KR102276536B1 - 발광 소자 구동 회로, 표시 장치, 및, a/d 변환 회로 - Google Patents

발광 소자 구동 회로, 표시 장치, 및, a/d 변환 회로 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 흐트러짐이 없는 파형의 톱니파형 전압을 이용한 비교 동작을 행하는 것이 가능한 발광 소자 구동 회로, A/D 변환 회로, 및, 표시 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명의 발광 소자 구동 회로는, 입력되는 적어도 2개의 기준 신호(Vsaw _1, Vsaw _2)에 의거하여, 톱니파형의 전압 변화를 갖는 톱니파형 전압(Vsaw)을 생성하는 톱니파형 생성부(11)와, 아날로그의 신호 전압(Vsig)과 톱니파형 전압(Vsaw)을 비교하는 비교부(12)를 구비하고, 비교부(12)의 비교 결과에 의거하여 발광 소자(10)를 구동한다. 이에 의해, 흐트러짐이 없는 파형의 톱니파형 전압을 이용한 비교 동작을 행하는 것이 가능해진다.

Description

발광 소자 구동 회로, 표시 장치, 및, A/D 변환 회로{LIGHT-EMITTING ELEMENT DRIVE CIRCUIT, DISPLAY DEVICE, AND A-D CONVERSION CIRCUIT}
본 개시는, 발광 소자 구동 회로, 표시 장치, 및, A/D 변환 회로에 관한 것이다.
발광부(발광 소자)로서 발광 다이오드(Light Emitting Diode : LED)를 사용한 발광 다이오드 표시 장치의 개발이, 예의, 진행되고 있다. 발광 다이오드 표시 장치에서는, 적색 발광 다이오드로 이루어지는 발광부가 적색 발광 부화소(서브픽셀)로서 기능하고, 녹색 발광 다이오드로 이루어지는 발광부가 녹색 발광 부화소로서 기능하고, 청색 발광 다이오드로 이루어지는 발광부가 청색 발광 부화소로서 기능한다. 그리고, 이들 3종류의 부화소의 발광 상태에 의해 컬러 화상의 표시가 행하여진다.
발광부로서 유기 일렉트로 루미네선스(Electro Luminescence : EL) 소자를 사용한 유기 EL 표시 장치도 알려져 있다. 유기 EL 표시 장치에서는, 발광부를 구동하는 구동 회로로서, 발광 듀티 고정의 가변 정전류 구동법이 널리 사용되고 있다. 또한, 유기 EL 표시 장치에서는, 발광 편차를 경감하는 관점에서, PWM(Pulse Width Modulation : 펄스폭 변조) 구동법이 사용되고 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조). PWM 구동법에서는, 톱니파형(鋸波形)(램프파형)의 전압 변화를 갖는 톱니파형 전압을 이용하여, 당해 톱니파형 전압과 아날로그의 영상 신호 전압을 비교하고, 그 비교 결과에 의거하여 발광부(발광 소자)의 발광 기간을 정하게 된다.
일본 특개2003-223136
그런데, 톱니파형 전압을 외부로부터 발광 소자 구동 회로에 입력하는 구성을 취하면, 톱니파형 전압을 전송하는 배선의 임피던스 등의 영향에 의해 톱니파형 전압의 파형이 왜곡되어 버리는 경우가 있다. 그리고, PWM 구동법을 사용하여 발광 소자를 구동할 때에, 톱니파형 전압의 특히 선단 부분, 즉, 저계조(低階調) 표시를 위해 선예도(線銳度)가 요구되는 부분의 파형이 흐트러지면, 같은 영상 신호 전압에 대해 휘도나 색도가 정확하게 표시되지 않고 표시 얼룩이 발생하게 된다.
또한, 여기서는, PWM 구동법을 사용하여 발광 소자를 구동한 발광 소자 구동 회로를 예로 들어 톱니파형 전압의 파형의 흐트러짐에 기인하는 문제점에 관해 기술하였지만, 당해 문제점은 발광 소자 구동 회로의 경우로 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 톱니파형 전압을 이용하여 아날로그 신호와의 비교 동작을 행함에 의해, 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D 변환 회로에 대해서도 말할 수 있는 문제점이다.
그래서, 본 개시는, 흐트러짐이 없는 파형의 톱니파형 전압을 이용한 비교 동작을 행하는 것이 가능한 발광 소자 구동 회로, 당해 발광 소자 구동 회로를 이용한 표시 장치, 및, A/D 변환 회로를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 개시의 발광 소자 구동 회로는,
입력되는 적어도 2개의 기준 신호에 의거하여, 톱니파형의 전압 변화를 갖는 톱니파형 전압을 생성하는 톱니파형 생성부와,
아날로그의 신호 전압과 톱니파형 전압을 비교하는 비교부를 구비하고,
비교부의 비교 결과에 의거하여 발광 소자를 구동한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 개시의 표시 장치는,
발광부, 및, 발광부를 구동하는 구동 회로로 구성된 복수의 화소가 2차원 매트릭스 형상으로 배치되어 이루어지고,
구동 회로는,
입력되는 적어도 2개의 기준 신호에 의거하여, 톱니파형의 전압 변화를 갖는 톱니파형 전압을 생성하는 톱니파형 생성부와,
아날로그의 신호 전압과 톱니파형 전압을 비교하는 비교부를 구비하고,
비교부의 비교 결과에 의거하여 발광부를 구동한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 개시의 A/D 변환 회로는,
입력되는 적어도 2개의 기준 신호에 의거하여, 톱니파형의 전압 변화를 갖는 톱니파형 전압을 생성하는 톱니파형 생성부와,
아날로그의 신호 전압과 톱니파형 전압을 비교하는 비교부를 구비하고,
비교부의 비교 결과에 의거하여 디지털 신호를 생성한다.
상기한 구성의 발광 소자 구동 회로, 표시 장치, 또는, A/D 변환 회로에서, 톱니파형 전압을 생성하는 톱니파형 생성부를 가짐(내장함)으로서, 톱니파형 전압을 전송 배선에 의해 전송하여 입력할 필요가 없어진다. 이에 의해, 전송 배선의 임피던스 등의 영향으로 톱니파형 전압의 파형이 왜곡되는 일이 없고, 내부에서 생성한 톱니파형 전압, 즉, 흐트러짐이 없는 파형의 톱니파형 전압을 비교부의 비교 기준 입력으로 할 수 있다.
본 개시에 의하면, 내부에서 생성한 톱니파형 전압을 비교부의 비교 기준 입력으로 할 수 있기 때문에, 흐트러짐이 없는 파형의 톱니파형 전압을 이용한 비교 동작을 행하는 것이 가능해진다.
또한, 여기에 기재된 효과로 반드시 한정되는 것이 아니고, 본 명세서 중에 기재된 어느 하나의 효과라도 좋다. 또한, 본 명세서에 기재된 효과는 어디까지나 예시이고, 이것으로 한정되는 것이 아니고, 또한 부가적인 효과가 있어도 좋다.
도 1A는, 본 개시의 실시례 1에 관한 발광 소자 구동 회로의 구성을 도시하는 회로도, 도 1B는, 실시례 1에 관한 발광 소자 구동 회로의 각 부분의 신호 파형을 도시하는 파형도.
도 2는, 톱니파형 생성부의 회로 구성의 한 예를 도시하는 회로도.
도 3은, 톱니파형 생성부의 회로 동작의 설명에 공급하는 파형도.
도 4는, 비교부 및 정전류원부의 회로 구성의 한 예를 도시하는 회로도.
도 5는, 실시례 2에 관한 표시 장치에서의 발광부 및 구동 회로로 구성된 화소 등의 개념도.
도 6은, 실시례 2에 관한 표시 장치를 구성하는 회로의 개념도.
도 7은, 실시례 2에 관한 표시 장치에서의 하나의 화소의 동작을 설명하기 위한 모식도.
도 8은, 참고례에 관한 표시 장치를 구성하는 회로의 개념도.
도 9는, 전송 배선의 임피던스 등의 영향에 의한 톱니파형 전압의 파형의 왜곡에 관해 설명하는 개념도.
도 10은, 실시례 2에 관한 표시 장치에서의 구동 회로의 구성을 도시하는 회로도.
도 11은, 실시례 3에 관한 열병렬 A/D 변환 방식의 고체 촬상 장치의 구성의 개략을 도시하는 시스템 구성도.
도 12는, 고체 촬상 장치의 화소 구성의 한 예를 도시하는 회로도.
이하, 본 개시의 기술을 실시하기 위한 형태(이하, 「실시 형태」라고 기술한다)에 관해 도면을 이용하여 상세히 설명한다. 본 개시의 기술은 실시 형태로 한정되는 것이 아니고, 실시 형태에서의 여러 가지의 수치 등은 예시이다. 이하의 설명에서, 동일 요소 또는 동일 기능을 갖는 요소에는 동일 부호를 이용하는 것으로 하고, 중복된 설명은 생략한다. 또한, 설명은 이하의 순서로 행한다.
1. 본 개시의 발광 소자 구동 회로, 표시 장치, 및, A/D 변환 회로, 전반에 관한 설명
2. 실시례 1(발광 소자 구동 회로의 예)
3. 실시례 2(표시 장치의 예)
4. 실시례 3(열병렬 A/D 변환 방식의 고체 촬상 장치의 예)
<본 개시의 발광 소자 구동 회로, 표시 장치, 및, A/D 변환 회로, 전반에 관한 설명>
본 개시의 발광 소자 구동 회로, 표시 장치, 및, A/D 변환 회로에서는, 적어도 2개의 기준 신호로서, 톱니파형 전압보다도 완만하게 전압이 변화하는 톱니파형의 신호를 이용하는 구성으로 할 수 있다.
상술한 바람직한 구성을 포함하는 본 개시의 발광 소자 구동 회로, 표시 장치, 및, A/D 변환 회로에서는, 적어도 2개의 기준 신호에 관해, 톱니파형 전압보다도 주파수가 낮은 신호의 형태로 할 수 있다. 또는 또한, 적어도 2개의 기준 신호에 관해, 주파수가 동일한 신호의 형태로 할 수 있다. 이때, 2개의 기준 신호에 관해, 시간축 방향에서 파형이 반전한 상사형(相似形)의 신호이고, 파형의 일부가 오버랩하고 있는 형태로 할 수 있다.
상술한 바람직한 구성, 형태를 포함하는 본 개시의 발광 소자 구동 회로, 표시 장치, 및, A/D 변환 회로에서는, 톱니파형 생성부에 관해, 2개의 기준 신호의 오버랩하고 있는 가파른 파형 부분에 의거하여 톱니파형 전압을 생성하는 구성으로 할 수 있다. 또한, 톱니파형 생성부에 관해, 2개의 기준 신호의 차분(差分)을 취하는 차동 회로와, 차동 회로의 일방의 출력 신호와 동상(同相)의 신호에 의거하여 2개의 기준 신호의 일방의 파형 부분을 절취하고, 차동 회로의 일방의 출력 신호와 역상의 신호에 의거하여 2개의 기준 신호의 타방의 파형 부분을 절취하는 절취부(切取部)를 갖는 구성으로 할 수 있다. 이때, 절취부에 관해, 2개의 기준 신호의 가파른 파형 부분을 절취하는 구성으로 하고, 당해 절취부에 의해 절취한 2개의 파형 부분을 합성하여 톱니파형 전압으로 하는 구성으로 할 수 있다.
상술한 바람직한 구성, 형태를 포함하는 본 개시의 표시 장치에서는, 복수의 화소가 제1의 방향 및 제2의 방향으로 2차원 매트릭스 형상으로 배열되어 있다. 이 화소의 배열에서, 제1의 방향에 따라 배열된 화소군을 『열방향 화소군』으로 부르는 경우가 있고, 제2의 방향에 따라 배열된 화소군을 『행방향 화소군』으로 부른 경우가 있다. 제1의 방향을 표시 장치에서의 수직 방향으로 하고, 제2의 방향을 표시 장치에서의 수평 방향이라고 한 경우, 열방향 화소군이란 수직 방향으로 배열된 화소군을 의미하고, 행방향 화소군이란 수평 방향으로 배열된 화소군을 의미한다.
