JP2004173264A - Display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、薄膜半導体素子で構成され、視覚以外の出力デバイスを駆動する電気的信号処理回路を有する表示装置に関し、特にスピーカーを駆動する音声信号処理回路を基板上に一体形成した表示装置に関する。尚、本明細書中で、スピーカーとは、ガラス基板、プラスチック基板、タッチパネルなどの表示装置の部材を振動させて音声を出力する振動子なども含み、電気信号を音声に変換する装置一般を言うこととする。 The present invention relates to a display device including a thin-film semiconductor element and having an electric signal processing circuit for driving an output device other than a visual device, and particularly to a display device in which an audio signal processing circuit for driving a speaker is integrally formed on a substrate. Note that, in this specification, a speaker includes a vibrator that outputs sound by vibrating a member of a display device such as a glass substrate, a plastic substrate, or a touch panel, and generally refers to a device that converts an electric signal into sound. It shall be.
近年、通信技術の進歩に伴って、携帯電話が普及している。今後は更に動画の伝送やより多くの情報伝達が予想される。一方、パーソナルコンピュータもその軽量化によって、モバイル対応の製品が生産されている。電子手帳に始まったPDAと呼ばれる情報端末も多数生産され普及しつつある。また、表示装置の発展により、それらの携帯情報機器のほとんどにはフラットパネルディスプレイが装備されている。 2. Description of the Related Art In recent years, with the progress of communication technology, mobile phones have become widespread. In the future, transmission of moving images and more information transmission are expected. On the other hand, as for personal computers, mobile-friendly products have been produced due to their light weight. A large number of information terminals called PDA, which began with electronic notebooks, are also being produced and are becoming popular. Also, due to the development of display devices, most of these portable information devices are equipped with flat panel displays.
また、アクティブマトリクス型の表示装置の中でも、近年、低温ポリシリコン薄膜トランジスタ(以下薄膜トランジスタをTFTと表記する)を用いた表示装置の製品化が進められている。低温ポリシリコンTFTでは画素だけでなく、画素部の周囲に信号線駆動回路を一体形成することが可能であるため、表示装置の小型化や、高精細化が可能であり、今後はさらに普及が見込まれる。 Further, among active matrix display devices, in recent years, a display device using a low-temperature polysilicon thin film transistor (hereinafter, a thin film transistor is referred to as a TFT) has been commercialized. In a low-temperature polysilicon TFT, not only pixels but also a signal line driving circuit can be integrally formed around a pixel portion, so that a display device can be miniaturized and a high definition can be achieved. Expected.
一方、情報携帯機器には視覚的表示機能だけでなく、その他の出力機能も求められ、特に音声出力機能も求められている。映像表示をおこなうときに、音声が得られているとより効果的に、その映像を見ることができ、より映像を楽しむことなどが可能になる。 On the other hand, information portable devices are required to have not only a visual display function but also other output functions, and particularly a voice output function. When a video is displayed, if the audio is obtained, the video can be more effectively viewed and the video can be enjoyed more.
ところが、通常の音声出力装置は電気信号をコーンスピーカーなどで音声に変えて出力している。これらのコーンスピーカーは携帯情報機器の中で多くの面積を必要とし、携帯情報機器の小型軽量化の妨げとなっていた。
図2は従来の音声出力機能を備えた携帯情報機器の表示装置周辺の外形図である。基板209上に画素部204、ソース信号線駆動回路202、ゲート信号線駆動回路203を一体形成した表示装置に、コーンスピーカー207、FPC205、対向基板208、プリント基板206上に実装した音声信号処理回路210をあわせて、装着している。ここで、上側の図は上面図を示しており、下側の図は側面図を示している。また、下側の図においてソース信号線駆動回路202、ゲート信号線駆動回路203、画素部204は表示の簡略化のために省略している。
However, a normal audio output device converts an electric signal into a sound using a cone speaker or the like and outputs the sound. These cone speakers require a large area in portable information devices, and have hindered the miniaturization of portable information devices.
FIG. 2 is an external view of the periphery of a display device of a conventional portable information device having an audio output function. An audio signal processing circuit mounted on a cone speaker 207, an FPC 205, a
コーンスピーカー207は外形が大きく、携帯上機器の小型軽量化には向いていなかった。このため、図3に示すような平面スピーカーが開発されつつある。図3は平面スピーカーを備えた携帯情報機器301の表示装置周辺の外形図である。基板309上に画素部304、ソース信号線駆動回路302、ゲート信号線駆動回路303を一体形成した表示装置に、平面スピーカー306、FPC305、308、対向基板310、プリント基板311上に実装した音声信号処理回路307をあわせて、装着している。ここで、上側の図は上面図を示しており、下側の図は側面図を示している。また、下側の図においてソース信号線駆動回路302、ゲート信号線駆動回路303、画素部304は表示の簡略化のために省略している。
The cone speaker 207 has a large outer shape and is not suitable for reducing the size and weight of portable devices. For this reason, a flat speaker as shown in FIG. 3 is being developed. FIG. 3 is an external view of the periphery of the display device of the
このスピーカーは電気信号を振動に変化させ、音声を出力するのは従来のスピーカーと同じであるが、振動させるのはコーンではなく、表示装置などのガラス基板、プラスチック基板、タッチパネルなどである。このような平面スピーカーを用いることによって、従来のコーンスピーカーを用いた携帯情報機器より、小型軽量化を実現することが可能である。 This speaker converts an electric signal into vibration and outputs sound in the same manner as a conventional speaker, but vibrates not a cone but a glass substrate such as a display device, a plastic substrate, a touch panel, and the like. By using such a planar speaker, it is possible to realize a smaller and lighter weight than a portable information device using a conventional cone speaker.
また、図17は平面スピーカー例である。この例では、筐体1701に設置されたタッチパネル1702、下側基板1705、接着剤1706、液晶パネル1704をスピーカー1703で振動させて音声を出力している。(非特許文献1参照)
FIG. 17 shows an example of a planar speaker. In this example, sound is output by vibrating a
前述したような、平面スピーカーは携帯情報機器の小型軽量化には非常に有効な手段であるが、以下のような課題が残っていた。
図3に示すように、平面スピーカー306を用いて、スピーカーの駆動をおこなう音声信号処理回路307は、従来と同様に、表示装置の外部にプリント基板311を配置し、その上にLSIを実装配置していた。そのため、携帯情報機器の小型軽量化を図るためには、まだ不完全なものであった。
As described above, a planar speaker is a very effective means for reducing the size and weight of a portable information device, but the following problems remain.
As shown in FIG. 3, an audio
以上のような問題を解決するため、本発明者らは、表示装置の基板上の薄膜半導体素子、特にポリシリコンTFTを用いて平面スピーカーなどの視覚以外の出力デバイスを駆動することを考えた。ポリシリコンTFTは、アモルファスTFTと異なり、高い駆動能力を有しているため、スピーカーなどを駆動することが可能である。 In order to solve the above problems, the present inventors considered driving a non-visual output device such as a planar speaker using a thin film semiconductor element on a display device substrate, particularly, a polysilicon TFT. The polysilicon TFT has a high driving capability, unlike an amorphous TFT, and thus can drive a speaker or the like.
以下に本発明の構成を示す。 Hereinafter, the configuration of the present invention will be described.
本発明は、基板上に薄膜半導体素子を有する表示装置において、前記表示装置は視覚以外の出力デバイスを駆動する電気的信号処理回路を有し、前記電気的信号処理回路は前記薄膜半導体素子によって構成されることを特徴としている。 According to the present invention, in a display device having a thin film semiconductor element on a substrate, the display device has an electric signal processing circuit for driving an output device other than a visual device, and the electric signal processing circuit is constituted by the thin film semiconductor element. It is characterized by being done.
また、本発明は、基板上に薄膜半導体素子を有する表示装置において、前記表示装置は音声信号処理回路を有し、前記音声信号処理回路は前記薄膜半導体素子によって構成されることを特徴としている。 Further, in the present invention, in a display device having a thin film semiconductor element on a substrate, the display device has an audio signal processing circuit, and the audio signal processing circuit is constituted by the thin film semiconductor element.
また、本発明は、基板上に薄膜半導体素子を有する表示装置において、前記表示装置は音声信号処理回路を有し、前記音声信号処理回路は前記薄膜半導体素子によって構成され、前記音声信号処理回路の出力信号によって、スピーカーを駆動することを特徴としている。 Further, according to the present invention, in a display device having a thin film semiconductor element over a substrate, the display device has an audio signal processing circuit, and the audio signal processing circuit is configured by the thin film semiconductor element. A speaker is driven by an output signal.
また、上記構成において、前記音声信号処理回路はデジタル信号処理回路を含むことを特徴とている。 Further, in the above configuration, the audio signal processing circuit includes a digital signal processing circuit.
