KR100767906B1 - 전기 광학 장치의 구동 회로 및 이것을 구비한 전기 광학장치 및 전자 기기 - Google Patents

전기 광학 장치의 구동 회로 및 이것을 구비한 전기 광학장치 및 전자 기기 Download PDF

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Abstract

예컨대, 액정 장치 등의 전기 광학 장치의 화질을 향상시킴과 동시에, 반전 구동되는 액정의 번인(burn-in)을 저감한다. 샘플링 스위치(202)를 구성하는 TFT(202S) 및 TFT(202H)는 전기적으로 직렬로 접속되어 있다. 화상 신호의 유지 능력에 우수한 TFT(202H) 및 화상 신호의 기록 능력에 우수한 TFT(202S)를 이용하여 샘플링 스위치(202)를 구성함으로써, 하나의 TFT에 의해서 구성되는 샘플링 스위치를 이용하여 데이터선에 화상 신호를 공급하는 경우에 비해, 화상 신호의 기록 능력을 손상시키지 않고, 또한 푸시다운 전압을 저감할 수 있다고 하는 각별한 효과를 얻을 수 있다.

Description

전기 광학 장치의 구동 회로 및 이것을 구비한 전기 광학 장치 및 전자 기기{DRIVING CIRCUIT OF ELECTRO-OPTICAL DEVICE, ELECTRO-OPTICAL DEVICE HAVING THE SAME, AND ELECTRONIC APPARATUS}
도 1은 본 실시예에 따른 액정 장치의 전체 구성을 나타내는 평면도,
도 2는 도 1의 H-H'단면도,
도 3은 본 실시예에 따른 액정 장치의 전체 구성을 나타내는 블록도,
도 4는 본 실시예의 액정 패널의 전기적인 구성을 나타내는 블록도,
도 5는 본 실시예의 데이터선의 구동에 따른 회로 구성을 나타내는 도면,
도 6은 본 실시예의 샘플링 스위치의 구체적인 구성을 나타내는 평면도,
도 7은 본 실시예의 샘플링 스위치에 공급되는 제 1 및 제 2 샘플링 신호의 타이밍 차트,
도 8은 샘플링 스위치의 변형예의 구체적인 구성을 나타내는 평면도,
도 9는 도 8의 X-X'선 단면도,
도 10은 도 8의 Y-Y'선 단면도,
도 11은 본 발명에 따른 전기 광학 장치를 적용한 전자 기기의 일례인 프로젝터의 구성을 나타내는 단면도,
도 12는 본 발명에 따른 전기 광학 장치를 적용한 전자 기기의 일례인 퍼스 널 컴퓨터의 구성을 나타내는 단면도,
도 13은 본 발명에 따른 전기 광학 장치를 적용한 전자 기기의 일례인 휴대 전화의 구성을 나타내는 단면도.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1 : 액정 장치 10 : TFT 어레이 기판
100 : 액정 패널 101 : 데이터선 구동 회로
104 : 주사선 구동 회로 200 : 샘플 홀드 회로
202 : 샘플링 스위치 202H, 202S : TFT
본 발명은, 예컨대 액정 장치 등의 전기 광학 장치, 및 그와 같은 전기 광학 장치를 구비하여 이루어지는, 예컨대 액정 프로젝터 등의 전자 기기의 기술 분야에 관한 것이다.
종래, TFT 구동에 의한 액티브 매트릭스 구동 방식의 액정 장치에 있어서는, 종횡으로 각기 배열된 다수의 주사선 및 데이터선, 및 이들의 각 교점에 대응하여 다수의 화소 전극이 TFT 어레이 기판 상에 마련되어 있다. 그리고, 이들에 더하여, 샘플링 회로, 프리 차지 회로, 주사선 구동 회로, 데이터선 구동 회로, 검사 회로 등의 TFT를 구성 요소로 하는 각종 주변 회로가 이러한 TFT 어레이 기판 상에 마련되는 경우가 있다. 액정 패널이나 이것에 주변 회로를 더한 액정 표시 모듈의 사이즈가 동일하면, 매트릭스 형상으로 배치된 복수의 화소 전극에 의해 규정되는 화상 표시 영역, 즉 액정 패널 상에서 실제로 액정의 배향 상태의 변화에 의해 화상이 표시되는 영역은, 표시 장치의 기본적 요청으로서 큰 것이 바람직하다고 되어 있다. 따라서, 주변 회로는, 화면 표시 영역 주위에 위치하는 TFT 어레이 기판의 좁고 가늘고 긴 주변 부분에 마련되는 것이 일반적이다.
이들 주변 회로 중, 샘플링 회로는 고 주파수의 화상 신호를 각 데이터선에 소정 타이밍에서 안정적으로 주사 신호와 동기하여 공급하기 위해서, 화상 신호를 샘플링하는 회로이다. 샘플링 회로는, 상술한 바와 같은 샘플링 기능을 발휘하기 위해서는, 그들의 주된 구성 요소인 각 TFT에서, 충분히 높은 전류 공급 능력이 요구된다. 또한, 이 회로를 구성하는 TFT는, 전압 유지시에 오프 상태에서도 전류가 약간 리크되기 때문에, 그 채널 길이는 리크 전류를 억제하기 위해서 어느 정도 길게 해야한다. 따라서, TFT 사이즈를 쉽게 줄일 수는 없다. 그리고, 이와 같이 채널 길이를 짧게 하는 것에 제한이 있다면, 높은 전류 공급 능력을 실현하기 위해서는, 실제로는 TFT의 채널폭을 크게 할 수밖에 없다. 상기한 바와 같은 제약에 의해, 종래의 샘플링 회로는, 화상 표시 영역의 주변 영역에 등 간격으로 나열되는 것에 의해, 샘플링 기능과 좁은 영역에서의 레이아웃을 양립시켜 왔다.
또한, 샘플링 회로에 포함되는 TFT의 채널폭을 크게 하면, 그 TFT에 전기적으로 접속된 화상 신호선과 데이터선이 병행되어 배치되는 거리가 증가되기 때문 에, 이들 배선간의 기생 용량에 의한 용량 결합이 커져, 샘플링 회로의 TFT가 오프 상태이더라도, 화상 신호선 상의 전위 변화가 데이터선의 전위에 영향을 미쳐, 화질을 열화시키는 기술적 문제가 있다. 보다 구체적으로는, 데이터선의 전위가 본래의 화상 신호 전위보다 낮은 화상 신호 전위로 되어 버리는, 소위 푸시다운 전압이 발생하는 경우가 있다. 이러한 기술적 문제점을 해결하는 수단으로서, 특허 문헌 1 및 2의 각각은, 샘플링 회로에 포함되는 스위치 회로 근방에 존재하는 데이터선 및 화상 신호선간의 기생 용량을 저감하는 기술을 개시하고 있다.
[특허 문헌 1] 일본 특허 공개 제2002-49357호 공보
[특허 문헌 2] 일본 특허 공개 제2002-49331호 공보
그러나, 특허 문헌 1 및 2에 개시된 기술에서는, 스위치 회로는 각기 하나의 TFT로 구성되어 있고, 예컨대, n 채널형 TFT와 같이 편 채널형의 TFT에 의해서 화상 신호의 유지 및 데이터선으로의 화상 신호의 기록을 하나의 TFT에 부담하고 있다. 이러한 TFT에 의하면, TFT를 오프 상태로 전환할 때에 TFT에서 토출되는 전하량이 많아져, 데이터선의 푸시다운 전압이 커진다. 그 결과, 각 데이터선에 전기적으로 접속된 화소부 사이에서 휘도 얼룩이 발생하는 것으로 인한 화질의 저하를 초래하는 기술적 문제점이 있다. 더욱이, 예컨대 반전 구동되는 액정 장치에서는, 정극측에서의 화상 신호의 기록 및 부극측에서의 화상 신호의 기록이 푸시다운 전압에 의해서 비대칭이 되어, 액정의 번인 등의 불량이 발생하는 동작 상의 문제점 도 있다.
따라서, 본 발명은 상기 문제점을 감안하여 이루어진 것으로서, 화질을 향상시킴과 동시에, 예컨대 반전 구동되는 액정 등의 번인을 저감할 수 있는 전기 광학 장치의 구동 회로, 및 이것을 구비한 전기 광학 장치, 및 그와 같은 전기 광학 장치를 구비하여 이루어지는 전자 기기를 제공하는 것을 과제로 한다.
