JP2018073407A - 表示装置、電子機器、及びそれらの動作方法 - Google Patents

表示装置、電子機器、及びそれらの動作方法 Download PDF

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Abstract

【課題】消費電力が低減された電子機器の動作方法を提供する。
【解決手段】表示装置と、タッチセンサと、を有する電子機器において、タッチセンサによるタッチ検出がない場合、タッチセンサを休止状態にする、又はセンシング動作の駆動周波数を低くしてタッチセンサを動作させる。また、タッチセンサによるタッチ検出が続き、かつ表示装置の画像が変化しない場合も、タッチセンサを休止状態にする、又はセンシング動作の駆動周波数を低くしてタッチセンサを動作させる。
【選択図】図1

Description

本発明の一態様は、表示装置、電子機器、又はそれら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。本明細書等で開示する発明の技術分野は、物、方法、又は、製造方法に関するものである。又は、本発明の一態様は、プロセス、マシン、マニュファクチャ、又は、組成物(コンポジション・オブ・マター)に関するものである。そのため、より具体的に本明細書で開示する本発明の一態様の技術分野としては、半導体装置、表示装置、液晶表示装置、発光装置、蓄電装置、撮像装置、記憶装置、プロセッサ、電子機器、それらの駆動方法、それらの製造方法、それらの検査方法、又はそれらのシステムを一例として挙げることができる。
近年、スマートフォンなどの携帯電話、タブレット型情報端末、ノート型PC(パーソナルコンピュータ)、携帯ゲーム機等が有する表示装置において、様々な面で改良が進められている。例えば、解像度を大きくする、色再現性(NTSC比)を高くする、駆動回路を小さくする、消費電力を低減する、等の表示装置の開発が行われている。
また、改良の1つとして、環境の光に応じて、表示装置に映す画像の明るさを自動的に調節する機能を有する表示装置が挙げられる。該表示装置として、例えば、環境の光を反射して画像を映す機能と、発光素子を光らせて画像を映す機能と、を有する表示装置が挙げられる。この構成にすることにより、環境の光が十分に強い場合には、反射光を利用して表示装置に画像を映す表示モード(以下、第1モードという。)とし、又は環境の光が弱い場合には、発光素子を光らせて表示装置に画像を映す表示モード(以下、第2モードという。)として、表示装置に映す画像の明るさの調節を行うことができる。つまり、該表示装置は、照度計(照度センサという場合もある。)などを用いて環境の光を検知することによって、該光の強さに応じて表示方法を第1モード、第2モード、又はそれら両方を用いたモード(以下、ハイブリッド表示、又は第3モードという。)のいずれかを選択して、画像の表示を行うことができる。
ところで、発光素子を光らせて画像を映す機能と、環境の光を反射して画像を映す機能と、を有する表示装置として、例えば、1つの画素に、液晶素子を制御する画素回路と、発光素子を制御する画素回路と、を有する表示装置が特許文献1乃至特許文献3に開示されている。
本明細書では、このように、表示素子として発光素子(例えば、有機EL素子、無機EL素子、窒化物半導体発光ダイオード等)と、反射型素子(反射型液晶素子)と、を有するディスプレイを、ER−Hybrid ディスプレイ(Emissive OLED and Reflective LC Hybrid ディスプレイ、又は、Emission/Reflection Hybrid ディスプレイ)と呼称する。また、表示素子として透過型液晶素子と、反射型液晶素子と、を有するディスプレイをTR−Hybrid ディスプレイ(Transmissive LC and Reflective LC Hybrid ディスプレイ、又は、Transmission/Reflection Hybrid ディスプレイ)と呼称する。また、表示素子として発光素子と、反射型素子と、を有する表示装置を、ハイブリッド表示装置と呼称し、ハイブリッド表示装置を有するディスプレイをハイブリッドディスプレイと呼称する。
米国特許出願公開第2003/0107688号明細書 国際公開第2007/041150号公報 特開2008−225381号公報
表示装置に、入力インターフェースとしてタッチセンサ部を設けることにより、ユーザが表示画面を触れる、又はタッチジェスチャを行うことで、該表示装置を備える電子機器を操作することができる。タッチセンサ部の設け方として、表示装置の表示画面上にタッチセンサユニットを重畳させるアウトセル型、表示装置の内部にタッチセンサユニットを設けるオンセル型、などがある。更に、液晶素子を有する表示装置の場合、液晶素子のコモン電極を、タッチセンサ電極として使用して、表示装置にタッチセンサ機能を付するフルインセル型も存在する。
ところで、アクティブマトリクス駆動方式の液晶素子を含む表示装置において、当該表示装置の画素回路に含まれるトランジスタとして、金属酸化物をチャネル形成領域に有するトランジスタを適用することによって、トランジスタのオフ電流を極めて小さくすることができる。つまり、液晶素子に書き込まれた画像データを長く保持することができる。
ここで、画素回路に含まれるトランジスタとして、金属酸化物をチャネル形成領域に有するトランジスタを適用し、かつ液晶素子のコモン電極をタッチセンサ電極としても利用する、フルインセル型のタッチセンサ表示装置を考える。フルインセル型の場合、画像を書き込む期間と、タッチセンシングを行う期間と、それぞれ設けて、駆動を行うことになる。液晶素子に画像データを書き込んでいる間は、画像データの書き込みによってノイズが生じるため、タッチセンサ部は休止状態とすることが好ましい。タッチセンシング期間において、液晶素子は、該トランジスタにより画像データを保持するため、該トランジスタの駆動は休止状態となるが、タッチセンサ部は、ユーザが触れていないときもセンシングを行うため、センシングによる消費電力が高くなる場合がある。
本発明の一態様は、新規の表示装置を提供することを課題の1つとする。又は、本発明の一態様は、新規の表示装置を有する電子機器を提供することを課題の1つとする。又は、本発明の一態様は、該表示装置、又は該電子機器の動作方法を提供することを課題の1つとする。
又は、本発明の一態様は、消費電力が低減された表示装置を提供することを課題の1つとする。又は、本発明の一態様は、新規のタッチセンシングの駆動方法を提供することを課題の1つとする。
なお本発明の一態様の課題は、上記列挙した課題に限定されない。上記列挙した課題は、他の課題の存在を妨げるものではない。なお他の課題は、以下の記載で述べる、本項目で言及していない課題である。本項目で言及していない課題は、当業者であれば明細書又は図面等の記載から導き出せるものであり、これらの記載から適宜抽出することができる。なお、本発明の一態様は、上記列挙した課題、及び他の課題のうち、少なくとも一つの課題を解決するものである。なお、本発明の一態様は、上記列挙した課題、及び他の課題の全てを解決する必要はない。
(1)
本発明の一態様は、表示装置と、タッチセンサと、を有する電子機器の動作方法であって、第1ステップ乃至第4ステップを有し、第1ステップは、第1期間内において、タッチセンサがタッチ検出したか否かを判別する第1判定のステップと、第1判定のステップにおいてタッチ検出が無い場合、第2ステップに移行するステップと、第1判定のステップにおいてタッチ検出がある場合、第3ステップに移行するステップと、を有し、第2ステップは、タッチセンサを休止状態にする、又はタッチセンサをタッチセンサの駆動周波数を下げて動作するステップを有し、第3ステップは、表示装置が休止状態になったか、又は表示装置が表示装置の駆動周波数を下げて動作したか否かを判別する第2判定のステップと、第2判定のステップにおいて、表示装置が休止状態になった場合、又は表示装置が表示装置の駆動周波数を下げて動作した場合、第4ステップに移行するステップと、を有し、第4ステップは、タッチ検出が続いたか否かを判別する第3判定のステップと、第3判定のステップにおいて、タッチ検出が続いた場合に、第2ステップに移行するステップと、を有することを特徴とする動作方法である。
(2)
又は、本発明の一態様は、表示装置と、タッチセンサと、を有する電子機器の動作方法であって、第1ステップと、第2ステップと、を有し、第1ステップは、第1期間内において、タッチセンサがタッチ検出したか否かを判別する第1判定のステップと、第1判定のステップにおいて、タッチ検出が無い場合に、第2ステップに移行するステップと、を有し、第2ステップは、タッチセンサを休止状態にする、又はタッチセンサをタッチセンサの駆動周波数を下げて動作するステップを有することを特徴とする動作方法である。
(3)
又は、本発明の一態様は、表示装置と、タッチセンサと、を有する電子機器の動作方法であって、第1ステップ乃至第3ステップを有し、第1ステップは、表示装置が休止状態になったか、又は表示装置が表示装置の駆動周波数を下げて動作したか否かを判別する第1判定のステップと、第1判定のステップにおいて、表示装置が休止状態になった場合、又は表示装置が表示装置の駆動周波数を下げて動作した場合、第2ステップに移行するステップと、を有し、第2ステップは、タッチ検出が続いた否かを判別する第2判定のステップと、第2判定のステップにおいてタッチ検出が続いた場合、第3ステップに移行するステップと、を有し、第3ステップは、タッチセンサを休止状態にする、又はタッチセンサをタッチセンサの駆動周波数を下げて動作するステップを有することを特徴とする動作方法である。
(4)
又は、本発明の一態様は、表示装置と、タッチセンサと、を有する電子機器の動作方法であって、表示装置は、表示部と、照度センサと、を有し、照度センサは、外光の照度を測定することで、表示部を、表示部に影が映らない第1領域と、影の映る第2領域と、に分ける機能を有し、表示部の第1領域に表示する画像の輝度を高くし、表示部の第2領域に表示する画像を表示しない、又は表示部の第2領域に表示する画像の輝度を低くすることを特徴とする動作方法である。
(5)
又は、本発明の一態様は、表示装置と、タッチセンサと、を有する電子機器の動作方法であって、表示装置は、表示部を有し、タッチセンサは、表示部を、タッチの検出の無い第1領域と、タッチの検出のある第2領域と、に分ける機能を有し、表示部の第1領域に表示する画像の輝度を高くし、表示部の第2領域に表示する画像を表示しない、又は表示部の第2領域に表示する画像の輝度を低くすることを特徴とする動作方法である。
(6)
又は、本発明の一態様は、前記(1)乃至(5)のいずれか一項において、表示装置は、反射型液晶素子と、発光素子又は透過型液晶素子の一方と、を有することを特徴とする動作方法である。
(7)
又は、本発明の一態様は、前記(6)において、電子機器は、反射型液晶素子と、タッチセンサと、が、互いに同一の電極を有する、フルインセル型であることを特徴とする動作方法である。
(8)
又は、本発明の一態様は、前記(1)乃至(7)のいずれか一項において、表示装置は、チャネル形成領域に金属酸化物を有するトランジスタを有することを特徴とする動作方法である。
(9)
又は、本発明の一態様は、前記(1)乃至(8)のいずれか一項において、表示装置は、チャネル形成領域にシリコンを有するトランジスタを有することを特徴とする動作方法である。
本発明の一態様によって、新規の表示装置を提供することができる。又は、本発明の一態様によって、新規の表示装置を有する電子機器を提供することができる。又は、本発明の一態様によって、該表示装置、又は該電子機器の動作方法を提供することができる。
又は、本発明の一態様によって、消費電力が低減された表示装置を提供することができる。又は、本発明の一態様によって、新規のタッチセンシングの駆動方法を提供することができる。
なお本発明の一態様の効果は、上記列挙した効果に限定されない。上記列挙した効果は、他の効果の存在を妨げるものではない。なお他の効果は、以下の記載で述べる、本項目で言及していない効果である。本項目で言及していない効果は、当業者であれば明細書又は図面等の記載から導き出せるものであり、これらの記載から適宜抽出することができる。なお、本発明の一態様は、上記列挙した効果、及び他の効果のうち、少なくとも一つの効果を有するものである。従って本発明の一態様は、場合によっては、上記列挙した効果を有さない場合もある。
電子機器の構成例を説明するブロック図。 電子機器の1フレーム期間の動作例と、電子機器の駆動状態と休止状態の移行タイミングの例を説明する図。 電子機器の1フレーム期間の動作例を説明する図。 電子機器の駆動状態と休止状態との移行タイミングの例を説明する図。 電子機器の駆動状態と休止状態との移行タイミングの例を説明する図。 電子機器の構成例を説明するブロック図。 電子機器の構成例を説明するブロック図。 電子機器の駆動状態と休止状態の移行タイミングの例を説明する図。 電子機器の駆動状態と休止状態との移行タイミングの例を説明する図。 電子機器の駆動状態と休止状態との移行タイミングの例を説明する図。 電子機器の動作例を説明するフローチャート。 電子機器の動作例を説明するフローチャート。 表示装置の構成例を説明する模式図。 表示装置の構成例を説明する、回路図及びタイミングチャート。 表示装置の一例を示す斜視図。 入出力パネルの構成例を示す断面図。 入出力パネルの構成例を示す断面図。 入出力パネルが有するトランジスタの構成例を示す断面図。 入出力パネルのタッチセンサの動作例を説明する断面図。 電子機器を説明する斜視図。 タッチパネルの構成例を示す回路ブロック図。 タッチパネルの構成例を示す上面図及び斜視図。 タッチパネルの構成例を示す上面図及び斜視図。 タッチセンサの構成例を示す断面模式図。 タッチセンサの構成例を示す断面模式図。 タッチセンサの構成例を示す断面模式図。 タッチセンサの構成例を示す断面模式図。 電子機器の一例を示す斜視図。
本明細書において、ハイブリッド表示(第3モードの表示)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、色調又は光強度を互いに補完して、文字又は画像を表示する方法である。又は、ハイブリッド表示とは、同一画素又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/又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装置を局所的に着目すると、複数の表示素子のいずれか一を用いて表示される画素又は副画素と、複数の表示素子の二以上を用いて表示される画素又は副画素と、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つ又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装置は、同一画素又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装置は、表示部において、反射光、及び自発光のいずれか一方又は双方を用いて、文字及び/又は画像を表示する機能を有する。
本明細書等において、画像とは、静止画に加え、動画を含む表記であるとする。つまり、本明細書等において、画像と記載された場合、静止画、動画のどちらかの表記に置き換えて、呼称することができる。また、動画は、映像などの表記に置き換えて呼称することができる。
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又は単にOSともいう)などに分類される。例えば、トランジスタの活性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つを有するトランジスタのチャネル形成領域を構成し得る場合、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 FETと記載する場合においては、金属酸化物又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。
(実施の形態1)
本実施の形態では、表示装置及びタッチセンサ部とそれらの動作方法について、説明する。
<構成例>
図1は、本実施の形態で説明する電子機器の構成例を示すブロック図である。
本実施の形態において、電子機器100は、反射型液晶素子のコモン電極を、タッチセンサ部のタッチセンサ電極としても利用し、かつ画素回路に含まれるトランジスタにOS FETを適用したハイブリッド表示装置である。電子機器100は、グラフィックプロセシングユニットGPUと、タイミングコントローラTCと、コモン電極電位設定回路CEPCと、タッチパネルコントローラTPCと、ゲートドライバ部GDと、ソースドライバ部SDと、タッチセンサ表示部TDAと、を有する。
加えて、ゲートドライバ部GDは、第1ゲートドライバGD1と、第2ゲートドライバGD2と、を有し、ソースドライバ部SDは、第1ソースドライバSD1と、第2ソースドライバSD2と、を有し、タッチセンサ表示部TDAは、第1表示装置DD1と、第2表示装置DD2と、タッチセンサ部TSDと、を有する。第1表示装置DD1は、反射型液晶素子を有する表示装置であり、第2表示装置DD2は、発光素子又は透過型液晶素子の一方を有する表示装置である。
グラフィックプロセシングユニットGPUは、外部から送られてきたデータ10をレンダリングして、画像データを生成する機能を有する。ここでいう外部とは、例えば、電子機器100が備えるホスト装置、受信装置等が挙げられる。また、グラフィックプロセシングユニットGPUは、該画像データをタイミングコントローラTCに送信する機能を有する。なお、電子機器100は、グラフィックプロセシングユニットGPUの代わりにCPU(Central Processing Unit)を用いた構成としてもよい。
タイミングコントローラTCは、グラフィックプロセシングユニットGPUから画像データを受け取ることで、該画像データを第1表示装置DD1、及び/又は第2表示装置DD2の画素数に応じた画像データにスケーリングする機能を有する。スケーリングされた画像データはソースドライバ部SDに送信される。また、タイミングコントローラTCは、グラフィックプロセシングユニットGPUから送られた画像データに基づいて、データ制御信号を生成する機能を有する。データ制御信号は、ソースドライバ部SDと、ゲートドライバ部GDと、コモン電極電位設定回路CEPCと、に送信される。
コモン電極電位設定回路CEPCは、タイミングコントローラTCからデータ制御信号を受け取ることで、画素回路に含まれる反射型液晶の極性を切り替える機能と、コモン電極(タッチセンサ電極)に印加される電位を変動する機能と、を有する。特に、本明細書等では、コモン電極(タッチセンサ電極)に印加される電位を変動する機能とは、第1表示装置DD1を駆動するためにコモン電極(タッチセンサ電極)にコモン電位を入力するステップと、タッチセンサ部TSDでセンシング動作を行うためにコモン電極(タッチセンサ電極)にタッチセンサ用パルス信号を入力するステップと、を切り替えることをいう。
ゲートドライバ部GDは、タイミングコントローラTCからデータ制御信号を受け取ることで、該データ制御信号に基づく駆動周波数で、表示素子の選択信号を第1表示装置DD1及び第2表示装置DD2に送信する機能を有する。具体的には、第1ゲートドライバGD1からの選択信号は、反射型液晶素子を選択する信号として、第1表示装置DD1に送信され、第2ゲートドライバGD2からの選択信号は、発光素子(透過型液晶素子)を選択する信号として、第2表示装置DD2に送信される。また、該データ制御信号の内容によっては、ゲートドライバ部GDを休止状態にすることもできる。
ソースドライバ部SDは、タイミングコントローラTCからスケーリングされた画像データ(以下、画像信号と呼称する。)を受け取って、第1表示装置DD1に送信する機能を有する。また、画像信号の送信は、同じくタイミングコントローラTCから送られたデータ制御信号に基づく駆動周波数で行われる。具体的には、第1ソースドライバSD1からの画像信号は、反射型液晶素子に表示する画像データとして、第1表示装置DD1に送信され、第2ソースドライバSD2からの画像信号は、発光素子(透過型液晶素子)に表示する画像データとして、第2表示装置DD2に送信される。また、該データ制御信号の内容によっては、ソースドライバ部SDを休止状態にすることもできる。
