JP2001235764A - 薄膜トランジスタ基板及びそれを用いた液晶表示パネル - Google Patents
薄膜トランジスタ基板及びそれを用いた液晶表示パネルInfo
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Abstract
ランジスタ基板及びこれを用いた液晶表示パネルに関
し、簡易な構成で駆動回路のレイアウト面積を小さくで
き、表示エリア以外のいわゆる額縁の面積を小さくでき
るようにする。 【解決手段】複数のゲート線Gと複数のデータ線Dとが
それぞれ交差する画素位置に配置される複数の画素トラ
ンジスタ2と、複数のゲート線Gと複数のデータ線Dと
を介して複数の画素トランジスタを駆動する駆動回路の
うち少なくとも複数のデータ線Dへの信号供給を制御す
る複数のアナログスイッチ7を含む一部の回路とが形成
される薄膜トランジスタ基板において、複数の画素トラ
ンジスタ2と複数のアナログスイッチ7とは、互いに異
なる導電型の薄膜トランジスタで構成される。
Description
(Thin Film Transistor:以下、
TFTという)を集積した薄膜トランジスタ基板(以
下、TFT基板という)及びそれを用いた液晶表示パネ
ルに関する。
なアクティブマトリクス型の液晶表示パネルの表示制御
用として用いられている。液晶表示パネルは、ノートパ
ソコンや液晶モニタを初めとして種々の表示装置に応用
されているが、これら応用製品側からは装置の小型化、
コンパクト化の要求があり、表示エリア外周囲のいわゆ
る額縁の面積をできるだけ小さくする必要が生じてい
る。
表示パネルの概略構成について説明する。図4は、TF
T基板及び液晶表示パネルを基板面方向から見た模式図
である。図4において、透明ガラス基板であるTFT基
板1上の図中横方向に複数のゲート走査線Gが形成さ
れ、ゲート走査線Gに直交して複数のデータ線Dが形成
されている。複数のゲート走査線G及びデータ線Dの交
差領域に画素が形成される。画素には透明電極材を用い
た画素電極が形成されている。ゲート走査線Gとデータ
線Dとの交差近傍には画素のスイッチング素子として機
能する画素TFT10が形成されている。
線Gに接続され、ドレイン電極はデータ線Dに接続さ
れ、ソース電極は液晶容量3を形成する一方の電極であ
る画素電極に接続されている。液晶容量3を形成する他
方の電極には図示しない対向基板に設けられた共通電極
が用いられる。TFT基板1及びこれと対向配置される
対向基板、及びこれらの基板間に封止された液晶層とで
液晶表示パネルが構成される。
ゲート走査線Gを駆動するゲートドライバ4及びデータ
線Dにデータ信号を書き込むデータドライバ5の少なく
とも一部の回路が周辺回路一体化技術により実装されて
いる。TFT基板1上に構成されたゲートドライバ4及
びデータドライバ5の構成回路にも複数のTFTが形成
されている。なお、画素TFT10と、ゲートドライバ
4及びデータドライバ5の一部の回路で用いられるTF
Tとをガラス基板上に一体的に形成するには、非晶質シ
リコン(アモルファスシリコン)よりもオン電流の大き
い、たとえば多結晶シリコン等の材料をTFTの動作半
導体層に用いることが望ましい。
本ずつ順次選択するシフトレジスタを有し、選択したゲ
ート走査線Gに接続された1行分の画素TFT10を一
斉にオン状態にさせるゲート選択信号を出力するように
なっている。
コーダ等により外部から供給される映像データ信号を加
工し、タイミング信号を発生するデータ変換・タイミン
グ発生部6と、データ変換・タイミング発生部6の制御
下にデータ線Dへのデータ信号供給をオン・オフするア
ナログスイッチ11とを備えている。アナログスイッチ
11は、通常、データ変換・タイミング発生部6やゲー
トドライバ4と同様に、いわゆる相補型(C−MOS)
TFTで構成される。
ログスイッチ11の部分は、具体的には、例えば図5に
示すような等価回路で示される。図5において、アナロ
グスイッチ11は、N型TFTとP型TFTとを並列接
続したC−MOS型TFTで構成される。
れるドレイン電極にデータ変換・タイミング発生部6か
らデータ信号が印加され、共通接続されるソース電極は
