JP2008112143A - Source-follower type analogue buffer, compensating operation method thereof, and display using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、アナログバッファに関する。より詳細には、本発明は、アクティブ・マトリクス・ディスプレイ用のポリSiTFTを利用したソースフォロワー型アナログバッファに関する。 The present invention relates to an analog buffer. More particularly, the present invention relates to a source follower type analog buffer using a poly-Si TFT for an active matrix display.
低温ポリSi(LTPS)薄膜トランジスタ(TFT)を用いることによって、高い電流駆動能力に基づき、アクティブ・マトリクス・ディスプレイのピクセルパネルに駆動回路を周辺集積化することができる。しかし、単結晶Si大規模集積回路(LSI)に比べるとポリSiTFTは特性が低く不均一であるので、ポリSiTFTを備える駆動回路全体を集積化するのは非常に難しいことがよく知られている。ポリSiTFTを用いた駆動回路のうちアナログバッファは、パネルのデータバスの負荷容量を駆動する上で不可欠である。ソースフォロワーは、構成が単純で電力損失が低いので、「システム・オン・パネル(SOP)」技術用のアナログバッファ回路として適切と思われる。 By using a low-temperature poly-Si (LTPS) thin film transistor (TFT), a driver circuit can be peripherally integrated in a pixel panel of an active matrix display based on a high current driving capability. However, it is well known that it is very difficult to integrate the entire drive circuit including the poly-Si TFT because the poly-Si TFT has low characteristics and non-uniformity compared to a single crystal Si large-scale integrated circuit (LSI). . Among the driving circuits using poly-Si TFTs, the analog buffer is indispensable for driving the load capacity of the data bus of the panel. The source follower appears to be suitable as an analog buffer circuit for “system on panel (SOP)” technology because of its simple configuration and low power loss.
図1Aに、アクティブ・マトリクス・ディスプレイに設けられるLTPS TFTを用いて構成された典型的なソースフォロワー100を示す。入力電圧VinおよびTFT110のドレインに接続された、ソースフォロワー100内のTFT110のゲートは、動作電圧Vddに接続されている。TFT110のソースは負荷コンデンサ(Cload)を介して接地されている。ソースフォロワー100の出力電圧Voutの波形を図1Bに示す。同図に示すように、最終出力電圧Voutは、一定に維持されていないが、TFT110のしきい値電圧をVthとした場合、原理的に期待されるVin−Vthの値よりも高くなっている。これは、しきい値以下の電流に起因している。ドレイン電流(ID)とTFT110のゲート‐ソース間電圧(VGS)のカーブを図示した図1Cに示すように、LTPS TFTのしきい値以下の振れは約0.3V/decとなっており、金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ(MOSFET)の場合(0.06V/dec)よりもはるかに高い。このため、典型的なソースフォロワー100は、アクティブ・マトリクス・ディスプレイのアナログバッファとして利用された場合、アクティブ・マトリクス・ディスプレイのフレームレートを初めとしたさまざまな製品仕様用の充電時間に左右されてしまい、出力電圧が一定にならない。
FIG. 1A shows a
図2Aに、液晶ディスプレイに設けられる、ポリSiTFTを用いて構成された別の従来技術に係るソースフォロワーを示す。ソースフォロワー200は、TFT(M1およびM2)、コンデンサC1、および複数のスイッチS1〜S4を備える。スイッチS1を介して入力電圧Vinに接続されたノードN1は、スイッチS2の制御下でノードN2に接続され、さらにTFT(M1)のゲートに接続されている。ノードN2はスイッチS3の制御下でノードN3に接続され、さらにノードN4に接続されている。ノードN3はコンデンサC1の一方の端子およびTFT(M2)のゲート端子に接続されている。ノードN4は、スイッチS4の制御下でデータラインに接続されている。ノードN4の電圧レベルは、ソースフォロワー200の出力電圧Voutである。TFT(M1)のソースは接地され、TFT(M1)のドレインは出力端子であるノードN4に接続されている。TFT(M2)はPMOSトランジスタで、TFT(M2)のドレインは動作電圧Vddに接続され、TFT(M2)のソースはノードN4に接続される。
FIG. 2A shows a source follower according to another prior art which is provided in a liquid crystal display and is configured by using a poly-Si TFT. The
図2Bは、入力電圧Vinと出力電圧Voutの関係を、参照番号210によって示す。ソースフォロワーが完璧である場合、出力電圧Voutは入力電圧Vinと等しくなるはずである。しかし実際には、入力電圧Vinと出力電圧Voutは互いに異なり、その差に等しい誤差電圧が生じる。参照番号220で示すように、入力電圧Vinが増加すると、出力電圧Voutと入力電圧Vinの間に差異が生じてしまい、入力電圧Vinを2.5Vと8Vの間で変化させた場合、誤差電圧は約80mVから約175mVの間の値をとる。ソースフォロワーの出力電圧がディスプレイにおける駆動用にしては高い場合、例えば、10Vの場合、誤差電圧は駆動動作に対して深刻な影響を及ぼすことはない。しかし、ソースフォロワーの出力電圧がディスプレイの電圧において駆動用にしては低い場合、例えば、0.5V〜2Vの場合、誤差電圧は1グレースケールの電圧よりも高くなってしまい、表示画質に深刻な影響を及ぼす可能性がある。
