JP2016028302A - 表示装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】M行(Mは2以上の自然数)N列(Nは自然数)に配列された複数の表示回
路と、ライトユニットと、を具備し、ライトユニットは、X行(Xは2以上の自然数)に
配列され、行毎に少なくとも異なる1行以上の表示回路に重畳し、赤色に呈する発光ダイ
オード、緑色に呈する発光ダイオード、及び青色に呈する発光ダイオードを含む複数の発
光ダイオード群と、複数の表示回路及び複数の発光ダイオード群の間に設けられた導光板
と、を有し、導光板は、複数の発光ダイオード群のうち、互いに異なる行の発光ダイオー
ド群の光を透過するX個の導光部材を含む。
【選択図】図1
Description
イトを含む)の光の色を異なる色に切り替えることにより、カラーの画像を表示すること
ができる方式(フィールドシーケンシャル方式ともいう)の表示装置の開発が進められて
いる。フィールドシーケンシャル方式を用いることにより、例えば液晶表示装置の場合に
は、カラーフィルタを設ける必要がないため、光の透過率を高くすることができる。
るライトユニットを具備し、各行の画素回路毎に順に表示データを書き込み、表示データ
を書き込んだ複数行の画素回路に重畳する発光ダイオードを発光状態にすることにより、
全ての画素回路を表示データに基づく表示状態にして画像を表示する液晶表示装置が挙げ
られる(例えば特許文献1)。
の後表示データを書き込んだ複数行の画素回路に重畳する発光ダイオードを発光させ、該
画素回路に発光ダイオードから光を照射することにより画像を表示する。このため、複数
行の画素回路からなる特定のグループの画素回路において特定の色に対応する表示データ
を書き込んでいる間に、該特定の色とは異なる色を呈する発光ダイオードの光が該特定の
グループの画素回路に照射される場合がある。この場合、表示画像の画質が低下してしま
う。
ながら、黒の画像を表示する期間では、光の透過率が低くなり、表示画像の輝度が低くな
ってしまう。また、上記画質の低下の問題を解決するために、発光ダイオード及び画素回
路の間隔を調整する方法もある。しかしながら、例えば同じ色を呈する複数の発光ダイオ
ードの輝度にばらつきがあると、発光ダイオード及び画素回路の間隔を調整して上記問題
を解決することは困難である。
表示画像の輝度の低下を抑制することを課題の一つとする。
て、各行の表示回路に表示選択信号のパルスを入力し、1行以上の表示回路に表示選択信
号のパルスが入力される毎に、発光ダイオード群において発光ダイオードを順次発光させ
、表示選択信号のパルスを入力した各行の表示回路に光を順次照射して画像を表示する。
ライトユニットを備え、該導光板を複数の導光部材を用いて構成し、各行の発光ダイオー
ドからの光を、それぞれ異なる導光部材を介して表示回路に照射することにより、発光ダ
イオードからの光の拡散方向の制御を図る。
、表示画像の画質の低下を抑制することができる。また、表示画像の輝度の低下を抑制す
ることができる。
、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなく実施の形態の内容を変更することは、
当業者であれば容易である。よって、本発明は、以下に示す実施の形態の記載内容に限定
されない。
の内容を互いに置き換えることができる。
の数は、序数の数に限定されない。
本実施の形態では、フィールドシーケンシャル方式の表示装置の例について説明する。
データ信号出力回路(DDOUTともいう)112と、ライトユニット(LIGHTとも
いう)114と、複数の表示回路(DISPともいう)115と、を具備する。
複数の表示選択信号(信号DSELともいう)を出力する機能を有する。
レジスタからパルス信号を出力させることにより、表示選択信号を出力することができる
。
12は、入力された画像信号を元に表示データ信号(信号DDともいう)を生成し、生成
した表示データ信号を出力する機能を有する。
の端子の間に流れる電流を制御する電流制御端子と、を有する。なお、トランジスタに限
らず、素子において、互いの間に流れる電流が制御される端子を電流端子ともいい、2つ
の電流端子のそれぞれを第1の電流端子及び第2の電流端子ともいう。
ことができる。電界効果トランジスタの場合、第1の電流端子は、ソース及びドレインの
一方であり、第2の電流端子は、ソース及びドレインの他方であり、電流制御端子は、ゲ
ートである。
。しかし、電圧及び電位の値は、回路図などにおいていずれもボルト(V)で表されるこ
とがあるため、区別が困難である。そこで、本明細書では、特に指定する場合を除き、あ
る一点の電位と基準となる電位(基準電位ともいう)との電位差を、該一点の電圧として
用いる場合がある。
号のデータを表示データ信号として出力することができる。スイッチングトランジスタは
、電流制御端子にパルス信号である制御信号を入力することにより制御することができる
。なお、表示回路115の数が複数である場合には、複数のスイッチングトランジスタを
選択的にオン状態又はオフ状態にすることにより、画像信号のデータを複数の表示データ
信号として出力してもよい。
群と、導光板と、を有する。発光ダイオードは、可視光領域(例えば光の波長が360n
m乃至830nmである領域)の波長を有する光を発するダイオードである。
色を呈する発光ダイオード(緑色発光ダイオードともいう)、及び青色を呈する発光ダイ
オード(青色発光ダイオードともいう)を含む。
群のうち、互いに異なる行における発光ダイオード群の光を透過する。
御回路に入力される制御信号に従って、発光ダイオードの点灯を制御することもできる。
用いて説明する。図1(B−1)及び図1(B−2)は、図1(A)に示す表示装置にお
けるライトユニットの構成例を説明するための模式図であり、図1(B−1)は、外観模
式図であり、図1(B−2)は、上面模式図である。
プ121と、導光板122と、拡散シート123と、を備える。なお、本実施の形態にお
ける表示装置のライトユニットにおいて、LEDチップ121、導光板122、及び拡散
シート123のそれぞれの間隔は、図1(B−1)に示す間隔に限定されない。
は、図1(B−2)に示すように、格子状に15行配列されている。つまり、複数の発光
ダイオード群が格子状に配置されている。複数のLEDチップ121のそれぞれは、基板
131の一平面に設けられる。
EDチップ121の列方向に配列され、互いに異なる行の発光ダイオード群の光を透過す
る。言い換えると、X個の導光部材132のそれぞれは、互いに異なる行のLEDチップ
121における発光ダイオード群の光を透過する。なお、LEDチップ121における発
光ダイオード群及び導光板122の間隔は、適宜設定され、例えばLEDチップ121及
び導光板122が接していてもよい。
などを用いることができる。
とき、図1(B−2)に示すように、複数の導光部材132のそれぞれ(点線部)は、少
なくとも互いに異なる行の発光ダイオード群に重畳する。言い換えると、複数の導光部材
132のそれぞれにおける上面及び下面は、互いに異なる行のLEDチップ121におけ
る発光ダイオード群に重畳する。さらに、導光部材132の上面及び下面は、透光性を有
し、導光部材132の側面は、光反射性を有する。導光部材132として、断面が長方形
である直方体を用いることにより、発光ダイオードから入射する光の減衰を抑制すること
ができる。例えば、導光板122における導光部材132の側面に光反射膜を形成する。
なお、導光部材132の上面及び下面に研磨処理を行うことにより、導光部材132の上
面及び下面の透光性を高めてもよい。
のとき、複数の導光部材132のそれぞれにおける少なくとも下面は、互いに異なる行の
LEDチップ121における発光ダイオード群に重畳する。導光部材132として、断面
が平行四辺形である直方体を用いることにより、導光部材132により光を行方向に拡散
させやすくすることができる。
着法又はメッキ処理(例えば無電解メッキ又はメッキ塗装など)などにより金属膜を形成
することができる。なお、光反射膜の膜厚は、0.2μm以上であることが好ましい。光
反射膜の膜厚を0.2μm以上にすることにより、光反射膜を介した光漏れを抑制するこ
とができる。
としては、例えばエポキシ樹脂を含む接着剤又はウレタン樹脂を含む接着剤を用いること
ができる。エポキシ樹脂を含む接着剤又はウレタン樹脂を含む接着剤を用いることにより
、導光部材132の浸食を抑制することができる。また、接着剤として光反射性を有する
材料を用いてもよい。接着剤として光反射性を有する材料を用いることにより、別途光反
射膜を設けずに導光部材132の側面に光反射性の機能を与えることができる。
1の配列形状を、複数行のLEDチップ121が平面視において重畳する千鳥配列状とし
