JP4737333B2 - Signal output device and signal input device - Google Patents
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Description
本発明は信号出力装置および信号入力装置に関する。 The present invention relates to a signal output device and a signal input device .
アクティブマトリクス回路は、基本的に行状の選択線と、列状の信号線と、両者の交差部に配された能動素子と、各選択線を順次走査して能動素子を選択する為の選択パルスを出力する垂直走査回路と、各信号線を開閉制御する為の制御パルスを出力して選択された能動素子に対する信号の入力又は出力を行なう水平走査回路とからなる。係る構成を有するアクティブマトリクス回路は、例えば液晶表示装置や面圧力分布検出装置に応用可能である。液晶表示装置などのディスプレイに応用する場合には、水平走査回路は能動素子に接続された画素電極に対する画像信号の出力を行なう。一方、指紋検出器などの面圧力分布検出装置に応用する場合には、能動素子に接続された電極に印加された圧力信号を取り込む。 An active matrix circuit basically includes a row-shaped selection line, a column-shaped signal line, an active element arranged at the intersection of the two, and a selection pulse for sequentially scanning each selection line to select an active element. And a horizontal scanning circuit that outputs a control pulse for controlling the opening and closing of each signal line and inputs or outputs a signal to a selected active element. The active matrix circuit having such a configuration can be applied to, for example, a liquid crystal display device and a surface pressure distribution detection device. When applied to a display such as a liquid crystal display device, the horizontal scanning circuit outputs an image signal to a pixel electrode connected to an active element. On the other hand, when applied to a surface pressure distribution detection device such as a fingerprint detector, a pressure signal applied to an electrode connected to an active element is captured.
上述した水平走査回路は、シフトレジスタからなる転送回路を含み、水平スタートパルスを水平クロック信号に応じて順次先頭段から後尾段に転送して制御パルスを出力する。又、垂直走査回路は、垂直スタートパルスを垂直クロック信号に応じて順次先頭段から後尾段に転送する垂直転送回路を含む。これらの転送回路に供給されるスタートパルスやクロック信号は、従来外部のタイミングジェネレータから供給されていた。しかしながら、これらを外部から供給するとアクティブマトリクス回路を応用したシステム全体の構成が複雑化するという課題がある。又、従来は外部から入力される低電圧のスタートパルスやクロック信号を内部で高電圧に昇圧して転送回路に供給する為の昇圧回路を備えている。しかしながら、この昇圧回路は転送回路の各段に供給されるクロック信号を単一のレベルシフタで昇圧していた為、負荷が過大になる傾向があり、信号遅延や消費電流の増大化などの問題が生じていた。 The horizontal scanning circuit described above includes a transfer circuit composed of a shift register, and sequentially transfers a horizontal start pulse from the first stage to the rear stage according to a horizontal clock signal and outputs a control pulse. The vertical scanning circuit includes a vertical transfer circuit that sequentially transfers a vertical start pulse from the first stage to the rear stage according to a vertical clock signal. The start pulse and clock signal supplied to these transfer circuits are conventionally supplied from an external timing generator. However, if these are supplied from the outside, there is a problem that the configuration of the entire system to which the active matrix circuit is applied becomes complicated. Conventionally, a booster circuit is provided for boosting a low voltage start pulse or clock signal input from the outside to a high voltage internally and supplying it to the transfer circuit. However, since this booster circuit boosts the clock signal supplied to each stage of the transfer circuit with a single level shifter, the load tends to be excessive, and there are problems such as signal delay and increased current consumption. It was happening.
本発明の一の態様は、信号の出力に用いる複数の素子と、前記複数の素子を制御パルスによって順次選択する走査回路とを備えてなり、前記走査回路が、入力されたスタートパルスに応じて制御パルスを順次転送する転送回路を有し、前記転送回路の一段または複数段を単位とした複数の単位について前記単位ごとにクロック信号をそれぞれ昇圧する昇圧回路を有する信号出力装置である。 One embodiment of the present invention includes a plurality of elements used for signal output, and a scanning circuit that sequentially selects the plurality of elements by a control pulse, and the scanning circuit is responsive to an input start pulse. The signal output device includes a transfer circuit that sequentially transfers control pulses, and a booster circuit that boosts a clock signal for each unit of a plurality of units each including one or more stages of the transfer circuit .
本発明の他の態様は、マトリクス状に配置された信号の出力に用いる複数の素子と、前記複数の素子の水平方向に沿った列を垂直方向に沿って順次選択する垂直走査回路と、前記垂直走査回路によって選択された素子の列について、水平方向に沿って順次素子へ信号の出力を行う水平走査回路とを備えてなり、前記垂直走査回路または水平走査回路の少なくとも一方が、入力されたスタートパルスに応じて制御パルスを選択対象の前記素子に順次転送する転送回路を有し、前記転送回路の一段または複数段を単位とした複数の単位について前記単位ごとにクロック信号をそれぞれ昇圧する昇圧回路を有する信号出力装置である。 According to another aspect of the present invention, a plurality of elements used for outputting signals arranged in a matrix, a vertical scanning circuit that sequentially selects columns along the horizontal direction of the plurality of elements along the vertical direction, and A column of elements selected by the vertical scanning circuit, and a horizontal scanning circuit that sequentially outputs signals to the elements along the horizontal direction, and at least one of the vertical scanning circuit or the horizontal scanning circuit is input A booster that has a transfer circuit that sequentially transfers a control pulse to the element to be selected in response to a start pulse, and that boosts the clock signal for each unit of a plurality of units each including one or more stages of the transfer circuit. A signal output device having a circuit.
ここで、本発明の信号出力装置では、前記昇圧回路の各々について、転送回路の対応する段が転送動作を行なう時に合わせて昇圧動作を行なうものでもある。Here, in the signal output device of the present invention, for each of the boosting circuits, the boosting operation is performed in accordance with the corresponding stage of the transfer circuit performing the transfer operation.
また、本発明の信号出力装置では、前記昇圧回路の各々について、転送回路の対応する段から出力されるパルスにより昇圧動作のオンオフが直接制御されているものでもある。In the signal output device of the present invention, on / off of the boosting operation is directly controlled by the pulse output from the corresponding stage of the transfer circuit for each of the boosting circuits.
また、本発明の信号出力装置では、前記転送回路の各段が、対応する昇圧回路から供給されたクロック信号に応じ転送動作を行なって制御パルスを出力し、更に該制御パルスに応じ該クロック信号をサンプリングして各信号線を開閉制御するスイッチを含むものでもある。In the signal output device of the present invention, each stage of the transfer circuit performs a transfer operation according to the clock signal supplied from the corresponding booster circuit and outputs a control pulse, and further, according to the control pulse, the clock signal It also includes a switch for sampling and controlling the opening and closing of each signal line.
本発明の他の態様は、複数の検出部と、前記複数の検出部を制御パルスによって順次選択する走査回路とを備えてなり、前記走査回路が、入力されたスタートパルスに応じて制御パルスを順次転送する転送回路を有し、前記転送回路の一段または複数段を単位とした複数の単位について前記単位ごとにクロック信号をそれぞれ昇圧する昇圧回路を有する信号入力装置である。 Another aspect of the present invention includes a plurality of detection units and a scanning circuit that sequentially selects the plurality of detection units by a control pulse, and the scanning circuit generates a control pulse according to an input start pulse. The signal input device includes a transfer circuit that sequentially transfers and a booster circuit that boosts a clock signal for each unit of a plurality of units each including one or more stages of the transfer circuit.
本発明の他の態様は、マトリクス状に配置された複数の検出部と、前記複数の検出部の水平方向に沿った列を垂直方向に沿って順次選択する垂直走査回路と、前記垂直走査回路によって選択された検出部の列について、水平方向に沿って順次検出部より信号の取得を行う水平走査回路とを備えてなり、前記垂直走査回路または水平走査回路の少なくとも一方が、入力されたスタートパルスに応じて制御パルスを選択対象の前記検出部に順次転送する転送回路を有し、前記転送回路の一段または複数段を単位とした複数の単位について前記単位ごとにクロック信号をそれぞれ昇圧する昇圧回路を有する信号入力装置である。 According to another aspect of the present invention, a plurality of detection units arranged in a matrix, a vertical scanning circuit that sequentially selects columns along the horizontal direction of the plurality of detection units along the vertical direction, and the vertical scanning circuit And a horizontal scanning circuit that sequentially acquires signals from the detection unit along the horizontal direction, and at least one of the vertical scanning circuit or the horizontal scanning circuit is input to A booster that has a transfer circuit that sequentially transfers a control pulse to the detection unit to be selected in accordance with a pulse, and that boosts the clock signal for each unit of a plurality of units each including one or more stages of the transfer circuit. A signal input device having a circuit.
ここで、本発明の信号入力装置では、前記昇圧回路の各々について、転送回路の対応する段が転送動作を行なう時に合わせて昇圧動作を行なうものでもある。Here, in the signal input device according to the present invention, for each of the booster circuits, the boosting operation is performed in accordance with the corresponding stage of the transfer circuit performing the transfer operation.
また、本発明の信号入力装置では、前記昇圧回路の各々について、転送回路の対応する段から出力されるパルスにより昇圧動作のオンオフが直接制御されているものでもある。In the signal input device of the present invention, on / off of the boosting operation is directly controlled by the pulse output from the corresponding stage of the transfer circuit for each of the boosting circuits.
また、本発明の信号入力装置では、前記転送回路の各段が、対応する昇圧回路から供給されたクロック信号に応じ転送動作を行なって制御パルスを出力し、更に該制御パルスに応じ該クロック信号をサンプリングして各信号線を開閉制御するスイッチを含むものでもある。In the signal input device of the present invention, each stage of the transfer circuit performs a transfer operation according to the clock signal supplied from the corresponding booster circuit and outputs a control pulse, and further, according to the control pulse, the clock signal It also includes a switch for sampling and controlling the opening and closing of each signal line.
本発明によれば、点順次転送回路において、外部より転送開始波形(VST波形)を送る場合と異なり、常に波形を考慮しなくてよい。適宜な設定の波形を構成する為に、外部の回路を組む必要がない。又、これにより、システム全体の回路数削減が可能である。転送開始時のみ波形を入力すればよい為、内部レベルシフタ回路や外部システムの消費電力を低減化できる。外部からのVST波形は、常にコンスタントに入力する必要はない為、入力からのノイズの影響が少ない。VST波形と駆動波形(VCK波形)の遅延量が考慮され、動作マージンも大きい。駆動モードや制御などの初期設定のみの波形にも同様に使用可能である。内部ドットへのデータの入出力が一定周期で行なわれる場合、特に外部からの信号制御が入らない為、この様なデバイスに使用する
と好適である。
According to the present invention, unlike the case where the transfer start waveform (VST waveform) is sent from the outside, the waveform need not always be considered in the dot sequential transfer circuit. It is not necessary to assemble an external circuit in order to construct a waveform with an appropriate setting. As a result, the number of circuits in the entire system can be reduced. Since the waveform only needs to be input at the start of transfer, the power consumption of the internal level shifter circuit and the external system can be reduced. Since the external VST waveform does not always need to be input constantly, the influence of noise from the input is small. The delay amount between the VST waveform and the drive waveform (VCK waveform) is taken into consideration, and the operation margin is large. It can also be used for waveforms with only initial settings such as drive mode and control. When input / output of data to / from the internal dots is performed at a constant period, since signal control from the outside is not particularly entered, it is suitable for use in such a device.