データ線Dと接続され、入力端である2つのゲート電極
にはデータ変換・タイミング発生部6のタイミング信号
発生回路5bからタイミング信号12、13がそれぞれ
印加される。
として、正極性のタイミング信号12を出力するバッフ
ァ14と、負極性のタイミング信号13を出力するイン
バータ15及びバッファ16とを備えている。
ゲート走査線Dが通常1本であること等により、N型ま
たはP型のいずれか一方の導電型のTFTで構成される
ことが多い。図5では、画素TFT10の導電型がN型
である場合を例示している。
ドライバ4がゲート走査線Gに送り出す正極性のゲート
選択信号17が印加され、ドレイン電極にはデータドラ
イバ5からデータ信号が印加され、ソース電極には液晶
容量(CLC)3が主な負荷として接続される。
複数のアナログスイッチ11のうち、データ変換・タイ
ミング発生部6からのタイミング信号(12、13)に
より指定されたアナログスイッチ11がある一定時間だ
け閉じて、データ変換・タイミング発生部6からのデー
タ信号を対応するデータ線Dに書き込む。そして、その
対応するデータ線Dとデータドライバ4により選択され
たゲート走査線Gとの交差位置近傍の画素TFT10が
データを液晶容量(CLC)3に書き込む。こうすること
により、TFT基板1を用いた液晶表示パネルで所定の
画像表示が行われる。
のTFTでの画素データの書き込み動作について説明す
る。図6は、N型TFTの動作を説明するタイムチャー
トである。図7は、P型TFTの動作を説明するタイム
チャートである。液晶画素に書き込む電圧(データ信号
の電圧)は、TFT基板1と対向して液晶を狭持する対
向基板の共通電極電位に対して、図6及び図7に示すよ
うに、1表示フレーム毎にデータ極性を反転させるよう
にしている。これにより、液晶に長時間に亘って片極性
の電圧が印加されないようにして、液晶分子の分極によ
るいわゆる焼き付き現象を防止している。
や画素TFT10がN型である場合には、対向電位に対
してデータ信号が負となる負フレームのとき、TFTに
かかるゲートソース間電圧Vgsが正フレームのときよ
りも大きくなるため、一般的なMOS型トランジスタの
式(1)によりオン電流を大きくすることができる。こ
のため、負フレームの場合に液晶容量3の負荷に対する
データ書き込み時間を短くすることができる。
幅、Lはチャネル長、μは移動度、Cはゲート絶縁膜容
量、Vtはしきい値である。
チ11や画素TFT10がP型TFTの場合には、正フ
レームのときにゲートソース間電圧Vgsが大きくな
り、オン電流も大きくなる。このため、正フレームの場
合に液晶容量3の負荷に対するデータ書き込み時間を短
くすることができる。
TFT10の導電型は、図6または図7に示すN型又は
P型であるから、画素へのデータ書き込み時間は正フレ
ームと負フレームとで異なることになる。しかしなが
ら、アナログスイッチ11はC−MOS型TFTである
から、データ線Dへの書き込みは正フレームのときも負
フレームのときも同等の時間で行える。したがって、画
素TFTが例えばN型の場合、全体のデータ書き込み時
間は正フレームに比べて負フレームがやや短くなるが、
ほぼ同等の時間とみなすことができる。
T基板のようにアナログスイッチ11にC−MOS型の
TFTを使用すると次のような問題が生じる。すなわ
ち、アナログスイッチ11をN型とP型の両方で構成す
ると、図5に示すように、N型とP型とで別々のタイミ
ング信号12、13が必要となり、その配線スペース
が、アナログスイッチ11の数だけ必要となる。例え
ば、SVGAのカラー表示では、800×3(R、G、
B)=2400個のアナログスイッチ11が必要である
ので、額縁領域にかなり広いスペースが必要となる。
荷であるデータ線Dに速やかにデータ書き込みを行わな
ければならないため、大きなオン電流が得られるTF
T、つまり、W/Lが大きいTFTであることが必要で
ある。ところが、チャネル長Lを小さくするのには限界
があるので、結局TFTサイズが大きくなる。そのた
め、アナログスイッチ11用のTFTは、データドライ
バ5中で最もサイズの大きい方に属する。
供給するタイミング信号発生回路5bは、通常、1〜数
100個のアナログスイッチ11を同じタイミングでオ
