JP2004109373A - 電気光学装置及び電子機器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】共通電極220が一方の面に全面に亘って設けられた対向基板200が、アクティブマトリクス基板100上に設けられた周辺駆動回路130,170又はこの周辺駆動回路130,170に信号を供給する配線と平面視で重ならないように構成する。
【選択図】 図2
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、画素部をマトリクス駆動するための周辺駆動回路がアクティブマトリクス基板上に一体に形成された駆動回路内蔵型の電気光学装置及び電子機器に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来の電気光学装置、例えば液晶装置に用いられるアクティブマトリクス基板では、走査線駆動回路やデータ線駆動回路等、画素部を駆動するための周辺駆動回路を基板上に作り込んだ駆動回路内蔵型のものが開発されている。この種の電気光学装置では、周辺駆動回路の構成素子と画素部を駆動するスイッチング素子とが共通のプロセスで製造される。例えば、液晶装置において周辺駆動回路を構成する素子は、画素部を駆動する薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor,以下TFTと略記する)と同時に形成されるので、駆動回路を別の基板上に形成してその基板を実装するものと比較して、装置全体の小型化やコスト低減を図る上で有利となる。
【0003】
上述の液晶装置は、アクティブマトリクス基板と対向基板とがスペーサの混入されたシール材によって一定の間隔を保って貼り合わせられ、この一対の基板とシール材とにより形成された空間に液晶が封入された構造となっている。
【0004】
この対向基板には、その内面側(液晶側)にITO等の共通電極が全面に亘って形成されており、この対向基板の外周に沿って上述のシール材が枠状に設けられている。一方、アクティブマトリクス基板の内面側には、走査線と信号線とがマトリクス状に形成され、その交差部にTFT及び画素電極からなる画素部がそれぞれ形成されている。そして、この画素部がマトリクス状に形成された領域により矩形の表示領域が構成されている。
【0005】
また、この表示領域の周辺部には、各走査線に対してパルス状の走査信号を順次に供給する走査線駆動回路や、各信号線に所定の画像信号を供給するデータ線駆動回路等からなる周辺駆動回路が、上記矩形の表示領域の端辺に沿うように配置されている。このデータ線駆動回路は、所定の信号線を選択する水平シフトレジスタと、選択された信号線にサンプリングされた画像信号を供給するサンプルホールド回路とから構成されており、走査線駆動回路,水平レジスタによりそれぞれ所定の走査線,信号線が選択されると、選択されたこれらのラインの交差部に位置する画素部に画像信号が供給されるようになっている。
【0006】
【特許文献1】
特開平8−248405号公報
【特許文献2】
特開平11− 109408号公報
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述の走査線駆動回路やデータ線駆動回路は、通常、数MHz程度の周波数で駆動されており、対向基板上の共通電極とアクティブマトリクス基板上の周辺駆動回路やこの周辺駆動回路に信号を供給する各種配線との間に形成される寄生容量が問題となることは殆どない。つまり、このような寄生容量によって信号遅延が生じても、この遅延時間は信号書き込み時間に比べて十分小さいため、画像信号になまりが生じる虞は少ない。
【0008】
これに対して、近年、より高品質な表示を得るために、周辺駆動回路には数十MHz程度の高速駆動が要求されるようになってきている。この場合、書き込み時間が遅延時間に比べて十分大きいとはいえなくなるため、上述の寄生容量によって画像信号になまりが生じ、画質を劣化させる虞がある。
【0009】
本発明は、上述の課題に鑑み創案されたもので、高速駆動下での画像信号のなまりを防止できるようにした電気光学装置及びその製造方法並びに電子機器を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の電気光学装置は、複数の走査線と、上記走査線に交差するように設けられた複数の信号線と、上記走査線と上記信号線との交差部にそれぞれ設けられた複数の画素と、上記各画素をマトリクス駆動する周辺駆動回路とを同一面上に有するアクティブマトリクス基板と、一方の面に全面に亘って共通電極が設けられ、上記共通電極と上記画素とが向かい合うように上記アクティブマトリクス基板に対向配置された対向基板と、上記アクティブマトリクス基板と上記対向基板との間に挟持された液晶層とを備え、上記対向基板が上記周辺駆動回路又は上記周辺駆動回路に信号を供給する配線と平面視で重ならないように構成されたことを特徴とする。
