專利名稱：電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及包括液晶顯示元件或攝像元件的電路，特別涉及由移位寄存器驅(qū)動的有源矩陣型的電路。
柵極驅(qū)動器對TFT攝像元件的多個柵極線依次選擇每一個線，廣泛使用由多個晶體管構(gòu)成的移位寄存器。在這樣的移位寄存器中，各柵極線對應(yīng)的各級的操作由其前后級中生成的信號來控制。
而且，從該移位寄存器的各級輸出到攝像元件的柵極線的輸出信號被該柵極線和與其連接的TFT、像素電容、補償電容形成的具有特定分布常數(shù)的電路衰減。因此，各柵極線和與其連接的元件產(chǎn)生的具有分布常數(shù)特性的電路對移位寄存器的電路工作也產(chǎn)生影響。
但是，如果將移位寄存器的級數(shù)設(shè)置得與TFT攝像元件的顯示像素的行數(shù)相同，那么最后一級的電路操作與其他級不同，不受后級電路操作產(chǎn)生的影響。因此，最后級的電路操作相對于其以前級的電路操作會產(chǎn)生微妙的差異。而且，如果進行長時間的驅(qū)動，該微妙的差異會慢慢波及前級，存在構(gòu)成柵極驅(qū)動器的移位寄存器的工作不穩(wěn)定的問題。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是用于消除上述關(guān)聯(lián)技術(shù)問題的，其目的在于提供一種使作為驅(qū)動器使用的移位寄存器穩(wěn)定工作的電路。
此外，本發(fā)明的電路，其作用是將顯示區(qū)域外或攝像元件區(qū)域外形成的元件面積抑制成小面積的，以便使作為驅(qū)動器使用的移位寄存器穩(wěn)定工作。
為達到上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案本發(fā)明的第1方案的電路包括多個布線，設(shè)置在基板上的顯示區(qū)域中；多個顯示像素，分別設(shè)置在所述多個布線上；虛設(shè)布線(單數(shù))，設(shè)置在基板上的非顯示區(qū)域中；以及虛設(shè)元件(單數(shù))，被連接到所述虛設(shè)布線，以使所述多個布線中的各個寄生電容與所述虛設(shè)布線中的寄生電容相等。
本發(fā)明的另一電路包括多個布線，設(shè)置在基板上的攝像元件區(qū)域；多個攝像元件，分別設(shè)置在所述多個布線上；虛設(shè)布線(單數(shù))，設(shè)置在基板上的虛設(shè)元件區(qū)域中；以及虛設(shè)元件(單數(shù))，連接到所述虛設(shè)布線，使得所述多個布線中的各個寄生電容與所述虛設(shè)布線中的寄生電容相等。
在上述電路中，由于所述多個顯示像素或形成多個攝像元件的區(qū)域的布線中的負載的電容與非顯示區(qū)域或虛設(shè)元件區(qū)域的虛設(shè)布線中的負載的電容相等，所以即使多個布線和虛設(shè)布線中使用的各級驅(qū)動器受到前后級造成的影響，與像素區(qū)域或攝像元件區(qū)域中的多個布線分別對應(yīng)的級也可以穩(wěn)定工作而不受前后級造成的影響。因此，可以穩(wěn)定進行多個布線和虛設(shè)布線的選擇。
在位于這樣的電路的非顯示區(qū)域中，也可以設(shè)置與顯示區(qū)域中的多個布線和直接或間接連接到該布線的有源元件、像素電容和補償電容形成的電路具有相同的電路特性的負載。對所述電路進行掃描的各級移位寄存器也可以通過用與所述有源元件相同的處理形成的場效應(yīng)晶體管的組合來構(gòu)成。
上述電路不包括補償電容也可以設(shè)定所述負載，使得與各掃描線和直接或間接連接到該掃描線的有源元件的寄生電容及像素電容形成的電路具有相同的電路特性。
這里，與作為負載分別形成像素電容(或攝像元件電容)和補償電容相同構(gòu)造的電容相比，形成與這些合成電容相等的虛設(shè)電容的方法可以減小基板上負載所占的面積。即，還可以將與像素電容(或攝像元件電容)和補償電容組成的電容以及布線電阻構(gòu)成的電路具有相同特性的電路大致僅用虛設(shè)布線的寬度非常小地形成。由此，可以增大像素形成的區(qū)域、即顯示區(qū)域的比例。電阻值和電容值的調(diào)整可以通過調(diào)整虛設(shè)布線的寬度和虛設(shè)電容電極的長度來進行。
電路包括第1布線和第2布線的組(復(fù)數(shù))，設(shè)置在基板上的攝像元件區(qū)域；攝像元件(復(fù)數(shù))，分別設(shè)置在所述第1布線和第2布線的組(復(fù)數(shù))中；第1虛設(shè)布線和第2虛設(shè)布線的組(單數(shù))，設(shè)置在基板上的虛設(shè)元件區(qū)域中；虛設(shè)元件(單數(shù))，被連接到所述第1虛設(shè)布線和第2虛設(shè)布線的組(單數(shù))，使所述第1布線和所述第2布線的組(復(fù)數(shù))中的各個寄生電容、與所述第1虛設(shè)布線和所述第2虛設(shè)布線的組(單數(shù))中的寄生電容相等；以及連接到在所述攝像區(qū)域中設(shè)置的所述第1布線和第2布線的組(復(fù)數(shù))及在所述虛設(shè)布線區(qū)域中設(shè)置的所述第1虛設(shè)布線和第2虛設(shè)布線的組(單數(shù))的移位寄存器；所述移位寄存器有與所述第1布線和所述第2布線的組(復(fù)數(shù))以及所述第1虛設(shè)布線和第2虛設(shè)布線的組(單數(shù))對應(yīng)的多個級，所述多個級的至少一部分的級根據(jù)來自該級的后級的輸出信號來驅(qū)動。
在上述電子裝置中，由于設(shè)置與用于驅(qū)動攝像元件的第1布線和第2布線的組中的電容、第1虛設(shè)布線和第2虛設(shè)布線的組(單數(shù))中的電容相等的虛設(shè)元件，所以即使在多個級的移位寄存器的至少一部分的級根據(jù)與第1虛設(shè)布線和第2虛設(shè)布線的組(單數(shù))對應(yīng)的來自多個級的至少一部分的級的輸出信號來驅(qū)動的情況下，由于第1布線和第2布線的組中的信號特性與第1虛設(shè)布線和第2虛設(shè)布線的組中的信號特性均一，所以仍然可以用多個級正常地進行驅(qū)動。
而且，由于可以使輔助的虛設(shè)級上供給的信號與多個布線上供給的信號相同來形成穩(wěn)定的驅(qū)動，不需要對虛設(shè)級設(shè)定新的電壓值或振幅信號，所以可以簡化電壓生成電路和布線設(shè)計。
圖2A是表示
圖1的顯示區(qū)域中形成的各像素構(gòu)造的圖，圖2B是其等效電路圖。
圖3A是表示圖1的虛設(shè)元件區(qū)域中形成的各虛設(shè)元件構(gòu)造的圖，圖3B是其等效電路圖。
圖4是表示構(gòu)成圖1的柵極驅(qū)動器的移位寄存器的電路結(jié)構(gòu)的圖。
圖5是表示圖4的移位寄存器工作的定時圖。
圖6A是表示虛設(shè)元件的另一構(gòu)造的圖，圖6B是其等效電路圖，圖6C是表示虛設(shè)元件的又一構(gòu)造的圖。
圖7是表示構(gòu)成本發(fā)明實施例的攝像裝置結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖8是表示圖7的攝像元件區(qū)域中形成的各攝像元件構(gòu)造的圖。
圖9是沿圖8所示的(IX)-(IX)線剖切的剖面圖。
圖10是表示攝像元件的半導(dǎo)體層位置的平面圖。
圖11是表示攝像元件的半導(dǎo)體層和體絕緣膜的相對位置的平面圖。
圖12是表示攝像元件的體絕緣膜和雜質(zhì)層的相對位置的平面圖。
圖13是表示將手指放置在光傳感器系統(tǒng)上時的狀態(tài)的剖面圖。
圖14是表示光傳感器系統(tǒng)的驅(qū)動方法一例的定時圖。
圖15是表示雙柵極型光傳感器的復(fù)位操作的圖。
圖16是表示雙柵極型光傳感器的光檢測操作的圖。
圖17是表示雙柵極型光傳感器的預(yù)充電操作的圖。
圖18是表示亮狀態(tài)下的雙柵極型光傳感器的選擇模式的操作的圖。
圖19表示明暗狀態(tài)下的雙柵極型光傳感器的選擇模式的操作的圖。
圖20是表示亮狀態(tài)下的雙柵極型光傳感器的非選擇模式的操作的圖。
