JP2017041876A - 半導体装置、表示パネル、及び電子機器 - Google Patents

半導体装置、表示パネル、及び電子機器 Download PDF

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Abstract

【課題】新規な構成の半導体装置を提供すること。オフセット電圧に起因した階調電圧のばらつきを抑制すること。【解決手段】下位ビットの階調電圧に応じた電流をトランスコンダクタンスアンプで生成する際、トランスコンダクタンスアンプに与える電圧VHI、VLOは、下位ビットの最上位ビットのデジタル信号に応じて、2つの入力端子に交互に切り替えて入力する構成とする。トランスコンダクタンスアンプから出力される電流の最大値及び最小値の双方にオフセット電圧に応じた変化分が加わるため、オフセット電圧に起因した階調電圧のばらつきを抑制することができる。【選択図】図1

Description

本発明の一態様は、半導体装置、表示パネル、及び電子機器に関する。
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技術分野は、物、方法、または、製造方法に関するものである。または、本発明の一態様は、プロセス、マシン、マニュファクチャ、または、組成物(コンポジション・オブ・マター)に関するものである。そのため、より具体的に本明細書で開示する本発明の一態様の技術分野としては、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、または、それらの製造方法、を一例として挙げることができる。
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。
表示装置は、多階調化、及び高精細化等の高性能化の傾向にある。この高性能化に対応するため、表示装置の駆動回路、特にソースドライバには、IC(Integrated Circuit;以下ドライバICともいう)が採用されている。
ドライバICは、画素に与えるアナログ信号を生成するための階調電圧生成回路を有する。この階調電圧生成回路は、デジタル信号を基に、アナログ信号を生成する、所謂D/A変換回路である。
D/A変換回路は、高速での応答速度が求められる点を考慮して、直列に設けた抵抗を使用する、所謂R−DAC(Resistor digital−to−analog converter)が採用されている。R−DACは、デジタル信号のビット数の増加に伴ってスイッチの数が指数関数的に増加するため、ドライバICの回路面積が増加する。
そのため、特許文献1乃至3では、上位ビットと下位ビットとで別々にデジタル信号を変換して、それぞれのアナログ信号を合成することで、所望のアナログ信号を得る構成が提案されている。
米国特許出願公開第2005/0140630号明細書 米国特許出願公開第2010/0156867号明細書 米国特許出願公開第2010/0141493号明細書
上述したように階調電圧生成回路として機能する半導体装置の構成には、多数の構成が存在する。それぞれの構成には一長一短があり、状況に応じて適当な構成が選択される。従って、新規な構成の階調電圧生成回路として機能する半導体装置が提案できれば、選択の自由度を向上させることにつながる。
そこで本発明の一態様は、階調電圧生成回路として機能する既存の半導体装置とは異なる構成を有する、新規な半導体装置、電子部品、新規な電子機器等を提供することを課題の一とする。
また、特許文献2にあるように電流DACを用いる場合、耐圧の大きいトランジスタを利用してスイッチを構成することになる。デジタル信号のビット数の増加によってスイッチ数が増加すると、回路面積の増加の要因となる。また、デジタル信号のビット数の増加によってスイッチ数が増加すると、出力部の寄生容量が増加してしまい、応答速度の低下の要因となる。
また、特許文献3の構成では、入力段に設けられる差動回路に電圧を与える。当該構成の場合、出力されるアナログ信号は、トランジスタのオフセット電圧の影響を受けてしまう。このオフセット電圧によって出力電圧が変化した結果、出力電圧が所望の階調電圧を超えてしまうと、所望の階調の表示が得られないといった表示品質の低下を招く虞がある。
そこで本発明の一態様は、回路面積の小面積化が図られた、新規な構成の半導体装置等を提供することを課題の一とする。または、本発明の一態様は、表示品質の向上が図られた、新規な構成の半導体装置等を提供することを課題の一とする。
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。
本発明の一態様は、Nビット(Nは2以上の自然数)のデジタル信号をアナログ信号に変換する機能を有する半導体装置であって、デジタルアナログ変換回路と、第1の差動増幅回路と、第2の差動増幅回路と、電流電圧変換回路と、切り替え回路と、を有し、デジタルアナログ変換回路は、上位の(N−M)ビット(Mは、Nより小さい自然数)のデジタル信号を基に第1の電圧及び第2の電圧を生成する機能を有し、第1の差動増幅回路は、第1の電流源に流れる電流に応じて、第1の電圧と、第2の電圧との差に応じた第1の電流を生成する機能を有し、第2の差動増幅回路は、第2の電流源に流れる電流に応じて、第1の電圧と、半導体装置の出力電圧との差異に応じた第2の電流を生成する機能を有し、電流電圧変換回路は、第1の電流と第2の電流との和に応じた電流に応じて、出力電圧を生成する機能を有し、第1の差動増幅回路は、第1の入力端子及び第2の入力端子を有し、切り替え回路は、第1の電圧を第1の入力端子に与え、第2の電圧を第2の入力端子に与える第1の状態と、第1の電圧を第2の入力端子に与え、第2の電圧を第1の入力端子に与える第2の状態と、切り替える機能を有し、切り替え回路は、Mビットのデジタル信号に従って、第1の状態と第2の状態とを切り替える機能を有する、半導体装置である。
本発明の一態様において、デジタルアナログ変換回路は、直列に接続された抵抗素子と、(N−M)ビットのデジタル信号が与えられるパストランジスタロジックと、を有する半導体装置が好ましい。
本発明の一態様において、第1の差動増幅回路及び第2の差動増幅回路は、トランスコンダクタンスアンプである半導体装置が好ましい。
本発明の一態様において、第1の電流源は、直列に接続された抵抗素子と、Mビットのデジタル信号が与えられるパストランジスタロジックと、を有し、パストランジスタロジックで選択された電圧値を基に電流を生成する半導体装置が好ましい。
なおその他の本発明の一態様については、以下で述べる実施の形態における説明、及び図面に記載されている。
本発明の一態様は、新規な半導体装置、新規な電子機器等を提供することができる。
または、本発明の一態様は、回路面積の小面積化が図られた、新規な構成の半導体装置等を提供することができる。または、本発明の一態様は、表示品質の向上が図られた、新規な構成の半導体装置等を提供することができる。
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。従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。
本発明の一態様を説明するための回路図。 本発明の一態様を説明するための回路図。 本発明の一態様を説明するための回路図。 本発明の一態様を説明するための回路図。 本発明の一態様を説明するための図。 本発明の一態様を説明するための回路図。 本発明の一態様を説明するための図。 本発明の一態様を説明するための回路図。 本発明の一態様を説明するための回路図。 本発明の一態様を説明するための回路図。 本発明の一態様を説明するための回路図。 本発明の一態様を説明するための回路図。 本発明の一態様を説明するためのブロック図。 本発明の一態様を説明するための回路図。 本発明の一態様を説明するための断面模式図。 本発明の一態様である表示パネルの図。 本発明の一態様である表示モジュールの図。 本発明の一態様である電子機器の図。 本発明の一態様を説明するための回路図。 実施の形態に係る表示パネルの構成を説明する図。 実施の形態に係る表示パネルの構成を説明する図。 実施の形態に係る画素回路を説明する回路図。 実施の形態に係る表示パネルの構成を説明する図。
以下、実施の形態について図面を参照しながら説明する。但し、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。従って、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。
なお本明細書等において、「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る。従って、構成要素の数を限定するものではない。また、構成要素の順序を限定するものではない。また例えば、本明細書等の実施の形態の一において「第1」に言及された構成要素が、他の実施の形態、あるいは特許請求の範囲において「第2」に言及された構成要素とすることもありうる。また例えば、本明細書等の実施の形態の一において「第1」に言及された構成要素を、他の実施の形態、あるいは特許請求の範囲において省略することもありうる。
なお図面において、同一の要素または同様な機能を有する要素、同一の材質の要素、あるいは同時に形成される要素等には同一の符号を付す場合があり、その繰り返しの説明は省略する場合がある。
(実施の形態1)
本実施の形態では、階調電圧生成回路としての機能を有する半導体装置の一例について説明する。
本明細書等において半導体装置とは、半導体特性を利用することで機能しうるもの全般を指す。よって、トランジスタ等の半導体素子で構成されるドライバIC、あるいはドライバICを有する表示装置などは、半導体装置である。
<半導体装置の構成>
図1は、半導体装置10を説明するための、回路構成の一例を示す回路図である。
半導体装置10は、デジタルアナログ変換回路(以下、D/A変換回路)11、差動増幅回路14、電流源17、差動増幅回路18、電流源21、切り替え回路13、及び電流電圧変換回路23を有する。
D/A変換回路11は、半導体装置10にNビット(Nは2以上の自然数)のデジタル信号が入力される場合、上位ビットにあたる(N−M)ビット(MはNより小さい自然数)のデジタル信号をアナログ信号に変換する回路である。D/A変換回路11は、アナログ信号として、電圧VHIおよび電圧VLOを出力する。D/A変換回路11は、単に回路という場合がある。
電圧VHIおよび電圧VLOは、上位ビットのデジタル信号に基づいて決まる電圧である。半導体装置10より出力される出力電圧Vは、D/A変換回路11で決まる電圧VHIおよび電圧VLOを用いて、生成される。
差動増幅回路14は、トランジスタ16Aおよびトランジスタ16Bを有する。差動増幅回路14は、電流源17に流れる電流IB_LB、およびトランジスタ16Aおよびトランジスタ16Bのゲートに与えられる電圧の差に応じて、電流電圧変換回路23との間で流れる電流量を変化させることができる。差動増幅回路14は、単に回路という場合がある。
差動増幅回路18は、トランジスタ20Aおよびトランジスタ20Bを有する。差動増幅回路18は、電流源21に流れる電流I、およびトランジスタ20Aおよびトランジスタ20Bのゲートに与えられる電圧の差に応じて、電流電圧変換回路23との間で流れる電流量を変化させることができる。差動増幅回路18は、単に回路という場合がある。なおトランジスタ16Aおよびトランジスタ16B、並びにトランジスタ20Aおよびトランジスタ20Bは、nチャネル型のトランジスタとして説明するが、図19に図示するようにpチャネル型のトランジスタとしてもよい。
電流IB_LBは、半導体装置10にNビットのデジタル信号が入力される場合、下位ビットにあたるMビットのデジタル信号に応じた電流である。従って、電流電圧変換回路23には、上位ビットにあたる(N−M)ビットのデジタル信号に応じた大きさの電圧VHIおよび電圧VLO、ならびに下位ビットにあたるMビットのデジタル信号に応じた電流IB_LBによって、Nビットのデジタル信号に応じた電流が流れる。
電流電圧変換回路23は、差動増幅回路14および差動増幅回路18を流れる電流に応じた電圧を出力する。この電圧は、出力電圧Vである。電流電圧変換回路23は、単に回路という場合がある。
切り替え回路13は、複数のスイッチを有する。切り替え回路13のスイッチは、電圧VHIおよび電圧VLOの入力先をトランジスタ16Aのゲートにあたる端子IN1と、トランジスタ16Bのゲートにあたる端子IN2とで、切り替えている。スイッチによる切り替えは、デジタル信号の下位ビットにおける最上位ビットおよびその反転ビット(DEC(MSB)、DECB(MSB))に応じて行う。
トランジスタ16Aおよびトランジスタ16B、またはトランジスタ20Aおよびトランジスタ20Bのトランジスタ特性によって、入力される電圧にオフセット電圧が加わる。このオフセット電圧によって、差動増幅回路14および差動増幅回路18から出力される電流にばらつきが生じる。この電流のばらつきによって、出力電圧Vがばらつく。出力電圧Vは表示装置の階調電圧となるため、差動増幅回路14および差動増幅回路18から出力される電流のばらつきによって所望の階調電圧が得られないといった表示品質の低下を招く虞がある。
本発明の一態様は、オフセット電圧に起因する差動増幅回路14から出力される電流のばらつきを打ち消すように切り替え回路13を作用させる。また、オフセット電圧に起因する差動増幅回路18から出力される電流のばらつきが出力電圧Vに影響しないように作用させる。
切り替え回路13は、電圧VHIまたは電圧VLOの一方が端子IN1に、電圧VHIまたは電圧VLOの他方が端子IN2に与えられるように接続を切り替える。切り替え回路13による接続の切り替えは、下位ビットの最上位ビットに応じて行う。具体的には、下位ビットの最上位ビットが”1”の場合、つまり下位ビットの最上位ビットの反転ビットが”0”の場合、電圧VHIを端子IN1に与え、電圧VLOを端子IN2に与える。また下位ビットの最上位ビットが”0”の場合、つまり下位ビットの最上位ビットの反転ビットが”1”の場合、電圧VHIを端子IN2に与え、電圧VLOを端子IN1に与える。
このような構成とすることで、出力電圧Vは、オフセット電圧に起因する差動増幅回路14から出力される電流のばらつきの影響を受けにくい構成とすることができる。上述した構成では、下位ビットの最上位ビットのデータに応じて切り替え回路13を切り替える構成によって、下位ビットで表される電圧の最大値と最小値は、双方にオフセット電圧を含む値で得られることになる。従って、下位ビットで表される電圧が合わさった出力電圧Vは、オフセット電圧の影響を受けにくい構成とすることができる。
そのため本発明の一態様は、差動増幅回路14および差動増幅回路18のオフセット電圧の影響を受けにくい構成とすることができる。そのため、出力電圧Vのばらつきによる階調電圧の重なりや、突き抜けを抑制することができる。その結果、表示品質の向上を図ることができる。
