JP2000047646A - 半導体集積回路装置および画像表示装置 - Google Patents

半導体集積回路装置および画像表示装置

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JP2000047646A
JP2000047646A JP21658398A JP21658398A JP2000047646A JP 2000047646 A JP2000047646 A JP 2000047646A JP 21658398 A JP21658398 A JP 21658398A JP 21658398 A JP21658398 A JP 21658398A JP 2000047646 A JP2000047646 A JP 2000047646A
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voltage
clock signal
transistor
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Hajime Akimoto
秋元  肇
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Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 薄膜トランジスタの低電源電圧下での高速動
作を可能とし、それにより、低消費電力化および多画素
化を図ることが可能となる画像表示装置を提供する。 【解決手段】 マトリクス状に配置された複数の画素を
有する液晶表示素子と、マトリクス状に配置された複数
の画素の列(または行)方向の画素に映像信号電圧を印
加する第1駆動手段とを備える画像表示装置において、
第1の駆動手段は、電源電圧として、第1の高電圧(V
H1)と第1の低電圧(VL1)とが供給される第1の
回路部(19)と、電源電圧として、第2の高電圧(V
H2)と第2の低電圧(VL2)とが供給される第2の
回路部(16,17,18)とを有し、第1の高電圧
(VH1)は、第2の高電圧(VH2)よりも高電圧で
あり、第1の低電圧(VL1)は、第2の低電圧(VL
2)よりも低電圧である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、画像表示装置に係
わり、特に、ポリ・シリコン・トランジスタで構成され
るTFT(hin ilm ransisto
r)方式の液晶表示装置に適用して有効な技術に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来液晶表示装置の一つとして、画素毎
に能動素子を有し、この能動素子をスイッチング動作さ
せるアクティブマトリクス型液晶表示装置が知られてい
る。アクティブマトリクス型液晶表示装置の特徴は、例
えば、薄膜トランジスタ(TFT)等の能動素子を介し
て画素電極に液晶駆動電圧(階調電圧)を印加するた
め、各画素間のクロストークがなく、単純マトリクス形
液晶表示装置のようにクロストークを防止するための特
殊な駆動方法を用いる必要がなく、多階調表示が可能な
ことにある。このアクティブマトリクス型液晶表示装置
の一つに、能動素子として、ポリ・シリコン・トランジ
スタで構成される薄膜トランジスタを使用するTFT方
式のアクティブマトリクス型液晶表示装置が、例えば、
液晶プロジェクタ、あるいはヘッドマウント(眼鏡型)
ディスプレイ等に使用されている。なおこれ以降、本明
細書中では、ポリ・シリコン・トランジスタをPoly
−SiTr、ポリ・シリコン・トランジスタを使用した
TFT方式の液晶表示装置をPoly−SiTr−TF
T液晶表示装置と称する。このPoly−SiTr−T
FT液晶表示装置では、Poly−SiTrの動作速度
がアモルファス−SiTrよりも高速であるため、液晶
表示パネルと、液晶表示パネルを駆動する駆動回路も同
一基板上に作り込むことが可能である。そのため、Po
ly−SiTr−TFT液晶表示装置では、ドライバを
搭載する必要がないので、小型で高解像度の液晶表示パ
ネルを作成することができ、また、画面を明るくするこ
とができる。なお、このような従来の技術は、例えば、
SID(Society forInformatio
n Display International S
ymposium) ’95 Digest of t
echnical papers,p.81(199
5)、または、「日経エレクトロニクス」,日経マグロ
ウヒル社,1994年2月28日,pp103〜pp1
09に記載されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】前記した特徴を生か
し、ノート型パソコン等の携帯型情報機器の表示装置と
して、Poly−SiTr−TFT液晶表示装置が使用
されつつある。一般に、携帯型情報機器は、携帯して使
用できることが特徴であり、そして、携帯型情報機器を
携帯して使用する場合には、電源として電池が用いられ
る。この携帯型情報機器を携帯して長時間使用可能とす
るために、携帯型情報機器の消費電力を低減することが
要望され、そのため、携帯型情報機器の表示装置として
使用される液晶表示装置の低消費電力化が要望されてい
る。そのため、Poly−SiTr−TFT液晶表示装
置を、携帯型情報機器の表示装置として使用する場合
に、Poly−SiTr−TFT液晶表示装置の低消費
電力化を図る必要があり、このPoly−SiTr−T