圖21是表示暗狀態(tài)下的雙柵極型光傳感器的非選擇模式的操作的圖。
圖22是表示選擇模式中的雙柵極型光傳感器的漏極電壓特性的圖。
圖23是表示非選擇模式中的雙柵極型光傳感器的漏極電壓特性的圖。
圖24是表示本發(fā)明實施例的攝像裝置的構(gòu)成連接到頂柵極線或底柵極線的柵極驅(qū)動器的移位寄存器的電路結(jié)構(gòu)圖。
圖25是表示本發(fā)明實施例的攝像裝置的構(gòu)成連接到頂柵極線或底柵極線的柵極驅(qū)動器的另一移位寄存器的電路結(jié)構(gòu)圖。
圖26是表示在攝像元件區(qū)域中設(shè)置的攝像元件和在虛設(shè)元件區(qū)域中設(shè)置的具有與該攝像元件等價的寄生電容的虛設(shè)元件的剖面圖。
圖27是表示具有與攝像元件區(qū)域中設(shè)置的攝像元件等價的寄生電容的另一虛設(shè)元件的剖面圖。
圖28是表示具有與攝像元件區(qū)域中設(shè)置的攝像元件等價的寄生電容的另一虛設(shè)元件的剖面圖。
圖29是表示具有與攝像元件區(qū)域中設(shè)置的攝像元件等價的寄生電容的另一虛設(shè)元件的剖面圖。
圖30是表示具有與攝像元件區(qū)域中設(shè)置的攝像元件等價的寄生電容的另一虛設(shè)元件的剖面圖。
圖1是以等效電路圖來表示本實施例的液晶顯示裝置的結(jié)構(gòu)圖。如圖所示，該液晶顯示裝置由液晶顯示元件1、柵極驅(qū)動器2、漏極驅(qū)動器3、以及控制器4構(gòu)成。
液晶顯示元件1是在像素基板和公用基板之間封入液晶而構(gòu)成的液晶元件，包括顯示區(qū)域48和虛設(shè)元件區(qū)域49。在像素基板上，在顯示區(qū)域48中配置的n個柵極線GL1～GLn和兩個虛設(shè)柵極線(虛設(shè)掃描線)GLn+1、GLn+2沿主掃描方向(在圖中為橫方向)延伸并相互平行地形成，該虛設(shè)柵極線被配置在虛設(shè)元件區(qū)域49中，由與柵極線GL1～GLn相同的材料構(gòu)成，與柵極線GL1～GLn集中構(gòu)圖形成。此外，m個漏極線DL1～DLm跨越顯示區(qū)域48和虛設(shè)元件區(qū)域49，沿副掃描方向(在圖中為縱方向)延伸并相互平行地形成。
在像素基板中，在顯示區(qū)域48中設(shè)置與柵極線GL1～GLn和漏極線DL1～DLm的交叉位置對應(yīng)形成的分別構(gòu)成矩陣狀像素的作為開關(guān)元件的TFT、作為顯示像素的像素電極等(細節(jié)后述)。而在虛設(shè)元件區(qū)域49中，設(shè)置虛設(shè)元件(細節(jié)后述)。在像素基板中，在這些TFT、像素電極、虛設(shè)元件上形成取向膜。另一方面，在公用基板上，形成公用電極和取向膜，但公用電極僅形成在顯示區(qū)域48的范圍內(nèi)。
圖2A是表示在顯示區(qū)域48中形成的各像素構(gòu)造的圖。在圖中，盡管僅示出在像素基板上形成的像素，但實際上公用基板的公用電極對置于這些像素。而且，在構(gòu)成電極或布線的金屬層之間形成絕緣層，但圖中省略了。圖2B是表示各像素的等效電路(橫方向相鄰的兩個像素)的圖。
在顯示區(qū)域48中，在像素基板上的第1下層上形成金屬材料構(gòu)成的柵極線GL(GL1～GLn)和與柵極線GL一體形成的TFT41的柵電極G。此外，將用于形成補償電容43的補償電極CE和向補償電極CE供給固定電壓的補償電極線CL一體地形成。在柵電極G上，使SiN構(gòu)成的柵極絕緣膜處于中間來形成由非晶硅構(gòu)成的形成TFT41的半導(dǎo)體層的非晶硅半導(dǎo)體層a-Si。在半導(dǎo)體層的兩側(cè)，夾置雜質(zhì)層來設(shè)置源電極S和漏電極D，源電極S由透明的ITO(Indium Tin Oxide氧化銦錫)構(gòu)成，與用于形成像素電容42的透明電極TE連接。柵極絕緣膜成為構(gòu)成形成像素的寄生電容一部分的感應(yīng)體(衍生物)。
漏電極D與沿垂直于柵極線GL延伸方向延伸的數(shù)據(jù)線DL(DL1～DLm)一體地形成。然后，在這些TFT41上再次形成SiN構(gòu)成的絕緣保護膜，然后在其上設(shè)置取向膜。透明電極TE和使得至少部分重合的對置位置的補償電極CE、以及與該補償電極CE之間的柵極絕緣膜相同的膜構(gòu)成的電容一起來形成補償電容43，將對置位置的公用基板側(cè)的公用電極間的液晶作為電容一起來形成像素電容42。補償電極CE和公用電極都被施加電壓VCOM。
通過這樣形成的構(gòu)造，在各像素中，構(gòu)成由柵極線GL的布線電阻44、作為布線電阻44上柵極連接的有源元件的TFT41、TFT41的漏極上并聯(lián)連接的像素電容42和補償電容43組成的電路。然后，分別對于柵極線GL1～GLn，將使這樣的各像素電路具有僅連接主掃描方向的像素數(shù)的分布常數(shù)特性的電路作為負載來構(gòu)成。
圖3A是表示在虛設(shè)元件區(qū)域49上形成的各虛設(shè)元件構(gòu)造的圖。在該虛設(shè)元件中，與顯示區(qū)域48的像素不同，公用電極不對置也可以。而且，在該圖中，省略了在構(gòu)成電極或布線的金屬層之間形成的絕緣層。圖3B是表示各虛設(shè)元件的等效電路(橫方向上相鄰的兩個部分)。
在虛設(shè)元件區(qū)域49中，在像素基板上的第1下層中，形成柵極線(GLn+1、GLn+2)、與柵極線GL一體形成的TFT45的柵電極G。此外，將用于形成虛設(shè)電容46的虛設(shè)電容電極DiE(i是1～m的某一個)和向虛設(shè)電容電極DiE供給固定電壓的虛設(shè)電容電極DiE一體地形成。它們用與顯示區(qū)域48的柵極線GL相同的金屬材料在同一處理中形成。
在柵電極G上，形成由非晶硅構(gòu)成的、形成TFT45的半導(dǎo)體層的非晶硅半導(dǎo)體層a-Si。在這些非晶硅半導(dǎo)體層上形成透明的SiN構(gòu)成的絕緣層，然后在其上形成ITO構(gòu)成的與虛設(shè)電容電極DiE一起形成虛設(shè)電容46的透明電極TE。它們也用與顯示區(qū)域48中對應(yīng)的相同的材料在同一處理中形成。
在其上再次形成SiN構(gòu)成的柵極絕緣層，然后在其上形成金屬材料構(gòu)成的數(shù)據(jù)線DL(DL1～DLm與顯示區(qū)域48的數(shù)據(jù)線相同)、與數(shù)據(jù)線DL一體形成的TFT45的柵電極D、以及TFT45的源電極S。源電極S和透明電極TE通過接觸孔相連。然后，在其上再次形成SiN構(gòu)成的絕緣保護膜。
虛設(shè)電容46由虛設(shè)電容電極DiE、透明電極TE、與虛設(shè)電容電極DiE和透明電極TE之間的柵極絕緣膜相同的膜構(gòu)成，通過這樣形成的構(gòu)造，構(gòu)成由虛設(shè)柵極線GL產(chǎn)生的布線電阻47、布線電阻47上柵極連接的有源元件的TFT45、以及TFT45的漏極線上連接的虛設(shè)電容46構(gòu)成的虛設(shè)元件。
TFT45的形狀、尺寸、以及與數(shù)據(jù)線DL或柵極線GL之間的相對配置與TFT41完全相同，所以TFT45中的與連接的數(shù)據(jù)線DL之間產(chǎn)生的寄生電容或柵極-漏極間的寄生電容和TFT41中的與連接的數(shù)據(jù)線DL之間產(chǎn)生的寄生電容或柵極-漏極間的寄生電容相等。按與顯示區(qū)域48中的像素電容42和補償電容43的合成電容相等來形成虛設(shè)電容46。然后，分別對于柵極線GLn+1、GLn+2，將使這樣的虛設(shè)元件具有僅連接主掃描方向的像素數(shù)的分布常數(shù)特性的電路作為負載來構(gòu)成，但這些虛設(shè)元件具有與GL1～GLn的各自負載相同的特性。
柵極驅(qū)動器2由細節(jié)后述的移位寄存器構(gòu)成，根據(jù)來自控制器4的控制信號組Gcnt，向柵極線GL1～GLn+1依次將高電平的選擇信號。漏極驅(qū)動器3根據(jù)來自控制器4的控制信號組Dcnt，將從控制器4供給的圖像數(shù)據(jù)信號Data累積一線部分，以規(guī)定的定時輸出到漏極線DL1～DLm。柵極驅(qū)動器2的具有a-Si或p-Si構(gòu)成的半導(dǎo)體層的晶體管501～506是用與液晶顯示元件1的顯示區(qū)域48的TFT41和虛設(shè)元件區(qū)域49的TFT45相同的處理在像素基板上形成的TFT?？刂破?向柵極驅(qū)動器2供給控制信號組Gcnt，并且向漏極驅(qū)動器3供給控制信號組Dcnt和像素數(shù)據(jù)信號Data。
