JPH04307589A - 薄膜トランジスタアレイおよびその駆動方法 - Google Patents

薄膜トランジスタアレイおよびその駆動方法

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JPH04307589A
JPH04307589A JP3072693A JP7269391A JPH04307589A JP H04307589 A JPH04307589 A JP H04307589A JP 3072693 A JP3072693 A JP 3072693A JP 7269391 A JP7269391 A JP 7269391A JP H04307589 A JPH04307589 A JP H04307589A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
thin film
film transistor
bus line
gate bus
gate
Prior art date
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Pending
Application number
JP3072693A
Other languages
English (en)
Inventor
Hideki Asada
秀樹 浅田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
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Publication of JPH04307589A publication Critical patent/JPH04307589A/ja
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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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は薄膜トランジスタアレイ
に関し、特にアクティブマトリクス方式による液晶ディ
スプレイに用いられる薄膜トランジスタアレイに関する
【0002】
【従来の技術】薄膜トランジスタを用いたアクティブマ
トリクス方式の液晶ディスプレイは、二次元に配置され
た画素電極を独立に駆動することができ、大画面で高精
細かつ高階調の映像表示装置を実現させることができる
ものである。
【0003】図5は、アクティブマトリクス形の液晶デ
ィスプレイに用いられる従来の薄膜トランジスタアレイ
の4画素分の等価回路を示す回路図である。従来の薄膜
トランジスタアレイは、図5に示すように、m本のゲー
トバスライン5i(i=1〜m)と、n本のデータバス
ライン3j(j=1n)と、ゲートバスライン5iとデ
ータバスライン3jの交点に形成されたアモルファスシ
リコン、あるいはポリシリコンのN形トランジスタN1
ijと、そのN形トランジスタN1ijに接続された画
素電極4ijとで構成される。
【0004】なお、以下の説明では、特定の画素を指定
するとき以外はi,jを省略する。
【0005】次に、従来の薄膜トランジスタアレイの動
作について説明する。
【0006】図6は、図5で示した従来の薄膜トランジ
スタアレイをフレーム反転ノンインタレース駆動した場
合の各部の電圧波形を示す図である。
【0007】図6に示すようなゲートパルスVGi−1
,VGiをゲートバスライン5i−1,5iにそれぞれ
入力することにより、N形トランジスタN1ijを通し
て線順次走査を行ない、データバスライン3jからのデ
ータ信号VDjを画素電極に書込むことができる。この
際、データ信号をフレームごとに正極性および負極性に
交互に切換える。その結果、図5に示された4つの画素
のうち、右下に位置する画素電極4ijの液晶印加電圧
波形VLijが得られる。以上のようにして、画素電極
4ijに書込まれた二次元の電圧分布は、液晶の電気光
学応答により二次元の光度分布に変換され、画像として
出力することができる。
【0008】液晶容量が小さく、画素電極4ijに充電
された電荷を1フレームの期間保持できないような場合
は、電圧保持のため画素電極に蓄積容量が付加されるの
が普通である。
【0009】図7は、画素電極4ijの一部を1行前の
ゲートバスライン5i−1と絶縁膜を介してオーバラッ
プさせることにより蓄積容量CS1ijを形成した従来
例を示す図である。前段のゲートバスラインを利用して
蓄積容量を形成するこの方法は、蓄積容量を形成するた
めの電極を別に設けて形成する場合に比べて開孔率を高
くとれるメリットがある。
