JP3603887B2 - Active matrix substrate, active matrix liquid crystal display device using the same, and projection display device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子回路における信号配線の時定数調整技術に関し、例えば薄膜トランジスタ(以下、TFTと称す。)を有した画素電極を駆動する周辺駆動回路、或いは周辺駆動回路を備えたアクティブマトリクス型液晶表示装置、或いは該アクティブマトリクス型液晶表示装置を用いた投写型表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、アクティブマトリクス型液晶表示装置としては、ガラス基板上にマトリクス状に画素電極を形成すると共に、各画素電極に対応してアモルファスシリコンやポリシリコンを用いたTFTを形成して、各画素電極にTFTにより電圧を印加して液晶を駆動するようにした構成のアクティブマトリクス型液晶表示装置が実用化されている。このうちポリシリコンTFTを用いたアクティブマトリクス型液晶表示装置は、外部から入力される画像信号をサンプリングしてデータ線に伝送するためのTFTや該TFTを順番にオン、オフ制御するシフトレジスタ回路等の周辺駆動回路を構成する相補型TFT(以下、CMOS型TFTと称す。)を画素駆動用TFTとともに同一プロセスで同一基板上に集積形成することが可能なため、近年広く実用化されるようになってきている。
【0003】
また、アクティブマトリクス型液晶表示装置に供給される画像信号はアナログ信号であるため、画像信号の周波数帯域が狭くなると、サンプリング信号でサンプルホールド回路をオンさせてデータ線に画像信号を供給する際に、画像信号が変化している部分でサンプリングしてしまうことがある。この場合、サンプルホールド回路を構成するサンプルホールド用TFTがオフされる直前の画像信号がサンプリングされるため、平均の電圧ではなく、画像信号の電圧が上がる方向に変化しているときには高めの電圧が、また画像信号の電圧が下がる方向に変化しているときには低めの電圧がサンプリングされてしまう。また、サンプリング信号のタイミングがほんの少しずれただけでサンプリングの電圧が変化してしまうという不具合がある。
【0004】
そこで、例えば図14に示すように、画像信号を複数系列に相展開して周波数帯域を拡大させて、それぞれのサンプリング信号X1、X2、…、Xnのタイミングに合わせて、サンプリング中の画像信号VID1〜VID6の電圧レベルが変化しないように処理(例えば図14の点線楕円部に示すように、サンプリング期間中は画像信号の平均電圧が現れるように処理する。)して、それらをアクティブマトリクス型液晶表示装置に供給するようにした技術がある。
【0005】
前記のように相展開された複数の画像信号により駆動されるように構成されたアクティブマトリクス型液晶表示装置では、一般に図15に示すように、入力用端子T1〜T6から入力される外部で形成された複数の画像信号VID1〜VID6は、画像信号線V1〜V6に伝送され、中継用配線H1〜H6を経て、データ線駆動回路15によってスイッチングされるサンプルホールド回路16に供給される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記画像信号VID1〜VID6を入力用端子T1〜T6からサンプルホールド回路16まで供給する画像信号線V1〜V6は、データ線駆動回路15から出力されるサンプリング信号線X1、X2、…、Xnと交差するため、入力用端子T1〜T6からサンプルホールド回路16まで同一の導電膜(例えば、低抵抗金属のアルミニウム膜等)で構成することができない。そこで、従来は、画像信号VID1〜VID6をまずアルミニウム膜からなる互いにほぼ平行で配線幅がほぼ等しい画像信号線V1〜V6でサンプルホールド回路16の近傍まで伝送し、ここで絶縁膜を介して交差する他の導電膜(例えば、ポリシリコン膜等)からなる中継用の接続配線H1〜H6に乗り換えてからサンプルホールド回路16のソース電極(もしくはドレイン電極)に伝送されるように構成していた。この場合、一般的なレイアウト方法に従って、図16に示すようにサンプルホールド回路16を一列に並べて配置すると、中継用配線H1〜H6の配線長(コンタクトホール45から46までの距離)Lが異なることとなる。尚、図16においてサンプリング信号線X1、X2、…、Xnは、中継用配線H1〜H6と同一材料のポリシリコン膜等で形成される。
【0007】
ところが、前記中継用配線H1〜H6がポリシリコン膜で構成されていると、ポリシリコン膜はアルミニウム膜と比較して抵抗率が2桁以上高いため、中継用配線H1〜H6の配線幅W及び配線膜厚をほぼ一定に形成すると、配線長Lが中継用配線H1〜H6毎に異なるため、該中継用配線H1〜H6間の抵抗が異なる。つまり、サンプルホールド回路16にサンプリングされる画像信号がVID1〜VID6毎に時定数が異なることとなり、これが原因となってアクティブマトリクス型液晶表示装置の表示ムラが生じてしまうという欠点がある。そこで、中継用配線H1〜H6毎に線幅Wを変える(画像信号線V1〜V6からサンプルホールド回路16までの距離が短い場合は、中継用配線H1〜H6の線幅Wを細くし、距離が長い場合は線幅Wを太くする)ことにより抵抗値を一定にすることが考えられる。しかしながら、配線の幅を変えて抵抗値を一定にする方法(図16)では、他の画像信号線との重なり容量を一定にすることができず、また、配線幅がプロセスのばらつきによって変動すると、配線幅のばらつきに対する抵抗値の変化は配線幅Wによって異なり、配線幅Wが狭いほどプロセスのばらつきに顕著に影響を受けるので、時定数のばらつきが大きくなるという不具合が生じることが明らかになった。
【0008】
本発明の目的は、複数の信号配線から駆動回路に信号を伝送する中継用配線の配線幅Wがばらついても、抵抗値および容量値のばらつきは小さく、複数の信号配線間の時定数をほぼ均一にできる。これによって、アクティブマトリクス型液晶表示装置の表示ムラを抑制し、品位の高い表示を行えるアクティブマトリクス型液晶表示装置を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記目的を達成するために、基板上に、並列して形成された第1及び第2の画像補助入力信号線と、複数のデータ線に対応して並設された第1及び第2のトランジスタと、前記第1のトランジスタのソース側の配線から、金属からなる第1の補助中継配線を介して、前記第1の画像補助入力信号線に接続される、ポリシリコンからなる第1の中継配線と、前記第2のトランジスタのソース側の配線から、前記第1の補助中継配線とは長さが異なる金属からなる第2の補助中継配線を介して、前記第2の画像補助入力信号線に接続される、ポリシリコンからなる第2の中継配線と、を有するプリチャージ回路を備え、前記第1及び第2の中継配線は互いに配線幅及び長さ及び膜厚がほぼ等しく、前記第1の画像補助入力信号線は前記第2の画像補助入力信号線に対して前記第1及び第2のトランジスタから遠い側に位置し、前記第1の中継配線の先端は、幅広の前記第1の画像補助入力信号線における前記トランジスタに近い側の縁部において接続され、前記第2の中継配線の先端は、幅広の前記第2の画像補助入力信号線における前記トランジスタに遠い側の縁部において接続されること、を特徴とする。
【0010】
これにより、前記中継用配線の抵抗値がほぼ均一になる。そこで、前記複数の信号配線を中継用配線と交差する領域で互いにほぼ並行に配線し、配線幅をほぼ等しくすることで、他の信号配線との重なり容量がほぼ均一になり、伝送される信号に対する時定数が各信号配線経路間でほぼ等しくなる。更に、中継用配線の長さおよび幅および膜厚がほぼ等しいため、プロセスばらつきにより配線幅が目標値からずれても信号配線経路間の抵抗値および容量値のばらつきはほぼ一定になり、時定数のばらつきに伴うアクティブマトリクス型液晶表示装置の表示ムラを抑制することができるという利点がある。
また、本願発明の構成では中継配線と画像補助入力線の交差によって寄生容量が形成されるのは、第1の第2の画像補助入力線における1箇所であり、寄生容量による中継配線の電位揺れの影響は最小で済む。さらにこの構成では中継配線の長さを最短にすることができるため、中継配線の低抵抗化がはかれると共に、配線に必要な領域を最小にすることができるため効率良い設計が行える。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施例を図面に基づいて説明する。
【0012】
(参考の実施例1)
図1は、本発明が適用されるアクティブマトリクス型液晶表示装置のアクティブマトリクス型液晶表示装置用基板の一構成例を示す。図1において、10はアクティブマトリクス型液晶表示装置を構成する一方のガラス基板や石英基板等の基板、11および12は互いに交差する方向に配設された走査線およびデータ線、13は前記走査線11とデータ線12とに接続された画素で、各画素13はITO等からなる画素電極とこの画素電極に順次画像信号に応じた電圧を印加するTFTからなる。同一行のTFTはそのゲート電極が同一の走査線11に接続され、ドレイン電極が対応する画素電極に接続されている。また、同一列のTFTはそのソース電極が同一のデータ線12に接続されている。この実施例においては、画素を駆動するTFTはポリシリコン膜をチャネル層とするいわゆるポリシリコンTFTで構成されており、周辺駆動回路(データ線駆動回路15や走査線駆動回路14A、14B等)を構成するCMOS型TFTとともに同一プロセスにより、同一基板上に形成される。
【0013】
本実施例では、走査線11の両端にそれぞれ該走査線11を順次選択駆動するYシフトレジスタ回路やバッファー回路等を含む走査線駆動回路14A、14Bが設けられている。走査線駆動回路14Aと14Bは、同一の電圧を同一のタイミングで各走査線11に印加する。つまり、1本の走査線11をその両側から同時に駆動する。これによって、走査線11の有する寄生抵抗による電圧のレベル落ちや信号遅延を軽減することができる。
【0014】
