JP2003273228A - Semiconductor device and display driving device - Google Patents
Semiconductor device and display driving deviceInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、薄膜トランジスタ
による半導体装置およびそれを用いた表示駆動装置に関
する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device using a thin film transistor and a display driving device using the same.
【0002】[0002]
【従来の技術】アモルファスシリコンTFT(薄膜トラ
ンジスタ:Thin Film Transistor)(以下「a−SiT
FT」と言う。)は、例えば、液晶表示パネルの各画素
を構成する液晶素子として用いられる。また、液晶表示
パネルはゲートドライバおよびソースドライバによって
制御され、所望の画像を表示する。具体的には、ゲート
ドライバは液晶素子を構成するa−SiTFTを順次選
択駆動する。そしてソースドライバが同じく液晶素子を
構成する液晶容量に対して表示データに応じた電圧を印
加することにより、表示動作が行われ、液晶表示パネル
に画像が表示される。2. Description of the Related Art Amorphous silicon TFT (Thin Film Transistor) (hereinafter referred to as "a-SiT")
FT ". ) Is used, for example, as a liquid crystal element forming each pixel of a liquid crystal display panel. The liquid crystal display panel is controlled by a gate driver and a source driver to display a desired image. Specifically, the gate driver sequentially selects and drives the a-Si TFTs that form the liquid crystal element. Then, the source driver applies a voltage corresponding to the display data to the liquid crystal capacitance which also constitutes the liquid crystal element, so that a display operation is performed and an image is displayed on the liquid crystal display panel.
【0003】また、近年、a−SiTFTを用いて種々
の回路を構成することが検討されており、例えば表示駆
動装置のゲートドライバまたはソースドライバあるいは
両者をa−SiTFTによって構成することにより、該
表示駆動装置と液晶表示パネルとを一体化して、モジュ
ールサイズの縮小化、コストの低下等を図る技術が開発
・研究されている。In recent years, it has been studied to form various circuits by using a-SiTFT. For example, by forming a gate driver or a source driver or both of them in a display driving device by a-SiTFT, Techniques for reducing the module size and cost by integrating the driving device and the liquid crystal display panel have been developed and researched.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、例えば
a−SiTFTは、ゲート端子に0[V]を印加しても
完全なオフ状態とならず、ソース・ドレイン電極間にリ
ーク電流が流れる特性を持つ。従って、a−SiTFT
を用いて表示駆動装置を構成した場合、リーク電流によ
って回路の消費電流が増加する問題があった。また、リ
ーク電流によって回路動作が不安定となり、その結果、
液晶表示パネルの各液晶画素の制御が不正確となって、
表示品位の低下を招く問題があった。However, for example, an a-Si TFT is not completely turned off even when 0 [V] is applied to the gate terminal, and has a characteristic that a leak current flows between the source and drain electrodes. . Therefore, a-Si TFT
When a display driving device is configured using the above, there is a problem that the current consumption of the circuit increases due to the leak current. Moreover, the circuit operation becomes unstable due to the leakage current, and as a result,
Inaccurate control of each liquid crystal pixel of the liquid crystal display panel,
There is a problem that the display quality is degraded.
【0005】本発明の課題は、a−SiTFTによりシ
フトレジスタ等の回路を構成する場合において、消費電
流を抑制するとともに動作を安定させ、表示駆動装置を
構成した場合に表示品位を向上させることができる半導
体装置および表示駆動装置を提供することである。An object of the present invention is to suppress current consumption and stabilize the operation when a circuit such as a shift register is formed of a-SiTFT, and improve the display quality when a display drive device is formed. It is to provide a semiconductor device and a display driving device which can be performed.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
め、請求項1記載の発明は、入力信号が印加される第1
のトランジスタと、反転入力信号が印加される第2のト
ランジスタが直列に接続され、所定の出力信号を出力す
る第1のインバータ回路を含む半導体装置において、前
記第1のトランジスタおよび前記第2のトランジスタは
薄膜トランジスタからなり、少なくとも前記第1のトラ
ンジスタは、対向して配置される第1ゲート及び第2ゲ
ートを備えるダブルゲート構造のトランジスタであり、
前記該第1ゲートを信号入力端とし、前記第2ゲート
に、前記第1のトランジスタがオフ状態の時のリーク電
流を低減する所定の電圧を印加する印加手段を備えるこ
とを特徴としている。In order to solve the above-mentioned problems, the invention according to claim 1 is the first invention to which an input signal is applied.
And a second transistor to which an inverted input signal is applied are connected in series, and the semiconductor device includes a first inverter circuit that outputs a predetermined output signal, the first transistor and the second transistor Is a thin film transistor, and at least the first transistor is a double-gate structure transistor having a first gate and a second gate that are arranged to face each other,
The first gate is used as a signal input terminal, and the second gate is provided with an applying means for applying a predetermined voltage for reducing a leak current when the first transistor is in an off state.
【0007】この請求項1記載の発明によれば、薄膜ト
ランジスタを用いて構成される、インバータ回路を含む
半導体装置において、第1のトランジスタをダブルゲー
ト構造とし、第2ゲートに所定の電圧を印加することに
よって、第1のトランジスタがオフ状態の時のリーク電
流を抑制して半導体装置の消費電流を削減することがで
きるとともに、回路動作を安定させることができる。According to the invention described in claim 1, in a semiconductor device including an inverter circuit, which is formed by using thin film transistors, the first transistor has a double gate structure, and a predetermined voltage is applied to the second gate. Thus, leakage current when the first transistor is off can be suppressed, current consumption of the semiconductor device can be reduced, and circuit operation can be stabilized.
【0008】また、請求項2記載の発明は、請求項1記
載の半導体装置において、前記半導体装置は、更に、前
記入力信号が印加され、前記反転入力信号となる信号を
出力する第2のインバータ回路を含み、該第2のインバ
ータ回路は前記入力信号が印加される第3のトランジス
タを備え、該第3のトランジスタは、対向して配置され
る第1ゲート及び第2ゲートを有するダブルゲート構造
のトランジスタであり、前記第1ゲートを信号入力端と
し、前記第2ゲートに、前記第3のトランジスタがオフ
状態の時のリーク電流を低減する所定の電圧を印加する
印加手段を備えることを特徴としている。According to a second aspect of the present invention, in the semiconductor device according to the first aspect, the semiconductor device further includes a second inverter which receives the input signal and outputs a signal which becomes the inverted input signal. A second gate circuit including a circuit, the second inverter circuit includes a third transistor to which the input signal is applied, and the third transistor has a double gate structure having a first gate and a second gate arranged to face each other. The first gate is a signal input terminal, and the second gate is provided with an applying means for applying a predetermined voltage for reducing a leak current when the third transistor is in an off state. I am trying.
【0009】この請求項2記載の発明によれば、第2の
インバータ回路を備え、第3のトランジスタをダブルゲ
ート構造としてリーク電流を抑制するように構成したこ
とにより、半導体装置の回路動作を更に安定させること
ができる。According to the second aspect of the present invention, the circuit operation of the semiconductor device is further improved by providing the second inverter circuit and by configuring the third transistor as a double gate structure to suppress the leakage current. Can be stabilized.
【0010】また、請求項3記載の発明は、請求項1ま
たは2記載の半導体装置において、前記ダブルゲート構
造のトランジスタにおいて、前記第2ゲートに印加する
前記所定の電圧は、前記第1のゲートにロウレベルが印
加された際に、当該トランジスタのソース、ドレイン間
に流れる電流が最小となる電圧であることを特徴として
いる。According to a third aspect of the present invention, in the semiconductor device according to the first or second aspect, in the transistor having the double gate structure, the predetermined voltage applied to the second gate is the first gate. It is characterized in that the voltage flowing between the source and the drain of the transistor is a minimum voltage when a low level is applied to the transistor.
