DE60031198T2

DE60031198T2 - D/A-Wandlerschaltung und Halbleiteranordnung

Info

Publication number: DE60031198T2
Application number: DE60031198T
Authority: DE
Inventors: c/o Semiconductor Ener.Lab. Co. Nagao Atsugi-shi Shou
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 1999-05-17
Filing date: 2000-05-12
Publication date: 2007-02-08
Anticipated expiration: 2020-05-13
Also published as: CN1280420A; CN1691124A; US20020163459A1; DE60031198D1; US6380876B1; KR100742103B1; EP1724927A1; CN1881402A; CN100592370C; US6496130B2; EP1054512A2; EP1054512A3; EP1724927B1; TW521223B; US6686858B2; US20030090402A1; CN100388627C; CN1204689C; EP1054512B1; KR20010014917A

Description

Hintergrund der Erfindung
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen D/A-Umwandlung-(Digital-nach-Analog-Umwandlung, Digital-Analog-Wandler)-Schaltkreis (DAC: Digital-Analog-Konverter). Die vorliegende Erfindung betrifft genauer gesagt einen DAC, verwendet in einem Steuer-Schaltkreis eines Halbleiter-Gerätes und des Weiteren ein Halbleiter-Gerät unter Verwendung dieses DACs.
2. Beschreibung des Standes der Technik
In jüngster Zeit entwickelt sich die Technik zur Herstellung von Halbleitergeräten, in welchen dünne Halbleiterfilme auf billigem Glassubstrat ausgebildet werden, beispielsweise die Technik des Erzeugens von dünnen Film-Transistoren (TFTs, Thin-Film-Transistors) äußerst rasch. Der Grund hierfür ist, dass die Nachfrage nach Halbleitern (insbesondere nach Aktivmatrix-Flüssigkeits-Kristall-Display-Geräten und EL-Display-Geräten) wächst.
Ein Aktiv-Matrix-Flüssigkeits-Kristall-Display-Gerät konstituiert sich in solch einer Art und Weise, dass in einer jeden von mehreren Zehn von Millionen bis mehreren Hunderten von Millionen an Pixel-Regionen, verteilt in einem matrixähnlichen Zustand, ein TFT verteilt wird, so dass die Ladungen, welche in die entsprechenden Pixelelemente eingehen und aus diesen herauskommen, durch die Schalt-Funktion der TFTs gesteuert werden.
Unter solchen Aktiv-Matrix-Flüssikeits-Kristall-Display-Geräten ist ein Aktiv-Matrix-Flüssigkeits-Kristall-Display-Gerät von einem digitalen Steuer-Typ von anziehender Aufmerksamkeit, da Display-Geräte mehr und mehr präzise und klein werden, da ihre Bild-Qualität höher und höher wird.
15 zeigt einen Abriss der Struktur eines konventionellen Aktiv-Matrix-Flüssigkeits-Kristall-Display-Gerätes vom digitalen Steuer-Typ. Das Aktiv-Matrix-Flüssigkeits-Kristall-Display-Gerät vom konventionellen digitalen Steuerungs-Typ umfasst, wie in 15 gezeigt, Ausgangssignal-Leitungs-Seiten-Verschiebungs-Register 1401, Adress-Leitungen (a bis d) 1402 für die digitalen Signale, welche von außen eingegeben werden, Klinkenschaltungen 1 (LAT1, latch circuits) 1403, Klinken-Schaltungen 2 (LAT2) 1404, eine Klinken-Puls-Leitung 1405, D/A-Umwandlungs-Schaltungen 1406, abgestufte Spannungsleitungen 1407, Zufluss-Signal-Leitungen (Datenleitungen) 1408, ein Gate-Signal-Leitungs-Seiten-Verschiebungs-Register 1409, Gate-Signal-Leitungen (Scan-Leitungen) 1410 und Pixel-TFTs 1411. Ein Aktiv-Matrix-Flüssigkeits-Kristall-Display-Gerät vom 4-Bit-Digital-Steuerungs-Typ wird als ein Beispiel genommen. Die Klinken-Schaltungen 1 1403 und die Klinken-Schaltungen 2 1404 (LAT1 und LAT2) sind in dem Zustand gezeigt, in welchem vier Klinken-Schaltungen der Einfachheit halber zusammengenommen sind.
Die digitalen Signale, welche von außen in die digitalen Signal-Adress-Leitungen (a bis d) 1402 gespeist werden, werden sukzessive in alle LAT1 1403 überschrieben, in Übereinstimmung mit den zeitgebenden Signalen von dem Versorgungs-Signal-Leitungs-Seiten-Verschiebungs-Register 1401. In dieser Beschreibung werden alle LAT1, welche zusammengenommen werden, genetisch als LAT1-Gruppe bezeichnet werden.
Die Zeitspanne, benötigt, um das Überschreiben der digitalen Signale in die LAT1-Gruppe abzuschließen, wird als eine Leitungs-Periode bezeichnet. Mit anderen Worten ist eine Leitungs-Periode das Zeitintervall von dem Zeitpunkt, wenn das Überschreiben der digitalen Signale, eingegeben von außen, in das LAT1 an der am weitesten links gelegenen Seite beginnt, bis zu dem Zeitpunkt, wenn das Überschreiben der digitalen Signale, eingegeben von außen, in das LAT1 auf der am weitesten rechts gelegenen Seite abgeschlossen ist.
Nachdem das Überschreiben der digitalen Signale in die LAT1-Gruppe abgeschlossen ist, werden die digitalen Signale, die so in die LAT1-Gruppe überschrieben worden sind, simultan übertragen und in die die LAT2 1404 überschrieben, in Abstimmung mit der Betriebs-Zeitgebung des Zufluss-Signal-Leitungs-Seiten-Verschiebungs-Registers 1401, wenn ein Klinken-Signal in die Klinker-Puls-Leitung 1405 gespeist wird. In dieser Beschreibung werden alle LAT2 zusammengenommen, genetisch als LAT2-Gruppe bezeichnet werden.
In die LAT1-Gruppe, welche die Übertragung der digitalen Signale in die LAT2-Gruppe beendet hat, wird das Schreiben der digitalen Signale, welche erneut in die digitalen Decoder-Adress-Leitungen (a bis d) 1402 gespeist werden, sukzessive durchgeführt, in Übereinstimmung mit den Signalen von dem Zugangs-Signal-Leitungs-Seiten-Verschiebungs-Register 1401.
Im Schritt mit dem Start des zweiten Ein-Leitungs (one line)-Zeitraums werden die digitalen Signale, welche zuvor in die LAT2-Gruppe gesendet werden, in die D/A-Umwandlungs-Schaltkreise 1406 eingespeist und in analoge abgestufte Volt-Signale, korrespondierend mit den digitalen Signalen umgewandt und anschließend in die Zufluss-Signal-Leitungen 1408 gespeist.
Die analogen, abgestuften Spannungs-Signale werden in die korrespondierenden Zufluss-Signal-Leitungen 1408 für den Ein-Leitungs-Zeitraum gespeist. Durch die Scan-Signale, ausgegeben von dem Gate-Signal-Leitungs-Seiten-Verschiebungs-Register 1409 wird das Schalten der korrespondierenden Pixel-TFTs 1411 durchgeführt und durch die analogen, abgestuften Spannungs-Signale von den Zufluss-Signal-Leitungen 1411 werden die Flüssigkeits-Kristall-Moleküle angesteuert.
Durch Wiederholen der oben genannten Operation über mehrere Male, gleich mit der Scan-Zahl-Anzahl wird ein Bild (ein Rahmen) ausgebildet. Im Allgemeinen wird in einem Aktiv-Matrix-Flüssigkeits-Kristall-Display-Gerät das Überschreiben von 60 Frame-Bildern in einer Sekunde realisiert.
Hier werden die bekannten A/D-Umwandlungs-Schaltungen verwendet, in den oben erwähnten digitalen Ansteuer-Schaltungen beschrieben. Es wird auf 16 Bezug genommen werden.
Eine bekannte 4-Bit-D/A-Umwandlungs-Schaltung umfasst Schalter (sw0 bis sw15) und abgestufte Volt-Leitungen (V0 bis V15). Die 4-Bit-D/A-Umwandlungs-Schaltung ist in einer solchen Art und Weise konstituiert, dass, durch die digitalen 4-Bit-Signale, eingespeist von der LAT2-Gruppe 1404 in das Aktiv-Matrix-Flüssigkeits-Kristall-Display-Gerät vom digitalen Ansteuerungs-Typ, dargestellt in 15, einer der Schalter (sw0 bis sw15) ausgewählt wird, und von der abgestuften Spannungs-Leitung, verknüpft mit dem so ausgewählten Schalter die Spannung in die Zufluss-Signal-Leitung 1408 gespeist wird.
In dem Fall der bekannten 4-Bit-D/A-Umwandlungs-Schaltung, welche nun beschrieben werden wird, ist die Anzahl der Schaltungen 16 und die Anzahl der abgestuften Span nungs-Leitungen ist 16. In einem tatsächlichen Aktiv-Matrix-Flüssigkeits-Kristall-Display-Gerät ist die Fläche der Schalter selbst groß. Des Weiteren wird die D/A-Umwandlung-Schaltung, die in 16 dargestellt wird, bereitgestellt in einem Verhältnis von einem pro einer Zufluss-Signal-Leitung, so dass die Fläche des gesamten Ansteuer-Schaltkreises groß wird.
Ein weiteres Beispiel einer bekannten 4-Bit-D/A-Umwandlungs-Schaltung wird als Nächstes dargestellt werden. Die 4-Bit-D/A-Umwandlungs-Schaltung, dargestellt in 17 ist in solch einer Art und Weise konstituiert, dass, wie im Fall der oben beschriebenen 4-Bit-D/A-Umwandlungs-Schaltung, einer der Vielzahl von Schaltern (sw0 bis sw15) durch ein digitales 4-Bit-Signal ausgewählt wird, das von der LAT2-Gruppe 1404 eingespeist wird, und die Spannung von der abgestuften Spannungs-Leitung, verknüpft mit dem so ausgewählten Schalter in die Zufluss-Signal-Leitung 1408 gespeist wird.
In der D/A-Umwandlung, dargestellt in 17, sind die abgestuften Spannungs-Leitungen fünf an der Zahl (V0 bis V4) und folglich in ihrer Zahl geringer als diejenigen in einer 4-Bit-D/A-Umwandlungs-Schaltung, wie sie in 16 gezeigt wird. Jedoch ist die Anzahl der Schalter immer noch sechszehn. Folglich ist es schwierig, die Fläche des gesamten Ansteuerungs-Schaltkreises zu reduzieren.
Im Fall einer D/A-Umwandlungs-Schaltung, welche digitale 4-Bit-Signale in ein analog abgestuftes Volt-Signal, wie hier beschrieben, umwandelt, falls die Bit-Anzahl zunimmt, wird die Anzahl der Schaltungen exponentiell erhöht. Mit anderen Worten werden in der bekannten D/A-Umwandlung-Schaltung, welche digitale n-Bit-Signale in ein analog abgestuftes Signal umwandelt, 2ⁿ Schalter notwendig. Folglich ist es schwierig, die Fläche der Ansteuerungs-Schaltung gering zu halten.
US 4,713,649 offenbart einen Spannungs-kompensierten Digital-zu-Analog-Umwandler mit integrierter Schaltung, umfassend ein Leiter-Schaltungs-resistentes Netzwerk und Schalter-Mittel umfassende p-Kanal- und n-Kanal-MOS-Transistoren.
Im Falle des Ansteuer-Schaltkreises, welcher D/A-Umwandlungs-Schaltungen, wie oben erwähnt, einschließt, ist es schwierig, die Fläche gering zu halten, was ursächlich wird dafür ist, dass die Miniaturisierung von Halbleiter-Geräten, insbesondere Aktiv-Matrix-Flüssigkeits-Kristall-Display-Geräten, verhindert wird.
Des Weiteren müssen, damit Halbleiter-Display-Geräte hochpräzise und klein gemacht werden können, die Anzahl der Pixel vergrößert werden, d. h., die Anzahl der Zufluss-Signal-Leitungen muss erhöht werden. Falls jedoch die Zufluss-Signal-Leitungen in ihrer Zahl vergrößert werden, wird auch die Anzahl der D/A-Umwandlungs-Schaltungen, wie oben erwähnt, erhöht und folglich wird die Fläche des Ansteuerungs-Schaltkreises erhöht, was die Ursache ist, dass das Realisieren einer hochpräzisen und kleinen Struktur behindert wird.
Aus den oben erwähnten Gründen besteht ein wachsender Bedarf, die Fläche einer D/A-Umwandlungs-Schaltung klein zu halten.
Des Weiteren gibt es neben dem oben erwähnten DAC vom Widerstands-Unterteilungs-Typ einen DAC vom Kondensator-Unterteilungs-Typ, in welchem die Widerstands-Unterteilung durch einen Kondensator realisiert wird. Um den DAC vom Kondensator-Unterteilungs-Typ zu betreiben, wird ein Zeitraum benötigt, zum Akkumulieren von Ladungen in dem Kondensator und ein Zeitraum zum Entladen der Ladungen, akkumuliert in dem Kondensator, um sie auf das gleiche Ladungsniveau, wie das GND (ground, Basis) zurückzustellen, so dass die Betriebs-Geschwindigkeit gering ist.
Zusammenfassung der Erfindung
Folglich wurde die vorliegende Erfindung mit Blick auf die oben genannten Probleme realisiert, und es ist eine Aufgabe der Erfindung, die Fläche einer D/A-Umwandlungs-Schaltung auf einem kleinen Wert zu halten.
Diese Aufgabe wird realisiert durch eine D/A-Umwandlungs-Schaltung, wie in Anspruch 1 dargestellt.
Eine Ausführungsform dieser Erfindung wird unter Verweis auf ein Beispiel beschrieben, für den Fall, wo ein DAC zum Umwandeln von digitalen 2-Bit-Signalen in ein analoges abgestuftes Volt-Signal fabriziert wird durch die Anwendung von dünnen Film-Transistoren. Diese Ausführungsform ist nicht auf die Bit-Anzahl limitiert.
5A zeigt ein detailliertes Schaltungs-Diagramm eines DACs zum Umwandeln von digitalen 2-Bit-Signalen in ein analoges abgestuftes Volt-Signal. In dem DAC wird ein digitales Signal Da₀ durch IN₀ eingespeist und ein digitales Signal Da₁ wird durch IN₁ eingespeist.
Das digitale Signal Da₀, eingespeist durch IN₀, wird in den SWa₀ eingespeist, so dass das AN oder AUS des SWa₀ durch das digitale Signal Da₀ bestimmt wird. Das digitale Signal Db₀, resultierend aus dem Invertieren des digitalen Signals Da₀ durch einen Inverter wird in das SWb₀ eingespeist, so dass das AN oder AUS des SWb₀ durch das digitale Signal Db₀ bestimmt wird. Da das Db₀ folglich das invertierte Signal von Da₀ ist, wird das SWb₀ für den Fall ausgeschaltet, dass das SWa₀ eingeschaltet ist, und das SWb₀ wird eingeschaltet, in dem Fall, dass das SWa₀ ausgeschaltet ist.
In dem Fall, dass das digitale Signal Da₁ in das IN₁ eingespeist wird, werden das SWa₁ und das SWb₁ durch das digitale Signal Da₁ in der gleichen Art und Weise gesteuert, wie in dem Fall, dass das digitale Signal Da₀ in das IN₀ eingespeist wird.
5B zeigt ein Beispiel des konkreten Schaltungs-Diagrammes des Inverters, verwendet in dieser Ausführungsform. Durch V_in wird ein digitales Signal von 1 oder 0 eingespeist. In dieser Ausführungsform steht für ein Hi-Signal, während 0 für ein Lo-Signal steht. Vddh zeigt, dass das gleiche Stromversorgungs-Potential wie für das Hi des digitalen Signals angelegt ist und Vss zeigt, dass das gleiche Stromversorgungs-Potential wie für das Lo des digitalen Signals angelegt ist.
Wenn das Hi-Signal an das V_in angelegt wird, wird das digitale Lo-Signal aus dem V_out ausgegeben. Umgekehrt wird, falls das digitale Lo-Signal an das V_in angelegt wird, das digitale Hi-Signal aus dem V_out ausgegeben.
Im Falle dieser Ausführungsform bildet der innere Widerstand des dünnen Film-Transistors (TFTs, film thin transistors), wie der Widerstand, zur Verfügung gestellt in dem DAC, die Schaltungsgruppe SW (switch). Der innere Widerstand des TFTs bedeutet den Widerstand, der in der Richtung existiert, welche die Zufluss-Region und die Abfluss-Region verknüpft und zwar in der Kanal-bildenden Region, welche die aktive Schicht des TFTs aufweist. 6 zeigt ein Beispiel eines konkreten Schaltungs-Diagrammes der Schaltungsgruppe SW, verwendet in dieser Ausführungsform.
Wie in 6 gezeigt, enthält die Schaltungsgruppe SW einen Dünn-Film-Transistor vom n-Kanal-Typ (N-Kanal-Typ TFT) und einen Dünn-Film-Transistor vom p-Kanal-Typ (P-Kanal-Typ TFT). Eine der Zufluss-Region und der Abfluss-Region von jedem n-Kanal-Typ TFT und jedem p-Kanal-Typ TFT wird mit der Ausgangs-Leitung verknüpft, während die andere mit der Stromversorgungs-Spannungs-Leitung verknüpft wird.
Wenn das digitale Signal von 1 auf die Schaltungs-Gruppe SW angelegt wird, werden die Zufluss-Regionen und die Abfluss-Regionen des N-Kanal-Typ TFTs und des P-Kanal-Typ TFTs in der Schaltungs-Gruppe SW in einen elektrisch leitfähigen Zustand überführt; und die Schaltungs-Gruppe wird eingeschaltet.
Umgekehrt werden, falls das digitale Signal von 0 angelegt wird, die Zufluss-Regionen und die Abfluss-Regionen des N-Kanal-Typ TFTs und des P-Kanal-Typ TFTs in der Schaltungs-Gruppe SW in einen elektrisch nicht leitfähigen Zustand gebracht, so dass die Schaltungs-Gruppe ausgeschaltet wird.
7 zeigt ein Beispiel der Ansicht von oben eines dünnen Film-Transistors, verwendet in der Schaltungs-Gruppe SW. Die aktive Schicht und die Gate-Elektrode werden, wie in 7 dargestellt, zur Verfügung gestellt. Die Gate-Elektrode ist in solch einer Art und Weise konstituiert, dass ein Teil der Gate-Signal-Leitung als Gate-Elektrode funktioniert. Obwohl dies nicht gezeigt ist, wird ein Gate-Isolier-Film zwischen der aktiven Schicht und der Gate-Elektrode zur Verfügung gestellt.
Eine Zufluss-Region und eine Abfluss-Region, in welcher eine Verunreinigung mit einem Leitfähigkeits-Typ hinzugefügt wird, wird in der aktiven Schicht zur Verfügung gestellt. Des Weiteren werden zwischen der Zufluss-Region und der Abfluss-Region eine Kanal-bildende Region zur Verfügung gestellt, welche einen Kanal ausbildet nach Anlegen einer Spannung an die Gate-Elektrode.
Die Länge der Kanal-bildenden Region in der Richtung, welche die Zufluss-Region und die Abfluss-Region miteinander verknüpft, wird als Kanal-Länge (L) definiert. Des Weiteren wird die Länge der Kanal-bildenden Region in der Richtung, senkrecht zu der Richtung, welche die Zufluss-Region und die Abfluss-Region miteinander verknüpft, als die Kanalbreite (W, width) definiert.
Der Widerstand-Wert des inneren Widerstandes des dünnen Film-Transistors (TFT) wir bestimmt, abhängend von der Kanal-Breite (W) in dem Fall, dass die Kanal-Länge (L) gleich ist. Der Widerstands-Wert des inneren Widerstands ist umgekehrt proportional zu der Kanal-Breite, so dass in dem Fall, dass der Widerstands-Wert des inneren Widerstandes des TFTs verdoppelt wird, die Kanal-Breite (W) halbiert wird, während in dem Fall, dass der Widerstands-Wert des inneren Widerstandes des TFTs auf 2²-fach vergrößert wird, die Kanal-Breite (W) auf 1/2²-fach verkleinert wird.
