JP2017207601A - 表示装置および電子機器 - Google Patents

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Abstract

【課題】高解像度の画像を表示することができる表示装置を提供する。【解決手段】第1の表示部と、第2の表示部と、視差バリアと、を有する。第1の表示部は第1の表示素子を有し、第2の表示部は第2の表示素子を有する。第1の表示素子は自発光する機能を有する発光層を有し、第2の表示素子は液晶層を有し、また第2の表示素子が表示を行う方向に外光を反射する機能を有する導電層を有する。また、第1の表示素子は右目用の画像または左目用の画像の一方を表示する機能を有し、第2の表示素子は、右目用の画像または左目用の画像の他方を表示する機能を有する。第1の表示素子により表示される画像の輝度は、外光の照度に応じて変化する。【選択図】図1

Description

本発明の一態様は、表示装置およ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一態様の技術分野は、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等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。
テレビ受像機などの大型表示装置から携帯電話などの小型表示装置に至るまでさまざまな表示装置が市場に普及している。今後は、より付加価値の高い製品が求められており開発が進められている。近年では、より臨場感のある画像を再現するため、3次元表示が可能な表示装置の開発が進められている。
3次元表示を行う表示方式としては、左目で見る画像と右目で見る画像とを分離するための眼鏡を用いる方式(画像分離方式ともいう)と、表示部において左目で見る画像と右目で見る画像を分離するための構成を追加し裸眼での3次元表示を可能にする裸眼方式と、がある。裸眼方式による3次元表示は、眼鏡を別途準備する必要がなく、利便性に優れている。裸眼方式による3次元表示は、携帯電話や携帯型遊技機等で普及しつつある。
裸眼方式による3次元表示としては、表示部に視差バリアを追加する、所謂視差バリア方式(パララックスバリア方式とも言う)が知られている。この場合、例えば隣り合う2つの画素を一対として、一方を右目で見る画像を表示するための画素とし、他方を左目で見る画像を表示するための画素とすることにより、左目で見る画像と右目で見る画像を同時に表示する(特許文献1)。
特開2012−237992号公報
より高品質な3次元画像を表示することができる表示装置が求められている。
本発明の一態様は、高解像度の画像を表示することができる表示装置を提供することを課題の一とする。または、自然な立体感を有する3次元画像を表示することができる表示装置を提供することを課題の一とする。または、高品質の画像を表示することができる表示装置を提供することを課題の一とする。または、低消費電力の表示装置を提供することを課題の一とする。または、新規な表示装置を提供することを課題の一とする。
なお、これらの課題の記載は、他の課題の存在を妨げるものではない。なお、本発明の一態様は、これらの課題の全てを解決する必要はないものとする。なお、これら以外の課題は、明細書、図面、請求項などの記載から、自ずと明らかとなるものであり、明細書、図面、請求項などの記載から、これら以外の課題を抽出することが可能である。
本発明の一態様は、第1の表示部と、第2の表示部と、視差バリアと、を有し、第1の表示部は、第1の表示素子を有し、第2の表示部は、第2の表示素子を有し、第1の表示素子は、発光層を有し、第2の表示素子は、液晶層および導電層を有し、第1の表示素子は、右目用の画像または左目用の画像の一方を表示する機能を有し、第2の表示素子は、右目用の画像または左目用の画像の他方を表示する機能を有し、発光層は、自発光する機能を有し、導電層は、第2の表示素子が表示を行う方向に外光を反射する機能を有し、第1の表示素子により表示される画像の輝度は、外光の照度に応じて変化することを特徴とする表示装置である。
また、本発明の一態様は、第1の表示部と、第2の表示部と、第1の回路と、第2の回路と、第3の回路と、第4の回路と、を有し、第1の表示部は、第1の表示素子を有し、第2の表示部は、第2の表示素子を有し、第1の表示素子は、発光層を有し、第2の表示素子は、液晶層および導電層を有し、第1の表示素子は、第1の表示データに対応する画像を表示する機能を有し、第2の表示素子は、第2の表示データに対応する画像を表示する機能を有し、発光層は、自発光する機能を有し、導電層は、第2の表示素子が表示を行う方向に外光を反射する機能を有し、第1の表示データは、右目用の画像または左目用の画像の一方に対応する表示データであり、第2の表示データは、右目用の画像または左目用の画像の他方に対応する表示データであり、第1の回路は、外光の照度を検出する機能を有し、第2の回路は、第1の表示データおよび第2の表示データを受信する機能を有し、第2の回路は、受信した第1の表示データを第3の回路に送信し、受信した第2の表示データを第4の回路に送信する機能を有し、第2の回路は、第1の回路により検出された外光の照度に応じて、第1の表示素子により表示される画像の輝度を制御する機能を有し、第3の回路は、第2の回路から受信した第1の表示データを第1の表示素子に送信する機能を有し、第4の回路は、第2の回路から受信した第2の表示データを第2の表示素子に送信する機能を有することを特徴とする表示装置である。
また、第1の表示部は、第2の表示部の下方に設けられていてもよい。
また、第1の表示素子により表示される画像の輝度は、第2の表示素子により表示される画像の輝度と等しくなるように制御されてもよい。
また、第1の表示素子は、第1の電極と、第2の電極と、を有し、第1の電極および第2の電極に挟まれるように発光層が設けられ、第1の電極に印加された電位と、第2の電極に印加された電位と、の電位差を制御することにより、第1の表示素子により表示される画像の輝度を制御してもよい。
また、発光層は有機EL(Electro Luminescence)層であってもよい。
本発明の一態様の表示装置と、操作キーと、を有する電子機器も本発明の一態様である。
本発明の一態様によれば、高解像度の画像を表示することができる表示装置を提供することができる。または、自然な立体感を有する3次元画像を表示することができる表示装置を提供することができる。または、高品質の画像を表示することができる表示装置を提供することができる。または、低消費電力の表示装置を提供することができる。または、新規な表示装置を提供することができる。
なお、これらの効果の記載は、他の効果の存在を妨げるものではない。なお、本発明の一態様は、必ずしも、これらの効果の全てを有する必要はない。なお、これら以外の効果は、明細書、図面、請求項などの記載から、自ずと明らかとなるものであり、明細書、図面、請求項などの記載から、これら以外の効果を抽出することが可能である。
表示装置を説明する斜視図および断面図。 表示装置を説明する断面図。 表示装置を説明するブロック図。 表示装置を説明するブロック図。 表示装置を説明するブロック図。 画素回路を説明する回路図。 表示装置を説明する断面図。 開口部の位置を説明する上面図。 トランジスタを説明する断面図。 トランジスタを説明する断面図。 トランジスタを説明する断面図。 表示モジュールを説明する図。 電子機器を説明する図。
以下、本発明の一態様について図面を参照しながら説明する。但し、本発明の一態様は多くの異なる態様で実施することが可能であり、趣旨およびその範囲から逸脱することなくその形態およ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、以下の記載内容に限定して解釈されるものではない。
本明細書等に添付した図面では、構成要素を機能ごとに分類し、互いに独立したブロックとしてブロック図を示しているが、実際の構成要素は機能ごとに完全に切り分けることが難しく、一つの構成要素が複数の機能に係わることもあり得る。
本明細書等においてトランジスタが有するソースとドレインは、トランジスタの極性および各端子に与えられる電位の高低によって、その呼び方が入れ替わる。一般的に、nチャネル型トランジスタでは、低い電位が与えられる端子がソースと呼ばれ、高い電位が与えられる端子がドレインと呼ばれる。また、pチャネル型トランジスタでは、低い電位が与えられる端子がドレインと呼ばれ、高い電位が与えられる端子がソースと呼ばれる。本明細書等では、便宜上、ソースとドレインとが固定されているものと仮定して、トランジスタの接続関係を説明する場合があるが、実際には上記電位の関係に従ってソースとドレインの呼び方が入れ替わる。
本明細書等においてトランジスタのソースとは、活性層として機能する半導体膜の一部であるソース領域、或いは上記半導体膜に接続されたソース電極を意味する。同様に、トランジスタのドレインとは、上記半導体膜の一部であるドレイン領域、或いは上記半導体膜に接続されたドレイン電極を意味する。また、ゲートはゲート電極を意味する。
本明細書等においてトランジスタが直列に接続されている状態とは、例えば、第1のトランジスタのソースまたはドレインの一方のみが、第2のトランジスタのソースまたはドレインの一方のみに接続されている状態を意味する。また、トランジスタが並列に接続されている状態とは、第1のトランジスタのソースまたはドレインの一方が第2のトランジスタのソースまたはドレインの一方に接続され、第1のトランジスタのソースまたはドレインの他方が第2のトランジスタのソースまたはドレインの他方に接続されている状態を意味する。
本明細書等において接続とは、電気的な接続を意味しており、電流、電圧または電位が、供給可能、或いは伝送可能な状態に相当する。従って、接続している状態とは、直接接続している状態を必ずしも指すわけではなく、電流、電圧または電位が、供給可能、或いは伝送可能であるように、配線、抵抗、ダイオード、トランジスタなどの回路素子を介して間接的に接続している状態も、その範疇に含む。
本明細書等において回路図上は独立している構成要素どうしが接続されている場合であっても、実際には、例えば配線の一部が電極として機能する場合など、一の導電膜が、複数の構成要素の機能を併せ持っている場合もある。本明細書等において接続とは、このような、一の導電膜が、複数の構成要素の機能を併せ持っている場合も、その範疇に含める。
また、本明細書等において、トランジスタの第1の電極または第2の電極の一方がソース電極を、他方がドレイン電極を指す。
例えば、本明細書等において、XとYとが接続されている、と明示的に記載されている場合は、XとYとが電気的に接続されている場合と、XとYとが機能的に接続されている場合と、XとYとが直接接続されている場合とが、本明細書等に開示されているものとする。したがって、所定の接続関係、例えば、図または文章に示された接続関係に限定されず、図または文章に示された接続関係以外のものも、図または文章に記載されているものとする。
ここで、X、Y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。
XとYとが直接的に接続されている場合の一例としては、XとYとの電気的な接続を可能とする素子(例えば、スイッチ、トランジスタ、容量素子、インダクタ、抵抗素子、ダイオード、表示素子、発光素子、負荷など)が、XとYとの間に接続されていない場合であり、XとYとの電気的な接続を可能とする素子(例えば、スイッチ、トランジスタ、容量素子、インダクタ、抵抗素子、ダイオード、表示素子、発光素子、負荷など)を介さずに、XとYとが、接続されている場合である。
XとYとが電気的に接続されている場合の一例としては、XとYとの電気的な接続を可能とする素子(例えば、スイッチ、トランジスタ、容量素子、インダクタ、抵抗素子、ダイオード、表示素子、発光素子、負荷など)が、XとYとの間に1個以上接続されることが可能である。なお、スイッチは、オンオフが制御される機能を有している。つまり、スイッチは、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している。または、スイッチは、電流を流す経路を選択して切り替える機能を有している。なお、XとYとが電気的に接続されている場合は、XとYとが直接的に接続されている場合を含むものとする。
XとYとが機能的に接続されている場合の一例としては、XとYとの機能的な接続を可能とする回路(例えば、論理回路(インバータ、NAND回路、NOR回路など)、信号変換回路(DA変換回路、AD変換回路、ガンマ補正回路など)、電位レベル変換回路(電源回路(昇圧回路、降圧回路など)、信号の電位レベルを変えるレベルシフタ回路など)、電圧源、電流源、切り替え回路、増幅回路(信号振幅または電流量などを大きく出来る回路、オペアンプ、差動増幅回路、ソースフォロワ回路、バッファ回路など)、信号生成回路、記憶回路、制御回路など)が、XとYとの間に1個以上接続されることが可能である。なお、一例として、XとYとの間に別の回路を挟んでいても、Xから出力された信号がYへ伝達される場合は、XとYとは機能的に接続されているものとする。なお、XとYとが機能的に接続されている場合は、XとYとが直接的に接続されている場合と、XとYとが電気的に接続されている場合とを含むものとする。
なお、XとYとが電気的に接続されている、と明示的に記載されている場合は、XとYとが電気的に接続されている場合(つまり、XとYとの間に別の素子または別の回路を挟んで接続されている場合)と、XとYとが機能的に接続されている場合(つまり、XとYとの間に別の回路を挟んで機能的に接続されている場合)と、XとYとが直接接続されている場合(つまり、XとYとの間に別の素子または別の回路を挟まずに接続されている場合)とが、本明細書等に開示されているものとする。つまり、電気的に接続されている、と明示的に記載されている場合は、単に、接続されている、とのみ明示的に記載されている場合と同様な内容が、本明細書等に開示されているものとする。