また、本発明によれば、点順次転送回路において、外部よりVCK波形を送る場合と異なり、常にVST波形などを考慮しなくてもよい。VCK波形の内部負荷を考えて、適宜な設定の波形を構成する為に、外部の回路を組むことがなく、システム全体の回路数を減らすことができる。外部からのVCK波形入力を行なう必要がない為、入出力間のノイズの影響がない。VST波形とVCK波形の遅延量を考慮した論理的なポイントをラッチする為、入力波形に対する依存が少なく、動作マージンが大きい。 Further , according to the present invention, unlike the case where the VCK waveform is sent from the outside in the point sequential transfer circuit, it is not always necessary to consider the VST waveform. In consideration of the internal load of the VCK waveform, a waveform having an appropriate setting is configured, so that no external circuit is formed and the number of circuits in the entire system can be reduced. Since there is no need to input an external VCK waveform, there is no influence of noise between input and output. Since the logical point in consideration of the delay amount of the VST waveform and the VCK waveform is latched, the dependence on the input waveform is small and the operation margin is large.
また、本発明によれば、水平転送回路において、外部より転送開始波形(スタート波形)を送る場合と異なり、常に波形を考慮しなくてよい。適宜な設定の波形を構成する為に、外部の回路を組む必要がない。又、これによりシステム全体の回路数を削減できる。転送開始のみに波形を入力すればよい為、内部レベルシフタ回路や外部システムの消費電力を低減できる。外部からのスタート波形は、常にコンスタントに入力する必要がない為、入力からのノイズの影響が少ない。又、不要時には外部からの信号を遮断することができる。スタート波形と駆動波形の遅延量が考慮され、動作マージンも大きい。駆動モードや制御などの初期設定のみで、DC的に変化が多い繰り返し波形にも、同様に適用できる。基準クロックから波形を合成する方法を用いると、定期的にループする様な波形では、外部からの供給なしでも、内部波形から生成することができる。 Further , according to the present invention, in the horizontal transfer circuit, unlike the case where the transfer start waveform (start waveform) is sent from the outside, it is not always necessary to consider the waveform. It is not necessary to assemble an external circuit in order to construct a waveform with an appropriate setting. This also reduces the number of circuits in the entire system. Since it is sufficient to input a waveform only at the start of transfer, the power consumption of the internal level shifter circuit and the external system can be reduced. Since the external start waveform does not always need to be input constantly, the influence of noise from the input is small. In addition, external signals can be blocked when not needed. Considering the delay amount of the start waveform and the drive waveform, the operation margin is large. The present invention can be similarly applied to a repetitive waveform having a large change in DC only by an initial setting such as a drive mode and control. When a method of synthesizing a waveform from a reference clock is used, a waveform that loops periodically can be generated from an internal waveform without external supply.
また、本発明によれば、点順次転送回路において、回路内の初期状態を確定する為、初期設定の為の無効な転送を実施する必要がない。どのタイミング時でも転送状態を初期化することができる。以前の動作状態に依存した転送回路内の電位状態の不確定性をクリアする為常に初期条件を確定し、データの入出力ポイントを決定できる為、転送開始時に異常な動作がない。電圧印加及び転送開始から空回しの転送を行なう必要がなく、タイミング期間などにある程度マージンを持った動作を行なう必要がない。初期化の為の波形を入力直後デバイス内のデータの入出力を直ちに実行でき、情報のやり取りが迅速化される。 In addition , according to the present invention, in the point sequential transfer circuit, the initial state in the circuit is determined, so that it is not necessary to perform invalid transfer for initial setting. The transfer state can be initialized at any timing. In order to clear the uncertainty of the potential state in the transfer circuit depending on the previous operation state, the initial condition can always be determined and the data input / output point can be determined, so there is no abnormal operation at the start of transfer. It is not necessary to carry out idle transfer from the start of voltage application and transfer, and it is not necessary to perform an operation with a certain margin in the timing period. Immediately after inputting the waveform for initialization, input / output of data in the device can be executed immediately, and the exchange of information is expedited.
また、本発明によれば、レベルシフタを回路端部に用いて、バッファを数段配置し、配線の最大負荷量を動作する構成の場合に比べ、バッファの各トランジスタ特性によるデューティ比の変化が小さい。又、整形の為の回路が不要である。バッファ自身での消費電力のロスが小さく、小サイズのバッファで駆動が可能である。転送期間以外のclk波形の供給の為の負荷が小さく、レベルシフタ内の消費電力も小さい。遅延が小さく電圧の振幅値の減衰も小さい。このことから、シフトレジスタ動作にマージンの高い駆動が可能である。一シフトレジスタに一レベルシフタを対応させた構成により、先頭段や最終段に転送とは無関係なダミーのシフトレジスタを加える必要がなくなり、ダミー回路の領域や回路数や消費電力などを節約できる。各シフトレジスタのオン/オフ制御により、タイミング上の重複期間が小さい為、レベルシフタ自身の消費電力を低減できる。 In addition , according to the present invention, the change in the duty ratio due to the transistor characteristics of the buffer is small compared to a configuration in which a level shifter is used at the circuit end and several stages of buffers are arranged to operate the maximum load amount of the wiring. . In addition, a circuit for shaping is not necessary. The loss of power consumption in the buffer itself is small, and the buffer can be driven with a small size buffer. The load for supplying the clk waveform other than the transfer period is small, and the power consumption in the level shifter is also small. The delay is small and the attenuation of the voltage amplitude value is also small. Therefore, it is possible to drive with a high margin for the shift register operation. With a configuration in which one level shifter is associated with one shift register, it is not necessary to add a dummy shift register unrelated to transfer to the first stage or the last stage, and the area of the dummy circuit, the number of circuits, power consumption, and the like can be saved. By controlling on / off of each shift register, since the overlapping period in timing is small, the power consumption of the level shifter itself can be reduced.
また、本発明によれば、レベルシフタを回路端部に用いて、バッファを数段配置し、配線の最大負荷量を動作する構成の場合に比べ、バッファの各トランジスタ特性によるデューティ比の変化が小さい。又、その波形整形の為の回路が不必要である。バッファ自身での消費電力のロスが小さく、小サイズバッファで駆動が可能になる。転送期間以外のclk波形を供給する為の負荷が小さく、レベルシフタ内の消費電力も小さい。先頭段と最終段での伝送時の負荷成分による遅延が小さく、電圧の振幅値の減衰も小さい。このことから、シフトレジスタ動作マージンの高い駆動が可能である。レベルシフタをシフトレジスタ直前に構成し各シフトレジスタの出力で制御する構成に比べ、制御線本数が少なく配線部での領域を小さくできる。レベルシフタをシフトレジスタ直前に構成し、シフトレジスタとレベルシフタを1:1で対応させる場合に比べ、回路構成を広く配置でき、十分な電流供給が可能である。オン/オフ制御により、タイミング上の重複期間が小さい為、レベルシフタ自身の消費電力を低減化できる。 In addition , according to the present invention, the change in the duty ratio due to the transistor characteristics of the buffer is small compared to a configuration in which a level shifter is used at the circuit end and several stages of buffers are arranged to operate the maximum load amount of the wiring. . Further, a circuit for shaping the waveform is unnecessary. The loss of power consumption in the buffer itself is small, and it becomes possible to drive with a small size buffer. The load for supplying the clk waveform outside the transfer period is small, and the power consumption in the level shifter is also small. The delay due to the load component at the time of transmission in the first stage and the last stage is small, and the attenuation of the voltage amplitude value is also small. Therefore, driving with a high shift register operation margin is possible. Compared to the configuration in which the level shifter is configured immediately before the shift register and is controlled by the output of each shift register, the number of control lines is small and the area in the wiring portion can be reduced. Compared with the case where the level shifter is configured immediately before the shift register and the shift register and the level shifter are associated with each other at 1: 1, the circuit configuration can be widely arranged and sufficient current supply is possible. By the on / off control, the overlapping period in the timing is small, so that the power consumption of the level shifter itself can be reduced.
