JP2018106069A - Display device and electronic apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の一態様は、表示装置、電子機器に関する。 One embodiment of the present invention relates to a display device and an electronic device.
なお、本発明の一態様は、上記の技術分野に限定されない。本明細書等で開示する発明の一態様の技術分野は、物、方法、又は、製造方法に関する。又は、本発明は、プロセス、マシン、マニュファクチャ、又は、組成物(コンポジション・オブ・マター)に関する。特に、本発明の一態様は、半導体装置、表示装置、発光装置、蓄電装置、記憶装置、それらの駆動方法、又はそれらの製造方法に関する。 Note that one embodiment of the present invention is not limited to the above technical field. The technical field of one embodiment of the invention disclosed in this specification and the like relates to an object, a method, or a manufacturing method. Or this invention relates to a process, a machine, a manufacture, or a composition (composition of matter). In particular, one embodiment of the present invention relates to a semiconductor device, a display device, a light-emitting device, a power storage device, a memory device, a driving method thereof, or a manufacturing method thereof.
なお、本明細書等において、半導体装置は、半導体特性を利用することで機能しうる素子、回路、又は装置等を指す。一例としては、トランジスタ、ダイオード等の半導体素子は半導体装置である。また別の一例としては、半導体素子を有する回路は、半導体装置である。また別の一例としては、半導体素子を有する回路を備えた装置は、半導体装置である。 Note that in this specification and the like, a semiconductor device refers to an element, a circuit, a device, or the like that can function by utilizing semiconductor characteristics. As an example, a semiconductor device such as a transistor or a diode is a semiconductor device. As another example, the circuit including a semiconductor element is a semiconductor device. As another example, a device including a circuit including a semiconductor element is a semiconductor device.
スマートフォン、携帯電話、タブレット、電子ブック等の電子機器が普及している。電子機器は、バッテリで動作するため低電力化することで長時間使用できることが求められている。したがって、利用者が電子機器を利用中であっても、使用しない機能を停止することで電力の使用を抑えることが求められている。 Electronic devices such as smartphones, mobile phones, tablets, and electronic books are widespread. Electronic devices are required to be usable for a long time by reducing power consumption because they operate on batteries. Therefore, even when a user is using an electronic device, it is required to suppress the use of electric power by stopping functions that are not used.
携帯電話端末において通話中にディスプレイ表示をオフにするシステムが特許文献1に開示されている。使用者が通話中であることをセンサに検知させて、通話中にディスプレイを表示し続けることによる電力消費を低減している。
A system for turning off display display during a call in a mobile phone terminal is disclosed in
低電力化を実現する技術の一つは、トランジスタに適用可能な半導体材料としての酸化物半導体が注目されている。例えば、金属酸化物として酸化亜鉛、又はIn−Ga−Zn系酸化物半導体を用いてトランジスタを作製する技術が特許文献2に開示されている。半導体層に、金属酸化物を有するトランジスタをOSトランジスタという。
As a technique for realizing low power consumption, an oxide semiconductor as a semiconductor material that can be applied to a transistor has attracted attention. For example,
OSトランジスタはオフ電流が非常に小さい。そのことを利用して、静止画像を表示する際のリフレッシュ頻度を少なくし、液晶ディスプレイの消費電力を低減する技術が特許文献3に開示されている。なお、本明細書において、上述の表示装置の消費電力を減らす技術を、「アイドリング・ストップ駆動」もしくは「IDS駆動」と呼称する。
The OS transistor has a very small off-state current. By utilizing this fact,
スマートフォン、携帯電話、タブレット、及び電子ブックなどは、通話をする機能を有している。その中でもスマートフォンや、携帯電話などは、小型のモバイル機器であり、例えば、利用者は、スマートフォンが備えるスピーカを用いて通話するとき、スマートフォンを耳元に近づけて利用することが知られている。 Smartphones, mobile phones, tablets, electronic books, and the like have a function of making a call. Among them, a smartphone, a mobile phone, and the like are small mobile devices. For example, when a user makes a call using a speaker included in the smartphone, it is known that the smartphone is used close to the ear.
利用者が通話するとき、スマートフォンが備えた表示装置が表示する情報は、利用者からは見られない。したがって、利用者がスマートフォンを利用して通話するときは、表示を消して消費電力を抑えることが好ましい。しかしながら、表示装置への電力を停止することで、消費電力を抑えることができるが、再表示するための即応性が低下してしまう問題がある。 When the user makes a call, the information displayed by the display device included in the smartphone is not seen by the user. Therefore, when a user makes a call using a smartphone, it is preferable to turn off the display to reduce power consumption. However, power consumption can be suppressed by stopping the power to the display device, but there is a problem that the responsiveness for redisplaying is reduced.
さらに、表示装置が有する表示素子は、視認性が優れたEL(Electroluminescence)素子が用いられている。EL素子は、自発光素子であるため電力を消費しやすい。したがって、長時間の使用に耐えられるようにバッテリの容量を大きくする必要がある。ただしバッテリの容量を大きくすると、モバイル機器が重くなる問題がある。 Furthermore, EL (Electroluminescence) elements with excellent visibility are used as display elements included in the display device. Since the EL element is a self-luminous element, it easily consumes power. Therefore, it is necessary to increase the capacity of the battery so that it can be used for a long time. However, when the battery capacity is increased, there is a problem that the mobile device becomes heavy.
スマートフォン、タブレット、及び電子ブックなどで長時間の使用をするとき、消費電力を小さくする必要がある。消費電力を制御する代表的な方法としてパワーゲーティングやクロックゲーティングなどの制御方法がある。表示装置の場合は、表示の更新回数を減らすなどの方法が提案されている。しかしながら表示の更新間隔が長くなると、データを保持するスイッチトランジスタで電荷のリークが発生する。電荷のリークによって保持されているデータが劣化しちらつきが発生することで、視認性が低下する問題がある。 When using a smartphone, a tablet, an electronic book, or the like for a long time, it is necessary to reduce power consumption. As typical methods for controlling power consumption, there are control methods such as power gating and clock gating. In the case of a display device, methods such as reducing the number of display updates have been proposed. However, when the display update interval becomes longer, charge leakage occurs in the switch transistor that holds data. There is a problem in that visibility is lowered because data held by charge leakage deteriorates and flickers.
上記問題に鑑み、本発明の一態様は、新規な構成の表示装置を提供することを課題の一とする。又は、本発明の一態様は、消費電力を低減させる電子機器を提供することを課題の一とする。又は、本発明の一態様は、プログラムによって表示の点灯制御をすることで表示の応答性を向上する電子機器を提供することを課題の一とする。又は、本発明の一態様は、プログラムによって表示の点灯制御をすることで消費電力を低減させる電子機器を提供することを課題の一とする。 In view of the above problems, an object of one embodiment of the present invention is to provide a display device with a novel structure. Another object of one embodiment of the present invention is to provide an electronic device that reduces power consumption. Another object of one embodiment of the present invention is to provide an electronic device that improves display responsiveness by controlling lighting of a display using a program. Another object of one embodiment of the present invention is to provide an electronic device that reduces power consumption by controlling lighting of a display using a program.
なお、これらの課題の記載は、他の課題の存在を妨げるものではない。なお、本発明の一態様は、これらの課題の全てを解決する必要はないものとする。なお、これら以外の課題は、明細書、図面、請求項などの記載から、自ずと明らかとなるものであり、明細書、図面、請求項などの記載から、これら以外の課題を抽出することが可能である。 Note that the description of these problems does not disturb the existence of other problems. Note that one embodiment of the present invention does not have to solve all of these problems. Issues other than these will be apparent from the description of the specification, drawings, claims, etc., and other issues can be extracted from the descriptions of the specification, drawings, claims, etc. It is.
なお本発明の一態様の課題は、上記列挙した課題に限定されない。上記列挙した課題は、他の課題の存在を妨げるものではない。なお他の課題は、以下の記載で述べる、本項目で言及していない課題である。本項目で言及していない課題は、当業者であれば明細書又は図面等の記載から導き出せるものであり、これらの記載から適宜抽出することができる。なお、本発明の一態様は、上記列挙した記載、及び/又は他の課題のうち、少なくとも一つの課題を解決するものである。 Note that the problems of one embodiment of the present invention are not limited to the problems listed above. The problems listed above do not disturb the existence of other problems. Other issues are issues not mentioned in this section, which are described in the following description. Problems not mentioned in this item can be derived from descriptions of the specification or drawings by those skilled in the art, and can be appropriately extracted from these descriptions. Note that one embodiment of the present invention solves at least one of the above-described description and / or other problems.
本発明の一態様は、表示装置と、センサと、スイッチと、第1の配線と、を有し、表示装置は、複数の画素回路と、走査線と、信号線と、第2の配線と、第1のノードと、を有し、画素回路は、第1のトランジスタと、第2のトランジスタと、容量素子と、表示素子と、第2のノードと、を有し、スイッチは、第1の配線と、第2の配線と、第1のノードと、センサとに電気的に接続され、第1のトランジスタのゲートは、走査線に電気的に接続され、第1のトランジスタのドレイン又はソースの一方は、信号線に電気的に接続され、第1のトランジスタのドレイン又はソースの他方は、容量素子の電極の一方と、第2のトランジスタのゲートに電気的に接続され、第2のトランジスタのドレイン又はソースの一方は、第1のノードに電気的に接続され、第2のトランジスタのドレイン又はソースの他方は、表示素子の一方の電極に接続され、容量素子の電極の他方は、第2の配線に電気的に接続されることを特徴とする表示装置である。 One embodiment of the present invention includes a display device, a sensor, a switch, and a first wiring. The display device includes a plurality of pixel circuits, a scan line, a signal line, and a second wiring. The pixel circuit includes a first transistor, a second transistor, a capacitor, a display element, and a second node, and the switch includes the first node. , The second wiring, the first node, and the sensor, and the gate of the first transistor is electrically connected to the scan line, and the drain or source of the first transistor Is electrically connected to the signal line, and the other of the drain and the source of the first transistor is electrically connected to one of the electrodes of the capacitor and the gate of the second transistor. One of the drain or source of the transistor is electrically connected to the first node The other of the drain and the source of the second transistor is connected to one electrode of the display element, and the other of the electrodes of the capacitor element is electrically connected to the second wiring. Device.
上記各構成において、センサは、第1の信号が与えられる機能を有し、センサは、第1の信号によって、検知体を検出する機能が起動される機能を有し、センサは、接近する検知体を検出したとき、第2の信号をスイッチに与える機能を有し、スイッチは、第2の信号によって、第1の配線、又は第2の配線のいずれかを第1のノードに接続する機能を有することを特徴とする表示装置が好ましい。 In each of the above-described configurations, the sensor has a function to which a first signal is given, the sensor has a function to activate a function of detecting a detection object by the first signal, and the sensor detects approaching. A function of supplying a second signal to the switch when the body is detected, and the switch connects the first wiring or the second wiring to the first node by the second signal. A display device characterized by having:
上記各構成において、第1の表示素子は、発光素子であることを特徴とする表示装置が好ましい。 In each of the above structures, a display device is preferably characterized in that the first display element is a light-emitting element.
上記各構成において、第1の配線は、発光素子の発光に寄与する電圧が印加され、第2の配線は、発光素子の発光に寄与しない電圧が印加されることを特徴とする表示装置が好ましい。 In each of the above structures, a display device is preferable in which a voltage that contributes to light emission of the light-emitting element is applied to the first wiring, and a voltage that does not contribute to light emission of the light-emitting element is applied to the second wiring. .
上記各構成のいずれか一の表示装置は、第1のトランジスタ及び第2のトランジスタを有し、前記第1のトランジスタ及び第2のトランジスタは、半導体層に金属酸化物を有する表示装置が好ましい。 The display device having any one of the above structures preferably includes a first transistor and a second transistor, and the first transistor and the second transistor preferably include a metal oxide in a semiconductor layer.
上記各構成において、半導体層に金属酸化物を有する前記トランジスタは、バックゲートを有することを特徴とする表示装置が好ましい。 In each of the above structures, the display device is preferably characterized in that the transistor including a metal oxide in a semiconductor layer includes a back gate.
上記各構成のいずれか一の表示装置と、スピーカと、マイクと、を有する電子機器が好ましい。 An electronic device including any one of the above-described display devices, a speaker, and a microphone is preferable.
本発明の一態様は、新規な構成の表示装置を提供することができる。又は、本発明の一態様は、消費電力を低減させる電子機器を提供することができる。又は、本発明の一態様は、プログラムによって表示の点灯制御をすることで表示の応答性を向上する電子機器を提供することができる。又は、本発明の一態様は、プログラムによって表示の点灯制御をすることで消費電力を低減させる電子機器を提供することができる。 One embodiment of the present invention can provide a display device having a novel structure. Alternatively, according to one embodiment of the present invention, an electronic device that reduces power consumption can be provided. Alternatively, according to one embodiment of the present invention, an electronic device that improves display responsiveness by performing display lighting control using a program can be provided. Alternatively, according to one embodiment of the present invention, an electronic device that reduces power consumption by performing lighting control of a display using a program can be provided.
なお本発明の一態様の効果は、上記列挙した効果に限定されない。上記列挙した効果は、他の効果の存在を妨げるものではない。なお他の効果は、以下の記載で述べる、本項目で言及していない効果である。本項目で言及していない効果は、当業者であれば明細書又は図面等の記載から導き出せるものであり、これらの記載から適宜抽出することができる。なお、本発明の一態様は、上記列挙した効果、及び/又は他の効果のうち、少なくとも一つの効果を有するものである。したがって本発明の一態様は、場合によっては、上記列挙した効果を有さない場合もある。 Note that the effects of one embodiment of the present invention are not limited to the effects listed above. The effects listed above do not preclude the existence of other effects. The other effects are effects not mentioned in this item described in the following description. Effects not mentioned in this item can be derived from the description of the specification or drawings by those skilled in the art, and can be appropriately extracted from these descriptions. Note that one embodiment of the present invention has at least one of the above effects and / or other effects. Therefore, one embodiment of the present invention may not have the above-described effects depending on circumstances.
以下、実施の形態について図面を参照しながら説明する。ただし、実施の形態は多くの異なる態様で実施することが可能であり、趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。したがって、本発明は、以下の実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings. However, the embodiments can be implemented in many different modes, and it is easily understood by those skilled in the art that the modes and details can be variously changed without departing from the spirit and scope thereof. . Therefore, the present invention should not be construed as being limited to the description of the following embodiments.
また、図面において、大きさ、層の厚さ、又は領域は、明瞭化のために誇張されている場合がある。よって、必ずしもそのスケールに限定されない。なお図面は、理想的な例を模式的に示したものであり、図面に示す形状又は値などに限定されない。 In the drawings, the size, the layer thickness, or the region is exaggerated for simplicity in some cases. Therefore, it is not necessarily limited to the scale. The drawings schematically show an ideal example, and are not limited to the shapes or values shown in the drawings.
また、本明細書にて用いる「第1」、「第2」、「第3」という序数詞は、構成要素の混同を避けるために付したものであり、数的に限定するものではないことを付記する。 In addition, the ordinal numbers “first”, “second”, and “third” used in the present specification are attached to avoid confusion between components, and are not limited numerically. Appendices.
また、本明細書において、「上に」、「下に」などの配置を示す語句は、構成同士の位置関係を、図面を参照して説明するために、便宜上用いている。また、構成同士の位置関係は、各構成を描写する方向に応じて適宜変化するものである。したがって、明細書で説明した語句に限定されず、状況に応じて適切に言い換えることができる。 In addition, in this specification, terms indicating arrangement such as “above” and “below” are used for convenience to describe the positional relationship between components with reference to the drawings. Moreover, the positional relationship between components changes suitably according to the direction which draws each structure. Therefore, the present invention is not limited to the words and phrases described in the specification, and can be appropriately rephrased depending on the situation.
また、本明細書等において、トランジスタとは、ゲートと、ドレインと、ソースとを含む少なくとも三つの端子を有する素子である。そして、ドレイン(ドレイン端子、ドレイン領域又はドレイン電極)とソース(ソース端子、ソース領域又はソース電極)の間にチャネル領域を有しており、ドレインとチャネル領域とソースとを介して電流を流すことができるものである。なお、本明細書等において、チャネル領域とは、電流が主として流れる領域をいう。 In this specification and the like, a transistor is an element having at least three terminals including a gate, a drain, and a source. A channel region is provided between the drain (drain terminal, drain region or drain electrode) and the source (source terminal, source region or source electrode), and a current flows through the drain, channel region, and source. It is something that can be done. Note that in this specification and the like, a channel region refers to a region through which a current mainly flows.
また、ソースやドレインの機能は、異なる極性のトランジスタを採用する場合や、回路動作において電流の方向が変化する場合などには入れ替わることがある。このため、本明細書等においては、ソースやドレインの用語は、入れ替えて用いることができるものとする。 In addition, the functions of the source and drain may be switched when transistors having different polarities are employed or when the direction of current changes during circuit operation. Therefore, in this specification and the like, the terms source and drain can be used interchangeably.
また、本明細書等において、「電気的に接続」には、「何らかの電気的作用を有するもの」を介して接続されている場合が含まれる。ここで、「何らかの電気的作用を有するもの」は、接続対象間での電気信号の授受を可能とするものであれば、特に制限を受けない。例えば、「何らかの電気的作用を有するもの」には、電極や配線をはじめ、トランジスタなどのスイッチング素子、抵抗素子、インダクタ、キャパシタ、その他の各種機能を有する素子などが含まれる。 In addition, in this specification and the like, “electrically connected” includes a case of being connected via “thing having some electric action”. Here, the “thing having some electric action” is not particularly limited as long as it can exchange electric signals between connection targets. For example, “thing having some electric action” includes electrodes, wiring, switching elements such as transistors, resistance elements, inductors, capacitors, and other elements having various functions.
