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JP3300023B2 - 信号入力回路およびアクティブマトリクスパネル - Google Patents

信号入力回路およびアクティブマトリクスパネル

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JP3300023B2
JP3300023B2 JP11043992A JP11043992A JP3300023B2 JP 3300023 B2 JP3300023 B2 JP 3300023B2 JP 11043992 A JP11043992 A JP 11043992A JP 11043992 A JP11043992 A JP 11043992A JP 3300023 B2 JP3300023 B2 JP 3300023B2
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JP
Japan
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signal input
line
circuit
input line
protection circuit
Prior art date
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JP11043992A
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徳郎 小澤
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Seiko Epson Corp
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Seiko Epson Corp
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、絶縁基板上に形成され
たアクティブマトリクス駆動回路などを静電気などによ
って発生する異常電位から保護する入力保護回路を備え
た信号入力回路およびそれを備えたアクティブマトリク
ス液晶表示パネルに関し、とくに、信号入力線側と入力
保護回路側との配線接続構造に関する。
【0002】
【従来の技術】絶縁基板の表面側に半導体集積回路など
を構成すると、半導体基板の表面側に集積回路を形成す
る場合と異なり、同電位となるべき共通の基板がないた
め、集積回路を静電気などから保護するための入力保護
回路を設ける必要がある。たとえば、代表的なフラット
型表示パネルであるアクティブマトリクス液晶表示パネ
ルにおいては、その画面を表示するための画素マトリク
ス回路,そのソース線駆動回路およびゲート線駆動回路
はいずれも絶縁性の透明基板の表面側に形成されている
ため、従来より、図6に示す入力保護回路が設けられて
いる。図において、絶縁性の透明基板の表面側に並列形
成された第1および第2の信号入力線71,72に対応
する入力保護回路70は、第2の信号入力線72の側方
位置のうちの第1の信号入力線71の形成位置とは反対
側の側方位置に形成され、この入力保護回路70と第1
の信号入力線71とは第1の異常電位引出し線73で接
続され、第2の信号入力線72と入力保護回路70とは
第2の異常電位引出し線74で接続されている。ここ
で、第1および第2の異常電位引出し線73,74は、
いずれも、図7(a)にも示すように、第1および第2
の信号入力線71,72の途中位置に導電接続してお
り、第2の異常電位引出し線74の第2の信号入力線7
2への導電接続位置72aは、第1の異常電位引出し線
73の第1の信号入力線71への導電接続位置71aに
比して出力端75の側(矢印Dで示す信号方向の側)に
ある。このため、第1の異常電位引出し線73は、第2
の信号入力線72と交差する構造になるが、この交差部
76において、第1の異常電位引出し線73は、図7
(b)に示すように、第2の信号入力線72の上層側で
層間絶縁膜77の表面に形成されているため、それらの
絶縁性は確保されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