てもよい。つまり、複数の発光ダイオード群を千鳥配列状に配置してもよい。千鳥配列状
にすることにより、図1(B−2)に示すライトユニットより複数の導光部材132の列
方向の幅Pを狭くすることができ、1つの導光部材132に重畳する表示回路の行数を少
なくすることができるため、より少ない行数の表示回路115毎に照射する光を制御する
ことができる。
機能を有する。拡散シート123を必ずしも設けなくてもよいが、拡散シート123を設
けることにより、表示画像における不要な暗線の発生を抑制することができる。
例えば、光が楕円拡散するシートを用いることにより、LEDチップ121、即ち発光ダ
イオード群の数を少なくすることができる。
(例えば5mm以下の範囲で設定)することが好ましい。以上が図1(A)の表示装置に
おけるライトユニット114の構成例である。
Nは自然数)に配置され、ライトユニット114に重畳する。例えば、各行の表示回路1
15は、ライトユニット114におけるいずれか一つの行の発光ダイオード群に重畳する
。また、表示回路115には、パルス信号である表示選択信号が入力され、且つ入力され
た表示選択信号に従って表示データ信号が入力される。表示回路115は、入力された表
示データ信号のデータに応じた表示状態になる機能を有する。
5が設けられる領域を画素部(PIXAともいう)ともいう。
する機能を有する。
より、表示データ信号のデータに応じた表示状態になる機能を有する。
れず、表示素子として、例えばエレクトロルミネセンス素子などの他の表示素子を用いる
こともできる。
tic)モード、IPS(In Plane Switching)モード、STN(S
uper Twisted Nematic)モード、VA(Vertical Ali
gnment)モード、ASM(Axially Symmetric aligned
Micro−cell)モード、OCB(Optically Compensate
d Birefringence)モード、FLC(Ferroelectric Li
quid Crystal)モード、AFLC(AntiFerroelectric
Liquid Crystal)モード、MVA(Multi−Domain Vert
ical Alignment)モード、PVA(Patterned Vertica
l Alignment)モード、ASV(Advanced Super View)
モード、又はFFS(Fringe Field Switching)モードなどを用
いてもよい。
法例について説明する。
返し行う。
えば、図1に示す表示装置では、1行以上の表示回路及び1行以上の発光ダイオード群毎
に複数の表示領域に分け、複数の表示領域のそれぞれにおいて、各行の表示回路115に
異なる表示選択信号のパルスを順次入力する。
トパルス信号のパルスを入力し、該シフトレジスタの複数のパルス信号において順次パル
スを出力させる。さらに、上記シフトレジスタの複数のパルス信号において順次パルスが
出力されている間に、再度スタートパルス信号のパルスを入力する。これにより、複数の
表示領域において、各行の表示回路115に異なる表示選択信号のパルスを順次入力する
動作を繰り返し行うことができる。
タ信号が入力され、表示回路115は、書き込み状態(状態wtともいう)になる。さら
に、表示選択信号のパルスが入力された後、表示回路115は、入力された表示データに
応じた表示状態(状態hldともいう)になる。
色発光ダイオード、緑色発光ダイオード、及び青色発光ダイオードの一つ又は複数を発光
させる。例えば、1行以上の表示回路115に表示選択信号のパルスが入力される毎に、
上記複数の表示領域のそれぞれにおいて、異なる行の発光ダイオード群の赤色発光ダイオ
ード、緑色発光ダイオード、及び青色発光ダイオードの一つ又は複数のうち、複数の表示
領域で異なる色を呈する発光ダイオードを発光させる。これにより、表示選択信号のパル
スが入力された表示回路に、発光ダイオード群から光が順次照射される。
然数)の発光動作では、K−1回目の発光動作のときと異なる色を呈する発光ダイオード
を発光させる。例えば、K回目の発光動作では、複数の表示領域のそれぞれにおいてK−
1回目の発光動作のときと異なる色を呈する発光ダイオードを発光させる。
3及び図4は、図1に示す表示装置の駆動方法例を説明するためのタイミングチャートで
ある。
、図3及び図4に示すように、第1の表示領域における複数の表示回路115を、複数の
行の表示回路115毎に、第1のグループの表示回路115(表示回路PIX_G(1)
ともいう)乃至第5のグループの表示回路115(表示回路PIX_G(5)ともいう)
に分け、第2の表示領域における複数の表示回路115を、複数の行の表示回路115毎
に、第6のグループの表示回路115(表示回路PIX_G(6)ともいう)乃至第10
のグループの表示回路115(表示回路PIX_G(10)ともいう)に分け、第3の表
示領域における複数の表示回路115を、複数の行の表示回路115毎に、第11のグル
ープの表示回路115(表示回路PIX_G(11)ともいう)乃至第15のグループの
表示回路115(表示回路PIX_G(15)ともいう)に分ける。なお、各グループに
おける表示回路115の行数は、5行ずつに限定されない。
プにおける表示回路115を書き込み状態(状態wt)にしていく。このとき、各グルー
プにおいて、最初の行の表示回路115から行毎に順次書き込み状態にし、表示回路11
5を入力された表示データに応じた表示状態(状態hld)にする。また、発光ダイオー
ド群を適宜消灯状態(状態offともいう)にして書き込み動作を行っている表示回路に
LEDチップ121から光を照射しない。
ープの表示回路115を書き込み状態にしていく毎に、異なる行のLEDチップ121に
おける発光ダイオード群の赤色発光ダイオード、緑色発光ダイオード、及び青色発光ダイ
オードの一つ又は複数のうち、第1の表示領域乃至第3の表示領域のそれぞれで異なる色
を呈する発光ダイオードを発光させて表示データが入力されたグループの表示回路115
毎に、ライトユニット114から導光部材132を介して光を照射する。
表示領域のそれぞれにおいてK−1回目の発光動作のときと異なる色を呈する発光ダイオ
ードを発光させる。
に各行の発光ダイオード群における発光ダイオードを発光させ、第2の表示領域では、青
色、赤色、緑色の順に各行の発光ダイオード群における発光ダイオードを発光させ、第3
の表示領域では、緑色、青色、赤色の順に各行の発光ダイオード群における発光ダイオー
ドを発光させることにより、発光動作を行ってもよい。
、赤色及び緑色、緑色及び青色、青色及び赤色の順に各行の発光ダイオード群における発
光ダイオードを発光させ、第2の表示領域では、青色及び赤色、赤色、緑色、青色、赤色
及び緑色、緑色及び青色の順に各行の発光ダイオード群における発光ダイオードを発光さ
せ、第3の表示領域では、緑色及び青色、青色及び赤色、赤色、緑色、青色、赤色及び緑
色の順に各行の発光ダイオード群における発光ダイオードを発光させることにより、発光
動作を行ってもよい。
、ライトユニットと、を具備し、ライトユニットが複数行に配列された発光ダイオード群
及び複数の導光部材を用いて構成される導光板を有し、各行の発光ダイオードからの光を
、それぞれ異なる導光部材を介して表示回路に照射する構成である。
るため、ある行の発光ダイオード群からの光が、それぞれの複数行の表示回路からなる複
数のグループの表示回路に照射されることを抑制することができる。よって、表示画像の
画質の低下を抑制することができる。また、上記構成にすることにより、例えば同じ色で
ある複数の発光ダイオードの輝度にばらつきがある場合であっても、同様に表示画像の画
質の低下を抑制することができる。また、上記構成にすることにより、例えば黒の画像を
挿入する必要がなくなるため、表示画像の輝度を向上させることができる。
光ダイオード群毎に分けられた複数の表示領域のそれぞれにおいて、各行の表示回路毎に
表示選択信号のパルスを順次入力する入力動作と、複数の表示領域のそれぞれにおいて、
1行以上の表示回路に表示選択信号のパルスが入力される毎に、複数の表示領域のそれぞ
れにおいて、異なる行の発光ダイオード群の赤色発光ダイオード、緑色発光ダイオード、
及び青色発光ダイオードの一つ又は複数のうち、複数の表示領域のそれぞれで異なる色の
発光ダイオードを発光させる発光動作と、をZ回繰り返し行い、K回目の発光動作では、
複数の表示領域のそれぞれにおいてK−1回目の発光動作のときと異なる色を呈する発光
ダイオードを発光させる構成である。
できるため、表示領域を複数の領域に分割して駆動させる場合であっても、分割縞を抑制
することができる。
データの書き込み動作を並列に行うため、全ての表示回路におけるデータ書き込み時間を
