JP2018072821A - 表示装置およびその動作方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】タッチセンサユニットによる高い検出精度と滑らかな入力とを両立した表示装置を提供する。
【解決手段】表示ユニットとタッチセンサユニットを有する表示装置であり、表示装置は、表示領域の全領域を書き換える通常表示と、表示領域の一部領域を書き換える部分IDS駆動と、表示領域の全領域を書き換えないIDS駆動の、3つの動作モードを有する。タッチセンサユニットによる検出動作は、表示領域の書き換え動作と異なるタイミングで行うことで高い検出精度を確保し、通常表示の場合より、部分IDS駆動およびIDS駆動の場合、検出動作に割り当てる期間を長くすることで滑らかな入力が可能となる。
【選択図】図8

Description

本発明の一形態は、表示装置およびその動作方法に関する。また、本発明の一形態は半導体装置に関する。
なお本発明の一形態は、上記の技術分野に限定されない。本明細書等で開示する発明の技術分野は、物、方法、または、製造方法に関するものである。または、本発明の一形態は、プロセス、マシン、マニュファクチャ、または、組成物(コンポジション・オブ・マター)に関するものである。
そのため、より具体的に本明細書等で開示する本発明の一形態の技術分野としては、表示装置、半導体装置、電子機器、それらの駆動方法、または、それらの製造方法を一例としてあげることができる。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。例えば、集積回路、集積回路を備えたチップや、パッケージにチップを収納した電子部品、集積回路を備えた電子機器は、半導体装置の一例である。
表示ユニットと、タッチセンサユニットを組み合わせた表示装置が、使用されている。表示ユニットの表示領域に、タッチセンサユニットの検出領域を重ねることで、表示領域において画像の表示を行うとともに、使用者が、表示領域のどの位置を指し示したかを情報として得ることができる。使用者は、指やスタイラス等を用いて入力を行う。
一方、表示ユニットの画素に、酸化物半導体を用いたトランジスタを適用することができる。酸化物半導体を用いたトランジスタは、オフ電流が非常に小さいため、表示ユニットが静止画を表示する際のリフレッシュ頻度を少なくすることができる。本明細書等において、上述のリフレッシュ頻度を少なくする技術を、「アイドリングストップ」または「IDS駆動」と呼称する(特許文献1、特許文献2)。IDS駆動は、表示ユニットの消費電力を低減することができる。
特開2011‐141522号公報 特開2011‐141524号公報
表示ユニットが画像を書き換える頻度は、1秒間に約60回(「フレーム周波数が60Hz」ともいう。)のものが多い一方で、タッチセンサユニットには手書き入力等滑らかな入力が求められており、タッチセンサユニットの検出動作は、1秒間に80回、より好ましくは100回以上が必要とされている。
また、表示ユニットが画像を書き換えるタイミングで、タッチセンサユニットが検出動作を行うと、ノイズの影響を受けて、タッチセンサユニットの検出精度が悪化する問題がある。本発明の一形態は、タッチセンサユニットの検出精度と、タッチセンサユニットによる滑らかな入力とを両立した、表示装置を提供することを課題の一つとする。
本発明の一形態は、新規な表示装置を提供することを課題の一つとする。または、本発明の一形態は、タッチセンサユニットの検出精度と、タッチセンサユニットによる滑らかな入力とを両立した、新規な駆動方法を提供することを課題の一つとする。または、本発明の一形態は、新規な表示装置を使用した、電子機器を提供することを課題の一つとする。
なお、本発明の一形態は、必ずしも上記の課題の全てを解決する必要はなく、少なくとも一つの課題を解決できるものであればよい。また、上記の課題の記載は、他の課題の存在を妨げるものではない。これら以外の課題は、明細書、特許請求の範囲、図面などの記載から自ずと明らかになるものであり、明細書、特許請求の範囲、図面などの記載から、これら以外の課題を抽出することが可能である。
本発明の一形態は、複数の画素と、ゲートドライバと、タッチセンサユニットとを有する表示装置の動作方法である。第1の期間と、第2の期間とを有し、第1の期間においてタッチセンサユニットがタッチを検出し、第2の期間においてタッチセンサユニットがタッチの検出を停止する。画素は、反射素子と発光素子とを有し、ゲートドライバは、第2の期間において、複数の画素のうち一部の画素に信号を供給し、残りの画素には信号を供給しない表示装置の動作方法である。
また、上記形態において、第1の期間および第2の期間は、1フレーム期間に含まれることが好ましい。
また、上記形態において、複数の画素は、チャネル形成領域にポリシリコンを有するトランジスタを含むことが好ましい。
また、上記形態において、複数の画素は、SRAMを有する回路構成であることが好ましい。
また、本発明の一形態は、アプリケーションプロセッサと、表示ユニットと、タッチセンサユニットとを有する表示装置である。アプリケーションプロセッサは、第1の期間と第2の期間とに分けて制御する機能を有し、第1の期間は、表示ユニットが画像を書き換える期間であり、第2の期間は、タッチセンサユニットが検出を行う期間である。表示ユニットは、表示領域の全領域を書き換える第1のモードと、表示領域の一部領域を書き換える第2のモードと、表示領域の全領域を書き換えない第3のモードとを有する。第2のモードおよび第3のモードにおいて、第1のモードと比べて、第2の期間が長いことを特徴とする。
本発明の一形態は、新規な表示装置を提供することができる。または、タッチセンサユニットの検出精度と、タッチセンサユニットによる滑らかな入力とを両立した、表示装置を提供することができる。
または、本発明の一形態は、タッチセンサユニットの検出精度と、タッチセンサユニットによる滑らかな入力とを両立した、新規な駆動方法を提供することができる。または、本発明の一形態は、新規な表示装置を使用した、電子機器を提供することができる。
なお本発明の一形態の効果は、上記列挙した効果に限定されない。上記列挙した効果は、他の効果の存在を妨げるものではない。なお他の効果は、以下の記載で述べる、本項目で言及していない効果である。本項目で言及していない効果は、当業者であれば明細書又は図面等の記載から導き出せるものであり、これらの記載から適宜抽出することができる。なお、本発明の一形態は、上記列挙した効果、および他の効果のうち、少なくとも一つの効果を有するものである。従って本発明の一形態は、場合によっては、上記列挙した効果を有さない場合もある。
表示装置の構成例を示すブロック図。 タッチセンサユニットの構成例を示すブロック図。 表示ユニットの構成例を示すブロック図。 ゲートドライバの構成例を示す回路図。 シフトレジスタの構成例を示す回路図。 ゲートドライバの動作例を示すタイミングチャート。 通常表示の動作例を示すタイミングチャート。 タブレット型情報端末の形態および使用例を示す外観図。 部分IDS駆動の動作例を示すタイミングチャート。 部分IDS駆動の動作例を示すタイミングチャート。 IDS駆動の動作例を示すタイミングチャート。 電子機器の動作例を示すフローチャート。 情報端末の使用例とゲートドライバに入力される信号の様子。 情報端末の動作例を示すフローチャート。 情報端末の使用例とゲートドライバに入力される信号の様子(発光型素子の場合)。 タッチセンサユニットの構成例を示す上面図と投影図。 タッチセンサユニットの構成例を示す上面図と投影図。 表示ユニットの画素の構成を説明する模式図。 表示ユニットの画素の構成を説明する断面図。 表示ユニットの構成を説明する上面図および断面図。 表示ユニットの構成を説明する断面図。 表示ユニットの構成を説明する断面図。 表示ユニットの画素の構成を説明する下面図。 表示ユニットの画素回路を説明する回路図。 表示ユニットの反射膜の構成を説明する上面図。 表示ユニットの画素と副画素を説明する上面図。 表示ユニットの画素の構成を説明する断面図。 画素の構成例を示す回路図。 画素の構成例を示す回路図。 画素の構成例を示す回路図。 表示装置の構成例を示す断面模式図。 表示装置の構成例を示す断面模式図。 表示装置の構成例を示す断面模式図。 表示装置の構成例を示す断面模式図。 表示装置の構成例を示す断面模式図。 表示装置の構成例を示す断面図。 表示装置の構成例を示す断面図。 情報処理装置の構成を説明する図。 情報処理装置の構成を説明する図。 ソースドライバの構成例を示すブロック図。 表示装置の構成例を示すブロック図。
以下、実施の形態について図面を参照しながら説明する。但し、実施の形態は多くの異なる形態で実施することが可能であり、趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは、当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は、以下の実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。また、以下に示される複数の実施の形態は、適宜組み合わせることが可能である。
なお、実施の形態において説明する表示装置は、表示ユニット、タッチセンサユニット等によって構成される。したがって、表示装置を半導体装置、電子機器などと言い換える場合がある。
また、図面等において、大きさ、層の厚さ、領域等は、明瞭化のため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。図面は、理想的な例を模式的に示したものであり、図面に示す形状または値などに限定されない。
また、図面等において、同一の要素または同様な機能を有する要素、同一の材質の要素、あるいは同時に形成される要素等には同一の符号を付す場合があり、その繰り返しの説明は省略する場合がある。
また、本明細書等において、「膜」という用語と、「層」という用語とは、互いに入れ替えることが可能である。例えば、「導電層」という用語を、「導電膜」という用語に変更することが可能な場合がある。または、例えば、「絶縁膜」という用語を、「絶縁層」という用語に変更することが可能な場合がある。
また、本明細書等において、「上」や「下」などの配置を示す用語は、構成要素の位置関係が、「直上」または「直下」であることを限定するものではない。例えば、「ゲート絶縁層上のゲート電極」の表現であれば、ゲート絶縁層とゲート電極との間に他の構成要素を含むものを除外しない。
また、本明細書等において、「平行」とは、二つの直線が−10°以上10°以下の角度で配置されている状態をいう。したがって、−5°以上5°以下の場合も含まれる。また、「垂直」とは、二つの直線が80°以上100°以下の角度で配置されている状態をいう。したがって、85°以上95°以下の場合も含まれる。
また、本明細書等において、「第1」、「第2」、「第3」などの序数詞は、構成要素の混同を避けるために付したものであり、数的に限定するものではない。
また、本明細書等において、「電気的に接続」とは、「何らかの電気的作用を有するもの」を介して接続されている場合が含まれる。ここで、「何らかの電気的作用を有するもの」は、接続対象間での電気信号の授受を可能とするものであれば、特に制限を受けない。例えば、「何らかの電気的作用を有するもの」には、電極や配線をはじめ、トランジスタなどのスイッチング素子、抵抗素子、インダクタ、容量素子、その他の各種機能を有する素子などが含まれる。
また、本明細書等において、「電圧」とは、ある電位と基準の電位(例えば、グラウンド電位)との電位差のことを示す場合が多い。よって、電圧、電位、電位差を、各々、電位、電圧、電圧差と言い換えることが可能である。
また、本明細書等において、トランジスタとは、ゲートと、ドレインと、ソースとを含む、少なくとも三つの端子を有する素子である。そして、ドレイン(ドレイン端子、ドレイン領域、またはドレイン電極)とソース(ソース端子、ソース領域、またはソース電極)の間にチャネル形成領域を有しており、チャネル形成領域を介して、ソースとドレインとの間に電流を流すことができるものである。なお、本明細書等において、チャネル形成領域とは、電流が主として流れる領域をいう。
また、ソースやドレインの機能は、異なる極性のトランジスタを採用する場合や、回路動作において電流の方向が変化する場合などには入れ替わることがある。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、本明細書等において、特に断りがない場合、オフ電流とは、トランジスタがオフ状態(非導通状態、遮断状態、ともいう)にあるときのドレイン電流をいう。オフ状態とは、特に断りがない場合、nチャネル型トランジスタでは、ゲートとソースの間の電圧Vgsがしきい値電圧Vthよりも低い状態、pチャネル型トランジスタでは、ゲートとソースの間の電圧Vgsがしきい値電圧Vthよりも高い状態をいう。つまり、nチャネル型のトランジスタのオフ電流とは、ゲートとソースの間の電圧Vgsがしきい値電圧Vthよりも低いときのドレイン電流、という場合がある。
上記オフ電流の説明において、ドレインをソースと読み替えてもよい。つまり、オフ電流は、トランジスタがオフ状態にあるときのソースを流れる電流を言う場合がある。
また、本明細書等では、オフ電流と同じ意味で、リーク電流と記載する場合がある。また、本明細書等において、オフ電流とは、トランジスタがオフ状態にあるときに、ソースとドレインの間に流れる電流を指す場合がある。
(実施の形態1)
本実施の形態では、表示ユニットと、タッチセンサユニットと、を有する表示装置について説明する。特に、表示ユニットが画像を書き換える動作と、タッチセンサユニットの検出動作との関係について説明する。
<<表示装置>>
図1は、表示装置の構成例を示すブロック図である。表示装置50は、表示ユニット60、タッチセンサユニット70、およびアプリケーションプロセッサ80、を有する。
<表示ユニット>
表示ユニット60は、画素アレイ61、ゲートドライバ62、ゲートドライバ63、およびソースドライバIC64を有する。
画素アレイ61は、複数の画素10を有し、それぞれの画素10はトランジスタを用いて駆動されるアクティブ型の素子である。また、画素アレイ61は、表示ユニット60の表示領域を形成し、画像を表示する機能を有する。画素アレイ61のより具体的な構成例については、実施の形態4乃至6にて説明する。
ゲートドライバ62およびゲートドライバ63は、画素10を選択するためのゲート線を駆動する機能を有する。ゲートドライバ62およびゲートドライバ63は、どちらか一方のみでもよい。なお、図1の例では、ゲートドライバ62およびゲートドライバ63は、画素アレイ61と共に同一基板上に設けられている例を示しているが、ゲートドライバ62およびゲートドライバ63を専用ICとすることもできる。
ソースドライバIC64は、画素10に、データ信号を供給するソース線を駆動する機能を有する。ここでは、ソースドライバIC64の実装方式は、COG(Chip on Glass)方式としているが、実装方式に特段の制約はなく、COF(Chip on Flexible)方式、TAB(Tape Automated Bonding)方式などでもよい。後述する、タッチセンサユニット70のICの実装方式についても同様である。
なお、画素10に使用されるトランジスタは、チャネル形成領域を有する半導体層がポリシリコンで形成されるトランジスタ(PSトランジスタ)である。PSトランジスタは、チャネル長を長くすること、または2つのチャネル形成領域を有するトランジスタとし、当該トランジスタを同じゲートで駆動するダブルゲート構造とすることで、オフ電流を小さくすることができる。
PSトランジスタは、半導体層に添加する不純物元素を選択することで、pチャネル型およびnチャネル型の双方を有する回路構成をとり得る。例えば画素の回路構成にSRAM(Static RAM)を有する構成とすることができる。
画素10に、オフ電流が小さいトランジスタを用いること、あるいは画素にSRAMを有することで、表示ユニット60が画像を書き換える必要がない場合(すなわち静止画を表示している場合)、一時的にゲートドライバ62、ゲートドライバ63、およびソースドライバIC64を、停止することができる(上述した、「アイドリングストップ」または「IDS駆動」)。
<タッチセンサユニット>
図1に示す、タッチセンサユニット70は、センサアレイ71、およびタッチセンサIC72を有する。
センサアレイ71は、タッチセンサユニット70が検出できる領域を形成し、表示装置50の使用者は、この領域に指やスタイラス等を用いて入力を行う。センサアレイ71は、画素アレイ61と重なる領域に配置され、表示装置50は、表示ユニット60の表示領域において画像の表示を行うとともに、使用者が、表示領域のどの位置を指し示したかを情報として得ることができる。
図2は、タッチセンサユニット70の構成例を示すブロック図である。ここでは、タッチセンサユニット70が投影型静電容量方式(相互容量方式)のタッチセンサユニットである例を示す。
センサアレイ71は、配線CLおよび配線MLを有し、配線CLおよび配線MLが重畳すること、または、配線CLおよび配線MLが近接して配置されること、で形成される複数の容量404を有する。
図2は、一例として、配線CLをCL(1)乃至CL(6)の6本の配線、配線MLをML(1)乃至ML(6)の6本の配線として示しているが、配線の数はこれに限定されない。なお、配線CLはパルス電圧が与えられる配線であり、配線MLは電流の変化を検知する配線である。
センサアレイ71に、被検知体(指やスタイラス等)の近接または接触を検知すると、容量404の容量値が変化し、タッチセンサユニット70はタッチを検出する。
センサアレイ71は、配線CLおよび配線MLを介して、タッチセンサIC72に電気的に接続されている。タッチセンサIC72は、駆動回路402と検出回路403を有する。
駆動回路402は、配線CLを介して、センサアレイ71に電気的に接続される。駆動回路402は、信号Txを出力する機能を有する。駆動回路402としては、例えばシフトレジスタ回路とバッファ回路を組み合わせた構成を用いることができる。
検出回路403は、配線MLを介して、センサアレイ71に電気的に接続される。検出回路403は、信号Rxを検出し、タッチセンサユニット70でタッチが行われたことを検知する。例えば、検出回路403として、増幅回路と、アナログデジタル変換回路(ADC:Analog−Digital Converter)を有する構成を用いることができる。検出回路403は、センサアレイ71から出力されるアナログ信号を、デジタル信号に変換して、アプリケーションプロセッサ80に出力する機能を有する。
なお、タッチセンサユニット70のより具体的な構成例については、実施の形態2にて説明する。
<アプリケーションプロセッサ>
アプリケーションプロセッサ80は、ソースドライバIC64、およびタッチセンサIC72に、電気的に接続されている。
