JP6334049B2 - 半導体装置 - Google Patents

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Description

本発明は、液晶表示装置に関する。特に、トランジスタを用いて構成されたシフトレジス
タを有する液晶表示装置に関する。また、その液晶表示装置の駆動方法に関する。また、
その液晶表示装置を表示部に有する電子機器に関する。
近年、液晶表示装置は、液晶テレビなどの大型表示装置の増加から、活発に開発が進めら
れている。特に、絶縁基板上に非結晶半導体(以下、アモルファスシリコンともいう)に
よって構成されたトランジスタを用いて、画素回路、及びシフトレジスタ等を含む駆動回
路(以下、内部回路ともいう)を一体形成する技術は、低消費電力化、低コスト化に大き
く貢献するため、活発に開発が進められている。絶縁基板上に形成された内部回路は、F
PC等を介してコントローラIC等(以下、外部回路ともいう)に接続され、その動作が
制御される。
上記示した内部回路の中でも、非結晶半導体によって構成されたトランジスタを用いたシ
フトレジスタが考案されている(例えば、特許文献1)。特許文献1に示されているシフ
トレジスタは、出力端子がフローティングになる期間が長いため、ノイズがシフトレジス
タの出力信号に発生するという問題があった。この特許文献1のシフトレジスタの問題を
解決するために、出力端子をフローティングにしないシフトレジスタの構成が考案されて
いる(例えば、非特許文献1)
特表平10−500243
2.0inch a−Si:H TFT−LCD with Low Noise Integrated Gate Driver SID’05 Digest P942−945
上記、非特許文献1では、非選択期間において、出力端子と負電源との間に接続されたト
ランジスタがオンとなる。したがって、非特許文献1に示したシフトレジスタの出力端子
がフローティングにならず、非特許文献1に示したシフトレジスタは出力信号のノイズを
小さくすることができる。
しかしながら、非結晶半導体によって構成されたトランジスタは、オンとなる時間、印加
する電圧などにしたがって、特性が劣化することが知られている。中でも、しきい値電圧
がシフト(上昇)するしきい値電圧シフトは、シフトレジスタの誤動作の大きな原因の1
つである。したがって、非特許文献1に示したシフトレジスタでは、非選択期間において
出力端子と負電源との間に接続されたトランジスタがオンとなるため、このトランジスタ
の特性が劣化してしまうことによって、誤動作してしまう。
このような問題点に鑑み、非選択期間において、出力信号のノイズが小さく、且つトラン
ジスタの特性劣化を抑制することができるシフトレジスタを有する液晶表示装置、及び当
該液晶表示装置を具備する電子機器を提供することを目的とする。
本発明に係わる液晶表示装置は、画素部と、絶縁基板上に画素部と一体形成されたシフト
レジスタを有している。そして、シフトレジスタは複数のフリップフロップを有し、この
複数のフリップフロップそれぞれは非選択期間において一定期間毎にオンとなり出力端子
(走査線)に電源電位を出力するトランジスタを有している。このトランジスタが一定期
間毎にオンとなり走査線に電源電位を供給することによって、複数のフリップフロップそ
れぞれは走査線の電位の変動を抑え、且つ該トランジスタの特性劣化を抑制する。
本発明の液晶表示装置は、液晶素子を有する第1の画素及び第2の画素と、駆動回路と、
第1の配線と、第2の配線と、第3の配線と、第4の配線と、第5の配線と、第6の配線
と、を有し、前記第1の画素は、前記第5の配線を介して前記駆動回路に電気的に接続さ
れ、前記第2の画素は、前記第6の配線を介して前記駆動回路に電気的に接続され、駆動
回路は、シフトレジスタを有し、シフトレジスタは、複数のフリップフロップを有し、複
数のフリップフロップのうち少なくとも一つは、第1のトランジスタ、第2のトランジス
タ、第3のトランジスタ及び第4のトランジスタを有し、第1のトランジスタの第1端子
が第1の配線に電気的に接続され、第1のトランジスタの第2端子が第2のトランジスタ
のゲート端子に電気的に接続され、第1のトランジスタのゲート端子が第5の配線に電気
的に接続され、第2のトランジスタの第1端子が第3の配線に電気的に接続され、第2端
子が第6の配線に電気的に接続され、第3のトランジスタの第1端子が第2の配線に電気
的に接続され、第2端子が第2のトランジスタのゲート端子に電気的に接続され、ゲート
端子が第4の配線に電気的に接続され、第4のトランジスタの第1端子が第2の配線に電
気的に接続され、第4のトランジスタの第2端子が第6の配線に電気的に接続され、第4
のトランジスタのゲート端子が第4の配線に電気的に接続されていることを特徴としてい
る。
また、本発明の液晶表示装置は、液晶素子を有する第1の画素及び第2の画素と、駆動回
路と、第1の配線と、第2の配線と、第3の配線と、第4の配線と、第5の配線と、を有
し、前記第1の画素は、前記第5の配線を介して前記駆動回路に電気的に接続され、前記
第2の画素は、前記第1の配線を介して前記駆動回路に電気的に接続され、駆動回路は、
シフトレジスタを有し、シフトレジスタは、複数のフリップフロップを有し、複数のフリ
ップフロップのうち少なくとも一つは、第1のトランジスタ、第2のトランジスタ、第3
のトランジスタ及び第4のトランジスタを有し、第1のトランジスタは、第1端子が第5
の配線に電気的に接続され、第2端子が第2のトランジスタのゲート端子に電気的に接続
され、ゲート端子が第5の配線に電気的に接続され、第2のトランジスタは、第1端子が
第3の配線に電気的に接続され、第2端子が第1の配線に電気的に接続され、第3のトラ
ンジスタは、第1端子が第2のトランジスタのゲート端子に電気的に接続され、第2端子
が第2の配線に電気的に接続され、ゲート端子が第4の配線に電気的に接続され、第4の
トランジスタは、第1端子が第1の配線に電気的に接続され、第2端子が第2の配線に電
気的に接続され、ゲート端子が第4の配線に電気的に接続されていることを特徴としてい
る。
なお、本発明において、第1のトランジスタ、第2のトランジスタ、第3のトランジス
タ及び第4のトランジスタは、Nチャネル型トランジスタであってもよい。
また、本発明において、第1のトランジスタ、第2のトランジスタ、第3のトランジス
タ、及び第4のトランジスタは、半導体層を有し、半導体層は、アモルファスシリコンで
あってもよい。
また本発明において、第1のトランジスタの第2端子とゲート端子との間に、容量素子
が配置されていてもよい。
また、本発明の液晶表示装置は、液晶素子を有する第1の画素及び第2の画素と、駆動回
路と、第1の配線と、第2の配線と、第3の配線と、第4の配線と、第5の配線と、第6
の配線と、第7の配線と、を有し、前記第1の画素は、前記第5の配線を介して前記駆動
回路に電気的に接続され、前記第2の画素は、前記第6の配線を介して前記駆動回路に電
気的に接続され、駆動回路は、シフトレジスタを有し、シフトレジスタは、複数のフリッ
プフロップを有し、複数のフリップフロップのうち少なくとも一つは、第1のトランジス
タ、第2のトランジスタ、第3のトランジスタ、第4のトランジスタ及び第5のトランジ
スタを有し、第1のトランジスタは、第1端子が第1の配線に電気的に接続され、第2端
子が第2のトランジスタのゲート端子に電気的に接続され、ゲート端子が第5の配線に電
気的に接続され、第2のトランジスタは、第1端子が第3の配線に電気的に接続され、第
2端子が第6の配線に電気的に接続され、第3のトランジスタは、第1端子が第2のトラ
ンジスタのゲート端子に電気的に接続され、第2端子が第2の配線に電気的に接続され、
ゲート端子が第4の配線に電気的に接続され、第4のトランジスタは、第1端子が第6の
配線に電気的に接続され、第2端子が第2の配線に電気的に接続され、ゲート端子が第4
の配線に電気的に接続され、第5のトランジスタは、第1端子が第6の配線に電気的に接
続され、第2端子が第2の配線に電気的に接続され、ゲート端子が第7の配線に電気的に
接続されていることを特徴としている。
また、本発明の液晶表示装置は、液晶素子を有する第1の画素及び第2の画素と、駆動回
路と、第1の配線と、第2の配線と、第3の配線と、第4の配線と、第5の配線と、第6
の配線と、を有し、前記第1の画素は、前記第5の配線を介して前記駆動回路に電気的に
接続され、前記第2の画素は、前記第1の配線を介して前記駆動回路に電気的に接続され
、駆動回路は、シフトレジスタを有し、シフトレジスタは、複数のフリップフロップを有
し、複数のフリップフロップのうち少なくとも一つは、第1のトランジスタ、第2のトラ
ンジスタ、第3のトランジスタ、第4のトランジスタ及び第5のトランジスタを有し、第
1のトランジスタは、第1端子が第5の配線に電気的に接続され、第2端子が第2のトラ
ンジスタのゲート端子に電気的に接続され、ゲート端子が第5の配線に電気的に接続され
、第2のトランジスタは、第1端子が第3の配線に電気的に接続され、第2端子が第6の
配線に電気的に接続され、第3のトランジスタは、第1端子が第2の配線に電気的に接続
され、第2端子が第2のトランジスタのゲート端子に電気的に接続され、ゲート端子が第
4の配線に電気的に接続され、第4のトランジスタは、第1端子が第1の配線に電気的に
接続され、第2端子が第2の配線に電気的に接続され、ゲート端子が第4の配線に電気的
に接続され、第5のトランジスタは、第1端子が第6の配線に電気的に接続され、第2端
子が第2の配線に電気的に接続され、ゲート端子が第1の配線に電気的に接続されている
ことを特徴としている。
なお、本発明において、第1のトランジスタ、第2のトランジスタ、第3のトランジス
タ、第4のトランジスタ及び第5のトランジスタは、Nチャネル型トランジスタであって
もよい。
また、本発明において、第1のトランジスタ、第2のトランジスタ、第3のトランジス
タ、第4のトランジスタ、及び第5のトランジスタは、半導体層を有し、半導体層はアモ
ルファスシリコンであってもよい。
また、本発明において、第1のトランジスタの第2端子と第1のトランジスタのゲート
端子との間に、容量素子が配置されていてもよい。
また、本発明の液晶表示装置は、液晶素子を有する第1の画素乃至第4の画素と、第1の
駆動回路と、第2の駆動回路と、第1の配線と、第2の配線と、第3の配線と、第4の配
線と、第5の配線と、第6の配線と、第7の配線と、第8の配線と、第9の配線と、第1
0の配線と、第11の配線と、第12の配線と、を有し、前記第1の画素は、前記第5の
配線を介して前記第1の駆動回路に電気的に接続され、前記第2の画素は、前記第6の配
線を介して前記第1の駆動回路に電気的に接続され、前記第3の画素は、前記第11の配
線を介して前記第2の駆動回路に電気的に接続され、前記第4の画素は、前記第12の配
線を介して前記第2の駆動回路に電気的に接続され、第1の駆動回路は、第1のシフトレ
ジスタを有し、第2の駆動回路は、第2のシフトレジスタを有し、第1のシフトレジスタ
は、複数のフリップフロップを有し、複数のフリップフロップのうち少なくとも一つは、
第1のトランジスタ、第2のトランジスタ、第3のトランジスタ及び第4のトランジスタ
を有し、第1のトランジスタは、第1端子が第1の配線に電気的に接続され、第2端子が
第2のトランジスタのゲート端子に電気的に接続され、ゲート端子が第5の配線に電気的
に接続され、第2のトランジスタは、第1端子が第3の配線に電気的に接続され、第2端
子が第6の配線に電気的に接続され、第3のトランジスタは、第1端子が第2の配線に電
気的に接続され、第2端子が第2のトランジスタのゲート端子に電気的に接続され、ゲー
ト端子が第4の配線に電気的に接続され、第4のトランジスタは、第1端子が第2の配線
に電気的に接続され、第2端子が第6の配線に電気的に接続され、ゲート端子が第4の配
線に電気的に接続され、第2のシフトレジスタは、複数のフリップフロップを有し、複数
のフリップフロップのうち少なくとも一つは、第5のトランジスタ、第6のトランジスタ
、第7のトランジスタ及び第8のトランジスタを有し、第5のトランジスタは、第1端子
が第7の配線に電気的に接続され、第2端子が第6のトランジスタのゲート端子に電気的
に接続され、ゲート端子が第11の配線に電気的に接続され、第6のトランジスタは、第
1端子が第9の配線に電気的に接続され、第2端子が第12の配線に電気的に接続され、
第7のトランジスタは、第1端子が第8の配線に電気的に接続され、第2端子が第6のト
ランジスタのゲート端子に電気的に接続され、ゲート端子が第10の配線に電気的に接続
され、第8のトランジスタは、第1端子が第8の配線に電気的に接続され、第2端子が第
12の配線に電気的に接続され、ゲート端子が第10の配線に電気的に接続されているこ
とを特徴としている。
なお、本発明において、第5の配線及び第11の配線は電気的に接続され、第6の配線
及び第12の配線は電気的に接続されていてもよい。
また、本発明において、第5の配線及び第11の配線は同一の配線であり、第6の配線
及び第12の配線は同一の配線であってもよい。
また、本発明において、第1の配線及び第7の配線は電気的に接続され、第2の配線及
び第8の配線は電気的に接続され、第3の配線及び第9の配線は電気的に接続され、第4
の配線及び第10の配線は電気的に接続されていてもよい。
また、本発明において、第1の配線及び第7の配線は同一の配線であり、第2の配線及
び第8の配線は同一の配線であり、第3の配線及び第9の配線は同一の配線であり、第4
の配線及び第10の配線は同一の配線であってもよい。
また、本発明において、第1の配線及び第7の配線は電気的に接続され、第2の配線及
び第8の配線は電気的に接続され、第3の配線及び第9の配線は電気的に接続され、第4
の配線及び第10の配線は電気的に接続され、第5の配線及び第11の配線は電気的に接
続され、第6の配線及び第12の配線は電気的に接続されていてもよい。
また、本発明において、第1の配線及び第7の配線は同一の配線であり、第2の配線及
び第8の配線は同一の配線であり、第3の配線及び第9の配線は同一の配線であり、第4
の配線及び第10の配線は同一の配線であり、第5の配線及び第11の配線は同一の配線
であり、第6の配線及び第12の配線は同一の配線であってもよい。
また、本発明の液晶表示装置は、液晶素子を有する第1の画素乃至第4の画素と、第1の
駆動回路と、第2の駆動回路と、第1の配線と、第2の配線と、第3の配線と、第4の配
線と、第5の配線と、第6の配線と、第7の配線と、第8の配線と、第9の配線と、第1
0の配線と、を有し、前記第1の画素は、前記第5の配線を介して前記第1の駆動回路に
電気的に接続され、前記第2の画素は、前記第1の配線を介して前記第1の駆動回路に電
気的に接続され、前記第3の画素は、前記第10の配線を介して前記第2の駆動回路に電
気的に接続され、前記第4の画素は、前記第6の配線を介して前記第2の駆動回路に電気
的に接続され、第1の駆動回路は、第1のシフトレジスタを有し、第2の駆動回路は、第
2のシフトレジスタを有し、第1のシフトレジスタは、複数のフリップフロップを有し、
複数のフリップフロップのうち少なくとも一つは、第1のトランジスタ、第2のトランジ
スタ、第3のトランジスタ及び第4のトランジスタを有し、第1のトランジスタは、第1
端子が第5の配線に電気的に接続され、第2端子が第2のトランジスタのゲート端子に電
気的に接続され、ゲート端子が第5の配線に電気的に接続され、第2のトランジスタは、
第1端子が第3の配線に電気的に接続され、第2端子が第1の配線に電気的に接続され、
第3のトランジスタは、第1端子が第2のトランジスタのゲート端子に電気的に接続され
、第2端子が第2の配線に電気的に接続され、ゲート端子が第4の配線に電気的に接続さ
れ、第4のトランジスタは、第1端子が第1の配線に電気的に接続され、第2端子が第2
の配線に電気的に接続され、ゲート端子が第4の配線に電気的に接続され、第2のシフト
レジスタは、複数のフリップフロップを有し、複数のフリップフロップのうち少なくとも
一つは、第5のトランジスタ、第6のトランジスタ、第7のトランジスタ及び第8のトラ
ンジスタを有し、第5のトランジスタは、第1端子が第10の配線に電気的に接続され、
第2端子が第6のトランジスタのゲート端子に電気的に接続され、ゲート端子が第10の
配線に電気的に接続され、第6のトランジスタは、第1端子が第8の配線に電気的に接続
され、第2端子が第6の配線に電気的に接続され、第7のトランジスタは、第1端子が第
6のトランジスタのゲート端子に電気的に接続され、第2端子が第7の配線に電気的に接
続され、ゲート端子が第9の配線に電気的に接続され、第8のトランジスタは、第1端子
が第6の配線に電気的に接続され、第2端子が第7の配線に電気的に接続され、ゲート端
子が第9の配線に電気的に接続されていることを特徴としている。
なお、本発明において、第1の配線及び第6の配線は電気的に接続され、第5の配線及
び第10の配線は電気的に接続されていてもよい。
また、本発明において、第1の配線及び第6の配線は同一の配線であり、第5の配線及
び第10の配線は同一の配線であってもよい。
また、本発明において、第2の配線及び第7の配線は電気的に接続され、第3の配線及
び第8の配線は電気的に接続され、第4の配線及び第9の配線は電気的に接続されていて
もよい。
また、本発明において、第2の配線及び第7の配線は同一の配線であり、第3の配線及
び第8の配線は同一の配線であり、第4の配線及び第9の配線は同一の配線であってもよ
い。
また、本発明において、第1の配線及び第6の配線は電気的に接続され、第2の配線及
び第7の配線は電気的に接続され、第3の配線及び第8の配線は電気的に接続され、第4
の配線及び第9の配線は電気的に接続され、第5の配線及び第10の配線は電気的に接続
されていてもよい。
また、本発明において、第1の配線及び第6の配線は同一の配線であり、第2の配線及
び第7の配線は同一の配線であり、第3の配線及び第8の配線は同一の配線であり、第4
の配線及び第9の配線は同一の配線であり、第5の配線及び第10の配線は同一の配線で
あってもよい。
また、本発明において、第1のトランジスタ、第2のトランジスタ、第3のトランジス
タ、第4のトランジスタ、第5のトランジスタ、第6のトランジスタ、第7のトランジス
タ及び第8のトランジスタは、Nチャネル型トランジスタであってもよい。
また、本発明において、第1のトランジスタ、第2のトランジスタ、第3のトランジス
タ、第4のトランジスタ、第5のトランジスタ、第6のトランジスタ、第7のトランジス
タ、及び第8のトランジスタは、半導体層を有し、半導体層は、アモルファスシリコンで
あってもよい。
また、本発明において、第1のトランジスタの第2端子と、第1のトランジスタのゲー
ト端子との間に、第1の容量素子が配置され、第5のトランジスタの第2端子と、第5の
トランジスタのゲート端子との間に、第2の容量素子が配置されていてもよい。
また、本発明の液晶表示装置は、液晶素子を有する第1の画素乃至第4の画素と、第1の
駆動回路と、第2の駆動回路と、第1の配線と、第2の配線と、第3の配線と、第4の配
線と、第5の配線と、第6の配線と、第7の配線と、第8の配線と、第9の配線と、第1
0の配線と、第11の配線と、第12の配線と、第13の配線と、第14の配線と、を有
し、前記第1の画素は、前記第5の配線を介して前記第1の駆動回路に電気的に接続され
、前記第2の画素は、前記第6の配線を介して前記第1の駆動回路に電気的に接続され、
前記第3の画素は、前記第12の配線を介して前記第2の駆動回路に電気的に接続され、
前記第4の画素は、前記第13の配線を介して前記第2の駆動回路に電気的に接続され、
第1の駆動回路は、第1のシフトレジスタを有し、第2の駆動回路は、第2のシフトレジ
スタを有し、第1のシフトレジスタは、複数のフリップフロップを有し、複数のフリップ
フロップのうち少なくとも一つは、第1のトランジスタ、第2のトランジスタ、第3のト
ランジスタ、第4のトランジスタ及び第5のトランジスタを有し、第1のトランジスタは
、第1端子が第1の配線に電気的に接続され、第2端子が第2のトランジスタのゲート端
子に電気的に接続され、ゲート端子が第5の配線に電気的に接続され、第2のトランジス
タは、第1端子が第3の配線に電気的に接続され、第2端子が第6の配線に電気的に接続
され、第3のトランジスタは、第1端子が第2の配線に電気的に接続され、第2端子が第
2のトランジスタのゲート端子に電気的に接続され、ゲート端子が第4の配線に電気的に
接続され、第4のトランジスタは、第1端子が第2の配線に電気的に接続され、第2端子
が第6の配線に電気的に接続され、ゲート端子は、第4の配線に電気的に接続され、第5
のトランジスタは、第1端子が第2の配線に電気的に接続され、第2端子が第6の配線に
電気的に接続され、ゲート端子が第7の配線に電気的に接続され、第2のシフトレジスタ
は、複数のフリップフロップを有し、複数のフリップフロップのうち少なくとも一つは、
第6のトランジスタ、第7のトランジスタ、第8のトランジスタ、第9のトランジスタ及
び第10のトランジスタを有し、第6のトランジスタは、第1端子が第8の配線に電気的
に接続され、第2端子が第7のトランジスタのゲート端子に電気的に接続され、ゲート端
子が第12の配線に電気的に接続され、第7のトランジスタは、第1端子が第10の配線
に電気的に接続され、第2端子が第13の配線に電気的に接続され、第8のトランジスタ
は、第1端子が第9の配線に電気的に接続され、第2端子が第7のトランジスタのゲート
端子に電気的に接続され、ゲート端子が第11の配線に電気的に接続され、第9のトラン
ジスタは、第1端子が第13の配線に電気的に接続され、第2端子が第9の配線に電気的
に接続され、ゲート端子が第11の配線に電気的に接続され、第10のトランジスタは、
第1端子が第13の配線に電気的に接続され、第2端子が第9の配線に電気的に接続され
、ゲート端子が第14の配線に電気的に接続されていることを特徴としている。
なお、本発明において、第5の配線及び第12の配線は電気的に接続され、第6の配線
及び第13の配線は電気的に接続されていてもよい。
また、本発明において、第5の配線及び第12の配線は同一の配線であり、第6の配線
及び第13の配線は同一の配線であってもよい。
また、本発明において、第1の配線及び第8の配線は電気的に接続され、第2の配線及
び第9の配線は電気的に接続され、第3の配線及び第10の配線は電気的に接続され、第
4の配線及び第11の配線は電気的に接続され、第7の配線及び第14の配線は電気的に
接続されていてもよい。
また、本発明において、第1の配線及び第8の配線は同一の配線であり、第2の配線及
び第9の配線は同一の配線であり、第3の配線及び第10の配線は同一の配線であり、第
4の配線及び第11の配線は同一の配線であり、第7の配線及び第14の配線は同一の配
線であってもよい。
また、本発明において、第1の配線及び第8の配線は電気的に接続され、第2の配線及
び第9の配線は電気的に接続され、第3の配線及び第10の配線は電気的に接続され、第
4の配線及び第11の配線は電気的に接続され、第5の配線及び第12の配線は電気的に
接続され、第6の配線及び第13の配線は電気的に接続され、第7の配線及び第14の配
線は電気的に接続されていてもよい。
また、本発明において、第1の配線及び第8の配線は同一の配線であり、第2の配線及
び第9の配線は同一の配線であり、第3の配線及び第10の配線は同一の配線であり、第
4の配線及び第11の配線は同一の配線であり、第5の配線及び第12の配線は同一の配
線であり、第6の配線及び第13の配線は同一の配線であり、第7の配線及び第14の配
線は同一の配線であってもよい。
また、本発明の液晶表示装置は、液晶素子を有する第1の画素乃至第4の画素と、第1の
駆動回路と、第2の駆動回路と、第1の配線と、第2の配線と、第3の配線と、第4の配
線と、第5の配線と、第6の配線と、第7の配線と、第8の配線と、第9の配線と、第1
0の配線と、第11の配線と、第12の配線と、を有し、前記第1の画素は、前記第5の
配線を介して前記第1の駆動回路に電気的に接続され、前記第2の画素は、前記第6の配
線を介して前記第1の駆動回路に電気的に接続され、前記第3の画素は、前記第11の配
線を介して前記第2の駆動回路に電気的に接続され、前記第4の画素は、前記第12の配
線を介して前記第2の駆動回路に電気的に接続され、第1の駆動回路は、第1のシフトレ
ジスタを有し、第2の駆動回路は、第2のシフトレジスタを有し、第1のシフトレジスタ
は、複数のフリップフロップを有し、複数のフリップフロップのうち少なくとも一つは、
第1のトランジスタ、第2のトランジスタ、第3のトランジスタ、第4のトランジスタ及
び第5のトランジスタを有し、第1のトランジスタは、第1端子が第5の配線に電気的に
接続され、第2端子が第2のトランジスタのゲート端子に電気的に接続され、ゲート端子
が第5の配線に電気的に接続され、第2のトランジスタは、第1端子が第3の配線に電気
的に接続され、第2端子が第6の配線に電気的に接続され、第3のトランジスタは、第1
端子が第2のトランジスタのゲート端子に電気的に接続され、第2端子が第2の配線に電
気的に接続され、ゲート端子が第4の配線に電気的に接続され、第4のトランジスタは、
第1端子が第6の配線に電気的に接続され、第2端子が第2の配線に電気的に接続され、
ゲート端子が第4の配線に電気的に接続され、第5のトランジスタは、第1端子が第6の
配線に電気的に接続され、第2端子が第2の配線に電気的に接続され、ゲート端子が第1
の配線に電気的に接続され、第2のシフトレジスタは、複数のフリップフロップを有し、
複数のフリップフロップのうち少なくとも一つは、第6のトランジスタ、第7のトランジ
スタ、第8のトランジスタ、第9のトランジスタ及び第10のトランジスタを有し、第6
のトランジスタは、第1端子が第11の配線に電気的に接続され、第2端子が第7のトラ
ンジスタのゲート端子に電気的に接続され、ゲート端子が第11の配線に電気的に接続さ
れ、第7のトランジスタは、第1端子が第9の配線に電気的に接続され、第2端子が第1
2の配線に電気的に接続され、第8のトランジスタは、第1端子が第8の配線に電気的に
接続され、第2端子が第7のトランジスタのゲート端子に電気的に接続され、ゲート端子
が第10の配線に電気的に接続され、第9のトランジスタは、第1端子が第8の配線に電
気的に接続され、第2端子が第12の配線に電気的に接続され、ゲート端子が第10の配
線に電気的に接続され、第10のトランジスタは、第1端子が第8の配線に電気的に接続
され、第2端子が第12の配線に電気的に接続され、ゲート端子が第7の配線に電気的に
接続されていることを特徴としている。
なお、本発明において、第5の配線及び第11の配線は電気的に接続され、第6の配線
及び第12の配線は電気的に接続されていてもよい。
なお、本発明において、第5の配線及び第11の配線は同一の配線であり、第6の配線
及び第12の配線は同一の配線であってもよい。
なお、本発明において、第1の配線及び第7の配線は電気的に接続され、第2の配線及
び第8の配線は電気的に接続され、第3の配線及び第9の配線は電気的に接続され、第4
の配線及び第10の配線は電気的に接続されていてもよい。
なお、本発明において、第1の配線及び第7の配線は同一の配線であり、第2の配線及
び第8の配線は同一の配線であり、第3の配線及び第9の配線は同一の配線であり、第4
の配線及び第10の配線は同一の配線であってもよい。
なお、本発明において、第1の配線及び第7の配線は電気的に接続され、第2の配線及
び第8の配線は電気的に接続され、第3の配線及び第9の配線は電気的に接続され、第4
の配線及び第10の配線は電気的に接続され、第5の配線及び第11の配線は電気的に接
続され、第6の配線及び第12の配線は電気的に接続されていてもよい。
なお、本発明において、第1の配線及び第7の配線は同一の配線であり、第2の配線及
び第8の配線は同一の配線であり、第3の配線及び第9の配線は同一の配線であり、第4
の配線及び第10の配線は同一の配線であり、第5の配線及び第11の配線は同一の配線
であり、第6の配線及び第12の配線は同一の配線であってもよい。
なお、本発明において、第1のトランジスタ、第2のトランジスタ、第3のトランジス
タ、第4のトランジスタ、第5のトランジスタ、第6のトランジスタ、第7のトランジス
タ、第8のトランジスタ、第9のトランジスタ及び第10のトランジスタは、Nチャネル
型トランジスタであってもよい。
なお、本発明において、第1のトランジスタ、第2のトランジスタ、第3のトランジス
タ、第4のトランジスタ、第5のトランジスタ、第6のトランジスタ、第7のトランジス
タ、第8のトランジスタ、第9のトランジスタ及び、第10のトランジスタは、半導体層
を有し、半導体層は、アモルファスシリコンであってもよい。
なお、本発明において、第1のトランジスタの第2端子と、第1のトランジスタのゲー
ト端子との間に、第1の容量素子が配置され、第6のトランジスタの第2端子と、第1の
トランジスタのゲート端子との間に、第2の容量素子が配置されていてもよい。
本発明は、上記記載の液晶表示装置を具備する電子機器である。
なお、本明細書に示すスイッチは、様々な形態のものを用いることができ、一例として、
電気的スイッチや機械的なスイッチなどがある。つまり、電流の流れを制御できるもので
あればよく、特定のものに限定されず、様々なものを用いることができる。例えば、トラ
ンジスタでもよいし、ダイオード(例えば、PNダイオード、PINダイオード、ショッ
トキーダイオード、ダイオード接続のトランジスタなど)でもよいし、サイリスタでもよ
いし、それらを組み合わせた論理回路でもよい。よって、スイッチとしてトランジスタを
用いる場合、そのトランジスタは、単なるスイッチとして動作するため、トランジスタの
極性(導電型)は特に限定されない。ただし、オフ電流が少ない方が望ましい場合、オフ
電流が少ない方の極性のトランジスタを用いることが望ましい。オフ電流が少ないトラン
ジスタとしては、LDD領域を設けているものやマルチゲート構造にしているもの等があ
る。また、スイッチとして動作させるトランジスタのソース端子の電位が、低電位側電源
(Vss、GND、0Vなど)に近い状態で動作する場合はNチャネル型を、反対に、ソ
ース端子の電位が、高電位側電源(Vddなど)に近い状態で動作する場合はPチャネル
型を用いることが望ましい。なぜなら、ゲートとソース間の電圧の絶対値を大きくできる
ため、スイッチとしての動作をより正確に行うことができるからである。
なお、Nチャネル型とPチャネル型の両方を用いて、CMOS型のスイッチにしてもよい
。CMOS型のスイッチにすると、Pチャネル型またはNチャネル型スイッチが導通すれ
ば電流を流すことができるため、スイッチとしての動作がより正確に行うことができる。
例えば、スイッチへの入力信号の電圧が高い場合でも、低い場合でも、適切に電圧を出力
させることが出来る。また、スイッチをオンまたはオフさせるための信号の電圧振幅値を
小さくすることが出来るので、消費電力を小さくすることも出来る。また、スイッチとし
てトランジスタを用いる場合は、入力端子(ソース端子またはドレイン端子の一方)と、
出力端子(ソース端子またはドレイン端子の他方)と、導通を制御する端子(ゲート端子
)とを有している。一方、スイッチとしてダイオードを用いる場合は、導通を制御する端
子を有していない場合がある。そのため、端子を制御するための配線を少なくすることが
出来る。
なお、本明細書において、接続されているとは、電気的に接続されている場合と機能的に
接続されている場合と直接接続されている場合とを含むものとする。したがって、本明細
書が開示する構成において、所定の接続関係以外のものも含むものとする。例えば、ある
部分とある部分との間に、電気的な接続を可能とする素子(例えば、スイッチやトランジ
スタや容量素子やインダクタや抵抗素子やダイオードなど)が1個以上配置されていても
よい。また、機能的な接続を可能とする回路(例えば、論理回路(インバータやNAND
回路やNOR回路など)や信号変換回路(DA変換回路やAD変換回路やガンマ補正回路
など)や電位レベル変換回路(昇圧回路や降圧回路などの電源回路やH信号やL信号の電
位レベルを変えるレベルシフタ回路など)や電圧源や電流源や切り替え回路や増幅回路(
オペアンプや差動増幅回路やソースフォロワ回路やバッファ回路など、信号振幅や電流量
などを大きく出来る回路など)や信号生成回路や記憶回路や制御回路など)が間に1個以
上配置されていてもよい。あるいは、間に他の素子や他の回路を挟まずに、直接接続され
て、配置されていてもよい。
なお、素子や回路を間に介さずに接続されている場合のみを含む場合は、直接接続されて
いる、と記載するものとする。また、電気的に接続されている、と記載する場合は、電気
的に接続されている場合(つまり、間に別の素子を挟んで接続されている場合)と機能的
に接続されている場合(つまり、間に別の回路を挟んで接続されている場合)と直接接続
されている場合(つまり、間に別の素子や別の回路を挟まずに接続されている場合)とを
含むものとする。
なお、表示素子や表示装置や発光素子や発光装置は、様々な形態を用いることができ、ま
た、様々な素子を有することが出来る。例えば、表示素子や表示装置や発光素子や発光装
置としては、EL素子(有機EL素子、無機EL素子又は有機物及び無機物を含むEL素
子)、電子放出素子、液晶素子、電子インク、グレーティングライトバルブ(GLV)、
プラズマディスプレイ(PDP)、デジタルマイクロミラーデバイス(DMD)、圧電セ
ラミックディスプレイ、またはカーボンナノチューブ、など、電気磁気的作用によりコン
トラストが変化する表示媒体を適用することができる。なお、EL素子を用いた表示装置
としてはELディスプレイ、電子放出素子を用いた表示装置としてはフィールドエミッシ
ョンディスプレイ(FED)やSED方式平面型ディスプレイ(SED:Surface
−conduction Electron−emitter Disply)など、液
晶素子を用いた表示装置としては液晶ディスプレイ、透過型液晶ディスプレイ、半透過型
液晶ディスプレイ、反射型液晶ディスプレイ、電子インクを用いた表示装置としては電子
ペーパーがある。
なお、本明細書において、トランジスタは、様々な形態のトランジスタを適用させること
が出来る。よって、適用可能なトランジスタの種類に限定はない。したがって、例えば、
非晶質シリコンや多結晶シリコンに代表される非単結晶半導体膜を有する薄膜トランジス
タ(TFT)などを適用することが出来る。これらにより、単結晶半導体膜を用いる場合
より低い製造温度で製造できたり、低コストで製造でき、また大型基板上に製造でき、透
明基板上に製造でき、光を透過させることが可能なトランジスタを製造でき、またトラン
ジスタを用いて表示素子での光の透過を制御することが出来る。また、半導体基板やSO
I基板などを用いて形成することが出来る。また、MOS型トランジスタ、接合型トラン
ジスタ、バイポーラトランジスタなどを適用することが出来る。これらにより、バラツキ
の少ないトランジスタを製造できたり、電流供給能力の高いトランジスタを製造できたり
、サイズの小さいトランジスタを製造でき、また、消費電力の少ない回路を構成すること
が出来る。また、ZnO、a−InGaZnO、SiGe、GaAsなどの化合物半導体
を有するトランジスタや、さらに、それらを薄膜化した薄膜トランジスタなどを適用する
ことが出来る。これらにより、低い製造温度で製造、また室温で製造でき、耐熱性の低い
基板、例えばプラスチック基板やフィルム基板に直接トランジスタを形成することが出来
る。また、インクジェットや印刷法を用いて形成したトランジスタなどを適用することが
出来る。これらにより、室温で製造、また、真空度の低い状態で製造、また、大型基板で
製造することができる。また、マスク(レチクル)を用いなくても製造することが可能と
なるため、トランジスタのレイアウトを容易に変更することが出来る。また、有機半導体
やカーボンナノチューブを有するトランジスタ、その他のトランジスタを適用することが
できる。これらにより、曲げることが可能なトランジスタを形成することが出来る。なお
、非単結晶半導体膜には水素またはハロゲンが含まれていてもよい。また、トランジスタ
が形成されている基板の種類は、様々なものを用いることができ、特定のものに限定され
ることはない。従って例えば、基板として、単結晶基板、SOI基板、ガラス基板、石英
基板、プラスチック基板、紙基板、セロファン基板、石材基板、ステンレス・スチル基板
、ステンレス・スチル・ホイルを有する基板などを用いることが出来る。また、ある基板
でトランジスタを形成し、その後、別の基板にトランジスタを移動させて、別の基板に配
置するようにしてもよい。配置された別の基板としては、単結晶基板、SOI基板、ガラ
ス基板、石英基板、プラスチック基板、紙基板、セロファン基板、石材基板、ステンレス
・スチル基板、ステンレス・スチル・ホイルを有する基板などを用いることができる。こ
れらの基板を用いることにより、特性のよいトランジスタを形成することができ、また消
費電力の小さいトランジスタを形成することができ、また壊れにくい装置とすることがで
き、また耐熱性を持たせることが出来る。
なお、トランジスタの構成は、様々な形態をとることができる。特定の構成に限定されな
い。例えば、ゲート電極が2個以上になっているマルチゲート構造を用いてもよい。マル
チゲート構造にすると、チャネル領域が直列に接続されるような構成となるため、複数の
トランジスタが直列に接続されたような構成となる。マルチゲート構造にすることにより
、オフ電流を低減、また、トランジスタの耐圧を向上させて信頼性を良くすることができ
、また、飽和領域で動作する時に、ドレインとソース間の電圧が変化しても、ドレインと
ソース間の電流があまり変化せず、フラットな特性にすることなどができる。また、チャ
ネルの上下にゲート電極が配置されている構造でもよい。チャネルの上下にゲート電極が
配置されている構造にすることにより、チャネル領域が増えるため、電流値を大きくする
ことができ、また、空乏層ができやすくなってS値を小さくすることができる。チャネル
の上下にゲート電極が配置されると、複数のトランジスタが並列に接続されたような構成
となる。
また、チャネルの上にゲート電極が配置されている構造、チャネルの下にゲート電極が配
置されている構造、正スタガ構造、逆スタガ構造、チャネル領域が複数の領域に分かれて
いる構造、ゲート電極が並列に接続された構造、または直列に接続された構造にすること
が可能である。また、チャネル(もしくはその一部)にソース電極やドレイン電極が重な
っていてもよい。チャネル(もしくはその一部)にソース電極やドレイン電極が重なって
いる構造にすることにより、チャネルの一部に電荷がたまって、動作が不安定になること
を防ぐことができる。また、LDD領域が設けられた構成とすることも可能である。LD
D領域を設けることにより、オフ電流を低減、また、トランジスタの耐圧を向上させて信
頼性を良くすることができ、また、飽和領域で動作する時に、ドレインとソース間の電圧
が変化しても、ドレインとソース間の電流があまり変化せず、フラットな特性にすること
ができる。
なお、本明細書におけるトランジスタは、様々なタイプを用いることができ、様々な基板
上に形成させることができる。したがって、回路の全てが、ガラス基板上に形成されてい
てもよいし、プラスチック基板に形成されていてもよいし、単結晶基板に形成されていて
もよいし、SOI基板上に形成されていてもよいし、どのような基板上に形成されていて
もよい。回路の全てが同じ基板上に形成されていることにより、部品点数を減らしてコス
トを低減することができ、また、回路部品との接続点数を減らして信頼性を向上させたり
することができる。あるいは、回路の一部が、ある基板に形成されており、回路の別の一
部が、別の基板に形成されていてもよい。つまり、回路の全てが同じ基板に形成されてい
なくてもよい。例えば、回路の一部は、ガラス基板にトランジスタを用いて形成し、回路
の別の一部は、単結晶基板に形成し、そのICチップをCOG(Chip On Gla
ss)で接続してガラス基板に配置してもよい。あるいは、そのICチップをTAB(T
ape Automated Bonding)やプリント基板を用いてガラス基板と接
続してもよい。このように、回路の一部が同じ基板に形成されていることにより、部品点
数を減らしてコストを低減することができ、また、回路部品との接続点数を減らして信頼
性を向上させたりすることができる。また、駆動電圧が高い部分や駆動周波数が高い部分
は、消費電力が大きくなってしまうので、そのような部分は同じ基板に形成しないように
すれば、消費電力の増加を防ぐことができる。
なお、本明細書においては、一画素とは、明るさを制御できる要素一つ分を示すものとす
る。よって、一例としては、一画素とは、一つの色要素を示すものとし、その色要素一つ
で明るさを表現する。従って、そのときは、R(赤)G(緑)B(青)の色要素からなる
カラー表示装置の場合には、画像の最小単位は、Rの画素とGの画素とBの画素との三画
素から構成されるものとする。なお、色要素は、三色に限定されず、それ以上の数を用い
ても良いし、RGB以外の色を追加しても良い。例えば、白色を加えて、RGBW(Wは
白)としてもよい。また、RGBに、例えば、イエロー、シアン、マゼンタ、エメラルド
グリーン、朱色などを一色以上追加したものでもよい。また、例えばRGBの中の少なく
とも一色について、類似した色を追加してもよい。例えば、R、G、B1、B2としても
よい。B1とB2とは、どちらも青色であるが、少し周波数が異なっている。このような
色要素を用いることにより、より実物に近い表示を行うことができ、消費電力を低減する
ことが出来る。また、別の例としては、1つの色要素について、複数の領域を用いて明る
さを制御する場合は、その領域一つ分を一画素とする。よって、一例としては、面積階調
を行う場合、一つの色要素につき、明るさを制御する領域が複数あり、その全体で階調を
表現するわけであるが、明るさを制御する領域の一つ分を一画素とする。よって、その場
合は、一つの色要素は、複数の画素で構成されることとなる。また、その場合、画素によ
って、表示に寄与する領域の大きさが異なっている場合がある。また、一つの色要素につ
き複数ある、明るさを制御する領域において、つまり、一つの色要素を構成する複数の画
素において、各々に供給する信号を僅かに異ならせるようにして、視野角を広げるように
してもよい。なお、一画素(三色分)と記載する場合は、RとGとBの三画素分を一画素
と考える場合であるとする。一画素(一色分)と記載する場合は、一つの色要素につき、
複数の画素がある場合、それらをまとめて一画素と考える場合であるとする。
なお、本明細書において、画素は、マトリクス状に配置(配列)されている場合を含んで
いる。ここで、画素がマトリクスに配置(配列)されているとは、縦方向もしくは横方向
において、直線上に並んで配置されている場合や、ギザギザな線上に並んでいる場合を含
んでいる。よって、例えば三色の色要素(例えばRGB)でフルカラー表示を行う場合に
、ストライプ配置されている場合や、三つの色要素のドットがいわゆるデルタ配置されて
いる場合も含むものとする。さらに、ベイヤー配置されている場合も含んでいる。なお、
色要素は、三色に限定されず、それ以上でもよく、例えば、RGBW(Wは白)や、RG
Bに、イエロー、シアン、マゼンタなどを一色以上追加したものなどがある。また、色要
素のドット毎にその表示領域の大きさが異なっていてもよい。これにより、消費電力を低
下、また、表示素子の寿命を延ばすことが出来る。
なお、トランジスタとは、それぞれ、ゲートと、ドレインと、ソースとを含む少なくとも
三つの端子を有する素子であり、ドレイン領域とソース領域の間にチャネル領域を有して
おり、ドレイン領域とチャネル領域とソース領域とを介して電流を流すことが出来る。こ
こで、ソースとドレインとは、トランジスタの構造や動作条件等によって変わるため、い
ずれがソースまたはドレインであるかを限定することが困難である。そこで、本明細書に
おいては、ソース及びドレインとして機能する領域を、ソースもしくはドレインと呼ばな
い場合がある。その場合、一例としては、それぞれを第1端子、第2端子と表記する場合
がある。なお、トランジスタは、ベースとエミッタとコレクタとを含む少なくとも三つの
端子を有する素子であってもよい。この場合も同様に、エミッタとコレクタとを、第1端
子、第2端子と表記する場合がある。
なお、ゲートとは、ゲート電極とゲート配線(ゲート線またはゲート信号線等とも言う)
とを含んだ全体、もしくは、それらの一部のことを言う。ゲート電極とは、チャネル領域
やLDD(Lightly Doped Drain)領域などを形成する半導体膜と、
ゲート絶縁膜を介してオーバーラップしている部分の導電膜のことを言う。ゲート配線と
は、各画素のゲート電極の間を接続、またはゲート電極と別の配線とを接続するための配
線のことを言う。
ただし、ゲート電極としても機能し、ゲート配線としても機能するような部分も存在する
。そのような領域は、ゲート電極と呼んでも良いし、ゲート配線と呼んでも良い。つまり
、ゲート電極とゲート配線とが、明確に区別できないような領域も存在する。例えば、延
伸して配置されているゲート配線とオーバーラップしてチャネル領域がある場合、その領
域はゲート配線として機能しているが、ゲート電極としても機能していることになる。よ
って、そのような領域は、ゲート電極と呼んでも良いし、ゲート配線と呼んでも良い。
また、ゲート電極と同じ材料で形成され、ゲート電極とつながっている領域も、ゲート電
極と呼んでも良い。同様に、ゲート配線と同じ材料で形成され、ゲート配線とつながって
いる領域も、ゲート配線と呼んでも良い。このような領域は、厳密な意味では、チャネル
領域とオーバーラップしていなかったり、別のゲート電極と接続させる機能を有してなか
ったりする場合がある。しかし、製造時にマージンを設ける関係で、ゲート電極やゲート
配線と同じ材料で形成され、ゲート電極やゲート配線とつながっている領域がある。よっ
て、そのような領域もゲート電極やゲート配線と呼んでも良い。
また、例えば、マルチゲートのトランジスタにおいて、1つのトランジスタのゲート電極
と、別のトランジスタのゲート電極とは、ゲート電極と同じ材料で形成された導電膜で接
続される場合が多い。そのような領域は、ゲート電極とゲート電極とを接続させるための
領域であるため、ゲート配線と呼んでも良いが、マルチゲートのトランジスタを1つのト
ランジスタであると見なすことも出来るため、ゲート電極と呼んでも良い。つまり、ゲー
ト電極やゲート配線と同じ材料で形成され、それらとつながって配置されているものは、
ゲート電極やゲート配線と呼んでも良い。また、例えば、ゲート電極とゲート配線とを接
続させている部分の導電膜も、ゲート電極と呼んでも良いし、ゲート配線と呼んでも良い
なお、ゲート端子とは、ゲート領域、またはゲート電極の一部や、またはゲート電極と電
気的に接続されている領域の一部または全部のことを言う。
なお、ソースとは、ソース領域とソース電極とソース配線(ソース線またはソース信号線
等とも言う)とを含んだ全体、もしくは、それらの一部のことを言う。ソース領域とは、
P型不純物(ボロンやガリウムなど)やN型不純物(リンやヒ素など)が多く含まれる半
導体領域のことを言う。従って、少しだけP型不純物やN型不純物が含まれる領域、いわ
ゆる、LDD(Lightly Doped Drain)領域は、ソース領域には含ま
れない。ソース電極とは、ソース領域とは別の材料で形成され、ソース領域と電気的に接
続されて配置されている部分の導電層のことを言う。ただし、ソース電極は、ソース領域
も含んでソース電極と呼ぶこともある。ソース配線とは、各画素のソース電極の間を接続
、またはソース電極と別の配線とを接続するための配線のことを言う。
しかしながら、ソース電極としても機能し、ソース配線としても機能するような部分も存
在する。そのような領域は、ソース電極と呼んでも良いし、ソース配線と呼んでも良い。
つまり、ソース電極とソース配線とが、明確に区別できないような領域も存在する。例え
ば、延伸して配置されているソース配線とオーバーラップしてソース領域がある場合、そ
の領域はソース配線として機能しているが、ソース電極としても機能していることになる
。よって、そのような領域は、ソース電極と呼んでも良いし、ソース配線と呼んでも良い
また、ソース電極と同じ材料で形成され、ソース電極とつながっている領域や、ソース電
極とソース電極とを接続する部分も、ソース電極と呼んでも良い。また、ソース領域とオ
ーバーラップしている部分も、ソース電極と呼んでも良い。同様に、ソース配線と同じ材
料で形成され、ソース配線とつながっている領域も、ソース配線と呼んでも良い。このよ
うな領域は、厳密な意味では、別のソース電極と接続させる機能を有していない場合があ
る。しかし、製造時にマージン設ける関係で、ソース電極やソース配線と同じ材料で形成
され、ソース電極やソース配線とつながっている領域がある。よって、そのような領域も
ソース電極やソース配線と呼んでも良い。
また、例えば、ソース電極とソース配線とを接続している部分の導電膜も、ソース電極と
呼んでも良いし、ソース配線と呼んでも良い。
なお、ソース端子とは、ソース領域、またはソース電極の一部や、ソース電極と電気的に
接続されている領域の一部または全部のことを言う。
なお、ドレインについては、ソースと同様である。
なお、本明細書において、半導体装置とは半導体素子(トランジスタやダイオードなど)
を含む回路を有する装置をいう。また、半導体特性を利用することで機能しうる装置全般
でもよい。また、表示装置とは、表示素子(液晶素子や発光素子など)を有する装置のこ
とを言う。なお、液晶素子やEL素子などの表示素子を含む複数の画素やそれらの画素を
駆動させる周辺駆動回路が同一基板上に形成された表示パネル本体のことでもよい。また
、ワイヤボンディングやバンプなどによって基板上に配置された周辺駆動回路、いわゆる
チップオングラス(COG)で接続されたICチップなどを含んでいても良い。さらに、
ICや抵抗素子や容量素子やインダクタやトランジスタなどが取り付けられたフレキシブ
ルプリントサーキット(FPC)又はプリント配線基板(PWB)も含んでもよい。さら
に、偏光板や位相差板などの光学シートを含んでいても良い。さらに、バックライトユニ
ット(導光板やプリズムシートや拡散シートや反射シートや光源(LEDや冷陰極管など
)を含んでいても良い)を含んでいても良い。また、発光装置とは、特にEL素子やFE
Dで用いる素子などの自発光型の表示素子を有している表示装置をいう。液晶表示装置と
は、液晶素子を有している表示装置をいう。
なお、本明細書において、ある物の上に形成されている、あるいは、〜上に形成されてい
る、というように、〜の上に、あるいは、〜上に、という記載については、ある物の上に
直接接していることに限定されない。直接接してはいない場合、つまり、間に別のものが
挟まっている場合も含むものとする。従って例えば、層Aの上に(もしくは層A上に)、
層Bが形成されている、という場合は、層Aの上に直接接して層Bが形成されている場合
と、層Aの上に直接接して別の層(例えば層Cや層Dなど)が形成されていて、その上に
直接接して層Bが形成されている場合とを含むものとする。また、〜の上方に、という記
載についても同様であり、ある物の上に直接接していることに限定されず、間に別のもの
が挟まっている場合も含むものとする。従って例えば、層Aの上方に、層Bが形成されて
いる、という場合は、層Aの上に直接接して層Bが形成されている場合と、層Aの上に直
接接して別の層(例えば層Cや層Dなど)が形成されていて、その上に直接接して層Bが
形成されている場合とを含むものとする。なお、〜の下に、あるいは、〜の下方に、の場
合についても、同様であり、直接接している場合と、接していない場合とを含むこととす
る。
本発明により、トランジスタの特性劣化を抑制することができる。そのため、トランジス
タの特性劣化が原因のシフトレジスタの誤動作を防止することができる。また、シフトレ
ジスタの誤動作が原因の液晶表示装置の表示不良を抑制することができる。
実施の形態1を説明する図。 実施の形態1を説明する図。 実施の形態1を説明する図。 実施の形態1を説明する図。 実施の形態1を説明する図。 実施の形態1を説明する図。 実施の形態1を説明する図。 実施の形態1を説明する図。 実施の形態1を説明する図。 実施の形態1を説明する図。 実施の形態1を説明する図。 実施の形態1を説明する図。 実施の形態2を説明する図。 実施の形態2を説明する図。 実施の形態2を説明する図。 実施の形態2を説明する図。 実施の形態2を説明する図。 実施の形態2を説明する図。 実施の形態3を説明する図。 実施の形態3を説明する図。 実施の形態3を説明する図。 実施の形態3を説明する図。 実施の形態4を説明する図。 実施の形態4を説明する図。 実施の形態4を説明する図。 実施の形態4を説明する図。 実施の形態5を説明する図。 実施の形態5を説明する図。 実施の形態5を説明する図。 実施の形態5を説明する図。 実施の形態5を説明する図。 実施の形態6を説明する図。 実施の形態6を説明する図。 実施の形態6を説明する図。 実施の形態6を説明する図。 実施の形態7を説明する図。 実施の形態7を説明する図。 実施の形態7を説明する図。 実施の形態7を説明する図。 実施の形態8を説明する図。 実施の形態8を説明する図。 実施の形態8を説明する図。 実施の形態8を説明する図。 実施の形態1を説明する図。 実施の形態1を説明する図。 実施の形態9を説明する図。 実施の形態9を説明する図。 実施の形態9を説明する図。 実施の形態9を説明する図。 実施の形態9を説明する図。 実施の形態9を説明する図。 実施の形態9を説明する図。 実施の形態9を説明する図。 実施の形態9を説明する図。 実施の形態9を説明する図。 実施の形態11を説明する図。 実施の形態11を説明する図。 実施の形態11を説明する図。 実施の形態11を説明する図。 実施の形態11を説明する図。 実施の形態12を説明する図。 実施の形態12を説明する図。 実施の形態13を説明する図。 実施の形態12を説明する図。 実施の形態10を説明する図。 実施の形態10を説明する図。 実施の形態10を説明する図。 実施の形態10を説明する図。 実施の形態10を説明する図。 実施の形態10を説明する図。 実施の形態10を説明する図。 実施の形態10を説明する図。 実施の形態10を説明する図。 実施の形態10を説明する図。 実施の形態14を説明する図。 実施の形態14を説明する図。 実施の形態14を説明する図。 実施の形態14を説明する図。 実施の形態14を説明する図。 実施の形態14を説明する図。 実施の形態14を説明する図。 実施の形態14を説明する図。 実施の形態14を説明する図。 実施の形態14を説明する図。 実施の形態15を説明する図。 実施の形態17を説明する図。 実施の形態18を説明する図。 実施の形態18を説明する図。 実施の形態18を説明する図。 実施の形態19を説明する図。 実施の形態20を説明する図。 実施の形態1を説明する図。 実施の形態22を説明する図。 実施の形態23を説明する図。 実施の形態23を説明する図。 実施の形態23を説明する図。 実施の形態23を説明する図。 実施の形態23を説明する図。 実施の形態23を説明する図。 実施の形態14を説明する図。 実施の形態14を説明する図。 実施の形態17を説明する図。 実施の形態21を説明する図。 実施の形態16を説明する図。 実施の形態16を説明する図。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。但し、本発明は多くの
異なる態様で実施することが可能であり、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することな
くその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って
本実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。
(実施の形態1)
本実施の形態は、本発明の表示装置のシフトレジスタの基本構成について、図面を参照し
て説明する。図1は、シフトレジスタが有する複数のフリップフロップのうち、ある1段
(例えば1段目)のフリップフロップを示している。図1に示すフリップフロップは、第
1のトランジスタ101、第2のトランジスタ102、第3のトランジスタ103及び第
4のトランジスタ104を有する。なお、フリップフロップは、第1の配線111、第2
の配線112、第3の配線113、第4の配線114、第5の配線115及び第6の配線
116に接続されている。本実施の形態において、第1のトランジスタ101、第2のト
ランジスタ102、第3のトランジスタ103及び第4のトランジスタ104はNチャネ
ル型トランジスタとし、そのゲートとソース間の電圧(Vgs)がしきい値電圧(Vth
)を上回ったとき、導通状態になるものとする。なお、第1の配線111及び第2の配線
112を、それぞれ第1の電源線、第2の電源線と呼んでもよい。また、第3の配線11
3及び第4の配線114を、それぞれ第1の信号線、第2の信号線と呼んでもよい。
第1のトランジスタ101の第1端子(ソース端子及びドレイン端子の一方)は第1の配
線111に接続され、第2端子(ソース端子及びドレイン端子の他方)は第2のトランジ
スタ102のゲート端子に接続され、ゲート端子は第5の配線115に接続されている。
第3のトランジスタ103の第1端子は第2の配線112に接続され、第2端子は第2の
トランジスタ102のゲート端子に接続され、ゲート端子は第4の配線114に接続され
ている。第2のトランジスタ102の第1端子は第6の配線116に接続され、第2端子
は第3の配線113に接続されている。第4のトランジスタ104の第1端子は第6の配
線116に接続され、第2端子は第2の配線112に接続され、ゲート端子は第4の配線
114に接続されている。なお、第1のトランジスタ101の第2端子と、第2のトラン
ジスタ102のゲート端子と、第3のトランジスタ103の第1端子との接続箇所をノー
ド121とする。
なお、第3のトランジスタ103の第2端子及び第4のトランジスタ104の第2端子は
、第2の配線112に接続されていることに限定されず、別々の配線に接続されていても
よい。また、第3のトランジスタ103のゲート端子及び第4のトランジスタ104のゲ
ート端子は第4の配線114に接続されているとは限定されず、別々の配線に接続されて
いてもよい。
次に、図1で示したフリップフロップの動作について、図2のタイミングチャート及び図
3を参照して説明する。なお、図2において、セット期間、選択期間、非選択期間につい
て説明する。なお、非選択期間は、第1の非選択期間、第2の非選択期間及び第3の非選
択期間に分割され、第1の非選択期間、第2の非選択期間及び第3の非選択期間を順に繰
り返している。
なお、第1の配線111にはV1の電位が、第2の配線112にはV2の電位が供給され
ている。ただし、V1>V2とする。
ただし、第1の配線111にはV1の電位が供給されているとは限定されず、他の電位が
供給されていてもよいし、デジタル信号又はアナログ信号が入力されていてもよい。また
、第2の配線112にはV2の電位が供給されているとは限定されず、他の電位が供給さ
れていてもよいし、デジタル信号又はアナログ信号が入力されていてもよい。
なお、第3の配線113、第4の配線114及び第5の配線115には信号が入力されて
いる。第3の配線113に入力される信号は第1のクロック信号であり、第4の配線11
4に入力される信号は第2のクロック信号であり、第5の配線115に入力される信号は
スタート信号である。また、第3の配線113、第4の配線114及び第5の配線115
に入力される信号は、H信号の電位がV1(以下、Hレベルともいう)、L信号の電位が
V2(以下、Lレベルともいう)のデジタル信号である。
ただし、第3の配線113には第1のクロック信号が入力されているとは限定されず、他
の信号が入力されてもよいし、一定の電位又は電流が入力されていてもよい。また、第4
の配線114には第2のクロック信号が入力されているとは限定されず、他の信号が入力
されてもよいし、一定の電位又は電流が入力されていてもよい。また、第5の配線115
にはスタート信号が入力されているとは限定されず、他の信号が入力されてもよいし、一
定の電位又は電流が入力されていてもよい。
また、第3の配線113、第4の配線114及び第5の配線115に入力される信号のH
信号の電位はV1、L信号の電位はV2とは限定されず、H信号の電位がL信号の電位よ
りも高ければ、それらの電位は特に限定されない。
なお、第6の配線116からは信号が出力される。第6の配線116から出力される信号
は、フリップフロップの出力信号であり、次の段のフリップフロップのスタート信号でも
ある。また、第6の配線116から出力される信号は、次の段のフリップフロップの第5
の配線115に入力される。また、第6の配線116から出力される信号は、H信号の電
位がV1(以下、Hレベルともいう)、L信号の電位がV2(以下、Lレベルともいう)
のデジタル信号である。
図2において、信号213は第3の配線113に入力される信号であり、信号214は第
4の配線114に入力される信号であり、信号215は第5の配線115に入力される信
号であり、信号216は第6の配線116から出力される信号である。また、電位221
は図1のノード121の電位である。
まず、図2の期間A及び図3(A)に示すセット期間では、信号213がLレベルであり
、信号214がLレベルになり、信号215がHレベルとなる。したがって、第3のトラ
ンジスタ103及び第4のトランジスタ104はオフとなり、第1のトランジスタ101
はオンとなる。このとき、第1のトランジスタ101の第2端子がソース端子となり、ノ
ード121の電位(電位221)は第5の配線115の電位から第1のトランジスタ10
1のしきい値電圧(Vth101)を引いた値になるため、V1−Vth101となる。
よって、第2のトランジスタ102はオンとなり、第6の配線116の電位は第3の配線
113の電位と等しくなるためV2となる。このように、セット期間では、フリップフロ
ップは第2のトランジスタ102をオンしたまま、Lレベルを第6の配線116から出力
する。
図2の期間B及び図3(B)に示す選択期間では、信号213がHレベルとなり、信号2
14がLレベルのままであり、信号215がLレベルとなる。したがって、第3のトラン
ジスタ103及び第4のトランジスタ104はオフのままであり、第1のトランジスタ1
01はオフとなる。このとき、第2のトランジスタ102の第2端子がソース端子となり
、第6の配線116の電位が上昇し始める。ノード121の電位(電位221)は、ノー
ド121が浮遊状態(以下、フローティング状態ともいう)となっているため、第2のト
ランジスタ102のゲート端子と第2端子との間の寄生容量の容量結合により第6の配線
116の電位と同時に上昇する(ブートストラップ動作ともいう)。よって、第2のトラ
ンジスタ102のゲートとソース間の電圧VgsはVth102+α(Vth102:第
2のトランジスタ102のしきい値電圧、α:任意の正の数)となり、第6の配線116
の電位はHレベル(V1)となる。このように、選択期間では、フリップフロップはノー
ド121の電位をV1+Vth102+αにすることによって、Hレベルを第6の配線1
16から出力することができる。
図2の期間C及び図3(C)に示す第1の非選択期間では、信号213がLレベルとなり
、信号214がHレベルとなり、信号215がLレベルのままである。したがって、第3
のトランジスタ103及び第4のトランジスタ104がオンとなり、第1のトランジスタ
101はオフのままである。ノード121及び第6の配線116は、それぞれ第3のトラ
ンジスタ103、第4のトランジスタ104を介して第2の配線112の電位が供給され
るためLレベルとなる。
図2の期間D及び図3(D)に示す第2の非選択期間では、信号213がLレベルのまま
であり、信号214がLレベルとなり、信号215がLレベルのままである。したがって
、第3のトランジスタ103及び第4のトランジスタ104がオフとなり、第1のトラン
