JP3981252B2 - 画像表示パネル及び画像表示パネルを有する画像ビューア - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は特に低コストで製造が可能な、液晶或いは有機発光ダイオードを用いた画像表示装置の画像表示パネル及び画像ビューアに関する。
【0002】
【従来の技術】
以下、図7を用いて従来の技術を説明する。
【0003】
図7は、従来例の例えば低温多結晶Si−TFT液晶を用いた画像表示パネル150の構成図である。画素領域105には液晶容量102と低温多結晶Si−TFTからなる画素スイッチ101を有する画素100がマトリクス状に配置され、画素スイッチ101のゲートはゲート線103を介してゲート線シフトレジスタ106に接続されている。また画素スイッチ101のドレインは信号線104を介してDA変換器107に接続され、DA変挽器107にはラッチ回路108からの出力信号が、ラッチ回路108には水平シフトレジスタ109からの出力信号が、それぞれ入力している。ゲート線シフトレジスタ106、ラッチ回路108、水平シフトレジスタ109には、それぞれゲート線シフトレジスタ入力端子121、ラッチ回路入力端子122、水平シフトレジスタ入力端子123からの信号がそれぞれレベルシフト回路111を介して入力し、また各レベルシフト回路111には、高電圧入力端子124から供給された高電圧が印加している。レベルシフト回路111は、前記入力端子121〜123に入力した例えば5V以下の低電圧信号をレジスタ106,109とラッチ回路108の動作に必要な例えば13Vの高電圧に昇圧する回路である。この他にもラッチ回路108には、画像信号データ入力端子125からの信号線が入力している。以上の要素はガラス基板等の絶縁基板上に構成されている。なおここでは、カラーフィルタや周辺駆動回路等、画像表示パネル150以外の画像表示装置に必要な一般的な構成は、その説明を省略する。
【0004】
以下、前記従来例の動作を説明する。水平シフトレジスタ入力端子123から入力し、レベルシフト回路111によって高電圧入力端子124から供給された高電圧に対応した高電圧振幅信号に変換された水平シフト信号は、水平シフトレジスタ109を駆動する。水平シフトレジスタ109はラッチ回路108を所定のタイミングで駆動し、画像信号データ入力端子125から入力された画像信号をラッチ回路108内の第1ラッチ回路に順次ラッチする。1水平画素数分に対応する画像信号がラッチ回路108内の第1ラッチ回路にラッチされると、ラッチ回路入力端子122から入力しレベルシフト回路111によって高電圧振幅信号に変換されたラッチ信号がラッチ回路108に入力し、上記の第1ラッチ回路内の画像信号をラッチ回路108内の第2ラッチ回路にラッチする。次いで、第2ラッチ回路にラッチされた1水平画素数分の画像信号は並列に、DA変換器107に入力されてディジタル−アナログ変換され、アナログ画像信号電圧を信号線104に出力する。このときゲート線シフトレジスタ入力端子121から入力しレベルシフト回路111で高電圧振幅信号に変換されたゲート線駆動信号は、ゲート線シフトレジスタ106を所定のタイミングで駆動し、所定行の画素の画素スイッチ101をゲート線103を介してオンにする。これによって信号線104に出力されていたアナログ画像信号電圧は、所定行の画素の液晶容量102に書き込まれることになる。液晶容量102には対向電極が設けられており、これによって各画素100の液晶に印加されるアナログ画像信号電圧に応じた画像表示を可能としている。
【0005】
なお前記従来技術に関しては、例えばISSCC 2000,Digest of Technical Papers,pp.188−189等に詳しく記載されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術によれば、レベルシフト回路111を絶縁基板上に設けることにより、ゲート線シフトレジスタ入力端子121、ラッチ回路入力端子122、水平シフトレジスタ入力端子123、画像信号データ入力端子125の各端子に入力する信号を5V程度の低電圧振幅信号にすることが可能である。
【0007】
