JP2001005029A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数のアナログスイッチを、行方向の同一ラ
イン位置上に配置した場合に、映像信号用の配線とアナ
ログスイッチとを接続する接続配線の長さが異なること
から生ずる電位変動に伴う映像信号の変動を防止し、よ
り高品位化を図ると共にゴ−スト等を抑制した液晶表示
装置を提供する。 【解決手段】 映像信号用の配線１８とアナログスイッ
チ２５とを接続する接続配線の長さの相違に応じて、ア
ナログスイッチ２５を構成するＭＯＳトランジスタ２
６，２７のドレイン・ソ−ス間チャンネルのチャンネル
幅を、夫々異ならせることにより、電位変動に伴う品質
劣化やゴ−ストの発生を抑制する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、薄膜トランジスタ
素子を液晶表示素子のスイッチング素子として用いた液
晶表示装置において、映像信号の配線とアナログスイッ
チを構成する電界効果型トランジスタとの接続線間の長
さの相違に伴う電圧変動の発生を最小限に設定すべく、
アナログスイッチを構成する電界効果型トランジスタの
チャンネル幅を夫々異なるように設定した液晶表示装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在液晶表示装置は、その薄型、軽量及
び低消費電力等の特徴を活かして、パ−ソナルワ−プロ
やパ−ソナルコンピュ−タ等のパ−ソナルＯＡ機器や、
あるいはパ−ソナルテレビジョン受像機のディスプレイ
装置として広く多用化されている。その反面、パ−ソナ
ルＯＡ機器用あるいは高品位から−テレビジョン受像機
のディスプレイ装置として使用されるためには、より高
品位での表示等が行え、且つ低廉に実現されることが要
求されている。

【０００３】従来の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）素子を
用いた液晶表示装置は、大きく分けて駆動回路をガラス
基板の外部に配置するアモルファスシリコン（ａ−Ｓ
ｉ）ＴＦＴ素子を用いた液晶表示装置と、駆動回路をガ
ラス基板に内蔵するポリシリコン（ｐ−Ｓｉ）ＴＦＴ素
子を用いた液晶表示装置に大別される。この中でもポリ
シリコンＴＦＴ素子を用いた液晶表示装置では、小型サ
イズのものからより大型サイズのものに移行しつつあ
り、この大型化に移行するに従って液晶板面内での表示
の均一性や高品位での表示を達成することが強く要求さ
れるようになり、これらの改善を行うことが商品開発の
重要な課題となってきている。

【０００４】図７は、従来のポリシリコンＴＦＴ素子を
用いた液晶表示装置の主要部の構成を示す回路構成図で
あり、矩形状のガラス基板１０１上にポリシリコンＴＦ
Ｔ素子１０２及びこのＴＦＴ素子１０２のドレイン・ソ
−ス間チャンネルに接続された液晶表示素子１０３並び
に補助容量素子１０４から構成される表示画素が格子状
に配列されて表示画素アレイ１０５を構成している。こ
の各表示画素アレイ１０５に映像（ビデオ）信号を供給
する信号電極駆動回路１０６が対抗する一対の一辺間の
一方端側に配置され、この信号電極駆動回路１０６から
は、表示画素アレイ１０５に映像信号を供給するための
映像信号線１０７が列方向に配置され、この信号線１０
７は各電界効果型トランジスタ（ＴＦＴ）素子のドレイ
ン・ソ−ス間チャンネルと接続される。

【０００５】一方ガラス基板１０１の他の対向する一辺
間の一方端側には、表示画素アレイ１０５を走査するた
めの走査電極駆動回路１０８が配置され、この走査電極
駆動回路１０８は、表示画素アレイ１０５を構成するＴ
ＦＴ素子１０２のゲ−ト及び容量素子１０４の一端に、
走査信号を供給するための走査信号線１０９が行方向に
配置されている。この走査電極駆動回路１０８及び信号
電極駆動回路１０６には、コントロ−ラ１１０から夫々
水平同期信号に同期したタイミング信号及び映像信号が
供給されている。

