JP2008241831A - 電気光学装置、アクティブマトリクス基板および電子機器 - Google Patents
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Abstract
【課題】トランジスタの高速性と、静電保護耐性あるいは耐圧とを無理なく両立させ、高速かつ高信頼性の電気光学装置を実現すること。
【解決手段】データ線駆動回路(4)を構成するトランジスタのゲート絶縁膜の膜厚(第2の膜厚)を、走査線駆動回路(1),画素アレイ(2)ならびにバッファ(3)を構成するトランジスタのゲート絶縁膜の膜厚(第1の膜厚)よりも薄く設定する。好ましくは、第1の膜厚は、第2の膜厚の1.5倍以上に設定する。
【選択図】図1
【解決手段】データ線駆動回路(4)を構成するトランジスタのゲート絶縁膜の膜厚(第2の膜厚)を、走査線駆動回路(1),画素アレイ(2)ならびにバッファ(3)を構成するトランジスタのゲート絶縁膜の膜厚(第1の膜厚)よりも薄く設定する。好ましくは、第1の膜厚は、第2の膜厚の1.5倍以上に設定する。
【選択図】図1
Description
本発明は、電気光学装置、アクティブマトリクス基板および電子機器に関する。
電気光学装置は、例えば、携帯電話端末、ノート型パーソナルコンピュータ、反射型プロジェクタ等の電子機器に搭載されている。電気光学装置は、例えば、データ線、走査線、トランジスタ等のスイッチ素子、電荷蓄積容量、および画素電極を備えたガラスまたはシリコン等の基板と、透明導電膜からなる対向電極等を備えたガラス等の基板との間に液晶層を挟持した構成を持つ。
電気光学装置として、例えば、薄膜トランジスタ(thin film transistor:以下、「TFT」という。)を各画素に設けたアクティブマトリクス型液晶表示装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。
電子光学装置においては、近年、従来から用いられてきたアナログ階調方式の液晶表示装置の他にデジタル駆動方式の液晶表示装置が使用されるようになってきている。デジタル駆動方式は、1フィールドを複数のサブフィールドに分割し、サブフィールドを単位として画素のオン/オフを制御し、これによって所望の階調表示を実現する時分割階調方式である(例えば、特許文献2参照)。
また近年では、ハイビジョンなどにより液晶パネルの大画面化が進んでいる。例えば、ハイビジョン放送では、最高1920×1080画素が地上波により送られてくるため、画像を高精細な映像とするためには、液晶テレビに搭載するパネルとして、走査線が1920本、データ線が1080本必要になる。よって、画像データ表示の高速化が求められているため、画像データ書き込み速度を高速化することが必要である。
特開平6−230339号公報
特開2004−310113号公報
上述のとおり、近年、1フレームを、電気光学素子の階調を指示する階調データの各ビットに応じたサブフィールドに分割するとともに、電気光学素子を、各サブフィールドにおいて対応ビットにしたがってオンまたはオフさせることによって、1フレームに占めるオン期間またはオフ期間の割合を段階的に制御するデジタル駆動方式の液晶表示装置が実現されている。
上述のサブフィールド駆動方法では、画素に対してオンまたはオフを指示する信号の書き込み回数が、1フレームにおいて1回だけであった通常の駆動と比較すると、サブフィールドの分割数にまで増えるため、1回の書き込みは、逆に短時間で済まさせなければならず、このため、書込動作に高速性が要求される。
デジタル駆動方式の液晶表示装置では、1画素の選択期間は、「1/60秒(1フレーム)÷走査線数÷データ線数÷サブフィールド数」となる。大画面化によって走査線数とデータ線数が増加すれば、1画素の選択期間はさらに短くなる。
また、例えば、液晶テレビや大画面のプロジェクタ(ホームシアター用液晶表示装置)など、特に横方向の画面サイズが大きい電気光学装置(アナログ駆動方式の液晶表示装置を含む)では、データ線駆動およびデータ線を介する画素への画素データの書込みに高速性が要求される。
一方、液晶表示装置の信頼性を向上するためには、静電破壊対策が重要である。特に、パッド(外部接続端子)からの信号を直接的に受けるMOSトランジスタは、静電気によって破壊され易い。よって、MOSトランジスタの静電保護が重要となる。MOSトランジスタの静電耐性は、ゲート酸化膜を厚くすれば向上するが、ゲート酸化膜を厚くすれば、MOSトランジスタの高速化の点では不利となる。
また、動作速度を向上させるためにMOSトランジスタのゲート絶縁膜の厚みを薄くすると、耐圧も低くなり、高電源電圧を使用できなくなる場合もあり得る。
本発明はこのような考察に基づいてなされたものであり、その目的は、トランジスタの高速性と、静電保護耐性あるいは耐圧とを無理なく両立させ、高速かつ高信頼性のアクティブマトリクス型電気光学装置を実現することにある。
(1)本発明の電気光学装置の一態様では、複数の走査線と、複数のデータ線と、前記複数の走査線と前記複数のデータ線との交差に設けられ、マトリクス状に配列された複数の画素回路と、前記複数のデータ線を各々駆動するデータ線駆動回路と、前記複数の走査線を各々駆動する走査線駆動回路と、を備えたアクティブマトリクス型電気光学装置であって、前記データ線駆動回路を構成するトランジスタのゲート絶縁膜の膜厚を、同一基板上の他の回路を構成するトランジスタのゲート絶縁膜の膜厚よりも薄く設定する。
データ線駆動回路を構成するトランジスタのゲート絶縁膜の膜厚は、同一基板上の他の回路を構成するトランジスタのゲート絶縁膜の膜厚よりも薄くすることによって、データ線駆動回路の動作速度が高速化し、データ線の選択動作、ひいては画素への画素データの書き込み/表示を高速化することができる。他の回路については、他の回路を構成するトランジスタのゲート絶縁膜の膜厚はデータ線駆動回路より厚くなるように設定されているため、比較的高い耐圧を必要とするトランジスタについては、必要なゲート絶縁膜の厚みを確保することができる。また、必要なトランジスタの静電保護耐性も確保し易くなる。
(2)本発明の電気光学装置の他の態様では、前記他の回路は、前記走査線駆動回路ならびに前記データ線駆動回路と入力パッドとの間に設けられたバッファ回路を含み、
前記走査線駆動回路および前記バッファ回路を構成するトランジスタのゲート絶縁膜の膜厚が、第1の膜厚に設定され、前記データ線駆動回路を構成するトランジスタのゲート絶縁膜の膜厚が、前記第1の膜厚よりも薄い第2の膜厚に設定される。
前記走査線駆動回路および前記バッファ回路を構成するトランジスタのゲート絶縁膜の膜厚が、第1の膜厚に設定され、前記データ線駆動回路を構成するトランジスタのゲート絶縁膜の膜厚が、前記第1の膜厚よりも薄い第2の膜厚に設定される。
