JP2018136491A - Image display system and electronic apparatus - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an image display system having a combination of an imaging device and a display device.SOLUTION: An image display system includes: an imaging device having plural pixel blocks; and a display device having plural display areas. After displaying image data acquired by a first imaging mode as an image on the display device, the image display system switches a mode to a second imaging mode and acquires data representing presence/absence of a change of a subject. When any change is generated on the subject, the image display system switches the mode to the first imaging mode and acquires new image data to display a new image on the display device. When no change is generated on the subject, the image display system maintains display of an image stored in the display area and does not update the image.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明の一態様は、低消費電力で画像を表示するシステムに関する。 One embodiment of the present invention relates to a system for displaying an image with low power consumption.

なお、本発明の一態様は、上記の技術分野に限定されない。本明細書等で開示する発明の一態様の技術分野は、物、方法、または、製造方法に関するものである。または、本発明の一態様は、プロセス、マシン、マニュファクチャ、または、組成物(コンポジション・あオブ・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、照明装置、蓄電装置、記憶装置、撮像装置、それらの動作方法、または、それらの製造方法、を一例として挙げることができる。 Note that one embodiment of the present invention is not limited to the above technical field. The technical field of one embodiment of the invention disclosed in this specification and the like relates to an object, a method, or a manufacturing method. Alternatively, one embodiment of the present invention relates to a process, a machine, a manufacture, or a composition (composition of matter). Therefore, the technical field of one embodiment of the present invention disclosed in this specification more specifically includes a semiconductor device, a display device, a liquid crystal display device, a light-emitting device, a lighting device, a power storage device, a memory device, an imaging device, An operation method or a manufacturing method thereof can be given as an example.

なお、本明細書等において半導体装置とは、半導体特性を利用することで機能しうる装置全般を指す。トランジスタ、半導体回路は半導体装置の一態様である。また、記憶装置、表示装置、撮像装置、電子機器は、半導体装置を有する場合がある。 Note that in this specification and the like, a semiconductor device refers to any device that can function by utilizing semiconductor characteristics. A transistor and a semiconductor circuit are one embodiment of a semiconductor device. In addition, a memory device, a display device, an imaging device, and an electronic device may include a semiconductor device.

トランジスタに適用可能な半導体材料として酸化物半導体が注目されている。例えば、酸化物半導体を有するトランジスタを画素回路の一部に用いる構成の撮像装置が特許文献1に開示されている。 An oxide semiconductor has attracted attention as a semiconductor material applicable to a transistor. For example, Patent Document 1 discloses an imaging device having a structure in which a transistor including an oxide semiconductor is used as part of a pixel circuit.

また、酸化物半導体を有するトランジスタを画素に有し、当該トランジスタをオフにすることで、画像信号を画素で長時間保持する液晶表示装置が特許文献2に開示されている。 Further, Patent Document 2 discloses a liquid crystal display device which includes a transistor including an oxide semiconductor in a pixel and holds the image signal in the pixel for a long time by turning off the transistor.

特開2011−119711号公報JP 2011-119711 A 特開2011−141522号公報JP 2011-141522 A

撮像装置、表示装置などを有する電子機器では、高精細な画像の撮像や表示が望まれる。一方で、画像が高精細になるほど、より多くのデータ処理を要するため電子機器の消費電力は高まる傾向にある。 In an electronic device having an imaging device, a display device, and the like, it is desired to capture and display a high-definition image. On the other hand, as the image becomes higher definition, more data processing is required, and thus the power consumption of the electronic device tends to increase.

本発明の一態様では、撮像装置と、表示装置と、を有する画像表示システムを提供することを目的の一つとする。または、撮像装置と、表示装置と、を有する低消費電力の画像表示システムを提供することを目的の一つとする。または、画素を分割駆動することができる撮像装置と、マトリクス状に配置された複数の表示装置を有する画像表示システムを提供することを目的の一つとする。または、差分検出機能を有する撮像装置と、画像情報を保持して動作する表示装置と、を有する画像表示システムを提供することを目的の一つとする。または、新規な撮像装置および表示装置を有する画像表示システムを提供することを目的の一つとする。または、新規な半導体装置などを提供することを目的の一つとする。 In one embodiment of the present invention, an object is to provide an image display system including an imaging device and a display device. Another object is to provide an image display system with low power consumption including an imaging device and a display device. Another object is to provide an image display system including an imaging device that can divide and drive pixels and a plurality of display devices arranged in a matrix. Another object is to provide an image display system including an imaging device having a difference detection function and a display device that operates while retaining image information. Another object is to provide an image display system including a novel imaging device and display device. Another object is to provide a novel semiconductor device or the like.

なお、これらの課題の記載は、他の課題の存在を妨げるものではない。なお、本発明の一態様は、これらの課題の全てを解決する必要はないものとする。なお、これら以外の課題は、明細書、図面、請求項などの記載から、自ずと明らかとなるものであり、明細書、図面、請求項などの記載から、これら以外の課題を抽出することが可能である。 Note that the description of these problems does not disturb the existence of other problems. Note that one embodiment of the present invention does not have to solve all of these problems. Issues other than these will be apparent from the description of the specification, drawings, claims, etc., and other issues can be extracted from the descriptions of the specification, drawings, claims, etc. It is.

本発明の一態様は、複数の画素ブロックを有する撮像装置および複数の表示領域を有する表示装置を含む画像表示システムに関する。 One embodiment of the present invention relates to an image display system including an imaging device having a plurality of pixel blocks and a display device having a plurality of display areas.

本発明の一態様は、撮像装置と、表示装置と、を有する画像表示システムであって、撮像装置は、第1の画素ブロックと、第2の画素ブロックと、エンコード装置と、記憶装置と、を有し、第1の画素ブロックおよび第2の画素ブロックのそれぞれは、撮像用画素を有し、エンコード装置は、第1のブロック分割部と、第2のブロック分割部と、を有し、第1のブロック分割部は、第1の画素ブロックから出力された第1の画像データを分割する機能を有し、第2のブロック分割部は、第2の画素ブロックから出力された第2の画像データを分割する機能を有し、エンコード装置は、第1のブロック分割部および第2のブロック分割部から出力された第1および第2の画像データを圧縮して第3の画像データを作成する機能を有し、記憶装置は、エンコード装置から出力された第3の画像データを記録する機能を有し、表示装置は、第1の表示領域と、第2の表示領域と、デコード装置と、再生装置と、を有し、第1の表示領域および第2の表示領域のそれぞれは、表示用画素を有し、デコード装置は、第1のブロック再構成部と、第2のブロック再構成部と、を有し、再生装置は、第3の画像データを読み出す機能を有し、デコード装置は、第3の画像データを伸張して、第1のブロック再構成部および第2のブロック再構成部のそれぞれにデータを出力する機能を有し、第1のブロック再構成部は、入力されたデータから第1の画像データを再構成して第1の表示領域に出力する機能を有し、第2のブロック再構成部は、入力されたデータから第2の画像データを再構成して第2の表示領域に出力する機能を有する画像表示システムである。 One embodiment of the present invention is an image display system including an imaging device and a display device, the imaging device including a first pixel block, a second pixel block, an encoding device, and a storage device. Each of the first pixel block and the second pixel block has an imaging pixel, and the encoding apparatus includes a first block dividing unit and a second block dividing unit, The first block division unit has a function of dividing the first image data output from the first pixel block, and the second block division unit includes the second block output from the second pixel block. The encoding apparatus has a function of dividing image data, and the encoding apparatus compresses the first and second image data output from the first block dividing unit and the second block dividing unit to create third image data Storage function , Having a function of recording the third image data output from the encoding device, the display device has a first display region, a second display region, a decoding device, and a playback device, Each of the first display area and the second display area has a display pixel, and the decoding device has a first block reconstruction unit and a second block reconstruction unit, and a reproduction device Has a function of reading out the third image data, and the decoding device decompresses the third image data and outputs the data to each of the first block reconstruction unit and the second block reconstruction unit The first block reconstruction unit has a function of reconstructing the first image data from the input data and outputting the first image data to the first display area, and the second block reconstruction unit The second image data is reconstructed from the input data and the second An image display system having a function of outputting the display area.

撮像装置は、画像データを取得する第1のモードと、被写体の変化の有無を検出する第2のモードと、を有し、第1および第2の画素ブロックにおいて、画像データを取得したのちに、第2のモードに切り替える機能と、被写体の変化を検出した第1および/または第2の画素ブロックを第1のモードに切り替える機能と、第1のモードに切り替えられた第1および/または第2の画素ブロックで新たな画像データを取得する機能と、を有する。 The imaging apparatus has a first mode for acquiring image data and a second mode for detecting whether or not a subject has changed, and after acquiring image data in the first and second pixel blocks , A function of switching to the second mode, a function of switching the first and / or second pixel block that has detected a change in the subject to the first mode, and the first and / or first of switching to the first mode And a function of acquiring new image data with two pixel blocks.

表示装置は、第1の表示領域および第2の表示領域において、画像データを表示用画素の各々で記憶する機能と、画像データを表示用画素の各々で画像として表示する機能と、第1および第2の表示領域に表示された画像のいずれかのみを書き換える機能と、を有する。 In the first display area and the second display area, the display device has a function of storing image data in each of the display pixels, a function of displaying the image data as an image in each of the display pixels, And a function of rewriting only one of the images displayed in the second display area.

第1および第2の画素ブロックは、マトリクス状に配置された撮像用画素と、駆動回路と、データ変換回路と、を有し、撮像用画素は、光電変換素子、および酸化物半導体を半導体とする第1のトランジスタを有し、駆動回路は、シリコンを活性層または活性領域とする第2のトランジスタを有し、データ変換回路は、シリコンを活性層または活性領域とする第3のトランジスタを有し、光電変換素子は、第1のトランジスタと重なる領域を有し、光電変換素子は、第2のトランジスタまたは第3のトランジスタと重なる領域を有することができる。 The first and second pixel blocks include imaging pixels arranged in a matrix, a drive circuit, and a data conversion circuit. The imaging pixels include a photoelectric conversion element and an oxide semiconductor as a semiconductor. The drive circuit has a second transistor having silicon as an active layer or active region, and the data conversion circuit has a third transistor having silicon as an active layer or active region. The photoelectric conversion element can have a region overlapping with the first transistor, and the photoelectric conversion element can have a region overlapping with the second transistor or the third transistor.

第1および第2の表示領域は、マトリクス状に配置された表示用画素と、駆動回路と、を有し、表示用画素は、酸化物半導体を半導体層とする第4のトランジスタを有することができる。 The first and second display regions include display pixels arranged in a matrix and a driver circuit, and the display pixels include a fourth transistor using an oxide semiconductor as a semiconductor layer. it can.

また、第1および第2の表示領域は可撓性を有していてもよい。 In addition, the first and second display areas may have flexibility.

酸化物半導体は、インジウムと、亜鉛と、M(Mはアルミニウム、チタン、ガリウム、ゲルマニウム、イットリウム、ジルコニウム、ランタン、セリウム、スズ、ネオジムまたはハフニウム)と、を有することが好ましい。 The oxide semiconductor preferably includes indium, zinc, and M (M is aluminum, titanium, gallium, germanium, yttrium, zirconium, lanthanum, cerium, tin, neodymium, or hafnium).

本発明の一態様を用いることで、撮像装置と、表示装置と、を有する画像表示システムを提供することができる。または、撮像装置と、表示装置と、を有する低消費電力の画像表示システムを提供することができる。または、画素を分割駆動することができる撮像装置と、マトリクス状に配置された複数の表示装置を有する画像表示システムを提供することができる。または、差分検出機能を有する撮像装置と、画像情報を保持して動作する表示装置と、を有する画像表示システムを提供することができる。または、新規な撮像装置および表示装置を有する画像表示システムを提供することができる。または、新規な半導体装置などを提供することができる。 By using one embodiment of the present invention, an image display system including an imaging device and a display device can be provided. Alternatively, an image display system with low power consumption including an imaging device and a display device can be provided. Alternatively, it is possible to provide an image display system including an imaging device that can drive pixels in a divided manner and a plurality of display devices arranged in a matrix. Alternatively, an image display system including an imaging device having a difference detection function and a display device that operates while retaining image information can be provided. Alternatively, an image display system including a novel imaging device and display device can be provided. Alternatively, a novel semiconductor device or the like can be provided.

なお、本発明の一態様はこれらの効果に限定されるものではない。例えば、本発明の一態様は、場合によっては、または、状況に応じて、これらの効果以外の効果を有する場合もある。または、例えば、本発明の一態様は、場合によっては、または、状況に応じて、これらの効果を有さない場合もある。 Note that one embodiment of the present invention is not limited to these effects. For example, one embodiment of the present invention may have effects other than these effects depending on circumstances or circumstances. Alternatively, for example, one embodiment of the present invention may not have these effects depending on circumstances or circumstances.

画像表示システムを説明する図。The figure explaining an image display system. 撮像装置を説明する図。FIG. 6 illustrates an imaging device. エンコード装置およびデコード装置を説明する図。The figure explaining an encoding apparatus and a decoding apparatus. 画像表示システムのデータの伝送方法を説明する図。The figure explaining the data transmission method of an image display system. 画像表示システムの動作を説明するフローチャート。The flowchart explaining operation | movement of an image display system. 画像表示システムの動作を説明する図。The figure explaining operation | movement of an image display system. 撮像装置の画素回路を説明する図。3A and 3B each illustrate a pixel circuit of an imaging device. 撮像装置の画素回路の動作を説明するタイミングチャート。6 is a timing chart illustrating operation of a pixel circuit of an imaging device. 撮像装置の画素回路の動作を説明するタイミングチャート。6 is a timing chart illustrating operation of a pixel circuit of an imaging device. 撮像装置の構成を説明する断面図。FIG. 14 is a cross-sectional view illustrating a structure of an imaging device. 撮像装置の構成を説明する断面図。FIG. 14 is a cross-sectional view illustrating a structure of an imaging device. 撮像装置の構成を説明する断面図。FIG. 14 is a cross-sectional view illustrating a structure of an imaging device. 撮像装置の構成を説明する断面図。FIG. 14 is a cross-sectional view illustrating a structure of an imaging device. 撮像装置の構成を説明する断面図。FIG. 14 is a cross-sectional view illustrating a structure of an imaging device. 撮像装置を説明するブロック図、CDS回路の回路図およびA/D変換回路のブロック図。FIG. 3 is a block diagram illustrating an imaging device, a circuit diagram of a CDS circuit, and a block diagram of an A / D conversion circuit. 撮像装置の構成を説明する上面図および斜視図。2A and 2B are a top view and a perspective view illustrating a structure of an imaging device. 撮像装置の構成を説明する断面図。FIG. 14 is a cross-sectional view illustrating a structure of an imaging device. 表示パネルを説明する上面図。FIG. 6 is a top view illustrating a display panel. 表示パネルを説明する断面図。Sectional drawing explaining a display panel. 表示パネルを説明する断面図。Sectional drawing explaining a display panel. 表示パネルを説明するブロック図、および画素の回路図。FIG. 6 is a block diagram illustrating a display panel and a circuit diagram of a pixel. 複数の表示領域を有する表示装置を説明する図。FIG. 14 illustrates a display device having a plurality of display regions. アイドリングストップ駆動を説明する図。The figure explaining idling stop drive. 撮像装置を収めたパッケージの斜視図および断面図。The perspective view and sectional drawing of the package which accommodated the imaging device. 撮像装置を収めたパッケージの斜視図および断面図。The perspective view and sectional drawing of the package which accommodated the imaging device. 電子機器を説明する図。10A and 10B each illustrate an electronic device.

実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。但し、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨およびその範囲から逸脱することなくその形態および詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。したがって、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、以下に説明する発明の構成において、同一部分また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ことがある。なお、図を構成する同じ要素のハッチングを異なる図面間で適宜省略または変更する場合もある。 Embodiments will be described in detail with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the following description, and it is easily understood by those skilled in the art that modes and details can be variously changed without departing from the spirit and scope of the present invention. Therefore, the present invention should not be construed as being limited to the description of the embodiments below. Note that in the structures of the invention described below, the same portions or portions having similar functions are denoted by the same reference numerals in different drawings, and description thereof is not repeated. Note that hatching of the same elements constituting the drawings may be appropriately omitted or changed between different drawings.

なお、第1、第2として付される序数詞は便宜的に用いるものであり、工程順または積層順を示すものではない。そのため、例えば、「第1の」を「第2の」または「第3の」などと適宜置き換えて説明することができる。また、本明細書などに記載されている序数詞と、本発明の一態様を特定するために用いられる序数詞は一致しない場合がある。 The ordinal numbers attached as the first and second are used for convenience and do not indicate the order of steps or the order of lamination. Therefore, for example, the description can be made by appropriately replacing “first” with “second” or “third”. In addition, the ordinal numbers described in this specification and the like may not match the ordinal numbers used to specify one embodiment of the present invention.

(実施の形態1)
本実施の形態では、本発明の一態様である画像表示システムの構成および動作について説明する。
(Embodiment 1)
In this embodiment, the structure and operation of an image display system which is one embodiment of the present invention will be described.

本発明の一態様は、複数の画素ブロックを有する撮像装置と、複数の表示領域を有する表示装置と、を有する画像表示システムである。なお、本明細書において画素ブロックとは、撮像用画素を有する領域を意味する。また、表示領域とは、表示用画素を有する領域を意味する。 One embodiment of the present invention is an image display system including an imaging device having a plurality of pixel blocks and a display device having a plurality of display areas. Note that in this specification, the pixel block means a region having imaging pixels. The display area means an area having display pixels.

例えば、撮像装置が有する画素ブロックはマトリクス状に配置され、当該画素ブロックが有する撮像用画素はマトリクス状に配置される。表示装置が有する表示領域はマトリクス状に配置され、当該表示領域が有する表示用画素はマトリクス状に配置される。 For example, pixel blocks included in the imaging device are arranged in a matrix, and imaging pixels included in the pixel block are arranged in a matrix. Display regions included in the display device are arranged in a matrix, and display pixels included in the display region are arranged in a matrix.

一つの画素ブロックから出力された画像データは、予め設定された一つの表示領域で画像として表示される。 The image data output from one pixel block is displayed as an image in one preset display area.

各画素ブロックは、被写体の画像データを取得する第1の撮像モード、または被写体の変化の有無のデータを取得する第2の撮像モードで動作させることができる。また、表示領域の表示用画素は、画像データを記憶することができる。 Each pixel block can be operated in a first imaging mode in which image data of a subject is acquired or in a second imaging mode in which data on whether or not a subject has changed is acquired. The display pixels in the display area can store image data.

つまり、本発明の一態様の画像表示システムでは、まず、撮像装置を第1の撮像モードで動作させ、取得した画像データを表示装置に伝送する。そして、撮像装置を第2の撮像モードに切り替えて被写体の変化の有無のデータを取得する。被写体に変化が生じた場合は、再度第1の撮像モードに切り替えて、新たに画像データを取得し、新たな画像を表示装置に伝送する。表示装置では撮像装置から伝送された画像データを各表示領域で表示する。新たな画像データが伝送されなかった表示領域では、表示されている画像データを維持し、画像の書き換えを行わない。または、書き換えの頻度を少なくする動作を行う。 That is, in the image display system of one embodiment of the present invention, first, the imaging device is operated in the first imaging mode, and the acquired image data is transmitted to the display device. Then, the imaging device is switched to the second imaging mode to acquire data on whether or not there is a change in the subject. When a change occurs in the subject, the mode is switched again to the first imaging mode, new image data is acquired, and a new image is transmitted to the display device. The display device displays the image data transmitted from the imaging device in each display area. In the display area where new image data has not been transmitted, the displayed image data is maintained and the image is not rewritten. Alternatively, an operation for reducing the frequency of rewriting is performed.

撮像装置では第2の撮像モードに切り替えることで、消費電力を下げることができる。また、新たな画像データを取得する場合は、被写体に変化のあった画素ブロックのみを第1の撮像モードに切り替えて動作させればよい。表示装置が有する各表示領域では、撮像装置の各画素ブロックから送られてくる信号に従って画像データの書き換えの頻度を変化させることができる。また、撮像装置および表示装置ともに各ブロックを並列動作できることから、動作速度を下げることもでき、消費電力を下げることができる。 In the imaging apparatus, the power consumption can be reduced by switching to the second imaging mode. Further, when acquiring new image data, it is only necessary to switch the pixel block whose subject has changed to the first imaging mode. In each display area of the display device, the frequency of rewriting image data can be changed in accordance with a signal sent from each pixel block of the imaging device. In addition, since both the imaging device and the display device can operate each block in parallel, the operation speed can be reduced and power consumption can be reduced.

図1(A)は、本発明の一態様の画像表示システムが有する撮像装置100および表示装置200を説明するブロック図である。 FIG. 1A is a block diagram illustrating an imaging device 100 and a display device 200 included in an image display system of one embodiment of the present invention.

撮像装置100は、センサ部101、エンコード装置102および記憶装置103を有する。センサ部101から出力された画像データはエンコード装置102で圧縮され、記憶装置103に格納される。そして、必要に応じて記憶装置103から外部に出力される。 The imaging device 100 includes a sensor unit 101, an encoding device 102, and a storage device 103. Image data output from the sensor unit 101 is compressed by the encoding device 102 and stored in the storage device 103. Then, it is output from the storage device 103 to the outside as necessary.

センサ部101はマトリクス状に配置された複数の画素ブロックを有する。図1(A)においては、一例として4行4列に配置された画素ブロック111乃至114、121乃至124、131乃至134、141乃至144を例示しているが、これに限らずm行n列(mおよびnは1以上の自然数、ただし、1行1列は除く)に配置された画素ブロックを有していてもよい。 The sensor unit 101 has a plurality of pixel blocks arranged in a matrix. In FIG. 1A, pixel blocks 111 to 114, 121 to 124, 131 to 134, and 141 to 144 arranged in 4 rows and 4 columns are illustrated as an example, but not limited thereto, m rows and n columns. You may have the pixel block arrange | positioned (m and n are natural numbers greater than or equal to 1 except 1 line 1 column).

センサ部101は、図2(A)に示す画素アレイ21a乃至21pがマトリクス状に配置された構成を有する画素アレイ32と、図2(B)に示す回路部35a乃至35pがマトリクス状に配置された構成を有する回路部36との積層構造である(図2(C)参照)。 In the sensor portion 101, the pixel array 32 having a configuration in which the pixel arrays 21a to 21p shown in FIG. 2A are arranged in a matrix and the circuit portions 35a to 35p shown in FIG. 2B are arranged in a matrix. A stacked structure with the circuit portion 36 having the above structure (see FIG. 2C).

すなわち、それぞれの画素ブロックは画素アレイと回路部を個別に有する。各画素アレイは撮像用画素を有し、各回路部は積層された画素アレイを駆動するための回路、データ変換回路およびノイズ除去回路などを有することができる。例えば、図1(A)に示す画素ブロック111は、画素アレイ21aおよび回路部35aを有する。 That is, each pixel block has a pixel array and a circuit part individually. Each pixel array includes an imaging pixel, and each circuit unit can include a circuit for driving the stacked pixel array, a data conversion circuit, a noise removal circuit, and the like. For example, the pixel block 111 illustrated in FIG. 1A includes a pixel array 21a and a circuit portion 35a.

撮像装置100の構成を実現するには、上述したように画素アレイと回路部が積層された構成を用いることが好ましい。駆動回路等が端部に設けられた画素アレイ21をマトリクス状に配置した構成では、画素アレイ内に画素を配置できない領域が形成されてしまい、画素アレイ全体で撮像を行うときに画像情報の欠落部が生じてしまう。 In order to realize the configuration of the imaging device 100, it is preferable to use a configuration in which the pixel array and the circuit unit are stacked as described above. In the configuration in which the pixel array 21 provided with the drive circuit and the like at the end is arranged in a matrix, an area where pixels cannot be arranged is formed in the pixel array, and image information is missing when the entire pixel array is imaged. Part will occur.

センサ部101は全体で一つの画像を取得する機能を有するが、画素ブロック111乃至114、121乃至124、131乃至134、141乃至144は個別に独立して撮像動作、データ変換動作、データ出力動作などを行うこともできる。 The sensor unit 101 has a function of acquiring one image as a whole, but the pixel blocks 111 to 114, 121 to 124, 131 to 134, and 141 to 144 are individually independently imaged, data conversion, and data output operations. Etc. can also be performed.

センサ部101が出力する画像データなどは、データ変換を行うエンコード装置102、および記憶装置103に入力され、外部に出力することができる。 Image data and the like output from the sensor unit 101 can be input to the encoding device 102 and the storage device 103 that perform data conversion, and can be output to the outside.

図3(A)はエンコード装置102の一例を説明するブロック図である。エンコード装置102は、ブロック分割部303、304、周波数変換部305、量子化部306、符号化部307、逆量子化部308、逆周波数変換部309、画面内予測部310、動き補償予測部311、制御部313、減算回路、加算回路およびセレクタ回路等を有する。 FIG. 3A is a block diagram illustrating an example of the encoding apparatus 102. The encoding apparatus 102 includes block division units 303 and 304, a frequency conversion unit 305, a quantization unit 306, an encoding unit 307, an inverse quantization unit 308, an inverse frequency conversion unit 309, an intra-screen prediction unit 310, and a motion compensation prediction unit 311. , A control unit 313, a subtraction circuit, an addition circuit, a selector circuit, and the like.

ブロック分割部の数は画素ブロックの数に対応し、それぞれのブロック分割部は再帰的に画像を分割することができる。例えば、画素ブロックで取得した画像全体を4分割し、さらにその1つを4分割するなどの動作が行える。さらに分割を繰り返して、処理に最適なサイズ(画素数)とする。それ以降の処理は、分割された1つを単位として行われる(処理単位と呼ぶ)。一つの画素ブロックを分割する処理およびそれ以降の処理は、一般的なH.264規格やHEVC規格による符号化により実現できる。 The number of block division units corresponds to the number of pixel blocks, and each block division unit can recursively divide an image. For example, it is possible to perform operations such as dividing the entire image acquired by the pixel block into four and further dividing one of them into four. Further, the division is repeated to obtain the optimum size (number of pixels) for processing. Subsequent processing is performed in units of divided ones (referred to as processing units). The process of dividing one pixel block and the subsequent processes are the same as those in general H.264. This can be realized by encoding according to the H.264 standard or the HEVC standard.

本発明の一態様の撮像装置100では、センサ部101が複数の画素ブロックに分割されているため、分割されていないセンサと比べると、画像の分割動作をいくつか省くことができる。図1に示すように、センサ部101が16分割されている場合は、それぞれの画素ブロックのデータを読み出すことができる。そのため、分割されていないセンサでは必要な画像全体を1/16に分割するまでの初期動作を省くことができる。したがって、画像圧縮処理などを高速に行うことができる。 In the imaging device 100 of one embodiment of the present invention, since the sensor unit 101 is divided into a plurality of pixel blocks, some image division operations can be omitted as compared with an undivided sensor. As shown in FIG. 1, when the sensor unit 101 is divided into 16, the data of each pixel block can be read out. Therefore, an initial operation until the entire necessary image is divided into 1/16 can be omitted in an undivided sensor. Therefore, image compression processing and the like can be performed at high speed.

信号301、302はそれぞれ異なる画素ブロックから出力される画像データであり、ブロック分割部303、304に入力される。ブロック分割部303、304から出力されたデータは、それぞれ周波数変換部305に入力され、量子化部306および符号化部307を介して圧縮された画像データとなる。当該画像データは、記憶装置103に格納される。 Signals 301 and 302 are image data output from different pixel blocks, and are input to the block division units 303 and 304. The data output from the block division units 303 and 304 is input to the frequency conversion unit 305 and becomes image data compressed through the quantization unit 306 and the encoding unit 307, respectively. The image data is stored in the storage device 103.

また、量子化部306で量子化された画像データは、逆量子化部308、逆周波数変換部309を介して画面内予測部310、動き補償予測部311に入力される。画面内予測部310は、対象となる画素ブロックの値を隣り合う上側の画素ブロックおよび左側の画素ブロックのデータを用いて予測する。 Further, the image data quantized by the quantization unit 306 is input to the intra-screen prediction unit 310 and the motion compensation prediction unit 311 via the inverse quantization unit 308 and the inverse frequency conversion unit 309. The in-screen prediction unit 310 predicts the value of the target pixel block using data of the adjacent upper pixel block and left pixel block.

ここで、1つの画素ブロックが撮像した画像データに変化がない場合を不変状態としたとき、各画素ブロックは不変状態を検出すると不変状態を表す信号312を出力する。エンコード装置102は信号312を制御部313で受信し、対応するブロック分割部、周波数変換部305、量子化部306、クロック信号の生成および電源供給を停止することができる。また、予め演算された不変状態を表すデータ314を出力することができる。 Here, when the image data captured by one pixel block is not changed, each pixel block outputs a signal 312 indicating the unchanged state when detecting the unchanged state. The encoding apparatus 102 can receive the signal 312 at the control unit 313 and stop the generation of the corresponding block division unit, frequency conversion unit 305, quantization unit 306, clock signal, and power supply. In addition, data 314 representing an invariant state calculated in advance can be output.