また、本発明によれば、アクティブマトリクス回路において、基準クロック(HCK波形)により、各ドットに供給される信号線の制御を行なう為、転送回路内で発生する遅延の影響が少なく、外部信号からの遅延領域内で制御可能である。トータル的に見て非常に少ない遅延量で制御ができる。シフトレジスタ回路のラッチと、信号線の制御が可能となり、内部回路数の低減化と消費電力の低減化及び省スペースな回路構成が可能となる。HST波形及びHCK波形の遅延量が小さい為、動作マージンの大きい回路構成が実現できる。 Further, according to the present invention, in the active matrix circuit, the reference clock (HCK waveform) for controlling the signal line to be supplied to each dot, less affected by delays that occur in the transfer circuit, the external signal Can be controlled within the delay region. Control is possible with a very small delay amount in total. The latch of the shift register circuit and the signal line can be controlled, so that the number of internal circuits can be reduced, the power consumption can be reduced, and a space-saving circuit configuration can be realized. Since the delay amount of the HST waveform and the HCK waveform is small, a circuit configuration with a large operation margin can be realized.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。図1は、本発明に係るアクティブマトリクス回路の一実施形態である面圧力分布検出装置を模式的に表わしている。この面圧力分布検出装置は指紋センサーとして用いられており、ガラスなどからなる基板201の上に薄膜半導体プロセスにより検出部202を設け、その上に可撓性のフィルム203を載せたものである。フィルム203は厚みが10μm前後のポリエステル又はポリアミドからなり、その下面には蒸着法などにより導電膜が形成されている。この導電膜は接地されている。検出部202は、行列状に配された電極とこれらに接続した薄膜トランジスタを含んでいる。指紋検出に当たっては、図示する様にフィルム203上に検出対象となる指205を載せて軽く押し付けると、指紋の山(隆線)が当たった部位で、フィルム203の下面に形成されている導電膜がその下にある検出部202の各薄膜トランジスタに接続されたセンサ電極と接触し、その結果各電極が導電膜203を介して接地される。この様にして外部から印加される信号電圧をマトリクス状に配された電極及び対応する薄膜トランジスタを介して検出し、指紋を読み取る。尚、本発明に係るアクティブマトリクス回路は、指紋センサーなどの面圧力分布検出装置ばかりでなく、アクティブマトリクス型の液晶表示装置などにも適用可能である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 schematically shows a surface pressure distribution detection apparatus which is an embodiment of an active matrix circuit according to the present invention. This surface pressure distribution detection device is used as a fingerprint sensor, and includes a
図2は、図1に示した検査部202の具体的な構成例を示す模式的な部分断面図である。図示する様に、アクティブマトリクス回路はガラスなどからなる絶縁基板1を用いて形成されている。絶縁基板1の上には互いに接続した電極2及び薄膜トランジスタ3の組を含む素子領域がマトリクス状に集積配列している。尚、図では理解を容易にする為1個の素子領域のみが示されている。かかる構成を有する薄膜半導体装置を例えば面圧力分布検出回路に用いる場合には、絶縁基板1の上に異方性を有する導電フィルム4が重ねられる。各電極2は素子領域毎に導電フィルム4を介して直上から印加される信号電圧に感応する。各薄膜トランジスタ3は順次オン/オフ制御され、対応する電極2に印加された信号電圧の検出を行なう。電極2を形成した感応部分SRが対応する薄膜トランジスタ3及び信号配線9やゲート配線を形成した非感応部分NSRの上方を被覆するように延設されており、各素子領域内で感応部分SRの表面が最上方位置になる。換言すると、非感応部分NSRに含まれる薄膜トランジスタ3や信号配線9及びゲート配線を電極2が全面的に遮蔽している構造となっている。かかる構成により、導電フィルム4を介して印加される信号電圧を検出する際、信号配線9及びゲート配線から垂直方向に発生する寄生電界の悪影響を防いでいる。つまり、導電フィルム4側から見て絶縁基板1の表面は基本的に電極2のみとなり、検出力が高くなる。
FIG. 2 is a schematic partial cross-sectional view illustrating a specific configuration example of the
引続き図2を参照して本装置の構造を詳細に説明する。薄膜トランジスタ3はトップゲート構造を有し、上から順にゲート電極6、ゲート絶縁膜5及び半導体薄膜7を積層したものである。具体的には、石英ガラス等からなる絶縁基板1の上に多結晶シリコン等からなる半導体薄膜7がアイランド状にパタニングされている。その上にはゲート絶縁膜5を介してゲート電極6がパタニング形成されている。尚、図示しないがこのゲート電極6からゲート配線が延設されている。又、ゲート電極6の両側にはソース領域D及びドレイン領域Sが半導体薄膜7に形成されている。ゲート電極6及び半導体薄膜7は第一層間絶縁膜8により被覆されている。その上には金属膜からなる信号配線9がパタニング形成されており、コンタクトホールを介して薄膜トランジスタ3のソース領域Sに電気接続している。この信号配線9は第二層間絶縁膜10により被覆されている。第二層間絶縁膜10の上には電極2がパタニング形成されている。この電極2は第二層間絶縁膜10及び第一層間絶縁膜8に開口したコンタクトホールを介して薄膜トランジスタ3のドレイン領域Dに電気接続している。図から明らかなように、この電極2は非感応部分NSRに含まれる薄膜トランジスタ3、信号配線9及びゲート配線を導電フィルム4から遮蔽するように形成されている。尚、電極2は例えばITO等からなる透明導電膜をパタニングしたものである。面圧力分布検出装置に応用する場合、本薄膜半導体デバイスは必ずしも透明である必要はなく、従って電極2もITO等の透明導電膜で形成する必然性はない。但し、ITOは化学的な安定性及び機械的な強度が実用的に十分なレベルであり、電極材料として優れているので本実施形態ではこれを使っている。但し、本発明はITOに限られるものでなく、例えばアルミニウム等を電極2に用いることは勿論可能である。
The structure of the apparatus will be described in detail with reference to FIG. The
引続き、図2を参照して本薄膜半導体デバイスの製造方法を簡単に説明する。先ず、耐熱性を有する石英ガラス等からなる絶縁基板1の上に非晶質シリコンをCVD等により成膜する。続いて1000℃以上の処理温度で固相成長を行ない非晶質シリコンを多結晶シリコンに転換する。このようにして高性能化された半導体薄膜7をアイランド状にパタニングする。この上にゲート絶縁膜5を形成する。具体的には、半導体薄膜7を1000℃以上の高温で熱処理し、熱酸化膜を形成してこれをゲート絶縁膜5とする。更に、ゲート絶縁膜5の上に低抵抗化した多結晶シコリン等からなるゲート電極6を形成する。このゲート電極6をマスクとしてイオンインプランテーション等により不純物イオンを高濃度で半導体薄膜7に注入し、ドレイン領域D及びソース領域Sを形成する。続いてPSG等からなる第一層間絶縁膜8をCVD等より堆積する。この第一層間絶縁膜8にエッチング等でコンタクトホールを開口した後、その上に金属アルミニウム等をスパッタリングで堆積する。この金属アルミニウムを所定の形状にパタニングして信号配線9に加工する。この信号配線9はコンタクトホールを介して薄膜トランジスタ3のソース領域Sと電気接続する。更に信号配線9を被覆するようにPSG等からなる第二層間絶縁膜10を堆積する。この第二層間絶縁膜10及び第一層間絶縁膜8を貫通してコンタクトホールを開口した後、スパッタリング等によりITOを堆積する。このITOを所定の形状にパタニングして電極2に加工する。電極2は第二層間絶縁膜10及び第一層間絶縁膜8に開口したコンタクトホールを介して薄膜トランジスタ3のドレイン領域Dと電気接続する。尚、ゲート電極6のパタニング加工と同時にゲート配線の加工も行なう。
Next, the manufacturing method of the thin film semiconductor device will be briefly described with reference to FIG. First, amorphous silicon is deposited on the insulating
図3は、図1及び図2に示したアクティブマトリクス回路の全体構成を示す模式的な回路ブロック図である。図示するように、本回路は行状に配列した複数のゲート配線(選択線)6aと列状に配列した複数の信号配線9とを備えている。両配線6a,9の各交差部には電極2及び薄膜トランジスタ3が形成されている。薄膜トランジスタ3のソース領域は対応する信号配線9に接続され、ドレイン領域は対応する電極2に接続され、ゲート電極は対応するゲート配線6aに接続されている。尚、図示しないが行列配置した電極2の表面は異方性を有する導電フィルムで覆われている。複数のゲート配線6aには内蔵の垂直走査回路20が接続されており、選択パルスφV1,φV2,…,φVMを出力して各ゲート配線6aを垂直走査し、一水平期間毎に1行分の薄膜トランジスタ3をオンして、対応する1行分の電極2を選択する。更に、内蔵の水平走査回路40が各信号配線9に接続している。この水平走査回路40は一水平期間内で各信号配線9を順次走査し、オン状態にあるトランジスタ3を介して電極2から信号電圧を読み取る。この信号電圧は導電フィルムを介して各電極2に印加されたものである。具体的には、各信号配線9はスイッチ103を介して信号ライン104に接続されており、読み取られた信号電圧は逐次外部の検出回路60に供給される。この検出回路60は読み取られた信号電圧を解析して指紋のパタン等を認識する。水平走査回路40は順次サンプリングパルスφH1,φH2,φH3,…,φHNを出力し各スイッチ103を順次開閉駆動して対応する信号配線9から信号電圧をサンプリングする。以上の様に、マトリクス状に配された電極2がセンサーエリア80を構成する。その周辺に垂直走査回路20及び水平走査回路40が配されている。垂直走査回路20は、垂直スタートパルスVSTを、垂直クロック信号VCK1,VCK2に応じて順次先頭段から後尾段に転送する垂直転送回路(シフトレジスタ)を含んでいる。又、水平走査回路40は、水平スタートパルスHSTを水平クロック信号HCK1,HCK2に応じて順次先頭段から後尾段に転送してサンプリングパルスの元になる制御パルスを出力する水平転送回路(シフトレジスタ)を含んでいる。尚、VCK1とVCK2は互いに逆相関係にある。同様に、HCK1とHCK2も逆相の関係にある。
FIG. 3 is a schematic circuit block diagram showing the overall configuration of the active matrix circuit shown in FIGS. 1 and 2. As shown in the figure, this circuit includes a plurality of gate wirings (selection lines) 6a arranged in rows and a plurality of
図4は、本発明の第一面に係るアクティブマトリクス回路の実施形態を表わしたものであり、特に垂直走査回路周りのブロック構成を示している。図示する様に、本アクティブマトリクス回路の垂直走査回路は、入力されたスタートパルスVSTをクロック信号に応じて順次先頭段から後尾段に転送して選択パルスを形成するV転送回路22と、後尾段から出力された選択パルスを処理して、内部的にスタートパルスを形成しV転送回路22の先頭段に入力するVST発生回路21とを備えている。この他、外部から入力されるリセット信号を昇圧するレベルシフタ30と、開始選択回路23を備えている。この開始選択回路23は、最初の転送動作では、外部から入力されたリセット信号を選択してVST発生回路21に供給する一方、次回からの転送動作を繰り返し行なう時には、V転送回路22の最終段から出力されたタイミング波形(選択パルス)を選択して、VST発生回路21に供給する。
FIG. 4 shows an embodiment of an active matrix circuit according to the first aspect of the present invention, and particularly shows a block configuration around a vertical scanning circuit. As shown in the figure, the vertical scanning circuit of the present active matrix circuit includes a
図5は、図4に示した回路の動作説明に供するタイミングチャートである。図示する様に、開始選択回路23を介してV転送回路22に最初のVSTが印加されると、VCK1に応じて順次転送され、選択パルスが出力される。タイミングチャートでは、一段目の選択パルスをgate1で表わし、二段目の選択パルスをgate2で表わしている。転送回路22が最終段の選択パルスである終段gateを出力すると、これが開始選択回路23を介してVST発生回路21に供給され、次のVSTが形成される。この様にして、最初にVSTが供給されると、以下は内部的にVSTを逐次作成して転送動作を持続させている。この様に、初期設定波形(RESET波形)と内部波形からVSTを作るループ回路である為、垂直転送開始波形を逐一入力することなく、転送制御を行なうことができる。任意のタイミングで転送開始を行なうことができ、転送波形の為の内部回路、システム回路などが不要な為、システム全体の低消費電力化及び回路削減が可能になる。最終段転送終了とともに、開始信号を発生可能となり、外部信号に依存することなく常にコンスタントに転送が可能になる。回路内部の信号からVST波形を形成する為、入力波形の昇圧回路などによる回路内の遅延量が少なく、動作マージンの大きい回路構成が実現できる。
FIG. 5 is a timing chart for explaining the operation of the circuit shown in FIG. As shown in the figure, when the first VST is applied to the
図6は、図4に示した回路の具体的な構成例を示す回路図である。本例は、VST発生回路21をRSフリップフロップ(RSFF)で構成し、開始選択回路23を2NANDで構成してある。尚、RSFF21とV転送回路22との間に遅延回路24を挿入してある。本例では、V転送回路22の最終波形にラッチしたタイミングで、VST波形をスタート、転送一段目終了時にストップするRSFFをVST発生回路21に用いている。初段に対する考慮から、RSFFのセット/リセットを制御し、セット波形は、NAND制御する方式を採用している。尚、VST発生回路21としては、図6に示したRSFFに代えて、Dフリップフロップ(DFF)を用い、最終波形をそのまま初段のタイミングにラッチをかける方式であってもよい。
FIG. 6 is a circuit diagram showing a specific configuration example of the circuit shown in FIG. In this example, the
図7は、図6に示したRSFF21及び2NAND23の具体的な構成例を示す回路図である。この例は、RSFF21及び2NAND23共にCMOS構成の薄膜トランジスタ(TFT)で構成している。
FIG. 7 is a circuit diagram illustrating a specific configuration example of the
図8は、本発明の第二面に係るアクティブマトリクス回路の実施形態を模式的に表わしている。図示する様に、水平走査回路は、水平スタートパルスHSTを水平クロック信号HCKに応じて順次先頭段から後尾段に転送して制御パルスを出力するH転送回路41を含んでいる。尚、本例では、外部から入力されるHST及びHCKを、レベルシフタ31及びバッファ32を介してH転送回路41に供給している。一方、垂直走査回路は、垂直スタートパルスVSTを垂直クロック信号VCKに応じて順次先頭段から後尾段に転送する垂直転送回路22と、水平転送回路41の後尾段から出力される制御パルスを処理して垂直クロック信号VCKを形成し、垂直転送回路22に供給するVCK発生回路25とを含んでいる。尚、VSTは垂直スタートパルス発生回路24から供給される。このVST発生回路24の具体的な構成例は、先に説明した通りである。
FIG. 8 schematically shows an embodiment of an active matrix circuit according to the second aspect of the present invention. As shown in the figure, the horizontal scanning circuit includes an