ン状態にさせる能力が要求される。つまり、タイミング
信号発生回路5bは、同じタイミングでオン状態にさせ
る個数分のアナログスイッチ11が持つ大きなゲート容
量に速やかにタイミング信号を書き込まなければならな
い。そのため、タイミング信号発生回路5bの出力バッ
ファ14、16には、W/Lの大きなTFTが使われ
る。この出力バッファ14、16もN型用とP型用とで
別々に必要である。
用いるアナログスイッチ11は、タイミング信号の供給
線や出力バッファが2系統必要なため、データドライバ
5のレイアウト面積を大きくしてしまい、表示エリア以
外の額縁の面積を小さくするという要求に反する結果と
なっている。
すように、アナログスイッチ11に1個のTFTを用い
て画素TFT10と同じ導電型で構成することが考えら
れる。図8では、アナログスイッチ11も画素TFT1
0も共にN型の導電型である場合を例示している。
個のTFTで構成しているので、タイミング発生回路は
1系統のタイミング信号18を発生すればよく、データ
ドライバ5のレイアウト面積の縮小が可能である。
型TFTの場合は、負フレームではデータ書き込み時間
を十分短くできるが、正フレームでは逆にデータ書き込
み時間が長くなってしまう。したがってこの場合には、
正フレームでのデータ書き込み時間が十分短くなるよう
にアナログスイッチ11や画素TFT10のサイズ等を
設計しなければならないという面倒な問題が生じる。
薄膜トランジスタのサイズ等の再設計を必要とせずに簡
易な構成で駆動回路のレイアウト面積を小さくできる薄
膜トランジスタ基板、及び、それを用いることにより表
示エリア以外のいわゆる額縁の面積を小さくできる液晶
表示パネルを提供することを目的とする。
ゲート線とで画定される画素毎に形成されて前記データ
線及び前記ゲート線に接続される画素用薄膜トランジス
タと、前記画素用薄膜トランジスタを駆動する駆動回路
の少なくとも一部の回路と、前記一部の回路内に形成さ
れて前記データ線への信号供給を制御するアナログスイ
ッチ用薄膜トランジスタとを有する薄膜トランジスタ基
板において、前記画素用薄膜トランジスタと前記アナロ
グスイッチ用薄膜トランジスタとは、互いに異なる導電
型であることを特徴とする薄膜トランジスタ基板によっ
て達成される。上記本発明の構成によれば、データ書き
込み時間を短くしつつ一導電型のアナログスイッチを用
いることができるので、駆動回路のレイアウト面積を小
さくすることができる。
タが形成された薄膜トランジスタ基板と、前記薄膜トラ
ンジスタ基板と対向配置される対向基板と、前記薄膜ト
ランジスタ基板と前記対向基板との間に封止された液晶
層とを有する液晶表示パネルにおいて、前記薄膜トラン
ジスタ基板は、上記本発明の薄膜トランジスタ基板であ
ることを特徴とする液晶表示パネルによって達成され
る。この構成によれば、表示領域外周囲の額縁領域の面
積を減らすことができる。
トランジスタ基板及びそれを用いた液晶表示パネルを図
1乃至図3を用いて説明する。なお、本実施の形態によ
る薄膜トランジスタ基板及びそれを用いた液晶表示パネ
ルにおいて、図4乃至図8を用いて説明した従来の薄膜
トランジスタ基板及びそれを用いた液晶表示パネルと同
一の機能作用を奏する構成要素については同一の符号を
付してその説明は省略する。
FT基板及び液晶表示パネルの概略構成について説明す
る。図1は、TFT基板及び液晶表示パネルを基板面方
向から見た模式図である。本実施の形態による薄膜トラ
ンジスタ基板は、画素TFT2及びアナログスイッチ7
の導電型が互いに異なっている点に特徴を有している。
図1に示す例では、画素TFT2はN型の導電型であ
り、アナログスイッチ7はP型の導電型である。
ドライバ5は複数のブロックに分割されており、各ブロ
ックに複数のデータ線Dを振り分けて、各ブロック毎に
設けた出力バッファ8から1ブロック内の複数のアナロ
グスイッチ7を同時にオン/オフさせるブロック線順次
駆動をするようになっている。
イッチ7の領域の等価回路を示している。図3は、本実
施の形態における画素TFT2及びその近傍等価回路を
示している。図2において、タイミング信号発生回路5
aの出力バッファ8は、アナログスイッチ7がP型TF