信号入力回路においては、第1の異常電位引出し線73
と第2の信号入力線74との交差部76が、第2の信号
入力線72と第2の異常電位引出し線74との導電接続
位置72aからみて、第2の信号入力線72の入力端7
2bの側で位置しているため、以下の問題点がある。す
なわち、第1の異常電位引出し線73と第2の信号入力
線72との間には、その交差部76の層間絶縁膜77に
よって容量C2 が構成され、この容量C2 は配線に寄生
する寄生容量に比して大きい。このため、第2の信号入
力線72に静電気などによって異常電圧が発生すると、
異常電位が入力保護回路70によって吸収される前にそ
の電荷が容量C2 に蓄積され、第1の異常電位引出し線
73と第2の信号入力線72との間に高電圧が印加され
た状態となる。ここで、第1の異常電位引出し線73と
第2の信号入力線72との間の電圧が層間絶縁膜77の
耐電圧を越えると、交差部76の層間絶縁膜77が破壊
されて第1の異常電位引出し線73と第2の信号入力線
72とがショートしてしまい、集積回路が機能しなくな
ってしまう。
【0004】以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、
信号入力線と入力保護回路とを接続する異常電位引出し
線の配置構造を改良することによって、異常電位が入力
保護回路で吸収、緩和された状態で他の信号入力線と異
常電位引出し線との交差部に向けて伝達されるようにし
て、信頼性を向上可能な信号入力回路およびアクティブ
マトリクス表示パネルを実現することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明に係る信号入力回路は、基板表面側に並列形
成された第1および第2の信号入力線と、第2の信号入
力線の側方位置のうちの第1の信号入力線の形成位置と
は反対側の位置に形成され、第1および第2の信号入力
線に供給された信号の出力端側の回路を保護する入力保
護回路と、第1および第2の信号入力線に層間絶縁膜を
介してそれぞれ導電接続し信号入力線と入力保護回
路とをそれぞれ導電接続する第1および第2の引出し線
とを有し、第1の引出し線は、第2の引き出し線が第2
の信号入力線に導電接続する位置よりも第2の信号入力
線の出力端側で第2の信号入力線と交差してなることを
特徴とする
【0006】ここで、第1および第2の信号入力線は、
アクティブマトリクスパネルの駆動回路における薄膜ト
ランジスタのゲートに導電接続している。そして、アク
ティブマトリクスパネルは、上記構成に係る信号入力回
路と、第1および第2の信号入力線に導電接続される駆
動回路と、画素マトリクスとを、基板に形成してなる
【0007】なお、本発明における第1および第2の信
号入力線とは、2つの信号入力線のみを有する場合は勿
論のこと、3つ以上の信号入力線を有し、そのうちの2
つの信号入力線が上記の第1および第2の信号入力線の
構成になっている場合、3つ以上の信号入力線のうちの
いずれの信号入力線も他の信号入力線との間で上記の第
1および第2の信号入力線の構成になっている場合も含
む。
【0008】
【作用】上記手段を講じた本発明に係る信号入力回路お
よびアクティブマトリクスパネルにおいて、基板表面側
に並列形成された第1の信号入力線および第2の信号入
力線に対して静電気などによって異常電位が供給されて
も、異常電位は、それぞれ第1または第2の引出し線を
介して入力保護回路に引き出されるため、異常電位は出
力端から出力されない。ここで、第1の引出し線は、第
2の引出し線が第2の信号入力線に導電接続する位置
りも第2の信号入力線の出力端側で第2の信号入力線と
交差しているため、第2の信号出力端側からみると、第
1の引出し線と第2の信号入力線との交差部に比して前
段側に入力保護回路が第2の引出し線を介して導電接続
している。従って、第2の信号入力線に供給された異常
電位は、まず入力保護回路において吸収、緩和された状
態で出力端側に送出される。このため、第2の信号入力
線と第1の引出し線との交差部に容量が構成されていて
も、第2の信号入力線と第1の引出し線との間に高電圧
が発生しない。それ故、交差部の層間絶縁膜が損傷しな
