JP3639416B2 - 駆動回路内蔵型液晶表示装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、多結晶半導体層を用いた薄膜トランジスタ(TFT:Thin Film Transistor)を、表示部にマトリクス状に配置すると共に、周縁部にも薄膜トランジスタによる駆動回路を配置した、駆動回路内蔵型の表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、TFTのチャネル層として多結晶(ポリ)シリコン(p−Si)を用いることによって、マトリクス表示部と周辺駆動回路とを同一基板上に形成した駆動回路内蔵型のLCDが開発されている。この多結晶シリコン膜は、非晶質で堆積したシリコン膜をエキシマレーザアニール法によって加熱・溶融・再結晶化させることによって製造されるもので、多結晶化したシリコン膜によるTFTは、非晶質のものに比べて駆動能力が高いことから駆動回路を構成するための素子として実用化することが可能になる。
【0003】
図5は、この様なLCDパネルの外観を示す平面図である。基板1中央の表示部2にゲートライン(GL)とドレインライン(DL)とがマトリクス状に配置され、その交差部にTFTと画素容量等から成る表示画素3が配置される。表示部2の周辺には基板1の周縁部に沿うようにしてゲートドライバー4、ドレインドライバー5が配置され、基板1の周縁部の1辺に設けた接続端子6から各種の信号を伝達する電極配線7が各ドライバー回路へと延在する。尚、符号8はドレインライン(DL)のプリチャージドライバーを各々示している。
【0004】
上記の基板1は対向配置された2枚の基板から成っており、その一方の基板の対向表面に、TFT素子による表示画素3、ゲートドライバー4、ドレインドライバー5、等が配置され、他方の基板の対向表面にはカラーフィルタと遮光膜等が配置されている。そして、2枚の基板は基板1の周縁部を延在するシール材9によって間隔を保つように固着され、その隙間の空間に液晶が密閉・保持される。シール材9の一部は解放されており、この開口部10から基板1の内部に液晶が注入(符号11)され、注入後に封止剤12によって開口部10が密閉される。
【0005】
これらのゲートドライバー4、及びドレインドライバー5は、TFTのCMOS回路により構成されており、画素部のTFTと同様、p−Siを用いて同一基板上に一体的に形成されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、基板1内部に液晶を注入すると、注入孔10の近傍に配置されたTFT(図5の符号13)だけが他のTFTに比べてしきい値Vtの変動が大きく、これがドレインドライバー5の様な高速動作を行う回路の素子である場合には、回路動作に支障を来して表示装置の製造歩留まりを低下させるという欠点があった。
【0007】
これは、基板1の内部に液晶を注入する際に、液晶材料内に極微量含まれる水分や不純物による電荷がTFT上の絶縁膜表面に蓄積されることに起因していると考えられる。即ち、注入孔10近傍では液晶が注入されてから充満されるまでの期間中、液晶が流れ続けることからTFTの上を通過する液晶の量も多くなり、これに比例して蓄積される電荷量も多くなってTFTのバックチャネルを形成し、しきい値Vtを変動させると考えられる。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前述の課題に鑑みて成されたもので、絶縁性の2枚の基板を対向配置し、一方の基板の対向面の表示部に複数のゲートライン及びドレインラインを互いに交差するように配置し、前記ゲートラインとドレインラインとの各交差部に表示画素を形成して行列状に配置し、前記対向面の周縁部に沿うように、少なくとも前記ゲートラインを駆動するゲートドライバー、前記ドレインラインを駆動するドレインドライバーを有する周辺駆動回路、及び表示画像の左右反転を行うための左右切り替え回路を配置し、前記2枚の基板をシール材にて対向接着し、
前記シール材の注入孔から前記基板の間の空間に液晶を注入して前記シール材の注入孔を密閉した駆動回路内蔵型表示装置において、
前記基板が4角形状を有し、その1つの辺に前記注入孔を配置すると共に、前記注入孔を配置した辺に対して対向する辺に前記ドレインドライバー及び前記左右切り替え回路を配置し、更に前記基板の注入孔を配置した辺に対して対向する辺に外部接続端子を形成することにより、しきい値変動に起因する不具合の発生を防止することを骨子とするものである。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の一実施の形態を詳細に説明する。
