JP2002175027A - アクティブマトリクス型表示装置およびこれを用いた携帯端末 - Google Patents
アクティブマトリクス型表示装置およびこれを用いた携帯端末Info
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- JP2002175027A JP2002175027A JP2000372353A JP2000372353A JP2002175027A JP 2002175027 A JP2002175027 A JP 2002175027A JP 2000372353 A JP2000372353 A JP 2000372353A JP 2000372353 A JP2000372353 A JP 2000372353A JP 2002175027 A JP2002175027 A JP 2002175027A
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Abstract
部もしくは内部の別の基板上に設けた場合、セット全体
のコストアップにつながるとともに、装置のサイズアッ
プ、特に厚みが増大する。 【解決手段】 液晶セルを含む画素がマトリクス状に配
置されてなる表示エリア部12を備えたアクティブマト
リクス型液晶表示装置において、単一の直流電圧を電圧
値の異なる複数の直流電圧に変換してHドライバ13
U,13DやVドライバ14に対して与える電源電圧変
換回路15を構成する少なくともトランジスタ回路を、
表示エリア部12と共に同一のガラス基板11上に同一
プロセスを用いて作成するようにする。
Description
クス型表示装置およびこれを用いた携帯端末に関し、特
に単一の直流電圧を電圧値の異なる複数種類の直流電圧
に変換する電源電圧変換回路を備えたアクティブマトリ
クス型表示装置およびこれを表示部に用いた携帯端末に
関する。
gital Assistants)などの携帯端末の普及がめざまし
い。これら携帯端末の急速な普及の要因の一つとして、
その出力表示部として搭載されている液晶表示装置が挙
げられる。その理由は、液晶表示装置が原理的に駆動す
るための電力を要しない特性を持ち、低消費電力の表示
デバイスであるためである。
バッテリが用いられる。一方、液晶表示装置において、
マトリクス状に配された画素を駆動する水平駆動回路で
は、ロジック部とアナログ部とで異なる直流電圧が用い
られ、また画素に情報を書き込む垂直駆動回路では、水
平駆動回路側よりも絶対値の大きい直流電圧が用いられ
ることになる。
示装置には、単一の直流電圧を電圧値の異なる複数種類
の直流電圧に変換する電源電圧変換回路(DC−DCコ
ンバータ)が用いられる。そして、複数種類の直流電圧
の使用に対して、従来は、液晶表示装置の外部もしくは
内部の別の基板上に複数の電源電圧変換回路を設けるこ
とで対応していた。
電源電圧変換回路を液晶表示装置の外部もしくは内部の
別の基板上に設ける構成を採った場合には、部品点数が
増え、また組立作業が必要となることから、セット全体
のコストアップにつながるとともに、装置のサイズアッ
プ、特に厚みが増大し、コンパクト化の妨げになるとい
う問題が生ずる。特に、電源電圧変換回路は一般に高耐
圧を必要とするため、その集積化にも多くの制限があっ
た。
であり、その目的とするところは、セット全体の低コス
ト化、薄型化およびコンパクト化を可能としたアクティ
ブマトリクス型表示装置およびこれを用いた携帯端末を
提供することにある。
に、本発明では、電気光学素子を有する画素がマトリク
ス状に配置されてなる表示エリア部と、この表示エリア
部の各画素を行単位で選択する垂直駆動回路と、この垂
直駆動回路によって選択された行の各画素に対して画像
信号を供給する水平駆動回路と、単一の直流電圧を電圧
値の異なる複数種類の直流電圧に変換して前記垂直駆動
回路および前記水平駆動回路に与える電源電圧変換回路
とを具備するアクティブマトリクス型表示装置におい
て、電源電圧変換回路を構成する少なくともトランジス
タ回路を、表示エリア部と同一基板上に同一プロセスを
用いて作成する構成を採っている。そして、このアクテ
ィブマトリクス型表示装置は、携帯端末の表示部として
用いられる。
置あるいはこれを用いた携帯端末において、電源電圧変
換回路を構成する少なくともトランジスタ回路を、表示
エリア部と共に同一基板上に同一プロセスを用いて作成
することにより、製造プロセスを簡略化できるため、低
コスト化が図れる。また、集積化に伴って装置本体の薄
型化、コンパクト化が図れる。
