivation of the level shifter turns off the
[変更例]
レベルシフタLCKiを構成する差動増幅回路と次段のクロックドインバータ120とが非活性化される過程で、レベルシフタLCKiが、クロックドインバータよりも先に非活性化状態となり、その出力ノードAN9の電圧レベルが正規の正しい電圧レベルと異なる電圧レベルとなり、次段のクロックドインバータ120が、この不正確な電圧レベルを転送することにより、誤ったデータがラッチされる可能性がある。そこで、図6に示すように、レベルシフタLCKiに対して、活性制御信号として、データ線選択信号SHiの立下がり遅延信号SHDiを与える。図6に示す構成は、レベルシフタLCKiの活性化用のMOSトランジスタ105のゲートに、データ線選択信号SHiに代えてデータ線選択信号SHDiが与えられる点を除いて、図3に示す構成と同じであり、対応する部分には同一参照番号を付し、その詳細説明は省略する。
[Example of change]
In the process in which the differential amplifier circuit constituting the level shifter LCKi and the clocked
したがって、図7に示すように、時刻t1において、データ線選択信号SH1および/SH1が、それぞれLレベルおよびHレベルとなり、クロックドインバータ120が非活性状態となり、出力ハイインピーダンス状態となっても、この時点では、遅延データ線選択信号SHD1はHレベルであり、レベルシフタLCKiは活性状態にある。クロックドインバータ120が非活性状態となった後に、レベルシフタLCK1を非活性状態へ駆動することにより、次段のクロックドインバータ120が誤ったデータを転送するのを防止することができ、回路動作マージンを大きくすることができる。
Therefore, as shown in FIG. 7, at time t1, data line selection signals SH1 and / SH1 attain an L level and an H level, respectively, and clocked
図8は、遅延データ線選択信号SHDiを発生する部分の構成の一例を示す図である。図8に示すように、遅延データ線選択信号SHDiは、シフトレジスタ50からのデータ線選択信号SHiの立下がりを所定時間遅延する立下がり遅延回路121により生成される。これにより、必要な期間、レベルシフタLCKiの非活性化タイミングを遅延させることができ、正確に、レベル変換された画素データ信号の転送およびラッチを第1のデータラッチFDKiで行なうことができる。
FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a configuration of a portion that generates the delayed data line selection signal SHDi. As shown in FIG. 8, the delayed data line selection signal SHDi is generated by a falling
以上のように、この発明の実施の形態1に従えば、外部から入力される画素表示データ信号を、差動増幅回路で参照電圧と比較し、かつレベル変換を行なっている。したがって、入力画素表示データ信号の振幅が、表示装置のMOSトランジスタのしきい値電圧よりも低い場合でも、正確に、その論理レベルを判定してレベル変換を行なうことができる。これにより、入力表示データ信号の振幅を低減でき、低消費電力でかつEMIを低減することのできる表示装置を実現することができる。 As described above, according to the first embodiment of the present invention, the pixel display data signal input from the outside is compared with the reference voltage by the differential amplifier circuit, and level conversion is performed. Therefore, even when the amplitude of the input pixel display data signal is lower than the threshold voltage of the MOS transistor of the display device, it is possible to accurately determine the logic level and perform level conversion. Accordingly, a display device that can reduce the amplitude of the input display data signal, reduce power consumption, and reduce EMI can be realized.
また、レベルシフタの非活性化を、次段の第1のデータラッチのラッチ動作活性化後に行なうことにより、正確に、第1のデータラッチ回路において、レベル変換された表示データ信号をラッチすることができ、レベル変換回路及び第1のデータラッチ回路の活性及び非活性化についての動作タイミングのマージンを拡大することができる。 Further, the level shifter is deactivated after the latch operation of the first data latch in the next stage is activated, so that the display data signal whose level has been converted can be accurately latched in the first data latch circuit. In addition, the margin of the operation timing for the activation and deactivation of the level conversion circuit and the first data latch circuit can be expanded.
[実施の形態2]
図9は、この発明の実施の形態2に従う表示装置の要部の構成を示す図である。図9に示す表示装置は、図3に示す表示装置と以下の点で、その構成が異なる。すなわち、レベルシフタLCKiにおいて、入力データ信号DIを受けるノードAN3と差動増幅回路130を構成するPチャネルMOSトランジスタ101のゲートノードAN15との間に、データ線選択信号SHiに応答して選択的に導通するスイッチング素子132が設けられる。差動増幅回路130は、図3に示すレベルシフタLCKiの構成に対応する。スイッチング素子132は、図9に示す構成においては、一例として、NチャネルMOSトランジスタで構成される。この図9に示す表示装置の他の構成は、図3に示す表示装置の構成と同じであり、対応する部分には同一参照番号を付し、その詳細説明は省略する。
[Embodiment 2]
FIG. 9 shows a structure of a main part of the display device according to the second embodiment of the present invention. The display device shown in FIG. 9 differs from the display device shown in FIG. 3 in the following points. That is, in level shifter LCKi, electrical connection is selectively made between node AN3 receiving input data signal DI and gate node AN15 of P-
この図9に示す表示装置においては、レベルシフタLCKiの差動増幅回路130が、データ線選択信号SHiが活性化されたときのみ、画素入力ノードAN3に結合される。レベルシフタLCKiの非活性化時には、スイッチング素子132は非導通状態である。したがって、このデータ信号DIは、常に、選択されたレベルシフタの差動増幅回路130の内部ノードAN15を駆動することが要求されるだけであり、その負荷が軽減される。応じて、データ信号DIを駆動する回路の負荷が軽減され、消費電力を低減することができる。
In the display device shown in FIG. 9, the
なお、図9においては、スイッチング素子132がNチャネルMOSトランジスタで構成されている。しかしながら、このスイッチング素子132は、PチャネルMOSトランジスタとNチャネルMOSトランジスタが並列に接続されるCMOSトランスミッションゲートで構成されてもよい。その場合には、相補データ線選択信号SHiおよび/SHiにより、SMOSトランスミッションゲートの導通/非導通が制御される。また、負電圧を利用することが可能な場合には、このスイッチング素子132として、PチャネルMOSトランジスタが用いられてもよい。負電圧レベルのデータ線選択信号/SHiをこのPチャネルMOSトランジスタで構成されるスイッチング素子132の制御ノード(ゲート電極)へ供給する。
In FIG. 9, switching
また、スイッチング素子132には、データ線選択信号SHiが供給され、また差動増幅回路130の活性化用のMOSトランジスタ105のゲートには、遅延データ線選択信号SHDiが供給されてもよい。
The switching
以上のように、この発明の実施の形態2に従えば、レベルシフタの差動増幅回路は、選択時のみ、画素を伝達する信号線に結合されている。したがって、この画素表示データ信号を伝送する信号線の容量が軽減され、高速で、データ信号(画素表示データ信号)を転送でき、また、この画素表示データ信号を駆動する回路の消費電力を低減することができる。特に、画素表示データ信号は、複数ビットの信号であり、各データ信号線の負荷を軽減することにより、画素表示データ線を駆動する駆動LSIの消費電力を大幅に低減することができる。 As described above, according to the second embodiment of the present invention, the differential amplifier circuit of the level shifter is coupled to the signal line for transmitting pixels only when selected. Therefore, the capacity of the signal line for transmitting the pixel display data signal is reduced, the data signal (pixel display data signal) can be transferred at high speed, and the power consumption of the circuit driving the pixel display data signal is reduced. be able to. In particular, the pixel display data signal is a multi-bit signal, and by reducing the load on each data signal line, the power consumption of the driving LSI that drives the pixel display data line can be greatly reduced.