In dieser Ausführungsform ist es wichtig, die Widerstands-Werte der inneren Widerstände des N-Kanal-Typ TFTs und des P-Kanal-Typ TFTs auf solch einen Grad gleichzusetzen, dass das analoge abgestufte Spannungs-Signal, ausgegeben von dem DAC nicht negativ beeinflusst wird.
Diese Ausführungsform wurde beschrieben unter Verweis auf DAC, basierend auf dem Schaltungs-Diagramm, dargestellt in 5, jedoch ist diese Ausführungsform nicht notwendigerweise limitiert auf dieses Schaltungs-Diagramm, sondern der Designer kann in geeigneter Art und Weise dieses in Übereinstimmung mit seiner Anwendung modifizieren.
Des Weiteren wurde diese Ausführungsform beschrieben unter Verweis auf ein Beispiel eines Falles, wo der Widerstands-Wert des inneren Widerstandes des dünnen Film-Transistors verändert wird durch Steuern der Kanal-Breite (W); jedoch kann der Widerstands-Wert des inneren Widerstandes des dünnen Film-Transistors auch verändert werden durch Steuern der Kanal-Länge (L). Der Widerstands-Wert des inneren Widerstandes des TFTs ist proportional zur Kanal-Länge (L). Folglich wird in dem Fall, dass der Widerstands-Wert des inneren Widerstandes des TFTs verdoppelt werden soll, die Kanal-Länge (L) verdoppelt, und in dem Fall, dass der Widerstands-Wert des inneren Widerstandes des TFTs auf 2²-fach vergrößert werden soll, wird die Kanal-Länge (L) 2²-fach vergrößert. Des Weiteren ist es durch Steuern der Kanal-Länge (L) und der Kanal-Breite (W), beide zusammen, auch möglich, den Widerstands-Wert des inneren Widerstandes des TFTs zu steuern.
In dem DAC gemäß der vorliegenden Erfindung ist es nicht notwendig, die gleiche Anzahl von Schaltern oder abgestuften Spannungs-Leitungen zur Verfügung zu stellen, wie die Bit-Anzahl der digitalen Signale, wie in dem Fall des konventionellen DACs. Als ein Ergebnis wird es möglich, die Fläche des DACs klein zu halten und folglich wird die Miniaturisierung der Ansteuerungs-Schaltung sowie des Aktiv-Matrix-Flüssigkeits-Kristall-Display-Gerätes möglich.
Des Weiteren war es im Fall des konventionellen DACs, falls die Bit-Anzahl der digitalen Signale zugenommen hat, notwendig, exponential die Anzahl der Schalter ansteigen zu lassen. In Übereinstimmung mit dieser Erfindung wird im Falle des Umwandelns von digitalen n-Bit-Signalen, die Anzahl der Schalter 2n. Wie oben zu sehen ist, wird es, selbst, falls die Bit-Anzahl zunimmt, möglich, die Zunahme der Schalter-Zahl gering zu halten, anders als im Fall des konventionellen DACs; und folglich wird die Miniaturisierung der Ansteuerungs-Schaltung und des Aktiv-Matrix-Flüssigkeits-Kristall-Display-Geräts möglich.
Des Weiteren wird, da die Fläche des DACs selbst klein gehalten wird, die Fläche der Ansteuerungs-Schaltung klein gehalten, selbst wenn die Anzahl der D/A-Umwandlungs-Schaltungen durch Zunahme der Pixel-Zahl erhöht wird, d. h., die Zufluss-Signal-Leitungen; und folglich wird die Fabrikation eines hochpräzisen und kleinen Aktiv-Matrix-Flüssigkeits-Kristall-Display-Gerätes möglich.
Des Weiteren wird, da die Zeitspanne zum Akkumulieren von Ladungen in dem Kondensator und die Zeitspanne zum Entladen der Ladungen, akkumuliert in dem Kondensator, um die Ladungen auf das gleiche Ladungsniveau, wie in dem GND (Basis) zurückzustellen, unnötigerweise unterschiedlich werden im Falle des DACs vom Kondensator-Unterteilungs-Typs, die Betriebs-Geschwindigkeit im Vergleich zum DAC vom Kondensator-Unterteilungs-Typ vergrößert werden.
Des Weiteren wird in dieser Ausführungsform das DAC durch Einsetzen von inneren Widerständen der dünnen Film-Transistoren, welche die Schalter aufweisen, konstituiert. Als ein Ergebnis ist es andererseits im Falle der Ausführungsform 1 unnötig, neue Widerstände zur Verfügung zu stellen, und folglich wird es möglich, die Fläche des DACs und folglich wiederum die Fläche des Halbleiter-Gerätes, welches das DAC einschließt, gering zu halten. Des Weiteren kann die Anzahl der Schritte zum Erzeugen des DACs selbst gering gehalten werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1A–1D zeigen Schaltungs-Diagramme des DACs entsprechend einem Vergleichs-Beispiel 1.
2A–2D zeigen Schaltungs-Diagramme des DACs gemäß dem Vergleichs-Beispiel 1.
3 ist ein Blockdiagramm, welches einen Abriss des Aktiv-Matrix-Flüssigkeits-Kristall-Display-Geräts unter Verwendung des DACs eines Vergleichs-Beispiels 2 zeigt.
4 ist ein Schaltungs-Diagramm des DACs gemäß einem Vergleichs-Beispiel 3.
5A–5B zeigen detaillierte Schaltungs-Diagramme des DACs gemäß einer Ausführungsform.
6 ist ein Schaltungs-Diagramm der Schalter und der Widerstände, verwendet in dem DAC, entsprechend der Ausführungsform.
7 ist eine Ansicht von oben des TFTs, welches einen Schalter konstituiert und eines Widerstandes, verwendet in dem DAC, gemäß der Ausführungsform.
8A–8C sind Zeichnungen, welche die Herstellungs-Schritte der TFTs gemäß Ausführungsform 1 zeigen.
9A–9C sind Zeichnungen, welche Herstellungs-Schritte von TFTs gemäß Ausführungsform 1 zeigen.
10A–10C sind Zeichnungen, welche die Herstellungs-Schritte von TFTs entsprechend der Ausführungsform 1 zeigen.
11 zeigt die Charakteristika von Schwellenwert-freien antiferroelektrisch vermischten Flüssigkeits-Kristallen mit Blick auf ihre Licht-Übertragung im Hinblick auf die angelegte Spannung entsprechend der Ausführungsform 1.
12A–12F sind Zeichnungen, welche elektronische Apparate zeigen, in welche die Halbleitergeräte gemäß Ausführungsform 2 eingebracht worden sind.
13A–13D sind Zeichnungen, welche einen Front-Projektor vom Drei-Platten-Typus und einen Rück-Projektor zeigen, in welchen die Halbleiter-Geräte gemäß der Ausführungsform 2 eingebracht worden sind.
14A–14C sind Zeichnungen, welche einen Einzel-Platten-Typ zeigen, in welchen die Halbleiter-Geräte gemäß der Ausführungsform 2 eingebracht worden sind.
15 ist ein Diagramm, welches einen strukturellen Abriss eines konventionellen Aktiv-Matrix-Flüssigkeits-Kristall-Display-Gerätes vom digitalen Ansteuerungs-Typus zeigt.
16 ist ein Schaltungs-Diagramm eines konventionellen DACs.
17 ist ein Schaltungs-Diagramm eines konventionellen DACs.
18A–18B sind eine Ansicht von oben bzw. eine Querschnittsansicht von einem EL-Display-Geräts, welches eines der Halbleiter-Geräte gemäß Ausführungsform 3 ist.
19 ist eine Querschnittsansicht eines EL-Display-Gerätes, welches eines der Halbleiter-Geräte gemäß Ausführungsform 3 ist.
20A–20B sind eine Ansicht von oben und ein Schaltungs-Diagramm von einem EL-Display-Gerät, welches eines der Halbleiter-Geräte gemäß Ausführungsform 3 ist.
21 ist eine Querschnittsansicht eines EL-Display-Gerätes, welches eines der Halbleiter-Geräte gemäß Ausführungsform 4 ist.
22A–22C zeigen Schaltungs-Diagramme eines EL-Display-Gerätes, welches eines der Halbleiter-Geräte gemäß Ausführungsform 5 ist.
23A–23C zeigen Schaltungs-Diagramme des Pixel-Abschnittes eines EL-Display-Gerätes, welches eines der Halbleiter-Geräte gemäß Ausführungsform 6 ist.
24A–24B zeigen Schaltungs-Diagramme des Pixel-Abschnittes eines EL-Display-Gerätes, welches eines der Halbleiter-Geräte gemäß Ausführungsform 7 ist.
25A–25B zeigen Diagramme von elektronischen Apparaten, in welchen ein Halbleiter-Gerät gemäß der Ausführungsform 9 eingebracht ist.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Ausführungsformen des DACs gemäß dieser Erfindung werden nun beschrieben werden. Jedoch ist die konkrete Konstitution des DACs entsprechend dieser Erfindung nicht limitiert auf die Konstitutionen der folgenden Ausführungsformen.
Vergleichs-Beispiel 1
Dieses Beispiel wird beschrieben werden unter Verwendung der 2A–2D unter Verweis auf ein Beispiel des DACs, korrespondierend mit digitalen 4-Bit-Signalen.
Das DAC dieser Ausführungsform, dargestellt in 2A–2D, konvertiert digitale 4-Bit-Signale Da (Da₀, Da₁, ..., Da₃) in ein analoges abgestuftes Spannungs-Signal. In dieser Ausführungsform wird das Stromversorgungs-Potential V_H auf 5 V gesetzt, und die Stromversorgungs-Spannung V_L wird auf 0 V gesetzt, jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Werte limitiert.
Wie in den 2A–2D gezeigt, enthält das DAC gemäß der Erfindung vier Schalter SWa₀, SWa₁, ..., SWa₃ und vier Schalter SWb₀, SWb₁, ..., SWb₃. Das DAC enthält auch vier Widerstände A₀, A₁, ..., A₃ und vier Widerstände B₀, B₁, ..., B₃.
Hier wird die Schaltungs-Anordnung des DACs gemäß der Erfindung beschrieben werden.
Beide Enden des Widerstandes A₀ werden jeweils verknüpft mit dem Schalter SWa₀ und der Ausgangs-Leitung. Dieses Ende des Schalters SWa₀, welches nicht mit dem Widerstand A₀ verknüpft ist, ist verknüpft mit der Stromversorgungs-Spannungs-Leitung L. In dieser Ausführungsform wird der innere Widerstand der Schaltungs-Gruppe SW als 0 angesehen, es ist jedoch auch zulässig, die Schaltung so zu konzipieren, dass der innere Widerstand der Schaltungs-Gruppe SW berücksichtigt wird.
Des Weiteren werden beide Enden des Widerstandes A₁ jeweils mit dem Schalter SWa₁ und der Ausgangs-Leitung verknüpft. Dasjenige Ende des Schalters SWa₁, welches nicht mit dem Widerstand A₁ verknüpft ist, wird mit der Stromversorgungs-Spannungs-Leitung L verbunden.
Des Weiteren werden beide Enden des Widerstandes A₂ jeweils verknüpft mit dem Schalter SWa₂ und der Ausgangs-Leitung. Dasjenige Ende des Schalters SWa₂, welches nicht mit dem Widerstand A₂ verknüpft ist, wird mit der Stromversorgungs-Spannungs-Leitung L verknüpft.
In ähnlicher Art und Weise werden beide Enden des Widerstandes A₃ jeweils mit dem Schalter SWa₃ und der Ausgangs-Leitung verknüpft. Dasjenige Ende des Schalters SWa₃, welches nicht mit dem Wiederstand A₃ verknüpft ist, wird mit der Stromversorgungs-Spannungs-Leitung L verknüpft.
Die Beziehung zwischen den Widerständen B₀, B₁, ..., B₃ und den Schaltern SWb₀, SWb₁, ..., SWb₃ ist ebenso ähnlich zur Beziehung zwischen den Widerständen A₀, A₁, ..., A₃ und den Schaltern SWa₀, SWa₁, ..., SWa₃. Das heißt, beide Enden der entsprechenden Widerstände B₀, B₁, ..., B₃ sind mit den entsprechenden Schaltern SWb₀, SWb₁, ..., SWb₃ und der Ausgangs-Leitung verbunden. Diejenigen Enden der jeweiligen Schalter SWb₀, SWb₁, ..., SWb₃, welche nicht mit den Widerständen B₀, B₁, ..., B₃ verbunden sind, sind an die Stromversorgungs-Spannungs-Leitung H angebunden.
Als Nächstes wird der Betrieb des DACs gemäß diesem Beispiel beschrieben werden.
Wenn der Schalter SWa₀ angeschaltet wird, werden die Stromversorgungs-Spannungs-Leitung L und der Widerstand A₀ miteinander verbunden. Mit anderen Worten wird, wenn der Schalter SWa₀ angeschaltet, wird dasjenige Ende des Widerstandes A₀, welches mit dem Schalter SWa₀ verbunden ist, auf dem gleichen Potential gehalten, das im Stromversorgungs-Potential V_L entspricht. Umgekehrt, wird, falls der Schalter SWa₀ ausgeschalten wird, dann die Verbindung zwischen der Stromversorgungs-Spannungs-Leitung L und dem Widerstand A₀ abgetrennt.
Falls des Weiteren der Schalter SWa₁ eingeschaltet wird, werden die Stromversorgungs-Spannungs-Leitung L und der Widerstand A₁ miteinander verbunden. Mit anderen Worten wird, falls der Schalter SWa₁ angeschalten wird, dann dasjenige Ende des Widerstandes A₁, welches mit dem Schalter SWa₁ verknüpft wird, auf dem gleichen Potential gehalten wie das Stromversorgungs-Potential V_L. Umgekehrt wird, falls der Schalter SWa₁ ausgeschalten wird, dann die Verknüpfung zwischen der Stromversorgungs-Spannungs-Leitung L und dem Widerstand A₁ unterbrochen.
Falls des Weiteren der Schalter SWa₂ angeschalten wird, werden dann die Stromversorgungs-Spannungs-Leitung L und der Widerstand A₂ miteinander verbunden. Mit anderen Worten wird, falls der Schalter SWa₂ angeschaltet wird, dann das Ende des Widerstandes A₂, welches mit dem Schalter SWa₂ verbunden wird, auf dem gleichen Potential gehalten, das dem Stromversorgungs-Potential V_L entspricht. Umgekehrt wird, falls der Schalter SWa₂ ausgeschalten wird, dann die Verknüpfung zwischen der Stromversorgungs-Spannungs-Leitung L und dem Widerstand A₂ unterbrochen.
In ähnlicher Art und Weise werden, falls der Schalter SWa₃ angeschalten wird, dann die Stromversorgungs-Spannungs-Leitung L und der Widerstand A₃ miteinander verbunden. Mit anderen Worten wird, falls der Schalter SWa₃ angeschalten wird, dann das Ende des Widerstandes A₃, welches mit dem Schalter SWa₃ verbunden wird, auf dem gleichen Potential gehalten, das dem Stromversorgungs-Potential V_L entspricht. Umgekehrt wird, falls der Schalter SWa₃ ausgeschalten wird, dann die Verbindung zwischen der Stromversorgungs-Spannungs-Leitung L und dem Widerstand A₃ unterbrochen.
Wie oben erwähnt, werden, falls ein jeder der Schalter SWa₀, SWa₁, ..., SWa₃ angeschalten wird, dann die Stromversorgungs-Spannungs-Leitung L und jeder der Widerstände A₀, A₁, ..., A₃ miteinander verbunden. Mit anderen Worten wird, falls ein jeder der Schalter SWa₀, SWa₁, ..., SWa₃ angeschalten wird, dann das Ende von jedem der Widerstände A₀, A₁, ..., A₃, welche mit jedem der Schalter SWa₀, SWa₁, ..., SWa₃ verbunden ist, auf dem gleichen Potential gehalten, das dem Stromversorgungs-Potential V_L entspricht. Umgekehrt wird, falls ein jeder der Schalter SWa₀, SWa₁, ..., SWa₃ ausgeschalten wird, dann die Verbindung zwischen der Stromversorgungs-Spannungs-Leitung L und einem jedem der Widerstände A₀, A₁, ..., A₃ unterbrochen.
In ähnlicher Art und Weise werden, falls ein jeder der Schalter SWb₀, SWb₁, ..., SWb₃ eingeschalten wird, dann die Stromversorgungs-Spannungs-Leitung H und ein jeder der Widerstände B₀, B₁, ..., B₃ miteinander verknüpft werden. Mit anderen Worten wird, falls ein jeder der Schalter SWb₀, SWb₁, ..., SWb₃ eingeschalten wird, dann dasjenige Ende von jedem der Widerstände B₀, B₁, ..., B₃, welches mit jedem der Schalter SWb₀, SWb₁, ..., SWb₃ verknüpft ist, auf dem gleichen Potential gehalten, das dem Stromversorgungs-Potential V_H entspricht. Umgekehrt wird, falls ein jeder der Schalter SWb₀, SWb₁, ..., SWb₃ ausgeschalten wird, dann die Verknüpfung zwischen der Stromversorgungs-Spannungs-Leitung H und einem jeden der Widerstände B₀, B₁, ..., B₃ unterbrochen.
Das AN oder AUS der Schalter-Gruppe SWa und der Schalter-Gruppe SWb wird bestimmt, abhängend von den digitalen Signalen Da₀, Da₁, ..., Da₃, eingegeben in das DAC.
Falls die digitalen Signale Da in das DAC eingegeben werden, werden die digitalen Signale Da in die Schalter SWa₀, SWa₁, ... SWa₃ eingegeben und die invertierten Signale Db der digitalen Signale Da werden in die Schalter SWb₀, SWb₁, ..., SWb₃ eingegeben.
Falls die digitalen Signale Da, welche in die jeweiligen Schalter SWa₀, SWa₁, ..., SWa₃ eingegeben sind, 1 sind, dann werden die Schalter SWa₀, SWa₁, ..., SWa₃ jeweils angeschaltet. Die digitalen Signale Db, welche in die jeweiligen Schalter SWb₀, SWb₁, ..., SWb₃ eingegeben werden, sind die Inversionen der digitalen Signale Da und sind folglich 0, so dass die Schalter SWb₀, SWb₁, ..., SWb₃ entsprechend ausgeschaltet werden.
Umgekehrt werden, falls die digitalen Signale Da eingegeben in die entsprechenden Schalter SWa₀, SWa₁, ..., SWa₃ 0 sind, dann die Schalter SWa₀, SWa₁, ..., SWa₃ jeweils entsprechend ausgeschalten werden. Die digitalen Signale Db, welche dann in die jeweils entsprechenden Schalter SWb₀, SWb₁, ..., SWb₃ eingegeben werden, sind die Inversionen der digitalen Signale Da und folglich sind sie 1, so dass die Schalter SWb₀, SWb₁, ..., SWb₃ entsprechend jeweils eingeschaltet werden.
Auf diese Weise werden die Schalter-Gruppe SWa und die Schalter-Gruppe SWb operativ miteinander verknüpft.
Die Operation, durchgeführt durch das DAC der Erfindung in dem Fall, dass die digitalen Signale Da (Da₀, Da₁, ... Da₃), eingegeben in das DAC, allesamt 1 sind, wird unter Verwendung der 2A beschrieben werden.
In dem Fall, dass die digitalen Signale Da (Da₀, Da₁, ..., Da₃), eingegeben in das DAC, allesamt 1 sind, werden alle Schalter SWa₀, SWa₁, ..., SWa₃ eingeschaltet und die Ausgangs-Leitung wird mit der Stromversorgungs-Spannungs-Leitung L verbunden durch jeden der Widerstände A₀, A₁, ..., A₃. Umgekehrt werden die digitalen Signale Db₀, Db₁, ..., Db₃ alle 0 werden, so dass die Schalter SWb₀, SWb₁, ..., SWb₃ alle ausgeschalten werden und folglich die Ausgangs-Leitung in einen Zustand gebracht wird, der von der Stromversorgungs-Spannungs-Leitung H abgekoppelt ist (2A).