ジスタ101はオフのままである。したがって、ノード121及び第6の配線116はL
レベルを維持する。
図2の期間E及び図3(E)に示す第3の非選択期間では、信号213がHレベルとなり
、信号214がLレベルのままであり、信号215がLレベルのままである。したがって
、第1のトランジスタ101、第3のトランジスタ103及び第4のトランジスタ104
がオフのままである。したがって、ノード121及び第6の配線116はLレベルを維持
する。
以上のことから、図1のフリップフロップは、第3のトランジスタ103及び第4のトラ
ンジスタ104は第1の非選択期間のみでオンとなるため、第3のトランジスタ103及
び第4のトランジスタ104の特性劣化(しきい値電圧のシフト)を抑制することができ
る。なお、図1のフリップフロップは、第1のトランジスタ101及び第2のトランジス
タ102はそれぞれセット期間のみ、セット期間及び選択期間のみでオンとなるため、第
1のトランジスタ101及び第2のトランジスタ102の特性劣化も抑制することができ
る。
さらに、図1のフリップフロップは、非選択期間のうち、第1の非選択期間においてノー
ド121及び第6の配線116にV2が供給されるためフリップフロップの誤動作を抑制
することができる。なぜなら、非選択期間において、一定期間毎(第1の非選択期間)に
ノード121及び第6の配線116にV2が供給されており、ノード121及び第6の配
線116の電位を安定してV2に維持することができるからである。
なお、図1のフリップフロップは、第1のトランジスタ101、第2のトランジスタ10
2、第3のトランジスタ103及び第4のトランジスタ104が全てNチャネル型トラン
ジスタで構成されていることを特徴とする。したがって、図1のフリップフロップは、ト
ランジスタの半導体層として、アモルファスシリコンを用いることができるため、製造工
程の簡略化を図ることができ、製造コストの削減や歩留まりの向上を図ることができる。
さらに、大型の表示パネルなどの半導体装置を作製することも可能となる。また、トラン
ジスタの半導体層として、ポリシリコンや単結晶シリコンを用いても製造工程の簡略化を
図ることができる。
また、図1のフリップフロップは、トランジスタの半導体層として特性劣化(しきい値電
圧のシフト)が顕著に表れるアモフファスシリコンを用いても、トランジスタの特性劣化
を抑制することができるため、長寿命な表示パネルなどの半導体装置を作製することがで
きる。
ここで、第1のトランジスタ101、第2のトランジスタ102、第3のトランジスタ1
03及び第4のトランジスタ104が有する機能を説明する。第1のトランジスタ101
は、第1の配線111の電位を供給するタイミングを選択する機能を有し、入力用トラン
ジスタとして機能する。第2のトランジスタ102は、第3の配線113の電位を第6の
配線116に供給するタイミングを選択し、ノード121の電位をブートストラップ動作
によって上昇させる機能を有し、ブートストラップ用トランジスタとして機能する。第3
のトランジスタ103は、第2の配線112の電位をノード121に供給するタイミング
を選択する機能を有し、スイッチングトランジスタとして機能する。第4のトランジスタ
104は、第2の配線112の電位を第6の配線116に供給する機能を有し、スイッチ
ングトランジスタとして機能する。
なお、図1と同様の動作を行うものであれば、トランジスタの配置及び数などは図1に限
定されない。図1のフリップフロップの動作を説明した図3から分かるように、本実施の
形態では、セット期間、選択期間、第1の非選択期間、第2の非選択期間及び第3の非選
択期間は、それぞれ図3(A)乃至(E)に示す実線のように導通がとれていればよい。
よって、これを満たすようにトランジスタ等を配置し、動作させうる構成であれば、トラ
ンジスタ、その他の素子(抵抗素子、容量素子など)、ダイオード、スイッチ、様々な論
理回路などを新たに配置してもよい。
例えば、図4に示すように、図1に示した第2のトランジスタ102のゲート端子と第2
端子との間に容量素子401を配置してもよい。容量素子401を配置することによって
、選択期間でのブートストラップ動作をより安定して行うことができる。また、第2のト
ランジスタ102のゲート端子と第2端子との間の寄生容量を小さくできるため、各トラ
ンジスタを高速にスイッチングさせることができる。なお、容量素子401は、絶縁層と
してゲート絶縁膜を用いて導電層としてゲート電極層及び配線層を用いてもよいし、絶縁
層としてゲート絶縁膜を用いて導電層としてゲート電極層及び不純物が添加された半導体
層を用いてもよいし、絶縁層として層間膜(絶縁膜)を用いて導電層として配線層及び透
明電極層を用いてもよい。なお、図1の構成と共通するところは共通の符号を用いてその
説明を省略する。
図5のフリップフロップにおいても、図1と同様の動作を行うことができる。図5に示す
ように、図1に示した第1のトランジスタ101がダイオード接続となっていてもよい。
第1のトランジスタ101がダイオード接続されることによって、第1の配線111が不
要になり、配線及び電源(V1)を1つずつ減らすことができる。なお、図1の構成と共
通するところは共通の符号を用いてその説明を省略する。
続いて、上述した本実施の形態のフリップフロップを有するシフトレジスタについて図6
を参照して説明する。
シフトレジスタは、第1の配線611、第2の配線612、第3の配線613、第4の配
線614、第5の配線615、第6の配線616、配線622_1〜622_n及びn個
(n段)のフリップフロップ601_1〜601_nを有する。そして、1+3N段目(
N:0若しくは正の整数)のフリップフロップ601は第1の配線611、第2の配線6
12、第3の配線613及び第4の配線614に接続されている。2+3N段目のフリッ
プフロップ601は第1の配線611、第2の配線612、第4の配線614及び第5の
配線615に接続されている。3+3N段目のフリップフロップ601は第1の配線61
1、第2の配線612、第5の配線615及び第3の配線613に接続されている。また
、例えばi段目のフリップフロップ601_i(フリップフロップ601_1〜601_
nのうちいずれか一)のうち、フリップフロップ601_2〜フリップフロップ601_
n−1は、i−1段目のフリップフロップ601_i−1及びi+1段目のフリップフロ
ップ601_i+1に接続され、i段目のフリップフロップ601_iとi+1段目のフ
リップフロップ601_i+1との接続箇所は配線622_i(配線622_1〜622
_nのうちいずれか一)に接続されている。なお、1段目のフリップフロップ601_1
は第6の配線616と2段目のフリップフロップ601_2に接続され、1段目のフリッ
プフロップ601_1と2段目のフリップフロップ601_2との接続箇所は配線622
_1に接続されている。なお、n段目のフリップフロップ601_nはn−1段目のフリ
ップフロップ601_n−1と配線622_nに接続されている。
なお、1+3N段目のフリップフロップ601では、第1の配線611、第2の配線61
2、第3の配線613、第4の配線614は、それぞれ図1の第1の配線111、第2の
配線112、第3の配線113、第4の配線114に接続されている。2+3N段目のフ
リップフロップ601では、第1の配線611、第2の配線612、第4の配線114、
第5の配線615は、それぞれ図1の第1の配線111、第2の配線112、第3の配線
113、第4の配線114に接続されている。3+3N段目のフリップフロップ601で
は、第1の配線611、第2の配線612、第5の配線615、第3の配線613は、そ
れぞれ図1の第1の配線111、第2の配線112、第3の配線113、第4の配線61
4に接続されている。また、例えばi段目のフリップフロップ601_iのうち、フリッ
プフロップ601_2〜フリップフロップ601_n−1の図1に示す第5の配線115
及び第6の配線116は、それぞれi−1段目のフリップフロップ601_i−1の図1
に示す第6の配線116、i+1段目のフリップフロップ601_i+1の図1に示す第
5の配線115に接続されている。なお、1段目のフリップフロップ601_1の図1に
示す第5の配線115及び第6の配線116は、それぞれ図6の第6の配線616、2段
目のフリップフロップ601_2の図1に示す第5の配線115に接続されている。なお
、n段目のフリップフロップ601_nの図1に示す第5の配線115及び第6の配線1
16は、それぞれn−1段目のフリップフロップ601_n−1の図1に示す第6の配線
116、図6の配線622_nに接続されている。
次に、図6に示したシフトレジスタの上面図の一形態を図92に示す。なお、図92に示
すシフトレジスタは、図1のフリップフロップを用いた場合のシフトレジスタであり、n
段目のフリップフロップ601_n及びn+1段目のフリップフロップ601_n+1を
示す。図92のシフトレジスタが有するフリップフロップには、第1のトランジスタ10
1、第2のトランジスタ102、第3のトランジスタ103及び第4のトランジスタ10
4が配置されている。そして、図92のシフトレジスタが有するフリップフロップそれぞ
れは、第1の配線611、第2の配線612、第3の配線613、第4の配線614及び
第5の配線615に接続されている。なお、第1のトランジスタ101、第2のトランジ
スタ102、第3のトランジスタ103及び第4のトランジスタ104は、逆スタガ型の
トランジスタ構造であり、チャネルエッチ型の場合について説明する。ただし、第1のト
ランジスタ101、第2のトランジスタ102、第3のトランジスタ103及び第4のト
ランジスタ104は、チャネル保護型でもよい。また、第1のトランジスタ101、第2
のトランジスタ102、第3のトランジスタ103及び第4のトランジスタ104は、ト
ップゲート型のトランジスタとしてもよい。
また、図92に示すシフトレジスタのレイアウト図は、第1の導電膜9201、半導体層
9202、コンタクト9203及び第2の導電膜9204によって構成されている。なお
、第1の導電膜9201はゲート電極として機能する。半導体層9202は不純物を含ま
ない真性の非結晶半導体膜である。コンタクト9203は、第1の導電膜9201と第2
の導電膜9204とを電気的に接続するために機能する。
図92のシフトレジスタは、第1の配線611の配線幅を第3の配線613の配線幅、第
4の配線614の配線幅及び第5の配線615の配線幅よりも小さくすることができる。
なぜなら、第1の配線611に流れる電流は第3の配線613、第4の配線614及び第
5の配線615に比べて小さいため、第1の配線611の配線幅を小さくしてもシフトレ
ジスタの動作への影響は少ないからである。同様に、図92のシフトレジスタは、第2の
配線612の配線幅を第3の配線613の配線幅、第4の配線614の配線幅及び第5の
配線615の配線幅よりも小さくすることができる。ただし、第2の配線612に流れる
電流は第1の配線611に流れる電流よりも大きいため、第2の配線612の配線幅は第
1の配線611の配線幅よりも大きいことが望ましい。したがって、図92のシフトレジ
スタは、1段分のフリップフロップのピッチを小さくできる。また、図92のシフトレジ
スタは、各トランジスタを効率的に配置できる。また、図92のシフトレジスタは、各ト
ランジスタのチャネル幅を大きくすることができる。
また、図92のシフトレジスタは、第2のトランジスタ102のチャネル幅を大きくする
ことで、ブートストラップ動作をより容易に行なうことができる。なぜなら、第2のトラ
ンジスタ102のチャネル幅が大きいため、第2のトランジスタ102のゲート端子と第
2端子との間の寄生容量が大きくなるからである。また、図92のシフトレジスタは、第
2のトランジスタ102のチャネル幅を大きくすることで、高い駆動能力を得ることがで
きる。なぜなら、第2のトランジスタ102のチャネル幅が大きいため、第2のトランジ
スタ102の電流供給能力が大きくなるからである。なお、すでに述べたように、図92
のシフトレジスタは第1の配線611及び第2の配線612の配線幅を小さくして、各ト
ランジスタを配置できる面積を大きくできる。その場合、図92のシフトレジスタは第2
のトランジスタ102のチャネル幅を優先的に大きくすることでより高い駆動能力を得る
ことができる。したがって、第2のトランジスタのチャネル幅は、第1のトランジスタ1
01のチャネル幅、第3のトランジスタ103のチャネル幅、第4のトランジスタ104
のチャネル幅よりも大きくすることが望ましい。
また、図92のシフトレジスタは、第2のトランジスタ102のチャネル形状をU字型に
することで、第2のトランジスタ102のチャネル幅を大きくすることができる。
なお、図92に示したレイアウト図の特徴は、他のシフトレジスタにも適用することがで
きる。
次に、図6に示したシフトレジスタの動作について、図7のタイミングチャートを参照し
て説明する。
なお、第1の配線611にはV1の電位が、第2の配線612にはV2の電位が供給され
ている。ただし、V1>V2とする。
ただし、第1の配線611にはV1の電位が供給されているとは限定されず、他の電位が
供給されていてもよいし、デジタル信号又はアナログ信号が入力されていてもよい。また
、第2の配線612にはV2の電位が供給されているとは限定されず、他の電位が供給さ
れていてもよいし、デジタル信号又はアナログ信号が入力されていてもよい。
なお、第3の配線613、第4の配線614、第5の配線615、第6の配線616には
信号が入力されている。第3の配線613、第4の配線614、第5の配線615に入力
される信号は位相が120度ずつずれた3相のクロック信号である。第6の配線616に
入力される信号はスタート信号である。また、第3の配線613、第4の配線614、第
5の配線615、第6の配線616に入力される信号は、H信号の電位がV1、L信号の
電位がV2のデジタル信号である。
ただし、第3の配線613、第4の配線614及び第5の配線615にはそれぞれ位相が
120度ずつずれた3相のクロック信号が入力されているとは限定されず、他の信号が入
力されてもよいし、一定の電位又は電流が入力されていてもよい。また、第6の配線61
6にはスタート信号が入力されているとは限定されず、他の信号が入力されてもよいし、
一定の電位又は電流が入力されていてもよい。
また、第3の配線613、第4の配線614、第5の配線615及び第6の配線616に
入力される信号のH信号の電位はV1、L信号の電位はV2とは限定されず、H信号の電
位がL信号の電位よりも高ければ、その電位は特に限定されない。
なお、配線622からは信号が出力される。例えば、配線622_i(iは任意の正の数
)から出力される信号は、i段目のフリップフロップ601_iの出力信号であり、i+
1段目のフリップフロップ601_i+1入力信号でもある。
図7において、信号716は第6の配線616に入力される信号を示している。また、信
号722_1、信号722_i、信号722_i+1、信号722_nは、それぞれ1段
目、i段目、i+1段目、n段目の配線622から出力される信号(配線622の電位)
を示している。
図7に示すように、例えば、i段目のフリップフロップ601_iが選択期間になると配
線622_iにH信号(722_i)を出力する。このとき、i+1段目のフリップフロ
ップ601_i+1はセット期間となり配線622_i+1にL信号を出力する。その後
、i段目のフリップフロップ601_iは第1の非選択期間となり配線622_iにL信
号を出力する。このとき、i+1段目のフリップフロップ601_i+1は選択期間とな
り配線622_i+1にH信号を出力する。その後、i段目のフリップフロップ601_
iは第2の非選択期間となり配線622_iはLレベルを維持したまま浮遊状態となる。
このとき、i+1段目のフリップフロップ601_i+1は第1の非選択期間となり配線
622_i+1にL信号を出力する。その後、i段目のフリップフロップ601_iは第
3の非選択期間となり配線622_iはLレベルを維持したまま浮遊状態のままである。
このとき、i+1段目のフリップフロップ601_i+1は第2の非選択期間となり配線
622_i+1はLレベルを維持したまま浮遊状態となる。その後は、i段目のフリップ
フロップ601_iは、次のセット期間まで第1の非選択期間、第2の非選択期間、第3
の非選択期間を順に繰り返す。同様に、i+1段目のフリップフロップ601_i+1は
、次のセット期間(i段目のフリップフロップ601_iの選択期間)まで、第3の非選
択期間、第1の非選択期間、第2の非選択期間を順に繰り返す。
以上のことから、図6のシフトレジスタは、3相のクロック信号を用いることができるた
め、立ち上がりまたは立ち下がりの回数を減らすことができ、省電力化を実現できる。ま
た、本実施の形態のシフトレジスタは、各クロック信号線(第3の配線613、第4の配
線614、第5の配線615)に接続されているフリップフロップ601の段数が単相の
クロック信号を用いた場合の2/3になるため、各クロック信号線の負荷を小さくするこ
とができる。
なお、図6のシフトレジスタは、各段のフリップフロップ601の出力信号をバッファを
介して、それぞれ各段の配線622に出力してもよく、このような構成を図8に示す。図
8のシフトレジスタは、各段のフリップフロップ601がバッファ801を介してそれぞ
れ各段の配線622に接続されているため、動作時における広いマージンを得ることがで
きる。なぜなら、配線622に大きな負荷が接続され、配線622の信号に遅延や波形の
なまりが生じても、シフトレジスタの動作に影響しないからである。なお、バッファ80
1はインバータや、NAND、NORなどの論理回路や、オペアンプなどや、これらを組
み合わせた回路を用いることができる。
続いて、上述した本実施の形態のシフトレジスタを有する表示装置について図9を参照し
て説明する。
表示装置は、信号線駆動回路901、走査線駆動回路902及び画素部903を有し、画
素部903は、信号線駆動回路901から列方向に伸張して配置された複数の信号線S1
〜Sm、走査線駆動回路902から行方向に伸張して配置された複数の走査線G1〜Gn
及び信号線S1〜Sm並びに走査線G1〜Gnに対応してマトリクス状に配置された複数
の画素904を有する。そして、各画素904は、信号線Sj(信号線S1〜Smのうち
いずれか一)、走査線Gi(走査線G1〜Gnのうちいずれか一)と接続されている。
なお、走査線G1〜Gnは、図6及び図8の配線622_1〜622_nに相当する。
なお、配線や電極は、アルミニウム(Al)、タンタル(Ta)、チタン(Ti)、モリ
ブデン(Mo)、タングステン(W)、ネオジウム(Nd)、クロム(Cr)、ニッケル
(Ni)、白金(Pt)、金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、マグネシウム(Mg)
、スカンジウム(Sc)、コバルト(Co)、亜鉛(Zn)、ニオブ(Nb)、シリコ
ン(Si)、リン(P)、ボロン(B)、ヒ素(As)、ガリウム(Ga)、インジウム
(In)、錫(Sn)、及び酸素(O)から選ばれた一つ又は複数の元素、もしくは、群
から選ばれた一つ又は複数の元素を成分とする化合物や合金材料(例えば、インジウム錫
酸化物(ITO)、インジウム亜鉛酸化物(IZO)、酸化珪素を添加したインジウム錫
酸化物(ITSO)、酸化亜鉛(ZnO)、アルミネオジウム(Al−Nd)、マグネシ
ウム銀(Mg−Ag)など)、もしくは、これらの化合物を組み合わせた物質などを有し
て形成される。もしくは、それらとシリコンの化合物(シリサイド)(例えば、アルミシ
リコン、モリブデンシリコン、ニッケルシリサイドなど)や、それらと窒素の化合物(例
えば、窒化チタン、窒化タンタル、窒化モリブデン等)を有して形成される。なお、シリ
コン(Si)には、n型不純物(リンなど)やp型不純物(ボロンなど)を多く含んでい
てもよい。これらの不純物を含むことにより、導電率が向上、また、通常の導体と同様の
振る舞いをするので、配線や電極として利用しやすくなる。なお、シリコンは、単結晶で
もよいし、多結晶(ポリシリコン)でもよいし、非晶質(アモルファスシリコン)でもよ
い。単結晶シリコンや多結晶シリコンを用いることにより、抵抗を小さくすることが出来
る。また、非晶質シリコンを用いることにより、簡単な製造工程で作ることが出来る。な
お、アルミニウムや銀は、導電率が高いため、信号遅延を低減することができ、また、エ
ッチングしやすいので、パターニングしやすく、微細加工を行うことが出来る。なお、銅
は、導電率が高いため、信号遅延を低減することが出来る。なお、モリブデンは、ITO
やIZOなどの酸化物半導体や、シリコンと接触しても、材料の不良などの問題が生じる
ことなく製造できたり、パターニングやエッチングがしやすく、また、耐熱性が高いため
、望ましい。なお、チタンは、ITOやIZOなどの酸化物半導体や、シリコンと接触し
ても、材料の不良などの問題が生じることなく製造できたり、耐熱性が高いため、望まし
い。なお、タングステンは、耐熱性が高いため、望ましい。なお、ネオジウムは、耐熱性
が高いため、望ましい。特に、ネオジウムとアルミニウムとの合金にすると、耐熱性が向
上し、アルミニウムがヒロックをおこしにくくなるため、望ましい。なお、シリコンは、
トランジスタが有する半導体層と同時に形成できたり、耐熱性が高いため、望ましい。な
お、インジウム錫酸化物(ITO)、インジウム亜鉛酸化物(IZO)、酸化珪素を添加
したインジウム錫酸化物(ITSO)、酸化亜鉛(ZnO)、シリコン(Si)は、透光
性を有しているため、光を透過させるような部分に用いることができるため、望ましい。
たとえば、画素電極や共通電極として用いることができる。
なお、これらが単層で配線や電極を形成していてもよいし、多層構造になっていてもよい
。単層構造で形成することにより、製造工程を簡略化することができ、工程時間を少なく
でき、コストを低減することが出来る。また、多層構造にすることにより、それぞれの材
料のメリットを生かし、一の材料のデメリットを、他の材料を用いることにより低減させ
、性能の良い配線や電極を形成することが出来る。たとえば、抵抗の低い材料(アルミニ
ウムなど)を多層構造の中に含むようにすることにより、配線の低抵抗化を図ることがで
きる。また、耐熱性が高い材料を含むようにすれば、例えば、耐熱性が弱いが、別のメリ
ットを有する材料を、耐熱性が高い材料で挟むような積層構造にすることにより、配線や
電極全体として、耐熱性を高くすることが出来る。例えば、アルミニウムを含む層を、モ
リブデンやチタンを含む層で挟んだような形にした積層構造にすると望ましい。また、別
の材料の配線や電極などと直接接するような部分がある場合、お互いに悪影響を及ぼすこ
とがある。例えば、一方の材料が他方の材料の中に入っていって、性質を変えてしまい、
本来の目的を果たせなくなったり、製造するときに、問題が生じて、正常に製造できなく
なったりすることがある。そのような場合、ある層を別の層で挟んだり、覆ったりするこ
とにより、問題を解決することが出来る。例えば、インジウム錫酸化物(ITO)と、ア
ルミニウムを接触させたい場合は、間に、チタンやモリブデンを挟むことが望ましい。ま
た、シリコンとアルミニウムを接触させたい場合は、間に、チタンやモリブデンを挟むこ
とが望ましい。
なお、上記説明した配線や電極は、他の表示装置並びにシフトレジスタにも適用すること
が出来る。
なお、信号線駆動回路901は、信号線S1〜Smにビデオ信号に応じた電位若しくは電
流を入力する。また、信号線駆動回路901は、画素部903と同一基板上に形成される
必要はなく、ICなどの単結晶基板上に形成されていてもよいし、一部を画素部903と
同一基板上に形成され、残りの部分をICなどの単結晶基板に形成してもよい。
なお、走査線駆動回路902は、走査線G1〜Gnに信号を入力し、走査線G1〜Gnを
1行目から順に選択(以下、走査するともいう)する。そして、選択された走査線に接続
されている複数の画素904も同時に選択される。なお、1つの走査線が選択されている
期間を1ゲート選択期間と呼び、1つの走査線が選択されていない期間を非選択期間と呼
ぶ。また、走査線駆動回路902は図6又は図8に示したシフトレジスタを適用すること
ができる。また、走査線駆動回路902は、画素部903と同一基板上に形成されている
ことを特徴とする。
なお、画素904は、選択されている場合には信号線駆動回路901から信号線を介して
ビデオ信号に応じた電位若しくは電流が入力される。ただし、選択されていない場合には
ビデオ信号に応じた電位若しくは電流は入力されない。
次に、図9に示した表示装置の動作について、図10のタイミングチャートを参照して説
明する。なお、図10において、1画面分の画像を表示する期間に相当する1フレーム期
間を示す。なお、1フレーム期間は特に限定はしないが、画像を見る人がちらつき(フリ
ッカー)を感じないように1/60秒以下とすることが好ましい。
なお、図10のタイミングチャートでは、1行目の走査線G1、i行目の走査線Gi、i
+1行目の走査線Gi+1及びn行目の走査線Gnがそれぞれ選択されるタイミングを示
している。
図10において、例えばi行目の走査線Giが選択され、走査線Giに接続されている複
数の画素904が選択される。そして、走査線Giに接続されている複数の画素904に
はそれぞれビデオ信号が書き込まれ、それぞれの表示素子の輝度若しくは透過率がビデオ
信号に応じた値となる。その後、i行目の走査線Giが非選択になると、i+1行目の走
査線Gi+1が選択され、走査線Gi+1に接続されている複数の画素904が選択され
る。そして、走査線Gi+1に接続されている複数の画素904にはそれぞれビデオ信号
が書き込まれ、それぞれの表示素子の輝度若しくは透過率がビデオ信号に応じた値となる
。なお、各画素904は非選択状態になっても書き込まれたビデオ信号を保持するため、
それぞれの表示素子はビデオ信号に応じた輝度若しくは透過率を維持する。
以上のことから、走査線G1〜Gnそれぞれは、1フレーム期間のうち1ゲート選択期間
で選択され、1ゲート選択期間以外では非選択期間となり選択されない。1ゲート選択期
間の長さは1フレーム期間の長さをnで割ったものとおおむね等しいため、1フレーム期
間のうちほとんどの期間は非選択期間となる。つまり、走査線駆動回路902に図6又は
図8に示したシフトレジスタを適用した場合には、図6又は図8に示すフリップフロップ
601_1〜601_iそれぞれは1フレーム期間のうちほとんどの期間で第1の非選択
期間、第2の非選択期間及び第3の非選択期間を順に繰り返している。したがって、走査
線駆動回路902は、図6及び図8に示すフリップフロップ601_1〜601_iそれ
ぞれが有するトランジスタの劣化を抑制することができるため、寿命を長くすることがで
きる。さらに、長寿命な走査線駆動回路902を画素部903と一体形成した図9の表示
装置も寿命を長くすることができる。
なお、図9のように、画素を選択し、画素にビデオ信号を書き込むことができれば、駆動
回路の数や配置などは図9に限定されない。
例えば、図11に示すように、走査線G1〜走査線Gnを第1の走査線駆動回路1101
及び第2の走査線駆動回路1102によって走査してもよい。なお、第1の走査線駆動回
路1101及び第2の走査線駆動回路1102は、図9に示した走査線駆動回路902と
同様の構成であり、同じタイミングで走査線G1〜走査線Gnを走査する。走査線G1〜
走査線Gnを第1の走査線駆動回路1101及び第2の走査線駆動回路1102によって
走査することによって、走査線G1〜走査線Gnそれぞれに出力する信号の遅延やなまり
が低減され、走査線G1〜走査線Gnが高速に走査される。つまり、図11の表示装置は
、パネルサイズが大きくなり、走査線G1〜走査線Gnの配線抵抗や寄生容量が大きくな
っても、走査線G1〜走査線Gnそれぞれに出力する信号の遅延やなまりが低減されるた
め、大型化を可能にすることができる。さらに、図11の表示装置は、パネルサイズが大
きくなる若しくはパネルが高精細になって画素数が増えることにより、走査線G1〜走査
線Gnを高速に走査する必要があっても、走査線G1〜走査線Gnを高速に走査すること
ができるため、大型化、高精細化を可能にすることができる。さらに、図11の表示装置
は、第1の走査線駆動回路1101及び第2の走査線駆動回路1102のうち一方に不良
が生じても、他方の走査線G1〜走査線Gnを走査できるため、冗長性を持たせることが
できる。なお、図9の構成と共通するところは共通の符号を用いてその説明を省略する。
なお、図11の表示装置には、図9と同様に図10のタイミングチャートを用いることが
できる。
図12に示した表示装置においても、図9のように画素を選択し、画素にビデオ信号を書
き込むことができる。図12に示すように、第1の走査線駆動回路1201及び第2の走
査線駆動回路1202によって、走査線G1〜走査線Gnを1行毎に走査してもよい。な
お、第1の走査線駆動回路1201及び第2の走査線駆動回路1202は、図9に示した
走査線駆動回路902と同様の構成であり、駆動タイミングが異なる。第1の走査線駆動
回路1201が奇数行目の走査線を走査し、第2の走査線駆動回路1202が偶数行目の
走査線を走査することによって、第1の走査線駆動回路1201及び第2の走査線駆動回
路1202の駆動周波数を小さくでき、第1の走査線駆動回路1201及び第2の走査線
駆動回路1202が有するフリップフロップの1段分のピッチが広がる。つまり、図12
の表示装置は、第1の走査線駆動回路1201及び第2の走査線駆動回路1202の駆動
周波数を小さくできるため、省電力化を実現できる。さらに、図12の表示装置は、第1
の走査線駆動回路1201及び第2の走査線駆動回路1202が有するフリップフロップ
の1段分のピッチが広がるため、効率的にレイアウトでき、額縁を小さくすることができ
る。さらに、図12の表示装置は、第1の走査線駆動回路1201及び第2の走査線駆動
回路1202を左右に配置するため、額縁を左右均一にするこができる。なお、図9の構
成と共通するところは共通の符号を用いてその説明を省略する。なお、図12の表示装置
には、図9と同様に図10のタイミングチャートを用いることができる。
また、図44に示した表示装置においても、図9のように画素を選択し、画素にビデオ信
号を書き込むことができる。図44に示すように、第1の走査線駆動回路4402及び第
2の走査線駆動回路4403によって、走査線G1〜走査線Gnを1行毎に走査してもよ
い。また、画素904は、1行毎に左右の信号線に接続されている。例えば、j列目の複
数の画素904は、i行目では信号線Sj(信号線S1〜信号線Sm+1のうちいずれか
一)に接続され、i+1行目では信号線Sj+1に接続され、i−1行目では信号線Sj
+1に接続されている。
図44に示した表示装置の動作について、図45のタイミングチャートを参照して説明す
る。なお、図45において、1画面分の画像を表示する期間に相当する1フレーム期間を
示す。なお、1フレーム期間は特に限定はしないが、画像を見る人がちらつき(フリッカ
ー)を感じないように1/60秒以下とすることが好ましい。
なお、図45のタイミングチャートでは、1行目の走査線G1、i−1行目の走査線Gi
−1、i行目の走査線Gi、i+1行目の走査線Gi+1及びn行目の走査線Gnがそれ
ぞれ選択されるタイミングを示している。図45のタイミングチャートでは、1つの選択
期間を選択期間Taと選択期間Tbとに分割している。
なお、図44の表示装置は、1フレーム期間において各信号線に1列毎に正極のビデオ信
号と負極のビデオ信号とを入力するだけで、ドット反転駆動をすることができる。また、
図44の表示装置は、1フレーム期間毎に、各信号線に入力するビデオ信号の極性を反転
することでフレーム反転駆動をすることができる。なお、図45のタイミングチャートで
は、表示装置がドット反転駆動及びフレーム反転駆動をする場合について説明する。
図45において、例えばi行目の走査線Giの選択期間Taは、i−1行目の走査線Gi
−1の選択期間と重なっており、i行目の走査線Giの選択期間Tbは、i+1行目の走
査線Gi+1の選択期間と重なっている。したがって、選択期間Taにおいて、i−1行
・j+1列目の画素904に入力されるビデオ信号と同様なものが、i行j列目の画素9
04に入力される。また、選択期間Tbにおいて、i行j列目の画素904に入力される
ビデオ信号と同様なものが、i+1行・j−1列目の画素904に入力される。なお、選
択期間Tbにおいて画素904に入力されるビデオ信号が本来のビデオ信号であり、選択
期間Taにおいて画素904に入力されるビデオ信号が画素904のプリチャージ用のビ
デオ信号である。したがって、画素904それぞれは、選択期間Taにおいて入力される
ビデオ信号によってプリチャージされ、選択期間Tbにおいて入力されるビデオ信号を保
持する。
以上のことから、図44の表示装置は、画素904に高速にビデオ信号を書き込むことが
できるため、大型化、高精細化を容易に実現することができる。さらに、図44の表示装
置は、1フレーム期間において信号線各々は同じ極性のビデオ信号が入力されるため、各
信号線の充放電が少なく、低消費電力化を実現できる。また、図44の表示装置は、ビデ
オ信号を供給するためのICの負荷が大幅に低減されるため、ICの発熱や消費電力など
を低減することができる。さらに、図44の表示装置は、第1の走査線駆動回路4402
及び第2の走査線駆動回路4403の駆動周波数を約半分にできる。
なお、図9、図11、図12、及び図44の表示装置は、画素904の構成によって別の
配線などを追加してもよい。例えば、一定の電位に保たれている電源線、新たな走査線及
び容量線などを追加してもよい。なお、新たに走査線を追加する場合には、図6及び図8
に示したシフトレジスタを適用した走査線駆動回路を新たに追加してもよい。
なお、本実施の形態で示したシフトレジスタやフリップフロップは、本明細書中の他の実
施の形態に示した表示装置の構成と自由に組み合わせて実施することができる。また、本
実施の形態で示したシフトレジスタやフリップフロップの構成も自由に組み合わせて実施
することができる。
(実施の形態2)
本実施の形態では、実施の形態1とは異なる構成のフリップフロップを図13に示す。な
お、実施の形態1と同様なものに関しては共通の符号を用いて示し、同一部分又は同様な
機能を有する部分の詳細な説明は省略する。
図13に示すフリップフロップは、第1のトランジスタ101、第2のトランジスタ10
2、第3のトランジスタ103、第4のトランジスタ104及び第5のトランジスタ13
05を有する。なお、フリップフロップは、第1の配線111、第2の配線112、第3
の配線113、第4の配線114、第5の配線115、第6の配線116及び第7の配線
1317に接続されている。本実施の形態において、第5のトランジスタ1305はNチ
ャネル型トランジスタとし、そのゲートとソース間の電圧(Vgs)がしきい値電圧(V
th)を上回ったとき、導通状態になるものとする。なお、第7の配線1317を、第3
の信号線と呼んでもよい。
第1のトランジスタ101の第1端子(ソース端子及びドレイン端子の一方)は第1の配
線111に接続され、第2端子(ソース端子及びドレイン端子の他方)は第2のトランジ
スタ102のゲート端子に接続され、ゲート端子は第5の配線115に接続されている。
第3のトランジスタ103の第1端子は第2のトランジスタ102のゲート端子に接続さ
れ、第2端子は第2の配線112に接続され、ゲート端子は第4の配線114に接続され
ている。第2のトランジスタ102の第1端子は第3の配線113に接続され、第2端子
は第6の配線116に接続されている。第4のトランジスタ104の第1端子は第6の配
線116に接続され、第2端子は第2の配線112に接続され、ゲート端子は配線114
に接続されている。第5のトランジスタ1305の第1端子は第6の配線116に接続さ
れ、第2端子は第2の配線112に接続され、ゲート端子は第7の配線1317に接続さ
れている。
なお、第3のトランジスタ103の第2端子、第4のトランジスタ104の第2端子及び
第5のトランジスタ1305の第2端子は、第2の配線112に接続されているとは限定
されず、別々の配線に接続されていてもよい。また、第3のトランジスタ103のゲート
端子及び第4のトランジスタ104のゲート端子は第4の配線114に接続されていると
は限定されず、別々の配線に接続されていてもよい。
次に、図13で示したフリップフロップの動作について、図14のタイミングチャートを
参照して説明する。なお、図14は、図13のフリップフロップを図1に示したフリップ
フロップと同様に動作させる場合のタイミングチャートである。なお、図2のタイミング
チャートと共通するところは共通の符号を用いて説明を省略する。
なお、第7の配線1317には信号が入力されている。第7の配線1317に入力される
信号は、第3のクロック信号である。また、第7の配線1317に入力される信号は、H
信号の電位がV1(以下、Hレベルともいう)、L信号の電位がV2(以下、Lレベルと
もいう)のデジタル信号である。
ただし、第7の配線1317には第3のクロック信号が入力されているとは限定されず、
他の信号が入力されてもよいし、一定の電位又は電流が入力されていてもよい。
図14において、信号1417は第7の配線1317に入力される信号である。
図13のフリップフロップでは、セット期間及び第2の非選択期間において、第5のトラ
ンジスタ1305がオンとなる。そして、第6の配線116は、第5のトランジスタ13
05を介して第2の配線112の電位が供給されるためLレベルを維持する。
以上のことから、図13のフリップフロップは、第1の非選択期間、第2の非選択期間、
第3の非選択期間のうち、第1の非選択期間及び第2の非選択期間において、第6の配線
116にV2が供給されるためフリップフロップの誤動作をさらに抑制することができる
。なぜなら、非選択期間において、一定期間毎(第1の非選択期間及び第2の非選択期間
)に第6の配線116にV2が供給されており、第6の配線116の電位を安定してV2
に維持することができるからである。
さらに、図13のフリップフロップの第5のトランジスタ1305は、セット期間及び第
2の非選択期間のみでオンとなるため、第5のトランジスタ1305の特性劣化を抑制す
ることができる。
なお、図13のフリップフロップは、第1のトランジスタ101、第2のトランジスタ1
02、第3のトランジスタ103、第4のトランジスタ104及び第5のトランジスタ1
305が全てNチャネル型トランジスタで構成されていることを特徴とする。したがって
、図13のフリップフロップは、トランジスタの半導体層として、アモルファスシリコン
を用いることができるため、製造工程の簡略化を図ることができ、製造コストの削減や歩
留まりの向上を図ることができる。さらに、大型の表示パネルなどの半導体装置を作製す
ることも可能となる。また、トランジスタの半導体層として、ポリシリコンや単結晶シリ
コンを用いても製造工程の簡略化を図ることができる。
また、図13のフリップフロップは、トランジスタの半導体層として特性劣化(しきい値
電圧のシフト)が顕著に表れるアモフファスシリコンを用いても、トランジスタの特性劣
化を抑制することができるため、長寿命な表示パネルなどの半導体装置を作製することが
できる。
ここで、第5のトランジスタ1305が有する機能を説明する。第5のトランジスタ13
05は、第2の配線112の電位を第6の配線116に供給するタイミングを選択する機
能を有し、スイッチングトランジスタとして機能する。
なお、図13と同様の動作を行うものであれば、トランジスタの配置及び数などは図13
に限定されない。よって、トランジスタ、その他の素子(抵抗素子、容量素子など)、ダ
イオード、スイッチ、様々な論理回路などを新たに配置してもよい。
例えば、図15に示すように、図13に示した第2のトランジスタ102のゲート端子と
第2端子との間に容量素子1501を配置してもよい。容量素子1501を配置すること
によって、選択期間でのブートストラップ動作をより安定して行うことができる。また、
第2のトランジスタ102のゲート端子と第2端子との間の寄生容量を小さくできるため
、各トランジスタを高速にスイッチングさせることができる。なお、容量素子1501は
、絶縁層としてゲート絶縁膜を用いて導電層としてゲート電極層及び配線層を用いてもよ
いし、絶縁層としてゲート絶縁膜を用いて導電層としてゲート電極層及び不純物が添加さ
れた半導体層を用いてもよいし、絶縁層として層間膜(絶縁膜)を用いて導電層として配
線層及び透明電極層を用いてもよい。なお、図13の構成と共通するところは共通の符号
を用いてその説明を省略する。
図16のフリップフロップにおいても、図13と同様の動作を行うことができる。図16
に示すように、図13に示した第1のトランジスタ101がダイオード接続してもよい。
第1のトランジスタ101がダイオード接続されることによって、第1の配線111が不
必要になり、配線及び電源(V1)を1つずつ減らすことができる。なお、図13の構成
と共通するところは共通の符号を用いてその説明を省略する。
続いて、上述した本実施の形態のフリップフロップを有するシフトレジスタについて図1
7を参照して説明する。なお、図1に示したフリップフロップを有するシフトレジスタを
説明した図6と共通するところは共通の符号を用いて説明を省略する。
シフトレジスタは、第1の配線611、第2の配線612、第3の配線613、第4の配
線614、第5の配線615、第6の配線616、配線622_1〜622_n及びn個
(n段)のフリップフロップ1701_1〜1701_nを有する。そして、n個(n段
)のフリップフロップ1701_1〜1701_nそれぞれは、第1の配線611、第2
の配線612、第3の配線613、第4の配線614、第5の配線615に接続されてい
る。また、例えばi段目のフリップフロップ1701_i(フリップフロップ1701_
1〜1701_nのうちいずれか一)のうち、フリップフリップ1701_2〜フリップ
フロップ_n−1は、i−1段目のフリップフロップ1701_i−1及びi+1段目の
フリップフロップ1701_i+1に接続され、i段目のフリップフロップ1701_i
とi+1段目のフリップフロップ1701_i+1との接続箇所は配線622_i(配線
622_1〜622_nのうちいずれか一)に接続されている。なお、1段目のフリップ
フロップ1701_1は第6の配線616と2段目のフリップフロップ1701_2に接
続され、1段目のフリップフロップ1701_1と2段目のフリップフロップ1701_
2との接続箇所は配線622_1に接続されている。なお、n段目のフリップフロップ1
701_nはn−1段目のフリップフロップ1701_n−1と配線622_nに接続さ
れている。
なお、1+3N段目のフリップフロップ1701では、第1の配線611、第2の配線6
12、第3の配線613、第4の配線614、第5の配線615は、それぞれ図13の第
1の配線111、第2の配線112、第3の配線113、第4の配線114、第7の配線
1317に接続されている。2+3N段目のフリップフロップ1701では、第1の配線
611、第2の配線612、第4の配線614、第5の配線615、第3の配線613は
、それぞれ図13の第1の配線111、第2の配線112、第3の配線113、第4の配
線114、第7の配線1317に接続されている。3+3N段目のフリップフロップ60
1では、第1の配線611、第2の配線612、第5の配線615、第3の配線613、
第4の配線614は、それぞれ図13の第1の配線111、第2の配線112、第3の配
線113、第4の配線614、第7の配線1317に接続されている。また、例えばi段
目のフリップフロップ1701_iのうち、フリップフロップ1701_2〜フリップフ
ロップ1701_n−1の図13に示す第5の配線115及び第6の配線116は、それ
ぞれi−1段目のフリップフロップ1701_i−1の図13に示す第6の配線116、
i+1段目のフリップフロップ1701_i+1の図13に示す第5の配線115に接続
されている。なお、1段目のフリップフロップ1701_1の図13に示す第5の配線1
15及び第6の配線116は、それぞれ図17の第6の配線616、2段目のフリップフ
ロップ1701_2の図13に示す第5の配線115に接続されている。なお、n段目の
フリップフロップ1701_nの図13に示す第5の配線115及び第6の配線116は
、それぞれn−1段目のフリップフロップ1701_n−1の図13に示す第6の配線1
16、図17の配線622_nに接続されている。
なお、図17に示したシフトレジスタは、図6に示したシフトレジスタと同様の動作を行
うことができる。したがって、図17に示したシフトレジスタには、図7のタイミングチ
ャートを用いることができる。
よって、図17のシフトレジスタは、実施の形態1と同様、3相のクロック信号を用いる
ことができるため省電力化を実現できる。また、本実施の形態のシフトレジスタは、各ク
ロック信号線(第3の配線613、第4の配線614、第5の配線615)に接続されて
いるフリップフロップ1701の段数が単相のクロック信号を用いた場合の2/3になる
ため、各クロック信号線の負荷を小さくすることができる。
なお、図17のシフトレジスタは、各段のフリップフロップ1701の出力信号をバッフ
ァを介して、それぞれ各段の配線622に出力してもよく、このような構成を図18に示
す。図18のシフトレジスタは、各段のフリップフロップ1701がバッファ1801を
介してそれぞれ各段の配線622に接続されているため、動作における広いマージンを得
ることができる。なぜなら、配線622に大きな負荷が接続され、配線622の信号に遅
延や波形のなまりが生じても、シフトレジスタの動作に影響しないからである。なお、バ
ッファ1801はインバータや、NAND、NORなどの論理回路や、オペアンプなどや
、これらを組み合わせた回路を用いることができる。
また、本実施の形態に示したシフトレジスタを図9、図11、図12及び図44の表示装
置に適用することができる。実施の形態1と同様、画素部と一体形成した走査線駆動回路
に本実施の形態を適用することによって、表示装置の寿命を長くすることができる。
なお、本実施の形態で示したシフトレジスタやフリップフロップは、本明細書中の他の実
施の形態に示した表示装置の構成と自由に組み合わせて実施することができる。また、本
実施の形態で示したシフトレジスタやフリップフロップの構成も自由に組み合わせて実施
することができる。
(実施の形態3)
本実施の形態では、実施の形態1及び実施の形態2とは異なる構成のフリップフロップを
図19に示す。なお、実施の形態1及び実施の形態2と同様なものに関しては共通の符号
を用いて示し、同一部分又は同様な機能を有する部分の詳細な説明は省略する。
図19に示すフリップフロップは、第1のトランジスタ101、第2のトランジスタ10
2、第3のトランジスタ103、第4のトランジスタ104、第5のトランジスタ130
5、第6のトランジスタ1906、第7のトランジスタ1907、第8のトランジスタ1
908及び第9のトランジスタ1909を有している。なお、フリップフロップは、第1
の配線111、第2の配線112、第3の配線113、第4の配線114、第5の配線1
15、第6の配線116及び第7の配線1317に接続されている。本実施の形態におい
て、第6のトランジスタ1906、第7のトランジスタ1907、第8のトランジスタ1
908及び第9のトランジスタ1909はNチャネル型トランジスタとし、そのゲートと
ソース間の電圧(Vgs)がしきい値電圧(Vth)を上回ったとき、導通状態になるも
のとする。
第1のトランジスタ101の第1端子(ソース端子及びドレイン端子の一方)は第1の配
線111に接続され、第2端子(ソース端子及びドレイン端子の他方)は第2のトランジ
スタ102のゲート端子に接続され、ゲート端子は第5の配線115に接続されている。
第3のトランジスタ103の第1端子は第2のトランジスタ102のゲート端子に接続さ
れ、第2端子は第2の配線112に接続され、ゲート端子は第4の配線114に接続され
ている。第2のトランジスタ102の第1端子は第3の配線113に接続され、第2端子
は第6の配線116に接続されている。第4のトランジスタ104の第1端子は第6の配
線116に接続され、第2端子は第2の配線112に接続され、ゲート端子は配線114
に接続されている。第5のトランジスタ1305の第1端子は第6の配線116に接続さ
れ、第2端子は第2の配線112に接続され、ゲート端子は第7の配線1317に接続さ
れている。第6のトランジスタ1906の第1端子は第8のトランジスタ1908のゲー
ト端子に接続され、第2端子は第2の配線112に接続され、ゲート端子は第2のトラン
ジスタ102のゲート端子に接続されている。第7のトランジスタ1907の第1端子は
第1の配線111に接続され、第2端子は第8のトランジスタ1908のゲート端子に接
続され、ゲート端子は第1の配線111に接続されている。第8のトランジスタ1908
の第1端子は第3の配線113に接続され、第2端子は第9のトランジスタ1909のゲ
ート端子に接続されている。第9のトランジスタ1909の第1端子は第6の配線116
に接続され、第2端子は第2の配線112に接続されている。なお、第6のトランジスタ
1906の第1端子、第7のトランジスタ1907の第2端子及び第8のトランジスタ1
908のゲート端子の接続箇所をノード1922とする。また、第8のトランジスタ19
08の第2端子及び第9のトランジスタ1909のゲート端子の接続箇所をノード192
3とする。
なお、第3のトランジスタ103の第2端子、第4のトランジスタ104の第2端子、第
5のトランジスタ1305の第2端子、第6のトランジスタ1906の第2端子及び第9
のトランジスタ1909の第2端子は第2の配線112に接続されているとは限定されず
、別々の配線に接続されていてもよい。また、第3のトランジスタ103のゲート端子及
び第4のトランジスタ104のゲート端子は第4の配線に接続されているとは限定されず
、別々の配線に接続されていてもよい。また、第1のトランジスタ101の第1端子、第
7のトランジスタ1907の第1端子及び第7のトランジスタ1907のゲート端子は第
1の配線111に接続されているとは限定されず、別々の配線に接続されていてもよい。
また、第2のトランジスタ102の第1端子及び第8のトランジスタ1908の第1端子
は第3の配線113に接続されているとは限定されず、別々の配線に接続されていてもよ
い。
次に、図19で示したフリップフロップの動作について、図20のタイミングチャートを
参照して説明する。なお、図20は、図19のフリップフロップを図1及び図13に示し
たフリップフロップと同様に動作させる場合のタイミングチャートである。なお、図2及
び図14のタイミングチャートと共通するところは共通の符号を用いて説明を省略する。
図20において、電位2022は図19のノード1922の電位であり、電位2023は
図19のノード1923の電位である。
図19のフリップフロップでは、第3の非選択期間において、第9のトランジスタ190
9がオンとなる。そして、第6の配線116は、第9のトランジスタ1909を介して第
2の配線112の電位が供給されるためLレベルを維持する。
具体的に第9のトランジスタ1909のオン及びオフの制御を説明する。まず、第6のト
ランジスタ1906及び第7のトランジスタ1907はインバータを構成しており、第6
のトランジスタ1906のゲート端子にHレベルが入力されると、ノード1922の電位
(電位2022)がおおむねV2となる。ただし、このときの電位2022は、このとき
の第6のトランジスタ1906と第7のトランジスタ1907との抵抗比によって決定す
るため、V2よりも少し高い値となる。また、第6のトランジスタ1906のゲート端子
にLレベルが入力されると、ノード1922の電位が第1の配線111の電位から第7の
トランジスタ1907のしきい値電圧(Vth1907)を引いた値となるためV1−V
th1907となる。したがって、第1の非選択期間、第2の非選択期間及び第3の非選
択期間では、ノード121がLレベルであり、ノード1922がHレベルになるため第8
のトランジスタ1908はオンとなる。よって、第9のトランジスタ1909は、第3の
配線113に入力される信号によって制御されるため、第3の非選択期間においてオンと
なり、第1の非選択期間及び第2の非選択期間においてはオフとなる。一方で、セット期
間及び選択期間では、ノード121がHレベルであり、ノード1922がLレベルになる
ため第8のトランジスタ1908はオフとなる。よって、第9のトランジスタ1909の
ゲート端子の電位がセット期間の前の期間である第1の非選択期間の電位、つまりLレベ
ルを維持するため、第9のトランジスタ1909はオフとなる。
以上のことから、図19のフリップフロップは、第1の非選択期間、第2の非選択期間及
び第3の非選択期間において、配線116にV2が供給されるため、フリップフロップの
誤動作をさらに抑制することができる。なぜなら、非選択期間において、第6の配線11
6にV2を供給することができるからである。また、図19のフリップフロップは、非選
択期間において第6の配線116にV2が供給されるため、第6の配線116のノイズを
少なくすることができる。
さらに、図19のフリップフロップは、第6のトランジスタ1906、第7のトランジス
タ1907、第8のトランジスタ1908及び第9のトランジスタ1909の特性劣化を
抑制することができる。なぜなら、第6のトランジスタ1906はセット期間及び選択期
間のみでオンとなるからである。また、第7のトランジスタ1907は選択期間の後の第
1の非選択期間のうちノード1922の電位がV1−Vth1907まで上昇する期間の
みでオンとなるからである。また、第8のトランジスタ1908は第1の非選択期間、第
2の非選択期間及び第3の非選択期間のうちノード1923の電位がV1−β(β:Vt
h1907+Vth1908)まで上昇する期間のみでオンとなるからである。また、第
9のトランジスタ1909は第3の非選択期間のみでオンとなるからである。
なお、図19のフリップフロップは、第1のトランジスタ101、第2のトランジスタ1
02、第3のトランジスタ103、第4のトランジスタ104、第5のトランジスタ13
05、第6のトランジスタ1906、第7のトランジスタ1907、第8のトランジスタ
1908及び第9のトランジスタ1909が全てNチャネル型トランジスタで構成されて
いることを特徴とする。したがって、図19のフリップフロップは、トランジスタの半導
体層として、アモルファスシリコンを用いることができるため、製造工程の簡略化を図る
ことができ、製造コストの削減や歩留まりの向上を図ることができる。さらに、大型の表
示パネルなどの半導体装置を作製することも可能となる。また、トランジスタの半導体層
として、ポリシリコンや単結晶シリコンを用いても製造工程の簡略化を図ることができる
また、図19のフリップフロップは、トランジスタの半導体層として特性劣化(しきい値
電圧のシフト)が顕著に表れるアモフファスシリコンを用いても、トランジスタの特性劣
化を抑制することができるため、長寿命な表示パネルなどの半導体装置を作製することが
できる。
ここで、第6のトランジスタ1906、第7のトランジスタ1907、第8のトランジス
タ1908及び第9のトランジスタ1909が有する機能を説明する。第6のトランジス
タ1906は、第2の配線112の電位をノード1922に供給するタイミングを選択す
る機能を有し、スイッチングトランジスタとして機能する。第7のトランジスタ1907
は、第1の配線111の電位をノード1922に供給するタイミングを選択する機能を有
し、ダイオードとして機能する。第8のトランジスタ1908は、第3の配線113の電
位をノード1923に供給するタイミングを選択する機能を有し、スイッチングトランジ
スタとして機能する。第9のトランジスタ1909は、第2の配線112の電位を第6の
配線116に供給するタイミングを選択する機能を有し、スイッチングトランジスタとし
て機能する。
なお、図19と同様の動作を行うものであれば、トランジスタの配置及び数などは図19
に限定されない。よって、トランジスタ、その他の素子(抵抗素子、容量素子など)、ダ
イオード、スイッチ、様々な論理回路などを新たに配置してもよい。
例えば、図21に示すように、図19に示した第2のトランジスタ102のゲート端子と
第2端子との間に容量素子2101を配置してもよい。容量素子2101を配置すること
によって、選択期間でのブートストラップ動作をより安定して行うことができる。また、
第2のトランジスタ102のゲート端子と第2端子との間の寄生容量を小さくできるため
、各トランジスタを高速にスイッチングさせることができる。なお、容量素子2101は
、絶縁層としてゲート絶縁膜を用いて導電層としてゲート電極層及び配線層を用いてもよ
いし、絶縁層としてゲート絶縁膜を用いて導電層としてゲート電極層及び不純物が添加さ
れた半導体層を用いてもよいし、絶縁層として層間膜(絶縁膜)を用いて導電層として配
線層及び透明電極層を用いてもよい。なお、図19の構成と共通するところは共通の符号
を用いてその説明を省略する。
図22のフリップフロップにおいても、図19と同様の動作を行うことができる。図22
に示すように、図19に示した第1のトランジスタ101がダイオード接続してもよい。
第1のトランジスタ101がダイオード接続されることによって、第1の配線111に流
れる電流が小さくなるため、第1の配線111の配線幅を小さくすることができる。なお
、図19の構成と共通するところは共通の符号を用いてその説明を省略する。
また、本実施の形態に示したフリップフロップを図17及び図18のシフトレジスタに適
用することができる。実施の形態1及び実施の形態2と同様、3相のクロック信号を用い
ることができるため省電力化を実現できる。また、本実施の形態のシフトレジスタは、各
クロック信号線(第3の配線613、第4の配線614、第5の配線615)に接続され
ているフリップフロップ1701の段数が単相のクロック信号を用いた場合の2/3とな
るため、各クロック信号線の負荷を小さくすることができる。
また、本実施の形態に示したシフトレジスタを図9、図11、図12及び図44の表示装
置に適用することができる。実施の形態1及び実施の形態2と同様、画素部と一体形成し
た走査線駆動回路に本実施の形態を適用することによって、表示装置の寿命を長くするこ
とができる。
なお、本実施の形態で示したシフトレジスタやフリップフロップは、本明細書中の他の実
施の形態に示した表示装置の構成と自由に組み合わせて実施することができる。また、本
実施の形態で示したシフトレジスタやフリップフロップの構成も自由に組み合わせて実施
することができる。
(実施の形態4)
本実施の形態では、実施の形態1、実施の形態2及び実施の形態3とは異なる構成のフリ
ップフロップを図23に示す。なお、実施の形態1、実施の形態2及び実施の形態3と同
様なものに関しては共通の符号を用いて示し、同一部分又は同様な機能を有する部分の詳
細な説明は省略する。
図23に示すフリップフロップは、第1のトランジスタ101、第2のトランジスタ10
2、第3のトランジスタ103、第4のトランジスタ104、第5のトランジスタ130
5、第6のトランジスタ1906、第7のトランジスタ1907、第8のトランジスタ1
908、第9のトランジスタ1909、第10のトランジスタ2310、第11のトラン
ジスタ2311及び第12のトランジスタ2312を有している。なお、フリップフロッ
プは、第1の配線111、第2の配線112、第3の配線113、第4の配線114、第
5の配線115、第6の配線116及び第7の配線1317に接続されている。本実施の
形態において、第10のトランジスタ2310、第11のトランジスタ2311及び第1
2のトランジスタ2312は、Nチャネル型トランジスタとし、そのゲートとソース間の
電圧(Vgs)がしきい値電圧(Vth)を上回ったとき、導通状態になるものとする。
第1のトランジスタ101の第1端子(ソース端子及びドレイン端子の一方)は第1の配
線111に接続され、第2端子(ソース端子及びドレイン端子の他方)は第2のトランジ
スタ102のゲート端子に接続され、ゲート端子は第5の配線115に接続されている。
第3のトランジスタ103の第1端子は第2の配線112に接続され、第2端子は第2の
トランジスタ102のゲート端子に接続され、ゲート端子は第4の配線114に接続され
ている。第2のトランジスタ102の第1端子は第3の配線113に接続され、第2端子
は第6の配線116に接続されている。第4のトランジスタ104の第1端子は第2の配
線112に接続され、第2端子は第6の配線116に接続され、ゲート端子は第4の配線
114に接続されている。第5のトランジスタ1305の第1端子は第2の配線112に
接続され、第2端子は第6の配線116に接続され、ゲート端子は第7の配線1317に
接続されている。第6のトランジスタ1906の第1端子は第2の配線112に接続され
、第2端子は第8のトランジスタ1908のゲート端子及び第11のトランジスタ231
1のゲート端子に接続され、ゲート端子は第2のトランジスタ102のゲート端子に接続
されている。第7のトランジスタ1907の第1端子は第1の配線111に接続され、第
2端子は第8のトランジスタ1908のゲート端子及び第11のトランジスタ2311の
ゲート端子に接続され、ゲート端子は第1の配線111に接続されている。第8のトラン
ジスタ1908の第1端子は第3の配線113に接続され、第2端子は第9のトランジス
タ1909のゲート端子及び第10のトランジスタ2310のゲート端子に接続されてい
る。第9のトランジスタ1909の第1端子は第2の配線112に接続され、第2端子は
第6の配線116に接続されている。第10のトランジスタ2310の第1端子は第2の
配線112に接続され、第2端子は第2のトランジスタ102のゲート端子に接続されて
いる。第11のトランジスタ2311の第1端子は第7の配線1317に接続され、第2
端子は第12のトランジスタ2312のゲート端子に接続されている。第12のトランジ
スタ2312の第1端子は第2の配線112に接続され、第2端子は第2のトランジスタ
102のゲート端子に接続されている。なお、第11のトランジスタ2311の第2端子
及び第12のトランジスタ2312のゲート端子の接続箇所をノード2324とする。
なお、第3のトランジスタ103の第1端子、第4のトランジスタ104の第1端子、第
5のトランジスタ1305の第1端子、第6のトランジスタ1906の第1端子、第9の
トランジスタ1909の第1端子、第10のトランジスタ2310の第1端子及び第12
のトランジスタ2312の第1端子は第2の配線112に接続されているとは限定されず
、別々の配線に接続されていてもよい。また、第3のトランジスタ103のゲート端子及
び第4のトランジスタ104のゲート端子は第4の配線114に接続されているとは限定
されず、別々の配線に接続されていてもよい。また、第1のトランジスタ101の第1端
子、第7のトランジスタ1907の第1端子及び第7のトランジスタ1907のゲート端
子は第1の配線111に接続されているとは限定されず、別々の配線に接続されていても
よい。また、第2のトランジスタ102の第1端子及び第8のトランジスタ1908の第
1端子は第3の配線113に接続されているとは限定されず、別々の配線に接続されてい
てもよい。また、第5のトランジスタ1305のゲート端子及び第11のトランジスタ2
311の第1端子は第7の配線1317に接続されているとは限定されず、別々の配線に
接続されていてもよい。
次に、図23で示したフリップフロップの動作について、図24のタイミングチャートを
参照して説明する。図24は、図23のフリップフロップを図1、図13及び図19に示
したフリップフロップと同様に動作させる場合のタイミングチャートである。なお、図2
、図14及び図20のタイミングチャートと共通するところは共通の符号を用いて説明を
省略する。
図24において、電位2424は図23のノード2324の電位である。
図23のフリップフロップでは、第3の非選択期間において第10のトランジスタ231
0がオンとなる。そして、ノード121は、第10のトランジスタ2310を介して第2