Tで構成されているので、負極性のタイミング信号9を
アナログスイッチ7のゲート電極に出力するようになっ
ている。アナログスイッチ7のドレイン電極にはデータ
信号が印加され、ソース電極にはデータ線Dが接続され
ている。なお、図2においてデータ線Dは容量Cdと抵
抗Rdからなる負荷として示している。
来例と同様にN型TFTであり、画素TFT2のゲート
電極にはゲート選択信号17が印加され、ドレイン電極
にはデータ信号が印加される。また、画素TFT2のソ
ース電極には液晶容量(CLC)3が主な負荷として接続
されている。
ッチ7と画素TFT2とによるデータ書き込み動作を、
C−MOS型のアナログスイッチ11を用いる従来例
(図5参照)と対比しつつ説明する。なお、比較を簡単
にするため、本実施の形態と従来例の双方とも画素TF
Tの導電型はN型とする。また、アナログスイッチ11
がC−MOS型である従来例では、同一のゲートソース
間電圧VgsであればN型とP型のTFTのオン電流は
ほぼ等しく、アナログスイッチがP型のみの本発明の半
分であるものとする。
ッチ7はP型であるから、アナログスイッチ7によるデ
ータ書き込み時間は図7で説明したように負フレーム時
に比べて正フレーム時の方が短くなる。一方、画素TF
T2はN型であるから、画素TFT2によるデータ書き
込み時間は図6で説明したように正フレーム時に比べて
負フレーム時の方が短くなる。
チ7と画素TFT2とは、互いに異なる導電型であるの
で、アナログスイッチ7と画素TFT2とによるデータ
書き込みにおいて、負フレーム時はアナログスイッチ7
のデータ書き込みの遅さを画素TFT2が補うように動
作する。逆に正フレーム時は画素TFT2のデータ書き
込みの遅さをアナログスイッチ7が補うように動作す
る。その結果、正フレーム時と負フレーム時とでほぼ同
じような書き込み時間となる。
ッチがC−MOS型の場合には、アナログスイッチ11
によるデータ書き込みは、正・負フレームとも同じ書き
込み時間であり、本実施例の場合の正・負フレームのほ
ぼ中間の値となる。また、画素TFT10はN型である
から、アナログスイッチ11と画素TFT10とによる
データ書き込み時間は、正フレーム時に比べて負フレー
ム時がやや短くなるが、これもほぼ同じ時間とみなせ
る。
イッチ7と画素TFT2とによるデータ書き込み時間
を、正フレーム時と負フレーム時とでほぼ同じ時間とな
るようにできる。そして、上記比較から理解できるよう
に、少なくともアナログスイッチがC−MOS型の場合
と同等のデータ書き込み特性が得られる。なお、ここで
得られるデータ書き込み時間は、アナログスイッチがN
型のみでかつ画素TFTもN型の場合の正フレーム時の
データ書き込み時間よりも短くなることは言うまでもな
い。
導電型のアナログスイッチを用いることができるので、
タイミング信号9及びタイミング信号の出力バッファ8
は1系統となり、データドライバ5のレイアウト面積を
小さくすることができる。また、タイミング信号線と他
の配線との交差が減り、データドライバ5内の部品点数
も減らせるため、信頼性の向上及び歩留まりの向上を図
ることができる。これにより、本実施の形態のTFT基
板1と図示しない対向基板との間に液晶層を介在させた
液晶表示パネルでは、表示領域外周囲の額縁領域の面積
を小さくすることができる。
変形が可能である。例えば、上記実施の形態で用いる画
素TFTには十分低いオフリーク電流が要求されるの
で、相対的にオフリーク電流を低くできるN型を用いて
いる。しかしながら、P型TFTでもオフリークに対す
る要求を満たせる場合は、P型TFTを画素TFTに用
い、N型TFTをアナログスイッチに用いるようにする
ことももちろん可能である。なお、データドライバ5の
アナログスイッチ7以外の部分とゲートドライバ4は、
通常のC−MOSで構成するので製造上の工程増加等は
生じない。
あるTFT基板1上にゲートドライバ4とデータドライ
バ5の少なくとも一部回路を一体化構成する場合で説明
したが、本発明はこれに限定されるものではない。少な
くともデータドライバ5のアナログスイッチ7が画素T
FT2と同一工程で製造されていればよく、他の回路例
えばタイミング発生回路等はTAB実装によるドライバ