【0011】この請求項3記載の発明によれば、第1、
第3のトランジスタにおけるダブルゲート構造のトラン
ジスタのオフ状態でのソース、ドレイン間のリーク電流
を最小に抑制することができて、半導体装置の消費電流
を一層低減させることができ、また、半導体装置の回路
動作を一層安定させることができる。また、請求項4記
載の発明は、請求項1から3の何れかに記載の半導体装
置において、前記半導体装置はシフトレジスタ回路であ
って、前記第1のインバータ回路の前記第1のトランジ
スタの一側端子がクロック信号入力端子に接続され、該
クロック信号に応じて前記入力信号に基づく前記出力信
号を出力することを特徴としている。According to the invention of claim 3, the first,
The leakage current between the source and the drain in the off state of the double-gate structure transistor in the third transistor can be suppressed to a minimum, and the current consumption of the semiconductor device can be further reduced. The circuit operation can be further stabilized. The invention according to claim 4 is the semiconductor device according to any one of claims 1 to 3, wherein the semiconductor device is a shift register circuit, and one of the first transistors of the first inverter circuit is included. The side terminal is connected to the clock signal input terminal, and outputs the output signal based on the input signal according to the clock signal.
【0012】この請求項4記載の発明によれば、薄膜ト
ランジスタを用いてシフトレジスタ回路を構成する場合
において、シフトレジスタ回路の消費電流を低減すると
ともに安定した回路動作を得ることができる。According to the invention described in claim 4, when the shift register circuit is formed by using the thin film transistors, it is possible to reduce current consumption of the shift register circuit and obtain stable circuit operation.
【0013】更に、請求項5記載の発明は、請求項1か
ら4の何れかに記載の半導体装置を有して各段が構成さ
れた複数段のシフトレジスタを備え、前記クロック信号
に応じて各段から出力される前記出力信号を、対応する
表示パネルの走査線に印加することにより、該表示パネ
ルを駆動することを特徴としている。Further, a fifth aspect of the present invention comprises a shift register having a plurality of stages, each stage having the semiconductor device according to any one of the first to fourth aspects, and is provided in accordance with the clock signal. The display panel is driven by applying the output signal output from each stage to the scanning line of the corresponding display panel.
【0014】この請求項5記載の発明によれば、薄膜ト
ランジスタを用いて構成した複数段のシフトレジスタを
用いて表示駆動装置を構成した場合に、表示駆動装置の
動作を安定にすることができて、表示パネルの表示品位
を向上させることができる。According to the fifth aspect of the present invention, when the display driving device is configured by using a plurality of stages of shift registers configured by using thin film transistors, the operation of the display driving device can be stabilized. The display quality of the display panel can be improved.
【0015】[0015]
【発明の実施の形態】以下、本発明に係わる半導体装置
について詳細に説明する。なお、図1〜図13に示す実
施の形態では、一例として半導体装置によってシフトレ
ジスタ回路を構成し、これにより表示駆動装置を構成し
て液晶表示装置に適用した場合について説明する。ま
ず、図1は、液晶表示装置の構成を示したブロック図で
ある。液晶表示装置は、液晶表示パネル11、ゲートド
ライバ12およびソースドライバ13を備える。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION A semiconductor device according to the present invention will be described in detail below. Note that, in the embodiments shown in FIGS. 1 to 13, as an example, a case where a shift register circuit is configured by a semiconductor device and a display driving device is configured by this and is applied to a liquid crystal display device will be described. First, FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a liquid crystal display device. The liquid crystal display device includes a liquid crystal display panel 11, a gate driver 12, and a source driver 13.
【0016】液晶表示パネル11には、行方向に延伸さ
れたゲート線GL1、GL2、・・・(以下、包括的に
「ゲート線GL」と言う。)と列方向に延伸されたデー
タ線DL1、DL2、・・・(以下、包括的に「データ
線DL」と言う。)の交点に液晶表示素子111が設け
られている。液晶表示素子111は、TFT112と画
素容量113によって構成される。各TFT112のゲ
ート端子はゲート線GLに接続され、ソース端子はデー
タ線DLに接続される。画素容量113は、TFT11
2のドレイン端子に接続された画素電極と、この画素電
極に対向する対向電極に挟時された液晶からなる。この
液晶表示素子111が複数マトリクス状に配列されて液
晶表示パネル11が構成される。In the liquid crystal display panel 11, gate lines GL1, GL2, ... (Comprehensively referred to as "gate lines GL" hereinafter) extended in the row direction and data lines DL1 extended in the column direction. , DL2, ... (Hereinafter, collectively referred to as “data line DL”), the liquid crystal display element 111 is provided. The liquid crystal display element 111 includes a TFT 112 and a pixel capacitor 113. The gate terminal of each TFT 112 is connected to the gate line GL, and the source terminal is connected to the data line DL. The pixel capacitor 113 is the TFT 11
A pixel electrode connected to the second drain terminal and a liquid crystal sandwiched between counter electrodes facing the pixel electrode. A plurality of liquid crystal display elements 111 are arranged in a matrix to form a liquid crystal display panel 11.
【0017】表示駆動装置であるゲートドライバ12
は、シフトレジスタ121を備え、スタート信号Vst
が入力され、クロック信号CK1およびCK2の入力信
号に応じてスタート信号Vstを順次シフト動作して、
走査信号をゲート線GLへ順次出力する。これにより、
各ゲート線GLに接続されたTFT112が順次オン状
態となる。A gate driver 12 which is a display driving device.
Is equipped with a shift register 121 and has a start signal Vst
Is input, the start signal Vst is sequentially shifted according to the input signals of the clock signals CK1 and CK2,
Scan signals are sequentially output to the gate line GL. This allows
The TFTs 112 connected to each gate line GL are sequentially turned on.
【0018】ソースドライバ13は、図示していない
が、入力される表示データを階調電圧に変換し、表示デ
ータ信号としてデータ線DLへ出力する。そしてゲート
ドライバ12から出力された走査信号によってTFT1
12がオン状態になったとき、表示データ信号がTFT
112を介して画素容量113に供給されて画像表示動
作が行われる。Although not shown, the source driver 13 converts the input display data into a gradation voltage and outputs it as a display data signal to the data line DL. The TFT 1 is driven by the scanning signal output from the gate driver 12.
When 12 is turned on, the display data signal is TFT
An image display operation is performed by being supplied to the pixel capacitor 113 via 112.
【0019】図2は、ゲートドライバ12を構成するシ
フトレジスタ121の回路構成図の一例である。シフト
レジスタ121は、ゲート線GLの本数をn(nは正の
整数)本とすると、シフト回路からなるn個の段RS
(1)〜RS(n)によって構成されている。FIG. 2 is an example of a circuit configuration diagram of the shift register 121 constituting the gate driver 12. In the shift register 121, when the number of gate lines GL is n (n is a positive integer), there are n stages RS formed of shift circuits.
(1) to RS (n).
【0020】各段RS(k)(kは1〜nの整数)は、
入力信号端子IN、出力信号端子OUT、クロック信号
端子CKおよびリセット信号端子RSTを有する。段R
S(1)の入力信号端子INには、図示していないがコ
ントローラ回路等の外部回路からスタート信号Vstが
入力される。段RS(2)〜段RS(n)の入力信号端
子INには、前の段RS(k−1)(kは2〜nの整
数)の出力信号端子OUTが接続され、出力信号out
(k−1)がそれぞれ入力される。Each stage RS (k) (k is an integer from 1 to n) is
It has an input signal terminal IN, an output signal terminal OUT, a clock signal terminal CK, and a reset signal terminal RST. Step R
A start signal Vst is input to the input signal terminal IN of S (1) from an external circuit (not shown) such as a controller circuit. The output signal terminal OUT of the previous stage RS (k-1) (k is an integer of 2 to n) is connected to the input signal terminals IN of the stages RS (2) to RS (n), and the output signal out
(K-1) is input respectively.
【0021】出力信号端子OUTは出力信号out
(k)をゲート線GLにそれぞれ出力する。The output signal terminal OUT is an output signal out.
(K) is output to each gate line GL.
【0022】クロック信号端子CKには、奇数の段RS
(k)にはクロック信号CK1、偶数の段RS(k)に
はクロック信号CK2が外部回路から入力される。クロ
ック信号CK1およびCK2は同期パルス信号であり、
交互に段RS(k)の駆動レベルとなる。最終段RS
(n)以外の段RS(k)のリセット信号端子RSTに
は、次の段RS(k+1)(kは1〜n−1の整数)の
出力信号端子OUTが接続され、出力信号out(k+
1)(kは1〜n−1の整数)がそれぞれ入力される。
段RS(n)のリセット信号端子RSTには、外部回路
から信号が入力される。The clock signal terminal CK has an odd number of stages RS.
