JP4712294B2 - Display device - Google Patents
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Description
本発明は、薄膜半導体素子で構成され、視覚以外の出力デバイスを駆動する電気的信号処理回路を有する表示装置に関し、特にスピーカーを駆動する音声信号処理回路を基板上に一体形成した表示装置に関する。尚、本明細書中で、スピーカーとは、ガラス基板、プラスチック基板、タッチパネルなどの表示装置の部材を振動させて音声を出力する振動子なども含み、電気信号を音声に変換する装置一般を言うこととする。 The present invention relates to a display device including an electric signal processing circuit that is configured by a thin film semiconductor element and drives an output device other than vision, and particularly relates to a display device in which an audio signal processing circuit that drives a speaker is integrally formed on a substrate. In this specification, the speaker means a general device that converts an electric signal into sound, including a vibrator that vibrates a member of a display device such as a glass substrate, a plastic substrate, and a touch panel to output sound. I will do it.
近年、通信技術の進歩に伴って、携帯電話が普及している。今後は更に動画の伝送やより多くの情報伝達が予想される。一方、パーソナルコンピュータもその軽量化によって、モバイル対応の製品が生産されている。電子手帳に始まったＰＤＡと呼ばれる情報端末も多数生産され普及しつつある。また、表示装置の発展により、それらの携帯情報機器のほとんどにはフラットパネルディスプレイが装備されている。 In recent years, with the advance of communication technology, mobile phones have become widespread. In the future, transmission of moving images and transmission of more information are expected. On the other hand, personal computers are also being produced with mobile-friendly products due to their light weight. A large number of information terminals called PDAs that have begun in electronic notebooks are also being produced and spread. Also, with the development of display devices, most of these portable information devices are equipped with flat panel displays.
また、アクティブマトリクス型の表示装置の中でも、近年、低温ポリシリコン薄膜トランジスタ（以下薄膜トランジスタをＴＦＴと表記する）を用いた表示装置の製品化が進められている。低温ポリシリコンＴＦＴでは画素だけでなく、画素部の周囲に信号線駆動回路を一体形成することが可能であるため、表示装置の小型化や、高精細化が可能であり、今後はさらに普及が見込まれる。 Among active matrix display devices, in recent years, display devices using low-temperature polysilicon thin film transistors (hereinafter referred to as thin film transistors) are being commercialized. In low-temperature polysilicon TFTs, not only the pixels but also the signal line drive circuit can be formed integrally around the pixel portion, so the display device can be made smaller and more precise, and it will become more popular in the future. Expected.
一方、情報携帯機器には視覚的表示機能だけでなく、その他の出力機能も求められ、特に音声出力機能も求められている。映像表示をおこなうときに、音声が得られているとより効果的に、その映像を見ることができ、より映像を楽しむことなどが可能になる。 On the other hand, portable information devices are required not only for visual display functions but also for other output functions, and particularly for audio output functions. When displaying a video, if the sound is obtained, the video can be viewed more effectively and the video can be enjoyed more.
ところが、通常の音声出力装置は電気信号をコーンスピーカーなどで音声に変えて出力している。これらのコーンスピーカーは携帯情報機器の中で多くの面積を必要とし、携帯情報機器の小型軽量化の妨げとなっていた。
図２は従来の音声出力機能を備えた携帯情報機器の表示装置周辺の外形図である。基板２０９上に画素部２０４、ソース信号線駆動回路２０２、ゲート信号線駆動回路２０３を一体形成した表示装置に、コーンスピーカー２０７、ＦＰＣ２０５、対向基板２０８、プリント基板２０６上に実装した音声信号処理回路２１０をあわせて、装着している。ここで、上側の図は上面図を示しており、下側の図は側面図を示している。また、下側の図においてソース信号線駆動回路２０２、ゲート信号線駆動回路２０３、画素部２０４は表示の簡略化のために省略している。
However, a normal audio output device converts an electrical signal into sound using a cone speaker or the like and outputs it. These cone speakers require a large area in the portable information device, which has been an obstacle to reducing the size and weight of the portable information device.
FIG. 2 is an external view of the periphery of a display device of a portable information device having a conventional audio output function. An audio signal processing circuit mounted on a
コーンスピーカー２０７は外形が大きく、携帯上機器の小型軽量化には向いていなかった。このため、図３に示すような平面スピーカーが開発されつつある。図３は平面スピーカーを備えた携帯情報機器３０１の表示装置周辺の外形図である。基板３０９上に画素部３０４、ソース信号線駆動回路３０２、ゲート信号線駆動回路３０３を一体形成した表示装置に、平面スピーカー３０６、ＦＰＣ３０５、３０８、対向基板３１０、プリント基板３１１上に実装した音声信号処理回路３０７をあわせて、装着している。ここで、上側の図は上面図を示しており、下側の図は側面図を示している。また、下側の図においてソース信号線駆動回路３０２、ゲート信号線駆動回路３０３、画素部３０４は表示の簡略化のために省略している。
The
このスピーカーは電気信号を振動に変化させ、音声を出力するのは従来のスピーカーと同じであるが、振動させるのはコーンではなく、表示装置などのガラス基板、プラスチック基板、タッチパネルなどである。このような平面スピーカーを用いることによって、従来のコーンスピーカーを用いた携帯情報機器より、小型軽量化を実現することが可能である。 This speaker changes an electrical signal into vibration and outputs sound in the same manner as a conventional speaker, but does not vibrate a cone, but a glass substrate such as a display device, a plastic substrate, a touch panel, or the like. By using such a flat speaker, it is possible to realize a smaller and lighter weight than a portable information device using a conventional cone speaker.
また、図１７は平面スピーカー例である。この例では、筐体１７０１に設置されたタッチパネル１７０２、下側基板１７０５、接着剤１７０６、液晶パネル１７０４をスピーカー１７０３で振動させて音声を出力している。（非特許文献１参照）
FIG. 17 shows an example of a flat speaker. In this example, the
前述したような、平面スピーカーは携帯情報機器の小型軽量化には非常に有効な手段であるが、以下のような課題が残っていた。
図３に示すように、平面スピーカー３０６を用いて、スピーカーの駆動をおこなう音声信号処理回路３０７は、従来と同様に、表示装置の外部にプリント基板３１１を配置し、その上にＬＳＩを実装配置していた。そのため、携帯情報機器の小型軽量化を図るためには、まだ不完全なものであった。
The planar speaker as described above is a very effective means for reducing the size and weight of the portable information device, but the following problems remain.
As shown in FIG. 3, an audio
以上のような問題を解決するため、本発明者らは、表示装置の基板上の薄膜半導体素子、特にポリシリコンＴＦＴを用いて平面スピーカーなどの視覚以外の出力デバイスを駆動することを考えた。ポリシリコンＴＦＴは、アモルファスＴＦＴと異なり、高い駆動能力を有しているため、スピーカーなどを駆動することが可能である。 In order to solve the above problems, the present inventors considered driving a non-visual output device such as a flat speaker using a thin film semiconductor element on a substrate of a display device, particularly a polysilicon TFT. Unlike an amorphous TFT, a polysilicon TFT has a high driving capability and can drive a speaker or the like.
以下に本発明の構成を示す。 The configuration of the present invention is shown below.
本発明は、基板上に薄膜半導体素子を有する表示装置において、前記表示装置は視覚以外の出力デバイスを駆動する電気的信号処理回路を有し、前記電気的信号処理回路は前記薄膜半導体素子によって構成されることを特徴としている。 The present invention provides a display device having a thin film semiconductor element on a substrate, wherein the display device has an electrical signal processing circuit for driving an output device other than vision, and the electrical signal processing circuit is constituted by the thin film semiconductor element. It is characterized by being.
また、本発明は、基板上に薄膜半導体素子を有する表示装置において、前記表示装置は音声信号処理回路を有し、前記音声信号処理回路は前記薄膜半導体素子によって構成されることを特徴としている。 In the display device having a thin film semiconductor element over a substrate, the display device includes an audio signal processing circuit, and the audio signal processing circuit is configured by the thin film semiconductor element.
また、本発明は、基板上に薄膜半導体素子を有する表示装置において、前記表示装置は音声信号処理回路を有し、前記音声信号処理回路は前記薄膜半導体素子によって構成され、前記音声信号処理回路の出力信号によって、スピーカーを駆動することを特徴としている。 In the display device having a thin film semiconductor element on a substrate, the display device includes an audio signal processing circuit, the audio signal processing circuit is configured by the thin film semiconductor element, and the audio signal processing circuit includes: The speaker is driven by the output signal.