表示装置200は、表示部201、再生装置202およびデコード装置203を有する。表示部201は、マトリクス状に配置された複数の表示領域を有する。図1においては、一例として4行4列に配置された表示領域211乃至214、221乃至224、231乃至234、241乃至244を例示しているが、これに限らずm行n列(mおよびnは1以上の自然数、ただし、1行1列は除く)に配置された表示領域を有していてもよい。 The display device 200 includes a display unit 201, a playback device 202, and a decoding device 203. The display unit 201 has a plurality of display areas arranged in a matrix. In FIG. 1, display areas 211 to 214, 221 to 224, 231 to 234, and 241 to 244 arranged in 4 rows and 4 columns are illustrated as an example, but not limited thereto, m rows and n columns (m and n) n may be a natural number greater than or equal to 1, except for one row and one column).

一つの表示領域は、一つの表示パネルを複数の領域に分割したうちの一つとすることができる。または、一つの表示領域は、一つの表示パネルとすることができる。本発明の一態様では、前者は制御が煩雑となるため、後者であることが望ましい。 One display area can be one of a plurality of divided display panels. Alternatively, one display area can be one display panel. In one embodiment of the present invention, the former is preferably the latter because the control becomes complicated.

再生装置202では撮像装置100の記憶装置103で記録されたデータの再生が行われる。そして、デコード装置203で伸張したデータが表示部201に出力され、画像として表示される。 In the playback device 202, the data recorded in the storage device 103 of the imaging device 100 is played back. Data decompressed by the decoding device 203 is output to the display unit 201 and displayed as an image.

図3(B)は、デコード装置203の一例を説明するブロック図である。デコード装置203は、復号化部321、逆量子化部322、再構成部323、画面内予測部324、動き補償予測部325、加算回路およびセレクタ回路等を有する。なお、再構成部323は表示領域の数に対応するブロック再構成部を有する。 FIG. 3B is a block diagram illustrating an example of the decoding device 203. The decoding device 203 includes a decoding unit 321, an inverse quantization unit 322, a reconstruction unit 323, an intra-screen prediction unit 324, a motion compensation prediction unit 325, an addition circuit, a selector circuit, and the like. Note that the reconstruction unit 323 includes block reconstruction units corresponding to the number of display areas.

再生装置202で再生されたデータは復号化部321で伸張され、逆量子化部322を介して再構成部323に入力される。 Data reproduced by the reproduction apparatus 202 is decompressed by the decoding unit 321 and input to the reconstruction unit 323 via the inverse quantization unit 322.

再構成部323は再帰的に分割された画像を再構成し、境界の画質を改善する。ここで、再帰的に分割された映像はブロック再構成部331、332に分配され、それぞれ並列に再構成を行う。最終的にブロック再構成部331の映像およびブロック再構成部332の映像の境界は互いの情報により改善されるが、画像データは結合されず、個別に異なる表示領域に出力される。つまり、本発明の一態様の表示装置200では、表示部201が複数の表示領域に分割されているため、再構成部323において画像データを結合する動作を省くことができる。したがって、読みこんだ画像データの表示を高速に行うことができる。 The reconstruction unit 323 reconstructs the recursively divided image and improves the image quality of the boundary. Here, the recursively divided video is distributed to the block reconstructing units 331 and 332 and reconstructed in parallel. Eventually, the boundary between the image of the block reconstruction unit 331 and the image of the block reconstruction unit 332 is improved by the mutual information, but the image data is not combined and is output individually to different display areas. That is, in the display device 200 of one embodiment of the present invention, since the display portion 201 is divided into a plurality of display areas, an operation of combining image data in the reconstruction portion 323 can be omitted. Therefore, the read image data can be displayed at high speed.

ここで、一つの表示領域の画像に変化がない場合を不変状態としたとき、ブロック再構成部331、332は、動き補償予測部325のデータ列から不変状態を検出することができる。ブロック再構成部331、332は画像データの他に不変信号を出力し、表示領域への新たな画像データの書き込みを停止することができる。 Here, when the case where there is no change in the image of one display area is set as an invariant state, the block reconstructing units 331 and 332 can detect the invariant state from the data string of the motion compensation prediction unit 325. The block reconstruction units 331 and 332 can output invariant signals in addition to image data, and can stop writing new image data to the display area.

具体的には、動きベクトルがゼロであり、符号化された画像が所望の領域でゼロの状態を検出する。または、例えばスキップマクロブロックと呼ばれる信号がある規格においては当該信号によって不変状態を検出することができる。このように、本発明の一態様においては既存の規格と異なり、不変状態を圧縮のためだけでなく表示装置の制御に利用することができる。 Specifically, a state where the motion vector is zero and the encoded image is zero in a desired region is detected. Alternatively, for example, in a standard having a signal called a skip macroblock, an invariant state can be detected by the signal. Thus, in one embodiment of the present invention, unlike the existing standard, the invariant state can be used not only for compression but also for control of the display device.

撮像装置100から表示装置200へのデータの伝送は、図4(A)に示すように記憶装置103と再生装置202を接続する伝送線351を用いて行うことができる。または、記憶装置103に格納されているデータを取り外し可能な記録メディアに移動し、当該記録メディアのデータを再生装置202で読み出すことによりデータの表示を表示装置200で行ってもよい。 Transmission of data from the imaging device 100 to the display device 200 can be performed using a transmission line 351 connecting the storage device 103 and the playback device 202 as shown in FIG. Alternatively, the data stored in the storage device 103 may be moved to a removable recording medium, and the data may be displayed on the display device 200 by reading the data on the recording medium with the playback device 202.

なお、記憶装置103と再生装置202は伝送線351で直接接続される構成に限らず、図4(B)に示すように電磁波352を用いた無線通信でデータを伝送する構成であってもよい。この場合、図4(C)に示すように中継器150を介してデータ伝送を行ってもよい。また、電磁波352を用いた無線通信は、図4(D)に示すように、エンコード装置102とデコード装置203との間にある全ての要素間で行ってもよい。なお、上記無線通信が可能として説明した要素は、データの送信機能または受信機能を備えていることとする。 Note that the storage device 103 and the playback device 202 are not limited to the configuration in which the storage device 103 and the playback device 202 are directly connected to each other, but may have a configuration in which data is transmitted by wireless communication using the electromagnetic wave 352 as illustrated in FIG. . In this case, data transmission may be performed via the repeater 150 as shown in FIG. Further, the wireless communication using the electromagnetic wave 352 may be performed between all elements between the encoding device 102 and the decoding device 203 as shown in FIG. Note that the element described as being capable of wireless communication has a data transmission function or a reception function.

このように無線通信を用いることで、撮像装置100と表示装置200との間が遠距離である場合や両者との間に障害物がある場合であっても利便性良くデータ伝送を行うことができる。また、撮像装置100から記憶装置103を分離することもできるため、撮像装置100を小型化することができる。同様に表示装置200から再生装置202を分離することができるため、表示装置200の設置場所などの自由度を上げることができる。 By using wireless communication in this manner, data transmission can be performed conveniently even when the imaging apparatus 100 and the display apparatus 200 are at a long distance or when there is an obstacle between the two. it can. In addition, since the storage device 103 can be separated from the imaging device 100, the imaging device 100 can be reduced in size. Similarly, since the playback device 202 can be separated from the display device 200, the degree of freedom such as the installation location of the display device 200 can be increased.

ここで、センサ部101が有する画素ブロックと、表示装置200が有する表示領域は、行数および列数が一致していることが好ましい。ただし、両者が一致していなくても動作は可能である。また、各画素ブロックが有する有効な撮像用画素の数と、各表示パネルが有する有効な表示用画素の数は略一致していることが好ましい。なお、画像情報を外部機器でアップコンバートまたはダウンコンバートすることで、両者が一致していなくても動作させることができる。 Here, the pixel block included in the sensor unit 101 and the display area included in the display device 200 preferably have the same number of rows and columns. However, the operation is possible even if the two do not match. In addition, it is preferable that the number of effective imaging pixels included in each pixel block and the number of effective display pixels included in each display panel are substantially the same. It should be noted that image information can be up-converted or down-converted by an external device so that the image information can be operated even if they do not match.

一つの画素ブロックから出力された画像データは、行および列が対応する一つの表示領域で画像として表示される。例えば、画素ブロック111で取得し、表示装置200に伝送された画像データは表示領域211で表示される。ただし、画像を反転表示する場合や特殊な表示を行う場合は、画素ブロックと表示領域との対応は上記と異なっていてもよい。つまり、一つの画素ブロックから出力された画像データは、任意の表示領域で画像として表示するように設定することができる。 Image data output from one pixel block is displayed as an image in one display area corresponding to a row and a column. For example, the image data acquired in the pixel block 111 and transmitted to the display device 200 is displayed in the display area 211. However, the correspondence between the pixel block and the display area may be different from the above when the image is displayed in an inverted manner or when a special display is performed. That is, the image data output from one pixel block can be set to be displayed as an image in an arbitrary display area.

本発明の一態様の画像表示システムの具体的な動作方法を図5に示すフローチャートおよび図6を用いて説明する。 A specific operation method of the image display system of one embodiment of the present invention will be described with reference to a flowchart shown in FIG. 5 and FIG.

なお、本発明の一態様の画像表示システムでは、一定のフレーム周波数で画像データの取得を繰り返し、一定のフレーム周波数で画像全体を書き換える第1の動作モードと、初期の画像データと差分が検出されたときに一部の表示領域または全ての表示領域の画像を書き換える第2の動作モードを選択することができる。 Note that in the image display system of one embodiment of the present invention, the first operation mode in which image data is repeatedly acquired at a constant frame frequency and the entire image is rewritten at the constant frame frequency, and a difference from the initial image data is detected. In this case, the second operation mode for rewriting an image in a part of the display area or in the entire display area can be selected.

第1の動作モードの制御は簡易であるが、撮像の対象に全く変化がない場合であっても、一定の間隔で画像の書き換えを行うため消費電力が大きい。また、撮像装置100から出力されるデータ量も膨大となる。以下では、センサ部101および表示部201を分割した特徴を活かして、低消費電力化することのできる第2の動作モードを説明する。 Although the control of the first operation mode is simple, the power consumption is large because the image is rewritten at regular intervals even when there is no change in the imaging target. In addition, the amount of data output from the imaging device 100 is enormous. Below, the 2nd operation mode which can reduce power consumption using the characteristic which divided | segmented the sensor part 101 and the display part 201 is demonstrated.

まず、撮像装置100において、第1の撮像モードでの撮像を行う(S1)。第1の撮像モードとは、各画素で階調や色などの画像データを取得するモードであり、全ての画素ブロックで撮像を行う。 First, the imaging apparatus 100 performs imaging in the first imaging mode (S1). The first imaging mode is a mode in which image data such as gradation and color is acquired at each pixel, and imaging is performed at all pixel blocks.

次に、エンコード装置102および記憶装置103を介して画像データを表示装置200に伝送する(S2)。 Next, the image data is transmitted to the display device 200 via the encoding device 102 and the storage device 103 (S2).

そして、表示装置200において、伝送された画像データを再生装置202およびデコード装置203を介して各画素ブロックと対応する各表示領域に入力し、初期画像の表示を行う(S3)。 In the display device 200, the transmitted image data is input to each display area corresponding to each pixel block via the reproduction device 202 and the decoding device 203, and an initial image is displayed (S3).

S1からS3までの動作について、図6(A)を用いて説明する。図6(A)は、人物および静止している背景を撮像する例を示している。画素ブロック111乃至114、121乃至124、131乃至134、141乃至144は、第1の撮像モードで動作して画像データを取得し、表示装置200に伝送する。 The operation from S1 to S3 will be described with reference to FIG. FIG. 6A shows an example of capturing an image of a person and a stationary background. The pixel blocks 111 to 114, 121 to 124, 131 to 134, and 141 to 144 operate in the first imaging mode to acquire image data and transmit it to the display device 200.

画素ブロック123、124、133、134、143、144で分割して撮像した人物像は、表示領域223、224、233、234、243、244にそれぞれ表示される。その他の画素ブロックで撮像した背景画像は、対応するその他の表示領域で表示される。 The human images captured by dividing the pixel blocks 123, 124, 133, 134, 143, and 144 are displayed in the display areas 223, 224, 233, 234, 243, and 244, respectively. Background images captured by other pixel blocks are displayed in other corresponding display areas.

次に、第2の撮像モードに切り替えて同じ被写体の撮像を行う(S4)。第2の撮像モードとは、被写体の位置や明るさなどの変化のみを検出するモードであり、全ての画素ブロックで撮像を行う。 Next, the same subject is imaged by switching to the second imaging mode (S4). The second imaging mode is a mode for detecting only changes in the position and brightness of the subject, and imaging is performed with all pixel blocks.

第2の撮像モードでは、初めに被写体の明るさのデータを各画素に記憶させ、一定期間ごとに明るさの変化の有無を判定する。基準のデータと現状のデータの差分を検出することから、差分検出モードということもできる。このように動作させるためには、電荷保持部の電位の保持に適した、酸化物半導体を用いたオフ電流の低いトランジスタ(以下、OSトランジスタ)を撮像装置100の画素に用いることが好ましい。 In the second imaging mode, first, the brightness data of the subject is stored in each pixel, and whether or not there is a change in brightness is determined every certain period. Since the difference between the reference data and the current data is detected, it can also be referred to as a difference detection mode. In order to operate in this manner, a transistor with a low off-state current using an oxide semiconductor (hereinafter referred to as an OS transistor) that is suitable for holding the potential of the charge holding portion is preferably used for the pixel of the imaging device 100.

差分の有無を判定し(S5)、差分が無いと判定された場合は、S4に戻り再度差分判定を行う。差分が無いと判定されている期間は、表示部201ではS3で表示された初期画像から書き換えされることなく表示が継続される。または、非常に低いフレーム周波数(例えば、1.16×10−5Hz(1日に約1回の頻度)以上1Hz以下など)で初期画像のデータを再度書き込んで表示される。このように動作させるためには、保持容量の電位の保持に適した、オフ電流の低いOSトランジスタを表示装置200の画素に用いることが好ましい。また、上記のように画像の書き換えの頻度を極めて少なくする動作を本明細書ではアイドリングストップ駆動という。 The presence or absence of a difference is determined (S5). If it is determined that there is no difference, the process returns to S4 and the difference determination is performed again. During the period in which it is determined that there is no difference, the display unit 201 continues the display without rewriting the initial image displayed in S3. Alternatively, the initial image data is written again and displayed at a very low frame frequency (for example, 1.16 × 10 −5 Hz (frequency about once a day) to 1 Hz). In order to operate in this manner, an OS transistor with low off-state current which is suitable for holding the potential of the storage capacitor is preferably used for the pixel of the display device 200. In addition, in the present specification, an operation for extremely reducing the frequency of image rewriting as described above is referred to as idling stop driving.

また、差分の有無を判定し(S5)、差分があると判定された場合は、差分を検出した画素ブロックのみを第1の撮像モードに切り替えて同じ被写体の撮像を行う(S6)。 Also, the presence / absence of a difference is determined (S5). If it is determined that there is a difference, only the pixel block in which the difference is detected is switched to the first imaging mode and the same subject is imaged (S6).

次に、エンコード装置102および記憶装置103を介して当該画素ブロックで取得した画像データを表示装置200に伝送する(S7)。 Next, the image data acquired by the pixel block is transmitted to the display device 200 via the encoding device 102 and the storage device 103 (S7).

次に、表示装置200において、伝送された画像データを再生装置202およびデコード装置203を介して読み出し、当該画素ブロックと対応する表示領域の画像の書き換えを行う(S8)。そして、S4に戻り再度差分判定を行う。なお、誤動作防止および表示品位を維持するため、差分の有無にかかわらず、一定期間ごとにS1に戻って全体の画像を撮りなおす動作を行ってもよい。 Next, in the display device 200, the transmitted image data is read out via the reproduction device 202 and the decoding device 203, and the image in the display area corresponding to the pixel block is rewritten (S8). Then, the process returns to S4 and the difference determination is performed again. In order to prevent malfunction and maintain display quality, an operation may be performed to return to S1 and retake the entire image at regular intervals regardless of whether there is a difference or not.

S4からS8までの動作を図6(B)、(C)を用いて説明する。 The operation from S4 to S8 will be described with reference to FIGS.

図6(B)はS4、S5において、差分を検出していない場合(人物および背景に変化なし)の動作を示している。斜線のある画素ブロック111乃至114、121乃至124、131乃至134、141乃至144は第2の撮像モードで動作し、斜線のある表示領域211乃至124、221乃至224、231乃至234、241乃至244はアイドリングストップ駆動をしている。全ての画素ブロックが出力する差分なしのデータは表示装置200に伝送され、表示部201では、S3で表示された画像が継続して表示される。 FIG. 6B shows the operation when no difference is detected in S4 and S5 (the person and the background are not changed). The shaded pixel blocks 111 to 114, 121 to 124, 131 to 134, 141 to 144 operate in the second imaging mode, and the shaded display areas 211 to 124, 221 to 224, 231 to 234, 241 to 244 are displayed. Has idling stop drive. Data without difference output from all the pixel blocks is transmitted to the display device 200, and the display unit 201 continuously displays the image displayed in S3.

図6(C)はS4乃至S8において、差分を検出した場合の動作を示している。センサ部101および表示部201に破線で示す人物像は、初期の人物の位置を示している。斜線のない画素ブロック122、123、124、132、133、134、142、143、144の9ブロックでは、人物の移動によって第2の撮像モードで差分が検出され、第1の撮像モードに切り替わって新たな画像データが取得される。また、斜線のある画素ブロック111、112、113、114、121、131、141の7ブロックでは背景に変化がないため、第2の撮像モードでの撮像が継続される。 FIG. 6C shows an operation when a difference is detected in S4 to S8. A person image indicated by a broken line in the sensor unit 101 and the display unit 201 indicates an initial position of the person. In nine blocks of pixel blocks 122, 123, 124, 132, 133, 134, 142, 143, and 144 without diagonal lines, a difference is detected in the second imaging mode by the movement of a person, and the first imaging mode is switched to. New image data is acquired. In addition, since there is no change in the background in the seven blocks including the shaded pixel blocks 111, 112, 113, 114, 121, 131, and 141, the imaging in the second imaging mode is continued.

上記9ブロックで新たに撮像された画像データおよび上記7ブロックの差分なしのデータは表示装置200に伝送され、表示領域222、223、224、232、233、234、242、243、244の画像が書き換えられる。また、表示領域211、212、213、214、221、231、241の7ブロックでは、S3で表示された画像が継続して表示される。 The image data newly picked up by the 9 blocks and the data without difference of the 7 blocks are transmitted to the display device 200, and the images of the display areas 222, 223, 224, 232, 233, 234, 242, 243, 244 are displayed. Rewritten. In the seven blocks of the display areas 211, 212, 213, 214, 221, 231, and 241, the image displayed in S3 is continuously displayed.

このように、撮像装置100では、全ての画素ブロックで第1の撮像モードで初期の画像を取得したのち、全ての画素ブロックを第2の撮像モードに切り替えて、差分が検出された画素ブロックのみ第1の撮像モードに切り替えて画像を再取得する。そして、再び全ての画素ブロックで第2の撮像モードでの撮像を行い、差分が検出された画素ブロックのみ第1の撮像モードに切り替えて画像を取得する動作を繰り返し行う。 As described above, in the imaging apparatus 100, after acquiring initial images in all the pixel blocks in the first imaging mode, all the pixel blocks are switched to the second imaging mode, and only the pixel blocks in which differences are detected are detected. Switch to the first imaging mode and reacquire the image. Then, the imaging in the second imaging mode is performed again for all the pixel blocks, and the operation of acquiring the image by switching to the first imaging mode only for the pixel block in which the difference is detected is repeatedly performed.

第2の撮像モードでは、撮像を繰り返しても撮像用画素の電荷保持ノードの電位をリセットする必要がない。また、差分が検出された場合は、該当する画素ブロックのみを第1の撮像モードに切り替えて新たな画像を取得する。したがって、低消費電力で動作することができる。また、第2の撮像モードでは差分の有無のみを検出できればよく、A/Dコンバータにおいて、読み出すデータのビット数を少なくして低消費電力化することもできる。 In the second imaging mode, it is not necessary to reset the potential of the charge holding node of the imaging pixel even if imaging is repeated. When a difference is detected, only the corresponding pixel block is switched to the first imaging mode to acquire a new image. Therefore, it can operate with low power consumption. Further, in the second imaging mode, it is only necessary to detect the presence or absence of a difference, and the A / D converter can reduce the number of bits of data to be read and reduce power consumption.

また、表示装置200では、初期画像を表示後、撮像装置100から新たな画像データが伝送されない限り、アイドリングストップ駆動により画像の表示を継続することができる。したがって、書き換え頻度が低減できるため、消費電力を低減することができる。また、表示部201全体ではなく、表示領域単位で画像の書き換えが行えることも消費電力の低減に寄与する。 Further, in the display device 200, after the initial image is displayed, the image display can be continued by idling stop driving unless new image data is transmitted from the imaging device 100. Therefore, since the rewriting frequency can be reduced, power consumption can be reduced. In addition, the ability to rewrite an image in units of display areas, not the entire display unit 201, contributes to a reduction in power consumption.

本実施の形態は、他の実施の形態に記載した構成と適宜組み合わせて実施することが可能である。 This embodiment can be implemented in appropriate combination with the structures described in the other embodiments.

(実施の形態2)
本実施の形態では、実施の形態1で説明した撮像装置100が有する画素に適用可能な画素回路およびその駆動方法の一例について説明する。
(Embodiment 2)
In this embodiment, an example of a pixel circuit which can be used for a pixel included in the imaging device 100 described in Embodiment 1 and a driving method thereof will be described.

図7(A)は、撮像装置100が有する画素回路の一例である。なお、図7(A)などにおいてはトランジスタがn−ch型である場合の例を示すが、本発明の一態様はこれに限定されず、一部のトランジスタをp−ch型トランジスタに置き換えてもよい。 FIG. 7A illustrates an example of a pixel circuit included in the imaging device 100. Note that although an example in which the transistor is an n-ch type is illustrated in FIG. 7A and the like, one embodiment of the present invention is not limited thereto, and some transistors are replaced with p-ch transistors. Also good.

当該画素回路は、光電変換素子PDと、トランジスタ41と、トランジスタ42と、トランジスタ43と、トランジスタ44と、トランジスタ45と、容量素子C1と、容量素子C2と、を有する構成とすることができる。なお、容量素子C2を設けない構成としてもよい。 The pixel circuit can include a photoelectric conversion element PD, a transistor 41, a transistor 42, a transistor 43, a transistor 44, a transistor 45, a capacitor C1, and a capacitor C2. Note that the capacitor C2 may not be provided.

光電変換素子PDの一方の端子は、トランジスタ41のソースまたはドレインの一方と電気的に接続される。トランジスタ41のソースまたはドレインの他方は、トランジスタ42のソースまたはドレインの一方と電気的に接続される。トランジスタ41のソースまたはドレインの他方は、容量素子C1の一方の端子と電気的に接続される。容量素子C1の他方の端子は、トランジスタ45のソースまたはドレインの一方と電気的に接続される。容量素子C1の他方の端子は、トランジスタ43のゲートと電気的に接続される。容量素子C1の他方の端子は、容量素子C2の一方の端子と電気的に接続される。トランジスタ43のソースまたはドレインの一方は、トランジスタ44のソースまたはドレインの一方と電気的に接続される。容量素子C2の他方の端子は、トランジスタ43のソースまたはドレインの他方と電気的に接続される。 One terminal of the photoelectric conversion element PD is electrically connected to one of the source and the drain of the transistor 41. The other of the source and the drain of the transistor 41 is electrically connected to one of the source and the drain of the transistor 42. The other of the source and the drain of the transistor 41 is electrically connected to one terminal of the capacitor C1. The other terminal of the capacitor C <b> 1 is electrically connected to one of the source and the drain of the transistor 45. The other terminal of the capacitor C <b> 1 is electrically connected to the gate of the transistor 43. The other terminal of the capacitive element C1 is electrically connected to one terminal of the capacitive element C2. One of the source and the drain of the transistor 43 is electrically connected to one of the source and the drain of the transistor 44. The other terminal of the capacitor C <b> 2 is electrically connected to the other of the source and the drain of the transistor 43.

ここで、トランジスタ41のソースまたはドレインの他方、トランジスタ42のソースまたはドレインの一方および容量素子C1の一方の端子が接続されるノードをFD1とする。また、容量素子C1の他方の端子、トランジスタ45のソースまたはドレインの一方、トランジスタ43のゲートおよび容量素子C2の一方の端子が接続されるノードをFD2とする。 Here, a node to which the other of the source and the drain of the transistor 41, one of the source and the drain of the transistor 42, and one terminal of the capacitor C1 are connected is FD1. Further, a node to which the other terminal of the capacitor C1, one of the source and the drain of the transistor 45, the gate of the transistor 43, and one terminal of the capacitor C2 are connected is FD2.

光電変換素子PDの他方の端子は、配線71(VPD)に電気的に接続される。トランジスタ42のソースまたはドレインの他方は、配線72(VPR)に電気的に接続される。トランジスタ45のソースまたはドレインの他方は、配線74(VCS)に電気的に接続される。トランジスタ43のソースまたはドレインの他方および容量素子C2の他方の端子は、配線73(VPI)に電気的に接続される。トランジスタ44のソースまたはドレインの他方は、配線91(OUT1)に電気的に接続される。 The other terminal of the photoelectric conversion element PD is electrically connected to the wiring 71 (VPD). The other of the source and the drain of the transistor 42 is electrically connected to the wiring 72 (VPR). The other of the source and the drain of the transistor 45 is electrically connected to the wiring 74 (VCS). The other of the source and the drain of the transistor 43 and the other terminal of the capacitor C2 are electrically connected to the wiring 73 (VPI). The other of the source and the drain of the transistor 44 is electrically connected to the wiring 91 (OUT1).

配線71(VPD)、配線72(VPR)、配線73(VPI)および配線74(VCS)は、電源線としての機能を有することができる。例えば、配線71(VPD)および配線74(VCS)は、低電位電源線として機能させることができる。配線72(VPR)および配線73(VPI)は、高電位電源線として機能させることができる。 The wiring 71 (VPD), the wiring 72 (VPR), the wiring 73 (VPI), and the wiring 74 (VCS) can function as power supply lines. For example, the wiring 71 (VPD) and the wiring 74 (VCS) can function as low potential power supply lines. The wiring 72 (VPR) and the wiring 73 (VPI) can function as high potential power supply lines.

トランジスタ41のゲートは、配線61(TX)と電気的に接続される。トランジスタ42のゲートは、配線62(PR)と電気的に接続される。トランジスタ45のゲートは、配線65(W)と電気的に接続される。トランジスタ44のゲートは、配線63(SE)と電気的に接続される。 A gate of the transistor 41 is electrically connected to the wiring 61 (TX). A gate of the transistor 42 is electrically connected to the wiring 62 (PR). A gate of the transistor 45 is electrically connected to the wiring 65 (W). A gate of the transistor 44 is electrically connected to the wiring 63 (SE).

配線61(TX)、配線62(PR)、配線63(SE)および配線65(W)は、トランジスタの導通を制御する信号線として機能させることができる。 The wiring 61 (TX), the wiring 62 (PR), the wiring 63 (SE), and the wiring 65 (W) can function as signal lines that control conduction of the transistors.

上記構成において、容量素子C2の他方の端子は、配線73(VPI)ではなく、固定電位を供給することのできる他の配線等に接続されていてもよい。 In the above structure, the other terminal of the capacitor C2 may be connected not to the wiring 73 (VPI) but to other wiring or the like that can supply a fixed potential.

なお、上記画素回路が有するトランジスタには、図7(B)に示すようにバックゲートを設ける構成としてもよい。図7(B)はバックゲートに定電位を印加する構成であり、しきい値電圧を制御することができる。 Note that the transistor included in the pixel circuit may be provided with a back gate as illustrated in FIG. FIG. 7B illustrates a structure in which a constant potential is applied to the back gate, and the threshold voltage can be controlled.

それぞれのバックゲートに接続される配線75乃至79には、個別に異なる電位を供給することができる。なお、トランジスタ43およびトランジスタ44が有するバックゲートに接続される配線は電気的に接続されていてもよい。 Different potentials can be individually supplied to the wirings 75 to 79 connected to the respective back gates. Note that a wiring connected to the back gate of the transistor 43 and the transistor 44 may be electrically connected.