の配線112の電位が供給されるためLレベルをより安定して維持できる。さらに、図2
3のフリップフロップでは、第1の非選択期間において第12のトランジスタ2312が
オンとなる。そして、ノード121は、第12のトランジスタ2312を介して第2の配
線112の電位が供給されるためLレベルをより安定して維持できる。
具体的に第12のトランジスタ2312のオン及びオフの制御を説明する。なお、第10
のトランジスタ2310のオン及びオフの制御は、実施の形態3に示した第9のトランジ
スタ1909のオン及びオフの制御と同様である。まず、図19のフリップフロップと同
様に第6のトランジスタ1906及び第7のトランジスタ1907はインバータを構成し
ている。したがって、第1の非選択期間、第2の非選択期間及び第3の非選択期間では、
ノード121がLレベルでありノード1922がHレベルになるため第11のトランジス
タ2311はオンとなる。よって、第12のトランジスタ2312は、第7の配線131
7に入力される信号によって制御されるため、第2の非選択期間においてオンとなり、第
1の非選択期間及び第3の非選択期間においてオフとなる。一方で、セット期間及び選択
期間ではノード121がHレベルであり、ノード1922がLレベルになるため第11の
トランジスタ2311はオフとなる。よって、第12のトランジスタ2312のゲート端
子の電位がセット期間の前の期間である第1の非選択期間の電位、つまりLレベルを維持
するため、第12のトランジスタ2312はオフとなる。
以上のことから、図23のフリップフロップは、第1の非選択期間、第2の非選択期間及
び第3の非選択期間において、第6の配線116及びノード121にV2が供給されるた
め、フリップフロップの誤動作をさらに抑制することができる。なぜなら、非選択期間に
おいて、第6の配線116及びノード121にV2を供給することができるからである。
また、図23のフリップフロップは、非選択期間において第6の配線116及びノード1
21にV2が供給されるため、第6の配線116及びノード121のノイズを少なくする
ことができる。
さらに、図23のフリップフロップは、第10のトランジスタ2310、第11のトラン
ジスタ2311及び第12のトランジスタ2312の特性劣化を抑制することができる。
なぜなら、第10のトランジスタ2310は第3の非選択期間のみでオンとなるからであ
る。また、第11のトランジスタ2311は第1の非選択期間、第2の非選択期間及び第
3の非選択期間のうちノード2324の電位がV1−γ(γ:Vth1907+Vth2
311)まで上昇する期間のみでオンとなるからである。また、第12のトランジスタ2
312は、第2の非選択期間のみでオンとなるからである。
なお、図23のフリップフロップは、第1のトランジスタ101、第2のトランジスタ1
02、第3のトランジスタ103、第4のトランジスタ104、第5のトランジスタ13
05、第6のトランジスタ1906、第7のトランジスタ1907、第8のトランジスタ
1908、第9のトランジスタ1909、第10のトランジスタ2310、第11のトラ
ンジスタ2311及び第12のトランジスタ2312が全てNチャネル型トランジスタで
構成されていることを特徴とする。したがって、図23のフリップフロップは、トランジ
スタの半導体層として、アモルファスシリコンを用いることができるため、製造工程の簡
略化を図ることができ、製造コストの削減や歩留まりの向上を図ることができる。さらに
、大型の表示パネルなどの半導体装置を作製することも可能となる。また、トランジスタ
の半導体層として、ポリシリコンや単結晶シリコンを用いても製造工程の簡略化を図るこ
とができる。
また、図23のフリップフロップは、トランジスタの半導体層として特性劣化(しきい値
電圧のシフト)が顕著に表れるアモフファスシリコンを用いても、トランジスタの特性劣
化を抑制することができるため、長寿命な表示パネルなどの半導体装置を作製することが
できる。
ここで、第10のトランジスタ2310、第11のトランジスタ2311及び第12のト
ランジスタ2312が有する機能を説明する。第10のトランジスタ2310は、第2の
配線112の電位をノード121に供給するタイミングを選択する機能を有し、スイッチ
ングトランジスタとして機能する。第11のトランジスタ2311は、第7の配線131
7の電位をノード2324に供給するタイミングを選択する機能を有し、スイッチングト
ランジスタとして機能する。第12のトランジスタ2312は第2の配線112の電位を
ノード121に供給するタイミングを選択する機能を有し、スイッチングトランジスタと
して機能する。
なお、図23と同様の動作を行うものであれば、トランジスタの配置及び数などは図23
に限定されない。よって、トランジスタ、その他の素子(抵抗素子、容量素子など)、ダ
イオード、スイッチ、様々な論理回路などを新たに配置してもよい。
例えば、図25に示すように、図23に示した第2のトランジスタ102のゲート端子と
第2端子との間に容量素子2501を配置してもよい。容量素子2501を配置すること
によって、選択期間でのブートストラップ動作をより安定して行うことができる。また、
第2のトランジスタ102のゲート端子と第2端子との間の寄生容量を小さくできるため
、各トランジスタを高速にスイッチングさせることができる。なお、容量素子2501は
、絶縁層としてゲート絶縁膜を用いて導電層としてゲート電極層及び配線層を用いてもよ
いし、絶縁層としてゲート絶縁膜を用いて導電層としてゲート電極層及び不純物が添加さ
れた半導体層を用いてもよいし、絶縁層として層間膜(絶縁膜)を用いて導電層として配
線層及び透明電極層を用いてもよい。なお、図23の構成と共通するところは共通の符号
を用いてその説明を省略する。
図26のフリップフロップにおいても、図23と同様の動作を行うことができる。図26
に示すように、図23に示した第1のトランジスタ101がダイオード接続してもよい。
第1のトランジスタ101がダイオード接続されることによって、第1の配線111に流
れる電流が小さくなるため、第1の配線111の配線幅を小さくすることができる。
また、本実施の形態に示したフリップフロップを図17及び図18のシフトレジスタに適
用することができる。実施の形態1、実施の形態2及び実施の形態3と同様、3相のクロ
ック信号を用いることができるため省電力化を実現できる。また、本実施の形態のシフト
レジスタは、各クロック信号線(第3の配線613、第4の配線614、第5の配線61
5)に接続されているフリップフロップ1701の段数が単相のクロック信号を用いた場
合に比べて2/3になるため、各クロック信号線の負荷を小さくすることができる。
また、本実施の形態に示したシフトレジスタを図9、図11、図12及び図44の表示装
置に適用することができる。実施の形態1、実施の形態2及び実施の形態3と同様、画素
部と一体形成した走査線駆動回路に本実施の形態を適用することによって、表示装置の寿
命を長くすることができる。
なお、本実施の形態で示したシフトレジスタやフリップフロップは、本明細書中の他の実
施の形態に示した表示装置の構成と自由に組み合わせて実施することができる。また、本
実施の形態で示したシフトレジスタやフリップフロップの構成も自由に組み合わせて実施
することができる。
(実施の形態5)
本実施形態では、フリップフロップが有するトランジスタにPチャネル型トランジスタを
適用した場合について図27を参照して説明する。なお、Pチャネル型トランジスタで構
成されるフリップフロップは、Nチャネル型トランジスタで構成されるフリップフロップ
と基本的な構成は同様である。だたし、電源電位及び信号のHレベル、Lレベルが反転し
ている。
図27は、シフトレジスタが有する複数のフリップフロップのうち、ある1段(例えば1
段目)のフリップフロップを示している。図27に示すフリップフロップは、第1のトラ
ンジスタ2701、第2のトランジスタ2702、第3のトランジスタ2703及び第4
のトランジスタ2704を有する。なお、フリップフロップは、第1の配線2711、第
2の配線2712、第3の配線2713、第4の配線2714、第5の配線2715及び
第6の配線2716に接続されている。本実施の形態において、第1のトランジスタ27
01、第2のトランジスタ2702、第3のトランジスタ2703及び第4のトランジス
タ2704はPチャネル型トランジスタとし、そのゲートとソース間の電圧の絶対値(|
Vgs|)がしきい値電圧(|Vth|)を上回ったとき(VgsがVthを下回ったと
き)、導通状態になるものとする。なお、第1の配線2711及び第2の配線2712を
、それぞれ第1の電源線、第2の電源線と呼んでもよい。また、第3の配線2713及び
第4の配線2714を、それぞれ第1の信号線、第2の信号線と呼んでもよい。
なお、第1のトランジスタ2701、第2のトランジスタ2702、第3のトランジスタ
2703及び第4のトランジスタ2704は、それぞれ図1の第1のトランジスタ101
、第2のトランジスタ102、第3のトランジスタ103及び第4のトランジスタ104
に相当する。また、第1の配線2711、第2の配線2712、第3の配線2713、第
4の配線2714、第5の配線2715及び第6の配線2716は、それぞれ図1の第1
の配線111、第2の配線112、第3の配線113、第4の配線114、第5の配線1
15、第6の配線116に相当する。
第1のトランジスタ2701の第1端子(ソース端子及びドレイン端子の一方)は第1の
配線2711に接続され、第2端子(ソース端子及びドレイン端子の他方)は第2のトラ
ンジスタ2702のゲート端子に接続され、ゲート端子は第5の配線2715に接続され
ている。第3のトランジスタ2703の第1端子は第2の配線2712に接続され、第2
端子は第2のトランジスタ2702のゲート端子に接続され、ゲート端子は第4の配線2
714に接続されている。第2のトランジスタ2702の第1端子は第3の配線2713
に接続され、第2端子は第6の配線2716に接続されている。第4のトランジスタ27
04の第1端子は第2の配線2712に接続され、第2端子は第6の配線2716に接続
され、ゲート端子は第4の配線2714に接続されている。なお、第1のトランジスタ2
701の第2端子と、第2のトランジスタ2702のゲート端子と、第3のトランジスタ
2703の第2端子との接続箇所をノード2721とする。
なお、第3のトランジスタ2703の第2端子及び第4のトランジスタ2704の第2端
子は、第2の配線2712に接続されているとは限定されず、別々の配線に接続されてい
てもよい。また、第3のトランジスタ2703のゲート端子及び第4のトランジスタ27
04のゲート端子は第4の配線2714に接続されているとは限定されず、別々の配線に
接続されていてもよい。
次に、図27で示したフリップフロップの動作について、図28のタイミングチャート及
び図29を参照して説明する。なお、図28において、セット期間、選択期間、非選択期
間について説明する。なお、非選択期間は、第1の非選択期間、第2の非選択期間及び第
3の非選択期間に分割され、第1の非選択期間、第2の非選択期間及び第3の非選択期間
を順に繰り返している。
なお、第1の配線2711にはV2の電位が、第2の配線2712にはV1の電位が供給
されている。ただし、V1>V2とする。
ただし、第1の配線2711にはV2の電位が供給されているとは限定されず、他の電位
が供給されていてもよいし、デジタル信号又はアナログ信号が入力されていてもよい。ま
た、第2の配線2712にはV1の電位が供給されているとは限定されず、他の電位が供
給されていてもよいし、デジタル信号又はアナログ信号が入力されていてもよい。
なお、第3の配線2713、第4の配線2714及び第5の配線2715には信号が入力
されている。第3の配線2713に入力される信号は第1のクロック信号であり、第4の
配線2714に入力される信号は第2のクロック信号であり、第5の配線2715に入力
される信号はスタート信号である。また、第3の配線2713、第4の配線2714及び
第5の配線2715に入力される信号は、H信号の電位がV1(以下、Hレベルともいう
)、L信号の電位がV2(以下、Lレベルともいう)のデジタル信号である。
ただし、第3の配線2713には第1のクロック信号が入力されているとは限定されず、
他の信号が入力されてもよいし、一定の電位又は電流が入力されていてもよい。また、第
4の配線2714には第2のクロック信号が入力されているとは限定されず、他の信号が
入力されてもよいし、一定の電位又は電流が入力されていてもよい。また、第5の配線2
715にはスタート信号が入力されているとは限定されず、他の信号が入力されてもよい
し、一定の電位又は電流が入力されていてもよい。
また、第3の配線2713、第4の配線2714及び第5の配線2715に入力される信
号のH信号の電位はV1、L信号の電位はV2とは限定されず、H信号の電位がL信号の
電位よりも高ければ、その電位は特に限定されない。
なお、第6の配線2716からは信号が出力される。第6の配線2716から出力される
信号は、フリップフロップの出力信号であり、次の段のフリップフロップのスタート信号
でもある。また、第6の配線2716から出力される信号は、次の段のフリップフロップ
の第5の配線2715に入力される。また、第6の配線2716から出力される信号は、
H信号の電位がV1(以下、Hレベルともいう)、L信号の電位がV2(以下、Lレベル
ともいう)のデジタル信号である。
図28において、信号2813は第3の配線2713に入力される信号であり、信号28
14は第4の配線2714に入力される信号であり、信号2815は第5の配線2715
に入力される信号であり、信号2816は第6の配線2716から出力される信号である
。また、電位2821は図27のノード2721の電位である。
まず、図28の期間A及び図29(A)に示すセット期間では、信号2813及び信号2
814がHレベルであり、信号2815がLレベルとなる。したがって、第3のトランジ
スタ2703及び第4のトランジスタ2704はオフとなり、第1のトランジスタ270
1はオンとなる。このとき、第1のトランジスタ2701の第2端子がソース端子となり
、ノード2721の電位(電位2821)は第5の配線2715の電位と第1のトランジ
スタ2701のしきい値電圧の絶対値との和になるためV2+|Vth2701|となる
。よって、第2のトランジスタ2702はオンとなり、第6の配線2716の電位は第3
の配線2713の電位と等しくなるためV1となる。このように、セット期間では、フリ
ップフロップは第2のトランジスタ2702をオンしたまま、Hレベルを第6の配線27
16から出力する。
図28の期間B及び図29(B)に示す選択期間では、信号2813がLレベルとなり、
信号2814がHレベルのままであり、信号2815がHレベルとなる。したがって、第
3のトランジスタ2703及び第4のトランジスタ2704はオフのままであり、第1の
トランジスタ2701はオフとなる。このとき、第2のトランジスタ2702の第2端子
がソース端子となり、第6の配線2716の電位が減少し始める。ノード2721の電位
(電位2821)は、ノード2721が浮遊状態(以下、フローティング状態ともいう)
となっているため、第2のトランジスタ2702のゲート端子と第2端子との間の寄生容
量の容量結合により第6の配線2716の電位と同時に減少する(ブートストラップ動作
ともいう)。よって、第2のトランジスタ2702のゲートとソース間の電圧Vgsは−
|Vth2702|−α(Vth2702:第2のトランジスタ2702のしきい値電圧
、α:任意の正の数)となり、第6の配線2716の電位はLレベル(V2)となる。こ
のように、選択期間では、フリップフロップはノード2721の電位をV2−|Vth2
702|−αにすることによって、Lレベルを第6の配線2716から出力することがで
きる。
図28の期間C及び図29(C)に示す第1の非選択期間では、信号2813がHレベル
となり、信号2814がLレベルとなり、信号2815がHレベルのままである。したが
って、第3のトランジスタ2703及び第4のトランジスタ2704がオンとなり、第1
のトランジスタ2701はオフのままである。ノード2721及び第6の配線2716は
、それぞれ第3のトランジスタ2703、第4のトランジスタ2704を介して第2の配
線2712の電位が供給されるためHレベルとなる。
図28の期間D及び図29(D)に示す第2の非選択期間では、信号2813がHレベル
のままであり、信号2814がHレベルとなり、信号2815がHレベルのままである。
したがって、第3のトランジスタ2703及び第4のトランジスタ2704がオフとなり
、第1のトランジスタ2701はオフのままである。したがって、ノード2721及び第
6の配線2716はHレベルを維持する。
図28の期間E及び図29(E)に示す第3の非選択期間では、信号2813がLレベル
となり、信号2814がHレベルのままであり、信号2815がHレベルのままである。
したがって、第1のトランジスタ2701、第3のトランジスタ2703及び第4のトラ
ンジスタ2704がオフのままである。したがって、ノード2721及び第6の配線27
16はHレベルを維持する。
以上のことから、図27のフリップフロップは、第3のトランジスタ2703及び第4の
トランジスタ2704は第1の非選択期間のみでオンとなるため、第3のトランジスタ2
703及び第4のトランジスタ2704の特性劣化(しきい値電圧のシフト)を抑制する
ことができる。なお、図27のフリップフロップは、第1のトランジスタ2701及び第
2のトランジスタ2702はそれぞれセット期間のみ、セット期間及び選択期間のみでオ
ンとなるため、第1のトランジスタ2701及び第2のトランジスタ2702の特性劣化
も抑制することができる。
さらに、図27のフリップフロップは、非選択期間のうち、第1の非選択期間においてノ
ード2721及び第6の配線2716にV1が供給されるためフリップフロップの誤動作
を抑制することができる。なぜなら、非選択期間において、一定期間毎(第1の非選択期
間)にノード2721及び第6の配線2716にV1が供給されており、ノード2721
及び第6の配線2716の電位を安定してV1に維持することができるからである。
なお、図27のフリップフロップは、第1のトランジスタ2701、第2のトランジスタ
2702、第3のトランジスタ2703及び第4のトランジスタ2704が全てPチャネ
ル型トランジスタで構成されていることを特徴とする。したがって、図27のフリップフ
ロップは、製造工程の簡略化を図ることができ、製造コストの削減や歩留まりの向上を図
ることができる。また、トランジスタの半導体層として、ポリシリコンや単結晶シリコン
を用いても製造工程の簡略化を図ることができる。
ここで、第1のトランジスタ2701、第2のトランジスタ2702、第3のトランジス
タ2703及び第4のトランジスタ2704が有する機能を説明する。第1のトランジス
タ2701は、第1の配線2711の電位を供給するタイミングを選択する機能を有し、
入力用トランジスタとして機能する。第2のトランジスタ2702は、第3の配線271
3の電位を第6の配線2716に供給するタイミングを選択し、ノード2721の電位を
ブートストラップ動作によって減少させる機能を有し、ブートストラップ用トランジスタ
として機能する。第3のトランジスタ2703は、第2の配線2712の電位をノード2
721に供給するタイミングを選択する機能を有し、スイッチングトランジスタとして機
能する。第4のトランジスタ2704は、第2の配線2712の電位を第6の配線271
6に供給する機能を有し、スイッチングトランジスタとして機能する。
なお、図27と同様の動作を行うものであれば、トランジスタの配置及び数などは図27
に限定されない。図27のフリップフロップの動作を説明した図29から分かるように、
本実施の形態では、セット期間、選択期間、第1の非選択期間、第2の非選択期間及び第
3の非選択期間は、それぞれ図29(A)乃至(E)に示す実線のように導通がとれてい
ればよい。よって、これを満たすようにトランジスタ等を配置し、動作させうる構成であ
れば、トランジスタ、その他の素子(抵抗素子、容量素子など)、ダイオード、スイッチ
、様々な論理回路などを新たに配置してもよい。
例えば、図30に示すように、図27に示した第2のトランジスタ2701のゲート端子
と第2端子との間に容量素子3001を配置してもよい。容量素子3001を配置するこ
とによって、選択期間でのブートストラップ動作をより安定して行うことができる。また
、第2のトランジスタ2702のゲート端子と第2端子との間の寄生容量を小さくできる
ため、各トランジスタを高速にスイッチングさせることができる。なお、容量素子300
1は、絶縁層としてゲート絶縁膜を用いて導電層としてゲート電極層及び配線層を用いて
もよいし、絶縁層としてゲート絶縁膜を用いて導電層としてゲート電極層及び不純物が添
加された半導体層を用いてもよいし、絶縁層として層間膜(絶縁膜)を用いて導電層とし
て配線層及び透明電極層を用いてもよい。なお、図27の構成と共通するところは共通の
符号を用いてその説明を省略する。
なお、容量素子3001は、図4の容量素子401に相当する。
図31のフリップフロップにおいても、図27と同様の動作を行うことができる。図31
に示すように、図27に示した第1のトランジスタ2701がダイオード接続となってい
てもよい。第1のトランジスタ2701がダイオード接続されることによって、第1の配
線2711が不必要になり、配線及び電源(V2)を1つずつ減らすことができる。なお
、図27の構成と共通するところは共通の符号を用いてその説明を省略する。
また、本実施の形態に示したフリップフロップを図6及び図8のシフトレジスタに適用す
ることができる。実施の形態1乃至実施の形態4と同様、3相のクロック信号を用いるこ
とができるため省電力化を実現できる。また、本実施の形態のシフトレジスタは、各クロ
ック信号線(第3の配線613、第4の配線614、第5の配線615)に接続されてい
るフリップフロップ601の段数が単相のクロック信号を用いた場合に比べて2/3にな
るため、各クロック信号線の負荷を小さくすることができる。ただし、第1の配線611
及び第2の配線612に供給される電位と、第3の配線613、第4の配線614、第5
の配線615及び第6の配線616に入力される信号と、配線622に出力される信号は
それぞれ、Nチャネル型トランジスタで構成されたフリップフロップを図6及び図8のシ
フトレジスタに適用した場合と比較して、Hレベル、Lレベルが反転している。
また、本実施の形態に示したシフトレジスタを図9、図11、図12及び図44の表示装
置に適用することができる。実施の形態1乃至実施の形態4と同様、画素部と一体形成し
た走査線駆動回路に本実施の形態を適用することによって、表示装置の寿命を長くするこ
とができる。
なお、本実施の形態で示したシフトレジスタやフリップフロップは、本明細書中の他の実
施の形態に示した表示装置の構成と自由に組み合わせて実施することができる。また、本
実施の形態で示したシフトレジスタやフリップフロップの構成も自由に組み合わせて実施
することができる。
(実施の形態6)
本実施の形態では、実施の形態5とは異なる構成のPチャネル型トランジスタで構成され
たフリップフロップを図32に示す。なお、実施の形態5と同様なものに関しては共通の
符号を用いて示し、同一部分又は同様な機能を有する部分の詳細な説明は省略する。
図32に示すフリップフロップは、第1のトランジスタ2701、第2のトランジスタ2
702、第3のトランジスタ2703、第4のトランジスタ2704及び第5のトランジ
スタ3205を有する。なお、フリップフロップは、第1の配線2711、第2の配線2
712、第3の配線2713、第4の配線2714、第5の配線2715、第6の配線2
716及び第7の配線3217に接続されている。本実施の形態において、第5のトラン
ジスタ3205はPチャネル型トランジスタとし、そのゲートとソース間の電圧の絶対値
(|Vgs|)がしきい値電圧(|Vth|)を上回ったとき(VgsがVthを下回っ
たとき)、導通状態になるものとする。なお、第7の配線3217を、第3の信号線と呼
んでもよい。
なお、第5のトランジスタ3205は、図13の第5のトランジスタ1305に相当する
。また、第7の配線3217は、図13の第7の配線1317に相当する。
第1のトランジスタ2701の第1端子(ソース端子及びドレイン端子の一方)は第1の
配線2711に接続され、第2端子(ソース端子及びドレイン端子の他方)は第2のトラ
ンジスタ2702のゲート端子に接続され、ゲート端子は第5の配線2715に接続され
ている。第3のトランジスタ2703の第1端子は第2の配線2712に接続され、第2
端子は第2のトランジスタ2702のゲート端子に接続され、ゲート端子は第4の配線2
714に接続されている。第2のトランジスタ2702の第1端子は第3の配線2713
に接続され、第2端子は第6の配線2716に接続されている。第4のトランジスタ27
04の第1端子は第2の配線2712に接続され、第2端子は第6の配線2716に接続
され、ゲート端子は第4の配線2714に接続されている。第5のトランジスタ3205
の第1端子は第2の配線2712に接続され、第2端子は第6の配線2716に接続され
、ゲート端子は第7の配線3217に接続されている。
なお、第3のトランジスタ2703の第1端子、第4のトランジスタ2704の第1端子
及び第5のトランジスタ3205の第1端子は、第2の配線2712に接続されていると
は限定されず、別々の配線に接続されていてもよい。また、第3のトランジスタ2703
のゲート端子及び第4のトランジスタ2704のゲート端子は第4の配線2714に接続
されているとは限定されず、別々の配線に接続されていてもよい。
次に、図32で示したフリップフロップの動作について、図33のタイミングチャートを
参照して説明する。なお、図33は、図32のフリップフロップを図27に示したフリッ
プフロップと同様に動作させる場合のタイミングチャートである。なお、図28のタイミ
ングチャートと共通するところは共通の符号を用いて説明を省略する。
なお、第7の配線3217には信号が入力されている。第7の配線3217に入力される
信号は、第3のクロック信号である。また、第7の配線3217に入力される信号は、H
信号の電位がV1(以下、Hレベルともいう)、L信号の電位がV2(以下、Lレベルと
もいう)のデジタル信号である。
ただし、第7の配線3217には第3のクロック信号が入力されているとは限定されず、
他の信号が入力されてもよいし、一定の電位又は電流が入力されていてもよい。
図33において、信号3317は第7の配線3217に入力される信号である。
図32のフリップフロップでは、セット期間及び第2の非選択期間において、第5のトラ
ンジスタ3205がオンとなる。そして、第6の配線2716は、第5のトランジスタ3
205を介して第2の配線2712の電位が供給されるためHレベルを維持する。
以上のことから、図32のフリップフロップは、第1の非選択期間、第2の非選択期間、
第3の非選択期間のうち、第1の非選択期間及び第2の非選択期間において、第6の配線
2716にV1が供給されるためフリップフロップの誤動作をさらに抑制することができ
る。なぜなら、非選択期間において、一定期間毎(第1の非選択期間及び第2の非選択期
間)に第6の配線2716にV1が供給されており、第6の配線2716の電位を安定し
てV1に維持することができるからである。
さらに、図32のフリップフロップは、第5のトランジスタ3205はセット期間及び第
2の非選択期間のみでオンとなるため、第5のトランジスタ3205の特性劣化を抑制す
ることができる。
なお、図32のフリップフロップは、第1のトランジスタ2701、第2のトランジスタ
2702、第3のトランジスタ2703、第4のトランジスタ2704及び第5のトラン
ジスタ3205が全てPチャネル型トランジスタで構成されていることを特徴とする。し
たがって、図32のフリップフロップは、製造工程の簡略化を図ることができ、製造コス
トの削減や歩留まりの向上を図ることができる。また、トランジスタの半導体層として、
ポリシリコンや単結晶シリコンを用いても製造工程の簡略化を図ることができる。
ここで、第5のトランジスタ3205が有する機能を説明する。第5のトランジスタ32
05は、第2の配線2712の電位を第6の配線276に供給するタイミングを選択する
機能を有し、スイッチングトランジスタとして機能する。
なお、図32と同様の動作を行うものであれば、トランジスタの配置及び数などは図32
に限定されない。よって、トランジスタ、その他の素子(抵抗素子、容量素子など)、ダ
イオード、スイッチ、様々な論理回路などを新たに配置してもよい。
例えば、図34に示すように、図32に示した第2のトランジスタ2702のゲート端子
と第2端子との間に容量素子3401を配置してもよい。容量素子3401を配置するこ
とによって、選択期間でのブートストラップ動作をより安定して行うことができる。また
、第2のトランジスタ2702のゲート端子と第2端子との間の寄生容量を小さくできる
ため、各トランジスタを高速にスイッチングさせることができる。なお、容量素子340
1は、絶縁層としてゲート絶縁膜を用いて導電層としてゲート電極層及び配線層を用いて
もよいし、絶縁層としてゲート絶縁膜を用いて導電層としてゲート電極層及び不純物が添
加された半導体層を用いてもよいし、絶縁層として層間膜(絶縁膜)を用いて導電層とし
て配線層及び透明電極層を用いてもよい。なお、図32の構成と共通するところは共通の
符号を用いてその説明を省略する。
なお、容量素子3401は、図15の容量素子1501に相当する。
図35のフリップフロップにおいても、図32と同様の動作を行うことができる。図35
に示すように、図32に示した第1のトランジスタ2701がダイオード接続されていて
もよい。第1のトランジスタ2701がダイオード接続されることによって、第1の配線
2711が不必要になり、配線及び電源(V2)を1つずつ減らすことができる。なお、
図32の構成と共通するところは共通の符号を用いてその説明を省略する。
また、本実施の形態に示したフリップフロップを図17及び図18のシフトレジスタに適
用することができる。実施の形態1乃至実施の形態5と同様、3相のクロック信号を用い
ることができるため省電力化を実現できる。また、本実施の形態のシフトレジスタは、各
クロック信号線(第3の配線613、第4の配線614、第5の配線615)に接続され
ているフリップフロップ1701の段数が単相のクロック信号を用いた場合に比べて2/
3になるため、各クロック信号線の負荷を小さくすることができる。ただし、第1の配線
611及び第2の配線612に供給される電位と、第3の配線613、第4の配線614
、第5の配線615及び第6の配線616に入力される信号と、配線622に出力される
信号はそれぞれ、Nチャネル型トランジスタで構成されたフリップフロップを図17及び
図18のシフトレジスタに適用した場合と比較して、Hレベル、Lレベルが反転している
また、本実施の形態に示したシフトレジスタを図9、図11、図12及び図44の表示装
置に適用することができる。実施の形態1乃至実施の形態5と同様、画素部と一体形成し
た走査線駆動回路に本実施の形態を適用することによって、表示装置の寿命を長くするこ
とができる。
なお、本実施の形態で示したシフトレジスタやフリップフロップは、本明細書中の他の実
施の形態に示した表示装置の構成と自由に組み合わせて実施することができる。また、本
実施の形態で示したシフトレジスタやフリップフロップの構成も自由に組み合わせて実施
することができる。
(実施の形態7)
本実施の形態では、実施の形態5及び実施の形態6とは異なる構成のフリップフロップを
図36に示す。なお、実施の形態5及び実施の形態6と同様なものに関しては共通の符号
を用いて示し、同一部分又は同様な機能を有する部分の詳細な説明は省略する。
図36に示すフリップフロップは、第1のトランジスタ2701、第2のトランジスタ2
702、第3のトランジスタ2703、第4のトランジスタ2704、第5のトランジス
タ3205、第6のトランジスタ3606、第7のトランジスタ3607、第8のトラン
ジスタ3608及び第9のトランジスタ3609を有している。なお、フリップフロップ
は、第1の配線2711、第2の配線2712、第3の配線2713、第4の配線271
4、第5の配線2715、第6の配線2716及び第7の配線3217に接続されている
。本実施の形態において、第6のトランジスタ3606、第7のトランジスタ3607、
第8のトランジスタ3608及び第9のトランジスタ3609はPチャネル型トランジス
タとし、そのゲートとソース間の電圧の絶対値(|Vgs|)がしきい値電圧(|Vth
|)を上回ったとき(VgsがVthを下回ったとき)、導通状態になるものとする。
第1のトランジスタ2701の第1端子(ソース端子及びドレイン端子の一方)は第1の
配線2711に接続され、第2端子(ソース端子及びドレイン端子の他方)は第2のトラ
ンジスタ2702のゲート端子に接続され、ゲート端子は第5の配線2715に接続され
ている。第3のトランジスタ2703の第1端子は第2の配線2712に接続され、第2
端子は第2のトランジスタ2702のゲート端子に接続され、ゲート端子は第4の配線2
714に接続されている。第2のトランジスタ2702の第1端子は第3の配線2713
に接続され、第2端子は第6の配線2716に接続されている。第4のトランジスタ27
04の第1端子は第2の配線2712に接続され、第2端子は第6の配線2716に接続
され、ゲート端子は第4の配線2714に接続されている。第5のトランジスタ3205
の第1端子は第2の配線2712に接続され、第2端子は第6の配線2716に接続され
、ゲート端子は第7の配線3217に接続されている。第6のトランジスタ3606の第
1端子は第2の配線2712に接続され、第2端子は第8のトランジスタ3208のゲー
ト端子に接続され、ゲート端子は第2のトランジスタ2702のゲート端子に接続されて
いる。第7のトランジスタ3607の第1端子は第1の配線2711に接続され、第2端
子は第8のトランジスタ3608のゲート端子に接続され、ゲート端子は第1の配線27
11に接続されている。第8のトランジスタ3608の第1端子は第3の配線2713に
接続され、第2端子は第9のトランジスタ3609のゲート端子に接続されている。第9
のトランジスタ3609の第1端子は第2の配線2712に接続され、第2端子は第6の
配線2716に接続されている。なお、第6のトランジスタ3606の第2端子、第7の
トランジスタ3607の第2端子及び第8のトランジスタ3608のゲート端子の接続箇
所をノード3622とする。また、第8のトランジスタ3608の第2端子及び第9のト
ランジスタ3609のゲート端子の接続箇所をノード3623とする。
なお、第3のトランジスタ2703の第1端子、第4のトランジスタ2704の第1端子
、第5のトランジスタ3205の第1端子、第6のトランジスタ3606の第1端子及び
第9のトランジスタ3609の第1端子は第2の配線2712に接続されているとは限定
されず、別々の配線に接続されていてもよい。また、第3のトランジスタ2703のゲー
ト端子及び第4のトランジスタ2704のゲート端子は第4の配線2714に接続されて
いるとは限定されず、別々の配線に接続されていてもよい。また、第1のトランジスタ2
701の第1端子、第7のトランジスタ3607の第1端子及び第7のトランジスタ36
07のゲート端子は第1の配線2711に接続されているとは限定されず、別々の配線に
接続されていてもよい。また、第2のトランジスタ2702の第1端子及び第8のトラン
ジスタ3608の第1端子は第3の配線2713に接続されているとは限定されず、別々
の配線に接続されていてもよい。
次に、図36で示したフリップフロップの動作について、図37のタイミングチャートを
参照して説明する。なお、図37は、図36のフリップフロップを図27及び図32に示
したフリップフロップと同様に動作させる場合のタイミングチャートである。なお、図2
8及び図33のタイミングチャートと共通するところは共通の符号を用いて説明を省略す
る。
図37において、電位3722は図36のノード3622の電位であり、電位3723は
図36のノード3623の電位である。
図36のフリップフロップでは、第3の非選択期間において、第9のトランジスタ360
9がオンとなる。そして、第6の配線2716は、第9のトランジスタ3609を介して
第2の配線2712の電位が供給されるためHレベルを維持する。
具体的に第9のトランジスタ3609のオン及びオフの制御を説明する。まず、第6のト
ランジスタ3606及び第7のトランジスタ3607はインバータを構成しており、トラ
ンジスタ3606のゲート端子にLレベルが入力されると、ノード3622の電位(電位
3722)がおおむねV1となる。ただし、このときの電位3722は、このときの第6
のトランジスタ3606と第7のトランジスタ3607との抵抗比によって決定するため
、V1よりも少し低い値となる。また、第6のトランジスタ3606のゲート端子にHレ
ベルが入力されると、ノード3622の電位が第1の配線2711の電位と第7のトラン
ジスタ3607のしきい値電圧の絶対値との和となるためV2+|Vth3607|とな
る。したがって、第1の非選択期間、第2の非選択期間及び第3の非選択期間では、ノー
ド2721がHレベルであり、ノード3622がLレベルになるため第8のトランジスタ
3608はオンとなる。よって、第9のトランジスタ3609は、第3の配線2713に
入力される信号によって制御されるため、第3の非選択期間においてオンとなり、第1の
非選択期間及び第2の非選択期間においてオフとなる。一方で、セット期間及び選択期間
では、ノード2721がLレベルであり、ノード3622がHレベルになるため第8のト
ランジスタ3608はオフとなる。よって、第9のトランジスタ3609のゲート端子の
電位がセット期間の前の期間である第1の非選択期間の電位、つまりHレベルを維持する
ため、第9のトランジスタ3609はオフとなる。
以上のことから、図36のフリップフロップは、第1の非選択期間、第2の非選択期間及
び第3の非選択期間において、第6の配線2716にV1が供給されるため、フリップフ
ロップの誤動作をさらに抑制することができる。なぜなら、非選択期間において、第6の
配線2716にV1を供給することができるからである。また、図36のフリップフロッ
プは、非選択期間において第6の配線2716にV1が供給されるため、第6の配線27
16のノイズを少なくすることができる。
さらに、図36のフリップフロップは、第6のトランジスタ3606、第7のトランジス
タ3607、第8のトランジスタ3608及び第9のトランジスタ3609の特性劣化を
抑制することができる。なぜなら、第6のトランジスタ3606はセット期間及び選択期
間のみでオンとなるからである。また、第7のトランジスタ3607は選択期間の後の第
1の非選択期間のうちノード3622の電位がV2+|Vth3607|まで減少する期
間のみでオンとなるからである。また、第8のトランジスタ3608は第1の非選択期間
、第2の非選択期間及び第3の非選択期間のうちノード3623の電位がV2+δ(δ:
|Vth3607|+|Vth3608|)まで減少する期間のみでオンとなるからであ
る。また、第9のトランジスタ3609は第3の非選択期間のみでオンとなるからである
なお、図36のフリップフロップは、第1のトランジスタ2701、第2のトランジスタ
2702、第3のトランジスタ2703、第4のトランジスタ2704、第5のトランジ
スタ3205、第6のトランジスタ3606、第7のトランジスタ3607、第8のトラ
ンジスタ3608及び第9のトランジスタ3609が全てPチャネル型トランジスタで構
成されていることを特徴とする。したがって、図36のフリップフロップは、トランジス
タの半導体層として、ポリシリコンや単結晶シリコンを用いても製造工程の簡略化を図る
ことができる。
ここで、第6のトランジスタ3606、第7のトランジスタ3607、第8のトランジス
タ3608及び第9のトランジスタ3609が有する機能を説明する。第6のトランジス
タ3606は、第2の配線2712の電位をノード3622に供給するタイミングを選択
する機能を有し、スイッチングトランジスタとして機能する。第7のトランジスタ360
7は、第1の配線2711の電位をノード3622に供給するタイミングを選択する機能
を有し、ダイオードとして機能する。第8のトランジスタ3608は、第3の配線271
3の電位をノード3623に供給するタイミングを選択する機能を有し、スイッチングト
ランジスタとして機能する。第9のトランジスタ3609は、第2の配線2712の電位
を第6の配線2716に供給するタイミングを選択する機能を有し、スイッチングトラン
ジスタとして機能する。
なお、図36と同様の動作を行うものであれば、トランジスタの配置及び数などは図36
に限定されない。よって、トランジスタ、その他の素子(抵抗素子、容量素子など)、ダ
イオード、スイッチ、様々な論理回路などを新たに配置してもよい。
例えば、図38に示すように、図36に示した第2のトランジスタ2702のゲート端子
と第2端子との間に容量素子3801を配置してもよい。容量素子3801を配置するこ
とによって、選択期間でのブートストラップ動作をより安定して行うことができる。また
、第2のトランジスタ2702のゲート端子と第2端子との間の寄生容量を小さくできる
ため、各トランジスタを高速にスイッチングさせることができる。なお、容量素子380
1は、絶縁層としてゲート絶縁膜を用いて導電層としてゲート電極層及び配線層を用いて
もよいし、絶縁層としてゲート絶縁膜を用いて導電層としてゲート電極層及び不純物が添
加された半導体層を用いてもよいし、絶縁層として層間膜(絶縁膜)を用いて導電層とし
て配線層及び透明電極層を用いてもよい。なお、図36の構成と共通するところは共通の
符号を用いてその説明を省略する。
図39のフリップフロップにおいても、図36と同様の動作を行うことができる。図39
に示すように、図36に示した第1のトランジスタ2701がダイオード接続してもよい
。第1のトランジスタ2701がダイオード接続されることによって、第1の配線271
1に流れる電流が小さくなるため、第1の配線2711の配線幅を小さくすることができ
る。なお、図36の構成と共通するところは共通の符号を用いてその説明を省略する。
また、本実施の形態に示したフリップフロップを図17及び図18のシフトレジスタに適
用することができる。実施の形態1乃至実施の形態6と同様、3相のクロック信号を用い
ることができるため省電力化を実現できる。また、本実施の形態のシフトレジスタは、各
クロック信号線(第3の配線613、第4の配線614、第5の配線615)に接続され
ているフリップフロップ1701の段数が単相のクロック信号を用いた場合の2/3にな
るため、各クロック信号線の負荷を小さくすることができる。ただし、第1の配線611
及び第2の配線612に供給される電位と、第3の配線613、第4の配線614、第5
の配線615及び第6の配線616に入力される信号と、配線622に出力される信号は
それぞれ、Nチャネル型トランジスタで構成されたフリップフロップを図17及び図18
のシフトレジスタに適用した場合と比較して、Hレベル、Lレベルが反転している。
また、本実施の形態に示したシフトレジスタを図9、図11、図12及び図44の表示装
置に適用することができる。実施の形態1乃至実施の形態6と同様、画素部と一体形成し
た走査線駆動回路に本実施の形態を適用することによって、表示装置の寿命を長くするこ
とができる。
なお、本実施の形態で示したシフトレジスタやフリップフロップは、本明細書中の他の実
施の形態に示した表示装置の構成と自由に組み合わせて実施することができる。また、本
実施の形態で示したシフトレジスタやフリップフロップの構成も自由に組み合わせて実施
することができる。
(実施の形態8)
本実施の形態では、実施の形態5、実施の形態6及び実施の形態7とは異なる構成のフリ
ップフロップを図40に示す。なお、実施の形態5、実施の形態6及び実施の形態7と同
様なものに関しては共通の符号を用いて示し、同一部分又は同様な機能を有する部分の詳
細な説明は省略する。
図40に示すフリップフロップは、第1のトランジスタ2701、第2のトランジスタ2
702、第3のトランジスタ2703、第4のトランジスタ2704、第5のトランジス
タ3205、第6のトランジスタ3606、第7のトランジスタ3607、第8のトラン
ジスタ3608、第9のトランジスタ3609、第10のトランジスタ4010、第11
のトランジスタ4011及び第12のトランジスタ4012を有している。なお、フリッ
プフロップは、第1の配線2711、第2の配線2712、第3の配線2713、第4の
配線2714、第5の配線2715、第6の配線2716及び第7の配線3217に接続
されている。本実施の形態において、第10のトランジスタ4010、第11のトランジ
スタ4011及び第12のトランジスタ4012は、Pチャネル型トランジスタとし、そ
のゲートとソース間の電圧の絶対値(|Vgs|)がしきい値電圧(|Vth|)を上回
ったとき(VgsがVthを下回ったとき)、導通状態になるものとする。
第1のトランジスタ2701の第1端子(ソース端子及びドレイン端子の一方)は第1の
配線2711に接続され、第2端子(ソース端子及びドレイン端子の他方)は第2のトラ
ンジスタ2702のゲート端子に接続され、ゲート端子は第5の配線2715に接続され
ている。第3のトランジスタ2703の第1端子は第2の配線2712に接続され、第2
端子は第2のトランジスタ2702のゲート端子に接続され、ゲート端子は第4の配線2
714に接続されている。第2のトランジスタ2702の第1端子は第3の配線2713
に接続され、第2端子は第6の配線2716に接続されている。第4のトランジスタ27
04の第1端子は第2の配線2712に接続され、第2端子は第6の配線2716に接続
され、ゲート端子は第4の配線2714に接続されている。第5のトランジスタ3205
の第1端子は第2の配線2712に接続され、第2端子は第6の配線2716に接続され
、ゲート端子は第7の配線3217に接続されている。第6のトランジスタ3606の第
1端子は第2の配線2712に接続され、第2端子は第8のトランジスタ3608のゲー
ト端子及び第11のトランジスタ4011のゲート端子に接続され、ゲート端子は第2の
トランジスタ2702のゲート端子に接続されている。第7のトランジスタ3607の第
1端子は第1の配線2711に接続され、第2端子は第8のトランジスタ3608のゲー
ト端子及び第11のトランジスタ4011のゲート端子に接続され、ゲート端子は第1の
配線2711に接続されている。第8のトランジスタ3608の第1端子は第3の配線2
713に接続され、第2端子は第9のトランジスタ3609のゲート端子及び第10のト
ランジスタ4010のゲート端子に接続されている。第9のトランジスタ3609の第1
端子は第2の配線2712に接続され、第2端子は第6の配線2716に接続されている
。第10のトランジスタ4010の第1端子は第2の配線2712に接続され、第2端子
は第2のトランジスタ2702のゲート端子に接続されている。第11のトランジスタ4
011の第1端子は第7の配線3217に接続され、第2端子は第12のトランジスタ4
012のゲート端子に接続されている。第12のトランジスタ4012の第1端子は第2
の配線2712に接続され、第2端子は第2のトランジスタ2702のゲート端子に接続
されている。なお、第11のトランジスタ4011の第2端子及び第12のトランジスタ
4012のゲート端子の接続箇所をノード4024とする。
なお、第3のトランジスタ2703の第2端子、第4のトランジスタ2704の第2端子
、第5のトランジスタ3205の第2端子、第6のトランジスタ3606の第2端子、第
9のトランジスタ3609の第2端子、第10のトランジスタ4010の第2端子及び第
12のトランジスタ4012の第2端子は第2の配線2712に接続されているとは限定
されず、別々の配線に接続されていてもよい。また、第3のトランジスタ2703のゲー
ト端子及び第4のトランジスタ2704のゲート端子は第4の配線2714に接続されて
いるとは限定されず、別々の配線に接続されていてもよい。また、第1のトランジスタ2
701の第1端子、第7のトランジスタ3607の第1端子及び第7のトランジスタ36
07のゲート端子は第1の配線2711に接続されているとは限定されず、別々の配線に
接続されていてもよい。また、第2のトランジスタ2702の第1端子及び第8のトラン
ジスタ3608の第1端子は第3の配線2713に接続されているとは限定されず、別々
の配線に接続されていてもよい。また、第5のトランジスタ3205のゲート端子及び第
11のトランジスタ4011の第1端子は第7の配線3217に接続されているとは限定
されず、別々の配線に接続されていてもよい。
次に、図40で示したフリップフロップの動作について、図41のタイミングチャートを
参照して説明する。図41は、図40のフリップフロップを図27、図32及び図36に
示したフリップフロップと同様に動作させる場合のタイミングチャートである。なお、図
28、図33及び図37のタイミングチャートと共通するところは共通の符号を用いて説
明を省略する。
図41において、電位4124は図40のノード4024の電位である。
図40のフリップフロップでは、第3の非選択期間において第10のトランジスタ401
0がオンとなる。そして、ノード2721は、第10のトランジスタ4010を介して第
2の配線2712の電位が供給されるためHレベルをより安定して維持できる。さらに、
図40のフリップフロップでは、第1の非選択期間において第12のトランジスタ401
2がオンとなる。そして、ノード2721は、第12のトランジスタ4012を介して第
2の配線2712の電位が供給されるためHレベルをより安定して維持できる。
具体的に第12のトランジスタ4012のオン及びオフの制御を説明する。なお、第10
のトランジスタ4010のオン及びオフの制御は、実施の形態7に示した第9のトランジ
スタ3609のオン及びオフの制御と同様である。まず、図36のフリップフロップと同
様に第6のトランジスタ3606及び第7のトランジスタ3607はインバータを構成し
ている。したがって、第1の非選択期間、第2の非選択期間及び第3の非選択期間では、
ノード2721がHレベルであり、ノード3622がLレベルになるため第11のトラン
ジスタ4011はオンとなる。よって、第12のトランジスタ4012は、第7の配線3
217に入力される信号によって制御されるため、第2の非選択期間おいてオンし、第1
の非選択期間及び第3の非選択期間においてオフとなる。一方で、セット期間及び選択期
間ではノード2721がLレベルであり、ノード3622がHレベルになるため第11の
トランジスタ4011はオフとなる。よって、第12のトランジスタ4012のゲート端
子の電位がセット期間の前の期間である第1の非選択期間の電位、つまりHレベルを維持
するため、第12のトランジスタ4012はオフとなる。
以上のことから、図40のフリップフロップは、第1の非選択期間、第2の非選択期間及
び第3の非選択期間において、第6の配線2716及びノード2721にV1が供給され
るため、フリップフロップの誤動作をさらに抑制することができる。なぜなら、非選択期
間において、第6の配線2716及びノード2721にV1を供給することができるから
である。また、図40のフリップフロップは、非選択期間において第6の配線2716及
びノード2721にV1が供給されるため、第6の配線2716及びノード2721のノ
イズを少なくすることができる。
さらに、図40のフリップフロップは、第10のトランジスタ4010、第11のトラン
ジスタ4011及び第12のトランジスタ4012の特性劣化を抑制することができる。
なぜなら、第10のトランジスタ4010は第3の非選択期間のみでオンとなるからであ
る。また、第11のトランジスタ4011は第1の非選択期間、第2の非選択期間及び第
3の非選択期間のうちノード4024の電位がV2+ε(ε:|Vth3607|+|V
th4011|)まで減少する期間のみでオンとなるからである。また、第12のトラン
ジスタ4012は、第2の非選択期間のみでオンとなるからである。
なお、図40のフリップフロップは、第1のトランジスタ2701、第2のトランジスタ
2702、第3のトランジスタ2703、第4のトランジスタ2704、第5のトランジ
スタ3205、第6のトランジスタ3606、第7のトランジスタ3607、第8のトラ
ンジスタ3608、第9のトランジスタ3609、第10のトランジスタ4010、第1
1のトランジスタ4011及び第12のトランジスタ4012が全てPチャネル型トラン
ジスタで構成されていることを特徴とする。したがって、図40のフリップフロップは、
トランジスタの半導体層として、ポリシリコンや単結晶シリコンを用いても製造工程の簡
略化を図ることができる。
ここで、第10のトランジスタ4010、第11のトランジスタ4011及び第12のト
ランジスタ4012が有する機能を説明する。第10のトランジスタ4010は、第2の
配線2712の電位をノード2721に供給する機能を有し、スイッチングトランジスタ
として機能する。第11のトランジスタ4011は、第7の配線3217の電位をノード
4024に供給する機能を有し、スイッチングトランジスタとして機能する。第12のト
ランジスタ4012は第2の配線2712の電位をノード2721に供給する機能を有し
、スイッチングトランジスタとして機能する。
なお、図40と同様の動作を行うものであれば、トランジスタの配置及び数などは図23
に限定されない。よって、トランジスタ、その他の素子(抵抗素子、容量素子など)、ダ
イオード、スイッチ、様々な論理回路などを新たに配置してもよい。
例えば、図42に示すように、図40に示した第2のトランジスタ2702のゲート端子
と第2端子との間に容量素子4201を配置してもよい。容量素子4201を配置するこ
とによって、選択期間でのブートストラップ動作をより安定して行うことができる。また
、第2のトランジスタ2702のゲート端子と第2端子との間の寄生容量を小さくできる
ため、各トランジスタを高速にスイッチングさせることができる。なお、容量素子420
1は、絶縁層としてゲート絶縁膜を用いて導電層としてゲート電極層及び配線層を用いて
もよいし、絶縁層としてゲート絶縁膜を用いて導電層としてゲート電極層及び不純物が添
加された半導体層を用いてもよいし、絶縁層として層間膜(絶縁膜)を用いて導電層とし
て配線層及び透明電極層を用いてもよい。なお、図40の構成と共通するところは共通の
符号を用いてその説明を省略する。
図43のフリップフロップにおいても、図40と同様の動作を行うことができる。図43
に示すように、図40に示した第1のトランジスタ2701がダイオード接続してもよい
。第1のトランジスタ2701がダイオード接続されることによって、第1の配線271
1に流れる電流が小さくなるため、第1の配線2711の配線幅を小さくする。
また、本実施の形態に示したフリップフロップを図17及び図18のシフトレジスタに適
用することができる。実施の形態1乃至実施の形態7と同様、3相のクロック信号を用い
ることができるため省電力化を実現できる。また、本実施の形態のシフトレジスタは、各
クロック信号線(第3の配線613、第4の配線614、第5の配線615)に接続され
ているフリップフロップ1701の段数が単相のクロック信号を用いた場合に比べて2/
3になるため、各クロック信号線の負荷を小さくすることができる。ただし、第1の配線
611及び第2の配線612に供給される電位と、第3の配線613、第4の配線614
、第5の配線615及び第6の配線616に入力される信号と、配線622に出力される
信号はそれぞれ、Nチャネル型トランジスタで構成されたフリップフロップを図17及び
図18のシフトレジスタに適用した場合と比較して、Hレベル、Lレベルが反転している
また、本実施の形態に示したシフトレジスタを図9、図11、図12及び図44の表示装
置に適用することができる。実施の形態1乃至実施の形態7と同様、画素部と一体形成し
た走査線駆動回路に本実施の形態を適用することによって、表示装置の寿命を長くするこ
とができる。
なお、本実施の形態で示したシフトレジスタやフリップフロップは、本明細書中の他の実
施の形態に示した表示装置の構成と自由に組み合わせて実施することができる。また、本
実施の形態で示したシフトレジスタやフリップフロップの構成も自由に組み合わせて実施
することができる。
(実施の形態9)
本実施の形態では、実施の形態1乃至実施の形態8に示した表示装置が有する画素の一例
について図46を参照して説明する。
図46の画素構成について説明する。図46(A)に示す画素は、トランジスタ4601
、容量素子4602、表示素子4621を有する。なお、画素は、第1の配線4611、
第2の配線4612及び第3の配線4613に接続されている。また、表示素子4621
には図46(B)に示すように画素電極4623と対向電極4622との間の電界によっ
て光の透過率が変化する液晶素子4631を用いた場合について説明する。なお、第1の
配線4611を信号線と呼んでもよい。また、第2の配線4612を走査線と呼んでもよ
い。また、第3の配線4613を保持容量線と呼んでもよい。
なお、トランジスタ4601は、Nチャネル型のトランジスタを示しているが、Pチャネ
ル型のトランジスタであってもよい。実施の形態1乃至実施の形態4では、トランジスタ
4601としてNチャネル型のトランジスタを用いるほうが望ましい。なぜなら、トラン
ジスタの半導体層として、アモルファスシリコンを用いることができるため、製造工程の
簡略化を図ることができ、製造コストの削減や歩留まりの向上を図ることができるからで
ある。さらに、大型の表示パネルなどの半導体装置を作製することも可能となるからであ
る。また、トランジスタの半導体層として、ポリシリコンや単結晶シリコンを用いても製
造工程の簡略化を図ることができる。また、実施の形態5乃至実施の形態8では、トラン
ジスタ4601としてPチャネル型のトランジスタを用いることが望ましい。なぜなら、
製造工程の簡略化を図ることができ、製造コストの削減や歩留まりの向上を図ることがで
きるからである。
なお、第1の配線4611は、図9、図11、図12及び図44の表示装置に示した信号
線S1〜Smのいずれか一に相当する。第2の配線4612は、図9、図11、図12及
び図44の表示装置に示した走査線G1〜Gnのいずれか一に相当する。
なお、第3の配線4613は、図9、図11、図12及び図44には図示していないが、
すでに述べたように必要に応じて図9、図11、図12及び図44に追加するとよい。
なお、容量素子4602は、表示素子4621の画素電極4623の電位を保持する役目
をしている。よって、容量素子4602は、画素電極4623と第3の配線4613との
間に接続されているがこれに限定されない。画素電極4623の電位を保持できるように
配置されていればよく、別(例えば、前行)の画素の第2の配線4612に接続されてい
てもよいし、対向電極4622又は対向電極4622に相当する電極に接続されていても
よい。また、表示素子4621が容量性を有していれば、容量素子4602及び第3の配
線4613は必ずしも必要ではない。
動作方法としては、第1の配線4611を選択して、トランジスタ4601をオン状態に
して、第1の配線4611からビデオ信号を画素電極4623及び容量素子4602に入
力する。すると、表示素子4621がビデオ信号に応じた透過率となる。
ここで、表示装置を高画質化できる駆動方法について説明する。なお、表示装置を高画質
化できる駆動方法として、オーバードライブ駆動方法、コモン線(保持容量線)を制御す
る駆動方法、バックライトスキャン、高周波駆動方法などを説明する。また、これらの駆
動方法は、自由に組み合わせて実施することができる。
まず、オーバードライブ駆動について、図47を参照して説明する。図47(A)は、表
示素子の、入力電圧に対する出力輝度の時間変化を表したものである。破線で表した入力
電圧1に対する表示素子の出力輝度の時間変化は、同じく破線で表した出力輝度1のよう
になる。すなわち、目的の出力輝度Lowを得るための電圧はViであるが、入力電圧と
してViをそのまま入力した場合は、目的の出力輝度Lowに達するまでに、素子の応答
速度に対応した時間を要してしまう。
オーバードライブ駆動は、この応答速度を速めるための技術である。具体的には、まず、
Viよりも大きい電圧であるVoを素子に一定時間与えることで素子の応答速度を高めて
、目的の出力輝度Lowに近づけた後に、入力電圧をViに戻す、という方法である。こ
のときの入力電圧は入力電圧2、出力輝度は出力輝度2に表したようになる。出力輝度2
のグラフは、目的の輝度Lowに至るまでの時間が、出力輝度1のグラフよりも短くなっ
ている。
なお、図47(A)においては、入力電圧に対し出力輝度が正の変化をする場合について
述べたが、入力電圧に対し出力輝度が負の変化をする場合も、本発明は含んでいる。
このような駆動を実現するための回路について、図47(B)および図47(C)を参照
して説明する。まず、図47(B)を参照して、入力映像信号Giがアナログ値(離散値
でもよい)をとる信号であり、出力映像信号Goもアナログ値をとる信号である場合につ
いて説明する。図47(B)に示すオーバードライブ回路は、符号化回路4701、フレ
ームメモリ4702、補正回路4703、DA変換回路4704、を備える。
入力映像信号Giは、まず、符号化回路4701に入力され、符号化される。つまり、ア
ナログ信号から、適切なビット数のデジタル信号に変換される。その後、変換されたデジ
タル信号は、フレームメモリ4702と、補正回路4703と、にそれぞれ入力される。
補正回路4703には、フレームメモリ4702に保持されていた前フレームの映像信号
も、同時に入力される。そして、補正回路4703において、当該フレームの映像信号と
、前フレームの映像信号から、あらかじめ用意された数値テーブルにしたがって、補正さ
れた映像信号を出力する。このとき、補正回路4703に出力切替信号を入力し、補正さ
れた映像信号と、当該フレームの映像信号を切替えて出力できるようにしてもよい。次に
、補正された映像信号または当該フレームの映像信号は、DA変換回路4704に入力さ
れる。そして、補正された映像信号または当該フレームの映像信号にしたがった値のアナ
ログ信号である出力映像信号Goが出力される。このようにして、オーバードライブ駆動
が実現できる。
続いて、図47(C)を参照して、入力映像信号Giがデジタル値をとる信号であり、出
力映像信号Goもデジタル値をとる信号である場合について説明する。図47(C)に示
すオーバードライブ回路は、フレームメモリ4712、補正回路4713、を備える。
入力映像信号Giは、デジタル信号であり、まず、フレームメモリ4712と、補正回路
4713と、にそれぞれ入力される。補正回路4713には、フレームメモリ4712に
保持されていた前フレームの映像信号も、同時に入力される。そして、補正回路4713
において、当該フレームの映像信号と、前フレームの映像信号から、あらかじめ用意され
た数値テーブルにしたがって、補正された映像信号を出力する。このとき、補正回路47
13に出力切替信号を入力し、補正された映像信号と、当該フレームの映像信号を切替え
て出力できるようにしてもよい。このようにして、オーバードライブ駆動が実現できる。
なお、補正された映像信号を得るための数値テーブルの組み合わせは、1SFにおいて取
りうる階調の数と、2SFにおいて取りうる階調の数の積となる。この組み合わせの数は
、小さいほど、補正回路4713内に格納するデータ量が小さくなるため、好ましい。本
実施の形態においては、明画像を表示するサブフレームが最高輝度となるまでの中間調に
おいては、暗画像の輝度は0であり、明画像を表示するサブフレームが最高輝度となって
から最高階調となるまでは、明画像の輝度は一定であるため、この組み合わせの数を大幅
に小さくできる。
なお、本発明におけるオーバードライブ回路は、入力映像信号Giがアナログ信号であり