データ線駆動回路を構成するトランジスタのゲート絶縁膜の膜厚を、他の回路を構成するトランジスタのゲート絶縁膜の第1の膜厚よりも薄い第2の膜厚に設定することで、データ線駆動回路の動作速度を高速化できる。よって、液晶表示装置やハイビジョン放送を受信する液晶テレビの大画面化にも対応できるようになり、高精細な画像とすることができる。一方、走査線駆動回路を構成するトランジスタのゲート絶縁膜の膜厚を、第2の膜厚よりも厚い第1の膜厚に設定するため、データ線駆動回路よりも高電圧が供給される走査線駆動回路を構成するトランジスタのゲート耐圧を確保することができる。また、入力パッドからの信号を受けるバッファ回路を構成するトランジスタのゲート絶縁膜の膜厚も第2の膜厚よりも厚い第1の膜厚に設定するため、バッファ回路を構成するトランジスタの、静電気によるゲート酸化膜の破壊を防止することができ、必要な静電耐性を確保することができる。また、使用されるゲート絶縁膜の膜厚を2種類にしている(つまり第1および第2の膜厚のみを使用する)ため、製造プロセスの複雑化を最小限にとどめることができる。
(3)本発明の電気光学装置の他の態様では、前記バッファ回路は、前記入力パッドからの信号を伝送する信号線がゲートに接続された、ゲート絶縁膜の厚みが前記第1の膜厚に設定されたMOSトランジスタと、前記信号線と前記MOSトランジスタの前記ゲートとの接続点に接続された静電保護回路と、を含む。
入力パッドからの信号がゲートに直接に入力される場合、特に静電破壊が生じ易い。よって、そのMOSトランジスタのゲート絶縁膜の膜厚を第1の膜厚(第2の膜厚よりも厚い膜厚)とすることによって、ゲート絶縁膜の破壊を防止できる。また、そのMOSトランジスタのゲートに静電保護回路を接続することによって、MOSトランジスタを、静電破壊から、より効果的に保護することができる。
(4)本発明の電気光学装置の他の態様では、前記静電保護回路は、高レベル電源電位と前記信号線との間に接続された第1のMOSダイオードと、低レベル電源電位と前記信号線との間に接続された第2のMOSダイオードと、を有し、前記第1および第2のMOSダイオードのゲート絶縁膜の膜厚は、前記第1の膜厚に設定される。
静電保護回路を構成するダイオードとしては、PN接合ダイオードのみならず、MOSダイオードも使用可能である。MOSダイオードを使用するとき、第2の膜厚よりも厚い第1の膜厚に設定されたゲート絶縁膜を有するMOSダイオードとすることによって、MOSダイオードの耐圧を向上させることができる。
(5)本発明の電気光学装置の他の態様では、前記静電保護回路は、その入力部に静電保護抵抗を有する。
入力パッドからの信号を受けるバッファ回路の入力段に抵抗を設けることで、高電位の入力信号によるサージのピーク電圧を減衰することができるため、抵抗の次段に設けられたトランジスタのゲート絶縁膜に直接印加されるピーク電圧を軽減でき、トランジスタのゲート絶縁膜破壊防止効果を高めることができる。
(6)本発明の電気光学装置の他の態様では、前記他の回路は、さらに、前記複数の画素回路からなる画素アレイを含み、前記画素回路を構成するトランジスタのゲート絶縁膜の膜厚が前記第1の膜厚に設定される。
画素回路を構成するトランジスタのゲート絶縁膜の膜厚も、第1の膜厚に設定するものである。これによって、画素回路を構成するトランジスタのゲート絶縁膜の耐圧を十分に確保することができる。また、走査線駆動回路を構成するトランジスタのゲート絶縁膜の膜厚と、画素回路を構成するトランジスタのゲート絶縁膜の膜厚とを等しくすることで、走査線駆動回路の耐圧と、画素回路を構成するトランジスタの耐圧の整合性を確保することができる。
(7)本発明の電気光学装置の他の態様では、前記データ線駆動回路によって駆動されるデータ線の駆動電圧は、前記走査線駆動回路によって駆動される走査線の駆動電圧よりも低い。
走査線の全長が長いため、走査線の駆動電圧はデータ線の駆動電圧よりも高いのが一般的である。したがって、走査線駆動回路はゲート耐圧を重視して第1の膜厚をもつトランジスタで構成し、データ線駆動回路は動作の高速化を重視して第2の膜厚をもつトランジスタで構成するものである。
(8)本発明の電気光学装置の他の態様では、前記第1の膜厚は、前記第2の膜厚の1.5倍以上である。
第1の膜厚(走査線駆動回路、バッファ回路、画素回路等の他の回路を構成するゲート絶縁膜の膜厚)を、第2の膜厚(データ線駆動回路を構成するゲート絶縁膜の膜厚)の1.5倍以上とすることによって、データ線駆動回路の所望の動作速度を実現し、一方、他の回路では、必要な耐圧や静電耐性を無理なく確保することができる。
(9)本発明の電気光学装置の他の態様では、前記データ線駆動回路は、シフトレジスタと、データ線へデータ線選択信号を送出する論理回路ならびに駆動回路と、を含む。
データ線駆動回路において、データ線駆動回路専用電源を使用することができるため、走査線駆動回路とは異なった高レベル電位の電源電圧を使用することができる。
(10)本発明の電気光学装置の他の態様では、前記走査線駆動回路は、シフトレジスタと、走査線へデータ線選択信号を送出する論理回路ならびに駆動回路と、を含む。
走査線駆動回路において、走査線駆動回路専用電源を使用する事ができるため、トランジスタのゲート絶縁膜の膜厚を、使用する電源に合わせて最適化することができる。
(11)本発明のアクティブマトリクス基板の一態様では、複数の走査線および複数のデータ線と、前記複数のデータ線を各々駆動するデータ線駆動回路と、前記複数の走査線を各々駆動する走査線駆動回路と、前記複数の走査線と前記複数のデータ線との交差に設けられ、マトリクス状に配列された複数の画素回路を含む画素アレイと、外部から供給される信号を受ける入力パッドと、前記入力パッドと前記データ線駆動回路間に設けられたバッファ回路とを有し、前記バッファ回路は、前記入力パッドからの信号を伝送する信号線に接続された静電保護回路を含み、前記走査線駆動回路を構成するトランジスタのゲート絶縁膜と、前記画素回路を構成するトランジスタのゲート絶縁膜と、前記バッファ回路を構成するトランジスタのゲート絶縁膜と、前記静電保護回路を構成するトランジスタのゲート絶縁膜の膜厚が第1の膜厚に設定され、前記データ線駆動回路を構成するトランジスタのゲート絶縁膜は、前記第1の膜厚よりも薄い第2の膜厚に設定され、前記第1の膜厚は、前記第2の膜厚の1.5倍以上に設定される。
液晶層が接続される前の、アクティブマトリクス基板自体の好ましい構成を明らかとしたものである。
(12)本発明の電子機器は、本発明の電気光学装置を搭載する。
本発明の電気光学装置は、例えば、携帯電話のサブパネル、低消費電力のノート型パーソナルコンピュータ、反射型プロジェクタ、透過型プロジェクタ、照明機器、デジタルテレビ等の電子機器に搭載することが可能である。大画面の表示パネルを高速に駆動でき、かつ、トランジスタの必要な耐圧や静電耐性も確保されており、信頼性が高い。
このように、本発明の実施形態によれば、トランジスタの高速性と、静電保護耐性あるいは耐圧とを無理なく両立させ、高速かつ高信頼性のジタル駆動方式のアクティブマトリクス型電気光学装置を実現することができる。
