JPH09230828A - アナログバッファ回路及び液晶表示装置 - Google Patents

アナログバッファ回路及び液晶表示装置

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JPH09230828A
JPH09230828A JP3670796A JP3670796A JPH09230828A JP H09230828 A JPH09230828 A JP H09230828A JP 3670796 A JP3670796 A JP 3670796A JP 3670796 A JP3670796 A JP 3670796A JP H09230828 A JPH09230828 A JP H09230828A
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JP
Japan
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mos transistor
channel mos
switch element
analog buffer
gate electrode
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JP3670796A
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Hajime Sato
藤 肇 佐
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Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 所定のデータレートで書き込むことを可能に
するとともに、オフセット電圧のばらつきを可及的に小
さくする。 【解決手段】 MOSトランジスタを有するソースフォ
ロア回路8a,8bと、このソースフォロア回路のMO
Sトランジスタのゲート電極に、所定の電圧に前記MO
Sトランジスタのしきい値電圧を加えた電圧を供給する
電圧供給手段を備えているしきい値電圧キャンセル回路
3,5a,5b,6a,6b,9a,9bと、を備えて
いることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はアナログバッファ回
路及びこのアナログバッファ回路を有する、パネル上に
一体形成された内蔵駆動回路を備えた液晶表示装置に関
する。
【0002】
【従来の技術】従来、直視大型の液晶表示装置について
は、画素部のスイッチ素子のみアモルファス−シリコン
TFT(Thin Film Transistor)
で作製し、駆動回路については外付けLSIを用いる方
式が一般的であった。しかし、駆動回路を同一基板上に
一体成形できると、表示部外側の幅を小さくできる、厚
さを薄くできる、コスト低減が図れるといった利点が生
じるため、駆動回路一体型の液晶表示装置が望まれてい
る。
【0003】従来の駆動回路一体型液晶表示装置の等価
回路図を図8に示す。この図8に示す液晶表示装置は特
公平3−34273号公報に開示されているものであっ
て、ポリシリコンTFTを用いた駆動回路一体型で、ビ
ューファインダー等の小型パネルに使用される。
【0004】図8において、図示しない第1の電極基板
上には信号線231 ,…23n 及び走査線321 ,…3
m がマトリクス状に配線され、これらの信号線23
(i=1,…n)及び走査線32(j=1,…m)の
交差部に、スイッチ素子35を介して画素電極36が形
成されている。また、図示しない第2の電極基板上には
画素電極36に対向して対向電極37が形成され、上記
第1及び第2の電極基板間に液晶が挟持されて液晶セル
38が形成されている。
【0005】アナログの映像信号40は外部より映像信
号線21を介して供給される。映像信号21はスイッチ
素子22(i=1,…n)を介して信号線23に接
続している。そしてスイッチ素子22(i=1,…
n)のゲート電極は信号線駆動回路28に接続されてい
る。信号線駆動回路28から走査信号を供給し、スイッ
チ素子221 ,…22n を順々にONさせることによ
り、映像信号40を時系列的に信号線231 ,…23n
の配線容量241 ,…24n にホールドすることができ
る。走査線321 ,…32m は走査線駆動回路31に接
続されており、走査線駆動回路31から走査信号を供給
することで、信号線231 ,…23n にホールドされて
いる時系列の映像信号40をスイッチ素子221 ,…2
n を介して各画素に供給することができる。信号線駆
動回路28の1走査毎に走査線駆動回路31を1段ずつ
走査することにより、すべての画素に映像信号40を供
給することができる。各画素に供給された映像信号によ
り液晶セル38にかかる電界がきまり、この電界の大小
により液晶セル内の液晶分子の配列が変化する。このた
め液晶セルの上下に配置された偏光板と組み合わせるこ
とにより透過光強度を変調し画像表示を行うことができ
る。画素電位が保持期間中に変化しないように画素電極