なお、例えば、トランジスタのソース(または第1の端子など)が、Z1を介して(または介さず)、Xと電気的に接続され、トランジスタのドレイン(または第2の端子など)が、Z2を介して(または介さず)、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(または第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(または第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(または第1の端子など)とドレイン(または第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(または第1の端子など)、トランジスタのドレイン(または第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(または第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(または第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(または第1の端子など)、トランジスタのドレイン(または第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(または第1の端子など)とドレイン(または第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(または第1の端子など)、トランジスタのドレイン(または第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(または第1の端子など)と、ドレイン(または第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(または第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(または第1の端子など)とトランジスタのドレイン(または第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(または第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(または第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(または第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(または第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(または第1の端子など)からトランジスタのドレイン(または第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(または第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(または第2の端子など)からトランジスタのソース(または第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(または第1の端子など)と、ドレイン(または第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。
なお、回路図上は独立している構成要素同士が電気的に接続しているように図示されている場合であっても、1つの構成要素が、複数の構成要素の機能を併せ持っている場合もある。例えば配線の一部が電極としても機能する場合は、一の導電膜が、配線の機能、および電極の機能の両方の構成要素の機能を併せ持っている。したがって、本明細書における電気的に接続とは、このような、一の導電膜が、複数の構成要素の機能を併せ持っている場合も、その範疇に含める。
(実施の形態1)
本実施の形態では、本発明の一態様の表示装置の構成例について、図面を参照しながら説明する。
本発明の一態様は、第1の表示部と、第2の表示部と、視差バリアと、と積層されて設けられた表示装置に関する。第1の表示部には第1の画素がマトリクス状に配置されており、第2の表示部には第2の画素がマトリクス状に配置されている。第1の画素は第1の表示素子を有し、第2の画素は第2の表示素子を有する。第1の表示素子は、発光層などを有し、第2の表示素子は、液晶層および反射電極などを有する。視差バリアを適切な位置に設けることにより、第1の表示素子により表示される画像は右目または左目の一方でのみ見ることができ、第2の表示素子により表示される画像は右目または左目の他方でのみ見ることができる。したがって、第1の表示素子に右目用の画像または左目用の画像の一方を表示し、第2の表示素子に右目用の画像または左目用の画像の他方を表示することにより、3次元画像を表示することができる。
また、本発明の一態様の表示装置では、すべての第1の画素が有する第1の表示素子により右目用の画像または左目用の画像の一方を表示することができ、すべての第2の画素が有する第2の表示素子により右目用の画像または左目用の画像の他方を表示することができる。したがって、高解像度の画像を表示することができる。
なお、第1の表示素子は、発光層が発光することにより画像の表示を行う。つまり、第1の表示素子により表示される画像の輝度は外光の照度に依存せず、輝度を制御することができる。一方、第2の表示素子は、反射電極が外光を反射することにより表示を行う。つまり、第2の表示素子により表示される画像の輝度は、外光の照度に依存する。ここで、例えば第1の表示素子により表示される画像の輝度を、第2の表示素子により表示される画像の輝度と同一とすることにより、自然な立体感を有する3次元画像を表示することができる。
図1(A)は本発明の一態様の表示パネル10の斜視概略図である。表示パネル10は、基板101と基板102とが貼り合わされた構成を有する。図1(A)では、基板102を破線で示している。
表示パネル10は、表示部31、回路20、配線103等を有する。表示部31には、複数の画素32がマトリクス状に配置されている。なお、詳細は後述するが、表示部31は複数の表示部が積層された構成となっており、画素32は複数の画素が積層された構成となっている。
基板101には、例えば回路20および配線103等が設けられる。また図1(A)では基板101上にFPC104とIC105が実装されている例を示している。そのため、図1(A)に示す構成は、表示パネル10と、FPC104およびIC105と、を有する表示装置ということもできる。
回路20は、例えばゲートドライバとしての機能を有する回路とすることができる。他にも、本発明の一態様の表示装置を動作させるためのさまざまな回路とすることができる。
配線103は、表示部31および回路20等に信号および電力を供給する機能を有する。当該信号および電力は、FPC104を介して表示装置の外部またはIC105から配線103に入力される。なお、IC105を設けない構成としてもよい。IC105を設けない構成では、信号および電力は、表示装置の外部からFPC104を介して配線103に入力される。
図1(B)は図1(A)に示す一点鎖線A−Bにおける断面図である。図1(B)に示すように、表示部31は、表示部31aおよび表示部31bの積層構成となっている。例えば、表示部31aの上方に表示部31bを設けることができる。図1(B)に示す構成では、例えば表示部31bが設けられた側を表示部31の表示面とすることができる。なお、図1(B)では、トランジスタ等の構成要素を省略している。
表示部31aは、第1の表示素子81およびトランジスタ等を有する。第1の表示素子81として、例えばボトムエミッション型の発光素子とすることができる。第1の表示素子81は、例えば表示部31bが設けられた側から導電層191、発光層192、および導電層193bの順に積層された構造を有する。また導電層193bに接して導電層193aを設けることができる。導電層191は、第1の表示素子81の第1の電極としての機能を有し、導電層193aおよび導電層193bは、第1の表示素子81の第2の電極の他方としての機能を有する。また、導電層193aは可視光を反射する材料を含むことができ、導電層191および導電層193bは可視光を透過する材料を含むことができる。なお、第1の発光素子81として白色発光の発光素子を用いる場合、表示部31aは、第1の発光素子81と表示部31bの間に、カラーフィルタを有してもよい。これにより、表示パネル10はカラー表示が可能となる。
表示部31bは、第2の表示素子91等を有する。第2の表示素子91として、例えば反射型の液晶素子とすることができる。第2の表示素子91は、例えば導電層111、液晶層112、導電層113が積層された構造を有する。また導電層111の表示部31a側に接して、導電層51が設けられている。なお、導電層111の表示部31b側に接して、導電層51が設けられていてもよい。つまり、導電層51の上方に導電層111を設けてもよいし、導電層111の上方に導電層51を設けてもよい。
なお、表示部31bは、第2の発光素子91と視差バリア71の間に、カラーフィルタを有してもよい。また、該カラーフィルタを設ける場合、第1の発光素子81が発光する光が有色光の場合、第1の発光素子81の発光色と同じ色のカラーフィルタを設けることが好ましい。または、表示部31a及び表示部31bそれぞれにカラーフィルタを設ける場合、同じ色のカラーフィルタを設けることが好ましい。以上により、表示パネル10はカラー表示が可能となる。また、表示部31aに含まれる第1の表示素子81から、色純度の優れた発光を得ることができるため好ましい。
導電層113は、共通電極としての機能を有する。また、導電層51は第2の表示素子91が表示を行う方向に外光を反射する機能を有する。つまり、導電層51は第2の表示素子91の反射電極としての機能を有する。
導電層51は開口251を有する。また導電層111および導電層113は可視光を透過する材料を含む。また液晶層112と導電層111の間に配向膜133aを設けることができ、液晶層112と導電層113の間に配向膜133bを設けることができる。
第1の表示素子81は、自発光可能な発光層192が発光し、当該光が開口251等を介して表示部31の表示面側に射出されることにより、画像を表示することができる。したがって、第1の表示素子81により表示される画像の輝度は外光の照度に依存せず、輝度を制御することができる。なお、第1の表示素子81として、例えば、LED(Liquid Crystal Display)、有機EL素子、無機EL素子等を用いることができる。例えば、第1の表示素子が有機EL素子である場合は、第1の表示素子は発光層として有機EL層を有する発光素子と呼ぶことができる。
第2の表示素子91では、外光が液晶層112を透過し、導電層51で反射され、当該反射光が表示部31の表示面側に射出されることにより、画像を表示することができる。したがって、第2の表示素子91により表示される画像の輝度は外光の照度に依存する。
表示部31の表示面側には、視差バリア71が設けられる。例えば、表示部31bの上方に視差バリア71が設けられる。視差バリア71は、第1の表示素子81から発光される光および導電層51により反射される光を遮断する機能を有する。視差バリア71としては、遮光性を備えれば良く、例えばクロムを含む導電層、顔料やブラックカーボンを含む有機材料、アクリルやポリイミド等の有機材料を染色した材料を用いて形成できる。
視差バリア71を設けることにより、右目で見ることができる画像と、左目で見ることができる画像とを異ならせることができる。したがって、3次元表示を行うことができる。
視差バリア71を適切な位置に設けることにより、図1(B)に示すように、表示部31aに設けられた第1の表示素子81により表示された画像は右目または左目の一方である目72aでのみ見ることができる。また、表示部31bに設けられた第2の表示素子により表示された画像は右目または左目の他方である目72bでのみ見ることができる。したがって、表示部31aでは右目用の画像または左目用の画像の一方を表示し、表示部31bでは右目用の画像または左目用の画像の他方を表示することにより、3次元画像を表示することができる。
本発明の一態様の表示装置では、すべての第1の表示素子81により右目用の画像または左目用の画像の一方を表示することができ、すべての第2の表示素子91により右目用の画像または左目用の画像の他方を表示することができる。したがって、高解像度の画像を表示することができる。なお、詳細は後述するが、第1の表示素子81および第2の表示素子91は、図1(A)に示す画素32に設けられる。
前述のように、表示部31aに設けられた第1の表示素子81により表示される画像の輝度は外光の照度に依存せず、輝度を制御することができる。ここで、表示部31aが表示する画像の輝度を、例えば表示部31bが表示する画像の輝度と同一にすることにより、自然な立体感を有する3次元画像を表示することができる。
以上、本発明の一態様の表示装置では、高品質な3次元画像を表示することができる。なお、表示部31aが表示する画像と表示部31bが表示する画像とを同一とすることにより2次元画像を表示することができる。
図1(B)では、表示部31aの上方に表示部31bを設ける構成としたが、本発明の一態様の表示装置の構成はこれに限らない。例えば、図2(A)に示すように、表示部31bの上方に表示部31aを設ける構成としてもよい。また、図2(B)に示すように、表示部31bを設けず、表示部31aを複数積層する構成としてもよい。また、図2(C)に示すように、表示部31aを設けず、表示部31bを複数積層する構成としてもよい。なお、図2(A)、(B)に示すように、表示部31aが他の表示部の上方に設けられた場合、当該表示部31aについては、可視光を反射する機能を有する導電層193bを省略する。これにより、導電層193bを省略した表示部31aより下方に設けられた表示部から発光または反射された光を、表示部31の表示面側に射出させることができる。
本発明の一態様の表示装置を図2(B)に示す構成とした場合、表示される画像の輝度が外光の照度に影響されない。したがって、暗い場所でも画像を表示することができる。一方、本発明の一態様の表示装置を図2(C)に示す構成とした場合、自発光を行わずに画像を表示することができる。したがって、消費電力を低減することができる。
次に、本発明の一態様の表示装置のシステムについて説明する。図3は、表示パネル10の構成例を示すブロック図である。表示パネル10は、フォトセンサ21と、フレームメモリ22と、タイミングコントローラ23と、表示部31aと、表示部31bと、ソースドライバ33aと、ソースドライバ33bと、ゲートドライバ34aと、ゲートドライバ34bと、を有する。表示部31aにはマトリクス状に配列した複数の画素32aが設けられ、表示部31bにはマトリクス状に配列した複数の画素32bが設けられる。
画素32aは、第1の表示素子81を有する。画素32bは、第2の表示素子91を有する。
また、表示パネル10は、同一列の複数の画素32aと、ソースドライバ33aと、を電気的に接続する配線S1を複数有する。また、同一列の複数の画素32bと、ソースドライバ33bと、を電気的に接続する配線S2を複数有する。また、同一行の複数の画素32aと、ゲートドライバ34aと、を電気的に接続する配線G1を複数有する。また、同一行の複数の画素32bと、ゲートドライバ34bと、を電気的に接続する配線G2を複数有する。
タイミングコントローラ23は、フォトセンサ21、フレームメモリ22、ソースドライバ33a、ソースドライバ33b、ゲートドライバ34aおよびゲートドライバ34bと電気的に接続されている。