圖4是表示構(gòu)成柵極驅(qū)動器2的移位寄存器的電路構(gòu)成的圖。如圖所示，該移位寄存器由顯示區(qū)域48上配置的n個柵極線GL1～GLn、與虛設(shè)元件區(qū)域49上配置的2個柵極線GLn+1、GLn+2分別對應(yīng)的n+2個的級500(1)～500(n+2)構(gòu)成。
作為控制信號組Gcnt中包含的信號，從控制器4供給時鐘信號CK1、CK2、啟動信號Dst、結(jié)束信號Dend、具有正電壓電平的電源電壓Vdd、以及具有負電壓電平的基準電壓Vss。由于各級500(1)～500(n+2)的結(jié)構(gòu)大致相同，所以用第1級500(1)為例來說明時，在該級內(nèi)，形成6個n溝道型的場效應(yīng)晶體管的晶體管501～506。
將啟動信號Dst供給晶體管501的柵極，而將電源電壓Vdd常時供給漏極。晶體管501的源極被連接到晶體管502的柵極和晶體管505的柵極。將該晶體管501的柵極、晶體管502的柵極和晶體管505的柵極所包圍的布線稱為節(jié)點A1(再有，在第2級以后，分別為A2～An+2)。供給高電平的啟動信號Dst而使晶體管501導(dǎo)通時，在節(jié)點A1上積蓄電荷。
在將時鐘信號CK1供給晶體管502的漏極，使晶體管502導(dǎo)通時，時鐘信號CK1的電平作為輸出信號OUT大致原封不動地從該源極輸出到第1柵極線GL1。而且，晶體管502的源極被連接到晶體管503的漏極。
將電源電壓Vdd供給晶體管504的柵極和漏極，經(jīng)常成為導(dǎo)通狀態(tài)。晶體管504在供給電源電壓Vdd時具有作為負載的功能，從其源極將電源電壓Vdd大致原封不動地供給晶體管505的漏極。晶體管504也可以被置換為TFT以外的電阻元件。將基準電壓Vss供給晶體管505的源極，在晶體管505導(dǎo)通時，釋放在晶體管504的源極和晶體管505的漏極之間積蓄的電荷。
將下一級的第2級500(2)的輸出信號OUT2供給晶體管506的柵極。晶體管506的漏極被連接到節(jié)點A1，將基準電壓Vss供給源極。輸出信號OUT2為高電平時使晶體管506導(dǎo)通，釋放節(jié)點A1上積蓄的電荷。
其他的奇數(shù)級500(3)、500(5)、…、500(n+1)的結(jié)構(gòu)除了將前級的輸出信號OUT2、OUT4、…、OUTn供給晶體管501的柵極以外，與第1級500(1)相同。最后級以外的偶數(shù)級500(2)、500(4)、…、500(n)的結(jié)構(gòu)除了將前級的輸出信號OUT1、OUT3、…、OUTn供給晶體管501的柵極，將時鐘信號CK2供給晶體管502的漏極以外，與第1級500(1)相同。最后級500(n+2)的結(jié)構(gòu)除了將前級的輸出信號OUTn+1供給晶體管501的柵極，將控制信號組Gcnt中包含的結(jié)束信號Dend供給晶體管506的柵極以外，與第1級500(1)相同。
虛設(shè)元件區(qū)域49中設(shè)置的虛設(shè)級500(n+1)用于使輸出OUT輸出到顯示區(qū)域48的GLn的級500(n)的充電節(jié)點An+1返回到基準電壓Vss，虛設(shè)元件區(qū)域49中設(shè)置的虛設(shè)級500(n+2)用于使虛設(shè)級500(n+1)的充電的節(jié)點An+1返回到基準電壓Vss。因此，級500(1)～500(n)的各自前級按相同的條件來控制，而且由于各自的后級按相同的條件來控制，所以輸出到柵極線GL1～GLn的OUT1～OUTn成為穩(wěn)定的相同的波形。
以下，說明本實施例的液晶顯示裝置的工作情況。圖5是表示構(gòu)成柵極驅(qū)動器2的移位寄存器的操作的定時圖。在該定時圖中，T的期間為液晶顯示元件1中的1個水平期間。在各水平期間中，漏極驅(qū)動器3根據(jù)來自控制器4的控制信號組Dcnt，來取入與該水平期間的下個水平期間對應(yīng)的一線部分的圖像數(shù)據(jù)信號Data。
首先，在從定時T0至定時T1之間啟動信號Dst為高電平，使第1級500(1)的晶體管501導(dǎo)通，在第1級500(1)的節(jié)點A1上積蓄電荷。由此，使晶體管502、505導(dǎo)通，而使晶體管503截止。接著，在定時T1中時鐘信號CK1改變?yōu)楦唠娖剑撔盘柕碾娖阶鳛檩敵鲂盘柋淮笾略獠粍拥剌敵龅斤@示區(qū)域48的第1柵極線GL1。
輸出到柵極線GL1的輸出信號OUT1通過柵極線GL1和直接或間接連接到該柵極線的各元件構(gòu)成的電路被衰減，而由于使柵極線GL1上連接的所有TFT41為導(dǎo)通狀態(tài)，所以是足夠的電平。柵極線GL1上連接的各TFT41導(dǎo)通的定時內(nèi)，漏極驅(qū)動器3將與柵極線GL1對應(yīng)的像素的圖像數(shù)據(jù)信號分別輸出到漏極線DL1～DLm。由此，將圖像數(shù)據(jù)信號寫入到與柵極線GL1對應(yīng)的像素電容42，但通過設(shè)置補償電容43，可以將TFT41引起的衰減抑制得小。
在從定時T1起至T2之間將高電平的輸出信號OUT1供給第2級500(2)的晶體管501時，在第2級500(2)的節(jié)點A2上積蓄電荷，使晶體管502、505導(dǎo)通，而使晶體管503截止。接著，在定時T2中時鐘信號CK2改變?yōu)楦唠娖綍r，將該信號的電平作為輸出信號OUT2大致原封不動地輸出到顯示區(qū)域48的第2柵極線GL2。
通過輸出到柵極線GL2的輸出信號OUT2，與上述同樣，柵極線GL2上連接的所存TFT41變成導(dǎo)通狀態(tài)，從漏極驅(qū)動器3輸出到漏極線DL1～DLm的圖像數(shù)據(jù)信號被寫入與柵極線GL2對應(yīng)的像素電容42。通過還將輸出信號OUT2供給第1級500(1)的晶體管506，使晶體管506成為導(dǎo)通狀態(tài)，從而釋放在第1級500(1)的節(jié)點A1上積蓄的電荷。此時，第1級500(1)的晶體管506也受到因輸出信號OUT2的柵極線GL2的輸出產(chǎn)生的衰減影響。
定時T3以后還重復(fù)進行相同的操作，在從定時Tn-1起至Tn之間將前級的輸出信號供給第n級500(n)的晶體管501時，在第n級500(n)的節(jié)點An上積蓄電荷，使晶體管502、505導(dǎo)通，而使晶體管503截止。接著，在定時Tn中時鐘信號CK2改變?yōu)楦唠娖綍r，該信號的電平作為輸出信號OUTn被大致原封不動地輸出到顯示區(qū)域48的第n柵極線GLn。
通過輸出到柵極線GLn的輸出信號OUTn，與上述同樣，柵極線GLn上連接的所有TFT41變成導(dǎo)通狀態(tài)，從漏極驅(qū)動器3輸出到漏極線DL1～DLm的圖像數(shù)據(jù)信號被寫入與柵極線GLn對應(yīng)的像素電容42。通過還將輸出信號OUTn供給第n-1級500(n-1)的晶體管506，使晶體管506成為導(dǎo)通狀態(tài)，從而釋放在第n-1級500(n-1)的節(jié)點An-1上積蓄的電荷。
而且，通過在從定時Tn起至Tn+1之間將輸出信號OUTn供給第n+1級500(n+1)的晶體管501，在第n+1級500(n+1)的節(jié)點An+1上積蓄電荷，使晶體管502、505導(dǎo)通，而使晶體管503截止。接著，在定時Tn+1中時鐘信號CK1改變?yōu)楦唠娖綍r，將該信號的電平作為輸出信號OUTn+1大致原封不動地輸出到虛設(shè)元件區(qū)域49的第n+1(如果限定于虛設(shè)元件區(qū)域49，則為第1柵極線)柵極線GLn+1。
通過輸出到柵極線GLn+1的輸出信號OUTn+1，柵極線GLn+1上連接的所有TFT45變成導(dǎo)通狀態(tài)。由此，柵極線GLn+1和與其直接或間接連接的元件構(gòu)成的負載與上述柵極線GL1～GLn的負載相等。輸出信號OUT2因柵極線GLn+1和與其連接的元件構(gòu)成的負載而被衰減，并且通過被供給第n級500(n)的晶體管506，使晶體管506成為導(dǎo)通狀態(tài)，從而釋放在第n級500(n)的節(jié)點An上積蓄的電荷。