【0010】図8は、図7に示した従来の薄膜トランジ
スタアレイをフレーム反転ノンインタレース駆動した場
合の各部の電圧波形を示す図である。
【0011】図5の薄膜トランジスタアレイと同様の動
作により、図7に示された4つの画素のうち、右上に位
置する画素電極4ijの液晶印加電圧波形VLijが得
られる。
【0012】図6に示した液晶印加電圧波形VLijに
おいて、ΔVF1,ΔVF2は、N形トランジスタのゲ
ートソース間の寄生容量CPNijに起因するフイード
スルー電圧であり、一般に次式で表すことができる。
【0013】
【0014】ここで、ΔVGiはi番目のゲートパルス
の変動量を、CLは画素電極4の液晶容量をそれぞれ示
す。
【0015】また、図8に示した液晶印加電圧波形VL
ijおいて、ΔVF1,ΔVF2は、N形トランジスタ
のゲートソース間の寄生容量CPNijに起因するフイ
ードスルー電圧、ΔVF3,ΔVF4は画素電極4ij
の一部をゲートバスライン5i−1とオーバラップさせ
ることにより形成した蓄積容量CS1ijに起因するフ
イードスルー電圧であり、一般に次式で表すことができ
る。
【0016】
【0017】ここで、ΔVG(i−1),ΔVGiはi
番目のゲートパルスの変動量である。
【0018】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の薄膜ト
ランジスタアレイは、N形トランジスタのゲートソース
間の寄生容量や画素電極の一部をゲートバスラインとオ
ーバラップさせることにより形成した蓄積容量に起因す
るフイードスルー電圧が発生して液晶に直流電圧成分を
残留するため、液晶の劣化の大きな原因となるという欠
点があった。また、液晶容量が液晶印加電圧に対応した
液晶分子の配列状態で変化するので、フイードスルー電
圧は画素ごとに異なり、このため階調制御を困難にする
という欠点があった。
【0019】
【課題を解決するための手段】本発明の薄膜トランジス
タアレイは、第一のゲートバスラインと、前記第一のゲ
ートバスラインと直交するデータバスラインとの交点に
形成した第一のN形薄膜トランジスタと、前記第一のゲ
ートバスラインと並行に隣接した第二のゲートバスライ
ンと、前記第二のゲートバスラインと直交するデータバ
スラインとの交点に形成した第一のP形薄膜トランジス
タと、前記第一および第二のゲートバスラインに挟まれ
前記第一のN形薄膜トランジスタと前記第一のP形薄膜
トランジスタに接続した画素電極と、前記画素電極に接
続し前記第二のゲートバスラインにゲート電極を接続し
た第二のN形薄膜トランジスタと、前記画素電極に接続
し前記第一のゲートバスラインにゲート電極を接続した
第二のP形薄膜トランジスタとを備え、前記第二のN形
薄膜トランジスタと前記第二のP形薄膜トランジスタは
相互にソースあるいはドレイン電極を共通接続するもの
である。
【0020】
【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。
【0021】図1は、本発明の薄膜トランジスタアレイ
の一実施例を示すブロック図である。
【0022】本実施例の薄膜トランジスタアレイは、図
1に示すように、m×n画素の薄膜トランジスタアレイ
における任意の2×2の画素分が示されている。
【0023】図1において、本実施例の薄膜トランジス
タアレイは、隣接して並行に配置されている2組のゲー
トバスライン1i,2i(i=1〜m)と、ゲートバス
ライン1i,2iに直交するデータバスライン3j(j
=1n)と、ゲートバスライン1i,2iに挟まれて配
置されている画素電極4ijと、N形トランジスタN1
,N2と、P形トランジスタP1,P2とを備えて構成
されている。
【0024】なお、以下の説明では、特定の画素を指定
するとき以外はi,jを省略する。
【0025】本実施例では、画素を駆動するスイッチと
してCMOSスイッチが用いられており、図1に示すよ
うに、N形トランジスタN1のゲート電極はゲートバス
ライン1に接続されている。一方、P形トランジスタP
1ゲート電極は、ゲートバスライン2に接続されている
。また、これらのN形およびP形トランジスタN1,P
1のドレイン電極あるいはソース電極はゲートバスライ
ン1,2に直交するデータバスライン3に接続されてい
る。さらに、これらのN形およびP形トランジスタN1
,P1のソース電極あるいはドレイン電極は画素電極4
に接続されている。
【0026】また、N形トランジスタN2のゲート電極
はゲートバスライン2に接続されている。一方、P形ト
ランジスタP2ゲート電極は、ゲートバスライン1に接
続されている。また、これらのN形およびP形トランジ
スタN2,P2のソース電極あるいはドレイン電極は画
素電極4に接続されている。さらに、これらのN形およ
