JP2009282362A - 電気光学装置及び電子機器 - Google Patents

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Abstract

【課題】液晶装置等の電気光学装置において、短板式で高品位のカラー表示を行い、高精細化を図る。
【解決手段】電気光学装置は、基板(10)上に、複数の走査線(11)及びデータ線(6)と、R、G又はBに対応する複数のサブ画素部(70)と、一列に配列された三つのサンプリング回路(71)が、複数配列されてなるサンプリング手段とを備える。サンプリング回路は、薄膜トランジスタから構成されると共に、ゲート電極(72)を共用で有し、ソース又はドレインに電気的に接続されている画像信号線は、ゲート電極と重畳部分を含む。
【選択図】図5

Description

本発明は、例えば短板式にてカラー表示可能である、液晶装置等の電気光学装置、及びそのような電気光学装置を備えた、例えば液晶プロジェクタ等の電子機器の技術分野に関する。
この種の電気光学装置では、一つの画素部を構成するRGB(即ち、赤色、緑色、青色)別の三つのサブ画素部は、典型的には、一つの画素内にて横方向或いはX方向に並べられる。RGB別の画像信号は、相隣接する3本のデータ線を介して、これら三つサブ画素部に同時に供給される。更に、駆動周波数を高める等の目的から、シリアル−パラレル変換若しくは展開(即ち、相展開)が利用される場合には、RGB別の画像信号は、横方向に並ぶ複数の画素部に対して、同時に供給される。特に、このように画像信号を供給する場合に発生し易いとされる、RGBの系列内における縦スジを低減するために、データ線或いはソース線に付加容量を付ける技術も提案されている(特許文献1参照)。
特開2007−256909号公報
この種の電気光学装置では、高精細化という一般的要請下で画素ピッチを小さくすると、RGB別に設けられるサンプリング回路を、同じピッチで横方向に並べたまま基板上に作り込むことが著しく困難になる。これに対して先ず、本願発明者の研究によれば、RGB別の三つのサンプリング回路を、縦方向に並べる、即ち縦方向に三段にして作り込むことが考えられる。
しかしながら、背景技術等にある電気光学装置において、三段のサンプリング回路を作り込むと、三段のサンプリング回路の相互間で、データ線に至るまでの配線長、配線経路、寄生容量等に無視し得ない差が生じる。よって、RGBの系列内のみのらず系列間におけるスジムラ、言い換えれば縦スジが大なり小なり発生してしまう。特に、典型的にはそうであるように、サンプリング回路を薄膜トランジスタで構成すると、RGBの系列間でソースのプッシュダウン量に無視し得ない差が生じる。このため、例えば液晶に対する局所的な直流成分の印加によって或いは対向電極の電位設定に狂いが生じることで、焼き付きも発生し易くなってしまうという技術的問題点がある。
本発明は、例えば上記問題点に鑑みてなされたものであり、短板式で高品位のカラー表示を行うことが可能であり、しかも高精細化に適している電気光学装置、及びそのような電気光学装置を備える電子機器を提供することを課題とする。
本発明の第1電気光学装置は上記課題を解決するために、基板上に、画素領域において第1方向に夫々延び且つ該第1方向に交差する第2方向に配列されており、走査信号を順次供給するための複数の走査線と、前記画素領域において前記第2方向に夫々延び且つ前記第1方向に配列されており、RGB別の画像信号を供給するための複数のデータ線と、前記複数のデータ線及び前記複数の走査線の交点に対応してサブ画素毎に設けられており、各々がR、G又はBに対応する複数のサブ画素部と、前記複数のデータ線のうちR、G及びBに対応する3本の相隣接するデータ線に対して前記画像信号を供給すると共に前記第2方向に一列に配列された三つのサンプリング回路が、前記第1方向に複数配列されてなるサンプリング手段とを備え、前記三つのサンプリング回路は夫々、薄膜トランジスタから構成されると共に、前記第2方向に延びるゲート電極を共用で有し、前記三つのサンプリング回路の各々において、前記薄膜トランジスタのソース又はドレインに電気的に接続されておりサンプリング前又は後における前記画像信号を供給するための画像信号線は、前記基板上で平面的に見て前記ゲート電極に重なり且つ前記第2方向に延びる重畳部分を含む。
本発明の第1電気光学装置によれば、その動作時には、例えば電源信号、データ信号、制御信号等の各種信号が入出力されると、例えば基板上に作り込まれた内蔵駆動回路又は外付けされた駆動回路によって、走査信号が走査線に対して順次供給される。これと並行して画像信号がデータ線に対して、例えば相隣接する3本のデータ線毎に同時に、或いは更にシリアル−パラレル変換若しくは展開により、3×n(但し、nは2以上の自然数)本のデータ線毎に同時に供給される。具体的には、第2方向(即ち典型的には縦方向又はY方向)に一列に配列された三つのサンプリング回路から、R、G及びBに対応する3本の相隣接するデータ線に対して、RGB別の画像信号が同時に又は逐次に供給される。このような各種信号の入出力によって、第1電気光学装置において、例えば液晶表示、EL(ElectroLuminescence)表示、プラズマ表示等の電気光学動作がアクティブマトリクス方式で行われる。本発明では特に、画素領域に、典型的にはRGB(赤緑青)別のカラーフィルタが画素毎に設けられており、各画素では、RGB別の三つのサブ画素部から構成される画素部によって、画素単位でRGBの合成によるカラー表示が可能となり、画素領域全体としては短板式でカラー表示或いはフルカラー表示が行われる。
尚、本願において「画素領域」とは個々の画素が占める領域を意味するのではなく、縦横に配列された多数の画素から構成される領域の全体を意味し、典型的には「画像表示領域」を意味する。