一方、本実施例では、データ線12を選択駆動するXシフトレジスタ回路やバッファー回路等を含むデータ線駆動回路15が設けられている。また、データ線12の両端に画像信号サンプリング用の回路16、17が設けられている。このうち17は各データ線12にプリチャージレベルを印加するプリチャージ回路であり、他方の16は各データ線12に画像信号に応じた電圧を印加するサンプルホールド回路である。サンプルホールド回路16及びプリチャージ回路17は、基本的な等価回路図で示すと図20に示す3通りのいずれかの型に属する。すなわち、サンプルホールド用TFT160及びプリチャージ用TFT170は、図20(A)Nチャネル型TFT、(B)Pチャネル型TFT、(C)CMOS型TFTのいずれかの形態を取る。図20において、Nチャネル型TFTのサンプリング信号Sに対して、Pチャネル型TFTのサンプリング信号SBはサンプリング信号Sの反転信号であることを示している。プリチャージ回路17のソース(データ線12側の接続電極と反対側の電極)には外部から供給される画像補助入力信号NRS1、NRS2がデータ線12に対して1本おきに印加され、画像補助入力信号線19A、19Bによってプリチャージ回路17に供給されるとともに、該プリチャージ回路17のゲート電極には外部から供給されるタイミング信号NRGが信号配線18を介して共通に印加されている。これによって、すべてのデータ線12は1水平帰線期間中でサンプルホールド回路16からの画像信号レベルの印加前に、画像補助入力信号NRS1、NRS2のレベルにそれぞれ同時にプリチャージされる。また、隣り合うデータ線12毎に画像信号の極性を変える駆動を行う際には、画像補助入力信号NRS1、NRS2は互いに反対の極性を持つようにすると有効である。
【0015】
各データ線12の他端に設けられたサンプルホールド回路16のソース電極には、外部から供給される相展開された画像信号VID1〜VID6が画像信号線群20を介して入力され、サンプルホールド回路16のゲート電極にはデータ線12を順次選択するシフトレジスタ回路やバッファー回路等を含むデータ線駆動回路15から出力されるサンプリング信号が印加されている。本実施例では、画像信号を6相に展開したが、サンプルホールド用TFT160の書込特性が高ければ相展開数を減らすことも可能であるし、書込特性が低ければ相展開数を増やしても良い。また、NTSC信号やPAL信号に対応したRGBパラレル信号でも良いことは言うまでもない。データ線駆動回路15は、外部から供給されるスタート信号SPXと8個のクロック信号CLX1〜4,CLXB1〜4に基づいて1水平走査期間中にすべてのデータ線12を順番に1回ずつ選択するようなサンプリング信号X1,X2,X3,‥‥‥Xnを形成してサンプルホールド回路16のゲート電極に供給する。クロック信号CLX1〜4(またはその逆相クロック信号CLXB1〜4)は互いに位相が順次45°ずつずれた同一周期のクロック信号である。ところで、逆相クロック信号CLXB1〜4は、外部から入力されたクロック信号CLX1〜4を基に、周辺駆動回路内に設けた信号生成回路によってアクティブマトリクス型液晶表示装置基板内部で生成することも可能である。
【0016】
特に限定されるものではないが、この実施例では、図8に示すようにデータ線駆動回路15は4系統のシフトレジスタ回路により構成されており、各系統のシフトレジスタ回路は各々逆相の1対のクロック信号CLXi、CLXBiによって動作され、4本おきに信号配線を選択するタイミング信号を与えるべく構成されている。このようにクロック信号が8個あることにより、外部から入力されるクロック信号CLX1〜4、CLXB1〜4のそれぞれの駆動周波数を低減することができ、アクティブマトリクス型液晶表示装置の周辺駆動回路の負荷が軽減される。
【0017】
また、本実施例では、データ線12を一定のタイミングで1ライン毎に順次駆動していく方法を説明したが、3ラインや6ラインや12ラインといった多数の隣り合うデータ線12を1個のデータサンプリング信号で同時に選択し、外部から入力する画像信号のタイミンングを変化させる方法でも本実施例を用いることができる。
【0018】
また、本実施例ではデータ線駆動回路15や走査線駆動回路14A,14Bを含む周辺駆動回路と、データ線駆動回路15に接続された複数のデータ線12と走査線駆動回路14A、14Bにに接続された走査線11がマトリクス状に交差されて成り、該データ線12及び走査線11に接続された画素トランジスタと該画素トランジスタに接続された画素電極が同一基板上に形成されたアクティブマトリクス型液晶表示装置について説明したが、周辺駆動回路の部分を石英基板等の高価な基板上に高温ポリシリコンTFTにより形成し、データ線12及び走査線11と画素13を含む領域130(図1点線内)をガラス基板等の安価な基板上にアモルファスシリコンTFTやプロセス温度が600度以下の低温ポリシリコンTFTにより形成し、これらの基板を繋ぎ合わせてアクティブマトリクス型液晶表示装置用基板を構成することも可能である。
【0019】
図2は、本発明を前記画像信号線群20とサンプルホールド回路16との接続部に適用した場合の実施例を示すもので、V1〜V6が外部入力端子から入力され前記相展開された画像信号VID1〜VID6を伝送する信号配線としての画像信号線である。これらの画像信号線V1〜V6は、特に制限されないがデータ線12と同一材料の低抵抗のアルミニウム膜によって形成されている。。X1、X2、…、Xnは前記データ線駆動回路15から出力されるサンプリング信号をサンプルホールド回路16のゲート電極に供給するための配線であり、前記サンプリング信号線X1、X2、…、Xnは前記画像信号線V1〜V6と交差する方向に配設され、走査線と同一材料のポリシリコン膜からなり、前記サンプルホールド回路16のゲート電極と連続するように形成されている。
【0020】
41,42は各々前記サンプリング信号線X1、X2、…、Xnの両側に設けられたポリシリコン膜からなるサンプルホールド回路16を構成するサンプルホールド用TFT160のソース・ドレイン領域であり、サンプルホールド用TFT160のソース領域41には低抵抗のアルミニウム膜等からなる補助中継用配線としての引き出し線S1〜S6がコンタクトホール43にて接続されている。また、各サンプルホールド回路16のドレイン領域42には画素駆動用TFTに接続される前記データ線12がコンタクトホール44にて接続されている。この実施例では、特に限定されないが、前記データ線12および補助中継用配線S1〜S6と画像信号線V1〜V6は同一プロセスにて形成されるアルミニウム膜によって構成されている。
【0021】
さらに、本実施例では、前記画像信号線V1と前記補助中継用配線S1との間に、前記画像信号線V1〜V6と交差する方向に画像信号線V2〜V6とは層間絶縁膜を介して別層で、走査線11と同一層のポリシリコン膜等の導電膜からなる中継用配線H1が設けられる。中継用配線H1は配線端において、画像信号線V1とはコンタクトホール45にて、補助中継用配線S1とはコンタクトホール46にてそれぞれ接続される。同様にその他の画像信号線V2〜V6と、該画像信号線V2〜V6に対応した補助中継用配線S2〜S6との間も、コンタクトホール45及び46において中継用配線H2〜H6とそれぞれ接続される。これらの中継用配線H1〜H6を経て前記サンプルホールド回路16を構成するサンプルホールド用TFT160のソース電極に画像信号VID1〜VID6を伝送するように構成されている。そして、前記中継用配線H1〜H6はすべてその線幅Wおよび長さ(コンタクトホール45から46までの距離)L及び配線膜厚がほぼ等しくなるように設計されているとともに、前記中継用配線H1〜H6とサンプルホールド回路16との信号経路に関しては、前記補助中継用配線S1〜S6を延長させることによって長さの違いを吸収するようにされている。また、画像信号線V1〜V6は中継用配線H1〜H6と交差する領域では少なくとも互いにほぼ平行に配線され、該画像信号線V1〜V6の線幅は互いにほぼ等しく設計されている。
【0022】
中継用配線H1〜H6がTFTのゲート電極を形成するポリシリコン膜で構成され、補助中継用配線S1〜S6がアルミニウム膜で構成される場合、その抵抗率はアルミニウム膜の方がポリシリコン膜に比べて2桁程度小さいので、補助中継用配線S1〜S6の長さの相違による抵抗値の相違は極めて小さくて済む。また、他の画像信号線との重畳する面積が等しくなるため重なり容量が均等になり、各画像信号線の容量も均一化される。そのため、伝送される画像信号に対する時定数が各信号経路間で等しくなるとともに、画像信号線V1〜V6の線幅が互いにほぼ等しく、中継用配線H1〜H6間の線幅Wも互いにほぼ等しいため、プロセスばらつきにより線幅が設計目標値からずれても各画像信号間の容量値及び抵抗値のばらつきはほぼ同じになり、該時定数のばらつきに伴う表示ムラを抑制することができる。
【0023】
なお、前記中継用配線H1〜H6の長さLは前記信号配線群20(画像信号線V1〜V6)の線幅L1+30μm以内に設定するのが最も効率的である。抵抗値の高い中継用配線H1〜H6の長さLが最も短くなって配線抵抗が小さくなるとともに、占有面積も少なくて済むため、周辺駆動回路領域を微細に集積できる効率の良い設計が行える。
【0024】
本実施例では、前記データ線12および補助中継用配線S1〜S6と画像信号線V1〜V6は同一プロセスにて形成されるアルミニウム膜によって構成したが、Cr、Ta等の金属膜や金属シリサイド膜等の異なる導電膜で構成することも可能である。また、中継用配線H1〜H6もポリシリコン膜だけではなく、Mo、Ta、W、Cr等の金属膜やMo−Si、W−Si等の金属シリサイド膜で構成すれば、低抵抗化が可能となり、配線間の時定数の均一化に更に効果が上がる。
【0025】
図3には前記実施例1の変形例を示す。この変形例は、前記サンプルホールド回路16を構成するサンプルホールド用TFT160のソース領域41へのコンタクトホール43とドレイン領域42へのコンタクトホール44とを互い違いに配置するとともに、サンプリング信号配線X1、X2、…、Xnのうちサンプルホールド用TFT160のゲート電極部分を前記コンタクトホール43、44を回避するように蛇行させたものである。コンタクトホールの開孔部が小さ過ぎると、コンタクト抵抗が高くなる等の要因から該コンタクトホールのサイズには限界があり、また、接続配線の最小幅よりも大きくすることができない。そこで、前記のようにサンプルホールド用TFT160のゲート電極を蛇行したパターンとすることにより隣り合うサンプルホールド回路16のピッチL2を小さくすることが可能となり、高集積化により画素ピッチが小さくなったときにそれに合わせてサンプルホールド回路16を形成することができるようになる。
【0026】
図4には前記実施例1の更に他の変形例を示す。この変形例は、サンプルホールド回路16の占有面積を小さくできることが可能である。すなわち、サンプルホールド用TFT160のゲート電極を制御するサンプリング信号配線X1、X2、…、Xnの端部を二股に形成し、その外側に二股に形成したドレイン領域42にデータ線12を接続させるように構成されている。隣り合うデータ線12のピッチL3は、図示しない配列された1画素当たりのピッチ等に依存して決定されるので、隣り合うデータ線12のピッチL3が一つのサンプルホールド回路16を構成するサンプルホールド用TFT160のソース・ドレイン領域の幅に比較して大きいような場合には、サンプルホールド用TFT160を図4のようにソース領域41に対して両側にトランジスタを構成するようにする。これにより、サンプルホールド回路16の横方向のピッチL3を有効に活用して無駄なスペースを少なくし、全体としての占有面積を低減することができる。また、図2におけるサンプリング信号配線X1、X2、…、Xnと比較して、サンプルホールド用TFT160のチャネル幅L4を同じ長さで設計した場合に約2倍のドレイン電流特性が得られる。言うまでもないが、ソース領域41を二股に形成し、ドレイン領域42をシングルに形成しても良い。
