专利名称：图象显示面板以及具有图象显示面板的图象观测仪的制作方法
技术领域：
本发明特别涉及能够以低成本制造的、使用液晶或有机发光二极管的图象显示装置的图象显示面板以及图象观测仪。
图7是以往例子例如使用了低温多晶Si-TFT液晶的图象显示面板150的结构图。在象素区域105中具有液晶电容102和由低温多晶Si-TFT组成的象素开关101的象素100被配置成矩阵形状，象素开关101的栅极经由栅极引线103被连接到栅极引线移位寄存器106。另外，象素开关101的漏极经由信号线104被连接到DA变换器107，来自锁存电路108的输出信号输入到DA变换器107，而来自水平移位寄存器109的输出信号输入到锁存电路108。来自栅极引线移位寄存器输入端子121、锁存电路输入端子122、水平移位寄存器输入端子123的信号经由电平移位电路111分别输入到栅极引线移位寄存器106、锁存电路108和水平移位寄存器109，另外，由高电压输入端子124供给的高电压施加到各个电平电路111中。电平移位电路111是将输入到所述输入端子121～123的、例如5V以下的低电压信号升压到为寄存器106、109和锁存电路108的动作所必需的、例如13V的高电压的电路。除此之外来自图象信号数据输入端子125的的信号线也输入到锁存电路108。以上的元件被构成在玻璃基片等绝缘基片上。还有，在这里，滤色器和外围驱动电路等图象显示面板150以外的、图象显示装置中所必需的普通结构，其说明被省略。
以下，说明所述以往例子的动作。从水平移位寄存器输入端子123输入，并通过电平移位电路111被变换成对应于由高电压输入端子124所供给的高电压的高电压振幅信号的水平移位信号将驱动水平移位寄存器109。水平移位寄存器109按照预定的定时驱动锁存电路108，并将由图象信号数据输入端子125所输入的图象信号依次锁存到锁存电路108中的第一锁存电路。如果对应于1个水平象素的图象信号被锁存到锁存电路108中的第一锁存电路，那么，从锁存电路输入端子122输入、通过电平移位电路111被变换成高电压振幅信号的锁存信号将输入到锁存电路108，并将上述第一锁存电路中的图象信号锁存到锁存电路108中的第二锁存电路。然后，被锁存到第二锁存电路中的1个水平象素的图象信号并联地输入到DA变换器107后进行数字-模拟变换、并将模拟图象信号电压输出到信号线104。这时，从栅极引线移位寄存器输入端子121输入、在电平移位电路111中被变换成高电压振幅信号的栅极引线驱动信号将按照预定的定时驱动栅极引线移位寄存器106、并经由栅极引线103将预定的行的象素的象素开关101置于开启状态。因此，被输出到信号线104的模拟图象信号电压就会被写入预定的行象素的液晶电容102中。在液晶电容102中预先设置对置电极，因此使对应于施加到各象素100的液晶的模拟图象信号电压的图象显示成为可能。
另外，关于所述现有技术例如在ISSCC 2000，技术论文文摘第188-189页中有详细记载。
若依据上述现有技术，通过在绝缘基片上设置电平移位电路111，就能够使输入到栅极引线移位寄存器输入端子121、锁存电路输入端子122、水平移位寄存器输入端子123、图象信号数据输入端子125的各端子的信号变成5V左右的低电压振幅信号。
但是，在上述现有技术中全部只用普通的LSI(大规模集成电路)就能够对应的5V以下的低电压电路构成用于驱动图象显示面板150的电路是不可能的。原因是为了在电平移位电路111中施加13V的高电压，有必要从外部将13V的高电压供给高电压输入端子124，并且在被设置在用于驱动图象显示面板150的图象显示装置内部的不同于图象显示面板150的外围装置中不得不设置高电压电源电路。在该高电压电源电路部分由于必须采用普通的LSI以外的高耐压部件，因此用普通的低耐压LSI构成全部所述外围装置是困难的，从而增加了图象显示装置的制造成本。
发明内容
本发明的目的就是通过使用具有5V以下的低耐压的普通的LSI实现外围装置中的驱动电路等全部电路，试图使图象显示装置低成本化。
为了解决上述课题，本发明采用了如下的装置。