、出力映像信号Goがデジタル信号である場合も含む。このときは、図47(B)に示し
た回路から、DA変換回路4704を省略すればよい。また、本発明におけるオーバード
ライブ回路は、入力映像信号Giがデジタル信号であり、出力映像信号Goがアナログ信
号である場合も含む。このときは、図47(B)に示した回路から、符号化回路4701
を省略すればよい。
次に、コモン線の電位を操作する駆動について、図48を参照して説明する。図48(A
)は、液晶素子のような容量的な性質を持つ表示素子を用いた表示装置において、走査線
1本に対し、コモン線が1本配置されているときの、複数の画素回路を表した図である。
図48(A)に示す画素回路は、トランジスタ4801、補助容量4802、表示素子4
803、映像信号線4804、走査線4805、コモン線4806、を備えている。
なお、トランジスタ4801、補助容量4802、表示素子4803、映像信号線480
4、走査線4805、コモン線4806それぞれは、図46に示したトランジスタ460
1、容量素子4602、表示素子4621、第1の配線4611、第2の配線4612、
第3の配線4613に相当する。
トランジスタ4801のゲート端子は、走査線4805に電気的に接続され、トランジス
タ4801のソース端子またはドレイン端子の一方は、映像信号線4804に電気的に接
続され、トランジスタ4801のソース端子またはドレイン端子の他方は、補助容量48
02の一方の端子、および表示素子4803の一方の端子に電気的に接続されている。ま
た、補助容量4802の他方の端子は、コモン線4806に電気的に接続されている。
まず、走査線4805によって選択された画素は、トランジスタ4801がオンとなるた
め、それぞれ、映像信号線4804を介して、表示素子4803および補助容量4802
に映像信号に対応した電圧がかかる。このとき、その映像信号が、コモン線4806に接
続された全ての画素に対して最低階調を表示させるものだった場合、または、コモン線4
806に接続された全ての画素に対して最高階調を表示させるものだった場合は、画素に
それぞれ映像信号線4804を介して映像信号を書き込む必要はない。映像信号線480
4を介して映像信号を書き込む代わりに、コモン線4806の電位を動かすことで、表示
素子4803にかかる電圧を変えることができる。
続いて、図48(B)は、液晶素子のような容量的な性質を持つ表示素子を用いた表示装
置において、走査線1本に対し、コモン線が2本配置されているときの、複数の画素回路
を表した図である。図48(B)に示す画素回路は、トランジスタ4811、補助容量4
812、表示素子4813、映像信号線4814、走査線4815、第1のコモン線48
16、第2のコモン線4817、を備えている。
トランジスタ4811のゲート端子は、走査線4815に電気的に接続され、トランジス
タ4811のソース端子またはドレイン端子の一方は、映像信号線4814に電気的に接
続され、トランジスタ4811のソース端子またはドレイン端子の他方は、補助容量48
12の一方の端子、および表示素子4813の一方の端子に電気的に接続されている。ま
た、補助容量4812の他方の端子は、第1のコモン線4816に電気的に接続されてい
る。また、当該画素と隣接する画素においては、補助容量4812の他方の端子は、第2
のコモン線4817に電気的に接続されている。
図48(B)に示す画素回路は、コモン線1本に対し電気的に接続されている画素が少な
いため、映像信号線4814を介して映像信号を書き込む代わりに、第1のコモン線48
16または第2のコモン線4817の電位を動かすことで、表示素子4813にかかる電
圧を変えることができる頻度が、顕著に大きくなる。また、ソース反転駆動またはドット
反転駆動が可能になる。ソース反転駆動またはドット反転駆動により、素子の信頼性を向
上させ、フリッカーを抑えることができる。
次に、走査型バックライトについて、図49を参照して説明する。図49(A)は、冷陰
極管を並置した走査型バックライトを示す図である。図49(A)に示す走査型バックラ
イトは、拡散板4901と、N個の冷陰極管4902―1から4902―Nと、を備える
。N個の冷陰極管4902―1から4902―Nを、拡散板4901の後ろに並置するこ
とで、N個の冷陰極管4902―1から4902―Nは、その輝度を変化させて走査する
ことができる。
走査するときの各冷陰極管の輝度の変化を、図49(C)を用いて説明する。まず、冷陰
極管4902―1の輝度を、一定時間変化させる。そして、その後に、冷陰極管4902
―1の隣に配置された冷陰極管4902―2の輝度を、同じ時間だけ変化させる。このよ
うに、冷陰極管4902―1から4902―Nまで、輝度を順に変化させる。なお、図4
9(C)においては、一定時間変化させる輝度は、元の輝度より小さいものとしたが、元
の輝度より大きくてもよい。また、冷陰極管4902―1から4902―Nまで走査する
としたが、逆方向に冷陰極管4902―Nから4902―1まで走査してもよい。
なお、輝度が小さい期間のバックライト輝度は、暗画像を挿入するサブフレームの最高輝
度と同程度とするのが好適である。具体的には、暗画像を1SFに挿入する場合は、1S
Fの最高輝度Lmax1、暗画像を2SFに挿入する場合は、2SFの最高輝度Lmax
2、とするのが好ましい。
なお、走査型バックライトの光源として、LEDを用いてもよい。その場合の走査型バッ
クライトは、図49(B)のようになる。図49の(B)に示す走査型バックライトは、
拡散板4911と、LEDを並置した光源4912―1から4912―Nと、を備える。
走査型バックライトの光源として、LEDを用いた場合、バックライトを薄く、軽くでき
る利点がある。また、色再現範囲を広げることができるという利点がある。さらに、LE
Dを並置した光源4912―1から4912―Nのそれぞれに並置したLEDも、同様に
走査することができるので、点走査型のバックライトとすることもできる。点走査型とす
れば、動画像の画質をさらに向上させることができる。
次に、高周波駆動について、図50を参照して説明する。図50(A)は、フレーム周波
数が60Hzのときに暗画像を挿入して駆動するときの図である。5001は当該フレー
ムの明画像、5002は当該フレームの暗画像、5003は次フレームの明画像、500
4は次フレームの暗画像である。60Hzで駆動する場合は、映像信号のフレームレート
と整合性が取り易く、画像処理回路が複雑にならないという利点がある。
図50(B)は、フレーム周波数が90Hzのときに暗画像を挿入して駆動するときの図
である。5011は当該フレームの明画像、5012は当該フレームの暗画像、5013
は当該フレームと次フレームと次々フレームから作成した第1の画像の明画像、5014
は当該フレームと次フレームと次々フレームから作成した第1の画像の暗画像、5015
は当該フレームと次フレームと次々フレームから作成した第2の画像の明画像、5016
は当該フレームと次フレームと次々フレームから作成した第2の画像の暗画像である。9
0Hzで駆動する場合は、周辺駆動回路の動作周波数をそれほど高速化することなく、効
果的に動画像の画質を向上できるという利点がある。
図50(C)は、フレーム周波数が120Hzのときに暗画像を挿入して駆動するときの
図である。5021は当該フレームの明画像、5022は当該フレームの暗画像、502
3は当該フレームと次フレームから作成した画像の明画像、5024は当該フレームと次
フレームから作成した画像の暗画像、5025は次フレームの明画像、5026は次フレ
ームの暗画像、5027は次フレームと次々フレームから作成した画像の明画像、502
8は次フレームと次々フレームから作成した画像の暗画像である。120Hzで駆動する
場合は、動画像の画質改善効果が著しく、ほとんど残像を感じることがないという利点が
ある。
図46に示した画素の上面図及び断面図を図51乃至図55に示す。図51乃至図55は
、液晶の動作モードがそれぞれ異なっている。
まず、図51は、液晶表示装置の画素構造のうち、TN方式と呼ばれるものに、薄膜トラ
ンジスタ(TFT)を組み合わせた場合の画素の断面図と上面図である。図51(A)は
、画素の断面図であり、図51(B)は、画素の上面図である。また、図51(A)に示
す画素の断面図は、図51(B)に示す画素の上面図における線分a−a’に対応してい
る。図51に示す画素構造の液晶表示装置に本発明を適用することによって、安価に液晶
表示装置を製造することができる。
図51(A)を参照して、TN方式の液晶表示装置の画素構造について説明する。液晶表
示装置は、液晶パネルと呼ばれる、画像を表示する基幹部分を有する。液晶パネルは、加
工を施した2枚の基板を、数μmのギャップを持たせて貼り合わせ、2枚の基板間に液晶
材料を注入することで作製される。図51(A)において、2枚の基板は、第1の基板5
101、および第2の基板5116である。第1の基板には、TFTおよび画素電極を作
製し、また、第2の基板には、遮光膜5114、カラーフィルター5115、第4の導電
層5113、スペーサ5117、および第2の配向膜5112を作製してもよい。
なお、本発明は、第1の基板5101にTFTを作製しなくとも実施可能である。TFT
を作製せずに本発明を実施する場合は、工程数が減少するため、製造コストを低減するこ
とができる。また、構造が簡単であるので、歩留まりを向上させることができる。一方、
TFTを作製して本発明を実施する場合は、より大型の表示装置を得ることができる。
なお、図51に示すTFTは、非晶質半導体を用いたボトムゲート型のTFTであり、大
面積の基板を用いて、安価に作製できるという利点がある。しかし、本発明はこれに限定
されるものではない。使用できるTFTの構造は、ボトムゲート型のTFTではチャネル
エッチ型、チャネル保護型などがある。また、トップゲート型でもよい。さらに、非晶質
半導体だけではなく、多結晶半導体も用いることができる。
なお、本発明は、第2の基板5116に遮光膜5114を作製しなくとも実施可能である
。遮光膜5114を作製せずに本発明を実施する場合は、工程数が減少するため、製造コ
ストを低減することができる。また、構造が簡単であるので、歩留まりを向上させること
ができる。一方、遮光膜5114を作製して本発明を実施する場合は、黒表示時に光漏れ
の少ない表示装置を得ることができる。
なお、本発明は、第2の基板5116にカラーフィルター5115を作製しなくとも実施
可能である。カラーフィルター5115を作製せずに本発明を実施する場合は、工程数が
減少するため、製造コストを低減することができる。また、構造が簡単であるので、歩留
まりを向上させることができる。一方、カラーフィルター5115を作製して本発明を実
施する場合は、カラー表示ができる表示装置を得ることができる。
なお、本発明は、第2の基板5116にスペーサ5117を作製せず、球状のスペーサを
散布することでも実施可能である。球状のスペーサを散布することで本発明を実施する場
合は、工程数が減少するため、製造コストを低減することができる。また、構造が簡単で
あるので、歩留まりを向上させることができる。一方、スペーサ5117を作製して本発
明を実施する場合は、スペーサの位置がばらつかないため、2枚の基板間の距離を一様に
することができ、表示ムラの少ない表示装置を得ることができる。
次に、第1の基板5101に施す加工について説明する。第1の基板5101は透光性を
有する基板が好適であり、例えば石英基板、ガラス基板またはプラスチック基板でもよい
。なお、第1の基板5101は遮光性の基板でもよく、半導体基板、SOI(Silic
on On Insulator)基板でもよい。
まず、第1の基板5101に第1の絶縁膜5102を成膜してもよい。第1の絶縁膜51
02は、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜または酸化窒化シリコン膜(SiOxNy)等
の絶縁膜であってもよい。または、これらの膜の少なくとも2つの膜を組み合わせた積層
構造の絶縁膜を用いてもよい。第1の絶縁膜5102を成膜して本発明を実施する場合は
、基板からの不純物が半導体層に影響を及ぼし、TFTの性質が変化してしまうのを防ぐ
ことができるので、信頼性の高い表示装置を得ることができる。なお、第1の絶縁膜51
02を成膜せずに本発明を実施する場合は、工程数が減少するため、製造コストを低減す
ることができる。また、構造が簡単であるので、歩留まりを向上させることができる。
次に、第1の基板5101または第1の絶縁膜5102上に、第1の導電層5103を形
成する。なお、第1の導電層5103は、形状を加工して形成してもよい。形状を加工す
る工程は、次のようなものであることが好適である。まず、第1の導電層5103を全面
に成膜する。このとき、スパッタ装置、またはCVD装置などの成膜装置を用いてもよい
。次に、全面に成膜した第1の導電層5103上に、感光性のレジスト材料を全面に形成
する。次に、フォトリソグラフィ法やレーザ直描法などによって、形成したい形状に従っ
てレジスト材料を感光させる。次に、感光させたレジスト材料、または感光させなかった
レジスト材料のうち、どちらか一方を、エッチングによって除去することで、第1の導電
層5103を形状加工するためのマスクを得ることができる。その後、形成したマスクパ
ターンに従って、第1の導電層5103をエッチングにより除去することで、所望のパタ
ーンに第1の導電層5103を形状加工することができる。なお、第1の導電層5103
をエッチングする方法には、化学的な方法(ウェットエッチング)と、物理的な方法(ド
ライエッチング)があるが、第1の導電層5103の材料や、第1の導電層5103の下
層にある材料の性質などを勘案し、適宜選択する。なお、第1の導電層5103に使用す
る材料は、Mo、Ti、Al、Nd、Crなどが好適である。または、これらの積層構造
であってもよい。さらに、これらの合金を単層または積層構造として、第1の導電層51
03として形成してもよい。
次に、第2の絶縁膜5104を形成する。このとき、スパッタ装置、またはCVD装置な
どの成膜装置を用いてもよい。なお、第2の絶縁膜5104に使用する材料は、熱酸化膜
、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜または酸化窒化シリコン膜などが好適である。または
、これらの積層構造であってもよい。なお、第1の半導体層5105に接する部分の第2
の絶縁膜5104は、酸化シリコン膜であることが、特に好適である。それは、酸化シリ
コン膜にすると半導体層5105との界面におけるトラップ準位が少なくなるからである
。なお、第1の導電層5103をMoで形成するときは、第1の導電層5103と接する
部分の第2の絶縁膜5104は窒化シリコン膜が好ましい。それは、窒化シリコン膜はM
oを酸化させないからである。
次に、第1の半導体層5105を形成する。その後、第2の半導体層5106を連続して
形成するのが好適である。なお、第1の半導体層5105および第2の半導体層5106
は、形状を加工して形成してもよい。形状を加工する方法は、前述したフォトリソグラフ
ィ法等の方法であることが好適である。なお、第1の半導体層5105に使用する材料は
、シリコンまたはシリコンゲルマニウム(SiGe)などが好適である。また、第2の半
導体層5106に使用する材料は、リン等を含んだシリコン等が好適である。
次に、第2の導電層5107を形成する。このとき、スパッタ法または印刷法を用いるの
が好適である。なお、第2の導電層5107に使用する材料は、透明性を有していても、
反射性を有していてもよい。透明性を有する場合は、例えば、酸化インジウムに酸化スズ
を混ぜたインジウムスズ酸化物(ITO)膜、インジウムスズ酸化物(ITO)に酸化珪
素を混ぜたインジウムスズ珪素酸化物(ITSO)膜、酸化インジウムに酸化亜鉛を混ぜ
たインジウム亜鉛酸化物(IZO)膜、酸化亜鉛膜、または酸化スズ膜を用いることがで
きる。なお、IZOとは、ITOに2〜20wt%の酸化亜鉛(ZnO)を混合させたタ
ーゲットを用いてスパッタリングにより形成される透明導電材料である。一方、反射性を
有する場合は、Ti、Mo、Ta、Cr、W、Alなどを用いることができる。また、T
i、Mo、Ta、Cr、WとAlを積層させた2層構造、AlをTi、Mo、Ta、Cr
、Wなどの金属で挟んだ3層積層構造としても良い。なお、第2の導電層5107は、形
状を加工して形成してもよい。形状を加工する方法は、前述したフォトリソグラフィ法等
の方法であることが好適である。なお、エッチング方法は、ドライエッチングで行なうの
が好適である。ドライエッチングはECR(Electron Cycrotron R
esonance)やICP(Inductive Coupled Plazma)な
どの高密度プラズマ源を用いたドライエッチング装置によって行われてもよい。
次に、TFTのチャネル領域を形成する。このとき、第2の導電層5107をマスクとし
て、第2の半導体層5106のエッチングを行なってもよい。こうすることで、マスク枚
数を減らすことができるので、製造コストを低減することができる。導電性をもつ第2の
半導体層5106のエッチングを行なうことで、除去された部分がTFTのチャネル領域
となる。なお、第1の半導体層5105と第2の半導体層5106を連続で形成せずに、
第1の半導体層5105の形成のあと、TFTのチャネル領域となる部分にストッパーと
なる膜を成膜およびパターン加工し、その後、第2の半導体層5106を形成してもよい
。こうすることで、第2の導電層5107をマスクとして用いないで、TFTのチャネル
領域を形成することができるので、レイアウトパターンの自由度が大きくなる利点がある
。また、第2の半導体層5106のエッチング時に第1の半導体層5105までエッチン
グしてしまわないため、エッチング不良を起こすことなく、確実にTFTのチャネル領域
が形成できる利点がある。
次に、第3の絶縁膜5108を形成する。第3の絶縁膜5108は、透明性を有している
ことが好適である。なお、第3の絶縁膜5108に用いる材料は、無機材料(酸化シリコ
ン、窒化シリコン、酸化窒化シリコンなど)または、低誘電率の有機化合物材料(感光性
又は非感光性の有機樹脂材料)などが好適である。また、シロキサンを含む材料を用いて
もよい。シロキサンは、シリコン(Si)と酸素(O)との結合で骨格構造が構成される
材料である。置換基として、少なくとも水素を含む有機基(例えばアルキル基、芳香族炭
化水素)が用いられる。置換基としてフルオロ基を用いてもよい。または置換基として、
少なくとも水素を含む有機基と、フルオロ基とを用いてもよい。第3の絶縁膜5108は
積層構造でも良い。なお、第3の絶縁膜5108は、形状を加工して形成してもよい。形
状を加工する方法は、前述したフォトリソグラフィ法等の方法であることが好適である。
このとき、同時に第2の絶縁膜5104もエッチングすることで、第3の絶縁膜5108
だけではなく、第1の導電層5103とのコンタクトホールを形成することができる。な
お、第3の絶縁膜5108の表面は、できるだけ平坦であることが好適である。それは、
液晶が接する面の凹凸により、液晶分子の配向が影響を受けてしまうからである。
次に、第3の導電層5109を形成する。このとき、スパッタ法または印刷法を用いるの
が好適である。なお、第3の導電層5109に使用する材料は、第2の導電層5107と
同じく、透明性を有していても、反射性を有していてもよい。なお、第3の導電層510
9として使用できる材料は、第2の導電層5107と同様でもよい。また、第3の導電層
5109は、形状を加工して形成してもよい。形状を加工する方法は、第2の導電層51
07と同様でもよい。
次に、第1の配向膜5110を形成する。配向膜5110には、ポリイミドなどの高分子
膜を用いることができる。なお、第1の配向膜5110を形成後、液晶分子の配向を制御
するために、ラビングを行なってもよい。ラビングは、布で配向膜をこすることによって
、配向膜にスジをつける工程である。ラビングを行なうことによって、配向膜に配向性を
持たせることができる。
以上のように作製した第1の基板5101と、遮光膜5114、カラーフィルター511
5、第4の導電層5113、スペーサ5117、および第2の配向膜5112を作製した
第2の基板5116を、シール材によって数μmのギャップを持たせて貼り合わせ、2枚
の基板間に液晶材料を注入することで、液晶パネルが作製できる。なお、図51に示すよ
うなTN方式の液晶パネルにおいては、第4の導電層5113は、第2の基板5116の
全面に作製されていてもよい。
次に、図51に示す、TN方式の液晶パネルの画素構造の特徴について説明する。図51
(A)に示した液晶分子5118は、長軸と短軸を持った細長い分子である。液晶分子5
118の向きを示すため、図51(A)においては、その長さによって表現している。す
なわち、長く表現された液晶分子5118は、その長軸の向きが紙面に平行であり、短く
表現された液晶分子5118ほど、その長軸の向きが紙面の法線方向に近くなっていると
する。つまり、図51(A)に示した液晶分子5118は、第1の基板5101に近いも
のと、第2の基板5116に近いものとでは、その長軸の向きが90度異なっており、こ
れらの中間に位置する液晶分子5118の長軸の向きは、これらを滑らかにつなぐような
向きとなる。すなわち、図51(A)に示した液晶分子5118は、第1の基板5101
と第2の基板5116の間で、90度ねじれているような配向状態となっている。
次に、図51(B)を参照して、TN方式の液晶表示装置に本発明を適用した場合の、画
素のレイアウトの一例について説明する。本発明を適用したTN方式の液晶表示装置の画
素は、走査線5121と、映像信号線5122と、容量線5123と、TFT5124と
、画素電極5125と、画素容量5126と、を備えていてもよい。
走査線5121は、TFT5124のゲート端子と電気的に接続されるため、第1の導電
層5103で構成されているのが好適である。
映像信号線5122は、TFT5124のソース端子またはドレイン端子と電気的に接続
されるため、第2の導電層5107で構成されているのが好適である。また、走査線51
21と映像信号線5122はマトリックス状に配置されるため、少なくとも、異なる層の
導電層で形成されるのが好適である。
容量線5123は、画素電極5125と平行に配置されることで、画素容量5126を形
成するための配線であり、第1の導電層5103で構成されているのが好適である。なお
、図51(B)に示すように、容量線5123は、映像信号線5122に沿って、映像信
号線5122を囲むように延設されていてもよい。こうすることで、映像信号線5122
の電位変化に伴って、電位を保持するべき電極の電位が変化してしまう現象、いわゆるク
ロストークを低減することができる。なお、映像信号線5122との交差容量を低減させ
るため、図51(B)に示すように、第1の半導体層5105を容量線5123と映像信
号線5122の交差領域に設けてもよい。
TFT5124は、映像信号線5122と画素電極5125を導通させるスイッチとして
動作する。なお、図51(B)に示すように、TFT5124のソース領域またはドレイ
ン領域のどちらか一方を、ソース領域またはドレイン領域の他方を囲むように配置しても
よい。こうすることで、小さい面積で大きなチャネル幅を得ることができ、スイッチング
能力を大きくすることができる。なお、図51(B)に示すように、TFT5124のゲ
ート端子は、第1の半導体層5105を囲むように配置してもよい。
画素電極5125は、TFT5124のソース端子またはドレイン端子の一方に電気的に
接続される。画素電極5125は、映像信号線5122によって伝達された信号電圧を液
晶素子に与えるための電極である。また、容量線5123と画素容量5126を形成して
もよい。こうすることで、映像信号線5122によって伝達された信号電圧を保持する役
割も持つことができる。なお、画素電極5125は、図51の(B)に示すように、矩形
であってもよい。こうすることで、画素の開口率を大きくすることができるので、液晶表
示装置の効率が向上する。また、画素電極5125を、透明性をもつ材料で作製した場合
は、透過型の液晶表示装置を得ることができる。透過型の液晶表示装置は、色の再現性が
高く、高い画質を持った映像を表示することができる。また、画素電極5125を、反射
性をもつ材料で作製した場合は、反射型の液晶表示装置を得ることができる。反射型の液
晶表示装置は、屋外などの明るい環境下における視認性が高く、また、バックライトが不
要なので、消費電力を非常に小さくすることができる。なお、画素電極5125を、透明
性をもつ材料および反射性をもつ材料の両方を用いて作成した場合は、両者の利点を併せ
持つ、半透過型の液晶表示装置を得ることができる。なお、画素電極5125を、反射性
をもつ材料で作製した場合は、画素電極5125の表面に凹凸を持たせてもよい。こうす
ることで、反射光が乱反射するので、反射光の強度分布の角度依存性が小さくなる利点が
ある。つまり、どの角度で見ても、一定の明るさを持った反射型の液晶表示装置を得るこ
とができる。
次に、図52を参照して、VA(Vertical Alignment)モードの液晶
表示装置に、本発明を適用した場合を説明する。図52は、VAモードの液晶表示装置の
画素構造のうち、配向制御用突起を用いることで、液晶分子が様々な向きを持つように制
御し、視野角を大きくした、いわゆるMVA(Multi−domain Vertic
al Alignment)方式に、本発明を適用した場合の、画素の断面図と上面図で
ある。図52(A)は、画素の断面図であり、図52(B)は、画素の上面図である。ま
た、図52(A)に示す画素の断面図は、図52(B)に示す画素の上面図における線分
a−a’に対応している。図52に示す画素構造の液晶表示装置に本発明を適用すること
によって、視野角が大きく、応答速度が速く、コントラストの大きい液晶表示装置を得る
ことができる。
図52(A)を参照して、MVA方式の液晶表示装置の画素構造について説明する。液晶
表示装置は、液晶パネルと呼ばれる、画像を表示する基幹部分を有する。液晶パネルは、
加工を施した2枚の基板を、数μmのギャップを持たせて貼り合わせ、2枚の基板間に液
晶材料を注入することで作製される。図52(A)において、2枚の基板は、第1の基板
5201、および第2の基板5216である。第1の基板には、TFTおよび画素電極を
作製し、また、第2の基板には、遮光膜5214、カラーフィルター5215、第4の導
電層5213、スペーサ5217、第2の配向膜5212、および配向制御用突起521
9を作製してもよい。
なお、本発明は、第1の基板5201にTFTを作製しなくとも実施可能である。TFT
を作製せずに本発明を実施する場合は、工程数が減少するため、製造コストを低減するこ
とができる。また、構造が簡単であるので、歩留まりを向上させることができる。一方、
TFTを作製して本発明を実施する場合は、より大型の表示装置を得ることができる。
なお、図52に示すTFTは、非晶質半導体を用いたボトムゲート型のTFTであり、大
面積の基板を用いて、安価に作製できるという利点がある。しかし、本発明はこれに限定
されるものではない。使用できるTFTの構造は、ボトムゲート型のTFTではチャネル
エッチ型、チャネル保護型などがある。また、トップゲート型でもよい。さらに、非晶質
半導体だけではなく、多結晶半導体も用いることができる。
なお、本発明は、第2の基板5216に遮光膜5214を作製しなくとも実施可能である
。遮光膜5214を作製せずに本発明を実施する場合は、工程数が減少するため、製造コ
ストを低減することができる。また、構造が簡単であるので、歩留まりを向上させること
ができる。一方、遮光膜5214を作製して本発明を実施する場合は、黒表示時に光漏れ
の少ない表示装置を得ることができる。
なお、本発明は、第2の基板5216にカラーフィルター5215を作製しなくとも実施
可能である。カラーフィルター5215を作製せずに本発明を実施する場合は、工程数が
減少するため、製造コストを低減することができる。また、構造が簡単であるので、歩留
まりを向上させることができる。一方、カラーフィルター5215を作製して本発明を実
施する場合は、カラー表示ができる表示装置を得ることができる。
なお、本発明は、第2の基板5216にスペーサ5217を作製せず、球状のスペーサを
散布することでも実施可能である。球状のスペーサを散布することで本発明を実施する場
合は、工程数が減少するため、製造コストを低減することができる。また、構造が簡単で
あるので、歩留まりを向上させることができる。一方、スペーサ5217を作製して本発
明を実施する場合は、スペーサの位置がばらつかないため、2枚の基板間の距離を一様に
することができ、表示ムラの少ない表示装置を得ることができる。
次に、第1の基板5201に施す加工については、図51で説明した方法を用いてもよい
ため、省略する。ここで、第1の基板5201、第1の絶縁膜5202、第1の導電層5
203、第2の絶縁膜5204、第1の半導体層5205、第2の半導体層5206、第
2の導電層5207、第3の絶縁膜5208、第3の導電層5209、第1の配向膜52
10が、それぞれ、図51における第1の基板5101、第1の絶縁膜5102、第1の
導電層5103、第2の絶縁膜5104、第1の半導体層5105、第2の半導体層51
06、第2の導電層5107、第3の絶縁膜5108、第3の導電層5109、第1の配
向膜5110、と対応する。なお、図示はしないが、第1の基板側にも、配向制御用突起
を設けてもよい。こうすることで、より確実に液晶分子の配向を制御することができる。
また、第1の配向膜5210および第2の配向膜5212は、垂直配向膜でもよい。こう
することで、液晶分子5218を垂直に配向することができる。
以上のように作製した第1の基板5201と、遮光膜5214、カラーフィルター521
5、第4の導電層5213、スペーサ5217、および第2の配向膜5212を作製した
第2の基板5216を、シール材によって数μmのギャップを持たせて貼り合わせ、2枚
の基板間に液晶材料を注入することで、液晶パネルが作製できる。なお、図52に示すよ
うなMVA方式の液晶パネルにおいては、第4の導電層5213は、第2の基板5216
の全面に作製されていてもよい。また、第4の導電層5213に接して、配向制御用突起
5219を作製してもよい。なお、配向制御用突起5219の形状に限定はないが、滑ら
かな曲面を持った形状であるのが好適である。こうすることで、近接する液晶分子521
8の配向が極近いものとなるため、配向不良が低減する。また、第2の配向膜5212が
、配向制御用突起5219によって段切れを起こしてしまうことによる、配向膜の不良も
低減することができる。
次に、図52に示す、MVA方式の液晶パネルの画素構造の特徴について説明する。図5
2の(A)に示した液晶分子5218は、長軸と短軸を持った細長い分子である。液晶分
子5218の向きを示すため、図52の(A)においては、その長さによって表現してい
る。すなわち、長く表現された液晶分子5218は、その長軸の向きが紙面に平行であり
、短く表現された液晶分子5218ほど、その長軸の向きが紙面の法線方向に近くなって
いるとする。つまり、図52の(A)に示した液晶分子5218は、その長軸の向きが配
向膜の法線方向を向くように配向している。よって、配向制御用突起5219のある部分
の液晶分子5218は、配向制御用突起5219を中心として放射状に配向する。この状
態となることによって、視野角の大きい液晶表示装置を得ることができる。
次に、図52の(B)を参照して、MVA方式の液晶表示装置に本発明を適用した場合の
、画素のレイアウトの一例について説明する。本発明を適用したMVA方式の液晶表示装
置の画素は、走査線5221と、映像信号線5222と、容量線5223と、TFT52
24と、画素電極5225と、画素容量5226と、配向制御用突起5219と、を備え
ていてもよい。
走査線5221は、TFT5224のゲート端子と電気的に接続されるため、第1の導電
層5203で構成されているのが好適である。
映像信号線5222は、TFT5224のソース端子またはドレイン端子と電気的に接続
されるため、第2の導電層5207で構成されているのが好適である。また、走査線52
21と映像信号線5222はマトリックス状に配置されるため、少なくとも、異なる層の
導電層で形成されるのが好適である。
容量線5223は、画素電極5225と平行に配置されることで、画素容量5226を形
成するための配線であり、第1の導電層5203で構成されているのが好適である。なお
、図52(B)に示すように、容量線5223は、映像信号線5222に沿って、映像信
号線5222を囲むように延設されていてもよい。こうすることで、映像信号線5222
の電位変化に伴って、電位を保持するべき電極の電位が変化してしまう現象、いわゆるク
ロストークを低減することができる。なお、映像信号線5222との交差容量を低減させ
るため、図52(B)に示すように、第1の半導体層5205を容量線5223と映像信
号線5222の交差領域に設けてもよい。
TFT5224は、映像信号線5222と画素電極5225を導通させるスイッチとして
動作する。なお、図52(B)に示すように、TFT5224のソース領域またはドレイ
ン領域のどちらか一方を、ソース領域またはドレイン領域の他方を囲むように配置しても
よい。こうすることで、小さい面積で大きなチャネル幅を得ることができ、スイッチング
能力を大きくすることができる。なお、図52(B)に示すように、TFT5224のゲ
ート端子は、第1の半導体層5205を囲むように配置してもよい。
画素電極5225は、TFT5224のソース端子またはドレイン端子の一方に電気的に
接続される。画素電極5225は、映像信号線5222によって伝達された信号電圧を液
晶素子に与えるための電極である。また、容量線5223と画素容量5226を形成して
もよい。こうすることで、映像信号線5222によって伝達された信号電圧を保持する役
割も持つことができる。なお、画素電極5225は、図52の(B)に示すように、矩形
であってもよい。こうすることで、画素の開口率を大きくすることができるので、液晶表
示装置の効率が向上する。また、画素電極5225を、透明性をもつ材料で作製した場合
は、透過型の液晶表示装置を得ることができる。透過型の液晶表示装置は、色の再現性が
高く、高い画質を持った映像を表示することができる。また、画素電極5225を、反射
性をもつ材料で作製した場合は、反射型の液晶表示装置を得ることができる。反射型の液
晶表示装置は、屋外などの明るい環境下における視認性が高く、また、バックライトが不
要なので、消費電力を非常に小さくすることができる。なお、画素電極5225を、透明
性をもつ材料および反射性をもつ材料の両方を用いて作成した場合は、両者の利点を併せ
持つ、半透過型の液晶表示装置を得ることができる。なお、画素電極5225を、反射性
をもつ材料で作製した場合は、画素電極5225の表面に凹凸を持たせてもよい。こうす
ることで、反射光が乱反射するので、反射光の強度分布の角度依存性が小さくなる利点が
ある。つまり、どの角度で見ても、一定の明るさを持った反射型の液晶表示装置を得るこ
とができる。
次に、図53を参照して、VA(Vertical Alignment)モードの液晶
表示装置に、本発明を適用した場合の、別の例を説明する。図53は、VAモードの液晶
表示装置の画素構造のうち、第4の導電層5313にパターン加工を施すことで、液晶分
子が様々な向きを持つように制御し、視野角を大きくした、いわゆるPVA(Pater
ned Vertical Alignment)方式に、本発明を適用した場合の、画
素の断面図と上面図である。図53(A)は、画素の断面図であり、図53(B)は、画
素の上面図である。また、図53(A)に示す画素の断面図は、図53(B)に示す画素
の上面図における線分a−a’に対応している。図53に示す画素構造の液晶表示装置に
本発明を適用することによって、視野角が大きく、応答速度が速く、コントラストの大き
い液晶表示装置を得ることができる。
図53(A)を参照して、PVA方式の液晶表示装置の画素構造について説明する。液晶
表示装置は、液晶パネルと呼ばれる、画像を表示する基幹部分を有する。液晶パネルは、
加工を施した2枚の基板を、数μmのギャップを持たせて貼り合わせ、2枚の基板間に液
晶材料を注入することで作製される。図53(A)において、2枚の基板は、第1の基板
5301、および第2の基板5316である。第1の基板には、TFTおよび画素電極を
作製し、また、第2の基板には、遮光膜5314、カラーフィルター5315、第4の導
電層5313、スペーサ5317、および第2の配向膜5312を作製してもよい。
なお、本発明は、第1の基板5301にTFTを作製しなくとも実施可能である。TFT
を作製せずに本発明を実施する場合は、工程数が減少するため、製造コストを低減するこ
とができる。また、構造が簡単であるので、歩留まりを向上させることができる。一方、
TFTを作製して本発明を実施する場合は、より大型の表示装置を得ることができる。
なお、図53に示すTFTは、非晶質半導体を用いたボトムゲート型のTFTであり、大
面積の基板を用いて、安価に作製できるという利点がある。しかし、本発明はこれに限定
されるものではない。使用できるTFTの構造は、ボトムゲート型のTFTではチャネル
エッチ型、チャネル保護型などがある。また、トップゲート型でもよい。さらに、非晶質
半導体だけではなく、多結晶半導体も用いることができる。
なお、本発明は、第2の基板5316に遮光膜5314を作製しなくとも実施可能である
。遮光膜5314を作製せずに本発明を実施する場合は、工程数が減少するため、製造コ
ストを低減することができる。また、構造が簡単であるので、歩留まりを向上させること
ができる。一方、遮光膜5314を作製して本発明を実施する場合は、黒表示時に光漏れ
の少ない表示装置を得ることができる。
なお、本発明は、第2の基板5316にカラーフィルター5315を作製しなくとも実施
可能である。カラーフィルター5315を作製せずに本発明を実施する場合は、工程数が
減少するため、製造コストを低減することができる。また、構造が簡単であるので、歩留
まりを向上させることができる。一方、カラーフィルター5315を作製して本発明を実
施する場合は、カラー表示ができる表示装置を得ることができる。
なお、本発明は、第2の基板5316にスペーサ5317を作製せず、球状のスペーサを
散布することでも実施可能である。球状のスペーサを散布することで本発明を実施する場
合は、工程数が減少するため、製造コストを低減することができる。また、構造が簡単で
あるので、歩留まりを向上させることができる。一方、スペーサ5317を作製して本発
明を実施する場合は、スペーサの位置がばらつかないため、2枚の基板間の距離を一様に
することができ、表示ムラの少ない表示装置を得ることができる。
次に、第1の基板5301に施す加工については、図51で説明した方法を用いてもよい
ため、省略する。ここで、第1の基板5301、第1の絶縁膜5302、第1の導電層5
303、第2の絶縁膜5304、第1の半導体層5305、第2の半導体層5306、第
2の導電層5307、第3の絶縁膜5308、第3の導電層5309、第1の配向膜53
10が、それぞれ、図51における第1の基板5101、第1の絶縁膜5102、第1の
導電層5103、第2の絶縁膜5104、第1の半導体層5105、第2の半導体層51
06、第2の導電層5107、第3の絶縁膜5108、第3の導電層5109、第1の配
向膜5110、と対応する。なお、第1の基板5301側の第3の導電層5309に、電
極切り欠き部を設けてもよい。こうすることで、より確実に液晶分子の配向を制御するこ
とができる。また、第1の配向膜5310および第2の配向膜5312は、垂直配向膜で
もよい。こうすることで、液晶分子5318を垂直に配向することができる。
以上のように作製した第1の基板5301と、遮光膜5314、カラーフィルター531
5、第4の導電層5313、スペーサ5317、および第2の配向膜5312を作製した
第2の基板5316を、シール材によって数μmのギャップを持たせて貼り合わせ、2枚
の基板間に液晶材料を注入することで、液晶パネルが作製できる。なお、図53に示すよ
うなPVA方式の液晶パネルにおいては、第4の導電層5313は、パターン加工を施し
て、電極切り欠き部5319を作製してもよい。なお、電極切り欠き部5319の形状に
限定はないが、異なる向きを持った複数の矩形を組み合わせた形状であるのが好適である
。こうすることで、配向の異なる複数の領域が形成できるので、視野角の大きな液晶表示
装置を得ることができる。また、電極切り欠き部5319と第4の導電層5313の境界
における第4の導電層5313の形状は、滑らかな曲線であることが好適である。こうす
ることで、近接する液晶分子5318の配向が極近いものとなるため、配向不良が低減す
る。また、第2の配向膜5312が、電極切り欠き部5319によって段切れを起こして
しまうことによる、配向膜の不良も低減することができる。
次に、図53に示す、PVA方式の液晶パネルの画素構造の特徴について説明する。図5
3(A)に示した液晶分子5318は、長軸と短軸を持った細長い分子である。液晶分子
5318の向きを示すため、図53(A)においては、その長さによって表現している。
すなわち、長く表現された液晶分子5318は、その長軸の向きが紙面に平行であり、短
く表現された液晶分子5318ほど、その長軸の向きが紙面の法線方向に近くなっている
とする。つまり、図53(A)に示した液晶分子5318は、その長軸の向きが配向膜の
法線方向を向くように配向している。よって、電極切り欠き部5319のある部分の液晶
分子5318は、電極切り欠き部5319と第4の導電層5313の境界を中心として放
射状に配向する。この状態となることによって、視野角の大きい液晶表示装置を得ること
ができる。
次に、図53(B)を参照して、PVA方式の液晶表示装置に本発明を適用した場合の、
画素のレイアウトの一例について説明する。本発明を適用したPVA方式の液晶表示装置
の画素は、走査線5321と、映像信号線5322と、容量線5323と、TFT532
4と、画素電極5325と、画素容量5326と、電極切り欠き部5319と、を備えて
いてもよい。
走査線5321は、TFT5324のゲート端子と電気的に接続されるため、第1の導電
層5303で構成されているのが好適である。
映像信号線5322は、TFT5324のソース端子またはドレイン端子と電気的に接続
されるため、第2の導電層5307で構成されているのが好適である。また、走査線53
21と映像信号線5322はマトリックス状に配置されるため、少なくとも、異なる層の
導電層で形成されるのが好適である。
容量線5323は、画素電極5325と平行に配置されることで、画素容量5326を形
成するための配線であり、第1の導電層5303で構成されているのが好適である。なお
、図53(B)に示すように、容量線5323は、映像信号線5322に沿って、映像信
号線5322を囲むように延設されていてもよい。こうすることで、映像信号線5322
の電位変化に伴って、電位を保持するべき電極の電位が変化してしまう現象、いわゆるク
ロストークを低減することができる。なお、映像信号線5322との交差容量を低減させ
るため、図53の(B)に示すように、第1の半導体層5305を容量線5323と映像
信号線5322の交差領域に設けてもよい。
TFT5324は、映像信号線5322と画素電極5325を導通させるスイッチとして
動作する。なお、図53(B)に示すように、TFT5324のソース領域またはドレイ
ン領域のどちらか一方を、ソース領域またはドレイン領域の他方を囲むように配置しても
よい。こうすることで、小さい面積で大きなチャネル幅を得ることができ、スイッチング
能力を大きくすることができる。なお、図53の(B)に示すように、TFT5324の
ゲート端子は、第1の半導体層5305を囲むように配置してもよい。
画素電極5325は、TFT5324のソース端子またはドレイン端子の一方に電気的に
接続される。画素電極5325は、映像信号線5322によって伝達された信号電圧を液
晶素子に与えるための電極である。また、容量線5323と画素容量5326を形成して
もよい。こうすることで、映像信号線5322によって伝達された信号電圧を保持する役
割も持つことができる。なお、画素電極5325は、図53(B)に示すように、第4の
導電層5313に設けた電極切り欠き部5319の形状に合わせて、電極切り欠き部53
19のない部分に、画素電極5325を切り欠いた部分を形成するのが好適である。こう
することで、液晶分子5318の配向が異なる複数の領域を形成することができるので、
視野角の大きな液晶表示装置を得ることができる。また、画素電極5325を、透明性を
もつ材料で作製した場合は、透過型の液晶表示装置を得ることができる。透過型の液晶表
示装置は、色の再現性が高く、高い画質を持った映像を表示することができる。また、画
素電極5325を、反射性をもつ材料で作製した場合は、反射型の液晶表示装置を得るこ
とができる。反射型の液晶表示装置は、屋外などの明るい環境下における視認性が高く、
また、バックライトが不要なので、消費電力を非常に小さくすることができる。なお、画
素電極5325を、透明性をもつ材料および反射性をもつ材料の両方を用いて作成した場
合は、両者の利点を併せ持つ、半透過型の液晶表示装置を得ることができる。なお、画素
電極5325を、反射性をもつ材料で作製した場合は、画素電極5325の表面に凹凸を
持たせてもよい。こうすることで、反射光が乱反射するので、反射光の強度分布の角度依
存性が小さくなる利点がある。つまり、どの角度で見ても、一定の明るさを持った反射型
の液晶表示装置を得ることができる。
次に、図54を参照して、横電界方式の液晶表示装置に、本発明を適用した場合を説明す
る。図54は、液晶分子の配向が基板に対して常に水平であるようにスイッチングを行な
うために、横方向に電界をかける方式の液晶表示装置の画素構造のうち、画素電極542
5と共通電極5423に櫛歯状のパターン加工を施すことで、横方向に電界をかける方式
、いわゆるIPS(In−Plane−Switching)方式に、本発明を適用した
場合の、画素の断面図と上面図である。図54(A)は、画素の断面図であり、図54(
B)は、画素の上面図である。また、図54の(A)に示す画素の断面図は、図54(B
)に示す画素の上面図における線分a−a’に対応している。図54に示す画素構造の液
晶表示装置に本発明を適用することによって、原理的に視野角が大きく、応答速度の階調
依存性の小さい液晶表示装置を得ることができる。
図54(A)を参照して、IPS方式の液晶表示装置の画素構造について説明する。液晶
表示装置は、液晶パネルと呼ばれる、画像を表示する基幹部分を有する。液晶パネルは、
加工を施した2枚の基板を、数μmのギャップを持たせて貼り合わせ、2枚の基板間に液
晶材料を注入することで作製される。図54(A)において、2枚の基板は、第1の基板
5401、および第2の基板5416である。第1の基板には、TFTおよび画素電極を
作製し、また、第2の基板には、遮光膜5414、カラーフィルター5415、スペーサ
5417、および第2の配向膜5412を作製してもよい。
なお、本発明は、第1の基板5401にTFTを作製しなくとも実施可能である。TFT
を作製せずに本発明を実施する場合は、工程数が減少するため、製造コストを低減するこ
とができる。また、構造が簡単であるので、歩留まりを向上させることができる。一方、
TFTを作製して本発明を実施する場合は、より大型の表示装置を得ることができる。
なお、図54に示すTFTは、非晶質半導体を用いたボトムゲート型のTFTであり、大
面積の基板を用いて、安価に作製できるという利点がある。しかし、本発明はこれに限定
されるものではない。使用できるTFTの構造は、ボトムゲート型のTFTではチャネル
エッチ型、チャネル保護型などがある。また、トップゲート型でもよい。さらに、非晶質
半導体だけではなく、多結晶半導体も用いることができる。
なお、本発明は、第2の基板5416に遮光膜5414を作製しなくとも実施可能である
。遮光膜5414を作製せずに本発明を実施する場合は、工程数が減少するため、製造コ
ストを低減することができる。また、構造が簡単であるので、歩留まりを向上させること
ができる。一方、遮光膜5414を作製して本発明を実施する場合は、黒表示時に光漏れ
の少ない表示装置を得ることができる。
なお、本発明は、第2の基板5416にカラーフィルター5415を作製しなくとも実施
可能である。カラーフィルター5415を作製せずに本発明を実施する場合は、工程数が
減少するため、製造コストを低減することができる。また、構造が簡単であるので、歩留
まりを向上させることができる。一方、カラーフィルター5415を作製して本発明を実
施する場合は、カラー表示ができる表示装置を得ることができる。
なお、本発明は、第2の基板5416にスペーサ5417を作製せず、球状のスペーサを
散布することでも実施可能である。球状のスペーサを散布することで本発明を実施する場
合は、工程数が減少するため、製造コストを低減することができる。また、構造が簡単で
あるので、歩留まりを向上させることができる。一方、スペーサ5417を作製して本発
明を実施する場合は、スペーサの位置がばらつかないため、2枚の基板間の距離を一様に
することができ、表示ムラの少ない表示装置を得ることができる。
次に、第1の基板5401に施す加工については、図51で説明した方法を用いてもよい
ため、省略する。ここで、第1の基板5401、第1の絶縁膜5402、第1の導電層5
403、第2の絶縁膜5404、第1の半導体層5405、第2の半導体層5406、第
2の導電層5407、第3の絶縁膜5408、第3の導電層5409、第1の配向膜54
10が、それぞれ、図51における第1の基板5101、第1の絶縁膜5102、第1の
導電層5103、第2の絶縁膜5104、第1の半導体層5105、第2の半導体層51
06、第2の導電層5107、第3の絶縁膜5108、第3の導電層5109、第1の配
向膜5110、と対応する。なお、第1の基板5401側の第3の導電層5409にパタ
ーン加工を施し、互いにかみ合った2つの櫛歯状の形状に形成してもよい。また、一方の
櫛歯状の電極は、TFT5424のソース端子またはドレイ端子の一方と電気的に接続さ
れ、他方の櫛歯状の電極は、共通電極5423と電気的に接続されていてもよい。こうす
ることで、液晶分子5418に効果的に横方向の電界をかけることができる。
以上のように作製した第1の基板5401と、遮光膜5414、カラーフィルター541
5、スペーサ5417、および第2の配向膜5412を作製した第2の基板5416を、
シール材によって数μmのギャップを持たせて貼り合わせ、2枚の基板間に液晶材料を注
入することで、液晶パネルが作製できる。なお、図示しないが、第2の基板5416側に
、導電層を形成してもよい。第2の基板5416側に導電層を形成することで、外部から
の電磁波ノイズの影響を受けにくくすることができる。
次に、図54に示す、IPS方式の液晶パネルの画素構造の特徴について説明する。図5
4(A)に示した液晶分子5418は、長軸と短軸を持った細長い分子である。液晶分子
5418の向きを示すため、図54(A)においては、その長さによって表現している。
すなわち、長く表現された液晶分子5418は、その長軸の向きが紙面に平行であり、短
く表現された液晶分子5418ほど、その長軸の向きが紙面の法線方向に近くなっている
とする。つまり、図54(A)に示した液晶分子5418は、その長軸の向きが常に基板
と水平の方向を向くように配向している。図54(A)においては、電界のない状態にお
ける配向を表しているが、液晶分子5418に電界がかかったときは、その長軸の向きが
常に基板と水平の方向を保ったまま、水平面内で回転する。この状態となることによって
、視野角の大きい液晶表示装置を得ることができる。
次に、図54(B)を参照して、IPS方式の液晶表示装置に本発明を適用した場合の、
画素のレイアウトの一例について説明する。本発明を適用したIPS方式の液晶表示装置
の画素は、走査線5421と、映像信号線5422と、共通電極5423と、TFT54
24と、画素電極5425と、を備えていてもよい。
走査線5421は、TFT5424のゲート端子と電気的に接続されるため、第1の導電
層5403で構成されているのが好適である。
映像信号線5422は、TFT5424のソース端子またはドレイン端子と電気的に接続
されるため、第2の導電層5407で構成されているのが好適である。また、走査線54
21と映像信号線5422はマトリックス状に配置されるため、少なくとも、異なる層の
導電層で形成されるのが好適である。なお、図54(B)に示すように、映像信号線54
22は、画素電極5425および共通電極5423の形状に合わせるように、画素内で屈
曲して形成されていてもよい。こうすることで、画素の開口率を大きくすることができる
ため、液晶表示装置の効率を向上させることができる。
共通電極5423は、画素電極5425と平行に配置されることで、横方向の電界を発生
させるための電極であり、第1の導電層5403および第3の導電層5409で構成され
ているのが好適である。なお、図54(B)に示すように、共通電極5423は、映像信
号線5422に沿って、映像信号線5422を囲むように延設されていてもよい。こうす
ることで、映像信号線5422の電位変化に伴って、電位を保持するべき電極の電位が変
化してしまう現象、いわゆるクロストークを低減することができる。なお、映像信号線5
422との交差容量を低減させるため、図54(B)に示すように、第1の半導体層54
05を共通電極5423と映像信号線5422の交差領域に設けてもよい。
TFT5424は、映像信号線5422と画素電極5425を導通させるスイッチとして
動作する。なお、図54(B)に示すように、TFT5424のソース領域またはドレイ
ン領域のどちらか一方を、ソース領域またはドレイン領域の他方を囲むように配置しても
よい。こうすることで、小さい面積で大きなチャネル幅を得ることができ、スイッチング
能力を大きくすることができる。なお、図54(B)に示すように、TFT5424のゲ
ート端子は、第1の半導体層5405を囲むように配置してもよい。
画素電極5425は、TFT5424のソース端子またはドレイン端子の一方に電気的に
接続される。画素電極5425は、映像信号線5422によって伝達された信号電圧を液
晶素子に与えるための電極である。また、共通電極5423と画素容量を形成してもよい
。こうすることで、映像信号線5422によって伝達された信号電圧を保持する役割も持
つことができる。なお、画素電極5425および櫛歯状の共通電極5423は、図54(
B)に示すように、屈曲した櫛歯状の形状として形成するのが好適である。こうすること
で、液晶分子5418の配向が異なる複数の領域を形成することができるので、視野角の
大きな液晶表示装置を得ることができる。また、画素電極5425および櫛歯状の共通電
極5423を、透明性をもつ材料で作製した場合は、透過型の液晶表示装置を得ることが
できる。透過型の液晶表示装置は、色の再現性が高く、高い画質を持った映像を表示する
ことができる。また、画素電極5425および櫛歯状の共通電極5423を、反射性をも
つ材料で作製した場合は、反射型の液晶表示装置を得ることができる。反射型の液晶表示
装置は、屋外などの明るい環境下における視認性が高く、また、バックライトが不要なの
で、消費電力を非常に小さくすることができる。なお、画素電極5425および櫛歯状の
共通電極5423を、透明性をもつ材料および反射性をもつ材料の両方を用いて作成した
場合は、両者の利点を併せ持つ、半透過型の液晶表示装置を得ることができる。なお、画
素電極5425および櫛歯状の共通電極5423を、反射性をもつ材料で作製した場合は
、画素電極5425および櫛歯状の共通電極5423の表面に凹凸を持たせてもよい。こ
うすることで、反射光が乱反射するので、反射光の強度分布の角度依存性が小さくなる利
点がある。つまり、どの角度で見ても、一定の明るさを持った反射型の液晶表示装置を得
ることができる。
なお、櫛歯状の画素電極5425と、櫛歯状の共通電極5423は、ともに第3の導電層
5409で形成されるとしたが、本発明が適用できる画素構成は、これに限定されず、適
宜選択することができる。例えば、櫛歯状の画素電極5425と、櫛歯状の共通電極54
23を、ともに第2の導電層5407で形成してもよいし、ともに第1の導電層5403
で形成してもよいし、どちらか一方を第3の導電層5409で形成し、他方を第2の導電
層5407で形成してもよいし、どちらか一方を第3の導電層5409で形成し、他方を
第1の導電層5403で形成してもよいし、どちらか一方を第2の導電層5407で形成
し、他方を第1の導電層5403で形成してもよい。
次に、図55を参照して、別の横電界方式の液晶表示装置に、本発明を適用した場合を説
明する。図55は、液晶分子の配向が基板に対して常に水平であるようにスイッチングを
行なうために、横方向に電界をかける方式の液晶表示装置の別の画素構造を示す図である
。より詳細には、画素電極5525と共通電極5523のうち、どちらか一方に櫛歯状の
パターン加工を施し、他方は櫛歯状の形状に重なる領域に一様に電極を形成することで、
横方向に電界をかける方式、いわゆるFFS(Fringe Field Switch
ing)方式に、本発明を適用した場合の、画素の断面図と上面図である。図55(A)
は、画素の断面図であり、図55(B)は、画素の上面図である。また、図55(A)に
示す画素の断面図は、図55(B)に示す画素の上面図における線分a−a’に対応して
いる。図55に示す画素構造の液晶表示装置に本発明を適用することによって、原理的に
視野角が大きく、応答速度の階調依存性の小さい液晶表示装置を得ることができる。
図55(A)を参照して、FFS方式の液晶表示装置の画素構造について説明する。液晶
表示装置は、液晶パネルと呼ばれる、画像を表示する基幹部分を有する。液晶パネルは、
加工を施した2枚の基板を、数μmのギャップを持たせて貼り合わせ、2枚の基板間に液
晶材料を注入することで作製される。図55(A)において、2枚の基板は、第1の基板
5501、および第2の基板5516である。第1の基板には、TFTおよび画素電極を
作製し、また、第2の基板には、遮光膜5514、カラーフィルター5515、スペーサ
5517、および第2の配向膜5512を作製してもよい。
なお、本発明は、第1の基板5501にTFTを作製しなくとも実施可能である。TFT
を作製せずに本発明を実施する場合は、工程数が減少するため、製造コストを低減するこ
とができる。また、構造が簡単であるので、歩留まりを向上させることができる。一方、
TFTを作製して本発明を実施する場合は、より大型の表示装置を得ることができる。
なお、図55に示すTFTは、非晶質半導体を用いたボトムゲート型のTFTであり、大
面積の基板を用いて、安価に作製できるという利点がある。しかし、本発明はこれに限定
されるものではない。使用できるTFTの構造は、ボトムゲート型のTFTではチャネル
エッチ型、チャネル保護型などがある。また、トップゲート型でもよい。さらに、非晶質
半導体だけではなく、多結晶半導体も用いることができる。
なお、本発明は、第2の基板5516に遮光膜5514を作製しなくとも実施可能である
。遮光膜5514を作製せずに本発明を実施する場合は、工程数が減少するため、製造コ
ストを低減することができる。また、構造が簡単であるので、歩留まりを向上させること
ができる。一方、遮光膜5514を作製して本発明を実施する場合は、黒表示時に光漏れ
の少ない表示装置を得ることができる。
なお、本発明は、第2の基板5516にカラーフィルター5515を作製しなくとも実施
可能である。カラーフィルター5515を作製せずに本発明を実施する場合は、工程数が
減少するため、製造コストを低減することができる。また、構造が簡単であるので、歩留
まりを向上させることができる。一方、カラーフィルター5515を作製して本発明を実
施する場合は、カラー表示ができる表示装置を得ることができる。
なお、本発明は、第2の基板5516にスペーサ5517を作製せず、球状のスペーサを
散布することでも実施可能である。球状のスペーサを散布することで本発明を実施する場
合は、工程数が減少するため、製造コストを低減することができる。また、構造が簡単で
あるので、歩留まりを向上させることができる。一方、スペーサ5517を作製して本発
明を実施する場合は、スペーサの位置がばらつかないため、2枚の基板間の距離を一様に
することができ、表示ムラの少ない表示装置を得ることができる。
次に、第1の基板5501に施す加工については、図51で説明した方法を用いてもよい
ため、省略する。ここで、第1の基板5501、第1の絶縁膜5502、第1の導電層5
503、第2の絶縁膜5504、第1の半導体層5505、第2の半導体層5506、第
2の導電層5507、第3の絶縁膜5508、第3の導電層5509、第1の配向膜55
10が、それぞれ、図51における第1の基板5101、第1の絶縁膜5102、第1の
導電層5103、第2の絶縁膜5104、第1の半導体層5105、第2の半導体層51
06、第2の導電層5107、第3の絶縁膜5108、第3の導電層5109、第1の配
向膜5110、と対応する。
ただし、図51と異なる点は、第1の基板5501側に、第4の絶縁膜5519および第
4の導電層5513を形成してもよいという点である。より詳細には、第3の導電層55
09にパターン加工を施したあと、第4の絶縁膜5519を成膜し、パターン加工を施し
てコンタクトホールを形成した後、第4の導電層5513を成膜し、同様にパターン加工
を施した後、第1の配向膜5510を形成してもよい。なお、第4の絶縁膜5519およ
び第4の導電層5513に使用できる材料および加工方法は、第3の絶縁膜5508およ
び第3の導電層5509に用いるものと同様のものを用いることができる。また、櫛歯状
の電極は、TFT5524のソース端子またはドレイン端子の一方と電気的に接続され、
一様な電極は、共通電極5523と電気的に接続されていてもよい。こうすることで、液
晶分子5518に効果的に横方向の電界をかけることができる。
以上のように作製した第1の基板5501と、遮光膜5514、カラーフィルター551
5、スペーサ5517、および第2の配向膜5512を作製した第2の基板5516を、
シール材によって数μmのギャップを持たせて貼り合わせ、2枚の基板間に液晶材料を注
入することで、液晶パネルが作製できる。なお、図示しないが、第2の基板5516側に
、導電層を形成してもよい。第2の基板5516側に導電層を形成することで、外部から
の電磁波ノイズの影響を受けにくくすることができる。
次に、図55に示す、FFS方式の液晶パネルの画素構造の特徴について説明する。図5
5(A)に示した液晶分子5518は、長軸と短軸を持った細長い分子である。液晶分子
5518の向きを示すため、図55(A)においては、その長さによって表現している。
すなわち、長く表現された液晶分子5518は、その長軸の向きが紙面に平行であり、短
く表現された液晶分子5518ほど、その長軸の向きが紙面の法線方向に近くなっている
とする。つまり、図55(A)に示した液晶分子5518は、その長軸の向きが常に基板
と水平の方向を向くように配向している。図55(A)においては、電界のない状態にお
ける配向を表しているが、液晶分子5518に電界がかかったときは、その長軸の向きが
常に基板と水平の方向を保ったまま、水平面内で回転する。この状態となることによって
、視野角の大きい液晶表示装置を得ることができる。
次に、図55(B)を参照して、FFS方式の液晶表示装置に本発明を適用した場合の、
画素のレイアウトの一例について説明する。本発明を適用したFFS方式の液晶表示装置
の画素は、走査線5521と、映像信号線5522と、共通電極5523と、TFT55
24と、画素電極5525と、を備えていてもよい。
走査線5521は、TFT5524のゲート端子と電気的に接続されるため、第1の導電
層5503で構成されているのが好適である。
映像信号線5522は、TFT5524のソース端子またはドレイン端子と電気的に接続
