JP2021051307A - 半導体装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】容量素子と接続されるトランジスタの数を減らすことを課題とする。【解決手段】容量素子と、一つのトランジスタとを有し、容量素子の一方の電極は配線と接続され、容量素子の他方の電極はトランジスタのゲートと接続される構成とする。当該配線には、クロック信号が入力されるので、クロック信号は容量素子を介してトランジスタのゲートに入力される。そして、トランジスタの導通状態は、クロック信号に同期した信号によって制御され、トランジスタはオンになる期間とオフになる期間とを繰り返す。こうして、トランジスタの劣化を抑制することができる。【選択図】図1

Description

半導体装置、表示装置、液晶表示装置、それらの駆動方法、又はそれらを生産する方法に
関する。特に、画素部と同じ基板に形成される駆動回路を有する半導体装置、表示装置、
液晶表示装置、又は当該装置の駆動方法に関する。または、当該装置を有する電子機器に
関する。
近年、表示装置は、液晶テレビなどの大型表示装置の増加から、活発に開発が進められて
いる。特に、非単結晶半導体によって構成されるトランジスタを用いて、画素部と同じ基
板にゲートドライバなどの駆動回路を構成する技術は、コストの低減、信頼性の向上に大
きく貢献するため、活発に開発が進められている。
しかしながら、非単結晶半導体によって構成されるトランジスタは、閾値電圧の上昇、又
は移動度の低下などの劣化を生じる。このトランジスタの劣化が進むと、駆動回路が動作
しづらくなり、画像を表示できなくなるといった問題がある。そこで、特許文献1では、
トランジスタの劣化を抑制することができるシフトレジスタの構成について、開示してい
る。特許文献1では、容量素子の一方の電極をクロック信号が入力される配線と接続し、
容量素子の他方の電極を二つのトランジスタのゲートに接続して、容量素子の他方の電極
の電位をクロック信号に同期させて上昇または減少させる。こうして、容量素子の容量結
合を用いて、クロック信号に同期した信号を二つのトランジスタのゲートに生成する。そ
して、このクロック信号に同期した信号を用いて、トランジスタのオンとオフとを制御す
る。すると、トランジスタがオンになる期間と、トランジスタがオフになる期間とが繰り
返されることになるので、トランジスタの劣化を抑制することができる。
特開2006−24350号公報
しかしながら、特許文献1では、容量素子の他方の電極は、二つのトランジスタのゲート
と接続されているので、容量素子に接続されるノードの寄生容量が大きくなるといった課
題がある。このために、クロック信号に同期した信号のHレベルの電位が低くなるといっ
た課題がある。この場合、トランジスタの閾値電圧が上昇したときに、トランジスタがオ
ンできなくなる時間が早くなるといった課題がある。つまり、シフトレジスタの寿命が短
くなるといった課題がある。または、容量素子に接続される寄生容量が大きいので、容量
素子の容量値を大きくしなければならないといった課題がある。このために、容量素子の
一方の電極と他方の電極とが重なる面積を大きくする必要があるので、容量素子のレイア
ウト面積が大きくなるといった課題がある。
または、特許文献1では、容量素子の面積を大きくする必要があるので、一方の電極と他
方の電極とがゴミなどによってショートしやすくなるといった課題がある。この結果、歩
留まりが下がり、コストが増加するといった課題がある。
または、特許文献1では、容量素子の容量値を大きくする必要があるので、容量素子に供
給される信号(例えばクロック信号又は反転クロック信号)の遅延又はなまりが大きくな
るといった課題がある。または、消費電力が大きくなるといった課題がある。
または、容量素子に供給される信号を出力する回路として、大きな電流駆動能力を有する
回路を用いる必要があるので、外付回路(以下、外部回路ともいう)が大きくなるといっ
た課題がある。または、表示装置が大きくなるといった課題がある。
または、特許文献1では、プルアップトランジスタTuのゲートが浮遊状態となる期間が
存在する。したがって、プルアップトランジスタTuのゲートの電位が安定せずに、ノイ
ズなどが生じる。そのため、シフトレジスタが誤動作を起こすといった課題がある。
上記課題を鑑み、容量素子と接続されるトランジスタの数を減らすことを課題とする。ま
たは、当該容量素子と接続されるトランジスタの寄生容量を小さくすることを課題とする
。または、クロック信号に同期した信号のHレベルの電位を高くすることを課題とする。
または、レイアウト面積を小さくすることを課題とする。または、寿命を長くすることを
課題とする。信号の遅延又はなまりを小さくすることを課題とする。または、消費電力を
小さくすることを課題とする。または、ノイズの影響を低減することを課題とする。また
は、トランジスタの劣化を抑制又は緩和することを課題とする。または、誤動作を抑制す
ることを課題とする。または、容量素子の一方の電極と他方の電極とのショートを防ぐこ
とを課題とする。または、外付回路の電流駆動能力を小さくすることを課題とする。また
は、外付回路のサイズを小さくすることを課題とする。または、表示装置を小さくするこ
とを課題とする。なお、これらの課題の記載は、他の課題の存在を妨げるものではない。
容量素子と、一つのトランジスタとを有し、容量素子の一方の電極は配線と接続され、容
量素子の他方の電極はトランジスタのゲートと接続される構成とする。当該配線には、ク
ロック信号が入力されるので、クロック信号は容量素子を介してトランジスタのゲートに
入力される。そして、トランジスタの導通状態は、クロック信号に同期した信号によって
制御され、トランジスタはオンになる期間とオフになる期間とを繰り返す。こうして、ト
ランジスタの劣化を抑制することができる。
本発明の例示的な一態様は、駆動回路と、画素とを有し、前記画素は、液晶素子を有し、
前記駆動回路は、第1のトランジスタ、第2のトランジスタ、第3のトランジスタ、第4
のトランジスタ、及び容量素子を有し、前記第1のトランジスタの第1の端子は、第1の
配線と電気的に接続され、前記第1のトランジスタの第2の端子は、第2の配線と電気的
に接続され、前記第2のトランジスタの第1の端子は、前記第2の配線と電気的に接続さ
れ、前記第2のトランジスタの第2の端子は、前記第1のトランジスタのゲートと電気的
に接続され、前記第2のトランジスタのゲートは、前記第1の配線と電気的に接続され、
前記第3のトランジスタの第1の端子は、第3の配線と電気的に接続され、前記第3のト
ランジスタの第2の端子は、前記第1のトランジスタのゲートと電気的に接続され、前記
第4のトランジスタの第1の端子は、前記第3の配線と電気的に接続され、前記第4のト
ランジスタの第2の端子は、前記第3のトランジスタのゲートと電気的に接続され、前記
第4のトランジスタのゲートは、前記第1のトランジスタのゲートと電気的に接続され、
前記容量素子の一方の電極は、前記第1の配線と電気的に接続され、前記容量素子の他方
の電極は、前記第3のトランジスタのゲートと電気的に接続される液晶表示装置である。
なお、スイッチは、様々な形態のものを用いることができる。例としては、電気的スイ
ッチや機械的なスイッチなどがある。つまり、電流の流れを制御できるものであればよく
、特定のものに限定されない。例えば、スイッチとして、トランジスタ(例えば、バイポ
ーラトランジスタ、MOSトランジスタなど)、ダイオード(例えば、PNダイオード、
PINダイオード、ショットキーダイオード、MIM(Metal Insulator
Metal)ダイオード、MIS(Metal Insulator Semicon
ductor)ダイオード、ダイオード接続のトランジスタなど)などを用いることが出
来る。または、これらを組み合わせた論理回路をスイッチとして用いることが出来る。
なお、機械的なスイッチの例としては、デジタルマイクロミラーデバイス(DMD)の
ように、MEMS(マイクロ・エレクトロ・メカニカル・システム)技術を用いたスイッ
チがある。
なお、Nチャネル型トランジスタとPチャネル型トランジスタの両方を用いて、CMO
S型のスイッチをスイッチとして用いてもよい。
なお、AとBとが接続されている、と明示的に記載する場合は、AとBとが電気的に接
続されている場合と、AとBとが機能的に接続されている場合と、AとBとが直接接続さ
れている場合とを含むものとする。ここで、A、Bは、対象物(例えば、装置、素子、回
路、配線、電極、端子、導電膜、層、など)であるとする。したがって、所定の接続関係
、例えば、図または文章に示された接続関係に限定されず、図または文章に示された接続
関係以外のものも含むものとする。
例えば、AとBとが電気的に接続されている場合として、AとBとの電気的な接続を可
能とする素子(例えば、スイッチ、トランジスタ、容量素子、インダクタ、抵抗素子、ダ
イオードなど)が、AとBとの間に1個以上接続されていてもよい。あるいは、AとBと
が機能的に接続されている場合として、AとBとの機能的な接続を可能とする回路(例え
ば、論理回路(インバータ、NAND回路、NOR回路など)、信号変換回路(DA変換
回路、AD変換回路、ガンマ補正回路など)、電位レベル変換回路(電源回路(昇圧回路
、降圧回路など)、信号の電位レベルを変えるレベルシフタ回路など)、電圧源、電流源
、切り替え回路、増幅回路(信号振幅または電流量などを大きく出来る回路、オペアンプ
、差動増幅回路、ソースフォロワ回路、バッファ回路など)、信号生成回路、記憶回路、
制御回路など)が、AとBとの間に1個以上接続されていてもよい。例えば、AとBとの
間に別の回路を挟んでいても、Aから出力された信号がBへ伝達される場合は、AとBと
は機能的に接続されているものとする。
なお、AとBとが電気的に接続されている、と明示的に記載する場合は、AとBとが電
気的に接続されている場合(つまり、AとBとの間に別の素子や別の回路を挟んで接続さ
れている場合)と、AとBとが機能的に接続されている場合(つまり、AとBとの間に別
の回路を挟んで機能的に接続されている場合)と、AとBとが直接接続されている場合(
つまり、AとBとの間に別の素子や別の回路を挟まずに接続されている場合)とを含むも
のとする。つまり、電気的に接続されている、と明示的に記載する場合は、単に、接続さ
れている、とのみ明示的に記載されている場合と同じであるとする。
なお、表示素子、表示素子を有する装置である表示装置、発光素子、発光素子を有する
装置である発光装置は、様々な形態を用いたり、様々な素子を有することが出来る。例え
ば、表示素子、表示装置、発光素子または発光装置としては、EL(エレクトロルミネッ
センス)素子(有機物及び無機物を含むEL素子、有機EL素子、無機EL素子)、LE
D(白色LED、赤色LED、緑色LED、青色LEDなど)、トランジスタ(電流に応
じて発光するトランジスタ)、電子放出素子、液晶素子、電子インク、電気泳動素子、グ
レーティングライトバルブ(GLV)、プラズマディスプレイ(PDP)、デジタルマイ
クロミラーデバイス(DMD)、圧電セラミックディスプレイ、カーボンナノチューブ、
など、電気磁気的作用により、コントラスト、輝度、反射率、透過率などが変化する表示
媒体を有することができる。なお、EL素子を用いた表示装置としてはELディスプレイ
、電子放出素子を用いた表示装置としてはフィールドエミッションディスプレイ(FED
)やSED方式平面型ディスプレイ(SED:Surface−conduction
Electron−emitter Disply)など、液晶素子を用いた表示装置と
しては液晶ディスプレイ(透過型液晶ディスプレイ、半透過型液晶ディスプレイ、反射型
液晶ディスプレイ、直視型液晶ディスプレイ、投射型液晶ディスプレイ)、電子インクや
電気泳動素子を用いた表示装置としては電子ペーパーがある。
なお、液晶素子とは、液晶の光学的変調作用によって光の透過または非透過を制御する
素子であり、一対の電極、及び液晶により構成される。なお、液晶の光学的変調作用は、
液晶にかかる電界(横方向の電界、縦方向の電界又は斜め方向の電界を含む)によって制
御される。なお、液晶素子としては、ネマチック液晶、コレステリック液晶、スメクチッ
ク液晶、ディスコチック液晶、サーモトロピック液晶、リオトロピック液晶、低分子液晶
、高分子液晶、高分子分散型液晶(PDLC)、強誘電液晶、反強誘電液晶、主鎖型液晶
、側鎖型高分子液晶、プラズマアドレス液晶(PALC)、バナナ型液晶、TN(Twi
sted Nematic)モード、STN(Super Twisted Nemat
ic)モード、IPS(In−Plane−Switching)モード、FFS(Fr
inge Field Switching)モード、MVA(Multi−domai
n Vertical Alignment)モード、PVA(Patterned V
ertical Alignment)、ASV(Advanced Super Vi
ew)モード、ASM(Axially Symmetric aligned Mic
ro−cell)モード、OCB(Optical Compensated Bire
fringence)モード、ECB(Electrically Controlle
d Birefringence)モード、FLC(Ferroelectric Li
quid Crystal)モード、AFLC(AntiFerroelectric
Liquid Crystal)モード、PDLC(Polymer Disperse
d Liquid Crystal)モード、ゲストホストモード、ブルー相(Blue
Phase)モードなどを用いることができる。ただし、これに限定されず、液晶素子
として様々なものを用いることができる。
なお、光源を必要とする表示装置、例えば、液晶ディスプレイ(透過型液晶ディスプレ
イ、半透過型液晶ディスプレイ、反射型液晶ディスプレイ、直視型液晶ディスプレイ、投
射型液晶ディスプレイ)、グレーティングライトバルブ(GLV)を用いた表示装置、デ
ジタルマイクロミラーデバイス(DMD)を用いた表示装置などの光源としては、エレク
トロルミネッセンス、冷陰極管、熱陰極管、LED、レーザー光源、水銀ランプなどを用
いることができる。ただし、これに限定されず、光源として様々なものを用いることがで
きる。
なお、トランジスタとして、様々な形態のトランジスタを用いることが出来る。よって
、用いるトランジスタの種類に限定はない。例えば、非晶質シリコン、多結晶シリコン、
微結晶(マイクロクリスタル、ナノクリスタル、セミアモルファスとも言う)シリコンな
どに代表される非単結晶半導体膜を有する薄膜トランジスタ(TFT)などを用いること
が出来る。
なお、微結晶シリコンを製造するときに、触媒(ニッケルなど)を用いることにより、
結晶性をさらに向上させ、電気特性のよいトランジスタを製造することが可能となる。こ
のとき、レーザー照射を行うことなく、熱処理を加えるだけで、結晶性を向上させること
も可能である。その結果、ソースドライバ回路の一部(アナログスイッチなど)およびゲ
ートドライバ回路(走査線駆動回路)を基板上に一体形成することが出来る。さらに、結
晶化のためにレーザー照射を行わない場合は、シリコンの結晶性のムラを抑えることがで
きる。そのため、画質の向上した画像を表示することが出来る。
ただし、触媒(ニッケルなど)を用いずに、多結晶シリコンや微結晶シリコンを製造す
ることは可能である。
または、半導体基板やSOI基板などを用いてトランジスタを形成することが出来る。
これらにより、特性やサイズや形状などのバラツキが少なく、電流供給能力が高く、サイ
ズの小さいトランジスタを製造することができる。これらのトランジスタを用いると、回
路の低消費電力化、又は回路の高集積化を図ることができる。
または、ZnO、a−InGaZnO、SiGe、GaAs、IZO、ITO、SnO
などの化合物半導体または酸化物半導体を有するトランジスタや、さらに、これらの化合
物半導体または酸化物半導体を薄膜化した薄膜トランジスタなどを用いることが出来る。
これらにより、製造温度を低くでき、例えば、室温でトランジスタを製造することが可能
となる。その結果、耐熱性の低い基板、例えばプラスチック基板やフィルム基板に直接ト
ランジスタを形成することが出来る。なお、これらの化合物半導体または酸化物半導体を
、トランジスタのチャネル部分に用いるだけでなく、それ以外の用途で用いることも出来
る。例えば、これらの化合物半導体または酸化物半導体を抵抗素子、画素電極、透光性を
有する電極として用いることができる。さらに、それらをトランジスタと同時に成膜又は
形成できるため、コストを低減できる。
または、インクジェットや印刷法を用いて形成したトランジスタなどを用いることが出
来る。これらにより、室温で製造、低真空度で製造、又は大型基板上に製造することがで
きる。マスク(レチクル)を用いなくても製造することが可能となるため、トランジスタ
のレイアウトを容易に変更することが出来る。さらに、レジストを用いる必要がないので
、材料費が安くなり、工程数を削減できる。さらに、必要な部分にのみ膜を付けるため、
全面に成膜した後でエッチングする、という製法よりも、材料が無駄にならず、低コスト
にできる。
または、有機半導体やカーボンナノチューブを有するトランジスタ等を用いることがで
きる。これらにより、曲げることが可能な基板上にトランジスタを形成することが出来る
。このような基板を用いた半導体装置は、衝撃に強くすることができる。
さらに、様々な構造のトランジスタを用いることができる。例えば、MOS型トランジ
スタ、接合型トランジスタ、バイポーラトランジスタなどをトランジスタとして用いるこ
とが出来る。MOS型トランジスタを用いることにより、トランジスタのサイズを小さく
することが出来る。よって、多数のトランジスタを搭載することができる。バイポーラト
ランジスタを用いることにより、大きな電流を流すことが出来る。よって、高速に回路を
動作させることができる。
なお、MOS型トランジスタ、バイポーラトランジスタなどを1つの基板に混在させて
形成してもよい。これにより、低消費電力、小型化、高速動作などを実現することが出来
る。
その他、様々なトランジスタを用いることができる。
なお、トランジスタは、様々な基板を用いて形成することが出来る。基板の種類は、特
定のものに限定されることはない。その基板としては、例えば、単結晶基板、SOI基板
、ガラス基板、石英基板、プラスチック基板、ステンレス・スチル基板、ステンレス・ス
チル・ホイルを有する基板などを用いることが出来る。
なお、トランジスタの構成は、様々な形態をとることができ、特定の構成に限定されな
い。例えば、ゲート電極が2個以上のマルチゲート構造を適用することができる。マルチ
ゲート構造にすると、チャネル領域が直列に接続されるため、複数のトランジスタが直列
に接続された構成となる。
別の例として、チャネルの上下にゲート電極が配置されている構造を適用することができ
る。なお、チャネルの上下にゲート電極が配置される構成にすることにより、複数のトラ
ンジスタが並列に接続されたような構成となる。
チャネル領域の上にゲート電極が配置されている構造、チャネル領域の下にゲート電極
が配置されている構造、正スタガ構造、逆スタガ構造、チャネル領域を複数の領域に分け
た構造、チャネル領域を並列に接続した構造、またはチャネル領域が直列に接続する構成
も適用できる。さらに、チャネル領域(もしくはその一部)にソース電極やドレイン電極
が重なっている構造も適用できる。あるいは、LDD領域を設けた構造を適用できる。
なお、トランジスタは、様々なタイプを用いることができ、様々な基板を用いて形成さ
せることができる。したがって、所定の機能を実現させるために必要な回路の全てが、同
一の基板に形成することも可能である。例えば、所定の機能を実現させるために必要な回
路の全てが、ガラス基板、プラスチック基板、単結晶基板、またはSOI基板などの様々
な基板を用いて形成することも可能である。あるいは、所定の機能を実現させるために必
要な回路の一部が、ある基板に形成され、所定の機能を実現させるために必要な回路の別
の一部が、別の基板に形成されていることも可能である。つまり、所定の機能を実現させ
るために必要な回路の全てが同じ基板を用いて形成されていなくてもよい。例えば、所定
の機能を実現させるために必要な回路の一部は、ガラス基板上にトランジスタにより形成
され、所定の機能を実現させるために必要な回路の別の一部は、単結晶基板に形成され、
単結晶基板を用いて形成されたトランジスタで構成されたICチップをCOG(Chip
On Glass)でガラス基板に接続して、ガラス基板上にそのICチップを配置す
ることも可能である。あるいは、そのICチップをTAB(Tape Automate
d Bonding)やプリント基板を用いてガラス基板と接続することも可能である。
あるいは、駆動電圧が高い部分及び駆動周波数が高い部分の回路は、消費電力が大きくな
ってしまうので、そのような部分の回路は同じ基板に形成せず、そのかわりに、例えば、
単結晶基板にその部分の回路を形成して、その回路で構成されたICチップを用いるよう
にすれば、消費電力の増加を防ぐことができる。
なお、トランジスタとは、ゲートと、ドレインと、ソースとを含む少なくとも三つの端
子を有する素子であり、ドレイン領域とソース領域の間にチャネル領域を有しており、ド
レイン領域とチャネル領域とソース領域とを介して電流を流すことが出来る。ここで、ソ
ースとドレインとは、トランジスタの構造や動作条件等によって変わるため、いずれがソ
ースまたはドレインであるかを限定することが困難である。そこで、ソース及びドレイン
として機能する領域を、ソースもしくはドレインと呼ばない場合がある。その場合、一例
としては、それぞれを第1端子、第2端子と表記する場合がある。あるいは、それぞれを
第1電極、第2電極と表記する場合がある。あるいは、第1領域、第2領域と表記する場
合がある。
なお、トランジスタは、ベースとエミッタとコレクタとを含む少なくとも三つの端子を
有する素子であってもよい。この場合も同様に、エミッタとコレクタとを、第1端子、第
2端子などと表記する場合がある。
なお、半導体装置とは半導体素子(トランジスタ、ダイオード、サイリスタなど)を含
む回路を有する装置のことをいう。さらに、半導体特性を利用することで機能しうる装置
全般を半導体装置と呼んでもよい。または、半導体材料を有する装置のことを半導体装置
と言う。
なお、表示装置とは、表示素子を有する装置のことを言う。なお、表示装置は、表示素
子を含む複数の画素を含んでいても良い。なお、表示装置は、複数の画素を駆動させる周
辺駆動回路を含んでいても良い。なお、複数の画素を駆動させる周辺駆動回路は、複数の
画素と同一基板上に形成されてもよい。なお、表示装置は、ワイヤボンディングやバンプ
などによって基板上に配置された周辺駆動回路、いわゆる、チップオングラス(COG)
で接続されたICチップ、または、TABなどで接続されたICチップを含んでいても良
い。なお、表示装置は、ICチップ、抵抗素子、容量素子、インダクタ、トランジスタな
どが取り付けられたフレキシブルプリントサーキット(FPC)を含んでもよい。なお、
表示装置は、フレキシブルプリントサーキット(FPC)などを介して接続され、ICチ
ップ、抵抗素子、容量素子、インダクタ、トランジスタなどが取り付けられたプリント配
線基板(PWB)を含んでいても良い。なお、表示装置は、偏光板または位相差板などの
光学シートを含んでいても良い。なお、表示装置は、照明装置、筐体、音声入出力装置、
光センサなどを含んでいても良い。
なお、照明装置は、バックライトユニット、導光板、プリズムシート、拡散シート、反
射シート、光源(LED、冷陰極管など)、冷却装置(水冷式、空冷式)などを有してい
ても良い。
なお、発光装置とは、発光素子などを有している装置のことをいう。表示素子として発
光素子を有している場合は、発光装置は、表示装置の具体例の一つである。
なお、反射装置とは、光反射素子、光回折素子、光反射電極などを有している装置のこ
とをいう。
なお、液晶表示装置とは、液晶素子を有している表示装置をいう。液晶表示装置には、
直視型、投写型、透過型、反射型、半透過型などがある。
なお、駆動装置とは、半導体素子、電気回路、電子回路を有する装置のことを言う。例
えば、ソース信号線から画素内への信号の入力を制御するトランジスタ(選択用トランジ
スタ、スイッチング用トランジスタなどと呼ぶことがある)、画素電極に電圧または電流
を供給するトランジスタ、発光素子に電圧または電流を供給するトランジスタなどは、駆
動装置の一例である。さらに、ゲート信号線に信号を供給する回路(ゲートドライバ、ゲ
ート線駆動回路などと呼ぶことがある)、ソース信号線に信号を供給する回路(ソースド
ライバ、ソース線駆動回路などと呼ぶことがある)などは、駆動装置の一例である。
なお、表示装置、半導体装置、照明装置、冷却装置、発光装置、反射装置、駆動装置な
どは、互いに重複して有している場合がある。例えば、表示装置が、半導体装置および発
光装置を有している場合がある。あるいは、半導体装置が、表示装置および駆動装置を有
している場合がある。
なお、Aの上にBが形成されている、あるいは、A上にBが形成されている、と明示的
に記載する場合は、Aの上にBが直接接して形成されていることに限定されない。直接接
してはいない場合、つまり、AとBと間に別の対象物が介在する場合も含むものとする。
ここで、A、Bは、対象物(例えば、装置、素子、回路、配線、電極、端子、導電膜、層
、など)であるとする。
従って例えば、層Aの上に(もしくは層A上に)、層Bが形成されている、と明示的に
記載されている場合は、層Aの上に直接接して層Bが形成されている場合と、層Aの上に
直接接して別の層(例えば層Cや層Dなど)が形成されていて、その上に直接接して層B
が形成されている場合とを含むものとする。なお、別の層(例えば層Cや層Dなど)は、
単層でもよいし、複層でもよい。
さらに、Aの上方にBが形成されている、と明示的に記載されている場合についても同
様であり、Aの上にBが直接接していることに限定されず、AとBとの間に別の対象物が
介在する場合も含むものとする。従って例えば、層Aの上方に、層Bが形成されている、
という場合は、層Aの上に直接接して層Bが形成されている場合と、層Aの上に直接接し
て別の層(例えば層Cや層Dなど)が形成されていて、その上に直接接して層Bが形成さ
れている場合とを含むものとする。なお、別の層(例えば層Cや層Dなど)は、単層でも
よいし、複層でもよい。
なお、Aの上にBが形成されている、A上にBが形成されている、又はAの上方にBが形
成されている、と明示的に記載する場合、斜め上にBが形成される場合も含むこととする
なお、Aの下にBが、あるいは、Aの下方にBが、の場合についても、同様である。
なお、明示的に単数として記載されているものについては、単数であることが望ましい
。ただし、これに限定されず、複数であることも可能である。同様に、明示的に複数とし
て記載されているものについては、複数であることが望ましい。ただし、これに限定され
ず、単数であることも可能である。
なお、図において、大きさ、層の厚さ、又は領域は、明瞭化のために誇張されている場合
がある。よって、必ずしもそのスケールに限定されない。
なお、図は、理想的な例を模式的に示したものであり、図に示す形状又は値などに限定さ
れない。例えば、製造技術による形状のばらつき、誤差による形状のばらつき、ノイズに
よる信号、電圧、若しくは電流のばらつき、又は、タイミングのずれによる信号、電圧、
若しくは電流のばらつきなどを含むことが可能である。
なお、専門用語は、特定の実施の形態、又は実施例などを述べる目的で用いられる場合が
多く、これに限定されない。
なお、定義されていない文言(専門用語又は学術用語などの科学技術文言を含む)は、通
常の当業者が理解する一般的な意味と同等の意味として用いることが可能である。辞書等
により定義されている文言は、関連技術の背景と矛盾がないような意味に解釈されること
が好ましい。
なお、第1、第2、第3などの語句は、様々な要素、部材、領域、層、区域を他のものと
区別して記述するために用いられる。よって、第1、第2、第3などの語句は、要素、部
材、領域、層、区域などの数を限定するものではない。さらに、例えば、「第1の」を「
第2の」又は「第3の」などと置き換えることが可能である。
容量素子と接続されるトランジスタの数を減らすことができる。または、当該容量素子と
接続されるトランジスタの寄生容量を小さくすることができる。または、クロック信号に
同期した信号のHレベルの電位を高くすることができる。または、レイアウト面積を小さ
くすることができる。または、寿命を長くすることができる。信号の遅延又はなまりを小
さくすることができる。または、消費電力を小さくすることができる。または、ノイズの
影響を低減することができる。または、トランジスタの劣化を抑制又は緩和することがで
きる。または、誤動作を抑制することができる。または、容量素子の一方の電極と他方の
電極とのショートを防ぐことができる。または、外付回路の電流駆動能力を小さくするこ
とができる。または、外付回路のサイズを小さくすることができる。または、表示装置を
小さくすることができる。