또한, 상술한 바람직한 구성, 형태를 포함하는 본 개시의 표시 장치에서는, 톱니파형 전압을 생성할 때에 2개의 기준 신호의 일방을 입력하는 제1의 입력 단자, 및, 아날로그의 신호 전압을 기록할 때에 소정의 전압을 입력하고, 톱니파형 전압을 생성할 때에 2개의 기준 신호의 타방을 입력하는 제2의 입력 단자를 갖는 구성으로 할 수 있다. 이때, 소정의 전압에 관해, 발광부의 발광시에 이용되지 않는 전압의 형태로 할 수 있다. 또한, 구동 회로가, 발광부에 정전류를 흘리는 정전류원부(定電流源部)를 가질 때, 소정의 전압에 관해, 정전류원부에서 정전류를 정하기 위해 이용되는 기준 전압의 형태로 할 수 있다.
또한, 이상에 설명한 각종이 바람직한 구성, 형태를 포함하는 본 개시의 표시 장치에서, 발광부에 관해, 발광 다이오드(LED)로 구성되어 있는 형태로 할 수 있다. 발광 다이오드는, 주지의 구성, 구조의 발광 다이오드로 할 수 있다. 즉, 발광 다이오드의 발광색에 의해, 최적의 구성, 구조를 가지며, 적절한 재료로 제작된 발광 다이오드를 선택하면 좋다. 발광 다이오드를 발광부로서 이용하는 표시 장치에서는, 적색 발광 다이오드로 이루어지는 발광부가 적색 발광 부화소(서브픽셀)로서 기능하고, 녹색 발광 다이오드로 이루어지는 발광부가 녹색 발광 부화소로서 기능하고, 청색 발광 다이오드로 이루어지는 발광부가 청색 발광 부화소로서 기능하고, 이들 3종류의 부화소에 의해 1화소가 구성되고, 이들 3종류의 부화소의 발광 상태에 의해 컬러 화상을 표시할 수 있다.
또한, 본 개시에서의 『1화소』는, 이와 같은 표시 장치에서의 「1부화소」에 상당하기 때문에, 이와 같은 표시 장치에서의 「1부화소」를, 「1화소」로 바꾸어 읽으면 좋다. 3종류의 부화소에 의해 1화소를 구성하는 경우, 3종류의 부화소의 배열로서, 델타 배열, 스트라이프 배열, 다이아고날 배열, 렉탱글 배열을 들 수 있다. 그리고, 발광 다이오드를, PWM 구동법에 의거하여, 게다가, 정전류 구동함으로써, 발광 다이오드의 스펙트럼 파장에 블루 시프트가 생기는 것을 방지할 수 있다. 또한, 3개의 패널을 준비하고, 제1의 패널을 적색 발광 다이오드로 이루어지는 발광부로 구성하고, 제2의 패널을 녹색 발광 다이오드로 이루어지는 발광부로 구성하고, 제3의 패널을 청색 발광 다이오드로 이루어지는 발광부로 구성하고, 이들 3개의 패널로부터의 광을, 예를 들면, 다이크로익·프리즘을 이용하여 통합하는 프로젝터에 적용할 수도 있다.
실시례 1
도 1A는, 본 개시의 실시례 1에 관한 발광 소자 구동 회로의 구성을 도시하는 회로도이다. 도 1B에, 실시례 1에 관한 발광 소자 구동 회로의 각 부분의 신호 파형을 도시한다.
도 1A에 도시하는 바와 같이, 실시례 1에 관한 발광 소자 구동 회로(1)는, 톱니파형 생성부(11), 비교부(12), 발광부 구동용 트랜지스터(TRDrv), 및, 정전류원부(13)로 이루어지고, 발광부(10)를 구동한다. 발광부(10)는, 발광 다이오드(LED)로 구성되어 있다. 톱니파형 생성부(11)에는, 톱니파형 전압(VSaw)의 생성의 기초가 된다, 예를 들면 2개의 기준 신호(VSaw _1, VSaw _2)가 입력된다. 톱니파형 생성부(11)는, 입력되는 2개의 기준 신호(VSaw _1, VSaw _2)에 의거하여, 톱니파형(톱니형상 파형/램프파형)의 전압 변화를 갖는 톱니파형 전압(VSaw)을 생성한다.
도 1B에 도시하는 바와 같이, 톱니파형 전압(VSaw)은, 선단부가 뾰족한 파형을 갖고 있다. 이 톱니파형 전압(VSaw)을 생성하는 기초가 되는 2개의 기준 신호(VSaw _1, VSaw _2)는, 톱니파형 전압(VSaw)보다도 완만하게 전압이 변화하는 톱니파형의 신호이다. 보다 구체적으로는, 2개의 기준 신호(VSaw _1, VSaw _2)에 관해서는, 톱니파형 전압(VSaw)보다도 주파수가 낮은 톱니파형의 신호의 형태로 할 수 있다. 이때, 2개의 기준 신호(VSaw _1, VSaw _2)는, 주파수가 서로 동일한 신호인 것이 바람직하다.
또한, 2개의 기준 신호(VSaw _1, VSaw _2)로서는, 도 1B에 도시하는 바와 같이, 시간축 방향에서 파형이 반전한 서로에게 상사형의 신호인 것이 바람직하다. 이때, 2개의 기준 신호(VSaw _1, VSaw _2)의 파형의 일부가, 도 1B에 도시하는 바와 같이, 오버랩하고 있는 것으로 한다. 또한, 여기서 말하는 「상사형」이란, 엄밀하게 상사형인 경우 외에, 실질적으로 상사형인 경우도 포함하는 의미이고, 설계상 또는 제조상 생기는 여러 가지의 편차의 존재는 허용된다.
상기한 2개의 기준 신호(VSaw _1, VSaw _2)를 입력으로 하는 톱니파형 생성부(11)는, 당해 2개의 기준 신호(VSaw _1, VSaw _2)의 오버랩하고 있는 가파른 파형 부분에 의거하여 톱니파형 전압(VSaw)을 생성한다. 도 1B에서는, 기준 신호(VSaw _1)를 실선으로 도시하고, 기준 신호(VSaw _2)를 파선으로 도시하고 있다. 따라서, 상기한 가파른 파형 부분, 즉, 톱니파형 전압(VSaw)은, 기준 신호(VSaw _1)의 오버랩하고 있는 실선 부분과, 기준 신호(VSaw _2)의 오버랩하고 있는 파선 부분으로 이루어진다. 톱니파형 생성부(11)에서 생성된 톱니파형 전압(VSaw)은, 비교부(12)에 대해 그 비교 기준 입력으로서 주어진다.
비교부(12)는, 콤퍼레이터 회로로 이루어지고, 고전위측의 전원(Vdd)(Vdd1)과 저전위측의 전원(예를 들면, 그라운드(GND))를 동작 전원으로 한다. 비교부(12)를 구성하는 콤퍼레이터 회로로서는, 어떤 형식의 콤퍼레이터 회로라도 좋고, 예를 들면, 2개의 입력 신호의 차분을 검출하는 차동 회로부를 갖는 초퍼형의 콤퍼레이터 회로나 차동형의 콤퍼레이터 회로를 예시할 수 있다. 비교부(12)의 구체적인 회로 구성에 관해서는 후술한다.
비교부(12)는, 데이터선(DTL)을 통하여 공급되는 아날로그 영상 신호의 신호 전압(VSig)을, 주사선(SCL)을 통하여 주어지는 주사 신호(VGate)에 동기하여 받아들임에 의해 비교 입력으로 한다. 그리고, 비교부(12)는, 비교 입력인 영상 신호의 신호 전압(VSig)을, 톱니파형 생성부(11)로부터 비교 기준 입력으로서 주어지는 톱니파형 전압(VSaw)과 비교하여, 그 비교 결과로서, 신호 전압(VSig)의 크기에 응한 펄스 폭의 구동 펄스(PDrv)를 출력한다.
발광 소자 구동 회로(1)의 구동 대상인 발광부(10)는, 발광부 구동용 트랜지스터(TRDrv) 및 정전류원부(13)와 함께, 고전위측의 전원(Vdd)(Vdd2)과 저전위측의 전원(예를 들면, 그라운드(GND))과의 사이에 직렬로 접속되어 있다. 발광부 구동용 트랜지스터(TRDrv)는, 예를 들면 N채널형 전계 효과 트랜지스터로 이루어진다. 단, N채널형 전계 효과 트랜지스터로 한정되는 것은 아니다. 정전류원부(13)는, 발광부 구동용 트랜지스터(TRDrv)에 대해 정전류를 흘린다. 발광부 구동용 트랜지스터(TRDrv)는, 비교부(12)로부터 고레벨의 구동 펄스(PDrv)가 게이트 전극에 주어짐으로써, 당해 구동 펄스(PDrv)의 펄스 폭의 기간에 걸쳐서 도통 상태가 되고, 발광부(10)에 구동 전류를 공급한다. 이에 의해, 구동 펄스(PDrv)의 펄스 폭의 기간에 걸쳐서 발광부(10)가 발광한다.
이와 같이, 실시례 1에 관한 발광 소자 구동 회로(1)에서는, 구동 대상인 발광부(10)가 발광 다이오드로 이루어지는 경우에 있어서, 영상 신호의 신호 전압(VSig)과 톱니파형 전압(VSaw)을 비교하여, 그 비교 결과에 의거하여 발광 다이오드의 발광 기간을 정하는 PWM 구동법을 채택하고 있다.
그런데, 발광 다이오드에서는, 구동 전류량의 증가에 의해 스펙트럼 파장에 블루 시프트가 생겨, 발광 파장이 변화하여 버린다. 따라서, 가변 정전류 구동에서는, 단색 색도점(色度点)이 휘도(구동 전류량)에 따라 변화하여 버린다는 난점이 있다. 이와 같은 관점에서, 발광부(10)로서 발광 다이오드를 사용할 때에는, 당해 발광 다이오드를 PWM 구동법에 의거하여 구동하는 것이 중요하다.
이상 설명한 바와 같이, 실시례 1에 관한 발광 소자 구동 회로(1)는, 톱니파형 전압(VSaw)을 외부로부터 입력하는 것은 아니고, 외부로부터 입력되는 2개의 기준 신호(VSaw _1, VSaw _2)에 의거하여 톱니파형 전압(VSaw)을 생성하는 톱니파형 생성부(11)를 내장하는 구성을 채택하고 있다. 또한, 본 실시례에서는, 톱니파형 전압(VSaw)을 생성하는 기초가 되는 톱니파형의 기준 신호에 관해, 2개의 경우를 예로 들어 설명하였지만, 2개로 한정되는 것이 아니라, 3개 이상이라도 좋다.
그런데, 톱니파형 전압(VSaw)을 외부로부터 발광 소자 구동 회로(1)에 입력하는 구성을 취하면, 톱니파형 전압(VSaw)을 전송하는 배선의 임피던스 등의 영향에 의해 톱니파형 전압(VSaw)의 파형이 왜곡되어 버리는 경우가 있다. 그리고, PWM 구동법을 사용하여 발광부(10)를 구동할 때에, 톱니파형 전압(VSaw)의 특히 선단 부분의 파형이 흐트러지면, 같은 신호 전압(VSigl)에 대해 휘도나 색도가 정확하게 표시되지 않는 것으로 된다. 참고로, 톱니파형 전압(VSaw)의 선단 부분은, 저계조 표시를 위해 선예도가 요구되는 파형 부분이다.
이에 대해, 실시례 1에 관한 발광 소자 구동 회로(1)에서는, 톱니파형 전압(VSaw)을 생성하는 톱니파형 생성부(11)를 내장하고 있음으로써, 톱니파형 전압(VSaw)을 전송할 필요가 없어진다. 그 결과, 전송 배선의 임피던스 등의 영향에 의한 톱니파형 전압(VSaw)의 선단 부분의 파형의 흐트러짐을 억제할 수 있다. 따라서, PWM 구동법에 있어서, 영상 신호의 신호 전압(VSig)의 크기에 정확하게 대응한 펄스 폭의 구동 펄스(PDrv)로 발광부(10)를 구동할 수 있기 때문에, 신호 전압(VSig)의 크기에 정확하게 대응한 휘도나 색도를 표시할 수 있다.