また上述した構成では、デジタル信号の上位ビットに対応する電圧をD/A変換回路11で生成する。またデジタル信号の下位ビットに対応する電圧を電流源17に与える。このように、上位ビットの電圧と下位ビットの電圧とを分離して生成した後、下位ビットの電圧を電流に変換し、電流電圧変換回路23にて、それぞれの電流を合成し、所望の電圧を生成することができる。
D/A変換回路11で生成される電圧及び電流源17に与える電圧は、それぞれ直列に設けられた複数の抵抗とパストランジスタロジックを用いて生成する。上記構成では、上位ビットと下位ビットの電圧を分離して変換するため、抵抗の数を減らすことができる。加えて、上位ビットと下位ビットの電圧をR−DACを採用して変換することで、セットリング期間が短く、応答速度が速い変換を行うことができる。
またR−DACでビット数の大きいデジタル信号をアナログ信号に変換しようとすると、多くの抵抗を用いるため、電源電圧を大きくする必要がある。この場合、パストランジスタロジックの各トランジスタをスイッチとして動作させるためには、印加する電圧を大きくする必要がある。この場合、パストランジスタロジックに耐圧の高いトランジスタを用いる必要があるが、本発明の一態様では、上述したように、抵抗の数を減らせる。そのため、電源電圧を小さくすることができる。そのため、パストランジスタロジックの各トランジスタは印加する電圧が大きくなくてもスイッチとして動作させることができる。この場合、パストランジスタロジックに用いるトランジスタの耐圧を高めるが必要なくなるため、トランジスタサイズの縮小を図ることができる。したがって、寄生容量の増加を抑制し、回路面積の小面積化、応答速度の向上を図ることができる。
なお図1の構成では、動作の原理について説明するため、差動増幅回路14および差動増幅回路18を用いて説明したが、差動増幅回路はトランスコンダクタンスアンプとしてもよい。このような構成を図2に示す。
図2に示す半導体装置10Aは、D/A変換回路11、トランスコンダクタンスアンプ15、電流源17、トランスコンダクタンスアンプ19、電流源21、切り替え回路13、及び電流電圧変換回路23を有する。
なおトランスコンダクタンスアンプ15は、第1のGmアンプ、あるいはGm1と表す場合がある。またトランスコンダクタンスアンプ19は、第2のGmアンプ、あるいはGm2と表す場合がある。
なおトランスコンダクタンスアンプは、2つの入力電圧の差に比例した電流を出力する機能を有する。例えば、図2において端子IN1と端子IN2との間の電圧の差に応じたトランスコンダクタンスアンプ15が出力する電流を、電流I1N、電流I1Pとして図示している。また図2において、トランスコンダクタンスアンプ15、19に与える電圧として電圧VDDAを表している。電圧VDDAは、トランスコンダクタンスアンプ15、19が電流を出力するために与えられる電圧である。
以下の説明では、図2の構成を用いて説明する。
<半導体装置の動作>
次いで図2に示す半導体装置10Aの動作の具体例を示し、本発明の一態様の作用について説明する。
図3に示す回路図は、図2におけるMが4、すなわち下位ビットが4ビットの場合を表している。図3において下位ビットの最上位ビットは、データDEC[3]で表している。その反転ビットは、データDECB[3]で表している。なお図3の例では、各トランスコンダクタンスアンプにおいて、オフセット電圧がない場合を表している。
上述したように切り替え回路13は、下位ビットの最上位ビットが”1”(データDEC[3]=1)の場合、つまり下位ビットの最上位ビットの反転ビットが”0”(データDECB[3]=0)の場合、電圧VHIを端子IN1に与え、電圧VLOを端子IN2に与える。この場合の切り替え回路13による接続状態を図4(A)に示す。
また下位ビットの最上位ビットが”0”(データDEC[3]=0)の場合、つまり下位ビットの最上位ビットの反転ビットが”1”(データDECB[3]=1)の場合、電圧VHIを端子IN2に与え、電圧VLOを端子IN1に与える。この場合の切り替え回路13による接続状態を図4(B)に示す。
このような構成とすることで、出力電圧Vは、オフセット電圧に起因するトランスコンダクタンスアンプ15が出力する電流のばらつきの影響を受けにくい構成とすることができる。上述した構成では、下位ビットの最上位ビットのデータに応じて切り替え回路13を切り替える構成によって、下位ビットで表される電圧の最大値と最小値は、双方にオフセット電圧を含む値で得られることになる。従って、下位ビットで表される電圧が合わさった出力電圧Vは、オフセット電圧の影響を受けにくい構成とすることができる。
なおトランスコンダクタンスアンプ15を流れる電流IB_LBを決める電流源17は、下位の4ビットで流す電流値が変わる。この電流値の変化に応じて、トランスコンダクタンスアンプ15から出力される電流I1N、及びI1Pの大きさを調整し、下位ビットで表される電圧が合わさった出力電圧Vを調整することができる。
次いで図5では、電流源17が取りうる電流IB_LBの変化によって、階調を表現するための電圧の分布の模式図を示す。図5に示すように複数の電圧Vは、上位ビットによって決まる電圧VLOを基準として、下位ビットの最上位ビットおよびその反転ビット(DEC[3]、DECB[3])によって電流IB_LBの増減が決まり、そして下位ビットの最上位ビットを除く残りの3ビットに応じた電流IB_LBの大きさに従って、4ビット(16階調)の複数の電圧Vを得ることができる。
なお下位ビットのデータによって得られる16値の電圧の範囲は、上位ビットによって決まる電圧VHIと電圧VLOの電圧の差(VHI−VLO)よりも小さい(VHI−VLO)×(2−1/2)、つまりMが4のとき、(VHI−VLO)×(15/16)で得られる。従って、上位ビットが1段階変わった場合に得られる出力電圧Vの重複をなくすことができる。そのため、出力電圧Vのばらつきによる階調電圧の重なりや、突き抜けを抑制することができる。その結果、表示品質の向上を図ることができる。
次いで図6に示す回路図では、図3の回路図において、各トランスコンダクタンスアンプにオフセット電圧がある場合を表している。図6では、トランスコンダクタンスアンプ15の端子IN1にオフセット電圧ΔVTH1がある場合を示している。また図6では、トランスコンダクタンスアンプ19の電圧VLOが入力される端子にオフセット電圧ΔVTH2がある場合を示している。
トランスコンダクタンスアンプ15のオフセット電圧ΔVTH1は、切り替え回路13の切り替えによって相殺するように作用させることができる。
つまり、トランスコンダクタンスアンプ15の出力電流I1Nは、下位ビットの最上位ビットが”1”(データDEC[3]=1)、下位ビットの最上位ビットの反転ビットが”0”(データDECB[3]=0)の場合、つまり電圧VHIが端子IN1に接続される場合、図7に示すようにI1N=Gm1×(VHI−VLO+ΔVTH1)となるように作用させることができる。なおここでGm1は、トランスコンダクタンスアンプ15の増幅率を表している。
同様に、トランスコンダクタンスアンプ15の出力電流I1Nは、下位ビットの最上位ビットが”0”(データDEC[3]=0)、下位ビットの最上位ビットの反転ビットが”1”(データDECB[3]=1)の場合、つまり電圧VLOが端子IN1に接続される場合、図7に示すようにI1N=Gm1×(VLO−VHI+ΔVTH1)となるように作用させることができる。
出力電圧Vのばらつきに影響を与える下位ビットで表される電圧は、I1Nの最大値と最小値の差によって決まる。つまり、切り替え回路13の切り替えによって得られる2つのI1N(Gm1×(VHI−VLO+ΔVTH1)、Gm1×(VLO−VHI+ΔVTH1))の差によって決まる。2つのI1Nの差によって決まる下位ビットで表される電圧が合わさった出力電圧Vは、オフセット電圧ΔVTH1を含まない形で得ることができる。したがって、切り替え回路13の切り替えによってI1Nを切り替えることで、オフセット電圧ΔVTH1のばらつきの影響を少なくすることができる。
また電圧Vは、上位ビットによって決まる電圧VLOを基準として決まる。電圧Vには一様にオフセット電圧ΔVTH2が加わるが、下位ビットの精度はトランスコンダクタンスアンプ19のオフセット電圧ΔVTH2のばらつきの影響は受けにくい。
以上説明したように、本発明の一態様の構成とすることで、出力電圧Vがトランスコンダクタンスアンプ15,19におけるオフセット電圧の影響を受けにくいように動作させることができる。そのため、出力電圧Vはオフセット電圧の影響を受けず階調電圧の重なりや飛越しが抑制されるため、表示品位の向上を図ることができる。
次いで、半導体装置10Aを構成する各回路について説明する。
<D/A変換回路11>
図8に示すD/A変換回路11は、電圧生成回路11aと、PTL(パストランジスタロジック)11bと、PTL11cを有する。
電圧生成回路11aは、複数の抵抗11dを有する。電圧生成回路11aは、電圧VREFH1、VREFL1(VREFH1>VREFL1)が与えられて、複数の電圧VR[0]乃至VR[2N−M]を生成する。
PTL11bは、複数のpチャネル型のトランジスタ11eと、複数のnチャネル型のトランジスタ11fを有する。PTL11cは、複数のpチャネル型のトランジスタ11gと、複数のnチャネル型のトランジスタ11hを有する。電圧VR[0]乃至VR[2N−M]のうち、トランジスタ11eには電圧VR[2N−M/2]乃至VR[2N−M−1]が入力され、トランジスタ11fには電圧VR[0]乃至VR[(2N−M/2)−1]が入力され、トランジスタ11gには電圧VR[(2N−M/2)+1]乃至VR[2N−M]が入力され、トランジスタ11hには電圧VR[1]乃至VR[2N−M/2]が入力される。
トランジスタ11e乃至トランジスタ11hはパストランジスタであり、スイッチとしての機能を有する。これらスイッチは、上位ビット信号に応じてオン・オフが切り替えられる。PTL11b及びPTL11cは、スイッチの切り替えによって電圧VR[0]乃至VR[2N−M−1]の中から所望の電圧を選択して出力する機能を有する。PTL11bは電圧VLOを出力する機能を有し、PTL11cは電圧VHIを出力する機能を有する。電圧VHI、VLOは、上位ビット信号に対応するアナログ値の電圧である。上述したように、電圧VHI、VLOは、後段の回路で、下位ビット信号に対応する電圧に変換される。
D/A変換回路11は、直列に設けた抵抗を使用するR−DACである。R−DACは高速にD/A変換を行うことができるが、デジタル信号のビット数が増えると回路の占有面積が大きくなってしまうという問題がある。本発明の一態様である半導体装置10は、デジタル信号のうち、上位ビット信号だけをR−DACに割りあてているので、回路の占有面積を小さくすることができる。
<トランスコンダクタンスアンプ15及び電流源17>
図9に示すトランスコンダクタンスアンプ15は、端子IN1、IN2に、電圧VHI、VLOが入力される。図9に示すトランスコンダクタンスアンプ15は、トランジスタ17A及び17Bを流れる電流IB_LBに応じて、電流I1N、I1Pを出力する。トランジスタ17A及び17Bは、図2に示す電流源17に対応する。
図9に示すトランスコンダクタンスアンプ15は、差動増幅回路の回路構成を有する。トランスコンダクタンスアンプ15は、pチャネル型のトランジスタ41と、nチャネル型のトランジスタ43と、を有する。トランジスタ41およびトランジスタ43は、電圧VB1、VB2によって電流I1N、I1Pを流し、電圧VHI、VLOの差に応じて、電流I1N、I1Pから電流ΔI1N、ΔI1Pを増減した電流を電流電圧変換回路23との間で流す。
電流I1N+ΔI1N、I1N−ΔI1N、I1P+ΔI1PおよびI1P−ΔI1Pは、電圧VHI、VLO及び電流IB_LBに応じた電流である。この電流I1N+ΔI1N、I1N−ΔI1N、I1P+ΔI1PおよびI1P−ΔI1Pは、後段の回路で、デジタル信号に対応する電圧に変換される。
電圧VB1、VB2は、下位ビットのデジタル信号に対応する電圧である。この電圧VB1、VB2は、下位ビットのデジタル信号が与えられるD/A変換回路及びバイアス電圧生成回路を用いて生成することができる。
電圧VB1、VB2を生成するためのD/A変換回路の一例を図10に示す。図10に示すD/A変換回路は、電圧生成回路45と、PTL(パストランジスタロジック)47と、を有する。
電圧生成回路45は、複数の抵抗49を有する。電圧生成回路45は、電圧VREFH2、VREFL2(VREFH1>VREFH2、VREFH2>VREFL2)が与えられて、複数の電圧を生成する。
PTL47は、複数のpチャネル型のトランジスタ51と、複数のnチャネル型のトランジスタ53と、を有する。トランジスタ51およびトランジスタ53はパストランジスタであり、スイッチとして機能する。これらスイッチは、下位ビットのデジタル信号DEC[1]乃至[M]と、その反転信号であるデジタル信号DECB[1]乃至[M]と、に応じてオン・オフが切り替えられる。PTL47は、スイッチの切り替えによって電圧生成回路45で生成される複数の電圧の中から所望の電圧を選択して出力する機能を有する。PTL47から出力される電圧VLB_HI、VLB_LOは、下位ビットのデジタル信号に対応する電流I1N、I1Pを流すための電圧VB1、VB2を生成する電圧である。
電圧VB1、VB2を生成するためのバイアス電圧生成回路の一例を図11に示す。図11に示すバイアス電圧生成回路は、差動増幅回路55と、カレントミラー回路57と、カレントミラー回路59と、を有する。差動増幅回路55は、電圧VLB_HI、VLB_LOに応じて電流を生成する。この生成した電流を流すようにカレントミラー回路57及びカレントミラー回路59が作用し、電圧VB1、VB2を生成することができる。電圧VB1、VB2は、トランジスタ17A、17Bに与えられ、電圧VLB_HI、VLB_LO、すなわち下位ビットのデジタル信号に応じた電流IB_LBを流すことができる。
<トランスコンダクタンスアンプ19、電流源21および電流電圧変換回路23>
図12に示すトランスコンダクタンスアンプ19は、入力端子に電圧V、VLOが入力される。トランスコンダクタンスアンプ19は、電流源21を構成するトランジスタ21Aおよびトランジスタ21Bにバイアス電圧VB3、VB4を与えて定電流Iを流す。トランスコンダクタンスアンプ19は、電圧V、VLOの差に応じてトランスコンダクタンスアンプ19の出力電流、すなわち電流I/2+ΔI1Nおよび電流I/2−ΔI1Nを変化させる。図12では、矢印を付して回路間を流れる電流を図示している。
また電流電圧変換回路23では、電流電圧変換回路23を構成するトランジスタ22にバイアス電圧VB5乃至VB8を与えて定電流を流し、電流I/2+I1Pおよび電流I/2+I1N、つまりトランスコンダクタンスアンプ19の出力電流に応じて、電圧Vが出力される。
