JP4185198B2 - Signal level conversion circuit - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は薄膜トランジスタを用いた信号レベル変換回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
図8に従来の信号レベル変換回路の一例を示す。
アクティブマトリクス型液晶表示装置などの薄膜トランジスタを用いた集積回路をコントローラで表示制御するに際しては、図8に示すようにコントローラ2と前記アクティブマトリクス型液晶表示装置(図示せず)の間に、インターフェイス回路として信号レベル変換回路1が設けられる。
【0003】
信号レベル変換回路1は、2個のNチャンネル薄膜トランジスタの入力トランジスタ5,6とカレントミラー回路を構成するPチャンネルの薄膜トランジスタの負荷トランジスタ7,8によって構成されており、入力トランジスタ5のゲートには前記コントローラ2から入力信号3が印加され、もう一方の入力トランジスタ6には同様にコントローラ2から前記入力信号3の反転信号4が印加されている。
【0004】
トランジスタ5〜8はおよそ3ボルト程度のしきい値電圧を有し、この信号レベル変換回路1の電源電圧VDDは15ボルト程度となっている。一方、C−MOSゲートアレイなどで構成されているコントローラ2は電源電圧が5ボルト程度であり、出力信号3とその反転信号4の振幅は同程度の5ボルト程度で、信号レベル変換回路1の電源電圧VDDに比較して低い。
【0005】
信号レベル変換回路1は入力信号3がハイレベルの場合には入力トランジスタ5がオンし、負荷トランジスタ7にドレイン電流を流して、トランジスタ8をオンさせる。このとき他方の入力トランジスタ6には入力信号3の反転信号であるローレベルが与えられ、入力トランジスタ6をオフさせることによって、出力信号9は信号レベル変換回路1の電源電圧VDDが出力される。
【0006】
また、入力信号3がローレベルの場合には入力トランジスタ5がオフし、負荷トランジスタ7にはドレイン電流が流れず、トランジスタ8はオフになる。このとき他方の入力トランジスタ6には入力信号3の反転信号であるハイレベルが与えられ、入力トランジスタ6をオンさせることによって出力信号9は信号レベル変換回路1のグランド電圧が出力される。
【0007】
このようにして信号レベル変換回路1は、低信号振幅の入力信号3とその反転信号4を薄膜トランジスタ集積回路の電源電圧ほどの高振幅の出力信号9に信号振幅を変換する。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来の信号レベル変換回路1では、入力信号3とその反転信号4の2本の入力信号が必要となり、信号線数の増大、コントローラ回路の複雑化をまねく問題がある。
【0009】
また、入力トランジスタ5,6のしきい値電圧は大きく、入力信号振幅に対して同程度かやや小さい程度であり、入力トランジスタを十分にオンさせることができず、高速な入力信号に対応した信号レベル変換ができない問題がある。
【0010】
また、回路の省電力化のため、コントローラ2の電源電圧を下げ、入力信号を低電圧化低電圧化する動きのなかでは、従来技術の信号レベル変換回路1では、入力信号が3ボルト化して小さくなった場合には入力トランジスタ5,6をオンさせることができず信号変換回路として機能しないので、低電圧化するコントローラとのインターフェイスに対応できないという問題がある。
【0011】
本発明は反転した入力信号を必要とせず、一つ入力信号で信号レベル変換回路を実現することができ、低入力信号振幅の場合においても信号レベル変換の高速化を図ることができる信号レベル変換回路を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
上記の一つの入力信号で信号レベル変換回路を実現するという目的を達成するために、本発明の信号レベル変換回路は、薄膜トランジスタを用いて低信号振幅の入力電圧信号を高信号振幅の出力電圧信号に変換する信号レベル変換回路において、第1及び第2の入力トランジスタ(5,6)を有し、前記第1の入力トランジスタ(5)のドレインは、第1の負荷トランジスタ(7)を介して電源に接続されると共に、前記第2の入力トランジスタ(6)のドレインは、第2の負荷トランジスタ(8)を介して前記電源に接続され、前記第1の負荷トランジスタ(7)のゲートは前記第2の負荷トランジスタ(8)のゲートに接続されると共に、前記第1の負荷トランジスタ(7)のゲートは前記第1の入力トランジスタ(5)のドレインに接続され、更に前記入力電圧信号がpチャンネル型の第3の入力トランジスタ(13)のゲート端子に供給されると共に、前記第2の入力トランジスタ(6)のソース端子にも供給され、前記第3の入力トランジスタ(13)のソース端子は前記第1の入力トランジスタ(5)のゲート端子に接続され、pチャンネル型の第4の入力トランジスタ(14)のソース端子は前記第2の入力トランジスタ(6)のゲート端子に接続され、第1の入力トランジスタ(5)のソースを接地して、前記第1の入力トランジスタのゲートに前記入力電圧信号に所定のバイアス電圧を加えた信号を印加し、第2の入力トランジスタ(6)のゲートに前記入力電圧信号のハイレベル電圧に等しい電圧に所定のバイアス電圧を加えた電圧を印加して、ソースに前記入力電圧信号を印加し、前記第2の入力トランジスタのドレイン側から出力電圧信号を出力するように構成し、前記第1の負荷トランジスタ(7)及び前記第2の負荷トランジスタ(8)はpチャンネル型のMOS−FETを用いたことを特徴としている。
