图像显示面板和电平移位电路的制作方法

专利名称：图像显示面板和电平移位电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种可输入2V以下的低电压信号的图像显示面板和电平移位电路。
背景技术：
有源矩阵驱动方式的液晶显示面板被用于笔记本电脑、便携式电话机、PDA(Personal Digital Assistant，个人数字助理)等的图像显示部。另外，有源矩阵驱动有机电致发光(Organic Electro luminescence)显示面板与液晶显示面板相比，具有薄、自发光型且响应速度快等优点。这些有源矩阵驱动的显示面板，在透明基板上形成TFT(Thin FilmTransistor)，通过TFT来驱动各象素，进行图像显示。
这里，在TFT中有使用非晶硅的和使用多晶硅(policilicon)的，使用多晶硅的TFT制造成本高，但具有硅薄膜的移动率高、象素电路以外的驱动电路也可形成于透明基板上的优点。利用该优点，并使用当前的多晶硅TFT，正在推进装载了移位寄存器、数模(DA)转换器等的液晶显示面板的开发。
通过在透明基板上装载这些电路，可削减外部电路的部件个数，可实现液晶模块的低价格化。并且，今后通过推进各种电路内置于使用液晶、有机EL等的图像显示面板中的技术，有可能开发出不经液晶驱动器等电路，而直接连接于图形控制器等系统上的图像显示面板。
但是，这里存在形成于图像显示面板内部的TFT电路与外部系统的动作电压不同的问题。图像显示面板内部的TFT电路与外部系统相比，以高电压动作。因此，在例如当前生产的液晶模块中，通过设置在液晶显示面板外部的电平移位电路来升高信号电压，并输入到液晶显示面板内。今后，为了削减附加于图像显示面板外部的芯片，该电平移位电路也需用TFT来制作。
这里，作为第1现有例，图10中示出以前使用的一般的电平移位电路的实例(例如，参照专利文献1)。
向由nMOS晶体管NM21与pMOS晶体管PM22构成的CMOS反相器，外加输入信号VIN；并向由nMOS晶体管NM22与pMOS晶体管PM24构成的CMOS反相器，外加输入信号的反相信号VINB，来使该电路动作。该电平移位电路具有可高速响应的优点。
另外，图11中示出第2现有例的电平移位电路。该电路由于不需要反相输入信号VINB，所以可简单构成(例如参照专利文献2、非专利文献1)。
专利文献1特开平4-268818号公报(图1)专利文献2特开2003-115758号公报(图1)；非专利文献1SID(SOCIETY FORINFORMATION DISPLAY)02DIGEST，p.690但是，根据上述第1现有例，虽可高速响应，但存在有必需要两个输入信号VIN、VINB的问题。因此，在将该电平移位电路装载在图像显示面板上的情况下，输入信号用的端子数增倍，液晶模块的结构变复杂。
另外，根据第2现有例，因为经开关用nMOS晶体管NM31，由nMOS晶体管NM32的栅极端子接受输入信号VIN，所以为了使2V以下的输入信号升压，必需将nMOS晶体管NM32的阈值电压的偏差抑制到2V以下，存在加工上的问题。实际上，该电路在非专利文献1中被用作使3V的输入信号升压的电平移位电路。

发明内容
因此，本发明的目的在于，提供一种不经液晶驱动器等电路，就可直接连接于图形控制器等系统上的图像显示面板。
另外，本发明的另一目的在于，提供一种不需要反相输入信号，就可使用TFT来使将2V以下的低电压输入信号升压到规定电压的电平移位电路。
本发明的一代表方式的实例如上所示。即，根据本发明的图像显示面板就具有多个信号输入端子的图像显示面板而言，其特征在于多个电平移位电路，使从所述图像显示面板外部输入到所述信号输入端子的输入信号升压；所述电平移位电路的每一个具备多个电容元件；由场效应晶体管构成的多个开关元件；和控制所述多个开关元件的控制信号，所述输入信号经所述多个电容元件和所述多个开关元件的漏极、源极路径而被升压。
