JP2007188079A

JP2007188079A - ゲートドライバー、これを備えた薄膜トランジスター基板及び液晶表示装置

Info

Publication number: JP2007188079A
Application number: JP2007002111A
Authority: JP
Inventors: Hanshun Kim; 汎俊金; Shintaku Kyo; 信宅姜; Heisai An; 炳宰安; Jong-Hyuk Lee; 鍾赫李; Yu-Jin Kim; 有珍金
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2006-01-10
Filing date: 2007-01-10
Publication date: 2007-07-26
Anticipated expiration: 2027-01-10
Also published as: CN102117607B; US20070171115A1; CN101000417A; JP5630937B2; CN102117607A; KR20070074826A; KR101115026B1

Abstract

【課題】コンタクト不良が防止可能な非晶質シリコンＴＦＴを用いたゲートドライバーを提供する。
【解決手段】液晶パネルの上に形成された複数のゲート線を駆動するために、ゲートドライバーは、ゲート駆動信号を出力する複数のステージより構成されるシフトレジスターを備え、複数のステージのそれぞれは、第１のクロック信号及び第２のクロック信号に基づいて、ゲート駆動信号を出力端子に与えるためのプルアップ回路と、ゲートオフ信号を出力端子に与えるためのプルダウン回路と、第１の制御信号に基づいて、プルアップ回路を駆動するプルアップ駆動回路と、第２の制御信号に基づいて、プルダウン回路を駆動するプルダウン駆動回路とを備え、ステージは複数のスイッチング素子を備え、第１のクロック信号、第２のクロック信号、第１の制御信号または第２の制御信号が印加される信号線とスイッチング素子が電気的に接続されるノードのうち所定のノードは複数のコンタクトを備える。
【選択図】図５

Description

本発明は、ゲートドライバー、これを備えた薄膜トランジスター基板及び液晶表示装置に係り、さらに詳しくは、非晶質シリコン薄膜トランジスターを用いてゲートドライバーのコンタクト不良を防止することのできるゲートドライバー、これを備えた薄膜トランジスター基板及び液晶表示装置に関する。

液晶表示装置は、従来のＣＲＴ（Cathode Ray Tube）と比較して、小型・軽量化及び大画面化が可能であるという長所を有することから、その開発が活発に行われている。また、液晶表示素子は、ノート型パソコンだけではなく、デスクトップ型パソコンのモニター、大型表示装置にも用いられており、その使用範囲が急速に広がってきている。この種の液晶表示装置は、マトリックス状に配列された多数の制御用のスイッチに印加される映像信号に基づいて、光の透過量が調節され、液晶表示装置のパネルに所望の画像を表示する。

一方、液晶表示装置は、非晶質シリコン薄膜トランジスター（以下、ＴＦＴとも称する）液晶表示装置と、ポリシリコン薄膜トランジスター液晶表示装置とに大別できる。非晶質シリコンＴＦＴは、ＴＦＴの主な特性である移動度がポリシリコンＴＦＴよりも約１００〜２００ほど低いものの、大面積での素子の製作が簡単であり、均一の特性を示すという特徴を備える。しかも、非晶質シリコンＴＦＴ程度の特性があれば、画素のスイッチング素子としては十分であるため、液晶表示装置は、主として非晶質シリコンＴＦＴを用いて製作されるのが現状である。これに対し、ポリシリコンＴＦＴは、非晶質シリコンＴＦＴに比して高い移動度と素子特性を有する。非晶質シリコンＴＦＴ液晶表示装置の場合、液晶パネルには画素部のみを製作し、後で駆動回路をＴＡＢ（Tape Automated Bonding）やＣＯＧ（Chip On Glass）により取り付けるのに対し、ポリシリコンＴＦＴ液晶表示装置においては、画素部を製作するときにデータ駆動回路とゲートドライバーを同時に集積することから、別途の駆動回路が不要になる。なお、最近では、非晶質シリコン技術の発達に伴い、非晶質シリコンＴＦＴを用いたゲートドライバーを液晶パネルに作り込む技術が開発されている。

図１は、通常のゲートドライバーが作り込まれた液晶パネルの概略構成図である。図１に示すように、液晶パネル１００は、データ線を駆動するためのソースドライバー１１０と、ゲート線を駆動するためのゲートドライバー１２０とを備える。ゲートドライバー１２０は、外部クロック信号とゲート線を接続するスイッチング素子であるＴＦＴと、これを制御する回路とにより構成されているが、ＴＦＴとしての非晶質シリコンＴＦＴを基板の上に組み付けることにより外部部品を低減している。

図２は、ゲートドライバーの構造を説明するための概略構成図である。図２に示すように、ゲートドライバーは、クロック信号ＣＫＶ及び反転クロック信号ＣＫＶＢに応答して、ゲート線Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４を順にターンオンさせるための複数個の縦続接続されたステージＳＲＣ_１、ＳＲＣ_２、ＳＲＣ_３、ＳＲＣ_４より構成されるシフトレジスターを備える。開始信号ＳＴＶが第１のステージＳＲＣ_１を駆動すると、第１のステージは、クロック信号ＣＫＶに応答して第１のゲート線Ｇ１をターンオンさせる。ターンオンした第１のゲート線Ｇ１は第２のステージＳＲＣ_２を駆動し、第２のステージは、反転クロック信号ＣＫＶＢに応答して第２のゲート線Ｇ２をターンオンさせる。ターンオンした第２のゲート線Ｇ２は第３のステージＳＲＣ_３を駆動すると共に、第１のステージＳＲＣ_１をターンオフさせる。このような方式により、ゲート線は順にターンオンされる。