FT液晶表示装置の低消費電力化を図る上で、液晶表示
パネルを駆動する駆動回路の低電圧化が望ましい。
【0004】しかしながら、従来から液晶表示装置にお
いては、液晶表示パネルの高解像度化が要求されてお
り、液晶表示パネルの解像度が、VGA表示モードの6
40×480画素からSVGA表示モードの800×6
00画素と拡大されてきているが、近年、液晶表示パネ
ルの解像度として、XGA表示モードの1024×76
8画素、SXGA表示モードの1280×1024画
素、UXGA表示モードの1600×1200画素とさ
らなる高解像度化が要望されている。したがって、Po
ly−SiTr−TFT液晶表示装置を、携帯型情報機
器の表示装置として使用する場合に、Poly−SiT
r−TFT液晶表示装置の液晶表示パネルの高解像度化
を図る必要があり、そのため、液晶表示パネルを駆動す
る駆動回路の動作速度を向上させる必要がある。
【0005】このように、Poly−SiTr−TFT
液晶表示装置を、携帯型情報機器の表示装置として使用
する場合には、低消費電力化のために、液晶表示パネル
を駆動する駆動回路の低電圧化が求められ、同時に、液
晶表示パネルの高解像度化のために、液晶表示パネルを
駆動する駆動回路の高速動作が要望されている。しかし
ながら、薄膜トランジスタ(TFT)は、単結晶シリコ
ン(Si)−トランジスタに比較すると電流駆動能力そ
のものが低いため、液晶表示パネルを駆動する駆動回路
を低電圧化すると、薄膜トランジスタの動作速度が急激
に低下し、多画素化に対応できなくなるという問題点が
あった。
【0006】本発明は、前記従来技術の問題点を解決す
るためになされたものであり、本発明の目的は、薄膜ト
ランジスタで構成される半導体集積回路装置において、
電源電圧を低電圧化しても、その動作速度を高速化する
ことが可能となる技術を提供することにある。また、本
発明の他の目的は、画像表示装置において、薄膜トラン
ジスタの低電源電圧化での高速動作を可能とし、それに
より、低消費電力化および多画素化を図ることが可能と
なる技術を提供することにある。本発明の前記ならびに
その他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付
図面によって明らかにする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
下記の通りである。
【0008】即ち、本発明は、薄膜トランジスタで構成
される半導体集積回路装置であって、電源電圧として、
第1の高電圧(VH1)と第1の低電圧(VL1)とが
供給される第1の回路部と、電源電圧として、第2の高
電圧(VH2)と第2の低電圧(VL2)とが供給され
る第2の回路部とを有し、前記第1の高電圧(VH1)
は、前記第2の高電圧(VH2)よりも高電圧であり、
また、前記第1の低電圧(VL1)は、前記第2の低電
圧(VL2)よりも低電圧であることを特徴とする。ま
た、本発明は、マトリクス状に配置された複数の画素を
有する液晶表示素子と、前記マトリクス状に配置された
複数の画素の列(または行)方向の画素に映像信号電圧
を印加する第1駆動手段とを備える画像表示装置におい
て、前記第1の駆動手段は、電源電圧として、第1の高
電圧(VH1)と第1の低電圧(VL1)とが供給され
る第1の回路部と、電源電圧として、第2の高電圧(V
H2)と第2の低電圧(VL2)とが供給される第2の
回路部とを有し、前記第1の高電圧(VH1)は、前記
第2の高電圧(VH2)よりも高電圧であり、また、前
記第1の低電圧(VL1)は、前記第2の低電圧(VL
2)よりも低電圧であることを特徴とする。また、本発
明は、マトリクス状に配置された複数の画素を有する液
晶表示素子と、前記マトリクス状に配置された複数の画
素の行(または列)方向の画素に順次走査信号電圧を印
加する第2駆動手段とを備える画像表示装置において、
前記第2の駆動手段は、電源電圧として、第1の高電圧
(VH1)と第1の低電圧(VL1)とが供給される第
1の回路部と、電源電圧として、第2の高電圧(VH
2)と第2の低電圧(VL2)とが供給される第2の回
路部とを有し、前記第1の高電圧(VH1)は、前記第
2の高電圧(VH2)よりも高電圧であり、また、前記
第1の低電圧(VL1)は、前記第2の低電圧(VL
2)よりも低電圧であることを特徴とする。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。
【0010】なお、実施の形態を説明するための全図に
おいて、同一機能を有するものは同一符号を付け、その
繰り返しの説明は省略する。
【0011】図1は、本発明の実施の形態のPoly−
SiTr−TFT液晶表示装置の液晶表示パネルの概略
構成を示すブロック図である。本実施の形態の液晶表示
パネルは、マトリクス状に配置される画素を有し、各画
素は隣接する2本の走査信号線(ゲート信号線または水
平信号線)15と、隣接する2本の映像信号線(ドレイ
ン信号線または垂直信号線)14との交差領域(4本の
信号線で囲まれた領域)内に配置される。各画素は、薄
膜トランジスタ(Poly−SiTr)13、画素電極
(図示せず)および保持容量(Cadd)を含んでい
る。なお、図1では、画素は1つしか示していない。
【0012】マトリクス状に配置された各画素の各列毎
の各薄膜トランジスタ13のドレイン領域は、それぞれ
映像信号線14に接続され、また、マトリクス状に配置
された各画素のソース領域は、画素電極に接続される。