短縮することができる。よって、表示データの書き込み回数を多くすることが容易になり
、色割れ現象を低減しやすくなる。
グループの表示回路に表示データ信号のデータを書き込むことができるため、最低限必要
な動作時間を短縮することができる。よって、表示データの書き込み回数を多くすること
が容易になり、色割れ現象を低減しやすくなる。
本実施の形態では、上記実施の形態の表示装置における表示駆動回路を構成するシフトレ
ジスタの一例について説明する。なお、本実施の形態において説明するシフトレジスタは
、一例であり、これに限定されず、他の構成のシフトレジスタ又はシフトレジスタ以外の
回路(例えばデコーダなど)を上記実施の形態の表示装置における表示駆動回路に適用す
ることもできる。
て構成される複数段の順序回路を備える。
フトレジスタにおける順序回路の例を説明するための図である。
序回路の回路構成例を示す回路図である。
E1(信号RE1ともいう)、リセット信号RE2(信号RE2ともいう)、クロック信
号CK1(信号CK1ともいう)、クロック信号CK2(信号CK2ともいう)、及びパ
ルス幅制御信号PWC(信号PWCともいう)が入力される。また、順序回路は、信号O
UT1及び信号OUT2を出力する。
2におけるパルス幅より短い。
する前に、順序回路をリセット状態にするための信号である。
、トランジスタ301cと、トランジスタ301dと、トランジスタ301eと、トラン
ジスタ301fと、トランジスタ301gと、トランジスタ301hと、トランジスタ3
01iと、トランジスタ301jと、トランジスタ301kと、トランジスタ301lと
、を備える。
1lのそれぞれは、電界効果トランジスタである。
スタ301aのゲートには、信号STが入力される。
びドレインの他方に接続され、トランジスタ301bのソース及びドレインの他方には、
電圧Vbが入力される。
びドレインの他方に接続され、トランジスタ301cのゲートには、電圧Vaが入力され
る。
びドレインの他方に接続され、トランジスタ301dのゲートには、電圧Vaが入力され
る。
スタ301eのソース及びドレインの他方は、トランジスタ301bのゲートに接続され
、トランジスタ301eのゲートには、信号RE2が入力される。
スタ301fのソース及びドレインの他方は、トランジスタ301bのゲートに接続され
、トランジスタ301fのゲートには、信号CK2が入力される。
スタ301gのソース及びドレインの他方は、トランジスタ301bのゲートに接続され
、トランジスタ301gのゲートには、信号RE1が入力される。
びドレインの他方に接続され、トランジスタ301hのソース及びドレインの他方には、
電圧Vbが入力され、トランジスタ301hのゲートには、信号STが入力される。
ジスタ301iのゲートは、トランジスタ301cのソース及びドレインの他方に接続さ
れる。
びドレインの他方に接続され、トランジスタ301jのソース及びドレインの他方には、
電圧Vbが入力され、トランジスタ301jのゲートは、トランジスタ301bのゲート
に接続される。
ジスタ301kのゲートは、トランジスタ301dのソース及びドレインの他方に接続さ
れる。
びドレインの他方に接続され、トランジスタ301lのソース及びドレインの他方には、
電圧Vbが入力され、トランジスタ301lのゲートは、トランジスタ301bのゲート
に接続される。
の他方は、低電源電圧Vssである。高電源電圧Vddは、相対的に低電源電圧Vssよ
り高い値の電圧であり、低電源電圧Vssは、相対的に高電源電圧Vddより低い値の電
圧である。電圧Va及び電圧Vbの値は、例えばトランジスタの極性などにより互いに入
れ替わる場合がある。また、電圧Va及び電圧Vbの差が電源電圧となる。
ソース及びドレインの他方と、トランジスタ301fのソース及びドレインの他方と、ト
ランジスタ301hのソース及びドレインの一方と、トランジスタ301jのゲートと、
トランジスタ301lのゲートとの接続箇所をノードNAともいう。
ース及びドレインの一方と、トランジスタ301cのソース及びドレインの一方と、トラ
ンジスタ301dのソース及びドレインの一方との接続箇所をノードNBともいう。
ートとの接続箇所をノードNCともいう。
ートとの接続箇所をノードNDともいう。
ース及びドレインの一方との接続箇所をノードNEともいう。
ース及びドレインの一方との接続箇所をノードNFともいう。
1cを設けなくてもよいが、トランジスタ301cを設けることにより、電圧Vaが高電
源電圧Vddである場合にノードNBの電圧における、高電源電圧Vddより高い電圧へ
の上昇を抑制することができる。
1dを設けなくてもよいが、トランジスタ301dを設けることにより、電圧Vaが高電
源電圧Vddである場合にノードNBの電圧における、高電源電圧Vddより高い電圧へ
の上昇を抑制することができる。
5(B)は、図5(A)に示す順序回路の動作例を説明するためのタイミングチャートで
ある。なお、一例として図5(A)に示す順序回路におけるトランジスタ301a乃至ト
ランジスタ301lのそれぞれを全てN型の導電型とし、トランジスタ301i及びトラ
ンジスタ301kの閾値電圧を同じ電圧Vthとし、電圧Vaとして高電源電圧Vddが
入力され、電圧Vbとして低電源電圧Vssが入力されるとする。また、信号CK1及び
信号CK2のデューティ比を25%とし、信号PWCのデューティ比を33%とし、信号
CK1及び信号CK2のパルス幅は、信号PWCの1.5倍とする。
入力されることによりセット状態になる。
が電圧Vbと同等の値になり、トランジスタ301j及びトランジスタ301lがオフ状
態になる。
01dがオン状態になり、トランジスタ301bがオフ状態になり、ノードNBの電圧が
電圧Vaと同等の値まで上昇し、その後トランジスタ301aがオフ状態になる。
に、トランジスタ301iのゲートとソース及びドレインの他方との間に生じる寄生容量
による容量結合により、ノードNCの電圧が電圧Vaと電圧Vthの和よりもさらに大き
い値、すなわち、Va+Vth+Vx(Vxは正の任意の値)まで上昇し、トランジスタ
301iがオン状態になる。これにより、図5(A)に示す順序回路は、期間T33及び
期間T34の間、ノードNEの電圧に従って信号OUT1においてパルスを出力する。
に、トランジスタ301kのゲートとソース及びドレインの他方との間に生じる寄生容量
による容量結合により、ノードNDの電圧が電圧Vaと電圧Vthの和よりもさらに大き
い値、すなわち、Va+Vth+Vxまで上昇し、トランジスタ301kがオン状態にな
る。これにより、図5(A)に示す順序回路は、期間T34乃至期間T36の間、ノード
NFの電圧に従って信号OUT2においてパルスを出力する。
パルスが入力されることによりリセット状態になり、期間T37に、例えばトランジスタ
301gがオン状態になることにより、ノードNAの電圧が電圧Vaと同等の値になり、
トランジスタ301j及びトランジスタ301lがオン状態になる。また、期間T37乃
至期間T39において、信号CK2がハイレベルになり、期間T37に、トランジスタ3
01fがオン状態になることにより、ノードNC及びノードNDの電圧が電圧Vbと同等
の値になり、トランジスタ301i及びトランジスタ301jがオフ状態になる。よって
、期間T37乃至期間T39の間、信号OUT1及び信号OUT2がローレベルになる。
以上が図5(A)に示す順序回路の動作例である。
が入力されることにより、セット状態になり、信号OUT1及び信号OUT2においてパ
ルスを出力し、その後リセット信号のパルスが入力されることにより、リセット状態にな
り、信号OUT1及び信号OUT2がローレベルになる。
6を用いて説明する。図6は、本実施の形態におけるシフトレジスタを説明するための図
である。
図6(A)を用いて説明する。図6(A)は、本実施の形態におけるシフトレジスタの構
成例を示すブロック図である。
序回路(順序回路300_1乃至順序回路300_r)を用いて構成されるr段の順序回
路を備える。
う)、クロック信号CLK1(信号CLK1ともいう)乃至クロック信号CLK4(信号
CLK4ともいう)、パルス幅制御信号PWC1(信号PWC1ともいう)乃至パルス幅
制御信号PWC6(信号PWC6ともいう)、及びリセットパルス信号RP1(信号RP
1ともいう)が入力される。
1乃至信号CLK4は、順に4分の1周期ずつ遅れている。
LK4のうち、いずれか2つのクロック信号を用いることができる。なお、互いに隣り合
う段の順序回路に入力されるクロック信号の組み合わせは異なり、入力される2つのクロ
ック信号は、4分の1周期ずつずれている。複数のクロック信号を用いることにより、シ
フトレジスタにおける信号の出力動作の速度を向上させることができる。
り、デューティ比が33%である。また、パルス幅制御信号PWC1乃至パルス幅制御信