【0011】
本構成によれば、周辺駆動回路と共通電極との間に寄生容量が生じることはなく、周辺駆動回路を高速で駆動した場合でも、信号なまりの少ない、高品質な表示が得られる。
特に、上記周辺駆動回路が、単結晶シリコンからなるチャネル領域を有する薄膜トランジスタを備え、10MHz以上の高速駆動が可能なものに対して、上述の効果は特に大きい。
【0012】
なお、上記周辺駆動回路には、データ線駆動回路とサンプルホールド回路とのいずれかが含まれ、上記配線には、クロック信号線、画像信号選択線、画像信号線の内の少なくとも一つが含まれるようにすることが望ましい。
上述の周辺駆動回路は、特に高速な駆動が要求されるため、共通電極との間で生じる寄生容量により大きな信号なまりが生じる虞がある。したがって、共通電極が平面視で上記のような周辺駆動回路と重ならないようにすることで、表示品質を大きく高めることができる。
【0013】
また、本発明の電子機器は、上述の電気光学装置を備えたことを特徴とする。本構成によれば、信号なまりの少ない高品位な画像表示が可能な電気光学装置を備えた電子機器を提供することができる。
【0014】
【発明の実施の形態】
図1は本実施形態の電気光学装置の一例としての液晶装置のアクティブマトリクス基板をその上に形成された各構成要素と共に対向基板の側から見た平面図であり、図2は対向基板を含めて示す図1のH−H’断面図であり、図3はアクティブマトリクス基板上に設けられた各種配線や周辺回路等の電気的な構成を示すブロック図である。
【0015】
本実施形態の液晶装置は周辺駆動回路が一体に形成された周辺回路内蔵型の電気光学装置として構成されており、図3に示すように、ハードガラスや石英等からなるアクティブマトリクス基板100の中央部に矩形の表示領域150が設けられ、その表示領域150の外側周辺に、走査線駆動回路120,データ線駆動回路110及びこれらの回路110,120にクロック信号や画像信号等の所定の信号を供給する各種配線からなる周辺駆動回路が設けられている。
【0016】
ここで、表示領域150には、走査線155,信号線156がそれぞれX方向,Y方向に複数形成されており、各走査線155,信号線156の交差部には、TFT(薄膜トランジスタ)152と矩形の画素電極151とからなる画素部が形成されている。このTFT152のゲート及びソースはそれぞれ走査線155,信号線156に接続され、ドレインは画素電極151に接続されている。また、保持特性を高めるために、ドレインには画素電極151と並列に蓄積容量151aが接続されている。
【0017】
走査線駆動回路120は、主に垂直シフトレジスタから構成されており、一垂直走査期間内に、クロック信号線(図示略)を介して外部制御装置から供給される基準クロック等に基づいて、走査線155に対してパルス状の走査信号G1,G2,・・・,Gmを線順次で印加するようになっている。
【0018】
データ線駆動回路110は、クロック信号線(図示略)を介して外部制御装置から供給される基準クロックに基づいて、各サンプリング駆動信号線111にサンプリング駆動信号S1,S2,・・・Snを順次供給する水平シフトレジスタ110と、画像信号線112を介して供給された画像信号VID1〜VID6をサンプリングするサンプルホールド回路130とから構成されている。
【0019】
サンプルホールド回路130は、信号線毎に設けられたサンプリングスイッチ(TFT)131を備えており、各サンプリングスイッチ131は、水平シフトレジスタ110からサンプリング駆動信号S1,S2,・・・,Snが入力されると、六つの画像信号線112のそれぞれについてサンプリングされた画像信号VID1〜VID6を六つの隣接する信号線156からなるグループ毎に順次印加するようになっている。これにより、一水平走査期間(即ち、走査線駆動回路120により1本の走査線155に走査信号が供給されている期間)に、各信号線156に対してサンプリングされた画像信号が供給されるようになっている。
【0020】
また、図1に示すように、アクティブマトリクス基板100の下辺側の端部には、外部制御装置を実装するための実装端子140が設けられており、この実装端子140を介して外部制御装置から走査線駆動回路120,データ線駆動回路110に対して各種信号が供給されるようになっている。