半導体装置の回路図、及びその駆動方法を説明するタイミングチャート。 半導体装置の駆動方法を説明する模式図。 半導体装置の回路図。 半導体装置の回路図。 半導体装置の回路図。 半導体装置の回路図、及びその駆動方法を説明するタイミングチャート。 半導体装置の駆動方法を説明する模式図。 半導体装置の駆動方法を説明する模式図。 半導体装置の回路図。 半導体装置の回路図。 半導体装置の回路図。 半導体装置の回路図。 半導体装置の回路図。 シフトレジスタの回路図、及びその駆動方法を説明するタイミングチャート。 シフトレジスタの回路図。 シフトレジスタの回路図。 シフトレジスタの回路図。 シフトレジスタのレイアウト図。 半導体装置の回路図、及びその駆動方法を説明するタイミングチャート。 半導体装置の回路図。 シフトレジスタの回路図。 表示装置のシステムブロック図。 表示装置の構成を説明する図。 シフトレジスタの回路図。 シフトレジスタの駆動方法を説明するタイミングチャート。 信号線駆動回路の回路図、及びその駆動方法を説明するタイミングチャート。 画素の回路図、及びその駆動方法を説明するタイミングチャート。 画素の回路図、そのレイアウト図、及びその駆動方法を説明するタイミングチャート。 画素の回路図、及びその駆動方法を説明するタイミングチャート。 シフトレジスタのレイアウト図。 シフトレジスタのレイアウト図。 トランジスタの断面図。 電子機器を説明する図。 電子機器を説明する図。
以下、実施の形態について図面を参照しながら説明する。但し、実施の形態は多くの異な
る態様で実施することが可能であり、趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及
び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って本実施の形態
の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、以下に説明する構成において、同
様のものを指す符号は異なる図面間で共通の符号を用いて示し、同一部分又は同様な機能
を有する部分の詳細な説明は省略する。
なお、ある一つの実施の形態の中で述べる内容(一部の内容でもよい)は、その実施の形
態で述べる別の内容(一部の内容でもよい)、及び/又は、一つ若しくは複数の別の実施
の形態で述べる内容(一部の内容でもよい)に対して、適用、組み合わせ、又は置き換え
などを行うことが出来る。
なお、実施の形態の中で述べる内容とは、各々の実施の形態において、様々な図を用いて
述べる内容、又は明細書に記載される文章を用いて述べる内容である。
なお、ある一つの実施の形態において述べる図(一部でもよい)は、その図の別の部分、
その実施の形態において述べる図(一部でもよい)、及び/又は、一つ若しくは複数の別
の実施の形態において述べる図(一部でもよい)に対して、組み合わせることにより、さ
らに多くの図を構成させることが出来る。
(実施の形態1)
本実施の形態では、半導体装置の一例について説明する。なお、当該半導体装置を駆動回
路、又はフリップフロップと示すことが可能である。
まず、本実施の形態の半導体装置の一例について、図1(A)を参照して説明する。図1
(A)の半導体装置は、回路100、トランジスタ101、トランジスタ102、トラン
ジスタ103、トランジスタ104、容量素子105、及び容量素子106を有する。ト
ランジスタ101〜104は、各々、Nチャネル型であるものとし、ゲートとソースとの
間の電位差(Vgs)が閾値電圧(Vth)を上回った場合にオンになるものとする。た
だし、これに限定されず、トランジスタ101〜104は、各々、Pチャネル型であるこ
とが可能である。Pチャネル型トランジスタは、ゲートとソースとの間の電位差(Vgs
)が閾値電圧(Vth)を下回った場合にオンになるものとする。
図1(A)の半導体装置の接続関係について説明する。トランジスタ101の第1の端子
は、配線123Bと接続され、トランジスタ101の第2の端子は、配線121と接続さ
れる。トランジスタ102の第1の端子は、トランジスタ101のゲートと接続され、ト
ランジスタ102の第2の端子は、配線121と接続され、トランジスタ102のゲート
は、配線123Cと接続される。トランジスタ103の第1の端子は、配線122Aと接
続され、トランジスタ103の第2の端子は、トランジスタ101のゲートと接続される
。トランジスタ104の第1の端子は、配線122Bと接続され、トランジスタ104の
第2の端子は、トランジスタ103のゲートと接続される。容量素子105の一方の電極
は、トランジスタ101のゲートと接続され、容量素子105の他方の電極は、配線12
1と接続される。容量素子106の一方の電極は、配線123と接続され、容量素子10
6の他方の電極は、トランジスタ103のゲートと接続される。
なお、トランジスタ101のゲート、トランジスタ102の第1の端子、トランジスタ1
03の第2の端子、又は、トランジスタ104のゲートの接続箇所をノードAと示す。そ
して、トランジスタ103のゲート、トランジスタ104の第2の端子、又は、容量素子
106の他方の電極の接続箇所をノードBと示す。ただし、ノードA、及びノードBを配
線と示すことが可能である。
なお、配線121、配線123A、配線123B、配線123C、配線122A、配線1
22Bを端子と示すことが可能である。
各配線(配線121、配線122A〜122B、配線123A〜123C)に入力するこ
とが可能なもの(例えば信号、電圧、又は電流など)の一例について説明する。ただし、
以下に述べる内容は一例であり、これに限定されない。各配線には、以下に述べるものの
他にも様々なものを入力することが可能であるし、各配線を浮遊状態(以下、フローティ
ング状態)とすることが可能である。
配線121からは、一例として、信号S1が出力されるものとする。よって、配線121
は、信号線として機能することが可能である。特に、配線121が画素と接続される場合
、又は配線121が画素部に延伸して配置される場合、配線121はゲート線、走査線、
又は容量線として機能することが可能である。信号S1は、半導体装置の出力信号であり
、HレベルとLレベルとを有するデジタル信号である場合が多く、出力信号、選択信号、
ゲート信号、又は走査信号として機能することが可能である。
配線122A〜122Bには、一例として、電圧V1が供給されるものとする。よって、
配線122A〜122Bは、電源線として機能することが可能である。電圧V1は、信号
S1のLレベルとおおむね等しい値である場合が多く、グランド電圧、電源電圧、又は負
電源電圧として機能することが可能である。ただし、これに限定されず、配線122A〜
122Bにクロック信号などの信号が入力されることが可能である。この場合、配線12
2A〜122Bは、信号線、又はクロック信号線として機能することが可能である。また
は、配線122A〜122Bには、別々の電圧、又は別々の信号が入力されることが可能
である。
なお、おおむねとは、ノイズによる誤差、プロセスのばらつきによる誤差、素子の作製工
程のばらつきによる誤差、及び/又は、測定誤差などの様々な誤差を含むものとする。
配線123A〜123Cには、一例として、信号S2が入力されるものとする。よって、
配線123A〜123Cは、信号線として機能することが可能である。信号S2は、一定
の周期でHレベルとLレベルとを繰り返すデジタル信号である場合が多く、クロック信号
(CK)として機能することが可能である。ただし、これに限定されず、配線123A〜
123Cには、電源電圧が供給されることが可能である。この場合、配線123A〜12
3Cは、電源線として機能することが可能である。または、配線123A〜123Bには
、別々の電圧、又は別々の信号が入力されることが可能である。
なお、本実施の形態では、一例として、信号のLレベルの電位をV1、信号のHレベルの
電位をV2とし、V2>V1であるものとする。ただし、これに限定されない。
なお、電圧とは、ある電位と、基準の電位(例えばグランド電位)との電位差のことを示
す場合が多い。よって、電圧、電位、電位差を、各々、電位、電圧、電圧差と言い換える
ことが可能である。
回路100、トランジスタ101〜104、容量素子105、容量素子106が有する機
能の一例について説明する。ただし、以下に述べる内容は一例であり、これに限定されな
い。回路100、及び各素子は、以下に述べる機能の他にも様々な機能を有することが可
能であるし、以下に述べる機能を有していないことも可能である。
回路100は、ノードAの電位、又は状態を制御する機能と、配線121の電位、又は状
態を制御する機能とを有する。例えば、回路100は、ノードAの電位若しくは配線12
1の電位を上昇させる機能、ノードAの電位若しくは配線121の電位を減少させる機能
、及び/又は、ノードA若しくは配線121を浮遊状態にする機能などを有する。トラン
ジスタ101は、配線123Bに入力される信号(例えば信号S2)に応じて、配線12
1の電位を上昇させる機能を有する。トランジスタ102は、配線123Cに入力される
信号(例えば信号S2)に応じて、配線121とノードAとが導通するタイミングを制御
する機能を有し、スイッチとして機能する。トランジスタ103は、ノードBの電位に応
じて、配線122AとノードAとが導通するタイミングを制御し、スイッチとして機能す
る。トランジスタ104は、ノードAの電位に応じて、配線122BとノードBとが導通
するタイミングを制御する機能を有し、スイッチとして機能する。容量素子105は、配
線126の電位に応じて、ノードAの電位を上昇させる機能、及び/又は、トランジスタ
101のゲートと第2の端子との間の電位差を保持する機能を有する。容量素子106は
、配線123Aに入力される信号(例えば信号S2)に応じて、ノードBの電位を制御す
る機能を有する。
次に、図1(A)の半導体装置の動作について、図1(B)、図2(A)〜(E)を参照
して説明する。図1(B)は、半導体装置の動作を説明するためのタイミングチャートの
一例であり、期間T1、期間T2、期間T3、期間T4、及び期間T5を有する。そして
、図1(B)には、信号S1、信号S2、ノードAの電位Va、ノードBの電位Vbを示
す。図2(A)は、期間T1における図1(A)の半導体装置の動作の模式図を示す。図
2(B)は、期間T2における図1(A)の半導体装置の動作の模式図を示す。図2(C
)は、期間T3における図1(A)の半導体装置の動作の模式図を示す。図2(D)は、
期間T4における図1(A)の半導体装置の動作の模式図を示す。図2(E)は、期間T
5における図1(A)の半導体装置の動作の模式図を示す。
なお、ノードAの電位が上昇すると、半導体装置は、期間T1における動作、期間T2に
おける動作、及び期間T3における動作を順に行う。その後、再びノードAの電位が上昇
するまで、半導体装置は、期間T4における動作と期間T5における動作とを順に繰り返
す。
まず、期間T1において、信号S2はLレベルとなる。すると、トランジスタ102がオ
フになるので、ノードAと配線121とは非導通状態となる。同時に、ノードBの電位は
、容量素子106の容量結合によって減少する。このときのノードBの電位が、配線12
2Aの電位(V1)とトランジスタ103の閾値電圧(Vth106)との和(V1+V
th106)よりも低くなるとすると、トランジスタ103はオフになる。よって、配線
122AとノードAとは非導通状態となる。一方で、回路100は、ノードAの電位を上
昇させ始める。そして、ノードAの電位が配線122Bの電位(V1)とトランジスタ1
04の閾値電圧(Vth104)との和(V1+Vth104)となったところで、トラ
ンジスタ104がオンになる。すると、配線122BとノードBとが導通状態となる。よ
って、電圧V1が配線122BからノードBに供給されるので、ノードBの電位がV1と
なる。この結果、トランジスタ103はオフのままとなるので、配線122AとノードA
とは非導通状態のままとなる。同様に、ノードAの電位が配線123Bの電位(V1)と
トランジスタ101の閾値電圧(Vth101)との和(V1+Vth101)となった
ところで、トランジスタ101がオンになる。すると、配線123Bと配線121とが導
通状態となる。よって、Lレベルの信号S2が配線123Bから配線121に供給される
ので、配線121の電位は、配線123Bの電位(信号S2のLレベル、又はV1)とお
おむね等しくなる。その後、回路100は、ノードAの電位をある値(例えばV1+Vt
h101以上、且つV2以下)まで上昇させたところで、ノードAへの信号の供給を止め
るので、回路100とノードAとは、非導通状態となる。よって、ノードAは、浮遊状態
となり、ノードAの電位は高い値のまま維持される。容量素子105には、このときのノ
ードAと配線121との電位差が保持される。
なお、期間T1において、回路100は、配線121に電圧V1、又はLレベルの信号な
どを供給することが可能である。または、回路100は、配線121に信号などを供給し
ないことによって、回路100と配線121とを非導通状態とすることが可能である。そ
して、回路100は、配線121を浮遊状態にすることが可能である。
次に、期間T2において、ノードAの電位は高い値のまま維持されるので、トランジスタ
104はオンのままとなる。よって、配線122BとノードBとは導通状態のままとなる
ので、ノードBの電位はV1のままとなる。この結果、トランジスタ103はオフのまま
となるので、配線122AとノードAとは非導通状態のままとなる。同様に、ノードAの
電位は高い値のまま維持されるので、トランジスタ101はオンのままとなる。よって、
配線123Bと配線121とは導通状態のままとなる。このとき、信号S2がLレベルか
らHレベルに上昇する。すると、配線123Bと配線121とは導通状態のままなので、
配線121の電位が上昇し始める。同時に、トランジスタ102がオンになるので、ノー
ドAと配線121とが導通状態となる。ただし、配線121の電位が配線123Cの電位
(V2)からトランジスタ102の閾値電圧(Vth102)を引いた値(V2−Vth
102)まで上昇したところで、トランジスタ102はオフになる。よって、配線121
とノードAとは非導通状態となる。ここで、容量素子105は、期間T1における配線1
21とノードAとの電位差を保持したままである。したがって、配線121の電位が上昇
すると、ノードAの電位は、容量素子105の容量結合によって、V2+Vth101+
α(αは正の数)まで上昇する。いわゆる、ブートストラップ動作である。したがって、
配線121の電位は、配線123Bの電位(信号S2のHレベル、又はV1)と等しくな
るまで上昇する。
なお、期間T2において、回路100は、ノードAに信号などを供給していない場合が多
いので、回路100とノードAとは非導通状態となる場合が多い。こうして、回路100
は、ノードAを浮遊状態にする場合が多い。
なお、期間T2において、回路100は、配線121に信号などを供給していない場合が
多いので、回路100と配線121とは非導通状態となる場合が多い。
次に、期間T3において、信号S2がHレベルからLレベルに減少した後に、回路100
は、ノードAの電位をV1となるように減少させる。したがって、ノードAの電位が配線
123Bの電位(V1)とトランジスタ101の閾値電圧(Vth101)との和(V1
+Vth101)となるまでは、トランジスタ101はオンしている。したがって、Lレ
ベルの信号S2は、配線123Bから配線121に供給されるので、配線121の電位は
、配線123Bの電位(V1)となるように減少する。同様に、ノードAの電位が配線1
22Bの電位(V1)とトランジスタ104の閾値電圧(Vth104)との和(V1+
Vth104)となるまでは、トランジスタ104はオンしている。したがって、電圧V
1が配線122BからノードBに供給されるので、ノードBの電位はV1のままとなる。
この結果、トランジスタ103はオフのままとなるので、配線122AとノードAとは非
導通のままとなる。このとき、容量素子106には、配線123Aの電位(信号S2のL
レベル、又はV1)と配線122Bの電位(V1)との電位差が保持される。
なお、期間T3において、回路100は、配線121に電圧V1、又はLレベルの信号な
どを供給することが可能である。または、回路100は、配線121に信号などを供給し
ないことによって、回路100と配線121とを非導通状態とすることが可能である。そ
して、回路100は、配線121を浮遊状態にすることが可能である。
次に、期間T4において、信号S2がLレベルからHレベルに上昇する。このとき、ノー
ドAの電位はV1のままなので、トランジスタ101、及びトランジスタ104はオフの
ままである。したがって、ノードBは浮遊状態のままなので、ノードBの電位は、容量素
子106の容量結合によって上昇する。ノードBの電位が配線122Aの電位(V1)と
トランジスタ103の閾値電圧(Vth103)との和(V1+Vth103)よりも高
くなるとすると、トランジスタ103がオンになる。すると、配線122AとノードAと
が導通状態となる。よって、電圧V1が配線122AからノードAに供給されるので、ノ
ードAの電位はV1に維持される。同時に、トランジスタ102がオンになるので、配線
121とノードAとが導通状態となる。このとき、ノードAには、電圧V1が配線122
Aから供給されている。よって、電圧V1が配線122Aから配線121に供給されるの
で、配線121の電位はV1に維持される。
なお、期間T4において、回路100は、ノードAに電圧V1、又はLレベルの信号など
を供給することが可能である。または、回路100は、ノードAに信号などを供給しない
ことによって、回路100とノードAとを非導通状態とすることが可能である。そして、
回路100は、ノードAを浮遊状態にすることが可能である。
なお、期間T5において、回路100は、配線121に電圧V1、又はLレベルの信号な
どを供給することが可能である。または、回路100は、配線121に信号などを供給し
ないことによって、回路100と配線121とを非導通状態とすることが可能である。そ
して、回路100は、配線121を浮遊状態にすることが可能である。
次に、期間T5において、信号S2がHレベルからLレベルに減少する。このとき、ノー
ドAの電位はV1のままなので、トランジスタ101、及びトランジスタ104はオフの
ままである。したがって、ノードBの電位は、容量素子106の容量結合によって減少す
る。ノードBの電位が配線122Aの配線(V1)とトランジスタ103の閾値電圧(V
th103)との和(V1+Vth103)よりも低くなるとすると、トランジスタ10
3がオフになる。よって、配線122AとノードAとは非導通状態となる。同様に、トラ
ンジスタ102がオフになるので、配線121とノードAとは非導通状態となる。このと
き、回路100がノードA、及び配線121にLレベル信号、又は電圧V1を供給してい
れば、ノードAの電位、及び配線121の電位はV1に維持される。ただし、回路100
がノードA、及び配線121にLレベル信号、又は電圧V1などを供給していない場合で
も、ノードA、及び配線121は浮遊状態となるので、ノードAの電位、及び配線121
の電位はV1に維持される。
図1(A)の半導体装置では、従来の技術と比較して、容量素子106の他方の電極に接
続されるトランジスタの数を減らすことができる。したがって、容量素子106の他方の
電極に接続される寄生容量、つまりノードBの寄生容量を小さくすることができる。なお
、寄生容量とは、トランジスタのゲート容量、トランジスタのゲートとソースとの間の寄
生容量、トランジスタのゲートとドレインとの間の寄生容量、及び/又は、配線容量など
の合成容量のことをいう。ただし、これに限定されず、容量素子106の他方の電極には
、複数のトランジスタを接続することが可能である。
または、図1(A)の半導体装置では、ノードBの寄生容量を減らすことができるので、
容量素子106の容量値を従来の技術よりも小さくすることができる。よって、容量素子
106の一方の電極と他方の電極とが重なる面積を小さくすることができるので、容量素
子106のレイアウト面積を小さくすることができる。この結果、容量素子106の一方
の電極と他方の電極とがゴミなどによってショートしてしまうことを抑制することができ
る。よって、歩留まりの向上、又はコストの削減を図ることができる。または、配線12
3Aの負荷を小さくすることができるので、配線123Aに入力される信号(例えば信号
S2)のなまり、又は遅延などを低減することができる。または、配線123Aに信号を
供給する外付回路の電流駆動能力を小さくすることができるので、外付回路のサイズを小
さくすることができる。
または、図1(A)の半導体装置では、ノードBの寄生容量を減らすことができるので、
配線123Aの電位が変化した場合のノードBの振幅電圧を大きくすることができる。よ
って、期間T4において、従来の技術よりも、ノードBの電位を高くすることができるの
で、トランジスタ103のVgsを大きくすることができる。つまり、トランジスタ10
3のオン抵抗を小さくすることができるので、期間T4においてノードBの電位をV1に
維持しやすくなる。または、トランジスタ103のチャネル幅(W)を小さくすることが
できるので、レイアウト面積の縮小を図ることができる。
または、図1(A)の半導体装置では、期間T2において、トランジスタ102がオフに
なるまでは、ノードAと配線121とが導通状態となる場合が多い。したがって、ノード
Aの電位が減少するので、トランジスタ101、及びトランジスタ104のゲート電圧を
低くすることができる。この結果、トランジスタ101、及びトランジスタ104の特性
劣化を抑制することができる。または、トランジスタ101、及びトランジスタ104が
破壊されることを抑制することができる。または、トランジスタとして、ゲート絶縁膜を
薄くして移動度を向上させたトランジスタを用いることができる。このようなトランジス
タを用いる場合、トランジスタのチャネル幅(W)を小さくすることができる。よって、
レイアウト面積の縮小を図ることができる。
または、図1(A)の半導体装置では、すべてのトランジスタをNチャネル型、又はすべ
てのトランジスタをPチャネル型とすることが可能である。よって、CMOS回路と比較
して、工程数の削減、歩留まりの向上、又はコストの低減を図ることができる。特に、す
べてのトランジスタがNチャネル型である場合、トランジスタの半導体層として、非単結
晶半導体、微結晶半導体、有機半導体、又は酸化物半導体を用いることが可能である。し
たがって、工程数の削減、歩留まりの向上、又はコストの低減などを図ることができる。
ただし、これに限定されず、図1(A)の半導体装置を、Pチャネル型トランジスタとN
チャネル型トランジスタとを組み合わせたCMOS回路によって構成することが可能であ
る。
または、図1(A)の半導体装置では、期間T4と期間T5とのうち少なくとも一方にお
いて、トランジスタ101〜104はオフになる。したがって、トランジスタが1動作期
間中にずっとオンにならないので、閾値電圧の上昇又は移動度の低下などのトランジスタ
の特性劣化を抑制することができる。
特に、トランジスタの半導体層として、非単結晶半導体、微結晶半導体、有機半導体、又
は酸化物半導体を用いる場合、当該トランジスタの特性劣化は顕著に表れる。しかし、図
1(A)の半導体装置では、トランジスタの特性劣化を抑制することができるので、トラ
ンジスタの半導体層として、非単結晶半導体、微結晶半導体、有機半導体、又は酸化物半
導体を用いることができる。ただし、これに限定されず、半導体層として、多結晶半導体
、又は単結晶半導体を用いることが可能である。
なお、期間T2を選択期間と示し、それ以外の期間(期間T1、期間T3、期間T4、及
び期間T5)を非選択期間と示すことが可能である。または、期間T1、期間T2、期間
T3、期間T4、及び期間T5を、各々、セット期間、出力期間、リセット期間、第1の
非選択期間、第2の非選択期間と示すことが可能である。
なお、トランジスタ101のチャネル幅(W)は、トランジスタ102、トランジスタ1
03、及び/又は、トランジスタ104のチャネル幅よりも大きいことが可能である。ま
たは、半導体装置が有するトランジスタの中で、トランジスタ101のチャネル幅は一番
大きいことが可能である。この場合、トランジスタ101のオン抵抗が小さくなるので、
配線121から出力される信号(例えば信号S1)の立ち上がり時間、及び立ち下がり時
間が短くなる。したがって、期間T2において、トランジスタ102がオフになるタイミ
ングが早くなる。よって、ノードAの電位が減少しすぎて、半導体装置が誤動作すること
を抑制することができる。ただし、これに限定されず、トランジスタ101のチャネル幅
は、トランジスタ102〜104の中のいずれか一のチャネル幅、又は、半導体装置が有
するトランジスタの中のいずれか一のチャネル幅よりも小さいことが可能である。
なお、トランジスタのチャネル幅という場合、これをトランジスタのW/L(L:チャネ
ル長)比と言い換えることが可能である。
なお、配線123A、配線123B、及び/又は、配線123Cに入力される信号のLレ
ベルの電位は、V1よりも低いことが可能である。この場合、トランジスタに逆バイアス
を印加することが可能になるので、トランジスタの特性劣化を緩和することができる。特
に、トランジスタ102がオンになる時間は長いので、配線123Cに入力される信号の
Lレベルの電位は、V1よりも低いことが好ましい。ただし、これに限定されず、配線1
23A、配線123B、及び/又は、配線123Cに入力される信号のLレベルの電位は
、V1よりも高いことが可能である。
なお、配線123A、配線123B、及び/又は、配線123Cに入力される信号のHレ
ベルの電位は、V2よりも低いことが可能である。この場合、トランジスタのVgsが小
さくなるので、トランジスタの特性劣化を抑制することができる。特に、トランジスタ1
02がオンになる時間は長いので、配線123Cに入力される信号のHレベルの電位は、
V2よりも低いことが好ましい。ただし、これに限定されず、配線123A、配線123
B、及び/又は、配線123Cに入力される信号のHレベルの電位は、V2よりも高いこ
とが可能である。
なお、配線123A、配線123B、及び/又は、配線123Cに入力される信号の振幅
電圧は、V2−V1よりも小さいことが可能である。特に、トランジスタ103がオンに
なる時間は長いので、配線123Aに入力される信号の振幅をV2−V1よりも小さくす
ることが好ましい。こうして、トランジスタ103のVgsを小さくすることができるの
で、トランジスタ103の特性劣化を抑制することができる。ただし、これに限定されず
、配線123A、配線123B、及び/又は、配線123Cに入力される信号の振幅電圧
は、V2−V1よりも大きいことが可能である。
なお、配線122A、及び/又は、配線122Bに信号を入力することが可能である。こ
うして、電圧V1を省略することができるので、電源数を減らすことができる。または、
トランジスタに逆バイアスを印加することができるので、トランジスタの特性劣化を緩和
することができる。特に、配線122Aには、トランジスタ103がオンになる期間(例
えば、期間T1、期間T3、期間T5)にLレベルとなる信号を入力することが可能であ
る。その一例としては、信号S2の反転信号(以下、反転クロック信号ともいう)などが
ある。配線122Bには、トランジスタ104がオンになる期間(例えば、期間T3、期
間T4、期間T5)にLレベルとなる信号を入力することが可能である。
なお、配線123A、配線123B、及び/又は、配線123Cに電圧(例えば電圧V2
)を供給することが可能である。こうすることによって、半導体装置は、インバータ回路
、又はバッファ回路として機能することが可能となる。
なお、図3(A)に示すように、配線122Aと配線122Bには、同じ電圧(例えば電
圧V1)が供給される場合が多いので、配線122Aと配線122Bとを共有することが
可能である。このために、トランジスタ103の第1の端子、及びトランジスタ104の
第1の端子は、配線122と接続される。配線122は、配線122A、又は配線122
Bに対応し、配線122には、これらの配線と同様なものが入力されることが可能である
なお、複数の配線を共有するとは、当該複数の配線に接続される素子又は回路を同じ配線
に接続することを言う。または、当該複数の配線を互いに接続することを言う。
なお、図3(B)に示すように、配線123A〜123Cには、同じ信号(例えば信号S
2)が入力される場合が多いので、配線123A〜123Cを共有することが可能である
。このために、トランジスタ101の第1の端子、トランジスタ102のゲート、及び容
量素子106の一方の電極は、配線123と接続される。配線123は、配線123A〜
123Cに対応し、配線123には、これらの配線と同様のものが入力されることが可能
である。ただし、これに限定されず、配線123A〜配線123Cのうちいずれか2以上
の配線のみを共有することが可能である。
なお、図3(B)と同様に、図3(A)においても、配線123A〜123Cを共有する
ことが可能である。
なお、図3(C)に示すように、図3(A)と図3(B)とを組み合わせて、配線122