ここで本発明では特に、三つのサンプリング回路は夫々、画素スイッチング用の素子である薄膜トランジスタと同じ又は異なる積層構造を有する薄膜トランジスタから構成されており、第2方向に延びるゲート電極を共用で有する。しかも、薄膜トランジスタのソース又はドレインに電気的に接続された画像信号線は、サンプリング前又は後における画像信号を供給するべく、ゲート電極に重なり且つ第2方向に延びる重畳部分を含む。従って、画像信号線の幅方向について言えば、重畳部分を含むが故に、重畳部分がなく薄膜トランジスタの脇を画像信号線が全て通過する場合と比較して、格段に幅狭で済むことになる。よって、画素ピッチ或いはデータ線の配線ピッチの微細化に対応して、サンプリング手段における幅を狭めることが容易となるので、高精細化に極めて適したサンプリング手段が実現されることになる。
尚、3本の相隣接するデータ線の相互間における、画像信号線による寄与分も含めての寄生容量の差は、重畳部分の存在により大きくなりかねない。しかしながら、例えば、重畳部分及びゲート電極間の層間距離を(例えば、両者間に介在する層間絶縁膜の膜厚を)大きくとることで若しくは両者間に電磁シールド層を設けることで、又は、後述する態様の如く付加容量をデータ線毎に設けると共にその容量値を該寄生容量の差が小さくなるように調整することで、該寄生容量の差を小さくできる。即ち、該寄生容量の差に起因する縦スジ若しくは焼き付きを未然防止する又は低減することは、比較的容易にして可能である。
このように本発明によれば、高精細化を容易にして図りつつ、短板式で高品位のカラー表示を行うことが可能となる。
本発明の第1電気光学装置の一態様では、前記複数のデータ線に夫々、電気的に接続された付加容量を更に備え、前記3本の相隣接するデータ線の相互間における、各々に電気的に接続された前記画像信号線による寄与分も含めての寄生容量の差を低減するように、前記付加容量の値が前記相互間で異なる値とされている。
この態様によれば、3本の相隣接するデータ線の相互間における寄生容量の差が、仮に重畳部分の存在により大きくなったとしても、データ線毎に設けられた付加容量の容量値を該寄生容量の差が小さくなるように調整することで、該寄生容量の差を小さくできる。即ち、該寄生容量の差に起因する縦スジ若しくは焼き付きを未然防止又は低減できる。付加容量は、好ましくは、データ線の先端や根元など、画素領域における表示動作などの電気光学動作の邪魔とならない領域に作り込まれるとよい。
この態様では、前記付加容量は、前記基板と一対をなす対向基板上に設けられた対向電極に電気的に接続された一の容量電極と、前記複数のデータ線の先端に設けられた他の容量電極とが、相対向することで構築されており、前記一及び他の容量電極の平面サイズが前記相互間で異ならしめられることで、前記差が低減されているように構成してもよい。
このように構成すれば、典型的にはLCCOM等と称される固定電位又は一定周期で矩形波的に反転される所定電位である対向電極電位に落とされる対向電極に電気的に接続された一の容量電極を利用して、付加容量を実現できる。この際、容量電極の平面サイズを変更するだけで、前述の寄生容量の差を低減できるので、実施が極めて容易である。
本発明の第1電気光学装置の他の態様では、前記複数のサブ画素部は、前記第2方向に一列に配列されたRに対応する列、前記第2方向に一列に配列されたGに対応する列、及び前記第2方向に一列に配列されたBに対応する列が、順に前記第1方向に配列されてなり、
前記3本のデータ線のうち、前記Rに対応する一本のデータ線が、前記Rに対応する列に電気的に接続されており、前記Gに対応する一本のデータ線が、前記Gに対応する列に電気的に接続されており、前記Bの画像信号を供給するための一本のデータ線が、前記Bに対応する列に電気的に接続されており、前記複数のサブ画素部のうち前記3本のデータ線に電気的に接続されると共に前記第1方向に相隣接する三つのサブ画素部から、一つの画素部が構成される。
この態様によれば、第2方向に沿って、即ち典型的には縦ストライプ状の、所謂“ストライプ配列”のカラーフィルタを採用しつつ、RGB別の三つのサブ画素部から夫々構成される画素部を画素として、カラー表示が可能となる。この際、縦スジや焼き付きが低減されているので、高品位のカラー表示が可能となり、高精細度することも容易である。
本発明の第1電気光学装置の他の態様では、前記三つのサンプリング回路のうち一のサンプリング回路に係る前記画像信号線は、前記基板上で平面的に見て、前記三つのサンプリング回路のうち他のサンプリング回路を構成する前記薄膜トランジスタの脇を前記第2方向に通過する部分を有する。
この態様によれば、基板上で平面的に見て、R、G及びBに対応する3本の相隣接するデータ線に接続されている各サンプリング回路が形成されている周辺領域部分について、一方の片側にサンプリング回路が寄せられると共に他方の片側に通過する部分が寄せられる。よって、この周辺領域部分については、サンプリング回路及び画像信号線のレイアウト効率が極めて高いこととなる。
この態様では、前記サンプリング手段及び前記画像信号線は、前記通過する部分が、前記脇として前記三つのサンプリング回路について同一側にある脇を通過するように、配置されているように構成してもよい。
このように構成すれば、基板上で平面的に見て、R、G及びBに対応する3本の相隣接するデータ線に接続されている三つのサンプリング回路が形成されている周辺領域部分について、一方の片側にサンプリング回路が寄せられると共に他方の片側に通過する部分が寄せられる。よって、この周辺領域部分については、サンプリング回路及び画像信号線のレイアウト効率が極めて高いこととなる。更に、この周辺領域部分が第1方向に複数配列されているので、周辺領域の全域としても、サンプリング回路及び画像信号線のレイアウト効率が極めて高いこととなる。
本発明の第1電気光学装置の他の態様では、前記薄膜トランジスタは、前記基板上で、チャネル領域、前記ソース及び前記ドレインを含む半導体層、ゲート絶縁膜、並びに前記ゲート電極が、この順に積層されてなり、前記ゲート電極の上には、一の層間絶縁膜、及び前記画像信号線を構成する一の導電膜が、この順に積層されている。
この態様によれば、基板上には、薄膜トランジスタを構成する半導体層、ゲート絶縁膜、ゲート電極、一の層間絶縁膜、及び画像信号線を構成する一の導電膜が、この順に積層されており、基板上における積層構造及び製造工程を簡略化でき、実践上極めて有利となる。