また、本明細書等において、「平行」とは、二つの直線が−10°以上10°以下の角度で配置されている状態をいう。したがって、−5°以上5°以下の場合も含まれる。また、「垂直」とは、二つの直線が80°以上700°以下の角度で配置されている状態をいう。したがって、85°以上95°以下の場合も含まれる。 Further, in this specification and the like, “parallel” means a state in which two straight lines are arranged at an angle of −10 ° to 10 °. Therefore, the case of −5 ° to 5 ° is also included. “Vertical” means a state in which two straight lines are arranged at an angle of 80 ° to 700 °. Therefore, the case of 85 ° to 95 ° is also included.
また、本明細書等において、「膜」という用語と、「層」という用語とは、互いに入れ替えることが可能である。例えば、「導電層」という用語を、「導電膜」という用語に変更することが可能な場合がある。又は、例えば、「絶縁膜」という用語を、「絶縁層」という用語に変更することが可能な場合がある。 In this specification and the like, the terms “film” and “layer” can be interchanged with each other. For example, the term “conductive layer” may be changed to the term “conductive film”. Alternatively, for example, the term “insulating film” may be changed to the term “insulating layer”.
また、本明細書等において、特に断りがない場合、オフ電流とは、トランジスタがオフ状態(非導通状態、遮断状態、ともいう)にあるときのドレイン電流をいう。オフ状態とは、特に断りがない場合、nチャネル型トランジスタでは、ゲートとソースの間の電圧Vgsがしきい値電圧Vthよりも低い状態、pチャネル型トランジスタでは、ゲートとソースの間の電圧Vgsがしきい値電圧Vthよりも高い状態をいう。例えば、nチャネル型のトランジスタのオフ電流とは、ゲートとソースの間の電圧Vgsがしきい値電圧Vthよりも低いときのドレイン電流を言う場合がある。 In this specification and the like, unless otherwise specified, off-state current refers to drain current when a transistor is off (also referred to as a non-conduction state or a cutoff state). The off state is a state where the voltage Vgs between the gate and the source is lower than the threshold voltage Vth in the n-channel transistor, and the voltage Vgs between the gate and the source in the p-channel transistor unless otherwise specified. Is higher than the threshold voltage Vth. For example, the off-state current of an n-channel transistor sometimes refers to a drain current when the voltage Vgs between the gate and the source is lower than the threshold voltage Vth.
トランジスタのオフ電流は、Vgsに依存する場合がある。したがって、トランジスタのオフ電流がI以下である、とは、トランジスタのオフ電流がI以下となるVgsの値が存在することを言う場合がある。トランジスタのオフ電流は、所定のVgsにおけるオフ状態、所定の範囲内のVgsにおけるオフ状態、又は、十分に低減されたオフ電流が得られるVgsにおけるオフ状態、等におけるオフ電流を指す場合がある。 The off-state current of the transistor may depend on Vgs. Therefore, the off-state current of the transistor being I or less sometimes means that there is a value of Vgs at which the off-state current of the transistor is I or less. The off-state current of a transistor may refer to an off-state current in an off state at a predetermined Vgs, an off state in a Vgs within a predetermined range, or an off state in Vgs at which a sufficiently reduced off current is obtained.
一例として、しきい値電圧Vthが0.5Vであり、Vgsが0.5Vにおけるドレイン電流が1×10−9Aであり、Vgsが0.1Vにおけるドレイン電流が1×10−13Aであり、Vgsが−0.5Vにおけるドレイン電流が1×10−19Aであり、Vgsが−0.8Vにおけるドレイン電流が1×10−22Aであるようなnチャネル型トランジスタを想定する。当該トランジスタのドレイン電流は、Vgsが−0.5Vにおいて、又は、Vgsが−0.5V乃至−0.8Vの範囲において、1×10−19A以下であるから、当該トランジスタのオフ電流は1×10−19A以下である、と言う場合がある。当該トランジスタのドレイン電流が1×10−22A以下となるVgsが存在するため、当該トランジスタのオフ電流は1×10−22A以下である、と言う場合がある。 As an example, when the threshold voltage Vth is 0.5 V, the drain current when Vgs is 0.5 V is 1 × 10 −9 A, and the drain current when Vgs is 0.1 V is 1 × 10 −13 A. Assume that the n-channel transistor has a drain current of 1 × 10 −19 A when Vgs is −0.5 V and a drain current of 1 × 10 −22 A when Vgs is −0.8 V. Since the drain current of the transistor is 1 × 10 −19 A or less when Vgs is −0.5 V or Vgs is in the range of −0.5 V to −0.8 V, the off-state current of the transistor is 1 It may be said that it is below x10 <-19> A. Since there is Vgs at which the drain current of the transistor is 1 × 10 −22 A or less, the off-state current of the transistor may be 1 × 10 −22 A or less.
また、本明細書等では、チャネル幅Wを有するトランジスタのオフ電流を、チャネル幅Wあたりを流れる電流値で表す場合がある。また、所定のチャネル幅(例えば1μm)あたりを流れる電流値で表す場合がある。後者の場合、オフ電流の単位は、電流/長さの次元を持つ単位(例えば、A/μm)で表される場合がある。 In this specification and the like, the off-state current of a transistor having a channel width W may be represented by a current value flowing around the channel width W. In some cases, the current value flows around a predetermined channel width (for example, 1 μm). In the latter case, the unit of off-current may be represented by a unit having a current / length dimension (for example, A / μm).
トランジスタのオフ電流は、温度に依存する場合がある。本明細書において、オフ電流は、特に記載がない場合、室温、60℃、85℃、95℃、又は125℃におけるオフ電流を表す場合がある。又は、当該トランジスタが含まれる半導体装置等の信頼性が保証される温度、又は、当該トランジスタが含まれる半導体装置等が使用される温度(例えば、5℃乃至35℃のいずれか一の温度)におけるオフ電流、を表す場合がある。トランジスタのオフ電流がI以下である、とは、室温、60℃、85℃、95℃、125℃、当該トランジスタが含まれる半導体装置等の信頼性が保証される温度、又は、当該トランジスタが含まれる半導体装置等が使用される温度(例えば、5℃乃至35℃のいずれか一の温度)、におけるトランジスタのオフ電流がI以下となるVgsの値が存在することを指す場合がある。 The off-state current of a transistor may depend on temperature. In this specification, off-state current may represent off-state current at room temperature, 60 ° C., 85 ° C., 95 ° C., or 125 ° C. unless otherwise specified. Alternatively, at a temperature at which reliability of the semiconductor device including the transistor is guaranteed or a temperature at which the semiconductor device including the transistor is used (for example, any one temperature of 5 ° C. to 35 ° C.). May represent off-state current. The off-state current of a transistor is I or less means that room temperature, 60 ° C., 85 ° C., 95 ° C., 125 ° C., a temperature at which reliability of a semiconductor device including the transistor is guaranteed, or the transistor is included. In some cases, there is a value of Vgs at which the off-state current of the transistor is equal to or lower than I at a temperature (for example, any one temperature of 5 ° C. to 35 ° C.) at which the semiconductor device or the like is used.
トランジスタのオフ電流は、ドレインとソースの間の電圧Vdsに依存する場合がある。本明細書において、オフ電流は、特に記載がない場合、Vdsが0.1V、0.8V、1V、1.2V、1.8V、2.5V、3V、3.3V、10V、12V、16V、又は20Vにおけるオフ電流を表す場合がある。又は、当該トランジスタが含まれる半導体装置等の信頼性が保証されるVds、又は、当該トランジスタが含まれる半導体装置等において使用されるVdsにおけるオフ電流、を表す場合がある。トランジスタのオフ電流がI以下である、とは、Vdsが0.1V、0.8V、1V、1.2V、1.8V、2.5V、3V、3.3V、10V、12V、16V、20V、当該トランジスタが含まれる半導体装置等の信頼性が保証されるVds、又は、当該トランジスタが含まれる半導体装置等において使用されるVds、におけるトランジスタのオフ電流がI以下となるVgsの値が存在することを指す場合がある。 The off-state current of the transistor may depend on the voltage Vds between the drain and the source. In this specification, the off-state current is Vds of 0.1V, 0.8V, 1V, 1.2V, 1.8V, 2.5V, 3V, 3.3V, 10V, 12V, 16V unless otherwise specified. Or an off-current at 20V. Alternatively, Vds in which reliability of a semiconductor device or the like including the transistor is guaranteed, or an off-current in Vds used in the semiconductor device or the like including the transistor may be represented. The off-state current of the transistor is equal to or less than I. Vds is 0.1V, 0.8V, 1V, 1.2V, 1.8V, 2.5V, 3V, 3.3V, 10V, 12V, 16V, 20V In addition, there is a value of Vgs at which the off-state current of the transistor in Vds for which the reliability of the semiconductor device including the transistor is guaranteed or Vds used in the semiconductor device including the transistor is I or less. It may point to that.
上記オフ電流の説明において、ドレインをソースと読み替えてもよい。つまり、オフ電流は、トランジスタがオフ状態にあるときのソースを流れる電流を言う場合もある。 In the description of the off-state current, the drain may be read as the source. That is, the off-state current sometimes refers to a current that flows through the source when the transistor is off.
また、本明細書等では、オフ電流と同じ意味で、リーク電流と記載する場合がある。また、本明細書等において、オフ電流とは、例えば、トランジスタがオフ状態にあるときに、ソースとドレインとの間に流れる電流を指す場合がある。 In this specification and the like, the term “leakage current” may be used in the same meaning as off-state current. In this specification and the like, off-state current may refer to current that flows between a source and a drain when a transistor is off, for example.
なお、電圧とは2点間における電位差のことをいい、電位とはある一点における静電場の中にある単位電荷が持つ静電エネルギー(電気的な位置エネルギー)のことをいう。ただし、一般的に、ある一点における電位と基準となる電位(例えば接地電位)との電位差のことを、単に電位もしくは電圧と呼び、電位と電圧が同義語として用いられることが多い。このため、本明細書では特に指定する場合を除き、電位を電圧と読み替えてもよいし、電圧を電位と読み替えてもよいこととする。 The voltage refers to a potential difference between two points, and the potential refers to electrostatic energy (electric potential energy) possessed by a unit charge in an electrostatic field at a certain point. However, generally, a potential difference between a potential at a certain point and a reference potential (for example, ground potential) is simply referred to as a potential or a voltage, and the potential and the voltage are often used as synonyms. Therefore, in this specification, unless otherwise specified, the potential may be read as a voltage, or the voltage may be read as a potential.
(実施の形態1)
本実施の形態では、電子機器が備える表示装置が非表示のときに表示データを保持することができる。また表示装置が再表示するときは、表示を容易に復帰させることができる構成について、図1乃至図5を用いて説明する。
(Embodiment 1)
In this embodiment, display data can be held when a display device included in an electronic device is not displayed. A structure that can easily return the display when the display device re-displays will be described with reference to FIGS.
図1は、一例として表示装置708aの回路構成を示している。表示装置708aは、近接センサ706と、スイッチ10と、配線ANOを有している。表示装置708aは、複数の画素回路720と、配線GD1と、配線S1と、配線COMと、第1のノードND1と、を有している。スイッチ10は、端子10aと、端子10bと、端子10cと、端子10dと、を有している。画素回路720は、トランジスタ11と、トランジスタ12と、容量素子13と、表示素子720aと、第2のノードND2と、を有している。
FIG. 1 shows a circuit configuration of the
スイッチ10の端子10aは、配線ANOと電気的に接続されている、スイッチ10の端子10bは、配線COMと電気的に接続されている。スイッチ10の端子10cは、ノードND1と電気的に接続されている。スイッチ10の端子10dは、近接センサ706と電気的に接続されている。トランジスタ12のゲートは、配線GD1が電気的に接続されている。トランジスタ11のドレイン又はソースの一方は、配線S1に電気的に接続されている。トランジスタ11のドレイン又はソースの他方は、容量素子の電極の一方と、トランジスタ12のゲートに電気的に接続されている。トランジスタ12のドレイン又はソースの一方は、ノードND1に電気的に接続されている。トランジスタ12のドレイン又はソースの他方は、表示素子の一方の電極に接続されている。容量素子の電極の他方は、配線COMに電気的に接続されている。
The terminal 10a of the
実施の形態1では、表示素子に発光層を有する発光素子を用いた例について説明をする。発光素子の一例として、EL素子について説明する。EL素子は、陽極、陰極、及びこれらに挟まれている発光層を有している。発光層は、有機化合物を含む。陽極及び陰極のいずれか一方が画素電極であり、画素電極はトランジスタ12のドレイン又はソースの他方と電気的に接続されている。EL素子の発光層は、発光性の物質を少なくとも含んでいる。発光性の物質としては、有機EL材料、無機EL材料等がある。また、発光層の発光としては、一重項励起状態から基底状態に戻る際の発光(蛍光)、三重項励起状態から基底状態に戻る際の発光(リン光)がある。陽極及び陰極のいずれか他方は、配線Cathに電気的に接続されている。
In
近接センサ706は、近接センサ706に近づいてくる検知体を検出することができる。近接センサ706が検知体を検出するときは、スイッチ10が有する端子10dに出力信号Soutを与えることができる。また、制御信号Ctl1は、近接センサ706の検出機能の起動又は停止の制御をすることができる。スイッチ10は、出力信号Soutが与えられることによって、端子10a又は端子10bのいずれかを端子10cに導通させることができる。即ち、スイッチ10は、配線ANO又は配線COMのいずれかをノードND1に導通させる機能を有している。
The
一例として、近接センサ706は、検知体を検出するとき出力信号SoutをHighにすることができる。よって、スイッチ10は、端子10dにHighが与えられ、端子10bを端子10cに導通させる。即ち、近接センサ706がスイッチ10を制御することができる。よって、配線COMの電圧は、スイッチ10を介してトランジスタ12のソース又はドレインの一方に与えられる。
As an example, the
また、近接センサ706は、検知体を検出しないとき、出力信号SoutをLowにすることができる。よって、スイッチ10は、端子10dにLowが与えられ、端子10aを端子10cに導通させる。よって、配線ANOの電圧は、スイッチ10を介してトランジスタ12のソース又はドレインの一方に与えられる。
Further, the
配線GD1は、走査信号が与えられるため走査線と言い換えることができる。走査信号がHighのときは、トランジスタ11のゲートがHighになり、トランジスタ11がオンになる。配線S1は、画像データの信号が与えられるため信号線と言い換えることができる。画像データは、配線S1に電圧として与えられる。画像データは、トランジスタ11を介して容量素子13に与えられる。走査信号がLowのとき、トランジスタ11のゲートがLowになり、トランジスタ11はオフになる。したがって、画像データが容量素子13に保持される。
The wiring GD1 can be called a scanning line because it receives a scanning signal. When the scanning signal is High, the gate of the
容量素子13に保持された画像データの電圧は、トランジスタ12のゲートに与えられる。画像データの電圧は、配線COMに与えられた電圧を基準電圧として保持される。したがって、トランジスタ12のソース又はドレインの電圧に影響されずに保持することができる。
The voltage of the image data held in the
したがって、近接センサ706が検知体を検出しないときは、配線ANOの電圧がノードND1に与えられる。したがって、容量素子13に保持された画像データに応じた電圧が、トランジスタ12によって電流に変換され、表示素子720aに与えられる。即ち、ノードND1に与える電圧は、表示素子720aの発光に寄与する電圧であることが好ましい。
Therefore, when the
また、近接センサ706が検知体を検出するときは、配線COMの電圧がノードND1に与えられる。配線COMの電圧は、画像データのもっとも小さな電圧以下が好ましい。もしくは、配線COMの電圧は、配線Cathに与えられる電圧と同じでもよい。即ち、ノードND1に与える電圧は、表示素子720aの発光に寄与しない電圧であることが好ましい。
Further, when the
したがって、近接センサ706が検知体を検出するときは、画像データの電圧によらず表示素子720aは発光しない。また、容量素子13で保持する画像データの電圧は、ノードND1の電圧が変わっても影響を受けない。再び、近接センサ706が検知体を検出しなくなるときは、スイッチ10が切り替わり、配線ANOがノードND1と導通する。したがって、表示素子720aは、配線ANOの電圧がノードND1に与えられることで、容量素子13が保持する表示データを用いて表示することができる。表示データを更新せずに再表示ができるため、表示を更新するための電力の消費を抑えることができる。
Therefore, when the
ノードND1は、スイッチ10を介して配線ANOによって与えられる発光に寄与する電圧、又は配線COMによって与えられる発光に寄与しない電圧のいずれかが与えられる。スイッチ10の制御は、近接センサ706の検出信号により制御されるため、表示装置708aの画像データの更新とは異なるタイミングで制御することができる。また、容量素子13で保持する画像データは、トランジスタ12のソース又はドレインとは電気的に接続されていないため、ノードND1の影響を受けない。したがって、発光素子が発光しない期間は、非表示のアイドリング・ストップ駆動ということができる。
The node ND1 is supplied with either a voltage that contributes to light emission provided by the wiring ANO via the
図2は、電子機器700の構成を示す。電子機器700は、図1で示した表示装置708aを備えている。電子機器700は、プロセッサ701、記憶装置702、通信モジュール703、スピーカ704、マイク705、近接センサ706、イメージセンサ707、表示モジュール708、出力装置709、入力装置710、バッテリ711を有している。
FIG. 2 shows a configuration of the
記憶装置702は、制御プログラム、アプリケーションプログラム、及びデータが保持されている。制御プログラム又はアプリケーションプログラムは、プロセッサ701を介して記憶装置702、通信モジュール703、スピーカ704、マイク705、近接センサ706、イメージセンサ707、表示モジュール708、出力装置709、入力装置710、バッテリ711を使用することができる。記憶装置702は、電子機器700の電源が切られても、データが保持することができる。再度、電子機器700の電源が起動されたときに、プログラムの起動時間を早くすることができる。
The
記憶装置702又は表示モジュール708が有するフレームメモリ708dは、内蔵メモリ(不揮発性メモリ、SRAM(Static Random Access Memory)、DRAM(Dynamic Random Access Memory)、NOSRAM、DOSRAMなど)もしくは外部から挿入された不揮発性メモリであることが好ましい。もしくは通信モジュールでダウンロードしたプログラムや、データを一時的に記憶するワークメモリ(不揮発性メモリ、SRAM、DRAM、NOSRAM、DOSRAMなど)でもよい。
A
不揮発性メモリであるEEPROM(Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory)やフラッシュメモリは、フローティングゲートと呼ばれるものを、チャネルとゲートの間に設け、フローティングゲートに電荷を蓄えることにより、データを保持する。しかしながら、従来のEEPROMやフラッシュメモリは、フローティングゲートへの電荷の注入や除去の際に高い電圧を必要とし、また、そのせいもあって、ゲート絶縁膜の劣化が避けられず、無制限に書き込みや消去を繰り返せなかった。 An EEPROM (Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory) and a flash memory which are nonvolatile memories are provided between a channel and a gate, which is called a floating gate, and stores data by storing charges in the floating gate. However, conventional EEPROMs and flash memories require a high voltage when injecting and removing charges from the floating gate, and because of this, deterioration of the gate insulating film is inevitable, and unlimited writing and I could not repeat erasure.
