JP3593198B2

JP3593198B2 - フラットパネル型ディスプレイ装置及び液晶パネル

Info

Publication number: JP3593198B2
Application number: JP34966995A
Authority: JP
Inventors: 舜平山崎; 吉晴平形
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 1995-12-20
Filing date: 1995-12-20
Publication date: 2004-11-24
Anticipated expiration: 2015-12-20
Also published as: JPH09171357A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本明細書で開示する発明は、ＬＣＤパネル上に周辺部のコントローラを一体化させた構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置として、アクティブマトリクス型のものが知られている。これはマトリクス状に配置された画素のそれぞれに薄膜トランジスタを配置し、画素電極に出入りする電荷を薄膜トランジスタでもって制御する構成を有している。
【０００３】
一方、上記のアクティブマトリクス型の液晶表示装置をさらに発展させた構成として、マトリクス領域に配置された薄膜トランジスタを駆動するための周辺駆動回路をも同一ガラス基板または石英基板上に形成する構成が知られている。
【０００４】
この構成は、周辺ドライバー回路一体型と呼ばれ、装置の小型化、作製コストの低減、汎用性の向上といった有意性がある。
【０００５】
しかし、さらにレベルの高い表示を行う場合やさらなる汎用性の向上を考えた場合、さらに集積化を高めた構成が必要とされている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本明細書で開示する発明は、高い集積度を有し、また高い汎用性を有したフラットパネル型のディスプレイ装置を提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本明細書で開示する発明は、例えばアクティブマトリクス型の液晶表示装置を基礎として、アクティブマトリクス回路が形成されたガラス基板上にさらに周辺機器のコントロール回路を作製し、全体の小型化および部品点数や作製コストの削減を計るものである。
【０００８】
具体的には、ＣＰＵを含むコントローラー回路をアクティブマトリクス回路と同一基板上に形成し、このＣＰＵでもって、外部の装置の制御をもできるような構成とし、単なるディスプレイとしてのみではなく、広く情報を扱う端末としての機能を有せしめたことを特徴とする。
【０００９】
このコントローラー回路には、ＣＰＵの他にＲＡＭ、ＲＯＭ、Ｉ／Ｏ（周辺コントローラ）が配置される。これらの回路をガラス基板または石英基板上または適当な絶縁表面を有する基板上に薄膜トランジスタでもって形成し、多用な用途に耐える高い汎用性を有したインテリジェントな液晶パネルとする。
【００１０】
ここでコントローラ回路は以下の基本的な構成を有する。
【００１１】
（１）命令デコード部、演算部、内部レジスタ部およびＲＯＭやＲＡＭのポインター部からなり、全体のシーケンスを決めるＣＰＵ。
【００１２】
（２）シーケンスプログラムを格納する記憶素子ＲＯＭ（不揮発メモリ）。
【００１３】
（３）設定データ、制御データ、さらには演算結果を格納する記憶素子ＲＡＭ（揮発性メモリ）
【００１４】
（４）上記のシーケンス制御系と外部を接続するインターフェイスとして、
・ＲＳ２３２Ｃ規格で代表されるようなシリアル通信を行うシリアルＩ／Ｏ（ＳＩＯ）
・周辺機器から前記ＣＰＵＨＥＮＯ割り込み要求を受け付ける割り込み制御（ＩＮＴ）
・並列に複数ビットのデータのやりとりを行い、外部機器と制御の受渡しを行うプロセス・インプット・アウトプット（ＰＩＯ）
・外部からのアナログ信号をデジタル信号として入力する変換回路（Ａ／Ｄ）
・ＣＰＵからのデジタル信号値を所定のアナログレベルに変換して出力する変換回路（Ｄ／Ａ）
・赤外線入力する信号を受信および送信するための赤外線インターフェイス
・所定の時間を設定して、その間隔を出力するタイマー回路および、これらの信号をカウントして時間帯を制御するカウンタ回路