トランジスタがn−ch型であるとき、バックゲートにソース電位よりも低い電位を印加すると、しきい値電圧はプラス方向にシフトする。逆に、バックゲートにソース電位よりも高い電位を印加すると、しきい値電圧はマイナス方向にシフトする。 When the transistor is an n-ch type, the threshold voltage shifts in the positive direction when a potential lower than the source potential is applied to the back gate. Conversely, when a potential higher than the source potential is applied to the back gate, the threshold voltage shifts in the negative direction.

図7(A)、(B)に示す回路では、ノードFD1およびノードFD2の電位保持能力が高いことが望まれるため、トランジスタ41、42、45にはオフ電流の低いトランジスタを用いることが好ましい。トランジスタ41、42、45のバックゲートにソース電位よりも低い電位を印加することで、オフ電流をより小さくすることができる。したがって、ノードFD1およびノードFD2の電位保持能力を高めることができる。例えば、トランジスタ41、42、45には、OSトランジスタを用いることが好ましい。 In the circuits illustrated in FIGS. 7A and 7B, it is desirable that the potential holding ability of the node FD1 and the node FD2 is high. Therefore, transistors with low off-state current are preferably used as the transistors 41, 42, and 45. By applying a potential lower than the source potential to the back gates of the transistors 41, 42, and 45, the off-state current can be further reduced. Accordingly, the potential holding ability of the nodes FD1 and FD2 can be increased. For example, OS transistors are preferably used as the transistors 41, 42, and 45.

また、前述したように、トランジスタ43、44にはオン電流の高いトランジスタを用いることが好ましい。トランジスタ43、44のバックゲートにソース電位よりも高い電位を印加することで、オン電流をより大きくすることができる。したがって、配線91(OUT1)に出力される読み出し電位を速やかに確定することができる、すなわち、高い周波数で動作させることができる。例えば、トランジスタ43、44には、シリコンを活性領域または活性層に用いたトランジスタ(以下、Siトランジスタ)を用いることが好ましい。 Further, as described above, it is preferable to use a transistor with a high on-state current as the transistors 43 and 44. By applying a potential higher than the source potential to the back gates of the transistors 43 and 44, the on-state current can be further increased. Accordingly, the read potential output to the wiring 91 (OUT1) can be quickly determined, that is, the operation can be performed at a high frequency. For example, the transistors 43 and 44 are preferably transistors using silicon in the active region or active layer (hereinafter referred to as Si transistors).

なお、トランジスタ44は、図7(C)に示すようにフロントゲートと同じ電位がバックゲートに印加される構成であってもよい。また、トランジスタ43、44はSiトランジスタではなく、OSトランジスタであってもよい。OSトランジスタのオン電流は比較的小さいが、フロントゲートと同じ電位が供給できるバックゲートを設けることでオン電流を大きくすることができ、高い周波数で動作させることが可能となる。 Note that the transistor 44 may have a structure in which the same potential as that of the front gate is applied to the back gate as illustrated in FIG. The transistors 43 and 44 may be OS transistors instead of Si transistors. Although the on-state current of the OS transistor is relatively small, the on-state current can be increased by providing a back gate capable of supplying the same potential as that of the front gate, and can be operated at a high frequency.

また、撮像装置の内部では、各電源電位の他、信号電位および上記バックゲートに印加する電位など、複数の電位を用いる。撮像装置の外部から複数の電位を供給すると、端子数などが増加するため、撮像装置の内部で複数の電位を生成する電源回路を有していることが好ましい。 In addition, in addition to each power supply potential, a plurality of potentials such as a signal potential and a potential applied to the back gate are used inside the imaging device. When a plurality of potentials are supplied from the outside of the imaging device, the number of terminals and the like increase. Therefore, it is preferable to have a power supply circuit that generates a plurality of potentials inside the imaging device.

OSトランジスタは極めて低いオフ電流特性を有するため、トランジスタ41、42、43の低いオフ電流特性によってノードFD1およびノードFD2で電荷を保持できる期間を極めて長くすることができる。そのため、回路構成や動作方法を複雑にすることなく、全画素で同時に電荷の蓄積動作を行うグローバルシャッタ方式を適用することができる。なお、本発明の一態様の撮像装置は、ローリングシャッタ方式で動作させることもできる。 Since the OS transistor has extremely low off-state current characteristics, the low off-current characteristics of the transistors 41, 42, and 43 can significantly increase the period during which charges can be held in the node FD1 and the node FD2. Therefore, it is possible to apply a global shutter system in which charge accumulation operation is simultaneously performed in all pixels without complicating a circuit configuration and an operation method. Note that the imaging device of one embodiment of the present invention can also be operated by a rolling shutter system.

OSトランジスタは、Siトランジスタよりも電気特性変動の温度依存性が小さいため、極めて広い温度範囲で使用することができる。したがって、OSトランジスタを有する撮像装置および半導体装置は、自動車、航空機、宇宙機などへの搭載にも適している。 The OS transistor can be used in a very wide temperature range because the temperature dependence of the electrical characteristic variation is smaller than that of the Si transistor. Therefore, an imaging device and a semiconductor device having an OS transistor are suitable for mounting on automobiles, aircraft, spacecrafts, and the like.

また、OSトランジスタは、Siトランジスタよりもドレイン耐圧の高い特性を有する。セレン系材料を光電変換層とした光電変換素子では、アバランシェ増倍を利用することができ、比較的高い電圧(例えば、10V以上)を印加して動作させることが好ましい。したがって、OSトランジスタと、セレン系材料を光電変換層とした光電変換素子とを組み合わせることで、信頼性の高い撮像装置とすることができる。 The OS transistor has a higher drain breakdown voltage than the Si transistor. In a photoelectric conversion element using a selenium-based material as a photoelectric conversion layer, avalanche multiplication can be used, and it is preferable to operate by applying a relatively high voltage (for example, 10 V or more). Therefore, by combining an OS transistor and a photoelectric conversion element using a selenium-based material as a photoelectric conversion layer, an imaging device with high reliability can be obtained.

本実施の形態で説明する画素回路は、通常の撮像を行う第1の動作モードでの動作と、初期フレームの画像データと現フレームの画像データとの差分データを保持し、当該差分データに応じた信号を出力することができる第2の動作モードでの動作を行うことができる。第2の動作モードでは、外部回路での比較処理などを行うことなく差分データを出力することができるため、当該画素回路を実施の形態1で説明した撮像装置100に用いることが好ましい。 The pixel circuit described in this embodiment holds the difference data between the operation in the first operation mode in which normal imaging is performed and the image data of the initial frame and the image data of the current frame, and according to the difference data It is possible to perform the operation in the second operation mode that can output the received signal. In the second operation mode, difference data can be output without performing comparison processing or the like in an external circuit. Therefore, the pixel circuit is preferably used for the imaging device 100 described in Embodiment 1.

図7(A)に示す画素回路を第1の動作モードで動作させる場合について、図8(A)に示すタイミングチャートを用いて説明する。 A case where the pixel circuit illustrated in FIG. 7A is operated in the first operation mode is described with reference to a timing chart illustrated in FIG.

時刻T1乃至時刻T2において、配線61(TX)を”H”、配線62(PR)を”H”、配線65(W)を”H”とする。このとき、ノードFD1の電位は配線72(VPR)の電位VPR、ノードFD2の電位は配線74(VCS)の電位VCSに設定される(リセット動作)。 From time T1 to time T2, the wiring 61 (TX) is set to “H”, the wiring 62 (PR) is set to “H”, and the wiring 65 (W) is set to “H”. At this time, the potential of the node FD1 is set to the potential VPR of the wiring 72 (VPR), and the potential of the node FD2 is set to the potential VCS of the wiring 74 (VCS) (reset operation).

時刻T2乃至時刻T3において、配線61(TX)を”H”、配線62(PR)を”L”、配線65(W)を”L”とする。ここで、光電変換素子PDに照射する光に応じてノードFD1の電位が低下すると、容量結合によってノードFD2の電位も低下する。時刻T3におけるノードFD1の低下電位量をVAとすると、ノードFD1の電位は、VPR−VAとなる。また、ノードFD2の電位はVBだけ減少し、VCS−VBとなる(蓄積動作)。なお、図7(A)に示す回路構成では、光電変換素子PDに照射する光が強い程、ノードFD1およびノードFD2の電位は低下する。 From time T2 to time T3, the wiring 61 (TX) is set to “H”, the wiring 62 (PR) is set to “L”, and the wiring 65 (W) is set to “L”. Here, when the potential of the node FD1 decreases in accordance with the light applied to the photoelectric conversion element PD, the potential of the node FD2 also decreases due to capacitive coupling. Assuming that the reduced potential amount of the node FD1 at time T3 is VA, the potential of the node FD1 is VPR−VA. Further, the potential of the node FD2 decreases by VB and becomes VCS−VB (accumulation operation). Note that in the circuit configuration illustrated in FIG. 7A, the potential of the node FD1 and the node FD2 decreases as the light applied to the photoelectric conversion element PD increases.

時刻T3乃至時刻T4において、配線61(TX)を”L”、配線62(PR)を”L”、配線65(W)を”L”とすると、ノードFD1およびノードFD2の電位は保持される。 From time T3 to time T4, when the wiring 61 (TX) is “L”, the wiring 62 (PR) is “L”, and the wiring 65 (W) is “L”, the potentials of the nodes FD1 and FD2 are held. .

時刻T4乃至時刻T5において、配線63(SE)を”H”とすると、ノードFD2の電位に応じて、配線91(OUT1)に画像データに対応する信号が出力される(選択動作)。以上が第1の動作モードの説明である。 From time T4 to time T5, when the wiring 63 (SE) is set to “H”, a signal corresponding to image data is output to the wiring 91 (OUT1) in accordance with the potential of the node FD2 (selection operation). The above is the description of the first operation mode.

次に、図7(A)に示す画素回路を第2の動作モードで動作させる場合について説明する。第2の動作モードでは、第1のフレーム(参照フレーム)と、第2のフレーム(差分対象フレーム)とのデータの差分を出力する。まず、図8(B)に示すタイミングチャートを用いて第1のフレームにおけるデータ取得動作を説明する。 Next, the case where the pixel circuit illustrated in FIG. 7A is operated in the second operation mode is described. In the second operation mode, a data difference between the first frame (reference frame) and the second frame (difference target frame) is output. First, a data acquisition operation in the first frame will be described with reference to a timing chart shown in FIG.

時刻T1乃至時刻T2において、配線61(TX)を”H”、配線62(PR)を”H”、配線65(W)を”H”とする。このとき、ノードFD1の電位は配線72(VPR)の電位VPR、ノードFD2の電位は配線74(VCS)の電位VCSに設定される。 From time T1 to time T2, the wiring 61 (TX) is set to “H”, the wiring 62 (PR) is set to “H”, and the wiring 65 (W) is set to “H”. At this time, the potential of the node FD1 is set to the potential VPR of the wiring 72 (VPR), and the potential of the node FD2 is set to the potential VCS of the wiring 74 (VCS).

時刻T2乃至時刻T3において、配線61(TX)を”H”、配線62(PR)を”L”、配線65(W)を”H”とする。ここで、光電変換素子PDに照射する光に応じて、ノードFD1の電位は低下する。時刻T3におけるノードFD1の低下電位量をVAとすると、ノードFD1の電位は、VPR−VAとなる。なお、図7(A)の回路構成においては、光電変換素子PDに照射する光が強い程、ノードFD1の電位は低下する。 From time T2 to time T3, the wiring 61 (TX) is set to “H”, the wiring 62 (PR) is set to “L”, and the wiring 65 (W) is set to “H”. Here, the potential of the node FD1 decreases in accordance with the light applied to the photoelectric conversion element PD. Assuming that the reduced potential amount of the node FD1 at time T3 is VA, the potential of the node FD1 is VPR−VA. Note that in the circuit configuration in FIG. 7A, the potential of the node FD1 decreases as the light applied to the photoelectric conversion element PD increases.

時刻T3乃至時刻T4において、配線61(TX)を”L”、配線62(PR)を”L”、配線65(W)を”H”とすると、ノードFD1の電位は保持される。 From time T3 to time T4, when the wiring 61 (TX) is “L”, the wiring 62 (PR) is “L”, and the wiring 65 (W) is “H”, the potential of the node FD1 is held.

時刻T4乃至時刻T5において、配線61(TX)を”L”、配線62(PR)を”L”、配線65(W)を”L”とすると、ノードFD1の電位およびノードFD2の電位は保持される。 From time T4 to time T5, when the wiring 61 (TX) is “L”, the wiring 62 (PR) is “L”, and the wiring 65 (W) is “L”, the potential of the node FD1 and the potential of the node FD2 are held. Is done.

次に、図9(A)に示すタイミングチャートを用いて第2のフレームにおけるデータ取得動作を説明する。なお、図9(A)では第1のフレームと第2のフレームとのデータの差分がない場合、すなわち第1のフレームおよび第2のフレームで撮像される画像が同じである場合を想定する。 Next, a data acquisition operation in the second frame will be described with reference to a timing chart shown in FIG. In FIG. 9A, it is assumed that there is no difference in data between the first frame and the second frame, that is, the case where the images captured in the first frame and the second frame are the same.

時刻T1乃至時刻T2において、配線61(TX)を”H”、配線62(PR)を”H”、配線65(W)を”L”とすると、ノードFD1の電位はVAだけ上昇し、ノードFD2の電位は容量結合によりVBだけ上昇する。ここで、VAおよびVBは、第1のフレームの照度を反映する電位である。 From time T1 to time T2, when the wiring 61 (TX) is “H”, the wiring 62 (PR) is “H”, and the wiring 65 (W) is “L”, the potential of the node FD1 rises by VA, The potential of FD2 rises by VB due to capacitive coupling. Here, VA and VB are potentials that reflect the illuminance of the first frame.

時刻T2乃至時刻T3において、配線61(TX)を”H”、配線62(PR)を”L”、配線65(W)を”L”とすると、光電変換素子PDに照射する光に応じて、ノードFD1およびノードFD2の電位は低下する。時刻T3におけるノードFD1の低下電位量をVA’とすると、ノードFD1の電位はVPR−VA’となるがVA’=VAによりVPR−VAとなる。また、ノードFD2の電位は容量結合によりVB’だけ減少し、VCS+VB−VB’となるが、VB’=VBによりVCSとなる。 From time T2 to time T3, when the wiring 61 (TX) is “H”, the wiring 62 (PR) is “L”, and the wiring 65 (W) is “L”, the light is applied to the photoelectric conversion element PD. The potentials of the nodes FD1 and FD2 are lowered. Assuming that the decrease potential amount of the node FD1 at time T3 is VA ', the potential of the node FD1 becomes VPR-VA', but becomes VP-VA because VA '= VA. Further, the potential of the node FD2 decreases by VB ′ due to capacitive coupling and becomes VCS + VB−VB ′, but becomes VCS when VB ′ = VB.

時刻T3乃至時刻T4において、配線61(TX)を”L”、配線62(PR)を”L”、配線65(W)を”L”とすると、ノードFD1およびノードFD2の電位は保持される。 From time T3 to time T4, when the wiring 61 (TX) is “L”, the wiring 62 (PR) is “L”, and the wiring 65 (W) is “L”, the potentials of the nodes FD1 and FD2 are held. .

時刻T4乃至時刻T5において、配線63(SE)を”H”とすると、ノードFD2の電位に応じて、配線91(OUT1)に画像データに対応する信号が出力される。このとき、ノードFD2の電位はリセット電位である”VCS”であり、出力された信号から第1のフレームと第2のフレームのデータの比較において有意な差分はないと判断される。 From time T4 to time T5, when the wiring 63 (SE) is set to “H”, a signal corresponding to the image data is output to the wiring 91 (OUT1) in accordance with the potential of the node FD2. At this time, the potential of the node FD2 is “VCS” which is a reset potential, and it is determined that there is no significant difference in the comparison of the data of the first frame and the second frame from the output signal.

次に、図9(B)に示すタイミングチャートを用いて第1のフレームと第2のフレームとのデータの差分がある場合、すなわち第1のフレームおよび第2のフレームで撮像される画像が異なる画像である場合を想定した動作を説明する。なお、対象となる画素に入射される光の照度は、第1のフレーム<第2のフレームの関係とする。 Next, when there is a difference in data between the first frame and the second frame using the timing chart shown in FIG. 9B, that is, images captured in the first frame and the second frame are different. The operation assuming the case of an image will be described. Note that the illuminance of light incident on the target pixel has a relationship of first frame <second frame.

時刻T1乃至時刻T2において、配線61(TX)を”H”、配線62(PR)を”H”、配線65(W)を”L”とすると、ノードFD1の電位はVAだけ上昇し、ノードFD2の電位は容量結合によりVBだけ上昇する。ここで、VAおよびVBは、第1のフレームの照度を反映する電位である。 From time T1 to time T2, when the wiring 61 (TX) is “H”, the wiring 62 (PR) is “H”, and the wiring 65 (W) is “L”, the potential of the node FD1 rises by VA, The potential of FD2 rises by VB due to capacitive coupling. Here, VA and VB are potentials that reflect the illuminance of the first frame.

時刻T2乃至時刻T3において、配線61(TX)を”H”、配線62(PR)を”L”、配線65(W)を”L”とすると、光電変換素子PDに照射する光に応じて、ノードFD1およびノードFD2の電位は低下する。時刻T3におけるノードFD1の低下電位量をVA’とすると、ノードFD1の電位はVPR−VA’となる。また、ノードFD2の電位は容量結合によりVB’だけ減少し、VCS+VB−VB’となる。 From time T2 to time T3, when the wiring 61 (TX) is “H”, the wiring 62 (PR) is “L”, and the wiring 65 (W) is “L”, the light is applied to the photoelectric conversion element PD. The potentials of the nodes FD1 and FD2 are lowered. Assuming that the reduced potential amount of the node FD1 at time T3 is VA ', the potential of the node FD1 is VPR-VA'. Further, the potential of the node FD2 decreases by VB ′ due to capacitive coupling and becomes VCS + VB−VB ′.

時刻T3乃至時刻T4において、配線61(TX)を”L”、配線62(PR)を”L”、配線65(W)を”L”とすると、ノードFD1およびノードFD2の電位は保持される。 From time T3 to time T4, when the wiring 61 (TX) is “L”, the wiring 62 (PR) is “L”, and the wiring 65 (W) is “L”, the potentials of the nodes FD1 and FD2 are held. .

時刻T4乃至時刻T5において、配線63(SE)を”H”とすると、ノードFD2の電位に応じて、配線91(OUT1)に画像データに対応する信号が出力される。このとき、ノードFD2の電位はVCS+VB−VB’である。VBは第1のフレームの照度を反映する電位であり、VB’は第2のフレームにおける照度を反映する電位である。以上が第1のフレームと第2のフレームとのデータの差分を出力する第2の動作モードの説明である。 From time T4 to time T5, when the wiring 63 (SE) is set to “H”, a signal corresponding to the image data is output to the wiring 91 (OUT1) in accordance with the potential of the node FD2. At this time, the potential of the node FD2 is VCS + VB−VB ′. VB is a potential that reflects the illuminance of the first frame, and VB 'is a potential that reflects the illuminance of the second frame. The above is the description of the second operation mode for outputting the data difference between the first frame and the second frame.

本実施の形態は、他の実施の形態に記載した構成と適宜組み合わせて実施することが可能である。 This embodiment can be implemented in appropriate combination with the structures described in the other embodiments.

(実施の形態3)
本実施の形態では、実施の形態1および2で説明した撮像装置100の具体的な構成を説明する。
(Embodiment 3)
In this embodiment, a specific configuration of the imaging device 100 described in Embodiments 1 and 2 will be described.

図10(A)、(B)、(C)は、図7(A)または図7(B)に対応する画素回路の具体的な構成を説明する図である。図10(A)はトランジスタ41、42、43、44のチャネル長方向を表す断面図である。図10(B)は図10(A)に示す一点鎖線X1−X2の断面図であり、トランジスタ41のチャネル幅方向の断面を表している。図10(C)は図10(A)に示す一点鎖線Y1−Y2の断面図であり、トランジスタ43のチャネル幅方向の断面を表している。 FIGS. 10A, 10 </ b> B, and 10 </ b> C are diagrams illustrating a specific configuration of a pixel circuit corresponding to FIG. 7A or 7 </ b> B. 10A is a cross-sectional view illustrating the channel length direction of the transistors 41, 42, 43, and 44. FIG. 10B is a cross-sectional view taken along dashed-dotted line X1-X2 in FIG. 10A and illustrates a cross section of the transistor 41 in the channel width direction. 10C is a cross-sectional view taken along dashed-dotted line Y1-Y2 in FIG. 10A and represents a cross section of the transistor 43 in the channel width direction.

本発明の一態様の撮像装置は、図10(A)に示すように、層1100、層1200および層1300を有する。 The imaging device of one embodiment of the present invention includes a layer 1100, a layer 1200, and a layer 1300 as illustrated in FIG.

層1100は、光電変換素子PDを有する構成とすることができる。光電変換素子PDには、例えば、2端子のフォトダイオードを用いることができる。当該フォトダイオードとしては、単結晶シリコン基板を用いたpn型フォトダイオード、非晶質シリコン薄膜、微結晶シリコン薄膜または多結晶シリコン薄膜を用いたpin型フォトダイオード、セレンまたはセレンの化合物を用いたフォトダイオードまたは有機化合物を用いたフォトダイオードなどを用いることができる。 The layer 1100 can include a photoelectric conversion element PD. For example, a two-terminal photodiode can be used for the photoelectric conversion element PD. As the photodiode, a pn-type photodiode using a single crystal silicon substrate, an amorphous silicon thin film, a pin-type photodiode using a microcrystalline silicon thin film or a polycrystalline silicon thin film, a photo using selenium or a compound of selenium. A diode or a photodiode using an organic compound can be used.

層1200は、トランジスタ41、42、45を有する構成とすることができる。トランジスタ41、42、45としては、OSトランジスタを用いることが好ましい。なお、トランジスタ45は図示していない。 The layer 1200 can include the transistors 41, 42, and 45. As the transistors 41, 42, and 45, OS transistors are preferably used. The transistor 45 is not shown.

層1300は、トランジスタ43およびトランジスタ44を有する構成とすることができる。トランジスタ43、44としては、シリコンを活性層または活性領域とするトランジスタを用いることが好ましい。シリコンを活性層または活性領域とするトランジスタはオン電流が大きく、ノードFD2の電位を効率良く増幅することができる。 The layer 1300 can include the transistor 43 and the transistor 44. As the transistors 43 and 44, transistors using silicon as an active layer or an active region are preferably used. A transistor having silicon as an active layer or an active region has a large on-state current, and can efficiently amplify the potential of the node FD2.

なお、容量素子C1は導電層84および導電層85を電極とし、絶縁層83を誘電体層とする構成で層1300に設ける構成を例示しているが、層1200に設けてもよい。また、容量素子C2は図示していないが、層1200および層1300のいずれに設けてもよい。 Note that although the capacitor C1 has a structure in which the conductive layer 84 and the conductive layer 85 are used as electrodes and the insulating layer 83 is used as a dielectric layer in the layer 1300, the capacitor C1 may be provided in the layer 1200. Further, although the capacitor C2 is not illustrated, the capacitor C2 may be provided in any of the layer 1200 and the layer 1300.

本実施の形態で説明する断面図において、配線、電極、金属層およびコンタクトプラグ(導電体82)を個別の要素として図示しているが、それらが電気的に接続している場合においては、同一の要素として設けられる場合もある。また、配線、電極および金属層などの要素が導電体82を介して接続される形態は一例であり、各要素が導電体82を介さずに直接接続される場合もある。 In the cross-sectional views described in this embodiment, wirings, electrodes, metal layers, and contact plugs (conductors 82) are illustrated as individual elements. However, in the case where they are electrically connected, they are the same. It may be provided as an element. The form in which elements such as wiring, electrodes, and metal layers are connected via the conductor 82 is merely an example, and each element may be directly connected without passing through the conductor 82.

トランジスタなどの各要素上には保護膜、層間絶縁膜または平坦化膜としての機能を有する絶縁層81a乃至81i等が設けられる。例えば、絶縁層81a乃至81iは、酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜などの無機絶縁膜を用いることができる。または、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂などの有機絶縁膜などを用いてもよい。絶縁層81a乃至81i等の上面は、必要に応じてCMP(Chemical Mechanical Polishing)法等で平坦化処理を行うことが好ましい。 Over each element such as a transistor, insulating layers 81a to 81i having a function as a protective film, an interlayer insulating film, or a planarization film are provided. For example, the insulating layers 81a to 81i can be formed using an inorganic insulating film such as a silicon oxide film or a silicon oxynitride film. Alternatively, an organic insulating film such as an acrylic resin or a polyimide resin may be used. The top surfaces of the insulating layers 81a to 81i and the like are preferably subjected to planarization treatment by a CMP (Chemical Mechanical Polishing) method or the like as necessary.

なお、図面に示される配線等の一部が設けられない場合や、図面に示されない配線やトランジスタ等が各層に含まれる場合もある。また、図面に示されない層が当該積層構造に含まれる場合もある。また、図面に示される層の一部が含まれない場合もある。 Note that some of the wirings and the like illustrated in the drawings may not be provided, or wirings, transistors, and the like that are not illustrated in the drawings may be included in each layer. In addition, a layer not shown in the drawing may be included in the stacked structure. In addition, some of the layers shown in the drawings may not be included.

OSトランジスタが形成される領域とSiデバイス(SiトランジスタまたはSiフォトダイオード)が形成される領域との間には、水素の拡散を防止する機能を有する絶縁層80a、80bが設けられる。トランジスタ43、44の活性領域近傍に設けられる絶縁層中の水素はシリコンのダングリングボンドを終端する。一方、トランジスタ41、42の活性層である酸化物半導体層の近傍に設けられる絶縁層中の水素は、酸化物半導体層中にキャリアを生成する要因の一つとなる。 Insulating layers 80a and 80b having a function of preventing hydrogen diffusion are provided between the region where the OS transistor is formed and the region where the Si device (Si transistor or Si photodiode) is formed. Hydrogen in the insulating layer provided near the active region of the transistors 43 and 44 terminates the dangling bond of silicon. On the other hand, hydrogen in the insulating layer provided in the vicinity of the oxide semiconductor layer which is an active layer of the transistors 41 and 42 is one of the factors that generate carriers in the oxide semiconductor layer.

絶縁層80a、80bにより、一方の層に水素を閉じ込めることでトランジスタ43、44の信頼性を向上させることができる。また、一方の層から他方の層への水素の拡散が抑制されることでトランジスタ41、42の信頼性も向上させることができる。 The reliability of the transistors 43 and 44 can be improved by confining hydrogen in one layer by the insulating layers 80a and 80b. In addition, since the diffusion of hydrogen from one layer to the other layer is suppressed, the reliability of the transistors 41 and 42 can be improved.

絶縁層80a、80bとしては、例えば、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、イットリア安定化ジルコニア(YSZ)等を用いることができる。 As the insulating layers 80a and 80b, for example, aluminum oxide, aluminum oxynitride, gallium oxide, gallium oxynitride, yttrium oxide, yttrium oxynitride, hafnium oxide, hafnium oxynitride, yttria-stabilized zirconia (YSZ), or the like can be used. it can.

図10(A)において、層1100が有する光電変換素子PDは、光電変換層にセレンを含むフォトダイオードを示している。当該光電変換素子PDは、光電変換層561、透光性導電層562、電極566、隔壁567、配線571を有する構成とすることができる。 In FIG. 10A, the photoelectric conversion element PD included in the layer 1100 is a photodiode including selenium in the photoelectric conversion layer. The photoelectric conversion element PD can include a photoelectric conversion layer 561, a light-transmitting conductive layer 562, an electrode 566, a partition wall 567, and a wiring 571.

層1200にはOSトランジスタであるトランジスタ41およびトランジスタ42が設けられる。トランジスタ41、42はともにバックゲートを有する構成を示しているが、一部のトランジスタ、例えばトランジスタ41のみにバックゲートを有する形態であってもよい。当該バックゲートは、図10(B)に示すように対向して設けられるトランジスタのフロントゲートと電気的に接続する場合がある。または、当該バックゲートにフロントゲートとは異なる固定電位を供給することができる構成であってもよい。 The layer 1200 is provided with a transistor 41 and a transistor 42 which are OS transistors. Although the transistors 41 and 42 both have a configuration having a back gate, some transistors, for example, only the transistor 41 may have a back gate. In some cases, the back gate is electrically connected to a front gate of a transistor provided to face the back gate as illustrated in FIG. Alternatively, the back gate may be supplied with a fixed potential different from that of the front gate.

また、図10(A)では、OSトランジスタとしてノンセルフアラインのトップゲート型トランジスタを例示しているが、図11(A)に示すように、セルフアライン型のトランジスタであってもよい。 In FIG. 10A, a non-self-aligned top gate transistor is illustrated as the OS transistor. However, as shown in FIG. 11A, a self-aligned transistor may be used.