号PWC6は、順次6分の1周期ずつ遅れている。
いずれか1つのパルス幅制御信号を用いることができる。なお、互いに隣り合う段の順序
回路に入力されるパルス幅制御信号は異なる。また、r個の順序回路が連続する複数の順
序回路毎に分けられた複数のグループの順序回路毎に入力されるパルス幅制御信号は異な
る。複数のパルス幅制御信号を用いることにより、連続する複数段の順序回路毎に出力信
号のパルスを制御することができる。
r−6未満の自然数)の順序回路300_pにおいて、奇数段の順序回路には、信号PW
C1が入力され、偶数段の順序回路には、信号PWC2が入力される。また、p+1段目
の順序回路300_p+1乃至q段目(qはp+3以上r−3以下の自然数)の順序回路
300_qにおいて、奇数段の順序回路には、信号PWC3が入力され、偶数段の順序回
路には、信号PWC4が入力される。また、q+1段目の順序回路300_q+1乃至r
段目の順序回路300_rにおいて、奇数段の順序回路には、信号PWC5が入力され、
偶数段の順序回路には、信号PWC6が入力される。
スタ301hのゲートには、信号STとして信号SPが入力される。
ジスタ301aのゲート及びトランジスタ301hのゲートは、H段目の順序回路300
_Hにおけるトランジスタ301iのソース及びドレインの他方に接続される。このとき
、順序回路300_Hにおける信号OUT2が順序回路300_H+1における信号ST
になる。
方は、順序回路300_Hにおけるトランジスタ301gのゲートに接続される。このと
き、順序回路300_H+1における信号OUT2が順序回路300_Hの信号RE1に
なる。
E1としてリセットパルス信号RP2(信号RP2ともいう)が入力される。例えば図5
(A)に示す構成の順序回路からなるダミーの順序回路を設け、該順序回路の信号OUT
2を信号RP2として用いることができる。
明する。図6(B)は、図6(A)に示すシフトレジスタの駆動方法例を説明するための
タイミングチャートである。なお、ここでは、一例として信号CLK1乃至信号CLK6
のパルス幅は、信号PWC1乃至信号PWC6のパルス幅の1.5倍とする。
1乃至信号PWC2、及び信号SPに従って、各順序回路(順序回路300_1乃至順序
回路300_r)における信号OUT1及び信号OUT2において、順次パルスを出力す
る。例えば、時刻t41乃至時刻t43の期間において信号SPのパルスが順序回路30
0_1に入力され、時刻t42乃至時刻t44の期間において信号PWC1のパルスが発
生し、時刻t43乃至時刻t45の期間において、信号CLK1のパルスが発生すること
により、時刻t42乃至時刻t44の期間に、順序回路300_1は、信号OUT1にお
いてパルスを出力する。なお、信号SPのパルスが入力される前に、信号RP1において
パルスを各順序回路に入力することにより、各順序回路をリセット状態にしてもよい。
回路を用いて構成され、複数の順序回路のそれぞれは、第1のトランジスタと、第2のト
ランジスタと、第3のトランジスタと、を有し、第1のトランジスタは、ゲートにセット
信号が入力され、セット信号に従って第2のトランジスタをオン状態にするか否かを制御
する機能を有し、第2のトランジスタは、ソース及びドレインの一方にパルス制御信号が
入力され、順序回路の出力信号の電圧をパルス制御信号の電圧に応じた値にするか否かを
制御する機能を有し、第3のトランジスタは、ゲートにリセット信号が入力され、リセッ
ト信号に従って第2のトランジスタをオフ状態にするか否かを制御する機能を有する構成
である。
駆動回路を構成することができる。上記構成にすることにより、例えば単位期間に複数回
信号SPにおいてパルスを発生させることにより、画素部を複数行の表示回路による表示
領域に分け、表示領域毎に順序表示選択信号のパルスを順次出力することができる。これ
により、表示領域毎に順序表示選択信号のパルスを出力する場合であっても表示領域の境
界における分割縞の発生を抑制することができるため、表示画像の画質をさらに向上させ
ることができる。
上記構成のシフトレジスタを表示駆動回路に複数設け、複数行の表示回路による複数の表
示領域毎に異なるシフトレジスタによりパルスを発生させることにより、複数行の表示回
路による複数の表示領域毎に順序表示選択信号のパルスを順次出力することもできる。
える場合、本実施の形態のシフトレジスタを用いて、上記実施の形態の表示装置における
表示駆動回路を構成することもできる。
本実施の形態では、上記実施の形態の表示装置における表示回路の例について説明する。
形態における表示回路の例を説明するための図である。
図7(A)は、本実施の形態における表示回路の構成例を示す図である。
3と、を備える。
タである。
より構成される。液晶素子は、第1の表示電極及び第2の表示電極の間に印加される電圧
に応じて光の透過率が変化する。
容量電極及び第2の容量電極に重畳する誘電体層を含む。容量素子は、第1の容量電極及
び第2の容量電極の間に印加される電圧に応じて電荷が蓄積される。
タ151のゲートには、信号DSELが入力される。
電気的に接続され、液晶素子152の第2の表示電極には、電圧Vcが入力される。電圧
Vcの値は、適宜設定することができる。
電気的に接続され、容量素子153の第2の容量電極には、電圧Vcが入力される。
ときに光を透過する液晶素子を用いることができ、例えば電気制御複屈折型液晶(ECB
型液晶ともいう)、二色性色素を添加した液晶(GH液晶ともいう)、高分子分散型液晶
、又はディスコチック液晶を含む液晶素子などを用いることができる。また、液晶層とし
ては、ブルー相を示す液晶層を用いてもよい。ブルー相を示す液晶層は、例えばブルー相
を示す液晶とカイラル剤とを含む液晶組成物により構成される。ブルー相を示す液晶は、
応答速度が1msec以下と短く、光学的等方性であるため、配向処理が不要であり、視
野角依存性が小さい。よって、ブルー相を示す液晶を用いることにより、動作速度を向上
させることができる。例えば、上記実施の形態におけるフィールドシーケンシャル方式の
表示装置では、カラーフィルタを用いた表示装置に比べて速い動作速度が要求されるため
、上記実施の形態におけるフィールドシーケンシャル方式の表示装置における液晶素子に
上記ブルー相を示す液晶を用いることが好ましい。
に信号DDに応じた値の電圧が印加される保持容量としての機能を有する。容量素子15
3を必ずしも設けなくてもよいが、容量素子153を設けることにより、表示選択トラン
ジスタのリーク電流に起因する、液晶素子に印加された電圧の変動を抑制することができ
る。
14族の半導体(シリコンなど)を含有する半導体層又は酸化物半導体層を含むトランジ
スタを用いることができる。
図7(B)は、図7(A)に示す表示回路の駆動方法例を説明するためのタイミングチャ
ートであり、信号DD及び信号DSELのそれぞれの状態を示す。
が入力されると、トランジスタ151がオン状態になる。
2の第1の表示電極及び容量素子153の第1の容量電極の電圧が信号DDの電圧と同等
の値になる。
ことにより、信号DDのデータ(データD1乃至データDQ(Qは2以上の自然数)のそ
れぞれ)に応じた表示状態になる。
タに応じた表示状態になり、第1の表示電極及び第2の表示電極の間に印加される電圧を
、次に信号DSELのパルスが入力されるまで、初期値からの変動量が基準値より大きく
ならないように保持する。
ジスタ及び液晶素子を備える構成である。上記構成にすることにより、表示回路を表示デ
ータ信号に応じた表示状態にすることができる。
本実施の形態では、上記実施の形態を用いて説明した表示装置におけるトランジスタに適
用可能なトランジスタについて説明する。
ネルが形成され、元素周期表における第14族の半導体(シリコンなど)を含有する半導
体層又は酸化物半導体層を含むトランジスタを用いることができる。なお、チャネルが形
成される層をチャネル形成層ともいう。
半導体層でもよい。
を含む酸化物半導体層でもよい。このとき、酸化物半導体層は積層であってもよい。例え
ば、基板温度を25℃より高くして酸化物半導体膜を成膜し、該酸化物半導体膜を用いて
酸化物半導体層を形成することにより、層表面に垂直に配向した結晶を含む酸化物半導体
層を形成することができる。層表面に垂直に配向した結晶を含む酸化物半導体層を用いる
ことにより、光によるトランジスタの電気特性の変化を抑制することができる。
能な酸化物半導体層を含むトランジスタとしては、例えば高純度化することにより、真性
(I型ともいう)、又は実質的に真性にさせた酸化物半導体層を有するトランジスタを用
いることができる。
は、本実施の形態におけるトランジスタの構造例を示す断面模式図である。
タガ型トランジスタともいう。
層403aと、導電層405aと、導電層406aと、を含む。
けられる。