한편, 톱니파형 전압(VSaw)을 생성하는 기초가 되는 2개의 기준 신호(VSaw _1, VSaw_2)에 관해서는 외부로부터 발광 소자 구동 회로(1)에 입력하게 된다. 이들 2개의 기준 신호(VSaw _1, VSaw _2)는, 톱니파형 전압(VSaw)보다도 완만하게 전압이 변화하는 톱니파형의 신호, 즉, 톱니파형 전압(VSaw)보다도 정현파에 가까운 신호이다. 환언하면, 톱니파형 전압(VSaw)이 많은 고조파 성분을 수반함에 대해, 기준 신호(VSaw _1, VSaw_2)는, 톱니파형 전압(VSaw)보다도 고조파 성분을 수반하지 않는다. 따라서, 전송 배선을 통하여 톱니파형 전압(VSaw)을 전송하는데 비하여, 기준 신호(VSaw _1, VSaw _2)를 전송하는 편이, 전송 배선의 임피던스 등의 영향에 의한 파형의 왜곡을 억제할 수 있다.
이것은, PWM 구동법을 채용하는 발광 소자 구동 회로(1)에서는, 외부로부터 입력되는 톱니파형 전압(VSaw)을 이용하여 PWM 구동을 행하는 경우보다도, 내장한 톱니파형 생성부(11)에서 생성한 톱니파형 전압(VSaw)을 이용하여 PWM 구동을 행하는 경우의 쪽이 우수한 것을 의미한다.
(톱니파형 생성부의 회로 구성례)
계속해서, 톱니파형 전압(VSaw)을 생성하는 톱니파형 생성부(11)의 구체적인 회로 구성에 관해 설명한다. 도 2는, 톱니파형 생성부(11)의 회로 구성의 한 예를 도시하는 회로도이다. 본 예에 관한 톱니파형 생성부(11)는, 차동 회로(111), 2단계의 인버터 회로(112, 113), 및, 절취부(切取部)(114)를 갖는 구성으로 되어 있다.
차동 회로(111)는, 차동쌍 트랜지스터, 전류원 트랜지스터, 및, 능동 부하로 구성되어 있다. 차동쌍 트랜지스터는, 소스 전극이 공통으로 접속되어 차동 동작을 하는 2개의 P채널형 전계 효과 트랜지스터(TR11, TR12)로 이루어진다. 전류원 트랜지스터는, 고전위측의 전원(Vdd1)과 차동쌍 트랜지스터(TR11, TR12)의 소스 공통 접속 노드와의 사이에 접속된 P채널형 전계 효과 트랜지스터(TR13)로 이루어진다. P채널형 전계 효과 트랜지스터(TR13)의 게이트 전극에는, 소정의 바이어스 전압(VBias)이 주어져 있다.
능동 부하는, 커런트 미러 회로를 구성하는 2개의 N채널형 전계 효과 트랜지스터(TR14, TR15)로 이루어진다. 구체적으로는, N채널형 전계 효과 트랜지스터(TR14)는, 드레인 전극 및 게이트 전극이 함께 P채널형 전계 효과 트랜지스터(TR11)의 드레인 전극에 접속되고, 소스 전극이 저전위측의 전원(GND)에 접속되어 있다. N채널형 전계 효과 트랜지스터(TR15)는, 게이트 전극이 N채널형 전계 효과 트랜지스터(TR14)의 게이트 전극에 접속되고, 드레인 전극이 P채널형 전계 효과 트랜지스터(TR12)의 드레인 전극에 접속되고, 소스 전극이 저전위측의 전원(GND)에 접속되어 있다.
상기한 구성의 차동 회로(111)에서, P채널형 전계 효과 트랜지스터(TR11)의 게이트 전극이 일방의 입력단이 되고, 회로 입력 단자(IN_1)를 통하여 공급되는 기준 신호(VSaw _1)를 입력으로 한다. 또한, P채널형 전계 효과 트랜지스터(TR12)의 게이트 전극이 타방의 입력단이 되고, 회로 입력 단자(IN_2)를 통하여 공급되는 기준 신호(VSaw _2)를 입력으로 한다. 그리고, P채널형 전계 효과 트랜지스터(TR12) 및 N채널형 전계 효과 트랜지스터(TR15)의 드레인 공통 접속 노드(N1)가 차동 회로(111)의 일방의 출력단이 되고, 당해 출력단(N1)으로부터 차동 회로(111)의 일방의 출력 신호(VA)가 도출되도록 되어 있다.
1단째의 인버터 회로(112)는, 고전위측의 전원(Vdd1)과 저전위측의 전원(GND)과의 사이에 직렬로 접속된, P채널형 전계 효과 트랜지스터(TR16)와 N채널형 전계 효과 트랜지스터(TR17)로 이루어진다. P채널형 전계 효과 트랜지스터(TR16)의 게이트 전극에는, 소정의 바이어스 전압(VBias)이 주어져 있다. N채널형 전계 효과 트랜지스터(TR17)의 게이트 전극은, 차동 회로(111)의 출력단(N1)에 접속되어 있다. 그리고, P채널형 전계 효과 트랜지스터(TR16) 및 N채널형 전계 효과 트랜지스터(TR17)의 드레인 공통 접속 노드(N2)가 인버터 회로(112)의 출력단이 되고, 당해 출력단(N2)으로부터 차동 회로(111)의 일방의 출력 신호(VA)와 역상의 신호(VC)가 도출되도록 되어 있다.
2단째의 인버터 회로(113)는, 고전위측의 전원(Vdd1)과 저전위측의 전원(GND)과의 사이에 직렬로 접속된, P채널형 전계 효과 트랜지스터(TR18)와 N채널형 전계 효과 트랜지스터(TR19)로 이루어진다. P채널형 전계 효과 트랜지스터(TR18) 및 N채널형 전계 효과 트랜지스터(TR19)의 각 게이트 전극은, 1단째의 인버터 회로(112)의 출력단(N2)에 공통으로 접속되어 있다. 그리고, P채널형 전계 효과 트랜지스터(TR18) 및 N채널형 전계 효과 트랜지스터(TR19)의 드레인 공통 접속 노드(N3)가 인버터 회로(113)의 출력단이 되고, 당해 출력단(N3)으로부터 차동 회로(111)의 일방의 출력 신호(VA)와 동상의 신호(VB)가 도출되도록 되어 있다.
절취부(114)는, 회로 입력 단자(IN_1, IN_2)와 회로 출력단자(OUT)와의 사이에 각각 접속된 2개의 스위치 소자에 의해 구성되어 있다. 2개의 스위치 소자는, N채널형 전계 효과 트랜지스터(TR21, TR22)로 이루어진다. N채널형 전계 효과 트랜지스터(TR21)는, 회로 입력 단자(IN_1)와 회로 출력단자(OUT)와의 사이에 접속되고, 게이트 전극이 2단째의 인버터 회로(113)의 출력단(N3)에 접속되어 있다. N채널형 전계 효과 트랜지스터(TR22)는, 회로 입력 단자(IN_2)와 회로 출력단자(OUT)와의 사이에 접속되고, 게이트 전극이 1단째의 인버터 회로(112)의 출력단(N2)에 접속되어 있다.
다음에, 상기한 회로 구성의 톱니파형 생성부(11)의 회로 동작에 관해, 도 3의 파형도를 이용하여 설명한다. 도 3에는, 톱니파형 생성부(11)의 각 부분의 신호 파형, 즉, 2개의 기준 신호(VSaw _1, VSaw _2), 차동 회로(111)의 일방의 출력 신호(VA), 1단째의 인버터 회로(112)의 출력 신호(VC), 및, 2단째의 인버터 회로(113)의 출력 신호(VB)의 각 파형을 도시하고 있다.
도 2에 도시하는 회로 구성의 톱니파형 생성부(11)에서, 톱니파형의 2개의 기준 신호(VSaw _1, VSaw _2)에 응하여 차동 회로(111)가 차동 동작을 행함으로써, 차동 회로(111)의 일방의 출력단(N1)으로부터 기준 신호(VSaw _1, VSaw _2)의 차분이, 일방의 출력 신호(VA)로서 도출된다. 이 출력 신호(VA)는, 1단째의 인버터 회로(112)를 경유함으로써, 도 3에 도시하는 바와 같은 구형파(矩形波)의 출력 신호(VC)로서 도출되고, 2단째의 인버터 회로(113)를 경유함으로써, 출력 신호(VC)와 마찬가지로 구형파의 출력 신호(VB)로서 도출된다.
그리고, 1단째의 인버터 회로(112)의 출력 신호(VC), 즉, 차동 회로(111)의 일방의 출력 신호(VA)와 역상의 신호(VC)는, 절취부(114)의 N채널형 전계 효과 트랜지스터(TR22)의 게이트 전극에 스위칭 신호로서 인가된다. 이에 의해, N채널형 전계 효과 트랜지스터(TR22)는, 1단째의 인버터 회로(112)의 출력 신호(VC)에 응답하여 도통 상태가 되는, 즉, 기준 신호(VSaw _2)의 기준 신호(VSaw _1)와 오버랩한 파형 부분에서 도통 상태가 된다. 그 결과, N채널형 전계 효과 트랜지스터(TR22)는, 기준 신호(VSaw _1)와 오버랩한 기준 신호(VSaw _2)의 가파른 파형 부분을 절취하게 된다.
2단째의 인버터 회로(113)의 출력 신호(VB), 즉, 차동 회로(111)의 일방의 출력 신호(VA)와 동상의 신호(VB)는, 절취부(114)의 N채널형 전계 효과 트랜지스터(TR21)의 게이트 전극에 스위칭 신호로서 인가된다. 이에 의해, N채널형 전계 효과 트랜지스터(TR21)는, 2단째의 인버터 회로(113)의 출력 신호(VB)에 응답하여 도통 상태가 되는, 즉, 기준 신호(VSaw _1)의 기준 신호(VSaw _2)와 오버랩한 파형 부분에서 도통 상태가 된다. 그 결과, N채널형 전계 효과 트랜지스터(TR21)는, 기준 신호(VSaw _2)와 오버랩한 기준 신호(VSaw _1)의 가파른 파형 부분을 절취하게 된다.
그리고, N채널형 전계 효과 트랜지스터(TR21, TR22)의 각 소스 전극이 회로 출력단자(OUT)에 공통 접속되어 있음으로써, 전계 효과 트랜지스터(TR21)에 의해 절취된 파형 부분과 전계 효과 트랜지스터(TR22)에 의해 절취된 파형 부분이 합성된다. 즉, 절취부(114)는, 톱니파형의 2개의 기준 신호(VSaw _1, VSaw _2)가 오버랩한 가파른 파형 부분을 절취하는 기능을 가짐과 함께, 절취한 2개의 파형 부분을 합성하는 기능을 갖는다. 그리고, 절취부(114)에서 절취되고, 합성된 결과가 톱니파형 전압(VSaw)으로서 회로 출력단자(OUT)로부터 도출되게 된다.
상술한 바와 같이, 본 예에 관한 톱니파형 생성부(11)는, 차동 회로(111)의 출력 신호(VA)에 의거하여, 톱니파형의 기준 신호(VSaw _1, VSaw _2)가 오버랩한 가파른 파형 부분을 절취하고, 이들 절취한 가파른 파형 부분을 합성함으로써, 톱니파형 전압(VSaw)을 생성하는 회로 구성으로 되어 있다. 환언하면, 톱니파형 전압(VSaw)을 생성하는 기초가 되는 톱니파형의 기준 신호(VSaw _1, VSaw _2)의 파형을 그대로 절취하여 합성하는 회로 구성으로 되어 있다. 따라서, 톱니파형의 기준 신호(VSaw _1, VSaw _2)의 파형을 그대로 이용하여 톱니파형 전압(VSaw)을 생성할 수 있기 때문에, 기준 신호(VSaw _1, VSaw _2)의 파형에 의해 용이하게 톱니파형 전압(VSaw)의 파형을 정할 수 있다.
