JP4612153B2 - Flat panel display - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、平面表示装置に関し、詳しくは画素が形成された基板上に駆動回路などを配置した平面表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
液晶表示装置に代表される平面表示装置は、薄型、軽量、低消費電力などの特性を活かし、幅広い分野で使用されている。中でも、画素毎にスイッチ素子としてTFT(薄膜トランジスタ)を配置した液晶表示装置は、情報機器端末や薄型テレビジョンなどの表示装置として広く利用されている。とくに近年では、同一面積のアレイ基板上での有効画面領域を広げ、かつ製造コストの低減を図るために、画素が形成されたアレイ基板上に駆動回路や電源回路などを配置したアクティブマトリクス型の液晶表示装置の開発が進んでいる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、アレイ基板上に配置された駆動回路や電源回路などには、外部に配置された外部制御回路から各種クロック信号や電源電圧などが供給されている。この外部制御回路には、コントロールIC、D/Aコンバータ、レベルシフタ、チャージポンプ回路(電圧源回路)などのIC部品が配置されている。
【0004】
このうちチャージポンプ回路では、出力電圧の変動を少なく抑えるために、クロック入力部と出力部に大容量のコンデンサを配置している。しかし、現状の製造プロセスでは、アレイ基板上に大容量のコンデンサを形成することはできないため、チャージポンプ回路をアレイ基板上へ配置することは困難であった。したがって、外部制御回路のコンパクト化が難しく、また高機能なIC部品が必要になるためにコストが高くなるという問題点があった。
【0005】
一方、アレイ基板のようなガラス板上にTFTを形成する作業は、製造プロセスが難しく、トランジスタの特性が不安定になることが多い。このような理由から、チャージポンプ回路をアレイ基板上に形成した場合においても、回路を構成するTFTのトランジスタ特性が不安定になり、しきい値にばらつきが生じ、出力電圧が変動するという問題点があった。
【0006】
また、アレイ基板上のTFTを多結晶Siで形成した場合、そのTFTの能力は単結晶Siで形成した場合に比べて劣るため、これを補うためにゲート幅を大きくするなどの対策が必要となる。このため、配置に必要な面積が大きくなり、その分だけ額縁が大きくなるという問題点があった。
【0007】
この発明の第1の目的は、外部制御回路のコンパクト化と低コストを実現した平面表示装置を提供することにある。
【0008】
この発明の第2の目的は、TFTの製造プロセスに影響されることなしに、チャージポンプ回路からの出力電圧を安定させることができる平面表示装置を提供することにある。
【0009】
この発明の第3の目的は、額縁を大きくすることなしにチャージポンプ回路などの回路をアレイ基板上に配置することができる平面表示装置を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明は、互いに交差する複数本の走査線及び複数本の信号線、これらの両線の各交差部に配置されたスイッチ素子、前記スイッチ素子に接続された画素電極を含む第1の基板、前記画素電極と対向する対向電極を含む第2の基板、前記第1の基板と前記第2の基板との間に保持された光変調層を有する表示パネルと、前記信号線にデータ信号を供給する信号線駆動回路と、前記走査線に走査信号を供給する走査線駆動回路と、前記信号線駆動回路と前記走査線駆動回路に所定の信号や電位を供給する外部制御回路とを備えた平面表示装置において、前記外部制御回路に含まれる電圧源回路は、極性の異なる第1の薄膜トランジスタと第2の薄膜トランジスタが直列に接続され、第1の容量を介して前記信号線駆動回路又は前記走査線駆動回路を駆動する際に利用されるクロック信号を入力する第1入力部が前記第1の薄膜トランジスタ及び前記第2の薄膜トランジスタのゲート電極に接続され、かつ第2の容量を介して前記クロック信号の反転クロック信号を入力する第2入力部が、前記第1の薄膜トランジスタのドレイン電極と前記第2の薄膜トランジスタのソース電極とが接続された中間接続点に接続され、電源電圧が前記第1の薄膜トランジスタのソース電極に接続され、前記電圧源回路の出力部を前記第2の薄膜トランジスタのドレイン電極とするように構成され、前記電圧源回路を前記第1の基板上に配置するとともに、前記電圧源回路の出力部とグランドとの間の容量、並びに前記第1の容量及び前記第2の容量を前記第1の基板の外に配置したことを特徴とする。
【0011】
好ましい形態として、前記画素電極と電気的に並列に補助容量が接続された構成において、前記電圧源回路の出力部とグランドとの間に配置された容量に前記補助容量を含むことを特徴とする。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、この発明に係わる平面表示装置を、アレイ基板上に駆動回路を一体化したアクティブマトリクス型の液晶表示装置に適用した場合について説明する。
【0018】
[実施形態1]