次に、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下に説明する本実施形態は特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではなく、本実施形態で説明される構成の全てが本発明の解決手段として必須であるとは限らない。
(第1の実施形態)
(電気光学装置の構成)
図1に本発明の電気光学装置の機能ブロック図の概略を示す。本発明の電気光学装置は、例えば、液晶表示装置であって、画素回路10がマトリクス状に配列された画素アレイ2と、走査線駆動回路1と、データ線駆動回路4と、バッファ回路3と、入力パッド5と、を含んで構成される。
(電気光学装置の構成)
図1に本発明の電気光学装置の機能ブロック図の概略を示す。本発明の電気光学装置は、例えば、液晶表示装置であって、画素回路10がマトリクス状に配列された画素アレイ2と、走査線駆動回路1と、データ線駆動回路4と、バッファ回路3と、入力パッド5と、を含んで構成される。
画素アレイ2において、Y方向に配列されたm行の走査線WL1〜WLmと、X方向に配列されたn列のデータ線DL1〜DLnとが形成されている。そして、その液晶表示装置には、m行の走査線WL1〜WLmとn列のデータ線DL1〜DLnとが交差する個所(交差部)に対応してマトリクス配置されたm×n個の画素回路10と、各画素回路10に設けられたスイッチング素子としてのTFTT11〜Tnmとが備えられている。
各TFTのゲートは走査線WL1〜WLmの1つに、そのソースはデータ線DL1〜DLnの1つに、そして、そのドレインは対応する1つの画素の画素電極Lpにそれぞれ接続されている。各画素回路10の画素電極Lp11〜Lpnmは、液晶を介して共通電極LCCOMと対向して設けられる。各画素回路10における画素電極Lp11〜Lpnm及びTFTT11〜Tnmは素子基板に形成され、共通電極LCCOMは、素子基板に対向配置される対向基板に形成されている。
各画素回路10は、画素電極Lp11〜Lpnmと共通電極LCCOMの間の液晶で構成される液晶容量を備え、各画素回路10の画素電極Lp11〜Lpnmには、保持容量素子C11〜Cnmが接続され、画素電極Lp〜Lpnmには画素電極電圧Vpが印加され、また、保持容量素子C11〜Cnmの一端には対向基板電極LCCOMの対向基板電極電圧VCOMが印加される。
また、入力パッド5は、外部に設けられた制御IC100と通信ケーブル等により接続され、外部から供給される信号が入力される端子である。入力パッド5には、走査線駆動回路1を駆動するための走査線駆動回路用電源VDDY、走査線駆動回路用GND電源VSSY、データ線駆動回路を駆動するためのデータ線駆動回路用電源VDDX、データ線駆動回路用GND電源VSSX、走査線駆動回路制御信号YCTRL、走査線駆動回路制御クロック信号YCLK、走査線駆動回路開始信号YSP、データ線駆動回路制御信号XCTRL,データ線駆動回路制御クロック信号XCLK,データ線駆動回路開始信号XSP、画素データ信号Vid、対向基板電極電圧VCOMがそれぞれ入力される。
バッファ回路3は、入力パッド5からの信号を受けて、バッファ回路3を介して所定のタイミングで各回路に各信号を送出するものである。
すなわち、データ線駆動回路4に、データ線駆動回路制御信号XCTRL,データ線駆動回路制御クロック信号XCLK,データ線駆動回路用電源VDDX,データ線駆動回路用GND電源VSSX,データ線駆動回路開始信号XSPを送出する。走査線駆動回路1には、走査線駆動回路制御信号YCTRL,走査線駆動回路制御クロック信号YCLK,走査線駆動回路用電源VDDY,走査線駆動回路用GND電源VSSY,走査線駆動回路開始信号YSPを送出する。画素アレイ2には、画素データ信号Vidと、対向基板電極電圧VCOMを送出するものであって、画素データVidは後述するサンプルホールド回路12に、対向基板電極電圧VCOMは、画素回路10における保持容量C11〜Cnmの一端に供給している。
バッファ回路3は、MOSトランジスタ(M1,Mn)と、静電保護回路6と、論理回路7と、を含む。
MOSトランジスタ(M1,Mn)のゲートは入力パッド(5)に直接に接続されている。また、MOSトランジスタ(M1,Mn)の一端は抵抗R2に接続されている。
静電保護回路6は、入力パッド5からの信号を伝送する信号線SL1に接続された静電保護抵抗R1(Rn)と、静電保護抵抗R1(Rn)の一端と接続されるとともに他端が高電位電源VDDと接続されたダイオードD1(Dn)と、静電保護抵抗R1の一端と接続されるとともに他端が接地され、基準電源電圧が供給されるダイオードD2(Dn+1)と、によって構成される。
ダイオードD1,D2(Dn,Dn+1)は、PN接合ダイオードで構成することができ、また、MOSダイオードで形成することもできる。
MOSトランジスタ(M1〜Mn)は、入力パッド5から送信された信号を、抵抗(R1〜Rn)を介して直接受けることになる。すなわち、高電位の信号がMOSトランジスタ(M1〜Mn)のゲートに送信されるため、MOSトランジスタ(M1〜Mn)のゲート絶縁膜の膜厚を、データ線駆動回路4を構成するMOSトランジスタのゲート絶縁膜よりも厚くしている。
よって、MOSトランジスタ(M1〜Mn)のゲート絶縁膜の破壊を防止するとともに、高電圧が印加される静電保護回路6において、サージ電圧による影響を、データ線駆動回路や走査線駆動回路などの内部回路に及ぼさないようにしている。
また、ダイオードD1,D2(Dn,Dn+1)をMOSダイオードで構成する場合も、MOSトランジスタ(M1〜Mn)と同様に、トランジスタのゲート絶縁膜の膜厚を、データ線駆動回路4を構成するトランジスタのゲート絶縁膜の膜厚よりも厚くする。これによって、必要な静電耐性を確保することができる。
バッファ回路3における論理回路7としては、インバータ回路の他、NAND回路、NOR回路のような2端子以上の入力端子を備えた論理回路を使用することができる。2端子以上の入力を備えた論理回路を使用した場合には、入力信号を液晶表示装置内に入力する/しないを選択する機能又は、不安定な入力信号によって、論理回路7内を貫通電流が流れることを防止する機能等を持たせることが可能となる。
データ線駆動回路4は、データ線DL1〜DLnを選択駆動するものであって、入力パッド5およびバッファ回路3を介してデータ線駆動回路用電源VDDXおよびデータ線駆動回路用GND電源VSSYが供給されることでデータ線駆動回路4が動作する。
これらの電源は、走査線駆動回路側と同様に、入力パッド5からデータ線駆動回路4までの電源配線、GND配線(基準電位線)を用いて供給される。これらの配線を引き回して配線することにより、入力パッド5から入力される信号のサージ電圧を逃すことができる。
さらに、データ線駆動回路4にはバッファ回路3を介して、データ線制御信号XCTRL,データ線駆動回路制御クロック信号XCLK,データ線駆動回路開始信号XSPが供給され、所定のタイミングでこれらの信号をデータ線DL1〜nに送出し、所定のタイミングで所定のデータ線の選択を行う。