또한, 여기서 예시한 톱니파형 생성부(11)의 회로 구성은 한 예에 지나지 않고, 이것으로 한정되는 것은 아니다. 또한, 톱니파형 생성부(11)를 구성하는 전계 효과 트랜지스터(TR11∼TR19, TR21, TR22)의 도전형에 대해서도, 도 2에 도시한 도전형의 전계 효과 트랜지스터로 한정되는 것은 아니다.
(비교부 및 정전류원부의 회로 구성례)
다음에, 영상 신호의 신호 전압(VSig)과 톱니파형 전압(VSaw)을 비교하는 비교부(12) 및 정전류원부(13)의 구체적인 회로 구성에 관해 설명한다. 도 4는, 비교부(12) 및 정전류원부(13)의 회로 구성의 한 예를 도시하는 회로도이다.
우선, 비교부(12)의 회로 구성에 관해 설명한다. 본 예에 관한 비교부(12)는, 차동 회로(121)를 갖는 차동형의 콤퍼레이터 회로의 구성으로 되어 있다. 차동 회로(121)는, 소스 전극이 공통으로 접속되어 차동 동작을 하는 2개의 P채널형 전계 효과 트랜지스터(차동쌍 트랜지스터)(TR31, TR32)로 이루어진다. 차동 회로(121)의 일방의 전계 효과 트랜지스터(TR31)의 드레인 전극과 저전위측의 전원(GND)과의 사이에는, N채널형 전계 효과 트랜지스터(TR33, TR34)로 이루어지는 커런트 미러 회로(122)가 접속되어 있다. 또한, 차동 회로(121)의 타방의 전계 효과 트랜지스터(TR32)의 드레인 전극과 저전위측의 전원(GND)과의 사이에는, N채널형 전계 효과 트랜지스터(TR35, TR36)로 이루어지는 커런트 미러 회로(123)가 접속되어 있다.
커런트 미러 회로(122)에서, 전계 효과 트랜지스터(TR33, TR34)는 게이트 전극끼리가 접속되어 있다. 전계 효과 트랜지스터(TR33)의 드레인 전극은, P채널형 전계 효과 트랜지스터(TR37)를 통하여 고전위측의 전원(Vdd1)에 접속되어 있다. 전계 효과 트랜지스터(TR34)는 게이트 전극과 드레인 전극이 접속되어 있다. 커런트 미러 회로(123)에서, 전계 효과 트랜지스터(TR35, TR36)는 게이트 전극끼리가 접속되어 있다. 전계 효과 트랜지스터(TR35)의 드레인 전극은, P채널형 전계 효과 트랜지스터(TR38)를 통하여 고전위측의 전원(Vdd1)에 접속되어 있다. 전계 효과 트랜지스터(TR36)는 게이트 전극과 드레인 전극이 접속되어 있다. 전원(Vdd1)측의 2개의 P채널형 전계 효과 트랜지스터(TR37, TR38)는, 게이트 전극끼리가 접속되고, 또한, 전계 효과 트랜지스터(TR37)의 게이트 전극과 드레인 전극이 접속되어 커런트 미러 회로(124)를 구성하고 있다.
차동쌍 트랜지스터(TR31, TR32)의 소스 공통 접속 노드(N11)와 고전위측의 전원(Vdd1)과의 사이에는, 2개의 P채널형 전계 효과 트랜지스터(TR39, TR40)가 직렬로 접속되어 있다. 전계 효과 트랜지스터(TR39)는, 스위치 회로의 한 예이고, 입력 단자(202)를 통하여 게이트 전극에 주어지는 톱니파형 전압(VSaw)에 응하여 온/오프 동작을 행한다. 전계 효과 트랜지스터(TR40)는, 차동 회로(121)에 정전류를 공급하는 전류원 트랜지스터이다.
차동 회로(121)의 일방의 입력단이 되는 차동쌍 트랜지스터(TR32)의 게이트 전극과, 영상 신호의 신호 전압(VSig)을 입력으로 하는 입력 단자(201)와의 사이에는 N채널형 전계 효과 트랜지스터(TR41)가 접속되어 있다. 전계 효과 트랜지스터(TR41)은, 입력 단자(203)로부터 입력되어, 직접 게이트 전극에 주어지는 고레벨의 주사 신호(VGate)에 응답하여 도통 상태가 됨에 의해 신호 전압(VSig)을 받아들이는 신호 기록용 트랜지스터(샘플링 트랜지스터)이다.
또한, 차동쌍 트랜지스터(TR32)의 게이트 전극과, 톱니파형 전압(VSaw)을 입력으로 하는 입력 단자(202)와의 사이에는 N채널형 전계 효과 트랜지스터(TR42)가 접속되어 있다. 전계 효과 트랜지스터(TR42)는, 입력 단자(203)로부터 입력되어, 인버터 회로(125)에서 극성 반전되어 게이트 전극에 주어지는 반전 주사 신호(invVGate)에 응답하여 도통 상태가 됨에 의해 톱니파형 전압(VSaw)을 받아들이는 톱니파 기록용 트랜지스터(샘플링 트랜지스터)이다.
기준 전압(VRef)을 입력으로 하는 입력 단자(204)와 고전위측의 전원(Vdd1)과의 사이에는, P채널형 전계 효과 트랜지스터(TR43)와 용량 소자(C11)가 직렬로 접속되어 있다. 전계 효과 트랜지스터(TR43)는, 입력 단자(203)로부터 입력되어, 인버터 회로(125)에서 극성 반전되어 게이트 전극에 주어지는 반전 주사 신호(invVGate)에 응답하여 도통 상태가 된다. 전계 효과 트랜지스터(TR43)와 용량 소자(C11)와의 공통 접속 노드(N12)에 얻어지는 전압은, 전류원 트랜지스터(TR40)의 게이트 전극에 바이어스 전압으로서 주어진다. 즉, 입력 단자(204)로부터 입력되는 기준 전압(VRef)은, 전류원 트랜지스터(TR40)의 게이트 전극에 주는 바이어스 전압을 정하는 전압이다.
기준 전압(IRef)을 입력으로 하는 입력 단자(205)와, 차동 회로(121)의 타방의 입력단이 되는 차동쌍 트랜지스터(TR31)의 게이트 전극과의 사이에는, 용량 소자(C12)가 접속되어 있다. 또한, 차동쌍 트랜지스터(TR31)의 게이트 전극과, 전계 효과 트랜지스터(TR35, TR38)의 드레인 공통 접속 노드(N13)와의 사이에는, N채널형 전계 효과 트랜지스터(TR44)가 접속되어 있다. 전계 효과 트랜지스터(TR44)는, 입력 단자(203)를 통하여 게이트 전극에 주어지는 고레벨의 주사 신호(VGate)에 응답하여 도통 상태가 됨에 의해 차동쌍 트랜지스터(TR31)의 게이트 전극과 노드(N13)와의 사이를 단락한다.
전계 효과 트랜지스터(TR35, TR38)의 드레인 공통 접속 노드(N13)와 노드(N14)와의 사이에는, P채널형 전계 효과 트랜지스터(TR45)와 N채널형 전계 효과 트랜지스터(TR46)가 병렬로 접속되어 있다. 전계 효과 트랜지스터(TR45)는, 입력 단자(203)로부터 입력되어, 직접 게이트 전극에 주어지는 주사 신호(VGate)가 저레벨일 때에 도통 상태가 된다. 마찬가지로, 전계 효과 트랜지스터(TR46)는, 입력 단자(203)로부터 입력되어, 인버터 회로(125)에서 극성 반전되어 게이트 전극에 주어지는 반전 주사 신호(invVGate)가 고레벨일 때에 도통 상태가 된다.
노드(N14)와 고전위측의 전원(Vdd1)과의 사이에는, P채널형 전계 효과 트랜지스터(TR47)가 접속되어 있다. 전계 효과 트랜지스터(TR47)는, 입력 단자(203)로부터 입력되어, 인버터 회로(125)에서 극성 반전되어 게이트 전극에 주어지는 반전 주사 신호(invVGate)가 저레벨일 때에 도통 상태가 됨에 의해 노드(N14)의 전위를 전원(Vdd1)의 전위로 한다. 노드(N14)의 전위는, 인버터 회로(126)에서 극성 반전됨으로써 구동 펄스(PDrv)가 되어 발광부 구동용 트랜지스터(TRDrv)의 게이트 전극에 인가된다. 또한, 발광 다이오드로 이루어지는 발광부(10)에 대해, P채널형 전계 효과 트랜지스터(TR48)가 병렬로 접속되어 있다.
계속해서, 정전류원부(13)의 회로 구성에 관해 설명한다. 정전류원부(13)에는, 입력 단자(204)로부터 기준 전압(VRef)이 입력됨과 함께, 입력 단자(205)로부터 기준 전압(IRef)이 입력된다. 정전류원부(13)는, 기준 전압(VRef) 및 기준 전압(IRef)을 기초로 전압 전류 변환하여 발광부(10)에 흘리는(공급하는) 정전류를 생성한다. 즉, 기준 전압(VRef) 및 기준 전압(IRef)은, 발광부(10)에 흘리는 정전류를 정한 전압이다.
본 예에 관한 정전류원부(13)는, N채널형 전계 효과 트랜지스터(TR51∼TR55) 및 용량 소자(C21)를 갖는 구성으로 되어 있다. 전계 효과 트랜지스터(TR51)는, 입력 단자(203)로부터 입력되는 고레벨의 주사 신호(VGate)에 응답하여 도통 상태가 됨에 의해 기준 전압(VRef)을 받아들인다. 전계 효과 트랜지스터(TR52)는, 입력 단자(203)로부터 입력되는 고레벨의 주사 신호(VGate)에 응답하여 도통 상태가 됨에 의해 기준 전압(IRef)을 받아들인다. 즉, 기준 전압(VRef) 및 기준 전압(IRef)은, 주사 신호(VGate)가 고레벨이 될 때, 즉, 영상 신호의 신호 전압(VSig)을 기록할 때에 정전류원부(13)에 받아들여져, 그들의 차전압(差電壓)이 용량 소자(C21)에 기록되고, 그 이외에서는 정전류원부(13)에 받아들여지지 않는다.
전계 효과 트랜지스터(TR55)는, 발광부 구동용 트랜지스터(TRDrv)에 정전류를 흘리는 전류원 트랜지스터이고, 발광부 구동용 트랜지스터(TRDrv)에 대해 직렬로 접속되어 있다. 용량 소자(C21)는, 전계 효과 트랜지스터(TR51, TR52)의 각 소스 전극 사이에 접속되어 있다.
전계 효과 트랜지스터(TR53)는, 전계 효과 트랜지스터(TR51)의 소스 전극과 전계 효과 트랜지스터(TR55)의 게이트 전극과의 사이에 접속되어 있고, 입력 단자(203)로부터 입력되어, 인버터 회로(125)에서 극성 반전되어 게이트 전극에 주어지는 반전 주사 신호(invVGate)가 고레벨일 때에 도통 상태가 된다. 전계 효과 트랜지스터(TR54)는, 전계 효과 트랜지스터(TR52)의 소스 전극과 전계 효과 트랜지스터(TR55)의 소스 전극과의 사이에 접속되어 있고, 입력 단자(203)로부터 입력되어, 인버터 회로(125)에서 극성 반전되어 게이트 전극에 주어지는 반전 주사 신호(invVGate)가 고레벨일 때에 도통 상태가 된다. 즉, 전계 효과 트랜지스터(TR53) 및 전계 효과 트랜지스터(TR54)는, 주사 신호(invVGate)가 고레벨이 될 때 이외에서, 즉, 영상 신호의 신호 전압(VSig)을 기록할 때 이외에서 도통 상태가 됨에 의해, 용량 소자(C21)의 양단 전압을 전계 효과 트랜지스터(TR55)의 게이트-소스 사이에 인가한다.
또한, 여기서 예시한 비교부(12) 및 정전류원부(13)의 회로 구성은 한 예에 지나지 않고, 당해 회로 구성으로 한정되는 것은 아니다. 또한, 비교부(12)를 구성하는 전계 효과 트랜지스터(TR31)∼전계 효과 트랜지스터(TR48), 및, 정전류원부(13)를 구성하는 전계 효과 트랜지스터(TR51)∼전계 효과 트랜지스터(TR55)의 도전형에 대해서도, 도 4에 도시한 도전형의 전계 효과 트랜지스터로 한정되는 것은 아니다.