【0014】
この構成によって、低信号振幅の入力信号に対しても入力トランジスタのオン電流を十分に大きくすることができ、高速動作を実現した信号レベル変換回路を実現できる。
【0015】
【発明の実施の形態】
請求項1に記載の発明は、薄膜トランジスタを用いて低信号振幅の入力信号を高信号振幅の出力信号に変換する信号レベル変換回路において、一対の入力トランジスタを有し、一方の入力トランジスタのソースを接地してゲートに前記入力信号を印加し、他方の入力トランジスタのゲートに前記入力信号のハイレベル電圧に等しい電圧を印加してソースに前記入力信号を印加し、前記入力トランジスタのドレイン側から出力信号を出力するように構成したことを特徴とする。
【0016】
この構成によれば、一方の入力トランジスタをオンさせたときに他方のトランジスタをオフさせ、また、一方の入力トランジスタをオフさせたときに他方のトランジスタをオンさせるように、一つの入力信号を用いて入力トランジスタを交互に動作させる作用を有する。
【0017】
請求項2に記載の発明は、薄膜トランジスタを用いて低信号振幅の入力信号を高信号振幅の出力信号に変換する信号レベル変換回路において、一対の入力トランジスタを有し、一方の入力トランジスタのソースを接地して、ゲートに前記入力信号に所定のバイアス電圧を加えた信号を印加し、他方の入力トランジスタのゲートに前記入力信号のハイレベル電圧に等しい電圧に所定のバイアス電圧を加えた電圧を印加して、ソースに前記入力信号を印加し、前記入力トランジスタのドレイン側から出力信号を出力するように構成したことを特徴とする。
【0018】
この構成によれば、入力信号にバイアス電圧を加算して信号レベル変換回路の一方の入力トランジスタのゲートに印加することにより、入力トランジスタのオン時のゲート−ソース間電圧を大きくして、入力トランジスタのオン電流を十分に大きくすることができる。
【0019】
また、他方の入力トランジスタのゲートに前記入力信号のハイレベル電圧に等しい電圧に所定のバイアス電圧を加えた電圧を印加して、ソースに前記入力信号を印加することによって、入力トランジスタのオン時のゲート−ソース間電圧を大きくして、入力トランジスタのオン電流を十分に大きくすることができ、入力トランジスタのゲート−ソース間に印加される電圧を大きくすることができ、低入力信号振幅の場合においても、回路の高速化が可能になる。
【0020】
請求項3に記載の発明は、請求項1,請求項2において、入力信号のハイレベル電圧を入力する端子を有することを特徴とする。
この構成によれば、本発明の信号レベル変換回路の動作を最適化して、入力信号の振幅が変動しても安定した動作を得ることができる。
【0021】
請求項4に記載の発明は、請求項1,請求項2において、入力信号のハイレベル電圧を発生するバイアス電圧発生手段を内蔵したことを特徴とする。
この構成によれば、信号レベル変換回路に入力ハイレベル電圧を印加する必要がなく入力信号の本数が削減でき、インターフェイスが簡単になる。
【0022】
請求項5に記載の発明は、請求項2において、バイアス電圧は入力トランジスタのしきい値と同等の電圧に設定したことを特徴とする。
この構成によれば、入力トランジスタのゲート−ソース間に印加する信号を入力トランジスタのしきい値電圧でバイアスし、オン−オフ電流の比を最大にするように最適化できる。
【0023】
請求項6に記載の発明は、請求項1または請求項2において、信号レベル変換出力を、液晶表示画素と薄膜トランジスタにより形成された画素駆動用トランジスタと前記画素駆動用トランジスタのソース線を駆動するソース線駆動回路と前記画素駆動用トランジスタのゲート線を駆動するゲート線駆動回路を有するアクティブマトリクス型液晶表示パネルに接続したことを特徴としている。
【0024】
この構成によれば、薄膜トランジスタを用いた液晶表示素子と前記信号レベル変換回路を同一の製造プロセスで作ることができ、かつ、特別なインターフェイス素子を用いず、少ない信号線数で、一般的な低電源電圧のC−MOS回路との直接インターフェイスを可能にできる。
【0025】
以下、本発明の各実施の形態を図1〜図7に基づいて説明する。
(実施の形態1)
図1〜図3は本発明の(実施の形態1)を示す。
【0026】
なお、従来例を示す図8と同じ部分には同じ符号を付けて説明する。
図1に示すように、本発明の信号レベル変換回路10とコントローラ2とは、コントローラ2から出力される入力信号3と入力信号3のハイレベルVIHに固定されたハイレベル信号11で接続される。
【0027】