等を有したＩ／Ｏ回路が必要とされる。
【００１５】
さらに、
（５）システムのスタンバイ状態やリセット処理、停止処理を行うシステム制御部。
（６）コントーローラ全体の基準タイミングを発生するタイミング発生器。
【００１６】
以上が、コントローラ回路に配置される。
【００１７】
また、本明細書に開示する発明においては、このコントラーラ回路を液晶材料中に封止してしなうことを特徴とする。即ち、液晶を封止する封止材料の内側に上記コントローラ回路を配置することを特徴とする。
【００１８】
このような構成は、一体化された液晶パネル内に外部回路を制御できる機能を内蔵したものとなる。これは、装置の小型化を進め、さらにその汎用性を大きく高めるものである。例えば、後に詳述するように、健康診断機能を有した携帯型の情報端末等を実現する際に、非常に有用なものとなる。
【００１９】
本明細書で開示する発明の一つは、
透光性を有する一対の基板と、
前記基板間に挟持された液晶材料と、
前記液晶材料を封止する封止材と、
外部回路の制御を行う機能を有するコントローラー部と、
を有し、
前記コントローラー部は前記液晶材料によって封止されていることを特徴とする。
【００２０】
上記構成の具体的な構成を図８及び図９に示す。図８及び図９に示す構成は、表示部であるアクティブマトリクス領域と同一基板上に形成され、また液晶材料によって封止されたコントローラ部によって、装置の外部にある装置を制御できるものである。
【００２１】
他の発明の構成は、
透光性を有する一対の基板と、
前記基板間に挟持された液晶材料と、
前記液晶材料を封止する封止材と、
外部回路の制御を行う機能を有するコントローラー部と、
を有し、
前記コントローラー部は封止材の内側に配置されていることを特徴とする。
【００２２】
他の発明の構成は、
透光性を有する一対の基板と、
前記基板間に挟持された液晶材料と、
前記液晶材料を封止する封止材と、
外部回路の制御を行う機能を有するＣＰＵ回路と、
を有し、
前記ＣＰＵ回路は前記液晶材料によって封止されていることを特徴とする。
【００２３】
他の発明の構成は、
透光性を有する一対の基板と、
前記基板間に挟持された液晶材料と、
前記液晶材料を封止する封止材と、
外部回路の制御を行う機能を有するＣＰＵ回路と、
を有し、
前記ＣＰＵ回路は封止材の内側に配置されていることを特徴とする。
【００２４】
【実施例】
〔実施例１〕
本実施例では、周辺装置のコントローラー回路を、液晶表示装置部（液晶パネル）を構成するガラス基板または石英基板上に集積化し、この構成を利用して液晶プロジェクターを構成する例を示す。
【００２５】
図１に本実施例で利用する液晶パネルの概要を示す。図１に示す液晶パネルは、画素マトリクス領域とそれを駆動する周辺駆動回路領域と、さらに各種制御を行うコントーラ部とが同一基板上に集積化された構成を有している。
【００２６】
図１に示す液晶パネルは、１０３で示されるアクティブマトリクス領域（画素領域）と、それを駆動する１０１で示される水平走査駆動回路（Ｈドライバー）、１０２で示される垂直走査駆動回路（Ｖドライバー）、さらに１０４で示すコントローラーを有している。
【００２７】
図１に示す液晶パネルが特徴とするのは、これらの構成が同一ガラス基板または石英基板、または適当な絶縁表面を有する基板上に集積化して配置されていることである。
【００２８】
図１（Ａ）〜（Ｃ）に示すのは、各回路の配置のバリエーションを示したものである。
【００２９】
この液晶パネルを利用したプロジェクション型の液晶表示装置の概要を図５に示す。図５に示す構成においては、前述の液晶パネルに集積化されたコントローラーによって、冷却ファンの風量を制御することを特徴とする。
【００３０】
即ち、温度センサーによって周囲温度の測定を行い、さらにこのデータをコントローラーにおいて処理し、さらにこの処理内容に従って、コントローラによって、冷却ファンの風量を制御する。
【００３１】
このような構成とすることにより、ファンの騒音を最小限に抑えることができる。また、ファンを制御するための制御回路は、モジュール化された液晶パネルに集積化されているので、そのための回路を新たに配置しなくてもよい。
【００３２】
