JP2015012215A - 静電気保護回路、電気光学装置、及び電子機器 - Google Patents
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Abstract
Description
また、p型トランジスターはn型トランジスターと比べて電荷が流れにくいので、公知技術の静電気保護回路では、p型トランジスターが導通状態となった場合と、n型トランジスターが導通状態となった場合とで、静電気によって付加された電荷の放電能力が異なる。すなわち、公知技術の静電気保護回路は、静電気によって負の電荷が付加された場合と正の電荷が付加された場合とで、静電気によって付加された電荷の放電能力が異なるという非対称性が生じる。本適用例に係る静電気保護回路では、静電気によって負の電荷または正の電荷が第2の配線に付加されると、常に1つのp型トランジスターと1つのn型トランジスターとの両方が導通状態となるので、公知技術の静電気保護回路における電荷の放電能力の非対称性が解消され、静電気によって付加された電荷を安定して放電することができる。
静電気によって第2の配線に正の電荷が付加され、第2の配線と第3の配線とが導通状態となると、第3の配線の容量は第2の配線の容量よりも大きいので、第3の配線の容量が第2の配線の容量よりも小さい場合と比べて、第2の配線に付加された正の電荷を、導通状態となった第3の配線の側により多く分配(放電)し、静電気による第2の配線の電位の変化を小さくすることができる。
「液晶装置の概要」
実施形態1に係る液晶装置100は、電気光学装置の一例であり、薄膜トランジスター(Thin Film Transistor;以降TFTと称す)30を備えた透過型の液晶装置である。本実施形態に係る液晶装置100は、例えば後述する投射型表示装置(液晶プロジェクター)の光変調素子として好適に使用することができるものである。
対向基板本体20aは、例えば石英やガラスなどの透明材料で構成されている。
次に、図3に戻り、液晶装置100の素子基板10に配置されている配線の概要や、静電気保護回路300の配置位置などを説明する。
液晶装置100は、サンプリング回路7に画像信号VID1〜VID6を供給するための画像信号線96、走査線駆動回路104に電源を供給するための走査線駆動回路用電源配線94、走査線駆動回路104に駆動用の信号を供給するための走査線駆動回路用信号配線95、データ線駆動回路101に電源を供給するためのデータ線駆動回路用電源配線91、及びデータ線駆動回路101に駆動用の信号を供給するためのデータ線駆動回路用信号配線92などを有している。これら配線で、外部回路接続端子102と半導体回路(データ線駆動回路101、サンプリング回路7、走査線駆動回路104等)とを接続する引回配線90(図1参照)が構成されている。
次に、図5を参照して、表示領域Eに配置されている画素Pの具体的な構成を説明する。図5は、画素を構成する各構成要素の断面的な位置関係を示す模式断面図であり、明示可能な尺度で表されている。
第1層には、タングステンシリサイドからなる走査線11aが設けられている。走査線11aを構成する材料としては、タングステンシリサイドの他に、例えばチタンナイトライドやタングステンなどを使用することができる。走査線11aは、遮光性を有し、TFT30に下側から入射しようとする光を遮り、光によるTFT30の誤動作を抑制する。
次に、第2層として、ゲート電極3aを含むTFT30が設けられている。TFT30は、導電性の多結晶シリコン及びタングステンシリサイドからなるゲート電極3a、多結晶シリコンからなる半導体層1a、及びゲート電極3aと半導体層1aとを絶縁するシリコン酸化物からなるゲート絶縁膜2によって構成されている。半導体層1aは、高濃度ソース領域1dと、チャネル領域1a’と、高濃度ドレイン領域1eと、高濃度ソース領域1dとチャネル領域1a’との間に形成された接合領域(低濃度ソース領域1b)と、チャネル領域1a’と高濃度ドレイン領域1eとの間に形成された接合領域(低濃度ドレイン領域1c)とを有している。ゲート絶縁膜2は、半導体層1a及び下地絶縁膜12を覆うように設けられている。また、ゲート電極3aは、ゲート絶縁膜2を挟んで半導体層1aのチャネル領域1a’に対向配置されている。