て図面を参照して詳細に説明する。図1は、本発明の一
実施形態に係るアクティブマトリクス型表示装置の構成
例を示す概略構成図である。ここでは、例えば、各画素
の電気光学素子として液晶セルを用いたアクティブマト
リクス型液晶表示装置に適用した場合を例に採って説明
するものとする。
ス基板11上には、液晶セルを含む画素がマトリクス状
に多数配置されてなる表示エリア部12と共に、上下一
対のHドライバ(水平駆動回路)13U,13Dおよび
Vドライバ(垂直駆動回路)14が搭載され、さらに電
源電圧変換回路15が集積されている。ガラス基板11
は、能動素子(例えば、トランジスタ)を含む多数の画
素回路がマトリクス状に配置形成される第1の基板と、
この第1の基板と所定の間隙をもって対向して配置され
る第2の基板とによって構成される。そして、これら第
1,第2の基板間に液晶が封入される。
の一例を示す。ここでは、図面の簡略化のために、3行
(n−1行〜n+1行)4列(m−2列〜m+1列)の
画素配列の場合を例に採って示している。図2におい
て、表示エリア部12には、垂直走査ライン…,21n
−1,21n,21n+1,…と、データライン…,2
2m−2,22m−1,22m,22m+1,…とがマ
トリクス状に配線され、それらの交点部分に単位画素2
3が配置されている。
薄膜トランジスタTFT、液晶セルLCおよび保持容量
Csを有する構成となっている。ここで、液晶セルLC
は、薄膜トランジスタTFTで形成される画素電極(一
方の電極)とこれに対向して形成される対向電極(他方
の電極)との間で発生する容量を意味する。
垂直走査ライン…,21n−1,21n,21n+1,
…に接続され、ソース電極がデータライン…,22m−
2,22m−1,22m,22m+1,…に接続されて
いる。液晶セルLCは、画素電極が薄膜トランジスタT
FTのドレイン電極に接続され、対向電極が共通ライン
24に接続されている。保持容量Csは、薄膜トランジ
スタTFTのドレイン電極と共通ライン24との間に接
続されている。共通ライン24には、所定の直流電圧が
コモン電圧Vcomとして与えられる。
21n+1,…の各一端は、図1に示すVドライバ14
の対応する行の各出力端にそれぞれ接続される。Vドラ
イバ14は、例えばシフトレジスタによって構成され、
垂直転送クロックVCK(図示せず)に同期して順次垂
直選択パルスを発生して垂直走査ライン…,21n−
1,21n,21n+1,…に与えることによって垂直
走査を行う。
ば、奇数番目のデータライン…,22m−1,22m+
1,…の各一端が図1に示すHドライバ13Uの対応す
る列の各出力端に、偶数番目のデータライン…,22m
−2,22m,…の各他端が図1に示すHドライバ13
Dの対応する列の各出力端にそれぞれ接続される。Hド
ライバ13U,13Dの具体的な構成の一例を図3に示
す。
シフトレジスタ25U、サンプリングラッチ回路(デー
タ信号入力回路)26U、線順次化ラッチ回路27Uお
よびDA変換回路28Uを有する構成となっている。シ
フトレジスタ25Uは、水平転送クロックHCK(図示
せず)に同期して各転送段から順次シフトパルスを出力
することによって水平走査を行う。サンプリングラッチ
回路26Uは、シフトレジスタ25Uから与えられるシ
フトパルスに応答して、入力される所定ビットのディジ
タル画像データを点順次にてサンプリングしてラッチす
る。
グラッチ回路26Uで点順次にてラッチされたディジタ
ル画像データを1ライン単位で再度ラッチすることによ
って線順次化し、この1ライン分のディジタル画像デー
タを一斉に出力する。DA変換回路28Uは例えば基準
電圧選択型の回路構成をとり、線順次化ラッチ回路27
Uから出力される1ライン分のディジタル画像データを
アナログ画像信号に変換して先述した画素エリア部12
のデータライン…,22m−2,22m−1,22m,
22m+1,…に与える。
のHドライバ13Uと全く同様に、シフトレジスタ25
D、サンプリングラッチ回路26D、線順次化ラッチ回
路27DおよびDA変換回路28Dを有する構成となっ
ている。なお、本例に係る液晶表示装置では、表示エリ
ア部12の上下にHドライバ13U,13Dを配する構
成を採ったが、これに限定されるものではなく、上下の
いずれか一方のみに配する構成を採ることも可能であ
る。
電圧変換回路15についても、Hドライバ13U,13
DおよびVドライバ14と同様に、表示エリア部12と
共に同一のガラス基板11上に集積される。ここで、例
えば表示エリア部12の上下にHドライバ13U,13
Dを配する構成を採る液晶表示装置の場合には、Hドラ