そして、本発明では、データ線駆動回路4を構成するトランジスタのゲート絶縁膜の膜厚を薄くすることにより、X方向へのデータ線の選択およびデータ信号の画素回路への書き込みを高速化する。データ線駆動回路4については、図2において詳述する。
また、データ線駆動回路4から出力されたデータ線選択信号と、バッファ回路3から出力された画素データ信号Vdiは、画素アレイ2の入力段にデータ線の本数に対応して設けられたサンプルホールド回路12に入力される。
サンプルホールド回路12は、論理回路SH1〜SHnを含み、論理回路SH1〜SHnのそれぞれの入力線に、データ選択信号と画素データ信号Vdiが供給される。
上述したように、データ線駆動回路4を構成するトランジスタのゲート絶縁膜の膜厚が他の回路よりも薄くされているので、サンプルホールド回路に伝送されるデータ線選択信号も高速に入力されるため、画素アレイ2におけるデータ線選択にかかる動作速度が高速化され、画素回路10への画素データの書き込みおよび表示が高速化され、高精細な画像を実現することができる。
走査線駆動回路1は、Yシフトレジスタ8および論理回路・駆動回路9を有し、走査線WL1〜WLmを選択駆動するものであって、入力パッド5を介して走査線駆動回路用電源VDDYおよび走査線駆動回路用GND電源VSSYが供給されることで、走査線駆動回路1が動作する。走査線駆動回路1には、バッファ回路3を介して、走査線駆動回路制御信号YCTRL,走査線駆動回路制御クロック信号YCLK、走査線駆動回路開始信号YSPが供給され、走査線駆動回路1によって所定のタイミングでこれらの信号を走査線WLに送出し、所定のタイミングで所定の走査線WLの選択を行う。
ここで、走査線駆動回路1を構成するトランジスタのゲート絶縁膜には、走査線(WL1〜WLn)を選択してそのゲートが走査線WLと接続されたトランジスタをオンするために、高電位の信号が印加され、例えば7Vのような高電圧を走査線に対して印加することになるから、サージ電圧に影響されないゲート耐圧を確保しなければならない。よって、走査線駆動回路1を構成するトランジスタのゲート絶縁膜の膜厚は、データ線駆動回路4を構成するトランジスタのゲート絶縁膜の膜厚よりも厚くしている。
なお、本実施形態において、走査線駆動回路1、データ線駆動回路4、バッファ回路3、及びサンプルホールド回路12は、液晶表示パネルにおいてTFTが形成されている素子基板上に集積化されている。
このように、データ線駆動回路4におけるトランジスタのゲート絶縁膜の膜厚を、他の回路のトランジスタのゲート絶縁膜の膜厚よりも薄くすることで、データ線駆動回路の高速化を無理なく達成することができる。
また、膜厚の異なるゲート絶縁膜の種類を2種類(厚い第1の膜厚の膜と、薄い第2の膜厚の膜)に限定することによって、製造プロセスが複雑化しない。
厚いゲート絶縁膜の第1の膜厚は、例えば800Åであり、薄いゲート絶縁膜の第2の膜厚は例えば、200Åである。第1の膜厚は第2の膜厚の4倍である。半導体製造プロセス上、4倍程度が限界値と考えられる。つまり、第1の膜厚は、最大で第2の膜厚の4倍であるといえる。
画素アレイ2の動作電圧を5V程度とし、データ線駆動回路4の動作電圧を3V程度としたとき、画素アレイ2におけるMOSトランジスタのゲート絶縁膜の膜厚は、最低でも、データ線駆動回路4を構成するMOSトランジスタのゲート絶縁膜の膜厚の1.5倍は必要である。よって、第1の膜厚は、第2の膜厚の、少なくとも1.5倍以上に設定することになる。よって、第1の膜厚は、第2の膜厚を基準として、1.5倍以上4倍以下ということになる。具体的には、例えば、画素の動作電圧を5V,データ線ドライバの動作電圧を3Vとしたとき、必要なマージン(余裕)を考慮すると、第1の膜厚は第2の膜厚の1.7倍程度は必要である(上述の1.5倍以上というのは、マージンを考慮しない場合の最低値を示している)。また、一般的な酸化膜の耐圧は5MV/cm程度であるため、微細なICにおいてトランジスタを5Vで動作させる場合のゲート絶縁膜の膜厚(第1の膜厚)は、100Å程度は必要である(10−6cm=100Å)。第2の酸化膜の膜厚は60Å〜70Å程度は必要である。この程度の膜厚であれば、微細なICにおいて実際に実施する上で何ら問題はない。
(データ線駆動回路)
データ線駆動回路4の具体的な構成は図2に示されるとおりである。データ線駆動回路4は、Xシフトレジスタ20と、ラッチ回路22と、電位選択回路24と、から構成されている。
このうちXシフトレジスタ20は、水平走査期間の最初に供給されるデータ線駆動回路開始信号XSPをデータ線駆動回路制御クロック信号XCLKにしたがって転送し、ラッチ信号S1,S2,S3,・・・Snの立ち上がりにおいて順次ラッチするものである。そして、ラッチ回路22は、ラッチ信号S1,S2,S3,・・・Snの各々をデータ線駆動回路開始信号XSPの立下りにおいて一斉にラッチするとともに、その結果を電位選択回路24に出力する。電位選択回路24は、V1,0V,−V1のいずれかの電圧が選択的に供給されることで、交流化信号FR,信号Son、Soffおよびラッチ回路22からの出力信号を変換してデータ線DL1〜nに供給するものである。
(MOSトランジスタの断面構造)
図3は、本発明のアクティブマトリクス基板におけるMOSトランジスタの断面構造(特に、ゲート絶縁膜の膜厚)を模式的に示した図である。
図3は、本発明のアクティブマトリクス基板におけるMOSトランジスタの断面構造(特に、ゲート絶縁膜の膜厚)を模式的に示した図である。
図3には、左から順に、走査線駆動回路1の形成領域(領域A)におけるMOSトランジスタの断面構造、画素アレイ2の形成領域(領域B)におけるMOSトランジスタの断面構造、データ線駆動回路3の形成領域(領域C)におけるMOSトランジスタの断面構造、バッファ7の形成領域(領域D)におけるMOSトランジスタの断面構造が示されている。なお、図3において、簡略化のため、ゲート絶縁膜よりも上層の配線については図示を省略している。
図示されるように、絶縁基板30上においてデータ線と走査線とによって区画形成された各画素領域のそれぞれにおいてTFTが形成されている。図3においては、走査線駆動回路1を構成するトランジスタ形成領域をA、画素回路10(画素アレイ2)を構成するトランジスタ形成領域をB、データ線駆動回路4を構成するトランジスタ形成領域をC、バッファ回路3を構成するトランジスタ形成領域をDとして示す。
このTFTは、図3に示すように、ソース領域31とドレイン領域33との間にチャネルを形成するためのチャネル領域34、このチャネル領域34にゲート絶縁膜35を介して対峙するゲート電極37が形成される。ここで、図示しないソース領域と接続された電極はデータ線の一部であり、ゲート電極37は走査電極の一部である。このような構成のTFTを製造するにあたっては、絶縁基板30の下地保護膜36の表面に半導体膜を形成し、これをパターニングして島状の半導体膜とした後にゲート絶縁膜35を形成する。次に、特に図示しないが、アルミニウム膜等の薄膜をスパッタ形成した後、それをパターニングしてゲート電極37を形成する。このとき走査線WLも形成される。