即ち、装置構成を簡略化することができる。このことは、装置の生産コストを低減させるのに非常に有利である。特に、異なる機能のバリエーションを有する装置を生産する場合には、共通部品を多くする意味で非常に有用なものとなる。
【００３３】
また図５に示す構成においては、煙センサーにより、煙検出時に電源の強制切断を行う構成を有している。これは、発火等による火災防止機能として働く。
【００３４】
また赤外線センサーの受光部を有し、外部からリモコンによるボリューム操作等の操作を可能としている。
【００３５】
またＲＳ２３２Ｃコネクタを有し、パーナルコンピュータなどの外部システムからのアクセスが可能となっている。また、ＬＥＤ等を介して動作状況を表示する構成となっている。
【００３６】
上記の動作を実現する周辺回路コントローラの構成ブロックを図２に示す。まＩ／Ｏ部の構成およびビット割り付け例を図３に示す。
【００３７】
動作にあたり、ＲＳ２３２Ｃケーブルは、シリアルポートの外部へのコネクタと接続する。
【００３８】
また煙センサーは割り込み制御回路を通してＣＰＵにて随時監視する。そして煙センサーからの信号発生時に主電源を強制切断する。温度センサーは、Ａ／Ｄ変換回路を通して接続され、周辺温度により、ファンの風量や動作開示時間、さらに終了時間を制御する。
【００３９】
赤外線リモコン等からのボリューム制御を可能とするため、赤外線の受光素子を設け、これと赤外線インターフェイスを接続する。また、音量の制御はＤ／Ａ変換回路を介して行われる。
【００４０】
Ｉ／Ｏは以下に示す動作を行う。
【００４１】
（１）スタート／ストップ
スタートはスイッチによる主電源投入、およびリモコンからのスタート要求により設定され、コントローラは一連のシーケンス制御を行う。
【００４２】
（２）ＯＮ／ＯＦＦコントロール
プロジェクターの光源ランプの電源、冷却ファンの電源の投入および切断の制御、およびプロジェクター主電源の強制切断を行う。
【００４３】
（３）センサー入力
ファンが断線していないこと、また回転していることを示す信号を入力する。
【００４４】
（４）温度モニター
温度センサーからの入力をＣＰＵが判断してモニター表示用の温度レベル信号として出力する。
【００４５】
（５）状態モニター
各センサーからの状況をＣＰＵが判断し、以上の有無をモニターする。また、各センサー等の試験時のテストモードの表示にも使用される。
【００４６】
（６）ファン風量コントロール
ファンの風量を１６段階で制御可能な信号を出力する。ファンによっては、図２に示すように直にＤ／Ａ変換回路より出力する構成も考えられる。
【００４７】
以下に動作シーケンスを示す。図４に動作シーケンスを示す。主電源投入により、コントローラはシーケンスを開始する。最初に必要なパラメータを設定する初期化を行い、各センサーの状態を確認する。
【００４８】
ここでファンセンサーまたは光源ランプに異常がある場合には、光源ランプをオフにして、以上フラグをセットし、ファンの電源も落とした状態とする。
【００４９】
センサーに異常がない場合は、温度チェックを行い、ファンの風量や起動及び停止の調整を行う。
【００５０】
動作状況に応じて所定の温度範囲に入っていなければ、この調整を続ける。ただし、高温状態でファンの調整を含めて制御できないと判断した場合や、一定時間経過しても光源の温度が上昇しない場合はエラーフラグを設定して、強制的に主電源を切断し停止させる。
【００５１】
動作チェックにて、動作範囲内であれば、続いて通信要求の有無を確認する。ここで通信要求がある場合は、所定の通信時間を設け、処理を行う。ここでの通信内容は、状態フラグの読出とか、テストモード、ボリュームレベル等の外部からの設定である。
【００５２】
通信終了後、または通信要求が無い時は、停止要求の有無を調べ、要求がなければセンサーの確認シーケンスに戻り、動作を繰り返す。
【００５３】
煙センサーによる検出フラグは、割り込みにより常に設定可能状態となっており、このフラグは各シーケンスにおいても随時確認される。
【００５４】
煙検出時はフラグを設定し、強制的に電源を切断して停止する。なお、温度異常および煙検出時のフラグは電源切断により、無効となるが、表示部にコンデーンサー等を用いて長時間表示が行える構成とする。
【００５５】
また、ファンセンサー及び光源ランプセンサーの試験時は、停止シーケンスに入らず、所定のループを行う。
【００５６】