실시례 2
실시례 2에 관한 표시 장치(본 개시의 표시 장치)에서의 발광부 및 구동 회로로 구성된 화소 등의 개념도를 도 5에 도시하고, 실시례 2에 관한 표시 장치를 구성하는 회로의 개념도를 도 6에 도시한다. 또한, 도면의 간략화를 위해, 도 5에는, 하나의 화소의 회로 구성을 대표하여 도시하고, 도 6에는, 5×5개의 화소를 도시하고 있다.
실시례 2에 관한 표시 장치는, 발광부(10), 및, 발광부(10)를 구동하는 구동 회로(20)로 구성된 화소(보다 구체적으로는, 부화소이고, 이하에서도 마찬가지이다)(2)가, 복수, 2차원 매트릭스 형상으로 배열되어 이루어진다. 구체적으로는, 복수의 화소(2)는, 제1의 방향 및 제2의 방향으로 2차원 매트릭스 형상으로 배열되어 있다. 실시례 2에 관한 표시 장치는 또한, 화소(2)를 구동하기 위한 주변의 구동부로서, 예를 들면, 주사부(101) 및 영상 신호 출력부(102) 등을 구비하고 있다.
발광부(10)는, 발광 다이오드(LED)로 구성되어 있다. 복수의 화소(2)의 각 구동 회로(20)는, 실시례 1에 관한 발광 소자 구동 회로(1)로 이루어진다. 이에 의해, 실시례 2에 관한 표시 장치는, 영상 신호의 신호 전압(VSig)에 의거한 전위에 응한 시간만큼 발광부(10)를 발광시키다, 즉, 발광부(10)를 PWM 구동하는 구동법을 채택하고 있다. 이 PWM 구동법에 의하면, 발광부(10)의 발광 편차를 경감할 수 있는 이점이 있다.
보다 구체적으로는, 도 5에 도시하는 바와 같이, 복수의 화소(2)의 각 구동 회로(20)는, 톱니파형 생성부(11), 비교부(12), 발광부 구동용 트랜지스터(TRDrv), 및, 정전류원부(13)를 구비하고 있다. 발광부 구동용 트랜지스터(TRDrv)는, 예를 들면, N채널형 전계 효과 트랜지스터로 이루어진다. 단, N채널형 전계 효과 트랜지스터로 한정되는 것은 아니다. 발광부 구동용 트랜지스터(TRDrv)는, 구동 대상인 발광부(10)에 대해, 정전류원부(13)와 함께, 고전위측의 전원(Vdd)(Vdd2)과 저전위측의 전원(예를 들면, 그라운드(GND))과의 사이에 직렬로 접속되어 있다.
톱니파형 생성부(11)는, 입력되는 2개의 기준 신호(VSaw _1, VSaw _2)에 의거하여, 톱니파형의 전압 변화를 갖는 톱니파형 전압(VSaw)을 생성하고, 비교부(12)에 준다. 비교부(12)에는, 톱니파형 전압(VSaw)이 주어짐과 함께, 신호 전압(발광 강도 신호))VSig)가 주어진다. 또한, 신호 전압(VSig)은, 구체적으로는, 화소(2)에서의 발광 상태(휘도)를 제어하는 영상 신호 전압이다.
비교부(12)는, 콤퍼레이터 회로로 이루어지고, 데이터선(DTL)을 통하여 공급되는 아날로그 영상 신호의 신호 전압(VSig)을, 주사선(SCL)을 통하여 주어지는 주사 신호(VGate)에 동기하여 받아들임에 의해 비교 입력으로 한다. 그리고, 비교부(12)는, 비교 입력인 영상 신호의 신호 전압(VSig)을, 톱니파형 생성부(11)로부터 비교 기준 입력으로서 주어지는 톱니파형 전압(VSaw)과 비교하고, 그 비교 결과로서, 신호 전압(VSig)의 크기에 응한 펄스 폭의 구동 펄스(PDrv)를 출력한다.
정전류원부(13)는, 발광부 구동용 트랜지스터(TRDrv)에 대해 정전류를 흘린다(공급한다). 발광부 구동용 트랜지스터(TRDrv)는, 비교부(12)로부터 출력되는 구동 펄스(PDrv)에 의해 구동됨으로써, 발광부(10)에 전류를 공급하고, 발광부(10)를 발광시킨다.
도 7은, 실시례 2에 관한 표시 장치에서, 하나의 화소의 동작을 설명하기 위한 모식도이다. 도 7에는, 주사 신호(VGate), 톱니파형 전압(VSaw), 및, 신호 전압(VSig)의 각 파형, 및, 발광부(10)의 발광 상태를 도시하고 있다. 톱니파형 전압(VSaw)의 변화는, 저계조부(저전압 부분)가 매우 가파르게 변화하고 있고, 특히, 이 부분의 톱니파형 전압(VSaw)의 파형 품위에 대해 민감하다.
발광부(10)가 발광한 시간은, 예를 들면, 영상 신호 출력부(102)로부터 주어지는 신호 전압(VSig)과, 톱니파형 생성부(11)로부터 주어지는 톱니파형 전압(VSaw)에 의거한다. 그리고, 시간의 경과와 함께 변화하는 톱니파형 전압(VSaw)에 의해 감마 보정이 이루어진다. 즉, 시간을 변수로 하는 톱니파형 전압(VSaw)의 변화율의 절대치는, 정수 2.2에 비례하기 때문에, 감마 보정을 위한 회로를 마련하는 것은 불필요하다.
실시례 2에 관한 표시 장치에서는, 복수의 화소(2)의 각 구동 회로(20)로서, 실시례 1에 관한 발광 소자 구동 회로(1)를 이용하고 있음으로써, 복수의 화소(2)의 각각(각 구동 회로(20))가, 입력된 2개의 기준 신호(VSaw _1, VSaw _2)에 의거하여 톱니파형 전압(VSaw)을 생성하는 톱니파형 생성부(11)를 내장하고 있다.
일반적으로는, PWM 구동법을 채용하는 표시 장치에서는, 톱니파형 전압(VSaw)을 외부로부터 복수의 화소(2)의 각 구동 회로(20)에 입력하는 구성이 채택된다. 톱니파형 전압(VSaw)을 외부로부터 입력하는 구성을 채택하는 표시 장치의 구성을 참고례로서 도 8에 도시한다. 참고례에 관한 표시 장치는, 도 8에 도시하는 바와 같이, 톱니파형 전압(VSaw)을 입력하는 제1의 입력 단자(301)를 갖는다. 톱니파형 전압(VSaw)은, 제1의 입력 단자(301)로부터 입력되어, 화소행마다 배선된 전송 배선(L)에 의해 화소행마다 각 화소(2)에 전송된다. 그리고, 톱니파형 전압(VSaw)은, 도 4의 입력 단자(202)로부터 비교부(12)에 입력된다.
참고례에 관한 표시 장치는, 제1의 입력 단자(301)에 더하여, 기준 전압(VRef)을 입력하는 제2의 입력 단자(302), 및, 기준 전압(IRef)을 입력하는 제3의 입력 단자(303)를 갖고 있다. 기준 전압(VRef)은, 제2의 입력 단자(302)로부터 입력된 후, 도 4의 입력 단자(204)를 이용하여 비교부(12) 및 정전류원부(13)에 입력된다. 기준 전압(IRef)은, 제3의 입력 단자(303)로부터 입력된 후, 도 4의 입력 단자(205)를 통하여 비교부(12) 및 정전류원부(13)에 입력된다.
그런데, 참고례에 관한 표시 장치와 같이, 톱니파형 전압(VSaw)을 외부로부터 복수의 화소(2)의 각 구동 회로(20)에 입력하는 구성을 채택하면, 톱니파형 전압(VSaw)을 전송하는 배선(L)의 임피던스 등의 영향에 의해 톱니파형 전압(VSaw)의 파형이 왜곡되어 버리는 경우가 있다. 이에 관해, 도 9의 개념도를 이용하여 구체적으로 설명한다.
도 9에 도시하는 바와 같이, 기판상에 복수의 화소(2) 등이 제작되어 이루어지는 표시 패널(31)에는, 외부에 마련된 톱니파형 발생부(32)에서 발생된 톱니파형 전압(VSaw)이 출력 버퍼(33)을 통하여 표시 패널(31)에 마련된 단자(도 8의 제2의 입력 단자(302)에 상당)로부터 입력된다. 그리고, 톱니파형 전압(VSaw)은, 화소행마다 배선된 전송 배선(L)에 의해 화소행마다 각 화소(2)에 전송된다.
전송 배선(L)에 의한 톱니파형 전압(VSaw)의 전송에 있어서, 배선(L)의 임피던스가 크면, 도 9에 도시하는 바와 같이, 배선(L)의 입력부에서는 톱니파형 전압(VSaw)의 선단 부분의 선예도가 높아도, 배선(L)의 말단부에서는 톱니파형 전압(VSaw)의 선단 부분의 파형이 왜곡되어 버린다. 그리고, PWM 구동법을 채용하는 표시 장치에서는, 톱니파형 전압(VSaw)의 특히 선단 부분, 즉, 저계조 표시를 위해 선예도가 요구되는 부분의 파형이 흐트러지면, 같은 영상 신호 전압(VSig)에 대해 휘도나 색도가 정확하게 표시되지 않고 표시 얼룩이 발생하고, 극단적인 경우는 저계조에서 화면의 일부가 발광하지 않는 등의 문제가 발생한다.
여기서, 전송 배선(L)의 임피던스가 높아지는 경우로서는, 다음과 같은 경우를 예로 들 수 있다. 한 예로서, 표시 패널(31)의 기판으로서 유리 기판을 사용하는 경우를 상정한다. 표시 패널(31)의 기판으로서 유리 기판을 사용한다는 것은, 유리 기판상에 전송 배선(L)을 형성한다는 것으로 된다. 일반적으로 염가로 입수할 수 있는 유리 기판(유리 배선 기판)으로서는, TFT(Thin Film Transistor ; 박막 트랜지스터)에 사용되는 Al 스퍼터의 배선 기판이 생각된다. 그러나, Al 스퍼터의 배선 기판인 경우, 배선의 막두께를 두껍게 할 수가 없고, 1미크론 정도의 두께로 되기 때문에, 가라에포(유리에폭시) 기판 등을 사용하는 경우에 비하여, 배선의 임피던스가 높아진다.
또한, 표시 장치에서는, 보다 고정밀화가 요구되고, 그에 수반하여, 화소 사이즈의 미세화, 나아가서는, 화소 사이에 배선되는, 톱니파형 전압(VSaw)의 전송 배선(L)의 선폭의 협폭화(浹幅化)가 도모된다. 그리고, 배선의 선폭이 좁아지면, 그만큼 전송 배선(L)의 임피던스가 높아진다. 또한, 표시 장치의 대형화에 수반하여 전송 배선(L)의 배선 길이가 길어지고, 고정밀화에 수반하여 화소수가 증가하면, 그에 따라 전송 배선(L)의 배선폭이 좁아지고, 그에 따라 전송 배선(L)의 임피던스가 높아진다. 이상과 같은 이유로부터, 톱니파형 전압(VSaw)의 전송 배선(L)의 임피던스가 높아지면, 전송 거리가 길어짐에 따라 톱니파형 전압(VSaw)의 파형이 왜곡되어 버린다.
이와 같은 톱니파형 전압(VSaw)의 전송 배선(L)의 임피던스 등의 영향에 의해 톱니파형 전압(VSaw)의 파형이 왜곡되어 버린다는 문제를 해결하기 위해 이루어진 것이, 실시례 2에 관한 표시 장치이다. 실시례 2에 관한 표시 장치는, 복수의 화소(2)의 각각(각 구동 회로(20))에, 톱니파형 전압(VSaw)을 생성하는 톱니파형 생성부(11)를 마련한(내장한) 구성을 채택하고 있다. 이에 의해, 실시례 2에 관한 표시 장치에서는, 참고례에 관한 표시 장치와 같이, 톱니파형 전압(VSaw)을 전송 배선(L)에 의해 전송하지 않고 끝나기 때문에, 전송 배선(L)의 임피던스 등의 영향에 의한 톱니파형 전압(VSaw)의 파형의 왜곡의 문제를 해소할 수 있다.