なお、第1表示装置DD1の駆動周波数と、第2表示装置DD2の駆動周波数は、互いに同じ値としてもよいし、異なる値としてもよい。
タッチパネルコントローラTPCは、タイミングコントローラTCからデータ制御信号を受け取ることで、該データ制御信号に基づく駆動周波数で、タッチセンサ部TSDをセンシング動作させることができる。また、該データ制御信号の内容によっては、タッチセンサ部TSDを休止状態にすることもできる。また、タッチパネルコントローラTPCは、タッチセンサ部TSDが有するタッチセンサドライバと、センス回路を制御する機能を有する。センス回路で読み出されたタッチ情報を含む信号は、タッチパネルコントローラTPCで処理されて、ホスト装置などのメインコンピュータに送信される。
なお、本明細書等において、ブロック図では、構成要素を機能毎に分類し、互いに独立したブロックとして示している。しかしながら実際の回路等においては、構成要素を機能毎に切り分けることが難しく、一つの回路に複数の機能が係わる場合や、複数の回路にわたって一つの機能が関わる場合があり得る。そのため、ブロック図に示すブロックは、明細書で説明した構成要素に限定されず、状況に応じて適切に言い換えることができる場合がある。
例えば、図1に示す電子機器100では、第1表示装置DD1と、タッチセンサ部TSDと、を切り分けて記載しているが、液晶素子のコモン電極を、タッチセンサ部のタッチセンサ電極としても利用しているので、図1に示す第1表示装置DD1と、タッチセンサ部TSDと、は互いにコモン電極(タッチセンサ電極)の構成要素を共有している。そのため、コモン電極(タッチセンサ電極)は第1表示装置DD1に有する、という文章は、コモン電極(タッチセンサ電極)はタッチセンサ部TSDに有する、と言い換えるができる。
また、例えば、図1に示す電子機器100は、ハイブリッド表示装置であるため、第2表示装置DD2を有しているが、本発明の一態様は、ハイブリッド表示装置に限定しない。その意味では、本発明の一態様は、第2表示装置DD2と、第2ゲートドライバと、第2ソースドライバと、を除去して、第1表示装置DD1と、タッチセンサ部TSDと、のみを有するタッチセンサ表示部TDAとした、電子機器100としてもよい。
<動作例1>
次に、電子機器100の駆動方法について、説明する。
図2(A)(B)は、第1表示装置DD1及び/又は第2表示装置DD2への画像データの書き込みと、タッチセンサ部TSDのセンシングと、のそれぞれのタイミングの例について、概略を示している。図2(A)に示す1フレーム期間は、画像書き込み期間PWDと、センシング期間SP1と、センシング期間SP2と、を有する。図2(A)に示すとおり、第1表示装置DD1及び/又は第2表示装置DD2への画像データの書き込みと、タッチセンサ部のセンシングと、は1フレーム期間内で行っている。なお、1フレーム期間は1/60sとしている。
画像書き込み期間PWDは、第1表示装置DD1及び/又は第2表示装置DD2の表示素子に画像データを書き込む期間であり、1フレーム期間のうち、1/2フレーム期間(1/120s)を有している。コモン電極をタッチセンサ電極として利用するフルインセル型において、画像書き込み期間PWDでは、液晶素子のコモン電極(タッチセンサ電極)にコモン電位が印加されて、液晶素子に画像データを書き込む処理が行われる。逆に、タッチセンサ部は、センシングを行うことができないため、休止状態となっている。
センシング期間SP1、及びセンシング期間SP2は、電子機器100のタッチセンサ部TSDにおいて、センシング動作を行う期間であり、1フレーム期間のうち、それぞれ1/4フレーム(1/240s)有する。つまり、図2(A)に示す1フレーム期間において、センシング動作は2回行っている。コモン電極をタッチセンサ電極として利用するフルインセル型において、センシング期間SP1、及びセンシング期間SP2では、液晶素子のコモン電極(タッチセンサ電極)にタッチセンシング用のパルス信号が印加されて、タッチセンサを駆動する処理が行われる。逆に、第1表示装置DD1の液晶素子は、事前に書き込まれたデータを保持するため、書き込みは行われない。つまり、該液晶素子に対して選択信号を送信する必要が無いため、第1表示装置DD1及び/又は第2表示装置DD2のゲートドライバは、休止状態(非走査)となっている。
なお、フルインセル型のタッチセンサ表示部TDAにおいて、第1表示装置DD1に画像を表示せず、第2表示装置DD2に画像を表示する場合(第2モードで駆動する場合)、第1表示装置DD1は、画像書き込み期間PWDの間でも休止状態(非走査)となる。また、フルインセル型のタッチセンサ表示部TDAにおいて、第2表示装置DD2に画像を表示せず、第1表示装置DD1に画像を表示する場合(第1モードで駆動する場合)、第2表示装置DD2は、画像書き込み期間PWDの間でも休止状態(非走査)となっている。
図2(B)は、図2(A)に示した1フレーム期間の駆動タイミングに応じた、第1表示装置DD1及び/又は第2表示装置DD2と、タッチセンサ部TSDと、のそれぞれの駆動、休止状態及びそれらの移行のタイミングの例を示している。
図2(B)に示すとおり、時刻T1から時刻T2までの間は1フレーム期間であり、第1表示装置DD1及び/又は第2表示装置DD2は、1フレーム期間毎に、1回画像の書き込み動作が行われている。そして、その書き込み動作の間(画像書き込み期間PWD)の間では、タッチセンサ部TSDは休止状態となっている。第1表示装置DD1及び/又は第2表示装置DD2への画像の書き込み動作の終了後、第1表示装置DD1及び/又は第2表示装置DD2は、駆動状態から休止状態に移行する。
第1表示装置DD1及び/又は第2表示装置DD2が休止状態となったとき、タッチセンサ部TSDは、休止状態から駆動状態に移行する。このとき、タッチセンサ部では、センシング期間SP1、及びセンシング期間SP2で、センシング動作が行われる。センシング動作の終了後、タッチセンサ部TSDは、駆動状態から休止状態に移行する。このとき、第1表示装置DD1及び/又は第2表示装置DD2は、休止状態から駆動状態に移行する。
時刻T2において、上記の動作によって、1フレーム期間分の駆動が終了する。時刻T2以降は、図2(B)では、時刻T1から時刻T2までの動作と同様に、図2(A)に示した1フレーム期間の駆動を、繰り返し行う。なお、図2(B)では、時刻T2から時刻T3までにおいて、1フレーム期間の動作が行われている。
ところで、上述の図2(A)は、画素数が1280×720(HD)であり、かつサイズが4.91inchである表示装置を想定したタイミングを示している。タッチセンサ表示部TDAの大きさ、例えば、第1表示装置DD1及び第2表示装置DD2の画素数、タッチセンサ部TSDの大きさによって、画像書き込み期間PWD、センシング期間SP1、センシング期間SP2を変更してもよい。
例えば、図2とは異なる、電子機器100の1フレーム期間内の動作タイミングを図3(A)(B)(C)(D)に示す。
図3(A)に示す1フレーム期間は、画像書き込み期間PWDと、センシング期間SP3と、を有する。なお、図3(A)の1フレーム内の画像書き込み期間PWDは、1/2フレーム(1/120s)であり、加えて、図3(A)の1フレーム期間内のセンシング期間SP3は、1/2フレーム(1/120s)である。図3(A)のセンシング期間SP3において、センシング動作を行う回数を1回としている。つまり、図3(A)の動作のタイミングは、図2(A)の動作のタイミングよりも、センシング動作の回数を少なくしている。センシング動作の回数を少なくしても、タッチセンサ部TSDの感度が変わらない場合、図2(A)の動作のタイミングよりも、センシング動作の回数の少ない図3(A)の動作のタイミングを用いたほうが、タッチセンサ部TSDの消費電力を少なくすることができる。
図3(B)に示す1フレーム期間は、画像書き込み期間PWDと、センシング期間SP3と、を有する。なお、図3(B)の1フレーム期間内の画像書き込み期間PWDは、3/4フレーム(1/80s)であり、加えて、図3(B)の1フレーム期間内のセンシング期間SP3は、1/4フレーム(1/240s)である。図3(B)のセンシング期間SP3において、センシング動作を行う回数を1回としている。つまり、図3(B)の動作のタイミングは、図2(A)の動作のタイミングよりも、画像書き込み期間PWDを長くしているため、図3(B)の動作のタイミングは、表示装置の画素数がより大きい場合、及び/又は、表示装置のサイズが大きい場合、に適している。
図3(C)に示す1フレーム期間は、画像書き込み期間PWDと、センシング期間SP3と、を有する。なお、図3(C)の1フレーム内の画像書き込み期間PWDは、1/4フレーム(1/240s)であり、加えて、図3(C)の1フレーム期間内のセンシング期間SP3は、3/4フレーム(1/80s)である。図3(C)のセンシング期間SP3において、センシング動作を行う回数を1回としている。つまり、図3(C)の動作のタイミングは、図2(A)の動作のタイミングよりも、画像書き込み期間PWDを短くしているため、図3(C)の動作のタイミングは、表示装置の画素数がより小さい場合、及び/又は、表示装置のサイズが小さい場合、に適している。
図3(D)に示す1フレーム期間は、画像書き込み期間PWDと、センシング期間SP3と、を有する。なお、図3(D)の1フレーム期間内の画像書き込み期間PWD、及びセンシング期間SP3の長さは、合わせて1/60sとなるようにしているが、画像書き込み期間PWDと及びセンシング期間SP3のそれぞれの長さは限定しない。図3(D)のセンシング期間SP3は、複数のセンシング期間SPを有しており、センシング期間SPの1期間に対してセンシング動作は1回としている。つまり、図3(D)の動作のタイミングは、1フレーム期間に複数回のセンシング動作を行うため、タッチセンサ部TSDの感度を向上する手段として、適している。なお、図2(A)に示す1フレーム期間は、図3(D)に示す1フレーム期間のセンシング期間SPを2回とし、かつ画像書き込み期間PWDと、センシング期間SP3と、の長さをそれぞれ1/120sとしたものに相当する。
図3(A)(B)(C)(D)に示す1フレーム期間の動作は一例であり、本発明の一態様に係る1フレーム期間の動作は、図3(A)(B)(C)(D)に限定されない。例えば、本発明の一態様に係る1フレーム期間の動作は、センシング期間SP3を先に行い、その後に、画像書き込み期間PWDを行うタイミングの1フレーム期間としてもよい。
<動作例2>
図4(A)は、図2(B)とは異なる、電子機器100における、第1表示装置DD1及び/又は第2表示装置DD2と、タッチセンサ部TSDと、のそれぞれの駆動、休止状態及びそれらの移行のタイミングの例を示している。なお、図4(A)における1フレーム期間の動作タイミングは、図3(A)(B)(C)(D)のいずれか一とし、これを電子機器100の通常の動作を行うタイミングとする。
図4(A)に示すとおり、時刻T1から時刻T2までの間は1フレーム期間であり、第1表示装置DD1及び/又は第2表示装置DD2は、その1フレーム期間内で、1回の画像の書き込み動作が行われている。そして、その書き込み動作の間(画像書き込み期間PWD)の間では、タッチセンサ部TSDは休止状態となっている。第1表示装置DD1及び/又は第2表示装置DD2への画像の書き込み動作の終了後、第1表示装置DD1及び/又は第2表示装置DD2は、駆動状態から休止状態に移行する。
第1表示装置DD1及び/又は第2表示装置DD2が休止状態となったとき、タッチセンサ部TSDは、休止状態から駆動状態に移行する。このとき、タッチセンサ部では、センシング期間SP3でセンシング動作が行われる。時刻T2のとき、つまりセンシング動作の終了後、タッチセンサ部TSDは、駆動状態から休止状態に移行する。このとき、第1表示装置DD1及び/又は第2表示装置DD2は、休止状態から駆動状態に移行する。
ところで、時刻T2に達するまでにユーザからの操作、つまりタッチ検出が一定期間無かった場合、1フレーム期間の動作タイミングの内容に関わらず、時刻T2以降のタッチセンサ部TSDを休止状態にする。なお、このタッチセンサ部TSDを休止状態にする期間は、ユーザの任意の時間、電子機器100に設定された時間等にしてもよい。図4(A)では、3フレームの期間(時刻T2から時刻T3まで)、タッチセンサ部TSDを休止状態にしている。本明細書では、上述の時刻T2から時刻T3までの期間のような、タッチセンサ部TSDの長期的な休止状態を、長期サスペンドモードと呼称する。
厳密には、タッチセンサ部TSDの休止状態は、時刻T3までではない。時刻T3から、図3(A)(B)(C)(D)のいずれか一のタイミングの動作が行われるため、タッチセンサ部TSDを休止状態は、時刻T3まででなく、時刻T3からの画像書き込み期間PWDの終了(時刻T4)まで続く。このため、本明細書では、時刻T2から時刻T3までの期間の状態を長期サスペンドモードと呼称することができ、又は、時刻T2から時刻T4までの期間の状態も長期サスペンドモードと呼称できるものとする。
時刻T3以降は、図2(B)と同様に、通常の1フレーム期間の動作タイミングを繰り返し行うが、ユーザからの操作、つまりタッチ検出が一定期間無かった場合は、時刻T2から時刻T3までのように、タッチセンサ部TSDを長期サスペンドモードに移行する。
なお、図4(A)では、時刻T2から時刻T4までの間において、タッチセンサ部TSDが長期サスペンドモードとなっている場合を考えているが、本発明の一態様に係る動作のタイミングについては、これに限定されない。例えば、図4(B)に示すとおり、タッチセンサ部TSDを長期サスペンドモードの途中を、通常の1フレーム期間の動作タイミングを行う動作としてもよい。図4(B)では、タッチセンサ部TSDを、時刻T2から時刻T2−1.5までの間は、長期サスペンドモードとし、時刻T2−1から時刻T2−2までの間は、通常の1フレーム期間の動作タイミングを行い、時刻T2−2から時刻T3−1までの間は、再び長期サスペンドモードとしている。図4(B)では、時刻T2から時刻T4までの間において、タッチセンサ部TSDは、2フレーム期間に1のセンシング期間(1/30sに1回のセンシング動作)、つまり、30Hzの駆動周波数で行っている。また、場合によって、又は状況に応じて、タッチセンサ部TSDは、60Hz未満であり、かつ30Hz以外の駆動周波数で動作を行ってもよい。なお、本明細書では、駆動周波数を低くした動作を、アイドリング・ストップ(IDS)駆動と呼称する。なお、実施の形態4では、表示装置におけるアイドリング・ストップ(IDS)駆動について詳述する。
<動作例3>
図5(A)は、図2(B)及び図4(A)(B)とは異なる、電子機器100における、第1表示装置DD1及び/又は第2表示装置DD2と、タッチセンサ部TSDと、のそれぞれの駆動、休止状態及びそれらの移行のタイミングを示している。なお、図5(A)における1フレーム期間の動作タイミングは、図3(A)(B)(C)(D)のいずれか一とする。
図5(A)に示すとおり、時刻T1から時刻T2までの間は1フレーム期間であり、第1表示装置DD1及び/又は第2表示装置DD2は、その1フレーム期間内で、1回の画像の書き込み動作が行われている。そして、その書き込み動作の間(画像書き込み期間PWD)の間では、タッチセンサ部TSDは休止状態となっている。第1表示装置DD1及び/又は第2表示装置DD2への画像の書き込み動作の終了後、第1表示装置DD1及び/又は第2表示装置DD2は、駆動状態から休止状態に移行する。
第1表示装置DD1及び/又は第2表示装置DD2が休止状態となったとき、タッチセンサ部TSDは、休止状態から駆動状態に移行する。このとき、タッチセンサ部では、センシング期間SP3でセンシング動作が行われる。時刻T2のとき、つまりセンシング動作の終了後、タッチセンサ部TSDは、駆動状態から休止状態に移行する。
ここで、時刻T2に達するまでにユーザからの操作、つまりタッチ検出があり続け、かつ時刻T2から第1表示装置DD1及び/又は第2表示装置DD2が長期的に休止状態となったときに、タッチセンサ部TSDが長期サスペンドモードに移行する場合を考える。第1表示装置DD1及び/又は第2表示装置DD2が長期的に休止状態となるトリガは、例えば、図1に示した電子機器100において、グラフィックプロセシングユニットGPUで、前フレームと現在フレームとの比較を行って、全ての画素で階調、色調に違いが無かった場合とすることができる。図5(A)では、時刻T2から時刻T4までの間で、第1表示装置DD1及び/又は第2表示装置DD2が長期的に休止状態となっている。
タッチセンサ部TSDの動作は、第1表示装置DD1及び/又は第2表示装置DD2が長期的に休止状態になったあとに、長期サスペンドモードに移行する。図5(A)では、時刻T3から時刻T5までの間で、長期サスペンドモードとなっている。
時刻T4以降は、図2(B)と同様に、1フレーム期間の動作タイミングを繰り返し行うが、ユーザからの操作、つまりタッチ検出があり続け、かつ第1表示装置DD1及び/又は第2表示装置DD2が長期的に休止状態となった場合は、時刻T3から時刻T5までのように、タッチセンサ部TSDを長期サスペンドモードに移行する。
なお、図5(A)では、時刻T2から時刻T4までの間において、第1表示装置DD1及び/又は第2表示装置DD2が長期的に休止状態となっている場合を考えているが、本発明の一態様に係る動作のタイミングについては、これに限定されない。例えば、図5(B)に示すとおり、第1表示装置DD1及び/又は第2表示装置DD2を長期的に休止状態ではなく、タッチセンサ部TSDが長期サスペンドモードの状態のときに、画像書き換えの周波数を低くして、画像書き換えを行ってもよい。図5(B)では、時刻T3から時刻T4までにおいて、第1表示装置DD1及び/又は第2表示装置DD2は、2フレーム期間に1の画像書き込み期間(1/30sに1回の書き込み)、つまり、30Hzの駆動周波数で動作を行っている。また、場合によって、又は状況に応じて、第1表示装置DD1及び/又は第2表示装置DD2は、60Hz未満であり、かつ30Hz以外の駆動周波数で動作を行ってもよい。つまり、第1表示装置DD1及び/又は第2表示装置DD2は、駆動周波数を低くした動作であるアイドリング・ストップ(IDS)駆動を行ってもよい。特に、表示装置のアイドリング・ストップ(IDS)駆動については、実施の形態4で詳述する。
上述した図5(B)に示す動作方法は、タッチセンサ部TSDの長期サスペンドモードが長くなる場合において有効であり、第1表示装置DD1及び/又は第2表示装置DD2の表示画素に保持している画像データを定期的にリフレッシュするため、タッチセンサ表示部TDAの表示品位を高めることができる。
ところで、ユーザからの操作、つまりタッチ検出があり続け、かつ時刻T2から第1表示装置DD1及び/又は第2表示装置DD2が休止状態となる(又はアイドリング・ストップ(IDS)駆動する)場合とは、例えば、ユーザが常に表示画面に触れ続けており、かつ表示画像が変化しない場合を想定することができる。この想定を有するアプリケーションとしては、例えば、電子書籍閲覧ソフトウェア、ブラウザ、動画再生ソフトウェア、ファイル閲覧ソフトウェアなどがある。
ユーザが、電子機器100において上記のアプリケーションのいずれかを起動しているとき、ユーザは、すぐに電子機器100を操作できるようにタッチセンサ表示部TDAに常に指を触れている場合がある。例えば、アプリケーションとしてブラウザを起動しているとき、ユーザは、タッチ操作により表示画像をスクロールするが、タッチセンサ表示部TDAに指を触れた状態でタッチ操作を一時的に止めて、表示画像のスクロールを中断する場合がある。このとき、ユーザは、タッチセンサ表示部TDAに指を触れた状態で、スクロールを中断した表示画像の閲覧を行う。そして、表示画像の閲覧が終了したら、タッチセンサ表示部TDAに触れ続けていた指を再度動かし、表示画像のスクロールを行う。このように、電子機器100においてタッチ操作を行っていて、タッチセンサ表示部TDAに指を触れた状態でタッチ操作を一時中断して、表示画像を閲覧する場合、電子機器100は、上述の動作例3で動作を行なうのが好ましい。