以上示したように本実施例に示す構成は、液晶パネルに集積化されたコントロラーから装置全体を制御することができる。この制御はここで示したものに限らず、他の内容とすることも可能である。
【００５７】
本実施例に示す構成を採用することにより、表示装置全体の構造を簡略化することができ、また同時に多機能化することができる。
【００５８】
従来、装置全体の構造の簡略化と多機能化とは、相反する事項であったが、本実施例に示す構成を採用することにより、その問題を解決することができる。
【００５９】
〔実施例２〕
本実施例の概略の構成（ブロック図）を図６に示す。また図７に装置の概要を示す。この装置は、アクティブマトリクス型の液晶表示装置を利用した薄型の携帯機器である。本実施例では、この装置を健康管理に利用する構成を示す。
【００６０】
本実施例に示す構成においても液晶パネルに集積化して、各種制御を行うコントローラーを内蔵した構成となっている。
【００６１】
本実施例では、温度センサーを備え、体温測定を行う構成を示す。温度センサーと本体とは、引出しケーブルで接続されていてもよいし、またコードレス方式となっていもよい。
【００６２】
即ち、引き出しケーブルを用いる場合には、コントローラーのＡ／Ｄ変換回路に接続する。またコードレス方式とする場合には、センサー部と本体部とを赤外線信号等で接続される構成とする。
【００６３】
また本体より、赤外線インターファイスを介して、外部のパーソナルコンピューター等の処理装置との間でデータの受渡しを行える構成とする。このようにすることで、データの一元管理を行うことができる。
【００６４】
なお体温の計測を行うセンサーの制御は、コントローラー部によって行われる。また体温以外の計測、例えば呼吸数や血圧、さらには唾液のｐＨ値等の計測を行う場合もそれらはコントローラー部によって制御される。
【００６５】
ディスプレイに表示する内容としては、例えば、体温の測定結果、平均体温、体温の変化、月間や週間における体温の変化状態、また体温の予想グラフ等を表示できるようにする。
【００６６】
また別にアダプターを介して、血圧測定をできるようにし、血圧の変化状態や健康状態との関係、食事との関係等をディスプレイに表示できるようにしてもよい。
【００６７】
また、呼吸数や唾液のｐＨ値等の諸パラメーターを計測できるように、必要とするセンサーを外付けで用意してもよい。
【００６８】
ここで示す装置の機能の一例を以下に示す。例えば、１週間の食事内容を入力することにより、その食塩や油分の含有量を算出し、それと体温と血圧の変化の関係等を処理し、ディスプレイ上に、今後の食事の内容についての指針を表示するような機能を設けることができる。
【００６９】
また、体温や血圧、さらには脈拍といった健康状態を示す諸パラメータと毎日の歩いた距離（または運動量）との関係をグラフ化し、何らかの指針が得られるような構成としてもよい。
【００７０】
これらの情報は、全てディスプレイ上に表示がなされ、判りやすいようにグラフ化または図形化することが好ましい。
【００７１】
また睡眠時間や食事の時間等のパラメータを入力し、体温等の諸パラメータとの相関関係を処理し、その結果に基づいて、健康状態を処理分析する総合健康機器として利用することも有用である。
【００７２】
このような制御は、全てディスプレイと同一基板上に集積化されたコントローラーによって行われる。そして必要な情報が処理されて、ディスプレイ部に表示される。
【００７３】
本実施例に示すような構成とすることによって、全体の構成を簡略化することができる。そして、携帯機器としての優位性を最大限に得ることができる。
【００７４】
ここでは、液晶パネルを用いた構成を示した。しかし、液晶パネルの代わりにプラズマディスプレイやＥＬ型の表示装置を利用する構成としてもよい。
【００７５】
〔実施例３〕
本実施例はＣＰＵに代表されるコントローラを内蔵した液晶パネルの構成について示す。図８に本実施例に示す液晶パネルの概要を示す。
【００７６】
本実施例に示す液晶パネルは、アクティブマトリクス型の構成を有した画素領域（アクティブマトリクス領域）と、アクティブマトリクス領域を駆動するための周辺駆動回路と、さらにコントローラー回路とを同一基板上に集積化した構成を有している。
【００７７】
各回路の配置は、図８に示すデザイン以外に図１に示すようなものとすることができる。
【００７８】
