JP2018072564A - 表示装置および電子機器 - Google Patents

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Abstract

【課題】消費電力が低減された電子機器を提供する。または、操作性の高い電子機器を提供する。または、表示品位の優れた表示装置を提供する。または、新規な電子機器を提供する。【解決手段】表示部と、視線検知センサと、を有し、表示部は、第1の表示素子を有する第1の画素アレイと、第2の表示素子を有する第2の画素アレイと、を有し、第1の表示素子は光の反射を利用して階調を表示する機能を有し、第2の表示素子は光を射出する自発発光素子を有し、第1の表示素子と第2の表示素子とは、それぞれ独立に制御され、視線検知センサが検知しない場合には、第1の表示素子を表示させ、第2の表示素子の駆動を停止させる機能を有する電子機器である。【選択図】図1

Description

本発明の一態様は、電子機器、表示装置、表示部、およびその動作方法に関する。本発明の一態様は、半導体装置、およびその動作方法に関する。本発明の一態様は、電子機器、およびその動作方法に関する。
なお、本発明の一態様は、上記の技術分野に限定されない。本発明の一態様の技術分野としては、電子機器、表示装置、表示モジュール、半導体装置、発光装置、蓄電装置、蓄電池、記憶装置、照明装置、入力装置(例えば、タッチセンサなど)、入出力装置(例えば、タッチパネルなど)、入出力パネル、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。
なお、本明細書等において、半導体装置とは、半導体特性を利用することで機能しうる装置全般を指す。トランジスタ、半導体回路、演算装置、記憶装置等は半導体装置の一態様である。また、撮像装置、電気光学装置、発電装置(薄膜太陽電池、有機薄膜太陽電池等を含む)、及び電子機器は半導体装置を有している場合がある。
表示装置においては消費電力の低減が求められる。例えば、携帯端末等、表示装置が搭載される電子機器において、表示装置の消費電力を低くすることにより、蓄電池の容量が低下するまでの電子機器の持続時間をより長くすることができる。液晶表示装置において、静止画を表示している期間、データを書き換える間隔を長くすることで、消費電力を低減することが報告されている(特許文献1及び特許文献2参照。)。
また、表示装置に検知手段を搭載することにより、表示装置の機能を向上させ、その価値を高めることができる。特許文献3には、表示装置が視線検知手段を有することにより、情報が表示されたままとなっていることを抑制する例が示されている。
特許文献4には、視線検知手段の一例として、視線検出処理の方法が示されている。
特開2011−141522号公報 特開2011−237760号公報 特開2015−36925号公報 特開2015−201096号公報
本発明の一態様は、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、本発明の一態様は、操作性の高い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、表示品位の優れた表示装置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、新規な電子機器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。本発明の一態様は、必ずしも、これらの課題の全てを解決する必要はないものとする。明細書、図面、請求項の記載から、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、表示部と、視線検知センサと、を有する電子機器であり、表示部は、第1の表示素子を有する第1の画素アレイと、第2の表示素子を有する第2の画素アレイと、を有し、第1の表示素子は光の反射を利用して階調を表示する機能を有し、第2の表示素子は光を射出する自発発光素子を有し、第1の表示素子と第2の表示素子とは、それぞれ独立に制御され、視線検知センサが検知しない場合には、第1の表示素子を表示させ、第2の表示素子の駆動を停止させる機能を有する電子機器である。
または、本発明の一態様は、表示部と、視線検知センサと、タッチセンサと、を有する電子機器であり、表示部は、第1の表示素子を有する第1の画素アレイと、第2の表示素子を有する第2の画素アレイと、を有し、第1の表示素子は光の反射を利用して階調を表示する機能を有し、第2の表示素子は光を射出する自発発光素子を有し、第1の表示素子と第2の表示素子とは、それぞれ独立に制御され、タッチセンサへの接触を検知しない場合には、視線検知センサを作動し、視線検知センサが使用者の視線を検知しない場合には、第1の表示素子を表示させ、第2の表示素子の駆動を停止させる機能を有する電子機器である。
または、本発明の一態様は、表示部と、視線検知センサと、タッチセンサと、を有する電子機器であり、表示部は、第1の表示素子を有する第1の画素アレイと、第2の表示素子を有する第2の画素アレイと、を有し、第1の表示素子は光の反射を利用して階調を表示する機能を有し、第2の表示素子は光を射出する自発発光素子を有し、第1のタッチセンサと、第2のタッチセンサと、を有し、電子機器は、表面と、表面の一辺に接する側面と、裏面と、を有し、表示部は、少なくとも一部が表示装置の表面に配置され、第1のタッチセンサは、側面に配置され、第2のタッチセンサは、裏面に配置され、第1のタッチセンサおよび第2のタッチセンサへの接触を検知しない場合には、視線検知センサーを作動し、視線検知センサーが使用者の視線を検知しない場合には、第1の表示素子を表示させ、第2の表示素子の駆動を停止させる機能を有する電子機器である。
また、上記構成のいずれかにおいて、外光センサを有し、外光センサが検知する光の照度が500以上である場合には、第2の表示素子の動作を停止させる機能を有することが好ましい。
また、上記構成のいずれかにおいて、撮像装置を有し、撮像装置により、瞳を撮影し、視線検知センサは、撮影された瞳から、虹彩または瞳孔を検出する機能を有することが好ましい。
また、上記構成のいずれかにおいて、腕時計型であることが好ましい。
また、上記構成のいずれかにおいて、前記電子機器はベルトを有し、前記ベルトにより使用者の腕に装着されることが好ましい。
また、上記構成のいずれかにおいて、少なくとも一部が使用者の腕に接して使用されることが好ましい。
本発明の一態様により、消費電力が低減された電子機器を提供することができる。また、本発明の一態様により、操作性の高い電子機器を提供することができる。また、本発明の一態様により、表示品位の優れた表示装置を提供することができる。また、本発明の一態様により、新規な電子機器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。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。明細書、図面、請求項の記載から、これら以外の効果を抽出することが可能である。
電子機器の構成例を示すブロック図。 電子機器の一例を示す上面図。 画素の構成例を示す回路図。 電子機器の動作例を示すフロー。 電子機器の動作例を示すフロー。 電子機器の動作例を示すフロー。 電子機器の動作例を示すフロー。 電子機器の動作例を示すフロー。 電子機器の動作例を示すフロー。 電子機器の動作例を示すフロー。 表示装置の動作を示すタイミングチャート。 電子機器の一例を示す図。 電子機器の一例を示す図。 電子機器の一例を示す図。 電子機器の一例を示す図。 表示装置の構成例を示す図。 表示装置の構成例を示す図。 表示装置の画素の構成例を示す図。 表示装置の画素の構成例を示す図。 表示装置の画素の構成例を示す図。 表示装置の画素の構成例を示す図。 表示装置の外観の一例を示す図。 表示装置の断面構造の一例を示す図。 表示装置の断面構造の一例を示す図。 表示装置の断面構造の一例を示す図。 入出力パネルの構成を説明する図。 入出力パネルの構成を説明する図。 表示装置の外観の一例を示す図。
以下では、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。ただし、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。したがって、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。
また、本明細書等において、半導体装置とは、半導体特性を利用した装置であり、半導体素子(トランジスタ、ダイオード等)を含む回路、同回路を有する装置等をいう。また、半導体特性を利用することで機能しうる装置全般をいう。例えば、集積回路、集積回路を備えたチップは、半導体装置の一例である。また、記憶装置、表示装置、発光装置、照明装置、表示装置及び電子機器等は、それ自体が半導体装置である場合があり、又は半導体装置を有している場合がある。
また、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。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。
トランジスタは、ゲート、ソース、およびドレインと呼ばれる3つの端子を有する。ゲートは、トランジスタの導通状態を制御する制御ノードとして機能するノードである。ソースまたはドレインとして機能する2つの入出力ノードは、トランジスタの型及び各端子に与えられる電位の高低によって、一方がソースとなり他方がドレインとなる。このため、本明細書等においては、ソースやドレインの用語は、入れ替えて用いることができるものとする。また、本明細書等では、ゲート以外の2つの端子を第1端子、第2端子と呼ぶ場合がある。
ノードは、回路構成やデバイス構造等に応じて、端子、配線、電極、導電層、導電体、不純物領域等と言い換えることが可能である。また、端子、配線等をノードと言い換えることが可能である。
電圧は、ある電位と、基準の電位(例えば接地電位(GND)またはソース電位)との電位差のことを示す場合が多い。よって、電圧を電位と言い換えることが可能である。なお、電位とは、相対的なものである。よって、接地電位と記載されていても、必ずしも、0Vを意味しない場合もある。
本明細書等において、「膜」という言葉と「層」という言葉とは、場合によっては、または、状況に応じて、互いに入れ替えることが可能である。例えば、「導電層」という用語を「導電膜」という用語に変更することが可能な場合がある。例えば、「絶縁膜」という用語を、「絶縁層」という用語に変更することが可能な場合がある。
本明細書等において、“第1”、“第2”、“第3”という序数詞は構成要素の混同を避けるために付す場合があり、その場合は数的に限定するものではなく、また順序を限定するものでもない。
図面において、大きさ、層の厚さ、又は領域は、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。なお図面は、理想的な例を模式的に示したものであり、図面に示す形状又は値などに限定されない。例えば、ノイズによる信号、電圧、若しくは電流のばらつき、又は、タイミングのずれによる信号、電圧、若しくは電流のばらつきなどを含むことが可能である。
本明細書において、「上に」、「下に」などの配置を示す語句は、構成同士の位置関係を、図面を参照して説明するために、便宜上用いている場合がある。また、構成同士の位置関係は、各構成を描写する方向に応じて適宜変化するものである。従って、明細書で説明した語句に限定されず、状況に応じて適切に言い換えることができる。
図面に記載したブロック図の各回路ブロックの配置は、説明のため位置関係を特定するものであり、異なる回路ブロックで別々の機能を実現するよう示していても、実際の回路ブロックにおいては同じ回路ブロック内で別々の機能を実現しうるように設けられている場合もある。また各回路ブロックの機能は、説明のため機能を特定するものであり、一つの回路ブロックとして示していても、実際の回路ブロックにおいては一つの回路ブロックで行う処理を、複数の回路ブロックで行うよう設けられている場合もある。
本明細書等において、金属酸化物(metal oxide)とは、広い表現での金属の酸化物である。金属酸化物は、酸化物絶縁体、酸化物導電体(透明酸化物導電体を含む)、酸化物半導体(Oxide Semiconductorまたは単にOSともいう)などに分類される。例えば、トランジスタの半導体層に金属酸化物を用いた場合、当該金属酸化物を酸化物半導体と呼称する場合がある。つまり、金属酸化物が増幅作用、整流作用、及びスイッチング作用の少なくとも1つを有する場合、当該金属酸化物を、金属酸化物半導体(metal oxide semiconductor)、略してOSと呼ぶことができる。また、OSーFETと記載する場合においては、金属酸化物または酸化物半導体を有するトランジスタと換言することができる。
また、本明細書等において、窒素を有する金属酸化物も金属酸化物(metal oxide)と総称する場合がある。また、窒素を有する金属酸化物を、金属酸窒化物(metal oxynitride)と呼称してもよい。
また、本明細書等において、CAAC(c−axis aligned crystal)、及びCAC(cloud−aligned composite)と記載する場合がある。なお、CAACは結晶構造の一例を表し、CACは機能、または材料の構成の一例を表す。
また、本明細書等において、CAC−OSまたはCAC−metal oxideとは、材料の一部では導電性の機能と、材料の一部では絶縁性の機能とを有し、材料の全体では半導体としての機能を有する。なお、CAC−OSまたはCAC−metal oxideを、トランジスタの半導体層に用いる場合、導電性の機能は、キャリアとなる電子(またはホール)を流す機能であり、絶縁性の機能は、キャリアとなる電子を流さない機能である。導電性の機能と、絶縁性の機能とを、それぞれ相補的に作用させることで、スイッチングさせる機能(On/Offさせる機能)をCAC−OSまたはCAC−metal oxideに付与することができる。CAC−OSまたはCAC−metal oxideにおいて、それぞれの機能を分離させることで、双方の機能を最大限に高めることができる。
また、本明細書等において、CAC−OSまたはCAC−metal oxideは、導電性領域、及び絶縁性領域を有する。導電性領域は、上述の導電性の機能を有し、絶縁性領域は、上述の絶縁性の機能を有する。また、材料中において、導電性領域と、絶縁性領域とは、ナノ粒子レベルで分離している場合がある。また、導電性領域と、絶縁性領域とは、それぞれ材料中に偏在する場合がある。また、導電性領域は、周辺がぼけてクラウド状に連結して観察される場合がある。
また、CAC−OSまたはCAC−metal oxideにおいて、導電性領域と、絶縁性領域とは、それぞれ0.5nm以上10nm以下、好ましくは0.5nm以上3nm以下のサイズで材料中に分散している場合がある。
また、CAC−OSまたはCAC−metal oxideは、異なるバンドギャップを有する成分により構成される。例えば、CAC−OSまたはCAC−metal oxideは、絶縁性領域に起因するワイドギャップを有する成分と、導電性領域に起因するナローギャップを有する成分と、により構成される。当該構成の場合、キャリアを流す際に、ナローギャップを有する成分において、主にキャリアが流れる。また、ナローギャップを有する成分が、ワイドギャップを有する成分に相補的に作用し、ナローギャップを有する成分に連動してワイドギャップを有する成分にもキャリアが流れる。このため、上記CAC−OSまたはCAC−metal oxideをトランジスタのチャネル領域に用いる場合、トランジスタのオン状態において高い電流駆動力、つまり大きなオン電流、及び高い電界効果移動度を得ることができる。
すなわち、CAC−OSまたはCAC−metal oxideは、マトリックス複合材(matrix composite)、または金属マトリックス複合材(metal matrix composite)と呼称することもできる。
(実施の形態1)
本実施の形態では、本発明の一態様に係る電子機器の一例について説明する。