OSトランジスタに用いる半導体材料としては、エネルギーギャップが2eV以上、好ましくは2.5eV以上、より好ましくは3eV以上である金属酸化物を用いることができる。代表的には、インジウムを含む酸化物半導体などであり、例えば、後述するCAC−OSなどを用いることができる。 As a semiconductor material used for the OS transistor, a metal oxide having an energy gap of 2 eV or more, preferably 2.5 eV or more, more preferably 3 eV or more can be used. A typical example is an oxide semiconductor containing indium. For example, a CAC-OS described later can be used.

半導体層は、例えばインジウム、亜鉛およびM(アルミニウム、チタン、ガリウム、ゲルマニウム、イットリウム、ジルコニウム、ランタン、セリウム、スズ、ネオジムまたはハフニウム等の金属)を含むIn−M−Zn系酸化物で表記される膜とすることができる。 The semiconductor layer is represented by an In-M-Zn-based oxide containing indium, zinc, and M (metal such as aluminum, titanium, gallium, germanium, yttrium, zirconium, lanthanum, cerium, tin, neodymium, or hafnium). It can be a membrane.

半導体層を構成する酸化物半導体がIn−M−Zn系酸化物の場合、In−M−Zn酸化物を成膜するために用いるスパッタリングターゲットの金属元素の原子数比は、In≧M、Zn≧Mを満たすことが好ましい。このようなスパッタリングターゲットの金属元素の原子数比として、In:M:Zn=1:1:1、In:M:Zn=1:1:1.2、In:M:Zn=3:1:2、In:M:Zn=4:2:3、In:M:Zn=4:2:4.1、In:M:Zn=5:1:6、In:M:Zn=5:1:7、In:M:Zn=5:1:8等が好ましい。なお、成膜される半導体層の原子数比はそれぞれ、上記のスパッタリングターゲットに含まれる金属元素の原子数比のプラスマイナス40%の変動を含む。 In the case where the oxide semiconductor included in the semiconductor layer is an In-M-Zn-based oxide, the atomic ratio of the metal elements of the sputtering target used for forming the In-M-Zn oxide is In ≧ M, Zn It is preferable to satisfy ≧ M. As the atomic ratio of the metal elements of such a sputtering target, In: M: Zn = 1: 1: 1, In: M: Zn = 1: 1: 1.2, In: M: Zn = 3: 1: 2, In: M: Zn = 4: 2: 3, In: M: Zn = 4: 2: 4.1, In: M: Zn = 5: 1: 6, In: M: Zn = 5: 1: 7, In: M: Zn = 5: 1: 8 etc. are preferable. Note that the atomic ratio of the semiconductor layer to be formed includes a variation of plus or minus 40% of the atomic ratio of the metal element contained in the sputtering target.

半導体層としては、キャリア密度の低い酸化物半導体を用いる。例えば、半導体層は、キャリア密度が1×1017/cm以下、好ましくは1×1015/cm以下、さらに好ましくは1×1013/cm以下、より好ましくは1×1011/cm以下、さらに好ましくは1×1010/cm未満であり、1×10−9/cm以上のキャリア密度の酸化物半導体を用いることができる。そのような酸化物半導体を、高純度真性または実質的に高純度真性な酸化物半導体と呼ぶ。これにより不純物濃度が低く、欠陥準位密度が低いため、安定な特性を有する酸化物半導体であるといえる。 As the semiconductor layer, an oxide semiconductor with low carrier density is used. For example, the semiconductor layer has a carrier density of 1 × 10 17 / cm 3 or less, preferably 1 × 10 15 / cm 3 or less, more preferably 1 × 10 13 / cm 3 or less, more preferably 1 × 10 11 / cm 3. 3 or less, more preferably less than 1 × 10 10 / cm 3 , and an oxide semiconductor having a carrier density of 1 × 10 −9 / cm 3 or more can be used. Such an oxide semiconductor is referred to as a highly purified intrinsic or substantially highly purified intrinsic oxide semiconductor. Accordingly, it can be said that the oxide semiconductor has stable characteristics because the impurity concentration is low and the density of defect states is low.

なお、これらに限られず、必要とするトランジスタの半導体特性および電気特性(電界効果移動度、しきい値電圧等)に応じて適切な組成のものを用いればよい。また、必要とするトランジスタの半導体特性を得るために、半導体層のキャリア密度や不純物濃度、欠陥密度、金属元素と酸素の原子数比、原子間距離、密度等を適切なものとすることが好ましい。 Note that the composition is not limited thereto, and a transistor having an appropriate composition may be used depending on required semiconductor characteristics and electrical characteristics (such as field-effect mobility and threshold voltage) of the transistor. In addition, in order to obtain the required semiconductor characteristics of the transistor, it is preferable that the semiconductor layer have appropriate carrier density, impurity concentration, defect density, atomic ratio of metal element to oxygen, interatomic distance, density, and the like. .

半導体層を構成する酸化物半導体において、第14族元素の一つであるシリコンや炭素が含まれると、酸素欠損が増加し、n型化してしまう。このため、半導体層におけるシリコンや炭素の濃度(二次イオン質量分析法により得られる濃度)を、2×1018atoms/cm以下、好ましくは2×1017atoms/cm以下とする。 In the oxide semiconductor constituting the semiconductor layer, when silicon or carbon, which is one of Group 14 elements, is included, oxygen deficiency increases and the n-type semiconductor is formed. Therefore, the concentration of silicon or carbon in the semiconductor layer (concentration obtained by secondary ion mass spectrometry) is 2 × 10 18 atoms / cm 3 or less, preferably 2 × 10 17 atoms / cm 3 or less.

また、アルカリ金属およびアルカリ土類金属は、酸化物半導体と結合するとキャリアを生成する場合があり、トランジスタのオフ電流が増大してしまうことがある。このため、半導体層におけるアルカリ金属またはアルカリ土類金属の濃度(二次イオン質量分析法により得られる濃度)を、1×1018atoms/cm以下、好ましくは2×1016atoms/cm以下にする。 Further, when alkali metal and alkaline earth metal are combined with an oxide semiconductor, carriers may be generated, which may increase off-state current of the transistor. For this reason, the concentration of alkali metal or alkaline earth metal (concentration obtained by secondary ion mass spectrometry) in the semiconductor layer is 1 × 10 18 atoms / cm 3 or less, preferably 2 × 10 16 atoms / cm 3 or less. To.

また、半導体層を構成する酸化物半導体に窒素が含まれていると、キャリアである電子が生じてキャリア密度が増加し、n型化しやすい。この結果、窒素が含まれている酸化物半導体を用いたトランジスタはノーマリーオン特性となりやすい。このため半導体層における窒素濃度(二次イオン質量分析法により得られる濃度)は、5×1018atoms/cm以下にすることが好ましい。 In addition, when nitrogen is contained in the oxide semiconductor included in the semiconductor layer, electrons as carriers are generated, the carrier density is increased, and the oxide semiconductor is easily n-type. As a result, a transistor including an oxide semiconductor containing nitrogen is likely to be normally on. Therefore, the nitrogen concentration (concentration obtained by secondary ion mass spectrometry) in the semiconductor layer is preferably 5 × 10 18 atoms / cm 3 or less.

また、半導体層は、例えば非単結晶構造でもよい。非単結晶構造は、例えば、c軸に配向した結晶を有するCAAC−OS(C−Axis Aligned Crystalline Oxide Semiconductor、または、C−Axis Aligned and A−B−plane Anchored Crystalline Oxide Semiconductor)、多結晶構造、微結晶構造、または非晶質構造を含む。非単結晶構造において、非晶質構造は最も欠陥準位密度が高く、CAAC−OSは最も欠陥準位密度が低い。 The semiconductor layer may have a non-single crystal structure, for example. The non-single-crystal structure includes, for example, a CAAC-OS (C-Axis Crystalline Oxide Semiconductor Semiconductor having a crystal oriented in the c-axis, or a C-Axis Aligned and A-B-Plane Annealed Crystal Oxide Crystal Structure, Includes a microcrystalline structure or an amorphous structure. In the non-single-crystal structure, the amorphous structure has the highest density of defect states, and the CAAC-OS has the lowest density of defect states.

非晶質構造の酸化物半導体膜は、例えば、原子配列が無秩序であり、結晶成分を有さない。または、非晶質構造の酸化物膜は、例えば、完全な非晶質構造であり、結晶部を有さない。 An oxide semiconductor film having an amorphous structure has, for example, disordered atomic arrangement and no crystal component. Alternatively, an amorphous oxide film has, for example, a completely amorphous structure and does not have a crystal part.

なお、半導体層が、非晶質構造の領域、微結晶構造の領域、多結晶構造の領域、CAAC−OSの領域、単結晶構造の領域のうち、二種以上を有する混合膜であってもよい。混合膜は、例えば上述した領域のうち、いずれか二種以上の領域を含む単層構造、または積層構造を有する場合がある。 Note that the semiconductor layer may be a mixed film including two or more of an amorphous structure region, a microcrystalline structure region, a polycrystalline structure region, a CAAC-OS region, and a single crystal structure region. Good. For example, the mixed film may have a single-layer structure or a stacked structure including any two or more of the above-described regions.

以下では、非単結晶の半導体層の一態様であるCAC(Cloud−Aligned Composite)−OSの構成について説明する。 Hereinafter, a structure of a CAC (Cloud-Aligned Composite) -OS which is one embodiment of a non-single-crystal semiconductor layer is described.

CAC−OSとは、例えば、酸化物半導体を構成する元素が、0.5nm以上10nm以下、好ましくは、1nm以上2nm以下、またはその近傍のサイズで偏在した材料の一構成である。なお、以下では、酸化物半導体において、一つあるいはそれ以上の金属元素が偏在し、該金属元素を有する領域が、0.5nm以上10nm以下、好ましくは、1nm以上2nm以下、またはその近傍のサイズで混合した状態をモザイク状、またはパッチ状ともいう。 The CAC-OS is one structure of a material in which an element included in an oxide semiconductor is unevenly distributed with a size of 0.5 nm to 10 nm, preferably 1 nm to 2 nm, or the vicinity thereof. Note that in the following, in an oxide semiconductor, one or more metal elements are unevenly distributed, and a region including the metal element has a size of 0.5 nm to 10 nm, preferably 1 nm to 2 nm, or the vicinity thereof. The state mixed with is also referred to as a mosaic or patch.

なお、酸化物半導体は、少なくともインジウムを含むことが好ましい。特にインジウムおよび亜鉛を含むことが好ましい。また、それらに加えて、アルミニウム、ガリウム、イットリウム、錫、銅、バナジウム、ベリリウム、ホウ素、シリコン、チタン、鉄、ニッケル、ゲルマニウム、ジルコニウム、モリブデン、ランタン、セリウム、ネオジム、ハフニウム、タンタル、タングステン、またはマグネシウムなどから選ばれた一種、または複数種が含まれていてもよい。 Note that the oxide semiconductor preferably contains at least indium. In particular, it is preferable to contain indium and zinc. In addition, aluminum, gallium, yttrium, tin, copper, vanadium, beryllium, boron, silicon, titanium, iron, nickel, germanium, zirconium, molybdenum, lanthanum, cerium, neodymium, hafnium, tantalum, tungsten, or One or more kinds selected from magnesium or the like may be contained.

例えば、In−Ga−Zn酸化物におけるCAC−OS(CAC−OSの中でもIn−Ga−Zn酸化物を、特にCAC−IGZOと呼称してもよい。)とは、インジウム酸化物(以下、InOX1(X1は0よりも大きい実数)とする。)、またはインジウム亜鉛酸化物(以下、InX2ZnY2Z2(X2、Y2、およびZ2は0よりも大きい実数)とする。)と、ガリウム酸化物(以下、GaOX3(X3は0よりも大きい実数)とする。)、またはガリウム亜鉛酸化物(以下、GaX4ZnY4Z4(X4、Y4、およびZ4は0よりも大きい実数)とする。)などと、に材料が分離することでモザイク状となり、モザイク状のInOX1、またはInX2ZnY2Z2が、膜中に均一に分布した構成(以下、クラウド状ともいう。)である。 For example, a CAC-OS in In-Ga-Zn oxide (In-Ga-Zn oxide among CAC-OSs may be referred to as CAC-IGZO in particular) is an indium oxide (hereinafter referred to as InO). X1 (X1 is greater real than 0) and.), or indium zinc oxide (hereinafter, in X2 Zn Y2 O Z2 ( X2, Y2, and Z2 is larger real than 0) and a.), gallium An oxide (hereinafter referred to as GaO X3 (X3 is a real number greater than 0)) or a gallium zinc oxide (hereinafter referred to as Ga X4 Zn Y4 O Z4 (where X4, Y4, and Z4 are greater than 0)) to.) and the like, the material becomes mosaic by separate into, mosaic InO X1 or in X2 Zn Y2 O Z2, is a configuration in which uniformly distributed in the film (hereinafter Also referred to as a cloud-like.) A.

つまり、CAC−OSは、GaOX3が主成分である領域と、InX2ZnY2Z2、またはInOX1が主成分である領域とが、混合している構成を有する複合酸化物半導体である。なお、本明細書において、例えば、第1の領域の元素Mに対するInの原子数比が、第2の領域の元素Mに対するInの原子数比よりも大きいことを、第1の領域は、第2の領域と比較して、Inの濃度が高いとする。 That, CAC-OS includes a region GaO X3 is the main component, and In X2 Zn Y2 O Z2, or InO X1 is the main component region is a composite oxide semiconductor having a structure that is mixed. Note that in this specification, for example, the first region indicates that the atomic ratio of In to the element M in the first region is larger than the atomic ratio of In to the element M in the second region. It is assumed that the concentration of In is higher than that in the second region.

なお、IGZOは通称であり、In、Ga、Zn、およびOによる1つの化合物をいう場合がある。代表例として、InGaO(ZnO)m1(m1は自然数)、またはIn(1+x0)Ga(1−x0)(ZnO)m0(−1≦x0≦1、m0は任意数)で表される結晶性の化合物が挙げられる。 Note that IGZO is a common name and may refer to one compound of In, Ga, Zn, and O. As a typical example, InGaO 3 (ZnO) m1 (m1 is a natural number) or In (1 + x0) Ga (1-x0) O 3 (ZnO) m0 (−1 ≦ x0 ≦ 1, m0 is an arbitrary number) A crystalline compound may be mentioned.

上記結晶性の化合物は、単結晶構造、多結晶構造、またはCAAC構造を有する。なお、CAAC構造とは、複数のIGZOのナノ結晶がc軸配向を有し、かつa−b面においては配向せずに連結した結晶構造である。 The crystalline compound has a single crystal structure, a polycrystalline structure, or a CAAC structure. The CAAC structure is a crystal structure in which a plurality of IGZO nanocrystals have c-axis orientation and are connected without being oriented in the ab plane.

一方、CAC−OSは、酸化物半導体の材料構成に関する。CAC−OSとは、In、Ga、Zn、およびOを含む材料構成において、一部にGaを主成分とするナノ粒子状に観察される領域と、一部にInを主成分とするナノ粒子状に観察される領域とが、それぞれモザイク状にランダムに分散している構成をいう。したがって、CAC−OSにおいて、結晶構造は副次的な要素である。 On the other hand, CAC-OS relates to a material structure of an oxide semiconductor. CAC-OS refers to a region observed in the form of nanoparticles mainly composed of Ga in a material structure including In, Ga, Zn and O, and nanoparticles mainly composed of In. The region observed in a shape is a configuration in which the regions are randomly dispersed in a mosaic shape. Therefore, in the CAC-OS, the crystal structure is a secondary element.

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。 Note that the CAC-OS does not include a stacked structure of two or more kinds of films having different compositions. For example, a structure composed of two layers of a film mainly containing In and a film mainly containing Ga is not included.

なお、GaOX3が主成分である領域と、InX2ZnY2Z2、またはInOX1が主成分である領域とは、明確な境界が観察できない場合がある。 Incidentally, a region GaO X3 is the main component, and In X2 Zn Y2 O Z2 or InO X1 is the main component region, in some cases clear boundary can not be observed.

なお、ガリウムの代わりに、アルミニウム、イットリウム、銅、バナジウム、ベリリウム、ホウ素、シリコン、チタン、鉄、ニッケル、ゲルマニウム、ジルコニウム、モリブデン、ランタン、セリウム、ネオジム、ハフニウム、タンタル、タングステン、またはマグネシウムなどから選ばれた一種、または複数種が含まれている場合、CAC−OSは、一部に該金属元素を主成分とするナノ粒子状に観察される領域と、一部にInを主成分とするナノ粒子状に観察される領域とが、それぞれモザイク状にランダムに分散している構成をいう。 In place of gallium, aluminum, yttrium, copper, vanadium, beryllium, boron, silicon, titanium, iron, nickel, germanium, zirconium, molybdenum, lanthanum, cerium, neodymium, hafnium, tantalum, tungsten, or magnesium are selected. In the case where one or a plurality of types are included, the CAC-OS includes a region that is observed in a part of a nanoparticle mainly including the metal element and a nanoparticle mainly including In. The region observed in the form of particles refers to a configuration in which each region is randomly dispersed in a mosaic shape.

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、および窒素ガスの中から選ばれたいずれか一つまたは複数を用いればよい。また、成膜時の成膜ガスの総流量に対する酸素ガスの流量比は低いほど好ましく、例えば酸素ガスの流量比を0%以上30%未満、好ましくは0%以上10%以下とすることが好ましい。 The CAC-OS can be formed by a sputtering method under a condition where the substrate is not intentionally heated, for example. In the case where a CAC-OS is formed by a sputtering method, any one or more selected from an inert gas (typically argon), an oxygen gas, and a nitrogen gas may be used as a deposition gas. Good. Further, the flow rate ratio of the oxygen gas to the total flow rate of the deposition gas during film formation is preferably as low as possible. For example, the flow rate ratio of the oxygen gas is 0% to less than 30%, preferably 0% to 10%. .

CAC−OSは、X線回折(XRD:X−ray diffraction)測定法のひとつであるOut−of−plane法によるθ/2θスキャンを用いて測定したときに、明確なピークが観察されないという特徴を有する。すなわち、X線回折から、測定領域のa−b面方向、およびc軸方向の配向は見られないことが分かる。 The CAC-OS is characterized in that no clear peak is observed when it is measured using a θ / 2θ scan by the out-of-plane method, which is one of the X-ray diffraction (XRD) measurement methods. Have. That is, it can be seen from X-ray diffraction that no orientation in the ab plane direction and c-axis direction of the measurement region is observed.

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。したがって、電子線回折パターンから、CAC−OSの結晶構造が、平面方向、および断面方向において、配向性を有さないnc(nano−crystal)構造を有することがわかる。 In addition, in the CAC-OS, in an electron beam diffraction pattern obtained by irradiating an electron beam with a probe diameter of 1 nm (also referred to as a nanobeam electron beam), a ring-shaped high luminance region and a plurality of regions in the ring region are provided. A bright spot is observed. Therefore, it can be seen from the electron beam diffraction pattern that the crystal structure of the CAC-OS has an nc (nano-crystal) structure having no orientation in the planar direction and the cross-sectional direction.

また、例えば、In−Ga−Zn酸化物におけるCAC−OSでは、エネルギー分散型X線分光法(EDX:Energy Dispersive X−ray spectroscopy)を用いて取得したEDXマッピングにより、GaOX3が主成分である領域と、InX2ZnY2Z2、またはInOX1が主成分である領域とが、偏在し、混合している構造を有することが確認できる。 In addition, for example, in a CAC-OS in an In—Ga—Zn oxide, GaO X3 is a main component by EDX mapping obtained by using energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX: Energy Dispersive X-ray spectroscopy). It can be confirmed that the region and the region mainly composed of In X2 Zn Y2 O Z2 or InO X1 are unevenly distributed and mixed.

CAC−OSは、金属元素が均一に分布したIGZO化合物とは異なる構造であり、IGZO化合物と異なる性質を有する。つまり、CAC−OSは、GaOX3などが主成分である領域と、InX2ZnY2Z2、またはInOX1が主成分である領域と、に互いに相分離し、各元素を主成分とする領域がモザイク状である構造を有する。 The CAC-OS has a structure different from that of the IGZO compound in which the metal element is uniformly distributed, and has a property different from that of the IGZO compound. That is, in the CAC-OS, a region in which GaO X3 or the like is a main component and a region in which In X2 Zn Y2 O Z2 or InO X1 is a main component are phase-separated from each other, and a region in which each element is a main component. Has a mosaic structure.

ここで、InX2ZnY2Z2、またはInOX1が主成分である領域は、GaOX3などが主成分である領域と比較して、導電性が高い領域である。つまり、InX2ZnY2Z2、またはInOX1が主成分である領域を、キャリアが流れることにより、酸化物半導体としての導電性が発現する。したがって、InX2ZnY2Z2、またはInOX1が主成分である領域が、酸化物半導体中にクラウド状に分布することで、高い電界効果移動度(μ)が実現できる。 Here, the region containing In X2 Zn Y2 O Z2 or InO X1 as a main component is a region having higher conductivity than a region containing GaO X3 or the like as a main component. That, In X2 Zn Y2 O Z2 or InO X1, is an area which is the main component, by carriers flow, expressed the conductivity of the oxide semiconductor. Therefore, a region where In X2 Zn Y2 O Z2 or InO X1 is a main component is distributed in a cloud shape in the oxide semiconductor, whereby high field-effect mobility (μ) can be realized.

一方、GaOX3などが主成分である領域は、InX2ZnY2Z2、またはInOX1が主成分である領域と比較して、絶縁性が高い領域である。つまり、GaOX3などが主成分である領域が、酸化物半導体中に分布することで、リーク電流を抑制し、良好なスイッチング動作を実現できる。 On the other hand, areas such as GaO X3 is the main component, as compared to the In X2 Zn Y2 O Z2 or InO X1 is the main component area, it is highly regions insulating. That is, a region containing GaO X3 or the like as a main component is distributed in the oxide semiconductor, whereby leakage current can be suppressed and good switching operation can be realized.

したがって、CAC−OSを半導体素子に用いた場合、GaOX3などに起因する絶縁性と、InX2ZnY2Z2、またはInOX1に起因する導電性とが、相補的に作用することにより、高いオン電流(Ion)、および高い電界効果移動度(μ)を実現することができる。 Therefore, when CAC-OS is used for a semiconductor element, the insulating property caused by GaO X3 and the like and the conductivity caused by In X2 Zn Y2 O Z2 or InO X1 act complementarily, thereby increasing the An on-current (I on ) and high field effect mobility (μ) can be realized.

また、CAC−OSを用いた半導体素子は、信頼性が高い。したがって、CAC−OSは、様々な半導体装置の構成材料として適している。 In addition, a semiconductor element using a CAC-OS has high reliability. Therefore, the CAC-OS is suitable as a constituent material for various semiconductor devices.

層1300には、Siトランジスタであるトランジスタ43およびトランジスタ44が設けられる。図10(A)においてトランジスタ43、44はフィン型の構成を例示しているが、図11(B)に示すようにプレーナー型であってもよい。または、図11(C)に示すように、シリコン薄膜の活性層660を有するトランジスタであってもよい。また、活性層660は、多結晶シリコンやSOI(Silicon on Insulator)の単結晶シリコンとすることができる。 The layer 1300 is provided with a transistor 43 and a transistor 44 which are Si transistors. In FIG. 10A, the transistors 43 and 44 exemplify a fin type structure, but may be a planar type as shown in FIG. Alternatively, as illustrated in FIG. 11C, a transistor including an active layer 660 of a silicon thin film may be used. The active layer 660 can be made of polycrystalline silicon or SOI (Silicon on Insulator) single crystal silicon.

セレン系材料を用いた光電変換素子PDは、可視光に対する外部量子効率が高い特性を有する。また、セレン系材料は光吸収係数が高いため、光電変換層561を薄くしやすい利点を有する。セレン系材料を用いた光電変換素子PDでは、アバランシェ増倍により増幅が大きい高感度のセンサとすることができる。つまり、セレン系材料を光電変換層561に用いることで、画素面積が縮小しても十分な光電流を得ることができる。したがって、セレン系材料を用いた光電変換素子PDは、低照度環境における撮像にも適しているといえる。 A photoelectric conversion element PD using a selenium-based material has a high external quantum efficiency with respect to visible light. Further, since the selenium-based material has a high light absorption coefficient, it has an advantage that the photoelectric conversion layer 561 can be easily thinned. The photoelectric conversion element PD using a selenium-based material can be a highly sensitive sensor with large amplification by avalanche multiplication. That is, by using a selenium-based material for the photoelectric conversion layer 561, a sufficient photocurrent can be obtained even when the pixel area is reduced. Therefore, it can be said that the photoelectric conversion element PD using the selenium-based material is suitable for imaging in a low illumination environment.

セレン系材料としては、p型半導体である非晶質セレンまたは結晶セレンを用いることができる。結晶セレンは、例えば、非晶質セレンを成膜後に熱処理することで得ることができる。結晶セレンの結晶粒径を画素ピッチより小さくすることで、画素ごとの特性ばらつきを低減させることができる。また、結晶セレンは、非晶質セレンよりも可視光に対する分光感度や光吸収係数が高い特性を有する。 As the selenium-based material, amorphous selenium or crystalline selenium which is a p-type semiconductor can be used. Crystalline selenium can be obtained, for example, by heat-treating amorphous selenium after film formation. By making the crystal grain size of crystalline selenium smaller than the pixel pitch, it is possible to reduce variation in characteristics from pixel to pixel. Crystalline selenium has higher spectral sensitivity to visible light and higher light absorption coefficient than amorphous selenium.

図10(A)では、光電変換層561は単層として図示しているが、受光面側にpn接合を形成するための酸化ガリウム、酸化セリウムまたはIn−Ga−Zn酸化物などのn型半導体層が設けられる。これらは、暗電流を低減するための正孔注入阻止層としても機能する。また、電極566側に電子注入阻止層として酸化ニッケルまたは硫化アンチモンなどを設けてもよい。 In FIG. 10A, the photoelectric conversion layer 561 is illustrated as a single layer; however, an n-type semiconductor such as gallium oxide, cerium oxide, or In—Ga—Zn oxide for forming a pn junction on the light-receiving surface side is illustrated. A layer is provided. These also function as a hole injection blocking layer for reducing dark current. Further, nickel oxide or antimony sulfide may be provided as an electron injection blocking layer on the electrode 566 side.

光電変換層561は、銅、インジウム、セレンの化合物(CIS)を含む層であってもよい。または、銅、インジウム、ガリウム、セレンの化合物(CIGS)を含む層であってもよい。CISおよびCIGSでは、セレンの単層と同様にアバランシェ増倍を利用する光電変換素子を形成することができる。 The photoelectric conversion layer 561 may be a layer containing a compound of copper, indium, and selenium (CIS). Alternatively, it may be a layer containing a compound of copper, indium, gallium, and selenium (CIGS). In CIS and CIGS, a photoelectric conversion element using avalanche multiplication can be formed as in the case of a single layer of selenium.

透光性導電層562には、例えば、インジウム錫酸化物、シリコンを含むインジウム錫酸化物、亜鉛を含む酸化インジウム、酸化亜鉛、ガリウムを含む酸化亜鉛、アルミニウムを含む酸化亜鉛、酸化錫、フッ素を含む酸化錫、アンチモンを含む酸化錫、グラフェンまたは酸化グラフェン等を用いることができる。また、透光性導電層562は単層に限らず、異なる膜の積層であっても良い。 The light-transmitting conductive layer 562 can be formed using, for example, indium tin oxide, indium tin oxide containing silicon, indium oxide containing zinc, zinc oxide, zinc oxide containing gallium, zinc oxide containing aluminum, tin oxide, or fluorine. Tin oxide containing, tin oxide containing antimony, graphene, graphene oxide, or the like can be used. The light-transmitting conductive layer 562 is not limited to a single layer and may be a stack of different films.

上述したセレン系材料を用いて形成した光電変換素子PDは、成膜工程、リソグラフィ工程、エッチング工程などの一般的な半導体作製工程を用いて作製することができる。また、セレン系材料は高抵抗であり、図10(A)に示すように、光電変換層561を回路間で分離しない構成とすることもできる。したがって、歩留りが高く、低コストで作製することができる。 The photoelectric conversion element PD formed using the selenium-based material described above can be manufactured using a general semiconductor manufacturing process such as a film forming process, a lithography process, and an etching process. In addition, the selenium-based material has high resistance, and as illustrated in FIG. 10A, the photoelectric conversion layer 561 can be configured not to be separated between circuits. Therefore, it can be manufactured at a low cost with a high yield.