그 결과, 표시 패널(31)의 기판으로서 유리 기판을 사용하여도, 톱니파형 전압(VSaw)의 파형이 왜곡되는 것을 억제할 수 있다. 그리고, PWM 구동법을 채용하는 표시 장치에서, 영상 신호의 신호 전압(VSig)의 크기에 정확하게 대응한 펄스 폭의 구동 펄스(PDrv)로 발광부(10)를 구동할 수 있다. 따라서, 신호 전압(VSig)의 크기에 정확하게 대응한 휘도나 색도를 표시할 수 있기 때문에, 표시 얼룩의 발생을 억제할 수 있다.
한편, 2개의 기준 신호(VSaw _1, VSaw _2)에 관해서는, 화소행마다 마련되는 배선에 의해 화소행마다 각 화소(2)에 전송하는 것으로 되지만, 톱니파형 전압(VSaw)을 전송하는 경우에 비하여 파형의 왜곡을 억제할 수 있다. 그 이유는, 선술한 바와 같고, 기준 신호(VSaw _1, VSaw _2)로서, 톱니파형 전압(VSaw)보다도 완만하게 전압이 변화한 톱니파형의 신호, 즉, 톱니파형 전압(VSaw)보다도 정현파에 가까운 신호를 이용하기 때문이다.
보다 구체적으로는, 화소행마다 배선되는 신호선에서는, 배선의 저항 성분(R)뿐만 아니라, 용량 성분(C)을 갖고 있고, 이들 저항 성분(R) 및 용량 성분(C)에 의해 RC 저역(低域) 통과 필터가 형성된다. 즉, 저항 성분(R) 및 용량 성분(C)을 갖는 신호선에서는 주파수 특성을 갖는다. 그리고, 당해 RC 저역 통과 필터를 톱니파형 전압(VSaw)과 같이 급격하게 전압이 변화하는 신호가 통과하면, 고주파 성분이 없어져 버리고, 그 결과, 전압 변화가 완만하게 되어 파형이 왜곡된다(무디어진다)라는 것으로 된다.
상술하는 것으로부터, 2개의 기준 신호(VSaw _1, VSaw _2)로서, 톱니파형 전압(VSaw)보다도 완만하게 전압이 변화하는 톱니파형의 신호를 이용함으로서, 톱니파형 전압(VSaw)을 전송하는 경우에 비하여 파형의 왜곡을 억제할 수 있는 것이다. 2개의 기준 신호(VSaw _1, VSaw _2)의 주파수 등에 관해서는, 이들 기준 신호(VSaw _1, VSaw _2)를 전송하는 신호선로(전송 배선)의 주파수 특성 등을 기초로 정하도록 하면 좋다.
그런데, 복수의 화소(2)의 각각(각 구동 회로(20))에 톱니파형 생성부(11)를 마련하고, 2개의 기준 신호(VSaw _1, VSaw _2)에 의거하여 톱니파형 전압(VSaw)을 생성하는 구성을 채택하려면, 기준 신호(VSaw _1, VSaw _2)를 입력하기 위한 단자가 2개 필요해진다. 참고로, 톱니파형 전압(VSaw)을 외부로부터 복수의 화소(2)의 각 구동 회로(20)에 입력하는 구성을 채택하는 참고례에 관한 표시 장치에서는, 도 8에 도시하는 바와 같이, 톱니파형 전압(VSaw)을 입력하기 위한 단자가 1개(제1의 입력 단자(301))로 끝난다.
이에 대해, 실시례 2에 관한 표시 장치에서는, 기존의 단자를 기준 신호(VSaw _1, VSaw _2)를 입력하기 위한 단자로서 겸용한 구성을 채택하고 있다. 구체적으로는, 참고례에 관한 표시 장치에서, 발광부(10)의 발광시에는 이용되지 않는 소정의 전압, 예를 들면, 기준 전압(VRef)을 입력하는 제2의 입력 단자(302)를, 기준 신호(VSaw _1, VSaw _2)를 입력하기 위한 단자로서 겸용하고 있다.
여기서, 소정의 전압, 예를 들면, 기준 전압(VRef)을 입력하는 제2의 입력 단자(302)를, 기준 신호(VSaw _1, VSaw _2)를 입력하기 위한 단자로서 겸용할 수 있는 이유에 관해 설명한다. 기준 전압(VRef)은, 선술한 바와 같이, 정전류원부(13)에서 발광부(10)에 흘리는 정전류를 정하기 위해 이용되는 전압인데, 영상 신호의 신호 전압(VSig)을 기록할 때 이외에서는 정전류원부(13)에 받아들여지지 않는다. 즉, 기준 전압(VRef)은, 발광부(10)의 발광시에는 이용되지 않는 전압이다.
한편, 톱니파형 전압(VSaw)이 필요해지는 것은 발광부(10)의 발광 기간이기 때문에, 당해 발광 기간에 기준 신호(VSaw _1, VSaw _2)를 톱니파형 생성부(11)에 입력할 수 있으면 좋은 것으로 된다. 그래서, 신호 전압(VSig)을 기록하는 기간과 발광부(10)의 발광 기간이 오버랩하는 일은 없기 때문에, 기준 전압(VRef)을 입력하는 제2의 입력 단자(302)를, 기준 신호(VSaw _1, VSaw _2)를 입력하기 위한 단자로서 겸용할 수 있는 것이다.
구체적으로는, 도 6에 도시하는 바와 같이, 실시례 2에 관한 표시 장치에서는, 참고례에 관한 표시 장치로 톱니파형 전압(VSaw)을 입력하는데 사용되고 있던 제1의 입력 단자(301)를, 기준 신호(VSaw _1)의 입력 단자로서 사용한다. 그리고, 제1의 입력 단자(301)는, 톱니파형 전압(VSaw)을 생성할 때에 기준 신호(VSaw _1)를 입력한다. 또한, 참고례에 관한 표시 장치로 기준 전압(VRef)을 입력하는데 사용되고 있던 제2의 입력 단자(302)를, 기준 전압(VRef) 및 기준 신호(VSaw _2)의 입력 단자로서 사용한다. 그리고, 제2의 입력 단자(302)는, 적어도 신호 전압(VSig)을 기록할 때에 소정의 전압(예를 들면, 기준 전압(VRef))을 입력하고, 톱니파형 전압(VSaw)을 생성할 때에 기준 신호(VSaw _2)를 입력한다.
또한, 여기서는, 소정의 전압으로서, 발광부(10)에 흘리는 정전류를 정하기 위해 이용되는 기준 전압(VRef)을 예시하였지만, 기준 전압(VRef)으로 한정되는 것은 아니다. 발광부(10)의 발광시에는 이용되지 않는 전압이라면, 당해 전압을 입력하는 단자를, 기준 신호(VSaw _1, VSaw _2)를 입력하기 위한 단자로서 겸용할 수 있다.
상술한 바와 같이, 톱니파형 생성부(11)를 내장하고, 2개의 기준 신호(VSaw _1, VSaw_2)에 의거하여 톱니파형 전압(VSaw)을 생성한데 즈음하여, 기존의 단자를 겸용하는 구성을 채택함으로써, 표시 패널(31)의 단자수를 늘리지 않고 끝난다는 이점이 있다. 또한, 복수의 화소(2)(구동 회로(20))의 각각에서도, 도 10에 도시하는 바와 같이, 기준 전압(VRef) 및 기준 신호(VSaw _2)의 입력 단자로서 입력 단자(204)를 겸용할 수 있기 때문에, 구동 회로(20)의 단자수를 늘리지 않고 끝난다는 이점도 있다.
실시례 3
다음에, 실시례 1에 관한 발광 소자 구동 회로(1)의 원리를, 톱니파형 전압(VSaw) 톱니파형 전압(VSaw)을 이용하여 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D 변환 회로에 적용한 실시례 3에 관해 설명한다. 실시례 3에서는, 열병렬 A/D 변환 방식의 고체 촬상 장치에서의 A/D 변환 회로에, 실시례 1에 관한 발광 소자 구동 회로(1)의 기술을 적용하는 경우를 예로 들어 설명하는 것으로 한다.
도 11에, 실시례 3에 관한 고체 촬상 장치, 예를 들면 X-Y 어드레스 방식 고체 촬상 장치의 일종인 CMOS 이미지 센서의 구성의 개략을 도시하는 시스템 구성도이다. 여기서, CMOS 이미지 센서란, CMOS 프로세스를 응용하여, 또는, 부분적으로 사용하여 작성된 이미지 센서이다.
[시스템 구성]
도 11에 도시하는 바와 같이, 실시례 3에 관한 CMOS 이미지 센서는, 화소(40)가, 복수, 2차원 매트릭스 형상으로 배열되고 이루어지는 화소 어레이부(51)와, 당해 화소 어레이부(51)의 각 화소(40)를 구동하는 주변의 구동계나 신호 처리계를 갖는다. 본 예에서는, 주변의 구동계나 신호 처리계로서, 예를 들면, 행 주사부(52), 전류원부(53), 칼럼 처리부(54), 톱니파형 생성부(55), 열 주사부(56), 수평 출력선(57), 및, 타이밍 제어부(58)가 마련되어 있다. 이들 구동계나 신호 처리계는, 화소 어레이부(51)와 동일한 반도체 기판(칩)위에 집적되어 있다.
이 시스템 구성에서, 타이밍 제어부(58)는, 마스터 클록(MCK)에 의거하여, 행 주사부(52), 칼럼 처리부(54), 및, 열 주사부(56) 등의 동작의 기준이 되는 클록 신호(CK)나 제어 신호(CS1, CS2) 등을 생성한다. 타이밍 제어부(58)에서 생성된 클록 신호(CK)나 제어 신호(CS1, CS2) 등은, 행 주사부(52), 칼럼 처리부(54), 및, 열 주사부(56) 등에 대해 그들의 구동 신호로서 주어진다.
화소 어레이부(51)는, 수광한 광량에 응한 전하를 생성하고, 또한, 축적하는 광전 변환부를 갖는 화소(40)가 행방향 및 열방향으로, 즉, 행렬형상으로 2차원 배치된 구성으로 되어 있다. 여기서, 행방향이란 화소행의 화소의 배열 방향(즉, 수평 방향)을 말하고, 열방향이란 화소열의 화소의 배열 방향(즉, 수직 방향)을 말한다.
이 화소 어레이부(51)에서, 행렬형상의 화소 배치에 대해, 화소행마다 행 제어선(61)(611∼61n)이 행방향에 따라 배선되고, 화소열마다 열 신호선(62)(621∼62m)이 열방향에 따라 배선되어 있다. 행 제어선(61)은, 화소(40)로부터 신호를 판독할 때의 제어를 행하기 위한 제어 신호를 전송한다. 도 11에서는, 행 제어선(61)에 관해 1개의 배선으로서 나타내고 있지만, 1개로 한정되는 것은 아니다. 행 제어선(611∼61n)의 각 일단은, 행 주사부(52)의 각 행에 대응한 각 출력단에 접속되어 있다. 열 신호선(621∼62m)에는, 전류원(531∼53m)이 접속되어 있다.
행 주사부(52)는, 시프트 레지스터나 어드레스 디코더 등에 의해 구성되고, 화소 어레이부(51)의 각 화소(40)를 전 화소 동시 또는 행 단위 등으로 구동한다. 즉, 행 주사부(52)는, 당해 행 주사부(52)를 제어하는 타이밍 제어부(58)와 함께, 화소 어레이부(51)의 각 화소(40)를 구동하는 구동부를 구성하고 있다. 이 행 주사부(52)는 그 구체적인 구성에 관해서는 도시를 생략하지만, 일반적으로, 판독 주사계와 소출(掃出) 주사계의 2개의 주사계를 갖는 구성으로 되어 있다.