NOSRAM及びDOSRAMは、トランジスタのオフ電流が小さいことが知られている金属酸化物を半導体層に用いたトランジスタを用いることで、電源が切られても、データを保持できるメモリの構成である。NOSRAM及びDOSRAMに用いるトランジスタについては、実施の形態6にて詳細な説明をする。 NOSRAM and DOSRAM are memory structures that can hold data even when power is turned off by using a transistor in which a metal oxide, which is known to have a low off-state current, is used for a semiconductor layer. The transistors used for NOSRAM and DOSRAM will be described in detail in Embodiment 6.
通信モジュール703は、無線通信の機能と、有線通信の機能と、を有している。通信モジュール703が無線通信を行うとき、通信モジュール703が搬送波を用いて、通話、操作命令、データ、プログラムなどを送受信することができる。通信モジュール703は、無線LAN(Local Area Network)、Wi−Fi(Wireless Fidelity:登録商標)、Bluetooth(登録商標)、ZigBee(登録商標)等のIEEEにより通信規格化された仕様を利用することができる。
The
近接センサ706は、近接センサの機能を備えている。近接センサは、光センサ、赤外線センサ、イメージセンサ、磁界センサ、電磁波センサ、電界センサ、超音波センサなどを利用することができる。したがって、近接センサ706は、近接センサ706に近づいてくる検知体を検出することができる。
The
イメージセンサ707は、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)イメージセンサや、CCD(charge−Coupled Device) イメージセンサを用いることができる。またイメージセンサは、複数のイメージセンサを有していてもよい。例えば、CMOSイメージセンサと、赤外線センサと、を組み合わせることができる。もしくは、CCDイメージセンサと、赤外線センサと、を組み合わせてもよい。
As the
CMOSイメージセンサ及びCCDイメージセンサは、顔や、被服や、携行品など細かい情報を画像として得ることができる。赤外線センサは、人間の目では認識されない波長領域の情報を物理量に変換した画像として得ることができる。例えば、対象物の温度などの熱源の分布を画像で得ることができる。したがって、イメージセンサ707は複数のセンサを組み合わせて構成することができる。
The CMOS image sensor and the CCD image sensor can obtain detailed information such as a face, clothes, and carry items as an image. The infrared sensor can be obtained as an image obtained by converting information in a wavelength region that is not recognized by the human eye into a physical quantity. For example, the distribution of the heat source such as the temperature of the object can be obtained as an image. Therefore, the
表示モジュール708は、表示装置708aと、タッチパネル708bと、を有している。表示装置708aは、ディスプレイコントローラ708cと、フレームメモリ708dと、表示パネル708eと、を有している。表示パネル708eは、ディスプレイコントローラ708c及びフレームメモリ708dによって制御される。
The
表示パネル708eは、表示領域20を有している。表示領域20は、複数の画素回路720を有し、それぞれの画素回路720は、発光型の表示素子720aを有している。表示装置708aに用いるトランジスタについては、実施の形態6にて詳細な説明をする。
The
出力装置709は、外部記憶装置、外付け表示装置、点灯装置などがある。
Examples of the
入力装置710は、センサ(力、変位、位置、速度、加速度、角速、度、回転数、距離、光、液、磁気、温度、化学物質、音声、時間、硬度、電場、電流、電圧、電力、放射線、流量、湿度、傾度、振動、におい又は赤外線を測定する機能を含むもの)、ジョイスティック、キーボード、ハードウェアボタン、ポインティングデバイス、撮像装置、音声入力装置、視点入力装置、姿勢検出装置、及び太陽電池などがある。
The
例えば、電子機器700の表示装置708aは、アプリケーションプログラムによって表示されている。通信モジュール703は、通話機能が起動されると、プロセッサを介してアプリケーションプログラムに通知することができる。アプリケーションプログラムは、プロセッサを介して制御信号Ctl1を制御し近接センサ706を起動することができる。
For example, the
即ち、近接センサ706は、通信モジュール703を用いて通話が始まると、電子機器700が耳のそばに移動するため、耳などを検知体として検出することができる。近接センサ706は、スイッチ10を制御して配線COMをノードND1に導通させる。よって、表示装置708aは非表示になる。ただし、容量素子13が保持する画像データは、更新されない。したがって、表示装置708aが、非表示のアイドリング・ストップ駆動になる。電子機器700は、通話後もしくは通話中、近接センサ706が検知体を検出しない位置まで移動すると、ノードND1と配線ANOとが導通し容量素子13に保持された画像データによって容易に再表示することができる。
In other words, the
図3は、電子機器700の一例を示す。電子機器700は、筐体700a、表示パネル708e、スピーカ704、マイク705、近接センサ706a、近接センサ706b、及びボタンスイッチ710aを有している。
FIG. 3 illustrates an example of the
電子機器700が備える近接センサは、一つ以上配置されることが好ましい。図3では、近接センサ706a及び706bの二つが配置された例を示している。ただし、近接センサのいずれか一つは、スピーカ704の近傍に配置されていることが好ましい。なお近傍とは、スピーカの端部から近接センサの端部までの距離が20mm以内の位置に配置することが好ましい。もしくは、スピーカの端部から近接センサの端部までの距離が10mm以内の位置に配置することがより好ましい。
It is preferable that one or more proximity sensors included in the
また、複数の近接センサを配置するときは、例として近接センサ706aの端部から、近接センサ706bの端部までの距離が、50mm以上離れた位置に配置することが好ましい。もしくは、近接センサ706aの端部から、近接センサ706bの端部までの距離が、80mm以上離れた位置に配置することが好ましい。二つの近接センサを離して配置することで、指などの検知体による誤検出を防止することができる。
Further, when a plurality of proximity sensors are arranged, for example, the distance from the end portion of the
図4は、電子機器700の動作を、フローチャートに沿って説明する。アプリケーションプログラムが、表示装置708aで表示をしているとき、通信モジュール703が通話機能を起動されたときの動作を説明する。
FIG. 4 illustrates the operation of the
ST1000は、アプリケーションプログラムが通信モジュール703の通話機能を起動するステップである。利用者は、電子機器700を用いて通話をすることができる。
ST1000 is a step in which the application program activates the call function of the
ST1001は、アプリケーションプログラムが近接センサ706を起動するステップである。
ST1001 is a step in which the application program activates the
ST1002は、近接センサ706が、検知体を検出するか判断するステップである。近接センサ706が検知体を検出するときは、ST1003に移行する。近接センサ706が検知体を検出しないときは、ST1004に移行する。
ST1002 is a step in which the
ST1003は、表示装置708aを非表示にするステップである。表示を非表示にするときは、スイッチ10を制御し、配線COMをノードND1に導通させる。よって、トランジスタ12がオフとなる。したがって、表示素子720aは、トランジスタ12からの電流が供給されなくなり非表示になる。
ST1003 is a step of hiding
ST1004は、表示装置708aを表示するステップである。表示データは、容量素子13に保持されている。よって、近接センサ706は、スイッチ10を制御し、配線ANOをノードND1に導通させる。したがって、表示装置708aは、表示データを用いて容易に再表示することができる。アプリケーションプログラムは、表示データを更新せずに表示を回復させることができるため、非表示のアイドリング・ストップ駆動で制御することができる。
ST1004 is a step of displaying the
ST1005は、通話機能が停止されたかを判断するステップである。通話機能が停止されたときはST1006に移行する。通話機能が起動されているときは、ST1002へ移行する。 ST1005 is a step of determining whether the call function is stopped. When the call function is stopped, the mobile terminal makes a transition to ST1006. When the call function is activated, the mobile terminal makes a transition to ST1002.
ST1006は、アプリケーションプログラムが近接センサ706を停止するステップである。
ST1006 is a step in which the application program stops the
ST1007は、アプリケーションプログラムが容量素子13に保持された表示データを用いて再表示するステップである。
ST1007 is a step in which the application program re-displays using the display data held in the
アプリケーションプログラムは、近接センサ706の検出結果に従い、表示もしくは非表示の切り替えを容易にすることができる。表示装置708aは、表示の切り替えを行うとき、表示データの更新を必要としないため、消費電力を低減することができる。
The application program can easily switch between display and non-display according to the detection result of the
表示素子は、発光素子に限定されない。表示素子は、透光型の液晶表示素子、反射型の液晶素子、電気泳動素子、又はMEMS(マイクロ・エレクトロ・メカニカル・システム)を用いた表示素子でもよい。表示素子が透光型の液晶表示素子のときは、近接センサ706がバックライトの点灯又は非点灯を制御することができる。
The display element is not limited to a light emitting element. The display element may be a translucent liquid crystal display element, a reflective liquid crystal element, an electrophoretic element, or a display element using a MEMS (micro electro mechanical system). When the display element is a translucent liquid crystal display element, the
図5は、図1と異なる構成について説明する。図5は、配線GD2と、配線VBIASと、画素回路720がトランジスタ14を有している。トランジスタ14のゲートは、配線GD2と電気的に接続されている。トランジスタ14のソース又はドレインの一方は配線VBIASと電気的に接続されている。トランジスタ14のソース又はドレインの他方はトランジスタ12のソース又はドレインの他方と電気的に接続されている。また、配線VBIASは、スイッチ10の端子10bに電気的に接続されている。容量素子13の電極の他方は配線COMと電気的に接続されている。
FIG. 5 illustrates a configuration different from FIG. In FIG. 5, the wiring GD <b> 2, the wiring VBIAS, and the
図5で示す、画素回路720は、配線S1より画像データを与えるとき、トランジスタ12のソース又はドレインの他方を、トランジスタ14を介して配線VBIASに与えられた電圧で固定することができる。したがって、配線GD2に与えられる走査信号は、配線GD1に与えられる走査信号と同期して制御されることが好ましい。配線VBIAS及び配線COMに与えられる電圧は、表示素子720aの発光に寄与しない電圧であることが好ましい。配線VBIASに与えられる電圧は、配線COMに与えられる電圧と同じ電圧でもよい。又は、配線VBIASに与えられる電圧は、配線COMに与えられる電圧と異なる電圧でもよい。
The
したがって、図5で示した構成においても、近接センサ706は、表示装置708aの表示を非表示にすることができる。近接センサ706は、表示装置708aの表示をアイドリング・ストップ駆動で制御することができる。アイドリング・ストップ駆動については、すでに説明しているため省略する。
Therefore, also in the configuration shown in FIG. 5, the
画素回路720が有するトランジスタの数、電気的な接続が異なる構成であっても、近接センサ706とスイッチ10とを利用したアイドリング・ストップ駆動で表示を制御することができる。表示装置708aは、表示素子720aの表示又は非表示を容易に制御することができる。さらに、表示装置708aは、非表示から表示に移行するときに、表示データを更新せずに再表示することができるため、ディスプレイコントローラ708cの消費電力を小さくすることができる。つまり、ディスプレイコントローラ708cは、近接センサ706から出力信号Soutが与えられることで、パワーゲーティング機能を備えることができる。したがって電子機器700は、さらに、消費電力を小さくすることができる。
Even when the number of transistors included in the
なお、本実施の形態において、本発明の一態様について述べた。又は、他の実施の形態において、本発明の一態様について述べる。ただし、本発明の一態様は、これらに限定されない。つまり、本実施の形態及び他の実施の形態では、様々な発明の態様が記載されているため、本発明の一態様は、特定の態様に限定されない。例えば、本発明の一態様として、電子機器700に適用した場合の例を示したが、本発明の一態様は、これに限定されない。場合によっては、又は、状況に応じて、本発明の一態様は、電子機器700に適用しなくてもよい。例えば、本発明の一態様は、別の機能を有する半導体装置に適用してもよい。例えば、本発明の一態様として、トランジスタのチャネル形成領域、ソースドレイン領域などが、酸化物半導体を有する場合の例を示したが、本発明の一態様は、これに限定されない。場合によっては、又は、状況に応じて、本発明の一態様における様々なトランジスタ、トランジスタのチャネル形成領域、又は、トランジスタのソースドレイン領域などは、様々な半導体を有していてもよい。場合によっては、又は、状況に応じて、本発明の一態様における様々なトランジスタ、トランジスタのチャネル形成領域、又は、トランジスタのソースドレイン領域などは、例えば、シリコン、ゲルマニウム、シリコンゲルマニウム、炭化シリコン、ガリウムヒ素、アルミニウムガリウムヒ素、インジウムリン、窒化ガリウム、又は、有機半導体などの少なくとも一つを有していてもよい。又は例えば、場合によっては、又は、状況に応じて、本発明の一態様における様々なトランジスタ、トランジスタのチャネル形成領域、又は、トランジスタのソースドレイン領域などは、酸化物半導体を有していなくてもよい。
Note that one embodiment of the present invention is described in this embodiment. Alternatively, in another embodiment, one embodiment of the present invention is described. Note that one embodiment of the present invention is not limited thereto. That is, in this embodiment and other embodiments, various aspects of the invention are described, and thus one embodiment of the present invention is not limited to a particular aspect. For example, as an embodiment of the present invention, an example in which the
以上、本実施の形態で示す構成、方法は、他の実施の形態で示す構成、方法と適宜組み合わせて用いることができる。 The structures and methods described in this embodiment can be combined as appropriate with any of the structures and methods described in the other embodiments.
(実施の形態2)
本実施の形態では、表示装置が有する画素の構成の一例について、図6を用いて説明を行う。
(Embodiment 2)
In this embodiment, an example of a structure of a pixel included in the display device will be described with reference to FIGS.
[画素について]
まず、画素について、図6(A1)(A2)(B)を用いて説明する。
[About pixels]
First, the pixel will be described with reference to FIGS. 6A1 to 6A2.
図6(A1)に、画素900を表示面側から見たときの上面概略図を示す。図6(A1)に示す画素900は、3つの副画素を有する。各副画素には、発光素子930EL(図6(A1)(A2)には図示しない)、トランジスタ910、及びトランジスタ912が設けられている。また、図6(A1)に示す各副画素では、発光素子930ELの発光領域(発光領域916R、発光領域916G、又は発光領域916B)を示している。なお、発光素子930ELは、トランジスタ910及びトランジスタ912側に光を射出する、所謂ボトムエミッション型の発光素子とする。
FIG. 6A1 is a schematic top view when the
また、画素900は、配線902、配線904、及び配線906等を有する。配線902は、例えば配線として機能する。配線904は、例えば配線として機能する。配線906は、例えば発光素子に電位を供給する配線として機能する。また、配線902と配線904とは、互いに交差する部分を有する。また、配線902と配線906とは、互いに交差する部分を有する。なお、ここでは、配線902と配線904、及び配線902と配線906とが交差する構成について例示したが、これに限定されず、配線904と配線906とが交差する構成としてもよい。
The
トランジスタ910は、選択トランジスタとして機能する。トランジスタ910のゲートは、配線902と電気的に接続されている。トランジスタ910のソース又はドレインの一方は、配線904と電気的に接続されている。
The
トランジスタ912は、発光素子に流れる電流を制御するトランジスタである。トランジスタ912のゲートは、トランジスタ910のソース又はドレインの他方と電気的に接続されている。トランジスタ912のソース又はドレインの一方は配線906と電気的に接続され、他方は発光素子930ELの一対の電極の一方と電気的に接続されている。
The
図6(A1)では、発光領域916R、発光領域916G、及び発光領域916Bが、それぞれ縦方向に長い短冊状の形状を有し、横方向にストライプ状に配列している。
In FIG. 6A1, the light-emitting
ここで、配線902、配線904、及び配線906は遮光性を有する。またこれ以外の層、すなわち、トランジスタ910、トランジスタ912、トランジスタに接続する配線、コンタクト、容量等を構成する各層には、透光性を有する膜を用いると好適である。図6(A2)は、図6(A1)に示す画素900を、可視光を透過する透過領域900tと、可視光を遮る遮光領域900sと、に分けて明示した例である。このように、透光性を有する膜を用いてトランジスタを作製することで、各配線が設けられる部分以外を透過領域900tとすることができる。また、発光素子の発光領域を、トランジスタ、トランジスタに接続する配線、コンタクト、容量などと重ねることができるため、画素の開口率を高めることができる。
Here, the
なお、画素の面積に対する透過領域の面積の割合が高いほど、発光素子の光取り出し効率を高めることができる。例えば、画素の面積に対する、透過領域の面積の割合は、1%以上95%以下、好ましくは10%以上90%以下、より好ましくは20%以上80%以下とすることができる。特に40%以上又は50%以上とすることが好ましく、60%以上80%以下であるとより好ましい。 Note that the higher the ratio of the area of the transmissive region to the area of the pixel, the higher the light extraction efficiency of the light emitting element. For example, the ratio of the area of the transmissive region to the area of the pixel can be 1% to 95%, preferably 10% to 90%, more preferably 20% to 80%. In particular, it is preferably 40% or more or 50% or more, and more preferably 60% or more and 80% or less.