アプリケーションプロセッサ80は、表示ユニット60に表示する画像データを、ソースドライバIC64に供給する機能を有する。また、アプリケーションプロセッサ80は、表示ユニット60に現在表示している画像データと、次に表示する画像データの差分を計算する機能を有する。
また、アプリケーションプロセッサ80は、表示ユニット60が画像を書き換えるタイミング、およびタッチセンサユニット70が検出動作を行うタイミングを指示する機能を有する。表示ユニット60が画像を書き換えるタイミングは、アプリケーションプロセッサ80からソースドライバIC64に伝えられ、ソースドライバIC64は、ゲートドライバ62およびゲートドライバ63の動作を制御する機能を有する。タッチセンサユニット70が検出動作を行うタイミングは、アプリケーションプロセッサ80からタッチセンサIC72に伝えられる。
なお、図1に示すブロック図において、ゲートドライバ62、63を駆動するための信号は、ソースドライバIC64を経由しなくてもよい。その場合のブロック図を図41に示す。
図41において、アプリケーションプロセッサ80はタイミングコントローラ810を経由して、ソースドライバIC64a乃至ソースドライバIC64d、ゲートドライバ62およびゲートドライバ63へ信号を供給している。なお、タイミングコントローラ810は、アプリケーションプロセッサ80に含まれてもよい。
図41に示す構成は、複数のソースドライバICを有する。ソースドライバICの数は画素アレイ61の画素数に応じて設ければよい。
図41に示す構成は、例えば、4K(3840×2160)や8K(7680×4320)など、画素アレイ61の画素数が大きくなるほど好ましい。ソースドライバICの数を複数にし、且つ、ゲートドライバを制御する機能をソースドライバICの外に設けられた回路が有することで、ソースドライバICは端子の数を少なくすることができる。ソースドライバICの端子の数が多いと、ソースドライバICを基板に圧着する際に、ソースドライバICに加える力が大きくなり、ソースドライバICが破損してしまうという問題がある。そのため、図41に示す構成にすることで、ソースドライバICの破損を防ぐことができる。
<画素アレイ>
図3は、表示ユニット60の構成例を示すブロック図である。
画素アレイ61は、複数の画素10(1,1)乃至画素10(m,n)と、ソース線SL(1)乃至ソース線SL(m)と、ゲート線GL(1)乃至ゲート線GL(n)を有する。ここで、mおよびnは1以上の整数であり、iは1以上m以下の整数であり、jは1以上n以下の整数である。なお、図3において、電源線や容量を形成するための定電位線等は省略している。
ゲートドライバ62およびゲートドライバ63は、ゲート線GL(1)乃至ゲート線GL(n)を介して画素アレイ61と電気的に接続され、ソースドライバIC64は、ソース線SL(1)乃至ソース線SL(m)を介して画素アレイ61と電気的に接続される。
また、矢印C1で示す方向に配設される一群の画素10(i,1)乃至画素10(i,n)は、ソース線SL(i)と電気的に接続され、矢印R1で示す方向に配設される一群の画素10(1,j)乃至画素10(m,j)は、ゲート線GL(j)と電気的に接続される。
ゲートドライバ62およびゲートドライバ63は、ゲート線GL(j)を駆動し、画素10(1,j)乃至画素10(m,j)を選択する。ソースドライバIC64は、ソース線SL(1)乃至ソース線SL(m)を介して、アプリケーションプロセッサ80から供給された画像データのデータ信号を、画素10(1,j)乃至画素10(m,j)に供給する。この動作を、ゲート線GL(1)からゲート線GL(n)まで繰り返すことで、表示ユニット60は、画素アレイ61に画像を表示することができる。
なお、画素10には、液晶、電子ペーパー、有機EL(Electro Luminescence)、QLED(Quantum−dot Light Emitting Diode)等、様々な表示素子を適用することができる。また、例えば、反射型素子として適用することができる液晶素子と、発光型素子として適用することができる有機EL素子を組み合わせた、ハイブリッド型素子を画素10に適用することができる。
また、例えば、反射型素子として適用することができる液晶素子と、光源(例えばLED)と液晶を組みあわせた透過型液晶を組み合わせた、ハイブリッド型素子を画素10に適用してもよい。
<ゲートドライバ>
図4は、ゲートドライバ62およびゲートドライバ63に適用可能な、ゲートドライバの構成例を示す回路図である。
図4(A)に示すゲートドライバは、シフトレジスタSRをn個と、シフトレジスタSRDUMを2個有し、外部からスタートパルスSP、クロック信号CLK1乃至CLK4、パルス幅制御信号PWC1乃至PWC4、リセット信号RESが入力される。また、図4(A)に示すゲートドライバは、出力端子OUT_1乃至OUT_n+2を有し、出力端子OUT_1乃至OUT_nは、上述したゲート線GL(1)乃至ゲート線GL(n)に、それぞれ電気的に接続されている。
図4(B)に示すシフトレジスタSRは、入力端子CLIN1乃至CLIN3、PWIN、LIN、RIN、RESINを有し、出力端子SROUT、OUTを有する。入力端子CLIN1乃至CLIN3には、図4(A)に示すように、クロック信号CLK1乃至CLK4のいずれかが入力され、入力端子PWINには、パルス幅制御信号PWC1乃至PWC4のいずれかが入力され、入力端子RESINには、リセット信号RESが入力される。
シフトレジスタSRの出力端子OUTは、ゲートドライバの出力端子OUT_1乃至OUT_nにそれぞれ電気的に接続されている。また、jを1以上n以下の整数とし、ゲートドライバの出力端子OUT_jに電気的に接続されるシフトレジスタSRを、j番目のシフトレジスタSRと呼ぶと、j番目のシフトレジスタSRの入力端子LINは、j−1番目のシフトレジスタSRの出力端子SROUTに、j番目のシフトレジスタSRの入力端子RINは、j+2番目のシフトレジスタSRの出力端子SROUTに、それぞれ電気的に接続される。ただし、1番目のシフトレジスタSRの入力端子LINにはスタートパルスSPが入力され、n−1番目とn番目のシフトレジスタSRの入力端子RINは、n+1番目とn+2番目のシフトレジスタSRDUMの出力端子SROUTに、それぞれ電気的に接続される。
図4(C)に示すシフトレジスタSRDUMは、入力端子RINがない以外はシフトレジスタSRと同様のため、説明を援用する。
図5(A)は、シフトレジスタSRの構成例を示す回路図である。図5(A)において、回路100はトランジスタ101乃至109を有し、回路110はトランジスタ111乃至113を有し、回路120はトランジスタ121乃至123を有する。
トランジスタ101乃至109、トランジスタ111乃至113、およびトランジスタ121乃至123は、PSトランジスタであり、図5(A)ではシングルゲートトランジスタとして図示したが、バックゲートを有するデュアルゲートトランジスタでもよい。また、トランジスタ101乃至109、トランジスタ111乃至113、およびトランジスタ121乃至123がPSトランジスタであることで、トランジスタの電界効果移動度が大きいため、回路面積を縮小することができる。
図5(A)では、nチャネル型の一方のみでシフトレジスタを構成する回路図を図示したが、トランジスタをPSトランジスタとすることで、nチャネル型およびpチャネル型の双方の極性のトランジスタを用いてシフトレジスタを構成できる、すなわちCMOS(Complementary MOS)の構成とすることができるため、トランジスタ数の削減を図ることができる。
同様に、シフトレジスタSRDUMの構成例を示す回路図を、図5(B)に示す。
図6は、スタートパルスSP、クロック信号CLK1乃至CLK4、パルス幅制御信号PWC1乃至PWC4、および出力端子OUT_1乃至OUT_nの波形を示すタイミングチャートである。
期間P1では、スタートパルスSP、クロック信号CLK1乃至CLK4、およびパルス幅制御信号PWC1乃至PWC4に応じて、出力端子OUT_1乃至OUT_nからは、順にパルスが出力される。
一方、期間P2では、パルス幅制御信号PWC1乃至PWC4を、一定期間Lレベルに固定している。図6の例では、出力端子OUT_1、OUT_2、OUT_n−1、およびOUT_nからパルスが出力され、出力端子OUT_j、OUT_j+1からはパルスが出力されない。
期間Pa、期間Pcでは、期間P1と同様に、パルス幅制御信号PWC1乃至PWC4によるトグル動作を行い、期間Pbでは、パルス幅制御信号PWC1乃至PWC4をLレベルとすることで、所定の出力端子にのみパルスを出力することができる(後述する、部分IDS駆動)。
このように、図4(A)に示すゲートドライバは、出力端子OUT_1乃至OUT_nに、順にパルスを出力すること、および、パルス幅制御信号PWC1乃至PWC4を制御することで、所定の出力端子にのみパルスを出力することができる。
<<タイミングチャート>>
次に、表示ユニット60が画像を書き換える動作と、タッチセンサユニット70の検出動作との関係について説明する。表示ユニット60が画像を書き換える動作については、表示領域の全領域を書き換える第1のモード(以下、「通常表示」と呼ぶ。)と、表示領域の一部領域を書き換える第2のモード(以下、「部分IDS駆動」と呼ぶ。)と、表示領域の全領域を書き換えない第3のモード(以下、「IDS駆動」と呼ぶ。)とに分けて、説明する。
<通常表示>
通常表示は、全表示領域を使った動画表示など、表示領域の全領域を書き換える必要がある場合に適用される。ここでは、説明をわかりやすくするため、表示ユニット60が画像を書き換える頻度は、1秒間に約60回(フレーム周波数が60Hz)であるとする。また、画素アレイ61が有する画素10(1,1)乃至画素10(m,n)について、n=18の場合を説明する。
表示ユニット60が画像を書き換える期間を、期間Pdとすると、図7に示すように、ゲートドライバ62およびゲートドライバ63は、ゲート線GL(1)乃至ゲート線GL(18)を駆動し、順にパルスを出力する。期間Pdは、画像の書き換えを行っているため、例えば、ゲート線GL(1)乃至ゲート線GL(18)が駆動されることによるノイズ、ソース線SL(1)乃至ソース線SL(m)にデータ信号が供給されることによるノイズ、ゲートドライバ62およびゲートドライバ63が動作することによるノイズ等があり、タッチセンサユニット70が検出動作を行うタイミングとしては好適ではない。
そこで、期間Pdとは別の期間Ptを設け、期間Ptにおいて、タッチセンサユニット70は検出動作を行う。また、期間Poは、表示ユニット60による画像の書き換え、および、タッチセンサユニット70による検出動作、のどちらも行っていない期間である。期間Poは、アプリケーションプロセッサ80や、表示装置50以外の機器とのタイミングを合わせるため等に必要となる場合があるが、必要ない場合は設けなくてもよい。
表示装置50は、期間Pd、期間Pt、期間Po合わせて、1/60秒(約16.6ms)となるように設計を行う。
<部分IDS駆動>
部分IDS駆動は、表示領域の一部で動画を表示する場合など、表示領域の一部領域を書き換える必要がある場合に適用される。例えば、図8は、表示装置50を、タブレット型情報端末90に適用した例である。
図8は、タブレット型情報端末90の形態例および使用例を示す外観図である。タブレット型情報端末90は、入力領域を兼ねる表示領域91を有し、指やスタイラス等を使って、文字や絵などを入力することができる。表示領域91には、本発明の一形態である表示装置50が適用されている。
図8は、タブレット型情報端末90の使用者が文字を学習する例を示している。タブレット型情報端末90に、イラスト92、枠93および枠94が表示されている。枠93には手本となる文字が表示されている。使用者は、スタイラス95を使って、枠93で表示されている文字を枠94の中に書き込む。タブレット型情報端末90には、枠93の中の文字と関連したイラスト92が表示される。
この場合、画像を書き換える必要があるのは、枠94の中のみである。ゲートドライバ62およびゲートドライバ63は、枠94にかかわる領域のみ、ゲート線GLを駆動すればよい(図8では、点線で示した領域A1)。図7で示したタイミングチャートは、例えば、図9のようになる。
図9では、パルス幅制御信号PWC1乃至PWC4を制御することで、ゲート線GL(1)乃至ゲート線GL(9)、および、ゲート線GL(16)乃至ゲート線GL(18)に、パルスが出力されていない。ゲート線GL(10)乃至ゲート線GL(15)にのみ、通常表示と同様のパルスが出力されている。このような駆動方法を、部分IDS駆動と呼ぶ。
図9において、ゲート線GL(1)乃至ゲート線GL(9)にパルスが出力されていないため、タッチセンサユニット70が検出動作を行う期間Ptを、増やすことができる。図10に、期間Ptと同じ長さの期間Pt2を確保した例を示す。この場合、1/60秒(約16.6ms)の時間の中に、タッチセンサユニット70が2回検出動作を行うことができるため、1秒間に120回の検出動作が可能である。したがって、滑らかな入力が可能であり、手書き入力等に好適である。
また、図9において、ゲート線GL(1)乃至ゲート線GL(9)と同様、ゲート線GL(16)乃至ゲート線GL(18)にもパルスが出力されていない。そのため、期間Pt2は、分割して確保することもできる。
期間Pt2では、画像を書き換える必要がないため、ゲート線GL(1)乃至ゲート線GL(18)が駆動されることによるノイズ、ソース線SL(1)乃至ソース線SL(m)にデータ信号が供給されることによるノイズがなく、タッチセンサユニット70が検出動作を行う期間として好適である。
期間Pt2においても、ゲートドライバ62およびゲートドライバ63に、クロック信号CLK1乃至CLK4が供給されているので、さらに検出精度をあげたい場合は、ゲートドライバ62およびゲートドライバ63のシフトレジスタSRおよびSRDUMを、クロック信号を使用しないデコーダ回路とすることもできる。
<IDS駆動>
IDS駆動は、全表示領域で静止画を表示している場合など、表示領域の全領域を書き換える必要がない場合に適用される。図7で示されるタイミングチャートから、表示ユニット60が画像を書き換える期間Pdが必要なくなるため、タイミングチャートは、例えば、図11のように示される。
図11では、ゲートドライバ62およびゲートドライバ63は停止しており、ゲート線GL(1)乃至ゲート線GL(18)にパルスは出力されていない。この場合、1/60秒(約16.6ms)の時間の中に、期間Poを除いて、自由に期間Ptおよび期間Pt2を設定でき、滑らかな入力が可能である。必要であれば、さらに、タッチセンサユニット70が検出動作を行う期間を増やすこともできる。
IDS駆動は、静止画を表示している限り画像を書き換える必要はないが、実際には、オフ電流が低いトランジスタを用いた画素10が電荷を保持できる時間、画素10の表示素子が液晶素子である場合の反転駆動等を考慮する必要がある。
IDS駆動および部分IDS駆動は、さらに、表示ユニットの消費電力を低減することができるため、携帯型情報端末に好適である。
<<フローチャート>>
次に、表示装置50を適用した電子機器が、電源をONされてから、3つの動作モード(通常表示、部分IDS駆動、IDS駆動)を切り替える様子を、図12のフローチャートを用いて説明する。
表示装置50を適用した電子機器が、電源をONされる(ステップS1)と、まずはフレーム周波数が60Hzの通常表示を行う(ステップS2)。しばらくして起動動作が終わると、全表示領域の書き換えが不要か否かの判断を行う(ステップS3)。全表示領域の書き換えが不要か否かの判断は、アプリケーションプロセッサ80が、現在表示している画像データと、次に表示する画像データの差分を計算することで行うことができる。
全表示領域の書き換えが不要の場合、IDS駆動に移行し(ステップS4)、全表示領域の書き換えが不要ではない場合、一部表示領域の書き換えが不要か否かの判断を行う(ステップS5)。一部表示領域の書き換えが不要か否かの判断は、ステップS3と同様、アプリケーションプロセッサ80が行う。一部表示領域の書き換えが不要の場合、部分IDS駆動に移行する(ステップS6)。IDS駆動、または部分IDS駆動の場合、タッチを検出すると(ステップS7)、もう一度、全表示領域の書き換えが不要か否かの判断を行う(ステップS3)。
また、ステップS3において全表示領域の書き換えが不要ではない、かつ、ステップS5において一部表示領域の書き換えが不要ではない、と判断されると、通常表示を行う(ステップS2)。
次に、表示装置50を適用した電子機器が情報端末であり、情報端末に静止画のテキスト(文字)が表示され、使用者が気になった部分にマークを残す動作を、図13と図14を用いて説明する。
図13は、表示装置50を適用した情報端末の使用例と、ゲートドライバ62およびゲートドライバ63に入力される信号の様子を示している。信号は、クロック信号CLK1乃至CLK4のいずれか一つを代表してCLKと、パルス幅制御信号PWC1、PWC2を示している。図14は、図13で示した情報端末の動作を説明するフローチャートである。
図13(A)は、アプリケーションを起動した直後である(図14、ステップS11)。通常表示であり、クロック信号CLK、およびパルス幅制御信号PWC1、PWC2は、トグル動作を行っている。
図13(B)では、静止画のテキストが表示されているため、IDS駆動に変更される(図14、ステップS12)。IDS駆動では、クロック信号CLK、およびパルス幅制御信号PWC1、PWC2は、Lレベルに固定され、ゲートドライバ62およびゲートドライバ63は停止している。
図13(C)では、スタイラスでのタッチが検出される(図14、ステップS13)。部分IDS駆動に変更され(図14、ステップS14)、クロック信号CLKがトグル動作を行う(図13(D))。スタートパルスSPも入力され、ゲートドライバ62およびゲートドライバ63は動作を開始するが、しばらくは、パルス幅制御信号PWC1、PWC2はLレベルである(図14、ステップS16、S17)。入力されたスタートパルスSPが、シフトレジスタをシフトし、書き換えが必要な領域のK行前まで来ると、タッチセンサユニット70は動作を停止する(図14、ステップS17、S18)。Kは回路構成にもよるが、少なくとも1以上の整数である。
スタートパルスSPが、書き換えが必要な領域までシフトすると、パルス幅制御信号PWC1、PWC2もトグル動作を行い、ゲートドライバ62およびゲートドライバ63は、ゲート線GLにパルスを出力する。そして、画素10に画像データのデータ信号が書き込まれる(図14、ステップS19、S20)。
書き換えが必要な領域の書き換え動作が終了すると、パルス幅制御信号PWC1、PWC2はLレベルとなり、タッチセンサユニット70は動作を再開する。スタートパルスSPがシフトレジスタの最終段までシフトすると、RES信号により、シフトレジスタはリセットされる(図14、ステップS21、S22、S23)。
次のタッチが検出されると(図14、ステップS15)、図14のステップS14から同じ動作を繰り返し、次のタッチが検出されなければ、再び、IDS駆動に変更される(図14、ステップS12)。