The clock signal CK1 is input to (k), and the clock signal CK2 is input to the even-numbered stages RS (k) from an external circuit. The clock signals CK1 and CK2 are synchronization pulse signals,
The drive level of the stage RS (k) alternates. Last stage RS
The output signal terminal OUT of the next stage RS (k + 1) (k is an integer of 1 to n−1) is connected to the reset signal terminal RST of the stage RS (k) other than (n), and the output signal out (k +
1) (k is an integer from 1 to n-1) is input.
A signal is input from an external circuit to the reset signal terminal RST of the stage RS (n).
【0023】図3は、シフトレジスタ121の各段RS
(k)の具体的な回路構成の一例である。段RS(k)
は、クロック信号端子CKに入力されたクロック信号C
K1に応じて、入力信号端子INに入力された信号を出
力信号端子OUTに出力する機能、および、リセット信
号端子RSTに入力された信号によって出力をリセット
する機能を有するとともに、出力信号端子OUTをイン
バータ回路によって構成している。また、図3における
Q1〜Q6はN型a−SiTFT(以下、包括的には
「TFTQ」と言う。)によって構成される。FIG. 3 shows each stage RS of the shift register 121.
It is an example of a specific circuit configuration of (k). Step RS (k)
Is the clock signal C input to the clock signal terminal CK
According to K1, it has a function of outputting a signal input to the input signal terminal IN to the output signal terminal OUT and a function of resetting the output by the signal input to the reset signal terminal RST, and It is composed of an inverter circuit. Further, Q1 to Q6 in FIG. 3 are composed of N-type a-Si TFTs (hereinafter collectively referred to as “TFT Q”).
【0024】図3において、Q1のドレイン端子Dおよ
びゲート端子Gは、入力信号端子INに接続される。Q
2のドレイン端子Dは、Q1のソース端子Sに接続さ
れ、ゲート端子Gはリセット信号端子RSTに接続され
る。そしてソース端子Sには、電圧Vss(低電位)が
印加される。Q3(第3のトランジスタ)のドレイン端
子Dおよびゲート端子Gには電圧Vdd(高電位)が印
加される。Q4のドレイン端子DはQ3のソース端子S
に接続され、ゲート端子GはQ1のソース端子Sに接続
される。そしてソース端子Sには、電圧Vssが印加さ
れる。Q5のドレイン端子Dは、クロック信号端子CK
に接続され、ゲート端子GはQ1のソース端子Sに接続
される。そしてソース端子Sは出力信号端子OUTに接
続される。Q6(第2のトランジスタ)のドレイン端子
Dは、出力信号端子OUTに接続され、ゲート端子Gは
Q3のソース端子Sに接続される。そしてソース端子S
には、電圧Vssが印加される。In FIG. 3, the drain terminal D and the gate terminal G of Q1 are connected to the input signal terminal IN. Q
The drain terminal D of 2 is connected to the source terminal S of Q1, and the gate terminal G is connected to the reset signal terminal RST. The voltage Vss (low potential) is applied to the source terminal S. The voltage Vdd (high potential) is applied to the drain terminal D and the gate terminal G of Q3 (third transistor). The drain terminal D of Q4 is the source terminal S of Q3.
, And the gate terminal G is connected to the source terminal S of Q1. The voltage Vss is applied to the source terminal S. The drain terminal D of Q5 is a clock signal terminal CK
, And the gate terminal G is connected to the source terminal S of Q1. The source terminal S is connected to the output signal terminal OUT. The drain terminal D of Q6 (second transistor) is connected to the output signal terminal OUT, and the gate terminal G is connected to the source terminal S of Q3. And the source terminal S
Is applied with a voltage Vss.
【0025】容量Aは、Q1のソース端子SとQ4、Q
5のゲート端子Gとの間の配線およびQ1、Q4、Q5
の寄生容量によって形成される容量であり、容量BはQ
3のソース端子SとQ4のドレイン端子、Q6のゲート
端子Gとの間の配線およびQ3、Q4、Q6の寄生容量
によって形成される容量である。まずTFTQの構造お
よび特性を説明してから、段RS(k)の回路動作を説
明する。The capacitance A is the source terminal S of Q1 and Q4, Q.
Wiring with the gate terminal G of 5 and Q1, Q4, Q5
Is the capacitance formed by the parasitic capacitance of
3 is the capacitance formed by the wiring between the source terminal S of 3 and the drain terminal of Q4, the gate terminal G of Q6, and the parasitic capacitance of Q3, Q4, and Q6. First, the structure and characteristics of the TFT Q will be described, and then the circuit operation of the stage RS (k) will be described.
【0026】図4は、各段RS(k)を構成するTFT
Qの構造を示す断面図である。TFTQはガラス基板4
1、ゲート電極42、ゲート絶縁膜43、半導体膜4
4、チャネル保護膜45、不純物半導体膜46、ソース
電極47およびドレイン電極48とを具備し、これらが
積層された構造となっている。ガラス基板41上にゲー
ト電極42が形成され、ゲート電極42を覆うようにゲ
ート絶縁膜43が形成される。ゲート絶縁膜43上に半
導体膜44が形成され、半導体膜44上にチャネル保護
膜45が形成される。そして、チャネル保護膜45の両
端から半導体膜44上を覆うように不純物半導体膜46
が形成される。一方の不純物半導体膜46の上にはソー
ス電極47が形成され、他方の不純物半導体膜46の上
にはドレイン電極48が形成される。FIG. 4 shows a TFT which constitutes each stage RS (k).
It is sectional drawing which shows the structure of Q. TFTQ is a glass substrate 4
1, gate electrode 42, gate insulating film 43, semiconductor film 4
4, a channel protection film 45, an impurity semiconductor film 46, a source electrode 47, and a drain electrode 48, which are laminated. The gate electrode 42 is formed on the glass substrate 41, and the gate insulating film 43 is formed so as to cover the gate electrode 42. A semiconductor film 44 is formed on the gate insulating film 43, and a channel protective film 45 is formed on the semiconductor film 44. Then, the impurity semiconductor film 46 is formed so as to cover the semiconductor film 44 from both ends of the channel protective film 45.
Is formed. A source electrode 47 is formed on one impurity semiconductor film 46, and a drain electrode 48 is formed on the other impurity semiconductor film 46.
【0027】図5は、TFTQのVG−ID特性を測定
するための回路図である。TFT51は、図4で示した
TFTQと同じ構造および特性を持つN型a−SiTF
Tである。TFT51のゲート端子Gには可変型の電源
52(VG)の+極が接続され、電源52の−極は接地
される。TFT51のドレイン端子Dには電流計53の
一端が接続され、電流計53の他端には電源54の+極
が接続される。電源54の−極およびTFT51のソー
ス端子Sは接地される。そして、電源52の供給電圧を
負の電圧から徐々に上昇させたときにTFT51に流れ
るドレイン電流IDを電流計53にて測定する。FIG. 5 is a circuit diagram for measuring the VG-ID characteristic of the TFTQ. The TFT 51 is an N-type a-SiTF having the same structure and characteristics as the TFT Q shown in FIG.
T. The positive terminal of the variable power source 52 (VG) is connected to the gate terminal G of the TFT 51, and the negative terminal of the power source 52 is grounded. The drain terminal D of the TFT 51 is connected to one end of an ammeter 53, and the other end of the ammeter 53 is connected to the + pole of a power supply 54. The negative terminal of the power supply 54 and the source terminal S of the TFT 51 are grounded. Then, the drain current ID flowing through the TFT 51 is measured by the ammeter 53 when the supply voltage of the power source 52 is gradually increased from the negative voltage.
【0028】図6は、図5にて示した回路図を用いて測
定したTFT51のVG−ID特性を示した図である。
横軸はゲート端子に印加する電圧VG、縦軸はドレイン
電流IDの対数を表示している。FIG. 6 is a diagram showing the VG-ID characteristics of the TFT 51 measured using the circuit diagram shown in FIG.
