JP2011203726A

JP2011203726A - 表示装置

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Publication number: JP2011203726A
Application number: JP2011044669A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Umezaki; 敦司梅崎
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 2010-03-05
Filing date: 2011-03-02
Publication date: 2011-10-13
Also published as: JP6894943B2; JP2016012142A; JP6170529B2; JP2019174840A; JP6553116B2; JP2017182077A; JP2020201503A

Abstract

【課題】表示装置において、消費電力を低減することを目的の一とする。
【解決手段】表示装置の一態様は、紙の書籍のように表示パネルをめくる機能を有し、表示パネルをめくっている時に画素を駆動させるものである。特に、画素が配置された表示パネルと、表示パネルの支持部を有し、当該支持部を支点として表示パネルをめくる前後において、表示パネルをめくっている時に画素の駆動を行い、表示パネルをめくった後に画素の駆動を停止することを特徴としている。
【選択図】図１

Description

技術分野は、表示装置及びその駆動方法に関する。

近年、表示装置として、表示パネルが書籍状に綴られた電子書籍の開発が進められている（例えば、特許文献１）。このような表示装置は、紙の書籍のように、表示パネルをめくって画面を見ることができるものである。

特開２００９−１７５７６７号公報

表示装置において、消費電力を低減することを目的の一とする。

開示する表示装置は、表示パネルをめくる機能を有し、表示パネルをめくっている時に画素を駆動させるものである。以下に、本発明の一態様を示す。

本発明の一態様は、ビデオ信号を保持可能なメモリ性を有する画素が配置された表示パネルと、表示パネルの一端を自由端として、表示パネルの他の一端を回動可能に担持する支持部と、表示パネルが回動している時に検出信号を出力するセンサと、検出信号が出力されている時に表示パネルにビデオ信号を入力して画素を駆動し、検出信号が出力されていない時に画素の駆動を停止する駆動回路とを有する表示装置である。本明細書において、回動とは、紙の書籍のように表示パネルをめくる動作を指す。

表示装置において、画素の駆動時間を短縮することで、消費電力を低減することができる。

表示装置の構成の一例を示す図。表示装置の構成の一例を示す図。タイミングチャート。タイミングチャート。タイミングチャート。タイミングチャート。タイミングチャート。表示装置の構成の一例を示す図。表示装置の構成の一例を示す図。タイミングチャート。表示装置の構成の一例を示す図。表示装置の構成の一例を示す図。トランジスタの一例を示す図。トランジスタの一例を示す図。トランジスタの特性を示す図。表示装置の構成の一例を示す図。表示装置の構成の一例を示す図。

以下に、実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。但し、以下の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。従って、以下に示す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。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。

（実施の形態１）
本実施の形態では表示装置及びその駆動方法の一例について説明する。

図１は、表示装置の一例である。

表示装置は、複数の表示パネル１００１と、複数の表示パネル１００１の支持部１００２とを有する。表示パネル１００１は、片面又は両面に表示画面１００３を有する。支持部１００２は、表示パネル１００１の一端を自由端として、前記表示パネル１００１の他の一端を回動可能に担持している。すなわち、表示装置は、支持部１００２を支点として、紙の書籍のようにページ（表示パネル１００１）をめくって見ることができる。また、表示パネル１００１は一つでもよい。なお、表示パネル１００１は、可撓性を有していてもよい。その場合、紙と似たような感覚で使用できる。

図２は、あるページの表示パネルの一例を示す。表示パネルは、画素部１００、信号線駆動回路２００、走査線駆動回路３００、コントローラ４００、コントローラ５００を有する。

画素部１００は、複数の画素１０１を有する。複数の画素１０１は、各々、配線Ｓ（１）〜Ｓ（ｘ）のいずれか一（ｘは自然数）、配線Ｇ（１）〜Ｇ（ｙ）のいずれか一（ｙは自然数）、配線１１１及び配線１１２と接続される。なお、本明細書において、接続とは、電気的な接続を意味しており、電流、電圧又は電位が、供給可能、或いは伝送可能な状態に相当する。

信号線駆動回路２００は、配線Ｓ（１）〜Ｓ（ｘ）に、ビデオ信号を出力するタイミングを制御する機能を有する。ビデオ信号は、各画素１０１に書き込まれる。そして、ビデオ信号は、各画素１０１の階調や状態などを制御する。

走査線駆動回路３００は、配線Ｇ（１）〜Ｇ（ｙ）に、ゲート信号を出力するタイミングを制御する機能を有する。こうして、配線Ｇ（１）〜Ｇ（ｙ）のいずれかが選択される。選択された行に属する画素１０１に、ビデオ信号を書き込むことができる。

