JP5350141B2 - レベルシフト回路 - Google Patents
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Description
前記出力端子と第2の電圧を与える第2の電源端子との間に接続され、導通時、前記出力端子を第2の電圧とする第2の回路と、
前記出力端子の出力信号を帰還パスを介して帰還させた信号を入力し、
前記帰還信号が、前記出力端子の出力信号が前記第2の電圧に対応した値であることを示しており、且つ、前記入力信号が第3の電圧に対応した値のとき、前記第1の回路を導通させ、
前記帰還信号が、前記出力端子の出力信号が前記第1の電圧に対応した値であることを示しているときは、前記入力信号の値によらずに、前記第1の回路を非導通とする制御を行う第3の回路と、を備え、前記第2の回路は、前記入力信号が第4の電圧に対応した値のとき、導通し、前記第3の電圧に対応した値のとき、非導通とされ、前記第1の電圧に対する前記第2の電圧の高低と前記第3の電圧に対する前記第4の電圧の高低との関係が等しく、且つ、前記第3の電圧と前記第4の電圧を振幅範囲とする前記入力信号は、前記第1の電圧と第2の電圧を振幅範囲とする前記出力信号よりも低振幅である、レベルシフト回路が提供される。
図1は、本発明の第1の実施例の構成を示す図である。図1において、IN、INBは、第3及び第4の電圧レベル(VE3及びVE4)の振幅を有する互いに相補な低振幅の入力信号である。OUTは第1及び第2電圧レベル(VE1及びVE2)の振幅を有する高振幅の出力信号である。VE1、VE2は高電位、低電位側の第1、第2の電源電圧である。図1において、VE1、VE2、VE3、VE4の電位の関係は、VE2≦VE4<VE3<VE1とされる。
第1電圧レベル(VE1)を与える第1の電源端子(E1)にソースが接続されたpMOSトランジスタM3と、
pMOSトランジスタM3のドレインにドレインが接続され、低振幅の入力信号(IN)をゲートに受けるnMOSトランジスタM1と、
nMOSトランジスタM1のソースにドレインが接続され、第2電圧レベル(VE2)を与える第2の電源端子(E2)にソースが接続されたnMOSトランジスタM2と、
第1の電源端子(E1)にソースが接続され、pMOSトランジスタM3のドレインにゲートが接続されたpMOSトランジスタM4と、
pMOSトランジスタM4のドレインにドレインが接続され、第2の電源端子(E2)にソースが接続され、入力信号(IN)の相補信号(INB)をゲートに受けるnMOSトランジスタM5と、
pMOSトランジスタM4のドレインとnMOSトランジスタM5のドレインの接続点である出力端子4に入力が接続されたインバータ(INV)を含む第1の遅延回路10と、
を備えている。なお、pMOSトランジスタは、特許請求の範囲の第1導電型、nMOSトランジスタは、特許請求の範囲の第2導電型のトランジスタに対応する。
本発明の第2の実施例について説明する。図3は、本発明の第2の実施例の構成を示す図である。図3を参照すると、本実施例においては、図1に示した構成において、nMOSトランジスタM1、M2の接続を入れ替えたものである。すなわち、入力信号INをゲートに受けるnMOSトランジスタM1のソースを第2の電源端子(E2)に接続し、第1の遅延回路10の出力5をゲートに受けるnMOSトランジスタM2をノード3とnMOSトランジスタM1のドレイン間に接続したものである。かかる構成においても、前記第1の実施例と同様に動作する。
