JP2018025775A - 電子機器及びその駆動方法 - Google Patents

電子機器及びその駆動方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2018025775A
JP2018025775A JP2017140989A JP2017140989A JP2018025775A JP 2018025775 A JP2018025775 A JP 2018025775A JP 2017140989 A JP2017140989 A JP 2017140989A JP 2017140989 A JP2017140989 A JP 2017140989A JP 2018025775 A JP2018025775 A JP 2018025775A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
display
light
layer
insulating layer
transistor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2017140989A
Other languages
English (en)
Inventor
川島 進
Susumu Kawashima
進 川島
亮 初見
Akira Hatsumi
亮 初見
祐典 西戸
Sukenori Nishito
祐典 西戸
大介 久保田
Daisuke Kubota
大介 久保田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Original Assignee
Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd filed Critical Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Publication of JP2018025775A publication Critical patent/JP2018025775A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G09EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09GARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G5/00Control arrangements or circuits for visual indicators common to cathode-ray tube indicators and other visual indicators
    • G09G5/10Intensity circuits
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/133553Reflecting elements
    • GPHYSICS
    • G09EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09GARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G3/00Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes
    • G09G3/20Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters
    • G09G3/2003Display of colours
    • GPHYSICS
    • G09EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09GARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G3/00Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes
    • G09G3/20Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters
    • G09G3/22Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters using controlled light sources
    • G09G3/30Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters using controlled light sources using electroluminescent panels
    • G09G3/32Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters using controlled light sources using electroluminescent panels semiconductive, e.g. using light-emitting diodes [LED]
    • G09G3/3208Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters using controlled light sources using electroluminescent panels semiconductive, e.g. using light-emitting diodes [LED] organic, e.g. using organic light-emitting diodes [OLED]
    • G09G3/3225Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters using controlled light sources using electroluminescent panels semiconductive, e.g. using light-emitting diodes [LED] organic, e.g. using organic light-emitting diodes [OLED] using an active matrix
    • GPHYSICS
    • G09EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09GARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G3/00Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes
    • G09G3/20Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters
    • G09G3/34Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters by control of light from an independent source
    • G09G3/3406Control of illumination source
    • G09G3/3413Details of control of colour illumination sources
    • GPHYSICS
    • G09EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09GARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G3/00Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes
    • G09G3/20Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters
    • G09G3/34Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters by control of light from an independent source
    • G09G3/3406Control of illumination source
    • G09G3/342Control of illumination source using several illumination sources separately controlled corresponding to different display panel areas, e.g. along one dimension such as lines
    • G09G3/3426Control of illumination source using several illumination sources separately controlled corresponding to different display panel areas, e.g. along one dimension such as lines the different display panel areas being distributed in two dimensions, e.g. matrix
    • GPHYSICS
    • G09EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09GARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G3/00Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes
    • G09G3/20Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters
    • G09G3/34Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters by control of light from an independent source
    • G09G3/36Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters by control of light from an independent source using liquid crystals
    • G09G3/3611Control of matrices with row and column drivers
    • G09G3/3648Control of matrices with row and column drivers using an active matrix
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K59/00Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
    • H10K59/50OLEDs integrated with light modulating elements, e.g. with electrochromic elements, photochromic elements or liquid crystal elements
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K59/00Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
    • H10K59/60OLEDs integrated with inorganic light-sensitive elements, e.g. with inorganic solar cells or inorganic photodiodes
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/13356Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors characterised by the placement of the optical elements
    • G02F1/133565Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors characterised by the placement of the optical elements inside the LC elements, i.e. between the cell substrates
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/1336Illuminating devices
    • G02F1/133602Direct backlight
    • G02F1/133603Direct backlight with LEDs
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/136Liquid crystal cells structurally associated with a semi-conducting layer or substrate, e.g. cells forming part of an integrated circuit
    • G02F1/1362Active matrix addressed cells
    • G02F1/1368Active matrix addressed cells in which the switching element is a three-electrode device
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F2201/00Constructional arrangements not provided for in groups G02F1/00 - G02F7/00
    • G02F2201/44Arrangements combining different electro-active layers, e.g. electrochromic, liquid crystal or electroluminescent layers
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F2201/00Constructional arrangements not provided for in groups G02F1/00 - G02F7/00
    • G02F2201/58Arrangements comprising a monitoring photodetector
    • GPHYSICS
    • G09EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09GARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G2300/00Aspects of the constitution of display devices
    • G09G2300/02Composition of display devices
    • G09G2300/023Display panel composed of stacked panels
    • GPHYSICS
    • G09EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09GARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G2300/00Aspects of the constitution of display devices
    • G09G2300/04Structural and physical details of display devices
    • G09G2300/0439Pixel structures
    • G09G2300/046Pixel structures with an emissive area and a light-modulating area combined in one pixel
    • GPHYSICS
    • G09EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09GARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G2320/00Control of display operating conditions
    • G09G2320/02Improving the quality of display appearance
    • G09G2320/028Improving the quality of display appearance by changing the viewing angle properties, e.g. widening the viewing angle, adapting the viewing angle to the view direction
    • GPHYSICS
    • G09EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09GARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G2320/00Control of display operating conditions
    • G09G2320/06Adjustment of display parameters
    • G09G2320/0626Adjustment of display parameters for control of overall brightness
    • G09G2320/0633Adjustment of display parameters for control of overall brightness by amplitude modulation of the brightness of the illumination source
    • GPHYSICS
    • G09EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09GARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G2354/00Aspects of interface with display user
    • GPHYSICS
    • G09EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09GARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G2360/00Aspects of the architecture of display systems
    • G09G2360/14Detecting light within display terminals, e.g. using a single or a plurality of photosensors
    • G09G2360/144Detecting light within display terminals, e.g. using a single or a plurality of photosensors the light being ambient light
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K59/00Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
    • H10K59/10OLED displays
    • H10K59/12Active-matrix OLED [AMOLED] displays
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K59/00Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
    • H10K59/30Devices specially adapted for multicolour light emission
    • H10K59/35Devices specially adapted for multicolour light emission comprising red-green-blue [RGB] subpixels
    • H10K59/351Devices specially adapted for multicolour light emission comprising red-green-blue [RGB] subpixels comprising more than three subpixels, e.g. red-green-blue-white [RGBW]
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K59/00Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
    • H10K59/30Devices specially adapted for multicolour light emission
    • H10K59/35Devices specially adapted for multicolour light emission comprising red-green-blue [RGB] subpixels
    • H10K59/352Devices specially adapted for multicolour light emission comprising red-green-blue [RGB] subpixels the areas of the RGB subpixels being different

Abstract

【課題】視野角依存性の低減された表示を行える電子機器を提供する。表示品位の高い表示を行える電子機器を提供する。【解決手段】表示部と、位置検出センサと、を有する電子機器の駆動方法であって、表示部には、第1の表示素子と、第2の表示素子と、が設けられ、第1の表示素子は、可視光を反射する機能を有し、第2の表示素子は、可視光を発する機能を有し、表示部は、第1の表示素子が反射する第1の光、及び第2の表示素子が発する第2の光のうち、いずれか一方または両方により、画像を表示する機能を有し、位置検出センサは、使用者の位置を検出する機能を有し、表示部が、第1の光および前記第2の光の両方を用いて画像を表示する場合に、使用者が表示部を見る角度に応じて前記第2の光の量を調節する。【選択図】図1