<電子機器の例>
図1には本発明の一態様の電子機器200を説明するブロック図を示す。電子機器200は、筐体161と、表示装置130と、視線検知センサ155と、外光センサ156と、を有する。筐体161は、電子機器200の側面の少なくとも一部と、裏面の少なくとも一部と、を形成する。
電子機器200は例えば向かい合う2つの面を有する。該2の面において、表示部が設けられる面を例えばおもて面と呼ぶ、他方の面を裏面と呼ぶ。また、おもて面の辺に接し、おもて面と裏面に挟まれる領域を側面と呼ぶ場合がある。なお、電子機器200が2以上の表示部を有する場合、あるいはおもて面から裏面に渡り連続した表示部を有する場合には、裏面も表示部を有する場合もある。例えば後述する図12乃至図13で説明する情報端末6200において、図12(A)に示す、表示部6222、光センサ6225、視線検知センサ6231、等が設けられる面がおもて面、図13(A)に示す、タッチセンサ6232等を有する面が裏面である。
視線検知センサ155は筐体161上、あるいは筐体161内に設置されることが好ましい。視線検知センサ155は電子機器200に対して向けられる使用者、例えばヒト等の視線を検知することができる。
外光センサ156は筐体161上、あるいは筐体161内に設置されることが好ましい。あるいは筐体161は、外光センサ156が設置される箇所において開口部を有し、該開口部を通して外光センサ156が外光を受光してもよい。外光センサ156は電子機器200が使用される環境の照度を測定することができる。
表示装置130は表示部100と、駆動回路132と、を有する。表示部100は、電子機器200のおもて面近傍に位置し、表示部100はタッチセンサ151を有する。駆動回路132は、ゲートドライバ、ソースドライバ、等を有する。また、表示部100は画素アレイ102および画素アレイ104を有する。画素アレイ102および画素アレイ104については後述する。ここで画素アレイとは例えば、複数の画素の集まりである。あるいは画素アレイとは例えば、複数の画素により構成される。
電子機器200はタッチセンサ152を有する。タッチセンサ152は筐体161上に配置されることが好ましい。あるいは筐体161の表面より内側に設けられてもよい。タッチセンサ152は、電子機器200のおもて面の周辺部に配置されることが好ましい。また、タッチセンサ152は電子機器200の側面の少なくとも一部を形成する領域に配置されてもよい。また、電子機器200はタッチセンサ153を有する。タッチセンサ153は、筐体161において、電子機器200の裏面の少なくとも一部を形成する領域において、筐体161上、あるいは筐体161の表面より内側に設けられてもよい。
図2(A)は電子機器200のおもて面からみた上面図を示す。図2(A)において、電子機器200は、表示部100と、表示部100の周辺部に位置する筐体161(図2(A)では図示せず)を有する。表示部100は、その表面近傍にタッチセンサ151を有する(図2(A)では図示せず)。
タッチセンサ151として、インセル型のセンサ及びオンセル型のセンサのいずれを用いることもできる。本発明の一態様の表示装置130は例えば、表示素子101が設けられる層と、表示素子103が設けられる層と、それらの層を挟むように配置される基板と、を有する。インセル型のセンサにおいては例えば、該基板に挟まれるようにタッチセンサの少なくとも一部が配置される。またオンセル型のセンサにおいては例えば、該基板の外側にタッチセンサが配置される。
また、電子機器200はタッチセンサ154を有することが好ましい。タッチセンサ154として例えば、タッチセンサ151よりも長い距離を検出できる近接センサ等を用いることができる。例えば、タッチセンサ151は接触、または5mm以下の距離の物体を検知し、タッチセンサ154は、5mmより大きく200mm以下の物体を検知する。
また、タッチセンサ154として、後述する触覚センサを用いてもよい。
また、タッチセンサ154は、物体が電子機器200が有する表示部100を遮る場合に検知を行えるように配置されることが好ましい。例えば、表示部100において、表面近傍に網目状に配置されることが好ましい。
また図2(A)において電子機器200は表示部100の周辺部に配置されるタッチセンサ152、視線検知センサ155および外光センサ156を有する。タッチセンサ152は筐体161上に設けられる。また、タッチセンサ152は電子機器200の側面に渡って設けられることが好ましい。あるいは、タッチセンサ152は電子機器200の側面のみに設けられる場合もある。
図2(B)は電子機器200の裏面からみた上面図を示す。図2(B)において、電子機器200は、筐体161上にタッチセンサ153を有する。タッチセンサ153は図2(B)において、電子機器200の裏面の周辺部に配置される。
タッチセンサ152及びタッチセンサ153は、網状に分布した(例えば網状に張り巡らされた)センサを有してもよい。
画素アレイ102は表示素子101を有する。表示素子101は液晶素子を有することが好ましい。また、表示素子101は光の反射を利用して階調を表示する機能を有することが好ましい。表示素子101として例えば反射型の液晶素子を用いることができる。液晶素子は、電荷を蓄積するコンデンサ構造を有する。また液晶素子は2つの電極(画素電極とコモン電極)と、これらに挟まれた液晶を有する。
反射型の液晶素子は、外光を光源として表示する。反射型の液晶素子を用いた表示装置は、鮮明で美しい画像が得られる。またバックライトが不要なため消費電力が抑えられる。また電子ペーパー等と比較して応答速度が速い。ここで反射型の液晶素子を用いた表示装置において後述するアイドリング・ストップ(IDS)駆動を用いることにより、表示装置の消費電力を極めて低くすることができる。反射型の液晶素子とIDS駆動を組み合わせた表示装置は、その低い消費電力と、美しい表示画質から、例えば書籍、特に図や画像を含む書籍、例えば教科書、参考書等を表示する携帯型端末として優れている。
画素アレイ104は表示素子103を有する。表示素子103は発光型表示素子であることが好ましい。例えば、自発発光素子であればよい。表示素子103として例えば有機EL素子を用いることができる。あるいは、表示素子103として透過型の液晶素子を用いることもできる。透過型の液晶素子は例えば、バックライトと、液晶に印加される電圧を制御するスイッチング素子と、を有する。該スイッチング素子としてトランジスタを用いればよい。また、表示素子101として反射型の液晶素子を用い、表示素子103として透過型の液晶素子を用いる場合には、表示素子101と表示素子103は同じ層の液晶を用いてもよいし、それぞれの液晶層を別々に、例えば積層させて設けてもよい。表示装置130が表示素子103を有することにより、外光が暗い場合においても高画質な画像を表示することができる。つまり、表示装置130を幅広い場面、環境において使用することができる。また表示素子101と表示素子103を組み合わせて表示することにより、画像の表現性が向上するため好ましい。
画素アレイ102および画素アレイ104はそれぞれ、複数の画素を有する。画素は、ゲート信号によりソース線(以降の図3では例えば配線GLおよび配線GE)との接続が制御されるスイッチング素子(以降の図3では例えばトランジスタ63およびトランジスタ66等)を有する。スイッチング素子がオンとなると、ソース線(以降の図3では例えば配線SLおよび配線DL等)から画素にデータ信号が書き込まれる。スイッチング素子がオフになると、画素はデータの保持状態となる。
画素アレイ102が有する画素の一例として、図3に画素61を示す。画素61は表示素子101と、トランジスタ63と、を有する。トランジスタ63のゲートはゲート信号が与えられる配線GLと電気的に接続される。トランジスタ63のソースおよびドレインの一方はデータ信号が与えられる配線SLと電気的に接続され、他方は表示素子101の一方の電極に電気的に接続される。トランジスタ63にはOS−FETを用いることが好ましい。また、トランジスタ63については、後述する実施の形態のトランジスタ303を参照してもよい。
画素アレイ104が有する画素の一例として、図3に画素62を示す。画素62は表示素子103を有する。また、画素62はトランジスタ65、トランジスタ66、等を有することが好ましい。トランジスタ65およびトランジスタ66については、後述する実施の形態のトランジスタ305およびトランジスタ306を参照する。
画素61と画素62は隣り合って配置されることが好ましい。また、画素61と画素62は一部の領域が重なっていてもよい。
画素アレイ102および画素アレイ104に同じ画像を表示する場合には例えば、画素61と画素62には同一の画像信号が表示される。画素アレイ102および画素アレイ104に同じ画像を表示することにより例えば、独特の質感を有する画像が得られる。また、目に優しい画像が得られる場合がある。
表示部100は、HBモード、Rモード、およびEモード、の3種類の表示モードを有する。HBモードにおける表示とは、画素アレイ102と画素アレイ104のハイブリッド表示を指す。また、Rモードにおける表示とは、画素アレイ102を表示し画素アレイ104の駆動を停止させることを指す。また、Eモードにおける表示とは、画素アレイ104を表示、画素アレイ102の駆動を停止させることを指す。表示モードの切り替えは例えば、外光の強さ、ユーザーの好み、画像の種類、等に応じて行うことができる。あるいは後述するように、蓄電池の残量などに応じてモードが切り替えられる。
表示部100において、いずれの表示モードが選択されているかを示す画像や文字を表示してもよい。
表示部100は例えば、外光が強い場合にはRモードあるいはHBモードとし、外光が弱い場合にはEモード、あるいはHBモードとすることができる。HBモードとすることにより、独特の質感を有する画像が得られる。また、目に優しい画像が得られる場合がある。Rモードの場合、画素アレイ104の表示機能は停止される。
Rモードとすることにより、バックライトが不要なため、消費電力を抑えることができる。また、画素アレイ102が有する表示素子101として反射型の液晶素子を用い、動作方法としてIDS駆動を用いることにより、消費電力を極めて低くすることができる。
また、画素アレイ104を表示する、すなわちEモードまたはHBモードとすることにより例えば、より視野角の広い表示が得られる場合がある。視野角が広い表示が得られることにより例えば、表示部100を閲覧する角度にこだわらずに用いることができる。また、複数人で同じ表示画面を閲覧しやすい場合がある。Eモードの場合、画素アレイ102の表示機能は停止される。
また、画素アレイ102には例えば、カラー画像が表示されてもよいし、グレー画像が表示されてもよい。画素アレイ104にはカラー画像が表示されることが好ましい。
表示部100において画素アレイ102にグレー画像、画素アレイ104にカラー画像が表示される場合を考える。この場合には例えば、表示部100に表示される画像がグレー画像の場合には画素アレイ102を表示し、カラー画像の場合には画素アレイ104を表示する。また例えば、グレー画像あるいは白黒画像で構成される文字情報を画素アレイ102に、図および写真等で構成されるカラー画像を画素アレイ104に、それぞれ表示してもよい。
ハイブリッド表示とは、1つのパネルにおいて、反射光と、自発光とを併用して、色調または光強度を互いに補完して、文字または画像を表示する方法である。または、ハイブリッド表示とは、同一画素または同一副画素において複数の表示素子から、それぞれの光を用いて、文字及び/または画像を表示する方法である。ただし、ハイブリッド表示を行っているハイブリッドディスプレイを局所的にみると、複数の表示素子のいずれか一を用いて表示される画素または副画素と、複数の表示素子の二以上を用いて表示される画素または副画素と、を有する場合がある。
なお、本明細書等において、上記構成のいずれか1つまたは複数の表現を満たすものを、ハイブリッド表示という。
また、ハイブリッドディスプレイは、同一画素または同一副画素に複数の表示素子を有する。なお、複数の表示素子としては、例えば、光を反射する反射型素子と、光を射出する自発光素子とが挙げられる。なお、反射型素子と、自発光素子とは、それぞれ独立に制御することができる。ハイブリッドディスプレイは、表示部において、反射光、及び自発光のいずれか一方または双方を用いて、文字及び/または画像を表示する機能を有する。
電子機器200において、使用者が操作を中断する場合には、表示装置130が有する表示部100の表示をオフ状態とすることにより消費電力を削減することができる。一方、表示部100の表示をオフ状態からオン状態に復旧させる場合には、使用者が電子機器200を操作する、例えばスイッチを押す、等の操作を行う。
本発明の一態様の電子機器200は、使用者が操作を中断する場合に、表示部100の消費電力を低減しつつ表示状態を維持し、再び操作を開始する場合にも例えば、使用者が電子機器200に触れることなく使用することができる。復旧の操作に要する時間、および手間を省くことができる。操作を減らすことができるため、使用者の利便性が向上する。
本発明の一態様の電子機器200において、電子機器200が有するタッチセンサを用いて使用者または物体が触れているか、あるいは電子機器200が収納されているか、の判断を行う。
電子機器200が収納されてないと判断される場合には、次のステップに進む。まず電子機器200に使用者の視線が向けられていない場合には、電子機器200が使用されていないと判断し、画素アレイ104の駆動を停止させる。画素アレイ102が要する消費電力は極めて低いため、画素アレイ104の駆動を停止させることにより、電子機器200の消費電力を低減させることができる。
電子機器200に使用者の視線が向けられている場合には、電子機器200が使用されていると判断し、画素アレイ102および画素アレイ104の両方を駆動させる。
<電子機器の動作例>
図4に示すフロー図を用いて、本発明の一態様の電子機器の動作について詳細に説明する。
まずステップS100により、操作を開始する。
次にステップS301において、視線検知センサ155が視線を検知する場合には、電子機器200が操作されていると判断し、ステップS501へ進む。ステップS301において、視線検知センサ155が視線を検知しない場合には、電子機器200が操作されていないと判断し、ステップS401へ進む。視線検知センサの詳細については後述する。
ステップS401では、Rモードにおける表示を行う。ここでステップS401においてはIDS駆動を行うことが好ましい。Rモードにおける表示を行い、かつ、IDS駆動を用いることにより、電子機器200の消費電力を極めて低くすることができる。
ステップS501では、外光センサ156が検知する外光の照度がD[lx]以上の場合にはステップS601へ進み、HBモードにおける表示行う。また、D[lx]未満の場合にはステップS602へ進み、Eモードにおける表示を行う。
ここでDは好ましくは500以上、より好ましくは1000以上、さらに好ましくは5000以上である。
ステップS401、ステップS601およびステップS602において、それぞれの動作が完了したらステップS100に戻る。
図5は、図4に示すステップS301に替えてステップS302を有する場合の例を示す。
まずステップS100により、操作を開始する。
次にステップS302においては、使用者、例えばヒトが電子機器200に触れる場合を考える。あるいは使用者が用いたスタイラス等が電子機器200に触れてもよい。このような場合は例えば、タッチセンサ151、タッチセンサ152またはタッチセンサ153にヒトの手(指、手のひら、等)、またはスタイラスが接触する。
ヒトの指、スタイラス等を用いて表示部100において操作を行う場合を考える。このような場合には例えば、タッチセンサ151の一部の領域で接触あるいは近接が検知される。例えば、タッチセンサ151の全領域に対してA[%]以下の領域において検知される。ここでタッチセンサ151の全領域に対してA[%]以下の領域において検知される場合を、タッチセンサ151において条件1を満たす場合、と呼ぶ。
あるいは全領域に対してA[%]以下の領域において検知される代わりに、タッチセンサ151においてB[mm]以下の面積において検知されてもよい。