最初に実施形態1として、外部制御回路のコンパクト化と低コストを実現した液晶表示装置について説明する。
【0019】
図1は、実施形態1に係わる液晶表示装置の回路構成図であり、とくにアレイ基板と外部制御回路の構成を示している。図1に示すアレイ基板101上には、複数の画素が形成された画素部103と、走査線駆動回路104及び信号線駆動回路105が配置されている。
【0020】
画素部101には、複数本の信号線S1,S2,S3・・・(以下、総称S)及びこれと交差する複数本の走査線G1,G2・・・(以下、総称G)が互いに交差するように配置されており、両線の各交差部にはスイッチ素子としてのTFT11が配設されている。信号線Sと走査線Gとは、図示しない絶縁膜により電気的に絶縁されている。
【0021】
TFT11のソース電極は信号線Sに接続され、ドレイン電極は画素電極12に接続されている。図1には示していないが、画素電極12と対をなす対向電極は、図示しない対向基板上に形成されている。アレイ基板101と前記対向基板は、それぞれの電極面が対向するように所定間隔で配置され、その周囲はシール材で封止される。そして、両基板の内部には光変調層となる液晶材料が内部に充填される。
【0022】
またアレイ基板101において、画素電極12には図示しない対向電極との電位関係を保持するために、並列に補助容量13が接続されている。この補助容量13は画素電極12と補助容量線C1,C2・・・(以下、総称C)との間に容量Csを形成している。補助容量線Cは、すべての画素の補助容量13と電気的に接続されており、外部制御回路102から一定の電圧が与えられている。
【0023】
また、図示しない対向電極には、外部制御回路102から一定のコモン電圧(Vcom)が与えられている。信号線Sを通じて書き込まれたデータ信号は、液晶容量Clcと容量Csにより1フレーム走査期間保持される。
【0024】
走査線駆動回路104は、図示しないタイミング回路(シフトレジスタ)及びバッファ回路により構成され、外部制御回路102から供給される垂直クロック信号CKV及び垂直スタート信号STVに基づいて、走査線G1,G2・・・に順次走査信号を出力する。
【0025】
信号線駆動回路105は、図示しないタイミング回路(シフトレジスタ)、ビデオバス及びアナログスイッチ回路などにより構成されている。アナログスイッチ回路はTFTで構成されており、それぞれのドレイン電極は信号線S1,S2,S3・・・に接続されている。タイミング回路は、外部制御回路102からデータ信号とともに供給される水平クロック信号CKH及び水平スタート信号STHに基づいて前記アナログスイッチ回路を制御し、データ信号を所定のタイミングで信号線S1,S2,S3・・・にサンプリングする。なお、信号線駆動回路の駆動方式は、アナログサンプルホールド方式のほか、D/A変換方式であってもよい。
【0026】
外部制御回路102は、図示しないコントロールIC、D/Aコンバータ、レベルシフタなどで構成され、外部から供給される基準クロック信号やデジタルのデータ信号などを適宜に変換及び加工して、前記各駆動回路にアナログのデータ信号や水平/垂直クロック信号、スタート信号、電源電圧(VDD1、VDD2)、コモン電圧などを出力する。この外部駆動回路102とアレイ基板101との間は、図示しないFPC(フレキシブル配線基板)により電気的に接続されている。
【0027】
アレイ基板101上には、チャージポンプ回路10が配置されている。このチャージポンプ回路10は、本体回路がアレイ基板101上に配置され、回路の出力部とグランド(GND)との間に設けられた出力側容量15と、クロック入力部に設けられた入力側容量16は、ともにアレイ基板101の外に配置されている。図1では回路の出力部とグランドとの関係を理解しやすくするために、出力側容量15をアレイ基板外に描いているが、回路の出力部からの配線は電極パッド17を介して外部制御回路102へ取り込まれ、外部制御回路102の内部で出力側容量15が形成されている。ただし、これらの容量はアレイ基板101の外に配置されていればよく、この実施形態のように外部制御回路102内に配置する必要はない。
【0028】
また出力側容量15は、各画素の補助容量13と補助容量線Cを介して接続されている。このように、すべての画素に取り付けられた補助容量13と、アレイ基板101の外に配置された出力側容量15とを接続することにより、出力電圧のさらなる安定化を図ることができる。画面が高密度化あるいは大型化した場合に、補助容量13のもつ容量Csの総和が十分に大きいものであれば、アレイ基板101の外に配置された出力側容量15の容量を小さくしたり、あるいは出力側容量15そのものを不要とすることができる。
【0029】
ここで、チャージポンプ回路10の回路構成と動作について簡単に説明する。図2(a)はチャージポンプ回路10の回路構成図、(b)はその等価回路図である。図2では、図1と同等部分に同一符号を付している。
【0030】
チャージポンプ回路10は、2つのNchTFT17、18、入力側容量15及び出力側容量16により構成されている。このうち、NchTFT17のドレイン電極側は、NchTFT18のソース電極及びゲート電極と接続されている。
【0031】