されるため、第2の導電層5507で構成されているのが好適である。また、走査線55
21と映像信号線5522はマトリックス状に配置されるため、少なくとも、異なる層の
導電層で形成されるのが好適である。なお、図55(B)に示すように、映像信号線55
22は、画素電極5525の形状に合わせるように、画素内で屈曲して形成されていても
よい。こうすることで、画素の開口率を大きくすることができるため、液晶表示装置の効
率を向上させることができる。
共通電極5523は、画素電極5525と平行に配置されることで、横方向の電界を発生
させるための電極であり、第1の導電層5503および第3の導電層5509で構成され
ているのが好適である。なお、図55(B)に示すように、共通電極5523は、映像信
号線5522に沿った形状に形成されていてもよい。こうすることで、映像信号線552
2の電位変化に伴って、電位を保持するべき電極の電位が変化してしまう現象、いわゆる
クロストークを低減することができる。なお、映像信号線5522との交差容量を低減さ
せるため、図55(B)に示すように、第1の半導体層5505を共通電極5523と映
像信号線5522の交差領域に設けてもよい。
TFT5524は、映像信号線5522と画素電極5525を導通させるスイッチとして
動作する。なお、図55(B)に示すように、TFT5524のソース領域またはドレイ
ン領域のどちらか一方を、ソース領域またはドレイン領域の他方を囲むように配置しても
よい。こうすることで、小さい面積で大きなチャネル幅を得ることができ、スイッチング
能力を大きくすることができる。なお、図55(B)に示すように、TFT5524のゲ
ート端子は、第1の半導体層5505を囲むように配置してもよい。
画素電極5525は、TFT5524のソース端子またはドレイン端子の一方に電気的に
接続される。画素電極5525は、映像信号線5522によって伝達された信号電圧を液
晶素子に与えるための電極である。また、共通電極5523と画素容量を形成してもよい
。こうすることで、映像信号線5522によって伝達された信号電圧を保持する役割も持
つことができる。なお、画素電極5525は、図55の(B)に示すように、屈曲した櫛
歯状の形状として形成するのが好適である。こうすることで、液晶分子5518の配向が
異なる複数の領域を形成することができるので、視野角の大きな液晶表示装置を得ること
ができる。また、画素電極5525および櫛歯状の共通電極5523を、透明性をもつ材
料で作製した場合は、透過型の液晶表示装置を得ることができる。透過型の液晶表示装置
は、色の再現性が高く、高い画質を持った映像を表示することができる。また、画素電極
5525および櫛歯状の共通電極5523を、反射性をもつ材料で作製した場合は、反射
型の液晶表示装置を得ることができる。反射型の液晶表示装置は、屋外などの明るい環境
下における視認性が高く、また、バックライトが不要なので、消費電力を非常に小さくす
ることができる。なお、画素電極5525および櫛歯状の共通電極5523を、透明性を
もつ材料および反射性をもつ材料の両方を用いて作成した場合は、両者の利点を併せ持つ
、半透過型の液晶表示装置を得ることができる。なお、画素電極5525および櫛歯状の
共通電極5523を、反射性をもつ材料で作製した場合は、画素電極5525および櫛歯
状の共通電極5523の表面に凹凸を持たせてもよい。こうすることで、反射光が乱反射
するので、反射光の強度分布の角度依存性が小さくなる利点がある。つまり、どの角度で
見ても、一定の明るさを持った反射型の液晶表示装置を得ることができる。
なお、櫛歯状の画素電極5525は、第4の導電層5513で形成され、一様な共通電極
5523は、第3の導電層5509で形成されるとしたが、本発明が適用できる画素構成
は、これに限定されず、ある条件を満たしていれば、適宜選択することができる。より詳
細には、第1の基板5501から見て、櫛歯状の電極が、一様な電極より液晶に近いほう
に位置していればよい。なぜならば、横方向の電界は、櫛歯状の電極から見た場合、常に
、一様な電極とは逆方向に発生するからである。つまり、液晶に横電界をかけるためには
、櫛歯状の電極は、一様な電極よりも液晶よりに位置していなければならないからである
この条件を満たすには、例えば、櫛歯状の電極を第4の導電層5513で形成し、一様な
電極を第3の導電層5509で形成してもよいし、櫛歯状の電極を第4の導電層5513
で形成し、一様な電極を第2の導電層5507で形成してもよいし、櫛歯状の電極を第4
の導電層5513で形成し、一様な電極を第1の導電層5503で形成してもよいし、櫛
歯状の電極を第3の導電層5509で形成し、一様な電極を第2の導電層5507で形成
してもよいし、櫛歯状の電極を第3の導電層5509で形成し、一様な電極を第1の導電
層5503で形成してもよいし、櫛歯状の電極を第2の導電層5507で形成し、一様な
電極を第1の導電層5503で形成してもよい。なお、櫛歯状の電極は、TFT5524
のソース領域またはドレイン領域の一方と電気的に接続され、一様な電極は、共通電極5
523と電気的に接続されるとしたが、この接続は、逆でもよい。その場合は、一様な電
極が画素ごとに独立して形成されていてもよい。
なお、本発明の液晶表示装置が有する液晶素子の動作モードは、TN(Twisted
Nematic)モード、IPS(In−Plane−Switching)モード、F
FS(Fringe Field Switching)モード、MVA(Multi−
domain Vertical Alignment)モード、PVA(Patter
ned Vertical Alignment)、ASM(Axially Symm
etric aligned Micro−cell)モード、OCB(Optical
Compensated Bend)モード、FLC(Ferroelectric
Liquid Crystal)モード、AFLC(AntiFerroelectri
c Liquid Crystal)モード、PDLC(Polymer Disper
sed Liquid Crystal)モード等を自由に用いることができる。
液晶表示装置に上記実施の形態で示した表示装置の構成を適用することにより、トランジ
スタの特性劣化を抑制することができる。そのため、トランジスタの特性劣化が原因のシ
フトレジスタの誤動作を防止することができる。また、シフトレジスタの誤動作が原因の
液晶表示装置の表示不良を抑制することができる。
なお、本実施の形態で示した画素の構成は、本明細書中の他の実施の形態に示した表示装
置の構成と自由に組み合わせて実施することができる。また、本実施の形態で示した画素
の構成も自由に組み合わせて実施することができる。
(実施の形態10)
本実施の形態では、実施の形態1乃至実施の形態8に示した表示装置が有する画素の一例
について、実施の形態9とは別の一例を説明する。
図65(A)の画素構成について説明する。図65(A)に示す画素回路は、容量素子6
500、第1のトランジスタ6501、第2のトランジスタ6502及び表示素子652
1を有する。なお、画素は、第1の配線6511、第2の配線6512、第3の配線65
13に接続されている。また、表示素子6521は発光層が画素電極と対向電極6522
との間に挟持され、画素電極から対向電極6522に電流が流れるEL素子を適用するこ
とができる。なお、第1の配線6511は信号線と呼んでもよい。また、第2の配線65
12は電源線と呼んでもよい。また、第3の配線6513は走査線と呼んでもよい。なお
、第1のトランジスタ6501は駆動トランジスタと呼んでもよい。また、第2のトラン
ジスタ6502は選択用トランジスタと呼んでもよい。
なお、表示素子6521として、EL素子などの発光素子を適用した場合について説明す
る。
なお、トランジスタ6501及びトランジスタ6502は、Nチャネル型のトランジスタ
を示しているが、Pチャネル型のトランジスタであってもよい。実施の形態1乃至実施の
形態4では、トランジスタ6501及びトランジスタ6502としてNチャネル型のトラ
ンジスタを用いるほうが望ましい。なぜなら、トランジスタの半導体層として、アモルフ
ァスシリコンを用いることができるため、製造工程の簡略化を図ることができ、製造コス
トの削減や歩留まりの向上を図ることができるからである。さらに、大型の表示パネルな
どの半導体装置を作製することも可能となるからである。また、トランジスタの半導体層
として、ポリシリコンや単結晶シリコンを用いても製造工程の簡略化を図ることができる
。また、実施の形態5乃至実施の形態8では、トランジスタ6501及びトランジスタ6
502としてPチャネル型のトランジスタを用いることが望ましい。なぜなら、製造工程
の簡略化を図ることができ、製造コストの削減や歩留まりの向上を図ることができるから
である。
なお、第1の配線6511は、図9、図11、図12及び図44の表示装置に示した信号
線S1〜Smのいずれか一に相当する。第3の配線6513は、図9、図11、図12及
び図44の表示装置に示した走査線G1〜Gnのいずれか一に相当する。
なお、第2の配線6512は、図9、図11、図12及び図44には図示していないが、
すでに述べたように必要に応じて図9、図11、図12及び図44に追加するとよい。
第1のトランジスタ6501の第1端子は第2の配線6512に接続され、第2端子は表
示素子6521の画素電極に接続されている。第2のトランジスタ6502の第1端子は
第1の配線6511に接続され、第2端子は第1のトランジスタ6501のゲート端子に
接続され、ゲート端子は第3の配線6513に接続されている。容量素子6500の第1
の電極は第2の配線6512に接続され、第2の電極は第1のトランジスタ6501のゲ
ート端子に接続されている。
なお、容量素子6500は、第1のトランジスタ6501のゲート端子の電圧を保持する
役目をしている。よって、容量素子6500は、第1のトランジスタ6501と第2の配
線6512との間に接続されているがこれに限定されない。容量素子6500は、第1の
トランジスタ6501のゲート端子の電圧を保持できるように配置されていればよく、別
の(例えば、前行)の画素の第3の配線6513に接続されてもよい。また、容量素子6
500は、第1のトランジスタ6501のゲート容量を用いることで、省略してもよい。
動作方法としては、第3の配線6513を選択し、第2のトランジスタ6502をオン状
態にして、第1の配線6511からビデオ信号を容量素子6500及び第1のトランジス
タ6501のゲート端子に入力する。すると、第1のトランジスタ6501がゲートとソ
ース間の電圧に応じた電流を表示素子6521に流すことで、表示素子6521が発光す
る。
ところで、表示装置の階調を表現する駆動方式には、表示アナログ階調方式とデジタル階
調方式とがある。表示アナログ階調方式には、表示素子の発光強度をアナログ制御する方
式と表示素子の発光時間をアナログ制御する方式とがある。アナログ階調方式において表
示素子の発光強度をアナログ制御方式がよく用いられる。一方、デジタル階調方式はデジ
タル制御で表示素子をオンまたはオフさせ、階調を表現している。デジタル階調方式の場
合、デジタル信号で処理できるためノイズに強いというメリットがあるが、発光・非発光
の2状態しかないため、このままでは2階調しか表現できない。そこで、別の手法を組み
合わせて、多階調化を図ることが行われている。多階調化のための手法としては、画素の
発光面積に重みをつけてその選択により階調表示を行う面積階調方式と、発光時間に重み
をつけてその選択により階調表示を行う時間階調方式とがある。
このデジタル階調方式と時間階調方式とを組み合わせた場合、図68に示すように、1フ
レーム期間を複数のサブフレーム期間(SFn)に分割する。各サブフレーム期間は、初
期化期間、しきい値電圧書き込み期間及びデータ書き込み期間を有するアドレス期間(T
a)と、発光期間(Ts)とを有する。なお、サブフレーム期間は表示ビット数nに応じ
た数を1フレーム期間に設ける。また、1フレーム期間において各々のサブフレーム期間
における発光期間の長さの比を2(n−1):2(n−2):…:2:1とし、各発光期
間で表示素子の発光、もしくは非発光を選択し、表示素子が発光している1フレーム期間
中の合計時間の差を利用して階調表現を行う。1フレーム期間において、発光している合
計時間が長ければ輝度が高く、短ければ輝度が低くなる。なお、図68においては4ビッ
ト階調の例を示しており、1フレーム期間は4つのサブフレーム期間に分割され、発光期
間の組み合わせによって、24=16階調を表現できる。なお、発光期間の長さの比は、
特に2のべき乗の比としなくても、階調表現は可能である。また、あるサブフレーム期間
をさらに分割していても良い。
なお、上記のように時間階調方式を用いて多階調化を図る場合、下位ビットの発光期間の
長さは短いため、発光期間の終了後直ちに次のサブフレーム期間のデータ書き込み動作を
開始しようとすると、前のサブフレーム期間のデータ書き込み動作と重複してしまい、正
常な動作ができなくなる。そのため、図65(B)のように、第3のトランジスタ650
3を第1のトランジスタ6501のゲート端子と第3の配線6513との間に設け、発光
期間の一部において第3のトランジスタ6503がオンし、強制的に第1のトランジスタ
6501をオフとなり、強制的に非発光状態を作り、非発光状態の期間(消去期間)を設
けることで、全行に要するデータ書き込み期間より短い発光も表現することができる。な
お、第3のトランジスタ6503のオン及びオフは第4の配線6514によって制御され
ている。よって、表示アナログ階調において特に有効であることはもちろんであるが、デ
ジタル階調方式と時間階調方式とを組み合わせた方式においても有効である。なお、非発
光状態に作るには表示素子に電流が流れなければ良いため、上述したように第1のトラン
ジスタ6501をオフさせる他、第2の配線6512の電位を下げたりすることで非発光
状態を得ることができる。また、第1のトランジスタ6501と第2の配線6512との
間に新たなスイッチを設け、そのスイッチを用いて第1のトランジスタ6501と第2の
配線6512とを非導通にすることで非発光状態を得ることもできる。また、第1のトラ
ンジスタ6501と表示素子6521の画素電極との間に新たにスイッチを設け、そのス
イッチを用いて表示素子6521への電流の供給を止めることで非発光状態を得ることも
できる。
次に、図65とは別の画素の構成について、図66を参照して説明する。
図66の画素構成について説明する。図66に示す画素回路は、容量素子6600、第1
のトランジスタ6601、第2のトランジスタ6602、第3のトランジスタ6603及
び表示素子6621を有する。なお、画素は、第1の配線6611、第2の配線6612
、第3の配線6613及び第4の配線6614に接続されている。また、表示素子662
1は画素電極と対向電極6622との間に挟持され、画素電極から対向電極6622に電
流が流れるEL素子を適用することができる。なお、第1の配線6611は信号線と呼ん
でもよい。また、第2の配線6612は電源線と呼んでもよい。また、第3の配線661
3及び第4の配線6614は、第1の走査線、第2の走査線と呼んでもよい。なお、第1
のトランジスタ6601は駆動トランジスタと呼んでもよい。また、第2のトランジスタ
6602及び第3のトランジスタ6603は、第1のスイッチング用トランジスタ、第2
のスイッチング用トランジスタと呼んでもよい。
なお、表示素子6621として、EL素子などの発光素子を適用した場合について説明す
る。
なお、第1のトランジスタ6601、第2のトランジスタ6602及び第3のトランジス
タ6603は、Nチャネル型のトランジスタを示しているが、Pチャネル型のトランジス
タであってもよい。実施の形態1乃至実施の形態4では、第1のトランジスタ6601、
第2のトランジスタ6602及び第3のトランジスタ6603としてNチャネル型のトラ
ンジスタを用いるほうが望ましい。なぜなら、トランジスタの半導体層として、アモルフ
ァスシリコンを用いることができるため、製造工程の簡略化を図ることができ、製造コス
トの削減や歩留まりの向上を図ることができるからである。さらに、大型の表示パネルな
どの半導体装置を作製することも可能となるからである。また、トランジスタの半導体層
として、ポリシリコンや単結晶シリコンを用いても製造工程の簡略化を図ることができる
。また、実施の形態5乃至実施の形態8では、第1のトランジスタ6601、第2のトラ
ンジスタ6602及び第3のトランジスタ6603としてPチャネル型のトランジスタを
用いることが望ましい。なぜなら、製造工程の簡略化を図ることができ、製造コストの削
減や歩留まりの向上を図ることができるからである。
なお、第1の配線6611は、図9、図11、図12及び図44の表示装置に示した信号
線S1〜Smのいずれか一に相当する。第3の配線6613は、図9、図11、図12及
び図44の表示装置に示した走査線G1〜Gnのいずれか一に相当する。
なお、第2の配線6612、第4の配線6614は、図9、図11、図12及び図44に
は図示していないが、すでに述べたように必要に応じて図9、図11、図12及び図44
に追加するとよい。
第1のトランジスタ6601の第1端子は第2の配線6612に接続され、第2端子は表
示素子6621の画素電極に接続されている。第2のトランジスタ6602の第1端子は
第1の配線6611に接続され、第2端子は表示素子6621の画素電極に接続され、ゲ
ート端子は第3の配線6613に接続されている。第3のトランジスタ6603の第1端
子は第2の配線6612に接続され、第2端子は第1のトランジスタ6601のゲート端
子に接続され、ゲート端子は第4の配線6614に接続されている。容量素子6600の
第1の電極は第1のトランジスタ6601のゲート端子に接続され、第2の電極は表示素
子6621の画素電極に接続されている。
駆動方法としては、第3の配線6613及び第4の配線6614を選択し、第2のトラン
ジスタ6602及び第3のトランジスタ6603をオン状態にし、第2の配線6612の
電位を対向電極6622と同じくらいの電位まで下げる。その後、第2の配線6612か
ら第1の配線6611にビデオ信号に応じた電流を流す(ビデオ信号を入力する)。する
と、第1のトランジスタ6601のゲート端子の電圧は、ビデオ信号に応じた値となり、
そのとき第1のトランジスタ6601のゲートとソース間の電圧(ゲート端子と第2端子
との電位差)が容量素子6600に保持される。その後、第2のトランジスタ6602及
び第3のトランジスタ6603をオフとなり、第2の配線6612の電位を上昇させるこ
とで、表示素子6621に電流が流れ始める。このとき、第1のトランジスタ6601の
ゲートとソース間の電圧は容量素子6600によってビデオ信号に応じた電位を保つため
、ビデオ信号の電流と表示素子6621に流れる電流とが同じ値となる。すると、表示素
子6621はビデオ信号に応じた輝度で発光する。
次に、図66とは別の画素の構成について、図67を参照して説明する。
図67の画素構成について説明する。図67に示す画素回路は、容量素子6700、第1
のトランジスタ6701、第2のトランジスタ6702、第3のトランジスタ6703、
第4のトランジスタ6704及び表示素子6721を有する。なお、画素は、第1の配線
6711、第2の配線6712、第3の配線6713、第4の配線6714及び第5の配
線6715に接続されている。また、表示素子6721は発光層が画素電極と対向電極6
722との間に挟持され、画素電極から対向電極6722に電流が流れるEL素子を適用
することができる。なお、第1の配線6711は信号線と呼んでもよい。また、第2の配
線6712は電源線と呼んでもよい。また、第3の配線6713及び第4の配線6714
は、第1の走査線、第2の走査線と呼んでもよい。また、第5の配線6715は保持容量
線と呼んでもよい。なお、第1のトランジスタ6701及び第2のトランジスタ6702
は第1の駆動トランジスタ、第2の駆動トランジスタと呼んでもよい。また、第3のトラ
ンジスタ6703及び第4のトランジスタ6704は、第1のスイッチング用トランジス
タ、第2のスイッチング用トランジスタと呼んでもよい。なお、第1のトランジスタ67
01及び第2のトランジスタ6702は対をなしており、いわゆるカレントミラーの構成
となっている。
なお、表示素子6721として、EL素子などの発光素子を適用した場合について説明す
る。
なお、第1のトランジスタ6701、第2のトランジスタ6702、第3のトランジスタ
6703及び第4のトランジスタ6704は、Nチャネル型のトランジスタを示している
が、Pチャネル型のトランジスタであってもよい。実施の形態1乃至実施の形態4では、
第1のトランジスタ6701、第2のトランジスタ6702、第3のトランジスタ670
3及び第4のトランジスタ6704としてNチャネル型のトランジスタを用いるほうが望
ましい。なぜなら、トランジスタの半導体層として、アモルファスシリコンを用いること
ができるため、製造工程の簡略化を図ることができ、製造コストの削減や歩留まりの向上
を図ることができるからである。さらに、大型の表示パネルなどの半導体装置を作製する
ことも可能となるからである。また、トランジスタの半導体層として、ポリシリコンや単
結晶シリコンを用いても製造工程の簡略化を図ることができる。また、実施の形態5乃至
実施の形態8では、第1のトランジスタ6701、第2のトランジスタ6702、第3の
トランジスタ6703及び第4のトランジスタ6704としてPチャネル型のトランジス
タを用いることが望ましい。なぜなら、製造工程の簡略化を図ることができ、製造コスト
の削減や歩留まりの向上を図ることができるからである。
なお、第1の配線6711は、図9、図11、図12及び図44の表示装置に示した信号
線S1〜Smのいずれか一に相当する。第3の配線6713は、図9、図11、図12及
び図44の表示装置に示した走査線G1〜Gnのいずれか一に相当する。
なお、第2の配線6712、第4の配線6714、第5の配線6715は、図9、図11
、図12及び図44には図示していないが、すでに述べたように必要に応じて図9、図1
1、図12及び図44に追加するとよい。
第1のトランジスタ6701の第1端子は第2の配線6712に接続され、第2端子は表
示素子6721の画素電極に接続されている。第2のトランジスタ6702の第1端子は
第3のトランジスタ6703の第2端子に接続され、第2端子は表示素子6721の画素
電極に接続されている。第3のトランジスタ6703の第1端子は第1のトランジスタ6
701のゲート端子及び第2のトランジスタ6702のゲート端子に接続され、ゲート端
子は第4の配線6714に接続されている。第4のトランジスタ6704の第1端子は第
1の配線6711に接続され、第2端子は第1のトランジスタ6701のゲート端子及び
第2のトランジスタ6702のゲート端子に接続され、ゲート端子は第3の配線6713
に接続されている。容量素子6700の第1の電極は第5の配線6715に接続され、第
2の電極は第1のトランジスタ6701のゲート端子及び第2のトランジスタ6702の
ゲート端子に接続されている。
なお、容量素子6700は、第1のトランジスタ6701のゲート端子及び第2のトラン
ジスタ6702のゲート端子の電圧を保持する役目をしている。よって、容量素子670
0は、第1のトランジスタ6701のゲート端子及び第2のトランジスタ6702のゲー
ト端子と第5の配線6715との間に接続されているがこれに限定されない。容量素子6
700は、第1のトランジスタ6701のゲート端子及び第2のトランジスタ6702の
ゲート端子の電圧を保持できるように配置されていればよく、別の(例えば、前行)の画
素の第3の配線6713に接続されてもよい。また、容量素子6700は、第1のトラン
ジスタ6701のゲート容量及び第2のトランジスタ6702のゲート容量を用いること
で、省略してもよい。
駆動方法としては、第3の配線6713及び第4の配線6714を選択し、第3のトラン
ジスタ6703及び第4のトランジスタ6704をオン状態にする。その後、第1の配線
6711から表示素子6721にビデオ信号に応じた電流を流す(ビデオ信号を入力する
)。すると、第1のトランジスタ6701のゲート端子及び第2のトランジスタ6702
のゲート端子の電圧は、ビデオ信号に応じた値となる。そして、第1のトランジスタ67
01のゲート端子及び第2のトランジスタ6702のゲート端子の電圧が容量素子670
0に保持される。その後、第3のトランジスタ6703及び第4のトランジスタ6704
がオフとなる。すると、第1のトランジスタ6701は、ビデオ信号に応じた電流を表示
素子6721に供給し、表示素子6721はビデオ信号に応じた輝度で発光する。
次に、図65(A)、(B)に示した画素の断面図について説明する。
図69(A)に、1つの画素に2つのTFTを有する画素の素子のレイアウト例を示す。
また、図69(A)において、X−X’で示される部分の断面図を図69(B)に示す。
なお、図69(A)のレイアウト例は、図65(A)に示した画素に適用することができ
る。
図69(A)に示すように、本発明における画素は、第1のTFT6905、第1の配
線6906、第2の配線6907、第2のTFT6908、第3の配線6911、対向電
極6912、コンデンサ6913、画素電極6915、隔壁6916、有機導電体膜69
17、有機薄膜6918、基板6919を有していてもよい。なお、第1のTFT690
5はスイッチング用TFTとして、第1の配線6906はゲート信号線として、第2の配
線6907はソース信号線として、第2のTFT6908は駆動用TFTとして、第3の
配線6911は電流供給線として、それぞれ用いられるのが好適である。
図69(A)に示すように、第1のTFT6905のゲート電極は、第1の配線690
6と電気的に接続され、第1のTFT6905のソース端子またはドレイン端子の一方は
、第2の配線6907と電気的に接続され、第1のTFT6905のソース端子またはド
レイン端子は、第2のTFT6908のゲート端子およびコンデンサ6913の一方の電
極と電気的に接続されているのが好適である。なお、第1のTFT6905のゲート電極
は、図69(A)に示すように、複数のゲート電極によって構成されていても良い。こう
することで、第1のTFT6905のオフ状態におけるリーク電流を低減することができ
る。
また、第2のTFT6908のソース端子またはドレイン端子の一方は、第3の配線69
11と電気的に接続され、第2のTFT6908のソース端子またはドレイン端子の他方
は、画素電極6915と電気的に接続されているのが好適である。こうすることで、画素
電極6915に流れる電流を、第2のTFT6908によって制御することができる。
画素電極6915上には、有機導電体膜6917が設けられ、さらに有機薄膜(有機化合
物層)6918が設けられていてもよい。有機薄膜(有機化合物層)6918上には、対
向電極6912が設けられていてもよい。なお、対向電極6912は、全ての画素で共通
に接続されるように、一面に形成されていてもよく、シャドーマスクなどを用いてパター
ン形成されていてもよい。
有機薄膜(有機化合物層)6918から発せられた光は、画素電極6915もしくは対
向電極6912のうちいずれかを透過して発せられる。このとき、図69(B)において
、画素電極側、すなわちTFT等が形成されている側に光が発せられる場合を下面射出、
対向電極側に光が発せられる場合を上面射出と呼ぶ。
下面射出の場合、画素電極6915は透明導電膜によって形成されるのが好適である。
また、上面射出の場合、対向電極6912は透明導電膜によって形成されるのが好適であ
る。
また、カラー表示の発光装置においては、R・G・Bそれぞれの発光色を持つEL素子
を塗り分けても良いし、単色のEL素子を一面に塗り、カラーフィルターによってR・G
・Bの発光を得るようにしても良い。
なお、図69に示した構成はあくまで一例であり、画素レイアウト、断面構成、EL素
子の電極の積層順等に関して、図69に示した構成以外にも、様々な構成をとることがで
きる。また、発光層は、図示した有機薄膜で構成される素子の他に、LEDのような結晶
性の素子、無機薄膜で構成される素子など、様々な素子を用いることができる。
次に、図70(A)を参照して、1つの画素に3つのTFTを有する画素の素子のレイア
ウト例について説明する。また、図70(A)において、X−X’で示される部分の断面
図を図70(B)に示す。なお、図70(A)のレイアウト例は、図65(B)に示した
画素に適用することができる。
図70(A)に示すように、本発明における画素は、基板7000、第1の配線700
1、第2の配線7002、第3の配線7003、第4の配線7004、第1のTFT70
05、第2のTFT7006、第3のTFT7007、画素電極7008、隔壁7011
、有機導電体膜7012、有機薄膜7013、対向電極7014、を有していてもよい。
なお、第1の配線7001はソース信号線として、第2の配線7002は書込用ゲート信
号線として、第3の配線7003は消去用ゲート信号線として、第4の配線7004は電
流供給線として、第1のTFT7005はスイッチング用TFTとして、第2のTFT7
006は消去用TFTとして、第3のTFT7007は駆動用TFTとして、それぞれ用
いられるのが好適である。
図70(A)に示すように、第1のTFT7005のゲート電極は、第2の配線700
2と電気的に接続され、第1のTFT7005のソース端子またはドレイン端子の一方は
、第1の配線7001と電気的に接続され、第1のTFT7005のソース端子またはド
レイン電極の端子は、第3のTFT7007のゲート端子と電気的に接続されているのが
好適である。なお、第1のTFT7005のゲート電極は、図70(A)に示すように、
複数のゲート電極によって構成されていても良い。こうすることで、第1のTFT700
5のオフ状態におけるリーク電流を低減することができる。
また、第2のTFT7006のゲート電極は、第3の配線7003と電気的に接続され
、第2のTFT7006のソース電極またはドレイン電極の一方は、第4の配線7004
と電気的に接続され、第2のTFT7006のソース電極またはドレイン電極の他方は、
第3のTFT7007のゲート電極と電気的に接続されているのが好適である。なお、第
2のTFT7006のゲート電極は、図70(A)に示すように、複数のゲート電極によ
って構成されていても良い。こうすることで、第2のTFT7006のオフ状態における
リーク電流を低減することができる。
また、第3のTFT7007のソース端子またはドレイン端子の一方は、第4の配線70
04と電気的に接続され、第3のTFT7007のソース端子またはドレイン端子の他方
は、画素電極7008と電気的に接続されているのが好適である。こうすることで、画素
電極7008に流れる電流を、第3のTFT7007によって制御することができる。
画素電極7008上には、有機導電体膜7012が設けられ、さらに有機薄膜(有機化合
物層)7013が設けられていてもよい。有機薄膜(有機化合物層)7013上には、対
向電極7014が設けられていてもよい。なお、対向電極7014は、全ての画素で共通
に接続されるように、一面に形成されていてもよく、シャドーマスクなどを用いてパター
ン形成されていてもよい。
有機薄膜(有機化合物層)7013から発せられた光は、画素電極7008もしくは対
向電極7014のうちいずれかを透過して発せられる。このとき、図70(B)において
、画素電極側、すなわちTFT等が形成されている側に光が発せられる場合を下面射出、
対向電極側に光が発せられる場合を上面射出と呼ぶ。
下面射出の場合、画素電極7008は透明導電膜によって形成されるのが好適である。
逆に、上面射出の場合、対向電極7014は透明導電膜によって形成されるのが好適であ
る。
また、カラー表示の発光装置においては、R・G・Bそれぞれの発光色を持つEL素子
を塗り分けても良いし、単色のEL素子を一面に形成し、カラーフィルターによってR・
G・Bの発光を得るようにしても良い。
なお、図70に示した構成はあくまで一例であり、画素レイアウト、断面構成、EL素
子の電極の積層順等に関して、図70に示した構成以外にも、様々な構成をとることがで
きる。また、発光層は、図示した有機薄膜で構成される素子の他に、LEDのような結晶
性の素子、無機薄膜で構成される素子など、様々な素子を用いることができる。
次に、図71(A)を参照して、1つの画素に4つのTFTを有する画素の素子のレイア
ウト例について説明する。また、図71(A)において、X−X’で示される部分の断面
図を図71(B)に示す。
図71(A)に示すように、本発明における画素は、基板7100、第1の配線710
1、第2の配線7102、第3の配線7103、第4の配線7104、第1のTFT71
05、第2のTFT7106、第3のTFT7107、第4のTFT7108、画素電極
7109、第5の配線7111、第6の配線7112、隔壁7121、有機導電体膜71
22、有機薄膜7123、対向電極7124、を有していてもよい。なお、第1の配線7
101はソース信号線として、第2の配線7102は書込用ゲート信号線として、第3の
配線7103は消去用ゲート信号線として、第4の配線7104は逆方向バイアス用信号
線として、第1のTFT7105はスイッチング用TFTとして、第2のTFT7106
は消去用TFTとして、第3のTFT7107は駆動用TFTとして、第4のTFT71
08は逆方向バイアス用TFTとして、第5の配線7111は電流供給線として、第6の
配線7112は逆方向バイアス用電源線として、それぞれ用いられるのが好適である。
図71(A)に示すように、第1のTFT7105のゲート電極は、第2の配線710
2と電気的に接続され、第1のTFT7105のソース端子またはドレイン端子の一方は
、第1の配線7101と電気的に接続され、第1のTFT7105のソース端子またはド
レイン端子の他方は、第3のTFT7107のゲート電極と電気的に接続されているのが
好適である。なお、第1のTFT7105のゲート電極は、図71(A)に示すように、
複数のゲート電極によって構成されていても良い。こうすることで、第1のTFT710
5のオフ状態におけるリーク電流を低減することができる。
また、第2のTFT7106のゲート電極は、第3の配線7103と電気的に接続され
、第2のTFT7106のソース端子またはドレイン端子の一方は、第5の配線7111
と電気的に接続され、第2のTFT7106のソース端子またはドレイン端子の他方は、
第3のTFT7107のゲート電極と電気的に接続されているのが好適である。なお、第
2のTFT7106のゲート電極は、図71(A)に示すように、複数のゲート電極によ
って構成されていても良い。こうすることで、第2のTFT7106のオフ状態における
リーク電流を低減することができる。
また、第3のTFT7107のソース端子またはドレイン端子の一方は、第5の配線71
11と電気的に接続され、第3のTFT7107のソース端子またはドレイン端子の他方
は、画素電極7109と電気的に接続されているのが好適である。こうすることで、画素
電極7109に流れる電流を、第3のTFT7107によって制御することができる。
また、第4のTFT7108のゲート電極は、第4の配線7104と電気的に接続され、
第4のTFT7108のソース端子またはドレイン端子の一方は、第6の配線7112と
電気的に接続され、第4のTFT7108のソース電極またはドレイン電極の他方は、画
素電極7109と電気的に接続されているのが好適である。こうすることで、画素電極7
109の電位を、第4のTFT7108によって制御することができるので、有機導電体
膜7122および有機薄膜7123などで構成される発光素子に、逆方向のバイアスを印
加することができる。有機導電体膜7122および有機薄膜7123などで構成される発
光素子に逆方向のバイアスを印加することによって、発光素子の信頼性を大きく向上させ
ることができる。
たとえば、直流電圧(3.65V)で駆動した場合の輝度半減時間が400時間程度であ
る発光素子を、交流電圧(順方向バイアス:3.7V、逆方向バイアス:1.7V、デュ
ーティ比50%、交流周波数60Hz)で駆動すると、輝度半減時間は700時間以上と
なることがわかっている。
次に、画素電極7109上には、有機導電体膜7122が設けられ、さらに有機薄膜(有
機化合物層)7123が設けられていてもよい。有機薄膜(有機化合物層)7123上に
は、対向電極7124が設けられていてもよい。なお、対向電極7124は、全ての画素
で共通に接続されるように、一面に形成されていてもよく、シャドーマスクなどを用いて
パターン形成されていてもよい。
有機薄膜(有機化合物層)7123から発せられた光は、画素電極7109もしくは対
向電極7124のうちいずれかを透過して発せられる。このとき、図71(B)において
、画素電極側、すなわちTFT等が形成されている側に光が発せられる場合を下面射出、
対向電極側に光が発せられる場合を上面射出と呼ぶ。
下面射出の場合、画素電極7109は透明導電膜によって形成されるのが好適である。
逆に、上面射出の場合、対向電極7124は透明導電膜によって形成されるのが好適であ
る。
また、カラー表示の発光装置においては、R・G・Bそれぞれの発光色を持つEL素子
を塗り分けても良いし、単色のEL素子を一面に形成し、カラーフィルターによってR・
G・Bの発光を得るようにしても良い。
なお、図71に示した構成はあくまで一例であり、画素レイアウト、断面構成、EL素
子の電極の積層順等に関して、図71に示した構成以外にも、様々な構成をとることがで
きる。また、発光層は、図示した有機薄膜で構成される素子の他に、LEDのような結晶
性の素子、無機薄膜で構成される素子など、様々な素子を用いることができる。
次に、本発明に適用できるEL素子の構造について説明する。
本発明に適用できるEL素子は、正孔注入材料からなる正孔注入層、正孔輸送材料から
なる正孔輸送層、発光材料からなる発光層、電子輸送材料からなる電子輸送層、電子注入
材料からなる電子注入層等が、明確に区別されるような積層構造ではなく、正孔注入材料
、正孔輸送材料、発光材料、電子輸送材料、電子注入材料等の材料のうち、複数の材料が
混合された層(混合層)を有する構成(以下、混合接合型のEL素子と表記する)でもよ
い。
混合接合型のEL素子の構造を示す模式図を、図72に示す。図72において、720
1はEL素子の陽極である。7202はEL素子の陰極である。陽極7201と陰極72
02の間に挟まれた層が、EL層に相当する。
図72(A)において、EL層は、正孔輸送材料からなる正孔輸送領域7203と、電
子輸送材料からなる電子輸送領域7204とを含み、正孔輸送領域7203は電子輸送領
域7204よりも陽極側に位置し、且つ、正孔輸送領域7203と、電子輸送領域720
4の間に、正孔輸送材料及び電子輸送材料の両方を含む混合領域7205が設けられた構
成とすることができる。
なお、このとき、陽極7201から陰極7202の方向に、混合領域7205内の正孔
輸送材料の濃度は減少し、混合領域7205内の電子輸送材料の濃度は増加することを特
徴としても良い。
なお、上記構成において、正孔輸送材料のみからなる正孔輸送領域7203が存在せず
、正孔輸送材料及び電子輸送材料の両方を含む混合領域7205内部で各機能材料の濃度
の割合が変化する(濃度勾配を有する)構成であってもよい。また、正孔輸送材料のみか
らなる正孔輸送領域7203及び電子輸送材料のみからなる電子輸送領域7204が存在
せず、正孔輸送材料及び電子輸送材料の両方を含む混合領域7205内部で各機能材料の
濃度の割合が変化する(濃度勾配を有する)構成であってもよい。また、濃度の割合は、
陽極や陰極からの距離に依存して変化する構成であってもよい。更に、濃度の割合の変化
は連続的であってもよい。濃度勾配の設定の仕方は、自由に設定することが可能である。
混合領域7205内に、発光材料が添加された領域7206を有する。発光材料によっ
て、EL素子の発光色を制御することができる。また、発光材料によって、キャリアをト
ラップすることができる。発光材料としては、キノリン骨格を含む金属錯体、ベンゾオキ
サドール骨格を含む金属錯体、ベンゾチアゾ−ル骨格を含む金属錯体等の他、各種蛍光色
素を用いることができる。これらの発光材料を添加することによって、EL素子の発光色
を制御することができる。
陽極7201としては、効率よく正孔を注入するため、仕事関数の大きな電極材料を用
いることが好ましい。例えば、錫ドープ酸化インジウム(ITO)や、亜鉛ドープ酸化イ
ンジウム(IZO)、ZnO、SnO、In等の透明電極を用いることができる
。また、透光性を有する必要が無いならば、陽極7201は、不透明の金属材料でもよい
また、正孔輸送材料としては、芳香族アミン系の化合物等を用いることができる。
また、電子輸送材料としては、キノリン誘導体、8−キノリノールまたはその誘導体を
配位子とする金属錯体(特に、トリス(8−キノリノラト)アルミニウム(Alq3))
等を用いることができる。
陰極7202としては、効率よく電子を注入するため、仕事関数の小さな電極材料を用
いることが好ましい。アルミニウム、インジウム、マグネシウム、銀、カルシウム、バリ
ウム、リチウム等の金属を単体で用いることができる。また、これらの金属の合金であっ
ても良いし、これらの金属と他の金属との合金であっても良い。
図72(A)とは異なる構成のEL素子の模式図を図72(B)に示す。なお、図72
(A)と同じ部分は同じ符号を用いて示し、説明は省略する。
図72(B)では、発光材料が添加された領域を有さない。しかし、電子輸送領域72
04に添加する材料として、電子輸送性及び発光性の両方を有する材料(電子輸送発光材
料)、例えば、トリス(8−キノリノライト)アルミニウム(Alq3)を用いる構成と
し、発光を行うことができる。
または、正孔輸送領域7203に添加する材料として、正孔輸送性及び発光性の両方を
有する材料(正孔輸送発光材料)を用いてもよい。
図72(A)及び図72(B)とは異なる構成のEL素子の模式図を図72(C)に示
す。なお、図72(A)及び図72(B)と同じ部分は同じ符号を用いて示し、説明は省
略する。
図72(C)において、正孔輸送材料に比べて最高被占分子軌道と最低空分子軌道との
エネルギー差が大きい正孔ブロッキング性材料が、混合領域7205内に添加された領域
7207を有する。正孔ブロッキング性材料が添加された領域7207を、混合領域72
05内の発光材料が添加された領域7206より陰極7202側に配置することによって
、キャリアの再結合率を上げ、発光効率を上げることができる。上記、正孔ブロッキング
性材料が添加された領域7207を設ける構成は、特に、三重項励起子のよる発光(燐光
)を利用するEL素子において有効である。
図72(A)、図72(B)及び図72(C)とは異なる構成のEL素子の模式図を図
72(D)に示す。なお、図72(A)、図72(B)及び図72(C)と同じ部分は同
じ符号を用いて示し、説明は省略する。
図72(D)において、電子輸送材料に比べて最高被占分子軌道と最低空分子軌道との
エネルギー差が大きい電子ブロッキング性材料が、混合領域7205内に添加された領域
7208を有する。電子ブロッキング性材料が添加された領域7208を、混合領域72
05内の発光材料が添加された領域7206より陽極7201側に配置することによって
、キャリアの再結合率を上げ、発光効率を上げることができる。上記、電子ブロッキング
性材料が添加された領域7208を設ける構成は、特に、三重項励起子のよる発光(燐光
)を利用するEL素子において有効である。
図72(E)は、図72(A)、図72(B)、図72(C)および図72(D)とは
異なる混合接合型のEL素子の構成を示す模式図である。図72(E)では、EL素子の
電極に接するEL層の部分に、金属材料を添加した領域7209を有する構成の例を示す
。図72(E)において、図72(A)〜図72(D)と同じ部分は同じ符号を用いて示
し説明は省略する。図72(E)に示す構成は、たとえば、陰極7202としてMgAg
(Mg―Ag合金)を用い、電子輸送材料が添加された領域7204の、陰極7202に
接する領域にAl(アルミニウム)合金を添加した領域7209を有する構成であっても
よい。上記構成によって、陰極の酸化を防止し、且つ、陰極からの電子の注入効率を高め
ることができる。こうして、混合接合型のEL素子では、その寿命を長くすることができ
る。また、駆動電圧も低くすることができる。
上記混合接合型のEL素子を作製する手法としては、共蒸着法等を用いることができる
図72(A)〜図72(E)に示したような混合接合型のEL素子では、明確な層の界
面が存在せず、電荷の蓄積を低減することができる。こうして、その寿命を長くすること
ができる。また、駆動電圧も低くすることができる。
なお、図72(A)〜図72(E)に示した構成は、自由に組み合わせて実施すること
が可能である。
なお、混合接合型のEL素子の構成は、これに限定されない。公知の構成を自由に用い
ることができる。
なお、EL素子のEL層を構成する有機材料としては、低分子材料でも高分子材料でもよ
い。また、これらの材料を両方用いてもよい。有機化合物材料として低分子材料を用いる
場合は、蒸着法によって成膜することができる。一方、EL層として高分子材料を用いる
場合では、高分子材料を溶媒に溶かし、スピン塗布法やインクジェット方式で成膜するこ
とができる。
また、EL層は、中分子材料によって構成されていても良い。本明細書中において、中
分子系有機発光材料とは、昇華性を有さず、かつ、重合度が20程度以下の有機発光材料
を示すものとする。EL層として中分子材料を用いる場合では、インクジェット方式等で
成膜することができる。
なお、低分子材料と、高分子材料と、中分子材料とを組み合わせて用いても良い。
また、EL素子は、一重項励起子からの発光(蛍光)を利用するものでも、三重項励起
子からの発光(燐光)を利用するものでも、どちらでも良い。
次に、本発明が適用できる表示装置を製造するための蒸着装置について、図面を参照し
て説明する。
本発明が適用できる表示装置は、EL層を形成して製造されてもよい。EL層は、エレ
クトロルミネセンスを発現する材料を少なくとも一部に含んで形成される。EL層は機能
の異なる複数の層で構成されても良い。その場合、EL層は、正孔注入輸送層、発光層、
電子注入輸送層などとも呼ばれる機能の異なる層が組み合わさって構成されていてもよい
トランジスタが形成された素子基板に、EL層を形成するための蒸着装置の構成を図7
3に示す。この蒸着装置は、搬送室7360、7361に複数の処理室を連結している。
処理室には、基板を供給するロード室7362、基板を回収するアンロード室7363、
その他、加熱処理室7368、プラズマ処理室7372、EL材料を蒸着する成膜処理室
7369、7370、7371、7373、7374、7375、EL素子の一方の電極
として、アルミニウム若しくはアルミニウムを主成分とする導電膜を形成する成膜処理室
7376を含んでいる。また、搬送室と各処理室の間にはゲートバルブ7377a〜73
77lが設けられていて、各処理室の圧力は独立して制御可能とされており、処理室間の
相互汚染を防いでいる。
ロード室7362から搬送室7360に導入された基板は、回転自在に設けられたアー
ム方式の搬送手段7366により、所定の処理室へ搬入される。また、基板は搬送手段7
366により、ある処理室から他の処理室へ搬送される。搬送室7360と搬送室736
1とは成膜処理室7370で連結され、ここで搬送手段7366と搬送手段7367によ
り基板の受け渡しを行う。
搬送室7360及び搬送室7361に連結する各処理室は減圧状態に保持されている。
従って、この蒸着装置では、基板は大気に触れることなく連続してEL層の成膜処理が行
われる。EL層の成膜処理が終わった表示パネルは、水蒸気などにより劣化する場合があ
るので、この蒸着装置では、品質を保持するために大気に触れさせる前に封止処理を行う
ための封止処理室7365が搬送室7361に連結されている。封止処理室7365は大
気圧若しくはそれに近い減圧下におかれているので、搬送室7361と封止処理室736
5の間にも中間処理室7364が備えられている。中間処理室7364は基板の受け渡し
と、室間の圧力を緩衝するために設けられている。
ロード室、アンロード室、搬送室及び成膜処理室には室内を減圧に保持するための排気
手段が備えられている。排気手段としては、ドライポンプ、ターボ分子ポンプ、拡散ポン
プなど各種の真空ポンプを用いることができる。
図73の蒸着装置において、搬送室7360及び搬送室7361に連結される処理室の
数やその構成は、EL素子の積層構造に応じて適宜組み合わせることができる。以下に、
その組み合わせの一例を示す。
加熱処理室7368は、最初に下部電極や絶縁隔壁等が形成された基板を加熱して脱ガ
ス処理を行う。プラズマ処理室7372は、下地電極表面を希ガスや酸素プラズマ処理を
行う。このプラズマ処理は、表面を清浄化、表面状態の安定化、表面の物理的若しくは化
学的状態(例えば、仕事関数など)を安定化させるために行う。
成膜処理室7369は、EL素子の一方の電極と接触する電極バッファ層を形成する処
理室である。電極バッファ層はキャリア注入性(正孔注入若しくは電子注入)があり、E
L素子の短絡や暗点欠陥の発生を抑制する層である。代表的には、電極バッファ層は、有
機無機混合材料であって、抵抗率が5×10〜1×10Ωcmであり、30〜300
nmの厚さに形成される。また、成膜処理室7371は正孔輸送層を成膜する処理室であ
る。
EL素子における発光層は、単色発光をする場合と白色発光をする場合とで、その構成
が異なる。蒸着装置において成膜処理室もそれに応じて配置することが好ましい。例えば
、表示パネルに発光色が異なる三種類のEL素子を形成する場合には、各発光色に対応し
た発光層を成膜する必要がある。この場合、成膜処理室7370を第1の発光層の成膜用
として、成膜処理室7373を第2の発光層の成膜用として、成膜処理室7374を第3
の発光層の成膜用として用いることができる。発光層ごとに成膜処理室を分けることで、
異なる発光材料による相互汚染を防止することができ、成膜処理のスループットを向上さ
せることが出来る。
また、成膜処理室7370、成膜処理室7373、成膜処理室7374のそれそれで、
発光色が異なる三種類のEL材料を順次蒸着しても良い。この場合、シャドーマスクを使
い、蒸着する領域に応じて当該マスクをずらして蒸着を行うことになる。
白色発光するEL素子を形成する場合には、異なる発光色の発光層を縦積みにして形成
する。その場合にも、素子基板が成膜処理室を順次移動して、発光層ごとに成膜すること
ができる。また、同じ成膜処理室で異なる発光層を連続して成膜することもできる。
成膜処理室7376では、EL層の上に電極を成膜する。電極の形成は、電子ビーム蒸
着法やスパッタリング法を適用することもできるが、好ましくは抵抗加熱蒸着法を用いる
ことが好ましい。
電極の形成まで終了した素子基板は、中間処理室7364を経て封止処理室7365に
搬入される。封止処理室7365は、ヘリウム、アルゴン、ネオン、若しくは窒素などの
不活性な気体が充填されており、その雰囲気下で素子基板のEL層が形成された側に封止
板を貼り付けて封止する。封止された状態において、素子基板と封止板との間には、不活
性気体が充填されていても良いし、樹脂材料を充填しておいても良い。封止処理室736
5には、シール材を描画するディスペンサーや、素子基板に対向して封止板を固定する固
定ステージやアームなどの機械的要素、樹脂材料を充填するディスペンサー若しくはスピ
ンコーターなどが備えられている。
図74は、成膜処理室の内部構成を示す。成膜処理室は減圧下に保たれていて、図74
では天板7491と底板7492で挟まれる内側が室内であり、減圧状態に保たれる室内
を示している。
処理室内には、一つ又は複数個の蒸発源が備えられている。組成の異なる複数の層を成
膜する場合や、異なる材料を共蒸着する場合は、複数個の蒸発源を設けることが好ましい
からである。図74では、蒸発源7481a、7481b、7481cが蒸発源ホルダ7
480に装着されている。蒸発源ホルダ7480は多関節アーム7483によって保持さ
れている。多関節アーム7483は関節の伸縮によって、蒸発源ホルダ7480の位置を
その可動範囲内で自在に移動可能としている。また、蒸発源ホルダ7480に距離センサ
ー7482を設け、蒸発源7481a〜7481cと基板7489との間隔をモニターし
て、蒸着時における最適な間隔を制御しても良い。その場合には、多関節アームは上下方
向(Z方向)にも変位する多関節アームとしても良い。
基板ステージ7486と基板チャック7487は一対となって基板7489を固定する
。基板ステージ7486はヒータを内蔵させて基板7489を加熱できるように構成して
も良い。基板7489は、基板チャック7487により、基板ステージ7486に固定さ
れまた搬出入される。蒸着に際しては、必要に応じて蒸着するパターンに対応して開口部
を備えたシャドーマスク7490を用いることもできる。その場合、シャドーマスク74
90は、基板7489と蒸発源7481a〜7481cの間に配置されるようにする。シ
ャドーマスク7490はマスクチャック7488により、基板7489と密着若しくは一
定の間隔を持って固定される。シャドーマスク7490のアライメントが必要な場合には
、処理室内にカメラを配置し、マスクチャック7488にX−Y−θ方向に微動する位置
決め手段を備えることで、その位置合わせを行う。
蒸発源7481には、蒸着材料を蒸発源に連続して供給する蒸着材料供給手段が付加さ
れている。蒸着材料供給手段は、蒸発源7481と離れた位置に配置される材料供給源7
485a、7485b、7485cと、その両者の間を繋ぐ材料供給管7484を有して
いる。典型的には、材料供給源7485a、7485b、7485cは蒸発源7481に
対応して設けられている。図74の場合は、材料供給源7485aと蒸発源7481aが
対応している。材料供給源7485bと蒸発源7481b、材料供給源7485cと蒸発
源7481cについても同様である。
蒸着材料の供給方式には、気流搬送方式、エアロゾル方式などが適用できる。気流搬送
方式は、蒸着材料の微粉末を気流に乗せて搬送するもので、不活性ガスなどを用いて蒸発
源7481に搬送する。エアロゾル方式は、蒸着材料を溶剤中に溶解または分散させた原
料液を搬送し、噴霧器によりエアロゾル化し、エアロゾル中の溶媒を気化させながら行う
蒸着である。いずれの場合にも、蒸発源7481には加熱手段が設けられ、搬送された蒸
着材料を蒸発させて基板7489に成膜する。図74の場合、材料供給管7484は柔軟
に曲げることができ、減圧状態下においても変形しない程度の剛性を持った細管で構成さ
れている。
気流搬送方式やエアロゾル方式を適用する場合には、成膜処理室内を大気圧若しくはそ
れ以下であって、好ましくは133Pa〜13300Paの減圧下で成膜を行えば良い。
成膜処理室内にはヘリウム、アルゴン、ネオン、クリプトン、キセノン、若しくは窒素な
どの不活性気体を充填し、または当該気体を供給しながら(同時に排気しながら)、圧力
の調節を行うことができる。また、酸化膜を形成する成膜処理室では、酸素、亜酸化窒素
などの気体を導入して酸化雰囲気としておいても良い。また、有機材料を蒸着する成膜処
理室内には水素などの気体を導入して還元雰囲気にしておいても良い。
その他の蒸着材料の供給方法として、材料供給管7484の中にスクリューを設け蒸着
材料を蒸発源に向けて連続的に押し出す構成としても良い。
この蒸着装置によれば、大画面の表示パネルであっても、均一性良く、連続して成膜す
ることができる。また、蒸発源に蒸着材料が無くなる度に、その都度蒸着材料を補給する
必要がないので、スループットを向上することができる。
(実施の形態11)
本実施の形態では、実施の形態1乃至実施の形態8に示した表示装置が有する信号線駆動
回路について説明する。
図56の信号線駆動回路について説明する。図56に示す信号線駆動回路は、ドライバI
C5601、スイッチ群5602_1〜5602_M、第1の配線5611、第2の配線
5612、第3の配線5613及び配線5621_1〜5621_Mを有する。また、ス
イッチ群5602_1〜5602_Mそれぞれは、第1のスイッチ5603a、第2のス
イッチ5603b及び第3のスイッチ5603cを有する。
ドライバIC5601は第1の配線5611、第2の配線5612、第3の配線5613
及び配線5621_1〜5621_Mに接続されている。そして、スイッチ群5602_
1〜5602_Mそれぞれは、第1の配線5611、第2の配線5612、第3の配線5
613及びスイッチ群5602_1〜5602_Mそれぞれに対応した配線5621_1
〜5621_Mのうちいずれかに接続されている。そして、配線5621_1〜5621
_Mそれぞれは、第1のスイッチ5603a、第2のスイッチ5603b及び第3のスイ
ッチ5603cを介して、3つの信号線に接続されている。例えば、J列目の配線562
1_J(配線5621_1〜配線5621_Mのうちいずれか一)は、スイッチ群560
2_Jが有する第1のスイッチ5603a、第2のスイッチ5603b及び第3のスイッ
チ5603cを介して、信号線Sj−1、信号線Sj、信号線Sj+1に接続されている
なお、ドライバIC5601は、単結晶基板若しくは多結晶半導体を用いたガラス基板上
に形成されていることが望ましい。また、スイッチ群5602_1〜5602_Mは、実
施の形態1乃至実施の形態8に示した画素部と同一基板上に形成されていることが望まし
い。したがって、ドライバIC5601とスイッチ群5602_1〜5602_MとはF
PCなどを介して接続するとよい。
次に、図56に示した信号線駆動回路の動作について、図57のタイミングチャートを参
照して説明する。なお、図57のタイミングチャートは、i行目の走査線Giが選択され
ている場合のタイミングチャートを示している。また、i行目の走査線Giの選択期間は
、第1のサブ選択期間T1、第2のサブ選択期間T2及び第3のサブ選択期間T3に分割
されている。なお、図56の信号線駆動回路は、他の行の走査線が選択されている場合で
も図57と同様の動作をする。
なお、第1の配線5611、第2の配線5612及び第3の配線5613には信号が入力
されている。第1の配線5611に入力される信号によって第1のスイッチ5603aの
オン及びオフが制御される。第2の配線5612に入力される信号によって第2のスイッ
チ5603bのオン及びオフが制御される。第3の配線5613に入力される信号によっ
て、第3のスイッチ5603cのオン及びオフが制御される。
なお、図57のタイミングチャートは、J列目の配線5621_Jが第1のスイッチ56
03a、第2のスイッチ5603b及び第3のスイッチ5603cを介して、信号線Sj
−1、信号線Sj、信号線Sj+1に接続されている場合について示している。
なお、図57のタイミングチャートは、i行目の走査線Giが選択されるタイミング、第
1のスイッチ5603aのオン及びオフのタイミング5703a、第2のスイッチ560
3bのオン及びオフのタイミング5703b、第3のスイッチ5603cのオン及びオフ
のタイミング5703c及びJ列目の配線5621_Jに入力される信号5721_Jを
示している。
なお、配線5621_1〜配線5621_Mには第1のサブ選択期間T1、第2のサブ選
択期間T2及び第3のサブ選択期間T3において、それぞれ別のビデオ信号が入力されて
いる。例えば、第1のサブ選択期間T1において配線5621_Jに入力されるビデオ信
号は信号線Sj−1に入力され、第2のサブ選択期間T2において配線5621_Jに入
力されるビデオ信号は信号線Sjに入力され、第3のサブ選択期間T3において配線56
21_Jに入力されるビデオ信号は信号線Sj+1に入力される。また、第1のサブ選択
期間T1、第2のサブ選択期間T2及び第3のサブ選択期間T3において、配線5621
_Jに入力されるビデオ信号をそれぞれDataj−1、Dataj、Dataj+1と
する。
図57に示すように、第1のサブ選択期間T1において第1のスイッチ5603aがオン
し、第2のスイッチ5603b及び第3のスイッチ5603cがオフとなる。このとき、
配線5621_Jに入力されるDataj−1が、第1のスイッチ5603aを介して信
号線Sj−1に入力される。第2のサブ選択期間T2では、第2のスイッチ5603bが
オンし、第1のスイッチ5603a及び第3のスイッチ5603cがオフとなる。このと
き、配線5621_Jに入力されるDatajが、第2のスイッチ5603bを介して信
号線Sjに入力される。第3のサブ選択期間T3では、第3のスイッチ5603cがオン
し、第1のスイッチ5603a及び第2のスイッチ5603bがオフとなる。このとき、
配線5621_Jに入力されるDataj+1が、第3のスイッチ5603cを介して信
号線Sj+1に入力される。
以上のことから、図56の信号線駆動回路は、1ゲート選択期間を3つに分割することで
、1ゲート選択期間中に1つの配線5621から3つの信号線にビデオ信号を入力するこ
とができる。したがって、図56の信号線駆動回路は、ドライバIC5601が形成され
る基板と、画素部が形成されている基板との接続数を信号線の数に比べて約1/3にする
ことができる。接続数が約1/3になることによって、図56の信号線駆動回路は、信頼
性、歩留まりなどを上げることができる。
なお、本実施形態の信号線駆動回路を実施形態1乃至実施形態8に示した表示装置に適用
することによって、さらに画素部が形成されている基板と外部基板との接続数を減らすこ
とができる。したがって、本発明の表示装置は、信頼性及び歩留まりを高くすることがで
きる。
次に、第1のスイッチ5603a、第2のスイッチ5603b及び第3のスイッチ560
3cにNチャネル型のトランジスタを適用した場合について図59を参照して説明する。
なお、図56と同様なものに関しては共通の符号を用いて示し、同一部分又は同様な機能
を有する部分の詳細な説明は省略する。
第1のトランジスタ5903aが第1のスイッチ5603aに相当し、第2のトランジス
タ5903bが第2のスイッチ5603bに相当し、第3のトランジスタ5903cが第
3のスイッチ5603cに相当する。
例えば、スイッチ群5602_Jの場合、第1のトランジスタ5903aは、第1端子が
配線5621_Jに接続され、第2端子が信号線Sj−1に接続され、ゲート電極が第1
の配線5611に接続されている。第2のトランジスタ5903bは、第1端子が配線5
621_Jに接続され、第2端子が信号線Sjに接続され、ゲート電極が第2の配線56
12に接続されている。第3のトランジスタ5903cは、第1端子が配線5621_J
に接続され、第2端子が信号線Sj+1に接続され、ゲート電極が第3の配線5613に
接続されている。
なお、第1のトランジスタ5903a、第2のトランジスタ5903b、第3のトランジ
スタ5903cは、それぞれスイッチングトランジスタとして機能する。また、第1のト
ランジスタ5903a、第2のトランジスタ5903b、第3のトランジスタ5903c
は、それぞれゲート電極に入力される信号がHレベルのときにオンとなり、ゲート電極に
入力される信号がLレベルのときにオフとなる。
なお、第1のスイッチ5603a、第2のスイッチ5603b及び第3のスイッチ560
3cとしてNチャネル型のトランジスタを用いることによって、トランジスタの半導体層
として、アモルファスシリコンを用いることができるため、製造工程の簡略化を図ること
ができ、製造コストの削減や歩留まりの向上を図ることができる。さらに、大型の表示パ
ネルなどの半導体装置を作製することも可能となる。また、トランジスタの半導体層とし
て、ポリシリコンや単結晶シリコンを用いても製造工程の簡略化を図ることができる。し
たがって、図59の信号線駆動回路は実施の形態1乃至実施の形態4の表示装置に適用す
ることが望ましい。
図59の信号線駆動回路では、第1のトランジスタ5903a、第2のトランジスタ59
03b、第3のトランジスタ5903cとしてNチャネル型のトランジスタを用いた場合
について説明したが、第1のトランジスタ5903a、第2のトランジスタ5903b、
第3のトランジスタ5903cとしてPチャネル型のトランジスタを用いてもよい。この
とき、トランジスタはゲート電極に入力される信号がLレベルのときにオンとなり、ゲー
