專利名稱：半導(dǎo)體器件、顯示裝置以及電子設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件、顯示裝置以及電子設(shè)備，特別是涉及把驅(qū)動(dòng)電路安裝在有源矩陣基板內(nèi)部的顯示裝置。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體器件中，由于靜電或者各種噪聲現(xiàn)象產(chǎn)生的意外的高電壓施加到裝置內(nèi)，破壞絕緣膜而受到不能恢復(fù)的故障的靜電破壞(ESD)對(duì)策是重要的問題，當(dāng)前正在考察用于防止該靜電破壞的各種保護(hù)電路。例如，在專利文獻(xiàn)1、專利文獻(xiàn)2等中，提出了通過把二極管適當(dāng)組合，使施加到布線上的異常電壓放電到GND等中的電路。然而，由于通常的半導(dǎo)體器件形成在作為導(dǎo)體的硅晶片上，因此以作為在半導(dǎo)體器件內(nèi)很少帶電，通過輸入端子靜電侵入時(shí)的對(duì)策為主，一般采取通過在輸入端子與構(gòu)成電路的半導(dǎo)體元件之間，即緊跟在輸入端子之后形成保護(hù)電路，防止從輸入端子侵入的高電壓傳播到元件這樣的構(gòu)成。
另一方面，在使用了近年來迅速普及的薄膜晶體管(TFT)等的有源元件的顯示裝置等中，由于在絕緣基板上形成裝置，因此存在著由于靜電而自身易于帶電，在制造工藝中易于引起靜電破壞的問題。為此，例如在有源矩陣電路的外圍形成被稱為護(hù)環(huán)或短路環(huán)的帶電防止用的布線等，實(shí)施靜電對(duì)策。
最近，使用把多晶硅作為有源層的多晶硅TFT，通過把顯示裝置的驅(qū)動(dòng)電路安裝在內(nèi)部，實(shí)現(xiàn)提高清晰度、降低成本、確?？煽啃缘尿?qū)動(dòng)電路內(nèi)裝型的顯示裝置正在實(shí)用化和普及。在這樣的裝置中，驅(qū)動(dòng)電路的靜電對(duì)策由于直接使用以往在硅晶片上的半導(dǎo)體中具有的方法，因此僅把用于保護(hù)來自輸入端子的靜電的保護(hù)電路安裝在內(nèi)部，在有源矩陣電路的靜電保護(hù)方面使用以往的驅(qū)動(dòng)電路非內(nèi)裝型的顯示裝置的方法。以下，使用圖11說明與驅(qū)動(dòng)電路的保護(hù)有關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)的詳細(xì)情況。
圖11是使用了以往技術(shù)的多晶硅TFT的VGA-LCD用有源矩陣基板的框圖。201-1～480是有源矩陣電路的掃描線，由用800表示的掃描線驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)。202-1～1920是數(shù)據(jù)線，在各條掃描線與數(shù)據(jù)線的交叉部分中形成由n型TFT構(gòu)成的像素晶體管401和像素電極402，驅(qū)動(dòng)液晶元件。
801-1～480是構(gòu)成掃描線驅(qū)動(dòng)電路800的480級(jí)的掃描驅(qū)動(dòng)單元電路，由CMOS電路構(gòu)成。作為具體的掃描線驅(qū)動(dòng)單元電路801-1～n的電路構(gòu)成例例如參照?qǐng)D5。
各個(gè)掃描線驅(qū)動(dòng)單元電路801-1～480連接低電位電源布線750以及高電位電源布線751，通過這些布線供給功率。低電位電源布線750連接到低電位電源端子650，高電位電源布線751連接到高電位電源端子651，在低電位電源端子650以及高電位電源端子651中經(jīng)由FPC等連接電源IC，分別供給電位VS以及電位VD的基準(zhǔn)電位。這里，VS＜VD。
進(jìn)而，通過信號(hào)布線701、702以及信號(hào)端子601、602，由外部IC供給在各個(gè)掃描線驅(qū)動(dòng)單元電路801-1～480的工作中所需要的信號(hào)(例如時(shí)鐘信號(hào))。
這里，為了防止通過低電位電源端子650、高電位電源端子651以及信號(hào)端子601、602，侵入靜電或者噪聲電流，破壞構(gòu)成各個(gè)掃描線驅(qū)動(dòng)單元電路801-1～480的TFT，把靜電保護(hù)電路ESD1～4設(shè)置在各個(gè)輸入端子601、650、651到各個(gè)掃描線驅(qū)動(dòng)單元電路801-1～480之間。作為靜電保護(hù)電路ESD1～4的具體構(gòu)成，例如可以舉出專利文獻(xiàn)1以及專利文獻(xiàn)2等。
