JP2007322761A - 電気光学装置および電子機器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】液晶装置の素子基板10において、センサ素子1hから信号出力を行うセンサ用信号線1jと共通配線VCOMとは、ソース・ゲート間、およびドレイン・ゲート間に容量素子1z′を備えたスイッチング素子1d′が介挿されている。スイッチング素子1d′に対しては、半導体素子1yを非導通状態とするゲート電圧をゲート電極に供給するための制御用配線1nが形成されている。
【選択図】図10
Description
(液晶装置の全体構成)
図1(a)、(b)はそれぞれ、本発明の実施の形態1に係る液晶装置(電気光学装置
)をその上に形成された各構成要素とともに対向基板の側から見た平面図、およびそのH−H′断面図である。図1(a)、(b)において、本形態の液晶装置100は、TN(Twisted Nematic)モード、ECB(Electrically Controlled Birefringence)モード、あるいはVAN(Vertical Aligned Nematic)モードの透過型のアクティブマトリクス型の液晶装置100である。この液晶装置100では、シール52を介して素子基板10と対向基板20とが貼り合わされ、その間に液晶50が保持されている。
図2(a)、(b)は、図1に示す液晶装置100の素子基板10の電気的な構成を示すブロック図、およびセンサ駆動用IC103の構成を示すブロック図である。
スタ1cのゲートには走査線3aが電気的に接続している。なお、画像表示領域1aの周りには、画素領域1eと同一の構成を備えたダミーの画素領域1e′が形成されている。ここで、データ線6aおよび走査線3aは駆動用IC101、102から延びている。なお、図示を省略するが、素子基板10には、各画素に対して保持容量を形成するための容量線が形成される場合があり、保持容量を前段の走査線3aとの間に構成する場合には容量線は省略される。
図3(a)、(b)は、図1に示す液晶装置100の素子基板10に構成したセンサ素子などの電気的な構成を示すブロック図であり、図3(a)には、素子基板に外部回路を搭載する前の状態を示し、図3(b)には外部回路を搭載した後の構成を示してある。
′は、センサ駆動用IC103に電気的に接続されている。なお、センサ用信号線1j、1j′は各々、キャパシタからなるノイズフィルタ素子1t、1t′を介しても共通配線VCOMに電気的に接続されている。
図4(a)、(b)は各々、素子基板10に形成された画素領域1eの3つ分の平面図、およびA4−A4′断面図である。図4(a)に示すように、データ線6aと走査線3aとに囲まれた画素領域1eには、ボトムゲート型の薄膜トランンジスタからなる画素トランジスタ1cのチャネル領域を構成する半導体層2aが形成されている。また、走査線
3aからの突出部分によってゲート電極3bが形成されている。半導体層2aのうち、ソース側の端部には、データ線6aの一部がソース電極6bとして重なっており、ドレイン側の端部にはドレイン電極6cが重なっている。また、ドレイン電極6cに対しては、画素電極9aがコンタクトホール81を介して電気的に接続している。
図5(a)、(b)、(c)は各々、素子基板10に形成された双方向ダイオードDiの等価回路図、平面図、およびA5−A5′断面図である。図5(a)、(b)、(c)に示すように、双方向ダイオード素子Diでは、一対のソース・ドレイン電極6d、6e、チャネル領域を備えた半導体層2c、およびチャネル領域にゲート絶縁膜4を介して対向するゲート電極3cを備えたMIS型の半導体素子1sを2つ、互いに逆向きに並列に電気的に接続するとともに、いずれの半導体素子1sにおいても、一対のソース・ドレイン電極のうち、ドレイン電極6dをゲート電極3cに接続した構造を備えている。ここで、一方の半導体素子1sのドレイン電極6e、および他方の半導体素子1sのソース電極6dは、データ線6aあるいは走査線3aに接続され、他方の半導体素子のソース電極6d、および他方の半導体素子のドレイン電極6eは、共通配線VCOMに接続されている。
らなるオーミックコンタクト層7d、およびソース・ドレイン電極6d、6eのうち、ドレイン電極6eが積層されている。また、ソース・ドレイン電極6d、6eの上層側にはパッシベーション膜8が形成されている。パッシベーション膜8の上層には、ITO膜からなる中継電極9bが形成され、この中継電極9bは、パッシベーション膜8に形成されたコンタクトホール82を介してドレイン電極6eに電気的に接続し、パッシベーション膜8およびゲート絶縁膜4に形成されたコンタクトホール83を介してドレイン電極6eに電気的に接続している。
図6(a)、(b)、(c)、(d)は各々、素子基板10に形成されたスイッチング素子1dの等価回路図、平面図、A6−A6′断面図、およびスイッチング素子1dのI−V特性を示すグラフである。
