JP3168636B2 - 液晶駆動用ピクセル回路 - Google Patents

液晶駆動用ピクセル回路

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JP3168636B2
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liquid crystal
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啓明 御子柴
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NEC Corp
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    • G09EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09GARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G2300/00Aspects of the constitution of display devices
    • G09G2300/08Active matrix structure, i.e. with use of active elements, inclusive of non-linear two terminal elements, in the pixels together with light emitting or modulating elements
    • G09G2300/0809Several active elements per pixel in active matrix panels

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  • Liquid Crystal (AREA)
  • Liquid Crystal Display Device Control (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、薄膜トランジスタ(以
下、TFTという。)を用いた液晶表示装置(LCD)
の液晶駆動用ピクセル回路に利用する。
【0002】
【従来の技術】従来の液晶駆動用ピクセル回路は、図3
にその一例を示すように、液晶3の透明電極10に接続
された1個のエンハンスメント型MOS電界効果トラン
ジスタ(以下、電界効果トランジスタはFETとい
う。)からなるTFTQ4 から構成されている。また、
他の例としては、図4に示すように、エンハンスメント
型MOSFETからなるTFTQ5 およびQ6 の2個の
TFTから構成される場合もある。
【0003】例えば、図3において、ゲート線1とドレ
イン線2の交点にTFTQ4 が接続されている。ピクセ
ルの選択はゲート線1に電圧が印加され、TFTQ4
「オン」状態にすることによって行われる。このとき、
ドレイン線2の画像信号はTFTQ4 を通って液晶3に
印加される。
【0004】図4においては、画像信号がTFTQ5
TFTQ6 とに分割されて印加される。大きい画像信号
電圧が、2個のTFTQ5 とTFTQ6 とに二分され
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】この従来の液晶駆動用
ピクセル回路において、TFTに多結晶シリコンを用い
た場合、TFTのゲート・ドレイン間に数ボルト以上の
電圧が印加されると、ドレイン端にゲート酸化膜を介し
て高電界が形成される。この高電界によって、多結晶シ
リコン中の欠陥を介してトンネル電流が流れる。このト
ンネル電流は、ドレインからソースに流れるため、TF
Tのリーク電流として現れる。このリーク電流により、
液晶に蓄積された電荷が消失してしまい、液晶の明るさ
が変化してしまう欠点があった。
【0006】TFTのリーク電流は、ドレイン端の電界
に対し指数関数的に増大するため、TFTを複数個接続
し、TFTに加わる電圧を分割する方法(図4参照)が
ある。しかし、この場合も画像信号電圧が高くなると、
リーク電流を抑えるのが困難になる欠点がある。
【0007】本発明の目的は、前記の欠点を除去するこ
とにより、TFTのリーク電流を低減できる液晶駆動用
ピクセル回路を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、薄膜トランジ
スタを用いた液晶駆動用ピクセル回路において、前記薄
膜トランジスタは、制御電極が制御線に接続されたエン
ハンスメント型電界効果トランジスタ、第一電極が信号
線に接続され第二電極および制御電極がそれぞれ前記エ
ンハンスメント型電界効果トランジスタの第一電極およ
び第二電極に接続された第一のデプレション型電界効果
トランジスタ、および第二電極が液晶の透明電極に接続
され第一電極および制御電極がそれぞれ前記エンハンス
メント型電界効果トランジスタの第二電極および第一電
極に接続された第二のディプレション型電界効果トラン
ジスタの3個の薄膜トランジスタを含むことを特徴とす
る。
【0009】
【作用】例えば、エンハンスメント型MOSFETは、
スイッチングトランジスタとして動作し、第一および第
二のデプレション型MOSFETは、そのソース・ゲー
ト間電圧で、それぞれエンハンスメント型MOSFET
のソース・ドレイン間電圧をクランプする。
【0010】これにより、エンハンスメント型MOSF
ETのソース・ドレイン間電圧は、常にデブレション型
MOSFETのしきい値電圧(約−1.0V)の低い値
に保たれ、そのリーク電流を低減することができる。
【0011】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。
【0012】図1は本発明の一実施例を示す回路図で、