しかしながら上記従来技術では、画像表示パネル150を駆動するための回路を全て、一般のLSIで対応が可能な5V以下の低電圧回路のみで構成することは不可能であった。何故ならば、レベルシフト回路111に13Vの高電圧を印加するためには、13Vの高電圧を外部から高電圧入力端子124に供給する必要があり、画像表示パネル150を駆動するための画像表示装置内部に設けられる画像表示パネル150と異なる周辺装置に高電圧電源回路を設けざるを得なかった。この高電圧電源回路部分には、一般のLSI以外の高耐圧部品を採用する必要があるため、前記周辺装置全体を一般の低耐圧LSIで構成することが困難であり、画像表示装置の製造コストを上昇させていた。
【0008】
本発明の目的は、周辺装置内の駆動回路等全ての回路を、5V以下の低耐圧を有する一般のLSIで実現することにより、画像表示装置の低コスト化を図ることである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明は,上記の課題を解決するために次のような手段を採用した。
【0010】
画素がマトリクス状に配置された画素領域105と、ゲート線シフトレジスタ106と、DA変換器107と、ラッチ回路108と、水平シフトレジスタ109と、複数のレベルシフト回路111を有し、シフトレジスタ106,109及びラッチ回路108には、夫々ゲート線シフトレジスタ入力端子121、ラッチ回路入力端子122、水平シフトレジスタ入力端子123から信号が夫々レベルシフト回路111を介して入力し、ラッチ回路108には、画像信号データ入力端子125からの信号が入力するよう絶縁基板上に構成してなる画像表示パネルにおいて、前記絶縁基板上に容量とラテラル構造の多結晶Siダイオードから成る高電圧生成回路212を設け、前記高電圧生成回路212は、所定の周波数を有する低電圧の振幅の第1のクロックが入力される入力端子213が、容量6とこれに順方向に接続されたラテラル構造の多結晶Siダイオード1とを介して、出力端子216に接続され、前記第1のクロックと同じ周波数かつ同じ振幅で、前記第1のクロックとは逆位相の第2のクロックが入力される入力端子214が、容量7を介した後、順方向に接続されたラテラル構造の多結晶Siダイオード2と順方向に直列接続されてラテラル構造の多結晶Siダイオード4,1との並列回路を介して出力端子216に接続され、前記第1,第2のクロックと同一の振幅の低電圧の定電圧が入力される入力端子215が、順方向に接続されたラテラル構造の多結晶Siダイオードと順方向に直列接続されたラテラル構造の多結晶Siダイオード5,2と順方向に直列接続されたラテラル構造の多結晶Siダイオード5,4,1との並列回路を介して出力端子216に接続されてなり、出力端子216から各レベルシフト回路111に高電圧を供給する。
【0011】
【発明の実施の形態】
図1、図2を用いて本発明の実施例1を説明する。
【0012】
図1は本実施例である画像表示パネル250の構成図である。
【0013】
本実施例である画像表示パネル250の主な構成および動作は、既に述べた図7の従来例のそれと同様であるので説明を省略する。図1において図7と同一の符号は同じ構成要素を示す。前記従来例と比較した場合の本実施例の特徴は、各レベルシフト回路111に高電圧を供給するための高電圧生成回路212を設けた点である。即ち、各レベルシフト回路111に高電圧を供給するために、高電圧生成回路212を設け、高電圧生成回路入力端子213,214から所定の周波数を有する5V振幅のクロックを、定電圧入力端子215から5Vの定電圧を入力して、出力端子216から各レベルシフト回路111に13Vの高電圧を供給するようにしている。
【0014】
次に本実施例の高電圧生成回路212の構成及び動作に関して、図2を用いて以下説明する。図2は、高電圧生成回路212の構成図である。
【0015】
高電圧生成回路入力端子213は、容量6と順方向に接続されたダイオード1を介して出力端子216に接続されている。高電圧生成回路入力端子214は、容量7を介した後に、順方向に接続されたダイオード2と、順方向に直列接続されたダイオード4,1と、を並列に介して出力端子216に接続されている。定電圧入力端子215は、順方向に接続されたダイオード3と、順方向に直列接続されたダイオード5,2と、順方向に直列接続されたダイオード5,4,1と、を並列に介して出力端子216に接続されている。
【0016】
