JP2018136491A - Image display system and electronic apparatus - Google Patents
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Abstract
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,
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.
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.
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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。
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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/cm3以下、好ましくは1×1015/cm3以下、さらに好ましくは1×1013/cm3以下、より好ましくは1×1011/cm3以下、さらに好ましくは1×1010/cm3未満であり、1×10−9/cm3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/cm3以下、好ましくは2×1017atoms/cm3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/cm3以下、好ましくは2×1016atoms/cm3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/cm3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、InX2ZnY2OZ2(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、GaX4ZnY4OZ4(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InX2ZnY2OZ2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、InX2ZnY2OZ2、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、InGaO3(ZnO)m1(m1は自然数)、またはIn(1+x0)Ga(1−x0)O3(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、InX2ZnY2OZ2、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、InX2ZnY2OZ2、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、InX2ZnY2OZ2、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、InX2ZnY2OZ2、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、InX2ZnY2OZ2、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、InX2ZnY2OZ2、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、InX2ZnY2OZ2、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、InX2ZnY2OZ2、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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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、Gd2O2S:Tb、Gd2O2S:Pr、Gd2O2S:Eu、BaFCl:Eu、NaI、CsI、CaF2、BaF2、CeF3、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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
<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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
トランジスタM1は、データD1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D1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T1からT3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D1を容量素子CsLCに書き込む動作を行う。この動作は、期間T1からT3までで同じデータD1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T1で表し、その中でデータの書き込み期間を期間TW、データの保持期間を期間TRETで表す。IDS駆動モードは、期間TWでゲート線GLに走査信号を与え、信号線SLのデータD1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D1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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
Claims (8)
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.
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.
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:
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.
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.
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.
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). .
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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