FIG. 2B shows the relationship between the input voltage Vin and the output voltage Vout by
このため、本発明は、能動負荷を備えたソースフォロワー型アナログバッファを提供することを目的とし、誤差電圧を抑制し、充電時間およびデバイス特性両方に基づくバラツキを最小限にとどめ、入力電圧の範囲を最大限に大きくするための補償動作方法を新たに開発する。 For this reason, an object of the present invention is to provide a source follower type analog buffer having an active load, which suppresses an error voltage, minimizes variations based on both charging time and device characteristics, and provides a range of input voltage. A new compensation operation method is developed to maximize
本発明の一実施形態は、アナログバッファおよび複数のデータバスの負荷容量を駆動する複数のソースフォロワー型アナログバッファを備えるディスプレイを提供する。当該アナログバッファは、蓄積コンデンサ、駆動トランジスタおよび能動負荷を備える。蓄積コンデンサは、第1端子が第1スイッチを介して動作電圧源に接続され、第2端子が第3スイッチを介してソースフォロワー型アナログバッファの入力端子に接続されている。駆動トランジスタは、ゲート端子が蓄積コンデンサの第1端子に接続され、ドレイン端子が動作電圧源に接続され、ソース端子が第2スイッチを介して蓄積コンデンサの第2端子に接続されている。能動負荷は、第1端子が第4スイッチを介してソースフォロワー型アナログバッファの出力端子および駆動トランジスタのソース端子に接続され、第2端子が接地され、バイアス電圧によって制御される。当該ソースフォロワー型アナログバッファの入力端子は第5スイッチを介してソースフォロワー型アナログバッファの出力端子に接続されている。 One embodiment of the present invention provides a display comprising an analog buffer and a plurality of source follower analog buffers that drive the load capacity of a plurality of data buses. The analog buffer includes a storage capacitor, a drive transistor, and an active load. The storage capacitor has a first terminal connected to the operating voltage source via the first switch, and a second terminal connected to the input terminal of the source follower type analog buffer via the third switch. The drive transistor has a gate terminal connected to the first terminal of the storage capacitor, a drain terminal connected to the operating voltage source, and a source terminal connected to the second terminal of the storage capacitor via the second switch. In the active load, the first terminal is connected to the output terminal of the source follower type analog buffer and the source terminal of the driving transistor via the fourth switch, the second terminal is grounded, and is controlled by the bias voltage. The input terminal of the source follower type analog buffer is connected to the output terminal of the source follower type analog buffer via a fifth switch.
補償期間において、第1スイッチと第2スイッチはオンとなるので、電圧降下は蓄積コンデンサに蓄積され、データ入力期間において、入力電圧はH論理レベルにシフトされ、第1スイッチおよび第2スイッチはオフとなり、第3スイッチおよび第4スイッチがオンとなって、駆動トランジスタのゲート端子に入力電圧が印加され、電圧差が蓄積コンデンサに保持されるので、アナログバッファの出力電圧は蓄積コンデンサに蓄積された電圧によって補償される。 Since the first switch and the second switch are turned on in the compensation period, the voltage drop is accumulated in the storage capacitor, and in the data input period, the input voltage is shifted to the H logic level, and the first switch and the second switch are turned off. Thus, the third switch and the fourth switch are turned on, the input voltage is applied to the gate terminal of the driving transistor, and the voltage difference is held in the storage capacitor. Therefore, the output voltage of the analog buffer is stored in the storage capacitor. Compensated by voltage.
