JP2000056330A - 液晶表示装置 - Google Patents

液晶表示装置

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JP2000056330A JP22255298A JP22255298A JP2000056330A JP 2000056330 A JP2000056330 A JP 2000056330A JP 22255298 A JP22255298 A JP 22255298A JP 22255298 A JP22255298 A JP 22255298A JP 2000056330 A JP2000056330 A JP 2000056330A
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正幸 飯田
Yuji Hayashi
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 薄膜トランジスタなどの特性のばらつきが大
きい回路素子を用いて液晶表示装置の駆動回路、特にア
ナログ動作をするビデオラインのスイッチ部や入力電圧
変換回路等を構成した場合、その素子特性のばらつきの
影響は大きく、ビデオ信号スイッチ部に起因しては画質
劣化として現れ、入力電圧変換回路においては回路動作
の不良を生じる一因となる。 【解決手段】 アクティブマトリクス型液晶表示装置に
おいて、耐圧で決まる最短ゲート長をL、この最短ゲー
ト長Lを基に、使用目的に応じたW/Lから決まるゲー
ト幅をWとするとき、各画素を駆動する駆動回路、特に
アナログ信号を扱う回路部分を構成する回路素子とし
て、ゲート長およびゲート幅がそれぞれ例えば2倍(2
L,2W)のトランジスタサイズの薄膜トランジスタを
用いる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示装置に関
し、特に薄膜トランジスタ(TFT;thin filmtransis
tor)などの特性のばらつきが大きい回路素子を用いて
構成される液晶表示装置の駆動回路に関する。
【0002】
【従来の技術】液晶表示装置、特にアクティブ素子とし
て薄膜トランジスタを用いて構成された画素がマトリク
ス状に配置されてなるアクティブマトリクス型液晶パネ
ルに、各画素を駆動する駆動回路が一体的に組み込まれ
たいわゆる駆動回路一体型(集積型)液晶表示装置で
は、その構成上、駆動回路自体も薄膜トランジスタを用
いて作製される。
【0003】ところで、薄膜トランジスタは、一般に、
シリコンの結晶粒の粗さ、即ち結晶粒の大きさが均一で
ないことから、これが原因となってトランジスタの特
性、例えばオン電流特性にばらつきを生じることにな
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】この薄膜トランジスタ
などの特性のばらつきが大きい回路素子を用いて液晶表
示装置の駆動回路、特にアナログ動作をするビデオライ
ンのスイッチ部や入力電圧変換回路等を構成した場合、
その素子特性のばらつきの影響は大きく、ビデオ信号ス
イッチ部に起因しては縦すじ等のユニフォーミティ劣化
として現れ、入力電圧変換回路においては回路動作の不
良を生じる一因となる。
【0005】この発明は、上述した点に鑑みてなされた
ものであり、その目的とするところは、トランジスタ特
性のばらつきを抑えることにより、歩留りの向上および
画質の向上を可能とした液晶表示装置を提供することに
ある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明による液晶表示装
置は、耐圧で決まる最短ゲート長をL、この最短ゲート
長Lを基に所定のW/Lで決まるゲート幅をWとすると
き、各画素を駆動する駆動回路を構成する回路素子とし
て、ゲート長がnL、ゲート幅がnW(nは1を越える
任意の数値)のトランジスタを用いた構成となってい
る。
【0007】上記構成の液晶表示装置において、トラン
ジスタのゲート長は耐圧によって決まり、一般的に、回
路規模の縮小化を目的としてトランジスタサイズを小さ
くするために、先ず、耐圧で決まる最短ゲート長Lが設
定される。そして、最短ゲート長Lを基にして、使用目
的に応じたW/L(ゲート幅/ゲート長)からゲート幅
Wが設定される。
【0008】これに対して、W/Lを一定にしたまま、
ゲート長およびゲート幅をそれぞれn倍にしたトランジ
スタサイズを設定する。このようなトランジスタサイズ
の設定により、トランジスタのゲート電極下の面積が広
がるため、シリコンの結晶粒の大きさのばらつきを吸収
できる。これにより、トランジスタのオン電流を変える
ことなく、トランジスタ特性のばらつきを抑えることが
できる。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。図1は、本発明が適