コントローラ４００は、信号線駆動回路２００及び走査線駆動回路３００が動作するタイミングを制御する。そのために、コントローラ４００は、信号線駆動回路２００及び走査線駆動回路３００に、電圧や制御信号などを出力する。

コントローラ５００は、配線１１１及び配線１１２の電位を制御する。

なお、コントローラ４００及びコントローラ５００は、各表示パネルで共有することができる。また、コントローラ４００及びコントローラ５００を、図１の支持部１００２内に搭載することで、表示装置の小型化が実現できる。

そして、本実施の形態の表示装置は、表示パネルを回動している時にビデオ信号を出力して画素を駆動し、表示パネルを回動していない時に画素の駆動を停止する機能を有している。すなわち、表示パネルをめくる前後において、めくっている時に画素を駆動し、めくった後に画素の駆動を停止する。このように画素の駆動時間を短縮することで、表示装置の消費電力を低減することができる。以下に、表示パネルの駆動方法の具体例を説明する。

図３は、表示パネルのタイミングチャートの一例である。該タイミングチャートは、期間Ｔａと期間Ｔｂとを有する。

期間Ｔａは、ページをめくっている時の期間であり、画素１０１にビデオ信号が書き込まれる。そして、画素１０１の階調が制御される。したがって、書き込み期間とも呼ぶ。

期間Ｔｂは、ページをめくる前とめくった後の期間であり、画素１０１の階調が保持される。したがって、保持期間とも呼ぶ。

次に、期間Ｔａにおける表示パネルの動作について説明する。

図４は、期間Ｔａのタイミングチャートの一例である。走査線駆動回路３００には、コントローラ４００から、スタートパルスＧＳＰ、クロック信号ＧＣＫ、クロック信号ＧＣＫＢなどが入力される。

スタートパルスＧＳＰがＨレベルになると、走査線駆動回路３００の出力信号ＧＯＵＴ（１）〜ＧＯＵＴ（ｙ）は、順にＨレベルになる。こうして、走査線駆動回路３００は、配線Ｇ（１）〜Ｇ（ｙ）を順に選択する。そして、選択された配線と接続される画素１０１には、各々、信号線駆動回路２００から配線Ｓ（１）〜Ｓ（ｘ）を介して、ビデオ信号が入力される。

以上のように、期間Ｔａにおいて、複数の画素１０１の各々にビデオ信号が入力され、階調が制御される。

次に、期間Ｔｂにおける表示パネルの動作について説明する。

図５は、期間Ｔｂのタイミングチャートの一例である。期間Ｔｂでは、画素１０１にはビデオ信号を書き込まないため、画素１０１の駆動を停止することが可能である。すなわち、画素１０１に接続する配線Ｇ（１）〜Ｇ（ｙ）を選択する必要がない。

配線Ｇ（１）〜Ｇ（ｙ）を非選択にする手段としては、例えば、走査線駆動回路３００を制御して、信号を出力しないこと、又はＬレベルの信号を出力することが挙げられる。なお、図５では、スタートパルスＧＳＰをＬレベルとすることで、配線Ｇ（１）〜Ｇ（ｙ）を非選択とし、画素の駆動を停止している。このように、画素の駆動時間を短縮することで、消費電力を低減できる。

図６は、期間Ｔｂのタイミングチャートの他の一例である。図６では、スタートパルスＧＳＰだけでなく、クロック信号ＧＣＫ及びクロック信号ＧＣＫＢも、Ｌレベルとすることで、画素の駆動を停止している。消費電力は、図５の駆動方法よりさらに低減される。

なお、図６において、走査線駆動回路３００に供給される電圧も、Ｌレベルと同じ値にすることが可能である。こうして、トランジスタのバイアス電圧をおおむねゼロにすることができるので、トランジスタの劣化を抑制することができる。

図７は、期間Ｔｂのタイミングチャートの他の一例である。図７に示すタイミングチャートでは、コントローラ４００の動作を停止している。そのため、スタートパルスＧＳＰ、クロック信号ＧＣＫ及びクロック信号ＧＣＫＢが出力されず、画素の駆動が停止する。消費電力は、図６の駆動方法よりさらに低減される。

図８は、コントローラ４００の構成の一例である。コントローラ４００は、電源回路８０１、タイミングジェネレータ８０２、スイッチ素子８０３、及びスイッチ素子８０４を有する。コントローラ４００は、電源回路８０１及びタイミングジェネレータ８０２から走査線駆動回路３００への出力を制御する。例えば、期間Ｔａでは、スイッチ素子８０３をオン状態とし、スイッチ素子８０４をオフ状態とすることで、電源回路８０１からＨレベルの信号（Ｖ_Ｈ）又はＬレベルの信号（Ｖ_Ｌ）を出力するタイミングを制御する。期間Ｔｂでは、スイッチ素子８０３をオフ状態とし、スイッチ素子８０４をオン状態とすることで、電源回路８０１からＬレベルの信号（Ｖ_Ｌ）を出力する。