フォトセンサ21は、外光の照度を検出し、当該照度に応じた電位のアナログ信号をタイミングコントローラ23に出力する機能を有する回路である。フレームメモリ22は、表示装置の外部から表示装置に送信される表示データV1および表示データV2を保持する機能を有する回路である。
タイミングコントローラ23は、表示データV1および表示データV2を表示装置の外部から受信し、受信した表示データをフレームメモリ22に送信する機能を有する回路である。また、タイミングコントローラ23は、所定のタイミングでフレームメモリ22から表示データV1および表示データV2を読み出し、表示データV1をソースドライバ33aに、表示データV2をソースドライバ33bにそれぞれ送信する機能を有する回路である。また、タイミングコントローラ23は、フォトセンサ21により検出された外光の照度に応じて、後述する画素32aにより表示される画像の輝度を制御する機能を有する回路である。また、タイミングコントローラ23は、ゲートドライバ34aおよびゲートドライバ34bの動作を制御する機能を有する回路である。
なお、タイミングコントローラ23がフレームメモリ22から表示データV1および表示データV2を読みだすタイミングは、例えばフレーム周波数に応じたクロック信号により規定することができる。例えば、フレーム周波数が60Hzである場合、タイミングコントローラ23はフレームメモリ22から表示データV1および表示データV2を、1秒間に60回読みだすことができる。
画素32aは、表示データV1に対応する画像を表示する機能を有する。画素32bは、表示データV2に対応する画像を表示する機能を有する。画素32aは第1の表示素子81を有し、画素32bは第2の表示素子91を有することから、表示データV1は、右目用の画像または左目用の画像の一方に対応し、表示データV2は、右目用の画像または左目用の画像の他方に対応する。
ソースドライバ33aは、タイミングコントローラ23から受信した表示データV1を、配線S1を介して画素32aが有する第1の表示素子に送信する機能を有する回路である。ソースドライバ33bは、タイミングコントローラ23から受信した表示データV2を、配線S2を介して画素32bが有する第2の表示素子に送信する機能を有する回路である。ゲートドライバ34aは、配線G1を介して、画素32aに選択信号を供給する機能を有する回路である。ゲートドライバ34bは、配線G2を介して、画素32bに選択信号を供給する機能を有する回路である。
本発明の一態様の表示装置の動作方法について説明する。まず、タイミングコントローラ23が、表示装置の外部から表示データV1および表示データV2を受信する。次に、タイミングコントローラ23は、受信した表示データV1および表示データV2をフレームメモリ22に送信する。フレームメモリ22は表示データV1および表示データV2を保持する。その後、クロック信号等で規定されるタイミングに応じて、タイミングコントローラ23はフレームメモリ22に保持された表示データV1および表示データV2を読み出す。次に、表示データV1をソースドライバ33aに送信し、表示データV2をソースドライバ33bに送信する。
その後、ソースドライバ33aは表示データV1を画素32aが有する第1の表示素子81に送信し、ソースドライバ33bは表示データV2を画素32bが有する第2の表示素子91に送信する。また、フォトセンサ21により外光の照度を検出し、例えばタイミングコントローラ23は当該照度に応じて画素32aにより表示される画像の輝度を制御する。例えば、画素32aにより表示される画像の輝度を、画素32bにより表示される画像の輝度と等しくする。以上により、表示部31aに表示データV1に対応する画像が表示され、表示部31bに表示データV2に対応する画像が表示される。なお、画素32aにより表示される画像の輝度は、図3に図示しない回路により制御してもよい。
図3ではソースドライバを2個設け、ゲートドライバを2個設けた場合の構成を示したが、本発明の一態様の表示装置はこれに限らない。例えば、図4に示すようにソースドライバを1個設け、ゲートドライバを1個設けてもよい。また、例えばソースドライバを3個以上設け、ゲートドライバを3個以上設けてもよい。また、例えばソースドライバを2個設け、ゲートドライバを1個設けてもよい。また、例えばソースドライバを1個設け、ゲートドライバを2個設けてもよい。以上のように、ゲートドライバとソースドライバは、それぞれ任意の個数設けることができる。
図4には、画素32aを有する表示部31aおよび画素32bを有する表示部31bの他、ソースドライバ33およびゲートドライバ34を示している。また、図4には配線S1、配線S2、配線G1および配線G2を示している。
表示パネル10が図4に示す構成を含む場合、配線S1は同一列の複数の画素32aおよび、ソースドライバ33と電気的に接続され、配線S2は同一列の複数の画素32bおよび、ソースドライバ33と電気的に接続されている。また、配線G1は同一行の複数の画素32aおよび、ゲートドライバ34と電気的に接続され、配線G2は同一行の複数の画素32bおよび、ゲートドライバ34と電気的に接続されている。
図3および図4では、表示部31aと表示部31bは積層されていないが、前述のように、実際は図5に示すように表示部31aと表示部31bは積層されている。したがって、画素32aと画素32bは積層されている。本明細書等では、図5に示すように積層された1組の画素32aおよび画素32bを画素32と呼んでいる。なお、図5では、表示部31a、表示部31b、画素32aおよび画素32b以外の要素は省略されている。
図6は画素32の構成例を示す回路図である。画素32は、画素32aおよび画素32bを有する。画素32aは、第1の表示素子81、トランジスタ82、トランジスタ83、および容量素子84等を有する。また、画素32aには、配線G1、配線S1、および配線ANODEが電気的に接続されている。画素32bは、第2の表示素子91、トランジスタ92、および容量素子93等を有する。また、画素32bには、配線G2、配線S2、および配線CSCOMが電気的に接続されている。図6では、第1の表示素子81と電気的に接続する配線VCOM1および第2の表示素子91と電気的に接続する配線VCOM2を示している。
第1の表示素子81は前述のように発光素子とすることができ、第2の表示素子91は前述のように液晶素子とすることができる。
なお、トランジスタ83およびトランジスタ92は、スイッチング機能を有していればトランジスタに限らず任意の素子を用いることができる。
トランジスタ83のゲートは配線G1と電気的に接続され、トランジスタ83のソースまたはドレインの一方は配線S1と電気的に接続され、トランジスタ83のソースまたはドレインの他方は容量素子84の一方の電極およびトランジスタ82のゲートと電気的に接続されている。容量素子84の他方の電極は配線ANODEと電気的に接続されている。トランジスタ82のソースまたはドレインの一方は配線ANODEと電気的に接続され、トランジスタ82のソースまたはドレインの他方は第1の表示素子81の第1の電極または第2の電極の一方と電気的に接続されている。第1の表示素子81の第1の電極または第2の電極の他方は配線VCOM1と電気的に接続されている。
トランジスタ92のゲートは配線G2と電気的に接続され、トランジスタ92のソースまたはドレインの一方は配線S2と電気的に接続され、トランジスタ92のソースまたはドレインの他方は容量素子93の一方の電極および第2の表示素子91の一方の電極と電気的に接続されている。容量素子93の他方の電極は配線CSCOMと電気的に接続されている。第2の表示素子91の他方の電極は配線VCOM2と電気的に接続されている。
図6では、トランジスタ82が半導体を挟む2つのゲートを有し、これらが電気的に接続されている例を示している。これにより、トランジスタ82が流すことのできる電流を増大させることができる。
配線G1には、選択信号としてトランジスタ83を導通状態または非導通状態に制御する信号を与えることができる。配線S1には、表示データV1に対応し、トランジスタ82の導通状態を制御する信号を与えることができる。配線VCOM1および配線ANODEには、第1の表示素子81が発光する電位差が生じる電位をそれぞれ与えることができる。なお、配線VCOM1または/および配線ANODEの電位を制御することにより、第1の表示素子81の第1の電極と第2の電極の電位差を制御することができる。これにより、第1の表示素子81により表示される画像の輝度を制御することができる。
第1の表示素子81の第1の電極と第2の電極の電位差が大きくなると、第1の表示素子81に流れる電流が大きくなるため、第1の表示素子81により表示される画像の輝度が高くなる。つまり、配線VCOM1の電位と、配線ANODEの電位と、の電位差を大きくすることにより、第1の表示素子81により表示される画像の輝度が高くなる。一方、第1の表示素子81の第1の電極と第2の電極の電位差が小さくなると、第1の表示素子81により表示される画像の輝度が低くなる。つまり、配線VCOM1の電位と、配線ANODEの電位と、の電位差を小さくすることにより、第1の表示素子81により表示される画像の輝度が低くなる。
また、配線S1の電位を制御することにより、第1の表示素子81により表示される画像の輝度を制御してもよい。配線S1の電位が大きくなると、第1の表示素子81に流れる電流が大きくなるため、第1の表示素子により表示される画像の輝度が高くなる。一方、配線S1の電位が小さくなると、第1の表示素子81に流れる電流が小さくなるため、第1の表示素子により表示される画像の輝度が低くなる。以上より、例えば表示データV1に対応する電位に定電位を加減算することにより、第1の表示素子81により表示される画像の輝度を制御することができる。または、例えば表示データV1に対応する電位に定数を乗除することにより、第1の表示素子81により表示される画像の輝度を制御することができる。
なお、配線VCOM1の電位、配線ANODEの電位および配線S1の電位は、例えば図3に示すタイミングコントローラ23により制御することができる。または、配線VCOM1および配線ANODEの電位は、図3に図示しない回路により制御してもよい。
配線G2には、選択信号としてトランジスタ92を導通状態または非導通状態に制御する信号を与えることができる。配線VCOM2には、所定の電位を与えることができる。配線S2には、表示データV2に対応し、第2の表示素子91が有する液晶の配向状態を制御する信号を与えることができる。配線CSCOMには、所定の電位を与えることができる。
本実施の形態は、少なくともその一部を本明細書中に記載する他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することができる。
(実施の形態2)
本実施の形態では、本発明の一態様の表示パネルの構成について、図面を参照しながら説明する。
図7に、図1(A)で例示した表示パネルの、FPC104を含む領域の一部、回路20を含む領域の一部、および表示部31を含む領域の一部をそれぞれ切断したときの断面の一例を示す。
表示パネルは、基板101と基板102の間に、絶縁層220を有する。また基板101と絶縁層220の間に、発光素子としての機能を有する第1の表示素子81、トランジスタ201、トランジスタ205、トランジスタ206、着色層134等を有する。また絶縁層220と基板102の間に、液晶素子としての機能を有する第2の表示素子91、着色層131等を有する。また基板102と絶縁層220は接着層141を介して接着され、基板101と絶縁層220は接着層142を介して接着されている。
トランジスタ206は、第2の表示素子91と電気的に接続し、トランジスタ205は、第1の表示素子81と電気的に接続する。トランジスタ205とトランジスタ206は、いずれも絶縁層220の基板101側の面上に形成されているため、これらを同一の工程を用いて作製することができる。
基板102には、着色層131、遮光層132、絶縁層121、および第2の表示素子91の共通電極としての機能を有する導電層113、配向膜133b、絶縁層117等が設けられている。絶縁層117は、第2の表示素子91のセルギャップを保持するためのスペーサとしての機能を有する。
絶縁層220の基板101側には、絶縁層211、絶縁層212、絶縁層213、絶縁層214、絶縁層215等の絶縁層が設けられている。絶縁層211は、その一部が各トランジスタのゲート絶縁層として機能する。絶縁層212、絶縁層213、および絶縁層214は、各トランジスタを覆って設けられている。また絶縁層214を覆って絶縁層215が設けられている。絶縁層214および絶縁層215は、平坦化層としての機能を有する。なお、ここではトランジスタ等を覆う絶縁層として、絶縁層212、絶縁層213、絶縁層214の3層を有する場合について示しているが、これに限られず4層以上であってもよいし、単層、または2層であってもよい。また平坦化層として機能する絶縁層214は、不要であれば設けなくてもよい。
また、トランジスタ201、トランジスタ205、およびトランジスタ206は、一部がゲートとして機能する導電層221、一部がソースまたはドレインとしての機能を有する導電層222、半導体層231を有する。ここでは、同一の導電膜を加工して得られる複数の層に、同じハッチングパターンを付している。
第1の表示素子81は、前述のようにボトムエミッション型の発光素子である。第1の表示素子81は、絶縁層220側から導電層191、発光層192、および導電層193bの順に積層された積層構造を有する。また導電層193bを覆って導電層193aが設けられている。導電層193bは可視光を反射する材料を含み、導電層191および導電層193aは可視光を透過する材料を含む。第1の表示素子81が発する光は、着色層134、絶縁層220、後述する導電層51に設けられた開口251、導電層113等を介して、基板102側に射出される。
第2の表示素子91は前述のように反射型の液晶素子である。第2の表示素子91は、導電層111、液晶層112、導電層113が積層された積層構造を有する。また導電層111の基板101側に接して、可視光を反射する導電層51が設けられている。導電層51は開口251を有する。また導電層111および導電層113は可視光を透過する材料を含む。また液晶層112と導電層111の間に配向膜133aが設けられ、液晶層112と導電層113の間に配向膜133bが設けられている。また、基板102の外側の面には、偏光板130および視差バリア71を有する。
第2の表示素子91において、前述のように導電層51は可視光を反射する機能を有し、導電層113は可視光を透過する機能を有する。基板102側から入射した光は、偏光板130により偏光され、導電層113、液晶層112を透過し、導電層51で反射する。そして液晶層112および導電層113を再度透過して、偏光板130に達する。このとき、導電層51と導電層113の間に与える電圧によって液晶の配向を制御し、光の光学変調を制御することができる。すなわち、偏光板130を介して、基板102側に射出される光の強度を制御することができる。また光は着色層131によって特定の波長領域以外の光が吸収されることにより、取り出される光は、例えば赤色を呈する光となる。