また、上記構成において、前記音声信号処理回路はD/A変換回路を含むことを特徴としている。 Further, in the above configuration, the audio signal processing circuit includes a D / A conversion circuit.
また、上記構成において、前記音声信号処理回路はアナログ信号処理回路を含むことを特徴としている。 Further, in the above configuration, the audio signal processing circuit includes an analog signal processing circuit.
また、上記構成において、前記アナログ信号処理回路はオペアンプ回路によって構成されていることを特徴としている。 Further, in the above configuration, the analog signal processing circuit is configured by an operational amplifier circuit.
本発明は、基板上に薄膜半導体素子を有する表示装置において、前記薄膜半導体素子はアナログ信号処理回路を構成し、前記アナログ信号処理回路の出力信号によって、スピーカーを駆動することを特徴としている。 According to the present invention, in a display device having a thin film semiconductor element on a substrate, the thin film semiconductor element forms an analog signal processing circuit, and a speaker is driven by an output signal of the analog signal processing circuit.
本発明は、基板上に薄膜半導体素子を有する表示装置において、前記薄膜半導体素子はアナログ信号処理回路を構成し、前記アナログ信号処理回路は非反転増幅回路と反転増幅回路を有し、前記非反転増幅回路の出力信号によって、スピーカーの第一の端子を駆動し、前記反転増幅回路の出力信号によって前記スピーカーの第二の端子を駆動することを特徴としている。 The present invention provides a display device having a thin film semiconductor element on a substrate, wherein the thin film semiconductor element constitutes an analog signal processing circuit, the analog signal processing circuit has a non-inverting amplifier circuit and an inverting amplifier circuit, A first terminal of the speaker is driven by an output signal of the amplifier circuit, and a second terminal of the speaker is driven by an output signal of the inverting amplifier circuit.
また、本発明は、基板上に薄膜半導体素子を有する表示装置において、前記薄膜半導体素子はアナログ信号処理回路を構成し、前記アナログ信号処理回路は非反転増幅回路と反転増幅回路を有し、前記非反転増幅回路の入力端子と前記反転増幅回路の入力端子は接続され、前記非反転増幅回路の出力信号によって、スピーカーの第一の端子を駆動し、前記反転増幅回路の出力信号によって前記スピーカーの第二の端子を駆動することを特徴としている。 The present invention also provides a display device having a thin film semiconductor element on a substrate, wherein the thin film semiconductor element forms an analog signal processing circuit, wherein the analog signal processing circuit has a non-inverting amplifier circuit and an inverting amplifier circuit, An input terminal of the non-inverting amplifier circuit and an input terminal of the inverting amplifier circuit are connected, and a first terminal of the speaker is driven by an output signal of the non-inverting amplifier circuit. It is characterized in that the second terminal is driven.
また、本発明は、基板上に薄膜半導体素子を有する表示装置において、前記薄膜半導体素子はアナログ信号処理回路を構成し、前記アナログ信号処理回路は非反転増幅回路と、反転増幅回路を有し、前記非反転増幅回路の出力端子は、前記反転増幅回路の入力端子に接続され、前記非反転増幅回路の出力信号によってスピーカーの第一の端子を駆動し、前記反転増幅回路の出力信号によって前記スピーカーの第二の端子を駆動することを特徴としている。 Further, according to the present invention, in a display device having a thin film semiconductor element over a substrate, the thin film semiconductor element constitutes an analog signal processing circuit, and the analog signal processing circuit has a non-inverting amplifier circuit and an inverting amplifier circuit. An output terminal of the non-inverting amplifier circuit is connected to an input terminal of the inverting amplifier circuit, and drives a first terminal of a speaker by an output signal of the non-inverting amplifier circuit. The second terminal is driven.
また、本発明は、基板上に薄膜半導体素子を有する表示装置において、前記薄膜半導体素子はアナログ信号処理回路を構成し、前記アナログ信号処理回路は第一の反転増幅回路と、第二の反転増幅回路を有し、前記第一の反転増幅回路の出力端子は、前記第二の反転増幅回路の入力端子に接続され、前記第一の反転増幅回路の出力信号によってスピーカーの第一の端子を駆動し、前記第二の反転増幅回路の出力信号によって前記スピーカーの第二の端子を駆動することを特徴としている。 The present invention also provides a display device having a thin film semiconductor element on a substrate, wherein the thin film semiconductor element constitutes an analog signal processing circuit, wherein the analog signal processing circuit has a first inverting amplifier circuit and a second inverting amplifier circuit. Circuit, an output terminal of the first inverting amplifier circuit is connected to an input terminal of the second inverting amplifier circuit, and a first terminal of the speaker is driven by an output signal of the first inverting amplifier circuit. The second terminal of the speaker is driven by an output signal of the second inverting amplifier circuit.
また、本発明は、基板上に薄膜半導体素子を有する表示装置において、前記薄膜半導体素子はアナログ信号処理回路を構成し、前記アナログ信号処理回路は、前置増幅回路と、非反転増幅回路と、反転増幅回路を有し、前記前置増幅回路の出力信号を、前記非反転増幅回路と前記反転増幅回路に入力し、前記非反転増幅回路の出力信号によって、スピーカーの第一の端子を駆動し、前記反転増幅回路の出力信号によって前記スピーカーの第二の端子を駆動することを特徴としている。 Further, according to the present invention, in a display device having a thin film semiconductor element on a substrate, the thin film semiconductor element forms an analog signal processing circuit, and the analog signal processing circuit includes a preamplifier circuit, a non-inverting amplifier circuit, Having an inverting amplifier circuit, inputting the output signal of the preamplifier circuit to the non-inverting amplifier circuit and the inverting amplifier circuit, and driving the first terminal of the speaker by the output signal of the non-inverting amplifier circuit. And a second terminal of the speaker is driven by an output signal of the inverting amplifier circuit.
また、本発明は、基板上に薄膜半導体素子を有する表示装置において、前記薄膜半導体素子はアナログ信号処理回路を構成し、前記アナログ信号処理回路は、前置増幅回路と、非反転増幅回路と、反転増幅回路を有し、前記前置増幅回路の出力信号を前記非反転増幅回路に入力し、前記非反転増幅回路の出力信号を前記反転増幅回路に入力し、前記非反転増幅回路の出力信号によって、スピーカーの第一の端子を駆動し、前記反転増幅回路の出力信号によって前記スピーカーの第二の端子を駆動することを特徴としている。 Further, according to the present invention, in a display device having a thin film semiconductor element on a substrate, the thin film semiconductor element forms an analog signal processing circuit, and the analog signal processing circuit includes a preamplifier circuit, a non-inverting amplifier circuit, An inverting amplifier circuit, an output signal of the preamplifier circuit is input to the non-inverting amplifier circuit, an output signal of the non-inverting amplifier circuit is input to the inverting amplifier circuit, and an output signal of the non-inverting amplifier circuit is output. Thus, the first terminal of the speaker is driven, and the second terminal of the speaker is driven by the output signal of the inverting amplifier circuit.
また、本発明は、基板上に薄膜半導体素子を有する表示装置において、前記薄膜半導体素子はアナログ信号処理回路を構成し、前記アナログ信号処理回路は、前置増幅回路と、第一の反転増幅回路と、第二の反転増幅回路を有し、前記前置増幅回路の出力信号を、前記第一の反転増幅回路に入力し、前記第一の反転増幅回路の出力信号を、前記第二の反転増幅回路に入力し、前記第一の反転増幅回路の出力信号によって、スピーカーの第一の端子を駆動し、前記第二の反転増幅回路の出力信号によって前記スピーカーの第二の端子を駆動することを特徴としている。 According to the present invention, in a display device having a thin film semiconductor element on a substrate, the thin film semiconductor element constitutes an analog signal processing circuit, wherein the analog signal processing circuit includes a preamplifier circuit and a first inverting amplifier circuit. Having a second inverting amplifier circuit, the output signal of the preamplifier circuit is input to the first inverting amplifier circuit, the output signal of the first inverting amplifier circuit, the second inverting circuit Input to an amplifier circuit, driving a first terminal of the speaker by an output signal of the first inverting amplifier circuit, and driving a second terminal of the speaker by an output signal of the second inverting amplifier circuit. It is characterized by.
上記構成において、前記非反転増幅回路もしくは前記反転増幅回路はバッファ回路を介して、スピーカーを駆動することを特徴としている。 In the above configuration, the non-inverting amplifier circuit or the inverting amplifier circuit drives a speaker via a buffer circuit.
また、上記構成において、前記アナログ信号処理回路は30V未満の電源電圧で駆動されることを特徴としている。 Further, in the above structure, the analog signal processing circuit is driven by a power supply voltage of less than 30V.