在從定時Tn+1起至Tn+2之間將輸出信號OUTn+1供給第n+2級500(n+2)的晶體管501，在第n+2級500(n+2)的節(jié)點An+2上積蓄電荷。然后，在定時Tn+2中時鐘信號CK2改變?yōu)楦唠娖綍r，該信號電平作為輸出信號OUTn+2大致原封不動地輸出到虛設(shè)元件區(qū)域49的第n+2(如果限定于虛設(shè)元件區(qū)域49，則為第2柵極線)柵極線GLn+2。輸出信號OUTn+2因柵極線GLn+2和與其連接的元件構(gòu)成的負載而被衰減，并且被供給到第n+1級500(n+1)的晶體管506，釋放在第n+1級500(n+1)的節(jié)點An+1上積蓄的電荷。
而且，在變成定時Tn+3時，作為來自控制器4的控制信號組Gcnt，高電平的結(jié)束信號Dend被供給第n+2級500(n+2)的晶體管506，使晶體管506導(dǎo)通。由此，釋放在第n+2級500(n+2)的節(jié)點An+2上積蓄的電荷。以下，在每個垂直期間重復(fù)進行上述操作。
如以上說明，在本實施例的液晶顯示裝置中，在液晶顯示元件1中將虛設(shè)元件區(qū)域49設(shè)置在顯示區(qū)域48的外側(cè)。在虛設(shè)元件區(qū)域49中，分別對于柵極線GLn+1、GLn+2構(gòu)成與顯示區(qū)域48的各柵極線GL1～GLn和與起直接或間接連接的元件產(chǎn)生的負載具有相同的分布常數(shù)特性的負載。而且，構(gòu)成柵極驅(qū)動器2的移位寄存器對于虛設(shè)元件區(qū)域49的柵極線GLn+1、GLn+2進行相同的掃描。
因此，由于柵極線GLn+1、GLn+2的各個負載以及晶體管結(jié)構(gòu)與柵極線GL1～GLn的各個負載以及晶體管結(jié)構(gòu)相同，所以分別供給柵極線GLn+1、GLn+2的信號，作為電壓可以利用分別供給柵極線GL1～GLn的規(guī)定振幅的信號CK1、CK2或電壓Vdd、Vss。而且，由于不需要設(shè)定虛設(shè)級500(n+1)、500(n+2)所用的新的電壓值或振幅信號，所以可以簡化電壓生成電路和布線設(shè)計。而且，由于在顯示區(qū)域48中可以使與最終柵極線GLn對應(yīng)的移位寄存器的第n+1、n+2的虛設(shè)級500(n+1)、500(n+2)穩(wěn)定地工作，所以第n級500(n)由此具有與前級同樣的工作特性，可以使用于圖像顯示所需的移位寄存器的工作穩(wěn)定。
虛設(shè)元件區(qū)域49中形成的各虛設(shè)元件120具有與顯示區(qū)域48中形成的各像素的像素電容42和補償電容43的合成電容相等的虛設(shè)電容46。由于虛設(shè)電容46不是顯示所需的電容，所以不必考慮像素開口率，由于電極間的間隔比在同一基板上的像素電容42小，所以與像素電容42相比，可以使必要的面積減小。因此，可以在虛設(shè)元件區(qū)域49上減小用于形成與顯示區(qū)域48的各柵極線GL1～GLn的負載相同的負載所需的面積，所以可以相對增大顯示區(qū)域48的面積。
本發(fā)明不限于上述實施例，可以進行各種變形應(yīng)用。以下，說明可應(yīng)用本發(fā)明的上述實施例的變形例。
在上述實施例中，設(shè)虛設(shè)元件區(qū)域49中的柵極線GLn+1、GLn+2按與顯示區(qū)域48中的柵極線GL1～GLn相同的寬度來構(gòu)成，布線電阻47具有與布線電阻44相同的電阻值，通過形成與像素電容42和補償電容43的合成電容相等的虛設(shè)電容46，來構(gòu)成虛設(shè)元件120。但是，虛設(shè)元件120的結(jié)構(gòu)不限于此。
圖6A是表示虛設(shè)元件的另一構(gòu)造的圖。該虛設(shè)元件也不與公用電極對置。在該圖中，也省略了在構(gòu)成電極或布線的金屬層之間形成的絕緣層。圖6B是表示各虛設(shè)元件的等效電路(橫方向上相鄰的兩個部分)的圖。即，在具有圖2A所示像素的液晶顯示裝置中，設(shè)定各虛設(shè)電容133，使得成為TFT41的柵極線GL的寄生電容、漏極線DL的寄生電容構(gòu)成的寄生電容的TFT(有源元件)41的寄生電容、像素電容42的電容、補償電容43的電容的合成電容。
這種情況下，在虛設(shè)元件區(qū)域49中，在像素基板上的第1下層中，形成兩個虛設(shè)柵極線GLn+1、GLn+2，這兩個虛設(shè)柵極線由與柵極線GL1～GLn相同材料構(gòu)成，與柵極線GL1～GLn集中構(gòu)圖形成，分別與各柵極線GL1～GLn的電容相等。在柵極線GL上，將SiN構(gòu)成的絕緣層形成一層以上，在其上形成數(shù)據(jù)線DL(DL1～DLm與顯示區(qū)域48的數(shù)據(jù)線相同)、和在各數(shù)據(jù)線DL上與各數(shù)據(jù)線DL一體形成的向虛設(shè)柵極線GLn+1、GLn+2突出的虛設(shè)電容電極DiE(i是1～m的某一個)。通過虛設(shè)電容電極DiE和虛設(shè)柵極線GLn+1、GLn+2之間的重疊部分來形成虛設(shè)電容133。即，各虛設(shè)電容電極DiE(i是1～m的某一個)在每個與虛設(shè)柵極線GL交叉的地方與虛設(shè)電容電極DiE連接。
通過這樣形成的構(gòu)造，來構(gòu)成由與虛設(shè)柵極線GLn+1、GLn+2的虛設(shè)電容電極DiE不重疊的部分的布線電阻134和與其連接的虛設(shè)電容133構(gòu)成的虛設(shè)元件。布線電阻134的電阻值和虛設(shè)電容133的電容值通過調(diào)整虛設(shè)柵極線GLn+1、Gln+2的寬度wd1和虛設(shè)電容電極DiE的長度ln1來調(diào)整。然后，分別對于虛設(shè)柵極線GLn+1、GLn+2，構(gòu)成使這樣的虛設(shè)元件僅連接主掃描方向的像素數(shù)的負載，但這些負載與柵極線GL1～GLn的各自負載具有相同的分布常數(shù)的電特性。
由此，可以使構(gòu)成柵極驅(qū)動器2的移位寄存器的第n級500(n)與其前面的級同樣穩(wěn)定地工作。而且，具有以上結(jié)構(gòu)的虛設(shè)元件與上述實施例所示的虛設(shè)元件相比，可以更小地構(gòu)成。因此，與上述實施例相比，可以進一步增大液晶顯示元件1中的顯示區(qū)域48的面積的比例。
在上述實施例中，在虛設(shè)元件區(qū)域49中，設(shè)置兩個柵極線GLn+1、GLn+2。但是，也可以將任意數(shù)的柵極線附加在虛設(shè)元件區(qū)域49中。使虛設(shè)元件區(qū)域49中的柵極線數(shù)目越多，可以使構(gòu)成柵極驅(qū)動器2的移位寄存器越穩(wěn)定工作，而柵極線數(shù)目越少，則越可以增大顯示區(qū)域48的面積比。這里，在虛設(shè)元件區(qū)域49中形成多少數(shù)目的柵極線，可以根據(jù)線路的穩(wěn)定工作和顯示區(qū)域面積之間的平衡來選擇。
如圖6C所示，也可以形成與虛設(shè)柵極線GLn+1、GLn+2一體設(shè)置的虛設(shè)電容電極GjE(j為1～m的某一個)來代替上述實施例所示的圖6A的虛設(shè)電容電極DiE。即，各個虛設(shè)柵極線GLn+1、GLn+2在與數(shù)據(jù)線DL1、DL2、DL3、…、DLn交叉的每個地方設(shè)置的虛設(shè)電容電極G1E、G2E、G3E、…、GmE連接。這里，設(shè)數(shù)據(jù)線DL的寬度為wd2，虛設(shè)電容電極GjE的縱向(DL數(shù)據(jù)線的延伸方向)長度為ln2時，與虛設(shè)電容電極GjE中的數(shù)據(jù)線DL重疊部分的面積(wd2×ln2)以等于上述實施例中的面積(wd1×ln1)來設(shè)計。
虛設(shè)電容電極GjE跨越虛設(shè)柵極線GL而設(shè)置在兩個地方，但如果設(shè)定為上述的面積，則如圖6A所示，也可以僅設(shè)置其中一個。同樣，圖6A所示的虛設(shè)電容電極DiE也可以跨越數(shù)據(jù)線DL而設(shè)置在橫向(虛設(shè)柵極線GL的延伸方向)的兩個地方。