Als ein Ergebnis wird das Stromversorgungs-Potential V_L auf der Stromversorgungs-Spannungs-Leitung L direkt von der Ausgangs-Leitung ausgegeben. Das Ausgangs-Potential V_out von der Ausgangs-Leitung des DACs wird V_out (Da₀ = Da₁ = ... = Da₃ = 1) = V_L = 0 V.
Die Operation, durchgeführt durch das DAC der Erfindung, in dem Fall, dass von den digitalen Signalen Da, eingegeben in das DAC der Erfindung, nur Da₀ gleich 0 ist, wohingegen Da₁, Da₂ und Da₃ allesamt 1 sind, wird beschrieben werden unter Verweis auf 2B.
Da Da₀ gleich 0 ist, wird SWa₀ ausgeschaltet, wohingegen SWb₀ im Umkehrschluss eingeschaltet wird, so dass the Ausgangs-Leitung mit der Stromversorgungs-Spannungs-Leitung H durch den Widerstand B₀ verbunden wird. Auf der anderen Seite werden, da Da₁, Da₂, ..., Da₃ allesamt 1 sind, SWa₁, ..., SWa₃ allesamt angeschalten werden, wohingegen im Umkehrschluss SWb₁, SWb₂ und SWb₃ allesamt ausgeschalten werden und folglich die Ausgangs-Leitung mit der Stromversorgungs-Spannungs-Leitung L durch die Widerstände A₁, A₂, A₃ verbunden werden.
Der kombinierte Widerstand all dieser Widerstände (in diesem Fall korrespondieren die Widerstände A₁, A₂, A₃ mit diesen Widerständen) der Widerstände A₀, A₂, ..., A₃, welche mit den Schaltern SWa₁, SWa₂, SWa₃ verbunden sind, welche im AN-Zustand sind, wird als A_T angenommen. Des Weiteren wird der kombinierte Widerstand als dieser Widerstände (in diesem Fall korrespondiert der Widerstand B₀ mit diesen Widerständen) der Widerstände B₀, B₁, ..., B₃, welche mit dem Schalter SWb₀ verbunden sind, welcher im AN-Zustand ist, als B_T angenommen werden.
Der reziproke Wert des kombinierten Widerstandes A_T ist gleich der Summen der reziproken Werte der entsprechenden Widerstände A₁, A₂, A₃, verbunden mit den Schaltern SWa₁, SWa₂, SWa₃, welche sich im AN-Zustand befinden. (Gleichung 16)
[Gleichung 16]
Durch Auflösen der Gleichung 16 nach der Variablen A_T wird die Gleichung (17) erhalten.
[Gleichung 17]
Des Weiteren wird in ähnlicher Art und Weise der reziproke Wert des kombinierten Widerstandes B_T gleich sein mit dem reziproken Wert des Widerstandes B₀, verbunden mit dem Schalter SWb₀, welcher sich im AN-Zustand befindet. (Gleichung 18)
[Gleichung 18]
Durch Auflösen der Gleichung 18 nach der Variable B_T wird die Gleichung 19 erhalten.
[Gleichung 19]

∴BT = R (19)

Durch die Verwendung des kombinierten Widerstandes A_T und des kombinierten Widerstandes B_T, bewertet durch die Gleichung 17 und die Gleichung 19, wird das Ausgangs-Potential V_out (Da₀ = 0, Da₁ = Da₂ = Da₃ = 1) aus der Ausgangs-Leitung des DACs bewertet in Übereinstimmung mit der folgenden Gleichung 20. Das Ausgangs-Potential V_out (Da₀ = 0, Da₁ = Da₂ = Da₃ = 1) ist, was aus der Division des kombinierten Widerstandes A_T der Gleichung 17 durch die Summe des kombinierten Widerstandes A_T der Gleichung 17 und des kombinierten Widerstandes B_T de Gleichung 19 und dem anschließenden Multiplizieren des so erhaltenen Quotienten durch 5 resultiert, was der Unterschied zwischen der Stromversorgungs-Spannung V_H und dem Strom-Versorgungs-Potential V_L ist.
[Gleichung 20]
Auf diesem Weg können durch das AN/AUS der Schalter die digitalen n-Bit-Signale in ein analoges abgestuftes Spannungs-Signal umgewandelt werden.
Wie der Verweis auf 2C zeigt, wird die Operation, durchgeführt durch das DAC für den Fall, dass von den digitalen Signalen Da, eingegeben in das DAC, Da₀ und Da₁ 0 sind, wohingegen Da₂ und Da₃ 1 sind, beschrieben werden.
Da Da₀ und Da₁ gleich 0 sind, werden SWa₀ und SWa₁ ausgeschalten werden, wohingegen im Umkehrschluss SWb₀ und SWb₁ angeschalten werden, so dass die Ausgangs-Leitung mit der Stromversorgungs-Spannungs-Leitung H durch die Widerstände B₀ und B₁ verbunden ist. Auf der anderen Seite werden, da Da₂ und Da₃ 1 sind, SWa₂ und SWa₃ angeschalten werden, wohingegen im Umkehrschluss SWb₂ und SWb₃ ausgeschalten werden, so dass die Ausgangs-Leitung verknüpft wird mit der Stromversorgungs-Spannungs-Leitung L durch die Widerstände A₂, A₃.
Der kombinierte Widerstand all dieser Widerstände (in diesem Fall korrespondieren die Widerstände A₂, A₃ mit diesen Widerständen) der Widerstände A₀, A₁, ..., A₃, welche mit den Schaltern SWa₂, SWa₃ verbunden sind, welche sich im AN-Zustand befinden, wird als A_T angenommen. Des Weiteren wird von den Widerständen der Widerstände B, der kombinierte Widerstand all dieser Widerstände (in dem Fall korrespondieren die Widerstände B₀ und B₁ mit diesen Widerständen) der Widerstände B, welche mit den Schaltern SWb₀ und SWb₁ verbunden sind, welche sich im AN-Zustand befinden, als B_T angenommen werden.
Der reziproke Wert des kombinierten Widerstandes A_T ist gleich der Summe der reziproken Werte der entsprechenden Widerstände A₂, A₃, welche mit den Schaltern SWa₂, SWa₃ verbunden sind, welche sich in dem AN-Zustand befinden. (Gleichung 21)
[Gleichung 21]
Durch Auflösen der Gleichung 21 nach der Variablen A_T wird die Gleichung 22 erhalten werden.
[Gleichung 22]
Des Weiteren ist in ähnlicher Art und Weise der reziproke Wert des kombinierten Widerstandes B_T gleich zu der Summe der reziproken Werte der entsprechenden Widerstände B₀, B₁, welche mit den Schaltern SWb₀ und SWb₁ verbunden sind, welche sich in dem AN-Zustand befinden. (Gleichung 23)
[Gleichung 23]
Durch Auflösen der Gleichung 8 nach der Variablen B_T wird die Gleichung 24 erhalten werden.
[Gleichung 24]
Durch die Anwendung des kombinierten Widerstandes A_T und des kombinierten Widerstandes B_T, bewertet in Übereinstimmung mit der Gleichung 22 und der Gleichung 24, wird das Ausgangs-Potential V_out (Da₀ = Da₁ = 0, Da₂ = Da₃ = 1) aus der Ausgangs-Leitung des DACs ausgewertet in Übereinstimmung mit der folgenden Gleichung 25. Das Ausgangs-Potential V_out (Da₀ = Da₁ = 0, Da₂ = Da₃ = 1) ist, was aus der Division des kombinierten Widerstandes A_T aus der Gleichung 22 durch die Summe des kombinierten Widerstandes A_T aus der Gleichung 22 und des kombinierten Widerstandes B_T aus der Gleichung 24 und dem anschließenden Multiplizieren des so erhaltenen Quotienten mit 5 resultiert, was der Unterschied ist zwischen dem Stromversorgungs-Potential V_H und dem Stromversorgungs-Potential V_L.
[Gleichung 25]
In dieser Art und Weise können durch das AN/AUS der Schalter die digitalen n-Bit-Signale in analog abgestufte Spannungs-Signale konvertiert werden.
Die Operation, durchgeführt durch das DAC in dem Fall, dass von den digitalen Signalen Da (Da₀, Da₁, ..., Da₃), eingegeben in das DAC in der vorliegenden Erfindung, nur Da₂ 0 ist, wohingegen Da₀, Da₁ und Da₃ 1 sind, wird beschrieben werden unter Verweis auf die 2D.
Im Falle, dass Da₂ 0 ist, wird SWa₂ ausgeschaltet, wohingegen im Umkehrschluss SWb₂ eingeschaltet ist, so dass die Ausgangs-Leitung verbunden ist mit der Stromversorgungs-Spannungs-Leitung H durch den Widerstand B₂. Auf der anderen Seite werden, da Da₀, Da₁ und Da₃ alle 1 sind, SWa₀, SWa₁ und SWa₃ angeschalten werden, wohingegen im Umkehrschluss SWb₀, SWb₁ und SWb₃ ausgeschalten werden, so dass die Ausgangs-Leitung mit der Stromversorgungs-Spannungs-Leitung L verbunden ist durch die Widerstände A₀, A₁, A₃ der Widerstände A.
Der kombinierte Widerstand all dieser Widerstände (in diesem Fall korrespondieren die Widerstände A₀, A₂, A₃ mit diesen Widerständen) der Widerstände A₀, A₁, ..., A₃, welche mit den Schaltern SWa₀, SWa₁ und SWa₃ verknüpft sind, wenn sie sich im AN-Zustand befinden, wird als A_T angenommen. Des Weiteren befindet sich der kombinierte Widerstand all dieser Widerstände (in diesem Fall korrespondiert der Widerstand B₂ mit diesen Widerständen), welche mit dem Schalter SWb₂ verbunden sind, welcher sich im AN-Zustand befindet, als B_T angenommen.
Der reziproke Wert des kombinierten Widerstandes A_T ist gleich mit der Summe der reziproken Werte der entsprechenden Widerstände A₀, A₁, A₃, verbunden mit den Schaltern SWa₀, SWa₁, SWa₃, welche sich im AN-Zustand befinden. (Gleichung 26)
[Gleichung 26]
Durch Auflösen der Gleichung 26 nach der Variablen A_T wird die Gleichung 27 erhalten werden.
[Gleichung 27]
Des Weiteren wird in ähnlicher Art und Weise der reziproke Wert des kombinierten Widerstandes B_T gleich dem reziproken Wert des Widerstandes B₃ sein, verknüpft mit dem Schalter SWb₃. (Gleichung 28)
[Gleichung 28]
Durch Auflösen der Gleichung 28 nach der Variablen B_T wird die Gleichung 29 erhalten werden.
[Gleichung 29]

∴BT = 4R (29)

Durch die Anwendung des kombinierten Widerstandes A_T und des kombinierten Widerstandes B_T, erhalten in Übereinstimmung mit der Gleichung 27 bzw. der Gleichung 29 wird die Ausgangs-Spannung V_out (Da₂ = 0, Da₀ = Da₁ = Da₃ = 1) aus der Ausgangs-Leitung des DACs in Übereinstimmung mit der folgenden Gleichung 30 ausgewertet. Das Ausgangs-Potential V_out (Da₂ = 0, Da₀ = Da₁ = Da₃ = 1) ist, was aus der Division des kombinierten Widerstandes A_T der Gleichung 27 durch die Summe des kombinierten Widerstandes A_T der Gleichung 27 und des kombinierten Widerstandes B_T der Gleichung 29 und dem anschließenden Multiplizieren des so erhaltenen Quotienten mit 5 resultiert, was die Differenz ist zwischen dem Stromversorgungs-Potential V_H und dem Stromversorgungs-Potential V_L.
[Gleichung 30]
Auf diesem Weg können durch AN/AUS der Schalter die digitalen n-Bit-Signale in analoge abgestufte Spannungs-Signale umgewandelt werden.
Im vorangegangenen Abschnitt wurde eine Beschreibung durchgeführt unter Verweis auf die Gleichungen 16 bis 30, verbunden mit dem Fall, in welchem die Werte der digitalen Signale konkret bekannt sind, unten jedoch werden der kombinierte Widerstand A_T und der kombinierte Widerstand B_T sowie das Ausgabe-Potential V_out des DACs gemäß der vorliegenden Erfindung repräsentiert werden durch die Verwendung von allgemeinen Ausdrücken.
Der reziproke Wert des kombinierten Widerstandes A_T ist gleich der Summe der reziproken Werte der jeweiligen Widerstände, verbunden mit denjenigen Schaltern der Schalter SWa₀, SWa₁, ..., SWa₃, welche sich im AN-Zustand befinden. Von den Schaltern SWa₀, SWa₁, ..., SWa₃ werden diejenigen Schalter, welche sich im AN-Zustand befindet, die Schalter sein, an welchen die digitalen Signale Da₀, Da₁, ..., Da₃, welche 1 sind, eingegeben werden. Folglich ist der reziproke Wert des kombinierten Widerstandes A_T gleich mit der Summe der Produkte, erhalten durch Multiplizieren der reziproken Werte der jeweiligen Widerstände A₀, A₁, ..., A₃, verbunden mit den Schaltern SWa₀, SWa₁, ..., SWa₃ mit den Werten der digitalen Signale Da, korrespondierend mit den entsprechenden Schaltern SWa₀, SWa₁, ..., SWa₃. (Gleichung 31)
[Gleichung 31]
Durch Auflösen der Gleichung 31 nach der Variablen A_T wird die Gleichung 32 erhalten werden.
[Gleichung 32]
Des Weiteren ist in ähnlicher Art und Weise der reziproke Wert des kombinierten Widerstandes B_T gleich der Summe der Produkte, erhalten durch Multiplizieren der reziproken Werte der entsprechenden Widerstände B₀, B₁, ..., B₃, verbunden mit den Schaltern SWb₀, SWb₁, ..., SWb₃ durch die Werte der digitalen Signale Db, korrespondierend mit den entsprechenden Schaltern SWb₀, SWb₁, ..., SWb₃. (Gleichung 33)
[Gleichung 33]
Durch Auflösen der Gleichung 33 nach der Variablen B_T wird die Gleichung 34 erhalten werden.
[Gleichung 34]
Das Ausgangs-Potential V_out ist, was aus der Division des kombinierten Widerstandes A_T der Gleichung 32 durch die Summe des kombinierten Widerstandes A_T der Gleichung 32 und des kombinierten Widerstandes B_T der Gleichung 34 und dem anschließenden Multiplizieren des so erhaltenen Quotienten mit der Differenz zwischen dem Stromversorgungs-Potential V_H und dem Stromversorgungs-Potential V_L resultiert. (Gleichung 35)
[Gleichung 35]
Auf diese Art und Weise wird das Ausgangs-Potential V_out, welches bestimmt wird, abhängend von den Werten der digitalen Signale Da aus der Ausgangs-Leitung ausgegeben werden. Wie aus der Gleichung 35 verstanden werden kann, ist das Ausgangs-Potential V_out nicht vorbestimmt, abhängend von dem Wert des Widerstands-Wertes R.
In dem DAC gemäß dieser Ausführungsform ist es nicht notwendig, Schalter oder abgestufte Spannungs-Leitungen in der gleichen Anzahl entsprechend der Bit-Anzahl der digitalen Signale zur Verfügung zu stellen, wie in dem Fall des konventionellen DACs. Folglich kann die Fläche des DACs niedrig gehalten werden und folglich wird die Miniaturisierung der Ansteuerungs-Schaltung und des Aktiv-Matrix-Flüssigkeits-Kristall-Display-Geräts möglich.
Des Weiteren war es im Fall des konventionellen DACs bislang nötig, die Anzahl der Schalter exponentiell mit dem Anstieg der Bit-Anzahl der digitalen Signale ansteigen zu lassen. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es jedoch sogar dann, wenn die Bit-Anzahl vergrößert wird, möglich, die Zunahme der Schalter-Zahl gering zu halten, anders als in dem Fall des konventionellen DACs; dementsprechend wird es nun möglich, Ansteuerungs-Schaltungen zu miniaturisieren, ebenso wie Aktiv-Matrix-Flüssigkeits-Kristall-Display-Geräte.
Des Weiteren kann die Fläche des DACs selbst klein gehalten werden, so dass die Fläche der Ansteuerungs-Schaltung gering gehalten wird, sogar, falls die Anzahl der D/A-Umwandlungs-Schaltungen vergrößert wird durch Vergrößern der Anzahl der Pixel, d. h. durch Vergrößern der Zufluss-Signal-Leitungen; und dementsprechend wird es nun möglich, ein hochpräzises und miniaturisiertes Aktiv-Matrix-Flüssigkeits-Kristall-Display-Gerät zu produzieren.
In dieser Ausführungsform wird V_H auf 5 V gesetzt und V_L auf 0 V gesetzt, jedoch ist die Erfindung nicht auf diese Werte begrenzt. Die Amplitude des Ausgangs-Potentials V_out kann bestimmt werden, abhängend von der Differenz zwischen V_H und V_L. Des Weiteren wurde diese Ausführungsform beschrieben unter Verweis auf den Fall, wo die digitalen Signale vier Bit groß sind, jedoch ist die Bit-Zahl der digitalen Signale nicht auf diesen Wert begrenzt.
Vergleichsbeispiel 2
Dieses Beispiel wird beschrieben werden unter Verweis auf den Fall, wo das DAC gemäß dem Vergleichs-Beispiel 1 verwendet wird in der Ansteuer-Schaltung eines Aktiv-Matrix-Flüssigkeits-Kristall-Display-Geräts.
3 ist ein Blockdiagramm, welches einen Abriss eines Aktiv-Matrix-Flüssigkeits-Kristall-Display-Geräts gemäß dieser Ausführungsform zeigt. Die Referenznummer 301 zeigt eine Ausgangs-Signal-Leitung-Steuerungs-Schaltung A und die Nummer 302 zeigt eine Zufluss-Signal-Leitungs-Steuer-Schaltung B. Die Nummer 303 zeigt eine Gate-Signal-Leitungs-Ansteuerungs-Schaltung. Die Nummer 304 zeigt einen Pixelabschnitt. die Nummer 305 zeigt einen digitalen Videodaten dividierenden Schaltkreis (SPC; Seriell-nach-Parallel-Umwandlungs-Schaltung).
Die Ausgangs-Signal-Leitungs-Ansteuerungs-Schaltung A 301 enthält eine Zugangs-Signal-Leitungs-Seiten-Verschiebungs-Register-Schaltung (eine Verschiebungs-Register-Schaltung von 240 Zuständen × 2) 301-1, eine Klinken-Schaltung 1 (960 × 8 digitale Klinken-Schaltung) 301-2, eine Klinken-Schaltung 2 (960 × 8 digitale Klinken-Schaltung) 301-3, eine Auswahl-Schaltung 1 301-4, eine D/A-Umwandlungs-Schaltung (DAC) 301-5 und eine Auswahl-Schaltung 2 301-6. Die Zugangs-Signal-Leitung-Ansteuerungs-Schaltung A 301 schließt des Weiteren eine Puffer-Schaltung und eine Niveau-Verschiebungs-Schaltung (nicht gezeigt) ein. Des Weiteren kann die Zugangs-Signal-Leitung-Ansteuerungs-Schaltung A 301 auch so konstituiert sein, dass sie eine Niveau-Verschiebungs-Schaltung einschließt, obwohl dies hier aus Gründen der Einfachheit in der Beschreibung weggelassen ist.
Die Zugangs-Signal-Leitungs-Ansteuerungs-Schaltung B 302 weist die gleiche Konstitution auf wie die Zugangs-Signal-Leitungs-Ansteuerungs-Schaltung A 301. Die Zugangs-Signal-Leitungs-Ansteuerungs-Schaltung A 301 ist so konstituiert, dass sie ungeradzahlige Zugangs-Signal-Leitungen mit einem Videosignal (ein analoges abgestuftes Spannungs-Signal) einspeist und die Zufluss-Signal-Leitung-Ansteuerungs-Schaltung B 302 ist so konstituiert, dass sie die geradzahlige Zugangs-Signal-Leitungen mit dem Videosignal versorgt.