イバ13U,13Dが搭載されていない辺の額縁エリア
(表示エリア部12の周辺エリア)に電源電圧変換回路
15を搭載するのが好ましい。
は、上述した如くVドライバ14に比べて構成要素が多
く、その回路面積が非常に大きくなる場合が多いことか
ら、Hドライバ13U,13Dが搭載されていない辺の
額縁エリアに搭載することで、有効画面率(ガラス基板
11に対する有効エリア部12の面積率)を低下させる
ことなく、電源電圧変換回路15を表示エリア部12と
同一のガラス基板11上に集積することができるからで
ある。
は、Hドライバ13U,13Dが搭載されていない辺の
額縁エリアの一方側にはVドライバ14が集積されてい
ることから、その反対側の辺の額縁エリアに電源電圧変
換回路15を集積する構成を採っている。
ては、表示エリア部12の各画素トランジスタとして薄
膜トランジスタTFTを用いていることから、電源電圧
変換回路15を構成するトランジスタとしても薄膜トラ
ンジスタを用い、少なくともこれらトランジスタ回路を
表示エリア部12と同一プロセスを用いて作成すること
により、その製造が容易になるとともに、低コストにて
実現できる。
向上や消費電力の低下に伴って集積化が容易になってい
るのが現状である。したがって、電源電圧変換回路1
5、特に少なくともトランジスタ回路を表示エリア部1
2の画素トランジスタと同じ薄膜トランジスタを用いて
同一のガラス基板11上に同一プロセスにて一体的に形
成することにより、製造プロセスの簡略化に伴う低コス
ト化、さらには集積化に伴う薄型化、コンパクト化を図
ることができる。
構成について説明する。ここでは、電源電圧変換回路と
して、例えばチャージポンプを用いた構成のものを例に
採って説明するものとする。
路の一構成例を示す回路図であり、(A)は負電圧発生
タイプを、(B)は昇圧タイプをそれぞれ示している。
を与える電源とグランド(GND)との間には、PchM
OSトランジスタQp11とNchMOSトランジスタQ
n11とが直列に接続され、かつ各ゲートが共通に接続
されてCMOSインバータ31を構成している。このC
MOSインバータ31のゲート共通接続点には、パルス
発生源32から所定の周波数のスイッチングパルスが印
加される。
続点(ノードB)には、コンデンサC11の一端が接続
されている。コンデンサC11の他端には、スイッチ素
子、例えばNchMOSトランジスタQn12のドレイン
およびPMOSトランジスタQp12のソースがそれぞ
れ接続されている。NchMOSトランジスタQn12の
ソースとグランドとの間には、負荷コンデンサC12が
接続されている。
点には、コンデンサC13の一端が接続されている。コ
ンデンサC13の他端には、ダイオードD11のアノー
ドが接続されている。ダイオードD11は、そのカソー
ドが接地されて第1のクランプ回路33を構成してい
る。コンデンサC13の他端にはさらに、NchMOSト
ランジスタQn12およびPchMOSトランジスタQp
12の各ゲートがそれぞれ接続されている。PchMOS
トランジスタQp12のドレインは接地されている。
には、PchMOSトランジスタQp13が接続されてい
る。このPchMOSトランジスタQp13のゲートに
は、パルス発生源34で発生されるクランプ用パルスが
レベルシフト回路35でレベルシフトされて与えられ
る。これらPchMOSトランジスタQp13、パルス発
生源34およびレベルシフト回路35は、スイッチング
トランジスタ(NchMOSトランジスタQn12および
PchMOSトランジスタQp12)のスイッチングパル
ス電圧をクランプする第2のクランプ回路36を構成し
ている。
ベルシフト回路35は、本電源電圧変換回路に入力され
る電源電圧VCCを正側回路電源、負荷コンデンサC1
2の両端から導出される本回路の出力電圧Voutを負
側回路電源とし、パルス発生源34で発生される第1の
振幅(VCC−0[V])のクランプ用パルスを、第2
の振幅(VCC−Vout[V])のクランプ用パルス
にレベルシフトしてPchMOSトランジスタQp13の
ゲートに与える。これにより、PchMOSトランジスタ
Qp13のスイッチング動作がより確実に行われること
になる。
ージポンプ型電源電圧変換回路における回路動作につい
て、図5(A)のタイミングチャートを用いて説明す
る。なお、図5(A)のタイミングチャートには、図4
(A)の回路におけるノードA〜Gの各信号波形A〜G
を示している。
32で発生されるスイッチングパルスに基づくコンデン
サC13の出力電位、即ちノードDの電位は、先ずダイ