專利文獻(xiàn)1特許第2884946號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2特許第3141511號(hào)公報(bào)然而，絕緣基板上的驅(qū)動(dòng)電路與硅晶片上的電路相比較，電荷難以逃逸，易于帶電。除此以外，把顯示裝置的驅(qū)動(dòng)電路安裝在玻璃基板上的情況由于與在一般的硅晶片上制造的IC相比較電路面積大，因此在這種構(gòu)成中，具有對(duì)遠(yuǎn)離輸入端子的布線上的靜電的保護(hù)特別是在制造中的工藝中不充分的問題。之所以這樣講，是因?yàn)樵谥圃旃に噧?nèi)，靜電也有可能在基板上的任意位置帶電，在從帶電的位置到靜電保護(hù)電路的距離長，布線電阻高的情況下，在靜電保護(hù)電路工作之前，有時(shí)會(huì)靜電破壞離靜電保護(hù)電路遠(yuǎn)的電路內(nèi)的晶體管。這樣的問題在使用了SOI基板的半導(dǎo)體器件的情況下也成為共同的問題。
另外，在絕緣基板的情況下，即使在制造工藝結(jié)束后的完成品狀態(tài)下，在基板外部產(chǎn)生了強(qiáng)烈的靜電放電時(shí)，通過靜電感應(yīng)有時(shí)也在布線上流過很大的電流，這種情況下，也可能破壞遠(yuǎn)離端子位置的電路。
進(jìn)而，在本發(fā)明中對(duì)通過電路而過大的電流沿著布線上流過時(shí)，布線上的電位瞬時(shí)變動(dòng)的問題也示出對(duì)策。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決上述的問題點(diǎn)，提出了在保護(hù)電路與輸入端子之間配置半導(dǎo)體電路的構(gòu)成。如果進(jìn)行更具體而且定量的表現(xiàn)，則提出了配置成使得沿著從半導(dǎo)體電路與布線的連接部分到輸入端子的布線的電阻比沿著從保護(hù)電路與布線的連接部分到輸入端子的布線的電阻小。
不僅是像以往技術(shù)那樣在輸入端子附近設(shè)置的保護(hù)電路，而且通過在與布線的輸入端子沒有連接的部位設(shè)置內(nèi)部保護(hù)電路，具有即使在遠(yuǎn)離端子的位置也能夠充分地得到對(duì)于靜電的保護(hù)這樣的效果。
進(jìn)而，提出了在布線上設(shè)置多個(gè)保護(hù)電路，使得把半導(dǎo)體電路夾在保護(hù)電路之間地設(shè)置的構(gòu)成。由此，在能夠防止來自輸入端子的靜電或者噪聲的同時(shí)，保護(hù)遠(yuǎn)離輸入端子的半導(dǎo)體電路。另外，通過按照大約一定的間隔配置多個(gè)保護(hù)電路，能夠無遺漏地保護(hù)連接在布線上的半導(dǎo)體電路，更為理想。
進(jìn)而，在本發(fā)明中提出在布線中包括低電位的電源布線和高電位的電源布線，具有與其雙方連接的電源間保護(hù)電路。如果這樣構(gòu)成，則在能夠用二極管元件等更容易地形成保護(hù)電路的基礎(chǔ)上，由于相互是電源布線，因此難以受到噪聲的影響。另外，由于電源布線一般在電路內(nèi)非常長，因此與其它類布線相比較特別需要靜電保護(hù)，從而效果更為顯著。除此以外，對(duì)于信號(hào)布線提出了在與電源布線之間形成信號(hào)電源間保護(hù)電路。由于信號(hào)線之間易于受到噪聲的影響，因此如果在與電源之間設(shè)置保護(hù)電路則能夠降低惡劣影響。進(jìn)而，提出了信號(hào)電源間保護(hù)電路的電容比電源間保護(hù)電路的電容小的構(gòu)成。通過這樣做，能夠使信號(hào)對(duì)于電源線的影響成為最小限度。
進(jìn)而，在本發(fā)明中，其特征是當(dāng)把低電位電源布線或者高電位電源布線中流過的最大電流記為I(A)，把電源布線的電壓降發(fā)生的允許時(shí)間的上限記為t(秒)時(shí)，保護(hù)電路中的布線之間的電容成分大于等于I×t×0.1(F)。理想的是考慮多晶硅TFT中的一般的工作時(shí)間，t小于等于10-8(秒)。通過這樣做，具有當(dāng)在電路中流過很大的電流，沒有追加來自外部的供給，在布線上發(fā)生了瞬時(shí)電壓變動(dòng)時(shí)，通過保護(hù)電路內(nèi)的電容成分而降低該變動(dòng)的效果。
進(jìn)而，在本發(fā)明中，提出了電源間保護(hù)電路或者信號(hào)電源間保護(hù)電路包括二極管元件，其一端連接到電源布線的構(gòu)成。根據(jù)這樣的構(gòu)成，能夠容易地進(jìn)行靜電或者噪聲電流的放電，保護(hù)性能顯著提高。
進(jìn)而，在本發(fā)明中，還提出了把以上所述的發(fā)明內(nèi)容適用在由n溝道型場效應(yīng)晶體管以及p溝道型場效應(yīng)晶體管構(gòu)成的所謂CMOS型的半導(dǎo)體器件中的構(gòu)成。在CMOS型的半導(dǎo)體器件中由于至少需要2種基準(zhǔn)電源，電源布線變多，因此本發(fā)明的效果顯著。特別是，在多晶硅薄膜晶體管的CMOS型的半導(dǎo)體器件中，由于基板是絕緣基板，因此在沒有保護(hù)電路的狀態(tài)下，易于引起帶電，從而本發(fā)明的效果越發(fā)顯著。另外，特別是在絕緣基板上構(gòu)成了TFT-LCD或者TFT-OLED等中使用的有源矩陣及其驅(qū)動(dòng)電路的情況下，驅(qū)動(dòng)電路由于構(gòu)成為包圍有源矩陣而增大，與此相伴隨布線也加長，從而本發(fā)明的效果更為顯著。