図９は、配線Ｇ（１）〜Ｇ（ｙ）及び走査線駆動回路３００の構成の一例である。配線Ｇ（１）〜Ｇ（ｙ）と走査線駆動回路との間にスイッチ素子９０１が設けられている。スイッチ素子９０１は、走査線駆動回路３００からの配線Ｇ（１）〜Ｇ（ｙ）への信号の出力を制御する。例えば、期間Ｔａでは、スイッチ素子９０１をオン状態とする。期間Ｔｂでは、スイッチ素子９０１をオフ状態とする。

図８又は図９のような構成により、画素の駆動を制御することができる。ただし、これらに限定されず様々な構成を適用することができる。

なお、上記で示した画素の駆動方法は、表示パネルをめくる前後だけでなく、他の用途にも用いることができる。例えば、表示装置は表示パネルに表示された画像を加工する機能を有しており、加工を行う前後において、加工を行っている時に画素を駆動し、加工を行った後は画素の駆動を停止してもよい。なお、加工の例として、画像の拡大、縮小、又は変形等が挙げられる。このような、画素の駆動の制御により消費電力を低減できる。

本実施の形態は、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。

（実施の形態２）
本実施の形態では、表示パネルの駆動方法の一例について説明する。

図１０は、表示パネルのタイミングチャートの一例である。

図３と同様に、期間Ｔａがページをめくっている時の期間であり、期間Ｔｂがページをめくる前とめくった後の期間である。

図３と異なる点は、期間Ｔａについて、期間Ｔａ（１）〜Ｔａ（ｎ）（ｎは自然数）という複数の期間を有することである。そして、期間Ｔａ（１）〜Ｔａ（ｎ）の各々において、画素１０１にビデオ信号が書き込まれる。

図１０の期間Ｔａ（１）〜Ｔａ（ｎ）の各々において、図４の期間Ｔａと同様に画素１０１にビデオ信号が入力される。つまり、期間Ｔａにおいて、画素１０１には、ビデオ信号がｎ回入力される。ｎ回の入力により、画素の初期化や階調の制御等が行われる。

なお、複数の期間Ｔａ（１）〜Ｔａ（ｎ）のうち最後の期間Ｔａ（ｎ）において、画素１０１内の表示素子が無電界状態になるように制御することが好ましい。そうすることで、期間Ｔｂにおいて階調を保持しやすくなる。無電界状態にする手段としては、配線１１１の電位（コモン電位Ｖｃｏｍとも呼ぶ）とおおむね等しい値のビデオ信号を書き込むことが挙げられる。

（実施の形態３）
本実施の形態では、表示パネルの画素の具体的な構成及びその駆動方法の一例を示す。

図１１に、ｉ（ｉは１〜ｙのいずれか一）行目、ｊ（ｊは１〜ｘのいずれか一）列目に属する画素１０１の一例を示す。図１１に示す画素は、トランジスタ１０２、表示素子１０３及び容量素子１０４を有する。トランジスタ１０２は、表示素子１０３へのビデオ信号の供給を制御するスイッチ素子として機能する。

トランジスタ１０２のソース又はドレインの一方は、配線Ｓ（ｊ）と接続される。トランジスタ１０２のソース又はドレインの他方は、容量素子１０４の一方の電極及び表示素子１０３の一方の電極５００１（画素電極ともいう）と接続される。トランジスタ１０２のゲートは、配線Ｇ（ｉ）と接続される。容量素子１０４の他方の電極は、配線１１２と接続される。表示素子１０３の他方の電極５００２（コモン電極、共通電極、対向電極、カソード電極ともいう）は、配線１１１と接続される。

画素１０１は、メモリ性を有することが好ましい。そのため、表示素子１０３は、メモリ性を有することが好ましい。表示素子１０３の駆動方式としては、マイクロカプセル型電気泳動方式、マイクロカップ型電気泳動方式、水平移動型電気泳動方式、垂直移動型電気泳動方式、ツイストボール方式、粉体移動方式、電子粉流体方式、コレステリック液晶素子、カイラルネマチック液晶、反強誘電性液晶、高分子分散型液晶、帯電トナー、エレクトロウェッティング方式、エレクトロクロミズム方式、又はエレクトロデポジション方式などがある。以下にそれらの一例を説明する。