この態様では、前記一の導電膜及び前記ゲート電極間に前記一の層間絶縁膜及び他の層間絶縁膜を介して挟持されていると共に他の導電膜から構成されており、前記画像信号線を中継接続する中継配線を更に備えてもよい。
このように構成すれば、中継配線を利用して、相異なる画像信号線が交差する箇所についても問題なく、電気的に接続された状態を構築できるので、実践上極めて有利である。尚、このような中継配線は、導電性金属膜から構成されてもよいし、導電性ポリシリコン等の非金属性の導電性材料から構成されてもよい。
本発明の第2電気光学装置は上記課題を解決するために、基板上に、画素領域に第1方向に夫々延び且つ該第1方向に交差する第2方向に配列されており、走査信号を順次供給するための複数の走査線と、前記画素領域に前記第2方向に夫々延び且つ前記第1方向に配列されており、RGB別の画像信号を供給するための複数のデータ線と、前記複数のデータ線及び前記複数の走査線の交点に対応してサブ画素毎に設けられており、各々がR、G又はBに対応する複数のサブ画素部と、前記複数のデータ線のうちR、G及びBに対応する3本の相隣接するデータ線に対して前記画像信号を供給すると共に前記第2方向に一列に配列された三つのサンプリング回路が、前記第1方向に複数配列されてなるサンプリング手段と、前記複数のデータ線に夫々電気的に接続された付加容量とを備え、前記3本の相隣接するデータ線の相互間における、各々に電気的に接続された前記画像信号線による寄与分も含めての寄生容量の差を低減するように、前記付加容量の値が前記相互間で異なる値とされている。
本発明の第2電気光学装置によれば、その動作時には、上述した本発明にかかる第1電気光学装置の場合と同様に、例えば液晶表示、EL(ElectroLuminescence)表示、プラズマ表示等の電気光学動作がアクティブマトリクス方式で行われる。
ここで本発明では特に、付加容量が、複数のデータ線に夫々電気的に接続されており、しかも、3本の相隣接するデータ線の相互間における、画像信号線による寄与分も含めての寄生容量の差を低減するように、付加容量の値が相互間で異なる値とされている。従って、3本の相隣接するデータ線の相互間における寄生容量の差が、仮に無視し得ない程度に大きかったとしても、データ線毎に設けられた付加容量の容量値を該寄生容量の差が小さくなるように調整することで、該寄生容量の差を小さくできる。即ち、該寄生容量の差に起因する縦スジ若しくは焼き付きを未然防止又は低減できる。付加容量は、好ましくは、データ線の先端や根元など、画素領域における表示動作などの電気光学動作の邪魔とならない領域に作り込まれるとよい。
このように本発明によれば、高精細化を容易にして図りつつ、短板式で高品位のカラー表示を行うことが可能となる。
本発明の電子機器は上記課題を解決するために、上述した本発明の電気光学装置(但し、その各種態様を含む)を備える。
本発明の電子機器によれば、上述した本発明の電気光学装置を備えてなるので、高品質な画像表示を行うことが可能な、投射型表示装置、テレビ、携帯電話、電子手帳、ワードプロセッサ、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、ワークステーション、テレビ電話、POS端末、タッチパネルなどの各種電子機器を実現できる。また、本発明の電子機器として、例えば電子ペーパなどの電気泳動装置、電子放出装置(Field Emission Display及びConduction Electron-Emitter Display)、これら電気泳動装置、電子放出装置を用いた表示装置を実現することも可能である。
本発明の作用及び他の利得は次に説明する実施するための最良の形態から明らかにされる。
以下では、本発明の実施形態について図を参照しつつ説明する。
<1:電気光学装置>
本発明の電気光学装置の一例である駆動回路内蔵型のTFTアクティブマトリクス駆動方式の液晶装置100を例にとって説明する。
先ず、本実施形態に係る液晶装置100の具体的な構成について、図1及び図2を参照して説明する。ここに図1は、液晶装置100の全体構成を示す平面図であり、図2は、図1のH−H´線断面図である。
図1及び図2において、本実施形態に係る電気光学装置では、TFTアレイ基板10と、対向基板20とが対向配置されている。TFTアレイ基板10と対向基板20との間には、液晶層50が封入されている。液晶層50は、例えば一種又は数種類のネマティック液晶を混合した液晶からなる。TFTアレイ基板10と対向基板20とは、複数の画素部が設けられる表示領域たる画像表示領域10aの周囲に位置するシール領域に設けられたシール材52により相互に接着されている。
シール材52は、両基板を貼り合わせるための、例えば紫外線硬化樹脂、熱硬化樹脂等からなり、製造プロセスにおいてTFTアレイ基板10上に塗布された後、紫外線照射、加熱等により硬化させられたものである。シール材52中には、TFTアレイ基板10と対向基板20との間隔を所定値とするためのグラスファイバ或いはガラスビーズ等のギャップ材が散布されている。尚、ギャップ材を、シール材52に混入されるものに加えて若しくは代えて、画像表示領域10a又は画像表示領域10aの周辺に位置する周辺領域に、配置するようにしてもよい。
シール材52が配置されたシール領域の内側に並行して、画像表示領域10aの額縁領域を規定する遮光性の額縁遮光膜53が、対向基板20側に設けられている。但し、このような額縁遮光膜53の一部又は全部は、TFTアレイ基板10側に内蔵遮光膜として設けられてもよい。尚、画像表示領域10aの周辺に位置する周辺領域が存在する。言い換えれば、本実施形態においては特に、TFTアレイ基板10の中心から見て、この額縁遮光膜53より以遠が周辺領域として規定されている。
周辺領域のうち、シール材52が配置されたシール領域の外側に位置する領域には、データ線駆動回路101及び接続端子102がTFTアレイ基板10の一辺に沿って設けられている。走査線駆動回路104は、この一辺に隣接する2辺に沿い、且つ、額縁遮光膜53に覆われるようにして設けられている。
