JP6662037B2 - 電気光学装置及び電子機器 - Google Patents
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Description
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、その目的の一つは、データ線を選択するためのトランジスターの寄生容量に起因するプッシュダウン電圧を低減させるための技術を提供することである。
この発明によれば、第1のトランジスター及び第2のトランジスターが複数の分割トランジスターによって構成されているので、電気光学装置で狭ピッチのレイアウトが採用される場合においても、プッシュダウン電圧を低減させることができる。
この発明によれば、第1のデータ、第2のデータ線、並びに第1のトランジスター及び第2のトランジスターのゲート電極の配置の小スペース化を実現しつつ、プッシュダウン電圧を低減させることができる。
この発明によれば、第1のデータ線と第2のデータ線とにおいて発生する寄生容量のばらつきを抑えることができる。
この発明によれば、第2のトランジスターのゲート電極と第1のデータ線とが重なりを持つ配置としたときの両者の位置関係によって、第2のトランジスターの寄生容量を小さくすることができる。
この発明によれば、いわゆるハイブリッド駆動を行う電気光学装置において、データ線を選択するためのトランジスターの寄生容量に起因するプッシュダウン電圧を低減させることができる。
図1は、電気光学装置1の構成を示す図である。図1に示すように、電気光学装置1は、液晶パネル100と、データ線駆動回路200とを備える。液晶パネル100は、素子基板と対向基板とが、互いに電極形成面が対向するように、一定の間隙を保って貼り合わせられるとともに、この間隙に例えばTN(Twisted Nematic)型の液晶を封入した構成となっている。液晶パネル100の素子基板には、半導体チップであるデータ線駆動回路200が、COG(Chip on Glass)、COF(Chip on Film)技術等により実装されている。
画素領域110は、画像を表示する領域である。画素領域110は、m本の走査線112と、(k×n)本のデータ線114−1,114−2,114−3,114−4(これらを特に区別する必要のないときは「データ線114」と総称する。)と、(m×k×n)個の画素111とを有する。m,k,nはいずれも自然数である。走査線112は、走査信号を伝送する信号線であり、第1の方向である行(X)方向に沿って1又は複数本設けられている。データ線114は、データ信号を伝送する信号線であり、第2の方向である列(Y)方向に沿って1又は複数本設けられている。走査線112とデータ線114とは、電気的に絶縁されている。画素111は、液晶パネル100の素子基板を平面視したときに、走査線112とデータ線114との各交差に対応して設けられている。即ち、画素111は、m行×(k×n)列のマトリクス状に配列されている。また、X方向において連続するk個の画素111は、1つの画素群を形成している。本実施形態では、k=4である。即ち、液晶パネル100は、m行n列の画素群を有する。画素111の詳細は後述する。以下の説明において、複数の走査線112の各々を区別する必要があるときは、第1行、第2行、第3行、…、第m行の走査線112と表す。
図11は、従来技術のレイアウトをデータ線選択回路150に適用した場合の問題点を説明する図である。図12は、図11のC−C'断面の模式図である。具体的には、図12には、データ線114−1の周辺をX方向(換言すると、TFTのチャネル長方向)に沿って切断した場合の断面図が示されている。
この例では、TFT151は、基板(図示略)上に半導体膜301を形成し、この半導体膜301上に、ソース電極310、ゲート電極321及びデータ線114−1が接続されるドレイン電極331を、X方向に配置させた構造である。TFT152は、基板上に半導体膜302を形成し、この半導体膜302上に、ソース電極310、ゲート電極322及びデータ線114−2が接続されるドレイン電極332を、X方向に配置させた構造である。TFT153は、基板上に半導体膜303を形成し、この半導体膜303上に、ソース電極310、ゲート電極323及びデータ線114−3が接続されるドレイン電極333を、X方向に配置させた構造である。TFT154は、基板上に半導体膜304を形成し、この半導体膜304上に、ソース電極310、ゲート電極324及びデータ線114−4が接続されるドレイン電極334を、X方向に配置させた構造である。半導体膜301,302,303,304は、例えば酸化物半導体膜(InGaZnO膜等)であるが、具体的な材料は特に問わないものとする。
(構造例1)
図4は、構造例1に係るデータ線選択回路150の構造の一例を示す模式図である。TFT151,152,153,154は、図11で説明した従来技術と同様、それぞれが半導体膜、ゲート電極、ソース電極、及びドレイン電極を備える。