進(jìn)而在本發(fā)明中，在有源矩陣中使用本發(fā)明的情況下，提出在有源矩陣的4個(gè)角中，在遠(yuǎn)離輸入端子的角上配置內(nèi)部保護(hù)電路的構(gòu)成。通過在這樣的位置上配置，由于能夠不加大有源矩陣的周邊部分尺寸(邊緣)而配置大的保護(hù)電路，因此十分理想。
另外，使用了本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的顯示裝置以及裝載了該顯示裝置的電子設(shè)備由于難于發(fā)生工藝過程中的靜電破壞，因此在成本方面十分有利，由于難以發(fā)生電源的電壓降，因此還具有顯示質(zhì)量高的效果。


圖1是用于說明本發(fā)明第1實(shí)施例的有源矩陣基板的結(jié)構(gòu)圖。
圖2是用于說明本發(fā)明第2實(shí)施例的掃描線驅(qū)動(dòng)電路圖。
圖3是用于說明本發(fā)明第3實(shí)施例的有源矩陣基板的結(jié)構(gòu)圖。
圖4是用于說明本發(fā)明實(shí)施例的保護(hù)電路圖。
圖5是用于說明本發(fā)明實(shí)施例的掃描線驅(qū)動(dòng)單元電路圖。
圖6是用于說明本發(fā)明第1實(shí)施例的液晶顯示裝置的立體圖(部分剖面圖)。
圖7是用于說明本發(fā)明第3實(shí)施例的緩沖電路圖。
圖8是用于說明本發(fā)明第3實(shí)施例的其它實(shí)施形態(tài)的緩沖電路圖。
圖9是用于說明本發(fā)明第3實(shí)施例的保護(hù)電路圖。
圖10是仿真了用于說明本發(fā)明第3實(shí)施例的基準(zhǔn)電位變動(dòng)的結(jié)果的曲線圖。
圖11是用于說明以往例的有源矩陣基板的結(jié)構(gòu)圖。
符號(hào)的說明101有源矩陣基板201-1～480掃描線1～480202-1～1920數(shù)據(jù)線1～1920ESD1～4第1～第4保護(hù)電路
ESD11～13第5～第7保護(hù)電路ESD21～23第8～第10保護(hù)電路800掃描線驅(qū)動(dòng)電路801-1～480掃描線驅(qū)動(dòng)單元電路具體實(shí)施方式
以下，根據(jù)

本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)。
實(shí)施例1圖1是實(shí)現(xiàn)使用了本發(fā)明的掃描線驅(qū)動(dòng)電路的液晶顯示裝置的第1實(shí)施例中的掃描線驅(qū)動(dòng)電路內(nèi)裝型的有源矩陣基板的結(jié)構(gòu)圖。在有源矩陣基板101上，正交形成480條掃描線201-1～480和1920條數(shù)據(jù)線202-1～1920，與掃描線201-1～480平行并且交互配置480條電容線203-1～480。數(shù)據(jù)線202-1～1920連接數(shù)據(jù)線輸入端子302-1～1920。電容線203-1～480相互短路后連接共同電位輸入端子303。相對(duì)導(dǎo)通部分304也連接到共同電位輸入端子303。
在掃描線201-n與數(shù)據(jù)線202-m的各個(gè)交點(diǎn)上形成由n溝道型場效應(yīng)薄膜晶體管構(gòu)成的像素開關(guān)元件401-n-m，其柵電極連接掃描線201-n，源及漏電極分別連接數(shù)據(jù)線202-m和像素電極402-n-m。像素電極402-n-m形成電容線203-n和輔助容量電容器，另外作為液晶顯示裝置組裝時(shí)，把液晶元件夾在中間，形成相對(duì)基板電極(COM)以及電容器。
掃描線201-1～480連接到通過在有源矩陣基板上集成多晶硅薄膜晶體管而形成的掃描線驅(qū)動(dòng)電路800，被提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)。這里，掃描線驅(qū)動(dòng)電路由連接到每條掃描線上的480個(gè)掃描線驅(qū)動(dòng)單元電路801-1～480構(gòu)成。在本發(fā)明中，技術(shù)方案范圍中的半導(dǎo)體電路是掃描線驅(qū)動(dòng)電路800。另外，技術(shù)方案范圍中的布線表示CLK信號(hào)布線701、SP信號(hào)布線702、高電位電源布線751和低電位電源布線750等。
在掃描線驅(qū)動(dòng)電路800上連接CLK信號(hào)布線701、SP信號(hào)布線702、高電位電源布線751和低電位電源布線750，被供給時(shí)鐘、起動(dòng)脈沖信號(hào)以及各電源電位。這里，CLK信號(hào)布線701、SP信號(hào)布線702、高電位電源布線751和低電位電源布線750連接CLK信號(hào)端子601、高電位電源端子651和低電位電源端子650，這些端子經(jīng)過FPC等連接到外部IC，被供給所希望的信號(hào)及電源電位。