また、上記構成において、前記スピーカーは平面スピーカーであることを特徴としている。 Further, in the above configuration, the speaker is a flat speaker.
また、上記構成において、前記平面スピーカーは表示装置自体を振動媒体としてなすことを特徴としている。 Further, in the above configuration, the flat speaker uses the display device itself as a vibration medium.
本発明は、基板上に薄膜トランジスタを有する表示装置において、前記薄膜トランジスタはアナログ信号処理回路を構成し、前記アナログ信号処理回路は、差動回路と、カレントミラー回路と、定電流源と、ソース接地増幅器と、ソースフォロワとを有し、前記定電流源は前記差動回路を構成する薄膜トランジスタのソース電極に電気的に接続され、前記差動回路の第一の出力端子は前記カレントミラー回路の出力端子と前記ソース接地増幅器の入力端子に電気的に接続され、前記差動回路の第二の出力端子は前記カレントミラー回路の入力端子に電気的に接続され、前記ソース接地増幅器の出力端子は前記ソースフォロワの入力端子に電気的に接続され、前記ソースフォロワの出力端子は前記アナログ信号処理回路の出力端子に電気的に接続されることを特徴としている。 According to the present invention, in a display device having a thin film transistor on a substrate, the thin film transistor forms an analog signal processing circuit, and the analog signal processing circuit includes a differential circuit, a current mirror circuit, a constant current source, and a source grounded amplifier. And a source follower, wherein the constant current source is electrically connected to a source electrode of a thin film transistor forming the differential circuit, and a first output terminal of the differential circuit is an output terminal of the current mirror circuit. And a second output terminal of the differential circuit is electrically connected to an input terminal of the current mirror circuit, and an output terminal of the common source amplifier is connected to the source terminal. An output terminal of the source follower is electrically connected to an input terminal of the follower, and an output terminal of the source follower is electrically connected to an output terminal of the analog signal processing circuit. It is characterized by being.
また、本発明は、基板上に薄膜トランジスタを有する表示装置において、前記薄膜トランジスタはアナログ信号処理回路を構成し、前記アナログ信号処理回路は、差動回路と、第一のカレントミラー回路と、第二のカレントミラー回路と、第三のカレントミラー回路と、定電流源とを有し、前記定電流源は前記差動回路を構成する薄膜トランジスタのソース電極に電気的に接続され、前記差動回路の第一の出力端子が前記第一のカレントミラー回路の入力端子に電気的に接続され、前記差動回路の第二の出力端子が前記第二のカレントミラー回路の入力端子に電気的に接続され、前記第一のカレントミラー回路の出力端子が前記アナログ信号処理回路の出力端子と第三のカレントミラー回路の出力端子に電気的に接続され、前記第二のカレントミラー回路の出力端子が前記第三のカレントミラー回路の入力端子に電気的に接続されることを特徴としている。 Further, according to the present invention, in a display device having a thin film transistor over a substrate, the thin film transistor forms an analog signal processing circuit, and the analog signal processing circuit includes a differential circuit, a first current mirror circuit, and a second current mirror circuit. A current mirror circuit, a third current mirror circuit, and a constant current source, wherein the constant current source is electrically connected to a source electrode of a thin film transistor forming the differential circuit; One output terminal is electrically connected to an input terminal of the first current mirror circuit, a second output terminal of the differential circuit is electrically connected to an input terminal of the second current mirror circuit, An output terminal of the first current mirror circuit is electrically connected to an output terminal of the analog signal processing circuit and an output terminal of a third current mirror circuit, and the second calendar It is characterized by being electrically connected to the output terminal of the mirror circuit input terminal of the third current mirror circuit.
また、本発明は、基板上に薄膜トランジスタを有する表示装置において、前記薄膜トランジスタは差動回路を有するアナログ信号処理回路を構成し、前記差動回路はマルチゲート構造の薄膜トランジスタによって構成されていることを特徴としている。 In addition, the present invention provides a display device having a thin film transistor over a substrate, wherein the thin film transistor forms an analog signal processing circuit having a differential circuit, and the differential circuit is formed by a multi-gate thin film transistor. And
また、本発明は基板上に薄膜トランジスタを有する表示装置において、前記薄膜トランジスタは差動回路を有するアナログ信号処理回路を構成し、前記差動回路は複数の薄膜トランジスタを並列接続していることを特徴としている。 Further, the present invention is a display device having a thin film transistor over a substrate, wherein the thin film transistor forms an analog signal processing circuit having a differential circuit, and the differential circuit connects a plurality of thin film transistors in parallel. .
また、本発明は、基板上に薄膜トランジスタを有する表示装置において、前記薄膜トランジスタは差動回路を有するアナログ信号処理回路を構成し、前記差動回路は複数の薄膜トランジスタをたすきがけ配置していることを特徴としている。 In addition, the present invention provides a display device having a thin film transistor over a substrate, wherein the thin film transistor constitutes an analog signal processing circuit having a differential circuit, and the differential circuit is provided with a plurality of thin film transistors. And
また、本発明は、基板上に薄膜トランジスタを有する表示装置において、前記薄膜トランジスタはアナログ信号処理回路を構成し、前記アナログ信号処理回路の出力薄膜トランジスタは、複数の半導体薄膜よりなることを特徴としている。 Further, the present invention is characterized in that, in a display device having a thin film transistor on a substrate, the thin film transistor constitutes an analog signal processing circuit, and the output thin film transistor of the analog signal processing circuit comprises a plurality of semiconductor thin films.
また、上記構成において、前記複数の半導体薄膜の距離は前記半導体薄膜の長辺より大きいことを特徴としている。 In the above structure, a distance between the plurality of semiconductor thin films is larger than a long side of the semiconductor thin film.
本発明は、基板上に薄膜トランジスタを形成した表示装置において、前記薄膜トランジスタはアナログ信号処理回路を構成し、前記アナログ処理信号回路の出力薄膜トランジスタは、チャネル形成領域を複数有し、ソース・ドレイン領域をそれぞれひとつ有する半導体薄膜より構成されることを特徴としている。 According to the present invention, in a display device in which a thin film transistor is formed over a substrate, the thin film transistor forms an analog signal processing circuit, an output thin film transistor of the analog processing signal circuit has a plurality of channel formation regions, and has a source / drain region. It is characterized by being composed of one semiconductor thin film.
また、上記構成において、半導体薄膜中の複数の前記チャネル形成領域の距離は、前記チャネル形成領域の幅より大きいことを特徴としている。 In the above structure, a distance between the plurality of channel formation regions in the semiconductor thin film is larger than a width of the channel formation region.
本発明は、基板上に薄膜トランジスタを有する表示装置において、前記薄膜トランジスタはアナログ信号処理回路を構成し、前記アナログ信号処理回路の出力段を構成する薄膜トランジスタは、複数の半導体薄膜よりなり、且つ、前記複数の半導体薄膜の間に導電膜を配置したことを特徴としている。 According to the present invention, in a display device having a thin film transistor on a substrate, the thin film transistor forms an analog signal processing circuit, and the thin film transistor forming an output stage of the analog signal processing circuit includes a plurality of semiconductor thin films. Characterized in that a conductive film is disposed between the semiconductor thin films.
以上によって、スピーカーの小型化、音声信号処理回路の表示装置への内蔵化が達成でき、小型かつ軽量で、音声が出力可能な携帯情報機器を実現することができる。 As described above, the miniaturization of the speaker and the incorporation of the audio signal processing circuit in the display device can be achieved, and a small and lightweight portable information device capable of outputting audio can be realized.
従来の音声出力機能を有する携帯情報機器では、コーンスピーカーやそれを駆動する駆動回路の縮小が困難であり、携帯情報機器の大きさを小さくすることができていなかった。 In a conventional portable information device having an audio output function, it is difficult to reduce the size of a cone speaker and a driving circuit for driving the cone speaker, and it has not been possible to reduce the size of the portable information device.
本発明は、スピーカーを平面スピーカーとし、かつスピーカーを駆動する駆動回路を基板上に、薄膜半導体素子、特にTFTを用いて一体形成することによって、体積の小さな音声出力機能を有する表示装置を実現した。本発明によって、音声出力機能を有する携帯情報機器の小型軽量化が可能となった。 The present invention has realized a display device having a small volume audio output function by forming a speaker as a planar speaker and integrally forming a driving circuit for driving the speaker on a substrate using a thin film semiconductor element, particularly a TFT. . According to the present invention, a portable information device having an audio output function can be reduced in size and weight.