36には別途蓄積容量39を形成している。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】図8に示す従来の液晶
表示装置においては、信号線23(i=1,…n)へ
の書き込みは映像信号のデータレートで行う必要がある
が、パーソナルコンピュータ等に用いられる直視型液晶
表示装置では上記動作方式をとることができない。これ
は、直視型液晶表示装置ではパネルサイズが対角10イ
ンチ程度とビューファインダ等に用いられる小型パネル
(対角1インチ前後)に比べて面積比で100倍とな
り、信号線23(i=1,…n)、映像信号線32
(j=1,…m)の時定数が面積比で大きくなるためデ
ータレート内で十分な書き込み時間が得られないことに
よる。
【0007】この問題点を解決する方法として映像信号
線40を分割することによりそれぞれの信号線のデータ
レートを下げる方式が特開昭57−20129号公報に
提案されている。本発明者らの見積りによると、この方
式に基づき例えば12.1インチXGA(Extend
ed Video Graphic Array)パネ
ルを実現しようとすると分割数はRGB各々64相、計
192相となる。このため、内蔵駆動回路の回路幅が増
加し、各映像信号線に供給するために膨大な外部回路が
必要となる、といった問題が生じる。
【0008】本発明は上記事情を考慮してなされたもの
であって、映像信号の信号線への書き込みを所定のデー
タレートで行うことのできる、アクティブバッファ回路
及びこのアナログバッファ回路を含む駆動回路一体型の
液晶表示装置を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明によるアナログバ
ッファ回路の第1の態様は、MOSトランジスタを有す
るソースフォロア回路と、このソースフォロア回路のM
OSトランジスタのゲート電極に、所定の電圧に前記M
OSトランジスタのしきい値電圧を加えた電圧を供給す
る電圧供給手段を備えているしきい値電圧キャンセル回
路と、を備えていることを特徴とする。
【0010】また本発明によるアナログバッファ回路の
第2の態様は、第1の態様のアナログバッファ回路にお
いて、前記電圧供給手段は、前記ゲート電極の電位を電
源電圧に充電する充電手段と、前記ゲート電極の電位
を、前記所定の電圧に前記しきい値電圧を加えた電圧ま
で放電させる放電手段とを備えていることを特徴とす
る。また本発明によるアナログバッファ回路の第3の態
様は、第2の態様のアナログバッファ回路において、前
記ソースフォロア回路はソースが共通に接続された第1
のNチャネルMOSトランジスタ及び第1のPチャネル
MOSトランジスタを有し、前記充電手段は、第1の制
御信号に基づいて開閉し、一端が駆動電源に接続され、
他端が前記第1のNチャネルMOSトランジスタのゲー
ト電極に接続される第1のスイッチ素子と、一端が前記
第1のNチャネルMOSトランジスタのゲート電極に接
続され、他端が接地される第1の容量素子と、前記第1
の制御信号に基づいて開閉し、一端が接地され、他端が
前記第1のPチャネルMOSトランジスタのゲート電極
に接続される第2のスイッチ素子と、一端が前記第1の
PチャネルMOSトランジスタのゲート電極に接続さ
れ、他端が接地される第2の容量素子と、を有し、前記
放電手段は、第2の制御信号に基づいて開閉し、値が前
記所定の電圧となる入力信号を前記第1のNチャネルM
OSトランジスタ及び第1のPチャネルMOSトランジ
スタのソースに送出する第3のスイッチ素子と、前記第
2の制御信号に基づいて開閉し、一端が前記第1のNチ
ャネルMOSトランジスタのゲート電極に接続され、他
端が前記第1のNチャネルMOSトランジスタのドレイ
ンに接続される第4のスイッチ素子と、前記第2の制御
信号に基づいて開閉し、一端が前記第1のPチャネルM
OSトランジスタのゲート電極に接続され、他端が前記
第1のPチャネルMOSトランジスタのドレインに接続
される第5のスイッチ素子と、を有していることを特徴
とする。
【0011】また本発明によるアナログバッファ回路の
第4の態様は、第3の態様のアナログバッファ回路にお
いて、前記しきい値電圧キャンセル回路は、第3の制御
信号に基づいて開閉し、一端が前記駆動電源に接続さ
れ、他端が前記第1のNチャネルMOSトランジスタの
ドレインに接続される第6のスイッチ素子と、前記第3
の制御信号に基づいて開閉し、一端が接地され、他端が
前記第1のPチャネルMOSトランジスタのドレインに
接続される第7のスイッチ素子と、前記第3の制御信号
に基づいて開閉し、一端が前記第1のNチャネルMOS
トランジスタ及び第1のPチャネルMOSトランジスタ
のソースに接続される第8のスイッチ素子と、を備えて
いることを特徴とする。
【0012】また本発明によるアナログバッファ回路の
第5の態様は、第3の態様のアナログバッファ回路にお
いて、前記しきい値電圧キャンセル回路は、ドレインが
前記駆動電源に接続され、ゲートが前記第1のNチャネ
ルMOSトランジスタのゲート電極に接続され、しきい
値電圧が前記第1のNチャネルMOSトランジスタのし
きい値電圧にほぼ等しい第2のNチャネルMOSトラン
ジスタと、第3の制御信号に基づいて開閉し、一端が前