Description

本発明の一態様は、表示装置を備える電子機器の駆動方法に関する。または、表示装置を備える電子機器に関する。
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、電子機器、照明装置、入力装置、入出力装置、それらの駆動方法、又はそれらの製造方法、を一例として挙げることができる。
スマートフォンやタブレット端末などに代表される携帯情報端末が活発に開発されている。またこのような携帯情報端末は、軽量であること、小型であることなどが求められている。
特に近年、装着型の電子機器(ウェアラブル機器ともいう)の開発が盛んに行われている。ウェアラブル機器の一例としては、腕に装着する腕時計型の機器、頭部に装着する眼鏡型の機器、首に装着するネックレス型の機器などが挙げられる。例えば、腕時計型の機器は、従来の時計における文字盤に代えて小型のディスプレイを備え、時刻以外の様々な情報を使用者に提供することができる。またこのようなウェアラブル機器は、医療用途や、健康状態の自己管理などの用途にも注目され、実用化が進んでいる。
表示装置としては、代表的には有機EL(Electro Luminescence)素子や発光ダイオード(LED:Light Emitting Diode)等の発光素子を備える発光装置、液晶表示装置、電気泳動方式などにより表示を行う電子ペーパーなどが挙げられる。
特許文献1には、有機EL素子が適用されたフレキシブルな発光装置が開示されている。
特開2014−197522号公報
本発明の一態様は、視野角依存性の低減された表示を行える電子機器を提供することを課題の一とする。または、表示品位の高い表示を行える電子機器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、外光によらず高い視認性が実現された電子機器を提供することを課題の一とする。または、消費電力が低減された電子機器を提供することを課題の一とする。または、滑らかな動画の表示と、目に優しい静止画の表示の両方を行うことのできる電子機器を提供することを課題の一とする。または、新規な電子機器を提供することを課題の一とする。
本発明の一態様は、表示部と、位置検出センサと、を有する電子機器の駆動方法であって、表示部には、第1の表示素子と、第2の表示素子と、が設けられ、第1の表示素子は、可視光を反射する機能を有し、第2の表示素子は、可視光を発する機能を有し、表示部は、第1の表示素子が反射する第1の光、及び第2の表示素子が発する第2の光のうち、いずれか一方または両方により、画像を表示する機能を有し、位置検出センサは、使用者の位置を検出する機能を有し、表示部が、第1の光および第2の光の両方を用いて画像を表示する場合に、使用者が表示部を見る角度に応じて第2の光の量を調節する、電子機器の駆動方法である。
また、本発明の一態様は、表示部と、位置検出センサと、照度センサと、を有する電子機器の駆動方法であって、表示部には、第1の表示素子と、第2の表示素子と、が設けられ、第1の表示素子は、可視光を反射する機能を有し、第2の表示素子は、可視光を発する機能を有し、表示部は、第1の表示素子が反射する第1の光、及び第2の表示素子が発する第2の光のうち、いずれか一方または両方により、画像を表示する機能を有し、位置検出センサは、使用者の一部の位置を検出する機能を有し、照度センサは、外光の照度を測定する機能を有し、表示部が、第1の光および第2の光の両方を用いて画像を表示する場合に、使用者が表示部を見る角度および外光の照度に応じて前記第2の光の量を調節する、電子機器の駆動方法である。
また、電子機器は、筐体を有し、表示部および位置検出センサは、筐体の第1の面に設けられる上述の電子機器の駆動方法も、本発明の一態様である。
また、電子機器は、筐体を有し、表示部、位置検出センサおよび照度センサは、筐体の第1の面に設けられる上述の電子機器の駆動方法も、本発明の一態様である。
また、第1の表示素子は、反射型の液晶素子であり、第2の表示素子は、発光素子である上述の電子機器の駆動方法も、本発明の一態様である。
また、第2の光の量は、データ振幅を調節することによって調節する上述の電子機器の駆動方法も、本発明の一態様である。
本発明の一態様は、表示部と、位置検出センサと、筐体と、を有し、表示部および位置検出センサは、筐体の第1の面に設けられ、表示部には、第1の表示素子と、第2の表示素子と、が設けられ、第1の表示素子は、可視光を反射する機能を有し、第2の表示素子は、可視光を発する機能を有し、表示部は、第1の表示素子が反射する第1の光、及び第2の表示素子が発する第2の光のうち、いずれか一方または両方により、画像を表示する機能を有し、位置検出センサは、使用者の一部の位置を検出する機能を有する、電子機器である。
また、照度センサを有し、照度センサは、筐体の第1の面に設けられる電子機器も、本発明の一態様である。
また、第1の表示素子は、反射型の液晶素子であり、第2の表示素子は、発光素子である電子機器も、本発明の一態様である。
また、表示部が、第1の光および第2の光の両方を用いて画像を表示する場合に、位置検出センサの検出する情報に応じて第2の光の量を調節する電子機器も、本発明の一態様である。
本発明の一態様によれば、視野角依存性の低減された表示を行える電子機器を提供できる。または、表示品位の高い表示を行える電子機器を提供できる。
または、本発明の一態様は、外光によらず高い視認性が実現された電子機器を提供できる。または、消費電力が低減された電子機器を提供できる。または、滑らかな動画の表示と、目に優しい静止画の表示の両方を行うことのできる電子機器を提供できる。または、新規な電子機器を提供できる。
電子機器を説明する図。 電子機器の使用状態を説明する図。 電子機器の駆動方法を説明する図。 電子機器を説明する図。 電子機器の駆動方法を説明する図。 表示装置の一例を示すブロック図。 画素ユニットの一例を示す図。 画素ユニットの一例を示す図。 表示装置の一例及び画素の一例を示す図。 表示装置の画素回路の一例を示す回路図。 表示装置の画素回路の一例を示す回路図及び画素の一例を示す図。 表示装置の一例を示す斜視図。 表示装置の一例を示す断面図。 表示装置の一例を示す断面図。 トランジスタの一例を示す断面図。 表示装置の作製方法の一例を示す断面図。 表示装置の作製方法の一例を示す断面図。 表示装置の作製方法の一例を示す断面図。 表示装置の作製方法の一例を示す断面図。 実施例に係る、表示装置の視野角依存性の測定結果。 実施例に係る、表示装置の視野角依存性の測定結果。 実施例に係る、表示装置の視野角依存性の測定結果。 実施例に係る、表示装置のデータ振幅について説明するグラフ。
実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。但し、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の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、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。
なお、以下に説明する発明の構成において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を異なる図面間で共通して用い、その繰り返しの説明は省略する。また、同様の機能を指す場合には、ハッチパターンを同じくし、特に符号を付さない場合がある。
なお、本明細書で説明する各図において、各構成の大きさ、層の厚さ、または領域は、明瞭化のために誇張されている場合がある。よって、必ずしもそのスケールに限定されない。
なお、本明細書等における「第1」、「第2」等の序数詞は、構成要素の混同を避けるために付すものであり、数的に限定するものではない。
(実施の形態1)
本実施の形態では、本発明の一態様の電子機器およびその駆動方法について説明する。
本発明の一態様は、筐体の第1の面に設けられる表示部と、同じく第1の面に設けられる位置検出センサを有する電子機器の駆動方法である。
表示部には、第1の表示素子および第2の表示素子が設けられ、第1の表示素子は可視光を反射する機能を有し、第2の表示素子は可視光を発する機能を有する。表示部は、第1の表示素子が反射する第1の光、及び第2の表示素子が発する第2の光のうち、いずれか一方または両方により、画像を表示する機能を有する。
本実施の形態では第1の表示素子として反射型の液晶素子を、第2の表示素子として発光素子を用いるとする。外光が明るい環境下で電子機器を使用する場合は、第1の表示素子による表示を行うことで、低い消費電力で駆動することができる。また外光が暗い環境下では、第2の表示素子による表示を行うことで、消費電力を低くし、かつ表示品位を高めることができる。
ところで、第1の表示素子による表示は、第2の表示素子による表示よりも視野角依存性が高い。具体的には、表示を正面から見た場合に比べて表示を斜めから見た場合の輝度の低下および色度の変化が、第2の表示素子による表示よりも第1の表示素子による表示の方が大きい。
本発明の一態様の電子機器では、第1の表示素子および第2の表示素子の両方を用いた表示を行い、使用者が表示部の表示を見る角度に応じて第2の光の量(すなわち第2の表示素子による表示の輝度)を調節することで、表示の視野角依存性を低減させ、表示品位を高めることができる。
使用者が表示部の表示を見る角度は、位置検出センサが取得するデータに基づいて決定する。具体的には、位置検出センサが被検知体(例えば使用者の一部、具体的には頭部や両目など)の位置を特定することで、位置検出センサの正面方向(これは表示部の正面方向と一致する)に対して被検知体が位置する方向の傾きを算出する。
なお、第1の表示素子を二次光源とみなした場合の第1の表示素子による表示の輝度は外光の明るさに依存する。よって、上記の使用者が表示を見る角度に加えて、外光の照度に応じて第2の表示素子による表示の輝度を調節することが好ましい。このような駆動方法は、本発明の一態様の電子機器が、筐体の第1の面に照度センサを有することで実現できる。
以下では、本発明の一態様の電子機器およびその駆動方法のより具体的な例について、図面を参照して説明する。
[電子機器の構成例1]
図1は、本発明の一態様の電子機器10の一例を示す斜視図である。電子機器10は、筐体11、表示部12、位置検出センサ18を有する。表示部12および位置検出センサ18は、筐体11の第1の面に設けられる。
表示部12は、第1の表示素子が反射する第1の光と、第2の表示素子が発する第2の光のうち、いずれか一方、または両方により、画像を表示する機能を有する。または、表示部12は、第1の表示素子が反射する第1の光の量と、第2の表示素子が発する第2の光の量と、をそれぞれ制御することにより、階調を表現する機能を有する。
また、表示部12は、第1の表示素子の反射光の光量を制御することにより階調を表現する第1の画素と、第2の表示素子からの発光の光量を制御することにより階調を表現する第2の画素を有する構成とすることが好ましい。第1の画素及び第2の画素は、例えばそれぞれマトリクス状に複数配置され、表示部12を構成する。
また、第1の画素と第2の画素は、同ピッチで、表示領域内に配置されていることが好ましい。このとき、隣接する第1の画素と第2の画素を合わせて、画素ユニットと呼ぶことができる。
さらに、第1の画素及び第2の画素は表示部12の表示領域に混在して配置されていることが好ましい。これにより、後述するように複数の第1の画素のみで表示された画像と、複数の第2の画素のみで表示された画像、ならびに複数の第1の画素及び複数の第2の画素の両方で表示された画像のそれぞれは、同じ表示領域に表示することができる。
第1の画素が有する第1の表示素子には、外光を反射して表示する素子を用いることができる。このような素子は、光源を持たないため、表示の際の消費電力を極めて小さくすることが可能となる。また、晴天下の屋外など外光による照度の高い環境で電子機器を使用する場合には、該照度に応じた高い輝度で表示できるため、視認性の高い表示を行うことができる。
第1の表示素子には、代表的には反射型の液晶素子を用いることができる。または、第1の表示素子として、シャッター方式のMEMS(Micro Electro Mechanical System)素子、光干渉方式のMEMS素子の他、マイクロカプセル方式、電気泳動方式、エレクトロウェッティング方式、電子粉流体(登録商標)方式等を適用した素子などを用いることができる。
また、第2の画素が有する第2の表示素子は光源を有し、その光源からの光を利用して表示する素子を用いることができる。特に、電界を印加することにより発光性の物質から発光を取り出すことのできる、電界発光素子を用いることが好ましい。このような画素が射出する光は、その輝度や色度が外光に左右されることがないため、色再現性が高く(色域が広く)、且つコントラストの高い、つまり鮮やかな表示を行うことができる。
第2の表示素子には、例えばOLED(Organic Light Emitting Diode)、LED(Light Emitting Diode)、QLED(Quantum−dot Light Emitting Diode)などの自発光性の発光素子を用いることができる。または、第2の画素が有する表示素子として、光源であるバックライトと、バックライトからの光の透過光の光量を制御する透過型の液晶素子とを組み合わせたものを用いてもよい。または、第2の画素が有する表示素子として、発光ダイオードを用いる構成、または半導体レーザを用いる構成としてもよい。
本実施の形態では、第1の表示素子として反射型の液晶素子を、第2の表示素子として発光素子を用いる。
第1の画素は、例えば白色(W)を呈する副画素、または例えば赤色(R)、緑色(G)、青色(B)の3色の光をそれぞれ呈する副画素を有する構成とすることができる。また、第2の画素も同様に、例えば白色(W)を呈する副画素、または例えば赤色(R)、緑色(G)、青色(B)の3色の光をそれぞれ呈する副画素を有する構成とすることができる。なお、第1の画素及び第2の画素がそれぞれ有する副画素は、4つ以上であってもよい。副画素の種類が多いほど、消費電力を低減することが可能で、また色再現性を高めることができる。
表示部12は、第1の画素で画像を表示する第1の表示モード、第2の画素で画像を表示する第2の表示モード、及び第1の画素及び第2の画素で画像を表示する第3の表示モードを切り替えることができる。
第1の表示モードは、第1の表示素子による反射光を用いて画像を表示するモードである。第1の表示モードは光源が不要であるため、極めて低消費電力な駆動モードである。例えば、外光の照度が十分高く、且つ外光が白色光またはその近傍の光である場合に有効である。第1の表示モードは、例えば本や書類などの文字情報を表示することに適した表示モードである。また、反射光を用いるため、目に優しい表示を行うことができ、目が疲れにくいという効果を奏する。
第2の表示モードでは、第2の表示素子による発光を利用して画像を表示するモードである。そのため、外光の照度や色度によらず、極めて鮮やかな(コントラストが高く、且つ色再現性の高い)表示を行うことができる。例えば、夜間や暗い室内など、外光の照度が極めて小さい場合などに有効である。また、外光が暗い場合、明るい表示を行うと使用者が眩しく感じてしまう場合がある。これを防ぐために、第2の表示モードでは輝度を抑えた表示を行うことが好ましい。また、これにより、眩しさを抑えることに加え、消費電力も低減することができる。第2の表示モードは、鮮やかな画像や滑らかな動画などを表示することに適したモードである。
第3の表示モードでは、第1の表示素子による反射光と、第2の表示素子による発光の両方を利用して表示を行うモードである。具体的には、第1の画素が呈する光と、第1の画素と隣接する第2の画素が呈する光を混色させることにより、1つの色を表現するように駆動する。第1の表示モードよりも鮮やかな表示をしつつ、第2の表示モードよりも消費電力を抑えることができる。例えば、室内照明下や、朝方や夕方の時間帯など、外光の照度が比較的低い場合や、外光の色度が白色ではない場合などに有効である。
電子機器10は、第3の表示モードで表示を行う場合に、位置検出センサ18を用いて使用者が表示部12の表示を見る角度を決定し、該角度に応じて第2の表示素子による表示の輝度(第2の光の量)を調節することができる。よって、電子機器10において、第1の表示モードで表示を行う場合と比較して、第3の表示モードによる表示の視野角依存性を低減させ、表示品位を高めることができる。また、外光の照度が高い環境で使用する場合は第2の表示素子による発光は第3の表示モードにおいて補助的に作用する(第2の表示素子による発光の輝度よりも第1の表示素子による反射光の輝度の方が高い)ため、視野角依存性を低減しつつ、消費電力の低い表示を行うことができる。
第2の光の量の調節は、例えばデータ振幅(階調の最大値)を調節することで行える。第3の表示モードによる表示部12の表示を使用者が斜めから見る場合に、正面から見る場合よりもデータ振幅を大きくすることで、第2の表示素子による発光の輝度を高くすることができる。データ振幅の具体的な調節方法は実施例にて説明する。
位置検出センサ18としては、CCDセンサまたはCMOSセンサなどの可視光を検知する素子を用いることができる(図1参照)。
[電子機器のその他の構成]
電子機器10は、操作ボタン13、外部接続ポート14、スピーカ15、マイク16、カメラ17等を有する。
電子機器10は、表示部12にタッチセンサを備える。電話を掛ける、或いは文字を入力するなどのあらゆる操作は、指やスタイラスなどで表示部12に触れることで行うことができる。
また、操作ボタン13の操作により、電源のオン、オフ動作や、表示部12に表示される画像の種類を切り替えることができる。例えば、メール作成画面から、メインメニュー画面に切り替えることができる。
また、電子機器10の内部に、ジャイロセンサまたは加速度センサ等の検出装置を設けることで、電子機器10の向き(縦か横か)を判断して、表示部12の画面表示の向きを自動的に切り替えるようにすることができる。また、画面表示の向きの切り替えは、表示部12を触れること、操作ボタン13の操作、またはマイク16を用いた音声入力等により行うこともできる。
電子機器10は、例えば、電話機、手帳または情報閲覧装置等から選ばれた一つまたは複数の機能を有する。例えば、電子機器10はスマートフォンとして用いることができる。また、電子機器10は、例えば、移動電話、電子メール、文章閲覧及び作成、音楽再生、動画再生、インターネット通信、ゲームなどの種々のアプリケーションを実行することができる。
なお、カメラ17が位置検出センサ18の機能を有していてもよい。この場合、電子機器10が位置検出センサ18を有していなくてもよい。
[位置情報の検出方法]
図2は、使用者29が電子機器10を使用している状態を示す模式図である。図2を用いて使用者が表示を見る角度θについて説明する。なお、図2において使用者が電子機器を把持する手は描出を省略している。
図2(A1)、(B1)はそれぞれ使用者29が電子機器10を異なる角度で把持している状態を示す上面図である。図2(A2)、(B2)はそれぞれ、図2(A1)、(B1)に対応する側面図である。
図2(A1)、(A2)では、使用者29は電子機器10を第1の面(表示部12および位置検出センサ18が設けられている面)が斜め上方を向くように傾けて把持している。図2(A2)における一点鎖線は位置検出センサ18の正面方向を示し、破線は位置検出センサ18から見た位置検出センサ18が検出する使用者29の一部が位置する方向(以下、検出方向とも記す)を示す。使用者29が表示を見る角度は、図2(A2)における角度θ1となる。なお、上面図においては位置検出センサ18の正面方向と検出方向とが一致しているため、図2(A1)では検出方向を示す破線のみ示している。
また、図2(B1)、(B2)では、使用者29は電子機器10を第1の面(表示部12および位置検出センサ18が設けられている面)が使用者29の右方を向くように傾けて把持している。図2(B1)における一点鎖線は位置検出センサ18の正面方向を示し、破線は検出方向を示す。使用者29が表示を見る角度は、図2(B1)における角度θ2となる。なお、側面図においては位置検出センサ18の正面方向と検出方向とが一致しているため、図2(B2)では検出方向を示す破線のみ示している。
位置検出センサ18が検出する使用者29の一部は、例えば両目29E、頭部29Hなどとすることができる(図2(A1)参照)。図2では、位置検出センサ18が使用者29の両目29Eを検出する例を示している。
[電子機器の駆動方法1]
以下より、位置検出センサ18が検出する角度θを第3の表示モードにおける表示に反映させる電子機器10の駆動方法について、図3を用いて説明する。該駆動方法は、以下の7つのステップを有する。
まず、電子機器10において第3の表示モードで表示する設定を行う(図3、ステップS01参照)。
次に、位置検出センサ18が使用者29の位置情報を検出する(図3、ステップS02参照)。該位置情報に基づいて、図2に例示するように使用者29が表示を見る角度θを決定する。
次に、角度θに基づいてデータ振幅Vrを決定する(図3、ステップS03参照)。データ振幅Vrは、各色で別々に決定することが好ましい。例えば、表示部12がR、G、Bの3色の光をそれぞれ呈する副画素を有する場合、ステップS03においてRに対応するデータ振幅Vr、Gに対応するデータ振幅Vr、Bに対応するデータ振幅Vrを決定する。
また、角度θに対するデータ振幅Vrの値は、あらかじめ設定しておくことが好ましい。例えば、まず第1の表示モードによる表示の角度α(角度αは表示部12の正面方向を基準とした傾斜角。例えば、αは−75°以上75°以下)における輝度および色度を測定して第1の表示モードによる表示の視野角依存性を算出する。そして、第3の表示モードによる表示の角度αにおける輝度および色度をデータ振幅Vrの値を適宜変えながら測定して、第3の表示モードによる表示が第1の表示モードによる表示よりも視野角依存性が低減されるようなデータ振幅Vrを求める。このような測定を行うことで、角度αを変数とするデータ振幅Vrの関数を得ることができる。