図1に本発明の表示装置の外形図を示す。本発明の表示装置101は、図1に示すように、基板109上に、画素部104、ソース信号線駆動回路102、ゲート信号線駆動回路103、音声信号処理回路105をTFTで一体形成し、その上に、対向基板110を設置している。ここで、図1の上側の図は上面図を示しており、下側の図は側面図を示している。また、下側の図においてソース信号線駆動回路102、ゲート信号線駆動回路103、画素部104、音声信号処理回路105は表示の簡略化のために省略している。また、基板109上には、平面スピーカー106を装着している。平面スピーカー106はそれ自体が音声を出さなくとも、基板などを振動させ、音声を出力するものであってもよい。この平面スピーカー106はFPC108を介して、音声信号処理回路105と電気的に接続されている。外部の音声信号はFPC107を介して、音声信号処理回路105に入力され、FPC108を介して、平面スピーカー106に出力される。ここで、基板はガラス基板、プラスチック基板、ステンレス基板、シリコン基板などを使用することができる。
FIG. 1 shows an external view of the display device of the present invention. As shown in FIG. 1, a
このように、表示装置上に、薄膜トランジスタ、薄膜抵抗、薄膜コンデンサなどの薄膜半導体素子を用いて、電気的信号処理回路、特に音声信号処理回路を一体形成することによって、従来の携帯情報装置において、課題であった視覚以外の出力機能、特に音声出力機能を装着したときの、携帯情報装置の小型軽量化という問題を解決することが可能になる。 As described above, by using a thin film semiconductor element such as a thin film transistor, a thin film resistor, and a thin film capacitor on a display device to integrally form an electric signal processing circuit, particularly an audio signal processing circuit, in a conventional portable information device, It is possible to solve the problem of reducing the size and weight of the portable information device when the output function other than the visual function, particularly the sound output function, is attached.
図6に音声信号処理回路のブロック図を示す。図6に示した音声信号処理回路は3つのブロックから構成される。デジタル信号入力端子601に入力されたデジタル信号はデジタル信号処理回路603によって、演算処理される。ここでの処理は圧縮されたデジタル信号のデコードなどであるが、デコードに限らず、フィルタリングなど他の演算処理を行ってもよい。つぎに、処理の終了したデジタル信号はD/A変換回路604に入力され、ここでデジタル信号はアナログ信号に変換される。そして、変換されたアナログ信号、もしくは外部から直接アナログ信号入力端子602に入力されたアナログ信号はアナログ信号処理回路605で増幅され、出力端子606より出力され、スピーカーによって、音声出力される。アナログ信号処理回路はオペアンプ回路を用いて、非反転増幅回路、反転増幅回路などを構成するが、オペアンプ回路に限定するものではなく、他の回路であっても良い。
また、デジタル信号処理回路603、D/A変換回路604はLSIチップを実装し、アナログ信号処理回路を薄膜半導体素子で基板上に形成してもよい。
FIG. 6 shows a block diagram of the audio signal processing circuit. The audio signal processing circuit shown in FIG. 6 is composed of three blocks. The digital signal input to the digital signal input terminal 601 is processed by the digital signal processing circuit 603. The processing here is decoding of a compressed digital signal, but is not limited to decoding, and other arithmetic processing such as filtering may be performed. Next, the processed digital signal is input to the D /
Alternatively, the digital signal processing circuit 603 and the D /
上述したように、アナログ信号処理回路においては、オペアンプ回路でアナログ音声信号の増幅を行うことが多い。図4は薄膜半導体素子、特にTFTを用いて、オペアンプ回路を作製した場合の等価回路図である。このオペアンプは、TFT401、TFT402で構成される差動回路、TFT403、TFT404で構成されるカレントミラー回路、TFT405、TFT409で構成される定電流源、TFT406で構成されるソース接地回路、TFT407、TFT408で構成されるアイドリング回路、TFT410、TFT411で構成されるソースフォロワ回路、位相補償コンデンサ412より成り立っている。
As described above, in an analog signal processing circuit, an operational amplifier circuit often amplifies an analog audio signal. FIG. 4 is an equivalent circuit diagram in the case where an operational amplifier circuit is manufactured using a thin film semiconductor element, particularly, a TFT. This operational amplifier includes a differential circuit composed of
以下に、図4のオペアンプ回路の動作を説明する。非反転端子に+信号が入力されると、差動回路を構成するTFTのソースにはTFT405で構成される定電流源が接続されているため、TFT401のドレイン電流がTFT402のドレイン電流より大きくなり、TFT403のドレイン電流は、TFT404とTFT403がカレントミラー回路を構成するため、TFT402のドレイン電流と同じになり、TFT403のドレイン電流とTFT401のドレイン電流の差電流によって、TFT406のゲート電位は低下する方向に変化する。TFT406はP型TFTであるので、TFT406のゲート電位が下がると、TFT406はよりオンする方向に動作し、ドレイン電流が増加する。よって、TFT410のゲート電位は上昇し、それに伴い、TFT410のソース電位すなわち、出力端子も上昇する。
Hereinafter, the operation of the operational amplifier circuit of FIG. 4 will be described. When a + signal is input to the non-inverting terminal, the drain current of the
また、非反転入力端子に−信号が入力されると、TFT401のドレイン電流がTFT402のドレイン電流より小さくなり、TFT403のドレイン電流は、TFT402のドレイン電流と同じであるため、TFT403のドレイ電流とTFT401の差電流によって、TFT406のゲート電位は上昇する方向に変化する。TFT406はP型TFTであるので、TFT406のゲート電位が上がると、TFT406はオフする方向に動作し、ドレイン電流が減少する。よって、TFT410のゲート電位は低下し、それに伴い、TFT410のソース電位すなわち、出力端子も低下する。このように非反転入力端子の信号と同相の信号が、出力端子より出力される。
When a negative signal is input to the non-inverting input terminal, the drain current of the
反転入力端子に+信号が入力されると、TFT401のドレイン電流がTFT402のドレイン電流より小さくなり、TFT403のドレイン電流は、TFT402のドレイン電流と同じであるため、TFT403のドレイン電流とTFT401の差電流によって、TFT406のゲート電位は上昇する方向に変化する。TFT406はP型TFTであるので、TFT406のゲート電位が上がると、TFT406はオフする方向に動作し、ドレイン電流が減少する。よって、TFT410のゲート電位は低下し、それに伴い、TFT410のソース電位すなわち、出力端子も低下する。
When a + signal is input to the inverting input terminal, the drain current of the
また、反転入力端子に−信号が入力されると、TFT401のドレイン電流がTFT402のドレイン電流より大きくなり、TFT403のドレイン電流は、TFT402のドレイン電流と同じであるため、TFT403のドレイン電流とTFT401のドレイン電流の差電流によって、TFT406のゲート電位は低下する方向に変化する。TFT406はP型TFTであるので、TFT406のゲート電位が下がると、TFT406はよりオンする方向に動作し、ドレイン電流が増加する。よって、TFT410のゲート電位は上昇し、それに伴い、TFT410のソース電位すなわち、出力端子も上昇する。このようにして、反転入力端子の信号と逆相の信号が出力端子より出力される。
When a negative signal is input to the inverting input terminal, the drain current of the
この例では、差動回路をNchTFT、カレントミラー回路をPchTFTで作製しているが、本発明では、それには限定されず逆であっても良い。また、回路形式もこのような回路接続には限定されることはなく、オペアンプ回路としての機能を満たすものであれば使用可能である。
また、本実施例は前述した実施例1と組み合わせて使用することが可能である。
In this example, the differential circuit is made of an NchTFT and the current mirror circuit is made of a PchTFT. However, the present invention is not limited to this, and may be reversed. Further, the circuit type is not limited to such a circuit connection, and any circuit that satisfies the function as an operational amplifier circuit can be used.
This embodiment can be used in combination with the first embodiment.