【0027】
図5には前記実施例1の更に他の変形例を示す。この変形例は、前記画像信号線V1〜V6からサンプルホールド回路16までの距離を互いにほぼ同一とすることにより、中継用配線H1〜H6と同様に補助中継用配線S1〜S6の長さL4も互いにほぼ同一となるようにしたものである。かかる構成によって、画像信号ごとの時定数のばらつきをさらに小さくすることができる。図5においては、サンプルホールド回路16をゲート電極を二股に形成したものを示したが、図2と同様にゲート電極をシングルに形成することも可能である。
【0028】
また、図2〜5で示した実施例では、片チャネル型のTFTで構成したサンプルホールド用TFT160を示したが、該サンプルホールド用TFT160はNチャネル型TFT(図20A)であっても、Pチャネル型TFT(図20B)であっても良いことは言うまでもない。
【0029】
図6には前記実施例のさらに他の変形例を示す。この変形例は、前記サンプルホールド用TFT160をCMOS型TFT(Pチャネル型TFT42PとNチャネル型TFT42Nを並列に設けたもの。図20C)で形成したものである。Pチャネル型TFT42PとNチャネル型TFT42Nを同時にオンさせるには、Pチャネル型TFT42Pのゲート電極に伝送されるサンプリング信号と逆相のサンプリング信号をNチャネル型TFT42Nのゲート電極に同時に印加する必要がある。そこで、データ線駆動回路15に接続されるゲート電極を含むサンプリング信号配線X1、X2、…、Xnが2系統化され、Pチャネル型TFT42Pのゲート電極にはPチャネル型TFT用サンプリング信号配線X1P、X2P、…、XnPが、またNチャネル型TFT42Nのゲート電極にはNチャネル型TFT用サンプリング信号配線X1N、X2N、…、XnNが中継用配線H1〜H6および補助中継用配線S1〜S6を挟んで互いにほぼ平行に接続配置されている。かかる構成によって、画像信号がTFTのしきい値分だけレベル低下を起こすのを防止することができる。また、サンプルホールド用TFT160のプッシュダウンを抑制することができる。
【0030】
以上の実施例においては、相展開された画像信号VID1〜VID6を伝送する画像信号線V1〜V6からサンプルホールド回路16へ伝送する部分に適用した場合を説明したが、本発明が適用される信号伝送路は、画像信号を伝送する画像信号線のみでなく、各データ線12にプリチャージレベルを印加するプリチャージ回路17や外部から入力されるクロック信号をシフトレジスタ回路に伝送するためのクロック信号配線とシフトレジスタ回路との間の伝送部分に適用することもできる。
【0031】
(最適な実施例)
次に、本発明を適用して最適な実施例を説明する。図7は各信号線12にプリチャージレベルを印加するプリチャージ回路17に外部からの画像補助入力信号NRS1、NRS2(図1参照)を供給する画像補助入力信号線19A、19Bとプリチャージ回路17との間に本発明を適用した場合の実施例を示す。この実施例においては、画像補助入力信号NRS1、NRS2を供給する画像補助入力信号線19A、19Bは特に限定されないが低抵抗のアルミニウム膜等の金属膜からなり、互いにほぼ平行に配線され、その線幅が互いにほぼ等しく、幅広く形成されて配線抵抗が低減される。また、これらの画像補助入力信号線19A、19Bに交互に接続される中継用配線H1、H2は、プリチャージ用TFT170から遠い側の画像補助入力信号線19Bに対してはプリチャージ用TFT170に近い側の縁部に形成されたコンタクトホール49Bにて、またプリチャージ用TFT170に近い側の画像補助入力信号線19Aに対してはTFT15Aから遠い側の縁部に形成されたコンタクトホール49Aにてそれぞれ接続されることによって同一の長さすなわち同一の時定数を有するように構成されている。これにより、中継用配線H1、H2の配線長さ(コンタクトホール49Aから50Aまでの距離、あるいは、コンタクトホール49Bから50Bまでの距離)L及び幅W及び膜厚をほぼ一定にすることで、配線抵抗及び重なり容量をほぼ均一にすることが可能となる。すなわち、時定数の均一化を図ることができる。また、画像補助入力信号線19A、19Bと中継用配線H1、H2をそれぞれ接続するコンタクトホール49A、49Bを図7に示すように形成すると、配線領域L6の長さを最小に設計できるため、無駄な領域を省くことが可能となり、効率良い設計が行える。特に限定されないが、信号極性が正反対な2本の信号線から中継用配線を引き出す際に有効な手段である。
【0032】
なお、この実施例においても中継用配線H1、H2は、プリチャージ用TFT170のゲート電極から延設されゲート電極を制御する信号NRGを伝送するポリシリコン配線180と同じポリシリコン膜で形成され、中継用配線H1、H2の他端はアルミニウム膜からなる補助中継用配線S1、S2を介してプリチャージ用TFT170のソース領域(あるいはドレイン領域)に接続される。プリチャージ用TFT170は、ゲート電極をストレートに形成した片チャネル型TFT(Nチャネル型TFTあるいはPチャネル型TFT。図20参照)のものが示されているが、これに限定されず、ゲート電極を二股に形成したものあるいはCMOS型TFT(図20C)のものを用いるようにしても良い。ところで、プリチャージ用TFT170にCMOS型TFTを用いた場合は、プリチャージ回路駆動用信号NRGとその反転信号が必要なため、プリチャージ回路駆動用信号線は少なくとも2本必要となる。この場合にも本発明の中継用配線を適用できることは言うまでもない。また、前記ポリシリコン配線180はアルミニウム膜からなるプリチャージ回路駆動信号線18に接続され、共通の信号NRGが印加される。
【0033】
(参考の実施例2)
図8は、図1におけるデータ線駆動回路15を構成するXシフトレジスタ回路150とこれにクロック信号CLX1〜4、逆相クロック信号CLXB1〜4を伝送するための信号配線との関係を示す。
【0034】
本実施例では、データ線駆動回路内に形成されたXシフトレジスタ回路150をクロックドインバータ200、201で構成した例を示すが、トランスミッションゲート等を使用しても良い。クロック信号CLX1〜CLX4は4系統に分割され、クロック信号CLX1〜CLX4の逆相クロック信号CLXB1〜CLXB4を合わせて互いに位相が45°ずつずれた8相のクロック信号のいずれかが中継用配線91〜98を経て、Xシフトレジスタ回路150のクロックドインバータのゲート電極に伝送されることにより駆動される。そこで、クロック信号線CLX1〜CLX4,CLXB1〜CLXB4から中継用配線91〜98までの構成に、図2で示した画像信号線V1〜V6からサンプルホールド回路16に至る信号経路に用いられた中継用配線H1〜H6及び補助中継用配線S1〜S6と同様の構成を適用する。すなわち、クロック信号線とXシフトレジスタ回路150を接続することにより、Xシフトレジスタ回路150のクロック信号系列間の時定数差がなくなり、アクティブマトリクス型液晶表示装置における表示ムラを抑制することが可能となる。
【0035】
また、本実施例では、Xシフトレジスタ回路150だけでなく、図1における走査線駆動回路14A,14Bを構成するYシフトレジスタ回路にも適用できることは言うまでもない。すなわち、クロック信号CLYと逆相クロック信号CLYBを伝送するクロック信号線とYシフトレジスタ回路間における中継用の配線に本発明の中継用配線及び補助中継用配線を用いれば、Yシフトレジスタ回路内でのクロック信号CLYと逆相クロック信号の遅延差による生じる1行おきの走査線11の遅延差を抑制し、高品位なアクティブマトリクス型液晶表示装置を提供できる。
【0036】
(参考の実施例3)
また、更に本発明の他の実施例を図18に示す。これは、例えばシフトレジスタ回路から順次伝送されてくる奇数段に伝送される信号N1,N3,N5,…を2端子NAND回路202の一方の端子に接続し、もう一方の端子に外部から入力されるイネーブル信号ENB1を接続する。また同様に、偶数段に伝送される信号N2,N4,N6,…を2端子NAND回路203の一方の端子に接続し、もう一方の端子に外部から入力されるイネーブル信号ENB2を接続する。このような回路構成にすれば、図19に示すタイミングチャートのように、隣り合うサンプル信号線間でサンプリング信号X1、X2、…、Xn間を(A)オーバーラップさせたり、(B)離したりすることが自由にできる。そこで、本実施例3におけるイネーブル信号線ENB1からNAND回路202に中継接続される中継用配線81と、イネーブル信号線ENB2からNAND回路203に中継接続される中継用配線82に、図2に示す画像信号線V1〜V6とサンプルホールド回路用TFT160とを接続するために用いる中継用配線H1〜H6及び補助中継用配線S1〜S6の関係を適用すれば良い。これにより、アクティブマトリクス型液晶表示装置用基板内でのイネーブル信号ENB1及びENB2の信号遅延差が無くなり、高品位なアクティブマトリクス型液晶表示装置を提供できる。
【0037】
また、これらのイネーブル信号ENB1,ENB2により制御される回路は2端子NAND回路202、203だけでなく3端子以上のNAND回路で更に複数のイネーブル信号や周辺駆動回路内部で生成した制御信号を組み合わせて、複雑な回路構成にすることも可能である。更に、NAND回路の代わりにNOR回路等を使用しても良い。
【0038】
本発明は、少なくとも2本以上の信号配線を有し、該信号配線に伝送される信号により制御される駆動回路を構成する際には、全て適用できる。
【0039】
(製造プロセスの説明)
図9〜図11に画素13及び画像信号線部の製造プロセスを工程順に示す。図9〜図11の画素TFT部は図17に示された画素平面図のA−A’に沿った断面図、画像信号線部は図2の平面図のB−B’に沿った断面図を示す。
【0040】
まず、工程(1)で、ガラス基板あるいは石英基板等の基板10上に、減圧CVD法等によりポリシリコン膜を500〜2000オングストローム好ましくは約1000オングストロームのような厚さで基板全面に堆積して半導体層1を形成する。半導体層1の形成は、アモルファスシリコン膜を堆積した後、600〜700℃、1〜8時間のアニール処理を施して、ポリシリコン膜を形成しても良いし、ポリシリコン膜を堆積した後、シリコンを打ち込んで非晶質化し、アニール処理により再結晶化してポリシリコン膜を形成しても良い。
【0041】
