JPH08338982A - アクティブ・マトリクス／多重制御方式表示画面 - Google Patents

アクティブ・マトリクス／多重制御方式表示画面

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JPH08338982A
JPH08338982A JP7150673A JP15067395A JPH08338982A JP H08338982 A JPH08338982 A JP H08338982A JP 7150673 A JP7150673 A JP 7150673A JP 15067395 A JP15067395 A JP 15067395A JP H08338982 A JPH08338982 A JP H08338982A
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series
grid
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active matrix
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Francois Morin
フランソワ・モーラン
Christophe Deffontaines
クリストファ・デフォンテン
Louis Delgrange
ルイ・デルグランジュ
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Orange SA
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France Telecom SA
Sagem SA
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 制御の集積回路を簡略化し、画面コストを低
くし又その寸法を小さくする。 【構成】 各トランジスターは、2つの制御格子(G1,G2)
を備えている。2つ目の格子(G2)は、アドレス指定列
（カラム）またはアドレス指定行（ライン）に沿ってま
とめられている。列または行は、N個のグループにそれ
ぞれ接続されている。従って、列または行のトランジス
ターは、3種類の制御信号によって多重制御される。表
示機構に適用される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、アクティブ・マトリク
ス／多重制御方式表示画面を対象としている。本発明に
よる画面は、テレビ、コンピュータ、車両（自動車、飛
行機等）の計器盤に使用することができる。
【０００２】
【従来の技術、及び発明が解決しようとする課題】表示
画面は、基本的には、例えば液晶等の電子光学部品が間
に挟まれた2枚の透明なプレートから構成される。添付
の図1と2は、このようなプレートの実現例を示してい
る。
【０００３】まず、図1には、例えばガラス等の透明な
基板が図示されており、この基板は次のような要素で覆
われている。 −例えば、列状に配置された錫とインジウム酸化物の第
1系列のアドレス指定伝導帯(12) −それぞれが表示点、つまり画素を構成する電極マトリ
クス(14) −行状に配置され、通常、半導体層（例えば、aSi:
H）、絶縁層（例えば、SiN）、伝導層（例えば、アルミ
ニウム）等の積層構造になった第2系列のアドレス指定
帯(16) 電極(14)は、指状(20)に延びていて、この指と列がTFT
薄膜トランジスター(英語では、"Thin Film Transisto
r"）のソースとドレーンを構成し、格子はアドレス指定
行の金属層から構成される。
【０００４】図2には、2枚目のプレートと2つ目の透明
基板(30)（例えば、ガラス製）、（赤色、緑色、青色
に）彩色されたフィルター・ブロック(32)、黒色格子(3
4)（つまり、「黒色マトリクス」）、透明な伝導対電極
(36)が図示されている。彩色フィルター(32)と黒色マト
リクス(34)は、後述する本発明にとっては不可欠な要素
ではないが、有用な要素ではある。