本発明の一実施形態は、上述したアナログバッファの補償動作方法を提供する。当該アナログバッファは駆動トランジスタおよび負荷コンデンサを有する。蓄積コンデンサと第1スイッチが駆動トランジスタのゲート端子とソース端子の間に配設され、駆動トランジスタのドレイン端子は動作電圧源に接続され、負荷コンデンサはスイッチとソース端子の接続とグラウンドの間に配設される。当該ソースフォロワー型アナログバッファの入力端子は第2スイッチを介してソースフォロワー型アナログバッファの出力端子に接続される。当該補償動作方法によると、補償期間において、第1スイッチはオンとなり、蓄積コンデンサは動作電圧源に接続されて、電圧降下が蓄積コンデンサに蓄積される。データ入力期間において、データ入力期間の第1期間に、入力電圧が蓄積コンデンサと第1スイッチの間の接続に印加されて、駆動トランジスタのゲート端子には入力電圧が印加され、電圧差は蓄積コンデンサに保持され、アナログバッファの出力電圧は蓄積コンデンサに蓄積された電圧によって補償され、データ入力期間の第2期間に、第2スイッチがオンとなって当該ソースフォロワー型アナログバッファの入力端子はソースフォロワー型アナログバッファの出力端子に接続される。 An embodiment of the present invention provides a method for compensating an analog buffer as described above. The analog buffer has a drive transistor and a load capacitor. The storage capacitor and the first switch are disposed between the gate terminal and the source terminal of the driving transistor, the drain terminal of the driving transistor is connected to the operating voltage source, and the load capacitor is disposed between the connection of the switch and the source terminal and the ground. Established. The input terminal of the source follower type analog buffer is connected to the output terminal of the source follower type analog buffer via the second switch. According to the compensation operation method, in the compensation period, the first switch is turned on, the storage capacitor is connected to the operating voltage source, and the voltage drop is stored in the storage capacitor. In the data input period, in the first period of the data input period, the input voltage is applied to the connection between the storage capacitor and the first switch, the input voltage is applied to the gate terminal of the drive transistor, and the voltage difference is the storage capacitor. The output voltage of the analog buffer is compensated by the voltage stored in the storage capacitor, and in the second period of the data input period, the second switch is turned on and the input terminal of the source follower type analog buffer becomes the source follower. Connected to the output terminal of the analog buffer.
上述およびそれ以外の本発明の目的、特徴および効果を説明するべく、以下で好ましい実施形態を図面を参照しつつ詳細に説明する。 In order to explain the above-mentioned and other objects, features, and effects of the present invention, preferred embodiments will be described in detail below with reference to the drawings.
以上の一般的な説明および以下の詳細な説明はともに例示を目的としたものであり、請求する発明をさらに詳細に説明するためのものである。 Both the foregoing general description and the following detailed description are for illustrative purposes only and serve to explain the claimed invention in further detail.
添付図面は本発明への理解を深めるべく提供されるものであり、本明細書に組み込まれその一部となる。図面は本発明の実施形態を示し、明細書と組み合わせることによって本発明の原理を説明するために用いられる。 The accompanying drawings are provided to enhance the understanding of the present invention and are incorporated in and constitute a part of this specification. The drawings illustrate embodiments of the invention and are used in conjunction with the specification to explain the principles of the invention.
本発明は、能動負荷を備えるソースフォロワー型アナログバッファを提供する。アナログバッファの入力電圧と出力電圧の差である誤差電圧を低減するべく、補償動作方法を新たに開発する。該ソースフォロワー型アナログバッファは充電時間およびデバイス特性両方に基づくバラツキを最小限にとどめ、入力電圧の範囲を最大限に大きくすることができる。 The present invention provides a source follower type analog buffer having an active load. In order to reduce the error voltage that is the difference between the input voltage and the output voltage of the analog buffer, a compensation operation method is newly developed. The source follower type analog buffer can minimize variations based on both charging time and device characteristics, and maximize the input voltage range.
親出願(出願日:2006年2月16日、整理番号:第11/356,160号、発明の名称:「ソースフォロワー型アナログバッファ、その補償動作方法およびそれを用いたディスプレイ」ではソースフォロワーを提案している。当該特許出願の内容はすべて参照により本願に組み込まれ、本明細書の一部を構成する。図3Aに示すように、能動負荷320が追加されている。能動負荷320の一例としては、薄膜トランジスタ(TFT)が挙げられる。能動負荷320は、DC電流を最小限に抑えてキンク効果を低減すべく、チャネル長(L)が比較的長く構成されている。出力電圧Voutの波形を図3Bに示す。同図から、出力電圧Voutの不飽和現象が減少していることが明らかである。このため、能動負荷を備えるソースフォロワー300は、充電時間のバラツキに対して耐性を有するという点で、より優れている。
In the parent application (filing date: February 16, 2006, serial number: 11 / 356,160, title of the invention: “Source follower type analog buffer, compensation method thereof and display using the same”) The entire contents of that patent application are hereby incorporated by reference and form part of this specification, with the addition of an
しかし、図3Aに示したソースフォロワーをそのままアクティブ・マトリクス・ディスプレイのアナログバッファに使用する場合には、LTPS薄膜トランジスタ(TFT)の、例えばしきい値電圧または移動度等に関するバラツキを考慮する。また図3Cでは、入力電圧Vinを4ボルトまたは6ボルトに設定してソースフォロワーに印加した場合の、出力電圧(Vout)波形のシミュレーションとソースフォロワーの動作時間を対応付けて示す。典型的なソースフォロワーでは、LTPS TFTのバラツキに起因してバラツキが大きいことが分かる。 However, when the source follower shown in FIG. 3A is used as it is for an analog buffer of an active matrix display, variations in the LTPS thin film transistor (TFT), for example, regarding threshold voltage or mobility are taken into consideration. FIG. 3C also shows the simulation of the output voltage (Vout) waveform and the operation time of the source follower when the input voltage Vin is set to 4 volts or 6 volts and applied to the source follower. It can be seen that the typical source follower has a large variation due to the variation of LTPS TFTs.