また、上記構成において、前記音声信号処理回路はデジタル信号処理回路を含むことを特徴とている。 In the above configuration, the audio signal processing circuit includes a digital signal processing circuit.
また、上記構成において、前記音声信号処理回路はＤ／Ａ変換回路を含むことを特徴としている。 In the above configuration, the audio signal processing circuit includes a D / A conversion circuit.
また、上記構成において、前記音声信号処理回路はアナログ信号処理回路を含むことを特徴としている。 In the above configuration, the audio signal processing circuit includes an analog signal processing circuit.
また、上記構成において、前記アナログ信号処理回路はオペアンプ回路によって構成されていることを特徴としている。 In the above configuration, the analog signal processing circuit is configured by an operational amplifier circuit.
本発明は、基板上に薄膜半導体素子を有する表示装置において、前記薄膜半導体素子はアナログ信号処理回路を構成し、前記アナログ信号処理回路の出力信号によって、スピーカーを駆動することを特徴としている。 The present invention is characterized in that in a display device having a thin film semiconductor element on a substrate, the thin film semiconductor element constitutes an analog signal processing circuit, and a speaker is driven by an output signal of the analog signal processing circuit.
本発明は、基板上に薄膜半導体素子を有する表示装置において、前記薄膜半導体素子はアナログ信号処理回路を構成し、前記アナログ信号処理回路は非反転増幅回路と反転増幅回路を有し、前記非反転増幅回路の出力信号によって、スピーカーの第一の端子を駆動し、前記反転増幅回路の出力信号によって前記スピーカーの第二の端子を駆動することを特徴としている。 In the display device having a thin film semiconductor element on a substrate, the thin film semiconductor element constitutes an analog signal processing circuit, the analog signal processing circuit includes a non-inverting amplifier circuit and an inverting amplifier circuit, and the non-inverting circuit The first terminal of the speaker is driven by the output signal of the amplifier circuit, and the second terminal of the speaker is driven by the output signal of the inverting amplifier circuit.
また、本発明は、基板上に薄膜半導体素子を有する表示装置において、前記薄膜半導体素子はアナログ信号処理回路を構成し、前記アナログ信号処理回路は非反転増幅回路と反転増幅回路を有し、前記非反転増幅回路の入力端子と前記反転増幅回路の入力端子は接続され、前記非反転増幅回路の出力信号によって、スピーカーの第一の端子を駆動し、前記反転増幅回路の出力信号によって前記スピーカーの第二の端子を駆動することを特徴としている。 According to the present invention, in the display device having a thin film semiconductor element on a substrate, the thin film semiconductor element configures an analog signal processing circuit, the analog signal processing circuit includes a non-inverting amplifier circuit and an inverting amplifier circuit, The input terminal of the non-inverting amplifier circuit and the input terminal of the inverting amplifier circuit are connected, the first terminal of the speaker is driven by the output signal of the non-inverting amplifier circuit, and the output terminal of the speaker is driven by the output signal of the inverting amplifier circuit. The second terminal is driven.
また、本発明は、基板上に薄膜半導体素子を有する表示装置において、前記薄膜半導体素子はアナログ信号処理回路を構成し、前記アナログ信号処理回路は非反転増幅回路と、反転増幅回路を有し、前記非反転増幅回路の出力端子は、前記反転増幅回路の入力端子に接続され、前記非反転増幅回路の出力信号によってスピーカーの第一の端子を駆動し、前記反転増幅回路の出力信号によって前記スピーカーの第二の端子を駆動することを特徴としている。 Further, the present invention provides a display device having a thin film semiconductor element on a substrate, the thin film semiconductor element constitutes an analog signal processing circuit, the analog signal processing circuit includes a non-inverting amplifier circuit and an inverting amplifier circuit, An output terminal of the non-inverting amplifier circuit is connected to an input terminal of the inverting amplifier circuit, the first terminal of the speaker is driven by the output signal of the non-inverting amplifier circuit, and the speaker is output by the output signal of the inverting amplifier circuit The second terminal is driven.
また、本発明は、基板上に薄膜半導体素子を有する表示装置において、前記薄膜半導体素子はアナログ信号処理回路を構成し、前記アナログ信号処理回路は第一の反転増幅回路と、第二の反転増幅回路を有し、前記第一の反転増幅回路の出力端子は、前記第二の反転増幅回路の入力端子に接続され、前記第一の反転増幅回路の出力信号によってスピーカーの第一の端子を駆動し、前記第二の反転増幅回路の出力信号によって前記スピーカーの第二の端子を駆動することを特徴としている。 According to the present invention, in the display device having a thin film semiconductor element on a substrate, the thin film semiconductor element constitutes an analog signal processing circuit, and the analog signal processing circuit includes a first inverting amplifier circuit and a second inverting amplifier. An output terminal of the first inverting amplifier circuit is connected to an input terminal of the second inverting amplifier circuit, and the first terminal of the speaker is driven by the output signal of the first inverting amplifier circuit. The second terminal of the speaker is driven by the output signal of the second inverting amplifier circuit.
また、本発明は、基板上に薄膜半導体素子を有する表示装置において、前記薄膜半導体素子はアナログ信号処理回路を構成し、前記アナログ信号処理回路は、前置増幅回路と、非反転増幅回路と、反転増幅回路を有し、前記前置増幅回路の出力信号を、前記非反転増幅回路と前記反転増幅回路に入力し、前記非反転増幅回路の出力信号によって、スピーカーの第一の端子を駆動し、前記反転増幅回路の出力信号によって前記スピーカーの第二の端子を駆動することを特徴としている。 Further, the present invention provides a display device having a thin film semiconductor element on a substrate, the thin film semiconductor element constitutes an analog signal processing circuit, the analog signal processing circuit includes a preamplifier circuit, a non-inverting amplifier circuit, An inverting amplifier circuit, the output signal of the preamplifier circuit is input to the non-inverting amplifier circuit and the inverting amplifier circuit, and the first terminal of the speaker is driven by the output signal of the non-inverting amplifier circuit The second terminal of the speaker is driven by the output signal of the inverting amplifier circuit.
また、本発明は、基板上に薄膜半導体素子を有する表示装置において、前記薄膜半導体素子はアナログ信号処理回路を構成し、前記アナログ信号処理回路は、前置増幅回路と、非反転増幅回路と、反転増幅回路を有し、前記前置増幅回路の出力信号を前記非反転増幅回路に入力し、前記非反転増幅回路の出力信号を前記反転増幅回路に入力し、前記非反転増幅回路の出力信号によって、スピーカーの第一の端子を駆動し、前記反転増幅回路の出力信号によって前記スピーカーの第二の端子を駆動することを特徴としている。 Further, the present invention provides a display device having a thin film semiconductor element on a substrate, the thin film semiconductor element constitutes an analog signal processing circuit, the analog signal processing circuit includes a preamplifier circuit, a non-inverting amplifier circuit, An inverting amplifier circuit, the output signal of the preamplifier circuit is input to the non-inverting amplifier circuit, the output signal of the non-inverting amplifier circuit is input to the inverting amplifier circuit, and the output signal of the non-inverting amplifier circuit To drive the first terminal of the speaker and to drive the second terminal of the speaker by the output signal of the inverting amplifier circuit.
また、本発明は、基板上に薄膜半導体素子を有する表示装置において、前記薄膜半導体素子はアナログ信号処理回路を構成し、前記アナログ信号処理回路は、前置増幅回路と、第一の反転増幅回路と、第二の反転増幅回路を有し、前記前置増幅回路の出力信号を、前記第一の反転増幅回路に入力し、前記第一の反転増幅回路の出力信号を、前記第二の反転増幅回路に入力し、前記第一の反転増幅回路の出力信号によって、スピーカーの第一の端子を駆動し、前記第二の反転増幅回路の出力信号によって前記スピーカーの第二の端子を駆動することを特徴としている。 In the display device having a thin film semiconductor element on a substrate, the thin film semiconductor element constitutes an analog signal processing circuit. The analog signal processing circuit includes a preamplifier circuit and a first inverting amplifier circuit. And a second inverting amplifier circuit, the output signal of the preamplifier circuit is input to the first inverting amplifier circuit, and the output signal of the first inverting amplifier circuit is input to the second inverting amplifier circuit. Input to the amplifier circuit, drive the first terminal of the speaker by the output signal of the first inverting amplifier circuit, and drive the second terminal of the speaker by the output signal of the second inverting amplifier circuit It is characterized by.
上記構成において、前記非反転増幅回路もしくは前記反転増幅回路はバッファ回路を介して、スピーカーを駆動することを特徴としている。 In the above structure, the non-inverting amplifier circuit or the inverting amplifier circuit drives a speaker through a buffer circuit.