[実施の形態3]
図10は、この発明の実施の形態3に従うレベルシフタLCKiの構成を示す図である。このレベルシフタLCKiの次段に配置される第1のデータラッチFDKiの構成は、図3および図9に示す構成と同じである。図10に示すレベルシフタLCKiの構成は、以下の点で、図3に示すレベルシフタLCKiの構成と異なる。
[Embodiment 3]
FIG. 10 shows a structure of level shifter LCKi according to the third embodiment of the present invention. The configuration of the first data latch FDKi arranged at the next stage of the level shifter LCKi is the same as the configuration shown in FIGS. The configuration of the level shifter LCKi shown in FIG. 10 is different from the configuration of the level shifter LCKi shown in FIG. 3 in the following points.
すなわち、レベルシフタLCKiにおいて、差動増幅回路130を構成するPチャネルMOSトランジスタ101のゲートノードAN15に対し、並列に、スイッチング素子135および136が設けられる。スイッチング素子135は、選択信号S1の活性化時導通し、データ信号入力ノードAN3に与えられたデータ信号DIをゲートノードAN15に伝達する。スイッチング素子136は、選択信号S2の活性化時導通し、内部ノードAN4上の参照電圧VREFを、ゲートノードAN15に伝達する。これらの選択信号S1およびS2は、データ線選択信号SHiの活性化時、順次、選択的に活性化される。
That is, in level shifter LCKi, switching
さらに、このレベルシフタLCKiにおいて、差動段のPチャネルMOSトランジスタ102のゲートノードAN16とロー側電源ノードAN2の間に、保持容量素子CHが設けられる。保持容量素子CHの一方電極ノード(内部ノード)AN16は、スイッチング素子137を介して差動増幅回路130の内部出力ノードAN9に結合される。選択信号S3は、選択信号S2と同相で活性化される。スイッチング素子137の導通時、差動増幅回路130は、PチャネルMOSトランジスタ102のゲートノードAN16と内部出力ノードAN9が相互接続され、ボルテージフォロワとして動作する。
Further, in this level shifter LCKi, a storage capacitor element CH is provided between the gate node AN16 and the low-side power supply node AN2 of the P-
この図10に示すレベルシフタLCKiの他の構成は、図3に示すレベルシフタLCKiの構成と同じであり、対応する部分には同一参照番号を付し、その詳細説明は省略する。 The other configuration of the level shifter LCKi shown in FIG. 10 is the same as that of the level shifter LCKi shown in FIG. 3, and the corresponding portions are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
図11は、図10に示すレベルシフタLCKiの動作を示すタイミング図である。以下、図11を参照して、図10に示すレベルシフタLCKiの動作について説明する。なお、図11においては、データ線選択信号SH1が選択状態へ駆動されるときの信号波形が示され、以下の説明においては、レベルシフタLCKiとしてレベルシフタLCK1の動作について説明する。 FIG. 11 is a timing chart showing the operation of the level shifter LCKi shown in FIG. Hereinafter, the operation of the level shifter LCKi shown in FIG. 10 will be described with reference to FIG. FIG. 11 shows a signal waveform when data line selection signal SH1 is driven to the selected state. In the following description, the operation of level shifter LCK1 will be described as level shifter LCKi.