図4Aは、能動負荷420を備えるソースフォロワー型アナログバッファ400を示す。当該ソースフォロワー型アナログバッファ400は上述した親出願で提案されたもので本明細書でも紹介する。ソースフォロワー型アナログバッファ400は、駆動TFT410、能動負荷420、負荷コンデンサ430、蓄積コンデンサ440および複数のスイッチS1〜S4を備える。駆動TFT410は薄膜トランジスタ(TFT)で、例えば、低温ポリSiTFTである。能動負荷420は薄膜トランジスタ(TFT)でゲート端子は常に電圧レベルVbiasでバイアスされている。
FIG. 4A shows a source follower
入力電圧Vinに接続されたノードN1は、スイッチS3の制御下でノードN2に接続される。ノードN2は、蓄積コンデンサ440の一方の端子に接続され、さらにスイッチS2の制御下でノードN5に接続される。ノードN3は、蓄積コンデンサ440の他方の端子および駆動TFT410のゲート端子に接続され、さらにスイッチS1の制御下でノードN4に接続される。ノードN4は、動作電圧Vddに接続され、また駆動TFT410のドレイン端子に接続されている。ノードN5は、能動負荷420および駆動TFT410のソース端子に接続され、さらにスイッチS4の制御下でノードN6に接続される。ノードN6は負荷コンデンサ430に接続される。ノードN6の電圧レベルはソースフォロワー型アナログバッファ400の出力電圧Voutである。
The node N1 connected to the input voltage Vin is connected to the node N2 under the control of the switch S3. Node N2 is connected to one terminal of
上述の親出願では、充電時間およびデバイス特性両方に基づくバラツキを最小限にとどめ、入力電圧の範囲を最大限に大きくするための補償動作方法が提案されている。該補償動作方法の代替例を、図4Bおよび図4Cに示す。まず、図4Aに示したアナログバッファ400とともに図4Bを参照されたい。時刻t0において、能動負荷420として利用されているTFTのゲート電圧は常に電圧レベルVbiasによってバイアスされている。補償期間T1において、スイッチS1およびS2は、時刻t0から時刻t1の間はオンとなり、時刻t1においてスイッチS1はオフとなる。補償期間T1の終了時に、つまり時刻t2において、スイッチS2がオフとなる。このようにして、電圧降下が蓄積コンデンサ440に蓄積される。
In the above parent application, a compensation operation method for minimizing variations based on both charging time and device characteristics and maximizing the input voltage range is proposed. An alternative example of the compensation operation method is shown in FIGS. 4B and 4C. First, refer to FIG. 4B together with the
データ入力期間T2において、入力電圧VinはH論理レベルにシフトされ、ノードN1に印加され、スイッチS3およびS4がオンとなる。駆動TFT410のゲート端子には、入力電圧Vinが印加され、電圧差は蓄積コンデンサ440に保持される。このようにして、出力電圧は蓄積コンデンサ440に蓄積された電圧によって補償される。
In the data input period T2, the input voltage Vin is shifted to the H logic level, applied to the node N1, and the switches S3 and S4 are turned on. The input voltage Vin is applied to the gate terminal of the driving
補償動作の別の例について、図4Aに示したアナログバッファ400とともに図4Cを参照されたい。時刻t0において、能動負荷420として利用されるTFTのゲート電圧は常に、電圧レベルVbiasにおいてバイアスされている。補償期間T1において、期間全体にわたってスイッチS1およびS2がオンとされる。補償期間T1の終了時において、つまり時刻t1において、スイッチS1およびS2がオフとされる。このため、電圧降下は蓄積コンデンサ440に蓄積される。データ入力期間T2において、入力電圧VinはH論理レベルにシフトされ、ノードN1に印加され、スイッチS3およびS4がオンとされる。駆動TFT410のゲート端子には、入力電圧Vinが印加され、電圧差が蓄積コンデンサ440に保持される。このようにして、出力電圧は蓄積コンデンサ440に蓄積された電圧によって補償される。
Please refer to FIG. 4C together with the
しかし本発明は、アナログバッファの入力電圧と出力電圧の差である誤差電圧を鑑みて、新しい構造を提案する。本発明の好ましい実施形態に係る、能動素子520を備えたソースフォロワー型アナログバッファ500を示す図5Aを参照されたい。ソースフォロワー型アナログバッファ500は、駆動TFT510、能動負荷520、蓄積コンデンサ530、および複数のスイッチS1〜S5を備える。駆動TFT510は薄膜トランジスタ(TFT)で、例えば、低温ポリSiTFTである。能動負荷520は薄膜トランジスタ(TFT)でゲート端子は常に電圧Vbiasでバイアスされている。
However, the present invention proposes a new structure in view of the error voltage which is the difference between the input voltage and the output voltage of the analog buffer. Please refer to FIG. 5A showing a source follower