オードD11によって、負側の回路電源電位であるグラ
ンド(GND)レベルからダイオードD11のしきい値
電圧Vth分だけレベルシフトした電位に“H”レベル
クランプされる。
ル(0V)のときは、PchMOSトランジスタQp1
1,Qp12がオン状態となるため、コンデンサC11
が充電される。このとき、NchMOSトランジスタQn
11がオフ状態にあるため、ノードBの電位がVCCレ
ベルとなる。次いで、スイッチングパルスが“H”レベ
ル(VCC)になると、NchMOSトランジスタQn1
1,Qn12がオン状態となり、ノードBの電位がグラ
ンドレベル(0V)になるため、ノードCの電位が−V
CCレベルとなる。このノードCの電位がそのままNch
MOSトランジスタQn12を通して出力電圧Vout
(=−VCC)となる。
がると(起動プロセス終了時)、クランプパルス用のレ
ベルシフト回路35が動作を始める。このレベルシフト
回路35が動作し始めると、パルス発生源34で発生さ
れた振幅VCC−0[V]のクランプ用パルスは、当該
レベルシフト回路35において、振幅VCC−Vout
[V]のクランプ用パルスにレベルシフトされ、しかる
後PchMOSトランジスタQp13のゲートに印加され
る。
ルが出力電圧Vout、即ち−VCCであるため、Pch
MOSトランジスタQp13が確実にオン状態となる。
これにより、ノードDの電位は、グランドレベルからダ
イオードD11のしきい値電圧Vth分だけレベルシフ
トした電位ではなく、グランドレベル(負側の回路電源
電位)に“H”レベルクランプされる。これにより、以
降のポンピング動作において、特にPchMOSトランジ
スタQp12に対して十分な駆動電圧が得られる。
電源電圧変換回路において、その出力部に設けられたス
イッチ素子(NchMOSトランジスタQn12およびP
chMOSトランジスタQp12)に対する制御パルス
(スイッチングパルス)の電圧を、本回路の起動時には
先ず第1のクランプ回路33のダイオードD11による
クランプ、起動プロセス終了後は第2のクランプ回路3
6によるクランプ、というように2段階に分けてクラン
プすることにより、特にPchMOSトランジスタQp1
2に対して十分な駆動電圧をとることができる。
12において十分なスイッチング電流が得られるように
なるため、安定したDC−DC変換動作が行えるように
なるとともに、変換効率を向上させることができる。特
に、PchMOSトランジスタQp12のトランジスタサ
イズを大きくしなくても、十分なスイッチング電流が得
られるため、小面積の回路規模にて電流容量の大きな電
源電圧変換回路を実現できる。
ンジスタ、例えば薄膜トランジスタを用いた場合に特に
大きい。すなわち、第2のクランプ回路36を用いるこ
とにより、TFT回路ではその特性の改善効果が大き
い。そして、この回路を用いることで、TFT集積化が
容易になる。このTFTによる集積化の結果、表示装置
の小型化が可能になる。
ータにおいても、基本的な回路構成および回路動作は同
じである。
ングトランジスタおよび第2のクランプ用トランジスタ
(MOSトランジスタQp14,Qn14,Qn13)
が、図4(A)の回路のMOSトランジスタQn12,
Qp12,Qp13と逆導電型となるとともに、ダイオ
ードD11がコンデンサC11の他端と電源(VCC)
との間に接続され、かつレベルシフト回路35が本回路
の出力電圧Voutを正側回路電源とし、グランドレベ
ルを負側回路電源とした構成となっており、この点が図
4(A)の回路と構成上相違するのみである。
(A)の回路と全く同じである。異なるのは、スイッチ
ングパルス電圧(制御パルス電圧)が起動時に先ずダイ
オードクランプされ、起動プロセス終了時にVCCレベ
ル(正側の回路電源電位)にクランプされ、また出力電
圧Voutとして電源電圧VCCの2倍の電圧値2×V
CCが導出される点だけである。図5(B)に、図4
(B)の回路におけるノードA〜Gの各信号波形A〜G
のタイミングチャートを示す。
回路の回路例について説明したが、これは一例に過ぎ
ず、表示エリア部12と共に同一基板上に一体的に集積
する電源電圧変換回路15としては、上記の回路例のも
のに限定されるものではない。
リクス型液晶表示装置に適用した場合を例に採って説明
したが、これに限られるものではなく、エレクトロルミ
ネッセンス(EL)素子を各画素の電気光学素子として
用いたEL表示装置などの他のアクティブマトリクス型
表示装置にも同様に適用可能である。
型表示装置は、パーソナルコンピュータ、ワードプロセ
ッサ等のOA機器やテレビジョン受像機などのディスプ