トランジスタ１０２は、様々な形態を適用することができる。例えば、シリコン又は酸化物半導体等を用いて形成することができる。特に、メモリ性を有する表示素子では、駆動電圧が大きいため、アモルファルシリコン又は酸化物半導体等を用いて形成することが好ましい。

図１２は、表示素子１０３として、マイクロカプセル型電気泳動方式を用いた場合の画素の断面図である。

電極５００１と電極５００２との間に、複数のマイクロカプセル５００３が配置されている。複数のマイクロカプセル５００３は、樹脂５００４により固定されている。樹脂５００４は、バインダとしての機能を有する。

樹脂５００４は、透光性を有するとよい。樹脂５００４の代わりに、空気又は不活性ガスなどの気体を充填してもよい。その場合、電極５００１と電極５００２との一方又は両方に、粘着剤又は接着剤等含む層を形成して、マイクロカプセル５００３を固定するとよい。

マイクロカプセル５００３は、膜５０１１と、液体５０１２と、粒子５０１３と、粒子５０１４とを有する。液体５０１２と、粒子５０１３と、粒子５０１４とは、膜５０１１の中に封入されている。膜５０１１は、透光性を有する。

液体５０１２は、分散液としての機能を有する。液体５０１２により、粒子５０１３及び粒子５０１４を膜５０１１内に分散させることができる。なお、液体５０１２は、透光性を有し、無着色であるとよい。

粒子５０１３と粒子５０１４とは、互いに異なる色とする。例えば、一方は黒色であり、他方は白色であるとよい。なお、粒子５０１３と粒子５０１４とは、互いの電荷密度が異なるように、帯電されているとする。例えば、一方は正に帯電され、他方は負に帯電されるとよい。これにより、電極５００１と電極５００２との間に電位差が生じると、粒子５０１３と粒子５０１４とは、電界方向に応じて移動する。こうして、表示素子１０３の反射率が変化することにより、階調を制御することができる。

なお、マイクロカプセル５００３の構造は、上記に限定されない。例えば、液体５０１２は、着色していてもよい。また、粒子の色は、白色及び黒色だけでなく、赤色、緑色、青色、シアン、マゼンダ、イエローエメラルドグリーン、朱色などの中から選択することが可能である。また、粒子の色の種類は、１種類であっても、３種類以上であってもよい。

次に、本実施の形態の画素の動作について説明する。以下は、マイクロカプセル型電気泳動方式以外の表示素子についても適用可能である。

表示素子１０３の階調は、表示素子１０３に印加される電圧（電極５００１と電極５００２との間の電位差）によって制御される。電極５００１の電位は、配線Ｓ（ｊ）から供給されるビデオ信号によって制御される。なお、ビデオ信号は、トランジスタ１０２がオンのとき、配線Ｓ（ｊ）から電極５００１に供給される。また、電極５００２の電位は、配線１１１から供給される電圧によって制御される。

なお、電極５００１と電極５００２との間に電位差が生じないような駆動をすることで、両電極間が無電界状態となり、表示素子１０３の階調を保持することができる。

図１１において、図３（又は図１０）の駆動方法を用いる場合、期間Ｔａ（ページをめくっている時）では、配線Ｇ（ｉ）をＨレベルにするため、トランジスタ１０２がオンになる。これにより、配線Ｓ（ｊ）から電極５００１に、トランジスタ１０２を介してビデオ信号が供給される。その際、容量素子１０４は、電極５００１と電極５００２との間の電位差を保持する。

期間Ｔｂ（ページをめくる前とめくった後）では、配線Ｇ（ｉ）を非選択とする（画素１０１の駆動を停止する）ため、トランジスタ１０２がオフになる。これにより、電極５００１は浮遊状態になる。その際、容量素子１０４は、期間Ｔａにおける電極５００１と電極５００２との間の電位差を保持している。そのため、トランジスタがオフであっても、表示素子１０３にビデオ信号に基づく電圧が印加される。したがって、表示素子１０３の階調は保持される。

以上のように、画素１０１の駆動時間を短縮することで、消費電力を低減することができる。

（実施の形態４）
本実施の形態では、図１１のトランジスタ１０２を、酸化物半導体を用いて形成する例を説明する。

トランジスタ１０２に酸化物半導体を用いることで、トランジスタ１０２のオフ状態でのリーク電流（オフ電流）を低減することができる。

トランジスタ１０２のオフ電流を低減することで、期間Ｔｂにおいて表示素子１０３の電極５００１の電荷がトランジスタ１０２からリークすることを防止できる。すなわち、表示素子の階調を保持する機能を高めることができる。したがって、上記のメモリ性を有する表示素子を用いる効果と相俟って、画素の表示品質を向上することができる。