時刻t10においてデータ線選択信号SH1がHレベルに立上がり、データ線選択信号SH1が指定するレベルシフタLCK1の差動増幅回路130が活性化される。このとき、選択信号S2およびS3が、データ線選択信号SH1の活性化に従って所定期間Hレベルの活性状態となる。応じて、スイッチング素子136および137が導通し、一方、スイッチング素子135はオフ状態を維持する。この状態においては、差動増幅回路130は、電圧フォロワモードで動作して、参照電圧VREFを内部出力ノードAN9へ伝達する。この場合、内部出力ノードAN9およびゲートノードAN16が、電圧VREF+VOFの電圧レベルに駆動される。ここで、電圧VOFは、差動増幅回路130の出力オフセット電圧を示す。
At time t10, data line selection signal SH1 rises to H level, and
すなわち、差動増幅回路130においてMOSトランジスタ101および102のしきい値電圧が同じ場合には、電圧フォロワモードで動作した場合、利得が1の場合、ノードAN9およびAN16の電圧レベルは、ゲートノードAN15に与えられる参照電圧VREFの電圧レベルと等しくなる。しかしながら、MOSトランジスタ101及び102においてはしきい値電圧のばらつきが有り、MOSトランジスタ101及び102のソース−ゲート間電圧が同一であっても、それらのしきい値電圧の差が、これらのMOSトランジスタ101及び102の駆動電流に影響を及ぼす。この結果、MOSトランジスタ101および102のしきい値電圧の差に応じたオフセット電圧VOFが、出力ノードAN9に発生する。このオフセット電圧VOFは、正および負の電圧いずれをもとることができる。
That is, when the threshold voltages of
時刻t11において、選択信号S2およびS3がLレベルの非活性状態となり、スイッチング素子S2およびS3が非導通状態となる。このとき、また、選択信号S1がHレベルの活性状態となる。時刻t11においては、入力データ信号DIが与えられており、スイッチング素子135が導通し、データ線選択信号SH1が選択するデータ線に対するデータ信号DIがスイッチング素子135を介してMOSトランジスタ101のゲートノードへ与えられる。
At time t11, selection signals S2 and S3 are inactive at L level, and switching elements S2 and S3 are in non-conduction state. At this time, the selection signal S1 is also in the active state at the H level. At time t11, input data signal DI is applied, switching
MOSトランジスタ102のゲートノードAN16には、保持容量素子CHにより、電圧VREF+VOFが保持されている。差動増幅回路130が、入力データ信号DIとゲートノードAN16の電圧VREF+VOFとを差動増幅する。従って、この比較動作時においては、差動増幅回路130のオフセット電圧VOFが相殺され、入力データ信号DIの電圧レベルが、参照電圧VREFと正確に比較される。すなわち、差動増幅回路130においては、ゲートノードAN15へ与えられる入力信号の電圧レベルは、オフセット電圧VOF分高い電圧レベルとみなして比較動作が行なわれる。したがって、参照電圧を与えるゲートノードAN16の電圧レベルを、参照電圧VREFよりもオフセット電圧VOF高い電圧レベルに設定することにより、ゲートノードAN15へ与えられる入力信号の電圧レベルに対する差動増幅回路130のオフセット電圧を相殺することができる。これにより、正確に比較動作を行なって入力データ信号DIのレベルの判定を行なって、レベル変換を行なうことができる。
The gate node AN16 of the
時刻t12において、選択信号S1が、データ線選択信号SH1の非活性化と共に非活性化され、スイッチング素子135がオフ状態となる。スイッチング素子137がオフ状態であり、内部出力ノードAN9は、保持容量素子CHにより入力データ信号DI(1)に応じた電圧レベルに維持される。
At time t12, the selection signal S1 is deactivated together with the deactivation of the data line selection signal SH1, and the
なお、この図11に示す信号波形図においては、オフセットキャンセル動作を説明するために、内部出力ノードAN9が、入力データ信号DIの論理レベルを維持するように示される。しかしながら、差動増幅回路130は、データ線選択信号SH1の非活性化に応答して非活性化され、その動作電流経路が遮断されるため、内部出力ノードAN9は、MOSトランジスタ102を介して、定電流源100からの電流により電源電圧VDD方向にその電圧レベルが上昇するが、この非選択時のリーク電流によるプリチャージ動作の波形は示していない。この場合、既に、次段の第1のデータラッチFDKiにおけるクロックドインバータは出力ハイインピーダンス状態となっており、正確に、レベル変換されたデータ信号を、次段の第1のデータラッチでラッチすることができる。
In the signal waveform diagram shown in FIG. 11, in order to explain the offset cancel operation, internal output node AN9 is shown to maintain the logic level of input data signal DI. However, the
また、この図10に示す差動増幅回路130において、定電流源100が、データ線選択信号SHi(SH1)の非活性化時非導通状態に設定され、ハイ側電源ノードAN1およびロー側電源ノードAN2それぞれにおいて、電流供給経路が遮断されてもよい。この場合には、内部ノードAN9は、差動増幅した結果の信号を維持する状態にされる。
In the
なお、この図10に示す差動増幅回路130においても、活性化用のMOSトランジスタ105のゲートへは、遅延データ線選択信号SHDiが与えられてもよい。
Also in the
また、スイッチング素子135−137は、CMOSトランスミッションゲートで構成されてもよく、また、NチャネルMOSトランジスタで構成されてもよく、また負電圧を利用することができる場合には、PチャネルMOSトランジスタで構成されてもよい。選択信号S1−S3の電圧レベルは、参照電圧VREFの電圧レベルよりも、MOSトランジスタのしきい値電圧以上高い電圧レベルであり、スイッチング素子として、MOSトランジスタ単体を利用しても、しきい値電圧の損失を伴うことなく、入力データ信号DIおよび参照電圧VREFを伝達することができる。
Switching
図12は、図10に示す選択信号S1−S3を発生する部分の構成の一例を示す図である。図12において、選択信号発生部は、クロック信号CLKとデータ線選択信号SHiを受けて選択信号S2およびS3を生成するゲート回路140と、クロック信号CLKとデータ線選択信号SHiとを受けて選択信号S1を生成するANDゲート142を含む。クロック信号CLKは、データ信号DIの転送サイクルを規定し、このクロック信号CLKに従ってデータ信号DIが転送される。
FIG. 12 is a diagram showing an example of a configuration of a part that generates selection signals S1-S3 shown in FIG. In FIG. 12, a selection signal generator receives a clock signal CLK and a data line selection signal SHi, generates a selection signal S2 and S3, and receives a clock signal CLK and a data line selection signal SHi. An AND
ゲート回路140は、クロック信号CLKがLレベルであり、データ線選択信号SHiがHレベルのときに、選択信号S2およびS3をHレベルに駆動する。ANDゲート142は、クロック信号CLKおよびデータ線選択信号SHiがともにHレベルのときに、選択信号S1をHレベルに駆動する。
図13は、図12に示す選択信号発生部の動作を示すタイミング図である。以下、図13を参照して、図12に示す選択信号発生部の動作について説明する。 FIG. 13 is a timing chart showing the operation of the selection signal generator shown in FIG. Hereinafter, the operation of the selection signal generator shown in FIG. 12 will be described with reference to FIG.
時刻taにおいて、クロック信号CLKの立上がりに同期して、(i−1)番目のデータ信号DI(i−1)が入力される。 At time ta, the (i−1) th data signal DI (i−1) is input in synchronization with the rise of the clock signal CLK.
時刻tbにおいては、クロック信号CLKがLレベルに立下がると、データ線選択信号SHiがHレベルに立上がる。このデータ線選択信号SHiの立上がりとクロック信号CLKの立下がりとに従って、選択信号S2およびS3がともにHレベルに駆動される。クロック信号CLKがLレベルであるため、選択信号S1はLレベルを維持する。この状態で、差動増幅回路のオフセット電圧の検出および参照電圧の設定が行われる。 At time tb, when clock signal CLK falls to L level, data line selection signal SHi rises to H level. According to the rise of data line selection signal SHi and the fall of clock signal CLK, selection signals S2 and S3 are both driven to the H level. Since the clock signal CLK is at the L level, the selection signal S1 maintains the L level. In this state, the offset voltage of the differential amplifier circuit is detected and the reference voltage is set.