図1は、本発明の液晶表示装置(LCDパネル)の構成を示す平面図である。基板21は、石英又はノンアルカリガラスから成る2枚の透明基板を間隔を隔てて重ねたものであり、短辺(符号22)×長辺(符号23)が例えば40mm×54mmの4角形を成している。基板21の中央部分に表示部24が設けられ、該表示部24に走査信号が印加されるゲートラインGLと原画信号が印加されるドレインラインDLとがマトリクス状にほぼ同一ピッチで配置されている。ゲートラインGLとドレインラインDLとの交差部に、ポリシリコン半導体膜を活性層とするTFTと、ITO(Indium-Tin-Oxide)膜等から成る透明な表示電極、及び補助容量等から成る表示画素25が配置されている。
【0010】
基板21の周縁部、即ち表示部24の周辺には、基板21の長辺23の一辺に沿うようにしてTFTのCMOS回路から成るドレインドライバー26や、各種制御回路(図示せず)が配置され、基板21の短辺22に沿うようにして同じくTFTのCMOS回路から成るゲートドライバー27が対向する2辺に配置されている。基板21の長辺23の残る1辺には、ドレインラインDLをプリチャージするためのプリチャージドライバ28が配置される。基板21の長辺23の1つには接続端子29が配置される。接続端子29からは各ドライバ回路に各種の信号と電源電圧を供給するためのアルミニウム電極配線30が、基板21の周縁部に沿うようにして延在している。これらの表示画素24、ドライバー回路26、27、28、接続端子29、及びアルミニウム電極配線30等は、2枚の基板のうち一方の基板の対向面側に設けられており、他方の基板の対向面側には、表示画素24の表示電極に対応する位置にR、G、Bに各々対応するカラーフィルタが配置され、該カラーフィルタを除く領域にLCDパネルの背面から照射されるバックライトの光が漏れないようにするためのブラックマトリクス(いずれも図示せず)が配置されている。
【0011】
これらTFT等を形成した一方の基板とカラーフィルタ等を形成した他方の基板とは、基板21周縁部を囲む幅0.8mm程度のシール剤31によって例えば3〜8μmの隙間を隔てるように重ね合わせて固着される。シール剤31はプリチャージドライバ28が配置された長辺23の片隅で途切れており、途切れた箇所の一方の基板と他方の基板との間の開口部が液晶の注入孔32となる。尚、シール剤31はアルミニウム配線30上に配置されてもよい。
【0012】
シール剤31にて固着された基板21は、その注入孔32から液晶材料が注入(符号33)され、両者の隙間内に充填される。そして、注入孔32をエポキシ系樹脂による封止剤34で被うことによって内部に注入した液晶を密閉し、保持する。
図2はLCDパネルの回路構成を示す回路図である。中央のマトリクス回路は表示部である。走査線であるゲートラインGLと信号線であるドレインラインDLが縦横に配置され、その交差部にはTFT(SE)が形成されている。TFT(SE)には、液晶駆動用の画素容量LCの一方の電極(表示電極)及び電荷保持用の補助容量SCの一方の電極が接続されている。画素容量LCの他方の電極(対向電極)は、液晶層を挟んで対向配置された別の基板上に全面的に形成された共通電極から成る。すなわち、画素容量LCは表示電極により液晶及び共通電極が区画され、これにスイッチング用のTFT(SE)が接続されて表示画素が構成されている。
【0013】
表示部の周辺には、ゲートラインGDに走査信号電圧を印加するゲートドライバー27と、ドレインラインDLに画素信号電圧を印加するドレインドライバー26が配置されている。ゲートドライバー27は主に垂直シフトレジスタから成り、垂直クロック信号VCK、その反転クロック信号*VCK、及び垂直スタートパルスVSTが供給されている。ドレインドライバー26は、主に水平シフトレジスタと、サンプリング用トランスファゲートよりなり、外部集積回路にて作成された原画信号VDS、水平クロック信号HCK、その反転クロック信号*HCK、及び水平スタートパルスHSTが供給されている。
【0014】