走査線駆動回路1の形成領域(領域A)におけるMOSトランジスタのゲート絶縁膜35aの厚み(SH1)と、画素アレイ2の形成領域(領域B)におけるMOSトランジスタのゲート絶縁膜35bの厚み(SH2)と、バッファ7の形成領域(領域D)におけるMOSトランジスタのゲート絶縁膜35dの厚み(SH4)は、どれも同じ(例えば800Å)に設定される。これらのゲート絶縁膜(35a,35b,35d)が第1のゲート絶縁膜である。
これに対して、高速動作が要求されるデータ線駆動回路3の形成領域(領域C)におけるMOSトランジスタのゲート絶縁膜35c(すなわち、第2のゲート絶縁膜)の膜厚(SH3)は、例えば200Å程度に設定され、第1の絶縁膜(35a,35b,35d)に対して薄く設定される。
次に、ゲート電極37をマスクとして半導体膜に不純物イオンを導入し、ソース領域31及びドレイン領域33を形成する。ここで、走査線駆動回路1を構成するトランジスタ形成領域A,バッファ回路3を構成するトランジスタ形成領域Dにおいては、上述したように、トランジスタのゲート絶縁膜の膜厚が同一であるため(第2の膜厚)、同一の製造工程で形成し、データ線駆動回路4を構成するトランジスタ形成領域Cのみについては、トランジスタのゲート絶縁膜の厚さを薄く(第1の膜厚)設定しているから、ゲート絶縁膜を形成する工程を、他の回路を構成するトランジスタの製造工程とは別工程とする。
すなわち、液晶表示装置におけるトランジスタのゲート絶縁膜を、第1の膜厚または第2の膜厚に設定するためには、上述したゲート絶縁膜の製造工程を2工程として、第1の膜厚のゲート絶縁膜と、第2の膜厚のゲート絶縁膜とを別工程で形成する。また、2種類のゲート絶縁膜の形成方法としては、上述したように、それぞれを別の製造工程にて必要な膜厚にする方法の他、一定の膜厚までゲート絶縁膜を形成した後で、一方のゲート絶縁膜に関して例えば、ONO(SiO2/SiN/SiO2)のような比較的耐圧の高い酸化膜を形成するという方法も挙げられる。
また、さらに、画素回路10(画素アレイ2)を構成するトランジスタ形成領域Bについても、図3に示すように、走査線駆動回路1を構成するトランジスタ形成領域A,バッファ回路3を構成するトランジスタ形成領域Dと同様に、トランジスタのゲート絶縁膜の膜厚を第2の膜厚に設定することもでき、この場合は、走査線駆動回路1を構成するトランジスタの動作速度と画素回路10(画素アレイ2)を構成するトランジスタの動作速度を同等にすることができ、ともに、耐圧を向上しつつ動作の信頼性を向上することができる。
ゲート絶縁膜の膜厚の設定方法においては、トランジスタにおけるソース・ドレイン電流をIDS、ゲート幅をw、ゲート長をL、接地電圧をVss、トランジスタの閾値電圧をVthとすると、飽和領域において知られる式1が挙げられる。
IDS=1/2β・w/L(Vss−Vth)2・・・(式1)
また、式1において、βにおいては、トランジスタの移動度をμ、誘電率をε0、ゲート絶縁膜の膜厚をtoxとすると、式2が挙げられる。
β=μ・Cox=με0/tox・・・(式2)
例えば、走査線駆動回路1に印加される電圧が5Vであり、データ線駆動回路4に印加される電圧が3Vである場合には、上述のとおり、第1の膜厚は、第2の膜厚の少なくとも1.5倍以上に設定することが望ましい。
IDS=1/2β・w/L(Vss−Vth)2・・・(式1)
また、式1において、βにおいては、トランジスタの移動度をμ、誘電率をε0、ゲート絶縁膜の膜厚をtoxとすると、式2が挙げられる。
β=μ・Cox=με0/tox・・・(式2)
例えば、走査線駆動回路1に印加される電圧が5Vであり、データ線駆動回路4に印加される電圧が3Vである場合には、上述のとおり、第1の膜厚は、第2の膜厚の少なくとも1.5倍以上に設定することが望ましい。
このように、本発明においては、走査線駆動回路1及び、入力パッド5への信号を受けるバッファ回路3、画素回路10に関しては、トランジスタのゲート絶縁膜の膜厚を略等しくし、データ線駆動回路4を構成するトランジスタのゲート絶縁膜の膜厚に関しては、画素選択速度と画素への書き込み電圧等のデータ線駆動回路で使用される電圧や、入力パッドにおける静電耐圧以外の要素によってゲート絶縁膜の膜厚を設定するものである。
走査線駆動回路1、入力パッド5からの信号を受けるバッファ回路3、画素回路10を構成するトランジスタのゲート絶縁膜の膜厚に関しては、走査線駆動回路1で使用する電圧及び、入力パッドにおける静電耐圧及び、画素回路に使用されるトランジスタのゲート耐圧等を考慮したゲート絶縁膜の膜厚を設定するものである。
また、さらに、上述したように、バッファ回路3における静電保護回路6におけるトランジスタM1〜Mn、MOSダイオードD1〜n,D2〜2nのゲート絶縁膜に関しても第2の膜厚に設定されるから、静電サージを、電源線を介して、電荷蓄積容量の大きい高レベル電位側の電源であるVDDあるいは基準電位側の電源であるGNDへ逃がす手法と組み合わせることで、さらに静電サージによるトランジスタのゲート絶縁膜破壊に対する耐性を向上させることが可能となる。
以下、本発明の電気光学装置を搭載した電子機器について説明する。
(サブパネルを備える携帯端末)
(サブパネルを備える携帯端末)
図4は、サブパネルを備える携帯端末(携帯電話端末、PDA端末、持ち運び可能なパーソナルコンピュータを含む)の斜視図である。図4の携帯端末1300は携帯電話端末であり、図示されるように、上部筐体1304と、この上部筐体1304の内面に設けられたサブパネル100と、下部筐体1306と、操作キー1302と、を備える。なお、下部筐体1306の外面にはメインパネルが設けられているが、図4ではメインパネルは図示されない。
サブパネル100は、本発明の電子光学装置(データ線駆動回路を構成するトランジスタの膜厚が他の回路を構成するトランジスタの膜厚よりも薄い電子光学装置)を用いて構成される。よって、サブパネル100におけるデータ線の駆動速度が高速化されることで、画素データの書き込み速度・表示速度も高速化され、高精細な画像が実現できる。
(低消費電力の携帯情報端末)
図5は、本発明の電子光学装置を用いた携帯情報端末(PDA,パーソナルコンピュータ,ワードプロセッサ等)の斜視図である。携帯情報端末1200は、上部筐体1206および下部筐体1204と、キーボード等の入力部1202と、本発明の反射型液晶装置を用いた表示パネル100と、を有する。この携帯情報端末においても、上述の携帯端末と同様の効果が得られる。
(反射型プロジェクタ)
図6は、本発明の反射型液晶装置を光変調器として用いたプロジェクタ(投射型表示装置)の要部の概略構成を示す図である。図示されるように、プロジェクタ1100は、偏光照明装置1110と、投射光学系1160と、偏光ビームスプリッタ1140(偏光光束反射面1141を含む)と、ダイクロイックミラー1151,1152と、RGBの各色に対応した、光変調器としての本発明の反射型液晶装置(100R,100G,100B)と、を有する。