上述各實施例中說明的一個虛設(shè)柵極線GL上設(shè)置的虛設(shè)元件的數(shù)目與一個柵極線GL上設(shè)置的像素數(shù)目相等，但如果與一個柵極線GL上設(shè)置的像素的總寄生電容相等，則例如僅一個虛設(shè)寄生電容元件那樣，也可以是與像素數(shù)目不同的數(shù)。
在上述各實施例中說明了液晶顯示裝置，但也可以將柵極驅(qū)動器2的結(jié)構(gòu)應(yīng)用于攝像元件的柵極驅(qū)動器。圖7是表示第3實施例的具有應(yīng)用作為光傳感器的雙柵極型晶體管的攝像元件的攝像裝置結(jié)構(gòu)的方框圖。該攝像裝置例如用于指紋傳感器，如圖所示，由控制器5、攝像元件6、頂柵驅(qū)動器111、底柵驅(qū)動器112、漏極驅(qū)動器9、以及具有背光、擴散板的面光源30來構(gòu)成。漏極驅(qū)動器9由m個漏極線DL上連接的檢測驅(qū)動器(detection driver)113、將來自控制器5的預(yù)充電電壓Vpg有選擇地輸出到檢測驅(qū)動器113的開關(guān)114、以及對從檢測驅(qū)動器113讀出的電壓信號進行放大的放大電路115來構(gòu)成。也可以利用太陽或照明等外部光來代替面光源30進行攝像。
首先，參照附圖來說明本發(fā)明的應(yīng)用于圖像讀取裝置的雙柵極型光傳感器10。
圖8是表示本發(fā)明的應(yīng)用于光傳感器陣列的雙柵極型光傳感器10的示意平面圖，圖9是圖8的(IX)-(IX)線剖面圖。這里，雙柵極型光傳感器10在平均一個元件中包括一個成為光傳感器部的半導(dǎo)體層，表示將半導(dǎo)體層的溝道區(qū)分割成兩個的雙柵極型光傳感器10的示意結(jié)構(gòu)，并具體地說明。
本實施例的雙柵極型光傳感器10包括在對看見光呈現(xiàn)透過性的絕緣基板19上形成的單一的底柵電極22；在底柵電極22上和絕緣基板19上設(shè)置的底柵絕緣膜16；與底柵電極22對置設(shè)置、射入看見光時產(chǎn)生電子-空穴對的非晶硅等構(gòu)成的單一的半導(dǎo)體層11；在半導(dǎo)體層11上相互隔離排列配置的體絕緣膜14a、14b；在溝道縱方向的半導(dǎo)體層11的兩端上分別設(shè)置的雜質(zhì)層17a、17b；在半導(dǎo)體層11的中央上與雜質(zhì)層17a、17b隔離設(shè)置的雜質(zhì)層18；在雜質(zhì)層17a、17b上分別設(shè)置的源電極12a、12b；在雜質(zhì)層18上設(shè)置的漏電極13；為覆蓋底柵絕緣膜16、體絕緣膜14a、14b、源電極12a、12b、以及漏電極13而形成的頂柵絕緣膜15；在與半導(dǎo)體層11對置的頂柵絕緣膜15上設(shè)置的單一的頂柵電極21；以及在頂柵電極15上及頂柵電極21上設(shè)置的保護絕緣膜20。
如圖10所示，半導(dǎo)體層11被形成于以方格陰影區(qū)域中，有在源電極12a、12b和漏電極13上平面重疊的部分、以及在體絕緣膜14a、14b上分別平面重疊的溝道區(qū)11a、11b。將溝道區(qū)11a、11b沿溝道縱方向(y方向)排列。
如圖11所示，配置體絕緣膜14a而使得其兩端部與各個源電極12a和漏電極13平面地重疊，配置體絕緣膜14b而使得其兩端部與各個源電極12b和漏電極13部分并且平面地重疊。
如圖12所示，雜質(zhì)層17a、17b、18由摻雜了n型雜質(zhì)離子的非晶硅(n+硅)構(gòu)成，雜質(zhì)層17a夾置在半導(dǎo)體層11的一個端部和源電極12之間，而另一部分配置在體絕緣膜14a上。雜質(zhì)層17b夾置在半導(dǎo)體層11的另一個端部和源電極12b之間，而另一部分配置在體絕緣膜14b上。雜質(zhì)層18夾置在半導(dǎo)體層11和漏電極13之間，其兩端部配置在各個體絕緣膜14a、14b上。
這里，將源電極12a、12b朝向漏極線103沿x方向梳齒狀地突出形成，而將漏電極13從與源極線104對置的漏極線103沿x方向朝向源極線104突出形成。即，將源電極12a和漏電極13在夾置半導(dǎo)體層11的區(qū)域11a下對置配置，將源電極12b和漏電極13在夾置半導(dǎo)體層11的區(qū)域11b下對置配置。
在圖9中，在體絕緣膜14a、14b、頂柵絕緣膜15、底柵絕緣膜16、頂柵電極21上設(shè)置的保護絕緣膜20由氮化硅等透光性絕緣膜構(gòu)成，而頂柵電極21和頂柵線101a、101b由上述的ITO等透光性導(dǎo)電材料構(gòu)成，對可見光都呈現(xiàn)高透過率。另一方面，源電極12a、12b、漏電極13、底柵電極22和底柵線102由從鉻、鉻合金、鋁、鋁合金等中選擇的阻斷可見光透過的材料構(gòu)成。
即，雙柵極型光傳感器10由第1雙柵極型光傳感器和第2雙柵極型光傳感器構(gòu)成，第1雙柵極型光傳感器包括第1上部MOS晶體管和第1下部MOS晶體管，第1上部MOS晶體管由半導(dǎo)體層11的溝道區(qū)11a、源電極12a、漏電極13、頂柵絕緣膜15和底柵電極21形成，第1下部MOS晶體管由溝道區(qū)11a、源電極12a、漏電極13、底柵絕緣膜16和底柵電極22形成，而第2雙柵極型光傳感器包括第2上部MOS晶體管和第2下部MOS晶體管，第2上部MOS晶體管由半導(dǎo)體層11的溝道區(qū)11b、源電極12b、漏電極13、頂柵絕緣膜15和底柵電極21形成，第2下部MOS晶體管由溝道區(qū)11b、源電極12b、漏電極13、底柵絕緣膜16和底柵電極22形成，將這些第1和第2雙柵極型光傳感器并排配置在絕緣基板19上。
雙柵極型光傳感器10的第1雙柵極型光傳感器的漏極電流流過的溝道區(qū)11a被設(shè)定為相鄰的兩邊以溝道長度L1和溝道寬度W1定義的矩形狀，而第2雙柵極型光傳感器的漏極電流流過的溝道區(qū)11b被設(shè)定為相鄰的兩邊以溝道長度L2和溝道寬度W1定義的矩形狀。
入射來自雙柵極型光傳感器10上方的光、對第1雙柵極型光傳感器的漏極電流Ids產(chǎn)生影響的載流子產(chǎn)生區(qū)域大致為縱向長度為K1、橫向長度為W1的略長方形，大致近似于溝道區(qū)11a的形狀，而入射來自雙柵極型光傳感器10上方的光、對第2雙柵極型光傳感器的漏極電流Ids產(chǎn)生影響的載流子產(chǎn)生區(qū)域大致為縱向長度為K2、橫向長度為W1的略長方形，大致近似于溝道區(qū)11b的形狀。
頂柵線101與圖7的頂柵線TGL1～TGLn+2相對應(yīng)，與頂柵電極21一起由ITO形成，而底柵線102與底柵線BGL1～BGLn+2相對應(yīng)，由與源電極12相同的導(dǎo)電材料形成。
漏極線103由與圖7的漏極線DL對應(yīng)的漏電極13相同的導(dǎo)電性材料形成，源極線104由與源極線SL對應(yīng)的源電極12相同的導(dǎo)電性材料形成。
在這樣的結(jié)構(gòu)中，通過從頂柵驅(qū)動器(top gate driver)111向頂柵端子TG施加電壓來實現(xiàn)光傳感器功能，通過從底柵驅(qū)動器(bottom gate driver)112向底柵端子BG施加電壓，經(jīng)漏極線103將檢測信號取入檢測驅(qū)動器(detection driver)113，作為串行數(shù)據(jù)或并行數(shù)據(jù)DATA來輸出而實現(xiàn)選擇讀取功能。
下面，參照附圖來說明上述光傳感器系統(tǒng)的驅(qū)動方法。
圖13是表示將手指放置在光傳感器系統(tǒng)100上時的狀態(tài)的剖面圖，圖14是表示光傳感器系統(tǒng)100的驅(qū)動控制方法一例的定時圖，圖15～圖21是雙柵極型光傳感器10的操作示意圖，圖22和圖23是表示光傳感器系統(tǒng)的輸出電壓與光響應(yīng)特性的圖。
首先，如圖13所示，將手指FN放置在光傳感器系統(tǒng)100的保護絕緣膜20上。此時，定義手指FN的指紋的凸部與保護絕緣膜20直接接觸，但凸部間的溝不與保護絕緣膜20直接接觸，在其之間夾置空氣。在手指FN放置在絕緣膜20上時，如圖14、15所示，光傳感器系統(tǒng)100根據(jù)來自控制器5的信號控制組Tcnt的時鐘信號CK，使頂柵驅(qū)動器111將信號(復(fù)位脈沖；例如Vtg＝+15V的脈沖)φTi施加在第i行的頂柵線101上，此時，底柵底柵驅(qū)動器112將0(V)的信號φBi施加在第i行的頂柵線102上，進行釋放(復(fù)位期間Treset)各雙柵極型光傳感器10的半導(dǎo)體層11和體絕緣膜14中的半導(dǎo)體層11之間的界面附近積蓄的載流子(這里為空穴)的復(fù)位操作。