(2)の工程では、フォトリソグラフィ工程及びエッチング工程等により、半導体層1をパターニングして、画素TFT部には島状のチャネルを含む層1aを形成する。
【0042】
(3)の工程では、(2)工程で形成された画素TFT部の前記ポリシリコン膜(1a)の表面を900〜1300℃の温度で熱酸化することにより、チャネル層1a上にゲート酸化膜2を形成する。また、基板のそり等を防ぐために、熱酸化膜を200〜500オングストローム形成した上にHTO膜やSiN膜等を形成することにより、多層のゲート絶縁膜を形成しても良い。この工程により、チャネルを含む層1aは最終的に300〜1500オングストローム、好ましくは350〜450オングストロームのような厚さとなり、ゲート絶縁膜2は約600〜1500オングストロームとなる。
【0043】
(4)の工程では、(3)工程で形成された画素TFT部の前記ゲート絶縁膜2の上に、ゲート電極及び走査線となるべき低抵抗のポリシリコン膜3を減圧CVD法等により堆積する。
【0044】
(5)の工程では、(4)工程で形成された前記ポリシリコン膜3をフォトリソグラフィ工程及びエッチング工程によりパターニングして、画素TFT部ではゲート電極(走査線)11を形成し、同時に画像信号線部では、ゲート電極11と同じ材料により中継用配線H1を形成する。ゲート電極11及び中継用配線H1の材料としては、ポリシリコンの他、Mo、Ta、Ti、W等の高融点金属あるいはこれらの金属シリサイドを用いることができる。
【0045】
(6)の工程では、前記ゲート電極11をマスクとして、前記チャネル層1に不純物(リン)を1×1013/cm2〜3×1013/cm2のドーズ量にてライトドープして低濃度領域1d、1eを形成する。さらに、ゲート電極11の幅よりも広いマスク層でゲート電極上にレジスト膜100形成して、不純物(リン)101を1×1015/cm2〜3×1015/cm2のドーズ量で打ち込んで、Nチャネル型TFTを形成する。同様に、Pチャネル型TFTを形成する場合は、図示しないが、Nチャネル型TFT領域をレジストで被覆保護した上で、不純物(ボロン)を1×1013/cm2〜3×1013/cm2のドーズ量にてライトドープして低濃度領域1d、1eを形成する。さらに、ゲート電極3aの幅よりも広いマスク層をゲート電極3a上に形成して、不純物(ボロン)を1×1015/cm2〜3×1015/cm2のドーズ量で打ち込んで、Pチャネル型TFTを形成する。これによりマスクされた領域がライトリー・ドープト・ドレイン(LDD)構造となり、Nチャネル型TFT、Pチャネル型TFTから成るCMOS型TFTを形成する。また、不純物をライトドープしないで、1d、1e領域をオフセット状態にしても良い。また、本実施例では画素TFTをNチャネル型TFTで形成したが、Pチャネル型TFTで形成しても良いことは言うまでもない。
【0046】
(7)の工程では、前記ゲート電極11及び中継用配線H1を覆うように、NSG膜(ボロンおよびリンを含まないシリケートガラス膜)等からなる第1の層間絶縁膜4を、例えば常圧CVD法等により800度のような温度下で5000〜15000オングストロームのような厚さに堆積する。(図10)
(8)の工程では、この第1の層間絶縁膜4にドライエッチング等により、画素TFT部ではソース領域に対応した位置にコンタクトホール5を開孔し、画像信号線部では中継用配線H1に接続するためのコンタクトホール45、46を開孔する。前記コンタクトホール5、45及び46の開孔方法としては、反応性イオンエッチングや反応性イオンビームエッチング等のドライエッチングにより異方性のコンタクトホールを開孔した方が画素の高精細化に有利である。また、該ドライエッチングとウェットエッチングを組み合わせて行い、開孔部をテーパー状に形成すると、配線接続時の断線防止に効果がある。
【0047】
(9)の工程では、基板上にアルミニウムやアルミニウム合金等の金属膜や金属シリサイド膜で低抵抗導電膜6をスパッタ法により堆積させる。低抵抗導電膜6は画素TFT部においては、コンタクトホール5を介してソース領域1bに接続され、画像信号線部においては、コンタクホール45、46を介して中継用配線H1に接続される。
【0048】
(10)の工程では、前記低抵抗導電膜6をフォトリソグラフィ工程及びエッチング工程によりパターニングして、ソース領域1bに接続されるようにソース電極を兼ねるデータ線12を形成し、中継用配線H1に接続される画像信号線V1と補助中継用配線51を形成する。また、この際、他の画像信号配線V2〜V6が同時に形成される。
【0049】
(11)の工程では、前記データ線12及び画像信号線V1〜V6及び補助中継用配線51上を覆うように、BPSG膜(ボロンとリンを含むシリケートガラス膜)のような第2の層間絶縁膜7を、例えばプラズマオゾンTEOS法や常圧オゾンTEOS法等により例えば500度のような低温下で5000〜15000オングストロームのような厚さに形成する。あるいは、有機膜等をスピンコートにより塗布することで段差形状のない平坦化膜を形成しても良い。(図11)
(12)の工程では、前記第2の層間絶縁膜7およびその下の第1の層間絶縁膜4とゲート絶縁膜2からなる重畳膜に対してフォトリソグラフィ工程及びエッチング工程等により、画素TFT部のドレイン領域に対応した位置にコンタクトホール8を形成する。前記コンタクトホール8の開孔方法としては、反応性イオンエッチングや反応性イオンビームエッチング等のドライエッチングにより異方性のコンタクトホールを開孔した方が画素の高精細化に有利である。また、該ドライエッチングとウェットエッチングを組み合わせて行い、開孔部をテーパー状に形成すると、配線接続時の断線防止に効果がある。
【0050】
(13)の工程では、画素TFT部において、前記第2層間絶縁膜7上に画素電極9aとなるITO膜9をスパッタ法で、例えば1500オングストロームのような厚さに形成する。このときTFT部では、ITO膜9がコンタクトホール8にて高濃度ドレイン領域1cに接続される。
【0051】
(14)の工程では、画素TFT部において、前記ITO膜9に対してフォトリソグラフィ工程及びエッチング工程等により画素電極9aを形成する。
【0052】
そして、前記画素電極9および第2層間絶縁膜7上にかけてはポリイミド等からなる配向膜を約200〜1000オングストロームのような厚さに形成して、ラビング(配向処理)を行なうことでアクティブマトリクス型液晶表示装置用基板と成る。尚、反射型のアクティブマトリクス型液晶表示装置の場合、前記画素電極9aとしてアルミニウム等の反射率の高い膜を形成しても良い。
【0053】
なお、特に限定されないが、本実施例では、図17に示すように、画素TFTのドレイン領域1cに寄因する容量を付加するために、ドレイン領域1cを延設し、その上部をゲート絶縁膜2を介して常に定電位が供給される容量線3aを配置している。該容量線3aは前記走査線11と同一材料、同一工程で形成されている。また、従来は画素電極9a等の横方向電界等の影響を受けて生じる液晶のディスクリネーション発生部は画面表示品位の劣化を引き起こすため、対向基板上のブラックマトリクスで遮光されていたデッドスペースであったが、該ディスクリネーション発生領域部に容量線3aを配置することで、画素の光が透過する開口面積を劣化させることなく、フリッカー等が発生しない高品位なアクティブマトリクス型液晶表示装置を提供することができる。
【0054】
上述のように、図2〜図8の実施例におけるポリシリコン膜からなる中継用配線H1〜H6は、前記TFT部におけるゲート電極となるポリシリコン膜11と同時に形成される。また、図2〜図8の実施例におけるアルミニウム膜からなる画像信号線V1〜V6、画像補助入力信号線19A,19B、クロック信号線CLX1〜CLX4,CLXB1〜CLXB4及び補助中継用配線S1〜S6は、前記TFT部におけるデータ線12となるアルミニウム膜と同時に形成される。言うまでもないが、その他の信号配線と各々の中継用配線及び補助中継用配線も同一の工程で形成できる。これによって、何らプロセスを変更することなく図2〜図8の実施例を実現することができる。
【0055】
(アクティブマトリクス型液晶表示装置の説明)
図12(A)は本実施例で作製したアクティブマトリクス型液晶表示装置の平面図を示す。図12(B)は、(A)のY−Y’線における該アクティブマトリクス型液晶表示装置の断面図を示す。図15に示すように、前記アクティブマトリクス型液晶表示装置用基板10上のデータ線駆動回路15及び走査線駆動回路14A,14Bは、電荷の直流成分によりポリイミド等の配向膜や液晶の劣化を防ぐために、前記対向基板110の外周より外側に配置している。また、前記アクティブマトリクス型液晶表示装置用基板上に形成した画素電極の表面には、ガラスやネオセラムあるいは石英といった透明基板上に透明対向電極電位を印加することができるITO膜等の透明導電膜からなる電極111を有する対向基板110が、適当な間隔をおいて配置され、図7に示すように該データ線駆動回路15及び該走査線駆動回路14A、14Bと画素13間のデータ線12及び走査線11上でシール材112により封止する。更に、画面表示領域外側は、モジュールとして組立た際に光が漏れないように対向基板31上にブラックマトリクス113と同一層で周辺見切りを形成する。尚、114は対向基板110側に設けられた対向電極111に、アクティブマトリクス型液晶表示装置側から共通電極電位LCCOM(図1参照)を供給するための上下基板導通用端子115であり、該上下基板導通用端子115上に所定の径を有する導電性接着剤を介在させて、該対向基板と導通を図るように構成されている。また、外部入出力端子116は前記対向基板110より外側の部分に配置され、ワイヤーボンディング、ACF(anisotoropic conductive Film)圧着等により外部ICと接続される。
【0056】
図12(B)に示されるように、周囲をシール材112で封止された間隔内に周知のTN(Twisted Nematic)型液晶等の液晶117を充填し、液晶封入孔を封止剤118で封止することにより、アクティブマトリクス型液晶表示装置として構成する。また、液晶を高分子中に微小粒として分散させた高分子分散型液晶を用いれば、配向膜も偏光板も不要になるため、光利用効率が高くなり、明るいアクティブマトリクス型液晶表示装置を提供できる。更に、画素電極をITO膜からアルミニウム膜等の非透過で反射率の高い金属膜を用いた反射型液晶表示装置の場合には、電圧無印加状態で液晶分子がほぼ垂直配向されたSH(Super Homeotropic)型液晶などを用いても良い。更にその他の液晶を用いても良いことは言うまでもない。
【0057】
(投写型表示装置の説明)
図13には前記構成のアクティブマトリクス型液晶表示装置をライトバルブとして応用した投写型表示装置の一例としてデータプロジェクタの構成例が示されている。
【0058】