図示されるように、偏光照明装置1110がシステム光軸PLに沿って配置されている。この偏光照明装置1110において、ランプ1112からの出射光は、リフレクタ1114による反射で略平行な光束となって、第1のインテグレータレンズ1120に入射する。これにより、ランプ1112からの出射光は、複数の中間光束に分割される。この分割された中間光束は、第2のインテグレータレンズを光入射側に有する偏光変換素子1130によって、偏光方向が略々揃った一種類の偏光光束(s偏光光束)に変換されて、偏光照明装置1110から出射されることとなる。
偏光照明装置1110から出射されたs偏光光束は、偏光ビームスプリッタ1140のs偏光光束反射面1141によって反射される。この反射光束のうち、青色光(B)の光束がダイクロイックミラー1151の青色光反射層にて反射され、反射型の液晶装置100Bによって変調される。また、ダイクロイックミラー1151の青色光反射層を透過した光束のうち、赤色光(R)の光束は、ダイクロイックミラー1152の赤色光反射層にて反射され、反射型の液晶装置100Rによって変調される。
一方、ダイクロイックミラー1151の青色光反射層を透過した光束のうち、緑色光(G)の光束は、ダイクロイックミラー1152の赤色光反射層を透過して、反射型の液晶装置100Gによって変調される。
このようにして、液晶装置100R、100G、100Bによってそれぞれ色光変調された赤色、緑色、青色の光は、ダイクロイックミラー1152、1151、偏光ビームスプリッタ1140によって順次合成された後、投射光学系1160によって、スクリーン1170に投射される。この携帯情報端末においても、上述の効果が得られる。
電子機器としては、以上説明した他にも、透過型プロジェクタ、照明装置、液晶テレビなどが挙げられる。そして、これらの各種電子機器に対して上述した電気光学装置が適用可能なのはいうまでもない。
なお、前記のように本実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できるであろう。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。
例えば、明細書又は図面において、少なくとも一度、より広義または同義な異なる用語と共に記載された用語は、明細書又は図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。また、電子光学装置回路、電子機器の構成、動作も本実施形態で説明したものに限定に限定されず、種々の変形実施が可能である。電気光学装置には、液晶装置の他、EL装置(有機EL装置、無機EL装置)が含まれる。
以上、本発明の各実施形態によれば、例えば、以下の主要な効果を得ることができる。ただし、本発明の電子光学装置が、以下に記載のすべての効果を同時に生じさせる必要はなく、下記の効果の列挙が、本発明の不当な限定の根拠とされることはない。
(1)データ線を駆動するデータ線駆動回路を構成するトランジスタのゲート絶縁膜の膜厚を他の回路を構成するトランジスタのゲート絶縁膜の膜厚よりも薄くすることによって、データ線駆動回路の動作速度が高速化し、データ線の選択動作、ひいては画素への画素データの書き込み/表示を高速化することができる。他の回路については、比較的高い耐圧を必要とするトランジスタのゲート絶縁膜は任意の厚さに設定できる。
(2)走査線を駆動する走査線駆動回路、ならびに前記データ線駆動回路と入力パッドとの間に設けられたバッファ回路のそれぞれを構成するトランジスタの膜厚が第2の膜厚煮設定され、データ線駆動回路を構成するトランジスタのゲート絶縁膜の膜厚が第1の膜厚に設定されていることにより、データ線駆動回路の動作速度を高速化できるので、データ線の選択速度を高速化できる。
(3)走査線駆動回路を構成するトランジスタのゲート絶縁膜の膜厚を、データ線駆動回路を構成するトランジスタのゲート絶縁膜の膜厚である、第1の膜厚よりも厚い第2の膜厚に設定することにより、データ線駆動回路よりも高電圧が供給される走査線駆動回路を構成するトランジスタのゲート耐圧を確保することができる。
(4)入力パッドからの信号を受けるバッファ回路を構成するトランジスタのゲート絶縁膜の膜厚も第1の膜厚よりも厚い第2の膜厚に設定するので、バッファ回路を構成するゲート酸化膜の破壊を防止することができ、必要な静電耐性を得ることができる。
(5)トランジスタとして使用するゲート絶縁膜の膜厚を2種類にしているので、製造プロセスにおけるコストの上昇を最小限にとどめることができる。
(6)バッファ回路は、前記入力パッドからの信号を伝送する信号線がゲートに接続された、前記第2の膜厚のゲート絶縁膜を有するトランジスタと、前記信号線に接続された静電保護回路とを有するので、入力パッドに入力される高電位の信号が、バッファ回路におけるトランジスタのゲートに送信されるため、前記トランジスタのゲート絶縁膜の膜厚を第1の膜厚よりも厚い第2の膜厚とすることで、ゲート絶縁膜の破壊を防止できるとともに、高電位が入力される静電保護回路によってサージ電圧による影響をデータ線駆動回路、走査線駆動回路などの内部回路に及ぼさないようにすることができる。
(7)静電保護回路は、一端が電源電圧と接続され、他端が接地電圧と接続され、直列接続されたMOSダイオードを含むものであって、前記MOSダイオードのゲート絶縁膜の膜厚は前記第2の膜厚に設定されているから、MOSダイオードの耐圧を向上させ、サージ電圧を走査線駆動回路用、あるいはデータ線駆動回路用の高レベル電源、走査線駆動回路用あるいはデータ線駆動回路用のGNDなどの基準電圧電源などと接続された高レベル線や基準電位線のような電源配線へ逃すようにすることで、データ線駆動回路ならびに走査線駆動回路などの内部回路に対してサージ電圧を印加しないようにすることができる。(8)直列に設けられたMOSダイオードにより、サージ電圧を分圧することができるから、データ線駆動回路を構成するトランジスタのゲート絶縁膜の膜厚ほどは薄くできないものの、耐圧を鑑みた上で、バッファ回路を構成するトランジスタのゲート絶縁膜を薄くすることができる。
(9)前記静電保護回路は、その入力部に抵抗を有するから、高電位の入力信号によるサージのピーク電圧を減衰することができるため、抵抗の次段に設けられたトランジスタのゲート絶縁膜に直接印加されるピーク電圧を軽減でき、トランジスタのゲート絶縁膜破壊を抑止することができる。
(10)マトリクス状に配列された複数の画素回路を構成するトランジスタのゲート絶縁膜の膜厚が第2の膜厚に設定されていることにより、走査線駆動回路を構成するトランジスタのゲート絶縁膜の膜厚と等しくなり、画素回路を構成するトランジスタのゲート絶縁膜の耐圧を十分に確保することができるとともに、走査線駆動回路を構成するトランジスタのゲート絶縁膜の膜厚と、画素回路を構成するトランジスタのゲート絶縁膜の膜厚とを等しくすることで、走査線駆動回路の動作速度と、画素回路を構成するトランジスタの動作速度を等しくすることができる。