본 발명에 따른 전기 광학 장치의 구동 회로는 상기 과제를 해결하기 위해서, 기판 상의 화상 표시 영역에 배치된 복수의 주사선 및 복수의 데이터선과, 상기 복수의 주사선 및 상기 복수의 데이터선에 각기 전기적으로 접속된 복수의 화소부를 구비한 전기 광학 장치를 구동하기 위한 전기 광학 장치의 구동 회로로서, 화상 신호선을 통해 공급된 화상 신호를 제 1 및 제 2 샘플링 신호에 따라 상기 복수의 데이터선에 각기 공급하는 샘플링 스위치를 포함하는 샘플 홀드 회로와, 상기 샘플링 스위치마다 상기 제 1 샘플링 신호 및 상기 제 2 샘플링 신호를 순차적으로 공급하는 데이터선 구동 회로를 구비하고 있고, 상기 샘플링 스위치는, 상기 제 1 샘플링 신호에 따라 상기 화상 신호를 유지하는 제 1 트랜지스터와, 해당 제 1 트랜지스터와 전기적으로 직렬로 접속되어 있고, 상기 제 1 트랜지스터에 의해서 유지된 화상 신호를 상기 제 2 샘플링 신호에 따라 상기 데이터선에 공급하는 제 2 트랜지스터를 갖고 있다.
본 발명의 전기 광학 장치의 구동 회로에 의하면, 그 구동시에는, 화상 신호 가 화상 신호선에 공급되어, 이들 화상 신호가 샘플 홀드 회로에 공급된다. 보다 구체적으로는, 예컨대 직렬-병렬 변환된 N개의 화상 신호가, N개의 화상 신호선에 공급되고, 또한, 데이터선에 대응하여 배열된 분기 배선으로부터 샘플 홀드 회로로 공급된다. N개의 화상 신호는, 구동 주파수의 상승을 억제하면서 고선명의 화상 표시를 실현해야하는, 외부 회로에 의해서, 직렬인 화상 신호가, 3상, 6상, 12상, 24상, … 등, 복수의 병렬인 화상 신호로 변환되는 것에 의해 생성되어 있더라도 좋다.
화상 신호의 공급과 병행하여, 데이터선 구동 회로에 의해서, 샘플링 스위치마다, 제 1 샘플링 신호 및 제 2 샘플링 신호가 순차적으로 공급된다. 그러면, 샘플 홀드 회로에 의해서, 복수의 데이터선에는, 제 1 샘플링 신호 및 제 2 샘플링 신호에 따라 데이터선마다 화상 신호가 순차적으로 공급된다. 이에 따라, 각 데이터선에 전기적으로 접속된 화소부가 구동되게 된다.
이렇게 하여 구동되는 각 화소부에서는, 예컨대, 주사선 구동 회로로부터 주사선을 통해 공급되는 주사 신호에 따라서, 스위칭 동작을 행하는 화소 스위칭 소자를 통해, 데이터선으로부터 화상 신호가 표시 소자에 공급된다. 이것으로부터, 예컨대 표시 소자인 액정 소자는 공급된 화상 신호에 근거하여 화상 표시를 행한다.
이상과 같이 구동이 행하여지기 때문에, 복수의 데이터선 중 하나의 데이터선에 화상 신호가 공급되어 있는 상태에서, 이 하나의 데이터선의 다음에 구동되는 다른 데이터선과의 사이에서, 표시되는 화상의 내용에 따라 다른 전위가 발생하는 경우가 있다.
보다 구체적으로는, 화상 표시 영역에 배선된 복수의 데이터선에 대하여, 해당 복수의 데이터선 중 서로 인접하는 2개의 데이터선 사이에는, 기생 용량이 존재하고 있다. 그리고, 이와 같이 기생 용량을 갖는 2개의 데이터선에 대응하는 샘플링 스위치에서는 각기, 예컨대 그 드레인측에 있는 데이터선의 화상 신호 전위가, 이것과 인접하는 데이터선과의 기생 용량에 의해서 변화되어, 푸시다운 전압이 발생한다. 또한, 이러한 푸시다운 전압은, 샘플링 스위치로부터 본래 공급되어서는 안되는 전류에 의해서도 발생한다. 예컨대, 샘플링 스위치를 구성하는 TFT에서의 리크 전류에 의해서도 발생한다.
이러한 푸시다운 전압이 발생하는 경우, 가령 아무런 대책도 실시하지 않으면, 화상 표시 영역에 표시된 표시 화면에 있어서, 데이터선 그룹의 경계선에 휘도 얼룩이 발생한다. 그리고, 휘도 얼룩의 정도는, 표시되는 화상의 내용 또는 서로 인접하는 데이터선 사이에서의 화상 신호의 전위차에 의존하고, 또한, 프리 차지를 하는 경우에는, 프리 차지 레벨과 각 화상 신호의 전위와의 상대 관계에도 의존한다. 또한, 액정과 같이 반전 구동되는 표시 소자로서는, 푸시다운 전압에 의해서 반전 구동이 비대칭이 되어, 표시 소자의 번인이 발생한다.
그래서, 본 발명에 따른 전기 광학 장치의 구동 회로에 포함되는 샘플 홀드 회로는, 전기적으로 직렬로 접속된 제 1 및 제 2 트랜지스터를 갖는 샘플링 스위치를 갖고 있으며, 상술한 문제점의 해결을 도모하고 있다.
보다 구체적으로는, 샘플링 스위치로서는, 예컨대, 제 1 트랜지스터가, 그 소스측이 화상 신호선에 전기적으로 접속되어 있고, 드레인측이 제 2 트랜지스터의 소스측에 전기적으로 접속되어 있는 것에 의해, 제 1 및 제 2 트랜지스터가 전기적으로 직렬로 접속되어 있다. 제 1 및 제 2 트랜지스터 각각의 온 상태 및 오프 상태가 제 1 샘플링 신호 및 제 2 샘플링 신호에 따라 전환되는 것에 의해 최종적으로 화상 신호가 데이터선에 기입된다. 제 1 및 제 2 트랜지스터 각각은 편 채널형의 TFT이며, 각각의 게이트에 제 1 및 제 2 샘플링 신호가 공급되는 것에 의해 오프 상태로부터 온 상태로 동작이 전환된다. 제 1 트랜지스터는, 예컨대, 화상 신호선을 통해 샘플링 스위치에 공급된 화상 신호를 유지하는 유지 능력이 제 2 트랜지스터보다 높은 소자이다. 즉, 제 1 트랜지스터는, 제 2 트랜지스터보다 전류의 리크가 작고, 리크 전류로 인한 푸시다운 전압을 저감할 수 있다. 여기서, 예컨대, 제 1 트랜지스터를 화상 신호의 유지 능력을 우선한 소자 구조로 한 경우, 제 2 트랜지스터는, 예컨대 제 1 트랜지스터에 비교해서 기록 능력을 우선한 소자 구조를 갖고 있다. 따라서, 제 1 트랜지스터의 기록 능력이 모자라는 만큼을 제 2 트랜지스터에 부담하게 하는 것에 의해, 샘플링 스위치 전체로서 푸시다운 전압을 저감하면서, 데이터선으로의 화상 신호의 충분한 기록 능력을 확보할 수 있다.
이상의 결과, 푸시다운 전압을 저감함으로써 데이터선마다 다른 푸시다운 전압을 저감할 수 있어, 데이터선 사이에서의 주기적인 화상 신호의 기록 격차를 저감할 수 있다. 이에 따라, 표시 화면 상에 시인되는 정도의 휘도 얼룩의 발생을 방지할 수 있게 된다. 그 결과, 전기 광학 장치에 있어서, 고품질의 화상 표시를 행할 수 있다. 또한, 푸시다운 전압을 저감함으로써, 예컨대 반전 구동되는 액정 장치 등의 전기 광학 장치에 있어서 푸시다운 전압으로 인한 화상 신호의 비대칭성을 완화할 수 있어, 액정의 번인을 저감할 수 있다.
본 발명에 따른 전기 광학 장치의 구동 회로의 일 예에 있어서는, 상기 제 1 트랜지스터의 게이트 길이는, 상기 제 2 트랜지스터의 게이트 길이보다 크더라도 좋다.
이 예에 의하면, 제 1 트랜지스터의 게이트 길이를 제 2 트랜지스터의 게이트 길이보다 크게 하는 것에 의해, 오프 상태에서의 리크 전류를 저감할 수 있다.
제 1 트랜지스터로부터 보아 데이터선측에 전기적으로 접속되는 제 2 트랜지스터의 게이트 길이는, 제 1 트랜지스터보다 작게 설계된다. 따라서, 제 2 트랜지스터가 게이트선에 화상 신호를 공급하는 공급 능력은, 제 1 트랜지스터의 능력보다 높다. 이와 같이, 화상 신호의 유지 능력에 우수한 제 1 트랜지스터 및 화상 신호의 공급 능력에 우수한 제 2 트랜지스터로 샘플링 스위치를 구성함으로써, 하나의 트랜지스터에 의해서 구성되는 샘플링 스위치를 이용하여 데이터선에 화상 신호를 공급하는 경우에 비해, 화상 신호의 공급 능력을 손상시키지 않고, 또한 푸시다운 전압을 저감할 수 있다.