面に導電層405a及び導電層406aが設けられていない部分)は、絶縁層407aに
接する。
aを介して絶縁層402aの上に設けられる。また、絶縁層407aは、導電層405a
、導電層406a、及び酸化物半導体層403aが設けられていない部分において絶縁層
402aに接する。
。
層403bと、導電層405bと、導電層406bと、を含む。
側面は、絶縁層407bに接する。
bを介して絶縁層402bの上に設けられる。また、絶縁層407bは、導電層405b
、導電層406b、及び酸化物半導体層403bが設けられていない部分において絶縁層
402bに接する。
8(C)において、絶縁層407bの上に保護絶縁層を設けてもよい。
。
層403cと、導電層405c及び導電層406cと、を含む。
る。
に設けられる。
、透光性を有する基板としては、例えばガラス基板又はプラスチック基板を用いることが
できる。
有する。なお、トランジスタのゲートとしての機能を有する層をゲート電極又はゲート配
線ともいう。
タル、タングステン、アルミニウム、銅、ネオジム、若しくはスカンジウムなどの金属材
料、又はこれらを主成分とする合金材料の層を用いることができる。また、導電層401
a乃至導電層401cの形成に適用可能な材料の層の積層により、導電層401a乃至導
電層401cを構成することもできる。
機能を有し、ゲート絶縁層ともいう。
酸化窒化シリコン層、窒化酸化シリコン層、酸化アルミニウム層、窒化アルミニウム層、
酸化窒化アルミニウム層、窒化酸化アルミニウム層、又は酸化ハフニウム層を用いること
ができる。また、絶縁層402a乃至絶縁層402cに適用可能な材料の層の積層により
絶縁層402a乃至絶縁層402cを構成することもできる。
元素及び酸素元素を含む材料の絶縁層を用いることもできる。酸化物半導体層403a乃
至酸化物半導体層403cが第13族元素を含む場合に、酸化物半導体層403a乃至酸
化物半導体層403cに接する絶縁層として第13族元素を含む絶縁層を用いることによ
り、該絶縁層と酸化物半導体層との界面の状態を良好にすることができる。
、酸化アルミニウムガリウム、酸化ガリウムアルミニウムなどが挙げられる。なお、酸化
アルミニウムガリウムとは、ガリウムの含有量(原子%)よりアルミニウムの含有量(原
子%)が多い物質のことをいい、酸化ガリウムアルミニウムとは、ガリウムの含有量(原
子%)がアルミニウムの含有量(原子%)より多い物質のことをいう。例えば、Al2O
x(x=3+α、αは0より大きく1より小さい値)、Ga2Ox(x=3+α、αは0
より大きく1より小さい値)、又はGaxAl2−xO3+α(xは0より大きく2より
小さい値、αは0より大きく1より小さい値)で表記される材料を用いることもできる。
ことにより、絶縁層402a乃至絶縁層402cと、酸化物半導体層403a乃至酸化物
半導体層403cとの界面における水素又は水素イオンの蓄積を低減することができる。
層を用いることにより、絶縁層402a乃至絶縁層402cと、酸化物半導体層403a
乃至酸化物半導体層403cとの界面における水素又は水素イオンの蓄積を低減すること
ができる。また、酸化アルミニウムを含む絶縁層は、水が通りにくいため、酸化アルミニ
ウムを含む絶縁層を用いることにより、該絶縁層を介して酸化物半導体層への水の侵入を
抑制することができる。
2a乃至絶縁層402cを構成することもできる。例えば、複数のGa2Oxで表記され
る酸化ガリウムを含む層の積層により絶縁層402a乃至絶縁層402cを構成してもよ
い。また、Ga2Oxで表記される酸化ガリウムを含む絶縁層及びAl2Oxで表記され
る酸化アルミニウムを含む絶縁層の積層により絶縁層402a乃至絶縁層402cを構成
してもよい。
有する。なお、絶縁層447を図8(A)乃至図8(D)に示す構造のトランジスタに設
けてもよい。
を用いることができる。また、絶縁層402a乃至絶縁層402cに適用可能な材料の層
の積層により絶縁層447を構成してもよい。
ネルが形成される層としての機能を有する。酸化物半導体層403a乃至酸化物半導体層
403cに適用可能な酸化物半導体としては、例えばIn系酸化物、Sn系酸化物、又は
Zn系酸化物などを用いることができる。上記金属酸化物としては、例えば四元系金属酸
化物、三元系金属酸化物、又は二元系金属酸化物などを用いることができる。なお、上記
酸化物半導体として適用可能な金属酸化物は、特性のばらつきを減らすためのスタビライ
ザーとしてガリウムを含んでいてもよい。また、上記酸化物半導体として適用可能な金属
酸化物は、上記スタビライザーとしてスズを含んでいてもよい。また、上記酸化物半導体
として適用可能な金属酸化物は、上記スタビライザーとしてハフニウムを含んでいてもよ
い。また、上記酸化物半導体として適用可能な金属酸化物は、上記スタビライザーとして
アルミニウムを含んでいてもよい。また、上記酸化物半導体として適用可能な金属酸化物
は、上記スタビライザーとして、ランタノイドである、ランタン、セリウム、プラセオジ
ム、ネオジム、サマリウム、ユウロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム
、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム、及びルテチウムの一つ又は複数
を含んでいてもよい。また、上記酸化物半導体として適用可能な金属酸化物は、酸化シリ
コンを含んでいてもよい。例えば、四元系金属酸化物としては、例えばIn−Sn−Ga
−Zn系金属酸化物、In−Hf−Ga−Zn系酸化物、In−Al−Ga−Zn系酸化
物、In−Sn−Al−Zn系酸化物、In−Sn−Hf−Zn系酸化物、又はIn−H
f−Al−Zn系酸化物などを用いることができる。三元系金属酸化物としては、例えば
In−Ga−Zn系酸化物(IGZOともいう)、In−Sn−Zn系酸化物(ITZO
ともいう)、In−Al−Zn系酸化物、Sn−Ga−Zn系酸化物、Al−Ga−Zn
系酸化物、Sn−Al−Zn系酸化物、In−Hf−Zn系酸化物、In−La−Zn系
酸化物、In−Ce−Zn系酸化物、In−Pr−Zn系酸化物、In−Nd−Zn系酸
化物、In−Sm−Zn系酸化物、In−Eu−Zn系酸化物、In−Gd−Zn系酸化
物、In−Tb−Zn系酸化物、In−Dy−Zn系酸化物、In−Ho−Zn系酸化物
、In−Er−Zn系酸化物、In−Tm−Zn系酸化物、In−Yb−Zn系酸化物、
又はIn−Lu−Zn系酸化物などを用いることができる。二元系金属酸化物としては、
例えばIn−Zn系酸化物(IZOともいう)、Sn−Zn系酸化物、Al−Zn系酸化
物、Zn−Mg系酸化物、Sn−Mg系酸化物、In−Mg系酸化物、In−Sn系酸化
物、又はIn−Ga系酸化物などを用いることができる。また、上記酸化物半導体として
適用可能な金属酸化物は、酸化シリコンを含んでいてもよい。
1:2(モル数比に換算するとIn2O3:ZnO=25:1乃至In2O3:ZnO=
1:4)、好ましくはIn:Zn=20:1乃至In:Zn=1:1(モル数比に換算す
るとIn2O3:ZnO=10:1乃至In2O3:ZnO=1:2)、さらに好ましく
はIn:Zn=15:1乃至In:Zn=1.5:1(モル数比に換算するとIn2O3
:ZnO=15:2乃至In2O3:ZnO=3:4)の組成比である酸化物ターゲット
を用いてIn−Zn系金属酸化物の半導体層を形成することができる。例えば、In−Z
n系酸化物半導体の形成に用いるターゲットは、原子数比がIn:Zn:O=S:U:R
のとき、R>1.5S+Uとする。Inの量を多くすることにより、トランジスタの移動
度を向上させることができる。
れる材料を用いることもできる。InLO3(ZnO)mのLは、Ga、Al、Mn、及
びCoから選ばれた一つ又は複数の金属元素を示す。
、トランジスタのソース又はドレインとしての機能を有する。なお、トランジスタのソー
スとしての機能を有する層をソース電極又はソース配線ともいい、トランジスタのドレイ
ンとしての機能を有する層をドレイン電極又はドレイン配線ともいう。
えばアルミニウム、クロム、銅、タンタル、チタン、モリブデン、若しくはタングステン
などの金属材料、又はこれらの金属材料を主成分とする合金材料の層を用いることができ
る。また、導電層405a乃至導電層405c、及び導電層406a乃至導電層406c
に適用可能な材料の層の積層により、導電層405a乃至導電層405c、及び導電層4
06a乃至導電層406cを構成することもできる。
は、導電性の金属酸化物を含む層を用いることもできる。導電性の金属酸化物としては、
例えば酸化インジウム、酸化スズ、酸化亜鉛、酸化インジウム酸化スズ合金、又は酸化イ
ンジウム酸化亜鉛合金を用いることができる。なお、導電層405a乃至導電層405c