また、層1100が有する光電変換素子PDは、図12に示すように単結晶シリコン基板を用いたpn型フォトダイオードであってもよい。当該光電変換素子PDは、p領域620、p領域630、n型領域640、p領域650を単結晶シリコン基板に有する構成とすることができる。 Alternatively, the photoelectric conversion element PD included in the layer 1100 may be a pn photodiode using a single crystal silicon substrate as shown in FIG. The photoelectric conversion element PD, p + region 620, p - can be configured to have a region 630, n-type region 640, p + region 650 in the single crystal silicon substrate.

当該構成とする場合、層1300上に層1200を形成したのち、別途形成した層1100を貼り合わせる工法を用いることが好ましい。この場合、層1200には絶縁層81hおよび金属層402a、403aが設けられる。また、層1100には絶縁層81iおよび金属層402b、403bが設けられる。 In this case, it is preferable to use a method in which the layer 1200 is formed over the layer 1300 and then the separately formed layer 1100 is attached. In this case, the layer 1200 is provided with an insulating layer 81h and metal layers 402a and 403a. The layer 1100 is provided with an insulating layer 81i and metal layers 402b and 403b.

金属層402a、403aは絶縁層81hに埋設された領域を有するように設けられ、金属層402aはトランジスタ41のソースまたはドレインの一方と電気的に接続される。また、金属層403aは配線71と電気的に接続される。金属層402b、403bは絶縁層81iに埋設された領域を有するように設けられ、金属層402bは光電変換素子PDのn型領域640と電気的に接続される。また、金属層403bはp領域650を介してp領域620と電気的に接続される。 The metal layers 402a and 403a are provided to have a region embedded in the insulating layer 81h, and the metal layer 402a is electrically connected to one of the source and the drain of the transistor 41. In addition, the metal layer 403 a is electrically connected to the wiring 71. The metal layers 402b and 403b are provided so as to have a region embedded in the insulating layer 81i, and the metal layer 402b is electrically connected to the n-type region 640 of the photoelectric conversion element PD. In addition, the metal layer 403b is electrically connected to the p + region 620 through the p + region 650.

図12に示すように、金属層402aおよび金属層402bと、金属層403aおよび金属層403bとは、それぞれが直接接触する位置に設けられ、接続部402、403を有する構成とする。 As shown in FIG. 12, the metal layer 402a and the metal layer 402b, and the metal layer 403a and the metal layer 403b are provided at positions where they are in direct contact with each other, and have connection portions 402 and 403.

ここで、金属層402aおよび金属層402bは主成分が同一の金属元素であることが好ましい。また、金属層403aおよび金属層403bは主成分が同一の金属元素であることが好ましい。また、絶縁層81hおよび絶縁層81iは、同一の成分で構成されていることが好ましい。 Here, the metal layer 402a and the metal layer 402b are preferably composed of the same metal element as a main component. The metal layer 403a and the metal layer 403b are preferably composed of the same metal element as a main component. The insulating layer 81h and the insulating layer 81i are preferably composed of the same component.

例えば、金属層402a、402b、403a、403bには、Cu、Al、Sn、Zn、W、Ag、PtまたはAuなどを用いることができる。接合のしやすさから、好ましくはCu、Al、W、またはAuを用いる。また、絶縁層81hおよび絶縁層81iには、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン、窒化シリコン、窒化チタンなどを用いることができる。 For example, Cu, Al, Sn, Zn, W, Ag, Pt, or Au can be used for the metal layers 402a, 402b, 403a, and 403b. From the viewpoint of ease of joining, Cu, Al, W, or Au is preferably used. For the insulating layer 81h and the insulating layer 81i, silicon oxide, silicon oxynitride, silicon nitride oxide, silicon nitride, titanium nitride, or the like can be used.

金属層402a、402b、403a、403bのそれぞれに、上記に示す同一の金属材料を用い、絶縁層81hおよび絶縁層81iのそれぞれに、上記に示す同一の絶縁材料を用いることで、層1100と層1200で貼り合わせ工程を行うことができる。当該貼り合わせ工程によって、金属層402aおよび金属層402bの電気的な接続、ならびに金属層403aおよび金属層403bの電気的な接続を得ることができる。また、絶縁層81hおよび絶縁層81iの機械的な強度を有する接続を得ることができる。 The same metal material as described above is used for each of the metal layers 402a, 402b, 403a, and 403b, and the same insulating material as described above is used for each of the insulating layer 81h and the insulating layer 81i. A bonding process can be performed at 1200. Through the bonding step, electrical connection between the metal layer 402a and the metal layer 402b and electrical connection between the metal layer 403a and the metal layer 403b can be obtained. Moreover, the connection which has the mechanical strength of the insulating layer 81h and the insulating layer 81i can be obtained.

金属層同士の接合には、酸化膜や不純物の吸着層などをスパッタリングなどで除去し、清浄化および活性化した表面同士を接触させて接合する表面活性化接合法を用いることができる。または、温度と圧力を併用して表面同士を接合する拡散接合法などを用いることができる。どちらも原子レベルでの結合が起こるため、電気特性及び機械的強度が優れた接合を得ることができる。 For the bonding between the metal layers, a surface activated bonding method can be used in which an oxide film or an adsorption layer of impurities is removed by sputtering or the like, and cleaned and activated surfaces are brought into contact with each other for bonding. Alternatively, a diffusion bonding method in which the surfaces are bonded to each other using both temperature and pressure can be used. In both cases, bonding at the atomic level occurs, so that a bond with excellent electrical characteristics and mechanical strength can be obtained.

また、絶縁層同士の接合には、研磨などによって高い平坦性を得たのち、酸素プラズマ等で親水性処理をした表面同士を接触させて仮接合し、熱処理による脱水で本接合を行う親水性接合法などを用いることができる。親水性接合法も原子レベルでの結合が起こるため、機械的強度が優れた接合を得ることができる。 In addition, the insulating layers can be bonded to each other after high flatness is obtained by polishing or the like, and then the surfaces that have been subjected to hydrophilic treatment with oxygen plasma or the like are brought into contact with each other for temporary bonding, followed by dehydration by heat treatment to perform the main bonding. A bonding method or the like can be used. Since the bonding at the atomic level also occurs in the hydrophilic bonding method, bonding with excellent mechanical strength can be obtained.

層1100と、層1200を貼り合わせる場合、それぞれの接合面には絶縁層と金属層が混在するため、例えば、表面活性化接合法および親水性接合法を組み合わせて行えばよい。 In the case where the layer 1100 and the layer 1200 are bonded to each other, an insulating layer and a metal layer are mixed on each bonding surface. For example, a surface activated bonding method and a hydrophilic bonding method may be combined.

例えば、研磨後に表面を清浄化し、金属層の表面に酸化防止処理を行ったのちに親水性処理を行って接合する方法などを用いることができる。また、金属層の表面をAuなどの難酸化性金属とし、親水性処理を行ってもよい。なお、上述した方法以外の接合方法を用いてもよい。 For example, a method can be used in which the surface is cleaned after polishing, the surface of the metal layer is subjected to an antioxidant treatment, and then subjected to a hydrophilic treatment and bonded. Further, the surface of the metal layer may be made of a hardly oxidizable metal such as Au and subjected to a hydrophilic treatment. Note that a bonding method other than the method described above may be used.

貼り合わせ法は、それぞれの層が有するデバイスが完成後に貼り合わせを行うため、それぞれのデバイスは最適な工程を用いて作製することができる。したがって、トランジスタおよび光電変換素子の電気特性および信頼性を高めることができる。 In the bonding method, bonding is performed after a device included in each layer is completed, so that each device can be manufactured using an optimal process. Therefore, electrical characteristics and reliability of the transistor and the photoelectric conversion element can be improved.

また、本発明の一態様の撮像装置では、層1300に画素回路とは異なる回路を設けることができる。当該回路としては、例えば、カラムドライバおよびロードライバなどの駆動回路、A/Dコンバータなどのデータ変換回路、CDS(Correlated Double Sampling)回路などのノイズ低減回路、および撮像装置全体の制御回路などがある。 In the imaging device of one embodiment of the present invention, a circuit different from the pixel circuit can be provided in the layer 1300. Examples of such circuits include drive circuits such as column drivers and row drivers, data conversion circuits such as A / D converters, noise reduction circuits such as CDS (Correlated Double Sampling) circuits, and control circuits for the entire imaging apparatus. .

上記いずれかの回路に含まれるトランジスタ46およびトランジスタ47を図13に示す。トランジスタ46、47は光電変換素子PDと重なる領域に形成することができる。すなわち、上記回路は画素20と重なる領域に形成される。なお、図13では、トランジスタ46をp−ch型、トランジスタ47をn−ch型としたCMOSインバータを構成の例を示しているが、その他の回路構成であってもよい。 A transistor 46 and a transistor 47 included in any of the above circuits are shown in FIGS. The transistors 46 and 47 can be formed in a region overlapping with the photoelectric conversion element PD. That is, the circuit is formed in a region overlapping with the pixel 20. Although FIG. 13 shows a configuration example of a CMOS inverter in which the transistor 46 is a p-ch type and the transistor 47 is an n-ch type, other circuit configurations may be used.

また、図14に示すように、トランジスタ47は層1200に設けたOSトランジスタであってもよい。図14に示す構成では、トランジスタ46とトランジスタ47を互いに重なる領域に設けることができ、回路面積を小さくすることができる。また、画素回路が有するトランジスタ43、44をp−ch型で形成する場合は、単結晶シリコン基板600に設けるトランジスタを全てp−ch型とすることもでき、n−ch型のSiトランジスタを形成する工程を省くことができる。 Further, as illustrated in FIG. 14, the transistor 47 may be an OS transistor provided in the layer 1200. In the structure shown in FIG. 14, the transistor 46 and the transistor 47 can be provided in a region where they overlap each other, and the circuit area can be reduced. In the case where the transistors 43 and 44 included in the pixel circuit are formed in a p-ch type, all the transistors provided in the single crystal silicon substrate 600 can be a p-ch type, and an n-ch type Si transistor is formed. The process to perform can be omitted.

なお、図13および図14では、図10(A)に示す画素回路にトランジスタ46、47を付加する積層構成を示しているが、図12に示す画素回路にトランジスタ46、47を付加することもできる。 13 and 14 show a stacked structure in which the transistors 46 and 47 are added to the pixel circuit shown in FIG. 10A, but the transistors 46 and 47 may be added to the pixel circuit shown in FIG. it can.

図15(A)は、本発明の一態様の撮像装置の回路構成を説明するブロック図である。当該撮像装置は、マトリクス状に配列された画素20を有する画素アレイ21と、画素アレイ21の行を選択する機能を有する回路22(ロードライバ)と、画素20の出力信号に対して相関二重サンプリング処理を行うための回路23(CDS回路)と、回路23から出力されたアナログデータをデジタルデータに変換する機能を有する回路24(A/D変換回路等)と、回路24で変換されたデータを選択して読み出す機能を有する回路25(カラムドライバ)と、を有する。なお、回路23を設けない構成とすることもできる。また、回路23乃至回路25をまとめて回路30とする。 FIG. 15A is a block diagram illustrating a circuit configuration of an imaging device of one embodiment of the present invention. The imaging apparatus includes a pixel array 21 having pixels 20 arranged in a matrix, a circuit 22 (row driver) having a function of selecting a row of the pixel array 21, and a correlation double with respect to an output signal of the pixel 20. A circuit 23 (CDS circuit) for performing sampling processing, a circuit 24 (A / D conversion circuit or the like) having a function of converting analog data output from the circuit 23 into digital data, and data converted by the circuit 24 And a circuit 25 (column driver) having a function of selecting and reading out. Note that the circuit 23 may be omitted. The circuits 23 to 25 are collectively referred to as a circuit 30.

図15(B)は画素アレイ21の1つの列に接続される回路23の回路図および回路24のブロック図である。回路23は、トランジスタ51、トランジスタ52、容量素子C3および容量素子C4を有する構成とすることができる。また、回路24はコンパレータ回路27およびカウンター回路29を有する構成とすることができる。 FIG. 15B is a circuit diagram of the circuit 23 connected to one column of the pixel array 21 and a block diagram of the circuit 24. The circuit 23 can include a transistor 51, a transistor 52, a capacitor C3, and a capacitor C4. Further, the circuit 24 can include a comparator circuit 27 and a counter circuit 29.

トランジスタ53は電流源回路としての機能を有する。トランジスタ53のソースまたはドレインの一方に配線91(OUT1)が電気的に接続され、ソースまたはドレインの他方には電源線が接続される。当該電源線は、例えば低電位電源線(VSS)とすることができる。また、トランジスタ53のゲートには、常時バイアス電圧が印加されている状態とする。 The transistor 53 functions as a current source circuit. A wiring 91 (OUT1) is electrically connected to one of a source and a drain of the transistor 53, and a power supply line is connected to the other of the source and the drain. The power supply line can be, for example, a low potential power supply line (VSS). In addition, a bias voltage is always applied to the gate of the transistor 53.

回路23において、トランジスタ51のソースまたはドレインの一方はトランジスタ52のソースまたはドレインの一方と電気的に接続される。トランジスタ51のソースまたはドレインの一方は容量素子C3の一方の電極と電気的に接続される。トランジスタ52のソースまたはドレインの他方は容量素子C4の一方の電極と電気的に接続される。トランジスタ52のソースまたはドレインの他方は、配線92(OUT2)と電気的に接続される。トランジスタ51のソースまたはドレインの他方は、例えば基準電位が供給される高電位電源線(CDSVDD)と電気的に接続される。容量素子C4の他方の電極は、例えば低電位電源線(CDSVSS)と電気的に接続される。 In the circuit 23, one of the source and the drain of the transistor 51 is electrically connected to one of the source and the drain of the transistor 52. One of the source and the drain of the transistor 51 is electrically connected to one electrode of the capacitor C3. The other of the source and the drain of the transistor 52 is electrically connected to one electrode of the capacitor C4. The other of the source and the drain of the transistor 52 is electrically connected to the wiring 92 (OUT2). The other of the source and the drain of the transistor 51 is electrically connected to, for example, a high potential power supply line (CDSVDD) to which a reference potential is supplied. The other electrode of the capacitive element C4 is electrically connected to, for example, a low potential power supply line (CDSVSS).

なお、ソースまたはドレインの一方が配線91(OUT1)に電気的に接続され、ソースまたはドレインの他方が配線92(OUT2)に電気的に接続されたトランジスタ54をオン状態とすることで、回路23をバイパスすることができる。つまり、撮像装置の動作モードに従って、回路23を必要としない動作を行うこともできる。 Note that the transistor 23 in which one of the source and the drain is electrically connected to the wiring 91 (OUT1) and the other of the source and the drain is electrically connected to the wiring 92 (OUT2) is turned on, so that the circuit 23 Can be bypassed. That is, an operation that does not require the circuit 23 can be performed in accordance with the operation mode of the imaging apparatus.

また、本発明の一態様の撮像装置は、画素アレイ21と、回路30を有する回路部35との積層構造とすることができる。例えば、図16(A)を画素アレイ21の上面図、図16(B1)、(B2)を回路部35の上面図としたとき、図16(C)の斜視図に示すような画素アレイ21と回路部35との積層構成とすることができる。当該構成とすることで、それぞれの要素に適したトランジスタを用いることができ、かつ撮像装置の面積を小さくすることができる。なお、図16(B1)、(B2)における回路のレイアウトは一例であり、他のレイアウトであってもよい。また、回路部35に制御回路26を設ける構成を例示しているが、制御回路26は回路部35の外部に設けられていてもよい。 The imaging device of one embodiment of the present invention can have a stacked structure of the pixel array 21 and the circuit portion 35 including the circuit 30. For example, when FIG. 16A is a top view of the pixel array 21, and FIGS. 16B1 and 16B2 are top views of the circuit portion 35, the pixel array 21 shown in the perspective view of FIG. And the circuit portion 35 can be laminated. With such a structure, a transistor suitable for each element can be used, and the area of the imaging device can be reduced. Note that the circuit layout in FIGS. 16B1 and 16B2 is an example, and another layout may be used. Further, the configuration in which the control circuit 26 is provided in the circuit unit 35 is illustrated, but the control circuit 26 may be provided outside the circuit unit 35.

図16(B1)に示す回路22および回路30は2つに分割し、端部ではなく中央付近に配置する構成を示している。回路22および回路30が有するシフトレジスタ回路は、2つに分割した領域で独立して動作させてもよいし、一連のシフトレジスタ回路として動作させてもよい。 A circuit 22 and a circuit 30 illustrated in FIG. 16B1 are each divided into two parts and are arranged in the vicinity of the center instead of the end portions. The shift register circuits included in the circuit 22 and the circuit 30 may be operated independently in a region divided into two, or may be operated as a series of shift register circuits.

図16(B2)に示す回路22および回路30は、図16(B1)と同様に2つに分割しているが、回路を斜めに配置した構成である。 The circuit 22 and the circuit 30 illustrated in FIG. 16B2 are divided into two as in FIG. 16B1, but the circuits are arranged at an angle.

図16(B1)、(B2)に示す構成とすることで、回路22および回路30を端部に設けるよりも画素20と接続される各配線の負荷を小さくすることができる。また、当該各配線の負荷は均等ではないが、配線容量および配線抵抗が小さければ不均一は問題にならない。 With the structure shown in FIGS. 16B1 and 16B2, the load on each wiring connected to the pixel 20 can be reduced as compared with the circuit 22 and the circuit 30 provided at the ends. Further, although the load of each wiring is not uniform, non-uniformity does not become a problem if the wiring capacitance and wiring resistance are small.

回路22および回路30は、高速動作とCMOS回路での構成を両立させるため、Siトランジスタを用いて作製することが好ましい。例えば、シリコン基板に回路部35を形成することができる。また、画素アレイ21は、OSトランジスタを用いて作製することが好ましい。なお、回路22および回路30を構成する一部のトランジスタをOSトランジスタで形成してもよい。 The circuit 22 and the circuit 30 are preferably manufactured using Si transistors in order to achieve both high-speed operation and a CMOS circuit configuration. For example, the circuit part 35 can be formed on a silicon substrate. The pixel array 21 is preferably manufactured using an OS transistor. Note that some of the transistors included in the circuit 22 and the circuit 30 may be formed using OS transistors.

図17(A)は、撮像装置にカラーフィルタ等を付加した形態の一例の断面図である。当該断面図は、3画素分の画素回路を有する領域の一部を示している。光電変換素子PDが形成される層1100上には、絶縁層2500が形成される。絶縁層2500は可視光に対して透光性の高い酸化シリコン膜などを用いることができる。また、パッシベーション膜として窒化シリコン膜を積層する構成としてもよい。また、反射防止膜として、酸化ハフニウムなどの誘電体膜を積層する構成としてもよい。 FIG. 17A is a cross-sectional view of an example of a mode in which a color filter or the like is added to the imaging device. The cross-sectional view shows a part of a region having a pixel circuit for three pixels. An insulating layer 2500 is formed over the layer 1100 where the photoelectric conversion element PD is formed. The insulating layer 2500 can be formed using a silicon oxide film or the like that has high light-transmitting property with respect to visible light. Alternatively, a silicon nitride film may be stacked as the passivation film. Alternatively, a dielectric film such as hafnium oxide may be stacked as the antireflection film.

絶縁層2500上には、遮光層2510が形成されてもよい。遮光層2510は、上部のカラーフィルタを通る光の混色を防止する機能を有する。遮光層2510には、アルミニウム、タングステンなどの金属層や当該金属層と反射防止膜としての機能を有する誘電体膜を積層する構成とすることができる。 A light shielding layer 2510 may be formed over the insulating layer 2500. The light shielding layer 2510 has a function of preventing color mixture of light passing through the upper color filter. The light-shielding layer 2510 can have a structure in which a metal layer such as aluminum or tungsten, or a dielectric film having a function as an antireflection film is stacked with the metal layer.

絶縁層2500および遮光層2510上には平坦化膜として有機樹脂層2520を設ける構成とすることができる。また、画素別にカラーフィルタ2530(カラーフィルタ2530a、カラーフィルタ2530b、カラーフィルタ2530c)が形成される。例えば、カラーフィルタ2530a、カラーフィルタ2530bおよびカラーフィルタ2530cに、R(赤)、G(緑)、B(青)、Y(黄)、C(シアン)、M(マゼンタ)などの色を割り当てることにより、カラー画像を得ることができる。 An organic resin layer 2520 can be provided as a planarization film over the insulating layer 2500 and the light-blocking layer 2510. In addition, a color filter 2530 (a color filter 2530a, a color filter 2530b, and a color filter 2530c) is formed for each pixel. For example, colors such as R (red), G (green), B (blue), Y (yellow), C (cyan), and M (magenta) are assigned to the color filters 2530a, 2530b, and 2530c. Thus, a color image can be obtained.

カラーフィルタ2530上には、透光性を有する絶縁層2560などを設けることができる。 An insulating layer 2560 having a light-transmitting property and the like can be provided over the color filter 2530.

また、図17(B)に示すように、カラーフィルタ2530の代わりに光学変換層2550を用いてもよい。このような構成とすることで、様々な波長領域における画像が得られる撮像装置とすることができる。 In addition, as illustrated in FIG. 17B, an optical conversion layer 2550 may be used instead of the color filter 2530. With such a configuration, an imaging device capable of obtaining images in various wavelength regions can be obtained.

例えば、光学変換層2550に可視光線の波長以下の光を遮るフィルタを用いれば赤外線撮像装置とすることができる。また、光学変換層2550に近赤外線の波長以下の光を遮るフィルタを用いれば遠赤外線撮像装置とすることができる。また、光学変換層2550に可視光線の波長以上の光を遮るフィルタを用いれば紫外線撮像装置とすることができる。 For example, when a filter that blocks light having a wavelength shorter than or equal to that of visible light is used for the optical conversion layer 2550, an infrared imaging device can be obtained. If a filter that blocks light having a wavelength of near infrared or shorter is used for the optical conversion layer 2550, a far infrared imaging device can be obtained. When a filter that blocks light having a wavelength longer than or equal to that of visible light is used for the optical conversion layer 2550, an ultraviolet imaging device can be obtained.

また、光学変換層2550にシンチレータを用いれば、X線撮像装置などに用いる、放射線の強弱を可視化した画像を得る撮像装置とすることができる。被写体を透過したX線等の放射線がシンチレータに入射されると、フォトルミネッセンス現象により可視光線や紫外光線などの光(蛍光)に変換される。そして、当該光を光電変換素子PDで検知することにより画像データを取得する。また、放射線検出器などに当該構成の撮像装置を用いてもよい。 In addition, when a scintillator is used for the optical conversion layer 2550, an imaging device that can be used for an X-ray imaging device or the like to obtain an image that visualizes the intensity of radiation can be obtained. When radiation such as X-rays transmitted through the subject is incident on the scintillator, it is converted into light (fluorescence) such as visible light or ultraviolet light by a photoluminescence phenomenon. And the image data is acquired by detecting the said light with the photoelectric conversion element PD. Further, the imaging device having the configuration may be used for a radiation detector or the like.

シンチレータは、X線やガンマ線などの放射線が照射されると、そのエネルギーを吸収して可視光や紫外光を発する物質を含む。例えば、GdS:Tb、GdS:Pr、GdS:Eu、BaFCl:Eu、NaI、CsI、CaF、BaF、CeF、LiF、LiI、ZnOを樹脂やセラミクスに分散させたものを用いることができる。 A scintillator contains a substance that emits visible light or ultraviolet light by absorbing energy when irradiated with radiation such as X-rays or gamma rays. For example, Gd 2 O 2 S: Tb, Gd 2 O 2 S: Pr, Gd 2 O 2 S: Eu, BaFCl: Eu, NaI, CsI, CaF 2 , BaF 2 , CeF 3 , LiF, LiI, ZnO And those dispersed in ceramics can be used.

セレン系材料を用いた光電変換素子PDにおいては、X線等の放射線を電荷に直接変換することができるため、シンチレータを不要とする構成とすることもできる。 In the photoelectric conversion element PD using a selenium-based material, radiation such as X-rays can be directly converted into electric charge, so that a scintillator can be omitted.

また、図17(C)に示すように、カラーフィルタ2530a、カラーフィルタ2530bおよびカラーフィルタ2530c上にマイクロレンズアレイ2540を設けてもよい。マイクロレンズアレイ2540が有する個々のレンズを通る光が直下のカラーフィルタを通り、光電変換素子PDに照射されるようになる。また、図17(B)に示す光学変換層2550上にマイクロレンズアレイ2540を設けてもよい。 In addition, as illustrated in FIG. 17C, a microlens array 2540 may be provided over the color filter 2530a, the color filter 2530b, and the color filter 2530c. Light passing through the individual lenses of the microlens array 2540 passes through the color filter directly below and is irradiated onto the photoelectric conversion element PD. Alternatively, a microlens array 2540 may be provided over the optical conversion layer 2550 illustrated in FIG.

本実施の形態は、他の実施の形態に記載した構成と適宜組み合わせて実施することが可能である。 This embodiment can be implemented in appropriate combination with the structures described in the other embodiments.

(実施の形態4)
本実施の形態においては、実施の形態1で説明した表示装置200に用いることができる表示パネルの一例について説明する。例えば、表示装置200が有する個々の表示領域に以下に説明する表示パネルを用いることができる。
(Embodiment 4)
In this embodiment, an example of a display panel that can be used for the display device 200 described in Embodiment 1 will be described. For example, a display panel described below can be used for each display area of the display device 200.

図18は、表示パネルの一例を示す上面図である。図18に示す表示パネル700は、第1の基板701上に設けられた画素部702と、第1の基板701に設けられたソースドライバ回路部704およびゲートドライバ回路部706と、画素部702、ソースドライバ回路部704、およびゲートドライバ回路部706を囲むように配置されるシール材712と、第1の基板701に対向するように設けられる第2の基板705と、を有する。なお、第1の基板701と第2の基板705は、シール材712によって封止されている。すなわち、画素部702、ソースドライバ回路部704、およびゲートドライバ回路部706は、第1の基板701とシール材712と第2の基板705によって封止されている。なお、図18には図示しないが、第1の基板701と第2の基板705の間には表示素子が設けられる。 FIG. 18 is a top view illustrating an example of the display panel. A display panel 700 illustrated in FIG. 18 includes a pixel portion 702 provided over a first substrate 701, a source driver circuit portion 704 and a gate driver circuit portion 706 provided over the first substrate 701, a pixel portion 702, The sealant 712 is disposed so as to surround the source driver circuit portion 704 and the gate driver circuit portion 706, and the second substrate 705 is provided so as to face the first substrate 701. Note that the first substrate 701 and the second substrate 705 are sealed with a sealant 712. That is, the pixel portion 702, the source driver circuit portion 704, and the gate driver circuit portion 706 are sealed with the first substrate 701, the sealant 712, and the second substrate 705. Note that although not illustrated in FIG. 18, a display element is provided between the first substrate 701 and the second substrate 705.

また、表示パネル700は、第1の基板701上のシール材712によって囲まれている領域とは異なる領域に、画素部702、ソースドライバ回路部704、およびゲートドライバ回路部706と、それぞれ電気的に接続されるFPC端子部708(FPC:Flexible printed circuit)が設けられる。また、FPC端子部708には、FPC716が接続され、FPC716によって画素部702、ソースドライバ回路部704およびゲートドライバ回路部706に各種信号等が供給される。また、画素部702、ソースドライバ回路部704、ゲートドライバ回路部706およびFPC端子部708には、信号線710が各々接続されている。FPC716により供給される各種信号等は、信号線710を介して、画素部702、ソースドライバ回路部704、ゲートドライバ回路部706およびFPC端子部708に与えられる。 In addition, the display panel 700 includes a pixel portion 702, a source driver circuit portion 704, and a gate driver circuit portion 706 that are electrically connected to regions different from the region surrounded by the sealant 712 over the first substrate 701. An FPC terminal portion 708 (FPC: Flexible printed circuit) connected to is provided. In addition, an FPC 716 is connected to the FPC terminal portion 708, and various signals are supplied to the pixel portion 702, the source driver circuit portion 704, and the gate driver circuit portion 706 by the FPC 716. A signal line 710 is connected to each of the pixel portion 702, the source driver circuit portion 704, the gate driver circuit portion 706, and the FPC terminal portion 708. Various signals and the like supplied from the FPC 716 are supplied to the pixel portion 702, the source driver circuit portion 704, the gate driver circuit portion 706, and the FPC terminal portion 708 through the signal line 710.