びP形トランジスタN2,P2のドレイン電極あるいは
ソース電極は共通接続されている。
【0027】ここで、N形トランジスタN1,N2のゲ
ートソース間、あるいはゲートドレイン間の寄生容量C
PN1,CPN2が等しく、かつP形トランジスタP1
,P2のゲートソース間、あるいはゲートドレイン間の
寄生容量CPP1,CPP2が等しくなるように設計す
るものとする。これは、これらのトランジスタの相互の
サイズを等くすることにより容易に達成できる。本実施
例では、これらのN形およびP形トランジスタN1,N
2,P1,P2として、ポリシリコン薄膜トランジスタ
を採用したが、アモルファスシリコン薄膜トランジスタ
を採用してもよい。
【0028】次に、本実施例の動作について説明する。
【0029】ここで、N形およびP形トランジスタN1
,N2,P1,P2のゲートソース間、あるいはゲート
ドレイン間の寄生容量CPN1,CPN2およびCPP
1,CPP2に起因するフイードスルー電圧ΔVFPN
1,ΔVFPN2,ΔVFPP1,ΔVFPP2は以下
の(4)〜(7)式で近似することができる。
【0030】
【0031】また、N形およびP形トランジスタN1,
N2,P1,P2の走査用のゲートパルスが反転の関係
にある場合は次のようになる。
【0032】
【0033】さらに、前述のように、寄生容量間には次
式に示す関係となるよう設計する場合は、(4)〜(9
)式より、(10)式が成立する。
【0034】
【0035】上記のフイードスルー電圧ΔVFPN1,
ΔVFPN2,ΔVFPP1,ΔVFPP2は同一タイ
ミングで発生するので、これをキャンセルすることがで
きることになる。
【0036】以上説明したような構成の薄膜トランジス
タアレイが形成されたガラス基板と、透明電極膜、およ
びブラックマトリクスが形成されたガラス基板との間に
、ネマチック液晶を約5μmのギャップで注入、封止し
てアクティブマトリクス液晶パネルを作成する。
【0037】図2は、本発明の薄膜トランジスタアレイ
の駆動方法の実施例を説明するためのゲートパルス、デ
ータ信号、液晶印加電圧のタイムチャートである。
【0038】図2に示すように、ゲートバスライン1i
,1(i−1),2i,(i−1)には、それぞれ、反
転の関係にある走査用のゲートパルスVGNi,VGN
(i−1)とVGPi,VGP(i−1)とを入力する
。本実施例では、前述の従来例と同様、フレーム反転ノ
ンインタレース駆動方式を採用しており、データ信号V
Dのレベルをフレーム周期で交互にシフトさせている。 このとき、N形およびP形トランジスタN1,P1,の
寄生容量CPN1,CPP1によるフイードスルー電圧
は、N形およびP形トランジスタN2,P2,の寄生容
量CPN2,CPP2によってキャンセルされ、図2に
示すようなフイードスルー電圧が表れない液晶印加電圧
波形が得られる。
【0039】また、ライン反転ノンインタレース駆動方
式や、フィールド反転インタレース駆動方式等において
も、同様にフイードスルー電圧が表れない液晶印加電圧
波形が得られる。
【0040】次に、本発明の第二の実施例について説明
する。
【0041】図3は、本発明の第二の実施例を示す回路
図である。
【0042】図3において、本実施例の図1に示す第一
の実施例との相違点は、画素電極4の一部をゲートバス
ライン1,2と絶縁膜を介してオーバラップさせること
により蓄積容量CS1,CS2を形成したことである。 これは、従来例で説明したように、液晶容量が小さく、
画素電極4に充電された電荷を1フレームの期間保持で
きないような場合に適用される。
【0043】このとき、画素電極4とゲートバスライン
1,2との重畳面責を等しくすることにより、蓄積容量
CS1,CS2が等しくなるように設計する。
【0044】次に、本実施例の動作について説明する。
【0045】N形およびP形トランジスタのゲートバス
ラインと画素電極4との間に付加された蓄積容量CS1
,CS2に起因するフイードスルー電圧ΔVFS1,Δ
VFS2は、次式で表すことができる。
【0046】
【0047】さらに、前述のように、寄生容量、蓄積容
量間には次式に示す関係となるよう設計する場合は、(
14)式が成立する。
【0048】
【0049】上記のフイードスルー電圧ΔVFPN1,
ΔVFPN2,ΔVFPP1,ΔVFPP2は同一タイ
ミングで発生するので、これをキャンセルすることがで
きることになる。
【0050】図4は、本実施例の薄膜トランジスタアレ
イの駆動方法を説明するためのゲートパルス、データ信
号、液晶印加電圧のタイムチャートである。
【0051】N形およびP形トランジスタN1,P1,
の寄生容量CPN1,CPP1によるフイードスルー電
圧は、N形およびP形トランジスタN2,P2,の寄生