ト電極に入力される信号がHレベルのときにオフとなる。なお、第1のトランジスタ59
03a、第2のトランジスタ5903b、第3のトランジスタ5903cとしてPチャネ
ル型のトランジスタを用いた場合は、実施の形態5乃至実施の形態8の表示装置に適用す
ることが望ましい。
なお、図56のように、1ゲート選択期間を複数のサブ選択期間に分割し、複数のサブ選
択期間それぞれにおいてある1つの配線から複数の信号線それぞれにビデオ信号を入力す
ることができれば、スイッチの配置や数、駆動方法などは限定されない。例えば、3つ以
上のサブ選択期間それぞれにおいて1つの配線から3つ以上の信号線それぞれにビデオ信
号を入力する場合は、スイッチ及びスイッチを制御するための配線を追加すればよい。た
だし、1ゲート選択期間を4つ以上のサブ選択期間に分割すると、1つのサブ選択期間が
短くなる。したがって、1ゲート選択期間は、2つ又は3つのサブ選択期間に分割するこ
とが望ましい。
例えば、図58のタイミングチャートに示すように、1つの選択期間をプリチャージ期間
Tp、第1のサブ選択期間T1、第2のサブ選択期間T2、第3のサブ選択期間T3に分
割してもよい。なお、図58のタイミングチャートは、i行目の走査線Giが選択される
タイミング、第1のスイッチ5603aのオン及びオフのタイミング5803a、第2の
スイッチ5603bのオン及びオフのタイミング5803b、第3のスイッチ5603c
のオン及びオフのタイミング5803c及びJ列目の配線5621_Jに入力される信号
5821_Jを示している。図58に示すように、プリチャージ期間Tpにおいて第1の
スイッチ5603a、第2のスイッチ5603b及び第3のスイッチ5603cがオンと
なる。このとき、配線5621_Jに入力されるプリチャージ電圧Vpが第1のスイッチ
5603a、第2のスイッチ5603b及び第3のスイッチ5603cを介してそれぞれ
信号線Sj−1、信号線Sj、信号線Sj+1に入力される。第1のサブ選択期間T1に
おいて第1のスイッチ5603aがオンし、第2のスイッチ5603b及び第3のスイッ
チ5603cがオフとなる。このとき、配線5621_Jに入力されるDataj−1が
、第1のスイッチ5603aを介して信号線Sj−1に入力される。第2のサブ選択期間
T2では、第2のスイッチ5603bがオンし、第1のスイッチ5603a及び第3のス
イッチ5603cがオフとなる。このとき、配線5621_Jに入力されるDatajが
、第2のスイッチ5603bを介して信号線Sjに入力される。第3のサブ選択期間T3
では、第3のスイッチ5603cがオンし、第1のスイッチ5603a及び第2のスイッ
チ5603bがオフとなる。このとき、配線5621_Jに入力されるDataj+1が
、第3のスイッチ5603cを介して信号線Sj+1に入力される。
以上のことから、図58のタイミングチャートのように動作させた図56の信号線駆動回
路は、サブ選択期間の前にプリチャージ選択期間を設けることによって、信号線をプリチ
ャージできるため、画素へのビデオ信号の書き込みを高速に行うことができる。また、信
号線がプリチャージされているため、画素が正確なビデオ信号を保持することができる。
もちろん、図58のタイミングチャートのように動作させた図56の信号線駆動回路は、
図57のタイミングチャートのように動作させた図56の信号線駆動回路と同様に、ドラ
イバIC5601が形成される基板と、画素部が形成されている基板との接続数を信号線
の数に比べて約1/3にすることができ、接続数が約1/3になることによって、信頼性
、歩留まりなどを上げることができる。なお、図57と同様なものに関しては共通の符号
を用いて示し、同一部分又は同様な機能を有する部分の詳細な説明は省略する。
図60においても、図56のように、1ゲート選択期間を複数のサブ選択期間に分割し、
複数のサブ選択期間それぞれにおいてある1つの配線から複数の信号線それぞれにビデオ
信号を入力することができる。なお、図60は、信号線駆動回路のうちJ列目のスイッチ
群6022_Jのみを示している。スイッチ群6022_Jは、第1のトランジスタ60
01、第2のトランジスタ6002、第3のトランジスタ6003、第4のトランジスタ
6004、第5のトランジスタ6005、第6のトランジスタ6006を有している。第
1のトランジスタ6001、第2のトランジスタ6002、第3のトランジスタ6003
、第4のトランジスタ6004、第5のトランジスタ6005、第6のトランジスタ60
06はNチャネル型のトランジスタである。スイッチ群6022_Jは、第1の配線60
11、第2の配線6012、第3の配線6013、第4の配線6014、第5の配線60
15、第6の配線6016、配線5621_J、信号線Sj−1、信号線Sj、信号線S
j+1に接続されている。
第1のトランジスタ6001の第1端子は配線5621_Jに接続され、第2端子は信号
線Sj−1に接続され、ゲート端子は第1の配線6011に接続されている。第2のトラ
ンジスタ6002の第1端子は配線5621_Jに接続され、第2端子は信号線Sj−1
に接続され、ゲート端子は第2の配線6012に接続されている。第3のトランジスタ6
003の第1端子は配線5621_Jに接続され、第2端子は信号線Sjに接続され、ゲ
ート端子は第3の配線6013に接続されている。第4のトランジスタ6004の第1端
子は配線5621_Jに接続され、第2端子は信号線Sjに接続され、ゲート端子は第4
の配線6014に接続されている。第5のトランジスタ6005の第1端子は配線562
1_Jに接続され、第2端子は信号線Sj+1に接続され、ゲート端子は第5の配線60
15に接続されている。第6のトランジスタ6006の第1端子は配線5621_Jに接
続され、第2端子は信号線Sj+1に接続され、ゲート端子は第6の配線6016に接続
されている。
なお、第1のトランジスタ6001、第2のトランジスタ6002、第3のトランジスタ
6003、第4のトランジスタ6004、第5のトランジスタ6005、第6のトランジ
スタ6006は、それぞれスイッチングトランジスタとして機能する。また、第1のトラ
ンジスタ6001、第2のトランジスタ6002、第3のトランジスタ6003、第4の
トランジスタ6004、第5のトランジスタ6005、第6のトランジスタ6006は、
それぞれゲート端子に入力される信号がHレベルのときにオンとなり、ゲート端子に入力
される信号がLレベルのときにオフとなる。
なお、第1の配線6011及び第2の配線6012は、図59の第1の配線5911に相
当する。第3の配線6013及び第4の配線6014は、図59の第2の配線5912に
相当する。第5の配線6015及び第6の配線6016は、図59の第3の配線5913
に相当する。なお、第1のトランジスタ6001及び第2のトランジスタ6002は、図
59の第1のトランジスタ5903aに相当する。第3のトランジスタ6003及び第4
のトランジスタ6004は、図59の第2のトランジスタ5903bに相当する。第5の
トランジスタ6005及び第6のトランジスタ6006は、図59の第3のトランジスタ
5903cに相当する。
図60では、図57に示した第1のサブ選択期間T1において第1のトランジスタ600
1又は第2のトランジスタ6002のどちらかがオンとなる。第2のサブ選択期間T2に
おいて第3のトランジスタ6003又は第4のトランジスタ6004のどちらかがオンと
なる。第3のサブ選択期間T3において第5のトランジスタ6005又は第6のトランジ
スタ6006のどちらかがオンとなる。また、図58に示したプリチャージ期間Tpにお
いて第1のトランジスタ6001、第3のトランジスタ6003及び第5のトランジスタ
6005か、第2のトランジスタ6002、第4のトランジスタ6004及び第6のトラ
ンジスタ6006のどちらかがオンとなる。
したがって、図60では、各トランジスタのオン時間を短くすることができるため、各ト
ランジスタの特性劣化を抑制することができる。なぜなら、例えば図57に示した第1の
サブ選択期間T1においては、第1のトランジスタ6001又は第2のトランジスタ60
02のどちらかがオンとなればビデオ信号を信号線Sj−1に入力することができるから
である。なお、例えば図57に示した第1のサブ選択期間T1において、第1のトランジ
スタ6001及び第2のトランジスタ6002を同時にオンとなることによって、高速に
ビデオ信号を信号線Sj−1に入力することもできる。
なお、第1のトランジスタ6001、第3のトランジスタ6003及び第5のトランジス
タ6005、第2のトランジスタ6002、第4のトランジスタ6004及び第6のトラ
ンジスタ6006としてNチャネル型のトランジスタを用いることによって、トランジス
タの半導体層として、アモルファスシリコンを用いることができるため、製造工程の簡略
化を図ることができ、製造コストの削減や歩留まりの向上を図ることができるからである
。さらに、大型の表示パネルなどの半導体装置を作製することも可能となるからである。
また、トランジスタの半導体層として、ポリシリコンや単結晶シリコンを用いても製造工
程の簡略化を図ることができる。したがって、図60の信号線駆動回路は実施の形態1乃
至実施の形態4の表示装置に適用することが望ましい。
なお、図60では、2つのトランジスタを配線5621と信号線との間に並列に接続する
場合について説明した。しかし、これに限定されず、3つ以上のトランジスタを配線56
21と信号線との間に並列に接続してもよい。こうすることで、さらに各トランジスタの
特性劣化を抑制することができる。
なお、本実施の形態で示した信号線駆動回路は、本明細書中の他の実施の形態に示した表
示装置の構成と自由に組み合わせて実施することができる。また、本実施の形態で示した
信号線駆動回路の構成も自由に組み合わせて実施することができる。
(実施の形態12)
本実施の形態では、実施の形態1乃至実施の形態8に示した表示装置の静電破壊による不
良を防止するための構成について説明する。
なお、静電破壊とは、人体又は物体に蓄積された正又は負の電荷が半導体デバイスに触れ
た時にデバイスの入出力端子を介して瞬時に放電されることで、デバイス内部に大電流が
流れて発生する破壊のことである。
図61(A)は、保護ダイオードによって走査線に発生する静電破壊を防止するための構
成を示す。図61(A)は、保護ダイオードを配線6111と走査線との間に配置した構
成である。なお、図示はしないが、i行目の走査線Giには複数の画素が接続されている
。なお、保護ダイオードとしては、トランジスタ6101を用いる。なお、トランジスタ
6101はNチャネル型のトランジスタである。ただし、Pチャネル型のトランジスタを
用いてもよく、トランジスタ6101の極性は走査線駆動回路や画素が有するトランジス
タの極性と同様なものを用いればよい。
なお、保護ダイオードは1つだけ配置されているが、複数個の保護ダイオードが直列に配
置されていてもよいし、並列に配置されていてもよいし、直並列に配置されていてもよい
トランジスタ6101は第1端子がi行目の走査線Giに接続され、第2端子が配線61
11に接続され、ゲート端子がi行目の走査線Giに接続されている。
図61(A)の動作について説明する。配線6111にはある電位が入力されており、そ
の電位は、i行目の走査線Giに入力される信号のLレベルよりも低い電位である。正又
は負の電荷がi行目の走査線Giに放電されていない場合、i行目の走査線Giの電位は
Hレベル若しくはLレベルであるため、トランジスタ6101はオフとなる。一方、負の
電荷がi行目の走査線Giに放電された場合、i行目の走査線Giの電位は瞬間的に下が
る。このとき、i行目の走査線Giの電位が配線6111の電位からトランジスタ610
1のしきい値電圧を引いた値よりも低くなると、トランジスタ6101がオンとなり、電
流がトランジスタ6101を介して配線6111に流れる。したがって、図61(A)に
示した構成によって、大電流が画素に流れ込むことを防ぐことができるため、画素の静電
破壊を防止することができる。
なお、図61(B)は、正の電荷がi行目の走査線Giに放電された場合に静電破壊を防
止するための構成である。保護ダイオードとして機能するトランジスタ6102が走査線
と配線6112との間に配置されている。なお、保護ダイオードは1つだけ配置されてい
るが、複数個の保護ダイオードが直列に配置されていてもよいし、並列に配置されていて
もよいし、直並列に配置されていてもよい。なお、トランジスタ6102はNチャネル型
のトランジスタである。ただし、Pチャネル型のトランジスタを用いてもよく、トランジ
スタ6102の極性は走査線駆動回路や画素が有するトランジスタの極性と同様なものを
用いればよい。トランジスタ6102は第1端子がi行目の走査線Giに接続され、第2
端子が配線6112に接続され、ゲート端子が配線6112に接続されている。なお、配
線6112には、i行目の走査線Giに入力される信号のHレベルよりも高い電位が入力
されている。したがって、トランジスタ6102は、電荷がi行目の走査線Giに放電さ
れていない場合には、オフとなる。一方、正の電荷がi行目の走査線Giに放電された場
合、i行目の走査線Giの電位は瞬間的に上昇する。このとき、i行目の走査線Giの電
位が配線6112の電位とトランジスタ6102のしきい値電圧との和よりも高くなると
、トランジスタ6102がオンとなり、電流がトランジスタ6102を介して配線611
2に流れる。したがって、図61(B)に示した構成によって、大電流が画素に流れ込む
ことを防ぐことができるため、画素の静電破壊を防止することができる。
なお、図61(C)に示すように、図61(A)と図61(B)とを組み合わせた構成に
することで、正の電荷がi行目の走査線Giに放電された場合でも、負の電荷がi行目の
走査線Giに放電された場合でも、画素の静電破壊を防止することができる。なお、図6
1(A)、(B)と同様なものに関しては共通の符号を用いて示し、同一部分又は同様な
機能を有する部分の詳細な説明は省略する。
図62(A)は、保護ダイオードとして機能するトランジスタ6201を走査線と保持容
量線との間に接続した場合の構成を示す。なお、保護ダイオードは1つだけ配置されてい
るが、複数個の保護ダイオードが直列に配置されていてもよいし、並列に配置されていて
もよいし、直並列に配置されていてもよい。なお、トランジスタ6201はNチャネル型
のトランジスタである。ただし、Pチャネル型のトランジスタを用いてもよく、トランジ
スタ6201の極性は走査線駆動回路や画素が有するトランジスタの極性と同様なものを
用いればよい。なお、配線6211は、保持容量線として機能する。トランジスタ620
1の第1端子はi行目の走査線Giに接続され、第2端子は配線6211に接続され、ゲ
ート電極はi行目の走査線Giに接続されている。なお、配線6211には、i行目の走
査線Giに入力される信号のLレベルよりも低い電位が入力されている。したがって、ト
ランジスタ6201は、電荷がi行目の走査線Giに放電されていない場合には、オフと
なる。一方、負の電荷がi行目の走査線Giに放電された場合、i行目の走査線Giの電
位は瞬間的に下がる。このとき、i行目の走査線Giの電位が配線6211の電位からト
ランジスタ6201のしきい値電圧を引いた値よりも低くなると、トランジスタ6201
がオンとなり、電流がトランジスタ6201を介して配線6211に流れる。したがって
、図62(A)に示した構成によって、大電流が画素に流れ込むことを防ぐことができる
ため、画素の静電破壊を防止することができる。また、図62(A)に示した構成では、
保持容量線を電荷を逃がす配線として利用しているので、新たに配線を追加する必要がな
い。
なお、図62(B)は、正の電荷がi行目の走査線Giに放電された場合に静電破壊を防
止するための構成である。ここでは、配線6211には、i行目の走査線Giに入力され
る信号のHレベルよりも高い電位が入力されている。したがって、トランジスタ6202
は、電荷がi行目の走査線Giに放電されていない場合には、オフとなる。一方、正の電
荷がi行目の走査線Giに放電された場合、i行目の走査線Giの電位は瞬間的に上昇す
る。このとき、i行目の走査線Giの電位が配線6211の電位とトランジスタ6202
のしきい値電圧との和よりも高くなると、トランジスタ6202がオンとなり、電流がト
ランジスタ6202を介して配線6211に流れる。したがって、図62(B)に示した
構成によって、大電流が画素に流れ込むことを防ぐことができるため、画素の静電破壊を
防止することができる。また、図62(A)に示した構成では、保持容量線を電荷を逃が
す配線として利用しているので、新たに配線を追加する必要がない。なお、図62(B)
と同様なものに関しては共通の符号を用いて示し、同一部分又は同様な機能を有する部分
の詳細な説明は省略する。
次に、保護ダイオードによって信号線に発生する静電破壊を防止するための構成を図64
(A)に示す。図64(A)は、保護ダイオードを配線6411と信号線との間に配置し
た場合の構成である。なお、図示はしないがj列目の信号線Sjには複数の画素が接続さ
れている。なお、保護ダイオードとしては、トランジスタ6401を用いる。なお、トラ
ンジスタ6401はNチャネル型のトランジスタである。ただし、Pチャネル型のトラン
ジスタを用いてもよく、トランジスタ6401の極性は信号線駆動回路や画素が有するト
ランジスタの極性と同様なものを用いればよい。
なお、保護ダイオードは1つだけ配置されているが、複数個の保護ダイオードが直列に配
置されていてもよいし、並列に配置されていてもよいし、直並列に配置されていてもよい
トランジスタ6401は第1端子がj列目の信号線Sjに接続され、第2端子が配線64
11に接続され、ゲート端子がj列目の信号線Sjに接続されている。
図64(A)の動作について説明する。配線6411にはある電位が入力されており、そ
の電位は、j列目の信号線Sjに入力されるビデオ信号の最小値よりも低い電位である。
正又は負の電荷がj列目の信号線Sjに放電されていない場合、j列目の信号線Sjの電
位はビデオ信号と同電位であるため、トランジスタ6401はオフとなる。一方、負の電
荷がj列目の信号線Sjに放電された場合、j列目の信号線Sjの電位は瞬間的に下がる
。このとき、j列目の信号線Sjの電位が配線6411の電位からトランジスタ6401
のしきい値電圧を引いた値よりも低くなると、トランジスタ6401がオンとなり、電流
がトランジスタ6401を介して配線6411に流れる。したがって、図64(A)に示
した構成によって、大電流が画素に流れ込むことを防ぐことができるため、画素の静電破
壊を防止することができる。
なお、図64(B)は、正の電荷がj列目の信号線Sjに放電された場合に静電破壊を防
止するための構成である。保護ダイオードとして機能するトランジスタ6402が信号線
と配線6412との間に配置されている。なお、保護ダイオードは1つだけ配置されてい
るが、複数個の保護ダイオードが直列に配置されていてもよいし、並列に配置されていて
もよいし、直並列に配置されていてもよい。なお、トランジスタ6402はNチャネル型
のトランジスタである。ただし、Pチャネル型のトランジスタを用いてもよく、トランジ
スタ6402の極性は信号線駆動回路や画素が有するトランジスタの極性と同様なものを
用いればよい。トランジスタ6402は第1端子がj列目の信号線Sjに接続され、第2
端子が配線6412に接続され、ゲート端子が配線6412に接続されている。なお、配
線6412には、j列目の信号線Sjに入力されるビデオ信号の最大値よりも高い電位が
入力されている。したがって、トランジスタ6402は、電荷がj列目の信号線Sjに放
電されていない場合ときには、オフとなる。一方、正の電荷がj列目の信号線Sjに放電
された場合、j列目の信号線Sjの電位は瞬間的に上昇する。このとき、j列目の信号線
Sjの電位が配線6412の電位とトランジスタ6402のしきい値電圧との和よりも高
くなると、トランジスタ6402がオンとなり、電流がトランジスタ6402を介して配
線6412に流れる。したがって、図64(B)に示した構成によって、大電流が画素に
流れ込むことを防ぐことができるため、画素の静電破壊を防止することができる。
なお、図64(C)に示すように、図64(A)と図64(B)とを組み合わせた構成に
することで、正の電荷がj列目の信号線Sjに放電された場合でも、負の電荷がj列目の
信号線Sjに放電された場合でも、画素の静電破壊を防止することができる。なお、図6
4(A)、(B)と同様なものに関しては共通の符号を用いて示し、同一部分又は同様な
機能を有する部分の詳細な説明は省略する。
本実施の形態では、走査線及び信号線に接続された画素の静電破壊を防止するための構成
を説明した。しかし、本実施の形態の構成は、走査線及び信号線に接続された画素の静電
破壊の防止だけに適用されるものではない。例えば、実施の形態1乃至実施の形態8に示
した走査線駆動回路及び信号線駆動回路に接続されている信号又は電位が入力された配線
に本実施の形態を適用する場合は、走査線駆動回路及び信号線駆動回路の静電破壊を防止
することができる。
なお、本実施の形態で示した表示装置は、本明細書中の他の実施の形態に示した表示装置
の構成と自由に組み合わせて実施することができる。また、本実施の形態で示した表示装
置の構成も自由に組み合わせて実施することができる。
(実施の形態13)
本実施の形態では、実施の形態1乃至実施の形態8に示した表示装置に適用できる表示装
置の新たな構成について説明する。
図63(A)は、ダイオード接続されたトランジスタをある走査線と別の走査線との間に
配置した場合の構成である。図63(A)では、i−1行目の走査線Gi−1とi行目の
走査線Giとの間にダイオード接続されたトランジスタ6301aを配置し、i行目の走
査線Giとi+1行目の走査線Gi+1との間にダイオード接続されたトランジスタ63
01bを配置した場合の構成を示している。なお、トランジスタ6301a及びトランジ
スタ6301bはNチャネル型のトランジスタである。ただし、Pチャネル型のトランジ
スタを用いてもよく、トランジスタ6301a及びトランジスタ6301bの極性は走査
線駆動回路や画素が有するトランジスタの極性と同様なものを用いればよい。
なお、図63(A)では、代表してi−1行目の走査線Gi−1、i行目の走査線Gi及
びi+1行目の走査線Gi+1を示しているが、他の走査線も同様にダイオード接続され
たトランジスタが配置されている。
トランジスタ6301aの第1端子はi行目の走査線Giに接続され、第2端子はi−1
行目の走査線Gi−1に接続され、ゲート端子はGi−1行目の走査線Gi−1に接続さ
れている。トランジスタ6301bの第1端子はi+1行目の走査線Gi+1に接続され
、第2端子はi行目の走査線Giに接続され、ゲート端子はi行目の走査線Giに接続さ
れている。
図63(A)の動作について説明する。実施の形態1乃至実施の形態4に示した走査線駆
動回路では、非選択期間において、i−1行目の走査線Gi−1、i行目の走査線Gi及
びi+1行目の走査線Gi+1はLレベルを維持している。したがって、トランジスタ6
301a及びトランジスタ6301bはオフとなる。しかしながら、例えばノイズなどに
よってi行目の走査線Giの電位が上昇した場合、i行目の走査線Giが画素を選択して
しまい、画素に不正なビデオ信号が書き込まれてしまう。そこで、図63(A)のように
ダイオード接続したトランジスタを走査線間に配置しておくことで、画素に不正なビデオ
信号が書き込まれることを防止することができる。なぜなら、i行目の走査線Giの電位
がi−1行目の走査線Gi−1の電位とトランジスタ6301aのしきい値電圧との和以
上に上昇すると、トランジスタ6301aがオンとなり、i行目の走査線Giの電位が下
がる。したがって、i行目の走査線Giによって画素が選択されることはないからである
なお、図63(A)の構成は、特に走査線駆動回路と画素部とを同一基板上に一体形成し
た場合に有利である。なぜなら、Nチャネル型のトランジスタ、又はPチャネル型のトラ
ンジスタだけで構成されている走査線駆動回路では、走査線が浮遊状態になることがあり
、走査線にノイズが発生しやすいからである。
なお、図63(B)は、走査線間に配置するダイオード接続されたトランジスタの向きを
逆にした場合の構成である。なお、トランジスタ6302a及びトランジスタ6302b
はNチャネル型のトランジスタである。ただし、Pチャネル型のトランジスタを用いても
よく、トランジスタ6302a及びトランジスタ6302bの極性は走査線駆動回路や画
素が有するトランジスタの極性と同様なものを用いればよい。図63(B)では、トラン
ジスタ6302aの第1端子がi行目の走査線Giに接続され、第2端子がi−1行目の
走査線Gi−1に接続され、ゲート端子がi行目の走査線Giに接続されている。トラン
ジスタ6302bの第1端子がi+1行目の走査線Gi+1に接続され、第2端子がi行
目の走査線Giに接続され、ゲート端子がi+1行目の走査線Gi+1に接続されている
。図63(B)は、図64(A)と同様に、i行目の走査線Giの電位がi+1行目の走
査線Gi+1の電位とトランジスタ6302bのしきい値電圧との和以上に上昇すると、
トランジスタ6302bがオンとなり、i行目の走査線Giの電位が下がる。したがって
、i行目の走査線Giによって画素が選択されることはなく、画素に不正なビデオ信号が
書き込まれることを防止することができる。
なお、図63(C)に示すように、図63(A)と図63(B)とを組み合わせた構成に
することで、i行目の走査線Giの電位が上昇しても、トランジスタ6301a及びトラ
ンジスタ6302bがオンとなるので、i行目の走査線Giの電位が下がる。なお、図6
3(C)では、電流が2つのトランジスタを介して流れるので、より大きいノイズを除去
することが可能である。なお、図63(A)、(B)と同様なものに関しては共通の符号
を用いて示し、同一部分又は同様な機能を有する部分の詳細な説明は省略する。
なお、図62(A)及び(B)に示すように、走査線と保持容量線との間にダイオード接
続したトランジスタを配置しても図63(A)、(B)、(C)と同様の効果を得ること
ができる。
なお、本実施の形態で示した表示装置は、本明細書中の他の実施の形態に示した表示装置
の構成と自由に組み合わせて実施することができる。また、本実施の形態で示した表示装
置の構成も自由に組み合わせて実施することができる。
(実施の形態14)
本実施の形態では、上記実施の形態で示した画素構成を有する表示パネルの構成について
図100(a)、(b)を用いて説明する。
なお、図100(a)は、表示パネルを示す上面図、図100(b)は図100(a)を
A−A’で切断した断面図である。点線で示された信号制御回路10001、画素部10
002、第1のゲートドライバ10003、第2のゲートドライバ10006を有する。
また、封止基板10004、シール材10005を有し、シール材10005で囲まれた
内側は、空間10007になっている。
なお、配線10008は第1のゲートドライバ10003、第2のゲートドライバ100
06及び信号制御回路10001に入力される信号を伝送するための配線であり、外部入
力端子となるFPC(フレキシブルプリントサーキット)10009からビデオ信号、ク
ロック信号、スタート信号等を受け取る。FPC10009と表示パネルとの接続部上に
はICチップ(メモリ回路や、バッファ回路などが形成された半導体チップ)10019
がCOG(Chip On Glass)等で実装されている。なお、ここではFPCし
か図示されていないが、このFPCにはプリント配線基板(PWB)が取り付けられてい
てもよい。本明細書における表示装置とは、表示パネル本体だけでなく、それにFPCも
しくはPWBが取り付けられた状態をも含むものとする。また、ICチップなどが実装さ
れたものを含むものとする。
次に、断面構造について図100(b)を用いて説明する。基板10010上には画素部
10002とその周辺駆動回路(第1のゲートドライバ10003、第2のゲートドライ
バ10006及び信号制御回路10001)が形成されているが、ここでは、信号制御回
路10001と、画素部10002が示されている。
なお、信号制御回路10001はNチャネル型であるトランジスタ10020やNチャネ
ル型であるトランジスタ10021のように単極性のトランジスタで構成されている。な
お、画素構成には図46、図65、図66及び図67の画素構成を適用することにより単
極性のトランジスタで画素を構成することができる。よって、周辺駆動回路をNチャネル
型トランジスタで構成すれば単極性表示パネルを作製することができる。もちろん、単極
性のトランジスタだけでなくPチャネル型トランジスタも用いてCMOS回路を形成して
もよい。
なお、トランジスタ10020、及びトランジスタ10021がPチャネル型だった場合
でも、周辺駆動回路をPチャネル型トランジスタで構成すれば単極性の表示パネルを作成
することができる。もちろん、単極性のトランジスタだけでなくNチャネル型トランジス
タも用いてCMOS回路を形成してもよい。
また、本実施の形態では、基板上に周辺駆動回路を一体形成した表示パネルを示すが、必
ずしもその必要はなく、周辺駆動回路の全部若しくは一部をICチップなどに形成し、C
OGなどで実装してもよい。その場合には駆動回路は単極性にする必要がなくNチャネル
型トランジスタとPチャネル型トランジスタとを組み合わせて用いることができる。
また、画素部10002はトランジスタ10011と、トランジスタ10012とを有し
ている。なお、トランジスタ10012のソース端子は第1の電極(画素電極)1001
3と接続されている。また、第1の電極10013の端部を覆って絶縁物10014が形
成されている。ここでは、ポジ型の感光性アクリル樹脂膜を用いることにより形成する。
また、カバレッジを良好なものとするため、絶縁物10014の上端部または下端部に曲
率を有する曲面が形成されるようにする。例えば、絶縁物10014の材料としてポジ型
の感光性アクリルを用いた場合、絶縁物10014の上端部のみに曲率半径(0.2μm
〜3μm)を有する曲面を持たせることが好ましい。また、絶縁物10014として、感
光性の光によってエッチャントに不溶解性となるネガ型、或いは光によってエッチャント
に溶解性となるポジ型のいずれも使用することができる。
第1の電極10013上には、有機化合物を含む層10016、および第2の電極(対向
電極)10017がそれぞれ形成されている。ここで、陽極として機能する第1の電極1
0013に用いる材料としては、仕事関数の大きい材料を用いることが望ましい。例えば
、ITO(インジウムスズ酸化物)膜、インジウム亜鉛酸化物(IZO)膜、窒化チタン
膜、クロム膜、タングステン膜、Zn膜、Pt膜などの単層膜の他、窒化チタンとアルミ
ニウムを主成分とする膜との積層、窒化チタン膜とアルミニウムを主成分とする膜と窒化
チタン膜との3層構造等を用いることができる。なお、積層構造とすると、配線としての
抵抗も低く、良好なオーミックコンタクトがとれ、さらに陽極として機能させることがで
きる。
また、有機化合物を含む層10016は、蒸着マスクを用いた蒸着法、またはインクジェ
ット法によって形成される。有機化合物を含む層10016には、元素周期表第4族金属
錯体をその一部に用いることとし、その他、組み合わせて用いることのできる材料として
は、低分子系材料であっても高分子系材料であってもよい。また、有機化合物を含む層に
用いる材料としては、通常、有機化合物を単層もしくは積層で用いる場合が多いが、本実
施の形態においては、有機化合物からなる膜の一部に無機化合物を用いる構成も含めるこ
ととする。さらに、公知の三重項材料を用いることも可能である。
さらに、有機化合物を含む層10016上に形成される第2の電極10017に用いる材
料としては、仕事関数の小さい材料(Al、Ag、Li、Ca、またはこれらの合金Mg
Ag、MgIn、AlLi、CaF、または窒化カルシウム)を用いればよい。なお、
有機化合物を含む層10016で生じた光が第2の電極10017を透過させる場合には
、第2の電極(陰極)10017として、膜厚を薄くした金属薄膜と、透明導電膜(IT
O(酸化インジウム酸化スズ合金)、酸化インジウム酸化亜鉛合金(In―ZnO
)、酸化亜鉛(ZnO)等)との積層を用いるのがよい。
さらにシール材10005で封止基板10004を基板10010と貼り合わせることに
より、基板10010、封止基板10004、およびシール材10005で囲まれた空間
10007に発光素子10018が備えられた構造になっている。なお、空間10007
には、不活性気体(窒素やアルゴン等)が充填される場合の他、シール材10005で充
填される構成も含むものとする。
なお、シール材10005にはエポキシ系樹脂を用いるのが好ましい。また、これらの材
料はできるだけ水分や酸素を透過しない材料であることが望ましい。また、封止基板10
004に用いる材料としてガラス基板や石英基板の他、FRP(Fiberglass−
ReinforcedPlastics)、PVF(ポリビニルフロライド)、ポリエス
テルまたはアクリル等からなるプラスチック基板を用いることができる。
以上のようにして、本発明の表示装置の画素構成を有する表示パネルを得ることができる
。なお、上述した構成は一例であって本発明の表示装置の表示パネルの構成はこれに限定
されない。
図100に示すように、信号制御回路10001、画素部10002、第1のゲートドラ
イバ10003及び第2のゲートドライバ10006を一体形成することで、表示装置の
低コスト化が図れる。また、この場合において、信号制御回路10001、画素部100
02、第1のゲートドライバ10003及び第2のゲートドライバ10006に用いられ
るトランジスタを単極性とすることで作製工程の簡略化が図れるためさらなる低コスト化
が図れる。
なお、表示パネルの構成としては、図100(a)に示したように信号制御回路1000
1、画素部10002、第1のゲートドライバ10003及び第2のゲートドライバ10
006を一体形成した構成に限られず、信号制御回路10001に相当する図101に示
す信号制御回路10101をICチップ上に形成して、COG等で表示パネルに実装した
構成としてもよい。なお、図101(a)の基板10100、画素部10102、第1の
ゲートドライバ10103、第2のゲートドライバ10104、FPC10105、IC
チップ10106、ICチップ10107、封止基板10108、シール材10109は
図100(a)の基板10010、画素部10002、第1のゲートドライバ10003
、第2のゲートドライバ10006、FPC10009、ICチップ10019、封止基
板10004、シール材10005に相当する。
つまり、駆動回路の高速動作が要求される信号制御回路のみを、CMOS等を用いてIC
チップに形成し、低消費電力化を図る。また、ICチップはシリコンウエハ等の半導体チ
ップとすることで、より高速動作且つ低消費電力化を図れる。
そして、第2のゲートドライバ10103や第1のゲートドライバ10104を画素部1
0102と一体形成することで、低コスト化が図れる。そして、この第2のゲートドライ
バ10103、第1のゲートドライバ10104及び画素部10102は単極性のトラン
ジスタで構成することでさらなる低コスト化が図れる。画素部10102の有する画素の
構成としては実施の形態10で示した画素を適用することができる。
こうして、高精細な表示装置の低コスト化が図れる。また、FPC10105と基板10
100との接続部において機能回路(メモリやバッファ)が形成されたICチップを実装
することで基板面積を有効利用することができる。
また、図100(a)の信号制御回路10001、第1のゲートドライバ10003及び
第2のゲートドライバ10006に相当する図101(b)の信号制御回路10111、
第1のゲートドライバ10114及び第2のゲートドライバ10113をICチップ上に
形成して、COG等で表示パネルに実装した構成としてもよい。この場合には高精細な表
示装置をより低消費電力にすることが可能である。よって、より消費電力が少ない表示装
置とするためには、画素部に用いられるトランジスタの半導体層にはアモルファスシリコ
ンを用いることが望ましい。なお、図101(b)の基板10110、画素部10112
、FPC10115、ICチップ10116、ICチップ10117、封止基板1011
8、シール材10119は図100(a)の基板10010、画素部10002、FPC
10009、ICチップ10019、ICチップ10022、封止基板10004、シー
ル材10005に相当する。
また、画素部10112のトランジスタの半導体層にアモルファスシリコンを用いること
により低コスト化を図ることができる。さらに、大型の表示パネルを作製することも可能
となる。
また、画素の行方向及び列方向に第2のゲートドライバ、第1のゲートドライバ及び信号
制御回路を設けなくてもよい。例えば、図75(a)に示すようにICチップ上に形成さ
れた周辺駆動回路7501が図101(b)に示す、第1のゲートドライバ10114、
第2のゲートドライバ10113及び信号制御回路10111の機能を有するようにして
もよい。なお、図75(a)の基板7500、画素部7502、FPC7504、ICチ
ップ7505、ICチップ7506、封止基板7507、シール材7508は図100(
a)の基板10010、画素部10002、FPC10009、ICチップ10019、
ICチップ10022、封止基板10004、シール材10005に相当する。
なお、図75(a)の表示装置の配線の接続を説明する模式図を図75(b)に示す。基
板7510、周辺駆動回路7511、画素部7512、FPC7513、FPC7514
を有する。FPC7513より周辺駆動回路7511に外部からの信号及び電源電位が入
力される。そして、周辺駆動回路7511からの出力は、画素部7512の有する画素に
接続された行方向及び列方向の配線に入力される。
さらに、発光素子10018に適用可能な発光素子の例を図76(a)、(b)に示す。
つまり、上記実施の形態で示した画素に適用可能な発光素子の構成について図76(a)
、(b)を用いて説明する。
図76(a)の発光素子は、基板7601の上に陽極7602、正孔注入材料からなる正
孔注入層7603、その上に正孔輸送材料からなる正孔輸送層7604、発光層7605
、電子輸送材料からなる電子輸送層7606、電子注入材料からなる電子注入層7607
、そして陰極7608を積層させた素子構造である。ここで、発光層7605は、一種類
の発光材料のみから形成されることもあるが、2種類以上の材料から形成されてもよい。
また、素子の構造は、この構造に限定されない。
また、図76(a)で示した各機能層を積層した積層構造の他、高分子化合物を用いた素
子、発光層に三重項励起状態から発光する三重項発光材料を利用した高効率素子など、バ
リエーションは多岐にわたる。ホールブロック層によってキャリアの再結合領域を制御し
、発光領域を二つの領域にわけることによって得られる白色発光素子などにも応用可能で
ある。
図76(a)に示す本実施の形態で示す素子作製方法は、まず、陽極7602(ITO)
を有する基板7601に正孔注入材料、正孔輸送材料、発光材料を順に蒸着する。次に電
子輸送材料、電子注入材料を蒸着し、最後に陰極7608を蒸着で形成する。
次に、正孔注入材料、正孔輸送材料、電子輸送材料、電子注入材料、発光材料の材料に好
適な材料を以下に列挙する。
正孔注入材料としては、有機化合物であればポルフィリン系の化合物や、フタロシアニン
(以下「HPc」と記す)、銅フタロシアニン(以下「CuPc」と記す)などが有効
である。また、使用する正孔輸送材料よりもイオン化ポテンシャルの値が小さく、かつ、
正孔輸送機能をもつ材料であれば、これも正孔注入材料として使用できる。導電性高分子
化合物に化学ドーピングを施した材料もあり、ポリスチレンスルホン酸(以下「PSS」
と記す)をドープしたポリエチレンジオキシチオフェン(以下「PEDOT」と記す)や
、ポリアニリンなどが挙げられる。また、絶縁体の高分子化合物も陽極の平坦化の点で有
効であり、ポリイミド(以下「PI」と記す)がよく用いられる。さらに、無機化合物も
用いられ、金や白金などの金属薄膜の他、酸化アルミニウム(以下「アルミナ」と記す)
の超薄膜などがある。
正孔輸送材料として最も広く用いられているのは、芳香族アミン系(すなわち、ベンゼン
環−窒素の結合を有するもの)の化合物である。広く用いられている材料として、4,4
’−ビス(ジフェニルアミノ)−ビフェニル(以下、「TAD」と記す)や、その誘導体
である4,4’−ビス[N−(3−メチルフェニル)−N−フェニル−アミノ]−ビフェ
ニル(以下、「TPD」と記す)、4,4’−ビス[N−(1−ナフチル)−N−フェニ
ル−アミノ]−ビフェニル(以下、「α−NPD」と記す)がある。4,4’,4”−ト
リス(N,N−ジフェニル−アミノ)−トリフェニルアミン(以下、「TDATA」と記
す)、4,4’,4”−トリス[N−(3−メチルフェニル)−N−フェニル−アミノ]
−トリフェニルアミン(以下、「MTDATA」と記す)などのスターバースト型芳香族
アミン化合物が挙げられる。
電子輸送材料としては、金属錯体がよく用いられ、Alq、BAlq、トリス(4−メチ
ル−8−キノリノラト)アルミニウム(以下、「Almq」と記す)、ビス(10−ヒド
ロキシベンゾ[h]−キノリナト)ベリリウム(以下、「Bebq」と記す)などのキノ
リン骨格またはベンゾキノリン骨格を有する金属錯体などがある。また、ビス[2−(2
−ヒドロキシフェニル)−ベンゾオキサゾラト]亜鉛(以下、「Zn(BOX)」と記
す)、ビス[2−(2−ヒドロキシフェニル)−ベンゾチアゾラト]亜鉛(以下、「Zn
(BTZ)」と記す)などのオキサゾール系、チアゾール系配位子を有する金属錯体も
ある。さらに、金属錯体以外にも、2−(4−ビフェニリル)−5−(4−tert−ブ
チルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール(以下、「PBD」と記す)、OXD−
7などのオキサジアゾール誘導体、TAZ、3−(4−tert−ブチルフェニル)−4
−(4−エチルフェニル)−5−(4−ビフェニリル)−1、2、4−トリアゾール(以
下、「p−EtTAZ」と記す)などのトリアゾール誘導体、バソフェナントロリン(以
下、「BPhen」と記す)、BCPなどのフェナントロリン誘導体が電子輸送性を有す
る。
電子注入材料としては、上で述べた電子輸送材料を用いることができる。その他に、フッ
化カルシウム、フッ化リチウム、フッ化セシウムなどの金属ハロゲン化物や、酸化リチウ
ムなどのアルカリ金属酸化物のような絶縁体の、超薄膜がよく用いられる。また、リチウ
ムアセチルアセトネート(以下、「Li(acac)」と記す)や8−キノリノラト−リ
チウム(以下、「Liq」と記す)などのアルカリ金属錯体も有効である。
発光材料としては、先に述べたAlq、Almq、BeBq、BAlq、Zn(BOX)
、Zn(BTZ)などの金属錯体の他、各種蛍光色素が有効である。蛍光色素としは
、青色の4,4’−ビス(2,2−ジフェニル−ビニル)−ビフェニルや、赤橙色の4−
(ジシアノメチレン)−2−メチル−6−(p−ジメチルアミノスチリル)−4H−ピラ
ンなどがある。また、三重項発光材料も可能であり、白金ないしはイリジウムを中心金属
とする錯体が主体である。三重項発光材料として、トリス(2−フェニルピリジン)イリ
ジウム、ビス(2−(4’−トリル)ピリジナト−N,C2’)アセチルアセトナトイリ
ジウム(以下「acacIr(tpy)」と記す)、2,3,7,8,23,13,1
7,18−オクタエチル−21H,23Hポルフィリン−白金などが知られている。
以上で述べたような各機能を有する材料を、各々組み合わせ、高信頼性の発光素子を作製
することができる。
また、実施の形態10で示した表示素子6521には図76(b)に示すように図76(
a)とは逆の順番に層を形成した発光素子を用いることができる。つまり、基板7611
の上に陰極7618、電子注入材料からなる電子注入層7617、その上に電子輸送材料
からなる電子輸送層7616、発光層7615、正孔輸送材料からなる正孔輸送層761
4、正孔注入材料からなる正孔注入層7613、そして陽極7612を積層させた素子構
造である。
また、発光素子は発光を取り出すために少なくとも陽極又は陰極の一方が透明であればよ
い。そして、基板上にトランジスタ及び発光素子を形成し、基板とは逆側の面から発光を
取り出す上面射出や、基板側の面から発光を取り出す下面射出や、基板側及び基板とは反
対側の面から発光を取り出す両面射出構造の発光素子があり、本発明の表示装置の画素構
成はどの射出構造の発光素子にも適用することができる。
上面射出構造の発光素子について図77(a)を用いて説明する。
基板7700上に駆動用トランジスタ7701が形成され、駆動用トランジスタ7701
のソース端子に接して第1の電極7702が形成され、その上に有機化合物を含む層77
03と第2の電極7704が形成されている。
また、第1の電極7702は発光素子の陽極である。そして第2の電極7704は発光素
子の陰極である。つまり、第1の電極7702と第2の電極7704とで有機化合物を含
む層7703が挟まれているところが発光素子となる。
また、ここで、陽極として機能する第1の電極7702に用いる材料としては、仕事関数
の大きい材料を用いることが望ましい。例えば、窒化チタン膜、クロム膜、タングステン
膜、Zn膜、Pt膜などの単層膜の他、窒化チタンとアルミニウムを主成分とする膜との
積層、窒化チタン膜とアルミニウムを主成分とする膜と窒化チタン膜との3層構造等を用
いることができる。なお、積層構造とすると、配線としての抵抗も低く、良好なオーミッ
クコンタクトがとれ、さらに陽極として機能させることができる。光を反射する金属膜を
用いることで光を透過させない陽極を形成することができる。
また、陰極として機能する第2の電極7704に用いる材料としては、仕事関数の小さい
材料(Al、Ag、Li、Ca、またはこれらの合金MgAg、MgIn、AlLi、C
aF、または窒化カルシウム)からなる金属薄膜と、透明導電膜(ITO(インジウム
スズ酸化物)、インジウム亜鉛酸化物(IZO)、酸化亜鉛(ZnO)等)との積層を用
いるのがよい。こうして薄い金属薄膜と、透明性を有する透明導電膜を用いることで光を
透過させることが可能な陰極を形成することができる。
こうして、図77(a)の矢印に示すように発光素子からの光を上面に取り出すことが可
能になる。つまり、図100の表示パネルに適用した場合には、封止基板10004側に
光が射出することになる。従って上面射出構造の発光素子を表示装置に用いる場合には封
止基板10004は光透過性を有する基板を用いる。
また、光学フィルムを設ける場合には、封止基板10004に光学フィルムを設ければよ
い。
なお、第1の電極7702を陰極として機能するMgAg、MgIn、AlLi等の仕事
関数の小さい材料からなる金属膜を用いることができる。そして、第2の電極7704に
はITO(インジウムスズ酸化物)膜、インジウム亜鉛酸化物(IZO)などの透明導電
膜を用いることができる。よって、この構成によれば、上面射出の透過率を高くすること
ができる。
また、下面射出構造の発光素子について図77(b)を用いて説明する。射出構造以外は
図77(a)と同じ構造の発光素子であるため同じ符号を用いて説明する。
ここで、陽極として機能する第1の電極7702に用いる材料としては、仕事関数の大き
い材料を用いることが望ましい。例えば、ITO(インジウムスズ酸化物)膜、インジウ
ム亜鉛酸化物(IZO)膜などの透明導電膜を用いることができる。透明性を有する透明
導電膜を用いることで光を透過させることが可能な陽極を形成することができる。
また、陰極として機能する第2の電極7704に用いる材料としては、仕事関数の小さい
材料(Al、Ag、Li、Ca、またはこれらの合金MgAg、MgIn、AlLi、C
aF、またはCaからなる金属膜を用いることができる。こうして、光を反射す
る金属膜を用いることで光が透過しない陰極を形成することができる。
こうして、図77(b)の矢印に示すように発光素子からの光を下面に取り出すことが可
能になる。つまり、図100の表示パネルに適用した場合には、基板10010側に光が
射出することになる。従って下面射出構造の発光素子を表示装置に用いる場合には基板1
0010は光透過性を有する基板を用いる。
また、光学フィルムを設ける場合には、基板10010に光学フィルムを設ければよい。
両面射出構造の発光素子について図77(c)を用いて説明する。射出構造以外は図77
(a)と同じ構造の発光素子であるため同じ符号を用いて説明する。
ここで、陽極として機能する第1の電極7702に用いる材料としては、仕事関数の大き
い材料を用いることが望ましい。例えば、ITO(インジウムスズ酸化物)膜、インジウ
ム亜鉛酸化物(IZO)膜などの透明導電膜を用いることができる。透明性を有する透明
導電膜を用いることで光を透過させることが可能な陽極を形成することができる。
また、陰極として機能する第2の電極7704に用いる材料としては、仕事関数の小さい
材料(Al、Ag、Li、Ca、またはこれらの合金MgAg、MgIn、AlLi、C
aF、または窒化カルシウム)からなる金属薄膜と、透明導電膜(ITO(インジウム
スズ酸化物)、酸化インジウム酸化亜鉛合金(In―ZnO)、酸化亜鉛(ZnO
)等)との積層を用いるのがよい。こうして薄い金属薄膜と、透明性を有する透明導電膜
を用いることで光を透過させることが可能な陰極を形成することができる。
こうして、図77(c)の矢印に示すように発光素子からの光を両面に取り出すことが可
能になる。つまり、図100の表示パネルに適用した場合には、基板10010側と封止
基板10004側に光が射出することになる。従って両面射出構造の発光素子を表示装置
に用いる場合には基板10010および封止基板10004は、ともに光透過性を有する
基板を用いる。
また、光学フィルムを設ける場合には、基板10010および封止基板10004の両方
に光学フィルムを設ければよい。
また、白色の発光素子とカラーフィルターを用いてフルカラー表示を実現する表示装置に
も本発明を適用することが可能である。
図78に示すように、基板7800上に下地膜7802が形成され、その上に駆動用トラ
ンジスタ7801が形成され、駆動用トランジスタ7801のソース端子に接して第1の
電極7803が形成され、その上に有機化合物を含む層7804と第2の電極7805が
形成されている。
また、第1の電極7803は発光素子の陽極である。そして第2の電極7805は発光素
子の陰極である。つまり、第1の電極7803と第2の電極7805とで有機化合物を含
む層7804が挟まれているところが発光素子となる。図78の構成では白色光を発光す
る。そして、発光素子の上部に赤色のカラーフィルター7806R、緑色のカラーフィル
ター7806G、青色のカラーフィルター7806Bを設けられており、フルカラー表示
を行うことができる。また、これらのカラーフィルターを隔離するブラックマトリクス(
BMともいう)7807が設けられている。
上述した発光素子の構成は組み合わせて用いることができ、本発明の表示装置に適宜用い
ることができる。また、上述した表示パネルの構成や、発光素子は例示であり、もちろん
画素構成は他の構成の表示装置に適用することもできる。
次に、表示パネルの画素部の部分断面図を示す。
まず、トランジスタの半導体層に結晶性半導体膜(ポリシリコン(p−Si:H)膜)を
用いた場合について図79及び図80を用いて説明する。
ここで、半導体層は、例えば基板上にアモルファスシリコン(a−Si)膜を公知の成膜
法で形成する。なお、アモルファスシリコン膜に限定する必要はなく、非晶質構造を含む
半導体膜(微結晶半導体膜を含む)であればよい。さらに非晶質シリコンゲルマニウム膜
などの非晶質構造を含む化合物半導体膜でもよい。
そして、アモルファスシリコン膜をレーザ結晶化法や、RTAやファーネスアニール炉を
用いた熱結晶化法や、結晶化を助長する金属元素を用いた熱結晶化法などにより結晶化さ
せる。もちろん、これらを組み合わせて行ってもよい。
上述した結晶化処理によって、非晶質半導体膜に部分的に結晶化された領域が形成される
さらに、部分的に結晶性が高められた結晶性半導体膜を所望の形状にパターニングして、
結晶化された領域から島状の半導体膜を形成する。この半導体膜をトランジスタの半導体
層に用いる。
図79に示すように、基板7901上に下地膜7902が形成され、その上に半導体層が
形成されている。半導体層は駆動トランジスタ7918のチャネル形成領域7903及び
ソース領域又はドレイン領域となる不純物領域7905、並びに容量素子7919の下部
電極となるチャネル形成領域7906、LDD領域7907及び不純物領域7908を有
する。なお、チャネル形成領域7903及びチャネル形成領域7906にはチャネルドー
プが行われていてもよい。
基板はガラス基板、石英基板、セラミック基板、プラスチック基板などを用いることがで
きる。また、下地膜7902としては、窒化アルミニウムや酸化珪素、酸化窒化珪素など
の単層やこれらの積層を用いることができる。
半導体層上にはゲート絶縁膜7909を介してゲート電極7910及び容量素子の上部電
極7911が形成されている。
駆動トランジスタ7918及び容量素子7919を覆って層間絶縁物7912が形成され
、層間絶縁物7912上にコンタクトホールを介して配線7913が不純物領域7905
と接している。配線7913に接して画素電極7914が形成され、画素電極7914の
端部及び配線7913を覆って第2の層間絶縁物7915が形成されている。ここでは、
ポジ型の感光性アクリル樹脂膜を用いることにより形成する。そして、画素電極7914
上に有機化合物を含む層7916及び対向電極7917が形成され、画素電極7914と
対向電極7917とで有機化合物を含む層7916が挟まれた領域では発光素子7920
が形成されている。
また、図79(b)に示すように、容量素子7919の下部電極の一部を構成するLDD
領域が、上部電極7911と重なるような領域7921を設けてもよい。なお、図79(
a)と共通するところは共通の符号を用い、説明は省略する。
また、図80(a)に示すように、駆動トランジスタ7918の不純物領域7905と接
する配線7913と同じ層に形成された第2の上部電極8091を有していてもよい。な
お、図79(a)と共通するところは共通の符号を用い、説明は省略する。第2の上部電
極8091と上部電極7911とで層間絶縁物7912を挟みこみ、第2の容量素子を構
成している。また、第2の上部電極8091は不純物領域7908と接しているため、上
部電極7911とチャネル形成領域7906とで下地膜7902を挟みこんで構成される
第1の容量素子と、上部電極7911と第2の上部電極8091とで層間絶縁物7912
を挟みこんで構成される第2の容量素子と、が並列に接続され、第1の容量素子と第2の
容量素子からなる容量素子8092を構成している。この容量素子8092の容量は第1
の容量素子と第2の容量素子の容量を加算した合成容量であるため、小さい面積で大きな
容量の容量素子を形成することができる。つまり、本発明の表示装置において画素構成の
容量素子として用いるとより開口率の向上が図れる。
また、図80(b)に示すような容量素子の構成としてもよい。基板8001上に下地膜
8002が形成され、その上に半導体層が形成されている。半導体層は駆動トランジスタ
8018のチャネル形成領域8003及びソース領域又はドレイン領域となる不純物領域
8005を有する。なお、チャネル形成領域8003はチャネルドープが行われていても
よい。
基板はガラス基板、石英基板、セラミック基板、プラスチック基板などを用いることがで
きる。また、下地膜7902としては、窒化アルミニウムや酸化珪素、酸化窒化珪素など
の単層やこれらの積層を用いることができる。
半導体層上にはゲート絶縁膜8006を介してゲート電極8007及び第1の電極800
8が形成されている。
駆動トランジスタ8018及び第1の電極8008を覆って第1の層間絶縁物8009が
形成され、第1の層間絶縁物8009上にコンタクトホールを介して配線8010が不純
物領域8005と接している。また、配線8010と同じ材料からなる同層の第2の電極
8011が形成される。
さらに、配線8010及び第2の電極8011を覆うように第2の層間絶縁物8012が
形成され、第2の層間絶縁物8012上にコンタクトホールを介して、配線8010と接
して画素電極8013が形成されている。また、画素電極8013と同じ材料からなる同
層の第3の電極8014が形成されている。ここで、第1の電極8008、第2の電極8
011及び第3の電極8014からなる容量素子8019が形成される。
画素電極8013と第3の電極8014の端部を覆って第3の層間絶縁物8015が形成
され、第3の層間絶縁物8015及び第3の電極8014上に有機化合物を含む層801
6及び対向電極8017が形成され、画素電極8013と対向電極8017とで有機化合
物を含む層8016が挟まれた領域では発光素子8020が形成されている。
上述したように、結晶性半導体膜を半導体層に用いたトランジスタの構成は図79及び図
80に示したような構成が挙げられる。なお、図79及び図80に示したトランジスタの
構造はトップゲートの構造のトランジスタの一例である。つまり、トランジスタはP型で
もN型でもよい。N型の場合には、LDD領域はゲート電極と重なった構成としてもよい
し、ゲート電極と重なってない構成としてもよいし、又はLDD領域の一部の領域が重な
った構成としてもよい。さらに、ゲート電極はテーパー形状でもよく、ゲート電極のテー
パー部の下部にLDD領域が自己整合的に設けられた構成としてもよい。また、ゲート電
極は二つに限らず三以上のマルチゲート構造でもよいし、一つのゲート電極でもよい。
本発明の表示装置の画素を構成するトランジスタの半導体層(チャネル形成領域やソース
領域やドレイン領域など)に結晶性半導体膜を用いることで、例えば、図100Aにおけ
る第1のゲートドライバ10003、第2のゲートドライバ10006及び信号制御回路
10001を画素部10002と一体形成することが容易になる。
また、半導体層にポリシリコンを用いたトランジスタの構成として、基板と半導体層の間
にゲート電極が挟まれた構造、つまり、半導体層の下にゲート電極が位置するボトムゲー
トのトランジスタを適用した表示パネルの部分断面を図81に示す。
基板8101上に下地膜8102が形成されている。さらに下地膜8102上にゲート電
極8103が形成されている。また、ゲート電極8103と同層に同じ材料からなる第1
の電極8104が形成されている。ゲート電極8103の材料にはリンが添加された多結
晶シリコンを用いることができる。多結晶シリコンの他に、金属とシリコンの化合物であ
るシリサイドでもよい。
また、ゲート電極8103及び第1の電極8104を覆うようにゲート絶縁膜8105が
形成されている。ゲート絶縁膜8105としては酸化珪素膜や窒化珪素膜などが用いられ
る。
また、ゲート絶縁膜8105上に、半導体層が形成されている。半導体層は駆動トランジ
スタ8122のチャネル形成領域8106、LDD領域8107及びソース領域又はドレ
イン領域となる不純物領域8108、並びに容量素子8123の第2の電極となるチャネ
ル形成領域8109、LDD領域8110及び不純物領域8111を有する。なお、チャ
ネル形成領域8106及びチャネル形成領域8109はチャネルドープが行われていても
よい。
基板はガラス基板、石英基板、セラミック基板、プラスチック基板などを用いることがで
きる。また、下地膜8102としては、窒化アルミニウムや酸化珪素、酸化窒化珪素など
の単層やこれらの積層を用いることができる。
半導体層を覆って第1の層間絶縁物8112が形成され、第1の層間絶縁物8112上に
コンタクトホールを介して配線8113が不純物領域8108と接している。また、配線
8113と同層に同じ材料で第3の電極8114が形成されている。第1の電極8104
、第2の電極、第3の電極8114によって容量素子8123が構成されている。
また、第1の層間絶縁物8112には開口部8115が形成されている。駆動トランジス
タ8122、容量素子8123及び開口部8115を覆うように第2の層間絶縁物811
6が形成され、第2の層間絶縁物8116上にコンタクトホールを介して、画素電極81
17が形成されている。また、画素電極8117の端部を覆って絶縁物8118が形成さ
れている。例えば、ポジ型の感光性アクリル樹脂膜を用いることができる。そして、画素
電極8117上に有機化合物を含む層8119及び対向電極8120が形成され、画素電
極8117と対向電極8120とで有機化合物を含む層8119が挟まれた領域では発光
素子8121が形成されている。そして、発光素子8121の下部に開口部8115が位
置している。つまり、発光素子8121からの発光を基板側から取り出すときには開口部
8115を有するため透過率を高めることができる。
また、図81(a)において画素電極8117と同層に同じ材料を用いて第4の電極81
24を形成して、図81(b)のような構成としてもよい。すると、第1の電極8104
、第2の電極、第3の電極8114及び第4の電極8124によって構成される容量素子
8123を形成することができる。
次に、トランジスタの半導体層にアモルファスシリコン(a−Si:H)膜を用いた場合
について説明する。図82にはトップゲートのトランジスタ、図83及び図84にはボト
ムゲートのトランジスタの場合について示す。
アモルファスシリコンを半導体層に用いたトップゲート構造のトランジスタの断面を図8
2(a)に示す。基板8201上に下地膜8202が形成されている。さらに下地膜82
02上に画素電極8203が形成されている。また、画素電極8203と同層に同じ材料
からなる第1の電極8204が形成されている。
基板はガラス基板、石英基板、セラミック基板などを用いることができる。また、下地膜
8202としては、窒化アルミニウムや酸化珪素、酸化窒化珪素などの単層やこれらの積
層を用いることができる。
また、下地膜8202上に配線8205及び配線8206が形成され、画素電極8203
の端部が配線8205で覆われている。配線8205及び配線8206の上部にN型の導
電型を有するN型半導体層8207及びN型半導体層8208が形成されている。また、
配線8205と配線8206の間であって、下地膜8202上に半導体層8209が形成
されている。そして、半導体層8209の一部はN型半導体層8207及びN型半導体層
8208上にまで延長されている。なお、この半導体層はアモルファスシリコン(a−S
i:H)、微結晶半導体(μ−Si:H)等の非結晶性を有する半導体膜で形成されてい
る。また、半導体層8209上にゲート絶縁膜8210が形成されている。また、ゲート
絶縁膜8210と同層の同じ材料からなる絶縁膜8211が第1の電極8204上にも形
成されている。なお、ゲート絶縁膜8210としては酸化珪素膜や窒化珪素膜などが用い
られる。
また、ゲート絶縁膜8210上に、ゲート電極8212が形成されている。また、ゲー
ト電極と同層に同じ材料でなる第2の電極8213が第1の電極8204上に絶縁膜82
11を介して形成されている。第1の電極8204及び第2の電極8213で絶縁膜82
11を挟まれた容量素子8219が形成されている。また、画素電極8203の端部、駆
動トランジスタ8218及び容量素子8219を覆い、層間絶縁膜8214が形成されて
いる。
層間絶縁膜8214及びその開口部に位置する画素電極8203上に有機化合物を含む層
8215及び対向電極8216が形成され、画素電極8203と対向電極8216とで有
機化合物を含む層8215が挟まれた領域では発光素子8217が形成されている。
また、図82(a)に示す第1の電極8204を図82(b)に示すように第1の電極8
220で形成してもよい。第1の電極8220は配線8205及び8206と同層の同一
材料で形成されている。
また、アモルファスシリコンを半導体層に用いたボトムゲート構造のトランジスタを用い
た表示装置のパネルの部分断面を図83に示す。
基板8301上に下地膜8302が形成されている。さらに下地膜8302上にゲート
電極8303が形成されている。また、ゲート電極と同層に同じ材料からなる第1の電極