보다 구체적으로는, 제 1 트랜지스터가 오프 상태로 전환될 때에 제 1 트랜지스터로부터 토출되는 전하는, 제 1 트랜지스터의 게이트 길이가 클수록 커져, 제 1 트랜지스터의 드레인측에 제 2 트랜지스터를 접속해 놓은 것에 의해, 제 1 트랜지스터를 오프 상태로 전환했을 때에 게이트선에 흐르는 오프 전류를 저감할 수 있고, 이에 따라 게이트선에서의 푸시다운 전압을 저감할 수 있다. 예컨대, 종래 하 나의 트랜지스터로 구성되어 있던 샘플링 스위치에 비해, 게이트선에 유입되는 오프 전류를 몇 분의 1로 저감할 수 있어, 푸시다운 전압을 일 원인으로 하여 발생하는 액정의 번인 및 휘도 얼룩을 저감할 수 있다.
또한, 게이트 길이가 다른 제 1 및 제 2 트랜지스터를 형성하면 좋기 때문에, 별도로 새롭게 이들 2개의 트랜지스터를 형성하기 위한 공정을 거치지 않는다. 따라서, 본 발명에 따른 전기 광학 장치의 구동 회로는, 제조 프로세스를 증대시키지 않고, 종래의 구동 회로에 비교해서 우수한 성능을 갖고 있게 된다.
본 발명에 따른 전기 광학 장치의 구동 회로의 일 예에 있어서는, 상기 제 1 트랜지스터의 게이트 폭은, 상기 제 2 트랜지스터의 게이트 폭보다 크더라도 좋다.
이 예에 의하면, 오프 상태에서의 리크 전류를 저감할 수 있어, 온 상태에서 화상 신호에 따른 전류 공급 능력을 확보할 수 있다.
본 발명에 따른 전기 광학 장치의 다른 예에 있어서는, 상기 제 1 트랜지스터는, LDD(Lightly Doped Drain) 구조를 갖고 있더라도 좋다.
이 형태에 의하면, 제 1 트랜지스터를 온 상태로 한 경우에 제 1 트랜지스터에 흐르는 온 전류의 저하를 억제하면서, 제 1 트랜지스터에 흐르는 오프 전류를 저감할 수 있다. 따라서, LDD 구조를 채용함으로써, 제 1 트랜지스터에서의 높은 온 전류 및 낮은 오프 전류를 효과적으로 양립시킬 수 있다.
본 발명에 따른 전기 광학 장치의 다른 예에 있어서는, 상기 제 1 트랜지스터를 온 상태로부터 오프 상태로 전환하는 제 1 전환 타이밍은, 상기 제 2 트랜지스터를 온 상태로부터 오프 상태로 전환하는 제 2 전환 타이밍과 동시, 또는 해당 제 2 전환 타이밍보다 느리더라도 좋다.
이 예에 의하면, 제 1 전환 타이밍이, 제 2 전환 타이밍과 동시, 또는 제 2 전환 타이밍보다 느리기 때문에, 오프 상태로 된 제 1 트랜지스터에 흐를 수 있는 오프 전류가 제 2 트랜지스터를 통해 데이터선에 유입되는 것을 방지할 수 있다. 보다 구체적으로는, 샘플링 스위치를 오프 상태로 전환했을 때에 샘플링 스위치로부터 게이트선에 토출되는 전하량은, 게이트선에 가까운 쪽에 배치된 제 2 트랜지스터의 게이트 길이 및 게이트 폭의 곱에 따른 값이 된다. 따라서, 제 1 트랜지스터를 오프 상태로 전환했을 때에 토출되는 전하량에 비해 게이트선에 토출되는 전하량을 저감할 수 있어, 이 전하량을 일 원인으로 하여 발생하는 푸시다운 전압을 저감할 수 있다고 하는 각별한 효과를 얻을 수 있다. 또한, 이러한 효과는, 제 1 및 제 2 전환 타이밍이 동시이더라도, 상응하는 효과를 나타낸다.
본 발명에 따른 전기 광학 장치의 다른 예에 있어서는, 상기 샘플링 스위치는, 상기 제 1 트랜지스터의 드레인 및 상기 제 2 트랜지스터의 소스 사이의 전위차를 작게 하도록 마련된 부가 용량을 구비하고 있더라도 좋다.
이 예에 의하면, 제 1 및 제 2 트랜지스터 사이에서 발생하는 푸시다운 전압을 저감할 수 있어, 제 1 트랜지스터를 오프 상태로 전환했을 때에 제 1 트랜지스터로부터 토출되는 전하량이, 유지 능력이 낮은 제 2 트랜지스터에 영향을 미치는 것을 저감할 수 있다.
이 예에서는, 상기 부가 용량은, 상기 제 1 트랜지스터의 드레인측 및 상기 제 2 트랜지스터의 소스측과 전기적으로 접속된 상측 용량 전극과, 상기 화소부가 갖는 유지 용량을 구성하는 한쪽 전극에 전기적으로 접속된 하측 용량 전극과, 상기 상측 용량 전극 및 상기 하측 용량 전극 사이에 개재하는 절연막으로 구성되어 있더라도 좋다.
이 예에 의하면, 예컨대 하측 용량 전극은, 액정 장치의 화소부에 마련된 유지 용량을 구성하는 공통 전극과 전기적으로 접속되어 있고, 상측 용량 전극 및 하측 용량 전극, 및 이들 전극 사이에 개재하는 절연막에 의해 부가 용량을 형성할 수 있다. 부가 용량은, 예컨대, 제 1 트랜지스터의 게이트 용량의 10배 정도가 되도록, 상측 용량 전극 및 하측 용량 전극의 면적을 설정하면 좋다. 이러한 부가 용량에 의하면, 제 1 트랜지스터의 드레인측의 전위 및 제 2 트랜지스터의 소스측의 전위의 차를 줄일 수 있어, 이 전위차에 따라 제 1 트랜지스터 및 제 2 트랜지스터 사이의 배선 등에 발생하는 푸시다운 전압을 저감할 수 있다.
본 발명에 따른 전기 광학 장치의 제조 방법은 상기 과제를 해결하기 위해서, 상술한 전기 광학 장치의 구동 회로를 구비하고 있다.
본 발명에 따른 전기 광학 장치에 의하면, 상술한 본 발명의 전기 광학 장치의 구동 회로와 같이, 푸시다운 전압을 저감함으로써 데이터선마다 다른 푸시다운 전압의 차를 저감할 수 있어, 데이터선 사이에서의 주기적인 화상 신호의 기록 격차를 저감할 수 있다. 이에 따라, 표시 화면 상에 시인되는 정도의 휘도 얼룩의 발생을 방지할 수 있게 된다. 그 결과, 전기 광학 장치에 있어서, 고품질의 화상 표시를 행할 수 있다. 또한, 푸시다운 전압을 저감함으로써, 예컨대 반전 구동되는 액정 장치 등의 전기 광학 장치에 있어서 푸시다운 전압으로 인한 화상 신호의 비대칭성을 완화할 수 있고, 액정의 번인을 저감할 수 있다.
본 발명에 따른 전자 기기는 상기 과제를 해결하기 위해서, 상술한 본 발명의 전기 광학 장치를 구비하고 있다.
본 발명의 전자 기기는, 상술한 본 발명의 전기 광학 장치를 구비하여 이루어지기 때문에, 고품질의 화상 표시를 행할 수 있는, 투사형 표시 장치, 텔레비젼, 휴대 전화, 전자 수첩, 워드 프로세서, 뷰 파인더형 또는 모니터 직시형의 비디오 테이프 레코더, 워크 스테이션, 화상 전화기, POS 단말, 터치 패널 등의 각종 전자 기기를 실현할 수 있다. 또한, 본 발명의 전자 기기로서, 예컨대 전자 페이퍼 등의 전기 영동 장치, 전자 방출 장치(Field Emission Display 및 Conduction Electron-Emitter Display), 이들 전기 영동 장치, 전자 방출 장치를 이용한 장치로서 DLP(Digital Light Processing) 등을 실현하는 것도 가능하다.
본 발명의 이와 같은 작용 및 다른 이득은 다음에 설명하는 실시예로부터 분명해진다.
이하, 도면을 참조하면서 본 실시예에 따른 전기 광학 장치의 구동 회로 및 이것을 구비한 전기 광학 장치, 및 전자 기기를 설명한다. 본 실시예는, 본 발명에 따른 전기 광학 장치를 액정 장치에 적용한 것이다.
< 1 : 전기 광학 패널의 전체 구성>
우선, 본 발명의 전기 광학 장치의 일례인 액정 장치에서의, 전기 광학 패널의 일례로서의 액정 패널의 전체 구성에 대하여, 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한 다. 여기에, 도 1은 TFT 어레이 기판을 그 위에 형성된 각 구성 요소와 동시에 대향 기판의 측에서 본 액정 패널의 개략적인 평면도이며, 도 2는 도 1의 H-H'단면도이다. 여기서는, 구동 회로 내장형의 TFT 액티브 매트릭스 구동 방식의 액정 장치를 예로 든다.