基板102側に射出される光の一部は、視差バリア71により遮断される。これにより、前述のように右目で見ることができる画像と、左目で見ることができる画像とを異ならせることができる。特に、第1の表示素子81により表示された画像は右目または左目の一方でのみ見ることができ、第2の表示素子91により表示された画像は右目または左目の他方でのみ見ることができる。
ここで、図7に示すように、開口251には可視光を透過する導電層111が設けられていることが好ましい。これにより、開口251と重なる領域においてもそれ以外の領域と同様に液晶層112が配向するため、これらの領域の境界部で液晶の配向不良が生じ、意図しない光が漏れてしまうことを抑制できる。
ここで、基板102の外側の面に配置する偏光板130として直線偏光板を用いてもよいが、円偏光板を用いることもできる。円偏光板としては、例えば直線偏光板と1/4波長位相差板を積層したものを用いることができる。これにより、外光反射を抑制することができる。また、偏光板の種類に応じて、第2の表示素子91に用いる液晶素子のセルギャップ、配向、駆動電圧等を調整することで、所望のコントラストが実現されるようにすればよい。
また導電層191の端部を覆う絶縁層216上には、絶縁層217が設けられている。絶縁層217は、絶縁層220と基板101が必要以上に接近することを抑制するスペーサとしての機能を有する。また発光層192や導電層193aを遮蔽マスク(メタルマスク)を用いて形成する場合には、当該遮蔽マスクが被形成面に接触することを抑制するためのマスクギャッパとしての機能を有していてもよい。なお、絶縁層217は不要であれば設けなくてもよい。
トランジスタ205のソースまたはドレインの一方は、導電層224を介して第1の表示素子81の導電層191と電気的に接続されている。
トランジスタ206のソースまたはドレインの一方は、接続部207を介して導電層51と電気的に接続されている。導電層51と導電層111は接して設けられ、これらは電気的に接続されている。ここで、接続部207は、絶縁層220に設けられた開口を介して、絶縁層220の両面に設けられる導電層同士を接続する部分である。
基板101の基板102と重ならない領域には、接続部204が設けられている。接続部204は、接続層242を介してFPC104と電気的に接続されている。接続部204は接続部207と同様の構成を有している。接続部204の上面は、導電層111と同一の導電膜を加工して得られた導電層が露出している。これにより、接続部204とFPC104とを接続層242を介して電気的に接続することができる。
接着層141が設けられる一部の領域には、接続部252が設けられている。接続部252において、導電層111と同一の導電膜を加工して得られた導電層と、導電層113の一部が、接続体243により電気的に接続されている。したがって、基板102側に形成された導電層113に、基板101側に接続されたFPC104から入力される信号または電位を、接続部252を介して供給することができる。
接続体243としては、例えば導電性の粒子を用いることができる。導電性の粒子としては、有機樹脂またはシリカなどの粒子の表面を金属材料で被覆したものを用いることができる。金属材料としてニッケルや金を用いると接触抵抗を低減できるため好ましい。またニッケルをさらに金で被覆するなど、2種類以上の金属材料を層状に被覆させた粒子を用いることが好ましい。また接続体243として、弾性変形、または塑性変形する材料を用いることが好ましい。このとき導電性の粒子である接続体243は、図7に示すように上下方向に潰れた形状となる場合がある。こうすることで、接続体243と、これと電気的に接続する導電層との接触面積が増大し、接触抵抗を低減できるほか、接続不良などの不具合の発生を抑制することができる。
接続体243は、接着層141に覆われるように配置することが好ましい。例えば接着層141となるペースト等を塗布した後に、接続体243を散布すればよい。
図7では、回路20の例としてトランジスタ201が設けられている例を示している。
図7では、トランジスタ201およびトランジスタ205の例として、チャネルが形成される半導体層231を2つのゲートで挟持する構成が適用されている。一方のゲートは導電層221により、他方のゲートは絶縁層212を介して半導体層231と重なる導電層223により構成されている。このような構成とすることで、トランジスタのしきい値電圧を制御することができる。このとき、2つのゲートを接続し、これらに同一の信号を供給することによりトランジスタを駆動してもよい。このようなトランジスタは他のトランジスタと比較して電界効果移動度を高めることが可能であり、オン電流を増大させることができる。その結果、高速駆動が可能な回路を作製することができる。さらには、回路部の占有面積を縮小することが可能となる。オン電流の大きなトランジスタを適用することで、表示パネルを大型化、または高精細化したときに配線数が増大したとしても、各配線における信号遅延を低減することが可能であり、表示ムラを抑制することができる。
なお、回路20が有するトランジスタと、表示部31が有するトランジスタは、同じ構造であってもよい。また回路20が有する複数のトランジスタは、全て同じ構造であってもよいし、異なる構造のトランジスタを組み合わせて用いてもよい。また、表示部31が有する複数のトランジスタは、全て同じ構造であってもよいし、異なる構造のトランジスタを組み合わせて用いてもよい。
各トランジスタを覆う絶縁層212、絶縁層213のうち少なくとも一方は、水や水素などの不純物が拡散しにくい材料を用いることが好ましい。すなわち、絶縁層212または絶縁層213はバリア膜として機能させることができる。このような構成とすることで、トランジスタに対して外部から不純物が拡散することを効果的に抑制することが可能となり、信頼性の高い表示パネルを実現できる。
基板102側において、着色層131、遮光層132を覆って絶縁層121が設けられている。絶縁層121は、平坦化層としての機能を有していていもよい。絶縁層121により、導電層113の表面を概略平坦にできるため、液晶層112の配向状態を均一にできる。
表示パネル100を作製する方法の一例について説明する。例えば剥離層を有する支持基板上に、導電層111、導電層51、絶縁層220を順に形成し、その後トランジスタ205、トランジスタ206、第1の表示素子81等を形成した後、接着層142を用いて基板101と支持基板を貼り合せる。その後、剥離層と絶縁層220、および剥離層と導電層111のそれぞれの界面で剥離することにより、支持基板および剥離層を除去する。またこれとは別に、着色層131、遮光層132、導電層113等をあらかじめ形成した基板102を準備する。そして基板101または基板102に液晶層112を滴下し、接着層141により基板101と基板102を貼り合せることで、表示パネル100を作製することができる。
剥離層としては、絶縁層220および導電層111との界面で剥離が生じる材料を適宜選択することができる。特に、剥離層としてタングステンなどの高融点金属材料を含む層と当該金属材料の酸化物を含む層を積層して用い、剥離層上の絶縁層220として、窒化シリコンや酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン等を複数積層した層を用いることが好ましい。剥離層に高融点金属材料を用いると、これよりも後に形成する層の形成温度を高めることが可能で、不純物の濃度が低減され、信頼性の高い表示パネルを実現できる。
導電層111としては、金属酸化物、金属窒化物、または低抵抗化された酸化物半導体等の酸化物または窒化物を用いることが好ましい。酸化物半導体を用いる場合には、水素、ボロン、リン、窒素、およびその他の不純物の濃度、並びに酸素欠損量の少なくとも一が、トランジスタに用いる半導体層に比べて高められた材料を、導電層111に用いればよい。
以下では、上記に示す各構成要素について説明する。
表示パネルが有する基板には、平坦面を有する材料を用いることができる。表示素子からの光を取り出す側の基板には、該光を透過する材料を用いる。例えば、ガラス、石英、セラミック、サファイア、有機樹脂などの材料を用いることができる。
厚さの薄い基板を用いることで、表示パネルの軽量化、薄型化を図ることができる。さらに、可撓性を有する程度の厚さの基板を用いることで、可撓性を有する表示パネルを実現できる。
また、発光を取り出さない側の基板は、透光性を有していなくてもよいため、上記に挙げた基板の他に、金属基板等を用いることもできる。金属基板は熱伝導性が高く、基板全体に熱を容易に伝導できるため、表示パネルの局所的な温度上昇を抑制することができ、好ましい。可撓性や曲げ性を得るためには、金属基板の厚さは、10μm以上200μm以下が好ましく、20μm以上50μm以下であることがより好ましい。
金属基板を構成する材料としては、特に限定はないが、例えば、アルミニウム、銅、ニッケル等の金属、もしくはアルミニウム合金またはステンレス等の合金などを好適に用いることができる。
また、金属基板の表面を酸化する、または表面に絶縁膜を形成するなどにより、絶縁処理が施された基板を用いてもよい。例えば、スピンコート法やディップ法などの塗布法、電着法、蒸着法、またはスパッタリング法などを用いて絶縁膜を形成してもよいし、酸素雰囲気で放置するまたは加熱するほか、陽極酸化法などによって、基板の表面に酸化膜を形成してもよい。
可撓性および可視光に対する透過性を有する材料としては、例えば、可撓性を有する程度の厚さのガラスや、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)等のポリエステル樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリカーボネート(PC)樹脂、ポリエーテルスルホン(PES)樹脂、ポリアミド樹脂、シクロオレフィン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)樹脂等が挙げられる。特に、熱膨張係数の低い材料を用いることが好ましく、例えば、熱膨張係数が30×10−6/K以下であるポリアミドイミド樹脂、ポリイミド樹脂、PET等を好適に用いることができる。また、ガラス繊維に有機樹脂を含浸した基板や、無機フィラーを有機樹脂に混ぜて熱膨張係数を下げた基板を使用することもできる。このような材料を用いた基板は、重量が軽いため、該基板を用いた表示パネルも軽量にすることができる。
上記材料中に繊維体が含まれている場合、繊維体は有機化合物または無機化合物の高強度繊維を用いる。高強度繊維とは、具体的には引張弾性率またはヤング率の高い繊維のことを言い、代表例としては、ポリビニルアルコール系繊維、ポリエステル系繊維、ポリアミド系繊維、ポリエチレン系繊維、アラミド系繊維、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維、ガラス繊維、または炭素繊維が挙げられる。ガラス繊維としては、Eガラス、Sガラス、Dガラス、Qガラス等を用いたガラス繊維が挙げられる。これらは、織布または不織布の状態で用い、この繊維体に樹脂を含浸させ樹脂を硬化させた構造物を、可撓性を有する基板として用いてもよい。可撓性を有する基板として、繊維体と樹脂からなる構造物を用いると、曲げや局所的押圧による破損に対する信頼性が向上するため、好ましい。
または、可撓性を有する程度に薄いガラス、金属などを基板に用いることもできる。または、ガラスと樹脂材料とが接着層により貼り合わされた複合材料を用いてもよい。
可撓性を有する基板に、表示パネルの表面を傷などから保護するハードコート層(例えば、窒化シリコン、酸化アルミニウムなど)や、押圧を分散可能な材質の層(例えば、アラミド樹脂など)等が積層されていてもよい。また、水分等による表示素子の寿命の低下等を抑制するために、可撓性を有する基板に透水性の低い絶縁膜が積層されていてもよい。例えば、窒化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム等の無機絶縁材料を用いることができる。
基板は、複数の層を積層して用いることもできる。特に、ガラス層を有する構成とすると、水や酸素に対するバリア性を向上させ、信頼性の高い表示パネルとすることができる。
トランジスタは、ゲート電極として機能する導電層と、半導体層と、ソース電極として機能する導電層と、ドレイン電極として機能する導電層と、ゲート絶縁層として機能する絶縁層と、を有する。上記では、ボトムゲート構造のトランジスタを適用した場合を示している。
なお、本発明の一態様の表示装置が有するトランジスタの構造は特に限定されない。例えば、プレーナ型のトランジスタとしてもよいし、スタガ型のトランジスタとしてもよいし、逆スタガ型のトランジスタとしてもよい。また、トップゲート型またはボトムゲート型のいずれのトランジスタ構造としてもよい。または、チャネルの上下にゲート電極が設けられていてもよい。
トランジスタに用いる半導体材料の結晶性についても特に限定されず、非晶質半導体、結晶性を有する半導体(微結晶半導体、多結晶半導体、単結晶半導体、または一部に結晶領域を有する半導体)のいずれを用いてもよい。結晶性を有する半導体を用いると、トランジスタ特性の劣化を抑制できるため好ましい。
また、トランジスタに用いる半導体材料としては、例えば、第14族の元素(シリコン、ゲルマニウム等)、化合物半導体または酸化物半導体を半導体層に用いることができる。代表的には、シリコンを含む半導体、ガリウムヒ素を含む半導体またはインジウムを含む酸化物半導体などを適用できる。
特にシリコンよりもバンドギャップの大きな酸化物半導体を適用することが好ましい。シリコンよりもバンドギャップが広く、且つキャリア密度の小さい半導体材料を用いると、トランジスタのオフ状態における電流を低減できるため好ましい。
特に、半導体層として、複数の結晶部を有し、当該結晶部はc軸が半導体層の被形成面、または半導体層の上面に対し概略垂直に配向し、且つ隣接する結晶部間には粒界が確認できない酸化物半導体を用いることが好ましい。
このような酸化物半導体は、結晶粒界を有さないために表示パネルを湾曲させたときの応力によって酸化物半導体膜にクラックが生じてしまうことが抑制される。したがって、可撓性を有し、湾曲させて用いる表示パネルなどに、このような酸化物半導体を好適に用いることができる。
また半導体層としてこのような結晶性を有する酸化物半導体を用いることで、電気特性の変動が抑制され、信頼性の高いトランジスタを実現できる。
また、シリコンよりもバンドギャップの大きな酸化物半導体を用いたトランジスタは、その低いオフ電流により、トランジスタと直列に接続された容量に蓄積した電荷を長期間に亘って保持することが可能である。このようなトランジスタを画素に適用することで、各表示領域に表示した画像の階調を維持しつつ、駆動回路を停止することも可能となる。その結果、極めて消費電力の低減された表示装置を実現できる。