時刻tcにおいて、クロック信号CLKが立上がると、i番目のDI(i)が入力される。このクロック信号CLKの立上がりに応答して、ゲート回路140からの選択信号S2およびS3がともにLレベルとなる。一方、このとき、データ線選択信号SHiがHレベルであるため、クロック信号CLKの立上がりに従って、ANDゲート142からの選択信号S1がHレベルとなり、i番目のDI(i)が差動増幅回路へ転送される。
When the clock signal CLK rises at time tc, the i-th DI (i) is input. In response to the rise of clock signal CLK, selection signals S2 and S3 from
この図12に示す選択信号発生部の構成の場合、レベルシフタそれぞれに対し、ゲート回路140および142を設けることにより、対応のレベルシフタに対する選択信号S1−S3を発生することができる。
In the configuration of the selection signal generator shown in FIG. 12, by providing
図14は、選択信号発生部の他の構成を概略的に示す図である。図14において、選択信号発生部は、データ線選択信号SHiの立下がりに応答して所定の期間活性状態(Hレベル)となるワンショットのパルス信号を発生するワンショットパルス発生回路144と、このワンショットパルス発生回路144の出力信号とデータ線選択信号SHiとを受けて選択信号S1を生成するゲート回路146を含む。
FIG. 14 is a diagram schematically showing another configuration of the selection signal generator. In FIG. 14, a selection signal generation unit includes a one-shot
ワンショットパルス発生回路144から、選択信号S2およびS3が生成される。ゲート回路146は、このワンショットパルス発生回路144の出力信号がLレベルでありかつデータ線選択信号SHiがHレベルのときに、選択信号S1をHレベルに維持する。したがって、データ線選択信号SHiがHレベルに立上がるとまず選択信号S2およびS3がHレベルの活性状態に駆動される。これにより、レベルシフタにおいてオフセットキャンセル用のオフセット電圧検出動作および参照電圧に対するオフセット補償が行なわれる。選択信号S2およびS3がLレベルとなると、データ線選択信号SHiがHレベルの間、ゲート回路146からの選択信号S1がHレベルに維持されて、入力データ信号DIとオフセット補償された参照電圧との比較が行なわれる。
Selection signals S2 and S3 are generated from one-shot
この図14に示す選択信号発生部の構成の場合、単に、レベルシフタ(LCKi)に対応してワンショットパルス発生回路144およびゲート回路146を配置することが要求されるだけである。データ入力のためのクロック信号CLKは、すべてのレベルシフタに設けられた選択信号発生部を駆動する必要がなく、クロック信号CLKの負荷が軽減される。
In the configuration of the selection signal generation unit shown in FIG. 14, it is only required to arrange one-shot
以上のように、この発明の実施の形態3に従えば、レベル変換を行なうレベルシフタの差動増幅回路に、オフセット電圧を相殺するための機能を設けており、正確に、入力データ信号の論理レベルの判定を行なってレベル変換を行なうことができる。特に、ポリシリコンTFTがこの差動増幅回路の構成として利用される場合、そのしきい値電圧のばらつきが大きくなる。このような場合において、たとえば100mV程度のしきい値電圧のばらつきが生じる場合であっても、差動増幅回路のオフセット電圧を相殺することができ、レベルシフタの差動増幅回路の電圧比較動作のマージンの低減を抑制することができる。 As described above, according to the third embodiment of the present invention, the function for canceling the offset voltage is provided in the differential amplifier circuit of the level shifter that performs level conversion, and the logical level of the input data signal is accurately determined. Thus, the level conversion can be performed. In particular, when a polysilicon TFT is used as the configuration of this differential amplifier circuit, the variation in the threshold voltage becomes large. In such a case, the offset voltage of the differential amplifier circuit can be canceled out even if the threshold voltage variation of about 100 mV occurs, for example, and the margin for the voltage comparison operation of the differential amplifier circuit of the level shifter Can be suppressed.
[実施の形態4]
図15は、この発明の実施の形態4に従うレベルシフタの動作を示すタイミング図である。レベルシフタの構成としては、実施の形態3において用いられた図10に示すオフセットキャンセル機能付きの差動増幅回路の構成が用いられる。以下、図10および15を参照して、この発明の実施の形態4に従うレベルシフタLCKiの動作について説明する。なお、レベルシフタLCKiにおける選択信号S1、S2およびS3を、信号S1i、S2iおよびS3iとして示す。
[Embodiment 4]
FIG. 15 is a timing diagram representing an operation of the level shifter according to the fourth embodiment of the present invention. As the configuration of the level shifter, the configuration of the differential amplifier circuit with an offset cancel function shown in FIG. 10 used in the third embodiment is used. Hereinafter, the operation of level shifter LCKi according to the fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The selection signals S1, S2 and S3 in the level shifter LCKi are shown as signals S1i, S2i and S3i.
時刻t00において、データ線選択信号SH1がHレベルとなり、応じて選択信号S21(S2)およびS31(S3)がHレベルへ立上がる。応じて、図10に示すスイッチング素子136および137が導通し、差動増幅回路130が、ボルテージフォロワ動作し、保持容量素子CHに参照電圧VREFとオフセット電圧VOFを加算した電圧が蓄積される。
At time t00, data line selection signal SH1 becomes H level, and selection signals S21 (S2) and S31 (S3) rise to H level accordingly. Accordingly, switching
時刻t0において、選択信号S21およびS31がLレベルとなり、また、選択信号S11がHレベルとなる。これにより、図10に示すスイッチング素子135が導通し、またスイッチング素子136および137が非導通状態となり、入力データビットに対する比較動作が開始される。このとき、また、隣接データ線に対するデータ線選択信号SH2がHレベルとなる。このデータ線選択信号SH2の立上がりに応答して、選択信号S22(S2)およびS32(S3)がHレベルとなり、データ線選択信号SH2に対して設けられたレベルシフタLCK2において、スイッチング素子136および137がオン状態となり、オフセット電圧の検出/補償動作が行なわれる。このとき、レベルシフタLCK2においては、入力データ信号に対するスイッチング素子135はオフ状態であり、入力データ信号DIは、データ線選択信号SH1が指定するレベルシフタLCK1に入力されて比較動作が行なわれる。
At time t0, the selection signals S21 and S31 are at the L level, and the selection signal S11 is at the H level. As a result, switching
時刻t0aにおいて入力画素データが変化し、レベルシフタLCK1において、対応の画素データ信号のレベル変換動作が行なわれる。 The input pixel data changes at time t0a, and the level conversion operation of the corresponding pixel data signal is performed in the level shifter LCK1.