図13において、370はハロゲンランプ等の光源、371は放物ミラー、372は熱線カットフィルター、373,375,376はそれぞれ青色反射、緑色反射、赤色反射のダイクロイックミラー、374,377は反射ミラー、378,379,380は前記実施例のアクティブマトリクス型液晶表示装置からなるライトバルブ、383はダイクロイックプリズム、385は制御装置である。図1に示されているアクティブマトリクス型液晶表示装置用基板に外部から供給される画像信号やクロック信号、各種制御信号は前記制御装置385で形成される。
【0059】
この実施例のデータプロジェクタにおいては、光源370から発した白色光は放物ミラー371により集光され、熱線カットフィルター372を通過して赤外域の熱線が遮断されて、可視光のみがダイクロイックミラー系に入射される。そして先ず、青色反射ダイクロイックミラー373により、青色光(概ね500nm以下の波長)が反射され、その他の光(黄色光)は透過する。反射した青色光は反射ミラー374により方向を変え青色変調ライトバルブ378に入射する。
【0060】
一方、前記青色反射ダイクロイックミラー373を透過した光は緑色反射ダイクロイックミラー375に入射し、緑色光(概ね500〜600nmの波長)が反射され、その他の光である赤色光(概ね600nm以上の波長)は透過する。ダイクロイックミラー375で反射した緑色光は、緑色変調ライトバルブ379に入射する。また、ダイクロイックミラー375を透過した赤色光は、反射ミラー376,377により方向を変え赤色変調ライトバルブ380に入射する。
【0061】
ライトバルブ378,379,380は、図示しない信号処理回路から供給される青、緑、赤の原色信号でそれぞれ駆動され、各ライトバルブに入射した光はそれぞれのライトバルブで変調された後、ダイクロイックプリズム383で合成される。ダイクロイックプリズム383は、赤色反射面381と青色反射面382とが互いに交差するように形成されている。そして、ダイクロイックプリズム383で合成されたカラー画像は、投射レンズ384によってスクリーン上に拡大投射され、表示される。
【0062】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、基板上に、並列して形成された第1および第2の画像補助入力信号線と、前記画像補助入力信号線に並列して形成されたタイミング信号線と、データ線に対応して設けられたトランジスタと、前記第1及び第2の画像補助入力信号線の一方と前記トランジスタのソース側の配線とに接続される中継配線と、前記タイミング信号線に接続し前記トランジスタのゲート電極を形成する駆動信号線とを有するプリチャージ回路を備え、前記中継用配線は他の中継用配線と配線幅及び長さ及び膜厚が互いにほぼ等しいことを特徴とする。
これにより、前記中継用配線の抵抗値がほぼ均一になる。そこで、前記複数の信号配線を中継用配線と交差する領域で互いにほぼ並行に配線し、配線幅をほぼ等しくすることで、他の信号配線との重なり容量がほぼ均一になり、伝送される信号に対する時定数が各信号配線経路間でほぼ等しくなる。更に、中継用配線の長さおよび幅および膜厚がほぼ等しいため、プロセスばらつきにより配線幅が目標値からずれても信号配線経路間の抵抗値および容量値のばらつきはほぼ一定になり、時定数のばらつきに伴うアクティブマトリクス型液晶表示装置の表示ムラを抑制することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明が適用されるアクティブマトリクス型液晶表示装置を構成するアクティブマトリクス型液晶表示装置用基板の一例を示すブロック図。
【図2】本発明を、アクティブマトリクス型液晶表示装置における画像信号を供給する信号配線群とサンプルホールド回路との接続部に適用した場合の実施例を示す配線レイアウト図。
【図3】図2の実施例の変形例を示す配線レイアウト図。
【図4】図2の実施例の他の変形例を示す配線レイアウト図。
【図5】図2の実施例のさらに他の変形例を示す配線レイアウト図。
【図6】図2の実施例のさらに他の変形例を示す配線レイアウト図。
【図7】本発明の第2の実施例を示す配線レイアウト図。
【図8】本発明を適用して好適なアクティブマトリク型液晶表示装置におけるシフトレジスタ回路とそれにクロック信号を供給するクロック信号配線群を示す構成図。
【図9】本発明を適用したアクティブマトリクス型液晶表示装置の画素TFT部および画像信号線部の製造プロセス(前半)を工程順に示す断面図。
【図10】本発明を適用したアクティブマトリクス型液晶表示装置の画素TFT部および画像信号線部の製造プロセス(中盤)を工程順に示す断面図。
【図11】本発明を適用したアクティブマトリクス型液晶表示装置の画素TFT部および画像信号線部の製造プロセス(後半)を工程順に示す断面図。
【図12】(A)はアクティブマトリクス型液晶表示装置の平面図、(B)は(A)のY−Y’の断面図。
【図13】実施例のアクティブマトリクス型液晶表示装置をライトバルブとして応用した投写型表示装置の一例としてのデータプロジェクタ概略構成図。
【図14】相展開された画像信号とアクティブマトリクス型液晶表示装置のサンプリング信号との関係を示す一例としてのタイミングチャート。
【図15】アクティブマトリクス型液晶表示装置用基板における画像信号を供給する信号配線群とサンプルホールド回路との接続関係を示す一例としての回路図。
【図16】アクティブマトリクス型液晶表示装置用基板における画像信号を供給する信号配線群とサンプルホールド回路との接続配線を示すレイアウト図。
【図17】本発明のアクティブマトリクス型液晶表示装置の画素部の平面図。
【図18】本発明を適用して好適なアクティブマトリク型液晶表示装置におけるNAND回路とそれにイネーブル信号を供給する信号配線群を示す一例としての構成図。
【図19】本発明を適用して好適なアクティブマトリク型液晶表示装置におけるイネーブル信号とサンプリング信号X1、X2、…、Xnの関係を示す一例としてのタイミングチャート図であり、(A)隣り合うサンプリング信号X1、X2、…、Xn間が互いにオーバーラップするタイミングチャート図、(B)隣り合うサンプリング信号X1、X2、…、Xn間が互いに離れているタイミングチャート。
【図20】本発明のアクティブマトリクス型液晶表示装置のサンプルホールド回路及びプリチャージ回路を構成する等価回路を示しており、それぞれ(A)Nチャネル型TFT、(B)Pチャネル型TFT、(C)CMOS型TFTを示す等価回路図。
【符号の説明】
1 半導体層
1a チャネル領域
2 ゲート絶縁膜
3 ポリシリコン膜
3a 容量線
4 第1層間絶縁膜
5,8 コンタクトホール
6 アルミニウム膜
7 第2層間絶縁膜
9 ITO膜
9a 画素電極
10 基板
11 走査線
12 データ線(ソース電極)
13 画素
14A、14B Yシフトレジスタ回路
15 データ線駆動回路
16 サンプルホールド回路
17 プリチャージ回路
18 プリチャージ回路駆動信号線
19A 画像補助入力信号線(NRS1)
19B 画像補助入力信号線(NRS2)
20 画像信号配線群
41 サンプルホールド用TFTソース電極
42 サンプルホールド用TFTドレイン電極
42A Pチャネル型TFT
42B Nチャネル型TFT
43 サンプルホールド用TFTソース電極側コンタクトホール
44 サンプルホールド用TFTドレイン電極側コンタクトホール
45 画像信号線と中継用配線間のコンタクトホール
46 中継用配線と補助中継用配線間のコンタクトホール
49A 画像補助入力信号線(NRS1)と中継用配線間のコンタクトホール
49B 画像補助入力信号線(NRS2)と中継用配線間のコンタクトホール
50A 中継用配線H1と補助中継用配線S1とのコンタクトホール
50B 中継用配線H2と補助中継用配線S2とのコンタクトホール
81,82 イネーブル信号線からNAND回路までの中継用配線
91〜98 クロック信号線からシフトレジスタ回路までの中継用配線
100 レジスト
101 高濃度不純物イオン
110 対向基板
111 対向電極
112 シール材
113 ブラックマトリクス
115 上下導通端子
116 外部入出力端子
117 液晶
118 封止剤
130 画素領域
150 Xシフトレジスタ回路
160 サンプルホールド用TFT
170 プリチャージ用TFT
180 ポリシリコン配線
200,201 クロックドインバータ
202,203 NAND回路
370 ランプ
373,375,376 ダイクロイックミラー
374,377 反射ミラー
378,379,380 ライトバルブ
383 ダイクロイックプリズム
384 投写レンズ
385 制御装置[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a technology for adjusting a time constant of a signal line in an electronic circuit, for example, a peripheral driving circuit for driving a pixel electrode having a thin film transistor (hereinafter, referred to as a TFT), or an active matrix liquid crystal display including the peripheral driving circuit. And a projection display device using the active matrix liquid crystal display device.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as an active matrix type liquid crystal display device, pixel electrodes are formed in a matrix on a glass substrate, and TFTs using amorphous silicon or polysilicon are formed corresponding to each pixel electrode, and each pixel electrode is formed. An active matrix type liquid crystal display device configured to drive a liquid crystal by applying a voltage by a TFT has been put to practical use. Among them, an active matrix type liquid crystal display device using a polysilicon TFT is a TFT for sampling an image signal inputted from the outside and transmitting the signal to a data line, and a shift register circuit for sequentially turning on and off the TFT. Since a complementary TFT (hereinafter referred to as a CMOS type TFT) constituting the peripheral driving circuit of FIG. 1 can be integrated and formed on the same substrate in the same process together with a TFT for driving a pixel, the TFT is widely used in recent years. It has become to.