いので、これらの入力線がショートせず、信号入力回路
およびアクティブマトリクスパネルの信頼性が向上す
る。
【0009】
【実施例】つぎに、添付図面を参照して、本発明の一実
施例について説明する。
【0010】図1は本発明の実施例1に係る信号入力回
路の構成を示す構成図、図2(a)はその信号入力線と
異常電位引出し線との配置を示す平面図、図2(b)は
図2(a)のV−V′線における断面図である。
【0011】ここで、本例の信号入力回路はアクティブ
マトリクス液晶表示パネルに形成されているため、信号
入力回路の構成を説明するに前に、図3および図4を参
照して、アクティブマトリクス液晶表示パネルの構成を
説明しておく。
【0012】図3は本例の信号入力回路を備えるアクテ
ィブマトリクス液晶表示パネルのブロック図、図4はそ
のソース線駆動回路の回路図である。
【0013】図3および図4に示すアクティブマトリク
ス液晶表示パネル10において、その画素マトリクス2
2,ソース線駆動回路12およびゲート線駆動回路21
は、いずれも絶縁性の透明基板11(絶縁基板)の上に
形成されており、そのうち、ソース線駆動回路12はシ
フトレジスタ13,サンプルホールド回路17およびビ
デオ信号線14,15,16を有する一方、ゲート線駆
動回路21はシフトレジスタ20および必要に応じてバ
ッファ回路23を有する。また、画素マトリクス22
は、ソース線駆動回路12に接続された複数のソース線
26,27,28・・・と、ゲート線駆動回路21に接
続された複数のゲート線24,25・・・と、これらの
ゲート線およびソース線の交点に形成された複数の画素
32,33・・・とを有し、各画素32,33・・・に
は薄膜トランジスタ(TFT)29と液晶セル30とを
有する。さらに、ソース線駆動回路12の側には、その
シフトレジスタ13にクロック信号を入力すべきクロッ
ク信号線34が配置されている一方、ゲート線駆動回路
21の側には、そのシフトレジスタ20にクロック信号
CKAを入力すべきクロック信号線37が配置されてい
る。なお、35,36はソース線駆動回路12およびゲ
ート線駆動回路21にスタート信号を入力するスタート
信号線である。ここで、図4に示すように、シフトレジ
スタ13は、1ビット当たり、1つのインバータ13a
と2つのクロックドインバータ13b,13cで構成さ
れ、そのうち、インバータ13aはp型のTFTとn型
のTFTとからなるCMOS構造になっている一方、ク
ロックドインバータ13b,13cは2つのp型のTF
Tと2つのn型のTFTとから構成されている。また、
サンプルホールド回路17の各アナログスイッチ17a
もn型のTFTで構成され、そのバッファ回路も相補型
のTFTからなるインバータ回路17b,17cで構成
されている。なお、18はアクティブマトリクス液晶表
示パネル10の各回路部を駆動するための正側電源線で
あり、その電位はVddに保持されている一方、19はそ
の負側電源線であり、その電位はVssに保持されてい
る。ここで、アクティブマトリクス液晶表示パネル10
は、透明基板11に対して対向基板(図示せず)が対向
する状態にあり、その間に封入された液晶によって液晶
セル30が構成されている。
【0014】このような構成のアクティブマトリクス液
晶表示パネル10において、各回路部は絶縁性の透明基
板11の表面側に構成されているため、半導体シリコン
基板の表面側に集積回路が形成された半導体装置と異な
り、同電位となる導電性の共通基板がない。このため、
そのダイシング工程などの製造工程の途中、また完成後
において、静電気などの影響を受けて回路が破損しやす
い性質がある。
【0015】そこで、本例のアクティブマトリクス液晶
表示パネル10においては、透明基板11の表面側に、
その画素マトリクス22(画素マトリクス回路),ソー
ス線駆動回路12およびゲート線駆動回路21などと共
に、図1に示すように、その信号入力回路1に入力保護
回路2を有する。ここで、信号入力回路1は、図4に示
すソース線駆動回路12などにおいてTFTで構成され
たゲート入力回路のうちのいずれかの回路に設けられ
る。
【0016】図1において、信号入力回路1は、透明基
板11の表面側に並列形成された第1の信号入力線3お