図5は図4と異なる構成でオペアンプ回路を実現した例である。この例では
オペアンプ回路は、TFT501、TFT502で構成される差動回路、TFT503、TFT504で構成される第1のカレントミラー回路、TFT505、TFT506で構成される第2のカレントミラー回路、TFT507、TFT508で構成される第3のカレントミラー回路、TFT509によって構成される定電流源、位相補償コンデンサ510を構成要素として、有している。
FIG. 5 shows an example in which an operational amplifier circuit is realized with a configuration different from that of FIG. In this example, the operational amplifier circuit includes a differential
以下に動作を説明する。非反転入力端子に+信号が入力されると、差動回路の共通ソースにはTFT509で構成される定電流源が接続されているため、TFT501のドレイン電流はTFT502のドレイン電流より大きくなる。TFT501のドレインは前記第1のカレントミラー回路に接続されているため、TFT504にはTFT501に比例した電流が流れ、TFT501のドレイン電流が増加すれば、TFT504のドレイン電流も増加する。また、TFT502の電流は減少すると、TFT502のドレインは第2のカレントミラー回路に接続されているため、TFT506のドレイン電流も減少する。TFT506のドレインは第3のカレントミラー回路に接続されているため、TFT506のドレイン電流が減少すれば、TFT508のドレイン電流も減少する。以上によって、出力端子の電位は上昇する。
The operation will be described below. When a + signal is input to the non-inverting input terminal, the drain current of the
反転入力端子に+信号が入力されると、TFT501のドレイン電流はTFT502のドレイン電流より少なくなる。TFT501のドレインは前記第1のカレントミラー回路に接続されているため、TFT504にはTFT501に比例した電流が流れ、TFT501のドレイン電流が減少すれば、TFT504のドレイン電流も減少する。また、TFT502の電流が増加すると、TFT502のドレインは第2のカレントミラー回路に接続されているため、TFT506のドレイン電流も増加する。TFT506のドレインは第3のカレントミラー回路に接続されているため、TFT506のドレイン電流が増加すれば、TFT508のドレイン電流も増加する。以上によって、出力端子の電位は低下する。
When a + signal is input to the inverting input terminal, the drain current of the
このようにして、非反転端子の信号入力に対して、出力端子には同相の出力信号が、反転入力端子の信号入力には対しては逆相の出力信号が出力される。この例では、出力信号振幅が前述した実施例2で示したオペアンプ回路より大きく取れるという長所がある。TFTの極性は逆であっても良い。
また、本実施例は前述した実施例1と組み合わせて使用することが可能である。
In this manner, an in-phase output signal is output to the output terminal with respect to the signal input of the non-inverting terminal, and an in-phase output signal is output to the signal input of the inverting input terminal. This example has an advantage that the output signal amplitude can be larger than that of the operational amplifier circuit described in the second embodiment. The polarity of the TFT may be reversed.
This embodiment can be used in combination with the first embodiment.
図7にアナログ信号処理回路でのスピーカー駆動方法について、説明する。従来の接続においては、図7(A)に示すように、平面スピーカー703の2端子のうち、一方の端子を非反転増幅回路702に接続し、他方の端子を接地して駆動する場合が多かった。従来のコーンスピーカーを用いて音声を出力する場合には、このような駆動方法を用いても、駆動をすることは可能であったが、平面スピーカーに多く利用される圧電素子を用いたものは素子構成がコーンスピーカーと異なり、高電圧を必要とするという課題があった。すなわち、コーンスピーカーでは1Vrmsの振幅でも携帯情報機器に必要な音圧は得られたが、平面スピーカーでは、10Vrms程度の電圧振幅が必要となっていた。
FIG. 7 illustrates a method of driving a speaker in an analog signal processing circuit. In the conventional connection, as shown in FIG. 7A, in many cases, one of the two terminals of the
そのため、図7(A)の駆動方法ではアナログ信号処理回路702の電源電圧は30V以上の電圧が必要であった。ところが、駆動デバイスとして、ポリシリコンTFTを使用する場合、このような電圧で回路を駆動するには大きな課題があった。それはポリシリコンTFT、特にNchのTFTではドレイン電圧を高く設定すると、ホットキャリアの発生によって、特性が劣化、特に線形領域でのgm(相互コンダクタンス)が著しく劣化するという問題である。そのため、TFTの構造上工夫がこらされているが、TFTをあまり劣化させずに駆動できる電圧は、LDD構造を使用した場合で15V程度、GOLD(ゲートオーバーラップLDD)を用いた場合でも25V程度である。このような問題があるため、図7(A)に示したような駆動方法を前提とした場合、30V以上の駆動が必要なため、ポリシリコンTFTではアナログ信号処理回路の実現ができなかった。
Therefore, in the driving method in FIG. 7A, the power supply voltage of the analog
よって、発明者らは図7(B)のようなBTL(Bridged Tranceformer Less)駆動を用いて平面スピーカーを駆動することを考えた。図7(B)に示すBTL駆動ではアナログ信号処理回路を非反転増幅回路705と反転増幅回路706の2つの回路で構成し、平面スピーカー707の一方の端子を非反転増幅回路705の出力に、他方の端子を反転増幅回路706の出力に接続している。このような駆動をすることによって、実質的に2倍の振幅が得られるため、平面スピーカーの駆動振幅は1つの回路でいえば5Vrmsで駆動することが可能になる。
Therefore, the inventors considered driving a planar speaker by using a BTL (Bridged Transformer Less) drive as shown in FIG. 7B. In the BTL drive shown in FIG. 7B, the analog signal processing circuit is constituted by two circuits, a
したがって、図7(B)の場合は30Vという電源電圧は必要がなくなり、20V以下の電圧で回路を駆動することができ、ポリシリコンTFTを用いてアナログ信号処理回路を構成することが可能になる。
また、本実施例は前述した実施例1〜3と組み合わせて使用することが可能である。
Therefore, in the case of FIG. 7B, a power supply voltage of 30 V is not required, and the circuit can be driven by a voltage of 20 V or less, and an analog signal processing circuit can be formed using a polysilicon TFT. .
This embodiment can be used in combination with the first to third embodiments.
図8(A)に示すのは、非反転増幅回路802と反転増幅回路803を用いてBTL駆動を実現しているが、接続の方法が実施例4とは異なる。入力信号を非反転増幅回路802と反転増幅回路803の両方に入れるのではなく、非反転増幅回路802のみに入力している。反転増幅回路803の入力は非反転増幅回路802の出力に接続されている。非反転増幅回路802はスピーカー804の第一の端子と、反転増幅回路803の入力を駆動し、反転増幅回路803の出力はスピーカー804の第二の端子を駆動する。
In FIG. 8A, BTL driving is realized using a
図8(B)に示すのは、反転増幅回路806と反転増幅回路807を用いてBTL駆動を実現しているが、接続の方法が図7(B)、図8(A)と異なる。
入力信号は反転増幅回路806に入力され、反転増幅回路807の入力は、反転増幅回路806の出力に接続されている。反転増幅器806の出力はスピーカー808の第一の端子と反転増幅回路807の入力を駆動し、反転増幅回路807はスピーカー808の第二の端子を駆動している。
また、本実施例は前述した実施例1〜3と組み合わせて使用することが可能である。
FIG. 8B illustrates a case where BTL driving is realized by using an inverting
The input signal is input to the inverting
This embodiment can be used in combination with the first to third embodiments.
図9は非反転増幅回路902と反転増幅回路903の後ろにそれぞれバッファ回路904、905を追加し、バッファ回路904の出力でスピーカー906の第一の端子を駆動し、バッファ回路905の出力でスピーカー906の第二の端子を駆動している。このように、バッファ回路を介して、スピーカーを駆動しても良い。図9には、図7(B)で示した例にバッファ回路を追加しているが、図8(A)、図8(B)に示した回路にバッファ回路を追加しても良い。
また、本実施例は前述した実施例1〜3と組み合わせて使用することが可能である。
In FIG. 9,
This embodiment can be used in combination with the first to third embodiments.
図10にアナログ信号処理回路の例をしめす。この回路では電圧増幅率を100倍に設定したものである。入力信号は100mVrms程度の信号を入力し前置増幅回路1001でまず5倍に増幅を行う。その出力信号を非反転増幅回路1002、および反転増幅回路1003に入力し、それぞれ10倍に増幅する、そしてそれらの出力端子の間にスピーカー1004を接続している。
スピーカー1004の両端には50倍の信号が発生し、それぞれが逆相であるから、結果として100倍となる。このように2段構成の増幅回路を用いることで安定な増幅が可能になる。ここで、各増幅回路は実施例2で説明したオペアンプ回路を用いる。ただし、回路構成はそれに限定されず他の回路構成を用いてもかまわない。また、増幅率や増幅率の配分も、上記の数値に限らず他の値であっても良い。
FIG. 10 shows an example of an analog signal processing circuit. In this circuit, the voltage amplification factor is set to 100 times. As an input signal, a signal of about 100 mVrms is input, and the signal is first amplified by a factor of 5 in the
A 50-fold signal is generated at both ends of the
また、図10の例では、前置増幅回路の出力信号を非反転増幅回路と反転増幅回路に入力したが、前置増幅回路の出力信号を非反転増幅回路に入力し、非反転増幅回路の出力信号を反転増幅回路に入力し、非反転増幅回路の出力端子と、反転増幅回路の出力端子との間にスピーカーを接続しても良い。 In the example of FIG. 10, the output signal of the preamplifier is input to the non-inverting amplifier and the inverting amplifier. However, the output signal of the preamplifier is input to the non-inverting amplifier, and The output signal may be input to the inverting amplifier circuit, and a speaker may be connected between the output terminal of the non-inverting amplifier circuit and the output terminal of the inverting amplifier circuit.