【０００６】このように構成された液晶表示装置によれ
ば、走査電極駆動回路１０８から線順次駆動方式にて走
査信号を走査信号線１０９を介してＴＦＴ素子１０２の
ゲ−トと容量素子１０４の一端に供給し、この走査に同
期して信号電極駆動回路１０６から映像信号線１０７に
映像信号を供給して、同期がとられた状態にて容量素子
１０４に信号電荷を蓄積して液晶表示素子１０３を励起
させ、表示画素アレイ１０５で所定の画像等を表示する
ものである。

【０００７】図８は、この液晶表示装置の信号電極駆動
回路１０６の一構成例を示す回路構成図であって、各映
像信号線１０７の一端にはアナログスイッチ１２１が接
続されており、またこのアナログスイッチ１２１には、
配線１２３を介して映像信号が供給されている。このア
ナログスイッチ１２１は、配線１２４，１２５を介して
供給される水平同期信号と同期したタイミング信号を構
成するクロック信号、及びこのクロック信号を位相反転
した反転クロック信号によって制御されているシフトレ
ジスタ１２２によってスイッチング動作させられてお
り、このシフトレジスタ１２２のスイッチング動作を順
次右側にシフトさせることで、映像信号を左側から右側
にスキャンさせている。

【０００８】図９は、これら映像信号及びアナログスイ
ッチ１２１の入力信号波形並びに出力信号波形を示すも
ので、図９（ａ）はアナログスイッチ１２１に入力され
る映像信号波形を、図９（ｂ）はアナログスイッチ１２
１をスイッチングするシフトレジスタ１２２からのアナ
ログスイッチ１２１のゲ−ト入力電圧波形を、図９
（ｃ）は映像信号線１０７へのアナログスイッチ１２１
からの出力電圧波形を示したものである。この図９
（ｃ）の出力電圧波形を見てみると、アナログスイッチ
１２１のオン、オフによって出力波形に電位変動βが発
生している。この電位変動βは、アナログスイッチ１２
１における電界効果型（ＭＯＳ）トランジスタ（図示せ
ず）のドレイン・ソ−ス間チャンネルのチャンネル幅Ｗ
の関数と、映像信号の配線１２３とアナログスイッチ１
２１とを接続する配線１２６の長さの関数の和で表され
る。従ってアナログスイッチ１２１を構成するＭＯＳト
ランジスタのチャンネル幅が等しく構成することができ
たとしても、映像信号の配線１２３とアナログスイッチ
１２１とを接続する配線１２６の長さが変わると、この
電位変動βの値も異なることになる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】従来の液晶表示装置、
特にポリシリコンＴＦＴ素子を使用した液晶表示装置に
おいては、信号電極駆動回路１０６と走査電極駆動回路
１０８を同一ガラス基板１０１中に内蔵できるので、モ
ジュ−ル全体をスリム化できる反面、ガラス基板１０１
上に映像信号等の配線１２３，１２４，１２５を設ける
ために、信号の鈍りや遅延等の新規な問題が発生する。
また配線１２６の長さの相違によって映像信号の電位に
ばらつきが生じるために、各ＴＦＴ素子１０２に所望の
電位が映像信号線１０７を介して供給できないという問
題が発生する。

【００１０】また映像信号線１０７は、カラ−を表示す
る液晶表示装置においては、一般に複数本設けられるた
めに線密度が高くなり、いきおい走査信号線１０９より
も線幅が細くなり、このため時定数が大きくなる。更に
高密度のレイアウトになるために、映像信号の配線１２
３とアナログスイッチ１２１を接続する配線１２６の長
さは、一般的に等長化することができないので、アナロ
グスイッチ１２１からの出力波形が、表示画素毎に夫々
電位変動βを伴う結果となり、このためにアナログスイ
ッチ１２１から供給される映像信号が、本来の映像信号
に対して変形された映像信号となるので、本来の映像信
号とは異なった映像信号が供給されたことと等価とな
る。この結果、液晶表示装置の表示ムラやコントラスト
の低下、あるいはゴ−ストが発生したりする等の問題が
発生していた。