なお、ドレイン領域およびソース領域は、本来その間の
バイアス極性によって決まるもので、本実施の形態の液
晶表示装置では、その極性は動作中反転するので、ドレ
イン領域、ソース領域は動作中入れ替わるものである
が、本明細書では、便宜上一方をドレイン領域、他方を
ソース領域と固定して説明する。マトリクス状に配置さ
れた各画素の各行毎の各薄膜トランジスタ13のゲート
電極は、それぞれ走査信号線15に接続され、各薄膜ト
ランジスタ13は、ゲート電極に正のバイアス電圧を印
加すると導通し、ゲート電極に負のバイアス電圧を印加
すると不導通になる。また、画素電極と対向電極(コモ
ン電極)との間に液晶層が設けられるので、各画素電極
には、液晶容量12が等化的に接続される。また、保持
容量(Cadd)は、画素電極と容量線(C)との間に
接続され、この容量線(C)には、対向電極に印加され
る(Vcom)の電位の電圧が印加される。
【0013】マトリクス状に配置された各画素の各列毎
の各薄膜トランジスタ13のドレイン領域は、それぞれ
映像信号線14に接続され、この映像信号線14は、そ
れぞれ映像信号線選択スイッチ回路16を介して、アナ
ログ信号入力線20に接続される。この映像信号線選択
スイッチ16には、映像信号線バッファ回路17を介し
て、映像信号線シフトレジスタ回路18からのビデオ信
号取り込み用シフトパルスが入力され、映像信号線選択
スイッチ回路16は、映像信号線シフトレジスタ回路1
8により走査される。映像信号線シフトレジスタ回路1
8には、映像信号線クロック波形整形回路19からの映
像信号線駆動用クロック信号(φD ,φD(inv.) )が入
力され、このクロック信号に基づき、映像信号線シフト
レジスタ回路18はシフト動作を行い、ビデオ信号取り
込み用シフトパルスを出力する。なお、アナログ信号入
力線20には、ビデオ信号が入力される。映像信号線ク
ロック波形整形回路19には、水平駆動用クロック信号
(CLX)が入力され、映像信号線クロック波形整形回
路19は、この水平駆動用クロック信号(CLX)を波
形整形して、映像信号線駆動用クロック信号(φD ,φ
D(inv.) )を出力する。
【0014】マトリクス状に配置された各画素の各行毎
の各薄膜トランジスタ13のゲート電極は、それぞれ走
査信号線15に接続され、この走査信号線15は、走査
信号線駆動バッファ回路22を介して、走査信号線シフ
トレジスタ回路23に接続される。この走査信号線シフ
トレジスタ回路23には、走査信号線クロック波形整形
回路24からの走査信号線駆動用クロック信号(φG ,
φG(inv.) )が入力され、このクロック信号に基づき、
走査信号線シフトレジスタ回路23はシフト動作を行
い、走査信号線15を走査するための走査用シフトパル
スを出力する。走査信号線クロック波形整形回路24に
は、垂直駆動用クロック信号(CLY)が入力され、走
査信号線クロック波形整形回路24は、この垂直駆動用
クロック信号(CLY)を波形整形して、走査信号線駆
動用クロック信号(φG ,φG(inv.) )を出力する。こ
こで、走査信号線駆動バッファ回路22と映像信号線バ
ッファ回路17には、電源電圧として12Vと0Vの電
圧が供給され、走査信号線シフトレジスタ回路23と映
像信号線シフトレジスタ回路18には、電源電圧として
5Vと0Vの電圧が供給される。
【0015】また、走査信号線クロック波形整形回路2
4と映像信号線クロック波形整形回路19には、電源電
圧として6Vと−1Vの電圧が供給される。この走査信
号線クロック波形整形回路24と映像信号線クロック波
形整形回路19に供給される6Vと−1Vの電圧は、そ
れぞれ6V電圧生成回路26と−1V電圧生成回路27
によって生成される。この6V電圧生成回路26と−1
V電圧生成回路27は、共に5Vと0Vの電圧から、6
Vと−1Vの電圧を生成する。6Vと−1Vの電圧は、
走査信号線クロック波形整形回路24と映像信号線クロ
ック波形整形回路19のように比較的低負荷の回路のみ
に供給されるため、5Vと0Vの電圧から、薄膜トラン
ジスタ回路を用いて生成することが可能である。なお、
図1に示す回路は、液晶表示パネルに組み込まれてお
り、薄膜トランジスタ13と同じくPoly−SiTr
で構成され、同一の基板上に形成される。
【0016】次に、図1に示す液晶表示パネルの動作の
概略を説明する。走査信号線シフトレジスタ回路23
は、スタートパルス(DY)、および走査信号線クロッ
ク波形整形回路24からの走査信号線駆動用クロック信
号(φG ,φG(inv.) )により、走査用シフトパルスを
出力し、この走査用シフトパルスを、走査信号線駆動バ
ッファ回路22を介して走査信号線15に印加する。即
ち、走査信号線シフトレジスタ回路23は、走査信号線
15を順次選択して、選択した走査信号線15に正のバ
イアス電圧を出力する。これにより、ゲート電極が選択
された走査信号線15に接続される薄膜トランジスタ1
3が1走査期間オンとなる。また、映像信号線シフトレ
ジスタ回路18は、スタートパルス(DX)、および映
像信号線クロック波形整形回路19からの映像信号線駆
動用クロック信号(φD ,φD(inv.) )により、各出力
端子からビデオ信号取り込み用シフトパルスを順次出力
する。このビデオ信号取り込み用シフトパルスは、映像
信号線バッファ回路17を介して、映像信号線選択スイ
ッチ回路16に印加される。これにより、映像信号線選
択スイッチ回路16の対応するスイッチングトランジス
タがオンとなり、それにより、アナログ信号入力線20
からのビデオ信号が、対応する映像信号線14に出力さ