次に、ステップS03で得たデータ振幅Vrを第3の表示モードによる表示に反映させる(図3、ステップS04参照)。
次に、待機時間のカウントを行う。待機時間のカウントは、あらかじめ指定した時間が経過するまで行う(図3、ステップS05およびステップS06参照)。ここで指定する時間によって、データ振幅Vrの更新頻度を決定することができる。該更新頻度が低いと、角度θが変化する動作を使用者が行う場合に表示のちらつきが生じるため、該更新頻度は可能な限り高いことが好ましい。例えば、該更新頻度は4Hz以上30Hz以下であることが好ましい。ここで、1Hzとは1秒間にデータ振幅Vrの更新を1回行うことを表す。
そして、表示モードの確認を行う。表示モードが第3の表示モードのままであれば、再び位置情報の検出を行う。一方、使用者29が電子機器10を操作して表示モードが第3の表示モードから変更された場合はデータ振幅Vrの更新を停止する(図3、ステップS07参照)。
以上のステップS01乃至ステップS07を実行することで、電子機器10は、使用者29が表示を見る角度が変化する場合にも視野角依存性の低減された表示部12の表示を行うことができる。
[電子機器の構成例2]
図4は、上述の電子機器10と一部が異なる本発明の一態様の電子機器10Aの一例を示す斜視図である。電子機器10と共通する要素については上述の記載を援用できるため、以下では電子機器10と異なる要素について説明する。
電子機器10Aは、筐体11、表示部12、位置検出センサ18および照度センサ19を有する。表示部12、位置検出センサ18および照度センサ19は、筐体11の第1の面に設けられる。電子機器10Aは、照度センサ19を有する点が上述の電子機器10と異なる。
照度センサ19は、外光の照度を測定する機能を有する。電子機器10Aは、表示部12において第3の表示モードで表示を行う場合に、使用者が表示を見る角度および外光の照度に応じて第2の表示素子による表示の輝度(第2の光の量)を調節することができる。
第1の表示素子を二次光源とみなした場合の第1の表示素子による表示の輝度は外光の明るさに依存する。よって、外光の明るさが変化する環境(例えば、屋外で歩行しながら使用する場合など)では、第3の表示モードによる表示における上述のデータ振幅Vrを決めるうえで外光の照度も考慮することが好ましい。電子機器10Aは照度センサ19を有するため、外光の明るさが変化する環境で使用する場合にも第3の表示モードによる表示の視野角依存性を低減させ、表示品位を高めることができる。
[電子機器の駆動方法2]
以下より、照度センサ19が検出する照度Iおよび位置検出センサ18が検出する角度θを第3の表示モードにおける表示に反映させる電子機器10Aの駆動方法について、図5を用いて説明する。該駆動方法は、以下の8つのステップを有する。
まず、電子機器10Aにおいて第3の表示モードで表示する設定を行う(図5、ステップS11参照)。
次に、照度センサ19が電子機器10Aを使用する環境における照度Iを検出する(図5、ステップS12参照)。
次に、位置検出センサ18が使用者29の位置情報を検出する(図5、ステップS13参照)。該位置情報に基づいて、図2に例示するように使用者が表示を見る角度θを決定する。
次に、照度Iおよび角度θに基づいてデータ振幅Vrを決定する(図5、ステップS14参照)。データ振幅Vrは、各色で別々に決定することが好ましい。例えば、表示部12がR、G、Bの3色の光をそれぞれ呈する副画素を有する場合、ステップS13においてRに対応するデータ振幅Vr、Gに対応するデータ振幅Vr、Bに対応するデータ振幅Vrを決定する。
また、照度Iおよび角度θに対するデータ振幅Vrの値は、あらかじめ設定しておくことが好ましい。例えば、まず第1の表示モードによる表示の照度A(例えば、Aは2000ルクス以上30000ルクス以下)、角度α(角度αは表示部12の正面方向を基準とした傾斜角。例えば、αは−75°以上75°以下)における輝度および色度を測定して第1の表示モードによる表示の視野角依存性を算出する。そして、第3の表示モードによる表示の照度A及び角度αにおける輝度および色度をデータ振幅Vrの値を適宜変えながら測定して、第3の表示モードによる表示が第1の表示モードによる表示よりも視野角依存性が低減されるようなデータ振幅Vrを求める。このような測定を行うことで、照度A及び角度αを変数とするデータ振幅Vrの関数を得ることができる。
次に、ステップS14で得たデータ振幅Vrを第3の表示モードによる表示に反映させる(図5、ステップS15参照)。
次に、待機時間のカウントを行う。待機時間のカウントは、あらかじめ指定した時間が経過するまで行う(図5、ステップS16およびステップS17参照)。ここで指定する時間によって、データ振幅Vrの更新頻度を決定することができる。該更新頻度が低いと、照度Iが変化する環境で使用する場合や角度θが変化する動作を使用者が行う場合に表示のちらつきが生じるため、該更新頻度は可能な限り高いことが好ましい。例えば、該更新頻度は4Hz以上30Hz以下であることが好ましい。ここで、1Hzとは1秒間にデータ振幅Vrの更新を1回行うことを表す。
そして、表示モードの確認を行う。表示モードが第3の表示モードのままであれば、再び位置情報の検出を行う。一方、使用者29が電子機器10Aを操作して表示モードが第3の表示モードから変更された場合は、データ振幅Vrの更新を停止する(図5、ステップS18参照)。
以上のステップS11乃至ステップS18を実行することで、電子機器10Aは、使用環境の照度および/または使用者29が表示を見る角度が変化する場合にも視野角依存性の低減された表示部12の表示を行うことができる。
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)
以下では、本発明の一態様の電子機器の表示部等に用いることのできる表示パネルの例について説明する。以下で例示する表示パネルは、反射型の液晶素子と、発光素子の両方を有し、液晶素子と発光素子のいずれか一方もしくは両方を用いて表示を行うことのできる、表示パネルである。
図6に、表示装置500のブロック図を示す。表示装置500は、表示部501を有する。
表示部501は、マトリクス状に配置された複数の画素ユニット530を有する。画素ユニット530は、第1の画素531pと、第2の画素532pを有する。
図6では、第1の画素531p及び第2の画素532pが、それぞれ赤色(R)、緑色(G)、青色(B)の3色に対応する表示素子を有する場合の例を示している。
第1の画素531pが有する表示素子は、それぞれ、外光の反射を利用した表示素子である。第1の画素531pは、赤色(R)に対応する第1の表示素子531R、緑色(G)に対応する第1の表示素子531G、青色(B)に対応する第1の表示素子531Bを有する。
第2の画素532pが有する表示素子は、それぞれ、発光素子である。第2の画素532pは、赤色(R)に対応する第2の表示素子532R、緑色(G)に対応する第2の表示素子532G、青色(B)に対応する第2の表示素子532Bを有する。
図7(A)乃至(C)は、画素ユニット530の構成例を示す模式図である。
第1の画素531pは、第1の表示素子531R、第1の表示素子531G、第1の表示素子531Bを有する。第1の表示素子531Rは、外光を反射し、赤色の光Rrを表示面側に射出する。第1の表示素子531G、第1の表示素子531Bも同様に、それぞれ緑色の光Grまたは青色の光Brを、表示面側に射出する。
第2の画素532pは、第2の表示素子532R、第2の表示素子532G、第2の表示素子532Bを有する。第2の表示素子532Rは赤色の光Rtを、表示面側に射出する。第2の表示素子532G、第2の表示素子532Bも同様に、それぞれ緑色の光Gtまたは青色の光Btを、表示面側に射出する。
図7(A)は、第1の画素531pと第2の画素532pの両方を駆動させることで表示を行うモード(第3の表示モード)に対応する。画素ユニット530は、反射光(光Rr、光Gr、光Br)と透過光(光Rt、光Gt、光Bt)とを用いて、所定の色の光535trを表示面側に射出することができる。
図7(B)は、第1の画素531pのみを駆動させることにより、反射光を用いて表示を行う表示モード(第1の表示モード)に対応する。画素ユニット530は、例えば外光が十分に強い場合などでは、第2の画素532pを駆動させずに、第1の画素531pからの光(光Rr、光Gr、及び光Br)のみを用いて、光535rを表示面側に射出することができる。これにより、極めて低消費電力な駆動を行うことができる。
図7(C)は、第2の画素532pのみを駆動させることにより、発光(透過光)を用いて表示を行うモード(第2の表示モード)に対応する。画素ユニット530は、例えば外光が極めて弱い場合などでは、第1の画素531pを駆動させずに、第2の画素532pからの光(光Rt、光Gt、及び光Bt)のみを用いて、光535tを表示面側に射出することができる。これにより鮮やかな表示を行うことができる。また周囲が暗い場合に輝度を低くすることで、使用者が感じる眩しさを抑えると共に消費電力を低減できる。
第1の画素531pと第2の画素532pとが有する表示素子の色、数は、それぞれ限定されない。
図8(A)乃至(C)に、それぞれ画素ユニット530の構成例を示す。なおここでは、第1の画素531pと第2の画素532pの両方を駆動させることで表示を行うモード(第3の表示モード)に対応した模式図を示しているが、上記と同様に、第1の画素531pまたは第2の画素532pのみを駆動させるモード(第1の表示モード及び第2の表示モード)でも表示を行うことができる。
図8(A)、(C)に示す第2の画素532pは、第2の表示素子532R、第2の表示素子532G、第2の表示素子532Bに加えて、白色(W)を呈する第2の表示素子532Wを有する。
図8(B)に示す第2の画素532pは、第2の表示素子532R、第2の表示素子532G、第2の表示素子532Bに加えて、黄色(Y)を呈する第2の表示素子532Yを有する。
図8(A)乃至(C)に示す構成は、第2の表示素子532W及び第2の表示素子532Yを有さない構成に比べて、第2の画素532pを用いた表示モード(第2の表示モード及び第3の表示モード)における消費電力を低減することができる。
図8(C)に示す第1の画素531pは、第1の表示素子531R、第1の表示素子531G、第1の表示素子531Bに加えて、白色(W)を呈する第1の表示素子531Wを有する。
図8(C)に示す構成は、図7(A)に示す構成に比べて、第1の画素531pを用いた表示モード(第1の表示モード及び第3の表示モード)における消費電力を低減することができる。
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3)
本実施の形態では、実施の形態2で例示した表示装置のより具体的な例について、図面を参照して説明する。
図9(A)は、表示装置400のブロック図である。表示装置400は、表示部362、回路GD、及び回路SDを有する。表示部362は、マトリクス状に配列した複数の画素410を有する。
表示装置400は、複数の配線G1、複数の配線G2、複数の配線ANO、複数の配線CSCOM、複数の配線S1、及び複数の配線S2を有する。複数の配線G1、複数の配線G2、複数の配線ANO、及び複数の配線CSCOMは、それぞれ、矢印Rで示す方向に配列した複数の画素410及び回路GDと電気的に接続する。複数の配線S1及び複数の配線S2は、それぞれ、矢印Cで示す方向に配列した複数の画素410及び回路SDと電気的に接続する。
なお、ここでは簡単のために回路GDと回路SDを1つずつ有する構成を示したが、液晶素子を駆動する回路GD及び回路SDと、発光素子を駆動する回路GD及び回路SDとを、別々に設けてもよい。
画素410は、反射型の液晶素子と、発光素子を有する。
図9(B1)乃至(B4)に、画素410が有する電極311の構成例を示す。電極311は、液晶素子の反射電極として機能する。図9(B1)、(B2)の電極311には、開口451が設けられている。
図9(B1)、(B2)には、電極311と重なる領域に位置する発光素子360を破線で示している。発光素子360は、電極311が有する開口451と重ねて配置されている。これにより、発光素子360が発する光は、開口451を介して表示面側に射出される。
図9(B1)では、矢印Rで示す方向に隣接する画素410が異なる色に対応する画素である。このとき、図9(B1)に示すように、矢印Rで示す方向に隣接する2つの画素において、開口451が一列に配列されないように、電極311の異なる位置に設けられていることが好ましい。これにより、2つの発光素子360を離すことが可能で、発光素子360が発する光が隣接する画素410が有する着色層に入射してしまう現象(クロストークともいう。)を抑制することができる。また、隣接する2つの発光素子360を離して配置することができるため、発光素子360のEL層をシャドウマスク等により作り分ける場合であっても、高い精細度の表示装置を実現できる。
図9(B2)では、矢印Cで示す方向に隣接する画素410が異なる色に対応する画素である。図9(B2)においても同様に、矢印Cで示す方向に隣接する2つの画素において、開口451が一列に配列されないように、電極311の異なる位置に設けられていることが好ましい。
非開口部の総面積に対する開口451の総面積の比の値が小さいほど、液晶素子を用いた表示を明るくすることができる。また、非開口部の総面積に対する開口451の総面積の比の値が大きいほど、発光素子360を用いた表示を明るくすることができる。
開口451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451を隣接する画素に寄せて配置してもよい。好ましくは、開口451を同じ色を表示する他の画素に寄せて配置する。これにより、クロストークを抑制できる。
また、図9(B3)、(B4)に示すように、電極311が設けられていない部分に、発光素子360の発光領域が位置していてもよい。これにより、発光素子360が発する光は、表示面側に射出される。
図9(B3)では、矢印Rで示す方向に隣接する2つの画素410において、発光素子360が一列に配列されていない。図9(B4)では、矢印Rで示す方向に隣接する2つの画素410において、発光素子360が一列に配列されている。
図9(B3)の構成は、隣接する2つの画素410が有する発光素子360どうしを離すことができるため、上述の通り、クロストークの抑制、及び、高精細化が可能となる。また、図9(B4)の構成では、発光素子360の矢印Cに平行な辺側に、電極311が位置しないため、発光素子360の光が電極311に遮られることを抑制でき、高い視野角特性を実現できる。
回路GDには、シフトレジスタ等の様々な順序回路等を用いることができる。回路GDには、トランジスタ及び容量素子等を用いることができる。回路GDが有するトランジスタは、画素410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。
回路SDは、配線S1と電気的に接続される。回路SDには、例えば、集積回路を用いることができる。具体的には、回路SDには、シリコン基板上に形成された集積回路を用いることができる。
例えば、COG(Chip on glass)方式またはCOF(Chip on Film)方式等を用いて、画素410と電気的に接続されるパッドに回路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。
図10は、画素410の回路図の一例である。図10では、隣接する2つの画素410を示している。
画素410は、スイッチSW1、容量素子C1、液晶素子340、スイッチSW2、トランジスタM、容量素子C2、及び発光素子360等を有する。また、画素410には、配線G1、配線G2、配線ANO、配線CSCOM、配線S1、及び配線S2が電気的に接続されている。また、図10では、液晶素子340と電気的に接続する配線VCOM1、及び発光素子360と電気的に接続する配線VCOM2を示している。
図10では、スイッチSW1及びスイッチSW2にトランジスタを用いた場合の例を示している。
スイッチSW1のゲートは、配線G1と接続されている。スイッチSW1のソース及びドレインのうち一方は、配線S1と接続され、他方は、容量素子C1の一方の電極、及び液晶素子340の一方の電極と接続されている。容量素子C1の他方の電極は、配線CSCOMと接続されている。液晶素子340の他方の電極が配線VCOM1と接続されている。
スイッチSW2のゲートは、配線G2と接続されている。スイッチSW2のソース及びドレインのうち一方は、配線S2と接続され、他方は、容量素子C2の一方の電極、及びトランジスタMのゲートと接続されている。容量素子C2の他方の電極は、トランジスタMのソースまたはドレインの一方、及び配線ANOと接続されている。トランジスタMのソースまたはドレインの他方は、発光素子360の一方の電極と接続されている。発光素子360の他方の電極は、配線VCOM2と接続されている。
図10では、トランジスタMが半導体層を挟む2つのゲートを有し、これらが接続されている例を示している。これにより、トランジスタMが流すことのできる電流を増大させることができる。
配線G1には、スイッチSW1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VCOM1には、所定の電位を与えることができる。配線S1には、液晶素子340が有する液晶の配向状態を制御する信号を与えることができる。配線CSCOMには、所定の電位を与えることができる。
配線G2には、スイッチSW2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及び配線ANOには、発光素子360が発光する電位差が生じる電位をそれぞれ与えることができる。配線S2には、トランジスタMの導通状態を制御する信号を与えることができる。
図10に示す画素410は、例えば反射モードの表示を行う場合には、配線G1及び配線S1に与える信号により駆動し、液晶素子340による光学変調を利用して表示することができる。また、透過モードで表示を行う場合には、配線G2及び配線S2に与える信号により駆動し、発光素子360を発光させて表示することができる。また両方の表示モードで駆動する場合には、配線G1、配線G2、配線S1及び配線S2のそれぞれに与える信号により駆動することができる。
なお、図10では一つの画素410に、一つの液晶素子340と一つの発光素子360とを有する例を示したが、これに限られない。図11(A)は、一つの画素410に一つの液晶素子340と4つの発光素子360(発光素子360r、360g、360b、360w)を有する例を示している。図11(A)に示す画素410は、図10とは異なり、1つの画素で発光素子を用いたフルカラーの表示が可能である。
図11(A)では図10の例に加えて、画素410に配線G3及び配線S3が接続されている。
図11(A)に示す例では、例えば4つの発光素子360r、360g、360b、360wに、それぞれ赤色(R)、緑色(G)、青色(B)、及び白色(W)を呈する発光素子を用いることができる。また液晶素子340として、白色を呈する反射型の液晶素子を用いることができる。これにより、反射モードの表示を行う場合には、反射率の高い白色の表示を行うことができる。また透過モードで表示を行う場合には、演色性の高い表示を低い電力で行うことができる。
図11(B)に、図11(A)に対応した画素410の構成例を示す。画素410は、電極311が有する開口部と重なる発光素子360wと、電極311の周囲に配置された発光素子360r、発光素子360g、及び発光素子360bとを有する。発光素子360r、発光素子360g、及び発光素子360bは、発光面積がほぼ同等であることが好ましい。
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、実施の形態2及び実施の形態3で例示した表示装置の、より具体的な構成例について、図面を参照して説明する。
[構成例1]
図12は、表示装置300の斜視概略図である。表示装置300は、基板351と基板361とが貼り合わされた構成を有する。図12では、基板361を破線で明示している。
表示装置300は、表示部362、回路364、配線365等を有する。図12では表示装置300にIC(集積回路)373及びFPC(Flexible printed circuit)372が実装されている例を示している。そのため、図12に示す構成は、表示装置300、IC、及びFPCを有する表示モジュールということもできる。
回路364としては、例えば走査線駆動回路を用いることができる。
配線365は、表示部362及び回路364に信号及び電力を供給する機能を有する。当該信号及び電力は、FPC372を介して外部から、またはIC373から配線365に入力される。
図12では、COG方式またはCOF方式等により、基板351にIC373が設けられている例を示す。IC373は、例えば走査線駆動回路または信号線駆動回路などを有するICを適用できる。なお、表示装置300及び表示モジュールは、ICを設けない構成としてもよい。また、ICを、COF方式等により、FPCに実装してもよい。
図12には、表示部362の一部の拡大図を示している。表示部362には、複数の表示素子が有する電極311bがマトリクス状に配置されている。電極311bは、可視光を反射する機能を有し、液晶素子180の反射電極として機能する。
また、図12に示すように、電極311bは開口451を有する。さらに、図13に示すように、表示部362は、電極311bよりも基板351側に、発光素子170を有する。発光素子170からの光は、電極311bの開口451を介して基板361側に射出される。発光素子170の発光領域の面積と開口451の面積とは等しくてもよい。発光素子170の発光領域の面積と開口451の面積のうち一方が他方よりも大きいと、位置ずれに対するマージンが大きくなるため好ましい。特に、開口451の面積は、発光素子170の発光領域の面積に比べて大きいことが好ましい。開口451が小さいと、発光素子170からの光の一部が電極311bによって遮られ、外部に取り出せないことがある。開口451を十分に大きくすることで、発光素子170の発光が無駄になることを抑制できる。
