JPH09281465A - アクティブマトリクス回路 - Google Patents
アクティブマトリクス回路Info
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- JPH09281465A JPH09281465A JP11828896A JP11828896A JPH09281465A JP H09281465 A JPH09281465 A JP H09281465A JP 11828896 A JP11828896 A JP 11828896A JP 11828896 A JP11828896 A JP 11828896A JP H09281465 A JPH09281465 A JP H09281465A
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Abstract
路を提供する。 【構成】 アクティブマトリクス回路において、1個の
画素電極に対して複数のトランジスタを直列に接続して
設け、前記直列接続したトランジスタを異なるゲート信
号線によって制御する。
Description
回路に関する。本発明のアクティブマトリクス回路は、
液晶表示等に使用される。
装置の従来例の概略図を示す。図中の破線で囲まれた領
域が表示領域であり、その中にスイッチング素子として
単一のトランジスタ(Tr)がマトリクス状に配置され
ている。このマトリクス中の第n行第m列に注目する
と、前記トランジスタのソースに接続している配線が画
像(データ)信号線(Ym )であり、前記トランジスタ
のゲート電極に接続している配線がゲート(選択)信号
線(Xn )である。
ると、前記トランジスタはデータのスイッチングを行
い、液晶セル(LC)を駆動する。補助容量(C)は、
液晶セルの容量を補強するためのコンデンサで画像デー
タの保持用として用いられる。前記トランジスタは液晶
に印加する電圧の画像データをスイッチングするのに用
いられる。トランジスタをスイッチング素子として用い
る際の最大の問題点は、ゲートに選択パルスを印加して
いない状態(非選択状態)における漏れ電流(リーク電
流、もしくは、OFF電流)であった。漏れ電流は大き
ければ、画素電極や補助容量に蓄積された電荷が容易に
減少し、表示特性が悪化した。
を鑑みてなされたものであり、複数のトランジスタを直
列に接続したスイッチング素子において、その一端をデ
ータ信号線に、他端を画素電極に接続し、かつ、各トラ
ンジスタの制御を互いに独立したゲート信号線によって
おこなう。トランジスタを直列に接続することにより、
漏れ電流が減少する。
隣接し、かつ、同じデータ信号線に接続された第1およ
び第2のスイッチング素子があり、かつ、第1乃至第3
の3つの連続したゲート信号線がある場合において、第
1のスイッチング素子は、第1および第2の選択信号線
によって制御され、かつ、第2のスイッチング素子は、
第2および第3の選択信号線によって制御されることを
特徴とする。
じデータ信号線に接続された第1および第2のスイッチ
ング素子があり、かつ、第1乃至第4の4つの連続した
ゲート信号線がある場合において、第1のスイッチング
素子は、第1および第2の選択信号線によって制御さ
れ、第2のスイッチング素子は、第3および第4の選択
信号線によって制御され、前記第2の選択信号線と第3
の選択信号線には、同じ信号が印加されることを特徴と
する。
回路図を、また、図1(B)には本発明の第2の概念を
示す回路図を、それぞれ示す。図において点線で囲まれ
た領域は単位画素を示す。すなわち、図1(A)、
(B)のいずれにおいても、スイッチング素子は2つの
トランジスタ(Tr1とTr2)によって構成される。
そして、Tr1とTr2は、それぞれ異なるゲート信号
線によって制御される。図1(B)においては、各行あ
たり2本のゲート信号線(Xn とZn )が設けられる。
しかしながら、図に示されるように、Zn と1行下のゲ