走査線11aと半導体層1aとの間には、シリコン酸化物からなる下地絶縁膜12が設けられている。半導体層1aと接していない領域の下地絶縁膜12は、ゲート絶縁膜2で覆われている。走査線11a上の下地絶縁膜12及びゲート絶縁膜2には、コンタクトホール12cvが設けられている。このコンタクトホール12cvを埋めるようにゲート電極3aが設けられ、ゲート電極3aと走査線11aとは、コンタクトホール12cvを介して互いに接続され、同電位となっている。
第3層には、データ線6a(ソース電極6a1)及び中継電極5a(ドレイン電極5a1)が設けられている。データ線6a及び中継電極5aは、金属等の導電材料で構成され、例えばアルミニウムからなる層と窒化チタンからなる層との二層構造を有している。データ線6aとソース電極6a1とは一体形成されており、TFT30の高濃度ソース領域1dと接する部分が、ソース電極6a1となる。中継電極5aとドレイン電極5a1とは一体形成されており、TFT30の高濃度ドレイン領域1eと接する部分が、ドレイン電極5a1となる。
ゲート電極3aとデータ線6aとの間には、例えばシリコン酸化物やシリコン窒化物からなる第1層間絶縁膜41が設けられている。第1層間絶縁膜41には、TFT30の高濃度ソース領域1dとソース電極6a1とが電気的に接続するためのコンタクトホール81、及びTFT30の高濃度ドレイン領域1eとドレイン電極5a1とが電気的に接続するためのコンタクトホール83が設けられている。
第4層には、蓄積容量70が設けられている。蓄積容量70は、画素電極9aに接続され画素電位側容量電極としての上部電極73と、固定電位側容量電極としての下部電極71と、上部電極73と下部電極71とで挟まれた誘電体層75などで構成されている。この蓄積容量70によれば、画素電極9aにおける電位保持特性を顕著に高めることが可能となる。
下部電極71は、金属等の導電材料で構成され、例えばアルミニウムからなる層と窒化チタンからなる層との二層構造を有している。下部電極71の本線部は、走査線11aの配置方向に延在され、容量線60となる。つまり、下部電極71と容量線60とは、同電位(固定電位)になっている。
データ線6a及び中継電極5aと、蓄積容量70との間には、例えばシリコン窒化物やシリコン酸化物などで構成される第2層間絶縁膜42が設けられている。第2層間絶縁膜42には、中継電極5aと上部電極73とを電気的に接続するためのコンタクトホール85が設けられている。
第5層には、画素電極9aが設けられている。画素電極9aは、画素P毎に島状に形成され、画素電極9a上には配向膜18が設けられている。そして、画素電極9aと蓄積容量70との間には、例えばシリコン窒化物やシリコン酸化物などからなる第3層間絶縁膜43が設けられている。第3層間絶縁膜43には、画素電極9aと上部電極73とを電気的に接続するためのコンタクトホール89が設けられている。
図6及び図7は静電気保護回路の回路図である。図6及び図7を参照して、静電気保護回路300の概要を説明する。
なお、第1のp型トランジスター310aのドレイン315aは、本発明における「第1のp型トランジスターのソース及びドレインのうちの一方」の一例である。第1のn型トランジスター330aのソース334aは、本発明における「第1のn型トランジスターのソース及びドレインのうちの一方」の一例である。
なお、第1のp型トランジスター310aのソース314aは、本発明における「第1のp型トランジスターのソース及びドレインのうちの他方」の一例である。第1のn型トランジスター330aのドレイン335aは、本発明における「第1のn型トランジスターのソース及びドレインのうちの他方」の一例である。第2のp型トランジスター310bのドレイン315bは、本発明における「第2のp型トランジスターのソース及びドレインのうちの一方」の一例である。第2のn型トランジスター330bのソース334bは、本発明における「第2のn型トランジスターのソース及びドレインのうちの一方」の一例である。