次に本発明の第3の実施例について説明する。図4は、本発明の第3の実施例の構成を示す図である。図4を参照すると、本発明の第3の実施例においては、第2の電源端子E2と出力端子4との間に直列形態に接続された、nMOSトランジスタM5とnMOSトランジスタM6を備えている。nMOSトランジスタM5は、図1の実施例1と同様、ドレインが出力端子4に接続され、ゲートに入力信号INBを受ける。nMOSトランジスタM6は、ドレインがnMOSトランジスタM5のソースに接続され、ソースが第2の電源端子E2に接続され、ゲートに、出力信号OUTと同相の遅延信号を受ける。なお、前記第1、第2の実施例において、nMOSトランジスタM1、M2の接続を入れ替えたように、本実施例においても、nMOSトランジスタM5、M6の接続順を入れ替えてもよい。
次に本発明の第4の実施例について説明する。図6は、本発明の第4の実施例の構成を示す図である。本実施例においては、図1の構成に、さらに、第1の電圧保持回路30を付加したものである。他の構成は図1の第1の実施例の構成と同じである。以下では、前記第1の実施例との相違点について説明し、同一部分の説明は重複を回避するため、適宜省略する。
第1電源端子E1にソースが接続され、ゲートにバイアス電圧(BP)を入力するpMOSトランジスタM32と、ソースがpMOSトランジスタM32のドレインに接続され、ノード5(第1の遅延回路10の出力)にゲートが接続され、ドレインが出力端子4に接続されたpMOSトランジスタM33と、を備えている。
次に本発明の第5の実施例について説明する。図7は、本発明の第5の実施例の構成を示す図である。本実施例は、図4に示した第3の実施例の構成に、図6を参照して説明した第1の電圧保持回路30と、さらに、第2の電圧保持回路40を付加したものである。他の構成は、図4の第3の実施例の構成と同じである。以下では、前記第3の実施例との相違点について説明し、同一部分の説明は重複を回避するため、適宜省略する。
図8は、図1に示した第1の実施例において、入力信号IN、INBが鈍る場合、相補の入力信号IN、INBの立ち上がり、立ち下がりの期間Tsで、nMOSトランジスタM1、M5のゲート・ソース間電位が閾値電圧以上となって同時導通状態となり、期間Tvにおいて、第1電源端子E1と第2電源端子E2間に貫通電流が流れ、Dutyも悪化する場合がある。
次に本発明の第6の実施例について説明する。図9は、本発明のレベルシフト回路(レベル変換回路)50を表示ドライバのデータ受信回路に用いる場合の構成例を示す図である。図9において、レベルシフト回路50として、図1、図3、図4、図6、図7の構成を用いることができるが、相補入力信号IN、INBの鈍りが大きい場合には、図4、図7の構成が好適とされる。
次に本発明の第7の実施例について説明する。図10は、本発明の表示装置のデータドライバ(表示ドライバ、カラムドライバともいう)の構成の一実施例の構成を示す図である。図10は、本発明のレベルシフト回路を、多出力ドライバのレベルシフト回路に適用した一例を示している。図10を参照すると、小振幅差動信号(表示データ)を入力するデータ受信回路81と、データ受信回路81の出力をタイミング制御信号に基づき、シリアルパラレル変換するシリアルパラレル変換回路82と、シリアルパラレル変換回路82からのパラレル出力を受け、タイミング制御信号2に基づき、ラッチアドレスを選択するラッチアドレスセレクタと、該セレクタで選択されたパラレル出力をラッチするラッチ83と、ラッチ83の出力をレベルシフトするレベルシフタ群84と、レベルシフタ群84の出力信号(映像データ)と、参照電圧発生回路87から互いにレベルの異なる参照電圧を受け、映像データに対応する階調電圧を出力するデジタルアナログ変換回路群(DAC)85と、デジタルアナログ変換回路群(DAC)85の出力電圧を受けデータ線を駆動する出力バッファ群86と、データ受信回路81、レベルシフトタ群84、出力バッファ群84にバイアス電圧を供給するバイアス電圧発生回路88を備えている。レベルシフタ群84、デジタルアナログ変換回路群(DAC)85、出力バッファ群86は、電源電圧(VE1、VE2)で駆動される。出力バッファ群86の出力は表示パネルのデータ線群にそれぞれ接続される。不図示の走査ドライバによりライン単位に走査選択される画素群に、データ線群からの映像信号が書き込まれ、表示が行われる。なお、画素としては、液晶素子、有機EL(Organic ElectroLuminescence)素子であってよい。