信号レベル変換回路10は、図8の従来例で示したカレントミラー型の信号レベル変換回路1のようにnチャンネルの入力トランジスタ5,6とpチャンネルの負荷トランジスタ7,8を同じように有してはいるが、次の点で信号レベル変換回路1とは異なっている。
【0028】
信号レベル変換回路10の入力トランジスタ6のソースに入力信号3が印加され、入力トランジスタ6のゲートにはコントローラ2からのハイレベル信号11が印加される。
【0029】
トランジスタ5〜8はおよそ3ボルト程度のしきい値電圧を有し、信号レベル変換回路10の電源電圧VDDは15ボルト程度となっている。コントローラ2の電源電圧は5ボルト程度であり、かつ、その出力信号3の振幅は同程度の5ボルト程度で、信号レベル変換回路10の電源電圧VDDに比較して低い。
【0030】
具体的には、信号レベル変換回路10は入力信号3がハイレベルの場合には入力トランジスタ5がオンし、負荷トランジスタ7にドレイン電流を流してトランジスタ8をオンさせる。このとき他方の入力トランジスタ6のゲートにはハイレベル電圧11が与えられ、ソースに入力信号3のハイレベルが与えられているため、入力トランジスタ6のゲート−ソース間には電圧が印加されず、入力トランジスタ6はオフとなり、出力信号9としては信号レベル変換回路10の電源電圧が出力される。
【0031】
また、入力信号3がローレベルの場合には入力トランジスタ5はオフし、負荷トランジスタ7にはドレイン電流が流れず、トランジスタ8はオフになる。このとき他方の入力トランジスタ6にはゲートに入力信号のハイレベル信号11が与えられ、ソースに入力信号3のローレベルが与えられているため、入力トランジスタ6のゲート−ソース間には電圧が印加され、入力トランジスタ6をオンさせることによって、出力信号9としては信号レベル変換回路10のグランド電圧が出力される。
【0032】
このようにして信号レベル変換回路10は低信号振幅の入力信号3を高振幅の出力信号9に信号振幅を変換する。
図2はこの(実施の形態1)における入力トランジスタ5,6のしきい値特性と動作点を示した図で、横軸をゲート電圧とし、縦軸をドレイン電流のルートとしたもので入力トランジスタのしきい値特性を示したものである。入力信号3がハイレベルのときには入力トランジスタ5のゲート−ソース間電圧には
Von = VIN
の電圧が印加されトランジスタ5をオンさせる。また、入力トランジスタ6のゲート−ソース間電圧には
Voff = 0ボルト
の電圧が印加されトランジスタ6をオフさせる。
【0033】
一方、入力信号3がローレベルのときには入力トランジスタ5のゲート−ソース間電圧には
Voff = 0ボルト
の電圧が印加されトランジスタ5をオフさせる。
【0034】
また、入力トランジスタ6のゲート−ソース間電圧には
Von = VIN
の電圧が印加されトランジスタ6をオンさせる。
【0035】
図3はこの(実施の形態1)の信号レベル変換回路10の入出力信号を電圧波形を示している。
このように、この(実施の形態1)によって、入力信号のハイレベル信号11と一つの低信号振幅の入力信号3をコントローラ2から与えることによって、従来のような反転信号を生成しなくても高信号振幅の出力信号9に変換することができる。
【0036】
なお、(実施の形態1)においては入力信号のハイレベル信号11をコントローラ2から与える構成としたが、信号レベル変換回路10の側で抵抗分圧やトランジスタ、ダイオードを用いて同レベルの電圧を発生させ、入力トランジスタ6のゲートに与えても同様に機能することはいうまでもない。
【0037】
(実施の形態2)
図4〜図6は本発明の(実施の形態2)を示す。
なお、従来例を示す図8および(実施の形態1)を示す図1と同じ部分には同じ符号を付けて説明する。
【0038】
図4に示すように、本発明の信号レベル変換回路12とコントローラ2とは、コントローラ2から出力される入力信号3と入力信号3のハイレベルに固定されたハイレベル信号11で接続される。
【0039】
10は本発明の(実施の形態1)で示したカレントミラー型の信号レベル変換回路で、nチャンネルの入力トランジスタ5,6とpチャンネルの負荷トランジスタ7,8からなり、入力トランジスタ5のゲートの接続、ならびに入力トランジスタ6のソースとゲート配線が(実施の形態1)とは異なっている。
【0040】
具体的には、入力信号3はpチャンネル型のトランジスタ13のゲートに接続され、かつnチャンネルの入力トランジスタ6のソースに接続されている。入力信号であるハイレベル信号11は、pチャンネル型のトランジスタ14のゲートに接続されている。トランジスタ13,14のドレインはグランドに接続されている。トランジスタ13,14のソースには電流源15,16が接続されてトランジスタ13,14を駆動しソースフォロワ回路を構成している。
【0041】
トランジスタ13,14のソースは従来の信号レベル変換回路10の入力トランジスタ5,6のゲートに接続されている。
なお、電流源15,16は抵抗、またはトランジスタを用いて信号レベル変換回路12の集積回路の同一製造プロセスの中でつくることができる。
【0042】