図5に示すように、TFT152に対応するゲート電極322は、TFT151に接続されるデータ線114−1との結合容量成分C1を持つ。つまり、データ線114−1の存在により、ゲート電極322とドレイン電極332との容量結合が阻害されて寄生容量が小さくなり、ゲートードレイン間容量C2が低減する。この結果、プッシュダウン電圧が低減される。同様にして特に図示はしないが、TFT152に接続されるデータ線114−2の存在により、TFT151に対応するゲート電極321とドレイン電極331との容量結合が阻害されて、ゲートードレイン間容量が低減される。同様にしてTFT153に接続されるデータ線114−3の存在により、TFT154に対応するゲート電極324とドレイン電極334との容量結合が阻害されて、ゲートードレイン間容量が低減する。同様にしてTFT154に接続されるデータ線114−4の存在により、TFT153に対応するゲート電極323とドレイン電極333との容量結合が阻害されて、ゲートードレイン間容量が低減される。この結果、ゲートードレイン間容量を原因としたプッシュダウン電圧が低減される。
図6は、構造例2に係るデータ線選択回路150の構造の一例を示す模式図である。構造例2においては、TFT151,152,153,154が、複数の分割トランジスターによって構成されている点で、構造例1とは相違する。具体的には、TFT151は、分割トランジスター151Aと、分割トランジスター151Bとによって構成されている。回路的には、分割トランジスター151Aと分割トランジスター151Bが並列接続される構成である。なお分割トランジスター151Aと、分割トランジスター151B等のY方向の長さについては説明のために短縮して表している。一のTFTを構成する複数の分割トランジスターは、Y方向に沿って配置され、且つドレイン電極同士、及びソース電極同士が共通に接続されている。TFT152は、分割トランジスター152Aと、分割トランジスター152Bとによって構成されている。TFT153は、分割トランジスター153Aと、分割トランジスター153Bとによって構成されている。TFT154は、分割トランジスター154Aと、分割トランジスター154Bとによって構成されている。図6において、一のTFTに含まれる分割トランジスターの半導体膜、及びドレイン電極の符号については、図4の説明で当該TFTの半導体膜に付した符号と、当該分割トランジスターの符号に含まれるアルファベットとの組み合わせによって表す。例えば、TFT151に含まれる分割トランジスター151Aの半導体膜については、「半導体膜301A」である。TFT152に含まれる分割トランジスター152Bのドレイン電極については、「ドレイン電極332B」としている。
なお、分割トランジスター151A,151Bは、本発明の第1の分割トランジスターの一例で、分割トランジスター152A,152Bは、本発明の第2の分割トランジスターの一例である。分割トランジスター153A,153Bは、本発明の第1の分割トランジスターの一例で、分割トランジスター154A,154Bは、本発明の第2の分割トランジスターの一例である。
図7は、構造例3に係るデータ線選択回路150の構造の一例を示す模式図である。図8は、図7のB−B'断面の模式図である。具体的には、図8には、分割トランジスター152Aの周辺をX方向に沿って切断した場合の断面が示されている。
構造例3に係るデータ線選択回路150の構造例2と異なる点は、データ線114−1,114−2,114−3,114−4のY方向に延びる中心軸L1と、ゲート電極322,321,324,323のX方向(つまり、チャネル長方向)における中心軸L2とが、X方向においてずれている(オフセットした)点にある。例えば、データ線114−1の中心軸L1は、ゲート電極322の中心軸L2よりも、ドレイン電極332A(及び332B)の方向(つまりデータ線114−2側)にずれている。同様に、データ線114−2の中心軸は、分割トランジスター151A,151Bのゲート電極321の中心軸よりも、ドレイン電極331A、331Bの方向(つまりデータ線114−1側)にずれている。データ線114−3の中心軸は、分割トランジスター154A,154Bのゲート電極324の中心軸よりも、ドレイン電極334A,334Bの方向(つまりデータ線114−4側)にずれている。データ線114−4の中心軸は、ゲート電極323の中心軸よりも、TFT153のドレイン電極333A,333Bの方向(つまりデータ線114−3側)にずれている。
同様に、ゲート電極321、322、323、324の駆動負荷も増大するのでデータ線駆動回路200の駆動負荷を考慮すると望ましくない。
これに対し、限られたデータ線114―1,114−2,114−3,114−4の線幅で、ゲート電極−ドレイン配線間容量を抑制するために、データ線114―1,114−2,114−3,114−4と、ゲート電極322,321,324,323とが重なりを持つ配置としたときの位置関係によって、ゲートードレイン間容量を効率的に低減させられることを、発明者らは発見した。実際にゲートードレイン間容量が低減することを、発明者は以下の方法で確認した。
TFTの条件については、以下のようにした。図9の左段には、TFTの各電極配置を説明する図が示され、「S」はソース電極、「G」はゲート電極、「D」はドレイン電極、「M」は他のTFTに接続されるデータ線(ドレイン配線)を意味する。
(1)TFTのチャネルの寸法W:50μm
(2)縦構造
基板厚:10μm 比誘電率3.5
半導体膜:0.05μm
ゲート絶縁膜厚:0.085μm 比誘電率3.9
ゲート電極膜厚:0.2μm
層間絶縁膜厚:0.3μm
金属配線膜厚:0.5μm
容量最大抽出幅設定:5μm