表示画面のスクロールなどタッチ操作を行っているとき、タッチセンサ部TSDはセンシング動作を行い続ける。そして、タッチセンサ表示部TDAに指を触れた状態でタッチ操作を一時中断して、表示画像を閲覧するときは、表示画像は変化しないため、第1表示装置DD1及び/又は第2表示装置DD2は休止状態(又はアイドリング・ストップ(IDS)駆動)となる。このとき、タッチセンサ表示部TDAに指を触れた状態となっているが、このタッチ検出は電子機器100に対して入力を行っていないものとみなせるため、タッチセンサ部TSDは長期サスペンドモードで動作する(又はアイドリング・ストップ駆動を行う)のが好ましい。
電子機器100の動作として、上述で説明した、動作例1乃至動作例3を適用することによって、電子機器100の、センシング動作にかかる消費電力を低減することができる。
また、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2)
本実施の形態では、実施の形態1とは別の表示装置及びタッチセンサ部と、それらの動作方法について、説明する。
<構成例1>
図6は、本実施の形態で説明する電子機器の構成例を示すブロック図である。
電子機器101は、反射型液晶素子(又は透過型液晶素子の場合もある。以降は、まとめて液晶素子と呼称する。)を有する第1表示装置DD1を有し、画素回路に含まれるトランジスタにOS FETを適用した電子機器である。なお、実施の形態1とは異なり、該液晶素子のコモン電極は、タッチセンサ部のタッチセンサ電極と別々に有する構成とする。電子機器101は、グラフィックプロセシングユニットGPUと、タイミングコントローラTCと、タッチパネルコントローラTPCと、第1ゲートドライバGD1と、第1ソースドライバSD1と、タッチセンサ表示部TDAと、を有する。
電子機器101は、実施の形態1の電子機器100から第2表示装置DD2と、第2ゲートドライバGD2と、第2ソースドライバSD2と、コモン電極電位設定回路CEPCとを、除去した構成となっている。そのため、電子機器101の電気的な接続については、電子機器100の説明を参酌する。なお、図6に示す電子機器101において、ゲートドライバ部GDは第1ゲートドライバGD1として、加えて、ソースドライバ部SDは第1ソースドライバSD1として図示している。
グラフィックプロセシングユニットGPUについては、実施の形態1のグラフィックプロセシングユニットGPUの説明を参照する。
タイミングコントローラTCは、グラフィックプロセシングユニットGPUから画像データを受け取ることで、該画像データを第1表示装置DD1の画素数に応じた画像データにスケーリングする機能を有する。スケーリングされた画像データは第1ソースドライバSD1に送信される。また、タイミングコントローラTCは、グラフィックプロセシングユニットGPUから送られた画像データに基づいて、データ制御信号を生成する機能を有する。データ制御信号は、第1ソースドライバSD1と、第1ゲートドライバGD1と、に送信される。
第1ゲートドライバGD1は、タイミングコントローラTCからデータ制御信号を受け取ることで、該データ制御信号に基づく駆動周波数で、表示素子の選択信号を第1表示装置DD1に送信する機能を有する。具体的には、第1ゲートドライバGD1からの選択信号は、液晶素子を選択する信号として、第1表示装置DD1に送信される。また、該データ制御信号の内容によっては、第1ゲートドライバGD1を休止状態にすることもできる。
第1ソースドライバSD1は、タイミングコントローラTCからスケーリングされた画像データ(以下、画像信号と呼称する。)を受け取って、第1表示装置DD1に送信する機能を有する。また、画像信号の送信は、同じくタイミングコントローラTCから送られたデータ制御信号に基づく駆動周波数で行われる。具体的には、第1ソースドライバSD1からの画像信号は、液晶素子に表示する画像データとして、第1表示装置DD1に送信される。また、該データ制御信号の内容によっては、第1ソースドライバSD1を休止状態にすることもできる。
タッチパネルコントローラTPCについては、実施の形態1のタッチパネルコントローラTPCの説明を参照する。
<構成例2>
図7は、実施の形態1で示した電子機器100、及び本実施の形態の構成例1で示した電子機器101とは別の電子機器の構成例を示すブロック図である。
電子機器102は、発光素子を有する第2表示装置DD2を有し、画素回路に含まれるトランジスタにOS FETを適用した電子機器である。電子機器102は、グラフィックプロセシングユニットGPUと、タイミングコントローラTCと、タッチパネルコントローラTPCと、第2ゲートドライバGD2と、第2ソースドライバSD2と、タッチセンサ表示部TDAと、を有する。
電子機器102は、実施の形態1の電子機器100から第1表示装置DD1と、第1ゲートドライバGD1と、第1ソースドライバSD1と、コモン電極電位設定回路CEPCと、除去した構成となっている。そのため、電子機器102の電気的な接続については、電子機器100の説明を参酌する。なお、図7に示す電子機器102において、ゲートドライバ部GDは第2ゲートドライバGD2として、加えて、ソースドライバ部SDは第2ソースドライバSD2として図示している。
グラフィックプロセシングユニットGPUについては、実施の形態1のグラフィックプロセシングユニットGPUの説明を参照する。
タイミングコントローラTCは、グラフィックプロセシングユニットGPUから画像データを受け取ることで、該画像データを第2表示装置DD2の画素数に応じた画像データにスケーリングする機能を有する。スケーリングされた画像データは第2ソースドライバSD2に送信される。また、タイミングコントローラTCは、グラフィックプロセシングユニットGPUから送られた画像データに基づいて、データ制御信号を生成する機能を有する。データ制御信号は、第2ソースドライバSD2と、第2ゲートドライバGD2と、に送信される。
第2ゲートドライバGD2は、タイミングコントローラTCからデータ制御信号を受け取ることで、該データ制御信号に基づく駆動周波数で、表示素子の選択信号を第2表示装置DD2に送信する機能を有する。具体的には、第2ゲートドライバGD2からの選択信号は、発光素子を選択する信号として、第2表示装置DD2に送信される。また、該データ制御信号の内容によっては、第2ゲートドライバGD2を休止状態にすることもできる。
第2ソースドライバSD2は、タイミングコントローラTCからスケーリングされた画像データ(以下、画像信号と呼称する。)を受け取って、第2表示装置DD2に送信する機能を有する。また、画像信号の送信は、同じくタイミングコントローラTCから送られたデータ制御信号に基づく駆動周波数で行われる。具体的には、第2ソースドライバSD2からの画像信号は、発光素子に表示する画像データとして、第2表示装置DD2に送信される。また、該データ制御信号の内容によっては、第2ソースドライバSD2を休止状態にすることもできる。
タッチパネルコントローラTPCについては、実施の形態1のタッチパネルコントローラTPCの説明を参照する。
<動作例1>
図8は、電子機器101、又は電子機器102における、タッチセンサ表示部TDAが有する表示装置(第1表示装置DD1又は第2表示装置DD2)と、タッチセンサ部TSDと、のそれぞれの駆動のタイミングの例を示している。
図8に示すタイミングにおいて、第1表示装置DD1又は第2表示装置DD2の一方の1フレーム分の画像書き込み期間PWDは、時刻T1から時刻T2までの間で行われ、タッチセンサ部TSDの1フレーム分のセンシング動作は、時刻T1から時刻T3までの間に行われているとしている。
図8に示すタイミングは、第1表示装置DD1又は第2表示装置DD2の一方、及びタッチセンサ部TSDが、それぞれ休止状態にならず、1フレーム期間を繰り返し行う動作を示している。
なお、図8では、第1表示装置DD1又は第2表示装置DD2の一方が駆動する1フレーム期間の長さと、タッチセンサ部TSDが駆動する1フレーム期間分の長さと、は、異なる長さで示しているが、両者は互いに等しい長さとしてもよい。
<動作例2>
次に、図8に示す駆動のタイミングで、ユーザからの操作、つまりタッチ検出が一定期間無かった場合において、タッチセンサ部TSDを休止状態(長期サスペンドモード)に移行する場合を考える。
図9(A)は、図8の駆動のタイミングで、タッチセンサ部TSDによるタッチ検出が無かった場合に、タッチセンサ部TSDを駆動状態から長期サスペンドモードに移行するタイミングの例を示している。
図8、及び図9(A)に示す駆動のタイミングの例において、タッチセンサ部TSDは、1フレーム期間につきセンシング動作を1回行っている。図9(A)では、時刻T1から時刻T4までの間で、センシング動作を2回行っている。
このとき、時刻T4に達するまでにユーザからの操作、つまりタッチ検出が一定期間無かった場合、時刻T4以降のタッチセンサ部TSDを駆動状態から長期サスペンドモードにする。なお、このタッチセンサ部TSDを長期サスペンドモードにする期間は、ユーザの任意の時間、電子機器101又は電子機器102に設定された時間等にしてもよい。図9(A)において、時刻T4から時刻T5までの間では、タッチセンサ部TSDを長期サスペンドモードとしている。
時刻T5以降のタッチセンサ部TSDの動作は、図8と同様に、1フレーム期間の動作タイミングを繰り返し行うが、ユーザからの操作、つまりタッチ検出が一定期間無かった場合は、図9(A)の時刻T4から時刻T5までのように、タッチセンサ部TSDを長期サスペンドモードに移行する。
なお、図9(A)では、時刻T4から時刻T5までの間において、タッチセンサ部TSDを長期的に休止状態としている場合を考えているが、本発明の一態様に係る動作のタイミングについては、これに限定されない。例えば、図9(B)に示すとおり、時刻T4に達するまでにユーザからの操作、つまりタッチ検出が一定期間無かった場合、時刻T4以降のタッチセンサ部TSDを、休止状態(又は長期サスペンドモード)とセンシング動作と、を交互に行うタイミングとしてもよい。つまり、図9(B)において、時刻T4以降のタッチセンサ部TSDのセンシング動作の駆動周波数を、時刻T4より前のセンシング動作の駆動周波数よりも低くして動作を行っている。実施の形態1の動作例3では、第1表示装置DD1及び/又は第2表示装置DD2をアイドリング・ストップ(IDS)駆動とする例を示したが、本動作例では、タッチセンサ部TSDをアイドリング・ストップ(IDS)駆動とする例を示している。
<動作例3>
次に、図8の駆動のタイミングで、ユーザからの操作、つまりタッチ検出があり続け、かつ時刻T4から第1表示装置DD1又は第2表示装置DD2がアイドリング・ストップ(IDS)駆動となったときに、タッチセンサ部TSDを休止状態(長期サスペンドモード)に移行する場合を考える。
図8、及び図10(A)に示す駆動のタイミングの例において、タッチセンサ部TSDは、1フレーム期間につきセンシング動作を1回行っている。図10(A)では、時刻T1から時刻T5までの間において、センシング動作を3回行っている。
このとき、時刻T3に達するまでにユーザからの操作、つまりタッチ検出があり続けて、かつ時刻T4から第1表示装置DD1又は第2表示装置DD2がアイドリング・ストップ(IDS)駆動となったときに、タッチセンサ部TSDを長期サスペンドモードに移行する場合を考える。第1表示装置DD1又は第2表示装置DD2がアイドリング・ストップ(IDS)駆動となるトリガは、例えば、図6に示した電子機器101、又は図7に示した電子機器102において、グラフィックプロセシングユニットGPUで、前フレームと現在フレームとの比較を行って、全ての画素で階調、色調に違いが無かった場合とすることができる。図10(A)では、時刻T4から時刻T7までの間で、第1表示装置DD1又は第2表示装置DD2がアイドリング・ストップ(IDS)駆動となっている。
タッチセンサ部TSDの動作は、第1表示装置DD1又は第2表示装置DD2がアイドリング・ストップ(IDS)駆動になったあとに、休止状態(長期サスペンドモード)に移行する。図10(A)では、時刻T5から時刻T6までの間で、休止状態(長期サスペンドモード)となっている。
時刻T6以降のタッチセンサ部TSDの動作は、図8と同様に、1フレーム期間の動作タイミングを繰り返し行うが、ユーザからの操作、つまりタッチ検出があり続けて、かつ第1表示装置DD1又は第2表示装置DD2がアイドリング・ストップ(IDS)駆動となった場合は、時刻T5から時刻T6までのように、タッチセンサ部TSDを長期サスペンドモードに移行する。
なお、図10(A)では、時刻T4から時刻T7までの間において、第1表示装置DD1又は第2表示装置DD2がアイドリング・ストップ(IDS)駆動となっている場合を考えているが、本発明の一態様に係る動作のタイミングについては、これに限定されない。例えば、図10(B)に示すとおり、第1表示装置DD1又は第2表示装置DD2をアイドリング・ストップ(IDS)駆動ではなく、タッチセンサ部TSDが長期サスペンドモードの状態のときに、画像書き換えを全く行わなくてもよい場合がある。つまり、第1表示装置DD1又は第2表示装置DD2を休止状態としてもよい。この動作は、第1表示装置DD1又は第2表示装置DD2に備える表示素子が画像データを長時間保持できる構成である場合に有効である。図10(B)では、時刻T4から時刻T7までの間において、第1表示装置DD1又は第2表示装置DD2を、休止状態としている。
本動作例は、実施の形態1の動作例3と同様に、例えば、電子書籍閲覧ソフトウェア、ブラウザ、動画再生ソフトウェア、ファイル閲覧ソフトウェアなど、ユーザからの操作、つまりタッチ検出があり続け、かつ表示画像が変化しないようなアプリケーションに適用するのが有効である。
電子機器101又は電子機器102の動作として、上述で説明した、動作例1乃至動作例3を適用することによって、電子機器101又は電子機器102の、センシング動作にかかる消費電力を低減することができる。
なお、本実施の形態では、電子機器101、電子機器102の構成で、動作例を説明したが、本実施の形態の動作例は、ハイブリッド表示装置と、タッチセンサとを有するオンセル型の電子機器についても適用できる。
また、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)
実施の形態1及び実施の形態2で説明した動作例のまとめたものを、図11及び図12のフローチャートに示す。
電子機器100乃至電子機器102のいずれかの駆動方法は、ステップST1乃至ステップST7を有している。本実施の形態では、電子機器100乃至電子機器102をまとめて、電子機器と呼称する。また、本実施の形態では、電子機器が有する第1表示装置DD1及び第2表示装置DD2をまとめて、表示装置と呼称する。
ステップST1は、電子機器が駆動するステップを有する。ここでの駆動は、第1表示装置DD1及び/又は第2表示装置DD2が通常の駆動状態であり、かつタッチセンサ部TSDが通常の駆動状態であることとする。ステップST1の終了後は、ステップST2に移行する。
ステップST2では、一定期間、タッチセンサ部TSDにおいて、タッチ検出が無かったかどうかの判定が行われる。ここでの一定期間とは、先の実施の形態で述べたとおり、ユーザの任意の時間、電子機器に設定された時間等とする。タッチ検出があった場合は、図11のAに移行し、タッチ検出が無かった場合は、ステップST3に移行する。
ステップST3では、表示装置が、長期的に休止状態、又はアイドリング・ストップ(IDS)駆動になったかどうかの判定が行われる。表示装置が、長期的に休止状態、又はアイドリング・ストップ(IDS)駆動となるトリガは、先の実施の形態で述べたとおり、電子機器が有するグラフィックプロセシングユニットGPUで、前フレームと現在フレームとの比較を行って、全ての画素で階調、色調に違いが無かった場合とすることができる。表示装置が、長期的に休止状態、又はアイドリング・ストップ(IDS)駆動になった場合は、ステップST4に移行し、表示装置が、長期的に休止状態、又はアイドリング・ストップ(IDS)駆動にならなかった場合は、ステップST2に移行する。
ステップST4では、表示装置が、長期的に休止状態、又はアイドリング・ストップ(IDS)駆動になる前から、タッチセンサ部TSDにおいて、タッチ検出が続いたか否かの判定が行われる。タッチ検出が続いた場合、図11に示すAに移行し、タッチ検出が続いてなかった場合、ステップST5に移行する。
ステップST5は、表示装置が、長期的に休止状態、又はアイドリング・ストップ(IDS)駆動から、通常の駆動状態に戻るステップを有する。ステップST5の終了後は、ステップST2に移行する。
図11に示すAは、図12に示すステップST6に移行することを示している。
ステップST6は、タッチセンサ部TSDを長期サスペンドモード(又は、IDS駆動)にするステップを有する。ステップST6終了後は、ステップST7に移行する。
ステップST7は、長期サスペンドモード(又は、IDS駆動)となっているタッチセンサ部TSDを通常の駆動に戻るステップを有する。ステップST7の終了後は、図12に示すBに移行する。
図12に示すBは、図11に示すステップST2に移行することを示している。
なお、本明細書等において、フローチャートでは、全体の動作方法を複数の動作に分けて、複数の動作を互いに独立したステップとして示している。しかしながら実際には、動作方法を複数の動作に切り分けることが難しく、一つのステップに複数の動作が係わる場合や、複数のステップにわたって一つの動作が関わる場合があり得る。そのため、フローチャートのステップは、明細書で説明した動作に限定されず、状況に応じて適切に言い換えることができる。
また、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、上述した実施の形態の電子機器100、実施の形態5で説明する電子機器5200A及び電子機器5200Bに用いることのできる表示装置について、図13乃至図19を用いて説明する。本実施の形態の表示装置は、可視光を反射する第1表示素子と、可視光を発する第2表示素子とを有する。
例えば、第1表示装置DD1は、マトリクス状に第1表示素子を有し、第2表示装置DD2は、マトリクス状に第2表示素子を有する。
本実施の形態の表示装置は、第1表示素子によって反射する光と、第2表示素子が発する光のうち、いずれか一方又は双方により、画像を表示する機能を有する。
第1表示素子には、外光を反射して表示する素子を用いることができる。このような素子は光源を持たないため、表示の際の消費電力を極めて小さくすることが可能となる。
第1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。又は、第1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等を適用した素子などを用いることができる。
第2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発する光は、その輝度や色度が外光に左右されることが少ないため、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表示素子には、例えばOLED(Organic Light Emitting Diode)、LED(Light Emitting Diode)、QLED(Quantum−dot Light Emitting Diode)、半導体レーザなどの自発光性の発光素子を用いることができる。なお、第2表示素子には、自発光性の発光素子を用いることが好ましいが、これに限定されず、例えば、バックライト、又はサイドライトなどの光源と組み合わせた透過型の液晶素子を用いてもよい。