The horizontal axis represents the voltage VG applied to the gate terminal, and the vertical axis represents the logarithm of the drain current ID.
【0029】例えば単結晶シリコンによるN型MOS−
FETの場合、周知のように、VGが0[V]以下のと
き、ドレイン電流IDは微小となり、実質的には流れな
い。そして、VGを0[V]より増加していくと、ドレ
イン電流IDが発生し、その電流値は増加していき、V
Gがある値以上になるとドレイン電流IDは飽和してほ
ぼ一定の電流となる。For example, N-type MOS made of single crystal silicon
In the case of an FET, as is well known, when VG is 0 [V] or less, the drain current ID becomes minute and does not substantially flow. Then, when VG is increased from 0 [V], the drain current ID is generated, and the current value is increased to V
When G exceeds a certain value, the drain current ID is saturated and becomes a substantially constant current.
【0030】これに対し、a−SiTFTであるTFT
51は、VGを0[V]より増加していった場合は、同
様に、ドレイン電流IDは増加していき、VGがある値
以上で飽和してほぼ一定の電流となる特性を有するが、
VGが0[V]のときのドレイン電流IDが最小とはな
らず、VGが0[V]以下の時もドレイン電流IDがあ
る程度流れる。そして、VGが0[V]以下の電圧V
G’[V]の時にドレイン電流IDが最小値ID1とな
り、更にVGが低下するとドレイン電流は逆に増加して
いく特性を有する。ここで、VG=0[V]の時のドレ
イン電流IDをID2とする。On the other hand, a TFT which is an a-Si TFT
Similarly, 51 has the characteristic that when VG is increased from 0 [V], the drain current ID is also increased, and VG is saturated above a certain value to become a substantially constant current.
The drain current ID is not minimum when VG is 0 [V], and the drain current ID flows to some extent even when VG is 0 [V] or less. Then, VG is a voltage V of 0 [V] or less.
The drain current ID has the minimum value ID1 when G '[V], and the drain current increases conversely when VG further decreases. Here, the drain current ID when VG = 0 [V] is ID2.
【0031】このように、VGを0[V]としても、T
FT51にはドレイン電流ID=ID2が流れるため、
TFT51は十分なオフ状態とならない。つまり段RS
(k)を構成するTFTQは、ゲート端子Gに0[V]
が印加されても十分にオフ状態とならないため、ドレイ
ン端子Dに供給されている信号をソース端子S側へある
程度出力してしまう。その結果、シフトレジスタ121
の動作が不安定となって、液晶表示パネル11の液晶表
示素子111の制御が不正確となり、表示品位の低下を
招く原因となっていた。更にTFTのゲート端子Gに0
[V]を印加した状態であってもリーク貫通電流として
TFTにドレイン電流ID=ID2が流れるため、シフ
トレジスタ121の消費電流が増大するという問題もあ
った。Thus, even if VG is 0 [V], T
Since the drain current ID = ID2 flows through the FT51,
The TFT 51 is not turned off sufficiently. That is, dan RS
The TFT Q constituting (k) has 0 [V] at the gate terminal G.
Is not sufficiently turned off even if is applied, the signal supplied to the drain terminal D is output to the source terminal S side to some extent. As a result, the shift register 121
Operation becomes unstable, the control of the liquid crystal display element 111 of the liquid crystal display panel 11 becomes inaccurate, and this causes the deterioration of display quality. Furthermore, 0 to the gate terminal G of the TFT
Even when [V] is applied, since the drain current ID = ID2 flows through the TFT as a leak through current, there is a problem that the current consumption of the shift register 121 increases.
【0032】次に、図3に示した各段RS(k)によっ
て構成されたシフトレジスタ121の動作タイミング図
を図7に示す。説明では段RS(1)〜段RS(4)を
例に挙げて説明し、同時に図3に示した段RS(k)の
回路動作について説明する。Next, FIG. 7 shows an operation timing chart of the shift register 121 constituted by each stage RS (k) shown in FIG. In the description, the stages RS (1) to RS (4) will be described as an example, and at the same time, the circuit operation of the stage RS (k) shown in FIG. 3 will be described.
【0033】まず、サイクル1において、奇数の段RS
(k)には信号CK1として“Hi”レベル、偶数の段
RS(k)には信号CK2として“Low”レベルの信
号が入力される。この時、信号Vstは“Low”レベ
ルなのでQ1はオフ状態であり、従ってQ4もオフ状態
である。そして出力信号out(k)が全て“Low”
レベルであるため、Q2もオフ状態である。First, in cycle 1, an odd number of stages RS
The “Hi” level signal is input to (k) as the signal CK1, and the “Low” level signal is input to the even-numbered stages RS (k) as the signal CK2. At this time, since the signal Vst is at the "Low" level, Q1 is in the off state and therefore Q4 is also in the off state. The output signals out (k) are all "Low".
Since it is at the level, Q2 is also in the off state.
【0034】Q3はゲート端子Gに電圧Vddが印加さ
れているため、常にオン状態である。Q3がオン状態且
つQ4がオフ状態であるため容量Bが充電状態となり、
Q6はオン状態である。Since the voltage Vdd is applied to the gate terminal G, Q3 is always on. Since Q3 is in the ON state and Q4 is in the OFF state, the capacitor B is in the charging state,
Q6 is on.
【0035】ここで、Q1がオフ状態であるために容量
Aは充電されないから、Q5はオフ状態であることが理
想的である。しかし、図6で示した特性のように、TF
TQはゲート端子Gに0[V]が印加されても完全なオ
フ状態とならず、リーク電流が発生する。このため奇数
の段RS(k)では、例えば段RS(1)の出力信号で
ある信号out(1)の信号P1aのように、Q5を介
して微弱な信号レベルが出力信号out(k)(kは1
〜nの奇数)として出力されてしまう。Here, since the capacitance A is not charged because Q1 is off, it is ideal that Q5 is off. However, as the characteristics shown in FIG.
Even if 0 [V] is applied to the gate terminal G, TQ is not completely turned off, and a leak current is generated. Therefore, in the odd-numbered stages RS (k), a weak signal level is output via the Q5, such as the signal P1a of the signal out (1) which is the output signal of the stage RS (1). k is 1
Is output as an odd number of n).
【0036】次に、信号Vstが“Hi”レベル、信号
CK1が“Low”レベル、信号CK2が“Hi”レベ
ルとなると、Q1がオン状態となり、容量Aが充電され
る。これにより、Q4およびQ5がオン状態となる。Q
4がオン状態となると容量Bが放電され、Q6はオフ状
態となる。また、Q2のゲート端子Gには、次段から出
力信号out(2)として微弱な信号レベルP1bが入
力されるが、Q2をオン状態にするまでに至らず、Q2
はオフ状態のままである。Q5はオン状態であるが、信
号CK1が“Low”レベルであるため、出力信号ou
tは“Low”レベルとなる。Next, when the signal Vst becomes "Hi" level, the signal CK1 becomes "Low" level, and the signal CK2 becomes "Hi" level, Q1 is turned on and the capacitor A is charged. As a result, Q4 and Q5 are turned on. Q
When 4 is turned on, the capacitor B is discharged and Q6 is turned off. Further, a weak signal level P1b as an output signal out (2) is input to the gate terminal G of Q2 from the next stage, but it does not reach the ON state of Q2, and Q2
Remains off. Although Q5 is in the ON state, the signal CK1 is at the "Low" level, so the output signal ou
t becomes the "Low" level.
【0037】そして、前述したように、Q5のリーク電
流のために全ての偶数の段RS(k)において、信号C
K2の“Hi”レベルを受けて、例えば信号P1bのよ
うな微弱な信号レベルが信号out(k)(kは1〜n
の偶数)として出力される。Then, as described above, the signal C is generated in all even stages RS (k) due to the leakage current of Q5.
In response to the “Hi” level of K2, a weak signal level such as the signal P1b is output by the signal out (k) (k is 1 to n).
Is output as an even number.
