JP6079548B2 - 静電気保護回路、電気光学装置、及び電子機器 - Google Patents
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Description
ところが、上記静電気保護回路500では、高電位配線502または低電位配線503のいずれかに静電気による電荷が付加された場合、当該電荷を放電することが難しい。このため、高電位配線502に静電気による電荷が付加されると、高電位配線502の電位が変動し、高電位配線502に電気的に接続されているトランジスター(例えば、p型トランジスター504)に回復不能な静電ダメージが生じる恐れがある。低電位配線503に静電気による電荷が付加されると、低電位配線503の電位が変動し、低電位配線503に電気的に接続されているトランジスター(例えば、n型トランジスター505)に回復不能な静電ダメージが生じる恐れがある。
このように、特許文献1に記載の液晶装置では、高電位配線502または低電位配線503に対する静電気の影響を抑制することが難しいという課題があった。
従って、第2のn型トランジスター及び第2のp型トランジスターで構成される第2の静電気保護回路は、第1のn型トランジスター及び第1のp型トランジスターで構成される第1の静電気保護回路よりも高抵抗となる。
「液晶装置の概要」
実施形態1に係る液晶装置100は、電気光学装置の一例であり、薄膜トランジスター(Thin Film Transistor;以降TFTと称す)30を備えた透過型の液晶装置である。本実施形態に係る液晶装置100は、例えば後述する投射型表示装置(液晶プロジェクター)の光変調素子(ライトバルブ)として好適に使用することができるものである。
データ線駆動回路101は、プリチャージ回路を含んでいる。
次に、図3(a)を参照して、液晶装置100に設けられている配線の概要と、本発明の特徴をなす静電気保護回路300の配置位置を説明する。
さらに、液晶装置100は、本発明の特徴をなす静電気保護回路300を有している。
つまり、データ線駆動回路用信号配線92、走査線駆動回路用信号配線95、映像信号線96、及び共通電極配線97の電位は、低電位電源配線VSSの電位と高電位電源配線VDDとの間にある。
なお、データ線駆動回路用信号配線92、走査線駆動回路用信号配線95、映像信号線96、及び共通電極配線97は、本発明における「信号配線」の一例であり、以降、信号配線SLと称す。
図4は、画素を構成する各構成要素の位置関係を示す模式断面図であり、明示可能な尺度で表されている。次に、図4を参照して、画素Pの具体的な構成を説明する。
第1層には、タングステンシリサイドからなる走査線11aが設けられている。走査線11aを構成する材料としては、タングステンシリサイドの他に、例えばチタンナイトライドやタングステンなどを使用することができる。走査線11aは、遮光性を有し、TFT30に下側から入射しようとする光を遮り、光によるTFT30の誤動作を抑制する。
次に、第2層として、ゲート電極3aを含むTFT30が設けられている。TFT30は、導電性の多結晶シリコン及びタングステンシリサイドからなるゲート電極3a、多結晶シリコンからなる半導体層1a、及びゲート電極3aと半導体層1aとを絶縁するシリコン酸化物からなるゲート絶縁膜2によって構成されている。半導体層1aは、高濃度ソース領域1dと、チャネル領域1a’と、高濃度ドレイン領域1eと、高濃度ソース領域1dとチャネル領域1a’との間に形成された接合領域(低濃度ソース領域1b)と、チャネル領域1a’と高濃度ドレイン領域1eとの間に形成された接合領域(低濃度ドレイン領域1c)とを有している。ゲート絶縁膜2は、半導体層1a及び下地絶縁膜12を覆うように設けられている。また、ゲート電極3aは、ゲート絶縁膜2を挟んで半導体層1aのチャネル領域1a’に対向配置されている。
走査線11aと半導体層1aとの間には、シリコン酸化物からなる下地絶縁膜12が設けられている。半導体層1aと接していない領域の下地絶縁膜12は、ゲート絶縁膜2で覆われている。走査線11a上の下地絶縁膜12及びゲート絶縁膜2には、コンタクトホール12cvが設けられている。このコンタクトホール12cvを埋めるようにゲート電極3aが設けられ、ゲート電極3aと走査線11aとは、コンタクトホール12cvを介して互いに接続され、同電位となっている。
第3層には、データ線6a(ソース電極6a1)及び中継電極5a(ドレイン電極5a1)が設けられている。データ線6a及び中継電極5aは、金属等の導電材料で構成され、例えばアルミニウムからなる層と窒化チタンからなる層との二層構造を有している。データ線6aとソース電極6a1とは一体形成されており、TFT30の高濃度ソース領域1dと接する部分が、ソース電極6a1となる。中継電極5aとドレイン電極5a1とは一体形成されており、TFT30の高濃度ドレイン領域1eと接する部分が、ドレイン電極5a1となる。
