(57)【要約】【課題】レベルシフタバッファを効果的に構成する。【解決手段】レベルシフタから、一対の相補的なクロック信号を出力する。各クロックは複数のインバータ１４、１６を介し出力されるが、一方の１段目のインバータ１６−１をレベルシフタＬＳに近接して設け、次に他方の一段目のインバータ１４−１を配置する。【選択図】図１
2006157462.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示パネルの周辺部に配置され、レベルシフタから出力される振幅が拡大された相補的な一対のパルス信号を安定化させて、表示パネルにおける水平転送クロックとして出力するバッファ回路であって、
複数のインバータの直列接続からなり、前記レベルシフタの一方の出力を安定化する第１バッファ回路と、
複数のインバータの直列接続からなり、前記レベルシフタの他方の出力を安定化する第２バッファ回路と、
を含み、
前記第１および第２バッファ回路を合わせて、表示パネルの周辺部分にほぼ直線的に配列するとともに、第１または第２バッファ回路の一方のバッファ回路の複数のインバータを分けて配置し、他方のインバータを挟むことを特徴とするバッファ回路。
【請求項２】
請求項１に記載の回路において、
前記一方のバッファ回路の１つ目のインバータの隣りに、他方のバッファ回路の１つ目のインバータを配置し、２つのバッファ回路の１つ目のインバータをレベルシフタに近接して配置することを特徴とするバッファ回路。
【請求項３】
請求項１または２に記載の回路において、
表示パネルは、液晶パネルであり、各画素はデータ電圧の取り込みを制御するスイッチング素子と、取り込まれた電圧を保持して液晶に印加する容量と、容量に接続された画素電極を含み、画素電極と対向電極との間の液晶に画素電極の電位に応じた電圧を印加し、
前記対向電極の電圧を所定電圧を中心として定期的に反転するとともに、データ電圧を反転される対向電極の電圧に対して内側の差の電圧として供給することで、液晶にデータ電圧をその方向を反転しながら印加する対極ＡＣ駆動であることを特徴とするバッファ回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示パネルの周辺部に配置され、レベルシフタから出力される振幅が拡大された相補的な一対のパルス信号を安定化させて、表示パネルにおける水平転送クロックとして出力するバッファ回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ＬＣＤ、有機ＥＬディスプレイなどの１つの基板上に多数の画素を形成するフラットディスプレイが広く普及している。このフラットディスプレイには、マトリクス配置された画素毎に選択トランジスタを配置して、各画素における表示を制御するアクティブマトリクス型のパネルがあり、高精細な表示に好適である。
【０００３】
このアクティブマトリクス型のパネルにおいては、表示対象となるビデオ信号を二次元の各画素に供給するために、表示ラインを垂直方向にシフトさせる垂直ドライバと、水平方向の１画素ずつに順次ビデオ信号を供給するために水平ドライバが必要になる。
【０００４】
水平ドライバにおいては、水平シフトレジスタにおいて、１水平期間の開始を示すストローブ信号のＨレベルを取り込み、これを水平転送クロックに従って転送する。
【０００５】
そして、水平転送クロックを、ビデオ信号を画素毎のデータ信号と同期させることで、水平シフトレジスタの出力により、ビデオ信号ラインと、パネルの各列毎のデータラインとの間のスイッチを開き、画素毎のデータ信号を対応するデータラインに供給することができる。
【０００６】
一方、垂直ドライバ回路において、データ信号を供給すべきパネルの行の画素を選択しておくことで、各画素のデータ信号が、その画素に供給される。
【０００７】
ここで、データ信号は、スイッチを介し、データラインに供給される。このため、鮮明な表示のためには、このスイッチにおける信号の劣化を避ける必要がある。そのため、水平シフトレジスタからの出力は、十分大きな信号とする必要があり、従って水平転送クロックの振幅を大きくする必要がある。そこで、通常のパネルにおいては、ビデオ信号に同期した水平転送クロックについてレベルシフタで、振幅を拡大するとともに、レベルシフタの出力を複数のインバータの直列接続からなるバッファ回路において、その電流能力を十分なものにして、安定化している。
【０００８】
一方、このようなバッファ回路は、振幅が大きく周波数が高い水平転送クロックを伝達するものであり、電力消費量が比較的大きく、ここにおける熱発生も大きくなる。そして、バッファ回路における発熱が大きく高温になると、その影響が表示部分にも及び、トランジスタや液晶の特性が変化して、画質が低下するという問題があった。