図9は、図8に示した回路の動作説明に供するタイミングチャートである。まず、水平転送回路側に着目すると、HSTをHCK1及びHCK2で転送し、順次制御パルスを出力する。これらのパルスは、初段信号線スイッチから終段信号線スイッチに順次供給されるものである。この水平転送回路の終段から出力される制御パルスに応じて、VCK1及びVCK2が内部的に作成される。次に、垂直転送回路側に着目すると、VSTが上述したVCK1及びVCK2によって順次転送され、選択パルスが出力される。これらの選択パルスは、初段gate線スイッチ、2段gate線スイッチ・・・終段gate線にそれぞれ供給される。この様に、本実施形態は点順次転送回路において、水平駆動波形の入力から得られるタイミングにより、内部波形から垂直駆動波形(VCK波形)を発生する回路を主題としている。水平転送回路(Hシフトレジスタ)の終了とともに、次段の垂直ライン(Vgate)を動作する様、ループ回路を用いている。水平転送開始波形(HST波形)開始前から、初段のgate線は動作する為、初段は初期設定で動作を行なう構成で、次段以降Hシフトレジスタ終段タイミングを利用したループ回路構成となっている。この為、垂直転送回路(Vシフトレジスタ)に対して外部から転送波形を入力せずに、制御可能な回路構成である。Hシフトレジスタ回路のタイミングで、VCKをラッチし、その波形を駆動波形として各ドットのgate線スイッチを制御することにより、外部信号との遅延が少なく、外部ノイズを受けず、最適ポイントで信号線の制御が可能になる。これにより、デューティ比及びディレイ量が一定した波形供給が可能となり、動作マージンの大きい回路構成が実現できる。回路内部の信号からVCK波形を発生する為、外部でのシステム回路が不要となり、内部での昇圧回路(レベルシフタ回路)、位相差調整回路などの内部回路が不要になる。これらにより、外部入力波形の削減及び回路の低消費電力化が実現できる。 FIG. 9 is a timing chart for explaining the operation of the circuit shown in FIG. First, paying attention to the horizontal transfer circuit side, HST is transferred by HCK1 and HCK2, and control pulses are sequentially output. These pulses are sequentially supplied from the first stage signal line switch to the final stage signal line switch. VCK1 and VCK2 are internally created in accordance with the control pulse output from the final stage of the horizontal transfer circuit. Next, paying attention to the vertical transfer circuit side, VST is sequentially transferred by VCK1 and VCK2 described above, and a selection pulse is output. These selection pulses are respectively supplied to the first stage gate line switch, the second stage gate line switch,..., The final stage gate line. As described above, the subject of this embodiment is a circuit that generates a vertical drive waveform (VCK waveform) from an internal waveform at a timing obtained from the input of a horizontal drive waveform in a point sequential transfer circuit. A loop circuit is used so as to operate the vertical line (Vgate) of the next stage as the horizontal transfer circuit (H shift register) ends. Since the first stage gate line operates before the start of the horizontal transfer start waveform (HST waveform), the first stage operates with the initial setting, and the loop circuit configuration uses the H shift register final stage timing after the next stage. Yes. Therefore, the circuit configuration can be controlled without inputting a transfer waveform from the outside to the vertical transfer circuit (V shift register). The VCK is latched at the timing of the H shift register circuit, and the gate line switch of each dot is controlled by using the waveform as the drive waveform, so that there is little delay from the external signal, no external noise is received, and the signal line at the optimum point Can be controlled. As a result, waveform supply with a constant duty ratio and delay amount is possible, and a circuit configuration with a large operation margin can be realized. Since the VCK waveform is generated from the signal inside the circuit, an external system circuit is unnecessary, and internal circuits such as an internal booster circuit (level shifter circuit) and a phase difference adjustment circuit are unnecessary. As a result, the external input waveform can be reduced and the power consumption of the circuit can be reduced.
図10は、図8に示した回路の構成例を示すブロック図である。本例では、VCK発生回路25として、H終段波形を入力として、これにラッチをかけるDフリップフロップを用いている。この場合、終段での内部回路遅延と伝送遅延、ラッチ回路トータルのタイミングを考慮し、終段波形の選択が必要になる。これは、多少内部回路的に遅延を発生し易く、生成波形自身の遅延量が大きく成り易い。
FIG. 10 is a block diagram illustrating a configuration example of the circuit illustrated in FIG. In this example, as the
図11は、VCK発生回路25として、H終段波形にラッチしたタイミングでカウンタ動作を行なう例を挙げている。H終段シフトレジスタから出力された波形で、内部初期条件をカウントしていく方法で、各条件の反転動作は、H終段シフトレジスタから出力された波形にラッチしている。この場合、初期条件の確定が行なわれれば、内部遅延量が少なく構成できる。又、出力ポイントにより、波形の調整が可能である。この例も、シフトレジスタの終段波形を用い、それに同期したループ回路を構成し、ループする毎にVCK波形を発生して転送動作を可能にしている。
FIG. 11 shows an example in which the counter operation is performed at the timing latched to the H final stage waveform as the
図12は、図11に示したVCK発生回路25の具体的な構成例を表わしている。Hシフトレジスタの終段から出力された制御パルスHOUT1,HOUT2を処理して、内部的にVCK1及びVCK2を出力している。Nチャネル薄膜トランジスタとPチャネル薄膜トランジスタを組み合わせたCMOS回路構成となっている。
FIG. 12 shows a specific configuration example of the
図13は、本発明の第三面に係るアクティブマトリクス回路の実施形態を示す模式的なブロック図であり、特に水平走査回路周りの構成を表わしている。図示する様に、水平走査回路は、入力されたスタートパルスinをクロック信号clkに応じて順次先頭段から後尾段に転送して制御パルスgを出力する転送回路jと、後尾段から出力された制御パルスgを処理して内部的にスタートパルスinを形成し、転送回路jの先頭段に入力するスタートパルス発生回路dとを備えている。この他、外部から入力したスタートパルスinを昇圧するレベルシフタbと、起動時外部スタートパルスinを選択して、転送回路jに供給するスタート波形選択回路cを備えている。又、レベルシフタb及びスタート波形選択回路cを制御する為の制御回路eを備えている。転送回路jに対する転送開始波形(スタート波形f)を外部より入力(図中a)すると、内部の昇圧回路b(レベルシフタ)により電圧が昇圧される。尚、昇圧せずに直接スタート波形を入力してもよい。この場合、スタート波形として初めから高い電圧のパルスを作らなければならない為、システム全体として見ると消費電力が高くなる。このスタート波形をシフトレジスタjに入力する。転送終了後、内部でスタート波形を作成する回路側に切り替える為、制御回路eにより、レベルシフタbの動作を停止し、電位確定を行なってDC的な入力設定にする。つまり、初期波形を一度外部から入力した後は、波形を送る必要がなくなる為、High又はLowに電圧を確定しておく。一度転送動作が起動すると、以後内部的にスタートパルスが逐次形成されるループ型の転送回路構成となっている。任意のタイミングで転送開始を行なうことができ、一発目の波形を入力後、その波形を出力する回路は、動作しなくてよく、システム全体の低電力化及び回路削減が可能になる。最終段転送終了とともに、開始信号を発生可能となり、外部信号に依存することなく常にコンスタントに転送が可能になる。又、外部からの信号を遮断することで、低消費電力化が実現できる。 FIG. 13 is a schematic block diagram showing an embodiment of an active matrix circuit according to the third aspect of the present invention, and particularly shows a configuration around a horizontal scanning circuit. As shown in the drawing, the horizontal scanning circuit sequentially transfers the input start pulse in according to the clock signal clk from the first stage to the rear stage and outputs the control pulse g, and the horizontal scanning circuit outputs from the rear stage. A start pulse generating circuit d that processes the control pulse g to form a start pulse in internally and inputs it to the leading stage of the transfer circuit j is provided. In addition, a level shifter b that boosts an externally input start pulse in and a start waveform selection circuit c that selects an external start pulse in at startup and supplies it to the transfer circuit j are provided. Further, a control circuit e for controlling the level shifter b and the start waveform selection circuit c is provided. When a transfer start waveform (start waveform f) for the transfer circuit j is input from the outside (a in the figure), the voltage is boosted by the internal booster circuit b (level shifter). Note that the start waveform may be directly input without boosting. In this case, since a high voltage pulse must be generated as a start waveform from the beginning, power consumption increases when viewed as a whole system. This start waveform is input to the shift register j. After the transfer is completed, the control circuit e stops the operation of the level shifter b, determines the potential, and sets the input to be DC, in order to switch to the circuit side that creates the start waveform internally. That is, once the initial waveform is input from the outside, it is not necessary to send the waveform, so the voltage is fixed to High or Low. Once the transfer operation is started, a loop type transfer circuit configuration is formed in which start pulses are sequentially formed thereafter. The transfer can be started at an arbitrary timing, and after inputting the first waveform, the circuit that outputs the waveform does not need to operate, and the entire system can be reduced in power and the circuit can be reduced. When the final stage transfer ends, a start signal can be generated, and the transfer can always be performed constantly without depending on an external signal. In addition, low power consumption can be realized by blocking external signals.
図14は、図13に示した回路の動作説明に供するタイミングチャートである。起動時には、外部入力のスタートパルスinをクロック信号clkで順次転送して信号線を開閉制御する為の制御パルスを順次出力する。信号線終段に割り当てられた制御パルスが出力されると、これを処理して内部的にスタートパルスinを作成する。これにより、以後外部スタートパルスinを遮断しつつ、内部スタートパルスで転送動作を繰り返し行なう。特に、図14に示した例は、終段から出力された制御パルスをラッチして、スタート波形を作成している。 FIG. 14 is a timing chart for explaining the operation of the circuit shown in FIG. At the time of start-up, an externally input start pulse in is sequentially transferred by the clock signal clk, and control pulses for controlling the opening and closing of the signal lines are sequentially output. When a control pulse assigned to the last stage of the signal line is output, this is processed to internally create a start pulse in. As a result, the transfer operation is repeated with the internal start pulse while the external start pulse in is cut off thereafter. In particular, the example shown in FIG. 14 creates a start waveform by latching the control pulse output from the final stage.