Aと配線122Bとを共有し、さらに配線123A〜123Cを共有することが可能であ
る。例えば、トランジスタ103の第1の端子、及びトランジスタ104の第1の端子は
、配線122と接続され、且つ、トランジスタ101の第1の端子、トランジスタ102
のゲート、及び容量素子106の一方の電極は、配線123と接続されることが可能であ
る。
なお、図3(D)に示すように、トランジスタ104のゲートは、配線121と接続され
ることが可能である。トランジスタ104のゲートを配線121と接続することによって
、トランジスタ104がオンになるときのゲートの電圧はV1となり、図1(A)でのト
ランジスタ104がオンになるときのゲートの電圧(V1+Vth101+α)よりも低
くなる。よって、トランジスタ104の絶縁破壊、又はトランジスタ104の特性劣化を
抑制することができる。
なお、図3(D)と同様に、図3(A)〜(C)においても、トランジスタ104のゲー
トは、配線121と接続されることが可能である。
なお、図3(E)に示すように、トランジスタ103の第2の端子は、配線121と接続
されることが可能である。トランジスタ103の第2の端子を配線121と接続すること
によって、期間T4において、電圧V1が配線122Aから配線121に供給されるので
、配線121の電位をV1に維持しやすくなる。
なお、図3(E)と同様に、図3(A)〜(D)においても、トランジスタ103の第2
の端子は、配線121と接続されることが可能である。
なお、図4(A)に示すように、容量素子105を省略することが可能である。この場合
、トランジスタ101のゲートと第2の端子との間の寄生容量を容量素子105として用
いることが可能である。
なお、図4(A)において、容量素子105として、トランジスタ101のゲートと第2
の端子との間の寄生容量を用いる場合、トランジスタ101において、ゲートと第2の端
子との間の寄生容量は、ゲートと第1の端子との間の寄生容量よりも大きいことが好まし
い。したがって、トランジスタ101において、ゲート電極として機能する導電層と、ソ
ース電極又はドレイン電極として機能する導電層との重なる面積は、第1の端子側よりも
第2の端子側の方が大きいことが好ましい。ただし、これに限定されない。
なお、図4(A)と同様に、図3(A)〜図3(E)においても、容量素子105を省略
することが可能である。
なお、図4(B)に示すように、容量素子105として、MOS容量を用いることが可能
である。図4(B)の一例では、容量素子105として、トランジスタ105aが用いら
れる。トランジスタ105aは、Nチャネル型とする。トランジスタ105aの第1の端
子と第2の端子とは、配線121と接続され、トランジスタ105aのゲートは、ノード
Aと接続される。こうすることによって、容量素子として機能する必要がある期間(期間
T1及び期間T2)では、ノードAの電位が高いので、トランジスタ105aのゲート容
量を大きくすることができる。一方で、容量素子として機能する必要がない期間(例えば
期間T3、期間T4、期間T5)では、ノードAの電位が低いので、トランジスタ105
aのゲート容量を小さくすることができる。ただし、これに限定されず、トランジスタ1
05aは、Pチャネル型であることが可能である。または、トランジスタ105aの第1
の端子と第2の端子との一方は、浮遊状態であることが可能である。または、トランジス
タ105aのゲートは配線121と接続され、トランジスタ105aの第1の端子と第2
の端子とはノードAと接続されることが可能である。または、トランジスタ105aのチ
ャネル領域に不純物を添加することが可能である。
なお、図4(B)と同様に、図3(A)〜(E)、及び図4(A)においても、容量素子
105としてトランジスタ105aを用い、トランジスタ105aの第1の端子及び第2
の端子が配線121と接続され、トランジスタ105aのゲートがノードAと接続される
ことが可能である。
なお、図4(C)に示すように、容量素子106として、MOS容量を用いることが可能
である。図4(C)の一例では、容量素子106として、トランジスタ106aを用いら
れる。トランジスタ106aは、Nチャネル型とする。トランジスタ106aの第1の端
子と第2の端子とはノードBと接続され、トランジスタ106aのゲートは配線123A
と接続される。ただし、これに限定されず、トランジスタ106aはPチャネル型である
ことが可能である。または、トランジスタ106aの第1の端子と第2の端子との一方は
、浮遊状態であることが可能である。または、トランジスタ106aのゲートはノードB
と接続され、トランジスタ106aの第1の端子と第2の端子とは配線123Aと接続さ
れることが可能である。または、トランジスタ106aのチャネル領域に不純物を添加す
ることが可能である。
なお、図4(C)と同様に、図3(A)〜(E)、及び図4(A)〜(B)においても、
容量素子106としてトランジスタ106aを用い、トランジスタ106aの第1の端子
及び第2の端子がノードBと接続され、トランジスタ106aのゲートが配線123Aと
接続されることが可能である。
なお、図4(D)に示すように、トランジスタ103をダイオード103aに置き換える
ことが可能である。ダイオード103aは、トランジスタ103に対応する。そして、ダ
イオード103aは、ノードBの電位がノードAの電位よりも低いときに、ノードAの電
位を減少させる機能、及びノードBの電位がノードAの電位よりも高いときに、ノードA
とノードBとを非導通状態とする機能を有する。ダイオード103aの一方の端子(以下
、入力端子又は陽極ともいう)はノードAと接続され、ダイオード103aの他方の端子
(以下、出力端子又は陰極ともいう)はノードBと接続される。
なお、図4(D)において、トランジスタ103をダイオード103aに置き換える場合
、配線122Bには、電圧V2を供給することが可能である。または、配線123Aに、
信号S2の反転信号(例えば反転クロック信号)を入力することが可能である。
なお、図4(D)と同様に、図3(A)〜(E)、及び図4(A)〜(C)においても、
トランジスタ103をダイオード103aに置き換え、ダイオード103aの一方の端子
がノードAと接続され、ダイオード103aの他方の端子がノードBと接続されることが
可能である。
なお、図4(E)に示すように、トランジスタ104をダイオード104aに置き換える
ことが可能である。図4(E)の一例では、トランジスタ104だけでなく、トランジス
タ103もダイオードに置き換える場合の一例を示す。ダイオード104aは、トランジ
スタ104に対応する。そして、ダイオード104aは、ノードAの電位ノードがBの電
位よりも高いときに、ノードBの電位を上昇させる機能、及びノードAの電位がノードB
の電位よりも低いときに、ノードAとノードBとを非導通状態とする機能を有する。ダイ
オード104aの一方の端子はノードAと接続され、ダイオード104aの他方の端子は
ノードBと接続される。
なお、図4(E)と同様に、図3(A)〜(E)、及び図4(A)〜(D)においても、
トランジスタ104をダイオード104aに置き換え、ダイオード104aの一方の端子
がノードAと接続され、ダイオード104aの他方の端子がノードBと接続されることが
可能である。
なお、図4(F)に示すように、ダイオードとして、ダイオード接続されたトランジスタ
を用いることが可能である。ダイオード接続されたトランジスタ103、及びダイオード
接続されたトランジスタ104は、各々、ダイオード103a、ダイオード104aに対
応する。トランジスタ103の第1の端子はノードBと接続され、トランジスタ103の
第2の端子及びゲートはノードAと接続される。トランジスタ104の第1の端子及びゲ
ートはノードAと接続され、トランジスタ104の第2の端子はノードBと接続される。
ただし、これに限定されず、トランジスタ103のゲートは、ノードBと接続され、トラ
ンジスタ104のゲートはノードBと接続されることが可能である。
なお、図4(F)と同様に、図3(A)〜(E)、及び図4(A)〜(E)においても、
トランジスタ103の第1の端子がノードBと接続され、トランジスタ103の第2の端
子がノードAと接続され、トランジスタ103のゲートがノードAと接続されることが可
能である。または、トランジスタ104の第1の端子がノードAと接続され、トランジス
タ104の第2の端子がノードBと接続され、トランジスタ104のゲートがノードAと
接続されることが可能である。ただし、これに限定されず、トランジスタ103のゲート
がノードBと接続され、トランジスタ104のゲートがノードBと接続されることが可能
である。
なお、図5(A)に示すように、ダイオード107を新たに追加することが可能である。
ダイオード107は、配線123AにLレベルの信号が入力される場合に、ノードBの電
位を減少させる機能、及び配線123AにHレベルの信号が入力される場合に、配線12
3AとノードBとを非導通状態とする機能を有する。ダイオード107の一方の端子はノ
ードBと接続され、ダイオード107の他方の端子は配線123Aと接続される。ただし
、これに限定されず、ダイオード107の他方の端子は、配線123Aとは別の配線と接
続されることが可能である。
なお、図5(A)と同様に、図3(A)〜(E)、及び図4(A)〜(F)においても、
ダイオード107を新たに追加し、ダイオード107の一方の端子がノードBと接続され
、ダイオード107の他方の端子が配線123Aと接続されることが可能である。
なお、図5(B)に示すように、ダイオード接続されたトランジスタ107aを新たに追
加することが可能である。ダイオード接続されたトランジスタ107aは、ダイオード1
07に対応し、Nチャネル型である。トランジスタ107aの第1の端子は、配線123
Aと接続され、トランジスタ107aの第2の端子及びゲートは、ノードBと接続される
。ただし、これに限定されず、トランジスタ107aは、Pチャネル型であることが可能
である。または、トランジスタ107aのゲートは、配線123Aと接続されることが可
能である。
なお、図5(B)と同様に、図3(A)〜(E)、図4(A)〜(F)、及び図5(A)
においても、トランジスタ107aを新たに追加し、トランジスタ107aの第1の端子
が配線123Aと接続され、トランジスタ107aの第2の端子及びゲートがノードBと
接続されることが可能である。ただし、これに限定されず、トランジスタ107aのゲー
トがノードBと接続されることが可能である。
なお、図5(C)に示すように、トランジスタ102を省略することが可能である。
なお、図5(C)と同様に、図3(A)〜(E)、図4(A)〜(F)、及び図5(A)
〜(B)においても、トランジスタ102を省略することが可能である。
なお、図5(D)に示すように、回路100を省略することが可能である。
なお、図5(D)と同様に、図3(A)〜(E)、図4(A)〜(F)、及び図5(A)
〜(C)においても、回路100を省略することが可能である。
なお、図5(E)に示すように、トランジスタ101、トランジスタ102、トランジス
タ103、及びトランジスタ104をトランジスタ101p、トランジスタ102p、ト
ランジスタ103p、及びトランジスタ104pに置き換えることが可能である。トラン
ジスタ101p〜104pは、各々、トランジスタ101〜104に対応し、Pチャネル
型であるものとする。
なお、図5(E)において、電位の関係は、図1(A)の半導体装置と逆になっている場
合が多い。例えば、配線122A〜122Bには、電圧V2が供給され、配線123A〜
123Bには、信号S2の反転信号が入力されることが可能である。同様に、配線121
からは、信号S1の反転信号が出力される場合が多い。
なお、図5(E)において、回路100は、期間T1においてノードAの電位を減少させ
る機能を有する場合が多い。または、回路100は、期間T3において、ノードAの電位
をV2となるように上昇させる機能を有する場合が多い。
なお、図5(E)と同様に、図3(A)〜(E)、図4(A)〜(F)、及び図5(A)
〜(D)においても、トランジスタ101〜104として、Pチャネル型のトランジスタ
を用いることが可能である。
(実施の形態2)
本実施の形態では、半導体装置の一例について説明する。本実施の形態の半導体装置は、
実施の形態1において説明する半導体装置の具体例である。特に、本実施の形態では、回
路100の具体例について説明する。なお、実施の形態1において説明する内容は、本実
施の形態の半導体装置に適用することが可能である。
回路100の具体例について、図6(A)を参照して説明する。ただし、図6(A)は一
例であって、これに限定されない。回路100としては、図6(A)の他にも様々な構成
の回路を用いることができる。なお、図1(A)と同様なところは同じ符号で示し、その
説明を省略する。
回路100は、トランジスタ131、トランジスタ132、トランジスタ133、トラン
ジスタ134、及びトランジスタ135を有する。トランジスタ131〜135は、各々
、Nチャネル型であるものとする。ただし、トランジスタ131〜135は、Pチャネル
型であることが可能である。
回路100が有するトランジスタの接続関係について説明する。トランジスタ131の第
1の端子は配線125と接続され、トランジスタ131の第2の端子はノードAと接続さ
れ、トランジスタ131のゲートは配線125と接続される。トランジスタ132の第1
の端子は配線125と接続され、トランジスタ132の第2の端子はノードAと接続され
、トランジスタ132のゲートは配線124Aと接続される。トランジスタ133の第1
の端子は配線122Eと接続され、トランジスタ133の第2の端子は配線121と接続
され、トランジスタ133のゲートは配線124Bと接続される。トランジスタ134の
第1の端子は配線122Cと接続され、トランジスタ134の第2の端子はノードAと接
続され、トランジスタ134のゲートは配線126と接続される。トランジスタ135の
第1の端子は配線122Dと接続され、トランジスタ135の第2の端子は配線121と
接続され、トランジスタ135のゲートは配線126と接続される。
配線122C〜122E、配線124A〜124B、配線125、及び配線126に入力
することが可能なもの(例えば信号、電圧、又は電流など)の一例について説明する。た
だし、以下に述べる内容は一例であり、これに限定されない。各配線には、以下に述べる
ものの他にも様々なものを入力することが可能であるし、各配線を浮遊状態(以下、フロ
ーティング状態)とすることが可能である。
配線122C〜122Eには、配線122A及び配線122Bと同様に、電圧V1が供給
されているものとする。よって、配線122C〜122Eは、電源線として機能すること
が可能である。ただし、これに限定されず、配線122C〜122Eに、クロック信号な
どの信号を入力することが可能である。この場合、配線122C〜122Eは、信号線と
して機能することが可能である。または、配線122C〜122Eには、別々の電圧を供
給することが可能である。
配線124A〜124Bには、一例として、信号S3が入力されているものとする。よっ
て、配線124A〜124Bは、信号線として機能することが可能である。信号S3は、
信号S2の反転信号、又は位相が信号S2とおおむね180°ずれた信号である場合が多
く、反転クロック信号(CKB)として機能することが可能である。ただし、これに限定
されず、配線124A〜124Bには、電圧を供給することが可能である。この場合、配
線124A〜124Bは、電源線として機能することが可能である。または、配線124
A〜124Bには、別々の信号を入力することが可能である。
配線125には、一例として、信号S4が入力されているものとする。よって、配線12
5は、信号線として機能することが可能である。信号S4は、LレベルとHレベルとを有
するデジタル信号である場合が多く、スタート信号(SP)、別の行(段)からの転送信
号、又は別の行を選択する信号として機能する。ただし、これに限定されず、配線125
には、電圧を供給することが可能である。この場合、配線125は、電源線として機能す
ることが可能である。
配線126には、一例として、信号S5が入力されているものとする。よって、配線12
6は、信号線として機能することが可能である。信号S5は、LレベルとHレベルとを有
するデジタル信号である場合が多く、リセット信号(RE)、又は別の行を選択する信号
として機能する。ただし、これに限定されず、配線126には、電圧を供給することが可
能である。この場合、配線126は、電源線として機能することが可能である。
トランジスタ131〜135が有する機能の一例について説明する。ただし、以下に述べ
る内容は一例であり、これに限定されない。トランジスタ131〜135は、以下に述べ
る機能の他にも様々な機能を有することが可能であるし、以下に述べる機能を有していな
いことも可能である。
トランジスタ131は、配線125に入力される信号(例えば信号S4)に応じて、ノー
ドAの電位を上昇させる機能を有し、ダイオードとして機能する。トランジスタ132は
、配線124Aに入力される信号(例えば信号S3)に応じて、配線125とノードAと
が導通するタイミングを制御する機能を有し、スイッチとして機能する。トランジスタ1
33は、配線124Bに入力される信号(例えば信号S3)に応じて、配線122Eと配
線121とが導通するタイミングを制御する機能を有し、スイッチとして機能する。トラ
ンジスタ134は、配線126に入力される信号(例えば信号S5)に応じて、配線12
2CとノードAとが導通するタイミングを制御する機能を有し、スイッチとして機能する
。トランジスタ135は、配線126に入力される信号(例えば信号S5)に応じて、配
線122Dと配線121とが導通するタイミングを制御する機能を有し、スイッチとして
機能する。
次に、図6(A)の半導体装置の動作について、図6(B)、図7(A)〜(C)、及び
図8(A)〜(B)を参照して説明する。図6(B)は、半導体装置の動作を説明するた
めのタイミングチャートの一例であり、期間T1、期間T2、期間T3、期間T4、及び
期間T5を有する。図7(A)は、期間T1における図6(A)の半導体装置の動作の模
式図を示す。図7(B)は、期間T2における図6(A)の半導体装置の動作の模式図を
示す。図7(C)は、期間T3における図6(A)の半導体装置の動作の模式図を示す。
図8(A)は、期間T4における図6(A)の半導体装置の動作の模式図を示す。図8(
B)は、期間T5における図6(A)の半導体装置の動作の模式図を示す。なお、図1(
A)の半導体装置の動作と共通するところは、その説明を省略する。
まず、期間T1において、信号S5はLレベルとなるので、トランジスタ134、及びト
ランジスタ135はオフになる。よって、配線122CとノードAとは非導通状態となり
、配線122Dと配線121とは非導通状態となる。同時に、信号S3、及び信号S4が
Hレベルになるので、トランジスタ131、トランジスタ132、及びトランジスタ13
3がオンになる。すると、配線125とノードAとが導通状態となり、配線122Eと配
線121とが導通状態となる。よって、配線125に入力される信号(Hレベルの信号S
4)が配線125からノードAに供給されるので、ノードAの電位は上昇し始める。さら
に、配線122Eと配線121とが導通状態となるので、電圧V1が配線122Eから配
線121に供給される。その後、ノードAの電位が信号S4のHレベルの電位(V1)か
らトランジスタ133の閾値電圧(Vth131)を引いた値(V1−Vth131)ま
で上昇したところで、トランジスタ131はオフになる。同様に、ノードAの電位が信号
S3のHレベルの電位(V1)からトランジスタ132の閾値電圧(Vth132)を引
いた値(V1−Vth132)まで上昇したところで、トランジスタ132はオフになる
。トランジスタ131、及びトランジスタ132がオフになると、ノードAには電荷が供
給されなくなる。よって、ノードAの電位が高い値(少なくともV1+Vth101以上
)に維持されたまま、ノードAは浮遊状態となる。ここでは、便宜上、ノードAの電位が
V1−Vth131になると、トランジスタ131、及びトランジスタ132がオフにな
るものとする。よって、配線125とノードAとは非導通状態となる。このときノードA
の電位はV1−Vth131のまま、ノードAは浮遊状態となる。
次に、期間T2において、信号S4がLレベルになるので、トランジスタ131はオフの
ままとなる。そして、信号S3がLレベルになるので、トランジスタ132はオフのまま
となり、トランジスタ133はオフになる。よって、配線125とノードAとは非導通状
態のままとなり、配線122Eと配線121とは非導通状態となる。このとき、信号S5
はLレベルのままなので、トランジスタ134、及びトランジスタ135はオフのままで
ある。よって、配線122CとノードAとは非導通状態のままであり、配線122Dと配
線121とは非導通状態のままである。
次に、期間T3において、信号S4はLレベルのままなので、トランジスタ131はオフ
のままである。そして、信号S5がHレベルになるので、トランジスタ134、及びトラ
ンジスタ135がオンになる。すると、配線122CとノードAとが導通状態となり、配
線122Dと配線121とが導通状態となる。よって、電圧V1が配線122Cからノー
ドAに供給されるので、ノードAの電位はV1となるように減少する。同様に、電圧V1
が配線122Dから配線121に供給されるので、配線121の電位はV1となるように
減少する。同時に、信号S3がHレベルになるので、トランジスタ132、及びトランジ
スタ133がオンになる。すると、配線125とノードAとが導通状態となり、配線12
2Eと配線121とが導通状態となる。よって、Lレベルの信号S4がノードAに供給さ
れるので、ノードAの電位はV1となるように減少する。同様に、電圧V1が配線121
に供給されるので、配線121の電位はV1となるように減少する。
次に、期間T4において、信号S4はLレベルのままなので、トランジスタ131はオフ
のままである。そして、信号S5がLレベルになるので、トランジスタ134、及びトラ
ンジスタ135はオフになる。よって、配線122CとノードAとは非導通状態となり、
配線122Dと配線121とは非導通状態となる。このとき、信号S4がLレベルになる
ので、トランジスタ132、及びトランジスタ133はオフになる。よって、配線125
とノードAとは非導通状態となり、配線122Eと配線121とは非導通状態となる。
次に、期間T5において、信号S4はLレベルのままなので、トランジスタ131はオフ
のままである。そして、信号S5はLレベルのままなので、トランジスタ134、及びト
ランジスタ135はオフのままとなる。よって、配線122CとノードAとは非導通状態
のままとなり、配線122Dと配線121とは非導通状態のままとなる。このとき、信号
S4がHレベルとなるので、トランジスタ132、及びトランジスタ133がオンになる
。すると、配線125とノードAとが導通状態となり、配線122Eと配線121とが導
通状態となる。よって、Lレベルの信号S4が配線125からノードAに供給されるので
、ノードAの電位はV1に維持される。同様に、電圧V1が配線122Eから配線121
に供給されるので、配線121の電位はV1に維持される。
図6(A)の半導体装置は、期間T4及び期間T5において、ノードAにLレベルの信号
又は電圧V1が供給されるので、ノードAのノイズを低減することができる。よって、誤
動作を防止することができる。
または、図6(A)の半導体装置は、期間T1において、トランジスタ131とトランジ
スタ132との両方がオンになるので、ノードAの電位を早く上昇させることができる。
または、トランジスタ131のチャネル幅、又はトランジスタ132のチャネル幅を小さ
くすることができる。
なお、トランジスタ131のチャネル幅は、トランジスタ134のチャネル幅、又はトラ
ンジスタ103のチャネル幅よりも大きいことが可能である。同様に、トランジスタ13
2のチャネル幅は、トランジスタ134のチャネル幅、又はトランジスタ103のチャネ
ル幅よりも大きいことが可能である。なぜなら、期間T2においては、ノードAの電位の
上昇は早いほうが好ましく、期間T3においては、ノードAの電位の減少は遅いほうが好
ましいからである。つまり、期間T2において、ノードAの電位の上昇が早いと、駆動周
波数の向上、貫通電流の抑制、消費電力の低減などを図ることができる。一方で、期間T
3において、ノードAの電位の減少が遅いと、トランジスタ101のオン時間が長くなる
ので、配線121から出力される信号(例えば信号S1)の立ち下がり時間を短くするこ
とができる。したがって、期間T2においてノードAの電位を上昇させる機能を有するト
ランジスタのチャネル幅は、期間T3においてノードAの電位を減少させるトランジスタ
のチャネル幅よりも大きいことが好ましい。ただし、これに限定されず、トランジスタ1
31のチャネル幅は、トランジスタ134のチャネル幅、又はトランジスタ103のチャ
ネル幅よりも小さいことが可能である。同様に、トランジスタ132のチャネル幅は、ト
ランジスタ134のチャネル幅、又はトランジスタ103のチャネル幅よりも小さいこと
が可能である。
なお、トランジスタ131のチャネル幅とトランジスタ134のチャネル幅との和が、ト
ランジスタ134のチャネル幅、又はトランジスタ103のチャネル幅よりも大きいこと
が可能である。なぜなら、期間T2において、Hレベルの信号S4は、トランジスタ13
1とトランジスタ132という二つの並列に接続されたトランジスタを介して、配線12
5からノードAに供給されるからである。ただし、これに限定されずトランジスタ131
のチャネル幅とトランジスタ134のチャネル幅との和が、トランジスタ134のチャネ
ル幅、又はトランジスタ103のチャネル幅よりも小さいことが可能である。
なお、トランジスタ134のチャネル幅は、トランジスタ133のチャネル幅よりも小さ
いことが可能である。同様に、トランジスタ132のチャネル幅は、トランジスタ133
のチャネル幅よりも小さいことが可能である。同様に、トランジスタ103のチャネル幅
は、トランジスタ102のチャネル幅よりも小さいことが可能である。なぜなら、配線1
21の負荷(例えば、配線抵抗、寄生容量、接続されるトランジスタなど)は、ノードA
の負荷よりも大きい場合が多いからである。したがって、ノードAに信号又は電圧を供給
する機能を有するトランジスタのチャネル幅は、配線121に信号又は電圧を供給するト
ランジスタのチャネル幅よりも小さいことが好ましい。ただし、これに限定されず、トラ
ンジスタ134のチャネル幅は、トランジスタ133のチャネル幅よりも大きいことが可
能である。同様に、トランジスタ132のチャネル幅は、トランジスタ133のチャネル
幅よりも大きいことが可能である。同様に、トランジスタ103のチャネル幅は、トラン
ジスタ102のチャネル幅よりも大きいことが可能である。
なお、トランジスタ103のチャネル幅は、トランジスタ132のチャネル幅よりも大き
いことが可能である。なぜなら、トランジスタ103は、期間T4においてノードAの電
位をV1に維持する機能を有するのに対し、トランジスタ132は、期間T5においてノ
ードAの電位をV1に維持する機能を有するからである。具体的には、期間T4では、配
線123Bに入力される信号(例えば信号S2)はHレベルとなる。このとき、ノードA
の電位が上昇し、トランジスタ101がオンしてしまうと、配線121の電位が上昇して
しまう。したがって、トランジスタ103には、ノードAの電位をV1に維持し、トラン
ジスタ101をオフのままにすることが求められるので、トランジスタ103のチャネル
幅は大きいことが好ましい。一方で、期間T5では、配線123Bに入力される信号(例
えば信号S2)はLレベルとなるので、トランジスタ101がオンしても、配線121の
電位は上昇しない。つまり、ノードAの電位がV1から上昇または減少しても、配線12
1の電位が上昇しない。したがって、トランジスタ132のオン抵抗を小さくする必要性
は少ないので、トランジスタ132のチャネル幅は小さいことが好ましい。ただし、これ
に限定されず、トランジスタ103のチャネル幅は、トランジスタ132のチャネル幅よ
りも小さいことが可能である。なぜなら、トランジスタ132は、期間T1において、ノ
ードAの電位を上昇させる機能を有しているからである。トランジスタ132のチャネル
幅を大きくすることによって、ノードAの電位を早く上昇させることができる。
なお、トランジスタ102のチャネル幅は、トランジスタ133のチャネル幅よりも小さ
いことが可能である。なぜなら、トランジスタ102のチャネル幅を大きくしすぎると、
期間T2においてノードAの電位が減少しすぎるため、半導体装置が誤動作してしまうか
らである。具体的には、トランジスタ102とトランジスタ133とは両方とも、配線1
21の電位をV1に維持する機能を有する。しかし、期間T2において、配線121の電
位が配線123Cの電位(V1)からトランジスタ102の閾値電圧(Vth102)を
引いた値(V1−Vth102)に上昇するまでは、トランジスタ102はオンしている