【０００９】
そこで、従来は、バッファ回路におけるインバータの配置間隔を広めにとり、インバータを分散配置することで、温度上昇を抑制していた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、バッファ回路を分散配置すると、ラインの負荷が増大して、ここにおける遅延時間が増大する。このため、ビデオ信号と垂直転送クロックの同期が十分でなくなり、画質不良を発生する場合もある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、表示パネルの周辺部に配置され、レベルシフタから出力される振幅が拡大された相補的な一対のパルス信号を安定化させて、表示パネルにおける水平転送クロックとして出力するバッファ回路であって、複数のインバータの直列接続からなり、前記レベルシフタの一方の出力を安定化する第１バッファ回路と、複数のインバータの直列接続からなり、前記レベルシフタの他方の出力を安定化する第２バッファ回路と、を含み、前記第１および第２バッファ回路を合わせて、表示パネルの周辺部分にほぼ直線的に配列するとともに、第１または第２バッファ回路の一方のバッファ回路の複数のインバータを分けて配置し、他方のインバータを挟むことを特徴とする。
【００１２】
また、前記一方のバッファ回路の１つ目のインバータの隣りに、他方のバッファ回路の１つ目のインバータを配置し、２つのバッファ回路の１つ目のインバータをレベルシフタに近接して配置することが好適である。
【００１３】
また、表示パネルは、液晶パネルであり、各画素はデータ電圧の取り込みを制御するスイッチング素子と、取り込まれた電圧を保持して液晶に印加する容量と、容量に接続された画素電極を含み、画素電極と対向電極との間の液晶に画素電極の電位に応じた電圧を印加し、前記対向電極の電圧を所定電圧を中心として定期的に反転するとともに、データ電圧を反転される対向電極の電圧に対して内側の差の電圧として供給することで、液晶にデータ電圧をその方向を反転しながら印加する対極ＡＣ駆動であることが好適である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、一対のバッファ回路についてその遅延量を比較的小さく抑えることができ、同期はずれの発生を有効に防止することができる。特に、バッファ回路の１段目のインバータの距離を小さくすることで、遅延量を効果的に小さくすることができる。また、対極ＡＣ駆動を採用することで、発熱量を小さくすることができ、コンパクトな配置として遅延量を小さくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。
【００１６】
図１は、実施形態に係るレベルシフタバッファ回路の配置構成を示す図である。レベルシフタＬＳは、外部のＬＳＩなどから入力されてくる、ビデオ信号の画素毎のデータ電圧に対応する水平転送クロックＨＣＬＫの振幅を拡大するもので、例えば０−３Ｖ程度の信号を０−１５Ｖ程度の電圧に変換する。これは、供給されてくる水平転送クロックＨＣＬＫのＨレベルまたはＬレベル時のどちらか一方の際に表示パネル内の電源電圧１５Ｖを出力端に接続することで、容易に得ることができる。
【００１７】
しかし、このレベルシフタＬＳの出力は、電圧は上昇してはいるが、その電流能力は小さい。そこで、複数のインバータを直列接続し、このインバータを経ることによって、電圧は変わらないが電流能力が十分なものに安定化させる。
【００１８】
レベルシフタＬＳは、水平転送クロックＨＣＬＫとして、位相が互いに反転した一対のクロック（ＨＣＬＫ，ＨＣＬＫ（アッパーバー））を出力する。そして、レベルシフタバッファ１２は、一方のクロックＨＣＬＫ（アッパーバー）について、５個のインバータ１４−１〜１４−５、他方のクロックＨＣＬＫについて５個のインバータ１６−１〜１６−５を有している。
【００１９】
ここで、これら１０個のインバータは、表示パネルの周辺に配置されるため、基本的に直線的に配置される。そして、一方のクロックについてのインバータ１６−１がレベルシフタＬＳに近接して設けられ、次にインバータ１４−１〜１４−５、その次にインバータ１６−２〜１６−５が配置されている。
【００２０】
すなわち、レベルシフタＬＳのすぐ近くには、インバータ１６−１が配置され、その次にインバータ１４−１が配置される。従って、レベルシフタＬＳからインバータ１４−１に至る配線は、インバータ１６−１の横を通る。また、インバータ１４−１から１４−５が連続して配置される。インバータ１４−５の次にインバータ１６−２〜１６−５が配置される。インバータ１６−１からインバータ１６−２に至る配線は、インバータ１４−１〜１４−５の横を通る。そして、インバータ１４−５から水平ドライバに至る配線は、インバータ１６−２〜１６−５の横を通る。また、インバータ１６−５から水平ドライバに至る配線は、インバータ１６−５からそのまま伸びる。