また、上述のように構成されたアクティブマトリクス基板100上にはポリイミド等からなる配向膜(図示略)が形成され、更に、表示領域150を囲むようにシール材160が矩形枠状に塗布される。
【0021】
なお、上述の各周辺駆動回路を構成するTFTと、表示領域150の各画素部を構成するTFT152とは共通のプロセスで製造されている。また、駆動能力を高めるために、TFTのチャネル領域には単結晶シリコンが用いられており、例えばアクティブマトリクス基板100上にSOI(Silicon on Insulator)技術を用いて形成されている。このようにTFTのチャネル領域に電荷移動度の高い単結晶シリコンを用いることで、数十から数百MHzという高速駆動に対応できるようになっている。
【0022】
一方、図1,図2に示すように、ガラス等からなる対向基板200の内面側(液晶層50側)には、表示領域150の外周に沿って、Cr(クロム),Ni(ニッケル),Al(アルミニウム)等の金属材料からなる遮光膜(周辺見切り)210が矩形枠状に形成され、更に、この遮光膜210及び基板面を覆うように、ITO等からなる透明な共通電極220が基板全面に形成されている。
【0023】
これらの遮光膜210,共通電極220は、高速駆動の行なわれるデータ線駆動回路110やこのデータ線駆動回路110に種々の信号を供給する画像信号線112,サンプリング駆動信号線(画像信号選択線)306,クロック信号線(図示略)等と平面視で重ならないように、その下辺側の端辺が、平面視でデータ線駆動回路110及び上述の各種配線よりも表示領域150側に配置されている。例えば、データ線駆動回路110と上述の各種配線の内、サンプルホールド回路130が表示領域150に最も近接して配置されている場合には、遮光膜210及び対向基板200の下辺側の端辺は、サンプルホールド回路130と表示領域150との間に配置される。この場合、アクティブマトリクス基板100と対向基板200との貼り合わせ精度を±1μm程度確保するため、表示領域150とサンプルホールド回路130との間隔を若干広めに設定することが好ましい。
【0024】
このように高速駆動の行なわれる周辺駆動回路に対向する位置に遮光膜210や共通電極220等の導電材料を設けないようにすることで、これらの導電材料と周辺駆動回路との間で寄生容量が発生することを未然に防止でき、信号なまりの少ない高品質な表示が得られるようになっている。
【0025】
この対向基板200は、上述のシール材160によりアクティブマトリクス基板100と貼り合わされ、シール材160内に設けられるスペーサ(図示略)により一定間隔を保って保持される。そして、この基板100,200とシール材160とにより形成される空間に液晶が充填され、液晶層50が形成されている。また、シール材160の四隅の内、少なくとも一箇所に設けられた導通剤161によって、アクティブマトリクス基板100と対向基板200との導通が図られている。
【0026】
このような構成において、外部制御装置から、ある走査線155に走査信号Gmが供給されると、まず、この走査線155に接続されるTFT152が全てオンする。これと並行して、画像信号線112から供給される六つのパラレルな画像信号VID1〜VID6がサンプルホールド回路130によってサンプリングされる。次に、サンプリング駆動信号S1,S2,・・・,Snが順に供給されると、サンプリングされた画像信号VID1〜VID6がオンされたTFT152に対応する液晶層50に書き込まれ、所定の期間保持される。この際、各画素の液晶層50に印加される電圧レベルに応じて液晶分子の配向や秩序が変化するので、その光変調によって階調表示が行われることになる。
【0027】
したがって、本発明の電気光学装置によれば、データ線駆動回路110のように高速駆動が要求される周辺駆動回路及びこの周辺駆動回路に信号を供給する各種配線と共通電極220との間に寄生容量が生じることを防止できるため、このような周辺駆動回路を高速で駆動した場合でも、信号なまりが少なく、高品質な表示が得られる。
また、本実施形態では、周辺回路の配置を若干ずらすだけで、上述の寄生容量の発生が防止されるため、従来の製造工程を略そのまま踏襲することができる。
【0028】
(電子機器)
次に、以上詳細に説明した電気光学装置を備えた電子機器の実施の形態について図4〜図8を参照して説明する。
【0029】
先ず図4に、このように電気光学装置を備えた電子機器の概略構成を示す。
図4において、電子機器は、表示情報出力源1000、表示情報処理回路1002、前述の電気光学装置としての液晶パネル10、クロック発生回路1008並びに電源回路1010を備えて構成されている。
【0030】