かかるゲートドライバーが作り込まれた基板を高温多湿な条件、例えば、温度６０℃、湿度９５％の条件下で、５００〜１０００時間をかけて信頼性の評価を行ったところ、ゲートドライバーを構成する回路配線ノードを電気的に接続しているコンタクトのうち一部のコンタクトは水分の浸透により腐食されて変色及び剥離が起こり、結果として、ノード同士の電気的な接続が正常になされなくなった。その結果、液晶パネルのゲート線にゲート駆動信号が正常に印加できず、ディスプレイ不良を招く原因となっていた。

本発明は上述の如き従来の問題点を克服するためのものであり、その目的は、ゲートドライバーが作り込まれた基板を高温多湿な条件下で用いる場合であっても、水分の浸透によるコンタクトの変色及び剥離が原因となって起こるコンタクト不良を防止することのできるゲートドライバー、これを備えた薄膜トランジスター基板及び液晶表示装置を提供することである。

前記本発明の目的を達成するために、本発明の一側面によれば、複数のゲート線を駆動するためのゲートドライバーであって、前記ゲートドライバーは、ゲート駆動信号を出力する複数のステージより構成されるシフトレジスターを備え、前記ステージは、第１のクロック信号及び第２のクロック信号に基づいて、ゲート駆動信号を出力端子に与えるためのプルアップ回路と、ゲートオフ信号を前記出力端子に与えるためのプルダウン回路と、第１の制御信号に基づいて前記プルアップ回路を駆動するプルアップ駆動回路と、第２の制御信号に基づいて、前記プルダウン回路を駆動するプルダウン駆動回路とを備え、前記ステージは複数のスイッチング素子を備え、前記第１のクロック信号、第２のクロック信号、第１の制御信号または第２の制御信号が印加される信号線と前記スイッチング素子が電気的に接続されるノードのうち少なくとも１つのノードは、少なくとも２つのコンタクトを備えることを特徴とするゲートドライバーを提供する。

前記スイッチング素子は、非晶質シリコン活性層を備える薄膜トランジスターであることが好ましい。
前記少なくとも１つのノードは、前記第１の制御信号が印加される信号線と前記スイッチング素子が電気的に接続されるノードであることが好ましい。
前記第１の制御信号は、以前のステージのゲート駆動信号であることが好ましい。

前記少なくとも２つのコンタクトは、透明導電体を備えることが好ましい。
前記透明導電体は、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）を含むことが好ましい。
前記少なくとも２つのコンタクトは、異なる個所に形成されることが好ましい。
前記ノードのうち前記少なくとも２つのコンタクトを備えるノードの電流値が最も高いことが好ましい。

前記少なくとも２つのコンタクトを備えるノードの電流値は、約７５μＡであることが好ましい。
前記本発明の目的を達成するために、本発明の他の側面によれば、複数のゲート線を駆動するためのゲートドライバーであって、前記ゲートドライバーは、ゲート駆動信号を出力する複数のステージより構成されるシフトレジスターを備え、前記ステージは、第１のクロック信号及び第２のクロック信号に基づいて、ゲート駆動信号を出力端子に与えるためのプルアップ回路と、ゲートオフ信号を前記出力端子に与えるためのプルダウン回路と、第１の制御信号に基づいて前記プルアップ回路を駆動するプルアップ駆動回路と、第２の制御信号に基づいて前記プルダウン回路を駆動するプルダウン駆動回路とを備え、前記ステージは、複数のスイッチング素子及び前記複数のスイッチング素子のうち第１のスイッチング素子に接続されている冗長スイッチング素子を備えることを特徴とするゲートドライバーを提供する。

前記冗長スイッチング素子は、前記プルダウン駆動回路に作り込まれる少なくとも１つのスイッチング素子に接続されている。
前記第１のクロック信号、第２のクロック信号、第１の制御信号または第２の制御信号が印加される信号線と前記スイッチング素子が電気的に接続されるノードのうち第１のノードは、少なくとも２つのコンタクトを備えることが好ましい。

前記スイッチング素子は、非晶質シリコン活性層を備える薄膜トランジスターであることが好ましい。
前記第１のノードは、前記第１の制御信号が印加される信号線と前記スイッチング素子が電気的に接続されるノードであることが好ましい。
前記第１の制御信号は、直前のステージのゲート駆動信号であることが好ましい。

前記少なくとも２つのコンタクトは、透明導電体を備えることが好ましい。
前記透明導電体は、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）を含むことが好ましい。
前記本発明の目的を達成するために、本発明のさらに他の側面によれば、スイッチング薄膜トランジスターと、前記スイッチング薄膜トランジスターに印加された信号電圧を液晶に加えるための画素電極、及び前記画素電極に印加された信号電圧を一定時間以上に維持するストレージキャパシターを備える画素がマトリックス状に配列された基板と、前記基板の上に形成された複数のゲート線を駆動するために前記基板の上に形成されたゲートドライバーとを備え、前記ゲートドライバーは、ゲート駆動信号を出力する複数のステージより構成されるシフトレジスターを備え、前記ステージは、第１のクロック信号及び第２のクロック信号に基づいて、ゲート駆動信号を出力端子に与えるためのプルアップ回路と、ゲートオフ信号を前記出力端子に与えるためのプルダウン回路と、第１の制御信号に基づいて、前記プルアップ回路を駆動するプルアップ駆動回路と、第２の制御信号に基づいて前記プルダウン回路を駆動するプルダウン駆動回路とを備え、前記ステージは複数のスイッチング素子を備え、前記第１のクロック信号、第２のクロック信号、第１の制御信号または第２の制御信号が印加される信号線と前記スイッチング素子が電気的に接続されるノードのうち少なくとも１つのノードは、少なくとも２つのコンタクトを備えることを特徴とする薄膜トランジスター基板を提供する。