该图像显示面板中，所述控制信号最好是根据从面板外部输入的正相与反相信号生成的两个信号。
根据本发明的电平移位电路的特征在于具备输入信号、和电压值与所述输入信号的振幅的中心电压值相等的恒定电压输入的两个输入端；从外部输入的控制信号；分别连接于所述两个输入端的第1和第2开关元件；电容元件，一端连接于所述第1和第2开关元件的与各输入端相反的端子上；输入端连接于所述电容元件的另一端的CMOS反相器电路；和连接在所述CMOS反相器的输入输出端之间的第3开关元件。
另外，根据本发明的其它电平移位电路的特征在于具有多个电容元件；由场效应晶体管构成的多个开关元件；和控制所述多个开关元件的控制信号，经所述多个电容元件与场效应晶体管的漏极、源极路径，来使所述输入信号升压。
此时，所述控制信号最好是由正相与反相信号生成的两个信号。
并且，所述输入信号连接于所述多个开关元件的一方端子上，另一方端子分别连接在所述多个电容内的其它电容上，利用所述控制信号在并联连接与串联连接之间，切换所述多个电容的连接方式。
发明效果根据本发明，电平移位电路不需要反相信号就可使低电压信号升压。通过将该电平移位电路内置于图像显示面板中，图像显示面板不需要反相信号，所以可实现不会大幅度增加输入端子数而直接输入2V以下低电压信号的图像显示面板。


图1是表示本发明的图像显示面板的一实施例的框图。
图2是表示本发明的电平移位电路的一实施例的电路结构图。
图3是表示图3的电平移位电路的动作的时序图。
图4是在图1所示图像显示面板中装载图3的电平移位电路时的电路结构图。
图5是表示本发明的电平移位电路的另一实施例的电路结构图。
图6是用于求出图5所示的电平移位电路在复位状态下的反相器INV3的输入输出电压的说明图。
图7是表示图5所示的电平移位电路在通常动作状态下的输入输出波形的图。
图8是表示图5所示的电平移位电路的动作的时序图。
图9是在图1所示图像显示面板上装载图5的电平移位电路时的电路结构图。
图10是表示电平移位电路的第1现有例的电路结构图。
图11是表示电平移位电路的第2现有例的电路结构图。
具体实施例方式
下面，参照附图来详细说明本发明的几个较佳实施例。
(实施例1)图1是表示本发明的图像显示面板的一实施例的框图。另外，省略了布线等。在图像显示面板10内，使用TFT来形成将多个象素配置成矩阵状的象素显示部DISP、驱动该图像显示部的各扫描线的移位寄存器(SFTRG)11、传送X方向的象素显示信号数据的开关电路部SW、驱动该开关电路部的移位寄存器12、数模变换器DAC、控制象素显示的定时的定时控制器TCON、使输入信号升压的电平移位电路部LSCKT、电源电路PWS。从端子部TMNL输入到象素显示面板10的全部数字信号，在由电平移位电路部LSCKT升压后，发送到图象显示面板内的各电路块。
图2中，示出本实施例的电平移位电路。通过将三个电容元件C1、C2、C3之间的连接从并联连接切换成串联连接，该电平移位电路Lsa，可将信号电压升压到3倍的电压。该电路具有输入信号VIN、时钟信号CLK、反相时钟信号CLKB等三个输入，具有1个输出VOUT。输入信号VIN经开关用晶体管NM1、PM1，连接于电容元件C1和开关用晶体管NM2、PM2，另外，同样输入信号VIN经开关用晶体管NM3、PM3，连接于电容元件C2和开关用晶体管NM4、PM4。并且，输入信号VIN经开关用晶体管NM5、PM5，连接于电容元件C3和开关用晶体管NM6、PM6。
该电平移位电路LSa构成为输入信号VIN不直接连接于场效应晶体管(FET)元件的栅极端子上，所以电平移位电路的动作不受元件的阈值电压偏差影响。另外，可使2V以下的低电压输入信升压号。