また、トランジスタ１０２のオフ電流を低減することで、メモリ性を有さない表示素子を用いた場合でも、階調を保持することが可能となる。すなわち、オフ電流が低減されたトランジスタを用いることで、画素はメモリ性を有する。メモリ性を有さない表示素子としては、ネマティック液晶又はスメクティック液晶等が挙げられる。

以下に、酸化物半導体を用いたトランジスタの構造及び作製方法について、具体例を示す。

図１３は、トランジスタの断面図である。トランジスタ２０００は、絶縁物２００１上に形成されたボトムゲート型の逆スタガ構造の薄膜トランジスタであり、ゲート電極２００２、ゲート絶縁膜２００３、半導体膜２００４、電極２００５、電極２００６を有する。また、トランジスタ２０００上に絶縁膜２００７を有する。電極２００５及び電極２００６は、一方がソース電極であり、他方がドレイン電極である。

まず、トランジスタ２０００のオフ電流を大きくする要因として、半導体膜２００４に用いる酸化物半導体中に水素等（例えば水素、水、又は水酸基）の不純物が含まれていることが挙げられる。水素等は、酸化物半導体中でキャリアの供与体（ドナー）になる可能性があり、オフ状態においても電流を発生させる要因となる。すなわち、酸化物半導体中に水素等が多量に含まれていると、酸化物半導体がＮ型化されてしまう。

そこで、以下で示す作製方法は、酸化物半導体中の水素等を極力低減し、且つ、構成元素である酸素の濃度を高くすることで、酸化物半導体を高純度化するものである。高純度化された酸化物半導体は、真性又は実質的に真性な半導体であり、オフ電流を低減することができる。

ゲート絶縁膜２００３上に、酸化物半導体膜をスパッタリング法により形成する。

酸化物半導体膜のターゲットとしては、酸化亜鉛を主成分とする金属酸化物のターゲットを用いることができる。例えば、組成比として、Ｉｎ_２Ｏ_３：Ｇａ_２Ｏ_３：ＺｎＯ＝１：１：１、すなわち、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：０．５のターゲットを用いることができる。また、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：１、又はＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：２の組成比を有するターゲットを用いることもできる。また、ＳｉＯ_２を２重量％以上１０重量％以下含むターゲットを用いることもできる。

なお、酸化物半導体膜の成膜の際は、希ガス（代表的にはアルゴン）雰囲気下、酸素雰囲気下、または希ガス及び酸素混合雰囲気下とすればよい。ここで、酸化物半導体膜を成膜する際に用いるスパッタガスは、水素等の不純物の濃度がｐｐｍレベル、好ましくはｐｐｂレベルまで除去された高純度ガスを用いる。

酸化物半導体膜は、処理室内の残留水分を除去しつつ水素及び水分が除去されたスパッタガスを導入して成膜する。処理室内の残留水分を除去するためには、吸着型の真空ポンプを用いることが好ましい。例えば、クライオポンプ、イオンポンプ、チタンサブリメーションポンプを用いることが好ましい。

酸化物半導体膜の膜厚は、２ｎｍ以上２００ｎｍ以下とすればよく、好ましくは５ｎｍ以上３０ｎｍ以下とする。そして、酸化物半導体膜にエッチング等を行い、所望の形状に加工（パターニング）して半導体膜２００４とする。

以上では、酸化物半導体膜としてＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏを用いる例を示したが、その他にも、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｚｎ−Ｏ、Ｉｎ−Ａｌ−Ｚｎ−Ｏ、Ｓｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ、Ａｌ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ、Ｓｎ−Ａｌ−Ｚｎ−Ｏ、Ｉｎ−Ｚｎ−Ｏ、Ｓｎ−Ｚｎ−Ｏ、Ａｌ−Ｚｎ−Ｏ、Ｚｎ−Ｍｇ−Ｏ、Ｓｎ−Ｍｇ−Ｏ、Ｉｎ−Ｍｇ−Ｏ、Ｉｎ−Ｏ、Ｓｎ−Ｏ、又はＺｎ−Ｏなどを用いることができる。また、上記酸化物半導体膜はＳｉを含んでいてもよい。また、これらの酸化物半導体膜は、非晶質であってもよいし、結晶質であってもよい。または、非単結晶であってもよいし、単結晶であってもよい。