電流電圧変換回路23では、電流I1P+ΔI1Pと電流I/2−ΔI1P、および電流I1P−ΔI1Pと電流I/2+ΔI1Pを合成した電流I/2+I1P、ならびに電流I1N+ΔI1Nと電流I/2−ΔI1N、および電流I1N−ΔI1Nと電流I/2+ΔI1Nを合成した電流I/2+I1Nを変化させることで、元のデジタル信号に応じたアナログ電圧である階調電圧となる電圧Vを生成することができる。
<まとめ>
上述したように本実施の形態の構成は、下位ビットの階調電圧に応じた電流をトランスコンダクタンスアンプで生成する際、トランスコンダクタンスアンプに与える電圧VHI、VLOは、下位ビットの最上位ビットのデジタル信号に応じて、2つの入力端子に対して切り替えて入力する構成とする。トランスコンダクタンスアンプから出力される電流の最大値及び最小値の双方にオフセット電圧に応じた変化分が加わるため、オフセット電圧に起因した階調電圧のばらつきを抑制することができる。
(実施の形態2)
本実施の形態では、上記実施の形態で説明した、階調電圧生成回路として機能する半導体装置を含む表示装置の回路ブロック図について説明する。図13には、ソースドライバ、ゲートドライバ、表示部の回路ブロック図を示している。
図13に示す表示装置の回路ブロック図では、ソースドライバ200、ゲートドライバ201、及び表示部202を有する。また図13では、表示部202中に画素203を示している。
ソースドライバ200は、上記実施の形態1で説明した半導体装置を有する構成とすることができる。具体的にソースドライバ200は、デジタル回路部211(図中、Digital Block と図示)、D/Aコンバータ212(図中、DACと図示)、出力回路部213(Output Buffers と図示)を有する。
ソースドライバ200は、ソース線SL[1]乃至[n](nは2以上の自然数)にアナログ信号を出力する機能を有する。
デジタル回路部211は、シフトレジスタ等を有する。デジタル回路部211は、例えばソースクロックSCLK、ソーススタートパルスSSPが入力される。シフトレジスタはサンプリングパルスを生成する。
D/Aコンバータ212は上記実施の形態1での半導体装置の説明と同様である。すなわちD/Aコンバータ212は、上記実施の形態1の半導体装置10あるいは10Aの構成を有する。当該構成とすることで、回路面積の小面積化、表示品質の向上を図ることができる。D/Aコンバータ212には、例えばデジタル信号DATA[1]乃至[N](図中、[1:N])が入力される。デジタル信号DATA[1]乃至[N]は、アナログ信号に変換される。変換されたアナログ信号は、サンプリングパルスに従って出力回路部213に出力される。
出力回路部213は、バッファ等を有する。出力回路部213は、ソース線SL[1]乃至[n]に、増幅したアナログ信号を出力する機能を有する。
ゲートドライバ201は、一例としては、シフトレジスタ、バッファ等を有する。ゲートドライバ201は、ゲートスタートパルス、ゲートクロック等が入力され、パルス信号を出力する。ゲートドライバ201を構成する回路は、ソースドライバ200と同様にIC化してもよいし、表示部202の画素203が有するトランジスタと同じトランジスタを用いてもよい。
ゲートドライバ201は、ゲート線GL[1]乃至GL[m](mは2以上の自然数)に走査信号を出力する。なお、ゲートドライバ201を複数設け、複数のゲートドライバ201により、ゲート線GL[1]乃至GL[m]を分割して制御してもよい。例えば表示部202の左右にゲートドライバ201を配置し、ゲート線GL[1]乃至GL[m]を1行ごとに分割して制御してもよい。
表示部202は、ゲート線GL[1]乃至GL[m]、及びソース線SL[1]乃至SL[n]が概略直交するように設けられている。ゲート線とソース線の交差部には、画素203が設けられる。なお表示部202における画素203の配置は、カラー表示であれば、RGB(赤緑青)の各色に対応した画素が順に設けられる。なお、RGBの画素の配列は、ストライプ配列、モザイク配列、デルタ配列等適宜用いることができる。またRGBに限らず、白あるいは黄といった色を追加してカラー表示を行う構成としてもよい。
画素203の構成例について、図14(A)、(B)に一例を示し説明する。
図14(A)の画素203Aは、液晶表示装置が有する画素の一例であり、トランジスタ231、容量素子232、及び液晶素子233を有する。
トランジスタ231は、液晶素子233とソース線SLとの接続を制御するスイッチング素子としての機能を有する。トランジスタ231は、ゲート線GLを介して、そのゲートから入力される走査信号により導通状態が制御される。
容量素子232は、一例として、導電層を積層して形成される素子である。
液晶素子233は、一例として、共通電極、画素電極及び液晶層で構成される素子である。共通電極と画素電極間に形成される電界の作用により液晶層の液晶材料の配向が変化される。
図14(B)の画素203Bは、EL表示装置が有する画素の一例であり、トランジスタ221、トランジスタ222、及びEL素子223を有する。なお図14(B)では、ゲート線GL及びソース線SLに加えて、電源線VLを図示している。電源線VLは、EL素子223に電流を供給するための配線である。
トランジスタ221は、トランジスタ222のゲートとソース線SLとの接続を制御するスイッチング素子としての機能を有する。トランジスタ221は、ゲート線GLを介して、そのゲートから入力される走査信号によりオン、オフが制御される。
トランジスタ222は、ゲートに印加される電圧に従って、電源線VLとEL素子223との間に流れる電流を制御する機能を有する。
EL素子223は、一例として、電極に挟持された発光層で構成される素子である。EL素子223は、発光層を流れる電流量に従って輝度を制御することができる。
以上説明した、表示装置の回路ブロック図は、上記実施の形態で説明した半導体装置10、あるいは10Aを有する。そのため、オフセット電圧に起因した階調電圧のばらつきを抑制することができる。
(実施の形態3)
本実施の形態では、本発明の一態様に係る半導体装置の断面構造の一例について、図15を参照して説明する。
先の実施の形態に示す半導体装置は、デジタルアナログ変換回路11、差動増幅回路14、電流源17、差動増幅回路18、電流源21、切り替え回路13、及び電流電圧変換回路23等を有し、シリコンなどを用いたトランジスタで形成することができる。なおシリコンは、多結晶シリコン、微結晶シリコン、非結晶シリコンを用いることができる。なおシリコンの代わりに、酸化物半導体などを用いることができる。
図15には、本発明の一態様に係る半導体装置の断面模式図を示す。図15に示す断面模式図は、半導体材料(例えば、シリコン)を用いたnチャネル型のトランジスタ及びpチャネル型のトランジスタを有する。
nチャネル型のトランジスタ510は、半導体材料を含む基板500に設けられたチャネル形成領域501と、チャネル形成領域501を挟むように設けられた低濃度不純物領域502及び高濃度不純物領域503(これらを合わせて単に不純物領域とも呼ぶ)と、該不純物領域に接して設けられた金属間化合物領域507と、チャネル形成領域501上に設けられたゲート絶縁膜504aと、ゲート絶縁膜504a上に設けられたゲート電極層505aと、金属間化合物領域507と接して設けられたソース電極層506a及びドレイン電極層506bと、を有する。ゲート電極層505aの側面には、サイドウォール絶縁膜508aが設けられている。トランジスタ510を覆うように層間絶縁膜521及び層間絶縁膜522が設けられている。層間絶縁膜521及び層間絶縁膜522に形成された開口を通じて、ソース電極層506a及びドレイン電極層506bと、金属間化合物領域507とが接続されている。
pチャネル型のトランジスタ520は、半導体材料を含む基板500に設けられたチャネル形成領域511と、チャネル形成領域511を挟むように設けられた低濃度不純物領域512及び高濃度不純物領域513(これらを合わせて単に不純物領域とも呼ぶ)と、該不純物領域に接して設けられた金属間化合物領域517と、チャネル形成領域511上に設けられたゲート絶縁膜504bと、ゲート絶縁膜504b上に設けられたゲート電極層505bと、金属間化合物領域517と接して設けられたソース電極層506c及びドレイン電極層506dと、を有する。ゲート電極層505bの側面には、サイドウォール絶縁膜508bが設けられている。トランジスタ520を覆うように層間絶縁膜521及び層間絶縁膜522が設けられている。層間絶縁膜521及び層間絶縁膜522に形成された開口を通じて、ソース電極層506c及びドレイン電極層506dと、金属間化合物領域517とが接続している。
また、基板500には、トランジスタ510と、トランジスタ520のそれぞれを囲むように素子分離絶縁膜509が設けられている。
なお、図15では、トランジスタ510及びトランジスタ520が、半導体基板にチャネルが形成されるトランジスタである場合について示すが、トランジスタ510及びトランジスタ520が、絶縁表面上に形成された非晶質半導体膜、多結晶半導体膜にチャネルが形成されるトランジスタであってもよい。また、SOI基板のように、単結晶半導体膜にチャネルが形成されるトランジスタであってもよい。
半導体基板として、単結晶半導体基板を用いることにより、トランジスタ510及びトランジスタ520を、高速動作させることができる。よって、先の実施の形態に示す各回路を構成するトランジスタを、単結晶半導体基板に形成することが好ましい。
また、トランジスタ510と、トランジスタ520とは、配線523によって、それぞれ接続されている。なお配線523上に層間絶縁膜及び電極層を設け、さらにトランジスタを積層して設ける構成としてもよい。
(実施の形態4)
本実施の形態では、上述の実施の形態で説明した半導体装置を用いた応用例として、表示パネルに適用する例、該表示パネルを表示モジュールに適用する例、該表示モジュールの応用例、及び電子機器への応用例について、図16乃至図18を用いて説明する。
<表示パネルへの実装例>
半導体装置の表示パネルへの実装例について、図16(A)、(B)を用いて説明する。
図16(A)の場合には、表示パネルが有する表示部711の周辺にソースドライバ712、及びゲートドライバ712A、712Bが設けられ、ソースドライバ712として基板713上に半導体装置を有するソースドライバIC714が実装される例を示している。
ソースドライバIC714は、異方性導電接着剤、及び異方性導電フィルムを用いて基板713上に実装される。
なおソースドライバIC714は、FPC715を介して、外部回路基板716と接続される。
また図16(B)の場合には、表示部711の周辺にソースドライバ712、及びゲートドライバ712A、712Bが設けられ、ソースドライバ712としてFPC715上にソースドライバIC714が実装される例を示している。
ソースドライバIC714をFPC715上に実装することで、基板713に表示部711を大きく設けることができ、狭額縁化を達成することができる。
<表示モジュールの応用例>
次いで図16(A)、(B)の表示パネルを用いた表示モジュールの応用例について、図17を用いて説明を行う。
図17に示す表示モジュール8000は、上部カバー8001と下部カバー8002との間に、FPC8003に接続されたタッチパネル8004、FPC8005に接続された表示パネル8006、バックライトユニット8007、フレーム8009、プリント基板8010、バッテリー8011を有する。なお、バックライトユニット8007、バッテリー8011、タッチパネル8004などは、設けられない場合もある。
上記図16(A)、(B)で説明した表示パネルは、図17における表示パネル8006に用いることができる。
上部カバー8001及び下部カバー8002は、タッチパネル8004及び表示パネル8006のサイズに合わせて、形状や寸法を適宜変更することができる。
タッチパネル8004は、抵抗膜方式または静電容量方式のタッチパネルを表示パネル8006に重畳して用いることができる。また、表示パネル8006の対向基板(封止基板)に、タッチパネル機能を持たせるようにすることも可能である。または、表示パネル8006の各画素内に光センサを設け、光学式のタッチパネルとすることも可能である。または、表示パネル8006の各画素内にタッチセンサ用電極を設け、静電容量方式のタッチパネルとすることも可能である。この場合、タッチパネル8004を省略することも可能である。
バックライトユニット8007は、光源8008を有する。光源8008をバックライトユニット8007の端部に設け、光拡散板を用いる構成としてもよい。
フレーム8009は、表示パネル8006の保護機能の他、プリント基板8010の動作により発生する電磁波を遮断するための電磁シールドとしての機能を有する。またフレーム8009は、放熱板としての機能を有していてもよい。
プリント基板8010は、電源回路、ビデオ信号及びクロック信号を出力するための信号処理回路を有する。電源回路に電力を供給する電源としては、外部の商用電源であっても良いし、別途設けたバッテリー8011による電源であってもよい。バッテリー8011は、商用電源を用いる場合には、省略可能である。
また、表示モジュール8000には、偏光板、位相差板、プリズムシートなどの部材を追加して設けてもよい。
<電子機器への応用例>
次いで、コンピュータ、携帯情報端末(携帯電話、携帯型ゲーム機、音響再生装置なども含む)、電子ペーパー、テレビジョン装置(テレビ、又はテレビジョン受信機ともいう)、デジタルビデオカメラなどの電子機器の表示パネルを、上述の表示モジュールを適用した表示パネルとする場合について説明する。
図18(A)は、携帯型の情報端末であり、筐体901、筐体902、第1の表示部903a、第2の表示部903bなどによって構成されている。筐体901と筐体902の少なくとも一部には、先の実施の形態に示す半導体装置を有する表示モジュールが設けられている。そのため、回路面積の縮小、表示品質の向上が図られた携帯型の情報端末が実現される。
なお、第1の表示部903aはタッチ入力機能を有するパネルとなっており、例えば図18(A)の左図のように、第1の表示部903aに表示される選択ボタン904により「タッチ入力」を行うか、「キーボード入力」を行うかを選択できる。選択ボタンは様々な大きさで表示できるため、幅広い世代の人が使いやすさを実感できる。ここで、例えば「キーボード入力」を選択した場合、図18(A)の右図のように第1の表示部903aにはキーボード905が表示される。これにより、従来の情報端末と同様に、キー入力による素早い文字入力などが可能となる。
また、図18(A)に示す携帯型の情報端末は、図18(A)の右図のように、第1の表示部903a及び第2の表示部903bのうち、一方を取り外すことができる。第2の表示部903bもタッチ入力機能を有するパネルとし、持ち運びの際、さらなる軽量化を図ることができ、一方の手で筐体902を持ち、他方の手で操作することができるため便利である。