【００２１】
本実施形態によれば、これら２つのインバータ１４−１、１６−２は、レベルシフタＬＳに比較的近く、そこまでの配線は短い。従って、これらインバータ１４−１、１６−２の動作遅延を比較的小さなものにできる。そこで、水平転送クロックと、ビデオ信号の同期ずれ（データ電圧のサンプリングタイミングのずれ）を少なくして画質の低下を防止することができる。また、全インバータをほぼ直線状に配置できるため、その配置領域の幅を小さくでき、表示領域の周辺部分が狭い狭額縁の表示パネルを実現できる。
【００２２】
図２には、レベルシフタＬＳおよびレベルシフタバッファ１２の表示パネル上の配置を示してある。この実施形態における表示パネルは、液晶表示パネルである。液晶表示パネルは、ＴＦＴ基板と、対向基板からなっている。ＴＦＴ基板２０には、内側の大部分が表示領域２２となっており、ここに画素毎にスイッチングＴＦＴ、保持容量および画素電極が設けられ、表示領域２２を取り囲む周辺領域２４には、各種の信号処理回路（周辺回路）が設けられている。一方、対向基板には、液晶を挟んで画素電極と対向する対向電極が全画素共通に設けられている。
【００２３】
ＴＦＴ基板２０の一側には、コネクタ部３０が形成されている。このコネクタ部３０には、外部からのフレキシブル配線が接続され、ここから各種の信号や電源等が供給される。コネクタ部３０からは配線が引き回され、その１つのはレベルシフタＬＳに接続される。この例では、レベルシフタＬＳは、ＴＦＴ基板２０の図における右側の中間部に位置している。そして、このレベルシフタＬＳの図における上側にレベルシフタバッファ１２が配置されている。
【００２４】
なお、レベルシフタバッファ１２の出力は、表示領域２２の図における上側に配置されている水平ドライバ４０に供給される。この水平ドライバ４０は、表示領域の各画素にデータ電圧の供給を制御する。すなわち、表示領域２２には、画素がマトリクス状に配置されており、画素の列毎に垂直方向のデータラインが設けられ、画素の行毎に水平方向のゲートラインが配置されている。水平ドライバ４０は、データ信号を対応するデータラインに供給するよう制御する。
【００２５】
また、表示領域２２の図における左側には、垂直ドライバ４２が配置されており、この垂直ドライバがゲートラインの選択を制御する。
【００２６】
そして、このような液晶パネルにおいては、画素電極と対向電極間にデータ電圧に応じた電圧を印加することで画素毎の表示を行う。ここで、液晶に対する電圧印加の方向が常に一定の方向であると液晶が劣化する。そこで、ドット単位、ライン単位、フィールド単位などで液晶に印加するデータ電圧の方向を反転している。
【００２７】
この反転の方式として対極ＡＣ駆動と、対極ＤＣ駆動がある。対極ＡＣ駆動は、対向電極の電圧を所定電圧を中心として定期的に反転するとともに、データ電圧を反転される対向電極の電圧に対して内側の差の電圧として供給する。従って、液晶には、データ電圧が定期的に反転しながら印加される。そして、この対極ＡＣ駆動では、すべての電圧は、対向電極の反転される両電圧の範囲内でよい。従って、電源電圧に必要な電圧幅を比較的小さな範囲にできるというメリットがある。
【００２８】
一方、対極ＤＣ駆動では、対向電極を一定電圧に固定しておき、この対向電極電圧に対し、データ電圧を一定周期で反転する。対向電極の電位を一定にしておけばよいため、構成が簡単になるが、データ電圧のダイナミックレンジの２倍の振幅を電源でまかなわなければならず、昇圧回路が大きくなり、また消費電力も大きくなる。
【００２９】
そこで、本実施形態においては、対極ＡＣ駆動を採用している。対極ＤＣ駆動では、液晶に印加する電圧を８Ｖとろうとすれば、電源電圧として１６Ｖ程度が必要になる。一方、対極ＡＣ駆動にすれば、８Ｖ程度でよい。なお、これは単に理論的な計算によるものであり、実際には、５Ｖ程度のダイナミックレンジを確保するのに、対極ＤＣ駆動の場合には１５．５Ｖ、対極ＡＣ駆動の場合には８．５Ｖ程度の電源電圧が必要になる。
【００３０】
このように、対極ＤＣ駆動から対極ＡＣ駆動に変更することで、電源電圧は１５．５Ｖから８．５Ｖと、１／２程度に減少することができる。電力消費量は、電圧の二乗に比例するため、対極ＡＣ駆動によって、発生熱量は３０％程度に抑えることができる。
【００３１】
このように、発生熱量が小さくなると、レベルシフタバッファ１２のインバータを比較的近接して配置することができる。そこで、伝達するクロックに対する負荷が小さくなり、クロックの遅延による表示不良の発生確率を小さくできる。従って、表示パネル製造における歩留まりを向上することができる。