記第2のNチャネルMOSトランジスタのソースに接続
される第6のスイッチ素子と、ドレインが接地され、ゲ
ートが前記第1のPチャネルMOSトランジスタのゲー
ト電極に接続され、しきい値電圧が前記第1のPチャネ
ルMOSトランジスタのしきい値電圧にほぼ等しい第2
のPチャネルMOSトランジスタと、前記第3の制御信
号に基づいて開閉し、一端が前記第2のPチャネルMO
Sトランジスタのソースに接続され、他端が前記第6の
スイッチ素子の他端に接続される第7のスイッチ素子
と、を有し、前記第6のスイッチ素子と前記第7のスイ
ッチ素子の共通接続点から出力信号が取り出されること
を特徴とする。
【0013】また本発明による液晶表示装置は、マトリ
クス状に配線された複数の信号線、走査線、及びこの信
号線と走査線との交差部にスイッチ素子を介して形成さ
れる画素電極を有する第1の電極基板と、前記画素電極
と対向して形成される対向電極を有する第2の電極基板
と、前記第1の電極基板及び第2の電極基板との間に挟
持される液晶層とを有する液晶表示装置において、請求
項1乃至5のいずれかに記載のアナログバッファ回路を
前記複数の信号線の各々に対応して前記第1の電極基板
上に形成し、前記アナログバッファ回路は映像信号を受
けて、出力を対応する前記信号線に送出することを特徴
とする。
【0014】
【発明の実施の態様】本発明によるアナログバッファ回
路の第1の実施の形態の構成を図1に示し、本発明によ
る駆動回路一体型の液晶表示装置の第1の実施の形態の
構成を図2に示す。この実施の形態の液晶表示装置は、
図8に示す従来の駆動回路一体型の液晶表示装置におい
て、映像信号線21と各信号線23(j=1,…n)
との間に設けられているスイッチ素子22の代わりに
アナログバッファ回路2を設けたものである。
【0015】このアナログバッファ回路2(j=1,
…n)は、例えば図1に示すようにCMOSトランジス
タから構成され、NチャネルMOSトランジスタからな
るスイッチ素子3,4と、PチャネルMOSトランジス
タからなるスイッチ素子5a,6a,7aと、Nチャネ
ルMOSトランジスタからなるスイッチ素子5b,6
b,7bと、ソースフォロアとして用いられる電流増幅
用のNチャネルMOSトランジスタ8a及びPチャネル
MOSトランジスタ8bと、保持容量素子9a,9bと
を備えている。
【0016】スイッチ素子3のドレインは映像信号線2
1に接続され、ソースはスイッチ素子4のドレインに接
続され、ゲートには信号φ1jが印加される。
【0017】またスイッチ素子4のソースは信号線23
に接続され、ゲートにはφ2jが印加される。スイッチ
素子5aのソースは駆動電源に接続され、ドレインはス
イッチ素子6aのソースに接続され、ゲートにはリセッ
ト信号φR の反転信号φR バーが印加される。スイッチ
素子6aのドレインはスイッチ素子7aのドレインに接
続され、ゲートには信号φ1jの反転信号φ1jバーが印加
される。スイッチ素子7aのソースは駆動電源に接続さ
れ、ゲートには信号φ2jの反転信号φ2jバーが印加され
る。電流増幅用トランジスタ8aのドレインはスイッチ
素子6aとスイッチ素子7aの接続ノードに接続され、
ゲートはスイッチ素子5aとスイッチ素子6aの接続ノ
ードに接続され、ソースはスイッチ素子3とスイッチ素
子4の接続ノードN1に接続される。なお保持容量素子
9aの一端は電流増幅用トランジスタ8aのゲートに接
続され、他端は接地される。
【0018】一方、スイッチ素子5bのソースは接地電
源に接続され、ドレインは素子6bのソースに接続さ
れ、ゲートにはリセット信号φR が印加される。スイッ
チ素子6bのドレインはスイッチ素子7bのドレインに
接続され、ゲートには信号φ1jが印加される。スイッチ
素子7bのソースは接地され、ゲートには信号φ2jが印
加される。電流増幅用トランジスタ8bのドレインはス
イッチ素子6bとスイッチ素子7bの接続ノードに接続
され、ゲートはスイッチ素子5bとスイッチ素子6bの
接続ノードに接続され、ソースはスイッチ素子3とスイ
ッチ素子4の接続ノードN1に接続される。なお、保持
容量素子9bの一端は電流増幅用トランジスタ8bのゲ
ートに接続され、他端は接地される。
【0019】なお、制御信号φR 、φR バー、φ1j、φ
1jバー、φ2j、φ2jバーは図2に示す信号線駆動回路2
8から送出される。
【0020】次に図1に示すアナログバッファ回路の動
作を図3を参照して説明する。水平同期信号φH が立ち
上がると、i番目の走査線32を駆動する、走査線駆
動回路31からの走査線信号φViが「H」レベルになり
表示部のスイッチ素子35がONになる。このとき、こ
れに同期してリセット信号φR を「H」レベルとする。
すると、スイッチ素子5a,5bがONになり、ソース
フォロア接続された電流増幅用トランジスタ8a及び8
bのゲート電極電位が各々「H」レベル(駆動電圧レベ
ル)及び「L」レベル(接地電位レベル)になる。これ
らの電位は保持容量素子9a,9bによって保持され
る。
【0021】次に、各アナログバッファ回路2(j=
1,…n)の信号φ1jをj=1からj=nまで順に
「H」レベルとする。今、i番目の信号φ1jが「H」レ