半導体層は、例えば少なくともインジウム、亜鉛およびM(アルミニウム、チタン、ガリウム、ゲルマニウム、イットリウム、ジルコニウム、ランタン、セリウム、スズ、ネオジムまたはハフニウム等の金属)を含むIn−M−Zn系酸化物で表記される膜を含むことが好ましい。また、該酸化物半導体を用いたトランジスタの電気特性のばらつきを減らすため、それらと共に、スタビライザーを含むことが好ましい。
スタビライザーとしては、上記Mで記載の金属を含め、例えば、ガリウム、スズ、ハフニウム、アルミニウム、またはジルコニウム等がある。また、他のスタビライザーとしては、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、ルテチウム等がある。
半導体層を構成する酸化物半導体として、例えば、In−Ga−Zn系酸化物、In−Al−Zn系酸化物、In−Sn−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、In−Lu−Zn系酸化物、In−Sn−Ga−Zn系酸化物、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、In−Hf−Al−Zn系酸化物を用いることができる。
なお、ここで、In−Ga−Zn系酸化物とは、InとGaとZnを主成分として有する酸化物という意味であり、InとGaとZnの比率は問わない。また、InとGaとZn以外の金属元素が入っていてもよい。
また、半導体層と導電層は、上記酸化物のうち同一の金属元素を有していてもよい。半導体層と導電層を同一の金属元素とすることで、製造コストを低減させることができる。例えば、同一の金属組成の金属酸化物ターゲットを用いることで、製造コストを低減させることができる。また半導体層と導電層を加工する際のエッチングガスまたはエッチング液を共通して用いることができる。ただし、半導体層と導電層は、同一の金属元素を有していても、組成が異なる場合がある。例えば、トランジスタおよび容量素子の作製工程中に、膜中の金属元素が脱離し、異なる金属組成となる場合がある。
半導体層を構成する酸化物半導体は、エネルギーギャップが2eV以上、好ましくは2.5eV以上、より好ましくは3eV以上であることが好ましい。このように、エネルギーギャップの広い酸化物半導体を用いることで、トランジスタのオフ電流を低減することができる。
半導体層を構成する酸化物半導体がIn−M−Zn酸化物の場合、In−M−Zn酸化物を成膜するために用いるスパッタリングターゲットの金属元素の原子数比は、In≧M、Zn≧Mを満たすことが好ましい。このようなスパッタリングターゲットの金属元素の原子数比として、In:M:Zn=1:1:1、In:M:Zn=1:1:1.2、In:M:Zn=3:1:2、4:2:4.1等が好ましい。なお、成膜される半導体層の原子数比はそれぞれ、誤差として上記のスパッタリングターゲットに含まれる金属元素の原子数比のプラスマイナス40%の変動を含む。
半導体層としては、キャリア密度の低い酸化物半導体膜を用いる。例えば、半導体層は、キャリア密度が1×1017個/cm以下、好ましくは1×1015個/cm以下、さらに好ましくは1×1013個/cm以下、より好ましくは1×1011個/cm以下、さらに好ましくは1×1010個/cm未満であり、1×10−9個/cm以上のキャリア密度の酸化物半導体を用いることができる。そのような酸化物半導体を、高純度真性または実質的に高純度真性な酸化物半導体と呼ぶ。これにより不純物濃度が低く、欠陥準位密度が低いため、安定な特性を有する酸化物半導体であるといえる。
なお、これらに限られず、必要とするトランジスタの半導体特性および電気特性(電界効果移動度、しきい値電圧等)に応じて適切な組成のものを用いればよい。また、必要とするトランジスタの半導体特性を得るために、半導体層のキャリア密度や不純物濃度、欠陥密度、金属元素と酸素の原子数比、原子間距離、密度等を適切なものとすることが好ましい。
半導体層を構成する酸化物半導体において、第14族元素の一つであるシリコンや炭素が含まれると、半導体層において酸素欠損が増加し、n型化してしまう。このため、半導体層におけるシリコンや炭素の濃度(二次イオン質量分析法により得られる濃度)を、2×1018atoms/cm以下、好ましくは2×1017atoms/cm以下とする。
また、アルカリ金属およびアルカリ土類金属は、酸化物半導体と結合するとキャリアを生成する場合があり、トランジスタのオフ電流が増大してしまうことがある。このため半導体層における二次イオン質量分析法により得られるアルカリ金属またはアルカリ土類金属の濃度を、1×1018atoms/cm以下、好ましくは2×1016atoms/cm以下にする。
また、半導体層を構成する酸化物半導体に窒素が含まれていると、キャリアである電子が生じ、キャリア密度が増加し、n型化しやすい。この結果、窒素が含まれている酸化物半導体を用いたトランジスタはノーマリーオン特性となりやすい。このため半導体層における二次イオン質量分析法により得られる窒素濃度は、5×1018atoms/cm以下にすることが好ましい。
また、半導体層は、例えば非単結晶構造でもよい。非単結晶構造は、例えば、CAAC−OS(C−Axis Aligned Crystalline Oxide Semiconductor、または、C−Axis Aligned and A−B−plane Anchored Crystalline Oxide Semiconductor)、多結晶構造、微結晶構造、または非晶質構造を含む。非単結晶構造において、非晶質構造は最も欠陥準位密度が高く、CAAC−OSは最も欠陥準位密度が低い。
非晶質構造の酸化物半導体膜は、例えば、原子配列が無秩序であり、結晶成分を有さない。または、非晶質構造の酸化物膜は、例えば、完全な非晶質構造であり、結晶部を有さない。
なお、半導体層が、非晶質構造の領域、微結晶構造の領域、多結晶構造の領域、CAAC−OSの領域、単結晶構造の領域のうち、二種以上を有する混合膜であってもよい。混合膜は、例えば上述した領域のうち、いずれか二種以上の領域を含む単層構造、または積層構造を有する場合がある。
または、トランジスタのチャネルが形成される半導体に、シリコンを用いることが好ましい。シリコンとしてアモルファスシリコンを用いてもよいが、特に結晶性を有するシリコンを用いることが好ましい。例えば、微結晶シリコン、多結晶シリコン、単結晶シリコンなどを用いることが好ましい。特に、多結晶シリコンは、単結晶シリコンに比べて低温で形成でき、且つアモルファスシリコンに比べて高い電界効果移動度と高い信頼性を備える。このような多結晶半導体を画素に適用することで画素の開口率を向上させることができる。また極めて高精細な表示部とする場合であっても、ゲート駆動回路とソース駆動回路を画素と同一基板上に形成することが可能となり、電子機器を構成する部品数を低減することができる。
本実施の形態で例示したボトムゲート構造のトランジスタは、作製工程を削減できるため好ましい。またこのときアモルファスシリコンを用いることで、多結晶シリコンよりも低温で形成できるため、半導体層よりも下層の配線は電極の材料、基板の材料として、耐熱性の低い材料を用いることが可能なため、材料の選択の幅を広げることができる。例えば、極めて大面積のガラス基板などを好適に用いることができる。一方、トップゲート型のトランジスタは、自己整合的に不純物領域を形成しやすいため、特性のばらつきなどを低減することできるため好ましい。このとき特に、多結晶シリコンや単結晶シリコンなどを用いる場合に適している。
トランジスタのゲート、ソースおよびドレインのほか、表示装置を構成する各種配線および電極などの導電層に用いることのできる材料としては、アルミニウム、チタン、クロム、ニッケル、銅、イットリウム、ジルコニウム、モリブデン、銀、タンタル、またはタングステンなどの金属、またはこれを主成分とする合金などが挙げられる。またこれらの材料を含む膜を単層で、または積層構造として用いることができる。例えば、シリコンを含むアルミニウム膜の単層構造、チタン膜上にアルミニウム膜を積層する二層構造、タングステン膜上にアルミニウム膜を積層する二層構造、銅−マグネシウム−アルミニウム合金膜上に銅膜を積層する二層構造、チタン膜上に銅膜を積層する二層構造、タングステン膜上に銅膜を積層する二層構造、チタン膜または窒化チタン膜と、その上に重ねてアルミニウム膜または銅膜を積層し、さらにその上にチタン膜または窒化チタン膜を形成する三層構造、モリブデン膜または窒化モリブデン膜と、その上に重ねてアルミニウム膜または銅膜を積層し、さらにその上にモリブデン膜または窒化モリブデン膜を形成する三層構造等がある。なお、酸化インジウム、酸化錫または酸化亜鉛等の酸化物を用いてもよい。また、マンガンを含む銅を用いると、エッチングによる形状の制御性が高まるため好ましい。
また、透光性を有する導電性材料としては、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またはグラフェンを用いることができる。または、金、銀、白金、マグネシウム、ニッケル、タングステン、クロム、モリブデン、鉄、コバルト、銅、パラジウム、またはチタンなどの金属材料や、該金属材料を含む合金材料を用いることができる。または、該金属材料の窒化物(例えば、窒化チタン)などを用いてもよい。なお、金属材料、合金材料(またはそれらの窒化物)を用いる場合には、透光性を有する程度に薄くすればよい。また、上記材料の積層膜を導電層として用いることができる。例えば、銀とマグネシウムの合金とインジウムスズ酸化物の積層膜などを用いると、導電性を高めることができるため好ましい。これらは、表示装置を構成する各種配線および電極などの導電層や、表示素子が有する導電層(画素電極や共通電極として機能する導電層)にも用いることができる。
各絶縁層に用いることのできる絶縁材料としては、例えば、アクリル、エポキシなどの樹脂、シリコーンなどのシロキサン結合を有する樹脂の他、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン、窒化シリコン、酸化アルミニウムなどの無機絶縁材料を用いることもできる。
また発光素子は、一対の透水性の低い絶縁膜の間に設けられていることが好ましい。これにより、発光素子に水等の不純物が侵入することを抑制でき、装置の信頼性の低下を抑制できる。
透水性の低い絶縁膜としては、窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜等の窒素と珪素を含む膜や、窒化アルミニウム膜等の窒素とアルミニウムを含む膜等が挙げられる。また、酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、酸化アルミニウム膜等を用いてもよい。
例えば、透水性の低い絶縁膜の水蒸気透過量は、1×10−5[g/(m・day)]以下、好ましくは1×10−6[g/(m・day)]以下、より好ましくは1×10−7[g/(m・day)]以下、さらに好ましくは1×10−8[g/(m・day)]以下とする。
液晶素子としては、例えば垂直配向(VA:Vertical Alignment)モードが適用された液晶素子を用いることができる。垂直配向モードとしては、MVA(Multi−Domain Vertical Alignment)モード、PVA(Patterned Vertical Alignment)モード、ASV(Advanced Super View)モードなどを用いることができる。
また、液晶素子には、様々なモードが適用された液晶素子を用いることができる。例えばVAモードのほかに、TN(Twisted Nematic)モード、IPS(In−Plane−Switching)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)モード等が適用された液晶素子を用いることができる。
なお、液晶素子は、液晶の光学的変調作用によって光の透過または非透過を制御する素子である。なお、液晶の光学的変調作用は、液晶にかかる電界(横方向の電界、縦方向の電界または斜め方向の電界を含む)によって制御される。なお、液晶素子に用いる液晶としては、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(PDLC:Polymer Dispersed Liquid Crystal)、強誘電性液晶、反強誘電性液晶等を用いることができる。これらの液晶材料は、条件により、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。
また、液晶材料としては、ポジ型の液晶、またはネガ型の液晶のいずれを用いてもよく、適用するモードや設計に応じて最適な液晶材料を用いればよい。
また、液晶の配向を制御するため、配向膜を設けることができる。なお、横電界方式を採用する場合、配向膜を用いないブルー相を示す液晶を用いてもよい。ブルー相は液晶相の一つであり、コレステリック液晶を昇温していくと、コレステリック相から等方相へ転移する直前に発現する相である。ブルー相は狭い温度範囲でしか発現しないため、温度範囲を改善するために数重量%以上のカイラル剤を混合させた液晶組成物を液晶層に用いる。ブルー相を示す液晶とカイラル剤とを含む液晶組成物は、応答速度が短く、光学的等方性である。また、ブルー相を示す液晶とカイラル剤とを含む液晶組成物は、配向処理が不要であり、視野角依存性が小さい。また配向膜を設けなくてもよいのでラビング処理も不要となるため、ラビング処理によって引き起こされる静電破壊を防止することができ、作製工程中の液晶表示装置の不良や破損を軽減することができる。
また、液晶素子として、透過型の液晶素子、反射型の液晶素子、または半透過型の液晶素子などを用いることができる。
本発明の一態様では、特に反射型の液晶素子を用いることができる。
透過型または半透過型の液晶素子を用いる場合、一対の基板を挟むように、2つの偏光板を設ける。また偏光板よりも外側に、バックライトを設ける。バックライトとしては、直下型のバックライトであってもよいし、エッジライト型のバックライトであってもよい。LED(Light Emitting Diode)を備える直下型のバックライトを用いると、ローカルディミングが容易となり、コントラストを高めることができるため好ましい。また、エッジライト型のバックライトを用いると、バックライトを含めたモジュールの厚さを低減できるため好ましい。
め好ましい。
反射型の液晶素子を用いる場合には、表示面側に偏光板を設ける。またこれとは別に、表示面側に光拡散板を配置すると、視認性を向上させられるため好ましい。
また、反射型、または半透過型の液晶素子を用いる場合、偏光板よりも外側に、フロントライトを設けてもよい。フロントライトとしては、エッジライト型のフロントライトを用いることが好ましい。LED(Light Emitting Diode)を備えるフロントライトを用いると、消費電力を低減できるため好ましい。
