(57)【要約】【課題】  制御信号を受信し第１、第２の駆動電圧を発生させるレベルシフタを提供することを目的とする。【解決手段】  レベルシフタは、第１、第２のキャパシターと、直流バイアス電圧源と接続する給電パスをそれぞれ提供し、前記第１、第２のキャパシターに充電する第１、第２の自己バイアス回路と、を備えてなり、前記第１、第２のキャパシターは前記制御信号をそれぞれ増圧することにより前記第１、第２の駆動電圧を発生させることを特徴とする。さらに、該レベルシフタが発生させた第１、第２の駆動電圧を利用し高電圧レベルの輸出電圧信号を発生させる界面駆動回路を含む映像表示系統も提供した。【選択図】  図１
2009017546.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御信号を受信し第１、第２の駆動電圧を発生させるレベルシフタであり、
第１、第２のキャパシターと、
直流バイアス電圧源と接続する給電パスをそれぞれ提供し、前記第１、第２のキャパシターに充電する第１、第２の自己バイアス回路と、を備えてなり、
前記第１、第２のキャパシターは前記制御信号をそれぞれ増圧することにより前記第１、第２の駆動電圧を発生させることを特徴とするレベルシフタ。
【請求項２】
前記第１、第２の自己バイアス回路はそれぞれPMOSトランジスタとダイオード接続のトランジスタとをさらに含むことを特徴とする請求項１記載のレベルシフタ。
【請求項３】
前記PMOSトランジスタと前記ダイオード接続のトランジスタとは互いに直列接続し、前記直流バイアス電圧源から受信し前記給電パスを形成することを特徴とする請求項２記載のレベルシフタ。
【請求項４】
前記第１、第２の自己バイアス回路はそれぞれ前記第１、第２のキャパシターと並列接続することを特徴とする請求項１記載のレベルシフタ。
【請求項５】
制御信号を受信し輸出電圧信号を発生させる界面駆動回路であり、
第１、第２の駆動用トランジスタを有し前記輸出電圧信号の電圧レベルを制御する駆動回路と、
前記制御信号を受信し増圧し、前記駆動回路の前記第１、第２の駆動用トランジスタのゲート電圧を制御するレベルシフタと、を備えてなり、
前記レベルシフタは、
第１、第２のキャパシターと、
直流バイアス電圧源から前記第１、第２の駆動用トランジスタのゲートまでの給電パスをそれぞれ提供し、前記第１、第２のキャパシターに充電する第１、第２の自己バイアス回路と、を備えてなり、
前記第１、第２のキャパシターは前記制御信号をそれぞれ増圧することにより前記第１、第２の駆動用トランジスタのゲート電圧を発生させることを特徴とする界面駆動回路。
【請求項６】
制御信号を受信し輸出電圧を発生させる界面駆動回路を備えてなり、
前記界面駆動回路は、
互いに直列接続した第１、第２の駆動用トランジスタを有し前記輸出電圧の電圧レベルを制御する駆動回路と、
前記制御信号を受信し増圧し、前記駆動回路の前記第１、第２の駆動用トランジスタのゲート電圧を制御するレベルシフタと、を備えてなり、
前記レベルシフタは、
第１、第２のキャパシターと、
直流電圧源から前記第１、第２の駆動用トランジスタのゲートまでの給電パスをそれぞれ提供し、前記第１、第２のキャパシターに充電する第１、第２のPMOSトランジスタと、
それぞれ前記第１、第２のPMOSトランジスタと並列接続し、前記直流電圧源から前記第１、第２の駆動用トランジスタのゲートに提供された電圧レベルを制御する第１、第２のダイオード接続のトランジスタと、を備えてなり、
前記第１、第２のキャパシターは前記制御信号を増圧することによりそれぞれ前記第１、第２の駆動用トランジスタのゲート電圧を発生させることを特徴とする映像表示系統。
【請求項７】
前記第１、第２の駆動用トランジスタは異なる規格(Dimension)を有することを特徴とする請求項６記載の映像表示系統。
【請求項８】
前記第１、第２のダイオード接続のトランジスタは異なる規格を有することを特徴とする請求項６記載の映像表示系統。
【請求項９】
前記駆動回路はさらに、前記輸出電圧の電圧レベルを逆変換するインバーターを含むことを特徴とする請求項６記載の映像表示系統。
【請求項１０】