図13に、図12で示した表示装置300の、FPC372を含む領域の一部、回路364を含む領域の一部、及び表示部362を含む領域の一部をそれぞれ切断したときの断面の一例を示す。
図13に示す表示装置300は、基板351と基板361の間に、トランジスタ201、トランジスタ203、トランジスタ205、トランジスタ206、液晶素子180、発光素子170、絶縁層220、着色層131、着色層134等を有する。基板361と絶縁層220は接着層141を介して接着されている。基板351と絶縁層220は接着層142を介して接着されている。
基板361には、着色層131、遮光層132、絶縁層121、及び液晶素子180の共通電極として機能する電極113、配向膜133b、絶縁層117等が設けられている。基板361の外側の面には、偏光板135を有する。絶縁層121は、平坦化層としての機能を有していてもよい。絶縁層121により、電極113の表面を概略平坦にできるため、液晶112の配向状態を均一にできる。絶縁層117は、液晶素子180のセルギャップを保持するためのスペーサとして機能する。絶縁層117が可視光を透過する場合は、絶縁層117を液晶素子180の表示領域と重ねて配置してもよい。
液晶素子180は反射型の液晶素子である。液晶素子180は、電極311a、液晶112、電極113が積層された積層構造を有する。電極311aの基板351側に接して、可視光を反射する電極311bが設けられている。電極311bは開口451を有する。電極311a及び電極113は可視光を透過する。液晶112と電極311aの間に配向膜133aが設けられている。液晶112と電極113の間に配向膜133bが設けられている。
液晶素子180において、電極311bは可視光を反射する機能を有し、電極113は可視光を透過する機能を有する。基板361側から入射した光は、偏光板135により偏光され、電極113、液晶112を透過し、電極311bで反射する。そして液晶112及び電極113を再度透過して、偏光板135に達する。このとき、電極311bと電極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135を介して射出される光の強度を制御することができる。また光は着色層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。
図13に示すように、開口451には可視光を透過する電極311aが設けられていることが好ましい。これにより、開口451と重なる領域においてもそれ以外の領域と同様に液晶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。
接続部207において、電極311bは、導電層221bを介して、トランジスタ206が有する導電層222aと電気的に接続されている。トランジスタ206は、液晶素子180の駆動を制御する機能を有する。
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、電極311aと同一の導電膜を加工して得られた導電層と、電極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361側に形成された電極113に、基板351側に接続されたFPC372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13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、硬化前の接着層141に接続体243を分散させておけばよい。
発光素子170は、ボトムエミッション型の発光素子である。発光素子170は、絶縁層220側から電極191、EL層192、及び電極193の順に積層された積層構造を有する。電極191は、絶縁層214に設けられた開口を介して、トランジスタ205が有する導電層222bと接続されている。トランジスタ205は、発光素子170の駆動を制御する機能を有する。絶縁層216が電極191の端部を覆っている。電極193は可視光を反射する材料を含み、電極191は可視光を透過する材料を含む。電極193を覆って絶縁層194が設けられている。発光素子170が発する光は、着色層134、絶縁層220、開口451、電極311a等を介して、基板361側に射出される。
液晶素子180及び発光素子170は、画素によって着色層の色を変えることで、様々な色を呈することができる。表示装置300は、液晶素子180を用いて、カラー表示を行うことができる。表示装置300は、発光素子170を用いて、カラー表示を行うことができる。
トランジスタ201、トランジスタ203、トランジスタ205、及びトランジスタ206は、いずれも絶縁層220の基板351側の面上に形成されている。これらのトランジスタは、同一の工程を用いて作製することができる。
トランジスタ203は、画素の選択、非選択状態を制御するトランジスタ(スイッチングトランジスタ、または選択トランジスタともいう)である。トランジスタ205は、発光素子170に流れる電流を制御するトランジスタ(駆動トランジスタともいう)である。
絶縁層220の基板351側には、絶縁層211、絶縁層212、絶縁層213、絶縁層214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は、トランジスタ206等を覆って設けられる。絶縁層213は、トランジスタ205等を覆って設けられている。絶縁層214は、平坦化層としての機能を有する。なお、トランジスタを覆う絶縁層の数は限定されず、単層であっても2層以上であってもよい。
各トランジスタを覆う絶縁層の少なくとも一層に、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。これにより、絶縁層を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、信頼性の高い表示装置を実現できる。
トランジスタ201、トランジスタ203、トランジスタ205、及びトランジスタ206は、ゲートとして機能する導電層221a、ゲート絶縁層として機能する絶縁層211、ソース及びドレインとして機能する導電層222a及び導電層222b、並びに、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。
トランジスタ201及びトランジスタ205は、トランジスタ203及びトランジスタ206の構成に加えて、ゲートとして機能する導電層223を有する。
トランジスタ201及びトランジスタ205には、チャネルが形成される半導体層を2つのゲートで挟持する構成が適用されている。このような構成とすることで、トランジスタの閾値電圧を制御することができる。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、表示装置を大型化、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。
または、2つのゲートのうち、一方に閾値電圧を制御するための電位を与え、他方に駆動のための電位を与えることで、トランジスタの閾値電圧を制御することができる。
表示装置が有するトランジスタの構造に限定はない。回路364が有するトランジスタと、表示部362が有するトランジスタは、同じ構造であってもよく、異なる構造であってもよい。回路364が有する複数のトランジスタは、全て同じ構造であってもよく、2種類以上の構造が組み合わせて用いられていてもよい。同様に、表示部362が有する複数のトランジスタは、全て同じ構造であってもよく、2種類以上の構造が組み合わせて用いられていてもよい。
導電層223には、酸化物を含む導電性材料を用いることが好ましい。導電層223を構成する導電膜の成膜時に、酸素を含む雰囲気下で成膜することで、絶縁層212に酸素を供給することができる。成膜ガス中の酸素ガスの割合を90%以上100%以下の範囲とすることが好ましい。絶縁層212に供給された酸素は、後の熱処理により半導体層231に供給され、半導体層231中の酸素欠損の低減を図ることができる。
特に、導電層223には、低抵抗化された酸化物半導体を用いることが好ましい。このとき、絶縁層213に水素を放出する絶縁膜、例えば窒化シリコン膜等を用いることが好ましい。絶縁層213の成膜中、またはその後の熱処理によって導電層223中に水素が供給され、導電層223の電気抵抗を効果的に低減することができる。
絶縁層213に接して着色層134が設けられている。着色層134は、絶縁層214に覆われている。
基板351と基板361が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では、配線365が接続層242を介してFPC372と電気的に接続されている。接続部204は接続部207と同様の構成を有している。接続部204の上面は、電極311aと同一の導電膜を加工して得られた導電層が露出している。これにより、接続部204とFPC372とを接続層242を介して電気的に接続することができる。
基板361の外側の面に配置する偏光板135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、液晶素子180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。
なお、基板361の外側には各種光学部材を配置することができる。光学部材としては、偏光板、位相差板、光拡散層(拡散フィルムなど)、反射防止層、及び集光フィルム等が挙げられる。また、基板361の外側には、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等を配置してもよい。
基板351及び基板361には、それぞれ、ガラス、石英、セラミック、サファイヤ、有機樹脂などを用いることができる。基板351及び基板361に可撓性を有する材料を用いると、表示装置の可撓性を高めることができる。
液晶素子180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。
液晶素子180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。
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。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。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。
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。
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。
反射型の液晶素子を用いる場合には、表示面側に偏光板135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。
偏光板135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。
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。
接続層242としては、異方性導電フィルム(ACF:Anisotropic Conductive Film)、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。
発光素子170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。
EL層192は少なくとも発光層を有する。EL層192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(電子輸送性及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192には低分子系化合物及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192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。
EL層192は、量子ドットなどの無機化合物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、カラーフィルタ(着色層)とマイクロキャビティ構造(光学調整層)との組み合わせを適用することで、表示装置から色純度の高い光を取り出すことができる。光学調整層の膜厚は、各画素の色に応じて変化させる。
トランジスタのゲート、ソース及びドレインのほか、表示装置を構成する各種配線及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。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。
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及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、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が挙げられる。
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。
[構成例2]
図14に示す表示装置300Aは、トランジスタ201、トランジスタ203、トランジスタ205、及びトランジスタ206を有さず、トランジスタ281、トランジスタ284、トランジスタ285、及びトランジスタ286を有する点で、主に表示装置300と異なる。
なお、図14では、絶縁層117及び接続部207等の位置も図13と異なる。図14では、画素の端部を図示している。絶縁層117は、着色層131の端部に重ねて配置されている。また、絶縁層117は、遮光層132の端部に重ねて配置されている。このように、絶縁層117は、表示領域と重ならない部分(遮光層132と重なる部分)に配置されてもよい。
トランジスタ284及びトランジスタ285のように、表示装置が有する2つのトランジスタは、部分的に積層して設けられていてもよい。これにより、画素回路の占有面積を縮小することが可能なため、精細度を高めることができる。また、発光素子170の発光面積を大きくでき、開口率を向上させることができる。発光素子170は、開口率が高いと、必要な輝度を得るための電流密度を低くできるため、信頼性が向上する。
トランジスタ281、トランジスタ284、及びトランジスタ286は、導電層221a、絶縁層211、半導体層231、導電層222a、及び導電層222bを有する。導電層221aは、絶縁層211を介して半導体層231と重なる。導電層222a及び導電層222bは、半導体層231と電気的に接続される。トランジスタ281は、導電層223を有する。
トランジスタ285は、導電層222b、絶縁層217、半導体層261、導電層223、絶縁層212、絶縁層213、導電層263a、及び導電層263bを有する。導電層222bは、絶縁層217を介して半導体層261と重なる。導電層223は、絶縁層212及び絶縁層213を介して半導体層261と重なる。導電層263a及び導電層263bは、半導体層261と電気的に接続される。
導電層221aは、ゲートとして機能する。絶縁層211は、ゲート絶縁層として機能する。導電層222aはソースまたはドレインの一方として機能する。導電層222bは、ソースまたはドレインの他方として機能する。
トランジスタ284とトランジスタ285が共有している導電層222bは、トランジスタ284のソースまたはドレインの他方として機能する部分と、トランジスタ285のゲートとして機能する部分を有する。絶縁層217、絶縁層212、及び絶縁層213は、ゲート絶縁層として機能する。導電層263a及び導電層263bのうち、一方はソースとして機能し、他方はドレインとして機能する。導電層223は、ゲートとして機能する。
本発明の一態様において、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、トップゲート構造またはボトムゲート構造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。
図15(A)乃至(E)に、トランジスタの構成例を示す。
図15(A)に示すトランジスタ110aは、トップゲート構造のトランジスタである。
トランジスタ110aは、導電層221、絶縁層211、半導体層231、絶縁層212、導電層222a、及び導電層222bを有する。半導体層231は、絶縁層151上に設けられている。導電層221は絶縁層211を介して半導体層231と重なる。導電層222a及び導電層222bは、絶縁層211及び絶縁層212に設けられた開口を介して、半導体層231と電気的に接続される。
導電層221は、ゲートとして機能する。絶縁層211は、ゲート絶縁層として機能する。導電層222a及び導電層222bのうち、一方はソースとして機能し、他方はドレインとして機能する。
トランジスタ110aは、導電層221と導電層222aまたは導電層222bとの物理的な距離を離すことが容易なため、これらの間の寄生容量を低減することが可能である。
図15(B)に示すトランジスタ110bは、トランジスタ110aの構成に加えて、導電層223及び絶縁層218を有する。導電層223は絶縁層151上に設けられ、半導体層231と重なる。絶縁層218は、導電層223及び絶縁層151を覆って設けられている。
導電層223は、一対のゲートの一方として機能する。そのため、トランジスタのオン電流を高めることや、閾値電圧を制御することなどが可能である。
図15(C)乃至(E)には、2つのトランジスタを積層した構造の例を示す。積層される2つのトランジスタの構造は、それぞれ独立に決定することができ、図15(C)乃至(E)の組み合わせに限られない。
図15(C)に、トランジスタ110cとトランジスタ110dとを積層した構成を示す。トランジスタ110cは、2つのゲートを有する。トランジスタ110dは、ボトムゲート構造である。なお、トランジスタ110cは、ゲートを1つ有していてもよい(トップゲート構造)。また、トランジスタ110dはゲートを2つ有していてもよい。
トランジスタ110cは、導電層223、絶縁層218、半導体層231、導電層221、絶縁層211、導電層222a、及び導電層222bを有する。導電層223は絶縁層151上に設けられている。導電層223は、絶縁層218を介して半導体層231と重なる。絶縁層218は、導電層223及び絶縁層151を覆って設けられている。導電層221は絶縁層211を介して半導体層231と重なる。図15(C)では絶縁層211が導電層221と重なる部分にのみ設けられている例を示すが、図15(B)等に示すように、絶縁層211は半導体層231の端部を覆うように設けられていてもよい。導電層222a及び導電層222bは、絶縁層212に設けられた開口を介して、半導体層231と電気的に接続される。
トランジスタ110dは、導電層222b、絶縁層213、半導体層261、導電層263a、及び導電層263bを有する。導電層222bは、絶縁層213を介して半導体層261と重なる領域を有する。絶縁層213は、導電層222bを覆って設けられている。導電層263a及び導電層263bは、半導体層261と電気的に接続される。
導電層221及び導電層223は、それぞれ、トランジスタ110cのゲートとして機能する。絶縁層218及び絶縁層211は、トランジスタ110cのゲート絶縁層として機能する。導電層222aはトランジスタ110cのソースまたはドレインの一方として機能する。
導電層222bは、トランジスタ110cのソースまたはドレインの他方として機能する部分と、トランジスタ110dのゲートとして機能する部分と、を有する。絶縁層213は、トランジスタ110dのゲート絶縁層として機能する。導電層263a及び導電層263bのうち、一方はトランジスタ110dのソースとして機能し、他方はトランジスタ110dのドレインとして機能する。
トランジスタ110c及びトランジスタ110dは、発光素子170の画素回路に適用されることが好ましい。例えば、トランジスタ110cを、選択トランジスタに用い、トランジスタ110dを駆動トランジスタに用いることができる。
導電層263bは、絶縁層217及び絶縁層214に設けられた開口を介して、発光素子の画素電極として機能する電極191と電気的に接続されている。
図15(D)に、トランジスタ110eとトランジスタ110fとを積層した構成を示す。トランジスタ110eは、ボトムゲート構造である。トランジスタ110fは、2つのゲートを有する。トランジスタ110eは、ゲートを2つ有していてもよい。
トランジスタ110eは、導電層221、絶縁層211、半導体層231、導電層222a、及び導電層222bを有する。導電層221は絶縁層151上に設けられている。導電層221は、絶縁層211を介して半導体層231と重なる。絶縁層211は、導電層221及び絶縁層151を覆って設けられている。導電層222a及び導電層222bは、半導体層231と電気的に接続される。
トランジスタ110fは、導電層222b、絶縁層212、半導体層261、導電層223、絶縁層218、絶縁層213、導電層263a、及び導電層263bを有する。導電層222bは、絶縁層212を介して半導体層261と重なる領域を有する。絶縁層212は、導電層222bを覆って設けられている。導電層263a及び導電層263bは、絶縁層213に設けられた開口を介して、半導体層261と電気的に接続される。導電層223は、絶縁層218を介して半導体層261と重なる。絶縁層218は、導電層223と重なる部分に設けられている。
導電層221は、トランジスタ110eのゲートとして機能する。絶縁層211は、トランジスタ110eのゲート絶縁層として機能する。導電層222aはトランジスタ110eのソースまたはドレインの一方として機能する。