。したがって、期間T2においてノードAの電位が減少しすぎることを防止するために、
トランジスタ102のチャネル幅は小さいことが好ましい。一方で、トランジスタ133
のチャネル幅は、配線121の電位をV1に維持するために大きいことが好ましい。ただ
し、これに限定されず、トランジスタ102のチャネル幅は、トランジスタ133のチャ
ネル幅よりも大きいことが可能である。なぜなら、期間T4において、信号S2がHレベ
ルになるときに、配線121の電位が上昇する可能性が高いからである。よって、トラン
ジスタ102のチャネル幅を大きくすることによって、配線121の電位の上昇を抑制し
やすくできるからである。
なお、実施の形態1と同様に、配線124A、配線124B、配線125、及び/又は、
配線126に入力される信号のLレベルの電位は、V1よりも低いこと可能である。特に
、トランジスタ132、及びトランジスタ133がオンになる時間が長いので、配線12
4A、及び配線124Bに入力される信号のLレベルの電位は、V1よりも低いことが好
ましい。
なお、実施の形態1と同様に、配線124A、配線124B、配線125、又は配線12
6に入力される信号のHレベルの電位は、V2よりも低いことが可能である。特に、トラ
ンジスタ132、及びトランジスタ133は劣化しやすいので、配線124A、及び配線
124Bに入力される信号のHレベルの電位は、V2よりも低いこと好ましい。
なお、実施の形態1と同様に、配線122C、配線122D、又は配線122Eに信号を
入力することが可能である。例えば、配線122Cには、トランジスタ134がオンにな
る期間(例えば、期間T3)にLレベルとなる信号を入力することが可能である。その一
例としては、信号S2、又は信号S4などがある。配線122Dには、トランジスタ13
5がオンになる期間(例えば、期間T3)にLレベルとなる信号を入力することが可能で
ある。その一例としては、信号S2、又は信号S4などがある。配線122Eには、トラ
ンジスタ133がオンになる期間(例えば、期間T1、期間T3、期間T5)にLレベル
となる信号を入力することが可能である。その一例としては、信号S2、信号S3などが
ある。
なお、図13(C)には、一例として、トランジスタ103の第1の端子が配線124B
と接続され、トランジスタ104の第1の端子が配線126と接続され、トランジスタ1
33の第1の端子が配線123Aと接続され、トランジスタ134の第1の端子が配線1
23Aと接続され、トランジスタ135の第1の端子が配線123Aと接続される場合の
構成を示す。ただし、これに限定されず、トランジスタ103の第1の端子は、配線12
4A、又は配線125と接続されることが可能である。または、トランジスタ133の第
1の端子、トランジスタ134の第1の端子、又はトランジスタ135の第1の端子は、
配線121、配線123B、配線123C、又は配線126と接続されることが可能であ
る。
なお、実施の形態1と同様に、配線124A、配線124B、及び/又は、配線126に
は、電圧(例えば電圧V1又は電圧V2)を供給することが可能である。こうすることに
よって、半導体装置は、インバータ回路、又はバッファ回路として機能することが可能と
なる。
なお、図9(A)に示すように、配線124A、及び配線124Bには、同じ信号(例え
ば信号S3)が入力されるので、配線124Aと配線124Bとを共有することが可能で
ある。このために、トランジスタ132のゲート、及びトランジスタ133のゲートは、
配線124と接続される。配線124は、配線124A、又は配線124Bに対応し、こ
れらの配線と同様なものを入力することが可能である。
なお、図9(C)には、図3(C)と図9(A)とを組み合わせた場合の構成を示す。例
えば、トランジスタ101の第1の端子、トランジスタ102のゲート、及び容量素子1
06の一方の電極は、配線123と接続される。トランジスタ132のゲート、及びトラ
ンジスタ133のゲートは、配線124と接続される。トランジスタ103の第1の端子
、トランジスタ104の第1の端子、トランジスタ133の第1の端子、トランジスタ1
34の第1の端子、及びトランジスタ135の第1の端子は、配線122と接続される。
なお、図9(C)に示すように、トランジスタ131のゲートが配線127に接続される
ことが可能である。配線127には、一例として、電圧V2が供給されるものとし、電源
線として機能することが可能である。ただし、これに限定されず、配線127には、電流
、電圧、信号などの様々なものを入力することが可能である。例えば、配線127に入力
される信号は、期間T1においてHレベルとなり、期間T2においてLレベルとなること
が好ましいので、配線127に信号S3を入力することが可能である。この場合、配線1
27は、配線124A、又は配線124Bと接続されることが可能であり、信号線として
機能することが可能である。
なお、図9(C)では、トランジスタ131のゲートが配線127に接続されるものとす
るが、これに限定されない。例えば、トランジスタ131の第1の端子が配線127と接
続され、トランジスタ131のゲートが配線125に接続されることが可能である。
なお、図9(C)と同様に、図9(A)〜(B)においても、トランジスタ131のゲー
トが配線127に接続されることが可能である。
なお、図10(A)に示すように、トランジスタ131を省略することが可能である。ト
ランジスタ131が省略されても、期間T1において、トランジスタ132がオンになる
ので、ノードAの電位は上昇する。
なお、図10(A)と同様に、図9(A)〜(C)においても、トランジスタ131を省
略することが可能である。
なお、図10(B)に示すように、トランジスタ132を省略することが可能である。ト
ランジスタ132が省略されても、期間T5において、ノードAは浮遊状態となるので、
ノードAの電位はV1に維持される。
なお、図10(B)と同様に、図9(A)〜(C)、及び図10(A)においても、トラ
ンジスタ132を省略することが可能である。
なお、図10(C)に示すように、トランジスタ134、及びトランジスタ135を省略
することが可能である。または、トランジスタ134とトランジスタ135との一方を省
略することが可能である。トランジスタ134が省略されても、期間T3において、トラ
ンジスタ132がオンになるので、ノードAの電位はV1になるように減少する。同様に
、トランジスタ135が省略されても、期間T3において、トランジスタ133がオンに
なるので、配線121の電位はV1となるように減少する。
なお、図10(C)と同様に、図9(A)〜(C)、及び図10(A)〜(B)において
も、トランジスタ134、及びトランジスタ135を省略することが可能である。
なお、図11(A)に示すように、トランジスタ133を省略することが可能である。ト
ランジスタ133が省略されても、期間T5において、配線121は浮遊状態となるので
、配線121の電位はV1に維持される。
なお、図11(A)と同様に、図9(A)〜(C)、及び図10(A)〜(C)において
も、トランジスタ133を省略することが可能である。
なお、図11(B)に示すように、トランジスタ102を省略することが可能である。ト
ランジスタ102が省略されても、期間T4において、配線121は浮遊状態となるので
、配線121の電位はV1に維持される。
なお、図11(B)と同様に、図9(A)〜(C)、図10(A)〜(C)、及び図11
(A)においても、トランジスタ102を省略することが可能である。
なお、図11(C)に示すように、トランジスタ103、トランジスタ104、及び容量
素子106を省略することが可能である。トランジスタ103、トランジスタ104、及
び容量素子106が省略されても、期間T4において、配線121は浮遊状態となるので
、配線121の電位はV1に維持される。
なお、図11(C)と同様に、図9(A)〜(C)、図10(A)〜(C)、及び図11
(A)〜(B)においても、トランジスタ103、トランジスタ104、及び容量素子1
06を省略することが可能である。
なお、図12(A)に示すように、トランジスタ133をダイオード133aに置き換え
ることが可能である。ダイオード133aは、トランジスタ133に対応する。ダイオー
ド133aは、配線124BにLレベルの信号が入力されるときに、配線121の電位を
減少させる機能、及び配線124BにHレベルの信号が入力されるときに、配線124B
と配線121とを非導通状態とする機能を有する。ダイオード133aの一方の端子(以
下、入力端子又は陽極ともいう)は配線121と接続され、ダイオード133aの他方の
端子(以下、出力端子又は陰極ともいう)は配線124Bと接続される。
なお、図12(A)において、トランジスタ133をダイオード133aに置き換える場
合、配線124Bには信号S2を入力することが可能である。よって、配線124Bを配
線123A〜123Cと接続し、配線124Bと、配線123A〜123Cとを共有する
ことが可能である。
なお、図12(A)と同様に、図9(A)〜(C)、図10(A)〜(C)、及び図11
(A)〜(C)においても、トランジスタ133をダイオード133aに置き換え、ダイ
オード133aの一方の端子が配線121と接続され、ダイオード133aの他方の端子
が配線124Bと接続されることが可能である。
なお、図12(B)に示すように、トランジスタ133をダイオード接続することが可能
である。ダイオード接続したトランジスタ133は、ダイオード133aに対応する。ト
ランジスタ133の第1の端子は、配線124Bと接続され、トランジスタ133の第2
の端子は、配線121と接続され、トランジスタ133のゲートは、配線121と接続さ
れる。ただし、これに限定されず、トランジスタ133のゲートは、配線124Bと接続
されることが可能である。
なお、図12(B)と同様に、図9(A)〜(C)、図10(A)〜(C)、図11(A
)〜(C)、及び図12(A)においても、トランジスタ133の第1の端子が配線12
4Bと接続され、トランジスタ133の第2の端子が配線121と接続され、トランジス
タ133のゲートが配線121と接続されることが可能である。ただし、これに限定され
ず、トランジスタ133のゲートは、配線124Bと接続されることが可能である。
なお、図12(C)に示すように、トランジスタ134をダイオード134aに置き換え
、トランジスタ135をダイオード135aに置き換えることが可能である。ダイオード
134aは、トランジスタ134に対応し、ダイオード135aは、トランジスタ135
に対応する。ダイオード134aは、配線126にLレベルの信号が入力されるときに、
ノードAの電位を減少させる機能、及び配線126にHレベルの信号が入力されるときに
、配線126とノードAとを非導通状態とする機能を有する。ダイオード135aは、配
線126にLレベルの信号が入力されるときに、配線121の電位を減少させる機能、及
び配線126にHレベルの信号が入力されるときに、配線126と配線121とを非導通
状態とする機能を有する。ダイオード134aの一方の端子(以下、入力端子又は陽極と
もいう)はノードAと接続され、ダイオード134aの他方の端子(以下、出力端子又は
陰極ともいう)は配線126と接続される。ダイオード135aの一方の端子(以下、入
力端子又は陽極ともいう)は配線121と接続され、ダイオード135aの他方の端子(
以下、出力端子又は陰極ともいう)は配線126と接続される。
なお、図12(C)において、トランジスタ134、及びトランジスタ135をダイオー
ドに置き換える場合、配線126には、一例として、信号S5の反転信号が入力されるこ
とが可能である。
なお、図12(C)において、トランジスタ134とトランジスタ135との一方のみを
ダイオードに置き換えることが可能である。
なお、図12(C)と同様に、図9(A)〜(C)、図10(A)〜(C)、図11(A
)〜(C)、及び図12(A)〜(B)においても、トランジスタ134をダイオード1
34aに置き換え、ダイオード134aの一方の端子がノードAと接続され、ダイオード
134aの他方の端子が配線126と接続されることが可能である。または、トランジス
タ135をダイオード135aに置き換え、ダイオード135aの一方の端子が配線12
1と接続され、ダイオード135aの他方の端子が配線126と接続されることが可能で
ある。
なお、図13(A)に示すように、トランジスタ134、及びトランジスタ135をダイ
オード接続することが可能である。ダイオード接続したトランジスタ134、及びダイオ
ード接続したトランジスタ135は、各々、ダイオード134a、ダイオード135aに
対応する。トランジスタ134の第1の端子は、配線126と接続され、トランジスタ1
34の第2の端子は、ノードAと接続され、トランジスタ134のゲートは、ノードAと
接続される。そして、トランジスタ135の第1の端子は、配線126と接続され、トラ
ンジスタ135の第2の端子は、配線121と接続され、トランジスタ135のゲートは
、配線121と接続される。ただし、これに限定されず、トランジスタ134のゲートは
、配線126と接続されることが可能であり、トランジスタ135のゲートは、配線12
6と接続されることが可能である。
なお、図13(A)と同様に、図9(A)〜(C)、図10(A)〜(C)、図11(A
)〜(C)、及び図12(A)〜(C)においても、トランジスタ134の第1の端子が
配線126と接続され、トランジスタ134の第2の端子がノードAと接続され、トラン
ジスタ134のゲートがノードAと接続されることが可能である。または、トランジスタ
135の第1の端子が配線126と接続され、トランジスタ135の第2の端子が配線1
21と接続され、トランジスタ135のゲートが配線121と接続されることが可能であ
る。ただし、これに限定されず、トランジスタ134のゲートは、配線126と接続され
ることが可能であり、トランジスタ135のゲートは、配線126と接続されることが可
能である。
なお、図13(B)に示すように、トランジスタ137、及びトランジスタ138を新た
に追加することが可能である。トランジスタ137、及びトランジスタ138は、Nチャ
ネル型であるものとする。ただし、これに限定されず、トランジスタ137、及びトラン
ジスタ138は、Pチャネル型であることが可能である。トランジスタ137の第1の端
子は、配線122Fと接続され、トランジスタ137の第2の端子は、配線121と接続
され、トランジスタ137のゲートは、配線128と接続される。トランジスタ138の
第1の端子は、配線122Gと接続されトランジスタ138の第2の端子は、ノードAと
接続され、トランジスタ138のゲートは、配線128と接続される。配線128には、
一例として、信号S6が入力されるものとする。よって、配線128は信号線として機能
することが可能である。信号S6は、HレベルとLレベルとを有するデジタル信号である
場合が多く、例えば全段リセット信号として機能することが可能である。配線122F、
及び配線122Gには、一例として、電圧V1が供給されるものとする。よって、配線1
22F、及び配線122Gは、電源線として機能することが可能である。そして、配線1
22A〜122Gを共有することが可能である。この場合、トランジスタ137の第1の
端子、及びトランジスタ138の第1の端子は、図11(B)のように、配線122と接
続することが可能である。ただし、配線128、配線122F、及び配線122Gには、
電流、電圧、信号など様々なものを入力することが可能である。
なお、図13(B)において、信号S6は、半導体装置が動作を開始する前の期間におい
て、Hレベルになることが可能である。または、図13(B)に示す半導体装置がシフト
レジスタに用いられる場合、信号S6は、該シフトレジスタが走査を開始する前の期間、
又は該シフトレジスタが走査を終了した後の期間において、Hレベルになることが可能で
ある。よって、信号S6としては、該シフトレジスタのスタートパルス、又は該シフトレ
ジスタの最終段の出力信号などを用いることが可能である。ただし、本実施の形態の一例
は、これに限定されない。
なお、図13(B)において、トランジスタ137とトランジスタ138との一方のみを
新たに追加することが可能である。
なお、図13(B)と同様に、図9(A)〜(C)、図10(A)〜(C)、図11(A
)〜(C)、図12(A)〜(C)、及び図13(A)においても、トランジスタ137
を新たに追加し、トランジスタ137の第1の端子が配線122Fと接続され、トランジ
スタ137の第2の端子が配線121と接続され、トランジスタ137のゲートが配線1
28と接続されることが可能である。または、トランジスタ138を新たに追加し、トラ
ンジスタ138の第1の端子が配線122Gと接続されトランジスタ138の第2の端子
がノードAと接続され、トランジスタ138のゲートが配線128と接続されることが可
能である。
(実施の形態3)
本実施の形態では、シフトレジスタの一例について説明する。本実施の形態のシフトレジ
スタは、実施の形態1、及び実施の形態2の半導体装置を有することが可能である。なお
、シフトレジスタを半導体装置、又はゲートドライバと示すことが可能である。なお、実
施の形態1、及び実施の形態2において説明する内容は、本実施の形態のシフトレジスタ
に適用することが可能である。
まず、シフトレジスタの一例について、図14(A)を参照して説明する。シフトレジス
タ220は、配線201_1〜201_N(Nは、自然数)、配線202、配線203、
配線204、配線205、及び配線206と接続される。
配線202は、実施の形態1、及び実施の形態2において説明する配線123(配線12
3A〜123C)、又は配線124(配線124A〜124B)に対応し、信号線、又は
クロック信号線として機能することが可能である。そして、配線202には、回路221
から、信号GS2が入力されるものとする。信号GS2は、実施の形態1、及び実施の形
態2において説明する信号S2又は信号S3に対応し、クロック信号として機能すること
が可能である。
配線203は、実施の形態1、及び実施の形態2において説明する配線123(配線12
3A〜123C)、又は配線124(配線124A〜124B)に対応し、信号線、又は
クロック信号線として機能することが可能である。そして、配線203には、回路221
から、信号GS3が入力されるものとする。信号GS3は、実施の形態1、及び実施の形
態2において説明する信号S2又は信号S3に対応し、反転クロック信号として機能する
ことが可能である。
配線204は、実施の形態1、及び実施の形態2において説明する配線122(配線12
2A〜122G)に対応し、電源線として機能することが可能である。そして、配線20
4には、回路221から、電圧V1が供給されるものとする。
配線205は、実施の形態1、及び実施の形態2において説明する配線125に対応し、
信号線として機能することが可能である。そして、配線205には、回路221から、信
号GS4が入力されるものとする。信号GS4は、実施の形態1、及び実施の形態2にお
いて説明する信号S4に対応し、スタート信号(以下、スタートパルス)、又は垂直同期
信号として機能することが可能である。
配線206は、実施の形態1、及び実施の形態2において説明する配線126に対応し、
信号線として機能することが可能である。そして、配線206には、回路221から、信
号GS5が入力されるものとする。信号GS5は、実施の形態1、及び実施の形態2にお
いて説明する信号S5に対応し、リセット信号として機能することが可能である。
ただし、これに限定されず、配線202〜206には、信号、電圧、又は電流など様々な
ものを入力することが可能であるし、各配線を浮遊状態にすることが可能である。
なお、図6(C)に示すように、信号S2、又は信号S3としては、非平衡のクロック信
号を用いることが可能である。この場合、一例として、信号S3は、信号S2に対して、
位相が180°ずれたものとすることが可能である。こうすることによって、本実施の形
態の半導体装置がシフトレジスタに用いられる場合に、ある段の選択信号がその前後の段
の選択信号と重なることを防止することができる。
配線201_1〜201_Nは、実施の形態1、及び実施の形態2において説明する配線
121に対応し、ゲート線、又は走査線として機能することが可能である。そして、配線
201_1〜201_Nからは、各々、信号GS1_1〜GS1_Nが出力される。信号
GS1_1〜GS1_Nは、実施の形態1、及び実施の形態2において説明する信号S1
に対応し、出力信号、選択信号、走査信号、又はゲート信号として機能することが可能で
ある。
なお、図14(B)に示すように、信号GS1_1〜GS1_Nは、信号GS1_1から
順にHレベルとなる。例えば、信号GS1_i−1(iは、1〜Nのいずれか一)がHレ
ベルとなるとする。その後、信号GS2、及び信号GS3が反転すると、信号GS1_i
−1はLレベルとなり、信号GS1_iがHレベルとなる。その後、再び信号GS2、及
び信号GS3が反転すると、信号GS1_iはLレベルとなり、信号GS1_i+1がH
レベルとなる。こうして、信号GS1_1〜GS1_Nが順にHレベルとなる。言い換え
ると、配線201_1〜201_Nが順に選択される。
回路221は、シフトレジスタ220に信号又は電圧などを供給し、シフトレジスタ22
0を制御する機能を有し、制御回路、又はコントローラなどとして機能することが可能で
ある。本実施の形態では、回路211は、配線202、配線203、配線204、配線2
05、及び配線206に、各々、信号GS2、信号GS3、電圧V1、信号GS4、信号
GS5を供給するものとする。ただし、これに限定されず、シフトレジスタ220は、他
にも様々な回路に信号、電流、又は電圧などを供給し、これらの回路を制御することが可
能である。例えば、回路221は、信号線駆動回路、走査線駆動回路、及び/又は、画素
などに信号又は電圧などを供給し、これらの回路を制御することが可能である。
回路221は、一例として、回路222、及び回路223などを有する。回路222は、
正電源電圧、負電源電圧、グランド電圧、基準電圧などの電源電圧を生成する機能を有し
、電源回路、又はレギュレータとして機能することが可能である。回路223は、クロッ
ク信号、反転クロック信号、スタート信号、リセット信号、及び/又は、ビデオ信号など
の様々な信号を生成する機能を有し、タイミングジェネレータとして機能することが可能
である。ただし、これに限定されず、回路221は、回路222、及び回路223の他に
も、様々な回路、又は様々な素子を有することが可能である。例えば、回路221は、オ
シレータ、レベルシフト回路、インバータ回路、バッファ回路、DA変換回路、AD変換
回路、オペアンプ、シフトレジスタ、ルックアップテーブル、コイル、トランジスタ、容
量素子、抵抗素子、及び/又は、分周器などを有することが可能である。
次に、シフトレジスタ220の一例について、図15を参照して説明する。図15のシフ
トレジスタは、フリップフロップ200_1〜200_N(Nは自然数)という複数のフ
リップフロップを有する。フリップフロップ200_1〜200_Nは、各々、実施の形
態1、及び実施の形態2において説明する半導体装置に対応する。図15では、一例とし
て、図9(B)の半導体装置をフリップフロップとして用いる場合の構成を示す。
シフトレジスタの接続関係について説明する。まず、一例として、フリップフロップ20
0_iの接続関係について説明する。フリップフロップ200_iにおいて、配線121
、配線122、配線123、配線124、配線126、及び配線127は、各々、配線2
01_i、配線204、配線202、配線203、配線201_i−1、配線201_i
+1と接続される。ただし、奇数段のフリップフロップと偶数段のフリップフロップとで
、配線123、及び配線124の接続先が逆になっている場合が多い。例えば、奇数段の
フリップフロップにおいて、配線123が配線202と接続され、配線124が配線20
3と接続されるとする。この場合、偶数段のフリップフロップでは、配線123が配線2
03と接続され、配線124が配線202と接続される。一方で、奇数段のフリップフロ
ップにおいて、配線123が配線203と接続され、配線124が配線202と接続され
るとする。この場合、偶数段のフリップフロップでは、配線123が配線202と接続さ
れ、配線124が配線203と接続される。
なお、フリップフロップ200_1において、配線125は、配線205と接続される。
なお、フリップフロップ200_Nにおいて、配線126は、配線206と接続される。
次に、図15のシフトレジスタの動作の一例について、図14(B)タイミングチャート
を参照して説明する。なお、実施の形態1、及び実施の形態2の半導体装置の動作と共通
するところは、その説明を省略する。
フリップフロップ200_iの動作について説明する。まず、信号GS1_i−1がHレ
ベルとなる。すると、フリップフロップ200_iが期間T1での動作を開始し、信号G
S1_iはLレベルとなる。その後、信号GS2、及び信号GS3が反転する。すると、
フリップフロップ200_iが期間T2における動作を開始し、信号GS1_iがHレベ
ルになる。信号GS1_iは、フリップフロップ200_i−1にリセット信号として入
力され、且つフリップフロップ200_i+1にスタート信号として入力される。よって
、フリップフロップ200_i−1は、期間T3における動作を開始し、フリップフロッ
プ200_i+1は、期間T1における動作を開始する。その後、信号GS2、及び信号
GS3が再び反転する。すると、フリップフロップ200_i+1が期間T2における動
作を開始し、信号GS1_i+1がHレベルとなる。信号GS1_i+1は、フリップフ
ロップ200_iにリセット信号として入力される。したがって、フリップフロップ20
0_iは期間T3における動作を開始ので、信号GS1_iはLレベルとなる。その後、
再び信号GS1_i−1がHレベルになるまでは、フリップフロップ200_iは、信号
GS2、及び信号GS3が反転するたびに、期間T4における動作と期間T5における動
作とを繰り返す。
なお、フリップフロップ200_1では、前の段のフリップフロップの出力信号の代わり
に、信号GS4が外部回路から配線205を介して入力される。よって、信号GS4がH
レベルになると、フリップフロップ200_1は、期間T1における動作を開始する。
なお、フリップフロップ200_Nでは、次の段のフリップフロップの出力信号の代わり
に、信号GS5が外部回路から配線206を介して入力される。よって、信号GS5がH
レベルになると、フリップフロップ200_Nは、期間T3における動作を開始する。
本実施の形態のシフトレジスタに、実施の形態1、及び実施の形態2の半導体装置を用い
ることによって、当該半導体装置と同様なメリットを得ることができる。
なお、配線206を省略することが可能である。この場合、一例として、フリップフロッ
プ200_Nとして、図10(C)に示すようなトランジスタ134、及びトランジスタ
135を省略する構成を用いることが可能である。
なお、フリップフロップ200_1〜200_Nにおいて、電圧V1の代わりに信号を用
いる場合、配線204を省略することが可能である。
なお、配線206には、配線205と同様に信号GS4が入力されることが可能である。
この場合、配線206を配線205と接続することによって、配線205と配線206と
を共有することが可能である。または、配線206には、配線202と同様に信号GS2
が入力されることが可能である。この場合、配線206を配線202と接続することによ
って、配線206と配線202とを共有することが可能である。または、配線206には
、配線203と同様に信号GS3が入力されることが可能である。この場合、配線206
を配線203と接続することによって、配線206と配線203とを共有することが可能
である。または、配線206には、配線204と同様に電圧V1が入力されることが可能
ある。この場合、配線206を配線204と接続することによって、配線206と配線2
04とを共有することが可能である。
なお、フリップフロップ200_1〜200_Nとして、図13(B)のように信号S6
を必要とする構成が用いられる場合、図16に示すように配線207を追加することが可
能である。配線207には、信号GS6が入力される。信号GS6は、実施の形態2にお
いて説明する信号S6に対応し、全段リセット信号として機能することが可能である。そ
して、配線207は、図13(B)の配線128に対応し、信号線として機能することが
可能である。
ただし、これに限定されず、配線207と別の配線とを共有することによって、配線の数
、又は、信号若しくは電源電圧の数を減らすことができる。例えば、配線207には、配
線205と同様に信号GS4を入力することが可能である。よって、配線207を配線2
05と接続することによって、配線207と配線205とを共有することが可能である。
または、配線207には、配線206と同様に信号GS5を入力することが可能である。
よって、配線207を配線206と接続することによって、配線207と配線206とを
共有することが可能である。または、配線207には、フリップフロップ200_Nの出