8304が形成されている。ゲート電極8303の材料にはリンが添加された多結晶シリ
コンを用いることができる。多結晶シリコンの他に、金属とシリコンの化合物であるシリ
サイドでもよい。
また、ゲート電極8303及び第1の電極8304を覆うようにゲート絶縁膜8305が
形成されている。ゲート絶縁膜8305としては酸化珪素膜や窒化珪素膜などが用いられ
る。
また、ゲート絶縁膜8305上に、半導体層8306が形成されている。また、半導体
層8306と同層に同じ材料からなる半導体層8307が形成されている。
基板はガラス基板、石英基板、セラミック基板などを用いることができる。また、下地膜
8202としては、窒化アルミニウムや酸化珪素、酸化窒化珪素などの単層やこれらの積
層を用いることができる。
半導体層8306上にはN型の導電性を有するN型半導体層8308、8309が形成さ
れ、半導体層8307上にはN型半導体層8310が形成されている。
N型半導体層8308、8309上にはそれぞれ配線8311、8312が形成され、N
型半導体層8310上には配線8311及び8312と同層の同一材料からなる導電層8
313が形成されている。
半導体層8307、N型半導体層8310及び導電層8313からなる第2の電極が構成
される。なお、この第2の電極と第1の電極8304で下地膜8302を挟み込んだ構造
の容量素子8320が形成されている。
また、配線8311の一方の端部は延在し、その延在した配線8311上部に接して画素
電極8314が形成されている。
また、画素電極8314の端部、駆動トランジスタ8319及び容量素子8320を覆う
ように絶縁物8315が形成されている。
画素電極8314及び絶縁物8315上には有機化合物を含む層8316及び対向電極8
317が形成され、画素電極8314と対向電極8317とで有機化合物を含む層831
6が挟まれた領域では発光素子8318が形成されている。
容量素子の第2の電極の一部となる半導体層8307及びN型半導体層8310は設けな
くても良い。つまり第2の電極は導電層8313とし、第1の電極8304と導電層83
13でゲート絶縁膜が挟まれた構造の容量素子としてもよい。
なお、図83(a)において、配線8311を形成する前に画素電極8314を形成する
ことで、図83(b)に示すような、画素電極8314からなる第2の電極8321と第
1の電極8304でゲート絶縁膜8305が挟まれた構造の容量素子8322を形成する
ことができる。
なお、図83では、逆スタガ型のチャネルエッチ構造のトランジスタについて示したが、
もちろんチャネル保護構造のトランジスタでも良い。チャネル保護構造のトランジスタの
場合について、図84(a)、(b)を用いて説明する。
図84(a)に示すチャネル保護型構造のトランジスタは図83(a)に示したチャネル
エッチ構造の駆動トランジスタ8319の半導体層8306のチャネルが形成される領域
上にエッチングのマスクとなる絶縁物8401が設けられている点が異なり、他の共通し
ているところは共通の符号を用いている。
また、同様に、図84(b)に示すチャネル保護型構造のトランジスタは図83(b)に
示したチャネルエッチ構造の駆動トランジスタ8319の半導体層8306のチャネルが
形成される領域上にエッチングのマスクとなる絶縁物8401が設けられている点が異な
り、他の共通しているところは共通の符号を用いている。
本発明の表示装置の画素を構成するトランジスタの半導体層(チャネル形成領域やソース
領域やドレイン領域など)に非晶質半導体膜を用いることで、製造コストを削減すること
ができる。例えば、図66や図67に示す画素構成を用いることで非晶質半導体膜を適用
することが可能である。
なお、本発明の表示装置の画素構成に適用することができるトランジスタの構造や、容量
素子の構造は上述した構成に限らず、さまざまな構成のトランジスタの構造や、容量素子
の構造のものを用いることができる。
また、表示パネルの駆動に上記実施の形態で示した表示装置の構成を適用することにより
、トランジスタの特性劣化を抑制することができる。そのため、トランジスタの特性劣化
が原因のシフトレジスタの誤動作を防止することができる。また、シフトレジスタの誤動
作が原因の表示パネルの表示不良を抑制することができる。
なお、本実施の形態で示した表示パネルの構成は、本明細書中の他の実施の形態に示した
表示装置の構成と自由に組み合わせて実施することができる。また、本実施の形態で示し
た表示パネルの構成も自由に組み合わせて実施することができる。
(実施の形態15)
本実施形態においては、本発明を適用できる半導体装置が薄膜トランジスタ(TFT)を
素子として有する場合の半導体装置の作製方法について、図面を参照して説明する。
図85は、本発明を適用できる半導体装置が有することのできるTFTの構造および製造
プロセスの例を示す図である。図85(A)は、本発明を適用できる半導体装置が有する
ことのできるTFTの構造の例を示す図である。また、図85(B)乃至(G)は、本発
明を適用できる半導体装置が有することのできるTFTの製造プロセスの例を示す図であ
る。
なお、本発明を適用できる半導体装置が有することのできるTFTの構造および製造プロ
セスは、図85に示すものに限定されず、様々な構造および製造プロセスを用いることが
できる。
まず、図85(A)を参照し、本発明を適用できる半導体装置が有することのできるTF
Tの構造の例について説明する。図85(A)は複数の異なる構造を有するTFTの断面
図である。ここで、図85(A)においては、複数の異なる構造を有するTFTを並置し
て示しているが、これは、発明を適用できる半導体装置が有することのできるTFTの構
造を説明するための表現であり、発明を適用できる半導体装置が有することのできるTF
Tが、実際に図85(A)のように並置されている必要はなく、必要に応じてつくり分け
ることができる。
次に、本発明を適用できる半導体装置が有することのできるTFTを構成する各層の特徴
について説明する。
基板8511は、バリウムホウケイ酸ガラスや、アルミノホウケイ酸ガラスなどのガラス
基板、石英基板、セラミック基板またはステンレスを含む金属基板等を用いることができ
る。他にも、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PE
N)、ポリエーテルサルフォン(PES)に代表されるプラスチックや、アクリル等の可
撓性を有する合成樹脂からなる基板を用いることも可能である。可撓性を有する基板を用
いることによって、折り曲げが可能である半導体装置を作製することが可能となる。また
、このような基板であれば、その面積や形状に大きな制限はないため、基板8511とし
て、例えば、1辺が1メートル以上であって、矩形状のものを用いれば、生産性を格段に
向上させることができる。このような利点は、円形のシリコン基板を用いる場合と比較す
ると、大きな優位点である。
絶縁膜8512は、下地膜として機能する。基板8511からNaなどのアルカリ金属や
アルカリ土類金属が、半導体素子の特性に悪影響を及ぼすのを防ぐために設ける。絶縁膜
8512としては、酸化珪素、窒化珪素、酸化窒化珪素、窒化酸化珪素等の酸素または窒
素を有する絶縁膜の単層構造、またはこれらの積層構造で設けることができる。例えば、
絶縁膜8512を2層構造で設ける場合、1層目の絶縁膜として窒化酸化珪素膜を設け、
2層目の絶縁膜として酸化窒化珪素膜を設けるとよい。また絶縁膜8512を3層構造で
設ける場合、1層目の絶縁膜として酸化窒化珪素膜を設け、2層目の絶縁膜として窒化酸
化珪素膜を設け、3層目の絶縁膜として酸化窒化珪素膜を設けるとよい。
半導体膜8513、8514、8515は、非晶質(アモルファス)半導体またはセミア
モルファス半導体(SAS)で形成することができる。また、多結晶半導体膜を用いても
良い。SASは、非晶質と結晶構造(単結晶、多結晶を含む)の中間的な構造を有し、自
由エネルギー的に安定な第3の状態を有する半導体であって、短距離秩序を持ち格子歪み
を有する結晶質な領域を含んでいる。少なくとも膜中の一部の領域には、0.5〜20n
mの結晶領域を観測することができ、珪素を主成分とする場合にはラマンスペクトルが5
20cm−1よりも低波数側にシフトしている。X線回折では珪素結晶格子に由来すると
される(111)、(220)の回折ピークが観測される。未結合手(ダングリングボン
ド)の終端として水素またはハロゲンを少なくとも1原子%またはそれ以上含ませている
。SASは、珪素を含有した気体をグロー放電分解(プラズマCVD)して形成する。珪
素を含有した気体としては、SiH、その他にもSi、SiHCl、SiH
Cl、SiCl、SiFなどを用いることが可能である。またGeFを混合させ
ても良い。この珪素を含有した気体をH2、または、H2とHe、Ar、Kr、Neから
選ばれた一種または複数種の希ガス元素で希釈してもよい。希釈率は2〜1000倍の範
囲。圧力は概略0.1Pa〜133Paの範囲、電源周波数は1MHz〜120MHz、
好ましくは13MHz〜60MHz。基板加熱温度は300℃以下でよい。膜中の不純物
元素として、酸素、窒素、炭素などの大気成分の不純物は1×1020cm−1以下とす
ることが望ましく、特に、酸素濃度は5×1019/cm以下、好ましくは1×10
/cm以下とする。ここでは、公知の手段(スパッタ法、LPCVD法、プラズマC
VD法等)を用いてシリコン(Si)を主成分とする材料(例えばSiGe1−x等)
で非晶質半導体膜を形成し、当該非晶質半導体膜をレーザ結晶化法、RTA又はファーネ
スアニール炉を用いる熱結晶化法、結晶化を助長する金属元素を用いる熱結晶化法などの
公知の結晶化法により結晶化させる。
絶縁膜8516は、酸化珪素、窒化珪素、酸化窒化珪素、窒化酸化珪素等の酸素または窒
素を有する絶縁膜の単層構造、またはこれらの積層構造で設けることができる。
ゲート電極8517は、単層の導電膜、または二層、三層の導電膜の積層構造とすること
ができる。ゲート電極8517の材料としては、公知の導電膜を用いることができる。た
とえば、タンタル(Ta)、チタン(Ti)、モリブデン(Mo)、タングステン(W)
、クロム(Cr)、シリコン(Si)などの元素の単体膜、または、元素の窒化膜(代表
的には窒化タンタル膜、窒化タングステン膜、窒化チタン膜)、または、元素を組み合わ
せた合金膜(代表的にはMo−W合金、Mo−Ta合金)、または、元素のシリサイド膜
(代表的にはタングステンシリサイド膜、チタンシリサイド膜)などを用いることができ
る。なお、上述した単体膜、窒化膜、合金膜、シリサイド膜などは、単層で用いてもよい
し、積層して用いてもよい。
絶縁膜8518は、公知の手段(スパッタ法やプラズマCVD法等)により、酸化珪素、
窒化珪素、酸化窒化珪素、窒化酸化珪素等の酸素または窒素を有する絶縁膜やDLC(ダ
イヤモンドライクカーボン)等の炭素を含む膜の単層構造、またはこれらの積層構造で設
けることができる。
絶縁膜8519は、酸化珪素、窒化珪素(、酸化窒化珪素、窒化酸化珪素等の酸素または
窒素を有する絶縁膜やDLC(ダイヤモンドライクカーボン)等の炭素を含む膜はもちろ
ん、その他にもエポキシ、ポリイミド、ポリアミド、ポリビニルフェノール、ベンゾシク
ロブテン、アクリル等の有機材料やシロキサン樹脂からなる単層または積層構造で設ける
ことができる。なお、シロキサン樹脂とは、Si−O−Si結合を含む樹脂に相当する。
シロキサンは、シリコン(Si)と酸素(O)との結合で骨格構造が構成される。置換基
として、少なくとも水素を含む有機基(例えばアルキル基、芳香族炭化水素)が用いられ
る。置換基として、フルオロ基を用いることもできる。または置換基として、少なくとも
水素を含む有機基と、フルオロ基とを用いてもよい。なお、本発明における半導体装置に
おいて、絶縁膜8518を設けずにゲート電極8517を覆うように直接絶縁膜8519
を設けることも可能である。
導電膜8523は、Al、Ni、C、W、Mo、Ti、Pt、Cu、Ta、Au、Mnな
どの元素の単体膜、または、元素の窒化膜、または、元素を組み合わせた合金膜、または
、元素のシリサイド膜などを用いることができる。例えば、元素を複数含む合金として、
CとTiを含有したAl合金、Niを含有したAl合金、CとNiを含有したAl合金、
CとMnを含有したAl合金等を用いることができる。また、積層構造で設ける場合、A
lをMoまたはTiなどで挟み込んだ構造とすることができる。こうすることで、Alの
熱や化学反応に対する耐性を向上することができる。
次に、図85(A)に示した、複数の異なる構造を有するTFTの断面図を参照して、各
々の構造の特徴について説明する。
8501は、シングルドレインTFTであり、簡便な方法で製造できるため、製造コスト
が低く、歩留まりを高く製造できる利点がある。ここで、半導体膜8513、8515は
、それぞれ不純物の濃度が異なり、半導体膜8513はチャネル領域、半導体膜8515
はソース領域及びドレイン領域として用いる。このように、不純物の量を制御することで
、半導体膜の抵抗率を制御できる。また、半導体膜と導電膜8523との電気的な接続状
態を、オーミック接続に近づけることができる。なお、不純物の量の異なる半導体膜を作
り分ける方法としては、ゲート電極8517をマスクとして半導体膜に不純物をドーピン
グする方法を用いることができる。
8502は、ゲート電極8517に一定以上のテーパー角を有するTFTであり、簡便な
方法で製造できるため、製造コストが低く、歩留まりを高く製造できる利点がある。ここ
で、半導体膜8513、8514、8515は、それぞれ不純物濃度が異なり、半導体膜
8513はチャネル領域、半導体膜8514は低濃度ドレイン(Lightly Dop
ed Drain:LDD)領域、半導体膜8515はソース領域及びドレイン領域とし
て用いる。このように、不純物の量を制御することで、半導体膜の抵抗率を制御できる。
また、半導体膜と導電膜8523との電気的な接続状態を、オーミック接続に近づけるこ
とができる。また、LDD領域を有するため、TFT内部に高電界がかかりにくく、ホッ
トキャリアによる素子の劣化を抑制することができる。なお、不純物の量の異なる半導体
膜を作り分ける方法としては、ゲート電極8517をマスクとして半導体膜に不純物をド
ーピングする方法を用いることができる。TFT8502においては、ゲート電極851
7が一定以上のテーパー角を有しているため、ゲート電極8517を通過して半導体膜に
ドーピングされる不純物の濃度に勾配を持たせることができ、簡便にLDD領域を形成す
ることができる。
8503は、ゲート電極8517が少なくとも2層で構成され、下層のゲート電極が上層
のゲート電極よりも長い形状を有するTFTである。ゲート電極8517がこのような形
状であることによって、フォトマスクを追加することなく、LDD領域を形成することが
できる。なお、TFT8503のように、LDD領域がゲート電極8517と重なってい
る構造を、特にGOLD構造(Gate Overlapped LDD)と呼ぶ。なお
、ゲート電極8517の形状をこのような形状とする方法としては、次のような方法を用
いてもよい。まず、ゲート電極8517をパターニングする際に、ドライエッチングによ
り、下層のゲート電極及び上層のゲート電極をエッチングして側面に傾斜(テーパー)の
ある形状にする。続いて、異方性エッチングにより上層のゲート電極の傾斜を垂直に近く
なるように加工する。これにより、下層のゲート電極が上層のゲート電極よりも長い形状
のゲート電極が形成される。その後、2回、不純物元素をドーピングすることによって、
チャネル領域として用いる半導体膜8513、LDD領域として用いる半導体膜8514
、ソース端子及びドレイン端子として用いる半導体膜8515が形成される。
なお、ゲート電極8517と重なっているLDD領域をLov領域、ゲート電極8517
と重なっていないLDD領域をLoff領域と呼ぶことにする。ここで、Loff領域は
オフ電流値を抑える効果は高いが、ドレイン近傍の電界を緩和してホットキャリアによる
オン電流値の劣化を防ぐ効果は低い。一方、Lov領域はドレイン近傍の電界を緩和し、
オン電流値の劣化の防止には有効であるが、オフ電流値を抑える効果は低い。よって、種
々の回路毎に、求められる特性に応じた構造のTFTを作製することが好ましい。たとえ
ば、本発明における半導体装置を表示装置として用いる場合、画素TFTは、オフ電流値
を抑えるために、Loff領域を有するTFTを用いることが好適である。一方、周辺回
路におけるTFTは、ドレイン近傍の電界を緩和し、オン電流値の劣化を防止するために
、Lov領域を有するTFTを用いることが好適である。
8504は、ゲート電極8517の側面に接して、サイドウォール8521を有するTF
Tである。サイドウォール8521を有することによって、サイドウォール8521と重
なる領域をLDD領域とすることができる。
8505は、半導体膜にマスクを用いてドーピングすることにより、LDD(Loff)
領域を形成したTFTである。こうすることにより、確実にLDD領域を形成することが
でき、TFTのオフ電流値を低減することができる。
8506は、半導体膜にマスクを用いてドーピングすることにより、LDD(Lov)領
域を形成したTFTである。こうすることにより、確実にLDD領域を形成することがで
き、TFTのドレイン近傍の電界を緩和し、オン電流値の劣化を低減することができる。
次に、図85(B)乃至(G)を参照して、本発明を適用できる半導体装置が有すること
のできるTFTの製造プロセスの例を説明する。なお、本発明を適用できる半導体装置が
有することのできるTFTの構造および製造プロセスは、図85に示すものに限定されず
、様々な構造および製造プロセスを用いることができる。
本発明においては、基板8511、絶縁膜8512、半導体膜8513、8514、85
15、絶縁膜8516、絶縁膜8518、または絶縁膜8519の表面に、プラズマ処理
を用いて酸化または窒化を行うことにより、半導体膜または絶縁膜を酸化または窒化する
ことができる。このように、プラズマ処理を用いて半導体膜または絶縁膜を酸化または窒
化することによって、当該半導体膜または絶縁膜の表面を改質し、CVD法やスパッタ法
により形成した絶縁膜と比較してより緻密な絶縁膜を形成することができるため、ピンホ
ール等の欠陥を抑制し半導体装置の特性等を向上させることが可能となる。
まず、基板8511の表面をフッ酸(HF)、アルカリまたは純水を用いて洗浄する。基
板8511は、バリウムホウケイ酸ガラスや、アルミノホウケイ酸ガラスなどのガラス基
板、石英基板、セラミック基板またはステンレスを含む金属基板等を用いることができる
。他にも、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN
)、ポリエーテルサルフォン(PES)に代表されるプラスチックや、アクリル等の可撓
性を有する合成樹脂からなる基板を用いることも可能である。なお、ここでは基板851
1としてガラス基板を用いる場合を示す。
ここで、基板8511の表面にプラズマ処理を行うことで、基板8511の表面を酸化ま
たは窒化することによって、基板8511の表面に酸化膜または窒化膜を形成してもよい
(図85(B))。表面にプラズマ処理を行うことで形成された酸化膜または窒化膜など
の絶縁膜を、以下では、プラズマ処理絶縁膜とも記す。図85(B)においては、絶縁膜
8531がプラズマ処理絶縁膜である。一般的に、ガラスやプラスチック等の基板上に薄
膜トランジスタ等の半導体素子を設ける場合、ガラスやプラスチック等に含まれるNaな
どのアルカリ金属やアルカリ土類金属等の不純物元素が半導体素子に混入して汚染するこ
とによって、半導体素子の特性に影響を及ぼす恐れがある。しかし、ガラスやプラスチッ
ク等からなる基板の表面を窒化することにより、基板に含まれるNaなどのアルカリ金属
やアルカリ土類金属等の不純物元素が半導体素子に混入するのを防止することができる。
なお、プラズマ処理により表面を酸化する場合には、酸素雰囲気下(例えば、酸素(O
)と希ガス(He、Ne、Ar、Kr、Xeの少なくとも一つを含む)雰囲気下または酸
素と水素(H)と希ガス雰囲気下または一酸化二窒素と希ガス雰囲気下)でプラズマ処
理を行う。一方、プラズマ処理により表面を窒化する場合には、窒素雰囲気下(例えば、
窒素(N)と希ガス(He、Ne、Ar、Kr、Xeの少なくとも一つを含む)雰囲気
下または窒素と水素と希ガス雰囲気下またはNHと希ガス雰囲気下)でプラズマ処理を
行う。希ガスとしては、例えばArを用いることができる。また、ArとKrを混合した
ガスを用いてもよい。そのため、プラズマ処理絶縁膜は、プラズマ処理に用いた希ガス(
He、Ne、Ar、Kr、Xeの少なくとも一つを含む)を含んでいる。たとえば、Ar
を用いた場合にはプラズマ処理絶縁膜にArが含まれている。
また、プラズマ処理は、上記ガスの雰囲気中において、電子密度が1×1011cm−3
以上1×1013cm−3以下であり、プラズマの電子温度が0.5ev以上1.5eV
以下で行うことが好適である。プラズマの電子密度が高密度であり、被処理物付近での電
子温度が低いため、被処理物に対するプラズマによる損傷を防止することができる。また
、プラズマの電子密度が1×1011cm−3以上と高密度であるため、プラズマ処理を
用いて、被照射物を酸化または窒化することよって形成される酸化膜または窒化膜は、C
VD法やスパッタ法等により形成された膜と比較して膜厚等が均一性に優れ、且つ緻密な
膜を形成することができる。また、プラズマの電子温度が1eV以下と低いため、従来の
プラズマ処理や熱酸化法と比較して低温度で酸化または窒化処理を行うことができる。た
とえば、ガラス基板の歪点温度よりも100度以上低い温度でプラズマ処理を行っても十
分に酸化または窒化処理を行うことができる。なお、プラズマを形成するための周波数と
しては、マイクロ波(2.45GHz)等の高周波を用いることができる。なお、以下に
特に断らない場合は、プラズマ処理として上記条件を用いて行うものとする。
なお、図85(B)においては、基板8511の表面をプラズマ処理することによってプ
ラズマ処理絶縁膜を形成する場合を示しているが、本発明は、基板8511の表面にプラ
ズマ処理絶縁膜を形成しない場合も含む。
なお、図85(C)乃至(G)においては、被処理物の表面をプラズマ処理することによ
って形成されるプラズマ処理絶縁膜を図示しないが、本発明においては、基板8511、
絶縁膜8512、半導体膜8513、8514、8515、絶縁膜8516、絶縁膜85
18、または絶縁膜8519の表面に、プラズマ処理を行なうことによって形成されるプ
ラズマ処理絶縁膜が存在する場合も含む。
次に、基板8511上に公知の手段(スパッタ法、LPCVD法、プラズマCVD法等)
を用いて絶縁膜8512を形成する(図85(C))。絶縁膜8512としては、酸化珪
素または酸化窒化珪素を用いることができる。
ここで、絶縁膜8512の表面にプラズマ処理を行い、絶縁膜8512を酸化または窒化
することによって、絶縁膜8512の表面にプラズマ処理絶縁膜を形成してもよい。絶縁
膜8512の表面を酸化することによって、絶縁膜8512の表面を改質しピンホール等
の欠陥の少ない緻密な膜を得ることができる。また、絶縁膜8512の表面を酸化するこ
とによって、N原子の含有率が低いプラズマ処理絶縁膜を形成することができるため、プ
ラズマ処理絶縁膜に半導体膜を設けた場合にプラズマ処理絶縁膜と半導体膜界面特性が向
上する。また、プラズマ処理絶縁膜は、プラズマ処理に用いた希ガス(He、Ne、Ar
、Kr、Xeの少なくとも一つを含む)を含んでいる。なお、プラズマ処理は上述した条
件下で同様に行うことができる。
次に、絶縁膜8512上に島状の半導体膜8513、8514を形成する(図85(D)
)。島状の半導体膜8513、8514は、絶縁膜8512上に公知の手段(スパッタ法
、LPCVD法、プラズマCVD法等)を用いてシリコン(Si)を主成分とする材料(
例えばSiGe1−x等)等を用いて非晶質半導体膜を形成し、当該非晶質半導体膜を
結晶化させ、半導体膜を選択的にエッチングすることにより設けることができる。なお、
非晶質半導体膜の結晶化は、レーザ結晶化法、RTA又はファーネスアニール炉を用いる
熱結晶化法、結晶化を助長する金属元素を用いる熱結晶化法またはこれら方法を組み合わ
せた方法等の公知の結晶化法により行うことができる。なお、ここでは、島状の半導体膜
の端部を直角に近い形状(θ=85〜100°)で設ける。また、低濃度ドレイン領域と
なる半導体膜8514は、マスクを用いて不純物をドーピングすることによって形成され
てもよい。
ここで、半導体膜8513、8514の表面にプラズマ処理を行い、半導体膜8513、
8514の表面を酸化または窒化することによって、半導体膜8513、8514の表面
にプラズマ処理絶縁膜を形成してもよい。例えば、半導体膜8513、8514としてS
iを用いた場合、プラズマ処理絶縁膜として、酸化珪素または窒化珪素が形成される。ま
た、プラズマ処理により半導体膜8513、8514を酸化させた後に、再度プラズマ処
理を行うことによって窒化させてもよい。この場合、半導体膜8513、8514に接し
て酸化珪素が形成され、当該酸化珪素の表面に窒化酸化珪素が形成される。なお、プラズ
マ処理により半導体膜を酸化する場合には、酸素雰囲気下(例えば、酸素(O)と希ガ
ス(He、Ne、Ar、Kr、Xeの少なくとも一つを含む)雰囲気下または酸素と水素
(H)と希ガス雰囲気下または一酸化二窒素と希ガス雰囲気下)でプラズマ処理を行う
。一方、プラズマ処理により半導体膜を窒化する場合には、窒素雰囲気下(例えば、窒素
(N)と希ガス(He、Ne、Ar、Kr、Xeの少なくとも一つを含む)雰囲気下ま
たは窒素と水素と希ガス雰囲気下またはNHと希ガス雰囲気下)でプラズマ処理を行う
。希ガスとしては、例えばArを用いることができる。また、ArとKrを混合したガス
を用いてもよい。そのため、プラズマ処理絶縁膜は、プラズマ処理に用いた希ガス(He
、Ne、Ar、Kr、Xeの少なくとも一つを含む)を含んでいる。たとえば、Arを用
いた場合にはプラズマ処理絶縁膜にArが含まれている。
次に、絶縁膜8516を形成する(図85(E))。絶縁膜8516は、公知の手段(ス
パッタ法、LPCVD法、プラズマCVD法等)を用いて、酸化珪素、窒化珪素、酸化窒
化珪素、窒化酸化珪素(x>y)等の酸素または窒素を有する絶縁膜の単層構造、または
これらの積層構造で設けることができる。なお、半導体膜8513、8514の表面をプ
ラズマ処理することにより、半導体膜8513、8514の表面にプラズマ処理絶縁膜を
形成した場合には、プラズマ処理絶縁膜を絶縁膜8516として用いることも可能である
ここで、絶縁膜8516の表面にプラズマ処理を行い、絶縁膜8516の表面を酸化また
は窒化することによって、絶縁膜8516の表面にプラズマ処理絶縁膜を形成してもよい
。なお、プラズマ処理絶縁膜は、プラズマ処理に用いた希ガス(He、Ne、Ar、Kr
、Xeの少なくとも一つを含む)を含んでいる。また、プラズマ処理は上述した条件下で
同様に行うことができる。
また、一旦酸素雰囲気下でプラズマ処理を行うことにより絶縁膜8516を酸化させた後
に、再度窒素雰囲気下でプラズマ処理を行うことにより窒化させてもよい。このように、
絶縁膜8516にプラズマ処理を行い、絶縁膜8516の表面を酸化または窒化すること
によって、絶縁膜8516の表面を改質し緻密な膜を形成することができる。プラズマ処
理を行うことによって得られた絶縁膜は、CVD法やスパッタ法で形成された絶縁膜と比
較して緻密でピンホール等の欠陥も少ないため、薄膜トランジスタの特性を向上させるこ
とができる。
次に、ゲート電極8517を形成する(図85(F))。ゲート電極8517は、公知の
手段(スパッタ法、LPCVD法、プラズマCVD法等)を用いて形成することができる
TFT8501においては、ゲート電極8517を形成した後に不純物ドーピングを行な
うことで、ソース領域及びドレイン領域として用いる半導体膜8515を形成することが
できる。
TFT8502においては、ゲート電極8517を形成した後に不純物ドーピングを行な
うことで、LDD領域として用いる8514と、ソース領域及びドレイン領域として用い
る半導体膜8515を形成することができる。
TFT8503においては、ゲート電極8517を形成した後に不純物ドーピングを行な
うことで、LDD領域として用いる8514と、ソース領域及びドレイン領域として用い
る半導体膜8515を形成することができる。
TFT8504においては、ゲート電極8517の側面にサイドウォール8521を形成
した後、不純物ドーピングを行なうことで、LDD領域として用いる8514と、ソース
領域及びドレイン領域として用いる半導体膜8515を形成することができる。
なお、サイドウォール8521は、酸化珪素または窒化珪素を用いることができる。サイ
ドウォール8521をゲート電極8517の側面に形成する方法としては、たとえば、ゲ
ート電極8517を形成した後に、酸化珪素または窒化珪素を公知の方法で成膜した後に
、異方性エッチングによって酸化珪素膜または窒化珪素膜をエッチングする方法を用いる
ことができる。こうすることで、ゲート電極8517の側面にのみ酸化珪素または窒化珪
素膜を残すことができるので、ゲート電極8517の側面にサイドウォール8521を形
成することができる。
TFT8505においては、ゲート電極8517を覆うようにマスク8522を形成した
後、不純物ドーピングを行なうことで、LDD(Loff)領域として用いる8514と
、ソース領域及びドレイン領域として用いる半導体膜8515を形成することができる。
TFT8506においては、ゲート電極8517を形成した後に不純物ドーピングを行な
うことで、LDD(Lov)領域として用いる8514と、ソース領域及びドレイン領域
として用いる半導体膜8515を形成することができる。
次に、絶縁膜8518を形成する(図85(G))。絶縁膜8518は、公知の手段(ス
パッタ法やプラズマCVD法等)により、酸化珪素、窒化珪素、酸化窒化珪素、窒化酸化
珪素等の酸素または窒素を有する絶縁膜やDLC(ダイヤモンドライクカーボン)等の炭
素を含む膜の単層構造、またはこれらの積層構造で設けることができる。
ここで、絶縁膜8518の表面にプラズマ処理を行い、絶縁膜8518の表面を酸化また
は窒化することによって、絶縁膜8518の表面にプラズマ処理絶縁膜を形成してもよい
。なお、プラズマ処理絶縁膜は、プラズマ処理に用いた希ガス(He、Ne、Ar、Kr
、Xeの少なくとも一つを含む)を含んでいる。また、プラズマ処理は上述した条件下で
同様に行うことができる。
次に、絶縁膜8519を形成する。絶縁膜8519は、公知の手段(スパッタ法やプラズ
マCVD法等)により、酸化珪素、窒化珪素、酸化窒化珪素、窒化酸化珪素等の酸素また
は窒素を有する絶縁膜やDLC(ダイヤモンドライクカーボン)等の炭素を含む膜を用い
ることができる他に、エポキシ、ポリイミド、ポリアミド、ポリビニルフェノール、ベン
ゾシクロブテン、アクリル等の有機材料やシロキサン樹脂の単層構造、またはこれらの積
層構造で設けることができる。なお、シロキサン樹脂とは、Si−O−Si結合を含む樹
脂に相当する。シロキサンは、シリコン(Si)と酸素(O)との結合で骨格構造が構成
される。置換基として、少なくとも水素を含む有機基(例えばアルキル基、芳香族炭化水
素)が用いられる。置換基として、フルオロ基を用いることもできる。または置換基とし
て、少なくとも水素を含む有機基と、フルオロ基とを用いてもよい。また、プラズマ処理
絶縁膜には、プラズマ処理に用いた希ガス(He、Ne、Ar、Kr、Xeの少なくとも
一つを含む)が含まれており、例えばArを用いた場合にはプラズマ処理絶縁膜中にAr
が含まれている。
絶縁膜8519としてポリイミド、ポリアミド、ポリビニルフェノール、ベンゾシクロブ
テン、アクリル等の有機材料やシロキサン樹脂等を用いた場合、絶縁膜8519の表面を
プラズマ処理により酸化または窒化することにより、当該絶縁膜の表面を改質することが
できる。表面を改質することによって、絶縁膜8519の強度が向上し開口部形成時等に
おけるクラックの発生やエッチング時の膜減り等の物理的ダメージを低減することが可能
となる。また、絶縁膜8519の表面が改質されることによって、絶縁膜8519上に導
電膜8523を形成する場合に導電膜との密着性が向上する。例えば、絶縁膜8519と
してシロキサン樹脂を用いてプラズマ処理を用いて窒化を行った場合、シロキサン樹脂の
表面が窒化されることにより窒素または希ガスを含むプラズマ処理絶縁膜が形成され、物
理的強度が向上する。
次に、半導体膜8515と電気的に接続された導電膜8523を形成するため、絶縁膜8
519、絶縁膜8518、絶縁膜8516にコンタクトホールを形成する。なお、コンタ
クトホールの形状はテーパー状であってもよい。こうすることで、導電膜8523のカバ
レッジを向上させることができる。
なお、本実施の形態で示した半導体装置の作製方法は、本明細書中の他の実施の形態に示
した表示装置の作製方法にも適用させることができる。また、本実施の形態で示した半導
体装置の作製方法も自由に組み合わせて実施することができる。
(実施の形態16)
本実施の形態では、トランジスタを始めとする半導体装置を作製するプロセスとして、ハ
ーフトーン方式について説明する。
図104はトランジスタ、容量素子、抵抗素子を含む半導体装置の断面構造を示す図であ
る。図104は、Nチャネル型トランジスタ10401、Nチャネル型トランジスタ10
402、容量素子10404、抵抗素子10405、Pチャネル型トランジスタ1040
3が示されている。各トランジスタは半導体層10505、絶縁層10508、ゲート電
極10509を備えている。ゲート電極10509は、第1導電層10503と第2導電
層10502の積層構造で形成されている。また、図105(A)〜(E)は、図104
で示すトランジスタ、容量素子、抵抗素子に対応する上面図であり、合わせて参照するこ
とができる。
図104において、Nチャネル型トランジスタ10401は、チャネル長方向(キャリア
の流れる方向)において、ゲート電極の両側に低濃度ドレイン(LDD)とも呼ばれ、配
線10504とコンタクトを形成するソース領域及びドレイン領域を形成する不純物領域
10506の不純物濃度よりも低濃度にドープされた不純物領域10507が半導体層1
0505に形成されている。不純物領域10506と不純物領域10507には、Nチャ
ネル型トランジスタ10401を構成する場合、N型を付与する不純物としてリンなどが
添加されている。LDDはホットエレクトロン劣化や短チャネル効果を抑制する手段とし
て形成される。
図105(A)で示すように、Nチャネル型トランジスタ10401のゲート電極105
09において、第1導電層10503は、第2導電層10502の両側に広がって形成さ
れている。この場合において、第1導電層10503の膜厚は、第2導電層10502の
膜厚よりも薄く形成されている。第1導電層10503の厚さは、10〜100kVの電
界で加速されたイオン種を通過させることが可能な厚さに形成されている。不純物領域1
0507はゲート電極10509の第1導電層10503と重なるように形成されている
。すなわち、ゲート電極10509とオーバーラップするLDD領域を形成している。こ
の構造は、ゲート電極10509において、第2導電層10502をマスクとして、第1
導電層10503を通して一導電型の不純物を添加することにより、自己整合的に不純物
領域10507を形成している。すなわち、ゲート電極とオーバーラップするLDDを自
己整合的に形成している。
図104において、Nチャネル型トランジスタ10402は、ゲート電極の片側に不純物
領域10506の不純物濃度よりも低濃度にドープされた不純物領域10507が半導体
層10505に形成されている。図105(B)で示すように、Nチャネル型トランジス
タ10402のゲート電極10509において、第1導電層10503は、第2導電層1
0502の片側に広がって形成されている。この場合も同様に、第2導電層10502を
マスクとして、第1導電層10503を通して一導電型の不純物を添加することにより、
自己整合的にLDDを形成することができる。
片側にLDDを有するトランジスタは、ソース端子及びドレイン端子間に正電圧のみ、も
しくは負電圧のみが印加されるトランジスタに適用すればよい。具体的には、インバータ
回路、NAND回路、NOR回路、ラッチ回路といった論理ゲートを構成するトランジス
タや、センスアンプ、定電圧発生回路、VCOといったアナログ回路を構成するトランジ
スタに適用すればよい。
図104において、容量素子10404は、第1導電層10503と半導体層10505
とで絶縁層10508を挟んで形成されている。容量素子10404を形成する半導体層
10505には、不純物領域10510と不純物領域10511を備えている。不純物領
域10511は、半導体層10505において第1導電層10503と重なる位置に形成
される。また、不純物領域10510は配線10504とコンタクトを形成する。不純物
領域10511は、第1導電層10503を通して一導電型の不純物を添加することがで
きるので、不純物領域10510と不純物領域10511に含まれる不純物濃度は同じに
することもできるし、異ならせることも可能である。いずれにしても、容量素子1040
4において、半導体層10505は電極として機能させるので、一導電型の不純物を添加
して低抵抗化しておくことが好ましい。また、第1導電層10503は、図105(C)
に示すように、第2導電層10502を補助的な電極として利用することにより、電極と
して十分に機能させることができる。このように、第1導電層10503と第2導電層1
0502を組み合わせた複合的な電極構造とすることにより、容量素子10404を自己
整合的に形成することができる。
図104において、抵抗素子10405は、第1導電層10503によって形成されてい
る。第1導電層10503は30〜150nm程度の厚さに形成されるので、その幅や長
さを適宜設定して抵抗素子を構成することができる。
抵抗素子は、高濃度に不純物元素を含む半導体層や、膜厚の薄い金属層によって構成すれ
ばよい。抵抗値が膜厚、膜質、不純物濃度、活性化率などに依存する半導体層に対して、
金属層は、膜厚、膜質で抵抗値が決定するため、ばらつきが小さく好ましい。抵抗素子1
0405の上面図を図105(D)に示す。
図104において、Pチャネル型トランジスタ10403は、半導体層10505に不純
物領域10512を備えている。この不純物領域10512は、配線10504とコンタ
クトを形成するソース領域及びドレイン領域を形成する。ゲート電極10509の構成は
第1導電層10503と第2導電層10502が重畳した構成となっている。Pチャネル
型トランジスタ10403はLDDを設けないシングルドレイン構造のトランジスタであ
る。Pチャネル型トランジスタ10403を形成する場合、不純物領域10512にはP
型を付与する不純物として硼素などが添加される。一方、不純物領域10512にリンを
添加すればシングルドレイン構造のNチャネル型トランジスタとすることもできる。Pチ
ャネル型トランジスタ10403の上面図を図105(E)に示す。
半導体層10505及び絶縁層10508の一方若しくは双方に対してマイクロ波で励起
され、電子温度が2eV以下、イオンエネルギーが5eV以下、電子密度が1011〜1
13/cm程度である高密度プラズマ処理によって酸化又は窒化処理してもよい。こ
のとき、基板温度を300〜450℃とし、酸化雰囲気(O、NOなど)又は窒化雰
囲気(N、NHなど)で処理することにより、半導体層10505と絶縁層1050
8の界面の欠陥準位を低減することができる。絶縁層10508に対してこの処理を行う
ことにより、この絶縁層の緻密化を図ることができる。すなわち、荷電欠陥の生成を抑え
トランジスタのしきい値電圧の変動を抑えることができる。また、トランジスタを3V以
下の電圧で駆動させる場合には、このプラズマ処理により酸化若しくは窒化された層を絶
縁層10508として適用することができる。また、トランジスタの駆動電圧が3V以上
の場合には、このプラズマ処理で半導体層10505の表面に形成した絶縁層とCVD法
(プラズマCVD法若しくは熱CVD法)で堆積した絶縁層とを組み合わせて絶縁層10
508を形成することができる。また、同様にこの絶縁層は、容量素子10404の誘電
体層としても利用することができる。この場合、このプラズマ処理で形成された絶縁層は
、1〜10nmの厚さで形成され、緻密な膜であるので、大きな電荷容量を持つ容量素子
を形成することができる。
図104及び図105を参照して説明したように、膜厚の異なる導電層を組み合わせるこ
とにより、さまざまな構成の素子を形成することができる。第1導電層のみが形成される
領域と、第1導電層と第2導電層が積層されている領域は、回折格子パターン或いは半透
膜からなる光強度低減機能を有する補助パターンを設置したフォトマスクまたはレチクル
を用いて形成することができる。すなわち、フォトリソグラフィー工程において、フォト
レジストを露光する際に、フォトマスクの透過光量を調節して、現像されるレジストマス
クの厚さを異ならせる。この場合、フォトマスクまたはレチクルに解像度限界以下のスリ
ットを設けて上記複雑な形状を有するレジストを形成してもよい。また、現像後に約20
0℃のベークを行ってフォトレジスト材料で形成されるマスクパターンを変形させてもよ
い。
また、回折格子パターン或いは半透膜からなる光強度低減機能を有する補助パターンを設
置したフォトマスクまたはレチクルを用いることにより、第1導電層のみが形成される領
域と、第1導電層と第2導電層が積層されている領域を連続して形成することができる。
図105(A)に示すように、第1導電層のみが形成される領域を半導体層上に選択的に
形成することができる。このような領域は、半導体層上において有効であるが、それ以外
の領域(ゲート電極と連続する配線領域)では必要がない。このフォトマスク若しくはレ
チクルを用いることにより、配線部分は、第1導電層のみの領域を作らないで済むので、
配線密度を実質的に高めることができる。
図104及び図105の場合には、第1導電層はタングステン(W)、クロム(Cr)、
タンタル(Ta)、窒化タンタルまたはモリブデン(Mo)などの高融点金属、又は高融
点金属を主成分とする合金もしくは化合物を30〜50nmの厚さで形成する。また、第
2導電層はタングステン(W)、クロム(Cr)、タンタル(Ta)、窒化タンタルまた
はモリブデン(Mo)などの高融点金属、又は高融点金属を主成分とする合金もしくは化
合物で300〜600nmの厚さに形成する。例えば、第1導電層と第2導電層をそれぞ
れ異なる導電材料を用い、後に行うエッチング工程でエッチングレートの差が生じるよう
にする。一例として、第1導電層として窒化タンタル膜を用い、第2導電層としてタング
ステン膜を用いることができる。
本実施の形態では、回折格子パターン或いは半透膜からなる光強度低減機能を有する補助
パターンを設置したフォトマスクまたはレチクルを用いて、電極構造の異なるトランジス
タ、容量素子、抵抗素子を、同じパターニング工程によって作り分けることができること
を示している。これにより、回路の特性に応じて、形態の異なる素子を、工程を増やすこ
となく作り込み、集積化することができる。
なお、本実施の形態で示した半導体装置の作製方法は、本明細書中の他の実施の形態に示
した表示装置の作製方法にも適用させることができる。また、本実施の形態で示した半導
体装置の作製方法も自由に組み合わせて実施することができる。
(実施の形態17)
本実施の形態では、本発明の表示装置に発光素子を設けた場合に適用することのできる他
の構成を、図86及び図102を用いて説明する。
エレクトロルミネセンスを利用する発光素子は、発光材料が有機化合物であるか、無機化
合物であるかによって区別され、一般的に、前者は有機EL素子、後者は無機EL素子と
呼ばれている。
無機EL素子は、その素子構成により、分散型無機EL素子と薄膜型無機EL素子とに分
類される。前者は、発光材料の粒子をバインダ中に分散させた電界発光層を有し、後者は
、発光材料の薄膜からなる電界発光層を有している点に違いはあるが、高電界で加速され
た電子を必要とする点では共通である。なお、得られる発光のメカニズムとしては、ドナ
ー準位とアクセプター準位を利用するドナー−アクセプター再結合型発光と、金属イオン
の内殻電子遷移を利用する局在型発光とがある。一般的に、分散型無機ELではドナー−
アクセプター再結合型発光、薄膜型無機EL素子では局在型発光である場合が多い。
本発明で用いることのできる発光材料は、母体材料と発光中心となる不純物元素とで構成
される。含有させる不純物元素を変化させることで、様々な色の発光を得ることができる
。発光材料の作製方法としては、固相法や液相法(共沈法)などの様々な方法を用いるこ
とができる。また、噴霧熱分解法、複分解法、プレカーサーの熱分解反応による方法、逆
ミセル法やこれらの方法と高温焼成を組み合わせた方法、凍結乾燥法などの液相法なども
用いることができる。
固相法は、母体材料と、不純物元素又は不純物元素を含む化合物を秤量し、乳鉢で混合、
電気炉で加熱、焼成を行い反応させ、母体材料に不純物元素を含有させる方法である。焼
成温度は、700〜1500℃が好ましい。温度が低すぎる場合は固相反応が進まず、温
度が高すぎる場合は母体材料が分解してしまうからである。なお、粉末状態で焼成を行っ
てもよいが、ペレット状態で焼成を行うことが好ましい。固相法では、液相法などの他の
方法と比べて比較的高温での焼成を必要とするが、簡単な方法であるため、生産性がよく
大量生産に適している。
液相法(共沈法)は、母体材料又は母体材料を含む化合物と、不純物元素又は不純物元素
を含む化合物を溶液中で反応させ、乾燥させた後、焼成を行う方法である。発光材料の粒
子が均一に分布し、粒径が小さく、固相法の焼成温度よりも低い焼成温度でも反応が進む
ことができる。
発光材料に用いる母体材料としては、硫化物、酸化物、窒化物を用いることができる。
硫化物としては、例えば、硫化亜鉛、硫化カドミウム、硫化カルシウム、硫化イットリウ
ム、硫化ガリウム、硫化ストロンチウム、硫化バリウム等を用いることができる。また、
酸化物としては、例えば、酸化亜鉛、酸化イットリウム等を用いることができる。また、
窒化物としては、例えば、窒化アルミニウム、窒化ガリウム、窒化インジウム等を用いる
ことができる。さらに、セレン化亜鉛、テルル化亜鉛等も用いることができ、硫化カルシ
ウム−ガリウム、硫化ストロンチウム−ガリウム、硫化バリウム−ガリウム、等の3元系
の混晶であってもよい。
局在型発光の発光中心として、マンガン(Mn)、銅(Cu)、サマリウム(Sm)、テ
ルビウム(Tb)、エルビウム(Er)、ツリウム(Tm)、ユーロピウム(Eu)、セ
リウム(Ce)、プラセオジウム(Pr)などを用いることができる。なお、電荷補償と
して、フッ素(F)、塩素(Cl)などのハロゲン元素が添加されていてもよい。
一方、ドナー−アクセプター再結合型発光の発光中心として、ドナー準位を形成する第1
の不純物元素及びアクセプター準位を形成する第2の不純物元素を含む発光材料を用いる
ことができる。第1の不純物元素は、例えば、フッ素(F)、塩素(Cl)、アルミニウ
ム(Al)等を用いることができる。第2の不純物元素としては、例えば、銅(Cu)、
銀(Ag)等を用いることができる。
ドナー−アクセプター再結合型発光の発光材料を固相法を用いて合成する場合、母体材料
と、第1の不純物元素又は第1の不純物元素を含む化合物と、第2の不純物元素又は第2
の不純物元素を含む化合物をそれぞれ秤量し、乳鉢で混合した後、電気炉で加熱、焼成を
行う。母体材料としては、上述した母体材料を用いることができ、第1の不純物元素又は
第1の不純物元素を含む化合物としては、例えば、フッ素(F)、塩素(Cl)、硫化ア
ルミニウム等を用いることができ、第2の不純物元素又は第2の不純物元素を含む化合物
としては、例えば、銅(Cu)、銀(Ag)、硫化銅、硫化銀等を用いることができる。
焼成温度は、700〜1500℃が好ましい。温度が低すぎる場合は固相反応が進まず、
温度が高すぎる場合は母体材料が分解してしまうからである。なお、粉末状態で焼成を行
ってもよいが、ペレット状態で焼成を行うことが好ましい。
また、固相反応を利用する場合の不純物元素として、第1の不純物元素と第2の不純物元
素で構成される化合物を組み合わせて用いてもよい。この場合、不純物元素が拡散されや
すく、固相反応が進みやすくなるため、均一な発光材料を得ることができる。さらに、余
分な不純物元素が入らないため、純度の高い発光材料が得ることができる。第1の不純物
元素と第2の不純物元素で構成される化合物としては、例えば、塩化銅、塩化銀等を用い
ることができる。
なお、これらの不純物元素の濃度は、母体材料に対して0.01〜10atom%であれ
ばよく、好ましくは0.05〜5atom%の範囲である。
薄膜型無機ELの場合、電界発光層は、上記発光材料を含む層であり、抵抗加熱蒸着法、
電子ビーム蒸着(EB蒸着)法等の真空蒸着法、スパッタリング法等の物理気相成長法(
PVD)、有機金属CVD法、ハイドライド輸送減圧CVD法等の化学気相成長法(CV
D)、原子層エピタキシ法(ALE)等を用いて形成することができる。
図86(A)乃至(C)に発光素子として用いることのできる薄膜型無機EL素子の一例
を示す。図86(A)乃至(C)において、発光素子は、第1の電極層8600、電界発
光層8602、第2の電極層8603を含む。
図86(B)及び図86(C)に示す発光素子は、図86(A)の発光素子において、電
極層と電界発光層間に絶縁層を設ける構造である。図86(B)に示す発光素子は、第1
の電極層8600と電界発光層8602との間に絶縁層8604を有し、図86(C)に
示す発光素子は、第1の電極層8600と電界発光層8602との間に絶縁層8604a
、第2の電極層8603と電界発光層8602との間に絶縁層8604bとを有している
。このように絶縁層は電界発光層を挟持する一対の電極層のうち一方の間にのみ設けても
よいし、両方の間に設けてもよい。また絶縁層は単層でもよいし複数層からなる積層でも
よい。
また、図86(B)では第1の電極層8600に接するように絶縁層8604が設けられ
ているが、絶縁層と電界発光層の順番を逆にして、第2の電極層8603に接するように
絶縁層8604を設けてもよい。
分散型無機ELの場合、粒子状の発光材料をバインダ中に分散させ膜状の電界発光層を形
成する。発光材料の作製方法によって、十分に所望の大きさの粒子が得られない場合は、
乳鉢等で粉砕などによって粒子状に加工すればよい。バインダとは、粒状の発光材料を分
散した状態で固定し、電界発光層としての形状に保持するための物質である。発光材料は
、バインダによって電界発光層中に均一に分散し固定される。
分散型無機ELの場合、電界発光層の形成方法は、選択的に電界発光層を形成できる液滴
吐出法や、印刷法(スクリーン印刷やオフセット印刷など)、スピンコート法などの塗布
法、ディッピング法、ディスペンサ法などを用いることもできる。膜厚は特に限定される
ことはないが、好ましくは、10〜1000nmの範囲である。また、発光材料及びバイ
ンダを含む電界発光層において、発光材料の割合は50wt%以上80wt%以下とする
よい。
図102(A)乃至(C)に発光素子として用いることのできる分散型無機EL素子の一
例を示す。図102(A)における発光素子は、第1の電極層10200、電界発光層1
0202、第2の電極層10203の積層構造を有し、電界発光層10202中にバイン
ダによって保持された発光材料10201を含む。
本実施の形態に用いることのできるバインダとしては、有機材料や無機材料を用いること
ができ、有機材料及び無機材料の混合材料を用いてもよい。有機材料としては、シアノエ
チルセルロース系樹脂のように、比較的誘電率の高いポリマーや、ポリエチレン、ポリプ
ロピレン、ポリスチレン系樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、フッ化ビニリデンなど
の樹脂を用いることができる。また、芳香族ポリアミド、ポリベンゾイミダゾール(po
lybenzimidazole)などの耐熱性高分子、又はシロキサン樹脂を用いても
よい。なお、シロキサン樹脂とは、Si−O−Si結合を含む樹脂に相当する。シロキサ
ンは、シリコン(Si)と酸素(O)との結合で骨格構造が構成される。置換基として、
少なくとも水素を含む有機基(例えばアルキル基、芳香族炭化水素)が用いられる。置換
基として、フルオロ基を用いてもよい。または置換基として、少なくとも水素を含む有機
基と、フルオロ基とを用いてもよい。また、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラー
ルなどのビニル樹脂、フェノール樹脂、ノボラック樹脂、アクリル樹脂、メラミン樹脂、
ウレタン樹脂、オキサゾール樹脂(ポリベンゾオキサゾール)等の樹脂材料を用いてもよ
い。これらの樹脂に、チタン酸バリウムやチタン酸ストロンチウムなどの高誘電率の微粒
子を適度に混合して誘電率を調整することもできる。
バインダに含まれる無機材料としては、酸化珪素、窒化珪素、酸素及び窒素を含む珪素、
窒化アルミニウム、酸素及び窒素を含むアルミニウムまたは酸化アルミニウム、酸化チタ
ン、チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸鉛、ニオブ酸カリウム、ニオ
ブ酸鉛、酸化タンタル、タンタル酸バリウム、タンタル酸リチウム、酸化イットリウム、
酸化ジルコニウム、硫化亜鉛その他の無機絶縁性材料を含む物質から選ばれた材料で形成
することができる。有機材料に、誘電率の高い無機材料を含ませる(添加等によって)こ
とによって、発光材料及びバインダよりなる電界発光層の誘電率をより制御することがで
き、より誘電率を大きくすることができる。
作製工程において、発光材料はバインダを含む溶液中に分散されるが本実施の形態に用い
ることのできるバインダを含む溶液の溶媒としては、バインダ材料が溶解し、電界発光層
を形成する方法(各種ウエットプロセス)及び所望の膜厚に適した粘度の溶液を作製でき
るような溶媒を適宜選択すればよい。有機溶媒等を用いることができ、例えばバインダと
してシロキサン樹脂を用いる場合は、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピ
レングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEAともいう)、3−メトシキ−
3メチル−1−ブタノール(MMBともいう)などを用いることができる。
図102(B)及び図102(C)に示す発光素子は、図102(A)の発光素子におい
て、電極層と電界発光層間に絶縁層を設ける構造である。図102(B)に示す発光素子
は、第1の電極層10200と電界発光層10202との間に絶縁層10204を有し、
図102(C)に示す発光素子は、第1の電極層10200と電界発光層10202との
間に絶縁層10204a、第2の電極層10203と電界発光層10202との間に絶縁
層10204bとを有している。このように絶縁層は電界発光層を挟持する一対の電極層
のうち一方の間にのみ設けてもよいし、両方の間に設けてもよい。また絶縁層は単層でも
よいし複数層からなる積層でもよい。
また、図102(B)では第1の電極層10200に接するように絶縁層10204が設
けられているが、絶縁層と電界発光層の順番を逆にして、第2の電極層10203に接す
るように絶縁層10204を設けてもよい。
図86における絶縁層8604、図102における絶縁層10204のような絶縁層は、
特に限定されることはないが、絶縁耐圧が高く、緻密な膜質であることが好ましく、さら
には、誘電率が高いことが好ましい。例えば、酸化シリコン、酸化イットリウム、酸化チ
タン、酸化アルミニウム、酸化ハフニウム、酸化タンタル、チタン酸バリウム、チタン酸
ストロンチウム、チタン酸鉛、窒化シリコン、酸化ジルコニウム等やこれらの混合膜又は
2種以上の積層膜を用いることができる。これらの絶縁膜は、スパッタリング、蒸着、C
VD等により成膜することができる。また、絶縁層はこれら絶縁材料の粒子をバインダ中
に分散して成膜してもよい。バインダ材料は、電界発光層に含まれるバインダと同様な材
料、方法を用いて形成すればよい。膜厚は特に限定されることはないが、好ましくは10
〜1000nmの範囲である。
本実施の形態で示す発光素子は、電界発光層を挟持する一対の電極層間に電圧を印加する
ことで発光が得られるが、直流駆動又は交流駆動のいずれにおいても動作することができ
る。
なお、本実施の形態で示した表示装置は、本明細書中の他の実施の形態に示した表示装置
の構成と自由に組み合わせて実施することができる。また、本実施の形態で示した表示装
置の構成も自由に組み合わせて実施することができる。
(実施の形態18)
図87は表示パネル8701と、回路基板8702を組み合わせた表示モジュールを示し
ている。回路基板8702には、例えば、コントロール回路8703や信号分割回路87
04などが形成されている。また、表示パネル8701と回路基板8702とは、接続配
線8708を介して接続されている。
この表示パネル8701は、表示素子が各画素に設けられた画素部8705と、走査線駆
動回路8706、選択された画素にビデオ信号を供給する信号線駆動回路8707を有し
ている。画素は、実施の形態9及び実施の形態10と同様である。走査線駆動回路870
6は、実施の形態1乃至実施の形態8と同様である。信号線駆動回路8707は、実施の
形態11と同様である。
ただし、すでに述べたように、信号線駆動回路8707は必ずしも必要ではなく、回路基
板8702から接続配線8708を介して選択された画素にビデオ信号を供給してもよい
。また、走査線駆動回路8706は画素部8705の両側に配置されていてもよい。
この表示モジュールにより液晶テレビ受像機又はELテレビ受信機を完成させることがで
きる。図88は、テレビ受像機の主要な構成を示すブロック図である。チューナ8801
は映像信号と音声信号を受信する。映像信号は、映像信号増幅回路8802と、そこから
出力される信号を赤、緑、青の各色に対応した色信号に変換する映像信号処理回路880
3と、その映像信号をドライバICの入力仕様に変換するためのコントロール回路880
4により処理される。コントロール回路8804は、走査線側と信号線側にそれぞれ信号
が出力する。デジタル駆動する場合には、信号線側に信号分割回路8805を設け、入力
デジタル信号をm個に分割して供給する構成としても良い。
チューナ8801で受信した信号のうち、音声信号は音声信号増幅回路8806に送られ
、その出力は音声信号処理回路8807を経てスピーカー8808に供給される。制御回
路8809は受信局(受信周波数)や音量の制御情報を入力部8810から受け、チュー
ナ8801や音声信号処理回路8807に信号を送出する。
図89に示すように、表示モジュールを筐体8901に組みこんで、テレビ受像機を完成
させることができる。表示モジュールにより、表示パネル8902が形成される。また、
スピーカー8903、操作スイッチ8904などが適宜備えられている。
このテレビ受像機は、表示パネル8902を含んで構成されることにより、部品数を削減
することができる。したがって、このテレビ受信機は安価に製造することができる。
勿論、本発明はテレビ受像機に限定されず、コンピュータのモニターをはじめ、鉄道の
駅や空港などにおける情報表示盤や、街頭における広告表示盤など特に大面積の表示媒体
として様々な用途に適用することができる。
なお、本実施の形態で示した表示パネルや表示モジュールの構成は、本明細書中の他の実
施の形態に示した表示装置の構成と自由に組み合わせて実施することができる。また、本
実施の形態で示した表示パネルや表示モジュールの構成も自由に組み合わせて実施するこ
とができる。
(実施の形態19)
図90(A)は表示パネル9001とプリント基板9002を組み合わせたモジュールを
示している。表示パネル9001は、複数の画素が設けられた画素部9003、第1の走
査線駆動回路9004、第2の走査線駆動回路9005及び信号線駆動回路9006を有
している。もちろん、表示パネル9001の構成は、図9、図11、図12及び図44と
同様な構成にしてもよい。
プリント基板9002には、コントローラ9007、中央処理装置(CPU)9008、
メモリ9009、電源回路90010、音声処理回路90011及び送受信回路9001
2などが備えられている。プリント基板9002と表示パネル9001は、FPC(フレ
キシブルプリントサーキット)90013により接続されている。FPC90013には
、容量素子、バッファ回路などを設け、電源電圧や信号にノイズがのったり、信号の立ち
上がりが鈍ったりすることを防ぐ構成としても良い。また、コントローラ9007、音声
処理回路90011、メモリ9009、CPU9008、電源回路90010などは、C
OG(Chip on Glass)方式を用いて表示パネル9001に実装することも
できる。COG方式により、プリント基板9002の規模を縮小することができる。
プリント基板9002に備えられたインターフェース(I/F)部90014を介して、
各種制御信号の入出力が行われる。また、アンテナとの間の信号の送受信を行なうための
アンテナ用ポート90015が、プリント基板9002に設けられている。
図90(B)は、図90(A)に示したモジュールのブロック図を示す。このモジュール
は、メモリ9009としてVRAM90016、DRAM90017、フラッシュメモリ
90018などが含まれている。VRAM90016にはパネルに表示する画像のデータ
が、DRAM90017には画像データまたは音声データが、フラッシュメモリ9001
8には各種プログラムが記憶されている。
電源回路90010は、表示パネル9001、コントローラ9007、CPU9008、
音声処理回路90011、メモリ9009、送受信回路90012を動作させる電力を供
給する。またパネルの仕様によっては、電源回路90010に電流源が備えられている場
合もある。
CPU9008は、制御信号生成回路90020、デコーダ90021、レジスタ900
22、演算回路90023、RAM90024、CPU9008用のインターフェース9
0019などを有している。インターフェース90019を介してCPU9008に入力
された各種信号は、一旦レジスタ90022に保持された後、演算回路90023、デコ
ーダ90021などに入力される。演算回路90023では、入力された信号に基づき演
算を行い、各種命令を送る場所を指定する。一方デコーダ90021に入力された信号は
デコードされ、制御信号生成回路90020に入力される。制御信号生成回路90020
は入力された信号に基づき、各種命令を含む信号を生成し、演算回路90023において
指定された場所、具体的にはメモリ9009、送受信回路90012、音声処理回路90
011、コントローラ9007などに送る。
メモリ9009、送受信回路90012、音声処理回路90011、コントローラ900
7は、それぞれ受けた命令に従って動作する。以下その動作について簡単に説明する。
入力手段90025から入力された信号は、インターフェース部90014を介してプリ
ント基板9002に実装されたCPU9008に送られる。制御信号生成回路90020
は、ポインティングデバイスやキーボードなどの入力手段90025から送られてきた信
号に従い、VRAM90016に格納してある画像データを所定のフォーマットに変換し
、コントローラ9007に送付する。
コントローラ9007は、パネルの仕様に合わせてCPU9008から送られてきた画像
データを含む信号にデータ処理を施し、表示パネル9001に供給する。またコントロー
ラ9007は、電源回路90010から入力された電源電圧やCPU9008から入力さ
れた各種信号をもとに、Hsync信号、Vsync信号、クロック信号CLK、交流電
圧(AC Cont)、切り替え信号L/Rを生成し、表示パネル9001に供給する。
送受信回路90012では、アンテナ90028において電波として送受信される信号が
処理されており、具体的にはアイソレータ、バンドパスフィルタ、VCO(Voltag
e Controlled Oscillator)、LPF(Low Pass Fi