前記少なくとも１つのノードは、前記第１の制御信号が印加される信号線と前記スイッチング素子が電気的に接続されるノードであることが好ましい。
前記第１の制御信号は、直前のステージのゲート駆動信号である。
前記画素のスイッチング薄膜トランジスターは、非晶質シリコン薄膜トランジスターであることが好ましい。

前記本発明の目的を達成するために、本発明のさらに他の側面によれば、スイッチング薄膜トランジスターと、前記スイッチング薄膜トランジスターに印加された信号電圧を液晶に加えるための画素電極、及び前記画素電極に印加された信号電圧を一定時間以上に維持するストレージキャパシターを備える画素がマトリックス状に配列された基板と、前記基板の上に形成された複数のゲート線を駆動するために前記基板の上に形成されたゲートドライバーを備え、前記ゲートドライバーは、ゲート駆動信号を出力する複数のステージより構成されるシフトレジスターを備え、前記ステージは、第１のクロック信号及び第２のクロック信号に基づいて、ゲート駆動信号を出力端子に与えるためのプルアップ回路と、ゲートオフ信号を前記出力端子に与えるためのプルダウン回路と、第１の制御信号に基づいて前記プルアップ回路を駆動するプルアップ駆動回路と、第２の制御信号に基づいて前記プルダウン回路を駆動するプルダウン駆動回路とを備え、前記ステージは、複数のスイッチング素子及び前記複数のスイッチング素子のうち第１のスイッチング素子に接続されている冗長スイッチング素子を備えることを特徴とする薄膜トランジスター基板を提供する。

前記冗長スイッチング素子は、前記プルダウン駆動回路に作り込まれる少なくとも１つのスイッチング素子に接続されていることが好ましい。
前記第１のクロック信号、第２のクロック信号、第１の制御信号または第２の制御信号が印加される信号線と前記スイッチング素子が電気的に接続されるノードのうち第１のノードは、少なくとも２つのコンタクトを備えることが好ましい。

前記第１のノードは、前記第１の制御信号が印加される信号線と前記スイッチング素子が電気的に接続されるノードであることが好ましい。
前記第１の制御信号は、以前のステージのゲート駆動信号であることが好ましい。
前記スイッチング薄膜トランジスターは、非晶質シリコン薄膜トランジスターであることが好ましい。

前記本発明の目的を達成するために、本発明のさらに他の側面によれば、ゲートドライバー及び複数の画素を備え、各画素は、スイッチング薄膜トランジスターと、前記スイッチング薄膜トランジスターに印加された信号電圧を液晶に加えるための画素電極、及び前記画素電極に印加された信号電圧を一定時間以上に維持するストレージキャパシターを備える薄膜トランジスター基板と、カラーフィルター及び前記液晶に電圧を印加するための共通電極を有するカラーフィルター基板とを備え、前記ゲートドライバーは、ゲート駆動信号を出力する複数のステージより構成されるシフトレジスターを備え、前記ステージは、第１のクロック信号及び第２のクロック信号に基づいてゲート駆動信号を出力端子に与えるためのプルアップ回路と、ゲートオフ信号を前記出力端子に与えるためのプルダウン回路と、第１の制御信号に基づいて前記プルアップ回路を駆動するプルアップ駆動回路と、第２の制御信号に基づいて前記プルダウン回路を駆動するプルダウン駆動回路とを備え、前記ステージは複数のスイッチング素子を備え、前記第１のクロック信号、第２のクロック信号、第１の制御信号または第２の制御信号が印加される信号線と前記スイッチング素子が電気的に接続されるノードのうち少なくとも１つのノードは、少なくとも２つのコンタクトを備えることを特徴とする液晶表示装置を提供しる。

前記本発明の目的を達成するために、本発明のさらに他の側面によれば、ゲートドライバー及び複数の画素を備え、各画素は、スイッチング薄膜トランジスターと、前記スイッチング薄膜トランジスターに印加された信号電圧を液晶に加えるための画素電極、及び前記画素電極に印加された信号電圧を一定時間以上に維持するストレージキャパシターを備える薄膜トランジスター基板と、カラーフィルター及び前記液晶に電圧を印加するための共通電極を有するカラーフィルター基板とを備え、前記ゲートドライバーは、ゲート駆動信号を出力する複数のステージより構成されるシフトレジスターを備え、前記ステージは、第１のクロック信号及び第２のクロック信号に基づいて、ゲート駆動信号を出力端子に与えるためのプルアップ回路と、ゲートオフ信号を前記出力端子に与えるためのプルダウン回路と、第１の制御信号に基づいて前記プルアップ回路を駆動するプルアップ駆動回路と、第２の制御信号に基づいて前記プルダウン回路を駆動するプルダウン駆動回路とを備え、前記ステージは、複数のスイッチング素子及び前記複数のスイッチング素子のうち所定のスイッチング素子に接続されている冗長スイッチング素子を備えることを特徴とする液晶表示装置を提供する。

本発明によれば、所定のノードに接続されるコンタクトを少なくとも２以上のコンタクトにより構成することにより、これらのうち１つのコンタクトが腐食されて変色及び剥離が起きた場合であっても、もう１つのコンタクトにノードを接続すればよいので、コンタクト不良を防止することが可能になる。