あるいは、前置増幅回路の出力信号を第一の反転増幅回路に入力し、第一の反転増幅回路の出力信号を第二の反転増幅回路に入力し、第一の反転増幅回路の出力端子と、第二の反転増幅回路の出力端子との間にスピーカーを接続しても良い。
また、本実施例は前述した実施例と組み合わせて使用することが可能である。
Alternatively, the output signal of the preamplifier is input to the first inverting amplifier, the output signal of the first inverting amplifier is input to the second inverting amplifier, and the output terminal of the first inverting amplifier is Alternatively, a speaker may be connected to the output terminal of the second inverting amplifier circuit.
This embodiment can be used in combination with the above-described embodiment.
図18、19に試作したアンプの特性の測定した結果を示す。この結果は非反転のものを示しており、50倍のアンプのものである。ここで、ひずみ率は図18においてTHD(全高調波ひずみ率)として表されている。
図18はアンプの入力電圧と出力電圧及び、ひずみ率の関連を示したものである。ここで入力電圧と出力電圧の電圧特性のグラフの傾きは測定器の利得(増幅度)を表しており、入出力間の関係が直線から外れると、出力にひずみを生じる。ここでは入力電圧の増加と共にひずみ率も上昇しているが、ひずみ率が1%となるのは入力電圧が0.07Vrmsの時であり、出力電圧がおよそ3.5Vrmsつまり10Vppとなった時である。これは平面スピーカーの駆動においては実用可能な振幅を得ることができている。
また、図19に入力周波数と出力電圧の関係を示している。縦軸は増幅器の入力の電圧に対する出力の電圧の比(利得)を表している。ここでは、ひずみがない周波数領域では利得がおよそ34dB、つまり増幅度が50倍となっているが、周波数が10KHzから出力電圧が低下しており、約15KHzで出力電圧は30%低下している。これは音声信号の周波数帯域としては十分な帯域であることを示している。
18 and 19 show the results of measuring the characteristics of the prototyped amplifier. This result shows a non-inverted one, that of a 50-fold amplifier. Here, the distortion rate is represented as THD (total harmonic distortion rate) in FIG.
FIG. 18 shows the relationship between the input voltage and the output voltage of the amplifier and the distortion factor. Here, the slope of the graph of the voltage characteristics of the input voltage and the output voltage represents the gain (amplification degree) of the measuring instrument. If the relationship between the input and output deviates from a straight line, the output will be distorted. Here, the distortion rate increases with an increase in the input voltage, but the distortion rate becomes 1% when the input voltage is 0.07 Vrms, and when the output voltage becomes about 3.5 Vrms, that is, 10 Vpp. is there. As a result, a practically usable amplitude can be obtained in driving a planar speaker.
FIG. 19 shows the relationship between the input frequency and the output voltage. The vertical axis represents the ratio (gain) of the output voltage to the input voltage of the amplifier. Here, the gain is about 34 dB in the frequency region where there is no distortion, that is, the amplification degree is 50 times, but the output voltage decreases from 10 kHz and the output voltage decreases by 30% at about 15 kHz. . This indicates that the band is sufficient for the frequency band of the audio signal.
図11に示すのは、オペアンプ回路を用いたアナログ信号処理回路の差動回路を構成するTFTの平面図である。図11(A)は通常の差動回路の配置を示している。TFT1101とTFT1102は隣接に配置され、共通ソース電極1107とドレイン電極1105、1106、ゲート電極1103,1104を引き出している。
FIG. 11 is a plan view of a TFT constituting a differential circuit of an analog signal processing circuit using an operational amplifier circuit. FIG. 11A shows an arrangement of a normal differential circuit. The
オペアンプ回路を用いたアナログ信号処理回路では差動回路を構成するTFTのバランスが重要になっている。特にポリシリコンを用いたTFTでは単結晶トランジスタに比べてばらつきが大きいので、その対策は重要なものとなる。図11(B)はばらつき対策として、差動回路を構成するTFTを並列構成にしたものである。図11(B)では、チャネル形成領域1111、1118を隣接して配置し、ひとつのTFTとして使用している。また、チャネル形成領域1112、1119を隣接して配置し、ひとつのTFTとして使用している。ソース電極はチャネル形成領域1111、1118を共通とし、チャネル形成領域1112、1119を共通とし、共通ソース1117で引き出している。また、チャネル形成領域1111、1118に対応するドレイン電極1115、ゲート電極1113を引き出している。チャネル形成領域1112、1119に対応するドレイン電極1116、ゲート電極1114を引き出している。このような並列構成にすることによって、TFT特性が平均化され、ばらつきは減少する。
In an analog signal processing circuit using an operational amplifier circuit, it is important to balance TFTs forming a differential circuit. In particular, a TFT using polysilicon has a larger variation than a single crystal transistor, and therefore, a countermeasure is important. FIG. 11B shows a configuration in which TFTs constituting a differential circuit are arranged in parallel as a measure against variation. In FIG. 11B,
図12(A)に示すのは、差動回路を構成するTFTをダブルゲートTFTとしたものである。ダブルゲートTFTでは、ドレイン電極1205、1206、ソース電極1207は図11(A)と同じであるが、ゲート電極1203、1204がそれぞれ二つのチャネル形成領域を有している。このようなダブルゲートTFTにすることによって、TFT特性の平均化効果と、1つのTFTにかかるドレイン電圧を低減し、ドレイン電圧変調による電流のずれを低減することができる。ここではダブルゲートを示したが、トリプル以上のゲートを有してもかまわない。
FIG. 12A shows an example in which a TFT constituting a differential circuit is a double-gate TFT. In the double-gate TFT, the
図12(B)に示すのは、差動回路を構成するTFTを、たすきがけ配置にしたものである。たすきがけ配置とは、図12(B)に示すように、チャネル形成領域1211、1219を斜向かいに配置し、ゲート配線1214、ソース配線1217、ドレイン配線1215で接続し、ひとつのTFTとして使用している。また、チャネル形成領域1212、1218を斜向かいに配置し、ゲート配線1213、ソース配線1217、ドレイン配線1216で接続し、ひとつのTFTとして使用している。さらに、チャネル形成領域1211とチャネル形成領域1219を結ぶ直線と、チャネル形成領域1212とチャネル形成領域1218を結ぶ直線がクロスするような配置にしている。このような配置にすることによって、不純物ドープの勾配や、レーザー結晶化などのような、位置によるばらつきを低減することが可能になる。これらのばらつき対策はそれぞれを組み合わせて使用することも可能である。
また、本実施例は前述した実施例と組み合わせて使用することが可能である。
FIG. 12B illustrates a TFT in which a differential circuit is formed in a crossing arrangement. As shown in FIG. 12B, the
This embodiment can be used in combination with the above-described embodiment.
図13に示すのは、オペアンプ回路を用いたアナログ信号処理回路の出力部分に使用するトランジスタの例である。オペアンプ回路の出力部分はスピーカーなどの負荷を駆動すると、大きな電流を流すため、ゲート幅の大きさを大きくとる必要がある。一般に半導体集積回路では、図13に示すように、ゲート幅を大きくする場合、面積縮小のため、ソース領域1301、1303またはドレイン領域1302、1304を重ね合わせて、トランジスタを小さくする。このようにして、ゲート配線1305は変わらないが、ソース・ドレイン領域は縮小が可能である。
ところが、アナログ信号処理回路では、デジタル信号処理回路のように、立ち上がり、立下りだけでなく常時電流が流れている。このため、TFTは自己発熱によって、温度が上昇する。とくに、熱伝導率の小さいガラス基板などの上に形成したTFTでは温度上昇が顕著であり、信頼性が悪化する。そのため、何らかの放熱対策が必要となる。
FIG. 13 shows an example of a transistor used for an output portion of an analog signal processing circuit using an operational amplifier circuit. When the output of the operational amplifier circuit drives a load such as a speaker, a large current flows, so that it is necessary to increase the gate width. In general, in a semiconductor integrated circuit, as shown in FIG. 13, when the gate width is increased, the transistor is reduced by overlapping the
However, in an analog signal processing circuit, a current always flows in addition to rising and falling, as in a digital signal processing circuit. Therefore, the temperature of the TFT rises due to self-heating. In particular, a TFT formed on a glass substrate or the like having a low thermal conductivity has a remarkable temperature rise, and the reliability is deteriorated. For this reason, some heat radiation measures are required.