도 1 및 도 2에 있어서, 본 실시예에 따른 액정 패널(100)에서는, TFT 어레이 기판(10)과, TFT 어레이 기판(100)에 대향 배치된 대향 기판(20)을 구비하고 있다. TFT 어레이 기판(10) 및 대향 기판(20) 사이에는 액정층(50)이 봉입되어 있고, TFT 어레이 기판(10) 및 대향 기판(20)은, 화상 표시 영역(10a)의 주위에 위치하는 밀봉 영역에 마련된 밀봉재(52)를 통해 서로 접착되어 있다.
밀봉재(52)는, 양 기판을 접합하기 위한, 예컨대 자외선 경화 수지, 열 경화 수지 등으로 이루어지고, 제조 프로세스에 있어서 TFT 어레이 기판(10) 상에 도포된 후, 자외선 조사, 가열 등에 의해 경화시켜진 것이다. 밀봉재(52) 중에는, TFT 어레이 기판(10)과 대향 기판(20)과의 간격(기판 사이갭)을 소정값으로 하기 위한 유리 섬유 또는 유리 비즈 등의 갭 재료가 살포되어 있다.
밀봉재(52)가 배치된 밀봉 영역의 내측에 병행되어, 화상 표시 영역(10a)의 액자 영역을 규정하는 차광성의 액자 차광막(53)이, 대향 기판(20)측에 마련되어 있다. 단지, 이러한 액자 차광막(53)의 일부 또는 전부는, TFT 어레이 기판(10)측에 내장 차광막으로서 마련되더라도 좋다.
화상 표시 영역(10a)의 주변에 위치하는 주변 영역 중, 밀봉재(52)가 배치된 밀봉 영역의 외측에 위치하는 영역에는, 데이터선 구동 회로(101) 및 외부 회로 접 속 단자(102)가 TFT 어레이 기판(10)의 1변을 따라 마련되어 있다. 또한, 주사선 구동 회로(104)는 이 1변에 인접하는 2변 중 어느 하나를 따라, 또한, 상기 액자 차광막(53)에 덮이도록 하여 마련되어 있다. 또한, 주사선 구동 회로(104)를, 데이터선 구동 회로(101) 및 외부 회로 접속 단자(102)가 마련된 TFT 어레이 기판(10)의 1변에 인접하는 2변을 따라 마련하도록 하더라도 좋다. 이 경우, TFT 어레이 기판(10)의 남는 1변을 따라 마련된 복수의 배선에 의해서, 두개의 주사선 구동 회로(104)가 서로 접속된다.
대향 기판(20)의 4개의 코너부에는, 양 기판 사이의 상하 도통 단자로서 기능하는 상하 도통재(106)가 배치되어 있다. 한편, TFT 어레이 기판(10)에는 이들 코너부에 대향하는 영역에서 상하 도통 단자가 마련되어 있다. 이들 상하 도통 단자 및 상하 도통재(106)에 의해, TFT 어레이 기판(10) 및 대향 기판(20) 사이에서 전기적인 도통을 이룰 수 있다.
도 2에 있어서, TFT 어레이 기판(10)상에는, 화소 스위칭용의 TFT나 주사선, 데이터선 등의 배선이 형성된 후의 화소 전극(9a) 상에, 배향막이 형성되어 있다. 한편, 대향 기판(20) 상에는, 대향 전극(21) 외에, 격자 형상 또는 스트라이프 형상의 차광막(23), 더욱이 최상층 부분에 배향막이 형성되어 있다. 또한, 액정층(50)은, 예컨대 일종 또는 수 종류의 네마틱 액정을 혼합한 액정으로 이루어져, 이들 한 쌍의 배향막 사이에서 소정의 배향 상태를 이룬다.
또한, 도 1 및 도 2에는 도시하지 않지만, TFT 어레이 기판(10) 상에는, 데이터선 구동 회로(101)나 주사선 구동 회로(104) 등에 더하여, 후술하는 바와 같이 화상 신호선 상의 화상 신호를 샘플링하여 데이터선에 공급하는 샘플 홀드 회로, 및 복수의 데이터선에 소정 전압 레벨의 프리 차지 신호를 화상 신호에 선행하여 각각 공급하는 프리 차지 회로가 형성되어 있다. 본 실시예에서는, 샘플 홀드 회로나 프리 차지 회로 외에, 제조 도중이나 출하시의 해당 전기 광학 장치의 품질, 결함 등을 검사하기 위한 검사 회로 등을 형성하더라도 좋다.
<2 : 전기 광학 장치의 전체 구성>
다음에, 본 발명의 전기 광학 장치의 일 예인 액정 장치(1)의 전체 구성에 대하여 도 3 및 도 4를 참조하여 설명한다. 여기에, 도 3은 액정 장치(1)의 전체 구성을 나타내는 블럭도이며, 도 4는 액정 패널(100)의 전기적인 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 3에 있어서, 액정 장치(1)는, 액정 패널(100), 외부 회로로서 마련된 화상 신호 공급 회로(300), 타이밍 제어 회로(400), 프리 차지 신호 공급 회로(500), 및 전원 회로(700)를 구비한다.
타이밍 제어 회로(400)는, 각부에서 사용되는 각종 타이밍 신호를 출력하도록 구성되어 있다. 타이밍 제어 회로(400)의 일부인 타이밍 신호 출력 수단에 의해, 최소 단위의 클럭이며 각 화소를 주사하기 위한 도트 클럭이 작성되고, 이 도트 클럭에 근거하여, Y 클럭 신호 CLY, 반전 Y 클럭 신호 CLYinv, X 클럭 신호 CLX, 반전 X 클럭 신호 XCLinv, Y 개시 펄스 DY 및 X 개시 펄스 DX가 생성된다. 또한, 타이밍 제어 회로(400)는, 프리 차지용 선택 신호 NRG를 생성한다.
화상 신호 공급 회로(300)에는, 외부에서 1 계통의 입력 화상 데이터 VID가 입력된다. 화상 신호 공급 회로(300)는, 1 계통의 입력 화상 데이터 VID를 직렬-병렬 변환하여, N상, 본 실시예에서는 12상(N= 12)의 화상 신호 VID1∼VID12를 생성한다. 또한, 화상 신호 공급 회로(300)에 있어서, 화상 신호 VID1∼VID12의 각각의 전압이, 소정의 기준 전위에 대하여 정극성 및 부극성으로 반전되어, 이와 같이 극성 반전된 화상 신호 VID1∼VID12가 출력되도록 하더라도 좋다.
프리 차지 신호 공급 회로(500)는, 프리 차지 신호 NRS의 전압을, 화상 신호 VIDk(단, k=1, 2,…,12)의 전압의 극성에 대응시켜, 기준 전위에 대하여 정극성 및 부극성으로 반전하여, 프리 차지 신호 NRS를 공급한다.
전원 회로(700)는, 소정의 공통 전위 LCC의 공통 전원을, 도 2에 나타내는 대향 전극(21)에 공급한다. 본 실시예에 있어서, 대향 전극(21)은, 도 2에 나타내는 대향 기판(20)의 하측에, 복수의 화소 전극(9a)과 대향하도록 형성되어 있다.
다음에, 액정 패널(100)에서의 전기적인 구성에 대하여 설명한다.
도 4에 도시하는 바와 같이 액정 패널(100)은, 그 TFT 어레이 기판(10)의 주변 영역에, 본 발명의 「전기 광학 장치의 구동 회로」의 일 예를 구성하는, 주사선 구동 회로(104), 데이터선 구동 회로(101), 샘플 홀드 회로(200), 및 프리 차지 회로(205)를 구비하고 있다.
주사선 구동 회로(104)에는, Y 클럭 신호 CLY, 반전 Y 클럭 신호 CLYinv, 및 Y 개시 펄스 DY가 공급된다. 주사선 구동 회로(104)는, Y 개시 펄스 DY가 입력되면, Y 클럭 신호 CLY 및 반전 Y 클럭 신호 CLYinv에 근거하는 타이밍으로, 주사 신 호 Y1,…, Ym을 순차적으로 생성하여 출력한다.
데이터선 구동 회로(101)에는, X 클럭 신호 CLX, 반전 X 클럭 신호 CLXinv, 및 X 개시 펄스 DX가 공급된다. 데이터선 구동 회로(101)는, X 개시 펄스 DX가 입력되면, X 클럭 신호 CLX 및 반전 X 클럭 신호 XCLXinv에 근거하는 타이밍으로, 샘플링 신호 S1,…, Sn을 순차적으로 생성하여 출력한다.