ゲート電極3aとデータ線6aとの間には、例えばシリコン酸化物やシリコン窒化物からなる第1層間絶縁膜41が設けられている。第1層間絶縁膜41には、TFT30の高濃度ソース領域1dとソース電極6a1とが電気的に接続するためのコンタクトホール81、及びTFT30の高濃度ドレイン領域1eとドレイン電極5a1とが電気的に接続するためのコンタクトホール83が設けられている。
第4層には、付加容量70が設けられている。付加容量70は、画素電極9aに接続され画素電位側容量電極としての上部電極73と、固定電位側容量電極としての下部電極71と、上部電極73と下部電極71とで挟まれた誘電体層72などで構成されている。この付加容量70によれば、画素電極9aにおける電位保持特性を顕著に高めることが可能となる。
下部電極71は、金属等の導電材料で構成され、例えばアルミニウムからなる層と窒化チタンからなる層との二層構造を有している。下部電極71の本線部は、走査線11aの配置方向に延在され、容量線60となる。つまり、下部電極71と容量線60とは、同電位(固定電位)になっている。
データ線6a及び中継電極5aと、付加容量70との間には、例えばシリコン窒化物やシリコン酸化物などで構成される第2層間絶縁膜42が設けられている。第2層間絶縁膜42には、中継電極5aと上部電極73とを電気的に接続するためのコンタクトホール85が設けられている。
第5層には、画素電極9aが設けられている。画素電極9aは、画素P毎に島状に形成され、画素電極9a上には配向膜18が設けられている。そして、画素電極9aと付加容量70との間には、例えばシリコン窒化物やシリコン酸化物などからなる第3層間絶縁膜43が設けられている。第3層間絶縁膜43には、画素電極9aと上部電極73とを電気的に接続するためのコンタクトホール89が設けられている。
図5は、静電気保護回路の回路図である。以下に、図5を参照して、本実施形態に係る静電気保護回路300の概要を説明する。
なお、n型トランジスター330−1,330−2のソース334−1,334−2は、本発明における「ソース及びドレインのうちの一方」の一例である。
なお、p型トランジスター310−1,310−2のソース314−1,314−2は、本発明における「ソース及びドレインのうちの一方」の一例である。
なお、第1のn型トランジスター330−1のドレイン335−1は、本発明における「ソース及びドレインのうちの他方」の一例である。
なお、第1のp型トランジスター310−1のドレイン315−1は、本発明における「ソース及びドレインのうちの他方」の一例である。
なお、第2のn型トランジスター330−2のドレイン335−2は、本発明における「ソース及びドレインのうちの他方」の一例である。
なお、第2のp型トランジスター310−2のドレイン315−2は、本発明における「ソース及びドレインのうちの他方」の一例である。
図6は静電気保護回路の各構成の配置を示す概略平面図である。図7は、図6のA−A’線に沿った第1の静電気保護回路の構造を示す概略断面図である。図8(a)は、図6のB−B’線に沿った第2の静電気保護回路(第2のp型トランジスターが形成された領域)の構造を示す概略断面図である。図8(b)は、図6のC−C’線に沿った第2の静電気保護回路(第2のn型トランジスターが形成された領域)の構造を示す概略断面図である。
最初に、図6を参照して、静電気保護回路300の平面的な構成を説明する。
なお、第1の静電気保護回路301は公知技術(特開2006−18165号公報)の静電気保護回路500(図16)と同じ構成を有し、第2の静電気保護回路302は公知技術の静電気保護回路500と異なる構成を有している。
従って、第2の静電気保護回路302は、第1の静電気保護回路301よりも高抵抗になっている。
換言すれば、第2の静電気保護回路302が第1の静電気保護回路301よりも高抵抗になるように、第2の静電気保護回路302及び第1の静電気保護回路301を構成するトランジスターのチャネル長やチャネル幅を設定すれば良い。
図7に示すように、基板本体10aを覆う下地絶縁膜12の上に設けられた半導体層311−1,331−1は、ゲート絶縁膜2で覆われている。ゲート絶縁膜2の上には、ゲート電極3aと同じ工程で形成されたゲート電極313−1,333−1が設けられている。ゲート絶縁膜2を介して、半導体層311−1,331−1に対向配置された部分のゲート電極313−1,333−1が、ゲート313−1a,333−1aとなる。ゲート電極313−1,333−1及びゲート絶縁膜2は、第1層間絶縁膜41で覆われている。第1層間絶縁膜41の上には、データ線6aや中継電極5aと同じ工程で形成された低電位電源配線VSSと高電位電源配線VDDと信号配線SLとが設けられている。低電位電源配線VSSと高電位電源配線VDDと信号配線SLとには、第2層間絶縁膜42と第3層間絶縁膜43とが、順に積層されている。