如具有象素被配置成矩阵形状的象素区域105、栅极引线移位寄存器106、DA变换器107、锁存电路108、水平移位寄存器109、以及多个电平移位电路111，并经由各自电平移位电路111分别从栅极引线移位寄存器输入端子121、锁存电路输入端子122、水平移位寄存器输入端子123将信号输入到移位寄存器106、109以及锁存电路108中，以及在锁存电路108中输入来自图象信号数据输入端子125的信号那样地在绝缘基片上形成的图象显示面板中，在所述绝缘基片上设置由电容和二极管组成的高电压生成电路212，从高电压生成电路输入端子213、214输入具有预定频率的低电压振幅的时钟，从恒电压输入端子215输入低电压的恒电压，从输出端子216将高电压供给各电平移位电路111。
图2是表示本发明实施例1的高电压生成电路212的结构图。
图3是表示本发明实施例2的图象观测仪97的结构图。
图4是表示在本发明实施例3中的象素300的结构图。
图5是表示在本发明实施例4中使用的横向(lateral)二极管的电压—电流特性概要图。
图6是表示在本发明实施例4中的高电压生成电路212的输出电压—输出电流的特性图。
图7是表示以往例子的图象显示面板150的图。
图1是作为本实施例的图象显示面板250的结构图。
作为本实施例的图象显示面板250的主要结构和动作由于与已经叙述的图7的以往例子相同，故其说明被省略。在图1中与图7相同的符号表示相同的构成要素。与所述以往例子比较时的本实施例的特征之处是设置了用于将高电压供给各电平移位电路111的高电压生成电路212。即，为了将高电压供给各电平移位电路111，就要设置高电压生成电路212，从高电压生成电路输入端子213、214输入具有预定频率的5V振幅的时钟，从恒电压输入端子215输入5V的恒电压，从输出端子216将13V的高电压供给各电平移位电路111。
接着，使用图2说明有关本实施例的高电压生成电路212的结构和动作。图2是高电压生成电路212的结构图。
高电压生成电路输入端子213经由电容6和正向连接的二极管1被连接到输出端子216。高电压生成电路输入端子214经由电容7之后，并联地经由正向连接的二极管2和正向串联的二极管4、1被连接到输出端子216。恒电压输入端子215并联地经由正向连接的二极管3，正向串联的二极管5、2，正向串联的二极管5、4、1，被连接到输出端子216。
接下来说明高电压生成电路212的动作。如前所述，具有预定的相同频率的5V振幅的时钟被反相位输入到高电压生成电路212的高电压生成电路输入端子213、214，但该时钟经由电容6、7通过电容耦合使电路各部分的节点升压。这时各二极管4、5作为当施加电压正向时接通电流，反向时断开电流的电压控制型电流开关而工作，因此在输出端子216通过各电容6、7的自举(bootstrap)效应生成(15-3Vos)V(大致13V)的输出电压。此处Vos是在各二极管中正向电流输出时的输出偏置(offset)电压。
在本实施例中，通过使用这样的高电压生成电路212，使得有可能将从外部供给图象显示面板250的输入电压全部变成5V以下，因此，通过使用具有5V以下的低耐压的普通的LSI实现外围装置内的驱动电路等全部电路，就有可能使系统低成本化。
另外，在本实施例中，如图2所示那样使用2个电容和5个二极管构成高电压生成电路212后就会得到3倍的输出电压，而通过在每1个电容上增减2个二极管就有可能构成可得到2倍或4倍以上的输出电压的高电压生成电路212。
使用图3说明本发明的实施例2。
图3是图象观测仪97的结构图。
图象观测仪97由无线电接口(I/F)电路87、MPU兼译码器88、帧存储器89、多晶Si液晶显示面板90、电源95和光源96构成。在无线电I/F电路87中，根据蓝牙(bluetooth)规格从外部将被压缩的图象数据作为无线电数据输入，无线电I/F电路87的输出信号经过MPU兼译码器88被存储在帧存储器89中。MPU兼译码器88的输出信号被输入到多晶Si液晶显示面板90。多晶Si液晶显示面板90是有与在所述实施例1中已说明的液晶显示面板250相同的结构。
以下，说明本实施例的动作。无线电I/F电路87从外部取入被压缩的图象数据，并将该数据传送到MPU兼译码器88。MPU兼译码器88接受来自用户的操作，按照需要驱动图象观测仪97或进行被压缩的图象数据的译码处理(扩展后恢复成原来的数据)。被译码的图象数据暂时存储在帧存储器89中，遵照MPU兼译码器88的指示把用于显示所存储的图象的图象数据以及预定的驱动脉冲输出到多晶Si(硅)液晶显示面板90。关于多晶Si液晶显示面板90利用这些信号显示图象的情形，由于与在所述实施例1中叙述的相同，因此在这里详细说明被省略。光源96是对于液晶显示的背照光，但用反射显示方式进行液晶显示时，光源96无须点亮。在电源95中包含有蓄电池，供给驱动全部这些装置的电源。