時刻t1において、データ線選択信号SH1がLレベルとなり、応じて選択信号S11がLレベルとなる。これにより、レベルシフタLCK1が、非活性状態となる。 At time t1, the data line selection signal SH1 becomes L level, and accordingly the selection signal S11 becomes L level. As a result, the level shifter LCK1 is deactivated.
また、このとき、レベルシフタLCK2においては、選択信号S22およびS32がLレベル、選択信号S12がHレベルとなり、オフセット電圧検出/補償動作期間が終了し、次の入力画素データ信号に対する比較動作が開始される。 At this time, in the level shifter LCK2, the selection signals S22 and S32 become L level and the selection signal S12 becomes H level, the offset voltage detection / compensation operation period ends, and the comparison operation for the next input pixel data signal is started. The
時刻t1aにおいて、次のレベルシフタLCK2に対する画素が入力されてこの入力画素データビットに対するレベル変換動作が実行される。 At time t1a, the pixel for the next level shifter LCK2 is input, and the level conversion operation for this input pixel data bit is executed.
時刻t2において、データ線選択信号SH2がLレベルとなり、応じて、選択信号S12がLレベルに立下がり、レベルシフタLCK2が非活性化される。 At time t2, the data line selection signal SH2 becomes L level. In response, the selection signal S12 falls to L level, and the level shifter LCK2 is deactivated.
したがって、レベルシフタにおいて、対応の画素データ信号の入力前にオフセット電圧検出動作を行ない、画素データ信号が入力されるサイクルで、オフセット電圧検出/蓄積動作を完了して、比較/レベル変換動作を実行する。レベルシフタLCKiにおいて、スイッチング素子135−137の導通期間Tが、入力データ信号DIの入力サイクルTと同じとなり、レベルシフタLCKiにおけるオフセット電圧検出動作および比較/レベル変換動作に対するマージンを十分に確保することができる。 Therefore, the level shifter performs an offset voltage detection operation before inputting the corresponding pixel data signal, completes the offset voltage detection / accumulation operation in a cycle in which the pixel data signal is input, and executes the comparison / level conversion operation. . In level shifter LCKi, conduction period T of switching elements 135-137 is the same as input cycle T of input data signal DI, and a sufficient margin for the offset voltage detection operation and comparison / level conversion operation in level shifter LCKi can be secured. .
図16は、この発明の実施の形態4における選択信号発生部の構成の一例を概略的に示す図である。図16において、選択信号発生部は、シフトレジスタ50からクロック信号CLKに同期して生成されるメインデータ線選択信号MSH0−MSHnそれぞれに対応して設けられるORゲートOG1−OGnを含む。ORゲートOG1−OGnの各々は、対応のメインデータ線選択信号MSHiと選択シーケンスにおける1段前のメインデータ線選択信号MSH(i−1)とを受けて対応のレベル変換回路LCKiに対するデータ線選択信号SHiを生成する。たとえば、ORゲートOG2は、データ線DL1に対するメインデータ線選択信号MSH1と対応のデータ線DL2に対するメインデータ線選択信号MSH2とを受けて、対応のレベル変換回路LCK2に対するデータ線選択信号SH2を生成する。
FIG. 16 is a diagram schematically showing an example of the configuration of the selection signal generator in the fourth embodiment of the present invention. In FIG. 16, the selection signal generation unit includes OR gates OG1-OGn provided corresponding to main data line selection signals MSH0-MSHn generated from
また、クロック信号CLKを2分周して分周信号BCLKを生成する分周器150が設けられる。この分周クロック信号BCLKと各データ線選択信号SH1−SHnとに基づいて、レベルシフタそれぞれにおいて選択信号S1−S3が生成される。選択信号S1−S3を生成する回路としては、図12に示す回路を想定する。図12に示す回路構成において、クロック信号CLKに代えて分周クロック信号BCLKが利用される。
Further, a
図17は、図16に示すデータ線選択信号発生部の構成を示すタイミング図である。以下、図17を参照して、図16に示すデータ線選択信号発生部の動作について、簡単に説明する。 FIG. 17 is a timing chart showing a configuration of the data line selection signal generation unit shown in FIG. Hereinafter, the operation of the data line selection signal generator shown in FIG. 16 will be briefly described with reference to FIG.
時刻t30においてクロック信号CLKがLレベルに立下がると、シフトレジスタ50からクロック信号CLKの立下がりに同期して、メインデータ線選択信号MSH0がHレベルに駆動される。これは、メインデータ線選択信号MSH0−MSH2、は、入力データ信号DIの入力サイクルと同一の期間、Hレベルを維持し、メインデータ線選択信号MSH0は、時刻t30から時刻t31の間Hレベルとされ、メインデータ線選択信号MSH1は、時刻t31からt33の間Hレベルとされ、メインデータ線選択信号MSH2は、時刻t33から時刻t35の間Hレベルとなる。
When clock signal CLK falls to L level at time t30, main data line selection signal MSH0 is driven to H level in synchronization with the fall of clock signal CLK from
一方、分周器150は、クロック信号CLKの立下がりをトリガとしてその出力信号が変化するDフリップフロップでたとえば構成され、クロック信号CLKを2分周して、分周クロック信号BCLKを生成する。したがって、選択信号S1からS3を発生する回路として、図12に示す回路を用いて、分周クロック信号BCLKとデータ線選択信号SHiとに従って選択信号S1i,S2iおよびS3iを生成する。
On the other hand, the
ORゲートOG1−OGnの出力するデータ線選択信号SH1−SHnは、したがって入力データ信号DIの入力サイクルタイムTの2倍の期間、Hレベルを維持する。たとえば、時刻t30から時刻t33の間、データ線選択信号SH1がHレベルとなり、一方、データ線選択信号SH2が、時刻t31からt35の間Hレベルとなる。 Therefore, data line selection signals SH1-SHn output from OR gates OG1-OGn maintain the H level for a period twice as long as input cycle time T of input data signal DI. For example, the data line selection signal SH1 is at the H level from time t30 to time t33, while the data line selection signal SH2 is at the H level from time t31 to t35.