図9乃至図11は、図5に対応する静電気保護回路の回路図であり、静電気によって付加された電荷の流れが破線で示されている。詳しくは、図9(a)では、低電位電源配線VSSに付加された負の電荷NCの流れが、破線で示されている。図9(b)では、高電位電源配線VDDに付加された負の電荷NCの流れが、破線で示されている。図10(a)では、低電位電源配線VSSに付加された正の電荷PCの流れが、破線でされている。図10(b)では、高電位電源配線VDDに付加された正の電荷PCの流れが、破線で示されている。図11(a)では、信号配線SLに付加された負の電荷NCの流れが、破線で示されている。図11(b)では、信号配線SLに付加された正の電荷PCの流れが、配線で示されている。
以下に、その詳細を説明する。以降の説明では、第1の静電気保護回路301だけで構成された静電気保護回路、すなわち第2の静電気保護回路302を備えていない静電気保護回路300を、公知技術の静電気保護回路と称す。
このように、静電気による電荷が放電される側の配線は、小さい配線容量の配線(信号配線SL)よりも、大きい配線容量の配線(低電位電源配線VSS、高電位電源配線VDD)のほうが好ましい。
すなわち、第2の静電気保護回路302を第1の静電気保護回路301よりも大きな容量のトランジスターで構成すること(第2の静電気保護回路302を第1の静電気保護回路301よりも高抵抗のトランジスターで構成すること)によって、低電位電源配線VSS及び高電位電源配線VDDの配線容量が大きくし、低電位電源配線VSS及び高電位電源配線VDDの電位の安定性を高め、液晶装置100を安定して動作させることができるという新たな効果を、上述した静電気の影響を抑制するという効果に加えて、奏することができる。
(1)静電気保護回路300は、公知技術と同じ構成の第1の静電気保護回路301と、公知技術と異なる構成の第2の静電気保護回路302とを有している。静電気保護回路300を使用すると、公知技術の静電気保護回路を使用する場合と比べて、静電気によって電荷が付加された側の配線(低電位電源配線VSS及び高電位電源配線VDD)から、静電気による電荷を素早く放電し、静電気によって電荷が付加された側の配線の電位変動を小さくし、さらに静電気による電荷が放電された側の配線の電位変動も小さくすることができる。従って、静電気保護回路300は、公知技術の静電気保護回路と比べて、低電位電源配線VSS及び高電位電源配線VDDに対する静電気の影響をより強く抑制し、液晶装置100の静電気に対する耐性(信頼性)を高めることができる。
「電子機器」
図12は、電子機器としての投射型表示装置(液晶プロジェクター)の構成を示す概略図である。図12に示すように、本実施形態の電子機器としての投射型表示装置1000は、システム光軸Lに沿って配置された偏光照明装置1100と、光分離素子としての2つのダイクロイックミラー1104,1105と、3つの反射ミラー1106,1107,1108と、5つのリレーレンズ1201,1202,1203,1204,1205と、3つの光変調手段としての透過型の液晶ライトバルブ1210,1220,1230と、光合成素子としてのクロスダイクロイックプリズム1206と、投射レンズ1207とを備えている。
ダイクロイックミラー1105で反射した緑色光(G)は、リレーレンズ1204を経由して液晶ライトバルブ1220に入射する。
ダイクロイックミラー1105を透過した青色光(B)は、3つのリレーレンズ1201,1202,1203と2つの反射ミラー1107,1108とからなる導光系を経由して液晶ライトバルブ1230に入射する。
上記実施形態以外にも様々な変形例が考えられる。以下、変形例を挙げて説明する。
図13は、図7に対応し、第1の静電気保護回路(第1のP型トランジスター、第1のn型トランジスター)の構造を示す概略断面図である。図14(a)は、図8(a)に対応し、第2のp型トランジスターの構造を示す概略断面図である。図14(b)は、図8(b)に対応し、第2のn型トランジスターの構造を示す概略断面図である。なお、実施形態1と同じ構成には同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
さらに、第2の静電気保護回路302及び第1の静電気保護回路301を構成するトランジスターにオフセット領域(図示省略)を設け、オフセット領域の寸法を調整することで、第2の静電気保護回路302を、第1の静電気保護回路301よりも高抵抗にしてもよい。
図15は、図5に対応し、変形例2に係る静電気保護回路の構成を示す回路図である。なお、実施形態1と同じ構成には同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
実施形態1に係る静電気保護回路300と、本変形例に係る静電気保護回路300との相違点は、第2の静電気保護回路302の構成にある。
詳しくは、実施形態1の第2の静電気保護回路302は、第2のn型トランジスター330−2と第2のp型トランジスター310−2とで構成されていた(図5参照)。図15(a)に示すように、本変形例の第2の静電気保護回路302は、第2のn型トランジスター330−2で構成されている。または、図15(b)に示すように、本変形例の第2の静電気保護回路302は、第2のp型トランジスター310−2で構成されている。この点が、本変形例と実施形態1との相違点である。