及び導電層406a乃至導電層406cに適用可能な導電性の金属酸化物は、酸化シリコ
ンを含んでいてもよい。
に、例えば元素周期表における第13族元素及び酸素元素を含む材料の絶縁層を用いるこ
とができる。また、絶縁層407a及び絶縁層407bとしては、例えば、Al2Ox、
Ga2Ox、又はGaxAl2−xO3+αで表記される材料を用いることもできる。
、Ga2Oxで表記される酸化ガリウムを含む絶縁層により構成してもよい。また、絶縁
層402a乃至絶縁層402c、並びに絶縁層407a及び絶縁層407bの一方を、G
a2Oxで表記される酸化ガリウムを含む絶縁層により構成し、絶縁層402a乃至絶縁
層402c、並びに絶縁層407a及び絶縁層407bの他方を、Al2Oxで表記され
る酸化アルミニウムを含む絶縁層により構成してもよい。
有する。なお、トランジスタが導電層408a及び導電層408bを有する構造である場
合、導電層401a及び導電層408aの一方、又は導電層401b及び導電層408b
の一方を、バックゲート、バックゲート電極、又はバックゲート配線ともいう。ゲートと
しての機能を有する層を、チャネル形成層を介して複数設けることにより、トランジスタ
の閾値電圧を制御しやすくすることができる。
ル、チタン、モリブデン、若しくはタングステンなどの金属材料、又はこれらの金属材料
を主成分とする合金材料の層を用いることができる。また、導電層408a及び導電層4
08bに適用可能な材料の層の積層により導電層408a及び導電層408bのそれぞれ
を構成することもできる。
ることもできる。導電性の金属酸化物としては、例えば酸化インジウム、酸化スズ、酸化
亜鉛、酸化インジウム酸化スズ合金、又は酸化インジウム酸化亜鉛合金を用いることがで
きる。なお、導電層408a及び導電層408bに適用可能な導電性の金属酸化物は、酸
化シリコンを含んでいてもよい。
体層の一部の上に絶縁層を含み、該絶縁層を介して酸化物半導体層に重畳するように、ソ
ース又はドレインとしての機能を有する導電層を含む構造としてもよい。上記構造である
場合、絶縁層は、トランジスタのチャネル形成層を保護する層(チャネル保護層ともいう
)としての機能を有する。チャネル保護層としての機能を有する絶縁層としては、例えば
絶縁層402a乃至絶縁層402cに適用可能な材料の層を用いることができる。また、
絶縁層402a乃至絶縁層402cに適用可能な材料の層の積層によりチャネル保護層と
しての機能を有する絶縁層を構成してもよい。
も酸化物半導体層の全てがゲート電極としての機能を有する導電層に重畳する構造にしな
くてもよいが、酸化物半導体層の全てがゲート電極としての機能を有する導電層に重畳す
る構造にすることにより、酸化物半導体層への光の入射を抑制することができる。
ンジスタの作製方法例について、図9(A)乃至図9(E)を用いて説明する。図9(A
)乃至図9(E)は、図8に示すトランジスタの作製方法例を説明するための断面模式図
である。
膜を形成し、第1の導電膜の一部をエッチングすることにより導電層401aを形成する
。
により第1の導電膜を形成することができる。また、第1の導電膜に適用可能な材料の膜
を積層させ、第1の導電膜を形成することもできる。
が除去された高純度ガスを用いることにより、形成される膜の上記不純物濃度を低減する
ことができる。
て予備加熱処理を行ってもよい。上記予備加熱処理を行うことにより、水素、水分などの
不純物を脱離することができる。
又は酸素雰囲気下で、ターゲット側に電圧を印加せずに、基板側にRF電源を用いて電圧
を印加し、プラズマを形成して被形成面を改質する処理(逆スパッタともいう)を行って
もよい。逆スパッタを行うことにより、被形成面に付着している粉状物質(パーティクル
、ごみともいう)を除去することができる。
膜を形成する成膜室内の残留水分を除去することができる。吸着型の真空ポンプとしては
、例えばクライオポンプ、イオンポンプ、又はチタンサブリメーションポンプなどを用い
ることができる。また、コールドトラップを設けたターボ分子ポンプを用いて成膜室内の
残留水分を除去することもできる。
製方法例において、膜の一部をエッチングして層を形成する場合、例えば、フォトリソグ
ラフィ工程により膜の一部の上にレジストマスクを形成し、レジストマスクを用いて膜を
エッチングすることにより、層を形成することができる。なお、この場合、層の形成後に
レジストマスクを除去する。
用いることにより、フォトマスクが不要になるため、製造コストを低減することができる
。また、透過率の異なる複数の領域を有する露光マスク(多階調マスクともいう)を用い
てレジストマスクを形成してもよい。多階調マスクを用いることにより、異なる厚さの領
域を有するレジストマスクを形成することができ、トランジスタの作製に使用するレジス
トマスクの数を低減することができる。
り絶縁層402aを形成する。
材料の膜を形成することにより第1の絶縁膜を形成することができる。また、絶縁層40
2aに適用可能な材料の膜を積層させることにより第1の絶縁膜を形成することもできる
。また、高密度プラズマCVD法(例えばμ波(例えば、周波数2.45GHzのμ波)
を用いた高密度プラズマCVD法)を用いて絶縁層402aに適用可能な材料の膜を形成
することにより、絶縁層402aを緻密にすることができ、絶縁層402aの絶縁耐圧を
向上させることができる。
酸化物半導体膜の一部をエッチングすることにより酸化物半導体層403aを形成する。
料の膜を形成することにより酸化物半導体膜を形成することができる。なお、希ガス雰囲
気下、酸素雰囲気下、又は希ガスと酸素の混合雰囲気下で酸化物半導体膜を形成してもよ
い。
[mol数比]の組成比である酸化物ターゲットを用いて酸化物半導体膜を形成すること
ができる。また、例えば、In2O3:Ga2O3:ZnO=1:1:2[mol数比]
の組成比である酸化物ターゲットを用いて酸化物半導体膜を形成してもよい。
態にし、基板400aを100℃以上600℃以下、好ましくは200℃以上400℃以
下に加熱してもよい。基板400aを加熱することにより、酸化物半導体膜の上記不純物
濃度を低減することができ、また、スパッタリング法による酸化物半導体膜の損傷を軽減
することができる。
の導電膜を形成し、第2の導電膜の一部をエッチングすることにより導電層405a及び
導電層406aを形成する。
材料の膜を形成することにより第2の導電膜を形成することができる。また、導電層40
5a及び導電層406aに適用可能な材料の膜を積層させることにより第2の導電膜を形
成することもできる。
を形成する。
合雰囲気下で、スパッタリング法を用いて絶縁層407aに適用可能な膜を形成すること
により、絶縁層407aを形成することができる。スパッタリング法を用いて絶縁層40
7aを形成することにより、トランジスタのバックチャネルとしての機能を有する酸化物
半導体層403aの部分における抵抗の低下を抑制することができる。また、絶縁層40
7aを形成する際の基板温度は、室温以上300℃以下であることが好ましい。
マ処理を行い、露出している酸化物半導体層403aの表面に付着した吸着水などを除去
してもよい。プラズマ処理を行った場合、その後、大気に触れることなく、絶縁層407
aを形成することが好ましい。
0℃以下、又は400℃以上基板の歪み点未満の温度で加熱処理を行う。例えば、酸化物
半導体膜を形成した後、酸化物半導体膜の一部をエッチングした後、第2の導電膜を形成
した後、第2の導電膜の一部をエッチングした後、又は絶縁層407aを形成した後に上
記加熱処理を行う。
からの熱伝導又は熱輻射により被処理物を加熱する装置を用いることができ、例えばGR
TA(Gas Rapid Thermal Annealing)装置又はLRTA(
Lamp Rapid Thermal Annealing)装置などのRTA(Ra
pid Thermal Annealing)装置を用いることができる。LRTA装
置は、例えばハロゲンランプ、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、又は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。また、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。高温のガスとしては、例えば希ガス、又は加熱
処理によって被処理物と反応しない不活性気体(例えば窒素)を用いることができる。
する過程で該加熱処理を行った炉と同じ炉に高純度の酸素ガス、高純度のN2Oガス、又
は超乾燥エア(露点が−40℃以下、好ましくは−60℃以下の雰囲気)を導入してもよ
い。このとき、酸素ガス又はN2Oガスは、水、水素などを含まないことが好ましい。ま
た、加熱処理装置に導入する酸素ガス又はN2Oガスの純度を、6N以上、好ましくは7