図18(A)に示す携帯型の情報端末は、様々な情報(静止画、動画、テキスト画像など)を表示する機能、カレンダー、日付又は時刻などを表示部に表示する機能、表示部に表示した情報を操作又は編集する機能、様々なソフトウェア(プログラム)によって処理を制御する機能、等を有することができる。また、筐体の裏面や側面に、外部接続用端子(イヤホン端子、USB端子など)、記録媒体挿入部などを備える構成としてもよい。
また、図18(A)に示す携帯型の情報端末は、無線で情報を送受信できる構成としてもよい。無線により、電子書籍サーバから、所望の書籍データなどを購入し、ダウンロードする構成とすることも可能である。
更に、図18(A)に示す筐体902にアンテナやマイク機能や無線機能を持たせ、携帯電話として用いてもよい。
図18(B)は、電子ペーパーを実装した電子書籍端末910であり、筐体911と筐体912の2つの筐体で構成されている。筐体911及び筐体912には、それぞれ表示部913及び表示部914が設けられている。筐体911と筐体912は、軸部915により接続されており、該軸部915を軸として開閉動作を行うことができる。また、筐体911は、電源916、操作キー917、スピーカー918などを備えている。筐体911、筐体912の少なくとも一には、先の実施の形態に示す半導体装置を有する表示モジュールが設けられている。そのため、回路面積の縮小、表示品質の向上が図られた電子書籍端末が実現される。
図18(C)は、テレビジョン装置であり、筐体921、表示部922、スタンド923などで構成されている。テレビジョン装置920の操作は、筐体921が備えるスイッチや、リモコン操作機924により行うことができる。筐体921及びリモコン操作機924には、先の実施の形態に示す半導体装置を有する表示モジュールが搭載されている。そのため、回路面積の縮小、表示品質の向上が図られたテレビジョン装置が実現される。
図18(D)は、スマートフォンであり、本体930には、表示部931と、スピーカー932と、マイク933と、操作ボタン934等が設けられている。本体930内には、先の実施の形態に示す半導体装置を有する表示モジュールが設けられている。そのため回路面積の縮小、表示品質の向上が図られたスマートフォンが実現される。
図18(E)は、デジタルカメラであり、本体941、表示部942、操作スイッチ943などによって構成されている。本体941内には、先の実施の形態に示す半導体装置を有する表示モジュールが設けられている。そのため、回路面積の縮小、表示品質の向上が図られたデジタルカメラが実現される。
以上のように、本実施の形態に示す電子機器には、先の実施の形態に示す半導体装置を有する表示モジュールが搭載されている。そのため、回路面積の縮小、表示品質の向上が図られた電子機器が実現される。
(実施の形態5)
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表示パネルの構成について、図20乃至図23を参照しながら説明する。
図20は表示パネル700の構成を説明する図である。図20(A)は表示パネル700の下面図である。図20(B−1)は図20(A)の一部を説明する下面図であり、図20(B−2)は図20(B−1)に図示する一部の構成を省略して説明する下面図である。
図21は表示パネル700の構成を説明する図である。図21(A)は図20(A)の切断線X1−X2、X3−X4、X5−X6、X7−X8、X9−X10、X11−X12における断面図である。図21(B)は表示パネルの一部の構成を説明する断面図であり、図21(C)は表示パネルの他の一部の構成を説明する断面図である。
図22は表示パネル700の構成を説明する図である。図22は表示パネル700が備える画素回路に用いることができる画素回路630(i,j)および画素回路630(i,j+1)の回路図である。
図23は表示パネル700の構成を説明する図である。図23(A)は表示パネル700に用いることができる画素および配線等の配置を説明するブロック図である。図23(B−1)および図23(B−2)は表示パネル700に用いることができる開口部751Hの配置を説明する模式図である。
<表示パネルの構成例1.>
表示パネル700は、信号線S1(j)と、画素702(i,j)と、を有する(図20(B−1)および図20(B−2)参照)。
画素702(i,j)は、信号線S1(j)と電気的に接続される。
画素702(i,j)は、第1の表示素子750(i,j)と、第1の導電膜と、第2の導電膜と、第2の絶縁膜601Cと、画素回路630(i,j)と、第2の表示素子650(i,j)と、を有する(図21(A)および図22参照)。
第1の導電膜は、第1の表示素子750(i,j)と電気的に接続される(図21(A)参照)。例えば、第1の導電膜を、第1の表示素子750(i,j)の第1の電極751(i,j)に用いることができる。
第2の導電膜は、第1の導電膜と重なる領域を備える。例えば、第2の導電膜を、スイッチSW1に用いることができるトランジスタのソース電極またはドレイン電極として機能する導電膜612Bに用いることができる。
第2の絶縁膜601Cは、第2の導電膜と第1の導電膜の間に挟まれる領域を備える。
画素回路630(i,j)は、第2の導電膜と電気的に接続される。例えば、第2の導電膜をソース電極またはドレイン電極として機能する導電膜612Bに用いたトランジスタを、画素回路630(i,j)のスイッチSW1に用いることができる(図21(A)および図22参照)。
第2の表示素子650(i,j)は、画素回路630(i,j)と電気的に接続される。
第2の絶縁膜601Cは、開口部691Aを備える(図21(A)参照)。
第2の導電膜は、開口部691Aにおいて第1の導電膜と電気的に接続される。例えば、導電膜612Bは、第1の導電膜を兼ねる第1の電極751(i,j)と電気的に接続される。
画素回路630(i,j)は、信号線S1(j)と電気的に接続される(図22参照)。なお、導電膜612Aは、信号線S1(j)と電気的に接続される(図21(A)および図22参照)。
第1の電極751(i,j)は、第2の絶縁膜601Cに埋め込まれた側端部を備える。
また、表示パネルの画素回路630(i,j)は、スイッチSW1を備える。スイッチSW1はトランジスタを含み、トランジスタは、酸化物半導体を含む。
また、表示パネルの第2の表示素子650(i,j)は、第1の表示素子750(i,j)が表示をする方向と同一の方向に表示をする機能を備える。例えば、外光を反射する強度を制御して第1の表示素子750(i,j)が表示をする方向を、破線の矢印で図中に示す。また、第2の表示素子650(i,j)が表示をする方向を、実線の矢印で図中に示す(図21(A)参照)。
また、表示パネルの第2の表示素子650(i,j)は、第1の表示素子750(i,j)が表示をする領域に囲まれた領域に表示をする機能を備える(図23(B−1)または図23(B−2)参照)。なお、第1の表示素子750(i,j)は、第1の電極751(i,j)と重なる領域に表示をし、第2の表示素子650(i,j)は、開口部751Hと重なる領域に表示をする。
また、表示パネルの第1の表示素子750(i,j)は、入射する光を反射する機能を備える反射膜と、反射する光の強さを制御する機能と、を有する。そして、反射膜は、開口部751Hを備える。なお、例えば、第1の表示素子750(i,j)の反射膜に、第1の導電膜または第1の電極751(i,j)等を用いることができる。
また、第2の表示素子650(i,j)は、開口部751Hに向けて光を射出する機能を有する。
また、表示パネルは、画素702(i,j)と、一群の画素702(i,1)乃至画素702(i,n)と、他の一群の画素702(1,j)乃至画素702(m,j)と、走査線G1(i)と、を有する(図23(A)参照)。なお、iは1以上m以下の整数であり、jは1以上n以下の整数であり、mおよびnは1以上の整数である。
また、表示パネルは、走査線G2(i)と、配線CSCOMと、配線ANOと、を有する。
一群の画素702(i,1)乃至画素702(i,n)は、画素702(i,j)を含み、行方向(図中に矢印Rで示す方向)に配設される。
また、他の一群の画素702(1,j)乃至画素702(m,j)は、画素702(i,j)を含み、行方向と交差する列方向(図中に矢印Cで示す方向)に配設される。
走査線G1(i)は、行方向に配設される一群の画素702(i,1)乃至画素702(i,n)と電気的に接続される。
列方向に配設される他の一群の画素702(1,j)乃至画素702(m,j)は、信号線S1(j)と電気的に接続される。
例えば、画素702(i,j)の行方向に隣接する画素702(i,j+1)は、画素702(i,j)に対する開口部751Hの配置と異なるように画素702(i,j+1)に配置される開口部を備える(図23(B−1)参照)。
例えば、画素702(i,j)の列方向に隣接する画素702(i+1,j)は、画素702(i,j)に対する開口部751Hの配置と異なるように画素702(i+1,j)に配置される開口部を備える(図23(B−2)参照)。なお、例えば、第1の電極751(i,j)を反射膜に用いることができる。
上記表示パネルは、第1の表示素子と、第1の表示素子と電気的に接続される第1の導電膜と、第1の導電膜と重なる領域を備える第2の導電膜と、第2の導電膜と第1の導電膜の間に挟まれる領域を備える絶縁膜と、第2の導電膜と電気的に接続される画素回路と、画素回路と電気的に接続される第2の表示素子と、を含み、第2の絶縁膜は開口部を備え、第2の導電膜は第1の導電膜と開口部で電気的に接続される。
これにより、例えば同一の工程を用いて形成することができる画素回路を用いて、第1の表示素子と、第1の表示素子とは異なる方法を用いて表示をする第2の表示素子と、を駆動することができる。その結果、利便性または信頼性に優れた新規な表示パネルを提供することができる。
また、表示パネルは、端子619Bと、導電膜611Bと、を有する(図21(A)参照)。
第2の絶縁膜601Cは、端子619Bおよび導電膜611Bの間に挟まれる領域を備える。また、第2の絶縁膜601Cは、開口部691Bを備える。
端子619Bは、開口部691Bにおいて導電膜611Bと電気的に接続される。また、導電膜611Bは、画素回路630(i,j)と電気的に接続される。なお、例えば、第1の電極751(i,j)または第1の導電膜を反射膜に用いる場合、端子619Bの接点として機能する面は、第1の電極751(i,j)の、第1の表示素子750(i,j)に入射する光に向いている面と同じ方向を向いている。
これにより、端子を介して電力または信号を、画素回路に供給することができる。その結果、利便性または信頼性に優れた新規な表示パネルを提供することができる。
また、表示パネルの第1の表示素子750(i,j)は、液晶材料を含む層753と、第1の電極751(i,j)および第2の電極752と、を備える。なお、第2の電極752は、第1の電極751(i,j)との間に液晶材料の配向を制御する電界が形成されるように配置される。
また、表示パネルは、配向膜AF1および配向膜AF2を備える。配向膜AF2は、配向膜AF1との間に液晶材料を含む層753を挟むように配設される。
また、表示パネルの第2の表示素子650(i,j)は、第3の電極651(i,j)と、第4の電極652と、発光性の有機化合物を含む層653(j)と、を備える。
第4の電極652は、第3の電極651(i,j)と重なる領域を備える。発光性の有機化合物を含む層653(j)は、第3の電極651および第4の電極652の間に配設される。そして、第3の電極651(i,j)は、接続部622において、画素回路630(i,j)と電気的に接続される。
また、表示パネルの画素702(i,j)は、着色膜CF1と、遮光膜BMと、絶縁膜771と、機能膜770Pと、を有する。
着色膜CF1は、第1の表示素子750(i,j)と重なる領域を備える。遮光膜BMは、第1の表示素子750(i,j)と重なる領域に開口部を備える。
絶縁膜771は、着色膜CF1と液晶材料を含む層753の間または遮光膜BMと液晶材料を含む層753の間に配設される。これにより、着色膜CF1の厚さに基づく凹凸を平坦にすることができる。または、遮光膜BMまたは着色膜CF1等から液晶材料を含む層753への不純物の拡散を、抑制することができる。
機能膜770Pは、第1の表示素子750(i,j)と重なる領域を備える。機能膜770Pは、第1の表示素子750(i,j)との間に基板770を挟むように配設される。
また、表示パネルは、基板670と、基板770と、機能層620と、を有する。
基板770は、基板670と重なる領域を備える。機能層620は、基板670および基板770の間に配設される。
機能層620は、画素回路630(i,j)と、第2の表示素子650(i,j)と、絶縁膜621と、絶縁膜628と、を含む。また、機能層620は、絶縁膜618および絶縁膜616を含む。
絶縁膜621は、画素回路630(i,j)および第2の表示素子650(i,j)の間に配設される。
絶縁膜628は、絶縁膜621および基板670の間に配設され、第2の表示素子650(i,j)と重なる領域に開口部を備える。第3の電極651の周縁に沿って形成される絶縁膜628は、第3の電極651および第4の電極652の短絡を防止することができる。
絶縁膜618は、絶縁膜621および画素回路630(i,j)の間に配設される領域を備え、絶縁膜616は、絶縁膜618および画素回路630(i,j)の間に配設される領域を備える。
また、表示パネルは、接合層605と、封止材705と、構造体KB1と、を有する。
接合層605は、機能層620および基板670の間に配設され、機能層620および基板670を貼り合せる機能を備える。
封止材705は、機能層620および基板770の間に配設され、機能層620および基板770を貼り合わせる機能を備える。
構造体KB1は、機能層620および基板770の間に所定の間隙を設ける機能を備える。
また、表示パネルは、端子619Cと、導電膜611Cと、導電体CPと、を有する。
第2の絶縁膜601Cは、端子619Cおよび導電膜611Cの間に挟まれる領域を備える。また、第2の絶縁膜601Cは、開口部691Cを備える。
端子619Cは、開口部691Cにおいて導電膜611Cと電気的に接続される。また、導電膜611Cは、画素回路630(i,j)と電気的に接続される。
導電体CPは、端子619Cと第2の電極752の間に挟まれ、端子619Cと第2の電極752を電気的に接続する。例えば、導電性の粒子を導電体CPに用いることができる。
また、表示パネルは、駆動回路GDと、駆動回路SDと、を有する(図20(A)および図23(A)参照)。
駆動回路GDは、走査線G1(i)と電気的に接続される。駆動回路GDは、例えばトランジスタMDを備える。具体的には、画素回路630(i,j)に含まれるトランジスタと同じ工程で形成することができる半導体膜を含むトランジスタをトランジスタMDに用いることができる(図21(A)および図21(C)参照)。