なお、第2のp型トランジスター310bのソース314bは、本発明における「第2のp型トランジスターのソース及びドレインのうちの他方」の一例である。第2のn型トランジスター330bのドレイン335bは、本発明における「第2のn型トランジスターのソース及びドレインのうちの他方」の一例である。
図8は静電気保護回路の概略平面図であり、図9は図8のA−A'線に沿った概略断面図であり、図10は図8のB−B'線に沿った概略断面図である。
図8乃至図10を参照して、静電気保護回路300の構成を具体的に説明する。
最初に図8を参照して、静電気保護回路300の平面的な構成を説明する。
また、図8に示す静電気保護回路300では、第1の配線321が第2の配線322の左側に配置され、第3の配線323が第2の配線322の右側に配置されているが、第1の配線321が第2の配線322の右側に配置され、第3の配線323が第2の配線322の左側に配置されている構成であってもよい。
上述したように、静電気保護回路300を構成するp型トランジスター310a,310bやn型トランジスター330a,330bは、画素Pと同じ工程で(同じ機会に)形成され、画素Pと同じ材料で構成されている。
さらに、第1のp型トランジスター310aのゲート313a及びソース314aと、第2のn型トランジスター330bのゲート333b及びソース334bとは、第2の配線322を介して電気的に接続され、同じ電位になっている。
図11乃至図14は、図6に対応する静電気保護回路の回路図であり、静電気で付加された電荷の流れを示している。図11乃至図14では、静電気によって付加された電荷の流れが、破線で示されている。
以下、図11乃至図14を参照して、各配線321,322,323に静電気が作用した場合の静電気保護回路300の動作、及び静電気によって付加された電荷の流れを説明する。
以下に詳細を述べるが、静電気保護回路300によって電気光学装置や電子デバイスへの静電気の影響が小さくなり、電気光学装置や電子デバイスに搭載されている半導体回路に回復不能な静電ダメージ(静電破壊)が生じにくくなる。
図11において、静電気によって第2の配線322(信号配線S)に正の電荷PCが付加されると、第2の配線322に接続されている第1のp型トランジスター310aのゲート313a及びソース314aと、第1のn型トランジスター330aのドレイン335aと、第2のp型トランジスター310bのドレイン315bと、第2のn型トランジスター330bのゲート333b及びソース334bとは、第1の配線321及び第3の配線323に対して正の電位を有するようになる。
図12において、静電気によって第2の配線322(信号配線S)に負の電荷NCが付加されると、第2の配線322に接続されている第1のp型トランジスター310aのゲート313a及びソース314bと、第1のn型トランジスター330aのドレイン335bと、第2のp型トランジスター310bのドレイン315bと、第2のn型トランジスター330bのゲート333b及びソース334bとは、第1の配線321及び第3の配線323に対して負の電位を有するようになる。
図13において、第1の配線321(低電位電源配線VSS)に正の電荷PCが付加されると、第1の配線321に接続されている第1のp型トランジスター310aのドレイン315aと、第1のn型トランジスター330aのゲート333a及びソース334bとが、第2の配線322に対して正の電位を有するようになる。
図14において、静電気によって第3の配線323(高電位電源配線VDD)に負の電荷NCが付加されると、第3の配線323に接続されている第2のp型トランジスター310bのゲート313b及びソース314bと、第2のn型トランジスター330bのドレイン335bとが、第2の配線322に対して負の電位を有するようになる。
「電子機器」
図15は電子機器としての投射型表示装置(液晶プロジェクター)の構成を示す概略図である。図15に示すように、本実施形態の電子機器としての投射型表示装置1000は、システム光軸Lに沿って配置された偏光照明装置1100と、光分離素子としての2つのダイクロイックミラー1104,1105と、3つの反射ミラー1106,1107,1108と、5つのリレーレンズ1201,1202,1203,1204,1205と、3つの光変調手段としての透過型の液晶ライトバルブ1210,1220,1230と、光合成素子としてのクロスダイクロイックプリズム1206と、投射レンズ1207とを備えている。