【0038】続いてサイクル2において、信号CK1は
“Hi”レベルとなり、信号CK2および信号Vstは
“Low”レベルとなる。この時、Q1はオフ状態とな
るが、容量A(1)は充電の状態を保つ。従って、Q5
もオン状態であるため、信号CK1の“Hi”レベルが
Q5を介して出力信号out1として出力される。同時
に、信号CK1の“Hi”レベルを受けて、段RS
(1)を除く奇数の段RS(k)から微弱な信号レベル
P2aが信号out(k)(kは1〜nの奇数)として
出力される。Then, in cycle 2, the signal CK1 goes to "Hi" level, and the signals CK2 and Vst go to "Low" level. At this time, Q1 is turned off, but the capacitor A (1) maintains the charged state. Therefore, Q5
Is also in the ON state, the “Hi” level of the signal CK1 is output as the output signal out1 via Q5. At the same time, in response to the “Hi” level of the signal CK1, the stage RS
A weak signal level P2a is output as a signal out (k) (k is an odd number from 1 to n) from the odd-numbered stages RS (k) except (1).
【0039】そして、信号out(1)は、次段RS
(2)の入力信号端子INに入力される。このため、次
段RS(2)において、Q1がオン状態となり、容量A
が充電される。そして、Q4およびQ5はオン状態とな
る。The signal out (1) is sent to the next stage RS.
It is input to the input signal terminal IN of (2). Therefore, in the next stage RS (2), Q1 is turned on and the capacitance A
Is charged. Then, Q4 and Q5 are turned on.
【0040】次に、信号CK1が“Low”レベル、信
号CK2が“Hi”レベルとなったとき、容量Aが充電
状態であるためQ5はオン状態であり、信号CK2の
“Hi”レベルが信号out(2)として出力される。
同時に、信号CK2の“Hi”レベルを受けて、段RS
(2)を除く偶数の段RS(k)から微弱な信号レベル
P2bが信号out(k)(kは1〜nの偶数)として
出力される。Next, when the signal CK1 is at the "Low" level and the signal CK2 is at the "Hi" level, the capacitor A is in the charged state, so that Q5 is in the ON state, and the "Hi" level of the signal CK2 is the signal. It is output as out (2).
At the same time, in response to the “Hi” level of the signal CK2, the stage RS
The weak signal level P2b is output as the signal out (k) (k is an even number from 1 to n) from the even-numbered stages RS (k) except (2).
【0041】そして、信号out(2)は次の段RS
(3)の入力信号端子INと前の段RS(1)のリセッ
ト端子RSTに入力される。即ち、段RS(1)のQ2
はオン状態となり、容量Aは放電される。また、段RS
(3)のQ1はオン状態となって、容量Aは充電され
る。これにより、段RS(1)のQ4およびQ5はオフ
状態となる。そして、段RS(3)のQ4およびQ5が
オン状態となり、サイクル3において信号CK1が“H
i”レベルになると、出力信号out(3)も“Hi”
レベルとなる。同時に、段RS(3)を除く奇数の段R
S(k)からは、微弱な信号レベルP3aが出力信号o
ut(k)(kは1〜nの奇数)として出力される。Then, the signal out (2) is sent to the next stage RS.
The signal is input to the input signal terminal IN of (3) and the reset terminal RST of the previous stage RS (1). That is, Q2 of the stage RS (1)
Is turned on and the capacitor A is discharged. Also, the RS
Q1 in (3) is turned on and the capacitor A is charged. This turns off Q4 and Q5 of stage RS (1). Then, Q4 and Q5 of the stage RS (3) are turned on, and the signal CK1 becomes "H" in cycle 3.
At the i "level, the output signal out (3) also becomes" Hi ".
It becomes a level. At the same time, an odd number of stages R except the stage RS (3)
From S (k), a weak signal level P3a is output signal o
It is output as ut (k) (k is an odd number from 1 to n).
【0042】以上のように、各段RS(k)は信号Vs
tとして“Hi”レベルになるパルスが印加された後、
信号CK1およびCK2に同期して各段RS(k)から
順次パルスを出力する。しかし、各段RS(k)の出力
が本来“Lo”レベルとなるべき状態のとき、即ち容量
Aが放電状態でQ5のゲート端子Gに0[V]が印加さ
れる状態であっても、Q5は完全なオフ状態とならない
ため、信号CK1およびCK2に同期して、例えば信号
P1aおよび信号P1bのような微弱なレベルの信号が
出力されてしまう。As described above, each stage RS (k) has the signal Vs.
After the pulse of "Hi" level is applied as t,
Pulses are sequentially output from each stage RS (k) in synchronization with the signals CK1 and CK2. However, even when the output of each stage RS (k) should be originally at the “Lo” level, that is, even when the capacitance A is in the discharged state and 0 [V] is applied to the gate terminal G of Q5, Since Q5 is not completely turned off, signals of weak levels such as the signals P1a and P1b are output in synchronization with the signals CK1 and CK2.
【0043】また、各段RS(k)の出力信号out
(k)は、液晶表示パネル11のゲート線GLを介して
TFT112のゲート端子Gへ入力される。そこで、本
来の走査信号とは異なるタイミングで、上記の信号P1
aのような信号がTFT112のゲート端子Gに入力さ
れることにより、本来液晶表示動作を行うべきではない
タイミングで液晶表示素子111が若干駆動され、それ
により、表示される画像が乱れ、表示品位が低下すると
いう問題が発生する。The output signal out of each stage RS (k)
(K) is input to the gate terminal G of the TFT 112 via the gate line GL of the liquid crystal display panel 11. Therefore, at the timing different from the original scanning signal, the signal P1
By inputting a signal such as a to the gate terminal G of the TFT 112, the liquid crystal display element 111 is slightly driven at the timing when the liquid crystal display operation should not be performed, thereby disturbing the displayed image and displaying quality. The problem arises that
【0044】そこで、本発明においてはダブルゲート構
造とし、リーク電流を最小限に抑えるようにした薄膜ト
ランジスタを各段RS(k)のTFTQに用いることを
特徴とする。Therefore, the present invention is characterized in that a thin film transistor having a double gate structure and minimizing a leak current is used for the TFTQ of each stage RS (k).
【0045】以下、ダブルゲート構造と特性について説
明し、その後この構造を適用したTFTを用いた時のシ
フトレジスタ121の動作を説明する。The double gate structure and characteristics will be described below, and then the operation of the shift register 121 when using a TFT to which this structure is applied will be described.
【0046】図8は、ダブルゲート構造を持つTFTの
断面図である。ダブルゲート構造とは、半導体膜44お
よびチャネル保護膜45を挟んで第1ゲートであるトッ
プゲート電極82と、第2ゲートであるボトムゲート電
極42とが対向して配置される構成を備える。図8に示
す断面図は、図4に示した断面図に加え、層間絶縁膜8
1およびトップゲート電極82を付加したものであり、
ボトムゲート電極42は図4におけるゲート電極42と
実質的に同じものである。ここで、図4と同一の構成部
分については、同一の符号を付し、詳細な説明は省略す
る。FIG. 8 is a sectional view of a TFT having a double gate structure. The double gate structure has a configuration in which a top gate electrode 82 which is a first gate and a bottom gate electrode 42 which is a second gate are arranged to face each other with the semiconductor film 44 and the channel protective film 45 interposed therebetween. The cross-sectional view shown in FIG. 8 is the same as the cross-sectional view shown in FIG.
1 and a top gate electrode 82 are added,
The bottom gate electrode 42 is substantially the same as the gate electrode 42 in FIG. Here, the same components as those in FIG. 4 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
【0047】層間絶縁膜81は、チャネル保護膜45、
ソース電極47およびドレイン電極48を覆うように形
成される。そしてトップゲート電極82は、層間絶縁膜
81を介したチャネル保護膜45の上部に形成される。The interlayer insulating film 81 is composed of the channel protective film 45,
It is formed so as to cover the source electrode 47 and the drain electrode 48. Then, the top gate electrode 82 is formed on the channel protection film 45 via the interlayer insulating film 81.