駆動回路SDは、信号線S1(j)と電気的に接続される。駆動回路SDは、例えば端子619Bまたは端子619Cと同一の工程で形成することができる端子に導電材料を用いて電気的に接続される。
以下に、表示パネルを構成する個々の要素について説明する。なお、これらの構成は明確に分離できず、一つの構成が他の構成を兼ねる場合や他の構成の一部を含む場合がある。
例えば第1の導電膜を、第1の電極751(i,j)に用いることができる。また、第1の導電膜を、反射膜に用いることができる。
また、第2の導電膜を、トランジスタのソース電極またはドレイン電極の機能を備える導電膜612Bに用いることができる。
《構成例1.》
表示パネルは、基板670、基板770、構造体KB1、封止材705および接合層605、を有する。
また、表示パネルは、機能層620、絶縁膜621、絶縁膜628、を有する。
また、表示パネルは、信号線S1(j)、信号線S2(j)、走査線G1(i)、走査線G2(i)、配線CSCOM、配線ANOを有する。
また、表示パネルは、第1の導電膜または第2の導電膜を有する。
また、表示パネルは、端子619B、端子619C、導電膜611Bまたは導電膜611Cを有する。
また、表示パネルは、画素回路630(i,j)、スイッチSW1、を有する。
また、表示パネルは、第1の表示素子750(i,j)、第1の電極751(i,j)、反射膜、開口部751H、液晶材料を含む層753、第2の電極752、を有する。
また、表示パネルは、配向膜AF1、配向膜AF2、着色膜CF1、遮光膜BM、絶縁膜771、機能膜770Pを有する。
また、表示パネルは、第2の表示素子650(i,j)、第3の電極651(i,j)、第4の電極652または発光性の有機化合物を含む層653(j)を有する。
また、表示パネルは、第2の絶縁膜601Cを有する。
また、表示パネルは、駆動回路GDまたは駆動回路SDを有する。
《基板670》
作製工程中の熱処理に耐えうる程度の耐熱性を有する材料を基板670等に用いることができる。具体的には厚さ0.7mmの無アルカリガラスを用いることができる。
例えば、第6世代(1500mm×1850mm)、第7世代(1870mm×2200mm)、第8世代(2200mm×2400mm)、第9世代(2400mm×2800mm)、第10世代(2950mm×3400mm)等の面積が大きなガラス基板を基板670等に用いることができる。これにより、大型の表示装置を作製することができる。
有機材料、無機材料または有機材料と無機材料等の複合材料等を基板670等に用いることができる。例えば、ガラス、セラミックス、金属等の無機材料を基板670等に用いることができる。
具体的には、無アルカリガラス、ソーダ石灰ガラス、カリガラス、クリスタルガラス、石英またはサファイア等を、基板670等に用いることができる。具体的には、無機酸化物膜、無機窒化物膜または無機酸窒化物膜等を、基板670等に用いることができる。例えば、酸化シリコン、窒化シリコン、酸窒化シリコン、アルミナ膜等を、基板670等に用いることができる。SUSまたはアルミニウム等を、基板670等に用いることができる。
例えば、シリコンや炭化シリコンからなる単結晶半導体基板、多結晶半導体基板、シリコンゲルマニウム等の化合物半導体基板、SOI基板等を基板670等に用いることができる。これにより、半導体素子を基板670等に形成することができる。
例えば、樹脂、樹脂フィルムまたはプラスチック等の有機材料を基板670等に用いることができる。具体的には、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリイミド、ポリカーボネートまたはアクリル樹脂等の樹脂フィルムまたは樹脂板を、基板670等に用いることができる。
例えば、金属板、薄板状のガラス板または無機材料等の膜を樹脂フィルム等に貼り合わせた複合材料を基板670等に用いることができる。例えば、繊維状または粒子状の金属、ガラスもしくは無機材料等を樹脂フィルムに分散した複合材料を、基板670等に用いることができる。例えば、繊維状または粒子状の樹脂もしくは有機材料等を無機材料に分散した複合材料を、基板670等に用いることができる。
また、単層の材料または複数の層が積層された材料を、基板670等に用いることができる。例えば、基材と基材に含まれる不純物の拡散を防ぐ絶縁膜等が積層された材料を、基板670等に用いることができる。具体的には、ガラスとガラスに含まれる不純物の拡散を防ぐ酸化シリコン層、窒化シリコン層または酸化窒化シリコン層等から選ばれた一または複数の膜が積層された材料を、基板670等に用いることができる。または、樹脂と樹脂を透過する不純物の拡散を防ぐ酸化シリコン膜、窒化シリコン膜または酸化窒化シリコン膜等が積層された材料を、基板670等に用いることができる。
具体的には、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリイミド、ポリカーボネート若しくはアクリル樹脂等の樹脂フィルム、樹脂板または積層体等を基板670等に用いることができる。
具体的には、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリアミド(ナイロン、アラミド等)、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリウレタン、アクリル樹脂、エポキシ樹脂もしくはシロキサン結合を有する樹脂を含む材料を基板670等に用いることができる。
具体的には、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリエーテルサルフォン(PES)またはアクリル等を基板670等に用いることができる。
また、紙または木材などを基板670等に用いることができる。
例えば、可撓性を有する基板を基板670等に用いることができる。
なお、トランジスタまたは容量素子等を基板に直接形成する方法を用いることができる。また、例えば作製工程中に加わる熱に耐熱性を有する工程用の基板にトランジスタまたは容量素子等を形成し、形成されたトランジスタまたは容量素子等を基板670等に転置する方法を用いることができる。これにより、例えば可撓性を有する基板にトランジスタまたは容量素子等を形成できる。
《基板770》
例えば、透光性を備える材料を基板770に用いることができる。具体的には、基板670に用いることができる材料から選択された材料を基板770に用いることができる。具体的には厚さ0.7mmまたは厚さ0.1mm程度まで研磨した無アルカリガラスを用いることができる。
《構造体KB1》
例えば、有機材料、無機材料または有機材料と無機材料の複合材料を構造体KB1等に用いることができる。これにより、構造体KB1等を挟む構成の間に所定の間隔を設けることができる。
具体的には、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリシロキサン若しくはアクリル樹脂等またはこれらから選択された複数の樹脂の複合材料などを構造体KB1等に用いることができる。また、感光性を有する材料を用いて形成してもよい。
《封止材705》
無機材料、有機材料または無機材料と有機材料の複合材料等を封止材705等に用いることができる。
例えば、熱溶融性の樹脂または硬化性の樹脂等の有機材料を、封止材705等に用いることができる。
例えば、反応硬化型接着剤、光硬化型接着剤、熱硬化型接着剤または/および嫌気型接着剤等の有機材料を封止材705等に用いることができる。
具体的には、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、イミド樹脂、PVC(ポリビニルクロライド)樹脂、PVB(ポリビニルブチラル)樹脂、EVA(エチレンビニルアセテート)樹脂等を含む接着剤を封止材705等に用いることができる。
《接合層605》
例えば、封止材705に用いることができる材料を接合層605に用いることができる。
《絶縁膜621》
例えば、絶縁性の無機材料、絶縁性の有機材料または無機材料と有機材料を含む絶縁性の複合材料を、絶縁膜621等に用いることができる。
具体的には、無機酸化物膜、無機窒化物膜または無機酸化窒化物膜等またはこれらから選ばれた複数を積層した積層材料を、絶縁膜621等に用いることができる。例えば、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、酸化アルミニウム膜等またはこれらから選ばれた複数を積層した積層材料を含む膜を、絶縁膜621等に用いることができる。
具体的には、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリシロキサン若しくはアクリル樹脂等またはこれらから選択された複数の樹脂の積層材料もしくは複合材料などを絶縁膜621等に用いることができる。また、感光性を有する材料を用いて形成してもよい。
これにより、例えば絶縁膜621と重なるさまざまな構造に由来する段差を平坦化することができる。
《絶縁膜628》
例えば、絶縁膜621に用いることができる材料を絶縁膜628等に用いることができる。具体的には、厚さ1μmのポリイミドを含む膜を絶縁膜628に用いることができる。
《第2の絶縁膜601C》
例えば、絶縁膜621に用いることができる材料を第2の絶縁膜601Cに用いることができる。具体的には、シリコンおよび酸素を含む材料を第2の絶縁膜601Cに用いることができる。これにより、画素回路または第2の表示素子等への不純物の拡散を抑制することができる。
例えば、シリコン、酸素および窒素を含む厚さ200nmの膜を第2の絶縁膜601Cに用いることができる。
なお、第2の絶縁膜601Cは、開口部691A、開口部691Bまたは開口部691Cを有する。
《配線、端子、導電膜》
導電性を備える材料を配線等に用いることができる。具体的には、導電性を備える材料を、信号線S1(j)、信号線S2(j)、走査線G1(i)、走査線G2(i)、配線CSCOM、配線ANO、端子619B、端子619C、導電膜611Bまたは導電膜611C等に用いることができる。
例えば、無機導電性材料、有機導電性材料、金属または導電性セラミックスなどを配線等に用いることができる。
具体的には、アルミニウム、金、白金、銀、銅、クロム、タンタル、チタン、モリブデン、タングステン、ニッケル、鉄、コバルト、パラジウムまたはマンガンから選ばれた金属元素などを、配線等に用いることができる。または、上述した金属元素を含む合金などを、配線等に用いることができる。特に、銅とマンガンの合金がウエットエッチング法を用いた微細加工に好適である。
具体的には、アルミニウム膜上にチタン膜を積層する二層構造、窒化チタン膜上にチタン膜を積層する二層構造、窒化チタン膜上にタングステン膜を積層する二層構造、窒化タンタル膜または窒化タングステン膜上にタングステン膜を積層する二層構造、チタン膜と、そのチタン膜上にアルミニウム膜を積層し、さらにその上にチタン膜を形成する三層構造等を配線等に用いることができる。
具体的には、酸化インジウム、インジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化物、酸化亜鉛、ガリウムを添加した酸化亜鉛などの導電性酸化物を、配線等に用いることができる。
具体的には、グラフェンまたはグラファイトを含む膜を配線等に用いることができる。
例えば、酸化グラフェンを含む膜を形成し、酸化グラフェンを含む膜を還元することにより、グラフェンを含む膜を形成することができる。還元する方法としては、熱を加える方法や還元剤を用いる方法等を挙げることができる。
具体的には、導電性高分子を配線等に用いることができる。
《第1の導電膜、第2の導電膜》
例えば、配線等に用いることができる材料を第1の導電膜または第2の導電膜に用いることができる。
また、第1の電極751(i,j)または配線等を第1の導電膜に用いることができる。
また、スイッチSW1に用いることができるトランジスタの導電膜612Bまたは配線等を第2の導電膜に用いることができる。
《画素回路630(i,j)》
画素回路630(i,j)は、信号線S1(j)、信号線S2(j)、走査線G1(i)、走査線G2(i)、配線CSCOMおよび配線ANOと電気的に接続される(図22参照)。
画素回路630(i,j+1)は、信号線S1(j+1)、信号線S2(j+1)、走査線G1(i)、走査線G2(i)、配線CSCOMおよび配線ANOと電気的に接続される。
なお、信号線S2(j)に供給する信号に用いる電圧が、信号線S1(j+1)に供給する信号に用いる電圧と異なる場合、信号線S1(j+1)を信号線S2(j)から離して配置する。具体的には、信号線S2(j+1)を信号線S2(j)に隣接するように配置する。
画素回路630(i,j)は、スイッチSW1、容量素子C1、スイッチSW2、トランジスタMおよび容量素子C2を含む。
例えば、走査線G1(i)と電気的に接続されるゲート電極と、信号線S1(j)と電気的に接続される第1の電極と、を有するトランジスタを、スイッチSW1に用いることができる。
容量素子C1は、スイッチSW1に用いるトランジスタの第2の電極に電気的に接続される第1の電極と、配線CSCOMに電気的に接続される第2の電極と、を有する。
例えば、走査線G2(i)と電気的に接続されるゲート電極と、信号線S2(j)と電気的に接続される第1の電極と、を有するトランジスタを、スイッチSW2に用いることができる。
トランジスタMは、スイッチSW2に用いるトランジスタの第2の電極に電気的に接続されるゲート電極と、配線ANOと電気的に接続される第1の電極と、を有する。
なお、半導体膜をゲート電極との間に挟むように設けられた導電膜を備えるトランジスタを、トランジスタMに用いることができる。例えば、トランジスタMの第1の電極と同じ電位を供給することができる配線と電気的に接続された導電膜を用いることができる。
容量素子C2は、スイッチSW2に用いるトランジスタの第2の電極に電気的に接続される第1の電極と、トランジスタMの第1の電極に電気的に接続される第2の電極と、を有する。
なお、第1の表示素子750の第1の電極をスイッチSW1に用いるトランジスタの第2の電極と電気的に接続し、第1の表示素子750の第2の電極を配線VCOM1と電気的に接続する。これにより、第1の表示素子750を駆動することができる。
また、第2の表示素子650の第1の電極をトランジスタMの第2の電極と電気的に接続し、第2の表示素子650の第2の電極を配線VCOM2と電気的に接続する。これにより、第2の表示素子650を駆動することができる。
《スイッチSW1、スイッチSW2、トランジスタM、トランジスタMD》
例えば、ボトムゲート型またはトップゲート型等のトランジスタをスイッチSW1、スイッチSW2、トランジスタM、トランジスタMD等に用いることができる。