N以上、すなわち、酸素ガス又はN2Oガス中の不純物濃度を1ppm以下、好ましくは
0.1ppm以下とすることが好ましい。酸素ガス又はN2Oガスの作用により、酸化物
半導体層403aに酸素が供給され、酸化物半導体層403a中の酸素欠乏に起因する欠
陥を低減することができる。
又は酸素ガス雰囲気下で加熱処理(好ましくは200℃以上400℃以下、例えば250
℃以上350℃以下)を行ってもよい。
る導電層形成後、絶縁層形成後、又は加熱処理後に酸素プラズマによる酸素ドーピング処
理を行ってもよい。例えば2.45GHzの高密度プラズマにより酸素ドーピング処理を
行ってもよい。また、イオン注入法又はイオンドーピングを用いて酸素ドーピング処理を
行ってもよい。酸素ドーピング処理を行うことにより、作製されるトランジスタの電気特
性のばらつきを低減することができる。例えば、酸素ドーピング処理を行い、絶縁層40
2a及び絶縁層407aの一方又は両方を、化学量論的組成比より酸素が多い状態にする
。これにより、絶縁層中の過剰な酸素が酸化物半導体層403aに供給されやすくなる。
よって、酸化物半導体層403a中、又は絶縁層402a及び絶縁層407aの一方又は
両方と、酸化物半導体層403aとの界面における酸素欠陥を低減することができるため
、酸化物半導体層403aのキャリア濃度をより低減することができる。
絶縁層を形成する場合、該絶縁層に酸素を供給し、酸化ガリウムの組成をGa2Oxにす
ることができる。
む絶縁層を形成する場合、該絶縁層に酸素を供給し、酸化アルミニウムの組成をAl2O
xにすることができる。
ウム又は酸化アルミニウムガリウムを含む絶縁層を形成する場合、該絶縁層に酸素を供給
し、酸化ガリウムアルミニウム又は酸化アルミニウムガリウムの組成をGaxAl2−x
O3+αとすることができる。
素化合物ともいう)などの不純物を排除し、且つ酸化物半導体層403aに酸素を供給す
ることにより、酸化物半導体層を高純度化させることができる。
ば図8(B)乃至図8(E)に示す各構成要素において、名称が図8(A)に示す各構成
要素と同じであり且つ機能の少なくとも一部が図8(A)に示す各構成要素と同じであれ
ば、図8(A)に示すトランジスタの作製方法例の説明を適宜援用することができる。
ートとしての機能を有する導電層と、ゲート絶縁層としての機能を有する絶縁層と、ゲー
ト絶縁層としての機能を有する絶縁層を介してゲートとしての機能を有する導電層に重畳
し、チャネルが形成される酸化物半導体層と、酸化物半導体層に電気的に接続され、ソー
ス及びドレインの一方としての機能を有する導電層と、酸化物半導体層に電気的に接続さ
れ、ソース及びドレインの他方としての機能を有する導電層と、を含む構造である。
ンの一方としての機能を有する導電層、並びにソース及びドレインの他方としての機能を
有する導電層を介して酸化物半導体層に接する絶縁層がゲート絶縁層としての機能を有す
る絶縁層に接する構造である。上記構造にすることにより、酸化物半導体層、ソース及び
ドレインの一方としての機能を有する導電層、並びにソース及びドレインの他方としての
機能を有する導電層が酸化物半導体層に接する絶縁層及びゲート絶縁層としての機能を有
する絶縁層に囲まれるため、酸化物半導体層、ソース及びドレインの一方としての機能を
有する導電層、並びにソース及びドレインの他方としての機能を有する導電層への不純物
の侵入を抑制することができる。
好ましい。例えばチャネルが形成される酸化物半導体層にナトリウムが含まれる場合、チ
ャネルが形成される酸化物半導体層に含まれるナトリウムの濃度は、5×1016/cm
3以下、さらには、1×1016/cm3以下、さらには1×1015/cm3以下であ
ることが好ましい。また、例えばチャネルが形成される酸化物半導体層にリチウムが含ま
れる場合、チャネルが形成される酸化物半導体層に含まれるリチウムの濃度は、5×10
15/cm3以下、さらには、1×1015/cm3以下であることが好ましい。また、
例えばチャネルが形成される酸化物半導体層にカリウムが含まれる場合、チャネルが形成
される酸化物半導体層に含まれるカリウムの濃度は、5×1015/cm3以下、さらに
は、1×1015/cm3以下であることが好ましい。例えば、ナトリウムは、酸化物半
導体層に接する絶縁層が酸化物である場合、酸化物絶縁層内に入り、トランジスタの特性
の劣化(例えば閾値電圧のシフト、移動度の低下など)が起こる。さらに、複数のトラン
ジスタ間における特性のばらつきの原因にもなる。よって、チャネルが形成される酸化物
半導体層に含まれるアルカリ金属の濃度を少なくすることにより、アルカリ金属に起因す
るトランジスタの特性の劣化を抑制することができる。
又は実質的にI型となった酸化物半導体層である。酸化物半導体層を高純度化させること
により、酸化物半導体層のキャリア濃度を1×1014/cm3未満、好ましくは1×1
012/cm3未満、さらに好ましくは1×1011/cm3未満にすることができ、温
度変化による特性変化を抑制することができる。また、上記構造にすることにより、チャ
ネル幅1μmあたりのオフ電流を10aA(1×10−17A)以下にすること、さらに
はチャネル幅1μmあたりのオフ電流を1aA(1×10−18A)以下、さらにはチャ
ネル幅1μmあたりのオフ電流を10zA(1×10−20A)以下、さらにはチャネル
幅1μmあたりのオフ電流を1zA(1×10−21A)以下、さらにはチャネル幅1μ
mあたりのオフ電流を100yA(1×10−22A)以下にすることができる。トラン
ジスタのオフ電流は、低ければ低いほどよいが、本実施の形態におけるトランジスタのオ
フ電流の下限値は、約10−30A/μmであると見積もられる。
示装置の表示回路、表示駆動回路、及び表示データ信号出力回路の一つ又は複数における
トランジスタに用いることにより、表示装置の信頼性を向上させることができる。
本実施の形態では、上記実施の形態における表示装置の構造例について説明する。
板(アクティブマトリクス基板)と、第2の基板と、第1の基板及び第2の基板の間に設
けられた液晶層と、を含む。
10を用いて説明する。図10は、本実施の形態の表示装置におけるアクティブマトリク
ス基板の構造例を示す図であり、図10(A)は、平面模式図であり、図10(B)は、
図10(A)における線分A−Bの断面模式図である。なお、図10では、トランジスタ
の一例として図8(A)を用いて説明した構造のトランジスタを用いる場合を示す。
01bと、絶縁層502と、半導体層503と、導電層504aと、導電層504bと、
絶縁層505と、絶縁層509と、導電層510と、を含む。
る。
なお、容量素子(保持容量)の第2の容量電極としての機能を有する層を第2の容量電極
ともいう。
られる。
おける保持容量の誘電体層としての機能を有する。
、表示回路における表示選択トランジスタのチャネル形成層としての機能を有する。
における表示選択トランジスタのソース及びドレインの一方としての機能を有する。
01bに重畳する。導電層504bは、表示回路における表示選択トランジスタのソース
及びドレインの他方、及び表示回路における保持容量の第1の容量電極としての機能を有
する。
縁層としての機能を有する。なお、必ずしも絶縁層509を設けなくてもよい。
bに電気的に接続される。導電層510は、表示回路における表示素子の画素電極として
の機能を有する。なお、画素電極としての機能を有する層を画素電極ともいう。
11は、図10に示すアクティブマトリクス基板を用いた表示装置の構造例を示す図であ
り、図11(A)は、平面模式図であり、図11(B)は、図11(A)における線分A
−Bの断面模式図である。なお、一例として表示素子を液晶素子とする。
、遮光層513と、絶縁層516と、導電層517と、液晶層518と、を含む。なお、
図11(A)では、便宜のため、導電層517を省略する。
えばトランジスタが形成された部分における基板512の一平面に設けられる。
共通電極としての機能を有する。
しての機能を有する。
を用いることができる。
能な材料の層を用いることができる。また、導電層401aに適用可能な材料の層を積層
して導電層501a及び導電層501bを構成してもよい。
ることができる。また、絶縁層402aに適用可能な材料の層を積層して絶縁層502を
構成してもよい。
層又は、元素周期表における第14族の半導体(シリコンなど)を用いた半導体層を用い
ることができる。
電層406aに適用可能な材料の層を用いることができる。また、導電層405a又は導
電層406aに適用可能な材料の層を積層して導電層504a及び導電層504bを構成
してもよい。
ることができる。また、絶縁層407aに適用可能な層を積層して絶縁層505を構成し
てもよい。
ロブテンなどの有機材料の層を用いることができる。また、絶縁層509としては、低誘