本実施の形態の表示装置は、第1表示素子を用いて画像を表示する第1モードと、第2表示素子を用いて画像を表示する第2モードと、第1表示素子及び第2表示素子の双方を用いて画像を表示する第3モードと、を有し、第1乃至第3モードを自動又は手動で切り替えることができる。以下では、第1乃至第3モードの詳細について説明する。
[第1モード]
第1モードでは、第1表示素子と外光とを用いて画像を表示する。第1モードは光源が不要であるため、極めて低い消費電力で駆動するモードである。例えば、表示装置に外光が十分に入射されるとき(明るい環境下など)は、第1表示素子が反射した光を用いて表示を行うことができる。例えば、外光が十分に強く、かつ外光が白色光又はその近傍の光である場合に有効である。第1モードは、文字を表示することに適したモードである。また、第1モードは、外光を反射した光を用いるため、目に優しい表示を行うことができ、目が疲れにくいという効果を奏する。なお、第1モードを、反射した光を用いて表示を行うため、反射型の表示モード(Reflection mode)と呼称してもよい。
[第2モード]
第2モードでは、第2表示素子による発光を利用して画像を表示する。そのため、照度や外光の色度によらず、極めて鮮やかな(コントラストが高く、且つ色再現性の高い)表示を行うことができる。例えば、夜間や暗い室内など、照度が極めて低い場合などに有効である。また、周囲が暗い場合、明るい表示を行うと使用者が眩しく感じてしまう場合がある。これを防ぐために、第2モードでは輝度を抑えた表示を行うことが好ましい。これにより、眩しさを抑えることに加え、消費電力も低減することができる。第2モードは、鮮やかな画像(静止画及び動画)などを表示することに適したモードである。なお、第2モードを、発光、すなわち放射した光を用いて表示を行うため、放射型の表示モード(Emission mode)と呼称してもよい。
[第3モード]
第3モードでは、第1表示素子による反射光と、第2表示素子による発光との双方を利用して表示を行う。なお、第1表示素子と第2表示素子とを、それぞれ独立に駆動させ、且つ第1表示素子と第2表示素子とを、同一期間内で駆動させることで、第1表示素子と、第2表示素子とを組み合わせた表示を行うことができる。なお、本明細書等において、第1表示素子と、第2表示素子とを組み合わせた表示、すなわち、第3モードをハイブリッド表示モード(HB表示モード)と呼称することができる。又は、第3モードを、放射型の表示モードと、反射型の表示モードとを組み合わせた表示モード(ER−Hybrid mode)と呼称してもよい。
第3モードで表示を行うことで、第1モードよりも鮮やかな表示とし、且つ第2モードよりも消費電力を抑えることができる。例えば、室内照明下や、朝方や夕方の時間帯など、比較的照度が低い場合、外光の色度が白色ではない場合などに有効である。また、反射光と発光とを混合させた光を用いることで、例えば絵画を見ているかのように感じさせる画像を表示することが可能となる。
ところで、本発明の一態様は、例えば、第1表示素子で字幕を表示し、第2表示素子で画像の表示を行うことができる場合がある。このため、画像と字幕と、の両方を表示したい場合は、上述の第3モードで表示装置を動かす。
また、字幕を表示しない場合は、第2表示素子で画像の表示を行えばよいので、上述の第2モードで表示装置を動かせばよい。なお、照度が明るい場合は、第1表示素子で画像の表示を行ってもよいので、第2モードではなく、第1モードで表示装置を動かしてもよい。
<第1乃至第3モードの具体例>
ここで、上述した第1乃至第3モードを用いる場合の具体例について、図13及び図14を用いて説明する。
なお、以下では、第1乃至第3モードが照度に応じて自動に切り替わる場合について説明する。なお、照度に応じて自動で切り替わる場合、例えば、表示装置に照度センサ等を設け、当該照度センサからの情報をもとに表示モードを切り替えることができる。
図13(A)、(B)、(C)は、本実施の形態の表示装置が取り得る表示モードを説明するための画素の模式図である。
図13(A)、(B)、(C)では、第1表示素子201、第2表示素子202、開口部203、第1表示素子201から反射される反射光204、及び第2表示素子202から開口部203を通って射出される透過光205が明示されている。なお、図13(A)が第1モードを説明する図であり、図13(B)が第2モードを説明する図であり、図13(C)が第3モードを説明する図である。
なお、図13(A)、(B)、(C)では、第1表示素子201として、反射型の液晶素子を用い、第2表示素子202として、自発光型のOLEDを用いる場合とする。
図13(A)に示す第1モードでは、第1表示素子201である、反射型の液晶素子を駆動して反射光の強度を調節して階調表示を行うことができる。例えば、図13(A)に示すように、第1表示素子201である、反射型の液晶素子が有する反射電極で反射された反射光204の強度を液晶層で調節することで階調表示を行うことができる。
図13(B)に示す第2モードでは、第2表示素子202である、自発光型のOLEDの発光強度を調節して階調表示を行うことができる。なお、第2表示素子202から射出される光は、開口部203を通過し、透過光205として外部に取り出される。
図13(C)に示す第3モードは、上述した第1モードと、第2モードとを組み合わせた表示モードである。例えば、図13(C)に示すように、第1表示素子201である、反射型の液晶素子が有する反射電極で反射された反射光204の強度を液晶層で調節し階調表示を行う。また、第1表示素子201の駆動する期間と、同じ期間内に、第2表示素子202である、自発光型のOLEDの発光強度、ここでは透過光205の強度を調整し階調表示を行う。
<第1乃至第3モードの状態遷移>
次に、第1乃至第3モードの状態遷移について、図13(D)を用いて説明を行う。図13(D)は、第1モード、第2モード、及び第3モードの状態遷移図である。図13(D)に示す、状態C1は第1モードに相当し、状態C2は第2モードに相当し、状態C3は第3モードに相当する。
図13(D)に図示するように、状態C1から状態C3までは照度に応じていずれかの状態の表示モードを取り得る。例えば、昼間のように照度が大きい場合には、状態C1を取り得る。また、昼間から夜間に時間経過して照度が小さくなる場合には、状態C1から状態C2に遷移する。また、昼間であっても照度が低く、反射光による階調表示が十分でない場合には、状態C1から状態C3に遷移する。もちろん、状態C3から状態C1への遷移、状態C2から状態C3への遷移、状態C3から状態C2への遷移、又は状態C2から状態C1への遷移も生じる。
なお、図13(D)では、第1のモードのイメージとして太陽を、第2のモードのイメージとして月を、第3のモードのイメージとして雲を、それぞれ図示している。
なお、図13(D)に図示するように、状態C1乃至状態C3において、照度の変化がない、又は照度の変化が少ない場合には、他の状態に遷移せずに、続けて元の状態を維持すればよい。
以上のように照度に応じて表示モードを切り替える構成とすることで、消費電力が比較的大きい発光素子の光の強度による階調表示の頻度を減らすことができる。そのため、表示装置の消費電力を低減することができる。また、表示装置は、バッテリの残容量、表示するコンテンツ、又は周辺環境の照度に応じて、さらに動作モードを切り替えることができる。なお、上記の説明においては、照度に応じて表示モードが自動で切り替わる場合について例示したがこれに限定されず、使用者が手動で表示モードを切り替えてもよい。
<動作モード>
次に、第1表示素子、及び第2表示素子で行うことができる動作モードについて、図14を用いて説明を行う。
なお、以下では、通常のフレーム周波数(代表的には60Hz以上240Hz以下)で動作する通常駆動モード(Normal mode)と、低速のフレーム周波数で動作するアイドリング・ストップ(IDS)駆動モードと、を例示して説明する。
なお、アイドリング・ストップ(IDS)駆動モードとは、画像データの書き込み処理を実行した後、画像データの書き換えを停止する駆動方法のことをいう。一旦画像データの書き込みをして、その後、次の画像データの書き込みまでの間隔を延ばすことで、その間の画像データの書き込みに要する分の消費電力を削減することができる。アイドリング・ストップ(IDS)駆動モードは、例えば、通常駆動モードの1/100乃至1/10程度のフレーム周波数とすることができる。
図14(A)、(B)、(C)は、通常駆動モードとアイドリング・ストップ(IDS)駆動モードを説明する回路図及びタイミングチャートである。なお、図14(A)では、第1表示素子201(ここでは液晶素子)と、第1表示素子201に電気的に接続されている画素回路206と、を明示している。また、図14(A)に示す画素回路206では、信号線SLと、ゲート線GLと、信号線SL及びゲート線GLに接続されたトランジスタM1と、トランジスタM1に接続される容量素子CsLCとを図示している。
トランジスタM1としては、半導体層に金属酸化物を有するトランジスタを用いることが好ましい。以下、トランジスタの代表例として、金属酸化物の分類の1つである酸化物半導体を有するトランジスタ(OSトランジスタ)を用いて説明する。OSトランジスタは、非導通状態時のリーク電流(オフ電流)が極めて低いため、OSトランジスタを非導通状態とすることで液晶素子の画素電極に電荷の保持をすることができる。
図14(B)は、通常駆動モードでの信号線SL及びゲート線GLにそれぞれ与える信号の波形を示すタイミングチャートである。通常駆動モードでは通常のフレーム周波数(例えば60Hz)で動作する。1フレーム期間を期間TからTまでで表すと、各フレーム期間でゲート線GLに走査信号を与え、信号線SLからデータDを書き込む動作を行う。この動作は、期間T乃至期間Tに同じデータDを書き込む場合、又は異なるデータを書き込む場合でも同じである。
一方、図14(C)は、アイドリング・ストップ(IDS)駆動モードでの信号線SL及びゲート線GLに、それぞれ与える信号の波形を示すタイミングチャートである。アイドリング・ストップ(IDS)駆動では低速のフレーム周波数(例えば1Hz)で動作する。1フレーム期間を期間Tで表し、その中でデータの書き込み期間を期間T、データの保持期間を期間TRETで表す。アイドリング・ストップ(IDS)駆動モードは、期間Tでゲート線GLに走査信号を与え、信号線SLのデータDを書き込み、期間TRETでゲート線GLをローレベルの電圧に固定し、トランジスタM1を非導通状態として一旦書き込んだデータDを保持させる動作を行う。
なお、アイドリング・ストップ(IDS)駆動は、第2表示素子でも行うことができる場合がある。
アイドリング・ストップ(IDS)駆動を第2表示素子で行う場合について説明する。図14(D)は、第2表示素子202(ここでは有機EL素子)と、第2表示素子に電気的に接続されている画素回路207と、を明示している。また、図14(D)に示す画素回路207では、信号線DLと、ゲート線GL2と、電流供給線ALと、信号線DL及びゲート線GL2に電気的に接続されたトランジスタM2と、トランジスタM2と電流供給線ALとに電気的に接続された容量素子CsELと、トランジスタM2と容量素子CsELと電流供給線ALと第2表示素子202とに電気的に接続されたトランジスタM3と、を図示している。
トランジスタM2としては、トランジスタM1と同様に、OSトランジスタを用いることが好ましい。OSトランジスタは、非導通状態時のリーク電流(オフ電流)が極めて低いため、OSトランジスタを非導通状態とすることで容量素子CsELに充電した電荷の保持をすることができる。つまり、トランジスタM3のゲート−ドレイン間電圧を一定に保つことでき、第2表示素子202の発光強度を一定にすることができる。
したがって、第1表示素子がアイドリング・ストップ(IDS)駆動する場合と同様に、第2表示素子のアイドリング・ストップ(IDS)駆動は、ゲート線GL2に走査信号を与えて、信号線DLからデータを書き込んだ後に、ゲート線GL2をローレベルの電圧に固定することで、トランジスタM2を非導通状態として一旦書き込んだ該データを保持する動作を行う。
なお、トランジスタM3は、トランジスタM2と同様の材料で構成するのが好ましい。トランジスタM3とトランジスタM2の材料の構成を同じすることで、画素回路207の作製工程を短縮することができる。
アイドリング・ストップ(IDS)駆動モードは、上述した第1モード乃至第3モードと組み合わせることで、さらなる低消費電力化を図ることができるため有効である。
以上のように、本実施の形態の表示装置は、第1モード乃至第3モードを切り替えて表示を行うことができる。したがって、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又は全天候型の表示装置を実現できる。
また、本実施の形態の表示装置は、第1表示素子を有する第1の画素と、第2表示素子を有する第2の画素とをそれぞれ複数有すると好ましい。また、第1の画素と第2の画素とは、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色など)、あるいは、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、又は、赤色(R)、緑色(G)、青色(B)、黄色(Y)の4色など)を適用できる。なお、第1の画素及び第2の画素が有する色要素は、上記に限定されず、必要に応じて、シアン(C)及びマゼンタ(M)などを組み合わせてもよい。
本実施の形態の表示装置は、第1の画素及び第2の画素は、双方とも、フルカラー表示を行う構成とすることができる。又は、本実施の形態の表示装置は、第1の画素では白黒表示又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又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。
<表示装置の斜視概略図>
次に、本実施の形態の表示装置について、図15を用いて説明を行う。図15は、表示装置210の斜視概略図である。
表示装置210は、基板2570と基板2770とが貼り合わされた構成を有する。図15では、基板2770を破線で明示している。
表示装置210は、表示部214、回路216、配線218等を有する。図15では表示装置210にIC220及びFPC222が実装されている例を示している。そのため、図15に示す構成は、表示装置210、IC220、及びFPC222を有する表示モジュールということもできる。
回路216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218は、表示部214及び回路216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、FPC222を介して外部から、又はIC220から配線218に入力される。
図15では、COG(Chip On Glass)方式等により、基板2570にIC220が設けられている例を示す。IC220は、例えば走査線駆動回路又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210には、IC220を設けない構成としてもよい。また、IC220を、COF(Chip on Film)方式等により、FPCに実装してもよい。
図15には、表示部214の一部の拡大図を示している。表示部214には、複数の表示素子が有する電極2751がマトリクス状に配置されている。電極2751は、可視光を反射する機能を有し、液晶素子として、第1表示素子2750(後述する)の反射電極として機能する。
また、図15に示すように、電極2751は開口部として領域2751Hを有する。さらに表示部214は、電極2751よりも基板2570側に、発光素子として、第2表示素子2550を有する。第2表示素子2550からの光は、電極2751の領域2751Hを介して基板2770側に射出される。第2表示素子2550の発光領域の面積と領域2751Hの面積とは等しくてもよい。第2表示素子2550の発光領域の面積と領域2751H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。
<入出力パネルの断面図>
次に、図15で示した表示装置210に、タッチセンサを設けた入出力パネルの構成を、図16乃至図19を参照しながら説明する。なお、以下に説明する入出力パネルは、第1表示素子である反射型液晶素子のコモン電極を、タッチセンサ電極としても利用する、フルインセル型のタッチセンサ表示部である。また、タッチセンサは、投影型静電容量方式(相互容量方式)とする。
図16は、入出力パネル2700TP3が備える画素の断面図である。
図17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17(A)は図16に示す反射防止膜(アンチグレアフィルム、又は反射防止膜とアンチグレアフィルムとを組み合わせたフィルムなどを用いることができる。)を示す断面図であり、図17(B)は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17(C)は第2のユニットの構成を説明する断面図であり、図17(D)は第1のユニットの構成を説明する断面図である。
図18は、図16の入出力パネル2700TP3が有するトランジスタMの断面の拡大図を示している。
図19は、図16に示す入出力パネル2700TP3が有するタッチセンサ部の動作を説明するための、入出力パネル2700TP3の断面図を示している。
本構成例で説明する入出力パネル2700TP3は、画素2702(i,j)を有する(図16参照)。また、入出力パネル2700TP3は、第1のユニット2010と、第2のユニット2020と、機能膜2770Pと、を有する(図17参照)。第1のユニット2010は機能層2520を含み、第2のユニット2020は機能層2720を含む。
<<画素2702(i,j)>>
画素2702(i,j)は、機能層2520の一部と、第1表示素子2750(i,j)と、第2表示素子2550(i,j)と、を有する(図16参照)。
機能層2520は、第1の導電膜、第2の導電膜、絶縁膜2501C、絶縁膜2413及び画素回路を含む(図18参照)。なお、画素回路は、例えば、トランジスタMを含む。また、機能層2520は、光学素子2560、被覆膜2565、絶縁膜2412及びレンズ2580を含む。また、機能層2520は、絶縁膜2521の一部を備える。絶縁膜2521としては、絶縁膜2521A及び絶縁膜2521Bを積層した材料を用いることができる。
例えば、屈折率1.55近傍の材料を絶縁膜2521A又は絶縁膜2521Bに用いることができる。又は、屈折率1.6近傍の材料を絶縁膜2521A又は絶縁膜2521Bに用いることができる。又は、アクリル樹脂又はポリイミドを絶縁膜2521A又は絶縁膜2521Bに用いることができる。
絶縁膜2501Cは、第1の導電膜及び第2の導電膜の間に挟まれる領域を備え、開口部2591Aを備える。
第1の導電膜は、第1表示素子2750(i,j)と電気的に接続される。具体的には、第1表示素子2750(i,j)の電極2751(i,j)と電気的に接続される。なお、電極2751(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2591A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2512Bを第2の導電膜に用いることができる。第2の導電膜は、画素回路と電気的に接続される。例えば、画素回路のスイッチSW1に用いるトランジスタのソース電極又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2501Cに設けられた開口部2591A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。
絶縁膜2413は、画素回路と絶縁膜2521Aとの間に挟まれる領域を備え、接続部2522において、開口部を有する。
絶縁膜2413は、透光性を有し、かつ水、水素など画素回路に影響を及ぼす不純物の浸入を防ぐ機能を有することが好ましい。例えば、絶縁膜2413は、窒化シリコン、又は窒化酸化シリコンなどを用いるのが好ましい。