TFTアレイ基板10上には、対向基板20の4つのコーナー部に対向する領域に、両基板間を上下導通材107で接続するための上下導通端子106が配置されている。これらにより、TFTアレイ基板10と対向基板20との間で電気的な導通をとることができる。
図2において、TFTアレイ基板10上には、画素スイッチング用のTFTや走査線、データ線等の配線が作り込まれた積層構造が形成される。画像表示領域10aには、画素スイッチング用のTFTや走査線、データ線等の配線の上層に画素電極9がマトリクス状に設けられている。
尚、TFTアレイ基板10上には、データ線駆動回路101、走査線駆動回路104等の駆動回路に加えて、画像信号線上の画像信号をサンプリングしてデータ線に供給するサンプリング回路71が形成されている。その他、このTFTアレイ基板10上には、複数のデータ線に所定電圧レベルのプリチャージ信号を画像信号に先行して各々供給するプリチャージ回路、製造途中や出荷時の当該電気光学装置の品質、欠陥等を検査するための検査回路等を形成してもよい。
他方、対向基板20におけるTFTアレイ基板10との対向面上には、カラーフィルタ26が各画素電極9に対向するように所定の厚みで形成されている。本実施形態では、1つの単位画素は、3つのサブ画素から構成されており、該サブ画素毎に上述した画素電極9、画素スイッチング用のTFT、カラーフィルタ26等が設けられている。単位画素を構成する3つのサブ画素には、赤色(R)のカラーフィルタ、緑色(G)のカラーフィルタ及び青色(B)のカラーフィルタがそれぞれ設けられている。赤色のカラーフィルタは、赤色の光(即ち、例えば625〜740nmの波長を有する光)のみを通過させるカラーフィルタであり、緑色のカラーフィルタは、緑色の光(即ち、例えば500〜565nmの波長を有する光)のみを通過させるカラーフィルタであり、青色のカラーフィルタは、青色の光(即ち、例えば450〜485nmの波長を有する光)のみを通過させるカラーフィルタである。尚、カラーフィルタ26は、TFTアレイ基板10側に設けられてもよい。
対向基板20には遮光膜23が形成されている。遮光膜23は、例えば遮光性金属膜等から形成されており、対向基板20上の画像表示領域10a内で、格子状等にパターニングされている。そして、カラーフィルタ26及び遮光膜23上に形成された保護膜(図示省略)上に、ITO(Indium Tin Oxide)等の透明材料からなる対向電極21が、TFTアレイ基板10側に形成された複数の画素電極9と対向して、ベタ状に形成されている。
次に、本実施形態に係る液晶装置の電気的な構成について、図3を参照して説明する。ここに図3は、本実施形態に係る液晶装置100の電気的な構成を示すブロック図である。
図3に示すように、液晶装置100のTFTアレイ基板10は、画像表示領域10aにおいて、縦横に配線されたデータ線6(即ち、データ線6R、6G及び6B)及び走査線11を備えており、それらの交点に対応してサブ画素70が形成されている。各サブ画素70は、液晶素子118の画素電極9、及び画素電極9をスイッチング制御するためのTFT30、並びに蓄積容量119を備えている。尚、本実施形態では、走査線11の総本数をm本(但し、mは2以上の自然数)とし、データ線6の総本数をn本(但し、nは2以上の自然数)として説明する。
本実施形態では、単位画素80は、走査線11が延びる方向(即ち、X方向)に互いに隣り合う3つのサブ画素70(即ち、サブ画素70R、70G及び70B)により構成されている。対向基板20側に、サブ画素70Rの画素電極9に対向するように赤色のカラーフィルタ26が設けられ、サブ画素70Gの画素電極9に対向するように緑色のカラーフィルタ26が設けられ、サブ画素70Bの画素電極9に対向するように青色のカラーフィルタ26が設けられている。これにより単位画素80毎のカラー表示が可能となっている。
赤色、緑色及び青色のカラーフィルタ26は、データ線6が延びる方向(即ち、Y方向)に沿うストライプ状に設けられている。一のデータ線6には、赤色、緑色及び青色のいずれかの色のサブ画素70が電気的に接続されている。即ち、データ線6Rには、赤色のサブ画素70Rが電気的に接続され、データ線6Gには、緑色のサブ画素70Gが電気的に接続され、データ線6Bには、青色のサブ画素70Bが電気的に接続されている。
図3に示すように、液晶装置100は、そのTFTアレイ基板10上の周辺領域に、走査線駆動回路104、データ線駆動回路101、サンプリング回路71及び画像信号線500を備えている。
走査線駆動回路104には、外部回路から外部回路接続端子102(図1参照)を介してYクロック信号CLY、反転Yクロック信号CLYinv、及びYスタートパルスDYが供給される。走査線駆動回路104は、YスタートパルスDYが入力されると、Yクロック信号CLY及び反転Yクロック信号CLYinvに基づくタイミングで、走査信号Y1、・・・、Ymを順次生成して出力する。
データ線駆動回路101には、外部回路から外部回路接続端子102(図1参照)を介してXクロック信号CLX、反転Xクロック信号CLXinv及びXスタートパルスDXが供給される。データ線駆動回路101は、XスタートパルスDXが入力されると、Xクロック信号CLX及び反転Xクロック信号XCLXinvに基づくタイミングで、サンプリング信号S1、・・・、Snを順次生成して出力する。
サンプリング回路71は、データ線6毎に設けられた複数の薄膜トランジスタ71(以下、サンプリングトランジスタという)を備えている。より詳細には、サンプリング回路71は、赤色のサブ画素70Rに電気的に接続されたデータ線6R毎に設けられた複数のサンプリングトランジスタ71Rと、緑色のサブ画素70Gに電気的に接続されたデータ線6G毎に設けられた複数のサンプリングトランジスタ71Gと、青色のサブ画素70Bに電気的に接続されたデータ線6B毎に設けられた複数のサンプリングトランジスタ71Bとを備えている。尚、サンプリングトランジスタ71R、71G及び71BのTFTアレイ基板10上におけるレイアウトについては、後に詳細に説明する。