用されるアクティブマトリクス型液晶表示装置の一例を
示す概略構成図である。
【0010】図1において、周辺の駆動系(図示せず)
からは、例えば5Vp-p のクロック系がレベル変換回路
11に入力される。クロック系としては、水平駆動系の
水平スタートパルスHSTおよび第1,第2の水平クロ
ックパルスHCK1,HCK2と、垂直駆動系の垂直ス
タートパルスVSTおよび第1,第2の垂直クロックパ
ルスVCK1,VCK2が与えられる。レベル変換回路
11は、周辺の駆動系とのマッチングをとるために5V
p-p のクロックレベルを例えば15Vp-p のクロックレ
ベルにレベル変換する。
【0011】このレベル変換回路11で15Vp-p にレ
ベル変換された水平駆動系の水平スタートパルスHS
T′および第1,第2の水平クロックパルスHCK
1′,HCK2′は、シフトレジスタ等によって構成さ
れる水平駆動回路12に供給され、同様に、垂直駆動系
の垂直スタートパルスVST′および第1,第2の垂直
クロックパルスVCK1′,VCK2′は、シフトレジ
スタ等によって構成される垂直駆動回路13に供給され
る。
【0012】水平駆動回路12は、水平スタートパルス
HST′および第1,第2の水平クロックパルスHCK
1′,HCK2′に基づいて、水平走査パルスを順に発
生する。この水平走査パルスは、垂直画素列ごとに配さ
れたn本の信号線14-1,14-2,……,14-nにビデ
オ信号を供給するアナログスイッチ15-1,15-2,…
…,15-nの各ゲートに順に与えられる。アナログスイ
ッチ15-1,15-2,……,15-nは、薄膜トランジス
タによって構成される。
【0013】垂直駆動回路13は、垂直スタートパルス
VST′および第1,第2の垂直クロックパルスVCK
1′,VCK2′に基づいて、垂直走査パルスを順に発
生する。この垂直走査パルスは、水平画素列ごとに配さ
れたm本のゲート線16-1,16-2,……,16-mに順
に与えられる。
【0014】行列状に配線されたn本の信号線14-1〜
14-nとm本のゲート線16-1〜16-mとの各交点部分
には、薄膜トランジスタ17が設けられている。そし
て、薄膜トランジスタ17のソース電極が信号線15-1
〜14-nに、ゲート電極がゲート線16-1〜16-mにそ
れぞれ接続されている。また、薄膜トランジスタ17の
ドレイン電極は、マトリクス状に配置された液晶セル
(画素)18の各透明画素電極に接続されている。
【0015】図2に、レベル変換回路11の回路構成の
一例を示す。このレベル変換回路11は、チョッパー型
コンパレータによる回路構成となっており、その回路素
子として薄膜トランジスタ(TFT)を用いられてい
る。
【0016】図2において、例えば15Vの電源VDD
とグランドの間に直列に接続されたPチャネルTFTQ
p11およびNチャネルTFTQn11によってCMO
Sインバータ21が構成されている。このCMOSイン
バータ21のゲート共通接続点と回路入力端子22の間
には、DCカット用のコンデンサ23が接続されてい
る。
【0017】また、CMOSインバータ21のゲート共
通接続点とドレイン共通接続点の間には、PチャネルT
FTQp12がリセット用スイッチ素子として接続され
ている。このリセット用PチャネルTFTQp12は、
そのゲート電極に回路入力端子22を介して入力信号が
与えられるようになっており、これにより当該入力信号
に応じてその逆位相で開(オフ)閉(オン)する。CM
OSインバータ21のドレイン共通接続点は、回路出力
端子24に接続されている。
【0018】上述したように、本実施形態に係るアクテ
ィブマトリクス型液晶表示装置においては、その駆動回
路のうち、特にアナログ信号を扱う回路部分、例えばレ
ベル変換回路11を構成する回路素子およびアナログス
イッチ15-1〜15-nとして薄膜トランジスタが用いら
れている。
【0019】ところで、トランジスタのゲート長は耐圧
によって決まる。一般的に、回路規模を小さくするため
にはトランジスタサイズを小さく設計することになり、
そのために、図3(A)に示すように、耐圧で決まる最
短ゲート長Lが設定される。この最短ゲート長Lとして
は、通常、約7μm程度の数値が設定される。また、こ
の最短ゲート長Lを基にして、使用目的に応じたW/L
からゲート幅Wが設定されることになる。
【0020】ところが、一般に、薄膜トランジスタは、
シリコンの結晶粒の大きさが均一でなく、これが原因と
なってトランジスタのオン電流特性にばらつきを生じ
る。このばらつきにより、回路動作上において不具合が
生じることがある。例えば、レベル変換回路11におい
ては、回路動作の不良を生じる一因となり、またアナロ
グスイッチ15-1〜15-nでは動作不良に起因して画質
劣化として現れることになる。
【0021】これらの不具合を回避するために、本実施
形態においては、トランジスタのサイズを工夫してい
る。すなわち、図3(A)に示すように、耐圧で決まる
