專利名稱：圖像顯示面板和電平移位電路的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種可輸入2V以下的低電壓信號的圖像顯示面板和電平移位電路。
背景技術：
有源矩陣驅動方式的液晶顯示面板被用于筆記本電腦、便攜式電話機、PDA(Personal Digital Assistant，個人數(shù)字助理)等的圖像顯示部。另外，有源矩陣驅動有機電致發(fā)光(Organic Electro luminescence)顯示面板與液晶顯示面板相比，具有薄、自發(fā)光型且響應速度快等優(yōu)點。這些有源矩陣驅動的顯示面板，在透明基板上形成TFT(Thin FilmTransistor)，通過TFT來驅動各象素，進行圖像顯示。
這里，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，但具有硅薄膜的移動率高、象素電路以外的驅動電路也可形成于透明基板上的優(yōu)點。利用該優(yōu)點，并使用當前的多晶硅TFT，正在推進裝載了移位寄存器、數(shù)模(DA)轉換器等的液晶顯示面板的開發(fā)。
通過在透明基板上裝載這些電路，可削減外部電路的部件個數(shù)，可實現(xiàn)液晶模塊的低價格化。并且，今后通過推進各種電路內置于使用液晶、有機EL等的圖像顯示面板中的技術，有可能開發(fā)出不經(jīng)液晶驅動器等電路，而直接連接于圖形控制器等系統(tǒng)上的圖像顯示面板。
但是，這里存在形成于圖像顯示面板內部的TFT電路與外部系統(tǒng)的動作電壓不同的問題。圖像顯示面板內部的TFT電路與外部系統(tǒng)相比，以高電壓動作。因此，在例如當前生產的液晶模塊中，通過設置在液晶顯示面板外部的電平移位電路來升高信號電壓，并輸入到液晶顯示面板內。今后，為了削減附加于圖像顯示面板外部的芯片，該電平移位電路也需用TFT來制作。
這里，作為第1現(xiàn)有例，圖10中示出以前使用的一般的電平移位電路的實例(例如，參照專利文獻1)。
向由nMOS晶體管NM21與pMOS晶體管PM22構成的CMOS反相器，外加輸入信號VIN；并向由nMOS晶體管NM22與pMOS晶體管PM24構成的CMOS反相器，外加輸入信號的反相信號VINB，來使該電路動作。該電平移位電路具有可高速響應的優(yōu)點。
另外，圖11中示出第2現(xiàn)有例的電平移位電路。該電路由于不需要反相輸入信號VINB，所以可簡單構成(例如參照專利文獻2、非專利文獻1)。
專利文獻1特開平4-268818號公報(圖1)專利文獻2特開2003-115758號公報(圖1)；非專利文獻1SID(SOCIETY FORINFORMATION DISPLAY)02DIGEST，p.690但是，根據(jù)上述第1現(xiàn)有例，雖可高速響應，但存在有必需要兩個輸入信號VIN、VINB的問題。因此，在將該電平移位電路裝載在圖像顯示面板上的情況下，輸入信號用的端子數(shù)增倍，液晶模塊的結構變復雜。
另外，根據(jù)第2現(xiàn)有例，因為經(jīng)開關用nMOS晶體管NM31，由nMOS晶體管NM32的柵極端子接受輸入信號VIN，所以為了使2V以下的輸入信號升壓，必需將nMOS晶體管NM32的閾值電壓的偏差抑制到2V以下，存在加工上的問題。實際上，該電路在非專利文獻1中被用作使3V的輸入信號升壓的電平移位電路。

發(fā)明內容
因此，本發(fā)明的目的在于，提供一種不經(jīng)液晶驅動器等電路，就可直接連接于圖形控制器等系統(tǒng)上的圖像顯示面板。
另外，本發(fā)明的另一目的在于，提供一種不需要反相輸入信號，就可使用TFT來使將2V以下的低電壓輸入信號升壓到規(guī)定電壓的電平移位電路。
本發(fā)明的一代表方式的實例如上所示。即，根據(jù)本發(fā)明的圖像顯示面板就具有多個信號輸入端子的圖像顯示面板而言，其特征在于多個電平移位電路，使從所述圖像顯示面板外部輸入到所述信號輸入端子的輸入信號升壓；所述電平移位電路的每一個具備多個電容元件；由場效應晶體管構成的多個開關元件；和控制所述多個開關元件的控制信號，所述輸入信號經(jīng)所述多個電容元件和所述多個開關元件的漏極、源極路徑而被升壓。