画像信号線500は、本実施形態では12本設けられている。1系統の画像信号が外部の画像処理回路によって12相にシリアル−パラレル展開(或いは相展開)された画像信号VID1〜VID12が、12本の画像信号線500を介して電気光学装置100に供給される。そして、n本のデータ線6は、以下に説明するように、画像信号線500の本数に対応する12本のデータ線6を1群とするデータ線群毎に、順次駆動される。
データ線駆動回路101から、データ線群に対応するサンプリングトランジスタ71毎にサンプリング信号Si(i=1、2、・・・、n)が順次供給され、サンプリング信号Siに応じて各サンプリングトランジスタ71はオン状態(即ち、導通状態)及びオフ状態(即ち、非導通状態)が切り換えられる。12本の画像信号線500から画像信号VID1〜VID12が、オン状態となったサンプリングトランジスタ71を介して、データ線群に属するデータ線6に同時に、且つデータ線群毎に順次供給される。これにより、一のデータ線群に属するデータ線6は互いに同時に駆動されることとなる。従って、本実施形態では、12本のデータ線6をデータ線群毎に駆動するため、駆動周波数が抑えることができる。
図3中、一つのサブ画素70の構成に着目すれば、TFT30のソース電極には、画像信号VIDk(但し、k=1、2、3、・・・、12)が供給されるデータ線6が電気的に接続されている一方、TFT30のゲート電極には、走査信号Yj(但し、j=1、2、3、・・・、m)が供給される走査線11が電気的に接続されるとともに、TFT30のドレイン電極には、液晶素子118の画素電極9が電気的に接続されている。ここで、各サブ画素70において、液晶素子118は、画素電極9と対向電極21との間に液晶を挟持してなる。
ここで、保持された画像信号がリークするのを防ぐために、蓄積容量119が、液晶素子118と並列に付加されている。蓄積容量119によれば、画素電極9aにおける電位保持特性が向上し、コントラスト向上やフリッカの低減といった表示特性の向上が可能となる。
走査線駆動回路104から出力される走査信号Y1、・・・、Ymによって、各走査線11は線順次に選択される。選択された走査線11に対応するサブ画素70において、TFT30に走査信号Yjが供給されると、TFT30はオン状態となり、当該サブ画素70は選択状態となる。液晶素子118の画素電極9には、TFT30を一定期間だけそのスイッチを閉じることにより、データ線6より画像信号VIDkが所定のタイミングで供給される。これにより、液晶素子118には、画素電極9及び対向電極21の各々の電位によって規定される印加電圧が印加される。液晶は、印加される電圧レベルにより分子集合の配向や秩序が変化することにより、光を変調し、階調表示を可能とする。
また、相隣接するデータ線6の相互間における寄生容量の差を、各データ線6について同等にするために、付加容量120がデータ線6毎に付加されている。これにより、該寄生容量の差に起因する縦スジ若しくは焼き付きを防止することができる。尚、付加容量120は、画像表示領域10aにおける画素の配置の妨げとならないように、画像表示領域10aの周辺領域に配置されている。
次に、本実施形態に係る液晶装置のサンプリングトランジスタのレイアウトについて、説明する。ここに図4は、本実施形態に係る液晶装置100のサンプリングトランジスタのレイアウトを概略的に示す平面図である。図5は、本実施形態に係る液晶装置のサンプリングトランジスタの配線レイアウトを具体的に示した平面図である。
図4に示すように、複数のサンプリングトランジスタ71(即ち、サンプリングトランジスタ71R、71G及び71B)は、単位画素80がマトリクス状に配列された画像表示領域10aの周辺に位置する周辺領域に、対応するサブ画素70の色別に、X方向に配列されると共にY方向に互いにずれて配置されている。即ち、緑色に対応する複数のサンプリングトランジスタ71GがX方向に配列され、該配列よりも画像表示領域10aからY方向に沿って遠い側に、赤色に対応する複数のサンプリングトランジスタ71RがX方向に沿って配列され、該配列よりも画像表示領域10aからY方向に沿って遠い側に、青色に対応する複数のサンプリングトランジスタ71BがX方向に沿って配列されている。同一の単位画素80を構成するサブ画素70G、70R及び70Bに対応するサンプリングトランジスタ71G、71R及び71Bは、Y方向に沿って配列されている。
即ち、本実施形態では、複数のサンプリングトランジスタ71は、X方向に沿って1列として配列されるのではなく、対応するサブ画素70の色別にX方向に沿った3列として配列されている。このため、サブ画素70の配列ピッチが小さい場合でも、サンプリングトランジスタ71のサイズを十分に確保しつつ複数のサンプリングトランジスタ71を周辺領域に容易に配置することができる。
図4におけるサンプリングトランジスタ71G、71R及び71Bは、図5に示すように、半導体層75R、75G及び75Bと、Y方向に延びる共用のゲート電極72とから形成されている。ゲート電極72には、データ線駆動回路101から所定のタイミングでサンプリング信号Siが供給され、サンプリングトランジスタ71G、71R及び71Bは、同時にオン状態及びオフ状態が切り換えられる。
サンプリングトランジスタ71Gのソース配線71Gsは、サンプリングトランジスタ71Gを構成する半導体75Gのソース領域に、コンタクトホール182gを介して電気的に接続されている。ソース配線71Gsは、半導体75R上に位置するゲート電極72との重畳部分を経て、サンプリングトランジスタ71Bを構成する半導体75Bのドレイン領域の脇をY方向に通過するように形成されている。尚、ソース配線71Gsは、半導体75Gに接続される側と反対の他端側において、対応する画像信号線500と例えばコンタクトホールを介して互いに電気的に接続されている(図3参照)。サンプリングトランジスタ71Gのドレイン配線71Gdは、サンプリングトランジスタ71Gを構成する半導体75Gにおけるドレイン領域にコンタクトホール183gを介して電気的に接続されている。ドレイン配線71dは、そのサンプリングトランジスタ71Gに接続される側と反対の他端側において、対応するデータ線6Gとコンタクトホール181gを介して互いに電気的に接続されている。