また、上記構成において、前記アナログ信号処理回路は３０Ｖ未満の電源電圧で駆動されることを特徴としている。 In the above structure, the analog signal processing circuit is driven by a power supply voltage of less than 30V.
また、上記構成において、前記スピーカーは平面スピーカーであることを特徴としている。 In the above configuration, the speaker is a flat speaker.
また、上記構成において、前記平面スピーカーは表示装置自体を振動媒体としてなすことを特徴としている。 In the above configuration, the planar speaker is characterized in that the display device itself is used as a vibration medium.
本発明は、基板上に薄膜トランジスタを有する表示装置において、前記薄膜トランジスタはアナログ信号処理回路を構成し、前記アナログ信号処理回路は、差動回路と、カレントミラー回路と、定電流源と、ソース接地増幅器と、ソースフォロワとを有し、前記定電流源は前記差動回路を構成する薄膜トランジスタのソース電極に電気的に接続され、前記差動回路の第一の出力端子は前記カレントミラー回路の出力端子と前記ソース接地増幅器の入力端子に電気的に接続され、前記差動回路の第二の出力端子は前記カレントミラー回路の入力端子に電気的に接続され、前記ソース接地増幅器の出力端子は前記ソースフォロワの入力端子に電気的に接続され、前記ソースフォロワの出力端子は前記アナログ信号処理回路の出力端子に電気的に接続されることを特徴としている。 The present invention provides a display device having a thin film transistor on a substrate, wherein the thin film transistor constitutes an analog signal processing circuit, and the analog signal processing circuit includes a differential circuit, a current mirror circuit, a constant current source, and a source grounded amplifier. And the source follower, wherein the constant current source is electrically connected to a source electrode of a thin film transistor constituting the differential circuit, and a first output terminal of the differential circuit is an output terminal of the current mirror circuit And the second output terminal of the differential circuit is electrically connected to the input terminal of the current mirror circuit, and the output terminal of the source grounded amplifier is the source. It is electrically connected to the input terminal of the follower, and the output terminal of the source follower is electrically connected to the output terminal of the analog signal processing circuit. It is characterized by being.
また、本発明は、基板上に薄膜トランジスタを有する表示装置において、前記薄膜トランジスタはアナログ信号処理回路を構成し、前記アナログ信号処理回路は、差動回路と、第一のカレントミラー回路と、第二のカレントミラー回路と、第三のカレントミラー回路と、定電流源とを有し、前記定電流源は前記差動回路を構成する薄膜トランジスタのソース電極に電気的に接続され、前記差動回路の第一の出力端子が前記第一のカレントミラー回路の入力端子に電気的に接続され、前記差動回路の第二の出力端子が前記第二のカレントミラー回路の入力端子に電気的に接続され、前記第一のカレントミラー回路の出力端子が前記アナログ信号処理回路の出力端子と第三のカレントミラー回路の出力端子に電気的に接続され、前記第二のカレントミラー回路の出力端子が前記第三のカレントミラー回路の入力端子に電気的に接続されることを特徴としている。 In the display device having a thin film transistor on a substrate, the thin film transistor forms an analog signal processing circuit, and the analog signal processing circuit includes a differential circuit, a first current mirror circuit, and a second A current mirror circuit, a third current mirror circuit, and a constant current source, wherein the constant current source is electrically connected to a source electrode of a thin film transistor that constitutes the differential circuit; One output terminal is electrically connected to the input terminal of the first current mirror circuit, the second output terminal of the differential circuit is electrically connected to the input terminal of the second current mirror circuit, The output terminal of the first current mirror circuit is electrically connected to the output terminal of the analog signal processing circuit and the output terminal of the third current mirror circuit, and the second current mirror circuit It is characterized by being electrically connected to the output terminal of the mirror circuit input terminal of the third current mirror circuit.
また、本発明は、基板上に薄膜トランジスタを有する表示装置において、前記薄膜トランジスタは差動回路を有するアナログ信号処理回路を構成し、前記差動回路はマルチゲート構造の薄膜トランジスタによって構成されていることを特徴としている。 In the display device having a thin film transistor on a substrate, the thin film transistor constitutes an analog signal processing circuit having a differential circuit, and the differential circuit is constituted by a multi-gate thin film transistor. It is said.
また、本発明は基板上に薄膜トランジスタを有する表示装置において、前記薄膜トランジスタは差動回路を有するアナログ信号処理回路を構成し、前記差動回路は複数の薄膜トランジスタを並列接続していることを特徴としている。 In the display device having a thin film transistor on a substrate, the thin film transistor constitutes an analog signal processing circuit having a differential circuit, and the differential circuit has a plurality of thin film transistors connected in parallel. .
また、本発明は、基板上に薄膜トランジスタを有する表示装置において、前記薄膜トランジスタは差動回路を有するアナログ信号処理回路を構成し、前記差動回路は複数の薄膜トランジスタをたすきがけ配置していることを特徴としている。 According to the present invention, in the display device having a thin film transistor on a substrate, the thin film transistor constitutes an analog signal processing circuit having a differential circuit, and the differential circuit has a plurality of thin film transistors arranged in a stacked manner. It is said.
また、本発明は、基板上に薄膜トランジスタを有する表示装置において、前記薄膜トランジスタはアナログ信号処理回路を構成し、前記アナログ信号処理回路の出力薄膜トランジスタは、複数の半導体薄膜よりなることを特徴としている。 In the display device having a thin film transistor on a substrate, the thin film transistor constitutes an analog signal processing circuit, and the output thin film transistor of the analog signal processing circuit includes a plurality of semiconductor thin films.
また、上記構成において、前記複数の半導体薄膜の距離は前記半導体薄膜の長辺より大きいことを特徴としている。 In the above structure, the distance between the plurality of semiconductor thin films is longer than the long side of the semiconductor thin film.
本発明は、基板上に薄膜トランジスタを形成した表示装置において、前記薄膜トランジスタはアナログ信号処理回路を構成し、前記アナログ処理信号回路の出力薄膜トランジスタは、チャネル形成領域を複数有し、ソース・ドレイン領域をそれぞれひとつ有する半導体薄膜より構成されることを特徴としている。 The present invention provides a display device in which a thin film transistor is formed on a substrate, wherein the thin film transistor constitutes an analog signal processing circuit, and the output thin film transistor of the analog processing signal circuit has a plurality of channel forming regions, and each has a source / drain region. It is characterized by comprising one semiconductor thin film.
また、上記構成において、半導体薄膜中の複数の前記チャネル形成領域の距離は、前記チャネル形成領域の幅より大きいことを特徴としている。 In the above structure, the distance between the plurality of channel formation regions in the semiconductor thin film is larger than the width of the channel formation region.
本発明は、基板上に薄膜トランジスタを有する表示装置において、前記薄膜トランジスタはアナログ信号処理回路を構成し、前記アナログ信号処理回路の出力段を構成する薄膜トランジスタは、複数の半導体薄膜よりなり、且つ、前記複数の半導体薄膜の間に導電膜を配置したことを特徴としている。 The present invention provides a display device having a thin film transistor on a substrate, wherein the thin film transistor constitutes an analog signal processing circuit, the thin film transistor constituting the output stage of the analog signal processing circuit is composed of a plurality of semiconductor thin films, and the plurality of the thin film transistors A conductive film is arranged between the semiconductor thin films.
以上によって、スピーカーの小型化、音声信号処理回路の表示装置への内蔵化が達成でき、小型かつ軽量で、音声が出力可能な携帯情報機器を実現することができる。 As described above, a speaker can be downsized and an audio signal processing circuit can be incorporated in a display device, and a portable information device that is small and lightweight and can output audio can be realized.
従来の音声出力機能を有する携帯情報機器では、コーンスピーカーやそれを駆動する駆動回路の縮小が困難であり、携帯情報機器の大きさを小さくすることができていなかった。 In a conventional portable information device having an audio output function, it is difficult to reduce the size of a cone speaker and a drive circuit that drives the cone speaker, and the size of the portable information device cannot be reduced.
本発明は、スピーカーを平面スピーカーとし、かつスピーカーを駆動する駆動回路を基板上に、薄膜半導体素子、特にＴＦＴを用いて一体形成することによって、体積の小さな音声出力機能を有する表示装置を実現した。本発明によって、音声出力機能を有する携帯情報機器の小型軽量化が可能となった。 The present invention realizes a display device having a small volume sound output function by forming a speaker as a flat speaker and integrally forming a driving circuit for driving the speaker on a substrate using a thin film semiconductor element, in particular, a TFT. . According to the present invention, a portable information device having an audio output function can be reduced in size and weight.