該圖像顯示面板中，所述控制信號最好是根據(jù)從面板外部輸入的正相與反相信號生成的兩個信號。
根據(jù)本發(fā)明的電平移位電路的特征在于具備輸入信號、和電壓值與所述輸入信號的振幅的中心電壓值相等的恒定電壓輸入的兩個輸入端；從外部輸入的控制信號；分別連接于所述兩個輸入端的第1和第2開關元件；電容元件，一端連接于所述第1和第2開關元件的與各輸入端相反的端子上；輸入端連接于所述電容元件的另一端的CMOS反相器電路；和連接在所述CMOS反相器的輸入輸出端之間的第3開關元件。
另外，根據(jù)本發(fā)明的其它電平移位電路的特征在于具有多個電容元件；由場效應晶體管構成的多個開關元件；和控制所述多個開關元件的控制信號，經(jīng)所述多個電容元件與場效應晶體管的漏極、源極路徑，來使所述輸入信號升壓。
此時，所述控制信號最好是由正相與反相信號生成的兩個信號。
并且，所述輸入信號連接于所述多個開關元件的一方端子上，另一方端子分別連接在所述多個電容內的其它電容上，利用所述控制信號在并聯(lián)連接與串聯(lián)連接之間，切換所述多個電容的連接方式。
發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明，電平移位電路不需要反相信號就可使低電壓信號升壓。通過將該電平移位電路內置于圖像顯示面板中，圖像顯示面板不需要反相信號，所以可實現(xiàn)不會大幅度增加輸入端子數(shù)而直接輸入2V以下低電壓信號的圖像顯示面板。


圖1是表示本發(fā)明的圖像顯示面板的一實施例的框圖。
圖2是表示本發(fā)明的電平移位電路的一實施例的電路結構圖。
圖3是表示圖3的電平移位電路的動作的時序圖。
圖4是在圖1所示圖像顯示面板中裝載圖3的電平移位電路時的電路結構圖。
圖5是表示本發(fā)明的電平移位電路的另一實施例的電路結構圖。
圖6是用于求出圖5所示的電平移位電路在復位狀態(tài)下的反相器INV3的輸入輸出電壓的說明圖。
圖7是表示圖5所示的電平移位電路在通常動作狀態(tài)下的輸入輸出波形的圖。
圖8是表示圖5所示的電平移位電路的動作的時序圖。
圖9是在圖1所示圖像顯示面板上裝載圖5的電平移位電路時的電路結構圖。
圖10是表示電平移位電路的第1現(xiàn)有例的電路結構圖。
圖11是表示電平移位電路的第2現(xiàn)有例的電路結構圖。
具體實施例方式
下面，參照附圖來詳細說明本發(fā)明的幾個較佳實施例。
(實施例1)圖1是表示本發(fā)明的圖像顯示面板的一實施例的框圖。另外，省略了布線等。在圖像顯示面板10內，使用TFT來形成將多個象素配置成矩陣狀的象素顯示部DISP、驅動該圖像顯示部的各掃描線的移位寄存器(SFTRG)11、傳送X方向的象素顯示信號數(shù)據(jù)的開關電路部SW、驅動該開關電路部的移位寄存器12、數(shù)模變換器DAC、控制象素顯示的定時的定時控制器TCON、使輸入信號升壓的電平移位電路部LSCKT、電源電路PWS。從端子部TMNL輸入到象素顯示面板10的全部數(shù)字信號，在由電平移位電路部LSCKT升壓后，發(fā)送到圖象顯示面板內的各電路塊。
圖2中，示出本實施例的電平移位電路。通過將三個電容元件C1、C2、C3之間的連接從并聯(lián)連接切換成串聯(lián)連接，該電平移位電路Lsa，可將信號電壓升壓到3倍的電壓。該電路具有輸入信號VIN、時鐘信號CLK、反相時鐘信號CLKB等三個輸入，具有1個輸出VOUT。輸入信號VIN經(jīng)開關用晶體管NM1、PM1，連接于電容元件C1和開關用晶體管NM2、PM2，另外，同樣輸入信號VIN經(jīng)開關用晶體管NM3、PM3，連接于電容元件C2和開關用晶體管NM4、PM4。并且，輸入信號VIN經(jīng)開關用晶體管NM5、PM5，連接于電容元件C3和開關用晶體管NM6、PM6。