図3は、チャージポンプ回路10の動作を示すタイミングチャートである。図3を参照しながら、チャージポンプ回路10の動作例について説明する。
【0032】
まず、クロック入力部14から振幅VDD1のクロック信号(CKU)を入力する。例えば、図3(a)に示すような振幅10Vで周波数1.5MHzの方形波を入力する。また電源入力部21には、電源電圧VDD1として、例えばDC10Vを入力する。
【0033】
中間ノードpgでは、入力波形に応じて次のような電圧が維持される。すなわち、クロック入力部14からクロック信号が入力されていない期間では、VDD1からNchTFT17のしきい値Vth分を差し引いた電圧が維持される。例えば、NchTFT17のしきい値Vthが2Vとすると、中間ノードpgは8V(VDD2−Vth)に維持される。また、クロック入力部14からクロック信号が入力されている期間では、昇圧比αで昇圧された振幅波形が得られる。例えば、昇圧比αが1の場合、パルス波形は図3(b)に示すように8〜18V(VDD2−Vth+αVDD1)の振幅波形が得られる。そして、出力部22の電圧は、クロック入力部14にクロック信号が入力されるにしたがって徐々に昇圧され、最終的にはVDD2−2Vth+αVDD1の出力電圧が得られる。例えば、図3(c)において、NchTFT18のしきい値Vthを2Vとした場合、出力電圧として16Vが得られる。
【0034】
上記のように構成された液晶表示装置100によれば、アレイ基板101上にチャージポンプ回路10を配置することができるため、外部制御回路102のコンパクト化が可能となり、また外部制御回路102に高機能なIC部品が不要となるために低コスト化が可能となる。とくに、外部制御回路102に配置されていたチャージポンプ回路10をそのままアレイ基板101上に移し替えた場合には、アレイ基板101上に大容量のコンデンサを形成することができないため、チャージポンプ回路10の出力電圧の変動を少なく抑えることが難しくなる。しかしながら、この実施形態1の構成によれば、チャージポンプ回路10を外部制御回路102に配置した場合と同様に出力電圧を安定させることが可能となる。
【0035】
したがって、実施形態1の液晶表示装置において、従来と同様に出力電圧を安定させることができるだけでなく、さらに外部制御回路のコンパクト化と低コストを実現することができる。
【0036】
[実施形態2]
次に実施形態2として、チャージポンプ回路をアレイ基板上に形成した場合に、TFTの製造プロセスに影響されることなしに、出力電圧を安定させることができるようにした液晶表示装置について説明する。
【0037】
なお、この実施形態2に係わる液晶表示装置の基本構成は実施形態1と同じであるために説明を省略し、実施形態2に特徴的なチャージポンプ回路の構成についてのみ説明する。
【0038】
図4は、実施形態2に係わるチャージポンプ回路の回路構成図である。このチャージポンプ回路20は、NchTFT25、NchTFT26、PchTFT27、入力側容量29、32及び出力側35により構成されている。
【0039】
NchTFT26及びPchTFT27は直列に接続されており、NchTFT25のドレイン電極側は、中間ノードpgを通じてNchTFT26とPchTFT27のそれぞれのゲート電極に接続されている。クロック入力部28からは、入力側容量29を介してNchTFT26とPchTFT27のそれぞれのゲート電極にクロック信号(CKU)が供給される。また、クロック入力部31からは、入力側容量32を介してNchTFT26とPchTFT27の中間接続点である中間ノードpsに、前記クロック信号の反転クロック信号(/CKU)が入力される。
【0040】
なお、この実施形態2においても、チャージポンプ回路20のクロック入力部及び出力部に配置される容量はアレイ基板の外に配置される。すなわち、図4に示す入力側容量29及び32、並びに出力部34とグランドとの間に設けられた出力側容量35は、ともにアレイ基板101の外に配置されている。
【0041】
図5は、チャージポンプ回路20の動作を示すタイミングチャートである。図5を参照しながら、チャージポンプ回路20の動作例について説明する。
【0042】
まず、クロック入力部28から振幅Vsのクロック信号(CKU)を、またクロック入力部31から同じく振幅Vsの反転クロック信号(/CKU)を入力する。例えば、図5(a)、(b)に示すような振幅10Vで周波数1.5MHzの方形波とその反転の方形波を入力する。また入力部33には、電源電圧VDDとして、例えばDC10Vを入力する。
【0043】