力信号である信号S1_Nを入力することが可能である。よって、配線207を配線20
1_Nと接続することによって、配線207と配線201_Nとを共有することが可能で
ある。
なお、フリップフロップ200_1〜200_Nとして、図9(C)のように電圧V2を
必要とする構成が用いられる場合、新たに配線を追加することが可能である。当該配線に
は電圧V2が供給される。そして、当該配線は、図9(C)の配線127に対応し、電源
線として機能することが可能である。
なお、実施の形態1、及び実施の形態2において説明するように、トランジスタの特性劣
化を抑制するために、Lレベルの電位がV1よりも低い信号、Hレベルの電位がV2より
も低い信号、又は振幅電圧がV2−V1よりも小さい信号などをフリップフロップに入力
する場合、配線を新たに追加することが可能である。当該配線には、信号が入力され、当
該配線は信号線として機能することが可能である。
なお、図17(A)に示すように、シフトレジスタは、回路212、回路213、回路2
14、回路215、及び/又は、回路216を有することが可能である。回路212〜2
16は、入力信号の振幅電圧又は入力電圧を大きく(または小さく)して出力する機能を
有し、レベルシフト回路として機能することが可能である。または、回路212〜216
は、入力信号を反転して出力する機能を有し、インバータ回路、又はバッファ回路として
機能することが可能である。配線202は、回路212を介してフリップフロップと接続
される。配線203は、回路213を介してフリップフロップと接続される。配線204
は、回路214を介してフリップフロップと接続される。配線205は、回路215を介
してフリップフロップと接続される。配線206は、回路216を介してフリップフロッ
プと接続される。こうして、振幅が小さい信号をシフトレジスタに入力することが可能な
ので、外部回路の駆動電圧を小さくすることができる。よって、外部回路のコストの低減
、消費電力の削減などを図ることができる。
なお、図17(A)において、シフトレジスタは、回路212〜216のうちいずれか一
、又は2以上のみを有することが可能である。
なお、図17(B)に示すように、シフトレジスタは、回路211_1〜211_Nを有
することが可能である。回路211_1〜211_Nは、入力信号の電流能力を高める機
能、入力信号の振幅電圧を大きくする機能、又は入力信号を反転させる機能を有し、バッ
ファ回路、レベルシフト回路、又はインバータ回路として機能することが可能である。回
路211_1〜211_Nは、各々、フリップフロップ200_1〜200_Nと、配線
201_1〜201_Nとの間に接続される。例えば、回路211_iは、フリップフロ
ップ200_iと配線201_iとの間に接続される。そして、フリップフロップ200
_iの出力信号である信号GS1_iは、回路211_iを介して配線201_iから出
力される。こうして、各フリップフロップの駆動電圧を小さくできるので、消費電力の低
減、トランジスタの特性劣化の抑制などを図ることができる。または、各フリップフロッ
プが有するトランジスタ(特に、トランジスタ101)のチャネル幅を小さくすることで
きるので、レイアウト面積の縮小を図ることができる。
なお、図17(B)の一例では、フリップフロップ200_i−1には、リセット信号と
して、信号GS1_iが回路211_iを介して入力される。したがって、フリップフロ
ップ200_i−1では、期間T3において、トランジスタ101がオンになる期間が長
くなるので、リップフロップ200_i−1の出力信号である信号GS_i−1の立下り
時間を短くすることができる。一方、フリップフロップ200_i+1には、スタート信
号として、信号GS1_iが回路211_iを介さずに入力される。したがって、フリッ
プフロップ200_i+1では、期間T1において、ノードAの電位を早く上昇させるこ
とができるので、駆動周波数の向上を図ることができる。ただし、これに限定されず、フ
リップフロップ200_i−1には、リセット信号として、信号GS1_iが回路211
_iを介さずに入力されることが可能である。または、フリップフロップ200_i+1
には、スタート信号として、信号GS1_iが回路211_iを介して入力されることが
可能である。
なお、図14(A)のシフトレジスタでは、信号S1_1〜S1_Nは、信号S2の1/
2周期ずつ、又は信号S3の1/2周期ずつずれていた。ただし、これに限定されず、信
号S1_1〜S1_Nは、信号S2の1/2×M(Mは自然数)周期ずつ、又は信号S3
の1/2×M周期ずつずれていることが可能である。つまり、信号S1_1〜S1_Nに
おいて、ある行の信号がHレベルとなる期間と、別の行の信号がHレベルとなる期間とが
重なることが可能である。これを実現するためには、シフトレジスタに2×M相のクロッ
ク信号を入力することが可能である。
具体例について、図24のシフトレジスタを参照して説明する。図24には、フリップフ
ロップ200_i+1〜200_i+2M+1のみを示す。フリップフロップ200_i
+1〜200_i+Mの配線123は、各々、配線203_1〜203_Mと接続され、
フリップフロップ200_i+1〜200_i+Mの配線124は、各々、配線204_
1〜204_Mと接続される。フリップフロップ200_i+M+1〜200_i+2M
の配線123は、各々、配線204_1〜204_Mと接続され、フリップフロップ20
0_i+M+1〜200_i+2Mの配線124は、各々、配線203_1〜203_M
と接続される。そして、フリップフロップ200_i+1の配線125は、フリップフロ
ップ200_iの配線121と接続される。フリップフロップ200_i+1の配線12
6は、フリップフロップ200_i+M+1の配線121と接続される。なお、配線20
3_1〜203_Mは、配線203に対応する。配線204_1〜204_Mは、配線2
04に対応する。図25(A)に示すように、配線203_1〜203_Mには、各々、
信号GS2_1〜GS2_Mが入力される。配線204_1〜204_Mには、各々、信
号GS3_1〜GS3_Mが入力される。信号GS2_1〜GS2_Mは、位相が1/2
M周期ずつずれたM個のクロック信号であり、信号GS2に対応する。信号GS3_1〜
GS3_Mは、信号GS2_1〜GS2_Mの反転信号であり、信号GS3に対応する。
このようにして、信号S2の1/2×M(Mは自然数)周期ずつ、又は信号S3の1/2
×M周期ずつずれていることが可能になる。
なお、図24において、フリップフロップ200_i+1の配線125は、フリップフロ
ップ200_i−M+1〜200_i−1のいずれか一の配線121と接続されることが
可能である。こうすることによって、フリップフロップ200_i+1において、トラン
ジスタ131がオンになるタイミングを早くすることができるので、ノードAの電位が上
昇するタイミングを早くすることができる。したがって、駆動周波数を高くすることがで
きる。または、トランジスタ131、又はトランジスタ132のチャネル幅を小さくする
ことができるので、レイアウト面積の縮小を図ることができる。
なお、図24において、フリップフロップ200_i+1の配線126は、フリップフロ
ップ200_i+M+2〜200_i+2Mのいずれか一の配線121と接続されること
が可能である。こうすることによって、フリップフロップ200_i+1において、トラ
ンジスタ101がオフになるタイミングを遅くすることができるので、信号S1_i+1
の立ち下がり時間を短くすることができる。
なお、図24において、フリップフロップ200_i+1の配線126は、フリップフロ
ップ200_i+2〜200_i+Mのいずれか一の配線121と接続されることが可能
である。こうすることによって、信号S1_1〜S1_Nのパルス幅をクロック信号の半
周期よりも小さくすることができる。よって、消費電力の低減を図りつつ、駆動周波数を
高くすることができる。
なお、図24において、M≦4であることが好ましい。より好ましくはM≦2であること
が好ましい。なぜなら、図23のシフトレジスタを表示装置の走査線駆動回路に用いた場
合、Mが大きすぎると、画素に複数の種類のビデオ信号が書き込まれるからである。そし
て、当該画素に不正なビデオ信号が入力される期間が長くなり、表示品位が低下する場合
があるからである。図25(B)には、一例として、M=2である場合のタイミングチャ
ートの一例を示す。
(実施の形態4)
本実施の形態では、半導体装置の一例、及び当該半導体装置を有するシフトレジスタにつ
いて説明する。なお、実施の形態1〜実施の形態3において説明する内容は、本実施の形
態の半導体装置及びシフトレジスタに適用することが可能である。
まず、本実施の形態の半導体装置について、図19(A)を参照して説明する。なお、図
1(A)と共通するところは同じ符号で示し、その説明を省略する。
図19(A)の半導体装置は、回路100、トランジスタ101、トランジスタ102、
トランジスタ103、トランジスタ104、容量素子105、容量素子106、及びトラ
ンジスタ301を有する。トランジスタ301は、トランジスタ101に対応し、トラン
ジスタ101と同様の機能を有する。そして、トランジスタ301は、Nチャネル型であ
るものとする。ただし、トランジスタ301は、Pチャネル型であることが可能である。
トランジスタ301の第1の端子は、配線123Dと接続され、トランジスタ301の第
2の端子は、配線311と接続され、トランジスタ301のゲートはノードAと接続され
る。
配線123Dは、配線123A〜123Cに対応し、信号S2が入力されるものとする。
よって、図3(D)と同様に、配線123Dと、配線123A〜123Cとを共有するこ
とが可能である。この場合、トランジスタ301の第1の端子は、配線123と接続され
る。配線311からは、信号S7が出力されるものとする。信号S7は、信号S1に対応
する。
次に、図19(A)の半導体装置の動作について、図19(B)のタイミングチャートを
参照して説明する。なお、図1(A)の動作と共通するところは、その説明を省略する。
まず期間T1において、ノードAの電位が上昇し始める。そして、トランジスタ101と
同様に、ノードAの電位が配線123Dの電位(V1)とトランジスタ301の閾値電圧
(Vth301)との和(V1+Vth301)となったところで、トランジスタ301
がオンになる。すると、配線123Dと配線311とが導通状態となる。よって、Lレベ
ルの信号S2が配線123Dから配線311に供給されるので、配線311の電位がV1
となるように減少する。
次に、期間T2において、ノードAの電位がV1+Vth101+αとなるので、トラン
ジスタ301はオンのままとなる。すると、配線123Dと配線311とは導通状態のま
まとなる。よって、Hレベルの信号S2が配線123Dから配線311に供給されるので
、配線311の電位はV2となるように上昇する。
次に、期間T3において、ノードAの電位がV1となるように減少し始める。トランジス
タ101と同様に、ノードAの電位が配線123Dの電位(V1)とトランジスタ301
の閾値電圧(Vth301)との和(V1+Vth301)となるまでは、トランジスタ
301はオンしている。よって、Lレベルの信号S1が配線123Dから配線311に共
有されるので、配線311の電位はV1となるように減少する。その後、ノードAの電位
がV1+Vth301まで減少したところで、トランジスタ301はオフになる。
期間T4、及び期間T5では、ノードAの電位がV1に維持されるので、トランジスタ3
01はオフのままとなる。よって、配線123Dと配線311とは非導通状態のままとな
る。
図19(A)の半導体装置では、配線121と配線311とが同じタイミングの信号を出
力することが可能である。したがって、配線121が出力される信号S1と配線311か
ら出力される信号S7との一方をゲート線、又は画素などの負荷を駆動するために用い、
他方の信号を転送用の信号などの別の回路を駆動するための信号として用いることが可能
である。こうすることによって、負荷などを駆動することによって生じる信号のなまり、
又は遅延などの影響を受けずに、別の回路を駆動することができる。
なお、トランジスタ301のゲートと第2の端子との間に、容量素子を接続することが可
能である。当該容量素子は、容量素子105に対応する。
なお、図20(A)に示すように、図6(A)の半導体装置に、トランジスタ301を追
加することが可能である。
なお、図20(B)に示すように、トランジスタ302、トランジスタ303、及び/又
は、トランジスタ304を追加することが可能である。トランジスタ302、トランジス
タ303、及びトランジスタ304は、各々、トランジスタ134、トランジスタ102
、トランジスタ133に対応し、同様の機能を有する。トランジスタ302の第1の端子
は、配線122Hと接続され、トランジスタ302の第2の端子は、配線331と接続さ
れ、トランジスタ302のゲートは、配線126と接続される。トランジスタ303の第
1の端子は、配線331と接続され、トランジスタ303の第2の端子は、ノードAと接
続され、トランジスタ303のゲートは、配線123Eと接続される。トランジスタ30
4の第1の端子は、配線122Iと接続され、トランジスタ304の第2の端子は、配線
331と接続され、トランジスタ304のゲートは、配線124Cと接続される。ただし
、これに限定されず、トランジスタ302、トランジスタ303、及びトランジスタ30
4のいずれか一、又は二つのみを追加することが可能である。
なお、図20(B)において、配線123D、及び配線123Eには、配線123A〜1
23Cと同じ信号(信号S2)が入力されているので、配線123D、及び配線123E
と、配線123A〜123Cとを共有することが可能である。この場合、トランジスタ3
01の第1の端子、及びトランジスタ303のゲートは、配線123と接続されることが
可能である。
なお、図20(B)において、配線122H、及び配線122Iには、配線122A〜1
22Eと同じ電圧(電圧V1)が供給されているので、配線122H、及び配線122I
と、配線122A〜122Eとを共有することが可能である。この場合、トランジスタ3
02の第1の端子、及びトランジスタ304の第1の端子は、配線122と接続されるこ
とが可能である。
なお、図20(B)において、トランジスタ302は、トランジスタ135と同様に、ダ
イオード、又はダイオード接続されたトランジスタに置き換えることが可能である。また
は、トランジスタ304は、トランジスタ133と同様に、ダイオード、又はダイオード
接続されたトランジスタに置き換えることが可能である。
次に、上述する半導体装置を有するシフトレジスタの一例について、図21を参照して説
明する。なお、実施の形態3において述べた内容は、その説明を省略する。または、図1
4と共通するところは同じ符号で示し、その説明を省略する。
シフトレジスタは、フリップフロップ320_1〜320_Nという複数のフリップフロ
ップを有する。フリップフロップ320_1〜320_Nは、図14のフリップフロップ
200_1〜200_Nに対応する。または、フリップフロップ320_1〜320_N
は、図19(A)、図20(A)、又は図20(B)の半導体装置に対応する。図21で
は、一例として、図20(A)の半導体装置を用いる場合の一例を示す。
フリップフロップ320_iにおいて、配線311は、配線321_iと接続される。そ
して、配線126は、配線321_i−1と接続される。
配線321_1〜321_Nからは、各々、信号GS7_1〜GS7_Nが出力されるも
のとする。信号GS7_1〜GS7_Nは、信号S7に対応し、転送用の信号、出力信号
、選択信号、走査信号、又はゲート信号として機能することが可能である。
次に、図21のシフトレジスタの動作について、図14(B)のタイミングチャートを参
照して説明する。
フリップフロップ320_iの動作について説明する。まず、信号GS7_i−1がHレ
ベルとなる。すると、フリップフロップ320_iが期間T2における動作を開始し、信
号GS1_i、及び信号GS7_iはLレベルになる。その後、信号GS2、及び信号G
S3が反転する。すると、フリップフロップ320_iは、期間T2における動作を開始
し、信号GS1_i、及び信号GS7_iはHレベルになる。信号GS1_iは、フリッ
プフロップ320_i−1にリセット信号として入力され、信号GS7_iは、フリップ
フロップ320_i+1にスタート信号として入力される。よって、フリップフロップ3
20_i−1は、期間T3における動作を開始し、フリップフロップ320_i+1は、
期間T1における動作を開始する。その後、信号GS2、及び信号GS3が再び反転する
。すると、フリップフロップ320_i+1が期間T2における動作を開始し、信号GS
1_i+1がHレベルとなる。信号GS1_i+1は、フリップフロップ320_iにリ
セット信号として入力される。したがって、フリップフロップ320_iは期間T3にお
ける動作を開始ので、信号GS1_i、及び信号GS7_iはLレベルとなる。その後、
再び信号GS7_i−1がHレベルになるまでは、フリップフロップ320_iは、信号
GS2、及び信号GS3が反転するたびに、期間T4における動作と期間T5における動
作とを繰り返す。
本実施の形態のシフトレジスタでは、信号GS7_1〜GS7_Nをスタート信号として
用いるので、信号S1_1〜S1_Nの遅延時間を短くすることができる。なぜなら、信
号GS7_1〜GS7_Nは、ゲート線、又は画素などに入力されないので、信号S1_
1〜S1_Nと比較して遅延、又はなまりが小さいからである。
または、本実施の形態のシフトレジスタでは、信号GS1_1〜GS1_Nをリセット信
号として用いるので、期間T3における各フリップフロップの動作において、トランジス
タ101がオンになる時間を長くすることができる。したがって、信号S1_1〜S1_
1、及び信号GS7_1〜GS7_Nの立ち下がり時間を短くすることができる。
なお、信号GS1_1〜GS1_Nは、スタート信号として、次の段のフリップフロップ
に入力されることが可能である。例えば信号GS1_iは、スタート信号としてフリップ
フロップ320_i+1に入力されることが可能である。
なお、信号GS7_1〜GS7_Nは、リセット信号として、前の段のフリップフロップ
に入力されることが可能である。例えば、信号GS7_iは、リセット信号としてフリッ
プフロップ320_i−1に入力されることが可能である。
(実施の形態5)
本実施の形態では、表示装置の一例について説明する。
まず、図22(A)を参照して、液晶表示装置のシステムブロックの一例について説明す
る。液晶表示装置は、回路5361、回路5362、回路5363_1、回路5363_
2、画素部5364、回路5365、及び照明装置5366を有する。画素部5364に
は、複数の配線5371が回路5362から延伸して配置され、複数の配線5372が回
路5363_1、回路5363_2から延伸して配置されている。そして、複数の配線5
371と複数の配線5372との交差領域には、各々、液晶素子などの表示素子を有する
画素5367がマトリクス状に配置されている。
回路5361は、映像信号5360に応じて、回路5362、回路5363_1、回路5
363_2、及び回路5365に、信号又は電圧などを出力する機能を有し、コントロー
ラ、制御回路、タイミングジェネレータ、又はレギュレータなどとして機能することが可
能である。
回路5361は、一例として、信号線駆動回路用スタート信号(SSP)、信号線駆動回
路用クロック信号(SCK)、信号線駆動回路用反転クロック信号(SCKB)、ビデオ
信号用データ(DATA)、ラッチ信号(LAT)などの信号を回路5362に出力する
。回路5362は、これらの信号に応じて、ビデオ信号を複数の配線5372に出力する
機能を有し、信号線駆動回路として機能する。
なお、複数の配線5371にビデオ信号が入力される場合、複数の配線5371は、信号
線、ビデオ信号線、又はソース線などとして機能することが可能である。
回路5361は、一例として、走査線駆動回路用スタート信号(GSP)、走査線駆動回
路用クロック信号(GCK)、及び反転走査線駆動回路用クロック信号(GCKB)など
の信号を回路5363_1、及び回路5363_2に出力する。回路5363_1、及び
回路5363_2は、これらの信号に応じて、走査信号を複数の配線5371に出力する
機能を有し、走査線駆動回路として機能する。
なお、複数の配線5372に走査信号が入力される場合、複数の配線5372は、信号線
、走査線、又はゲート線などとして機能することが可能である。
なお、回路5363_1、及び回路5363_2には、同じ信号が回路5361から入力
されるので、回路5363_1が複数の配線5367に出力する走査信号と、回路536
3_2が複数の配線5367に出力する走査信号とは、おおむね等しいタイミングとなる
場合が多い。したがって、回路5363_1、及び回路5363_2が駆動する負荷を小
さくすることができる。よって、表示装置を大きくすることができる。または、表示装置
を高精細にすることができる。または、回路5363_1、及び回路5363_2が有す
るトランジスタのチャネル幅を小さくすることができるので、狭額縁な表示装置を得るこ
とができる。
回路5361は、一例として、バックライト制御信号(BLC)を回路5365に出力す
る。回路5365は、バックライト制御信号(BLC)に応じて、照明装置5366に供
給する電力の量、又は時間などを制御することによって、照明装置5366の輝度(又は
平均輝度)を制御する機能を有し、電源回路として機能する。
なお、回路5363_1と回路5363_2との一方を省略することが可能である。
なお、画素部5364には、容量線、電源線、走査線などの配線を新たに配置することが
可能である。そして、回路5361は、これらの配線に信号又は電圧などを出力すること
が可能である。または、回路5363_1又は回路5363_2と同様の回路を新たに追
加し、この新たに追加する回路は、新たに追加する配線に走査信号などの信号を出力する
ことが可能である。
なお、画素5367が表示素子としてEL素子などの発光素子を有することが可能である
。この場合、図22(B)に示すように、表示素子が発光するので、回路5365、及び
照明装置5366は省略されることが可能である。そして、表示素子に電力を供給するた
めに、電源線として機能することが可能な複数の配線5373を画素部5364に配置す
ることが可能である。回路5361は、電圧(ANO)という電源電圧を配線5373に
供給することが可能である。この配線5373は、画素の色要素別に接続されることが可
能であるし、全ての画素に共通して接続されることが可能である。
なお、図22(B)では、一例として、回路5361は、回路5363_1と回路536
3_2とに別々の信号を供給する場合の一例を示す。回路5361は、走査線駆動回路用
スタート信号(GSP1)、走査線駆動回路用クロック信号(GCK1)、及び反転走査
線駆動回路用クロック信号(GCKB1)などの信号を回路5363_1に出力する。そ
して、回路5361は、走査線駆動回路用スタート信号(GSP2)、走査線駆動回路用
クロック信号(GCK2)、及び反転走査線駆動回路用クロック信号(GCKB2)など
の信号を回路5363_2に出力する。この場合、回路5363_1は、複数の配線53
72のうち奇数行目の配線のみを走査し、回路5363_2は、複数の配線5372のう
ち偶数行目の配線のみを走査することが可能になる。よって、回路5363_1、及び回
路5363_2の駆動周波数を小さくできるので、消費電力の低減を図ることができる。
または、1段分のフリップフロップをレイアウトすることが可能な面積を大きくすること
ができる。よって、表示装置を高精細にすることができる。または、表示装置を大型にす
ることができる。
なお、図22(B)と同様に、図22(A)においても、回路5361は、回路5363
_1と回路5363_2とに別々の信号を供給することが可能である。
次に、表示装置の構成の一例について、図23(A)、(B)、(C)、(D)、及び(
E)を参照して説明する。
図23(A)では、画素部5364に信号を出力する機能を有する回路(例えば、回路5
362、回路5363_1、及び回路5363_2など)は、画素部5364と同じ基板
5380に形成される。そして、回路5361は、画素部5364とは別の基板に形成さ
れる。こうして、外部部品の数が減るので、コストの低減を図ることができる。または、
基板5380に入力される信号又は電圧の数が減るので、基板5380と、外部部品との
接続数を減らすことができる。よって、信頼性の向上、又は歩留まりの向上を図ることが
できる。
なお、回路が画素部5364とは別の基板に形成される場合、当該基板は、TAB(Ta
pe Automated Bonding)方式によってFPC(Flexible
Printed Circuit)に実装されることが可能である。または、当該基板は
、COG(Chip on Glass)方式によって画素部5364と同じ基板538
0に実装することが可能である。
なお、回路が画素部5364とは別の基板に形成される場合、当該基板には、単結晶半導
体を用いたトランジスタを形成することが可能である。したがって、当該基板に形成され
る回路は、駆動周波数の向上、駆動電圧の向上、出力信号のばらつきの低減などのメリッ
トを得ることができる。
なお、外部回路からは、入力端子5381を介して信号、電圧、又は電流などが入力され
る場合が多い。
図23(B)では、駆動周波数が低い回路(例えば、回路5363_1、回路5363_
2)は、画素部5364と同じ基板5380に形成される。そして、回路5361、及び
回路5362は、画素部5364とは別の基板に形成される。こうして、移動度が小さい
トランジスタによって、基板5380に形成される回路を構成することが可能になるので
、トランジスタの半導体層として、非単結晶半導体、微結晶半導体、有機半導体、又は酸
化物半導体などを用いることが可能になる。したがって、表示装置の大型化、工程数の削
減、コストの低減、又は歩留まりの向上などを図ることができる。
なお、図23(C)に示すように、回路5362の一部(回路5362a)が画素部53
64と同じ基板5380に形成され、残りの回路5362(回路5362b)が画素部5
364とは別の基板に形成されることが可能である。回路5362aは、移動度が低いト
ランジスタによって構成することが可能な回路(例えば、シフトレジスタ、セレクタ、ス
イッチなど)を有する場合が多い。そして、回路5362bは、移動度が高く、特性ばら
つきが小さいトランジスタによって構成することが好ましい回路(例えば、シフトレジス
タ、ラッチ回路、バッファ回路、DA変換回路、AD変換回路など)を有する場合が多い
。こうすることによって、図23(B)と同様に、トランジスタの半導体層として、非単
結晶半導体、微結晶半導体、有機半導体、又は酸化物半導体などを用いることが可能とな
り、さらに外部部品の削減を図ることができる。
図23(D)では、画素部5364に信号を出力する機能を有する回路(例えば、回路5
362、回路5363_1、及び回路5363_2など)、及びこれらの回路を制御する
機能を有する回路(例えば、回路5361)は、画素部5364とは別の基板に形成され
る。こうして、画素部と、その周辺回路とを別々の基板に形成することが可能になるので
、歩留まりの向上を図ることができる。
図23(E)では、回路5361の一部(回路5361a)が画素部5364と同じ基板
5380に形成され、残りの回路5361(回路5361b)が画素部5364とは別の
基板に形成される。回路5361aは、移動度が小さいトランジスタによって構成するこ
とが可能な回路(例えば、スイッチ、セレクタ、レベルシフト回路など)を有する場合が
多い。そして、回路5361bは、移動度が高く、ばらつきが小さいトランジスタを用い
て構成することが好ましい回路(例えば、シフトレジスタ、タイミングジェネレータ、オ
シレータ、レギュレータ、又はアナログバッファなど)を有する場合が多い。
なお、回路5363_1、及び回路5363_2として、実施の形態1〜実施の形態4の
半導体装置、又はシフトレジスタを用いることが可能である。この場合、回路5363_
1、及び回路5363_2が画素部と同じ基板に形成される場合、当該基板に形成される
全てのトランジスタの極性をNチャネル型又はPチャネル型とすることが可能である。し
たがって、工程数の削減、歩留まりの向上、又はコストの削減を図ることができる。特に
、全てのトランジスタの極性をNチャネル型とすることによって、トランジスタの半導体
層として、非単結晶半導体、微結晶半導体、有機半導体、又は酸化物半導体などを用いる
ことが可能になる。よって、表示装置の大型化、コストの低減、又は歩留まりの向上など
を図ることができる。
なお、非単結晶半導体、微結晶半導体、有機半導体、又は酸化物半導体などを半導体層と
して用いるトランジスタは、閾値電圧の増加、又は移動度の低下などの特性劣化を生じる
場合が多い。しかし、実施の形態1〜実施の形態4の半導体装置、又はシフトレジスタは
、トランジスタの特性劣化を抑制することができるので、表示装置の寿命を長くすること
ができる。
