JP4201765B2 - 画像表示素子のデータ線駆動回路および画像表示装置 - Google Patents
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Description
ここで、Vgsはゲート電圧を示し、Vthはしきい値電圧を示し、βはコンダクタンスを示している。すなわち、駆動電流の設定精度は、トランジスタの製造プロセスによって定まるコンダクタンスβおよびゲート電圧すなわち電源電圧の影響を受けるほか、そのトランジスタのしきい値電圧Vthの影響を受ける。
また、この発明によれば、オフセット補償回路の設定モード時、容量を有する画像表示素子のデータ線から第2の電圧保持回路がスイッチにより電気的に切離されるので、第2の電圧保持回路へのオフセット電圧の充電が早期に終了し、オフセット補償動作が高速化される。
図1は、この発明の実施の形態1による定電流回路の構成を示す回路図である。
図2を参照して、電圧レベル(Vth1+ΔV1)に応じた電荷がキャパシタC1に充電され、スイッチS1,S3がOFFすると、スイッチS2がONする。そうすると、ノード10からスイッチS2およびN型トランジスタN1を介してノード8へ電流が流れる。
図3は、この発明の実施の形態2による定電流回路の構成を示す回路図である。
図4を参照して、電圧レベル(VH−|Vth2|−ΔV2)に応じた電荷がキャパシタC2に充電され、スイッチS4,S6がOFFすると、スイッチS5がONする。そうすると、ノード16からP型トランジスタP1およびスイッチS5を介してノード20へ電流が流れる。
実施の形態3では、実施の形態1による定電流回路1が差動アンプに適用される場合が示される。
図5を参照して、実施の形態3による差動アンプは、実施の形態1による定電流回路1と、差動回路30とを備える。定電流回路1のN型トランジスタN1は、N型TFTで構成される。定電流回路1の構成については、既に説明しているので、その説明は繰返さない。
図6を参照して、活性時は、スイッチS1,S3がOFFし、スイッチS2がONして、差動回路30は活性化される。ここで、この差動アンプは、TFTで構成されているが、定電流回路1をその定電流源としているので安定して動作する。すなわち、従来のカレントミラー型の差動アンプをTFTで構成すると、TFT間のしきい値電圧のばらつきによって定電流回路が動作せず、差動アンプの誤動作が発生したが、この実施の形態3による差動アンプは、そのような誤動作が発生することはない。
図7は、図5に示した差動アンプの変形例を示す回路図である。
ここで、Vthはしきい値電圧を示し、βはコンダクタンスを示している。すなわち、N型TFT素子N4を流れる電流Idは、電圧VH,VLに依存しない一定の電流となる。
実施の形態4では、実施の形態2による定電流回路1Aが差動アンプに適用される場合が示される。
図8を参照して、実施の形態4による差動アンプは、実施の形態2による定電流回路1Aと、差動回路30Aとを備える。定電流回路1AのP型トランジスタP1は、P型TFTで構成される。定電流回路1Aの構成については、既に説明しているので、その説明は繰返さない。
図9を参照して、活性時は、スイッチS4,S6がOFFし、スイッチS5がONして、差動回路30Aは活性化される。ここで、この差動アンプも、TFTで構成されているが、定電流回路1Aをその定電流源としているので安定して動作する。
図10は、図8に示した差動アンプの変形例を示す回路図である。
実施の形態5では、実施の形態1,2による定電流回路が液晶表示装置に適用される場合について示される。
図13を参照して、電圧発生回路114は、ノードND100,ND200と、抵抗素子R1〜R65と、ノードND1〜ND64と、ノードND1〜ND64に対応して設けられ、内部に定電流回路を有する64個のバッファ回路130とを含む。
図14を参照して、バッファ回路130は、内部に定電流回路を有する第1および第2の増幅回路132,134と、抵抗素子R136と、ノード138とからなる。第1の増幅回路132は、ノードNDiと出力ノード140との間に接続され、第2の増幅回路134は、ノード138と出力ノード140との間に接続される。抵抗素子R136は、ノードNDiとノード138との間に接続される。