絶縁膜2412は、絶縁膜2521Aと絶縁膜2521Bとの間に挟まれる領域を備え、接続部2522において、開口部を有する。
絶縁膜2412は、透光性を有し、かつ絶縁膜2521Aと絶縁膜2521Bとの間で、水、水素など画素回路に影響を及ぼす不純物の侵入を防ぐ機能を有することが好ましい。例えば、絶縁膜2412は、窒化シリコン、又は窒化酸化シリコンなどを用いるのが好ましい。
導電膜2566は、後述する被覆膜2565と同じ材料を適用することができる。
第2表示素子2550(i,j)は、画素回路と電気的に接続される。第2表示素子2550(i,j)は、機能層2520に向けて光を射出する機能を備える。また、第2表示素子2550(i,j)は、例えば、レンズ2580又は光学素子2560に向けて光を射出する機能を備える。
第1表示素子2750(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表示素子2550(i,j)を用いた表示を視認できるように、第2表示素子2550(i,j)が配設される。例えば、第2表示素子2550(i,j)が射出する光を遮らない領域2751Hを備える形状を第1表示素子2750(i,j)の電極2751(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表示素子2750(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表示素子2750(i,j)を用いた表示を視認できる範囲の一部に第2表示素子2550(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表示素子を用いた表示を視認することができる。又は、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。又は、第1表示素子が反射する光が表現する物体色と、第2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。又は、物体色及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、利便性又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表示素子2750(i,j)は、電極2751(i,j)と、電極2752(i,j)と、液晶材料を含む層2753とを備える。なお、第1表示素子2750(i,j)の右波括弧の中に符号を記していないが、第1表示素子2750(i,j)は、絶縁膜2414を備える。反射型液晶素子を第1表示素子2750(i,j)に用いることができる。
電極2752(i,j)は、液晶材料を含む層2753の厚さ方向と交差する方向の電界を、電極2751(i,j)との間に形成するように配置される。例えば、電極2752(i,j)には、櫛歯状の形状を用いることができる。これにより、液晶材料を含む層2753の厚さ方向と交差する方向の電界を、電極2751(i,j)との間に形成することができる。又は、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表示素子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2752(i,j)又は電極2751(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2752(i,j)又は電極2751(i,j)に用いることができる。又は、屈折率1.6近傍の材料を配向膜に用いることができる。また、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駆動が可能であり、入出力パネルの消費電力を低減することができるため好ましい。
絶縁膜2414は、電極2751(i,j)と電極2752(i,j)との間に挟まれる領域を備えている。絶縁膜2414は、透光性を有し、かつ水、水素など画素回路に影響を及ぼす不純物の浸入を防ぐ機能を有することが好ましい。例えば、絶縁膜2414は、窒化シリコン、又は窒化酸化シリコンなどを用いるのが好ましい。
例えば、第2表示素子2550(i,j)は、電極2551(i,j)と、電極2552と、発光性の材料を含む層2553(j)とを備える。なお、第2表示素子2550(i,j)の左波括弧の中に符号を記していないが、第2表示素子2550(i,j)は、絶縁膜2411を備える。電極2552は、電極2551(i,j)と重なる領域を備える。発光性の材料を含む層2553(j)は、電極2551(i,j)及び電極2552の間に挟まれる領域を備える。電極2551(i,j)は、接続部2522において、画素回路と電気的に接続される。具体的には、有機EL素子を第2表示素子2550(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2551(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2551(i,j)に用いることができる。又は、屈折率1.8近傍の材料を発光性の材料を含む層2553(j)に用いることができる。
絶縁膜2411は、透光性を有し、かつ水、水素など画素回路に影響を及ぼす不純物の浸入を防ぐ機能を有することが好ましい。例えば、絶縁膜2411は、窒化シリコン、窒化酸化シリコン、酸化アルミニウムなどを用いるのが好ましく、又、列挙した材料を積層した膜を用いるのがより好ましい。
光学素子2560は透光性を備え、第1の領域、第2の領域及び第3の領域を備える。
第1の領域は第2表示素子2550(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2565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2565は可視光に対する反射性を備え、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2565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2565に用いることができる。例えば、銀及びパラジウム等を含む材料、又は銀及び銅等を含む材料を被覆膜2565に用いることができる。
なお、第1表示素子2750(i,j)及び第2表示素子2550(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。
<<トランジスタM>>
トランジスタMは、デュアルゲート構造のトランジスタであり、第1ゲート電極と、第2ゲート電極と、を有する(図18参照)。
トランジスタMは、絶縁膜2521Aと、絶縁膜2413と、導電膜2511aと、導電膜2511bと、絶縁膜2402と、絶縁膜2403と、導電膜2514と、絶縁膜2404と、半導体膜2531と、絶縁膜2405と、導電膜2513と、絶縁膜2501Cと、を有する。
絶縁膜2521Aと、絶縁膜2413と、絶縁膜2501Cと、に関する説明は、本明細書の別の箇所で説明しているので、省略する。
導電膜2511aは、トランジスタMのソース又はドレインの一方の電極として機能し、導電膜2511bは、ソース又はドレインの他方の電極として機能する。
導電膜2511a、及び導電膜2511bとしては、例えば、アルミニウム、チタン、クロム、ニッケル、銅、イットリウム、ジルコニウム、モリブデン、銀、タンタル、又はタングステンなどの金属、又はこれを主成分とする合金を用いることができる。特に、窒化タンタル膜などの金属窒化物膜は、水素又は酸素に対するバリア性があり、また、耐酸化性が高いため、好ましい。
また、導電膜2511aと、導電膜2511bと、は、例えば、導電膜2512B又は第2の導電膜と同じ材料として構成することができる。
また、図では単層構造を示したが、導電膜2511a、及び導電膜2511bは、2層以上の積層構造としてもよい。例えば、窒化タンタル膜とタングステン膜を積層するとよい。また、チタン膜とアルミニウム膜を積層するとよい。また、タングステン膜上にアルミニウム膜を積層する二層構造、銅−マグネシウム−アルミニウム合金膜上に銅膜を積層する二層構造、チタン膜上に銅膜を積層する二層構造、タングステン膜上に銅膜を積層する二層構造としてもよい。
導電膜2514は、トランジスタMの第1ゲート電極(単にゲート電極と呼ぶ場合がある。)として機能し、導電膜2513は、トランジスタMの第2ゲート電極(バックゲート電極と呼ぶ場合がある。)として機能する。
導電膜2514としては、例えば、アルミニウム、クロム、銅、タンタル、チタン、モリブデン、タングステンから選ばれた金属、又は上述した金属を成分とする合金か、上述した金属を組み合わせた合金等を用いて形成することができる。特に、窒化タンタルなどの金属窒化物膜は、水素又は酸素に対するバリア性があり、また、耐酸化性が高いため、好ましい。また、マンガン、ジルコニウムのいずれか一又は複数から選択された金属を用いてもよい。また、リン等の不純物元素をドーピングした多結晶シリコンに代表される半導体、ニッケルシリサイド等のシリサイドを用いてもよい。また、図では単層構造を示したが、2層以上の積層構造としてもよい。
例えば、アルミニウム上にチタン膜を積層する二層構造とするとよい。また、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、窒化タンタル膜又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としてもよい。
また、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がある。また、アルミニウムに、チタン、タンタル、タングステン、モリブデン、クロム、ネオジム、スカンジウムから選ばれた一又は複数の金属を組み合わせた合金膜、もしくは窒化膜を用いてもよい。
また、導電膜2514としては、例えば、インジウム錫酸化物、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、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、酸化シリコンを添加したインジウム錫酸化物等の透光性を有する導電性材料を適用することもできる。また、上記透光性を有する導電性材料と、上記金属の積層構造とすることもできる。
導電膜2513としては、例えば、モリブデン、チタン、タンタル、タングステン、アルミニウム、銅、クロム、ネオジム、スカンジウムから選ばれた元素を含む金属膜、又は上述した元素を成分とする金属窒化物膜(窒化タンタル膜、窒化チタン膜、窒化モリブデン膜、窒化タングステン膜)等である。特に、窒化タンタル膜などの金属窒化物膜は、水素又は酸素に対するバリア性があり、また、酸化しにくい(耐酸化性が高い)ため、好ましい。又は、インジウム錫酸化物、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、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導電性材料を適用することもできる。また、図では単層構造を示したが、2層以上の積層構造としてもよい。
また、導電膜2513は、開口部2591Aにおいて、第1の導電膜と、第2の導電膜と、を電気的に接続する導電膜と同じ材料としてもよい。
半導体膜2531は、トランジスタMにおけるチャネルが形成される領域を有する。半導体膜2531としては、実施の形態6で説明する金属酸化物、特にCAC−OSを用いるのが好ましい。
絶縁膜2402、絶縁膜2403、及び絶縁膜2405としては、半導体膜2531が金属酸化物である場合において、酸化シリコン膜や酸化窒化シリコン膜などの、酸素を含む絶縁膜であることが好ましい。特に、絶縁膜2403として過剰酸素を含む(化学量論的組成よりも過剰に酸素を含む)絶縁体を用いることが好ましい。このような過剰酸素を含む絶縁体を、金属酸化物である半導体膜2531に接して設けることにより、半導体膜2531中の酸素欠損を補償することができる。なお、絶縁膜2402、絶縁膜2403、絶縁膜2405は、互いに必ずしも同じ材料を用いなくともよい。
絶縁膜2404としては、例えば、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン、酸化アルミニウム、酸化ハフニウム、酸化タンタル、酸化ジルコニウム、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)、チタン酸ストロンチウム(SrTiO)、又は(Ba,Sr)TiO(BST)などを含む絶縁体を単層又は積層で用いることができる。又はこれらの絶縁体に例えば酸化アルミニウム、酸化ビスマス、酸化ゲルマニウム、酸化ニオブ、酸化シリコン、酸化チタン、酸化タングステン、酸化イットリウム、酸化ジルコニウムを添加してもよい。又はこれらの絶縁体を窒化処理しても良い。上記の絶縁体に酸化シリコン、酸化窒化シリコン又は窒化シリコンを積層して用いてもよい。
また、絶縁膜2404は、絶縁膜2403と同様に、化学量論的組成を満たす酸素よりも多くの酸素を含む酸化物絶縁体を用いることが好ましい。このような過剰酸素を含む絶縁体を金属酸化物である半導体膜2531に接して設けることにより、半導体膜2531中の酸素欠損を低減することができる。
また、絶縁膜2404は、酸化アルミニウム、酸化窒化アルミニウム、酸化ガリウム、酸化窒化ガリウム、酸化イットリウム、酸化窒化イットリウム、酸化ハフニウム、酸化窒化ハフニウム、窒化シリコンなどの、酸素や水素に対してバリア性のある絶縁膜を用いることができる。このような材料を用いて形成した場合、金属酸化物である半導体膜2531からの酸素の放出や、外部からの水素等の不純物の混入を防ぐ層として機能する。
なお、絶縁膜2404は、絶縁膜2402、絶縁膜2403、及び絶縁膜2405と同様の構造を有していてもよい。また、絶縁膜2402、絶縁膜2403、絶縁膜2404、絶縁膜2405は、図では、単層の構造を図示しているが、2層以上の積層構造としてもよい。
なお、図16乃至図19では、トランジスタMのチャネル形成領域に金属酸化物を有する構成例を示しているが、入出力パネル2700TP3の構成は、これに限定されない。例えば、トランジスタMとして、チャネル形成領域にシリコンを有するトランジスタを適用してもよい場合がある。
<<レンズ2580>>
可視光を透過する材料をレンズ2580に用いることができる。又は、1.3以上2.5以下の屈折率を備える材料をレンズ2580に用いることができる。例えば、無機材料又は有機材料をレンズ2580に用いることができる。
例えば、酸化物又は硫化物を含む材料をレンズ2580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又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2580に用いることができる。又は、硫化亜鉛などを、レンズ2580に用いることができる。
例えば、樹脂を含む材料をレンズ2580に用いることができる。具体的には、塩素、臭素又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2580に用いることができる。又は、樹脂と、当該樹脂より屈折率の高い材料のナノ粒子を含む樹脂を積層してレンズ2580に用いることができる。また、屈折率の高い樹脂としては、ナノ粒子を含む樹脂としてもよい。当該ナノ粒子としては、酸化チタン又は酸化ジルコニウムなどを用いることができる。
<<機能層2720>>
機能層2720は、基板2770及び絶縁膜2415の間に挟まれる領域を備える。機能層2720は、絶縁膜2771と、着色膜CF1と、を有する。
着色膜CF1は、基板2770及び第1表示素子2750(i,j)の間に挟まれる領域を備える。
絶縁膜2771は、着色膜CF1と液晶材料を含む層2753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。又は、着色膜CF1等から液晶材料を含む層2753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2771に用いることができる。
絶縁膜2415は、絶縁膜2771と液晶材料を含む層2753との間に挟まれる領域を備える。
絶縁膜2415は、透光性を有し、かつ水、水素など画素回路に影響を及ぼす不純物の浸入を防ぐ機能を有することが好ましい。例えば、絶縁膜2415は、窒化シリコン、又は窒化酸化シリコンなどを用いるのが好ましい。
<<基板2570、基板2770、基板2870>>
また、本実施の形態で説明する入出力パネルは、基板2570と、基板2770と、基板2870を有する。
基板2770は、基板2570、及び基板2870と、重なる領域を備える。基板2770は、基板2570との間に機能層2520を挟む領域を備える。
基板2770は、第1表示素子2750(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2770に用いることができる。
基板2870は、基板2770との間に、機能膜2770P、及び2770Dを挟む領域を備える。
基板2870は、第1表示素子2750(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。
なお、基板2870は、入出力パネル2700TP3に有する構成でなくてもよい。
<<接合層2505>>
また、本実施の形態で説明する入出力パネルは、接合層2505を有する。
接合層2505は、機能層2520及び基板2570の間に挟まれる領域を備え、機能層2520及び基板2570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2520及び基板2770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2751Hと重なる領域を備え、透光性を備える。これにより、第2表示素子2550(i,j)によって射出される光を一方の面に供給し、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2560と重なる領域を備え、例えば、光学素子2560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。又は、第2表示素子の面積を広くすることができる。又は、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2770PB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表示素子2550(i,j)と重なる領域を備え、透光性を備える。
又は、所定の色の光を透過する材料を構造体KB1又は構造体KB2に用いることができる。これにより、構造体KB1又は構造体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、緑色又は赤色の光を透過する材料を構造体KB1又は構造体KB2に用いることができる。また、黄色の光又は白色の光等を透過する材料を構造体KB1又は構造体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又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又は構造体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。
<<機能膜2770D、機能膜2770P、機能膜2770AG等>>
また、本実施の形態で説明する入出力パネル2700TP3は、機能膜2770Dと、機能膜2770Pと、機能膜2770AGと、を有する。