れる。したがって、ゲート電極が選択された走査信号線
15に接続される薄膜トランジスタ13を有する画素
に、サンプリングされたビデオ信号(ビデオ信号の電
圧)が書き込まれ、液晶表示パネルに表示される。
【0017】図1に示す映像信号線シフトレジスタ回路
18と走査信号線シフトレジスタ回路23の基本構成は
同一である。図2は、図1に示す映像信号線シフトレジ
スタ回路18および走査信号線シフトレジスタ回路23
の一例の基本単位の回路構成を示す回路図である。図2
に示すシフトレジスタ回路は、クロックドインバータ回
路(1,3,5,7)とインバータ回路(2,6)から
構成される。クロックドインバータ回路(1,7)は、
クロック信号(φ)がHighレベル(以下、Hレベル
と称する。)のときにインバータ動作となり、クロック
信号(φ)がLowレベル(以下、Lレベルと称す
る。)のときに不動作状態となる。また、クロックドイ
ンバータ回路(3,5)は、クロック信号(φ)の反転
クロック信号(φ(inv.)がHレベル(即ち、クロック信
号(φ)がLレベル)のときにインバータ動作となり、
反転クロック信号(φ(inv.)がLレベル(即ち、クロッ
ク信号(φ)がHレベル)のときに不動作状態となる。
したがって、クロック信号(φ)が入力される度に、出
力線(4,8)から順次シフトパルスが出力される。な
お、クロック信号(φ)および反転クロック信号(φ(i
nv.))は、走査信号線駆動用クロック信号(φG ,φG
(inv.) )、あるいは映像信号線駆動用クロック信号
(φD ,φD(inv.) )である。
【0018】図3は、図2に示すクロックドインバータ
回路(1,3,5,7)の一例の回路構成を示す回路図
である。クロックドインバータ回路は、pMOS薄膜ト
ランジスタ(31,32)と、nMOS薄膜トランジス
タ(33,34)との直列回路で構成される。ここで、
pMOS薄膜トランジスタ32とnMOS薄膜トランジ
スタ33のゲート電極には、入力電圧(Vin)が印加
され、nMOS薄膜トランジスタ34のゲート電極には
クロック信号(φ)が印加され、また、pMOS薄膜ト
ランジスタ31のゲート電極には、反転クロック信号
(φ(inv.))が印加される。また、クロックドインバー
タ回路(1,3,5,7)には、電源電位として5Vと
0Vの電圧が供給される。
【0019】図4は、図1に示す走査信号線クロック波
形整形回路24と映像信号線クロック波形整形回路19
の一例の基本単位の回路構成を示す回路図である。同図
に示す走査信号線クロック波形整形回路24と映像信号
線クロック波形整形回路19は、インバータ回路61
と、インバータ回路62の直列回路で構成され、インバ
ータ回路(61,62)は、入力される垂直駆動用クロ
ック信号(CLY)(または水平駆動用クロック信号
(CLX))を波形整形して、走査信号線駆動用クロッ
ク信号(φG ,φG(inv.) )(または映像信号線駆動用
クロック信号(φD ,φD(inv.) ))を出力する。ま
た、走査信号線クロック波形整形回路24と映像信号線
クロック波形整形回路19には、電源電位として6Vと
−1Vの電圧が供給される。このように、本実施の形態
では、走査信号線クロック波形整形回路24と映像信号
線クロック波形整形回路19は、6Vと−1Vの駆動電
圧で駆動されるため、pMOS薄膜トランジスタ31と
nMOS薄膜トランジスタ34のゲート電極に印加され
るクロック信号(φ)および反転クロック信号(φ(in
v.))の電圧レベルは、6Vと−1Vとなる。
【0020】クロックドインバータ回路(1,3,5,
7)の出力(Vout)は、nMOS薄膜トランジスタ
(33,34)、あるいは、pMOS薄膜トランジスタ
(31、32)の直列出力として得られる。しかしなが
ら、pMOS薄膜トランジスタ31とnMOS薄膜トラ
ンジスタ34のゲート電極には、電圧レベルが、5Vよ
り高電圧の6Vと、0Vより低電圧の−1Vのクロック
信号が印加される。一般に、飽和領域において、MOS
トランジスタのドレイン電流(IDS)は、下記(1)式
で表される。
【0021】
【数1】 IDS=k(VGS−VT )2 ・・・・・・・・・・・・・・・ (1) ここで、kは定数、VGSはソース・ゲート間電圧、VT
はしきい値電圧である。
【0022】したがって、図3に示すpMOS薄膜トラ
ンジスタ31とnMOS薄膜トランジスタ34では、ソ
ース・ゲート間電圧(VGS)を大きくでき、ドレイン電
流(IDS)を増加させることができる。そのため、本実
施の形態においては、クロックドインバータ回路(1,
3,5,7)の出力(Vout)の出力インピーダンス
を十分に低くすることができる。
【0023】このように、本実施の形態においては、映
像信号線シフトレジスタ回路18と走査信号線シフトレ
ジスタ回路23に供給する電源電位を低電圧化しても、
pMOS薄膜トランジスタ31とnMOS薄膜トランジ
スタ34の動作速度を高速化することが可能となる。
【0024】また、薄膜トランジスタの製造プロセスと
して、高温プロセスおよび低温プロセスとが知られてい
る(「日経エレクトロニクス」,日経マグロウヒル社,
1994年2月28日,pp103〜pp109、参
照)。これらの製造プロセスにより製造される薄膜トラ
ンジスタにおいては、しきい値電圧(VT )にバラツキ
が生じやすい。しかしながら、本実施の形態では、図3
に示すpMOS薄膜トランジスタ31とnMOS薄膜ト
ランジスタ34では、ソース・ゲート間電圧(VGS)を