TFTとしてnチャネル型MOSFETを用いた場合を
示し、第一電極はドレイン、第二電極はソース、および
制御電極はゲートである。なお、第一電極をソース、第
二電極をドレインとすることにより、pチャネル型MO
SFETに対しても同様に適用することができる。
【0013】本実施例は、TFTを用いた液晶駆動用ピ
クセル回路において、本発明の特徴とするところの、前
記TFTは、ゲートが制御線としてのゲート線1に接続
されたエンハンスメント型MOSFETからなるTFT
1 と、ドレインが信号線であるドレイン線2に接続さ
れソースおよびゲートがそれぞれTFTQ1 のドレイン
およびソースに接続された第一のデプレション型MOS
FETからなるTFTQ2 と、ソースが液晶3の透明電
極10に接続されドレインおよびゲートがそれぞれTF
TQ1 のソースおよびドレインに接続された第二のディ
プレション型MOSFETからなるTFTQ3 の3個の
TFTを含んでいる。
【0014】次に、10Vの信号を透明電極に書き込
み、TFTQ 1 をオフ状態にした後、ドレイン線2に0
Vが印加されたときの本実施例の動作を図5に波形図と
して示してその動作を説明する。なお、この波形図で
は、TFTQ 1 の閾値を3V、TFTQ 2 、TFTQ 3
の閾値を−1Vとする。
【0015】ゲート線1の電圧が16V、ドレイン線2
の電圧が10Vになると、TFTQ 1 〜TFTQ 3 はと
もにオン状態となり、図5に示すように、A点、B点、
透明電極10の電位は10Vとなる。続いて、ゲート線
1の電圧が0Vとなると、TFTQ 1 はオフ状態とな
り、透明電極に書き込まれた電圧10Vは保持されたま
まとなる。図5では、ゲート線1が0Vに変化した直後
においては、ドレイン線2の電圧は10Vとしており、
その場合、A点、B点の電位も10Vを維持している。
また、この時、TFTQ 2 、TFTQ 3 のゲート・ソー
ス間電圧は0Vであるが、TFTQ 2 、TFTQ 3 は閾
値が−1Vであるからオン状態を保っている。一方、T
FTQ 1 のゲート・ドレイン間電圧は、−10Vであ
り、この間においては、TFTQ 1 のゲート・ドレイン
間電圧を抑制する効果はない。
【0016】ドレイン線2の電圧が0Vになると、TF
TQ 2 はオン状態が保たれ、A点の電位は0Vに変化す
る。また、TFTQ 1 はオフ状態であるため、透明電極
10からTFTQ 3 →TFTQ 1 →TFTQ 2 →ドレイ
ン線2のパスで流れるリーク電流は十分低く抑えられ、
透明電極10の電位は10Vに保持されたままである。
一方、B点の電位は、ドレイン線電圧が10Vから0V
に変化する際、TFTQ 2 のゲート・ソース間の寄生容
量を介したフィードスルー電圧の影響を直接受けるた
め、10Vから低電位側へ向かって変化する。このとき
の変化量は、TFTQ 3 がオン状態にならない範囲内
(1V以上)で、TFTQ 2 のゲート・ソース間の寄生
容量と、B点の寄生容量の比で確定される。また、TF
TQ 2 のゲート・ソース間寄生容量が、B点の寄生容量
よりも5〜10倍大きく設計した場合 、B点の電位は、
図5に示すように、TFTQ 3 がオン状態になる直前の
電位である1V強付近まで低下し、TFTQ 1 のゲート
・ドレイン間電圧は−1V程度となるため、ドレイン端
電界が緩和し、リーク電流を低く抑えることができる。
【0017】電位関係が逆転し、透明電極が0V、ゲー
ト線が0V、ドレイン線が10Vの場合も、全く同じこ
とが言える。すなわち、TFTQ1 には常に1V程度の
電圧しかかからない。
【0018】図2は、本実施例の素子平面図である。多
結晶シリコン層4上にTFTQ1 、Q2 およびQ3 のゲ
ート5、6および7が形成されている。ゲート間にはコ
ンタクト8が設けられ、配線9で接続される。
【0019】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、スイッ
チングトランジスタのソースおよびドレインにそれぞれ
デプレション型MOSFETを接続し、スイッチングト
ランジスタのソース・ドレイン間電圧を、デプレション
型MOSFETのしきい値電圧にほぼ等しくなるように
している。この結果、ドレイン端の電界が低下し、リー
ク電流を低減できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す回路図。
【図2】図1に示した回路の素子パターン図。
【図3】一従来例を示す回路図。
【図4】他従来例を示す回路図。
【図5】実施例の動作を説明する波形図
【符号の説明】
1 ゲート線 2 ドレイン線 3 液晶 4 多結晶シリコン層 5、6、7 ゲート 8 コンタクト 9 配線 10 透明電極 Q1 、Q4 、Q5 、Q6 TFT(エンハンスメント
型MOSFET) Q2 、Q3 TFT(デプレション型MOSFET)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 薄膜トランジスタを用いた液晶駆動用ピ
    クセル回路において、 前記薄膜トランジスタは、 制御電極が制御線に接続されたエンハンスメント型電界
    効果トランジスタ、第一電極が信号線に接続され第二電
    極および制御電極がそれぞれ前記エンハンスメント型電
    界効果トランジスタの第一電極および第二電極に接続さ
    れた第一のデプレション型電界効果トランジスタ、およ
    び第二電極が液晶の透明電極に接続され第一電極および
    制御電極がそれぞれ前記エンハンスメント型電界効果ト
    ランジスタの第二電極および第一電極に接続された第二
    のディプレション型電界効果トランジスタの3個の薄膜
    トランジスタを含むことを特徴とする液晶駆動用ピクセ
    ル回路。
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