また、表示パネル700にゲートドライバ回路部706を複数設けてもよい。また、表示パネル700としては、ソースドライバ回路部704およびゲートドライバ回路部706を画素部702と同じ第1の基板701に形成している例を示しているが、この構成に限定されない。例えば、ゲートドライバ回路部706のみを第1の基板701に形成しても良い、またはソースドライバ回路部704のみを第1の基板701に形成しても良い。この場合、ソースドライバ回路またはゲートドライバ回路等が形成された基板(例えば、単結晶半導体膜、多結晶半導体膜で形成された駆動回路基板)を、第1の基板701に実装する構成としても良い。なお、別途形成した駆動回路基板の接続方法は、特に限定されるものではなく、COG(Chip On Glass)方法、ワイヤボンディング方法などを用いることができる。 In addition, a plurality of gate driver circuit portions 706 may be provided in the display panel 700. In addition, although an example in which the source driver circuit portion 704 and the gate driver circuit portion 706 are formed over the same first substrate 701 as the pixel portion 702 is shown as the display panel 700, the present invention is not limited to this structure. For example, only the gate driver circuit portion 706 may be formed on the first substrate 701, or only the source driver circuit portion 704 may be formed on the first substrate 701. In this case, a substrate on which a source driver circuit, a gate driver circuit, or the like is formed (for example, a driver circuit substrate formed of a single crystal semiconductor film or a polycrystalline semiconductor film) may be mounted on the first substrate 701. . Note that a method for connecting a separately formed driver circuit board is not particularly limited, and a COG (Chip On Glass) method, a wire bonding method, or the like can be used.

また、表示パネル700が有する画素部702、ソースドライバ回路部704およびゲートドライバ回路部706は、複数のトランジスタを有しており、本発明の一態様の半導体装置であるトランジスタを適用することができる。 The pixel portion 702, the source driver circuit portion 704, and the gate driver circuit portion 706 included in the display panel 700 each include a plurality of transistors, and a transistor that is a semiconductor device of one embodiment of the present invention can be used. .

また、表示パネル700は、様々な素子を有することが出来る。該素子の一例としては、例えば、エレクトロルミネッセンス(EL)素子(有機物及び無機物を含むEL素子、有機EL素子、無機EL素子、LEDなど)、発光トランジスタ素子(電流に応じて発光するトランジスタ)、電子放出素子、液晶素子、電子インク素子、電気泳動素子、エレクトロウェッティング素子、プラズマディスプレイパネル(PDP)、MEMS(マイクロ・エレクトロ・メカニカル・システム)ディスプレイ(例えば、グレーティングライトバルブ(GLV)、デジタルマイクロミラーデバイス(DMD)、デジタル・マイクロ・シャッター(DMS)素子、インターフェロメトリック・モジュレーション(IMOD)素子など)、圧電セラミックディスプレイなどが挙げられる。 In addition, the display panel 700 can include various elements. Examples of the element include, for example, an electroluminescence (EL) element (an EL element including an organic substance and an inorganic substance, an organic EL element, an inorganic EL element, an LED, and the like), a light-emitting transistor element (a transistor that emits light in response to current), an electron Emission element, liquid crystal element, electronic ink element, electrophoretic element, electrowetting element, plasma display panel (PDP), MEMS (micro electro mechanical system) display (for example, grating light valve (GLV), digital micromirror Devices (DMD), digital micro shutter (DMS) elements, interferometric modulation (IMOD) elements, etc.), piezoelectric ceramic displays, and the like.

また、EL素子を用いた表示パネルの一例としては、ELディスプレイなどがある。電子放出素子を用いた表示パネルの一例としては、フィールドエミッションディスプレイ(FED)またはSED方式平面型ディスプレイ(SED:Surface−conduction Electron−emitter Display)などがある。液晶素子を用いた表示パネルの一例としては、液晶ディスプレイ(透過型液晶ディスプレイ、半透過型液晶ディスプレイ、反射型液晶ディスプレイ、直視型液晶ディスプレイ、投射型液晶ディスプレイ)などがある。電子インク素子または電気泳動素子を用いた表示パネルの一例としては、電子ペーパーなどがある。なお、半透過型液晶ディスプレイや反射型液晶ディスプレイを実現する場合には、画素電極の一部、または、全部が、反射電極としての機能を有するようにすればよい。例えば、画素電極の一部、または、全部が、アルミニウム、銀、などを有するようにすればよい。さらに、その場合、反射電極の下に、SRAMなどの記憶回路を設けることも可能である。これにより、さらに、消費電力を低減することができる。 An example of a display panel using an EL element is an EL display. As an example of a display panel using an electron-emitting device, there is a field emission display (FED), a SED type flat display (SED: Surface-Conduction Electron-Emitter Display), or the like. As an example of a display panel using a liquid crystal element, there is a liquid crystal display (a transmissive liquid crystal display, a transflective liquid crystal display, a reflective liquid crystal display, a direct view liquid crystal display, a projection liquid crystal display) and the like. An example of a display panel using an electronic ink element or an electrophoretic element is electronic paper. Note that in the case of realizing a transflective liquid crystal display or a reflective liquid crystal display, part or all of the pixel electrode may have a function as a reflective electrode. For example, part or all of the pixel electrode may have aluminum, silver, or the like. Further, in that case, a memory circuit such as an SRAM can be provided under the reflective electrode. Thereby, power consumption can be further reduced.

なお、表示パネル700における表示方式は、プログレッシブ方式やインターレース方式等を用いることができる。また、カラー表示する際に画素で制御する色要素としては、RGB(Rは赤、Gは緑、Bは青を表す)の三色に限定されない。例えば、Rの画素とGの画素とBの画素とW(白)の画素の四画素から構成されてもよい。または、ペンタイル配列のように、RGBのうちの2色分で一つの色要素を構成し、色要素によって、異なる2色を選択して構成してもよい。またはRGBに、イエロー、シアン、マゼンタ等を一色以上追加してもよい。なお、色要素のドット毎にその表示領域の大きさが異なっていてもよい。ただし、開示する発明はカラー表示の表示パネルに限定されるものではなく、モノクロ表示の表示パネルに適用することもできる。 Note that as a display method in the display panel 700, a progressive method, an interlace method, or the like can be used. Further, the color elements controlled by the pixels when performing color display are not limited to three colors of RGB (R represents red, G represents green, and B represents blue). For example, it may be composed of four pixels: an R pixel, a G pixel, a B pixel, and a W (white) pixel. Alternatively, as in a pen tile arrangement, one color element may be configured by two colors of RGB, and two different colors may be selected and configured depending on the color element. Alternatively, one or more colors such as yellow, cyan, and magenta may be added to RGB. The size of the display area may be different for each dot of the color element. Note that the disclosed invention is not limited to a display panel for color display, and can be applied to a display panel for monochrome display.

また、バックライト(有機EL素子、無機EL素子、LED、蛍光灯など)に白色発光(W)を用いて表示パネルをフルカラー表示させるために、着色層(カラーフィルタともいう。)を用いてもよい。着色層は、例えば、レッド(R)、グリーン(G)、ブルー(B)、イエロー(Y)などを適宜組み合わせて用いることができる。着色層を用いることで、着色層を用いない場合と比べて色の再現性を高くすることができる。このとき、着色層を有する領域と、着色層を有さない領域と、を配置することによって、着色層を有さない領域における白色光を直接表示に利用しても構わない。一部に着色層を有さない領域を配置することで、明るい表示の際に、着色層による輝度の低下を少なくでき、消費電力を2割から3割程度低減できる場合がある。ただし、有機EL素子や無機EL素子などの自発光素子を用いてフルカラー表示する場合、R、G、B、Y、Wを、それぞれの発光色を有する素子から発光させても構わない。自発光素子を用いることで、着色層を用いた場合よりも、さらに消費電力を低減できる場合がある。 In addition, a colored layer (also referred to as a color filter) may be used to display a full color display panel using white light emission (W) in a backlight (organic EL element, inorganic EL element, LED, fluorescent lamp, or the like). Good. For example, red (R), green (G), blue (B), yellow (Y), and the like can be used in appropriate combination for the colored layer. By using the colored layer, the color reproducibility can be increased as compared with the case where the colored layer is not used. At this time, white light in a region having no colored layer may be directly used for display by arranging a region having a colored layer and a region having no colored layer. By disposing a region that does not have a colored layer in part, a decrease in luminance due to the colored layer can be reduced during bright display, and power consumption can be reduced by about 20% to 30%. However, when a full color display is performed using a self-luminous element such as an organic EL element or an inorganic EL element, R, G, B, Y, and W may be emitted from elements having respective emission colors. By using a self-luminous element, power consumption may be further reduced as compared with the case where a colored layer is used.

また、カラー化方式としては、上述の白色発光からの発光の一部をカラーフィルタを通すことで赤色、緑色、青色に変換する方式(カラーフィルタ方式)の他、赤色、緑色、青色の発光をそれぞれ用いる方式(3色方式)、または青色発光からの発光の一部を赤色や緑色に変換する方式(色変換方式、量子ドット方式)を適用してもよい。 In addition, as a colorization method, in addition to a method (color filter method) in which part of the light emission from the white light emission described above is converted into red, green, and blue through a color filter, red, green, and blue light emission is performed. A method of using each (three-color method) or a method of converting a part of light emission from blue light emission into red or green (color conversion method, quantum dot method) may be applied.

本実施の形態においては、表示素子として液晶素子またはEL素子を用いる構成について、図19および図20を用いて説明する。なお、図19は、図18に示す一点鎖線Q−Rにおける断面図であり、表示素子として液晶素子を用いた構成である。また、図20は、図18に示す一点鎖線Q−Rにおける断面図であり、表示素子としてEL素子を用いた構成である。 In this embodiment, a structure in which a liquid crystal element or an EL element is used as a display element is described with reference to FIGS. Note that FIG. 19 is a cross-sectional view taken along the alternate long and short dash line QR shown in FIG. 18 and uses a liquid crystal element as a display element. FIG. 20 is a cross-sectional view taken along one-dot chain line QR shown in FIG. 18 and has a configuration using an EL element as a display element.

まず、図19および図20に示す共通部分について最初に説明し、次に異なる部分について以下説明する。 First, common parts shown in FIGS. 19 and 20 will be described first, and then different parts will be described below.

<表示パネルの共通部分に関する説明>
図19および図20に示す表示パネル700は、引き回し配線部711と、画素部702と、ソースドライバ回路部704と、FPC端子部708と、を有する。また、引き回し配線部711は、信号線710を有する。また、画素部702は、トランジスタ750及び容量素子790を有する。また、ソースドライバ回路部704は、トランジスタ752を有する。
<Explanation on common parts of display panel>
A display panel 700 shown in FIGS. 19 and 20 includes a lead wiring portion 711, a pixel portion 702, a source driver circuit portion 704, and an FPC terminal portion 708. Further, the lead wiring portion 711 includes a signal line 710. In addition, the pixel portion 702 includes a transistor 750 and a capacitor 790. In addition, the source driver circuit portion 704 includes a transistor 752.

トランジスタ750およびトランジスタ752の構成は一例であり、他の実施の形態で説明する他のトランジスタを用いてもよい。 The structures of the transistor 750 and the transistor 752 are examples, and other transistors described in other embodiments may be used.

本実施の形態で説明する表示パネルに用いるトランジスタは、高純度化し、酸素欠損の形成を抑制した酸化物半導体膜を有するOSトランジスタである。該トランジスタは、オフ電流を低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、電源オン状態では書き込み間隔も長く設定できる。よって、再書き込み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。 A transistor used for the display panel described in this embodiment is an OS transistor including an oxide semiconductor film which is highly purified and suppresses formation of oxygen vacancies. The transistor can have low off-state current. Therefore, the holding time of an electric signal such as an image signal can be increased, and the writing interval can be set longer in the power-on state. Therefore, since the frequency of the rewrite operation can be reduced, there is an effect of suppressing power consumption.

また、本実施の形態で用いるトランジスタは、比較的高い電界効果移動度が得られるため、高速駆動が可能である。例えば、このような高速駆動が可能なトランジスタを表示パネル700に用いることで、画素部のスイッチングトランジスタと、駆動回路部に使用するドライバトランジスタを同一基板上に形成することができる。すなわち、別途駆動回路として、シリコンウェハ等により形成された半導体装置を用いない構成とすることもできるため、半導体装置の部品点数を削減することができる。また、画素部においても、高速駆動が可能なトランジスタを用いることで、高画質な画像を提供することができる。 In addition, the transistor used in this embodiment can have a relatively high field-effect mobility, and thus can be driven at high speed. For example, by using such a transistor capable of high speed driving for the display panel 700, the switching transistor in the pixel portion and the driver transistor used in the driver circuit portion can be formed over the same substrate. That is, since a separate driving circuit can be used without using a semiconductor device formed of a silicon wafer or the like, the number of parts of the semiconductor device can be reduced. In the pixel portion, a high-quality image can be provided by using a transistor that can be driven at high speed.

容量素子790は、トランジスタ750が有する酸化物半導体膜と、同一の酸化物半導体膜を加工する工程を経て形成される下部電極と、トランジスタ750が有するソース電極及びドレイン電極として機能する導電膜と、同一の導電膜を加工する工程を経て形成される上部電極と、を有する。また、下部電極と上部電極との間には、トランジスタ750が有する第3の絶縁膜及び第4の絶縁膜と、同一の絶縁膜を形成する工程を経て形成される絶縁膜が設けられる。すなわち、容量素子790は、一対の電極間に誘電体として機能する絶縁膜が挟持された積層型の構造である。 The capacitor 790 includes an oxide semiconductor film included in the transistor 750, a lower electrode formed through a step of processing the same oxide semiconductor film, a conductive film functioning as a source electrode and a drain electrode included in the transistor 750, And an upper electrode formed through a step of processing the same conductive film. Further, an insulating film formed through a step of forming the same insulating film as the third insulating film and the fourth insulating film included in the transistor 750 is provided between the lower electrode and the upper electrode. That is, the capacitor 790 has a stacked structure in which an insulating film functioning as a dielectric is sandwiched between a pair of electrodes.

また、図19および図20において、トランジスタ750、トランジスタ752および容量素子790上に平坦化絶縁膜770が設けられている。 19 and 20, a planarization insulating film 770 is provided over the transistor 750, the transistor 752, and the capacitor 790.

平坦化絶縁膜770としては、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、ポリイミドアミド樹脂、ベンゾシクロブテン樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂等の耐熱性を有する有機材料を用いることができる。なお、これらの材料で形成される絶縁膜を複数積層させることで、平坦化絶縁膜770を形成してもよい。また、平坦化絶縁膜770を設けない構成としてもよい。 As the planarization insulating film 770, an organic material having heat resistance such as polyimide resin, acrylic resin, polyimide amide resin, benzocyclobutene resin, polyamide resin, or epoxy resin can be used. Note that the planarization insulating film 770 may be formed by stacking a plurality of insulating films formed using these materials. Further, the planarization insulating film 770 may be omitted.

また、図19および図20においては、画素部702が有するトランジスタ750と、ソースドライバ回路部704が有するトランジスタ752と、をトップゲート型のトランジスタを用いる構成について例示したが、これに限定されない。例えば、画素部702と、ソースドライバ回路部704の両者にボトムゲート型のトランジスタを用いてもよい。または、トップゲート型のトランジスタと、ボトムゲート型のトランジスタとを組み合わせて用いてもよい。なお、上記のソースドライバ回路部704を、ゲートドライバ回路部と読み替えてもよい。 19 and 20 exemplify a structure in which the transistor 750 included in the pixel portion 702 and the transistor 752 included in the source driver circuit portion 704 are top-gate transistors; however, the present invention is not limited to this. For example, bottom-gate transistors may be used for both the pixel portion 702 and the source driver circuit portion 704. Alternatively, a top-gate transistor and a bottom-gate transistor may be used in combination. Note that the source driver circuit portion 704 may be replaced with a gate driver circuit portion.

また、信号線710は、トランジスタ750、752のソース電極およびドレイン電極として機能する導電膜と同じ工程を経て形成される。なお、信号線710は、トランジスタ750、752のソース電極およびドレイン電極と異なる工程を経て形成された導電膜、例えば、ゲート電極として機能する酸化物半導体膜と同じ工程を経て形成される酸化物半導体膜を用いてもよい。信号線710として、例えば、銅元素を含む材料を用いた場合、配線抵抗に起因する信号遅延等が少なく、大画面での表示が可能となる。 The signal line 710 is formed through the same process as the conductive film functioning as the source and drain electrodes of the transistors 750 and 752. Note that the signal line 710 is a conductive film formed through a different process from the source and drain electrodes of the transistors 750 and 752, for example, an oxide semiconductor formed through the same process as an oxide semiconductor film functioning as a gate electrode. A membrane may be used. For example, when a material containing a copper element is used as the signal line 710, signal delay due to wiring resistance is small and display on a large screen is possible.

また、FPC端子部708は、接続電極760、異方性導電膜780およびFPC716を有する。なお、接続電極760は、トランジスタ750、752のソース電極およびドレイン電極として機能する導電膜と同じ工程を経て形成される。また、接続電極760は、FPC716が有する端子と異方性導電膜780を介して、電気的に接続される。 The FPC terminal portion 708 includes a connection electrode 760, an anisotropic conductive film 780, and an FPC 716. Note that the connection electrode 760 is formed through the same process as the conductive film functioning as the source and drain electrodes of the transistors 750 and 752. The connection electrode 760 is electrically connected to a terminal included in the FPC 716 through an anisotropic conductive film 780.

また、第1の基板701および第2の基板705としては、例えばガラス基板を用いることができる。また、第1の基板701および第2の基板705として、可撓性を有する基板を用いてもよい。該可撓性を有する基板としては、例えばプラスチック基板等が挙げられる。 Further, as the first substrate 701 and the second substrate 705, for example, glass substrates can be used. Further, as the first substrate 701 and the second substrate 705, flexible substrates may be used. Examples of the flexible substrate include a plastic substrate.

また、第1の基板701と第2の基板705の間には、構造体778が設けられる。構造体778は、絶縁膜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、第1の基板701と第2の基板705の間の距離(セルギャップ)を制御するために設けられる。なお、構造体778として、球状のスペーサを用いていても良い。 A structure body 778 is provided between the first substrate 701 and the second substrate 705. The structure body 778 is a columnar spacer obtained by selectively etching an insulating film, and is provided to control the distance (cell gap) between the first substrate 701 and the second substrate 705. Note that a spherical spacer may be used as the structure body 778.

また、第2の基板705側には、ブラックマトリクスとして機能する遮光膜738と、カラーフィルタとして機能する着色膜736と、遮光膜738および着色膜736に接する絶縁膜734が設けられる。 Further, on the second substrate 705 side, a light shielding film 738 functioning as a black matrix, a colored film 736 functioning as a color filter, and an insulating film 734 in contact with the light shielding film 738 and the colored film 736 are provided.

<液晶素子を用いる表示パネルの構成例>
図19に示す表示パネル700は、液晶素子775を有する。液晶素子775は、導電膜772、導電膜774および液晶層776を有する。導電膜774は、第2の基板705側に設けられ、対向電極としての機能を有する。図19に示す表示パネル700は、導電膜772と導電膜774に印加される電圧によって、液晶層776の配向状態が変わることによって光の透過、非透過が制御され画像を表示することができる。
<Configuration Example of Display Panel Using Liquid Crystal Element>
A display panel 700 illustrated in FIG. 19 includes a liquid crystal element 775. The liquid crystal element 775 includes a conductive film 772, a conductive film 774, and a liquid crystal layer 776. The conductive film 774 is provided on the second substrate 705 side and functions as a counter electrode. A display panel 700 illustrated in FIG. 19 can display an image by controlling transmission and non-transmission of light by changing the alignment state of the liquid crystal layer 776 depending on voltages applied to the conductive films 772 and 774.

また、導電膜772は、トランジスタ750が有するソース電極およびドレイン電極として機能する導電膜に接続される。導電膜772は、平坦化絶縁膜770上に形成され画素電極、すなわち表示素子の一方の電極として機能する。また、導電膜772は、反射電極としての機能を有する。図19に示す表示パネル700は、外光を利用し導電膜772で光を反射して着色膜736を介して表示する、所謂反射型のカラー液晶表示パネルである。 The conductive film 772 is connected to a conductive film functioning as a source electrode and a drain electrode of the transistor 750. The conductive film 772 is formed over the planarization insulating film 770 and functions as a pixel electrode, that is, one electrode of a display element. The conductive film 772 functions as a reflective electrode. A display panel 700 shown in FIG. 19 is a so-called reflective color liquid crystal display panel that uses external light to reflect light through a conductive film 772 and display it through a colored film 736.

導電膜772としては、可視光において透光性のある導電膜、または可視光において反射性のある導電膜を用いることができる。可視光において透光性のある導電膜としては、例えば、インジウム(In)、亜鉛(Zn)、錫(Sn)の中から選ばれた一種を含む材料を用いるとよい。可視光において反射性のある導電膜としては、例えば、アルミニウム、または銀を含む材料を用いるとよい。本実施の形態においては、導電膜772として、可視光において、反射性のある導電膜を用いる。 As the conductive film 772, a conductive film that transmits visible light or a conductive film that reflects visible light can be used. As the conductive film that transmits visible light, for example, a material containing one kind selected from indium (In), zinc (Zn), and tin (Sn) may be used. As the conductive film having reflectivity in visible light, for example, a material containing aluminum or silver is preferably used. In this embodiment, a conductive film that reflects visible light is used as the conductive film 772.

また、図19に示す表示パネル700においては、画素部702の平坦化絶縁膜770の一部に凹凸が設けられている。該凹凸は、例えば、平坦化絶縁膜770を樹脂膜で形成し、該樹脂膜の表面に凹凸を設けることで形成することができる。また、反射電極として機能する導電膜772は、上記凹凸に沿って形成される。したがって、外光が導電膜772に入射した場合において、導電膜772の表面で光を乱反射することが可能となり、視認性を向上させることができる。 Further, in the display panel 700 illustrated in FIG. 19, unevenness is provided in part of the planarization insulating film 770 of the pixel portion 702. The unevenness can be formed, for example, by forming the planarization insulating film 770 with a resin film and providing the unevenness on the surface of the resin film. In addition, the conductive film 772 functioning as a reflective electrode is formed along the unevenness. Accordingly, when external light is incident on the conductive film 772, light can be diffusely reflected on the surface of the conductive film 772, and visibility can be improved.

なお、図19に示す表示パネル700は、反射型のカラー液晶表示パネルについて例示したが、これに限定されない。例えば、導電膜772を可視光において、透光性のある導電膜を用いることで透過型のカラー液晶表示パネルとしてもよい。透過型のカラー液晶表示パネルの場合、平坦化絶縁膜770に設けられる凹凸については、設けない構成としてもよい。 Note that the display panel 700 illustrated in FIG. 19 is exemplified as a reflective color liquid crystal display panel, but is not limited thereto. For example, the conductive film 772 may be a transmissive color liquid crystal display panel by using a light-transmitting conductive film in visible light. In the case of a transmissive color liquid crystal display panel, the unevenness provided in the planarization insulating film 770 may not be provided.

なお、図19において図示しないが、導電膜772、774の液晶層776と接する側に、それぞれ配向膜を設ける構成としてもよい。また、図19において図示しないが、偏光部材、位相差部材、反射防止部材などの光学部材(光学基板)などは適宜設けてもよい。例えば、偏光基板及び位相差基板による円偏光を用いてもよい。また、光源としてバックライト、サイドライトなどを用いてもよい。 Note that although not illustrated in FIG. 19, an alignment film may be provided on each of the conductive films 772 and 774 in contact with the liquid crystal layer 776. Although not shown in FIG. 19, an optical member (optical substrate) such as a polarizing member, a retardation member, or an antireflection member may be provided as appropriate. For example, circularly polarized light using a polarizing substrate and a retardation substrate may be used. Further, a backlight, a sidelight, or the like may be used as the light source.

表示素子として液晶素子を用いる場合、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用いることができる。これらの液晶材料は、条件により、コレステリック相、スメクチック相、キュービック相、カイラルネマチック相、等方相等を示す。 When a liquid crystal element is used as the display element, a thermotropic liquid crystal, a low molecular liquid crystal, a polymer liquid crystal, a polymer dispersed liquid crystal, a ferroelectric liquid crystal, an antiferroelectric liquid crystal, or the like can be used. These liquid crystal materials exhibit a cholesteric phase, a smectic phase, a cubic phase, a chiral nematic phase, an isotropic phase, and the like depending on conditions.

また、横電界方式を採用する場合、配向膜を用いないブルー相を示す液晶を用いてもよい。ブルー相は液晶相の一つであり、コレステリック液晶を昇温していくと、コレステリック相から等方相へ転移する直前に発現する相である。ブルー相は狭い温度範囲でしか発現しないため、温度範囲を改善するために数重量%以上のカイラル剤を混合させた液晶組成物を液晶層に用いる。ブルー相を示す液晶とカイラル剤とを含む液晶組成物は、応答速度が短く、光学的等方性であるため配向処理が不要である。また配向膜を設けなくてもよいのでラビング処理も不要となるため、ラビング処理によって引き起こされる静電破壊を防止することができ、作製工程中の液晶表示パネルの不良や破損を軽減することができる。また、ブルー相を示す液晶材料は、視野角依存性が小さい。 In the case of employing a horizontal electric field method, a liquid crystal exhibiting a blue phase for which an alignment film is unnecessary may be used. The blue phase is one of the liquid crystal phases. When the temperature of the cholesteric liquid crystal is increased, the blue phase appears immediately before the transition from the cholesteric phase to the isotropic phase. Since the blue phase appears only in a narrow temperature range, a liquid crystal composition mixed with several percent by weight or more of a chiral agent is used for the liquid crystal layer in order to improve the temperature range. A liquid crystal composition containing a liquid crystal exhibiting a blue phase and a chiral agent has a short response speed and is optically isotropic, so that alignment treatment is unnecessary. In addition, since it is not necessary to provide an alignment film, a rubbing process is not required, so that electrostatic breakdown caused by the rubbing process can be prevented, and defects or breakage of the liquid crystal display panel during the manufacturing process can be reduced. . A liquid crystal material exhibiting a blue phase has a small viewing angle dependency.

また、表示素子として液晶素子を用いる場合、TN(Twisted Nematic)モード、IPS(In−Plane−Switching)モード、FFS(Fringe Field Switching)モード、ASM(Axially Symmetric aligned Micro−cell)モード、OCB(Optical Compensated Birefringence)モード、FLC(Ferroelectric Liquid Crystal)モード、AFLC(AntiFerroelectric Liquid Crystal)モードなどを用いることができる。 When a liquid crystal element is used as a display element, a TN (Twisted Nematic) mode, an IPS (In-Plane-Switching) mode, an FFS (Fringe Field Switching) mode, an ASM (Axial Symmetrical Aligned MicroB cell) mode, A Compensated Birefringence (FLC) mode, a FLC (Ferroelectric Liquid Crystal) mode, an AFLC (Anti-Ferroelectric Liquid Crystal) mode, and the like can be used.

また、ノーマリーブラック型の液晶表示パネル、例えば垂直配向(VA)モードを採用した透過型の液晶表示パネルとしてもよい。垂直配向モードとしては、いくつか挙げられるが、例えば、MVA(Multi−Domain Vertical Alignment)モード、PVA(Patterned Vertical Alignment)モード、ASVモードなどを用いることができる。 Alternatively, a normally black liquid crystal display panel such as a transmissive liquid crystal display panel employing a vertical alignment (VA) mode may be used. There are several examples of the vertical alignment mode. For example, an MVA (Multi-Domain Vertical Alignment) mode, a PVA (Patterned Vertical Alignment) mode, an ASV mode, and the like can be used.

<発光素子を用いる表示パネルの構成例>
図20に示す表示パネル700は、発光素子782を有する。発光素子782は、導電膜784、EL層786、及び導電膜788を有する。図20に示す表示パネル700は、発光素子782が有するEL層786が発光することによって、画像を表示することができる。なお、EL層786は、有機化合物、または量子ドットなどの無機化合物を有する。
<Configuration Example of Display Panel Using Light-Emitting Element>
A display panel 700 illustrated in FIG. 20 includes a light-emitting element 782. The light-emitting element 782 includes a conductive film 784, an EL layer 786, and a conductive film 788. The display panel 700 illustrated in FIG. 20 can display an image when the EL layer 786 included in the light-emitting element 782 emits light. Note that the EL layer 786 includes an organic compound or an inorganic compound such as a quantum dot.

有機化合物に用いることのできる材料としては、蛍光性材料または燐光性材料などが挙げられる。また、量子ドットに用いることのできる材料としては、コロイド状量子ドット材料、合金型量子ドット材料、コア・シェル型量子ドット材料、コア型量子ドット材料、などが挙げられる。また、12族と16族、13族と15族、または14族と16族の元素グループを含む材料を用いてもよい。または、カドミウム(Cd)、セレン(Se)、亜鉛(Zn)、硫黄(S)、リン(P)、インジウム(In)、テルル(Te)、鉛(Pb)、ガリウム(Ga)、ヒ素(As)、アルミニウム(Al)、等の元素を有する量子ドット材料を用いてもよい。 Examples of a material that can be used for the organic compound include a fluorescent material and a phosphorescent material. Examples of materials that can be used for the quantum dots include colloidal quantum dot materials, alloy type quantum dot materials, core / shell type quantum dot materials, and core type quantum dot materials. Alternatively, a material including an element group of Group 12 and Group 16, Group 13 and Group 15, or Group 14 and Group 16 may be used. Alternatively, cadmium (Cd), selenium (Se), zinc (Zn), sulfur (S), phosphorus (P), indium (In), tellurium (Te), lead (Pb), gallium (Ga), arsenic (As ), A quantum dot material having an element such as aluminum (Al) may be used.