ベルになると、スイッチ素子3がONになり、映像信号
線21からの映像信号40がノードN1に送出される。
またこのときスイッチ素子6a,6bもONになるが、
電流増幅用トランジスタ8a及び8bのゲート電極電位
が各々「H」及び「L」レベルであるから電流増幅用ト
ランジスタ8a及び8bもONになっている。このた
め、保持容量素子9aに蓄積されている電荷が、スイッ
チ素子6a、電流増幅用トランジスタ8a,8b、スイ
ッチ素子6bを介して保持容量素子9bに流れ込み、放
電が行われる。この放電は、電流増幅用トランジスタ8
a,8bのゲート電極電位とソース電位との差がしきい
値電圧以下になるまで続く。従って最終的には電流増幅
用トランジスタ8aのゲート電極電位は、映像信号40
の電圧レベルにトランジスタ8aのしきい値電圧を加え
た値になり、トランジスタ8bのゲート電極電位は映像
信号40の電圧レベルにトランジスタ8bのしきい値電
圧を加えた値になる。
【0022】このようにソースフォロアとなるトランジ
スタ8a,8bのゲート電極電位が映像信号電位としき
い値電圧との和になっている状態で、信号φ2jを「H」
レベルにする。すると、スイッチ素子4,7a,7bが
ONし、ソースフォロア回路8a,8bにより信号線2
に映像信号電位が書き込まれる。この実施の形態に
おいては、ソースフォロア回路8a,8bがCMOSト
ランジスタから構成されているので、書き込みを行う前
の信号線23の電位によらず書き込みを行うことがで
きる。例えば、信号線23の電位がソースフォロア回
路8a,8bの出力、すなわち、ノードN1の電位より
も高い場合にはNチャネルMOSトランジスタ8aがカ
ットオフしてPチャネルMOSトランジスタ8bによっ
て書き込みが行われ、逆に低い場合にはPチャネルMO
Sトランジスタ8bがカットオフしてNチャネルMOS
トランジスタ8aによって書き込みが行われる。なお、
i番目の信号線への書き込み開始と同時にi+1番目の
アナログバッファ回路2j+ 1 の信号φ1jがONになるよ
うにアナログバッファ回路21 ,…2n は制御される
(図3参照)。
【0023】上記実施の形態のアナログバッファ回路に
おいては、スイッチ素子5a,5b及び容量素子9a,
9bは、ソースフォロア接続されるMOSトランジスタ
8a,8bのゲート電極電位を駆動電圧、接地電位に充
電する手段として用いられ、スイッチ素子3,6a,6
bはMOSトランジスタ8a,8bのゲート電極電位を
各々映像信号の電圧にしきい値電圧を加えた電圧まで放
電させる手段として用いられる。
【0024】本実施の形態の液晶表示装置のように、映
像信号線21と信号線23(j=1,…n)との間に
アナログバッファ回路2を設けた場合には、映像信号
の信号線23への書き込み速度は、アナログバッファ
回路2への書き込み速度と、アナログバッファ回路2
による信号線23への書き込み速度とで決まる。後
者についてはアナログバッファ回路2(j=1,…
n)の出力が容易にホールドできることから、結局前
者、すなわちアナログバッファ回路2への書き込み速
度によって決まることになる。アナログバッファ回路2
への書き込み速度は、映像信号線21の時定数とアナ
ログバッファ回路2の時定数とで決まる。アナログバ
ッファ回路2の時定数は、図8に示す従来の液晶表示
装置のスイッチ素子22(j=1,…n)と信号線2
による時定数に比べて十分小さくできるので合計の
書き込み時定数を十分に小さくすることが可能となり、
映像信号線の分割を用いないでも所定のデータレートで
の書き込みを行うことができる。なお、本実施の形態で
はCMOS構成のソースフォロア回路を用いているが、
NMOSあるいはPMOSのみのソースフォロア回路で
も同様の動作を行うことができる。この場合、前述のよ
うにアナログバッファで書き込める電流の方向が制限さ
れる(例えばNMOSの場合はアナログバッファから信
号線の方向にのみ電流を流せる)ので、事前に信号線の
電位を一定電位にリセットしておく回路が別途必要とな
る。リセットのための回路としては信号線と一定電位の
配線との間にスイッチ素子を設けた回路を用いることが
できる。
【0025】代表的な例として12.1インチXGAパ
ネルについての本発明者らの設計結果を示す。図8に示
す従来の液晶表示装置については、入力部からの配線を
含めた映像信号線21の配線抵抗R1が2kΩ、スイッ
チ素子24のON抵抗R2が2kΩ、信号線23
配線容量C1が50pF程度となり、時定数τ1は、 τ1=(R1+R2)×C1=200(nS) となる。このため、帯域W1は W1=1/(2×π×τ1)〜0.8(MHz) となる。
【0026】これに対して、本実施の形態の液晶表示装
置に用いられるアナログバッファ回路2の入力抵抗R
3はスイッチ素子3,6a及び電流増幅トランジスタ8
aまたはスイッチ素子3,6b及び電流増幅トランジス
タ8bの合成抵抗となり、入力容量C2は容量素子9a
または容量素子9bの容量によって決まる。このため、
入力抵抗R3は2kΩ、入力容量C2は1pF程度に抑
えることができるので、時定数τ2は τ2=(R1+R3)×C2=4(nS) となり、帯域W1は W1=1/(2×π×τ1)〜40(MHz) となる。