[0003]
In addition, since the image signal supplied to the active matrix type liquid crystal display device is an analog signal, when the frequency band of the image signal is narrowed, when the sampling signal turns on the sample and hold circuit to supply the image signal to the data line. In some cases, sampling is performed in a portion where the image signal changes. In this case, since the image signal immediately before the sample-and-hold TFT constituting the sample-and-hold circuit is turned off is sampled, a higher voltage is used instead of an average voltage when the voltage of the image signal is increasing. In addition, when the voltage of the image signal changes in a decreasing direction, a lower voltage is sampled. Further, there is a disadvantage that the sampling voltage changes even if the timing of the sampling signal is slightly shifted.
[0004]
Therefore, for example, as shown in FIG. 14, the image signal is phase-expanded into a plurality of streams to expand the frequency band, and the image signal VID1 being sampled is synchronized with the timing of each sampling signal X1, X2,. To VID6 (for example, as shown by the dotted ellipse in FIG. 14 so that the average voltage of the image signal appears during the sampling period), and then the active matrix liquid crystal is processed. There is a technique for supplying a display device.
[0005]
In an active matrix type liquid crystal display device configured to be driven by a plurality of phase-developed image signals as described above, generally, as shown in FIG. 15, externally input from input terminals T1 to T6 as shown in FIG. The plurality of image signals VID1 to VID6 transmitted are transmitted to the image signal lines V1 to V6, and are supplied to the sample and hold
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, the image signal lines V1 to V6 that supply the image signals VID1 to VID6 from the input terminals T1 to T6 to the sample and hold
[0007]
However, when the relay wirings H1 to H6 are formed of a polysilicon film, the polysilicon film has a resistivity that is at least two orders of magnitude higher than the aluminum film. When the wiring film thickness is formed substantially constant, the wiring length L differs for each of the relay wirings H1 to H6, and thus the resistance between the relay wirings H1 to H6 differs. That is, the image signal sampled by the sample-and-
[0008]
An object of the present invention is to reduce the variation in the resistance value and the capacitance value even when the wiring width W of a relay wiring for transmitting a signal from a plurality of signal wirings to a driving circuit is small, and to substantially reduce the time constant between the plurality of signal wirings. Can be uniform. Accordingly, an object of the present invention is to provide an active matrix type liquid crystal display device which can suppress display unevenness of the active matrix type liquid crystal display device and perform high quality display.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention provides first and second image auxiliary input signal lines formed in parallel on a substrate, and first and second image auxiliary input signal lines arranged corresponding to a plurality of data lines. A second transistor made of polysilicon, which is connected to the first image auxiliary input signal line from a second transistor and a wiring on the source side of the first transistor via a first auxiliary relay wiring made of metal; A second relay line made of a metal having a length different from that of the first auxiliary relay line from a first relay line and a source-side line of the second transistor; A second relay wiring made of polysilicon connected to the input signal line, the first and second relay wirings have substantially the same wiring width, length, and film thickness, The first image auxiliary input signal line is 2 is located farther from the first and second transistors with respect to the second image auxiliary input signal line, and the tip of the first relay wiring is connected to the transistor in the wide first image auxiliary input signal line. A connection is made at a near edge, and a tip of the second relay wiring is connected at a far edge to the transistor in the wide second image auxiliary input signal line.