ここでAは好ましくは90%以下、より好ましくは0.001%以上70%以下、さらに好ましくは0.001%以上50%以下である。またBは好ましくは1mm以上6400mm以下である。
また、電子機器200を使用者が手で保持する場合を考える。このような場合には例えば、電子機器200のおもて面の周辺部、あるいは側面、等が指で保持される。そのような場合にはタッチセンサ152において接触が検知される。あるいは例えば、電子機器200の裏面が手のひらで保持される。そのような場合にはタッチセンサ153において接触が検知される。
あるいは、電子機器200がホルダー等で保持される場合を考える。このような場合にも例えば、タッチセンサ152等において接触が検知される。
よってステップS302において、タッチセンサ151において条件1を満たす場合、あるいはタッチセンサ152および153において接触あるいは近接が検知される場合には、使用者が電子機器200を使用している可能性が高い。この場合に、さらに視線検知センサ155が使用者の視線を検知する場合には電子機器200を使用者が使用していると判断してステップS501に進む。
一方、「タッチセンサ151において条件1を満たす、あるいはタッチセンサ152および153において接触あるいは近接が検知される」こと、あるいは「視線検知センサ155が使用者の視線を検知する」こと、のいずれか、あるいは両方が満たされない場合には、電子機器200を使用者が使用していないと判断してステップS401に進む。
図6は、図4に加えてステップS201およびステップS202を有する。また、図7は図6に加えてステップS203を有する。
図6を用いて電子機器200の使用方法の一例を示す。ステップS201においてタッチセンサ151が前述の条件1を満たす場合、あるいはタッチセンサ152および153において接触あるいは近接が検知される場合には、使用者が電子機器200を使用している可能性が高いため、ステップS301に進み、視線検知センサ155による検知を行う。電子機器200において、タッチセンサ151が前述の条件1を満たすこと、およびタッチセンサ152および153において接触あるいは近接が検知されること、のいずれにも該当しない場合にはステップS202に進む。
次にステップS202においては、電子機器200が収納される場合を考える。例えば、電子機器200が人の衣服のポケットの中、または鞄の中、等に収納される場合を考える。このような場合には例えば、ステップS202において表示部100の大部分の領域が覆われる。すなわち、タッチセンサ151の大部分の領域が覆われる。例えばタッチセンサ151の全領域のC[%]以上が近接あるいは接触を検知する。
あるいは、電子機器200の使用を中断する場合に、表示部100を手などで覆う場合がある。
よってステップS202において、タッチセンサ151の全領域のC[%]以上が近接あるいは接触を検知する場合にはステップS401へ(図7においてはステップS203へ)、覆われていない場合にはステップS301へ進む。
詳細は後述するが、例えばステップS202において、タッチセンサ151に検知されない物体に表示部100を覆われる場合には、ステップS203においてタッチセンサ154を用いて表示部100を覆う物体が検知されることが好ましい。
ここでCは好ましくは50%より大きく、より好ましくは70%より大きく、さらに好ましくは90%より大きい。
なお、ステップS201において、タッチセンサ151とタッチセンサ154を併用してもよい。その場合には、ステップS202において、「NO」が選択される場合にはステップS301に進めばよい。
次にステップS301において、視線検知センサ155が視線を検知する場合には、電子機器200が操作されていると判断し、ステップS501へ進む。ステップS301において、視線検知センサ155が視線を検知しない場合には、電子機器200が操作されていないと判断し、ステップS401へ進む。視線検知センサの詳細については後述する。
ステップS401では、Rモードにおける表示を行う。ここでステップS401においてはIDS駆動を行うことが好ましい。Rモードにおける表示を行い、かつ、IDS駆動を用いることにより、電子機器200の消費電力を極めて低くすることができる。
ステップS501では、外光センサ156が検知する外光の照度がD[lx]以上の場合にはステップS601へ進み、HBモードにおける表示行う。また、D[lx]未満の場合にはステップS602へ進み、Eモードにおける表示を行う。
ここでDは好ましくは500以上、より好ましくは1000以上、さらに好ましくは5000以上である。
ステップS401、ステップS601およびステップS602において、それぞれの動作が完了したらステップS100に戻る。
図7は図6に加えてステップS203を有する。ステップS203においては、電子機器200にタッチセンサ151に検知されない物体が触れる場合を考える。一例として、無機物等のホルダーに保持される場合や、ポケットに収納される場合を考える。このような場合には例えば、タッチセンサ154が検知する。
よってステップS203において、タッチセンサ154が検知する場合にはステップS401へ、検知しない場合にはステップS301へ進む。
図8には、電子機器200が図7のフローに沿って使用される場合において、衣服のポケット等に収納される場合のフローを太線で示す。
まずステップS100において操作を開始する。次に、ステップS201に進む。使用者例えばヒトの皮膚、あるいはスタイラスで触れていないため、ステップS202に進む。ポケット等に収納される場合には電子機器200の表面の大部分が覆われる。ポケットがタッチセンサ151により検知される場合には、タッチセンサ151はA%より高い割合で覆われる。よってステップS401に進む。ステップS401からステップS100に戻る。但しポケットがタッチセンサ151により検知されず、タッチセンサ154では検知される場合がある。そのような場合の例について、図9を用いて説明する。
まずステップS100において操作を開始する。次に、ステップS201に進む。使用者例えばヒトの皮膚、あるいはスタイラスで触れていないため、ステップS202に進む。ポケットがタッチセンサ151により検知されない場合には、ステップS203に進む。ステップS203において、ポケットがタッチセンサ154により検知され、ステップS301に進む。使用者が電子機器200を使用している場合にはステップS301において視線検知センサ155が検知するためステップS501へ進む。
図10には、電子機器200を使用者が手に持って操作する場合のフローを太線で示す。
まずステップS100において操作を開始する。次に、ステップS201に進む。ステップS201において使用者が触れているため、ステップS301に進む。使用者が電子機器200を使用している場合にはステップS301において視線検知センサ155が検知するためステップS501へ進む。
なお、電子機器200が例えばホルダーにより側面および裏面の少なくとも一方が保持される場合について説明する。ホルダーがタッチセンサ152およびタッチセンサ153等に検知される場合には、図10のフローを参照することができる。一方、ホルダーは、ヒトの指等と比較して帯電量が少ない場合がある。よってタッチセンサ152、タッチセンサ153に例えば静電容量式のセンサを用いた場合には、ホルダーが検知されない場合がある。タッチセンサ152およびタッチセンサ153が例えば後述する触覚センサを有することにより、広い材質に対応することができる。また、複数の方式のセンサ、例えば静電容量式のセンサおよび触覚センサを有してもよい。このような場合には例えば、静電容量式のセンサを用いて検知を行った後、触覚センサを用いて検知を行えばよい。
タッチセンサ152乃至タッチセンサ154が触覚センサを有することにより、ステップS201、およびステップS203において、接触あるいは近接する物体の材質を判別することができる。
<タッチセンサ>
タッチセンサ151、タッチセンサ152、タッチセンサ153およびタッチセンサ154は物体が接触する、あるいは近接する場合に検知する機能を有する。「近接する」とは好ましくは200mm以下、より好ましくは100mm以下、さらに好ましくは1mm以上50mm以下の距離まで近づくことを指す。
タッチセンサとしては、接触式、静電容量式、誘導式、磁気式、光学式、赤外線、撮像による検知、等、様々な方式を用いることができる。赤外線を用いたタッチセンサは例えば、電子機器200が赤外線照射装置を搭載し、接触あるいは近接する物体に照射されて反射した赤外線を、赤外線撮像装置で撮影する。照射から反射までの時間を測定することにより物体までの距離を知ることができる。
また、タッチセンサとして触覚センサを用いてもよい。触覚センサは、接触する物体の材質を判別する機能を有することが好ましい。例えば触覚センサに物質が接触し、なぞる際に検出される温度変化、振動、摩擦、変形、などの情報から材質を判別する。
例えばタッチセンサ151として静電容量式のセンサを用い、タッチセンサ154として触覚センサを用いてもよい。
また電子機器200において、撮像装置を用いて画像を撮影することにより物体を検知することができる場合があるため、タッチセンサとして機能する場合がある。
<視線検知センサ>
電子機器200は撮像装置、検出装置、演算装置、等を有することが好ましい。視線検知センサ155は例えば、電子機器200が有する撮像装置を用いて瞳、およびその周辺の画像を撮影し、検出装置を用いて、撮影された該画像から虹彩または瞳孔、あるいは瞳の輪郭、等の情報を検出する。演算装置は、検出される情報に応じて、電子機器200が有する表示部100の表示モードを変更する。
視線検知センサ155が視線を検知する方法の一例について、以下に説明する。
視線の検知は例えば、使用者、例えばヒトの瞳の虹彩、あるいは瞳孔を検出することにより行うことができる。
虹彩を検出する場合には、基準点を例えば目頭とすることができる。虹彩および目頭の撮影には、可視光、あるいは赤外光が撮影される撮像装置を一または複数用いる。赤外光を用いる場合には、電子機器200には赤外線照射装置が一または複数搭載されることが好ましい。
瞳孔を検出する場合には例えば基準点を角膜反射像とすることができる。角膜反射像とは赤外線をヒト等の使用者の瞳に照射し、角膜で反射される像を指す。角膜反射像は第1プルキンエ像とも呼ばれる。すなわち、瞳孔および角膜反射像の撮影の際には赤外線を照射し、赤外線が撮影される撮像装置を用いる。
撮像装置により撮影される画像から虹彩、あるいは瞳孔の位置が検出される場合には、次に視線の向きを検出する。検出される視線の向きから、使用者の視線が電子機器200に向けられているかを判断する。
撮像装置により撮影される画像から虹彩、あるいは瞳孔の位置が検出されない場合には、使用者の視線が電子機器200に向けられていないと判断する。撮像装置により撮影される画像から虹彩、あるいは瞳孔の位置が検出されないとは例えば、使用者が電子機器200の前に居ない場合に加えて、撮影される画像において、画像処理等により虹彩、あるいは瞳孔が検出されない場合も含む。例えば、撮影される環境において、照度が低い場合、あるいは撮像装置の検出下限以下である場合、等も含む。
視線検知センサ155が可視光を撮像する場合には、撮像装置として電子機器200が有するカメラ等を用いることができる。あるいは、電子機器200に赤外線照射装置を搭載し、撮像装置として赤外線撮像装置を搭載して用いることもできる。
ここで、ステップS301において視線検知センサによる視線検知ではなく、例えば人感センサにより電子機器200の前に使用者がいることを検知してもよい。人感センサとしては例えば、赤外線、超音波、可視光、等を用いて検知するものを用いればよい。
また、人感センサとして、モーションセンサを用いてもよい。モーションセンサとは例えば、赤外線により使用者の手、指、等の動きを検知し、その動きに応じた命令を電子機器に与えることができる。赤外線の反射時間を測定することにより、奥行き方向の情報を解析することができるため、三次元情報を得ることができる。また、電子機器200において、人感センサおよび視線検知センサが用いる赤外線照射装置および赤外線撮像装置は、共通化されてもよい。例えば、電子機器200は、少なくとも一以上の赤外線照射装置、少なくとも一以上の赤外線撮像装置を有することが好ましい。
視線検知センサを用いることにより、たとえば使用者が電子機器200の表示部100を眺めていない場合にはRモードの表示を用いることにより電子機器200の消費電力を低くすることが出来るため、人感センサを用いる場合と比べて、電子機器200の消費電力をより低くできる場合がある。
ヒトの瞳の虹彩、瞳孔等はその大きさ、形状等について個々が特有の物性値を有する場合がある。よって電子機器200が視線検知センサを有することにより、本人認証にも用いることができる場合がある。
ここで、視線検知センサにより視線を検知する前に、使用者の顔認証を行うステップを行ってもよい。
また、視線検知センサの精度を高めるために、使用者が眼鏡、サングラス、等を外して検知を行う場合がある。
<IDS駆動>
駆動回路132では例えば、ゲートドライバの制御信号として、スタートパルス(GSP)、クロック信号(GCLK)等が生成され、ソースドライバの制御信号として、スタートパルス(SSP)、クロック信号(SCLK)等が生成される。なお、これら制御信号は、1つの信号でなく、信号群である場合がある。
ゲートドライバでは例えば、GSPが入力されるとGCLKに従ってゲート信号を生成し、各ゲート線に順次出力する。ゲート信号は、データ信号が書き込まれる画素を選択するための信号である。
ソースドライバは例えば、画像信号(Video信号)を処理して、データ信号を生成し、ソース線に出力する機能を有する。ソース線では、SSPが入力されると、SCLKに従ってデータ信号を生成し、各ソース線に順次出力する。
画素アレイ102に静止画のように、時間に対して変化しない、あるいは変化の周波数が遅い画像を表示する場合を考える。OS−FETは、そのオフリークが極めて低い。液晶素子の画素のスイッチングトランジスタであるトランジスタ63にOS−FETを用いることによりリークが極限まで抑制されるためデータの劣化を抑えることができ、データの保持時間を極めて長くすることができる。例えば長期間、画像データの変動がない静止画、あるいは画像データの変化の周波数が遅い画像を表示する際のリフレッシュ頻度を小さくすることができるため、低い周波数で表示を行うことができる。表示の周波数を低くすることにより表示装置の消費電力を低減することができる。
例えば、静止画等を表示した場合に表示の周波数を1Hz以下、より好ましくは0.3Hz以下、さらに好ましくは0.1Hz以下とすることができる。このように周波数が1Hz以下の表示を行う場合の表示装置の駆動を「IDS駆動」と呼ぶ場合がある。「IDS駆動」の詳細については後述する。
このように、OS−FETの優れた特性を用いることにより、書き換え頻度が少なくても画質の劣化の少ない優れた表示を実現することができる。
IDS駆動を行う場合と、1フレーム毎に画像信号を書き込み場合と、の比較を図11を用いて説明する。図11は表示装置130を駆動する場合のGVDD、GSP、GCLKの一例を示すタイミングチャートである。ここでGVDDはゲートドライバ112の高電源電圧である。
図11(A)はフレーム毎に画像信号を書き込む場合、例えば動画を表示する場合等、比較的速い周波数、例えば30Hz以上240Hz以下、より好ましくは50Hz以上130Hz以下で駆動する場合のタイミングチャートを示す。
まず第1のフレーム(Frame 1)において、GSPの入力をトリガーにして、ゲートドライバ112ではGCLKに従いゲート信号を生成し、ゲート線に出力する。駆動回路113が有するソースドライバでは(図示しないが)SSPが与えられると、(図示しないが)SCLKに従い画像信号を処理してVdataを生成し、ソース線に順次出力する。このとき、Vdataの極性は正になるようにする。
次に、第2のフレーム(Frame 2)において、同様の手順でゲート信号およびVdataを生成する。液晶素子に印加される極性に偏りがあると、液晶素子の劣化が大きくなる場合がある。よって、正の極性と負の極性を交互に書き込めばよい。第2のフレームにおいてはVdataの極性は負になるようにする。第3のフレーム(Frame 3)以降は、1フレーム毎に正の極性と負の極性を交互に書込む。