In dem Aktiv-Matrix-Flüssigkeits-Kristall-Display-Gerät gemäß dieser Ausführungsformen werden zwei Zugangs-Signal-Leitungs-Ansteuerungs-Schaltkreise der Zugangs-Signal-Leitungs-Ansteuerungs-Schaltkreis A und der Zugangs-Signal-Leitungs-Ansteuerungs-Schaltkreis B zur Verfügung gestellt, um den Pixel-Abschnitt 304 von oben und unten in einem Sandwich einzuschließen, aus Gründen, welche das Layout der Schaltung betreffen, es ist jedoch, falls das Schaltungs-Layout es ermöglicht, auch möglich, nur eine Zugangs-Signal-Leitungs-Ansteuerungs-Schaltung zur Verfügung zu stellen.
Des Weiteren bezeichnet die Nummer 303 eine Gate-Signal-Leitungs-Ansteuerungs-Schaltung, welche eine Verschiebungs-Register-Schaltung, eine Puffer-Schaltung und eine Niveau-Verschiebungs-Schaltung (nicht gezeigt) einschließt.
Der Pixel-Abschnitt 304 weist 1920 × 1080 (Breite × Länge) Pixel auf. Für jedes der Pixel wird ein Pixel-TFT angeordnet; und für die Zugangs-Region eines jeden Pixel-TFTs wird eine Zugangs-Signal-Leitung angeschlossen und an die Gate-Elektrode davon wird eine Gate-Signal-Leitung angeschlossen. Des Weiteren wird an jede Abfluss-Region eines jeden Pixel-TFTs eine Pixelelektrode angeschlossen. Die Pixel-TFTs steuern jeweils die Einspeisung des Video-Signals (ein analoges abgestuftes Volt-Signal) für ein Pixel, verbunden mit jedem Pixel-TFT. An jede Pixel-Elektrode wird das Video-Signal (ein analoges abgestuftes Spannungs-Signal) geführt, so dass eine Spannung angelegt wird an das Flüssigkeits-Kristall, welches in einem Sandwich zwischen jeder Pixel-Elektrode und der rückseitigen Elektrode eingeschlossen ist, wobei das Flüssigkeits-Kristall angesteuert wird.
Hier wird die Operation und der Signal-Fluss des Aktiv-Matrix-Flüssigkeits-Kristall-Display-Gerät gemäß dieser Ausführungsform beschrieben werden.
Zunächst wird die Operation der Zugangs-Signal-Leitungs-Ansteuerungs-Schaltung A 301 beschrieben werden. An die Zugangs-Signal-Leitungs-Seiten-Verschiebungs-Register-Schaltung 301-1 werden ein Uhren-Signal (CK, clock signal) und ein Start-Puls (SP) eingespeist. Die Zugangs-Signal-Leitungs-Seiten-Verschiebungs-Register-Schaltung 301-1 erzeugt sukzessive zeitgebende Signale auf der Basis des Uhren-Signals (CK) und des Start-Pulses (SP), um sie in die Schaltung in dem folgenden Stadium durch eine Puffer-Schaltung oder dergleichen (nicht gezeigt) einzuspeisen.
Das zeitgebende Signal von der Zugangs-Signal-Leitungs-Seiten-Verschiebungs-Register-Schaltung 301-1 wird durch die Puffer-Schaltung oder dergleichen gepuffert. Zu den Zugangs-Signals-Leitungen, in welche die zeitgebenden Signale gespeist werden, wird eine große Anzahl von Schaltungen oder Elementen angebunden, so dass die Beladungs-Kapazität (parasitäre Kapazität) davon groß ist. Um zu verhindern, dass die Führungs-Kante und die folgende Kante des zeitgebenden Signales durch die große Beladungs-Kapazität abgestumpft werden, wird diese Puffer-Schaltung zur Verfügung gestellt.
Das zeitgebende Signal, das so gepuffert wird, wird durch die Puffer-Schaltung in die Klinken-Schaltung 1 (301-2) gespeist. Die Klinken-Schaltung 1 (301-2) weist 960 Zustände von Klinken-Schaltungen zum Verarbeiten der digitalen Signale auf. Die Klinken-Schaltung 1 (301-2) nimmt, wenn sie mit dem zeitgebenden Signal eingespeist wird, sukzessive die digitalen Signale, eingespeist von der digitalen Video-Daten-Divisions-Schaltung auf und hält sie.
Die Zeitspanne, welche benötigt wird, dass die digitalen Signale sorgsam in alle Stadien der Klinken-Schaltung 1 (301-2) überschrieben werden, wird eine Ein-Leitungs-Periode genannt. Das heißt, das Zeitintervall von dem Zeitpunkt, wenn das Schreiben des digitalen Signals in die Klinken-Schaltung in dem weitest links gelegenen Zustand in der Klinken-Schaltung 1 (301-2) gestartet wird, zu dem Zeitpunkt, wenn das Schreiben des digitalen Signals in die Klinken-Schaltung zu dem am weitesten des auf der rechten Seite gelegenen Zustands beendet wird, ist eine Ein-Leitungs-Periode. Tatsächlich wird der Zeitraum, umfassend die oben genannte Leitungs-Periode plus die horizontale Nachlauf-Periode als eine Ein-Leitungs-Periode in manchen Fällen bezeichnet.
Nach dem Vervollständigen der Ein-Leitungs-Periode wird eine Klinken-Schaltung 2 (301-3) gespeist, in einem Schritt mit der Operations-Zeitgebung der Verschiebungs-Register-Schaltung 301-1. In diesem Moment werden die digitalen Signale, welche geschrieben werden und in der Klinken-Schaltung 1 (301-2) gehalten werden, in die Klinken-Schaltung 2 (301-3) alle zusammen ausgesandt und in alle Zustände der Klinken-Schaltung 2 (301-3) geschrieben und dort gehalten.
In die Klinken-Schaltung 1 (301-2), welche die übertragung der digitalen Signale an die Klinken-Schaltung 2 (301-3) abgeschlossen hat, werden die digitalen Signale, einge speist von der digitalen Video-Daten-Divisions-Schaltung sukzessive durchgeführt auf der Basis des zeitgebenden Signals aus der Zugangs-Signal-Leitungs-Seiten-Verschiebungs-Register-Schaltung 301-1.
Während dieser zweiten Ein-Leitungs-Periode werden die digitalen Signale, welche in der Klinken-Schaltung 2 (301-3) geschrieben und gehalten werden, sukzessive durch die Auswahl-Schaltung 1 (301-4) ausgewählt und in die D/A-Umwandlungs-Schaltung (DAC, D/A conversion circuit) 301-5 gespeist. In der Auswahl-Schaltung 1 (301-4) korrespondiert eine Auswahl-Schaltung mit vier Zugangs-Signal-Leitungen. Als die Auswahl-Schaltung kann diejenige, offenbart in der japanischen offengelegten Patent-Nr. 9-286098, eingesetzt werden.
Die digitalen Signale, ausgewählt durch die Auswahl-Schaltung 301-4 werden in das DAC 301-5 gespeist.
Das DAC 301-5 wandelt die digitalen Signale in ein analoges abgestuftes Volt-Signal um, welches sukzessive in die Zugangs-Signal-Leitungen, ausgewählt durch die Auswahl-Schaltung 2 (301-6) gespeist wird. Das DAC gemäß dieser Ausführungsform korrespondiert mit den digitalen Signalen und seine Operation stimmt mit der Operation von Ausführungsform 1 überein und die Ausgabe V_out wird repräsentiert durch die oben erwähnte Gleichung 5.
Das analoge abgestufte Volt-Signal, eingespeist in die Zugangs-Signal-Leitungen wird in die Zugangs-Regionen der Pixel-TFTs, im Pixel-Abschnitt 304, verbunden mit den Zugangs-Signal-Leitungen, gespeist.
Die Zahl 302 zeigt eine Zugangs-Signal-Leitungs-Ansteuerungs-Schaltung B und ihre Konstitution ist identisch mit der Zugangs-Signal-Leitungs-Ansteuerungs-Schaltung A 301. Die Zugangs-Signal-Leitungs-Ansteuerungs-Schaltung B 302 speist die geradzahligen Zugangs-Signal-Leitungen mit dem Video-Signal (ein analoges abgestuftes Spannungs-Signal).
In der Gate-Signal-Leitungs-Ansteuerungs-Schaltung 303 wird das zeitgebende Signal von dem Verschiebungs-Register (nicht gezeigt) in die Puffer-Schaltung (nicht gezeigt) eingespeist und in die korrespondierende Gate-Signal-Leitung (Scanzeile) gespeist. Mit der Gate-Signal-Leitung sind die Gate-Elektroden der Pixel-TFTs, korrespondierend mit einer Leitung, verbunden und alle der Pixel-TFTs, korrespondierend mit einer Leitung müssen zur gleichen Zeit angeschalten werden, so dass als die Puffer-Schaltung eine Puffer-Schaltung mit einer großen Strom-Kapazität ausgewählt wird.
Auf diesem Weg wird durch das Scan-Signal der Gatesignal-Leitungs-Steuerungs-Schaltung das Schalten der korrespondierenden Pixel-TFTs durchgeführt, das analoge abgestufte Volt-Signal aus der Zugangs-Signal-Leitungs-Steuerungs-Schaltung wird in die Pixel-TFTs gespeist, wobei die Flüssigkeits-Kristall-Moleküle angesteuert werden.
Nummer 305 bezeichnet eine digitale Video-Daten-Unterteilungs-Schaltung (SPC: Seriell-nach-Parallel-Umwandlungs-Schaltung, Serial-to-Parallel Conversion Circuit). Die digitale Video-Daten-Unterteilungs-Schaltung 305 ist eine Schaltung zum Verringern auf 1/m der Frequenz des digitalen Signals, eingegeben von außen. Durch Unterteilen des digitalen Signals, eingegeben von außen, kann die Frequenz des Signals, notwendig zum Betrieb der Ansteuerungs-Schaltung auf 1/m vermindert werden.
Vergleichsbeispiel 3
Dieses Beispiel wird beschrieben werden mit Hilfe der 4, unter Verweis auf ein weiteres Beispiel des 4-Bit-DACs, offenbart im Zuge von Vergleichsbeispiel 1 Das DAC gemäß diesem Beispiel, dargestellt in 4, wandelt digitale 4-Bit-Signale Da (DA₀, Da₁, ..., Da₃) in ein analoges abgestuftes Volt-Signal um. Dieses Beispiel wird beschrieben werden unter Verweis auf ein DAC, korrespondierend mit digitalen 4-Bit-Signalen. Des Weiteren wird in diesem Beispiel das Stromversorgungs-Potential V_H auf 6 V gesetzt und das Strom-Versorgungs-Potential V_L wird auf 2 V gesetzt.
Wie in 4 gezeigt, schließt das DAC gemäß diesem Beispiel vier Schalter SWa₀, SWa₁, ..., SWa₃ sowie vier Schalter SWb₀, SWb₁, ..., SWb₃ ein. Das DAC schließt auch vier Widerstände A₀, A₁, ..., A₃ sowie vier Widerstände B₀, B₁, ..., B₃ ein.
Beide Enden des Widerstandes A₀ werden mit dem Schalter SWa₀ bzw. einer Stromversorgungs-Spannungs-Leitung L verbunden. Das Ende des SWa₀, welches nicht mit dem Widerstand A₀ verbunden wird, wird an eine Ausgangs-Leitung verbunden.
Das Gleiche gilt auch für die Widerstände A₁, A₂, A₃. Auf diese Art und Weise werden beide Enden eines jeden der Widerstände A₀, A₁, ..., A₃ jeweils mit einem jedem der Schalter SWa₀, SWa₂, ..., SWa₃ verbunden, sowie der Stromversorgungs-Spannungs-Leitung L. Diejenigen Enden der Schalter SWa₀, SWa₁, ..., SWa₃, welche nicht mit den entsprechenden Widerständen A₀, A₁, ..., A₃ verknüpft sind, werden mit der Ausgangs-Leitung verbunden.
Die Beziehung zwischen den Widerständen B₀, B₁, ..., B₃ und den Schaltern SWab₀, SWb₁, ..., SWb₃ ist darüber hinaus ähnlich zur Beziehung zwischen den Widerständen A₀, A₁, ..., A₃ und den Schaltern SWa₀, SWa₁, ..., SWa₃. Mit anderen Worten sind beide Enden der Widerstände B₀, B₁, ..., B₃ mit allen der Schalter SWb₀, SWb₁, ..., SWb_n-1 verbunden und der Stromversorgungs-Spannungs-Leitung H. Diejenigen Enden der jeweiligen Schalter SWb₀, SWb₁, ..., SWb_n-1, welche nicht mit den jeweiligen Widerständen B₀, B₁, ..., B_n-1, verbunden sind, sind mit der Ausgangs-Leitung verbunden.
Als Nächstes wird der Betrieb des DACs gemäß diesem Beispiels beschrieben werden.
Über den Schalter SWa₀ sind die Ausgangs-Leitung und der Widerstand A₀ miteinander verbunden. Mit anderen Worten, wenn der Schalter SWa₀ angeschalten wird, werden dasjenige Ende des Widerstandes A₀, welches mit dem Schalter SWa₀ und der Ausgangs-Leitung verbunden ist, auf dem gleichen Potential gehalten. Umgekehrt, wenn der Schalter SWa₀ ausgeschalten wird, dann wird die Verknüpfung zwischen der Ausgangs-Leitung und dem Widerstand A₀ unterbrochen.
Das Gleiche gilt auch für die Schalter SW₁, SW₂, SW₃ entsprechend. Falls jeder der Schalter SWa₀, SWa₁, ..., SWa₃ angeschaltet wird, dann werden die Ausgangs-Leitung und ein jeder der Widerstände A₀, A₁, ... A₃ miteinander verbunden werden. Mit anderen Worten, falls die Schalter SWa₀, SWa₁, ..., SWa₃ angeschalten werden, werden diejenigen Enden der entsprechenden Widerstände A₀, A₁, ... A₃, welche mit den entsprechenden Schaltern SWa₀, SWa₁, ..., SWa₃ verknüpft sind und die Ausgangs-Leitung auf dem gleichen Potential gehalten. Entsprechend umgekehrt werden, falls die Schalter SWa₀, SWa₁, ..., SWa₃ jeweils ausgeschalten werden, dann die Verknüpfungen zwischen der Ausgangs-Leitung und den Widerständen A₀, A₁, ..., A₃ unterbrochen werden.
Das Gleiche gilt auch für die Schalter SWb₀, SWb₁, ..., SWb₃ entsprechend. Falls die Schalter SWb₀, SWb₁, ..., SWb₃ jeweils angeschalten werden, dann wird die Ausgangs-Leitung und ein jeder der Widerstände B₀, B₁, ..., B₃ miteinander verbunden werden. Mit anderen Worten, falls die Schalter SWb₀, SWb₁, ..., SWb₃ jeweils angeschalten werden, dann werden diejenigen Enden der entsprechenden Widerstände B₀, B₁, ..., B₃, welche mit den entsprechenden Schaltern SWb₀, SWb₁, ..., SWb₃ verbunden sind, und die Ausgangs-Leitung auf dem gleichen Potential gehalten werden. Umgekehrt gilt, falls die Schalter SWb₀, SWb₁, ..., SWb₃ jeweils ausgeschaltet werden, dann wird die Verknüpfung zwischen der Ausgangs-Leitung und den Widerständen B₀, B₁, ..., B₃ unterbrochen werden.
Dieses Beispiel unterscheidet sich von dem Vergleichsbeispiel 1 dahingehend, dass mit Blick auf das letztgenannte die Positionen, an welchen die Schalter und die Widerstände zur Verfügung gestellt werden, untereinander ersetzt werden. In dieser Ausführungsform werden die Widerstände näher auf die Seiten der Strom-Versorgungs-Spannungs-Leitung mit Blick auf die Schalter angeordnet, wohingegen im Vergleichsbeispiel 1 die Schalter näher auf Seiten der Stromversorgungs-Spannungs-Leitung mit Blick auf die Widerstände angeordnet werden.
Dieses Beispiel ist in solch einer Art und Weise konzipiert, dass alle der Widerstände näher auf Seiten der Strom-Versorgungs-Leitung mit Blick auf die Schalter angeordnet sind, jedoch das DAC auch in solch einer Art und Weise konzipiert werden kann, dass einige der Widerstände näher auf Seiten der Stromversorgungs-Spannungs-Leitung angeordnet werden können mit Blick auf Schalter, wohingegen die verbleibenden Schalter näher an den Stromversorgungs-Spannungs-Leitungen mit Blick auf die Widerstände angeordnet werden können.
Ausführungsform 1
Die vorliegende Ausführungsform beschreibt unter Verwendung der 8A bis 10C ein Beispiel eines Verfahrens zum gleichzeitigen Herstellen von TFTs für den Pixel-Abschnitt und Ansteuerungs-Schaltungs-TFTs, verteilt in der Umgebung des Pixel-Abschnitts eines Aktiv-Matrix-Flüssigkeits-Kristall-Display-Gerätes, welches ein Beispiel eines Halbleiter-Display-Gerätes der vorliegenden Erfindung ist. Es sollte festgehalten werden, dass die vorliegende Ausführungsform in erster Linie ein Beispiel darstellt und die vorliegende Erfindung nicht auf dieses Herstellungs-Verfahren begrenzt ist.
In 8A wird ein Nicht-Alkali-Glas-Substrat oder ein Quarz-Substrat vorzugsweise als Aktiv-Matrix-Substrat 6001 eingesetzt. Ein Silizium-Substrat oder ein Metall-Substrat, welche einen Isolier-Film, ausgebildet auf der Oberfläche, aufweisen, können auch als Aktiv-Matrix-Substrat eingesetzt werden.
Auf einer Oberfläche des Substrats 6001, auf welcher das TFT ausgebildet werden soll, wird ein Basis-Film, umfassend einen Siliziumoxidfilm, einen Siliziumnitrid-Film oder ein Siliziumnitridoxid durch Plasma-CVD oder Sputtern ausgebildet, so dass er eine Dicke von 100 bis 400 nm aufweist. Beispielsweise kann der Basis-Film eine doppelschichtige Struktur aufweisen, in welcher ein Siliziumnitrid-Film 6002 mit einer Dicke von 25 bis 100 nm, hier mit 50 nm, sowie ein Siliziumoxidfilm 6003 mit einer Dicke von 50 bis 300 nm, hier mit einer Dicke von 150 nm, ausgebildet werden. Der Basis-Film wird bereitgestellt, um eine Verunreinigungs-Kontamination des Aktiv-Matrix-Substrates zu verhindern und ist nicht in jedem Fall notwendig für die Fälle, wo ein Quarzsubstrat eingesetzt wird.
Als Nächstes wird ein amorpher Siliziumfilm mit einer Stärke von 20 bis 100 nm auf dem Basis-Film durch ein herkömmliches Film-Abscheidungs-Verfahren aufgebracht. Obwohl vom Wasserstoff-Gehalt abhängig, wird der amorphe Silizium-Film vorzugsweise auf 400 bis 550°C für mehrere Stunden zur Dehydrogenierung aufgeheizt, was den Wasserstoff-Gehalt auf 5 Atom % oder weniger reduziert, um sich auf den Kristallisierungs-Schritt vorzubereiten. Der amorphe Silizium-Film kann durch andere Ausbildungs-Verfahren, beispielsweise durch Sputtern oder Evaporation ausgebildet werden. In diesem Fall ist es wünschenswert, dass Verunreinigugns-Elemente, wie z. B. Sauerstoff und Stickstoff, etc., enthalten in dem Film hinreichend vermindert werden. Der Basis-Film und der amorphe Silizium-Film können durch das gleiche Film-Abscheidungs-Verfahren hier ausgebildet werden, so dass die Filme kontinuierlich ausgebildet werden können. In diesem Fall ist es möglich, Kontamination auf der Oberfläche zu verhindern, da sie nicht gegenüber Luft exponiert wird und dies reduziert die Fluktuation in den Charakteristika der TFTs, welche hergestellt werden sollen.