図８に示す構成をＡ−Ａ’で切った断面を図９に示す。図８に示す構成からは明らかではないが、本実施例に示す構成は、図９に示すように、対向するガラス基板または石英基板間に液晶を挟持した構成を有している。
【００７９】
液晶材料は封止材（シール材）でもって基板間から漏れでないようになっている。またこの封止材は、一対の基板を貼り合わせる役割も有している。
【００８０】
図９に示されるように基板を張り合わせるための封止材料の内側に全ての回路が配置されている。即ち、上記全ての回路が液晶材料でもって封止された状態となっている。そして、封止材の内側に配置されたコントローラー回路から各種装置や機器の操作や制御が行われる。
【００８１】
例えば、実施例１で示したファンの制御や電源スイッチのＯＮ／ＯＦＦ動作が行われる。
【００８２】
また例えば、実施例２で示した体温の測定を行うセンサーや血圧の測定を行うセンサーの制御が行われる。
【００８３】
このような構成は、各種回路が液晶材料中に封入された状態とすることができるので、外力による影響や静電気による影響、さらに外部からの水分や不純物による影響を抑制することができる。
【００８４】
また本実施例に示す構成において、図８に示すようにディスプレイに特殊なペンを用いて情報の入力を行えるようにしてもよい。
【００８５】
本実施例に示す構成を採用した場合、全体の構成を簡略化さらに小型化することができるので、その応用範囲を広げることができる。即ち、その汎用性を高めることができる。
【００８６】
【発明の効果】
本明細書で開示する発明を利用することで、高い集積度を有し、また高い汎用性を有したフラットパネル型のディスプレイ装置を提供することができる。
【００８７】
そして、小型で据え置きや移動が簡単な多機能化された表示装置を得ることができる。また、情報の表示を行うディスプレイを備えた多機能型の携帯型情報端末を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】液晶パネルの概略の構成を示す。
【図２】周辺回路コントローラの構成ブロックを示す図。
【図３】Ｉ／Ｏ部の構成およびビット割り付け例を示す図。
【図４】動作シーケンスを示す図。
【図５】液晶プロジェクターの概要を示す図。
【図６】液晶パネルの概略の構成を示すブロック図。
【図７】液晶パネルの概略の構成を示す図。
【図８】液晶パネルの概要を示す図。
【図９】液晶パネルの断面の概要を示す図。

Claims

透光性を有する基板上に形成されたアクティブマトリクス回路と、
前記基板上に、薄膜トランジスタで形成された、Ｉ／Ｏ回路、ＲＡＭ、ＲＯＭ及びＣＰＵを含むコントローラーを有するフラットパネル型ディスプレイ装置であって、
前記コントローラーは、前記ディスプレイ装置の外部に配置された装置を制御するものであることを特徴とするフラットパネル型ディスプレイ装置。
透光性を有する一対の基板と、
前記一対の基板間に挟持された液晶材料と、
前記液晶材料を封止する封止材と、
前記一対の基板の一方の基板上に形成されたアクティブマトリクス回路と、
前記アクティブマトリクス回路と同一基板上に、薄膜トランジスタで形成された、Ｉ／Ｏ回路、ＲＡＭ、ＲＯＭ及びＣＰＵを含むコントローラーとを有する液晶パネルであって、
前記コントローラーは、前記封止材の内側に配置されていると共に、前記液晶パネルの外部に配置された装置を制御するものであることを特徴とする液晶パネル。
透光性を有する基板上に形成されたアクティブマトリクス回路と、
前記基板上に、薄膜トランジスタで形成された、Ｉ／Ｏ回路、ＲＡＭ、ＲＯＭ及びＣＰＵを含むコントローラーを有するフラットパネル型ディスプレイ装置であって、
前記コントローラーは、前記ディスプレイ装置の外部に配置された体温の計測を行う温度センサーを制御するものであることを特徴とするフラットパネル型ディスプレイ装置。
透光性を有する基板上に形成されたアクティブマトリクス回路と、
前記基板上に、薄膜トランジスタで形成された、Ｉ／Ｏ回路、ＲＡＭ、ＲＯＭ及びＣＰＵを含むコントローラーを有する液晶パネルであって、
前記コントローラーは、前記液晶パネルの外部に配置された温度センサーによって測定して得られたデータを処理すると共に、当該処理内容に従って前記液晶パネルの外部に配置された冷却ファンの風量を制御するものであることを特徴とする液晶パネル。
前記ディスプレイ装置は液晶パネル又はＥＬ表示装置であることを特徴とする請求項１又は３に記載のフラットパネル型ディスプレイ装置。