図11(B)は、数フレームに渡って画像信号が同じ場合、例えば静止画を表示する場合のタイミングチャートを示す。図11(B)に示す駆動方法は、データの書き込み処理を実行した後、データの書き換えを停止する駆動方法である。これを「IDS駆動」と呼ぶ。例えば静止画を表示する際には1フレームごとにデータの書き換えを行う必要がない。そこで静止画を表示する際には画素アレイ102をIDS駆動を用いて動作させると、電力消費を削減することができるとともに、画面のちらつきも抑制することができる。書き込みを行う期間、図11(B)においては第1のフレーム(Frame 1)を期間31、第2のフレーム(Frame 2)以降、例えば同じ画像信号が続く場合には、新たに書き込みを行わず、書き込まれた画像を保持すればよい。画像を保持する期間、図11(B)においては第2フレーム以降、次の書き込みが行われるまでの期間を期間32とする。期間31を書き込み期間、期間32を保持期間とそれぞれ呼ぶ場合がある。
まずFrame 1において、GSPの入力をトリガーにして、ゲートドライバ112ではGCLKに従いゲート信号を生成し、ゲート線に出力する。駆動回路113が有するソースドライバでは(図示しないが)SSPが与えられると、(図示しないが)SCLKに従い画像信号を処理してVdataを生成し、ソース線に順次出力する。
次に、Frame 2以降においては画素のスイッチングトランジスタであるトランジスタ63をオフ状態とし、書き込んだ画像を保持する。Frame 2以降は、データの書き換えが停止されるため、GSPおよびGCLKの供給を停止することができる。また、GVDDの供給を停止してもよい。GSP、GCLK、GVDD等の供給を停止することにより消費電力を低減することができる。
なお、図11(B)においては書き込み期間(期間31)をFrame 1としたが、書き込み期間は複数のフレームに渡って行われてもよい。例えば書き込み期間をFrame 1からFrame 3までとし、保持期間(期間32)をFrame 4以降としてもよい。なお、書き込み期間が偶数個のフレームに渡る場合には保持期間の極性に偏りが生じるため、書込み期間は奇数個のフレームであることが好ましい。
なお、IDS駆動を行うためには、後述する液晶層の誘電率の異方性を2以上3.8以下とし、液晶層の抵抗率を1.0×1014(Ω・cm)以上1.0×1015(Ω・cm)以下とすることが好ましい。
液晶層の誘電率の異方性が高いと、電界との相互作用が大きく、液晶層の挙動が速くなるため、表示パネルの高速動作が可能である。なお、液晶層の誘電率の異方性が3.8を超えると、液晶中の不純物の精製が困難となる。この不純物が液晶層に残留することで、液晶層の導電率が増大してしまい、IDS駆動の場合に、画素に書き込んだ電圧を保持することが困難になる。
一方、液晶層の誘電率の異方性が低いと、液晶層中の不純物の量を低減することができるため、液晶層の導電率を低減できる。なお、液晶層の誘電率の異方性が2未満であると、電界との相互作用が小さく、液晶層の挙動が遅いため、高速動作を促すために駆動電圧を高く設定しなければならず、消費電力の低減が困難である。
これらのことから、液晶層の誘電率の異方性を2以上3.8以下とし、液晶層の抵抗率を1.0×1014(Ω・cm)以上1.0×1015(Ω・cm)以下とすることで、IDS駆動化可能であり、表示パネル20の消費電力を低減することができる。
本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することが可能である。
(実施の形態2)
本実施の形態では、本発明の一態様に係る電子機器の一例について説明する。
図12(A)に、本発明の一態様に係る電子機器の一例として、タブレット型の情報端末6200を示す。情報端末6200は、筐体6221、表示部6222、操作ボタン6223a、操作ボタン6223b、スピーカ6224、光センサ6225、カメラ6226、タッチセンサ6230、視線検知センサ6231を有する。
なお、図示しないが、情報端末6200は、表示部6222の表面近傍にタッチセンサを有することが好ましい。
また、図12(A)に示すように、情報端末6200は、カメラ6226を有する構成であることが好ましい。また、図示していないが、情報端末6200は赤外線照射装置が搭載されることが好ましい。また、図12(A)に示した情報端末6200は、フラッシュライト、又は照明の用途として発光装置を有する構成であってもよい。
図12(A)において、タッチセンサ6230は筐体6221において、表示部6222の周辺に位置する領域(ベゼルと呼ぶ)も配置されている。
また図12(A)において操作ボタン6223a、スピーカ6224、光センサ6225、カメラ6226、および視線検知センサ6231、は筐体6221のベゼルに埋め込まれるように配置されている。
光センサ6225は、外光の照度を測定することができる。また、光センサ6225は外光の入射角度を測定してもよい。
また、本発明の一態様に係る情報端末6200に、位置入力装置としての機能を付加しても良い。位置入力装置としての機能は、表示部にタッチパネルを設けることで付加することができる。あるいは、位置入力装置としての機能は、フォトセンサとも呼ばれる光電変換素子を表示装置の画素部に設けることでも、付加することができる。また、操作ボタン6223aおよび操作ボタン6223bに情報端末6200を起動する電源スイッチ、情報端末6200のアプリケーションを操作するボタン、音量調整ボタン、又は表示部6222を点灯、あるいは消灯するスイッチなどのいずれかを備えることができる。また、図12(A)に示した情報端末6200では、操作ボタン6223aおよび操作ボタン6223bの数を4個示しているが、情報端末6200の有する操作ボタンの数及び配置は、これに限定されない。
また、図示していないが、図12(A)に示した情報端末6200は、筐体6221の内部にセンサ(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、におい又は赤外線などを測定する機能を含むもの)を有する構成であってもよい。特に、ジャイロセンサ、加速度センサなどの傾きを測定するセンサを有する測定装置を設けることで、図23(A)に示す情報端末6200の向き(鉛直方向に対して情報端末がどの向きに向いているか)を判断して、表示部6222の画面表示を、情報端末6200の向きに応じて自動的に切り替えるようにすることができる。
また、図示していないが、図12(A)に示した情報端末6200は、マイク及びスピーカを有する構成であってもよい。この構成により、例えば、情報端末6200に携帯電話のような通話機能を付することができる。
また、図12(A)に示した情報端末6200は、指紋、静脈、虹彩、瞳孔、又は声紋など生体情報を取得する装置を有する構成であってもよい。この構成を適用することによって、生体認証機能を有する情報端末6200を実現することができる。先の実施の形態に示す通り、視線検知センサは虹彩または瞳孔を検出し、視線を検知する機能を有することが好ましい。視線検知センサが有する構成を用いて、生体認証を行ってもよい。
本発明の一態様の電子機器においては、使用者が使用していない場合において、極めて低い電力で表示が継続される。よって、電子機器において、表示部100の画面表示をオフ状態とすることなく使用することができる。画面表示をオフ状態とする場合には、オフ状態からオン状態に復旧するための作業を行う。例えば使用者が電子機器を操作、例えば画面をタップすることにより復旧される。本発明の一態様の電子機器においては、復旧するための作業を行うことなく使用することができる。操作性が向上する。また例えば、アプリケーションを表示させたままとすることができ、アプリケーションの中断を行わなくてもよい場合がある。
本発明の一態様の電子機器において、生体認証を行うことにより例えば、表示部100の表示モードを選択させることができる。
また、図示していないが、図12(A)に示した情報端末6200は、マイクを有する構成であってもよい。この構成を適用することによって、情報端末6200に通話機能を付することができる。また、情報端末6200に音声解読機能を付することができる場合がある。情報端末6200に音声解読機能を設けることで、音声認識によって情報端末6200を操作する機能、更には、音声や会話を判読して会話録を作成する機能、などを情報端末6200に有することができる。これにより、例えば、会議などの議事録作成として活用することができる。
図12(B)にはタッチセンサ6230が情報端末6200の側面に配置される例を示す。また、タッチセンサ6230はおもて面のベゼルと、側面と、の両方に設けられてもよい。
図12(A)は情報端末6200を表面から眺めた斜視図であるが、図13(A)には、図12(A)に示す情報端末6200を裏面から眺めた斜視図を示す。情報端末6200は、筐体6221において、裏面を構成する領域の周辺部にタッチセンサ6232を有する。また、情報端末6200が有するカメラ6226は例えば、撮像に用いるレンズを裏面に有する。また図13(A)に示す例では情報端末6200は、操作ボタン6223bが配置される側面の反対側の側面に配置される操作ボタン6223cを有する。
情報端末6200は光センサ6225や視線検知センサ6231を複数有してもよい。図13(B)に示す情報端末6200は、筐体6221のおもて面の周辺部(ベゼル)に光センサ6225が2つ、視線検知センサ6231が2つ、配置されている。2つの光センサ6225は、表示部6222を挟んで反対側にそれぞれ配置される。2つの視線検知センサ6231は、表示部6222を挟んで反対側にそれぞれ配置される。
本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することが可能である。
(実施の形態3)
図14および図15には、本発明の一態様に係る電子機器の具体例を示す。
図14(A)は携帯電話5900であり、曲面を有する筐体5901に、表示部5902及び駆動回路等を有する表示装置、マイク5907、スピーカ5904、カメラ5903、外部接続部5906、操作用のボタン5905、タッチセンサ5908、視線検知センサ5909、光センサ5910が設けられている。携帯電話5900が有する表示装置、表示部、タッチセンサ、視線検知センサ、光センサ、等は先の実施の形態を参照することができる。
図14(B)は腕時計型の携帯情報端末5200であり、筐体5201、表示部5202及び駆動回路等を有する表示装置、ベルト5203、スイッチ5205等を有する。筐体5201において、表示部5202の周辺に位置する領域5204には視線検知センサ、光センサ、カメラ、等が設けられる。携帯情報端末5200が有する表示装置、表示部、タッチセンサ、視線検知センサ、光センサ、等は先の実施の形態を参照することができる。携帯情報端末5200は例えば、ベルト5203により使用者の腕などに装着される。
図14(C)はタブレット型のパーソナルコンピュータ5300であり、筐体5301、筐体5302、表示部5303及び駆動回路等を有する表示装置、視線検知センサ5304、光センサ5305、スイッチ5306等を有する。表示部5303は、筐体5301及び筐体5302によって支持されている。そして、表示部5303は可撓性を有する基板を用いて形成されているため形状をフレキシブルに曲げることができる機能を有する。筐体5301と筐体5302の間の角度をヒンジ5307及び5308において変更することで、筐体5301と筐体5302が重なるように、表示部5303を折りたたむことができる。パーソナルコンピュータ5300が有する表示装置、表示部、タッチセンサ、視線検知センサ、光センサ、等は先の実施の形態を参照することができる。
図14(D)は腕時計型の携帯情報端末5700であり、曲面を有する筐体5701、表示部5702及び駆動回路等を有する表示装置、視線検知センサ5703、光センサ5704、等を有する。表示装置に可撓性を有する基板を用いることで、曲面を有する筐体5701に表示部5303等を支持させることができ、フレキシブルかつ軽くて使い勝手の良い腕時計型の携帯情報端末を提供することができる。携帯情報端末5700が有する表示装置、表示部、タッチセンサ、視線検知センサ、光センサ、等は先の実施の形態を参照することができる。携帯情報端末5700の少なくとも一部は例えば、使用者の腕に接して使用される。
図14(E)に示す電子機器920は、筐体921a、筐体921b、ヒンジ923、表示部922及び駆動回路等を有する表示装置、スタイラス925等を有する。表示部922は筐体921a及び筐体921bに、組み込まれている。また電子機器920は筐体921aに視線検知センサ927、カメラ928、および光センサ929が組み込まれている。電子機器920が有する表示装置、表示部、タッチセンサ、視線検知センサ、光センサ、等は先の実施の形態を参照することができる。
筐体921aと筐体921bとは、ヒンジ923で回転可能に連結されている。電子機器920は、筐体921aと筐体921bとが閉じた状態と、図14(E)に示すように開いた状態と、に変形することができる。これにより、持ち運ぶ際には可搬性に優れ、使用するときには大きな表示領域により、視認性に優れる。
また、ヒンジ923は、筐体921aと筐体921bとを開いたときに、これらの角度が所定の角度よりも大きい角度にならないように、ロック機構を有することが好ましい。例えば、ロックがかかる(それ以上に開かない)角度は、90度以上180度未満であることが好ましく、代表的には、90度、120度、135度、または150度、175度などとすることができる。これにより、利便性、安全性、及び信頼性を高めることができる。
表示部922は、タッチパネルとして機能し、指やスタイラス925などにより操作することができる。
筐体921aまたは筐体921bのいずれか一には、無線通信モジュールが設けられ、インターネットやLAN(Local Area Network)、Wi−Fi(Wireless Fidelity:登録商標)などのコンピュータネットワークを介して、データを送受信することが可能である。
表示部922には、一つのフレキシブルディスプレイで構成されていることが好ましい。これにより、筐体921aと筐体921bの間で途切れることのない連続した表示を行うことができる。なお、筐体921aと筐体921bのそれぞれに、ディスプレイが設けられる構成としてもよい。
筐体921aと筐体921bとを開いたときに、表示部922が大きく湾曲した形態で保持されている。例えば、曲率半径を1mm以上50mm以下、好ましくは5mm以上30mm以下の状態で、表示部922が保持された状態とすることができる。表示部922の一部は、筐体921aから筐体921bにかけて、連続的に画素が配置され、曲面状の表示を行うことができる。
ヒンジ923は、上述したロック機構を有しているため、表示部922に無理な力がかかることなく、表示部922が破損することを防ぐことができる。そのため、信頼性の高い電子機器を実現できる。
図15に示す電子機器は、ヘッドマウントディスプレイ(HMD)として用いることができる。
<外観>
図15(A)は、電子機器の外観の一例である。説明のため、図中ではX方向、Y方向、Z方向を図示している。
電子機器7100は、撮像装置7120、検出装置7130、演算装置7140および表示装置7150を有する。また、電子機器7100は、外光センサ7156を有する。電子機器7100は赤外線照射装置を有することが好ましい。撮像装置7120は赤外線に照射される像を撮影できることが好ましい。
電子機器7100は視線検知センサ7155を有することが好ましい。
あるいは、撮像装置7120、検出装置7130、演算装置7140、等を用いて、視線検知センサとして機能させてもよい。例えば、撮像装置7120を用いて瞳、およびその周辺の画像を撮影し、検出装置7130を用いて、撮影された該画像から虹彩または瞳孔、あるいは瞳の輪郭、等の情報を検出する。
演算装置7140は、検出される情報に応じて、電子機器7100が有する表示装置7150の表示部の表示モードを変更する。例えば、電子機器7100が使用者の視線を検知しない場合、あるいは電子機器7100が使用者の瞳の画像を基に使用者が眠っていると判断する場合、表示装置7150の表示モードを、先の実施の形態に示すRモードとすることにより電子機器7100の消費電力を極めて低くすることができる。