図15は、図13に示した回路の動作の変形例を示すタイミングチャートである。本例では、信号線終段に割り当てられる制御パルスが出力されると、これに応じて所定の選択期間を設定する。この選択期間内にクロック信号clkを選択し、これを処理合成して内部発生のスタートパルスinとしている。 FIG. 15 is a timing chart showing a modification of the operation of the circuit shown in FIG. In this example, when a control pulse assigned to the last stage of the signal line is output, a predetermined selection period is set according to this. The clock signal clk is selected within this selection period, and this is processed and synthesized into an internally generated start pulse in.
図16は、図13に示した回路の具体的な構成例を表わしており、その動作は図14に示したタイミングチャートの通りである。本例は、スタート波形発生回路dとして、DFFを用いている。DFFを用いて、シフトレジスタの最終段から出力された波形を初段のタイミングにclkでラッチをかけ、スタート波形を発生する。この場合、終段での内部回路遅延と伝送遅延、初段ラッチ回路トータルのタイミングを考慮し、終段波形の選択が必要になる。 FIG. 16 illustrates a specific configuration example of the circuit illustrated in FIG. 13, and the operation thereof is as illustrated in the timing chart illustrated in FIG. 14. In this example, a DFF is used as the start waveform generation circuit d. Using DFF, the waveform output from the last stage of the shift register is latched with clk at the timing of the first stage to generate a start waveform. In this case, it is necessary to select the final stage waveform in consideration of the internal circuit delay and transmission delay at the final stage and the total timing of the first stage latch circuit.
図17は、図13に示した回路の具体的な他の構成例を示しており、その動作は図14のタイミングチャートに示した通りである。この例は、スタート波形発生回路dとしてRSFFを用いている。RSFFは、最終波形にラッチしたタイミングでスタート波形を立ち上げ、転送一段目終了時に立ち下げる。シフトレジスタの最終段から出力された波形で、スタート波形をスタートし、一段目終了時の波形からスタート波形をストップするが、この場合も内部回路遅延と伝送遅延、初段ラッチ回路トータルのタイミングを考慮し、終段波形の選択が必要になる。 FIG. 17 shows another specific configuration example of the circuit shown in FIG. 13, and its operation is as shown in the timing chart of FIG. In this example, RSFF is used as the start waveform generation circuit d. RSFF raises the start waveform at the timing latched in the final waveform, and falls at the end of the first transfer stage. The start waveform is started from the waveform output from the last stage of the shift register, and the start waveform is stopped from the waveform at the end of the first stage. In this case as well, the internal circuit delay and transmission delay, and the total timing of the first stage latch circuit are considered. However, it is necessary to select the final waveform.
図18は、図13に示した回路の更に別の具体的例を示すブロック図であり、その動作は図15のタイミングチャートに示した通りである。本例は、スタート波形発生回路dとして、最終波形にラッチしたタイミングで、基準クロック(CLK波形)から、スタート波形を合成する回路を用いている。即ち、シフトレジスタ最終段から出力された波形で、スタート波形タイミングに応じたclk波形を選択し、一段目終了時タイミングに合うclk波形を選択し、RSFFから合成する回路である。この場合、遅延量は外部からのclk波形自身のディレイだけで済み、clkタイミングの選択が必要になる。この様にして、シフトレジスタの終段波形を用い、シフトレジスタをループさせている。ループする毎にスタート波形が発生する。 FIG. 18 is a block diagram showing still another specific example of the circuit shown in FIG. 13, and the operation thereof is as shown in the timing chart of FIG. In this example, a circuit that synthesizes a start waveform from a reference clock (CLK waveform) at the timing latched in the final waveform is used as the start waveform generation circuit d. That is, this is a circuit that selects the clk waveform corresponding to the start waveform timing from the waveform output from the last stage of the shift register, selects the clk waveform that matches the timing at the end of the first stage, and synthesizes it from the RSFF. In this case, the delay amount is only the delay of the external clk waveform itself, and it is necessary to select the clk timing. In this way, the shift register is looped using the final waveform of the shift register. A start waveform is generated for each loop.
図19は、図18に示したスタート波形発生回路dの具体的な構成例を示す回路図である。Nチャネル薄膜トランジスタとPチャネル薄膜トランジスタを組み合わせたCMOS構成となっている。 FIG. 19 is a circuit diagram showing a specific configuration example of the start waveform generation circuit d shown in FIG. The CMOS structure is a combination of an N-channel thin film transistor and a P-channel thin film transistor.
図20は、本発明の第四面に係るアクティブマトリクス回路の実施形態を示すブロック図である。水平走査回路は、水平スタートパルスを水平クロック信号に応じて順次先頭段から後尾段に転送して制御パルスを出力する水平転送回路41を含む。又、垂直走査回路は、垂直スタートパルスを垂直クロック信号に応じて順次先頭段から後尾段に転送する垂直転送回路22を含む。以上のH転送回路41及びV転送回路22は、センサーエリア80に接続している。特徴事項として、リセット回路33を備えており、外部から供給されるリセットパルスに応答して水平転送回路41及び垂直転送回路22を強制的にリセットし、初期状態に復帰させる。
FIG. 20 is a block diagram showing an embodiment of an active matrix circuit according to the fourth aspect of the present invention. The horizontal scanning circuit includes a
図21は、図20に示した回路の動作説明に供するタイミングチャートである。まず、外部からリセット信号RESET1,RESET2が入力されると、垂直転送回路及び水平転送回路が共に一旦初期化される。この後、外部からHSTが供給され、同じく外部から供給されるHCK1,HCK2に応じてHSTを順次水平転送回路で転送し、各信号線に割り当てられた制御パルスを出力する。水平転送回路の終段から制御パルスが出力されると、これに基づいて次回以降のHSTが内部的に作られる。同時に、VCKも内部的に作られる。垂直転送回路も水平転送回路と同様に動作する。まずリセットパルスに応じて強制的に初期化された後、VSTをVCKに応じて転送し、選択パルスを各選択線に順次出力する。 FIG. 21 is a timing chart for explaining the operation of the circuit shown in FIG. First, when reset signals RESET1 and RESET2 are input from the outside, both the vertical transfer circuit and the horizontal transfer circuit are once initialized. Thereafter, HST is supplied from the outside, and HST is sequentially transferred by the horizontal transfer circuit in accordance with HCK1 and HCK2 supplied from the outside, and a control pulse assigned to each signal line is output. When a control pulse is output from the final stage of the horizontal transfer circuit, the next and subsequent HSTs are generated internally based on this. At the same time, VCK is also created internally. The vertical transfer circuit operates in the same manner as the horizontal transfer circuit. First, after forcibly initializing in accordance with a reset pulse, VST is transferred in accordance with VCK, and selection pulses are sequentially output to each selection line.
以上の様に、リセットパルスを利用して、転送前に転送回路(シフトレジスタ)内のデータを確定する。初期設定波形は外部より入力し、その後回路転送を開始する為の各波形を送る。Hシフトレジスタ及びVシフトレジスタは、初期化信号(リセット信号)を受けると、回路内の電位状態を確定する様に、回路構成が成されている為、High又はLowに確定される。確定された条件に従い、周辺回路(信号線制御スイッチ、レベルシフタなど)も順次確定電圧に設定される為、Hシフトレジスタ及びVシフトレジスタにより制御されるドット(画素)が一段目の一ドット目に初期化される。HSTやHCKなどの転送信号を送れば、初段で且つ一番目のドット信号が出力又は入力され、転送が開始する。全回路が初期化する為、回路内の不確定状態がないことから、レベルシフタの中段から動作を開始したり、重複した信号を入出力することがなくなり、リセット信号の入力直後から転送開始、データ取り込み/書き込みが可能になる。転送途中の状態においてリセット信号を入力すると、シフトレジスタが初期化され、再度初段から動作可能になる為、各回路の初期化構成に用いられる。極めて短時間のデータ入出力が可能になる為、無効な転送などの空回しタイミング入力が不要である。 As described above, the data in the transfer circuit (shift register) is determined before transfer using the reset pulse. The initial setting waveform is input from the outside, and then each waveform for starting circuit transfer is sent. When the initialization signal (reset signal) is received, the H shift register and the V shift register are determined to be High or Low because the circuit configuration is configured to determine the potential state in the circuit. Peripheral circuits (signal line control switch, level shifter, etc.) are also sequentially set to the determined voltage according to the determined conditions, so that the dot (pixel) controlled by the H shift register and V shift register is the first dot in the first stage. It is initialized. When a transfer signal such as HST or HCK is sent, the first dot signal at the first stage is output or input, and transfer starts. Since all circuits are initialized, there is no indeterminate state in the circuit, so there is no need to start operation from the middle stage of the level shifter or input / output duplicate signals. Capturing / writing is possible. When a reset signal is input in the middle of the transfer, the shift register is initialized and becomes operable again from the first stage, so that it is used for the initialization configuration of each circuit. Since it is possible to input and output data for an extremely short time, it is not necessary to input idle timing such as invalid transfer.
図22は、図20に示したリセット回路33の具体的な構成例を示す回路図である。このリセット回路は実際には転送回路を構成するシフトレジスタの各段に設けられている。図22は、薄膜トランジスタの貫通電流制御による方式である。貫通電流を利用してリセットをかける為、消費電流が大きいが、回路内の初期化が早く、初期化設定しない場合の回路上の負荷が低い為、転送などの回路タイミング上での影響が少なく且つ遅延量の少ない回路構成となっている。尚、回路中、引用符で囲んだHやLは、リセットをかけた場合の電位状態を表わしている。
FIG. 22 is a circuit diagram showing a specific configuration example of the
図23は、同じく図20に示したリセット回路33の具体的な構成例を示しており、各シフトレジスタ段に組み込まれている。本例は論理確定型の初期化方式であり、各トランジスタの電位確定の為、抵抗や容量などの負荷チャージ分の電流分で済み、消費電流は小さくて済む。但し、この回路が転送上通過する為に、回路自体の遅延がタイミング上影響する。さほど、回路内部遅延の影響がない場合に有効である。
FIG. 23 shows a specific configuration example of the
図24は、本発明の第五面に係るアクティブマトリクス回路の実施形態を表わすブロック図である。本例は、外部から入力される低電圧のクロック信号(外部CLK)を高電圧に昇圧して、対応する転送回路の各段(図示の例では、シフトレジスタA及びシフトレジスタBからなる段)に供給する昇圧回路を備えている。この昇圧回路は、転送回路の一段毎(シフトレジスタAとシフトレジスタBの対)に対応して個別にクロック信号CLKの昇圧を行なうレベルシフタcを有する。このレベルシフタcは、転送回路の対応する段eが転送動作を行なう時に合わせて昇圧動作を行なう様になっている。特に、本レベルシフタcは、転送回路の対応する段eから出力されるパルスにより昇圧動作のオンオフが直接制御されている。尚、転送回路の各段eから出力された制御パルスは、信号線制御回路dを介して、信号線のオンオフを行なうスイッチに供給される。 FIG. 24 is a block diagram showing an embodiment of an active matrix circuit according to the fifth aspect of the present invention. In this example, a low-voltage clock signal (external CLK) input from the outside is boosted to a high voltage, and each stage of the corresponding transfer circuit (in the example shown, a stage composed of shift register A and shift register B). Is provided with a booster circuit for supplying to This booster circuit has a level shifter c for boosting the clock signal CLK individually corresponding to each stage of the transfer circuit (a pair of shift register A and shift register B). The level shifter c performs a boost operation in accordance with the transfer operation of the corresponding stage e of the transfer circuit. In particular, in the level shifter c, on / off of the boosting operation is directly controlled by a pulse output from the corresponding stage e of the transfer circuit. The control pulse output from each stage e of the transfer circuit is supplied to a switch for turning on / off the signal line via the signal line control circuit d.