在CLK信號(hào)端子601、SP信號(hào)端子602、高電位電源端子651和低電位電源端子650與CLK信號(hào)布線701、SP信號(hào)布線702、高電位電源布線751和低電位電源布線750之間的連接布線上連接第1～第4保護(hù)電路ESD1～4，防止當(dāng)從各個(gè)端子601、602、651、650流過靜電或者噪聲電流時(shí)，破壞掃描線驅(qū)動(dòng)電路800內(nèi)的TFT。
進(jìn)而，從CLK信號(hào)布線701、高電位電源布線751和低電位電源布線750上的CLK信號(hào)端子601、高電位電源端子651和低電位電源信號(hào)端子650觀看，在隔開了掃描線驅(qū)動(dòng)電路800的相反一側(cè)的末端上，還配置第5～第7保護(hù)電路ESD11～13。由此，在掃描線驅(qū)動(dòng)單元電路801-n中，能夠防止在有源矩陣基板制造過程中由靜電破壞處于遠(yuǎn)離端子位置的單元(例如n＝1等)的問題。另外，第5～第7保護(hù)電路ESD11～13如果配置在有源矩陣基板的角部，特別是與輸入端子相反的角部，則能夠不加大基板面積進(jìn)行配置。
圖4是保護(hù)電路ESD1～13的具體的電路結(jié)構(gòu)例。p型晶體管504的源電極以及柵電極連接到高電位電源VH，漏電極連接到被保護(hù)的布線，n型晶體管502的源電極以及柵電極連接到低電位電源VL，漏電極連接到被保護(hù)的布線。這里，提供到被保護(hù)布線上的信號(hào)電平必定是小于等于VH大于等于VL。如果通過靜電等，被保護(hù)的電源電位變?yōu)閂H～VL的范圍以外，則n型晶體管502或者p型晶體管504導(dǎo)通，使異常電流向基準(zhǔn)電位VH布線或者基準(zhǔn)電位VL布線逃逸。這里，能夠通過保護(hù)電阻503防止布線的電位急劇上升而破壞n型晶體管502或者p型晶體管504。這里，VH以及VL一般在電路內(nèi)使用最高的電源和最低的電源，而也可以是VH＝VD，VL＝VS。
另外，這里保護(hù)電路ESD1～13采用相同的結(jié)構(gòu)，而各保護(hù)電路當(dāng)然也可以根據(jù)其需要是不同的電路結(jié)構(gòu)。特別是，與內(nèi)部的保護(hù)電路ESD11～13相比較，輸入部分的保護(hù)電路ESD1～4要求比較高的保護(hù)性能。從而，例如第1保護(hù)電路ESD1可以采用具有比第5保護(hù)電路ESD11高的保護(hù)性能的電路結(jié)構(gòu)，具體地講，可以使n型晶體管502以及p型晶體管504的溝道寬度比第1保護(hù)電路ESD1大。
圖5是掃描線驅(qū)動(dòng)單元電路801-1～480的結(jié)構(gòu)例，成為把使用了2個(gè)時(shí)鐘反相器的靜態(tài)型移位寄存器與NAND(與非)電路、NOT(非)電路組合起來的結(jié)構(gòu)。另外，第n級(jí)(n＜480)的掃描線驅(qū)動(dòng)單元電路801-n的OUT端子連接到第n-1級(jí)的掃描線驅(qū)動(dòng)單元電路801-n-1的IN端子，第480級(jí)的掃描線驅(qū)動(dòng)單元電路801-480的IN端子連接SP信號(hào)布線702。
圖6是示出了第1實(shí)施例的透射型液晶顯示裝置的立體結(jié)構(gòu)圖(部分剖面圖)。用密封材料920把圖1所示的有源矩陣基板101與在濾色膜上通過成膜ITO形成共同電極的相對(duì)基板901粘貼在一起，在其中封入向列液晶材料910。另外，在有源矩陣基板101上的相對(duì)導(dǎo)通部分304中配置導(dǎo)通件，與相對(duì)基板901的共同電極短路。
數(shù)據(jù)線輸入端子302-1～1920、共同電位輸入端子303、CLK信號(hào)端子601、SP信號(hào)端子602、高電位電源端子651和低電位電源端子650通過安裝在端子上的FPC930連接到1個(gè)至多個(gè)外部IC940，被供給所需要的電信號(hào)和電位。
進(jìn)而，在有源矩陣基板的外側(cè)配置上偏振板951，在相對(duì)基板的外側(cè)配置下偏振板952，配置成使得相互的偏振方向直行(cross nicol交叉尼科耳)。進(jìn)而，在下偏振板952上安裝背照燈960完成制造。背照燈960既可以是在冷陰極管中安裝了導(dǎo)光板或者散射板的結(jié)構(gòu)，也可以是通過EL元件整面發(fā)光的單元。雖然沒有圖示，但是可以進(jìn)一步根據(jù)需要，用外殼把周圍覆蓋，或者在上偏振板的更上方安裝保護(hù)用的玻璃或者丙烯板。
該液晶顯示裝置與以往的裝置相比較，由于難以發(fā)生由制造工藝中或者結(jié)束后的靜電等產(chǎn)生的靜電破壞，因此成品率良好而且可靠性高。
實(shí)施例2圖2是示出實(shí)現(xiàn)使用了本發(fā)明的掃描線驅(qū)動(dòng)電路的液晶顯示裝置的第2實(shí)施例中驅(qū)動(dòng)電路的結(jié)構(gòu)圖。本圖相當(dāng)于圖1的虛線A框內(nèi)的部分。