サンプリングトランジスタ71Rのソース配線71Rsは、サンプリングトランジスタ71Rを構成する半導体75Rにおけるソース領域にコンタクトホール182rを介して電気的に接続されている。ソース配線71Rsは、半導体75B上に位置するゲート電極72との重畳部分を経て、サンプリングトランジスタ71Rに接続される側と反対の他端側において、対応する画像信号線500と例えばコンタクトホールを介して互いに電気的に接続されている(図3参照)。サンプリングトランジスタ71Rのドレイン配線71Rdは、サンプリングトランジスタ71Rを構成する半導体75Rにおけるドレイン領域にコンタクトホール183rを介して電気的に接続されている。ドレイン配線71rは、サンプリングトランジスタ71Gを構成する半導体75Gのドレイン領域の脇をY方向に通過するように形成されている。そして、半導体75Rに接続される側と反対の他端側において、対応するデータ線6Rとコンタクトホール181rを介して互いに電気的に接続されている。
サンプリングトランジスタ71Bのソース配線71Bsは、サンプリングトランジスタ71Bを構成する半導体75Bにおけるソース領域に、コンタクトホール182bを介して電気的に接続されている。ソース配線71Bsは、半導体75Bに接続される側と反対の他端側において、対応する画像信号線500と例えばコンタクトホールを介して互いに電気的に接続されている(図3参照)。サンプリングトランジスタ71Bのドレイン配線71Bdは、サンプリングトランジスタ71Bを構成する半導体75Bにおけるドレイン領域にコンタクトホール183bを介して電気的に接続されている。ドレイン配線71bは、サンプリングトランジスタ71Rを構成する半導体75Rのドレイン領域の脇をY方向に通過し、半導体75B上に位置するゲート電極72と重畳部分を有するように形成されている。半導体75Bに接続される側と反対の他端側において、対応するデータ線6Bとコンタクトホール181bを介して互いに電気的に接続されている。
本実施形態では特に、中継配線73を用いることによって、TFTアレイ基板10上で平面的に見て、サンプリングトランジスタ71が共用するゲート電極72の占める領域に、ソース又はドレインに電気的に接続された画像信号線(サンプリングトランジスタ71Gとサンプリングトランジスタ71Rのソース配線、サンプリングトランジスタ71Bのドレイン配線)を重畳的に配置している。即ち、中継配線73によって、トランジスタ71周りの電気的配線を立体的に配置することで、画像信号線が局所的に相互に交差する、図5に図示したトランジスタ71のレイアウトパターンを実現している。これにより、トランジスタ71周りの配線をサンプリングトランジスタの脇を引き回す必要がなくなり、該レイアウトパターンにおけるX方向の幅を狭めることができる。その結果、サンプリング回路71を省スペース化することが可能となり、画素ピッチ或いはデータ線の配線ピッチの微細化に対応した高品質な電気光学装置を実現することができる。
次に、図6及び図7を参照して、図5に示したレイアウトパターンの積層構造について、詳細に説明する。図6は、図5のV1−V1´間断面図である。図7は、図5のV2−V2´間断面図である。
図6において、TFTアレイ基板10上に積層された下地絶縁膜41の上に、半導体73が配置されている。半導体73は、ゲート絶縁膜として機能する酸化膜42で覆われており、ゲート電極72と電気的に絶縁されている。尚、半導体73には、LDD層74を設けてもよい。ソース配線71Rs及びドレイン配線71Rdは、コンタクトホール182r及び183rを介して、半導体73と電気的に夫々接続されている。
サンプリングトランジスタ71Bのドレイン配線71Bd、サンプリングトランジスタ71Rのドレイン配線71Rd、サンプリングトランジスタ71Gのソース配線71Gsは、ゲート電極72を覆うように積層された層間絶縁膜43、44の上に、夫々、アルミニウムで同一層に形成されている。ゲート電極72と、ゲート電極72と重畳して形成されているサンプリングトランジスタ71Gのソース配線71Gsとの距離は、層間絶縁膜43及び44によって、大きく確保されている。該距離は、本実施形態において、例えば800nmである。このように、サンプリングトランジスタ71Gのソース配線71Gsと、ゲート電極72との距離を十分にとることで、3本の相隣接するデータ線6の相互間における寄生容量を小さくすることができる。その結果、該寄生容量の差に起因する縦スジ若しくは焼き付きを未然防止する又は低減することが可能となる。
図7において、サンプリングトランジスタ71Bのドレイン配線71Bd、サンプリングトランジスタ71Rのドレイン配線71Rd、及びサンプリングトランジスタ71Gのソース配線71Gsが、アルミニウムで同一層に夫々形成されている。図7に示す2つのドレイン配線71Bdは、コンタクトホール74によって中継配線73に接続されることにより、互いに電気的に接続されている。
次に、周辺領域に形成された付加容量120(図3参照)の機能及び具体的構成について、図8〜図10を参照して説明する。
図8は、画像表示領域の周辺領域における、サンプリングトランジスタ71と付加容量120との等価回路である。尚、図8では、説明の便宜上、画像表示領域における画素構造などの詳細な等価回路は省略し、データ線6のみを表示している。
寄生容量140は夫々、データ線相互間における寄生容量である。付加容量120は、サンプリング回路71が形成されているのと反対側における画像表示領域の周辺領域に、データ線6毎に存在している。これにより、各データ線6における寄生容量140の差が同等になるように調整されている。尚、付加容量120は、画像表示領域10aにおける画素の配置の妨げとならないように、画像表示領域10aの周辺領域に配置されている。