また、例えばレベルシフタLCK1においては、分周クロック信号BCLKがLレベルでありかつデータ線選択信号SH1がHレベルの期間、選択信号S21およびS31が、Hレベルとなる。また、選択信号S11が、時刻t31の分周クロック信号BCLKの立上りに同期してHレベルとなり、時刻t33においてメインデータ線選択信号MSH1がLレベルとなると、Lレベルとなる。 For example, in the level shifter LCK1, the selection signals S21 and S31 are at the H level during the period in which the divided clock signal BCLK is at the L level and the data line selection signal SH1 is at the H level. The selection signal S11 becomes H level in synchronization with the rising of the divided clock signal BCLK at time t31, and becomes L level when the main data line selection signal MSH1 becomes L level at time t33.
この分周クロック信号BCLKを、選択信号活性化用のクロック信号として利用することにより、データ線選択信号SH1−SHnは、データ入力サイクルの2倍の期間Hレベルに維持して、選択信号S1−S3を入力データ信号の1サイクル期間T、Hレベルに維持することができる。 By using this divided clock signal BCLK as a clock signal for activating the selection signal, the data line selection signals SH1-SHn are maintained at the H level for a period twice as long as the data input cycle. S3 can be maintained at the H level for one cycle period of the input data signal.
シフトレジスタ50においては、データ信号DIが入力される1サイクル前に、メインデータ線選択信号MSH0を選択状態へ駆動することが要求され、従って、クロック信号CLKに従って、データ信号DIの入力される1クロックサイクル前に、シフト動作を開始する。
In the
[変更例]
図18は、この発明の実施の形態4のレベルシフタLCKiの変更例を示す図である。レベルシフタLCKiは、図10に示すレベルシフタLCKiと同様の構成を有し、オフセットキャンセル機能を有する。レベルシフタLCKiは、入力S1に与えられた信号に従って選択信号S1を生成し、また、入力S2およびS3に与えられた信号に従って、選択信号S2およびS3をそれぞれ生成する。この図18においては、選択信号と入力ノードとを同一符号で示す。また、レベルシフタLCKiは、その活性化入力ENに、与えられた信号に従って活性化され、差動増幅動作を行う。この活性化入力ENは、図10に示すレベルシフタLCKiにおけるノードAN5に対応し、活性化トランジスタ105のゲートに接続される。
[Example of change]
FIG. 18 is a diagram showing a modification of the level shifter LCKi according to the fourth embodiment of the present invention. The level shifter LCKi has the same configuration as the level shifter LCKi shown in FIG. 10 and has an offset cancel function. Level shifter LCKi generates selection signal S1 according to the signal applied to input S1, and also generates selection signals S2 and S3 according to the signals applied to inputs S2 and S3, respectively. In FIG. 18, the selection signal and the input node are denoted by the same reference numerals. Further, the level shifter LCKi is activated according to a signal applied to its activation input EN, and performs a differential amplification operation. This activation input EN corresponds to node AN5 in level shifter LCKi shown in FIG. 10 and is connected to the gate of
レベルシフタLCKiの活性化入力ENに、図16に示すデータ線選択信号SHiが与えられる。入力S1に、図16に示すシフトレジスタ回路50からのメインデータ線選択信号MSHiが与えられる。入力S2およびS3に、前段のレベルシフタLCK(i−1)に対するメインデータ線選択信号MSH(i−1)が与えられる。
A data line selection signal SHi shown in FIG. 16 is applied to the activation input EN of the level shifter LCKi. Main data line selection signal MSHi from
したがって、図18に示すレベルシフタLCKiにおいては、内部の差動増幅回路が、データ線選択信号SHiの活性化期間中活性状態となる。前段のレベルシフタ(LCK(i−1))において入力データビットの比較/レベル変換動作が行なわれているとき、同様、このレベルシフタLCKiにおいて選択信号S2およびS3が活性状態となり、オフセット電圧検出および保持容量素子における電圧蓄積のオフセット電圧補償動作が行なわれる。前段のレベルシフタLCK(i−1)においてレベル変換動作が完了すると、メインデータ線選択信号MSHiが活性化され、オフセット電圧検出/補償動作が完了し、対応の入力データ信号に対する比較/レベル変換動作が行なわれる。このメインデータ線選択信号MSHiは、次段のレベルシフタ(LCK(i+1))の入力S2およびS3へ与えられ、次段のレベルシフタLCK(i+1)においては、レベルシフタLCKiのレベル変換動作と並行して、オフセット電圧の検出および補償動作が行われる。 Therefore, in the level shifter LCKi shown in FIG. 18, the internal differential amplifier circuit is activated during the activation period of the data line selection signal SHi. When the input data bit comparison / level conversion operation is performed in the previous level shifter (LCK (i-1)), similarly, the selection signals S2 and S3 are activated in this level shifter LCKi, and the offset voltage detection and holding capacitor are activated. An offset voltage compensation operation for voltage accumulation in the element is performed. When the level conversion operation is completed in the previous level shifter LCK (i−1), the main data line selection signal MSHi is activated, the offset voltage detection / compensation operation is completed, and the comparison / level conversion operation for the corresponding input data signal is performed. Done. This main data line selection signal MSHi is applied to inputs S2 and S3 of the next level shifter (LCK (i + 1)). In the next level shifter LCK (i + 1), in parallel with the level conversion operation of the level shifter LCKi, Offset voltage detection and compensation operations are performed.
したがって、この図18に示す構成を利用しても、オフセット電圧の検出/補償期間および入力信号に対する比較/レベル変換期間を、それぞれ、入力データ信号DIの1サイクル期間に設定することができる。 Therefore, even when the configuration shown in FIG. 18 is used, the offset voltage detection / compensation period and the comparison / level conversion period for the input signal can each be set to one cycle period of input data signal DI.
以上のように、この発明の実施の形態4に従えば、レベルシフタにおいてオフセット電圧検出/蓄積期間と入力信号の比較/レベル変換期間の入力データビットの1サイクル期間にそれぞれ設定しており、十分な期間余裕を持ってオフセット電圧検出および入力信号の比較/レベル変換を行なうことができる。 As described above, according to the fourth embodiment of the present invention, the level shifter is set to one cycle period of the input data bits of the offset voltage detection / accumulation period and the input signal comparison / level conversion period. The offset voltage detection and the input signal comparison / level conversion can be performed with a sufficient margin.