【００１１】本発明は、上記の課題に対処してなされた
ものであり、映像信号の配線とアナログスイッチとを接
続する配線の長さの各表示画素毎の相違に基づく電位変
動を、アナログスイッチを構成するＭＯＳトランジスタ
のドレイン・ソ−ス間チャンネルのチャンネル幅を、ア
ナログスイッチ毎もしくは複数のアナログスイッチ単位
毎に変化させて構成することにより、常により良好な表
示品位とコントラストを維持し、表示画面内でより均一
な表示が可能となる液晶表示装置を提供するにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、複数の液晶表
示素子及びこの液晶表示素子毎に接続され液晶表示素子
を駆動する薄膜トランジスタ素子からなる表示画素を格
子状に配置した表示画素アレイと、この表示画素アレイ
内の行方向に延在する複数の走査信号線と、この走査信
号線に交差する列方向に延在する前記薄膜トランジスタ
素子に接続された複数の映像信号線と、この映像信号線
に映像信号を送出する電界効果型トランジスタを有する
複数のアナログスイッチと、このアナログスイッチを制
御する水平同期信号と同期をとられたタイミング信号に
て制御される複数のシフトレジスタとを具備し、前記複
数のアナログスイッチを構成する電界効果型トランジス
タのチャンネル幅を異ならせたことを特徴とする液晶表
示装置である。

【００１３】また前記アナログスイッチを構成する電界
効果型トランジスタのチャンネル幅を、この電界効果型
トランジスタと映像信号を供給する配線間の接続線の長
さに応じて異ならせたことを特徴とする。

【００１４】更に前記アナログスイッチを構成する電界
効果型トランジスタのチャンネル幅を、前記アナログス
イッチを複数個ずつ組合せて群構成とし、この群構成毎
に夫々異ならせたことを特徴とする。

【００１５】更にまた前記アナログスイッチを構成する
電界効果型トランジスタのチャンネル幅を、このトラン
ジスタと映像信号の配線間の接続線の長さが長い程、チ
ャンネル幅を広く形成したことを特徴とする。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。図１は、本発明を適用した液晶表示装置を
示すもので、特にアナログスイッチ部分を主体として模
式的に示す回路構成図であって、アナログスイッチのオ
ン、オフによって出力波形に電位変動βが発生しても、
アナログスイッチを構成するＭＯＳトランジスタのドレ
イン・ソ−ス間チャンネル幅Ｗを変えることによって、
映像信号線毎に出力される出力波形を一定に保ち、本来
供給されるべき映像信号に対応した信号を供給するよう
にしたものである。

【００１７】即ち、矩形状のガラス基板１１上には、ポ
リシリコンＴＦＴ素子１２及びこのＴＦＴ素子１２のド
レイン・ソ−ス間チャンネルに接続された液晶表示素子
１３並びに補助容量素子１４から構成される表示画素１
５が格子状に配列されて表示画素アレイ１６を構成して
いる。この各表示画素１５に映像（ビデオ）信号を供給
する信号電極駆動回路１７がガラス基板１１の一辺側に
配置され、この駆動回路１７からは、表示画素１５に映
像信号を供給するための映像信号線１８が列方向に配置
され、この信号線１８は各ＴＦＴ素子１２のドレイン・
ソ−ス間チャンネルと接続される。