発光素子としては、自発光が可能な素子を用いることができ、電流または電圧によって輝度が制御される素子をその範疇に含んでいる。例えば、LED、有機EL素子、無機EL素子等を用いることができる。
発光素子は、トップエミッション型、ボトムエミッション型、デュアルエミッション型などがある。光を取り出す側の電極には、可視光を透過する導電膜を用いる。また、光を取り出さない側の電極には、可視光を反射する導電膜を用いることが好ましい。
本発明の一態様では、特にボトムエミッション型の発光素子を用いることができる。
EL層は少なくとも発光層を有する。EL層は、発光層以外の層として、正孔注入性の高い物質、正孔輸送性の高い物質、正孔ブロック材料、電子輸送性の高い物質、電子注入性の高い物質、またはバイポーラ性の物質(電子輸送性および正孔輸送性が高い物質)等を含む層をさらに有していてもよい。
EL層には低分子系化合物および高分子系化合物のいずれを用いることもでき、無機化合物を含んでいてもよい。EL層を構成する層は、それぞれ、蒸着法(真空蒸着法を含む)、転写法、印刷法、インクジェット法、塗布法等の方法で形成することができる。
陰極と陽極の間に、発光素子の閾値電圧より高い電圧を印加すると、EL層に陽極側から正孔が注入され、陰極側から電子が注入される。注入された電子と正孔はEL層において再結合し、EL層に含まれる発光物質が発光する。
発光素子として、白色発光の発光素子を適用する場合には、EL層に2種類以上の発光物質を含む構成とすることが好ましい。例えば2以上の発光物質の各々の発光が補色の関係となるように、発光物質を選択することにより白色発光を得ることができる。例えば、それぞれR(赤)、G(緑)、B(青)、Y(黄)、O(橙)等の発光を示す発光物質、またはR、G、Bのうち2以上の色のスペクトル成分を含む発光を示す発光物質のうち、2以上を含むことが好ましい。また、発光素子からの発光のスペクトルが、可視光領域の波長(例えば350nm乃至750nm)の範囲内に2以上のピークを有する発光素子を適用することが好ましい。また、黄色の波長領域にピークを有する材料の発光スペクトルは、緑色および赤色の波長領域にもスペクトル成分を有する材料であることが好ましい。
EL層は、一の色を発光する発光材料を含む発光層と、他の色を発光する発光材料を含む発光層とが積層された構成とすることが好ましい。例えば、EL層における複数の発光層は、互いに接して積層されていてもよいし、いずれの発光材料も含まない領域を介して積層されていてもよい。例えば、蛍光発光層と燐光発光層との間に、当該蛍光発光層または燐光発光層と同一の材料(例えばホスト材料、アシスト材料)を含み、且ついずれの発光材料も含まない領域を設ける構成としてもよい。これにより、発光素子の作製が容易になり、また、駆動電圧が低減される。
また、発光素子は、EL層を1つ有するシングル素子であってもよいし、複数のEL層が電荷発生層を介して積層されたタンデム素子であってもよい。
可視光を透過する導電膜は、例えば、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用いて形成することができる。また、金、銀、白金、マグネシウム、ニッケル、タングステン、クロム、モリブデン、鉄、コバルト、銅、パラジウム、もしくはチタン等の金属材料、これら金属材料を含む合金、またはこれら金属材料の窒化物(例えば、窒化チタン)等も、透光性を有する程度に薄く形成することで用いることができる。また、上記材料の積層膜を導電層として用いることができる。例えば、銀とマグネシウムの合金とインジウム錫酸化物の積層膜などを用いると、導電性を高めることができるため好ましい。また、グラフェン等を用いてもよい。
可視光を反射する導電膜は、例えば、アルミニウム、金、白金、銀、ニッケル、タングステン、クロム、モリブデン、鉄、コバルト、銅、もしくはパラジウム等の金属材料、またはこれら金属材料を含む合金を用いることができる。また、上記金属材料や合金に、ランタン、ネオジム、またはゲルマニウム等が添加されていてもよい。また、チタン、ニッケル、またはネオジムと、アルミニウムを含む合金(アルミニウム合金)を用いてもよい。また銅、パラジウム、マグネシウムと、銀を含む合金を用いてもよい。銀と銅を含む合金は、耐熱性が高いため好ましい。さらに、アルミニウム膜またはアルミニウム合金膜に接して金属膜または金属酸化物膜を積層することで、酸化を抑制することができる。このような金属膜、金属酸化物膜の材料としては、チタンや酸化チタンなどが挙げられる。また、上記可視光を透過する導電膜と金属材料からなる膜とを積層してもよい。例えば、銀とインジウム錫酸化物の積層膜、銀とマグネシウムの合金とインジウム錫酸化物の積層膜などを用いることができる。
また、例えば可視光を反射する導電膜である導電層51として、表面に凹凸を備える材料を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。
電極は、それぞれ、蒸着法やスパッタリング法を用いて形成すればよい。そのほか、インクジェット法などの吐出法、スクリーン印刷法などの印刷法、またはメッキ法を用いて形成することができる。
なお、上述した、発光層、ならびに正孔注入性の高い物質、正孔輸送性の高い物質、電子輸送性の高い物質、および電子注入性の高い物質、バイポーラ性の物質等を含む層は、それぞれ量子ドットなどの無機化合物や、高分子化合物(オリゴマー、デンドリマー、ポリマー等)を有していてもよい。例えば、量子ドットを発光層に用いることで、発光材料として機能させることもできる。
なお、量子ドット材料としては、コロイド状量子ドット材料、合金型量子ドット材料、コア・シェル型量子ドット材料、コア型量子ドット材料などを用いることができる。また、12族と16族、13族と15族、または14族と16族の元素グループを含む材料を用いてもよい。または、カドミウム、セレン、亜鉛、硫黄、リン、インジウム、テルル、鉛、ガリウム、ヒ素、アルミニウム等の元素を含む量子ドット材料を用いてもよい。
接着層としては、紫外線硬化型等の光硬化型接着剤、反応硬化型接着剤、熱硬化型接着剤、嫌気型接着剤などの各種硬化型接着剤を用いることができる。これら接着剤としてはエポキシ樹脂、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)樹脂等が挙げられる。特に、エポキシ樹脂等の透湿性が低い材料が好ましい。また、二液混合型の樹脂を用いてもよい。また、接着シート等を用いてもよい。
また、上記樹脂に乾燥剤を含んでいてもよい。例えば、アルカリ土類金属の酸化物(酸化カルシウムや酸化バリウム等)のように、化学吸着によって水分を吸着する物質を用いることができる。または、ゼオライトやシリカゲル等のように、物理吸着によって水分を吸着する物質を用いてもよい。乾燥剤が含まれていると、水分などの不純物が素子に侵入することを抑制でき、表示パネルの信頼性が向上するため好ましい。
また、上記樹脂に屈折率の高いフィラーや光散乱部材を混合することにより、光取り出し効率を向上させることができる。例えば、酸化チタン、酸化バリウム、ゼオライト、ジルコニウム等を用いることができる。
接続層としては、異方性導電フィルム(ACF:Anisotropic Conductive Film)や、異方性導電ペースト(ACP:Anisotropic Conductive Paste)などを用いることができる。
着色層に用いることのできる材料としては、金属材料、樹脂材料、顔料または染料が含まれた樹脂材料などが挙げられる。
遮光層として用いることのできる材料としては、カーボンブラック、チタンブラック、金属、金属酸化物、複数の金属酸化物の固溶体を含む複合酸化物等が挙げられる。遮光層は、樹脂材料を含む膜であってもよいし、金属などの無機材料の薄膜であってもよい。また、遮光層に、着色層の材料を含む膜の積層膜を用いることもできる。例えば、ある色の光を透過する着色層に用いる材料を含む膜と、他の色の光を透過する着色層に用いる材料を含む膜との積層構造を用いることができる。着色層と遮光層の材料を共通化することで、装置を共通化できるほか工程を簡略化できるため好ましい。
以上が各構成要素についての説明である。
ここでは、可撓性を有する基板を用いた表示パネルの作製方法の例について説明する。
ここでは、表示素子、回路、配線、電極、着色層や遮光層などの光学部材、および絶縁層等が含まれる層をまとめて素子層と呼ぶこととする。例えば、素子層は表示素子を含み、表示素子の他に表示素子と電気的に接続する配線、画素や回路に用いるトランジスタなどの素子を備えていてもよい。
また、ここでは、表示素子が完成した(作製工程が終了した)段階において、素子層を支持し、可撓性を有する部材のことを、基板と呼ぶこととする。例えば、基板には、厚さが10nm以上300μm以下の、極めて薄いフィルム等も含まれる。
可撓性を有し、絶縁表面を備える基板上に素子層を形成する方法としては、代表的には以下に挙げる2つの方法がある。一つは、基板上に直接、素子層を形成する方法である。もう一つは、基板とは異なる支持基板上に素子層を形成した後、素子層と支持基材を剥離し、素子層を基板に転置する方法である。なお、ここでは詳細に説明しないが、上記2つの方法に加え、可撓性を有さない基板上に素子層を形成し、当該基板を研磨等により薄くすることで可撓性を持たせる方法もある。
基板を構成する材料が、素子層の形成工程にかかる熱に対して耐熱性を有する場合には、基板上に直接、素子層を形成すると、工程が簡略化されるため好ましい。このとき、基板を支持基材に固定した状態で素子層を形成すると、装置内、および装置間における搬送が容易になるため好ましい。
また、素子層を支持基材上に形成した後に、基板に転置する方法を用いる場合、まず支持基材上に剥離層と絶縁層を積層し、当該絶縁層上に素子層を形成する。続いて、支持基材と素子層の間で剥離し、素子層を基板に転置する。このとき、支持基材と剥離層の界面、剥離層と絶縁層の界面、または剥離層中で剥離が生じるような材料を選択すればよい。この方法では、支持基材や剥離層に耐熱性の高い材料を用いることで、素子層を形成する際に素子層を形成する際にかかる温度の上限を高めることができ、より信頼性の高い素子を有する素子層を形成できるため、好ましい。
例えば剥離層として、タングステンなどの高融点金属材料を含む層と、当該金属材料の酸化物を含む層を積層して用い、剥離層上の絶縁層として、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコンなどを複数積層した層を用いることが好ましい。なお、本明細書中において、酸化窒化物は、その組成として、窒素よりも酸素の含有量が多い材料を指し、窒化酸化物は、その組成として、酸素よりも窒素の含有量が多い材料を指す。
素子層と支持基材とを剥離する方法としては、機械的な力を加えることや、剥離層をエッチングすること、または剥離界面に液体を浸透させることなどが、一例として挙げられる。または、剥離界面を形成する2層の熱膨張の違いを利用し、加熱または冷却することにより剥離を行ってもよい。
また、支持基材と絶縁層の界面で剥離が可能な場合には、剥離層を設けなくてもよい。
例えば、支持基材としてガラスを用い、絶縁層としてポリイミドなどの有機樹脂を用いることができる。このとき、レーザ光等を用いて有機樹脂の一部を局所的に加熱する、または鋭利な部材により物理的に有機樹脂の一部を切断、または貫通すること等により剥離の起点を形成し、ガラスと有機樹脂の界面で剥離を行ってもよい。
または、支持基材と有機樹脂からなる絶縁層の間に発熱層を設け、当該発熱層を加熱することにより、当該発熱層と絶縁層の界面で剥離を行ってもよい。発熱層としては、電流を流すことにより発熱する材料、光を吸収することにより発熱する材料、磁場を印加することにより発熱する材料など、様々な材料を用いることができる。例えば発熱層としては、半導体、金属、絶縁体から選択して用いることができる。
なお、上述した方法において、有機樹脂からなる絶縁層は、剥離後に基板として用いることができる。
以上が可撓性を有する表示パネルを作製する方法についての説明である。
次に、図1(A)等に示す各画素32における、第1の表示素子81および開口251の位置について説明する。
図8(A)は、画素32が有する導電層51の構成例を示す上面図である。前述のように、導電層51は、画素32における液晶素子の反射電極として機能する。また導電層51には、前述のように開口251が設けられている。
図8(A)、(B)において、方向Rは図3等に示す配線G1および配線G2と平行な方向を示し、方向Cは図3等に示す配線S1および配線S2と平行な方向を示す。
図8(A)には、導電層51と重なる領域に位置する第1の表示素子81を破線で示している。第1の表示素子81は、前述のように導電層51が有する開口251と重ねて配置されている。
図8(A)では、方向Rに隣接する画素32が異なる色に対応する画素である。このとき、図8(A)に示すように、方向Rに隣接する2つの画素において、開口251が一列に配列されないように、導電層51の異なる位置に設けられていることが好ましい。これにより、2つの第1の表示素子81を離すことが可能で、第1の表示素子81が発する光が隣接する画素32が有する着色層に入射してしまう現象(クロストークともいう)を抑制することができる。また、隣接する2つの第1の表示素子81を離して配置することができるため、第1の表示素子81のEL層をシャドウマスク等により作り分ける場合であっても、高い精細度の表示パネルを実現できる。
また、図8(B)に示すような配列としてもよい。
非開口部の総面積に対する開口251の総面積の比の値が大きすぎると、液晶素子を用いた表示が暗くなってしまう。また、非開口部の総面積に対する開口251の総面積の比の値が小さすぎると、第1の表示素子81を用いた表示が暗くなってしまう。
また、反射電極として機能する導電層51に設ける開口251の面積が小さすぎると、第1の表示素子81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。
開口251の形状は、例えば多角形、四角形、楕円形、円形または十字等の形状とすることができる。また、細長い筋状、スリット状、市松模様状の形状としてもよい。また、開口251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251を同じ色を表示する他の画素に寄せて配置する。これにより、クロストークを抑制できる。
本実施の形態は、少なくともその一部を本明細書中に記載する他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することができる。
(実施の形態3)
本実施の形態では、上記実施の形態に示した各トランジスタに置き換えて用いることのできるトランジスタの一例について、図面を用いて説明する。