前記映像表示系統は携帯電話、デジタルカメラ、ピーディーエー、ラップトップコンピュータ、デスクトップコンピュータ、テレビ、全地球測位システム、自動車用の表示器、飛行機用の表示器、デジタルフォトフレーム、又はポータブルDVDプレーヤーであることを特徴とする請求項６記載の映像表示系統。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はレベルシフタ、界面駆動回路及び映像表示系統に関し、特に電圧レベル制御に応用されるレベルシフタ、界面駆動回路及び映像表示系統に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力損失を避けるように、電子系統では、制御信号は一般的に低レベルの信号として伝送され、レベルシフタに高レベルの信号に変換され、後端まで伝送されロード回路を駆動する。
【０００３】
図４は従来のレベルシフタを示す回路図である。該レベルシフタは、PMOSトランジスタM1、M3、及びNMOSトランジスタM2、M4を含む。輸入信号VINはトランジスタM2に接続し、輸入信号VINの逆信号はトランジスタM4に接続する。NMOSトランジスタM2、M4はそれぞれPMOSトランジスタM1、M3と直列接続し、遂に直流電圧源VDDに接続する。
【０００４】
輸入信号VINが低レベルになると、NMOSトランジスタM2はOFFの状態でNMOSトランジスタM4はONの状態である。ノードBの電圧レベルはVSSになる。PMOSトランジスタM1はONの状態で、ノードAの電圧レベルはVDDになる。PMOSトランジスタM3はOFFの状態で、駆動用トランジスタM6はONの状態である。輸出電圧信号VOUTの電圧レベルはVSSになる。
【０００５】
一方、輸入信号VINが高レベルになると、NMOSトランジスタM2はONの状態でNMOSトランジスタM4はOFFの状態である。ノードAの電圧レベルはVSSになる。PMOSトランジスタM3はONの状態で、ノードBの電圧レベルはVDDになる。PMOSトランジスタM1はOFFの状態で、駆動用トランジスタM5はONの状態である。輸出電圧信号VOUTの電圧レベルはVDDになる。
【０００６】
しかしながら、高電圧レベルの制御信号が大きな電力損失を発生させるため、ポータブル装置では一般に節電モールド又は低電力制御信号を用いたことがある。特にTFT-LCD(薄膜トランジスタ液晶表示器)を用いたポータブル装置の場合、消費電力が大きいので、その界面駆動回路の制御信号(Main Clock, MCK)の電圧レベルは従来の約2.5Vから約1.3Vに減らなければならない。それにしても、従来のレベルシフタの構造では、約1.3Vの制御信号は本来の高周波の操作周波数によって5Vに達する輸出電圧信号を駆動することができない。
【０００７】
図５は従来の界面駆動回路を示す回路ブロック図である。該界面駆動回路は、二つの並列のレベルシフタ51、52と、水平同期信号(Hsync)に応用される非同期のレベルシフタ53と、リセットパルス(Reset Pulse)を発生させるロジック回路54と、を含む。該界面駆動回路は多数の輸出電圧信号を発生させ、複数のスイッチ55により一つの輸出電圧信号を選び、それを輸出回路56に提供する。
【０００８】
該界面駆動回路は低電圧レベルの制御信号MCKを用い高電圧レベルの輸出電圧信号を発生させることができる。しかしながら、該界面駆動回路は回路構造が大きく、三つのレベルシフタにより輸出電圧信号を発生させるのため、小体積のポータブル装置に応用されることは適当ではない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記の問題を解決するために、本発明はレベルシフタ、界面駆動回路及び映像表示系統を提供し、低電圧レベルの制御信号を用い制御し高電圧レベルの輸出電圧信号を駆動することができるに達することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するための本発明は、制御信号を受信し第１、第２の駆動電圧を発生させるレベルシフタを提供することで上記課題を快適に解決する。該レベルシフタは、第１、第２のキャパシターと、直流バイアス電圧源と接続する給電パスをそれぞれ提供し、前記第１、第２のキャパシターに充電する第１、第２の自己バイアス回路と、を備えてなり、前記第１、第２のキャパシターは前記制御信号をそれぞれ増圧することにより前記第１、第２の駆動電圧を発生させることを特徴とする。