샘플 홀드 회로(200)는, 데이터선마다 마련된 복수의 샘플링 스위치(202)를 구비하고 있다. 후술하는 바와 같이, 샘플링 스위치(202)는, 전기적으로 직렬로 접속된 2개의 TFT로 구성되어 있고, 이들 TFT 각각은, P 채널형 또는 N 채널형의 편 채널형 TFT이다. 프리 차지 회로(205)는, P 채널형 또는 N 채널형의 편 채널형 TFT 또는 상보형의 TFT로 구성된 프리 차지 스위치(204)를 복수 구비한다. 도 4에 도시하는 바와 같이 각 데이터선(114)의 한쪽 단부는 샘플링 스위치(202)에 접속됨과 동시에, 각 데이터선(114)의 다른쪽 단부는 프리 차지 스위치(204)에 접속되어 있다.
액정 패널(100)은 또한, 그 TFT 어레이 기판(10)의 중앙을 차지하는 화상 표시 영역(10a)에, 종횡으로 배선된 데이터선(114) 및 주사선(112)을 구비하고, 그들의 교점에 대응하는 위치에 마련된 각 화소부(70)에, 매트릭스 형상으로 배열된 액정 소자(118)의 화소 전극(9a), 및 화소 전극(9a)을 스위칭 제어하기 위한 TFT(116), 및 축적 용량(119)을 구비한다. 또한, 본 실시예에서는 특히, 주사선(112)의 총 개수를 m개(단, m은 2 이상의 자연수)로 하고, 데이터선(114)의 총 개수를 n개(단, n은 2 이상의 자연수)로 하여 설명한다.
12상으로 직렬-병렬 전개된 화상 신호 VID1∼VID12는, N개, 본 실시예에서는 12개의 화상 신호선(171)을 통해 액정 패널(100)에 공급된다. n개의 데이터선(114)은, 이하에 설명하는 바와 같이, 화상 신호선(171)의 개수에 대응하는 12개의 데이터선(114)을 1 그룹으로 하는 데이터선 그룹마다, 순차적으로 구동된다.
데이터선 구동 회로(101)로부터, 데이터선 그룹에 대응하는 샘플링 스위치(202)마다 샘플링 신호 Si(i=1, 2,…, n)가 순차적으로 공급되고, 샘플링 신호 Si에 따라 각 샘플링 스위치(202)는 온 상태 및 오프 상태로 전환된다. 후술하는 바와 같이, 각 샘플링 스위치(202)는, 분기 배선을 통해 화상 신호선(171)에 접속되어 있다. 12개의 화상 신호선(171)으로부터 화상 신호 VID1∼VID12가, 온 상태로 된 샘플링 스위치(202)를 통해, 데이터선 그룹에 속하는 데이터선(114)에 동시에, 또한 데이터선 그룹마다 순차적으로 공급된다. 이에 따라, 하나의 데이터선 그룹에 속하는 데이터선(114)은 서로 동시에 구동되게 된다. 따라서, 본 실시예에서는, n개의 데이터선(114)을 데이터선 그룹마다 구동하기 때문에, 구동 주파수가 억제된다.
프리 차지 회로(205)에 있어서, 각 프리 차지 스위치(204)에는, 타이밍 제어 회로(400)에 의해서 생성된 프리 차지 선택용 신호 NRG가 입력됨과 동시에, 프리 차지 신호 공급 회로(500)로부터 공급되는 프리 차지 신호 NRS가 입력된다. 각 프리 차지 스위치(204)에는, 각 샘플링 스위치(202)에 대한 샘플링 신호 Si의 공급에 앞서, 프리 차지 선택용 신호 NRG가 동시에 공급되어, 각 프리 차지 스위치(204)는 동시에 온 상태가 된다. 그리고, 각 프리 차지 스위치(204)를 통해 대응하는 데이 터선(114)에 프리 차지 신호 NRS가 공급된다. 이와 같이 각 데이터선(114)이, 화상 신호 VIDk가 공급되는 타이밍에 앞서 소정의 전위로 프리 차지되는 것에 의해, 각 데이터선(114)에 대한 화상 신호 VIDk의 기록을 비교적 짧은 시간에 실행할 수 있게 된다. 또한, 샘플링 신호 Si는, 후술하는 바와 같이 2개의 샘플링 신호 Sai 및 Sbi를 포함하는 신호이다.
도 4 중, 하나의 화소부(70)의 구성에 착안하면, TFT(116)의 소스 전극에는, 화상 신호 VIDk(단, k=1, 2,3,…,12)가 공급되는 데이터선(114)이 전기적으로 접속되어 있는 한편, TFT(116)의 게이트 전극에는, 주사 신호 Yj(단, j=1, 2,3,…, m)가 공급되는 주사선(112)이 전기적으로 접속됨과 동시에, TFT(116)의 드레인 전극에는, 액정 소자(118)의 화소 전극(9a)이 접속되어 있다. 여기서, 각 화소부(70)에 있어서, 액정 소자(118)는, 화소 전극(9a)과 대향 전극(21) 사이에 액정을 유지하여 이루어진다. 따라서, 각 화소부(70)는, 주사선(112)과 데이터선(114)의 각 교점에 대응하여, 매트릭스 형상으로 배열되게 된다.
주사선 구동 회로(104)로부터 출력되는 주사 신호 Y1,…, Ym에 의해서, 각 주사선(112)은 선순차적으로 선택된다. 선택된 주사선(112)에 대응하는 화소부(70)에 있어서, TFT(116)에 주사 신호 Yj가 공급되면, TFT(116)는 온 상태가 되고, 해당 화소부(70)는 선택 상태로 된다. 액정 소자(118)의 화소 전극(9a)에는, TFT(116)를 일정 기간만 그 스위치를 닫는 것에 의해, 데이터선(114)으로부터 화상 신호 VIDk가 소정의 타이밍에서 공급된다. 이에 따라, 액정 소자(118)에는, 화소 전극(9a) 및 대향 전극(21) 각각의 전위에 의해서 규정되는 인가 전압이 인가된다. 액정은, 인가되는 전압 레벨에 의해 분자 집합의 배향이나 질서가 변화함으로써, 광을 변조하여, 계조 표시를 가능하게 한다. 표준 백색 모드이면, 각 화소 단위로 인가된 전압에 따라 입사광에 대한 투과율이 감소하고, 표준 흑색 모드이면, 각 화소 단위로 인가된 전압에 따라 입사광에 대한 투과율이 증가되어, 전체로서 액정 패널(100)로부터는 화상 신호 VID1∼VID12에 따른 계조를 갖는 광이 출사된다.
여기서, 유지된 화상 신호가 리크하는 것을 막기 위해서, 축적 용량(119)이 액정 소자(118)와 병렬로 부가되어 있다. 예컨대, 화소 전극(9a)의 전압은, 소스 전압이 인가된 시간보다 3자리수 긴 시간만큼 축적 용량(119)에 의해 유지되기 때문에, 유지 특성이 개선되는 결과, 고계조비가 실현되게 된다.
<3 : 데이터선의 구동에 따른 주요한 회로 구성 및 그 동작>
다음에, 도 5 내지 도 7을 참조하면서, 데이터선(114)의 구동에 따른 주요한 회로 구성 및 그 동작을 설명한다. 도 5는 데이터선(114)의 구동에 따른 회로 구성을 나타내는 도면이다. 도 6은 샘플링 스위치(202)의 구체적인 구성을 나타내는 평면도이다. 도 7은 샘플링 스위치(202)에 공급되는 샘플링 신호의 타이밍 차트이다. 또한, 도 5는, 설명의 편의상, 도 4에 나타낸 데이터선 구동 회로 및 샘플 홀드 회로를 상하 역전시켜 도시하고 있다.
이하에서는, n개의 데이터선(114)이, 그 배열 방향을 따라서 한쪽 방향으로, 데이터선 그룹마다 순차적으로 구동되는 것으로 하고, 데이터선(114)의 구동에 따른 주요한 구성에 대하여, 데이터선 구동 회로(101)로부터 제 (i-1) 번째, 제 I 번 째, 및 제 (i+1) 번째로 출력되는 3개의 샘플링 신호 Si-1, Si, Si+1에 근거하여 구동되는 3개의 데이터선 그룹 중, 특히 제 i 번째의 샘플링 신호 Si에 근거하여 구동되는 제 i 데이터선 그룹의 구성에 착안하여 설명한다.
<3-1 : 데이터선의 구동에 따른 주요한 회로 구성>
도 5에 있어서, 제 i 데이터선 그룹에 속하는 데이터선(114e)(114e-1∼114e-12)의 배열에 대응하고, 12개의 분기 배선 E1∼E12가 배열되어 있다. 12개의 분기 배선 E1∼E12의 한쪽 단부는 화상 신호선(171)에 각기 전기적으로 접속됨과 동시에, 이들 12개의 분기 배선 E1∼E12의 다른쪽 단부는 각기 샘플링 스위치(202)를 통해 데이터선(114e-k)에 전기적으로 접속된다.