以下、添付図面に基づき、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。
図３Ａは、従来の技術によるゲートドライバーの概略回路図であり、図３Ｂは、ゲートドライバーノードの電流測定値を示すグラフである。
この図３Ａは、シフトレジスターを構成する複数個の縦続接続されたステージのうち個別ステージの概略回路図であり、このステージは、複数個の非晶質シリコン薄膜トランジスタＴＦＴ_１〜ＴＦＴ_７と、キャパシターＣとにより構成されている。このとき、信号入力端子、例えば、クロック信号ＣＫＶ、反転クロック信号ＣＫＶＢ、前段のキャリー信号ＣＲ_{（ｎ−１）}などを印加するための信号線は、非晶質シリコンＴＦＴのゲート電極と同じ平面上に形成されるため、これらの信号線を非晶質シリコンＴＦＴのソース／ドレイン電極と電気的に接続するために多数のコンタクトが形成される。

一方、図３Ａに示すステージが縦続接続されてなるシフトレジストを有するゲートドライバーを作り込んでいる基板の信頼性を評価するとき、一部のコンタクトにおいてのみコンタクト不良が現れる理由を極めるために、ゲートドライバーの各ノードに流れる電流を測定した。図３Ａには、信号線と非晶質シリコンＴＦＴが接続されるノード及びＴＦＴ同士が接続されるノードが示してあり、これらのノードではコンタクトにより互いに電気的に接続される。

図３Ｂは、各ノードに流れる電流を測定した結果を示すグラフである。第１のノードＮ_１及び第２のノードＮ_２に流れる電流は約７５μＡ程度であり、他のノード、例えば、第３のノードＮ_３及び第４のノードＮ_４に比べて約２倍以上高い電流が流れている。このとき、第２のノードＮ_２は、前段のキャリー信号ＣＲ_{（ｎ−１）}の入力端子と非晶質シリコンＴＦＴ_６が電気的に接続されるノードである。

一方、非晶質シリコンＴＦＴを用いたゲートドライバーが作り込まれた基板に対して、高温多湿な条件下で信頼性の評価を行うと、上述の通り、高い電流が流れるノード、すなわち、第１のノードＮ_１及び第２のノードＮ_２に接続されているコンタクトだけが腐食されて変色及び剥離が起こる。これは、コンタクトに水分が浸透して変色が起こるとき、第１のノードＮ_１及び第２のノードＮ_２には他のノードに比べて相対的に高い電流が流れるため、その分だけ高熱が発生し、その熱により腐食されたコンタクトが剥離されるためである。

このため、このように高い電流が流れるノードに接続されているコンタクトが腐食により変色及び剥離された場合であっても、ノード同士が電気的に切断されることを防ぐことが重要であるが、このために、本発明においては、ノードに接続されるコンタクトを単一ではなく、少なくとも２以上にすることにより、これらのうち１つのコンタクトが腐食により変色及び剥離されても、もう１つのコンタクトによりノード同士の電気的な切断を防いでいる。このようなコンタクト不良が防止可能なゲートドライバーを以下の実施形態を参照して一層詳細に説明する。

図４は、本発明によるゲートドライバーのシフトレジスターの機能ブロック図である。
図４に示すように、ゲート駆動信号Ｇ_１、Ｇ_２、．．．、Ｇ_ｎを出力するゲートドライバー５００はシフトレジスターを備え、シフトレジスターは、複数のステージＳＲＣ_１、ＳＲＣ_２、．．．、ＳＲＣ_ｎを備える。ステージＳＲＣ_１、ＳＲＣ_２、．．．、ＳＲＣ_ｎのそれぞれは、Ｓ−Ｒ（Ｓｅｔ−Ｒｅｓｅｔ）ラッチとＡＮＤゲートとにより構成される。Ｓ−Ｒラッチは、前段のキャリー信号、すなわち、ゲート出力信号によりセットされ、次段のキャリー信号、すなわち、ゲート出力信号によりリセットされる。ラッチがセットされた状態で、クロック信号が「ハイ」の信号であるとき、ゲート駆動信号が出力される。

奇数番目のステージＳＲＣ_１、ＳＲＣ_３、．．．には第１のクロック信号ＣＫＶが供給され、偶数番目のステージＳＲＣ_２、ＳＲＣ_４、．．．には第２のクロック信号ＣＫＶＢが供給されている。第１のクロック信号ＣＫＶと第２のクロック信号ＣＫＶＢは互いに逆位相を有する。第１のステージ及び最後のステージＳＲＣ_１、ＳＲＣ_ｎを除いて、各ステージの出力端子が次のステージの入力端子と直前のステージの入力端子にそれぞれ接続される。

第１のステージＳＲＣ_１は、開始信号ＳＴＶを供給されて第１のゲート線を選択する第１のゲート駆動信号Ｇ_１を出力する。また、第１のゲート駆動信号Ｇ_１は、第２のステージＳＲＣ_２の入力端子に印加され、第２のステージＳＲＣ_２は、前述の信号と共に直前のステージからの第１のゲート駆動信号Ｇ_１と第３のゲート駆動信号Ｇ_３を供給されて第２のゲート線を選択する第２のゲート信号Ｇ_２を出力する。このような方式により、ｎ番目のステージＳＲＣ_ｎは、出力端子を介して第ｎのゲート駆動信号Ｇ_ｎを出力する。一方、前述のように縦続接続された複数のステージからなるシフトレジスターを有するゲートドライバーは、非晶質シリコンＴＦＴを用い、液晶表示装置の下部基板、すなわち、薄膜トランジスター基板の一側の上に組み付けられる。