例えば、14族の元素を含む半導体を半導体膜に用いるトランジスタを利用することができる。具体的には、シリコンを含む半導体を半導体膜に用いることができる。例えば、単結晶シリコン、ポリシリコン、微結晶シリコンまたはアモルファスシリコンなどを半導体膜に用いたトランジスタを用いることができる。
例えば、酸化物半導体を半導体膜に用いるトランジスタを利用することができる。具体的には、インジウムを含む酸化物半導体またはインジウムとガリウムと亜鉛を含む酸化物半導体を半導体膜に用いることができる。
一例を挙げれば、アモルファスシリコンを半導体膜に用いたトランジスタと比較して、オフ状態におけるリーク電流が小さいトランジスタをスイッチSW1、スイッチSW2、トランジスタM、トランジスタMD等に用いることができる。具体的には、酸化物半導体を半導体膜608に用いたトランジスタをスイッチSW1、スイッチSW2、トランジスタM、トランジスタMD等に用いることができる。
これにより、アモルファスシリコンを半導体膜に用いたトランジスタを利用する画素回路と比較して、画素回路が画像信号を保持することができる時間を長くすることができる。具体的には、フリッカーの発生を抑制しながら、選択信号を30Hz未満、好ましくは1Hz未満より好ましくは一分に一回未満の頻度で供給することができる。その結果、情報処理装置の使用者に蓄積する疲労を低減することができる。また、駆動に伴う消費電力を低減することができる。
スイッチSW1に用いることができるトランジスタは、半導体膜608および半導体膜608と重なる領域を備える導電膜604を備える(図21(B)参照)。また、スイッチSW1に用いることができるトランジスタは、導電膜612Aおよび導電膜612Bを備える。
なお、導電膜604はゲート電極の機能を備え、絶縁膜606はゲート絶縁膜の機能を備える。また、導電膜612Aはソース電極の機能またはドレイン電極の機能の一方を備え、導電膜612Bはソース電極の機能またはドレイン電極の機能の他方を備える。
また、導電膜604との間に半導体膜608を挟むように設けられた導電膜624を備えるトランジスタを、トランジスタMに用いることができる(図21(C)参照)。
タンタルおよび窒素を含む厚さ10nmの膜と、銅を含む厚さ300nmの膜と、をこの順で積層した導電膜を導電膜604に用いることができる。
シリコンおよび窒素を含む厚さ400nmの膜と、シリコン、酸素および窒素を含む厚さ200nmの膜と、を積層した材料を絶縁膜606に用いることができる。
インジウム、ガリウムおよび亜鉛を含む厚さ25nmの膜を、半導体膜608に用いることができる。
タングステンを含む厚さ50nmの膜と、アルミニウムを含む厚さ400nmの膜と、チタンを含む厚さ100nmの膜と、をこの順で積層した導電膜を、導電膜612Aまたは導電膜612Bに用いることができる。
《第1の表示素子750(i,j)》
例えば、光の反射または透過を制御する機能を備える表示素子を、第1の表示素子750(i,j)等に用いることができる。例えば、液晶素子と偏光板を組み合わせた構成またはシャッター方式のMEMS表示素子等を用いることができる。反射型の表示素子を用いることにより、表示パネルの消費電力を抑制することができる。具体的には、反射型の液晶表示素子を第1の表示素子750に用いることができる。
IPS(In−Plane−Switching)モード、TN(Twisted Nematic)モード、FFS(Fringe Field Switching)モード、ASM(Axially Symmetric aligned Micro−cell)モード、OCB(Optically Compensated Birefringence)モード、FLC(Ferroelectric Liquid Crystal)モード、AFLC(AntiFerroelectric Liquid Crystal)モードなどの駆動方法を用いて駆動することができる液晶素子を用いることができる。
また、例えば垂直配向(VA)モード、具体的には、MVA(Multi−Domain Vertical Alignment)モード、PVA(Patterned Vertical Alignment)モード、ECB(Electrically Controlled Birefringence)モード、CPA(Continuous Pinwheel Alignment)モード、ASV(Advanced Super−View)モードなどの駆動方法を用いて駆動することができる液晶素子を用いることができる。
例えば、サーモトロピック液晶、低分子液晶、高分子液晶、高分子分散型液晶、強誘電性液晶、反強誘電性液晶等を用いることができる。または、コレステリック相、スメクチック相、キュービック相、カイラルネマチック相、等方相等を示す液晶材料を用いることができる。または、ブルー相を示す液晶材料を用いることができる。
《第1の電極751(i,j)》
例えば、配線等に用いる材料を第1の電極751(i,j)に用いることができる。具体的には、反射膜を第1の電極751(i,j)に用いることができる。
《反射膜》
例えば、可視光を反射する材料を反射膜に用いることができる。具体的には、銀を含む材料を反射膜に用いることができる。例えば、銀およびパラジウム等を含む材料または銀および銅等を含む材料を反射膜に用いることができる。
反射膜は、例えば、液晶材料を含む層753を透過してくる光を反射する。これにより、第1の表示素子750を反射型の液晶素子にすることができる。また、例えば、表面に凹凸を備える材料を、反射膜に用いることができる。これにより、入射する光をさまざまな方向に反射して、白色の表示をすることができる。
なお、第1の電極751(i,j)を反射膜に用いる構成に限られない。例えば、液晶材料を含む層753と第1の電極751(i,j)の間に反射膜を配設する構成を用いることができる。または、反射膜と液晶材料を含む層753の間に透光性を有する第1の電極751(i,j)を配置する構成を用いることができる。
《開口部751H》
非開口部の総面積に対する開口部751Hの総面積の比の値が大きすぎると、第1の表示素子750(i,j)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部751Hの総面積の比の値が小さすぎると、第2の表示素子650(i,j)を用いた表示が暗くなってしまう。
また、反射膜に設ける開口部751Hの面積が小さすぎると、第2の表示素子650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。
多角形、四角形、楕円形、円形または十字等の形状を開口部751Hの形状に用いることができる。また、細長い筋状、スリット状、市松模様状の形状を開口部751Hの形状に用いることができる。また、開口部751Hを隣接する画素に寄せて配置してもよい。好ましくは、開口部751Hを同じ色を表示する機能を備える他の画素に寄せて配置する。これにより、第2の表示素子650が射出する光が隣接する画素に配置された着色膜に入射してしまう現象(クロストークともいう)を抑制できる。
《第2の電極752》
例えば、可視光について透光性を有し且つ導電性を備える材料を、第2の電極752に用いることができる。
例えば、導電性酸化物、光が透過する程度に薄い金属膜または金属ナノワイヤーを第2の電極752に用いることができる。
具体的には、インジウムを含む導電性酸化物を第2の電極752に用いることができる。または、厚さ1nm以上10nm以下の金属薄膜を第2の電極752に用いることができる。または、銀を含む金属ナノワイヤーを第2の電極752に用いることができる。
具体的には、酸化インジウム、インジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化物、酸化亜鉛、ガリウムを添加した酸化亜鉛、アルミニウムを添加した酸化亜鉛などを、第2の電極752に用いることができる。
《配向膜AF1、配向膜AF2》
例えば、ポリイミド等を含む材料を配向膜AF1または配向膜AF2に用いることができる。具体的には、所定の方向に配向するようにラビング処理または光配向技術を用いて形成された材料を用いることができる。
例えば、可溶性のポリイミドを含む膜を配向膜AF1または配向膜AF2に用いることができる。
《着色膜CF1》
所定の色の光を透過する材料を着色膜CF1に用いることができる。これにより、着色膜CF1を例えばカラーフィルターに用いることができる。
例えば、青色の光を透過する材料、緑色の光を透過する材料、赤色の光を透過する材料、黄色の光を透過する材料または白色の光を透過する材料などを着色膜CF1に用いることができる。
《遮光膜BM》
光の透過を妨げる材料を遮光膜BMに用いることができる。これにより、遮光膜BMを例えばブラックマトリクスに用いることができる。
《絶縁膜771》
例えば、ポリイミド、エポキシ樹脂、アクリル樹脂等を絶縁膜771に用いることができる。
《機能膜770P》
例えば、偏光板、位相差板、拡散フィルム、反射防止膜または集光フィルム等を機能膜770Pに用いることができる。または、2色性色素を含む偏光板を機能膜770Pに用いることができる。
また、ゴミの付着を抑制する帯電防止膜、汚れを付着しにくくする撥水性の膜、使用に伴う傷の発生を抑制するハードコート膜などを、機能膜770Pに用いることができる。
《第2の表示素子650(i,j)》
例えば、発光素子を第2の表示素子650(i,j)に用いることができる。具体的には、有機エレクトロルミネッセンス素子、無機エレクトロルミネッセンス素子または発光ダイオードなどを、第2の表示素子650(i,j)に用いることができる。
例えば、青色の光を射出するように積層された積層体、緑色の光を射出するように積層された積層体または赤色の光を射出するように積層された積層体等を、発光性の有機化合物を含む層653(j)に用いることができる。
例えば、信号線S1(j)に沿って列方向に長い帯状の積層体を、発光性の有機化合物を含む層653(j)に用いることができる。また、発光性の有機化合物を含む層653(j)とは異なる色の光を射出する信号線S1(j+1)に沿って列方向に長い帯状の積層体を、発光性の有機化合物を含む層653(j+1)に用いることができる。
また、例えば、白色の光を射出するように積層された積層体を、発光性の有機化合物を含む層653(j)および発光性の有機化合物を含む層653(j+1)に用いることができる。具体的には、青色の光を射出する蛍光材料を含む発光性の有機化合物を含む層と、緑色および赤色の光を射出する蛍光材料以外の材料を含む層または黄色の光を射出する蛍光材料以外の材料を含む層と、を積層した積層体を、発光性の有機化合物を含む層653(j)および発光性の有機化合物を含む層653(j+1)に用いることができる。
例えば、配線等に用いることができる材料を第3の電極651(i,j)または第4の電極652に用いることができる。
例えば、配線等に用いることができる材料から選択された、可視光について透光性を有する材料を、第3の電極651(i,j)に用いることができる。
具体的には、導電性酸化物またはインジウムを含む導電性酸化物、酸化インジウム、インジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化物、酸化亜鉛、ガリウムを添加した酸化亜鉛などを、第3の電極651(i,j)に用いることができる。または、光が透過する程度に薄い金属膜を第3の電極651(i,j)に用いることができる。
例えば、配線等に用いることができる材料から選択された可視光について反射性を有する材料を、第4の電極652に用いることができる。
《駆動回路GD》
シフトレジスタ等のさまざまな順序回路等を駆動回路GDに用いることができる。例えば、トランジスタMD、容量素子等を駆動回路GDに用いることができる。具体的には、トランジスタMと同一の工程で形成することができる半導体膜を備えるトランジスタを用いることができる。
または、スイッチSW1に用いることができるトランジスタと異なる構成をトランジスタMDに用いることができる。具体的には、導電膜624を有するトランジスタをトランジスタMDに用いることができる(図21(C)参照)。
導電膜604との間に半導体膜608を挟むように、導電膜624を配設し、導電膜624および半導体膜608の間に絶縁膜616を配設し、半導体膜608および導電膜604の間に絶縁膜606を配設する。例えば、導電膜604と同じ電位を供給する配線に導電膜624を電気的に接続する。
なお、トランジスタMと同一の構成を、トランジスタMDに用いることができる。
《駆動回路SD》
例えば、集積回路を駆動回路SDに用いることができる。具体的には、シリコン基板上に形成された集積回路を駆動回路SDに用いることができる。
例えば、COG(Chip on glass)法を用いて、画素回路630(i,j)と電気的に接続されるパッドに駆動回路SDを実装することができる。具体的には、異方性導電膜を用いて、パッドに集積回路を実装できる。
なお、パッドは、端子619Bまたは端子619Cと同一の工程で形成することができる。
<酸化物半導体膜の抵抗率の制御方法>
酸化物半導体膜の抵抗率を制御する方法について説明する。
所定の抵抗率を備える酸化物半導体膜を、半導体膜608または導電膜624等に用いることができる。
例えば、酸化物半導体膜に含まれる水素、水等の不純物の濃度及び/又は膜中の酸素欠損を制御する方法を、酸化物半導体膜の抵抗率を制御する方法に用いることができる。
具体的には、プラズマ処理を水素、水等の不純物濃度及び/又は膜中の酸素欠損を増加または低減する方法に用いることができる。
具体的には、希ガス(He、Ne、Ar、Kr、Xe)、水素、ボロン、リン及び窒素の中から選ばれた一種以上を含むガスを用いて行うプラズマ処理を適用できる。例えば、Ar雰囲気下でのプラズマ処理、Arと水素の混合ガス雰囲気下でのプラズマ処理、アンモニア雰囲気下でのプラズマ処理、Arとアンモニアの混合ガス雰囲気下でのプラズマ処理、または窒素雰囲気下でのプラズマ処理などを適用できる。これにより、キャリア密度が高く、抵抗率が低い酸化物半導体膜にすることができる。
または、イオン注入法、イオンドーピング法またはプラズマイマージョンイオンインプランテーション法などを用いて、水素、ボロン、リンまたは窒素を酸化物半導体膜に注入して、抵抗率が低い酸化物半導体膜にすることができる。
または、水素を含む絶縁膜を酸化物半導体膜に接して形成し、絶縁膜から酸化物半導体膜に水素を拡散させる方法を用いることができる。これにより、酸化物半導体膜のキャリア密度を高め、抵抗率を低くすることができる。
例えば、膜中の含有水素濃度が1×1022atoms/cm以上の絶縁膜を酸化物半導体膜に接して形成することで、効果的に水素を酸化物半導体膜に含有させることができる。具体的には、窒化シリコン膜を酸化物半導体膜に接して形成する絶縁膜に用いることができる。