샘플링 스위치(202)는, 본 발명의 「제 1 트랜지스터」의 일 예인 TFT(202H), 및 본 발명의 「제 2 트랜지스터」의 일 예인 TFT(202S)를 포함하여 구성되어 있다. TFT(202H)의 드레인측 및 TFT(202S)의 소스측이 전기적으로 접속되어 있는 것에 의해, TFT(202H) 및 TFT(202S)가 전기적으로 직렬로 접속되어 있다. TFT(202H)의 소스는 분기 배선 Ek에 접속되고, TFT(202S)의 드레인은 데이터선(114e-k)에 전기적으로 접속되어 있다. TFT(202S)의 게이트는, 제어 배선 Xa1∼Xa12를 통해 데이터선 구동 회로(101)에 전기적으로 접속되어 있고, TFT(202H)의 게이트는, 제어 배선 Xb1∼Xb12를 통해 데이터선 구동 회로(101)에 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 제어 배선 Xa1∼Xa12 및 Xb1∼Xb12 각각에는 제 i 번째의 샘플링 신호 Si에 포함되는 제 1 샘플링 신호 Sbi 및 제 2 샘플링 신호 Sai가 데이터 선 구동 회로(101)로부터 공급된다. TFT(202H) 및(202S)는, 예컨대 편 채널형의 TFT이며, 각각의 게이트에 소정의 샘플링 신호가 공급되는 것에 의해 오프 상태로부터 온 상태로 동작이 전환된다.
보다 구체적으로는, TFT(202H)는, 샘플링 신호 Si에 포함되는 제 1 샘플링 신호 Sbi가 게이트에 인가되는 것에 의해 오프 상태로부터 온 상태로 전환되고, 화상 신호 VIDk에 따른 온 전류가 TFT(202H)에 흐른다. 예컨대, 제 1 샘플링 신호 Sbi가 하이 또는 로우의 2개의 전위로 규정되는 2값의 신호인 경우, 하이의 신호가 TFT(202H)의 게이트 전극에 인가되면, TFT(202H)는 오프 상태로부터 온 상태로 전환된다. 이어서, TFT(202H)의 게이트 전극에 로우의 신호가 인가되면, TFT(202H)는 온 상태로부터 오프 상태로 전환되어, 화상 신호 VIDk를 유지한다. 즉, TFT(202H)는, 화상 신호를 데이터선(114)에 공급하기 전에 일단 홀드한다. 여기서, TFT(202H)는, 후술하는 바와 같이 화상 신호선(171)을 통해 샘플링 스위치(202)에 공급된 화상 신호 VIDk를 유지하는 유지 능력이 TFT(202S)보다 높은 소자이며, 오프 상태에 흐르는 오프 전류가 TFT(202S)보다 작은 소자이다.
TFT(202S)는, TFT(202H)에 비해 데이터선(114)에의 화상 신호의 기록 능력을 우선한 소자 구조를 갖고 있다. TFT(202H)는, 화상 신호의 유지 능력을 높이는 것을 우선한 소자 구조를 갖고 있기 때문에, 데이터선(114)으로의 화상 신호의 기록 능력은 충분하지 않다. 따라서, TFT(202H)의 기록 능력이 모자라는 만큼을 TFT(202H) 및 데이터선(114) 사이에 전기적으로 접속된 TFT(202S)에 부담하게 하는 것에 의해, 샘플링 스위치(202) 전체로서 데이터선(114)에 흐르는 리크 전류로 인 한 푸시다운 전압을 저감하면서, 데이터선으로의 화상 신호의 충분한 기록 능력을 확보할 수 있다.
<3-2 : 샘플링 스위치의 구체적인 구성>
다음에, 도 6을 참조하면서 샘플링 스위치(202)의 구체적인 구성을 설명한다.
도 6에 있어서, 샘플링 스위치(202)는, TFT(202S) 및 TFT(202H)를 구비하여 구성되어 있다.
TFT(202H)는, 반도체층(213), 도시하지 않은 콘택트 홀을 통해 반도체층(213)의 소스 영역 및 드레인 영역 각각에 전기적으로 접속된 소스 전극(210) 및 드레인 전극(212), 및 , 반도체층(213)의 채널 영역의 상측에 형성된 게이트 전극(211)을 구비하여 구성되어 있다.
게이트 전극(211)은, TFT(202H)의 온오프를 전환하기 위한 제 1 샘플링 신호 Sbi를 TFT(202H)에 공급하는 제어 배선 Xbi(i=1, 2,…,12)으로부터 가지가 갈라진 전극부이며, 예컨대 폴리실리콘막으로 구성되어 있다. 소스 전극(210) 및 드레인 전극(212)은, 도시하지 않은 게이트 절연막의 일부를 제거하여 형성된 콘택트 홀을 통해 각기 반도체층(213)의 소스 영역 및 드레인 영역에 전기적으로 접속되어 있다.
TFT(202H)는, LDD 구조를 갖고 있고, TFT(202H)에서의 높은 온 전류 및 낮은 오프 전류를 효과적으로 양립시킬 수 있다. 보다 구체적으로는, LDD 영역(214)은, 평면적으로 보아 반도체층(213)에서의 게이트 전극(212)의 양쪽에 마련되어 있고, 반도체층(213) 상에 게이트 전극(211)이 형성된 후, 게이트 전극(211)을 마스크로 하여 자기 정합적으로 소정량의 불순물을 반도체층(213)에 침투시켜 형성되어 있다. LDD 영역(214)에 의하면, TFT(202H)가 오프 상태로 전환될 때의 리크 전류, 즉 오프 전류를 저감할 수 있는 동시에, 온 상태에서 화상 신호 VIDk에 따른 충분한 량의 온 전류를 TTF(202H)에 흘리는 것이 가능하다.
TFT(202S)는, 반도체층(223), 도시하지 않은 콘택트 홀을 통해 반도체층(223)의 소스 영역 및 드레인 영역의 각각에 전기적으로 접속된 소스 전극(220) 및 드레인 전극(222), 및 , 반도체층(223)의 채널 영역의 상측의 형성된 게이트 전극(221)을 구비하여 구성되어 있다.
게이트 전극(221)은, TFT(202S)의 온오프를 전환하기 위한 제 2 샘플링 신호 Sai를 TFT(202S)에 공급하는 제어 배선 Xai(i=1, 2,…,12)으로부터 가지가 갈라진 전극부이며, 예컨대 폴리 실리콘막으로 구성되어 있다. 소스 전극(220) 및 드레인 전극(222)은, 도시하지 않은 게이트 절연막의 일부를 제거하여 형성된 콘택트 홀을 통해 각기 반도체층(223)의 소스 영역 및 드레인 영역에 전기적으로 접속되어 있다.
여기서, TFT(202H) 및 TFT(202S)의 소자 구조를 상세히 비교한다. 게이트 전극(211)의 도면 중 X 방향에 따른 길이, 즉 TFT(202H)의 게이트 길이 Lh는, 게이트 전극(221)의 게이트 길이 Ls보다 크고, 또한 게이트 전극(211)의 도면 중 Y 방향에 따른 길이, 즉 게이트 폭 Wh는, 게이트 전극(221)의 게이트 폭 Ws보다 크다. 따라서, TFT(202S)가 데이터선(114)에 화상 신호 VIDk를 공급하는 기록 능력은, TFT(202H)의 기록 능력보다 높다. 한편, TFT(202H)는, 게이트 길이 Lh 및 게이트 폭 Wh가 TFT(202S)의 게이트 길이 Ls 및 게이트 폭 Ws보다 크기 때문에, TFT(202S)보다 화상 신호의 유지 능력에 우수하다. 이와 같이, 화상 신호 VIDk의 유지 능력에 우수한 TFT(202H) 및 기록 능력에 우수한 TFT(202S)를 직렬로 접속함으로써, 하나의 TFT에 의해서 구성되는 샘플링 스위치를 이용하여 데이터선에 화상 신호를 공급하는 경우에 비해, 화상 신호의 기록 능력을 손상시키지 않고, 또한 오프 상태에서의 리크 전류를 억제함으로써 푸시다운 전압을 저감할 수 있다고 하는 각별한 효과를 얻을 수 있게 된다.
보다 구체적으로는, TFT(202H)가 오프 상태로 전환될 때에 TFT(202H)에서 토출되는 전하량은, TFT(202H)의 게이트 길이 Lh 및 게이트 폭 Wh의 곱이 클수록 커진다. 따라서, TFT(202H)의 드레인측에 TFT(202S)를 접속해 놓은 것에 의해, TFT(202H)를 오프 상태로 전환했을 때에 미리 TFT(202S)를 오프 상태로 전환하여 놓는 것에 의해 게이트선(114)에 흐르는 TFT(202H)의 오프 전류를 저감할 수 있고, 이에 따라 게이트선(114)에서의 푸시다운 전압을 저감할 수 있다. 예컨대, 샘플링 스위치(202)에 의하면, 종래 하나의 TFT로 구성되어 있던 샘플링 스위치에 비해, 게이트선(114)에 유입되는 오프 전류를 몇 분의 1로 저감할 수 있어, 푸시다운 전압을 일 원인으로 하여 발생하는 액정의 번인 및 화소부의 휘도 얼룩을 저감할 수 있다.