大きくできるので、前記した理由により、薄膜トランジ
スタのしきい値電圧(VT )にバラツキが生じても、し
きい値電圧(VT )のバラツキの影響を少なくすること
が可能である。なお、Poly−SiTr−TFT液晶
表示装置の液晶表示パネルとして、表示サイズが大きい
ものを製造する場合に、この薄膜トランジスタのしきい
値電圧(VT )のバラツキが特に大きくなるので、本発
明は、液晶表示パネルの表示サイズが10インチ以上の
場合に特に有効である。
【0025】また、一般の単結晶シリコン(Si)の一
主面上に形成される半導体集積回路装置により、本実施
の形態のようなクロックドインバータ回路(1,3,
5,7)を構成する場合には、pまたはn型半導体基板
と、pまたはnウェル領域を分離する必要があるが、本
実施の形態では、そのようなウェル分離が必要ない。
【0026】以下、本実施の形態のPoly−SiTr
−TFT液晶表示装置と、従来のPoly−SiTr−
TFT液晶表示装置の違いを説明する。図5は、従来の
Poly−SiTr−TFT液晶表示装置の液晶表示パ
ネルの概略構成を示すブロック図である。同図におい
て、112は液晶容量、113は薄膜トランジスタ(P
oly−SiTr)、114は映像信号線、115は走
査信号線、116は映像信号線選択スイッチ回路、11
7は映像信号線バッファ回路、118は映像信号線シフ
トレジスタ回路、119は映像信号線クロック波形整形
回路、120はアナログ信号入力線、122は走査信号
線駆動バッファ回路、123は走査信号線シフトレジス
タ回路、124は走査信号線クロック波形整形回路であ
る。
【0027】従来の液晶表示パネルは、映像信号線クロ
ック波形整形回路119と走査信号線クロック波形整形
回路124に、電源電位として5Vと0Vの電圧が供給
されている以外は、本実施の形態の液晶表示パネルと同
じであるので、従来の液晶表示パネルの動作説明は省略
する。
【0028】また、映像信号線シフトレジスタ回路11
8及び走査信号線シフトレジスタ回路123の基本単位
の回路構成も、図2と同じであるので、映像信号線シフ
トレジスタ回路118及び走査信号線シフトレジスタ回
路123の基本単位の回路構成の図示は省略する。
【0029】図6は、従来例の映像信号線シフトレジス
タ回路118及び走査信号線シフトレジスタ回路123
に用いられるクロックドインバータ回路の一例の回路構
成を示す回路図である。従来の映像信号線シフトレジス
タ回路118及び走査信号線シフトレジスタ回路123
に用いられるクロックドインバータ回路は、pMOS薄
膜トランジスタ(131,132)と、nMOS薄膜ト
ランジスタ(133,134)との直列回路で構成され
る。ここで、nMOS薄膜トランジスタ134のゲート
電極にはクロック信号(φ)が印加され、また、pMO
S薄膜トランジスタ31のゲート電極には、反転クロッ
ク信号(φ(inv.))が印加される。この場合に、クロッ
ク信号(φ)およびクロック信号(φ(inv.))の電圧レ
ベルは、5Vと0Vである。
【0030】このように、従来のクロックドインバータ
回路では、pMOS薄膜トランジスタ131とnMOS
薄膜トランジスタ134のゲート電極に、電圧レベルが
5Vと0Vのクロック信号(φ)および反転クロック信
号(φ(inv.))が印加される。
【0031】そのため、従来例においては、映像信号線
シフトレジスタ回路118と走査信号線シフトレジスタ
回路123に供給する電源電位を低電圧化すると、クロ
ックドインバータ回路のpMOS薄膜トランジスタ13
1とnMOS薄膜トランジスタ134の動作速度が低下
し、クロックドインバータ回路の出力(Vout)の出
力インピーダンスを低くすることができなかった。
【0032】図7は、図1に示す映像信号線シフトレジ
スタ回路18および走査信号線シフトレジスタ回路23
の他の例の基本単位の回路構成を示す回路図である。図
7に示すシフトレジスタ回路は、CMOSスイッチイン
バータ回路(51,53,55,57)と、インバータ
回路(52,56)とから構成される。CMOSスイッ
チインバータ回路(51,57)は、クロック信号
(φ)がHighレベル(以下、Hレベルと称する。)
のときにインバータ動作となり、クロック信号(φ)が
Lowレベル(以下、Lレベルと称する。)のときに不
動作状態となる。CMOSスイッチインバータ回路(5
3,55)は、クロック信号(φ)の反転クロック信号
(φ(inv.)がHレベル(即ち、クロック信号(φ)がL
レベル)のときにインバータ動作となり、反転クロック
信号(φ(inv.)がLレベル(即ち、クロック信号(φ)
がHレベル)のときに不動作状態となる。したがって、
クロック信号(φ)が入力される度に、出力線(54,
58)から順次シフトパルスが出力される。
【0033】図8は、図7に示すCMOSスイッチイン
バータ回路(51,53,55,57)の回路構成を示
す回路図である。CMOSスイッチインバータ回路は、
pMOS薄膜トランジスタ41とnMOS薄膜トランジ
スタ44とで構成されるトランスファゲート回路(CM
OSスイッチ回路)と、pMOS薄膜トランジスタ42
とnMOS薄膜トランジスタ43とで構成されるインバ
ータ回路とから構成される。ここで、nMOS薄膜トラ
ンジスタ44のゲート電極にはクロック信号(φ)が印
加され、また、pMOS薄膜トランジスタ41のゲート
電極には、反転クロック信号(φ(inv.))が印加され
る。CMOSスイッチインバータ回路(51,53,5
5,57)の駆動電圧は基本的には5Vと0Vである