導電層222bは、トランジスタ110eのソースまたはドレインの他方として機能する部分と、トランジスタ110fのゲートとして機能する部分と、を有する。導電層223は、トランジスタ110fのゲートとして機能する。絶縁層212及び絶縁層218は、それぞれ、トランジスタ110fのゲート絶縁層として機能する。導電層263a及び導電層263bのうち、一方はトランジスタ110fのソースとして機能し、他方はトランジスタ110fのドレインとして機能する。
導電層263bは、絶縁層214に設けられた開口を介して、発光素子の画素電極として機能する電極191と電気的に接続されている。
図15(E)に、トランジスタ110gとトランジスタ110hとを積層した構成を示す。トランジスタ110gは、トップゲート構造である。トランジスタ110hは、2つのゲートを有する。なお、トランジスタ110gはゲートを2つ有していてもよい。
トランジスタ110gは、半導体層231、導電層221、絶縁層211、導電層222a、及び導電層222bを有する。半導体層231は絶縁層151上に設けられている。導電層221は、絶縁層211を介して半導体層231と重なる。絶縁層211は、導電層221と重ねて設けられている。導電層222a及び導電層222bは、絶縁層212に設けられた開口を介して、半導体層231と電気的に接続される。
トランジスタ110hは、導電層222b、絶縁層213、半導体層261、導電層223、絶縁層218、絶縁層217、導電層263a、及び導電層263bを有する。導電層222bは、絶縁層213を介して半導体層261と重なる領域を有する。絶縁層213は、導電層222bを覆って設けられている。導電層263a及び導電層263bは、絶縁層217に設けられた開口を介して半導体層261と電気的に接続される。導電層223は、絶縁層218を介して半導体層261と重なる。絶縁層218は、導電層223と重なる部分に設けられている。
導電層221は、トランジスタ110gのゲートとして機能する。絶縁層211は、トランジスタ110gのゲート絶縁層として機能する。導電層222aはトランジスタ110gのソースまたはドレインの一方として機能する。
導電層222bは、トランジスタ110gのソースまたはドレインの他方として機能する部分と、トランジスタ110hのゲートとして機能する部分と、を有する。導電層223は、トランジスタ110hのゲートとして機能する。絶縁層213及び絶縁層218は、それぞれ、トランジスタ110hのゲート絶縁層として機能する。導電層263a及び導電層263bのうち、一方はトランジスタ110hのソースとして機能し、他方はトランジスタ110hのドレインとして機能する。
導電層263bは、絶縁層214に設けられた開口を介して、発光素子の画素電極として機能する電極191と電気的に接続されている。
[作製方法例]
以下では、図16乃至図19を用いて、本実施の形態の表示装置の作製方法について、具体的に説明する。
なお、表示装置を構成する薄膜(絶縁膜、半導体膜、導電膜等)は、スパッタリング法、化学気相堆積(CVD:Chemical Vapor Deposition)法、真空蒸着法、パルスレーザー堆積(PLD:Pulsed Laser Deposition)法、原子層成膜(ALD:Atomic Layer Deposition)法等を用いて形成することができる。CVD法としては、プラズマ化学気相堆積(PECVD)法や、熱CVD法でもよい。熱CVD法の例として、有機金属化学気相堆積(MOCVD:Metal Organic CVD)法を使ってもよい。
表示装置を構成する薄膜(絶縁膜、半導体膜、導電膜等)は、スピンコート、ディップ、スプレー塗布、インクジェット、ディスペンス、スクリーン印刷、オフセット印刷、ドクターナイフ、スリットコート、ロールコート、カーテンコート、ナイフコート等の方法により形成することができる。
表示装置を構成する薄膜を加工する際には、リソグラフィ法等を用いて加工することができる。または、遮蔽マスクを用いた成膜方法により、島状の薄膜を形成してもよい。または、ナノインプリント法、サンドブラスト法、リフトオフ法などにより薄膜を加工してもよい。フォトリソグラフィ法としては、加工したい薄膜上にレジストマスクを形成して、エッチング等により当該薄膜を加工し、レジストマスクを除去する方法と、感光性を有する薄膜を成膜した後に、露光、現像を行って、当該薄膜を所望の形状に加工する方法と、がある。
リソグラフィ法において光を用いる場合、露光に用いる光は、例えばi線(波長365nm)、g線(波長436nm)、h線(波長405nm)、またはこれらを混合させた光を用いることができる。そのほか、紫外線やKrFレーザ光、またはArFレーザ光等を用いることもできる。また、液浸露光技術により露光を行ってもよい。また、露光に用いる光として、極端紫外光(EUV:Extreme Ultra−violet)やX線を用いてもよい。また、露光に用いる光に換えて、電子ビームを用いることもできる。極端紫外光、X線または電子ビームを用いると、極めて微細な加工が可能となるため好ましい。なお、電子ビームなどのビームを走査することにより露光を行う場合には、フォトマスクは不要である。
薄膜のエッチングには、ドライエッチング法、ウエットエッチング法、サンドブラスト法などを用いることができる。
以下では、図13に示す表示装置300の作製方法の一例について説明する。図16乃至図19では特に表示装置300の表示部362に着目して、作製方法を説明する。
まず、基板361上に、着色層131を形成する(図16(A))。着色層131は、感光性の材料を用いて形成することで、フォトリソグラフィ法等により島状に加工することができる。なお、図13に示す回路364等では、基板361上に遮光層132を設ける。
次に、着色層131及び遮光層132上に、絶縁層121を形成する。
絶縁層121は、平坦化層として機能することが好ましい。絶縁層121には、アクリル、エポキシなどの樹脂を好適に用いることができる。
絶縁層121には、無機絶縁膜を適用してもよい。絶縁層121としては、例えば、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、酸化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜、酸化アルミニウム膜、窒化アルミニウム膜などの無機絶縁膜を用いることができる。また、酸化ハフニウム膜、酸化イットリウム膜、酸化ジルコニウム膜、酸化ガリウム膜、酸化タンタル膜、酸化マグネシウム膜、酸化ランタン膜、酸化セリウム膜、及び酸化ネオジム膜等を用いてもよい。また、上述の絶縁膜を2以上積層して用いてもよい。
次に、電極113を形成する。電極113は、導電膜を成膜した後、レジストマスクを形成し、当該導電膜をエッチングした後にレジストマスクを除去することにより形成できる。電極113は、可視光を透過する導電材料を用いて形成する。
次に、電極113上に、絶縁層117を形成する。絶縁層117には、有機絶縁膜を用いることが好ましい。
次に、電極113及び絶縁層117上に、配向膜133bを形成する(図16(A))。配向膜133bは、樹脂等の薄膜を形成した後に、ラビング処理を行うことで形成できる。
また、図16(A)を用いて説明した工程とは独立して、図16(B)から図19(A)までに示す工程を行う。
まず、作製基板381上に剥離層382を形成し、剥離層382上に絶縁層383を形成する(図16(B))。
この工程では、作製基板381を剥離する際に、作製基板381と剥離層382の界面、剥離層382と絶縁層383の界面、又は剥離層382中で分離が生じるような材料を選択する。本実施の形態では、絶縁層383と剥離層382の界面で分離が生じる場合を例示するが、剥離層382や絶縁層383に用いる材料の組み合わせによってはこれに限られない。
作製基板381は、搬送が容易となる程度に剛性を有し、かつ作製工程にかかる温度に対して耐熱性を有する。作製基板381に用いることができる材料としては、例えば、ガラス、石英、セラミック、サファイヤ、樹脂、半導体、金属または合金などが挙げられる。ガラスとしては、例えば、無アルカリガラス、バリウムホウケイ酸ガラス、アルミノホウケイ酸ガラス等が挙げられる。
剥離層382は、有機材料または無機材料を用いて形成することができる。
剥離層382に用いることができる無機材料としては、タングステン、モリブデン、チタン、タンタル、ニオブ、ニッケル、コバルト、ジルコニウム、亜鉛、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、イリジウム、シリコンから選択された元素を含む金属、該元素を含む合金、または該元素を含む化合物等が挙げられる。シリコンを含む層の結晶構造は、非晶質、微結晶、多結晶のいずれでもよい。
無機材料を用いる場合、剥離層382の厚さは、1nm以上1000nm以下、好ましくは10nm以上200nm以下、より好ましくは10nm以上100nm以下である。
無機材料を用いる場合、剥離層382は、例えばスパッタリング法、CVD法、ALD法、蒸着法等により形成できる。
剥離層382に用いることができる有機材料としては、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミドアミド樹脂、シロキサン樹脂、ベンゾシクロブテン系樹脂、フェノール樹脂等が挙げられる。
有機材料を用いる場合、剥離層382の厚さは、0.01μm以上10μm未満であることが好ましく、0.1μm以上3μm以下であることがより好ましく、0.5μm以上1μm以下であることがさらに好ましい。剥離層382の厚さを上記範囲とすることで、作製のコストを低減することができる。ただし、これに限定されず、剥離層382の厚さは、10μm以上、例えば、10μm以上200μm以下としてもよい。
有機材料を用いる場合、剥離層382の形成方法としては、スピンコート、ディップ、スプレー塗布、インクジェット、ディスペンス、スクリーン印刷、オフセット印刷、ドクターナイフ、スリットコート、ロールコート、カーテンコート、ナイフコート等が挙げられる。
絶縁層383としては、無機絶縁膜を用いることが好ましい。絶縁層383には、例えば、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、酸化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜、酸化アルミニウム膜、窒化アルミニウム膜などの無機絶縁膜を用いることができる。また、酸化ハフニウム膜、酸化イットリウム膜、酸化ジルコニウム膜、酸化ガリウム膜、酸化タンタル膜、酸化マグネシウム膜、酸化ランタン膜、酸化セリウム膜、及び酸化ネオジム膜等を用いてもよい。また、上述の絶縁膜を2以上積層して用いてもよい。
例えば、剥離層382に、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との積層構造を適用し、絶縁層383に、窒化シリコン、酸化窒化シリコン、または窒化酸化シリコン等の無機絶縁膜を複数有する積層構造を適用してもよい。剥離層382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、信頼性の高い表示装置を実現できる。なお、剥離後に、表示装置にとって不要な層(剥離層382、絶縁層383など)を除去する工程を有していてもよい。または、剥離層382または絶縁層383を除去せず、表示装置の構成要素としてもよい。
次に、絶縁層383上に電極311aを形成し、電極311a上に電極311bを形成する(図16(C))。電極311bは、電極311a上に開口451を有する。電極311a及び電極311bは、それぞれ、導電膜を成膜した後、レジストマスクを形成し、当該導電膜をエッチングした後にレジストマスクを除去することにより形成できる。電極311aは、可視光を透過する導電材料を用いて形成する。電極311bは、可視光を反射する導電材料を用いて形成する。
次に、絶縁層220を形成する(図16(D))。そして、絶縁層220に電極311bに達する開口を設ける。
絶縁層220は、剥離層382に含まれる不純物が、後に形成するトランジスタや表示素子に拡散することを防ぐバリア層として用いることができる。剥離層382に有機材料を用いる場合、絶縁層220は、剥離層382を加熱した際に、剥離層382に含まれる水分等がトランジスタや表示素子に拡散することを防ぐことが好ましい。そのため、絶縁層220は、バリア性が高いことが好ましい。
絶縁層220としては、絶縁層121に用いることができる無機絶縁膜及び樹脂等を用いることができる。
次に、絶縁層220上に、トランジスタ205及びトランジスタ206を形成する。
トランジスタに用いる半導体材料は特に限定されず、例えば、第14族の元素、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等を適用できる。
ここではトランジスタ206として、半導体層231として酸化物半導体層を有する、ボトムゲート構造のトランジスタを作製する場合を示す。トランジスタ205は、トランジスタ206の構成に導電層223及び絶縁層212を追加した構成であり、2つのゲートを有する。
トランジスタの半導体層には、酸化物半導体を用いることが好ましい。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。
具体的には、まず、絶縁層220上に、導電層221a及び導電層221bを形成する。導電層221a及び導電層221bは、導電膜を成膜した後、レジストマスクを形成し、当該導電膜をエッチングした後にレジストマスクを除去することで形成できる。ここで、絶縁層220の開口を介して、導電層221bと電極311bとが接続する。
続いて、絶縁層211を形成する。
絶縁層211としては、例えば、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、酸化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜、酸化アルミニウム膜、窒化アルミニウム膜などの無機絶縁膜を用いることができる。また、酸化ハフニウム膜、酸化イットリウム膜、酸化ジルコニウム膜、酸化ガリウム膜、酸化タンタル膜、酸化マグネシウム膜、酸化ランタン膜、酸化セリウム膜、及び酸化ネオジム膜等を用いてもよい。また、上述の絶縁膜を2以上積層して用いてもよい。
無機絶縁膜は、成膜温度が高いほど緻密でバリア性の高い膜となるため、高温で形成することが好ましい。無機絶縁膜の成膜時の基板温度は、室温(25℃)以上350℃以下が好ましく、100℃以上300℃以下がさらに好ましい。
続いて、半導体層231を形成する。本実施の形態では、半導体層231として、酸化物半導体層を形成する。酸化物半導体層は、酸化物半導体膜を成膜した後、レジストマスクを形成し、当該酸化物半導体膜をエッチングした後にレジストマスクを除去することで形成できる。
酸化物半導体膜の成膜時の基板温度は、350℃以下が好ましく、室温以上200℃以下がより好ましく、室温以上130℃以下がさらに好ましい。
酸化物半導体膜は、不活性ガス及び酸素ガスのいずれか一方を用いて成膜することができる。なお、酸化物半導体膜の成膜時における酸素の流量比(酸素分圧)に、特に限定はない。ただし、電界効果移動度が高いトランジスタを得る場合においては、酸化物半導体膜の成膜時における酸素の流量比(酸素分圧)は、0%以上30%以下が好ましく、5%以上30%以下がより好ましく、7%以上15%以下がさらに好ましい。
酸化物半導体膜は、少なくともインジウムまたは亜鉛を含むことが好ましい。特にインジウム及び亜鉛を含むことが好ましい。
酸化物半導体は、エネルギーギャップが2eV以上であることが好ましく、2.5eV以上であることがより好ましく、3eV以上であることがさらに好ましい。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。
酸化物半導体膜は、スパッタリング法により形成することができる。そのほか、例えばPLD法、PECVD法、熱CVD法、ALD法、真空蒸着法などを用いてもよい。
なお、実施の形態4にて酸化物半導体の一例について説明する。
続いて、導電層222a及び導電層222bを形成する。導電層222a及び導電層222bは、導電膜を成膜した後、レジストマスクを形成し、当該導電膜をエッチングした後にレジストマスクを除去することにより形成できる。導電層222a及び導電層222bは、それぞれ、半導体層231と接続される。ここで、トランジスタ206が有する導電層222aは、導電層221bと電気的に接続される。これにより、接続部207では、電極311bと導電層222aを電気的に接続することができる。
なお、導電層222a及び導電層222bの加工の際に、レジストマスクに覆われていない半導体層231の一部がエッチングにより薄膜化する場合がある。
以上のようにして、トランジスタ206を作製できる(図16(D))。トランジスタ206において、導電層221aの一部はゲートとして機能し、絶縁層211の一部はゲート絶縁層として機能し、導電層222a及び導電層222bは、それぞれソースまたはドレインのいずれか一方として機能する。
次に、トランジスタ206を覆う絶縁層212を形成し、絶縁層212上に導電層223を形成する。
絶縁層212は、絶縁層211と同様の方法により形成することができる。
トランジスタ205が有する導電層223は、導電膜を成膜した後、レジストマスクを形成し、当該導電膜をエッチングした後にレジストマスクを除去することにより形成できる。
以上のようにして、トランジスタ205を作製できる(図16(D))。トランジスタ205において、導電層221aの一部及び導電層223の一部はゲートとして機能し、絶縁層211の一部及び絶縁層212の一部はゲート絶縁層として機能し、導電層222a及び導電層222bは、それぞれソースまたはドレインのいずれか一方として機能する。
次に、絶縁層213を形成する(図16(D))。絶縁層213は、絶縁層211と同様の方法により形成することができる。
また、絶縁層212として、酸素を含む雰囲気下で成膜した酸化シリコン膜や酸化窒化シリコン膜等の酸化物絶縁膜を用いることが好ましい。さらに、当該酸化シリコン膜や酸化窒化シリコン膜上に、絶縁層213として、窒化シリコン膜などの酸素を拡散、透過しにくい絶縁膜を積層することが好ましい。酸素を含む雰囲気下で形成した酸化物絶縁膜は、加熱により多くの酸素を放出しやすい絶縁膜とすることができる。このような酸素を放出する酸化物絶縁膜と、酸素を拡散、透過しにくい絶縁膜を積層した状態で、加熱処理を行うことにより、酸化物半導体層に酸素を供給することができる。その結果、酸化物半導体層中の酸素欠損、及び酸化物半導体層と絶縁層212の界面の欠陥を修復し、欠陥準位を低減することができる。これにより、極めて信頼性の高い表示装置を実現できる。
次に、絶縁層213上に、着色層134を形成し(図16(D))、その後、絶縁層214を形成する(図17(A))。着色層134は、電極311bの開口451と重なるように配置する。
着色層134は、着色層131と同様の方法により形成することができる。絶縁層214は、後に形成する表示素子の被形成面を有する層であるため、平坦化層として機能することが好ましい。絶縁層214は、絶縁層121に用いることのできる樹脂または無機絶縁膜を援用できる。
次に、絶縁層212、絶縁層213、及び絶縁層214に、トランジスタ205が有する導電層222bに達する開口を形成する。
次に、電極191を形成する(図17(A))。電極191は、導電膜を成膜した後、レジストマスクを形成し、当該導電膜をエッチングした後にレジストマスクを除去することにより形成できる。ここで、トランジスタ205が有する導電層222bと電極191とが接続する。電極191は、可視光を透過する導電材料を用いて形成する。
次に、電極191の端部を覆う絶縁層216を形成する(図17(B))。絶縁層216は、絶縁層121に用いることのできる樹脂または無機絶縁膜を援用できる。絶縁層216は、電極191と重なる部分に開口を有する。
次に、EL層192及び電極193を形成する(図17(B))。電極193は、その一部が発光素子170の共通電極として機能する。電極193は、可視光を反射する導電材料を用いて形成する。
EL層192は、蒸着法、塗布法、印刷法、吐出法などの方法で形成することができる。EL層192を画素毎に作り分ける場合、メタルマスクなどのシャドウマスクを用いた蒸着法、またはインクジェット法等により形成することができる。EL層192を画素毎に作り分けない場合には、メタルマスクを用いない蒸着法を用いることができる。
EL層192には、低分子系化合物及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192の形成後に行う各工程は、EL層192にかかる温度が、EL層192の耐熱温度以下となるように行う。電極193は、蒸着法やスパッタリング法等を用いて形成することができる。
以上のようにして、発光素子170を形成することができる(図17(B))。発光素子170は、一部が画素電極として機能する電極191、EL層192、一部が共通電極として機能する電極193が積層された構成を有する。発光素子170は、発光領域が着色層134及び電極311bの開口451と重なるように作製する。
ここでは、発光素子170として、ボトムエミッション型の発光素子を作製する例を示したが、本発明の一態様はこれに限られない。
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のいずれであってもよい。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。
次に、電極193を覆って絶縁層194を形成する(図17(B))。絶縁層194は、発光素子170に水などの不純物が拡散することを抑制する保護層として機能する。発光素子170は、絶縁層194によって封止される。電極193を形成した後、大気に曝すことなく、絶縁層194を形成することが好ましい。
絶縁層194は、例えば、上述した絶縁層121に用いることができる無機絶縁膜を適用することができる。絶縁層194は、特に、バリア性の高い無機絶縁膜を含むことが好ましい。また、無機絶縁膜と有機絶縁膜を積層して用いてもよい。