이와 같이, 샘플링 스위치(202)에 의하면, 오프 상태에서의 리크 전류를 저 감하고, 또한 화상 신호에 따른 충분한 량의 전류를 데이터선(114)에 공급할 수 있어, 푸시다운 전압으로 인한 휘도 얼룩이 저감된 고품질의 화상을 액정 장치에 표시시키는 것이 가능하다. 더욱이, 푸시다운 전압이 저감되어 있기 때문에, 반전 구동되는 액정 장치의 번인을 저감할 수 있어, 장치의 수명을 연장시키는 것도 가능하다.
또한, TFT(202H) 및 TFT(202S)와 같이, 게이트 길이 및 게이트 폭이 다른 TFT를 소자 기판 상에 형성하면 좋기 때문에, 별도로 새롭게 이들 2종류의 TFT를 소자 기판 상에 복수 형성하는 공정을 추가할 필요도 없다. 따라서, 구동 회로는, 제조 프로세스를 증대시키지 않고, 종래의 구동 회로에 비해 우수한 성능을 갖고 있게 된다.
<3-3 : 샘플링 스위치의 동작>
다음에, 도 7을 참조하면서 샘플링 스위치(202)의 동작을 설명한다. 도 7은 샘플링 스위치(202)에 공급되는 제 1 샘플링 신호 Sbi 및 제 2 샘플링 신호 Sai의 타이밍 차트이다. 또한, 도 7에서는, 인접하는 데이터선 그룹 사이에서 각기 대응하는 샘플링 스위치(202)에 공급되는 제 1 샘플링 신호 Sbi 및 제 2 샘플링 신호 Sai의 타이밍 차트를 나타내고 있다. 보다 구체적으로는, 예컨대, 도 7 중, n단의 TFT(202S) 및 TFT(202H)는, 도 5 중에 나타내는 제 i 데이터선 그룹의 데이터선(114e-12)에 전기적으로 접속된 샘플링 스위치(202)에 포함되어 있고, n+1단의 TFT(202S) 및 TFT(202H)는, 도 5 중에 나타내는 제 (i+1) 데이터선 그룹의 가장 후 단에 마련된 데이터선(114f)에 전기적으로 접속된 샘플링 스위치(202)에 포함된다. 즉, 인접하는 데이터선 그룹 사이에서 제 1 샘플링 신호 Sbi 및 제 2 샘플링 신호 Sai가 시간적으로 어긋나게 공급되어 있는 것으로 된다. 또한, 본 실시예에서는, 샘플링 신호 Si(즉, 제 1 샘플링 신호 Sbi 및 제 2 샘플링 신호 Sai)가 데이터선 그룹마다 시간적으로 어긋나게 공급되는 경우를 예로 들었지만, 본 발명에 따른 전기 광학 장치의 구동 회로는, 데이터선 그룹마다 샘플링 신호가 공급되는 경우로 한정되는 것이 아니라, 인접하는 데이터선마다 시간적으로 어긋나게 제 1 샘플링 신호 Sbi 및 제 2 샘플링 신호 Sai를 공급하는 경우에도 적용 가능하다.
도 7에 있어서, n단의 TFT(202S)에 제 2 샘플링 신호 Sai가 타이밍 Tsn-on에서 하이 상태가 되면 TFT(202S)가 오프 상태로부터 온 상태로 전환된다.
n단의 TFT(202H)에는, 타이밍 Tsn-on보다 Δt1만큼 늦은 타이밍 Thn-on에 하이 상태의 제 1 샘플링 신호 Sbi가 공급되어, n단의 TFT(202H)가 오프 상태로부터 온 상태로 전환된다. 또한, 본 실시예에서는, 타이밍 Thn-on이 타이밍 Tsn-on보다 늦었지만, TFT(202H)를 오프 상태로부터 온 상태로 전환할 때의 타이밍 Thn-on은, 타이밍 Tsn-on과 동시, 또는 타이밍 Tsn-on보다 빠른 타이밍이라도 좋다.
계속해서, n단의 TFT(202S)는, 타이밍 Tsn-off에 제 2 샘플링 신호 Sai가 로우 상태가 되면 온 상태로부터 오프 상태로 전환된다. n단의 TFT(202H)에는, 타이밍 Tsn-off에서 Δt2만큼 늦게 로우 상태가 된 제 1 샘플링 신호 Sbi가 공급되어, n단의 TFT(202H)가 온 상태로부터 오프 상태로 전환된다. 리크 전류를 저하시키기 위해서는, Δt2는 예컨대 20∼30㎱인 것이 바람직하다. 이와 같이, TFT(202S)보다 늦게 TFT(202H)를 오프 상태로 전환하는 것에 의해, 오프 상태의 TFT(202H)에서 데이터선에 흐르는 리크 전류를 저감할 수 있어, 리크 전류를 한가지 원인으로서 발생하는 푸시다운 전압을 저감할 수 있다. 타이밍 Tsn-off 및 Tsh-off는 동시이더라도 좋고, 리크 전류를 저감하는 효과는 상응하게 얻어진다. 또한, n단의 TFT(202S) 및 TFT(202H)와 같이 다른 단의 TFT(202S) 및 TFT(202H)도 TFT(202S)를 오프 상태로 전환하는 타이밍에 늦게 TFT(202H)를 오프 상태로 전환하는 것에 의해, 푸시다운 전압을 저감할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시예의 전기 광학 장치의 구동 회로에 의하면, 푸시다운 전압을 저감함으로써 데이터선마다 다른 푸시다운 전압의 차를 저감할 수 있어, 데이터선 사이에서의 주기적인 화상 신호의 기록 격차를 저감할 수 있다. 이에 따라, 표시 화면 상에 시인되는 정도의 휘도 얼룩의 발생을 방지할 수 있게 된다. 그 결과, 전기 광학 장치에 있어서, 고품질의 화상 표시를 행할 수 있다. 또한, 본 실시예의 전기 광학 장치의 구동 회로에 의하면, 푸시다운 전압을 저감함으로써, 예컨대 반전 구동되는 액정 장치 등의 전기 광학 장치에 있어서 푸시다운 전압으로 인한 화상 신호의 비대칭성을 완화할 수 있어, 액정의 번인을 저감할 수 있는 각별한 효과를 나타낸다.
<3-4 : 샘플링 스위치의 변형예>
다음에, 도 8 내지 도 10을 참조하면서 샘플링 스위치의 변형예를 설명한다. 또한, 본 예의 샘플링 스위치는, 2개의 TFT 사이에 부가 용량이 설치되는 점에 특 징을 갖는다. 본 예의 샘플링 스위치는, 부가 용량이 설치되는 점을 제외하면 상술한 샘플링 스위치(202)와 동일한 구성을 갖고 있기 때문에, 샘플링 스위치(202)와 공통되는 부분에 대해서는 동일한 부호를 부여하여 설명한다.
도 8은 샘플링 스위치(232)의 구체적인 구성을 나타내는 평면도이며, 도 9 및 도 10은 도 8의 X-X'선 단면도 및 Y-Y'선 단면도이다.
도 8에 있어서, 샘플링 스위치(232)는, TFT(202H)의 게이트 전극(211) 및 TFT(202S)의 게이트 전극(221)의 상측에 걸쳐 연장되도록 마련된 상측 용량 전극(237)과, 상측 용량 전극(237)에 대향하도록 마련된 하측 용량 전극(236)을 구비하고 있다.
상측 용량 전극(237)은, 드레인 전극(212)이 소스 전극(220)을 향하여 연장하는 부분 중 TFT(202S) 및 TFT(202H) 사이에 위치하는 부분과 콘택트 홀(234)을 통해 전기적으로 접속되어 있다. 하측 용량 전극(236)은 콘택트 홀(235)을 통해 도 9 및 도 10에 나타내는 용량 배선(239)과 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 용량 배선(239)은 도시하지 않은 배선을 통해 화소부의 화소 전극의 한쪽과 전기적으로 접속되어 있다.