【0027】XGAパネルのデータレートは約70MH
zで映像信号帯域としては35MHzが必要なので、従
来例による方式では35/0.8〜44で44相以上必
要なのに対し、本実施の形態の場合には帯域35MHz
以上を確保することができ、所定のデータレートで映像
信号を書き込むことができる。
【0028】なお、本実施の形態においては、保持容量
素子9a,9bの電荷の保持期間は最大1水平走査時間
1H(図3参照)なので、ホールド電圧の変動の許容レ
ベルを0.01V以下としても、保持容量素子9a,9
bの容量を例えば1pFとすることによりスイッチ素子
3,4のリーク電流を10-9Aのレベルまで許容するこ
とができる。
【0029】また、駆動回路一体型液晶表示装置の回路
素子としては、ポリシリコン等によるMOS構造の薄膜
トランジスタ(TFT)が用いられるが、単結晶素子に
比べて活性層内での結晶性の分布が大きいため、トラン
ジスタ間の特性ばらつきも大きくなる。
【0030】本発明者らの実験によると、レーザアニー
ル法で直径が5インチのガラス上に作成したNチャネル
ポリシリコンTFTについては、移動度が30cm2
Vsから100cm2 /Vsまで、しきい値電圧が2V
から6Vまでばらついていた。このような素子でアナロ
グバッファ回路を構成する時、移動度のばらつきについ
ては負帰還をかけることによりキャンセルすることがで
きるが、しきい値電圧のばらつきについてはオフセット
電圧として出力電圧に表れてしまう。
【0031】一方、液晶表示素子の画素電極電圧につい
ては、階調レベルによって差があるものの0.01Vか
ら0.1V程度の差があると透過光強度の差が判別でき
る。そのため液晶表示装置に用いるアナログバッファ回
路としては、オフセット電圧のばらつきを少なくとも
0.1V以下に抑える必要がある。
【0032】本実施の形態の液晶表示装置に用いられる
アナログバッファ回路においては、ソースフォロア回路
のゲート電圧は予め出力したい電圧にしきい値電圧を足
した電圧をホールドしているので、実際の出力電圧とし
ては出力したい電圧がそのまま出力されることになる。
このため、しきい値電圧の補正をソースフォロアとして
用いる電流増幅用トランジスタ8a,8b自体で行って
いることになり、個々のTFTのしきい値電圧のばらつ
きを確実にキャンセルすることができる。このためポリ
シリコンからなるTFTを用いて駆動回路を画素部と一
体形成してもオフセット電圧のばらつきを極力小さくす
ることができる。
【0033】なお、上記実施の形態においては、映像信
号を1相で入力する場合の例を示したが、赤(R)、G
(緑)、B(青)の3色の信号を別々に入力する場合
や、1相では駆動周波数が早すぎて電磁誘導による電磁
波の放射が問題になる場合がある。このような場合に
は、外部回路や内蔵駆動回路の回路幅が問題ならない範
囲で相数を増やして用いれば良い。
【0034】次に本発明によるアナログバッファ回路の
第2の実施の形態の構成を図4を参照して説明する。こ
の実施の形態のアナログバッファ回路は図1に示す第1
の実施の形態のアナログバッファ回路において、スイッ
チ素子4,7a,7bの代わりに、NチャネルMOSト
ランジスタ11a,12bと、PチャネルMOSトラン
ジスタ11b,12aとを設けたものである。トランジ
スタ11aのドレインは駆動電源に接続され、ゲートは
スイッチ素子5aとスイッチ素子6aとの接続ノードに
接続され、ソースはトランジスタ12aのソースに接続
されている。トランジスタ12aのゲートは信号φ2j
ーが印加され、ドレインは信号線23に接続されてい
る。
【0035】また、トランジスタ11bのドレインは接
地電源に接続され、ゲートはスイッチ素子5bとスイッ
チ素子6bとの接続ノードに接続され、ソースはトラン
ジスタ12bのソースに接続されている。トランジスタ
12bのゲートは信号φ2jが印加され、ドレインは信号
線23に接続されている。
【0036】この実施の形態のアナログバッファ回路に
おいては、トランジスタ11aのゲート電極電位はスイ
ッチ素子5aによって駆動電圧に充電され、スイッチ素
子6aによって映像信号の電位にトランジスタ8aのし
きい値電圧を加えた電圧まで放電される。またトランジ
スタ11bのゲート電極電位はスイッチ素子5bによっ
て接地電圧に充電され、スイッチ素子6bによって映像
信号の電位トランジスタ8bのしきい値電圧を加えた電
圧まで放電される。
【0037】そしてこの実施の形態のアナログバッファ
回路においては、NチャネルMOSトランジスタ8aと
11aは隣接して形成され、PチャネルMOSトランジ
スタ8bと11bは隣接して形成されるため、MOSト
ランジスタ8aと11aのしきい値電圧はほぼ同一とな
るとともにMOSトランジスタ8bと11bのしきい値
電圧もほぼ同一となる。このため、MOSトランジスタ
11a,11bのゲート電極電位が映像信号の電位にし
きい値電圧を加えた値になっているときに、第1の実施
の形態の場合と同様に信号φ2jを「H」レベルにすると
トランジスタ12a,12bがONし、信号線23
映像信号電位が書き込まれることになる。
【0038】したがって、この第2の実施の形態のアナ
ログバッファ回路においては、しきい値電圧のキャンセ