판독 주사계는, 화소(40)로부터 신호를 판독하기 위해(때문에), 화소 어레이부(51)의 각 화소(40)를 행 단위로 차례로 선택 주사한다. 화소(40)로부터 판독되는 신호는 아날로그 신호이다. 소출 주사계는, 판독 주사계에 의해 판독 주사가 행하여지는 판독 행에 대해, 그 판독 주사보다도 셔터 스피드의 시간분만큼 선행하여 소출 주사를 행한다. 이 소출 주사계에 의한 소출 주사에 의해, 판독 행의 화소(40)의 광전 변환부에서 불필요한 전하가 소출됨에 의해 당해 광전 변환부가 리셋된다. 그리고, 이 소출 주사계에 의한 불필요 전하의 소출함(리셋함) 에 의해, 이른바, 전자 셔터 동작이 행하여진다. 여기서, 전자 셔터 동작이란, 광전 변환부의 광 전하를 버리고, 새롭게 노광을 시작하는(광 전하의 축적을 시작하는) 동작인 것을 말한다.
판독 주사계에 의한 판독 동작에 의해 판독되는 신호는, 그 직전의 판독 동작 또는 전자 셔터 동작 이후에 수광한 광량에 대응하는 것이다. 그리고, 직전의 판독 동작에 의한 판독 타이밍 또는 전자 셔터 동작에 의한 소출 타이밍부터, 금회의 판독 동작에 의한 판독 타이밍까지의 기간이, 화소(40)에서의 광 전하의 노광 기간이 된다.
칼럼 처리부(54)는, 예를 들면, 화소 어레이부(51)의 화소 열마다, 즉, 열 신호선(62)(621∼62m)마다 1대1의 대응 관계로서 마련된 A/D 변환 회로(63)(631∼63m)를 갖는다. A/D 변환 회로(63)(631∼63m)는, 화소 어레이부(51)의 각 화소(40)로부터 열마다, 열 신호선(621∼62m)을 통하여 출력되는 아날로그 신호(화소 신호)를 디지털 신호로 변환한다.
톱니파형 생성부(55)(551∼55m)는, A/D 변환 회로(63)(631∼63m)에 대응하여, 화소 어레이부(51)의 화소열마다 마련되어 있다. 톱니파형 생성부(55)(551∼55m)는, 입력되는 2개의 기준 신호(VSaw _1, VSaw _2)에 의거하여, 톱니파형의 전압 변화를 갖는, 이른바, 램프(RAMP)파형의 톱니파형 전압(VSaw)을 생성한다. 그리고, 톱니파형 생성부(55)(551∼55m)는, 생성한 톱니파형 전압(VSaw)을 A/D 변환 회로(631∼63m)에 대해 공급한다.
A/D 변환 회로(631∼63m)는 전부 같은 구성으로 되어 있다. 여기서는, m열째의 A/D 변환 회로(63m)를 예로 들어 그 구체적인 구성에 관해 설명하는 것으로 한다. A/D 변환 회로(63m)는, 콤퍼레이터 회로(71), 계수(計數) 수단인 예를 들면 업/다운 카운터(도면 중, 「U/D 카운터」로 표기하고 있다)(72), 전송 스위치(73), 및, 메모리 장치(74)를 갖는 구성으로 되어 있다.
콤퍼레이터 회로(71)는, 화소 어레이부(51)의 m열째의 각 화소(40)로부터 출력되는 화소 신호에 응한 열 신호선(62m)의 신호 전압(VOut)과, 톱니파형 생성부(55m)에서 생성된 톱니파형 전압(VSaw)을 비교한다. 그리고, 콤퍼레이터 회로(71)는, 예를 들면, 톱니파형 전압(VSaw)이 신호 전압(VOut)을 초과할 때에 출력(Vco)이 저레벨이 되고, 톱니파형 전압(VSaw)이 신호 전압(VOut) 이하일 때에 출력(Vco)이 고레벨이 된다.
업/다운 카운터(72)는 비동기 카운터이고, 타이밍 제어부(58)로부터 주어지는 제어 신호(CS1)에 의한 제어하에, 당해 타이밍 제어부(58)로부터 클록 신호(CK)가 주어진다. 그리고, 업/다운 카운터(72)는, 클록 신호(CK)에 동기하여 다운(DOWN)카운트 또는 업(UP)카운트를 행함으로써, 콤퍼레이터 회로(71)에서의 비교 동작의 시작부터 비교 동작의 종료까지의 비교 기간을 계측한다.
전송 스위치(73)는, 타이밍 제어부(58)로부터 주어지는 제어 신호(CS2)에 의한 제어하에, 어느 행의 화소(40)에 관한 업/다운 카운터(72)의 카운트 동작이 완료된 시점에서 온(폐)상태로 된다. 그리고, 전송 스위치(73)는, 업/다운 카운터(72)의 카운트 결과를 메모리 장치(74)에 전송한다.
이와 같이 하여, 화소 어레이부(51)의 각 화소(40)로부터 열 신호선(621∼62m)을 경유하여 화소열마다 공급되는 아날로그 신호에 관해, A/D 변환 회로(63)(631∼63m)에서, 우선, 콤퍼레이터 회로(71)에서 비교 동작이 행하여진다. 그리고, 업/다운 카운터(72)에서, 콤퍼레이터 회로(71)에서의 비교 동작의 시작부터 비교 동작의 종료까지 카운트 동작을 행함으로써, 아날로그 신호가 디지털 신호로 변환되어 메모리 장치(74)에 격납된다.
열 주사부(56)는, 시프트 레지스터나 어드레스 디코더 등에 의해 구성되고, 칼럼 처리부(54)에서의 A/D 변환 회로(631∼63m)의 열 어드레스나 열 주사의 제어를 행한다. 이 열 주사부(56)에 의한 제어하에, A/D 변환 회로(631∼63m)의 각각에서 A/D 변환된 디지털 신호는 차례로 수평 출력선(57)에 판독되어, 당해 수평 출력선(57)을 경유하여 촬상 데이터로서 출력된다.
또한, 상기한 구성례에서는, 칼럼 처리부(54)에 관해, A/D 변환 회로(63)가 열 신호선(62)마다 1대1의 대응 관계로써 마련하는 구성을 예로 들어 설명하였지만, 1대1의 대응 관계의 배치로 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 1개의 A/D 변환 회로(63)를 복수의 화소열에서 공유하고, 복수의 화소열 사이에서 시분할로 사용하는 구성을 채택하는 것도 가능하다.
[화소 구성]
도 12는, 화소(40)의 구성의 한 예를 도시한다. 도 12에 도시하는 바와 같이, 본 구성례에 관한 화소(40)는, 광전 변환부로서 예를 들면 포토 다이오드(41)를 갖고 있다. 화소(40)는, 포토 다이오드(41)에 더하여, 예를 들면, 전하 전압 변환부(42), 전송 트랜지스터(전송 게이트부)(43), 리셋 트랜지스터(44), 증폭 트랜지스터(45), 및, 선택 트랜지스터(46)를 갖는 구성으로 되어 있다.
또한, 여기서는, 전송 트랜지스터(43), 리셋 트랜지스터(44), 증폭 트랜지스터(45), 및, 선택 트랜지스터(46)로서, 예를 들면 N채널형의 MOS 트랜지스터를 사용하고 있다. 단, 여기서 예시한 전송 트랜지스터(43), 리셋 트랜지스터(44), 증폭 트랜지스터(45), 및, 선택 트랜지스터(46)의 도전형의 조합은 한 예에 지나지 않고, 이들 조합으로 한정되는 것은 아니다.
이 화소(40)에 대해, 선술한 행 제어선(61)(611∼61n)으로서, 복수의 제어선이 동일 화소행의 각 화소에 대해 공통으로 배선된다. 도 12에서는, 도면의 간략화를 위해, 복수의 제어선에 관해서는 도시를 생략하고 있다. 복수의 제어선은, 행 주사부(52)의 각 화소행에 대응한 출력단에 화소행 단위로 접속되어 있다. 행 주사부(52)는, 복수의 제어선에 대해 전송 신호(TRG), 리셋 신호(RST), 및, 선택 신호(SEL)를 적절히 출력한다.
포토 다이오드(41)는, 애노드극 전극이 저전위측의 전원(예를 들면, 그라운드(GND))에 접속되어 있고, 수광한 광을 그 광량에 응한 전하량의 광 전하(여기서는, 광 전자)로 광전 변환하여 그 광 전하를 축적한다. 포토 다이오드(41)의 캐소드 전극은, 전송 트랜지스터(43)를 통하여 증폭 트랜지스터(45)의 게이트 전극과 전기적으로 접속되어 있다.
증폭 트랜지스터(45)의 게이트 전극과 전기적으로 연결된 영역은, 전하를 전압에 변환하는 전하 전압 변환부(42)이다. 이하, 전하 전압 변환부(42)를 FD(플로팅·디퓨전/부유 확산 영역/불순물 확산 영역)부(42)라고 부른다.
전송 트랜지스터(43)는, 포토 다이오드(41)의 캐소드 전극과 FD부(42)와의 사이에 접속되어 있다. 전송 트랜지스터(43)의 게이트 전극에는, 고레벨(예를 들면, VDD레벨)이 액티브(이하, 「High 액티브」라고 기술한다)가 되는 전송 신호(TRG)가 행 주사부(13)로부터 주어진다. 전송 트랜지스터(43)는, 전송 신호(TRG)에 응답하여 도통 상태가 됨으로써, 포토 다이오드(41)에서 광전 변환되고, 축적된 광 전하를 FD부(42)에 전송한다.
리셋 트랜지스터(44)는, 드레인 전극이 리셋 전원(VRST)에, 소스 전극이 FD부(42)에 각각 접속되어 있다. 리셋 트랜지스터(44)의 게이트 전극에는, High 액티브의 리셋 신호(RST)가 행 주사부(52)로부터 주어진다. 리셋 트랜지스터(44)는, 리셋 신호(RST)에 응답하여 도통 상태가 되고, FD부(42)의 전하를 리셋 전원(VRST)에 버림으로써 당해 FD부(42)를 리셋한다.
증폭 트랜지스터(45)는, 게이트 전극이 FD부(42)에, 드레인 전극이 화소 전원(VDD)에 각각 접속되어 있다. 이 증폭 트랜지스터(45)는, 포토 다이오드(41)에서의 광전 변환에 의해 얻어지는 신호를 판독하는 판독 회로인 소스 팔로워의 입력부RK 된다. 즉, 증폭 트랜지스터(45)는, 소스 전극이 선택 트랜지스터(46)를 통하여 열 신호선(22)에 접속됨으로써, 당해 열 신호선(22)의 일단에 접속되는 전류원(53)(531∼53m)과 소스 팔로워를 구성한다.
선택 트랜지스터(46)는, 예를 들면, 드레인 전극이 증폭 트랜지스터(45)의 소스 전극에, 소스 전극이 열 신호선(62)에 각각 접속되어 있다. 선택 트랜지스터(46)의 게이트 전극에는, High 액티브의 선택 신호(SEL)가 행 주사부(52)로부터 주어진다. 선택 트랜지스터(46)는, 선택 신호(SEL)에 응답하여 도통 상태가 됨으로써, 화소(40)를 선택 상태로 하여 증폭 트랜지스터(45)로부터 출력되는 신호를 열 신호선(62)에 전달한다.
또한, 선택 트랜지스터(46)에 관해서는, 화소 전원(VDD)과 증폭 트랜지스터(45)의 드레인 전극과의 사이에 접속한 회로 구성을 채택하는 것도 가능하다. 또한, 화소(40)로서는, 상기한 4Tr의 화소 구성의 것으로 한정되는 것이 아니라, 예를 들면, 선택 트랜지스터(46)를 생략하고, 증폭 트랜지스터(45)에 선택 트랜지스터(46)의 기능을 갖게 하는 3Tr의 화소 구성의 것이라도 좋다.
이상에 설명한 바와 같이, 실시례 3에서는, 열병렬 A/D 변환 방식의 CMOS 이미지 센서에서, A/D 변환 회로(63)(631∼63m)에, 실시례 1에 관한 발광 소자 구동 회로(1)의 기술을 적용하는 것을 특징으로 하고 있다. 즉, 톱니파형 생성부(55)(551∼55m)를, A/D 변환 회로(63)(631∼63m)에 대응하여, 화소 어레이부(51)의 화소열마다 마련한다. 그리고, 화소열마다, 톱니파형 생성부(55)에서 2개의 기준 신호(VSaw _1, VSaw _2)에 의거하여 톱니파형 전압(VSaw)을 생성한다.