図１に本発明の表示装置の外形図を示す。本発明の表示装置１０１は、図１に示すように、基板１０９上に、画素部１０４、ソース信号線駆動回路１０２、ゲート信号線駆動回路１０３、音声信号処理回路１０５をＴＦＴで一体形成し、その上に、対向基板１１０を設置している。ここで、図１の上側の図は上面図を示しており、下側の図は側面図を示している。また、下側の図においてソース信号線駆動回路１０２、ゲート信号線駆動回路１０３、画素部１０４、音声信号処理回路１０５は表示の簡略化のために省略している。また、基板１０９上には、平面スピーカー１０６を装着している。平面スピーカー１０６はそれ自体が音声を出さなくとも、基板などを振動させ、音声を出力するものであってもよい。この平面スピーカー１０６はＦＰＣ１０８を介して、音声信号処理回路１０５と電気的に接続されている。外部の音声信号はＦＰＣ１０７を介して、音声信号処理回路１０５に入力され、ＦＰＣ１０８を介して、平面スピーカー１０６に出力される。ここで、基板はガラス基板、プラスチック基板、ステンレス基板、シリコン基板などを使用することができる。
FIG. 1 shows an outline view of a display device of the present invention. In the
このように、表示装置上に、薄膜トランジスタ、薄膜抵抗、薄膜コンデンサなどの薄膜半導体素子を用いて、電気的信号処理回路、特に音声信号処理回路を一体形成することによって、従来の携帯情報装置において、課題であった視覚以外の出力機能、特に音声出力機能を装着したときの、携帯情報装置の小型軽量化という問題を解決することが可能になる。 Thus, in a conventional portable information device, an electrical signal processing circuit, particularly an audio signal processing circuit, is integrally formed on a display device using a thin film semiconductor element such as a thin film transistor, a thin film resistor, and a thin film capacitor. It is possible to solve the problem of reducing the size and weight of the portable information device when the output function other than vision, particularly the audio output function, is mounted.
図６に音声信号処理回路のブロック図を示す。図６に示した音声信号処理回路は３つのブロックから構成される。デジタル信号入力端子６０１に入力されたデジタル信号はデジタル信号処理回路６０３によって、演算処理される。ここでの処理は圧縮されたデジタル信号のデコードなどであるが、デコードに限らず、フィルタリングなど他の演算処理を行ってもよい。つぎに、処理の終了したデジタル信号はＤ／Ａ変換回路６０４に入力され、ここでデジタル信号はアナログ信号に変換される。そして、変換されたアナログ信号、もしくは外部から直接アナログ信号入力端子６０２に入力されたアナログ信号はアナログ信号処理回路６０５で増幅され、出力端子６０６より出力され、スピーカーによって、音声出力される。アナログ信号処理回路はオペアンプ回路を用いて、非反転増幅回路、反転増幅回路などを構成するが、オペアンプ回路に限定するものではなく、他の回路であっても良い。
また、デジタル信号処理回路６０３、Ｄ／Ａ変換回路６０４はＬＳＩチップを実装し、アナログ信号処理回路を薄膜半導体素子で基板上に形成してもよい。
FIG. 6 shows a block diagram of the audio signal processing circuit. The audio signal processing circuit shown in FIG. 6 is composed of three blocks. The digital signal input to the digital signal input terminal 601 is processed by the digital signal processing circuit 603. The processing here is decoding of a compressed digital signal or the like, but is not limited to decoding, and other arithmetic processing such as filtering may be performed. Next, the processed digital signal is input to the D /
Further, the digital signal processing circuit 603 and the D /
上述したように、アナログ信号処理回路においては、オペアンプ回路でアナログ音声信号の増幅を行うことが多い。図４は薄膜半導体素子、特にＴＦＴを用いて、オペアンプ回路を作製した場合の等価回路図である。このオペアンプは、ＴＦＴ４０１、ＴＦＴ４０２で構成される差動回路、ＴＦＴ４０３、ＴＦＴ４０４で構成されるカレントミラー回路、ＴＦＴ４０５、ＴＦＴ４０９で構成される定電流源、ＴＦＴ４０６で構成されるソース接地回路、ＴＦＴ４０７、ＴＦＴ４０８で構成されるアイドリング回路、ＴＦＴ４１０、ＴＦＴ４１１で構成されるソースフォロワ回路、位相補償コンデンサ４１２より成り立っている。
As described above, in an analog signal processing circuit, an analog audio signal is often amplified by an operational amplifier circuit. FIG. 4 is an equivalent circuit diagram in the case where an operational amplifier circuit is manufactured using thin film semiconductor elements, particularly TFTs. This operational amplifier includes a differential circuit composed of
以下に、図４のオペアンプ回路の動作を説明する。非反転端子に＋信号が入力されると、差動回路を構成するＴＦＴのソースにはＴＦＴ４０５で構成される定電流源が接続されているため、ＴＦＴ４０１のドレイン電流がＴＦＴ４０２のドレイン電流より大きくなり、ＴＦＴ４０３のドレイン電流は、ＴＦＴ４０４とＴＦＴ４０３がカレントミラー回路を構成するため、ＴＦＴ４０２のドレイン電流と同じになり、ＴＦＴ４０３のドレイン電流とＴＦＴ４０１のドレイン電流の差電流によって、ＴＦＴ４０６のゲート電位は低下する方向に変化する。ＴＦＴ４０６はＰ型ＴＦＴであるので、ＴＦＴ４０６のゲート電位が下がると、ＴＦＴ４０６はよりオンする方向に動作し、ドレイン電流が増加する。よって、ＴＦＴ４１０のゲート電位は上昇し、それに伴い、ＴＦＴ４１０のソース電位すなわち、出力端子も上昇する。
The operation of the operational amplifier circuit shown in FIG. 4 will be described below. When a + signal is input to the non-inverting terminal, the drain current of the
また、非反転入力端子に−信号が入力されると、ＴＦＴ４０１のドレイン電流がＴＦＴ４０２のドレイン電流より小さくなり、ＴＦＴ４０３のドレイン電流は、ＴＦＴ４０２のドレイン電流と同じであるため、ＴＦＴ４０３のドレイ電流とＴＦＴ４０１の差電流によって、ＴＦＴ４０６のゲート電位は上昇する方向に変化する。ＴＦＴ４０６はＰ型ＴＦＴであるので、ＴＦＴ４０６のゲート電位が上がると、ＴＦＴ４０６はオフする方向に動作し、ドレイン電流が減少する。よって、ＴＦＴ４１０のゲート電位は低下し、それに伴い、ＴＦＴ４１０のソース電位すなわち、出力端子も低下する。このように非反転入力端子の信号と同相の信号が、出力端子より出力される。
When a negative signal is input to the non-inverting input terminal, the drain current of the
反転入力端子に＋信号が入力されると、ＴＦＴ４０１のドレイン電流がＴＦＴ４０２のドレイン電流より小さくなり、ＴＦＴ４０３のドレイン電流は、ＴＦＴ４０２のドレイン電流と同じであるため、ＴＦＴ４０３のドレイン電流とＴＦＴ４０１の差電流によって、ＴＦＴ４０６のゲート電位は上昇する方向に変化する。ＴＦＴ４０６はＰ型ＴＦＴであるので、ＴＦＴ４０６のゲート電位が上がると、ＴＦＴ４０６はオフする方向に動作し、ドレイン電流が減少する。よって、ＴＦＴ４１０のゲート電位は低下し、それに伴い、ＴＦＴ４１０のソース電位すなわち、出力端子も低下する。
When a + signal is input to the inverting input terminal, the drain current of the
また、反転入力端子に−信号が入力されると、ＴＦＴ４０１のドレイン電流がＴＦＴ４０２のドレイン電流より大きくなり、ＴＦＴ４０３のドレイン電流は、ＴＦＴ４０２のドレイン電流と同じであるため、ＴＦＴ４０３のドレイン電流とＴＦＴ４０１のドレイン電流の差電流によって、ＴＦＴ４０６のゲート電位は低下する方向に変化する。ＴＦＴ４０６はＰ型ＴＦＴであるので、ＴＦＴ４０６のゲート電位が下がると、ＴＦＴ４０６はよりオンする方向に動作し、ドレイン電流が増加する。よって、ＴＦＴ４１０のゲート電位は上昇し、それに伴い、ＴＦＴ４１０のソース電位すなわち、出力端子も上昇する。このようにして、反転入力端子の信号と逆相の信号が出力端子より出力される。
When a negative signal is input to the inverting input terminal, the drain current of the
この例では、差動回路をＮｃｈＴＦＴ、カレントミラー回路をＰｃｈＴＦＴで作製しているが、本発明では、それには限定されず逆であっても良い。また、回路形式もこのような回路接続には限定されることはなく、オペアンプ回路としての機能を満たすものであれば使用可能である。
また、本実施例は前述した実施例１と組み合わせて使用することが可能である。
In this example, the differential circuit is made of an Nch TFT and the current mirror circuit is made of a Pch TFT. However, the present invention is not limited to this and may be reversed. Also, the circuit format is not limited to such circuit connection, and any circuit can be used as long as it satisfies the function as an operational amplifier circuit.