絶縁層194の成膜時の基板温度は、EL層192の耐熱温度以下の温度であることが好ましい。絶縁層194は、ALD法やスパッタリング法等を用いて形成することができる。ALD法及びスパッタリング法は低温成膜が可能であるため好ましい。ALD法を用いると絶縁層194のカバレッジが良好となり好ましい。
次に、絶縁層194の表面に、接着層142を用いて基板351を貼り合わせる(図17(C))。
接着層142には、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、嫌気型接着剤等の各種硬化型接着剤を用いることができる。また、接着シート等を用いてもよい。
基板351には、例えば、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、アクリル樹脂、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(ナイロン、アラミド等)、ポリシロキサン樹脂、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、ポリウレタン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)樹脂、ABS樹脂、セルロースナノファイバー等を用いることができる。基板351には、ガラス、石英、樹脂、金属、合金、半導体等の各種材料を用いてもよい。基板351には、可撓性を有する程度の厚さのガラス、石英、樹脂、金属、合金、半導体等の各種材料を用いてもよい。
次に、作製基板381を剥離する(図18(A))。
分離面は、絶縁層383、剥離層382、及び作製基板381等の材料及び形成方法等によって、様々な位置となり得る。
図18(A)では、剥離層382と絶縁層383との界面で分離が生じる例を示す。分離により、絶縁層383が露出する。
分離を行う前に、剥離層382に分離の起点を形成してもよい。例えば、剥離層382の一部または一面全体にレーザ光を照射してもよい。これにより、剥離層382を脆弱化させる、または剥離層382と絶縁層383(または作製基板381)との密着性を低下させることができる。
例えば、剥離層382に垂直方向に引っ張る力をかけることにより、作製基板381を剥離することができる。具体的には、基板351の上面の一部を吸着し、上方に引っ張ることにより、作製基板381を引き剥がすことができる。
剥離層382と絶縁層383(または作製基板381)との間に、刃物などの鋭利な形状の器具を差し込むことで分離の起点を形成してもよい。または、基板351側から鋭利な形状の器具で剥離層382を切り込み、分離の起点を形成してもよい。
次に、絶縁層383を除去する。例えば、ドライエッチング法などを用いて絶縁層383を除去することができる。これにより、電極311aが露出する(図18(B))。
次に、露出した電極311aの表面に、配向膜133aを形成する(図19(A))。配向膜133aは、樹脂等の薄膜を成膜した後に、ラビング処理を行うことにより形成できる。
そして、図16(A)を用いて説明した工程が完了した基板361と、図19(A)までの工程が完了した基板351とを、液晶112を挟んで貼り合わせる(図19(B))。図19(B)では示さないが、図13等に示すように、基板351と基板361とは接着層141で貼り合わされる。接着層141は、接着層142に用いることのできる材料を援用できる。
図19(B)に示す液晶素子180は、一部が画素電極として機能する電極311a(及び電極311b)、液晶112、一部が共通電極として機能する電極113が積層された構成を有する。液晶素子180は、着色層131と重なるように作製する。
以上により、表示装置300を作製することができる。
以上のように、本実施の形態の表示装置は、2種類の表示素子を有し、複数の表示モードを切り替えて使用することができるため、周囲の明るさによらず、視認性及び利便性が高い。
本明細書において、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、構成例を適宜組み合わせることが可能である。
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5)
本実施の形態では、本発明の一態様で開示されるトランジスタに用いることができるCAC(Cloud−Aligned Composite)−OSの構成について説明する。
CAC−OSとは、例えば、酸化物半導体を構成する元素が、0.5nm以上10nm以下、好ましくは、1nm以上2nm以下、またはその近傍のサイズで偏在した材料の一構成である。なお、以下では、酸化物半導体において、一つあるいはそれ以上の金属元素が偏在し、該金属元素を有する領域が、0.5nm以上10nm以下、好ましくは、1nm以上2nm以下、またはその近傍のサイズで混合した状態をモザイク状、またはパッチ状ともいう。
なお、酸化物半導体は、少なくともインジウムを含むことが好ましい。特にインジウムおよび亜鉛を含むことが好ましい。また、それらに加えて、アルミニウム、ガリウム、イットリウム、銅、バナジウム、ベリリウム、ホウ素、シリコン、チタン、鉄、ニッケル、ゲルマニウム、ジルコニウム、モリブデン、ランタン、セリウム、ネオジム、ハフニウム、タンタル、タングステン、またはマグネシウムなどから選ばれた一種、または複数種が含まれていてもよい。
例えば、In−Ga−Zn酸化物におけるCAC−OS(CAC−OSの中でもIn−Ga−Zn酸化物を、特にCAC−IGZOと呼称してもよい。)とは、インジウム酸化物(以下、InOX1(X1は0よりも大きい実数)とする。)、またはインジウム亜鉛酸化物(以下、InX2ZnY2Z2(X2、Y2、およびZ2は0よりも大きい実数)とする。)と、ガリウム酸化物(以下、GaOX3(X3は0よりも大きい実数)とする。)、またはガリウム亜鉛酸化物(以下、GaX4ZnY4Z4(X4、Y4、およびZ4は0よりも大きい実数)とする。)などと、に材料が分離することでモザイク状となり、モザイク状のInOX1、またはInX2ZnY2Z2が、膜中に均一に分布した構成(以下、クラウド状ともいう。)である。
つまり、CAC−OSは、GaOX3が主成分である領域と、InX2ZnY2Z2、またはInOX1が主成分である領域とが、混合している構成を有する複合酸化物半導体である。なお、本明細書において、例えば、第1の領域の元素Mに対するInの原子数比が、第2の領域の元素Mに対するInの原子数比よりも大きいことを、第1の領域は、第2の領域と比較して、Inの濃度が高いとする。
なお、IGZOは通称であり、In、Ga、Zn、およびOによる1つの化合物をいう場合がある。代表例として、InGaO(ZnO)m1(m1は自然数)、またはIn(1+x0)Ga(1−x0)(ZnO)m0(−1≦x0≦1、m0は任意数)で表される結晶性の化合物が挙げられる。
上記結晶性の化合物は、単結晶構造、多結晶構造、またはCAAC構造を有する。なお、CAAC構造とは、複数のIGZOのナノ結晶がc軸配向を有し、かつa−b面においては配向せずに連結した結晶構造である。
一方、CAC−OSは、酸化物半導体の材料構成に関する。CAC−OSとは、In、Ga、Zn、およびOを含む材料構成において、一部にGaを主成分とするナノ粒子状に観察される領域と、一部にInを主成分とするナノ粒子状に観察される領域とが、それぞれモザイク状にランダムに分散している構成をいう。従って、CAC−OSにおいて、結晶構造は副次的な要素である。
なお、CAC−OSは、組成の異なる二種類以上の膜の積層構造は含まないものとする。例えば、Inを主成分とする膜と、Gaを主成分とする膜との2層からなる構造は、含まない。
なお、GaOX3が主成分である領域と、InX2ZnY2Z2、またはInOX1が主成分である領域とは、明確な境界が観察できない場合がある。
なお、ガリウムの代わりに、アルミニウム、イットリウム、銅、バナジウム、ベリリウム、ホウ素、シリコン、チタン、鉄、ニッケル、ゲルマニウム、ジルコニウム、モリブデン、ランタン、セリウム、ネオジム、ハフニウム、タンタル、タングステン、またはマグネシウムなどから選ばれた一種、または複数種が含まれている場合、CAC−OSは、一部に該金属元素を主成分とするナノ粒子状に観察される領域と、一部にInを主成分とするナノ粒子状に観察される領域とが、それぞれモザイク状にランダムに分散している構成をいう。
CAC−OSは、例えば基板を意図的に加熱しない条件で、スパッタリング法により形成することができる。また、CAC−OSをスパッタリング法で形成する場合、成膜ガスとして、不活性ガス(代表的にはアルゴン)、酸素ガス、及び窒素ガスの中から選ばれたいずれか一つまたは複数を用いればよい。また、成膜時の成膜ガスの総流量に対する酸素ガスの流量比は低いほど好ましく、例えば酸素ガスの流量比を0%以上30%未満、好ましくは0%以上10%以下とすることが好ましい。
CAC−OSは、X線回折(XRD:X−ray diffraction)測定法のひとつであるOut−of−plane法によるθ/2θスキャンを用いて測定したときに、明確なピークが観察されないという特徴を有する。すなわち、X線回折から、測定領域のa−b面方向、およびc軸方向の配向は見られないことが分かる。
またCAC−OSは、プローブ径が1nmの電子線(ナノビーム電子線ともいう。)を照射することで得られる電子線回折パターンにおいて、リング状に輝度の高い領域と、該リング領域に複数の輝点が観測される。従って、電子線回折パターンから、CAC−OSの結晶構造が、平面方向、および断面方向において、配向性を有さないnc(nano−crystal)構造を有することがわかる。
また例えば、In−Ga−Zn酸化物におけるCAC−OSでは、エネルギー分散型X線分光法(EDX:Energy Dispersive X−ray spectroscopy)を用いて取得したEDXマッピングにより、GaOX3が主成分である領域と、InX2ZnY2Z2、またはInOX1が主成分である領域とが、偏在し、混合している構造を有することが確認できる。
CAC−OSは、金属元素が均一に分布したIGZO化合物とは異なる構造であり、IGZO化合物と異なる性質を有する。つまり、CAC−OSは、GaOX3などが主成分である領域と、InX2ZnY2Z2、またはInOX1が主成分である領域と、に互いに相分離し、各元素を主成分とする領域がモザイク状である構造を有する。
ここで、InX2ZnY2Z2、またはInOX1が主成分である領域は、GaOX3などが主成分である領域と比較して、導電性が高い領域である。つまり、InX2ZnY2Z2、またはInOX1が主成分である領域を、キャリアが流れることにより、酸化物半導体としての導電性が発現する。従って、InX2ZnY2Z2、またはInOX1が主成分である領域が、酸化物半導体中にクラウド状に分布することで、高い電界効果移動度(μ)が実現できる。
一方、GaOX3などが主成分である領域は、InX2ZnY2Z2、またはInOX1が主成分である領域と比較して、絶縁性が高い領域である。つまり、GaOX3などが主成分である領域が、酸化物半導体中に分布することで、リーク電流を抑制し、良好なスイッチング動作を実現できる。
従って、CAC−OSを半導体素子に用いた場合、GaOX3などに起因する絶縁性と、InX2ZnY2Z2、またはInOX1に起因する導電性とが、相補的に作用することにより、高いオン電流(Ion)、および高い電界効果移動度(μ)を実現することができる。
また、CAC−OSを用いた半導体素子は、信頼性が高い。従って、CAC−OSは、ディスプレイをはじめとするさまざまな半導体装置に最適である。
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。
本実施例では、第1の表示素子および第2の表示素子を有する表示装置を用いて、実施の形態1で説明する電子機器の駆動方法を模擬的に行った結果について説明する。なお、該表示装置が有する第1の表示素子および第2の表示素子は、それぞれ反射型の液晶素子および発光素子である。
表示装置は、第1の表示素子の反射光の光量を制御することにより階調を表現する第1の画素と、第2の表示素子からの発光の光量を制御することにより階調を表現する第2の画素を有する表示部を備える。表示部は、第1の表示素子が反射する第1の光、及び第2の表示素子が発する第2の光のうち、いずれか一方または両方により、画像を表示する機能を有する。
第1の画素と第2の画素は、同ピッチで、表示領域内に混在して配置されている。第1の画素および第2の画素は、それぞれ赤色(R)、緑色(G)、青色(B)の3色の光をそれぞれ呈する副画素を有する構成である。また表示部は、第1の画素で画像を表示する第1の表示モード、第2の画素で画像を表示する第2の表示モード、及び第1の画素及び第2の画素で画像を表示する第3の表示モードを切り替えることができる。
なお、第1の表示素子における液晶の動作モードはねじれ複屈折(Twisted Nematic ECB)モードであり、拡散フィルムを用いて外光を集光させている。
図20は、第1の表示モードで表示を行った表示装置の視野角依存性の測定結果である。
第1の表示モードの視野角依存性は、次のようにして測定した。表示部の表面に垂直な方向を0°としたときに、0°の方向側から表示部に対して光を照射しながら、受光角が−75°、−60°、−45°、−30°、−15°、15°、30°、45°、60°、75°の10点についての輝度のスペクトルを測定した。その後、当該スペクトルからそれぞれの角度に対して色度を算出した。輝度のスペクトルは、表示部にR、G、Bの3通りの表示をさせたときについて測定を行った。また輝度のスペクトルは、表示部の同色画素が配列している方向に垂直な方向において測定した。
図20(A)は色度の視野角依存性を示す測定結果である。横軸は角度であり、縦軸は0°のデータを基準としたときの色度の変化の割合である。図20(B)は輝度の視野角依存性を示す測定結果である。横軸は角度であり、縦軸は0°のデータを1として規格化した輝度である。図20(C)は、極座標空間で表された放射強度の視野角依存性を示す図である。縦軸および横軸は0°のデータを基準とした相対放射強度である。なお、第1の表示モードにおいては投光角が0°であり受光角が0°の測定値が得られないため、図20(A)乃至(C)における0°のデータは−15°および15°の測定値の平均値としている。また、図20(C)の点線はランバート反射(Lambertian Reflectance)を表す。
図20(A)より、第1の表示モードでは角度が−60°以下または60°以上で色度の変化の割合(Δu’v’)が0.05以上となった。また第1の表示素子を二次光源とみなした場合の輝度は、角度が−45°以下または45°以上で、0°と比べると約10%以下となった(図20(B)参照)。
次に、図21に第2の表示モードで表示を行った表示装置の視野角依存性の測定結果を示す。
第2の表示モードの視野角依存性は、次のようにして測定した。表示部の表面に垂直な方向を0°としたときに、0°の方向側から表示部に対して光を照射しながら、受光角が−75°、−60°、−45°、−30°、−15°、0°、15°、30°、45°、60°、75°の11点についての輝度のスペクトルを測定した。その後当該スペクトルからそれぞれの角度に対して色度を算出した。輝度のスペクトルは、表示部にR、G、Bの3通りの表示をさせたときについて測定を行った。また輝度のスペクトルは、表示部の同色画素が配列している方向に垂直な方向において測定した。
図21(A)乃至(C)は、それぞれ色度の視野角依存性を示す測定結果、輝度の視野角依存性を示す測定結果、および放射強度の視野角依存性を示す図である。
図21(A)より、第2の表示モードでは角度が−60°以下または60°以上で色度の変化の割合(Δu’v’)が0.05以下となった。また第2の表示モードにおける輝度は、角度が−45°以下または45°以上で、0°と比べると約10%以上となった(図21(B)参照)。
図20、図21より、第1の表示モードと比較して第2の表示モードの方が視野角依存性が低いことがわかる。ここで、第1の表示モードは表示において消費電力が低いことに加えて、外光が明るい環境下では輝度の高い表示が可能となるため、視認性の高い表示をおこなうことができる。図20、図21の結果より、第1の表示素子による表示に対して、第2の表示素子による表示を補助的に加える第3の表示モードの表示を行うことで、視野角依存性を低減した、より表示品位の高い表示を行うことができると考えられる。また、角度に応じて第2の表示素子による表示の輝度を変えることで、第3の表示モードの表示における視野角依存性をさらに低減させることができる。
図22は、角度に応じて第2の表示素子による表示の輝度を調節した第3の表示モードで表示を行った表示装置の視野角依存性の測定結果である。
第3の表示モードの視野角依存性は、次のようにして測定した。表示部の表面に垂直な方向を0°としたときに、0°の方向から表示部に対して光を照射しながら、受光角が−75°、−60°、−45°、−30°、−15°、15°、30°、45°、60°、75°の10点について、第3の表示モードの表示の輝度のスペクトルを測定した。このとき、放射強度の視野角依存性がランバート反射になるべく近づくように第2の表示素子による表示の輝度を変えながら測定を行った。第2の表示素子による表示の輝度の調節は、データ振幅を変更することで行った。このとき、各受光角において測定した輝度のスペクトルに基づく放射強度の視野角依存性がランバート反射になるべく近づくように設定したデータ振幅を記録した。輝度のスペクトルは、表示部にR、G、Bの3通りの表示をさせたときについて測定を行った。その後当該スペクトルからそれぞれの角度に対して色度を算出した。また輝度のスペクトルは、表示部の同色画素が配列している方向に垂直な方向において測定した。
図22(A)乃至(C)は、それぞれ色度の視野角依存性を示す測定結果、輝度の視野角依存性を示す測定結果、および放射強度の視野角依存性を示すグラフである。なお、第3の表示モードにおいては投光角が0°であり受光角が0°の測定値が得られないため、図22(A)乃至(C)における0°のデータは−15°および15°の測定値の平均値としている。
図20(A)、(B)、図22(A)、(B)より、第3の表示モードの表示は、第1の表示モードの表示よりも視野角依存性が低減されていることがわかる。また、図22(C)より、第3の表示モードの表示の放射強度の視野角依存性はランバート反射と比較的近似していることがわかる。
図23は、上記の測定において記録したデータ振幅をプロットしたグラフである。図23(A)乃至(C)は、それぞれR、G、Bのデータ振幅を示す。横軸は上記の測定における受光角および実施の形態1で説明する使用者が表示を見る角度と対応する角度であり、縦軸は受光角が0°におけるデータ振幅からの正方向に変化する変化量である。また、図23にはプロットしたデータ振幅の値から多項式近似によって求めた関数を実線で示している。横軸の角度θeをxとしたとき、図23(A)、(B)、(C)にそれぞれ示した関数f(x)、f(x)、f(x)は以下に示す数式1乃至数式3で表せる。なお、数式1乃至数式3の各項の係数は有効数字2桁で表記している。
(数1)
(x)=8.0×10−7−5.1×10−7+5.9×10−3+9.4×10−4x+0.17 (1)
(数2)
(x)=6.4×10−7−1.8×10−6+4.7×10−3+1.1×10−2x+0.54 (2)
(数3)
(x)=6.3×10−7+1.6×10−7+4.6×10−3−9.1×10−6x+0.55 (3)
例えば、本実施例で得られた関数を用いてデータ振幅を調節することで、実施の形態1で説明する本発明の一態様の電子機器は、使用者が見る角度が変化する場合にも視野角依存性の低減された表示を行うことができる。
M トランジスタ
GD 回路
SD 回路
G1 配線
G2 配線
G3 配線
ANO 配線
CSCOM 配線
S1 配線
S2 配線
S3 配線
Br 光
Gr 光
Rr 光
Bt 光
Gt 光
Rt 光
VCOM1 配線
VCOM2 配線
10 電子機器
10A 電子機器
11 筐体
12 表示部
13 操作ボタン
14 外部接続ポート
15 スピーカ
16 マイク
17 カメラ
18 位置検出センサ
19 照度センサ
29 使用者
29E 両目
29H 頭部
110a トランジスタ
110b トランジスタ
110c トランジスタ
110d トランジスタ
110e トランジスタ
110f トランジスタ
110g トランジスタ
110h トランジスタ
112 液晶
113 電極
117 絶縁層
121 絶縁層
131 着色層
132 遮光層
133a 配向膜
133b 配向膜
134 着色層
135 偏光板
141 接着層
142 接着層
151 絶縁層
170 発光素子
180 液晶素子
191 電極
192 EL層
193 電極
194 絶縁層
201 トランジスタ
203 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
216 絶縁層
217 絶縁層
218 絶縁層
220 絶縁層
221 導電層
221a 導電層
221b 導電層
222a 導電層
222b 導電層
223 導電層
231 半導体層
242 接続層
243 接続体
252 接続部
261 半導体層
263a 導電層
263b 導電層
281 トランジスタ
284 トランジスタ
285 トランジスタ
286 トランジスタ
300 表示装置
300A 表示装置
311 電極
311a 電極
311b 電極
340 液晶素子
351 基板
360 発光素子
360b 発光素子
360g 発光素子
360r 発光素子
360w 発光素子
361 基板
362 表示部
364 回路
365 配線
372 FPC
373 IC
381 作製基板
382 剥離層
383 絶縁層
400 表示装置
410 画素
451 開口
500 表示装置
501 表示部
530 画素ユニット
531B 表示素子
531G 表示素子
531p 画素
531R 表示素子
531W 表示素子
532B 表示素子
532G 表示素子
532p 画素
532R 表示素子
532Y 表示素子
532W 表示素子
535r 光
535t 光
535tr 光