また、図6(A2)に示す一点鎖線A−Bの切断面に相当する断面図を図6(B)に示す。なお、図6(B)では、上面図において図示していない、発光素子930EL、容量素子913、及び駆動回路部901などの断面も合わせて図示している。駆動回路部901としては、配線駆動回路部又は配線駆動回路部として用いることができる。また、駆動回路部901は、トランジスタ911を有する。
FIG. 6B is a cross-sectional view corresponding to a cross-sectional surface taken along dashed-dotted line AB in FIG. 6A2. Note that in FIG. 6B, cross sections of the light-emitting element 930EL, the
図6(B)に示すように、発光素子930ELからの光は、破線の矢印に示す方向に射出される。発光素子930ELの光は、トランジスタ910、トランジスタ912、及び容量素子913等を介して外部に取り出される。したがって、容量素子913を構成する膜などについても、透光性を有すると好ましい。容量素子913が有する透光性の領域の面積が広いほど、発光素子930ELから射出される光の減衰を抑制することができる。
As shown in FIG. 6B, light from the light-emitting element 930EL is emitted in the direction indicated by the dashed arrow. Light from the light-emitting element 930EL is extracted to the outside through the
なお、駆動回路部901においては、トランジスタ911については、遮光性であってもよい。駆動回路部901のトランジスタ911などを遮光性とすることで、駆動回路部の信頼性や、駆動能力を高めることができる。すなわち、トランジスタ911を構成するゲート電極、ソース電極、及びドレイン電極に、遮光性を有する導電膜を用いることが好ましい。またこれらに接続される配線も同様に、遮光性を有する導電膜を用いることが好ましい。
Note that in the
以上、本実施の形態で示す構成は、他の実施の形態で示す構成と適宜組み合わせて用いることができる。 As described above, the structure described in this embodiment can be combined as appropriate with any of the structures described in the other embodiments.
(実施の形態3)
本実施の形態では、実施の形態1の電子機器700とは異なる構成について、図7乃至図9を用いて説明する。
(Embodiment 3)
In this embodiment, a structure different from that of the
図7が図2で示した電子機器700と異なる点について説明する。図7で示した電子機器700が有する表示装置708aは、表示パネル708fが二つの異なる表示素子を有している。表示素子720aは、発光素子を有している。の表示素子720bは、反射型表示素子を有している。
Differences of FIG. 7 from the
図8では、図1と異なる構成について説明をする。図8で示す画素回路720は、トランジスタ15と、容量素子16と、表示素子720bと、を有している。トランジスタ15のゲートは、配線GD3と電気的に接続されている。よって、画素回路720は、第1の表示領域を表示する表示素子720aと、第2の表示領域を表示する表示素子720bとの二つの表示素子を有している。表示素子720aは、図1で示したように発光素子であることが好ましい。表示素子720bは反射型表示素子であることが好ましい。かつ、反射型表示素子は、液晶層を有していることが好ましい。また、表示素子720aと、表示素子720bとは、異なるタイミングで表示データが更新されることが好ましい。
In FIG. 8, a configuration different from FIG. 1 will be described. A
画素回路720に用いられるトランジスタは、トランジスタのオフ電流が小さいことが知られている金属酸化物を半導体層に用いることが好ましい。オフ電流が小さなトランジスタは、トランジスタがオフのときもデータを保持することができる。
A transistor used for the
例えば、表示装置708aは、近接センサ706が検知体を検出することによって表示素子720aは非表示となる。さらにディスプレイコントローラ708cがパワーゲーティングしても、トランジスタ11は、オフ電流の小さなトランジスタを用いることで、表示データを保持することができる。よって、表示データは、更新されなくても表示データが保持される。したがって、オフ電流の小さなトランジスタは、表示品質の劣化を低減させることができる。
For example, in the
また、表示素子720bは、外光を反射することで表示を行うため、消費電力を小さくすることができる。さらに、トランジスタ15は、オフ電流の小さなトランジスタを用いることで、表示データは、更新されなくても表示データが保持される。したがって、オフ電流の小さなトランジスタは、表示品質の劣化を低減させた表示を保持することができる。金属酸化物を半導体に用いたトランジスタについては実施の形態6で詳細な説明をする。
Further, since the
図9では、図5と異なる構成について説明をする。図9で示す画素回路720は、トランジスタ15と、容量素子16と、表示素子720bとを有している。表示素子720bの説明は省略する。
9, a configuration different from that in FIG. 5 will be described. A
画素回路720が有するトランジスタの数、表示素子の数などが異なる構成であっても、近接センサ706と、スイッチ10と、を利用したアイドリング・ストップ駆動で表示を制御することができる。表示装置708aは、表示素子720aが有する発光素子の表示又は非表示を簡便に制御することができる。さらに、表示装置708aは、表示素子720bが有する反射型表示素子を用いて、外光を反射することで表示を保持することができる。
Even when the number of transistors included in the
したがって、表示装置708aは、自発光のため電力を消費する表示素子720aを近接センサ706によって非表示に移行し、電力を消費しない反射型表示素子を用いて表示を保持することができる。反射型表示素子がオフの小さなトランジスタ15を用いて表示を保持することを、表示のアイドリング・ストップ駆動ということができる。即ち、表示装置708aが有する画素回路720は、非表示のアイドリング・ストップ駆動と、表示のアイドリング・ストップ駆動とを、同じタイミングで用いることで消費電力を小さくすることができる。
Accordingly, the
さらに、ディスプレイコントローラ708cは、近接センサ706から出力信号Soutが与えられることで、パワーゲーティング機能を備えることができる。したがって電子機器700は、表示素子720bの表示を保持したまま、さらに、消費電力を小さくすることができる。
Furthermore, the
以上、本実施の形態で示す構成、方法は、他の実施の形態で示す構成、方法と適宜組み合わせて用いることができる。 The structures and methods described in this embodiment can be combined as appropriate with any of the structures and methods described in the other embodiments.
(実施の形態4)
本実施の形態では、ハイブリッドディスプレイについて説明する。
(Embodiment 4)
In this embodiment, a hybrid display will be described.
また、ハイブリッド表示方法とは、同一画素又は同一副画素において複数の光を表示し、文字又は/及び画像を表示する方法である。また、ハイブリッドディスプレイとは、表示部に含まれる同一画素又は同一副画素において複数の光を表示し、文字又は/及び画像を表示する集合体である。 The hybrid display method is a method of displaying a plurality of lights in the same pixel or the same sub-pixel and displaying characters or / and images. The hybrid display is an aggregate that displays a plurality of lights and displays characters or / and images in the same pixel or the same sub-pixel included in the display unit.
ハイブリッド表示方法の一例としては、同一画素又は同一副画素において、第1の光と、第2の光の表示タイミングを異ならせて表示する方法がある。このとき、同一画素又は同一副画素において、同一色調(赤、緑、又は青、もしくはシアン、マゼンタ、又はイエローのいずれかの一)の第1の光及び第2の光を同時に表示し、表示部において文字又は/及び画像を表示させることができる。 As an example of the hybrid display method, there is a method in which display is performed with different display timings of the first light and the second light in the same pixel or the same sub-pixel. At this time, the first light and the second light having the same color tone (red, green, or blue, or any one of cyan, magenta, or yellow) are simultaneously displayed and displayed in the same pixel or the same sub-pixel. Characters and / or images can be displayed in the section.
また、ハイブリッド表示方法の一例としては、反射光と自発光とを同一画素又は同一副画素で表示する方法がある。同一色調の反射光及び自発光(例えば、OLED(Organic Light Emitting Diode)光、LED光等)を、同一画素又は同一副画素で、同時に表示させることができる。 Further, as an example of the hybrid display method, there is a method of displaying reflected light and self-light emission by the same pixel or the same sub-pixel. Reflected light of the same color and self-emission (for example, OLED (Organic Light Emitting Diode) light, LED light, etc.) can be simultaneously displayed on the same pixel or the same sub-pixel.
なお、ハイブリッド表示方法において、同一画素又は同一副画素ではなく、隣接する画素又は隣接する副画素において、複数の光を表示してもよい(1の一部)。また、第1の光及び第2の光を同時に表示するとは、人の目の感覚でちらつきを感知しない程度に第1の光及び第2の光を同じ期間表示することをいい、人の目の感覚でちらつきを感知しなければ、第1の光の表示期間と第2の光の表示期間がずれていてもよい。 Note that in the hybrid display method, a plurality of lights may be displayed not in the same pixel or the same subpixel but in an adjacent pixel or an adjacent subpixel (part of 1). In addition, displaying the first light and the second light at the same time means displaying the first light and the second light for the same period to the extent that the flicker is not sensed by human eyes. If the flicker is not sensed with the sense, the display period of the first light and the display period of the second light may be shifted.
また、ハイブリッドディスプレイは、同一の画素又は同一の副画素において、複数の表示素子を有し、同じ期間に複数の表示素子それぞれが表示する集合体である。また、ハイブリッドディスプレイは、同一の画素又は同一の副画素において、複数の表示素子と、表示素子を駆動する能動素子とを有する。能動素子として、スイッチ、トランジスタ、薄膜トランジスタ等がある。複数の表示素子それぞれに能動素子が接続されているため、複数の表示素子それぞれの表示を個別に制御することができる。 The hybrid display is an aggregate that includes a plurality of display elements in the same pixel or the same sub-pixel, and each of the plurality of display elements displays in the same period. In addition, the hybrid display includes a plurality of display elements and active elements that drive the display elements in the same pixel or the same sub-pixel. Examples of active elements include switches, transistors, and thin film transistors. Since the active element is connected to each of the plurality of display elements, the display of each of the plurality of display elements can be individually controlled.
なお、本明細書等において、上記構成のいずれか1つ又は複数の表現を満たすものを、ハイブリッド表示という。 Note that in this specification and the like, a display that satisfies any one or more expressions of the above configuration is referred to as a hybrid display.
また、ハイブリッドディスプレイは、同一画素又は同一副画素に複数の表示素子を有する。なお、複数の表示素子としては、例えば、光を反射する反射型素子と、光を射出する自発光素子とが挙げられる。なお、反射型素子と、自発光素子とは、それぞれ独立に制御することができる。ハイブリッドディスプレイは、表示部において、反射光、及び自発光のいずれか一方又は双方を用いて、文字及び/又は画像を表示する機能を有する。 Moreover, the hybrid display has a plurality of display elements in the same pixel or the same sub-pixel. Examples of the plurality of display elements include a reflective element that reflects light and a self-luminous element that emits light. Note that the reflective element and the self-luminous element can be controlled independently. The hybrid display has a function of displaying characters and / or images using either one or both of reflected light and self-light emission in the display unit.
本発明の一態様の表示装置は、可視光を反射する第1の表示素子が設けられた画素を有することができる。又は、可視光を発する第2の表示素子が設けられた画素を有することができる。又は、第1の表示素子及び第2の表示素子が設けられた画素を有することができる。 The display device of one embodiment of the present invention can include a pixel provided with a first display element that reflects visible light. Alternatively, a pixel provided with a second display element that emits visible light can be provided. Alternatively, the pixel can include a pixel provided with a first display element and a second display element.
本実施の形態では、可視光を反射する第1の表示素子と、可視光を発する第2の表示素子とを有する表示装置について説明する。 In this embodiment mode, a display device including a first display element that reflects visible light and a second display element that emits visible light will be described.
表示装置は、第1の表示素子が反射する第1の光と、第2の表示素子が発する第2の光のうち、いずれか一方、又は両方により、画像を表示する機能を有する。又は、表示装置は、第1の表示素子が反射する第1の光の光量と、第2の表示素子が発する第2の光の光量と、をそれぞれ制御することにより、階調を表現する機能を有する。 The display device has a function of displaying an image with one or both of first light reflected by the first display element and second light emitted by the second display element. Alternatively, the display device functions to express gradation by controlling the amount of first light reflected by the first display element and the amount of second light emitted by the second display element, respectively. Have
また、表示装置は、第1の表示素子の反射光の光量を制御することにより階調を表現する第1の画素と、第2の表示素子からの発光の光量を制御することにより階調を表現する第2の画素を有する構成とすることが好ましい。第1の画素及び第2の画素は、例えばそれぞれマトリクス状に複数配置され、表示部を構成する。 In addition, the display device controls the first pixel that expresses gradation by controlling the amount of reflected light from the first display element, and the gradation by controlling the amount of light emitted from the second display element. A structure including the second pixel to be expressed is preferable. A plurality of first pixels and second pixels are arranged in a matrix, for example, and constitute a display unit.
また、第1の画素と第2の画素は、同数且つ同ピッチで、表示領域内に配置されていることが好ましい。このとき、隣接する第1の画素と第2の画素を合わせて、画素ユニットと呼ぶことができる。これにより、後述するように複数の第1の画素のみで表示された画像と、複数の第2の画素のみで表示された画像、ならびに複数の第1の画素及び複数の第2の画素の両方で表示された画像のそれぞれは、同じ表示領域に表示することができる。 In addition, it is preferable that the first pixels and the second pixels are arranged in the display area with the same number and the same pitch. At this time, the adjacent first pixel and second pixel can be collectively referred to as a pixel unit. Thereby, as will be described later, an image displayed with only the plurality of first pixels, an image displayed with only the plurality of second pixels, and both the plurality of first pixels and the plurality of second pixels. Each of the images displayed in can be displayed in the same display area.
第1の画素が有する第1の表示素子には、外光を反射して表示する素子を用いることができる。このような素子は、光源を持たないため、表示の際の消費電力を極めて小さくすることが可能となる。 As the first display element included in the first pixel, an element that reflects external light for display can be used. Since such an element does not have a light source, power consumption during display can be extremely reduced.
第1の表示素子には、代表的には反射型の液晶素子を用いることができる。又は、第1の表示素子として、シャッター方式のMEMS(Micro Electro Mechanical System)素子、光干渉方式のMEMS素子の他、マイクロカプセル方式、電気泳動方式、エレクトロウェッティング方式、電子粉流体(登録商標)方式等を適用した素子などを用いることができる。 As the first display element, a reflective liquid crystal element can be typically used. Alternatively, as the first display element, in addition to a shutter type MEMS (Micro Electro Mechanical System) element, an optical interference type MEMS element, a microcapsule type, an electrophoretic type, an electrowetting type, an electropowder fluid (registered trademark) An element to which a method or the like is applied can be used.
第2の画素が有する第2の表示素子は光源を有し、その光源からの光を利用して表示する素子を用いることができる。特に、電界を印加することにより発光性の物質から発光を取り出すことのできる、電界発光素子を用いることが好ましい。このような画素が射出する光は、その輝度や色度が外光に左右されることがないため、色再現性が高く(色域が広く)、且つコントラストの高い、つまり鮮やかな表示を行うことができる。 The second display element included in the second pixel includes a light source, and an element that performs display using light from the light source can be used. In particular, an electroluminescent element that can extract light emitted from a light-emitting substance by applying an electric field is preferably used. The light emitted from such a pixel is not affected by the brightness or chromaticity of the light, and therefore has high color reproducibility (wide color gamut) and high contrast, that is, vivid display. be able to.
第2の表示素子には、例えばOLED(、LED(Light Emitting Diode)、QLED(Quantum−dot Light Emitting Diode)、半導体レーザなどの自発光性の発光素子を用いることができる。又は、第2の画素が有する表示素子として、光源であるバックライトと、バックライトからの光の透過光の光量を制御する透過型の液晶素子とを組み合わせたものを用いてもよい。 As the second display element, for example, a self-luminous light emitting element such as an OLED (LED (Light Emitting Diode), a QLED (Quantum-Dot Light Emitting Diode), a semiconductor laser, or the like can be used. As a display element included in a pixel, a combination of a backlight that is a light source and a transmissive liquid crystal element that controls the amount of transmitted light from the backlight may be used.