【００１１】
上記目的を達成するための本発明は、制御信号を受信し輸出電圧信号を発生させる界面駆動回路を提供することで上記課題を快適に解決する。該界面駆動回路は、第１、第２の駆動用トランジスタを有し前記輸出電圧信号の電圧レベルを制御する駆動回路と、前記制御信号を受信し増圧し、前記駆動回路の前記第１、第２の駆動用トランジスタのゲート電圧を制御するレベルシフタと、を備えてなる。前記レベルシフタは、第１、第２のキャパシターと、直流バイアス電圧源から前記第１、第２の駆動用トランジスタのゲートまでの給電パスをそれぞれ提供し、前記第１、第２のキャパシターに充電する第１、第２の自己バイアス回路と、を備えてなり、前記第１、第２のキャパシターは前記制御信号をそれぞれ増圧することにより前記第１、第２の駆動用トランジスタのゲート電圧を発生させることを特徴とする。
【００１２】
上記目的を達成するための本発明は、制御信号を受信し輸出電圧を発生させる界面駆動回路を備えてなる映像表示系統を提供することで上記課題を快適に解決する。前記界面駆動回路は、互いに直列接続した第１、第２の駆動用トランジスタを有し前記輸出電圧の電圧レベルを制御する駆動回路と、前記制御信号を受信し増圧し、前記駆動回路の前記第１、第２の駆動用トランジスタのゲート電圧を制御するレベルシフタと、を備えてなる。前記レベルシフタは、第１、第２のキャパシターと、直流電圧源から前記第１、第２の駆動用トランジスタのゲートまでの給電パスをそれぞれ提供し、前記第１、第２のキャパシターに充電する第１、第２のPMOSトランジスタと、それぞれ前記第１、第２のPMOSトランジスタと並列接続し、前記直流電圧源から前記第１、第２の駆動用トランジスタのゲートに提供された電圧レベルを制御する第１、第２のダイオード接続のトランジスタと、を備えてなり、前記第１、第２のキャパシターは前記制御信号を増圧することによりそれぞれ前記第１、第２の駆動用トランジスタのゲート電圧を発生させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の界面駆動回路は、一つのレベルシフタと一つの駆動回路を用い、簡単な回路構造では、約1.3Vの低電圧レベルの制御信号を通し約200nsの高周波の操作周波数により約5Vの高電圧レベルの輸出電圧信号を駆動することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本願発明のその他の利点及び特徴については、以下に行う発明の実施の形態の説明から、より明らかとなるであろう。下記実施の形態は本発明の技術的手段をより具体的に詳述するためのもので、当然本発明はそれに限定されず、添付クレームの範囲を逸脱しない限り、当業者による単純な設計変更、付加、修飾、及び置換はいずれも本発明の技術的範囲に属する。
【００１５】
本発明は界面駆動回路に関し、一つのレベルシフタにより低電圧レベルの制御信号を受信し、一つの駆動回路と伴い高電圧レベルの輸出電圧信号を発生させる。
【００１６】
図１は本発明による実施形態１の界面駆動回路を示す回路図である。図１に示すように、界面駆動回路200はレベルシフタ10と駆動回路20とを含む。駆動回路20は、互いに直列接続する二つの薄膜トランジスタ21、22からなる。駆動回路20は、高電圧レベルの直流電圧源VDD2及び低電圧レベルの直流電圧源VSSから受信し、インバーター23を通し、直流電圧源VDD2〜直流電圧源VSSである電圧レベルを有する輸出電圧信号VOUTを発生させる。薄膜トランジスタ21がONの状態に、薄膜トランジスタ22がOFFの状態になると、駆動回路20は直流電圧源VDD2から高電圧レベルの輸出電圧信号VOUTを輸出する。一方、薄膜トランジスタ21がOFFの状態に、薄膜トランジスタ22がONの状態になると、駆動回路20は直流電圧源VSSから低電圧レベルの輸出電圧信号VOUTを輸出する。
【００１７】