中間ノードpgでは、入力したクロック信号(CKU)に応じて次のような電圧が維持される。すなわち、クロック信号(CKU)が入力されていない期間では、VDDからNchTFT25のしきい値Vth分だけ差し引かれた電圧が維持される。例えば、NchTFT25のしきい値Vthが2Vとすると、中間ノードpgは図5(c)に示すように8V(VDD−|Vth|)に維持される。また、クロック信号(CKU)が入力されている期間では、昇圧比αで昇圧された振幅波形が得られる。例えば、昇圧比αが1の時は、図5(c)に示すように8〜18V(VDD+Vs−|Vth|)の振幅波形が得られる。中間ノードpsには、NchTFT26がオンの時、すなわちクロック信号(CKU)がVsとなる期間では、VDDが維持される。例えば、中間ノードpgが18V、VDDが10Vの時は10Vが維持される。一方、NchTFT26がオフの時、すなわちクロック信号(CKU)がGNDとなる期間では、図5(d)に示すように、その立ち上がりにおいて、反転クロック信号(/CKU)の振幅(Vs)の分だけ瞬間的に電位が持ち上げられ、その後、電位が降下していく。例えば、反転クロック信号(/CKU)の振幅が10Vの場合は、立ち上がりで瞬間的に20V(VDD+Vs)に持ち上げられ、その後は徐々に電位が降下する。そして、出力部34には、PchTFT27がオンの時、すなわち反転クロック信号(/CKU)がVsとなる期間に中間ノードpsから電流が流れ込み、この時の中間ノードpsでの電圧(VDD+Vs)が出力電圧となる。例えば、中間ノードpgが8V、同psが20Vの時は、出力電圧として20Vが得られることになる。
【0044】
図4において、NchTFT26のしきい値Vthがトランジスタ特性のばらつきにより、例えば設計値よりも大きくなった場合はVDD−|Vth|が小さくなる。このため、NchTFT26からの出力だけでは、駆動回路に必要な出力電圧を供給することができず、回路を正常に動作させることができなくなる。しかしながら、この実施形態2のチャージポンプ回路20においては、NchTFT26のしきい値Vthの変動にかかわらず、反転クロック信号(/CKU)の振幅の分だけ瞬間的に電位が持ち上げられるため、このときの中間ノードpsでの電圧(VDD+Vs)を出力電圧として取り出すことにより、常に安定した出力電圧を得ることができる。
【0045】
したがって、実施形態2の液晶表示装置においては、TFTの製造プロセスに影響されることなしに、チャージポンプ回路からの出力電圧を安定させることができる。
【0046】
また、実施形態2においても、アレイ基板上にチャージポンプ回路を配置し、かつ入出力部に接続される大容量のコンデンサをアレイ基板の外に配置するようにしているため、実施形態1と同様に十分な大きさのコンデンサを配置することにより出力電圧を安定させることができ、さらに外部制御回路のコンパクト化と低コストを実現することができる。
【0047】
[実施形態3]
次に実施形態3として、実施形態2と同様にチャージポンプ回路をアレイ基板上に形成した場合に、TFTの製造プロセスに影響されることなしに、出力電圧を安定させることができるようにした液晶表示装置について説明する。
【0048】
なお、この実施形態3に係わる液晶表示装置についても、その基本構成は実施形態1と同じであるために説明を省略し、実施形態3に特徴的なチャージポンプ回路の構成についてのみ説明する。
【0049】
図6は、実施形態3に係わるチャージポンプ回路の回路構成図である。このチャージポンプ回路30は、2つのダイオード回路36、38、出力側容量42及び入力側容量44により構成されている。ダイオード回路36は、直列に接続されたNchTFT136とPchTFT137とで構成されている。また、ダイオード回路38は、同じく直列に接続されたNchTFT138とPchTFT139とで構成されている。さらに、これら2つのダイオード回路36及び38は直列に接続されている。また、チャージポンプ回路30には、外部から電源電圧としてVDDが、またクロック入力部43からはクロック信号(CKU)が入力される。
【0050】
この実施形態3のチャージポンプ回路30についても、回路の出力部41とグランド(GND)との間に設けられた出力側容量42、並びにクロック入力部43に設けられた入力側容量44は、ともにアレイ基板101の外に配置されている。
【0051】
上記のように構成されたダイオード回路36及び38において、回路を構成する2つの極性の異なるTFTのしきい値は、概ねVthn(NchTFT)+Vthp(PchTFT)と表すことができる。そして、製造プロセスの変動によりNchTFT又はPchTFTのしきい値が設計値よりずれても、Vthn+Vthpの値は一定となる。したがって、製造プロセスの変動に影響されることなしに、チャージポンプ回路30からは常に安定した電圧を出力することができる。
【0052】
例えば、図6のチャージポンプ回路30を使った一実施例では、Vthn=2.5V、Vthp=−1.5Vのときも、Vthn=1.5V、Vthp=−2.5Vのときも、同一の出力電圧を得ることができた。
【0053】
ちなみに、比較例として図6の2つのダイオード回路36及び38を、同じチャネルのPchTFTで構成し、同一条件で動作させたところ、Vthn=2.5V、Vthp=−1.5Vのときは、Vthn=1.5V、Vthp=−2.5Vのときよりも出力電圧が2V小さくなり、画面上で表示ムラが見える場合もあった。
【0054】
したがって、実施形態3の液晶表示装置においても、TFTの製造プロセスに影響されることなしに、チャージポンプ回路からの出力電圧Vg1、Vg2を安定させることができる。
【0055】
また、実施形態3においても、アレイ基板上にチャージポンプ回路を配置し、かつ入出力部に接続される大容量のコンデンサをアレイ基板の外に配置するようにしているため、実施形態1と同様に十分な大きさのコンデンサを配置することによりに出力電圧を安定させることができ、さらに外部制御回路のコンパクト化と低コストを実現することができる。