該電平移位電路LSa構成為輸入信號VIN不直接連接于場效應晶體管(FET)元件的柵極端子上，所以電平移位電路的動作不受元件的閾值電壓偏差影響。另外，可使2V以下的低電壓輸入信升壓號。
圖3中示出本實施例的電平移位電路LSa的時序圖。如圖3所示，時鐘信號CLK與反相時鐘信號CLKB是周期與輸入信號VIN的周期T相同的時鐘信號。另外，作為輸入信號VIN，這里示出輸入“0100110”的數(shù)字信號時的動作。
通過時鐘信號CLK與反相時鐘信號CLKB，在輸入信號的1周期的前半周期，將圖2所示的開關用晶體管NM1、NM3、NM5、NM7、NM8、PM1、PM3、PM5、PM7、PM8設定成導通狀態(tài)，將開關用晶體管NM2、NM4、NM6、PM2、PM4、PM6的晶體管設定成截止狀態(tài)。通過該動作，將三個電容元件C1、C2、C3并聯(lián)連接于輸入信號VIN-GND之間，在各電容元件中積累對應于輸入信號的電壓值的電荷。
接著，在輸入信號VIN的1周期的后半周期，將開關用晶體管NM2、NM4、NM6、PM2、PM4、PM6的晶體管設定成導通狀態(tài)，并將開關用晶體管NM1、NM3、NM5、NM7、NM8、PM1、PM3、PM5、PM7、PM8設定成截止狀態(tài)。通過該動作，將三個電容元件C1、C2、C3串聯(lián)連接，電容元件C3的上部電極的電壓變?yōu)檩斎胄盘朧IN的電壓的3倍值。該電壓經(jīng)反相器INV1、INV2變?yōu)檩敵鲂盘朧OUT。
另外，在本例中，使用3個電容元件，例如是假設圖像顯示面板10內部的電路的驅動電壓為5V，從外部輸入1.6V-1.8V左右振幅的信號時的電平移位電路。
圖4是使用n個本實施例的電平移位電路(LSa1-n)，來形成圖1所示的電平移位電路部LSCKT時的電路圖。在該圖中，連接有時鐘信號CLK與反相時鐘信號CLKB的兩條控制信號、n條輸入信號VIN1-n和n條輸出信號VOUT1-n。時鐘信號CLK和反相時鐘信號CLKB在通過與圖10所示的現(xiàn)有例的電平移位電路一樣的電路LS0升壓后，執(zhí)行其它n個電平移位電路LSa1-LSan的控制。
n個電平移位電路LSa1-Lsan與圖2所示的電平移位電路Lsa的結構相同，分別使輸入信號VIN1-VINn升壓，并將輸出信號VOUT1-VOUTn進行輸出。通過該結構，僅通過增加時鐘信號CLK和反相時鐘信號CLKB這兩條信號，就可升壓輸入信號。
實施例2圖5是表示本發(fā)明的電平移位電路的另一實施例的電路圖。下面說明該電路。另外，在本實施例中，舉例說明電平移位電路LSb中，將振幅為1.8V的輸入信號VIN升壓為振幅5V的信號后輸出的情況。電平移位電路LSb具有輸入信號VIN、恒定電壓輸入VCS、復位信號RST、和反相復位信號RSTB這4個輸入、和一個輸出信號VOUT。這里，恒定電壓輸入VCS的電壓值為VIN的1/2，即0.9V，復位信號RST的振幅為5V。
電平移位電路LSb的輸入信號VIN經(jīng)開關用晶體管NM11、PM11，連接于電容元件C4的一方端子和開關用晶體管NM12、PM12上。另外，電容元件C4的另一方端子，連接于由pMOS晶體管PM13和nMOS晶體管NM13構成的反相器INV3的輸入端，并且，連接于結合反相器INV3的輸入端與輸出端的開關用晶體管nMOS晶體管NM16上。
反相器INV3的輸出端經(jīng)開關用晶體管NM14、PM14，連接于反相器INV4的輸入端，將反相器INV4的輸出作為輸出信號VOUT輸出到外部。另外，反相器INV4的輸入端經(jīng)開關用晶體管NM15、PM15，還連接于5V的電源VDD上。該結構與圖2的電壓一樣，輸入信號VIN不直接連接于FET元件的柵極端子上，所以電平移位電路的動作不受FET元件的閾值電壓偏差的影響。