Eine bekannte Laser-Kristallisierungs-Technik oder thermale Kristallisierungs-Technik kann zu einem Schritt des Ausbildens eines kristallinen Silizium-Films aus dem amor phen Silizium-Film eingesetzt werden. Der kristalline Silizium-Film kann ausgebildet werden durch thermisches Oxidieren unter Verwenden eines katalytischen Elementes zum Vorantreiben der Kristallisation von Silizium. Andere Optionen schließen die Verwendung eines mikrokristallinen Silizium-Films und die direkte Abscheidung eines kristallinen Silizium-Filmes ein. Darüber hinaus kann der kristalline Silizium-Film ausgebildet werden durch Einsetzen einer bekannten Technik, die SOI (Silizium auf Isolatoren, Silizium On Insulators) heißt, mit welcher ein monokristallines Silizium auf einem Substrat angebunden wird.
Eines derart ausgebildeter kristalliner Silizium-Film wird weggeätzt und entfernt, um Inseln von Halbleiter-Schichten 6004 bis 6007 auszubilden. Eine Region in dem kristallinen Silizium-Film, wo ein n-Kanal-TFT ausgebildet werden soll, kann im Voraus mit Bor (B) in einer Konzentration von ungefähr 1 × 10¹⁵ bis 5 × 10¹⁷ cm^–3 dotiert werden, um die Schwellenwert-Spannung einzustellen.
Als Nächstes wird der Gate-Isolator-Film 6008, hauptsächlich bestehend aus Siliziumoxid und Siliziumnitrid ausgebildet, um die Inseln von Halbleiter-Schichten 6004 bis 6007 zu bedecken. Die Dicke des Gate-Isolator-Films 6008 kann zwischen 10 und 200 nm liegen, vorzugsweise 50 bis 150 nm. Beispielsweise kann ein Siliziumnitridoxid auf 75 nm Dicke ausgebildet werden durch Plasma-CVD aus den Ausgangsmaterialien von N₂O und SiH₄, und anschließend kann der Film thermisch in einer Sauerstoffatmosphäre oxidiert werden oder einer gemischten Atmosphäre von Sauerstoff und Chlorwasserstoff bei 800 bis 1000°C auf eine Dicke von 115 nm (8A).
Fotolack-Masken 6009 bis 6012 werden über die gesamten Oberflächen der Inseln an Halbleiter-Schichten 6004 und 6007 ausgebildet, über einen Abschnitt der Insel-Halbleiter-Schicht 6005 (einschließend eine Region, welche eine Kanal-ausbildende Region wird) und über einem Abschnitt der Insel-Halbleiter-Schicht 6006 (einschließend eine Region, welche eine Kanal-ausbildende Region wird) und Verunreinigungsregionen von geringer Konzentration 6013 bis 6015 werden ausgebildet durch Zugabe eines Verunreinigungselements, welches einen n-Typ bewirkt. Diese Verunreinigungsregionen von geringer Konzentration 6013 bis 6015 sind die Verunreinigungs-Regionen zum Ausbilden von LDD (lichtdotierter Abfluss)-Regionen, welche Gate-Elektroden überlagern durch Zwischenschalten eines Gate-Isolator-Films (genannt eine Lov-Region in dieser Beschreibung, wobei "ov" für Überlapp ["overlap"] steht) in dem n-Kanal-TFT einer Ansteu erungs-Schaltung. Die Konzentration des Verunreinigungs-Elements zum Verleihen des n-Typs, enthalten in den Verunreinigungs-Regionen von geringer Konzentration, wie hier ausgebildet, wird hier als (n^–) bezeichnet. Dementsprechend können die Verunreinigungs-Regionen von geringer Konzentration 6013 bis 6015 n^–-Regionen in dieser Beschreibung genannt werden.
Phosphor wird durch Ionen-Dotieren unter Verwendung von Plasma-angeregtem Phosphorwasserstoff (PH₃) dotiert, ohne dass dabei darauf Massen-Separation durchgeführt wird. Es muss nicht extra gesagt werden, dass Ionen-Implantation involvierend Massenseparation auch eingesetzt werden kann. In diesem Schritt wird eine Halbleiterschicht unterhalb des Gate-Isolator-Films 6008 mit Phosphor durch den Film 6008 dotiert. Die Konzentration an Phosphor, welche beim Dotieren eingesetzt wird, reicht vorzugsweise von 5 × 10¹⁷ Atomen/cm³ bis 5 × 10¹⁸ Atomen/cm³ und die Konzentration hier in dieser Ausführungsform wird auf 1 × 10¹⁸ Atome/cm³ eingestellt. (8B)
Anschließend werden die Fotolack-Masken 6009 bis 6012 entfernt und eine Hitzebehandlung wird in einer Stickstoff-Atmosphäre bei 400 bis 900°C, vorzugsweise 550 bis 800°C für 1 bis 12 Stunden durchgeführt, wodurch Phosphor, hinzugegeben in diesem Schritt, aktiviert wird.
Ein erster leitfähiger Film 6016 wird auf eine Dicke zwischen 10 und 100 nm ausgebildet, aus einem leitfähigen Material, welches eines der Elemente umfasst, ausgewählt aus Tantal (Ta), Titan (Ti), Molybdän (Mo) und Wolfram (W) oder aus einem leitfähigen Material, welches eines dieser Elemente als hauptsächlichen Bestandteil aufweist. Tantalnitrid (TaN) oder Wolframnitrid (WN) sind beispielsweise bevorzugt für erste leitfähige Filme 6016 eingesetzt. Ein zweiter leitfähiger Film 6017 wird auf eine Dicke zwischen 100 und 400 nm auf dem ersten leitfähigen Film 6016 aus einem Element, ausgewählt aus Ta, Ti, Mo und W, ausgebildet oder aus einem leitfähigen Material, umfassend eines dieser Elemente als hauptsächlichen Bestandteil. Beispielsweise kann ein Ta-Film auf eine 200 nm-Dicke ausgebildet werden. Obwohl dies nicht gezeigt wird, ist es effektiv, einen Siliziumfilm von ungefähr 2 bis 20 nm unter dem ersten leitfähigen Film 6016 auszubilden, und zwar aus Gründen der Verhinderung von Oxidation des ersten leitfähigen Films 6016 und des zweiten leitfähigen Filmes 6017 (speziell des zweiten leitfähigen Filmes 6017). (8C)
Fotolack-Masken 6018 bis 6020 werden ausgebildet und der erste leitfähige Film 6016 sowie der zweite leitfähige Film 6017 (welche hier als ein laminierter Film behandelt werden) werden geätzt, um eine Gate-Elektrode 6021 eines p-Kanal-TFTs auszubilden. Hier bleiben leitfähige Filme 6022 und 6023 zurück, welche die gesamte Oberfläche der Region abdecken sollen, wobei n-Kanal-TFTs ausgebildet werden.
Die Fotolack-Masken 6018 bis 6020 werden beibehalten, da sie als Masken dienen sollen und ein Abschnitt der Halbleiter-Schicht 6004, wo das p-Kanal-TFT ausgebildet werden soll, wird mit einem Verunreinigungs-Element zum Verleihen des p-Typs dotiert. Bor kann verwendet werden, hier als Verunreingungselement und wird durch Ionen-Dotieren (Ionenimplantation kann auch eingesetzt werden) dotiert, unter Verwendung von Diboran (B₂H₆). Bor wird hier auf eine Konzentration von 5 × 10²⁰ bis 3 × 10²¹ Atome/cm³ dotiert. Die Konzentration des Verunreinigungs-Elements zum Verleihen des p-Typs, enthalten in den Verunreinigungs-Regionen, wie hier ausgebildet, wird als (p⁺⁺) ausgedrückt. Dementsprechend können Verunreinigungs-Regionen 6024 und 6025 als p⁺⁺-Regionen in dieser Beschreibung gezeichnet werden. (9A)
Hier kann der Dotierungs-Prozess des Verunreinigungs-Elements, verleihend den p-Typ, durchgeführt werden, statt nach dem Exponieren eines Abschnitts einer Insel-Halbleiter-Schicht 6004 durch Entfernen des Gate-Isolator-Films 6008 durch Ätzen unter Verwendung von Fotolack-Masken 6018 bis 6020. In diesem Fall wird eine geringe Beschleunigungs-Spannung niedrig gehalten, so dass der Insel-Halbleiter-Film weniger beschädigt wird und der Durchtritt vergrößert wird.
Fotolack-Masken 6026 bis 6029 werden ausgebildet nach Entfernen der Fotolack-Masken 6018 bis 6020 und die Gate-Elektroden 6030 bis 6032 der n-Kanal-TFTs werden ausgebildet. An diesem Punkt wird die Gate-Elektrode 6030 so ausgebildet, dass sie mit der n^–-Region 6013 über den Gate-Isolator-Film 6008 überlappt. Des Weiteren wird die Gate-Elektrode 6031 so ausgebildet, dass sie mit den n^–-Regionen 6014 und 6015 überlappt durch Zwischenschalten eines Gate-Isolator-Films 6008. (9B)
Die Fotolack-Masken 6026 bis 6029 werden anschließend entfernt und neue Fotolack-Masken 6033 und 6034 werden ausgebildet. Anschließend wird ein Schritt des Ausbildens einer Verunreinigungs-Region, welche als eine Zugangs-Region oder eine Abfluss-Region in dem n-Kanal-TFT funktioniert, durchgeführt. Die Fotolack-Maske 6034 ist so ausgebildet, dass sie die Gate-Elektrode 6032 des n-Kanal-TFTs abdeckt. Dies dient zum Ausbilden einer LDD-Region in einem späteren Schritt, welche nicht mit der Gate-Elektrode in dem n-Kanal-TFT des Pixel-Abschnittes überlappt.
Ein Verunreinigungs-Element, verleihend den n-Typ, wird nun hinzugefügt, um Verunreinigungs-Regionen 6035 bis 6041 auszubilden. Hier wird Ionen-Dotieren (natürlich würde auch Ionen-Implantation geeignet sein) unter Verwendung von Phosphin (PH₃) erneut eingesetzt und die Phosphorkonzentration in diesen Regionen wird auf 1 × 10²⁰ bis 1 × 10²¹ Atome/cm³ eingestellt. Die Konzentration des Verunreinigungs-Elements zum Verleihen des n-Typs enthalten in den Verunreinigungsregionen 6039 bis 6041, ausgebildet hier, wird als (n⁺) bezeichnet. Dementsprechend können die Verunreinigungs-Regionen 6039 bis 6041 als n⁺-Regionen in dieser Beschreibung bezeichnet werden. Die Verunreinigungs-Regionen 6035 und 6038 weisen n^–-Regionen auf, welche bereits ausgebildet wurden, so dass, um es auf den Punkt zu bringen, sie eine leicht höhere Konzentration an Phosphor als die Verunreinigungs-Regionen 6039 bis 6041 aufweisen.
Hier kann der Dotierungs-Prozess des Verunreinigungs-Elements, verleihend den n-Typ, durchgeführt werden statt nach dem Exponieren eines Abschnitts von Insel-Halbleiter-Schicht 6005 bis 6007 durch Entfernen des Gate-Isolator-Films 6008 durch Ätzen unter Verwendung von Fotolack-Masken 6033 und 6034 und Gate-Elektroden 6030 und 6031 als Masken. In diesem Fall wird eine geringe Beschleunigungs-Spannung hinreichend sein zum Dotieren, was weniger Schäden auf den Insel-Halbleiter-Schichten verursacht und den Durchsatz verbessert. (9C)
Als Nächstes werden die Fotolack-Masken 6033 und 6034 entfernt und ein Verunreinigungs-Element, welches den n-Typ verleiht, wird in der Insel-Halbleiter-Schicht 6007 dotiert, wo ein n-Kanal-TFT des Pixel-Abschnittes ausgebildet werden soll. Derart ausgebildete Verunreinigungs-Regionen 6042 bis 6044 werden mit Phosphor in der gleichen Konzentration dotiert wie die oben genannten n^–-Regionen oder in einer geringeren Konzentration (genauer gesagt, 5 × 10¹⁶ bis 1 × 10¹⁸ Atome/cm³). Die Konzentration des Verunreinigungs-Elements, welche den n-Typ verleiht, enthalten in den Verunreinigungs-Regionen 6042 bis 6045, wie hier ausgebildet, wird als (n^––) ausgedrückt. Dementsprechend können die Verunreinigungs-Regionen 6042 bis 6045 als n^––-Regionen in dieser Beschreibung bezeichnet werden. Des Weiteren werden alle der Verunreinigungs-Regionen, außer die Verunreinigungs-Regionen 6070, 6074 und 6075, welche versteckt sind unter der Gate-Elektrode, mit Phosphor in einer Konzentration von n^–– in diesem Schritt dotiert. Jedoch ist die Phosphor-Konzentration so gering, dass der Einfluss davon vernachlässigt werden kann. (10A)
Als Nächstes wird ein schützender Isolator-Film 6046 ausgebildet, welcher später ein Teil des ersten Zwischenschicht-Isolator-Films werden wird. Der schützende Isolator-Film 6046 kann einen Siliziumnitridfilm, einen Siliziumoxidfilm, einen Siliziumnitridoxid- oder einen laminierten Film, kombinierend diejenigen Filme, umfassen. Die Film-Dicke davon reicht von 100 nm bis 400 nm.
Anschließend wird ein Hitze-Behandlungs-Schritt durchgeführt, um das Verunreinigungs-Element, hinzugefügt zum Verleihen des n-Typs bzw. des p-Typs in den entsprechenden Konzentrationen zu aktivieren. Dieser Schritt kann ein Brennofen-Glühen, ein Laser-Glühen oder ein rasches thermales Glühen (RTA, rapid thermal annealing) einsetzen. Hier in diesem Ausführungsform-Modus wird der Aktivierungs-Schritt durchgeführt durch Brennofen-Glühen. Die Hitze-Behandlung wird durchgeführt in einer Stickstoffatmosphre bei 300 bis 650°C, vorzugsweise 400 bis 550°C, hier im vorliegenden Fall 450°C, für 2 Stunden.
Weitere Hitze-Behandlung wird durchgeführt in einer Atmosphäre, enthaltend 3 bis 100% an Wasserstoff bei 300 bis 450°C für 1 bis 12 Stunden, Hydrieren der Insel-Halbleiter-Schichten 6004 bis 6007. Dieser Schritt dient dazu, die überstehenden Enden (dangling bonds) in der Halbleiter-Schicht mit thermisch angeregtem Wasserstoff abzusättigen. Andere Hydrierungsmittel schließen Plasma-Hydrierung (welche Wasserstoff, angeregt durch Plasma, einsetzen) ein. (10B)
Nach Vervollständigung des Aktivierungs-Schritts wird ein Zwischenschicht-Isolator-Film 6047 mit einer Dicke von 0,5 bis 1,5 μm ausgebildet, auf dem schützenden Isolator-Film 6046. Ein laminierter Film, bestehend aus dem schützenden Isolator-Film 6046 und dem Zwischensicht-Isolator-Film 6047 dient als erster Zwischenschicht-Isolator-Film.
Danach werden Kontakt-Löcher, welche bis in die Zufluss-Regionen oder die Abfluss-Regionen der entsprechenden TFTs reichen, ausgebildet, um Zufluss-Elektroden 6048, 6050, 6052 und 6054 bzw. Abflusselektroden 6049, 6051, 6053 und 6055 auszubilden. Obwohl dies nicht gezeigt wird, umfassen diese Elektroden in diesem Ausführungsform- Modus einen laminierten Film mit einer Dreischicht-Struktur, in welchem ein Ti-Film mit einer Dicke von 100 nm, ein Ti-enthaltender Aluminium-Film mit einer Dicke von 300 nm und ein weiterer Ti-Film mit einer Dicke von 150 nm sequenziell durch Sputtern ausgebildet werden.
Als Nächstes wird ein Passivierungs-Film 6056 ausgebildet unter Verwendung eines Silizium-Nitrid-Films, ein Silizium-Oxid-Films oder eines Silizium-Nitrid-Oxids in einer Dicke von 50 bis 500 nm (typischerweise 200 bis 300 nm). Nachfolgende Hydrierungs-Behandlung, durchgeführt in diesem Stadium, führt zu einem bevorzugten Ergebnis mit Blick auf die Verbesserung der TFT-Charakteristika. Beispielsweise ist es hinreichend, falls die Hitzebehandlung in einer Atmosphäre, enthaltend 3 bis 100% Wasserstoff bei 300 bis 450°C für 1 bis 12 Stunden durchgeführt wird. Das gleiche Ergebnis kann erhalten werden, wenn Plasma-Hydrierungs-Verfahren eingesetzt werden. Eine Öffnung kann ausgebildet werden, hier in dem Passivierungs-Film 6056 an einer Position, wo ein Kontakt-Loch später zum Anbinden der Pixel-Elektrode und Abfluss-Elektrode ausgebildet wird.
Anschließend wird ein zweiter Zwischenschicht-Isolator-Film 6057 ausgebildet, welcher ein organisches Harz umfasst, und zwar so, dass er eine Dicke von ungefähr 1 μm aufweist. Als das organische Harz können Polyimid, Acryl, Polyamid, Polyimidamid, BCB (Benzocyclobuten), etc. eingesetzt werden. Die Vorteile in der Verwendung des organischen Harz-Films schließen die einfache Film-Ausbildung, verminderte Parasitärkapazität aufgrund der geringen relativen Dielektrizitätskonstante, exzellente Flachheit, etc., ein. Andere organische Harz-Filme, verschieden von den oben aufgeführten, oder eine organisch-basierte SiO-Verbindung können auch eingesetzt werden. Hier wird Polyimid von einem Typus, welcher thermal polymerisiert worden ist, nachdem er auf das Substrat appliziert worden ist, eingesetzt und bei 300°C gebrannt, um den Film 6057 auszubilden.
Nachfolgend wird ein abschirmender Film 6058 ausgebildet auf dem zweiten Zwischenschicht-Isolator-Film 6057 in der Fläche, wo der Pixel-Abschnitt ausgebildet wird. Der abschirmende Film 6058 umfasst ein Element, ausgewählt aus Aluminium (Al), Titan (Ti), Chrom (Cr) und Tantal (Ta) oder von einem Film, enthaltend eines dieser Elemente als seinen Haupt-Bestandteil in einer Dicke von 100 bis 300 nm. Auf der Oberfläche des abschirmenden Films 6058 wird eine dielektrische Substanz 6059 mit einer Dicke von 30 bis 150 nm (vorzugsweise 50 bis 75 nm) ausgebildet durch anodische Oxidation oder Plasma-Oxidation. Hier wird ein Aluminiumfilm oder ein Film, der in erster Linie Alumini um enthält, als abschirmender Film 6058 eingesetzt und ein Aluminiumoxidfilm (Alumina film) wird als die dielektrische Substanz 6059 eingesetzt.
Die dielektrische Substanz wird hier in diesem Ausführungsform-Modus nur auf der Oberfläche des abschirmenden Films 6058 zur Verfügung gestellt. Eine dielektrische Substanz kann durch ein Gasphasen-Abscheidungs-Verfahren, wie z. B. Plasma-CVD, thermische CVD oder durch Sputtern über dem zweiten Zwischenschicht-Isolator-Film 6057 ausgebildet werden, um den abschirmenden Film 6058 zu bedecken. In diesem Fall ist die Filmdicke davon vorzugsweise 30 bis 150 nm (vorzugsweise 50 bis 75 nm). Ein Siliziumoxid-Film, ein Siliziumnitrid-Film, ein Silizium-Nitrid-Oxid, ein DLC (diamantartiger Kohlenstoff, diamond like carbon)-Film oder ein organischer Harz-Film können verwendet werden als dielektrische Substanz 6059. Ein Laminations-Film mit diesen Filmen, geschichtet in Kombination, kann auch eingesetzt werden.