在本實(shí)施例中，從端子601、650、651到掃描線驅(qū)動(dòng)電路800之間的輸入部分保護(hù)電路ESD1～3或者輸入端子601、650、651觀看，不僅是隔開驅(qū)動(dòng)電路800的末端的內(nèi)部保護(hù)電路ESD11～13，而且在作為驅(qū)動(dòng)電路800的中間級(jí)的第240級(jí)單元驅(qū)動(dòng)電路801-240與第241級(jí)單元驅(qū)動(dòng)電路801-241之間還設(shè)置第8～第10保護(hù)電路ESD21～23。由此，能夠防止遠(yuǎn)離端子附近以及末端的任一方的中間級(jí)(n＝240附近中的靜電破壞。在本實(shí)施例中，僅在中間級(jí)添加保護(hù)電路，而也可以根據(jù)電路的規(guī)模和大小等增加插入到中間的保護(hù)電路的數(shù)量。例如，除去本實(shí)施例的位置以外，在第120級(jí)801-120與第121級(jí)801-121之間，以及第360級(jí)801-360與第361級(jí)801-361之間如果也插入保護(hù)電路則更為理想，只要電路面積不成問題，則在所有的級(jí)之間全部插入保護(hù)電路則最為理想。但是，在每種情況下插入保護(hù)電路的間隔應(yīng)該基本一定，否則，僅在間隔變寬的位置易于引起靜電破壞。
關(guān)于以上記述位置以外的有源矩陣基板結(jié)構(gòu)、保護(hù)電路或者驅(qū)動(dòng)電路的詳細(xì)情況等，第2實(shí)施例與第1實(shí)施例完全相同，由于使用了包括圖2的電路的有源矩陣基板的液晶顯示裝置也與第1實(shí)施例同樣地構(gòu)成而不會(huì)產(chǎn)生問題，因此省略說明。
實(shí)施例3圖3是實(shí)現(xiàn)使用了本發(fā)明的掃描線驅(qū)動(dòng)電路的液晶顯示裝置的第3實(shí)施例中的掃描線驅(qū)動(dòng)電路內(nèi)裝型的有源矩陣基板的結(jié)構(gòu)圖。
本實(shí)施例中，與第1以及第2實(shí)施例不同，不是從CLK信號(hào)端子601和SP信號(hào)端子602直接輸入提供到掃描線驅(qū)動(dòng)電路800的CLK信號(hào)和SP信號(hào)，而是采用在緩沖電路810-1、810-2中一旦擴(kuò)大驅(qū)動(dòng)能力以后就輸入到掃描線驅(qū)動(dòng)電路800中的結(jié)構(gòu)。根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，即使外部IC的信號(hào)驅(qū)動(dòng)能力不太高，即使是大面積的面板，也能夠沒有很大延遲地驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
圖7是第3實(shí)施例中的緩沖電路810-1、810-2的具體的電路結(jié)構(gòu)。成為串聯(lián)連接了兩級(jí)第1NOT電路821以及第2NOT電路822的結(jié)構(gòu)，與構(gòu)成第1NOT電路821的晶體管相比較，構(gòu)成第2NOT電路822的晶體管一方加大溝道寬度(W)，例如設(shè)定成使得第1NOT電路821的W＝250μm，第2NOT電路822的W＝1000μm。電源布線850是從圖3的低電位電源布線750分支的支布線，電源布線851是從圖3的高電位電源布線751分支的支布線，白色圓圈表示分支點(diǎn)方向，把緩沖電路810-1、810-2夾在中間地在相反一側(cè)(即，支布線850、851的末端)配置第11以及第12保護(hù)電路ESD41、ESD42。
通過這樣的結(jié)構(gòu)，夾在低電位電源布線750上的第1保護(hù)電路ESD11與第11保護(hù)電路ESD41之間的部分以及夾在高電位電源布線751上的第2保護(hù)電路ESD12與第12保護(hù)電路ESD42之間的部分與緩沖電路810-1、810-2連接，與只有第1保護(hù)電路ESD11的情況相比較，緩沖電路810-1、810-2內(nèi)帶電了靜電時(shí)的保護(hù)性能顯著提高。
圖8是第3實(shí)施例中的緩沖電路810-1、810-2的具體電路結(jié)構(gòu)的其它例子。與圖7的結(jié)構(gòu)相比較，在連接了低電位電源布線750以及高電位電源布線751上的第1NOT電路821)的連接點(diǎn)與第2NOT電路822的連接點(diǎn)的線上添加第13保護(hù)電路ESD52以及第14保護(hù)電路ESD52。關(guān)于其它的結(jié)構(gòu)與圖7相同。通過這樣在電路與電路的中間點(diǎn)也具有內(nèi)部保護(hù)電路，進(jìn)一步提高保護(hù)性能。
另外，在本實(shí)施例中還具有防止電源的電壓變動(dòng)這樣的其它效果。電源布線的電阻有限，從而在互補(bǔ)型電路中瞬時(shí)消耗大電流的情況下，電源布線雖然部分而且瞬時(shí)地但是具有電壓變動(dòng)。如果用本實(shí)施例說明，則第2NOT電路822的溝道寬度W＝1000μm非常大，在輸入信號(hào)翻轉(zhuǎn)時(shí)瞬時(shí)流過非常大的電流，電源的電位變動(dòng)(該時(shí)間根據(jù)第2NOT電路822的輸出端子所連接的布線電容值決定)。