図15を参照して、第1の増幅回路132は、P型TFT素子P101,P102と、N型TFT素子N101〜N103と、定電流回路150a,150bと、電源ノードVddと、接地ノードVssと、ノード210〜215と、出力ノード216とからなる。出力ノード216は、図14に示した出力ノード140と接続される。
図16を参照して、第2の増幅回路134は、P型TFT素子P111〜P113と、N型TFT素子N111,N112と、定電流回路152と、電源ノードVddと、接地ノードVssと、ノード230〜235と、出力ノード236とからなる。出力ノード236は、図14に示した出力ノード140と接続される。
実施の形態6では、実施の形態1,2による定電流回路がEL表示装置に適用される場合について示される。
実施の形態7では、実施の形態5による液晶表示装置100において、選択された階調電圧に対応する表示電圧をデータ線DLへ出力するアナログアンプにも実施の形態1による定電流回路が適用される。
実施の形態8によるカラー液晶表示装置は、実施の形態7によるカラー液晶表示装置100Bの構成において、アナログアンプ124に代えてアナログアンプ124Aを含む。
ここで、抵抗値R1,R2は、N型TFT素子N206のON抵抗に比べて十分に大きな値に設定される。(3)式に示されるように、N型TFT素子N204のゲート電圧は、しきい値電圧Vthnに依存する。したがって、N型TFT素子N204において、しきい値電圧Vthnがばらついてもゲート電圧Vgもそのばらつきに伴なって変動するので、しきい値電圧VthnのばらつきによるN型TFT素子N204の安定動作マージンが向上する。
実施の形態7,8におけるアナログアンプ124,124Aは、電源ノード380と出力ノードとの間にドライバトランジスタであるN型TFT素子N200が接続されるプッシュ型であったのに対し、この実施の形態9では、プル型のアナログアンプが示される。
実施の形態10によるカラー液晶表示装置は、実施の形態7によるカラー液晶表示装置100Bの構成において、アナログアンプ124に代えてアナログアンプ124Cを含む。
ここで、抵抗値R3,R4は、P型TFT素子P206のON抵抗に比べて十分に大きな値に設定される。(4)式に示されるように、P型TFT素子P204のゲート電圧は、しきい値電圧Vthpに依存する。したがって、P型TFT素子P204において、しきい値電圧Vthpがばらついてもゲート電圧Vgもそのばらつきに伴なって変動するので、しきい値電圧VthpのばらつきによるP型TFT素子P204の安定動作マージンが向上する。
実施の形態11によるカラー液晶表示装置は、実施の形態7によるカラー液晶表示装置100Bの構成において、アナログアンプ124に代えてアナログアンプ124Dを含む。
実施の形態12によるカラー液晶表示装置は、実施の形態7によるカラー液晶表示装置100Bの構成において、アナログアンプ124に代えてアナログアンプ124Eを含む。
実施の形態13によるカラー液晶表示装置は、実施の形態7によるカラー液晶表示装置100Bの構成において、アナログアンプ124に代えてアナログアンプ124Fを含む。
実施の形態14によるカラー液晶表示装置は、実施の形態7によるカラー液晶表示装置100Bの構成において、アナログアンプ124に代えてアナログアンプ124Gを含む。
Claims (8)
- 階調電圧に対応する表示電圧を入力電圧として受け、その受けた入力電圧に応じた出力電圧を画像表示素子のデータ線へ出力する、画像表示素子のデータ線駆動回路であって、
第1の電源ノードと出力ノードとの間に接続される第1のトランジスタと、
前記出力ノードと第2の電源ノードとの間に接続される定電流回路と、
前記第1のトランジスタのしきい値電圧に応じて発生するオフセット電圧を補償するオフセット補償回路と、
前記出力ノードと前記データ線との間に設けられるスイッチとを備え、
前記オフセット補償回路は、前記オフセット電圧を保持し、前記保持されるオフセット電圧だけ前記入力電圧をシフトさせた第1の電圧を前記第1のトランジスタのゲート電極へ出力し、
前記定電流回路は、
前記出力ノードと前記第2の電源ノードとの間に接続される第2のトランジスタと、
前記第2のトランジスタのしきい値電圧に応じて決定され、かつ、前記第2のトランジスタをオンするための第2の電圧を保持する第1の電圧保持回路とを含み、