図8(a)、(b)、(c)は各々、素子基板10に形成されたセンサ素子1f、1f′の等価回路図、平面図、およびA7−A7′断面図である。図8(a)、(b)、(c)に示すように、センサ素子1f、1f′では、一対のソース・ドレイン電極6i、6j、チャネル領域を備えた半導体層2d、およびチャネル領域にゲート絶縁膜4を介して対向するゲート電極3fを備えたMIS型の半導体素子1hと、半導体素子1hと並列に電気的に接続された容量素子1iとを備えている。ここで、半導体素子1hのドレイン電極6jは、センサ用信号線1j、1j′に接続され、ソース電極6iは、共通配線VCOMに接続されている。また、ゲート電極3fに対して、半導体素子1hを非導通状態とするためのゲートオフ配線1mが電気的に接続されている。
ッシベーション膜8の上層にはITO膜からなる中継電極9cが形成されており、中継電極9cは、コンタクトホール84、85を介してソース電極6iおよび下電極3gに電気的に接続している。
このように構成した液晶装置100を製造するにあたっては、周知の半導体プロセスなどを適用すればよいので、詳細な説明は省略するが、絶縁基板11上にゲート電極3bや走査線3aを形成した後、ゲート絶縁膜4、半導体層2a、オーミックコンタクト層7a、7b、ソース・ドレイン電極6b、6cを形成する。その時点で、画素トランジスタ1c、およびセンサ素子1f、1f′の半導体素子1kが完成するとともに、スイッチング素子1dも完成する。従って、それ以降、センサ用信号線1j、1j′およびゲートオフ配線1mに静電気が侵入した場合でも、静電気をスイッチング素子1dを介して共通配線VCOMに逃がすことができるので、センサ素子1fを静電気から保護することができる。
このような電子機器を使用する際、液晶装置100では画像が表示されるとともに、そ
の際の条件は、センサ素子1f、1f′によって検出された照度に応じて最適化される。すなわち、液晶装置100では、センサ駆動用IC103からゲートオフ配線1mを介してセンサ素子1f、1f′のゲート電極3fに対して、半導体素子1kをオフ状態とするゲート電圧、例えば−10Vを印加するとともに、センサ用信号線1j、1j′を介してセンサ素子1fに定電圧、例えば+2Vを供給して容量素子1iを充電する。次に、センサ用信号線1j、1j′を介してのセンサ素子1f、1f′への定電圧の供給を停止すると、センサ素子1f、1f′からは、センサ用信号線1j、1j′を介してセンサ駆動用IC103に対してセンサ素子1f、1f′の端子間電圧変化(放電曲線)が出力され、その出力結果に基づいて時定数を求めると、照度を求めることができる。従って、照度の検出結果を例えばバックライト装置にフィードバックすると、周囲の照度に適した条件での表示を行うことができる。例えば、周囲の照度が高い場合にはその分、バックライト装置からの出射強度を高めて明るい表示を行う一方、周囲の照度が低い場合にはその分、バックライト装置からの出射強度を低くする。また、照度の検出結果に基づいて、画像の諧調を規定する信号レベルを最適化してもよい。このような液晶装置100での照度の検出は、電子機器が使用されている間、予め設定された時間間隔で、あるいは利用者によるボタン操作などにより行われる。
以上説明したように、本形態の液晶装置100では、素子基板10上にセンサ素子1f、1f′が形成されているため、センサ素子1f、1f′によって、液晶装置100が置かれた環境での照度を検出し、照度に対応した条件で画像表示を行うことができる。
図9(a)、(b)は、本発明の実施の形態1の変形例に係る液晶装置の素子基板に構成したセンサ素子などの電気的な構成を示すブロック図であり、図9(a)には、素子基板に外部回路を搭載する前の状態を示し、図9(b)には外部回路を搭載した後の構成を示してある。なお、本形態、および後述する実施の形態2などは、基本的な構成が、図3および図4などを参照して説明した実施の形態1と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付して図示し、それらの説明を省略する。
図10(a)、(b)は、本発明の実施の形態2に係る液晶装置の素子基板に構成したセンサ素子などの電気的な構成を示すブロック図であり、図10(a)には、素子基板に外部回路を搭載する前の状態を示し、図10(b)には外部回路を搭載した後の構成を示してある。図11(a)、(b)、(c)は、本形態の素子基板10に形成されたスイッチング素子の等価回路図、平面図、およびA11−A11′断面図である。
上電極6hとして対向し、他方の下電極3eに対しては、ゲート絶縁膜4を介して、ソース電極6fからの延設部分が上電極6hとして対向し、2つの容量素子1z′が構成されている。
図12(a)、(b)は、本発明の実施の形態2の変形例に係る液晶装置の素子基板に構成したセンサ素子などの電気的な構成を示すブロック図であり、図12(a)には、素子基板に外部回路を搭載する前の状態を示し、図12(b)には外部回路を搭載した後の構成を示してある。
図13および図14は、本発明を適用した別の素子基板10の電気的な構成を示すブロック図、およびこの素子基板に構成したセンサ素子などの電気的な構成を示すブロック図である。なお、本形態の基本的な構成は、図3および図4などを参照して説明した実施の形態と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付して図示し、それらの説明を省略する。