ルはトランジスタ11a,11bによって行われるた
め、ソースフォロア回路8a,8bとしきい値電圧キャ
ンセル回路11a,11bとが分離され、第1の実施の
形態のアナログバッファ回路に比べて電流駆動能力を大
きくすることができる。
【0039】なお、この第2の実施の形態のアナログバ
ッファ回路は第1の実施の形態のアナログバッファ回路
と同様に図3に示すタイミングチャートに従って動作さ
せることができる。
【0040】次に本発明による液晶表示装置の第2の実
施の形態の構成を図5に示す。この実施の形態の液晶表
示装置はデジタル映像信号40Aをデジタル信号線21
Aを介して受けるものであって、図2に示す第1の実施
の形態の液晶表示装置において、映像信号線21を複数
のデジタル信号線21Aに置換えるとともにこのデジタ
ル映像信号線21Aとアナログバッファ回路2(j=
1,…n)との間にD/Aコンバータ回路15を設け
たものである。
【0041】この第2の実施の形態の液晶表示装置にお
いて、複数の映像信号線21Aを介して入力されたデジ
タル映像信号は、信号線駆動回路28によってタイミン
グを制御されたD/Aコンバータ回路15(j=1,
…n)に入力され、アナログ信号に変換されて出力され
る。D/Aコンバータ回路15(j=1,…n)から
出力されたアナログ映像信号は例えば図1または図4に
示すアナログバッファ回路2に送られ、しきい値電圧
のばらつきがキャンセルされた映像信号に変えられて信
号線23に送出される。
【0042】D/Aコンバータ回路15の構成として
は、容量方式、抵抗方式等、受動素子の組み合わせが利
用できる。この時、D/Aコンバータ回路15の出力
は高インピーダンスとなり信号線23を充電するのが
難しいが、図1または図4に示すアナログバッファ回路
をD/Aコンバータ回路15と信号線23の間
に挿入し、インピーダンス変換を行うことで十分な動作
速度を確保することができる。
【0043】この実施の形態では、D/Aコンバータ回
路15(j=1,…n)を1段ラッチ方式で構成して
いるが、2段ラッチ方式とすることで全ての信号線23
,…23への同時書き込みが可能になるので、信号
線23への書き込み時間をさらに延ばすことができ
る。
【0044】第1及び第2の実施の形態の液晶表示装置
においては、しきい値電圧キャンセル回路としてアナロ
グ方式を用いているが、デジタル方式とすることもでき
る。しきい値電圧キャンセル回路をデジタル方式とした
場合を第3の実施の形態として次に説明する。
【0045】本発明による液晶表示装置の第3の実施の
形態の構成を図6を参照して説明する。この実施の形態
の液晶表示装置は、図5に示す第2の実施の形態の液晶
表示装置において、D/Aコンバータ回路15(j=
1,…n)及びアナログバッファ回路2(j=1,…
n)の代わりに、図6に示すようにしきい値電圧補正回
路72、加算回路73、D/Aコンバータ74、及びア
ナログバッファ75を各信号線23(j=1,…n)
毎に設けたものである。
【0046】デジタル映像信号40Aは、しきい値電圧
補正回路72からの補正データと加算回路73によって
加算されて、D/Aコンバータ74に入力される。D/
Aコンバータ73からのアナログ出力はアナログバッフ
ァ75に入力されインピーダンス変換されて信号線23
に出力される。この時、しきい値電圧補正回路72に
は各信号線23のアナログバッファ75の出力段のT
FTのしきい値電圧に対応した補正データを入れて置
き、このデータを加えた電圧がアナログバッファ75の
入力になるので、第1及び第2の実施の形態のアナログ
方式の場合と同様に各信号線23のアナログバッファ
出力のばらつきをキャンセルすることができる。
【0047】なお、しきい値電圧補正回路72はガラス
基板上に一体形成されたROM回路から構成される。こ
のとき無補正時の各信号線に対応したアナログバッファ
75の出力がアレイテスタを用いて測定され、この測定
結果に基づいた補正値がデータバス70を介してしきい
値電圧補正回路72に書き込まれる。ROM回路として
は、電圧印加やレーザ光照射により特定の配線を熱的に
切断することによってデジタルデータを記録するヒュー
ズROM回路を用いることができる。
【0048】なお第3の実施の形態の液晶表示装置にお
いては、アナログバッファ75の時定数は第1及び第2
の実施の形態の場合と同様に図8に示す従来の液晶表示
装置のスイッチ素子22(j=1,…n)と信号線2
による時定数に比べて小さくすることが可能となる
ので、合計の書き込み時定数を小さくすることができ
る。これにより映像信号の分割を用いないでも所定のデ
ータレートでの書き込みが可能となる。
【0049】なお、上記実施の形態は、信号線の駆動に
アナログバッファを用いた液晶表示装置の例を示してい
るが、アナログ信号を用いて階調表示を行う表示装置に
用いることができる。
【0050】次に本発明による液晶表示装置の製造工程
を図7を参照して説明する。 (a) まず透明絶縁基板50上に、プラズマCVD法
により厚さ50nmのアモルファスシリコン薄膜51を
堆積し、このアモルファスシリコン薄膜51の全面をX
eClエキシマレーザ装置でアニールすることで多結晶