なお、回路5362の一部として、実施の形態1〜実施の形態4の半導体装置、又はシフ
トレジスタを用いることが可能である。例えば、図23(C)に示す回路5362aは、
実施の形態1〜実施の形態4の半導体装置、又はシフトレジスタを有することが可能であ
る。
(実施の形態6)
本実施の形態では、シフトレジスタのレイアウト図(以下、上面図ともいう)について説
明する。本実施の形態では、一例として、図15のシフトレジスタのレイアウト図につい
て説明する。なお、本実施の形態において説明する内容は、図15のシフトレジスタの他
にも、実施の形態1〜実施の形態5の半導体装置、シフトレジスタ、又は表示装置に適用
することが可能である。なお、本実施の形態のレイアウト図は一例であって、これに限定
されるものではないことを付記する。
本実施の形態のレイアウト図について、図30、及び図31を参照して説明する。図30
には、シフトレジスタの一部のレイアウト図の一例を示し、図31には、一例として、フ
リップフロップ200_iのレイアウト図を示す。
図30、及び図31に示すトランジスタ、容量素子、又は配線などは、導電層401、半
導体層402、導電層403、導電層404、及びコンタクトホール405によって構成
される。ただし、これに限定されず、別の導電層、絶縁膜、又は別のコンタクトホールを
新たに形成することが可能である。例えば、導電層401と導電層403とを接続するた
めのコンタクトホールを新たに追加することが可能である。
導電層401は、ゲート電極、又は配線として機能する部分を含むことが可能である。半
導体層402は、トランジスタの半導体層として機能する部分を含むことが可能である。
導電層403は、配線、ソース、又はドレインとして機能する部分を含むことが可能であ
る。導電層404は、透明電極、画素電極、又は配線として機能する部分を含むことが可
能である。コンタクトホール405は、導電層401と導電層404とを接続ため、又は
導電層403と導電層404とを接続するために用いることが可能である。
図30の一例では、配線202は、開口部411を有し、配線203は、開口部412を
有する。このように、配線202、及び配線203が開口部を有することによって、寄生
容量を小さくすることができる。または、静電破壊によって生じるトランジスタの破壊を
抑制することができる。ただし、これに限定されず、配線204と同様に、開口部411
、又は開口部412を省略することが可能である。または、配線204に、配線202又
は配線203と同様に、開口部を設けることが可能である。
図30の一例では、配線202又は配線203と、別の配線との交差部の一部に、開口部
を設けることによって、配線の交差容量を低減することができる。したがって、ノイズの
低減、又は信号の遅延又はなまりの低減などを図ることができる。
図30の一例では、配線204が有する導電層403の一部の上には、導電層404が形
成される。そして、当該導電層404は、コンタクトホール405を介して当該導電層4
03と接続される。こうして、配線抵抗を小さくすることができるので、電圧降下の減少
、又は信号の遅延又はなまりの低減を図ることができる。ただし、これに限定されず、当
該導電層404、及び当該コンタクトホール405を省略することが可能である。または
、配線204と同様に、配線202、又は配線203においても、導電層403の一部の
上に導電層404が形成され、当該導電層404が当該導電層403と接続されることが
可能である。
ここで、図30の一例において、配線202の配線幅、配線203の配線幅、及び配線2
04の配線幅を、各々、配線幅421、配線幅422、幅423と示す。そして、開口部
411の幅、開口部411の長さ、開口部412の幅、及び開口部412の長さを、各々
、幅424、長さ425、幅426、長さ427と示す。
配線202、及び配線203に入力される信号は、お互いに反転した信号である場合が多
い。よって、配線202の配線抵抗又は寄生容量は、配線203の配線抵抗又は寄生容量
とおおむね等しくなるように設定されることが好ましい。したがって、配線202は、配
線幅422とおおむね等しい部分を含むことが好ましい。または、開口部411は、開口
部412の幅426、又は開口部412の長さ427とおおむね等しい部分を含むことが
好ましい。ただし、これに限定されず、配線幅421、配線幅422、開口部411の幅
424、開口部411の長さ425、又は開口部412の長さ427は、様々な値に設定
することが可能である。例えば、配線202と他の配線との交差容量が、配線203と他
の配線との交差容量よりも大きいとする。この場合、配線202の配線抵抗を小さくする
ことによって、配線202、及び配線203に入力される信号の遅延又はなまりをおおむ
ね等しくなうように設定することが可能である。このために、配線202は、配線幅42
2よりも大きい部分を含むことが可能である。または、開口部411は、開口部412の
幅426よりも小さい部分を含むことが可能である。または、開口部411は、開口部4
12の長さ427よりも短い部分を含むことが可能である。一方、配線202と他の配線
との交差容量が、配線203と他の配線との交差容量よりも小さい場合は、配線202は
、配線幅422よりも小さい部分を含むことが可能である。または、開口部411は、開
口部412の幅426よりも大きい部分を含むことが可能である。または、開口部411
は、開口部412の長さ427よりも長い部分を含むことが可能である。
配線204が開口部を有していない場合、配線204は、配線幅421、又は配線幅42
2よりも小さい部分を含むことが好ましい。なぜなら、配線204は開口部を有していな
いので、配線204の配線抵抗が小さいからである。ただし、これに限定されず、配線2
04は、配線幅421、又は配線幅422よりも大きい部分を含むことが可能である。
図31の一例では、容量素子105、及び容量素子106において、一方の電極は導電層
401によって形成され、他方の電極は導電層403によって形成される。こうすること
によって、単位面積当たりの容量値を大きくすることができるので、レイアウト面積の縮
小を図ることができる。ただし、これに限定されず、導電層401と導電層403との間
に、半導体層402を配置することが可能である。こうすることによって、導電層401
と導電層403とがショートしてしまうことを抑制することができる。または、容量素子
105、又は容量素子106をMOS容量とすることができる。
図31の一例では、トランジスタ101、トランジスタ103、トランジスタ104、ト
ランジスタ131、トランジスタ132、トランジスタ133、トランジスタ134、及
びトランジスタ135において、第2の端子の導電層401と導電層403とが重なる面
積は、第1の端子の導電層401と導電層403とが重なる面積よりも小さいことが好ま
しい。こうすることによって、トランジスタ101のゲート、又は配線201_iのノイ
ズの低減を図ることができる。または、第2の端子への電界の集中を抑制することができ
るので、トランジスタの劣化、又はトランジスタの破壊を抑制することができる。
なお、導電層401と導電層403とが重なる部分には、半導体層402を形成すること
が可能である。こうすることによって、導電層401と導電層403との間の寄生容量を
小さくすることができるので、ノイズの低減を図ることができる。同様の理由で、導電層
401と導電層404とが重なる部分には、半導体層402又は導電層403を形成する
ことが可能である。
なお、導電層401の一部の上に導電層404を形成し、当該導電層401は、コンタク
トホール405を介して導電層404と接続されることが可能である。こうすることによ
って、配線抵抗を下げることができる。または、導電層401の一部の上に導電層403
、及び導電層404を形成し、当該導電層401は、コンタクトホール405を介して当
該導電層404と接続され、当該導電層403は、別のコンタクトホール405を介して
当該導電層404と接続されることが可能である。こうすることによって、配線抵抗をさ
らに下げることができる。
なお、導電層403の一部の上に導電層404を形成し、当該導電層403は、コンタク
トホール405を介して導電層404と接続されることが可能である。こうすることによ
って、配線抵抗を下げることができる。
なお、導電層404の一部の下に導電層401、又は導電層403を形成し、当該導電層
404は、コンタクトホール405を介して、当該導電層401、又は当該導電層403
と接続されることが可能である。こうすることによって、配線抵抗を下げることができる
なお、容量素子105が省略される場合、実施の形態1で述べたように、トランジスタ1
01のゲートと第1の端子との間の寄生容量よりも、トランジスタ101のゲートと第2
の端子との間の寄生容量を大きくすることが可能である。この場合のトランジスタ101
のレイアウト図の一例を図18に示す。図18の一例において、トランジスタ101の第
1の電極として機能することが可能な導電層403の幅を幅431と示し、トランジスタ
101の第2の電極として機能することが可能な導電層403の幅を幅432と示す。そ
して、幅431は、幅432よりも大きいことが可能である。こうすることによって、実
施の形態1で述べたように、トランジスタ101のゲートと第1の端子との間の寄生容量
よりも、トランジスタ101のゲートと第2の端子との間の寄生容量を大きくすることが
可能である。ただし、これに限定されない。
(実施の形態7)
本実施の形態では、信号線駆動回路の一例について説明する。なお、信号線駆動回路を半
導体装置、又は信号生成回路と示すことが可能である。
信号線駆動回路の一例について、図26(A)を参照して説明する。信号線駆動回路は、
回路502_1〜502_N(Nは自然数)という複数の回路と、回路500と、回路5
01とを有する。そして、回路502_1〜502_Nは、各々、トランジスタ503_
1〜503_k(kは自然数)という複数のトランジスタを有する。トランジスタ503
_1〜503_kは、Nチャネル型であるものとする。ただし、これに限定されず、トラ
ンジスタ503_1〜503_kは、Pチャネル型とすることが可能であるし、CMOS
型のスイッチとすることが可能である。
信号線駆動回路の接続関係について、回路502_1を例にして説明する。トランジスタ
503_1〜503_kの第1の端子は、配線505_1と接続される。トランジスタ5
03_1〜503_kの第2の端子は、各々、配線S1〜Skと接続される。トランジス
タ503_1〜503_kのゲートは、各々、配線504_1〜504_kと接続される
。例えば、トランジスタ503_1の第1の端子は、配線505_1と接続され、トラン
ジスタ503_1の第2の端子は、配線S1と接続され、トランジスタ503_1のゲー
トは、配線504_1と接続される。
回路500は、配線504_1〜504_kを介して、信号を回路502_1〜502_
Nに供給する機能を有し、シフトレジスタ、又はデコーダなどとして機能することが可能
である。当該信号は、デジタル信号である場合が多く、選択信号として機能することが可
能である。そして、配線504_1〜504_kは、信号線として機能することが可能で
ある。
回路501は、信号を回路502_1〜502_Nに出力する機能を有し、ビデオ信号生
成回路などとして機能することが可能である。例えば、回路501は、配線505_1を
介して信号を回路502_1に供給する。同時に、配線505_2を介して信号を回路5
02_2に供給する。当該信号は、アナログ信号である場合が多く、ビデオ信号として機
能することが可能である。そして、配線505_1〜505_Nは、信号線として機能す
ることが可能である。
回路502_1〜502_kは、回路501の出力信号を、どの配線に出力するのかを選
択する機能を有し、セレクタ回路として機能することが可能である。例えば、回路502
_1は、回路501が配線505_1に出力する信号を、配線S1〜Skのうちどの配線
に出力するのかを選択する機能を有する。
トランジスタ503_1〜503_Nは、各々、回路500の出力信号に応じて、配線5
05_1と、配線S1〜Skとの導通状態を制御する機能を有し、スイッチとして機能す
る。
次に、図26(A)の信号線駆動回路の動作について、図26(B)のタイミングチャー
トを参照して説明する。図26(B)には、配線504_1に入力される信号514_1
、配線504_2に入力される信号514_2、配線504_kに入力される信号514
_k、配線505_1に入力される信号515_1、及び配線505_2に入力される信
号515_2の一例を示す。
なお、信号線駆動回路の1動作期間は、表示装置における1ゲート選択期間に対応する。
1ゲート選択期間とは、ある行に属する画素が選択され、当該画素にビデオ信号を書き込
むことが可能な期間のことをいう。
なお、1ゲート選択期間は、期間T0、期間T1、乃至期間Tkに分割される。期間T0
は、選択された行に属する画素にプリチャージ用の電圧を同時に印加するための期間であ
り、プリチャージ期間として機能することが可能である。期間T1〜Tkは、各々、選択
された行に属する画素にビデオ信号を書き込むための期間であり、書き込み期間として機
能することが可能である。
なお、便宜上、回路502_1の動作を例にして、信号線駆動回路の動作を説明する。
まず、期間T0において、回路500は、配線504_1〜504_kにHレベルの信号
を出力する。すると、トランジスタ503_1〜503_kがオンになるので、配線50
5_1と、配線S1〜Skとが導通状態となる。このとき、回路501は、配線505_
1にプリチャージ電圧Vpを供給しているので、プリチャージ電圧Vpは、トランジスタ
503_1〜503_kを介して、配線S1〜Skにそれぞれ出力される。そして、プリ
チャージ電圧Vpは、選択された行に属する画素に書き込まれるので、選択された行に属
する画素がプリチャージされる。
次に、期間T1において、回路500は、Hレベルの信号を配線504_1に出力する。
すると、トランジスタ503_1がオンになるので、配線505_1と配線S1とが導通
状態となる。そして、配線505_1と配線S2〜Skとが非導通状態となる。このとき
、回路501は、信号Data(S1)を配線505_1に出力しているとすると、信号
Data(S1)は、トランジスタ503_1を介して、配線S1に出力される。こうし
て、信号Data(S1)は、配線S1と接続される画素のうち、選択された行に属する
画素に書き込まれる。
次に、期間T2において、回路500は、Hレベルの信号を配線504_2に出力する。
すると、トランジスタ503_2がオンになるので、配線505_2と配線S2とが導通
状態となる。そして、配線505_1と配線S1とが非導通状態となり、配線505_1
と配線S3〜Skとが非導通状態のままとなる。このとき、回路501は、信号Data
(S2)を配線505_1に出力しているとすると、信号Data(S2)は、トランジ
スタ503_2を介して、配線S2に出力される。こうして、信号Data(S2)は、
配線S2と接続される画素のうち、選択された行に属する画素に書き込まれる。
その後、期間Tkまで、回路500は、配線504_1〜504_kにHレベルの信号を
順に出力するので、期間T1及び期間T2と同様に、期間T3から期間Tkまで、回路5
00は、配線504_3〜504_kにHレベルの信号を順に出力する。よって、トラン
ジスタ503_3〜503_kが順にオンになるので、トランジスタ503_1〜503
_Nが順にオンになる。したがって、回路501から出力される信号は、配線S1〜Sk
に順に出力される。こうして、選択された行に属する画素に、信号を順に書き込むことが
可能になる。
本実施の形態の信号線駆動回路は、セレクタとして機能する回路を有するので、信号の数
、又は配線の数を減らすことができる。または、画素にビデオ信号を書き込む前(期間T
0)に、プリチャージを行うための電圧を画素に書き込むので、ビデオ信号の書き込み時
間を短くすることができる。したがって、表示装置の大型化、表示装置の高精細化を図る
ことができる。ただし、これに限定されず、期間T0を省略し、画素にプリチャージしな
いことが可能である。
なお、kが大きすぎると、画素への書き込み時間が短くなるので、ビデオ信号の画素への
書き込みが時間内に終了しない場合がある。したがって、k≦6であることが好ましい。
より好ましくはk≦3であることが好ましい。さらに好ましくはk=2であることが好ま
しい。
特に、画素の色要素がn(nは自然数)個に分割される場合、k=nとすることが可能で
ある。例えば、画素の色要素が赤(R)と緑(G)と青(B)との三つに分割される場合
、k=3であることが可能である。この場合、1ゲート選択期間は、期間T0、期間T1
、期間T2、期間T3に分割される。そして、期間T1、期間T2、期間T3では、各々
、赤(R)の画素、緑(G)の画素、青(B)の画素にビデオ信号を書き込むことが可能
である。ただし、これに限定されず、期間T1、期間T2、期間T3の順番は任意に設定
することが可能である。
特に、画素がn(nは自然数)個のサブ画素(以下サブピクセル、又は副画素ともいう)
に分割される場合、k=nとすることが可能である。例えば、画素が2個のサブ画素に分
割される場合、k=2であることが可能である。この場合、1ゲート選択期間は、期間T
0、期間T1、期間T2に分割される。そして、期間T1では、2個のサブ画素の一方に
ビデオ信号を書き込み、期間T2では、2個のサブ画素の他方にビデオ信号を書き込むこ
とが可能である。
なお、回路500、及び回路502_1〜502_Nの駆動周波数が低い場合が多いので
、回路500、及び回路502_1〜502_Nは、画素部と同じ基板に形成することが
可能である。こうして、画素部が形成される基板と、外部回路との接続数を減らすことが
できるので、歩留まりの向上、又は信頼性の向上などを図ることができる。さらに、図2
3(C)のように、走査線駆動回路も画素部と同じ基板に形成されることによって、さら
に外部回路との接続数を減らすことができる。
なお、回路500として、実施の形態1〜実施の形態4の半導体装置又はシフトレジスタ
を用いることが可能である。この場合、回路500が有する全てのトランジスタの極性を
Nチャネル型、又はPチャネル型とすることが可能である。したがって、工程数の削減、
歩留まりの向上、又はコストの削減を図ることができる。
なお、回路500だけでなく、回路502_1〜502_Nが有する全てのトランジスタ
の極性もNチャネル型、又はPチャネル型とすることが可能である。したがって、回路5
00、及び回路502_1〜502_Nが、画素部と同じ基板に形成される場合、工程数
の削減、歩留まりの向上、又はコストの削減を図ることができる。特に、全てのトランジ
スタの極性をNチャネル型とすることによって、トランジスタの半導体層として、非単結
晶半導体、微結晶半導体、有機半導体、又は酸化物半導体などを用いることができる。な
ぜなら、回路500、及び回路502_1〜502_Nの駆動周波数は、低い場合が多い
からである。
(実施の形態8)
本実施の形態においては、液晶表示装置に適用できる画素の構成及び画素の動作について
説明する。
図27(A)は、液晶表示装置に適用できる画素構成の一例を示す図である。画素508
0は、トランジスタ5081、液晶素子5082及び容量素子5083を有している。ト
ランジスタ5081のゲートは配線5085と電気的に接続される。トランジスタ508
1の第1端子は配線5084と電気的に接続される。トランジスタ5081の第2端子は
液晶素子5082の第1端子と電気的に接続される。液晶素子5082の第2端子は配線
5087と電気的に接続される。容量素子5083の第1端子は液晶素子5082の第1
端子と電気的に接続される。容量素子5083の第2端子は配線5086と電気的に接続
される。
配線5084は信号線として機能させることができる。信号線は、画素の外部から入力さ
れた信号電圧を画素5080に伝達するための配線である。配線5085は走査線として
機能させることができる。走査線は、トランジスタ5081のオンオフを制御するための
配線である。配線5086は容量線として機能させることができる。容量線は、容量素子
5083の第2端子に所定の電圧を加えるための配線である。トランジスタ5081は、
スイッチとして機能させることができる。容量素子5083は、保持容量として機能させ
ることができる。保持容量は、スイッチがオフの状態においても、信号電圧が液晶素子5
082に加わり続けるようにするための容量素子である。配線5087は、対向電極とし
て機能させることができる。対向電極は、液晶素子5082の第2端子に所定の電圧を加
えるための配線である。なお、それぞれの配線が持つことのできる機能はこれに限定され
ず、様々な機能を有することが出来る。例えば、容量線に加える電圧を変化させることで
、液晶素子に加えられる電圧を調整することもできる。なお、トランジスタ5081はス
イッチとして機能すればよいため、トランジスタ5081の極性はPチャネル型でもよい
し、Nチャネル型でもよい。
図27(B)は、液晶表示装置に適用できる画素構成の一例を示す図である。図27(B
)に示す画素構成例は、図27(A)に示す画素構成例と比較して、配線5087が省略
され、かつ、液晶素子5082の第2端子と容量素子5083の第2端子とが電気的に接
続されている点が異なっている以外は、図27(A)に示す画素構成例と同様な構成であ
るとしている。図27(B)に示す画素構成例は、特に、液晶素子が横電界モード(IP
Sモード、FFSモードを含む)である場合に適用できる。なぜならば、液晶素子が横電
界モードである場合、液晶素子5082の第2端子および容量素子5083の第2端子を
同一な基板上に形成させることができるため、液晶素子5082の第2端子と容量素子5
083の第2端子とを電気的に接続させることが容易であるからである。図27(B)に
示すような画素構成とすることで、配線5087を省略できるので、製造工程を簡略なも
のとすることができ、製造コストを低減できる。
図27(A)または図27(B)に示す画素構成は、マトリクス状に複数配置されること
ができる。こうすることで、液晶表示装置の表示部が形成され、様々な画像を表示するこ
とができる。図27(C)は、図27(A)に示す画素構成がマトリクス状に複数配置さ
れている場合の回路構成を示す図である。図27(C)に示す回路構成は、表示部が有す
る複数の画素のうち、4つの画素を抜き出して示す図である。そして、i列j行(i,j
は自然数)に位置する画素を、画素5080_i,jと表記し、画素5080_i,jに
は、配線5084_i、配線5085_j、配線5086_jが、それぞれ電気的に接続
される。同様に、画素5080_i+1,jについては、配線5084_i+1、配線5
085_j、配線5086_jと電気的に接続される。同様に、画素5080_i,j+
1については、配線5084_i、配線5085_j+1、配線5086_j+1と電気
的に接続される。同様に、画素5080_i+1,j+1については、配線5084_i
+1、配線5085_j+1、配線5086_j+1と電気的に接続される。なお、各配
線は、同じ列または行に属する複数の画素によって共有されることができる。なお、図2
7(C)に示す画素構成において配線5087は対向電極であり、対向電極は全ての画素
において共通であることから、配線5087については自然数iまたはjによる表記は行
なわないこととする。なお、図27(B)に示す画素構成を用いることも可能であるため
、配線5087が記載されている構成であっても配線5087は必須ではなく、他の配線
と共有されること等によって省略されることができる。
図27(C)に示す画素構成は、様々な方法によって駆動されることができる。特に、交
流駆動と呼ばれる方法によって駆動されることによって、液晶素子の劣化(焼き付き)を
抑制することができる。図27(D)は、交流駆動の1つである、ドット反転駆動が行な
われる場合の、図27(C)に示す画素構成における各配線に加えられる電圧のタイミン
グチャートを表す図である。ドット反転駆動が行なわれることによって、交流駆動が行な
われる場合に視認されるフリッカ(ちらつき)を抑制することができる。なお、図27(
D)には、配線5085_jに入力される信号5185_j、配線5085_j+1に入
力される信号5185_j+1、配線5084_iに入力される信号5184_i、配線
5084_i+1に入力される信号5184_i+1、配線5086に供給される電圧5
186を示す。
図27(C)に示す画素構成において、配線5085_jと電気的に接続されている画素
におけるスイッチは、1フレーム期間中の第jゲート選択期間において選択状態(オン状
態)となり、それ以外の期間では非選択状態(オフ状態)となる。そして、第jゲート選
択期間の後に、第j+1ゲート選択期間が設けられる。このように順次走査が行なわれる
ことで、1フレーム期間内に全ての画素が順番に選択状態となる。図27(D)に示すタ
イミングチャートでは、電圧が高い状態(ハイレベル)となることで、当該画素における
スイッチが選択状態となり、電圧が低い状態(ローレベル)となることで非選択状態とな
る。なお、これは各画素におけるトランジスタがNチャネル型の場合であり、Pチャネル
型のトランジスタが用いられる場合、電圧と選択状態の関係は、Nチャネル型の場合とは
逆となる。
図27(D)に示すタイミングチャートでは、第kフレーム(kは自然数)における第j
ゲート選択期間において、信号線として用いる配線5084_iに正の信号電圧が加えら
れ、配線5084_i+1に負の信号電圧が加えられる。そして、第kフレームにおける
第j+1ゲート選択期間において、配線5084_iに負の信号電圧が加えられ、配線5
084_i+1に正の信号電圧が加えられる。その後も、それぞれの信号線は、ゲート選
択期間ごとに極性が反転した信号が交互に加えられる。その結果、第kフレームにおいて
は、画素5080_i,jには正の信号電圧、画素5080_i+1,jには負の信号電
圧、画素5080_i,j+1には負の信号電圧、画素5080_i+1,j+1には正
の信号電圧が、それぞれ加えられることとなる。そして、第k+1フレームにおいては、
それぞれの画素において、第kフレームにおいて書き込まれた信号電圧とは逆の極性の信
号電圧が書き込まれる。その結果、第k+1フレームにおいては、画素5080_i,j
には負の信号電圧、画素5080_i+1,jには正の信号電圧、画素5080_i,j
+1には正の信号電圧、画素5080_i+1,j+1には負の信号電圧が、それぞれ加
えられることとなる。このように、同じフレームにおいては隣接する画素同士で異なる極
性の信号電圧が加えられ、さらに、それぞれの画素においては1フレームごとに信号電圧
の極性が反転される駆動方法が、ドット反転駆動である。ドット反転駆動によって、液晶
素子の劣化を抑制しつつ、表示される画像全体または一部が均一である場合に視認される
フリッカを低減することができる。なお、配線5086_j、配線5086_j+1を含
む全ての配線5086に加えられる電圧は、一定の電圧とされることができる。なお、配
線5084のタイミングチャートにおける信号電圧の表記は極性のみとなっているが、実
際は、表示された極性において様々な信号電圧の値をとり得る。なお、ここでは1ドット
(1画素)毎に極性を反転させる場合について述べたが、これに限定されず、複数の画素
毎に極性を反転させることもできる。例えば、2ゲート選択期間毎に書き込む信号電圧の
極性を反転させることで、信号電圧の書き込みにかかる消費電力を低減させることができ
る。他にも、1列毎に極性を反転させること(ソースライン反転)もできるし、1行ごと
に極性を反転させること(ゲートライン反転)もできる。
なお、画素5080における容量素子5083の第2端子には、1フレーム期間において
一定の電圧が加えられていれば良い。ここで、走査線として用いる配線5085に加えら
れる電圧は1フレーム期間の大半においてローレベルであり、ほぼ一定の電圧が加えられ
ていることから、画素5080における容量素子5083の第2端子の接続先は、配線5
085でも良い。図27(E)は、液晶表示装置に適用できる画素構成の一例を示す図で
ある。図27(E)に示す画素構成は、図27(C)に示す画素構成と比較すると、配線
5086が省略され、かつ、画素5080内の容量素子5083の第2端子と、一つ前の
行における配線5085とが電気的に接続されていることを特徴としている。具体的には
、図27(E)に表記されている範囲においては、画素5080_i,j+1および画素
5080_i+1,j+1における容量素子5083の第2端子は、配線5085_jと
電気的に接続される。このように、画素5080内の容量素子5083の第2端子と、一
つ前の行における配線5085とを電気的に接続させることで、配線5086を省略する
ことができるので、画素の開口率を向上できる。なお、容量素子5083の第2端子の接
続先は、一つ前の行における配線5085ではなく、他の行における配線5085でも良
い。なお、図27(E)に示す画素構成の駆動方法は、図27(C)に示す画素構成の駆
動方法と同様のものを用いることができる。