本実施形態では、図5に示すように、サンプリングトランジスタ71Bのドレイン配線71Bdは、ゲート電極72と重畳部分を有するが、サンプリングトランジスタ71R及び71Gのドレイン配線71Rd及び71Gdは、ゲート電極72との重畳部分を有さない。一方、サンプリング他トランジスタ71Bのソース配線71Bsは、ゲート電極72との重畳部分を有さないが、サンプリングトランジスタ71R及び71Gのソース配線71Rs及び71Gsは、ゲート電極72と重畳部分を有する。このように、データ線6毎に具体的な配線の引き回し方が異なるために、各データ線は相異なる容量値を持つ寄生容量140R,140G及び140Bを有する。
また、本発明者の研究によれば、ソース配線がゲート電極72と重畳部分を有する場合には、寄生容量140はゲートとソースとの間に配置され、ドレイン配線がゲート電極72と重畳部分を有する場合には、寄生容量140はゲートとドレインとの間に配置されることが分かっている。そのため、図8では、寄生容量140Rと140Gとは、ゲートとソースとの間に配置されているが、寄生容量140Bのみが、ゲートとドレインとの間に配置されている。
このように、サンプリングトランジスタ71周りの回路の引き回し方によって、各データ線6に生ずる寄生容量値が相異なるため、容量値の相異なる付加容量120を設けることによって、各データ線6間における寄生容量値の差を小さくしている。
次に図9を参照して、付加容量120の具体的構造を説明する。
図9において、付加容量120は、容量電極76と容量電極77との間に誘電体膜46を挟持することにより構成されている。付加容量120は、サンプリング回路71が形成されているのと反対側における画像表示領域10aの周辺領域に、データ線6(6R、6G、6B)毎に存在している(図3参照)。データ線6は、コンタクトホール75を介して、容量電極76と電気的に接続されている。容量電極76は、図7における中継配線73と同一層に形成されており、且つ、同じ材料、例えばアルミニウムで形成されている。容量電極77は、ゲート電極72と同一層に形成されており、且つ、同じ材料、例えば導電性ポリシリコンで形成されている。このように、同一層に形成した導電膜を加工することにより、汎用のパターニング手法等を用いて容量電極76を容易に形成できる。
付加容量120は、容量電極76又は容量電極77のどちらか一方の面積を変更することによって、容易に容量値を変えることができる。例えば、図10に示すように、図9の場合に比べて、サンプリングトランジスタ71Bに対応する容量電極77のみの面積を小さくすることで、付加容量120の容量値を小さくすることができる。
以上の結果、サンプリング回路を実現しているトランジスタ回路のレイアウトを、重畳部分を含ように構成することによって、画素ピッチ或いはデータ線6の配線ピッチの微細化に対応し、高精細化を図れる。また、データ線6の相互間における寄生容量の差が小さくなるように、データ線毎に設けられた付加容量120の値を調整することにより、該寄生容量の差に起因する縦スジ若しくは焼き付きを未然防止する又は低減することが可能となる。このように本実施形態によれば、高精細化を容易にして図りつつ、短板式で高品位のカラー表示を行うことが可能となる。
<2:電子機器>
次に、上述した電気光学装置である液晶装置を各種の電子機器に適用する場合について説明する。
先ず、この液晶装置をライトバルブとして用いたプロジェクタについて、図11を参照して説明する。ここに図11は、プロジェクタの構成例を示す平面図である。
図11に示すように、プロジェクタ1100内部には、ハロゲンランプ等の白色光源からなるランプユニット1102が設けられている。このランプユニット1102から射出された投射光は、ライトガイド1104内に配置された3枚のミラー1106によって液晶パネル1110に入射される。
液晶パネル1110の構成は、上述した液晶装置と同等であり、画像信号処理回路から供給されるRGBの画像信号で駆動されるものである。そして、この液晶パネル1110によって光が変調されることにより表示されるカラー画像が、投射レンズ1114を介して、スクリーン等に投写されることとなる。
次に、上述した液晶装置を、携帯電話に適用した例について、図12を参照して説明する。ここに図12は、携帯電話の構成を示す斜視図である。
図12において、携帯電話1300は、複数の操作ボタン1302とともに、上述した液晶装置を適用した表示部1005を備えるものである。
尚、図11及び図12を参照して説明した電子機器の他にも、モバイル型のパーソナルコンピュータや、液晶テレビ、ビューファインダ型、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、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、POS端末、タッチパネルを備えた装置等が挙げられる。そして、これらの各種電子機器に適用可能なのは言うまでもない。
また本発明は、上述の実施形態で説明した液晶装置以外にも、シリコン基板上に素子を形成する反射型液晶装置(LCOS)、プラズマディスプレイ(PDP)、電界放出型ディスプレイ(FED、SED)、有機ELディスプレイ、デジタルマイクロミラーデバイス(DMD)、電気泳動装置等にも適用可能である。
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う電気光学装置、及び該電気光学装置を備えてなる電子機器もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。
本実施形態に係る液晶装置の平面図である。 図1のH−H´断面図である。 本実施形態に係る液晶装置の電気的な構成を示すブロック図である。 本実施形態に係る液晶装置のサンプリングトランジスタのレイアウトを概略的に示す平面図である。 本実施形態に係る液晶装置のサンプリングトランジスタの配線のレイアウトを示す平面図である。 図5のV1−V1´断面図である。 図5のV2−V2´断面図である。 本実施形態の画像表示領域の周辺領域における、サンプリングトランジスタ71と付加容量120の等価回路である。 本実施形態の画像表示領域の周辺領域における、付加容量の断面図である。 本実施形態の画像表示領域の周辺領域において、付加容量の電極面積の変形例を示す断面図である。 液晶装置を適用した電子機器の一例たるプロジェクタの構成を示す平面図である。 液晶装置を適用した電子機器の一例たる携帯電話の構成を示す斜視図である。