【0056】
なお、図6に示す2つのダイオード回路36及び38では、NchTFTとPchTFTを直列に接続しているが、図7に示すように、NchTFTとPchTFTを並列に接続し、これらの2つのダイオード回路46及び47を直列に接続した構成とした場合も、同様の効果を得ることができる。
【0057】
さらに、図6の回路にもう一つ別のチャージポンプ回路を追加し、走査線駆動回路104の電源電位を調整可能に構成することもできる。
【0058】
図8は、実施形態3に係わるチャージポンプ回路の応用例を示す回路構成図である。図8において、追加されたチャージポンプ回路40の構成は、チャージポンプ回路30に含まれる2つのダイオード回路36及び38のNchTFTとPchTFTの配置を入れ替えたものと同じであり、負極性の電圧を発生している。そして、これらチャージポンプ回路30及び40を電源とし、同じくTFTで構成したオペアンプ50を配置することにより、出力電圧を調整する。ここでは、外部から供給される電源電圧VDDを基準電圧としている。このような回路構成とすることにより、TFT製造プロセスの影響をほぼ無くすことができ、出力電圧Vg1、Vg2を安定させることができる。なお、図8に示すオペアンプ50は、他の実施形態のチャージポンプ回路に接続してもよい。
【0059】
[実施形態4]
次に実施形態4として、額縁を大きくすることなしにチャージポンプ回路などの回路をアレイ基板上に配置できるようにした液晶表示装置について説明する。
【0060】
図9は、実施形態4に係わる液晶表示装置の回路構成図であり、とくにアレイ基板上での回路配置を示している。なお、図9では、図1と同等部分に同一符号を付している。
【0061】
図9に示すように、チャージポンプ回路200は、アレイ基板101上の走査線駆動回路104が配置されている領域に対し、画素部103を挟んで相対する領域Aに配置されている。チャージポンプ回路200へのクロック信号や電源電圧は、外部信号ライン115及び外部電源ライン116を通じて供給され、チャージポンプ回路200からの出力電圧は、内部電圧源ライン117及び118を通じて走査線駆動回路104及び信号線駆動回路105へ供給されている。また、図示していないが、チャージポンプ回路200のクロック入力部及び出力部に接続されるコンデンサは、実施形態1と同様にアレイ基板101の外に配置されている。
【0062】
この実施形態4のようなアクティブマトリクス型の液晶表示装置では、走査線駆動回路104や信号線駆動回路105を画素部103に対して両側に配置する必要がないことが多いが、額縁は外部への取り付けなどの問題から画素部103の両側に必要となる。したがって、例えば図1のようにチャージポンプ回路10を走査線駆動回路104側に配置した場合には額縁を大きくしなければならないが、図9のようにあらかじめ確保されている領域Aに配置した場合には、額縁を大きくすることなしにチャージポンプ回路を配置することができる。
【0063】
図10は、チャージポンプ回路200の代わりにバイパスコンデンサ201を配置した例を示す回路構成図である。この場合も、額縁を大きくすることなしに、アレイ基板101にバイパスコンデンサ201を配置することができる。
【0064】
【発明の効果】
請求項1の発明においては、TFTのしきい値の変動にかかわらず必要な出力電圧を得ることができるので、TFTの製造プロセスに影響されることなしに、チャージポンプ回路からの出力電圧を安定させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施形態1に係わる液晶表示装置の回路構成図。
【図2】図1に示すチャージポンプ回路の回路構成図。
【図3】図2に示すチャージポンプ回路の動作を示すタイミングチャート。
【図4】実施形態2に係わるチャージポンプ回路の回路構成図。
【図5】図4に示すチャージポンプ回路の動作を示すタイミングチャート。
【図6】実施形態3に係わるチャージポンプ回路の回路構成図。
【図7】図6に示すチャージポンプ回路の他の構成例を示す回路構成図。
【図8】実施形態3に係わるチャージポンプ回路の応用例を示す回路構成図。
【図9】実施形態4に係わる液晶表示装置の回路構成図。
【図10】実施形態4に係わる液晶表示装置の他の構成例を示す回路構成図。
【符号の説明】
10,20,30,40,200…チャージポンプ回路、11…TFT
12…画素電極、13…補助容量、17,25,26…NchTFT
18,27…PchTFT、36,38,46,47…ダイオード回路
101…アレイ基板、102…外部制御回路、103…画素部
104…走査線駆動回路、105…信号線駆動回路[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a flat display device, and more particularly to a flat display device in which a drive circuit and the like are arranged on a substrate on which pixels are formed.