In addition, this embodiment can be used in combination with the first embodiment described above.
図５は図４と異なる構成でオペアンプ回路を実現した例である。この例では
オペアンプ回路は、ＴＦＴ５０１、ＴＦＴ５０２で構成される差動回路、ＴＦＴ５０３、ＴＦＴ５０４で構成される第１のカレントミラー回路、ＴＦＴ５０５、ＴＦＴ５０６で構成される第２のカレントミラー回路、ＴＦＴ５０７、ＴＦＴ５０８で構成される第３のカレントミラー回路、ＴＦＴ５０９によって構成される定電流源、位相補償コンデンサ５１０を構成要素として、有している。
FIG. 5 shows an example in which an operational amplifier circuit is realized with a configuration different from that in FIG. In this example, the operational amplifier circuit includes a differential circuit composed of
以下に動作を説明する。非反転入力端子に＋信号が入力されると、差動回路の共通ソースにはＴＦＴ５０９で構成される定電流源が接続されているため、ＴＦＴ５０１のドレイン電流はＴＦＴ５０２のドレイン電流より大きくなる。ＴＦＴ５０１のドレインは前記第１のカレントミラー回路に接続されているため、ＴＦＴ５０４にはＴＦＴ５０１に比例した電流が流れ、ＴＦＴ５０１のドレイン電流が増加すれば、ＴＦＴ５０４のドレイン電流も増加する。また、ＴＦＴ５０２の電流は減少すると、ＴＦＴ５０２のドレインは第２のカレントミラー回路に接続されているため、ＴＦＴ５０６のドレイン電流も減少する。ＴＦＴ５０６のドレインは第３のカレントミラー回路に接続されているため、ＴＦＴ５０６のドレイン電流が減少すれば、ＴＦＴ５０８のドレイン電流も減少する。以上によって、出力端子の電位は上昇する。
The operation will be described below. When a + signal is input to the non-inverting input terminal, the drain current of the
反転入力端子に＋信号が入力されると、ＴＦＴ５０１のドレイン電流はＴＦＴ５０２のドレイン電流より少なくなる。ＴＦＴ５０１のドレインは前記第１のカレントミラー回路に接続されているため、ＴＦＴ５０４にはＴＦＴ５０１に比例した電流が流れ、ＴＦＴ５０１のドレイン電流が減少すれば、ＴＦＴ５０４のドレイン電流も減少する。また、ＴＦＴ５０２の電流が増加すると、ＴＦＴ５０２のドレインは第２のカレントミラー回路に接続されているため、ＴＦＴ５０６のドレイン電流も増加する。ＴＦＴ５０６のドレインは第３のカレントミラー回路に接続されているため、ＴＦＴ５０６のドレイン電流が増加すれば、ＴＦＴ５０８のドレイン電流も増加する。以上によって、出力端子の電位は低下する。
When a + signal is input to the inverting input terminal, the drain current of the
このようにして、非反転端子の信号入力に対して、出力端子には同相の出力信号が、反転入力端子の信号入力には対しては逆相の出力信号が出力される。この例では、出力信号振幅が前述した実施例２で示したオペアンプ回路より大きく取れるという長所がある。ＴＦＴの極性は逆であっても良い。
また、本実施例は前述した実施例１と組み合わせて使用することが可能である。
In this way, an in-phase output signal is output to the output terminal and a reverse-phase output signal is output to the signal input of the inverting input terminal with respect to the signal input of the non-inverting terminal. This example has the advantage that the output signal amplitude can be made larger than that of the operational amplifier circuit shown in the second embodiment. The polarity of the TFT may be reversed.
In addition, this embodiment can be used in combination with the first embodiment described above.
図７にアナログ信号処理回路でのスピーカー駆動方法について、説明する。従来の接続においては、図７（Ａ）に示すように、平面スピーカー７０３の２端子のうち、一方の端子を非反転増幅回路７０２に接続し、他方の端子を接地して駆動する場合が多かった。従来のコーンスピーカーを用いて音声を出力する場合には、このような駆動方法を用いても、駆動をすることは可能であったが、平面スピーカーに多く利用される圧電素子を用いたものは素子構成がコーンスピーカーと異なり、高電圧を必要とするという課題があった。すなわち、コーンスピーカーでは１Ｖｒｍｓの振幅でも携帯情報機器に必要な音圧は得られたが、平面スピーカーでは、１０Ｖｒｍｓ程度の電圧振幅が必要となっていた。
A speaker driving method in the analog signal processing circuit will be described with reference to FIG. In the conventional connection, as shown in FIG. 7A, in many cases, one of the two terminals of the
そのため、図７（Ａ）の駆動方法ではアナログ信号処理回路７０２の電源電圧は３０Ｖ以上の電圧が必要であった。ところが、駆動デバイスとして、ポリシリコンＴＦＴを使用する場合、このような電圧で回路を駆動するには大きな課題があった。それはポリシリコンＴＦＴ、特にＮｃｈのＴＦＴではドレイン電圧を高く設定すると、ホットキャリアの発生によって、特性が劣化、特に線形領域でのｇｍ（相互コンダクタンス）が著しく劣化するという問題である。そのため、ＴＦＴの構造上工夫がこらされているが、ＴＦＴをあまり劣化させずに駆動できる電圧は、ＬＤＤ構造を使用した場合で１５Ｖ程度、ＧＯＬＤ（ゲートオーバーラップＬＤＤ）を用いた場合でも２５Ｖ程度である。このような問題があるため、図７（Ａ）に示したような駆動方法を前提とした場合、３０Ｖ以上の駆動が必要なため、ポリシリコンＴＦＴではアナログ信号処理回路の実現ができなかった。
Therefore, in the driving method of FIG. 7A, the power supply voltage of the analog
よって、発明者らは図７（Ｂ）のようなＢＴＬ（Ｂｒｉｄｇｅｄ Ｔｒａｎｃｅｆｏｒｍｅｒ Ｌｅｓｓ）駆動を用いて平面スピーカーを駆動することを考えた。図７（Ｂ）に示すＢＴＬ駆動ではアナログ信号処理回路を非反転増幅回路７０５と反転増幅回路７０６の２つの回路で構成し、平面スピーカー７０７の一方の端子を非反転増幅回路７０５の出力に、他方の端子を反転増幅回路７０６の出力に接続している。このような駆動をすることによって、実質的に２倍の振幅が得られるため、平面スピーカーの駆動振幅は１つの回路でいえば５Ｖｒｍｓで駆動することが可能になる。
Therefore, the inventors considered driving a planar speaker using BTL (Bridged Transformer Less) driving as shown in FIG. In the BTL driving shown in FIG. 7B, the analog signal processing circuit is composed of two circuits, a
したがって、図７（Ｂ）の場合は３０Ｖという電源電圧は必要がなくなり、２０Ｖ以下の電圧で回路を駆動することができ、ポリシリコンＴＦＴを用いてアナログ信号処理回路を構成することが可能になる。
また、本実施例は前述した実施例１〜３と組み合わせて使用することが可能である。
Therefore, in the case of FIG. 7B, a power supply voltage of 30 V is not necessary, the circuit can be driven with a voltage of 20 V or less, and an analog signal processing circuit can be configured using polysilicon TFTs. .
Further, this embodiment can be used in combination with the first to third embodiments.
図８（Ａ）に示すのは、非反転増幅回路８０２と反転増幅回路８０３を用いてＢＴＬ駆動を実現しているが、接続の方法が実施例４とは異なる。入力信号を非反転増幅回路８０２と反転増幅回路８０３の両方に入れるのではなく、非反転増幅回路８０２のみに入力している。反転増幅回路８０３の入力は非反転増幅回路８０２の出力に接続されている。非反転増幅回路８０２はスピーカー８０４の第一の端子と、反転増幅回路８０３の入力を駆動し、反転増幅回路８０３の出力はスピーカー８０４の第二の端子を駆動する。
In FIG. 8A, BTL driving is realized using a
図８（Ｂ）に示すのは、反転増幅回路８０６と反転増幅回路８０７を用いてＢＴＬ駆動を実現しているが、接続の方法が図７（Ｂ）、図８（Ａ）と異なる。
入力信号は反転増幅回路８０６に入力され、反転増幅回路８０７の入力は、反転増幅回路８０６の出力に接続されている。反転増幅器８０６の出力はスピーカー８０８の第一の端子と反転増幅回路８０７の入力を駆動し、反転増幅回路８０７はスピーカー８０８の第二の端子を駆動している。
また、本実施例は前述した実施例１〜３と組み合わせて使用することが可能である。
In FIG. 8B, BTL driving is realized by using the inverting
The input signal is input to the inverting
Further, this embodiment can be used in combination with the first to third embodiments.