が、走査信号線クロック波形整形回路24と映像信号線
クロック波形整形回路19は、電源電位として6Vと−
1Vの電圧が供給され、走査信号線クロック波形整形回
路24と映像信号線クロック波形整形回路19は、6V
と−1Vで駆動されるため、pMOS薄膜トランジスタ
41とnMOS薄膜トランジスタ44のゲート電極に印
加されるクロック信号(φ)および反転クロック信号
(φ(inv.))の電圧レベルは、6Vと−1Vとなる。
【0034】pMOS薄膜トランジスタ42とnMOS
薄膜トランジスタ43とで構成されるインバータ回路の
入力(Vin)は、前段のインバータ回路を構成する薄
膜トランジスタと、pMOS薄膜トランジスタ41とn
MOS薄膜トランジスタ44とで構成されるトランスフ
ァゲート回路の直列出力として得られる。この場合に、
pMOS薄膜トランジスタ41とnMOS薄膜トランジ
スタ44のゲート電極には、5Vより高電圧の6Vと、
0Vより低電圧の−1Vの電圧が印加されるため、図8
に示すCMOSスイッチインバータ回路においては、p
MOS薄膜トランジスタ42とnMOS薄膜トランジス
タ43とで構成されるインバータ回路の入力ゲートに対
する、前段からの出力インピーダンスを十分に低くする
ことができる。
【0035】図9は、本実施の形態のPoly−SiT
r−TFT液晶表示装置の液晶表示パネルの他の例の概
略構成を示す回路図である。なお、図9は回路図である
が、実際の幾何学的配置に対応して描かれており、ま
た、本実施の形態の液晶表示パネルでは、走査信号線1
5が(m)本で構成され、映像信号線14が(n)本で
構成されているが、図9では、走査信号線15は5本、
映像信号線14は7本しか図示していない。また、図9
に示す液晶表示パネルでは、アナログ信号入力線20を
6分割して、映像信号線シフトレジスタ回路18の動作
速度を低下させるようにしている。前記した如く、マト
リクス状に配置された各画素の各列毎の各薄膜トランジ
スタ13のドレイン領域は、それぞれ映像信号線14に
接続され、この映像信号線14は、それぞれ映像信号線
選択スイッチ回路16を構成するスイッチングトランジ
スタ(SH1〜SH7)を介して、対応するアナログ信
号入力線(20a〜20f)に接続される。このスイッ
チングトランジスタ(SH1〜SH7)は6個ずつグル
ープ化され、各グループを構成する各スイッチングトラ
ンジスタ(SH1〜SH6)(あるいはSH7〜SH1
2(図示せず))のゲート電極には、映像信号線バッフ
ァ回路17を介して、映像信号線シフトレジスタ回路1
8の各出力端子(SG1,SG2)から出力されるビデ
オ信号取り込み用シフトパルスが印加される。なお、図
9に示す液晶表示パネルにおいて、SG1およびSG2
は、それぞれ映像信号線走査シフトレジスタ回路18の
第1番目および第2番目の出力端子を示している。
【0036】図9に示す走査信号線シフトレジスタ回路
23は、スタートパルス(DY)および走査信号線駆動
用クロック信号(φG ,φG(inv.) )により走査信号線
15を順次選択して、選択した走査信号線15に正のバ
イアス電圧を出力する。これにより、各行の薄膜トラン
ジスタ13が順次オンとなる。また、映像信号線走査シ
フトレジスタ回路18は、スタートパルス(DX)およ
び映像信号線駆動用クロック信号(φD ,φD(inv.) )
により、順次各出力端子(SG1,SG2)からビデオ
信号取り込み用シフトパルスを出力する。このビデオ信
号取り込み用シフトパルスは、映像信号線バッファ回路
17で電流が増幅され、また、電圧レベルが変換され
て、映像信号線選択スイッチ回路16の各スイッチング
トランジスタ(SH1〜SH7)のゲート電極に印加さ
れる。これにより、各グループを構成する各スイッチン
グトランジスタ(SH1〜SH6、あるいは、SH7〜
SH12)がオンとなり、それにより、アナログ信号入
力線(20a〜20f)から6分割されたビデオ信号
が、対応する6本の映像信号線14に出力される。
【0037】前記図9に示す液晶表示パネルは、多色表
示可能なカラー液晶表示パネルであってもよく、その場
合には、R・G・Bのビデオ信号を6相に分割し、液晶
表示パネルのビデオ映像信号線(20a〜20f)に供
給するようにすればよい。但し、多色表示可能なカラー
液晶表示パネルにおいては、図9に示す液晶表示パネル
に、R・G・B用の薄膜トランジスタ13、R・G・B
用の映像信号線14およびカラーフィルタを設け、R・
G・Bのビデオ信号をそれぞれの映像信号線14に供給
する必要がある。
【0038】なお、前記各実施の形態では、本発明をポ
リ・シリコン・トランジスタを使用したTFT方式の液
晶表示装置に適用した実施の形態について説明したが、
本発明はこれに限定されるものではなく、本発明は、ア
モルファス・シリコン・トランジスタを使用したTFT
方式の液晶表示装置に適用可能である。以上、本発明者
によってなされた発明を、前記実施の形態に基づき具体
的に説明したが、本発明は、前記実施の形態に限定され
るものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種
々変更可能であることは勿論である。
【0039】
【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下
記の通りである。
【0040】(1)本発明によれば、薄膜トランジスタ
で構成される半導体集積回路装置の電源電圧を低電圧化
しても、薄膜トランジスタの動作速度を高速化すること