도 9 및 도 10에 있어서, 층간 절연막(241, 250, 242, 243, 244, 245, 246, 247)이, TFT 어레이 기판(10) 상에 순차적으로 적층되어 있다. 층간 절연막(250)은 TFT(202S) 및 TFT(202H)의 공통 게이트 절연막으로 된다. 층간 절연막(244)은, 그 상측 및 하측에 각기 연장되는 상측 용량 전극(237) 및 하측 용량 전극(236)과 동시에 부가 용량(260)을 구성한다. 부가 용량(260)을 구성하는 상측 용량 전극 (237)이 TFT(202H)의 드레인측 및 TFT(202S)의 소스측에 전기적으로 접속되어 있는 것에 의해, 부가 용량(260)은 TFT(202H) 및 TFT(202S) 사이의 전위차를 줄일 수 있어, 이들 소스 및 드레인 사이에 발생하는 푸시다운 전압을 저감할 수 있다. 따라서, 부가 용량(260)에 의하면, TFT(202H)를 오프 상태로 전환했을 때에 흐르는 오프 전류가 TFT(202S)에 유입되는 것을 저감할 수 있어, TFT(202H)의 오프 전류에 의해서 잘못된 신호가 TFT(202S)를 통해 데이터선에 공급되는 것을 저감할 수 있다. 부가 용량(260)은, 상측 용량 전극(237) 및 하측 용량 전극(236)의 면적, 또는 이들 전극 사이에 개재하는 층간 절연막(244)의 막 두께를 필요한 값으로 설정함으로써 변경 가능하고, 예컨대, TFT(202H)의 게이트 용량에 대하여 부가 용량(260)을 10배 정도로 하면, TFT(202H) 및(202S) 사이의 푸시다운 전압을 화질에 영향을 미치지 않는 정도로 저감할 수 있다.
이와 같이, 본 실시예의 구동 회로에 의하면, 샘플링 스위치(202)를 이용하는 것에 의해 얻어지는 효과에 더하여, 샘플링 스위치 내에서 발생하는 푸시다운 전압도 저감할 수 있어, 보다 효과적으로 화질을 향상시킬 수 있는 동시에 액정의 번인을 저감할 수 있다.
<4 : 전자 기기>
다음에, 도 11 내지 도 13을 참조하면서 상술한 액정 장치를 각종 전자 기기에 적용하는 경우에 대하여 설명한다.
<4-1 : 프로젝터>
우선, 상술한 액정 장치를 광 밸브로서 이용한 프로젝터에 대하여 설명한다.
도 11은 프로젝터의 구성예를 나타내는 평면 배치도이다.
도 11에 있어서, 프로젝터(1100) 내부에는, 할로겐 램프 등의 백색 광원으로 이루어지는 램프 유닛(1102)이 마련되어 있다. 램프 유닛(1102)으로부터 사출된 투사광은, 광 가이드(1104) 내에 배치된 4장의 미러(1106) 및 2장의 다이클로익 미러(1108)에 의해서 RGB의 3원색으로 분리되어, 각 원색에 대응하는 광 밸브(1110R, 1110B, 1110G)에 입사된다. 이들 3개의 광 밸브(1110R, 1110B, 1110G)는 각기 액정 장치를 포함하는 액정 모듈을 이용하여 구성되어 있다.
광 밸브(1110R, 1110B, 1110G)에서 액정 패널(100)은, 화상 신호 공급 회로(300)로부터 공급되는 R, G, B의 원색 신호로 각각 구동되는 것이다. 이들 액정 패널(100)에 의해서 변조된 광은 다이클로익 프리즘(1112)에 3 방향으로부터 입사된다. 이 다이클로익 프리즘(1112)에 있어서는, R 및 B의 광이 90도로 굴절하는 한편, G의 광이 직진한다. 따라서, 각 색의 화상이 합성된 결과, 투사 렌즈(1114)를 통해, 스크린 등에 컬러 화상이 투사되게 된다.
여기서, 각 광 밸브(1110R, 1110B, 1110G)에 의한 표시 이미지에 대하여 착안하면, 광 밸브(1110G)에 의한 표시 이미지는, 광 밸브(1110R, 1110B)에 의한 표시 이미지에 대하여 좌우 반전할 필요가 있다.
또한, 광 밸브(1110R, 1110B, 1110G)에는, 다이클로익 미러(1108)에 의해서, R, G, B의 각 원색에 대응하는 광이 입사되기 때문에, 컬러 필터를 마련할 필요는 없다.
<4-2 : 모바일형 컴퓨터>
다음에, 상술한 액정 장치를, 모바일형의 퍼스널 컴퓨터에 적용한 예에 대하여 설명한다. 도 12는 이 퍼스널 컴퓨터의 구성을 나타내는 사시도이다. 도 12에 있어서, 컴퓨터(1200)는, 키 보드(1202)를 구비한 본체부(1204)와, 액정 표시 유닛(1206)으로 구성되어 있다. 이 액정 표시 유닛(1206)은, 먼저 말한 액정 장치(1005)의 배면에 백 라이트를 부가함으로써 구성되어 있다.
<4-3 : 휴대 전화>
또한, 상술한 액정 장치를 휴대 전화에 적용한 예에 대하여 설명한다. 도 13은 이 휴대 전화의 구성을 나타내는 사시도이다. 도 13에 있어서, 휴대 전화(1300)는 복수의 조작 버튼(1302)과 함께 반사형의 액정 장치(1005)를 구비하는 것이다. 이 반사형의 액정 장치(1005)에 있어서는, 필요에 따라 그 전면에 프론트 광이 마련된다.
또한, 도 11 내지 도 13을 참조하여 설명한 전자 기기 외에도, 액정 텔레비젼이나, 뷰 파인더형, 모니터 직시형의 비디오 테이프 레코더, 카 네비게이션 장치, 페이저, 전자 수첩, 전자 계산기, 워드 프로세서, 워크 스테이션, 화상 전화기, POS 단말, 터치 패널을 구비한 장치 등을 들 수 있다. 그리고, 본 발명에 따른 전기 광학 장치는, 이들 각종 전자 기기에 적용 가능한 것은 말할 필요도 없다.
또한, 본 발명은, 상술한 실시예로 한정되는 것이 아니라, 청구 범위 및 명세서 전체로부터 판독할 수 있는 발명의 요지 또는 사상에 반하지 않는 범위에서 적절히 변경 가능하고, 그와 같은 변경을 따르는 전기 광학 장치의 구동 회로 및 이것을 구비한 전기 광학 장치, 및 이 전기 광학 장치를 구비하여 이루어지는 전자 기기도 본 발명의 기술적 범위에 포함되는 것이다.
상술한 본 발명에 의하면, 액정 장치 등의 전기 광학 장치의 화질을 향상시킴과 동시에, 반전 구동되는 액정의 번인(burn-in)을 저감시킬 수 있다.

Claims (9)

  1. 기판 상의 화상 표시 영역에 배치된 복수의 주사선 및 복수의 데이터선과, 복수의 화소부를 구비한 전기 광학 장치를 구동하기 위한 전기 광학 장치의 구동 회로로서,
    화상 신호선을 통해 공급된 화상 신호를 제 1 샘플링 신호 및 제 2 샘플링 신호에 따라 상기 복수의 데이터선에 각기 공급하는 샘플링 스위치를 포함하는 샘플 홀드 회로와,
    상기 샘플링 스위치마다에 상기 제 1 샘플링 신호 및 상기 제 2 샘플링 신호를 순차적으로 공급하는 데이터선 구동 회로
    를 구비하고,
    상기 샘플링 스위치는, 상기 제 1 샘플링 신호에 따라 상기 화상 신호를 유지하는 제 1 트랜지스터와, 해당 제 1 트랜지스터와 전기적으로 직렬로 접속되어 있고, 상기 제 1 트랜지스터에 의해 유지된 화상 신호를 상기 제 2 샘플링 신호에 따라 상기 데이터선에 공급하는 제 2 트랜지스터를 갖고 있는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치의 구동 회로.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 트랜지스터의 게이트 길이는 상기 제 2 트랜지스터의 게이트 길이 보다 긴 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치의 구동 회로.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 트랜지스터의 게이트 폭은 상기 제 2 트랜지스터의 게이트 폭보다 넓은 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치의 구동 회로.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 트랜지스터는 LDD(Lightly Doped Drain) 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치의 구동 회로.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 트랜지스터를 온 상태로부터 오프 상태로 전환하는 제 1 전환 타이밍은, 상기 제 2 트랜지스터를 온 상태로부터 오프 상태로 전환하는 제 2 전환 타이밍과 동시, 또는 해당 제 2 전환 타이밍보다 늦은 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치의 구동 회로.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 샘플링 스위치는, 상기 제 1 트랜지스터의 드레인과 상기 제 2 트랜지스터의 소스 사이의 전위차를 작게 하도록 마련된 부가 용량을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치의 구동 회로.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 부가 용량은, 상기 제 1 트랜지스터의 드레인쪽 및 상기 제 2 트랜지스터의 소스쪽에 전기적으로 접속된 상측 용량 전극과, 상기 화소부가 갖는 유지 용량을 구성하는 한쪽 전극에 전기적으로 접속된 하측 용량 전극과, 상기 상측 용량 전극 및 상기 하측 용량 전극 사이에 개재하는 절연막으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치의 구동 회로.
  8. 청구항 1 또는 2에 기재된 전기 광학 장치의 구동 회로를 구비한 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  9. 청구항 8에 기재된 전기 광학 장치를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하 는 전자 기기.
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