【０００５】このような画面、或いは少なくとも図1に
図示された最初のプレートは、文書FR-A-2 533 072に解
説された写真製版を2段階だけ必要とする工法によって
実現することができる。 画面は、図3に図示されてい
るように、プレートの周辺部に制御回路を配置して補足
される。この図には、画面(40)の上と下の縁に沿って配
置された6つの列制御回路（「駆動列」と呼ばれること
がある）(CCC1からCCC6)と画面の左縁に沿って配置され
た2つの行制御回路（「駆動行」と呼ばれることがあ
る）(CCL1とCCL2)が図示されている。各制御回路は、複
数の列または行に適当な電圧をかけることができる。一
般的に、行に縦方向の走査信号を送信し、同時に列にビ
デオ信号を連続的に送信する。これらの装置は、幾つか
の点で申し分のないものではあるが、欠点もある。実
際、制御は周辺集積回路を必要とするため、画面のコス
トが大幅に高くなり、寸法も著しく大きくなる。
【０００６】本発明は、まさに、このような欠点を修正
することを目的としている。このような目的に基づい
て、本発明は、制御回路の数、とりわけ、列制御回路の
数を減少させることができる配置となっている。このた
め、各トランジスターには、2つ目の制御格子が設けら
れ、トランジスターの2つ目の格子は、例えば、同じ一
つのアドレス指定列に属し、格子ごとにまとめられる。
これらの格子列は、N個ずつにまとめられる（Nは、2以
上の整数とする）。アドレス指定列は、さらに、N個の
グループにまとめられる。一つのトランジスターを制御
するには、従って、3種類の制御電圧が必要となり、最
初の電圧は一つのグループのアドレス指定列すべてにか
けられ、二つ目の電圧は対応する2つ目のトランジスタ
ーの格子から2つ目の格子列にかけられ、3つ目の電圧は
アドレス指定行から最初の格子にかけられる。
【０００７】このような制御の場合には、列信号が多重
制御となるので、一つのトランジスターを正しく制御す
るには2つの列電圧が必要となり、一つの電圧はトラン
ジスターが属する列グループに、もう一つはそのグルー
プの2つ目の格子列の一つにかけられることになる。こ
のような構造は、当然のこと、2つ目の格子の制御回路
を設けることを前提とするので、求められている目的に
逆行するように思われる。しかし、このタイプの回路は
N個しか必要ではないことを十分に理解する必要があ
る。一つのアドレス指定列グループには2つ目の格子列
がN個あるが、これらの列はN個のグループごとにまとめ
られているので、列の制御回路数は1/Nとなるからであ
る。ところで、この2つ目の作用は、1つ目の作用よりも
ずっと大きい。例えば、N=2の場合には、2つ目の格子の
制御回路を2つ追加する必要があるが、列制御回路の数
は1/2になるからである。一般的に、列の数の方が大き
い（100以上）ので、1/2にすることによって得られる減
数の方が、2つの回路を追加するよりも著しく多くな
る。収支は、従って、大幅にプラスになる。
【０００８】上述の内容は、列をN個のグループごとに
まとめる場合ではなく、行をまとめる場合についても、
言えることである。多重化は、この場合には列ではな
く、行に対して行うが、制御回路のゲインは同じである
（この場合には、行制御回路の数となる）。トランジス
ターの2つ目の格子は、透明基板の上部及びトランジス
ターの下部に何らかの伝導要素を設けることによって得
られる。但し、本発明の好ましい実現方法によると、こ
の伝導要素は、周囲の光を通さない材質であり、2つ目
の格子は同時に光学的マスクを構成して、光に対してト
ランジスターを保護する。
【０００９】この点については、本発明は、トランジス
ターの下部に不透明なマスクを設けることを目的として
はいないことを指摘しておく。このような配置は、すで
に知られているからである。事実、照度が強すぎてトラ
ンジスターの機能障害を引き起こさないように、各トラ
ンジスターの下部に不透明なマスクを設けることは、周
知の技術である。このような技術については、例えば、
「情報表示装置協会(SID)の会報」誌（27、1986年、No.