前記第2のトランジスタは、前記第2の電圧をゲート電極に受け、前記出力ノードに接続される前記第1のトランジスタにおける電流を一定にし、
前記第1のトランジスタは、前記オフセット補償回路から出力される前記第1の電圧をゲート電極に受け、前記入力電圧と同電位の出力電圧を前記出力ノードへ出力し、
前記オフセット補償回路は、
設定モード時に充電され、動作モード時、前記オフセット電圧を保持する第2の電圧保持回路と、
前記設定モード時、前記第2の電圧保持回路の一端および前記第1のトランジスタのゲート電極が接続される第1のノード、ならびに前記第2の電圧保持回路の他端をそれぞれ入力ノードおよび前記出力ノードと接続し、前記動作モード時、前記第1のノードおよび前記第2の電圧保持回路の他端をそれぞれ前記入力ノードおよび前記出力ノードから切離して前記他端を前記入力ノードと接続する第1のスイッチ回路とを含み、
前記設定モード時、前記スイッチは、前記出力ノードと前記データ線とを電気的に切離す、画像表示素子のデータ線駆動回路。 - 前記定電流回路は、
前記第2の電圧を設定するための電流を供給する電流供給回路と、
前記第2の電圧の設定時、前記第2のトランジスタを前記出力ノードから切離し、前記第1の電圧保持回路および前記第2のトランジスタを前記電流供給回路と接続する第2のスイッチ回路とをさらに含み、
前記電流供給回路は、
当該電流供給回路を構成するトランジスタのしきい値電圧に応じて決定されるゲート電圧を発生する電圧発生部と、
第3の電源ノードと前記第2のスイッチ回路との間に接続され、前記電圧発生部によって発生された前記ゲート電圧をゲート電極に受ける第3のトランジスタとからなる、請求項1に記載の画像表示素子のデータ線駆動回路。 - 前記電圧発生部は、
前記第3の電源ノードと前記第2の電源ノードとの間に直列に接続される複数のエンハンスメント型トランジスタと、
前記第3の電源ノードに接続されるエンハンスメント型トランジスタと並列に接続され、第1および第2の抵抗が直列接続された分圧回路とからなり、
前記第3のトランジスタのゲート電極は、前記第1の抵抗を前記第2の抵抗と接続するノードに接続される、請求項2に記載の画像表示素子のデータ線駆動回路。 - 階調電圧に対応する表示電圧を入力電圧として受け、その受けた入力電圧に応じた出力電圧を画像表示素子のデータ線へ出力する、画像表示素子のデータ線駆動回 路であって、
第1の電源ノードと出力ノードとの間に接続される第1の導電型の第1のトランジスタと、
前記出力ノードと第2の電源ノードとの間に接続される第1の定電流回路と、
第1の電圧を受け、その受けた第1の電圧を所定量シフトさせた第2の電圧を出力するレベルシフト回路とを備え、
前記レベルシフト回路は、
第3の電源ノードと前記第1の導電型の第1のトランジスタのゲート電極との間に接続される第2の定電流回路と、
前記第1の導電型の第1のトランジスタのゲート電極と第4の電源ノードとの間に接続される第2の導電型の第1のトランジスタとを含み、
当該駆動回路は、前記第1の導電型の第1のトランジスタのしきい値電圧と前記第2の導電型の第1のトランジスタのしきい値電圧との電圧差に応じて発生するオフセット電圧を補償するオフセット補償回路と、
前記出力ノードと前記データ線との間に設けられるスイッチとをさらに備え、
前記オフセット補償回路は、前記オフセット電圧を保持し、前記保持されるオフセット電圧だけ前記入力電圧をシフトさせた電圧を前記第1の電圧として前記第2の導電型の第1のトランジスタのゲート電極へ出力し、
前記第1の定電流回路は、
前記出力ノードと前記第2の電源ノードとの間に接続される第1の導電型の第2のトランジスタと、
前記第1の導電型の第2のトランジスタのしきい値電圧に応じて決定され、かつ、前記第1の導電型の第2のトランジスタをオンするための第3の電圧を保持する第1の電圧保持回路とを含み、
前記第1の導電型の第2のトランジスタは、前記第3の電圧をゲート電極に受け、前記出力ノードに接続される前記第1の導電型の第1のトランジスタにおける電流を一定にし、
前記第2の定電流回路は、
前記第3の電源ノードと前記第1の導電型の第1のトランジスタのゲート電極との間に接続される第2の導電型の第2のトランジスタと、
前記第2の導電型の第2のトランジスタのしきい値電圧に応じて決定され、かつ、前記第2の導電型の第2のトランジスタをオンするための第4の電圧を保持する第2の電圧保持回路とを含み、