(11)データ線駆動回路によって駆動されるデータ線の駆動電圧が、前記走査線駆動回路によって駆動される走査線の駆動電圧よりも低く、走査線駆動回路を構成するトランジスタのゲート絶縁膜の膜厚は、データ線駆動回路を構成するトランジスタのゲート絶縁膜の膜厚よりも厚いので、走査線駆動回路はゲート耐圧重視、データ線駆動回路は動作の高速化重視で設計することができる。
(12)第2の膜厚を第1の膜厚の1.5倍以上とすることで、走査線駆動回路、バッファ回路、画素回路には所望のゲート耐圧、データ線駆動回路には所望の動作速度を実現することができる。
(13)データ線駆動回路は、シフトレジスタと、データ線へデータ線選択信号を送出する論理回路ならびに駆動回路とをもつので、データ線駆動回路専用電源を使用することができるため、走査線駆動回路とは異なった高レベル電位の電源電圧を使用することができる。
(14)走査線駆動回路は、シフトレジスタと、走査線へデータ線選択信号を送出する論理回路ならびに駆動回路とをもつので、走査線駆動回路専用電源を使用する事ができるため、トランジスタのゲート絶縁膜の膜厚を、使用する電源に合わせて最適化することができる。
(15)大画面で高速駆動が可能であり、かつ高信頼性のアクティブマトリクス基板を実現することができる。
(16)本発明の電気光学装置は、例えば、携帯電話のサブパネル、低消費電力のノート型パーソナルコンピュータ、反射型プロジェクタ、透過型プロジェクタ、照明機器、デジタルテレビ等の電子機器に搭載することが可能である。よって、大画面のパネルに対応することができる。
(17)図1の電気光学装置におけるレイアウト配置では、入力パッド5の近傍に、パッドからの信号を直接に受ける高い静電気耐性を要求されるトランジスタ(M1,Mn)が配置され(さらに高い静電耐性が要求される静電保護回路があり)、次に、高速性が要求されるデータ線駆動回路があり、次に、高耐圧が要求される画素アレイ2と走査線駆動回路1がある。このように、高静電破壊耐性、高速性、高耐圧性という性質の違う回路ブロックを整然と、密にレイアウトされており、かつ製造プロセスはそれほど複雑化しないため、量産性もよい。
(1)データ線を駆動するデータ線駆動回路を構成するトランジスタのゲート絶縁膜の膜厚を他の回路を構成するトランジスタのゲート絶縁膜の膜厚よりも薄くすることによって、データ線駆動回路の動作速度が高速化し、データ線の選択動作、ひいては画素への画素データの書き込み/表示を高速化することができる。他の回路については、比較的高い耐圧を必要とするトランジスタのゲート絶縁膜は任意の厚さに設定できる。
(2)走査線を駆動する走査線駆動回路、ならびに前記データ線駆動回路と入力パッドとの間に設けられたバッファ回路のそれぞれを構成するトランジスタの膜厚が第2の膜厚煮設定され、データ線駆動回路を構成するトランジスタのゲート絶縁膜の膜厚が第1の膜厚に設定されていることにより、データ線駆動回路の動作速度を高速化できるので、データ線の選択速度を高速化できる。
(3)走査線駆動回路を構成するトランジスタのゲート絶縁膜の膜厚を、データ線駆動回路を構成するトランジスタのゲート絶縁膜の膜厚である、第1の膜厚よりも厚い第2の膜厚に設定することにより、データ線駆動回路よりも高電圧が供給される走査線駆動回路を構成するトランジスタのゲート耐圧を確保することができる。
(4)入力パッドからの信号を受けるバッファ回路を構成するトランジスタのゲート絶縁膜の膜厚も第1の膜厚よりも厚い第2の膜厚に設定するので、バッファ回路を構成するゲート酸化膜の破壊を防止することができ、必要な静電耐性を得ることができる。
(5)トランジスタとして使用するゲート絶縁膜の膜厚を2種類にしているので、製造プロセスにおけるコストの上昇を最小限にとどめることができる。
(6)バッファ回路は、前記入力パッドからの信号を伝送する信号線がゲートに接続された、前記第2の膜厚のゲート絶縁膜を有するトランジスタと、前記信号線に接続された静電保護回路とを有するので、入力パッドに入力される高電位の信号が、バッファ回路におけるトランジスタのゲートに送信されるため、前記トランジスタのゲート絶縁膜の膜厚を第1の膜厚よりも厚い第2の膜厚とすることで、ゲート絶縁膜の破壊を防止できるとともに、高電位が入力される静電保護回路によってサージ電圧による影響をデータ線駆動回路、走査線駆動回路などの内部回路に及ぼさないようにすることができる。
(7)静電保護回路は、一端が電源電圧と接続され、他端が接地電圧と接続され、直列接続されたMOSダイオードを含むものであって、前記MOSダイオードのゲート絶縁膜の膜厚は前記第2の膜厚に設定されているから、MOSダイオードの耐圧を向上させ、サージ電圧を走査線駆動回路用、あるいはデータ線駆動回路用の高レベル電源、走査線駆動回路用あるいはデータ線駆動回路用のGNDなどの基準電圧電源などと接続された高レベル線や基準電位線のような電源配線へ逃すようにすることで、データ線駆動回路ならびに走査線駆動回路などの内部回路に対してサージ電圧を印加しないようにすることができる。(8)直列に設けられたMOSダイオードにより、サージ電圧を分圧することができるから、データ線駆動回路を構成するトランジスタのゲート絶縁膜の膜厚ほどは薄くできないものの、耐圧を鑑みた上で、バッファ回路を構成するトランジスタのゲート絶縁膜を薄くすることができる。
(9)前記静電保護回路は、その入力部に抵抗を有するから、高電位の入力信号によるサージのピーク電圧を減衰することができるため、抵抗の次段に設けられたトランジスタのゲート絶縁膜に直接印加されるピーク電圧を軽減でき、トランジスタのゲート絶縁膜破壊を抑止することができる。
(10)マトリクス状に配列された複数の画素回路を構成するトランジスタのゲート絶縁膜の膜厚が第2の膜厚に設定されていることにより、走査線駆動回路を構成するトランジスタのゲート絶縁膜の膜厚と等しくなり、画素回路を構成するトランジスタのゲート絶縁膜の耐圧を十分に確保することができるとともに、走査線駆動回路を構成するトランジスタのゲート絶縁膜の膜厚と、画素回路を構成するトランジスタのゲート絶縁膜の膜厚とを等しくすることで、走査線駆動回路の動作速度と、画素回路を構成するトランジスタの動作速度を等しくすることができる。
(11)データ線駆動回路によって駆動されるデータ線の駆動電圧が、前記走査線駆動回路によって駆動される走査線の駆動電圧よりも低く、走査線駆動回路を構成するトランジスタのゲート絶縁膜の膜厚は、データ線駆動回路を構成するトランジスタのゲート絶縁膜の膜厚よりも厚いので、走査線駆動回路はゲート耐圧重視、データ線駆動回路は動作の高速化重視で設計することができる。
(12)第2の膜厚を第1の膜厚の1.5倍以上とすることで、走査線駆動回路、バッファ回路、画素回路には所望のゲート耐圧、データ線駆動回路には所望の動作速度を実現することができる。
(13)データ線駆動回路は、シフトレジスタと、データ線へデータ線選択信号を送出する論理回路ならびに駆動回路とをもつので、データ線駆動回路専用電源を使用することができるため、走査線駆動回路とは異なった高レベル電位の電源電圧を使用することができる。