図５は、本発明の一実施形態によるゲートドライバーの概略回路図である。
図５に示すように、シフトレジスターの各ステージは、プルアップ回路５１０、プルダウン回路５２０、プルアップ駆動回路５３０、プルダウン駆動回路５４０及びインバータ５５０を備える。
プルアップ回路５１０は、クロック信号ＣＫＶまたはこれとは逆位相を有するクロック反転信号ＣＫＶＢを出力端子に供給する。この実施形態において、プルアップ回路５１０はＴＦＴ_１を備え、ＴＦＴ_１は、クロック信号ＣＫＶの入力端子と接続されてゲート駆動信号を出力する。

プルアップ回路５１０はプルアップ駆動回路５３０により駆動されるが、プルアップ駆動回路５３０は、ＴＦＴ_４とキャパシターＣにより構成される。キャパシターＣは、Ｔ_１ノードと出力端子との間に接続され、ＴＦＴ_４は、前段のキャリー信号、すなわち、前段のゲート駆動信号が入力される制御信号の入力端子ＣＲ_{（ｎ−１）}と接続される。制御信号の入力端子ＣＲ_{（ｎ−１）}に「ハイ」の信号が入力されると、キャパシターＣに電荷が充電されてＴＦＴ_１がターンオンし、クロック信号ＣＫＶが出力端子に出力され、結果として、ゲート線の上に接続されている全ての非晶質ＴＦＴをターンオンさせる。

プルダウン回路５２０は、出力端子にゲートオフ信号を出力すると共に、プルダウン駆動回路５４０により駆動される。
プルダウン回路５２０はＴＦＴ_２及びＴＦＴ_３を備え、ＴＦＴ_２は、ゲートオフ信号が入力されるゲートオフ信号入力端子Ｖｓｓと接続され、次段のゲート駆動信号Ｇ_ｎ＋１が入力されると、ゲート駆動信号をゲートオフ信号として放電し、ＴＦＴ_３は、クロック信号ＣＫＶにより同期されてゲートオフ信号レベルを維持する。

プルダウン駆動回路５４０は、プルダウン回路５２０を駆動すると共に、４個の薄膜トランジスタＴＦＴ_５、ＴＦＴ_９、ＴＦＴ_１０、ＴＦＴ_１１により構成される。ＴＦＴ_５は、クロック反転信号ＣＫＶＢにより同期されてゲートオフ信号レベルを維持し、ＴＦＴ_９は、ゲート駆動信号をゲートオフ信号として放電し、ＴＦＴ_１０及びＴＦＴ_１１はそれぞれ、クロック信号ＣＫＶとクロック反転信号ＣＫＶＢによりＴ_１ノードをオフレベルに維持する。インバータ５５０は、ＴＦＴ_３を駆動するためのものであり、４個の薄膜トランジスタＴＦＴ_７、ＴＦＴ_８、ＴＦＴ_１２、ＴＦＴ_１３を備える。

一方、上述のように、他のノードに流れる電流に比べて高い電流が流れる第１のノードＮ_１及び第２のノードＮ_２のうち、この実施形態においては、第２のノードＮ_２を２つのコンタクトＣＮＴ_１、ＣＮＴ_２により接続している。しかし、コンタクトの個数はこれに限定されるものではなく、２以上のコンタクトに接続してもよい。
また、この実施形態においては、第２のノードＮ_２、すなわち、前段のゲート駆動信号が入力される制御信号の入力端子ＣＲ_{（ｎ−１）}とＴＦＴ_１１との間のノードを２つのコンタクトに接続することを想定しているが、他のノードに２以上のコンタクトを形成することも可能である。このとき、コンタクトとしては、ＩＴＯなどの透明導電体を用いることが好ましい。

上述のように、高い電流が流れるノードにコンタクトを少なくとも２以上形成することにより、これらのうち１つのコンタクトが水分の浸透により変色及び剥離されてコンタクト不良が発生した場合であっても、もう１つの冗長コンタクトにノードが接続されるので、正常にゲート駆動信号を出力することが可能になる。
図６は、図５に示すコンタクトの概略断面図である。図６には、制御信号の入力端子ＣＲ_{（ｎ−１）}とＴＦＴ_１１との間のノードに形成された２つのコンタクトＣＮＴ_１、ＣＮＴ_２の概略断面図が示してある。

基板６１０の上に第１の導電性膜を形成した後、感光膜マスクを用いてパターニング工程を行うことにより、ゲート電極６２０及び制御信号の入力端子ＣＲ_{（ｎ−１）}と接続される信号線６２５を形成する。
その上部にゲート絶縁膜６３０、活性層６４０及びオーミック接触層６５０を順に形成した後、感光膜マスクパターンを用いてエッチング工程を行うことにより、薄膜トランジスターの活性領域を限定する。このとき、活性層６４０としては、液晶パネル上のＴＦＴの活性層と同じ材料である非晶質シリコン層を用い、オーミック接触層６５０としては、シリサイド、Ｎ型不純物またはＰ型不純物が高濃度にてドープされた非晶質シリコン層を用いる。

次に、全面に第２の導電性膜を形成した後、感光膜マスクパターンを用いてエッチングすることにより、ソース及びドレイン電極６６０、６６５及びソース線を形成する。
その上部に絶縁膜６７０を形成し、ドレイン電極６６５の上部の絶縁膜の一部を除去してコンタクトホールを形成した後、制御信号の入力端子ＣＲ_{（ｎ−１）}と接続される信号線６２５の上のゲート絶縁膜６３０と絶縁膜６７０の一部を除去して２つのコンタクトホールを形成する。次いで、その上部に導電性層６８０を形成し、２重コンタクトＣＮＴ_１、ＣＮＴ_２を形成する。このとき、導電性層６８０は、透明導電体、例えば、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）などを用いて形成する。