さらに、本変形例に係る第2の静電気保護回路302の面積は、実施形態1に係る第2の静電気保護回路302の面積と比べて小さくなるので、静電気保護回路300の省スペース化を図ることができる。
静電気保護回路300は、液晶装置100に適用させることに限定されず、例えば、有機エレクトロルミネッセンス素子を有する発光装置に適用させることができる。静電気保護回路300を適用させることによって、静電気の影響を受けにくい高い信頼性の発光装置を提供することができる。
静電気保護回路300は、最も低い電位が供給された配線(例えば、低電位電源配線VSS)、当該配線の電位よりも高い電位の配線(例えば、信号配線SL)、及び最も高い電位が供給された配線(例えば、高電位電源配線VDD)に電気的に接続されていれば良い。さらに、このような電位が供給されている配線が存在すれば、静電気保護回路300を液晶装置(電気光学装置)の任意の場所に配置することができる。
実施形態1に係る液晶装置100が適用される電子機器は、実施形態2の投射型表示装置1000に限定されない。例えば、投射型表示装置1000の他に、投射型のHUD(ヘッドアップディスプレイ)、HMD(ヘッドマウントディスプレイ)、電子ブック、パーソナルコンピューター、デジタルスチルカメラ、液晶テレビ、ビューファインダー型あるいはモニター直視型のビデオレコーダー、カーナビゲーションシステム、POSなどの情報端末機器、及び電子手帳などの電子機器に、実施形態1に係る液晶装置を適用させることができる。
さらに、実施形態1に係る静電気保護回路300が搭載された電子機器においても、静電気の影響が抑制され、高い信頼性を有するようになる。すなわち、静電気保護回路300、及び/または静電気保護回路300を有する電気光学装置を備えている電子機器であれば、静電気の影響が抑制され、高い信頼性を有するようになる。
Claims (5)
- 第1の電源配線と、第2の電源配線と、信号配線とに電気的に接続された静電気保護回路であって、
前記静電気保護回路は、第1の静電気保護回路と、第2の静電気保護回路と、を備え、
前記第1の静電気保護回路は、第1のn型トランジスターと、第1のp型トランジスターと、を備え、
前記第2の静電気保護回路は、第2のn型トランジスター及び第2のp型トランジスターの少なくとも一方を備え、
前記第1のn型トランジスター、前記第1のp型トランジスター、並びに前記第2のn型トランジスター及び前記第2のp型トランジスターの少なくとも一方の各々は、ソース及びドレインのうちの一方がゲートに接続され、
前記第1のn型トランジスターのゲートは、前記第1の電源配線に電気的に接続され、
前記第1のn型トランジスターのソース及びドレインのうちの他方は、前記信号配線に電気的に接続され、
前記第1のp型トランジスターのゲートは、前記第2の電源配線に電気的に接続され、
前記第1のp型トランジスターのソース及びドレインのうちの他方は、前記信号配線に電気的に接続され、
前記第2のn型トランジスター及び前記第2のp型トランジスターの少なくとも一方において、ソース及びドレインのうちの他方は前記第1の電源配線または前記第2の電源配線に電気的に接続され、
前記第2の静電気保護回路に備えられた前記第2のn型トランジスター及び/または前記第2のp型トランジスターは、前記第1の静電気保護回路に備えられた前記第1のn型トランジスター及び前記第1のp型トランジスターよりも高抵抗であることを特徴とする静電気保護回路。 - 前記第2の静電気保護回路は、前記第2のn型トランジスターと、前記第2のp型トランジスターと、を備え、
前記第2のn型トランジスターのゲート、及び前記第2のp型トランジスターのソース及びドレインのうちの他方は、前記第1の電源配線に電気的に接続され、
前記第2のp型トランジスターのゲート、及び前記第2のn型トランジスターのソース及びドレインのうちの他方は、前記第2の電源配線に電気的に接続されていることを特徴とする請求項1に記載の静電気保護回路。 - 前記第1のn型トランジスター及び前記第2のn型トランジスターは、略同じチャネル幅を有し、
前記第1のp型トランジスター及び前記第2のp型トランジスターは、略同じチャネル幅を有し、
前記第2のn型トランジスターのチャネル長は、前記第1のn型トランジスターのチャネル長の120%を含み、または前記120%よりも大きく、
前記第2のp型トランジスターのチャネル長は、前記第1のp型トランジスターのチャネル長の120%を含み、または前記120%よりも大きいことを特徴とする請求項1または2に記載の静電気保護回路。 - 請求項1乃至3のいずれか1項に記載の静電気保護回路を備えていることを特徴とする電気光学装置。
- 請求項1乃至3のいずれか1項に記載の静電気保護回路、及び/または請求項4に記載の電気光学装置を備えていることを特徴とする電子機器。
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