図15に示すのは出力部分を構成するTFTをゲート幅の小さな半導体薄膜1504、1505、1506,1507に分割し、且つ、それぞれの半導体薄膜間の距離をとることによって、温度上昇を防止した例である。
TFTはアイランド1504のサイズのものが距離を離して4つ配置されている。ゲート電極1502、ソース電極1501、ドレイン電極1503は各半導体薄膜をつないでいる。ここで、各半導体薄膜の間隔は半導体薄膜の長辺より大きくしたほうが、より効果的に放熱が可能であるため、望ましい。図15において、半導体薄膜の長辺a(a>b)よりも間隔X、間隔Yを大きくとっている。
FIG. 15 shows an example in which a TFT constituting an output portion is divided into semiconductor
Four TFTs having the size of the
図14に示すのは、各半導体薄膜内のチャネル形成領域を細かく分離したものである。TFTは半導体薄膜1404のサイズのものが距離を離して4つ配置されている。ゲート電極1402、ソース電極1401、ドレイン電極1403は各半導体薄膜をつないでいる。各半導体薄膜において、チャネル形成領域は分離されているが、ソース・ドレイン領域は1つずつとなっている。このようにして発熱源となるチャネル形成領域を細分化することによっても、温度上昇を抑えることは可能である。ここで隣接するチャネル形成領域までの距離dは細分化されたチャネル形成領域(たとえば1405)の幅Wより大きい方が、より効果的に放熱が可能であるため望ましい。
FIG. 14 shows the channel formation region in each semiconductor thin film finely separated. Four TFTs having the size of the semiconductor
図16に示すのは、図14に示した実施例に加えて、各半導体薄膜の間にゲート電極1602で導電膜1604を設けた例である。各半導体薄膜のチャネルで発生した熱を逃がすため、導電膜1604を配置している。導電膜はゲート電極材料に限らず、ソース・ドレイン電極材料、またはその他の材料であっても良い。また、形状も図16の形には限定されない。
このように、出力段のTFTの形状を工夫することによって、放熱効果を高めることができ、TFTにて、消費電流の大きな回路も、表示装置上に作りこむことが可能になる。
また、本実施例は前述した実施例と組み合わせて使用することが可能である。
FIG. 16 shows an example in which a
In this way, by devising the shape of the TFT in the output stage, the heat radiation effect can be enhanced, and a circuit with large current consumption can be formed on the display device using the TFT.
This embodiment can be used in combination with the above-described embodiment.
Claims (29)
前記表示装置は視覚以外の出力デバイスを駆動する電気的信号処理回路を有し、
前記電気的信号処理回路は前記薄膜半導体素子によって構成されることを特徴とした表示装置。 In a display device having a thin film semiconductor element on a substrate,
The display device has an electrical signal processing circuit for driving an output device other than the visual,
The display device, wherein the electric signal processing circuit is configured by the thin film semiconductor element.
前記表示装置は音声信号処理回路を有し、
前記音声信号処理回路は前記薄膜半導体素子によって構成されることを特徴とした表示装置。 In a display device having a thin film semiconductor element on a substrate,
The display device has an audio signal processing circuit,
The display device, wherein the audio signal processing circuit is configured by the thin film semiconductor element.
前記表示装置は音声信号処理回路を有し、
前記音声信号処理回路は前記薄膜半導体素子によって構成され、
前記音声信号処理回路の出力信号によって、スピーカーを駆動することを特徴とした表示装置。 In a display device having a thin film semiconductor element on a substrate,
The display device has an audio signal processing circuit,
The audio signal processing circuit is configured by the thin film semiconductor element,
A display device, wherein a speaker is driven by an output signal of the audio signal processing circuit.
前記音声信号処理回路はデジタル信号処理回路を含むことを特徴とした表示装置。 In claim 2 or claim 3,
The display device, wherein the audio signal processing circuit includes a digital signal processing circuit.
前記音声信号処理回路はD/A変換回路を含むことを特徴とした表示装置。 In claim 2 or claim 3,
The display device, wherein the audio signal processing circuit includes a D / A conversion circuit.
前記音声信号処理回路はアナログ信号処理回路を含むことを特徴とした表示装置。 In claim 2 or claim 3,
The display device, wherein the audio signal processing circuit includes an analog signal processing circuit.
前記アナログ信号処理回路はオペアンプ回路によって構成されていることを特徴とした表示装置。 In claim 6,
The display device, wherein the analog signal processing circuit is configured by an operational amplifier circuit.
前記薄膜半導体素子はアナログ信号処理回路を構成し、
前記アナログ信号処理回路の出力信号によって、スピーカーを駆動することを特徴とした表示装置。 In a display device having a thin film semiconductor element on a substrate,
The thin film semiconductor device forms an analog signal processing circuit,
A display device, wherein a speaker is driven by an output signal of the analog signal processing circuit.
前記薄膜半導体素子はアナログ信号処理回路を構成し、
前記アナログ信号処理回路は非反転増幅回路と反転増幅回路を有し、
前記非反転増幅回路の出力信号によって、スピーカーの第一の端子を駆動し、
前記反転増幅回路の出力信号によって前記スピーカーの第二の端子を駆動することを特徴とした表示装置。 In a display device having a thin film semiconductor element on a substrate,
The thin film semiconductor device forms an analog signal processing circuit,
The analog signal processing circuit has a non-inverting amplifier circuit and an inverting amplifier circuit,
The first terminal of the speaker is driven by the output signal of the non-inverting amplifier circuit,
A display device, wherein a second terminal of the speaker is driven by an output signal of the inverting amplifier circuit.
前記薄膜半導体素子はアナログ信号処理回路を構成し、
前記アナログ信号処理回路は非反転増幅回路と反転増幅回路を有し、
前記非反転増幅回路の入力端子と前記反転増幅回路の入力端子は接続され、
前記非反転増幅回路の出力信号によって、スピーカーの第一の端子を駆動し、
前記反転増幅回路の出力信号によって前記スピーカーの第二の端子を駆動することを特徴とした表示装置。 In a display device having a thin film semiconductor element on a substrate,
The thin film semiconductor device forms an analog signal processing circuit,
The analog signal processing circuit has a non-inverting amplifier circuit and an inverting amplifier circuit,
An input terminal of the non-inverting amplifier circuit and an input terminal of the inverting amplifier circuit are connected,
The first terminal of the speaker is driven by the output signal of the non-inverting amplifier circuit,
A display device, wherein a second terminal of the speaker is driven by an output signal of the inverting amplifier circuit.
前記薄膜半導体素子はアナログ信号処理回路を構成し、
前記アナログ信号処理回路は非反転増幅回路と、反転増幅回路を有し、
前記非反転増幅回路の出力端子は、前記反転増幅回路の入力端子に接続され、
前記非反転増幅回路の出力信号によってスピーカーの第一の端子を駆動し、
前記反転増幅回路の出力信号によって前記スピーカーの第二の端子を駆動することを特徴とした表示装置。 In a display device having a thin film semiconductor element on a substrate,
The thin film semiconductor device forms an analog signal processing circuit,
The analog signal processing circuit has a non-inverting amplifier circuit and an inverting amplifier circuit,
An output terminal of the non-inverting amplifier circuit is connected to an input terminal of the inverting amplifier circuit,
Driving the first terminal of the speaker by the output signal of the non-inverting amplifier circuit,
A display device, wherein a second terminal of the speaker is driven by an output signal of the inverting amplifier circuit.
前記薄膜半導体素子はアナログ信号処理回路を構成し、
前記アナログ信号処理回路は第一の反転増幅回路と、第二の反転増幅回路を有し、
前記第一の反転増幅回路の出力端子は、前記第二の反転増幅回路の入力端子に接続され、
前記第一の反転増幅回路の出力信号によってスピーカーの第一の端子を駆動し、
前記第二の反転増幅回路の出力信号によって前記スピーカーの第二の端子を駆動することを特徴とした表示装置。 In a display device having a thin film semiconductor element on a substrate,
The thin film semiconductor device forms an analog signal processing circuit,
The analog signal processing circuit has a first inverting amplifier circuit and a second inverting amplifier circuit,
An output terminal of the first inverting amplifier circuit is connected to an input terminal of the second inverting amplifier circuit,
Driving a first terminal of the speaker by an output signal of the first inverting amplifier circuit,
A display device, wherein a second terminal of the speaker is driven by an output signal of the second inverting amplifier circuit.
前記薄膜半導体素子はアナログ信号処理回路を構成し、
前記アナログ信号処理回路は、前置増幅回路と、非反転増幅回路と、反転増幅回路を有し、
前記前置増幅回路の出力信号を、前記非反転増幅回路と前記反転増幅回路に入力し、
前記非反転増幅回路の出力信号によって、スピーカーの第一の端子を駆動し、
前記反転増幅回路の出力信号によって前記スピーカーの第二の端子を駆動することを特徴とした表示装置。 In a display device having a thin film semiconductor element on a substrate,
The thin film semiconductor device forms an analog signal processing circuit,
The analog signal processing circuit has a preamplifier, a non-inverting amplifier, and an inverting amplifier.
An output signal of the preamplifier circuit is input to the non-inverting amplifier circuit and the inverting amplifier circuit,
The first terminal of the speaker is driven by the output signal of the non-inverting amplifier circuit,
A display device, wherein a second terminal of the speaker is driven by an output signal of the inverting amplifier circuit.