以上のように、表示装置50を適用した電子機器は、3つの動作モード(通常表示、部分IDS駆動、IDS駆動)を、適宜切り替えることができる。表示装置50は、ノイズの影響が少ないタイミングで、タッチセンサユニット70による精度の高い検出動作を行い、部分IDS駆動およびIDS駆動時は、滑らかな入力を可能とする。また、部分IDS駆動およびIDS駆動時は、書き換え動作による消費電力を低減することができる。
なお、図13の使用例において、表示装置50の表示例は、例えば、画素10に透過型もしくは反射型の液晶素子を適用した場合である。
また、図13の使用例は、画素10に、反射型素子と発光型素子を組み合わせたハイブリッド型素子を適用してもよい。その場合、静止画のテキストを反射型素子を用いて、マークを発光型素子を用いて、表示してもよい。静止画のテキストを表示している反射型素子を、IDS駆動とすることができる。
また、画素10に有機EL等の発光型素子を適用した場合も同様の動作を行うことができ、上述した、精度の高い検出、滑らかな入力、書き換え動作による消費電力の低減が可能である。この場合、発光に要する消費電力は、発光型素子の発光している面積が影響する。したがって、図13の使用例は、図15のように背景を黒(発光しない)とし、必要な部分のみを光らせる構成が好ましい。
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できる。
(実施の形態2)
本実施の形態では、上記実施の形態に記載のタッチセンサユニット70の構成例について、図16および図17を用いて説明を行う。
タッチセンサユニット70のより具体的な構成例について、図16および図17を用いて説明を行う。
図16(A)はタッチセンサユニット70の上面図である。図16(B)および図16(C)は、図16(A)の一部を説明する投影図である。
図17(A)は、制御線および検知信号線の隣接部の上面図である。図17(B)は、隣接部に生じる電界を模式的に説明する投影図である。
タッチセンサユニット70はセンサアレイ71を有する。センサアレイ71は、配線CL(g)、配線ML(h)および導電膜を備える。(図16(A)参照)。なお、g及びhは2以上の整数である。
例えば、複数の領域に分割された導電膜をセンサアレイ71に用いることができる(図16(A)参照)。これにより、同一の電位または異なる電位を、複数の領域のそれぞれに供給することができる。
具体的には、配線CL(g)に用いることができる導電膜と、配線ML(h)に用いることができる導電膜と、に分割された導電膜をセンサアレイ71に用いることができる。また、複数の領域に分割された導電膜のそれぞれに、例えば、櫛歯状の形状を備える導電膜を用いることができる(図17、電極CE(1)、電極ME(1)および電極ME(2)参照)。これにより、分割された導電膜を検知素子の電極に用いることができる。
例えば、配線CL(1)に用いることができる導電膜と、配線ML(1)に用いることができる導電膜と、配線ML(2)に用いることができる導電膜と、に分割された導電膜は、隣接部X0において互いに隣接する(図16(A)、図16(C)、または図17参照)。
検知素子475(g,h)は、配線CL(g)および配線ML(h)と電気的に接続される(図16(A)参照)。
配線CL(g)は信号Txを供給する機能を備え、配線ML(h)は、信号Rxを供給される機能を備える。
配線ML(h)は、導電膜BR(g,h)を含む(図16(B)参照)。導電膜BR(g,h)は、配線CL(g)と重なる領域を備える。
なお、検知素子475(g,h)は絶縁膜を備える。絶縁膜は、配線ML(h)および導電膜BR(g,h)の間に挟まれる領域を備える。これにより、配線ML(h)および導電膜BR(g,h)の短絡を防止することができる。
電極CE(1)は、配線CL(1)に電気的に接続され、電極ME(1)は、配線ML(1)に電気的に接続される(図17参照)。
同様に、電極CE(g)は、配線CL(g)に電気的に接続され、電極ME(h)は、配線ML(h)に電気的に接続される。
検知素子475(1、1)は、電極CE(1)と電極ME(1)の間に形成される容量値の変化を読み取ることで、タッチを検出する(図17参照)。
同様に、検知素子475(g、h)は、電極CE(g)と電極ME(h)の間に形成される容量値の変化を読み取ることで、タッチを検出する。
同一の工程で形成することができる導電膜を、配線CL(1)および電極CE(1)に用いることができる。同一の工程で形成することができる導電膜を、配線ML(1)および電極ME(1)に用いることができる(図17参照)。
同様に、同一の工程で形成することができる導電膜を、配線CL(g)および電極CE(g)に用いることができる。同一の工程で形成することができる導電膜を、配線ML(h)および電極ME(h)に用いることができる。
例えば、透光性を備える導電膜を、電極CE(g)および電極ME(h)に用いることができる。または、画素と重なる領域に開口部や櫛歯状の形状を備える導電膜を、電極CE(g)および電極ME(h)に用いることができる。これにより、表示パネルの表示を遮ることなく、表示パネルと重なる領域に近接するものを検知することができる。
なお、本実施の形態は、本明細書で示す他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
(実施の形態3)
本実施の形態では、上記実施の形態に記載のソースドライバIC64の構成例について、図40を用いて説明を行う。
図40(A)、(B)はソースドライバIC64の構成例を示すブロック図である。図40(A)、(B)に示すソースドライバIC64は、反射型素子と発光素子を有するハイブリッド型素子を画素10に用いた場合のブロック図である。
図40(A)に示すソースドライバIC64は、制御回路801と、ドライバ802と、フレームメモリ803と、フレームメモリ804と、ゲートドライバ信号生成回路806と、ゲートドライバ信号生成回路807と、を有する。
制御回路801は、アプリケーションプロセッサ80から信号を受け取り、ソースドライバIC64に含まれる各種回路へ信号を供給する機能を有する。なお、制御回路801が、アプリケーションプロセッサ80から受け取る信号のインターフェース規格として、MIPI(Mobile Industry Processor Interface)、SPI(Serial Peripheral Interface)などが挙げられる。
ドライバ802は、画素アレイ61へ画像信号を供給する機能を有する。
フレームメモリ803は、画像信号を一時的に保存する機能を有する。
ゲートドライバ信号生成回路806はゲートドライバ62へ信号を供給し、ゲートドライバ信号生成回路807はゲートドライバ63へ信号を供給する機能を有する。
ゲートドライバ信号生成回路806またはゲートドライバ信号生成回路807の一方は、画素10が有する反射型素子を駆動するための信号を生成し、ゲートドライバ信号生成回路806またはゲートドライバ信号生成回路807の他方は、画素10が有する発光素子を駆動するための信号を生成する機能を有する。
ソースドライバIC64は、図1に示すタッチセンサIC72としての機能を含んでいてもよい。その場合のブロック図を図40(B)に示す。
図40(B)に示すソースドライバIC64は、図40(A)のブロック図に、図2に示す駆動回路402と検出回路403を加えている。このようにタッチセンサIC72をソースドライバIC64に含めることで、表示装置の製造コストを低減することができる。
駆動回路402と検出回路403を1つのICに含めた場合、これら2つの回路は、互いに離れた位置に配置されることが好ましい。駆動回路402が検出回路403の近くに配置されると、駆動回路402から発生するノイズによって、検出回路403の検出感度が低下し、タッチ検出が困難になる場合がある。そのため、駆動回路402と検出回路403は、ゲートドライバ信号生成回路806、ゲートドライバ信号生成回路807およびドライバ802等の回路を間に介して、配置されることが好ましい。
ここで、ゲートドライバ62は液晶素子を駆動し、ゲートドライバ63は発光素子を駆動すると仮定する。すなわち、ゲートドライバ信号生成回路806は液晶素子を駆動するための信号を生成し、ゲートドライバ信号生成回路807は発光素子を駆動するための信号を生成すると仮定する。このとき、駆動回路402はゲートドライバ信号生成回路806の近くに配置し、検出回路403はゲートドライバ信号生成回路807の近くに配置することが好ましい。
一般的に、発光素子の駆動電圧は液晶素子の駆動電圧よりも低い。そのため、ゲートドライバ信号生成回路807が出力する電圧の振幅は、ゲートドライバ信号生成回路806が出力する電圧の振幅よりも低い。ゲートドライバ信号生成回路807から発生するノイズは、ゲートドライバ信号生成回路806から発生するノイズよりも小さいと言える。そのため、検出回路403は、ゲートドライバ信号生成回路806よりも、ゲートドライバ信号生成回路807の近くに配置することが好ましい。
なお、本実施の形態は、本明細書で示す他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
(実施の形態4)
本実施の形態では、上記実施の形態に記載の表示ユニット60に適用することが可能な、表示ユニット700について図18乃至図26を用いて説明を行う。
図18は、表示ユニット700の構成を説明する図である。図18(A)は画素の投影図であり、図18(B)は図18(A)に示す画素の構成の一部を説明する分解立体図である。また、図18(C)は画素の構成の一部を説明する、図18(A)に示す切断線Y1−Y2における断面図である。図18(D)は図18(A)に示す画素を説明する上面図である。
図19は、表示ユニット700の構成を説明する図である。図19(A)は図18(A)に示す切断線Y1−Y2における画素の断面図であり、図19(B)は図19(A)に示す画素の一部の構成を説明する断面図である。
図20は表示ユニット700の構成を説明する図である。図20(A)は表示ユニット700の上面図であり、図20(B)は図20(A)に示す表示ユニット700の画素の一部を説明する上面図である。図20(C)は図20(A)に示す表示ユニット700の断面の構成を説明する模式図である。
図21および図22は表示ユニット700の構成を説明する断面図である。図21(A)は図20(A)の切断線X1−X2、切断線X3−X4、図20(B)の切断線X5−X6における断面図であり、図21(B)および図21(C)はいずれも図21(A)の一部を説明する図である。
図22は図20(B)の切断線X7−X8、図20(A)の切断線X9−X10における断面図である。
図23は図20(A)に示す表示ユニット700に用いることができる画素の一部を説明する下面図である。
図24(A)、(B)は表示ユニット700が備える画素回路の構成を説明する回路図である。
図25は表示ユニット700の反射膜の構成を説明する上面図である。
<表示パネルの構成例1>
本実施の形態で説明する表示ユニット700は、画素702(i,j)を有する(図20(A)参照)。
《画素の構成例1.》
画素702(i,j)は、機能層520、第1の表示素子750(i,j)および第2の表示素子550(i,j)を備える(図20(A)参照)。
機能層520は画素回路530(i,j)を含み、機能層520は第1の表示素子750(i,j)および第2の表示素子550(i,j)の間に挟まれる領域を備える。
画素回路530(i,j)は第1の表示素子750(i,j)および第2の表示素子550(i,j)と電気的に接続される。
《第1の表示素子750(i,j)の構成例1.》
第1の表示素子750(i,j)は、第1の電極751(i,j)、第2の電極752、液晶材料を含む層753および反射膜751Bを備える(図18(B)および図19(A)参照)。また、第1の表示素子750(i,j)は、反射膜751Bが反射する光を制御する機能を備える。
第2の電極752は、液晶材料を含む層753の厚さ方向と交差する方向の電界を、第1の電極751(i,j)との間に形成するように配置される(図18(B)および図19(A)参照)。例えば、櫛歯状の形状を第2の電極752に用いることができる。これにより、液晶材料を含む層753の厚さ方向と交差する方向の電界を、第1の電極751(i,j)との間に形成することができる。または、例えば、VA−IPS(Vertical Alignment In−Plane−Switching)モードで動作する表示素子を第1の表示素子に用いることができる。
なお、櫛歯状の形状を備える第2の電極752が行列状に配設された導電膜の外観を図26(B)に示す。
反射膜751Bは、第2の表示素子550(i,j)が射出する光を遮らない形状を備える(図19(A)参照)。例えば、光を遮らない領域751Hを備える形状を反射膜751Bに用いることができる。なお、反射膜751Bは、厚さ方向に凹凸を備える。例えば、第2の電極752の形状に沿って生じる凹凸を、厚さ方向の凹凸に用いることができる。これにより、反射膜751Bは入射した光をさまざまな方向に反射することができる。または、入射した光を乱反射することができる。または、第1の表示素子750(i,j)の視野角を広げることができる。
《第2の表示素子550(i,j)の構成例1.》
第2の表示素子550(i,j)は光を射出する機能を備え、第2の表示素子550(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、第2の表示素子を用いた表示を視認できるように配設される(図19(A)参照)。
これにより、第1の表示素子を用いて、反射膜が反射する光の強度を制御して、表示をすることができる。または、第2の表示素子を用いて、第1の表示素子を用いた表示を補うことができる。その結果、利便性または信頼性に優れた新規な表示パネルを提供することができる。
《画素の構成例2.》
また、本実施の形態で説明する表示ユニット700は、画素702(i,j)が光学素子560および被覆膜565を備える。
《光学素子の構成例1.》
光学素子560は透光性を備え、光学素子560は第1の領域560A、第2の領域560Bおよび第3の領域560Cを備える(図18(B)、図18(C)および図19(B)参照)。
第1の領域560Aは光を供給される領域を含む。例えば、第1の領域560Aは第2の表示素子550(i,j)から光を供給される。
第2の領域560Bは被覆膜565と接する領域を含む。
第3の領域560Cは光の一部を射出する機能を備え、第3の領域は第1の領域560Aの光を供給される領域の面積以下の面積を備える。
《被覆膜の構成例》
被覆膜565は光に対する反射性を備え、被覆膜565は光の一部を反射して第3の領域560Cに供給する機能を備える。例えば、第2の表示素子550(i,j)が射出する光を第3の領域560Cに向けて反射することができる。具体的には、実線の矢印で図示するように、第1の領域560Aから光学素子560に入射した光の一部は、第2の領域560Bに接する被覆膜565によって反射され、第3の領域560Cから射出することができる(図19(B)参照)。
《第1の表示素子750(i,j)の構成例2.》
反射膜751Bは、第3の領域560Cが射出する光を遮らない形状を備える。
これにより、第1の表示素子を用いて、反射膜が反射する光の強度を制御して、表示をすることができる。または、第2の表示素子を用いて、第1の表示素子を用いた表示を補うことができる。または、第1の領域に供給した光を、効率よく第3の領域から射出することができる。または、第1の領域に供給される光を集光して、第3の領域から射出することができる。例えば、第2の表示素子に発光素子を用いる場合、発光素子の面積を第3の領域の面積より広くすることができる。または、第3の領域より広い面積の発光素子が供給する光を第3の領域に集光することができる。または、第3の領域が射出する光の強度を保ちながら、発光素子に流す電流の密度を下げることができる。または、発光素子の信頼性を高めることができる。例えば、有機EL素子または発光ダイオードを発光素子に用いることができる。その結果、利便性または信頼性に優れた新規な表示パネルを提供することができる。
《画素の構成例3.》
また、画素702(i,j)は、機能層520の一部と、第1の表示素子750(i,j)と、第2の表示素子550(i,j)と、を有する(図20(C)参照)。
《機能層520》
機能層520は、第1の導電膜、第2の導電膜、絶縁膜501Cおよび画素回路530(i,j)を含む。また、機能層520は、光学素子560および被覆膜565を含む(図21(A)参照)。なお、画素回路530(i,j)は、例えばトランジスタMを含む。
機能層520は、第1の表示素子750(i,j)および第2の表示素子550(i,j)の間に挟まれる領域を備える(図21(C)参照)。第1の表示素子750(i,j)および第2の表示素子550(i,j)の間に挟まれる領域は30μm未満、好ましくは10μm未満、さらに好ましくは5μm未満の厚さを備える。
これにより、第2の表示素子550(i,j)を第1の表示素子750(i,j)に近づけることができる。または、第1の表示素子750(i,j)を用いる表示と第2の表示素子550(i,j)を用いる表示との間に生じる視差を少なくすることができる。または、隣接する画素、例えば、画素702(i,j+1)を用いる表示が、第2の表示素子550(i,j)を用いる表示によって乱されにくくすることができる。または、隣接する画素、例えば、画素702(i,j+1)を用いる表示色と、第2の表示素子550(i,j)を用いる表示色の混合が起こりにくくすることができる。または、第2の表示素子550(i,j)が射出する光の減衰を抑制することができる。または、表示パネルの重量を軽くすることができる。または、表示パネルの厚さを薄くすることができる。または、表示パネルを曲げやすくすることができる。
また、機能層520は、絶縁膜528、絶縁膜521A、絶縁膜521B、絶縁膜518および絶縁膜516を含む。
《画素回路》
画素回路530(i,j)は、第1の表示素子750(i,j)および第2の表示素子550(i,j)を駆動する機能を備える(図24(A)参照)。
これにより、例えば同一の工程を用いて形成することができる画素回路を用いて、第1の表示素子と、第1の表示素子とは異なる方法を用いて表示をする第2の表示素子と、を駆動することができる。具体的には、反射型の表示素子を第1の表示素子に用いて、消費電力を低減することができる。または、外光が明るい環境下において高いコントラストで画像を良好に表示することができる。または、光を射出する第2の表示素子を用いて、暗い環境下で画像を良好に表示することができる。または、絶縁膜を用いて、第1の表示素子および第2の表示素子の間または第1の表示素子および画素回路の間における不純物の拡散を抑制することができる。その結果、利便性または信頼性に優れた新規な表示装置を提供することができる。
スイッチ、トランジスタ、ダイオード、抵抗素子、インダクタまたは容量素子等を画素回路530(i,j)に用いることができる。