レイとして用いられる外、特に装置本体の小型化、コン
パクト化が進められている携帯電話機やPDAなどの携
帯端末の表示部として用いて好適なものである。
えば携帯電話機の構成の概略を示す外観図である。
前面側に、スピーカ部42、表示部43、操作部44お
よびマイク部45が上部側から順に配置された構成とな
っている。かかる構成の携帯電話機において、表示部4
3には例えば液晶表示装置が用いられ、この液晶表示装
置として、先述した実施形態に係るアクティブマトリク
ス型液晶表示装置が用いられる。
おいて、先述した実施形態に係るアクティブマトリクス
型液晶表示装置を表示部43として用いることにより、
当該液晶表示装置が装置全体の低コスト化、さらには薄
型化、コンパクト化を図ることができるため、端末本体
の低コスト化、さらには薄型化、コンパクト化に大きく
寄与できる利点がある。
画素がマトリクス状に配置されてなる表示エリア部を備
えたアクティブマトリクス型表示装置において、電源電
圧変換回路を構成する少なくともトランジスタ回路を、
表示エリア部と共に同一基板上に同一プロセスを用いて
作成するようにしたことにより、製造プロセスを簡略化
できるため低コスト化が図れる、また集積化に伴って装
置本体の薄型化、コンパクト化が図れる。
ス型表示装置の構成例を示す概略構成図である。
路図である。
ク図である。
を示す回路図であり、(A)は負電圧発生タイプを、
(B)は昇圧タイプをそれぞれ示している。
を説明するためのタイミングチャートであり、(A)は
負電圧発生タイプの場合を、(B)は昇圧タイプの場合
をそれぞれ示している。
の概略を示す外観図である。
D…Hドライバ(水平駆動回路)、14…Vドライバ
(垂直駆動回路)、15…電源電圧変換回路、23…単
位画素、31…CMOSインバータ、32,34…パル
ス発生源、33…第1のクランプ回路、35…レベルシ
フト回路、36…第2のクランプ回路
Claims (8)
- 【請求項1】 電気光学素子を有する画素がマトリクス
状に配置されてなる表示エリア部と、 前記表示エリア部の各画素を行単位で選択する垂直駆動
回路と、 前記垂直駆動回路によって選択された行の各画素に対し
て画像信号を供給する水平駆動回路と、 単一の直流電圧を電圧値の異なる複数種類の直流電圧に
変換して前記垂直駆動回路および前記水平駆動回路に与
える電源電圧変換回路とを具備し、 前記電源電圧変換回路を構成する少なくともトランジス
タ回路が、前記表示エリア部と同一基板上に同一プロセ
スを用いて作成されることを特徴とするアクティブマト
リクス型表示装置。 - 【請求項2】 前記表示エリア部の各画素において、前
記電気光学素子を駆動する能動素子が薄膜トランジスタ
からなり、 前記トランジスタ回路は薄膜トランジスタを用いて構成
されることを特徴とする請求項1記載のアクティブマト
リクス型表示装置。 - 【請求項3】 前記電源電圧変換回路は、前記基板上に
おいて前記水平駆動回路が配置されていない辺のいずれ
かに配置されることを特徴とする請求項1記載のアクテ
ィブマトリクス型表示装置。 - 【請求項4】 前記電気光学素子が液晶セルであること
を特徴とする請求項1記載のアクティブマトリクス型表
示装置。 - 【請求項5】 前記電気光学素子がエレクトロルミネッ
センス素子であることを特徴とする請求項1記載のアク
ティブマトリクス型表示装置。 - 【請求項6】 表示部として、 電気光学素子を有する画素がマトリクス状に配置されて
なる表示エリア部と、 前記表示エリア部の各画素を行単位で選択する垂直駆動
回路と、 前記垂直駆動回路によって選択された行の各画素に対し
て画像信号を供給する水平駆動回路と、 単一の直流電圧を電圧値の異なる複数種類の直流電圧に
変換して前記垂直駆動回路および前記水平駆動回路に与
える電源電圧変換回路とを具備し、 前記電源電圧変換回路を構成する少なくともトランジス
タ回路が、前記表示エリア部と同一基板上に同一プロセ
スを用いて作成されてなるアクティブマトリクス型表示
装置を用いたことを特徴とする携帯端末。 - 【請求項7】 前記アクティブマトリクス型表示装置
は、前記電気光学素子として液晶セルを用いた液晶表示
装置であることを特徴とする請求項6記載の携帯端末。 - 【請求項8】 前記アクティブマトリクス型表示装置
は、前記電気光学素子としてエレクトロルミネッセンス
素子を用いたエレクトロルミネッセンス表示装置である
ことを特徴とする請求項6記載の携帯端末。
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