入力電圧(Vin)源に接続されたノードN1は、スイッチS3の制御下でノードN2に接続され、さらにスイッチS5の制御下でノードN6に接続される。ノードN2は、蓄積コンデンサ530の一方の端子に接続され、さらにスイッチS2の制御下でノードN5に接続される。ノードN3は、蓄積コンデンサ530の他方の端子および駆動TFT510のゲート端子に接続され、さらにスイッチS1の制御下でノードN4に接続される。ノードN4は、動作電圧Vddに接続され、また駆動TFT510のドレイン端子に接続されている。ノードN5は、能動負荷520および駆動TFT510のソース端子に接続され、さらにスイッチS4の制御下でノードN6に接続される。ノードN6の電圧レベルはソースフォロワー型アナログバッファ500の出力電圧Voutである。
The node N1 connected to the input voltage (Vin) source is connected to the node N2 under the control of the switch S3, and further connected to the node N6 under the control of the switch S5. Node N2 is connected to one terminal of
本発明が提案する補償動作方法は、入力電圧と出力電圧の差の誤差電圧を低減し、さらに、充電時間およびデバイス特性両方に基づくバラツキを最小限にとどめ、入力電圧の範囲を最大限に大きくすることを目的とする。本発明の一実施形態に係る動作原理の一例を図5Bに示す。まず、図5Aに示したアナログバッファ500とともに、図5Bを参照されたい。時刻t0においては、能動負荷520として利用されるTFTのゲート電圧は常に電圧レベルVbiasにバイアスされている。補償期間T1において、時刻t0から時刻t1までスイッチS1およびS2はオンとなり、時刻t1において、スイッチS1はオフとされる。補償期間T1の終了時において、つまり時刻t2において、スイッチS2がオフとされる。このため、電圧降下は蓄積コンデンサ530に蓄積される。
The compensation operation method proposed by the present invention reduces the error voltage of the difference between the input voltage and the output voltage, further minimizes variations based on both charging time and device characteristics, and maximizes the input voltage range. The purpose is to do. An example of the operation principle according to an embodiment of the present invention is shown in FIG. 5B. First, refer to FIG. 5B together with the
データ入力期間T2内の時刻t2から時刻t3の間において、入力電圧VinはH論理レベルにシフトされ、ノードN1に印加され、スイッチS3およびS4がオンとなる。駆動TFT510のゲート端子には入力電圧Vinが印加され、電圧差は蓄積コンデンサ530に保持される。このようにして、出力電圧は蓄積コンデンサ530に蓄積された電圧によって補償される。データ入力期間T2内の時刻t3から時刻t4の間において、スイッチS3およびS4はオフとされ、出力電圧Voutを入力電圧Vinへと接続するべくスイッチS5がオンとなる。アナログバッファ500の入力電圧と出力電圧の差である誤差電圧がおよぼす影響は、時刻t3から時刻t4の間において出力電圧Voutを入力電圧Vinへと接続することによって大幅に低減することができる。
Between time t2 and time t3 in the data input period T2, the input voltage Vin is shifted to the H logic level, applied to the node N1, and the switches S3 and S4 are turned on. The input voltage Vin is applied to the gate terminal of the driving
入力電圧を変化させた場合の、図5Aに示すソースフォロワー型アナログバッファ500のシミュレーションの結果を図6Aに示す。同図では、ソースフォロワー型アナログバッファ500の出力電圧(Vout)の波形のシミュレーションと動作時間を関連付けて示す。本発明が提案するソースフォロワー型アナログバッファ500とそれで用いられる補償動作方法によれば、充電時間およびデバイス特性両方に基づくバラツキを最小限にとどめ、入力電圧の範囲を最大限に大きくすることができる。本発明が提案するソースフォロワー型アナログバッファ500の充電時間は15μs(マイクロ秒)よりも短く、従来のソースフォロワー型の充電時間は本発明よりも長い。図6Aから分かるように、充電時間は約8μsである。
FIG. 6A shows a simulation result of the source follower
図6Bには、本発明が提案するソースフォロワー型アナログバッファ500の入力電圧Vinと出力電圧Voutの関係を示す。入力電圧Vinと出力電圧Voutの間には直線的な関係があるが、その直線性が改善されている。入力電圧Vinと出力電圧Voutの電圧差は大幅に低減され、このため、本発明が提案するソースフォロワー型アナログバッファ500およびその補償動作方法によって誤差電圧が減少したことが分かる。図6Cには、本発明が提案するソースフォロワー型アナログバッファ500における入力電圧Vinと誤差電圧の関係を示す。誤差電圧は減少して0.05(5.00E−02)Vよりも低くなっており、従来のソースフォロワー型アナログバッファに比べると大幅に低減している。
FIG. 6B shows the relationship between the input voltage Vin and the output voltage Vout of the source follower