電率材料(low−k材料ともいう)の層を用いることもできる。
を有する導電材料としては、例えばインジウム錫酸化物、酸化インジウムに酸化亜鉛を混
合した金属酸化物(IZO:indium zinc oxideともいう)、酸化イン
ジウムに酸化珪素(SiO2)を混合した導電材料、有機インジウム、有機スズ、酸化タ
ングステンを含むインジウム酸化物、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、酸
化チタンを含むインジウム酸化物、酸化チタンを含むインジウム錫酸化物、又はグラフェ
ンなどを用いることができる。また、導電層510は、導電性高分子(導電性ポリマーと
もいう)を含む導電性組成物を用いて形成することもできる。導電性組成物を用いて形成
した導電層は、シート抵抗が10000Ω/□以下、波長550nmにおける透光率が7
0%以上であることが好ましい。また、導電性組成物に含まれる導電性高分子の抵抗率は
、0.1Ω・cm以下であることが好ましい。
子共役系導電性高分子としては、例えばポリアニリン若しくはその誘導体、ポリピロール
若しくはその誘導体、ポリチオフェン若しくはその誘導体、又は、アニリン、ピロール及
びチオフェンの2種以上の共重合体若しくはその誘導体などがあげられる。
液晶、GH液晶、高分子分散型液晶、又はディスコチック液晶などを含む層を用いること
ができる。
トランジスタと画素電極を含むアクティブマトリクス基板と、対向基板と、アクティブマ
トリクス基板及び対向基板の間に液晶を有する液晶層と、を含む構造である。
例は、光を透過させる部分を除き、遮光層が設けられた構造である。上記構造にすること
により、例えばアクティブマトリクス基板に設けられたトランジスタへの光の入射を抑制
することができるため、光によるトランジスタの電気的特性(例えば閾値電圧など)の変
動を抑制することができる。
表示駆動回路などの回路を設けることもできる。このとき、表示駆動回路などの回路にお
けるトランジスタの構造を、表示回路におけるトランジスタの構造と同じにしてもよい。
上記構造にすることにより、同一工程により同一基板上に表示回路及び表示駆動回路を作
製することができるため、表示回路及び表示駆動回路の間の接続不良を低減することがで
きる。
本実施の形態では、上記実施の形態における表示装置を備えた電子機器の例について説明
する。
て説明する。図12(A)乃至図12(D)は、本実施の形態における電子機器の構成例
を説明するための模式図である。
末は、筐体1001aと、筐体1001aに設けられた表示部1002aと、を具備する
。
12(A)に示す携帯型情報端末を操作するためのボタンの一つ又は複数を設けてもよい
。
外部機器とCPU及び記憶回路との信号の送受信を行うインターフェースと、外部機器と
の信号の送受信を行うアンテナと、を備える。
タ、及び遊技機の一つ又は複数としての機能を有する。
に示す携帯型情報端末は、筐体1001bと、筐体1001bに設けられた表示部100
2bと、筐体1004と、筐体1004に設けられた表示部1005と、筐体1001b
及び筐体1004を接続する軸部1006と、を具備する。
筐体1004を動かすことにより、筐体1001bを筐体1004に重畳させることがで
きる。
続させるための接続端子、及び図12(B)に示す携帯型情報端末を操作するためのボタ
ンの一つ又は複数を設けてもよい。
示させてもよい。なお、表示部1005を必ずしも設けなくてもよく、表示部1005の
代わりに、入力装置であるキーボードを設けてもよい。
と、記憶回路と、外部機器とCPU及び記憶回路との信号の送受信を行うインターフェー
スと、を備える。なお、図12(B)に示す携帯型情報端末に、外部との信号の送受信を
行うアンテナを設けてもよい。
タ、及び遊技機の一つ又は複数としての機能を有する。
情報端末は、筐体1001cと、筐体1001cに設けられた表示部1002cと、を具
備する。
る。
路と、外部機器とCPU及び記憶回路との信号の送受信を行うインターフェースと、を備
える。なお、図12(C)に示す設置型情報端末に、外部との信号の送受信を行うアンテ
ナを設けてもよい。
券などを出力する券出力部、硬貨投入部、及び紙幣挿入部の一つ又は複数を設けてもよい
。
ための情報通信端末(マルチメディアステーションともいう)、又は遊技機としての機能
を有する。
体1001dと、筐体1001dに設けられた表示部1002dと、を具備する。なお、
筐体1001dを支持する支持台を設けてもよい。
12(D)に示す設置型情報端末を操作するためのボタンの一つ又は複数を設けてもよい
。
路と、外部機器とCPU及び記憶回路との信号の送受信を行うインターフェースと、を備
えてもよい。なお、図12(D)に示す設置型情報端末に、外部との信号の送受信を行う
アンテナを設けてもよい。
レビジョン装置としての機能を有する。
A)乃至図12(D)に示す表示部1002a乃至表示部1002dとして用いられる。
また、図12(B)に示す表示部1005として上記実施の形態の表示装置を用いてもよ
い。
態における表示装置が用いられた表示部を具備する構成である。
電圧を生成する光電変換部、及び表示装置を操作する操作部のいずれか一つ又は複数を設
けてもよい。例えば光電変換部を設けることにより、外部電源が不要となるため、外部電
源が無い場所であっても、上記電子機器を長時間使用することができる。
112 表示データ信号出力回路
114 ライトユニット
115 表示回路
121 LEDチップ
122 導光板
123 拡散シート
131 基板
132 導光部材
151 トランジスタ
152 液晶素子
153 容量素子
447 絶縁層
500 基板
502 絶縁層
503 半導体層
505 絶縁層
509 絶縁層
510 導電層
512 基板
513 遮光層
516 絶縁層
517 導電層
518 液晶層
1004 筐体
1005 表示部
1006 軸部
1007 側面
1008 甲板部
301a トランジスタ
301b トランジスタ
301c トランジスタ
301d トランジスタ
301e トランジスタ
301f トランジスタ
301g トランジスタ
301h トランジスタ
301i トランジスタ
301j トランジスタ
301k トランジスタ
301l トランジスタ
400a 基板
400b 基板
400c 基板
401a 導電層
401b 導電層
401c 導電層
402a 絶縁層
402b 絶縁層
402c 絶縁層
403a 酸化物半導体層
403b 酸化物半導体層
403c 酸化物半導体層
405a 導電層
405b 導電層
405c 導電層
406a 導電層
406b 導電層
406c 導電層
407a 絶縁層
407b 絶縁層
408a 導電層
408b 導電層
501a 導電層
501b 導電層
504a 導電層
504b 導電層
1001a 筐体
1001b 筐体
1001c 筐体
1001d 筐体
1002a 表示部
1002b 表示部
1002c 表示部
1002d 表示部
1003a 側面
1003b 側面
1003c 側面
1003d 側面
Claims (2)
- M行(Mは2以上の自然数)N列(Nは自然数)に配列された複数の表示回路と、
ライトユニットと、を有し、
前記ライトユニットは、赤色を呈する発光ダイオード、緑色を呈する発光ダイオード、及び青色を呈する発光ダイオードを含む複数のX行(Xは2以上の自然数)の発光ダイオード群と、導光板と、拡散シートと、を有し、
前記複数のダイオード群は、千鳥格子状に配列され、
前記導光板は、X行の導光部材からなり、
前記導光部材は、断面が長方形の直方体であり、
前記導光部材の一行は、発光ダイオード群の一行に対応して重畳し、
前記表示回路は、酸化物半導体を用いたトランジスタを有し、
前記トランジスタは、チャネル幅1μmあたりのオフ電流が10zA以下であることを特徴とする表示装置。 - M行(Mは2以上の自然数)N列(Nは自然数)に配列された複数の表示回路と、
ライトユニットと、を有し、
前記ライトユニットは、赤色を呈する発光ダイオード、緑色を呈する発光ダイオード、及び青色を呈する発光ダイオードを含む複数のX行(Xは2以上の自然数)の発光ダイオード群と、導光板と、拡散シートと、を有し、
前記複数のダイオード群は、千鳥格子状に配列され、
前記導光板は、X行の導光部材からなり、
前記導光部材は、断面が平行四辺形の平行六面体であり、
前記導光部材の一行は、発光ダイオード群の一行に対応して重畳し、
前記表示回路は、酸化物半導体を用いたトランジスタを有し、
前記トランジスタは、チャネル幅1μmあたりのオフ電流が10zA以下であることを特徴とする表示装置。
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