次に本高電圧生成回路212の動作を説明する。前述のように高電圧生成回路212の高電圧生成回路入力端子213,214には、所定の同一周波数を有する5V振幅のクロックが逆位相で入力されるが、このクロックが容量6,7を介して回路各部のノードを容量結合によって昇圧する。このとき各ダイオード4、5は、印加電圧が順方向に場合には電流をオン、逆方向の場合には電流をオフする電圧制御型電流スイッチとして働くため、各容量6,7のブートストラップ効果によって出力端子216には(15−3Vos)V(ほぼ13V)の出力電圧が生成される。なおここでVosは、各ダイオードにおける順方向電流出力時の出力オフセット電圧である。
【0017】
本実施例においては、このような高電圧生成回路212を用いることによって、画像表示パネル250への外部からの入力電圧を全て5V以下にすることが可能であり、それによって周辺装置内の駆動回路等全ての回路を、5V以下の低耐圧を有する一般のLSIで実現することでシステムの低コスト化を可能としている。
【0018】
なお本実施例においては、高電圧生成回路212を、図2のように容量2個及びダイオード5個で構成して3倍の出力電圧を得ているが、容量1個につきダイオード2個を増減することで2倍或いは4倍以上の出力電圧を得る高電圧生成回路212を構成することが可能である。
【0019】
図3を用いて本発明の実施例2を説明する。
【0020】
図3は、画像ビューア97の構成図である。
【0021】
画像ビューア97は、無線インターフェース(I/F)回路87と、MPU兼デコーダ88と、フレームメモリ89と、多結晶Si液晶表示パネル90と、電源95および光源96で構成されている。無線I/F回路87には、圧縮された画像データが外部からbluetooth規格に基づく無線データとして入力し、無線I/F回路87の出力信号はMPU兼デコーダ88を経てフレームメモリ89に蓄積される。MPU兼デコーダ88の出力信号は多結晶Si液晶表示パネル90に入力される。多結晶Si液晶表示パネル90は、前記実施例1で説明した液晶表示パネル250と同一の構成である。
【0022】
以下に本実施例の動作を説明する。無線I/F回路87は圧縮された画像データを外部から取り込み、このデータをMPU兼デコーダ88に転送する。MPU兼デコーダ88はユーザからの操作を受けて、必要に応じて画像ビューア97を駆動し或いは圧縮された画像データのデコード処理(伸張して元のデータに戻す処理)を行う。デコードされた画像データはフレームメモリ89に一時的に蓄積され、MPU兼デコーダ88の指示に従って、蓄積されていた画像を表示するための画像データおよび所定の駆動パルスを多結晶Si液晶表示パネル90に出力する。多結晶Si液晶表示パネル90が、これらの信号を用いて画像を表示することに関しては、前記実施例1で述べたとおりであるので、ここでは詳細な説明は省略する。光源96は液晶表示に対するバックライトであるが、反射表示モードで液晶表示を行う際には光源96は点灯する必要はない。電源95には二次電池が含まれており、これらの装置全体を駆動する電源を供給する。
【0023】
本実施例によれば、多結晶Si液晶表示パネル90を、5Vの出力電圧を有するLSIで構成されるMPU兼デコーダ88で直接駆動するようにして画像を表示させているので、高電圧電源回路を設ける必要がなく、画像ビューア97の低コスト化を図ることができる。
【0024】
図4を用いて本発明の実施例3を説明する。
【0025】
実施例1,2においては、画像表示パネル250の画素100として液晶容量102を用いたが、図4の実施例3では画素300として有機発光ダイオード(OLED,Organic Light Emitting Diode)を用いたことが特徴である。以下実施例3を詳細に説明する。
【0026】
画素300は、ゲート線103にゲートを信号線104にドレインを接続された低温多結晶Si−TFTである画素スイッチ301と、画素スイッチ301のソースにゲートを接続された低温多結晶Si−TFTである画素駆動TFT302と、同じく画素スイッチ301のソースに一端を接続された保持容量303と、画素駆動TFT302のドレインに順方向接続された有機発光ダイオード304とから構成される。なお画素駆動TFT302のソース及び保持容量303の他端はアース電位である低電圧線306に、有機発光ダイオード304の他瑞は高電圧電源線305に接続されている。高電圧電源線305には、高電圧生成回路212の出力端子216から高電圧が供給されている。
【0027】
本実施例においても実施例1と同様に、アナログ画像信号電圧は画素スイッチ301を介して保持容量303に順次書き込まれる。画素駆動TFT302は、保持容量303に書き込まれたアナログ画像信号電圧に対応する信号電流を有機発光ダイオード304を通じて流す。これによって有機発光ダイオード304は信号電流に応じた発光を行い、表示パネルに画像を表示する。