電平移位電路LSb的動作由復位狀態(tài)和通常動作狀態(tài)這兩個狀態(tài)構成。通過向復位信號RST外加5V、向反相復位信號RSTB外加0V來設定復位狀態(tài)，通過向復位信號RST外加0V、向反相復位信號RSTB外加5V來設定通常動作狀態(tài)。在復位狀態(tài)下，nMOS晶體管NM12、NM15、NM16和pMOS晶體管PM12、PM15變?yōu)閷顟B(tài)，在通常動作狀態(tài)下，nMOS晶體管NM11、NM14和pMOS晶體管PM11、PM14變?yōu)閷顟B(tài)。
下面，用圖6和圖7來詳細說明該復位狀態(tài)和通常動作狀態(tài)下的動作。圖6是，X軸、Y軸分別表示反相器INV3的節(jié)點n1的輸入電壓V1與節(jié)點n2的輸出電壓V2，并求出復位狀態(tài)下的節(jié)點n1與節(jié)點n2的電壓V1、V2的圖。在復位狀態(tài)下，nMOS晶體管NM16變?yōu)閷顟B(tài)，連接INV3的輸入端與輸出端，形成相同電位。因此，反相器INV3的輸入電壓V1與輸出電壓V2，在圖上變?yōu)榉聪嗥鬏斎胼敵鎏匦郧€20與V1＝V2的直線21的交點的電壓Vrst。另外，此時，圖5中開關用晶體管PM12、NM12也變?yōu)閷顟B(tài)，所以向電容元件C4的左側端子外加恒定電壓VCS(0.9v)。因此，向電容元件C4施加Vrst-VCS的電壓。并且，此時，因為開關用晶體管PM15、NM15變?yōu)閷顟B(tài)，所以反相器INV4的輸入變?yōu)?V，向輸出信號VOUT輸出0V。
接著，圖7中示出通常動作狀態(tài)下的輸出信號的波形。在通常動作狀態(tài)下，開關用晶體管PM11、NM11處于導通狀態(tài)，輸入信號VIN連接于電容元件C4。這里，因為在電容元件C4上保持Vrst-VCS的電壓，所以節(jié)點n1的電壓V1變?yōu)閂IN+Vrst-VCS，即變?yōu)閂IN+Vrst-0.9V，形成以Vrst為中心振蕩的電壓波形V1’。通過該輸入電壓波形V1’，反相器INV3的輸出節(jié)點n2的電壓V2變?yōu)?V振幅的波形。從而，在電平移位電路LSb自身的輸出信號VOUT上，得到用反相器INV4反轉節(jié)點n2的電壓V2后的5V振幅的波形。
圖8中示出本實施例中所示電平移位電路LSb的時序圖。該圖表示在圖像顯示面板中描繪1個畫面的時間，即1幀(FRM)內的輸入輸出信號。這里，將1幀設為16.7ms(以60幀/秒來換算)。如圖8所示，以1幀1次來在幀開始時對復位信號RST與反相復位信號RSTB的波形進行復位動作。以該間隔執(zhí)行復位動作基于以下兩個理由。
(1).在復位動作下，將電容元件C4的電壓設定為Vrst-VCS，但在通常動作狀態(tài)下，電容元件C4內的電荷由于泄漏而慢慢流逝，電容元件C4的電壓變化，所以必需周期地執(zhí)行復位。
(2).在復位動作中，電平移位電路LSb不能使輸入信號升壓，所以該復位動作必需在未輸入圖像數(shù)據(jù)的幀的開始或結束的時刻執(zhí)行。
另外，從上述(2)的理由可知，復位動作也可在幀結束時執(zhí)行。
另外，也可通過增大電容元件C4的容量，減小泄漏引起的電容元件C4的電壓變化量，以幾個幀1次的間隔來執(zhí)行復位動作。
圖9中示出使用n個圖5的電平移位電路LSb(LSb1-n)來形成圖1所示的電平移位電路部LSCKT時的實例。在該圖中，連接復位信號RST與反相復位信號RSTB兩個控制信號、n條輸入信號VIN1-n、恒定電壓輸入VCS(0.9V)、n條輸出信號VOUT1-n。復位信號RST與反相復位信號RSTB，在通過與圖10所示的現(xiàn)有例的電平移位電路一樣的電壓LS0升壓后，執(zhí)行其它n個電平移位電路LSb1-LSbn的控制。n個電平移位電路LSb1-LSbn的結構與圖5所示的電平移位電路LSb一樣，分別使輸入信號1-n升壓后，對輸出信號1-n進行輸出。通過該結構，通過增加復位信號RST與反相復位信號RSTB這兩條信號和恒定電壓輸入VCS，可使輸入信號升壓。
以上說明了本發(fā)明的較佳實施例，但本發(fā)明不限于上述實施例，不用說，在不脫離本發(fā)明的精神的范圍內，可進行各種設計變更。例如，在圖2的結構中，使用3個電容進行了升壓，但也可對應于所需的電壓來增加電容，升壓到更高的電壓。另外，在圖5的結構中，將恒定電壓輸入VCS設為0.9V，但不用說，也可對應于輸入信號電壓的必要振幅電壓，來進行變更。