ート信号線Xn+1 はマトリクスの外側で接続されてお
り、すなわち、同じ信号が印加される。
示すような補助容量(C)を設けることも可能である。
しかしながら、従来の場合には、図7に示すように、隣
接するゲート信号線(Xn+1 )との間に容量を形成する
ことも可能であったが、本発明においては好ましくな
い。なぜならば、本発明において画素電極に隣接するゲ
ート信号線は、当該画素を駆動するゲート信号線である
ので、選択パルスのON/OFFに応じて、画素電極の
電位の変動(スルー電圧降下という)があるからであ
る。
線との間で形成することが好ましい。例えば、導電性材
料で遮光層を形成し、これを一定の電位に保持し、これ
と画素電極の重なりを設けて容量とするとよい。また、
図1(C)に示すように、Tr1とTr2の間の部分
(中間の部分)と、Tr2を制御するゲート信号線との
間で重なりを設け、容量としてもよい。ただし、Tr1
を制御するゲート信号線との間で容量を設けることは好
ましくない。その理由は後述する。図1(C)は図1
(A)の回路に適用した場合であるが、図1(B)の回
路にも同様に適用できる。
1においては、第1の信号線に印加されるパルスは第2
の信号線に印加されるパルスと時間的な重なりを有し、
同様に第2の信号線に印加されるパルスは第3の信号線
に印加されるパルスと時間的な重なりを有する。第1の
信号線に印加されるパルスは第2の信号線に印加される
パルスと時間的な重なりがなければ、Tr1とTr2を
同時にONとすることができず、したがって、画素電極
に充電することができない。
号線に印加されるパルスは第2の信号線に印加されるパ
ルスと時間的な重なりを有し、第3の信号線に印加され
るパルス(第2の信号線に印加されるものと同じであ
る)は第4の信号線に印加されるパルスと時間的な重な
りを有する。
n は図1(A)のゲート信号線Xnの電圧状態を示し、
Dm がデータ信号線Ym の電圧状態を示す。図からわか
るように、Vn とVn+1 、Vn+1 とVn+2 のパルスは互
いに重なる。そして、重なったときのDm (例えば、画
素Zn,m にはD(Zn,m )が、画素Zn+1,m にはD(Z
n+1,m )が該当する画素電極に書き込まれる。Vn+2 と
Dm には、比較のため、Vn を点線で併記した。
加される場合を、また、図2(B)は選択パルスが下か
ら順々に印加される場合を、それぞれ示す。図2(B)
の場合には、データ信号Dm は、図2(C)のようにし
てもよい。以上の記述で、上から順に、とか、下から順
に、というような表現をしたが、これをより一般的に表
現すると、前者は、「データ信号線に接続するトランジ
スタ(Tr1)に先に選択パルスを印加する(すなわ
ち、Tr1が先にONとなり、OFFとなる)」方式で
あり、後者は、「画素電極に接続するトランジスタ(T
R2)に先に選択パルスを印加する(すなわち、Tr2
が先にONとなり、OFFとなる)」方式となる。
号線との間に容量を形成する場合においては、下から順
に選択パルスを印加する場合(より一般的な表現は上記
を参照のこと)は容量が補助容量として機能しないので
注意が必要である。
素Zn,m に着目すると、Tr1とTr2が同時にONと
なっている状態においては、もちろん、当該画素に書き
込まれるべきデータD(Zn,m )である。その後、Tr
2はOFFとなり、Tr1のみがON状態を保つが、そ
の際には、データは次のものに変わる。もちろん、Tr
2はOFFであるので、画素容量LCの電位は変動しな
い。しかしながら、補助容量Cには、次のデータが書き
込まれることとなる。したがって、容量Cは、画素容量
LCの補助容量とはならない。図2(C)の場合も同様
である。
期間の全てにわたって、当該画素のデータを送りつづけ
ることは不可能である。なぜならば、Tr1は、その上
の画素の信号の制御にも関わっているからである。
ート信号線(Xn )との間に容量を形成することが好ま