上記した実施形態は以下のように付記される(ただし、以下に限定されない)。
(形態1)
第1の電圧を与える第1の給電端子とレベルシフト回路の出力端子との間に接続され、導通時、前記出力端子を前記第1の電圧とする第1の回路と、
第2の電圧を与える第2の給電端子と前記出力端子との間に接続され、導通時、前記出力端子を前記第2の電圧とする第2の回路と、
前記出力端子の出力信号を、帰還パスを介して、帰還させた信号を受け、前記帰還信号が、前記出力端子の出力信号が前記第2の電圧に対応した値であることを示しており、且つ、レベルシフト回路への入力信号が第3の電圧に対応した値のときに、前記第1の回路を導通させ、
前記帰還信号が、前記出力端子の出力信号が前記第1の電圧に対応した値であることを示しているときは、前記入力信号の値によらずに、前記第1の回路を非導通とする制御を行う第3の回路と、
を備え、
前記第2の回路は、前記入力信号が第4の電圧に対応した値のとき、導通し、前記第3の電圧に対応した値のときは、非導通とされ、
前記第1の電圧に対する前記第2の電圧の高低と、前記第3の電圧に対する前記第4の電圧の高低との関係が等しく、且つ、前記第3の電圧と前記第4の電圧を振幅範囲とする前記入力信号は、前記第1の電圧と前記第2の電圧を振幅範囲とする前記出力信号よりも低振幅である、レベルシフト回路。
(形態2)
前記第3の回路は、前記第1の給電端子と前記第2の給電端子間に直列形態に接続された第1乃至第3のトランジスタを備え、
前記第1のトランジスタは制御端子に前記帰還信号を受け、
前記第2及び第3のトランジスタのうち一方のトランジスタはその制御端子に前記入力信号を受け、他方のトランジスタはその制御端子に前記帰還信号を受け、
前記第1のトランジスタと前記第2のトランジスタの接続ノードが、前記第1の回路の導通と非導通を制御する制御端子に接続されている、形態1記載のレベルシフト回路。
(形態3)
前記第1のトランジスタは第1導電型とされ、前記帰還信号は、前記出力端子の出力信号を反転させたものであり、
前記第2及び第3のトランジスタは第1の導電型と逆導電型の第2導電型とされる、形態2記載のレベルシフト回路。
(形態4)
前記第1の回路が、前記第1の給電端子と前記出力端子間に接続され、制御端子が、前記第1のトランジスタと前記第2のトランジスタの接続ノードに接続された第1導電型の第4のトランジスタを備え、
前記第2の回路が、前記第2の給電端子と前記出力端子間に接続され、制御端子に前記入力信号と逆相の入力信号を受ける第2導電型の第5のトランジスタを備えている、ことを特徴とする形態3記載のレベルシフト回路。
(形態5)
前記帰還パスに、前記出力端子の出力信号を受け遅延させた信号を、前記帰還信号として、前記第3の回路に供給する第1の遅延回路を備えている、形態1乃至4のいずれか1に記載のレベルシフト回路。
(形態6)
前記第1の遅延回路は、前記出力端子の出力信号を逆相で遅延させた信号を、前記帰還信号として出力する、形態5記載のレベルシフト回路。
(形態7)
前記出力端子の前記出力信号を同相で遅延させる第2の遅延回路をさらに備え、
前記第2の回路は、前記入力信号が前記第4の電圧に対応した値であり、且つ、前記第2の遅延回路の出力が前記第1の電圧に対応した値のとき、導通し、
前記入力信号が前記第3の電圧に対応した値のとき、又は、前記第2の遅延回路の出力が前記第2の電圧に対応した値のとき、非導通とされる、形態5又は6に記載のレベルシフト回路。
(形態8)
前記出力端子の前記出力信号を同相で遅延させる第2の遅延回路をさらに備え、