本発明の一態様の表示装置は、ボトムゲート型のトランジスタや、トップゲート型トランジスタなどの様々な形態のトランジスタを用いて作製することができる。よって、既存の製造ラインに合わせて、使用する半導体層の材料やトランジスタ構造を容易に置き換えることができる。
図9(A1)は、ボトムゲート型のトランジスタの一種であるチャネル保護型のトランジスタ810の断面図である。図9(A1)において、トランジスタ810は基板771上に形成されている。また、トランジスタ810は、基板771上に絶縁層772を介して電極746を有する。また、電極746上に絶縁層726を介して半導体層742を有する。電極746はゲート電極として機能できる。絶縁層726はゲート絶縁層として機能できる。
また、半導体層742のチャネル形成領域上に絶縁層741を有する。また、半導体層742の一部と接して、絶縁層726上に電極744aおよび電極744bを有する。電極744aは、ソース電極またはドレイン電極の一方として機能できる。電極744bは、ソース電極またはドレイン電極の他方として機能できる。電極744aの一部、および電極744bの一部は、絶縁層741上に形成される。
絶縁層741は、チャネル保護層として機能できる。チャネル形成領域上に絶縁層741を設けることで、電極744aおよび電極744bの形成時に生じる半導体層742の露出を防ぐことができる。よって、電極744aおよび電極744bの形成時に、半導体層742のチャネル形成領域がエッチングされることを防ぐことができる。本発明の一態様によれば、電気特性の良好なトランジスタを実現することができる。
また、トランジスタ810は、電極744a、電極744bおよび絶縁層741上に絶縁層728を有し、絶縁層728の上に絶縁層729を有する。
例えば、絶縁層772は、絶縁層722や絶縁層705と同様の材料および方法を用いて形成することができる。なお、絶縁層772は複数の絶縁層の積層であってもよい。また、例えば、半導体層742は、半導体層708と同様の材料および方法を用いて形成することができる。なお、半導体層742は複数の半導体層の積層であってもよい。また、例えば、電極746は、電極706と同様の材料および方法を用いて形成することができる。なお、電極746は複数の導電層の積層であってもよい。また、例えば、絶縁層726は、絶縁層707と同様の材料および方法を用いて形成することができる。なお、絶縁層726は複数の絶縁層の積層であってもよい。また、例えば、電極744aおよび電極744bは、電極714または電極715と同様の材料および方法を用いて形成することができる。なお、電極744aおよび電極744bは複数の導電層の積層であってもよい。また、例えば、絶縁層741は、絶縁層726と同様の材料および方法を用いて形成することができる。なお、絶縁層741は複数の絶縁層の積層であってもよい。また、例えば、絶縁層728は、絶縁層710と同様の材料および方法を用いて形成することができる。なお、絶縁層728は複数の絶縁層の積層であってもよい。また、例えば、絶縁層729は、絶縁層711と同様の材料および方法を用いて形成することができる。なお、絶縁層729は複数の絶縁層の積層であってもよい。
本実施の形態で開示するトランジスタを構成する電極、半導体層、絶縁層などは、他の実施の形態に開示した材料および方法を用いて形成することができる。
半導体層742に酸化物半導体を用いる場合、電極724aおよび電極724bの、少なくとも半導体層742と接する部分に、半導体層742の一部から酸素を奪い、酸素欠損を生じさせることが可能な材料を用いることが好ましい。半導体層742中の酸素欠損が生じた領域はキャリア濃度が増加し、当該領域はn型化し、n型領域(n層)となる。したがって、当該領域はソース領域またはドレイン領域として機能することができる。半導体層742に酸化物半導体を用いる場合、半導体層742から酸素を奪い、酸素欠損を生じさせることが可能な材料の一例として、タングステン、チタン等を挙げることができる。
半導体層742にソース領域およびドレイン領域が形成されることにより、電極724aおよび電極724bと半導体層742の接触抵抗を低減することができる。よって、電界効果移動度や、しきい値電圧などの、トランジスタの電気特性を良好なものとすることができる。
半導体層742にシリコンなどの半導体を用いる場合は、半導体層742と電極724aの間、および半導体層742と電極724bの間に、n型半導体またはp型半導体として機能する層を設けることが好ましい。n型半導体またはp型半導体として機能する層は、トランジスタのソース領域またはドレイン領域として機能することができる。
絶縁層729は、外部からのトランジスタへの不純物の拡散を防ぐ、または低減する機能を有する材料を用いて形成することが好ましい。なお、必要に応じて絶縁層729を省略することもできる。
なお、半導体層742に酸化物半導体を用いる場合、絶縁層729の形成前または形成後、もしくは絶縁層729の形成前後に加熱処理を行ってもよい。加熱処理を行うことで、絶縁層729や他の絶縁層中に含まれる酸素を半導体層742中に拡散させ、半導体層742中の酸素欠損を補填することができる。または、絶縁層729を加熱しながら成膜することで、半導体層742中の酸素欠損を補填することができる。
なお、一般に、CVD法は、プラズマを利用するプラズマCVD(PECVD:Plasma Enhanced CVD)法、熱を利用する熱CVD(TCVD:Thermal CVD)法などに分類できる。さらに用いる原料ガスによって金属CVD(MCVD:Metal CVD)法、有機金属CVD(MOCVD:Metal Organic CVD)法などに分類できる。
また、一般に、蒸着法は、抵抗加熱蒸着法、電子線蒸着法、MBE(Molecular Beam Epitaxy)法、PLD(Pulsed Laser Deposition)法、IAD(Ion beam Assisted Deposition)法、ALD(Atomic Layer Deposition)法などに分類できる。
プラズマCVD法は、比較的低温で高品質の膜が得られる。また、MOCVD法や蒸着法などの、成膜時にプラズマを用いない成膜方法を用いると、被形成面にダメージが生じにくく、また、欠陥の少ない膜が得られる。
また、一般に、スパッタリング法は、DCスパッタリング法、マグネトロンスパッタリング法、RFスパッタリング法、イオンビームスパッタリング法、ECR(Electron Cyclotron Resonance)スパッタリング法、対向ターゲットスパッタリング法などに分類できる。
対向ターゲットスパッタリング法では、プラズマがターゲット間に閉じこめられるため、基板へのプラズマダメージを低減することができる。また、ターゲットの傾きによっては、スパッタリング粒子の基板への入射角度を浅くすることができるため、段差被覆性を高めることができる。
図9(A2)に示すトランジスタ811は、絶縁層729上にバックゲート電極として機能できる電極723を有する点が、トランジスタ810と異なる。電極723は、電極746と同様の材料および方法で形成することができる。
一般に、バックゲート電極は導電層で形成され、ゲート電極とバックゲート電極で半導体層のチャネル形成領域を挟むように配置される。よって、バックゲート電極は、ゲート電極と同様に機能させることができる。バックゲート電極の電位は、ゲート電極と同電位としてもよいし、接地電位(GND電位)や、任意の電位としてもよい。また、バックゲート電極の電位をゲート電極と連動させず独立して変化させることで、トランジスタのしきい値電圧を変化させることができる。
電極746および電極723は、どちらもゲート電極として機能することができる。よって、絶縁層726、絶縁層729、絶縁層728、および絶縁層729は、それぞれがゲート絶縁層として機能することができる。なお、電極723は、絶縁層728と絶縁層729の間に設けてもよい。
なお、電極746または電極723の一方を、「ゲート電極」という場合、他方を「バックゲート電極」という。例えば、トランジスタ811において、電極723を「ゲート電極」と言う場合、電極746を「バックゲート電極」と言う。また、電極723を「ゲート電極」として用いる場合は、トランジスタ811をトップゲート型のトランジスタの一種と考えることができる。また、電極746および電極723のどちらか一方を、「第1のゲート電極」といい、他方を「第2のゲート電極」という場合がある。
半導体層742を挟んで電極746および電極723を設けることで、更には、電極746および電極723を同電位とすることで、半導体層742においてキャリアの流れる領域が膜厚方向においてより大きくなるため、キャリアの移動量が増加する。この結果、トランジスタ811のオン電流が大きくなる共に、電界効果移動度が高くなる。
したがって、トランジスタ811は、占有面積に対して大きいオン電流を有するトランジスタである。すなわち、求められるオン電流に対して、トランジスタ811の占有面積を小さくすることができる。本発明の一態様によれば、トランジスタの占有面積を小さくすることができる。よって、本発明の一態様によれば、集積度の高い半導体装置を実現することができる。
また、ゲート電極とバックゲート電極は導電層で形成されるため、トランジスタの外部で生じる電界が、チャネルが形成される半導体層に作用しないようにする機能(特に静電気などに対する電界遮蔽機能)を有する。なお、バックゲート電極を半導体層よりも大きく形成し、バックゲート電極で半導体層を覆うことで、電界遮蔽機能を高めることができる。
また、電極746および電極723は、それぞれが外部からの電界を遮蔽する機能を有するため、絶縁層772側もしくは電極723上方に生じる荷電粒子等の電荷が半導体層742のチャネル形成領域に影響しない。この結果、ストレス試験(例えば、ゲートに負の電荷を印加する−GBT(Gate Bias−Temperature)ストレス試験)による劣化が抑制される。また、ドレイン電圧の大きさにより、オン電流が流れ始めるゲート電圧(立ち上がり電圧)が変化する現象を軽減することができる。なお、この効果は、電極746および電極723が、同電位、または異なる電位の場合において生じる。
なお、BTストレス試験は加速試験の一種であり、長期間の使用によって起こるトランジスタの特性変化(経年変化)を短時間で評価することができる。特に、BTストレス試験前後におけるトランジスタのしきい値電圧の変動量は、信頼性を調べるための重要な指標となる。しきい値電圧の変動量が少ないほど、信頼性が高いトランジスタであるといえる。
また、電極746および電極723を有し、且つ電極746および電極723を同電位とすることで、しきい値電圧の変動量が低減される。このため、複数のトランジスタにおける電気特性のばらつきも同時に低減される。
また、バックゲート電極を有するトランジスタは、ゲートに正の電荷を印加する+GBTストレス試験前後におけるしきい値電圧の変動も、バックゲート電極を有さないトランジスタより小さい。
また、バックゲート電極を、遮光性を有する導電膜で形成することで、バックゲート電極側から半導体層に光が入射することを防ぐことができる。よって、半導体層の光劣化を防ぎ、トランジスタのしきい値電圧がシフトするなどの電気特性の劣化を防ぐことができる。
本発明の一態様によれば、信頼性の良好なトランジスタを実現することができる。また、信頼性の良好な半導体装置を実現することができる。
図9(B1)に、ボトムゲート型のトランジスタの1つであるチャネル保護型のトランジスタ820の断面図を示す。トランジスタ820は、トランジスタ810とほぼ同様の構造を有しているが、絶縁層741が半導体層742の端部を覆っている点が異なる。また、半導体層742と重なる絶縁層729の一部を選択的に除去して形成した開口部において、半導体層742と電極744aが電気的に接続している。また、半導体層742と重なる絶縁層729の一部を選択的に除去して形成した他の開口部において、半導体層742と電極744bが電気的に接続している。絶縁層729の、チャネル形成領域と重なる領域は、チャネル保護層として機能できる。
図9(B2)に示すトランジスタ821は、絶縁層729上にバックゲート電極として機能できる電極723を有する点が、トランジスタ820と異なる。
絶縁層729を設けることで、電極744aおよび電極744bの形成時に生じる半導体層742の露出を防ぐことができる。よって、電極744aおよび電極744bの形成時に半導体層742の薄膜化を防ぐことができる。
また、トランジスタ820およびトランジスタ821は、トランジスタ810およびトランジスタ811よりも、電極744aと電極746の間の距離と、電極744bと電極746の間の距離が長くなる。よって、電極744aと電極746の間に生じる寄生容量を小さくすることができる。また、電極744bと電極746の間に生じる寄生容量を小さくすることができる。本発明の一態様によれば、電気特性の良好なトランジスタを実現できる。
図9(C1)に示すトランジスタ825は、ボトムゲート型のトランジスタの1つであるチャネルエッチング型のトランジスタである。トランジスタ825は、絶縁層729を用いずに電極744aおよび電極744bを形成する。このため、電極744aおよび電極744bの形成時に露出する半導体層742の一部がエッチングされる場合がある。一方、絶縁層729を設けないため、トランジスタの生産性を高めることができる。
図9(C2)に示すトランジスタ825は、絶縁層729上にバックゲート電極として機能できる電極723を有する点が、トランジスタ820と異なる。
図10(A1)に、トップゲート型のトランジスタの一種であるトランジスタ830の断面図を示す。トランジスタ830は、絶縁層772の上に半導体層742を有し、半導体層742および絶縁層772上に、半導体層742の一部に接する電極744a、および半導体層742の一部に接する電極744bを有し、半導体層742、電極744a、および電極744b上に絶縁層726を有し、絶縁層726上に電極746を有する。
トランジスタ830は、電極746および電極744a、並びに、電極746および電極744bが重ならないため、電極746および電極744aの間に生じる寄生容量、並びに、電極746および電極744bの間に生じる寄生容量を小さくすることができる。また、電極746を形成した後に、電極746をマスクとして用いて不純物755を半導体層742に導入することで、半導体層742中に自己整合(セルフアライメント)的に不純物領域を形成することができる(図10(A3)参照)。本発明の一態様によれば、電気特性の良好なトランジスタを実現することができる。
なお、不純物755の導入は、イオン注入装置、イオンドーピング装置またはプラズマ処理装置を用いて行うことができる。
不純物755としては、例えば、第13族元素または第15族元素のうち、少なくとも一種類の元素を用いることができる。また、半導体層742に酸化物半導体を用いる場合は、不純物755として、希ガス、水素、および窒素のうち、少なくとも一種類の元素を用いることも可能である。