また、酸化物半導体膜として、ＩｎＭＯ_３（ＺｎＯ）_ｍ（ｍ＞０）で表記される薄膜を用いることもできる。ここで、Ｍは、Ｇａ、Ａｌ、ＭｎおよびＣｏから選ばれた一または複数の金属元素である。例えば、Ｍとして、Ｇａ、Ｇａ及びＡｌ、Ｇａ及びＭｎ、またはＧａ及びＣｏが挙げられる。

次に、酸化物半導体膜（半導体膜２００４）に第１の加熱処理を行う。第１の加熱処理の温度は、４００℃以上７５０℃以下、好ましくは４００℃以上とし、基板の歪み点未満とする。

第１の加熱処理によって酸化物半導体膜（半導体膜２００４）から水素等の不純物の除去（脱水素化処理）を行うことができる。これらが酸化物半導体膜に含まれると、ドナーとなりトランジスタのオフ電流を増大させるため、第１の加熱処理による脱水素化処理は極めて有効である。

なお、第１の加熱処理は、電気炉を用いることができる。また、抵抗発熱体などの発熱体からの熱伝導または熱輻射によって加熱してもよい。その場合、例えばＧＲＴＡ（ＧａｓＲａｐｉｄＴｈｅｒｍａｌＡｎｎｅａｌ）装置、ＬＲＴＡ（ＬａｍｐＲａｐｉｄＴｈｅｒｍａｌＡｎｎｅａｌ）装置等のＲＴＡ（ＲａｐｉｄＴｈｅｒｍａｌＡｎｎｅａｌ）装置を用いることができる。

ＬＲＴＡ装置は、ハロゲンランプ、メタルハライドランプ、キセノンアークランプ、カーボンアークランプ、高圧ナトリウムランプ、高圧水銀ランプなどのランプから発する光（電磁波）の輻射により、被処理物を加熱する装置である。

ＧＲＴＡ装置は、高温のガスを用いて加熱処理を行う装置である。気体としては、不活性ガス（代表的には、アルゴン等の希ガス）または窒素ガスを用いることができる。ＧＲＴＡ装置を用いることで、短時間で高温の加熱処理が可能となるため、特に有効である。

また、第１の加熱処理は、酸化物半導体膜のパターニングを行う前に行ってもよいし、電極２００５及び電極２００６を形成した後行ってもよいし、絶縁膜２００７を形成した後に行ってもよい。ただ、電極２００５及び電極２００６が第１の加熱処理によってダメージを受けることを避けるため、これらの電極を形成する前に行うことが好ましい。

ここで、第１の加熱処理において、酸化物半導体に酸素欠損が生じてしまうおそれがある。そのため、第１の加熱処理の後に、酸化物半導体に酸素の導入（加酸化処理）を行い、構成元素である酸素の高純度化を行うことが好ましい。

加酸化処理の具体例としては、第１の加熱処理の後連続して、窒素又は酸素を含む雰囲気（たとえば、窒素：酸素の体積比＝４：１）中、又は酸素雰囲気中において、第２の加熱処理を行う方法が挙げられる。また、酸素雰囲気下でのプラズマ処理を行う方法を用いることもできる。これにより酸化物半導体膜中の酸素濃度を向上させ、高純度化することができる。第２の加熱処理の温度は、２００℃以上４００℃以下、好ましくは２５０℃以上３５０℃以下とする。

また、加酸化処理の別の例としては、半導体膜２００４上に接して酸化珪素膜等の酸化絶縁膜（絶縁膜２００７）を形成し、第３の加熱処理を行う。この絶縁膜２００７中の酸素が半導体膜２００４に移動し、酸化物半導体の酸素濃度を向上させ、高純度化することができる。第３の加熱処理の温度は、２００℃以上４００℃以下、好ましくは２５０℃以上３５０℃以下とする。なお、トップゲート型とした場合においても、半導体膜２００４上部に接するゲート絶縁膜を、酸化珪素膜等で形成し、同様の加熱処理を行うことで、酸化物半導体を高純度化することができる。

以上のように、第１の加熱処理により脱水素化処理を行った後、第２の加熱処理又は第３の加熱処理により加酸化処理を行うことで、酸化物半導体膜を高純度化することが可能である。高純度化することで、酸化物半導体を真性又は実質的に真性とすることができ、トランジスタ２０００のオフ電流を低減することができる。

なお、絶縁物２００１は、絶縁性を有する基板でもよく、所望の基板上に酸化珪素膜、窒化珪素膜等を用いて、単層又は積層で形成した膜でもよい。プラズマＣＶＤ法、スパッタリング法を用いて形成すればよい。ポリイミド等の樹脂膜を塗布法等により形成した膜でもよい。基板を樹脂で形成することで、可撓性を有する表示パネルとすることができる。

