JP2562297B2 - ドライバ−内蔵アクティブマトリクスパネル - Google Patents

ドライバ−内蔵アクティブマトリクスパネル

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JP2562297B2
JP2562297B2 JP61021386A JP2138686A JP2562297B2 JP 2562297 B2 JP2562297 B2 JP 2562297B2 JP 61021386 A JP61021386 A JP 61021386A JP 2138686 A JP2138686 A JP 2138686A JP 2562297 B2 JP2562297 B2 JP 2562297B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ドライバー内蔵アクティブマトリクスパネル
の回路構成に関する。
〔従来の技術〕
絶縁基板上に薄膜トランジスタ(以下TFTと略記す
る。)を用いてドライバーを内蔵したアクティブマトリ
クスパネルの例としては、“エス・アイ・ディー(SI
D)84ダイジェスト316ページ1984"に示されるようなも
のがある。第2図はその回路図である。同図に示すドラ
イバー内蔵アクティブマトリクスパネルは、Xドライバ
ー部40、Yドライバー部51、及び画素エリア部52とで構
成されている。Xドライバー部は、41のシフトレジス
タ、45〜47のデータ線選択回路、及びデータ線に画像デ
ータを保持する容量48〜50とからなる。42〜44はシフト
レジスタ41の出力であり、45〜47のデータ線選択回路の
TFTのON、OFFを操作する。画素エリアは53〜55のデータ
線、56〜58の走査線、59〜67の画素TFT、及び68〜76の
液晶の容量とから成る。56〜58の走査線は51のYドライ
バーによって1水平走査期間tHずつ順次選択される。
たとえば56が選択されている間は、59〜61のTFTが全てO
Nしており、Xドライバー40によって53〜55の走査線に
順次書き込まれた画像信号を、68〜70の液晶の容量に書
き込んでいく。tH後に56は非選択状態となり、59〜61
の画素TFTがOFFし、57の走査線が選択され、次のライン
の画素TFT62〜64をONさせ、同様に画像信号を書き込ん
でいく。XCL、XSPはX側シフトレジスタのクロック信号
及びスタートパルスであり、YCL、YSPはY側ドライバー
のクロック信号及びスタートパルスである。VIDは画像
信号入力、LCCは対向電極である。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかし、前述の従来技術には以下に述べるような問題
点がある。
第3図はドライバー内蔵アクティブマトリクスパネル
の画像信号電位および走査線信号電位を示す図である。
液晶は交流駆動する必要があるため、1フィールドごと
に画像信号をある電位VTを中心として正負反転させ用
いる。VMA及びVMIはそれぞれ第1フィールド及び第2
フィールドでの黒レベルに相当する画像信号電位であ
る。走査線信号は、画素エリアのTFTがnチャネルの場
合には、1水平走査期間THだけYドライバーの正電源
電位VDDYと等しく、残りの期間は負電源電位VSSYと等
しくなっている。第1フィールドにおける1水平走査期
間tHの、第2図のM1〜M5の各部分の動作電位を示した
図が第4図である。この図においてはX側の正電源VDD
X、および負電源VSSXを、それぞれVDDYおよびVSSYと
等しくしてある。時刻t1において走査線56が選択され、
M4がハイレベルとなり59〜61のTFTが全てONする。時刻t
2においてM2がハイレベルとなり、TFT45がONし、M3とM1
とが同電位となりデータ線に画像信号が書き込まれる。
時刻t3においてM2がローレベルとなり、TFT45がOFFす
る。この時M2の電位は、TFT45の電極間容量と、データ
線の容量48との容量分割により、瞬間的に低くなる。こ
の電位変動分ΔV-1は、TFT45のゲート・ソース間容量を
C1、データ線の容量をC2とすると、 ΔV-1=(VDDX−VSSX)・C1/(C1+C2)… で表わされる。データ線の電位M3は、時刻t2における画
像信号よりΔV-1だけ低い電位で保持され、その間、画
素のTFT59を通じて画素電極M5にデータ線の電荷が注入
され、M5とM3の電位が等しくなる。時刻t4においてM4
ローレベルとなりTFT59がOFFする。この時M5の電位は、
TFT59の電極間容量と、液晶の容量68との容量分割によ
り、瞬間的に低くなる。この電位変動分ΔV-2は、TFT59
のゲート・ソース間容量をC3、液晶の容量をC4とする
と、 ΔV-2=(VDDY−VSSY)・C3/(C3+C4)… で表わされる。
以上述べたように、従来のドライバー内蔵アクティブ