このように構成したため、入力信号3がソースフォロワのトランジスタ13のゲートに与られると、トランジスタ13のゲート−ソース間にはトランジスタのしきい値電圧が発生し、入力信号3にしきい値電圧をバイアス電圧として加算した信号がトランジスタ13のソースに発生し、入力トランジスタ5のゲート印加される。
【0043】
また、入力信号のハイレベル信号11がソースフォロワのトランジスタ14のゲートに与られると、トランジスタ14のゲート−ソース間にはトランジスタのしきい値電圧が発生し、入力信号のハイレベル信号11にしきい値電圧をバイアス電圧として加算した信号がトランジスタ14のソースに発生し、入力トランジスタ6のゲート印加される。
【0044】
入力信号3の信号電圧をローレベルの場合をグランド電圧と同じとして、0ボルトとし、ハイレベルの場合を入力振幅電圧VINとし、ソースフォロワのトランジスタ13のしきい値電圧をVtpとすると、ソースフォロワトランジスタ13のソースに発生する信号電圧は入力信号3がローレベルのときには、しきい値電圧Vtpに等しい電圧Voffが、入力信号3がハイレベルのときには、しきい値電圧VtpにVINを加算した電圧Vonが発生する。すなわち、入力信号をトランジスタのしきい値電圧Vtpでバイアスした信号となる。
【0045】
信号レベル変換回路10の入力トランジスタ5のゲートには上述した入力信号をソースフォロワのトランジスタのしきい値電圧でバイアスした信号が印加される。
【0046】
また、入力信号のハイレベル信号11の電圧をVINとし、ソースフォロワのトランジスタ14のしきい値電圧をVtpとすると、ソースフォロワトランジスタ14のソースに発生する信号電圧はVINにしきい値電圧Vtpを加算した電圧が発生する。すなわち、入力信号のハイレベル電圧をトランジスタのしきい値電圧Vtpでバイアスした電圧となる。
【0047】
信号レベル変換回路10の入力トランジスタ6のゲートには上述した入力信号のハイレベル信号11をソースフォロワのトランジスタのしきい値電圧でバイアスした電圧が印加される。
【0048】
図5はこの(実施の形態2)における入力トランジスタのしきい値特性と動作点を示し、横軸をゲート電圧とし、縦軸をドレイン電流のルートとしたもので入力トランジスタのしきい値特性を示したものである。
【0049】
入力信号3がハイレベルの場合には入力トランジスタ5のゲートには(Vtp+VIN)の電圧が印加され、ゲート−ソース間の電圧はVon=(Vtp+VIN)の電圧が印加され、ゲート−ソース間に印加された電圧Vonが入力トランジスタ5のしきい値電圧よりも大きいと、入力トランジスタ5はオンし、負荷トランジスタ7にドレイン電流を流して、トランジスタ8をオンさせる。
【0050】
このとき、他方の入力トランジスタ6のゲートには(Vtp+VIN)の電圧が印加され、入力トランジスタ6のソースには入力信号3のハイレベル電圧であるVINが印加される。したがって、他方の入力トランジスタ6のゲートソース間の電圧はVoff=Vtpの電圧が印加され、ゲート−ソース間に印加された電圧Voffが入力トランジスタ5のしきい値電圧と等しく、またはそれ以下であると、入力トランジスタ6はオフする。
【0051】
従って、出力信号9は信号レベル変換回路の電源電圧にほぼ等しい電圧が出力される。
また、同様に入力信号3がローレベルの場合には入力トランジスタ5のゲート−ソース間の電圧はVoff=Vtpの電圧が印加され、入力トランジスタ5はオフし、負荷トランジスタ7にはドレイン電流が流れず、トランジスタ8はオフになる。
【0052】
このとき、他方の入力トランジスタ6のゲートソース間の電圧はVon=(Vtp+VIN)の電圧が印加され、入力トランジスタ6はオンする。
従って、出力信号9は信号レベル変換回路のグランド電圧にほぼ等しいが出力される。
【0053】
このようにして、低信号振幅の入力信号3と入力信号のハイレベル信号11を用いて、薄膜トランジスタ集積回路の電源電圧ほどの高振幅の出力信号9に信号振幅を変換することができる。
【0054】
図6はこの(実施の形態2)の電圧波形を示し、17,18はソースフォロワトランジスタ13,14のソース端子でかつ、入力トランジスタ5,6のゲート端子の波形で、入力信号3と入力信号のハイレベル電圧302がソースフォロワトランジスタ13,14のしきい値電圧Vtpでバイアスされた信号波形となっている。
【0055】
このように、この(実施の形態2)によっても、入力信号のハイレベル信号11と一つの低信号振幅の入力信号3をコントローラ2から与えることによって、高信号振幅の出力信号9に変換することが可能になるとともに、入力信号にバイアス電圧を与えることによって、オン−オフ電流比を大きくすることが可能となり、より低電圧な入力振幅への対応と高速動作を可能にした信号レベル変換回路を実現することができた。
【0056】
なお、(実施の形態2)においては入力信号のハイレベル信号11をコントローラ2から与える構成としたが、信号レベル変換回路12の側で抵抗分圧やトランジスタ、ダイオードを用いて同レベルの電圧を発生させ、ソースフォロワトランジスタ14のゲートに与えても同様に機能することはいうまでもない。