そして、走査信号に応じてゲートドライバー27により1本のゲートラインGLが選択され、TFT(SE)がONし、ドレインドライバ26により1本のドレインラインDL(正確には、カラーLCDであればR、G、B用の3本を同時選択する)が選択され、これら選択されたラインの交差部に位置する表示画素25の画素容量(LC)に原画信号VDSを供給するようになっている。この時、ドレインドライバー26は、1本のゲートライン(GL1)が選択されている1H期間内に、水平シフトレジスタによって表示領域24の一方端のドレインラインDL1から反対端のドレインラインDLnまでを順に選択するという動作をする。その為、表示領域24に全部でn組のドレインラインDLを配置したならば、1本のドレインラインDLの選択期間はゲートラインGLの選択期間の更に1/n秒という極めて短い時間となる。従って、ドレインドライバー26はゲートドライバー27に比べて2桁程度高い周波数で動作しており、これが、TFTのしきい値Vtの変動に対してドレインドライバー26が特に影響を受け易い要因である。
【0015】
また、図示していない制御回路には、ドレインラインDL1からドレインラインDLnへシフトレジストする場合と、ドレインラインDL1からDLnへシフトレジストする場合とを切り替えることで表示画像の左右反転を行うための左右切り替え回路を具備する場合がある。該左右切り替え回路で同じくしきい値Vtの変動があると画像の切り替え不良を生じることがあるので、これも注入孔32近傍には配置せず、ドレインドライバー26の近傍に配置する。
【0016】
そして、プリチャージ回路28は、トランスファーゲートとバッファから成り、ドレインドライバー26に入力される原画信号に近い信号をドレインドライバ26の逆端からドレインラインDLに印加することで、ドレインラインの書き込みノイズを減少させる役割を持つ。この回路は表示品位を向上させるが、画素の動作とは直接には関わりがなく、しきい値Vtの変動に対する許容度が高い。従って、ドレインドライバー26と同じ不具合はなく、注入孔32の近傍に配置する事が可能である。
【0017】
図3は本発明の第2の実施の形態を示す図である。同じ箇所には同じ符号を伏して説明を省略する。第2の実施の形態は、製造コスト及び表示品位に応じてプリチャージ回路28を設けていない場合を示す。駆動回路内蔵型液晶表示装置においては、表示画素25を行列状に配置することから、少なくとも直交する2辺にドレインドライバー26とゲートドライバー27を配置する必然性がある。言い換えれば、残りの2辺には周辺駆動回路を配置せずに済む場合があるということである。この様に周辺駆動回路素子を配置しない空きの辺がある場合には、該空きの辺に注入孔32を配置する。特に空きの辺が2辺ある場合には、それらが交差する角部近傍に配置する。空きの辺に配置することによって、注入孔32から表示画素25までの間に、周辺駆動回路を構成するTFT素子を配置せずに済むので、動作不良の発生もない。尚、表示画素25自体も、しきい値Vtの変動に対しては許容度が高い素子であるといえる。
【0018】
図4は、本発明の第3の実施の形態を示す図である。同じ箇所には同じ符号を伏して説明を省略する。第1と第2の実施の形態が、注入孔32を配置した辺に対して対向する辺にドレインドライバー26を配置したのに対し、第3の実施の形態は同じ辺にドレインドライバー26を配置したものである。但し、注入孔32から注入された液晶がドレインドライバー26をまたぐことがないように、注入孔32をできるだけ隅に配置している。ここで、辺の一方の端部から注入孔32を含める注入孔32端部(図示符号40)までを第1のエリア、注入孔32を含めない注入孔32の端部から辺の他方の端(図示符号41)までを第2のエリアをしたときに、ドレインドライバ26を第2のエリア41内に配置するようにしている。ドレインドライバ26の端はパターンが許可する範囲で、できるだけ注入孔32からは遠ざける。斯かる配置であれば。注入された液晶(符号33)はドレインドライバー26の側部を迂回して表示部24に注入され、直接的にはドレインドライバー26の上方を通過しないので、しきい値Vtが極端に変動するTFT素子が生じることもない。尚、符号35は前述した左右切り替え回路を示している。
【0019】
而して、以上に説明した本実施の形態によれば、以下の作用効果を得ることができる。
(1)液晶の注入孔32を形成した辺に対して対向する辺にドレインドライバー26を配置したことにより、ドレインドライバー26を構成するTFTの上方を通過する液晶の量を低減できる。これによって液晶中に含まれる不純物がTFT上方の絶縁膜表面にトラップされる蓄積量を低減できる。また、注入孔32付近では断面積が小さいために注入時の液晶の流速が速いのに対して、注入孔32から遠方では流速が遅くなるので、静電気による電荷の蓄積も少ない。これによって、ドレインドライバー26を構成するTFTにバックチャネルが形成されることを抑制し、しきい値Vtの変動を防止できる。