しくない理由が説明できる。このような回路配置におい
ては、容量Cとゲート信号線の結合による画素電極の電
位の変動を避けるために、先にTr2をOFFとするこ
と(すなわち、下から順に選択パルスを印加する方式)
が必要である。しかし、その場合、Tr2がOFFとな
った後もTr1はONであり、容量Cには当該画素のも
のではない信号が書き込まれている。したがって、容量
Cは補助容量として不適当である。また、Tr1がOF
Fとなるとき、容量Cの電位はゲート信号線の電位と同
じだけ大きく降下し、この意味でもこのような容量は好
ましくない。
いては、先にTr1がOFFとなり、その際の容量Cの
電位は画素容量LCの電位と同じであり、その後、Tr
2がOFFとなっても、既にデータ信号線との電流のや
りとりはないので、何ら問題は生じない。
る。図3には、本実施例のアクティブマトリクス回路を
作製工程順に上面から見た様子を示す。図4は本実施例
の回路を構成する素子・配線等の作製工程の断面を概念
的に示す。図5は本実施例のアクティブマトリクス回路
の回路図を示す。図4の断面図は、図3の特定の箇所の
断面と対応することはなく、あくまでも本実施例で用い
られる素子・配線の作製工程を示すだけの概念的な図面
である。
性半導体被膜11を公知の方法によって形成する。さら
に、それを覆って、ゲート絶縁膜12を形成する。そし
て、ゲート信号線13を形成する。(図3(A)および
図4(A)) そして、ゲート信号線13をマスクとして、自己整合的
に半導体被膜11にN型もしくはP型の不純物を導入
し、ソース14、ドレイン15を形成する。さらに、ゲ
ート信号線13を覆って、第1の層間絶縁物16を堆積
する。(図4(B))
ルを形成し、データ信号線17を形成する。さらに、デ
ータ信号線を覆って第2の層間絶縁物18を堆積する。
(図3(B)および図4(C)) 次に、遮光すべき領域に金属性の遮光層19を形成す
る。(図3(D)) さらに、遮光層19を覆って、第3の層間絶縁物20を
堆積する。そして、第1乃至第3の層間絶縁物16、1
8、20をエッチングして、ドレイン15に達するコン
タクトホールを形成する。
21を形成する。この際、画素電極21は遮光層19と
重なるように形成し、遮光層19と画素電極21によっ
て容量22が形成されるようにする。(図4(D)) かくして、図5に示すような回路を得ることができる。
本実施例では、画素容量の補助容量として、遮光層19
(使用時においては一定の電位に保たれる)と画素電極
21によって得られる容量22を用いる。(図5)
半導体被膜11の長さはゲート信号線の間隔によってほ
ぼ決定される。ゲート信号線の間隔が大きいと、半導体
被膜11が必然的に長くなり、回路の抵抗が増大する。
したがって、ゲート信号線の間隔の狭い回路、すなわ
ち、画素の形状がゲート信号線に沿った方向に長いもの
に適する。逆に、画素の形状がデータ信号線に沿った方
向に長いものでは、ゲート信号線の間隔が大きいので、
本実施例は適切でない。
て決定される。本実施例において効果を有するものは、
EDTV、HDTV等の画面のアスペクト比(横と縦の
比、すなわち、ゲート信号線の方向の辺の長さ:データ
信号線の方向の辺の長さ)をa:bとしたときに、a>
bとなるものである。具体的には、アスペクト比が3:
2以上、例えば16:9のもので、単色のもの(例え
ば、投影(プロジェクション)型の表示装置に用いられ
るパネル)に適している。
用いて本実施例を説明する。本実施例は製造工程は実施
例1に示されたものと実質的に同じであり、符号も同じ
である。しかしながら、回路配置において、図8(A)
に示すように、第1のトランジスタと第2のトランジス
タの間に容量22を形成したことを特徴とする。しか
も、図1(C)に示されるようなゲート信号線との間に
容量を形成するのではなく、実施例1と同様にブラック
マトリクス用の導電性被膜19との間に容量を形成す
る。このように設けた容量においても図1(C)の補助