なお、容量素子5083および容量素子5083の第2端子に電気的に接続される配線を
用いて、信号線として用いる配線5084に加える電圧を小さくすることができる。この
ときの画素構成および駆動方法について、図27(F)および図27(G)を用いて説明
する。図27(F)に示す画素構成は、図27(A)に示す画素構成と比較して、配線5
086を1画素列あたり2本とし、かつ、画素5080における容量素子5083の第2
端子との電気的な接続を、隣接する画素で交互に行なうことを特徴としている。なお、2
本とする配線5086は、それぞれ配線5086−1および配線5086−2と呼ぶこと
とする。具体的には、図27(F)に表記されている範囲においては、画素5080_i
,jにおける容量素子5083の第2端子は、配線5086−1_jと電気的に接続され
、画素5080_i+1,jにおける容量素子5083の第2端子は、配線5086−2
_jと電気的に接続され、画素5080_i,j+1における容量素子5083の第2端
子は、配線5086−2_j+1と電気的に接続され、画素5080_i+1,j+1に
おける容量素子5083の第2端子は、配線5086−1_j+1と電気的に接続される
。なお、図27(G)には、配線5085_jに入力される信号5185_j、配線50
85_j+1に入力される信号5185_j+1、配線5084_iに入力される信号5
184_i、配線5084_i+1に入力される信号5184_i+1、配線5086−
1_jに入力される信号5186−1_j、配線5086−2_jに入力される信号51
86−2_j、配線5086−1_j+1に入力される信号5186−1_j+1、配線
5086−2_j+1に入力される信号5186−2_j+1を示す。
そして、例えば、図27(G)に示すように、第kフレームにおいて画素5080_i,
jに正の極性の信号電圧が書き込まれる場合、配線5086−1_jは、第jゲート選択
期間においてはローレベルとさせ、第jゲート選択期間の終了後、ハイレベルに変化させ
る。そして、1フレーム期間中はそのままハイレベルを維持し、第k+1フレームにおけ
る第jゲート選択期間に負の極性の信号電圧が書き込まれた後、ローレベルに変化させる
。このように、正の極性の信号電圧が画素に書き込まれた後に、容量素子5083の第2
端子に電気的に接続される配線の電圧を正の方向に変化させることで、液晶素子に加えら
れる電圧を正の方向に所定の量だけ変化させることができる。すなわち、その分画素に書
き込む信号電圧を小さくすることができるため、信号書き込みにかかる消費電力を低減さ
せることができる。なお、第jゲート選択期間に負の極性の信号電圧が書き込まれる場合
は、負の極性の信号電圧が画素に書き込まれた後に、容量素子5083の第2端子に電気
的に接続される配線の電圧を負の方向に変化させることで、液晶素子に加えられる電圧を
負の方向に所定の量だけ変化させることができるので、正の極性の場合と同様に、画素に
書き込む信号電圧を小さくすることができる。つまり、容量素子5083の第2端子に電
気的に接続される配線は、同じフレームの同じ行において、正の極性の信号電圧が加えら
れる画素と、負の極性の信号電圧が加えられる画素とで、それぞれ異なる配線であること
が好ましい。図27(F)は、第kフレームにおいて正の極性の信号電圧が書き込まれる
画素には配線5086−1が電気的に接続され、第kフレームにおいて負の極性の信号電
圧が書き込まれる画素には配線5086−2が電気的に接続される例である。ただし、こ
れは一例であり、例えば、正の極性の信号電圧が書き込まれる画素と負の極性の信号電圧
が書き込まれる画素が2画素毎に現れるような駆動方法の場合は、配線5086−1およ
び配線5086−2の電気的接続もそれに合わせて、2画素毎に交互に行なわれることが
好ましい。さらに言えば、1行全ての画素で同じ極性の信号電圧が書き込まれる場合(ゲ
ートライン反転)も考えられるが、その場合は、配線5086は1行あたり1本でよい。
つまり、図27(C)に示す画素構成においても、図27(F)および図27(G)を用
いて説明するような、画素に書き込む信号電圧を小さくする駆動方法を用いることができ
る。
次に、液晶素子が、MVAモードまたはPVAモード等に代表される、垂直配向(VA)
モードである場合に特に好ましい画素構成およびその駆動方法について述べる。VAモー
ドは、製造時にラビング工程が不要、黒表示時の光漏れが少ない、駆動電圧が低い等の優
れた特徴を有するが、画面を斜めから見たときに画質が劣化してしまう(視野角が狭い)
という問題点も有する。VAモードの視野角を広くするには、図28(A)および図28
(B)に示すように、1画素に複数の副画素(サブピクセル)を有する画素構成とするこ
とが有効である。図28(A)および図28(B)に示す画素構成は、画素5080が2
つの副画素(副画素5080−1,副画素5080−2)を含む場合の一例を表すもので
ある。なお、1つの画素における副画素の数は2つに限定されず、様々な数の副画素を用
いることができる。副画素の数が大きいほど、より視野角を広くすることができる。複数
の副画素は互いに同一の回路構成とすることができ、ここでは、全ての副画素が図27(
A)に示す回路構成と同様であるとして説明する。なお、第1の副画素5080−1は、
トランジスタ5081−1、液晶素子5082−1、容量素子5083−1を有するもの
とし、それぞれの接続関係は図27(A)に示す回路構成に準じることとする。同様に、
第2の副画素5080−2は、トランジスタ5081−2、液晶素子5082−2、容量
素子5083−2を有するものとし、それぞれの接続関係は図27(A)に示す回路構成
に準じることとする。
図28(A)に示す画素構成は、1画素を構成する2つの副画素に対し、走査線として用
いる配線5085を2本(配線5085−1,配線5085−2)有し、信号線として用
いる配線5084を1本有し、容量線として用いる配線5086を1本有する構成を表す
ものである。このように、信号線および容量線を2つの副画素で共用することにより、開
口率を向上させることができ、さらに、信号線駆動回路を簡単なものとすることができる
ので製造コストが低減でき、かつ、液晶パネルと駆動回路ICの接続点数を低減できるの
で、歩留まりを向上できる。図28(B)に示す画素構成は、1画素を構成する2つの副
画素に対し、走査線として用いる配線5085を1本有し、信号線として用いる配線50
84を2本(配線5084−1,配線5084−2)有し、容量線として用いる配線50
86を1本有する構成を表すものである。このように、走査線および容量線を2つの副画
素で共用することにより、開口率を向上させることができ、さらに、全体の走査線本数を
低減できるので、高精細な液晶パネルにおいても1つあたりのゲート線選択期間を十分に
長くすることができ、それぞれの画素に適切な信号電圧を書き込むことができる。
図28(C)および図28(D)は、図28(B)に示す画素構成において、液晶素子を
画素電極の形状に置き換えた上で、各素子の電気的接続状態を模式的に表す例である。図
28(C)および図28(D)において、電極5088−1は第1の画素電極を表し、電
極5088−2は第2の画素電極を表すものとする。図28(C)において、第1画素電
極5088−1は、図28(B)における液晶素子5082−1の第1端子に相当し、第
2画素電極5088−2は、図28(B)における液晶素子5082−2の第1端子に相
当する。すなわち、第1画素電極5088−1は、トランジスタ5081−1のソースま
たはドレインの一方と電気的に接続され、第2画素電極5088−2は、トランジスタ5
081−2のソースまたはドレインの一方と電気的に接続される。一方、図28(D)に
おいては、画素電極とトランジスタの接続関係を逆にする。すなわち、第1画素電極50
88−1は、トランジスタ5081−2のソースまたはドレインの一方と電気的に接続さ
れ、第2画素電極5088−2は、トランジスタ5081−1のソースまたはドレインの
一方と電気的に接続されるものとする。
図28(C)および図28(D)で示すような画素構成を、マトリクス状に交互に配置す
ることで、特別な効果を得ることができる。このような画素構成およびその駆動方法の一
例を、図28(E)および図28(F)に示す。図28(E)に示す画素構成は、画素5
080_i,jおよび画素5080_i+1,j+1に相当する部分を図28(C)に示
す構成とし、画素5080_i+1,jおよび画素5080_i,j+1に相当する部分
を図28(D)に示す構成とするものである。この構成において、図28(F)に示すタ
イミングチャートのように駆動すると、第kフレームの第jゲート選択期間において、画
素5080_i,jの第1画素電極および画素5080_i+1,jの第2画素電極に正
の極性の信号電圧が書き込まれ、画素5080_i,jの第2画素電極および画素508
0_i+1,jの第1画素電極に負の極性の信号電圧が書き込まれる。さらに、第kフレ
ームの第j+1ゲート選択期間において、画素5080_i,j+1の第2画素電極およ
び画素5080_i+1,j+1の第1画素電極に正の極性の信号電圧が書き込まれ、画
素5080_i,j+1の第1画素電極および画素5080_i+1,j+1の第2画素
電極に負の極性の信号電圧が書き込まれる。第k+1フレームにおいては、各画素におい
て信号電圧の極性が反転される。こうすることによって、副画素を含む画素構成において
ドット反転駆動に相当する駆動を実現しつつ、信号線に加えられる電圧の極性を1フレー
ム期間内で同一なものとすることができるので、画素の信号電圧書込みにかかる消費電力
を大幅に低減することができる。なお、配線5086_j、配線5086_j+1を含む
全ての配線5086に加えられる電圧は、一定の電圧とされることができる。なお、図2
7(F)には、配線5085_jに入力される信号5185_j、配線5085_j+1
に入力される信号5185_j+1、配線5084−1_iに入力される信号5184−
1_i、配線5084−2_iに入力される信号5184−2_i、配線5084−1_
i+1に入力される信号5184−1_i+1、配線5084−2_i+1に入力される
信号5184−2_i+1、配線5186に供給される電圧5186を示す。
さらに、図28(G)および図28(H)に示す画素構成およびその駆動方法によって、
画素に書き込まれる信号電圧の大きさを小さくすることができる。これは、それぞれの画
素が有する複数の副画素に電気的に接続される容量線を、副画素毎に異ならせるものであ
る。すなわち、図28(E)および図28(F)に示す画素構成およびその駆動方法によ
って、同一のフレーム内で同一の極性が書き込まれる副画素については、同一行内で容量
線を共通とし、同一のフレーム内で異なる極性が書き込まれる副画素については、同一行
内で容量線を異ならせる。そして、各行の書き込みが終了した時点で、それぞれの容量線
の電圧を、正の極性の信号電圧が書き込まれた副画素では正の方向、負の極性の信号電圧
が書き込まれた副画素では負の方向に変化させることで、画素に書き込まれる信号電圧の
大きさを小さくすることができる。具体的には、容量線として用いる配線5086を各行
で2本(配線5086−1,配線5086−2)とし、画素5080_i,jの第1画素
電極と、配線5086−1_jとが、容量素子を介して電気的に接続され、画素5080
_i,jの第2画素電極と、配線5086−2_jとが、容量素子を介して電気的に接続
され、画素5080_i+1,jの第1画素電極と、配線5086−2_jとが、容量素
子を介して電気的に接続され、画素5080_i+1,jの第2画素電極と、配線508
6−1_jとが、容量素子を介して電気的に接続され、画素5080_i,j+1の第1
画素電極と、配線5086−2_j+1とが、容量素子を介して電気的に接続され、画素
5080_i,j+1の第2画素電極と、配線5086−1_j+1とが、容量素子を介
して電気的に接続され、画素5080_i+1,j+1の第1画素電極と、配線5086
−1_j+1とが、容量素子を介して電気的に接続され、画素5080_i+1,j+1
の第2画素電極と、配線5086−2_j+1とが、容量素子を介して電気的に接続され
る。ただし、これは一例であり、例えば、正の極性の信号電圧が書き込まれる画素と負の
極性の信号電圧が書き込まれる画素が2画素毎に現れるような駆動方法の場合は、配線5
086−1および配線5086−2の電気的接続もそれに合わせて、2画素毎に交互に行
なわれることが好ましい。さらに言えば、1行全ての画素で同じ極性の信号電圧が書き込
まれる場合(ゲートライン反転)も考えられるが、その場合は、配線5086は1行あた
り1本でよい。つまり、図28(E)に示す画素構成においても、図28(G)および図
28(H)を用いて説明するような、画素に書き込む信号電圧を小さくする駆動方法を用
いることができる。なお、図27(H)には、配線5085_jに入力される信号518
5_j、配線5085_j+1に入力される信号5185_j+1、配線5084−1_
iに入力される信号5184−1_i、配線5084−2_iに入力される信号5184
−2_i、配線5084−1_i+1に入力される信号5184−1_i+1、配線50
84−2_i+1に入力される信号5184−2_i+1、配線5086−1_jに入力
される信号5186−1_j、配線5086−2_jに入力される信号5186−2_j
、配線5086−1_j+1に入力される信号5186−1_j+1、配線5086−2
_j+1に入力される信号5186−2_j+1を示す。
本実施の形態の画素と、実施の形態1〜実施の形態7の半導体装置、シフトレジスタ、又
は表示装置とを組み合わせることによって、様々なメリットを得ることができる。例えば
、サブピクセル構造の画素を用いる場合、表示装置を駆動するために必要な信号の数が増
えるので、ゲート線の数、又はソース線の数が増えることがある。この結果、画素部が形
成される基板と、外部回路との接続数が大幅に増えてしまう場合がある。しかし、ゲート
線の数が増えても、実施の形態5に示すように、走査線駆動回路を画素部と同じ基板に形
成することが可能である。したがって、画素部が形成される基板と、外部回路との接続数
を大幅に増やすことなく、サブピクセル構造の画素を用いることができる。または、ソー
ス線の数が増えても、実施の形態7の信号線駆動回路を用いることによって、ソース線の
数を減らすことができる。したがって、画素部が形成される基板と、外部回路との接続数
を大幅に増やすことなく、サブピクセル構造の画素を用いることができる。
または、容量線に信号を入力する場合、画素部が形成される基板と、外部回路との接続数
が大幅に増えてしまう場合がある。そこで、容量線に、実施の形態1〜実施の形態4の半
導体装置又はシフトレジスタを用いて信号を供給することが可能である。そして、実施の
形態1〜実施の形態4の半導体装置又はシフトレジスタは、画素部と同じ基板に形成する
ことが可能である。したがって、画素部が形成される基板と、外部回路との接続数を大幅
に増やすことなく、容量線に信号を入力することができる。
または、交流駆動を用いる場合、画素へのビデオ信号の書き込み時間が長くなってしまう
。この結果、画素へのビデオ信号の書き込み時間が足りなくなってしまう場合がある。同
様に、サブピクセル構造の画素を用いる場合、画素へのビデオ信号の書き込み時間が短く
なる。この結果、画素へのビデオ信号の書き込み時間が足りなくなってしまう場合がある
。そこで、実施の形態7の信号線駆動回路を用いて、画素にビデオ信号を書き込むことが
可能である。この場合、画素にビデオ信号を書き込む前に、画素にプリチャージ用の電圧
を書き込むので、短い時間で画素にビデオ信号を書き込むことができる。または、図24
、図25(A)、又は図25(B)に示すように、ある行が選択される期間と、別の行が
選択される期間とを重ねることによって、別の行のビデオ信号をプリチャージ用の電圧と
して用いることが可能である。
なお、本実施の形態の画素の駆動方法と、図24、図25(A)、及び図25(B)の駆
動方法とを組み合わせることによって、画素へのビデオ信号の書き込み期間を短くするこ
とができる。図29(A)のタイミングチャート、及び図27(C)の画素構成を参照し
て詳細に説明する。第kフレームでは、配線5084_iには正のビデオ信号が入力され
、配線5084_i+1には負のビデオ信号が入力されているものとする。そして、第k
+1フレームでは、配線5084_iには負のビデオ信号が入力され、配線5084_i
+1には正のビデオ信号が入力されているものとする。いわゆる、ソースライン反転駆動
である。そして、一例として、配線5085_jにH信号が入力される期間の後半と、配
線5085_j+1にH信号が入力される期間の前半とが重なっているものとする。そし
て、第k−1フレームにおいて、画素5080_i、j+1には負のビデオ信号が書き込
まれ、画素5080_i、j+1は負のビデオ信号を保持しているものとする。画素50
80_i+1、j+1には正のビデオ信号が書き込まれ、画素5080_i+1、j+1
は正のビデオ信号を保持しているものとする。なお、図29(A)には、配線5085_
jに入力される信号5185_j、配線5085_j+1に入力される信号5185_j
+1、配線5084_iに入力される信号5184_i、配線5084_i+1に入力さ
れる信号5184_i+1を示す。
まず、第kフレームにおいて、配線5085_jにH信号が入力される期間と配線508
5_j+1にH信号が入力される期間とが重なる期間では、正のビデオ信号が画素508
0_i、jに書きまれ、負のビデオ信号が画素5080_i+1、jに書き込まれる。こ
のとき、当該正のビデオ信号は、画素5080_i、j+1にも書き込まれ、当該負のビ
デオ信号は、画素5080_i+1、j+1にも書き込まれる。こうして、j行目に属す
る画素に書き込まれるビデオ信号を用いて、j+1行目に属する画素がプリチャージされ
る。その後、第kフレームにおいて、配線5085_j+1にH信号が入力される期間の
後半では、正のビデオ信号が画素5080_i、j+1に書き込まれ、負のビデオ信号が
画素5080_i+1、j+1に書き込まれる。もちろん、当該正のビデオ信号は、画素
5080_i、j+2に書き込まれるので、画素5080_i、j+2がプリチャージさ
れる。同様に、当該負のビデオ信号は、画素5080_i+1、j+2に書き込まれるの
で、画素5080_i+1、j+2がプリチャージされる。このように、j行目に属する
画素へのビデオ信号を用いて、j+1行目に属する画素をプリチャージすることによって
、j+1行目に属する画素へのビデオ信号の書き込み期間を短くすることができる。
なお、図29(A)の駆動方法と、図29(B)の画素構成とを組み合わせることによっ
て、ドット反転駆動を実現することが可能である。図29(B)の画素構成では、画素5
080_i、jは、配線5084_iと接続される。一方、画素5080_i、j+1は
、配線5084_i+1と接続される。つまり、i列目に属する画素は、1行ずつ交互に
、配線5084_iと配線5084_i+1と接続される。こうして、i列目に属する画
素は、1行ずつ交互に、正のビデオ信号と負のビデオ信号とが書き込まれるので、ドット
反転駆動を実現することができる。ただし、これに限定されず、i列目に属する画素は、
複数行(例えば2行又は3行)ずつ交互に、配線5084_iと配線5084_i+1と
接続されることが可能である。
(実施の形態9)
本実施の形態では、トランジスタの構成の一例について図32(A)、(B)、及び(C
)を参照して説明する。
図32(A)は、トップゲート型のトランジスタの構成の一例である。図32(B)は、
ボトムゲート型のトランジスタの構成の一例である。図32(C)は、半導体基板を用い
て作製されるトランジスタの構造の一例である。
図32(A)には、基板5260と、基板5260の上に形成される絶縁層5261と、
絶縁層5261の上に形成され、領域5262a、領域5262b、領域5262c、領
域5262d、及び5262eを有する半導体層5262と、半導体層5262を覆うよ
うに形成される絶縁層5263と、半導体層5262及び絶縁層5263の上に形成され
る導電層5264と、絶縁層5263及び導電層5264の上に形成され、開口部を有す
る絶縁層5265と、絶縁層5265の上及び絶縁層5265の開口部に形成される導電
層5266と、導電層5266の上及び絶縁層5265の上に形成され、開口部を有する
絶縁層5267と、絶縁層5267の上及び絶縁層5267の開口部に形成される導電層
5268と、絶縁層5267の上及び導電層5268の上に形成され、開口部を有する絶
縁層5269と、絶縁層5269の上及び絶縁層5269の開口部に形成される発光層5
270と、絶縁層5269の上及び発光層5270の上に形成される導電層5271とを
示す。
図32(B)には、基板5300と、基板5300の上に形成される導電層5301と、
導電層5301を覆うように形成される絶縁層5302と、導電層5301及び絶縁層5
302の上に形成される半導体層5303aと、半導体層5303aの上に形成される半
導体層5303bと、半導体層5303bの上及び絶縁層5302の上に形成される導電
層5304と、絶縁層5302の上及び導電層5304の上に形成さ、開口部を有する絶
縁層5305と、絶縁層5305の上及び絶縁層5305の開口部に形成される導電層5
306と、絶縁層5305の上及び導電層5306の上に配置される液晶層5307と、
液晶層5307の上に形成される導電層5308とを示す。
図32(C)には、領域5353及び領域5355を有する半導体基板5352と、半導
体基板5352の上に形成される絶縁層5356と、半導体基板5352の上に形成され
る絶縁層5354と、絶縁層5356の上に形成される導電層5357と、絶縁層535
4、絶縁層5356、及び導電層5357の上に形成され、開口部を有する絶縁層535
8と、絶縁層5358の上及び絶縁層5358の開口部に形成される導電層5359とを
示す。こうして、領域5350と領域5351とに、各々、トランジスタが作製される。
絶縁層5261は、下地膜として機能することが可能である。絶縁層5354は、素子間
分離層(例えばフィールド酸化膜)として機能する。絶縁層5263、絶縁層5302、
絶縁層5356は、ゲート絶縁膜として機能することが可能である。導電層5264、導
電層5301、導電層5357は、ゲート電極として機能することが可能である。絶縁層
5265、絶縁層5267、絶縁層5305、及び絶縁層5358は、層間膜、又は平坦
化膜として機能することが可能である。導電層5266、導電層5304、及び導電層5
359は、配線、トランジスタの電極、又は容量素子の電極などとして機能することが可
能である。導電層5268、及び導電層5306は、画素電極、又は反射電極などとして
機能することが可能である。絶縁層5269は、土手として機能することが可能である。
導電層5271、及び導電層5308は、対向電極、又は共通電極などとして機能するこ
とが可能である。
基板5260、及び基板5300の一例としては、ガラス基板、石英基板、シリコン基板
、金属基板、ステンレス基板、又は可撓性基板などがある。ガラス基板の一例としては、
バリウムホウケイ酸ガラス、アルミノホウケイ酸ガラスなどがある。可撓性基板の一例と
しては、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)
、ポリエーテルサルフォン(PES)に代表されるプラスチック、又はアクリル等の可撓
性を有する合成樹脂などがある。他にも、貼り合わせフィルム(ポリプロピレン、ポリエ
ステル、ビニル、ポリフッ化ビニル、塩化ビニルなど)、繊維状な材料を含む紙、基材フ
ィルム(ポリエステル、ポリアミド、無機蒸着フィルム、紙類等)などがある。
半導体基板5352としては、一例として、n型又はp型の導電型を有する単結晶Si基
板を用いることが可能である。ただし、これに限定されず、基板5260と同様なものを
用いることが可能である。領域5353は、一例として、半導体基板5352に不純物が
添加された領域であり、ウェルとして機能する。例えば、半導体基板5352がp型の導
電型を有する場合、領域5353は、n型の導電型を有し、nウェルとして機能する。一
方で、半導体基板5352がn型の導電型を有する場合、領域5353は、p型の導電型
を有し、pウェルとして機能する。領域5355は、一例として、不純物が半導体基板5
352に添加された領域であり、ソース領域又はドレイン領域として機能する。なお、半
導体基板5352に、LDD領域を形成することが可能である。
絶縁層5261の一例としては、酸化珪素(SiO)、窒化珪素(SiN)、酸化窒
化珪素(SiO)(x>y)、窒化酸化珪素(SiN)(x>y)などの酸
素若しくは窒素を有する膜、又はこれらの積層構造などがある。絶縁層5261が2層構
造で設けられる場合の一例としては、1層目の絶縁膜として窒化珪素膜を設け、2層目の
絶縁膜として酸化珪素膜を設けることが可能である。絶縁層5261が3層構造で設けら
れる場合の一例としては、1層目の絶縁膜として酸化珪素膜を設け、2層目の絶縁膜とし
て窒化珪素膜を設け、3層目の絶縁膜として酸化珪素膜を設けることが可能である。
半導体層5262、半導体層5303a、及び半導体層5303bの一例としては、非晶
質(アモルファス)半導体、微結晶(マイクロクリスタル)半導体、多結晶半導体、単結
晶半導体、酸化物半導体(例えば、酸化亜鉛(ZnO)、IGZO(InGaZnO)な
ど)、若しくは化合物半導体(例えば、砒化ガリウム(GaAs)など)などの単層構造
、又はこれらの積層構造などがある。
なお、例えば、領域5262aは、不純物が半導体層5262に添加されていない真性の
状態であり、チャネル領域として機能する。ただし、領域5262aに微少な不純物を添
加することが可能であり、領域5262aに添加される不純物は、領域5262b、領域
5262c、領域5262d、又は領域5262eに添加される不純物の濃度よりも低い
ことが好ましい。領域5262b、及び領域5262dは、低濃度に不純物が添加された
領域であり、LDD(Lightly Doped Drain:LDD)領域として機
能する。ただし、領域5262b、及び領域5262dを省略することが可能である。領
域5262c、及び領域5262eは、高濃度に不純物が半導体層5262に添加された
領域であり、ソース領域又はドレイン領域として機能する。
なお、半導体層5262をトランジスタに用いる場合は、領域5262cの導電型と、領
域5262eの導電型とは同じことが好ましい。
なお、半導体層5303bは、不純物元素としてリンなどが添加された半導体層であり、
n型の導電型を有する。
なお、半導体層5303aとして、酸化物半導体、又は化合物半導体が用いられる場合、
半導体層5303bを省略することが可能である。
絶縁層5263、絶縁層5273、及び絶縁層5356の一例としては、酸化珪素(Si
)、窒化珪素(SiN)、酸化窒化珪素(SiO)(x>y)、窒化酸化珪
素(SiN)(x>y)などの酸素若しくは窒素を有する膜、又はこれらの積層構
造などがある。
導電層5264、導電層5266、導電層5268、導電層5271、導電層5301、
導電層5304、導電層5306、導電層5308、導電層5357、及び導電層535
9の一例としては、単層構造の導電膜、又はこれらの積層構造などがある。当該導電膜の
一例としては、アルミニウム(Al)、タンタル(Ta)、チタン(Ti)、モリブデン
(Mo)、タングステン(W)、ネオジム(Nd)、クロム(Cr)、ニッケル(Ni)
、白金(Pt)、金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、マンガン(Mn)、コバルト(
Co)、ニオブ(Nb)、シリコン(Si)、鉄(Fe)、パラジウム(Pd)、炭素(
C)、スカンジウム(Sc)、亜鉛(Zn)、リン(P)、ボロン(B)、ヒ素(As)
、ガリウム(Ga)、インジウム(In)、錫(Sn)、酸素(O)によって構成される
群から選ばれた一つの元素の単体膜、又は、前記群から選ばれた一つ又は複数の元素を含
む化合物などがある。当該化合物の一例としては、前記群から選ばれた一つ若しくは複数
の元素を含む合金(インジウム錫酸化物(ITO)、インジウム亜鉛酸化物(IZO)、
酸化珪素を含むインジウム錫酸化物(ITSO)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化錫(SnO
)、酸化錫カドミウム(CTO)、アルミネオジム(Al−Nd)、マグネシウム銀(M
g−Ag)、モリブデンニオブ(Mo−Nb)、モリブデンタングステン(Mo−W)、
モリブデンタンタル(Mo−Ta)などの合金材料)、前記群から選ばれた一つ若しくは
複数の元素と窒素との化合物(窒化チタン、窒化タンタル、窒化モリブデンなどの窒化膜
)、又は、前記群から選ばれた一つ若しくは複数の元素とシリコンとの化合物(タングス
テンシリサイド、チタンシリサイド、ニッケルシリサイド、アルミシリコン、モリブデン
シリコンなどのシリサイド膜)などがある。他にも、カーボンナノチューブ、有機ナノチ
ューブ、無機ナノチューブ、又は金属ナノチューブなどのナノチューブ材料がある。