【0057】
(実施の形態3)
図7は(実施の形態1)または(実施の形態2)の信号レベル変換回路を内蔵した液晶表示装置の構成を示す。
【0058】
601は薄膜トランジスタを用いた集積回路により構成した液晶表示装置で、602はC−MOSゲートアレイなどからなる液晶表示装置のコントローラICで612によって液晶表示装置601と接続され、その制御信号を液晶表示装置601に与える。612は低信号振幅の制御信号である。
【0059】
603は液晶表示装置の画素を駆動する薄膜トランジスタで、603は画素の蓄積容量、605は液晶容量を示す。606は画素トランジスタ603のソース端子に接続するソース電極で、607は画素トランジスタ603のゲート端子に接続するゲート電極で、608は蓄積容量、液晶の対向電極につながる共通電極を示している。
【0060】
609はソース電極を駆動するソース駆動回路で、610はゲート電極を駆動するゲート駆動回路を示す。611は(実施の形態1)(実施の形態2)に示した信号レベル変換回路である。
【0061】
これら、画素トランジスタ603とソース駆動回路609、ゲート駆動回路610、信号レベル変換回路611は薄膜トランジスタからなる集積回路として、同一ガラス基板上に同一製造プロセスによって形成される。
【0062】
これら、薄膜トランジスタ集積回路はおよそ15ボルト程度の電源電圧と信号振幅をもつ回路として動作し、信号レベル変換回路611はコントローラからの5ボルト程度の振幅の低信号振幅制御信号612を薄膜トランジスタ集積回路の内部で使用する15ボルト程度の613高信号振幅制御信号に変換し、ソース駆動回路609、ゲート駆動回路610に制御信号を与えるものである。
【0063】
この(実施の形態3)においては、薄膜トランジスタを用いたアクティブマトリクス型液晶表示装置に(実施の形態1)または(実施の形態2)の信号レベル変換回路を内蔵することで、特別な回路を必要とせず、直接制御することが可能となり、インターフェイスの簡略化を実現することができる。
【0064】
なお、上記の各実施の形態のトランジスタの導電型を反転させて回路を構成することもできる。
【0065】
【発明の効果】
以上のように本発明の信号レベル変換回路によれば、薄膜トランジスタを用いて低信号振幅の入力信号を高信号振幅の出力信号に変換する信号レベル変換回路において、一対の入力トランジスタを有し、一方の入力トランジスタ(5)のソースを接地して、ゲートに前記入力信号を印加し、他方の入力トランジスタ(6)のゲートに前記入力信号のハイレベル電圧に等しい電圧を印加して、ソースに前記入力信号を印加し、前記入力トランジスタのドレイン側から出力信号を出力するように構成したため、一つの低振幅の入力信号を高振幅の入力信号に変換する信号レベル変換回路を実現することができる。
【0066】
また、一対の入力トランジスタを有し、一方の入力トランジスタのソースを接地して、ゲートに前記入力信号に所定のバイアス電圧を加えた信号を印加し、他方の入力トランジスタのゲートに前記入力信号のハイレベル電圧に等しい電圧に所定のバイアス電圧を加えた電圧を印加して、ソースに前記入力信号を印加することで、入力トランジスタのオン−オフ電流電流の比を大きくすることができ、低入力信号振幅の場合においても、回路の高速化が可能に信号レベル変換回路を実現することができる。
【0067】
本発明の信号レベル変換回路を用いることで、薄膜トランジスタを用いた集積回路とCMOSゲートアレイなどの集積回路と少ない制御線数で、直接インターフェイスすることが可能になる。さらには、薄膜トランジスタを用いたアクティブマトリクス型液晶表示装置に本発明の信号レベル変換回路を用いることで、CMOSゲートアレイで、少ない制御線数で、直接に制御することが可能になり、インターフェイス回路と信号線数を簡素化することを可能とするものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の(実施の形態1)における信号レベル変換回路の構成図
【図2】同実施の形態における入力トランジスタのしきい値特性と動作点を示す図
【図3】同実施の形態の入力信号と出力信号波形を示す図
【図4】本発明の(実施の形態2)における信号レベル変換回路の構成図
【図5】同実施の形態2の入力トランジスタのしきい値特性と動作点を示す図
【図6】同実施の形態における入力信号と出力信号波形を示す図
【図7】本発明の(実施の形態3)における液晶表示装置と組み合わせた場合の構成図
【図8】従来の信号レベル変換回路の構成図
【符号の説明】
1 信号レベル変換回路
2 コントローラ
3 入力信号
5,6 入力トランジスタ
7,8 負荷トランジスタ
9 出力信号
10 信号レベル変換回路
11 ハイレベル信号(入力信号)
13,14 トランジスタ
15,16 電流源[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a signal level conversion circuit using a thin film transistor.