よび第2の信号入力線4に供給された異常電位から出力
端側(矢印Aで示す信号方向側)のメイン回路5(ソー
ス線駆動回路12のゲート入力回路)を保護する入力保
護回路2は、第2の信号入力線4の側方位置のうちの第
1の信号入力線3の形成位置とは反対側の側方位置に形
成され、この入力保護回路2のうちの第1の入力保護回
路2aと第1の信号入力線3とは第1の異常電位引出し
線6で接続され、第2の入力保護回路2bと第2の信号
入力線4とは第2の異常電位引出し線7で接続されてい
る。ここで、第1の入力保護回路2aおよび第2の入力
保護回路2bは、いずれも、アクティブマトリクス液晶
表示パネル10の正側電源線18と第1および第2の異
常信号入力線6,7とにソース・ドレインが導電接続す
るp型のTFT201と、アクティブマトリクス液晶表
示パネル10の負側電源線19と第1および第2の異常
信号入力線6,7とにソース・ドレインが導電接続する
n型のTFT202とを有する。また、p型のTFT2
01のゲートは正側電源線18に導電接続し、n型のT
FTのゲートは負側電源線19に導電接続している。
【0017】ここで、第1の異常電位引出し線6と第1
の信号入力線3との導電接続位置3aは、図2(a)に
も示すように、第2の異常電位引出し線7の第2の信号
入力線4への導電接続位置4aに比して第2の信号入力
線4aの出力端側にあって、第1の異常電位引出し線3
は、第2の異常電位引出し線7の第2の信号入力線4へ
の導電接続位置4aに比して第2の信号入力線4の出力
端側で第2の信号入力線4と交差している。このため、
第2の信号入力線4の入力端4bの側からみると、第2
の入力保護回路2bは、第2の信号入力線4と第1の異
常電位引出し線6との交差部8に比して前段側(入力端
4bの側)で第2の信号入力線4に導電接続している。
なお、第1の異常電位引出し線6は第2の信号入力線4
と交差する構造になるが、第1および第2の異常電位引
出し線6,7は第1および第2の信号入力線3,4の上
層側で層間絶縁膜表面に形成されて、図2(b)に示す
ように、第1の異常電位引出し線6と第2の信号入力線
4とは、交差部8において層間絶縁膜9を介しているた
め、それらの絶縁性は確保されている。但し、交差部8
の層間絶縁膜9に起因して、図1に示すように、第1の
異常電位引出し線6と第2の信号入力線4との間には、
容量C1 が寄生する状態にある。
【0018】このような構成の信号入力回路1における
入力保護回路2の動作を、第2の入力保護回路2bにお
ける動作を例として、図5(a),図5(b)および図
5(c)を参照して説明する。
【0019】図5(a)は第2の入力保護回路2bの構
成を示す回路図、図5(b)はそのp型のTFT201
のゲート・ソース間電圧Vgsとソース・ドレイン間電流
sdとの関係を示すグラフ図、図5(c)はn型のTF
T202のゲート・ソース間電圧Vgsとドレイン・ソー
ス間電流Idsとの関係を示すグラフ図である。以下の説
明においては、正側電源線18の正電源電位をVdd、負
側電源線19の負電源電位をVss、第2の信号入力線4
の電位が第2の異常電位引出し線7を介して第2の入力
保護回路2bに引き出された入力電位をVinとする。な
お、図5(a)に示すメイン回路5の入力段は、CMO
S構造のTFTによって構成されたインバータ5aを備
えるソース線駆動回路12のゲート入力回路になってい
る。
【0020】まず、Vss≦Vin≦Vddの場合には、p型
のTFT201におけるゲート・ソース間電位Vgsは0
V、そのドレイン・ソース間電圧Vdsは(Vin−Vdd
vであり、Vds≦0である。従って、p型のTFT20
1は抵抗として機能し、図3(b)に実線41に示すラ
インに沿って、入力電位Vinに対応したソース・ドレイ
ン間電流Isdが流れる。一方、n型のTFT202にお
けるゲート・ソース間電位Vgsは0V、そのドレイン・
ソース間電圧Vdsは(Vin−Vss)vであり、Vds≧0
である。従って、n型のTFT202も抵抗として機能
し、図3(c)に実線42で示すラインに沿って、入力
電位Vinに対応したソース・ドレイン間電流Isdが発生
する。
【0021】これに対して、Vdd<Vinの場合、すなわ