例えば、単数または複数のトランジスタをスイッチに用いることができる。または、並列に接続された複数のトランジスタ、直列に接続された複数のトランジスタ、直列と並列が組み合わされて接続された複数のトランジスタを、一のスイッチに用いることができる。
例えば、画素回路530(i,j)は、信号線S1(j)、信号線S2(j)、走査線G1(i)、走査線G2(i)、配線CSCOMおよび導電膜ANOと電気的に接続される(図24(A)参照)。なお、導電膜512Aは、信号線S1(j)と電気的に接続される(図22および図24(A)参照)。
画素回路530(i,j)は、スイッチSW1、容量素子C1を含む(図24(A)参照)。
画素回路530(i,j)は、スイッチSW2、トランジスタMおよび容量素子C2を含む。
例えば、走査線G1(i)と電気的に接続されるゲート電極と、信号線S1(j)と電気的に接続される第1の電極と、を有するトランジスタを、スイッチSW1に用いることができる。
容量素子C1は、スイッチSW1に用いるトランジスタの第2の電極と電気的に接続される第1の電極と、配線CSCOMと電気的に接続される第2の電極と、を有する。
例えば、走査線G2(i)と電気的に接続されるゲート電極と、信号線S2(j)と電気的に接続される第1の電極と、を有するトランジスタを、スイッチSW2に用いることができる。
トランジスタMは、スイッチSW2に用いるトランジスタの第2の電極と電気的に接続されるゲート電極と、導電膜ANOと電気的に接続される第1の電極と、を有する。
なお図24(A)では、トランジスタMにpチャネル型のトランジスタを用いる構成を図示している。当該構成とすることで、駆動トランジスタのソース側の電圧を、アノード線ALの固定電圧に設定できるため、安定した動作を図ることができる。
なお図24(A)では、画素に書き込まれるデータの保持をスイッチSW1またはSW2をオフにして、電荷を保持することで実現する構成を示したが、他の構成でもよい。例えば図24(B)に図示するように、画素のデータの保持するノードにSRAMを設け、当該データを保持する構成としてもよい。SRAMを有する画素の回路構成は、PSトランジスタを用いて半導体層に添加する不純物元素を選択し、pチャネル型およびnチャネル型の双方を有する回路構成をとることで実現できる。SRAMを有する画素の回路構成とすることにより、スイッチSW1またはSW2のオフ電流を小さくすることが難しい場合であっても、一時的にゲートドライバー等を停止させて画像を表示し続ける、所謂IDS駆動をすることができる。
なお図24(A)では、一例となる回路構成を示しているが、本実施の形態はこれに限定されない。例えば、1つの画素に4つ以上のトランジスタあるいは3つ以上の容量素子を有する回路構成とすることもでき、別途の配線がさらに形成されて、多様な回路構成としてもよい。図24(B)についても同様である。
容量素子C2は、スイッチSW2に用いるトランジスタの第2の電極と電気的に接続される第1の電極と、トランジスタMの第1の電極と電気的に接続される第2の電極と、を有する。
なお、第1の表示素子750(i,j)の第1の電極を、スイッチSW1に用いるトランジスタの第2の電極と電気的に接続する。また、第1の表示素子750(i,j)の第2の電極752を、配線VCOM1と電気的に接続する。これにより、第1の表示素子750を駆動することができる。
また、第2の表示素子550(i,j)の電極551(i,j)をトランジスタMの第2の電極と電気的に接続し、第2の表示素子550(i,j)の電極552を導電膜VCOM2と電気的に接続する。これにより、第2の表示素子550(i,j)を駆動することができる。
《絶縁膜501C》
絶縁膜501C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501Cは開口部591Aを備える(図22参照)。
《第1の導電膜》
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》
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591A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512Bを第2の導電膜に用いることができる。
ところで、絶縁膜501Cに設けられた開口部591A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。
第2の導電膜は、画素回路530(i,j)と電気的に接続される。例えば、画素回路530(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。
《第2の表示素子550(i,j)の構成例2.》
また、第2の表示素子550(i,j)は、画素回路530(i,j)と電気的に接続される(図21(A)および図24(A)参照)。第2の表示素子550(i,j)は、機能層520に向けて光を射出する機能を備える。第2の表示素子550(i,j)は、例えば、絶縁膜501Cに向けて光を射出する機能を備える。
第2の表示素子550(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当該第2の表示素子550(i,j)を用いた表示を視認できるように配設される。例えば、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(図22参照)。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550(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(図21(A)参照)。
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、表示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表示パネルを提供することができる。
例えば、第2の表示素子550(i,j)は、電極551(i,j)と、電極552と、発光性の材料を含む層553(j)と、を備える(図21(A)参照)。
電極552は、電極551(i,j)と重なる領域を備える。
発光性の材料を含む層553(j)は、電極551(i,j)および電極552の間に挟まれる領域を備える。
電極551(i,j)は、接続部522において、画素回路530(i,j)と電気的に接続される。なお、電極552は、導電膜VCOM2と電気的に接続される(図24(A)参照)。
《絶縁膜521、絶縁膜528、絶縁膜518、絶縁膜516等》
絶縁膜521は、画素回路530(i,j)および第2の表示素子550(i,j)の間に挟まれる領域を備える(図21(A)参照)。
例えば、積層膜を絶縁膜521に用いることができる。例えば、絶縁膜521A、絶縁膜521Bおよび絶縁膜521Cの積層膜を絶縁膜521に用いることができる。
絶縁膜528は、絶縁膜521および基板570の間に挟まれる領域を備え、第2の表示素子550(i,j)と重なる領域に開口部を備える。電極551(i,j)の周縁に沿って形成される絶縁膜528は、電極551(i,j)および電極552の短絡を防止する。
なお、単層の膜または積層膜を絶縁膜518に用いることができる。
絶縁膜518は、絶縁膜521および画素回路530(i,j)の間に挟まれる領域を備える。
絶縁膜516は、絶縁膜518および画素回路530(i,j)の間に挟まれる領域を備える。
また、表示ユニット700は、絶縁膜501Bを有することができる。絶縁膜501Bは、開口部592Bを備える(図21(A)参照)。
開口部592Bは、導電膜511Bと重なる領域を備える。
<表示パネルの構成例2>
本実施の形態で説明する表示ユニット700は、色相が異なる色を表示する機能を備える複数の画素を備えることができる。または、色相が異なる色を表示することができる複数の画素を用いて、それぞれの画素では表示できない色相の色を、加法混色により表示することができる。
なお、色相が異なる色を表示することができる複数の画素を混色に用いる場合において、それぞれの画素を副画素と言い換えることができる。また、複数の副画素を一組にして、画素と言い換えることができる。具体的には、画素702(i,j)を副画素と言い換えることができ、画素702(i,j)、画素702(i,j+1)および画素702(i,j+2)を一組にして、画素703(i,k)と言い換えることができる(図26(A)参照)。
例えば、青色を表示する副画素、緑色を表示する副画素および赤色を表示する副画素を一組にして、画素703(i,k)に用いることができる。
また、例えば、シアンを表示する副画素、マゼンタを表示する副画素およびイエローを表示する副画素を一組にして、画素703(i,k)に用いることができる。
また、例えば、白色を表示する副画素等を上記の一組に加えて、画素に用いることができる。
また、例えば、シアンを表示する第1の表示素子750(i,j)と青色を表示する第2の表示素子550(i,j)を備える副画素、イエローを表示する第1の表示素子750(i,j+1)と緑色を表示する第2の表示素子550(i,j+1)を備える副画素およびマゼンタを表示する第1の表示素子750(i,j+2)と赤色を表示する第2の表示素子550(i,j+2)を備える副画素を一組にして、画素703(i,k)に用いることができる。これにより、第1の表示素子750(i,j)乃至第1の表示素子750(i,j+2)を用いる表示を、明るくすることができる。または、第2の表示素子550(i,j)乃至第2の表示素子550(i,j+2)を用いる表示を、鮮やかにすることができる。
<表示パネルの構成例3>
また、本実施の形態で説明する表示ユニット700は、機能層720、端子519B、基板570、基板770、接合層505、封止材705、構造体KB1、機能膜770P、機能膜770D等を備える(図21(A)または図22参照)。
《機能層720》
また、本実施の形態で説明する表示パネルは、機能層720を有する。機能層720は、基板770および絶縁膜501Cの間に挟まれる領域を備える。機能層720は、遮光膜BMと、絶縁膜771と、着色膜CF1と、を有する(図21(A)または図22参照)。
遮光膜BMは、第1の表示素子750(i,j)と重なる領域に開口部を備える。
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。なお、機能層720および基板770の間に接合層770Bを用いることができる。接合層770Bは、機能層720および基板770を貼り合わせる機能を備える。
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または遮光膜BM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、遮光膜BMまたは着色膜CF1等から液晶材料を含む層753への不純物の拡散を、抑制することができる。
単層または積層膜を絶縁膜771に用いることができる。例えば、絶縁膜771Aおよび絶縁膜771Bを絶縁膜771に用いることができる。
《端子519B》
また、本実施の形態で説明する表示パネルは、端子519Bを有する(図21(A)参照)。
端子519Bは、導電膜511Bを備える。端子519Bは、例えば、信号線S1(j)と電気的に接続される。
《基板570、基板770》
また、本実施の形態で説明する表示パネルは、基板570と、基板770と、を有する。
基板770は、基板570と重なる領域を備える。基板770は、基板570との間に機能層520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。
《接合層505、封止材705、構造体KB1》
また、本実施の形態で説明する表示パネルは、接合層505と、封止材705と、構造体KB1と、を有する。
接合層505は、機能層520および基板570の間に挟まれる領域を備え、機能層520および基板570を貼り合せる機能を備える。
封止材705は、機能層520および基板770の間に挟まれる領域を備え、機能層520および基板770を貼り合わせる機能を備える。
構造体KB1は、機能層520および基板770の間に所定の間隙を設ける機能を備える。
《機能膜770PA、機能膜770PB、機能膜770D等》
また、本実施の形態で説明する表示パネルは、機能膜770PAと、機能膜770PBと、機能膜770Dと、を有する。
機能膜770PAおよび機能膜770PB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、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、第1の表示素子750(i,j)との間に基板770を挟むように配設される。これにより、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。
<構成要素の例>
以下、表示ユニット700の各構成要素について説明を行う。
《基板570》
作製工程中の熱処理に耐えうる程度の耐熱性を有する材料を基板570等に用いることができる。例えば、厚さ0.7mm以下厚さ0.1mm以上の材料を基板570に用いることができる。具体的には、厚さ0.1mm程度まで研磨した材料を用いることができる。
例えば、第6世代(1500mm×1850mm)、第7世代(1870mm×2200mm)、第8世代(2200mm×2400mm)、第9世代(2400mm×2800mm)、第10世代(2950mm×3400mm)等の面積が大きなガラス基板を基板570等に用いることができる。これにより、大型の表示装置を作製することができる。
有機材料、無機材料または有機材料と無機材料等の複合材料等を基板570等に用いることができる。例えば、ガラス、セラミックス、金属等の無機材料を基板570等に用いることができる。
具体的には、無アルカリガラス、ソーダ石灰ガラス、カリガラス、クリスタルガラス、アルミノ珪酸ガラス、強化ガラス、化学強化ガラス、石英またはサファイア等を、基板570等に用いることができる。具体的には、無機酸化物膜、無機窒化物膜または無機酸窒化物膜等を、基板570等に用いることができる。例えば、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、酸化アルミニウム膜等を、基板570等に用いることができる。ステンレス・スチールまたはアルミニウム等を、基板570等に用いることができる。
例えば、シリコンや炭化シリコンからなる単結晶半導体基板、多結晶半導体基板、シリコンゲルマニウム等の化合物半導体基板、SOI基板等を基板570等に用いることができる。これにより、半導体素子を基板570等に形成することができる。
例えば、樹脂、樹脂フィルムまたはプラスチック等の有機材料を基板570等に用いることができる。具体的には、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリイミド、ポリカーボネートまたはアクリル樹脂等の樹脂フィルムまたは樹脂板を、基板570等に用いることができる。
例えば、金属板、薄板状のガラス板または無機材料等の膜を樹脂フィルム等に貼り合わせた複合材料を基板570等に用いることができる。例えば、繊維状または粒子状の金属、ガラスもしくは無機材料等を樹脂フィルムに分散した複合材料を、基板570等に用いることができる。例えば、繊維状または粒子状の樹脂もしくは有機材料等を無機材料に分散した複合材料を、基板570等に用いることができる。
また、単層の材料または複数の層が積層された材料を、基板570等に用いることができる。例えば、基材と基材に含まれる不純物の拡散を防ぐ絶縁膜等が積層された材料を、基板570等に用いることができる。具体的には、ガラスとガラスに含まれる不純物の拡散を防ぐ酸化シリコン層、窒化シリコン層または酸化窒化シリコン層等から選ばれた一または複数の膜が積層された材料を、基板570等に用いることができる。または、樹脂と樹脂を透過する不純物の拡散を防ぐ酸化シリコン膜、窒化シリコン膜または酸化窒化シリコン膜等が積層された材料を、基板570等に用いることができる。
具体的には、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリイミド、ポリカーボネート若しくはアクリル樹脂等の樹脂フィルム、樹脂板または積層材料等を基板570等に用いることができる。
具体的には、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリアミド(ナイロン、アラミド等)、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリウレタン、アクリル樹脂、エポキシ樹脂もしくはシリコーン等のシロキサン結合を有する樹脂を含む材料を基板570等に用いることができる。
具体的には、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリエーテルサルフォン(PES)またはアクリル等を基板570等に用いることができる。または、シクロオレフィンポリマー(COP)、シクロオレフィンコポリマー(COC)等を用いることができる。
また、紙または木材などを基板570等に用いることができる。
例えば、可撓性を有する基板を基板570等に用いることができる。
なお、トランジスタまたは容量素子等を基板に直接形成する方法を用いることができる。また、例えば作製工程中に加わる熱に耐熱性を有する工程用の基板にトランジスタまたは容量素子等を形成し、形成されたトランジスタまたは容量素子等を基板570等に転置する方法を用いることができる。これにより、例えば可撓性を有する基板にトランジスタまたは容量素子等を形成できる。
《基板770》
例えば、基板570に用いることができる材料を基板770に用いることができる。例えば、基板570に用いることができる材料から選択された透光性を備える材料を、基板770に用いることができる。または、片側の表面に、例えば1μm以下の反射防止膜が形成された材料を基板770に用いることができる。具体的には、誘電体を3層以上、好ましくは5層以上、より好ましくは15層以上積層した材料を基板770に用いることができる。これにより、反射率を0.5%以下好ましくは0.08%以下に抑制することができる。または、基板570に用いることができる材料から選択された複屈折が抑制された材料を、基板770に用いることができる。
例えば、アルミノ珪酸ガラス、強化ガラス、化学強化ガラスまたはサファイア等を、表示パネルの使用者に近い側に配置される基板770に好適に用いることができる。これにより、使用に伴う表示パネルの破損や傷付きを防止することができる。
例えば、シクロオレフィンポリマー(COP)、シクロオレフィンコポリマー(COC)、トリアセチルセルロース(TAC)等の樹脂フィルムを、基板770に好適に用いることができる。これにより、重量を低減することができる。または、例えば、落下に伴う破損等の発生頻度を低減することができる。