機能膜2770Dは第1表示素子2750(i,j)と重なる領域を備える。機能膜2770Dは機能層2520との間に第1表示素子2750(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2770D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2770D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。又は、例えば、第1表示素子2750(i,j)が反射する光を拡散することができる。
接合層2780は、機能膜2770Dと基板2770との間に挟まれる領域を備える。これにより、第2のユニット2020を構成することができる。
機能膜2770Pは、偏光層2770PB、位相差フィルム2770PA及び構造体KB2を備える。偏光層2770PBは開口部を備え、位相差フィルム2770PAは偏光層2770PB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、液晶材料及び樹脂を偏光層2770PBに用いることができる。偏光層2770PBは、偏光性を備える。これにより、機能膜2770Pを偏光板に用いることができる。
偏光層2770PBは第1表示素子2750(i,j)と重なる領域を備え、構造体KB2は第2表示素子2550(i,j)と重なる領域を備える。これにより、液晶素子を第1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表示素子に用いることができる。又は、第2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。又は、有機EL素子に流す電流の密度を下げることができる。又は、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、偏光フィルム又は位相差フィルムを機能膜2770Pに用いることができる。具体的には、2色性色素を含む膜及び位相差フィルムを機能膜2770P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2770P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2770PAに用いることができる。
例えば、反射防止膜を機能膜2770AGに用いることができる。なお、機能膜2770Pに反射防止膜を用いている場合は、機能膜2770AGに反射防止膜を設けなくてもよい。機能膜2770AGとしては、例えば、アンチグレアフィルム、反射防止膜とアンチグレアフィルムとの両方の機能を有するフィルムなどが挙げられる。また、機能膜2770AGは、入出力パネル2700TP3に有さなくてもよい。
<<タッチセンサとしての動作方法>>
次に、入出力パネル2700TP3のタッチセンサとしての機能について、説明する。
上述したとおり、フルインセル型のタッチセンサ表示部は、第1表示素子である反射型液晶素子のコモン電極を、タッチセンサ部のタッチセンサ電極として、タッチセンサのセンシング動作を行う。
相互容量方式の場合、タッチサセンサは、タッチセンサに備える容量素子の容量値の変化を検知することで、タッチを検出する。
このとき、容量素子を構成する一対のタッチセンサ電極(コモン電極)は、画素2702(i,j)が有する電極2752(i,j)と、画素2702(i+1,j)が有する電極2752(i+1,j)とする(図19参照)。
図19には、電極2752(i,j)と、電極2752(i+1,j)と、によって形成される電界を、太い破線の矢印で記載している。なお、ここでは、電極2752(i,j)は、電極2752(i+1,j)よりも高い電位としており、形成される電界の向きは、電極2752(i,j)から電極2752(i+1,j)への方向としている。
このように電界を形成する場合、電極2752(i,j)と電気的に接続される配線と、電極2752(i+1,j)と電気的に接続される配線は、互いに異なる方向に設けることが好ましい。例えば、電極2752(i,j)と電気的に接続される配線は、電極2752(i+1,j)と電気的に接続される配線と垂直に交差するように設けることが好ましい。なお、好ましい配線の設け方については、実施の形態7で詳述する。
なお、図19では、被検知体2900が入出力パネル2700TP3に触れている様子を示している。また、図19では、被検知体2900として手を図示しており、入出力パネル2700TP3に指を触れている様子を示しているが、被検知体2900は、手(指)でなく、スタイラスペンなどでもよい。
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5)
本実施の形態では、ハイブリッド表示装置の、実施の形態4とは別の動作方法について説明する。
<動作例1>
ハイブリッド表示装置と、タッチセンサ部と、を有する電子機器を考える。ハイブリッド表示装置と、タッチセンサ部と、を有する電子機器の一例として、図20(A)に、タブレット型の情報端末を示す。
電子機器5200Aは、表示部5201と、筐体5202と、照度センサ5203を有する。タッチセンサ部は、表示部5201に有するため、表示部5201は、タッチセンサ表示部と呼ぶことができる。照度センサ5203は、外光の照度を計測する機能を有し、実施の形態4で説明した第1乃至第3モードの切り替えを自動的に行うために備えている。
加えて、表示部5201は、ハイブリッド表示装置の構成要素として、反射型液晶素子21と、発光素子22と、を有する。また、表示部5201に備えるタッチセンサ部が静電容量式である場合、容量素子23を有する。
電子機器5200Aの操作は、表示部5201に表示された画像の内容に従って、表示部5201に指、ペン等で触れることで行われる。例えば、図20(A)は、ユーザの手5211によって、電子機器5200Aを操作している様子を図示している。
ところで、ユーザが電子機器5200Aを操作するとき、ユーザの手5211によって、表示部5201に影5212が映る場合がある。特に、外光が明るい環境、つまり第1モード又は第3モードのどちらか一方のモードで、電子機器5200Aを使用するときは、影5212がより強く映る場合がある。
ユーザの手5211によって、表示部5201に影5212が映る場合、表示部5201に表示されている画像が見えにくくなる場合がある。逆に、影5212が手5211によって隠れて、ユーザの目には映らない場合は、ユーザは、表示部5201に映る影5212に対して気にならない場合がある。
そこで、電子機器5200Aは、表示部5201に表示されている画像のうち、ユーザの目に写らない影5212の部分において、画像を表示しない、又は表示品位を意図的に低くする構成にするのが好適であると言える。このように、表示部5201において、ユーザの目に映らない影5212の部分の画像を表示しない、又は影5212の部分の画像を低輝度にすることで、電子機器5200Aの消費電力を低減することができる。
このような構成を実現する方法の一つとして、表示部5201の画素に照度センサを設けることが挙げられる。
実施の形態4で説明した、第1乃至第3モードの自動切り換えのための照度の情報は照度センサ5203で取得するが、上述した表示部5201に映る影5212の部分は、表示部5201の画素毎の照度センサ24で計測するのがよい。なお、図20(A)には、照度センサとしてフォトダイオードを図示している。そして、その影5212の情報を電子機器5200Aが有するプロセッサに送信し、該プロセッサで、影5212の部分の画像を表示しないように、又は、影5212の部分の画像の輝度を低くするように、画像を生成すればよい。
例えば、照度センサ5203で計測した照度の情報で、電子機器5200Aが第1モードで駆動する場合、表示部5201において画素毎の照度センサ24で影5212と認識した部分は、画像を表示しない、又は画像の輝度を低くするように、電子機器5200Aを駆動すればよい。
また、例えば、照度センサ5203で計測した照度の情報で、電子機器5200Aが第3モードで駆動する場合、表示部5201において画素毎の照度センサ24で影5212と認識した部分は、画像を表示しない、又は第1モードで動作するように、電子機器5200Aを駆動すればよい。
<動作例2>
次に、上述の動作方法とは異なる、別の動作方法について説明する。別の動作例の説明するため、電子機器5200Aとは、別の電子機器を考える。図20(B)に示す電子機器5200Bは、電子機器5200Aとほぼ同様の構成であるが、画素内の照度センサ24を有さない点で異なっている。
電子機器5200Bの操作は、表示部5201に表示された画像の内容に従って、表示部5201に指、ペン等で触れることで、行われる。例えば、図20(B)は、ユーザの手5211によって、電子機器5200Bを操作している様子を図示している。
ところで、ユーザが電子機器5200Bを操作するとき、表示部5201には、ユーザの手5211の指5211aが触れている領域5213が生じる。領域5213は、指5211aによって隠れているので、領域5213に表示される画像は、ユーザの目には映らない。
そこで、電子機器5200Bは、表示部5201に表示されている画像のうち、ユーザの目に映らない領域5213の部分において、画像を表示しない、又は表示品位を意図的に低くする構成にするのが好適であると言える。このように、表示部5201において、ユーザの目に映らない領域5213の部分の画像を表示しない、又は領域5213の部分の画像を低輝度にすることで、電子機器5200Bの消費電力を低減することができる。
このような構成を実現する方法の一つとして、表示部5201に備えられているタッチセンサ部を利用することが挙げられる。電子機器5200Bの駆動時において、タッチセンサ部でタッチ検出のあった領域を領域5213として判定して、その情報を電子機器5200Bが有するプロセッサなどに送信し、プロセッサで、領域5213の部分の画像を表示しないように、又は、領域5213の部分の画像の輝度を低くするように、画像を生成すればよい。
例えば、照度センサ5203で計測した照度の情報で、電子機器5200Bが第1モード又は第2モードで駆動する場合、表示部5201においてタッチセンサ部によって領域5213と認識した部分は、画像を表示しない、又は画像の輝度を低くするように、電子機器5200Bを駆動すればよい。
また、例えば、照度センサ5203で計測した照度の情報で、電子機器5200Bが第3モードで駆動する場合、表示部5201においてタッチセンサ部によって領域5213と認識した部分は、画像を表示しない、又は第1モードで動作するように、電子機器5200Bを駆動すればよい。
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6)
本実施の形態では、本明細書で開示されるトランジスタに用いることができる金属酸化物について説明する。以下では特に、金属酸化物とCAC(cloud−aligned composite)の詳細について説明する。
CAC−OS又はCAC−metal oxide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又はCAC−metal oxideを、トランジスタのチャネル形成領域に用いる場合、導電性の機能は、キャリアとなる電子(又はホール)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又はCAC−metal oxideに付与することができる。CAC−OS又は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、CAC−OS又は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又は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又は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又は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又はCAC−metal oxideをトランジスタのチャネル形成領域に用いる場合、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又はCAC−metal oxideは、マトリックス複合材(matrix composite)、又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。したがって、CAC−OSを、cloud−aligned composite−OSと呼称してもよい。
CAC−OSは、例えば、金属酸化物を構成する元素が、0.5nm以上10nm以下、好ましくは、1nm以上2nm以下、又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、金属酸化物において、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、又はその近傍のサイズで混合した状態をモザイク状、又はパッチ状ともいう。
なお、金属酸化物は、少なくともインジウムを含むことが好ましい。特にインジウム及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、又はマグネシウムなどから選ばれた一種、又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。)、又はインジウム亜鉛酸化物(以下、InX2ZnY2Z2(X2、Y2、及び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。)、又はガリウム亜鉛酸化物(以下、GaX4ZnY4Z4(X4、Y4、及び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、又は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、又は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金属酸化物である。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、及び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)、又は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、又はCAAC(c−axis aligned crystal)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、金属酸化物の材料構成に関する。CAC−OSとは、In、Ga、Zn、及び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、又は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、又はマグネシウムなどから選ばれた一種、又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又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、及び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、及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、又は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、又は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、又は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、又は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、又は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、又は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、又は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)、及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。
また、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タッチセンサ部(タッチセンサ、又はタッチパネルなど言い換える場合がある。)の構成例について説明を行う。なお、本実施の形態では、投影型静電容量方式(相互容量方式)のタッチパネルについて説明を行う。
<ブロック図>
図21は、タッチパネル400の一例として相互容量方式のタッチパネルを用いた場合の構成例を示すブロック図である。タッチパネル400は検知領域401を有する。また、検知領域401は、配線CL及び配線MLを有する。
図21では、一例として、パルス電圧が与えられる配線CLをCL(1)乃至CL(6)の6本の配線、電流の変化を検知する配線MLをML(1)乃至ML(6)の6本の配線として示している。なお、配線の数は、これに限定されない。また図21は、配線CL及び配線MLが重畳すること、又は、配線CL及び配線MLが近接して配置されることで形成される容量404を図示している。
検知領域401に被検知体(指やスタイラスなど)が近接又は接触すると、容量404の容量値が変化し、タッチパネル400はタッチを検出する。
タッチパネル400は、配線CL及び配線MLを介して、タッチパネルIC405に電気的に接続されている。タッチパネルIC405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、タッチパネル400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、タッチパネル400に電気的に接続される。検出回路403は、信号Rxを検出し、タッチパネル400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 to Digital Converter)を有する構成を用いることができる。検出回路403は、タッチパネル400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に出力する機能を有する。
<上面図>
次に、タッチパネル400のより具体的な構成例について、図22及び図23を用いて説明を行う。
図22(A)はタッチパネル400の上面図である。図22(B)及び図22(C)は図22(A)の一部を説明する斜視図である。
図23(A)は制御線及び検知信号線の隣接部の上面図である。図23(B)は隣接部に生じる電界を模式的に説明する斜視図である。
タッチパネル400は検知領域401を有する。検知領域401は、配線CL(g)、配線ML(h)及び導電膜を備える(図22(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検知領域401に用いることができる(図22(A)参照)。これにより、同一の電位又は異なる電位を、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検知領域401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23、電極CE(1)、電極ME(1)及び電極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22(A)、図22(C)又は図23参照)。
検知素子475(g,h)は、配線CL(g)及び配線ML(h)と電気的に接続される(図22(A)参照)。