(14)走査線駆動回路は、シフトレジスタと、走査線へデータ線選択信号を送出する論理回路ならびに駆動回路とをもつので、走査線駆動回路専用電源を使用する事ができるため、トランジスタのゲート絶縁膜の膜厚を、使用する電源に合わせて最適化することができる。
(15)大画面で高速駆動が可能であり、かつ高信頼性のアクティブマトリクス基板を実現することができる。
(16)本発明の電気光学装置は、例えば、携帯電話のサブパネル、低消費電力のノート型パーソナルコンピュータ、反射型プロジェクタ、透過型プロジェクタ、照明機器、デジタルテレビ等の電子機器に搭載することが可能である。よって、大画面のパネルに対応することができる。
(17)図1の電気光学装置におけるレイアウト配置では、入力パッド5の近傍に、パッドからの信号を直接に受ける高い静電気耐性を要求されるトランジスタ(M1,Mn)が配置され(さらに高い静電耐性が要求される静電保護回路があり)、次に、高速性が要求されるデータ線駆動回路があり、次に、高耐圧が要求される画素アレイ2と走査線駆動回路1がある。このように、高静電破壊耐性、高速性、高耐圧性という性質の違う回路ブロックを整然と、密にレイアウトされており、かつ製造プロセスはそれほど複雑化しないため、量産性もよい。
本発明は、大画面の電気光学装置(特に、多数のデータ線を高速に駆動することが必要となるデジタル駆動方式の電気光学装置)、アクティブマトリクス基板および電子機器に用いて好適である。
1 走査線駆動回路、2 画素アレイ、3 バッファ回路、4 データ線駆動回路、
5 入力パッド、6 静電保護回路、7 論理回路、8 Yシフトレジスタ、
9 論理回路・駆動回路、10 画素回路、11 制御IC、
12 サンプルホールド回路、SH1〜SHn サンプルホールド回路、
DL1〜DLn データ線、WL1〜WLn 走査線、
35a,35b,35d 厚い(第1の膜厚の)ゲート絶縁膜、
35c 薄い(第2の膜厚の)ゲート絶縁膜
5 入力パッド、6 静電保護回路、7 論理回路、8 Yシフトレジスタ、
9 論理回路・駆動回路、10 画素回路、11 制御IC、
12 サンプルホールド回路、SH1〜SHn サンプルホールド回路、
DL1〜DLn データ線、WL1〜WLn 走査線、
35a,35b,35d 厚い(第1の膜厚の)ゲート絶縁膜、
35c 薄い(第2の膜厚の)ゲート絶縁膜
Claims (12)
- 複数の走査線と、複数のデータ線と、前記複数の走査線と前記複数のデータ線との交差に設けられ、マトリクス状に配列された複数の画素回路と、前記複数のデータ線を各々駆動するデータ線駆動回路と、前記複数の走査線を各々駆動する走査線駆動回路と、を備えたアクティブマトリクス型電気光学装置であって、
前記データ線駆動回路を構成するトランジスタのゲート絶縁膜の膜厚を、同一基板上の他の回路を構成するトランジスタのゲート絶縁膜の膜厚よりも薄く設定することを特徴とする電気光学装置。 - 請求項1記載の電気光学装置であって、
前記他の回路は、前記走査線駆動回路ならびに前記データ線駆動回路と入力パッドとの間に設けられたバッファ回路を含み、
前記走査線駆動回路および前記バッファ回路を構成するトランジスタのゲート絶縁膜の膜厚が、第1の膜厚に設定され、
前記データ線駆動回路を構成するトランジスタのゲート絶縁膜の膜厚が、前記第1の膜厚よりも薄い第2の膜厚に設定されることを特徴とする電気光学装置。 - 請求項2記載の電気光学装置であって、
前記バッファ回路は、
前記入力パッドからの信号を伝送する信号線がゲートに接続され、ゲート絶縁膜の厚みが前記第1の膜厚に設定されたMOSトランジスタと、
前記信号線と前記MOSトランジスタの前記ゲートとの接続点に接続された静電保護回路と、
を含むことを特徴とする電気光学装置。 - 請求項3記載の電気光学装置であって、
前記静電保護回路は、高レベル電源電位と前記信号線との間に接続された第1のMOSダイオードと、低レベル電源電位と前記信号線との間に接続された第2のMOSダイオードと、を有し、
前記第1および第2のMOSダイオードのゲート絶縁膜の膜厚は、前記第1の膜厚に設定されることを特徴とする電気光学装置。 - 請求項3または請求項4記載の電気光学装置であって、
前記静電保護回路は、入力部に設けられた静電保護抵抗を、さらに有することを特徴とする電気光学装置。 - 請求項2〜請求項5のいずれか記載の電気光学装置であって、
前記他の回路は、さらに、前記複数の画素回路からなる画素アレイを含み、
前記画素回路を構成するトランジスタのゲート絶縁膜の膜厚が前記第1の膜厚に設定されることを特徴とする電気光学装置。 - 請求項1〜請求項6のいずれか記載の電気光学装置であって、
前記データ線駆動回路によって駆動される前記データ線の駆動電圧は、前記走査線駆動回路によって駆動される走査線の駆動電圧よりも低いことを特徴とする電気光学装置。 - 請求項2〜請求項7のいずれか記載の電気光学装置であって、
前記第1の膜厚は、前記第2の膜厚の1.5倍以上であることを特徴とする電気光学装置。 - 請求項1〜請求項8のいずれか記載の電気光学装置であって、
前記データ線駆動回路は、シフトレジスタと、データ線へデータ線選択信号を送出する論理回路ならびに駆動回路と、を含むことを特徴とする電気光学装置。 - 請求項1〜請求項9のいずれか記載の電気光学装置であって、
前記走査線駆動回路は、シフトレジスタと、走査線へ走査線選択信号を送出する論理回路ならびに駆動回路と、を含むことを特徴とする電気光学装置。 - 複数の走査線および複数のデータ線と、
前記複数のデータ線を各々駆動するデータ線駆動回路と、
前記複数の走査線を各々駆動する走査線駆動回路と、
前記複数の走査線と前記複数のデータ線との交差に設けられ、マトリクス状に配列された複数の画素回路を含む画素アレイと、
外部から供給される信号を受ける入力パッドと、
前記入力パッドと前記データ線駆動回路間に設けられたバッファ回路とを有し、
前記バッファ回路は、前記入力パッドからの信号を伝送する信号線に接続された静電保護回路を含み、
前記走査線駆動回路を構成するトランジスタのゲート絶縁膜と、前記画素回路を構成するトランジスタのゲート絶縁膜と、前記バッファ回路を構成するトランジスタのゲート絶縁膜と、前記静電保護回路を構成するトランジスタのゲート絶縁膜の膜厚が第1の膜厚に設定され、
前記データ線駆動回路を構成するトランジスタのゲート絶縁膜は、前記第1の膜厚よりも薄い第2の膜厚に設定され、
前記第1の膜厚は、前記第2の膜厚の1.5倍以上に設定されることを特徴とするアクティブマトリクス基板。 - 請求項1〜請求項10のいずれか記載の電気光学装置を搭載した電子機器。
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JP2007078757A JP2008241831A (ja) | 2007-03-26 | 2007-03-26 | 電気光学装置、アクティブマトリクス基板および電子機器 |
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2007
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