3、229ページから233ページ）に発表された「a-Si TFT
からアドレスする大域高分解能アクティブ・マトリクス
・カラーLCD」と題されたTOMISHISA SUNATAほかの記事
に解説されている。このようなマスクは、通常、不透明
な金属層から構成される。これが2つ目のトランジスタ
ーとなることが確認されているが、このトランジスター
は常にノイズを発生すると考えられてきた。マスクの電
位が浮遊電位の場合には、プラス電位となって、画面の
機能に悪影響を与える漏洩電流が発生する可能性があ
る。従って、このようなマスクをトランジスターの電極
の一つに接続し、電位を固定することが考えられた。例
えば、文書EP-A-0 179 915で提案されているものがそう
である。
【００１０】なお、EP-A-0 136 509には別の対策が解説
されており、この対策は、薄膜トランジスターの下部に
光学的マスクを取り付け、部分的に画素の下部を通すと
いうものである。この対策によると、トランジスターの
漏洩電流量が少なくなり、補足的なストック容量が設け
られることになる。さらに、文書EP-A-0 564 337には、
光学的マスクが、アドレス指定行と同じ数の不透明な伝
導行から構成される表示画面が紹介されている。これら
の不透明な伝導行は、互いにまとめられ、光学的マスク
全体を基準電位にすることができる接点に接続される。
【００１１】これらの光学的マスクに関する代案では、
マスクがトランジスターの制御機構として使われること
はない。しかし、アドレス指定列は、グループごとにま
とめられておらず、同じ一つの制御回路に接続されても
いないので、多重化することが可能である。光学的マス
クをトランジスターの制御格子として利用して、多重化
することについては、つまり、専門家が一度も思い付い
たことがなかったということである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は、具体的には、
下記のような構成の、アクティブ・マトリクス／多重制
御方式表示画面を対象としている。 −トランジスターのマトリクスから制御される電極マト
リクスを支持する第1の透明基板から構成される第1のプ
レート。各トランジスターは、ソース、ドレーン及び第
1の格子から構成されている。列状に配置された第1系列
のアドレス指定伝導帯。行状に配置された第2のアドレ
ス指定伝導帯。各トランジスターのドレーンとソース
は、それぞれアドレス指定列と電極に接続され、第1の
格子はアドレス指定行に接続される。 −アドレス指定列帯とアドレス指定行に適当な電圧をか
けることができる制御回路から構成される制御機構 −対電極が取り付けられた第2の透明基板から構成され
る第2のプレート この画面の特徴は次の通りである。 a)各トランジスターが第1の格子に対して取り付けられ
た第2の格子を備えている。 b)N個のグループのアドレス帯に対応するトランジスタ
ーの第2の格子は、それぞれ電気的に接続されている。N
は、2以上の整数である（第2の格子から構成されたN個
のグループ）。 c)連続的なアドレス指定帯（列または行）は、N個のグ
ループごとに電気接続され、同じグループのN個のアド
レス指定帯は、同じアドレス指定回路にまとめられる。
これらのアドレス指定回路の数は、1/Nのアドレス指定
帯（列または行）の数と同数である。 d)制御機構が、第2の格子から構成されるN個のグループ
のそれぞれに、アドレス指定帯に送信される信号に応じ
て適当な電圧をかけることができるN個の補足的制御回
路を備えている。 できれば、トランジスターの第2の格子は、互いに電気
的に絶縁され、瓦状に重ねられたN個のパターンに分割
された伝導層から構成する。各パターンは、トランジス
ター下部を通過する帯を備える。単純な実現方法では、
Nは、2とする。2枚のプレートの間に挿入する電子光学
的要素は、できれば、液晶とする。
【００１３】
【実施例】
−図1は、上述のように、既存の技法による画面の第1の
プレートを図示している。 −図2は、上述のように、既存の技法による第２のプレ
ートを図示している。 −図3は、上述のように、既存の技法による画面と周辺
制御回路を図示している。 −図4は、格子が2つある薄膜トランジスターの断面図で
ある。 −図5は、本発明による画面の電気系統図である。 −図6は、格子が2つあるトランジスターの2つ目の格子
にかけられる電圧によって、しきい電圧が変動する様子