図７は、本発明の他の実施形態によるゲートドライバーの概略回路図である。
図７には、本発明の他の実施形態によるシフトレジスターの各ステージに対する概略回路図が示してあるが、図５の実施形態のものと比較して、所定のＴＦＴに冗長ＴＦＴをさらに接続しているという点で異なり、任意のノードに複数のコンタクトを形成することによりコンタクト不良を防ぐような構造はほとんど同様であるため、以下では異なる部分についてのみ説明する。

図７に示すように、シフトレジスターの各ステージは、プルアップ回路５１０、プルダウン回路５２０、プルアップ駆動回路５３０、プルダウン駆動回路５４０及びインバータ５５０を備える。
プルダウン駆動回路５４０は、プルダウン回路５２０を駆動すると共に、４個のＴＦＴＴＦＴ_５、ＴＦＴ_９、ＴＦＴ_１０、ＴＦＴ_１１−１と単一の冗長薄膜トランジスタＴＦＴ_１１−２により構成される。ＴＦＴ_５は、クロック反転信号ＣＫＶＢにより同期されてゲートオフ信号レベルを維持し、ＴＦＴ_９は、ゲート駆動信号をゲートオフ信号として放電し、ＴＦＴ_１０及びＴＦＴ_１１−１はそれぞれクロック信号ＣＫＶとクロック反転信号ＣＫＶＢによりＴ_１ノードをオフレベルに維持する。また、冗長薄膜トランジスタＴＦＴ_１１−２は、ＴＦＴ_１１−１が不良である場合に備えて、ＴＦＴ_１１−１に接続される。その結果、ＴＦＴのうちいずれか１つのＴＦＴがコンタクト不良により駆動されなくなった場合であっても、残りのＴＦＴが動作可能である。

一方、上述のように、他のノードに流れる電流に比べて高い電流が流れる第１のノードＮ_１及び第２のノードＮ_２のうち、この実施形態においては、第２のノードＮ_２を２つのコンタクトＣＮＴ_１、ＣＮＴ_２に接続している。しかし、コンタクトの個数はこれに限定されるものではなく、２以上のコンタクトに接続してもよい。
図８は、本発明によるゲートドライバーを備えた液晶表示装置の概略断面図である。

図８に示すように、液晶表示装置のカラーフィルター基板１１０には、ブラックマトリックス３２０と、カラーフィルター３００及び共通電極２８０が順に形成される。
ブラックマトリックス３２０は、カラーフィルターと画素との間に形成されて光漏れを抑え、カラーフィルター３００は、３種の基本色（赤色、緑色、青色）の染料や顔料を含む樹脂フィルムから形成される。また、共通電極２８０は、透明な導電体であるＩＴＯなどから形成され、液晶セルに電圧を印加する。

薄膜トランジスター基板１０には、液晶に信号電圧を印加／遮断するスイッチング素子としての薄膜トランジスター２４０、透明で且つ導電性を有するＩＴＯから形成されると共に、薄膜トランジスターに印加された信号電圧を液晶セルに加える画素電極２２０と、画素電極に印加された信号電圧を一定時間以上に維持するストレージキャパシター（図示せず）とが形成される。カラーフィルター基板１１０と薄膜トランジスター基板１０の最上層には、ポリイミドからなる薄い有機膜であって、液晶を配向するための配向膜４００が形成され、カラーフィルター基板１１０と薄膜トランジスター基板１０との間に隙間を取るためのスペーサー２６０がカラーフィルター基板と薄膜トランジスター基板との間に配置され、スペーサーによりできた空間に液晶層２６０が注入される。シールパターン４０は基板の周辺部に形成され、カラーフィルター基板と薄膜トランジスター基板を貼り合わせる。なお、シールパターン４０は、周辺回路寄りに形成することもできる。

薄膜トランジスター基板の一側の上部には、薄膜トランジスター２４０をターンオンまたはターンオフさせるためのゲート駆動信号を出力するゲートドライバー５００が組み付けられる。ゲートドライバー５００内に作り込まれたスイッチング素子である薄膜トランジスターもまた、画素内に含まれた薄膜トランジスターと同じ非晶質シリコンＴＦＴから形成されるため、同じ製造工程により製造可能である。その結果、ポリシリコンＴＦＴを用いる場合よりも製造工程が格段に単純化される。また、上述のように、ゲートドライバーのノードのうち高い電流が流れるノードに接続されるコンタクトは、単一コンタクトではなく、２重コンタクトにすることで、２つのコンタクトのうちどちらか１方のコンタクトが剥離された場合であっても、ゲート駆動信号を出力する上で差し支えのないようにする。

このような液晶表示装置の駆動原理を説明すると、ゲートドライバー５００から１フレームに対する各ゲート線が選択され、選択されたゲート線にゲート駆動信号が印加されると、薄膜トランジスター２４０に位置するゲート電極にゲート駆動信号が印加され、選択されたゲート線に位置する薄膜トランジスターのチャンネルは開かれる。このとき、ソースドライバー（図示せず）は、映像情報に基づく画像信号電圧をデータ線に伝え、データ線に伝わった信号電圧は、開かれた薄膜トランジスターを介して液晶キャパシターとストレージキャパシターに充電される。薄膜トランジスターチャンネルが閉じられると、液晶キャパシターとストレージキャパシターに充電された電圧は維持され、電圧の充電のためのストレージキャパシターにより、画素には充電された電圧が次のフレームまで維持される。

