JPH0318828A - アクティブマトリックスアレイ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、液晶表示パネル、或いは液晶ライトバルブな
どに用いることのできるアクティブマトリックスアレイ
に関するものである。

従来の技術 従来アクティブマトリックスアレイの基本的な構成は第
３図に示すように、多数の走査線Ｘｎと信号Ｙｍとその
交差点に配置された絵素電極Ｐｎｍ、及び各絵素電極に
接続され、走査線で制御されるスイッチング素子Ｔｎｍ
　（図では薄膜トランジスタ）より成る。絵素電極と対
向共通電極の間には液晶が挿入されており絵素電極に与
えられる電位で液晶の電気光学特性が制御される。また
、各絵素電極Ｐｎｍは対向共通電極との間に静電容＠Ｃ
１ｃを形成しており（図では示していない）、この容量
により絵素電極の電位がある時間にわたって保持される
ことがアクティブマトリックス方式の要件のひとつであ
る。つまり、スイッチング素子Ｔｎｍが走査線Ｘｎによ
って選択され、信号線Ｙｍの電位が絵素Ｐｎｍに与えら
れた後、スイッチング素子１”　ｎ　ｍの非選択時の抵
抗（図ではトランジスタのオフ抵抗）と、静電容量Ｃｌ
　ｃとによって決まる時定数τで絵素の電位は変化して
いくことになる。したがって、走査線の非運ＩＲ時間に
対して時定数が十分大きければ絵素の電位は保持される
が、トランジスタのオフ抵抗が小さく時定数が不十分で
あれば、絵素電位が変化し表示画像へ影響する。

さらに、実際のアクティブマトリックスアレイでは、ス
イッチング素子の構造や製造プロセスなどにより、いろ
いろな寄生容量が発生し、上記の絵素電圧を変動させる
原因となる。特に信号線Ｙｍと絵素電極Ｐｎｍ間に発生
する寄生容量Ｃｓｐは、信号線Ｙｍの電位変化Δ■に対
して、ΔＶＸ　（Ｃｓ　ｐ／Ｃ４！ｃ）だけ絵素電位を
変動させることになるため、表示画像の品質に大きな影
響を与える。第４図は、トランジスタのオフ抵抗Ｒｏ　
ｆ　ｆとＣｓｐの表示画像の上下輝度差への影響を説明
するための絵素電位のタイミングチャートである。この
図は、薄膜トランジスタアレイををする液晶素子を駆動
するときの一般的なタイミングチャートであり、駆動方
法である。つまり、液晶は交流で駆動する必要があるた
め、信号線電位は共通電極に対して一画面毎に極性を反
転する方法である。図では、信号として一定電圧を与え
た場合の走査線選択時間の差による各画素の電位変化を
示している。Ｃｓｐを考慮した場合、図から解るように
信号線電位の極性が一画面毎に反転したとき、その変化
に応じて前述した計算式の分だけ絵素電位に変化を与え
る。この変化は、常に液晶にかかる電圧を低下させる方
向に働く。また、図からも明らかなように信号線電位の
反転後すぐに選択される絵素（表示画面では上に当たる
）と、選択された後すぐに信号線電位の反転が起こる絵
素（表示画面では下に当たる）では、液晶にかかってい
る実効電圧（液晶にかかっている電圧の２乗の時間平均
値）に差が生しる。これによって画面上下での輝度差が
発生することになる。また、信号線電位の変化によって
絵素電位が影響されるので、階調性も太き（低下させる
原因となる。

一方、図からも明らかなように、トランジスタのオフ抵
抗の影響によっても画面上下での輝度差が発生する。ト
ランジスタのオフ抵抗によって画素電位が信号線電位の
方向へリークすることによる。これによってホールド時
の絵素電位の変化が、表示画面と部と下部で異なり、結
果として上下輝度差が生じることとなる。

ところで、この信号線と絵素間容量は、トランジスタの
チャンネル部の形状や、特にａ−３ｉを活性層としたト
ランジスタの光道１１ｉＩｉ層等によって発生し、完全
にその容量をなくするのは困難である。さらに、−絵素
のサイズを細かくし高密度・高精細にした場合、液晶の
容１ｉ（ＩＰ！ｃが小さくなり等価的にＣｓｐ／Ｃｆ！
ｃの値が大きくなり、結果として画質に大きく影響する
ことになる。また、トランジスタのオフ抵抗についても
同様に、絵素サイズを小さくしていくほど高抵抗にする
必要があり、ｉ！！ｉｉ質への影響が出やすくなるとい
う問題を有することになる。

発明が解決しようとする課題 本発明の課題は、アクティブマトリックス方式液晶表示
素子において、その問題点である信号線と絵素電極間容
量及び抵抗のもたらす画質低下を大きく低減し、高品質
の表示が可能となるアクティブマトリックスアレイを提
供することにある。

課題を解決するための手段 前記ｉ！！題を解決するために本発明のアクティブマト
リックスアレイは、１つの絵素電極に対し２本の信号線
を有し、前記２本の信号線はその電位が極性のみ反転さ
れて入力されるように構成されており、かつ各々の信号
線及び絵素電極間にはそれぞれ異なる走査線により独立
に制御できるスイッチング素子が接続されるか、または
前記２本の信号線のうち第１の信号線−絵素電極間には
走査線により制御できるスイッチング素子が、第２の信
号線−絵素電極間には、第１に信号線−絵素電極間に発
生する容量と抵抗に相当するコンデンサと抵抗をＲ（ｉ
ｌした構成としたものである。

作用 前述のように、１つの絵素電極に対して、互いに極性の
みが反転された２本の信号線がスイッチング素子などを
介して接続され、かつ２本の信号線間に発生する寄生容
量、及び抵抗をほぼ同一になるようにすることによって
、１画面走査時の信号線電位反転による画素電位の変動
を相殺すると共に、抵抗による影響も西面上下で同一と
なり輝度差のない高画質表示が可能となる。