图3中示出本实施例的电平移位电路LSa的时序图。如图3所示，时钟信号CLK与反相时钟信号CLKB是周期与输入信号VIN的周期T相同的时钟信号。另外，作为输入信号VIN，这里示出输入“0100110”的数字信号时的动作。
通过时钟信号CLK与反相时钟信号CLKB，在输入信号的1周期的前半周期，将图2所示的开关用晶体管NM1、NM3、NM5、NM7、NM8、PM1、PM3、PM5、PM7、PM8设定成导通状态，将开关用晶体管NM2、NM4、NM6、PM2、PM4、PM6的晶体管设定成截止状态。通过该动作，将三个电容元件C1、C2、C3并联连接于输入信号VIN-GND之间，在各电容元件中积累对应于输入信号的电压值的电荷。
接着，在输入信号VIN的1周期的后半周期，将开关用晶体管NM2、NM4、NM6、PM2、PM4、PM6的晶体管设定成导通状态，并将开关用晶体管NM1、NM3、NM5、NM7、NM8、PM1、PM3、PM5、PM7、PM8设定成截止状态。通过该动作，将三个电容元件C1、C2、C3串联连接，电容元件C3的上部电极的电压变为输入信号VIN的电压的3倍值。该电压经反相器INV1、INV2变为输出信号VOUT。
另外，在本例中，使用3个电容元件，例如是假设图像显示面板10内部的电路的驱动电压为5V，从外部输入1.6V-1.8V左右振幅的信号时的电平移位电路。
图4是使用n个本实施例的电平移位电路(LSa1-n)，来形成图1所示的电平移位电路部LSCKT时的电路图。在该图中，连接有时钟信号CLK与反相时钟信号CLKB的两条控制信号、n条输入信号VIN1-n和n条输出信号VOUT1-n。时钟信号CLK和反相时钟信号CLKB在通过与图10所示的现有例的电平移位电路一样的电路LS0升压后，执行其它n个电平移位电路LSa1-LSan的控制。
n个电平移位电路LSa1-Lsan与图2所示的电平移位电路Lsa的结构相同，分别使输入信号VIN1-VINn升压，并将输出信号VOUT1-VOUTn进行输出。通过该结构，仅通过增加时钟信号CLK和反相时钟信号CLKB这两条信号，就可升压输入信号。
实施例2图5是表示本发明的电平移位电路的另一实施例的电路图。下面说明该电路。另外，在本实施例中，举例说明电平移位电路LSb中，将振幅为1.8V的输入信号VIN升压为振幅5V的信号后输出的情况。电平移位电路LSb具有输入信号VIN、恒定电压输入VCS、复位信号RST、和反相复位信号RSTB这4个输入、和一个输出信号VOUT。这里，恒定电压输入VCS的电压值为VIN的1/2，即0.9V，复位信号RST的振幅为5V。
电平移位电路LSb的输入信号VIN经开关用晶体管NM11、PM11，连接于电容元件C4的一方端子和开关用晶体管NM12、PM12上。另外，电容元件C4的另一方端子，连接于由pMOS晶体管PM13和nMOS晶体管NM13构成的反相器INV3的输入端，并且，连接于结合反相器INV3的输入端与输出端的开关用晶体管nMOS晶体管NM16上。
反相器INV3的输出端经开关用晶体管NM14、PM14，连接于反相器INV4的输入端，将反相器INV4的输出作为输出信号VOUT输出到外部。另外，反相器INV4的输入端经开关用晶体管NM15、PM15，还连接于5V的电源VDD上。该结构与图2的电压一样，输入信号VIN不直接连接于FET元件的栅极端子上，所以电平移位电路的动作不受FET元件的阈值电压偏差的影响。