マトリクスパネルにおいては、画素電極に書き込まれる
信号が実際の画像信号に対して、ΔV-1+ΔV-2だけずれ
るという問題点を生じる。しかも、TFTの電極間容量は
バイアス状態により異なるため、画像信号のレベルによ
って式および式の右辺の値は変化し、電圧変動分Δ
V-1+ΔV-2も変化する。したがって画面の再現性が悪
く、第1フィールドと第2フィールド間での書き込み電
圧の非対称性によりフリッカーを生じるなど画質を悪化
されることになる。
本発明は以上のような問題点を解決するもので、その
目的とするところは、画素電極に画像信号を忠実に書き
込めるドライバー内蔵アクティブマトリクスパネルの回
路構成を与えるところにある。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は、絶縁基板上に設けられた、走査線群、デー
タ線群、前記走査線群及びデータ線群をそれぞれ駆動す
る走査線ドライバー集積回路及びデータ線ドライバー集
積回路、並びに前記走査線群及びデータ線群の各交点近
傍に前記走査線および前記データ線に接続して設けられ
た薄膜トランジスタアレイによって液晶を駆動してなる
ドライバー内蔵アクティブマトリクスパネルにおいて、 前記データ線ドライバー集積回路内に、第1の薄膜ト
ランジスタで構成されたスイッチング回路群であって前
記データ線のそれぞれにそれぞれのソース・ドレイン間
電流通路がそれぞれ接続されたスイッチング回路群を備
え、 液晶を駆動する前記薄膜トランジスタアレイを、前記
第1の薄膜トランジスタと極性の異なる第2の薄膜トラ
ンジスタで構成し、前記第2の薄膜トランジスタの制御
電極を前記走査線に接続し、前記第2の薄膜トランジス
タのソース・ドレイン間電流通路を前記データ線に接続
してなり、 前記第1の薄膜トランジスタのスイッチング時に生じ
る電圧変動分と前記第2の薄膜トランジスタのスイッチ
ンング時に生じる電圧変動分とを補償する手段を備えた
ことを特徴とする。
〔作用〕
本発明の上記の構成によれば、第1のTFTのスイッチ
ング時に生じる電圧変動分を、第2のTFTのスイッチン
グ時に生じる電圧変動分で補うことができ、画素電極に
画像信号を忠実に書き込むことができる。
〔実施例〕
本発明のドライバー内蔵アクティブマトリクスパネル
は、第1図に示すようにXドライバー部37、Yドライバ
ー部11、及び画素エリア部12の3つの部分より成る。ま
ずXドライバーの構成について述べる。1はシフトレジ
スタであり、2〜4はその出力である。画像信号は、シ
フトレジスタの出力パルスのタイミングに応じて5〜7
のTFTを介してデータ線13〜15に書き込まれる。8〜10
は画像データをデータ線に保持する容量である。Yドラ
イバー部は、シフトレジスタ11と走査線16〜18とから成
る。画素エリア部は、Xドライバーによって駆動される
データ線13〜15と、Yドライバーによって駆動される走
査線16〜18と、これらの交点に配置され画素電極を駆動
する画素TFT19〜27と、画素電極と対向電極の間に液晶
をはさんで成る容量28〜36とから構成されている。XCL,
XSPはX側シフトレジスタのクロック信号及びスタート
パルスであり、YCL,YSPはY側シフトレジスタのクロッ
ク信号及びスタートパルスである。これらのシフトレジ
スタはスタートパルスをクロックの半周期ごとに順次後
段へ送る働きをする。VIDは画像信号入力、LCCは対向基
板である。
次に、ドライバー内蔵アクティブマトリクスパネルの
動作について説明する。一般にNTSCのビデオ信号は第1
フィールドと第2フィールドをあわせた1フレームの信
号で画面全体の絵を送る。液晶は交流駆動する必要があ
るため、画像信号は第3図のようにフィールドごとにあ
る電位VTを中心に正負反転させたものを用いる。VMA
及びVMIはそれぞれ第1フィールド及び第2フィールド
での黒レベルに相当する画像信号電位である。走査線信
号は、画素TFTがnチャネルの場合、1水平走査期間tH
だけYドライバーの正電源電位VDDYと等しく、残りの
期間は負電源電位VSSYと等しくなっている。第5図
は、第1図のP1〜P5の各部分の動作電位を、第1フィー
ルドの1水平走査期間tHについて示したものである。
従来例と異なる点は、スイッチング回路のTFT5〜7にP
チャネルを用いたため、シフトレジスタ1の出力2〜4
の動作電位波形が反転していることである。まず、時刻
t1において走査線16が選択され、P4がVDDYと等しくな
り画素TFT19〜21が全てONする。時刻t2においてP2の電
位がVDDXからVSSXとなり、TFT5がONし、P3とP1とが同
電位となりデータ線に画像信号が書き込まれる。時刻t3
においてP2がVSSXからVDDXとなり、TFT5がOFFする。
この時P3の電位は、TFT5の電極間容量と、データ線の容
量8との容量分割により、瞬時的に高くなる。この電位
変動分Δ+V1は、TFT5のゲート・ソース間容量をC1、デ