以上、本発明によるゲートドライバー、これを備えた薄膜トランジスター基板及び液晶表示装置について説明したが、これは単なる例示的なものに過ぎず、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、特許請求の範囲において請求するように、本発明の要旨を逸脱することなく、この技術分野における通常の知識を持った者であれば誰でも種々の変更実施が行える範囲まで本発明の技術的な精神があると言えるであろう。

通常のゲートドライバーが作り込まれた液晶パネルの概略構成図である。ゲートドライバーの構造を説明するための概略構成図である。従来の技術によるゲートドライバーの概略回路図である。従来の技術によるゲートドライバーノードの電流測定値を示すグラフである。本発明によるゲートドライバーのシフトレジスターの機能ブロック図である。本発明の一実施形態によるゲートドライバーの概略回路図である。図５に示すコンタクトの概略断面図である。本発明の他の実施形態によるゲートドライバーの概略回路図である。本発明によるゲートドライバーを備えた液晶表示装置の概略断面図である。

符号の説明

５００：ゲートドライバー

Claims

複数のゲート線を駆動するためのゲートドライバーであって、
前記ゲートドライバーは、ゲート駆動信号を出力する複数のステージより構成されるシフトレジスターを備え、
前記ステージは、第１のクロック信号及び第２のクロック信号に基づいて、ゲート駆動信号を出力端子に与えるためのプルアップ回路と、ゲートオフ信号を前記出力端子に与えるためのプルダウン回路と、第１の制御信号に基づいて前記プルアップ回路を駆動するプルアップ駆動回路と、第２の制御信号に基づいて前記プルダウン回路を駆動するプルダウン駆動回路と、複数のスイッチング素子とを備え、
前記第１のクロック信号、第２のクロック信号、第１の制御信号または第２の制御信号が印加される信号線と前記スイッチング素子が電気的に接続されるノードのうち少なくとも１つのノードは、少なくとも２つのコンタクトを備えることを特徴とするゲートドライバー。
前記スイッチング素子は、非晶質シリコン活性層を備える薄膜トランジスターであることを特徴とする請求項１に記載のゲートドライバー。
前記少なくとも１つのノードは、前記第１の制御信号が印加される信号線と前記スイッチング素子が電気的に接続されるノードであることを特徴とする請求項１に記載のゲートドライバー。
前記第１の制御信号は、直前のステージのゲート駆動信号であることを特徴とする請求項３に記載のゲートドライバー。
前記少なくとも２つのコンタクトは、透明導電体を備えることを特徴とする請求項１に記載のゲートドライバー。
前記透明導電体は、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）を含むことを特徴とする請求項５に記載のゲートドライバー。
前記少なくとも２つのコンタクトは、異なる個所に形成されることを特徴とする請求項１に記載のゲートドライバー。
前記ノードのうち前記少なくとも２つのコンタクトを備えるノードの電流値が最も高いことを特徴とする請求項１に記載のゲートドライバー。
前記少なくとも２つのコンタクトを備えるノードの電流値は、約７５μＡであることを特徴とする請求項１に記載のゲートドライバー。
複数のゲート線を駆動するためのゲートドライバーであって、
前記ゲートドライバーは、ゲート駆動信号を出力する複数のステージより構成されるシフトレジスターを備え、
前記ステージは、第１のクロック信号及び第２のクロック信号に基づいてゲート駆動信号を出力端子に与えるためのプルアップ回路と、ゲートオフ信号を前記出力端子に与えるためのプルダウン回路と、第１の制御信号に基づいて前記プルアップ回路を駆動するプルアップ駆動回路と、第２の制御信号に基づいて前記プルダウン回路を駆動するプルダウン駆動回路とを備え、複数のスイッチング素子及び前記複数のスイッチング素子のうち第１のスイッチング素子に接続されている冗長スイッチング素子を備えることを特徴とするゲートドライバー。
前記冗長スイッチング素子は、前記プルダウン駆動回路に作り込まれる少なくとも１つのスイッチング素子に接続されていることを特徴とする請求項１０に記載のゲートドライバー。
前記第１のクロック信号、第２のクロック信号、第１の制御信号または第２の制御信号が印加される信号線と前記スイッチング素子が電気的に接続されるノードのうち第１のノードは、少なくとも２つのコンタクトを備えることを特徴とする請求項１０に記載のゲートドライバー。
前記スイッチング素子は、非晶質シリコン活性層を備える薄膜トランジスターであることを特徴とする請求項１０に記載のゲートドライバー。
前記第１のノードは、前記第１の制御信号が印加される信号線と前記スイッチング素子が電気的に接続されるノードであることを特徴とする請求項１２に記載のゲートドライバー。
前記第１の制御信号は、直前のステージのゲート駆動信号であることを特徴とする請求項１４に記載のゲートドライバー。
前記少なくとも２つのコンタクトは、透明導電体を備えることを特徴とする請求項１２に記載のゲートドライバー。
前記透明導電体は、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）を含むことを特徴とする請求項１６に記載のゲートドライバー。
スイッチング薄膜トランジスターと、前記スイッチング薄膜トランジスターに印加された信号電圧を液晶に加えるための画素電極及び前記画素電極に印加された信号電圧を一定時間以上に維持するストレージキャパシターを備える画素がマトリックス状に配列された基板と、
前記基板の上に形成された複数のゲート線を駆動するために前記基板の上に形成されたゲートドライバーと、
を備え、