电平移位电路LSb的动作由复位状态和通常动作状态这两个状态构成。通过向复位信号RST外加5V、向反相复位信号RSTB外加0V来设定复位状态，通过向复位信号RST外加0V、向反相复位信号RSTB外加5V来设定通常动作状态。在复位状态下，nMOS晶体管NM12、NM15、NM16和pMOS晶体管PM12、PM15变为导通状态，在通常动作状态下，nMOS晶体管NM11、NM14和pMOS晶体管PM11、PM14变为导通状态。
下面，用图6和图7来详细说明该复位状态和通常动作状态下的动作。图6是，X轴、Y轴分别表示反相器INV3的节点n1的输入电压V1与节点n2的输出电压V2，并求出复位状态下的节点n1与节点n2的电压V1、V2的图。在复位状态下，nMOS晶体管NM16变为导通状态，连接INV3的输入端与输出端，形成相同电位。因此，反相器INV3的输入电压V1与输出电压V2，在图上变为反相器输入输出特性曲线20与V1＝V2的直线21的交点的电压Vrst。另外，此时，图5中开关用晶体管PM12、NM12也变为导通状态，所以向电容元件C4的左侧端子外加恒定电压VCS(0.9v)。因此，向电容元件C4施加Vrst-VCS的电压。并且，此时，因为开关用晶体管PM15、NM15变为导通状态，所以反相器INV4的输入变为5V，向输出信号VOUT输出0V。
接着，图7中示出通常动作状态下的输出信号的波形。在通常动作状态下，开关用晶体管PM11、NM11处于导通状态，输入信号VIN连接于电容元件C4。这里，因为在电容元件C4上保持Vrst-VCS的电压，所以节点n1的电压V1变为VIN+Vrst-VCS，即变为VIN+Vrst-0.9V，形成以Vrst为中心振荡的电压波形V1’。通过该输入电压波形V1’，反相器INV3的输出节点n2的电压V2变为5V振幅的波形。从而，在电平移位电路LSb自身的输出信号VOUT上，得到用反相器INV4反转节点n2的电压V2后的5V振幅的波形。
图8中示出本实施例中所示电平移位电路LSb的时序图。该图表示在图像显示面板中描绘1个画面的时间，即1帧(FRM)内的输入输出信号。这里，将1帧设为16.7ms(以60帧/秒来换算)。如图8所示，以1帧1次来在帧开始时对复位信号RST与反相复位信号RSTB的波形进行复位动作。以该间隔执行复位动作基于以下两个理由。
(1).在复位动作下，将电容元件C4的电压设定为Vrst-VCS，但在通常动作状态下，电容元件C4内的电荷由于泄漏而慢慢流逝，电容元件C4的电压变化，所以必需周期地执行复位。
(2).在复位动作中，电平移位电路LSb不能使输入信号升压，所以该复位动作必需在未输入图像数据的帧的开始或结束的时刻执行。
另外，从上述(2)的理由可知，复位动作也可在帧结束时执行。
另外，也可通过增大电容元件C4的容量，减小泄漏引起的电容元件C4的电压变化量，以几个帧1次的间隔来执行复位动作。
图9中示出使用n个图5的电平移位电路LSb(LSb1-n)来形成图1所示的电平移位电路部LSCKT时的实例。在该图中，连接复位信号RST与反相复位信号RSTB两个控制信号、n条输入信号VIN1-n、恒定电压输入VCS(0.9V)、n条输出信号VOUT1-n。复位信号RST与反相复位信号RSTB，在通过与图10所示的现有例的电平移位电路一样的电压LS0升压后，执行其它n个电平移位电路LSb1-LSbn的控制。n个电平移位电路LSb1-LSbn的结构与图5所示的电平移位电路LSb一样，分别使输入信号1-n升压后，对输出信号1-n进行输出。通过该结构，通过增加复位信号RST与反相复位信号RSTB这两条信号和恒定电压输入VCS，可使输入信号升压。
以上说明了本发明的较佳实施例，但本发明不限于上述实施例，不用说，在不脱离本发明的精神的范围内，可进行各种设计变更。例如，在图2的结构中，使用3个电容进行了升压，但也可对应于所需的电压来增加电容，升压到更高的电压。另外，在图5的结构中，将恒定电压输入VCS设为0.9V，但不用说，也可对应于输入信号电压的必要振幅电压，来进行变更。