容量Cと同様に使用できる。(図8(A))
を図14に示す。図14における符号も実施例1のもの
と同じである。図に示すように,半導体被膜11を幅広
く形成し、これと、その上に形成される導電性被膜(図
示せず)との間に、層間絶縁物を誘電体とした容量が形
成される。(図14)
本実施例を説明する。本実施例では、第1のトランジス
タ(データ信号線に接続するトランジスタ)を制御する
ゲート信号線と第2のトランジスタ(画素電極に接続す
るトランジスタ)を制御するゲート信号線を分離したも
のであり、すなわち、図9(A)においては、X2n、X
2n+2、X2n+4、....が前者であり、X2n+1、X2n+3、
....が後者である。同様に、図9(B)においては、X
2n+1、X2n+3、....が前者であり、X2n、X2n+2、X
2n+4、....が後者である。例えば、図1に示される回路
においては、全てのゲート信号線が第1のトランジスタ
も第2のトランジスタも制御する。
に印加される信号も図2に示されるものとは異なり、図
9(B)の回路図の右に示すように、第1のトランジス
タを制御するゲート信号線に印加されるパルス波形は第
2のトランジスタを制御するゲート信号線に印加される
ものと異なる。図9(B)に示される駆動信号を用いる
と、各画素において、先に第2のトランジスタをOFF
とした後に、第1のトランジスタをOFFとできる。こ
の逆の動作(第1のトランジスタをOFFとした後に、
第2のトランジスタをOFFとする)では、ON状態の
第2のトランジスタに蓄積されていた電荷の一部が画素
電極に移動し、画素電極の電位変動の原因となる。
施例を説明する。本実施例は、図1(B)の回路図を有
するアクティブマトリクス回路の実際の配置を示したも
のである。本実施例の回路の製造方法は実施例1と同様
であり、図10(A)の符号も実施例1のものと同じで
ある。図10(A)は単位画素の配線の配置を示し、図
3(B)に相当する工程での様子を示す。本実施例で
は、実施例1とは異なり、ゲート信号線は1行あたり2
本必要であり、開口率が低下する。。しかしながら、ゲ
ート信号線の間隔によって半導体被膜11の長さが制限
されることはないので、実施例1では不適切とされたア
スペクト比をa:bとしたときに、a<bとなるもので
あっても何ら問題はない。
示される回路)と実施例1の回路(すなわち、図1
(A)で示される回路)との相違点を図15を用いて説
明する。図15には、簡単にするためゲート信号線とデ
ータ信号線のみを示し、半導体被膜等は示さない。
素が横長(アスペクト比3:1)ものについて考察す
る。本実施例を採用した場合(図15(A))は単位画
素(図中に点線の四角で表示)に占める配線(ゲート信
号線とデータ信号線)の割合が、実施例1の場合(図1
5(B))に比較して大きくなる。このため、横長の画
素に本実施例を適用することは好ましくない。(図15
(A)、同図(B))
ものについて考察する。本実施例を採用した場合(図1
5(C))でも単位画素(図中に点線の四角で表示)に
占める配線(ゲート信号線とデータ信号線)の割合は、
実施例1の場合(図15(D))と大きくは変わらな
い。逆に、実施例1のものでは、図には示されていない
が、半導体被膜が長くなるため、その抵抗が問題とな
る。加えて、半導体被膜の単位画素に占める割合も大き
い。このため、横長の画素に本実施例を適用することは
好ましくない。(図15(C)、同図(D))
ト比4:3の表示パネルにおいても単位絵素あたりに3
原色に対応する3つの画素を有するカラーパネルにおい
て用いられる。すなわち、このようなパネルにおいて
は、単位絵素はほぼ正方形であるが、単位絵素は、行方
向に3分割されるので、単位画素はアスペクト比1:3
の縦長のものとなる。
(C)を用いて本実施例を説明する。本実施例は、図1
(A)の回路図を有するアクティブマトリクス回路をさ
らに発展させたものである。本実施例の回路の製造方法