接著，來自雙柵極型光傳感器10的玻璃基板19下方側(cè)設(shè)置的面光源30的包含可見光波長帶的光發(fā)射到雙柵極型光傳感器10側(cè)。
此時，在面光源30和半導(dǎo)體層11之間，由于夾置不透明的底柵電極22，所以發(fā)射光幾乎不直接入射到半導(dǎo)體層11上，但透過元件間區(qū)域Rp中的透明的絕緣性基板19和絕緣膜15、16、20的光照射到保護絕緣膜20上的手指FN。照射到手指FN的光中以低于全反射的臨界角的角度入射的Q1光在手指FN的凸部和保護絕緣膜20的截面或手指的表面內(nèi)漫反射，該反射的光經(jīng)絕緣膜15、20和頂柵電極21入射到最接近的雙柵極型光傳感器10的半導(dǎo)體層11。將絕緣膜15、16、20的折射率設(shè)定為1.8～2.0左右，將頂柵電極21的折射率設(shè)定為2.0～2.2左右。相對于手指FN的溝，光Q2在溝中漫反射期間會在空氣中衰減，足夠量的光未入射到最接近的雙柵極型光傳感器10的半導(dǎo)體層11。
即，根據(jù)與手指FN的指紋圖形對應(yīng)的反射光對半導(dǎo)體層11的入射量，使半導(dǎo)體層11內(nèi)生成并積蓄的載流子量位移。
然后，如圖14、圖16所示，光傳感器系統(tǒng)100通過將低電平(例如Vtg＝-15V)的偏置電壓φTi施加在頂柵線101上，來結(jié)束復(fù)位操作，進行啟動載流子積蓄操作產(chǎn)生的載流子積蓄期間的載流子積蓄操作。
在載流子積蓄期間Ta中，根據(jù)從頂柵電極21側(cè)入射的光量來生成由半導(dǎo)體層11生成的電子-空穴對，在半導(dǎo)體層11和體絕緣膜14中的半導(dǎo)體層11的界面附近、即溝道區(qū)周邊積蓄空穴。
然后，在預(yù)充電操作時，如圖14、圖17所示，與載流子積蓄期間Ta并行，根據(jù)預(yù)充電信號φpg來使開關(guān)114導(dǎo)通，將規(guī)定的電壓(預(yù)充電電壓)Vpg施加在漏極線103上，使電荷保持在漏電極13上(預(yù)充電期間Tprch)。
接著，在讀出操作中，如圖14、圖18所示，在經(jīng)過預(yù)充電期間Tprch后，根據(jù)來自控制器5的信號控制組Bcnt的時鐘信號CK，通過將高電平(例如Vbg＝+10V)的偏置電壓(讀出選擇信號；以下稱為讀出脈沖)φBi施加在選擇模式的行的底柵線102上，從而使選擇模式的行的雙柵極型光傳感器10為導(dǎo)通(ON)狀態(tài)(讀出期間Tread)。
這里，在讀出期間Tread中，由于溝道區(qū)中積蓄的載流子(空穴)沿緩和頂柵端子TG上施加的反極性的Vtg(-15V)方向運動，所以通過底柵端子BG的Vbg來形成n溝道，如圖22所示，根據(jù)漏極電流，漏極線103的漏極線電壓VD呈現(xiàn)從預(yù)充電電壓Vpg起隨時間緩慢下降的傾向。
即，在載流子積蓄期間Ta的載流子積蓄狀態(tài)為暗狀態(tài)，溝道區(qū)中未積蓄載流子(空穴)的情況下，如圖19、圖22所示，通過將負偏置加到頂柵TG上，來取消用于形成n溝道的底柵BG的正偏置，使雙柵極型光傳感器10成為截止(OFF)狀態(tài)，將漏極電壓、即漏極線103的電壓VD幾乎原封不動地保持。
另一方面，在載流子積蓄狀態(tài)為亮狀態(tài)的情況下，如圖18、圖22所示，由于與溝道區(qū)中入射光量對應(yīng)的載流子(空穴)被捕獲，所以取消頂柵TG的負偏置的作用，通過僅該取消部分的底柵BG的正偏置，來形成n溝道，使雙柵極型光傳感器10成為導(dǎo)通狀態(tài)，流動漏極電流。然后，根據(jù)該入射光量流動的漏極電流，使漏極線103的電壓VD下降。
因此，如圖22所示，漏極線103的電壓VD的變化傾向與從對頂柵TG施加復(fù)位脈沖φTi產(chǎn)生的復(fù)位操作的結(jié)束時刻至對底柵BG施加讀出脈沖φBi的時間(載流子積蓄期間Ta)受光的光量緊密關(guān)聯(lián)，在積蓄的載流子少的情況下，呈現(xiàn)緩慢下降的傾向，而在積蓄的載流子多的情況下，呈現(xiàn)陡峭下降的傾向。因此，通過啟動讀出期間Tread，檢測經(jīng)過規(guī)定的時間后的漏極線103的電壓VD，或者通過以規(guī)定的閾值電壓為基準，來檢測達到該電壓的時間，從而換算照射光的光量。
以上述一連串的圖像讀取操作作為一個循環(huán)，通過用第(i+1)行的雙柵極型光傳感器10重復(fù)進行相同的處理步驟，可以使雙柵極型光傳感器10作為二維傳感器系統(tǒng)來操作。在圖14所示的定時圖中，經(jīng)過預(yù)充電期間Tprch后，如圖20、圖21所示，如果使以非選擇模式對底柵線102施加了低電平(例如Vbg＝0V)的狀態(tài)繼續(xù)，則雙柵極型光傳感器10持續(xù)截止狀態(tài)，如圖23所示，漏極線103的電壓VD保持預(yù)充電電壓Vpg。于是，根據(jù)對漏極線102的電壓施加狀態(tài)，可實現(xiàn)選擇雙柵極型光傳感器10的讀出狀態(tài)的選擇功能。按照光量衰減的漏極線103的預(yù)充電電壓VD再次向檢測驅(qū)動器113讀出，作為由放大電路115放大的信號DATA，被串行或并行輸出到指紋等的圖形認證電路。
頂柵驅(qū)動器111包括連接到攝像元件區(qū)域6a中設(shè)置的頂柵線TGL1～TGLn以及在虛設(shè)元件區(qū)域6b中設(shè)置的虛設(shè)頂柵線TGLn+1、TGLn+2的圖24所示的移位寄存器。該移位寄存器包括將輸出信號OUT1～OUTn分別輸出到頂柵線TGL1～TGLn的級600(1)～600(n)；分別將輸出信號OUTn+1、OUTn+2輸出到虛設(shè)頂柵線TGLn+1、TGLn+2的虛設(shè)級600(n+1)、虛設(shè)級600(n+2)。移位寄存器的級600(1)～600(n+2)有與圖4所示的級500(1)～500(n+2)相同的構(gòu)造，各晶體管601～608除了頂柵電極21以外通過雙柵極型晶體管10的制造工序集中形成。除了輸出的信號電壓值、信號的振幅期間、振幅的定時以外，大致具有與圖4所示的級500(1)～500(n+2)相同的功能。
另一方面，底柵驅(qū)動器112包括連接到攝像元件區(qū)域6a中設(shè)置的底柵線BGL1～BGLn以及在虛設(shè)元件區(qū)域6b中設(shè)置的虛設(shè)底柵線BGLn+1、BGLn+2的圖24所示的移位寄存器。該移位寄存器包括將輸出信號OUT1～OUTn分別輸出到底柵線BGL1～BGLn的級600(1)～600(n)；分別將輸出信號OUTn+1、OUTn+2輸出到虛設(shè)底柵線BGLn+1、BGLn+2的虛設(shè)級600(n+1)、虛設(shè)級600(n+2)。移位寄存器的級600(1)～600(n+2)有與圖4所示的級500(1)～500(n+2)相同的構(gòu)造，各晶體管601～608除了頂柵電極21以外通過雙柵極型晶體管10的制造工序集中形成。除了輸出的信號電壓值、信號的振幅期間、振幅的定時以外，大致具有與圖4所示的級500(1)～500(n+2)相同的功能，如圖14所示來操作。晶體管604在供給電源電壓Vdd時具有負載功能，從其漏極將電源電壓大致原封不動地供給晶體管605的漏極。晶體管604也可以被置換為除了TFT以外的電阻元件等。
作為頂柵驅(qū)動器111和底柵驅(qū)動器112，也可以包括圖25所示的移位寄存器。該移位寄存器的級61頂柵線和底柵線的組(TGL1-BGL1)～組(TGLn-BGLn)的各自的寄生電容相等。
因此，由于頂柵驅(qū)動器111可以將沒有偏差的均等的輸出信號輸出到在攝像元件區(qū)域6a中設(shè)置的頂柵線TGL1～TGLn，而底柵驅(qū)動器112可以將沒有偏差的均等的輸出信號輸出到在攝像元件區(qū)域6a中設(shè)置的底柵線BGL1～BGLn，所以可以正常地進行圖像攝像。