また、例えば、厚さ0.7mm以下厚さ0.1mm以上の材料を基板770に用いることができる。具体的には、厚さを薄くするために研磨した基板を用いることができる。これにより、機能膜770Dを第1の表示素子750(i,j)に近づけて配置することができる。その結果、画像のボケを低減し、画像を鮮明に表示することができる。
《構造体KB1》
例えば、有機材料、無機材料または有機材料と無機材料の複合材料を構造体KB1等に用いることができる。これにより、所定の間隔を、構造体KB1等を挟む構成の間に設けることができる。
具体的には、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリシロキサン若しくはアクリル樹脂等またはこれらから選択された複数の樹脂の複合材料などを構造体KB1に用いることができる。また、感光性を有する材料を用いて形成してもよい。
《封止材705》
無機材料、有機材料または無機材料と有機材料の複合材料等を封止材705等に用いることができる。
例えば、熱溶融性の樹脂または硬化性の樹脂等の有機材料を、封止材705等に用いることができる。
例えば、反応硬化型接着剤、光硬化型接着剤、熱硬化型接着剤または/および嫌気型接着剤等の有機材料を封止材705等に用いることができる。
具体的には、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、イミド樹脂、PVC(ポリビニルクロライド)樹脂、PVB(ポリビニルブチラル)樹脂、EVA(エチレンビニルアセテート)樹脂等を含む接着剤を封止材705等に用いることができる。
《接合層505、接合層770B》
例えば、封止材705に用いることができる材料を接合層505または接合層770Bに用いることができる。
《絶縁膜521》
例えば、絶縁性の無機材料、絶縁性の有機材料または無機材料と有機材料を含む絶縁性の複合材料を、絶縁膜521等に用いることができる。
具体的には、無機酸化物膜、無機窒化物膜または無機酸化窒化物膜等またはこれらから選ばれた複数を積層した積層材料を、絶縁膜521等に用いることができる。例えば、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、酸化アルミニウム膜等またはこれらから選ばれた複数を積層した積層材料を含む膜を、絶縁膜521等に用いることができる。
具体的には、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリシロキサン若しくはアクリル樹脂等またはこれらから選択された複数の樹脂の積層材料もしくは複合材料などを絶縁膜521等に用いることができる。また、感光性を有する材料を用いて形成してもよい。なお、ポリイミドは熱的安定性、絶縁性、靱性、低誘電率、低熱膨張率、低吸湿性などの特性において優れた特性を備える。これにより、特にポリイミドを絶縁膜521等に好適に用いることができる。
これにより、例えば絶縁膜521と重なるさまざまな構造に由来する段差を平坦化することができる。
《光学素子560》
光学素子560は光軸Zを備える(図18(C)参照)。光軸Zは第1の領域560Aの可視光が供給される領域の中心および第3の領域560Cの中心を通る。また、第2の領域560Bは、光軸Zと直交する平面に対し45°以上の傾きθ、好ましくは75°以上85°以下の傾きθを有する傾斜部を備える。例えば、図示されている第2の領域560Bは光軸Zと直交する平面に対し約60°の傾きを全体に備える。
また、第2の領域560Bは、当該傾斜部を第1の領域560Aの可視光を供給される領域の端から0.05μm以上0.2μm以下の範囲に備える。なお、第1の領域560Aに第2の表示素子550(i,j)が接する場合、第1の領域560Aの可視光が供給される領域は、第2の表示素子550(i,j)の可視光を供給することができる領域の面積と等しい。例えば、図示されている第2の領域560Bの傾斜部は、第1の領域の可視光を供給される領域の端から距離dにある。
また、第1の領域560Aの可視光が供給される領域は、画素702(i,j)の面積の10%より大きい面積を備える(図18(D)参照)。
第3の領域560Cは、画素702(i,j)の面積の10%以下の面積を備える。
反射膜751Bは、画素702(i,j)の面積の70%以上の面積を備える。
第1の領域560Aの可視光が供給される領域の面積および反射膜751Bの面積の和は、画素702(i,j)の面積より大きい。
例えば、横27μm縦81μmの矩形の画素は、2187μmの面積を備える。第1の領域560Aの324μmの面積に可視光を供給する。また、第3の領域560Cは81μmの面積を備え、反射膜751Bは1894μmの面積を備える。
この構成において、第1の領域560Aの可視光が供給される領域の面積は、画素の面積の約14.8%に相当する。
反射膜751Bの面積は、画素の面積の約86.6%に相当する。
第1の領域560Aの可視光が供給される領域の面積および反射膜751Bの面積の和は、2218μmである。
これにより、第2の領域は、第1の領域にさまざまな角度で入射する光を集光することができる。その結果、利便性または信頼性に優れた新規な表示パネルを提供することができる。
なお、複数の材料を光学素子560に用いることができる。例えば、屈折率の差が0.2以下の範囲になるように選択された複数の材料を光学素子560に用いることができる。これにより、光学素子の内部における反射または散乱を抑制することができる。または、光の損失を抑制することができる。
また、さまざまな形状を光学素子560に用いることができる。例えば、円または多角形を光学素子560の光軸と直交する切断面の形状に用いることができる。または、平面または曲面を光学素子560の第2の領域560Bに用いることができる。
《被覆膜565》
単層の膜または積層膜を被覆膜565に用いることができる。例えば、透光性を備える膜および反射性を備える膜を積層した材料を被覆膜565に用いることができる。
例えば、酸化物膜、フッ化物膜、硫化物膜等の無機材料を、上記透光性を備える膜に用いることができる。
例えば、金属を、上記反射性を備える膜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565に用いることができる。例えば、銀およびパラジウム等を含む材料または銀および銅等を含む材料を反射膜に用いることができる。また、誘電体の多層膜を、上記反射性を備える膜に用いることができる。
《絶縁膜528》
例えば、絶縁膜521に用いることができる材料を絶縁膜528等に用いることができる。具体的には、厚さ1μmのポリイミドを含む膜を絶縁膜528に用いることができる。
《絶縁膜501B》
例えば、絶縁膜521に用いることができる材料を絶縁膜501Bに用いることができる。また、例えば、水素を供給する機能を備える材料を絶縁膜501Bに用いることができる。
具体的には、シリコンおよび酸素を含む材料と、シリコンおよび窒素を含む材料と、を積層した材料を、絶縁膜501Bに用いることができる。例えば、加熱等により水素を放出し、放出した水素を他の構成に供給する機能を備える材料を、絶縁膜501Bに用いることができる。具体的には、作製工程中に取り込まれた水素を加熱等により放出し、他の構成に供給する機能を備える材料を絶縁膜501Bに用いることができる。
例えば、原料ガスにシラン等を用いる化学気相成長法により形成されたシリコンおよび酸素を含む膜を、絶縁膜501Bに用いることができる。
具体的には、シリコンおよび酸素を含む厚さ200nm以上600nm以下の材料と、シリコンおよび窒素を含む厚さ200nm程度の材料と、を積層した材料を絶縁膜501Bに用いることができる。
《絶縁膜501C》
例えば、絶縁膜521に用いることができる材料を絶縁膜501Cに用いることができる。具体的には、シリコンおよび酸素を含む材料を絶縁膜501Cに用いることができる。これにより、画素回路または第2の表示素子等への不純物の拡散を抑制することができる。
例えば、シリコン、酸素および窒素を含む厚さ200nmの膜を絶縁膜501Cに用いることができる。
《配線、端子、導電膜》
導電性を備える材料を配線等に用いることができる。具体的には、導電性を備える材料を、信号線S1(j)、信号線S2(j)、走査線G1(i)、走査線G2(i)、配線CSCOM、導電膜ANO、端子519Bまたは導電膜511B等に用いることができる。
例えば、無機導電性材料、有機導電性材料、金属または導電性セラミックスなどを配線等に用いることができる。
具体的には、アルミニウム、金、白金、銀、銅、クロム、タンタル、チタン、モリブデン、タングステン、ニッケル、鉄、コバルト、パラジウムまたはマンガンから選ばれた金属元素などを、配線等に用いることができる。または、上述した金属元素を含む合金などを、配線等に用いることができる。特に、銅とマンガンの合金がウエットエッチング法を用いた微細加工に好適である。
具体的には、アルミニウム膜上にチタン膜を積層する二層構造、窒化チタン膜上にチタン膜を積層する二層構造、窒化チタン膜上にタングステン膜を積層する二層構造、窒化タンタル膜または窒化タングステン膜上にタングステン膜を積層する二層構造、チタン膜と、そのチタン膜上にアルミニウム膜を積層し、さらにその上にチタン膜を形成する三層構造等を配線等に用いることができる。
具体的には、酸化インジウム、インジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化物、酸化亜鉛、ガリウムを添加した酸化亜鉛などの導電性酸化物を、配線等に用いることができる。
具体的には、グラフェンまたはグラファイトを含む膜を配線等に用いることができる。
例えば、酸化グラフェンを含む膜を形成し、酸化グラフェンを含む膜を還元することにより、グラフェンを含む膜を形成することができる。還元する方法としては、熱を加える方法や還元剤を用いる方法等を挙げることができる。
例えば、金属ナノワイヤーを含む膜を配線等に用いることができる。具体的には、銀を含むナノワイヤーを用いることができる。
具体的には、導電性高分子を配線等に用いることができる。
なお、例えば、導電材料ACF1を用いて、端子519Bとフレキシブルプリント基板FPC1を電気的に接続することができる。
《第1の導電膜、第2の導電膜》
例えば、配線等に用いることができる材料を第1の導電膜または第2の導電膜に用いることができる。
また、電極751(i,j)または配線等を第1の導電膜に用いることができる。
また、スイッチSW1に用いることができるトランジスタのソース電極またはドレイン電極として機能する導電膜512Bまたは配線等を第2の導電膜に用いることができる。
《第1の表示素子750(i,j)》
例えば、光の反射または透過を制御する機能を備える表示素子を、第1の表示素子750(i,j)に用いることができる。例えば、液晶素子と偏光板を組み合わせた構成またはシャッター方式のMEMS表示素子、光干渉方式のMEMS表示素子等を用いることができる。反射型の表示素子を用いることにより、表示パネルの消費電力を抑制することができる。例えば、マイクロカプセル方式、電気泳動方式、エレクトロウエッティング方式などを用いる表示素子を、第1の表示素子750(i,j)に用いることができる。具体的には、反射型の液晶表示素子を第1の表示素子750(i,j)に用いることができる。
例えば、IPS(In−Plane−Switching)モード、TN(Twisted Nematic)モード、FFS(Fringe Field Switching)モード、ASM(Axially Symmetric aligned Micro−cell)モード、OCB(Optically Compensated Birefringence)モード、FLC(Ferroelectric Liquid Crystal)モード、AFLC(AntiFerroelectric Liquid Crystal)モードなどの駆動方法を用いて駆動することができる液晶素子を用いることができる。
また、例えば垂直配向(VA)モード、具体的には、MVA(Multi−Domain Vertical Alignment)モード、PVA(Patterned Vertical Alignment)モード、ECB(Electrically Controlled Birefringence)モード、CPA(Continuous Pinwheel Alignment)モード、ASV(Advanced Super−View)モードなどの駆動方法を用いて駆動することができる液晶素子を用いることができる。
第1の表示素子750(i,j)は、第1電極と、第2電極と、液晶材料を含む層と、を有する。液晶材料を含む層は、第1電極および第2電極の間の電圧を用いて配向を制御することができる液晶材料を含む。例えば、液晶材料を含む層の厚さ方向(縦方向ともいう)、縦方向と交差する方向(横方向または斜め方向ともいう)の電界を、液晶材料の配向を制御する電界に用いることができる。
《液晶材料を含む層753》
例えば、サーモトロピック液晶、低分子液晶、高分子液晶、高分子分散型液晶、強誘電性液晶、反強誘電性液晶等を、液晶材料を含む層に用いることができる。または、コレステリック相、スメクチック相、キュービック相、カイラルネマチック相、等方相等を示す液晶材料を用いることができる。または、ブルー相を示す液晶材料を用いることができる。
例えば、ネガ型の液晶材料を、液晶材料を含む層に用いることができる。
例えば、1.0×1013Ω・cm以上、好ましくは1.0×1014Ω・cm以上、さらに好ましくは1.0×1015Ω・cm以上の固有抵抗率を備える液晶材料を、液晶材料を含む層753に用いる。これにより、第1の表示素子750(i,j)の透過率の変動を抑制することができる。または、第1の表示素子750(i,j)のチラツキを抑制することができる。または、第1の表示素子750(i,j)の書き換える頻度を低減することができる。
《電極751(i,j)》
例えば、配線等に用いる材料を電極751(i,j)に用いることができる。具体的には、反射膜を電極751(i,j)に用いることができる。例えば、透光性を備える導電膜と、開口部を備える反射膜と、を積層した材料を電極751(i,j)に用いることができる。
《反射膜》
例えば、可視光を反射する材料を上記反射膜に用いることができる。具体的には、銀を含む材料を反射膜に用いることができる。例えば、銀およびパラジウム等を含む材料または銀および銅等を含む材料を反射膜に用いることができる。
反射膜は、例えば、液晶材料を含む層753を透過してくる光を反射する。これにより、第1の表示素子750を反射型の液晶素子にすることができる。また、例えば、表面に凹凸を備える材料を、反射膜に用いることができる。これにより、入射する光をさまざまな方向に反射して、白色の表示をすることができる。
反射膜は、第2の表示素子550(i,j)が射出する光を遮らない領域751Hが形成される形状を備える(図25(A)乃至図25(C)参照)。
例えば、単数または複数の開口部を備える形状を反射膜に用いることができる。具体的には、多角形、四角形、楕円形、円形または十字等の形状を領域751Hに用いることができる。また、細長い筋状、スリット状、市松模様状の形状を領域751Hに用いることができる。
反射膜の総面積に対する領域751Hの総面積の比の値が大きすぎると、第1の表示素子750(i,j)を用いた表示が暗くなってしまう。
また、反射膜の総面積に対する領域751Hの総面積の比の値が小さすぎると、第2の表示素子550(i,j)を用いた表示が暗くなってしまう。または、第2の表示素子550(i,j)の信頼性が損なわれてしまう場合がある。
例えば、画素702(i,j+1)に設けられた領域751Hは、画素702(i,j)に設けられた領域751Hを通る行方向(図中に矢印R1で示す方向)に延びる直線上に配設されない(図25(A)参照)。または、例えば、画素702(i+1,j)に設けられた領域751Hは、画素702(i,j)に設けられた領域751Hを通る、列方向(図中に矢印C1で示す方向)に延びる直線上に配設されない(図25(B)参照)。
例えば、画素702(i,j+2)に設けられた領域751Hは、画素702(i,j)に設けられた領域751Hを通る行方向に延びる直線上に配設される(図25(A)参照)。また、画素702(i,j+1)に設けられた領域751Hは、画素702(i,j)に設けられた領域751Hおよび画素702(i,j+2)に設けられた領域751Hの間において当該直線と直交する直線上に配設される。
または、例えば、画素702(i+2,j)に設けられた領域751Hは、画素702(i,j)に設けられた領域751Hを通る、列方向に延びる直線上に配設される(図25(B)参照)。また、例えば、画素702(i+1,j)に設けられた領域751Hは、画素702(i,j)に設けられた領域751Hおよび画素702(i+2,j)に設けられた領域751Hの間において当該直線と直交する直線上に配設される。
このように配置された光を遮らない領域に重なるように第2の表示素子を配設することにより、一の画素に隣接する他の画素の第2の素子を、一の画素の第2の表示素子から遠ざけることができる。または、一の画素に隣接する他の画素の第2の表示素子に、一の画素の第2の表示素子が表示する色とは異なる色を表示する表示素子を配設することができる。または、異なる色を表示する複数の表示素子を、隣接して配設する際に生じる難易度を軽減することができる。その結果、利便性または信頼性に優れた新規な表示パネルを提供することができる。
または、領域751Hが形成されるように、端部が短く切除されたような形状を反射膜に用いることができる(図25(C)参照)。具体的には、列方向(図中に矢印C1で示す方向)が短くなるように端部が切除された形状を用いることができる。
《電極752》
例えば、配線等に用いることができる材料を、電極752に用いることができる。例えば、配線等に用いることができる材料から選択された、透光性を備える材料を、電極752に用いることができる。
例えば、導電性酸化物、光が透過する程度に薄い金属膜または金属ナノワイヤー等を電極752に用いることができる。
具体的には、インジウムを含む導電性酸化物を電極752に用いることができる。または、厚さ1nm以上10nm以下の金属薄膜を電極752に用いることができる。また、銀を含む金属ナノワイヤーを電極752に用いることができる。
具体的には、酸化インジウム、インジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化物、酸化亜鉛、ガリウムを添加した酸化亜鉛、アルミニウムを添加した酸化亜鉛などを、電極752に用いることができる。
《配向膜AF1、配向膜AF2》
例えば、ポリイミド等を含む材料を配向膜AF1または配向膜AF2に用いることができる。具体的には、液晶材料が所定の方向に配向するようにラビング処理された材料または光配向技術を用いて形成された材料を用いることができる。