なお、シリコン(Si)は、n型不純物(リンなど)、又はp型不純物ボロンなど)を含
むことが可能である。
なお、銅が導電層として用いられる場合、密着性を向上させるために積層構造にすること
が好ましい。
なお、酸化物半導体、又はシリコンと接触する導電層としては、モリブデン又はチタンを
用いることが好ましい。
なお、導電層としてネオジムとアルミニウムとの合金材料を用いることによって、アルミ
ニウムがヒロックを起こしにくくなる。
なお、導電層として、シリコンなどの半導体材料を用いる場合、シリコンなどの半導体材
料をトランジスタが有する半導体層と同時に形成することが可能である。
なお、ITO、IZO、ITSO、ZnO、Si、SnO、CTO、又はカーボンナノチ
ューブなどは、透光性を有しているので、これらの材料を画素電極、対向電極、又は共通
電極などの光を透過させる部分に用いることが可能である。
なお、低抵抗材料(例えばアルミニウムなど)を用いて積層構造とすることによって、配
線の抵抗を小さくすることができる。
なお、低耐熱性の材料(例えばアルミニウムなど)を、高耐熱性の材料(例えばモリブデ
ン、チタン、ネオジムなど)によって挟む積層構造にすることによって、低耐熱性の材料
の持つメリットを生かしつつ、配線、電極などの耐熱性を高くすることができる。
なお、他の材料に反応して性質が変わってしまう材料を、当該他の材料に反応しにくい材
料によって挟んだり、覆ったりすることが可能である。例えば、ITOとアルミニウムと
を接続させる場合は、ITOとアルミニウムとの間に、ネオジム合金、チタン、モリブデ
ンなどを挟むことが可能である。例えば、シリコンとアルミニウムとを接続させる場合は
、シリコンとアルミニウムとの間に、ネオジム合金、チタン、モリブデンを挟むことが可
能である。なお、これらの材料は、配線、電極、導電層、導電膜、端子、ビア、プラグな
どにも用いることが可能である。
なお、上述する導電層が積層構造で設けられる場合、例えば、AlをMo又はTiなどで
挟み込んだ構造とすることが好ましい。こうすることで、Alの熱や化学反応に対する耐
性を向上することができる。
絶縁層5265、絶縁層5267、絶縁層5269、絶縁層5305、及び絶縁層535
8の一例としては、単層構造の絶縁膜、又はこれらの積層構造などがある。当該絶縁膜の
一例としては、酸化珪素(SiO)、窒化珪素(SiN)、若しくは酸化窒化珪素(
SiO)(x>y)、窒化酸化珪素(SiN)(x>y)等の酸素若しくは
窒素を含む膜、DLC(ダイヤモンドライクカーボン)等の炭素を含む膜、又は、シロキ
サン樹脂、エポキシ、ポリイミド、ポリアミド、ポリビニルフェノール、ベンゾシクロブ
テン、若しくはアクリル等の有機材料などがある。
発光層5270の一例としては、有機EL素子、又は無機EL素子などがある。有機EL
素子の一例としては、正孔注入材料からなる正孔注入層、正孔輸送材料からなる正孔輸送
層、発光材料からなる発光層、電子輸送材料からなる電子輸送層、電子注入材料からなる
電子注入層など、若しくはこれらの材料のうち複数の材料を混合した層の単層構造、又は
これらの積層構造などがある。
なお、絶縁層5305の上及び導電層5306の上には、配向膜として機能する絶縁層、
突起部として機能する絶縁層などを形成することが可能である。
なお、導電層5308の上には、カラーフィルタ、ブラックマトリクス、又は突起部とし
て機能する絶縁層などを形成することが可能である。導電層5308の下には、配向膜と
して機能する絶縁層を形成することが可能である。
なお、図32(A)の断面構造において、絶縁層5269、発光層5270、及び導電層
5271を省略し、図32(B)に示す液晶層5307、導電層5308を絶縁層526
7の上及び導電層5268に形成することが可能である。
なお、図32(B)の断面構造において、液晶層5307、導電層5308を省略し、図
32(A)に示す絶縁層5269、発光層5270、及び導電層5271を絶縁層530
5の上及び導電層5306の上に形成することが可能である。
なお、図32(C)の断面構造において、絶縁層5358及び導電層5359の上に、図
32(A)に示す絶縁層5269、発光層5270、及び導電層5271を形成すること
が可能である。あるいは、図32(B)に示す液晶層5307、導電層5308を絶縁層
5267の上及び導電層5268に形成することが可能である。
本実施の形態のトランジスタは、実施の形態1〜実施の形態8の半導体装置、シフトレジ
スタ、又は表示装置に用いることが可能である。特に、図32(B)のトランジスタにお
いて、半導体層として、非単結晶半導体、微結晶半導体、有機半導体、又は酸化物半導体
などを用いる場合、トランジスタが劣化してしまう場合がある。この場合でも、実施の形
態1〜実施の形態8の半導体装置、シフトレジスタ、又は表示装置では、トランジスタの
劣化を抑制することができる。
(実施の形態10)
本実施の形態においては、電子機器の例について説明する。
図33(A)乃至図33(H)、図34(A)乃至図34(D)は、電子機器を示す図で
ある。これらの電子機器は、筐体5000、表示部5001、スピーカ5003、LED
ランプ5004、操作キー5005、接続端子5006、センサ5007(力、変位、位
置、速度、加速度、角速度、回転数、距離、光、液、磁気、温度、化学物質、音声、時間
、硬度、電場、電流、電圧、電力、放射線、流量、湿度、傾度、振動、におい又は赤外線
を測定する機能を含むもの)、マイクロフォン5008、等を有することができる。
図33(A)はモバイルコンピュータであり、上述するものの他に、スイッチ5009、
赤外線ポート5010、等を有することができる。図33(B)は記録媒体を備えた携帯
型の画像再生装置(たとえば、DVD再生装置)であり、上述するものの他に、第2表示
部5002、記録媒体読込部5011、等を有することができる。図33(C)はゴーグ
ル型ディスプレイであり、上述するものの他に、第2表示部5002、支持部5012、
イヤホン5013、等を有することができる。図33(D)は携帯型遊技機であり、上述
するものの他に、記録媒体読込部5011、等を有することができる。図33(E)はプ
ロジェクタであり、上述するものの他に、光源5033、投射レンズ5034、等を有す
ることができる。図33(F)は携帯型遊技機であり、上述するものの他に、第2表示部
5002、記録媒体読込部5011、等を有することができる。図33(G)はテレビ受
像器であり、上述するものの他に、チューナ、画像処理部、等を有することができる。図
33(H)は持ち運び型テレビ受像器であり、上述するものの他に、信号の送受信が可能
な充電器5017、等を有することができる。図34(A)はディスプレイであり、上述
するものの他に、支持台5018、等を有することができる。図34(B)はカメラであ
り、上述するものの他に、外部接続ポート5019、シャッターボタン5015、受像部
5016、等を有することができる。図34(C)はコンピュータであり、上述するもの
の他に、ポインティングデバイス5020、外部接続ポート5019、リーダ/ライタ5
021、等を有することができる。図34(D)は携帯電話機であり、上述するものの他
に、アンテナ5014、携帯電話・移動端末向けの1セグメント部分受信サービス用チュ
ーナ、等を有することができる。
図33(A)乃至図33(H)、図34(A)乃至図34(D)に示す電子機器は、様々
な機能を有することができる。例えば、様々な情報(静止画、動画、テキスト画像など)
を表示部に表示する機能、タッチパネル機能、カレンダー、日付又は時刻などを表示する
機能、様々なソフトウェア(プログラム)によって処理を制御する機能、無線通信機能、
無線通信機能を用いて様々なコンピュータネットワークに接続する機能、無線通信機能を
用いて様々なデータの送信又は受信を行う機能、記録媒体に記録されているプログラム又
はデータを読み出して表示部に表示する機能、等を有することができる。さらに、複数の
表示部を有する電子機器においては、一つの表示部を主として画像情報を表示し、別の一
つの表示部を主として文字情報を表示する機能、または、複数の表示部に視差を考慮した
画像を表示することで立体的な画像を表示する機能、等を有することができる。さらに、
受像部を有する電子機器においては、静止画を撮影する機能、動画を撮影する機能、撮影
した画像を自動または手動で補正する機能、撮影した画像を記録媒体(外部又はカメラに
内蔵)に保存する機能、撮影した画像を表示部に表示する機能、等を有することができる
。なお、図33(A)乃至図33(H)、図34(A)乃至図34(D)に示す電子機器
が有することのできる機能はこれらに限定されず、様々な機能を有することができる。
本実施の形態において述べた電子機器は、何らかの情報を表示するための表示部を有する
ことを特徴とする。本実施の形態の電子機器と、実施の形態1〜実施の形態9の半導体装
置、シフトレジスタ、又は表示装置とを組み合わせることによって、信頼性の向上、歩留
まりの向上、コストの削減、表示部の大型化、表示部の高精細化などを図ることができる
次に、半導体装置の応用例を説明する。
図34(E)に、半導体装置を、建造物と一体にして設けた例について示す。図34(E
)は、筐体5022、表示部5023、操作部であるリモコン装置5024、スピーカ5
025等を含む。半導体装置は、壁かけ型として建物と一体となっており、設置するスペ
ースを広く必要とすることなく設置可能である。
図34(F)に、建造物内に半導体装置を、建造物と一体にして設けた別の例について示
す。表示パネル5026は、ユニットバス5027と一体に取り付けられており、入浴者
は表示パネル5026の視聴が可能になる。
なお、本実施の形態において、建造物として壁、ユニットバスを例とするが、本実施の形
態はこれに限定されず、様々な建造物に半導体装置を設置することができる。
次に、半導体装置を、移動体と一体にして設けた例について示す。
図34(G)は、半導体装置を、自動車に設けた例について示す図である。表示パネル5
028は、自動車の車体5029に取り付けられており、車体の動作又は車体内外から入
力される情報をオンデマンドに表示することができる。なお、ナビゲーション機能を有し
ていてもよい。
図34(H)は、半導体装置を、旅客用飛行機と一体にして設けた例について示す図であ
る。図34(H)は、旅客用飛行機の座席上部の天井5030に表示パネル5031を設
けたときの、使用時の形状について示す図である。表示パネル5031は、天井5030
とヒンジ部5032を介して一体に取り付けられており、ヒンジ部5032の伸縮により
乗客は表示パネル5031の視聴が可能になる。表示パネル5031は乗客が操作するこ
とで情報を表示する機能を有する。
なお、本実施の形態において、移動体としては自動車車体、飛行機車体について例示する
がこれに限定されず、自動二輪車、自動四輪車(自動車、バス等を含む)、電車(モノレ
ール、鉄道等を含む)、船舶等、様々なものに設置することができる。
100 回路
101 トランジスタ
102 トランジスタ
103 トランジスタ
104 トランジスタ
105 容量素子
106 容量素子
107 ダイオード
121 配線
122 配線
123 配線
124 配線
125 配線
126 配線
127 配線
128 配線
131 トランジスタ
132 トランジスタ
133 トランジスタ
134 トランジスタ
135 トランジスタ
137 トランジスタ
138 トランジスタ
200 フリップフロップ
201 配線
202 配線
203 配線
204 配線
205 配線
206 配線
207 配線
211 回路
212 回路
213 回路
214 回路
215 回路
216 回路
220 シフトレジスタ
221 回路
222 回路
223 回路
301 トランジスタ
302 トランジスタ
303 トランジスタ
304 トランジスタ
311 配線
320 フリップフロップ
321 配線
401 導電層
402 半導体層
403 導電層
404 導電層
405 コンタクトホール
411 開口部
412 開口部
421 配線幅
422 配線幅
423 幅
424 幅
426 幅
431 幅
432 幅
500 回路
501 回路
502 回路
503 トランジスタ
504 配線
505 配線
514 信号
515 信号
101p トランジスタ
102p トランジスタ
103a ダイオード
103p トランジスタ
104a ダイオード
104p トランジスタ
105a トランジスタ
106a トランジスタ
107a トランジスタ
122A 配線
122B 配線
122C 配線
122D 配線
122E 配線
122F 配線
122G 配線
122H 配線
122I 配線
123A 配線
123B 配線
123C 配線
123D 配線
123E 配線
124A 配線
124B 配線
124C 配線
133a ダイオード
134a ダイオード
135a ダイオード
5000 筐体
5001 表示部
5002 表示部
5003 スピーカ
5004 LEDランプ
5005 操作キー
5006 接続端子
5007 センサ
5008 マイクロフォン
5009 スイッチ
5010 赤外線ポート
5011 記録媒体読込部
5012 支持部
5013 イヤホン
5014 アンテナ
5015 シャッターボタン
5016 受像部
5017 充電器
5018 支持台
5019 外部接続ポート
5020 ポインティングデバイス
5021 リーダ/ライタ
5022 筐体
5023 表示部
5024 リモコン装置
5025 スピーカ
5026 表示パネル
5027 ユニットバス
5028 表示パネル
5029 車体
5030 天井
5031 表示パネル
5032 ヒンジ部
5033 光源
5034 投射レンズ
5080 画素
5081 トランジスタ
5082 液晶素子
5083 容量素子
5084 配線
5085 配線
5086 配線
5087 配線
5088 電極
5184 信号
5185 信号
5186 信号
5260 基板
5261 絶縁層
5262 半導体層
5263 絶縁層
5264 導電層
5265 絶縁層
5266 導電層
5267 絶縁層
5268 導電層
5269 絶縁層
5270 発光層
5271 導電層
5273 絶縁層
5300 基板
5301 導電層
5302 絶縁層
5304 導電層
5305 絶縁層
5305 絶縁層
5306 導電層
5307 液晶層
5308 導電層
5350 領域
5351 領域
5352 基板
5353 領域
5354 絶縁層
5355 領域
5356 絶縁層
5357 導電層
5358 絶縁層
5359 導電層
5360 映像信号
5361 回路
5362 回路
5363 回路
5364 画素部
5365 回路
5366 照明装置
5367 画素
5371 配線
5372 配線
5373 配線
5380 基板
5381 入力端子
5262a 領域
5262b 領域
5262c 領域
5262d 領域
5262e 領域
5303a 半導体層
5303b 半導体層
5361a 回路
5361b 回路
5362a 回路
5362b 回路

Claims (6)

  1. 第1のトランジスタ乃至第3のトランジスタを有し、
    前記第1のトランジスタは、ソースまたはドレインの一方が走査線と電気的に接続され、かつ、ソースまたはドレインの他方が第1の配線と電気的に接続され、
    前記第2のトランジスタは、ソースまたはドレインの一方が前記走査線と電気的に接続され、かつ、ソースまたはドレインの他方が第2の配線と電気的に接続され、
    前記第3のトランジスタは、ソースまたはドレインの一方が前記第1のトランジスタのゲートと電気的に接続され、ソースまたはドレインの他方が前記第2の配線と電気的に接続され、かつ、ゲートが前記第2のトランジスタのゲートと電気的に接続される半導体装置であって、
    前記第1のトランジスタのゲートとしての機能を有する第1の導電層と、前記第1のトランジスタのソースまたはドレインの一方としての機能を有する第2の導電層とが互いに重なる面積は、前記第1の導電層と、前記第1のトランジスタのソースまたはドレインの他方としての機能を有する第3の導電層とが互いに重なる面積よりも大きく、
    前記第2のトランジスタのゲートとしての機能を有する第4の導電層と、前記第2のトランジスタのソースまたはドレインの一方としての機能を有する前記第2の導電層とが互いに重なる面積は、前記第4の導電層と、前記第2のトランジスタのソースまたはドレインの他方としての機能を有する第5の導電層とが互いに重なる面積よりも小さく、
    前記第3のトランジスタのゲートとしての機能を有する前記第4の導電層と、前記第3のトランジスタのソースまたはドレインの一方としての機能を有する第6の導電層とが互いに重なる面積は、前記第4の導電層と、前記第3のトランジスタのソースまたはドレインの他方としての機能を有する前記第5の導電層とが互いに重なる面積よりも小さい半導体装置。
  2. 第1のトランジスタ乃至第3のトランジスタを有し、
    前記第1のトランジスタは、ソースまたはドレインの一方が走査線と電気的に接続され、かつ、ソースまたはドレインの他方が第1の配線と電気的に接続され、
    前記第2のトランジスタは、ソースまたはドレインの一方が前記走査線と電気的に接続され、かつ、ソースまたはドレインの他方が第2の配線と電気的に接続され、
    前記第3のトランジスタは、ソースまたはドレインの一方が前記第1のトランジスタのゲートと電気的に接続され、ソースまたはドレインの他方が前記第2の配線と電気的に接続され、かつ、ゲートが前記第2のトランジスタのゲートと電気的に接続され、
    前記第1の配線はクロック信号が供給され、
    前記第2の配線は電源電位が供給される半導体装置であって、
    前記第1のトランジスタのゲートとしての機能を有する第1の導電層と、前記第1のトランジスタのソースまたはドレインの一方としての機能を有する第2の導電層とが互いに重なる面積は、前記第1の導電層と、前記第1のトランジスタのソースまたはドレインの他方としての機能を有する第3の導電層とが互いに重なる面積よりも大きく、
    前記第2のトランジスタのゲートとしての機能を有する第4の導電層と、前記第2のトランジスタのソースまたはドレインの一方としての機能を有する前記第2の導電層とが互いに重なる面積は、前記第4の導電層と、前記第2のトランジスタのソースまたはドレインの他方としての機能を有する第5の導電層とが互いに重なる面積よりも小さく、
    前記第3のトランジスタのゲートとしての機能を有する前記第4の導電層と、前記第3のトランジスタのソースまたはドレインの一方としての機能を有する第6の導電層とが互いに重なる面積は、前記第4の導電層と、前記第3のトランジスタのソースまたはドレインの他方としての機能を有する前記第5の導電層とが互いに重なる面積よりも小さい半導体装置。
  3. 第1のトランジスタ乃至第4のトランジスタを有し、
    前記第1のトランジスタは、ソースまたはドレインの一方が走査線と電気的に接続され、かつ、ソースまたはドレインの他方が第1の配線と電気的に接続され、
    前記第2のトランジスタは、ソースまたはドレインの一方が前記走査線と電気的に接続され、かつ、ソースまたはドレインの他方が第2の配線と電気的に接続され、
    前記第3のトランジスタは、ソースまたはドレインの一方が前記第1のトランジスタのゲートと電気的に接続され、ソースまたはドレインの他方が前記第2の配線と電気的に接続され、かつ、ゲートが前記第2のトランジスタのゲートと電気的に接続され、
    前記第4のトランジスタは、ソースまたはドレインの一方が前記第1のトランジスタのゲートと電気的に接続され、ソースまたはドレインの他方が前記第2の配線と電気的に接続される半導体装置であって、
    前記第1のトランジスタのゲートとしての機能を有する第1の導電層と、前記第1のトランジスタのソースまたはドレインの一方としての機能を有する第2の導電層とが互いに重なる面積は、前記第1の導電層と、前記第1のトランジスタのソースまたはドレインの他方としての機能を有する第3の導電層とが互いに重なる面積よりも大きく、
    前記第2のトランジスタのゲートとしての機能を有する第4の導電層と、前記第2のトランジスタのソースまたはドレインの一方としての機能を有する前記第2の導電層とが互いに重なる面積は、前記第4の導電層と、前記第2のトランジスタのソースまたはドレインの他方としての機能を有する第5の導電層とが互いに重なる面積よりも小さく、
    前記第3のトランジスタのゲートとしての機能を有する前記第4の導電層と、前記第3のトランジスタのソースまたはドレインの一方としての機能を有する第6の導電層とが互いに重なる面積は、前記第4の導電層と、前記第3のトランジスタのソースまたはドレインの他方としての機能を有する前記第5の導電層とが互いに重なる面積よりも小さく、
    前記第4のトランジスタのゲートとしての機能を有する第7の導電層と、前記第4のトランジスタのソースまたはドレインの一方としての機能を有する第8の導電層とが互いに重なる面積は、前記第7の導電層と、前記第4のトランジスタのソースまたはドレインの他方としての機能を有する前記第5の導電層とが互いに重なる面積よりも小さい半導体装置。
  4. 第1のトランジスタ乃至第4のトランジスタを有し、
    前記第1のトランジスタは、ソースまたはドレインの一方が走査線と電気的に接続され、かつ、ソースまたはドレインの他方が第1の配線と電気的に接続され、
    前記第2のトランジスタは、ソースまたはドレインの一方が前記走査線と電気的に接続され、かつ、ソースまたはドレインの他方が第2の配線と電気的に接続され、
    前記第3のトランジスタは、ソースまたはドレインの一方が前記第1のトランジスタのゲートと電気的に接続され、ソースまたはドレインの他方が前記第2の配線と電気的に接続され、かつ、ゲートが前記第2のトランジスタのゲートと電気的に接続され、
    前記第4のトランジスタは、ソースまたはドレインの一方が前記第1のトランジスタのゲートと電気的に接続され、ソースまたはドレインの他方が前記第2の配線と電気的に接続され、
    前記第1の配線はクロック信号が供給され、
    前記第2の配線は電源電位が供給される半導体装置であって、
    前記第1のトランジスタのゲートとしての機能を有する第1の導電層と、前記第1のトランジスタのソースまたはドレインの一方としての機能を有する第2の導電層とが互いに重なる面積は、前記第1の導電層と、前記第1のトランジスタのソースまたはドレインの他方としての機能を有する第3の導電層とが互いに重なる面積よりも大きく、
    前記第2のトランジスタのゲートとしての機能を有する第4の導電層と、前記第2のトランジスタのソースまたはドレインの一方としての機能を有する前記第2の導電層とが互いに重なる面積は、前記第4の導電層と、前記第2のトランジスタのソースまたはドレインの他方としての機能を有する第5の導電層とが互いに重なる面積よりも小さく、
    前記第3のトランジスタのゲートとしての機能を有する前記第4の導電層と、前記第3のトランジスタのソースまたはドレインの一方としての機能を有する第6の導電層とが互いに重なる面積は、前記第4の導電層と、前記第3のトランジスタのソースまたはドレインの他方としての機能を有する前記第5の導電層とが互いに重なる面積よりも小さく、
    前記第4のトランジスタのゲートとしての機能を有する第7の導電層と、前記第4のトランジスタのソースまたはドレインの一方としての機能を有する第8の導電層とが互いに重なる面積は、前記第7の導電層と、前記第4のトランジスタのソースまたはドレインの他方としての機能を有する前記第5の導電層とが互いに重なる面積よりも小さい半導体装置。
  5. 第1のトランジスタ乃至第5のトランジスタを有し、
    前記第1のトランジスタは、ソースまたはドレインの一方が走査線と電気的に接続され、かつ、ソースまたはドレインの他方が第1の配線と電気的に接続され、
    前記第2のトランジスタは、ソースまたはドレインの一方が前記走査線と電気的に接続され、かつ、ソースまたはドレインの他方が第2の配線と電気的に接続され、
    前記第3のトランジスタは、ソースまたはドレインの一方が前記第1のトランジスタのゲートと電気的に接続され、ソースまたはドレインの他方が前記第2の配線と電気的に接続され、かつ、ゲートが前記第2のトランジスタのゲートと電気的に接続され、
    前記第4のトランジスタは、ソースまたはドレインの一方が前記第1のトランジスタのゲートと電気的に接続され、ソースまたはドレインの他方が前記第2の配線と電気的に接続され、
    前記第5のトランジスタは、ソースまたはドレインの一方が前記第4のトランジスタのゲートと電気的に接続され、ソースまたはドレインの他方が前記第2の配線と電気的に接続され、かつ、ゲートが前記第1のトランジスタのゲートと電気的に接続される半導体装置であって、
    前記第1のトランジスタのゲートとしての機能を有する第1の導電層と、前記第1のトランジスタのソースまたはドレインの一方としての機能を有する第2の導電層とが互いに重なる面積は、前記第1の導電層と、前記第1のトランジスタのソースまたはドレインの他方としての機能を有する第3の導電層とが互いに重なる面積よりも大きく、
    前記第2のトランジスタのゲートとしての機能を有する第4の導電層と、前記第2のトランジスタのソースまたはドレインの一方としての機能を有する前記第2の導電層とが互いに重なる面積は、前記第4の導電層と、前記第2のトランジスタのソースまたはドレインの他方としての機能を有する第5の導電層とが互いに重なる面積よりも小さく、
    前記第3のトランジスタのゲートとしての機能を有する前記第4の導電層と、前記第3のトランジスタのソースまたはドレインの一方としての機能を有する第6の導電層とが互いに重なる面積は、前記第4の導電層と、前記第3のトランジスタのソースまたはドレインの他方としての機能を有する前記第5の導電層とが互いに重なる面積よりも小さく、
    前記第4のトランジスタのゲートとしての機能を有する第7の導電層と、前記第4のトランジスタのソースまたはドレインの一方としての機能を有する第8の導電層とが互いに重なる面積は、前記第7の導電層と、前記第4のトランジスタのソースまたはドレインの他方としての機能を有する前記第5の導電層とが互いに重なる面積よりも小さい半導体装置。
  6. 第1のトランジスタ乃至第5のトランジスタを有し、
    前記第1のトランジスタは、ソースまたはドレインの一方が走査線と電気的に接続され、かつ、ソースまたはドレインの他方が第1の配線と電気的に接続され、
    前記第2のトランジスタは、ソースまたはドレインの一方が前記走査線と電気的に接続され、かつ、ソースまたはドレインの他方が第2の配線と電気的に接続され、
    前記第3のトランジスタは、ソースまたはドレインの一方が前記第1のトランジスタのゲートと電気的に接続され、ソースまたはドレインの他方が前記第2の配線と電気的に接続され、かつ、ゲートが前記第2のトランジスタのゲートと電気的に接続され、
    前記第4のトランジスタは、ソースまたはドレインの一方が前記第1のトランジスタのゲートと電気的に接続され、ソースまたはドレインの他方が前記第2の配線と電気的に接続され、
    前記第5のトランジスタは、ソースまたはドレインの一方が前記第4のトランジスタのゲートと電気的に接続され、ソースまたはドレインの他方が前記第2の配線と電気的に接続され、かつ、ゲートが前記第1のトランジスタのゲートと電気的に接続され、
    前記第1の配線はクロック信号が供給され、
    前記第2の配線は電源電位が供給される半導体装置であって、
    前記第1のトランジスタのゲートとしての機能を有する第1の導電層と、前記第1のトランジスタのソースまたはドレインの一方としての機能を有する第2の導電層とが互いに重なる面積は、前記第1の導電層と、前記第1のトランジスタのソースまたはドレインの他方としての機能を有する第3の導電層とが互いに重なる面積よりも大きく、
    前記第2のトランジスタのゲートとしての機能を有する第4の導電層と、前記第2のトランジスタのソースまたはドレインの一方としての機能を有する前記第2の導電層とが互いに重なる面積は、前記第4の導電層と、前記第2のトランジスタのソースまたはドレインの他方としての機能を有する第5の導電層とが互いに重なる面積よりも小さく、
    前記第3のトランジスタのゲートとしての機能を有する前記第4の導電層と、前記第3のトランジスタのソースまたはドレインの一方としての機能を有する第6の導電層とが互いに重なる面積は、前記第4の導電層と、前記第3のトランジスタのソースまたはドレインの他方としての機能を有する前記第5の導電層とが互いに重なる面積よりも小さく、
    前記第4のトランジスタのゲートとしての機能を有する第7の導電層と、前記第4のトランジスタのソースまたはドレインの一方としての機能を有する第8の導電層とが互いに重なる面積は、前記第7の導電層と、前記第4のトランジスタのソースまたはドレインの他方としての機能を有する前記第5の導電層とが互いに重なる面積よりも小さい半導体装置。
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