若依据本实施例，由于做到使用由具有5V的输出电压的LSI构成的MPU兼译码器88直接驱动多晶Si液晶显示面板90并显示图象，因此没有必要设置高电压电源电路，就能够实现图象观测仪97的低成本化。
使用图4说明本发明的实施例3。
在实施例1、2中，使用了液晶电容102作为图象显示面板250的象素100，而在图4的实施例3中，其特征是使用了有机发光二极管(OLED，Organic Light Emitting Diode)作为象素300。以下，详细说明实施例3。
象素300由以下元件构成将栅极连接到栅极引线103、将漏极连接到信号线104的低温多晶Si-TFT的象素开关301，将栅极连接到象素开关301的源极的低温多晶Si-TFT的象素驱动TFT302，相同地将一端连接到象素开关301的源极的保持电容303，以及正向连接到象素驱动TFT302的漏极的有机发光二极管304。此外，象素驱动TFT302的源极和保持电容303的另一端被连接到作为接地电位的低电压线306，有机发光二极管304的另一端被连接到高电压电源线305。从高电压生成电路212的输出端子216将高电压供给高电压电源线305。
在本实施例中也与实施例1相同，模拟图象信号电压经由象素开关301依次被写入保持电容303。图象驱动TFT302通过有机发光二极管304使对应于被写入保持电容303的模拟图象信号电压的信号电流流动。因此，有机发光二极管304对应于信号电流进行发光，并在显示面板上显示图象。
在本实施例中，应该与实施例1一样从示于图1的图象显示面板250的高电压生成电路212的输出端子216得到被施加在高电压电源线305的电压VHH。因此，通过使用具有5V以下的低耐压的普通的LSI实现外围装置内的驱动电路等全部电路，使系统的低成本化成为可能。
此外，作为实施例1～3中的绝缘基片除玻璃基片之外也有可使用石英基片和透明的塑料基片，又通过将液晶显示方式限定为反射型，可使用以Si基片为主的不透明基片。另外不言而喻，不内装DA变换器而采用从外部进行模拟输入的电路结构，或电压值的变更等，在不脱离本发明宗旨的范围内能够采用多样的图象显示面板。
下面，使用图5、图6说明本发明的实施例4。
作为本发明的实施例1～3的高电压生成电路212中的二极管，本发明使用具有n+/n-/p+结构的横向二极管。以下将详细说明本发明的实施例4。
图5是分别表示具有作为实施例4特征的n+/n-/p+结构的横向二极管(以下称做“结构A”。与电流平行方向的n-区域的长度为3μm)和具有以往众所周知的n+/p+结构的横向二极管(以下称做“结构B”)的电压Va-Ia特性的概要图。此处，若n+区域、p+区域的各杂质浓度大于1020/cm3，则表示“n+”、“p+”是充分饱和的高浓度，若n-区域的杂质浓度为1018/cm3左右，则表示“n-”是低浓度。另外，纵轴用对数表示电流特性，为了易于理解，集中表示在第一象限施加正向电压时和在第三象限施加反向电压时的特性。若参看图5就知道在施加正向电压时结构A和结构B两者的各个特性没有那么大的差别，但在施加反方向电压时结构A和结构B的反向电流竟相差若干数量级。即，使用结构A的所述二极管时，反向电流非常小。因此，作为在高电压生成电路212中的二极管4、5的正向接通、反向断开的电压控制型电流开关的功能，尤其是反向断开的功能被改善的结果与结构B比较能得到更高的稳定的输出电压，同时还减小耗电量。
图6是作为图2的高电压生成电路212的二极管1～5使用了结构A的所述二极管情况下在输出端216中的输出电压-输出电流特性图。在图6中示出将输入到高电压生成电路输入端子213、214的5V振幅的时钟频率变更为5种频率的特性，但作为设计值的输出电流在0.1μA以下都具有极稳定的输出电压特性。另外，如前所述，由于二极管的输出偏置电压Vos也稳定，因此多个抽样间隔的特性也不分散，极为稳定。还有，因为本发明使用TFT构成电路，因此二极管可以用与TFT的沟道薄膜相同的工序形成，为了设置在绝缘基片上，p型和n型的各端子分别自动地在电路上被分离。使用二极管连接的TFT以代替二极管是不适当的。
在本实施例中，如实施例1～3中所述那样，通过使用高电压生成电路212将产生能够降低图象显示装置的成本的效果，除此以外，还有这样的效果，即能够通过使用结构A的所述二极管抑制反向漏电流，使高电压生成电路212的输出电压特性稳定，充分地获得高电压，还能够减小耗电量。