圖10是仿真圖7、圖8結(jié)構(gòu)的緩沖電路中的電位的時(shí)間變動(dòng)的結(jié)果，使用該結(jié)果具體地進(jìn)行說明。曲線880是從第1NOT電路821輸出，輸入到第2NOT電路822中的信號(hào)波形，電位從VS向VD變化。這時(shí)，構(gòu)成第2NOT電路822的n型晶體管導(dǎo)通，把輸出端子的電位寫入到VS。這時(shí)，在低電位電源布線850上流過大電流，產(chǎn)生電壓梯度，瞬時(shí)電位稍有上升。為了防止這一點(diǎn)，雖然可以加粗低電位電源布線850的布線寬度，但有時(shí)在電路面積的關(guān)系方面受限。在示出低電位電源布線850被固定為某個(gè)布線寬度，特別是不考慮對(duì)策時(shí)的低電位電源布線850的第2NOT電路822附近的電位的曲線是881，可知電壓瞬時(shí)上升。
如果產(chǎn)生這種現(xiàn)象，則有時(shí)不僅降低緩沖電路的驅(qū)動(dòng)能力，而且還給與低電位電源布線850連接的其它電路帶來惡劣影響。即，通過低電位電源布線850，曲線881那樣的電壓降還傳遞到其它的電路，最嚴(yán)重時(shí)將引起誤工作，在模擬電路的情況下對(duì)于輸出精度產(chǎn)生影響。這個(gè)問題在與硅晶片上的電路相比較，電路面積變大的絕緣基板上的TFT電路，特別是顯示裝置的驅(qū)動(dòng)電路中更為明顯。
其次，曲線882是在低電位電源布線上加入了適當(dāng)?shù)碾娙菰r(shí)的結(jié)果。這時(shí)，由于瞬時(shí)流過的電流從電容元件供給到某種程度為止，因此電壓降可以進(jìn)一步減少。即，為了降低電壓降，可以在電源布線上加入電容元件。電容元件的電容越大降低電壓降的效果越顯著，而在發(fā)明者研究的結(jié)果中，當(dāng)把在電源布線中流過的最大電流記為I(A)，把電壓降發(fā)生的允許時(shí)間記為t(秒)時(shí)，如果預(yù)先加入大于等于I×t×0.1(F)的電容元件則在電壓降方面有效，在小于該值的情況下沒有看到很大的效果。這里，電壓降發(fā)生的允許時(shí)間t根據(jù)邏輯電路的工作最大速度、模擬電路的抽樣時(shí)間決定。一般在使用了多晶硅的TFT中工作速度不太高，最多在數(shù)10MHz左右的工作是上限。即，小于等于10n秒的電源電壓變動(dòng)幾乎不存在問題。另外，作為流過電源的最大電流與電路的最大瞬時(shí)消耗電流相等。
從而，當(dāng)把電路消耗的最大電流記為I(A)，電壓降發(fā)生的允許時(shí)間記為t(秒)時(shí)，如果在電源中添加大于等于I×t×0.1(F)的電容則在抑制電壓降方面有效，這時(shí)，可以取為t≤10-8(秒)。另外，作為連接電容的一方，最好是電位不變動(dòng)的其它的電源布線。然而，如果配置這樣的電容則電路面積增大。因此，如本實(shí)施例這樣，如果在電源布線上配置多個(gè)保護(hù)電路，則通過保護(hù)電路上的電容成分，在被保護(hù)的電源布線與保護(hù)電路內(nèi)的基準(zhǔn)電位電源布線VH、VL之間產(chǎn)生電容。這種情況下，由于電路起到既作為保護(hù)電路又作為電源電位變動(dòng)對(duì)策的作用，因此在電路面積方面明顯有利。
在期待這種電源電位變動(dòng)降低的情況下，需要在消耗電流大的電路附近設(shè)置保護(hù)電路，否則，通過從消耗電流大的電路到保護(hù)電路的電源布線電阻，還將發(fā)生電壓變動(dòng)。具體地講，應(yīng)該使沿著從消耗電流大的電路到保護(hù)電路的電源布線的距離X比沿著從消耗電流大的電路到輸入端子的電源布線的距離Y小。
第1～2、第11～14保護(hù)電路ESD1～2、11～14的具體結(jié)構(gòu)可以像圖4或者圖9那樣構(gòu)成。關(guān)于圖4的電路結(jié)構(gòu)的說明由于與第1實(shí)施例相同，因此省略，即使在該結(jié)構(gòu)中，也在通過晶體管的柵-漏電容成分被保護(hù)的布線與高電位電源VH以及低電位電源VL之間添加電容。圖9的結(jié)構(gòu)與圖4的結(jié)構(gòu)相比較，成為如下的結(jié)構(gòu)，即，通過添加第1電容505以及第2電容506，當(dāng)瞬時(shí)施加了強(qiáng)電壓時(shí)與保護(hù)電阻503組合，作為CR電路工作，防止破壞n型晶體管502以及p型晶體管504的功能提高，而且，能夠通過第1電容505以及第2電容506調(diào)整被保護(hù)的布線與高電位電源VH以及低電位電源VL的電容，因此作為電源電壓降低的對(duì)策更具有效果。