【００１８】一方、ガラス基板１１の直交する他の一辺
には、表示画素１５を走査するための走査電極駆動回路
１９が配置され、この走査電極駆動回路１９には、表示
画素１５を構成するＴＦＴ素子１２のゲ−ト及び容量１
４の一端に、走査信号を供給するための走査信号線２０
が行方向に配置されている。この走査電極駆動回路１９
及び信号電極駆動回路１７には、コントロ−ラ２１か
ら、夫々タイミング信号及び映像信号が供給される。こ
のコントロ−ラ２１から供給されるタイミング信号とし
ては、水平同期信号と同期したクロック信号ＣＬＸ、及
びこのクロック信号ＣＬＸを位相反転した反転クロック
信号／ＣＬＸがあり、このクロック信号ＣＬＸは端子２
２から入力されて、シフトレジスタ２３に供給されると
共に、反転クロック信号／ＣＬＸも端子２４から入力さ
れて、シフトレジスタ２３に供給される。このシフトレ
ジスタ２３の各出力は、アナログスイッチ２５を構成す
る対抗配置された一対のＭＯＳトランジスタ２６，２７
の各ゲ−トと接続される。この一対のＭＯＳトランジス
タ２６，２７のソ−スは、互いに接続されて映像信号線
１８と接続されており、結果的にこの各信号線１８に、
夫々アナログスイッチ２５が接続されていることにな
る。

【００１９】他方、映像信号は、コントロ−ラ２１から
端子２８に供給されるが、実際には正極の配線ラインで
あるＰ１，Ｐ２からＰｎライン、及び負極の配線ライン
であるＮ１，Ｎ２からＮｎラインまでに、夫々分割供給
されている。例えばこの正極の配線ラインのＰ１ライン
には、アナログスイッチ２５を構成するＭＯＳトランジ
スタ２６のドレインが、接続線Ｌｐ１にて接続され、負
極の配線ラインのＮ１ラインには、同様にアナログスイ
ッチ２５を構成するＭＯＳトランジスタ２７のドレイン
が、接続線Ｌｎ１にて接続されている。同様にして順次
その他のアナログスイッチ２５の一対のＭＯＳトランジ
スタ２５，２６の各ドレインは、夫々に対応する正極及
び負極の配線ラインに接続線ＬＰ，ＬＮを介して接続さ
れ、列の最後のアナログスイッチ２５の一対のＭＯＳト
ランジスタ２５，２６のドレインも、接続線Ｌｐｎ及び
Ｌｎｎにて正極の配線ラインＰｎ及び負極の配線ライン
Ｎｎに接続される。この図１からも判るように、必然的
にアナログスイッチ２５のガラス基板１１上での配置位
置を、列方向の同じライン上の位置に設定すれば、アナ
ログスイッチ２５を構成するＭＯＳトランジスタ２６，
２７のドレインと、正極及び負極の配線ラインＰ，Ｎと
を接続するための接続線ＬＰ，ＬＮの長さＬが、各アナ
ログスイッチ２５毎に異なる結果となる。

【００２０】図２は、アナログスイッチ２５を構成する
ＭＯＳトランジスタ２６，２７のドレイン・ソ−ス間チ
ャンネルの幅Ｗを一定として構成した場合の、アナログ
スイッチ２５から映像信号線１８に送られる信号線電圧
と、アナログスイッチ２５とを接続する接続線ＬＰ，Ｌ
Ｎの配線長Ｌとの関係を表した特性図で、縦軸に信号線
電圧（ｍＶ）を、横軸に接続線の長さＬ（μｍ）をとっ
て示したものである。ここで接続線の長さＬを、１００
μｍから８００μｍの範囲で設定した場合の各長さにお
ける信号線電圧を測定したところ、１００μｍと８００
μｍとの測定点における電圧差が３ｍＶあることが実験
から確かめられた。この電圧差は接続線の配線長Ｌの関
数ｆ２（Ｌ）として表わされる。換言すれば、この電圧
差をいかに少なくするかの対策が講じられれば、従来の
電圧変動βを吸収することが可能となることを示してい
る。

【００２１】そこで本発明では、接続線ＬＰ，ＬＮの配
線長Ｌを、アナログスイッチ２５毎に同一の長さになる
ように設定することは物理的に不可能なので、この接続
線ＬＰ，ＬＮの配線長Ｌの相違に伴う電圧変動差を、Ｍ
ＯＳトランジスタ２６，２７のドレイン・ソ−ス間チャ
ンネルのチャンネル幅Ｗを夫々変更させることで吸収す
るように試みた。