Claims (10)

  1. 表示部と、位置検出センサと、を有する電子機器の駆動方法であって、
    前記表示部には、第1の表示素子と、第2の表示素子と、が設けられ、
    前記第1の表示素子は、可視光を反射する機能を有し、
    前記第2の表示素子は、可視光を発する機能を有し、
    前記表示部は、前記第1の表示素子が反射する第1の光、及び前記第2の表示素子が発する第2の光のうち、いずれか一方または両方により、画像を表示する機能を有し、
    前記位置検出センサは、使用者の位置を検出する機能を有し、
    前記表示部が、前記第1の光および前記第2の光の両方を用いて画像を表示する場合に、前記使用者が前記表示部を見る角度に応じて前記第2の光の量を調節する、
    電子機器の駆動方法。
  2. 表示部と、位置検出センサと、照度センサと、を有する電子機器の駆動方法であって、
    前記表示部には、第1の表示素子と、第2の表示素子と、が設けられ、
    前記第1の表示素子は、可視光を反射する機能を有し、
    前記第2の表示素子は、可視光を発する機能を有し、
    前記表示部は、前記第1の表示素子が反射する第1の光、及び前記第2の表示素子が発する第2の光のうち、いずれか一方または両方により、画像を表示する機能を有し、
    前記位置検出センサは、使用者の一部の位置を検出する機能を有し、
    前記照度センサは、外光の照度を測定する機能を有し、
    前記表示部が、前記第1の光および前記第2の光の両方を用いて画像を表示する場合に、前記使用者が前記表示部を見る角度および前記外光の照度に応じて前記第2の光の量を調節する、
    電子機器の駆動方法。
  3. 請求項1において、
    前記電子機器は、筐体を有し、
    前記表示部および前記位置検出センサは、前記筐体の第1の面に設けられる、
    電子機器の駆動方法。
  4. 請求項2において、
    前記電子機器は、筐体を有し、
    前記表示部、前記位置検出センサおよび前記照度センサは、前記筐体の第1の面に設けられる、
    電子機器の駆動方法。
  5. 請求項1乃至請求項4のいずれか一において、
    前記第1の表示素子は、反射型の液晶素子であり、
    前記第2の表示素子は、発光素子である、
    電子機器の駆動方法。
  6. 請求項1乃至請求項5のいずれか一において、
    前記第2の光の量は、データ振幅を調節することによって調節する、
    電子機器の駆動方法。
  7. 表示部と、位置検出センサと、筐体と、を有し、
    前記表示部および前記位置検出センサは、前記筐体の第1の面に設けられ、
    前記表示部には、第1の表示素子と、第2の表示素子と、が設けられ、
    前記第1の表示素子は、可視光を反射する機能を有し、
    前記第2の表示素子は、可視光を発する機能を有し、
    前記表示部は、前記第1の表示素子が反射する第1の光、及び前記第2の表示素子が発する第2の光のうち、いずれか一方または両方により、画像を表示する機能を有し、
    前記位置検出センサは、使用者の一部の位置を検出する機能を有する、
    電子機器。
  8. 請求項7において、
    照度センサを有し、
    前記照度センサは、外光の照度を測定する機能を有し、
    前記照度センサは、前記筐体の第1の面に設けられる、
    電子機器。
  9. 請求項7または請求項8において、
    前記第1の表示素子は、反射型の液晶素子であり、
    前記第2の表示素子は、発光素子である、
    電子機器。
  10. 請求項7乃至請求項9のいずれか一項において、
    前記表示部が、前記第1の光および前記第2の光の両方を用いて画像を表示する場合に、前記位置検出センサの検出する情報に応じて前記第2の光の量を調節する、
    電子機器。
JP2017140989A 2016-07-29 2017-07-20 電子機器及びその駆動方法 Withdrawn JP2018025775A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016149748 2016-07-29
JP2016149748 2016-07-29