が可能となる。 (2)本発明によれば、画像表示装置の低消費電力化と
多画素化とを、同時に達成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態のPoly−SiTr−T
FT液晶表示装置の液晶表示パネルの概略構成を示すブ
ロック図である。
【図2】図1に示す映像信号線シフトレジスタ回路およ
び走査信号線シフトレジスタ回路の一例の基本単位の回
路構成を示す回路図である。
【図3】図2に示すクロックドインバータ回路の一例の
回路構成を示す回路図である。
【図4】図1に示す走査信号線クロック波形整形回路と
映像信号線クロック波形整形回路一例の回路構成を示す
回路図である。
【図5】従来のPoly−SiTr−TFT液晶表示装
置の液晶表示パネルの概略構成を示すブロック図であ
る。
【図6】従来例の映像信号線シフトレジスタ回路と走査
信号線シフトレジスタ回路に用いられるクロックドイン
バータ回路の一例の回路構成を示す回路図である。
【図7】図1に示す映像信号線シフトレジスタ回路およ
び走査信号線シフトレジスタ回路の他の例の基本単位の
回路構成を示す回路図である。
【図8】図7に示すCMOSスイッチインバータ回路の
回路構成を示す回路図である。
【図9】本実施の形態のPoly−SiTr−TFT液
晶表示装置の液晶表示パネルの他の例の概略構成を示す
回路図である。
【符号の説明】
1,3,5,7…クロックドインバータ回路、2,6,
52,56,61,62…インバータ回路、4,8,5
4,58…出力線、11…画素領域、12,112…液
晶容量、13,113…薄膜トランジスタ(Poly−
SiTr)、14,114…映像信号線(ドレイン映像
信号線または垂直映像信号線)、15,115…走査信
号線(ゲート映像信号線または水平映像信号線)、1
6,116…映像信号線選択スイッチ回路、17,11
7…映像信号線バッファ回路、18,118…映像信号
線シフトレジスタ回路、19,119…映像信号線クロ
ック波形整形回路、20,20a〜20f,120…ア
ナログ信号入力線、22,122…走査信号線駆動バッ
ファ回路、23,123…走査信号線シフトレジスタ回
路、24,124…走査信号線クロック波形整形回路、
26…6V電圧生成回路、27…−1V電圧生成回路、
31,32,41,42,131,132…pMOS薄
膜トランジスタ、33,34,43,44,133,1
34…nMOS薄膜トランジスタ、51,53,55,
57…CMOSスイッチインバータ回路、C…容量線、
Cadd…保持容量、SH1〜SH7…スイッチングト
ランジスタ、SG1,SG2…出力端子。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 21/336 Fターム(参考) 2H092 JA24 NA26 PA06 2H093 NA06 NC01 NC22 ND38 ND39 ND43 NE07 5C006 AA01 AA16 AA22 AF72 BB16 BC02 BC03 BC13 BC16 BF03 BF05 BF27 BF32 BF45 FA11 FA46 FA47 5C094 AA05 AA13 AA22 AA24 BA03 BA43 CA19 CA24 DB04 EA04 EA07 FA01 FB02 FB14 GA10

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 薄膜トランジスタで構成される半導体集
    積回路装置であって、 電源電圧として、第1の高電圧(VH1)と第1の低電
    圧(VL1)とが供給される第1の回路部と、 電源電圧として、第2の高電圧(VH2)と第2の低電
    圧(VL2)とが供給される第2の回路部とを有し、 前記第1の高電圧(VH1)は、前記第2の高電圧(V
    H2)よりも高電圧であり、また、前記第1の低電圧
    (VL1)は、前記第2の低電圧(VL2)よりも低電
    圧であることを特徴とする半導体集積回路装置。
  2. 【請求項2】 前記第2の高電圧(VH2)と第2の低
    電圧(VL2)とから、前記第1の高電圧(VH1)と
    第1の低電圧(VL1)とを生成する電圧生成手段を有
    することを特徴とする請求項1に記載の半導体集積回路
    装置。
  3. 【請求項3】 前記第1の回路部は、前記第2の回路部
    を駆動する駆動クロック回路を有することを特徴とする
    請求項1または請求項2に記載の半導体集積回路装置。
  4. 【請求項4】 前記第2の回路部はシフトレジスタ回路
    を有し、 前記シフトレジスタ回路は、クロックドインバータ回路
    を含み、 前記クロックドインバータ回路は、前記第1の回路部の
    駆動クロック回路から出力されるクロック信号であっ
    て、その電圧レベルが第1の高電圧(VH1)と、第1
    の低電圧(VL1)のクロック信号が入力されることを
    特徴とする請求項3に記載の半導体集積回路装置。
  5. 【請求項5】 前記クロックドインバータ回路は、一導
    電型の第1および第2のトランジスタと、前記第1およ
    び第2のトランジスタとは異なる導電型の第3および第
    4のトランジスタとの直列回路で構成され、 前記第1のトランジスタの制御電極に、前記第1の回路
    部の駆動クロック回路から出力されるクロック信号であ
    って、その電圧レベルが第1の高電圧(VH1)と、第
    1の低電圧(VL1)のクロック信号が印加され、 前記第4のトランジスタの制御電極に、前記第1のトラ