図９は非反転増幅回路９０２と反転増幅回路９０３の後ろにそれぞれバッファ回路９０４、９０５を追加し、バッファ回路９０４の出力でスピーカー９０６の第一の端子を駆動し、バッファ回路９０５の出力でスピーカー９０６の第二の端子を駆動している。このように、バッファ回路を介して、スピーカーを駆動しても良い。図９には、図７（Ｂ）で示した例にバッファ回路を追加しているが、図８（Ａ）、図８（Ｂ）に示した回路にバッファ回路を追加しても良い。
また、本実施例は前述した実施例１〜３と組み合わせて使用することが可能である。
In FIG. 9,
Further, this embodiment can be used in combination with the first to third embodiments.
図１０にアナログ信号処理回路の例をしめす。この回路では電圧増幅率を１００倍に設定したものである。入力信号は１００ｍＶｒｍｓ程度の信号を入力し前置増幅回路１００１でまず５倍に増幅を行う。その出力信号を非反転増幅回路１００２、および反転増幅回路１００３に入力し、それぞれ１０倍に増幅する、そしてそれらの出力端子の間にスピーカー１００４を接続している。
スピーカー１００４の両端には５０倍の信号が発生し、それぞれが逆相であるから、結果として１００倍となる。このように２段構成の増幅回路を用いることで安定な増幅が可能になる。ここで、各増幅回路は実施例２で説明したオペアンプ回路を用いる。ただし、回路構成はそれに限定されず他の回路構成を用いてもかまわない。また、増幅率や増幅率の配分も、上記の数値に限らず他の値であっても良い。
FIG. 10 shows an example of an analog signal processing circuit. In this circuit, the voltage amplification factor is set to 100 times. As an input signal, a signal of about 100 mVrms is input, and the
A signal of 50 times is generated at both ends of the
また、図１０の例では、前置増幅回路の出力信号を非反転増幅回路と反転増幅回路に入力したが、前置増幅回路の出力信号を非反転増幅回路に入力し、非反転増幅回路の出力信号を反転増幅回路に入力し、非反転増幅回路の出力端子と、反転増幅回路の出力端子との間にスピーカーを接続しても良い。 In the example of FIG. 10, the output signal of the preamplifier circuit is input to the non-inverting amplifier circuit and the inverting amplifier circuit, but the output signal of the preamplifier circuit is input to the non-inverting amplifier circuit, The output signal may be input to the inverting amplifier circuit, and a speaker may be connected between the output terminal of the non-inverting amplifier circuit and the output terminal of the inverting amplifier circuit.
あるいは、前置増幅回路の出力信号を第一の反転増幅回路に入力し、第一の反転増幅回路の出力信号を第二の反転増幅回路に入力し、第一の反転増幅回路の出力端子と、第二の反転増幅回路の出力端子との間にスピーカーを接続しても良い。
また、本実施例は前述した実施例と組み合わせて使用することが可能である。
Alternatively, the output signal of the preamplifier circuit is input to the first inverting amplifier circuit, the output signal of the first inverting amplifier circuit is input to the second inverting amplifier circuit, and the output terminal of the first inverting amplifier circuit A speaker may be connected between the output terminal of the second inverting amplifier circuit.
In addition, this embodiment can be used in combination with the above-described embodiment.
図１８、１９に試作したアンプの特性の測定した結果を示す。この結果は非反転のものを示しており、５０倍のアンプのものである。ここで、ひずみ率は図１８においてＴＨＤ（全高調波ひずみ率）として表されている。
図１８はアンプの入力電圧と出力電圧及び、ひずみ率の関連を示したものである。ここで入力電圧と出力電圧の電圧特性のグラフの傾きは測定器の利得（増幅度）を表しており、入出力間の関係が直線から外れると、出力にひずみを生じる。ここでは入力電圧の増加と共にひずみ率も上昇しているが、ひずみ率が１％となるのは入力電圧が０．０７Ｖｒｍｓの時であり、出力電圧がおよそ３．５Ｖｒｍｓつまり１０Vｐｐとなった時である。これは平面スピーカーの駆動においては実用可能な振幅を得ることができている。
また、図１９に入力周波数と出力電圧の関係を示している。縦軸は増幅器の入力の電圧に対する出力の電圧の比（利得）を表している。ここでは、ひずみがない周波数領域では利得がおよそ３４dB、つまり増幅度が５０倍となっているが、周波数が１０KＨｚから出力電圧が低下しており、約１５ＫＨｚで出力電圧は３０％低下している。これは音声信号の周波数帯域としては十分な帯域であることを示している。
18 and 19 show the measurement results of the characteristics of the prototype amplifier. This result shows a non-inverted one, which is for a 50 × amplifier. Here, the distortion factor is represented as THD (total harmonic distortion factor) in FIG.
FIG. 18 shows the relationship between the input voltage and output voltage of the amplifier, and the distortion factor. Here, the slope of the graph of the voltage characteristics of the input voltage and the output voltage represents the gain (amplification degree) of the measuring instrument, and if the relationship between the input and output deviates from a straight line, distortion occurs in the output. Here, the distortion rate increases as the input voltage increases, but the distortion rate becomes 1% when the input voltage is 0.07 Vrms and when the output voltage becomes approximately 3.5 Vrms, that is, 10 Vpp. is there. This can obtain a practical amplitude in driving a flat speaker.
FIG. 19 shows the relationship between the input frequency and the output voltage. The vertical axis represents the ratio (gain) of the output voltage to the input voltage of the amplifier. Here, in the frequency region where there is no distortion, the gain is about 34 dB, that is, the amplification factor is 50 times, but the output voltage is reduced from 10 KHz, and the output voltage is reduced by 30% at about 15 KHz. . This indicates that the frequency band of the audio signal is sufficient.
図１１に示すのは、オペアンプ回路を用いたアナログ信号処理回路の差動回路を構成するＴＦＴの平面図である。図１１（Ａ）は通常の差動回路の配置を示している。ＴＦＴ１１０１とＴＦＴ１１０２は隣接に配置され、共通ソース電極１１０７とドレイン電極１１０５、１１０６、ゲート電極１１０３，１１０４を引き出している。
FIG. 11 is a plan view of a TFT constituting a differential circuit of an analog signal processing circuit using an operational amplifier circuit. FIG. 11A shows the arrangement of a normal differential circuit. The
オペアンプ回路を用いたアナログ信号処理回路では差動回路を構成するＴＦＴのバランスが重要になっている。特にポリシリコンを用いたＴＦＴでは単結晶トランジスタに比べてばらつきが大きいので、その対策は重要なものとなる。図１１（Ｂ）はばらつき対策として、差動回路を構成するＴＦＴを並列構成にしたものである。図１１（Ｂ）では、チャネル形成領域１１１１、１１１８を隣接して配置し、ひとつのＴＦＴとして使用している。また、チャネル形成領域１１１２、１１１９を隣接して配置し、ひとつのＴＦＴとして使用している。ソース電極はチャネル形成領域１１１１、１１１８を共通とし、チャネル形成領域１１１２、１１１９を共通とし、共通ソース１１１７で引き出している。また、チャネル形成領域１１１１、１１１８に対応するドレイン電極１１１５、ゲート電極１１１３を引き出している。チャネル形成領域１１１２、１１１９に対応するドレイン電極１１１６、ゲート電極１１１４を引き出している。このような並列構成にすることによって、ＴＦＴ特性が平均化され、ばらつきは減少する。
In an analog signal processing circuit using an operational amplifier circuit, the balance of TFTs constituting a differential circuit is important. In particular, since TFTs using polysilicon have a large variation compared to single crystal transistors, the countermeasures are important. FIG. 11B shows a configuration in which TFTs constituting a differential circuit are arranged in parallel as a countermeasure against variation. In FIG. 11B,
図１２（Ａ）に示すのは、差動回路を構成するＴＦＴをダブルゲートＴＦＴとしたものである。ダブルゲートＴＦＴでは、ドレイン電極１２０５、１２０６、ソース電極１２０７は図１１（Ａ）と同じであるが、ゲート電極１２０３、１２０４がそれぞれ二つのチャネル形成領域を有している。このようなダブルゲートＴＦＴにすることによって、ＴＦＴ特性の平均化効果と、１つのＴＦＴにかかるドレイン電圧を低減し、ドレイン電圧変調による電流のずれを低減することができる。ここではダブルゲートを示したが、トリプル以上のゲートを有してもかまわない。
In FIG. 12A, a TFT constituting a differential circuit is a double gate TFT. In the double gate TFT, the
図１２（Ｂ）に示すのは、差動回路を構成するＴＦＴを、たすきがけ配置にしたものである。たすきがけ配置とは、図１２（Ｂ）に示すように、チャネル形成領域１２１１、１２１９を斜向かいに配置し、ゲート配線１２１４、ソース配線１２１７、ドレイン配線１２１５で接続し、ひとつのＴＦＴとして使用している。また、チャネル形成領域１２１２、１２１８を斜向かいに配置し、ゲート配線１２１３、ソース配線１２１７、ドレイン配線１２１６で接続し、ひとつのＴＦＴとして使用している。さらに、チャネル形成領域１２１１とチャネル形成領域１２１９を結ぶ直線と、チャネル形成領域１２１２とチャネル形成領域１２１８を結ぶ直線がクロスするような配置にしている。このような配置にすることによって、不純物ドープの勾配や、レーザー結晶化などのような、位置によるばらつきを低減することが可能になる。これらのばらつき対策はそれぞれを組み合わせて使用することも可能である。
また、本実施例は前述した実施例と組み合わせて使用することが可能である。
In FIG. 12B, TFTs constituting a differential circuit are arranged in a tandem arrangement. As shown in FIG. 12B,
In addition, this embodiment can be used in combination with the above-described embodiment.