权利要求
1.一种图像显示面板，具有多个信号输入端子，其特征在于，具有多个电平移位电路，使从所述图像显示面板外部输入到所述信号输入端子的输入信号升压；所述电平移位电路的每一个具备多个电容元件；由场效应晶体管构成的多个开关元件；和控制所述多个开关元件的控制信号，所述输入信号，经所述多个电容元件和所述多个开关元件的漏极、源极路径而被升压。
2.根据权利要求1所述的图像显示面板，其特征在于所述控制信号是根据从面板外部输入的正相与反相信号生成的两个信号。
3.根据权利要求2所述的图像显示面板，其特征在于所述信号输入端子连接于所述电平移位电路内的所述多个开关元件的一个端子上，另一个端子分别连接在其它电容元件上，通过所述控制信号，将所述多个电容元件的连接方式，在并联连接与串联连接之间进行切换。
4.一种图像显示面板，具有多个信号输入端子，其特征在于，具有多个电平移位电路，使从面板外部输入到所述信号输入端子的输入信号升压；和控制所述多个电平移位电路的控制信号，所述电平移位电路的每一个具备所述输入信号、和电压值与所述输入信号的振幅的中心电压值相等的恒定电压输入的两个输入端子；分别连接于所述两个输入端子的第1和第2开关元件；电容元件，一端连接于所述第1和第2开关元件的与各输入端相反的端子上；输入端子连接于所述电容元件的另一端的CMOS反相器电路；和连接在所述CMOS反相器的输入输出端子之间的第3开关元件。
5.根据权利要求4所述的图像显示面板，其特征在于所述CMOS反相器电路的输出，经第4开关元件和反相器，被作为所述电平移位电路的升压后的输出信号而输出。
6.根据权利要求5所述的图像显示面板，其特征在于所述控制信号是从外部输入的复位信号和作为其反相信号的反相复位信号，利用所述复位信号和所述反相复位信号，来控制所述第1-第4开关元件。
7.根据权利要求6所述的图像显示面板，其特征在于在帧期间的开始时或结束时，通过所述复位信号，对图像显示面板的1帧执行1次由所述复位信号执行的复位动作。
8.一种电平移位电路，其特征在于，具备输入信号、和电压值与所述输入信号的振幅的中心电压值相等的恒定电压输入的两个输入端子；从外部输入的控制信号；分别连接于所述两个输入端子的第1和第2开关元件；电容元件，一端连接于所述第1和第2开关元件的与各输入端相反的端子上；输入端连接于所述电容元件的另一端的CMOS反相器电路；和连接在所述CMOS反相器的输入输出端子之间的第3开关元件。
9.根据权利要求8所述的电平移位电路，其特征在于，所述CMOS反相器电路的输出，经第4开关元件和反相器，被作为升压后的信号而输出。
10.根据权利要求9所述的电平移位电路，其特征在于，所述控制信号是从外部输入的复位信号和作为其反相信号的反相复位信号，利用所述复位信号和所述反相复位信号，来控制所述第1-第4开关元件。
全文摘要
提供一种不大幅度增加输入端子数就能直接输入低电压的图像显示面板。在图像显示面板内设置升压从外部输入的n个输入VIN的n个电平移位电路Lsa。各电平移位电路经开关元件将输入连接于各电容元件的一端上，电容C1的另一端接地，电容C2、C3的另一端经开关元件接地。各开关元件通过由电平移位电路LS0升压后的正相、逆相的互补时钟信号CLK、CLKB动作，将各电容间的连接从并联切换成串联，将电压升压到3倍，经反相器输出。图像显示面板不必多个反相信号而通过两条互补时钟信号线就可升压。因为输入不直接连接于FET的栅极上，所以不受阈值偏差的影响。
文档编号G02F1/133GK1670597SQ20041007132
公开日2005年9月21日 申请日期2004年7月20日 优先权日2004年3月17日
发明者宫本光秀, 秋元肇 申请人:株式会社日立显示器