[実施の形態5]
図19は、この発明の実施の形態5に従う差動増幅回路130の構成を示す図である。この図19に示す差動増幅回路130は、図3に示すレベルシフタLCKiに含まれる差動増幅回路と、以下の点で、その構成が異なる。すなわち、図19に示す差動増幅回路130(レベルシフタLCKi)においては、ハイ側電源ノードAN1と内部ノードAN7の間に、定電流源100に代えて、そのゲートにデータ線選択信号/SHiを受けるPチャネルMOSトランジスタ155が設けられる。カレントミラー回路を構成するMOSトランジスタ103および104の共通ソースノードAN10が、ロー側電源ノードAN2に結合される。この図19に示す差動増幅回路130(レベルシフタLCKi)の他の構成は、図3に示すレベルシフタLCKiに含まれる差動増幅回路の構成と同じであり、対応する部分には同一参照番号を付し、その詳細説明は省略する。
[Embodiment 5]
FIG. 19 shows a structure of
この図19に示す差動増幅回路130においては、MOSトランジスタ155が、電流供給源と活性/非活性化制御用トランジスタ両者の機能を実現する。したがって、この差動増幅回路130においては、定電流源を特に用いる必要がなく、回路素子数を低減でき、回路占有面積を低減することができる。
In the
なお、この図19に示す差動増幅回路130の構成においても、入力データ信号DIは、実施の形態2に示すように、このレベルシフタLCKiの選択時のみPチャネルMOSトランジスタ101のゲートノードへ供給される構成が用いられてもよい。また、この差動増幅回路130の非活性化が、次段の第1のデータラッチのラッチ動作移行後になるように、補の遅延データ線選択信号/SHDiがPチャネルMOSトランジスタ155のゲートに与えられてもよい。
In the configuration of
また、先の実施の形態3または4に示すように、オフセットキャンセル機能が設けられてもよい。 Further, as shown in the previous third or fourth embodiment, an offset cancel function may be provided.
以上のように、この発明の実施の形態5に従えば、レベルシフタに含まれる差動増幅回路130において活性/非活性制御トランジスタを電流供給トランジスタとしても利用しており、回路素子数を低減でき、応じて、回路占有面積を低減することができる。
As described above, according to the fifth embodiment of the present invention, the active / inactive control transistor is also used as the current supply transistor in the
[実施の形態6]
図20は、この実施の形態6に従う表示装置の要部の構成を概略的に示す図である。この図20に示す構成においては、レベルシフタLCKiの出力ノードAN9の信号をラッチする第1のデータラッチFDKiの構成が、先の実施の形態1に示す構成と異なる。すなわち、第1のデータラッチFDKiにおいては、クロックドインバータ120に代えて、データ線選択信号SHiおよび/SHiに応答して選択的に導通し、導通時、レベルシフタLCKiの出力ノードAN9を内部ノードAN12に電気的に接続するCMOSトランスミッションゲート160が設けられる。第1のデータラッチFDKiにおいては、先の実施の形態1(図3参照)の構成と同様、ラッチ回路を構成するインバータ110およびクロックドインバータ111が設けられる。
[Embodiment 6]
FIG. 20 schematically shows a structure of a main part of the display device according to the sixth embodiment. In the configuration shown in FIG. 20, the configuration of first data latch FDKi that latches the signal of output node AN9 of level shifter LCKi is different from the configuration shown in the first embodiment. That is, first data latch FDKi is selectively turned on in response to data line selection signals SHi and / SHi instead of clocked
レベルシフタLCKiは、実施の形態1から5の構成のいずれが用いられてもよい。この図20に示す第1のデータラッチFDKiにおいては、レベルシフタLCKiがデータ線選択信号SHiによって活性化され、レベル変換動作を行なっているときには、CMOSトランスミッションゲート160は導通状態になり、レベルシフタLCKiの出力信号が内部ノードAN12に伝達される。クロックドインバータ111は、この状態において非活性化状態であり、したがって、出力ハイインピーダンス状態である。
Any of the configurations of the first to fifth embodiments may be used for the level shifter LCKi. In the first data latch FDKi shown in FIG. 20, when the level shifter LCKi is activated by the data line selection signal SHi and performing the level conversion operation, the
レベルシフタLCKiが非活性化されると、CMOSトランスミッションゲート160が非導通状態となり、ノードAN12およびAN9が電気的に分離される。一方、クロックドインバータ111が活性化されて、インバータとして動作し、ノードAN12の信号がこれらのインバータ110およびクロックドインバータ111によりラッチされる。
When level shifter LCKi is deactivated,
この図20に示す構成では、内部ノードAN12上の信号の論理レベルは、先の図3に示す実施の形態1の場合と反転する。同一論理レベルを維持する場合には、内部出力ノードAN9の信号を反転するように次段にインバータを配置する。 In the configuration shown in FIG. 20, the logic level of the signal on internal node AN12 is inverted from that in the first embodiment shown in FIG. In order to maintain the same logic level, an inverter is arranged in the next stage so as to invert the signal of internal output node AN9.
第1のデータラッチFDKiの入力初段において、クロックドインバータ120(図3参照)に代えて、CMOSトランスミッションゲート160を利用することにより、回路素子数を低減することができ、回路占有面積を低減することができる。
By using the
この発明に従うレベル変換回路は、一般的に小振幅信号をレベル変換してラッチする用途に対して適用することができる。特に、シリアルに入力されるデジタル信号を、パラレルなデジタル信号に変換するとともにレベル変換を行なう構成に対して適用することができる。特に、構成要素のトランジスタのしきい値電圧のばらつきが大きいポリシリコンTFTが利用される表示装置における入力画素データ信号をパラレルデータ信号に変換する回路に利用することにより、低消費電力で低EMIの表示装置を実現することができる。 The level conversion circuit according to the present invention can be generally applied to a purpose of level-converting and latching a small amplitude signal. In particular, the present invention can be applied to a configuration in which a digital signal input serially is converted into a parallel digital signal and level conversion is performed. In particular, by using it in a circuit that converts an input pixel data signal into a parallel data signal in a display device using a polysilicon TFT in which the variation in threshold voltages of the constituent transistors is large, low power consumption and low EMI are achieved. A display device can be realized.