[0002]
[Prior art]
FIG. 8 shows an example of a conventional signal level conversion circuit.
When an integrated circuit using thin film transistors such as an active matrix liquid crystal display device is controlled by a controller, an interface circuit is provided between the
[0003]
The signal level conversion circuit 1 includes two N-channel thin film
[0004]
The
[0005]
In the signal level conversion circuit 1, when the
[0006]
When the
[0007]
In this way, the signal level conversion circuit 1 converts the signal amplitude of the low-signal-
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
Such a conventional signal level conversion circuit 1 requires two input signals, that is, an
[0009]
Further, the threshold voltages of the
[0010]
Further, in order to save the power of the circuit, in the movement of lowering the power supply voltage of the
[0011]
The present invention does not require an inverted input signal, a signal level conversion circuit can be realized with a single input signal, and the signal level conversion can be speeded up even in the case of a low input signal amplitude. An object is to provide a circuit.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the object of realizing a signal level conversion circuit with the above one input signal, the signal level conversion circuit of the present invention uses a thin film transistor to convert a low signal amplitude input voltage signal into a high signal amplitude output voltage signal. In the signal level conversion circuit for converting to, the first and second input transistors (5, 6) are provided, and the drain of the first input transistor (5) is connected via the first load transistor (7). The drain of the second input transistor (6) is connected to the power source via a second load transistor (8), and the gate of the first load transistor (7) is connected to the power source. is connected to the gate of the second load transistor (8), a gate of said first load transistor (7) to the drain of said first input transistor (5) In addition, the input voltage signal is supplied to the gate terminal of the p-channel type third input transistor (13), and is also supplied to the source terminal of the second input transistor (6). The source terminal of the first input transistor (5) is connected to the gate terminal of the first input transistor (5), and the source terminal of the p-channel type fourth input transistor (14) is the second input transistor (6). ), The source of the first input transistor (5) is grounded, a signal obtained by applying a predetermined bias voltage to the input voltage signal is applied to the gate of the first input transistor, A voltage obtained by adding a predetermined bias voltage to a voltage equal to the high level voltage of the input voltage signal is applied to the gate of the input transistor (2) of the second input transistor (6), Applying a force voltage signal, the second configured to output the output voltage signal from the drain side of the input transistor, the first load transistor (7) and said second load transistor (8) is p-channel It is characterized by using a type MOS-FET .
[0014]
With this configuration, the on-state current of the input transistor can be sufficiently increased even for an input signal having a low signal amplitude, and a signal level conversion circuit realizing high-speed operation can be realized.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The invention according to claim 1 is a signal level conversion circuit for converting an input signal having a low signal amplitude into an output signal having a high signal amplitude using a thin film transistor, and has a pair of input transistors, and the source of one input transistor is Apply the input signal to the gate and apply the input signal to the gate of the other input transistor, apply the voltage equal to the high level voltage of the input signal to the gate of the other input transistor, and output from the drain side of the input transistor It is configured to output a signal.
[0016]
According to this configuration, one input signal is used so that when one input transistor is turned on, the other transistor is turned off, and when one input transistor is turned off, the other transistor is turned on. The input transistors are operated alternately.
[0017]
According to a second aspect of the present invention, there is provided a signal level conversion circuit for converting an input signal having a low signal amplitude into an output signal having a high signal amplitude by using a thin film transistor, and has a pair of input transistors, and the source of one input transistor is Apply a signal obtained by adding a predetermined bias voltage to the input signal to the gate, and apply a voltage equal to the high level voltage of the input signal to the gate of the other input transistor. The input signal is applied to the source, and the output signal is output from the drain side of the input transistor.
[0018]
According to this configuration, the bias voltage is added to the input signal and applied to the gate of one input transistor of the signal level conversion circuit, thereby increasing the gate-source voltage when the input transistor is on, and Can be sufficiently increased.