入力電圧を4V、5Vまたは6Vに設定して、モンテカルロ法に基づき図5Aに示すソースフォロワー型アナログバッファ500をシミュレーションした結果を、図7Aに示す。同図では、ソースフォロワー型アナログバッファ500の出力電圧(Vout)波形のシミュレーションと動作時間を関係付けて示す。デバイス間のバラツキが回路性能にどのような影響を与えるのかを調べるべく、しきい値電圧および移動度の平均値および偏差を1V、1V、77.1cm2/vs、20cm2/vsとして、通常の分布を仮定してモンテカルロ法に基づきシミュレーションを行った。回路シミュレーションに用いられた複数のLTPS TFTはそれぞれ異なる。図2Aに示したソースフォロワー200の結果と比較してみると、LTPS TFTのバラツキに起因するソースフォロワー200のバラツキは、図5Aに示すソースフォロワー型アナログバッファ500に比べ、はるかに大きいことがはっきりと分かる。
FIG. 7A shows the result of simulating the source follower
本発明に係るソースフォロワー型アナログバッファは、ポリSiTFTの特性のバラツキに対して高い耐性を持ち、構成を単純にすることが可能で、消費電力が低く、信号タイミングのバラツキ(つまり、不飽和現象)を最小限に抑えることができるという特徴を有する。本発明に係るソースフォロワー型アナログバッファは、アクティブ・マトリクス・ディスプレイ、例えば、アクティブ・マトリクス・液晶ディスプレイ(AMLCD)またはアクティブ・マトリクス・有機発光ディスプレイ(AMOLED)での使用に適している。より詳細には、本発明に係るソースフォロワー型アナログバッファは、AMLCDまたはAMOLEDの「システム・オン・パネル」技術での利用に適している。本発明が提案するアナログバッファは、ポリSiTFTを用いた駆動回路の中でも、パネルのデータバスの負荷容量を駆動するために不可欠である。 The source follower type analog buffer according to the present invention has high resistance to variations in characteristics of poly-Si TFTs, can simplify the configuration, has low power consumption, and has variations in signal timing (that is, an unsaturation phenomenon). ) Can be minimized. The source-follower analog buffer according to the present invention is suitable for use in an active matrix display, such as an active matrix liquid crystal display (AMLCD) or an active matrix organic light emitting display (AMOLED). More particularly, the source-follower analog buffer according to the present invention is suitable for use in AMLCD or AMOLED “system on panel” technology. The analog buffer proposed by the present invention is indispensable for driving the load capacity of the data bus of the panel, among drive circuits using poly-Si TFTs.
関連技術分野では、能動負荷を備えるソースフォロワー型アナログバッファが数種類提案されている。図8Aには、Chungの能動負荷を備えるアナログバッファの概略図およびその動作原理を示し(H.J.Chung、S.W.LeeおよびC.H.Han、IEE Electronics Letters、Vol.37、p1093、2001)、図8Bには出力電圧のバラツキをモンテカルロ法でシミュレーションした結果を示す。図9AにはKidaの能動負荷を備えるアナログバッファ(Y.Kida、Y.Nakajima、M.Takatoku、M.Minegishi、S.Nakamura、Y.MakiおよびT.Maekawa、EURODISPLAY、p831、2002)を示し、図9Bにはモンテカルロ法でシミュレーションした結果を示す。 In the related technical field, several types of source follower type analog buffers having an active load have been proposed. 8A shows a schematic diagram of an analog buffer with Chung active load and its operating principle (HJ Chung, SW Lee and CH Han, IEEE Electronics Letters, Vol. 37, p1093). 2001) and FIG. 8B show the result of simulating the variation in the output voltage by the Monte Carlo method. 9A shows an analog buffer (Y. Kida, Y. Nakajima, M. Takatoku, M. Minegishi, S. Nakamura, Y. Maki, and T. Maekawa, EURODISPLAY, p831, 2002) with an active load of Kida. FIG. 9B shows the result of simulation by the Monte Carlo method.