이와 같이, A/D 변환 회로(63)(631∼63m)에, 실시례 1에 관한 발광 소자 구동 회로(1)의 기술을 적용함으로써, 톱니파형 전압(VSaw)을 화소행에 따라 전송할 필요가 없어진다. 따라서, 전송 배선의 임피던스 등의 영향에 의한 톱니파형 전압(VSaw), 특히, 선단 부분의 파형의 흐트러짐을 억제할 수 있기 때문에, A/D 변환 회로(63)에서, 보다 정확한 A/D 변환 동작을 실현할 수 있다.
또한, 본 실시례에서는, 실시례 1에 관한 발광 소자 구동 회로(1)의 기술을, 열병렬 A/D 변환 방식의 CMOS 이미지 센서에서의 A/D 변환 회로(63)에 적용한다고 하였지만, 이것으로 한정되는 것은 아니다. 즉, 실시례 1에 관한 발광 소자 구동 회로(1)의 기술에 관해서는, 톱니파형 전압(VSaw)을 이용하는 A/D 변환 회로에서, 전송 배선의 임피던스 등의 영향에 의해 파형에 왜곡이 생길 정도로 길다란 거리에 걸쳐서 톱니파형 전압(VSaw)을 전송할 필요가 있는 단독의 A/D 변환 회로에 대해서도 적용할 수 있다.
이상 설명한 실시례 1 내지 실시례 3에서는, 톱니파형 전압(VSaw)을 생성하는 기준이 되는 톱니파형의 신호로서, 2개의 기준 신호(VSaw _1, VSaw _2)를 이용한다고 하였지만, 2개의 기준 신호(VSaw _1, VSaw _2)로 한정되는 것은 아니다. 단, 기준 신호를 전송하는 배선의 수를 최소한으로 억제한다는 관점에서 보면, 2개의 기준 신호(VSaw _1, VSaw _2)에 의거하여 톱니파형 전압(VSaw)을 생성하는 것이 바람직하다.
또한, 본 개시는 이하와 같은 구성을 취할 수도 있다.
[1] 입력되는 적어도 2개의 기준 신호에 의거하여, 톱니파형의 전압 변화를 갖는 톱니파형 전압을 생성하는 톱니파형 생성부와,
아날로그의 신호 전압과 톱니파형 전압을 비교하는 비교부를 구비하고,
비교부의 비교 결과에 의거하여 발광 소자를 구동하는, 발광 소자 구동 회로.
[2] 적어도 2개의 기준 신호는, 톱니파형 전압보다도 완만하게 전압이 변화하는 톱니파형의 신호인, 상기 [1]에 기재된 발광 소자 구동 회로.
[3] 적어도 2개의 기준 신호는, 톱니파형 전압보다도 주파수가 낮은 신호인, 상기 [2]에 기재된 발광 소자 구동 회로.
[4] 적어도 2개의 기준 신호는, 주파수가 동일한 신호인, 상기 [2] 또는 상기 [3]에 기재된 발광 소자 구동 회로.
[5] 2개의 기준 신호는, 시간축 방향에서 파형이 반전한 상사형의 신호이고, 파형의 일부가 오버랩하고 있는, 상기 [2]부터 상기 [4]의 어느 하나에 기재된 발광 소자 구동 회로.
[6] 톱니파형 생성부는, 2개의 기준 신호의 오버랩하고 있는 가파른 파형 부분에 의거하여 톱니파형 전압을 생성하는, 상기 [5]에 기재된 발광 소자 구동 회로.
[7] 톱니파형 생성부는,
2개의 기준 신호의 차분을 취하는 차동 회로와,
차동 회로의 일방의 출력 신호와 동상의 신호에 의거하여 2개의 기준 신호의 일방의 파형 부분을 절취하고, 차동 회로의 일방의 출력 신호와 역상의 신호에 의거하여 2개의 기준 신호의 타방의 파형 부분을 절취하는 절취부를 가지며,
절취부에 의해 절취한 2개의 파형 부분을 합성하여 톱니파형 전압으로 하는, 상기 [6]에 기재된 발광 소자 구동 회로.
[8] 절취부는, 2개의 기준 신호의 가파른 파형 부분을 절취하는, 상기 [7]에 기재된 발광 소자 구동 회로.
[9] 발광부, 및, 발광부를 구동하는 구동 회로로 구성된 복수의 화소가 2차원 매트릭스 형상으로 배치되어 이루어지고,
구동 회로는,
입력되는 적어도 2개의 기준 신호에 의거하여, 톱니파형의 전압 변화를 갖는 톱니파형 전압을 생성하는 톱니파형 생성부와,
아날로그의 신호 전압과 톱니파형 전압을 비교하는 비교부를 구비하고,
비교부의 비교 결과에 의거하여 발광부를 구동하는, 표시 장치.
[10] 톱니파형 전압을 생성할 때에 2개의 기준 신호의 일방을 입력하는 제1의 입력 단자, 및,
아날로그의 신호 전압을 기록할 때에 소정의 전압을 입력하고, 톱니파형 전압을 생성할 때에 2개의 기준 신호의 타방을 입력하는 제2의 입력 단자를 갖는, 상기 [9]에 기재된 표시 장치.
[11] 소정의 전압은, 발광부의 발광시에 이용되지 않는 전압인, 상기 [10]에 기재된 표시 장치.
[12] 구동 회로는, 발광부에 정전류를 흘리는 정전류원부를 가지며,
소정의 전압은, 정전류원부에서 정전류를 정하기 위해 사용된 기준 전압인, 상기 [11]에 기재된 표시 장치.
[13] 발광부는 발광 다이오드로 구성되어 있는, 상기 [9]부터 상기 [2]의 어느 하나에 기재된 표시 장치.
[14] 입력되는 적어도 2개의 기준 신호에 의거하여, 톱니파형의 전압 변화를 갖는 톱니파형 전압을 생성하는 톱니파형 생성부와,
아날로그의 신호 전압과 톱니파형 전압을 비교하는 비교부를 구비하고,
비교부의 비교 결과에 의거하여 디지털 신호를 생성하는, A/D 변환 회로.
1 : 발광 소자 구동 회로
2 : 화소
10 : 발광부
11 : 톱니파형 생성부
12 : 비교부
13 : 정전류원부
20 : 구동 회로
31 : 표시 패널
32 : 톱니파형 발생부
33 : 출력 버퍼
40 : 화소
41 : 포토 다이오드
42 : 전하 전압 변환부
43 : 전송 트랜지스터(전송 게이트부)
44 : 리셋 트랜지스터
45 : 증폭 트랜지스터
46 : 선택 트랜지스터
51 : 화소 어레이부
52 : 행 주사부
53 : 전류원부
54 : 칼럼 처리부
55(551∼55m) : 톱니파형 생성부
56 : 열 주사부
57 : 수평 출력선
58 : 타이밍 제어부
61(611∼61n) : 행 제어선
62(621∼62m) : 열 신호선
63(631∼63m) : A/D 변환 회로
71 : 콤퍼레이터 회로
72 : 업/다운 카운터
73 : 전송 스위치
74 : 메모리 장치
101 : 주사부
102 : 영상 신호 출력부
111, 121 : 차동 회로
112, 113, 125, 126 : 인버터 회로
114 : 절취부
122, 123, 124 : 커런트 미러 회로
201∼205 : 입력 단자
301 : 제1의 입력 단자
302 : 제2의 입력 단자
303 : 제3의 입력 단자
TRDrv : 발광부 구동용 트랜지스터
PDrv : 구동 펄스
VGate : 주사 신호
VSaw _1, VSaw _2 : 기준 신호
VSig : 아날로그 영상 신호의 신호 전압
VSaw : 톱니파형 전압
VRef, IRef : 기준 전압

Claims (14)

  1. 입력되는 적어도 2개의 기준 신호에 의거하여, 톱니파형의 전압 변화를 갖는 톱니파형 전압을 생성하는 톱니파형 생성부와,
    아날로그의 신호 전압과 톱니파형 전압을 비교하는 비교부를 구비하고,
    비교부의 비교 결과에 의거하여 발광 소자를 구동하며,
    상기 적어도 2개의 기준 신호는, 톱니파형 전압보다도 완만하게 전압이 변화하는 톱니파형의 신호인 것을 특징으로 하는 발광 소자 구동 회로.
  2. 제1항에 있어서,
    적어도 2개의 기준 신호는, 톱니파형 전압보다도 주파수가 낮은 신호인 것을 특징으로 하는 발광 소자 구동 회로.
  3. 제1항에 있어서,
    적어도 2개의 기준 신호는, 주파수가 동일한 신호인 것을 특징으로 하는 발광 소자 구동 회로.
  4. 제1항에 있어서,
    2개의 기준 신호는, 시간축 방향에서 파형이 반전한 상사형의 신호이고, 파형의 일부가 오버랩하고 있는 것을 특징으로 하는 발광 소자 구동 회로.
  5. 제4항에 있어서,
    톱니파형 생성부는, 2개의 기준 신호의 오버랩하고 있는 가파른 파형 부분에 의거하여 톱니파형 전압을 생성하는 것을 특징으로 하는 발광 소자 구동 회로.
  6. 제5항에 있어서,
    톱니파형 생성부는,
    2개의 기준 신호의 차분을 취한` 차동 회로와,
    차동 회로의 일방의 출력 신호와 동상의 신호에 의거하여 2개의 기준 신호 중 어느 하나의 파형 부분을 절취하고, 차동 회로의 일방의 출력 신호와 역상의 신호에 의거하여 2개의 기준 신호 중 다른 하나의 파형 부분을 절취하는 절취부를 가지며,
    절취부에 의해 절취한 2개의 파형 부분을 합성하여 톱니파형 전압으로 하는 것을 특징으로 하는 발광 소자 구동 회로.
  7. 제6항에 있어서,
    절취부는, 2개의 기준 신호의 가파른 파형 부분을 절취하는 것을 특징으로 하는 발광 소자 구동 회로.
  8. 발광부, 및, 발광부를 구동하는 구동 회로로 구성된 복수의 화소가 2차원 매트릭스 형상으로 배치되어 이루어지고,
    구동 회로는,
    입력되는 적어도 2개의 기준 신호에 의거하여, 톱니파형의 전압 변화를 갖는 톱니파형 전압을 생성하는 톱니파형 생성부와,
    아날로그의 신호 전압과 톱니파형 전압을 비교하는 비교부를 구비하고,
    비교부의 비교 결과에 의거하여 발광부를 구동하며,
    상기 적어도 2개의 기준 신호는, 톱니파형 전압보다도 완만하게 전압이 변화하는 톱니파형의 신호인 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    톱니파형 전압을 생성할 때에 2개의 기준 신호 중 어느 한쪽을 입력하는 제1의 입력 단자, 및,
    아날로그의 신호 전압을 기록할 때에 소정의 전압을 입력하고, 톱니파형 전압을 생성할 때에 2개의 기준 신호 중 다른 한쪽을 입력하는 제2의 입력 단자를 갖는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    소정의 전압은, 발광부의 발광시에 이용되지 않는 전압인 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    구동 회로는, 발광부에 정전류를 흘리는 정전류원부를 가지며,
    소정의 전압은, 정전류원부에서 정전류를 정하기 위해 사용되는 기준 전압인 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  12. 제8항에 있어서,
    발광부는 발광 다이오드로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  13. 입력되는 적어도 2개의 기준 신호에 의거하여, 톱니파형의 전압 변화를 갖는 톱니파형 전압을 생성하는 톱니파형 생성부와,
    아날로그의 신호 전압과 톱니파형 전압을 비교하는 비교부를 구비하고,
    비교부의 비교 결과에 의거하여 디지털 신호를 생성하며,
    상기 적어도 2개의 기준 신호는, 톱니파형 전압보다도 완만하게 전압이 변화하는 톱니파형의 신호인 것을 특징으로 하는 A/D 변환 회로.
  14. 삭제
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