前記ゲートドライバーは、ゲート駆動信号を出力する複数のステージより構成されるシフトレジスターを備え、
前記ステージは、第１のクロック信号及び第２のクロック信号に基づいてゲート駆動信号を出力端子に与えるためのプルアップ回路と、ゲートオフ信号を前記出力端子に与えるためのプルダウン回路と、第１の制御信号に基づいて前記プルアップ回路を駆動するプルアップ駆動回路と、第２の制御信号に基づいて前記プルダウン回路を駆動するプルダウン駆動回路と、複数のスイッチング素子とを備え、
前記第１のクロック信号、第２のクロック信号、第１の制御信号または第２の制御信号が印加される信号線と前記スイッチング素子が電気的に接続されるノードのうち少なくとも１つのノードは、少なくとも２つのコンタクトを備えることを特徴とする薄膜トランジスター基板。
前記少なくとも１つのノードは、前記第１の制御信号が印加される信号線と前記スイッチング素子が電気的に接続されるノードであることを特徴とする請求項１８に記載の薄膜トランジスター基板。
前記第１の制御信号は、以前のステージのゲート駆動信号であることを特徴とする請求項１９に記載の薄膜トランジスター基板。
前記画素のスイッチング薄膜トランジスターは、非晶質シリコン薄膜トランジスターであることを特徴とする請求項１８に記載の薄膜トランジスター基板。
スイッチング薄膜トランジスターと、前記スイッチング薄膜トランジスターに印加された信号電圧を液晶に加えるための画素電極及び前記画素電極に印加された信号電圧を一定時間以上に維持するストレージキャパシターを備える画素がマトリックス状に配列された基板と、
前記基板の上に形成された複数のゲート線を駆動するために前記基板の上に形成されたゲートドライバーを備え、
前記ゲートドライバーは、ゲート駆動信号を出力する複数のステージより構成されるシフトレジスターを備え、
前記ステージは、
第１のクロック信号及び第２のクロック信号に基づいて、ゲート駆動信号を出力端子に与えるためのプルアップ回路と、ゲートオフ信号を前記出力端子に与えるためのプルダウン回路と、第１の制御信号に基づいて、前記プルアップ回路を駆動するプルアップ駆動回路と、第２の制御信号に基づいて、前記プルダウン回路を駆動するプルダウン駆動回路とを備えるとともに、複数のスイッチング素子及び前記複数のスイッチング素子のうち第１のスイッチング素子に接続されている冗長スイッチング素子を備えることを特徴とする薄膜トランジスター基板。
前記冗長スイッチング素子は、前記プルダウン駆動回路に作り込まれる少なくとも１つのスイッチング素子に接続されていることを特徴とする請求項２２に記載の薄膜トランジスター基板。
前記第１のクロック信号、第２のクロック信号、第１の制御信号または第２の制御信号が印加される信号線と前記スイッチング素子が電気的に接続されるノードのうち第１のノードは、少なくとも２つのコンタクトを備えることを特徴とする請求項２２に記載の薄膜トランジスター基板。
前記第１のノードは、前記第１の制御信号が印加される信号線と前記スイッチング素子が電気的に接続されるノードであることを特徴とする請求項２４に記載の薄膜トランジスター基板。
前記第１の制御信号は、直前のステージのゲート駆動信号であることを特徴とする請求項２５に記載の薄膜トランジスター基板。
前記スイッチング薄膜トランジスターは、非晶質シリコン薄膜トランジスターであることを特徴とする請求項２２に記載の薄膜トランジスター基板。
ゲートドライバー及び複数の画素を備え、各画素は、スイッチング薄膜トランジスターと、前記スイッチング薄膜トランジスターに印加された信号電圧を液晶に加えるための画素電極及び前記画素電極に印加された信号電圧を一定時間以上に維持するストレージキャパシターを備える薄膜トランジスター基板と、
カラーフィルター及び前記液晶に電圧を印加するための共通電極を有するカラーフィルター基板と、を備え、
前記ゲートドライバーは、ゲート駆動信号を出力する複数のステージより構成されるシフトレジスターを備え、
前記ステージは、
第１のクロック信号及び第２のクロック信号に基づいて、ゲート駆動信号を出力端子に与えるためのプルアップ回路と、ゲートオフ信号を前記出力端子に与えるためのプルダウン回路と、第１の制御信号に基づいて前記プルアップ回路を駆動するプルアップ駆動回路と、第２の制御信号に基づいて前記プルダウン回路を駆動するプルダウン駆動回路と、複数のスイッチング素子とを備え、
前記第１のクロック信号、第２のクロック信号、第１の制御信号または第２の制御信号が印加される信号線と前記スイッチング素子が電気的に接続されるノードのうち少なくとも１つのノードは、少なくとも２つのコンタクトを備えることを特徴とする液晶表示装置。
ゲートドライバー及び複数の画素を備え、各画素は、スイッチング薄膜トランジスターと、前記スイッチング薄膜トランジスターに印加された信号電圧を液晶に加えるための画素電極及び前記画素電極に印加された信号電圧を一定時間以上に維持するストレージキャパシターを備える薄膜トランジスター基板と、
カラーフィルター及び前記液晶に電圧を印加するための共通電極を有するカラーフィルター基板とを備え、
前記ゲートドライバーは、ゲート駆動信号を出力する複数のステージより構成されるシフトレジスターを備え、
前記ステージは、
第１のクロック信号及び第２のクロック信号に基づいて、ゲート駆動信号を出力端子に与えるためのプルアップ回路と、ゲートオフ信号を前記出力端子に与えるためのプルダウン回路と、第１の制御信号に基づいて、前記プルアップ回路を駆動するプルアップ駆動回路と、第２の制御信号に基づいて、前記プルダウン回路を駆動するプルダウン駆動回路とを備えるとともに、複数のスイッチング素子及び前記複数のスイッチング素子のうち所定のスイッチング素子に接続されている冗長スイッチング素子を備えることを特徴とする液晶表示装置。