回路に形成されていてもよい。あるいは、TFT基板上
に全ての周辺回路を一体的に形成するものであってもよ
い。また上記実施の形態は、TFTの動作半導体層とし
て多結晶シリコンを用いているが、これに限らず例えば
非晶質シリコンを動作半導体層に用いてももちろんよ
い。
以下のようにまとめられる。第1の発明として、データ
線とゲート線とで画定される画素毎に形成されて前記デ
ータ線及び前記ゲート線に接続される画素用薄膜トラン
ジスタと、前記画素用薄膜トランジスタを駆動する駆動
回路の少なくとも一部の回路と、前記一部の回路内に形
成されて前記データ線への信号供給を制御するアナログ
スイッチ用薄膜トランジスタとを有する薄膜トランジス
タ基板において、前記画素用薄膜トランジスタと前記ア
ナログスイッチ用薄膜トランジスタとは、互いに異なる
導電型であることを特徴とする薄膜トランジスタ基板。
トランジスタ基板において、前記一部の回路における前
記アナログスイッチ以外の回路要素は、相補型トランジ
スタにより構成されることを特徴とする薄膜トランジス
タ基板。この構成にすることにより、本発明に関連しな
い領域の回路は従来と同様のC−MOS型TFTを用い
るため、これらの製造に関し従来と同様の製造工程を用
いることができ工程増加を抑えることができる。
記載の薄膜トランジスタ基板において、前記画素用薄膜
トランジスタは、N型の導電型を有していることを特徴
とする薄膜トランジスタ基板。本発明の構成によれば、
オフリーク電流の少ない画素トランジスタを得ることが
できる。
ずれかの薄膜トランジスタ基板において、前記画素用薄
膜トランジスタと前記アナログスイッチ用薄膜トランジ
スタの動作半導体層は、多結晶シリコンで形成されてい
ることを特徴とする薄膜トランジスタ基板。こうするこ
とにより、低温ポリシリコン成膜技術を用いて、オン電
流の大きなTFTを備えた周辺回路一体型TFT基板を
製造することができる。
スタが形成された薄膜トランジスタ基板と、前記薄膜ト
ランジスタ基板と対向配置される対向基板と、前記薄膜
トランジスタ基板と前記対向基板との間に封止された液
晶層とを有する液晶表示パネルにおいて、前記薄膜トラ
ンジスタ基板は、上記第1乃至第4のいずれかの薄膜ト
ランジスタ基板であることを特徴とする液晶表示パネ
ル。
スイッチと画素TFTを互いに異なる導電型で構成する
ので、一体化構成する駆動回路のレイアウト面積を減少
させることができる。したがって、本発明の薄膜トラン
ジスタ基板を用いて構成される液晶表示パネルでは、表
示エリア以外の額縁部分の面積を減少させることができ
る。
基板及び液晶表示パネルの概略構成を示す図である。
を示す図である。
図である。
る。
チの等価回路を示す図である。
ある。
ある。
Tである場合の等価回路を示す図である。
Claims (2)
- 【請求項1】データ線とゲート線とで画定される画素毎
に形成されて前記データ線及び前記ゲート線に接続され
る画素用薄膜トランジスタと、前記画素用薄膜トランジ
スタを駆動する駆動回路の少なくとも一部の回路と、前
記一部の回路内に形成されて前記データ線への信号供給
を制御するアナログスイッチ用薄膜トランジスタとを有
する薄膜トランジスタ基板において、 前記画素用薄膜トランジスタと前記アナログスイッチ用
薄膜トランジスタとは、互いに異なる導電型であること
を特徴とする薄膜トランジスタ基板。 - 【請求項2】画素毎に薄膜トランジスタが形成された薄
膜トランジスタ基板と、前記薄膜トランジスタ基板と対
向配置される対向基板と、前記薄膜トランジスタ基板と
前記対向基板との間に封止された液晶層とを有する液晶
表示パネルにおいて、 前記薄膜トランジスタ基板は、請求項1記載の薄膜トラ
ンジスタ基板であることを特徴とする液晶表示パネル。
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---|---|---|---|
JP2000045461A JP4455714B2 (ja) | 2000-02-23 | 2000-02-23 | 薄膜トランジスタ基板及びそれを用いた液晶表示パネル |
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