前記第2の回路は、前記出力端子と前記第2の給電端子との間に、前記第5のトランジスタと直列形態に接続され、前記第2の遅延回路の出力信号を制御端子に受け、導通、非導通が制御される第2導電型の第6のトランジスタを備えている、形態4記載のレベルシフト回路。
(形態9)
前記第2の遅延回路の遅延時間は、前記第1の遅延回路の遅延時間よりも、インバータの1段又は3以上の奇数段分短い、形態7記載のレベルシフト回路。
(形態10)
前記第1及び第2のトランジスタの接続ノードと、前記第1の回路の制御端子とを接続する接続ノードを、前記第1の電圧に保持する第1の電圧保持回路を備えている形態2乃至9のいずれか1に記載のレベルシフト回路。
(形態11)
前記第1の電圧保持回路は、前記出力端子を前記第1の電圧に保持する形態10記載のレベルシフト回路。
(形態12)
前記第1の電圧保持回路は、
前記第1の給電端子と前記第1の回路の制御端子との間に接続された第1の電流源と、
前記第1の給電端子に接続された第2の電流源と、
前記第2の電流源の出力と前記出力端子の間に接続され、前記出力端子が前記第1の電圧のとき導通し、前記出力端子が前記第2の電圧のとき非導通とされる第1のスイッチと、
を備えた形態11記載のレベルシフト回路。
(形態13)
前記出力端子を前記第2の電圧に保持する第2の電圧保持回路を備えた形態10又は11記載のレベルシフト回路。
(形態14)
前記第2の電圧保持回路は、
前記第2の給電端子に接続された第3の電流源と、
前記出力端子と前記第3の電流源の出力との間に接続され、前記出力端子が前記第2の電圧のとき導通し、前記出力端子が前記第1の電圧のとき、非導通とされる第2スイッチと、
を備えた形態13記載のレベルシフト回路。
(形態15)
第1の電圧を与える第1の給電端子と、第2の電圧を与える第2の給電端子間に直列形態に接続された第1乃至第3のトランジスタと、
前記第1の給電端子と前記第2の給電端子間に直列形態に接続された第4及び第5のトランジスタと、
前記第4及び第5のトランジスタの接続ノードに入力が接続され、入力した信号と逆相の遅延信号を出力する第1の遅延回路と、
を備え、
前記第4及び第5のトランジスタの接続ノードは前記レベルシフト回路の出力端子に接続され、
前記第2及び第3のトランジスタのうちの一方のトランジスタの制御端子と、前記第1のトランジスタの制御端子とは、前記第1の遅延回路の出力に共通に接続され、
前記第2及び第3のトランジスタのうちの他方のトランジスタの制御端子には、第3、第4の電圧を振幅範囲とする入力信号が入力され、
前記第1のトランジスタと前記第2のトランジスタの接続ノードが前記第4のトランジスタの制御端子に接続され、
前記第5のトランジスタの制御端子には、前記入力信号の相補信号が入力され、
前記第1のトランジスタ及び前記第4のトランジスタは第1導電型とされ、
前記第2のトランジスタ、前記第3のトランジスタ及び前記第5のトランジスタは第2導電型とされ、
前記第1の電圧に対する前記第2の電圧の高低と、前記第3の電圧に対する前記第4の電圧の高低との関係が等しく、且つ、前記第3の電圧と前記第4の電圧を振幅範囲とする前記入力信号は、前記第1の電圧と第2の電圧を振幅範囲とする前記出力信号よりも低振幅である、レベルシフト回路。
(形態16)
前記第1の遅延回路が、
前記第4及び第5のトランジスタの接続ノードに入力が接続され、入力した信号と同相の遅延信号を出力する第2の遅延回路と、
前記第2の遅延回路の出力を受ける1段又は奇数段の反転回路と、
を備え、
前記出力端子と前記第2の給電端子間に、前記第5のトランジスタと直列形態に接続され、制御端子に、前記第2の遅延回路の出力を受ける第2導電型の第6のトランジスタを備えている、形態15記載のレベルシフト回路。
(形態17)
前記第1の給電端子と、前記第1のトランジスタの制御端子と、前記第4のトランジスタの制御端子の接続ノード間に接続された第1の電流源と、