例えば、可溶性のポリイミドを含む膜を配向膜AF1または配向膜AF2に用いることができる。これにより、配向膜AF1または配向膜AF2を形成する際に必要とされる温度を低くすることができる。その結果、配向膜AF1または配向膜AF2を形成する際に他の構成に与える損傷を軽減することができる。
《着色膜CF1》
所定の色の光を透過する材料を着色膜CF1に用いることができる。これにより、着色膜CF1を例えばカラーフィルターに用いることができる。
例えば、青色の光を透過する材料、緑色の光を透過する材料または赤色の光を透過する材料を、着色膜CF1に用いることができる。これにより、着色膜CF1を透過する光のスペクトルの幅を狭くすることができ、表示を鮮やかにすることができる。
また、例えば、青色の光を吸収する材料、緑色の光を吸収する材料または赤色の光を吸収する材料を、着色膜CF1に用いることができる。具体的には、イエローの光を透過する材料、マゼンタの光を透過する材料またはシアンの光を透過する材料を、着色膜CF1に用いることができる。これにより、着色膜CF1に吸収される光のスペクトルの幅を狭くすることができ、表示を明るくすることができる。
《遮光膜BM》
例えば、光の透過を抑制する材料を遮光膜BMに用いることができる。これにより、遮光膜BMを例えばブラックマトリクスに用いることができる。
具体的には、顔料または染料を含む樹脂を遮光膜BMに用いることができる。例えば、カーボンブラックを分散した樹脂を遮光膜に用いることができる。
または、無機化合物、無機酸化物、複数の無機酸化物の固溶体を含む複合酸化物等を遮光膜BMに用いることができる。具体的には、黒色クロム膜、酸化第2銅を含む膜、塩化銅または塩化テルルを含む膜を遮光膜BMに用いることができる。
《絶縁膜771》
例えば、絶縁膜521に用いることができる材料を絶縁膜771に用いることができる。例えば、ポリイミド、エポキシ樹脂、アクリル樹脂等を絶縁膜771に用いることができる。または、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、酸化アルミニウム膜等またはこれらから選ばれた複数を積層した積層材料を含む膜を、絶縁膜771に用いることができる。
《機能膜770P、機能膜770D》
例えば、反射防止フィルム、偏光フィルム、位相差フィルム、光拡散フィルムまたは集光フィルム等を機能膜770Pまたは機能膜770Dに用いることができる。
具体的には、2色性色素を含む膜を機能膜770Pまたは機能膜770Dに用いることができる。または、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770Pまたは機能膜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、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。
具体的には、円偏光フィルムを機能膜770Pに用いることができる。また、光拡散フィルムを機能膜770Dに用いることができる。
《第2の表示素子550(i,j)》
例えば、光を射出する機能を備える表示素子を第2の表示素子550(i,j)に用いることができる。具体的には、有機エレクトロルミネッセンス素子、無機エレクトロルミネッセンス素子、発光ダイオードまたはQDLED(Quabtumn Dot LED)等を、第2の表示素子550(i,j)に用いることができる。
例えば、発光性の有機化合物を発光性の材料を含む層553(j)に用いることができる。
例えば、量子ドットを発光性の材料を含む層553(j)に用いることができる。これにより、半値幅が狭く、鮮やかな色の光を発することができる。
例えば、青色の光を射出するように積層された積層材料、緑色の光を射出するように積層された積層材料または赤色の光を射出するように積層された積層材料等を、発光性の材料を含む層553(j)に用いることができる。
例えば、信号線S2(j)に沿って列方向に長い帯状の積層材料を、発光性の材料を含む層553(j)に用いることができる。
また、例えば、白色の光を射出するように積層された積層材料を、発光性の材料を含む層553(j)に用いることができる。具体的には、青色の光を射出する蛍光材料を含む発光性の材料を含む層と、緑色および赤色の光を射出する蛍光材料以外の材料を含む層または黄色の光を射出する蛍光材料以外の材料を含む層と、を積層した積層材料を、発光性の材料を含む層553(j)に用いることができる。
例えば、配線等に用いることができる材料を電極551(i,j)に用いることができる。
例えば、配線等に用いることができる材料から選択された、可視光について透光性を有する材料を、電極551(i,j)に用いることができる。
具体的には、導電性酸化物またはインジウムを含む導電性酸化物、酸化インジウム、インジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化物、酸化亜鉛、ガリウムを添加した酸化亜鉛などを、電極551(i,j)に用いることができる。または、光が透過する程度に薄い金属膜を電極551(i,j)に用いることができる。または、光の一部を透過し、光の他の一部を反射する金属膜を電極551(i,j)に用いることができる。これにより、微小共振器構造を第2の表示素子550(i,j)に設けることができる。その結果、所定の波長の光を他の光より効率よく取り出すことができる。
例えば、配線等に用いることができる材料を電極552に用いることができる。具体的には、可視光について反射性を有する材料を、電極552に用いることができる。
《駆動回路GD》
シフトレジスタ等のさまざまな順序回路等を駆動回路GDに用いることができる。例えば、トランジスタMD、容量素子等を駆動回路GDに用いることができる。具体的には、スイッチSW1に用いることができるトランジスタまたはトランジスタMと同一の工程で形成することができる半導体膜を備えるトランジスタを用いることができる。
例えば、スイッチSW1に用いることができるトランジスタと異なる構成をトランジスタMDに用いることができる。
なお、トランジスタMと同一の構成を、トランジスタMDに用いることができる。
《トランジスタ》
例えば、同一の工程で形成することができる半導体膜を駆動回路および画素回路のトランジスタに用いることができる。
例えば、ボトムゲート型のトランジスタまたはトップゲート型のトランジスタなどを駆動回路のトランジスタまたは画素回路のトランジスタに用いることができる。
例えば、ポリシリコンを半導体膜に用いるトランジスタを利用することができる。これにより、アモルファスシリコンを半導体膜に用いたトランジスタを利用する画素回路と比較して、画素回路が画像信号を保持することができる時間を長くすることができる。具体的には、フリッカーの発生を抑制しながら、選択信号を30Hz未満、好ましくは1Hz未満より好ましくは一分に一回未満の頻度で供給することができる。その結果、情報処理装置の使用者に蓄積する疲労を低減することができる。また、駆動に伴う消費電力を低減することができる。
例えば、半導体膜508、導電膜504、導電膜512Aおよび導電膜512Bを備えるトランジスタをスイッチSW1に用いることができる(図21(A)参照)。なお、絶縁膜506は、半導体膜508および導電膜504の間に挟まれる領域を備える。
導電膜504は、半導体膜508と重なる領域を備える。導電膜504はゲート電極の機能を備える。絶縁膜506はゲート絶縁膜の機能を備える。
導電膜512Aおよび導電膜512Bは、半導体膜508と電気的に接続される。導電膜512Aはソース電極の機能またはドレイン電極の機能の一方を備え、導電膜512Bはソース電極の機能またはドレイン電極の機能の他方を備える。
例えば、タンタルおよび窒素を含む厚さ10nmの膜と、銅を含む厚さ300nmの膜と、を積層した導電膜を導電膜504に用いることができる。なお、銅を含む膜は、絶縁膜506との間に、タンタルおよび窒素を含む膜を挟む領域を備える。
例えば、シリコンおよび窒素を含む厚さ400nmの膜と、シリコン、酸素および窒素を含む厚さ200nmの膜と、を積層した材料を絶縁膜506に用いることができる。なお、シリコンおよび窒素を含む膜は、半導体膜508との間に、シリコン、酸素および窒素を含む膜を挟む領域を備える。
例えば、ポリシリコンで形成された厚さ25nmの膜を、半導体膜508に用いることができる。
例えば、タングステンを含む厚さ50nmの膜と、アルミニウムを含む厚さ400nmの膜と、チタンを含む厚さ100nmの膜と、を積層した導電膜を、導電膜512Aまたは導電膜512Bに用いることができる。なお、タングステンを含む膜は、半導体膜508と接する領域を備える。
<表示パネルの構成例4>
本発明の一態様の表示パネルの構成について、図27を参照しながら説明する。
図27は、本発明の一態様の表示パネルの構成を説明する図である。図27(A)は図18(A)に示す切断線Y1−Y2に相当する位置における画素の断面図であり、図27(B)は図27(A)に示す画素の一部の構成を説明する断面図である。
本構成例で説明する表示パネルの構成は、ゲスト・ホスト液晶モードを用いて駆動することができる液晶素子を第1の表示素子750(i,j)に用いる点が異なる他は、図19を参照しながら説明する表示パネルと同様の構成を備える。ここでは、異なる部分について詳細に説明し、同様の構成を用いることができる部分について上記の説明を援用する。
本実施の形態で説明する表示パネルは、ゲスト・ホスト液晶モードを用いて駆動することができる液晶素子を第1の表示素子750(i,j)に用いる。これにより、偏光板を用いることなく反射型の表示パネルを提供することができる。または、表示パネルの表示を明るくすることができる。
《液晶材料を含む層753》
例えば、ネマチック液晶、サーモトロピック液晶、低分子液晶、高分子液晶、高分子分散型液晶等を、液晶材料を含む層に用いることができる。または、コレステリック相等を示す液晶材料を用いることができる。または、ブルー相を示す液晶材料を用いることができる。
また、例えば、二色性色素を液晶材料を含む層753に用いることができる。なお、二色性色素を含む液晶材料をゲスト・ホスト液晶という。
具体的には、分子の長軸方向に大きな吸光度を備え、長軸方向と直交する短軸方向に小さな吸光度を備える材料を、二色性色素に用いることができる。好ましくは、10以上の二色性比を備える材料を二色性色素に用いることができ、より好ましくは、20以上の二色性比を備える材料を二色性色素に用いることができる。
例えば、アゾ系色素、アントラキノン系色素、ジオキサジン系色素等を、二色性色素に用いることができる。
また、ホモジニアス配向した二色性色素を含む二層の液晶層を、配向方向が互いに直交するように重ねた構造を、液晶材料を含む層に用いることができる。これにより、全方位について光を吸収しやすくすることができる。または、コントラストを高めることができる。
また、相転移型ゲスト・ホスト液晶や、ゲスト・ホスト液晶を含む液滴を高分子に分散した構造を、液晶材料を含む層753に用いることができる。
なお、本実施の形態は、本明細書で示す他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
(実施の形態5)
本実施の形態では、上記実施の形態に記載の画素10の回路構成例について図28乃至図30を用いて説明を行う。
液晶素子を駆動する画素の回路構成の一例について、図28(A)に示す。図28(A)に示す画素300は、トランジスタ301、容量素子302、および液晶素子303を有する。
本明細書等において、画素とは、例えば、明るさを制御できる要素一つ分を示すものとする。よって、一例としては、一画素とは、一つの色要素を示すものとし、その色要素一つで明るさを表現する。従って、そのときは、R(赤)G(緑)B(青)の色要素からなるカラー表示装置の場合には、画像の最小単位は、Rの画素とGの画素とBの画素との三画素から構成されるものとする。この場合、RGBのそれぞれの画素は副画素と呼び、RGBの画素を併せて画素と呼ぶ。
トランジスタ301のゲートは、ゲート線GLに接続される。トランジスタ301のソース又はドレインの一方は、ソース線SLに接続される。トランジスタ301のソース又はドレインの他方は、容量素子302および液晶素子303に接続される。
容量素子302の一方の電極は、トランジスタ301および液晶素子303に接続される。容量素子302の他方の電極は、容量線CSLに接続される。
液晶素子303の一方の電極は、トランジスタ301および容量素子302に接続される。液晶素子303の他方の電極は、共通電位線VCOML(コモン線)に接続される。
トランジスタ301は、オフ動作時(非導通状態時)にソースとドレインの間に流れる電流(オフ電流)を小さくすることが好ましい。例えば、チャネル形成領域を有する半導体層に低温ポリシリコンを適用したトランジスタとすることが好ましい。低温ポリシリコンを有するトランジスタは、チャネル長を長くすること、または2つのチャネル形成領域を有するトランジスタとし、当該トランジスタを同じゲートで駆動するダブルゲート構造とすることで、オフ電流を小さくすることができる。
次いで、発光素子を駆動する画素の回路構成の一例について、図28(B)、(C)に示す。図28(B)に示す画素310は、トランジスタ311、トランジスタ312、容量素子313、および発光素子314を有する。
トランジスタ311のゲートは、ゲート線GLに接続される。トランジスタ311のソース又はドレインの一方は、ソース線SLに接続される。トランジスタ301のソース又はドレインの他方は、トランジスタ312および容量素子313に接続される。
トランジスタ312のゲートは、トランジスタ311および容量素子313に接続される。トランジスタ312のソース又はドレインの一方は、アノード線ALに接続される。トランジスタ312のソース又はドレインの他方は、発光素子314に接続される。また図28(B)において、スイッチとして機能するトランジスタ311をnチャネル型、駆動トランジスタとして機能するトランジスタ312をpチャネル型として図示している。当該構成とすることで、電界効果移動度の高いnチャネル型をスイッチとして用い、駆動トランジスタのソース側の電圧をアノード線ALの電圧に設定できるため、安定した動作を図ることができる。
容量素子313の一方の電極は、トランジスタ311およびトランジスタ312に接続される。容量素子313の他方の電極は、容量線CSLに接続される。
発光素子314の一方の電極は、トランジスタ312に接続される。発光素子314の他方の電極は、カソード線CLに接続される。
トランジスタ311は、オフ動作時(非導通状態時)にソースとドレインの間に流れる電流(オフ電流)を小さくすることが好ましい。例えば、チャネル形成領域を有する半導体層に低温ポリシリコンを適用したトランジスタとすることが好ましい。低温ポリシリコンを有するトランジスタは、チャネル長を長くすること、または2つのチャネル形成領域を有するトランジスタとし、当該トランジスタを同じゲートで駆動するダブルゲート構造とすることで、オフ電流を小さくすることができる。
図28(C)では、図28(B)とは異なる回路構成を有する画素310Aを図示している。図28(C)に示す画素310Aは、トランジスタ311、トランジスタ312、容量素子313、および発光素子314の他、トランジスタ315を有する。図28(C)の回路構成とすることで、画素ごとによる、トランジスタの閾値電圧のばらつきを補正することができる。
オフ電流を小さくする構成とし、トランジスタ301、311のオフ状態を保持することで、画素300、310に書き込んだ画像データ(ビデオ電圧)を保持することができる。そのため、画素300、310への画像データを長期間保持することが可能になり、静止画像を表示している間、画像データのリフレッシュ頻度を少なくすることができる。すなわち、画素300、310はIDS駆動が可能になる。その結果、表示装置の消費電力を低減することが可能になる。加えて、タッチ検出時におけるS/N比の向上を図ることができる。
なお図28(A)では1つの画素に1つのトランジスタ及び1つの容量素子を備えた1T−1Cの回路構成、あるいは図28(B)では1つの画素に2つのトランジスタ及び1つの容量素子を備えた2T−1C構造の回路構成を示しているが、本実施の形態はこれに限定されない。1つの画素に3つ以上のトランジスタ及び2つ以上の容量素子を有する回路構成とすることもでき、別途の配線がさらに形成されて、多様な回路構成としてもよい。あるいは画素の回路構成にSRAM(Static RAM)を有する構成としてもよい。
一例として、液晶素子を駆動する画素の回路構成において、SRAMを有する回路構成について図29(A)に示す。図29(A)に示す画素320は、トランジスタ321、トランジスタ322、トランジスタ323、SRAM324、および液晶素子325を有する。
トランジスタ321のゲートは、ゲート線GLに接続される。トランジスタ321のソース又はドレインの一方は、ソース線SLに接続される。トランジスタ321のソース又はドレインの他方は、トランジスタ322およびSRAM324に接続される。
SRAM324は、pチャネル型とnチャネル型のトランジスタを2つずつ有している。pチャネル型トランジスタのソースは高電圧側電源線VDDLに接続される。nチャネル型トランジスタのソースは低電圧側電源線VSSLに接続される。図29(A)に図示するように、対になったpチャネルとnチャネル型のトランジスタのドレインは互いに接続され、もう一対のpチャネルとnチャネル型のトランジスタのゲートに接続される。SRAM324は、ソース線SLから書き込まれる入力信号と、当該入力信号の反転信号を別々の端子で保持する。SRAM324の入力信号を保持する端子を入力端子と、反転信号を保持する端子を反転入力端子という。
なおSRAM324は、1ビットの信号を保持することができる。多ビットの信号によってより多くの階調を表示させる場合、面積階調等の別の方式と組み合わせる構成とすればよい。または画素内に複数のSRAMを設け、デジタルアナログ変換回路等によってアナログ信号に変換し、多くの階調を表示させる構成としてもよい。
トランジスタ322のゲートは、トランジスタ321およびSRAM324の入力端子に接続される。トランジスタ322のソース又はドレインの一方は、信号線VLC1に接続される。トランジスタ322のソース又はドレインの他方は、トランジスタ323および液晶素子325に接続される。
トランジスタ323のゲートは、SRAM324の反転入力端子に接続される。トランジスタ323のソース又はドレインの一方は、信号線VLC2に接続される。トランジスタ323のソース又はドレインの他方は、トランジスタ322および液晶素子325に接続される。
液晶素子325の一方の電極は、トランジスタ322および323に接続される。液晶素子325の他方の電極は、信号線VCOMに接続される。
なお信号線VLC1および信号線VLC2には、異なる電圧が与えられる。SRAM324に保持される入力信号に応じていずれか一方の電圧が液晶素子325に与えられる。信号線VLC1および信号線VLC2の電圧を交互に液晶素子325に与えることで液晶素子325の反転駆動を行うことができる。
