JP2999328B2 - アクティブマトリクス基板 - Google Patents

アクティブマトリクス基板

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JP2999328B2 JP10963492A JP10963492A JP2999328B2 JP 2999328 B2 JP2999328 B2 JP 2999328B2 JP 10963492 A JP10963492 A JP 10963492A JP 10963492 A JP10963492 A JP 10963492A JP 2999328 B2 JP2999328 B2 JP 2999328B2
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、液晶テレビジョン受信
器、ワードプロセッサ、コンピュータ端末表示装置など
の表示パネルに用いられ、複数の絵素単位に分割された
電極をマトリクス駆動することによって、電場によって
光学的性質が変化する物質、たとえば液晶に電界を印加
するためのアクティブマトリクス基板に関する。
【0002】
【従来の技術】図4は、従来のアクティブマトリクス基
板50の一例の概略的正面図であり、図5は、アクティ
ブマトリクス基板と対向基板58の配置を示す概略的斜
視図である。アクティブマトリクス基板50は、絶縁性
基板51の表面上に、複数の絵素電極52および絵素電
極52への印加電圧を制御するスイッチング素子53が
マトリクス状に形成される。
【0003】絵素電極52を選択駆動するスイッチング
素子53は、TFT(薄膜トランジスタ)素子、MOS
FET(金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ)素子
などの三端子素子や、MIM(金属−絶縁層−金属)素
子、ダイオード、バリスタなどの二端子素子が用いられ
る。
【0004】スイッチング素子53が三端子素子の場合
は、絵素電極52が形成された基板上に複数のデータ線
54および走査線55が互いに直交して格子状に形成さ
れ、三端子素子のソースはデータ線54に、ゲートは走
査線55に、ドレインは絵素電極52に各々接続される
とともに、図5に示したように、絵素電極52と液晶な
どを介して対向する対向基板58には、全面に渡って一
様な対向電極56が形成される。なお、カラー表示を行
う場合は、色フィルタ57B,57G,57Rが千鳥格
子状に形成される。
【0005】スイッチング素子57が二端子素子の場合
は、絵素電極52が形成された基板上に、複数の走査線
55が形成され、二端子素子の一方の端子は走査線55
に、他方の端子は絵素電極52に各々接続されるととも
に、絵素電極52と液晶などを介して対向する対向基板
には、各絵素に対応した対向絵素電極とこれらを接続す
る複数で平行なデータ線が走査線と直交して形成され
る。
【0006】アクティブマトリクス方式において、走査
線の数がm本で、データ線の数がn本の場合、これらを
時分割走査することによってm×n個の絵素電極をマト
リクス駆動することができ、一般に、1絵素毎に順次表
示データを転送する点順次駆動方式、または1走査線毎
に順次表示データを転送する線順次駆動方式が用いられ
る。
【0007】以下、図4に示したように、スイッチング
素子53が三端子素子である例を用いて説明する。
【0008】アクティブマトリクス基板50の一部に
は、互いに逆位相の第1および第2クロック信号が伝わ
る第1クロック信号線61および第2クロック信号線6
2と、各クロック信号を用いて各走査線55を制御する
ための走査線制御信号を発生する論理回路60が形成さ
れている。論理回路60は、各走査線毎に印加電圧を制
御する走査線駆動回路70などで構成され、その他に各
走査線駆動回路70へ第1電源電圧を供給する第1電源
線65と第2電源電圧を供給する第2電源線66および
接地線64と、各走査線駆動回路の間で走査線制御信号
を伝える制御線63が形成されており、第1クロック信
号線61、第2クロック信号線62、制御線63、第1
電源線65、第2電源線66および接地線は、アクティ
ブマトリクス基板の端部に形成された電極61a,62
a,63a,65a,66a,64aに各々接続され
る。
【0009】図6は、走査線駆動回路70を構成するイ
ンバータまたはバッファの回路図である。1つのインバ
ータまたはバッファ(以下、特に断らない限り「インバ