另外，在采用這樣的結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)該使低電位電源布線750以及高電位電源布線751上連接的保護(hù)電路ESD1、2、11、12的電容比信號(hào)布線701、702上連接的保護(hù)電路ESD3、4、13的電容小。這是因?yàn)樾盘?hào)布線由于電位變動(dòng)，因此如果與信號(hào)布線的電容過大，則在保護(hù)電路中在與信號(hào)線連接的基準(zhǔn)電源布線之間產(chǎn)生串?dāng)_。具體地講，保護(hù)電路的結(jié)構(gòu)如果是圖9那樣，則可以把低電位電源布線750以及高電位電源布線751上連接的保護(hù)電路ESD1、2、11、12的第1電容505、第2電容506設(shè)定比信號(hào)布線701、702連接的保護(hù)電路ESD3、4、13的第1電容505、第2電容506大。
在把本實(shí)施例中敘述的那樣的緩沖電路以外的互補(bǔ)型電路，例如數(shù)據(jù)線驅(qū)動(dòng)電路、DAC電路、電源電路、電平移位器電路、存儲(chǔ)器電路等安裝到有源矩陣基板上的情況下，最好也同樣在支電源布線的末端以及中途設(shè)置保護(hù)電路，如果在保護(hù)電路與保護(hù)電路之間的電源布線上設(shè)置所有的電路則更為理想。另外，如果在消耗電流大的電路的前后級(jí)設(shè)置具有大于等于一定電容的保護(hù)電路則從降低電源噪聲的觀點(diǎn)出發(fā)也十分理想，具體地講，如果把電路的消耗電流記為I，把電壓降發(fā)生的允許時(shí)間記為t(典型的是t≤10-8(秒))，則可以把大于等于I×t×0.1(F)的電容作為目標(biāo)。
關(guān)于上述記述位置以外的有源矩陣基板的結(jié)構(gòu)、保護(hù)電路或驅(qū)動(dòng)電路的詳細(xì)結(jié)構(gòu)等，第3實(shí)施例與第1實(shí)施例完全相同，由于使用了圖3的有源矩陣基板的液晶顯示裝置與第1實(shí)施例同樣構(gòu)成也不會(huì)產(chǎn)生問題，因此省略說明。
另外，在實(shí)施例1中僅根據(jù)圖4的保護(hù)電路進(jìn)行了說明，而通過設(shè)置圖9的保護(hù)電路，能夠得到與實(shí)施例3同樣的效果。
本發(fā)明不限于上述的實(shí)施形態(tài)，也可以是使用了把數(shù)據(jù)線驅(qū)動(dòng)電路或者DAC、電源電路等安裝在內(nèi)部的有源矩陣基板的液晶顯示裝置。這種情況下，既可以把本發(fā)明的內(nèi)容分別用在各電路中，如果存在設(shè)計(jì)等的問題，也可以僅使用在一部分電路中。即使在適用于掃描線驅(qū)動(dòng)電路的情況下，也可以不僅是實(shí)施例那樣的移位寄存器型，而且是各種順序選擇電路。
另外，作為保護(hù)電路，不僅是實(shí)施例以及以往例那樣的結(jié)構(gòu)，即使使用之前所提出的各種保護(hù)電路中的任何一種結(jié)構(gòu)也沒有問題。
另外，作為晶體管也可以使用非晶體硅薄膜晶體管而不是多晶硅。另外，還可以是在結(jié)晶硅晶片上制作像素開關(guān)元件或者驅(qū)動(dòng)電路的而不是在絕緣基板形成薄膜晶體管的有源矩陣基板。
另外，作為液晶顯示裝置，既可以是反射型或者半透射型而不是實(shí)施例那樣的透射型，也可以是投影用的光閥而不是直視型。進(jìn)而，可以像實(shí)施例那樣，不僅是常態(tài)白模式，還可以使用常態(tài)黑模式。特別是，這種情況下，作為液晶的取向模式，可以采用垂直取向模式或者橫電場開關(guān)模式。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體器件，其由基板上的多個(gè)半導(dǎo)體電路，電連接于上述多個(gè)半導(dǎo)體電路的布線，為了供給電信號(hào)電連接于上述布線的輸入端子和用于保護(hù)上述布線或者上述半導(dǎo)體電路避免受到靜電或者噪聲影響的連接于上述布線的保護(hù)電路構(gòu)成，其特征在于在上述輸入端子與上述保護(hù)電路之間配置有上述多個(gè)半導(dǎo)體電路中的至少一個(gè)上述半導(dǎo)體電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于從上述多個(gè)半導(dǎo)體電路中的至少一個(gè)的上述半導(dǎo)體電路的與上述布線的連接部分，到上述布線與上述輸入端子的連接部分之間的電阻值，比從上述保護(hù)電路的與上述布線的連接部分到上述布線與上述輸入端子的連接部分之間的電阻值小。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于配置有多個(gè)上述保護(hù)電路，在上述保護(hù)電路之間配置有上述多個(gè)半導(dǎo)體電路中的至少一個(gè)上述半導(dǎo)體電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于按照基本一定的間隔配置有上述多個(gè)保護(hù)電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求1～4中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于上述布線至少包括供給相對(duì)低的基準(zhǔn)電位的低電位電源布線和供給相對(duì)高的基準(zhǔn)電位的高電位電源布線，上述保護(hù)電路的至少一個(gè)是分別連接到上述低電位電源布線和上述高電位電源布線的雙方上的電源間保護(hù)電路。