ち、第2の信号入力線4に正側電源線18の正電源電位
ddに比して高い異常電位が印加された場合には、p型
のTFT201におけるゲート・ソース間電位Vgs
(Vdd−Vin)vであり、Vgs<0V、ドレイン・ソー
ス間電圧Vdsは(Vdd−Vin)vであり、Vds<0であ
る。従って、入力電位Vin(異常電位)が高いほど、ゲ
ート・ソース間電位Vgsおよびドレイン・ソース間電圧
dsがマイナス側にふれて、図3(b)に実線43で示
す特性、すなわち、p型のTFT201がオン状態とな
る。この場合、n型のTFT202は図3(c)に実線
42で示した特性のままである。従って、第2の信号入
力線4に、静電気などによって正側電源線18の正電源
電位Vddに比して高い異常電位が印加された場合には、
p型のTFT201を介して正側電源線18に電流が通
過する。
【0022】一方、Vin<Vssの場合、すなわち、第2
の信号入力線4に負側電源線19の負電源電位Vssに比
して低い異常電位が印加された場合には、n型のTFT
202におけるゲート・ソース間電位Vgsは(Vss−V
in)vであり、Vgs>0V、ドレイン・ソース間電圧V
dsは(Vss−Vin)vであり、Vds>0である。従っ
て、入力電位Vin(異常電位)が低いほど、ゲート・ソ
ース間電位Vgsおよびドレイン・ソース間電圧Vdsがプ
ラス側にふれて、図3(c)に実線44で示す特性、す
なわち、n型のTFT202がオン状態となる。この場
合、p型のTFT201は図3(b)に実線41で示し
た特性のままである。従って、第2の信号入力線4に負
側電源線19の負電源電位Vssに比して低い異常電位が
供給された場合には、n型のTFT202を介して負側
電源線19に電流が通過する。
【0023】このようにして、メイン回路5は第2の入
力保護回路2bによって静電気などに起因して第2の信
号入力線4に発生した異常電位から保護される。同様
に、第1の信号入力線3に発生した異常電位からも保護
される。
【0024】また、本例の信号入力回路1を備えるアク
ティブマトリクス液晶表示パネル10においては、第1
の異常電位引出し線6が第2の異常電位引出し線7の第
2の信号入力線4への導電接続位置4aに比して第2の
信号入力線2の出力端側で第2の信号入力線4と交差し
ているため、第2の信号入力線4の入力端4bの側から
みると、第2の入力保護回路2bは、第2の信号入力線
4と第1の異常電位引出し線6との交差部8に寄生する
容量C1 の前段側にある。このため、静電気などによっ
て、第2の信号入力線4に異常電位が供給された場合で
あっても、異常電位は第2の入力保護回路2bによって
確実に吸収、緩和された状態で、第2の信号入力線4と
第1の異常信号入力線6との交差部4aに達する。従っ
て、交差部8に容量C1 が構成されていても、第2の信
号入力線4と第1の異常電位引出し線6との間に発生す
る電圧が低いので、交差部8の層間絶縁膜9が損傷しな
い。それ故、異常電圧に起因して、第2の信号入力線4
と第1の異常電位引出し線6とがショートしないので、
信号入力回路1およびそれを備えるアクティブマトリク
ス液晶表示パネル10の信頼性が向上する。
【0025】なお、本例においては、2列の信号入力線
を備える信号入力回路について説明したが、これに限ら
ず、3列以上の信号入力線を備える信号入力回路に対し
ても適用でき、この場合には、それらの信号入力線のう
ちの2列について、入力保護回路側の信号入力線を第2
の信号入力線とし、他方側の信号入力線を第1の信号入
力線として、それぞれに前述の構成で第1および第1の
異常電位引出し線を配置する。また、入力保護回路側お
よびメイン回路側の構成には限定がない。
【0026】
【発明の効果】以上のとおり、本発明に係る入力保護回
路およびそれを備えたアクティブマトリクスパネルにお
いては、第1の引出し線は、第2の引出し線の第2の信
号入力線への導電接続位置よりも第2の信号入力線の出
力端側で第2の信号入力線と交差していることに特徴を
有する。従って、本発明によれば、第2の信号入力線の
入力端からみると、第1の引出し線と第2の信号入力線
との交差部に比して前段側に入力保護回路があるので、
第2の信号入力線に入力端側に対して静電気などによっ