ータ」と総称する。)は、一般に、TFT(薄膜トラン
ジスタ)やMOSFETなで実現される4個のスイッチ
ング素子で構成されている。
【0010】その動作について説明すると、入力がH
(ハイレベル)である場合、スイッチング素子72が導
通して、スイッチング素子73はゲートがL(ローレベ
ル)になって遮断状態になるとともに、スイッチング素
子74はゲートがHであるため導通して、出力はLとな
る。
【0011】一方、入力がLである場合、スイッチング
素子72は遮断状態となり、スイッチング素子73はゲ
ートがHになって導通するとともに、スイッチング素子
74はゲートがLであるため遮断状態となり、出力はH
となる。したがって図6(b)に示すように、入力レベ
ルを反転して出力するインバータとして機能するととも
に、スイッチング素子73,74に出力電流の大きいも
のを用いればバッファとして使用することができる。
【0012】インバータの立上り特性および立下り特性
などの動的特性を向上させるために、スイッチング素子
71,72から成る前段部に供給される電源電圧(V
2)は、スイッチング素子73,74から成る後段部に
供給される電源電圧(V1)よりも高くなるように設定
されている。これはインバータの入力がHからLに立下
る際、スイッチング素子72が遮断状態となって、スイ
ッチング素子73のゲートにドレイン電圧より高い電圧
が印加され、スイッチング素子73のオン抵抗が充分に
小さくなることによって、遅延が少なくなるためであ
る。このような対策は、特に導体が長く負荷が重い走査
線などを駆動するバッファにおいて、その効果が大きく
なる。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
アクティブマトリクス基板において、各走査線を制御し
駆動する走査線駆動回路を含む論理回路に、2つの電源
電圧を供給する必要があるため、論理回路の導体の形状
が複雑になるとともに、アクティブマトリクス基板へ電
力供給する外部電源を2種類設置しなければならないと
いう課題がある。そのため、外部電源を含む外部回路が
複雑になり、アクティブマトリクス基板を用いた表示装
置の製品コストが増加するという課題がある。
【0014】本発明の目的は、前述した課題を解決する
ため、走査線制御信号を発生する論理回路に電源電圧を
供給する外部電源の数を低減することができるアクティ
ブマトリクス基板を提供することである。
【0015】
【課題を解決するための手段】本発明は、絶縁性基板上
に、複数の絵素電極および前記絵素電極への印加電圧を
制御するスイッチング素子がマトリクス状に形成され、
前記スイッチング素子を駆動するための複数の走査線
と、互いに逆位相の第1および第2クロック信号を伝え
る第1クロック信号線および第2クロック信号線と、前
記第1および第2クロック信号に基づいて前記走査線の
駆動タイミングを伝える走査線制御信号を発生する論理
回路とが形成されたアクティブマトリクス基板におい
て、前記論理回路に第1電源電圧を供給する電源線が形
成され、かつ前記第1および第2クロック信号を用いて
第1電源電圧と異なる第2電源電圧を発生して前記論理
回路に供給する電源回路が形成され、前記電源回路は、
第1クロック信号線と第2クロック信号線との間に第1
整流用スイッチング素子および第1コンデンサが直列接
続され、第1整流用スイッチング素子および第1コンデ
ンサの接続点と接地線との間に第2整流用スイッチング
素子および第2コンデンサが直列接続され、第2整流用
スイッチング素子および第2コンデンサの接続点から第
2電源電圧を出力するように構成されることを特徴とす
るアクティブマトリクス基板である。
【0016】
【作用】本発明に従えば、互いに逆位相である2相クロ
ック信号に基づいて各走査線の駆動タイミングを伝える
走査線制御信号を発生する論理回路に第1電源電圧を供
給する電源線とともに、該2相クロック信号を用いて第
1電源電圧と異なる第2電源電圧を発生して該論理回路
に供給する電源回路が形成されていることによって、該
論理回路に電力を供給する電源の数を低減することがで
きるとともに、電源用導体の形状が簡単化される。また
電源回路は、第1コンデンサおよび第2コンデンサの静
電容量を適宜選択することによって、第1電源電圧と異
なる第2電源電圧を発生できる。
【0017】
【実施例】図1は、本発明の一実施例であるアクティブ
マトリクス基板1の正面図である。
【0018】アクティブマトリクス基板1は、絶縁性基