符号の説明
6a データ線、 11 走査線、 9 画素電極、 10 TFTアレイ基板、 10a 画像表示領域、 20 対向基板、 23 遮光膜、 26 カラーフィルタ、 30 TFT、 50 液晶層、 70 サブ画素、 71 サンプリング回路、 72 ゲート電極、 100 電気光学装置

Claims (10)

  1. 基板上に、
    第1方向に夫々延び且つ該第1方向に交差する第2方向に配列されており、走査信号を順次供給するための複数の走査線と、
    前記第2方向に夫々延び且つ前記第1方向に配列されており、画像信号を供給するための複数のデータ線と、
    前記複数のデータ線及び前記複数の走査線の交差に対応して設けられており、各々がR(赤色)、G(緑色)及びB(青色)に対応する複数のサブ画素部と、
    前記複数のデータ線のうちR、G及びBに対応する3本の相隣接するデータ線に対して前記画像信号を供給すると共に前記第2方向に一列に配列された三つのサンプリング回路が、前記第1方向に複数配列されてなるサンプリング手段と
    を備え、
    前記三つのサンプリング回路は夫々、薄膜トランジスタから構成されると共に、前記第2方向に延びるゲート電極を有し、
    前記三つのサンプリング回路の各々において、前記薄膜トランジスタのソース又はドレインに電気的に接続されておりサンプリング前又は後における前記画像信号を供給するための画像信号線は、前記基板上で平面的に見て前記ゲート電極に重なり且つ前記第2方向に延びる重畳部分を含む
    ことを特徴とする電気光学装置。
  2. 前記複数のデータ線に夫々、電気的に接続された付加容量を更に備え、
    前記3本の相隣接するデータ線の相互間における、各々に電気的に接続された前記画像信号線による寄与分も含めての寄生容量の差を低減するように、前記付加容量の値が前記相互間で異なる値とされている
    ことを特徴とする請求項1に記載の電気光学装置。
  3. 前記付加容量は、前記基板と一対をなす対向基板上に設けられた対向電極に電気的に接続された一の容量電極と、前記複数のデータ線の先端に設けられた他の容量電極とが、相対向することで構築されており、
    前記一及び他の容量電極の平面サイズを前記相互間で異ならせることで、前記差が低減されている
    ことを特徴とする請求項2に記載の電気光学装置。
  4. 前記複数のサブ画素部は、前記第2方向に一列に配列されたRに対応する列、前記第2方向に一列に配列されたGに対応する列、及び前記第2方向に一列に配列されたBに対応する列が、順に前記第1方向に配列されてなり、
    前記3本のデータ線のうち、前記Rに対応する一本のデータ線が、前記Rに対応する列に電気的に接続されており、前記Gに対応する一本のデータ線が、前記Gに対応する列に電気的に接続されており、前記Bの画像信号を供給するための一本のデータ線が、前記Bに対応する列に電気的に接続されており、
    前記複数のサブ画素部のうち前記3本のデータ線に電気的に接続されると共に前記第1方向に相隣接する三つのサブ画素部から、一つの画素部が構成される
    ことを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の電気光学装置。
  5. 前記三つのサンプリング回路のうち一のサンプリング回路に係る前記画像信号線は、前記基板上で平面的に見て、前記三つのサンプリング回路のうち他のサンプリング回路を構成する前記薄膜トランジスタの脇を前記第2方向に通過する部分を有することを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の電気光学装置。
  6. 前記サンプリング手段及び前記画像信号線は、前記通過する部分が、前記脇として前記三つのサンプリング回路について同一側にある脇を通過するように、配置されていることを特徴とする請求項5に記載の電気光学装置。
  7. 前記薄膜トランジスタは、前記基板上で、チャネル領域、前記ソース及び前記ドレインを含む半導体層、ゲート絶縁膜、並びに前記ゲート電極が、この順に積層されてなり、
    前記ゲート電極の上には、一の層間絶縁膜、及び前記画像信号線を構成する一の導電膜が、この順に積層されている
    ことを特徴とする請求項1から6のいずれか一項に記載の電気光学装置。
  8. 前記一の導電膜及び前記ゲート電極間に前記一の層間絶縁膜及び他の層間絶縁膜を介して挟持されていると共に他の導電膜から構成されており、前記画像信号線を中継接続する中継配線を更に備えることを特徴とする請求項7に記載の電気光学装置。
  9. 基板上に、
    第1方向に夫々延び且つ該第1方向に交差する第2方向に配列されており、走査信号を順次供給するための複数の走査線と、
    前記第2方向に夫々延び且つ前記第1方向に配列されており、画像信号を供給するための複数のデータ線と、
    前記複数のデータ線及び前記複数の走査線の交差に対応して設けられており、各々がR(赤色)、G(緑色)及びB(青色)に対応する複数のサブ画素部と、
    前記複数のデータ線のうちR、G及びBに対応する3本の相隣接するデータ線に対して前記画像信号を供給すると共に前記第2方向に一列に配列された三つのサンプリング回路が、前記第1方向に複数配列されてなるサンプリング手段と、
    前記複数のデータ線に夫々電気的に接続された付加容量と
    を備え、
    前記3本の相隣接するデータ線の相互間における、各々に電気的に接続された前記画像信号線による寄与分も含めての寄生容量の差を低減するように、前記付加容量の値が前記相互間で異なる値とされている
    ことを特徴とする電気光学装置。
  10. 請求項1から9のいずれか一項に記載の電気光学装置を備えることを特徴とする電子機器。
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