若依据本发明，通过使用具有5V以下的低耐压的普通的LSI实现外围装置内的驱动电路等全部电路，就能够实现图象显示装置的低成本化。
权利要求
1.一种图像显示面板，其以具有象素被配置成矩阵形状的象素区域(105)、栅极引线移位寄存器(106)、DA变换器(107)、锁存电路(108)、水平移位寄存器(109)，以及多个电平移位电路(111)，而且分别来自栅极引线移位寄存器输入端子(121)、锁存电路输入端子(122)、水平移位寄存器输入端子(123)的信号经由各自的电平移位电路(111)被输入到移位寄存器(106、109)以及锁存电路(108)中，并且来自图象信号数据输入端子(125)的信号被输入到锁存电路(108)的形式构成在绝缘基片上，其特征在于，在所述绝缘基片上设置由电容和二极管形成的高电压生成电路(212)，从高电压生成电路输入端子(213、214)输入具有预定频率的低电压振幅的时钟，从恒电压输入端子(215)输入低电压的恒电压，从输出端子(216)将高电压供给各电平移位电路(111)。
2.如权利要求1所述的图象显示面板，其特征在于，设置多个电容以及与它对应的高电压生成电路输入端子。
3.如权利要求1所述的图象显示面板，其特征在于，用多晶Si-TFT二极管构成二极管。
4.如权利要求2所述的图象显示面板，其特征在于，用多晶Si-TFT二极管构成二极管。
5.如权利要求3所述的图象显示面板，其特征在于，多晶Si-TFT二极管在n型高浓度杂质区域n+和p型高浓度杂质区域p+中间具有1018/cm3以下的低浓度杂质区域n-。
6.如权利要求4所述的图象显示面板，其特征在于，多晶Si-TFT二极管在n型高浓度杂质区域n+和p型高浓度杂质区域p+中间具有1018/cm3以下的低浓度杂质区域n-。
7.如权利要求1所述的图象显示面板，其特征在于，作为所述绝缘基片使用透明基片。
8.如权利要求2所述的图象显示面板，其特征在于，作为所述绝缘基片使用透明基片。
9.如权利要求3所述的图象显示面板，其特征在于，作为所述绝缘基片使用透明基片。
10.如权利要求4所述的图象显示面板，其特征在于，作为所述绝缘基片使用透明基片。
11.如权利要求1所述的图象显示面板，其特征在于，象素具有液晶电容(102)。
12.如权利要求2所述的图象显示面板，其特征在于，象素具有液晶电容(102)。
13.如权利要求3所述的图象显示面板，其特征在于，象素具有液晶电容(102)。
14.如权利要求4所述的图象显示面板，其特征在于，象素具有液晶电容(102)。
15.如权利要求1所述的图象显示面板，其特征在于，象素具有有机发光二极管(304)。
16.如权利要求2所述的图象显示面板，其特征在于，象素具有有机发光二极管(304)。
17.如权利要求3所述的图象显示面板，其特征在于，象素具有有机发光二极管(304)。
18.一种图象观测仪，其特征在于，由权利要求1记载的图象显示面板、无线电接口(I/F)电路(87)、MPU兼译码器(88)、帧存储器(89)、电源(95)以及光源(96)构成。
19.一种图象观测仪，其特征在于，由权利要求2记载的图象显示面板、无线电接口(I/F)电路(87)、MPU兼译码器(88)、帧存储器(89)、电源(95)、以及光源(96)构成。
20.一种图象观测仪，其特征在于，由权利要求3记载的图象显示面板、无线电接口(I/F)电路(87)、MPU兼译码器(88)、帧存储器(89)、电源(95)、以及光源(96)构成。
全文摘要
通过用具有5V以下的低耐压的普通LSI实现外围装置内的全部电路来实现图象显示装置的低成本化。以具有象素被配置成矩阵形状的象素区域(105)、栅极引线移位寄存器(106)、DA变换器(107)、锁存电路(108)、水平移位寄存器(109)、多个电平移位电路(111)，并从图象信号数据输入端子(125)输入信号的形式构成在绝缘基片上的图象显示面板中，在所述绝缘基片上设置由电容和二极管组成的预定频率的高电压生成电路(212)，从高电压生成电路输入端子(213)、(214)输入具有预定频率的低电压振幅的时钟，从恒电压输入端子(215)输入低电压的恒电压，并从输出端子(216)将高电压供给各电平移位电路(111)。
文档编号G09G3/36GK1391201SQ011258
公开日2003年1月15日 申请日期2001年8月30日 优先权日2001年6月7日
发明者秋元肇 申请人:株式会社日立制作所