JP2001005029A - 液晶表示装置 - Google Patents

液晶表示装置

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JP2001005029A
JP2001005029A JP17269699A JP17269699A JP2001005029A JP 2001005029 A JP2001005029 A JP 2001005029A JP 17269699 A JP17269699 A JP 17269699A JP 17269699 A JP17269699 A JP 17269699A JP 2001005029 A JP2001005029 A JP 2001005029A
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channel width
analog switch
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Seiichi Sagi
成一 鷺
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Toshiba Corp
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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。
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