実施例 （実施例１） 第１図は、本発明に関わる第一の実施例のアクティブマ
トリックスアレイの等価回路を示したものである。第１
図において、Ｔｎｍ（ａ）、Ｔｎｍ（ｂ）は薄膜トラン
ジスタを示している。Ｘｎは走査線、Ｙｍ（ａ）、Ｙｍ
■）はそれぞれ信号線を示している。

また、Ｐｎｍは絵素電極である０図から明らかなように
、本発明の構成は１つの絵素電極Ｐｎｍに対して２本の
信号線Ｙｍ（ａ）、　Ｙｍ（ｂ）がスイッチング素子Ｔ
　ｎ　ｍ（ａ）、　Ｔ　ｎ　ｍ（ｂ）を介して接続され
ている。また、２本の信号線は互いに極性のみが反転さ
れた電圧が入力されるように、周辺で反転回路１０１を
介して接続されている。以下に、その動作について説明
する。

各絵素電極は、２つのトランジスタによって独立に選択
され、その時の信号線電位を保持することになる０例え
ば、絵素電極Ｐｎｍであれば、トランジスタＴｎｍ（ａ
）及びＴｎｍ（ｂ）である、しかし、トランジスタＴ　
ｎ　ｍ　（ａ）が選択され書き込まれた信号線電位は、
次のタイミングでトランジスタＴｎｍ（ｂ）の選択によ
り書き換えられることになる。

したがって最終的には各絵素共トランジスタＴｎｍ（ｂ
）によって書き込まれた電位が液晶の静電容量によって
保持されることになる。その後絵素電位は、トランジス
タのオフ抵抗と信号線・絵素間に発生する寄生容量によ
り、信号線電位の変動にともなって影響を受けることに
なる。しかし、第１図の構成の場合、絵素電極Ｐｎｍに
対する２本の信号線Ｙ　ｍ　（ａ）とＹｍ（ｂ）の電位
変化は常に逆方向に同一量だけ作用するため、寄生容量
による絵素電位の変動はなくなる。またトランジスタの
オフ抵抗によるリークは画面上下で同じように影響を受
けることになる。つまり、絵素電位の変化は、画面の上
下で差がなくなる。実際に、第１図の構成で走査線数１
０００（本）のアクティブマトリックスアレイを試作し
、表示素子を作成して画面上下での電圧−輝度特性を測
定した結果、輝度特性差はなかった。

（実施例２） 第２図は本発明の第２の実施例のアクティブマトリック
スアレイの構成図である０本構成は、各絵素に対する２
本の信号線のうちの一方には薄膜トランジスタを形成し
、他方の信号線には、絵素電極との間にトランジスタの
オフ抵抗及びソース・ドレイン間寄生容量とほぼ同じ抵
抗とコンデンサを形成したものである。具体的には、実
施例１で記載した構成において、Ｔ　ｎ　ｍ　（ａ）に
対応するトランジスタのゲート電極のみを取り除いて作
成している。

本構成においても、第１の実施例と同様画面の上下輝度
差を軽減できることは明らかであろう。

発明の効果 以上述べたように、本発明は、１つの絵素ｉ極に対して
、互いに極性のみが反転された２本の信号線がスイッチ
ング素子などを介して接続され、２本の信号線間に発生
する寄生容量、及び抵抗をほぼ同一になるようにするこ
とによって、１画面走査時の信号線電位反転による画素
電位の変動を相殺すると共に、抵抗による影響も画面上
下で同一になるようにし、輝度差のない高画質表示を可
能とするものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかわる第１の実施例のアクティブマ
トリックスアレイの回路構成の説明図、第２図は本発明
にかかわる第２の実施例のアクテイブマトリックスアレ
イの回路構成の説明図、第３図は従来のアクティブマト
リックスアレイの典型例を示す説明図、第４図はアクテ
ィブマトリックスアレイの典型的な駆動方法の説明図で
ある。 Ｘｎ・・・・・・走査線、１０１・・・・・・反転回路
、Ｙ　ｍ　（ａ）　。 Ｙｍ（ｂ）・・・・・・信号線、Ｐｎｍ・・・・・・絵
素電極、Ｔ　ｎ　ｍ　（ａ）Ｔｎｍ（ｂ）・・・・・・
トランジスタ、Ｃｎｍ・・・・・・コンデンサ、Ｒｎｍ
・・・・・・抵抗。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）１つの絵素電極に対し２本の信号線を有し、前記
   ２本の信号線はその電位が極性のみ反転されて入力され
   るように構成されており、かつ各々の信号線及び絵素電
   極間にはそれぞれ異なる走査線により独立に制御できる
   スイッチング素子が接続されていることを特徴とするア
   クティブマトリックスアレイ。
2. （２）前記スイッチング素子は薄膜トランジスタによっ
   て構成されていることを特徴とする請求項（１）に記載
   のアクティブマトリックスアレイ。
3. （３）１つの絵素電極に対し２本の信号線を有し、前記
   ２本の信号線はその電位が極性のみ反転されて入力され
   るように構成されており、かつ前記２本の信号線のうち
   第１の信号線−絵素電極間には走査線により制御できる
   スイッチング素子が、第２の信号線−絵素電極間には、
   第１に信号線−絵素電極間に発生する容量と抵抗に相当
   するコンデンサと抵抗を具備したことを特徴とするアク
   ティブマトリックスアレイ。
4. （４）前記スイッチング素子は薄膜トランジスタによっ
   て構成されていることを特徴とする請求項（３）記載の
   アクティブマトリックスアレイ。