また、ゲート電極２００２は、絶縁物２００１上に、モリブデン、チタン、クロム、タンタル、タングステン、アルミニウム、銅、ネオジム、スカンジウム等の金属材料、又はこれらを主成分とする合金材料を用いて、単層又は積層で形成する。スパッタリング法又は真空蒸着法を用いて形成すればよい。

また、ゲート絶縁膜２００３は、酸化珪素膜又は窒化珪素膜等を用いて、単層又は積層で形成する。プラズマＣＶＤ又はスパッタリング法を用いて形成すればよい。

また、電極２００５及び電極２００６は、ゲート絶縁膜２００３及び半導体膜２００４上に、モリブデン、チタン、クロム、タンタル、タングステン、アルミニウム、銅、イットリウムなどの金属、これらを主成分とする合金材料、又は酸化インジウム等の導電性を有する金属酸化物等を用いて、単層又は積層で形成する。スパッタリング法又は真空蒸着法を用いて形成すればよい。電極２００５及び電極２００６は、ゲート電極２００２と重なって形成されることが好ましい。このようにすることで、トランジスタ１０２の電流駆動能力を向上させることができる。特に、高純度化された酸化物半導体（真性又は実質的に真性な酸化物半導体）を用いた場合に有効である。

以下に、高純度化された酸化物半導体、及びそれを用いたトランジスタについて、詳細に説明する。

高純度化された酸化物半導体の一例としては、キャリア濃度が１×１０^１４／ｃｍ^３未満、好ましくは１×１０^１２／ｃｍ^３未満、さらに好ましくは１×１０^１１／ｃｍ^３未満、または６．０×１０^１０／ｃｍ^３未満である酸化物半導体が挙げられる。

高純度化された酸化物半導体を用いたトランジスタは、シリコンを用いた半導体を有するトランジスタ等に比較して、オフ電流が非常に小さいという特徴を有している。

トランジスタのオフ電流特性について、評価用素子（ＴＥＧとも呼ぶ）を用いて測定した結果を以下に示す。なお、ここでは、ｎチャネル型のトランジスタであるものとして説明する。

ＴＥＧには、Ｌ／Ｗ＝３μｍ／５０μｍ（膜厚ｄ：３０ｎｍ）のトランジスタを２００個並列に接続して作製されたＬ／Ｗ＝３μｍ／１００００μｍのトランジスタを設けた。その初期特性を図１５に示す。ここでは、ＶＧを−２０Ｖ〜＋５Ｖまでの範囲で示している。トランジスタの初期特性を測定するため、基板温度を室温とし、ソース−ドレイン間電圧（以下、ドレイン電圧またはＶＤという）を１０Ｖとし、ソース−ゲート間電圧（以下、ゲート電圧またはＶＧという）を−２０Ｖ〜＋２０Ｖまで変化させたときのソース−ドレイン電流（以下、ドレイン電流またはＩＤという）の変化特性、すなわちＶＧ−ＩＤ特性を測定した。

図１５に示すように、チャネル幅Ｗが１００００μｍのトランジスタは、ＶＤが１Ｖ及び１０Ｖのいずれにおいても、オフ電流は１×１０^−１３Ａ以下となっており、測定機（半導体パラメータ・アナライザ、Ａｇｉｌｅｎｔ４１５６Ｃ；Ａｇｉｌｅｎｔ社製）の分解能（１００ｆＡ）以下となっている。このオフ電流値は、チャネル幅１μｍに換算すると、１０ａＡ／μｍに相当し、画素に適用した場合には実質的にゼロであると見なせる。

なお、本明細書においてオフ電流とは、ｎチャネル型のトランジスタでしきい値Ｖｔｈが正である場合、室温において−２０Ｖ以上−５Ｖ以下の範囲の任意のゲート電圧を印加したときにトランジスタのソース−ドレイン間を流れる電流のことを指す。なお、室温は、１５度以上２５度以下とする。本明細書に開示する酸化物半導体を用いたトランジスタは、室温において、単位チャネル幅（Ｗ）あたりの電流値が１００ａＡ／μｍ以下、好ましくは１ａＡ／μｍ以下、さらに好ましくは１０ｚＡ／μｍ以下である。

また、図１１の画素１０１において、トランジスタ１０２のオフ電流を低減することで、表示素子１０３の階調を保持する機能が高まるため、容量素子１０４を設けない構成とすることも可能である。容量素子１０４を設けないことで、画素１０１の開口率を向上させることができる。