[0002]
[Prior art]
A flat display device typified by a liquid crystal display device is used in a wide range of fields by making use of characteristics such as thinness, light weight, and low power consumption. Among them, a liquid crystal display device in which a TFT (thin film transistor) is arranged as a switching element for each pixel is widely used as a display device for information equipment terminals and thin televisions. In particular, in recent years, in order to expand the effective screen area on an array substrate of the same area and reduce the manufacturing cost, an active matrix type in which a drive circuit and a power supply circuit are arranged on the array substrate on which pixels are formed. Development of liquid crystal display devices is in progress.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, various clock signals, power supply voltages, and the like are supplied from an external control circuit arranged on the outside to the drive circuit and power supply circuit arranged on the array substrate. In the external control circuit, IC components such as a control IC, a D / A converter, a level shifter, a charge pump circuit (voltage source circuit) are arranged.
[0004]
Among these, in the charge pump circuit, a large-capacity capacitor is arranged in the clock input part and the output part in order to suppress fluctuations in the output voltage. However, in the current manufacturing process, it is difficult to form a large-capacity capacitor on the array substrate, so it is difficult to arrange the charge pump circuit on the array substrate. Therefore, it is difficult to make the external control circuit compact, and there is a problem that the cost becomes high because a high-functional IC component is required.
[0005]
On the other hand, the process of forming TFTs on a glass plate such as an array substrate is difficult to manufacture, and transistor characteristics often become unstable. For this reason, even when the charge pump circuit is formed on the array substrate, the transistor characteristics of the TFTs constituting the circuit become unstable, the threshold value varies, and the output voltage fluctuates. was there.
[0006]
In addition, when the TFT on the array substrate is formed of polycrystalline Si, the capability of the TFT is inferior to that of single crystal Si, so measures such as increasing the gate width are necessary to compensate for this. Become. For this reason, there is a problem in that the area required for the arrangement becomes large, and the frame becomes large accordingly.
[0007]
SUMMARY OF THE INVENTION A first object of the present invention is to provide a flat display device that realizes a compact external control circuit and low cost.
[0008]
A second object of the present invention is to provide a flat display device capable of stabilizing the output voltage from the charge pump circuit without being affected by the TFT manufacturing process.
[0009]
A third object of the present invention is to provide a flat display device capable of arranging a circuit such as a charge pump circuit on an array substrate without enlarging the frame.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The first aspect of the present invention includes a plurality of scanning lines and a plurality of signal lines intersecting each other, a switching element disposed at each intersection of both lines, and a pixel electrode connected to the switching element. A second substrate including a counter electrode facing the pixel electrode, a display panel having a light modulation layer held between the first substrate and the second substrate, and data on the signal lines A signal line driving circuit for supplying a signal; a scanning line driving circuit for supplying a scanning signal to the scanning line; and an external control circuit for supplying a predetermined signal or potential to the signal line driving circuit and the scanning line driving circuit. In the flat display device provided, the voltage source circuit included in the external control circuitThe first thin film transistor and the second thin film transistor having different polarities are connected in series, and a clock signal used when driving the signal line driving circuit or the scanning line driving circuit is input through the first capacitor. A first input portion connected to the gate electrodes of the first thin film transistor and the second thin film transistor, and a second input portion for inputting an inverted clock signal of the clock signal through a second capacitor, The drain electrode of one thin film transistor and the source electrode of the second thin film transistor are connected to an intermediate connection point, the power supply voltage is connected to the source electrode of the first thin film transistor, and the output of the voltage source circuit A drain electrode of the second thin film transistor;A voltage source circuit disposed on the first substrate, a capacitance between the output of the voltage source circuit and the ground, andThe first capacity and the second capacityIs arranged outside the first substrate.