    ンジスタの制御電極に印加されるクロック信号の反転ク
    ロック信号が印加されることを特徴とする請求項4に記
    載の半導体集積回路装置。
  6. 【請求項6】 前記クロックドインバータ回路は、一導
    電型の第1のトランジスタと、前記第1のトランジスタ
    とは異なる導電型の第2のトランジスタとで構成される
    ゲート回路と、 前記ゲート回路の出力が入力されるインバータ回路とで
    構成され、 前記第1のトランジスタの制御電極に、前記第1の回路
    部の駆動クロック回路から出力されるクロック信号であ
    って、その電圧レベルが第1の高電圧(VH1)と、第
    1の低電圧(VL1)のクロック信号が印加され、 前記第2のトランジスタの制御電極に、前記第1のトラ
    ンジスタの制御電極に印加されるクロック信号の反転ク
    ロック信号が印加されることを特徴とする請求項4に記
    載の半導体集積回路装置。
  7. 【請求項7】 マトリクス状に配置された複数の画素を
    有する液晶表示素子と、 前記マトリクス状に配置された複数の画素の列(または
    行)方向の画素に映像信号電圧を印加する第1駆動手段
    とを備える画像表示装置において、 前記第1の駆動手段は、電源電圧として、第1の高電圧
    (VH1)と第1の低電圧(VL1)とが供給される第
    1の回路部と、 電源電圧として、第2の高電圧(VH2)と第2の低電
    圧(VL2)とが供給される第2の回路部とを有し、 前記第1の高電圧(VH1)は、前記第2の高電圧(V
    H2)よりも高電圧であり、また、前記第1の低電圧
    (VL1)は、前記第2の低電圧(VL2)よりも低電
    圧であることを特徴とする画像表示装置。
  8. 【請求項8】 マトリクス状に配置された複数の画素を
    有する液晶表示素子と、 前記マトリクス状に配置された複数の画素の行(または
    列)方向の画素に順次走査信号電圧を印加する第2駆動
    手段とを備える画像表示装置において、 前記第2の駆動手段は、電源電圧として、第1の高電圧
    (VH1)と第1の低電圧(VL1)とが供給される第
    1の回路部と、 電源電圧として、第2の高電圧(VH2)と第2の低電
    圧(VL2)とが供給される第2の回路部とを有し、 前記第1の高電圧(VH1)は、前記第2の高電圧(V
    H2)よりも高電圧であり、また、前記第1の低電圧
    (VL1)は、前記第2の低電圧(VL2)よりも低電
    圧であることを特徴とする画像表示装置。
  9. 【請求項9】 前記第2の高電圧(VH2)と第2の低
    電圧(VL2)とから、前記第1の高電圧(VH1)と
    第1の低電圧(VL1)とを生成する電圧生成手段を有
    することを特徴とする請求項7または請求項8に記載の
    画像表示装置。
  10. 【請求項10】 前記第1の回路部は、前記第2の回路
    部を駆動する駆動クロック回路を有することを特徴とす
    る請求項7ないし請求項9のいずれか1項に記載の画像
    表示装置。
  11. 【請求項11】 前記第2の回路部はシフトレジスタ回
    路を有し、 前記シフトレジスタ回路は、クロックドインバータ回路
    を含み、 前記クロックドインバータ回路は、前記第1の回路部の
    駆動クロック回路から出力されるクロック信号であっ
    て、その電圧レベルが第1の高電圧(VH1)と、第1
    の低電圧(VL1)のクロック信号が入力されることを
    特徴とする請求項10に記載の画像表示装置。
  12. 【請求項12】 前記クロックドインバータ回路は、一
    導電型の第1および第2のトランジスタと、前記第1お
    よび第2のトランジスタとは異なる導電型の第3および
    第4のトランジスタとの直列回路で構成され、 前記第1のトランジスタの制御電極に、前記第1の回路
    部の駆動クロック回路から出力されるクロック信号であ
    って、その電圧レベルが第1の高電圧(VH1)と、第
    1の低電圧(VL1)のクロック信号が印加され、 前記第4のトランジスタの制御電極に、前記第1のトラ
    ンジスタの制御電極に印加されるクロック信号の反転ク
    ロック信号が印加されることを特徴とする請求項11に
    記載の画像表示装置。
  13. 【請求項13】 前記クロックドインバータ回路は、一
    導電型の第1のトランジスタと、前記第1のトランジス
    タとは異なる導電型の第2のトランジスタとで構成され
    るゲート回路と、 前記ゲート回路の出力が入力されるインバータ回路とで
    構成され、 前記第1のトランジスタの制御電極に、前記第1の回路
    部の駆動クロック回路から出力されるクロック信号であ
    って、その電圧レベルが第1の高電圧(VH1)と、第
    1の低電圧(VL1)のクロック信号が印加され、 前記第2のトランジスタの制御電極には、前記第1のト
    ランジスタの制御電極に印加されるクロック信号の反転
    クロック信号が印加されることを特徴とする請求項11
    に記載の画像表示装置。
  14. 【請求項14】 前記表示素子の画面サイズが、10イ
    ンチ以上であることを特徴とする請求項7ないし請求項
    13のいずれか1項に記載の画像表示装置。
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