【００３２】
表１には、表示パネルの型（ディスプレイの大きさ）、電源電圧（Ｖ）、レベルシフタバッファ１２における最終段の１つのインバータの消費電力（ｍＶ）、最終段のインバータの大きさｗ（μｍ）、消費電力から見た暫定基準による最終段インバータの領域広さを示す。
【表１】
2006157462.tif 000003
【００３３】
対極ＤＣ駆動の場合、３．５インチで、電源電圧１５．５Ｖ、消費電力２３２．５ｍＷ、ｎチャネルトランジスタゲート長１８００μｍ、ｐチャネルトランジスタゲート長３６００μｍ、最終段のインバータの暫定領域１２０００μｍである。ここで、この最終段のインバータは、複数のＣＭＯＳから構成することが好適である。すなわち、インバータをｎチャネル、ｐチャネルのトランジスタをそれぞれ１つで形成した場合、それらのトランジスタのゲート幅ｗを十分なものとするためには、かなりの幅を必要とする。一方、これらトランジスタを複数に分割して並列接続すれば、必要な幅を小さくすることができ、これらを１つのインバータとして機能させることができる。
【００３４】
その配置としては、図３に示すように、一端側に低電圧の電源ラインＶＳＳを配置し、他端側に高電圧の電源ラインＶＤＤを配置する。そして、真ん中には、ゲートラインＧＬと、出力ラインＯＵＴを配置する。
【００３５】
そして、電源ラインＶＤＤとゲートラインＧＬの間にｐチャネルトランジスタＱｐを形成し、ゲートラインＧＬと電源ラインＶＳＳの間にｎチャネルトランジスタＱｎを形成する。
【００３６】
ｐチャネルトランジスタＱｐは、電源ラインＶＤＤから突出したソース電極と、出力ラインＯＵＴから突出したドレイン電極と、ゲートラインから突出したゲート電極と、これらの下方に配置された１つの半導体層Ｓとから形成される。なお、半導体層Ｓは、ソース電極の下方がコンタクトを介し接続され不純物がドープされたソース領域、ゲート電極の下方がゲート絶縁膜を介し配置され不純物ドープなしのチャネル領域、ドレイン電極の下方がコンタクトを介し接続され不純物がドープされたドレイン領域になっている。
【００３７】
また、ｎチャネルトランジスタＱｎもほぼ同様の構成であり、出力ラインＯＵＴから突出したドレイン電極と、電源ラインＶＳＳから突出したソース電極と、ゲートラインＧＬから突出したゲート電極と、これらの下方に配置された１つの半導体層Ｓとから形成される。
【００３８】
ここで、図においては、ＣＭＯＳを１段のみ示したが、実際にはこのようなＣＭＯＳが、図における縦方向に４０個程度形成される。なお、ゲートラインＧＬは、電源ラインＶＤＤ、ＶＳＳ、ソース電極、ドレイン電極の下層に層間絶縁膜を介し、配置されており、出力ラインＯＵＴをゲートラインＧＬの上方に配置することができる。このため、複数のＣＭＯＳを容易に複数並列接続することができる。
【００３９】
１つのｎトランジスタのゲート幅が５０μｍとすると、トータルのゲート幅は２０００μｍとなる。このゲート幅は、インバータをいくつ設けるか、負荷（水平ドライバのシフトレジスタ）を駆動するのに必要な電流量などによって決定され、例えば、表１のように決定される。また、電源ラインＶＤＤ、ＶＳＳ間の距離を大きくすれば、１つのトランジスタのゲート幅をそれだけ大きくとれるが、インバータの横幅が大きくなる。狭額縁の表示パネルを達成するためには、インバータの横幅はを小さく抑えたいという要求があり、従ってトランジスタの数がある程度大きくなる。
【００４０】
そして、対極ＤＣ駆動のパネルにおける実験結果などから、最終段インバータにおける２０個程度のＣＭＯＳの分散領域（配置領域）は、１２０００μｍ程度が必要である。すなわち、分散領域としては、１２０００μｍ／２３２．５ｍＷであり、５０μｍ／ｍＷ程度の領域が必要とされる。
【００４１】
そこで、設計する場合には、ある発熱量に対し、最小の分散領域の大きさについて、実験などで決定し、その他のパネルについては発熱量に応じて分散領域の大きさを決定すればよいことがわかった。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】バッファ回路の構成例を示す図である。
【図２】パネルにおけるバッファ回路の配置位置を示す図である。
【図３】ＣＭＯＳの構成を示す図である。
【符号の説明】
【００４３】
１２  レベルシフタバッファ、１４，１６  インバータ、２０  ＴＦＴ基板、２２  表示領域、２４  周辺領域、３０  コネクタ部、４０  水平ドライバ、４２  垂直ドライバ。
【図１】
2006157462.tif 000004
【図２】
2006157462.tif 000005
【図３】
2006157462.tif 000006