ータ線の容量をC2とすると、 ΔV+1=(VDDX−VSSX)・C1/(C1+C2)… で表わされる。データ線の電位P3は、時刻t2における画
像信号よりΔV+1だけ高い電位で保持され、その間、画
素のTFT19を通じて画素電極P5にデータ線の電荷が注入
され、P5とP3の電位は、TFT19の電極間容量と、液晶の
容量28との容量分割により、瞬間的に低くなる。この電
位変動分ΔV-2は、TFT19のゲート・ソース間容量をC3
液晶の容量をC4とすると、 ΔV-2=(VDDY−VSSY)・C3/(C3+C4)… で表わされる。ここで式と式の右辺の値が等しくな
るように設計すれば、画素電極P5に書き込まれる信号
を、実際の画像信号と等しくすることができる。さらに
PチャネルのTFT5とnチャネルのTFT19の特性が対称で
あれば、バイアス状態に依存せず式と式の右辺を等
しくすることができるため、あらゆるレベルの画像信号
に対して画面を忠実に再現することができる。
ただし、一般にTFTのスレッシュホルド電圧は高いた
め、ゲート・ソース間電圧はある値以上に保つ必要があ
る。そこで本実施例では、Xドライバーの正電源VDD
X、負電源VSSXを、Yドライバーの正電源VDDY、負電
源VSSYに対してそれぞれ一定電圧だけ低くすることに
より、PチャネルのTFT5〜7とnチャネルのTFT19〜27
が、ともに十分なゲート・ソース間電圧を得ることがで
きるようにしてある。これらの電源は外部から供給する
こともできるが、アクティブマトリクス基板上にTFTに
よるレベルシフタ回路を構成して供給することもでき
る。
本実施例においては、画素エリアのTFT19〜27をnチ
ャネルで、スイッチング回路のTFT5〜7をPチャネルで
構成したが、逆にすることも可能である。この場合、第
5図においてP2およびP4の波形を反転し、XとYの電源
の関係を入れ替えればよい。
第6図に、ドライバー部をCMOSTFT、画素アレイ部をN
MOSTFTで形成した場合のドライバー内蔵アクティブマト
リクスパネルの断面構造の一例を示す。80は絶縁基板、
81は1層目のシリコン薄膜、82はゲート絶縁膜、83は2
層目のシリコン薄膜または金属薄膜、84は層間絶縁膜、
85は透明導電膜であり、画素電極以外は金属配線を用い
ることも可能である。
〔発明の効果〕
以上述べたように本発明の上記の構成によれば、画素
電極に画素信号を忠実に書き込めるようになり、再現性
のよい画面が得られる。さらに、第1フィールドと第2
フィールド間での書き込み電圧の非対称性もなくなりフ
リッカーの少ない高品質の画面を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はドライバー内蔵アクティブマトリクスパネルの
回路図。 第2図は従来のドライバー内蔵アクティブマトリクスパ
ネルの回路図。 第3図はドライバー内蔵アクティブマトリクスパネルの
画像信号電位および走査線信号電位図。 第4図は従来のドライバー内蔵アクティブマトリクスパ
ネルの各部の動作電位図。 第5図はドライバー内蔵アクティブマトリクスパネルの
各部の動作電位図。 第6図はドライバー内蔵アクティブマトリクスパネルの
断面図。 5〜7……PチャネルTFT 19〜27……nチャネルTFT

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】絶縁基板上に設けられた、走査線群、デー
    タ線群、前記走査線群及びデータ線群をそれぞれ駆動す
    る走査線ドライバー集積回路及びデータ線ドライバー集
    積回路、並びに前記走査線群及びデータ線群の各交点近
    傍に前記走査線および前記データ線に接続して設けられ
    た薄膜トランジスタアレイによって液晶を駆動してなる
    ドライバー内蔵アクティブマトリクスパネルにおいて、 前記データ線ドライバー集積回路内に、第1の薄膜トラ
    ンジスタで構成されたスイッチング回路群であって前記
    データ線のそれぞれにそれぞれのソース・ドレイン間電
    流通路がそれぞれ接続されたスイッチング回路群を備
    え、 液晶を駆動する前記薄膜トランジスタアレイを、前記第
    1の薄膜トランジスタと極性の異なる第2の薄膜トラン
    ジスタで構成し、前記第2の薄膜トランジスタの制御電
    極を前記走査線に接続し、前記第2の薄膜トランジスタ
    のソース・ドレイン間電流通路を前記データ線に接続し
    てなり、 前記第1の薄膜トランジスタのスイッチング時に生じる
    電圧変動分と、前記第2の薄膜トランジスタのスイッチ
    ンング時に生じる電圧変動分とを補償する手段を備えた
    ことを特徴とするドライバー内蔵アクティブマトリクス
    パネル。
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