【００２２】即ち図３に示すように、アナログスイッチ
２５を構成するＭＯＳトランジスタ２６，２７のドレイ
ン・ソ−ス間のチャンネル幅Ｗを、接続線Ｌｐ１が接続
されるチャンネルのチャンネル幅Ｗ１から、接続線Ｌｎ
ｎが接続されるチャンネルのチャンネル幅Ｗｎを、Ｗ１
＜Ｗｎの関係となるように設定したものである。なお通
常チャンネル上には、ゲ−トが配置されている。

【００２３】図４は、チャンネル幅Ｗを変更した場合の
電位変動を示したもので、縦軸には電圧変動β（ｍＶ）
を、横軸にはチャンネル幅Ｗ（μｍ）をとったもので、
チャンネル幅Ｗが大きくなれば電圧変動分も大きくなる
ことを示している。例えばチャンネル幅Ｗが６００μｍ
の場合と、チャンネル幅Ｗが８００μｍの場合との電圧
変動差は、２５ｍＶであった。

【００２４】また図５に示すように、このときの信号線
１８に送り込まれる書き込み電圧を測定してみると、チ
ャンネル幅Ｗを大きくするに従い、書き込み電圧も大き
くなることが判り、例えばチャンネル幅Ｗが６００μｍ
の場合と、チャンネル幅Ｗが８００μｍの場合との書き
込み電圧では、３ｍＶの電圧差があることが判明した。
この図５の特性と図４の特性を考慮すると、図６に示す
ような関係があることが判る。

【００２５】即ち図６は、縦軸に信号線電圧（ｍＶ）を
とり、横軸にチャンネル幅Ｗ（μｍ）をとったもので、
信号線電圧は関数ｆ１（Ｗ）で表すことができる。そこ
で信号線１８に電圧３ｍＶの電圧差を生じるチャンネル
幅Ｗを求めてみると、例えばチャンネル幅Ｗが７５０μ
ｍとチャンネル幅Ｗが８００μｍのときに、電圧差が３
ｍＶになるように設定することができる。この結果、信
号線電圧＝ｆ１（Ｗ）＋ｆ２（Ｌ）の関係があることが
判り、この関係は、接続線ＬＰ，ＬＮの長さＬが変化し
ても、信号線電圧を一定に保つためには、接続線長Ｌに
あわせてチャンネル幅Ｗを変更すれば、映像信号線１８
間の電圧差を吸収できることを意味しており、例えばチ
ャンネル幅Ｗ＝８００μｍで接続線長Ｌ＝８００μｍで
あれば、接続線長Ｌが１００μｍの場合には、チャンネ
ル幅をＷ＝７５０μｍに設定することで、接続線長Ｌの
相違による電圧差を解消させることができる。このこと
から、接続線長Ｌが順次長くなるに従って、チャンネル
幅Ｗを順次大きく形成させることで、各信号線１８に
は、所望の映像信号を供給することができるものであ
る。

【００２６】なお上記説明では、アナログスイッチ２５
を構成するＭＯＳトランジスタ２６，２７のチャンネル
幅Ｗを、各ＭＯＳトランジスタ２６，２７の全てについ
て変えるように説明したが、電圧差が大きくならない範
囲内の複数のＭＯＳトランジスタ２６，２７を一群とし
てとらえて列方向に複数の群構成とし、、これらトラン
ジスタ群内ではチャンネル幅Ｗを同じに構成し、異なる
トランジスタ群同士でチャンネル幅Ｗを異なるように構
成することも可能であり、その他の回路構成等も種々の
変形・応用をとり得ることは言うまでもない。

【００２７】

【発明の効果】本発明によれば、映像信号を供給する配
線と各アナログスイッチとを接続する接続線長間に、夫
々接続線の長さの相違があっても、アナログスイッチを
構成するＭＯＳトランジスタのチャンネル幅を変更する
ことによって、この接続線の長さの相違による電圧差を
吸収することが可能なので、電圧差に基づく色ムラやコ
ントラストの低下あるいはゴ−ストの発生等を防止する
ことが可能となり、より良好な表示品位とコントラスト
を維持し、均一な表示が可能な液晶表示装置を提供する
ことができるものである。