lter)、カプラ、バランなどの高周波回路を含んでいる。送受信回路90012にお
いて送受信される信号のうち音声情報を含む信号が、CPU9008からの命令に従って
、音声処理回路90011に送られる。
CPU9008の命令に従って送られてきた音声情報を含む信号は、音声処理回路900
11において音声信号に復調され、スピーカー90027に送られる。またマイク900
26から送られてきた音声信号は、音声処理回路90011において変調され、CPU9
008からの命令に従って、送受信回路90012に送られる。
コントローラ9007、CPU9008、電源回路90010、音声処理回路90011
、メモリ9009を、本実施の形態のパッケージとして実装することができる。本実施の
形態は、アイソレータ、バンドパスフィルタ、VCO(Voltage Control
led Oscillator)、LPF(Low Pass Filter)、カプラ
、バランなどの高周波回路以外であれば、どのような回路にも応用することができる。
なお、本実施の形態で示した表示パネルや表示モジュールの構成は、本明細書中の他の実
施の形態に示した表示装置の構成と自由に組み合わせて実施することができる。また、本
実施の形態で示した表示パネルや表示モジュールの構成も自由に組み合わせて実施するこ
とができる。
(実施の形態20)
図91は、実施の形態19のモジュールを含む携帯電話機の一態様を示している。表示パ
ネル9101はハウジング91030に脱着自在に組み込まれる。ハウジング91030
は表示パネル9101のサイズに合わせて、形状や寸法を適宜変更することができる。表
示パネル9101を固定したハウジング91030はプリント基板91031に嵌着され
モジュールとして組み立てられる。
表示パネル9101はFPC91013を介してプリント基板91031に接続される。
プリント基板91031には、スピーカ91032、マイクロフォン91033、送受信
回路91034、CPU及びコントローラなどを含む信号処理回路91035が形成され
ている。このようなモジュールと、入力手段91036、バッテリ91037を組み合わ
せ、筐体91039に収納する。表示パネル9101の画素部は筐体91039に形成さ
れた開口窓から視認できように配置する。
表示パネル9101は、複数の画素を有する画素部と、走査線駆動回路を有している。走
査線駆動回路を画素部と一体形成することによって、図91の携帯電話機は、安価に製造
することができる。また、表示モジュールの部品数が少なくなるため、歩留まりの増加、
軽量化、小型化などのメリットを得ることができる。
本実施の形態に係る携帯電話機は、その機能や用途に応じてさまざまな態様に変容し得る
。例えば、表示パネルを複数備えたり、筐体を適宜複数に分割して蝶番により開閉式とし
た構成としても、上記した作用効果を奏することができる。
なお、本実施の形態で示した表示パネルや表示モジュールの構成は、本明細書中の他の実
施の形態に示した表示装置の構成と自由に組み合わせて実施することができる。また、本
実施の形態で示した表示パネルや表示モジュールの構成も自由に組み合わせて実施するこ
とができる。
(実施の形態21)
本実施の形態は、実施の形態19で説明した表示モジュールを含む携帯電話機10300
を完成させる一例について例示する。
図103で示す携帯電話機は、操作スイッチ類10304、マイクロフォン10305な
どが備えられた本体(A)10301と、表示パネル(A)10308、表示パネル(B
)10309、スピーカ10306などが備えられた本体(B)10302とが、蝶番1
0310で開閉可能に連結されている。表示パネル(A)10308と表示パネル(B)
10309は、回路基板10307と共に本体(B)10302の筐体10303の中に
収納される。表示パネル(A)10308及び表示パネル(B)10309の画素部は筐
体10303に形成された開口窓から視認できように配置される。
表示パネル(A)10308と表示パネル(B)10309は、その携帯電話機1030
0の機能に応じて画素数などの仕様を適宜設定することができる。例えば、表示パネルA
10308を主画面とし、表示パネルB10309を副画面として組み合わせることがで
きる。
表示パネル(A)10308及び表示パネル(B)10309は、複数の画素を有する画
素部と、走査線駆動回路を有している。走査線駆動回路を画素部と一体形成することによ
って、図103の携帯電話機は、安価に製造することができる。また、表示モジュールの
部品数が少なくなるため、歩留まりの増加、軽量化、小型化などのメリットを得ることが
できる。
このような表示パネルを用いることにより、表示パネル(A)10308を文字や画像を
表示する高精細のカラー表示画面とし、表示パネル(B)10309を文字情報を表示す
る単色の情報表示画面とすることができる。特に表示パネル(B)10309をアクティ
ブマトリクス型として、高精細化をすることにより、さまざまな文字情報を表示して、一
画面当たりの情報表示密度を向上させることができる。例えば、表示パネル(A)103
08を、2〜2.5インチで64階調、26万色のQVGA(320ドット×240ドッ
ト)とし、表示パネル(B)10309を、単色で2〜8階調、180〜220ppiの
高精細パネルとして、ローマ字、ひらがな、カタカナをはじめ、漢字やアラビア文字など
を表示することができる。
本実施の形態に係る携帯電話機は、その機能や用途に応じてさまざまな態様に変容し得る
。例えば、蝶番10310の部位に撮像素子を組み込んで、カメラ付きの携帯電話機とし
ても良い。また、操作スイッチ類10304、表示パネル(A)10308、表示パネル
(B)10309を一つの筐体内に納めた構成としても、上記した作用効果を奏すること
ができる。また、表示部を複数個そなえた情報表示端末に本実施の形態の構成を適用して
も、同様な効果を得ることができる。
なお、本実施の形態で示した表示パネルや表示モジュールの構成は、本明細書中の他の実
施の形態に示した表示装置の構成と自由に組み合わせて実施することができる。また、本
実施の形態で示した表示パネルや表示モジュールの構成も自由に組み合わせて実施するこ
とができる。
(実施の形態22)
本発明は様々な電子機器に適用することができる。具体的には電子機器の表示部に適用す
ることができる。そのような電子機器として、ビデオカメラ、デジタルカメラ等のカメラ
、ゴーグル型ディスプレイ、ナビゲーションシステム、音響再生装置(カーオーディオ、
オーディオコンポ等)、コンピュータ、ゲーム機器、携帯情報端末(モバイルコンピュー
タ、携帯電話、携帯型ゲーム機又は電子書籍等)、記録媒体を備えた画像再生装置(具体
的にはDigital Versatile Disc(DVD)等の記録媒体を再生し
、その画像を表示しうる発光装置を備えた装置)などが挙げられる。
図93(A)は発光装置であり、筐体93001、支持台93002、表示部93003
、スピーカー部93004、ビデオ入力端子93005等を含む。本発明の表示装置を表
示部93003に用いることができる。なお、発光装置は、パーソナルコンピュータ用、
テレビジョン放送受信用、広告表示用などの全ての情報表示用発光装置が含まれる。本発
明の表示装置を表示部93003に用いた発光装置は、オフ電流によって生じる微発光を
低減し、きれいな表示を行うことが可能となる。
図93(B)はカメラであり、本体93101、表示部93102、受像部93103、
操作キー93104、外部接続ポート93105、シャッターボタン93106等を含む
本発明を表示部93102に用いたデジタルカメラは、オフ電流によって生じる微発光を
低減し、きれいな表示を行うことが可能となる。
図93(C)はコンピュータであり、本体93201、筐体93202、表示部932
03、キーボード93204、外部接続ポート93205、ポインティングデバイス93
206等を含む。本発明を表示部93203に用いたコンピュータは、オフ電流によって
生じる微発光を低減し、きれいな表示を行うことが可能となる。
図93(D)はモバイルコンピュータであり、本体93301、表示部93302、ス
イッチ93303、操作キー93304、赤外線ポート93305等を含む。本発明を表
示部93302に用いたモバイルコンピュータは、オフ電流によって生じる微発光を低減
し、きれいな表示を行うことが可能となる。
図93(E)は記録媒体を備えた携帯型の画像再生装置(具体的にはDVD再生装置)で
あり、本体93401、筐体93402、表示部A93403、表示部B93404、記
録媒体(DVD等)読み込み部93405、操作キー93406、スピーカー部9340
7等を含む。表示部A93403は主として画像情報を表示し、表示部B93404は主
として文字情報を表示することができる。本発明を表示部A93403や表示部B934
04に用いた画像再生装置は、オフ電流によって生じる微発光を低減し、きれいな表示を
行うことが可能となる。
図93(F)はゴーグル型ディスプレイであり、本体93501、表示部93502、
アーム部93503を含む。本発明を表示部93502に用いたゴーグル型ディスプレイ
は、オフ電流によって生じる微発光を低減し、きれいな表示を行うことが可能となる。
図93(G)はビデオカメラであり、本体93601、表示部93602、筐体936
03、外部接続ポート93604、リモコン受信部93605、受像部93606、バッ
テリー93607、音声入力部93608、操作キー93609等を含む。本発明を表示
部93602に用いたビデオカメラは、オフ電流によって生じる微発光を低減し、きれい
な表示を行うことが可能となる。
図93(H)は携帯電話機であり、本体93701、筐体93702、表示部9370
3、音声入力部93704、音声出力部93705、操作キー93706、外部接続ポー
ト93707、アンテナ93708等を含む。本発明を表示部93703に用いた携帯電
話機は、オフ電流によって生じる微発光を低減し、きれいな表示を行うことが可能となる
このように本発明は、あらゆる電子機器に適用することが可能である。
なお、本実施の形態で示した電子機器の構成は、本明細書中の他の実施の形態に示した表
示装置の構成と自由に組み合わせて実施することができる。
(実施の形態23)
本実施の形態については、本発明の表示装置の画素構成を表示部に用いた表示パネルを用
いた応用例について、応用形態を図示し説明する。本発明の表示装置の画素構成を表示部
に用いた表示パネルは、移動体や建造物等と一体に設けられた構成をとることもできる。
本発明の表示装置の画素構成を表示部に有する表示パネルの例について、表示装置一体型
の移動体をその一例として、図94に示す。図94(a)は、表示装置一体型の移動体の
例として電車車両本体9401におけるドアのガラス戸のガラスに表示パネル9402を
用いた例について示す。図94(a)に示す本発明の表示装置の画素構成を表示部に有す
る表示パネル9402は、外部からの信号により表示部で表示される画像の切り替えが容
易である。そのため、電車の乗降客の客層が入れ替わる時間帯ごとに表示パネルの画像を
切り替え、より効果的な広告効果が実現できる。
なお、本発明の表示装置の画素構成を表示部に有する表示パネルは、図94(a)で示し
た電車車両本体におけるドアのガラスにのみ適用可能であることに限定されることなく、
その形状を異ならせることにより、ありとあらゆる場所に適用可能である。図94(b)
にその一例について説明する。
図94(b)は、電車車両本体における車内の様子について図示したものである。図94
(b)において、図94(a)で示したドアのガラス戸の表示パネル9402の他に、ガ
ラス窓に設けられた表示パネル9403、及び天井より吊り下げられた表示パネル940
4を示す。本発明の表示装置の画素構成を具備する表示パネル9403は、自発光型の表
示素子を具備するため、混雑時には広告用の画像を表示し、混雑時以外には表示を行わな
いことで、電車からの外観をも見ることもできる。また、本発明の表示装置の画素構成を
具備する表示パネル9404はフィルム状の基板に有機トランジスタなどのスイッチング
素子を設け、自発光型の表示素子を駆動することで、表示パネル自体を湾曲させて表示を
行うことも可能である。
また、本発明の表示装置の画素構成を表示部に有する表示パネルを用いた表示装置一体型
の移動体の応用例について、別の応用形態を図95にて説明する。
本発明の表示装置の画素構成を表示部に有する表示パネルの例について、表示装置一体型
の移動体をその一例として、図95に示す。図95は、表示装置一体型の移動体の例とし
て自動車の車体9501に一体に取り付けられた表示パネル9502の例について示す。
図95に示す本発明の表示装置の画素構成を表示部に有する表示パネル9502は、自動
車の車体と一体に取り付けられており、車体の動作や車体内外から入力される情報をオン
デマンドに表示、また、自動車の目的地までのナビゲーション機能をも有する。
なお、本発明の表示装置の画素構成を表示部に有する表示パネルは、図95で示した車体
のフロント部にのみ適用可能であることに限定されることなく、その形状を異ならせるこ
とにより、ガラス窓、ドアなどありとあらゆる場所に適用可能である。
また、本発明の表示装置の画素構成を表示部に有する表示パネルを用いた表示装置一体型
の移動体の応用例について、別の応用形態を図96にて説明する。
本発明の表示装置の画素構成を表示部に有する表示パネルの例について、表示装置一体型
の移動体をその一例として、図96に示す。図96(a)は、表示装置一体型の移動体の
例として飛行機車体9601内の客席天井部に一体に取り付けられた表示パネル9602
の例について示す。図96(a)に示す本発明の表示装置の画素構成を表示部に有する表
示パネル9602は、飛行機車体9601とヒンジ部9603を介して一体に取り付けら
れており、ヒンジ部9603の伸縮により乗客は表示パネル9602の視聴が可能になる
。表示パネル9602は乗客が操作することで情報を表示、また、広告や娯楽手段として
利用できる機能を有する。また、図96(b)に示すように、ヒンジ部を折り曲げて飛行
機車体9601に格納することにより、離着陸時の安全に配慮することができる。なお、
緊急時に表示パネルの表示素子を点灯させることで、飛行機車体9601の誘導灯として
も利用可能である。
なお、本発明の表示装置の画素構成を表示部に有する表示パネルは、図96で示した飛行
機車体9601の天井部にのみ適用可能であることに限定されることなく、その形状を異
ならせることにより、座席やドアなどありとあらゆる場所に適用可能である。例えば座席
前の座席後方に表示パネルを設け、操作・視聴を行う構成であってもよい。
なお、本実施の形態において、移動体としては電車車両本体、自動車車体、飛行機機体に
ついて例示したがこれに限定されず、自動二輪車、自動四輪車(自動車、バス等を含む)
、電車(モノレール、鉄道等を含む)、船舶等、多岐に渡る。本発明の表示装置の画素構
成を適用することにより、表示パネルの小型化、低消費電力化を達成し、且つ動作が良好
である表示媒体を具備する移動体を提供することができる。また特に、外部からの信号に
より、移動体内における表示パネルの表示を一斉に切り替えることが容易であるため、不
特定多数の顧客を対象といた広告表示盤、また緊急災害時の情報表示板としても極めて有
用であるといえる。
また、本発明の表示装置の画素構成を表示部に有する表示パネルを用いた応用例について
、建造物に用いた応用形態を図97を用いて説明する。
図97は本発明の表示装置の画素構成を表示部に有する表示パネルとして、フィルム状の
基板に有機トランジスタなどのスイッチング素子を設け、自発光型の表示素子を駆動する
ことにより表示パネル自身を湾曲させて表示可能な表示パネルとし、その応用例について
説明する。図97においては、建造物として電柱等の屋外に設けられた柱状体の有する曲
面に表示パネルを具備し、ここでは柱状体として電柱9701に表示パネル9702を具
備する構成について示す。
図97に示す表示パネル9702は、電柱の高さの真ん中あたりに位置させ、人間の視点
より高い位置に設ける。そして移動体9703から表示パネルを視認することにより、表
示パネル9702における画像を認識することができる。電柱のように屋外で繰り返し林
立し、林立した電柱に設けた表示パネル9702において同じ映像を表示させることによ
り、視認者は情報表示、広告表示を視認することができる。図97において電柱9701
に設けられた表示パネル9702は、外部より同じ画像を表示させることが容易であるた
め、極めて効率的な情報表示、及び広告効果が実現できる。また、本発明の表示装置の表
示パネルには、表示素子として自発光型の表示素子を設けることで、夜間であっても、視
認性の高い表示媒体として有用であるといえる。
また、本発明の表示装置の画素構成を用いた表示装置を表示部に有する表示パネルを用い
た応用例について、図97とは別の建造物の応用形態を図98にて説明する。
本発明の表示装置の画素構成を表示部に有する表示パネルの応用例として、図98に示す
。図98は、表示装置一体型の例としてユニットバス9801内の側壁に一体に取り付け
られた表示パネル9802の例について示す。図98に示す本発明の表示装置の画素構成
を用いた表示部を有する表示パネル9802は、ユニットバス9801と一体に取り付け
られており、入浴者は表示パネル9802の視聴が可能になる。表示パネル9802は入
浴者が操作することで情報を表示、また広告や娯楽手段として利用できる機能を有する。
なお、本発明の表示装置の画素構成を表示部に有する表示パネルは、図98で示したユニ
ットバス9801の側壁にのみ適用可能であることに限定されることなく、その形状を異
ならせることにより、鏡面の一部や浴槽自体と一体にするなどありとあらゆる場所に適用
可能である。
また図99に建造物内に大型の表示部を有するテレビジョン装置を設けた例について示す
。図99は、筐体9910、表示部9911、操作部であるリモコン装置9912、スピ
ーカー部9913等を含む。本発明の表示装置の画素構成を表示部に有する表示パネルは
、表示部9911の作製に適用される。図99のテレビジョン装置は、壁かけ型として建
物と一体となっており、設置するスペースを広く必要とすることなく設置可能である。
なお、本実施の形態において、建造物として、柱状体として電柱、ユニットバス等を例と
したが、本実施の形態はこれに限定されず、表示パネルを備えることのできる建造物であ
れば適用することができる。本発明の表示装置の画素構成を適用することにより、表示装
置の小型化、低消費電力化を達成し、且つ動作が良好である表示媒体を具備する移動体を
提供することができる。
なお、本実施の形態で示した表示パネルの構成は、本明細書中の他の実施の形態に示した
表示装置の構成と自由に組み合わせて実施することができる。
101 トランジスタ
102 トランジスタ
103 トランジスタ
104 トランジスタ
111 配線
112 配線
113 配線
114 配線
115 配線
116 配線
121 ノード
131 絶縁膜
213 信号
214 信号
215 信号
216 信号
221 電位
272 配線
276 配線
401 容量素子
402 容量素子
601 フリップフロップ
602 フリップフロップ
611 配線
612 配線
613 配線
614 配線
615 配線
616 配線
621 配線
622 配線
716 信号
722 信号
801 バッファ
81a 蒸発源
901 信号線駆動回路
902 走査線駆動回路
903 画素部
904 画素
1101 走査線駆動回路
1102 走査線駆動回路
1201 走査線駆動回路
1202 走査線駆動回路
1305 トランジスタ
1317 配線
1417 信号
1501 容量素子
1701 フリップフロップ
1801 バッファ
1906 トランジスタ
1907 トランジスタ
1908 トランジスタ
1909 トランジスタ
1922 ノード
1923 ノード
2022 電位
2023 電位
2101 容量素子
2310 トランジスタ
2311 トランジスタ
2312 トランジスタ
2324 ノード
2424 電位
2501 容量素子
2701 トランジスタ
2702 トランジスタ
2703 トランジスタ
2704 トランジスタ
2711 配線
2712 配線
2713 配線
2714 配線
2715 配線
2716 配線
2721 ノード
2813 信号
2814 信号
2815 信号
2816 信号
2821 電位
3001 容量素子
3205 トランジスタ
3207 配線
3208 トランジスタ
3217 配線
3317 信号
3401 容量素子
3606 トランジスタ
3607 トランジスタ
3608 トランジスタ
3609 トランジスタ
3622 ノード
3623 ノード
3722 電位
3723 電位
3801 容量素子
4010 トランジスタ
4011 トランジスタ
4012 トランジスタ
4024 ノード
4124 電位
4201 容量素子
4402 走査線駆動回路
4403 走査線駆動回路
4501 トランジスタ
4502 容量素子
4511 配線
4512 配線
4513 配線
4521 表示素子
4522 対向電極
4523 画素電極
4531 液晶素子
4701 符号化回路
4702 フレームメモリ
4703 補正回路
4704 DA変換回路
4712 フレームメモリ
4713 補正回路
4801 トランジスタ
4802 補助容量
4803 表示素子
4804 映像信号線
4805 走査線
4806 コモン線
4811 トランジスタ
4812 補助容量
4813 表示素子
4814 映像信号線
4815 走査線
4816 コモン線
4817 コモン線
4901 拡散板
4902 冷陰極管
4903 画素部
4911 拡散板
4912 光源
4931 信号制御回路
5101 基板
5102 絶縁膜
5103 導電層
5104 絶縁膜
5105 半導体層
5106 半導体層
5107 導電層
5108 絶縁膜
5109 導電層
5110 配向膜
5112 配向膜
5113 導電層
5114 遮光膜
5115 カラーフィルター
5116 基板
5117 スペーサ
5118 液晶分子
5121 走査線
5122 映像信号線
5123 容量線
5124 TFT
5125 画素電極
5126 画素容量
5201 基板
5202 絶縁膜
5203 導電層
5204 絶縁膜
5205 半導体層
5206 半導体層
5207 導電層
5208 絶縁膜
5209 導電層
5210 配向膜
5212 配向膜
5213 導電層
5214 遮光膜
5215 カラーフィルター
5216 基板
5217 スペーサ
5218 液晶分子
5219 配向制御用突起
5221 走査線
5222 映像信号線
5223 容量線
5224 TFT
5225 画素電極
5226 画素容量
5301 基板
5302 絶縁膜
5303 導電層
5304 絶縁膜
5305 半導体層
5306 半導体層
5307 導電層
5308 絶縁膜
5309 導電層
5310 配向膜
5312 配向膜
5313 導電層
5314 遮光膜
5315 カラーフィルター
5316 基板
5317 スペーサ
5318 液晶分子
5319 部
5321 走査線
5322 映像信号線
5323 容量線
5324 TFT
5325 画素電極
5326 画素容量
5401 基板
5402 絶縁膜
5403 導電層
5404 絶縁膜
5405 半導体層
5406 半導体層
5407 導電層
5408 絶縁膜
5409 導電層
5410 配向膜
5412 配向膜
5414 遮光膜
5415 カラーフィルター
5416 基板
5417 スペーサ
5418 液晶分子
5421 走査線
5422 映像信号線
5423 共通電極
5424 TFT
5425 画素電極
5501 基板
5502 絶縁膜
5503 導電層
5504 絶縁膜
5505 半導体層
5506 半導体層
5507 導電層
5508 絶縁膜
5509 導電層
5510 配向膜
5512 配向膜
5513 導電層
5514 遮光膜
5515 カラーフィルター
5516 基板
5517 スペーサ
5518 液晶分子
5519 絶縁膜
5521 走査線
5522 映像信号線
5523 共通電極
5524 TFT
5525 画素電極
5601 ドライバIC
5602 スイッチ群
5611 配線
5612 配線
5613 配線
5621 配線
5721 信号
5821 信号
5903a トランジスタ
5903b トランジスタ
5903c トランジスタ
5911 配線
5912 配線
5913 配線
6001 トランジスタ
6002 トランジスタ
6003 トランジスタ
6004 トランジスタ
6005 トランジスタ
6006 トランジスタ
6011 配線
6012 配線
6013 配線
6014 配線
6015 配線
6016 配線
6022 スイッチ群
6101 トランジスタ
6102 トランジスタ
6111 配線
6112 配線
6201 トランジスタ
6211 配線
6401 トランジスタ
6402 トランジスタ
6411 配線
6412 配線
6500 容量素子
6501 トランジスタ
6502 トランジスタ
6503 トランジスタ
6511 配線
6512 配線
6513 配線
6514 配線
6521 表示素子
6522 対向電極
6523 画素電極
6600 容量素子
6601 トランジスタ
6602 トランジスタ
6603 トランジスタ
6611 配線
6612 配線
6613 配線
6614 配線
6621 表示素子
6622 対向電極
6623 画素電極
6700 容量素子
6701 トランジスタ
6702 トランジスタ
6703 トランジスタ
6704 トランジスタ
6711 配線
6712 配線
6713 配線
6714 配線
6715 配線
6721 表示素子
6722 対向電極
6723 画素電極
6905 TFT
6906 配線
6907 配線
6908 TFT
6911 配線
6912 対向電極
6913 コンデンサ
6915 画素電極
6916 隔壁
6917 有機導電体膜
6918 有機薄膜
6919 基板
7000 基板
7001 配線
7002 配線
7003 配線
7004 配線
7005 TFT
7006 TFT
7007 TFT
7008 画素電極
7011 隔壁
7012 有機導電体膜
7013 有機薄膜
7014 対向電極
7100 基板
7101 配線
7102 配線
7103 配線
7104 配線
7105 TFT
7106 TFT
7107 TFT
7108 TFT
7109 画素電極
7111 配線
7112 配線
7121 隔壁
7122 有機導電体膜
7123 有機薄膜
7124 対向電極
7201 陽極
7202 陰極
7203 正孔輸送領域
7204 電子輸送領域
7205 混合領域
7206 領域
7207 領域
7208 領域
7209 領域
7360 搬送室
7361 搬送室
7362 ロード室
7363 アンロード室
7364 中間処理室
7365 封止処理室
7366 搬送手段
7367 搬送手段
7368 加熱処理室
7369 成膜処理室
7370 成膜処理室
7371 成膜処理室
7372 プラズマ処理室
7373 成膜処理室
7374 成膜処理室
7376 成膜処理室
7480 蒸発源ホルダ
7481 蒸発源
7482 距離センサー
7483 多関節アーム
7484 材料供給管
7486 基板ステージ
7487 基板チャック
7488 マスクチャック
7489 基板
7490 シャドーマスク
7491 天板
7492 底板
7500 基板
7501 周辺駆動回路
7502 画素部
7504 第FPC
7505 ICチップ
7506 ICチップ
7507 封止基板
7508 シール材
7510 基板
7511 周辺駆動回路
7512 画素部
7513 FPC
7514 FPC
7601 基板
7602 陽極
7603 正孔注入層
7604 正孔輸送層
7605 発光層
7606 電子輸送層
7607 電子注入層
7608 陰極
7611 基板
7612 陽極
7613 正孔注入層
7614 正孔輸送層
7615 発光層
7616 電子輸送層
7617 電子注入層
7618 陰極
7700 基板
7701 駆動用トランジスタ
7702 電極
7703 層
7704 電極
7800 基板
7801 駆動用トランジスタ
7802 下地膜
7803 電極
7804 層
7805 電極
7807 ブラックマトリクス
7901 基板
7902 下地膜
7903 チャネル形成領域
7905 不純物領域
7906 チャネル形成領域
7907 LDD領域
7908 不純物領域
7909 ゲート絶縁膜
7910 ゲート電極
7911 上部電極
7912 層間絶縁物
7913 配線
7914 画素電極
7915 層間絶縁物
7916 層
7917 対向電極
7918 駆動トランジスタ
7919 容量素子
7920 発光素子
7921 領域
8001 基板
8002 下地膜
8003 チャネル形成領域
8005 不純物領域
8006 ゲート絶縁膜
8007 ゲート電極
8008 電極
8009 層間絶縁物
8010 配線
8011 電極
8012 層間絶縁物
8013 画素電極
8014 電極
8015 絶縁物
8015 層間絶縁物
8016 層
8017 対向電極
8018 駆動トランジスタ
8019 容量素子
8020 発光素子
8091 上部電極
8092 容量素子
8101 基板
8102 下地膜
8103 ゲート電極
8104 電極
8105 ゲート絶縁膜
8106 チャネル形成領域
8107 LDD領域
8108 不純物領域
8109 チャネル形成領域
8110 LDD領域
8111 不純物領域
8112 層間絶縁物
8113 配線
8114 電極
8115 開口部
8116 層間絶縁物
8117 画素電極
8118 絶縁物
8119 層
8120 対向電極
8121 発光素子
8122 駆動トランジスタ
8123 容量素子
8124 電極
8125 容量素子
8201 基板
8202 下地膜
8203 画素電極
8204 電極
8205 配線
8206 配線
8207 N型半導体層
8208 N型半導体層
8209 半導体層
8210 ゲート絶縁膜
8211 絶縁膜
8212 ゲート電極
8213 電極
8214 層間絶縁膜
8215 層
8216 対向電極
8217 発光素子
8218 駆動トランジスタ
8219 容量素子
8220 電極
8301 基板
8302 下地膜
8303 ゲート電極
8304 電極
8305 ゲート絶縁膜
8306 半導体層
8307 半導体層
8308 N型半導体層
8310 N型半導体層
8311 配線
8313 導電層
8314 画素電極
8315 絶縁物
8316 層
8317 対向電極
8318 発光素子
8319 駆動トランジスタ
8320 容量素子
8321 電極
8322 容量素子
8401 絶縁物
8511 基板
8512 絶縁膜
8513 半導体膜
8514 半導体膜
8515 半導体膜
8516 絶縁膜
8517 ゲート電極
8518 絶縁膜
8519 絶縁膜
8521 サイドウォール
8522 マスク
8523 導電膜
8600 電極層
8601 電界発光層
8602 電界発光層
8603 電極層
8604 絶縁層
8701 表示パネル
8702 回路基板
8703 コントロール回路
8704 信号分割回路
8705 画素部
8706 走査線駆動回路
8707 信号線駆動回路
8708 接続配線
8801 チューナ
8802 映像信号増幅回路
8803 映像信号処理回路
8804 コントロール回路
8805 信号分割回路
8806 音声信号増幅回路
8807 音声信号処理回路
8808 スピーカー
8809 制御回路
8810 入力部
8901 筐体
8902 表示パネル
8903 スピーカー
8904 操作スイッチ
9001 表示パネル
9002 プリント基板
9003 画素部
9004 走査線駆動回路
9005 走査線駆動回路
9006 信号線駆動回路
9007 コントローラ
9008 CPU
9009 メモリ
9100 表示素子
9101 表示パネル
9201 導電膜
9202 半導体層
9203 コンタクト
9204 導電膜
9401 電車車両本体
9402 表示パネル
9403 表示パネル
9404 表示パネル
9501 車体
9502 表示パネル
9601 飛行機車体
9602 表示パネル
9603 ヒンジ部
9701 電柱
9702 表示パネル
9703 移動体
9801 ユニットバス
9802 表示パネル
9910 筐体
9911 表示部
9912 リモコン装置
9913 スピーカー部
10001 信号制御回路
10002 画素部
10003 ゲートドライバ
10004 封止基板
10005 シール材
10006 ゲートドライバ
10007 空間
10008 配線
10009 FPC
10010 基板
10011 トランジスタ
10012 トランジスタ
10013 電極
10014 絶縁物
10016 層
10017 電極
10018 発光素子
10019 ICチップ
10020 トランジスタ
10021 トランジスタ
10022 ICチップ
10040 基板
10100 基板
10101 信号制御回路
10102 画素部
10103 ゲートドライバ
10104 ゲートドライバ
10105 FPC
10106 ICチップ
10107 ICチップ
10108 封止基板
10109 シール材
10110 基板
10111 信号制御回路
10112 画素部
10113 ゲートドライバ
10114 ゲートドライバ
10115 FPC
10116 ICチップ
10117 ICチップ
10118 封止基板
10119 シール材
10200 電極層
10201 発光材料
10202 電界発光層
10203 電極層
10204 絶縁層
10300 携帯電話機
10301 本体(A)
10302 本体(B)
10303 筐体
10304 操作スイッチ類
10305 マイクロフォン
10306 スピーカ
10307 回路基板
10308 表示パネル(A)
10309 表示パネル(B)
10310 蝶番
10401 Nチャネル型トランジスタ
10402 Nチャネル型トランジスタ
10403 Pチャネル型トランジスタ
10404 容量素子
10405 抵抗素子
10502 導電層
10503 導電層
10504 配線
10505 半導体層
10506 不純物領域
10507 不純物領域
10508 絶縁層
10509 ゲート電極
10510 不純物領域
10511 不純物領域
10512 不純物領域
4902A ゲートドライバ
4902B ゲートドライバ
5603a スイッチ
5603b スイッチ
5603c スイッチ
5703a タイミング
5703b タイミング
5703c タイミング
5803a タイミング
5803b タイミング
5803c タイミング
5903a トランジスタ
5903b トランジスタ
5903c トランジスタ
6301a トランジスタ
6301b トランジスタ
6302a トランジスタ
6302b トランジスタ
7377a ゲートバルブ
7481a 蒸発源
7481b 蒸発源
7481c 蒸発源
7485a 材料供給源
7485b 材料供給源
7485c 材料供給源
7806B カラーフィルター
7806G カラーフィルター
7806R カラーフィルター
8604a 絶縁層
8604b 絶縁層
90010 電源回路
90011 音声処理回路
90012 送受信回路
90013 FPC
90014 インターフェース部
90015 アンテナ用ポート
90016 VRAM
90017 DRAM
90018 フラッシュメモリ
90019 インターフェース
90020 制御信号生成回路
90021 デコーダ
90022 レジスタ
90023 演算回路
90024 RAM
90025 入力手段
90026 マイク
90027 スピーカー
90028 アンテナ
91013 FPC
91030 ハウジング
91031 プリント基板
91032 スピーカ
91033 マイクロフォン
91034 送受信回路
91035 信号処理回路
91036 入力手段
91037 バッテリ
91039 筐体
93001 筐体
93002 支持台
93003 表示部
93004 スピーカー部
93005 ビデオ入力端子
93101 本体
93102 表示部
93103 受像部
93104 操作キー
93105 外部接続ポート
93106 シャッターボタン
93201 本体
93202 筐体
93203 表示部
93204 キーボード
93205 外部接続ポート
93206 ポインティングデバイス
93301 本体
93302 表示部
93303 スイッチ
93304 操作キー
93305 赤外線ポート
93401 本体
93402 筐体
93403 表示部A
93404 表示部B
93405 部
93406 操作キー
93407 スピーカー部
93501 本体
93502 表示部
93503 アーム部
93601 本体
93602 表示部
93603 筐体
93604 外部接続ポート
93605 リモコン受信部
93606 受像部
93607 バッテリー
93608 音声入力部
93609 操作キー
93701 本体
93702 筐体
93703 表示部
93704 音声入力部
93705 音声出力部
93706 操作キー
93707 外部接続ポート
93708 アンテナ
10204a 絶縁層
10204b 絶縁層

Claims (6)

  1. 第1乃至第7のトランジスタを有し、
    前記第1のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第2のトランジスタのソース又はドレインの一方と電気的に接続され、
    前記第1のトランジスタのソース又はドレインの一方は、第1の配線と電気的に接続され、
    前記第3のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第4のトランジスタのソース又はドレインの一方と電気的に接続され、
    前記第3のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第1のトランジスタのゲートと電気的に接続され、
    前記第5のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第2のトランジスタのゲートと電気的に接続され、
    前記第5のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第4のトランジスタのゲートと電気的に接続され、
    前記第6のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第7のトランジスタのソース又はドレインの一方と電気的に接続され、
    前記第6のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第5のトランジスタのゲートと電気的に接続され、
    前記第1のトランジスタのソース又はドレインの他方は、第2の配線と電気的に接続され、
    前記第5のトランジスタのソース又はドレインの他方は、前記第2の配線と電気的に接続され、
    前記第2のトランジスタのソース又はドレインの他方は、第3の配線と電気的に接続され、
    前記第3のトランジスタのソース又はドレインの他方は、第4の配線と電気的に接続され、
    前記第3のトランジスタのソース又はドレインの他方は、前記第3のトランジスタのゲートと電気的に接続され、
    前記第6のトランジスタのソース又はドレインの他方は、前記第6のトランジスタのゲートと電気的に接続されることを特徴とする半導体装置。
  2. 第1乃至第14のトランジスタを有し、
    前記第1のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第2のトランジスタのソース又はドレインの一方と電気的に接続され、
    前記第1のトランジスタのソース又はドレインの一方は、第1の配線と電気的に接続され、
    前記第3のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第4のトランジスタのソース又はドレインの一方と電気的に接続され、
    前記第3のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第1のトランジスタのゲートと電気的に接続され、
    前記第5のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第2のトランジスタのゲートと電気的に接続され、
    前記第5のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第4のトランジスタのゲートと電気的に接続され、
    前記第6のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第7のトランジスタのソース又はドレインの一方と電気的に接続され、
    前記第6のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第5のトランジスタのゲートと電気的に接続され、
    前記第1のトランジスタのソース又はドレインの他方は、第2の配線と電気的に接続され、
    前記第5のトランジスタのソース又はドレインの他方は、前記第2の配線と電気的に接続され、
    前記第2のトランジスタのソース又はドレインの他方は、第3の配線と電気的に接続され、
    前記第3のトランジスタのソース又はドレインの他方は、第4の配線と電気的に接続され、
    前記第3のトランジスタのソース又はドレインの他方は、前記第3のトランジスタのゲートと電気的に接続され、
    前記第6のトランジスタのソース又はドレインの他方は、前記第6のトランジスタのゲートと電気的に接続され、
    前記第8のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第9のトランジスタのソース又はドレインの一方と電気的に接続され、
    前記第8のトランジスタのソース又はドレインの一方は、第5の配線と電気的に接続され、
    前記第10のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第11のトランジスタのソース又はドレインの一方と電気的に接続され、
    前記第10のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第8のトランジスタのゲートと電気的に接続され、
    前記第12のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第9のトランジスタのゲートと電気的に接続され、
    前記第12のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第11のトランジスタのゲートと電気的に接続され、
    前記第13のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第14のトランジスタのソース又はドレインの一方と電気的に接続され、
    前記第13のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第12のトランジスタのゲートと電気的に接続され、
    前記第8のトランジスタのソース又はドレインの他方は、第6の配線と電気的に接続され、
    前記第12のトランジスタのソース又はドレインの他方は、前記第6の配線と電気的に接続され、
    前記第9のトランジスタのソース又はドレインの他方は、前記第3の配線と電気的に接続され、
    前記第10のトランジスタのソース又はドレインの他方は、前記第1の配線と電気的に接続され、
    前記第10のトランジスタのソース又はドレインの他方は、前記第10のトランジスタのゲートと電気的に接続され、
    前記第13のトランジスタのソース又はドレインの他方は、前記第13のトランジスタのゲートと電気的に接続されることを特徴とする半導体装置。
  3. 第1乃至第21のトランジスタを有し、
    前記第1のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第2のトランジスタのソース又はドレインの一方と電気的に接続され、
    前記第1のトランジスタのソース又はドレインの一方は、第1の配線と電気的に接続され、
    前記第3のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第4のトランジスタのソース又はドレインの一方と電気的に接続され、
    前記第3のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第1のトランジスタのゲートと電気的に接続され、
    前記第5のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第2のトランジスタのゲートと電気的に接続され、
    前記第5のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第4のトランジスタのゲートと電気的に接続され、
    前記第6のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第7のトランジスタのソース又はドレインの一方と電気的に接続され、
    前記第6のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第5のトランジスタのゲートと電気的に接続され、
    前記第1のトランジスタのソース又はドレインの他方は、第2の配線と電気的に接続され、
    前記第5のトランジスタのソース又はドレインの他方は、前記第2の配線と電気的に接続され、
    前記第2のトランジスタのソース又はドレインの他方は、第3の配線と電気的に接続され、
    前記第3のトランジスタのソース又はドレインの他方は、第4の配線と電気的に接続され、
    前記第3のトランジスタのソース又はドレインの他方は、前記第3のトランジスタのゲートと電気的に接続され、
    前記第6のトランジスタのソース又はドレインの他方は、前記第6のトランジスタのゲートと電気的に接続され、
    前記第8のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第9のトランジスタのソース又はドレインの一方と電気的に接続され、
    前記第8のトランジスタのソース又はドレインの一方は、第5の配線と電気的に接続され、
    前記第10のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第11のトランジスタのソース又はドレインの一方と電気的に接続され、
    前記第10のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第8のトランジスタのゲートと電気的に接続され、
    前記第12のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第9のトランジスタのゲートと電気的に接続され、
    前記第12のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第11のトランジスタのゲートと電気的に接続され、
    前記第13のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第14のトランジスタのソース又はドレインの一方と電気的に接続され、
    前記第13のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第12のトランジスタのゲートと電気的に接続され、
    前記第8のトランジスタのソース又はドレインの他方は、第6の配線と電気的に接続され、
    前記第12のトランジスタのソース又はドレインの他方は、前記第6の配線と電気的に接続され、
    前記第9のトランジスタのソース又はドレインの他方は、前記第3の配線と電気的に接続され、
    前記第10のトランジスタのソース又はドレインの他方は、前記第1の配線と電気的に接続され、
    前記第10のトランジスタのソース又はドレインの他方は、前記第10のトランジスタのゲートと電気的に接続され、
    前記第13のトランジスタのソース又はドレインの他方は、前記第13のトランジスタのゲートと電気的に接続され、
    前記第15のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第16のトランジスタのソース又はドレインの一方と電気的に接続され、
    前記第15のトランジスタのソース又はドレインの一方は、第7の配線と電気的に接続され、
    前記第17のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第18のトランジスタのソース又はドレインの一方と電気的に接続され、
    前記第17のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第15のトランジスタのゲートと電気的に接続され、
    前記第19のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第16のトランジスタのゲートと電気的に接続され、
    前記第19のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第18のトランジスタのゲートと電気的に接続され、
    前記第20のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第21のトランジスタのソース又はドレインの一方と電気的に接続され、
    前記第20のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第19のトランジスタのゲートと電気的に接続され、
    前記第13のトランジスタのソース又はドレインの他方は、第8の配線と電気的に接続され、
    前記第19のトランジスタのソース又はドレインの他方は、前記第8の配線と電気的に接続され、
    前記第16のトランジスタのソース又はドレインの他方は、前記第3の配線と電気的に接続され、
    前記第17のトランジスタのソース又はドレインの他方は、前記第5の配線と電気的に接続され、
    前記第17のトランジスタのソース又はドレインの他方は、前記第17のトランジスタのゲートと電気的に接続され、
    前記第20のトランジスタのソース又はドレインの他方は、前記第20のトランジスタのゲートと電気的に接続されることを特徴とする半導体装置。
  4. 第1乃至第7のトランジスタを有し、
    前記第1のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第2のトランジスタのソース又はドレインの一方と直接接続され、
    前記第1のトランジスタのソース又はドレインの一方は、第1の配線と直接接続され、
    前記第3のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第4のトランジスタのソース又はドレインの一方と直接接続され、
    前記第3のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第1のトランジスタのゲートと直接接続され、
    前記第5のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第2のトランジスタのゲートと直接接続され、
    前記第5のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第4のトランジスタのゲートと直接接続され、
    前記第6のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第7のトランジスタのソース又はドレインの一方と直接接続され、
    前記第6のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第5のトランジスタのゲートと直接接続され、
    前記第1のトランジスタのソース又はドレインの他方は、第2の配線と直接接続され、
    前記第5のトランジスタのソース又はドレインの他方は、前記第2の配線と直接接続され、
    前記第2のトランジスタのソース又はドレインの他方は、第3の配線と直接接続され、
    前記第3のトランジスタのソース又はドレインの他方は、第4の配線と直接接続され、
    前記第3のトランジスタのソース又はドレインの他方は、前記第3のトランジスタのゲートと直接接続され、
    前記第6のトランジスタのソース又はドレインの他方は、前記第6のトランジスタのゲートと直接接続されることを特徴とする半導体装置。
  5. 第1乃至第14のトランジスタを有し、
    前記第1のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第2のトランジスタのソース又はドレインの一方と直接接続され、
    前記第1のトランジスタのソース又はドレインの一方は、第1の配線と直接接続され、
    前記第3のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第4のトランジスタのソース又はドレインの一方と直接接続され、
    前記第3のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第1のトランジスタのゲートと直接接続され、
    前記第5のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第2のトランジスタのゲートと直接接続され、
    前記第5のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第4のトランジスタのゲートと直接接続され、
    前記第6のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第7のトランジスタのソース又はドレインの一方と直接接続され、
    前記第6のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第5のトランジスタのゲートと直接接続され、
    前記第1のトランジスタのソース又はドレインの他方は、第2の配線と直接接続され、
    前記第5のトランジスタのソース又はドレインの他方は、前記第2の配線と直接接続され、
    前記第2のトランジスタのソース又はドレインの他方は、第3の配線と直接接続され、
    前記第3のトランジスタのソース又はドレインの他方は、第4の配線と直接接続され、
    前記第3のトランジスタのソース又はドレインの他方は、前記第3のトランジスタのゲートと直接接続され、
    前記第6のトランジスタのソース又はドレインの他方は、前記第6のトランジスタのゲートと直接接続され、
    前記第8のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第9のトランジスタのソース又はドレインの一方と直接接続され、
    前記第8のトランジスタのソース又はドレインの一方は、第5の配線と直接接続され、
    前記第10のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第11のトランジスタのソース又はドレインの一方と直接接続され、
    前記第10のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第8のトランジスタのゲートと直接接続され、
    前記第12のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第9のトランジスタのゲートと直接接続され、
    前記第12のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第11のトランジスタのゲートと直接接続され、
    前記第13のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第14のトランジスタのソース又はドレインの一方と直接接続され、
    前記第13のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第12のトランジスタのゲートと直接接続され、
    前記第8のトランジスタのソース又はドレインの他方は、第6の配線と直接接続され、
    前記第12のトランジスタのソース又はドレインの他方は、前記第6の配線と直接接続され、
    前記第9のトランジスタのソース又はドレインの他方は、前記第3の配線と直接接続され、
    前記第10のトランジスタのソース又はドレインの他方は、前記第1の配線と直接接続され、
    前記第10のトランジスタのソース又はドレインの他方は、前記第10のトランジスタのゲートと直接接続され、
    前記第13のトランジスタのソース又はドレインの他方は、前記第13のトランジスタのゲートと直接接続されることを特徴とする半導体装置。
  6. 第1乃至第21のトランジスタを有し、
    前記第1のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第2のトランジスタのソース又はドレインの一方と直接接続され、
    前記第1のトランジスタのソース又はドレインの一方は、第1の配線と直接接続され、
    前記第3のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第4のトランジスタのソース又はドレインの一方と直接接続され、
    前記第3のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第1のトランジスタのゲートと直接接続され、
    前記第5のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第2のトランジスタのゲートと直接接続され、
    前記第5のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第4のトランジスタのゲートと直接接続され、
    前記第6のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第7のトランジスタのソース又はドレインの一方と直接接続され、
    前記第6のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第5のトランジスタのゲートと直接接続され、
    前記第1のトランジスタのソース又はドレインの他方は、第2の配線と直接接続され、
    前記第5のトランジスタのソース又はドレインの他方は、前記第2の配線と直接接続され、
    前記第2のトランジスタのソース又はドレインの他方は、第3の配線と直接接続され、
    前記第3のトランジスタのソース又はドレインの他方は、第4の配線と直接接続され、
    前記第3のトランジスタのソース又はドレインの他方は、前記第3のトランジスタのゲートと直接接続され、
    前記第6のトランジスタのソース又はドレインの他方は、前記第6のトランジスタのゲートと直接接続され、
    前記第8のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第9のトランジスタのソース又はドレインの一方と直接接続され、
    前記第8のトランジスタのソース又はドレインの一方は、第5の配線と直接接続され、
    前記第10のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第11のトランジスタのソース又はドレインの一方と直接接続され、
    前記第10のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第8のトランジスタのゲートと直接接続され、
    前記第12のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第9のトランジスタのゲートと直接接続され、
    前記第12のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第11のトランジスタのゲートと直接接続され、
    前記第13のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第14のトランジスタのソース又はドレインの一方と直接接続され、
    前記第13のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第12のトランジスタのゲートと直接接続され、
    前記第8のトランジスタのソース又はドレインの他方は、第6の配線と直接接続され、
    前記第12のトランジスタのソース又はドレインの他方は、前記第6の配線と直接接続され、
    前記第9のトランジスタのソース又はドレインの他方は、前記第3の配線と直接接続され、
    前記第10のトランジスタのソース又はドレインの他方は、前記第1の配線と直接接続され、
    前記第10のトランジスタのソース又はドレインの他方は、前記第10のトランジスタのゲートと直接接続され、
    前記第13のトランジスタのソース又はドレインの他方は、前記第13のトランジスタのゲートと直接接続され、
    前記第15のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第16のトランジスタのソース又はドレインの一方と直接接続され、
    前記第15のトランジスタのソース又はドレインの一方は、第7の配線と直接接続され、
    前記第17のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第18のトランジスタのソース又はドレインの一方と直接接続され、
    前記第17のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第15のトランジスタのゲートと直接接続され、
    前記第19のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第16のトランジスタのゲートと直接接続され、
    前記第19のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第18のトランジスタのゲートと直接接続され、
    前記第20のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第21のトランジスタのソース又はドレインの一方と直接接続され、
    前記第20のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第19のトランジスタのゲートと直接接続され、
    前記第13のトランジスタのソース又はドレインの他方は、第8の配線と直接接続され、
    前記第19のトランジスタのソース又はドレインの他方は、前記第8の配線と直接接続され、
    前記第16のトランジスタのソース又はドレインの他方は、前記第3の配線と直接接続され、
    前記第17のトランジスタのソース又はドレインの他方は、前記第5の配線と直接接続され、
    前記第17のトランジスタのソース又はドレインの他方は、前記第17のトランジスタのゲートと直接接続され、
    前記第20のトランジスタのソース又はドレインの他方は、前記第20のトランジスタのゲートと直接接続されることを特徴とする半導体装置。
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