次いで発光素子を駆動する画素の回路構成において、SRAMを有する回路構成について図29(B)に示す。図29(B)に示す画素330は、トランジスタ331、トランジスタ332、SRAM333、および発光素子334を有する。
トランジスタ331のゲートは、ゲート線GLに接続される。トランジスタ331のソース又はドレインの一方は、ソース線SLに接続される。トランジスタ331のソース又はドレインの他方は、SRAM333に接続される。
SRAM333は、pチャネル型とnチャネル型のトランジスタを2つずつ有している。pチャネル型トランジスタのソースは高電圧側電源線VDDLに接続される。nチャネル型トランジスタのソースは低電圧側電源線VSSLに接続される。図29(B)に図示するように、対になったpチャネルとnチャネル型のトランジスタのドレインは互いに接続され、もう一対のpチャネルとnチャネル型のトランジスタのゲートに接続される。SRAM333は、ソース線SLから書き込まれる入力信号と、当該入力信号の反転信号を別々の端子で保持する。SRAM333の入力信号を保持する端子を入力端子と、反転信号を保持する端子を反転入力端子という。
なおSRAM333は、1ビットの信号を保持することができる。多ビットの信号によってより多くの階調を表示させる場合、面積階調等の別の方式と組み合わせる構成とすればよい。または画素内に複数のSRAMを設け、デジタルアナログ変換回路等によってアナログ信号に変換し、多くの階調を表示させる構成としてもよい。
トランジスタ332のゲートは、SRAM333の反転入力端子に接続される。トランジスタ332のソース又はドレインの一方は、アノード線ALに接続される。トランジスタ332のソース又はドレインの他方は、発光素子334に接続される。トランジスタ332のゲートは、SRAM333の入力端子に接続される構成でもよい。
発光素子334の一方の電極は、トランジスタ332に接続される。発光素子334の他方の電極は、カソード線CLに接続される。
画素320、330は、トランジスタ321、331でのオフ電流を小さくすることなく、書き込んだ画像データ(ビデオ電圧)を保持することができる。そのため、画素320、330への画像データを長期間保持することが可能になり、静止画像を表示している間、画像データのリフレッシュ頻度を少なくすることができる。すなわち、画素320、330はIDS駆動が可能になる。その結果、表示装置の消費電力を低減することが可能になる。加えて、タッチ検出時におけるS/N比の向上を図ることができる。
なお図29(A)では液晶素子325を駆動するための画素の回路構成にSRAM324を有する構成の一例を図示したが、その他の構成でもよい。例えば図30(A)に図示する画素340Aのようにトランジスタ321、SRAM324、および液晶素子325を有する回路構成とすることもできる。あるいは、図30(B)に図示する画素340Bのようにトランジスタ321、SRAM324、および液晶素子325を有する回路構成において、トランジスタ326をインバータループ内に追加することもできる。
なお図29(B)では発光素子334を駆動するための画素の回路構成にSRAM333を有する構成の一例を図示したが、その他の構成でもよい。例えば図30(C)に図示する画素350Aのようにトランジスタ331、SRAM333、および発光素子334を有する回路構成とすることもできる。あるいは、図30(D)に図示する画素350Bのようにトランジスタ331、SRAM333、および発光素子334を有する回路構成において、トランジスタ335をインバータループ内に追加することもできる。
なお、本実施の形態は、本明細書で示す他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
(実施の形態6)
本実施の形態では、上記実施の形態に記載の表示装置50の構成例について図31乃至図37を用いて説明を行う。
図31乃至図33に、表示装置50の断面模式図を示す。なお、図31乃至図33に示す断面模式図は、タッチセンサの動作を説明する上で必要な構成要素のみが描かれている。例えば、基板411上にトランジスタなどの素子が設けられる場合もあるが、ここでは省略することにする。
図31(A)に示す表示装置50は、基板411、基板412、FPC413、配線414、液晶素子420、着色膜431、電極441等を有する。
液晶素子420は、電極421、電極422及び液晶423により構成される。電極421上には絶縁膜424を介して電極422が配置されている。電極421は液晶素子420のコモン電極として機能し、電極422は画素電極として機能する。
電極421および電極422は、液晶423の厚さ方向(図中A1‐A2方向)と交差する電界を形成するように配置される。液晶423としては、IPS(In−Plane−Switching)モード、FFS(Fringe Field Switching)モード、またはVA−IPS(Vertical Alignment In−Plane−Switching)モードで動作する液晶材料を用いることができる。
タッチセンサは、基板412側に設けられた電極441と、液晶素子420の一対の電極の一方として機能する電極421との間に形成される容量を利用して検出することができる。
電極441は基板412の表示面側(基板411と反対側)の面に設けられる。また、電極441は、基板412側に設けられたFPC443と電気的に接続される。電極421は、配線414を介して基板411側に取り付けられたFPC413と電気的に接続する。
図31(A)に示す表示装置50は、電極421を画素電極、電極422をコモン電極とし、電極441と電極422との間に形成される容量を利用して、タッチ検出を行ってもよい。その場合の模式図を図31(B)に示す。
図31(A)に示す表示装置50は、電極441を基板412と液晶423の間に設けてもよい。その場合の模式図を図31(C)に示す。
図31(B)に示す表示装置50は、電極441を基板412と液晶423の間に設けてもよい。その場合の模式図を図31(D)に示す。
図31(A)乃至図31(D)に示す構成とすることで、液晶素子420の一方の電極を、タッチセンサの一対の電極の一方と兼ねることができる。よって、工程を簡略化することができ、製造コストを低減することができる。
図31(A)に示す表示装置50は、電極441およびFPC443を設けない構成でもよい。その場合の模式図を図32(A)に示す。
図32(A)において、液晶素子420のコモン電極として機能する電極421a及び電極421bが、タッチセンサの一対の電極としても機能する。
図32(A)に示す表示装置50は、電極422をコモン電極としてもよい。その場合の模式断面図を図32(B)に示す。図32(B)において、電極422a及び電極422bが、タッチセンサの一対の電極として機能する。
図32(A)または図32(B)に示す構成とすることで、タッチセンサの一対の電極の両方を、液晶素子420の一方の電極で兼ねることができる。よって、図31(A)、(B)の場合よりも、より工程を簡略化することができる。
図31(A)に示す表示装置50は、電極441だけでタッチセンサの一対の電極を形成してもよい。その場合の断面模式図を図33(A)に示す。
図33(A)において、基板412上に設けられた電極441a及び電極441bが、タッチセンサの一対の電極として機能する。
図33(A)に示す表示装置50は、電極441aおよび電極441bを基板412と液晶423の間に設けてもよい。その場合の断面模式図を図33(B)に示す。
図33(A)または図33(B)の場合、電極441a及び電極441bは、液晶素子420の電極(電極421、電極422)から遠ざけられている。そのため、電極441aと電極441bが形成する電界と、液晶素子420が形成する電界が干渉することはない。また、電極441a及び電極441bは、基板411上に形成された配線やトランジスタなど、ノイズの発生源となり得るものから遠ざけられている。そのため、図33(A)または図33(B)に示す表示装置50は、タッチ検出の感度を高めることができる。
図33(A)または図33(B)のようにタッチセンサの電極を設けた場合、液晶423として、基板411に対して垂直方向に電界を印加することで表示を行う液晶を用いることができる。その場合の断面模式図を図34(A)、(B)に示す。
図34(A)、(B)において、液晶423を上下に挟むように、電極421および電極422が設けられている。この場合も、電極441aと電極441bが形成する電界と、液晶素子420が形成する電界が干渉することはない。液晶423として、TN(Twisted Nematic)モード、VA(Vertical Alignment))モード、MVA(Multi−Domain Vertical Alignment)モード、OCB(Optically Compensated Birefringence)モードなどを用いることができる。
図33(A)または図33(B)のようにタッチセンサの電極を設けた場合、表示素子としてEL素子を用いることができる。その場合の断面模式図を図35(A)乃至(C)に示す。
図35(A)に示す表示装置50は、図33(A)に示す液晶素子420を、EL素子463に置き替えたものである。同様に、図35(B)に示す表示装置50は、図33(B)に示す液晶素子420を、EL素子463に置き替えたものである。
図35(A)、(B)において、EL素子463は、電極464、EL層465、電極466を有する。電極464は、EL素子463の陽極または陰極の一方としての機能を有し、電極466は、EL素子463の陽極または陰極の他方としての機能を有する。また、電極466は反射膜としての機能を有し、電極464は可視光を透過する機能を有する。EL層465は発光層を有し、電極464と電極466の間に電圧を印加すると、EL層465に電流が流れ、EL層465が発光する。EL層465が呈する光は、着色膜431及び基板412を介して、外部に取り出される。
図35(A)、(B)に示す表示装置50は、電極441aおよび電極441bを基板411に設けてもよい。その場合の断面模式図を図35(C)に示す。この場合、電極464は反射膜としての機能を有し、電極466は可視光を透過する機能を有する。EL層465が呈する光は、着色膜431及び基板411を介して、外部に取り出される。なお、図35(C)において、電極441aおよび電極441bは、基板411とEL素子463の間に設けてもよい。
図35(A)乃至(C)において、電極441aと電極441bが形成する電界は、EL素子463によって遮られることはない。そのため、タッチセンサは、感度の高いタッチ検出を行うことができる。
次に、図36および図37を用いて表示装置50のより具体的な構成例について説明を行う。
図36に示す断面図は、図32(A)に示す表示装置50の断面模式図をより詳細に説明した図である。
図36に示す表示装置は電極625を有しており、電極625はFPC413が有する端子と、異方性導電層626を介して、電気的に接続されている。また、電極625は、絶縁層624に形成された開口において配線414と電気的に接続されている。電極625は、第1の電極422と同じ導電層から形成されている。
また、第1の基板411上に設けられた画素10とゲートドライバ62は、トランジスタを複数有しており、図36では、画素10に含まれるトランジスタ601と、ゲートドライバ62に含まれるトランジスタ602とを例示している。図36では、トランジスタ601およびトランジスタ602上に、絶縁層624が設けられている。
《トランジスタ601、602》
トランジスタ601およびトランジスタ602は、基板411上に絶縁層621が設けられ、絶縁層621上に半導体層612が設けられ、半導体層612上に絶縁層622が設けられ、絶縁層622上に電極617が設けられている。また、半導体層612と接するように電極610および電極611が設けられている。電極610及び電極611は、配線414と同じ導電層で形成されている。
トランジスタ601およびトランジスタ602において、電極617はゲート電極(トップゲート)としての機能を有し、電極610はソース電極またはドレイン電極の一方としての機能を有し、電極611はソース電極またはドレイン電極の他方としての機能を有する。
トランジスタ601及びトランジスタ602はトップゲートの他、バックゲートを有することで、オン電流を増大させる構成とすることもできる。また、トランジスタの閾値を制御することができる。
トランジスタ601およびトランジスタ602において、半導体層612はチャネル形成領域としての機能を有する。半導体層612として、ポリシリコンなどを用いればよい。
ポリシリコンは、スパッタ法、LPCVD法、またはプラズマCVD法等によりアモルファスシリコン膜を形成した後、結晶化処理(レーザー結晶化法、熱結晶化法、またはニッケルなどの触媒を用いた熱結晶化法等)によって結晶化を行った結晶構造を有する。
トランジスタ601、602としてPSトランジスタを用いることで、トランジスタ601、602は、オフ状態における電流値(オフ電流値)を低くするとともに、オン状態における電流値(オン電流値)を大きくすることができる。よって、画像信号等の電気信号の保持時間を長くすることができ、画像信号等のデータの書き込み時間を短くできる。よって、リフレッシュ動作の頻度を少なくすることができるため、消費電力を抑制する効果を奏する。
《液晶素子420》
図36は、表示素子として液晶素子を用いた液晶表示パネルの一例である。図36において、表示素子である液晶素子420は、第1の電極422、第2の電極421、及び液晶423を含む。なお、液晶423を挟持するように配向膜631、配向膜632が設けられている。第2の電極421は、液晶材料を含む層の厚さ方向と交差する方向の電界を、第1の電極422との間に形成するように配置される。
例えば、液晶423として、FFSモード、VA−IPSモード、IPSモード、で動作する液晶材料を用いることができる。
《基板411》
有機材料、無機材料または有機材料と無機材料等の複合材料等を基板411等に用いることができる。例えば、ガラス、セラミックス、金属等の無機材料を基板411等に用いることができる。
具体的には、無アルカリガラス、ソーダ石灰ガラス、カリガラス、クリスタルガラス、アルミノ珪酸ガラス、強化ガラス、化学強化ガラス、石英またはサファイア等を、基板411等に用いることができる。具体的には、無機酸化物膜、無機窒化物膜または無機酸窒化物膜等を、基板411等に用いることができる。例えば、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、酸化アルミニウム膜等を、基板411等に用いることができる。ステンレス・スチールまたはアルミニウム等を、基板411等に用いることができる。
例えば、シリコンや炭化シリコンからなる単結晶半導体基板、多結晶半導体基板、シリコンゲルマニウム等の化合物半導体基板、SOI基板等を基板411等に用いることができる。これにより、半導体素子を基板411等に形成することができる。
例えば、樹脂、樹脂フィルムまたはプラスチック等の有機材料を基板411等に用いることができる。具体的には、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリイミド、ポリカーボネートまたはアクリル樹脂等の樹脂フィルムまたは樹脂板を、基板411等に用いることができる。
例えば、金属板、薄板状のガラス板または無機材料等の膜を樹脂フィルム等に貼り合わせた複合材料を基板411等に用いることができる。例えば、繊維状または粒子状の金属、ガラスもしくは無機材料等を樹脂フィルムに分散した複合材料を、基板411等に用いることができる。例えば、繊維状または粒子状の樹脂もしくは有機材料等を無機材料に分散した複合材料を、基板411等に用いることができる。
また、単層の材料または複数の層が積層された材料を、基板411等に用いることができる。例えば、基材と基材に含まれる不純物の拡散を防ぐ絶縁膜等が積層された材料を、基板411等に用いることができる。具体的には、ガラスとガラスに含まれる不純物の拡散を防ぐ酸化シリコン層、窒化シリコン層または酸化窒化シリコン層等から選ばれた一または複数の膜が積層された材料を、基板411等に用いることができる。または、樹脂と樹脂を透過する不純物の拡散を防ぐ酸化シリコン膜、窒化シリコン膜または酸化窒化シリコン膜等が積層された材料を、基板411等に用いることができる。
具体的には、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリイミド、ポリカーボネート若しくはアクリル樹脂等の樹脂フィルム、樹脂板または積層材料等を基板411等に用いることができる。
具体的には、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリアミド(ナイロン、アラミド等)、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリウレタン、アクリル樹脂、エポキシ樹脂もしくはシリコーン等のシロキサン結合を有する樹脂を含む材料を基板411等に用いることができる。
具体的には、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリエーテルサルフォン(PES)またはアクリル樹脂等を基板411等に用いることができる。または、シクロオレフィンポリマー(COP)、シクロオレフィンコポリマー(COC)等を用いることができる。
また、紙または木材などを基板411等に用いることができる。
例えば、可撓性を有する基板を基板411等に用いることができる。
なお、トランジスタまたは容量素子等を基板に直接形成する方法を用いることができる。また、例えば作製工程中に加わる熱に耐熱性を有する工程用の基板にトランジスタまたは容量素子等を形成し、形成されたトランジスタまたは容量素子等を基板411等に転置する方法を用いることができる。これにより、例えば可撓性を有する基板にトランジスタまたは容量素子等を形成できる。
《基板412》
例えば、基板411に用いることができる材料を基板412に用いることができる。例えば、基板411に用いることができる材料から選択された透光性を備える材料を、基板412に用いることができる。または、片側の表面に、例えば1μm以下の反射防止膜が形成された材料を基板412に用いることができる。具体的には、誘電体を3層以上、好ましくは5層以上、より好ましくは15層以上積層した材料を基板412に用いることができる。これにより、反射率を0.5%以下好ましくは0.08%以下に抑制することができる。または、基板411に用いることができる材料から選択された複屈折が抑制された材料を、基板412に用いることができる。
例えば、アルミノ珪酸ガラス、強化ガラス、化学強化ガラスまたはサファイア等を、表示パネルの使用者に近い側に配置される基板412に好適に用いることができる。これにより、使用に伴う表示パネルの破損や傷付きを防止することができる。