撮像装置7120、検出装置7130、演算装置7140および表示装置7150は、例えば筐体7110内に設けることができる。
筐体7110内では、Y方向に設けた開口7112において眼球と向き合うように、表示装置7150および撮像装置7120が設けられる。
表示装置7150として、先の実施の形態に示す表示装置を用いることができる。表示面を球面状とし、眼球を覆うように表示面が配置できる表示装置が好ましい。
このような構成にすることで、両手がふさがった状態であっても設定の変更を行う電子機器、および入力システムとすることができる。
図15(B)は、使用者が図15(A)に示す電子機器7100を装着した際の一例を示す図である。
図15(B)は、筐体7110を装着した使用者をX方向から見た図である。図15(B)において、撮像装置7120、検出装置7130、演算装置7140、表示装置7150および外光センサ7156を有する筐体7110の他、使用者の眼球7160、筐体7110を頭部に肯定するためのスピーカ7161、および固定具7162、7163を図示している。スピーカ7161、固定具7162、7163は、頭部に筐体7110を固定するためのものである。そのため、バンド型形状の固定具に限らず、別の構成としてもよい。
本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することが可能である。
(実施の形態4)
本実施の形態では、反射型表示素子と発光型表示素子とを用いた表示装置の構成例について説明する。なお、本実施の形態では、反射型表示素子として液晶素子を用い、発光型表示素子としてEL材料を用いた発光素子を用いる場合を例に挙げて、表示装置の構成例について説明する。
図16(A)に、本発明の一態様に係る表示装置130の断面の構造を一例として示す。図16(A)に示す表示装置130は、発光型表示素子である表示素子103と、表示素子101と、表示素子103への電流の供給を制御する機能を有するトランジスタ205と、反射型表示素子である表示素子101への電圧の供給を制御する機能を有するトランジスタ206とを有する。そして、表示素子103と、表示素子101と、トランジスタ205と、トランジスタ206とは、基板201と基板202の間に位置する。ここで表示素子101として、液晶素子を用いる。
また、表示装置130において表示素子101は、画素電極207と、共通電極208と、液晶層209とを有する。画素電極207は、トランジスタ206に電気的に接続されている。そして、画素電極207と共通電極208の間に印加される電圧にしたがって液晶層209の配向が制御される。なお、図16(A)では、画素電極207が可視光を反射する機能を有し、共通電極208が可視光を透過する機能を有する場合を例示しており、基板202側から入射した光が白抜きの矢印で示すように画素電極207において反射し、再び基板202側から放射される。
また、表示素子103は、トランジスタ205に電気的に接続されている。表示素子103から発せられる光は、基板202側に放射される。なお、図16(A)では、画素電極207が可視光を反射する機能を有し、共通電極208が可視光を透過する機能を有する場合を例示しているため、表示素子103から発せられる光は、白抜きの矢印で示すように画素電極207と重ならない領域を通過し、共通電極208が位置する領域を通過して、基板202側から放射される。
そして、図16(A)に示す表示装置130では、トランジスタ205とトランジスタ206とが同一の層210に位置しており、トランジスタ205とトランジスタ206とが含まれる層210は、表示素子101と表示素子103の間の領域を有する。なお、少なくとも、トランジスタ205が有する半導体層と、トランジスタ206が有する半導体層とが同一の絶縁表面上に位置している場合、トランジスタ205とトランジスタ206とが同一の層210に含まれていると言える。
上記構成により、トランジスタ205とトランジスタ206とを共通の作製工程で作製することができる。
次いで、図16(B)に、本発明の一態様に係る表示装置130の別の構成について、断面の構造を一例として示す。図16(B)に示す表示装置130は、トランジスタ205とトランジスタ206とが異なる層に含まれている点において、図16(A)に示す表示装置130と構成が異なる。
具体的に、図16(B)に示す表示装置130では、トランジスタ205が含まれる層210aと、トランジスタ206が含まれる層210bとを有し、層210aと層210bとは、表示素子101と表示素子103の間の領域を有する。そして、図16(B)に示す表示装置130では、層210aが層210bよりも表示素子103側に近い。なお、少なくとも、トランジスタ205が有する半導体層と、トランジスタ206が有する半導体層とが異なる絶縁表面上に位置している場合、トランジスタ205とトランジスタ206とが異なる層に含まれていると言える。
上記構成により、トランジスタ205と、トランジスタ205に電気的に接続される各種配線とを、トランジスタ206と、トランジスタ206に電気的に接続される各種配線とを、部分的に重ねることができるため、画素のサイズを小さく抑え、表示装置130の高精細化を実現することができる。
次いで、図17(A)に、本発明の一態様に係る表示装置130の別の構成について、断面の構造を一例として示す。図17(A)に示す表示装置130は、トランジスタ205とトランジスタ206とが異なる層含まれている点において、図16(A)に示す表示装置130と構成が異なる。そして、図17(A)に示す表示装置130は、トランジスタ205が含まれる層210aが、表示素子103よりも基板201側に近い点において、図16(B)に示す表示装置130と構成が異なる。
具体的に、図17(A)に示す表示装置130では、トランジスタ205が含まれる層210aと、トランジスタ206が含まれる層210bとを有する。そして、層210aは、表示素子103と基板201との間の領域を有する。また、層210bは、表示素子101と表示素子103の間の領域を有する。
上記構成により、トランジスタ205と、トランジスタ205に電気的に接続される各種配線とを、トランジスタ206と、トランジスタ206に電気的に接続される各種配線とを、図16(B)の場合よりもより多く重ねることができるため、画素のサイズを小さく抑え、表示装置130の高精細化を実現することができる。
次いで、図17(B)に、本発明の一態様に係る表示装置130の別の構成について、断面の構造を一例として示す。図17(B)に示す表示装置130は、トランジスタ205とトランジスタ206とが同一の層に含まれている点では、図16(A)に示す表示装置130と構成は同じである。ただし、図17(B)に示す表示装置130は、トランジスタ205とトランジスタ206とが含まれている層が、表示素子103よりも基板201側に近い点において、図16(A)に示す表示装置130と構成が異なる。
具体的に、図17(B)に示す表示装置130では、トランジスタ205とトランジスタ206とが含まれる層210を有する。そして、層210は、表示素子103と基板201との間の領域を有する。また、表示素子101は、表示素子103よりも基板202側に近い。
上記構成により、トランジスタ205とトランジスタ206とを共通の作製工程で作製することができる。また、表示素子101とトランジスタ206の電気的な接続を行う配線と、表示素子103とトランジスタ205の電気的な接続を行う配線とが、層210に対して同一の側に設ければよい。具体的には、上記配線を、表示素子101とトランジスタ206の電気的な接続を行う配線を、トランジスタ206の半導体層上に形成でき、なおかつ、表示素子103とトランジスタ205の電気的な接続を行う配線を、トランジスタ205の半導体層上に形成することができる。よって、図16(A)に示す表示装置130の場合に比べて作成工程を簡素化することができる。
なお、図16及び図17では、2つの表示素子101に対して1つの表示素子103が対応している断面構造を例示しているが、本発明の一態様に係る表示装置は、1つの表示素子101に対して1つの表示素子103が対応している断面構造を有していても良いし、1つの表示素子101に対して複数の表示素子103が対応している断面構造を有していても良い。
また、図16及び図17では、表示素子101が有する画素電極207が、可視光を反射する機能を有する場合を例示しているが、画素電極207は可視光を透過する機能を有していても良い。この場合、バックライトやフロントライトなどの光源を表示装置130に設けても良いし、表示素子101を用いて画像を表示する際に表示素子103を光源として用いても良い。
本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することが可能である。
(実施の形態5)
本実施の形態では、反射型表示素子と発光型表示素子とを用いた表示装置が有する、画素の構成例について説明する。なお、本実施の形態では、反射型表示素子として液晶素子を用い、発光型表示素子としてEL材料を用いた発光素子を用いる場合を例に挙げて、本発明の一態様に係る画素300の構成例について説明する。
図18(A)に示す画素300は、画素350と画素351とを有する。そして、画素350は液晶素子301を有し、画素351は発光素子302を有する。液晶素子301として、先の実施の形態に述べた表示素子101、発光素子302として先の実施の形態に述べた表示素子103を、それぞれ用いることができる。画素350および画素351は例えばそれぞれ、先の実施の形態で述べた画素61および画素62である。
具体的に、画素350は、液晶素子301と、液晶素子301に印加する電圧を制御する機能を有するトランジスタ303と、容量素子304とを有する。そして、トランジスタ303は、ゲートが配線GLに電気的に接続され、ソース又はドレインの一方が配線SLに電気的に接続され、ソース又はドレインの他方が液晶素子301の画素電極に電気的に接続されている。また、液晶素子301の共通電極は、所定の電位が供給される配線または電極に電気的に接続されている。また、容量素子304は、一方の電極が、液晶素子301の画素電極に電気的に接続され、他方の電極が、所定の電位が供給される配線または電極に電気的に接続されている。
また、具体的に、画素351は、発光素子302と、発光素子302に供給する電流を制御する機能を有するトランジスタ305と、トランジスタ305のゲートへの電位の供給を制御する機能を有するトランジスタ306と、容量素子307とを有する。そして、トランジスタ306は、ゲートが配線GEに電気的に接続され、ソース又はドレインの一方が配線DLに電気的に接続され、ソース又はドレインの他方がトランジスタ305のゲートに電気的に接続されている。トランジスタ305は、ソース又はドレインの一方が配線ALに電気的に接続され、ソース又はドレインの他方が発光素子302に電気的に接続されている。容量素子307は、一方の電極が配線ALに電気的に接続され、他方の電極がトランジスタ305のゲートに電気的に接続されている。
図18(A)に示す画素300では、液晶素子301に対応した画像信号を配線SLに供給し、発光素子302に対応した画像信号を配線DLに供給することで、液晶素子301によって表示される階調と、発光素子302によって表示される階調とを個別に制御することができる。
なお、図18(A)では、液晶素子301を有する画素350と、発光素子302を有する画素351とを一つずつ有する画素300の構成例を示したが、画素300が複数の画素350を有していても良いし、或いは画素300が複数の画素351を有していても良い。
図18(B)に、画素300が一の画素351と、4つの画素351を有している場合の、画素300の構成例を示す。
具体的に図18(B)に示す画素300は、液晶素子301を有する画素351と、発光素子302をそれぞれ有する画素351a乃至画素351bとを有する。
図18(B)に示す画素350の構成については、図18(A)に示す画素350の構成を参照することができる。
また、図18(B)に示す画素351a乃至画素351bは、図18(A)に示す画素351と同様に、発光素子302と、発光素子302に供給する電流を制御する機能を有するトランジスタ305と、トランジスタ305のゲートへの電位の供給を制御する機能を有するトランジスタ306と、容量素子307とをそれぞれ有する。そして、画素351a乃至画素351bがそれぞれ有する発光素子302から発せられる光が、異なる領域の波長を有することで、表示装置においてカラーの画像を表示することが可能になる。
また、図18(B)に示す画素351a乃至画素351bでは、画素351aの有するトランジスタ306のゲートと、画素351cの有するトランジスタ306のゲートとが、配線GEbに電気的に接続されている。また、画素351bの有するトランジスタ306のゲートと、画素351dの有するトランジスタ306のゲートとが、配線GEaに電気的に接続されている。
また、図18(B)に示す画素351a乃至画素351bでは、画素351aの有するトランジスタ306のソース又はドレインの一方と、画素351bの有するトランジスタ306のソース又はドレインの一方とが、配線DLaに電気的に接続されている。また、画素351cの有するトランジスタ306のソース又はドレインの一方と、画素351dの有するトランジスタ306のソース又はドレインの一方とが、配線DLbに電気的に接続されている。
また、図18(B)に示す画素351a乃至画素351bでは、全てのトランジスタ305のソース又はドレインの一方が、配線ALに電気的に接続されている。
上述したように、図18(B)に示す画素351a乃至画素351bでは、画素351aと画素351cが配線GEbを共有し、画素351bと画素351dが配線GEaを共有しているが、画素351a乃至画素351bの全てが一の配線GEを共有していても良い。この場合、画素351a乃至画素351bは、互いに異なる4つの配線DLに電気的に接続されるようにすることが望ましい。
次いで、図19(A)に、図18(A)とは異なる画素300の構成例を示す。図19(A)に示す画素300は、画素351が有するトランジスタ305がバックゲートを有する点において、図18(A)に示す画素300と構成が異なる。
具体的に、図19(A)に示す画素300では、トランジスタ305のバックゲートがゲート(フロントゲート)に電気的に接続されている。図19(A)に示す画素300は、上記構成を有することにより、トランジスタ305の閾値電圧がシフトするのを抑えることができ、トランジスタ305の信頼性を高めることができる。また、図19(A)に示す画素300は、上記構成を有することにより、トランジスタ305のサイズを小さく抑えつつ、トランジスタ305のオン電流を高めることができる。
なお、本発明の一態様に係る表示装置では、画素300が、図19(A)に示す画素350を複数有していても良いし、或いは図19(A)に示す画素351を複数有していても良い。具体的には、図18(B)に示した画素300と同様に、図19(A)に示す1つの画素350と、4つの画素351とを有していても良い。その場合、各種配線と4つの画素351との接続関係は、図18(B)に示した画素300を参照することができる。
次いで、図19(B)に、図18(A)とは異なる画素300の構成例を示す。図19(B)に示す画素300は、画素351が有するトランジスタ305がバックゲートを有する点において、図18(A)に示す画素300と構成が異なる。そして、図19(B)に示す画素300では、トランジスタ305のバックゲートがゲートではなく発光素子302に電気的に接続されている点において、図19(A)に示す画素300と構成が異なる。
図19(B)に示す画素300は、上記構成を有することにより、トランジスタ305の閾値電圧がシフトするのを抑えることができ、トランジスタ305の信頼性を高めることができる。
なお、本発明の一態様に係る表示装置では、画素300が、図19(B)に示す画素350を複数有していても良いし、或いは図19(B)に示す画素351を複数有していても良い。具体的には、図18(B)に示した画素300と同様に、図19(B)に示す1つの画素350と、4つの画素351とを有していても良い。その場合、各種配線と4つの画素351との接続関係は、図18(B)に示した画素300を参照することができる。