酸化物半導体膜に含まれる水素は、金属原子と結合する酸素と反応して水になると共に、酸素が脱離した格子(または酸素が脱離した部分)に酸素欠損を形成する。該酸素欠損に水素が入ることで、キャリアである電子が生成される場合がある。また、水素の一部が金属原子と結合する酸素と結合することで、キャリアである電子を生成する場合がある。これにより、キャリア密度が高く、抵抗率が低い酸化物半導体膜にすることができる。
具体的には、二次イオン質量分析法(SIMS:Secondary Ion Mass Spectrometry)により得られる水素濃度が、8×1019atoms/cm以上、好ましくは1×1020atoms/cm以上、より好ましくは5×1020atoms/cm以上である酸化物半導体膜を導電膜624に好適に用いることができる。
一方、抵抗率の高い酸化物半導体膜をトランジスタのチャネルが形成される半導体膜に用いることができる。具体的には半導体膜608に好適に用いることができる。
例えば、酸素を含む絶縁膜、別言すると、酸素を放出することが可能な絶縁膜を酸化物半導体膜に接して形成し、絶縁膜から酸化物半導体膜に酸素を供給させて、膜中または界面の酸素欠損を補填することができる。これにより、抵抗率が高い酸化物半導体膜にすることができる。
例えば、酸化シリコン膜または酸化窒化シリコン膜を、酸素を放出することが可能な絶縁膜に用いることができる。
酸素欠損が補填され、水素濃度が低減された酸化物半導体膜は、高純度真性化、又は実質的に高純度真性化された酸化物半導体膜といえる。ここで、実質的に真性とは、酸化物半導体膜のキャリア密度が、8×1011/cm未満、好ましくは1×1011/cm未満、さらに好ましくは1×1010/cm未満であることを指す。高純度真性または実質的に高純度真性である酸化物半導体膜は、キャリア発生源が少ないため、キャリア密度を低くすることができる。また、高純度真性または実質的に高純度真性である酸化物半導体膜は、欠陥準位密度が低いため、トラップ準位密度を低減することができる。
また、高純度真性または実質的に高純度真性である酸化物半導体膜を備えるトランジスタは、オフ電流が著しく小さく、チャネル幅が1×10μmでチャネル長Lが10μmの素子であっても、ソース電極とドレイン電極間の電圧(ドレイン電圧)が1Vから10Vの範囲において、オフ電流が、半導体パラメータアナライザの測定限界以下、すなわち1×10−13A以下という特性を備えることができる。
上述した高純度真性または実質的に高純度真性である酸化物半導体膜をチャネル領域に用いるトランジスタは、電気特性の変動が小さく、信頼性の高いトランジスタとなる。
具体的には、二次イオン質量分析法(SIMS:Secondary Ion Mass Spectrometry)により得られる水素濃度が、2×1020atoms/cm以下、好ましくは5×1019atoms/cm以下、より好ましくは1×1019atoms/cm以下、5×1018atoms/cm未満、好ましくは1×1018atoms/cm以下、より好ましくは5×1017atoms/cm以下、さらに好ましくは1×1016atoms/cm以下である酸化物半導体を、トランジスタのチャネルが形成される半導体膜に好適に用いることができる。
なお、半導体膜608よりも水素濃度及び/又は酸素欠損量が多く、抵抗率が低い酸化物半導体膜を、導電膜624に用いる。
また、半導体膜608に含まれる水素濃度の2倍以上、好ましくは10倍以上の濃度の水素を含む膜を、導電膜624に用いることができる。
また、半導体膜608の抵抗率の1×10−8倍以上1×10−1倍未満の抵抗率を備える膜を、導電膜624に用いることができる。
具体的には、1×10−3Ωcm以上1×10Ωcm未満、好ましくは、1×10−3Ωcm以上1×10−1Ωcm未満である膜を、導電膜624に用いることができる。
(本明細書等の記載に関する付記)
以上の実施の形態、及び実施の形態における各構成の説明について、以下に付記する。
<実施の形態で述べた本発明の一態様に関する付記>
各実施の形態に示す構成は、他の実施の形態に示す構成と適宜組み合わせて、本発明の一態様とすることができる。また、1つの実施の形態の中に、複数の構成例が示される場合は、互い構成例を適宜組み合わせることが可能である。
なお、ある一つの実施の形態の中で述べる内容(一部の内容でもよい)は、その実施の形態で述べる別の内容(一部の内容でもよい)、及び/又は、一つ若しくは複数の別の実施の形態で述べる内容(一部の内容でもよい)に対して、適用、組み合わせ、又は置き換えなどを行うことが出来る。
なお、実施の形態の中で述べる内容とは、各々の実施の形態において、様々な図を用いて述べる内容、又は明細書に記載される文章を用いて述べる内容のことである。
なお、ある一つの実施の形態において述べる図(一部でもよい)は、その図の別の部分、その実施の形態において述べる別の図(一部でもよい)、及び/又は、一つ若しくは複数の別の実施の形態において述べる図(一部でもよい)に対して、組み合わせることにより、さらに多くの図を構成させることが出来る。
また、各実施の形態において本発明の一態様を説明したが、本発明の一態様はこれらに限定されない。例えば、本発明の一態様として実施の形態1では、R−DACを用いる構成を示したが、本発明の一態様は、これに限定されない。あるいは状況に応じて、例えばR−DAC以外のDACを用いる構成を本発明の一態様としてもよい。
<図面を説明する記載に関する付記>
本明細書等において、「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。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。そのため、配置を示す語句は、明細書で説明した記載に限定されず、状況に応じて適切に言い換えることができる。
また、「上」や「下」の用語は、構成要素の位置関係が直上または直下で、かつ、直接接していることを限定するものではない。例えば、「絶縁層A上の電極B」の表現であれば、絶縁層Aの上に電極Bが直接接して形成されている必要はなく、絶縁層Aと電極Bとの間に他の構成要素を含むものを除外しない。
また本明細書等において、ブロック図では、構成要素を機能毎に分類し、互いに独立したブロックとして示している。しかしながら実際の回路等においては、構成要素を機能毎に切り分けることが難しく、一つの回路に複数の機能が係わる場合や、複数の回路にわたって一つの機能が関わる場合があり得る。そのため、ブロック図のブロックは、明細書で説明した構成要素に限定されず、状況に応じて適切に言い換えることができる。
また、図面において、大きさ、層の厚さ、又は領域は、説明の便宜上任意の大きさに示したものである。よって、必ずしもそのスケールに限定されない。なお図面は明確性を期すために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。例えば、ノイズによる信号、電圧、若しくは電流のばらつき、又は、タイミングのずれによる信号、電圧、若しくは電流のばらつきなどを含むことが可能である。
<言い換え可能な記載に関する付記>
本明細書等において、トランジスタの接続関係を説明する際、ソースとドレインとの一方を、「ソース又はドレインの一方」(又は第1電極、又は第1端子)と表記し、ソースとドレインとの他方を「ソース又はドレインの他方」(又は第2電極、又は第2端子)と表記している。これは、トランジスタのソースとドレインは、トランジスタの構造又は動作条件等によって変わるためである。なおトランジスタのソースとドレインの呼称については、ソース(ドレイン)端子や、ソース(ドレイン)電極等、状況に応じて適切に言い換えることができる。
また、本明細書等において「電極」や「配線」の用語は、これらの構成要素を機能的に限定するものではない。例えば、「電極」は「配線」の一部として用いられることがあり、その逆もまた同様である。さらに、「電極」や「配線」の用語は、複数の「電極」や「配線」が一体となって形成されている場合なども含む。
また、本明細書等において、電圧と電位は、適宜言い換えることができる。電圧は、基準となる電位からの電位差のことであり、例えば基準となる電位をグラウンド電圧(接地電圧)とすると、電圧を電位に言い換えることができる。グラウンド電位は必ずしも0Vを意味するとは限らない。なお電位は相対的なものであり、基準となる電位によっては、配線等に与える電位を変化させる場合がある。
なお本明細書等において、「膜」、「層」などの語句は、場合によっては、または、状況に応じて、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。または、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。
なお本明細書等において、1つの画素に1つのトランジスタ及び1つの容量素子を備えた1T−1Cの回路構成、あるいは1つの画素に2つのトランジスタ及び1つの容量素子を備えた2T−1C構造の回路構成を示しているが、本実施の形態はこれに限定されない。1つの画素に3つ以上のトランジスタ及び2つ以上の容量素子を有する回路構成とすることもでき、別途の配線がさらに形成されて、多様な回路構成としてもよい。
<語句の定義に関する付記>
以下では、上記実施の形態中で言及しなかった語句の定義について説明する。
<<スイッチについて>>
本明細書等において、スイッチとは、導通状態(オン状態)、または、非導通状態(オフ状態)になり、電流を流すか流さないかを制御する機能を有するものをいう。または、スイッチとは、電流を流す経路を選択して切り替える機能を有するものをいう。
一例としては、電気的スイッチ又は機械的なスイッチなどを用いることができる。つまり、スイッチは、電流を制御できるものであればよく、特定のものに限定されない。
電気的なスイッチの一例としては、トランジスタ(例えば、バイポーラトランジスタ、MOSトランジスタなど)、ダイオード(例えば、PNダイオード、PINダイオード、ショットキーダイオード、MIM(Metal Insulator Metal)ダイオード、MIS(Metal Insulator Semiconductor)ダイオード、ダイオード接続のトランジスタなど)、又はこれらを組み合わせた論理回路などがある。
なお、スイッチとしてトランジスタを用いる場合、トランジスタの「導通状態」とは、トランジスタのソースとドレインが電気的に短絡されているとみなせる状態をいう。また、トランジスタの「非導通状態」とは、トランジスタのソースとドレインが電気的に遮断されているとみなせる状態をいう。なおトランジスタを単なるスイッチとして動作させる場合には、トランジスタの極性(導電型)は特に限定されない。
機械的なスイッチの一例としては、デジタルマイクロミラーデバイス(DMD)のように、MEMS(マイクロ・エレクトロ・メカニカル・システム)技術を用いたスイッチがある。そのスイッチは、機械的に動かすことが可能な電極を有し、その電極が動くことによって、導通と非導通とを制御して動作する。
<<チャネル長について>>
本明細書等において、チャネル長とは、例えば、トランジスタの上面図において、半導体(またはトランジスタがオン状態のときに半導体の中で電流の流れる部分)とゲートとが重なる領域、またはチャネルが形成される領域における、ソースとドレインとの間の距離をいう。
なお、一つのトランジスタにおいて、チャネル長が全ての領域で同じ値をとるとは限らない。即ち、一つのトランジスタのチャネル長は、一つの値に定まらない場合がある。そのため、本明細書では、チャネル長は、チャネルの形成される領域における、いずれか一の値、最大値、最小値または平均値とする。
<<チャネル幅について>>
本明細書等において、チャネル幅とは、例えば、半導体(またはトランジスタがオン状態のときに半導体の中で電流の流れる部分)とゲート電極とが重なる領域、またはチャネルが形成される領域における、ソースとドレインとが向かい合っている部分の長さをいう。
なお、一つのトランジスタにおいて、チャネル幅がすべての領域で同じ値をとるとは限らない。即ち、一つのトランジスタのチャネル幅は、一つの値に定まらない場合がある。そのため、本明細書では、チャネル幅は、チャネルの形成される領域における、いずれか一の値、最大値、最小値または平均値とする。
なお、トランジスタの構造によっては、実際にチャネルの形成される領域におけるチャネル幅(以下、実効的なチャネル幅と呼ぶ。)と、トランジスタの上面図において示されるチャネル幅(以下、見かけ上のチャネル幅と呼ぶ。)と、が異なる場合がある。例えば、立体的な構造を有するトランジスタでは、実効的なチャネル幅が、トランジスタの上面図において示される見かけ上のチャネル幅よりも大きくなり、その影響が無視できなくなる場合がある。例えば、微細かつ立体的な構造を有するトランジスタでは、半導体の側面に形成されるチャネル領域の割合が大きくなる場合がある。その場合は、上面図において示される見かけ上のチャネル幅よりも、実際にチャネルの形成される実効的なチャネル幅の方が大きくなる。
ところで、立体的な構造を有するトランジスタにおいては、実効的なチャネル幅の、実測による見積もりが困難となる場合がある。例えば、設計値から実効的なチャネル幅を見積もるためには、半導体の形状が既知という仮定が必要である。したがって、半導体の形状が正確にわからない場合には、実効的なチャネル幅を正確に測定することは困難である。
そこで、本明細書では、トランジスタの上面図において、半導体とゲート電極とが重なる領域における、ソースとドレインとが向かい合っている部分の長さである見かけ上のチャネル幅を、「囲い込みチャネル幅(SCW:Surrounded Channel Width)」と呼ぶ場合がある。また、本明細書では、単にチャネル幅と記載した場合には、囲い込みチャネル幅または見かけ上のチャネル幅を指す場合がある。または、本明細書では、単にチャネル幅と記載した場合には、実効的なチャネル幅を指す場合がある。なお、チャネル長、チャネル幅、実効的なチャネル幅、見かけ上のチャネル幅、囲い込みチャネル幅などは、断面TEM像などを取得して、その画像を解析することなどによって、値を決定することができる。
なお、トランジスタの電界効果移動度や、チャネル幅当たりの電流値などを計算して求める場合、囲い込みチャネル幅を用いて計算する場合がある。その場合には、実効的なチャネル幅を用いて計算する場合とは異なる値をとる場合がある。
<<画素について>>
本明細書等において、画素とは、例えば、明るさを制御できる要素一つ分を示すものとする。よって、一例としては、一画素とは、一つの色要素を示すものとし、その色要素一つで明るさを表現する。従って、そのときは、R(赤)G(緑)B(青)の色要素からなるカラー表示装置の場合には、画像の最小単位は、Rの画素とGの画素とBの画素との三画素から構成されるものとする。
なお、色要素は、三色に限定されず、それ以上でもよく、例えば、RGBW(Wは白)や、RGBに、イエロー、シアン、マゼンタを追加したものなどがある。
<<表示素子について>>