容量CPN2,CPP2によってキャンセルされ、さら
に蓄積容量CS1,CS2に起因するフイードスルー電
圧も互いにキャンセル方向に作用するので、図4に示す
ようなフイードスルー電圧が表れない液晶印加電圧波形
が得られる。
【0052】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の薄膜トラ
ンジスタアレイおよびその駆動方によれば、トランジス
タの寄生容量および蓄積容量に起因して発生するフイー
ドスルー電圧をキャンセルすることができ、この結果液
晶に直流電圧成分を残すことなく駆動することができる
ため、これによる液晶の劣化を防止できるという効果が
ある。また、階調制御を容易に行なうことができるとい
う効果がある。したがって、アクティブマトリクス方式
による液晶ディスプレイの大幅な信頼性の向上、フリッ
カレス化、および高階調化が可能になるという効果を有
している。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の薄膜トランジスタアレイの一実施例を
示す回路図である。
【図2】本実施例の薄膜トランジスタアレイの動作にお
ける各部の電圧波形を示す図である。
【図3】本発明の薄膜トランジスタアレイの第二の実施
例を示す回路図である。
【図4】第二の実施例の薄膜トランジスタアレイの動作
における各部の電圧波形を示す図である。
【図5】従来の薄膜トランジスタアレイの一例を示す回
路図である。
【図6】従来の薄膜トランジスタアレイの動作における
各部の電圧波形を示す図である。
【図7】従来の薄膜トランジスタアレイの第二の例を示
す回路図である。
【図8】従来の第二の例の薄膜トランジスタアレイの動
作における各部の電圧波形を示す図である。
【符号の説明】
1i,2i,5i    ゲートバスライン3j   
 データバスライン 4ij    画素電極 N1,N2    N形トランジスタ P1,P2    P形トランジスタ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  第一のゲートバスラインと、前記第一
    のゲートバスラインと直交するデータバスラインとの交
    点に形成した第一のN形薄膜トランジスタと、前記第一
    のゲートバスラインと並行に隣接した第二のゲートバス
    ラインと、前記第二のゲートバスラインと直交するデー
    タバスラインとの交点に形成した第一のP形薄膜トラン
    ジスタと、前記第一および第二のゲートバスラインに挟
    まれ前記第一のN形薄膜トランジスタと前記第一のP形
    薄膜トランジスタに接続した画素電極と、前記画素電極
    に接続し前記第二のゲートバスラインにゲート電極を接
    続した第二のN形薄膜トランジスタと、前記画素電極に
    接続し前記第一のゲートバスラインにゲート電極を接続
    した第二のP形薄膜トランジスタとを備え、前記第二の
    N形薄膜トランジスタと前記第二のP形薄膜トランジス
    タは相互にソースあるいはドレイン電極を共通接続する
    ことを特徴とする薄膜トランジスタアレイ。
  2. 【請求項2】  前記画素電極の一部がこの画素電極を
    挟む前記第一および第二のゲートバスラインと絶縁膜を
    介して重畳することを特徴とする請求項1記載の薄膜ト
    ランジスタアレイ。
  3. 【請求項3】  前記画素電極を挟む前記第一および第
    二のゲートバスラインにそれぞれ反転の関係にある第一
    および第二の走査用のゲートパルスを入力することを特
    徴とする請求項1または2記載の薄膜トランジスタアレ
    イの駆動方法。
JP3072693A 1991-04-05 1991-04-05 薄膜トランジスタアレイおよびその駆動方法 Pending JPH04307589A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000163015A (ja) * 1998-11-25 2000-06-16 Lucent Technol Inc 組織的なスマ―ト画素を備えた表示装置
WO2018143098A1 (ja) * 2017-02-06 2018-08-09 シャープ株式会社 アクティブマトリクス基板および液晶表示装置

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000163015A (ja) * 1998-11-25 2000-06-16 Lucent Technol Inc 組織的なスマ―ト画素を備えた表示装置
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