て供給された異常電位は、入力保護回路によって吸収、
緩和された状態で交差部に達する。従って、交差部に容
量が構成されていても、第2の信号入力線と第1の引出
し線との間に発生する電圧が低く、交差部の層間絶縁膜
が損傷しない。それ故、第2の信号入力線と第1の引出
し線とがショートせず、入力保護回路およびそれを備え
たアクティブマトリクスパネルの信頼性が向上するとい
う効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1に係る入力保護回路の構成を
示す構成図である。
【図2】(a)は図1に示す入力保護回路の信号入力線
と保護回路に対する異常電位引出し線との配置を示す平
面図、(b)は図2(a)のV−V′線における断面図
である。
【図3】図1に示す入力保護回路が採用されるアクティ
ブマトリクス液晶表示パネルの構成を示すブロック図で
ある。
【図4】図3に示すアクティブマトリクス液晶表示パネ
ルのソース線駆動回路の構成を示す回路図である。
【図5】(a)は図1に示す入力保護回路の構成を示す
回路図、(b)はそのp型のTFTのゲート・ソース間
電圧Vgsとソース・ドレイン間電流Isdとの関係を示す
グラフ図、(c)はそのn型のTFTのゲート・ソース
間電圧Vgsとドレイン・ソース間電流Idsとの関係を示
すグラフ図である。
【図6】従来の入力保護回路の構成を示す構成図であ
る。
【図7】(a)は図6に示す入力保護回路の信号入力線
と保護回路に対する異常電位引出し線との配置を示す平
面図、(b)は図7(a)のVI−VI′線における断面図
である。
【符号の説明】
1・・・信号入力回路 2,70・・・入力保護回路 2a・・・第1の入力保護回路 2b・・・第2の入力保護回路 3,71・・・第1の信号入力線 4,72・・・第2の信号入力線 5・・・メイン回路 6,74・・・第1の異常電位引出し線 7,75・・・第2の異常電位引出し線 8,76・・・交差部 9,77・・・層間絶縁膜 10・・・アクティブマトリクス液晶表示パネル 11・・・透明基板 12・・・ソース線駆動回路 13,20・・・シフトレジスタ 17・・・サンプルホールド回路 18・・・正側電源線 19・・・負側電源線 21・・・ゲート線駆動回路 22・・・画素マトリクス 30・・・液晶セル 34・・・クロック信号線 201・・・p型のTFT(p型の薄膜トランジスタ) 202・・・n型のTFT(n型の薄膜トランジスタ)

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板表面側に並列形成された第1および
    第2の信号入力線と、前記第2の信号入力線の側方位置
    のうちの前記第1の信号入力線の形成位置とは反対側の
    位置に形成され、前記第1および第2の信号入力線に供
    給された信号の出力端側の回路を保護する入力保護回路
    と、前記第1および第2の信号入力線に層間絶縁膜を介
    してそれぞれ導電接続し前記信号入力線と前記入力
    保護回路とをそれぞれ導電接続する第1および第2の引
    出し線とを有し、前記 第1の引出し線は、前記第2の引き出し線が前記第
    2の信号入力線に導電接続する位置よりも前記第2の信
    号入力線の出力端側で前記第2の信号入力線と交差して
    なることを特徴とする信号入力回路。
  2. 【請求項2】 前記第1および第2の信号入力線は、
    クティブマトリクスパネルの駆動回路における薄膜トラ
    ンジスタのゲートに導電接続することを特徴とする請求
    項1記載の信号入力回路
  3. 【請求項3】 請求項1または請求項2に記載の信号入
    力回路と、前記第1および第2の信号入力線に導電接続
    される駆動回路と、画素マトリクスとを、基板に形成し
    てなることを特徴とするアクティブマトリクスパネル
JP11043992A 1992-04-28 1992-04-28 信号入力回路およびアクティブマトリクスパネル Expired - Lifetime JP3300023B2 (ja)

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