を図示している。 −図7は、縦方向に2本の指状に分岐されていて、列を2
列ずつまとめることができる光学的マスクを図示してい
る。 −図8は、この代案の電気系統図である。 −図9は、横方向に2本の指状に分岐されていて、行を2
行ずつまとめることができる光学的マスクを図示してい
る。 −図10は、この代案の電気系統図である。 −図11は、列多重化信号と行信号を図示している。 −図12は、行多重化信号と列信号を図示している。 −図13は、本発明による画面と周辺制御回路を図示して
いる。
【００１４】図4は、格子が2つある薄膜トランジスター
の断面図である。基板(42)の上には、第2の格子と呼ば
れる下格子(G2)、第1の絶縁層(44)、ドレーン(D)、ソー
ス(S)、半導体層(46)、第2の絶縁層(48)、第1の格子と
呼ばれる上格子(G1)が取り付けられている。
【００１５】このようなトランジスターを実現する方法
は、どれも利用可能である。できれば、文書FR-A-2 533
072に解説されている写真製版の2段階方式をとり、こ
れに第2の格子(G2)をつくりだすことができる第3段階を
補足する。
【００１６】図5は、同等の電気系統図であるが、トラ
ンジスターは4個に制限されている。アドレス指定行が2
行(L1,L2)、アドレス指定列が2列(C1,C2)、電極(14)と
対電極(CE)から構成されるコンデンサが図示されてい
る。格子(G1)は、アドレス指定行に接続され、格子(G2)
は後述する部位に接続されている。
【００１７】第2の格子(G2)の電位によっては、トラン
ジスターの特徴は変化する。しきい電圧とは、トランジ
スターが導通する格子の電圧であり、第2の格子にかけ
られる電圧の作用によって移動する。図6は、このしき
い電圧(Vs)が第2の格子にかけられる電圧V(G2)によって
変動する様子を示している。曲線(47)は測定された変動
を、直線(49)はおおよその線形変動を示している。第2
の格子の電圧が大きくなると、しきい電圧が小さくなる
ことが分かる。G2にかけられる電圧がゼロの場合には、
閾値は約7.5Vになり、この値は格子が一つしかないトラ
ンジスターの閾値である。G2に大きなマイナス電圧をか
けると、トランジスターは少なくとも10Vまでブロック
されるが、プラス電圧をかけた場合には、閾値は数ボル
トにまで低下する。後述する解説では、多重化数を表す
整数Nは、2とする。要するに、列（或いは行）は、2列
（行）ずつまとめられ、第2の格子(G2)帯は、2つを一つ
の帯として互いに接続するものとする。これは実際上、
基板の上に、2つのパターンに分割された伝導層を実現
し、各パターンを縦方向帯または横方向帯から構成し、
一つのパターンの帯と別のパターンの帯とを交互にする
こととなる。当然、この実現例は限定的なものではな
く、本発明は、整数Nを幾つにしても実現が可能であ
る。
【００１８】図7では、光学的マスク（斜線部分）は、
指状の2つのパターンに分割されて、2つの電極を構成
し、それぞれに異なる電位がかけられるようになってい
る。光学的マスクの一方の分割部分にマイナス電位をか
けると、マトリクスのトランジスターのしきい電圧が高
くなるので、その一部は抑制されるが、他の部分は正常
に制御される。周辺制御回路の数を半分にするには、マ
トリクスの列を2列ずつ互いに接続し、マトリクスのア
クセス数を半分にする。列(C1,C2)は、このようにして
接点(P1)に、列(C3,C4)は接点(P2)という具合に接続す
る。第1の列(C1)に対応するトランジスターの第2の格子
は高いパターンの帯(B1)から、第2の列(C2)に対応する
トランジスターの第2の格子は低いパターンの帯(B2)か
らという具合に構成される。高いパターンは、さらに、
接点(R1)に接続され、低いパターンは接点(R2)に接続さ
れる。
【００１９】図8は、この代案の電気系統図を図示して
いる。この図には、2列ずつにまとめられた列のグルー
プと、各グループごとのトランジスターが図示されてお
り、このトランジスターの第2の格子は、第1列について
は接点(R1)の電位に、第2列については接点(R2)の電位
に接続される。接点(R1)にマイナス電位をかけると、奇
数列(C1,C3,...)のトランジスターが抑制される。接点
(R2)にプラス電位をかけると、偶数列のトランジスター
の閾値が低下し、トランジスターを適当な行信号から制
御できるようになる。