Anschließend wird ein Kontakt-Loch, welches die Abfluss-Elektrode 6055 erreicht, in dem zweiten Zwischenschicht-Isolator-Film 6057 und dem Passivierungs-Film 6056 abgebildet, um Pixel-Elektroden 6060, 6061 und 6062 auszubilden. Es sollte festgehalten werden, dass Pixel-Elektroden 6061 und 6062 benachbart sind, aber jeweils individuelle Pixel darstellen. Für die Pixel-Elektroden 6060 bis 6062 kann ein transparenter leitfähiger Film eingesetzt werden im Falle des Fabrizierens eines Transmissions-Typ-Aktiv-Matrix-Flüssigkeits-Kristall-Display-Geräts und ein Metallfilm kann eingesetzt werden in dem Falle eines Reflexions-Typ-Aktiv-Matrix-Flüssigkeits-Kristall-Display-Geräts. Hier wird, um ein Transmissions-Typ-Aktiv-Matrix-Flüssigkeits-Kristall-Display-Gerät herzustellen, ein Indiumzinnoxid-Film (ITO, indium tin oxide) mit einer Dicke von 100 nm durch Sputtern ausgebildet.
An diesem Punkt wird ein Speicher-Kondensator in einer Region 6063 ausgebildet, wo die Pixel-Elektrode 6060 mit dem abschirmenden Film 6058 überlappt durch die dielektrische Substanz 6059.
Auf diesem Weg wird ein Aktiv-Matrix-Substrat, umfassend eine Ansteuerungs-Schaltung und ein Pixel-Abschnitt auf dem gleichen Substrat vervollständigt. Ein p-Kanal-TFT 6091, ein n-Kanal-TFT 6092 und ein n-Kanal-TFT 6093 werden in der Ansteuer-Schaltung ausgebildet und ein Pixel-TFT 6094 wird aus einem n-Kanal-TFT in dem Pixel-Abschnitt ausgebildet.
Der p-Kanal-TFT 6091 der Ansteuer-Schaltung umfasst eine Kanal-ausbildende Region 6064 und eine Zufluss-Region 6065 und eine Abfluss-Region 6066, jeweils ausgebildet in den p⁺-Regionen. Der n-Kanal-TFT 6092 umfasst eine Kanal-ausbildende Region 6067, eine Zufluss-Region 6068, eine Abfluss-Region 6069 und eine LDD-Region (im Folgenden bezeichnet als Lov-Region, wobei "ov" für Überlapp ["overlap"] steht) 6070, welche mit der Gate-Elektrode 6030 überlappt durch den Gate-Isolator-Film 6008. Die Zufluss-Region 6068 und die Abfluss-Region 6069 werden entsprechend ausgebildet aus (n^– + n⁺)-Regionen und die Lov-Region 6070 wird ausgebildet durch die n^–-Region.
Eine Kanal-bildende Region 6071, eine Zufluss-Region 6072, eine Abfluss-Region 6073, LDD-Regionen, welche die Gate-Elektrode 6031 überlagern durch Zwischenschalten eines Gate-Isolator-Films 6008 (im Folgenden bezeichnet als Lov-Region, wobei "ov" für "Überlapp" steht) 6074 und 6075, werden in dem n-Kanal-TFT 6093 ausgebildet. Die Zufluss-Region 6072 und die Abfluss-Region 6073 werden entsprechend aus (n^– + n⁺)-Regionen ausgebildet und Lov-Regionen 6074 und 6075 werden aus n^–-Regionen ausgebildet.
Ein TFT für den Pixel-Abschnitt (Pixel-TFT) 6094 weist Kanal-ausbildende Regionen 6076 und 6077, eine Zufluss-Region 6078, eine Abfluss-Region 6080, LDD-Regionen 6081 bis 6084, welche nicht mit der Gate-Elektrode 6032 durch den Gate-Isolator-Film 6008 überlappen (im Folgenden bezeichnet als Loff-Regionen, wobei "off" für "Offset" steht) und eine n⁺-Region 6079 in Kontakt mit den Loff-Regionen 6082 und 6083 auf. Die Zufluss-Region 6078 und die Abfluss-Region 6080 werden entsprechend aus den n⁺-Regionen ausgebildet und die Loff-Regionen 6081 bis 6084 werden aus den n^––-Regionen ausgebildet.
Die Länge der Lov-Region kann 0,5 bis 3,0 μm sein, typischerweise 1,0 bis 1,5 μm, im Verhältnis zur Kanal-Länge von 3 bis 7 μm. Die Länge der Loff-Regionen 6081 bis 6084, angeordnet in dem Pixel-TFT 6094 kann 0,5 bis 3,5 μm, typischerweise 2,0 bis 2,5 μm sein.
In den Flüssigkeits-Kristall-Display-Geräten, hergestellt in Übereinstimmung mit der oben beschriebenen Ausführungsform ist es möglich, verschiedene Arten von Flüssigkeits-Kristallen einzusetzen. Beispielsweise schließen einsetzbare Flüssigkeits-Kristall-Mate rialien diejenigen ein, welche offenbart sind in: H. Furue et al., 1998, SID, "Characteristics und Driving Scheme of Polymer-Stabilized Monostable FLCD Exhibiting Fast Response Time und High Contrast Ratio with Gray-Scale Capability"; T. Yoshida et al., 1997, SID DIGEST, 841, "A Full-Color Thresholdless Antiferroelectric LCD Exhibiting Wide Viewing Angle with Fast Response Time"; S. Inui et al. 1996, J. Mater. Chem. 6 (4), 671–673, "Thresholdless Antiferroelectricity in Liquid Crystals und its Application to Displays"; und US-Patent Nr. 5,594,569.
Flüssigkeitskristalle, welche antiferroelektrische Phasen in einem bestimmten Temperaturbereich zeigen, werden antiferroelektrische Flüssigkeitskristalle genannt. Unter gemischten Flüssigkeitskristallen, welche antiferroelektrische Flüssigkeitskristalle aufweisen, gibt es einen, genannt schwellenwertfrei antiferroelektrisch vermischter Flüssigkeitskristall, welcher elektrooptische Antwort-Charakteristik dahingehend zeigt, dass die Transmission kontinuierlich in Abhängigkeit des elektrischen Feldes variiert. Einige der schwellenwertfrei antiferroelektrisch vermischten Flüssigkeitskristalle zeigten elektrooptische Antwort-Charakteristika in V-Form und einige unter diesen wurden identifiziert, welche eine Ansteuer-Spannung von ungefähr ±2,5 V aufweisen (bei einer Zelldicke von ungefähr 1 μm bis 2 μm).
Hier wird nun auf 11 verwiesen, welche exemplarische Charakteristika der schwellenwertfrei antiferroelektrischen, vermischten Flüssigkeitskristalle, welche elektrooptische Antwort-Charakteristika einer V-Form zeigen, mit Blick auf die Licht-Transmission in Abhängigkeit der angelegten Spannung, zeigt. In dem Graph, dargestellt in 11, zeigt die Y-Achse die Transmission (in zufälligen Einheiten) und die X-Achse zeigt die angelegte Spannung. Eine Transmissions-Achse einer Polarisierungs-Platte auf der einfallenden Seite des Flüssigkeitskristalls-Display-Geräts wird substanziell parallel eingestellt, mit der normalen Leitungsrichtung einer smektischen Schicht des schwellenwertfreienantiferroelektrischen vermischten Flüssigkeitskristalls, welche substanziell zusammenfällt mit der Reibungs-Richtung des Flüssigkeitskristall-Display-Geräts. Auf der anderen Seite wird eine Transmissions-Achse der Polarisierungs-Platte auf der Emissionsseite so eingestellt, dass sie substanziell ein gekreuztes Nicol mit der Transmissions-Achse der Polarisierungs-Platte auf der einfallenden Seite ausbildet.
Wie in 11 gezeigt, versteht es sich, dass es unter Verwendung solcher schwellenwertfreier-antiferroelektrischer, vermischter Flüssigkeitskristalle möglich wird, bei geringer Spannung anzusteuern und eine Graustufenskala anzuzeigen.
Auch in dem Fall, dass solche schwellenwertfreie-antiferroelektrische vermischte Flüssigkeitskristalle von Niederspannung-Ansteuerung in einem Flüssigkeitskristall-Display-Gerät eingesetzt werden, welches eine Zufluss-Signal-Leitungs-Ansteuerungs-Schaltung aufweist, welche digital betrieben wird, kann die Ausgabe-Spannung eines D/A-Wandler-Schaltkreises vermindert werden, um die Betriebs-Stromversorgungs-Spannung der D/A-Wandler-Schaltung zu vermindern und die Betriebs-Stromversorgungs-Spannung des Ansteuergerätes zu vermindern. Dementsprechend kann ein Flüssigkeitskristall-Display-Gerät von vermindertem Energie-Verbrauch und hoher Verlässlichkeit realisiert werden.
Folglich ist die Verwendung eines solchen schwellenwertfreien-antiferroelektrischen vermischten Flüssigkeitskristalls von Nieder-Volt-Ansteuerung auch effektiv, wenn ein TFT eingesetzt wird mit einer LDD-Region (leicht dotierten Region), dessen Breite relativ gering ist (beispielsweise 0 nm bis 500 nm, oder 0 nm bis 200 nm).
Im Allgemeinen ist das schwellenwertfreie-antiferroelektrische vermischte Flüssigkeitskristall in der spontanen Polarisierung groß und die Dielektrizitätskonstante des Flüssigkeitskristalls selbst ist hoch. Aus diesem Grund ist ein relativ großer Speicher-Kondensator vonnöten für ein Pixel, wenn für ein Flüssigkeitskristall-Display-Gerät das schwellenwertfreie-antiferroelektrische vermischte Flüssigkeitskristall verwendet wird. Folglich wird vorzugsweise ein schwellenwertfreies-antiferroelektrisches vermischtes Flüssigkeitskristall eingesetzt, welches klein in seiner spontanen Polarisierung ist. Alternativ wird unter Einsatz der Leitungs-sequenziellen Ansteuerung als ein Ansteuerungs-Verfahren des Flüssigkeitskristall-Display-Gerätes die Schreibperiode der Spannungs-Graustufenskala in ein Pixel (die Pixelbefüllungs-Periode) verlängert, so dass ein kleiner Speicher-Kondensator zur Bestückung eingesetzt werden kann.
Die Verwendung eines solchen schwellenwertfreien-antiferroelektrischen vermischten Flüssigkeitskristalls realisiert das Ansteuern im Nieder-Spannungsbereich und ermöglicht es dadurch, ein Flüssigkeitskristall-Display-Gerät von vermindertem Energie-Verbrauch zu realisieren.
Ausführungsform 2
Die D/A-Umwandler-Schaltungen in der vorliegenden Erfindung können in verschiedenen Halbleiter-Geräten eingesetzt werden (Aktiv-Matrix-Flüssigkeits-Kristall-Display-Geräte und EL-Display-Geräte). Die vorliegende Erfindung kann implementiert werden in alle der elektronischen Geräte, welche solche Halbleiter-Einheiten als ein Display-Medium einsetzen.
Solche elektronischen Geräte schließen Videokameras, Digitalkameras, Projektoren (vom Rückwärts-Typ oder vom Vorwärts-Typ, rear type or front type), Kopf-montierte Displays (Goggle-Typ-Displays), Auto-Navigations-Systeme, Personal Computers und tragbare Informations-Terminals (mobile Computer, tragbare Telefone oder elektronische Bücher, etc.) ein. Beispiele von diesen sind in den 12A bis 14C gezeigt.
12A ist ein Personal Computer, welcher einen hauptsächlichen Körper 2001, einen Bildeingabe-Abschnitt 2002, ein Display-Gerät 2003 und eine Tastatur 2004 umfasst. Die vorliegende Erfindung kann auf den Bild-Eingabe-Abschnitt 2002 angewandt werden, das Display-Gerät 2003 und andere Signal-Steuerungs-Schaltung.
12B ist eine Videokamera, welche einen hauptsächlichen Körper 2101, ein Display-Gerät 2102, einen Sprach-Eingabe-Abschnitt 2103, Betriebs-Schalter 2104, eine Batterie 2105 und einen Bildaufnahme-Abschnitt 2106 umfasst. Die vorliegende Erfindung kann auf das Display-Gerät 2102, den Spracheingabe-Abschnitt 2103 und andere Signal-Steuer-Schaltungen angewandt werden.
12C ist die Abbildung eines mobilen Computers, welcher einen hauptsächlichen Körper 2201; einen Kamera-Abschnitt 2202, einen Bild-Aufnahme-Abschnitt 2203; Betriebs-Schalter 2204; und ein Display-Gerät 2205 umfasst. Die vorliegende Erfindung kann angewandt werden auf das Display-Gerät 2205 und andere Signal-Steuer-Schaltungen.
12D ist ein Goggle-Typ-Display, welches einen hautsächlichen Körper 2301 umfasst, ein Display-Gerät 2302, und einen Arm-Abschnitt 2303. Die vorliegende Erfindung kann auf das Display-Gerät 2302 und andere Signal-Steuer-Schaltungen angewandt werden.
12E ist ein Gerät, welches ein Aufzeichnungs-Medium einsetzt, auf welchem ein Programm aufgezeichnet wird (im Folgenden bezeichnet als das Aufzeichnungs-Medium), welches Folgendes umfasst: einen hauptsächlichen Körper 2401, ein Display-Gerät 2402, einen Lautsprecher-Abschnitt 2403, ein Aufzeichnungs-Medium 2404 und Betriebsschalter 2405. Es sollte festgehalten werden, dass Musik-Abspielen, Film-Abspielen, Spiele und die Anwendung des Internets realisiert werden können mit diesem Gerät unter Verwendung einer DVD (digital versatile disk), eine CD, etc., als ein Aufzeichnungs-Medium. Die vorliegende Erfindung kann auf das Display-Gerät 2402 und andere Signal-Steuer-Schaltungen angewandt werden.
12F ist eine Digitalkamera, welche Folgendes umfasst: einen hauptsächlichen Körper 2501, ein Display-Gerät 2502, einen Suchfenster-Abschnitt 2503, Betriebs-Schalter 2504 und einen Bildaufnahme-Abschnitt (in der Figur nicht gezeigt). Die vorliegende Erfindung kann angewandt werden auf das Display-Gerät 2502 und andere Signal-Steuer-Schaltungen.
13A ist ein Vorseiten-Typ-Projektor der Folgendes umfasst: ein optisches Lichtquell-System und -Display-Gerät 2601 und ein Schirm 2602. In 13A ist das Display-Gerät ein Aktiv-Matix-Flüssigkeitskristall-Display-Gerät. Die vorliegende Erfindung kann auf das Display-Gerät und andere Signal-Steuer-Schaltungen angewandt werden.
13B ist ein Rückseiten-Typ-Projektor, welcher einen hauptsächlichen Körper 2701 umfasst, ein optisches Lichtquell-System und ein Display-Gerät 2702, einen Spiegel 2703 und einen Schirm 2704. In 13B ist das Display-Gerät ein Aktiv-Matrix-Flüssigkeits-Kristall-Display-Gerät. Die vorliegende Erfindung kann angewandt werden auf das Display-Gerät und andere Signal-Steuer-Schaltungen.
Es sollte festgehalten werden, dass 13C ein Diagramm ist, welches ein Beispiel der Struktur des optischen Lichtquell-Systems und eines Display-Geräts 2601 und 2702 in den 13A und 13B zeigt. Das optische Lichtquell-System und ein Display-Gerät 2601 bzw. 2702 umfassen Folgendes: ein optisches Lichtquell-System 2801, Spiegel 2802 und 2804 bis 2806, einen dichroitischen Spiegel 2803, ein optisches System 2807, ein Display-Gerät 2808, eine Phasendifferenzierungsplatte 2809, und ein optisches Projektions-System 2810. Das optische Projektionssystem 2810 umfasst eine Vielzahl von opti schen Linsen mit einer Projektionslinse. Diese Struktur wird ein Drei-Platten-Typus genannt, da drei der Display-Geräte 2808 eingesetzt werden. Des Weiteren kann ein Betreiber in geeigneter Form eine optische Linse anordnen, einen Film mit einer Polarisierungsfunktionen, einen Film zum Einstellen der Phasendifferenz, oder einen IR-Film, etc., und zwar in dem Lichtweg, welcher durch einen Pfeil in 13C gezeigt ist.
Es sollte festgehalten werden, dass 13D ein Diagramm ist, welches ein Beispiel der Struktur des optischen Licht-Quell-System 2801 in 13C zeigt. Das optische Lichtquell-System 2801 umfasst Folgendes: einen Reflektor 2811, eine Lichtquelle 2812, Linden-Arrays 2813 und 2814, Lichtpolarisierungs-Konversions-Element 2815 und eine Kondenorlinse 2816. Es sollte festgehalten werden, dass das optische Lichtquell-System, dargestellt in 13D, in erster Linie ein Beispiel ist und die Struktur nicht auf diese Struktur begrenzt ist. Beispielsweise kann ein Betreiber in geeigneter Art und Weise eine optische Linse, einen Film mit einer polarisierenden Funktion, einen Film zum Einstellen der Phasendifferenz oder einen IR-Film, etc., in das optische Lichtquell-System einbauen.
Während 13C ein Beispiel des Drei-Platten-Typus zeigt, ist 14A ein Diagramm, welches ein Beispiel eines Einzel-Platten-Typus zeigt. Das optische Lichtquell-System und ein Display-Gerät, dargestellt in 14A, umfassen Folgendes: ein optisches Lichtquell-System 2901, ein Display-Gerät 2902 und ein optisches Projektions-System 2903. Das optische Projektions-System 2903 umfasst eine Vielzahl von optischen Linsen, einschließend eine Projektionslinse. Das Lichtquell-System und ein Display-Gerät, dargestellt in 14A, können auf die optischen Licht-Quell-Systeme und Display-Geräte 2601 und 2702, dargestellt in 13A und 13B, angewandt werden. Ein optisches Licht-Quell-System, dargestellt in 13D, kann verwendet werden als ein optisches Licht-Quell-System 2901. Es sollte festgehalten werden, dass ein Farb-Filter in dem Display-Gerät 2902 (nicht gezeigt) eingebaut ist und das Display-Bild farbig ist.
Ein optisches Licht-Quell-System und ein Display-Gerät, dargestellt in 14B, ist eine Anwendung von 14A und das dargestellt Bild ist farbig durch Verwenden einer rotierenden Farb-Filter-Schaltungs-Platte 2905 von RGB anstelle des Verteilens eines Farbfilters. Das Lichtquell-System und ein Display-Gerät, dargestellt in 14B, können in den optischen Lichtquellsystemen und Display-Geräten 2601 bzw. 2702, dargestellt in 13A und 13B, eingesetzt werden.
Ein optisches Licht-Quell-System und ein Display-Gerät, dargestellt in 14C, werden als Farb-Filter-loses Einzel-Platten-System bezeichnet. Dieses System ordnet ein Mikrolinsen-Array 2915 in einem Display-Gerät 2916 an und das dargestellt Bild ist farbig durch Verwenden eines dichroitischen Spiegels (grün) 2912, eines dichroitischen Spiegels (Rot) 2913 und eines dichroitischen Spiegels (Blau) 2914. Das optische Projektionssystem 2917 umfasst eine Vielzahl von optischen Linsen, einschließend eine Projektionslinse. Das Licht-Quell-System und ein Display-Gerät, dargestellt in 14C, können auf die optischen Lichtquell-Systeme und Display-Geräte 2601 und 2702, dargestellt in 13A und 13B, angewandt werden. Des Weiteren kann als ein optisches Lichtquell-System 2911, ein optisches System unter Verwendung einer Kopplungs-Linse und einer Kollimator-Linse zusätzlich zur Licht-Quelle eingesetzt werden.
Wie oben beschrieben ist der Anwendungs-Bereich des Flüssigkeitskristall-Display-Geräts der vorliegenden Erfindung sehr groß und es ist möglich, dieses auf elektronische Geräte verschiedene Gebiete anzuwenden. Die elektronischen Geräte der vorliegenden Erfindung können realisiert werden unter Verwendung irgendeiner Kombination der Konstitution der Ausführungsformen 1 bis 4.
Ausführungsform 3
Ein Beispiel des Herstellens eines EL (Elektro-Lumineszenz)-Display-Gerätes, welches eine D/A-Umwandlungs-Schaltung der vorliegenden Erfindung umfasst, wird in der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. Es sollte festgehalten werden, dass 18A eine Ansicht von oben des EL-Display-Geräts ist, welches eine D/A-Umwandlungs-Schaltung der vorliegenden Erfindung umfasst und 18B zeigt eine Querschnitts-Struktur.