前記第2の導電型の第2のトランジスタは、前記第4の電圧をゲート電極に受け、前記第1の導電型の第1のトランジスタのゲート電極に接続される前記第2の導電型の第1のトランジスタにおける電流を一定にし、
前記第2の導電型の第1のトランジスタは、前記オフセット補償回路から出力される前記第1の電圧をゲート電極に受け、当該第2の導電型の第1のトランジスタのしきい値電圧だけ前記第1の電圧をシフトさせた前記第2の電圧を前記第1の導電型の第1のトランジスタのゲート電極へ出力し、
前記第1の導電型の第1のトランジスタは、前記レベルシフト回路から出力される前記第2の電圧をゲート電極に受け、前記入力電圧と同電位の出力電圧を前記出力ノードに出力し、
前記オフセット補償回路は、
設定モード時に充電され、動作モード時、前記オフセット電圧を保持する第3の電圧保持回路と、
前記設定モード時、前記第3の電圧保持回路の一端および前記第2の導電型の第1のトランジスタのゲート電極が接続される第1のノード、ならびに前記第3の電圧保持回路の他端をそれぞれ入力ノードおよび前記出力ノードと接続し、前記動作モード時、前記第1のノードおよび前記第3の電圧保持回路の他端をそれぞれ前記入力ノードおよび前記出力 ノードから切離して前記他端を前記入力ノードと接続する第1のスイッチ回路とを含み、
前記設定モード時、前記スイッチは、前記出力ノードと前記データ線とを電気的に切離す、画像表示素子のデータ線駆動回路。 - 前記第1の定電流回路は、
前記第3の電圧を設定するための電流を供給する第1の電流供給回路と、
前記第3の電圧の設定時、前記第1の導電型の第2のトランジスタを前記出力ノードから切離し、前記第1の電圧保持回路および前記第1の導電型の第2のトランジスタを前記第1の電流供給回路と接続する第2のスイッチ回路とをさらに含み、
前記第1の電流供給回路は、
当該第1の電流供給回路を構成する第1の導電型のトランジスタのしきい値電圧に応じて決定されるゲート電圧を発生する第1の電圧発生部と、
第5の電源ノードと前記第2のスイッチ回路との間に接続され、前記第1の電圧発生部によって発生された前記ゲート電圧をゲート電極に受ける第1の導電型の第3のトランジスタとからなり、
前記第2の定電流回路は、
前記第4の電圧を設定するための電流を供給する第2の電流供給回路と、
前記第4の電圧の設定時、前記第2の導電型の第2のトランジスタを前記第1の導電型の第1のトランジスタのゲート電極から切離し、前記第2の電圧保持回路および前記第2の導電型の第2のトランジスタを前記第2の電流供給回路と接続する第3のスイッチ回路とをさらに含み、
前記第2の電流供給回路は、
当該第2の電流供給回路を構成する第2の導電型のトランジスタのしきい値電圧に応じて決定されるゲート電圧を発生する第2の電圧発生部と、
第6の電源ノードと前記第3のスイッチ回路との間に接続され、前記第2の電圧発生部によって発生された前記ゲート電圧をゲート電極に受ける第2の導電型の第3のトランジスタとからなる、請求項4に記載の画像表示素子のデータ線駆動回路。 - 行列状に配置された複数の画像表示素子と、
前記複数の画像表示素子の行に対応して配置され、所定の周期で順次選択される複数の走査線と、
前記複数の画像表示素子の列に対応して配置される複数のデータ線と、
前記複数の画像表示素子の各々における表示輝度に対応する少なくとも1つの電圧を発生する電圧発生回路と、
走査対象行の画像表示素子ごとに対応する画素データによって指示される電圧を前記走査対象行の画像表示素子ごとに前記少なくとも1つの電圧から選択するデコード回路と、
前記デコード回路によって選択された電圧を前記デコード回路から受け、前記複数のデータ線を対応する前記電圧で活性化する請求項1または請求項4に記載のデータ線駆動回路とを備える、画像表示装置。 - 前記複数の画像表示素子、前記電圧発生回路、前記デコード回路、および前記データ線駆動回路の各々に含まれるトランジスタは、薄膜トランジスタである、請求項6に記載の画像表示装置。
- 前記複数の画像表示素子、前記電圧発生回路、前記デコード回路、および前記データ線駆動回路は、ガラス基板上および樹脂基板上のいずれかに一体形成される、請求項6に記載の画像表示装置。
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