1 表示装置、20 画素マトリクス、52 レベル変換回路、54,56 データラッチ回路、LCK1,LCK2,LCKi レベルシフタ、FDK1,FDK2,FDKi 第1のデータラッチ、SDK1,SDK2 第2のデータラッチ、101,102 PチャネルMOSトランジスタ、100 定電流源、46 インバータ、111,120 クロックドインバータ、132 スイッチング素子、135,137 スイッチング素子、160 CMOSトランスミッションゲート。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
各画素列に対応して配置され、各々に対応の画素素子が接続され、対応の列の選択画素素子に対する表示信号を転送する複数のデータ線、
入力データ信号の振幅よりも大きな電位差を有する電圧を動作電源電圧として受け、前記データ線を選択するためのデータ線選択信号に応答して活性化され、活性化時、第1および第2の入力の電位を差動的に増幅して出力して、前記入力データ信号のレベル変換を行なう差動増幅回路、
前記第2の入力に接続される一方電極を有する容量素子、
前記データ線選択信号の活性化に従って導通し、導通時、入力データ信号を前記第1の入力に伝達する第1のスイッチング素子、
前記データ線選択信号の活性化に従って選択的に前記第1のスイッチング素子と相補的に導通し、基準電圧を前記差動増幅回路の第1の入力に伝達する第2のスイッチング素子、
前記データ線選択信号に従って前記第2のスイッチング素子と同相で導通し、導通時、前記差動増幅回路の出力を前記容量素子の一方電極に結合する第3のスイッチング素子、
前記差動増幅回路の出力信号をラッチするラッチ回路、および
少なくとも前記ラッチ回路の出力信号に基づいて対応のデータ線に対する表示信号を生成する表示信号生成回路を備える、表示装置。 A plurality of pixel elements arranged in a matrix,
A plurality of data lines arranged corresponding to each pixel column, each having a corresponding pixel element connected thereto, and transferring a display signal to a selected pixel element in the corresponding column;
A voltage having a potential difference larger than the amplitude of the input data signal is received as an operation power supply voltage, activated in response to a data line selection signal for selecting the data line, and when activated, the first and second inputs A differential amplifier circuit that differentially amplifies and outputs the potential of the input data signal and performs level conversion of the input data signal
A capacitive element having one electrode connected to the second input;
A first switching element that conducts according to the activation of the data line selection signal and transmits an input data signal to the first input when conducting;
A second switching element that selectively conducts complementarily with the first switching element in accordance with the activation of the data line selection signal and transmits a reference voltage to a first input of the differential amplifier circuit;
A third switching element that conducts in phase with the second switching element according to the data line selection signal, and couples the output of the differential amplifier circuit to one electrode of the capacitive element when conducting;
A display device comprising: a latch circuit that latches an output signal of the differential amplifier circuit; and a display signal generation circuit that generates a display signal for a corresponding data line based on at least the output signal of the latch circuit.
第1の電源ノードに結合される定電流源と、
前記定電流源と第1の内部ノードとの間に接続され、かつそのゲートが前記第1の入力に接続される第1導電型の第1のトランジスタと、
前記定電流源と第2の内部ノードとの間に接続され、かつそのゲートが前記第2の入力に接続される第1導電型の第2のトランジスタと、
前記第1の内部ノードと第3の内部ノードとの間に接続されかつそのゲートが前記第1の内部ノードに接続される第2導電型の第3のトランジスタと、
前記第2の内部ノードと前記第3の内部ノードとの間に接続され、かつそのゲートが前記第1の内部ノードに接続される第2導電性の第4のトランジスタと、
前記第3の内部ノードと第2の電源ノードとの間に接続され、かつそのゲートに前記データ線選択信号を受ける第2導電型の第5のトランジスタとを備える、請求項1記載の表示装置。 The differential amplifier circuit is:
A constant current source coupled to the first power supply node;
A first transistor of a first conductivity type connected between the constant current source and a first internal node and having a gate connected to the first input;
A second transistor of a first conductivity type connected between the constant current source and a second internal node and having its gate connected to the second input;
A third transistor of the second conductivity type connected between the first internal node and the third internal node and having its gate connected to the first internal node;
A second conductive fourth transistor connected between the second internal node and the third internal node and having a gate connected to the first internal node;
Connected between said third internal node and a second power supply node, and and a fifth transistor of the second conductivity type for receiving said data line selection signal to the gate, display of claim 1 Symbol placement apparatus.
前記データ線選択信号に従って、前記差動増幅回路と並行して活性化され、活性化時、前記差動増幅回路の出力信号を取込み転送し、かつ前記差動増幅回路の非活性化よりも早いタイミングで非活性化されて遮断状態となる転送回路と、
前記データ線選択信号に従って、前記転送回路と相補的に活性化され、活性化時、前記転送回路の出力信号をラッチするラッチとを備える、請求項1記載の表示装置。 The latch circuit is
In accordance with the data line selection signal, it is activated in parallel with the differential amplifier circuit, and when activated, takes in and transfers the output signal of the differential amplifier circuit and is earlier than the deactivation of the differential amplifier circuit. A transfer circuit which is deactivated at a timing and becomes a cut-off state;
Wherein according to the data line selection signal, the are complementarily activated the transfer circuit, when activated, and a latch for latching the output signal of the transfer circuit, according to claim 1 Symbol placement of the display device.
第1の電源ノードと第1の内部ノードとの間に接続され、かつそのゲートに前記データ線選択信号を受ける第1導電型の第1のトランジスタと、
前記第1の内部ノードと第2の内部ノードとの間に接続され、かつそのゲートが前記第1の入力に接続される第1導電型の第2のトランジスタと、
前記第2の内部ノードと第2の電源ノードとの間に接続され、かつそのゲートが前記第2の内部ノードに接続される第2導電型の第4のトランジスタと、
前記第3の内部ノードと前記第2の電源ノードとの間に接続され、かつそのゲートが前記第2の内部ノードに接続される第2導電型の第5のトランジスタとを備える、請求項1記載の表示装置。 The differential amplifier circuit is:
A first conductivity type first transistor connected between a first power supply node and a first internal node and receiving the data line selection signal at its gate;
A second transistor of the first conductivity type connected between the first internal node and the second internal node and having its gate connected to the first input;
A fourth transistor of a second conductivity type connected between the second internal node and a second power supply node and having its gate connected to the second internal node;
Connected between said third internal node and said second power supply node, and and a fifth transistor of the second conductivity type having a gate connected to said second internal node, claim 1 serial mounting of the display device.
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