図25は、図24に示したレベルシフタcの動作説明に供するタイミングチャートである。転送回路(シフトレジスタ)の各段eは、転送開始波形(in波形)が入力されたポイントから転送を行なう。シフトレジスタが動作すると同時に、昇圧回路(レベルシフタ)cの動作が可能な様に、制御スイッチをレベルシフタc内に設ける。具体的には、H_Switch及びL_Switch波形を制御波形として入力し、これを駆使してレベルシフタcの動作を制御する。外部駆動波形(外部clk波形)から、レベルシフタcの作用により、電圧振幅を昇圧させ、転送ラッチ波形であるclkを動作させる。シフトレジスタeは、clk波形に制御され転送を開始する。又、この時に信号線への制御パルスkも出力される。レベルシフタcから出力する内部clkは、入力ゲート線の本数による負荷を考慮したバッファサイズにより、波形が供給され最適なトランジスタサイズで構成する。又、clkは使用直前で昇圧するようにしている。シフトレジスタ動作により転送期間が終了した後は、H_Switch及びL_Switchに各々Low、Highの信号を与える。シフトレジスタ自身が制御パルスを出力した後、レベルシフタcの動作を停止させる為、clk波形は、最終転送信号によりラッチする制御をレベルシフタ内の設定で行ない、レベルシフタの動作停止を実現する。動作停止後は、シフトレジスタの各clk波形の電圧値を確定させ、転送を保持状態に保つ。例えば、clkをHighに保持する。転送終了後は、DC的な動作の為、外部HCKの波形を受け付けない。この様に、転送回路の入力に同期して、clkの電圧の昇圧を開始し、転送終了のタイミングに同期して昇圧回路の電圧状態を確定し、DC的動作にすることで、clkの入力をシフトレジスタに印加せず、過渡的な電流を抑えている。低電圧入力波形のclkは、使用するタイミングまで昇圧せず、回路内部の伝送による波形の減衰及びタイミング遅延の増加を防ぐ。レベルシフタは、シフトレジスタの信号に制御される為、レベルシフタのバッファは、シフトレジスタの最小動作の負荷範囲で構成し、転送時にレベルシフタが隣同士で重複して動作するタイミングをより小さくし、低消費電力化が可能になる。転送直前の昇圧駆動である為、回路サイズが小さく、デューティ比のずれが少なく、且つ遅延量が小さい整形された波形を供給できる。 FIG. 25 is a timing chart for explaining the operation of the level shifter c shown in FIG. Each stage e of the transfer circuit (shift register) performs transfer from the point where the transfer start waveform (in waveform) is input. A control switch is provided in the level shifter c so that the booster circuit (level shifter) c can operate simultaneously with the operation of the shift register. Specifically, the H_Switch and L_Switch waveforms are input as control waveforms, and the operation of the level shifter c is controlled using these waveforms. The voltage amplitude is boosted from the external drive waveform (external clk waveform) by the action of the level shifter c, and the transfer latch waveform clk is operated. The shift register e is controlled by the clk waveform and starts transfer. At this time, a control pulse k to the signal line is also output. The internal clk output from the level shifter c is configured with an optimum transistor size to which a waveform is supplied according to a buffer size in consideration of a load depending on the number of input gate lines. Also, clk is boosted immediately before use. After the transfer period is ended by the shift register operation, Low and High signals are given to H_Switch and L_Switch, respectively. In order to stop the operation of the level shifter c after the shift register itself outputs the control pulse, the clk waveform is controlled by the setting in the level shifter according to the final transfer signal, and the operation of the level shifter is stopped. After the operation is stopped, the voltage value of each clk waveform of the shift register is determined, and the transfer is kept in the holding state. For example, clk is held high. After the transfer is completed, the external HCK waveform is not accepted because of the DC operation. In this manner, voltage boosting of the clk is started in synchronism with the input of the transfer circuit, the voltage state of the boosting circuit is determined in synchronism with the end timing of the transfer, and the operation of the clk is performed. Is not applied to the shift register, and the transient current is suppressed. The clk of the low voltage input waveform is not boosted until the timing of use, and prevents waveform attenuation and increase in timing delay due to transmission inside the circuit. Since the level shifter is controlled by the signal of the shift register, the buffer of the level shifter is configured with the load range of the minimum operation of the shift register, and the timing at which the level shifter operates adjacent to each other at the time of transfer is reduced, and the consumption is low. Electricity becomes possible. Since boost driving is performed immediately before transfer, it is possible to supply a shaped waveform with a small circuit size, a small deviation in duty ratio, and a small delay amount.
図26は、図24に示したレベルシフタcの具体的な構成例を示す回路図である。本回路は、Nチャネル薄膜トランジスタとPチャネル薄膜トランジスタを組み合わせたCMOS構成である。図では、低電圧で互いに逆相の外部入力cLkをin1及びin2で表わし、昇圧された後の高電圧のcLkをout1/out2で示してある。 FIG. 26 is a circuit diagram showing a specific configuration example of the level shifter c shown in FIG. This circuit has a CMOS configuration in which an N-channel thin film transistor and a P-channel thin film transistor are combined. In the figure, external inputs cLk of low voltage and opposite phase are represented by in1 and in2, and cLk of the high voltage after boosting is represented by out1 / out2.
図27は、レベルシフタ(LVS)の参考例を示すブロック図である。レベルシフタLVSを回路端部に用いて、バッファを数段配置し、配線の最大負荷量を駆動させる構成となっている。バッファのNチャネル及びPチャネル各トランジスタ特性により、デューティ比が変化する。その整形の為に、位相調整回路mが必要になる。又、大きなサイズの最終バッファが常に過渡的な動作を行なう為に、バッファ自身の消費電力が大きい。転送期間以外のタイミング時もシフトレジスタにclk波形を供給する為、負荷が印加され、レベルシフタ内の消費電力が大きい。シフトレジスタの初段と終段では、転送時の負荷成分の為、遅延が大きく、電圧の振幅値の減衰により、シフトレジスタの動作のVthが非常にシビアなマージンの低い転送となる。一つのシフトレジスタに一つのレベルシフタを対応させた構成でないので、転送回路の先頭段や最終段には転送と関係のないダミーのシフトレジスタを加えなければならず、その領域での回路構成並びに消費電力が無駄になる。 FIG. 27 is a block diagram illustrating a reference example of the level shifter (LVS). The level shifter LVS is used at the circuit end, and several stages of buffers are arranged to drive the maximum load of wiring. The duty ratio changes depending on the N-channel and P-channel transistor characteristics of the buffer. A phase adjustment circuit m is necessary for the shaping. In addition, since the final buffer having a large size always performs a transient operation, the power consumption of the buffer itself is large. Since the clk waveform is supplied to the shift register also at timings other than the transfer period, a load is applied and power consumption in the level shifter is large. The first and last stages of the shift register have a large delay due to the load component at the time of transfer, and the Vth of the shift register operation becomes a transfer with a very severe margin due to the attenuation of the voltage amplitude value. Since one shift register is not associated with one level shifter, a dummy shift register not related to transfer must be added to the first and last stages of the transfer circuit, and the circuit configuration and consumption in that area Electricity is wasted.
図28は、本発明の第六面に係るアクティブマトリクス回路の構成例を示すブロック図である。基本的には、図24に示した構成と類似している。異なる点は、昇圧回路が、転送回路の二段以上を単位とする組に対応して個別にクロック信号CLKの昇圧を行なうレベルシフタcを有することである。即ち、先の例がシフトレジスタ一段当たりレベルシフタ一段を設けているのに対し、本例は例えばシフトレジスタ二段に付きレベルシフタ一段を設けている。各レベルシフタcは、転送回路の対応する二段以上の組が転送動作を行なう時に合わせて昇圧動作を行なう様に設定されている。 FIG. 28 is a block diagram showing a configuration example of an active matrix circuit according to the sixth aspect of the present invention. Basically, it is similar to the configuration shown in FIG. The difference is that the booster circuit has a level shifter c that individually boosts the clock signal CLK in correspondence with a group having two or more stages of the transfer circuit as a unit. That is, the previous example has one level shifter per shift register, whereas this example has one level shifter per two shift registers. Each level shifter c is set so as to perform a boosting operation in accordance with a pair of two or more stages of the transfer circuit performing a transfer operation.
図29は、図28に示した回路の動作説明に供するタイミングチャートである。図28を参照しながら、図29に基づいて本実施例の動作を説明する。転送回路(シフトレジスタe)は、転送開始波形(in波形)が入力されたポイントから転送を行なう。シフトレジスタの動作とともに、レベルシフタcの制御回路としてRSフリップフロップdを用いた場合、set信号(図中l)を受け渡し、H_Switch,L_Switch(図中k,l)波形を制御波形とし、各々High,Lowの信号を与え、レベルシフタの動作をオンさせる。外部駆動波形(外部clk波形)から、レベルシフタ回路の作用により、電圧振幅を昇圧させ、転送ラッチ波形であるclkを動作させる。シフトレジスタは、clkに制御され転送を開始する。又、この時に信号線への制御信号も出力される。レベルシフタから供給するclk入力の負荷を考慮したバッファサイズにより、波形は供給され、最小トランジスタサイズでレベルシフタcを構成する。又、レベルシフタcは対応する転送回路の段の組が動作状態に入る直前で昇圧を開始する。レベルシフタから供給されるclkによってシフトレジスタの該当段が動作を終了した後、RSFFにreset信号(図中n)を受け渡し、H_Switch,L_Switchに、各々Low,Highの信号を与え、レベルシフタの動作を停止させる。この時、シフトレジスタの各clk波形の電圧値を確定して、転送を保持状態に保つ。転送終了後は、DC的な動作の為、外部clkの波形を受け付けない。この様に、転送回路の複数段の組に一つのレベルシフタを対応させることで、1:1に対応させる場合に比べ回路規模を全体として縮小できる。特に、本構成は転送回路中の中段に位置するレベルシフタに適用すると好適である。 FIG. 29 is a timing chart for explaining the operation of the circuit shown in FIG. The operation of this embodiment will be described with reference to FIG. 29 with reference to FIG. The transfer circuit (shift register e) performs transfer from the point where the transfer start waveform (in waveform) is input. When the RS flip-flop d is used as the control circuit of the level shifter c together with the operation of the shift register, the set signal (l in the figure) is transferred, and the H_Switch and L_Switch (k, l in the figure) waveforms are used as the control waveforms. A Low signal is applied to turn on the operation of the level shifter. The voltage amplitude is boosted from the external drive waveform (external clk waveform) by the action of the level shifter circuit, and the transfer latch waveform clk is operated. The shift register is controlled by clk and starts transfer. At this time, a control signal to the signal line is also output. The waveform is supplied by the buffer size considering the load of the clk input supplied from the level shifter, and the level shifter c is configured with the minimum transistor size. Further, the level shifter c starts boosting immediately before the corresponding transfer circuit stage set enters the operating state. After the corresponding stage of the shift register is finished operating by clk supplied from the level shifter, the reset signal (n in the figure) is transferred to RSFF, and the Low and High signals are given to H_Switch and L_Switch, respectively, and the operation of the level shifter is stopped. Let At this time, the voltage value of each clk waveform of the shift register is determined, and the transfer is kept in the hold state. After the transfer is completed, the external clk waveform is not accepted because of the DC operation. Thus, by associating one level shifter with a plurality of sets of transfer circuits, the circuit scale as a whole can be reduced as compared with the case of 1: 1 correspondence. In particular, this configuration is preferably applied to a level shifter located in the middle stage in the transfer circuit.