次いで、図20に、図18(A)とは異なる画素300の構成例を示す。図20に示す画素300は、画素350と画素351とを有し、画素351の構成が図18(A)とは異なる。
具体的に、図20に示す画素351は、発光素子302と、発光素子302に供給する電流を制御する機能を有するトランジスタ305と、トランジスタ305のゲートへの電位の供給を制御する機能を有するトランジスタ306と、発光素子302の画素電極に所定の電位を供給する機能を有するトランジスタ308と、容量素子307とを有する。また、トランジスタ305と、トランジスタ306と、トランジスタ308とは、それぞれバックゲートを有する。
そして、トランジスタ306は、ゲート(フロントゲート)が配線MLに電気的に接続され、バックゲートが配線GEに電気的に接続され、ソース又はドレインの一方が配線DLに電気的に接続され、ソース又はドレインの他方がトランジスタ305のゲート及びフロントゲートに電気的に接続されている。トランジスタ305は、ソース又はドレインの一方が配線ALに電気的に接続され、ソース又はドレインの他方が発光素子302に電気的に接続されている。
トランジスタ308は、ゲート(フロントゲート)が配線MLに電気的に接続され、バックゲートが配線GEに電気的に接続され、ソース又はドレインの一方が配線MLに電気的に接続され、ソース又はドレインの他方が発光素子302に電気的に接続されている。容量素子307は、一方の電極が配線ALに電気的に接続され、他方の電極がトランジスタ305のゲートに電気的に接続されている。
なお、図20では、液晶素子301を有する画素350と、発光素子302を有する画素351とを一つずつ有する画素300の構成例を示したが、画素300が複数の画素350を有していても良いし、或いは画素300が複数の画素351を有していても良い。
図21に、画素300が一の画素351と、4つの画素351を有している場合の、画素300の構成例を示す。
具体的に図21に示す画素300は、液晶素子301を有する画素351と、発光素子302をそれぞれ有する画素351a乃至画素351bとを有する。
図21に示す画素350の構成については、図20に示す画素350の構成を参照することができる。
また、図21に示す画素351a乃至画素351bは、図20に示す画素351と同様に、発光素子302と、発光素子302に供給する電流を制御する機能を有するトランジスタ305と、トランジスタ305のゲートへの電位の供給を制御する機能を有するトランジスタ306と、発光素子302の画素電極に所定の電位を供給する機能を有するトランジスタ308と、容量素子307とをそれぞれ有する。そして、画素351a乃至画素351bがそれぞれ有する発光素子302から発せられる光が、異なる領域の波長を有することで、表示装置においてカラーの画像を表示することが可能になる。
また、図21に示す画素351a乃至画素351bでは、画素351aの有するトランジスタ306のゲートと、画素351bの有するトランジスタ306のゲートとが、配線MLaに電気的に接続されている。また、画素351cの有するトランジスタ306のゲートと、画素351dの有するトランジスタ306のゲートとが、配線MLbに電気的に接続されている。
また、図21に示す画素351a乃至画素351bでは、画素351aの有するトランジスタ306のバックゲートと、画素351cの有するトランジスタ306のバックゲートとが、配線GEbに電気的に接続されている。また、画素351bの有するトランジスタ306のバックゲートと、画素351dの有するトランジスタ306のバックゲートとが、配線GEaに電気的に接続されている。
また、図21に示す画素351a乃至画素351bでは、画素351aの有するトランジスタ306のソース又はドレインの一方と、画素351bの有するトランジスタ306のソース又はドレインの一方とが、配線DLaに電気的に接続されている。また、画素351cの有するトランジスタ306のソース又はドレインの一方と、画素351dの有するトランジスタ306のソース又はドレインの一方とが、配線DLbに電気的に接続されている。
また、図21に示す画素351a乃至画素351bでは、画素351aの有するトランジスタ308のバックゲートと、画素351cの有するトランジスタ308のバックゲートとが、配線GEbに電気的に接続されている。また、画素351bの有するトランジスタ308のバックゲートと、画素351dの有するトランジスタ308のバックゲートとが、配線GEaに電気的に接続されている。
また、図21に示す画素351a乃至画素351bでは、画素351aの有するトランジスタ308のゲートとソース又はドレインの一方とが配線MLaに電気的に接続され、画素351bの有するトランジスタ308のゲートとソース又はドレインの一方とが、配線MLaに電気的に接続されている。また、画素351cの有するトランジスタ308のゲートとソース又はドレインの一方とが配線MLbに電気的に接続され、画素351bの有するトランジスタ308のゲートとソース又はドレインの一方とが、配線MLbに電気的に接続されている。
また、図21に示す画素351a乃至画素351bでは、全てのトランジスタ305のソース又はドレインの一方が、配線ALに電気的に接続されている。
上述したように、図21に示す画素351a乃至画素351bでは、画素351aと画素351cが配線GEbを共有し、画素351bと画素351dが配線GEaを共有しているが、画素351a乃至画素351bの全てが一の配線GEを共有していても良い。この場合、画素351a乃至画素351bは、互いに異なる4つの配線DLに電気的に接続されるようにすることが望ましい。
なお、画素350に、オフ電流が低いトランジスタを用いることで、表示画面を書き換える必要がない場合(すなわち静止画を表示する場合)、一時的に駆動回路を停止することができる(以下、「アイドリングストップ」、もしくは「IDS駆動」と呼ぶ。)。IDS駆動によって、表示装置130の消費電力を低減することができる。
本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することが可能である。
(実施の形態6)
本実施の形態では、本発明の一態様の表示装置とその作製方法について図面を用いて説明する。
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。
第2の表示素子には、発光素子を用いることが好ましい。このような表示素子が射出する光は、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)、コントラストの高い、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。
このような構成とすることで、周囲の明るさによらず、視認性が高く利便性の高い表示装置または全天候型の表示装置を実現できる。
本実施の形態の表示装置は、第1の表示素子を有する第1の画素と、第2の表示素子を有する第2の画素とをそれぞれ複数有する。第1の画素と第2の画素は、それぞれ、マトリクス状に配置されることが好ましい。
第1の画素及び第2の画素は、それぞれ、1つ以上の副画素を有する構成とすることができる。例えば、画素には、副画素を1つ有する構成(白色(W)など)、副画素を3つ有する構成(赤色(R)、緑色(G)、及び青色(B)の3色、または、黄色(Y)、シアン(C)、及びマゼンタ(M)の3色など)、または、副画素を4つ有する構成(赤色(R)、緑色(G)、青色(B)、白色(W)の4色、または、赤色(R)、緑色(G)、青色(B)、黄色(Y)の4色など)を適用できる。
本実施の形態の表示装置は、第1の画素と第2の画素のどちらでも、フルカラー表示を行う構成とすることができる。または、本実施の形態の表示装置は、第1の画素では白黒表示またはグレースケールでの表示を行い、第2の画素ではフルカラー表示を行う構成とすることができる。第1の画素を用いた白黒表示またはグレースケールでの表示は、文書情報など、カラー表示を必要としない情報を表示することに適している。
図22乃至図25を用いて、本実施の形態の表示装置の構成例について説明する。
<構成例1>
図22は、表示装置130の斜視概略図である。表示装置130は、基板451と基板461とが貼り合わされた構成を有する。図22では、基板461を破線で明示している。
表示装置130は、画素領域362、回路364、配線365等を有する。図22では表示装置130にIC(集積回路)373及びFPC372が実装されている例を示している。そのため、図22に示す構成は、表示装置130、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、画素領域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22では、COG(Chip On Glass)方式またはCOF(Chip on Film)方式等により、基板451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130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22には、画素領域362の一部の拡大図を示している。画素領域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22に示すように、電極311bは開口450を有する。さらに画素領域362は、電極311bよりも基板451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450を介して基板461側に射出される。発光素子170の発光領域の面積と開口450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450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450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450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450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23に示す表示装置130は、基板451と基板452との間に、画素アレイ102と、画素アレイ104とが積層された構成を有する。図23においては、画素アレイ102が有するトランジスタと画素アレイ104が有するトランジスタは、同一の層に形成される。トランジスタ(図23におけるトランジスタ401、トランジスタ403、トランジスタ405およびトランジスタ406)が形成される層は、液晶素子180と発光素子170の間の領域を有する。液晶素子180については先の実施の形態の表示素子101に関する記載を、発光素子170については先の実施の形態の表示素子103に関する記載を、それぞれ参照することができる。
図23に、図22で示した表示装置130の、FPC372を含む領域の一部、回路364を含む領域の一部、及び画素領域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23に示す表示装置130は、基板451と基板461の間に、トランジスタ401、トランジスタ403、トランジスタ405、トランジスタ406、液晶素子180、発光素子170、絶縁層220、着色層431、着色層134等を有する。基板461と絶縁層220は接着層441を介して接着されている。基板451と絶縁層220は接着層442を介して接着されている。
基板461には、着色層431、遮光層432、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413、配向膜133b、絶縁層117等が設けられている。基板461の外側の面には、偏光板435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413の表面を概略平坦にできるため、液晶層412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、画素電極として機能する電極311a、液晶層412、電極413が積層された積層構造を有する。電極311aの基板451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450を有する。電極311a及び電極413は可視光を透過する。液晶層412と電極311aの間に配向膜133aが設けられている。液晶層412と電極413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413は可視光を透過する機能を有する。基板461側から入射した光は、偏光板435により偏光され、電極413、液晶層412を透過し、電極311bで反射する。そして液晶層412及び電極413を再度透過して、偏光板435に達する。このとき、電極311bと電極413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435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431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23に示すように、開口450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450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412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407において、電極311bは、導電層221bを介して、トランジスタ406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406は、液晶素子180の駆動を制御する機能を有する。
接着層441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413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461側に形成された電極413に、基板451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23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441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441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側から画素電極として機能する電極191、EL層192、及び共通電極として機能する電極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405が有する導電層222bと接続されている。トランジスタ405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450、電極311a等を介して、基板461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130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130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401、トランジスタ403、トランジスタ405、及びトランジスタ406は、いずれも絶縁層220の基板451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。