レベルシフタ10は制御信号MCK(Main Clock)を受信することにより駆動回路20を制御する。レベルシフタ10はさらに、二つの自己バイアス回路11、13及び二つのキャパシター121、141を含む。自己バイアス回路11(13)は、互いに直列接続するPMOSトランジスタ111(131)及びダイオード接続のトランジスタ112(132)からなり、PMOSトランジスタ111(131)により直流電圧源VDD1から受信し、直流電圧源VDD1からノードA(ノードB)までの給電パスを発生し、制御信号MCKを通しPMOSトランジスタ111(131)のON、OFFの状態を制御することにより、それに対応した給電パスのON、OFFの状態を制御する。
【００１８】
二つのキャパシター121、141はそれぞれ、ノードAの、ノードBの電圧レベルを記録し、自己バイアス回路11、13の給電パスがOFFの状態になる際に増圧電圧をノードA、ノードBに提供する。ノードA、ノードBがそれぞれ駆動回路20のトランジスタ21、22のゲートに接続するので、レベルシフタ10は自己バイアス回路11、13とキャパシター121、141を通しノードAの、ノードBの電圧を制御することにより、駆動回路20のトランジスタ21、22のON、OFFの状態を制御することができる。
【００１９】
本発明による実施形態１において、制御信号MCKが低レベル電圧信号になる、即ち輸出がL(ロジックが0)になる際に、トランジスタ111、131がONの状態である。ダイオード接続のトランジスタ112、132が飽和するので、ノードA、ノードBの電圧レベルは下式で示すように、
【００２０】
【数１】
2009017546.tif 000003
。
VDsat1とVDsat2はダイオード接続のトランジスタ112、132の飽和電圧であり、ダイオード接続のトランジスタ112、132の規格に基づいて決定される。下式で示すように、
【００２１】
【数２】
2009017546.tif 000004
。
すると、異なる規格(Dimension)を有するダイオード接続のトランジスタ112、132を変えることにより、ノードAの、ノードBの電圧を制御することができる。キャパシター121、141はそれぞれノードAの、ノードBの電圧値を記録することもできる。
【００２２】
一方、制御信号MCKが高レベル電圧信号になる、即ち輸出がH(ロジックが1)になる際に、トランジスタ111、131がOFFの状態である。給電パスがOFFの状態になるので、制御信号MCKの電圧値VMCKHはキャパシター121、141によってノードAとノードBに提供される。ノードAとノードBに貯蔵された電圧値も同時に対応のノードA、ノードBに提供される。ノードA、ノードBの電圧値は下式で示すように、
【００２３】
【数３】
2009017546.tif 000005
。
制御信号MCKの電圧信号がVDD1はである時、ノードA、ノードBの電圧値は下式で示すように、
【００２４】
【数４】
2009017546.tif 000006
。
【００２５】
駆動回路20のトランジスタ21、22はノードA、ノードBの電圧でゲートレベルを駆動しトランジスタ21、22ののON、OFFの状態を制御することにより、駆動回路20のインバーター23が高レベル若しくは低レベルの輸出電圧信号VOUTを輸出することを制御する。
【００２６】
図２は本発明による実施形態１の界面駆動回路の輸出電圧を示す波形図である。レベルシフタ10は約1.3Vの低レベル直流電圧源VDD1から受信する。ダイオード接続のトランジスタ112、132の飽和電圧はそれぞれ0.77V、1.16Vである。制御信号MCKの電圧レベルは0V〜1.3Vである。
【００２７】
制御信号MCKの輸出が0Vである際に、ノードA、ノードBはそれぞれ低電圧レベルの0.9V、0.51Vになる。トランジスタ21はONの状態に、トランジスタ22はOFFの状態になる。すると、インバーター23が輸出した輸出電圧信号は0Vである。その反面、制御信号MCKの輸出が1.3Vである際に、ノードA、ノードBはそれぞれ高電圧レベルの1.9V、1.78Vになる。トランジスタ21はOFFの状態に、トランジスタ22はONの状態になる。すると、インバーター23が輸出した輸出電圧信号は5Vである。