【0048】図9は、TFT91のVG−ID特性を測
定するための回路図である。TFT91は、図8で示し
たダブルゲート構造を持つN型a−SiTFTである。
図9に示す回路図は、図5に示した回路図に加え、トッ
プゲート端子TGを付加したものである。このため、図
5と同一の構成部分については、同一の符号を付し、詳
細な説明は省略する。FIG. 9 is a circuit diagram for measuring the VG-ID characteristic of the TFT 91. The TFT 91 is an N-type a-Si TFT having the double gate structure shown in FIG.
The circuit diagram shown in FIG. 9 is obtained by adding a top gate terminal TG to the circuit diagram shown in FIG. Therefore, the same components as those in FIG. 5 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
【0049】TFT91のトップボトムゲート端子BG
には、可変型の電源52(VG)の+極が接続され、電
源52の−極は接地される。そしてトップゲート端子T
Gには負電圧92(Vc)が印加される。そして、電源
52の供給電圧を負の電圧から徐々に上昇したときに流
れるドレイン電流IDを電流計53にて測定する。Top-bottom gate terminal BG of TFT 91
Is connected to the positive pole of the variable power source 52 (VG), and the negative pole of the power source 52 is grounded. And the top gate terminal T
A negative voltage 92 (Vc) is applied to G. Then, the drain current ID flowing when the supply voltage of the power supply 52 is gradually increased from the negative voltage is measured by the ammeter 53.
【0050】図10は、図9にて示した回路図を用いて
測定したTFT91のVG−ID特性を示した図であ
る。横軸はボトムゲート端子BGに印加する電圧VG、
縦軸はドレイン電流IDの対数を表示している。また、
トップゲート端子TGに印加する負電圧Vcの値に応じ
てトップゲート端子TGの電圧VTGを変えた場合の特
性を示している。FIG. 10 is a diagram showing the VG-ID characteristic of the TFT 91 measured using the circuit diagram shown in FIG. The horizontal axis represents the voltage VG applied to the bottom gate terminal BG,
The vertical axis represents the logarithm of the drain current ID. Also,
The characteristic is shown when the voltage VTG of the top gate terminal TG is changed according to the value of the negative voltage Vc applied to the top gate terminal TG.
【0051】図10に示すVG−ID特性において、V
TGを0[V]とした場合は図6に示したTFT51の
VG−ID特性と実質的に同じとなる。次いで、VTG
の値を負電圧側に大きくしていった場合(0→Vc’→
Vc)ドレイン電流IDが最小値ID1となるときのゲ
ート電圧VGの値が正の方向へシフトしていく。これ
は、ボトムゲート電極42に印加されるとトップゲート
電極82に印加される電圧Vcとが、半導体膜44に作
用し、ここで電圧Vcは負電圧であるため、ほぼ電圧V
Gから電圧Vcを引いた電圧が半導体膜44に作用する
ことになるためである。従って、トップゲート端子TG
に印加される電圧Vcに応じて、TFT91の特性はシ
フトする。In the VG-ID characteristic shown in FIG. 10, V
When TG is set to 0 [V], the VG-ID characteristics of the TFT 51 shown in FIG. 6 are substantially the same. Then VTG
When the value of is increased to the negative voltage side (0 → Vc '→
Vc) The value of the gate voltage VG when the drain current ID reaches the minimum value ID1 shifts in the positive direction. This is because the voltage Vc applied to the top gate electrode 82 when applied to the bottom gate electrode 42 acts on the semiconductor film 44, and the voltage Vc is a negative voltage, so that the voltage Vc is almost equal to the voltage Vc.
This is because the voltage obtained by subtracting the voltage Vc from G acts on the semiconductor film 44. Therefore, the top gate terminal TG
The characteristics of the TFT 91 shift according to the voltage Vc applied to the.
【0052】そこで、トップゲート端子TGに印加する
電圧Vcを、TFT91のボトムゲート端子BGに0
[V]を印加したときに流れるドレイン電流IDが最小
値ID1となる電圧値に設定する。これにより、TFT
91のボトムゲート端子BGに0[V]を印加したとき
のリーク電流を最小限に抑えることができる。Therefore, the voltage Vc applied to the top gate terminal TG is set to 0 at the bottom gate terminal BG of the TFT 91.
The drain current ID that flows when [V] is applied is set to a voltage value that is the minimum value ID1. This allows the TFT
It is possible to minimize the leak current when 0 [V] is applied to the bottom gate terminal BG 91.
【0053】次いで、図3に示した段RS(k)の回路
において、Q5をTFT91と同じ特性を持つQ50
(第1のトランジスタ)に置き換えたときの回路図を図
11に示す。図11において、図3に示した回路の構成
要素と同一の部分に関しては同一の符号を付し、詳細な
説明は省略する。Next, in the circuit of the stage RS (k) shown in FIG. 3, Q5 is Q50 having the same characteristics as the TFT 91.
FIG. 11 shows a circuit diagram when it is replaced with the (first transistor). 11, parts that are the same as the components of the circuit shown in FIG. 3 are given the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
【0054】ここで、ダブルゲート構造のQ50のトッ
プゲート端子TGには、ボトムゲート端子BGに“Lo
w”レベルが入力したときに流れるドレイン電流IDが
最小になるような電圧Vcが常に印加される。Q50の
ボトムゲート端子BGには、入力信号ラインであるQ1
のソース端子Sが接続される。電圧Vcは、図示してい
ないが、ゲートドライバ121内の電源回路や、液晶表
示装置の外部の電源回路から供給され、常に一定の電圧
としてQ50のトップゲート端子TGに印加される。Here, the top gate terminal TG of the double-gate structure Q50 has "Lo" at the bottom gate terminal BG.
The voltage Vc is always applied so that the drain current ID flowing when the w ″ level is input is minimized. The bottom gate terminal BG of Q50 is an input signal line Q1.
Source terminal S of is connected. Although not shown, the voltage Vc is supplied from a power supply circuit inside the gate driver 121 or a power supply circuit outside the liquid crystal display device, and is always applied as a constant voltage to the top gate terminal TG of Q50.
【0055】図12は、図11で示した段RS(k)を
用いたシフトレジスタ121の動作タイミング図であ
る。ここでは、図7で示した動作タイミング図との相違
点のみを説明する。FIG. 12 is an operation timing chart of the shift register 121 using the stage RS (k) shown in FIG. Here, only the differences from the operation timing chart shown in FIG. 7 will be described.
【0056】図12で示すように、図7において、Q5
のゲート端子Gに“Low”レベルが入力され、且つド
レイン端子Dに信号CK1あるいはCK2のパルスが入
力された時に出力信号out(k)に発生していた微弱
な信号レベルP1a等が、Q50をダブルゲート構造と
することにより消滅する。これは、Q50のトップゲー
ト端子TGに所定の電圧Vcを印加することによって、
ゲート端子Gに“Low”レベルが入力されたときに流
れるリーク電流が最小限に抑えられたためである。これ
により、リーク電流が原因で発生していた微弱な信号レ
ベルP1a等の発生を防ぐことができる。As shown in FIG. 12, in FIG.
The low signal level P1a or the like generated in the output signal out (k) when the "Low" level is input to the gate terminal G and the pulse of the signal CK1 or CK2 is input to the drain terminal D is Q50. It disappears by adopting a double gate structure. This is because by applying a predetermined voltage Vc to the top gate terminal TG of Q50,
This is because the leak current that flows when the “Low” level is input to the gate terminal G is minimized. As a result, it is possible to prevent the generation of the weak signal level P1a or the like that is caused by the leak current.
【0057】また、図11に示す段RS(k)の回路に
おいて、出力信号端子OUTはQ50とQ6とが直列に
接続されて構成されたインバータとなっている。ここ
で、Q50がオフ、Q6がオンとなったとき出力信号o
utは“Low”レベルとなるが、この“Low”レベ
ルが十分に電圧Vssの電位まで下がるためには、Q6
が十分なオン状態となっている必要がある。Further, in the circuit of the stage RS (k) shown in FIG. 11, the output signal terminal OUT is an inverter formed by connecting Q50 and Q6 in series. Here, when Q50 is off and Q6 is on, the output signal o
ut becomes the "Low" level, but in order for this "Low" level to be sufficiently lowered to the potential of the voltage Vss, Q6
Must be in a sufficient on state.