前記第1の給電端子に接続された第2の電流源と、
前記第2の電流源の出力と前記出力端子の間に接続され、前記第1の遅延回路の出力を制御端子に受け、前記第1の遅延回路の出力が前記第2の電圧のとき導通し、前記第1の遅延回路の出力が前記第1の電圧のとき非導通とされる第1導電型の第7のトランジスタと、
を備えた形態15又は16記載のレベルシフト回路。
(形態18)
前記第2の給電端子に接続された第3の電流源と、
前記出力端子と前記第3の電流源の出力との間に接続され、前記第2の遅延回路の出力を制御端子に受け、前記第2の遅延回路の出力が前記第1の電圧のとき導通し、前記第2の遅延回路の出力が前記第2の電圧のとき非導通とされる第2導電型の第8のトランジスタと、
を備えた形態16記載のレベルシフト回路。
(形態19)
入力信号を差動で受け差動で出力する差動回路と、
前記差動回路からの出力信号を前記入力信号として受ける形態1乃至18のいずれか1に記載のレベルシフト回路と、
を備えたデータ受信回路。
(形態20)
形態1乃至18のいずれか1に記載のレベルシフト回路を備えた表示ドライバ。
(形態21)
形態20記載の表示ドライバを備え、
前記表示ドライバは、前記レベルシフト回路の出力をデジタルアナログ変換した信号を階調信号として、出力バッファを介して、表示パネルの信号線に出力する表示装置。
2 相補入力端子(反転入力端子)
3 ノード
4 出力端子
5 ノード
6 ノード
10 第1の遅延回路
20 第2の遅延回路
30 第1の電圧保持回路
40 第2の電圧保持回路
50 レベルシフト回路
60 差動増幅回路(データ受信回路)
81 データ受信回路
82 シリアルパラレル変換回路
83 ラッチアドレスセレクタ、ラッチ
84 レベルシフタ群
85 デジタルアナログ変換回路群
86 出力バッファ群
87 参照電圧発生回路
88 バイアス電圧発生回路
100 第1のコンバータ
110 レベルコンバーティング
120 遅延部
130 セルフリセット部
200 第2のコンバータ
210 レベルコンバーティング部
220 遅延部、
230 セルフリセット部
300 ラッチ部
331 pMOSトランジスタ
332 nMOSトランジスタ
333、334 インバータ
E1 第1の電源端子
E2 第2の電源端子
IN 入力信号
INB 逆相入力信号
INV インバータ
M1、M2、M5、M6、M41 nMOSトランジスタ
M3、M4、M31、M32、M33、M50、M51、M52 pMOSトランジスタ
M9 電流源トランジスタ
OUT 出力信号
Claims (11)
- 第1の電圧を与える第1の給電端子とレベルシフト回路の出力端子との間に接続され、導通時、前記出力端子を前記第1の電圧とする第1の回路と、
第2の電圧を与える第2の給電端子と前記出力端子との間に接続され、導通時、前記出力端子を前記第2の電圧とする第2の回路と、
前記出力端子の出力信号を、帰還パスを介して、帰還させた信号を受け、前記帰還信号が、前記出力端子の出力信号が前記第2の電圧に対応した値であることを示しており、且つ、レベルシフト回路への入力信号が第3の電圧に対応した値のときに、前記第1の回路を導通させ、
前記帰還信号が、前記出力端子の出力信号が前記第1の電圧に対応した値であることを示しているときは、前記入力信号の値によらずに、前記第1の回路を非導通とする制御を行う第3の回路と、
を備え、
前記第2の回路は、前記入力信号が第4の電圧に対応した値のとき、導通し、前記第3の電圧に対応した値のときは、非導通とされ、
前記第3の回路は、前記第1の給電端子と前記第2の給電端子間に直列形態に接続された第1乃至第3のトランジスタを備え、
前記第1のトランジスタは制御端子に前記帰還信号を受け、
前記第2及び第3のトランジスタのうち一方のトランジスタはその制御端子に前記入力信号を受け、他方のトランジスタはその制御端子に前記帰還信号に受け、