液晶素子180と電気的に接続される回路は、発光素子170と電気的に接続される回路と同一面上に形成されることが好ましい。これにより、2つの回路を別々の面上に形成する場合に比べて、表示装置の厚さを薄くすることができる。また、2つのトランジスタを同一の工程で作製できるため、2つのトランジスタを別々の面上に形成する場合に比べて、作製工程を簡略化することができる。
液晶素子180の画素電極は、トランジスタが有するゲート絶縁層を挟んで、発光素子170の画素電極とは反対に位置する。
ここで、チャネル形成領域に金属酸化物を有し、オフ電流が極めて低いトランジスタ406を適用した場合や、トランジスタ406と電気的に接続される記憶素子を適用した場合などでは、液晶素子180を用いて静止画を表示する際に画素への書き込み動作を停止しても、階調を維持させることが可能となる。すなわち、フレームレートを極めて小さくしても表示を保つことができる。本発明の一態様では、フレームレートを極めて小さくでき、消費電力の低い駆動を行うことができる。
トランジスタ403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405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451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406等を覆って設けられる。絶縁層213は、トランジスタ405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401、トランジスタ403、トランジスタ405、及びトランジスタ406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401及びトランジスタ405は、トランジスタ403及びトランジスタ406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401及びトランジスタ405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、画素領域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、画素領域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、低抵抗化された金属酸化物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451の基板461と重ならない領域には、接続部404が設けられている。接続部404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404は接続部407と同様の構成を有している。接続部404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404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461の外側の面に配置する偏光板435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461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461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451及び基板461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451及び基板461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435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435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、トランジスタ、絶縁層、導電層、接着層、接続層等に用いることができる材料については、それぞれ、実施の形態1の説明を参照できる。
<構成例2>
図24に示す表示装置130は、トランジスタ401、トランジスタ403、トランジスタ405、及びトランジスタ406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、図23に示す表示装置と異なる。
なお、図24では、絶縁層117及び接続部407等の位置も図23と異なる。図24では、画素の端部を図示している。絶縁層117は、着色層431の端部に重ねて配置されている。また、絶縁層117は、遮光層432の端部に重ねて配置されている。このように、絶縁層は、表示領域と重ならない部分(遮光層432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。トランジスタ286が有する導電層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。
<構成例3>
図25に、表示装置130の表示部の断面図を示す。
図25に示す表示装置130は、基板451と基板461の間に、画素アレイ102と、画素アレイ104とが積層された構成を有する。具体的に図22では、画素アレイ102と画素アレイ104とが接着層442により接着されている。
図25に示す表示装置130は、基板451と基板461の間に、トランジスタ40、トランジスタ80、液晶素子180、発光素子170、絶縁層220、着色層431、着色層134等を有する。
トランジスタ40及びトランジスタ80の構成及び作製方法については、実施の形態1を参照できる。
液晶素子180では、外光を電極311bが反射し、基板461側に反射光を射出する。発光素子170は、基板461側に光を射出する。液晶素子180及び発光素子170の構成については、構成例1を参照できる。
基板461には、着色層431、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413、配向膜133bが設けられている。
液晶層412は、配向膜133a及び配向膜133bを介して、電極311a及び電極413の間に挟持されている。
トランジスタ40は、絶縁層212及び絶縁層213で覆われている。絶縁層213と着色層134は、接着層442によって、絶縁層194と貼り合わされている。
表示装置130は、液晶素子180を駆動するトランジスタ40と発光素子170を駆動するトランジスタ80とを、異なる面上に形成するため、それぞれの表示素子を駆動するために適した構造、材料を用いて形成することが容易である。
本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することが可能である。
(実施の形態7)
本発明の一態様の表示装置の一例として、入出力パネルの構成を図26および図27を参照しながら説明する。本発明の一態様の入出力パネルは例えば、先の実施の形態において述べた画素アレイ102、画素アレイ104およびタッチセンサ151を兼ね備えることができる。
図26は、本発明の一態様の入出力パネルの構成を説明する図である。図26は入出力パネルが備える画素の断面図である。
図27は、本発明の一態様の入出力パネルの構成を説明する図である。図27(A)は図26に示す入出力パネルの機能膜の構成を説明する断面図であり、図27(B)は入力ユニットの構成を説明する断面図であり、図27(C)は第2のユニットの構成を説明する断面図であり、図27(D)は第1のユニットの構成を説明する断面図である。
なお、本明細書において、1以上の整数を値にとる変数を符号に用いる場合がある。例えば、1以上の整数の値をとる変数pを含む(p)を、最大p個の構成要素のいずれかを特定する符号の一部に用いる場合がある。また、例えば、1以上の整数の値をとる変数mおよび変数nを含む(m,n)を、最大m×n個の構成要素のいずれかを特定する符号の一部に用いる場合がある。
本構成例で説明する入出力パネル700TP3は、画素702(i,j)を有する(図26参照)。また、入出力パネル700TP3は、第1のユニット11と、第2のユニット12と、入力ユニット13と、機能膜770Pと、を有する(図27参照)。第1のユニット11は機能層620を含み、第2のユニット12は機能層720を含む。
<画素702(i,j)>
画素702(i,j)は、機能層620の一部と、第1の表示素子750(i,j)と、第2の表示素子650(i,j)と、を有する(図26参照)。第1の表示素子750(i,j)として、先の実施の形態に示す表示素子101を参照することができる。また、第2の表示素子650(i,j)として、先の実施の形態に示す表示素子103を参照することができる。
機能層620は、第1の導電膜、第2の導電膜、絶縁膜601Cおよび画素回路630(i,j)を含む。なお、図示しない画素回路630(i,j)は、例えば、トランジスタMを含む。また、機能層620は、光学素子660、被覆膜665およびレンズ680を含む。また、機能層620は、絶縁膜628および絶縁膜621を備える。絶縁膜621Aおよび絶縁膜621Bを積層した材料を、絶縁膜621に用いることができる。トランジスタMについては、先の実施の形態に示すトランジスタ405を参照することができる。
例えば、屈折率1.55近傍の材料を絶縁膜621Aまたは絶縁膜621Bに用いることができる。または、屈折率1.6近傍の材料を絶縁膜621Aまたは絶縁膜621Bに用いることができる。または、アクリル樹脂またはポリイミドを絶縁膜621Aまたは絶縁膜621Bに用いることができる。
絶縁膜601Cは、第1の導電膜および第2の導電膜の間に挟まれる領域を備え、絶縁膜601Cは開口部691Aを備える。
第1の導電膜は、第1の表示素子750(i,j)と電気的に接続される。具体的には、第1の表示素子750(i,j)の電極751(i,j)と電気的に接続される。なお、電極751(i,j)を、第1の導電膜に用いることができる。
第2の導電膜は、第1の導電膜と重なる領域を備える。第2の導電膜は、開口部691Aにおいて、第1の導電膜と電気的に接続される。例えば、導電膜612Bを第2の導電膜に用いることができる。第2の導電膜は、画素回路630(i,j)と電気的に接続される。例えば、画素回路630(i,j)のスイッチSW1に用いるトランジスタのソース電極またはドレイン電極として機能する導電膜を第2の導電膜に用いることができる。ところで、絶縁膜601Cに設けられた開口部691Aにおいて第2の導電膜と電気的に接続される第1の導電膜を、貫通電極ということができる。スイッチSW1に用いるトランジスタについては、先の実施の形態に示すトランジスタ406を参照することができる。
第2の表示素子650(i,j)は、画素回路630(i,j)と電気的に接続される。第2の表示素子650(i,j)は、機能層620に向けて光を射出する機能を備える。また、第2の表示素子650(i,j)は、例えば、レンズ680または光学素子660に向けて光を射出する機能を備える。
第2の表示素子650(i,j)は、第1の表示素子750(i,j)を用いた表示を視認できる範囲の一部において視認できるように配設される。例えば、第2の表示素子650(i,j)が射出する光を遮らない領域751Hを備える形状を第1の表示素子750(i,j)の電極751(i,j)に用いる。なお、外光を反射する強度を制御して画像情報を表示する第1の表示素子750(i,j)に外光が入射し反射する方向を、破線の矢印を用いて図中に示す。また、第1の表示素子750(i,j)を用いた表示を視認できる範囲の一部に第2の表示素子650(i,j)が光を射出する方向を、実線の矢印を用いて図中に示す。
これにより、第1の表示素子を用いた表示を視認することができる領域の一部において、第2の表示素子を用いた表示を視認することができる。または、入出力パネルの姿勢等を変えることなく使用者は表示を視認することができる。または、第1の表示素子が反射する光が表現する物体色と、第2の表示素子が射出する光が表現する光源色とを掛け合わせることができる。または、物体色および光源色を用いて絵画的な表示をすることができる。その結果、利便性または信頼性に優れた新規な入出力パネルを提供することができる。
例えば、第1の表示素子750(i,j)は、電極751(i,j)と、電極752と、液晶材料を含む層753と、を備える。また、配向膜AF1と、配向膜AF2とを備える。具体的には、反射型の液晶素子を第1の表示素子750(i,j)に用いることができる。
例えば、屈折率2.0近傍の透明導電膜を電極752または電極751(i,j)に用いることができる。具体的には、インジウムとスズとシリコンを含む酸化物を電極752または電極751(i,j)に用いることができる。または、屈折率1.6近傍の材料を配向膜に用いることができる。
例えば、第2の表示素子650(i,j)は、電極651(i,j)と、電極652と、発光性の材料を含む層653(j)と、を備える。電極652は、電極651(i,j)と重なる領域を備える。発光性の材料を含む層653(j)は、電極651(i,j)および電極652の間に挟まれる領域を備える。電極651(i,j)は、接続部622において、画素回路630(i,j)と電気的に接続される。具体的には、有機EL素子を第2の表示素子650(i,j)に用いることができる。
例えば、屈折率2.0近傍の透明導電膜を電極651(i,j)に用いることができる。具体的には、インジウムとスズとシリコンを含む酸化物を電極651(i,j)に用いることができる。または、屈折率1.8近傍の材料を発光性の材料を含む層653(j)に用いることができる。
光学素子660は透光性を備え、光学素子660は第1の領域、第2の領域および第3の領域を備える。
第1の領域は第2の表示素子650(i,j)から可視光を供給される領域を含み、第2の領域は被覆膜665と接する領域を含み、第3の領域は可視光の一部を射出する機能を備える。また、第3の領域は第1の領域の可視光を供給される領域の面積以下の面積を備える。
被覆膜665は可視光に対する反射性を備え、被覆膜665は可視光の一部を反射して、第3の領域に供給する機能を備える。
例えば、金属を被覆膜665に用いることができる。具体的には、銀を含む材料を被覆膜665に用いることができる。例えば、銀およびパラジウム等を含む材料または銀および銅等を含む材料を被覆膜665に用いることができる。
<レンズ680>
可視光を透過する材料をレンズ680に用いることができる。または、1.3以上2.5以下の屈折率を備える材料をレンズ680に用いることができる。例えば、無機材料または有機材料をレンズ680に用いることができる。
例えば、酸化物または硫化物を含む材料をレンズ680に用いることができる。
具体的には、酸化セリウム、酸化ハフニウム、酸化ランタン、酸化マグネシウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化チタン、酸化イットリウム、酸化亜鉛、インジウムとスズを含む酸化物またはインジウムとガリウムと亜鉛を含む酸化物などを、レンズ680に用いることができる。または、硫化亜鉛などを、レンズ680に用いることができる。
例えば、樹脂を含む材料をレンズ680に用いることができる。具体的には、塩素、臭素またはヨウ素が導入された樹脂、重金属原子が導入された樹脂、芳香環が導入された樹脂、硫黄が導入された樹脂などをレンズ680に用いることができる。または、樹脂と樹脂より屈折率の高い材料のナノ粒子を含む樹脂をレンズ680に用いることができる。酸化チタンまたは酸化ジルコニウムなどをナノ粒子に用いることができる。
<機能層720>
機能層720は、基板770および絶縁膜601Cの間に挟まれる領域を備える。機能層720は、絶縁膜771と、着色膜CF1と、を有する。
着色膜CF1は、基板770および第1の表示素子750(i,j)の間に挟まれる領域を備える。
絶縁膜771は、着色膜CF1と液晶材料を含む層753の間に挟まれる領域を備える。これにより、着色膜CF1の厚さに基づく凹凸を平坦にすることができる。または、着色膜CF1等から液晶材料を含む層753への不純物の拡散を、抑制することができる。
例えば、屈折率1.55近傍のアクリル樹脂を、絶縁膜771に用いることができる。
<基板670、基板770>
また、本実施の形態で説明する入出力パネルは、基板670と、基板770と、を有する。