[0010]
Thereby, the resistance value of the relay wiring becomes substantially uniform. Therefore, by arranging the plurality of signal wirings almost in parallel with each other in a region intersecting with the relay wirings and making the wiring widths substantially equal, the overlapping capacity with other signal wirings becomes almost uniform, and the signal to be transmitted is Becomes substantially equal between the signal wiring paths. Further, since the length, width and film thickness of the relay wiring are almost equal, even if the wiring width deviates from the target value due to process variations, the variation in the resistance value and the capacitance value between the signal wiring paths becomes almost constant, and the time constant There is an advantage that display unevenness of the active matrix type liquid crystal display device due to the variation of the above can be suppressed.
Further, in the configuration of the present invention, the parasitic capacitance is formed at the first second image auxiliary input line at the intersection of the relay wiring and the image auxiliary input line, and the potential fluctuation of the relay wiring due to the parasitic capacitance. Is minimally affected. Further, in this configuration, the length of the relay wiring can be minimized, so that the resistance of the relay wiring can be reduced, and the area required for the wiring can be minimized, so that efficient design can be performed.
[0011]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0012]
(Reference Example 1)
FIG. 1 shows a configuration example of a substrate for an active matrix liquid crystal display device of an active matrix liquid crystal display device to which the present invention is applied. In FIG. 1,
[0013]
In this embodiment, scanning line driving circuits 14A and 14B including a Y shift register circuit and a buffer circuit for sequentially selecting and driving the
[0014]
On the other hand, in the present embodiment, a data
[0015]
To the source electrode of the sample-and-
[0016]
Although not particularly limited, in this embodiment, as shown in FIG. 8, the data
[0017]
Further, in the present embodiment, the method of sequentially driving the data lines 12 line by line at a fixed timing has been described, but a number of
[0018]
Further, in this embodiment, the peripheral driving circuit including the data line driving
[0019]
FIG. 2 shows an embodiment in which the present invention is applied to a connection portion between the image
[0020]
[0021]
Further, in this embodiment, between the image signal line V1 and the auxiliary relay wiring S1, the image signal lines V2 to V6 are interposed between the image signal lines V1 to V6 via an interlayer insulating film in a direction crossing the image signal lines V1 to V6. In another layer, a relay wiring H1 made of a conductive film such as a polysilicon film in the same layer as the
[0022]
When the relay wirings H1 to H6 are formed of a polysilicon film forming a gate electrode of a TFT and the auxiliary relay wirings S1 to S6 are formed of an aluminum film, the resistivity of the aluminum film is higher than that of the polysilicon film. Since it is smaller by about two digits, the difference in resistance value due to the difference in length of the auxiliary relay wirings S1 to S6 can be extremely small. Further, since the overlapping area with the other image signal lines becomes equal, the overlapping capacitance becomes uniform, and the capacitance of each image signal line is also made uniform. Therefore, the time constant for the transmitted image signal becomes equal between the signal paths, the line widths of the image signal lines V1 to V6 are substantially equal to each other, and the line width W between the relay wirings H1 to H6 is also substantially equal to each other. In addition, even if the line width deviates from the design target value due to the process variation, the variation of the capacitance value and the resistance value between the image signals becomes substantially the same, and the display unevenness due to the variation of the time constant can be suppressed.
[0023]
It is most efficient to set the length L of the relay wirings H1 to H6 within the line width L1 + 30 μm of the signal wiring group 20 (image signal lines V1 to V6). The length L of the relay wirings H1 to H6 having a high resistance value is the shortest, the wiring resistance is reduced, and the occupied area can be reduced. Therefore, an efficient design for finely integrating the peripheral drive circuit region can be performed.
[0024]
In the present embodiment, the data lines 12 and the auxiliary relay wirings S1 to S6 and the image signal lines V1 to V6 are formed by aluminum films formed by the same process. However, a metal film such as Cr or Ta or a metal silicide film is used. It is also possible to use a different conductive film. In addition, if the relay wirings H1 to H6 are formed of not only a polysilicon film but also a metal film such as Mo, Ta, W, or Cr, or a metal silicide film such as Mo-Si or W-Si, the resistance can be reduced. And the effect is further improved in making the time constant between the wirings uniform.
[0025]
FIG. 3 shows a modification of the first embodiment. In this modification, the contact holes 43 to the
[0026]
FIG. 4 shows still another modification of the first embodiment. In this modification, the area occupied by the sample and hold
[0027]
FIG. 5 shows still another modification of the first embodiment. In this modified example, the length L4 of the auxiliary relay wirings S1 to S6 is the same as that of the relay wirings H1 to H6 by making the distances from the image signal lines V1 to V6 to the
[0028]
Also, in the embodiment shown in FIGS. 2 to 5, the sample-and-
[0029]
FIG. 6 shows still another modification of the above embodiment. In this modification, the sample-
[0030]
In the above embodiment, the case where the present invention is applied to a portion for transmitting the phase-expanded image signals VID1 to VID6 from the image signal lines V1 to V6 to the sample and hold
[0031]
(Optimal embodiment)
Next, an optimal embodiment to which the present invention is applied will be described. FIG. 7 shows image
[0032]
Also in this embodiment, the relay wirings H1 and H2 are formed of the same polysilicon film as the
[0033]
(Reference Example 2)
FIG. 8 shows the relationship between the X shift register circuit 150 constituting the data
[0034]
In the present embodiment, an example is shown in which the X shift register circuit 150 formed in the data line driving circuit is constituted by the clocked
[0035]
Further, in the present embodiment, it goes without saying that the present invention can be applied not only to the X shift register circuit 150 but also to the Y shift register circuit forming the scanning line driving circuits 14A and 14B in FIG. That is, if the relay wiring and the auxiliary relay wiring of the present invention are used for the relay wiring between the clock signal line transmitting the clock signal CLY and the inverted phase clock signal CLYB and the Y shift register circuit, The delay difference between the
[0036]
(Reference Example 3)
FIG. 18 shows still another embodiment of the present invention. This is achieved, for example, by connecting signals N1, N3, N5,... Transmitted to the odd-numbered stages sequentially transmitted from the shift register circuit to one terminal of the two-
[0037]
The circuits controlled by these enable signals ENB1 and ENB2 are not only two-
[0038]
The present invention can be applied to all cases where a driving circuit having at least two or more signal wirings and controlled by signals transmitted to the signal wirings is configured.
[0039]
(Description of manufacturing process)
9 to 11 show a manufacturing process of the
[0040]
First, in a step (1), a polysilicon film is deposited on a
[0041]
In the step (2), the
[0042]
In the step (3), the surface of the polysilicon film (1a) of the pixel TFT portion formed in the step (2) is thermally oxidized at a temperature of 900 to 1300 ° C., thereby forming a gate oxide film on the channel layer 1a.
[0043]
In the step (4), a low-
[0044]
In the step (5), the
[0045]
In the step (6), using the
[0046]
In the step (7), the first
In the step (8), a
[0047]
In the step (9), a low-resistance
[0048]
In the step (10), the low-resistance
[0049]
In the step (11), a second interlayer insulating film such as a BPSG film (a silicate glass film containing boron and phosphorus) is formed so as to cover the data lines 12, the image signal lines V1 to V6, and the auxiliary relay wiring 51. The
In the step (12), the second
[0050]
In the step (13), in the pixel TFT portion, an
[0051]
In the step (14), a pixel electrode 9a is formed on the
[0052]
Then, an alignment film made of polyimide or the like is formed on the
[0053]
Although not particularly limited, in the present embodiment, as shown in FIG. 17, the
[0054]
As described above, the relay wirings H1 to H6 made of a polysilicon film in the embodiment of FIGS. 2 to 8 are formed simultaneously with the
[0055]
(Description of active matrix type liquid crystal display device)
FIG. 12A is a plan view of an active matrix liquid crystal display device manufactured in this embodiment. FIG. 12B is a cross-sectional view of the active matrix liquid crystal display device taken along line YY ′ in FIG. As shown in FIG. 15, the data
[0056]
As shown in FIG. 12B, a liquid crystal 117 such as a well-known TN (Twisted Nematic) liquid crystal is filled in a space surrounded by a
[0057]
(Description of projection display device)
FIG. 13 shows a configuration example of a data projector as an example of a projection display device in which the active matrix liquid crystal display device having the above configuration is applied as a light valve.
[0058]
In FIG. 13, 370 is a light source such as a halogen lamp, 371 is a parabolic mirror, 372 is a heat ray cut filter, 373, 375 and 376 are dichroic mirrors of blue reflection, green reflection and red reflection, 374 and 377 are reflection mirrors, respectively.