【００２０】図9は、図7に対応しているが、グループは
列ではなく、行になっている。行は2行ずつにまとめら
れ、各グループは接点(K1,K2)に接続されている。光学
的マスクは、指状の2つのパターンに分割されて、右側
が接点(R1)に、左側が接点(R2)に接続されている。
【００２１】図10は、電気系統図であり、行グループ(L
1,L2)(L3,L4)と、各グループごとにR1或いはR2に接続さ
れた第2の格子を図示している。接点(R1)にマイナス電
位をかけると、奇数行(L1,L3,...)のトランジスターが
抑制される。接点(R2)にプラス電位をかけると、偶数行
のトランジスターの閾値が低下し、トランジスターを適
当な行信号から制御できるようになる。
【００２２】図11と12は、クロノグラムであり、図7と9
の2つの配置のそれぞれの制御信号を図示している。単
純にするため、コンスタント対電極電位による機能方法
を検討した。しかし、原則的には、変調電位対電極の場
合を対象とする。図11と12には、行信号(VL)、列信号(V
C)及び接点(R1)に送信された信号(VR1)が図示されてお
り、接点(R2)に送信された信号(VR2)はVR1と逆位相にな
っている。 行アクセスの間、行制御回路からの出力
は、第1の点と第2の点に連続的に2つの電圧をかける。
行ピリオドの最初の部分の間、R1にかけられる電圧VR1
は弱いので、第1の列のトランジスターの第2の格子はト
ランジスターを抑制しない。一方、電圧VR2（図示され
ていないが、VR1の逆位相）は強いので、第2の列のトラ
ンジスターは抑制される。行アクセスの第2の部分で
は、状況は逆転する。つまり、第1の列のトランジスタ
ーが抑制され、第2の列のトランジスターの抑制が解除
される。
【００２３】図12は、同じタイプのクロノグラムである
が、図9の配置を採用している。図13は、本発明による
画面とその制御回路を図示している。（既存の技法によ
る画面を図示している）図3と比較すると、2つの行制御
回路(CCL1,CCL2)が図示されているが、列制御回路は半
分、つまり、6個ではなく、3個(CCC1からCCC3)しかな
い。が、光学的マスクとして利用される電極の2つのパ
ターンの接点(R1,R2)に適当な電圧をかけることができ
る回路は2つ(CCR1,CCR2)図示されている。但し、これら
の回路は、列制御回路と較べると、比較にならないほど
単純化されている。
【００２４】本発明の長所をさらに明らかにするため、
自動車に使用される13cm（5.1インチ）の画面を取り上
げる。この画面は、320画素RVBから構成される行が240
行という複雑なものであり、いわゆるVGA（ビデオ・グ
ラフィック・エリア）と呼ばれる規格の1/4に相当す
る。点のピッチは、縦方向に324μm、横方向に108μmで
ある。3段階マスキング技法によって実現される。アク
ティブ・プレートは、列が多重化された図7に適合して
いる。列は2列ずつ(C1-C2,C3-C4,...)接続される。対応
するアクセス接点(P1,P2,...)は、片側（高所）にだけ
設けられる。点のピッチは2倍、つまり216μmなので、2
00μm或いは180μmのピッチの標準的接続でも使用でき
る。行アクセスの点のピッチは、324μmである。セル
は、両側のみ接続する。
【図面の簡単な説明】
【図１】上述のように、既存の技法による画面の第1の
プレートを図示している。
【図２】上述のように、既存の技法による第２のプレー
トを図示している。
【図３】上述のように、既存の技法による画面と周辺制
御回路を図示している。
【図４】格子が2つある薄膜トランジスターの断面図で
ある。
【図５】本発明による画面の電気系統図である。
【図６】格子が2つあるトランジスターの2つ目の格子に
かけられる電圧によって、しきい電圧が変動する様子を
図示している。
【図７】縦方向に2本の指状に分岐されていて、列を2列
ずつまとめることができる光学的マスクを図示してい
る。
【図８】この代案の電気系統図である。
【図９】横方向に2本の指状に分岐されていて、行を2行
ずつまとめることができる光学的マスクを図示してい
る。
【図１０】この代案の電気系統図である。
【図１１】列多重化信号と行信号を図示している。
【図１２】行多重化信号と列信号を図示している。
【図１３】本発明による画面と周辺制御回路を図示して