最短ゲート長Lおよびこれを基にしてW/Lで決まるゲ
ート幅Wのトランジスタサイズに対して、図3(B)に
示すように、W/Lを一定にしたまま、ゲート長および
ゲート幅をそれぞれ例えば2倍にしたトランジスタサイ
ズを設定する。
【0022】このように、ゲート長およびゲート幅をそ
れぞれ2倍に設定しても、W/L=2W/2Lであり、
トランジスタの能力としては、図3(A)に示す従来サ
イズのトランジスタと全く同一である。
【0023】ところが、ゲート長およびゲート幅を大き
くした方が、トランジスタサイズは大きくなるものの、
ゲート電極下の面積が広がるため、シリコンの結晶粒の
大きさのばらつきを吸収できる。これにより、トランジ
スタのオン電流を変えることなく、トランジスタ特性の
ばらつきを抑えることができる。したがって、トランジ
スタの誤動作を抑制することが可能となる。
【0024】なお、上記実施形態では、ゲート長および
ゲート幅をそれぞれ2倍にするとしたが、2倍に限定さ
れるものではなく、トランジスタ特性を安定させる必要
度に応じてn倍(nは1を越える任意の数値)のトラン
ジスタサイズに設定することが可能である。ただし、ゲ
ート長およびゲート幅がそれぞれ2倍前後のトランジス
タサイズを設定することで、好ましい特性結果が得られ
ている。
【0025】また、上記実施形態においては、レベル変
換回路11を構成する回路素子およびアナログスイッチ
15-1〜15-nに適用した場合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、特にアナログ信
号を扱う回路部分を構成する回路素子に適用して有用な
ものである。
【0026】さらに、上記実施形態では、回路素子とし
て薄膜トランジスタを用いた場合について説明したが、
本発明は薄膜トランジスタに限定されるものではなく、
特性ばらつきの大きいトランジスタ全般に適用し得るも
のである。
【0027】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
耐圧で決まる最短ゲート長をL、この最短ゲート長Lを
基に、所定のW/Lで決まるゲート幅をWとするとき、
各画素を駆動する駆動回路を構成する回路素子として、
ゲート長がnL、ゲート幅がnW(nは1を越える任意
の数値)のトランジスタを用いたことにより、ゲート電
極下の面積が広がり、シリコンの結晶粒の大きさのばら
つきを吸収できるため、トランジスタの特性を向上でき
るとともに、歩留りの向上および画質の向上に寄与でき
ることになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明が適用されるアクティブマトリクス型液
晶表示装置の一例を示す概略構成図である。
【図2】レベル変換回路の回路構成の一例を示す回路図
である。
【図3】トランジスタサイズを示す図であり、(A)は
従来サイズのトランジスタの場合を、(B)は本実施形
態によるサイズのトランジスタの場合をそれぞれ示して
いる。
【符号の説明】
11…レベル変換回路、12…水平駆動回路、13…垂
直駆動回路、14-1〜14-n…信号線、15-1〜15-n
…アナログスイッチ、16-1,16-2…ゲート線、17
…薄膜トランジスタ(TFT)、18…液晶セル
フロントページの続き Fターム(参考) 2H092 GA59 JA24 JA38 NA01 NA24 NA29 PA06 5C006 AA01 AF51 BB16 BC03 BC06 BC08 BC13 BC20 BF03 BF14 BF27 BF31 BF46 EB04 FA21 5C094 AA02 AA42 BA03 BA43 DA09

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 耐圧で決まる最短ゲート長をL、この最
    短ゲート長Lを基に所定のW/Lで決まるゲート幅をW
    とするとき、 各画素を駆動する駆動回路を構成する回路素子として、
    ゲート長がnL、ゲート幅がnW(nは1を越える任意
    の数値)のトランジスタを用いたことを特徴とする液晶
    表示装置。
  2. 【請求項2】 前記回路素子は、薄膜トランジスタであ
    ることを特徴とする請求項1記載の液晶表示装置。
  3. 【請求項3】 前記駆動回路は、アナログ信号を扱う回
    路であることを特徴とする請求項1記載の液晶表示装
    置。
  4. 【請求項4】 前記駆動回路は、入力信号のレベルを変
    換するレベル変換回路であることを特徴とする請求項3
    記載の液晶表示装置。
  5. 【請求項5】 前記駆動回路は、ビデオ信号を列単位で
    選択的に画素に供給するスイッチ回路であることを特徴
    とする請求項3記載の液晶表示装置。
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