また、高純度化された酸化物半導体を用いたトランジスタは温度特性が良好である。代表的には、−２５℃から１５０℃までの温度範囲におけるトランジスタの電流電圧特性において、オン電流、オフ電流、電界効果移動度、Ｓ値、及びしきい値電圧の変動がほとんどなく、温度による電流電圧特性の劣化がほとんど見られない。また、高純度化された酸化物半導体は光照射による劣化が少ないため、表示装置のように光を利用する装置では、特に信頼性を高めることができる。

なお、本実施の形態では、トランジスタがボトムゲート型である例を示したが、図１４のようにトップゲート型のトランジスタ３０００としてもよい。トランジスタ３０００は、半導体膜３００４、電極３００５、電極３００６、ゲート絶縁膜３００３、及びゲート電極３００２を有する。電極３００５及び電極３００６は、一方がソース電極であり、他方がドレイン電極である。

（実施の形態５）
本実施の形態では、表示パネルがめくられたことを検知する構成について、一例を示す。

図１６の表示装置は、表示パネル１００１、支持部１００２、又は筐体１００４にセンサが設けられている。センサを設けることで、表示パネルがめくられたことを自動的に検知することができる。

例えば、表示パネル１００１に、フォトセンサ１０１０を設ける構成が挙げられる。フォトセンサ１０１０は、表示パネル１００１がめくられた際に入射される光を検出し、めくられたことを検知することができる。

また、支持部１００２に、圧力センサ１０１１を設けてもよい。圧力センサ１０１１は、表示パネル１００１がめくられた際に生じる圧力を検出し、めくられたことを検知することができる。

また、図１７は、図１６の表示装置を上部から見た断面図である。ここで、表示パネル１００１は磁気センサ１０１２を有しており、筐体１００４は磁石１０１３を有している。磁気センサ１０１２は、表示パネル１００１が矢印の向きにめくられた際に、磁石１０１３から生じる磁気エネルギーの変化を検出して、めくられたことを検知することができる。なお、磁気センサ１０１２と磁石１０１３との位置は逆にしてもよい。複数の表示パネルを有する場合、各々の表示パネルに磁気センサ１０１２又は磁石１０１３を設けることで、表示パネルがめくられた際の磁気エネルギーの変化を検出することができる。

なお、図１７において、磁気センサ１０１２及び磁石１０１３の代わりに、２つ電極の電極を設けても良い。２つの電極の接触により生じる電流を検出することで、めくられたことを検知することができる。また、２つの電極の接近により生じる静電エネルギーの変化を検出してもよい。

また、上記以外に、めくられた際の加速度を検出するセンサ（加速度センサ）、めくられた角度を検出するセンサ（角度センサ）等を設けてもよい。これらのセンサからの検出信号がコントローラ４００（図２参照）に出力される。そして、走査線駆動回路３００は、センサからの検出信号が出力されている時に画素の駆動を行い、検出信号が出力されていない時に画素の動作を停止する。画素の駆動時間を短縮することで、表示装置の消費電力を低減することができる。

１００画素部
１０１画素
１０２トランジスタ
１０３表示素子
１０４容量素子
１１１配線
１１２配線
２００信号線駆動回路
３００走査線駆動回路
４００コントローラ
５００コントローラ
８０１電源回路
８０２タイミングジェネレータ
８０３スイッチ素子
８０４スイッチ素子
９０１スイッチ素子
１００１表示パネル
１００２支持部
１００３表示画面
１００４筐体
１０１０フォトセンサ
１０１１圧力センサ
１０１２磁気センサ
１０１３磁石
２０００トランジスタ
２００１絶縁物
２００２ゲート電極
２００３ゲート絶縁膜
２００４半導体膜
２００５電極
２００６電極
２００７絶縁膜
３０００トランジスタ
３００２ゲート電極
３００３ゲート絶縁膜
３００４半導体膜
３００５電極
３００６電極
５００１電極
５００２電極
５００３マイクロカプセル
５００４樹脂
５０１１膜
５０１２液体
５０１３粒子
５０１４粒子

Claims

ビデオ信号を保持可能なメモリ性を有する画素が配置された表示パネルと、
前記表示パネルの一端を自由端として、前記表示パネルの他の一端を回動可能に担持する支持部と、
前記表示パネルが回動している時に検出信号を出力するセンサと、
前記検出信号が出力されている時に前記表示パネルに前記ビデオ信号を入力し、前記検出信号が出力されていない時に前記画素の駆動を停止する駆動回路とを有することを特徴とする表示装置。
請求項１において、
前記画素は、メモリ性を有する表示素子を有することを特徴とする表示装置。
請求項１又は請求項２において、
前記画素は、酸化物半導体を用いて形成されたトランジスタを有することを特徴とする表示装置。
請求項３において、
前記酸化物半導体は、真性又は実質的に真性であることを特徴とする表示装置。