配線CL(g)は制御信号(Tx)を供給する機能を備え、配線ML(h)は、検知信号(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22(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)及び導電膜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)及び導電膜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23参照)。
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23参照)。
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)及び電極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)及び電極ME(1)に用いることができる(図23参照)。
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)及び電極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)及び電極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)及び電極ME(h)に用いることができる。又は、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、配線CL(g)及び配線ML(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8)
本実施の形態では、実施の形態7に記載のタッチパネルの構成例について説明を行う。なお、本実施の形態では、投影型静電容量方式(相互容量方式)のタッチパネルについて説明を行う。
図24乃至図27に、タッチパネル400及び表示パネルからなるタッチセンサの断面模式図を示す。なお、図24乃至図27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、発光素子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24(A)に示すタッチセンサは、基板411、基板412、FPC413、導電膜414、液晶素子420、着色膜431、導電膜441等を有する。
液晶素子420は、導電膜421、導電膜422及び液晶423により構成される。導電膜421上には絶縁膜424を介して導電膜422が配置されている。導電膜421は液晶素子420のコモン電極として機能し、導電膜422は画素電極として機能する。
導電膜421及び導電膜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、又は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側に設けられた導電膜441と、液晶素子420の一対の電極の一方として機能する導電膜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。
導電膜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、導電膜441は、基板412側に設けられたFPC443と電気的に接続される。導電膜421は、導電膜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24(A)に示すタッチセンサは、導電膜421を画素電極、導電膜422をコモン電極とし、導電膜441と導電膜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24(B)に示す。
図24(A)に示すタッチセンサは、導電膜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24(C)に示す。
図24(B)に示すタッチセンサは、導電膜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24(D)に示す。
図24(A)乃至図24(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24(A)に示すタッチセンサは、導電膜441及びFPC443を設けない構成でもよい。その場合の模式図を図25(A)に示す。
図25(A)において、液晶素子420のコモン電極として機能する導電膜421a及び導電膜421bが、タッチセンサの一対の電極としても機能する。
図25(A)に示すタッチセンサは、導電膜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25(B)に示す。図25(B)において、導電膜422a及び導電膜422bが、タッチセンサの一対の電極として機能する。
図25(A)又は図25(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24(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24(A)に示すタッチセンサは、導電膜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26(A)に示す。
図26(A)において、基板412上に設けられた導電膜441a及び導電膜441bが、タッチセンサの一対の電極として機能する。
図26(A)に示すタッチセンサは、導電膜441a及び導電膜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26(B)に示す。
図26(A)又は図26(B)の場合、導電膜441a及び導電膜441bは、液晶素子420の電極(導電膜421、導電膜422)から遠ざけられている。そのため、導電膜441aと導電膜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、導電膜441a及び導電膜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26(A)又は図26(B)に示すタッチセンサは、タッチ検出の感度を高めることができる。
図26(A)又は図26(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27(A)、(B)に示す。
図27(A)、(B)において、液晶423を上下に挟むように、導電膜421及び導電膜422が設けられている。この場合も、導電膜441aと導電膜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。
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9)
本実施の形態では、上述の実施の形態で説明した表示装置を適用することができる電子機器の一例について説明する。
<ノート型パーソナルコンピュータ>
図28(A)はノート型パーソナルコンピュータであり、筐体5401、表示部5402、キーボード5403、ポインティングデバイス5404等を有する。本発明の一態様の表示装置は、表示部5402に用いることができる。
<スマートウォッチ>
図28(B)はウェアラブル端末の一種であるスマートウォッチであり、筐体5901、表示部5902、操作ボタン5903、操作子5904、バンド5905などを有する。本発明の一態様の表示装置は、スマートウォッチに適用することができる。また、表示部5902に、位置入力装置としての機能が付加された表示装置を用いるようにしてもよい。また、位置入力装置としての機能は、表示装置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5903にスマートウォッチを起動する電源スイッチ、スマートウォッチ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5902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28(B)に示したスマートウォッチでは、操作ボタン5903の数を2個示しているが、スマートウォッチの有する操作ボタンの数は、これに限定されない。また、操作子5904は、スマートウォッチの時刻合わせを行うリューズとして機能する。また、操作子5904は、時刻合わせ以外に、スマートウォッチのアプリケーションを操作する入力インターフェースとして、用いるようにしてもよい。なお、図28(B)に示したスマートウォッチでは、操作子5904を有する構成となっているが、これに限定せず、操作子5904を有さない構成であってもよい。
<ビデオカメラ>
図28(C)はビデオカメラであり、第1筐体5801、第2筐体5802、表示部5803、操作キー5804、レンズ5805、接続部5806等を有する。本発明の一態様の表示装置は、ビデオカメラに適用することができる。操作キー5804及びレンズ5805は第1筐体5801に設けられており、表示部5803は第2筐体5802に設けられている。そして、第1筐体5801と第2筐体5802とは、接続部5806により接続されており、第1筐体5801と第2筐体5802の間の角度は、接続部5806により変更が可能である。表示部5803における映像を、接続部5806における第1筐体5801と第2筐体5802との間の角度に従って切り替える構成としてもよい。
<携帯電話>
図28(D)は、情報端末の機能を有する携帯電話であり、筐体5501、表示部5502、マイク5503、スピーカ5504、操作ボタン5505を有する。本発明の一態様の表示装置は、携帯電話に適用することができる。また、表示部5502に、位置入力装置としての機能が付加された表示装置を用いるようにしてもよい。また、位置入力装置としての機能は、表示装置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5505に携帯電話を起動する電源スイッチ、携帯電話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5502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28(D)に示した携帯電話では、操作ボタン5505の数を2個示しているが、携帯電話の有する操作ボタンの数は、これに限定されない。また、図示していないが、図28(D)に示した携帯電話は、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。
<テレビジョン装置>
図28(E)は、テレビジョン装置を示す斜視図である。テレビジョン装置は、筐体9000、表示部9001、スピーカ9003、操作キー9005(電源スイッチ、又は操作スイッチを含む)、接続端子9006、センサ9007(力、変位、位置、速度、加速度、角速度、回転数、距離、光、液、磁気、温度、化学物質、音声、時間、硬度、電場、電流、電圧、電力、放射線、流量、湿度、傾度、振動、におい又は赤外線を測定する機能を含むもの)などを有する。テレビジョン装置は、大画面、例えば、50インチ以上、又は100インチ以上の表示部9001を組み込むことが可能である。
<移動体>
上述した表示装置は、移動体である自動車の運転席周辺に適用することもできる。
例えば、図28(F)は、自動車の室内におけるフロントガラス周辺を表す図である。図28(F)では、ダッシュボードに取り付けられた表示パネル5701、表示パネル5702、表示パネル5703の他、ピラーに取り付けられた表示パネル5704を図示している。
表示パネル5701乃至表示パネル5703は、ナビゲーション情報、スピードメーターやタコメーター、走行距離、給油量、ギア状態、エアコンの設定など、その他様々な情報を提供することができる。また、表示パネルに表示される表示項目やレイアウトなどは、ユーザの好みに合わせて適宜変更することができ、デザイン性を高めることが可能である。表示パネル5701乃至表示パネル5703は、照明装置として用いることも可能である。
表示パネル5704には、車体に設けられた撮像手段からの映像を映し出すことによって、ピラーで遮られた視界(死角)を補完することができる。すなわち、自動車の外側に設けられた撮像手段からの画像を表示することによって、死角を補い、安全性を高めることができる。また、見えない部分を補完する映像を映すことによって、より自然に違和感なく安全確認を行うことができる。表示パネル5704は、照明装置として用いることもできる。
また、図示していないが、図28(A)、(B)、(E)、(F)に示した電子機器は、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、上述した電子機器に音声入力機能を付することができる。
また、図示していないが、図28(A)、(B)、(D)乃至(F)に示した電子機器は、カメラを有する構成であってもよい。
また、図示していないが、図28(A)乃至(F)に示した電子機器は、筐体の内部にセンサ(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、図28(D)に示す携帯電話に、ジャイロ、加速度センサなどの傾きを検出するセンサを有する検出装置を設けることで、該携帯電話の向き(鉛直方向に対して該携帯電話がどの向きに向いているか)を判断して、表示部5502の画面表示を、該携帯電話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28(A)乃至(F)に示した電子機器は、指紋、静脈、虹彩、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電子機器を実現することができる。
また、図28(A)乃至(F)に示した電子機器の表示部として、可撓性を有する基材を用いてもよい。具体的には、該表示部は、可撓性を有する基材上にトランジスタ、容量素子、及び表示素子などを設けた構成としてもよい。この構成を適用することによって、図28(A)乃至(F)に示した電子機器のように平らな面を有する筐体だけでなく、曲面を有するような筐体の電子機器を実現することができる。
また、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。
(本明細書等の記載に関する付記)
以上の実施の形態における各構成の説明について、以下に付記する。
<実施の形態で述べた本発明の一態様に関する付記>
各実施の形態に示す構成は、他の実施の形態に示す構成と適宜組み合わせて、本発明の一態様とすることができる。また、1つの実施の形態の中に、複数の構成例が示される場合は、互いに構成例を適宜組み合わせることが可能である。
なお、ある一つの実施の形態の中で述べる内容(一部の内容でもよい)は、その実施の形態で述べる別の内容(一部の内容でもよい)と、一つ若しくは複数の別の実施の形態で述べる内容(一部の内容でもよい)との少なくとも一つの内容に対して、適用、組み合わせ、又は置き換えなどを行うことができる。
なお、実施の形態の中で述べる内容とは、各々の実施の形態において、様々な図を用いて述べる内容、又は明細書に記載される文章を用いて述べる内容のことである。
なお、ある一つの実施の形態において述べる図(一部でもよい)は、その図の別の部分、その実施の形態において述べる別の図(一部でもよい)と、一つ若しくは複数の別の実施の形態において述べる図(一部でもよい)との少なくとも一つの図に対して、組み合わせることにより、さらに多くの図を構成させることができる。
<序数詞に関する付記>
本明細書等において、「第1」、「第2」、「第3」という序数詞は、構成要素の混同を避けるために付したものである。従って、構成要素の数を限定するものではない。また、構成要素の順序を限定するものではない。また例えば、本明細書等の実施の形態の一において「第1」に言及された構成要素が、他の実施の形態、あるいは特許請求の範囲において「第2」に言及された構成要素とすることもありうる。また例えば、本明細書等の実施の形態の一において「第1」に言及された構成要素を、他の実施の形態、あるいは特許請求の範囲において省略することもありうる。
<図面を説明する記載に関する付記>
実施の形態について図面を参照しながら説明している。但し、実施の形態は多くの異なる態様で実施することが可能であり、趣旨及びその範囲から逸脱することなく、その形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は、実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、実施の形態の発明の構成において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を異なる図面間で共通して用い、その繰り返しの説明は省略する。
また、本明細書等において、「上に」、「下に」などの配置を示す語句は、構成同士の位置関係を、図面を参照して説明するために、便宜上用いている。構成同士の位置関係は、各構成を描写する方向に応じて適宜変化する。そのため、配置を示す語句は、明細書で説明した記載に限定されず、状況に応じて適切に言い換えることができる。
また、「上」や「下」の用語は、構成要素の位置関係が直上又は直下で、かつ、直接接していることを限定するものではない。例えば、「絶縁層A上の電極B」の表現であれば、絶縁層Aの上に電極Bが直接接して形成されている必要はなく、絶縁層Aと電極Bとの間に他の構成要素を含むものを除外しない。
また、図面において、大きさ、層の厚さ、又は領域は、説明の便宜上任意の大きさに示したものである。よって、必ずしもそのスケールに限定されない。なお図面は明確性を期すために模式的に示したものであり、図面に示す形状又は値などに限定されない。例えば、ノイズによる信号、電圧、若しくは電流のばらつき、又は、タイミングのずれによる信号、電圧、若しくは電流のばらつきなどを含むことが可能である。
また、図面において、斜視図などにおいて、図面の明確性を期すために、一部の構成要素の記載を省略している場合がある。
また、図面において、同一の要素又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。
<言い換え可能な記載に関する付記>
本明細書等において、トランジスタの接続関係を説明する際、ソースとドレインとの一方を、「ソース又はドレインの一方」(又は第1電極、又は第1端子)と表記し、ソースとドレインとの他方を「ソース又はドレインの他方」(又は第2電極、又は第2端子)と表記している。これは、トランジスタのソースとドレインは、トランジスタの構造又は動作条件等によって変わるためである。なおトランジスタのソースとドレインの呼称については、ソース(ドレイン)端子や、ソース(ドレイン)電極等、状況に応じて適切に言い換えることができる。また、本明細書等では、ゲート以外の2つの端子を第1端子、第2端子と呼ぶ場合や、第3端子、第4端子と呼ぶ場合がある。また、本明細書等に記載するトランジスタが2つ以上のゲートを有するとき(この構成をデュアルゲート構造という場合がある)、それらのゲートを第1ゲート、第2ゲートと呼ぶ場合や、フロントゲート、バックゲートと呼ぶ場合がある。特に、「フロントゲート」という語句は、単に「ゲート」という語句に互いに言い換えることができる。また、「バックゲート」という語句は、単に「ゲート」という語句に互いに言い換えることができる。なお、ボトムゲートとは、トランジスタの作製時において、チャネル形成領域よりも先に形成される端子のことをいい、「トップゲート」とは、トランジスタの作製時において、チャネル形成領域よりも後に形成される端子のことをいう。
トランジスタは、ゲート、ソース、及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端子として機能する端子である。ソース又はドレインとして機能する2つの入出力端子は、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端子と呼ぶ場合や、第3端子、第4端子と呼ぶ場合がある。