図１３に示すのは、オペアンプ回路を用いたアナログ信号処理回路の出力部分に使用するトランジスタの例である。オペアンプ回路の出力部分はスピーカーなどの負荷を駆動すると、大きな電流を流すため、ゲート幅の大きさを大きくとる必要がある。一般に半導体集積回路では、図１３に示すように、ゲート幅を大きくする場合、面積縮小のため、ソース領域１３０１、１３０３またはドレイン領域１３０２、１３０４を重ね合わせて、トランジスタを小さくする。このようにして、ゲート配線１３０５は変わらないが、ソース・ドレイン領域は縮小が可能である。
ところが、アナログ信号処理回路では、デジタル信号処理回路のように、立ち上がり、立下りだけでなく常時電流が流れている。このため、ＴＦＴは自己発熱によって、温度が上昇する。とくに、熱伝導率の小さいガラス基板などの上に形成したＴＦＴでは温度上昇が顕著であり、信頼性が悪化する。そのため、何らかの放熱対策が必要となる。
FIG. 13 shows an example of a transistor used for an output portion of an analog signal processing circuit using an operational amplifier circuit. The output portion of the operational amplifier circuit causes a large current to flow when a load such as a speaker is driven. Therefore, it is necessary to increase the gate width. In general, in a semiconductor integrated circuit, as shown in FIG. 13, when a gate width is increased, a transistor is reduced by overlapping
However, in an analog signal processing circuit, a current always flows in addition to rising and falling as in a digital signal processing circuit. For this reason, the temperature of the TFT rises due to self-heating. In particular, a TFT formed on a glass substrate or the like having a low thermal conductivity has a significant increase in temperature and deteriorates reliability. Therefore, some heat dissipation measures are required.
図１５に示すのは出力部分を構成するＴＦＴをゲート幅の小さな半導体薄膜１５０４、１５０５、１５０６，１５０７に分割し、且つ、それぞれの半導体薄膜間の距離をとることによって、温度上昇を防止した例である。
ＴＦＴはアイランド１５０４のサイズのものが距離を離して４つ配置されている。ゲート電極１５０２、ソース電極１５０１、ドレイン電極１５０３は各半導体薄膜をつないでいる。ここで、各半導体薄膜の間隔は半導体薄膜の長辺より大きくしたほうが、より効果的に放熱が可能であるため、望ましい。図１５において、半導体薄膜の長辺ａ（ａ＞ｂ）よりも間隔Ｘ、間隔Ｙを大きくとっている。
FIG. 15 shows an example in which the TFT constituting the output portion is divided into semiconductor
Four TFTs having the size of an
図１４に示すのは、各半導体薄膜内のチャネル形成領域を細かく分離したものである。ＴＦＴは半導体薄膜１４０４のサイズのものが距離を離して４つ配置されている。ゲート電極１４０２、ソース電極１４０１、ドレイン電極１４０３は各半導体薄膜をつないでいる。各半導体薄膜において、チャネル形成領域は分離されているが、ソース・ドレイン領域は１つずつとなっている。このようにして発熱源となるチャネル形成領域を細分化することによっても、温度上昇を抑えることは可能である。ここで隣接するチャネル形成領域までの距離ｄは細分化されたチャネル形成領域（たとえば１４０５）の幅Ｗより大きい方が、より効果的に放熱が可能であるため望ましい。
FIG. 14 shows the channel forming regions in each semiconductor thin film that are finely separated. Four TFTs having the size of the semiconductor
図１６に示すのは、図１４に示した実施例に加えて、各半導体薄膜の間にゲート電極１６０２で導電膜１６０４を設けた例である。各半導体薄膜のチャネルで発生した熱を逃がすため、導電膜１６０４を配置している。導電膜はゲート電極材料に限らず、ソース・ドレイン電極材料、またはその他の材料であっても良い。また、形状も図１６の形には限定されない。
このように、出力段のＴＦＴの形状を工夫することによって、放熱効果を高めることができ、ＴＦＴにて、消費電流の大きな回路も、表示装置上に作りこむことが可能になる。
また、本実施例は前述した実施例と組み合わせて使用することが可能である。
FIG. 16 shows an example in which a
Thus, by devising the shape of the TFT in the output stage, the heat dissipation effect can be enhanced, and a circuit with large current consumption can be built on the display device.
In addition, this embodiment can be used in combination with the above-described embodiment.
Claims (10)
前記画素部及び前記音声信号処理回路は、前記基板上の薄膜半導体素子を用いて一体形成され、
前記アナログ信号処理回路の出力信号によって、平面スピーカーを駆動する表示装置であって、
前記アナログ信号処理回路は非反転増幅回路と反転増幅回路とを有し、
前記非反転増幅回路の出力端子は前記平面スピーカーの第一の端子に電気的に接続され、
前記反転増幅回路の出力端子は前記平面スピーカーの第二の端子に電気的に接続され、
前記平面スピーカーは前記基板を振動媒体としてなすことを特徴とした表示装置。 On the substrate, has a pixel portion and an audio signal processing circuit including an analog signal processing circuit,
The pixel portion and the audio signal processing circuit are integrally formed using a thin film semiconductor element on the substrate,
A display device for driving a flat speaker by an output signal of the analog signal processing circuit,
The analog signal processing circuit has a non-inverting amplifier circuit and an inverting amplifier circuit,
An output terminal of the non-inverting amplifier circuit is electrically connected to a first terminal of the planar speaker;
An output terminal of the inverting amplifier circuit is electrically connected to a second terminal of the planar speaker;
The flat panel speaker includes the substrate as a vibration medium.
前記画素部及び前記音声信号処理回路は、前記基板上の薄膜半導体素子を用いて一体形成され、
前記アナログ信号処理回路の出力信号によって、平面スピーカーを駆動する表示装置であって、
前記アナログ信号処理回路は非反転増幅回路と反転増幅回路とを有し、
前記非反転増幅回路の入力端子と前記反転増幅回路の入力端子は接続され、
前記非反転増幅回路の出力端子は前記平面スピーカーの第一の端子に接続され、
前記反転増幅回路の出力端子は前記平面スピーカーの第二の端子に接続され、
前記平面スピーカーは前記基板を振動媒体としてなすことを特徴とした表示装置。 On the substrate, has a pixel portion and an audio signal processing circuit including an analog signal processing circuit,
The pixel portion and the audio signal processing circuit are integrally formed using a thin film semiconductor element on the substrate,
A display device for driving a flat speaker by an output signal of the analog signal processing circuit,
The analog signal processing circuit has a non-inverting amplifier circuit and an inverting amplifier circuit,
The input terminal of the non-inverting amplifier circuit and the input terminal of the inverting amplifier circuit are connected,
An output terminal of the non-inverting amplifier circuit is connected to a first terminal of the planar speaker;
An output terminal of the inverting amplifier circuit is connected to a second terminal of the planar speaker;
The flat panel speaker includes the substrate as a vibration medium.