図10Aは、従来のソースフォロワー、Chungのアナログバッファ、Kidaのダブルオフセットキャンセリングアナログバッファおよび本発明が提案するアナログバッファの出力電圧の標準偏差をモンテカルロ法でシミュレーションした結果を比較する図である。すべての回路において、不飽和現象を除去するべく能動負荷が備えられている。本発明が提案するアナログバッファは動作範囲が広く偏差が小さいので、その利点は先行技術と比較して明確である。さらに、偏差に対する入力電圧の影響が小さくなっており、これは本発明が提案する回路において補償が良好に行われていることを反映している。Vbiasに対応付けられた出力電圧の標準偏差および消費電力を図10Bに示す。同図によれば、Vbiasは消費電力をできる限り低くして偏差を最小限に抑えるよう適切に設定する必要があることが分かる。 FIG. 10A is a diagram comparing the results of simulating the standard deviation of the output voltage of the conventional source follower, Chung's analog buffer, Kida's double offset canceling analog buffer, and analog buffer proposed by the present invention by the Monte Carlo method. All circuits are equipped with an active load to eliminate the desaturation phenomenon. Since the analog buffer proposed by the present invention has a wide operation range and a small deviation, its advantages are clear compared with the prior art. Furthermore, the influence of the input voltage on the deviation is reduced, which reflects the good compensation in the circuit proposed by the present invention. FIG. 10B shows the standard deviation and power consumption of the output voltage associated with Vbias. According to the figure, it can be seen that Vbias needs to be appropriately set to reduce power consumption as much as possible to minimize deviation.
本発明に係るソースフォロワー型アナログバッファは、ポリSiTFTの特性のバラツキに対して高い耐性を持ち、構成を単純にすることが可能で、消費電力が低く、信号タイミングのバラツキ(つまり、不飽和現象)を最小限に抑えることができるという特徴を有しているので、アクティブ・マトリクス・ディスプレイの複数のデータバスの負荷を駆動するのに適切である。図11に示すように、ディスプレイは複数のデータバスの負荷容量を駆動するべく複数のソースフォロワー型アナログバッファを備える。ディスプレイ1100は、パネル1110、ゲート駆動デバイス1110およびソース駆動デバイス1120を備える。ゲート駆動デバイス1110が備える複数のゲートライン、例えば、n本のゲートライン11121、11122、11123・・・1112nは、パネル1130に接続され、ソース駆動デバイス1120が備える複数のデータライン、例えば、m本のデータライン11221、11222、11223・・・1122mはパネル1130に接続され、ゲートラインとデータラインはアレイを形成するよう互いに交差している。ゲートラインとデータラインの交差箇所の間に複数のピクセルが配設される。
The source follower type analog buffer according to the present invention has high resistance to variations in characteristics of poly-Si TFTs, can simplify the configuration, has low power consumption, and has variations in signal timing (that is, an unsaturation phenomenon). ) Can be minimized, and is suitable for driving the loads of multiple data buses in an active matrix display. As shown in FIG. 11, the display includes a plurality of source follower type analog buffers to drive the load capacities of the plurality of data buses. The
ソース駆動デバイス1120は、例えば、シフトレジスタ1121、データラッチ回路1123、レベルシフタ1125、デジタル/アナログコンバータ1127、およびバッファデバイス1129を有する。バッファデバイス1129は、対応するデータライン11221、11222.11223、・・・1122mに接続される、m個のバッファ部11291、11292、11293、・・・1129mを持つ。バッファ部11291、11292、11293、・・・1129mは、上述した本発明の実施形態に係るアナログバッファである。本発明に係るソースフォロワー型アナログバッファは、AMLCDまたはAMOLED用の「システム・オン・パネル(SoP)」技術での利用に適している。本発明が提案するアナログバッファは、ポリSiTFTを用いた駆動回路の中でも、パネルのデータバスの負荷容量を駆動するために不可欠である。
The
本発明の範囲または目的を離れることなく、本発明の構造をさまざまに変形および変更できることは当業者には明らかである。このため、本発明の特許請求の範囲およびその均等物の範囲内にある限り、本発明の変形および変更をも本発明は含むものとする。 It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made to the structure of the present invention without departing from the scope or spirit of the invention. Therefore, the present invention includes modifications and variations of the present invention as long as they are within the scope of the claims of the present invention and the equivalents thereof.
Claims (6)
一の第1端子が一の第1スイッチ(S1)を介して一の動作電圧源に接続され、一の第2端子が一の第3スイッチ(S3)を介して一の入力電圧(Vin)源に接続された、一の蓄積コンデンサと、
一のゲート端子が前記蓄積コンデンサの前記第1端子に接続され、一のドレイン端子が前記動作電圧源に接続され、一のソース端子が一の第2スイッチ(S2)を介して前記蓄積コンデンサの前記第2端子に接続されている、一の駆動トランジスタと、
一の第1端子が一の第4スイッチ(S4)を介して前記ソースフォロワー型アナログバッファの一の出力端子および前記駆動トランジスタの前記ソース端子に接続され、一の第2端子が接地され、一のバイアス電圧によって制御される一の能動負荷とを備え、
前記入力電圧源は一の第5スイッチ(S5)を介して前記ソースフォロワー型アナログバッファの前記出力端子に接続されている
ソースフォロワー型アナログバッファ。 A source follower type analog buffer,
One first terminal is connected to one operating voltage source via one first switch (S1), and one second terminal is connected to one input voltage (Vin) via one third switch (S3). A storage capacitor connected to the source;
One gate terminal is connected to the first terminal of the storage capacitor, one drain terminal is connected to the operating voltage source, and one source terminal is connected to the storage capacitor via one second switch (S2). One drive transistor connected to the second terminal;
One first terminal is connected to one output terminal of the source follower type analog buffer and the source terminal of the driving transistor via one fourth switch (S4), and one second terminal is grounded. An active load controlled by a bias voltage of
The source follower type analog buffer, wherein the input voltage source is connected to the output terminal of the source follower type analog buffer via one fifth switch (S5).