在上述實施例中，在虛設(shè)級600(n+1)和虛設(shè)級600(n+2)中設(shè)置虛設(shè)雙柵極型晶體管701，使各虛設(shè)頂柵線和虛設(shè)底柵線的組的寄生電容與各頂柵線和底柵線的組中的寄生電容相等，但如圖27所示，在虛設(shè)級600(n+1)和虛設(shè)級600(n+2)中，也可以分別將虛設(shè)頂柵線TGL、虛設(shè)底柵線BGL、虛設(shè)頂柵線TGL上連接的虛設(shè)頂柵電極702a、虛設(shè)底柵線BGL上連接的虛設(shè)底柵電極702b、由夾置在它們之間的絕緣膜15、16構(gòu)成的虛設(shè)寄生電容702設(shè)置m個。夾置在虛設(shè)頂柵線TGL和虛設(shè)頂柵電極702a、虛設(shè)底柵線BGL和虛設(shè)底柵電極702b的重疊位置的絕緣膜15、16為感應(yīng)體，由它們構(gòu)成的寄生電容702以使得與雙柵極型晶體管10的寄生電容相等來設(shè)計。寄生電容702可以通過虛設(shè)頂柵線TGL和虛設(shè)頂柵電極702a、虛設(shè)底柵線BGL和虛設(shè)底柵電極702b的重疊面積來設(shè)定。
作為其他實施例，如圖28所示，在虛設(shè)級600(n+1)和虛設(shè)級600(n+2)中，也可以分別將虛設(shè)頂柵線TGL、虛設(shè)底柵線BGL、虛設(shè)頂柵線TGL上連接的虛設(shè)頂柵電極703a、虛設(shè)底柵線BGL上連接的虛設(shè)底柵電極703c、與雙柵極型晶體管10的源極、漏極電極12、13相同材料以同一制造工序形成的漏極線DL上連接的虛設(shè)中間電極703b、由夾置在它們之間的絕緣膜15、16構(gòu)成的虛設(shè)寄生電容703設(shè)置m個。由此構(gòu)成的寄生電容703以使得與雙柵極型晶體管10的寄生電容相等來設(shè)計。寄生電容703可以通過虛設(shè)頂柵線TGL和虛設(shè)頂柵電極703a、虛設(shè)底柵線BGL和虛設(shè)底柵電極703c之間的相互重疊面積來設(shè)定。
如圖29所示，在虛設(shè)級600(n+1)和虛設(shè)級600(n+2)中，也可以分別將虛設(shè)頂柵線TGL、虛設(shè)底柵線BGL、虛設(shè)頂柵線TGL上連接的虛設(shè)頂柵電極704a、與雙柵極型晶體管10的源極、漏極電極12、13相同材料以同一制造工序形成的漏極線DL上連接的虛設(shè)中間電極704b、虛設(shè)底柵線BGL、由夾置在它們之間的絕緣膜15、16構(gòu)成的虛設(shè)寄生電容704設(shè)置m個。由此構(gòu)成的寄生電容704以使得與雙柵極型晶體管10的寄生電容相等來設(shè)計。寄生電容704可以通過虛設(shè)頂柵線TGL和虛設(shè)頂柵電極704a、虛設(shè)底柵線BGL和虛設(shè)底柵電極704b之間的相互重疊面積來設(shè)定。
而且，如圖30所示，在虛設(shè)級600(n+1)和虛設(shè)級600(n+2)中，也可以分別將虛設(shè)頂柵線TGL、虛設(shè)底柵線BGL、與雙柵極型晶體管10的源極、漏極電極12、13相同材料以同一制造工序形成的漏極線DL上連接的虛設(shè)電極705a、虛設(shè)底柵線BGL上連接的虛設(shè)底柵電極705b、由夾置在它們之間的絕緣膜15、16構(gòu)成的虛設(shè)寄生電容705設(shè)置m個。由此構(gòu)成的寄生電容705以使得與雙柵極型晶體管10的寄生電容相等來設(shè)計。寄生電容705可以通過虛設(shè)頂柵線TGL、虛設(shè)底柵線BGL和虛設(shè)底柵電極705b、以及虛設(shè)電極705a之間的相互重疊面積來設(shè)定。
頂柵驅(qū)動器111根據(jù)在攝像元件6的頂柵線TGL上連接的、來自控制器5的控制信號組Tcnt，將+15(V)或-15(V)的信號有選擇地輸出到各頂柵線TGL。頂柵驅(qū)動器111除了輸出信號的電平不同、該電平對應(yīng)的輸入信號的電平不同、以及輸出信號和輸入信號的相位不同以外，具有與構(gòu)成上述柵極驅(qū)動器52的移位寄存器實質(zhì)上相同的結(jié)構(gòu)。
底柵驅(qū)動器112根據(jù)攝像元件6的底柵線BGL上連接的、來自控制器5的控制信號組Bcnt，將+10(V)或0(V)的信號輸出到各底柵線BGL。底柵驅(qū)動器112除了輸出信號的電平不同、該電平對應(yīng)的輸入信號的電平不同、以及輸出信號和輸入信號的相位不同以外，具有與構(gòu)成上述柵極驅(qū)動器52的移位寄存器實質(zhì)上相同的結(jié)構(gòu)。
檢測驅(qū)動器113根據(jù)攝像元件6的漏極線DL上連接的來自控制器5的控制信號組Vpg，在后述的規(guī)定期間內(nèi)向所有的漏極線DL輸出固定電壓(+10V)，進行預(yù)充電。檢測驅(qū)動器113在預(yù)充電后的規(guī)定期間中根據(jù)雙柵極型晶體管10的半導(dǎo)體層上光的入射、非入射來讀出是否因形成溝道而產(chǎn)生改變的各漏極線DL的電位，作為圖像數(shù)據(jù)DATA輸出到控制器5。
控制器5根據(jù)控制信號組Tcnt、Bcnt來分別控制頂柵驅(qū)動器111、底柵驅(qū)動器112，從兩個驅(qū)動器7、8以規(guī)定的定時將規(guī)定電平的信號輸出到每個線。由此，使攝像元件6的各線依次為復(fù)位狀態(tài)、光傳感器狀態(tài)、讀出狀態(tài)?？刂破?還根據(jù)控制信號組Vpg讀出在漏極驅(qū)動器9中漏極線DL的電位變化，作為圖像數(shù)據(jù)DATA來依次取入。
在上述各實施例中，作為本發(fā)明的有源元件以采用TFT的情況為例進行了說明，但也可以采用MIM(Metal Insulator Metal金屬-絕緣體-金屬)等其他的有源元件。此外，不僅在與液晶顯示元件或攝像元件的同一基板上形成了柵極驅(qū)動器、漏極驅(qū)動器的電子裝置，而且其他途徑形成的、液晶顯示元件或攝像元件上安裝的電子裝置也可以采用本發(fā)明。
在上述液晶顯示裝置中的各實施例中，設(shè)置補償電容作為虛設(shè)元件區(qū)域49的柵極線GLn+1、GLn+2的各自負載的一部分，但也可以設(shè)定在顯示區(qū)域48中配置的n個柵極線GL1～GLn上分別連接的像素中不設(shè)置補償電容CE的構(gòu)造中的虛設(shè)元件區(qū)域49的柵極線GLn+1、GLn+2的各自負載，使得相當于從上述各實施例中的虛設(shè)元件區(qū)域49的柵極線GLn+1、GLn+2的各自負載中除去各像素的補償電容。
在上述液晶顯示裝置中的各實施例中，在虛設(shè)元件區(qū)域49中設(shè)置兩個柵極線GLn+1、GLn+2，但也可以僅形成一個柵極線GLn+1，柵極驅(qū)動器2也形成級500(1)～500(n+1)的結(jié)構(gòu)。
在上述攝像裝置中的各實施例中，在虛設(shè)元件區(qū)域6a內(nèi)，設(shè)置頂柵線TGLn+1、底柵線BGLn+1組、以及頂柵線TGLn+2、底柵線BGLn+2組這兩個組，但也可以僅形成頂柵線TGLn+1、底柵線BGLn+1組，頂柵驅(qū)動器111和底柵驅(qū)動器112也分別形成級600(1)～級600(n+1)、級610(1)～級610(n+1)的結(jié)構(gòu)。
而且，在上述各實施例說明的一個虛設(shè)柵極線TGL或虛設(shè)底柵線BGL中設(shè)置的虛設(shè)元件的數(shù)目與一個頂柵線TGL或底柵線BGL中設(shè)置的像素的數(shù)目相等，但如果與一個頂柵線TGL或底柵線BGL中設(shè)置的像素的總寄生電容相等，例如僅一個虛設(shè)寄生電容元件那樣，也可以是與像素的數(shù)目不同的數(shù)。
在上述各實施例中，說明了液晶顯示裝置和光學(xué)式的攝像裝置，但并不限于此，也可以應(yīng)用于場致發(fā)光裝置、等離子體顯示器裝置、場致發(fā)射顯示器裝置、或靜電容式的攝像裝置。
權(quán)利要求