[0059]
In the data projector of this embodiment, the white light emitted from the
[0060]
On the other hand, the light transmitted through the blue reflecting
[0061]
The
[0062]
【The invention's effect】
As described above, the present invention relates to a first and a second image auxiliary input signal line formed in parallel on a substrate, and a timing signal line formed in parallel with the image auxiliary input signal line. A transistor provided corresponding to the data line, a relay wiring connected to one of the first and second image auxiliary input signal lines and a wiring on a source side of the transistor, and a transistor connected to the timing signal line. And a precharge circuit having a drive signal line forming a gate electrode of the transistor, wherein the relay wiring has substantially the same wiring width, length and thickness as other relay wirings.
Thereby, the resistance value of the relay wiring becomes substantially uniform. Therefore, by arranging the plurality of signal wirings almost in parallel with each other in a region intersecting with the relay wirings and making the wiring widths substantially equal, the overlapping capacity with other signal wirings becomes almost uniform, and the signal to be transmitted is Becomes substantially equal between the signal wiring paths. Further, since the length, width and film thickness of the relay wiring are almost equal, even if the wiring width deviates from the target value due to process variations, the variation in the resistance value and the capacitance value between the signal wiring paths becomes almost constant, and the time constant There is an effect that display unevenness of the active matrix type liquid crystal display device due to the variation of the above can be suppressed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing an example of an active matrix type liquid crystal display device substrate included in an active matrix type liquid crystal display device to which the present invention is applied.
FIG. 2 is a wiring layout diagram showing an embodiment in which the present invention is applied to a connection portion between a signal wiring group for supplying an image signal and a sample hold circuit in an active matrix type liquid crystal display device.
FIG. 3 is a wiring layout diagram showing a modification of the embodiment of FIG. 2;
FIG. 4 is a wiring layout diagram showing another modification of the embodiment of FIG. 2;
FIG. 5 is a wiring layout diagram showing still another modification of the embodiment of FIG. 2;
FIG. 6 is a wiring layout diagram showing still another modified example of the embodiment of FIG. 2;
FIG. 7 is a wiring layout diagram showing a second embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a configuration diagram showing a shift register circuit and a clock signal wiring group for supplying a clock signal to the shift register circuit in an active matrix type liquid crystal display device suitable for applying the present invention.
FIG. 9 is a cross-sectional view showing a manufacturing process (first half) of a pixel TFT portion and an image signal line portion of an active matrix type liquid crystal display device to which the present invention is applied in the order of steps.
FIG. 10 is a sectional view showing a manufacturing process (middle stage) of a pixel TFT portion and an image signal line portion of an active matrix liquid crystal display device to which the present invention is applied, in the order of steps.
FIG. 11 is a cross-sectional view showing a manufacturing process (second half) of a pixel TFT portion and an image signal line portion of an active matrix liquid crystal display device to which the present invention is applied, in the order of steps.
12A is a plan view of an active matrix liquid crystal display device, and FIG. 12B is a cross-sectional view taken along line YY ′ of FIG.
FIG. 13 is a schematic configuration diagram of a data projector as an example of a projection display device in which the active matrix liquid crystal display device of the embodiment is applied as a light valve.
FIG. 14 is a timing chart illustrating an example of a relationship between a phase-developed image signal and a sampling signal of an active matrix liquid crystal display device.
FIG. 15 is a circuit diagram as an example showing a connection relationship between a signal wiring group for supplying an image signal and a sample-hold circuit in an active matrix liquid crystal display device substrate.
FIG. 16 is a layout diagram showing connection wiring between a signal wiring group for supplying an image signal and a sample-and-hold circuit in an active matrix type liquid crystal display device substrate.
FIG. 17 is a plan view of a pixel portion of an active matrix liquid crystal display device of the present invention.
FIG. 18 is a configuration diagram as an example showing a NAND circuit and a signal wiring group for supplying an enable signal to the NAND circuit in an active matrix type liquid crystal display device suitable for applying the present invention.
19 is a timing chart illustrating an example of a relationship between an enable signal and sampling signals X1, X2,..., Xn in an active matrix type liquid crystal display device suitable for applying the present invention. .., Xn overlap each other, and (B) is a timing chart in which adjacent sampling signals X1, X2,.
FIGS. 20A and 20B show equivalent circuits constituting a sample-hold circuit and a precharge circuit of an active matrix liquid crystal display device of the present invention, wherein (A) an N-channel TFT, (B) a P-channel TFT, and (C), respectively. 3) An equivalent circuit diagram showing a CMOS type TFT.
[Explanation of symbols]
1 Semiconductor layer
1a Channel region
2 Gate insulating film
3 Polysilicon film
3a capacity line
4 First interlayer insulating film
5, 8 Contact hole
6 Aluminum film
7 Second interlayer insulating film
9 ITO film
9a Pixel electrode
10 Substrate
11 scanning lines
12 Data line (source electrode)
13 pixels
14A, 14B Y shift register circuit
15 Data line drive circuit
16 Sample hold circuit
17 Precharge circuit
18 Precharge circuit drive signal line
19A Image auxiliary input signal line (NRS1)
19B Image auxiliary input signal line (NRS2)
20 Image signal wiring group
41 TFT source electrode for sample hold
42 TFT drain electrode for sample hold
42A P-channel TFT
42B N-channel TFT
43 Contact hole on the TFT source electrode side for sample hold
44 TFT hold electrode side contact hole for sample hold
45 Contact hole between image signal line and relay wiring
46 Contact hole between relay wiring and auxiliary relay wiring
49A Contact hole between image auxiliary input signal line (NRS1) and relay wiring
49B Contact hole between image auxiliary input signal line (NRS2) and relay wiring
50A Contact hole between relay wiring H1 and auxiliary relay wiring S1
50B Contact hole between relay wiring H2 and auxiliary relay wiring S2
81, 82 Relay wiring from enable signal line to NAND circuit
91-98 Relay wiring from clock signal line to shift register circuit
100 resist
101 High concentration impurity ion
110 Counter substrate
111 Counter electrode
112 Sealing material
113 Black Matrix
115 Vertical conduction terminal
116 External input / output terminal
117 liquid crystal
118 sealant
130 pixel area
150 X shift register circuit
160 Sample Hold TFT
170 Precharge TFT
180 polysilicon wiring
200,201 Clocked inverter
202,203 NAND circuit
370 lamp
373,375,376 Dichroic mirror
374,377 Reflection mirror
378,379,380 Light valve
383 dichroic prism
384 Projection lens
385 control unit
Claims (5)
複数のデータ線に対応して並設された第1及び第2のトランジスタと、
前記第1のトランジスタのソース側の配線から、金属からなる第1の補助中継配線を介して、前記第1の画像補助入力信号線に接続される、ポリシリコンからなる第1の中継配線と、
前記第2のトランジスタのソース側の配線から、前記第1の補助中継配線とは長さが異なる金属からなる第2の補助中継配線を介して、前記第2の画像補助入力信号線に接続される、ポリシリコンからなる第2の中継配線と、
を有するプリチャージ回路を備え、
前記第1及び第2の中継配線は互いに配線幅及び長さ及び膜厚がほぼ等しく、
前記第1の画像補助入力信号線は前記第2の画像補助入力信号線に対して前記第1及び第2のトランジスタから遠い側に位置し、
前記第1の中継配線の先端は、幅広の前記第1の画像補助入力信号線における前記トランジスタに近い側の縁部において接続され、
前記第2の中継配線の先端は、幅広の前記第2の画像補助入力信号線における前記トランジスタに遠い側の縁部において接続されること、
を特徴とするアクティブマトリクス基板。First and second image auxiliary input signal lines formed in parallel on a substrate;
First and second transistors arranged in parallel corresponding to the plurality of data lines;
A first relay wiring made of polysilicon, connected from the wiring on the source side of the first transistor to the first image auxiliary input signal line via a first auxiliary relay wiring made of metal;
A second image auxiliary input signal line is connected from a source-side wiring of the second transistor to a second image auxiliary input signal line via a second auxiliary relay wiring made of a metal having a length different from that of the first auxiliary relay wiring. A second relay wiring made of polysilicon,
A precharge circuit having
The first and second relay wirings have substantially the same wiring width, length and thickness, and
The first image auxiliary input signal line is located farther from the first and second transistors with respect to the second image auxiliary input signal line;
An end of the first relay wiring is connected to an edge of the wide first image auxiliary input signal line closer to the transistor,
A tip of the second relay wiring is connected to an edge of the wide second image auxiliary input signal line that is farther from the transistor;
An active matrix substrate, characterized in that:
前記駆動信号線に接続し、前記第1及び第2のトランジスタのゲート電極を形成するポリシリコン配線とを有し、
前記ポリシリコン配線は前記ゲート電極領域で幅が狭くなることを特徴とする請求項1に記載のアクティブマトリクス基板。A drive signal line formed in parallel with the first and second image auxiliary input signal lines;
A polysilicon wiring connected to the drive signal line and forming a gate electrode of the first and second transistors;
2. The active matrix substrate according to claim 1, wherein the polysilicon wiring has a width reduced in the gate electrode region.
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