基板770は、基板670と重なる領域を備える。基板770は、基板670との間に機能層620を挟む領域を備える。
基板770は、第1の表示素子750(i,j)と重なる領域を備える。例えば、複屈折が抑制された材料を当該領域に用いることができる。
例えば、屈折率1.5近傍の樹脂材料を基板770に用いることができる。
<接合層605>
また、本実施の形態で説明する入出力パネルは、接合層605を有する。
接合層605は、機能層620および基板670の間に挟まれる領域を備え、機能層620および基板670を貼り合せる機能を備える。
<構造体KB1、構造体KB2>
また、本実施の形態で説明する入出力パネルは、構造体KB1と、構造体KB2とを有する。
構造体KB1は、機能層620および基板770の間に所定の間隙を設ける機能を備える。構造体KB1は領域751Hと重なる領域を備え、構造体KB1は透光性を備える。これにより、第2の表示素子650(i,j)によって射出される光を一方の面に供給され、他方の面から射出することができる。
また、構造体KB1は光学素子660と重なる領域を備え、例えば、光学素子660に用いる材料の屈折率との差が0.2以下になるように選択された材料を構造体KB1に用いる。これにより、第2の表示素子が射出する光を効率よく利用することができる。または、第2の表示素子の面積を広くすることができる。または、有機EL素子に流す電流の密度を下げることができる。
構造体KB2は、偏光層770PBの厚さを所定の厚さに制御する機能を備える。構造体KB2は第2の表示素子650(i,j)と重なる領域を備え、構造体KB2は透光性を備える。
または、所定の色の光を透過する材料を構造体KB1または構造体KB2に用いることができる。これにより、構造体KB1または構造体KB2を例えばカラーフィルターに用いることができる。例えば、青色、緑色または赤色の光を透過する材料を構造体KB1または構造体KB2に用いることができる。また、黄色の光または白色の光等を透過する材料を構造体KB1または構造体KB2に用いることができる。
具体的には、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリシロキサン若しくはアクリル樹脂等またはこれらから選択された複数の樹脂の複合材料などを構造体KB1または構造体KB2に用いることができる。また、感光性を有する材料を用いて形成してもよい。
例えば、屈折率1.5近傍のアクリル樹脂を構造体KB1に用いることができる。また、屈折率1.55近傍のアクリル樹脂を構造体KB2に用いることができる。
<入力ユニット13>
入力ユニット13は検知素子を備える。検知素子は、画素702(i,j)と重なる領域に近接するものを検知する機能を備える。これにより、表示部に近接させる指などをポインタに用いて、位置情報を入力することができる。
例えば、静電容量型の近接センサ、電磁誘導型の近接センサ、光学方式の近接センサ、抵抗膜方式の近接センサまたは表面弾性波方式の近接センサなどを、入力ユニット13に用いることができる。具体的には、表面型静電容量方式、投影型静電容量方式または赤外線検知型の近接センサを用いることができる。
例えば、静電容量方式の近接センサを備える屈折率1.6近傍のタッチセンサを入力ユニット13に用いることができる。
<機能膜770D、機能膜770P等>
また、本実施の形態で説明する入出力パネル700TP3は、機能膜770Dと、機能膜770Pと、を有する。
機能膜770Dは第1の表示素子750(i,j)と重なる領域を備える。機能膜770Dは機能層620との間に第1の表示素子750(i,j)を挟む領域を備える。
例えば、光拡散フィルムを機能膜770Dに用いることができる。具体的には、基材の表面と交差する方向に沿った軸を備える柱状構造を有する材料を、機能膜770Dに用いることができる。これにより、光を軸に沿った方向に透過し易く、他の方向に散乱し易くすることができる。または、例えば、第1の表示素子750(i,j)が反射する光を拡散することができる。
機能膜770Pは、偏光層770PB、位相差フィルム770PAまたは構造体KB2を備える。偏光層770PBは開口部を備え、位相差フィルム770PAは偏光層770PBと重なる領域を備える。なお、構造体KB2は開口部に設けられる。
例えば、二色性色素、液晶材料および樹脂を偏光層770PBに用いることができる。偏光層770PBは、偏光性を備える。これにより、機能膜770Pを偏光板に用いることができる。
偏光層770PBは第1の表示素子750(i,j)と重なる領域を備え、構造体KB2は第2の表示素子650(i,j)と重なる領域を備える。これにより、液晶素子を第1の表示素子に用いることができる。例えば、反射型の液晶素子を第1の表示素子に用いることができる。または、第2の表示素子が射出する光を効率よく取り出すことができる。または、有機EL素子に流す電流の密度を下げることができる。または、有機EL素子の信頼性を高めることができる。
例えば、反射防止フィルム、偏光フィルムまたは位相差フィルムを機能膜770Pに用いることができる。具体的には、2色性色素を含む膜および位相差フィルムを機能膜770Pに用いることができる。
また、ゴミの付着を抑制する帯電防止膜、汚れを付着しにくくする撥水性の膜、使用に伴う傷の発生を抑制するハードコート膜などを、機能膜770Pに用いることができる。
例えば、屈折率1.6近傍の材料を拡散フィルムに用いることができる。また、屈折率1.6近傍の材料を位相差フィルム770PAに用いることができる。
本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することが可能である。
(実施の形態8)
次いで、図28(A)に、本発明の一態様に係る表示装置130の、外観の一例を示す。図28(A)に示す表示装置130は、基板500上に画素部501と、反射型表示素子を有する画素用の走査線駆動回路502と、発光型表示素子を有する画素用の走査線駆動回路503と、を有する。また、IC504は反射型表示素子を有する画素用の信号線駆動回路を有し、配線506を介して画素部501に電気的に接続されている。また、IC505は発光型表示素子を有する画素用の信号線駆動回路を有し、配線506を介して画素部501に電気的に接続されている。
また、FPC508はIC504に電気的に接続されており、FPC509はIC505に電気的に接続されている。FPC510は配線511を介して走査線駆動回路502に電気的に接続されている。また、FPC510は配線512を介して走査線駆動回路503に電気的に接続されている。
次いで、反射型表示素子として液晶素子を用い、発光型表示素子として発光素子を用いる場合を例に挙げて、画素部501が有する画素513における、液晶素子の表示領域のレイアウトと、発光素子の表示領域のレイアウトとを、図28(B)に示す。
具体的に図28(B)では、画素513が、液晶素子の表示領域514と、黄色に対応する発光素子の表示領域515と、緑色に対応する発光素子の表示領域516と、赤色に対応する発光素子の表示領域517と、青色に対応する発光素子の表示領域518とを有する。
なお、緑色、青色、赤色、黄色にそれぞれ対応する発光素子を用いて色再現性の良い黒を表示する際、発光素子の面積あたりに流れる電流量は、黄色に対応する発光素子が最も小さいことが求められる。図28(B)では、緑色に対応する発光素子の表示領域516と、赤色に対応する発光素子の表示領域517と、青色に対応する発光素子の表示領域518とが、ほぼ同等の面積を有し、それらに対して黄色に対応する発光素子の表示領域515の面積はやや小さいため、色再現性の良い黒を表示することが可能である。
本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することが可能である。
(実施の形態9)
<CAC−OSの構成>
以下では、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。
11 ユニット
12 ユニット
13 入力ユニット
20 表示パネル
31 期間
32 期間
40 トランジスタ
61 画素
62 画素
63 トランジスタ
65 トランジスタ
66 トランジスタ
80 トランジスタ
100 表示部
101 表示素子
102 画素アレイ
103 表示素子
104 画素アレイ
112 ゲートドライバ
113 駆動回路
117 絶縁層
121 絶縁層
130 表示装置
132 駆動回路
133a 配向膜
133b 配向膜
134 着色層
151 タッチセンサ
152 タッチセンサ
153 タッチセンサ
154 タッチセンサ
155 視線検知センサ
156 外光センサ
161 筐体
170 発光素子
180 液晶素子
191 電極
192 EL層
193 電極
194 絶縁層
200 電子機器
201 基板
202 基板
205 トランジスタ
206 トランジスタ
207 画素電極
208 共通電極
209 液晶層
210 層
210a 層
210b 層
211 絶縁層
212 絶縁層
213 絶縁層
214 絶縁層
216 絶縁層
217 絶縁層
220 絶縁層
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 画素
301 液晶素子
302 発光素子
303 トランジスタ
304 容量素子
305 トランジスタ
306 トランジスタ
307 容量素子
308 トランジスタ
311a 電極
311b 電極
350 画素
351 画素
351a 画素
351b 画素
351c 画素
351d 画素
362 画素領域
364 回路
365 配線
372 FPC
373 IC
401 トランジスタ
403 トランジスタ
404 接続部
405 トランジスタ
406 トランジスタ
407 接続部
412 液晶層
413 電極
431 着色層
432 遮光層
435 偏光板
441 接着層
442 接着層
450 開口
451 基板
452 基板
461 基板
500 基板
501 画素部
502 走査線駆動回路
503 走査線駆動回路
504 IC
505 IC
506 配線
508 FPC
509 FPC
510 FPC
511 配線
512 配線
513 画素
514 表示領域
515 表示領域
516 表示領域
517 表示領域
518 表示領域
601C 絶縁膜
605 接合層
612B 導電膜
620 機能層
621 絶縁膜
621A 絶縁膜
621B 絶縁膜
622 接続部
628 絶縁膜
630 画素回路
650 表示素子
651 電極
652 電極
653 層
660 光学素子
665 被覆膜
670 基板
680 レンズ
691A 開口部
700TP3 入出力パネル
702 画素
720 機能層
750 表示素子
751 電極
751H 領域
752 電極
753 層
770 基板
770D 機能膜
770P 機能膜
770PA 位相差フィルム
770PB 偏光層
771 絶縁膜
920 電子機器
921a 筐体
921b 筐体
922 表示部
923 ヒンジ
925 スタイラス
927 視線検知センサ
928 カメラ
929 光センサ
5200 携帯情報端末
5201 筐体
5202 表示部
5203 ベルト
5204 領域
5205 スイッチ
5300 パーソナルコンピュータ
5301 筐体
5302 筐体
5303 表示部
5304 視線検知センサ
5305 光センサ
5306 スイッチ
5307 ヒンジ
5700 携帯情報端末
5701 筐体
5702 表示部
5703 視線検知センサ
5704 光センサ
5900 携帯電話
5901 筐体
5902 表示部
5903 カメラ
5904 スピーカ
5905 ボタン
5906 外部接続部
5907 マイク
5908 タッチセンサ
5909 視線検知センサ
5910 光センサ
6200 情報端末
6221 筐体
6222 表示部
6223a 操作ボタン
6223b 操作ボタン
6223c 操作ボタン
6224 スピーカ
6225 光センサ
6226 カメラ
6230 タッチセンサ
6231 視線検知センサ
6232 タッチセンサ
7100 電子機器
7110 筐体
7112 開口
7120 撮像装置
7130 検出装置
7140 演算装置
7150 表示装置
7155 視線検知センサ
7156 外光センサ
7160 眼球
7161 スピーカ
7162 固定具
7163 固定具

Claims (8)

  1. 表示部と、視線検知センサと、を有する電子機器であり、
    前記表示部は、第1の表示素子を有する第1の画素アレイと、第2の表示素子を有する第2の画素アレイと、を有し、
    前記第1の表示素子は光の反射を利用して階調を表示する機能を有し、
    前記第2の表示素子は光を射出する自発発光素子を有し、
    前記第1の表示素子と前記第2の表示素子とは、それぞれ独立に制御され、
    前記視線検知センサが検知しない場合には、前記第1の表示素子を表示させ、前記第2の表示素子の駆動を停止させる機能を有する電子機器。
  2. 表示部と、視線検知センサと、タッチセンサと、を有する電子機器であり、
    前記表示部は、第1の表示素子を有する第1の画素アレイと、第2の表示素子を有する第2の画素アレイと、を有し、
    前記第1の表示素子は光の反射を利用して階調を表示する機能を有し、
    前記第2の表示素子は光を射出する自発発光素子を有し、
    前記第1の表示素子と前記第2の表示素子とは、それぞれ独立に制御され、
    前記タッチセンサへの接触を検知しない場合には、前記視線検知センサを作動し、
    前記視線検知センサが使用者の視線を検知しない場合には、前記第1の表示素子を表示させ、前記第2の表示素子の駆動を停止させる機能を有する電子機器。
  3. 表示部と、視線検知センサと、タッチセンサと、を有する電子機器であり、
    前記表示部は、第1の表示素子を有する第1の画素アレイと、第2の表示素子を有する第2の画素アレイと、を有し、
    前記第1の表示素子は光の反射を利用して階調を表示する機能を有し、
    前記第2の表示素子は光を射出する自発発光素子を有し、
    第1のタッチセンサと、第2のタッチセンサと、を有し、
    前記電子機器は、表面と、前記表面の一辺に接する側面と、裏面と、を有し、
    前記表示部は、少なくとも一部が前記表示装置の表面に配置され、
    前記第1のタッチセンサは、前記側面に配置され、
    前記第2のタッチセンサは、前記裏面に配置され、
    前記第1のタッチセンサおよび第2のタッチセンサへの接触を検知しない場合には、前記視線検知センサーを作動し、
    前記視線検知センサーが使用者の視線を検知しない場合には、前記第1の表示素子を表示させ、前記第2の表示素子の駆動を停止させる機能を有する電子機器。
  4. 請求項1乃至請求項3のいずれか一において、
    外光センサを有し、
    前記外光センサが検知する光の照度が500以上である場合には、前記第2の表示素子の動作を停止させる機能を有する電子機器。
  5. 請求項1乃至請求項4のいずれか一において、
    撮像装置を有し、
    前記撮像装置により、瞳を撮影し、
    前記視線検知センサは、
    前記撮影された瞳から、虹彩または瞳孔を検出する機能を有する電子機器。
  6. 請求項1乃至請求項5のいずれか一において、
    腕時計型である電子機器。
  7. 請求項1乃至請求項5のいずれか一において、
    前記電子機器はベルトを有し、
    前記ベルトにより使用者の腕に装着される電子機器。
  8. 請求項1乃至請求項5のいずれか一において、
    少なくとも一部が使用者の腕に接して使用される電子機器。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2023037525A1 (ja) * 2021-09-10 2023-03-16 日本電信電話株式会社 表示方法および表示装置
WO2023057854A1 (ja) * 2021-10-08 2023-04-13 株式会社半導体エネルギー研究所 電子装置

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