【0058】そこで、図13に示すように、図11の回
路におけるQ4を、第2トランジスタであるダブルゲー
ト構造を持つQ40に置き換えることにより、Q6を十
分なオン状態にできるようにする。Therefore, as shown in FIG. 13, Q4 in the circuit of FIG. 11 is replaced with Q40 having a double gate structure which is the second transistor, so that Q6 can be sufficiently turned on.
【0059】即ち、図11において、Q4のゲート端子
Gに“Low”レベルが入力された時、Q4が十分なオ
フ状態でなく、リーク電流が流れる状態であった場合、
容量Bに充電された電荷がリーク電流によって次第に放
電される。すると、Q6のゲート端子Gの電圧“Hi”
レベルから低下するため、十分なオン状態とならなくな
る。これによって出力信号outの“Low”レベルが
電圧Vssの電位まで下がらなくなり、ゲート線GLに
入力される信号が不安定となる。これは液晶表示パネル
11の表示品位を損なう原因となる。That is, in FIG. 11, when a "Low" level is input to the gate terminal G of Q4, and Q4 is not in a sufficiently off state and a leak current flows,
The electric charge charged in the capacitor B is gradually discharged by the leak current. Then, the voltage "Hi" at the gate terminal G of Q6
As it drops from the level, it will not be fully turned on. As a result, the “Low” level of the output signal out does not drop to the potential of the voltage Vss, and the signal input to the gate line GL becomes unstable. This becomes a cause of impairing the display quality of the liquid crystal display panel 11.
【0060】そこで、図13に示すように、Q4をダブ
ルゲート構造を持つQ40(第4のトランジスタ)に置
き換え、Q50と同様に、Q40のボトムゲート端子B
Gに“Low”レベルが入力したときに流れるドレイン
電流IDが最小になる所定の電圧Vcをトップゲート端
子TGに印加する。これにより、Q40のボトムゲート
端子に“Low”レベルが入力された時のQ40の状態
が十分なオフ状態となり、容量Bの充電状態を保つこと
ができる。そのため、Q6が十分なオン状態となり、安
定した出力信号outの“Low”レベルを電圧Vss
の電位まで下げることができて、安定した信号をゲート
線GLに供給することができる。Therefore, as shown in FIG. 13, Q4 is replaced with Q40 (fourth transistor) having a double gate structure, and like Q50, the bottom gate terminal B of Q40 is replaced.
A predetermined voltage Vc that minimizes the drain current ID that flows when the "Low" level is input to G is applied to the top gate terminal TG. As a result, the state of Q40 when the "Low" level is input to the bottom gate terminal of Q40 becomes a sufficiently off state, and the charged state of the capacitor B can be maintained. Therefore, Q6 is sufficiently turned on, and the stable "Low" level of the output signal out is set to the voltage Vss.
It is possible to reduce the potential to the potential of and to supply a stable signal to the gate line GL.
【0061】また、Q40のトップゲート電極には、Q
50と同じく、ゲート端子Gに“Low”レベルが入力
したときに流れるドレイン電流IDが最小になるような
電圧Vcが常に一定に印加される。The top gate electrode of Q40 has Q
Similar to 50, the voltage Vc that always minimizes the drain current ID that flows when the “Low” level is input to the gate terminal G is constantly applied.
【0062】このように、Q40およびQ50をダブル
ゲート構造として、トップゲート端子TGに所定の電圧
を印加することにより、各ボトムゲート端子BGに0
[V]が印加されたときのリーク電流を最小限に抑える
ことができる。これにより、シフトレジスタ121の消
費電流を低減させることができる。In this way, Q40 and Q50 have a double-gate structure, and by applying a predetermined voltage to the top gate terminal TG, 0 is applied to each bottom gate terminal BG.
The leak current when [V] is applied can be minimized. As a result, the current consumption of the shift register 121 can be reduced.
【0063】更に、シフトレジスタ121からゲート線
GLへ正確で安定した信号を供給することができるた
め、液晶表示パネル11の誤表示を防ぎ、表示品位のよ
い液晶表示装置を実現できる。Furthermore, since an accurate and stable signal can be supplied from the shift register 121 to the gate line GL, erroneous display on the liquid crystal display panel 11 can be prevented and a liquid crystal display device with good display quality can be realized.
【0064】なお、上記実施の形態では、Q40および
Q50をダブルゲート構造のトランジスタとすることと
したが、本発明はこれに限るものではなく、更に他のト
ランジスタ、あるいは全てのトランジスタもダブルゲー
ト構造のトランジスタとし、各トランジスタのトップゲ
ート端子TGに所定の電圧を印加して、オフ時のリーク
電流を抑制するようにしてもよい。これにより、シフト
レジスタ121の消費電流をより一層低減させることが
できるとともに、表示品位をより一層向上させることが
できる。In the above embodiment, Q40 and Q50 are transistors having a double gate structure, but the present invention is not limited to this, and further other transistors or all the transistors have a double gate structure. Alternatively, a predetermined voltage may be applied to the top gate terminal TG of each transistor to suppress the leak current when the transistor is off. As a result, the current consumption of the shift register 121 can be further reduced and the display quality can be further improved.
【0065】なお、本発明における半導体装置は上記の
ように表示駆動装置に好適に適用できるものであるが、
本発明はこれに限定されるものでないことはいうまでも
なく、種々のデジタル回路、例えばAND回路、OR回
路等の論理回路やカウンタ回路、デコーダ回路等にも好
適に適用できるものである。The semiconductor device of the present invention can be suitably applied to the display driving device as described above.
Needless to say, the present invention is not limited to this, and can be suitably applied to various digital circuits, for example, logic circuits such as AND circuits and OR circuits, counter circuits, decoder circuits, and the like.
【0066】[0066]
【発明の効果】請求項1記載の発明によれば、薄膜トラ
ンジスタを用いて構成される、インバータ回路を含む半
導体装置において、第1のトランジスタをダブルゲート
構造とし、第2ゲートに所定の電圧を印加することによ
って、第1のトランジスタがオフ状態の時のリーク電流
を抑制して半導体装置の消費電流を削減することができ
るとともに、回路動作を安定させることができる。According to the first aspect of the invention, in a semiconductor device including an inverter circuit, which is formed by using thin film transistors, the first transistor has a double gate structure and a predetermined voltage is applied to the second gate. By doing so, it is possible to suppress the leak current when the first transistor is in the off state, reduce the current consumption of the semiconductor device, and stabilize the circuit operation.
【0067】請求項2記載の発明によれば、第2のイン
バータ回路を備え、第3のトランジスタをダブルゲート
構造としてリーク電流を抑制するように構成したことに
より、半導体装置の回路動作を更に安定させることがで
きる。According to the second aspect of the present invention, the second inverter circuit is provided, and the third transistor has a double gate structure so as to suppress the leak current, thereby further stabilizing the circuit operation of the semiconductor device. Can be made.
【0068】請求項3記載の発明によれば、第1、第3
のトランジスタにおけるダブルゲート構造のトランジス
タのオフ状態でのソース、ドレイン間のリーク電流を最
小に抑制することができて、半導体装置の消費電流を一
層低減させることができ、また、半導体装置の回路動作
を一層安定させることができる。According to the invention of claim 3, the first and third aspects are provided.
In this transistor, the leak current between the source and drain of the double-gate structure transistor in the off state can be suppressed to a minimum, and the current consumption of the semiconductor device can be further reduced, and the circuit operation of the semiconductor device can be further reduced. Can be further stabilized.
【0069】請求項4記載の発明によれば、薄膜トラン
ジスタを用いてシフトレジスタ回路を構成する場合にお
いて、シフトレジスタ回路の消費電流を低減するととも
に安定した回路動作を得ることができる。According to the fourth aspect of the invention, when the shift register circuit is formed by using the thin film transistors, it is possible to reduce the current consumption of the shift register circuit and obtain a stable circuit operation.