また、導電膜784は、トランジスタ750が有するソース電極およびドレイン電極として機能する導電膜に接続される。導電膜784は、平坦化絶縁膜770上に形成され画素電極、すなわち表示素子の一方の電極として機能する。導電膜784としては、可視光において透光性のある導電膜、または可視光において反射性のある導電膜を用いることができる。可視光において透光性のある導電膜としては、例えば、インジウム(In)、亜鉛(Zn)、錫(Sn)の中から選ばれた一種を含む材料を用いるとよい。可視光において反射性のある導電膜としては、例えば、アルミニウム、または銀を含む材料を用いるとよい。 The conductive film 784 is connected to a conductive film functioning as a source electrode and a drain electrode of the transistor 750. The conductive film 784 is formed over the planarization insulating film 770 and functions as a pixel electrode, that is, one electrode of a display element. As the conductive film 784, a conductive film that transmits visible light or a conductive film that reflects visible light can be used. As the conductive film that transmits visible light, for example, a material containing one kind selected from indium (In), zinc (Zn), and tin (Sn) may be used. As the conductive film having reflectivity in visible light, for example, a material containing aluminum or silver is preferably used.

また、図20に示す表示パネル700には、平坦化絶縁膜770および導電膜784上に絶縁膜730が設けられる。絶縁膜730は、導電膜784の一部を覆う。なお、発光素子782はトップエミッション構造である。したがって、導電膜788は透光性を有し、EL層786が発する光を透過する。なお、本実施の形態においては、トップエミッション構造について例示するが、これに限定されない。例えば、導電膜784側に光を射出するボトムエミッション構造や、導電膜784および導電膜788の双方に光を射出するデュアルエミッション構造にも適用することができる。 In the display panel 700 illustrated in FIG. 20, an insulating film 730 is provided over the planarization insulating film 770 and the conductive film 784. The insulating film 730 covers part of the conductive film 784. Note that the light-emitting element 782 has a top emission structure. Therefore, the conductive film 788 has a light-transmitting property and transmits light emitted from the EL layer 786. In the present embodiment, the top emission structure is illustrated, but the present invention is not limited to this. For example, a bottom emission structure in which light is emitted to the conductive film 784 side or a dual emission structure in which light is emitted to both the conductive film 784 and the conductive film 788 can be used.

また、発光素子782と重なる位置に、着色膜736が設けられ、絶縁膜730と重なる位置に、引き回し配線部711およびソースドライバ回路部704に遮光膜738が設けられている。また、着色膜736および遮光膜738は、絶縁膜734で覆われている。また、発光素子782と絶縁膜734の間は封止膜732で充填されている。なお、図20に示す表示パネル700においては、着色膜736を設ける構成について例示したが、これに限定されない。例えば、EL層786を塗り分けにより形成する場合においては、着色膜736を設けない構成としてもよい。 In addition, a coloring film 736 is provided at a position overlapping with the light emitting element 782, and a light shielding film 738 is provided at the position overlapping with the insulating film 730 in the lead wiring portion 711 and the source driver circuit portion 704. Further, the coloring film 736 and the light shielding film 738 are covered with an insulating film 734. A space between the light emitting element 782 and the insulating film 734 is filled with a sealing film 732. Note that in the display panel 700 illustrated in FIG. 20, the structure in which the colored film 736 is provided is illustrated, but the present invention is not limited to this. For example, in the case where the EL layer 786 is formed by separate coating, the coloring film 736 may not be provided.

図21(A)に本発明の一態様に用いることのできる表示パネルのブロック図の一例を示す。当該表示パネルは、表示素子の画素を有する領域(以下、画素部502という)と、画素部502の外側に配置され、画素を駆動するための回路を有する回路部(以下、駆動回路部504という)と、素子の保護機能を有する回路(以下、保護回路506という)と、端子部507と、を有する。なお、保護回路506は、設けない構成としてもよい。 FIG. 21A illustrates an example of a block diagram of a display panel that can be used in one embodiment of the present invention. The display panel includes a region having a pixel of a display element (hereinafter referred to as a pixel portion 502) and a circuit portion (hereinafter referred to as a drive circuit portion 504) that is disposed outside the pixel portion 502 and includes a circuit for driving the pixel. ), A circuit having a function of protecting an element (hereinafter referred to as a protection circuit 506), and a terminal portion 507. Note that the protection circuit 506 may be omitted.

駆動回路部504の一部、または全部は、画素部502と同一基板上に形成されていることが望ましい。これにより、部品数や端子数を減らすことが出来る。駆動回路部504の一部、または全部が、画素部502と同一基板上に形成されていない場合には、駆動回路部504の一部、または全部は、COGやTCP(tape carrier package)によって、実装することができる。 A part or all of the driver circuit portion 504 is preferably formed over the same substrate as the pixel portion 502. Thereby, the number of parts and the number of terminals can be reduced. When part or all of the driver circuit portion 504 is not formed over the same substrate as the pixel portion 502, part or all of the driver circuit portion 504 is formed by COG or TCP (tape carrier package). Can be implemented.

画素部502は、X行(Xは2以上の自然数)Y列(Yは2以上の自然数)に配置された複数の表示素子を駆動するための回路(以下、画素回路501という)を有し、駆動回路部504は、画素を選択する信号(走査信号)を出力する回路(以下、ゲートドライバ504aという)、画素の表示素子を駆動するための信号(データ信号)を供給するための回路(以下、ソースドライバ504b)などの駆動回路を有する。 The pixel portion 502 includes a circuit (hereinafter referred to as a pixel circuit 501) for driving a plurality of display elements arranged in X rows (X is a natural number of 2 or more) and Y columns (Y is a natural number of 2 or more). The driver circuit portion 504 outputs a signal for selecting a pixel (scanning signal) (hereinafter referred to as a gate driver 504a) and a circuit for supplying a signal (data signal) for driving a display element of the pixel (a data signal). Hereinafter, it has a drive circuit such as a source driver 504b).

ゲートドライバ504aは、シフトレジスタ等を有する。ゲートドライバ504aは、端子部507を介して、シフトレジスタを駆動するための信号が入力され、信号を出力する。例えば、ゲートドライバ504aは、スタートパルス信号、クロック信号等が入力され、パルス信号を出力する。ゲートドライバ504aは、走査信号が与えられる配線(以下、走査線GL_1乃至GL_Xという)の電位を制御する機能を有する。なお、ゲートドライバ504aを複数設け、複数のゲートドライバ504aにより、走査線GL_1乃至GL_Xを分割して制御してもよい。または、ゲートドライバ504aは、初期化信号を供給することができる機能を有する。ただし、これに限定されず、ゲートドライバ504aは、別の信号を供給することも可能である。 The gate driver 504a includes a shift register and the like. The gate driver 504a receives a signal for driving the shift register via the terminal portion 507, and outputs a signal. For example, the gate driver 504a receives a start pulse signal, a clock signal, and the like and outputs a pulse signal. The gate driver 504a has a function of controlling the potential of a wiring to which a scan signal is supplied (hereinafter referred to as scan lines GL_1 to GL_X). Note that a plurality of gate drivers 504a may be provided, and the scanning lines GL_1 to GL_X may be divided and controlled by the plurality of gate drivers 504a. Alternatively, the gate driver 504a has a function of supplying an initialization signal. However, the present invention is not limited to this, and the gate driver 504a can supply another signal.

ソースドライバ504bは、シフトレジスタ等を有する。ソースドライバ504bは、端子部507を介して、シフトレジスタを駆動するための信号の他、データ信号の元となる信号(画像信号)が入力される。ソースドライバ504bは、画像信号を元に画素回路501に書き込むデータ信号を生成する機能を有する。また、ソースドライバ504bは、スタートパルス、クロック信号等が入力されて得られるパルス信号に従って、データ信号の出力を制御する機能を有する。また、ソースドライバ504bは、データ信号が与えられる配線(以下、データ線DL_1乃至DL_Yという)の電位を制御する機能を有する。または、ソースドライバ504bは、初期化信号を供給することができる機能を有する。ただし、これに限定されず、ソースドライバ504bは、別の信号を供給することも可能である。 The source driver 504b includes a shift register and the like. In addition to a signal for driving the shift register, the source driver 504b receives a signal (image signal) as a source of a data signal through the terminal portion 507. The source driver 504b has a function of generating a data signal to be written in the pixel circuit 501 based on the image signal. In addition, the source driver 504b has a function of controlling output of a data signal in accordance with a pulse signal obtained by inputting a start pulse, a clock signal, or the like. The source driver 504b has a function of controlling the potential of a wiring to which a data signal is supplied (hereinafter referred to as data lines DL_1 to DL_Y). Alternatively, the source driver 504b has a function of supplying an initialization signal. However, the present invention is not limited to this, and the source driver 504b can supply another signal.

ソースドライバ504bは、例えば複数のアナログスイッチなどを用いて構成される。ソースドライバ504bは、複数のアナログスイッチを順次オン状態にすることにより、画像信号を時分割した信号をデータ信号として出力できる。また、シフトレジスタなどを用いてソースドライバ504bを構成してもよい。 The source driver 504b is configured using, for example, a plurality of analog switches. The source driver 504b can output a signal obtained by time-dividing the image signal as a data signal by sequentially turning on the plurality of analog switches. Further, the source driver 504b may be configured using a shift register or the like.

複数の画素回路501のそれぞれは、走査信号が与えられる複数の走査線GLの一つを介してパルス信号が入力され、データ信号が与えられる複数のデータ線DLの一つを介してデータ信号が入力される。また、複数の画素回路501のそれぞれは、ゲートドライバ504aによりデータ信号のデータの書き込みおよび保持が制御される。例えば、m行n列目の画素回路501は、走査線GL_m(mはX以下の自然数)を介してゲートドライバ504aからパルス信号が入力され、走査線GL_mの電位に応じてデータ線DL_n(nはY以下の自然数)を介してソースドライバ504bからデータ信号が入力される。 Each of the plurality of pixel circuits 501 receives a pulse signal through one of the plurality of scanning lines GL to which the scanning signal is applied, and receives the data signal through one of the plurality of data lines DL to which the data signal is applied. Entered. In each of the plurality of pixel circuits 501, writing and holding of data signals are controlled by the gate driver 504a. For example, the pixel circuit 501 in the m-th row and the n-th column receives a pulse signal from the gate driver 504a through the scanning line GL_m (m is a natural number equal to or less than X), and the data line DL_n (n Is a natural number less than or equal to Y), a data signal is input from the source driver 504b.

図21(A)に示す保護回路506は、例えば、ゲートドライバ504aと画素回路501の間の配線である走査線GLに接続される。または、保護回路506は、ソースドライバ504bと画素回路501の間の配線であるデータ線DLに接続される。または、保護回路506は、ゲートドライバ504aと端子部507との間の配線に接続することができる。または、保護回路506は、ソースドライバ504bと端子部507との間の配線に接続することができる。なお、端子部507は、外部の回路から表示装置に電源及び制御信号、及び画像信号を入力するための端子が設けられた部分をいう。 The protection circuit 506 illustrated in FIG. 21A is connected to, for example, the scanning line GL that is a wiring between the gate driver 504a and the pixel circuit 501. Alternatively, the protection circuit 506 is connected to a data line DL that is a wiring between the source driver 504 b and the pixel circuit 501. Alternatively, the protection circuit 506 can be connected to a wiring between the gate driver 504 a and the terminal portion 507. Alternatively, the protection circuit 506 can be connected to a wiring between the source driver 504 b and the terminal portion 507. Note that the terminal portion 507 is a portion where a terminal for inputting a power supply, a control signal, and an image signal from an external circuit to the display device is provided.

保護回路506は、自身が接続する配線に一定の範囲外の電位が与えられたときに、該配線と別の配線とを導通状態にする回路である。 The protection circuit 506 is a circuit that brings a wiring into a conductive state when a potential outside a certain range is applied to the wiring to which the protection circuit 506 is connected.

図21(A)に示すように、画素部502と駆動回路部504にそれぞれ保護回路506を設けることにより、ESD(Electro Static Discharge:静電気放電)などにより発生する過電流に対する表示装置の耐性を高めることができる。ただし、保護回路506の構成はこれに限定されず、例えば、ゲートドライバ504aに保護回路506を接続した構成、またはソースドライバ504bに保護回路506を接続した構成とすることもできる。あるいは、端子部507に保護回路506を接続した構成とすることもできる。 As shown in FIG. 21A, by providing a protection circuit 506 in each of the pixel portion 502 and the driver circuit portion 504, resistance of the display device to an overcurrent generated by ESD (Electro Static Discharge) is increased. be able to. However, the configuration of the protection circuit 506 is not limited thereto, and for example, a configuration in which the protection circuit 506 is connected to the gate driver 504a or a configuration in which the protection circuit 506 is connected to the source driver 504b may be employed. Alternatively, the protection circuit 506 may be connected to the terminal portion 507.

また、図21(A)においては、ゲートドライバ504aとソースドライバ504bによって駆動回路部504を形成している例を示しているが、この構成に限定されない。例えば、ゲートドライバ504aのみを形成し、別途用意されたソースドライバ回路が形成された基板(例えば、単結晶半導体膜、多結晶半導体膜で形成された駆動回路基板)を実装する構成としても良い。 FIG. 21A illustrates an example in which the driver circuit portion 504 is formed using the gate driver 504a and the source driver 504b; however, the present invention is not limited to this structure. For example, only the gate driver 504a may be formed, and a substrate on which a separately prepared source driver circuit is formed (for example, a driver circuit substrate formed using a single crystal semiconductor film or a polycrystalline semiconductor film) may be mounted.

また、図21(A)に示す複数の画素回路501は、例えば、図21(B)に示す構成とすることができる。 In addition, the plurality of pixel circuits 501 illustrated in FIG. 21A can have a structure illustrated in FIG.

図21(B)に示す画素回路501は、液晶素子530と、トランジスタ510と、容量素子520と、を有する。ここで、トランジスタ510はOSトランジスタであることが好ましい。 A pixel circuit 501 illustrated in FIG. 21B includes a liquid crystal element 530, a transistor 510, and a capacitor 520. Here, the transistor 510 is preferably an OS transistor.

液晶素子530の一対の電極の一方の電位は、画素回路501の仕様に応じて適宜設定される。液晶素子530は、書き込まれるデータにより配向状態が設定される。なお、複数の画素回路501のそれぞれが有する液晶素子530の一対の電極の一方に共通の電位(コモン電位)を与えてもよい。また、各行の画素回路501の液晶素子530の一対の電極の一方に異なる電位を与えてもよい。 One potential of the pair of electrodes of the liquid crystal element 530 is appropriately set according to the specification of the pixel circuit 501. The alignment state of the liquid crystal element 530 is set by written data. Note that a common potential (common potential) may be applied to one of the pair of electrodes of the liquid crystal element 530 included in each of the plurality of pixel circuits 501. Further, a different potential may be applied to one of the pair of electrodes of the liquid crystal element 530 of the pixel circuit 501 in each row.

m行n列目の画素回路501において、トランジスタ510のソース電極またはドレイン電極の一方は、データ線DL_nに電気的に接続され、他方は液晶素子530の一対の電極の他方に電気的に接続される。また、トランジスタ510のゲート電極は、走査線GL_mに電気的に接続される。トランジスタ510は、オン状態またはオフ状態になることにより、データ信号のデータの書き込みを制御する機能を有する。 In the pixel circuit 501 in the m-th row and the n-th column, one of the source electrode and the drain electrode of the transistor 510 is electrically connected to the data line DL_n, and the other is electrically connected to the other of the pair of electrodes of the liquid crystal element 530. The In addition, the gate electrode of the transistor 510 is electrically connected to the scan line GL_m. The transistor 510 has a function of controlling data writing of the data signal by being turned on or off.

容量素子520の一対の電極の一方は、電位が供給される配線(以下、電位供給線VL)に電気的に接続され、他方は、液晶素子530の一対の電極の他方に電気的に接続される。なお、電位供給線VLの電位の値は、画素回路501の仕様に応じて適宜設定される。容量素子520は、書き込まれたデータを保持する保持容量としての機能を有する。 One of the pair of electrodes of the capacitor 520 is electrically connected to a wiring to which a potential is supplied (hereinafter, potential supply line VL), and the other is electrically connected to the other of the pair of electrodes of the liquid crystal element 530. The Note that the value of the potential of the potential supply line VL is appropriately set according to the specifications of the pixel circuit 501. The capacitor 520 functions as a storage capacitor that stores written data.

例えば、図21(B)の画素回路501を有する表示装置では、例えば、図21(A)に示すゲートドライバ504aにより各行の画素回路501を順次選択し、トランジスタ550をオン状態にしてデータ信号のデータを書き込む。 For example, in the display device including the pixel circuit 501 in FIG. 21B, for example, the pixel circuits 501 in each row are sequentially selected by the gate driver 504a illustrated in FIG. Write data.

データが書き込まれた画素回路501は、トランジスタ550がオフ状態になることで保持状態になる。これを行毎に順次行うことにより、画像を表示できる。 The pixel circuit 501 in which data is written is brought into a holding state when the transistor 550 is turned off. By sequentially performing this for each row, an image can be displayed.

また、図21(A)に示す複数の画素回路501は、例えば、図21(C)に示す構成とすることができる。 In addition, the plurality of pixel circuits 501 illustrated in FIG. 21A can have a structure illustrated in FIG.

また、図21(C)に示す画素回路501は、トランジスタ512、514と、容量素子522と、発光素子532と、を有する。トランジスタ512およびトランジスタ514のいずれか一方または双方はOSトランジスタであることが好ましい。 A pixel circuit 501 illustrated in FIG. 21C includes transistors 512 and 514, a capacitor 522, and a light-emitting element 532. One or both of the transistor 512 and the transistor 514 are preferably OS transistors.

トランジスタ512のソース電極およびドレイン電極の一方は、データ信号が与えられる配線(以下、データ線DL_nという)に電気的に接続される。さらに、トランジスタ512のゲート電極は、ゲート信号が与えられる配線(以下、走査線GL_mという)に電気的に接続される。 One of a source electrode and a drain electrode of the transistor 512 is electrically connected to a wiring to which a data signal is supplied (hereinafter referred to as a data line DL_n). Further, the gate electrode of the transistor 512 is electrically connected to a wiring to which a gate signal is supplied (hereinafter referred to as a scanning line GL_m).

トランジスタ512は、オン状態またはオフ状態になることにより、データ信号のデータの書き込みを制御する機能を有する。 The transistor 512 has a function of controlling data writing of the data signal by being turned on or off.

容量素子522の一対の電極の一方は、電位が与えられる配線(以下、電位供給線VL_aという)に電気的に接続され、他方は、トランジスタ512のソース電極及びドレイン電極の他方に電気的に接続される。 One of the pair of electrodes of the capacitor 522 is electrically connected to a wiring to which a potential is applied (hereinafter referred to as a potential supply line VL_a), and the other is electrically connected to the other of the source electrode and the drain electrode of the transistor 512. Is done.

容量素子522は、書き込まれたデータを保持する保持容量としての機能を有する。 The capacitor 522 functions as a storage capacitor for storing written data.

トランジスタ514のソース電極およびドレイン電極の一方は、電位供給線VL_aに電気的に接続される。さらに、トランジスタ514のゲート電極は、トランジスタ512のソース電極およびドレイン電極の他方に電気的に接続される。 One of a source electrode and a drain electrode of the transistor 514 is electrically connected to the potential supply line VL_a. Further, the gate electrode of the transistor 514 is electrically connected to the other of the source electrode and the drain electrode of the transistor 512.

発光素子532のアノードおよびカソードの一方は、電位供給線VL_bに電気的に接続され、他方は、トランジスタ514のソース電極およびドレイン電極の他方に電気的に接続される。 One of an anode and a cathode of the light-emitting element 532 is electrically connected to the potential supply line VL_b, and the other is electrically connected to the other of the source electrode and the drain electrode of the transistor 514.

発光素子532としては、例えば有機エレクトロルミネセンス素子(有機EL素子ともいう)などを用いることができる。ただし、発光素子532としては、これに限定されず、無機材料からなる無機EL素子を用いても良い。 As the light-emitting element 532, for example, an organic electroluminescence element (also referred to as an organic EL element) or the like can be used. However, the light-emitting element 532 is not limited to this, and an inorganic EL element made of an inorganic material may be used.

なお、電位供給線VL_aおよび電位供給線VL_bの一方には、高電源電位VDDが与えられ、他方には、低電源電位VSSが与えられる。 Note that one of the potential supply line VL_a and the potential supply line VL_b is supplied with the high power supply potential VDD, and the other is supplied with the low power supply potential VSS.

図21(C)の画素回路501を有する表示パネルでは、例えば、図21(A)に示すゲートドライバ504aにより各行の画素回路501を順次選択し、トランジスタ512をオン状態にしてデータ信号のデータを書き込む。 In the display panel including the pixel circuit 501 in FIG. 21C, for example, the pixel circuits 501 in each row are sequentially selected by the gate driver 504a illustrated in FIG. Write.

データが書き込まれた画素回路501は、トランジスタ512がオフ状態になることで保持状態になる。さらに、書き込まれたデータ信号の電位に応じてトランジスタ554のソース電極とドレイン電極の間に流れる電流量が制御され、発光素子572は、流れる電流量に応じた輝度で発光する。これを行毎に順次行うことにより、画像を表示できる。 The pixel circuit 501 in which data is written is brought into a holding state when the transistor 512 is turned off. Further, the amount of current flowing between the source electrode and the drain electrode of the transistor 554 is controlled in accordance with the potential of the written data signal, and the light-emitting element 572 emits light with luminance corresponding to the amount of flowing current. By sequentially performing this for each row, an image can be displayed.

また、図22(A)、(B)は、実施の形態1で説明した複数の表示パネルを有する表示装置200の一例である。なお、図22(A)は、複数の表示パネルが巻き取られた形態の斜視図であり、図22(B)は、複数の表示パネルが展開された状態の斜視図である。 22A and 22B illustrate an example of the display device 200 including the plurality of display panels described in Embodiment 1. 22A is a perspective view of a form in which a plurality of display panels are wound, and FIG. 22B is a perspective view of a state in which the plurality of display panels are developed.

図22(A)、(B)に示す表示装置200は、複数の表示パネル9501と、軸部9511と、軸受部9512と、を有する。また、複数の表示パネル9501は、表示領域9502と、透光性を有する領域9503と、を有する。 A display device 200 illustrated in FIGS. 22A and 22B includes a plurality of display panels 9501, a shaft portion 9511, and a bearing portion 9512. The plurality of display panels 9501 each include a display region 9502 and a region 9503 having a light-transmitting property.

また、複数の表示パネル9501は、可撓性を有する。また、隣接する2つの表示パネル9501は、それらの一部が互いに重なるように設けられる。例えば、隣接する2つの表示パネル9501の透光性を有する領域9503を重ね合わせることができる。複数の表示パネル9501を用いることで、大画面の表示装置とすることができる。また、使用状況に応じて、表示パネル9501を巻き取ることが可能であるため、汎用性に優れた表示装置とすることができる。 In addition, the plurality of display panels 9501 have flexibility. Further, two adjacent display panels 9501 are provided so that a part of them overlap each other. For example, a light-transmitting region 9503 of two adjacent display panels 9501 can be overlapped. By using a plurality of display panels 9501, a large-screen display device can be obtained. In addition, since the display panel 9501 can be taken up depending on the use state, a display device with excellent versatility can be obtained.

また、図22(A)、(B)においては、表示領域9502が隣接する表示パネル9501で離間する状態を図示しているが、隣接する表示パネル9501の表示領域9502を隙間なく重ねあわせることで、見かけ上表示領域9502が連続した形態とすることが好ましい。 22A and 22B illustrate a state in which the display area 9502 is separated by the adjacent display panel 9501, the display areas 9502 of the adjacent display panels 9501 can be overlapped without a gap. It is preferable that the display area 9502 is apparently continuous.

表示パネル9501は可撓性を有することから、表示領域9502が有する表示素子は、有機EL素子であることが好ましい。 Since the display panel 9501 has flexibility, the display element included in the display region 9502 is preferably an organic EL element.

本実施の形態は、他の実施の形態に記載した構成と適宜組み合わせて実施することが可能である。 This embodiment can be implemented in appropriate combination with the structures described in the other embodiments.

(実施の形態5)
本実施の形態では、本発明の一態様の表示装置で行うことができる動作モードについて図23(A)乃至(C)を用いて説明する。
(Embodiment 5)
In this embodiment, operation modes that can be performed with the display device of one embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

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)で動作する通常動作モード(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。アイドリングストップ駆動は、実施の形態1で説明した画像の書き換えの頻度を極めて少なくする動作に用いられる。 Hereinafter, a normal operation mode (Normal mode) that operates at a normal frame frequency (typically 60 Hz to 240 Hz or less) and an idling stop (IDS) drive mode that operates at a low frame frequency will be described as examples. To do. The idling stop drive is used for the operation of extremely reducing the frequency of image rewriting described in the first embodiment.

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。IDS駆動モードは、例えば、通常動作モードの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。静止画は、連続するフレーム間でビデオ信号が同じである。よって、IDS駆動モードは、静止画を表示する場合に特に有効である。IDS駆動を用いて画像を表示させることで、消費電力が低減されるとともに、画面のちらつき(フリッカー)が抑制され、眼精疲労も低減できる。 The IDS driving mode refers to a driving method in which the rewriting of image data is stopped after the image data writing process is executed. Once the image data is written and then the interval until the next image data is written is extended, the power consumption required for writing the image data during that time can be reduced. The IDS drive mode can be set to a frame frequency of about 1/100 to 1/10 of the normal operation mode, for example. A still image has the same video signal between consecutive frames. Therefore, the IDS drive mode is particularly effective when displaying a still image. By displaying an image using IDS driving, power consumption is reduced, flickering of the screen is suppressed, and eye strain can be reduced.

図23(A)乃至(C)は、画素回路、および通常駆動モードとIDS駆動モードを説明するタイミングチャートである。なお、図23(A)では、第1の表示素子591(ここでは液晶素子)と、第1の表示素子591に電気的に接続される画素回路596と、を示している。また、図23(A)に示す画素回路596では、信号線SLと、ゲート線GLと、信号線SLおよびゲート線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とを示している。 23A to 23C are timing charts illustrating a pixel circuit, and a normal driving mode and an IDS driving mode. Note that FIG. 23A illustrates a first display element 591 (here, a liquid crystal element) and a pixel circuit 596 which is electrically connected to the first display element 591. In the pixel circuit 596 illustrated in FIG. 23A, the signal line SL, the gate line GL, the transistor M1 connected to the signal line SL and the gate line GL, and the capacitor Cs LC connected to the transistor M1 Is shown.

トランジスタM1は、データDのリークパスと成り得る。よって、トランジスタM1のオフ電流は小さいほど好ましい。トランジスタM1としては、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、多結晶シリコンなどを用いたトランジスタよりも非導通状態時のリーク電流(オフ電流)が極めて低い特徴を有する。トランジスタM1にOSトランジスタを用いることで容量素子CsLCに供給された電荷を長期間保持することができる。 Transistor M1 may become a leak path data D 1. Therefore, the off-state current of the transistor M1 is preferably as small as possible. As the transistor M1, an OS transistor is preferably used. The OS transistor has a feature that leakage current (off-state current) in a non-conduction state is extremely lower than that of a transistor using polycrystalline silicon or the like. It can be maintained for a long time the charge on the transistor M1 is supplied to the capacitor Cs LC by using an OS transistor.

なお、図23(A)に示す回路図において、液晶素子LCはデータDのリークパスとなる。したがって、適切にIDS駆動を行うには、液晶素子LCの抵抗率を1.0×1014Ω・cm以上とすることが好ましい。 Incidentally, in the circuit diagram shown in FIG. 23 (A), the liquid crystal element LC is the leak path of the data D 1. Therefore, in order to appropriately perform IDS driving, it is preferable that the resistivity of the liquid crystal element LC is 1.0 × 10 14 Ω · cm or more.

なお、上記OSトランジスタのチャネル領域には、例えば、In−Ga−Zn酸化物、In−Zn酸化物などを好適に用いることができる。また、上記In−Ga−Zn酸化物としては、代表的には、In:Ga:Zn=4:2:3[原子数比]近傍の組成を用いることができる。 Note that an In—Ga—Zn oxide, an In—Zn oxide, or the like can be preferably used for the channel region of the OS transistor, for example. As the above In—Ga—Zn oxide, a composition in the vicinity of In: Ga: Zn = 4: 2: 3 [atomic ratio] can be typically used.