[0019]
Further, by applying a voltage obtained by adding a predetermined bias voltage to a voltage equal to the high level voltage of the input signal to the gate of the other input transistor and applying the input signal to the source, the input transistor is turned on. The gate-source voltage can be increased to sufficiently increase the on-current of the input transistor, and the voltage applied between the gate and source of the input transistor can be increased. However, the circuit speed can be increased.
[0020]
According to a third aspect of the present invention, in any one of the first and second aspects, a terminal for inputting a high level voltage of an input signal is provided.
According to this configuration, the operation of the signal level conversion circuit of the present invention can be optimized, and a stable operation can be obtained even if the amplitude of the input signal varies.
[0021]
According to a fourth aspect of the present invention, in the first and second aspects, bias voltage generating means for generating a high level voltage of the input signal is incorporated.
According to this configuration, it is not necessary to apply an input high level voltage to the signal level conversion circuit, the number of input signals can be reduced, and the interface is simplified.
[0022]
According to a fifth aspect of the present invention, in the second aspect, the bias voltage is set to a voltage equivalent to the threshold value of the input transistor.
According to this configuration, the signal applied between the gate and the source of the input transistor can be biased by the threshold voltage of the input transistor, and optimization can be performed so as to maximize the on-off current ratio.
[0023]
According to a sixth aspect of the present invention, in the first or second aspect, the signal level conversion output is a source for driving a pixel driving transistor formed of a liquid crystal display pixel and a thin film transistor and a source line of the pixel driving transistor. It is characterized by being connected to an active matrix liquid crystal display panel having a line drive circuit and a gate line drive circuit for driving the gate line of the pixel drive transistor.
[0024]
According to this configuration, the liquid crystal display element using a thin film transistor and the signal level conversion circuit can be manufactured by the same manufacturing process, and a special low-frequency signal line is used without using a special interface element. It is possible to enable direct interface with the C-MOS circuit of the power supply voltage.
[0025]
Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS.
(Embodiment 1)
1 to 3 show (Embodiment 1) of the present invention.
[0026]
In addition, the same code | symbol is attached | subjected and demonstrated to the same part as FIG. 8 which shows a prior art example.
As shown in FIG. 1, the signal
[0027]
The signal
[0028]
The
[0029]
The
[0030]
Specifically, the signal
[0031]
When the
[0032]
In this way, the signal
FIG. 2 is a diagram showing the threshold characteristics and operating points of the
Is applied to turn on the
[0033]
On the other hand, when the
[0034]
The voltage between the gate and the source of the
Is applied to turn on the
[0035]
FIG. 3 shows voltage waveforms of input / output signals of the signal
As described above, according to this (Embodiment 1), the
[0036]
In the first embodiment, the
[0037]
(Embodiment 2)
4 to 6 show (Embodiment 2) of the present invention.
The same parts as those in FIG. 8 showing the conventional example and FIG. 1 showing (Embodiment 1) will be described with the same reference numerals.
[0038]
As shown in FIG. 4, the signal
[0039]
[0040]
Specifically, the
[0041]
The sources of the
The
[0042]
With this configuration, when the
[0043]
Further, when the
[0044]
When the signal voltage of the
[0045]
A signal obtained by biasing the above input signal with the threshold voltage of the source follower transistor is applied to the gate of the
[0046]
Further, when the voltage of the high-
[0047]
A voltage obtained by biasing the
[0048]
FIG. 5 shows the threshold characteristics and operating points of the input transistor in this (Embodiment 2). The horizontal axis is the gate voltage and the vertical axis is the drain current route. It is shown.
[0049]
When the
[0050]
At this time, a voltage of (Vtp + VIN) is applied to the gate of the
[0051]
Accordingly, the
Similarly, when the
[0052]
At this time, a voltage of Von = (Vtp + VIN) is applied as the voltage between the gate and source of the
Therefore, the
[0053]
In this way, the signal amplitude can be converted into an
[0054]
FIG. 6 shows the voltage waveform of this (Embodiment 2), 17 and 18 are the waveforms of the source terminals of the
[0055]
Thus, also in this (Embodiment 2), the
[0056]
In the second embodiment, the
[0057]
(Embodiment 3)
FIG. 7 shows a configuration of a liquid crystal display device incorporating the signal level conversion circuit of (Embodiment 1) or (Embodiment 2).
[0058]
Reference numeral 601 denotes a liquid crystal display device constituted by an integrated circuit using a thin film transistor.
[0059]
[0060]
[0061]
The
[0062]
These thin film transistor integrated circuits operate as a circuit having a power supply voltage and a signal amplitude of about 15 volts, and the signal
[0063]
In this (Embodiment 3), a special circuit is required by incorporating the signal level conversion circuit of (Embodiment 1) or (Embodiment 2) into an active matrix type liquid crystal display device using thin film transistors. However, it is possible to directly control the interface and to simplify the interface.
[0064]
Note that the circuit can also be formed by inverting the conductivity type of the transistor in each of the above embodiments.