【0028】
本実施例においては、高電圧電源線305に印加される電圧VHHを、実施例1と同様に図1に示した画像表示パネル250の高電圧生成回路212の出力端子216から得るものである。これによって、周辺装置内の駆動回路等全ての回路を、5V以下の低耐圧を有する一般のLSIで実現することでシステムの低コスト化を可能としている。
【0029】
なお、実施例1〜3における絶縁基板としては、ガラス基板の他に石英基板や透明プラスチック基板が用いられるし、また液晶表示方式を反射型に限定することでSi基板を初めとする不透明基板を用いることも可能である。また、DA変換器を内蔵せずに外部からアナログ入力する回路構成を採用することや、電圧値の変更等、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で多様な画像表示パネルが可能であることは言うまでもない。
【0030】
図5、図6を用いて本発明の実施例4を説明する。
【0031】
実施例4は、本発明の実施例1〜3の高電圧生成回路212におけるダイオードとして、n+/n−/p+の構造を有するラテラルダイオードを用いたものである。本発明の実施例4について、以下詳細に説明する。
【0032】
図5は、実施例4の特徴であるn+/n−/p+の構造を有するラテラルダイオード(以下「構造A」という。電流に平行な向きのn−領域の長さは3μm)と、従来公知のn+/p+の構造を有するラテラルダイオード(以下「構造B」という)の、夫々の電圧Va−電流Ia特性の概要を示す図である。ここで、「n+」、「p+」は、n+の領域、p+の領域の各不純物濃度が1020/cm3以上と十分に飽和する程度の高濃度であることを表しており、「n−」は、n−の領域の不純物濃度が1018/cm3程度と低濃度であることを表している。また縦軸は電流特性を対数で表し、分かり易くするために第一象現に順方向電圧印加時、第三象現に逆方向電圧印加時の特性をまとめて示してある。図5を見ると、順方向電圧印加時では構造Aと構造Bの両者の各特性にそれほど大きな差はないが、逆方向電圧印加時には構造Aと構造Bの逆方向電流は伺桁も異なることが判る。即ち、構造Aの前記ダイオードを用いた場合は、逆方向の電流が非常に小さい。そのため、高電圧生成回路212におけるダイオード4、5の、順方向オン、逆方向オフの電圧制御型電流スイッチとしての機能、特に逆方向オフの機能が改善される結果、構造Bに比べてより高い安定した出力電圧が得られると共に、消費電力も小さくなる。
【0033】
図6は、図2の高電圧生成回路212のダイオード1〜5として構造Aの前記ダイオードを用いた場合の、出力端216における出力電圧−出力電流特性図である。図6には、高電圧生成回路入力端子213,214に入力する5V振幅のクロックの周波数を5通りに変えた特性を示しているが、いずれも設計値である出力電流0.1μA以下において極めて安定した出力電圧特性を有している。また前述のようにダイオードの出力オフセット電圧Vosも安定しているため、複数のサンプル間の特性もばらつかず、極めて安定している。なお、本発明はTFTを用いて回路を構成するので、ダイオードはTFTのチヤネル薄膜と同一の工程で形成すれば良く、絶縁基板上に設けられるためにp型及びn型の各端子はそれぞれ自動的に、回路的に分離される。ダイオードに代えて、ダイオード接続されたTFTを用いることは適当ではない。
【0034】
本実施例においては、実施例1〜3で述べたように、高電圧生成回路212を用いることで画像表示装置のコストを低くすることができる効果に加えて、構造Aの前記ダイオードを用いることにより逆方向リーク電流を抑えて、高電圧生成回路212の出力電圧特性を安定にし十分な高電圧を得ることができ、また消費電力も小さくすることができる効果がある。
【0035】
【発明の効果】
本発明によれば、周辺装置内の駆動回路等全ての回路を5V以下の低耐圧を有する一般のLSIで実現することにより、画像表示装置の低コスト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1の画像表示パネル250を示す図である。
【図2】本発明の実施例1の高電圧生成回路212の構成を示す図である。
【図3】本発明の実施例2の画像ビューア97の構成を示す図である。
【図4】本発明の実施例3における画素300の構成を示す図である。