權利要求
1.一種圖像顯示面板，具有多個信號輸入端子，其特征在于，具有多個電平移位電路，使從所述圖像顯示面板外部輸入到所述信號輸入端子的輸入信號升壓；所述電平移位電路的每一個具備多個電容元件；由場效應晶體管構成的多個開關元件；和控制所述多個開關元件的控制信號，所述輸入信號，經(jīng)所述多個電容元件和所述多個開關元件的漏極、源極路徑而被升壓。
2.根據(jù)權利要求1所述的圖像顯示面板，其特征在于所述控制信號是根據(jù)從面板外部輸入的正相與反相信號生成的兩個信號。
3.根據(jù)權利要求2所述的圖像顯示面板，其特征在于所述信號輸入端子連接于所述電平移位電路內的所述多個開關元件的一個端子上，另一個端子分別連接在其它電容元件上，通過所述控制信號，將所述多個電容元件的連接方式，在并聯(lián)連接與串聯(lián)連接之間進行切換。
4.一種圖像顯示面板，具有多個信號輸入端子，其特征在于，具有多個電平移位電路，使從面板外部輸入到所述信號輸入端子的輸入信號升壓；和控制所述多個電平移位電路的控制信號，所述電平移位電路的每一個具備所述輸入信號、和電壓值與所述輸入信號的振幅的中心電壓值相等的恒定電壓輸入的兩個輸入端子；分別連接于所述兩個輸入端子的第1和第2開關元件；電容元件，一端連接于所述第1和第2開關元件的與各輸入端相反的端子上；輸入端子連接于所述電容元件的另一端的CMOS反相器電路；和連接在所述CMOS反相器的輸入輸出端子之間的第3開關元件。
5.根據(jù)權利要求4所述的圖像顯示面板，其特征在于所述CMOS反相器電路的輸出，經(jīng)第4開關元件和反相器，被作為所述電平移位電路的升壓后的輸出信號而輸出。
6.根據(jù)權利要求5所述的圖像顯示面板，其特征在于所述控制信號是從外部輸入的復位信號和作為其反相信號的反相復位信號，利用所述復位信號和所述反相復位信號，來控制所述第1-第4開關元件。
7.根據(jù)權利要求6所述的圖像顯示面板，其特征在于在幀期間的開始時或結束時，通過所述復位信號，對圖像顯示面板的1幀執(zhí)行1次由所述復位信號執(zhí)行的復位動作。
8.一種電平移位電路，其特征在于，具備輸入信號、和電壓值與所述輸入信號的振幅的中心電壓值相等的恒定電壓輸入的兩個輸入端子；從外部輸入的控制信號；分別連接于所述兩個輸入端子的第1和第2開關元件；電容元件，一端連接于所述第1和第2開關元件的與各輸入端相反的端子上；輸入端連接于所述電容元件的另一端的CMOS反相器電路；和連接在所述CMOS反相器的輸入輸出端子之間的第3開關元件。
9.根據(jù)權利要求8所述的電平移位電路，其特征在于，所述CMOS反相器電路的輸出，經(jīng)第4開關元件和反相器，被作為升壓后的信號而輸出。
10.根據(jù)權利要求9所述的電平移位電路，其特征在于，所述控制信號是從外部輸入的復位信號和作為其反相信號的反相復位信號，利用所述復位信號和所述反相復位信號，來控制所述第1-第4開關元件。
全文摘要
提供一種不大幅度增加輸入端子數(shù)就能直接輸入低電壓的圖像顯示面板。在圖像顯示面板內設置升壓從外部輸入的n個輸入VIN的n個電平移位電路Lsa。各電平移位電路經(jīng)開關元件將輸入連接于各電容元件的一端上，電容C1的另一端接地，電容C2、C3的另一端經(jīng)開關元件接地。各開關元件通過由電平移位電路LS0升壓后的正相、逆相的互補時鐘信號CLK、CLKB動作，將各電容間的連接從并聯(lián)切換成串聯(lián)，將電壓升壓到3倍，經(jīng)反相器輸出。圖像顯示面板不必多個反相信號而通過兩條互補時鐘信號線就可升壓。因為輸入不直接連接于FET的柵極上，所以不受閾值偏差的影響。
文檔編號G02F1/133GK1670597SQ20041007132
公開日2005年9月21日 申請日期2004年7月20日 優(yōu)先權日2004年3月17日
發(fā)明者宮本光秀, 秋元肇 申請人:株式會社日立顯示器