[0065]
【The invention's effect】
As described above, according to the signal level conversion circuit of the present invention, a signal level conversion circuit that converts a low signal amplitude input signal into a high signal amplitude output signal using a thin film transistor includes a pair of input transistors, The source of the input transistor (5) is grounded, the input signal is applied to the gate, a voltage equal to the high level voltage of the input signal is applied to the gate of the other input transistor (6), and the source is Since the input signal is applied and the output signal is output from the drain side of the input transistor, a signal level conversion circuit that converts one low-amplitude input signal into a high-amplitude input signal can be realized.
[0066]
In addition, it has a pair of input transistors, the source of one input transistor is grounded, a signal obtained by applying a predetermined bias voltage to the input signal is applied to the gate, and the input signal is applied to the gate of the other input transistor. By applying a voltage obtained by adding a predetermined bias voltage to a voltage equal to the high level voltage and applying the input signal to the source, the ratio of the on-off current current of the input transistor can be increased, and the low input Even in the case of signal amplitude, it is possible to realize a signal level conversion circuit capable of speeding up the circuit.
[0067]
By using the signal level conversion circuit of the present invention, it is possible to directly interface with an integrated circuit using a thin film transistor and an integrated circuit such as a CMOS gate array with a small number of control lines. Furthermore, by using the signal level conversion circuit of the present invention in an active matrix liquid crystal display device using a thin film transistor, it becomes possible to directly control with a CMOS gate array with a small number of control lines. It is possible to simplify the number of signal lines.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a signal level conversion circuit according to (Embodiment 1) of the present invention. FIG. 2 is a diagram showing threshold characteristics and operating points of an input transistor according to the embodiment. FIG. 4 is a configuration diagram of a signal level conversion circuit in (Embodiment 2) of the present invention. FIG. 5 is a diagram showing threshold characteristics of an input transistor in
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Signal
13, 14
Claims (6)
第1及び第2の入力トランジスタ(5,6)を有し、
前記第1の入力トランジスタ(5)のドレインは、第1の負荷トランジスタ(7)を介して電源に接続されると共に、前記第2の入力トランジスタ(6)のドレインは、第2の負荷トランジスタ(8)を介して前記電源に接続され、
前記第1の負荷トランジスタ(7)のゲートは前記第2の負荷トランジスタ(8)のゲートに接続されると共に、前記第1の負荷トランジスタ(7)のゲートは前記第1の入力トランジスタ(5)のドレインに接続され、更に前記入力電圧信号がpチャンネル型の第3の入力トランジスタ(13)のゲート端子に供給されると共に、前記第2の入力トランジスタ(6)のソース端子にも供給され、前記第3の入力トランジスタ(13)のソース端子は前記第1の入力トランジスタ(5)のゲート端子に接続され、pチャンネル型の第4の入力トランジスタ(14)のソース端子は前記第2の入力トランジスタ(6)のゲート端子に接続され、
第1の入力トランジスタ(5)のソースを接地して、前記第1の入力トランジスタのゲートに前記入力電圧信号に所定のバイアス電圧を加えた信号を印加し、第2の入力トランジスタ(6)のゲートに前記入力電圧信号のハイレベル電圧に等しい電圧に所定のバイアス電圧を加えた電圧を印加して、ソースに前記入力電圧信号を印加し、前記第2の入力トランジスタのドレイン側から出力電圧信号を出力するように構成し、
前記第1の負荷トランジスタ(7)及び前記第2の負荷トランジスタ(8)はpチャンネル型のMOS−FETを用いた信号レベル変換回路。In a signal level conversion circuit that converts a low signal amplitude input voltage signal into a high signal amplitude output voltage signal using a thin film transistor,
Having first and second input transistors (5, 6);
The drain of the first input transistor (5) is connected to a power source via a first load transistor (7), and the drain of the second input transistor (6) is connected to a second load transistor ( 8) connected to the power supply via
The gate of the first load transistor (7) is connected to the gate of the second load transistor (8), and the gate of the first load transistor ( 7 ) is connected to the first input transistor (5). The input voltage signal is further supplied to the gate terminal of the p-channel type third input transistor (13) and also to the source terminal of the second input transistor (6), The source terminal of the third input transistor (13) is connected to the gate terminal of the first input transistor (5), and the source terminal of the p-channel fourth input transistor (14) is the second input. Connected to the gate terminal of the transistor (6),
The source of the first input transistor (5) is grounded, a signal obtained by adding a predetermined bias voltage to the input voltage signal is applied to the gate of the first input transistor, and the second input transistor (6) A voltage obtained by adding a predetermined bias voltage to a voltage equal to the high level voltage of the input voltage signal is applied to the gate, the input voltage signal is applied to the source, and an output voltage signal is applied from the drain side of the second input transistor. and configured to output,
The first load transistor (7) and the second load transistor (8) are signal level conversion circuits using p-channel MOS-FETs .
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