1.一種電路，包括多個布線，設(shè)置在基板上的顯示區(qū)域中；多個顯示像素，分別設(shè)置在所述多個布線上；虛設(shè)布線(單數(shù))，設(shè)置在基板上的非顯示區(qū)域中；以及虛設(shè)元件(單數(shù))，其被連接到所述虛設(shè)布線，以使所述多個布線中的各個寄生電容與所述虛設(shè)布線中的寄生電容相等。
2.如權(quán)利要求1所述的電路，其特征在于，所述電路是具有液晶的液晶顯示裝置。
3.如權(quán)利要求2所述的電路，其特征在于，所述顯示像素(單數(shù))，介于液晶而具有像素電極(單數(shù))和公用電極(單數(shù))，并將所述像素電極(單數(shù))和所述公用電極(單數(shù))之間的所述液晶作為電容。
4.如權(quán)利要求1所述的電路，其特征在于，所述顯示像素(單數(shù))包括具有規(guī)定的寄生電容的開關(guān)元件(單數(shù))。
5.如權(quán)利要求4所述的電路，其特征在于，所述開關(guān)元件是具有柵電極、源極、漏電極，并在所述柵電極、源極、漏電極之間具有感應(yīng)體的晶體管。
6.如權(quán)利要求4所述的電路，其特征在于，所述開關(guān)元件是柵電極、源極、漏電極由導(dǎo)電性材料構(gòu)成，并在所述柵電極、所述源極、漏電極之間具有感應(yīng)體的晶體管；所述虛設(shè)元件包括與所述柵電極一起形成的導(dǎo)體、與所述源極、漏電極一起形成的導(dǎo)體、以及配置在這些感應(yīng)體之間的感應(yīng)體。
7.如權(quán)利要求1所述的電路，其特征在于，所述顯示元件(單數(shù))包括具有規(guī)定的寄生電容的補償電極(單數(shù))。
8.如權(quán)利要求1所述電路，其特征在于，所述電路還具有與所述顯示區(qū)域中設(shè)置的所述多個布線和所述非顯示區(qū)域中設(shè)置的所述虛設(shè)布線(單數(shù))連接的移位寄存器，所述移位寄存器具有與所述多個布線和所述虛設(shè)布線(單數(shù))對應(yīng)的多個級，所述多個級的至少一部分根據(jù)來自該級的后級的信號來驅(qū)動。
9.一種電路，包括多個布線，設(shè)置在基板上的攝像元件區(qū)域；多個攝像元件，分別設(shè)置在所述多個布線上；虛設(shè)布線(單數(shù))，設(shè)置在基板上的虛設(shè)元件區(qū)域中；以及虛設(shè)元件(單數(shù))，被連接到所述虛設(shè)布線，以使所述多個布線中的各個寄生電容與所述虛設(shè)布線中的寄生電容相等。
10.如權(quán)利要求9所述的電路，其特征在于，所述多個攝像元件分別包括第1柵電極(單數(shù))；配置在所述第1柵電極上方的第1柵極絕緣膜(單數(shù))；配置在所述第1柵極絕緣膜上方的至少一個的半導(dǎo)體層；用于使漏極電流流入到所述半導(dǎo)體層的源極、漏極電極；配置在所述半導(dǎo)體層上方的第2柵極絕緣膜(單數(shù))；以及設(shè)置在所述第2柵極絕緣膜上方的一個第2柵電極(單數(shù))。
11.如權(quán)利要求9所述的電路，其特征在于，所述電路還包括連接到所述攝像元件區(qū)域中設(shè)置的所述多個布線和所述虛設(shè)元件區(qū)域中設(shè)置的所述虛設(shè)布線(單數(shù))的移位寄存器。
12.如權(quán)利要求9所述的電路，其特征在于，所述電路還包括連接到所述攝像區(qū)域中設(shè)置的所述多個布線和所述虛設(shè)元件區(qū)域中設(shè)置的所述虛設(shè)布線(單數(shù))的移位寄存器，所述移位寄存器包括與所述多個布線和所述虛設(shè)布線(單數(shù))對應(yīng)的多個級，所述多個級的至少一部分的級根據(jù)來自該級的后級的信號來驅(qū)動。
13.如權(quán)利要求9所述的電路，其特征在于，所述多個攝像元件分別有兩個柵電極，所述兩個柵電極被分別連接到不同的所述多個布線。
14.如權(quán)利要求10所述的電路，其特征在于，所述多個攝像元件的各個所述第1柵電極和所述第2柵電極被分別連接到不同的所述多個布線。
15.如權(quán)利要求11所述的電路，其特征在于，所述移位寄存器的至少一部分的級包括第1晶體管，有第1控制端子，通過從前方的級供給到所述第1控制端子的規(guī)定電平的信號來導(dǎo)通，將該規(guī)定電平的信號或固定電壓信號從第1電流路徑的一端輸出到第1電流路徑的另一端；第2晶體管，有第2控制端子，根據(jù)所述第2控制端子和所述第1移位寄存器的所述第1電流路徑的另一端之間的布線上施加的電壓來導(dǎo)通，將從外部供給到第2電流路徑一端的第1或第2信號作為輸出信號從所述第2電流路徑的另一端輸出；第3晶體管，有第3控制端子，根據(jù)所述第3控制端子和所述第1晶體管的所述第1電流路徑的另一端之間的布線上施加的電壓來導(dǎo)通，通過所述負載將從所述外部供給的所述電源電壓從第3電流路徑的一端輸出到所述第3電流路徑的另一端，使從所述負載輸出的所述電源電壓位移到規(guī)定電平的電壓；以及第4晶體管，有第4控制端子，根據(jù)所述第4控制端子和所述負載之間的布線上施加的電壓來導(dǎo)通，第4電流路徑的一端與所述第2晶體管的所述第2電流路徑的另一端連接，從所述第4電流路徑的另一端將基準電壓輸出到所述第4電流路徑的一端。
16.如權(quán)利要求15所述的電路，其特征在于，包括第5晶體管，有第5控制端子，通過后級的輸出信號來導(dǎo)通所述第5控制端子，使所述第2晶體管的所述第2控制端子和所述第1晶體管的所述第1電流路徑的另一端之間的所述布線上施加的電壓復(fù)位。
17.如權(quán)利要求11所述的電路，其特征在于，所述虛設(shè)布線對應(yīng)的所述移位寄存器的級，通過將輸出信號輸出，來控制與所述攝像元件區(qū)域中設(shè)置的所述多個布線的至少一個對應(yīng)的所述移位寄存器的級。
18.如權(quán)利要求9所述的電路，其特征在于，所述虛設(shè)元件是與所述攝像元件相同的構(gòu)造。
19.如權(quán)利要求9所述的電路，其特征在于，所述虛設(shè)元件由所述攝像元件的一部分構(gòu)成。
20.一種電路，包括第1布線和第2布線的組(復(fù)數(shù))，設(shè)置在基板上的攝像元件區(qū)域；攝像元件(復(fù)數(shù))，分別設(shè)置在所述第1布線和第2布線的組(復(fù)數(shù))中；第1虛設(shè)布線和第2虛設(shè)布線的組(單數(shù))，設(shè)置在基板上的虛設(shè)元件區(qū)域中；虛設(shè)元件(單數(shù))，被連接到所述第1虛設(shè)布線和第2虛設(shè)布線的組(單數(shù))，以使所述第1布線和所述第2布線的組(復(fù)數(shù))中的各個寄生電容，與所述第1虛設(shè)布線和所述第2虛設(shè)布線的組(單數(shù))中的寄生電容相等；以及連接到在所述攝像區(qū)域中設(shè)置的所述第1布線和第2布線的組(復(fù)數(shù))及在所述虛設(shè)布線區(qū)域中設(shè)置的所述第1虛設(shè)布線和第2虛設(shè)布線的組(單數(shù))的移位寄存器；所述移位寄存器有與所述第1布線和所述第2布線的組(復(fù)數(shù))以及所述第1虛設(shè)布線和第2虛設(shè)布線的組(單數(shù))對應(yīng)的多個級，所述多個級的至少一部分的級根據(jù)來自該級的后級的輸出信號來驅(qū)動。
全文摘要
本發(fā)明公開一種電路,使作為將信號輸出到多個元件的驅(qū)動器的移位寄存器穩(wěn)定工作。其顯示裝置包括:在基板上的顯示區(qū)域中設(shè)置的多個布線;在各所述多個布線上設(shè)置的多個顯示元件;在基板上的非顯示區(qū)域中設(shè)置的虛設(shè)布線(單數(shù));各所述多個布線中的寄生電容;以及使得所述虛設(shè)布線中的寄生電容相等而連接到所述虛設(shè)布線的虛設(shè)元件(單數(shù))。
文檔編號G09F9/30GK1366284SQ02101739
公開日2002年8月28日 申請日期2002年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2001年1月17日
發(fā)明者豐島剛, 佐佐木和廣, 兩澤克彥 申請人:卡西歐計算機株式會社