第1の画素は、例えば白色(W)を呈する副画素、又は例えば赤色(R)、緑色(G)、青色(B)の3色の光をそれぞれ呈する副画素を有する構成とすることができる。また、第2の画素も同様に、例えば白色(W)を呈する副画素、又は例えば赤色(R)、緑色(G)、青色(B)の3色の光をそれぞれ呈する副画素を有する構成とすることができる。なお、第1の画素及び第2の画素がそれぞれ有する副画素は、4色以上であってもよい。副画素の種類が多いほど、消費電力を低減することが可能で、また色再現性を高めることができる。 The first pixel can include a sub-pixel that exhibits white (W), for example, or a sub-pixel that exhibits light of three colors, for example, red (R), green (G), and blue (B). . Similarly, the second pixel includes a sub-pixel that exhibits, for example, white (W), or a sub-pixel that exhibits, for example, three colors of light of red (R), green (G), and blue (B). can do. Note that the subpixels included in each of the first pixel and the second pixel may have four or more colors. As the number of subpixels increases, power consumption can be reduced and color reproducibility can be improved.
本発明の一態様は、第1の画素で画像を表示する第1のモード、第2の画素で画像を表示する第2のモード、及び第1の画素及び第2の画素で画像を表示する第3のモードを切り替えることができる。また、第1の画素及び第2の画素のそれぞれに異なる画像信号を入力し、合成画像を表示することもできる。 According to one embodiment of the present invention, a first mode in which an image is displayed with a first pixel, a second mode in which an image is displayed with a second pixel, and an image is displayed with the first pixel and the second pixel. The third mode can be switched. In addition, a different image signal can be input to each of the first pixel and the second pixel to display a composite image.
第1のモードは、第1の表示素子による反射光を用いて画像を表示するモードである。第1のモードは光源が不要であるため、極めて低消費電力な駆動モードである。例えば、外光の照度が十分高く、且つ外光が白色光又はその近傍の光である場合に有効である。第1のモードは、例えば本や書類などの文字情報を表示することに適した表示モードである。また、反射光を用いるため、目に優しい表示を行うことができ、目が疲れにくいという効果を奏する。 The first mode is a mode in which an image is displayed using reflected light from the first display element. The first mode is a driving mode with extremely low power consumption because no light source is required. For example, it is effective when the illuminance of outside light is sufficiently high and the outside light is white light or light in the vicinity thereof. The first mode is a display mode suitable for displaying character information such as books and documents. In addition, since the reflected light is used, it is possible to perform display that is kind to the eyes, and the effect that the eyes are less tired is achieved.
第2のモードでは、第2の表示素子による発光を利用して画像を表示するモードである。そのため、外光の照度や色度によらず、極めて鮮やかな(コントラストが高く、且つ色再現性の高い)表示を行うことができる。例えば、夜間や暗い室内など、外光の照度が極めて小さい場合などに有効である。また外光が暗い場合、明るい表示を行うと使用者が眩しく感じてしまう場合がある。これを防ぐために、第2のモードでは輝度を抑えた表示を行うことが好ましい。またこれにより、眩しさを抑えることに加え、消費電力も低減することができる。第2のモードは、鮮やかな画像や滑らかな動画などを表示することに適したモードである。 In the second mode, an image is displayed using light emitted from the second display element. Therefore, an extremely vivid display (high contrast and high color reproducibility) can be performed regardless of the illuminance and chromaticity of external light. For example, it is effective when the illuminance of outside light is extremely small, such as at night or in a dark room. Further, when the outside light is dark, the user may feel dazzled when performing bright display. In order to prevent this, it is preferable to perform display with reduced luminance in the second mode. Thereby, in addition to suppressing glare, power consumption can also be reduced. The second mode is a mode suitable for displaying a vivid image or a smooth moving image.
第3のモードでは、第1の表示素子による反射光と、第2の表示素子による発光の両方を利用して表示を行うモードである。具体的には、第1の画素が呈する光と、第1の画素と隣接する第2の画素が呈する光を混色させることにより、1つの色を表現するように駆動する。第1のモードよりも鮮やかな表示をしつつ、第2のモードよりも消費電力を抑えることができる。例えば、室内照明下や、朝方や夕方の時間帯など、外光の照度が比較的低い場合や、外光の色度が白色ではない場合などに有効である。 In the third mode, display is performed using both reflected light from the first display element and light emission from the second display element. Specifically, driving is performed so as to express one color by mixing light emitted by the first pixel and light emitted by the second pixel adjacent to the first pixel. While displaying more vividly than in the first mode, it is possible to suppress power consumption as compared with the second mode. For example, it is effective when the illuminance of outside light is relatively low, such as under room lighting or in the morning or evening hours, or when the chromaticity of outside light is not white.
以下では、本発明の一態様のより具体的な例について、図面を参照して説明する。 Hereinafter, more specific examples of one embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[表示装置の構成例] [Configuration example of display device]
図10は、本発明の一態様の表示装置が有する表示領域70を説明する図である。表示領域70は、マトリクス状に配置された複数の画素ユニット75を有する。画素ユニット75は、画素76と、画素77を有する。
FIG. 10 illustrates a
図10では、画素76及び画素77が、それぞれ赤色(R)、緑色(G)、青色(B)の3色に対応する表示素子を有する場合の例を示している。
FIG. 10 illustrates an example in which the
画素76は、赤色(R)に対応する表示素子76R、緑色(G)に対応する表示素子76G、青色(B)に対応する表示素子76Bを有する。表示素子76R、76G、76Bはそれぞれ、光源の光を利用した第2の表示素子である。
The
画素77は、赤色(R)に対応する表示素子77R、緑色(G)に対応する表示素子77G、青色(B)に対応する表示素子77Bを有する。表示素子77R、77G、77Bはそれぞれ、外光の反射を利用した第1の表示素子である。
The
以上が表示装置の構成例についての説明である。 The above is the description of the configuration example of the display device.
[画素ユニットの構成例]
続いて、図11(A)、(B)、(C)を用いて画素ユニット75について説明する。図11(A)、(B)、(C)は、画素ユニット75の構成例を示す模式図である。
[Configuration example of pixel unit]
Next, the
画素76は、表示素子76R、表示素子76G、表示素子76Bを有する。表示素子76Rは、光源を有し、画素76に入力される第2の階調値に含まれる赤色に対応する階調値に応じた輝度の赤色の光R2を、表示面側に射出する。表示素子76G、表示素子76Bも同様に、それぞれ緑色の光G2又は青色の光B2を、表示面側に射出する。
The
画素77は、表示素子77R、表示素子77G、表示素子77Bを有する。表示素子77Rは、外光を反射し、画素77に入力される第1の階調値に含まれる赤色に対応する階調値に応じた輝度の赤色の光R1を、表示面側に射出する。表示素子77G、表示素子77Bも同様に、それぞれ緑色の光G1又は青色の光B1を、表示面側に射出する。
The
〔第1のモード〕
図11(A)は、外光を反射する表示素子77R、表示素子77G、表示素子77Bを駆動して画像を表示する動作モードの例を示している。図11(A)に示すように、画素ユニット75は、例えば外光の照度が十分に高い場合などでは、画素76を駆動させずに、画素77からの光(光R1、光G1、および光B1)のみを混色させることにより、所定の色の光79を表示面側に射出することもできる。これにより、極めて低消費電力な駆動を行うことができる。
[First mode]
FIG. 11A illustrates an example of an operation mode in which an image is displayed by driving the
〔第2のモード〕
図11(B)は、表示素子76R、表示素子76G、表示素子76Bを駆動して画像を表示する動作モードの例を示している。図11(B)に示すように、画素ユニット75は、例えば外光の照度が極めて小さい場合などでは、画素77を駆動させずに、画素76からの光(光R2、光G2、および光B2)のみを混色させることにより、所定の色の光79を表示面側に射出することもできる。これにより鮮やかな表示を行うことができる。また外光の照度が小さい場合に輝度を低くすることで、使用者が感じる眩しさを抑えると共に消費電力を低減できる。
[Second mode]
FIG. 11B illustrates an example of an operation mode in which the
〔第3のモード〕
図11(C)は、外光を反射する表示素子77R、表示素子77G、表示素子77Bと、光を発する表示素子76R、表示素子76G、表示素子76Bの両方を駆動して画像を表示する動作モードの例を示している。図11(C)に示すように、画素ユニット75は、光R1、光G1、光B1、光R2、光G2、及び光B2の6つの光を混色させることにより、所定の色の光79を表示面側に射出することができる。
[Third mode]
FIG. 11C illustrates an operation in which an image is displayed by driving both the
したがって、実施の形態2で示した表示パネル708fは、発光型の表示素子720aと、反射型の表示素子720bとを有しているため、選択領域を表示するのに好適である。例えば、反射型の表示素子で表示領域70の表示を行っているときに、発光型の表示素子で、選択領域を表示することができる。また、発光型の表示素子で表示領域70の表示を行っているときに、反射型の表示素子で、選択領域を表示してもよい。もしくは、反射型の表示素子の階調データを変更することで選択領域を表示してもよいし、発光型の表示素子の階調データを変更することで選択領域を表示してもよい。
Therefore, since the
以上が画素ユニット75の構成例についての説明である。
The above is the description of the configuration example of the
本実施の形態は、少なくともその一部を本明細書中に記載する他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することができる。 This embodiment can be implemented in appropriate combination with at least part of the other embodiments described in this specification.
(実施の形態5)
以下では、実施の形態3で説明したハイブリッドディスプレイの構成の具体例について説明する。以下で例示する表示パネルは、反射型の液晶素子と、発光素子の両方を有し、透過モードと反射モードの両方の表示を行うことのできる、表示パネルである。
(Embodiment 5)
Hereinafter, a specific example of the configuration of the hybrid display described in the third embodiment will be described. The display panel exemplified below is a display panel that includes both a reflective liquid crystal element and a light-emitting element and can perform both transmission mode and reflection mode displays.
[構成例]
図12(A)は、表示装置400の構成の一例を示すブロック図である。表示装置400は、表示部362にマトリクス状に配列した複数の画素410を有する。また表示装置400は、回路GDと、回路SDを有する。また、方向Rに配列した複数の画素410、回路GDと電気的に接続する複数の配線GD1、複数の配線GD2、複数の配線ANO、及び複数の配線CSCOMを有する。また、方向Cに配列した複数の画素410、回路SDと電気的に接続する複数の配線S1、及び複数の配線S2を有する。
[Configuration example]
FIG. 12A is a block diagram illustrating an example of a structure of the
なお、ここでは簡単のために回路GDと回路SDを1つずつ有する構成を示したが、液晶素子を駆動する回路GD及び回路SDと、発光素子を駆動する回路GD及び回路SDとを、別々に設けてもよい。 Note that, here, for the sake of simplicity, a configuration including one circuit GD and one circuit SD is shown; however, the circuit GD and the circuit SD that drive the liquid crystal element and the circuit GD and the circuit SD that drive the light emitting element are separately provided. May be provided.
画素410は、反射型の液晶素子と、発光素子を有する。画素410において、液晶素子と発光素子とは、互いに重なる部分を有する。
The
図12(B1)は、画素410が有する導電層311bの構成例を示す。導電層311bは、画素410における液晶素子の反射電極として機能する。また導電層311bには、開口451が設けられている。
FIG. 12B1 illustrates a configuration example of the
図12(B1)には、導電層311bと重なる領域に位置する発光素子360を破線で示している。発光素子360は、導電層311bが有する開口451と重ねて配置されている。これにより、発光素子360が発する光は、開口451を介して表示面側に射出される。
In FIG. 12B1, the light-emitting
図12(B1)では、方向Rに隣接する画素410が異なる色に対応する画素である。このとき、図12(B1)に示すように、方向Rに隣接する2つの画素において、開口451が一列に配列されないように、導電層311bの異なる位置に設けられていることが好ましい。これにより、2つの発光素子360を離すことが可能で、発光素子360が発する光が隣接する画素410が有する着色層に入射してしまう現象(クロストークともいう)を抑制することができる。また、隣接する2つの発光素子360を離して配置することができるため、発光素子360のEL層をシャドウマスク等により作り分ける場合であっても、高い精細度の表示装置を実現できる。
In FIG. 12B1, the
また、図12(B2)に示すような配列としてもよい。 Alternatively, an arrangement as shown in FIG.
非開口部の総面積に対する開口451の総面積の比の値が大きすぎると、液晶素子を用いた表示が暗くなってしまう。また、非開口部の総面積に対する開口451の総面積の比の値が小さすぎると、発光素子360を用いた表示が暗くなってしまう。
If the ratio of the total area of the
また、反射電極として機能する導電層311bに設ける開口451の面積が小さすぎると、発光素子360が射出する光から取り出せる光の効率が低下してしまう。
In addition, when the area of the
開口451の形状は、例えば多角形、四角形、楕円形、円形又は十字等の形状とすることができる。また、細長い筋状、スリット状、市松模様状の形状としてもよい。また、開口451を隣接する画素に寄せて配置してもよい。好ましくは、開口451を同じ色を表示する他の画素に寄せて配置する。これにより、クロストークを抑制できる。
The shape of the
[回路構成例]
図13は、画素410の構成例を示す回路図である。図13では、隣接する2つの画素410を示している。図10と異なる点は、画素回路が有する容量素子へ画像データを書き込む配線S1及び配線S2を有している例を示している。
[Circuit configuration example]
FIG. 13 is a circuit diagram illustrating a configuration example of the
画素410は、スイッチSW1、容量素子C1、液晶素子340、スイッチSW2、トランジスタM、容量素子C2、及び発光素子360等を有する。また、画素410には、配線GD1、配線GD3、配線ANO、配線CSCOM、配線S1、及び配線S2が電気的に接続されている。また、図13では、液晶素子340と電気的に接続する配線VCOM1、及び発光素子360と電気的に接続する配線VCOM2を示している。
The
図13では、スイッチSW1及びスイッチSW2に、トランジスタを用いた場合の例を示している。 FIG. 13 shows an example in which transistors are used for the switch SW1 and the switch SW2.
スイッチSW1は、ゲートが配線GD3と接続され、ソース又はドレインの一方が配線S1と接続され、ソース又はドレインの他方が容量素子C1の一方の電極、及び液晶素子340の一方の電極と接続されている。容量素子C1は、他方の電極が配線CSCOMと接続されている。液晶素子340は、他方の電極が配線VCOM1と接続されている。
The switch SW1 has a gate connected to the wiring GD3, one of the source and the drain connected to the wiring S1, and the other of the source and the drain connected to one electrode of the capacitor C1 and one electrode of the
また、スイッチSW2は、ゲートが配線GD1と接続され、ソース又はドレインの一方が配線S2と接続され、ソース又はドレインの他方が、容量素子C2の一方の電極、トランジスタMのゲートと接続されている。容量素子C2は、他方の電極が配線CSCOMと接続されている。トランジスタMは、ソース又はドレインの他方が発光素子360の一方の電極と接続されている。発光素子360は、他方の電極が配線VCOM2と接続されている。
The switch SW2 has a gate connected to the wiring GD1, one of a source and a drain connected to the wiring S2, and the other of the source and the drain connected to one electrode of the capacitor C2 and the gate of the transistor M. . The other electrode of the capacitor C2 is connected to the wiring CSCOM. In the transistor M, the other of the source and the drain is connected to one electrode of the
図13では、トランジスタMが半導体を挟む2つのゲートを有し、これらが接続されている例を示している。これにより、トランジスタMが流すことのできる電流を増大させることができる。 FIG. 13 shows an example in which the transistor M has two gates sandwiching a semiconductor and these are connected. As a result, the current that can be passed by the transistor M can be increased.