請求項1に記載のソースフォロワー型アナログバッファ。 The source follower type analog buffer according to claim 1, wherein the driving transistor and the active load are low-temperature poly-Si (LTPS) thin film transistors (TFTs).
一の第1端子が一の第1スイッチ(S1)を介して一の動作電圧源に接続され、一の第2端子が一の第3スイッチ(S3)を介して一の入力電圧源に接続された、一の蓄積コンデンサと、
一のゲート端子が前記蓄積コンデンサの前記第1端子に接続され、一のドレイン端子が前記動作電圧源に接続され、一のソース端子が一の第2スイッチ(S2)を介して前記蓄積コンデンサの前記第2端子に接続されている、一の駆動トランジスタと、
一の第1端子が一の第4スイッチ(S4)を介して前記ソースフォロワー型アナログバッファの一の出力端子および前記駆動トランジスタの前記ソース端子に接続され、一の第2端子が接地され、一のバイアス電圧によって制御される一の能動負荷とを有し、
前記入力電圧源は一の第5スイッチ(S5)を介して前記ソースフォロワー型アナログバッファの前記出力端子に接続されている
ディスプレイ。 A display, comprising a plurality of source follower type analog buffers for driving load capacities of a plurality of data buses provided in the display, each of the plurality of source follower type analog buffers,
One first terminal is connected to one operating voltage source via one first switch (S1), and one second terminal is connected to one input voltage source via one third switch (S3). A storage capacitor,
One gate terminal is connected to the first terminal of the storage capacitor, one drain terminal is connected to the operating voltage source, and one source terminal is connected to the storage capacitor via one second switch (S2). One drive transistor connected to the second terminal;
One first terminal is connected to one output terminal of the source follower type analog buffer and the source terminal of the driving transistor via one fourth switch (S4), and one second terminal is grounded. One active load controlled by a bias voltage of
The input voltage source is connected to the output terminal of the source follower type analog buffer via a fifth switch (S5).
請求項3に記載のディスプレイ。 The display according to claim 3, wherein the driving transistor and the active load are low-temperature poly-Si (LTPS) thin film transistors (TFTs).
一の補償期間において、前記第1スイッチはオンとなり、前記蓄積コンデンサは前記動作電圧源に接続されて、一の電圧降下が前記蓄積コンデンサに蓄積され、
一のデータ入力期間において、当該データ入力期間の一の第1期間に、一の入力電圧が前記蓄積コンデンサと前記第1スイッチの間の一の接続に印加されて、前記駆動トランジスタの前記ゲート端子には前記入力電圧が印加され、前記電圧差は前記蓄積コンデンサに保持され、前記アナログバッファの一の出力電圧は前記蓄積コンデンサに蓄積された前記電圧によって補償され、前記データ入力期間の一の第2期間に、前記第2スイッチがオンとなって前記入力電圧源は前記ソースフォロワー型アナログバッファの前記出力端子に接続される
補償動作方法。 A method of compensating an analog buffer, wherein the analog buffer has one drive transistor and one load capacitor, and one storage capacitor and one first switch are connected to one gate terminal of the drive transistor. The drain terminal of the driving transistor is connected to one operating voltage source, and the load capacitor is arranged between the connection of the switch and the source terminal and the ground. The one input voltage source is connected to one output terminal of the source follower type analog buffer through one second switch, and the compensation operation method is such that the first switch is turned on in one compensation period, A storage capacitor is connected to the operating voltage source and a voltage drop is stored in the storage capacitor;
In one data input period, in the first period of the data input period, one input voltage is applied to one connection between the storage capacitor and the first switch, and the gate terminal of the drive transistor Is supplied with the input voltage, the voltage difference is held in the storage capacitor, one output voltage of the analog buffer is compensated by the voltage stored in the storage capacitor, and the first input of the data input period In the second period, the second switch is turned on and the input voltage source is connected to the output terminal of the source follower type analog buffer.
請求項5に記載の補償動作方法。 The compensation operation method according to claim 5, wherein the first switch is turned off for a predetermined time after the storage capacitor connected to the operating voltage source is stopped.
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