前記薄膜半導体素子はアナログ信号処理回路を構成し、
前記アナログ信号処理回路は、前置増幅回路と、非反転増幅回路と、反転増幅回路を有し、
前記前置増幅回路の出力信号を前記非反転増幅回路に入力し、
前記非反転増幅回路の出力信号を前記反転増幅回路に入力し、
前記非反転増幅回路の出力信号によって、スピーカーの第一の端子を駆動し、
前記反転増幅回路の出力信号によって前記スピーカーの第二の端子を駆動することを特徴とした表示装置。 In a display device having a thin film semiconductor element on a substrate,
The thin film semiconductor device forms an analog signal processing circuit,
The analog signal processing circuit has a preamplifier, a non-inverting amplifier, and an inverting amplifier.
An output signal of the preamplifier circuit is input to the non-inverting amplifier circuit,
An output signal of the non-inverting amplifier circuit is input to the inverting amplifier circuit,
The first terminal of the speaker is driven by the output signal of the non-inverting amplifier circuit,
A display device, wherein a second terminal of the speaker is driven by an output signal of the inverting amplifier circuit.
前記薄膜半導体素子はアナログ信号処理回路を構成し、
前記アナログ信号処理回路は、前置増幅回路と、第一の反転増幅回路と、第二の反転増幅回路を有し、
前記前置増幅回路の出力信号を、前記第一の反転増幅回路に入力し、
前記第一の反転増幅回路の出力信号を、前記第二の反転増幅回路に入力し、
前記第一の反転増幅回路の出力信号によって、スピーカーの第一の端子を駆動し、
前記第二の反転増幅回路の出力信号によって前記スピーカーの第二の端子を駆動することを特徴とした表示装置。 In a display device having a thin film semiconductor element on a substrate,
The thin film semiconductor device forms an analog signal processing circuit,
The analog signal processing circuit has a preamplifier circuit, a first inverting amplifier circuit, and a second inverting amplifier circuit,
An output signal of the preamplifier circuit is input to the first inverting amplifier circuit,
An output signal of the first inverting amplifier circuit is input to the second inverting amplifier circuit,
A first terminal of a speaker is driven by an output signal of the first inverting amplifier circuit,
A display device, wherein a second terminal of the speaker is driven by an output signal of the second inverting amplifier circuit.
前記非反転増幅回路もしくは前記反転増幅回路はバッファ回路を介して、スピーカーを駆動することを特徴とした表示装置。 In any one of claims 9 to 15,
A display device, wherein the non-inverting amplifier circuit or the inverting amplifier circuit drives a speaker via a buffer circuit.
前記アナログ信号処理回路は30V未満の電源電圧で駆動されることを特徴とした表示装置。 In any one of claims 6 to 16,
The display device, wherein the analog signal processing circuit is driven by a power supply voltage of less than 30V.
前記スピーカーは平面スピーカーであることを特徴とした表示装置。 In any one of claims 3 to 17,
The display device, wherein the speaker is a flat speaker.
前記薄膜トランジスタはアナログ信号処理回路を構成し、
前記アナログ信号処理回路は、差動回路と、カレントミラー回路と、定電流源と、ソース接地増幅器と、ソースフォロワとを有し、
前記定電流源は前記差動回路を構成する薄膜トランジスタのソース電極に電気的に接続され、
前記差動回路の第一の出力端子は前記カレントミラー回路の出力端子と前記ソース接地増幅器の入力端子に電気的に接続され、
前記差動回路の第二の出力端子は前記カレントミラー回路の入力端子に電気的に接続され、
前記ソース接地増幅器の出力端子は前記ソースフォロワの入力端子に電気的に接続され、
前記ソースフォロワの出力端子は前記アナログ信号処理回路の出力端子に電気的に接続されることを特徴とした表示装置。 In a display device having a thin film transistor on a substrate,
The thin film transistor constitutes an analog signal processing circuit,
The analog signal processing circuit has a differential circuit, a current mirror circuit, a constant current source, a source grounded amplifier, and a source follower,
The constant current source is electrically connected to a source electrode of a thin film transistor forming the differential circuit,
A first output terminal of the differential circuit is electrically connected to an output terminal of the current mirror circuit and an input terminal of the common source amplifier,
A second output terminal of the differential circuit is electrically connected to an input terminal of the current mirror circuit,
An output terminal of the source grounded amplifier is electrically connected to an input terminal of the source follower,
A display device, wherein an output terminal of the source follower is electrically connected to an output terminal of the analog signal processing circuit.
前記薄膜トランジスタはアナログ信号処理回路を構成し、
前記アナログ信号処理回路は、差動回路と、第一のカレントミラー回路と、第二のカレントミラー回路と、第三のカレントミラー回路と、定電流源とを有し、
前記定電流源は前記差動回路を構成する薄膜トランジスタのソース電極に電気的に接続され、
前記差動回路の第一の出力端子が前記第一のカレントミラー回路の入力端子に電気的に接続され、
前記差動回路の第二の出力端子が前記第二のカレントミラー回路の入力端子に電気的に接続され、
前記第一のカレントミラー回路の出力端子が前記アナログ信号処理回路の出力端子と第三のカレントミラー回路の出力端子に電気的に接続され、
前記第二のカレントミラー回路の出力端子が前記第三のカレントミラー回路の入力端子に電気的に接続されることを特徴とした表示装置。 In a display device having a thin film transistor on a substrate,
The thin film transistor constitutes an analog signal processing circuit,
The analog signal processing circuit has a differential circuit, a first current mirror circuit, a second current mirror circuit, a third current mirror circuit, and a constant current source,
The constant current source is electrically connected to a source electrode of a thin film transistor forming the differential circuit,
A first output terminal of the differential circuit is electrically connected to an input terminal of the first current mirror circuit,
A second output terminal of the differential circuit is electrically connected to an input terminal of the second current mirror circuit,
An output terminal of the first current mirror circuit is electrically connected to an output terminal of the analog signal processing circuit and an output terminal of a third current mirror circuit,
A display device, wherein an output terminal of the second current mirror circuit is electrically connected to an input terminal of the third current mirror circuit.
前記薄膜トランジスタは差動回路を有するアナログ信号処理回路を構成し、
前記差動回路はマルチゲート構造の薄膜トランジスタによって構成されていることを特徴とした表示装置。 In a display device having a thin film transistor on a substrate,
The thin film transistor constitutes an analog signal processing circuit having a differential circuit,
The display device, wherein the differential circuit is configured by a thin film transistor having a multi-gate structure.
前記薄膜トランジスタは差動回路を有するアナログ信号処理回路を構成し、
前記差動回路は複数の薄膜トランジスタを並列接続していることを特徴とした表示装置。 In a display device having a thin film transistor on a substrate,
The thin film transistor constitutes an analog signal processing circuit having a differential circuit,
The display device, wherein the differential circuit connects a plurality of thin film transistors in parallel.
前記薄膜トランジスタは差動回路を有するアナログ信号処理回路を構成し、
前記差動回路は複数の薄膜トランジスタをたすきがけ配置していることを特徴とした表示装置。 In a display device having a thin film transistor on a substrate,
The thin film transistor constitutes an analog signal processing circuit having a differential circuit,
The display device, wherein the differential circuit has a plurality of thin film transistors arranged in a crossing manner.
前記薄膜トランジスタはアナログ信号処理回路を構成し、
前記アナログ信号処理回路の出力薄膜トランジスタは、複数の半導体薄膜よりなることを特徴とした表示装置。 In a display device having a thin film transistor on a substrate,
The thin film transistor constitutes an analog signal processing circuit,
A display device, wherein the output thin film transistor of the analog signal processing circuit comprises a plurality of semiconductor thin films.
前記薄膜トランジスタはアナログ信号処理回路を構成し、
前記アナログ処理信号回路の出力薄膜トランジスタは、チャネル形成領域を複数有し、ソース・ドレイン領域をそれぞれひとつ有する半導体薄膜より構成されることを特徴とした表示装置。 In a display device in which a thin film transistor is formed on a substrate,
The thin film transistor constitutes an analog signal processing circuit,
A display device, wherein the output thin film transistor of the analog processing signal circuit is constituted by a semiconductor thin film having a plurality of channel formation regions and one source / drain region.
前記薄膜トランジスタはアナログ信号処理回路を構成し、
前記アナログ信号処理回路の出力段を構成する薄膜トランジスタは、複数の半導体薄膜よりなり、且つ、前記複数の半導体薄膜の間に導電膜を配置したことを特徴とする表示装置。
In a display device having a thin film transistor on a substrate,
The thin film transistor constitutes an analog signal processing circuit,
A display device, wherein a thin film transistor constituting an output stage of the analog signal processing circuit is formed of a plurality of semiconductor thin films, and a conductive film is arranged between the plurality of semiconductor thin films.
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