[0011]
As a preferred mode, in the configuration in which an auxiliary capacitor is connected in parallel with the pixel electrode, the auxiliary capacitor is included in a capacitor disposed between the output portion of the voltage source circuit and the ground. .
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a case where the flat display device according to the present invention is applied to an active matrix type liquid crystal display device in which a drive circuit is integrated on an array substrate will be described.
[0018]
[Embodiment 1]
First, as a first embodiment, a liquid crystal display device that realizes a compact external control circuit and low cost will be described.
[0019]
FIG. 1 is a circuit configuration diagram of the liquid crystal display device according to the first embodiment, and particularly shows a configuration of an array substrate and an external control circuit. A
[0020]
In the
[0021]
The source electrode of the
[0022]
In the
[0023]
A constant common voltage (Vcom) is applied from the external control circuit 102 to the counter electrode (not shown). The data signal written through the signal line S is held for one frame scanning period by the liquid crystal capacitor Clc and the capacitor Cs.
[0024]
The scanning
[0025]
The signal
[0026]
The external control circuit 102 includes a control IC, a D / A converter, a level shifter, and the like (not shown). The external control circuit 102 appropriately converts and processes an externally supplied reference clock signal, digital data signal, etc. An analog data signal, horizontal / vertical clock signal, start signal, power supply voltage (VDD1, VDD2), common voltage, and the like are output. The external drive circuit 102 and the
[0027]
A
[0028]
The
[0029]
Here, the circuit configuration and operation of the
[0030]
The
[0031]
FIG. 3 is a timing chart showing the operation of the
[0032]
First, a clock signal (CKU) having an amplitude VDD1 is input from the
[0033]
At the intermediate node pg, the following voltage is maintained according to the input waveform. That is, during a period when no clock signal is input from the
[0034]
According to the liquid
[0035]
Therefore, in the liquid crystal display device of
[0036]
[Embodiment 2]
Next, as a second embodiment, a liquid crystal display device will be described in which the output voltage can be stabilized without being affected by the TFT manufacturing process when the charge pump circuit is formed on the array substrate.
[0037]
Since the basic configuration of the liquid crystal display device according to the second embodiment is the same as that of the first embodiment, the description thereof will be omitted, and only the configuration of the charge pump circuit characteristic of the second embodiment will be described.
[0038]
FIG. 4 is a circuit configuration diagram of the charge pump circuit according to the second embodiment. The
[0039]
The
[0040]
Also in the second embodiment, the capacitors arranged in the clock input unit and the output unit of the
[0041]
FIG. 5 is a timing chart showing the operation of the
[0042]
First, a clock signal (CKU) having an amplitude Vs is input from the
[0043]
At the intermediate node pg, the following voltage is maintained according to the input clock signal (CKU). That is, during a period when the clock signal (CKU) is not input, a voltage subtracted from VDD by the threshold value Vth of the
[0044]
In FIG. 4, when the threshold value Vth of the
[0045]
Therefore, in the liquid crystal display device of
[0046]
Also in the second embodiment, the charge pump circuit is arranged on the array substrate, and a large-capacity capacitor connected to the input / output unit is arranged outside the array substrate. By arranging a sufficiently large capacitor, the output voltage can be stabilized, and the external control circuit can be made compact and low in cost.
[0047]
[Embodiment 3]
Next, as a third embodiment, when a charge pump circuit is formed on an array substrate as in the second embodiment, an output voltage can be stabilized without being affected by a TFT manufacturing process. The display device will be described.
[0048]
Note that the basic configuration of the liquid crystal display device according to the third embodiment is the same as that of the first embodiment, and therefore the description thereof is omitted. Only the configuration of the charge pump circuit characteristic of the third embodiment will be described.
[0049]
FIG. 6 is a circuit configuration diagram of a charge pump circuit according to the third embodiment. The
[0050]
Also in the
[0051]
In the
[0052]
For example, in one embodiment using the
[0053]
Incidentally, as a comparative example, the two
[0054]
Therefore, also in the liquid crystal display device of
[0055]
Also in the third embodiment, since the charge pump circuit is arranged on the array substrate and the large-capacity capacitor connected to the input / output unit is arranged outside the array substrate, the same as in the first embodiment. By arranging a sufficiently large capacitor, the output voltage can be stabilized, and the external control circuit can be made compact and low in cost.
[0056]
In the two
[0057]
Further, another charge pump circuit may be added to the circuit of FIG. 6 so that the power supply potential of the scanning
[0058]
FIG. 8 is a circuit configuration diagram showing an application example of the charge pump circuit according to the third embodiment. In FIG. 8, the configuration of the added
[0059]
[Embodiment 4]
Next, as a fourth embodiment, a liquid crystal display device in which a circuit such as a charge pump circuit can be arranged on an array substrate without increasing the frame will be described.