板2の表面上に、複数の絵素電極3および絵素電極3へ
の印加電圧を制御するスイッチング素子4がマトリクス
状に形成される。
【0019】スイッチング素子4は、従来の図4に示し
たように、TFT素子、MOSFET素子などの三端子
素子やMIM素子、ダイオード、バリスタなどの二端子
素子が用いられ、複数のデータ線5および走査線6をそ
れぞれ時分割走査することによって、各絵素電極をマト
リクス駆動することができる。
【0020】アクティブマトリクス基板1の一部には、
互いに逆位相の第1および第2クロック信号が伝わる第
1クロック信号線11および第2クロック信号線12
と、各クロック信号を用いて各走査線6の駆動タイミン
グを伝える走査線制御信号を発生する論理回路10が形
成されている。論理回路10は、各走査線毎に印加電圧
を制御する走査線駆動回路20などで構成され、その他
に各走査線駆動回路20へ第1電源電圧を供給する第1
電源線15および接地線14と、各走査線駆動回路の間
で走査線制御信号を伝える制御線13が形成されてお
り、第1クロック信号線11、第2クロック信号線1
2、制御線13、電源線15および接地線14は、アク
ティブマトリクス基板の端部に形成された電極11a,
12a,13a,15a,14aに各々接続される。
【0021】図2は、走査線駆動回路20を構成するイ
ンバータまたはバッファおよび本発明に係る第2電源電
圧を発生する電源回路の回路図であり、図3は、2相ク
ロック信号および第2電源電圧の出力波形を示すタイミ
ングチャートである。
【0022】1つのインバータは、図6に示したものと
同様に、TFTやMOSFETなどで実現される4個の
スイッチング素子で構成されており、その動的特性を向
上させるために、スイッチング素子21,22から成る
前段部に供給される電源電圧(V2)は、スイッチング
素子23,24から成る後段部に供給される電源電圧
(V1)より高くなるように設定されている。電源回路
30は、TFTやMOSFETなどで実現されるスイッ
チング素子31,32とコンデンサ33,34とで構成
される。第1クロック信号線11と第2クロック信号線
12との間には、スイッチング素子31およびコンデン
サ33が直列接続される。スイッチング素子31および
コンデンサ33の接続点と接地線との間には、スイッチ
ング素子32およびコンデンサ34が直列接続される。
第2電源電圧V2は、スイッチング素子32およびコン
デンサ34の接続点から出力される。各スイッチング素
子31,32は、ゲートとドレインを接続することによ
ってダイオードのような整流特性が得られる。
【0023】以下、その動作について説明する。図3
(1)に示すように、互いに逆位相のクロック信号φ
1,φ2が電源回路30に供給されると、まずクロック
信号φ1がHで、クロック信号φ2がLの場合、スイッ
チング素子31,32が導通して、コンデンサ33,3
4を充電する。このとき、クロック信号φ1,φ2がH
のときの電圧がVHで、Lのときの電圧が0であって、
コンデンサ33の静電容量をC3、コンデンサ34の静
電容量をC4とおいて、スイッチング素子31,32に
よる電圧降下を無視すると、コンデンサ33には電荷Q
3=C3×VHが蓄積され、コンデンサ34には電荷Q
4=C4×VHが蓄積される。
【0024】次に、クロック信号φ1がLで、クロック
信号φ2がHの場合、スイッチング素子31が遮断状態
となり、スイッチング素子32が導通して、コンデンサ
33に蓄積された電荷Q3がコンデンサ34へ放電し
て、コンデンサ34に蓄積される電荷はQ3とQ4の合
計となる。コンデンサ34の両端電圧をV2とおくと、
C3×V2=Q3+Q4が成立って、式を整理するとC
3×V2=C3×VH+C4×VHとなり、V2=VH
×(C3+C4)/C3が求まる。
【0025】したがって、コンデンサ33,34の静電
容量C3,C4を適宜選択することによって、図3
(3)に示すように、第1電源電圧V1と異なる第2電
源電圧V2を発生することが可能となり、得られた第2
電源電圧V2を、走査線駆動回路を構成するインバータ
へ供給することによって、外部電源の数を低減すること
ができ、電源用導体1本で足りることになる。
【0026】なお、以上の実施例において、電源回路が
2つのスイッチング素子と2つのコンデンサで構成され
る例を説明したが、他にもスイッチング素子とコンデン
サの組合せを増やして出力電圧または出力電流を向上さ
せた電源回路を用いることができる。
【0027】また、以上の実施例において、電源回路、