配線GD3には、スイッチSW1を導通状態又は非導通状態に制御する信号を与えることができる。配線VCOM1には、所定の電位を与えることができる。配線S1には、液晶素子340が有する液晶の配向状態を制御する信号を与えることができる。配線CSCOMには、所定の電位を与えることができる。
A signal for controlling the switch SW1 to be in a conductive state or a non-conductive state can be supplied to the wiring GD3. A predetermined potential can be applied to the wiring VCOM1. A signal for controlling the alignment state of the liquid crystal included in the
配線GD1には、スイッチSW2を導通状態又は非導通状態に制御する信号を与えることができる。配線VCOM2及び配線ANOには、発光素子360が発光する電位差が生じる電位をそれぞれ与えることができる。配線S2には、トランジスタMの導通状態を制御する信号を与えることができる。
A signal for controlling the switch SW2 to be in a conductive state or a non-conductive state can be supplied to the wiring GD1. The wiring VCOM2 and the wiring ANO can each be supplied with a potential at which a potential difference generated by the
図13に示す画素410は、例えば、反射モードの表示を行う場合には、配線GD3及び配線S1に与える信号により駆動し、液晶素子340による光学変調を利用して表示することができる。また、透過モードで表示を行う場合には、配線GD1及び配線S2に与える信号により駆動し、発光素子360を発光させて表示することができる。また、両方のモードで駆動する場合には、配線GD1、配線GD3、配線S1及び配線S2のそれぞれに与える信号により駆動することができる。
For example, in the case of performing reflection mode display, the
なお、図14では一つの画素410に、一つの液晶素子340と一つの発光素子360とを有する例を示したが、これに限られない。図14(A)は、一つの画素410に一つの液晶素子340と4つの発光素子360(発光素子360r、360GD360b、360w)を有する例を示している。
Note that although FIG. 14 illustrates an example in which one
図14(A)では図13の例に加えて、画素410に配線GD4及び配線S3が接続されている。
In FIG. 14A, in addition to the example of FIG. 13, a wiring GD4 and a wiring S3 are connected to the
図14(A)に示す例では、例えば4つの発光素子360を、それぞれ赤色(R)、緑色(G)、青色(B)、及び白色(W)を呈する発光素子を用いることができる。また液晶素子340として、白色を呈する反射型の液晶素子を用いることができる。これにより、反射モードの表示を行う場合には、反射率の高い白色の表示を行うことができる。また透過モードで表示を行う場合には、演色性の高い表示を低い電力で行うことができる。
In the example illustrated in FIG. 14A, for example, four light-emitting
また、図14(B)には、画素410の構成例を示している。画素410は、電極311が有する開口部と重なる発光素子360wと、電極311の周囲に配置された発光素子360r、発光素子360g、及び発光素子360bとを有する。発光素子360r、発光素子360g、及び発光素子360bは、発光面積がほぼ同等であることが好ましい。
FIG. 14B illustrates a configuration example of the
[表示パネルの構成例]
図15は、本発明の一態様の表示パネル300の斜視概略図である。表示パネル300は、基板351と基板361とが貼り合わされた構成を有する。図15では、基板361を破線で明示している。
[Display panel configuration example]
FIG. 15 is a schematic perspective view of a
表示パネル300は、表示部362、回路364、配線365等を有する。基板351には、例えば回路364、配線365、及び画素電極として機能する導電層311b等が設けられる。また図15では基板351上にIC373とFPC372が実装されている例を示している。そのため、図15に示す構成は、表示パネル300とFPC372及びIC373を有する表示モジュールと言うこともできる。
The
回路364は、例えば走査線駆動回路として機能する回路を用いることができる。
As the
配線365は、表示部や回路364に信号や電力を供給する機能を有する。当該信号や電力は、FPC372を介して外部、又はIC373から配線365に入力される。
The
また、図15では、COG(Chip On Glass)方式等により、基板351にIC373が設けられている例を示している。IC373は、例えば走査線駆動回路、又は配線駆動回路などとしての機能を有するICを適用できる。なお表示パネル300が走査線駆動回路及び配線駆動回路として機能する回路を備える場合や、走査線駆動回路や配線駆動回路として機能する回路を外部に設け、FPC372を介して表示パネル300を駆動するための信号を入力する場合などでは、IC373を設けない構成としてもよい。また、IC373を、COF(Chip On Film)方式等により、FPC372に実装してもよい。
FIG. 15 illustrates an example in which the
図15には、表示部362の一部の拡大図を示している。表示部362には、複数の表示素子が有する導電層311bがマトリクス状に配置されている。導電層311bは、可視光を反射する機能を有し、後述する液晶素子340の反射電極として機能する。
FIG. 15 shows an enlarged view of a part of the
また、図15に示すように、導電層311bは開口を有する。さらに導電層311bよりも基板351側に、発光素子360を有する。発光素子360からの光は、導電層311bの開口を介して基板361側に射出される。
As shown in FIG. 15, the
また、基板361上には入力装置366を設けることができる。例えば、シート状の静電容量方式のタッチセンサを表示部362に重ねて設ける構成とすればよい。又は、基板361と基板351との間にタッチセンサを設けてもよい。基板361と基板351との間にタッチセンサを設ける場合は、静電容量方式のタッチセンサのほか、光電変換素子を用いた光学式のタッチセンサを適用してもよい。
An
[断面構成例1]
図16に、図15で例示した表示パネルの、FPC372を含む領域の一部、回路364を含む領域の一部及び表示部362を含む領域の一部をそれぞれ切断したときの断面の一例を示す。
[Cross-section configuration example 1]
FIG. 16 illustrates an example of a cross section of the display panel illustrated in FIG. 15 when a part of the region including the
表示パネルは、基板351と基板361の間に、絶縁層220を有する。また基板351と絶縁層220の間に、発光素子360、トランジスタ201、トランジスタ205、トランジスタ206、着色層134等を有する。また絶縁層220と基板361の間に、液晶素子340、着色層135等を有する。また基板361と絶縁層220は接着層143を介して接着され、基板351と絶縁層220は接着層142を介して接着されている。
The display panel includes an insulating
トランジスタ206は、液晶素子340と電気的に接続し、トランジスタ205は、発光素子360と電気的に接続する。トランジスタ205とトランジスタ206は、いずれも絶縁層220の基板351側の面上に形成されているため、これらを同一の工程を用いて作製することができる。
The
基板361には、着色層135、遮光層136、絶縁層125、及び液晶素子340の共通電極として機能する導電層313、配向膜133b、絶縁層117等が設けられている。絶縁層117は、液晶素子340のセルギャップを保持するためのスペーサとして機能する。
The
絶縁層220の基板351側には、絶縁層211、絶縁層212、絶縁層213、絶縁層214、絶縁層215等の絶縁層が設けられている。絶縁層211は、その一部が各トランジスタのゲート絶縁層として機能する。絶縁層212、絶縁層213、及び絶縁層214は、各トランジスタを覆って設けられている。また絶縁層214を覆って絶縁層215が設けられている。絶縁層214及び絶縁層215は、平坦化層としての機能を有する。なお、ここではトランジスタ等を覆う絶縁層として、絶縁層212、絶縁層213、絶縁層214の3層を有する場合について示しているが、これに限られず4層以上であってもよいし、単層、又は2層であってもよい。また平坦化層として機能する絶縁層214は、不要であれば設けなくてもよい。
On the
また、トランジスタ201、トランジスタ205、及びトランジスタ206は、一部がゲートとして機能する導電層221、一部がソース又はドレインとして機能する導電層222、半導体層231を有する。ここでは、同一の導電膜を加工して得られる複数の層に、同じハッチングパターンを付している。
The
液晶素子340は反射型の液晶素子である。液晶素子340は、導電層370、液晶312、導電層313が積層された積層構造を有する。また、導電層370の基板351側に接して、可視光を反射する導電層311bが設けられている。導電層311bは開口251を有する。また、導電層370及び導電層313は可視光を透過する材料を含む。また、液晶312と導電層370の間に配向膜133aが設けられ、液晶312と導電層313の間に配向膜133bが設けられている。
The
基板361の外側の面には、光拡散板129及び偏光板140を配置する。偏光板140としては直線偏光板を用いてもよいが、円偏光板を用いることもできる。円偏光板としては、例えば直線偏光板と1/4波長位相差板を積層したものを用いることができる。これにより、外光反射を抑制することができる。また、外光反射を抑制するために光拡散板129が設けられる。また、偏光板の種類に応じて、液晶素子340に用いる液晶素子のセルギャップ、配向、駆動電圧等を調整することで、所望のコントラストが実現されるようにすればよい。
A
液晶素子340において、導電層311bは可視光を反射する機能を有し、導電層313は可視光を透過する機能を有する。基板361側から入射した光は、偏光板140により偏光され、導電層313、液晶312を透過し、導電層311bで反射する。そして、液晶312及び導電層313を再度透過して、偏光板140に達する。このとき、導電層311bと導電層313の間に与える電圧によって液晶の配向を制御し、光の光学変調を制御することができる。すなわち、偏光板140を介して射出される光の強度を制御することができる。また光は着色層135によって特定の波長領域以外の光が吸収されることにより、取り出される光は、例えば赤色を呈する光となる。
In the
発光素子360は、ボトムエミッション型の発光素子である。発光素子360は、絶縁層220側から導電層191、EL層192、及び導電層193bの順に積層された積層構造を有する。また導電層193bを覆って導電層193aが設けられている。導電層193bは可視光を反射する材料を含み、導電層191及び導電層193aは可視光を透過する材料を含む。発光素子360が発する光は、着色層134、絶縁層220、開口251、導電層313等を介して、基板361側に射出される。
The
ここで、図16に示すように、開口251には可視光を透過する導電層370が設けられていることが好ましい。これにより、開口251と重なる領域においてもそれ以外の領域と同様に液晶312が配向するため、これらの領域の境界部で液晶の配向不良が生じ、意図しない光が漏れてしまうことを抑制できる。
Here, as illustrated in FIG. 16, it is preferable that the
導電層191の端部を覆う絶縁層216上には、絶縁層217が設けられている。絶縁層217は、絶縁層220と基板351が必要以上に接近することを抑制するスペーサとしての機能を有する。またEL層192や導電層193aを遮蔽マスク(メタルマスク)を用いて形成する場合には、当該遮蔽マスクが被形成面に接触することを抑制するための機能を有していてもよい。なお、絶縁層217は不要であれば設けなくてもよい。
An insulating
トランジスタ205のソース又はドレインの一方は、導電層224を介して発光素子360の導電層191と電気的に接続されている。
One of a source and a drain of the
トランジスタ206のソース又はドレインの一方は、接続部207を介して導電層311bと電気的に接続されている。導電層311bと導電層370は接して設けられ、これらは電気的に接続されている。ここで、接続部207は、絶縁層220に設けられた開口を介して、絶縁層220の両面に設けられる導電層同士を接続する部分である。
One of a source and a drain of the
基板351の基板361と重ならない領域には、接続部204が設けられている。接続部204は、接続層242を介してFPC372と電気的に接続されている。接続部204は接続部207と同様の構成を有している。接続部204の上面は、導電層370と同一の導電膜を加工して得られた導電層が露出している。これにより、接続部204とFPC372とを接続層242を介して電気的に接続することができる。
A
接着層143が設けられる一部の領域には、接続部252が設けられている。接続部252において、導電層370と同一の導電膜を加工して得られた導電層と、導電層313の一部が、接続体243により電気的に接続されている。したがって、基板361側に形成された導電層313に、基板351側に接続されたFPC372から入力される信号又は電位を、接続部252を介して供給することができる。
A
接続体243としては、例えば導電性の粒子を用いることができる。導電性の粒子としては、有機樹脂又はシリカなどの粒子の表面を金属材料で被覆したものを用いることができる。金属材料としてニッケルや金を用いると接触抵抗を低減できるため好ましい。またニッケルをさらに金で被覆するなど、2種類以上の金属材料を層状に被覆させた粒子を用いることが好ましい。また接続体243として、弾性変形、又は塑性変形する材料を用いることが好ましい。このとき導電性の粒子である接続体243は、図16に示すように上下方向に潰れた形状となる場合がある。こうすることで、接続体243と、これと電気的に接続する導電層との接触面積が増大し、接触抵抗を低減できるほか、接続不良などの不具合の発生を抑制することができる。
As the
接続体243は、接着層143に覆われるように配置することが好ましい。例えば、硬化前の接着層143に接続体243を分散させておけばよい。
The
図16では、回路364の例としてトランジスタ201が設けられている例を示している。
FIG. 16 illustrates an example in which the
図16では、トランジスタ201及びトランジスタ205の例として、チャネルが形成される半導体層231を2つのゲートで挟持する構成が適用されている。一方のゲートは導電層221により、他方のゲートは絶縁層212を介して半導体層231と重なる導電層223により構成されている。このような構成とすることで、トランジスタのしきい値電圧を制御することができる。このとき、2つのゲートを接続し、これらに同一の信号を供給することによりトランジスタを駆動してもよい。このようなトランジスタは他のトランジスタと比較して電界効果移動度を高めることが可能であり、オン電流を増大させることができる。その結果、高速駆動が可能な回路を作製することができる。さらには、回路部の占有面積を縮小することが可能となる。オン電流の大きなトランジスタを適用することで、表示パネルを大型化、又は高精細化したときに配線数が増大したとしても、各配線における信号遅延を低減することが可能であり、表示ムラを抑制することができる。
In FIG. 16, as an example of the
なお、回路364が有するトランジスタと、表示部362が有するトランジスタは、同じ構造であってもよい。また回路364が有する複数のトランジスタは、全て同じ構造であってもよいし、異なる構造のトランジスタを組み合わせて用いてもよい。また、表示部362が有する複数のトランジスタは、全て同じ構造であってもよいし、異なる構造のトランジスタを組み合わせて用いてもよい。
Note that the transistor included in the
各トランジスタを覆う絶縁層212、絶縁層213のうち少なくとも一方は、水や水素などの不純物が拡散しにくい材料を用いることが好ましい。すなわち、絶縁層212又は絶縁層213はバリア膜として機能させることができる。このような構成とすることで、トランジスタに対して外部から不純物が拡散することを効果的に抑制することが可能となり、信頼性の高い表示パネルを実現できる。
At least one of the insulating
基板361側において、着色層135、遮光層136を覆って絶縁層125が設けられている。絶縁層125は、平坦化層としての機能を有していてもよい。絶縁層125により、導電層313の表面を概略平坦にできるため、液晶312の配向状態を均一にできる。
On the
〔断面構成例2〕
図17に示す表示パネルは、図16に示す構成において各トランジスタにトップゲート型のトランジスタを適用した場合の例である。このように、トップゲート型のトランジスタを適用することにより、寄生容量が低減できるため、表示のフレーム周波数を高めることができる。
[Cross-section configuration example 2]
The display panel shown in FIG. 17 is an example in which a top-gate transistor is applied to each transistor in the structure shown in FIG. In this manner, by applying a top-gate transistor, parasitic capacitance can be reduced, so that a display frame frequency can be increased.
本発明の一態様の表示装置が有するトランジスタは、ゲート電極として機能する導電層と、半導体層と、ソース電極として機能する導電層と、ドレイン電極として機能する導電層と、ゲート絶縁層として機能する絶縁層と、を有する。 The transistor included in the display device of one embodiment of the present invention functions as a conductive layer functioning as a gate electrode, a semiconductor layer, a conductive layer functioning as a source electrode, a conductive layer functioning as a drain electrode, and a gate insulating layer. And an insulating layer.
なお、トランジスタの構造は特に限定されない。例えば、プレーナ型のトランジスタとしてもよいし、スタガ型のトランジスタとしてもよいし、逆スタガ型のトランジスタとしてもよい。また、トップゲート型又はボトムゲート型のいずれのトランジスタ構造としてもよい。又は、チャネルの上下にゲート電極が設けられていてもよい。 Note that there is no particular limitation on the structure of the transistor. For example, a planar transistor, a staggered transistor, or an inverted staggered transistor may be used. Further, a top-gate or bottom-gate transistor structure may be employed. Alternatively, gate electrodes may be provided above and below the channel.
トランジスタに用いる半導体材料の結晶性についても特に限定されず、非晶質半導体、結晶性を有する半導体(微結晶半導体、多結晶半導体、単結晶半導体、又は一部に結晶領域を有する半導体)のいずれを用いてもよい。結晶性を有する半導体を用いると、トランジスタ特性の劣化を抑制できるため好ましい。 There is no particular limitation on the crystallinity of a semiconductor material used for the transistor, and any of an amorphous semiconductor and a semiconductor having crystallinity (a microcrystalline semiconductor, a polycrystalline semiconductor, a single crystal semiconductor, or a semiconductor partially including a crystal region) is used. May be used. It is preferable to use a crystalline semiconductor because deterioration of transistor characteristics can be suppressed.
また、トランジスタに用いる半導体材料としては、エネルギーギャップが2eV以上、好ましくは2.5eV以上、より好ましくは3eV以上である金属酸化物を用いることができる。代表的には、インジウムを含む酸化物半導体などを用いることができる。 As a semiconductor material used for the transistor, a metal oxide having an energy gap of 2 eV or more, preferably 2.5 eV or more, more preferably 3 eV or more can be used. Typically, an oxide semiconductor containing indium can be used.
シリコンよりもバンドギャップが広く、且つキャリア密度の小さい酸化物半導体を用いたトランジスタは、その低いオフ電流により、トランジスタと直列に接続された容量素子に蓄積した電荷を長期間に亘って保持することが可能である。 A transistor using an oxide semiconductor with a wider band gap and lower carrier density than silicon can hold charge accumulated in a capacitor connected in series with the transistor for a long time due to its low off-state current. Is possible.
半導体層は、例えばインジウム、亜鉛及びM(アルミニウム、チタン、ガリウム、ゲルマニウム、イットリウム、ジルコニウム、ランタン、セリウム、スズ、ネオジム又はハフニウム等の金属)を含むIn−M−Zn系酸化物、In−M系酸化物、M−Zn系酸化物、又はIn−Zn酸化物で表記される膜とすることができる。 The semiconductor layer includes, for example, an In-M-Zn-based oxide including In, M, and M (metal such as aluminum, titanium, gallium, germanium, yttrium, zirconium, lanthanum, cerium, tin, neodymium, or hafnium), In-M. A film represented by a series oxide, an M-Zn series oxide, or an In-Zn oxide can be used.
半導体層を構成する酸化物半導体がIn−M−Zn系酸化物の場合、In−M−Zn酸化物を成膜するために用いるスパッタリングターゲットの金属元素の原子数比は、In≧M、Zn≧Mを満たすことが好ましい。このようなスパッタリングターゲットの金属元素の原子数比として、In:M:Zn=1:1:1、In:M:Zn=1:1:1.2、In:M:Zn=3:1:2、In:M:Zn=4:2:3、In:M:Zn=4:2:4.1、In:M:Zn=5:1:6、In:M:Zn=5:1:7、In:M:Zn=5:1:8等が好ましい。なお、成膜される半導体層の原子数比はそれぞれ、上記のスパッタリングターゲットに含まれる金属元素の原子数比のプラスマイナス40%の変動を含む。 In the case where the oxide semiconductor included in the semiconductor layer is an In-M-Zn-based oxide, the atomic ratio of the metal elements of the sputtering target used for forming the In-M-Zn oxide is In ≧ M, Zn It is preferable to satisfy ≧ M. As the atomic ratio of the metal elements of such a sputtering target, In: M: Zn = 1: 1: 1, In: M: Zn = 1: 1: 1.2, In: M: Zn = 3: 1: 2, In: M: Zn = 4: 2: 3, In: M: Zn = 4: 2: 4.1, In: M: Zn = 5: 1: 6, In: M: Zn = 5: 1: 7, In: M: Zn = 5: 1: 8 etc. are preferable. Note that the atomic ratio of the semiconductor layer to be formed includes a variation of plus or minus 40% of the atomic ratio of the metal element contained in the sputtering target.