表示情報出力源1000は、ROM(Read OnlyMemory)、RAM(Random Access Memory)、光ディスク装置などのメモリ、同調回路等を含み、クロック発生回路1008からのクロック信号に基づいて、所定フォーマットの画像信号などの表示情報を表示情報処理回路1002に出力する。表示情報処理回路1002は、増幅・極性反転回路、相展開回路、ローテーション回路、ガンマ補正回路、クランプ回路等の周知の各種処理回路を含んで構成されており、クロック信号に基づいて入力された表示情報からデジタル信号を順次生成し、クロック信号CLKと共に駆動回路1004に出力する。
【0031】
駆動回路1004は、走査線駆動回路120及びデータ線駆動回路110によって前述の駆動方法により液晶パネル10を駆動する。電源回路1010は、上述の各回路に所定電源を供給する。尚、液晶パネル10を構成するTFTアレイ基板の上に、駆動回路1004を搭載してもよく、これに加えて表示情報処理回路1002を搭載してもよい。
【0032】
次に、図5〜図8に、このように構成された電子機器の具体例を夫々示す。
図5は、液晶プロジェクタの一例を示す断面図である。この液晶プロジェクタ1100は、前述の電気光学装置10をRGB用のライトバルブ10R、10G及び10Bとして備えた投写型プロジェクタとして構成されている。液晶プロジェクタ1100では、白色光源のランプユニット1102から投射された白色光は、ライトガイド1104の内部で複数のミラー1106に誘導され、2枚のダイクロイックミラー1108によってRGBの3原色に対応する光成分R,G,Bに分けられる。そして、これらの光成分R,G,Bはそれぞれ各色に対応するライトバルブ10R,10G,10Bにより変調され、ダイクロイックプリズム1112により再度合成された後、投写レンズ1114を介してスクリーン等に投写される。
【0033】
図6は、ラップトップ型のパーソナルコンピュータの一例を示す正面図である。このパーソナルコンピュータ1200は、本体1204にCPU,メモリ,モデム,キーボード1202を備え、更に、上述した電気光学装置10を表示部としてトップカバーケース内に備えている。
【0034】
図7は、ページャの一例を示す分解斜視図である。ページャ1300は、前述の電気光学装置10を表示部として備え、この電気光学装置10は、バックライト1306aを含むライトガイド1306、回路基板1308、第1及び第2のシールド板1310及び1312、二つの弾性導電体1314及び1316、並びにフィルムキャリアテープ1318と共に金属フレーム1302内に収容されている。
【0035】
なお、このページャ1300は、図8に示すように、回路部を外付けすることもできる。例えば、このようなページャでは、表示情報処理回路1002を含むIC1324がポリイミドテープ1322上に実装されたTCP(Tape Carrier Package)1320が、異方性導電フィルムを介して、アクティブマトリクス基板1に物理的且つ電気的に接続されている。
【0036】
なお、本実施形態の電気光学装置は、図5〜図8に示した電子機器の他にも、液晶テレビ、ビューファインダ型又はモニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、携帯電話、テレビ電話、POS端末、タッチパネルを備えた装置等の表示部として用いることができる。
【0037】
したがって、本電子機器は、上記実施形態の電気光学装置を表示部として備えているので、信号なまりの少ない高品位の画像表示が可能な表示部を有する電子機器を実現することができる。
【0038】
なお、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【0039】
例えば、アクティブマトリクス基板100には、上述の走査線駆動回路120,データ線駆動回路110,サンプルホールド回路130の他に、プリチャージ回路を形成してもよい。このプリチャージ回路はデータ線駆動回路の信号線156への画像信号の書き込み負荷を低減するために、信号線156を、画像信号のサンプリングに先行するタイミングで所定電位にプリチャージするものであり、データ線駆動回路の補助的機能とみなすこともできる。このプリチャージ回路は、サンプルホールド回路130と同様に高速駆動が要求されることから、アクティブマトリクス基板100上にプリチャージ回路を形成する場合には、対向基板200の共通電極220の内、このプリチャージ回路やプリチャージ回路に信号を供給するプリチャージ信号線と平面視で重なる部分よりも外側に配置することが望ましい。
【0040】