【図5】本発明の実施例4で用いるラテラルダイオードの電圧−電流特性の概要を示す図である。
【図6】本発明の実施例4における高電圧生成回路212の出力電圧−出力電流特性を示す図である。
【図7】従来例の画像表示パネル150を示す図である。
【符号の説明】
1〜5 ダイオード
6,7 容量
87 無線インターフェース(I/F)回路
88 MPU兼デコーダ
89 フレームメモリ
90,150,250 画像表示パネル
95 電源
96 光源
97 画像ビューア
100,300 画素
103 ゲート線
104 信号線
105 画素領域
106 ゲート線シフトレジスタ
107 DA変換器
108 ラッチ回路
109 水平シフトレジスタ
111 レベルシフト回路
212 高電圧生成回路
302 画素駆動TFT
304 有機発光ダイオード
Claims (7)
- 画素がマトリクス状に配置された画素領域(105)と、ゲート線シフトレジスタ(106)と、DA変換器(107)と、ラッチ回路(108)と、水平シフトレジスタ(109)と、複数のレベルシフト回路(111)を有し、シフトレジスタ(106,109)及びラッチ回路(108)には、夫々ゲート線シフトレジスタ入力端子(121)、ラッチ回路入力端子(122)、水平シフトレジスタ入力端子(123)から信号が夫々レベルシフト回路(111)を介して入力し、ラッチ回路(108)には、画像信号データ入力端子(125)からの信号が入力するよう絶縁基板上に構成してなる画像表示パネルにおいて、
前記絶縁基板上に容量とラテラル構造の多結晶Siダイオードから成る高電圧生成回路(212)を設け、
前記高電圧生成回路(212)は、
所定の周波数を有する低電圧の振幅の第1のクロックが入力される入力端子(213)が、第1の容量(6)とこれに順方向に接続された第1のラテラル構造の多結晶Siダイオード(1)とを介して、出力端子(216)に接続され、
前記第1のクロックと同じ周波数かつ同じ振幅で、前記第1のクロックとは逆位相の第2のクロックが入力される入力端子(214)が、第2の容量(7)を介した後、前記第2の容量(7)に順方向に接続された第2のラテラル構造の多結晶Siダイオード(2)と、前記第2の容量(7)に順方向に直列接続された第4のラテラル構造の多結晶Siダイオード(4)及び前記第1のラテラル構造の多結晶Siダイオード(1)との並列回路を介して前記出力端子(216)に接続され、
前記第1,第2のクロックと同一の振幅の低電圧の定電圧が入力される入力端子(215)が、前記入力端子(215)に順方向に接続された第3のラテラル構造の多結晶Siダイオード(3)と、前記入力端子(215)に順方向に直列接続された第5のラテラル構造の多結晶Siダイオード(5)及び前記第2のラテラル構造の多結晶Siダイオード(2)と、前記入力端子(215)に順方向に直列接続された前記第5のラテラル構造の多結晶Siダイオード(5)及び前記第4のラテラル構造の多結晶Siダイオード(4)及び前記第1のラテラル構造の多結晶Siダイオード(1)との並列回路を介して前記出力端子(216)に接続されて
なり、前記出力端子(216)から各レベルシフト回路(111)に高電圧を供給することを特徴とする画像表示パネル。 - 請求項1記載の画像表示パネルにおいて、
容量及びこれに対応する高電圧生成回路入力端子を複数にしたことを特徴とする画像表示パネル。 - 請求項2記載の画像表示パネルにおいて、
前記ラテラル構造の多結晶Siダイオードは、n型高濃度不純物領域n+とp型高濃度不純物領域p+の間に1018/cm3以下の低濃度不純物領域n−を有することを特徴とする画像表示パネル。 - 請求項1乃至請求項3のいずれか1つに記載の画像表示パネルにおいて、
前記絶縁基板として透明板を用いたことを特徴とする画像表示パネル。 - 請求項1乃至請求項4のいずれか1つに記載の画像表示パネルにおいて、
画素が液晶容量(102)を有していることを特徴とする画像表示パネル。 - 請求項1乃至請求項4のいずれか1つに記載の画像表示パネルにおいて、
画素が有機発光ダイオード(304)を有していることを特徴とする画像表示パネル。 - 請求項1乃至請求項6のいずれか1つに記載の画像表示パネルと、無線インターフェース(I/F)回路(87)と、MPU兼デコーダ(88)と、フレームメモリ(89)と、電源(95)と、光源(96)で構成したことを特徴とする画像ビューア。
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