【００２８】
図２に示すように、本発明の界面駆動回路200はレベルシフタ10で約1.3Vの低電圧レベルの制御信号MCKを受信し、5Vに達する輸出電圧信号VOUTを駆動することができる。その上に、界面駆動回路200は低電圧レベルの制御信号MCKを通し、約200nsの高周波の操作周波数により約5Vの高電圧レベルの輸出電圧信号VOUTを駆動することができる。
【００２９】
本発明による実施形態１において、異なる規格を有するダイオード接続のトランジスタ112、132を用い、ノードA、ノードBに異なる駆動電圧を発生させることにより、駆動回路20のトランジスタ21、22を交替で駆動する。
【００３０】
本発明による実施形態１において、異なる規格を有するトランジスタ21、22を用いることにより、異なるゲート駆動電圧でトランジスタ21、22のON、OFFの状態を制御する。
【００３１】
図３は本発明による映像表示系統を示すブロック図である。図３の実施形態において、映像表示系統600は表示パネル400及び電源500を含む。表示パネル400は電子装置の一部でもよく、界面駆動回路200をさらに含む。電源500表示パネル400と電気的に接続し電力を表示パネル400に提供する。映像表示系統600は携帯電話、デジタルカメラ、ピーディーエー、ラップトップコンピュータ、デスクトップコンピュータ、テレビ、全地球測位システム、自動車用の表示器、飛行機用の表示器、デジタルフォトフレーム、又はポータブルDVDプレーヤーであってもよい。
【００３２】
本発明による実施形態に基づいて、提供された界面駆動回路、映像表示系統は一つのレベルシフタと一つの駆動回路を含んで、簡単な回路構造では、約1.3Vの低電圧レベルの制御信号を通し約200nsの高周波の操作周波数により約5Vの高電圧レベルの輸出電圧信号を駆動することができる。
【００３３】
上記実施の形態は本発明の技術的手段をより具体的に詳述するためのもので、当然本発明はそれに限定されず、添付クレームの範囲を逸脱しない限り、当業者による単純な設計変更、付加、修飾、及び置換はいずれも本発明の技術的範囲に属する。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明による実施形態１の界面駆動回路を示す回路図である。
【図２】本発明による実施形態１の界面駆動回路の輸出電圧を示す波形図である。
【図３】本発明による映像表示系統を示すブロック図である。
【図４】従来のレベルシフタを示す回路図である。
【図５】従来の界面駆動回路を示す回路ブロック図である。
【符号の説明】
【００３５】
10、51、52、53        レベルシフタ
11、13                自己バイアス回路
20                    駆動電圧
111、131              PMOSトランジスタ
112、132              ダイオード接続のトランジスタ
121、141              キャパシター
21、22                薄膜トランジスタ
23                    インバーター
200                    界面駆動回路
400                    表示パネル
500                    電源
600                    電子装置
54                    ロジック回路
55                    スイッチ
56                    輸出回路
M1、M3                PMOSトランジスタ
M2、M4                NMOSトランジスタ
M5、M6                駆動用トランジスタ
【図１】
2009017546.tif 000007
【図２】
2009017546.tif 000008
【図３】
2009017546.tif 000009
【図４】
2009017546.tif 000010
【図５】
2009017546.tif 000011