さらに、本実施形態では、走査線155を二つの走査線駆動回路120により両側から駆動する構成となっているが、走査線155に供給される走査信号の遅延が問題にならない場合には、一方の走査線駆動回路120を省略して、一つの走査線駆動回路120により走査線155を駆動するようにしてもよい。
【0041】
また、対向基板200には、電気光学装置の用途に応じてカラーフィルタが設けられ、隣接するカラーフィルタの間にはCr,Ni,Al等の金属材料或いは、C(カーボン)やTi(チタン)等をフォトレジストに分散させた樹脂ブラック等の遮光層が設けられる。なお、電気光学装置を、例えばプロジェクタのライトバルブ等の色光変調素子として用いる場合には、対向基板200には、カラーフィルタは設けられずに遮光膜が形成される。また、必要に応じて電気光学装置に光を照射するフロントライトやバックライトを設けてもよい。
【0042】
さらに、電気光学装置の液晶層50には、TN液晶,STN液晶等のように初期の配向状態を配向膜によって規定されるものの他、高分子中に液晶分子を、配向状態がランダムとなるように分散させた高分子分散型液晶を用いることもできる。また、上述した説明にあっては、電気光学装置を、液晶装置として説明したが、本発明はこれに限るものではなく、エレクトロルミネッセンス(EL)、デジタルマイクロミラーデバイス(DMD)、或いは、プラズマ発光や電子放出による蛍光等を用いた様々な電気光学素子を用いた電気光学装置および該電気光学装置を備えた電子機器に対しても適用可能であるということは言うまでもない。
【0043】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように本発明によれば、全面に共通電極の形成された対向基板が、周辺駆動回路と平面視で重ならないように構成されているため、周辺駆動回路と共通電極との間に寄生容量が生じることはない。このため、周辺駆動回路を高速で駆動した場合でも、信号なまりが少なく、高品質な表示が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る電気光学装置の一例としての液晶装置のアクティブマトリクス基板をその上に形成された各構成要素と共に対向基板側から見た平面図である。
【図2】本発明の一実施形態に係る電気光学装置の一例としての液晶装置の断面図である。
【図3】本発明の一実施形態に係る電気光学装置の一例としての液晶装置の電気的な回路構成を示すブロック図である。
【図4】本発明の電子機器の機能的な構成を示すブロック図である。
【図5】本発明の電子機器の一例としての液晶プロジェクタを示す断面図である。
【図6】本発明の電子機器の他の例としてのパーソナルコンピュータを示す正面図である。
【図7】本発明の電子機器の他の例としてのページャを示す分解斜視図である。
【図8】本発明の電子機器の他の例としてのTCPを用いた液晶装置を示す斜視図である。
【符号の説明】
50 液晶層
100 アクティブマトリクス基板
110 データ線駆動回路
111 サンプリング駆動信号線(画像信号選択線)
112 画像信号線
130 サンプルホールド回路
155 走査線
156 信号線
200 対向基板
220 共通電極
Claims (5)
- 複数の走査線と、上記走査線に交差するように設けられた複数の信号線と、上記走査線と上記信号線との交差部にそれぞれ設けられた複数の画素電極と、上記各画素をマトリクス駆動する周辺駆動回路とを同一面上に有するアクティブマトリクス基板と、
一方の面に全面に亘って共通電極が設けられ、上記共通電極と上記画素電極とが向かい合うように上記アクティブマトリクス基板に対向配置された対向基板と、
上記アクティブマトリクス基板と上記対向基板との間に挟持された液晶層とを備え、
上記対向基板が上記周辺駆動回路又は上記周辺駆動回路に信号を供給する配線と平面視で重ならないように構成されたことを特徴とする、電気光学装置。 - 上記周辺駆動回路が、単結晶シリコンからなるチャネル領域を有する薄膜トランジスタを備えて構成されたことを特徴とする、請求項1記載の電気光学装置。
- 上記周辺駆動回路に入力される駆動信号のうち少なくとも1つが10MHz以上の周波数であることを特徴とする、請求項1又は2記載の電気光学装置。
- 上記周辺駆動回路がデータ線駆動回路とサンプルホールド回路とのいずれかを含み、上記配線がクロック信号線,画像信号選択線,画像信号線の内の少なくとも一つを含むことを特徴とする、請求項1〜3にいずれかの項に記載の電気光学装置。
- 請求項1〜4のいずれかの項に記載の電気光学装置を備えたことを特徴とする、電子機器。
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