[0060]
FIG. 9 is a circuit configuration diagram of the liquid crystal display device according to the fourth embodiment, and particularly shows a circuit arrangement on the array substrate. In FIG. 9, the same parts as those in FIG.
[0061]
As shown in FIG. 9, the
[0062]
In the active matrix type liquid crystal display device as in Embodiment 4, it is often unnecessary to arrange the scanning
[0063]
FIG. 10 is a circuit configuration diagram showing an example in which a bypass capacitor 201 is arranged instead of the
[0064]
【The invention's effect】
In the invention of
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit configuration diagram of a liquid crystal display device according to a first embodiment.
FIG. 2 is a circuit configuration diagram of the charge pump circuit shown in FIG.
FIG. 3 is a timing chart showing an operation of the charge pump circuit shown in FIG. 2;
FIG. 4 is a circuit configuration diagram of a charge pump circuit according to a second embodiment.
FIG. 5 is a timing chart showing the operation of the charge pump circuit shown in FIG. 4;
FIG. 6 is a circuit configuration diagram of a charge pump circuit according to a third embodiment.
7 is a circuit configuration diagram showing another configuration example of the charge pump circuit shown in FIG. 6;
FIG. 8 is a circuit configuration diagram showing an application example of a charge pump circuit according to a third embodiment.
FIG. 9 is a circuit configuration diagram of a liquid crystal display device according to a fourth embodiment.
10 is a circuit configuration diagram showing another configuration example of a liquid crystal display device according to Embodiment 4. FIG.
[Explanation of symbols]
10, 20, 30, 40, 200 ... charge pump circuit, 11 ... TFT
12 ... Pixel electrode, 13 ... Auxiliary capacitance, 17, 25, 26 ... Nch TFT
18, 27 ... Pch TFT, 36, 38, 46, 47 ... Diode circuit
101 ... Array substrate, 102 ... External control circuit, 103 ... Pixel unit
104: Scanning line driving circuit, 105 ... Signal line driving circuit
Claims (1)
前記外部制御回路に含まれる電圧源回路は、極性の異なる第1の薄膜トランジスタと第2の薄膜トランジスタが直列に接続され、第1の容量を介して前記信号線駆動回路又は前記走査線駆動回路を駆動する際に利用されるクロック信号を入力する第1入力部が前記第1の薄膜トランジスタ及び前記第2の薄膜トランジスタのゲート電極に接続され、かつ第2の容量を介して前記クロック信号の反転クロック信号を入力する第2入力部が、前記第1の薄膜トランジスタのドレイン電極と前記第2の薄膜トランジスタのソース電極とが接続された中間接続点に接続され、電源電圧が前記第1の薄膜トランジスタのソース電極に接続され、前記電圧源回路の出力部を前記第2の薄膜トランジスタのドレイン電極とするように構成され、
前記電圧源回路を前記第1の基板上に配置するとともに、前記電圧源回路の出力部とグランドとの間の容量、並びに前記第1の容量及び前記第2の容量を前記第1の基板の外に配置したことを特徴とする平面表示装置。A plurality of scanning lines and a plurality of signal lines intersecting each other, a switch element disposed at each intersection of these lines, a first substrate including a pixel electrode connected to the switch element, the pixel electrode, A second substrate including opposing counter electrodes, a display panel having a light modulation layer held between the first substrate and the second substrate, and a signal line drive for supplying a data signal to the signal line In a flat display device comprising: a circuit; a scanning line driving circuit for supplying a scanning signal to the scanning line; and an external control circuit for supplying a predetermined signal and potential to the signal line driving circuit and the scanning line driving circuit.
In the voltage source circuit included in the external control circuit, a first thin film transistor and a second thin film transistor having different polarities are connected in series, and the signal line driving circuit or the scanning line driving circuit is driven through a first capacitor. A first input portion for inputting a clock signal used in the operation is connected to gate electrodes of the first thin film transistor and the second thin film transistor, and an inverted clock signal of the clock signal is supplied through a second capacitor. A second input portion for inputting is connected to an intermediate connection point where a drain electrode of the first thin film transistor and a source electrode of the second thin film transistor are connected, and a power supply voltage is connected to the source electrode of the first thin film transistor. And the output part of the voltage source circuit is configured as the drain electrode of the second thin film transistor,
The voltage source circuit is disposed on the first substrate, and a capacitor between the output part of the voltage source circuit and the ground, and the first capacitor and the second capacitor are disposed on the first substrate. A flat display device characterized by being arranged outside.
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