論理回路を構成するTFTやMOSFETなどのスイッ
チング素子は、絵素電極への印加電圧を制御するスイッ
チング素子と同じ製造工程を用いて形成することが好ま
しい。
【0028】また、以上の実施例において、走査線駆動
回路毎に第2電源電圧を発生する電源回路が形成される
例を説明したが、第2電源電圧を供給する電源線を走査
線駆動回路同士で接続することによって、2個から数個
の走査線駆動回路毎に該電源回路を形成しても構わず、
さらにアクティブマトリクス基板に1個の該電源回路を
形成しても構わない。
【0029】
【発明の効果】以上詳しく説明したように、本発明によ
れば、各走査線の駆動タイミングを伝える走査線制御信
号を発生する論理回路に、供給する電源の数を低減する
ことができるとともに、電源用導体の形状が簡単化され
るため、アクティブマトリクス基板およびアクティブマ
トリクス基板を用いた表示装置の製造コストを低下させ
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例であるアクティブマトリクス
基板1の正面図である。
【図2】走査線駆動回路20を構成するインバータまた
はバッファおよび本発明に係る第2電源電圧を発生する
電源回路の回路図である。
【図3】2相クロック信号および第2電源電圧の出力波
形を示したタイミングチャートである。
【図4】従来のアクティブマトリクス基板50の一例の
概略的正面図である。
【図5】アクティブマトリクス基板50と対向基板58
との配置を示す概略的斜視図である。
【図6】走査線駆動回路70を構成するインバータまた
はバッファの回路図である。
【符号の説明】
1 アクティブマトリクス基板 2 絶縁性基板 3 絵素電極 4 スイッチング素子 5 データ線 6 走査線 10 論理回路 11 第1クロック信号 12 第2クロック信号 13 制御線 14 接地線 15 電源線 20 走査線駆動回路 30 電源回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高浜 学 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャープ株式会社内 (72)発明者 中沢 清 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャープ株式会社内 (72)発明者 宮後 誠 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャープ株式会社内 (56)参考文献 特開 平2−27598(JP,A) 特開 昭56−116659(JP,A) 特開 平3−141668(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G09G 3/36 G02F 1/133 G02F 1/136 G09G 3/20

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 絶縁性基板上に、複数の絵素電極および
    前記絵素電極への印加電圧を制御するスイッチング素子
    がマトリクス状に形成され、 前記スイッチング素子を駆動するための複数の走査線
    と、 互いに逆位相の第1および第2クロック信号を伝える第
    1クロック信号線および第2クロック信号線と、 前記第1および第2クロック信号に基づいて前記走査線
    の駆動タイミングを伝える走査線制御信号を発生する論
    理回路とが形成されたアクティブマトリクス基板におい
    て、 前記論理回路に第1電源電圧を供給する電源線が形成さ
    れ、かつ前記第1および第2クロック信号を用いて第1
    電源電圧と異なる第2電源電圧を発生して前記論理回路
    に供給する電源回路が形成され、 前記電源回路は、第1クロック信号線と第2クロック信
    号線との間に第1整流用スイッチング素子および第1コ
    ンデンサが直列接続され、第1整流用スイッチング素子
    および第1コンデンサの接続点と接地線との間に第2整
    流用スイッチング素子および第2コンデンサが直列接続
    され、第2整流用スイッチング素子および第2コンデン
    サの接続点から第2電源電圧を出力するように構成され
    ることを特徴とするアクティブマトリクス基板。
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