は実施例1と同様であり、図10(B)の符号も実施例
1のものと同じである。図10(B)は単位画素の配線
の配置を示し、図3(B)に相当する工程での様子を示
す。また、図10(C)には、単位画素の回路図を示
す。なお、補助容量は、実施例1と同様に導電性ブラッ
クマトリクス被膜と画素電極の一部を用いて構成する。
関して、ゲート信号線Xn+1 が半導体被膜を少なくとも
2回以上横断するように形成した、いわゆるマルチゲー
ト型のトランジスタとすることにより、より一層のリー
ク電流低減を図ることができる。図10(B)は図1
(A)に示される回路においてマルチゲート型トランジ
スタを適用したものであるが、図1(B)(もしくは図
10(A))に示される回路(回路配置)においても同
様に適用できることは明らかである。
を示す。本実施例のアクティブマトリクス回路は、図1
(C)に示される回路図の実際の配置を示したものであ
る。図11には、本実施例のアクティブマトリクス回路
を作製工程順に上面から見た様子を示す。図12は本実
施例の回路を構成する素子・配線等の作製工程の断面を
概念的に示す。図12の断面図は、図11の特定の箇所
の断面と対応することはなく、あくまでも本実施例で用
いられる素子・配線の作製工程を示すだけの概念的な図
面である。
線13とそれを覆ってゲート絶縁膜12を形成する。さ
らに、島状の非晶質半導体被膜11を公知の方法によっ
て形成する。(図11(A)および図12(A)) そして、公知の半導体被膜形成方法によりN型もしくは
P型の半導体被膜14(ソース)と15(ドレイン)を
形成する。ここで、スイッチング素子を形成する部分
(図12の左側)においては、半導体被膜14、15は
ゲート信号線によって分断されるように形成する。逆に
補助容量22を形成する部分(図12の右側)において
は、ゲート信号線を横切るように形成する。(図11
(B)および図12(B))
データ信号線17を形成する。かくして、回路の主要部
は形成される。その後、画素電極や保護膜を形成して完
成する。(図11(C)および図12(C)) 本実施例では、補助容量22がゲート信号線13と半導
体被膜15によって構成されるので、実施例1のような
複数の層間絶縁物を形成する必要がないという特徴を有
する。
施例を示す。本実施例のアクティブマトリクス回路の製
造工程は実施例6と実質的に同じであり、符号も同じで
ある。本実施例は、その回路図を図8(B)に示すよう
に、図1(B)の回路において、図1(C)に示された
ゲート信号線との間の補助容量を設ける例に関するもの
である。実際の配置は図13に示される。すなわち、半
導体被膜11の一部がゲート信号線13(Zn )と重な
ることにより、補助容量22となる。
ジスタおよび適当な容量を接続することにより、液晶セ
ルの電圧降下を抑制することができる。本発明は、より
高度な画像表示が要求される用途において効果的であ
る。すなわち、256階調以上の極めて微妙な濃淡を表
現する場合には液晶セルの放電は1フレームの間に1%
以下に抑えられることが必要である。従来の方式(図
6)はこの目的には適したものではなかった。
の表示等の目的に適した結晶性シリコン半導体の薄膜ト
ランジスタを用いたアクティブマトリクス表示装置にも
適している。一般に、行数の多いマトリクスでは、1行
あたりの選択時間が短いのでアモルファスシリコン半導
体の薄膜トランジスタは用いるのに適当でない。しかし
ながら、結晶性シリコン半導体を用いた薄膜トランジス
タはOFF電流が多いことが問題となっている。このた
め、OFF電流を低減できる本発明はこの分野でも大き
な貢献が可能である。
ては述べなかったが、本発明は回路の配置、設計に関す
るものであるので、公知の様々な素子・配線形成方法を
本発明に適用するに際しては、何ら矛盾することがない
ことは明らかである。例えば、いわゆる低濃度ドレイン
(LDD)を有するトランジスタ素子でも、オフセット
ゲート構造を有するトランジスタ(例えば、特開平5−