図30は、レベルシフタの参考例を示す模式的なブロック図である。本例は、レベルシフタLVSをシフトレジスタS/RA,S/B・・・の直前に配置し、ANDを介して各シフトレジスタの出力でレベルシフタLVSを制御する。レベルシフタに接続されているシフトレジスタの段数に比例した出力線が、ANDに配置される為、配線部分での領域が大きくなり、回路領域が制限されてしまう。 FIG. 30 is a schematic block diagram illustrating a reference example of the level shifter. In this example, the level shifter LVS is arranged immediately before the shift registers S / RA, S / B..., And the level shifter LVS is controlled by the output of each shift register via AND. Since the output lines proportional to the number of stages of the shift register connected to the level shifter are arranged in AND, the area in the wiring portion becomes large and the circuit area is limited.
図31は、本発明の第七面に係るアクティブマトリクス回路の実施形態を示すブロック図である。図示する様に、本回路は、外部から入力される低電圧のクロック信号HCK1,HCK2を高電圧に昇圧して転送回路(シフトレジスタA,B)の各段に供給する昇圧回路を備えている。本昇圧回路は、転送回路の一段(シフトレジスタA及びシフトレジスタB)毎に対応して個別にクロック信号HCK1,HCK2の昇圧を行なう複数のレベルシフタを有している。転送回路の各段(シフトレジスタA,B)は、対応するレベルシフタLVSから供給されたクロック信号HCK1,HCK2に応じて転送動作を行なって制御パルスを出力し、更にこの制御パルスに応じクロック信号HCK1,HCK2をサンプリングして各信号線を開閉制御するスイッチ102を含んでいる。
FIG. 31 is a block diagram showing an embodiment of an active matrix circuit according to the seventh aspect of the present invention. As shown in the figure, this circuit includes a booster circuit that boosts low-voltage clock signals HCK1 and HCK2 input from the outside to a high voltage and supplies them to each stage of the transfer circuit (shift registers A and B). . The booster circuit has a plurality of level shifters for individually boosting the clock signals HCK1 and HCK2 corresponding to each stage of the transfer circuit (shift register A and shift register B). Each stage of the transfer circuit (shift registers A and B) performs a transfer operation according to the clock signals HCK1 and HCK2 supplied from the corresponding level shifter LVS and outputs a control pulse, and further, according to this control pulse, a clock signal HCK1. , HCK2 and a
図32は、図31に示した回路の動作説明に供するタイミングチャートである。図31を参照しつつ、図32に基づいて本アクティブマトリクス回路の動作を説明する。転送回路(シフトレジスタA,B)の転送駆動波形(HCK波形)を外部より入力し、内部の昇圧回路(レベルシフタ)により、電圧の昇圧をする。昇圧されたHCK波形をシフトレジスタのラッチ波形として使用する。転送時、シフトレジスタの動作タイミングの出力波形を用い、信号線制御スイッチ103の波形を得る為、HCK波形のスイッチ102を閉じる。HCKの入力が信号線スイッチ制御の入力と一致することにより、次の波形の変化点(ラッチ波形)が、そのまま信号線制御スイッチ103に対する入力波形となる。転送終了とともに、HCKの入力と信号線スイッチ制御の入力とを一致させたスイッチ102を閉じ、DC的に確定させる。この時、配線中の確定電圧をシフトレジスタ出力波形の制御にフィードバックする方法を取ると、初期状態が確定しない場合に不安定が生じる為、初期設定波形を再度入力した構成が必要になる。信号線制御スイッチ103は、電圧確定に伴い、オフ状態になり、前状態を保持する。転送時において、各信号線はスイッチ103で制御されるが、このスイッチ103をHCKで制御することにより、転送回路内で発生する遅延量に関係なく、外部信号からの遅延領域内で制御可能の為、非常に少ない遅延量で済む。転送回路(シフトレジスタ回路)が作り出すタイミングでHCKをラッチし、その波形を制御回路の入力波形としてスイッチを制御することにより、外部信号との遅延が少ないポイントで信号線の制御が可能になる。シフトレジスタ回路内のラッチと、信号線の制御スイッチとしての波形の役割をHCKに持たせることができ、回路数の低減化と省スペース化が可能になる。
FIG. 32 is a timing chart for explaining the operation of the circuit shown in FIG. The operation of the active matrix circuit will be described based on FIG. 32 with reference to FIG. A transfer drive waveform (HCK waveform) of the transfer circuit (shift registers A and B) is input from the outside, and the voltage is boosted by an internal booster circuit (level shifter). The boosted HCK waveform is used as the latch waveform of the shift register. At the time of transfer, the
図33は、図32に示した回路のスイッチ102及び103周辺の具体的な構成を表わした回路図である。レベルシフタから出力されたhck1及びhck2は、対応するシフトレジスタから出力されたCNTにより、スイッチ102でゲーティングされた後、トランスミッションゲートで構成されるスイッチ103に印加され、対応する信号線のオンオフを制御する。
FIG. 33 is a circuit diagram showing a specific configuration around switches 102 and 103 in the circuit shown in FIG. The hck1 and hck2 output from the level shifter are gated by the
上述したアクティブマトリクス回路の能動素子(スイッチング素子)として薄膜トランジスタが好適である。特に、薄膜トランジスタの活性層(素子領域)となる半導体薄膜には多結晶シリコンが採用されている。多結晶シリコン薄膜トランジスタは、スイッチング素子に用いられるばかりでなく、回路素子としても利用でき、同一基板上にスイッチング素子と合わせて走査回路や昇圧回路等の周辺駆動回路を内蔵できる。又、多結晶シリコン薄膜トランジスタは微細化が可能なため、アクティブマトリクス構造におけるスイッチング素子の占有面積を縮小でき画素の高精細化が達成できる。ところで、従来多結晶シリコン薄膜トランジスタは製造工程上プロセス最高温度が1000℃程度に達し、耐熱性に優れた石英ガラス等が絶縁基板として用いられていた。製造プロセス上比較的低融点のガラス基板を使用することは困難であった。しかしながら、アクティブマトリクス回路の低コスト化のためには低融点ガラス材料の使用が必要不可欠である。そこで、近年プロセス最高温度が600℃以下になる所謂低温プロセスの開発が進められている。特に、低温プロセスは高精細のアクティブマトリクス装置を製造するとき、コスト面から極めて有利になる。 A thin film transistor is suitable as an active element (switching element) of the active matrix circuit described above. In particular, polycrystalline silicon is used for a semiconductor thin film that becomes an active layer (element region) of a thin film transistor. The polycrystalline silicon thin film transistor is used not only as a switching element but also as a circuit element, and a peripheral drive circuit such as a scanning circuit or a booster circuit can be incorporated on the same substrate together with the switching element. In addition, since the polycrystalline silicon thin film transistor can be miniaturized, the area occupied by the switching elements in the active matrix structure can be reduced, and high definition of the pixels can be achieved. By the way, the conventional polycrystalline silicon thin film transistor has a maximum process temperature of about 1000 ° C. in the manufacturing process, and quartz glass having excellent heat resistance has been used as an insulating substrate. It was difficult to use a glass substrate having a relatively low melting point in the manufacturing process. However, the use of a low-melting glass material is indispensable for reducing the cost of the active matrix circuit. Therefore, in recent years, development of a so-called low temperature process in which the maximum process temperature is 600 ° C. or less has been promoted. In particular, the low-temperature process is extremely advantageous in terms of cost when manufacturing a high-definition active matrix device.