例えば、シクロオレフィンポリマー(COP)、シクロオレフィンコポリマー(COC)、トリアセチルセルロース(TAC)等の樹脂フィルムを、基板412に好適に用いることができる。これにより、重量を低減することができる。または、例えば、落下に伴う破損等の発生頻度を低減することができる。
《着色膜431、遮光膜630、絶縁層629》
基板412の基板411側の面には、着色膜431、遮光膜630、絶縁層629等が設けられている。
着色膜431は、所定の色の光を透過する機能を有する。すなわち、着色膜431はカラーフィルタとしての機能を有する。
遮光膜630は光の透過を抑制する機能を有する。すなわち、遮光膜630はブラックマトリクスとしての機能を有する。具体的には、顔料または染料を含む樹脂を遮光膜630に用いることができる。例えば、カーボンブラックを分散した樹脂を遮光膜630に用いることができる。または、無機化合物、無機酸化物、複数の無機酸化物の固溶体を含む複合酸化物等を遮光膜630に用いることができる。具体的には、黒色クロム膜、酸化第2銅を含む膜、塩化銅または塩化テルルを含む膜を遮光膜630に用いることができる。
絶縁層629は、着色膜431、遮光膜630等に含まれる不純物が液晶423に拡散することを防ぐオーバーコートとしての機能を有する。また、着色膜431および遮光膜630に基づく凹凸を平坦にする機能を有する。
《その他の構成要素》
スペーサ633は絶縁層を選択的にエッチングすることで得られる柱状のスペーサであり、絶縁層629と絶縁層624との間の距離(セルギャップ)を制御するために設けられている。なお球状のスペーサを用いていても良い。
シール材627には、ガラスフリットなどのガラス材料や、二液混合型の樹脂などの常温で硬化する硬化樹脂、光硬化性の樹脂、熱硬化性の樹脂などの樹脂材料を用いることができる。また、シール材627に乾燥剤が含まれていてもよい。
必要に応じて、基板412に偏光板、又は円偏光板(楕円偏光板を含む)、位相差板などの光学フィルムを適宜設けてもよい。また、偏光板又は円偏光板に反射防止膜を設けてもよい。例えば、表面の凹凸により反射光を拡散し、映り込みを低減できるアンチグレア処理を施すことができる。
図37に示す断面図は、図35(B)に示す表示装置50の断面模式図をより詳細に説明した図である。なお、図36と図37で重複する部分は符号を同じくし、説明を省略する。
図37は、表示素子としてEL素子などの発光素子を用いた表示パネルの一例である。以下、EL素子463は有機EL素子として説明を行う。
《EL素子463》
図37において、EL素子463は、画素10に設けられたトランジスタ601と電気的に接続している。なおEL素子463の構成は、第1の電極466、EL層465、第2の電極464の積層構造であるが、この構成に限定されない。EL素子463から取り出す光の方向などに合わせて、EL素子463の構成は適宜変えることができる。
隔壁661は、有機絶縁材料、又は無機絶縁材料を用いて形成する。特に感光性の樹脂材料を用い、第1の電極466上に開口部を形成し、その開口部の側面が連続した曲率を持って形成される傾斜面となるように形成することが好ましい。
EL層465は、単数の層で構成されていても、複数の層が積層されるように構成されていてもどちらでも良い。
また、EL素子463をマイクロキャビティ構造とすることで、色純度の高い光を取り出すことができる。また、マイクロキャビティ構造とカラーフィルタを組み合わせることで、映り込みが低減し、表示画像の視認性を高めることができる。
第1の電極466、第2の電極464は、酸化タングステンを含むインジウム酸化物、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、酸化チタンを含むインジウム酸化物、インジウム錫酸化物、酸化チタンを含むインジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化物、酸化ケイ素を添加したインジウム錫酸化物などの透光性を有する導電性材料を用いることができる。
また、第1の電極466、第2の電極464はタングステン(W)、モリブデン(Mo)、ジルコニウム(Zr)、ハフニウム(Hf)、バナジウム(V)、ニオブ(Nb)、タンタル(Ta)、クロム(Cr)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、チタン(Ti)、白金(Pt)、アルミニウム(Al)、銅(Cu)、銀(Ag)などの金属、またはその合金、もしくはその金属窒化物から一種以上を用いて形成することができる。
また、第1の電極466、第2の電極464として、導電性高分子(導電性ポリマーともいう)を含む導電性組成物を用いて形成することができる。導電性高分子としては、いわゆるπ電子共役系導電性高分子を用いることができる。例えば、ポリアニリンまたはその誘導体、ポリピロールまたはその誘導体、ポリチオフェンまたはその誘導体、もしくは、アニリン、ピロールおよびチオフェンの2種以上からなる共重合体またはその誘導体等が挙げられる。
EL素子463が光を外部に取り出すため、少なくとも第1の電極466または第2の電極464の一方が透明であればよい。図37は、基板412から光を取り出すため、第2の電極464が透明であることが好ましい。
EL素子463に酸素、水素、水分、二酸化炭素等が侵入しないように、第2の電極464および隔壁661上に保護層を形成してもよい。保護層としては、窒化シリコン、窒化酸化シリコン、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸化窒化アルミニウム、窒化酸化アルミニウム、DLC(Diamond Like Carbon)などを形成することができる。また、第1の基板411、第2の基板412、及びシール材627によって封止された空間には充填材628が設けられ密封されている。このように、外気に曝されないように気密性が高く、脱ガスの少ない保護フィルム(貼り合わせフィルム、紫外線硬化樹脂フィルム等)やカバー材でパッケージング(封入)することが好ましい。
充填材628としては窒素やアルゴンなどの不活性な気体の他に、紫外線硬化樹脂または熱硬化樹脂を用いることができ、PVC(ポリビニルクロライド)、アクリル樹脂、ポリイミド、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、PVB(ポリビニルブチラル)またはEVA(エチレンビニルアセテート)などを用いることができる。また、充填材628に乾燥剤が含まれていてもよい。
《その他の構成要素》
基板412の基板411側の面には、着色膜431、遮光膜630、配線634、配線662、電極441a、電極441b、絶縁層663、等が設けられている。また、配線634はFPC443が有する端子と、異方性導電層654を介して、電気的に接続されている。
配線634と電極441a、441bは、同じ導電性材料を用いて同時に形成される。
図36と同様に、必要に応じて、基板412に偏光板、又は円偏光板(楕円偏光板を含む)、位相差板などの光学フィルムを適宜設けてもよい。また、偏光板又は円偏光板に反射防止膜を設けてもよい。例えば、表面の凹凸により反射光を拡散し、映り込みを低減できるアンチグレア処理を施すことができる。
なお、本実施の形態は、本明細書で示す他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
(実施の形態7)
本実施の形態では、上記実施の形態に記載の表示装置を適用することが可能な情報処理装置について、図38および図39を参照しながら説明する。
図38および図39は、本発明の一態様の情報処理装置の構成を説明する図である。図38(A)は情報処理装置のブロック図であり、図38(B)乃至図38(E)は情報処理装置の構成を説明する斜視図である。また、図39(A)乃至図39(E)は情報処理装置の構成を説明する斜視図である。
<情報処理装置>
本実施の形態で説明する情報処理装置5200Bは、演算装置5210と、入出力装置5220とを、有する(図38(A)参照)。
演算装置5210は、操作情報を供給される機能を備え、操作情報に基づいて画像情報を供給する機能を備える。
入出力装置5220は、表示部5230、入力部5240、検知部5250、通信部5290、操作情報を供給する機能および画像情報を供給される機能を備える。また、入出力装置5220は、検知情報を供給する機能、通信情報を供給する機能および通信情報を供給される機能を備える。
入力部5240は操作情報を供給する機能を備える。例えば、入力部5240は、情報処理装置5200Bの使用者の操作に基づいて操作情報を供給する。
具体的には、キーボード、ハードウェアボタン、ポインティングデバイス、タッチセンサ、音声入力装置、視線入力装置などを、入力部5240に用いることができる。
表示部5230は表示パネルおよび画像情報を表示する機能を備える。例えば、上記実施の形態に記載の表示装置50を表示部5230に用いることができる。
検知部5250は検知情報を供給する機能を備える。例えば、情報処理装置が使用されている周辺の環境を検知して、検知情報として供給する機能を備える。
具体的には、照度センサ、撮像装置、姿勢検出装置、圧力センサ、人感センサなどを検知部5250に用いることができる。
通信部5290は通信情報を供給される機能および供給する機能を備える。例えば、無線通信または有線通信により、他の電子機器または通信網と接続する機能を備える。具体的には、無線構内通信、電話通信、近距離無線通信などの機能を備える。
《情報処理装置の構成例1.》
例えば、円筒状の柱などに沿った外形を表示部5230に適用することができる(図38(B)参照)。また、使用環境の照度に応じて、表示方法を変更する機能を備える。また、人の存在を検知して、表示内容を変更する機能を備える。これにより、例えば、建物の柱に設置することができる。または、広告または案内等を表示することができる。または、デジタル・サイネージ等に用いることができる。
《情報処理装置の構成例2.》
例えば、使用者が使用するポインタの軌跡に基づいて画像情報を生成する機能を備える(図38(C)参照)。具体的には、対角線の長さが20インチ以上、好ましくは40インチ以上、より好ましくは55インチ以上の表示パネルを用いることができる。または、複数の表示パネルを並べて1つの表示領域に用いることができる。または、複数の表示パネルを並べてマルチスクリーンに用いることができる。これにより、例えば、電子黒板、電子掲示板、電子看板等に用いることができる。
《情報処理装置の構成例3.》
例えば、使用環境の照度に応じて、表示方法を変更する機能を備える(図38(D)参照)。これにより、例えば、スマートウオッチの消費電力を低減することができる。または、例えば、晴天の屋外等の外光の強い環境においても好適に使用できるように、画像をスマートウオッチに表示することができる。
《情報処理装置の構成例4.》
表示部5230は、例えば、筐体の側面に沿って緩やかに曲がる曲面を備える(図38(E)参照)。または、表示部5230は表示パネルを備え、表示パネルは、例えば、前面、側面および上面に表示する機能を備える。これにより、例えば、携帯電話の前面だけでなく、側面および上面に画像情報を表示することができる。
《情報処理装置の構成例5.》
例えば、使用環境の照度に応じて、表示方法を変更する機能を備える(図39(A)参照)。これにより、スマートフォンの消費電力を低減することができる。または、例えば、晴天の屋外等の外光の強い環境においても好適に使用できるように、画像をスマートフォンに表示することができる。
《情報処理装置の構成例6.》
例えば、使用環境の照度に応じて、表示方法を変更する機能を備える(図39(B)参照)。これにより、晴天の日に屋内に差し込む強い外光が当たっても好適に使用できるように、映像をテレビジョンシステムに表示することができる。
《情報処理装置の構成例7.》
例えば、使用環境の照度に応じて、表示方法を変更する機能を備える(図39(C)参照)。これにより、例えば、晴天の屋外等の外光の強い環境においても好適に使用できるように、画像をタブレットコンピュータに表示することができる。
《情報処理装置の構成例8.》
例えば、使用環境の照度に応じて、表示方法を変更する機能を備える(図39(D)参照)。これにより、例えば、晴天の屋外等の外光の強い環境においても好適に閲覧できるように、被写体をデジタルカメラに表示することができる。
《情報処理装置の構成例9.》
例えば、使用環境の照度に応じて、表示方法を変更する機能を備える(図39(E)参照)。これにより、例えば、晴天の屋外等の外光の強い環境においても好適に使用できるように、画像をパーソナルコンピュータに表示することができる。
なお、本実施の形態は、本明細書で示す他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
A1 領域
ACF1 導電材料
AF1 配向膜
AF2 配向膜
C1 矢印
C1 容量素子
C2 容量素子
CF1 着色膜
CLIN1 入力端子
CLIN3 入力端子
CLK1 クロック信号
CLK4 クロック信号
G1 走査線
G2 走査線
KB1 構造体
OUT_n 出力端子
OUT_1 出力端子
P1 期間
P2 期間
Pt2 期間
PWC1 パルス幅制御信号
PWC4 パルス幅制御信号
R1 矢印
S1 信号線
S2 信号線
SW1 スイッチ
SW2 スイッチ
VCOM1 配線
VCOM2 導電膜
X0 隣接部
X1−X2 切断線
X3−X4 切断線
X5−X6 切断線
X7−X8 切断線
X9−X10 切断線
Y1−Y2 切断線
10 画素
50 表示装置
60 表示ユニット
61 画素アレイ
62 ゲートドライバ
63 ゲートドライバ
64 ソースドライバIC
64a ソースドライバIC
64d ソースドライバIC
70 タッチセンサユニット
71 センサアレイ
72 タッチセンサIC
80 アプリケーションプロセッサ
90 タブレット型情報端末
91 表示領域
92 イラスト
93 枠
94 枠
95 スタイラス
100 回路
101 トランジスタ
109 トランジスタ
110 回路
111 トランジスタ
113 トランジスタ
120 回路
121 トランジスタ
123 トランジスタ
300 画素
301 トランジスタ
302 容量素子
303 液晶素子
310 画素
310A 画素
311 トランジスタ
312 トランジスタ
313 容量素子
314 発光素子
315 トランジスタ
320 画素
321 トランジスタ
322 トランジスタ
323 トランジスタ
324 SRAM
325 液晶素子
326 トランジスタ
330 画素
331 トランジスタ
332 トランジスタ
333 SRAM
334 発光素子
335 トランジスタ
340A 画素
340B 画素
350A 画素
350B 画素
402 駆動回路
403 検出回路
404 容量
411 基板
412 基板
413 FPC
414 配線
420 液晶素子
421 電極
421a 電極
421b 電極
422 電極
422a 電極
422b 電極
423 液晶
424 絶縁膜
431 着色膜
441 電極
441a 電極
441b 電極
443 FPC
463 EL素子
464 電極
465 EL層
466 電極
475 検知素子
501B 絶縁膜
501C 絶縁膜
504 導電膜
505 接合層
506 絶縁膜
508 半導体膜
511B 導電膜
512A 導電膜
512B 導電膜
516 絶縁膜
518 絶縁膜
519B 端子
520 機能層
521 絶縁膜
521A 絶縁膜
521B 絶縁膜
521C 絶縁膜
522 接続部
528 絶縁膜
530 画素回路
631 配向膜
632 配向膜
550 表示素子
551 電極
552 電極
553 層
560 光学素子
560A 領域
560B 領域
560C 領域
565 被覆膜
570 基板
591A 開口部
592B 開口部
601 トランジスタ
602 トランジスタ
610 電極
611 電極
612 半導体層
617 電極
621 絶縁層
622 絶縁層
624 絶縁層
625 電極
626 異方性導電層
627 シール材
628 充填材
629 絶縁層
630 遮光膜
633 スペーサ
634 配線
654 異方性導電層
661 隔壁
662 配線
663 絶縁層
700 表示ユニット
702 画素
703 画素
705 封止材
720 機能層
750 表示素子
751 電極
751B 反射膜
751H 領域
752 電極
753 層
770 基板
770B 接合層
770D 機能膜
770P 機能膜
770PA 機能膜
770PB 機能膜
771 絶縁膜
771A 絶縁膜
771B 絶縁膜
801 制御回路
802 ドライバ
803 フレームメモリ
804 フレームメモリ
806 ゲートドライバ信号生成回路
807 ゲートドライバ信号生成回路
810 タイミングコントローラ
5200B 情報処理装置
5210 演算装置
5220 入出力装置
5230 表示部
5240 入力部
5250 検知部
5290 通信部

Claims (5)

  1. 複数の画素と、
    ゲートドライバと、
    タッチセンサユニットと、を有する表示装置の動作方法において、
    第1の期間と、
    第2の期間と、を有し、
    前記第1の期間において、前記タッチセンサユニットがタッチを検出し、
    前記第2の期間において、前記タッチセンサユニットがタッチの検出を停止し、
    前記画素は、反射素子と、発光素子と、を有し、
    前記ゲートドライバは、前記第2の期間において、前記複数の画素のうち、一部の画素に信号を供給し、残りの画素には信号を供給しないことを特徴とする表示装置の動作方法。
  2. 請求項1において、
    前記第1の期間および前記第2の期間は、1フレーム期間に含まれることを特徴とする表示装置の動作方法。
  3. 請求項1または請求項2において、
    前記複数の画素は、チャネル形成領域にポリシリコンを有するトランジスタを含むことを特徴とする表示装置の動作方法。
  4. 請求項1乃至請求項3のいずれか一において、
    前記複数の画素は、SRAMを有する回路構成であることを特徴とする表示装置の動作方法。
  5. アプリケーションプロセッサと、
    表示ユニットと、
    タッチセンサユニットと、を有し、
    前記アプリケーションプロセッサは、第1の期間と、第2の期間と、に分けて制御する機能を有し、
    前記第1の期間は、前記表示ユニットが画像を書き換える期間であり、
    前記第2の期間は、前記タッチセンサユニットが検出を行う期間であり、
    前記表示ユニットは、表示領域の全領域を書き換える第1のモードと、表示領域の一部領域を書き換える第2のモードと、表示領域の全領域を書き換えない第3のモードと、を有し、
    前記第2のモードおよび前記第3のモードにおいて、前記第1のモードと比べて、前記第2の期間が長いことを特徴とする、表示装置。
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