114724、同5−267667)でも、本発明を実
施するに際しては何ら支障はない。
示す。
動例を示す。
造工程を示す。
(断面図)
を示す。
示す。
示す。
を示す。
を示す。
よび回路図を示す。
造工程を示す。
(断面図)
示す。
示す。
示す。
Claims (9)
- 【請求項1】 基板上にマトリクス状に配置された画素
電極と、選択信号線と、前記選択信号線に交差するよう
に配置されたデータ信号線と、前記画素電極のそれぞれ
に接続し、かつ、データ信号線に接続するスイッチング
素子とを有するアクティブマトリクス回路において、 第1のスイッチング素子は、第1の選択信号線と、前記
第1の選択信号線に隣接する第2の選択信号線によって
制御され、 第1のスイッチング素子に隣接し、かつ、第1のスイッ
チング素子の接続するものと同じデータ信号線に接続す
る第2のスイッチング素子は、前記第2の選択信号線
と、前記第2の選択信号線に隣接する第3の選択信号線
によって制御されることを特徴とするアクティブマトリ
クス回路。 - 【請求項2】 基板上にマトリクス状に配置された画素
電極と、選択信号線と、前記選択信号線に交差するよう
に配置されたデータ信号線と、前記画素電極のそれぞれ
に接続し、かつ、データ信号線に接続するスイッチング
素子とを有するアクティブマトリクス回路において、 第1のスイッチング素子は、第1の選択信号線と、前記
第1の選択信号線に隣接する第2の選択信号線によって
制御され、 第1のスイッチング素子に隣接し、かつ、第1のスイッ
チング素子の接続するものと同じデータ信号線に接続す
る第2のスイッチング素子は、前記第3の選択信号線
と、前記第3の選択信号線に隣接する第4の選択信号線
によって制御され、 前記第2の選択信号線と第3の選択信号線には、同じ信
号が印加されることを特徴とするアクティブマトリクス
回路。 - 【請求項3】 請求項1もしくは請求項2において、前
記データ信号線および選択信号線を覆って一定の電位に
保持された導電性の遮光層が設けられ、該遮光層と画素
電極とによって容量が形成されることを特徴とするアク
ティブマトリクス回路。 - 【請求項4】 請求項1もしくは請求項2において、ス
イッチング素子のそれぞれは複数のトランジスタを直列
に接続して形成され、 前記第1のスイッチング素子を構成するトランジスタの
中間の部分と、前記第2の信号線との間で容量を形成す
ることを特徴とするアクティブマトリクス回路。 - 【請求項5】 請求項1において、第1の信号線に印加
されるパルスは第2の信号線に印加されるパルスと時間
的に重なりを有し、 第2の信号線に印加されるパルスは第3の信号線に印加
されるパルスと時間的に重なりを有することを特徴とす
るアクティブマトリクス回路。 - 【請求項6】 請求項2において、第1の信号線に印加
されるパルスは第2の信号線に印加されるパルスと時間
的に重なりを有し、 第3の信号線に印加されるパルスは第4の信号線に印加
されるパルスと時間的に重なりを有することを特徴とす
るアクティブマトリクス回路。 - 【請求項7】 請求項1もしくは請求項2において、前
記第1のスイッチング素子は前記第1の選択信号線が、
半導体被膜を横断し、前記第2のスイッチング素子は前
記第2の選択信号線が、前記半導体被膜を少なくとも2
回横断する構成を有することを特徴とするアクティブマ
トリクス回路。 - 【請求項8】 請求項1において、単位画素は、そのア
スペクト比をa:bとするとき、a>bであることを特
徴とするアクティブマトリクス回路。 - 【請求項9】 請求項2において、単位画素は、そのア
スペクト比をa:bとするとき、a<bであることを特
徴とするアクティブマトリクス回路。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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