本明細書等において、表示素子とは、電気的作用または磁気的作用により、コントラスト、輝度、反射率、透過率などが変化する表示媒体を有するものである。表示素子の一例としては、EL(エレクトロルミネッセンス)素子、LEDチップ(白色LEDチップ、赤色LEDチップ、緑色LEDチップ、青色LEDチップなど)、トランジスタ(電流に応じて発光するトランジスタ)、電子放出素子、カーボンナノチューブを用いた表示素子、液晶素子、電子インク、電子粉流体(登録商標)エレクトロウェッティング素子、電気泳動素子、プラズマディスプレイパネル(PDP)、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(例えば、グレーティングライトバルブ(GLV)、デジタルマイクロミラーデバイス(DMD)、DMS(デジタル・マイクロ・シャッター)、MIRASOL(登録商標)、IMOD(インターフェロメトリック・モジュレーション)素子、シャッター方式のMEMS表示素子、光干渉方式のMEMS表示素子、圧電セラミックディスプレイなど)、カーボンナノチューブを用いた表示素子、または、量子ドットを用いた表示素子など、がある。EL素子を用いた表示装置の一例としては、ELディスプレイなどがある。電子放出素子を用いた表示装置の一例としては、フィールドエミッションディスプレイ(FED)又はSED方式平面型ディスプレイ(SED:Surface−conduction Electron−emitter Display)などがある。液晶素子を用いた表示装置の一例としては、液晶ディスプレイ(透過型液晶ディスプレイ、半透過型液晶ディスプレイ、反射型液晶ディスプレイ、直視型液晶ディスプレイ、投射型液晶ディスプレイ)などがある。電子インク、電子粉流体(登録商標)、又は電気泳動素子を用いた表示装置の一例としては、電子ペーパーなどがある。量子ドットを各画素に用いた表示装置の一例としては、量子ドットディスプレイなどがある。なお、量子ドットは、表示素子としてではなく、バックライトの一部に設けてもよい。量子ドットを用いることにより、色純度の高い表示を行うことができる。なお、半透過型液晶ディスプレイや反射型液晶ディスプレイを実現する場合には、画素電極の一部、または、全部が、反射電極としての機能を有するようにすればよい。例えば、画素電極の一部、または、全部が、アルミニウム、銀、などを有するようにすればよい。さらに、その場合、反射電極の下に、SRAMなどの記憶回路を設けることも可能である。これにより、さらに、消費電力を低減することができる。なお、LEDチップを用いる場合、LEDチップの電極や窒化物半導体の下に、グラフェンやグラファイトを配置してもよい。グラフェンやグラファイトは、複数の層を重ねて、多層膜としてもよい。このように、グラフェンやグラファイトを設けることにより、その上に、窒化物半導体、例えば、結晶を有するn型GaN半導体層などを容易に成膜することができる。さらに、その上に、結晶を有するp型GaN半導体層などを設けて、LEDチップを構成することができる。なお、グラフェンやグラファイトと、結晶を有するn型GaN半導体層との間に、AlN層を設けてもよい。なお、LEDチップが有するGaN半導体層は、MOCVDで成膜してもよい。ただし、グラフェンを設けることにより、LEDチップが有するGaN半導体層は、スパッタ法で成膜することも可能である。また、MEMS(マイクロ・エレクトロ・メカニカル・システム)を用いた表示素子においては、表示素子が封止されている空間(例えば、表示素子が配置されている素子基板と、素子基板に対向して配置されている対向基板との間)に、乾燥剤を配置してもよい。乾燥剤を配置することにより、MEMSなどが水分によって動きにくくなることや、劣化しやすくなることを防止することができる。
<<接続について>>
本明細書等において、AとBとが接続されている、とは、AとBとが直接接続されているものの他、電気的に接続されているものを含むものとする。ここで、AとBとが電気的に接続されているとは、AとBとの間で、何らかの電気的作用を有する対象物が存在するとき、AとBとの電気信号の授受を可能とするものをいう。
なお、例えば、トランジスタのソース(又は第1の端子など)が、Z1を介して(又は介さず)、Xと電気的に接続され、トランジスタのドレイン(又は第2の端子など)が、Z2を介して(又は介さず)、Yと電気的に接続されている場合や、トランジスタのソース(又は第1の端子など)が、Z1の一部と直接的に接続され、Z1の別の一部がXと直接的に接続され、トランジスタのドレイン(又は第2の端子など)が、Z2の一部と直接的に接続され、Z2の別の一部がYと直接的に接続されている場合では、以下のように表現することが出来る。
例えば、「XとYとトランジスタのソース(又は第1の端子など)とドレイン(又は第2の端子など)とは、互いに電気的に接続されており、X、トランジスタのソース(又は第1の端子など)、トランジスタのドレイン(又は第2の端子など)、Yの順序で電気的に接続されている。」と表現することができる。または、「トランジスタのソース(又は第1の端子など)は、Xと電気的に接続され、トランジスタのドレイン(又は第2の端子など)はYと電気的に接続され、X、トランジスタのソース(又は第1の端子など)、トランジスタのドレイン(又は第2の端子など)、Yは、この順序で電気的に接続されている」と表現することができる。または、「Xは、トランジスタのソース(又は第1の端子など)とドレイン(又は第2の端子など)とを介して、Yと電気的に接続され、X、トランジスタのソース(又は第1の端子など)、トランジスタのドレイン(又は第2の端子など)、Yは、この接続順序で設けられている」と表現することができる。これらの例と同様な表現方法を用いて、回路構成における接続の順序について規定することにより、トランジスタのソース(又は第1の端子など)と、ドレイン(又は第2の端子など)とを、区別して、技術的範囲を決定することができる。
または、別の表現方法として、例えば、「トランジスタのソース(又は第1の端子など)は、少なくとも第1の接続経路を介して、Xと電気的に接続され、前記第1の接続経路は、第2の接続経路を有しておらず、前記第2の接続経路は、トランジスタを介した、トランジスタのソース(又は第1の端子など)とトランジスタのドレイン(又は第2の端子など)との間の経路であり、前記第1の接続経路は、Z1を介した経路であり、トランジスタのドレイン(又は第2の端子など)は、少なくとも第3の接続経路を介して、Yと電気的に接続され、前記第3の接続経路は、前記第2の接続経路を有しておらず、前記第3の接続経路は、Z2を介した経路である。」と表現することができる。または、「トランジスタのソース(又は第1の端子など)は、少なくとも第1の接続経路によって、Z1を介して、Xと電気的に接続され、前記第1の接続経路は、第2の接続経路を有しておらず、前記第2の接続経路は、トランジスタを介した接続経路を有し、トランジスタのドレイン(又は第2の端子など)は、少なくとも第3の接続経路によって、Z2を介して、Yと電気的に接続され、前記第3の接続経路は、前記第2の接続経路を有していない。」と表現することができる。または、「トランジスタのソース(又は第1の端子など)は、少なくとも第1の電気的パスによって、Z1を介して、Xと電気的に接続され、前記第1の電気的パスは、第2の電気的パスを有しておらず、前記第2の電気的パスは、トランジスタのソース(又は第1の端子など)からトランジスタのドレイン(又は第2の端子など)への電気的パスであり、トランジスタのドレイン(又は第2の端子など)は、少なくとも第3の電気的パスによって、Z2を介して、Yと電気的に接続され、前記第3の電気的パスは、第4の電気的パスを有しておらず、前記第4の電気的パスは、トランジスタのドレイン(又は第2の端子など)からトランジスタのソース(又は第1の端子など)への電気的パスである。」と表現することができる。これらの例と同様な表現方法を用いて、回路構成における接続経路について規定することにより、トランジスタのソース(又は第1の端子など)と、ドレイン(又は第2の端子など)とを、区別して、技術的範囲を決定することができる。
なお、これらの表現方法は、一例であり、これらの表現方法に限定されない。ここで、X、Y、Z1、Z2は、対象物(例えば、装置、素子、回路、配線、電極、端子、導電膜、層、など)であるとする。
IN1 端子
IN2 端子
VB3 バイアス電圧
VB5 バイアス電圧
VB8 バイアス電圧
10 半導体装置
10A 半導体装置
11 D/A変換回路
11a 電圧生成回路
11b パストランジスタロジック
11c パストランジスタロジック
11d 抵抗
11e トランジスタ
11f トランジスタ
11g トランジスタ
11h トランジスタ
13 回路
14 差動増幅回路
15 トランスコンダクタンスアンプ
16A トランジスタ
16B トランジスタ
17 電流源
17A トランジスタ
18 差動増幅回路
19 トランスコンダクタンスアンプ
20A トランジスタ
20B トランジスタ
21 電流源
21A トランジスタ
21B トランジスタ
22 トランジスタ
23 電流電圧変換回路
41 トランジスタ
43 トランジスタ
45 電圧生成回路
47 パストランジスタロジック
49 抵抗
51 トランジスタ
53 トランジスタ
55 差動増幅回路
57 カレントミラー回路
59 カレントミラー回路
100 半導体装置
100A 半導体装置
200 ソースドライバ
201 ゲートドライバ
202 表示部
203 画素
203A 画素
203B 画素
211 デジタル回路部
231 トランジスタ
212 D/Aコンバータ
232 容量素子
233 液晶素子
213 出力回路部
221 トランジスタ
222 トランジスタ
223 EL素子
500 基板
501 チャネル形成領域
502 低濃度不純物領域
503 高濃度不純物領域
504a ゲート絶縁膜
504b ゲート絶縁膜
505a ゲート電極層
505b ゲート電極層
506a ソース電極層
506b ドレイン電極層
506c ソース電極層
506d ドレイン電極層
507 金属間化合物領域
508a サイドウォール絶縁膜
508b サイドウォール絶縁膜
509 素子分離絶縁膜
510 トランジスタ
511 チャネル形成領域
512 低濃度不純物領域
513 高濃度不純物領域
517 金属間化合物領域
520 トランジスタ
521 層間絶縁膜
522 層間絶縁膜
523 配線
711 表示部
712 ソースドライバ
712A ゲートドライバ
712B ゲートドライバ
713 基板
714 ソースドライバIC
715 FPC
716 外部回路基板
901 筐体
902 筐体
903a 表示部
903b 表示部
904 選択ボタン
905 キーボード
910 電子書籍端末
911 筐体
912 筐体
913 表示部
914 表示部
915 軸部
916 電源
917 操作キー
918 スピーカー
920 テレビジョン装置
921 筐体
922 表示部
923 スタンド
924 リモコン操作機
930 本体
931 表示部
932 スピーカー
933 マイク
934 操作ボタン
941 本体
942 表示部
943 操作スイッチ
8000 表示モジュール
8001 上部カバー
8002 下部カバー
8003 FPC
8004 タッチパネル
8005 FPC
8006 表示パネル
8007 バックライトユニット
8008 光源
8009 フレーム
8010 プリント基板
8011 バッテリー
AF1 配向膜
AF2 配向膜
C1 容量素子
C2 容量素子
CF1 着色膜
G1 走査線
G2 走査線
KB1 構造体
S1 信号線
S2 信号線
SW1 スイッチ
SW2 スイッチ
ANO 配線
CSCOM 配線
VCOM1 配線
VCOM2 配線
601C 絶縁膜
604 導電膜
605 接合層
606 絶縁膜
608 半導体膜
611B 導電膜
611C 導電膜
612A 導電膜
612B 導電膜
616 絶縁膜
618 絶縁膜
619B 端子
619C 端子
620 機能層
621 絶縁膜
622 接続部
624 導電膜
628 絶縁膜
630 画素回路
650 表示素子
651 電極
652 電極
653 発光性の有機化合物を含む層
670 基板
671 電極
691A 開口部
691B 開口部
691C 開口部
700 表示パネル
702 画素
705 封止材
750 表示素子
751 電極
751H 開口部
752 電極
753 液晶材料を含む層
770 基板
770P 機能膜
771 絶縁膜

Claims (6)

  1. Nビット(Nは2以上の自然数)のデジタル信号をアナログ信号に変換する機能を有する半導体装置であって、
    デジタルアナログ変換回路と、第1の差動増幅回路と、第2の差動増幅回路と、電流電圧変換回路と、切り替え回路と、を有し、
    前記デジタルアナログ変換回路は、上位の(N−M)ビット(Mは、Nより小さい自然数)のデジタル信号を基に第1の電圧及び第2の電圧を生成する機能を有し、
    前記第1の差動増幅回路は、第1の電流源に流れる電流に応じて、前記第1の電圧と、前記第2の電圧との差に応じた第1の電流を生成する機能を有し、
    前記第2の差動増幅回路は、第2の電流源に流れる電流に応じて、前記第1の電圧と、前記半導体装置の出力電圧との差異に応じた第2の電流を生成する機能を有し、
    前記電流電圧変換回路は、前記第1の電流と前記第2の電流との和に応じた電流に応じて、前記出力電圧を生成する機能を有し、
    前記第1の差動増幅回路は、第1の入力端子及び第2の入力端子を有し、
    前記切り替え回路は、前記第1の電圧を前記第1の入力端子に与え、前記第2の電圧を前記第2の入力端子に与える第1の状態と、前記第1の電圧を前記第2の入力端子に与え、前記第2の電圧を前記第1の入力端子に与える第2の状態と、切り替える機能を有し、
    前記切り替え回路は、前記Mビットのデジタル信号に従って、前記第1の状態と前記第2の状態とを切り替える機能を有する、半導体装置。
  2. 請求項1において、前記デジタルアナログ変換回路は、直列に接続された抵抗素子と、前記(N−M)ビットのデジタル信号が与えられるパストランジスタロジックと、を有することを特徴とする半導体装置。
  3. 請求項1または2において、前記第1の差動増幅回路及び前記第2の差動増幅回路は、トランスコンダクタンスアンプであることを特徴とする半導体装置。
  4. 請求項1乃至3のいずれか一において、
    前記第1の電流源は、直列に接続された抵抗素子と、前記Mビットのデジタル信号が与えられるパストランジスタロジックと、を有し、
    前記パストランジスタロジックで選択された電圧値を基に電流を生成することを特徴とする半導体装置。
  5. 請求項1乃至4のいずれか一に記載の半導体装置と、
    表示装置と、を有することを特徴とする表示パネル。
  6. 請求項5に記載の表示パネルと、
    操作ボタンと、を有することを特徴とする電子機器。
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