化する。エキシマレーザ装置からのレーザ光52は駆動
回路形成領域から画素部形成領域に向かう方向に(図7
(a)に示すAの方向)に走査され、レーザ光が照射さ
れた領域(画素部形成領域を含む)は結晶化され多結晶
シリコン膜53となる(図7(a)参照)。その際、レ
ーザ照射エネルギーを段階的に上げて複数回照射を行う
ことにより、アモルファスシリコン膜51中の水素を効
果的に抜くことができ、結晶化時のアブレーションを防
ぐことができる。照射エネルギーは200〜500mJ
/cm2 とした。 (b) 次に多結晶シリコン膜53をフォトリソグラフ
ィ法を用いてパターニングし、薄膜トランジスタの活性
層54を形成する(図7(b)参照)。 (c) シリコン酸化膜からなるゲート絶縁膜55をプ
ラズマCVD法で形成した後、モリブデン−タングステ
ン合金膜をスパッタ法で成膜し、パターニングすること
でゲート電極56を形成する(図7(c)参照)。この
パターニング時に、走査線も同時に形成する。なおゲー
ト絶縁膜55としてはこのほかに窒化シリコン膜や常圧
CVD法によるシリコン酸化膜を使うことができる。
【0051】ゲート電極56を形成後に、ゲート電極5
6をマスクにイオンドーピング法で不純物を打ち込み薄
膜トランジスタのソース/ドレイン領域54aを形成す
る(図7(c)参照)。不純物としてはNチャネルトラ
ンジスタについてはリンを、Pチャネルトランジスタに
ついてはボロンを用いた。画素部のトランジスタについ
てはオフリーク電流を抑えるためにLDD(Lightly Do
ped Drain )構造を用いるのが効果がある。この場合、
ソース/ドレイン部54aへの不純物注入後にゲート電
極を再パターニングし一定量だけ細くした後、再度低濃
度の不純物打ち込みを行う。 (d) 次にゲート電極56上にプラズマCVD法また
は常圧CVD法でシリコン酸化膜による層間絶縁膜57
を形成し、この層間絶縁膜57上にITO(Indlum Tin
Oxide)膜58を形成し、パターニングすることで画素
電極58を形成する(図7(d)参照)。 (e) 次に層間絶縁膜57およびゲート絶縁膜55に
コンタクトホール59を形成後、スパッタ法でAl膜を
形成し、パターニングすることでソース/ドレイン電極
60が形成される。この時、信号線も同時に形成してい
る。
【0052】必要に応じてパッシベーション膜を成膜、
パターニングすることで第1の電極基板が完成する。な
お、アナログバッファ回路は第1の電極基板上の駆動回
路形成領域に形成される。
【0053】第1の電極基板と、共通電極が形成された
第2の電極基板を対向させ、周囲をエポキシ樹脂による
シール材で囲み、内部に液晶を注入、封止することで液
晶表示装置となる。
【0054】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、映像
信号の信号線への書き込みを所定のデータレートで行う
ことができるので、駆動回路一体型の直視大型液晶表示
装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるアナログバッファ回路の第1の実
施の形態の構成を示す回路図。
【図2】本発明による液晶表示装置の第1の実施の形態
の構成を示す構成図。
【図3】図2に示す液晶表示装置の用いられる制御信号
の波形図。
【図4】本発明によるアナログバッファ回路の第2の実
施の形態の構成を示す回路図。
【図5】本発明による液晶表示装置の第2の実施の形態
の構成を示す構成図。
【図6】本発明による液晶表示装置の第3の実施の形態
にかかる駆動回路のブロック図。
【図7】本発明による液晶表示装置の一製造工程を示す
工程断面図。
【図8】従来の液晶表示装置の構成を示す構成図。
【符号の説明】
(j=1,…n) アナログバッファ回路 3 スイッチ素子 4 スイッチ素子 5a,5b スイッチ素子 6a,6b スイッチ素子 7a,7b スイッチ素子 8a,8b 電流増幅トランジスタ 9a,9b 保持容量 11a,11b MOSトランジスタ 12a,12b MOSトランジスタ 15(j=1,…n) D/Aコンバータ回路 21 アナログ映像信号線 21A デジタル映像信号線 22(j=1,…n) スイッチ素子 23(j=1,…n) 信号線 24(j=1,…n) 配線容量 28 信号線駆動回路 31 走査線駆動回路 32(i=1,…m) 走査線 35 スイッチ素子 36 画素電極 37 対向電極 38 液晶セル 39 蓄積容量 40 アナログ映像信号 40A デジタル映像信号 50 透明絶縁基板 51 アモルファスシリコン膜 52 エキシマレーザ光 53 多結晶シリコン膜 54 活性層 54a ソース/ドレイン領域 55 ゲート絶縁膜 56 ゲート電極 57 層間絶縁膜 58 ITO膜 59 コンタクトホール 60 ソース/ドレイン電極 70 データバス 72 しきい値電圧補正回路 73 加算回路 74 D/Aコンバータ 75 アナログバッファ

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】MOSトランジスタを有するソースフォロ
    ア回路と、 このソースフォロア回路のMOSトランジスタのゲート