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2018025775A true JP2018025775A (ja) 2018-02-15

Family

ID=61012222

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017140989A Withdrawn JP2018025775A (ja) 2016-07-29 2017-07-20 電子機器及びその駆動方法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20180033399A1 (ja)
JP (1) JP2018025775A (ja)
TW (1) TW201816766A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020021399A1 (ja) * 2018-07-27 2020-01-30 株式会社半導体エネルギー研究所 表示装置、表示モジュール、及び電子機器

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110943778B (zh) * 2018-09-25 2021-12-07 北京外号信息技术有限公司 光通信装置以及用于传输和接收信息的方法
US11217204B2 (en) * 2018-12-19 2022-01-04 Cae Inc. Dynamically adjusting image characteristics in real-time
CN109637406A (zh) * 2019-01-04 2019-04-16 京东方科技集团股份有限公司 一种显示装置的显示方法、显示装置以及可读存储介质
CN111258118B (zh) * 2020-03-24 2022-05-24 京东方科技集团股份有限公司 显示基板及其控制方法、显示装置

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9582083B2 (en) * 2011-12-22 2017-02-28 Apple Inc. Directional light sensors

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020021399A1 (ja) * 2018-07-27 2020-01-30 株式会社半導体エネルギー研究所 表示装置、表示モジュール、及び電子機器
JPWO2020021399A1 (ja) * 2018-07-27 2021-09-24 株式会社半導体エネルギー研究所 表示装置、表示モジュール、及び電子機器
JP7292276B2 (ja) 2018-07-27 2023-06-16 株式会社半導体エネルギー研究所 表示装置
US11871641B2 (en) 2018-07-27 2024-01-09 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Display device, display module, and electronic device

Also Published As

Publication number Publication date
TW201816766A (zh) 2018-05-01
US20180033399A1 (en) 2018-02-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6975562B2 (ja) 表示装置
US10693097B2 (en) Display device including two display elements, display module, electronic device, and method for manufacturing display device
JP2018032021A (ja) 表示装置
JP2018025775A (ja) 電子機器及びその駆動方法
JP2018026563A (ja) 半導体装置の作製方法
JP7277636B2 (ja) 表示装置、表示モジュール及び電子機器
WO2018029546A1 (ja) 表示装置の作製方法、表示装置、表示モジュールおよび電子機器
JP2017227888A (ja) 表示装置およびその動作方法、ならびに電子機器
JP6965065B2 (ja) 表示装置
JP2018022036A (ja) 表示装置、表示モジュール、及び電子機器
JP2018060179A (ja) 表示装置および電子機器
JP6999315B2 (ja) 表示装置の作製方法
JP2018013622A (ja) 表示装置、および電子機器
JP6799405B2 (ja) 表示装置の作製方法
WO2017208161A1 (ja) 表示装置、表示モジュール、及び電子機器
JP2018032016A (ja) 表示装置、表示モジュール、電子機器、及び表示装置の作製方法
JP2018072462A (ja) 表示装置
JP2018013779A (ja) 表示装置、表示モジュール、及び電子機器
JP2018013725A (ja) 表示装置の作製方法、表示装置、表示モジュールおよび電子機器
JP2018036583A (ja) 表示装置
JP2018036584A (ja) 表示装置
JP2018036487A (ja) 表示装置、および電子機器
JP2018022031A (ja) 表示装置、表示モジュール、及び電子機器

Legal Events

Date Code Title Description
A761 Written withdrawal of application

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761

Effective date: 20200708