図23(B)は、通常駆動モードでの信号線SLおよびゲート線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を容量素子CsLCに書き込む動作を行う。この動作は、期間TからTまでで同じデータDを書き込む場合、または異なるデータを書き込む場合でも同じである。 FIG. 23B is a timing chart showing waveforms of signals supplied to the signal line SL and the gate line GL in the normal drive mode. In the normal drive mode, it operates at a normal frame frequency (for example, 60 Hz). When one frame period is represented by periods T 1 to T 3 , a scanning signal is applied to the gate line GL in each frame period, and an operation of writing data D 1 from the signal line SL to the capacitor Cs LC is performed. This operation is the same even when writing the same data D 1 in the period T 1 to T 3 or writing different data.

一方、図23(C)は、IDS駆動モードでの信号線SLおよびゲート線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。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。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、低速のフレーム周波数としては、例えば、0.1Hz以上60Hz未満とすればよい。 On the other hand, FIG. 23C is a timing chart showing waveforms of signals supplied to the signal line SL and the gate line GL in the IDS drive mode, respectively. In the IDS drive, it operates at a low frame frequency (for example, 1 Hz). Represents one frame period in the period T 1, representing the period T W a write period of data therein, the data retention period in the period T RET. IDS drive mode gives a scanning signal to the gate line GL in a period T W, write data D 1 of the signal line SL, and a gate line GL is fixed to the low level of the voltage in the period T RET, nonconductive transistor M1 It performs an operation of holding temporarily the data D 1 written as. In addition, what is necessary is just to set it as 0.1 Hz or more and less than 60 Hz as a low-speed frame frequency, for example.

なお、図23(A)乃至(C)では液晶素子LCを用いた例を示したが、有機EL素子などの発光素子を用いても、同様にアイドリングストップ駆動は可能である。 Note that although examples using the liquid crystal element LC are shown in FIGS. 23A to 23C, idling stop driving can be similarly performed using a light emitting element such as an organic EL element.

本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することが可能である。 This embodiment can be implemented in appropriate combination with any of the other embodiments.

(実施の形態6)
本実施の形態では、イメージセンサチップを収めたパッケージおよびカメラモジュールの一例について説明する。当該イメージセンサチップには、本発明の一態様の撮像装置の構成を用いることができる。
(Embodiment 6)
In this embodiment, an example of a package containing an image sensor chip and a camera module will be described. The structure of the imaging device of one embodiment of the present invention can be used for the image sensor chip.

図24(A)は、イメージセンサチップを収めたパッケージの上面側の外観斜視図である。当該パッケージは、イメージセンサチップ850を固定するパッケージ基板810、カバーガラス820および両者を接着する接着剤830等を有する。 FIG. 24A is an external perspective view of the upper surface side of the package containing the image sensor chip. The package includes a package substrate 810 for fixing the image sensor chip 850, a cover glass 820, and an adhesive 830 for bonding the two.

図24(B)は、当該パッケージの下面側の外観斜視図である。パッケージの下面には、半田ボールをバンプ840としたBGA(Ball grid array)の構成を有する。なお、BGAに限らず、LGA(Land grid array)やPGA(Pin Grid Array)などであってもよい。 FIG. 24B is an external perspective view of the lower surface side of the package. The bottom surface of the package has a BGA (Ball Grid Array) configuration with solder balls as bumps 840. In addition, not only BGA but LGA (Land grid array), PGA (Pin Grid Array), etc. may be sufficient.

図24(C)は、カバーガラス820および接着剤830の一部を省いて図示したパッケージの斜視図であり、図24(D)は、当該パッケージの断面図である。パッケージ基板810上には電極パッド860が形成され、電極パッド860およびバンプ840はスルーホール880およびランド885を介して電気的に接続されている。電極パッド860は、イメージセンサチップ850が有する電極とワイヤ870によって電気的に接続されている。 FIG. 24C is a perspective view of the package shown with a part of the cover glass 820 and the adhesive 830 omitted, and FIG. 24D is a cross-sectional view of the package. An electrode pad 860 is formed on the package substrate 810, and the electrode pad 860 and the bump 840 are electrically connected through the through hole 880 and the land 885. The electrode pad 860 is electrically connected to an electrode included in the image sensor chip 850 by a wire 870.

また、図25(A)は、イメージセンサチップをレンズ一体型のパッケージに収めたカメラモジュールの上面側の外観斜視図である。当該カメラモジュールは、イメージセンサチップ851を固定するパッケージ基板811、レンズカバー821、およびレンズ835等を有する。また、パッケージ基板811およびイメージセンサチップ851の間には撮像装置の駆動回路および信号変換回路などの機能を有するICチップ890も設けられており、SiP(System in package)としての構成を有している。 FIG. 25A is an external perspective view of the upper surface side of the camera module in which the image sensor chip is housed in a lens-integrated package. The camera module includes a package substrate 811 for fixing the image sensor chip 851, a lens cover 821, a lens 835, and the like. Further, an IC chip 890 having functions such as a drive circuit and a signal conversion circuit of the imaging device is also provided between the package substrate 811 and the image sensor chip 851, and has a configuration as a SiP (System in package). Yes.

図25(B)は、当該カメラモジュールの下面側の外観斜視図である。パッケージ基板811の下面および4側面には、実装用のランド841が設けられるQFN(Quad flat no− lead package)の構成を有する。なお、当該構成は一例であり、QFP(Quad flat package)や前述したBGA等であってもよい。 FIG. 25B is an external perspective view of the lower surface side of the camera module. The package substrate 811 has a QFN (Quad Flat No-Lead Package) configuration in which mounting lands 841 are provided on the lower surface and the four side surfaces. Note that this configuration is an example, and a QFP (Quad Flat Package), the above-described BGA, or the like may be used.

図25(C)は、レンズカバー821およびレンズ835の一部を省いて図示したモジュールの斜視図であり、図25(D)は、当該カメラモジュールの断面図である。ランド841の一部は電極パッド861として利用され、電極パッド861はイメージセンサチップ851およびICチップ890が有する電極とワイヤ871によって電気的に接続されている。 FIG. 25C is a perspective view of the module shown with a part of the lens cover 821 and the lens 835 omitted, and FIG. 25D is a cross-sectional view of the camera module. A part of the land 841 is used as an electrode pad 861, and the electrode pad 861 is electrically connected to electrodes included in the image sensor chip 851 and the IC chip 890 by wires 871.

イメージセンサチップを上述したような形態のパッケージに収めることでプリント基板等への実装が容易になり、イメージセンサチップを様々な半導体装置、電子機器に組み込むことができる。 By mounting the image sensor chip in a package having the above-described form, mounting on a printed board or the like is facilitated, and the image sensor chip can be incorporated into various semiconductor devices and electronic devices.

本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用いることができる。 The structure described in this embodiment can be combined as appropriate with any of the structures described in the other embodiments.

(実施の形態7)
本発明の一態様に係る撮像装置、表示装置および両者を用いることができる電子機器として、表示機器、パーソナルコンピュータ、記録媒体を備えた画像記憶装置または画像再生装置、携帯電話、携帯型を含むゲーム機、携帯データ端末、電子書籍端末、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ等のカメラ、ゴーグル型ディスプレイ(ヘッドマウントディスプレイ)、ナビゲーションシステム、音響再生装置(カーオーディオ、デジタルオーディオプレイヤー等)、複写機、ファクシミリ、プリンタ、プリンタ複合機、現金自動預け入れ払い機(ATM)、自動販売機などが挙げられる。これら電子機器の具体例を図26に示す。
(Embodiment 7)
Games including an imaging device, a display device, and an electronic device that can use both according to one embodiment of the present invention include a display device, a personal computer, an image storage device or an image playback device including a recording medium, a mobile phone, and a portable type Cameras, portable data terminals, electronic book terminals, cameras such as video cameras and digital still cameras, goggle type displays (head mounted displays), navigation systems, sound playback devices (car audio, digital audio players, etc.), copiers, facsimiles, Examples include printers, printer multifunction devices, automatic teller machines (ATMs), and vending machines. Specific examples of these electronic devices are shown in FIGS.

図26(A)は監視カメラであり、筐体951、レンズ952、支持部953等を有する。当該監視カメラにおける画像を取得するための部品の一つとして本発明の一態様の撮像装置を備えることができる。なお、監視カメラとは慣用的な名称であり、用途を限定するものではない。例えば監視カメラとしての機能を有する機器はカメラ、またはビデオカメラとも呼ばれる。 FIG. 26A illustrates a monitoring camera, which includes a housing 951, a lens 952, a support portion 953, and the like. The imaging device of one embodiment of the present invention can be provided as one of the components for acquiring an image in the monitoring camera. The surveillance camera is an idiomatic name and does not limit the application. For example, a device having a function as a surveillance camera is also called a camera or a video camera.

図26(B)はビデオカメラであり、第1筐体971、第2筐体972、表示部973、操作キー974、レンズ975、接続部976等を有する。操作キー974およびレンズ975は第1筐体971に設けられており、表示部973は第2筐体972に設けられている。当該ビデオカメラにおける画像を取得するための部品の一つとして本発明の一態様の撮像装置を備えることができる。 FIG. 26B illustrates a video camera, which includes a first housing 971, a second housing 972, a display portion 973, operation keys 974, a lens 975, a connection portion 976, and the like. The operation key 974 and the lens 975 are provided in the first housing 971, and the display portion 973 is provided in the second housing 972. The imaging device of one embodiment of the present invention can be provided as one of the components for acquiring an image in the video camera.

図26(C)はデジタルカメラであり、筐体961、シャッターボタン962、マイク963、発光部967、レンズ965等を有する。当該デジタルカメラにおける画像を取得するための部品の一つとして本発明の一態様の撮像装置を備えることができる。 FIG. 26C illustrates a digital camera, which includes a housing 961, a shutter button 962, a microphone 963, a light-emitting portion 967, a lens 965, and the like. The imaging device of one embodiment of the present invention can be provided as one of the components for acquiring an image in the digital camera.

図26(D)は腕時計型の情報端末であり、筐体931、表示部932、リストバンド933、操作用のボタン935、竜頭936、カメラ939等を有する。表示部932はタッチパネルとなっていてもよい。当該情報端末における画像を取得するための部品の一つとして本発明の一態様の撮像装置を備えることができる。 FIG. 26D illustrates a wristwatch type information terminal, which includes a housing 931, a display portion 932, a wristband 933, operation buttons 935, a crown 936, a camera 939, and the like. The display unit 932 may be a touch panel. The imaging device of one embodiment of the present invention can be provided as one of the components for acquiring an image in the information terminal.

図26(E)は図1(A)に示す本発明の一態様の画像表示システムの具体的な構成の一例であり、実施の形態1に示した複数の表示領域を有する表示装置200、実施の形態1乃至3で説明した画素を有する撮像装置を具備したカメラ982、アンテナ985と接続された送信機983、アンテナ986と接続された受信機984を有する。カメラ982は送信機983とケーブルで接続され、画像データは無線で受信機984に送信される。受信機984は表示装置200と接続され、受信した画像データを表示装置200に表示させることができる。 FIG. 26E illustrates an example of a specific structure of the image display system of one embodiment of the present invention illustrated in FIG. 1A, and the display device 200 including a plurality of display regions described in Embodiment 1 is implemented. 1 to 3, the camera 982 including the imaging device including the pixels, the transmitter 983 connected to the antenna 985, and the receiver 984 connected to the antenna 986 are included. The camera 982 is connected to the transmitter 983 with a cable, and the image data is transmitted to the receiver 984 wirelessly. The receiver 984 is connected to the display device 200 and can display the received image data on the display device 200.

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。 Note that this embodiment can be combined with any of the other embodiments described in this specification as appropriate.

20 画素
21 画素アレイ
21a 画素アレイ
21p 画素アレイ
22 回路
23 回路
24 回路
25 回路
26 制御回路
27 コンパレータ回路
29 カウンター回路
30 回路
32 画素アレイ
35 回路部
35a 回路部
35p 回路部
36 回路部
41 トランジスタ
42 トランジスタ
43 トランジスタ
44 トランジスタ
45 トランジスタ
46 トランジスタ
47 トランジスタ
51 トランジスタ
52 トランジスタ
53 トランジスタ
54 トランジスタ
61 配線
62 配線
63 配線
65 配線
71 配線
72 配線
73 配線
74 配線
75 配線
79 配線
80a 絶縁層
80b 絶縁層
81a 絶縁層
81h 絶縁層
81i 絶縁層
82 導電体
83 絶縁層
84 導電層
85 導電層
91 配線
92 配線
100 撮像装置
101 センサ部
102 エンコード装置
105 デコード装置
111 画素ブロック
112 画素ブロック
113 画素ブロック
114 画素ブロック
121 画素ブロック
122 画素ブロック
123 画素ブロック
124 画素ブロック
131 画素ブロック
132 画素ブロック
133 画素ブロック
134 画素ブロック
141 画素ブロック
142 画素ブロック
143 画素ブロック
144 画素ブロック
150 中継器
200 表示装置
201 表示部
202 再生装置
203 デコード装置
211 表示領域
212 表示領域
213 表示領域
214 表示領域
221 表示領域
222 表示領域
223 表示領域
224 表示領域
231 表示領域
232 表示領域
233 表示領域
234 表示領域
241 表示領域
242 表示領域
243 表示領域
244 表示領域
301 信号
302 信号
303 ブロック分割部
304 ブロック分割部
305 周波数変換部
306 量子化部
307 符号化部
308 逆量子化部
309 逆周波数変換部
310 画面内予測部
311 補償予測部
312 信号
313 制御部
314 データ
321 復号化部
322 逆量子化部
323 再構成部
324 画面内予測部
325 補償予測部
331 ブロック再構成部
332 ブロック再構成部
351 伝送線
352 電磁波
402 接続部
402a 金属層
402b 金属層
403 接続部
403a 金属層
403b 金属層
501 画素回路
502 画素部
504 駆動回路部
504a ゲートドライバ
504b ソースドライバ
506 保護回路
507 端子部
510 トランジスタ
512 トランジスタ
514 トランジスタ
520 容量素子
522 容量素子
530 液晶素子
532 発光素子
550 トランジスタ
554 トランジスタ
561 光電変換層
562 透光性導電層
566 電極
567 隔壁
571 配線
572 発光素子
591 表示素子
596 画素回路
600 単結晶シリコン基板
620 p領域
630 p領域
640 n型領域
650 p領域
660 活性層
700 表示パネル
701 基板
702 画素部
704 ソースドライバ回路部
705 基板
706 ゲートドライバ回路部
708 FPC端子部
710 信号線
711 配線部
712 シール材
716 FPC
730 絶縁膜
732 封止膜
734 絶縁膜
736 着色膜
738 遮光膜
750 トランジスタ
752 トランジスタ
760 接続電極
770 平坦化絶縁膜
772 導電膜
774 導電膜
775 液晶素子
776 液晶層
778 構造体
780 異方性導電膜
782 発光素子
784 導電膜
786 EL層
788 導電膜
790 容量素子
810 パッケージ基板
811 パッケージ基板
820 カバーガラス
821 レンズカバー
830 接着剤
835 レンズ
840 バンプ
841 ランド
850 イメージセンサチップ
851 イメージセンサチップ
860 電極パッド
861 電極パッド
870 ワイヤ
871 ワイヤ
880 スルーホール
885 ランド
890 ICチップ
931 筐体
932 表示部
933 リストバンド
935 ボタン
936 竜頭
939 カメラ
951 筐体
952 レンズ
953 支持部
961 筐体
962 シャッターボタン
963 マイク
965 レンズ
967 発光部
971 筐体
972 筐体
973 表示部
974 操作キー
975 レンズ
976 接続部
982 カメラ
983 送信機
984 受信機
985 アンテナ
986 アンテナ
1100 層
1200 層
1300 層
2500 絶縁層
2510 遮光層
2520 有機樹脂層
2530 カラーフィルタ
2530a カラーフィルタ
2530b カラーフィルタ
2530c カラーフィルタ
2540 マイクロレンズアレイ
2550 光学変換層
2560 絶縁層
9501 表示パネル
9502 表示領域
9503 領域
9511 軸部
9512 軸受部
20 pixel 21 pixel array 21a pixel array 21p pixel array 22 circuit 23 circuit 24 circuit 25 circuit 26 control circuit 27 comparator circuit 29 counter circuit 30 circuit 32 pixel array 35 circuit unit 35a circuit unit 35p circuit unit 36 circuit unit 41 transistor 42 transistor 43 Transistor 44 Transistor 45 Transistor 46 Transistor 47 Transistor 51 Transistor 52 Transistor 53 Transistor 54 Transistor 61 Wiring 62 Wiring 63 Wiring 65 Wiring 71 Wiring 72 Wiring 73 Wiring 74 Wiring 75 Wiring 79 Wiring 80a Insulating layer 80b Insulating layer 81a Insulating layer 81h Insulating layer 81i Insulating layer 82 Conductor 83 Insulating layer 84 Conductive layer 85 Conductive layer 91 Wiring 92 Wiring 100 Imaging device 101 Sensor unit 102 Encoding device 105 Pixel device 112 pixel block 112 pixel block 113 pixel block 114 pixel block 121 pixel block 122 pixel block 123 pixel block 124 pixel block 131 pixel block 132 pixel block 133 pixel block 134 pixel block 141 pixel block 142 pixel block 143 pixel block 144 pixel Block 150 Repeater 200 Display device 201 Display unit 202 Playback device 203 Decoding device 211 Display region 212 Display region 213 Display region 214 Display region 221 Display region 222 Display region 223 Display region 224 Display region 231 Display region 232 Display region 233 Display region 234 Display area 241 Display area 242 Display area 243 Display area 244 Display area 301 Signal 302 Signal 303 Block division unit 304 Frequency division unit 305 frequency conversion unit 306 quantization unit 307 encoding unit 308 inverse quantization unit 309 inverse frequency conversion unit 310 intra-screen prediction unit 311 compensation prediction unit 312 signal 313 control unit 314 data 321 decoding unit 322 inverse quantization Unit 323 reconstruction unit 324 intra prediction unit 325 compensation prediction unit 331 block reconstruction unit 332 block reconstruction unit 351 transmission line 352 electromagnetic wave 402 connection unit 402a metal layer 402b metal layer 403 connection unit 403a metal layer 403b metal layer 501 pixel circuit 502 pixel portion 504 driving circuit portion 504a gate driver 504b source driver 506 protection circuit 507 terminal portion 510 transistor 512 transistor 514 transistor 520 capacitor element 522 capacitor element 530 liquid crystal element 532 light emitting element 550 transistor 554 transistor Gista 561 Photoelectric conversion layer 562 Translucent conductive layer 566 Electrode 567 Partition 571 Wiring 572 Light emitting element 591 Display element 596 Pixel circuit 600 Single crystal silicon substrate 620 p + region 630 p region 640 n-type region 650 p + region 660 Active layer 700 Display panel 701 Substrate 702 Pixel portion 704 Source driver circuit portion 705 Substrate 706 Gate driver circuit portion 708 FPC terminal portion 710 Signal line 711 Wiring portion 712 Seal material 716 FPC
730 Insulating film 732 Sealing film 734 Insulating film 736 Colored film 738 Light shielding film 750 Transistor 752 Transistor 760 Connection electrode 770 Flattening insulating film 772 Conductive film 774 Conductive film 775 Liquid crystal element 776 Liquid crystal layer 778 Structure 780 Anisotropic conductive film 782 Light emitting element 784 Conductive film 786 EL layer 788 Conductive element 790 Capacitor element 810 Package substrate 811 Package substrate 820 Cover glass 821 Lens cover 830 Adhesive 835 Lens 840 Bump 841 Land 850 Image sensor chip 851 Image sensor chip 860 Electrode pad 861 Electrode pad 870 Wire 871 Wire 880 Through hole 885 Land 890 IC chip 931 Case 932 Display unit 933 Wristband 935 Button 936 Crown 939 Camera 951 Case 9 2 Lens 953 Supporting part 961 Case 962 Shutter button 963 Microphone 965 Lens 967 Light emitting part 971 Case 972 Case 973 Display part 974 Operation key 975 Lens 976 Connection part 982 Camera 983 Transmitter 984 Receiver 985 Antenna 986 Antenna 1100 Layer 1200 Layer 1300 Layer 2500 Insulating layer 2510 Light shielding layer 2520 Organic resin layer 2530 Color filter 2530a Color filter 2530b Color filter 2530c Color filter 2540 Micro lens array 2550 Optical conversion layer 2560 Insulating layer 9501 Display panel 9502 Display area 9503 Area 9511 Shaft 9512 Bearing section

Claims (8)

撮像装置と、表示装置と、を有する画像表示システムであって、
前記撮像装置は、第1の画素ブロックと、第2の画素ブロックと、エンコード装置と、記憶装置と、を有し、
前記第1の画素ブロックおよび前記第2の画素ブロックのそれぞれは、撮像用画素を有し、
前記エンコード装置は、第1のブロック分割部と、第2のブロック分割部と、を有し、
前記第1のブロック分割部は、前記第1の画素ブロックから出力された第1の画像データを分割する機能を有し、
前記第2のブロック分割部は、前記第2の画素ブロックから出力された第2の画像データを分割する機能を有し、
前記エンコード装置は、前記第1のブロック分割部および前記第2のブロック分割部から出力された前記第1および第2の画像データを圧縮して第3の画像データを作成する機能を有し、
前記記憶装置は、前記エンコード装置から出力された第3の画像データを記録する機能を有し、
前記表示装置は、第1の表示領域と、第2の表示領域と、デコード装置と、再生装置と、を有し、
前記第1の表示領域および前記第2の表示領域のそれぞれは、表示用画素を有し、
前記デコード装置は、第1のブロック再構成部と、第2のブロック再構成部と、を有し、
前記再生装置は、前記第3の画像データを読み出す機能を有し、
前記デコード装置は、前記第3の画像データを伸張して、前記第1のブロック再構成部および前記第2のブロック再構成部のそれぞれにデータを出力する機能を有し、
前記第1のブロック再構成部は、入力された前記データから前記第1の画像データを再構成して前記第1の表示領域に出力する機能を有し、
前記第2のブロック再構成部は、入力された前記データから前記第2の画像データを再構成して前記第2の表示領域に出力する機能を有する画像表示システム。
An image display system having an imaging device and a display device,
The imaging device includes a first pixel block, a second pixel block, an encoding device, and a storage device,
Each of the first pixel block and the second pixel block has an imaging pixel,
The encoding apparatus includes a first block dividing unit and a second block dividing unit,
The first block dividing unit has a function of dividing the first image data output from the first pixel block;
The second block dividing unit has a function of dividing the second image data output from the second pixel block;
The encoding device has a function of compressing the first and second image data output from the first block dividing unit and the second block dividing unit to create third image data,
The storage device has a function of recording the third image data output from the encoding device,
The display device includes a first display area, a second display area, a decoding device, and a playback device,
Each of the first display area and the second display area has a display pixel,
The decoding device has a first block reconstruction unit and a second block reconstruction unit,
The playback device has a function of reading the third image data;
The decoding device has a function of decompressing the third image data and outputting data to each of the first block reconstruction unit and the second block reconstruction unit,
The first block reconstruction unit has a function of reconstructing the first image data from the input data and outputting the first image data to the first display area,
The second block reconstruction unit is an image display system having a function of reconstructing the second image data from the input data and outputting the second image data to the second display area.
請求項1において、
前記撮像装置は、画像データを取得する第1のモードと、被写体の変化の有無を検出する第2のモードと、を有し、
前記第1および第2の画素ブロックにおいて、
前記第1のモードで動作させたのちに、前記第2のモードに切り替える機能と、
被写体の変化を検出した前記第1および/または前記第2の画素ブロックを前記第1のモードに切り替える機能と、
前記第1のモードに切り替えられた前記第1および/または前記第2の画素ブロックで新たな画像データを取得する機能と、を有する画像表示システム。
In claim 1,
The imaging apparatus has a first mode for acquiring image data, and a second mode for detecting whether or not a subject has changed,
In the first and second pixel blocks,
A function of switching to the second mode after operating in the first mode;
A function of switching the first and / or the second pixel block that has detected a change in a subject to the first mode;
And a function of acquiring new image data with the first and / or the second pixel block switched to the first mode.
請求項1または2において、
前記表示装置は、
前記第1の表示領域および前記第2の表示領域において、
前記画像データを前記表示用画素の各々で記憶する機能と、
取得した前記画像データを前記表示用画素の各々で画像として表示する機能と、
前記第1および第2の表示領域に表示された画像のいずれかのみを書き換える機能と、
を有することを特徴とする画像表示システム。
In claim 1 or 2,
The display device
In the first display area and the second display area,
A function of storing the image data in each of the display pixels;
A function of displaying the acquired image data as an image on each of the display pixels;
A function of rewriting only one of the images displayed in the first and second display areas;
An image display system comprising:
請求項1乃至3のいずれか一項において、
前記第1および第2の画素ブロックは、マトリクス状に配置された前記撮像用画素と、駆動回路と、データ変換回路と、を有し、
前記撮像用画素は、光電変換素子と、酸化物半導体を半導体とする第1のトランジスタと、を有し、
前記駆動回路は、シリコンを活性層または活性領域とする第2のトランジスタを有し、
前記データ変換回路は、シリコンを活性層または活性領域とする第3のトランジスタを有し、
前記光電変換素子は、前記第1のトランジスタと重なる領域を有し、
前記光電変換素子は、前記第2のトランジスタまたは前記第3のトランジスタと重なる領域を有することを特徴とする画像表示システム。
In any one of Claims 1 thru | or 3,
The first and second pixel blocks include the imaging pixels arranged in a matrix, a drive circuit, and a data conversion circuit,
The imaging pixel includes a photoelectric conversion element and a first transistor using an oxide semiconductor as a semiconductor,
The drive circuit includes a second transistor having silicon as an active layer or an active region,
The data conversion circuit includes a third transistor having silicon as an active layer or an active region,
The photoelectric conversion element has a region overlapping with the first transistor,
The image display system, wherein the photoelectric conversion element has a region overlapping with the second transistor or the third transistor.
請求項1乃至4のいずれか一項において、
前記第1および第2の表示領域は、マトリクス状に配置された前記表示用画素と、駆動回路と、を有し、
前記表示用画素は、酸化物半導体を半導体層とする第4のトランジスタを有することを特徴とする画像表示システム。
In any one of Claims 1 thru | or 4,
The first and second display areas include the display pixels arranged in a matrix and a drive circuit,
The display pixel includes a fourth transistor having an oxide semiconductor as a semiconductor layer.
請求項1乃至5のいずれか一項において、
前記表示領域は可撓性を有することを特徴とする画像表示システム。
In any one of Claims 1 thru | or 5,
The image display system, wherein the display area has flexibility.
請求項4乃至6のいずれか一項において、
前記酸化物半導体は、インジウムと、亜鉛と、M(Mはアルミニウム、チタン、ガリウム、ゲルマニウム、イットリウム、ジルコニウム、ランタン、セリウム、スズ、ネオジムまたはハフニウム)と、を有することを特徴とする画像表示システム。
In any one of Claims 4 thru | or 6,
The oxide semiconductor includes indium, zinc, and M (M is aluminum, titanium, gallium, germanium, yttrium, zirconium, lanthanum, cerium, tin, neodymium, or hafnium). .
請求項1乃至7のいずれか一項に記載の画像表示システムと、
送信機と、
受信機と、
を有することを特徴とする電子機器。
An image display system according to any one of claims 1 to 7,
A transmitter,
A receiver,
An electronic device comprising:
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020075031A1 (en) * 2018-10-11 2020-04-16 株式会社半導体エネルギー研究所 Imaging device and electronic apparatus
CN114038376A (en) * 2021-11-25 2022-02-11 武汉华星光电半导体显示技术有限公司 Display panel driving method and display device
WO2022196068A1 (en) * 2021-03-15 2022-09-22 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 Event detecting device

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020075031A1 (en) * 2018-10-11 2020-04-16 株式会社半導体エネルギー研究所 Imaging device and electronic apparatus
CN112840639A (en) * 2018-10-11 2021-05-25 株式会社半导体能源研究所 Imaging device and electronic apparatus
JPWO2020075031A1 (en) * 2018-10-11 2021-10-14 株式会社半導体エネルギー研究所 Imaging equipment and electronic equipment
US11595594B2 (en) 2018-10-11 2023-02-28 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Imaging apparatus and electronic device
JP7396995B2 (en) 2018-10-11 2023-12-12 株式会社半導体エネルギー研究所 Imaging devices and electronic equipment
WO2022196068A1 (en) * 2021-03-15 2022-09-22 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 Event detecting device
CN114038376A (en) * 2021-11-25 2022-02-11 武汉华星光电半导体显示技术有限公司 Display panel driving method and display device
CN114038376B (en) * 2021-11-25 2024-02-06 武汉华星光电半导体显示技术有限公司 Driving method of display panel and display device

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