図10(A2)に示すトランジスタ831は、電極723および絶縁層727を有する点がトランジスタ830と異なる。トランジスタ831は、絶縁層772の上に形成された電極723を有し、電極723上に形成された絶縁層727を有する。電極723は、バックゲート電極として機能することができる。よって、絶縁層727は、ゲート絶縁層として機能することができる。絶縁層727は、絶縁層726と同様の材料および方法により形成することができる。
トランジスタ811と同様に、トランジスタ831は、占有面積に対して大きいオン電流を有するトランジスタである。すなわち、求められるオン電流に対して、トランジスタ831の占有面積を小さくすることができる。本発明の一態様によれば、トランジスタの占有面積を小さくすることができる。よって、本発明の一態様によれば、集積度の高い半導体装置を実現することができる。
図10(B1)に例示するトランジスタ840は、トップゲート型のトランジスタの1つである。トランジスタ840は、電極744aおよび電極744bを形成した後に半導体層742を形成する点が、トランジスタ830と異なる。また、図10(B2)に例示するトランジスタ841は、電極723および絶縁層727を有する点が、トランジスタ840と異なる。トランジスタ840およびトランジスタ841において、半導体層742の一部は電極744a上に形成され、半導体層742の他の一部は電極744b上に形成される。
トランジスタ811と同様に、トランジスタ841は、占有面積に対して大きいオン電流を有するトランジスタである。すなわち、求められるオン電流に対して、トランジスタ841の占有面積を小さくすることができる。本発明の一態様によれば、トランジスタの占有面積を小さくすることができる。よって、本発明の一態様によれば、集積度の高い半導体装置を実現することができる。
図11(A1)に例示するトランジスタ842は、トップゲート型のトランジスタの1つである。トランジスタ842は、絶縁層729を形成した後に電極744aおよび電極744bを形成する点がトランジスタ830やトランジスタ840と異なる。電極744aおよび電極744bは、絶縁層728および絶縁層729に形成した開口部において半導体層742と電気的に接続する。
また、電極746と重ならない絶縁層726の一部を除去し、電極746と残りの絶縁層726をマスクとして用いて不純物755を半導体層742に導入することで、半導体層742中に自己整合(セルフアライメント)的に不純物領域を形成することができる(図11(A3)参照)。トランジスタ842は、絶縁層726が電極746の端部を越えて延伸する領域を有する。不純物755を半導体層742に導入する際に、半導体層742の絶縁層726を介して不純物755が導入された領域の不純物濃度は、絶縁層726を介さずに不純物755が導入された領域よりも小さくなる。よって、電極746に隣接する半導体層742の領域にLDD(Lightly Doped Drain)領域が形成される。
図11(A2)に示すトランジスタ843は、電極723を有する点がトランジスタ842と異なる。トランジスタ843は、基板771の上に形成された電極723を有し、絶縁層772を介して半導体層742と重なる。電極723は、バックゲート電極として機能することができる。
また、図11(B1)に示すトランジスタ844および図11(B2)に示すトランジスタ845のように、電極746と重ならない領域の絶縁層726を全て除去してもよい。また、図11(C1)に示すトランジスタ846および図11(C2)に示すトランジスタ847のように、絶縁層726を残してもよい。
トランジスタ842乃至トランジスタ847も、電極746を形成した後に、電極746をマスクとして用いて不純物755を半導体層742に導入することで、半導体層742中に自己整合的に不純物領域を形成することができる。本発明の一態様によれば、電気特性の良好なトランジスタを実現することができる。また、本発明の一態様によれば、集積度の高い半導体装置を実現することができる。
本実施の形態は、少なくともその一部を本明細書中に記載する他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することができる。
(実施の形態4)
本実施の形態では、本発明の一態様の表示装置を有する表示モジュール及び電子機器について、図面を用いて説明を行う。
図12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が接続されたタッチパネル8004、FPC8005が接続された表示パネル8006、フレーム8009、プリント基板8010、バッテリ8011を有する。
本発明の一態様の表示装置は、例えば、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、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。
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8011による電源であってもよい。バッテリ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。
図13(A)乃至(F)は、電子機器を示す図である。これらの電子機器は、筐体5000、表示部5001、スピーカ5003、LEDランプ5004、操作キー5005(電源スイッチ、又は操作スイッチを含む)、接続端子5006、センサ5007(力、変位、位置、速度、加速度、角速度、回転数、距離、光、液、磁気、温度、化学物質、音声、時間、硬度、電場、電流、電圧、電力、放射線、流量、湿度、傾度、振動、におい又は赤外線を測定する機能を含むもの)、マイクロフォン5008、等を有することができる。
図13(A)は、テレビジョン装置であり、表示部5001を大画面、例えば、50インチ以上、80インチ以上、または100インチ以上の表示部5001を組み込むことが可能である。
図13(B)は持ち運び型テレビ受像器であり、上述したものの他に、信号の送受信が可能な充電器5017等を有することができる。
図13(C)は携帯型ゲーム機であり、上述したものの他に、第2表示部5002、スタイラス5009等を有する。なお、本発明の一態様の電子機器が有する表示部の数は、2つに限定されず1つであっても3つ以上であってもよい。電子機器が複数の表示部を有する場合、少なくとも1つの表示部が本発明の一態様が適用された表示装置等を有する。
図13(D)はノート型パーソナルコンピュータである。なお、操作キー5005として、例えば電源スイッチとすることができる。また、センサ5007として例えば速度、圧力等を測定する機能を有するタッチパッドとすることができる。
図13(E)は記録媒体を備えた携帯型の画像再生装置(たとえば、DVD再生装置)であり、上述したものの他に、第2表示部5002、記録媒体読込部5011等を有する。
図13(F)は携帯情報端末であり、例えばスマートフォンとして用いることができる。
図13(A)乃至(F)に示す電子機器は、様々な機能を有することができる。例えば、様々な情報(静止画、動画、テキスト画像など)を表示部に表示する機能、タッチパネル機能、カレンダー、日付又は時刻などを表示する機能、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、無線通信機能、無線通信機能を用いて様々なコンピュータネットワークに接続する機能、無線通信機能を用いて様々なデータの送信又は受信を行う機能、記録媒体に記録されているプログラム又はデータを読み出して表示部に表示する機能、等を有することができる。さらに、複数の表示部を有する電子機器においては、一つの表示部を主として画像情報を表示し、別の一つの表示部を主として文字情報を表示する機能、または、複数の表示部に視差を考慮した画像を表示することで立体的な画像を表示する機能、等を有することができる。さらに、受像部を有する電子機器においては、静止画を撮影する機能、動画を撮影する機能、撮影した画像を自動または手動で補正する機能、撮影した画像を記録媒体(外部又はカメラに内蔵)に保存する機能、撮影した画像を表示部に表示する機能、等を有することができる。なお、図13(A)乃至(F)に示す電子機器が有することのできる機能はこれらに限定されず、様々な機能を有することができる。
本実施の形態は、少なくともその一部を本明細書中に記載する他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することができる。
10 表示パネル
20 回路
21 フォトセンサ
22 フレームメモリ
23 タイミングコントローラ
31 表示部
31a 表示部
31b 表示部
32 画素
32a 画素
32b 画素
33 ソースドライバ
33a ソースドライバ
33b ソースドライバ
34 ゲートドライバ
34a ゲートドライバ
34b ゲートドライバ
51 導電層
71 視差バリア
72a 目
72b 目
81 表示素子
82 トランジスタ
83 トランジスタ
84 容量素子
91 表示素子
92 トランジスタ
93 容量素子
100 表示パネル
101 基板
102 基板
103 配線
104 FPC
105 IC
111 導電層
112 液晶層
113 導電層
117 絶縁層
121 絶縁層
130 偏光板
131 着色層
132 遮光層
133a 配向膜
133b 配向膜
134 着色層
141 接着層
142 接着層
191 導電層
192 発光層
193a 導電層
193b 導電層
201 トランジスタ
204 接続部
205 トランジスタ
206 トランジスタ
207 接続部
211 絶縁層
212 絶縁層
213 絶縁層
214 絶縁層
215 絶縁層
216 絶縁層
217 絶縁層
220 絶縁層
221 導電層
222 導電層
223 導電層
224 導電層
231 半導体層
242 接続層
243 接続体
251 開口
252 接続部
705 絶縁層
706 電極
707 絶縁層
708 半導体層
710 絶縁層
711 絶縁層
714 電極
715 電極
722 絶縁層
723 電極
724a 電極
724b 電極
726 絶縁層
727 絶縁層
728 絶縁層
729 絶縁層
741 絶縁層
742 半導体層
744a 電極
744b 電極
746 電極
755 不純物
771 基板
772 絶縁層
810 トランジスタ
811 トランジスタ
820 トランジスタ
821 トランジスタ
825 トランジスタ
830 トランジスタ
831 トランジスタ
840 トランジスタ
841 トランジスタ
842 トランジスタ
843 トランジスタ
844 トランジスタ
845 トランジスタ
846 トランジスタ
847 トランジスタ
5000 筐体
5001 表示部
5002 表示部
5003 スピーカ
5004 LEDランプ
5005 操作キー
5006 接続端子
5007 センサ
5008 マイクロフォン
5009 スタイラス
5011 記録媒体読込部
5017 充電器
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
8009 フレーム
8010 プリント基板
8011 バッテリ

Claims (7)

  1. 第1の表示部と、第2の表示部と、視差バリアと、を有し、
    前記第1の表示部は、第1の表示素子を有し、
    前記第2の表示部は、第2の表示素子を有し、
    前記第1の表示素子は、発光層を有し、
    前記第2の表示素子は、液晶層および導電層を有し、
    前記第1の表示素子は、右目用の画像または左目用の画像の一方を表示する機能を有し、
    前記第2の表示素子は、右目用の画像または左目用の画像の他方を表示する機能を有し、
    前記発光層は、自発光する機能を有し、
    前記導電層は、前記第2の表示素子が表示を行う方向に外光を反射する機能を有し、
    前記第1の表示素子により表示される画像の輝度は、外光の照度に応じて変化することを特徴とする表示装置。
  2. 第1の表示部と、第2の表示部と、第1の回路と、第2の回路と、第3の回路と、第4の回路と、を有し、
    前記第1の表示部は、第1の表示素子を有し、
    前記第2の表示部は、第2の表示素子を有し、
    前記第1の表示素子は、発光層を有し、
    前記第2の表示素子は、液晶層および導電層を有し、
    前記第1の表示素子は、第1の表示データに対応する画像を表示する機能を有し、
    前記第2の表示素子は、第2の表示データに対応する画像を表示する機能を有し、
    前記発光層は、自発光する機能を有し、
    前記導電層は、前記第2の表示素子が表示を行う方向に外光を反射する機能を有し、
    前記第1の表示データは、右目用の画像または左目用の画像の一方に対応する表示データであり、
    前記第2の表示データは、右目用の画像または左目用の画像の他方に対応する表示データであり、
    前記第1の回路は、外光の照度を検出する機能を有し、
    前記第2の回路は、前記第1の表示データおよび前記第2の表示データを受信する機能を有し、
    前記第2の回路は、受信した前記第1の表示データを前記第3の回路に送信し、受信した前記第2の表示データを前記第4の回路に送信する機能を有し、
    前記第2の回路は、前記第1の回路により検出された外光の照度に応じて、前記第1の表示素子により表示される画像の輝度を制御する機能を有し、
    前記第3の回路は、前記第2の回路から受信した前記第1の表示データを前記第1の表示素子に送信する機能を有し、
    前記第4の回路は、前記第2の回路から受信した前記第2の表示データを前記第2の表示素子に送信する機能を有することを特徴とする表示装置。
  3. 請求項1または2において、
    前記第1の表示部は、前記第2の表示部の下方に設けられることを特徴とする表示装置。
  4. 請求項1乃至3のいずれか一項において、
    前記第1の表示素子により表示される画像の輝度は、前記第2の表示素子により表示される画像の輝度と等しくなるように制御されることを特徴とする表示装置。
  5. 請求項1乃至4のいずれか一項において、
    前記第1の表示素子は、第1の電極と、第2の電極と、を有し、
    前記第1の電極および前記第2の電極に挟まれるように前記発光層が設けられ、
    前記第1の電極に印加された電位と、前記第2の電極に印加された電位と、の電位差を制御することにより、前記第1の表示素子により表示される画像の輝度を制御することを特徴とする表示装置。
  6. 請求項1乃至5のいずれか一項において、
    前記発光層は、有機EL層であることを特徴とする表示装置。
  7. 請求項1乃至6のいずれか一項に記載の表示装置と、
    操作キーと、を有することを特徴とする電子機器。
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