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于上述輸入布線至少包括傳遞不是被固定了的基準(zhǔn)電位的信號(hào)的信號(hào)輸入布線，上述保護(hù)電路的至少一個(gè)是連接到上述低電位電源布線和上述高電位電源布線的至少某一方以及上述信號(hào)布線上的信號(hào)電源間保護(hù)電路。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于在上述低電位電源布線與上述高電位電源布線之間，或者上述信號(hào)布線與上述低電位布線之間，或者上述信號(hào)布線與上述高電位布線之間的至少某一方中設(shè)置有電容元件，電容元件的電容值，當(dāng)把上述低電位電源布線或者上述高電位電源布線中流過的最大電流記為I安培，把上述低電位電源布線或者上述高電位電源布線的電壓降發(fā)生的允許時(shí)間小的一方記為t秒時(shí)，大于等于I×t×0.1F。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于t小于等于10-8秒。
9.根據(jù)權(quán)利要求6～8中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于上述信號(hào)輸入布線與上述低電位電源布線或者上述高電位電源布線之間的電容，小于上述低電位電源布線與上述高電位電源布線之間的電容。
10.根據(jù)權(quán)利要求1～9中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于上述電源間保護(hù)電路或者信號(hào)電源間保護(hù)電路的至少一個(gè)包括二極管元件，上述二極管元件的一端連接于低電位電源布線和高電位電源布線的某一個(gè)。
11.根據(jù)權(quán)利要求5～10中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于上述多個(gè)半導(dǎo)體電路包括作為n溝道型場效應(yīng)晶體管的第1晶體管和作為p溝道型場效應(yīng)晶體管的第2晶體管，上述第1晶體管的至少一部分連接于上述低電位電源布線，上述第2晶體管的至少一部分連接于上述高電位電源布線。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于上述第1晶體管以及上述第2晶體管是以多晶硅薄膜作為有源層的晶體管，上述基板是絕緣基板。
13.根據(jù)權(quán)利要求1～12中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于在上述基板上形成有矩陣形地排列的多個(gè)有源元件，上述多個(gè)半導(dǎo)體電路的至少一部分構(gòu)成為用于向上述多個(gè)有源元件輸入驅(qū)動(dòng)信號(hào)的驅(qū)動(dòng)電路。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于在上述矩陣形地排列了多個(gè)有源元件的4個(gè)角中，上述內(nèi)部保護(hù)電路配置于離上述輸入端子遠(yuǎn)的一側(cè)的角中。
15.一種顯示裝置，其特征在于由形成有權(quán)利要求1～14中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體器件的第1基板，與該第1基板相對(duì)的第2基板以及在上述第1基板與上述第2基板之間封入的液晶層構(gòu)成。
16.一種顯示裝置，其特征在于通過在權(quán)利要求1～14中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體器件上形成有機(jī)EL元件構(gòu)成。
17.一種電子設(shè)備，其特征在于使用了權(quán)利要求15或16所述的顯示裝置。
全文摘要
本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體器件，其防止驅(qū)動(dòng)電路內(nèi)裝顯示裝置中的靜電破壞，不僅在輸入端子部分，而且在電路中或者在布線末端也配置保護(hù)電路，或者在緊跟輸入端子和布線末端分別設(shè)置保護(hù)電路，把電路夾在它們之間，進(jìn)而，在消耗電流大的電路的周圍設(shè)置保護(hù)電路。
文檔編號(hào)G02F1/133GK1722197SQ20051005999
公開日2006年1月18日 申請(qǐng)日期2005年4月4日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月5日
發(fā)明者小橋裕 申請(qǐng)人:精工愛普生株式會(huì)社