ダイクロイックミラー1105で反射した緑色光(G)は、リレーレンズ1204を経由して液晶ライトバルブ1220に入射する。
ダイクロイックミラー1105を透過した青色光(B)は、3つのリレーレンズ1201,1202,1203と2つの反射ミラー1107,1108とからなる導光系を経由して液晶ライトバルブ1230に入射する。
上記実施形態以外にも様々な変形例が考えられる。以下、変形例を挙げて説明する。
静電気保護回路300は、液晶装置に適用させることに限定されず、例えば、有機エレクトロルミネッセンス素子を有する発光装置に適用させることができる。静電気保護回路300によって、静電気の影響を受けにくい高い信頼性の発光装置を提供することができる。
さらに、静電気保護回路300は、半導体回路を有する電子デバイスに適用させてもよい。例えば、半導体基板に形成したMOSトランジスターによる集積回路の静電気保護回路も本発明の適用範囲である。
静電気保護回路300は、第1の配線321、第1の配線321の電位よりも高い電位の第2の配線322、及び第2の配線322の電位よりも高い電位の第3の配線323に接続すればよく、このような電位が供給されている配線が存在すれば、静電気保護回路300を液晶装置(電気光学装置)の任意の場所に配置することができる。
実施形態1に係る液晶装置が適用される電子機器は、実施形態2の投射型表示装置1000に限定されない。例えば、投射型表示装置1000の他に、投射型のHUD(ヘッドアップディスプレイ)、HMD(ヘッドマウントディスプレイ)、電子ブック、パーソナルコンピューター、デジタルスチルカメラ、液晶テレビ、ビューファインダー型あるいはモニター直視型のビデオレコーダー、カーナビゲーションシステム、POSなどの情報端末機器、及び電子手帳などの電子機器に、実施形態1に係る液晶装置を適用させることができる。
さらに、実施形態1に係る静電気保護回路300が搭載された電子機器においても、静電気の影響が抑制され、高い信頼性を有するようになる。すなわち、静電気保護回路300、及び/または静電気保護回路300を有する電気光学装置を備えている電子機器であれば、静電気の影響が抑制され、高い信頼性を有するようになる。
Claims (5)
- 第1のp型トランジスターと、
第1のn型トランジスターと、
第2のp型トランジスターと、
第2のn型トランジスターと、
第1の配線と、
第2の配線と、
第3の配線と、
を含み、
前記第1の配線には、前記第1のp型トランジスターのソース及びドレインのうちの一方と、前記第1のn型トランジスターのゲートと、前記第1のn型トランジスターのソース及びドレインのうちの一方と、が電気的に接続され、
前記第2の配線には、前記第1のp型トランジスターのゲートと、前記第1のp型トランジスターのソース及びドレインのうちの他方と、前記第1のn型トランジスターのソース及びドレインのうちの他方と、前記第2のp型トランジスターのソース及びドレインのうちの一方と、前記第2のn型トランジスターのゲートと、前記第2のn型トランジスターのソース及びドレインのうちの一方と、が電気的に接続され、
前記第3の配線には、前記第2のp型トランジスターのゲートと、前記第2のp型トランジスターのソース及びドレインのうちの他方と、前記第2のn型トランジスターのソース及びドレインのうちの他方と、が電気的に接続されていることを特徴とする静電気保護回路。 - 前記第1の配線は、第1の電源配線であり、
前記第2の配線は、信号配線であり、
前記第3の配線は、第2の電源配線であることを特徴とする請求項1に記載の静電気保護回路。 - 前記第1の配線及び前記第3の配線の容量は、前記第2の配線の容量よりも大きいことを特徴とする請求項1または2に記載の静電気保護回路。
- 請求項1乃至3のいずれか1項に記載の静電気保護回路を備えていることを特徴とする電気光学装置。
- 請求項1乃至3のいずれか1項に記載の静電気保護回路、及び/または請求項4に記載の電気光学装置を備えていることを特徴とする電子機器。
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