In 18A und 18B bezeichnen: Referenz-Nummer 4001 ein Substrat; 4002 einen Pixel-Abschnitt; 4003 eine Zugangs-Signal-Leitungs-Ansteuerungs-Schaltung; 4004 eine Gate-Signal-Leitungs-Ansteuerungs-Schaltung. Jede Ansteuerungs-Schaltung erreicht FPC (flexible print circuit) 4006 durch die Verdrahtung 4005 und wird dann an externe Maschinen angebunden.
Hier werden ein erstes Versiegelungsmaterial 4101, ein Abdeckungs-Material 4102, ein Füll-Material 4103 und ein zweites Versiegelungs-Material 4104 angeordnet, um einen Pixel-Abschnitt 4002 zu umgeben, einen Zugangs-Signal-Leitung-Ansteuerungs-Schaltkreis 4003 und eine Gate-Signal-Leitungs-Ansteuerungs-Schaltung 4004.
Des Weiteren korrespondiert 18B mit einem Querschnittsansichts-Diagramm von A-A' aus 18A. Ein Ansteuerungs-TFT 4201, welches eine Zufluss-Signal-Leitung-Ansteuerungs-Schaltung 4003 ausbildet (es sollte festgehalten werden, dass ein n-Kanal-TFT und ein p-Kanal-TFT in der Figur gezeigt sind) sowie ein Strom-Steuerungs-TFT (ein TFT, welcher den elektrischen Strom steuert, so dass er in das EL-Element fließt) 4202, welches den Pixel-Abschnitt 4002 ausbildet, werden über einem Substrat 4001 ausgebildet.
In der vorliegenden Ausführungsform wird ein p-Kanal-TFT oder ein n-Kanal-TFT, erzeugt durch ein bekanntes Verfahren, verwendet für das Ansteuerungs-TFT 4201; und ein p-Kanal-TFT, hergestellt durch ein bekanntes Verfahren wird verwendet für das Strom-Steuer-TFT 4202. Des Weiteren wird ein Speicher-Kondensator (nicht gezeigt), welcher mit dem Gate des Strom-Steuer-TFTs 4202 verbunden ist, in dem Pixel-Abschnitt 4002 angeordnet.
Ein Zwischenschicht-Isolator-Film (Film, dienend zum Abflachen [flattening]) 4301, umfassend ein Harz-Material wird über einem Ansteuerungs-TFT 4201 und ein Pixel-TFT 4202 ausgebildet, und eine Pixel-Elektrode (Anode) 4302, welche elektrisch verknüpft ist mit dem Abfluss eines Pixel-TFTs 4202 wird darauf ausgebildet. Als eine Pixel-Elektrode 4302 wird ein transparenter leitfähiger Film eingesetzt, welcher eine große Arbeits-Funktion aufweist. Eine Verbindung aus Indiumoxid und Zinnoxid, bzw. eine Verbindung aus Indiumoxid und Zinkoxid, Zinkoxid, Zinnoxid oder Indiumoxid kann verwendet werden als transparenter leitfähiger Film. Darüber hinaus kann ein Material, versetzt mit Gallium, zugegeben zu dem oben genannten transparenten leitfähigen Film, auch eingesetzt werden.
Ein Isolator-Film 4303 wird auf der Pixel-Elektrode 4302 ausgebildet und ein Öffnungs-Abschnitt wird in dem Isolator-Film 4303 ausgebildet, oberhalb der Pixel-Elektrode 4302. In diesem Öffnungs-Abschnitt wird eine EL (Elektro-Lumineszenz)-Schicht 4304 ausgebildet, oberhalb der Pixel-Elektrode 4302. Ein bekanntes organisches oder anorgani sches EL-Material kann eingesetzt werden für die EL-Schicht 4304. Des Weiteren können, obwohl es niedermolekulare Materialien und polymere Materialien bei den organischen EL-Materialien gibt, beide Arten eingesetzt werden.
Eine bekannte Evaporations-Technik oder eine Coating-Technik kann auch eingesetzt werden für das Ausbildungs-Verfahren der EL-Schicht 4304. Des Weiteren kann die Struktur der EL-Schicht eine Laminat-Struktur oder eine einzelschichtige Struktur sein durch freies Kombinieren einer Loch-Injektions-Schicht, einer Loch-Transport-Schicht, einer Licht emittierenden Schicht, einer Elektronentransport-Schicht oder einer Elektronen-Injektions-Schicht.
Eine Kathode 4305, umfassend einen leitfähigen Film mit einer Licht abschirmenden Eigenschaft (typischerweise ein leitfähiger Film, welcher Aluminium, Kupfer oder Silber als hauptsächlichen Bestandteil oder eine Lamination von diesen und anderen leitfähigen Filmen aufweist) wird auf der EL-Schicht 4304 ausgebildet. Es ist bevorzugt, soviel als möglich an Feuchtigkeit und Sauerstoff zu vermeiden, welche in der Grenzfläche zwischen der Kathode 4305 und der EL-Schicht 4304 existieren. Dementsprechend sind Maßnahmen, wie z. B. nachfolgende Abscheidung der beiden in einem Vakuum oder Ausbilden von EL-Schicht 4304 in einer Stickstoff- oder Edelgas-Atmosphäre und anschließend Ausbilden der Kathode 4305, ohne Kontakt mit Sauerstoff und Feuchtigkeit notwendig. In der vorliegenden Ausführungsform wird die Abscheidung, wie oben beschrieben, möglich gemacht durch Verwenden eines Abscheidungs-Apparates, wie z. B. eines Viel-Kammer-Systems (Cluster-Tool-System).
Die Kathode 4305 wird elektrisch mit der Verdrahtung 4005 verbunden, in einer Region, welche durch die Referenz-Nummer 4306 bezeichnet wird. Die Verdrahtung 4005 ist eine Verdrahtung zum Anwenden der voreingestellten Spannung auf die Kathode 4305 und ist elektrisch verknüpft mit FPC 4006 durch einen isotrop leitfähigen Film 4307.
Folglich wird ein EL-Element, welches eine Pixel-Elektrode (Anode) 4302, eine EL-Schicht 4304 und eine Kathode 4305 umfasst, ausgebildet. Die EL-Elemente werden umgeben durch ein erstes Versiegelungs-Material 4101 und ein Abdeckungs-Material 4102, welches auf einem Substrat 4001 gestapelt wird durch das erste Versiegelungs-Material 4101 und versiegelt wird durch ein Füll-Material 4103.
Als Abdeckungs-Material 4102 können ein Glas-Material, ein metallisches Material (typischerweise rostfreier Stahl), keramische Materialien und Kunststoff-Materialien (einschließend Plastik-Film) eingesetzt werden. Als ein Kunststoff-Material können FRP (Fiberglas-verstärkte Kunststoff)-Platten, PVF (Polyvinylfluorid)-Film, Myler-Film, Polyester-Film oder Acryl-Harz-Film eingesetzt werden. Des Weiteren kann eine Schicht mit einer Struktur eingesetzt werden, in welcher eine Aluminiumfolie in einem Sandwich von PVF-Film oder Myler-Film eingeschlossen ist.
Es sollte jedoch festgehalten werden, dass die Abdeckungs-Komponente transparent sein muss, in dem Fall, dass Strahlung auf den EL-Elementen in der Richtung auf das Bedeckungs-Material hingerichtet ist. In solchen Fällen wird eine transparente Substanz, wie z. B. eine Glas-Platte, eine Plastik-Platte, ein Polyester-Film oder ein Acryl-Film eingesetzt werden.
Ein bei ultravioletter Strahlung vernetzendes Harz oder ein thermisch aushärtendes Harz können als Füll-Material 4103 eingesetzt werden und PVC (Polyvinylchlorid), Acryl, Polyimid, Epoxy-Harz, Silikon-Harz, PVB (Polyvinylbutyral) oder EVA (Ethylenvinylacetat) können eingesetzt werden. Falls ein Trocknungs-Agens (vorzugsweise Bariumoxid) oder ein Material, welches Sauerstoff absorbiert, auf der Innenseite des Füll-Materials 4103 ausgebildet wird, kann das Verderbern der EL-Elemente verhindert werden.
Des Weiteren können Spacer innerhalb des Füll-Materials 4103 eingeschlossen werden. Wenn die Spacer aus Bariumoxid ausgebildet werden, ist es möglich, ihnen die Fähigkeit zu verleihen, Feuchtigkeit an den Spacern selbst zu absorbieren. Darüber hinaus ist es effektiv, einen Harz-Film über eine Kathode 4305 zur Verfügung zu stellen, in Form einer Puffer-Schicht, welche Druck von den Spacern im Falle des Anordnens der Spacer nimmt.
Die Verdrahtung 4005 ist elektrisch verknüpft mit dem FPC 4006 durch den anisotrop leitfähigen Film 4307. Die Verdrahtung 4005 überträgt Signale, welche zum Pixel-Abschnitt 4002 gesendet werden, der Zugangseiten-Ansteuerungs-Schaltung 4003 und der Gate-Seiten-Ansteuerungs-Schaltung 4004 zum FPC 4006, und es elektrisch mit einem externen Gerät durch das FPC 4006 verknüpft.
In der vorliegenden Ausführungsform wird eine Struktur eingesetzt, welche sorgsam die EL-Elemente von der externen Atmosphäre abschirmt, wobei ein zweites Versiegelungs-Material 4104 bereitgestellt wird, um damit die exponierten Abschnitte des ersten Versiegelungs-Materials 4101 und einen Teil von FPC 4006 abzudecken. Ein EL-Display-Gerät mit einer Querschnitts-Struktur gemäß 18B wird auf diese Weise vervollständigt.
Eine detailliertere Struktur in einem Querschnitt des Pixel-Abschnitts ist in 19 dargestellt, eine Ansicht von oben ist in 20A dargestellt und ein Schaltungs-Diagramm ist in 20B dargestellt. Die allgemeine Referenz-Nummern werden in den 19, 20A und 20B verwendet, so dass die Figuren miteinander vergleichen werden können.
In 19 wird ein Schaltungs-TFT 4402, angeordnet über einem Substrat 4401 als einem n-Kanal-TFT, produziert in Übereinstimmung mit einem bekannten Verfahren, ausgebildet. Die Verdrahtung, gezeigt durch 4403, ist eine Gate-Verdrahtung, welche elektrisch Gate-Elektroden 4404a und 4404b des Schaltungs-TFT 4402 miteinander verknüpft.
Es sollte festgehalten werden, dass während die vorliegende Erfindung eine Doppel-Gate-Struktur einsetzt, in welcher 2 Kanal-ausbildende Regionen ausgebildet werden, Einzel-Gate-Strukturen, in welchen eine Kanal-ausbildende Region ausgebildet wird, oder eine Tripple-Gate-Struktur, in welcher 3 Kanal-bildende Regionen ausgebildet werden, auch akzeptierbar sind.
Die Zugangs-Verdrahtung 4405 des Schaltungs-TFTs 4402 ist elektrisch mit der Gate-Elektrode 4407 der Strom-Steuerung-TFT 4406 verbunden. Es sollte festgehalten werden, dass die Strom-Steuerung TFT 4406 ein p-Kanal-TFT ist, ausgebildet durch ein bekanntes Verfahren. Es sollte festgehalten werden, dass während die vorliegende Ausführungsform eine Einzel-Gate-Struktur einsetzt, eine Doppel-Gate-Struktur oder eine Tripple-Gate-Struktur auch akzeptierbar sind.
Ein erster Passivierungs-Film 4408 wird über dem Schaltungs-TFT 4402 angeordnet und die Strom-Steuerungs-TFT 4406 sowie ein Planarisierungs-Film 4409, umfassend ein Harz, wird oben darauf ausgebildet. Es ist sehr wichtig, eine flache Erscheinung zu erzeugen unter Verwendung des Planarisierungs-Films 4409, der Schritt, der von den TFTs herrührt. Da eine EL-Schicht, welche später ausgebildet wird, extrem dünn ist, gibt es Fälle, in welchen Defekt-Lumineszenz aufgrund der Existenz dieses Schritts ausgelöst wird. Folglich ist es bevorzugt, die planare Erscheinung zu erzeugen, bevor die Pixel-Elektrode ausgebildet wird, um eine EL-Schicht auszubilden, auf einer soweit als möglich planarisierten Oberfläche.
Die Referenz-Nummer 4410 bezeichnet eine Pixel-Elektrode (Anode eines EL-Elements), umfassend einen transparenten leitfähigen Film und ist elektrisch verbunden mit der Zufluss-Verdrahtung 4417 der Strom-Steuerungs-TFT 4406. Eine Verbindung aus Indiumoxid und Zinnoxid bzw. eine Verbindung aus Indiumoxid und Zinkoxid, Zinkoxid, Zinnoxid oder Indiumoxid können eingesetzt werden als der transparente leitfähige Film. Darüber hinaus kann besagter leitfähiger transparenter Film, einschließend Gallium, auch eingesetzt werden.
Eine EL-Schicht 4411 wird auf der Pixel-Elektrode 4410 ausgebildet. Es sollte festgehalten werden, dass während 19 nur 1 Pixel zeigt, EL-Schichten korrespondierend mit jeder Farbe von R (Rot), G (Grün) und B (Blau) jeweils in geeigneter Art und Weise in der vorliegenden Ausführungsform ausgebildet werden. Ein organisches EL-Material vom klein-molekularen Typ wird durch Evaporation in der vorliegenden Ausführungsform ausgebildet. Konkret gesagt, wird eine Laminat-Struktur aus Kupferphthalocyanin (CuPc)-Film von 20 nm Dicke verteilt, als eine Loch-Injektions-Schicht ausgebildet, und einem tris-8-Chinolat-Aluminium-Komplex (Alq₃)-Film, ausgebildet darauf, in 70 nm Dicke als eine Lumineszenz-Schicht. Eine lumineszierende Farbe kann auch eingestellt werden durch Zugabe von Fluoreszenzfarbstoff, wie z. B. Quinacridon, Perylen oder DCM1 in Alq₃.
Das oben genannte Beispiel ist jedoch nur ein Beispiel der organischen EL-Materialien, welche als eine EL-Schicht eingesetzt werden können, und es ist nicht notwendig, diese Materialien einzugrenzen. Eine EL-Schicht (eine Schicht für Lumineszenz und zum Durchführen der Ladungsträger-Bewegung zu Lumineszenz) kann ausgebildet werden durch freies Kombinieren der Lumineszenz-Schicht, Ladungs-Transport-Schicht oder Ladungs-Injektions-Schicht. Beispielsweise wird ein Beispiel unter Verwendung von Materialien vom klein-molekularen Typ als Lumineszenz-Schichten, in der vorliegenden Ausführungsform gezeigt, jedoch können auch polymere-Typ-organische EL-Materialien ebenso verwendet werden. Darüber hinaus ist es möglich, anorganische Materialien, wie z. B. Siliziumkarbid, etc., als Ladungs-Transport-Schicht und Ladungs-Injektions-Schicht einzusetzen. Öffentlich bekannte Materialien können eingesetzt werden für diese organischen EL-Materialien und anorganischen Materialien.
Eine Kathode 4412, umfassend einen leitfähigen Film, wird als Nächstes auf die EL-Schicht 4411 ausgebildet. In dem Fall der vorliegenden Ausführungsform wird ein Legierungs-Film aus Aluminium und Lithium als der leitfähige Film eingesetzt. Es muss nicht extra betont werden, dass ein allgemein bekannter MgAg-Film (ein Legierungsfilm aus Magnesium und Silber) auch eingesetzt werden kann. Als das Kathodenmaterial wird ein leitfähiger Film, umfassend ein Element, gehörend zu den 1. oder 2. Gruppen des Periodensystems oder ein leitfähiger Film, dem zumindest einer dieser Elemente zugegeben worden ist, eingesetzt werden.
Das EL-Element 4413 wird an dem Punkt vervollständigt, wenn diese Kathode 4412 ausgebildet wird. Es sollte festgehalten werden, dass ein EL-Element 4413, wie hier ausgebildet, einen Kondensator repräsentiert, ausgebildet aus der Pixel-Elektrode (Anode) 4410, der EL-Schicht 4411 und der Kathode 4412.
Die Ansicht von oben des Pixels in der vorliegenden Ausführungsform wird als Nächstes unter Verwendung von 20A beschrieben werden. Die Zufluss-Region des Schaltungs-TFTs 4402 wird mit der Zugangs-Verdrahtung (Zufluss-Signal-Leitung) 4415 verbunden und die Abfluss-Region ist mit der Abfluss-Verdrahtung 4405 verbunden. Des Weiteren wird die Abfluss-Verdrahtung 4405 elektrisch mit der Gate-Elektrode 4407 der Strom-Steuerung-TFT 4406 verbunden. Die Zufluss-Region der Strom-Steuerung-TFT 4406 wird elektrisch mit der Strom-Versorgungs-Leitung 4416 verknüpft und die Abfluss-Region wird elektrisch mit der Abfluss-Verdrahtung 4417 verbunden. Die Abfluss-Verdrahtung 4417 wird elektrisch mit der Pixel-Elektrode (Anode) 4410, dargestellt durch die unterbrochene Linie, verbunden.
Hier wird ein Speicher-Kondensator ausgebildet in der Region, welche durch 4419 dargestellt wird. Der Speicher-Kondensator 4419 wird aus einem Halbleiter-Film 4420 ausgebildet, welcher elektrisch an die Strom-Versorungs-Leitung 4416 angebunden ist, einem Isolator-Film, ausgebildet aus derselben Schicht als Gate-Isolator-Film (nicht gezeigt) und der Gate-Elektrode 4407. Darüber hinaus ist es möglich, einen Kondensator, ausgebildet aus der Gate-Elektrode 4407 einzusetzen, eine Schicht, ausgebildet aus der gleichen Schicht wie der erste zwischenliegende Isolator-Film (nicht gezeigt) sowie eine Strom-Versorgungs-Leitung 4416 für einen Speicher-Kondensator.
Ausführungsform 4
In der Ausführungsform 4 wird ein EL-Display-Gerät mit einer Pixel-Struktur, welche sich von Ausführungsform 3 unterscheidet, beschrieben werden. 21 wird aus Gründen der Erläuterung eingesetzt. Es sollte festgehalten werden, dass die Beschreibung von Ausführungsform 3 sich teilweise auf Teile bezieht, wo die gleichen Referenz-Nummern wie in 20 gegeben werden.
In 21 wird ein n-Kanal-TFT, hergestellt durch ein bekanntes Verfahren als Strom-Steuerungs-TFT 4501 eingesetzt. Es muss nicht extra betont werden, dass die Gate-Elektrode 4502 des Strom-Steuerungs-TFTs 4501 elektrisch mit der Abfluss-Verdrahtung 4405 des Schaltungs-TFTs 4402 verbunden ist. Die Abfluss-Verdrahtung 4503 der Strom-Steuerungs-TFT 4501 ist elektrisch mit der Pixel-Elektrode 4504 verbunden.
In Ausführungsform 4 fungiert eine Pixel-Elektrode 4504, umfassend einen leitfähigen Film als eine Kathode des EL-Elements. Ein Legierungs-Film aus Aluminium und Lithium wird im Konkreten eingesetzt, jedoch kann ein leitfähiger Film, umfassend ein Element, gehörend zur 1. oder 2. Gruppe des Periodensystems oder ein leitfähiger Film, zu welchem solch ein Element hinzugefügt worden ist, ebenso hier eingesetzt werden.
Die EL-Schicht 4505 wird oben auf der Pixel-Elektrode 4504 ausgebildet. Es sollte festgehalten werden, dass, obwohl 21 ein Pixel zeigt, die EL-Schicht, korrespondierend zu G (Grün) in der vorliegenden Ausführungsform ausgebildet wird, durch ein Evaporations-Verfahren oder ein Coating-Verfahren (vorzugsweise Spin-Coating). Genauer gesagt handelt es sich um eine Laminat-Struktur, umfassend einen Lithiumfluorid (LiF)-Film von 20 nm Dicke, bereitgestellt als Elektron-Injektions-Schicht und ein PPV (Poly-p-phenylenvinylen) of 70 nm Dicke, bereitgestellt darauf als Lumineszenz-Schicht.