(2)図1と図3の構成において、基板21の終端部から、接続端子29、アルミニウム配線30、そしてドレインドライバー26と順に配置することにより、無駄な領域を作らずにドレインドライバー26を基板21の端から例えば5mm以上離して配置することができる。TFTの製造プロセスにおけるエキシマレーザアニール工程はTFT活性層となる非晶質のシリコン薄膜を多結晶シリコン薄膜に結晶化させる工程であり、結晶化させたシリコン薄膜の結晶粒径を測定すると、基板21の周縁部でばらつきが大きく基板21中央付近でばらつきが小さいことが確認されている。従って、TFT素子特性のばらつきに対して影響を受けやすいドレインドライバー26を少しでも基板21の中央に近づけた配置とすることにより、更に製造歩留まりの向上を見込むことができる。接続端子29と注入孔32とを同じ辺に配置した場合に基板21のブレイキング(分割)工程で支障を来すことが報告されているので、本実施の形態の配置にとっては好都合となる。
【0020】
尚、本発明では注入孔32の向きが図1と図3の向きに限られるものではなく、例えば図1においてゲートドライバー27が配置された短辺22の、図面上方に注入孔を配置(図示符号43)してもその効果を得ることができる。
【0021】
【発明の効果】
以上の説明からも明らかなように、本発明によれば、ドレインドライバー26を構成するTFTのしきい値Vtのシフトに起因する製品不良を大幅に減じることができ、これによって製品の製造歩留まりを大幅に向上できる利点を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の液晶表示装置を示す平面図である。
【図2】液晶表示装置の回路構成を示す回路図である。
【図3】本発明の第2の実施の形態を説明するための平面図である。
【図4】本発明の第3の実施の形態を説明するための平面図である。
【図5】従来の液晶表示装置を示す平面図である。
【符号の説明】
GL ゲートライン
DL ドレインライン
21 基板
24 表示部
25 表示画素
26 ドレインドライバー
27 ゲートドライバー
28 プリチャージドライバー
29 接続端子
31 シール剤
32 注入孔
Claims (4)
- 絶縁性の2枚の基板を対向配置し、
一方の基板の対向面の表示部に複数のゲートライン及びドレインラインを互いに交差するように配置し、
前記ゲートラインとドレインラインとの各交差部に表示画素を形成して行列状に配置し、
前記対向面の周縁部に沿うように、少なくとも前記ゲートラインを駆動するゲートドライバー、前記ドレインラインを駆動するドレインドライバーを有する周辺駆動回路、及び表示画像の左右反転を行うための左右切り替え回路を配置し、
前記2枚の基板をシール材にて対向接着し、
前記シール材の注入孔から前記基板の間の空間に液晶を注入して前記シール材の注入孔を密閉した駆動回路内蔵型表示装置において、
前記基板が4角形状を有し、その1つの辺に前記注入孔を配置すると共に、前記注入孔を配置した辺に対して対向する辺に前記ドレインドライバー及び前記左右切り替え回路を配置し、
更に前記基板の注入孔を配置した辺に対して対向する辺に外部接続端子を形成したことを特徴とする駆動回路内蔵型液晶表示装置。 - 前記注入孔を配置した辺にプリチャージ回路を配置したことを特徴とする請求項1記載の駆動回路内蔵型液晶表示装置。
- 前記注入孔を配置した辺に対して隣接する辺の少なくとも一方の辺に前記ゲートドライバーを配置したことを特徴とする請求項1記載の駆動回路内蔵型液晶表示装置。
- 絶縁性の2枚の基板を対向配置し、
一方の基板の対向面の表示部に複数のゲートライン及びドレインラインを互いに交差するように配置し、
前記ゲートラインとドレインラインとの各交差部に表示画素を形成して行列状に配置し、
前記対向面の周縁部に沿うように、少なくとも前記ゲートラインを駆動するゲートドライバーと前記ドレインラインを駆動するドレインドライバーを有する周辺駆動回路、及び表示画像の左右反転を行うための左右切り替え回路を配置し、
前記2枚の基板をシール材にて対向接着し、
前記シール材の注入孔から前記基板の間の空間に液晶を注入して前記シール材の注入孔を密閉した駆動回路内蔵型表示装置において、
前記基板が4角形状を有し、
前記基板の1つの辺に前記注入孔を配置して、前記1つの辺をその一方端から前記注入孔を含め前記注入孔の端部までの第1のエリアと、前記注入孔を含めず前記注入孔の端部から他方端までの第2のエリアとに分割し、
前記1つの辺の第2のエリアに前記ドレインドライバー及び前記左右切り替え回路を配置すると共に、前記基板の注入孔を配置した辺に対して対向する辺に外部接続端子を形成したことを特徴とする駆動回路内蔵型液晶表示装置。
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