図34は、本発明にかかるアクティブマトリクス回路に用いる薄膜トランジスタの製造方法の一例を示す工程図である。尚、本実施形態では便宜上nチャネル型の薄膜トランジスタの低温製造プロセスを示すが、pチャネル型でも不純物種(ドーパント種)を変えるだけで全く同様である。ここでは、ボトムゲート構造の薄膜トランジスタの製造方法を示す。まず(a)に示すように、ガラス等からなる絶縁基板1の上にAl,Ta,Mo,W,Cr,Cu又はこれらの合金を100乃至250nmの厚みで形成し、パタニングしてゲート電極6に加工する。
FIG. 34 is a process diagram showing an example of a method of manufacturing a thin film transistor used in the active matrix circuit according to the present invention. In this embodiment, a low-temperature manufacturing process of an n-channel type thin film transistor is shown for convenience, but the same applies to the p-channel type only by changing the impurity species (dopant species). Here, a manufacturing method of a bottom-gate thin film transistor is described. First, as shown in (a), Al, Ta, Mo, W, Cr, Cu or an alloy thereof is formed with a thickness of 100 to 250 nm on an insulating
次いで(b)に示すように、ゲート電極6の上にゲート絶縁膜を形成する。本実施形態では、ゲート絶縁膜はゲート窒化膜5a(SiNX )/ゲート酸化膜5b(SiO2 )の二層構造を用いた。ゲート窒化膜5aはSiH4 ガスとNH3 ガスの混合物を原料気体として用い、プラズマCVD法(PCVD法)で成膜した。尚、プラズマCVDに代えて常圧CVDあるいは減圧CVDを用いてもよい。本実施形態では、ゲート窒化膜5aを50nmの厚みで堆積した。ゲート窒化膜5aの成膜に連続して、ゲート酸化膜5bを約200nmの厚みで成膜する。更にゲート酸化膜5bの上に連続的に非晶質シリコンからなる半導体薄膜7を約30乃至80nmの厚みで成膜した。二層構造のゲート絶縁膜と非晶質半導体薄膜7は成膜チャンバの真空系を破らず連続成膜した。ここで、プラズマCVD法を用いた場合、膜中の水素を脱離させるために窒素雰囲気中で400℃乃至450℃、1時間乃至2時間程度のアニールを行う。
Next, a gate insulating film is formed on the
ここで、必要に応じ薄膜トランジスタのVthを制御する目的で、Vthイオンインプランテーションを行う。本例では、B+をドーズ量が1×1012乃至6×1012/cm2程度でイオン注入した。続いて、レーザ光を照射し、非晶質半導体薄膜7を結晶化する。レーザ光としてはエキシマレーザビームを用いることができる。いわゆるレーザアニールは600℃以下のプロセス温度で半導体薄膜を結晶化するための有力な手段である。本実施例では、パルス状に励起され且つ矩形状又は帯状に整形されたレーザ光を非晶質半導体薄膜7に照射して結晶化を行う。この際、前工程で脱水素化処理を行っているので、非晶質半導体薄膜7にレーザ光を照射し急激に加熱しても、含有水素の突沸が生じる恐れはない。尚、場合によっては、レーザ結晶化に代え、固相成長法により半導体薄膜の結晶化を行ってもよい。この場合でも、結晶欠陥が少なく結晶性に優れた多結晶半導体薄膜を得るために、予め脱水素化処理を施すことは重要である。この後、半導体薄膜7を各薄膜トランジスタの素子領域に合わせてパタニングする。
Here, Vth ion implantation is performed for the purpose of controlling Vth of the thin film transistor as necessary. In this example, B + was ion-implanted with a dose of about 1 × 10 12 to 6 × 10 12 / cm 2 . Subsequently, laser light is irradiated to crystallize the amorphous semiconductor
(c)に示すように、前工程で結晶化された多結晶半導体薄膜7の上に、例えばプラズマCVD法でSiO2を約100nm乃至300nmの厚みで形成する。本例ではシランガスを分解してSiO2 を形成した。このSiO2 を所定の形状にパタニングしてストッパー膜11に加工する。この場合、裏面露光技術を用いてゲート電極6と整合するようにストッパー膜11をパタニングしている。ストッパー膜11の直下に位置する多結晶半導体薄膜7の部分はチャネル領域Chとして保護される。続いて、ストッパー膜11をマスクとしてイオンインプランテーションにより不純物(例えばP+イオン)を半導体薄膜7に注入し、LDD領域を形成する。この時のドーズ量は、例えば4×1012乃至5×1013/cm2 である。加速電圧は例えば10keVである。更にストッパー膜11及びその両側のLDD領域を被覆するようにフォトレジストをパタニング形成したあと、これをマスクとして不純物(例えばP+イオン)を高濃度で注入し、ソース領域S及びドレイン領域Dを形成する。不純物注入には、例えばイオンドーピング(イオンシャワー)を用いることができる。これは質量分離をかけることなく電界加速で不純物を注入するものであり、本実施例ではH2 で希釈したPH3 ガスを用い1×1015/cm2 程度のドーズ量で不純物を注入し、ソース領域S及びドレイン領域Dを形成した。尚、図示しないが、pチャネルの薄膜トランジスタを形成する場合には、nチャネル型薄膜トランジスタの領域をフォトレジストで被覆したあと、不純物をP+イオンからB+イオンに切り換えドーズ量1×1015/cm2 程度でイオンドーピングすればよい。例えばH2 で希釈したB2 H6 ガスを用いる。尚、ここでは質量分離型のイオンインプランテーション装置を用いて不純物を注入してもよい。この後、半導体薄膜7に注入された不純物の活性化工程となる。活性化には、炉アニール、レーザなどのエネルギービームを用いたアニール、RTAを用いたアニールのいずれでもよい。
As shown in (c), SiO 2 is formed to a thickness of about 100 nm to 300 nm on the polycrystalline semiconductor
最後に(d)に示すように、SiO2を約200nmの厚みで成膜し、層間絶縁膜12とする。層間絶縁膜12の形成後、SiNX をプラズマCVD法で約200乃至400nm成膜し、パシベーション膜(キャップ膜)13とする。この段階で窒素ガス又はフォーミングガス中又は真空中雰囲気下で350℃程度の加熱処理を1時間行ない、層間絶縁膜12に含まれる水素原子を半導体薄膜7中に拡散させる。このあと、コンタクトホールを開口し、Mo,Al等を200乃至400nmの厚みでスパッタしたあと、所定の形状にパタニングして配線電極9に加工する。更に、アクリル樹脂等からなる平坦化層10を1μm程度の厚みで塗布したあとコンタクトホールを開口する。平坦化層10の上にITOやIXO等からなる透明導電膜をスパッタしたあと、所定の形状にパタニングして電極2に加工する。ITOを用いた場合には、220℃でN2 中30分程度のアニールを行う。
Finally, as shown in (d), SiO 2 is formed to a thickness of about 200 nm to form the
21…垂直スタートパルス発生回路、22…垂直転送回路、30…レベルシフタ、25…垂直クロック信号発生回路、31…レベルシフタ、41…水平転送回路
DESCRIPTION OF
Claims (8)
複数の素子を制御パルスによって順次選択する走査回路とを備えて成り、
走査回路は、先頭段に入力されたスタートパルスを後尾段に順次転送する転送回路を有し、
転送回路の複数段を単位とした複数の単位について単位ごとにクロック信号をそれぞれ昇圧する昇圧回路を有し、
昇圧回路の各々は、転送回路の対応する段が転送動作を行なうときに合わせて昇圧動作を行なう
信号出力装置。 A plurality of elements used for signal output;
Ri formed and a scanning circuit for sequentially selecting the control pulse device of the multiple,
Run査回path includes a transfer circuit for sequentially transferring a start pulse input to the first stage to the end stage,
A plurality of units a plurality of stages in units of transfer circuit for each single position of the clock signal have a booster circuit that boosts respectively,
Each of the booster circuits is a signal output device that performs a boosting operation in accordance with the transfer operation of the corresponding stage of the transfer circuit .
複数の素子の水平方向に沿った列を垂直方向に沿って順次選択する垂直走査回路と、
垂直走査回路によって選択された素子の列について、水平方向に沿って順次素子へ信号の出力を行う水平走査回路とを備えて成り、
垂直走査回路または水平走査回路の少なくとも一方は、先頭段に入力されたスタートパルスを後尾段の選択対象の素子に順次転送する転送回路を有し、
転送回路の複数段を単位とした複数の単位について単位ごとにクロック信号をそれぞれ昇圧する昇圧回路を有し、
昇圧回路の各々は、転送回路の対応する段が転送動作を行なうときに合わせて昇圧動作を行なう
信号出力装置。 A plurality of elements used for outputting signals arranged in a matrix;
A vertical scanning circuit for sequentially selecting along the columns along the horizontal direction of the multiple elements in a vertical direction,
The columns in the element selected by the vertical scanning circuit, Ri formed and a horizontal scanning circuit for outputting sequentially signals to elements along the horizontal direction,
At least one of the vertical scanning circuit or horizontal scanning circuit includes a transfer circuit for sequentially transferring a start pulse input to the first stage to the selection target element of the tail stage,
A plurality of units a plurality of stages in units of transfer circuit for each single position of the clock signal have a booster circuit that boosts respectively,
Each of the booster circuits is a signal output device that performs a boosting operation in accordance with the transfer operation of the corresponding stage of the transfer circuit .
更に制御パルスに応じクロック信号をサンプリングして各信号線を開閉制御するスイッチを含む請求項1または請求項2に記載の信号出力装置。 Each stage of the transfer circuit is performed transfer operation according to the corresponding clock signal supplied from the booster circuit outputs a control pulse,
Further control signal output device as claimed in claim 1 or claim 2 comprising a switch that controls the opening and closing of the respective signal line by sampling the clock signal according to control pulses.
複数の検出部を制御パルスによって順次選択する走査回路とを備えて成り、
走査回路は、先頭段に入力されたスタートパルスを後尾段に順次転送する転送回路を有し、
転送回路の複数段を単位とした複数の単位について単位ごとにクロック信号をそれぞれ昇圧する昇圧回路を有し、
昇圧回路の各々は、転送回路の対応する段が転送動作を行なうときに合わせて昇圧動作を行なう
信号入力装置。 A plurality of detection units;
Ri formed and a scanning circuit for sequentially selecting the control pulse detection part of multiple,
Run査回path includes a transfer circuit for sequentially transferring a start pulse input to the first stage to the end stage,
A plurality of units a plurality of stages in units of transfer circuit for each single position of the clock signal have a booster circuit that boosts respectively,
Each of the boosting circuits is a signal input device that performs a boosting operation in accordance with the transfer operation of the corresponding stage of the transfer circuit .
複数の検出部の水平方向に沿った列を垂直方向に沿って順次選択する垂直走査回路と、
垂直走査回路によって選択された検出部の列について、水平方向に沿って順次検出部より信号の取得を行う水平走査回路とを備えて成り、
垂直走査回路または水平走査回路の少なくとも一方は、先頭段に入力されたスタートパルスを後尾段の選択対象の検出部に順次転送する転送回路を有し、
転送回路の複数段を単位とした複数の単位について単位ごとにクロック信号をそれぞれ昇圧する昇圧回路を有し、
昇圧回路の各々は、転送回路の対応する段が転送動作を行なうときに合わせて昇圧動作を行なう
信号入力装置。 A plurality of detectors arranged in a matrix;
A vertical scanning circuit for sequentially selecting along the columns along the horizontal direction of the detection portion of the multiple vertically,
The columns in the detector selected by the vertical scanning circuit, Ri formed and a horizontal scanning circuit for performing acquisition of the signal from the sequential detection unit along the horizontal direction,
At least one of the vertical scanning circuit or horizontal scanning circuit includes a transfer circuit for sequentially transferring a start pulse input to the first stage in the detection of the selection of the tail stage,
A plurality of units a plurality of stages in units of transfer circuit for each single position of the clock signal have a booster circuit that boosts respectively,
Each of the boosting circuits is a signal input device that performs a boosting operation in accordance with the transfer operation of the corresponding stage of the transfer circuit .
更に制御パルスに応じクロック信号をサンプリングして各信号線を開閉制御するスイッチを含む請求項5または請求項6に記載の信号入力装置。 Each stage of the transfer circuit is performed transfer operation according to the corresponding clock signal supplied from the booster circuit outputs a control pulse,
Further control signal input device of claim 5 or claim 6 comprising a switch for opening and closing control of each signal line by sampling the clock signal according to control pulses.
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Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000075842A (en) * | 1998-08-31 | 2000-03-14 | Sony Corp | Liquid crystal display device and its data line driving circuit |
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JPS6425194A (en) * | 1987-07-22 | 1989-01-27 | Hitachi Ltd | Display device |
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JP3489162B2 (en) * | 1993-12-16 | 2004-01-19 | セイコーエプソン株式会社 | Thin film transistor circuit and liquid crystal display device |
JP3516323B2 (en) * | 1996-05-23 | 2004-04-05 | シャープ株式会社 | Shift register circuit and image display device |
JP3371321B2 (en) * | 1996-08-27 | 2003-01-27 | ソニー株式会社 | Thin film semiconductor device |
JP3297985B2 (en) * | 1996-12-26 | 2002-07-02 | ソニー株式会社 | Shift register |
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Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000075842A (en) * | 1998-08-31 | 2000-03-14 | Sony Corp | Liquid crystal display device and its data line driving circuit |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016121972A (en) * | 2014-12-25 | 2016-07-07 | 大日本印刷株式会社 | Pressure sensor |
JP2016121974A (en) * | 2014-12-25 | 2016-07-07 | 大日本印刷株式会社 | Pressure sensor |
CN109637367A (en) * | 2018-12-28 | 2019-04-16 | 厦门天马微电子有限公司 | Display panel and display device |
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