Eine Anode 4506, umfassend einen transparenten leitfähigen Film wird als Nächstes auf der EL-Schicht 4505 angeordnet. In der vorliegenden Ausführungsform wird eine Verbindung aus Indiumoxid und Zinnoxid oder eine Verbindung als Indiumoxid und Zinkoxid als der transparente leitfähige Film eingesetzt.
Zur Vervollständigung der Ausbildung der Anode 4506 wird ein EL-Element 4507 fertiggestellt. Es sollte festgehalten werden, dass das EL-Element 4507 hier einen Kondensator repräsentiert, ausgebildet aus der Pixel-Elektrode (Kathode) 4504, der EL-Schicht 4505 und der Anode 4506.
Abbau aufgrund von Heiß-Ladungsträger-Effekten wird aktualisiert mit einem Strom-Steuerungs-TFT 4501 in dem Fall, da die Spannung, angelegt an das EL-Element 4507 so ein hohe Spannung ist, dass sie über 10 V hinaus geht. Es ist effektiv, ein n-Kanal-TFT einzusetzen mit einer LDD-Region 4509 als Strom-Steuerungs-TFT 4501.
Es sollte festgehalten werden, dass die Strom-Steuerungs-TFT 4501 der vorliegenden Ausführungsform eine Parasitär-Kapazität, welche als Gate-Kapazität bezeichnet wird, zwischen der Gate-Elektrode 4502 und den LDD-Regionen 4509 ausbildet. Es ist möglich, die gleiche Funktion als Speicher-Kondensator 4419 zur Verfügung zu stellen, dargestellt in 20A und 20B, durch Anpassen dieser Gate-Kapazität. Speziell im Fall des Ansteuerns des EL-Display-Geräts durch digitale Ansteuerungs-Verfahren ist es möglich, die Gate-Kapazität für Speicher-Kondensatoren einzusetzen, da die Kapazität des Speicher-Kondensators kleiner sein kann im Vergleich zu dem Fall, in dem eine Ansteuerung durch ein analoges Ansteuer-Verfahren erfolgt.
Es sollte festgehalten werden, dass ein n-Kanal-TFT, in welchem die LDD-Region 4509 aus der Struktur, dargestellt in 21, weggelassen ist, in dem Fall eingesetzt werden kann, in dem die Spannung, angelegt an das EL-Element weniger als 10 V ist, vorzugsweise weniger als 5 V, da der oben erwähnte Abbau aufgrund von Heiß-Leier-Effekten kein ernsthaftes Problem werden würde.
Ausführungsform 5
Beispiele von Pixel-Strukturen, welche in dem Pixel-Abschnitt eines EL-Display-Geräts, wie in den Ausführungsformen 3 und 4 beschrieben, eingesetzt werden können, sind in der vorliegenden Ausführungsform in den 22A bis 22C gezeigt. In der vorliegenden Ausführungsform bezeichnet die Referenz-Nummer 4601 eine Zugangs-Verdrahtung (Zugangs-Signal-Leitung) eines Schaltungs-TFTs 4602; 4603, eine Gate-Verdrahtung (Gate-Signal-Leitung) eines Schaltungs-TFTs 4602; 4604, ein Strom-Steuerungs-TFT; 4605, einen Kondensator; 4606 und 4608; Stromversorgungsleitungen; und 4607, das EL-Element.
22A zeigt ein Beispiel, in welchem die Strom-Versorgungs-Leitung 4606 von zwei Pixeln geteilt wird. Mit anderen Worten ist dieses Beispiel dahingehend charakterisiert, dass zwei Pixel so ausgebildet werden, dass sie achsensymmetrisch bezüglich der Strom-Versorgungs-Leitung 4606 laufen. In diesem Fall kann die Anzahl der Strom-Versorgungs-Leitungen reduziert werden, was des Weiteren die Definition des Pixel-Abschnitts verbessert.
22B zeigt ein Beispiel, in welchem die Strom-Versorgungs-Leitung 4608 parallel mit den Gate-Verdrahtungen 4603 angeordnet ist. Obwohl die Strom-Versorgungs-Leitung 4608 so angeordnet ist, dass sie nicht mit den Gate-Verdrahtungen 4603 in 22B überlappt, können die beiden miteinander überlappen über einen Isolator-Film, falls die Leitungen in verschiedenen Schichten ausgebildet werden. In diesem Fall können die Strom-Versorgungs-Leitung 4608 und die Gate-Verdrahtung 4603 ihre belegte Fläche miteinander teilen, was des Weiteren die Definition des Pixel-Abschnittes verbessert.
Ein Beispiel, gezeigt in 22C, wird dahingehend charakterisiert, dass die Strom-Versorgungs-Leitung 4608 so angeordnet ist, ähnlich wie in der Struktur in 22B, da sie parallel mit den Gate-Verdrahtungen 4603 ist und des Weiteren zwei Pixel ausgebildet werden, so dass sie achsensymmetrisch bezüglich der Strom-Versorgungs-Leitung 4608 liegen. Es ist auch effektiv, die Strom-Versorgungs-Leitung 4608 so anzuordnen, dass sie mit einer der Gate-Verdrahtungen 4603 überlappt. In diesem Fall kann die Anzahl der Strom-Versorgungs-Leitungen reduziert werden, was des Weiteren die Definition des Pixel-Abschnittes verbessert.
Ausführungsform 6
Diese Ausführungsform bezieht sich auf die Pixel-Struktur eines EL-Display-Gerätes, auf welches die vorliegende Erfindung angewandt wird und die 23A–23B zeigen Beispiele der Pixel-Struktur. In dieser Ausführungsform zeigt die Nummer 4701 eine Zufluss-Verdrahtung (Zufluss-Signal-Leitung) eines Schaltungs-TFT 4702, die Nummer 4703 zeigt eine Gate-Verdrahtung (Gate-Signal-Leitung) des Schaltungs-TFTs 4702, die Nummer 4704 zeigt ein Strom-Steuer-TFT, die Nummer 4705 zeigt einen Kondensator (dieser kann weggelassen werden), die Nummer 4706 zeigt eine Stromversorgungs-Zugangs-Leitung, die Nummer 4707 zeigt ein Stromversorgungs-Steuer-TFT, die Nummer 4708 zeigt ein EL-Element und die Nummer 4709 zeigt eine Stromversorgungs-Steuer-Gate-Verdrahtung. Für den Betrieb des Strom-Versorgungs-Steuer-TFT 4707 sei hiermit auf die japanische Patentanmeldenummer 11-341272 verwiesen.
Des Weiteren wird in dieser Ausführungsform das Strom-Versorgungs-Steuerungs-TFT 4707 zwischen dem Strom-Steuer-TFT 4704 und dem EL-Element 4708 angeordnet, jedoch kann diese Ausführungsform auch in einer solchen Art und Weise konstituiert werden, dass zwischen dem Strom-Versorgungs-Steuerungs-TFT 4707 und dem EL-Element 4708 das Strom-Steuerungs-TFT 4704 zur Verfügung gestellt wird. Darüber hinaus ist es bevorzugt, dass das Strom-Versorgungs-Steuerungs-TFT 4707 von der gleichen Struktur ist, wie das Strom-Versorgungs-TFT 4704 oder in Serie in der gleichen aktiven Schicht ausgebildet wird.
Des Weiteren zeigt die 23A ein Beispiel eines Falls, wo die Strom-Versorgungs-Leitung 4706 gemeinsam zwischen zwei Pixeln verwendet wird. Das heißt, das Merkmal dieses Beispiels liegt in dem Punkt, dass die beiden Pixel so ausgebildet werden, dass sie achsensymmetrisch bezüglich der Strom-Versorgungs-Zufluss-Leitung 4706 verlaufen. In diesem Fall können die Strom-Versorgungs-Leitungen in ihrer Anzahl vermindert werden, so dass der Pixel-Abschnitt präziser und kleiner gestaltet werden kann.
23B zeigt ein Beispiel eines Falles, wo eine Strom-Versorgungs-Leitung 4710 parallel mit einer Stromversorgungs-Steuer-Gate-Verdrahtung 4711 zur Verfügung gestellt wird und diese parallel mit der Zugangs-Verdrahtung 4701 angeordnet wird. In der Struktur, dargestellt in 23B, überlappen die Strom-Versorgungs-Leitung 4710 und die Gate-Verdrahtung 4703 nicht miteinander, jedoch, falls beide Leitungen in unterschiedlichen Schichten ausgebildet werden, können sie so angeordnet werden, dass sie miteinander überlappen durch einen Isolator-Film. In diesem Fall kann die gleiche Fläche gemeinsam durch die Strom-Versorgungs-Leitung 4710 und die Gate-Verdrahtung 4703 belegt werden, so dass der Pixel-Abschnitt des Weiteren präziser und kleiner gestaltet werden kann.
Ausführungsform 7
Diese Ausführungsform betrifft die Pixelstruktur eines EL-Display-Gerätes, auf welches die vorliegende Erfindung angewandt wird und 24A und 24B zeigen Beispiele der Pixelstruktur. In dieser Ausführungsform bezeichnet die Nummer 4801 eine Zufluss-Verdrahtung (Zufluss-Signal-Leitung) eines Schaltungs-TFTs 4802, die Nummer 4802 bezeichnet eine Zufluss-Verdrahtung (Zufluss-Signal-Leitung), die Nummer 4803 bezeichnet eine Gate-Verdrahtung (Gate-Signal-Leitung) des Schaltungs-TFTs 4802, die Nummer 4804 bezeichnet ein Strom-Steuerungs-TFT, die Nummer 4805 bezeichnet einen Kondensator (dieser kann weggelassen werden), die Nummer 4806 bezeichnet eine Stromversorgungs-Zugangs-Leitung, die Nummer 4807 bezeichnet eine Löschungs-TFT, die Nummer 4808 bezeichnet eine Löschungs-Gate-Verdrahtung, und die Nummer 4809 bezeichnet ein EL-Element. Für den Betrieb des Löschungs-TFTs 4807 sei hier auf die japanische Patentanmeldenummer 11-338786 verwiesen.
Der Abfluss des Löschungs-TFTs 4807 ist verbunden mit der Gate-Elektrode des Strom-steuernden TFTs 4804 und kann stark die Gate-Spannung der Strom-Steuerung-TFT 4804 verändern. Das Lösungs-TFT 4807 kann entweder ein N-Kanal-Typ TFT oder ein P-Kanal-Typ TFT umfassen, sollte jedoch wünschenswerterweise von der gleichen Struktur sein wie das Schaltungs-TFT 4802, so dass der AUS-Strom vermindert werden kann.
Darüber hinaus zeigt 24A ein Beispiel des Falles, wo die Strom-Versorgungs-Leitung 4806 gemeinsam zwischen zwei Pixeln verwendet wird. Das heißt, die Struktur, dargestellt in 24A, weist ihr Merkmal in dem Punkt auf, dass zwei Pixel so ausgebildet werden, dass sie achsensymmetrisch mit Blick auf die Strom-Versorgungs-Leitung 4806 verlaufen. In diesem Fall können die Strom-Versorgungs-Leitungen in ihrer Anzahl vermindert werden, so dass der Pixel-Abschnitt weiter präzise und klein gehalten werden kann.
Des Weiteren zeigt 24B ein Beispiel des Falles, wo die Stromversorgungs-Leitung 4810 parallel zur Gate-Verdrahtung 4803 angeordnet wird bzw. eine Lösungs-Gate-Verdrahtung 4811 parallel zur Zugangs-Verdrahtung 4801 angeordnet wird. In der Struktur, dargestellt in 24B, werden die Strom-Versorgungs-Leitung 4810 und die Gate-Verdrahtung 4803 so bereitgestellt, dass sie nicht einander überlappen, jedoch, falls sie Leitungen darstellen, welche in unterschiedlichen Schichten ausgebildet werden, können sie auch so angeordnet werden, dass sie miteinander überlappen durch einen Isolator- Film. In diesem Fall kann eine Montage-Fläche gemeinsam durch die Strom-Versorgungs-Leitung 4810 und die Gate-Verdrahtung 4803 verwendet werden, so dass der Pixel-Abschnitt des Weiteren präzise und klein gehalten werden kann.
Ausführungsform 8
Ein EL-Display-Gerät, unter Verwendung der D/A-Umwandlungs-Schaltung gemäß der vorliegenden Erfindung kann in solch einer Art und Weise konstruiert werden, dass mehrere TFTs in dem Pixel zur Verfügung gestellt werden. Beispielsweise können vier bis sechs oder mehr TFTs zur Verfügung gestellt werden. Die Erfindung kann realisiert werden, ohne auf die Pixelstruktur des EL-Display-Geräts begrenzt zu sein.
Ausführungsform 9
Diese Ausführungsform betrifft ein Beispiel eines elektronischen Apparates, welches von dem Beispiel 2 verschieden ist und eine D/A-Umwandlungs-Schaltung gemäß der vorliegenden Erfindung einsetzt.
25A zeigt ein Display, welches einen Gehäuse-Körper 2601 einschließt, einen Unterlagen-Ständer 2602, ein Display-Gerät 2603 und dergleichen. Die vorliegende Erfindung kann auf das Display-Gerät 2603 und andere Signal-Steuer-Schaltungen angewandt werden.
25B zeigt einen Teil (die rechte Hälfte) eines am Kopf befestigbar Typ-Displays, welches einen hauptsächlichen Körper 2701, Signalkabel 2702, ein Kopffixierband 2703, einen Schirm-Abschnitt 2704, ein optisches System 2705, ein Display-Gerät 2706 und dergleichen einschließt. Die vorliegende Erfindung kann auf das Display-Gerät 2706 angewandt werden und andere Signal-Steuerungs-Schaltungen.
Wie oben beschrieben, kann die Erfindung, welche einen sehr großen Bereich der Anwendbarkeit aufweist, auf elektronische Apparate in jedem Gebiet angewandt werden. Des Weiteren kann der elektronische Apparat gemäß dieser Ausführungsform realisiert werden durch die Anwendung der Konstitution, umfassend irgendeine Kombination der Ausführungsformen 1 bis 4 und 6 bis 11.
In dem DAC gemäß der vorliegenden Erfindung ist es nicht notwendig, die gleiche Anzahl von Schaltern oder Abstufungs-Spannungs-Leitungen, wie die Bit-Zahl der digitalen Signale, zur Verfügung zu stellen, anders in dem Fall, dass der bislang bekannt DACs. Folglich kann die Fläche des DACs klein gehalten werden, die Miniaturisierung von Ansteuerungs-Schaltungen und Halbleiter-Geräten wird somit möglich gemacht.
Darüber hinaus war im Falle der konventionellen DACs die Anzahl der Schalter exponentiell mit der Zunahme der Bit-Anzahl der digitalen Signale gewachsen. Jedoch wurde gemäß der vorliegenden Erfindung die Anzahl der Schalter im Fall des Umwandelns der digitalen n-Bit-Signalen 2n. Folglich kann selbst, falls die Bit-Anzahl zunimmt, die Zunahme der Schalter-Zahl klein gehalten werden, anders als in herkömmlichen DACs und folglich wird die Miniaturisierung von Ansteuer-Schaltungen und Halbleiter-Geräten möglicht.
Darüber hinaus wird, da die Fläche des DACs selbst gering gehalten werden kann, die Fläche der Ansteuerungs-Schaltung gering gehalten, selbst falls die Anzahl der D/A-Umwandlungs-Schaltungen erhöht wird durch Erhöhen der Pixel-Anzahl, d. h. der Zugangs-Signal-Leitungen; und die Fabrikation von hoch präzisen und kleinen Halbleiter-Geräten wird möglich.
Darüber hinaus ist anders als im Fall eines Kondensator-Unterteilungs-Typ-DACs der Zeitraum zum Akkumulieren von Ladungen in dem Kondensator sowie der Zeitraum zum Entladen der Ladungen, akkumuliert in dem Kondensator, um ihn zurückzuschalten in den gleichen Ladungszustand wie im GND (Grundzustand) nicht länger notwendig, so dass die Betriebs-Geschwindigkeit im Vergleich mit dem Kondensator-Unterteilungs-Typ DAC vergrößert wird.

Claims

Digital-Analog-Umwandlungsschaltung, die umfasst: eine Stromversorgungs-Spannungsleitung H und eine Stromversorgungs-Spannungsleitung L, die auf voneinander verschiedenen Potenzialen gehalten werden, n erste Schalter (SW_a0, SW_a1, ..., SW_an-1), die jeweils einen ersten Dünnfilmtransistor enthalten, n zweite Schalter (SW_b0, SW_b1, ..., SW_bn-1), die jeweils einen zweiten Dünnfilmtransistor enthalten, und wobei n für eine natürliche Zahl größer als 1 steht, eine Ausgangsleitung, wobei jeder der ersten Dünnfilmtransistoren und der zweiten Dünnfilmtransistoren enthält: eine Gate-Elektrode, eine aktive Schicht, die einen Source-Bereich, einen Drain-Bereich und einen Kanalbildungsbereich hat, und einen Gate-Isolierfilm, der zwischen der Gate-Elektrode und der aktiven Schicht vorhanden ist, wobei jeder der ersten Dünnfilmtransistoren und der zweiten Dünnfilmtransistoren einen Widerstandswert eines Innenwiderstandes hat, der jeweils durch R, 2R, ..., 2^n-1R dargestellt wird, wobei R für eine positive Zahl steht, wobei ein Ende jedes der n ersten Schalter (SW_a0, SW_a1, ..., SW_an-1) mit der Stromversorgungs-Spannungsleitung L verbunden ist, während das andere mit der Ausgangsleitung verbunden ist, wobei ein Ende jedes der n zweiten Schalter (SW_b0, SW_b1, ..., SW_bn-1) mit der Stromversorgungs-Spannungsleitung H verbunden ist, während das andere mit der Ausgangsleitung verbunden ist, wobei die n ersten Schalter (SW_a0, SW_a1, ..., SW_an-1) und die n zweiten Schalter (SW_b0, SW_b1, ..., SW_bn-1) durch die n-Bit digitalen Signale gesteuert werden, die von außen eingegeben werden, wobei invertierte Signale der n-Bit digitalen Signale, die in die n ersten Schalter (SW_a0, SW_a1, ..., SW_an-1) eingegeben werden, jeweils in die n zweiten Schalter (SW_b0, SW_b1, ..., SW_bn-1) eingegeben werden, und wobei ein analoges Abstufungsspannungssignal von der Ausgangsleitung ausgegeben wird.
Digital-Analog-Umwandlungsschaltung nach Anspruch 1, wobei der Widerstandwert des Innenwiderstandes jedes der ersten Dünnfilmtransistoren und der zweiten Dünnfilmtransistoren in Abhängigkeit von einer Kanalbreite W des Kanalbildungsbereiches bestimmt wird.
Digital-Analog-Umwandlungsschaltung nach Anspruch 1, wobei ein Widerstandswert des Innenwiderstandes des ersten Dünnfilmtransistors und des zweiten Dünnfilmtransistors in Abhängigkeit von einer Länge L des Kanalbildungsbereiches bestimmt wird.
Digital-Analog-Umwandlungsschaltung nach Anspruch 1, wobei jeder der ersten Dünnfilmtransistoren und der zweiten Dünnfilmtransistoren wenigstens einen umfasst, der aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus einem n-Kanal-Dünnfilmtransistor und einem p-Kanal-Dünnfilmtransistor besteht.
Einsatz der Digital-Analog-Umwandlungsschaltung nach Anspruch 1 in einer Halbleitervorrichtung.
Einsatz nach Anspruch 5, wobei die Halbleitervorrichtung eine Aktivmatrix-Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung ist.
Einsatz nach Anspruch 5, wobei die Halbleitervorrichtung eine EL-Anzeigevorrichtung ist.
Einsatz nach Anspruch 5, wobei die Halbleitervorrichtung ein Computer ist.
Einsatz nach Anspruch 5, wobei die Halbleitervorrichtung eine Videokamera ist.
Einsatz nach Anspruch 5, wobei die Halbleitervorrichtung eine DVD ist.