前記画素部及び前記音声信号処理回路は、前記基板上の薄膜半導体素子を用いて一体形成され、
前記アナログ信号処理回路の出力信号によって、平面スピーカーを駆動する表示装置であって、
前記アナログ信号処理回路は非反転増幅回路と反転増幅回路とを有し、
前記非反転増幅回路の出力端子は、前記反転増幅回路の入力端子に電気的に接続され、
前記非反転増幅回路の出力端子は前記平面スピーカーの第一の端子に電気的に接続され、
前記反転増幅回路の出力端子は前記平面スピーカーの第二の端子に電気的に接続され、
前記平面スピーカーは前記基板を振動媒体としてなすことを特徴とした表示装置。 On the substrate, has a pixel portion and an audio signal processing circuit including an analog signal processing circuit,
The pixel portion and the audio signal processing circuit are integrally formed using a thin film semiconductor element on the substrate,
A display device for driving a flat speaker by an output signal of the analog signal processing circuit,
The analog signal processing circuit has a non-inverting amplifier circuit and an inverting amplifier circuit,
An output terminal of the non-inverting amplifier circuit is electrically connected to an input terminal of the inverting amplifier circuit,
An output terminal of the non-inverting amplifier circuit is electrically connected to a first terminal of the planar speaker;
An output terminal of the inverting amplifier circuit is electrically connected to a second terminal of the planar speaker;
The flat panel speaker includes the substrate as a vibration medium.
前記画素部及び前記音声信号処理回路は、前記基板上の薄膜半導体素子を用いて一体形成され、
前記アナログ信号処理回路の出力信号によって、平面スピーカーを駆動する表示装置であって、
前記アナログ信号処理回路は第一の反転増幅回路と第二の反転増幅回路とを有し、
前記第一の反転増幅回路の出力端子は、前記第二の反転増幅回路の入力端子に電気的に接続され、
前記第一の反転増幅回路の出力端子は前記平面スピーカーの第一の端子に電気的に接続され、
前記第二の反転増幅回路の出力端子は前記平面スピーカーの第二の端子に電気的に接続され、
前記平面スピーカーは前記基板を振動媒体としてなすことを特徴とした表示装置。 On the substrate, has a pixel portion and an audio signal processing circuit including an analog signal processing circuit,
The pixel portion and the audio signal processing circuit are integrally formed using a thin film semiconductor element on the substrate,
A display device for driving a flat speaker by an output signal of the analog signal processing circuit,
The analog signal processing circuit has a first inverting amplifier circuit and a second inverting amplifier circuit,
The output terminal of the first inverting amplifier circuit is electrically connected to the input terminal of the second inverting amplifier circuit,
The output terminal of the first inverting amplifier circuit is electrically connected to the first terminal of the planar speaker;
The output terminal of the second inverting amplifier circuit is electrically connected to the second terminal of the planar speaker,
The flat panel speaker includes the substrate as a vibration medium.
前記非反転増幅回路及び前記反転増幅回路の出力端子は、それぞれバッファ回路を介して、前記平面スピーカーの前記第一の端子または前記第二の端子に電気的に接続されることを特徴とした表示装置。 In any one of Claims 1 thru | or 3,
An output terminal of each of the non-inverting amplifier circuit and the inverting amplifier circuit is electrically connected to the first terminal or the second terminal of the planar speaker via a buffer circuit, respectively. apparatus.
前記第一の反転増幅回路及び前記第二の反転増幅回路の出力端子は、それぞれバッファ回路を介して、前記平面スピーカーの前記第一の端子または前記第二の端子に電気的に接続されることを特徴とした表示装置。 In claim 4,
Output terminals of the first inverting amplifier circuit and the second inverting amplifier circuit are respectively electrically connected to the first terminal or the second terminal of the planar speaker via a buffer circuit. A display device characterized by.
前記画素部及び前記音声信号処理回路は、前記基板上の薄膜半導体素子を用いて一体形成され、
前記アナログ信号処理回路の出力信号によって、平面スピーカーを駆動する表示装置であって、
前記アナログ信号処理回路は、前置増幅回路と、非反転増幅回路と、反転増幅回路とを有し、
前記前置増幅回路の出力信号は、前記非反転増幅回路と前記反転増幅回路に入力され、
前記非反転増幅回路の出力端子は前記平面スピーカーの第一の端子に電気的に接続され、
前記反転増幅回路の出力端子は前記平面スピーカーの第二の端子に電気的に接続され、
前記平面スピーカーは前記基板を振動媒体としてなすことを特徴とした表示装置。 On the substrate, has a pixel portion and an audio signal processing circuit including an analog signal processing circuit,
The pixel portion and the audio signal processing circuit are integrally formed using a thin film semiconductor element on the substrate,
A display device for driving a flat speaker by an output signal of the analog signal processing circuit,
The analog signal processing circuit includes a preamplifier circuit, a non-inverting amplifier circuit, and an inverting amplifier circuit,
The output signal of the preamplifier circuit is input to the non-inverting amplifier circuit and the inverting amplifier circuit,
An output terminal of the non-inverting amplifier circuit is electrically connected to a first terminal of the planar speaker;
An output terminal of the inverting amplifier circuit is electrically connected to a second terminal of the planar speaker;
The flat panel speaker includes the substrate as a vibration medium.
前記画素部及び前記音声信号処理回路は、前記基板上の薄膜半導体素子を用いて一体形成され、
前記アナログ信号処理回路の出力信号によって、平面スピーカーを駆動する表示装置であって、
前記アナログ信号処理回路は、前置増幅回路と、非反転増幅回路と、反転増幅回路とを有し、
前記前置増幅回路の出力信号は前記非反転増幅回路に入力され、
前記非反転増幅回路の出力信号は前記反転増幅回路に入力され、
前記非反転増幅回路の出力端子は前記平面スピーカーの第一の端子に電気的に接続され、
前記反転増幅回路の出力端子は前記平面スピーカーの第二の端子に電気的に接続され、
前記平面スピーカーは前記基板を振動媒体としてなすことを特徴とした表示装置。 On the substrate, has a pixel portion and an audio signal processing circuit including an analog signal processing circuit,
The pixel portion and the audio signal processing circuit are integrally formed using a thin film semiconductor element on the substrate,
A display device for driving a flat speaker by an output signal of the analog signal processing circuit,
The analog signal processing circuit includes a preamplifier circuit, a non-inverting amplifier circuit, and an inverting amplifier circuit,
The output signal of the preamplifier circuit is input to the non-inverting amplifier circuit,
The output signal of the non-inverting amplifier circuit is input to the inverting amplifier circuit,
An output terminal of the non-inverting amplifier circuit is electrically connected to a first terminal of the planar speaker;
An output terminal of the inverting amplifier circuit is electrically connected to a second terminal of the planar speaker;
The flat panel speaker includes the substrate as a vibration medium.
前記画素部及び前記音声信号処理回路は、前記基板上の薄膜半導体素子を用いて一体形成され、
前記アナログ信号処理回路の出力信号によって、平面スピーカーを駆動する表示装置であって、
前記アナログ信号処理回路は、前置増幅回路と、第一の反転増幅回路と、第二の反転増幅回路とを有し、
前記前置増幅回路の出力信号は、前記第一の反転増幅回路に入力され、
前記第一の反転増幅回路の出力信号は、前記第二の反転増幅回路に入力され、
前記第一の反転増幅回路の出力端子は前記平面スピーカーの第一の端子に電気的に接続され、
前記第二の反転増幅回路の出力端子は前記平面スピーカーの第二の端子に電気的に接続され、
前記平面スピーカーは前記基板を振動媒体としてなすことを特徴とした表示装置。 On the substrate, has a pixel portion and an audio signal processing circuit including an analog signal processing circuit,
The pixel portion and the audio signal processing circuit are integrally formed using a thin film semiconductor element on the substrate,
A display device for driving a flat speaker by an output signal of the analog signal processing circuit,
The analog signal processing circuit includes a preamplifier circuit, a first inverting amplifier circuit, and a second inverting amplifier circuit,
The output signal of the preamplifier circuit is input to the first inverting amplifier circuit,
The output signal of the first inverting amplifier circuit is input to the second inverting amplifier circuit,
The output terminal of the first inverting amplifier circuit is electrically connected to the first terminal of the planar speaker;
The output terminal of the second inverting amplifier circuit is electrically connected to the second terminal of the planar speaker,
The flat panel speaker includes the substrate as a vibration medium.
前記アナログ信号処理回路は３０Ｖ未満の電源電圧で駆動されることを特徴とした表示装置。 In any one of Claims 1 thru | or 9,
The analog signal processing circuit is driven by a power supply voltage of less than 30V.
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