また、本明細書等において「電極」や「配線」の用語は、これらの構成要素を機能的に限定するものではない。例えば、「電極」は「配線」の一部として用いられることがあり、その逆もまた同様である。さらに、「電極」や「配線」の用語は、複数の「電極」や「配線」が一体となって形成されている場合なども含む。
また、本明細書等において、電圧と電位は、適宜言い換えることができる。電圧は、基準となる電位からの電位差のことであり、例えば基準となる電位をグラウンド電位(接地電位)とすると、電圧を電位に言い換えることができる。グラウンド電位は必ずしも0Vを意味するとは限らない。なお電位は相対的なものであり、基準となる電位によっては、配線等に与える電位を変化させる場合がある。
なお本明細書等において、「膜」、「層」などの語句は、場合によっては、又は、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。又は、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。又は、場合によっては、又は、状況に応じて、「膜」、「層」などの語句を使わずに、別の用語に入れ替えることが可能である。例えば、「導電層」又は「導電膜」という用語を、「導電体」という用語に変更することが可能な場合がある。又は、例えば、「絶縁層」「絶縁膜」という用語を、「絶縁体」という用語に変更することが可能な場合がある。
なお本明細書等において、「配線」、「信号線」、「電源線」などの用語は、場合によっては、又は、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、「配線」という用語を、「信号線」という用語に変更することが可能な場合がある。また、例えば、「配線」という用語を、「電源線」などの用語に変更することが可能な場合がある。また、その逆も同様で、「信号線」「電源線」などの用語を、「配線」という用語に変更することが可能な場合がある。「電源線」などの用語は、「信号線」などの用語に変更することが可能な場合がある。また、その逆も同様で「信号線」などの用語は、「電源線」などの用語に変更することが可能な場合がある。また、配線に印加されている「電位」という用語を、場合によっては、又は、状況に応じて、「信号」などという用語に変更することが可能な場合がある。また、その逆も同様で、「信号」などの用語は、「電位」という用語に変更することが可能な場合がある。
<語句の定義に関する付記>
以下では、上記実施の形態中で言及した語句の定義について説明する。
<<半導体の不純物について>>
半導体の不純物とは、例えば、半導体層を構成する主成分以外をいう。例えば、濃度が0.1原子%未満の元素は不純物である。不純物が含まれることにより、例えば、半導体にDOS(Density of States)が形成されることや、キャリア移動度が低下することや、結晶性が低下することなどが起こる場合がある。半導体が酸化物半導体である場合、半導体の特性を変化させる不純物としては、例えば、第1族元素、第2族元素、第13族元素、第14族元素、第15族元素、主成分以外の遷移金属などがあり、特に、例えば、水素(水にも含まれる)、リチウム、ナトリウム、シリコン、ホウ素、リン、炭素、窒素などがある。酸化物半導体の場合、例えば水素などの不純物の混入によって酸素欠損を形成する場合がある。また、半導体がシリコン層である場合、半導体の特性を変化させる不純物としては、例えば、酸素、水素を除く第1族元素、第2族元素、第13族元素、第15族元素などがある。
<<トランジスタについて>>
本明細書において、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、ドレイン領域又はドレイン電極)とソース(ソース端子、ソース領域又はソース電極)の間にチャネル形成領域を有しており、ゲート‐ソース間に電位差を与えることによって、チャネル形成領域に電流を流すことができるものである。
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。
<<スイッチについて>>
本明細書等において、スイッチとは、導通状態(オン状態)、又は、非導通状態(オフ状態)になり、電流を流すか流さないかを制御する機能を有するものをいう。又は、スイッチとは、電流を流す経路を選択して切り替える機能を有するものをいう。
一例としては、電気的スイッチ又は機械的なスイッチなどを用いることができる。つまり、スイッチは、電流を制御できるものであればよく、特定のものに限定されない。
電気的なスイッチの一例としては、トランジスタ(例えば、バイポーラトランジスタ、MOSトランジスタなど)、ダイオード(例えば、PNダイオード、PINダイオード、ショットキーダイオード、MIM(Metal Insulator Metal)ダイオード、MIS(Metal Insulator Semiconductor)ダイオード、ダイオード接続のトランジスタなど)、又はこれらを組み合わせた論理回路などがある。
なお、スイッチとしてトランジスタを用いる場合、トランジスタの「導通状態」とは、トランジスタのソース電極とドレイン電極が電気的に短絡されているとみなせる状態をいう。また、トランジスタの「非導通状態」とは、トランジスタのソース電極とドレイン電極が電気的に遮断されているとみなせる状態をいう。なおトランジスタを単なるスイッチとして動作させる場合には、トランジスタの極性(導電型)は特に限定されない。
機械的なスイッチの一例としては、デジタルマイクロミラーデバイス(DMD)のように、MEMS(マイクロ・エレクトロ・メカニカル・システム)技術を用いたスイッチがある。そのスイッチは、機械的に動かすことが可能な電極を有し、その電極が動くことによって、導通と非導通とを制御して動作する。
<<接続について>>
本明細書等において、XとYとが接続されている、と記載する場合は、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を含むものとする。したがって、所定の接続関係、例えば、図又は文章に示された接続関係に限定されず、図又は文章に示された接続関係以外のものも含むものとする。
ここで使用するX、Yなどは、対象物(例えば、装置、素子、回路、配線、電極、端子、導電膜、層、など)であるとする。
XとYとが電気的に接続されている場合の一例としては、XとYとの電気的な接続を可能とする素子(例えば、スイッチ、トランジスタ、容量素子、インダクタ、抵抗素子、ダイオード、表示素子、発光素子、負荷など)が、XとYとの間に1個以上接続されることが可能である。なお、スイッチは、オンオフが制御される機能を有している。つまり、スイッチは、導通状態(オン状態)、又は、非導通状態(オフ状態)になり、電流を流すか流さないかを制御する機能を有している。
XとYとが機能的に接続されている場合の一例としては、XとYとの機能的な接続を可能とする回路(例えば、論理回路(インバータ、NAND回路、NOR回路など)、信号変換回路(DA変換回路、AD変換回路、ガンマ補正回路など)、電位レベル変換回路(電源回路(昇圧回路、降圧回路など)、信号の電位レベルを変えるレベルシフタ回路など)、電圧源、電流源、切り替え回路、増幅回路(信号振幅又は電流量などを大きく出来る回路、オペアンプ、差動増幅回路、ソースフォロワ回路、バッファ回路など)、信号生成回路、記憶回路、制御回路など)が、XとYとの間に1個以上接続されることが可能である。なお、一例として、XとYとの間に別の回路を挟んでいても、Xから出力された信号がYへ伝達される場合は、XとYとは機能的に接続されているものとする。
なお、XとYとが電気的に接続されている、と明示的に記載する場合は、XとYとが電気的に接続されている場合(つまり、XとYとの間に別の素子又は別の回路を挟んで接続されている場合)と、XとYとが機能的に接続されている場合(つまり、XとYとの間に別の回路を挟んで機能的に接続されている場合)と、XとYとが直接接続されている場合(つまり、XとYとの間に別の素子又は別の回路を挟まずに接続されている場合)とを含むものとする。つまり、電気的に接続されている、と明示的に記載する場合は、単に、接続されている、とのみ明示的に記載されている場合と同じであるとする。
なお、例えば、トランジスタのソース(又は第1の端子など)が、Z1を介して(又は介さず)、Xと電気的に接続され、トランジスタのドレイン(又は第2の端子など)が、Z2を介して(又は介さず)、Yと電気的に接続されている場合や、トランジスタのソース(又は第1の端子など)が、Z1の一部と直接的に接続され、Z1の別の一部がXと直接的に接続され、トランジスタのドレイン(又は第2の端子など)が、Z2の一部と直接的に接続され、Z2の別の一部がYと直接的に接続されている場合では、以下のように表現することが出来る。
例えば、「XとYとトランジスタのソース(又は第1の端子など)とドレイン(又は第2の端子など)とは、互いに電気的に接続されており、X、トランジスタのソース(又は第1の端子など)、トランジスタのドレイン(又は第2の端子など)、Yの順序で電気的に接続されている。」と表現することができる。又は、「トランジスタのソース(又は第1の端子など)は、Xと電気的に接続され、トランジスタのドレイン(又は第2の端子など)はYと電気的に接続され、X、トランジスタのソース(又は第1の端子など)、トランジスタのドレイン(又は第2の端子など)、Yは、この順序で電気的に接続されている」と表現することができる。又は、「Xは、トランジスタのソース(又は第1の端子など)とドレイン(又は第2の端子など)とを介して、Yと電気的に接続され、X、トランジスタのソース(又は第1の端子など)、トランジスタのドレイン(又は第2の端子など)、Yは、この接続順序で設けられている」と表現することができる。これらの例と同様な表現方法を用いて、回路構成における接続の順序について規定することにより、トランジスタのソース(又は第1の端子など)と、ドレイン(又は第2の端子など)とを、区別して、技術的範囲を決定することができる。なお、これらの表現方法は、一例であり、これらの表現方法に限定されない。ここで、X、Y、Z1、Z2は、対象物(例えば、装置、素子、回路、配線、電極、端子、導電膜、層、など)であるとする。
なお、回路図上は独立している構成要素同士が電気的に接続しているように図示されている場合であっても、1つの構成要素が、複数の構成要素の機能を併せ持っている場合もある。例えば配線の一部が電極としても機能する場合は、一の導電膜が、配線の機能、及び電極の機能の両方の構成要素の機能を併せ持っている。したがって、本明細書における電気的に接続とは、このような、一の導電膜が、複数の構成要素の機能を併せ持っている場合も、その範疇に含める。
<<平行、垂直について>>
本明細書において、「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、「略平行」とは、二つの直線が−30°以上30°以下の角度で配置されている状態をいう。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、「略垂直」とは、二つの直線が60°以上120°以下の角度で配置されている状態をいう。
GPU グラフィックプロセシングユニット
TC タイミングコントローラ
SD ソースドライバ部
SD1 第1ソースドライバ
SD2 第2ソースドライバ
GD ゲートドライバ部
GD1 第1ゲートドライバ
GD2 第2ゲートドライバ
CEPC コモン電極電位設定回路
TPC タッチパネルコントローラ
TDA タッチセンサ表示部
TSD タッチセンサ部
DD1 第1表示装置
DD2 第2表示装置
PWD 画像書き込み期間
SP1 センシング期間
SP2 センシング期間
SP3 センシング期間
SP センシング期間
ST1 ステップ
ST2 ステップ
ST3 ステップ
ST4 ステップ
ST5 ステップ
ST6 ステップ
ST7 ステップ
SL 信号線
DL 信号線
GL ゲート線
GL2 ゲート線
AL 電流供給線
M トランジスタ
M1 トランジスタ
M2 トランジスタ
M3 トランジスタ
CsLC 容量素子
CsEL 容量素子
KB1 構造体
KB2 構造体
CF1 着色膜
CL 配線
ML 配線
CE 電極
ME 電極
BR(g,h) 導電膜
10 データ
21 反射型液晶素子
22 発光素子
23 容量素子
24 照度センサ
100 電子機器
101 電子機器
102 電子機器
201 第1表示素子
202 第2表示素子
203 開口部
204 反射光
205 透過光
206 画素回路
207 画素回路
210 表示装置
214 表示部
216 回路
218 配線
220 IC
222 FPC
400 タッチパネル
401 検知領域
402 駆動回路
403 検出回路
404 容量
405 タッチパネルIC
411 基板
412 基板
413 FPC
414 導電膜
420 液晶素子
421 導電膜
421a 導電膜
421b 導電膜
422 導電膜
422a 導電膜
422b 導電膜
423 液晶
424 絶縁膜
431 着色膜
441 導電膜
441a 導電膜
441b 導電膜
443 FPC
475 検知素子
2010 ユニット
2020 ユニット
2402 絶縁膜
2403 絶縁膜
2404 絶縁膜
2405 絶縁膜
2411 絶縁膜
2412 絶縁膜
2413 絶縁膜
2414 絶縁膜
2415 絶縁膜
2501C 絶縁膜
2505 接合層
2511a 導電膜
2511b 導電膜
2512B 導電膜
2513 導電膜
2514 導電膜
2520 機能層
2521 絶縁膜
2521A 絶縁膜
2521B 絶縁膜
2522 接続部
2531 半導体膜
2550 第2表示素子
2550(i,j) 第2表示素子
2551(i,j) 電極
2552 電極
2553 発光性の材料を含む層
2560 光学素子
2565 被覆膜
2566 導電膜
2570 基板
2580 レンズ
2591A 開口部
2700TP3 入出力パネル
2702(i,j) 画素
2720 機能層
2750 第1表示素子
2750(i,j) 第1表示素子
2751 電極
2751(i,j) 電極
2751H 領域
2752(i,j) 電極
2753 液晶材料を含む層
2770 基板
2770AG 機能膜
2770D 機能膜
2770P 機能膜
2770PA 位相差フィルム
2770PB 偏光層
2771 絶縁膜
2780 接合層
2870 基板
5200A 電子機器
5200B 電子機器
5201 表示部
5202 筐体
5203 照度センサ
5211 手
5211a 指
5212 影
5213 領域
5401 筐体
5402 表示部
5403 キーボード
5404 ポインティングデバイス
5501 筐体
5502 表示部
5503 マイク
5504 スピーカ
5505 操作ボタン
5701 表示パネル
5702 表示パネル
5703 表示パネル
5704 表示パネル
5801 第1筐体
5802 第2筐体
5803 表示部
5804 操作キー
5805 レンズ
5806 接続部
5901 筐体
5902 表示部
5903 操作ボタン
5904 操作子
5905 バンド
9000 筐体
9001 表示部
9003 スピーカ
9005 操作キー
9006 接続端子
9007 センサ

Claims (9)

  1. 表示装置と、タッチセンサと、を有する電子機器の動作方法であって、
    第1ステップ乃至第4ステップを有し、
    前記第1ステップは、
    第1期間内において、前記タッチセンサがタッチ検出したか否かを判別する第1判定のステップと、
    前記第1判定のステップにおいて前記タッチ検出が無い場合、前記第2ステップに移行するステップと、
    前記第1判定のステップにおいて前記タッチ検出がある場合、前記第3ステップに移行するステップと、を有し、
    前記第2ステップは、前記タッチセンサを休止状態にする、又は前記タッチセンサを前記タッチセンサの駆動周波数を下げて動作するステップを有し、
    前記第3ステップは、
    前記表示装置が休止状態になったか、又は前記表示装置が前記表示装置の駆動周波数を下げて動作したか否かを判別する第2判定のステップと、
    前記第2判定のステップにおいて、前記表示装置が休止状態になった場合、又は前記表示装置が前記表示装置の駆動周波数を下げて動作した場合、前記第4ステップに移行するステップと、を有し、
    前記第4ステップは、
    前記タッチ検出が続いたか否かを判別する第3判定のステップと、
    前記第3判定のステップにおいて前記タッチ検出が続いた場合、前記第2ステップに移行するステップと、を有することを特徴とする動作方法。
  2. 表示装置と、タッチセンサと、を有する電子機器の動作方法であって、
    第1ステップと、第2ステップと、を有し、
    前記第1ステップは、
    第1期間内において、前記タッチセンサがタッチ検出したか否かを判別する第1判定のステップと、
    前記第1判定のステップにおいて、前記タッチ検出が無い場合に、前記第2ステップに移行するステップと、を有し、
    前記第2ステップは、前記タッチセンサを休止状態にする、又は前記タッチセンサを前記タッチセンサの駆動周波数を下げて動作するステップを有することを特徴とする動作方法。
  3. 表示装置と、タッチセンサと、を有する電子機器の動作方法であって、
    第1ステップ乃至第3ステップを有し、
    前記第1ステップは、
    前記表示装置が休止状態になったか、又は前記表示装置が前記表示装置の駆動周波数を下げて動作したか否かを判別する第1判定のステップと、
    前記第1判定のステップにおいて、前記表示装置が休止状態になった場合、又は前記表示装置が前記表示装置の駆動周波数を下げて動作した場合、前記第2ステップに移行するステップと、を有し、
    前記第2ステップは、
    前記タッチ検出が続いたか否かを判別する第2判定のステップと、
    前記第2判定のステップにおいて前記タッチ検出が続いた場合、前記第3ステップに移行するステップと、を有し、
    前記第3ステップは、前記タッチセンサを休止状態にする、又は前記タッチセンサを前記タッチセンサの駆動周波数を下げて動作するステップを有することを特徴とする動作方法。
  4. 表示装置と、タッチセンサと、を有する電子機器の動作方法であって、
    前記表示装置は、表示部と、照度センサと、を有し、
    前記照度センサは、外光の照度を測定することで、前記表示部を、前記表示部に影が映らない第1領域と、影の映る第2領域と、に分ける機能を有し、
    前記表示部の前記第1領域に表示する画像の輝度を高くし、
    前記表示部の前記第2領域に表示する画像を表示しない、又は前記表示部の前記第2領域に表示する画像の輝度を低くすることを特徴とする動作方法。
  5. 表示装置と、タッチセンサと、を有する電子機器の動作方法であって、
    前記表示装置は、表示部を有し、
    前記タッチセンサは、前記表示部を、タッチの検出の無い第1領域と、タッチの検出のある第2領域と、に分ける機能を有し、
    前記表示部の前記第1領域に表示する画像の輝度を高くし、
    前記表示部の前記第2領域に表示する画像を表示しない、又は前記表示部の前記第2領域に表示する画像の輝度を低くすることを特徴とする動作方法。
  6. 請求項1乃至請求項5のいずれか一項において、
    前記表示装置は、反射型液晶素子と、発光素子又は透過型液晶素子の一方と、を有することを特徴とする動作方法。
  7. 請求項6において、
    前記電子機器は、
    前記反射型液晶素子と、前記タッチセンサと、が、互いに同一の電極を有する、フルインセル型であることを特徴とする動作方法。
  8. 請求項1乃至請求項7のいずれか一項において、
    前記表示装置は、チャネル形成領域に金属酸化物を有するトランジスタを有することを特徴とする動作方法。
  9. 請求項1乃至請求項8のいずれか一項において、
    前記表示装置は、チャネル形成領域にシリコンを有するトランジスタを有することを特徴とする動作方法。
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