いる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 クリストファ・デフォンテン フランス・75012・パリ・リュ・クロザテ ィア・61 (72)発明者 ルイ・デルグランジュ フランス・78170・ラ・セル・サン・クル ー・リュ・クリクール・22

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ソース、ドレイン及び第1の格子(G1)か
    ら構成されているトランジスター(TFT)のマトリクスか
    ら制御される電極マトリクス(14)と列状に配置された第
    1系列のアドレス指定伝導帯(12)と行状に配置された第2
    系列のアドレス指定伝導帯(16)とを支持する第1の透明
    基板(10)から構成され、前記ドレインとソースは、それ
    ぞれ前記第1系列のアドレス指定伝導帯(12)と前記電極
    マトリクス(14)に接続され、前記第1の格子(G1)は前記
    第2系列のアドレス指定伝導帯(16)に接続される第1のプ
    レートと、 前記第1系列のアドレス指定伝導帯(12)と前記第2系列の
    アドレス指定伝導帯(16)に適当な電圧をかけることがで
    きる制御回路から構成される制御機構と、 対電極(36)が取り付けられた第2の透明基板(30)から構
    成される第2のプレートと、からなるアクティブ・マト
    リクス／多重制御方式表示画面において、 前記トランジスター(TFT)は、前記第1の格子(G1)に対し
    て取り付けられた第2の格子(G2)を備え、 N個（Nは、2以上の整数）のグループのアドレス指定帯
    に対応する前記第2の格子はすべて、それぞれ電気的に
    接続され、 連続的な前記アドレス指定帯（列または行）は、N個の
    グループごとに電気接続され、同じグループのN個の前
    記アドレス指定帯は、同じアドレス指定回路にまとめら
    れ、 前記制御機構は、前記第2の格子(G2)から構成されるN個
    のグループのそれぞれに、前記アドレス指定帯に送信さ
    れる信号に応じて適当な電圧をかけることができるN個
    の補足的制御回路を備えていることを特徴とするアクテ
    ィブ・マトリクス／多重制御方式表示画面。
  2. 【請求項２】 前記第2の格子(G2)は、互いに電気的に
    絶縁され、瓦状に重ねられたN個のパターンに分割され
    た伝導層から構成され、前記各パターンがトランジスタ
    ー下部を通過する帯を備えていることを特徴とする請求
    項１記載のアクティブ・マトリクス／多重制御方式表示
    画面。
  3. 【請求項３】 前記各パターンの帯は、前記第1系列の
    アドレス指定伝導帯(12)に平行方向になっていることを
    特徴とする請求項２記載のアクティブ・マトリクス／多
    重制御方式表示画面。
  4. 【請求項４】 前記各パターンの帯は、前記第2系列の
    アドレス指定伝導帯(16)に平行方向になっていることを
    特徴とする請求項２記載のアクティブ・マトリクス／多
    重制御方式表示画面。
  5. 【請求項５】 前記整数Nが2で、前記伝導層が指状の2
    つのパターンに分割され、前記各パターンが2列または2
    行の前記第1系列のアドレス指定伝導帯(12)または前記
    第2系列のアドレス指定伝導帯(16)のトランジスターの
    下部を通過することを特徴とする請求項１ないし請求項
    ４のいずれかに記載のアクティブ・マトリクス／多重制
    御方式表示画面。
  6. 【請求項６】 前記トランジスター(TFT)の第2の格子(G
    2)が不透明要素によって実現され、これらの第2の格子
    がさらにトランジスターを保護する光学的マスクを構成
    することを特徴とする請求項１記載のアクティブ・マト
    リクス／多重制御方式表示画面。
JP7150673A 1994-06-17 1995-06-16 アクティブ・マトリクス／多重制御方式表示画面 Pending JPH08338982A (ja)

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EP0688009A1 (fr) 1995-12-20
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