    電極に、所定の電圧に前記MOSトランジスタのしきい
    値電圧を加えた電圧を供給する電圧供給手段を備えてい
    るしきい値電圧キャンセル回路と、 を備えていることを特徴とするアナログバッファ回路。
  2. 【請求項2】前記電圧供給手段は、前記ゲート電極の電
    位を電源電圧に充電する充電手段と、前記ゲート電極の
    電位を、前記所定の電圧に前記しきい値電圧を加えた電
    圧まで放電させる放電手段とを備えていることを特徴と
    する請求項1記載のアナログバッファ回路。
  3. 【請求項3】前記ソースフォロア回路はソースが共通に
    接続された第1のNチャネルMOSトランジスタ及び第
    1のPチャネルMOSトランジスタを有し、 前記充電手段は、 第1の制御信号に基づいて開閉し、一端が駆動電源に接
    続され、他端が前記第1のNチャネルMOSトランジス
    タのゲート電極に接続される第1のスイッチ素子と、 一端が前記第1のNチャネルMOSトランジスタのゲー
    ト電極に接続され、他端が接地される第1の容量素子
    と、 前記第1の制御信号に基づいて開閉し、一端が接地さ
    れ、他端が前記第1のPチャネルMOSトランジスタの
    ゲート電極に接続される第2のスイッチ素子と、 一端が前記第1のPチャネルMOSトランジスタのゲー
    ト電極に接続され、他端が接地される第2の容量素子
    と、を有し、 前記放電手段は、 第2の制御信号に基づいて開閉し、値が前記所定の電圧
    となる入力信号を前記第1のNチャネルMOSトランジ
    スタ及び第1のPチャネルMOSトランジスタのソース
    に送出する第3のスイッチ素子と、 前記第2の制御信号に基づいて開閉し、一端が前記第1
    のNチャネルMOSトランジスタのゲート電極に接続さ
    れ、他端が前記第1のNチャネルMOSトランジスタの
    ドレインに接続される第4のスイッチ素子と、 前記第2の制御信号に基づいて開閉し、一端が前記第1
    のPチャネルMOSトランジスタのゲート電極に接続さ
    れ、他端が前記第1のPチャネルMOSトランジスタの
    ドレインに接続される第5のスイッチ素子と、 を有していることを特徴とする請求項2記載のアナログ
    バッファ回路。
  4. 【請求項4】前記しきい値電圧キャンセル回路は、第3
    の制御信号に基づいて開閉し、一端が前記駆動電源に接
    続され、他端が前記第1のNチャネルMOSトランジス
    タのドレインに接続される第6のスイッチ素子と、 前記第3の制御信号に基づいて開閉し、一端が接地さ
    れ、他端が前記第1のPチャネルMOSトランジスタの
    ドレインに接続される第7のスイッチ素子と、 前記第3の制御信号に基づいて開閉し、一端が前記第1
    のNチャネルMOSトランジスタ及び第1のPチャネル
    MOSトランジスタのソースに接続される第8のスイッ
    チ素子と、 を備えていることを特徴とする請求項3記載のアナログ
    バッファ回路。
  5. 【請求項5】前記しきい値電圧キャンセル回路は、 ドレインが前記駆動電源に接続され、ゲートが前記第1
    のNチャネルMOSトランジスタのゲート電極に接続さ
    れ、しきい値電圧が前記第1のNチャネルMOSトラン
    ジスタのしきい値電圧にほぼ等しい第2のNチャネルM
    OSトランジスタと、 第3の制御信号に基づいて開閉し、一端が前記第2のN
    チャネルMOSトランジスタのソースに接続される第6
    のスイッチ素子と、 ドレインが接地され、ゲートが前記第1のPチャネルM
    OSトランジスタのゲート電極に接続され、しきい値電
    圧が前記第1のPチャネルMOSトランジスタのしきい
    値電圧にほぼ等しい第2のPチャネルMOSトランジス
    タと、 前記第3の制御信号に基づいて開閉し、一端が前記第2
    のPチャネルMOSトランジスタのソースに接続され、
    他端が前記第6のスイッチ素子の他端に接続される第7
    のスイッチ素子と、 を有し、 前記第6のスイッチ素子と前記第7のスイッチ素子の共
    通接続点から出力信号が取り出されることを特徴とする
    請求項4記載のアナログバッファ回路。
  6. 【請求項6】マトリクス状に配線された複数の信号線、
    走査線、及びこの信号線と走査線との交差部にスイッチ
    素子を介して形成される画素電極を有する第1の電極基
    板と、前記画素電極と対向して形成される対向電極を有
    する第2の電極基板と、前記第1の電極基板及び第2の
    電極基板との間に挟持される液晶層とを有する液晶表示
    装置において、 請求項1乃至5のいずれかに記載のアナログバッファ回
    路を前記複数の信号線の各々に対応して前記第1の電極
    基板上に形成し、前記アナログバッファ回路は映像信号
    を受けて、出力を対応する前記信号線に送出することを
    特徴とする液晶表示装置。
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