【0070】請求項5記載の発明によれば、薄膜トラン
ジスタを用いて構成した複数段のシフトレジスタを用い
て表示駆動装置を構成した場合に、表示駆動装置の動作
を安定にすることができて、表示パネルの表示品位を向
上させることができる。According to the fifth aspect of the invention, when the display driving device is configured by using a plurality of stages of shift registers configured by using thin film transistors, the operation of the display driving device can be stabilized, The display quality of the display panel can be improved.
【図1】液晶表示装置の構成を示した回路ブロック図。FIG. 1 is a circuit block diagram showing a configuration of a liquid crystal display device.
【図2】シフトレジスタの回路構成図。FIG. 2 is a circuit configuration diagram of a shift register.
【図3】シフトレジスタの段RS(k)の回路図。FIG. 3 is a circuit diagram of a shift register stage RS (k).
【図4】段RSを構成するN型a−SiTFTの断面
図。FIG. 4 is a cross-sectional view of an N-type a-Si TFT that constitutes a step RS.
【図5】N型a−SiTFTのVG−ID特性を測定す
るための回路図。FIG. 5 is a circuit diagram for measuring VG-ID characteristics of N-type a-Si TFTs.
【図6】N型a−SiTFTのVG−ID特性を示した
図。FIG. 6 is a diagram showing VG-ID characteristics of an N-type a-Si TFT.
【図7】図3に示すシフトレジスタの動作タイミング
図。7 is an operation timing chart of the shift register shown in FIG.
【図8】ダブルゲート構造を持つN型a−SiTFTの
断面図。FIG. 8 is a sectional view of an N-type a-Si TFT having a double gate structure.
【図9】図8に示すN型a−SiTFTのVG−ID特
性を測定するための回路図。9 is a circuit diagram for measuring VG-ID characteristics of the N-type a-Si TFT shown in FIG.
【図10】図8に示すN型a−SiTFTのVG−ID
特性を示した図。10 is a VG-ID of the N-type a-Si TFT shown in FIG.
The figure which showed the characteristic.
【図11】本実施の形態である段RS(k)の回路図。FIG. 11 is a circuit diagram of a stage RS (k) according to the present embodiment.
【図12】本実施の形態であるシフトレジスタの動作タ
イミング図。FIG. 12 is an operation timing chart of the shift register of this embodiment.
【図13】本実施の形態であるシフトレジスタの動作タ
イミング図。FIG. 13 is an operation timing chart of the shift register of this embodiment.
11 液晶表示パネル 111 液晶表示素子 112 TFT 113 画素容量 12 ゲートドライバ 121 シフトレジスタ 13 ソースドライバ 41 ガラス基板 42 ゲート電極 43 ゲート絶縁膜 44 半導体膜 45 チャネル保護膜 46 不純物半導体膜 47 ソース電極 48 ドレイン電極 81 層間絶縁膜 82 トップゲート電極 11 LCD display panel 111 Liquid crystal display element 112 TFT 113 pixel capacity 12 Gate driver 121 shift register 13 Source driver 41 glass substrate 42 Gate electrode 43 Gate insulating film 44 Semiconductor film 45 channel protective film 46 Impurity semiconductor film 47 Source electrode 48 drain electrode 81 Interlayer insulation film 82 Top gate electrode
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 29/786 H01L 29/78 614 H03K 19/0948 613Z H03K 19/094 B Fターム(参考) 5C006 AF75 BB16 BC03 BF03 BF26 BF27 BF34 EB05 FA36 FA47 5C080 AA10 BB05 DD26 DD30 FF11 JJ02 JJ03 JJ04 JJ05 JJ06 5F038 AV06 CD04 CD06 DF01 EZ06 EZ20 5F110 AA06 AA09 BB02 BB03 CC07 DD02 EE30 GG02 GG15 NN12 5J056 AA05 BB17 BB49 CC01 CC18 DD29 DD52 EE06 FF07 FF08 GG09 KK03 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) H01L 29/786 H01L 29/78 614 H03K 19/0948 613Z H03K 19/094 BF term (reference) 5C006 AF75 BB16 BC03 BF03 BF26 BF27 BF34 EB05 FA36 FA47 5C080 AA10 BB05 DD26 DD30 FF11 JJ02 JJ03 JJ04 JJ05 JJ06 5F038 AV06 CD04 CD06 DF01 EZ06 EZ20 5F110 AA06 AA09 BB02 BB03 CC07 DD02 EE30 GG02 GG15 NN12 5J056 AA05 BB17 BB49 CC01 CC18 DD29 DD52 EE06 FF07 FF08 GG09 KK03
Claims (5)
タと、反転入力信号が印加される第2のトランジスタが
直列に接続され、所定の出力信号を出力する第1のイン
バータ回路を含む半導体装置において、前記第1のトラ
ンジスタおよび前記第2のトランジスタは薄膜トランジ
スタからなり、少なくとも前記第1のトランジスタは、
対向して配置される第1ゲート及び第2ゲートを備える
ダブルゲート構造のトランジスタであり、前記該第1ゲ
ートを信号入力端とし、前記第2ゲートに、前記第1の
トランジスタがオフ状態の時のリーク電流を低減する所
定の電圧を印加する印加手段を備えることを特徴とする
半導体装置。1. A semiconductor device including a first inverter circuit to which a first transistor to which an input signal is applied and a second transistor to which an inverted input signal is applied are connected in series and which outputs a predetermined output signal. In, the first transistor and the second transistor are thin film transistors, and at least the first transistor is
A double-gate structure transistor having a first gate and a second gate arranged to face each other, wherein the first gate serves as a signal input terminal, and the second gate has an off state when the first transistor is in an off state. 6. A semiconductor device comprising: an applying unit that applies a predetermined voltage that reduces the leak current of the semiconductor device.
が印加され、前記反転入力信号となる信号を出力する第
2のインバータ回路を含み、該第2のインバータ回路は
前記入力信号が印加される第3のトランジスタを備え、
該第3のトランジスタは、対向して配置される第1ゲー
ト及び第2ゲートを有するダブルゲート構造のトランジ
スタであり、前記第1ゲートを信号入力端とし、前記第
2ゲートに、前記第3のトランジスタがオフ状態の時の
リーク電流を低減する所定の電圧を印加する印加手段を
備えることを特徴とする請求項1記載の半導体装置。2. The semiconductor device further includes a second inverter circuit to which the input signal is applied and which outputs a signal which becomes the inverted input signal, and the second inverter circuit is applied with the input signal. Equipped with a third transistor
The third transistor is a transistor having a double gate structure having a first gate and a second gate which are arranged to face each other, and the first gate serves as a signal input terminal, and the second gate has the third gate. The semiconductor device according to claim 1, further comprising an applying unit that applies a predetermined voltage that reduces a leak current when the transistor is in an off state.
おいて、前記第2ゲートに印加する前記所定の電圧は、
前記第1のゲートにロウレベルが印加された際に、当該
トランジスタのソース、ドレイン間に流れる電流が最小
となる電圧であることを特徴とする請求項1または2に
記載の半導体装置。3. In the double-gate structure transistor, the predetermined voltage applied to the second gate is
3. The semiconductor device according to claim 1, wherein when the low level is applied to the first gate, the voltage is such that the current flowing between the source and the drain of the transistor is a minimum.
あって、前記第1のインバータ回路の前記第1のトラン
ジスタの一側端子がクロック信号入力端子に接続され、
該クロック信号に応じて前記入力信号に基づく前記出力
信号を出力することを特徴とする、請求項1から3の何
れかに記載の半導体装置。4. The semiconductor device is a shift register circuit, wherein one side terminal of the first transistor of the first inverter circuit is connected to a clock signal input terminal,
4. The semiconductor device according to claim 1, wherein the output signal based on the input signal is output according to the clock signal.
装置を有して各段が構成された複数段のシフトレジスタ
を備え、前記クロック信号に応じて各段から出力される
前記出力信号を、対応する表示パネルの走査線に印加す
ることにより、該表示パネルを駆動することを特徴とす
る表示駆動装置。5. A shift register having a plurality of stages, each stage having the semiconductor device according to claim 1, wherein the output is output from each stage according to the clock signal. A display drive device characterized in that a display panel is driven by applying a signal to a scan line of a corresponding display panel.
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