前記第1のトランジスタと前記第2のトランジスタの接続ノードが、前記第1の回路の導通と非導通を制御する制御端子に接続されており、
前記第1のトランジスタは第1導電型とされ、前記帰還信号は、前記出力端子の出力信号を反転させたものであり、
前記第2及び第3のトランジスタは第1の導電型と逆導電型の第2導電型とされ、
前記第1の電圧に対する前記第2の電圧の高低と、前記第3の電圧に対する前記第4の電圧の高低との関係が等しく、且つ、前記第3の電圧と前記第4の電圧を振幅範囲とする前記入力信号は、前記第1の電圧と前記第2の電圧を振幅範囲とする前記出力信号よりも低振幅である、レベルシフト回路。 - 前記第1の回路が、前記第1の給電端子と前記出力端子間に接続され、制御端子が、前記第1のトランジスタと前記第2のトランジスタの接続ノードに接続された第1導電型の第4のトランジスタを備え、
前記第2の回路が、前記第2の給電端子と前記出力端子間に接続され、制御端子に前記入力信号と逆相の入力信号を受ける第2導電型の第5のトランジスタを備えている、ことを特徴とする請求項1記載のレベルシフト回路。 - 前記帰還パスに、前記出力端子の出力信号を受け遅延させた信号を前記帰還信号として、前記第3の回路に供給する第1の遅延回路を備えている、請求項1又は2に記載のレベルシフト回路。
- 前記第1の遅延回路は、前記出力端子の出力信号を逆相で遅延させて出力する、請求項3記載のレベルシフト回路。
- 前記出力端子の前記出力信号を同相で遅延させる第2の遅延回路をさらに備え、
前記第2の回路は、前記入力信号が前記第4の電圧に対応した値であり、且つ、前記第2の遅延回路の出力が前記第1の電圧に対応した値のとき、導通し、
前記入力信号が前記第3の電圧に対応した値のとき、又は、前記第2の遅延回路の出力が前記第2の電圧に対応した値のとき、非導通とされる、請求項3又は4に記載のレベルシフト回路。 - 前記出力端子の前記出力信号を同相で遅延させる第2の遅延回路をさらに備え、
前記第2の回路は、前記出力端子と前記第2の給電端子との間に、前記第5のトランジスタと直列形態に接続され、前記第2の遅延回路の出力信号を制御端子に受け、導通、非導通が制御される第2導電型の第6のトランジスタを備えている、請求項2記載のレベルシフト回路。 - 前記第2の遅延回路の遅延時間は、前記第1の遅延回路の遅延時間よりも、インバータの1段又は3以上の奇数段分短い、請求項5記載のレベルシフト回路。
- 前記第1、第2のトランジスタの接続ノードと前記第1の回路の制御端子との接続ノードを前記第1の電圧に保持するとともに、前記出力端子を前記第1の電圧に保持する第1の電圧保持回路を備え、
前記第1の電圧保持回路は、
前記第1の給電端子と前記第1の回路の制御端子間に接続された第1の電流源と、
前記第1の給電端子に接続された第2の電流源と、
前記第2の電流源の出力と前記出力端子の間に接続され、前記出力端子が前記第1の電圧のとき導通し、前記出力端子が前記第2の電圧のとき非導通とされる第1のスイッチと、
を備えている請求項2乃至7のいずれか1項に記載のレベルシフト回路。 - 前記出力端子を前記第2の電圧に保持する第2の電圧保持回路を備え、
前記第2の電圧保持回路は、
前記第2の給電端子に接続された第3の電流源と、
前記出力端子と前記第3の電流源の出力との間に接続され、前記出力端子が前記第2の電圧のとき導通し、前記出力端子が前記第1の電圧のとき非導通とされる第2スイッチと、を備えた請求項8記載のレベルシフト回路。 - 入力信号を差動で受け差動で出力する差動回路と、
前記差動回路からの出力信号を前記入力信号として受ける請求項1乃至9のいずれか1項記載のレベルシフト回路と、
を備えたデータ受信回路。 - 請求項1乃至9のいずれか1項記載のレベルシフト回路を備えた表示ドライバ。
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