また、上記材料等で形成した金属酸化物は、不純物や酸素欠損などを制御することで透光性を有する導電体として作用させることができる。したがって、上述した半導体層に加え、トランジスタの他の構成要素であるソース電極、ドレイン電極及びゲート電極などを透光性を有する導電体で形成することで、透光性を有するトランジスタを構成することができる。当該透光性を有するトランジスタを表示装置の画素に用いることで、表示素子を透過又は発するが当該トランジスタを透過することができるため、開口率を向上させることができる。 In addition, a metal oxide formed using the above materials or the like can serve as a light-transmitting conductor by controlling impurities, oxygen vacancies, and the like. Therefore, in addition to the semiconductor layer described above, a source electrode, a drain electrode, a gate electrode, and the like, which are other components of the transistor, are formed using a light-transmitting conductor, thereby forming a light-transmitting transistor. Can do. By using the light-transmitting transistor for a pixel of the display device, the display element can be transmitted or emitted, but the transistor can be transmitted, so that the aperture ratio can be improved.
例えば、図18に示す断面構成例1の変形例のように、トランジスタ205、206及び接続部207を構成する要素を透光性を有する導電体で形成することができる。断面構成例1から、さらに導電層311bを省くことで発光素子360から発する光は、トランジスタ205、206及び接続部207の一部又は全体を透過することができる。また、基板361側から入射し、液晶312を透過した光は、導電層311bで反射させることができる。なお、トランジスタ205、206の信頼性を向上させるため、ゲート電極として作用する導電層及びバックゲート電極として作用する導電層の一方又は両方は、金属などの透光性を有さない層で形成してもよい。
For example, as in the modification example of the cross-sectional configuration example 1 illustrated in FIG. 18, the elements included in the
トランジスタのチャネルが形成される半導体にシリコンを用いてもよい。シリコンとしてアモルファスシリコンを用いてもよいが、特に結晶性を有するシリコンを用いることが好ましい。例えば、微結晶シリコン、多結晶シリコン、単結晶シリコンなどを用いることが好ましい。特に、多結晶シリコンは、単結晶シリコンに比べて低温で形成でき、且つアモルファスシリコンに比べて高い電界効果移動度と高い信頼性を備える。 Silicon may be used for the semiconductor in which the channel of the transistor is formed. Although amorphous silicon may be used as silicon, it is particularly preferable to use silicon having crystallinity. For example, microcrystalline silicon, polycrystalline silicon, single crystal silicon, or the like is preferably used. In particular, polycrystalline silicon can be formed at a lower temperature than single crystal silicon, and has higher field effect mobility and higher reliability than amorphous silicon.
本実施の形態は、少なくともその一部を本明細書中に記載する他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することができる。 This embodiment can be implemented in appropriate combination with at least part of the other embodiments described in this specification.
(実施の形態6)
本明細書等において、金属酸化物(metal oxide)とは、広い表現での金属の酸化物である。金属酸化物は、酸化物絶縁体、酸化物導電体(透明酸化物導電体を含む)、酸化物半導体(Oxide Semiconductor又は単にOSともいう)などに分類される。例えば、トランジスタの半導体層に金属酸化物を用いた場合、当該金属酸化物を酸化物半導体と呼称する場合がある。つまり、金属酸化物が増幅作用、整流作用、及びスイッチング作用の少なくとも1つを有する場合、当該金属酸化物を、金属酸化物半導体(metal oxide semiconductor)、略してOSと呼ぶことができる。また、OS FETと記載する場合においては、金属酸化物又は酸化物半導体を有するトランジスタと換言することができる。
(Embodiment 6)
In this specification and the like, a metal oxide is a metal oxide in a broad expression. Metal oxides are classified into oxide insulators, oxide conductors (including transparent oxide conductors), oxide semiconductors (also referred to as oxide semiconductors or simply OS), and the like. For example, in the case where a metal oxide is used for a semiconductor layer of a transistor, the metal oxide may be referred to as an oxide semiconductor. In other words, when a metal oxide has at least one of an amplifying function, a rectifying function, and a switching function, the metal oxide can be referred to as a metal oxide semiconductor, or OS for short. In the case of describing as an OS FET, it can be said to be a transistor including a metal oxide or an oxide semiconductor.
また、本明細書等において、窒素を有する金属酸化物も金属酸化物(metal oxide)と総称する場合がある。また、窒素を有する金属酸化物を、金属酸窒化物(metal oxynitride)と呼称してもよい。 In this specification and the like, metal oxides containing nitrogen may be collectively referred to as metal oxides. Further, a metal oxide containing nitrogen may be referred to as a metal oxynitride.
また、本明細書等において、CAAC(c−axis aligned crystal)、及びCAC(Cloud−Aligned Composite)と記載する場合がある。なお、CAACは結晶構造の一例を表し、CACは機能、又は材料の構成の一例を表す。 Further, in this specification and the like, there are cases where they are described as CAAC (c-axis aligned crystal) and CAC (Cloud-aligned Composite). Note that CAAC represents an example of a crystal structure, and CAC represents an example of a function or a material structure.
また、本明細書等において、CAC−OS又はCAC−metal oxideとは、材料の一部では導電性の機能と、材料の一部では絶縁性の機能とを有し、材料の全体では半導体としての機能を有する。なお、CAC−OS又はCAC−metal oxideを、トランジスタの半導体層に用いる場合、導電性の機能は、キャリアとなる電子(またはホール)を流す機能であり、絶縁性の機能は、キャリアとなる電子を流さない機能である。導電性の機能と、絶縁性の機能とを、それぞれ相補的に作用させることで、スイッチングさせる機能(On/Offさせる機能)をCAC−OS又はCAC−metal oxideに付与することができる。CAC−OS又はCAC−metal oxideにおいて、それぞれの機能を分離させることで、双方の機能を最大限に高めることができる。 In this specification and the like, a CAC-OS or a CAC-metal oxide has a conductive function in part of a material and an insulating function in part of the material, and the whole material is a semiconductor. It has the function of. Note that in the case where a CAC-OS or a CAC-metal oxide is used for a semiconductor layer of a transistor, the conductive function is a function of flowing electrons (or holes) serving as carriers, and the insulating function is an electron serving as carriers. It is a function that does not flow. By performing the conductive function and the insulating function in a complementary manner, a switching function (a function for turning on / off) can be given to the CAC-OS or the CAC-metal oxide. In CAC-OS or CAC-metal oxide, the functions of both can be maximized by separating the functions.
また、CAC−OS又はCAC−metal oxideは、異なるバンドギャップを有する成分により構成される。例えば、CAC−OS又はCAC−metal oxideは、絶縁性領域に起因するワイドギャップを有する成分と、導電性領域に起因するナローギャップを有する成分と、により構成される。当該構成の場合、キャリアを流す際に、ナローギャップを有する成分において、主にキャリアが流れる。また、ナローギャップを有する成分が、ワイドギャップを有する成分に相補的に作用し、ナローギャップを有する成分に連動してワイドギャップを有する成分にもキャリアが流れる。このため、上記CAC−OS又はCAC−metal oxideをトランジスタのチャネル領域に用いる場合、トランジスタのオン状態において高い電流駆動力、つまり大きなオン電流、及び高い電界効果移動度を得ることができる。 Moreover, CAC-OS or CAC-metal oxide is comprised by the component which has a different band gap. For example, CAC-OS or CAC-metal oxide includes a component having a wide gap caused by an insulating region and a component having a narrow gap caused by a conductive region. In the case of the configuration, when the carrier flows, the carrier mainly flows in the component having the narrow gap. In addition, the component having a narrow gap acts in a complementary manner to the component having a wide gap, and the carrier flows through the component having the wide gap in conjunction with the component having the narrow gap. Therefore, when the CAC-OS or the CAC-metal oxide is used for a channel region of a transistor, high current driving capability, that is, high on-state current and high field-effect mobility can be obtained in the on-state of the transistor.
すなわち、CAC−OS又はCAC−metal oxideは、マトリックス複合材(matrix composite)、又は金属マトリックス複合材(metal matrix composite)と呼称することもできる。 That is, CAC-OS or CAC-metal oxide can also be called a matrix composite material or a metal matrix composite material.
<CAC−OSの構成>
以下では、本発明の一態様で開示されるトランジスタに用いることができるCAC−OSの構成について説明する。
<Configuration of CAC-OS>
A structure of a CAC-OS that can be used for the transistor disclosed in one embodiment of the present invention is described below.
CAC−OSとは、例えば、酸化物半導体を構成する元素が、0.5nm以上10nm以下、好ましくは、1nm以上2nm以下、又はその近傍のサイズで偏在した材料の一構成である。なお、以下では、酸化物半導体において、一つあるいはそれ以上の金属元素が偏在し、該金属元素を有する領域が、0.5nm以上10nm以下、好ましくは、1nm以上2nm以下、又はその近傍のサイズで混合した状態をモザイク状、又はパッチ状ともいう。 The CAC-OS is one structure of a material in which an element included in an oxide semiconductor is unevenly distributed with a size of 0.5 nm to 10 nm, preferably 1 nm to 2 nm, or the vicinity thereof. Note that in the following, in an oxide semiconductor, one or more metal elements are unevenly distributed, and a region including the metal element has a size of 0.5 nm to 10 nm, preferably 1 nm to 2 nm, or the vicinity thereof. The state mixed with is also referred to as mosaic or patch.
なお、酸化物半導体は、少なくともインジウムを含むことが好ましい。特にインジウム及び亜鉛を含むことが好ましい。また、それらに加えて、アルミニウム、ガリウム、イットリウム、銅、バナジウム、ベリリウム、ホウ素、シリコン、チタン、鉄、ニッケル、ゲルマニウム、ジルコニウム、モリブデン、ランタン、セリウム、ネオジム、ハフニウム、タンタル、タングステン、又はマグネシウムなどから選ばれた一種、又は複数種が含まれていてもよい。 Note that the oxide semiconductor preferably contains at least indium. In particular, it is preferable to contain indium and zinc. In addition, aluminum, gallium, yttrium, copper, vanadium, beryllium, boron, silicon, titanium, iron, nickel, germanium, zirconium, molybdenum, lanthanum, cerium, neodymium, hafnium, tantalum, tungsten, magnesium, etc. One kind selected from the above or a plurality of kinds may be included.
例えば、In−Ga−Zn酸化物におけるCAC−OS(CAC−OSの中でもIn−Ga−Zn酸化物を、特にCAC−IGZOと呼称してもよい。)とは、インジウム酸化物(以下、InOX1(X1は0よりも大きい実数)とする。)、又はインジウム亜鉛酸化物(以下、InX2ZnY2OZ2(X2、Y2、及びZ2は0よりも大きい実数)とする。)と、ガリウム酸化物(以下、GaOX3(X3は0よりも大きい実数)とする。)、又はガリウム亜鉛酸化物(以下、GaX4ZnY4OZ4(X4、Y4、及びZ4は0よりも大きい実数)とする。)などと、に材料が分離することでモザイク状となり、モザイク状のInOX1、又はInX2ZnY2OZ2が、膜中に均一に分布した構成(以下、クラウド状ともいう。)である。 For example, a CAC-OS in In-Ga-Zn oxide (In-Ga-Zn oxide among CAC-OSs may be referred to as CAC-IGZO in particular) is an indium oxide (hereinafter referred to as InO). X1 (X1 is greater real than 0) and.), or indium zinc oxide (hereinafter, in X2 Zn Y2 O Z2 ( X2, Y2, and Z2 is larger real than 0) and a.), gallium An oxide (hereinafter referred to as GaO X3 (X3 is a real number greater than 0)) or a gallium zinc oxide (hereinafter referred to as Ga X4 Zn Y4 O Z4 (where X4, Y4, and Z4 are greater than 0)) to.) and the like, the material becomes mosaic by separate into, mosaic InO X1, or in X2 Zn Y2 O Z2 is configured uniformly distributed in the film (hereinafter, cloud Also referred to.) A.
つまり、CAC−OSは、GaOX3が主成分である領域と、InX2ZnY2OZ2、又はInOX1が主成分である領域とが、混合している構成を有する複合酸化物半導体である。なお、本明細書において、例えば、第1の領域の元素Mに対するInの原子数比が、第2の領域の元素Mに対するInの原子数比よりも大きいことを、第1の領域は、第2の領域と比較して、Inの濃度が高いとする。 That, CAC-OS includes a region GaO X3 is the main component, In X2 Zn Y2 O Z2, or InO X1 there is a region which is a main component, a composite oxide semiconductor having a structure that is mixed. Note that in this specification, for example, the first region indicates that the atomic ratio of In to the element M in the first region is larger than the atomic ratio of In to the element M in the second region. It is assumed that the concentration of In is higher than that in the second region.
なお、IGZOは通称であり、In、Ga、Zn、及びOによる1つの化合物をいう場合がある。代表例として、InGaO3(ZnO)m1(m1は自然数)、又はIn(1+x0)Ga(1−x0)O3(ZnO)m0(−1≦x0≦1、m0は任意数)で表される結晶性の化合物が挙げられる。 Note that IGZO is a common name and sometimes refers to one compound of In, Ga, Zn, and O. As a typical example, InGaO 3 (ZnO) m1 (m1 is a natural number) or In (1 + x0) Ga (1-x0) O 3 (ZnO) m0 (−1 ≦ x0 ≦ 1, m0 is an arbitrary number) A crystalline compound may be mentioned.
上記結晶性の化合物は、単結晶構造、多結晶構造、又はCAAC構造を有する。なお、CAAC構造とは、複数のIGZOのナノ結晶がc軸配向を有し、かつa−b面においては配向せずに連結した結晶構造である。 The crystalline compound has a single crystal structure, a polycrystalline structure, or a CAAC structure. The CAAC structure is a crystal structure in which a plurality of IGZO nanocrystals have c-axis orientation and are connected without being oriented in the ab plane.
一方、CAC−OSは、酸化物半導体の材料構成に関する。CAC−OSとは、In、Ga、Zn、及びOを含む材料構成において、一部にGaを主成分とするナノ粒子状に観察される領域と、一部にInを主成分とするナノ粒子状に観察される領域とが、それぞれモザイク状にランダムに分散している構成をいう。したがって、CAC−OSにおいて、結晶構造は副次的な要素である。 On the other hand, CAC-OS relates to a material structure of an oxide semiconductor. CAC-OS refers to a region that is observed in the form of nanoparticles mainly composed of Ga in a material structure including In, Ga, Zn, and O, and nanoparticles that are partially composed mainly of In. The region observed in a shape is a configuration in which the regions are randomly dispersed in a mosaic shape. Therefore, in the CAC-OS, the crystal structure is a secondary element.
なお、CAC−OSは、組成の異なる二種類以上の膜の積層構造は含まないものとする。例えば、Inを主成分とする膜と、Gaを主成分とする膜との2層からなる構造は、含まない。 Note that the CAC-OS does not include a stacked structure of two or more kinds of films having different compositions. For example, a structure composed of two layers of a film mainly containing In and a film mainly containing Ga is not included.
なお、GaOX3が主成分である領域と、InX2ZnY2OZ2、又はInOX1が主成分である領域とは、明確な境界が観察できない場合がある。 Incidentally, a region GaO X3 is the main component, In X2 Zn Y2 O Z2, or the region InO X1 is the main component, it may clear boundary can not be observed.
なお、ガリウムの代わりに、アルミニウム、イットリウム、銅、バナジウム、ベリリウム、ホウ素、シリコン、チタン、鉄、ニッケル、ゲルマニウム、ジルコニウム、モリブデン、ランタン、セリウム、ネオジム、ハフニウム、タンタル、タングステン、又はマグネシウムなどから選ばれた一種、又は複数種が含まれている場合、CAC−OSは、一部に該金属元素を主成分とするナノ粒子状に観察される領域と、一部にInを主成分とするナノ粒子状に観察される領域とが、それぞれモザイク状にランダムに分散している構成をいう。 Instead of gallium, selected from aluminum, yttrium, copper, vanadium, beryllium, boron, silicon, titanium, iron, nickel, germanium, zirconium, molybdenum, lanthanum, cerium, neodymium, hafnium, tantalum, tungsten, magnesium, etc. In the case where one or more types are included, the CAC-OS includes a region observed in a part of a nanoparticle mainly including the metal element and a nano part mainly including In. The region observed in the form of particles refers to a configuration in which each region is randomly dispersed in a mosaic shape.
CAC−OSは、例えば基板を加熱しない条件で、スパッタリング法により形成することができる。また、CAC−OSをスパッタリング法で形成する場合、成膜ガスとして、不活性ガス(代表的にはアルゴン)、酸素ガス、及び窒素ガスの中から選ばれたいずれか一つ又は複数を用いればよい。また、成膜時の成膜ガスの総流量に対する酸素ガスの流量比は低いほど好ましく、例えば酸素ガスの流量比を0%以上30%未満、好ましくは0%以上10%以下とすることが好ましい。 The CAC-OS can be formed by a sputtering method, for example, without heating the substrate. In the case where a CAC-OS is formed by a sputtering method, any one or more selected from an inert gas (typically argon), an oxygen gas, and a nitrogen gas may be used as a deposition gas. Good. Further, the flow rate ratio of the oxygen gas to the total flow rate of the deposition gas during film formation is preferably as low as possible. For example, the flow rate ratio of the oxygen gas is 0% to less than 30%, preferably 0% to 10%. .