【００２８】また、ＭＯＳトランジスタのチャンネル幅
を、複数のＭＯＳトランジスタを一群とした群構成と
し、この一群のＭＯＳトランジスタのチャンネル幅を同
一に構成し、且つ異なる群同士の間でチャンネル幅を変
えるように構成すれば、信号電極駆動回路をより簡単に
構成できるので、設計及び製造も容易とすることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る液晶表示装置を示す回路構成図。

【図２】本発明に係る液晶表示装置を構成する接続線の
長さと信号線電圧との関係を示す特性図。

【図３】本発明に係る液晶表示装置を構成するアナログ
スイッチのＭＯＳトランジスタのチャンネル幅関係を示
す略図。

【図４】本発明に係る液晶表示装置の接続線の長さと電
圧変動との相関を示す特性図。

【図５】同じく接続線の長さと書き込み電圧との相関を
示す特性図。

【図６】同じく接続線の長さと信号線電圧との相関を示
す特性図。

【図７】従来の液晶表示装置を示す回路構成図。

【図８】従来の液晶表示装置を構成する信号電極駆動回
路部を示す回路構成図。

【図９】従来の信号電極駆動回路部の各部の信号波形を
示す波形図。

【符号の説明】

１２：薄膜トランジスタ（ＴＦＴ素子） １３：液晶表示素子 １５：表示画素 １６：表示画素アレイ １７：信号電極駆動回路 １８：映像信号線 ２０：走査信号線 ２３：シフトレジスタ ２５：アナログスイッチ ２６，２７：電界効果型トランジスタ（ＭＯＳトランジ
スタ）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H092 GA59 JA29 JA32 JB13 KA04 KA07 NA05 NA24 NA25 NA27 NA29 PA06 QA07 2H093 NA16 NC22 NC23 NC26 NC34 ND05 ND34 ND37 ND49 ND54 NE10 NF05 5C006 AA01 AA22 AF51 BB16 BC03 BC06 BC12 BC20 BC22 BC23 BF03 EB05 FA22 FA24 FA37 5C080 AA10 BB05 CC03 DD05 DD06 FF11 JJ02 JJ03 JJ04 JJ05

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の液晶表示素子及びこの液晶表示素
   子毎に接続され液晶表示素子を駆動する薄膜トランジス
   タ素子からなる表示画素を格子状に配置した表示画素ア
   レイと、この表示画素アレイ内の行方向に延在する複数
   の走査信号線と、この走査信号線に交差する列方向に延
   在する前記薄膜トランジスタ素子に接続された複数の映
   像信号線と、この映像信号線に映像信号を送出する電界
   効果型トランジスタを有する複数のアナログスイッチ
   と、このアナログスイッチを制御する水平同期信号と同
   期をとられたタイミング信号にて制御される複数のシフ
   トレジスタとを具備し、前記複数のアナログスイッチを
   構成する電界効果型トランジスタのチャンネル幅を異な
   らせたことを特徴とする液晶表示装置。
2. 【請求項２】 前記アナログスイッチを構成する電界効
   果型トランジスタのチャンネル幅は、この電界効果型ト
   ランジスタと映像信号を供給する配線間の接続線の長さ
   に応じて異ならせた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】 前記アナログスイッチを構成する電界効
   果型トランジスタのチャンネル幅は、前記アナログスイ
   ッチを複数個ずつ組合せて群構成とし、この群構成毎に
   夫々異ならせたことを特徴とする請求項１及び請求項２
   記載の液晶表示装置。
4. 【請求項４】 前記アナログスイッチを構成する電界効
   果型トランジスタのチャンネル幅は、このトランジスタ
   と映像信号の配線間の接続線の長さが長い程、チャンネ
   ル幅を広く形成したことを特徴とする請求項１乃至請求
   項３記載の液晶表示装置。