上記実施の形態では、透過型の液晶装置100を例に説明したが、全反射型の液晶装置や半透過反射型の液晶装置に本発明を適用してもよい。また、上記実施の形態では、走査線などにアルミニウム合金膜とモリブデン膜との多層膜を用い、データ線にアルミニウム膜とモリブデン膜との多層膜を用いたが、これらの配線にはその他の金属膜を用いること
ができ、さらには、シリサイド膜などといった導電膜を用いてもよい。また、上記実施の形態では半導体層として真性のアモルファスシリコン膜を用いたが、その他のシリコン膜を用いてもよい。
図15は、本発明に係る液晶装置を備えた電子機器の説明図である。本発明を適用した液晶装置100は、例えば、図15(a)に示す携帯電話1000、図15(b)に示すページャ1100、図15(c)に示すモバイルコンピュータ1200に搭載することができ、これらの場合、液晶装置100は、これらの電子機器において表示部1001、1101、1201を構成する。このような電子機器は、屋外で使用されることが多いが、本発明を適用して液晶装置100を用いれば、かかる使用環境に応じた条件での表示が可能である。なお、本発明を適用した液晶装置100は、その他にも、ディジタルスチルカメラ、液晶テレビ、ビューファインダ型あるいはモニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、POS端末、タッチパネルを備えた電子機器などに対して表示装置として搭載される。
Claims (12)
- 素子基板上に、複数のデータ線と複数の走査線との交差に対応して設けられた画素領域とを有する電気光学装置において、
前記素子基板上の前記画素領域が配置されている領域の端部には、
センサ素子と、
該センサ素子から信号出力を行うセンサ用信号線と、
共通配線と、が形成され、
前記センサ用信号線と前記共通配線との間にはスイッチング素子が介挿され、
当該スイッチング素子に対しては、該スイッチング素子を非導通状態とする信号を供給するための制御用配線が形成されていることを特徴とする電気光学装置。 - 前記センサ用信号線と前記共通配線との間には、前記スイッチング素子に直列に電気的に接続された双方向ダイオード素子が介挿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。
- 前記スイッチング素子は、ソース電極と、ドレイン電極と、チャネル領域を備えた半導体層と、当該チャネル領域にゲート絶縁膜を介して対向するゲート電極とを有する半導体素子であって、当該ゲート電極に前記制御用配線が電気的に接続されており、
前記ゲート電極は、前記ソース電極および前記ドレイン電極のいずれに対しても寄生容量のみを介して結合されたフローティングゲートであることを特徴とする請求項1または2に記載の電気光学装置。 - 前記スイッチング素子は、ソース電極と、ドレイン電極と、チャネル領域を備えた半導体層と、当該チャネル領域にゲート絶縁膜を介して対向するゲート電極とを有する半導体素子であって、当該ゲート電極に前記制御用配線が電気的に接続されており、
前記ゲート電極は、前記ソース電極および前記ドレイン電極のいずれに対しても容量素子のみを介して電気的に接続されたフローティングゲートであることを特徴とする請求項1または2に記載の電気光学装置。 - 前記スイッチング素子では、前記ソース電極および前記ドレイン電極が各々、前記ゲート電極と絶縁膜を介して対向して前記容量素子が構成されていることを特徴とする請求項4に記載の電気光学装置。
- 前記センサ素子は、ソース電極、ドレイン電極、チャネル領域を備えた半導体層、および当該チャネル領域にゲート絶縁膜を介して対向するゲート電極を有する半導体素子と、該半導体素子に並列に電気的に接続された容量素子と、を備え、当該容量素子に対する充電を行った後、当該半導体素子を介しての放電特性に基づいて状態量が検出されることを特徴とする請求項3乃至5の何れか一項に記載の電気光学装置。
- 前記スイッチング素子と前記センサ素子は、ソース電極同士、ドレイン電極同士、半導体層同士、およびゲート電極同士が同一の層間に同一材料により形成されていることを特徴とする請求項6に記載の電気光学装置。
- 前記センサ素子のチャネル領域は、アモルファスシリコン膜からなることを特徴とする請求項6または7に記載の電気光学装置。
- 前記センサ素子は、光センサであることを特徴とする請求項1乃至8の何れか一項に記載の電気光学装置。
- 前記センサ素子は、温度センサであることを特徴とする請求項1乃至8の何れか一項に電気光学装置。
- 前記画素領域には、ソース電極、ドレイン電極、チャネル領域を備えた半導体層、およびチャネル領域にゲート絶縁膜を介して対向するゲート電極を有する画素トランジスタと、該画素トランジスタに電気的に接続された画素電極とを備え、
当該画素トランジスタと前記スイッチング素子とは、ソース電極同士、ドレイン電極同士、半導体層同士、およびゲート電極同士が同一の層間に同一材料により形成されていることを特徴とする請求項3乃至10の何れか一項に記載の電気光学装置。 - 請求項1乃至11の何れか一項に記載の電気光学装置を備えていることを特徴とする電子機器。
Priority Applications (2)
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