CAC−OSは、X線回折(XRD:X−ray diffraction)測定法の一つであるOut−of−plane法によるθ/2θスキャンを用いて測定したときに、明確なピークが観察されないという特徴を有する。すなわち、X線回折から、測定領域のa−b面方向、及びc軸方向の配向は見られないことが分かる。 The CAC-OS is characterized in that no clear peak is observed when measured using a θ / 2θ scan by an out-of-plane method, which is one of X-ray diffraction (XRD) measurement methods. Have That is, it can be seen from X-ray diffraction that no orientation in the ab plane direction and c-axis direction of the measurement region is observed.
またCAC−OSは、プローブ径が1nmの電子線(ナノビーム電子線ともいう。)を照射することで得られる電子線回折パターンにおいて、リング状に輝度の高い領域と、該リング領域に複数の輝点が観測される。したがって、電子線回折パターンから、CAC−OSの結晶構造が、平面方向、及び断面方向において、配向性を有さないnc(nano−crystal)構造を有することがわかる。 In addition, in the CAC-OS, an electron diffraction pattern obtained by irradiating an electron beam with a probe diameter of 1 nm (also referred to as a nanobeam electron beam) has a ring-like region having a high luminance and a plurality of bright regions in the ring region. A point is observed. Therefore, it can be seen from the electron beam diffraction pattern that the crystal structure of the CAC-OS has an nc (nano-crystal) structure having no orientation in the planar direction and the cross-sectional direction.
また例えば、In−Ga−Zn酸化物におけるCAC−OSでは、エネルギー分散型X線分光法(EDX:Energy Dispersive X−ray spectroscopy)を用いて取得したEDXマッピングにより、GaOX3が主成分である領域と、InX2ZnY2OZ2、又はInOX1が主成分である領域とが、偏在し、混合している構造を有することが確認できる。 Further, for example, in a CAC-OS in an In—Ga—Zn oxide, a region in which GaO X3 is a main component is obtained by EDX mapping obtained by using energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX). It can be confirmed that a region in which In X2 Zn Y2 O Z2 or InO X1 is a main component is unevenly distributed and mixed.
CAC−OSは、金属元素が均一に分布したIGZO化合物とは異なる構造であり、IGZO化合物と異なる性質を有する。つまり、CAC−OSは、GaOX3などが主成分である領域と、InX2ZnY2OZ2、又はInOX1が主成分である領域と、に互いに相分離し、各元素を主成分とする領域がモザイク状である構造を有する。 The CAC-OS has a structure different from that of the IGZO compound in which the metal element is uniformly distributed, and has a property different from that of the IGZO compound. That is, in the CAC-OS, a region in which GaO X3 or the like is a main component and a region in which In X2 Zn Y2 O Z2 or InO X1 is a main component are phase-separated from each other, and a region in which each element is a main component. Has a mosaic structure.
ここで、InX2ZnY2OZ2、又はInOX1が主成分である領域は、GaOX3などが主成分である領域と比較して、導電性が高い領域である。つまり、InX2ZnY2OZ2、又はInOX1が主成分である領域を、キャリアが流れることにより、酸化物半導体としての導電性が発現する。したがって、InX2ZnY2OZ2、又はInOX1が主成分である領域が、酸化物半導体中にクラウド状に分布することで、高い電界効果移動度(μ)が実現できる。 Here, the region containing In X2 Zn Y2 O Z2 or InO X1 as a main component is a region having higher conductivity than a region containing GaO X3 or the like as a main component. That, In X2 Zn Y2 O Z2, or InO X1 is a region which is a main component, by carriers flow, expressed the conductivity of the oxide semiconductor. Therefore, a region where In X2 Zn Y2 O Z2 or InO X1 is a main component is distributed in a cloud shape in the oxide semiconductor, whereby high field-effect mobility (μ) can be realized.
一方、GaOX3などが主成分である領域は、InX2ZnY2OZ2、又はInOX1が主成分である領域と比較して、絶縁性が高い領域である。つまり、GaOX3などが主成分である領域が、酸化物半導体中に分布することで、リーク電流を抑制し、良好なスイッチング動作を実現できる。 On the other hand, areas such as GaO X3 is the main component, In X2 Zn Y2 O Z2, or InO X1 is compared to region which is a main component, has a high area insulation. That is, a region containing GaO X3 or the like as a main component is distributed in the oxide semiconductor, whereby leakage current can be suppressed and good switching operation can be realized.
したがって、CAC−OSを半導体素子に用いた場合、GaOX3などに起因する絶縁性と、InX2ZnY2OZ2、又はInOX1に起因する導電性とが、相補的に作用することにより、高いオン電流(Ion)、及び高い電界効果移動度(μ)を実現することができる。 Accordingly, when CAC-OS is used for a semiconductor element, high insulation is achieved by the complementary action of the insulating properties caused by GaO X3 and the like and the conductivity caused by In X2 Zn Y2 O Z2 or InO X1. An on-current (I on ) and high field effect mobility (μ) can be realized.
また、CAC−OSを用いた半導体素子は、信頼性が高い。したがって、CAC−OSは、ディスプレイをはじめとする様々な半導体装置に最適である。 In addition, a semiconductor element using a CAC-OS has high reliability. Therefore, the CAC-OS is optimal for various semiconductor devices including a display.
本実施の形態は、少なくともその一部を本明細書中に記載する他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することができる。 This embodiment can be implemented in appropriate combination with at least part of the other embodiments described in this specification.
(実施の形態7)
本実施の形態では、本発明の一態様の半導体装置を適用可能な携帯可能な電子機器について説明する。
(Embodiment 7)
In this embodiment, portable electronic devices to which the semiconductor device of one embodiment of the present invention can be applied are described.
図19(A)、図19(B)に、携帯情報端末800の一例を示す。携帯情報端末800は、筐体801、筐体802、表示部803、表示部804、及びヒンジ部805等を有する。
19A and 19B illustrate an example of the
筐体801と筐体802は、ヒンジ部805で連結されている。携帯情報端末800は、図19(A)に示すように折り畳んだ状態から、図19(B)に示すように筐体801と筐体802を開くことができる。
The
例えば表示部803及び表示部804に、文書情報を表示することが可能であり、電子書籍端末としても用いることができる。また、表示部803及び表示部804に静止画像や動画像を表示することもできる。
For example, document information can be displayed on the
このように、携帯情報端末800は、持ち運ぶ際には折り畳んだ状態にできるため、汎用性に優れる。
Thus, since the
なお、筐体801及び筐体802には、電源ボタン、操作ボタン、外部接続ポート、スピーカ、マイク等を有していてもよい。
Note that the
図19(C)に携帯情報端末の一例を示す。図19(C)に示す携帯情報端末810は、筐体811、表示部812、操作ボタン813、外部接続ポート814、スピーカ815、マイク816、カメラ817等を有する。
FIG. 19C illustrates an example of a portable information terminal. A
携帯情報端末810は、表示部812にタッチセンサを備える。電話を掛ける、或いは文字を入力するなどのあらゆる操作は、指やスタイラスなどで表示部812に触れることで行うことができる。
The
また、操作ボタン813の操作により、電源のON、OFF動作や、表示部812に表示される画像の種類を切り替えることができる。例えば、メール作成画面から、メインメニュー画面に切り替えることができる。
Further, the operation of the
また、携帯情報端末810の内部に、ジャイロセンサ又は加速度センサ等の検出装置を設けることで、携帯情報端末810の向き(縦か横か)を判断して、表示部812の画面表示の向きを自動的に切り替えるようにすることができる。また、画面表示の向きの切り替えは、表示部812を触れること、操作ボタン813の操作、又はマイク816を用いた音声入力等により行うこともできる。
Further, by providing a detection device such as a gyro sensor or an acceleration sensor inside the
携帯情報端末810は、例えば、電話機、手帳又は情報閲覧装置等から選ばれた一つ又は複数の機能を有する。具体的には、スマートフォンとして用いることができる。携帯情報端末810は、例えば、移動電話、電子メール、文章閲覧及び作成、音楽再生、動画再生、インターネット通信、ゲームなどの種々のアプリケーションを実行することができる。
The
図19(D)に、カメラの一例を示す。カメラ820は、筐体821、表示部822、操作ボタン823、シャッターボタン824等を有する。またカメラ820には、着脱可能なレンズ826が取り付けられている。
FIG. 19D illustrates an example of a camera. The
ここではカメラ820として、レンズ826を筐体821から取り外して交換することが可能な構成としたが、レンズ826と筐体が一体となっていてもよい。
Here, the
カメラ820は、シャッターボタン824を押すことにより、静止画、又は動画を撮像することができる。また、表示部822はタッチパネルとしての機能を有し、表示部822をタッチすることにより撮像することも可能である。
The
なお、カメラ820は、ストロボ装置や、ビューファインダーなどを別途装着することができる。又は、これらが筐体821に組み込まれていてもよい。
The
本発明の半導体装置を本実施の形態の携帯可能な電子機器に用いた場合、利用者が電子機器を使用するとき、近接センサが起動することで、表示又は非表示を簡便に切り替えることができる。さらに電子機器は、消費電力を小さくすることができる。なお、本実施の形態は、少なくともその一部を本明細書中に記載する他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することができる。 When the semiconductor device of the present invention is used for the portable electronic device of this embodiment, when the user uses the electronic device, the proximity sensor is activated, so that display or non-display can be easily switched. . Furthermore, the electronic device can reduce power consumption. Note that at least part of this embodiment can be implemented in combination with any of the other embodiments described in this specification as appropriate.
C1 容量素子
C2 容量素子
Ctl1 制御信号
GD1 配線
GD2 配線
GD3 配線
GD4 配線
ND1 ノード
ND2 ノード
S1 配線
S2 配線
S3 配線
SW1 スイッチ
SW2 スイッチ
VCOM1 配線
VCOM2 配線
10 スイッチ
10a 端子
10b 端子
10c 端子
10d 端子
11 トランジスタ
12 トランジスタ
13 容量素子
14 トランジスタ
15 トランジスタ
16 容量素子
20 表示領域
70 表示領域
75 画素ユニット
76 画素
76B 表示素子
76G 表示素子
76R 表示素子
77 画素
77B 表示素子
77G 表示素子
77R 表示素子
117 絶縁層
125 絶縁層
129 光拡散板
133a 配向膜
133b 配向膜
134 着色層
135 着色層
136 遮光層
140 偏光板
142 接着層
143 接着層
191 導電層
192 EL層
193a 導電層
193b 導電層
201 トランジスタ
204 接続部
205 トランジスタ
206 トランジスタ
207 接続部
211 絶縁層
212 絶縁層
213 絶縁層
214 絶縁層
215 絶縁層
216 絶縁層
217 絶縁層
220 絶縁層
221 導電層
222 導電層
223 導電層
224 導電層
231 半導体層
242 接続層
243 接続体
251 開口
252 接続部
300 表示パネル
311 電極
311b 導電層
312 液晶
313 導電層
340 液晶素子
351 基板
360 発光素子
360b 発光素子
360g 発光素子
360r 発光素子
360w 発光素子
361 基板
362 表示部
364 回路
365 配線
366 入力装置
370 導電層
372 FPC
373 IC
400 表示装置
410 画素
451 開口
700 電子機器
700a 筐体
701 プロセッサ
702 記憶装置
703 通信モジュール
704 スピーカ
705 マイク
706 近接センサ
706a 近接センサ
706b 近接センサ
707 イメージセンサ
708 表示モジュール
708a 表示装置
708b タッチパネル
708c ディスプレイコントローラ
708d フレームメモリ
708e 表示パネル
708f 表示パネル
709 出力装置
710 入力装置
710a ボタンスイッチ
711 バッテリ
720 画素回路
720a 表示素子
720b 表示素子
800 携帯情報端末
801 筐体
802 筐体
803 表示部
804 表示部
805 ヒンジ部
810 携帯情報端末
811 筐体
812 表示部
813 操作ボタン
814 外部接続ポート
815 スピーカ
816 マイク
817 カメラ
820 カメラ
821 筐体
822 表示部
823 操作ボタン
824 シャッターボタン
826 レンズ
900 画素
900s 遮光領域
900t 透過領域
901 駆動回路部
902 配線
904 配線
906 配線
910 トランジスタ
911 トランジスタ
912 トランジスタ
913 容量素子
916B 発光領域
916G 発光領域
916R 発光領域
930EL 発光素子
C1 capacitive element C2 capacitive element Ctl1 control signal GD1 wiring GD2 wiring GD3 wiring GD4 wiring ND1 node ND2 node S1 wiring S2 wiring S3 wiring SW1 switch SW2 switch VCOM1 wiring VCOM2 wiring 10 switch 10a terminal 10b terminal 10c terminal 10d terminal 11 transistor 12 transistor 13 Capacitor 14 Transistor 15 Transistor 16 Capacitor 20 Display area 70 Display area 75 Pixel unit 76 Pixel 76B Display element 76G Display element 76R Display element 77 Pixel 77B Display element 77G Display element 77R Display element 117 Insulating layer 125 Insulating layer 129 Light diffusion plate 133a Alignment film 133b Alignment film 134 Colored layer 135 Colored layer 136 Light shielding layer 140 Polarizing plate 142 Adhesive layer 143 Adhesive layer 191 Conductive layer 192 EL layer 193 Conductive layer 193b Conductive layer 201 Transistor 204 connecting portion 205 Transistor 206 transistor 207 connecting portion 211 Insulating layer 212 Insulating layer 213 Insulating layer 214 Insulating layer 215 Insulating layer 216 Insulating layer 217 Insulating layer 220 Insulating layer 221 Conducting layer 222 Conducting layer 223 Conducting layer 224 conductive layer 231 semiconductor layer 242 connection layer 243 connection body 251 opening 252 connection portion 300 display panel 311 electrode 311b conductive layer 312 liquid crystal 313 conductive layer 340 liquid crystal element 351 substrate 360 light emitting element 360b light emitting element 360g light emitting element 360r light emitting element 360w light emitting element 361 Substrate 362 Display unit 364 Circuit 365 Wiring 366 Input device 370 Conductive layer 372 FPC
373 IC
400
Claims (7)
前記表示装置は、複数の画素回路と、走査線と、信号線と、第2の配線と、第1のノードと、を有し、
前記画素回路は、第1のトランジスタと、第2のトランジスタと、容量素子と、表示素子と、第2のノードと、を有し、
前記スイッチは、前記第1の配線と、前記第2の配線と、前記第1のノードと、前記センサとに電気的に接続され、
前記第1のトランジスタのゲートは、前記走査線に電気的に接続され、
前記第1のトランジスタのドレイン又はソースの一方は、前記信号線に電気的に接続され、
前記第1のトランジスタのドレイン又はソースの他方は、前記容量素子の電極の一方と、第2のトランジスタのゲートに電気的に接続され、
前記第2のトランジスタのドレイン又はソースの一方は、前記第1のノードに電気的に接続され、
前記第2のトランジスタのドレイン又はソースの他方は、前記表示素子の一方の電極に接続され、
前記容量素子の電極の他方は、前記第2の配線に電気的に接続されることを特徴とする表示装置。 A display device, a sensor, a switch, and a first wiring;
The display device includes a plurality of pixel circuits, a scanning line, a signal line, a second wiring, and a first node.
The pixel circuit includes a first transistor, a second transistor, a capacitor, a display element, and a second node.
The switch is electrically connected to the first wiring, the second wiring, the first node, and the sensor;
A gate of the first transistor is electrically connected to the scan line;
One of the drain and the source of the first transistor is electrically connected to the signal line,
The other of the drain and the source of the first transistor is electrically connected to one of the electrodes of the capacitor and the gate of the second transistor;
One of a drain and a source of the second transistor is electrically connected to the first node;
The other of the drain and the source of the second transistor is connected to one electrode of the display element,
The display device, wherein the other electrode of the capacitor is electrically connected to the second wiring.
前記センサは、第1の信号が与えられる機能を有し、
前記センサは、前記第1の信号によって、検知体を検出する機能が起動される機能を有し、
前記センサは、接近する検知体を検出したとき、第2の信号をスイッチに与える機能を有し、
前記スイッチは、前記第2の信号によって、前記第1の配線、又は前記第2の配線のいずれかを前記第1のノードに接続する機能を有することを特徴とする表示装置。 In claim 1,
The sensor has a function of receiving a first signal;
The sensor has a function of activating a function of detecting a detection body by the first signal,
The sensor has a function of giving a second signal to the switch when an approaching detection body is detected,
The display device has a function of connecting either the first wiring or the second wiring to the first node by the second signal.
前記第1の配線は、前記発光素子の発光に寄与する電圧が印加され、
前記第2の配線は、前記発光素子の発光に寄与しない電圧が印加されることを特徴とする表示装置。 In claim 1 or claim 2,
A voltage that contributes to light emission of the light emitting element is applied to the first wiring,
The display device, wherein a voltage that does not contribute to light emission of the light emitting element is applied to the second wiring.
前記第1の表示素子は、発光素子であることを特徴とする表示装置。 In any one of Claims 1 thru | or 3,
The display device, wherein the first display element is a light emitting element.
半導体層に金属酸化物を有する前記トランジスタは、バックゲートを有することを特徴とする表示装置。 In claim 5,
The display device, wherein the transistor including a metal oxide in a semiconductor layer includes a back gate.
スピーカと、
マイクと、を有する電子機器。 A display device according to any one of claims 1 to 6;
Speakers,
And an electronic device having a microphone.
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