図9(A)に示す場合、ゲート−ドレイン間容量が7.1fFであった。図9(B)に示す場合、ゲート−ドレイン間容量が6.7fFであった。よって、構造例1,2のようにゲート電極とデータ線とが重なりを持つ配置とすることで、ゲート−ドレイン間容量が低減することを確認できた。更に、図9(C)に示す場合、ゲート−ドレイン間容量が5.8fFであった。よって、構造例3のように中心軸同士をずらすことで、ゲート−ドレイン間容量が更に低減することを確認できた。なお、この中心軸同士をずらす構成は、構造例1のような分割トランジスターで構成されていないTFTに適用されてもよい。
上述した構造例2,3においては、データ線が一直線状に延びた構造であり、ゲート電極が蛇行状に延びた構造であった。これに代えて、データ線が蛇行状に延びた構造であり、ゲート電極が一直線状に延びた構造であってもよい。また、データ線及びゲート電極が蛇行状となっていてもよい。ゲート電極とデータ線との容量結合を効率的に阻害することができる配置になっていれば、トランジスターの寄生容量に起因するプッシュダウン電圧が低減させることができる。
また、液晶パネル100は、TN型の液晶に限られず、例えばVA(Vertical Alignment)型の液晶を封入した構成でもよい。
また、R(赤)、G(緑)、B(青)の3画素で1ドットを構成して、カラー表示を行うとしてもよいし、更に、別の色を追加し、これらの4色以上の画素で1ドットを構成してもよい。
また、本発明は、液晶の電気光学装置に限らず、有機EL(Electro Luminescence)などを用いた電気光学装置に適用してもよい。
このプロジェクター2100では、液晶パネル100を含む電気光学装置が、R色、G色、B色のそれぞれに対応して3組設けられる。ライトバルブ100R,100G及び100Bの構成は、上述した液晶パネル100と同様である。R色、G色、B色のそれぞれの原色成分の階調レベルを指定するに映像信号がそれぞれ外部上位回路から供給されて、ライトバルブ100R,100G及び100がそれぞれ駆動される構成となっている。
ライトバルブ100R,100G,100Bによってそれぞれ変調された光は、ダイクロイックプリズム2112に3方向から入射する。そして、このダイクロイックプリズム2112において、R色及びB色の光は90度に屈折する一方、G色の光は直進する。従って、各原色の画像が合成された後、スクリーン2120には、投射レンズ2114によってカラー画像が投射されることとなる。
Claims (7)
- 走査線と、
前記走査線と交差する第1のデータ線及び第2のデータ線と、
前記走査線を選択する走査線駆動回路と、
前記走査線が選択された期間に、前記第1のデータ線又は前記第2のデータ線にデータ信号を供給するデータ線駆動回路と、
前記第1のデータ線を選択するためのゲート信号が入力されるゲート電極を含み、一端が前記第1のデータ線に接続され、他端が前記データ線駆動回路に接続される第1のトランジスターと、
前記第2のデータ線を選択するためのゲート信号が入力されるゲート電極を含み、一端が前記第2のデータ線に接続され、他端が前記データ線駆動回路に接続される第2のトランジスターと
を備え、
前記第1のトランジスター及び前記第2のトランジスターが形成された基板に垂直な方向から見て、前記第2のトランジスターのチャネルにおいて、前記第2のトランジスターのゲート電極と前記第1のデータ線とが重なりを持つ
ことを特徴とする電気光学装置。 - 前記第1のトランジスターが、複数の第1の分割トランジスターによって構成され、
前記第2のトランジスターが、複数の第2の分割トランジスターによって構成されている
ことを特徴とする請求項1に記載の電気光学装置。 - 前記第1の分割トランジスターのゲート電極と前記第2のデータ線とが重なる部分と、前記第2の分割トランジスターのゲート電極と前記第1のデータ線とが重なる部分とが、前記第1のデータ線及び前記第2のデータ線が延びた方向において交互に配置されている
ことを特徴とする請求項2に記載の電気光学装置。 - 前記第1のデータ線及び前記第2のデータ線と前記走査線との交差に対応して配置される画素を備え、
前記第1のデータ線、及び前記第2のデータ線の少なくとも一方は、それぞれが接続されている分割トランジスターのうち、前記画素から最も遠い分割トランジスターと接続される位置から、更に前記画素から離れる方向に延びている
ことを特徴とする請求項3に記載の電気光学装置。 - 前記第1のデータ線の前記延びた方向に沿う中心線は、前記第2のトランジスターのゲート電極のチャネル長方向における中心線よりも、前記第2のトランジスターの前記一端の方向にずれている
ことを特徴とする請求項3又は請求項4に記載の電気光学装置。 - 前記第1のデータ線を選択する場合、前記第1のトランジスターをオン状態として、前記第2のトランジスターをオフ状態とし、前記第2のデータ線を選択する場合、前記第1のトランジスターをオフ状態として、前記第2のトランジスターをオン状態とするデータ線選択回路を備え、
前記データ線駆動回路は、前記第1のトランジスターの前記他端、及び前記第2のトランジスターの前記他端に共通に接続される信号線を介して、前記データ信号を供給する
ことを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の電気光学装置。 - 請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の電気光学装置を備えることを特徴とする電子機器。
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