JP2018205557A - 表示装置、及び表示装置の駆動方法 - Google Patents

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舜平 山崎
洋介 塚本
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洋介 塚本
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圭 高橋
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Abstract

【課題】外光によらず明瞭な表示を行うことのできる表示装置を提供する。【解決手段】表示装置は、画素部と、発光装置と、を有する。画素部は、表示面側に光を反射する複数の第1の表示素子と、表示面側に光を発する複数の第2の表示素子と、を有する。発光装置は、画素部よりも表示面側に位置し、且つ、第1の表示素子に光を照射する機能を有し、且つ、導光部と、それぞれ異なる色の光を発する第1の発光素子、第2の発光素子、及び第3の発光素子を有する。第1の発光素子、第2の発光素子、及び第3の発光素子は、それぞれ導光部の側面に光を照射可能に配置される。また表示装置は、第1の表示素子及び第2の表示素子の少なくとも一方により画像を表示する機能を有する。【選択図】図2

Description

本発明の一態様は、表示装置に関する。本発明の一態様は、表示装置の駆動方法に関する。
なお、本発明の一態様は、上記の技術分野に限定されない。本明細書等で開示する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、発光装置、蓄電装置、記憶装置、電子機器、照明装置、入力装置、入出力装置、それらの駆動方法、又はそれらの製造方法、を一例として挙げることができる。
なお、本明細書等において、半導体装置とは、半導体特性を利用することで機能しうる装置全般を指す。トランジスタ、半導体回路、演算装置、記憶装置等は半導体装置の一態様である。また、撮像装置、電気光学装置、発電装置(薄膜太陽電池、有機薄膜太陽電池等を含む)、及び電子機器は半導体装置を有している場合がある。
表示装置の一つに、液晶素子を備える液晶表示装置がある。例えば、画素電極をマトリクス状に配置し、画素電極の各々に接続するスイッチング素子としてトランジスタを用いたアクティブマトリクス型の液晶表示装置が実用化されている。
また、画素電極の各々に接続するスイッチング素子として、金属酸化物をチャネル形成領域とするトランジスタを用いるアクティブマトリクス型の液晶表示装置が知られている(特許文献1及び特許文献2)。
アクティブマトリクス型の液晶表示装置には、大きく分けて透過型と反射型の二種類のタイプが知られている。
透過型の液晶表示装置は、冷陰極蛍光ランプやLED(Light Emitting Diode)などのバックライトを用い、液晶の光学変調作用を利用して、バックライトからの光が液晶を透過して液晶表示装置外部に出力される状態と、出力されない状態とを選択し、明と暗の表示を行わせ、さらにそれらを組み合わせることで、画像表示を行うものである。
また、反射型の液晶表示装置は、液晶の光学変調作用を利用して、外光、即ち入射光が画素電極で反射して装置外部に出力される状態と、入射光が装置外部に出力されない状態とを選択し、明と暗の表示を行わせ、さらにそれらを組み合わせることで、画像表示を行うものである。反射型の液晶表示装置は、透過型の液晶表示装置と比較して、バックライトを使用しないため、消費電力が少ないといった長所を有する。
例えば、特許文献3には、LED光源を対向基板の側面に配置し、暗いところでも表示を見ることのできる反射型液晶パネルが開示されている。
特開2007−123861号公報 特開2007−96055号公報 特開2000−81848号公報
反射型の表示装置は、外光の強い場所では低消費電力で明るい表示ができるが、一方で外光の弱い場所では表示が暗くなってしまうといった問題があった。また、反射型の表示装置は、外光のスペクトルに応じて、色再現性が変化してしまうといった問題があった。
本発明の一態様は、外光によらず明瞭な表示を行うことのできる表示装置を提供することを課題の一とする。または、消費電力を低減できる表示装置を提供することを課題の一とする。または、表示するコンテンツに応じて、表示装置を切り替えることのできる表示装置を提供することを課題の一とする。または、消費電力を低減可能な表示方法を選択可能な表示装置を提供することを課題の一とする。
なお、これらの課題の記載は、他の課題の存在を妨げるものではない。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抽出することが可能である。
本発明の一態様は、画素部と、発光装置と、を有する表示装置である。画素部は、表示面側に光を反射する複数の第1の表示素子と、表示面側に光を発する複数の第2の表示素子と、を有する。発光装置は、画素部よりも表示面側に位置し、且つ、第1の表示素子に光を照射する機能を有する。また発光装置は、導光部と、それぞれ異なる色の光を発する第1の発光素子、第2の発光素子、及び第3の発光素子を有する。第1の発光素子、第2の発光素子、及び第3の発光素子は、それぞれ導光部の側面に光を照射可能に配置される。また表示装置は、第1の表示素子及び第2の表示素子の少なくとも一方により画像を表示する機能を有する。
また、上記において、第1の表示素子は、反射型の液晶素子であり、第2の表示素子は、有機エレクトロルミネセンス素子であることが好ましい。
また、上記において、第1の発光素子、第2の発光素子、及び第3の発光素子は、それぞれ発光ダイオードを含むことが好ましい。
また、上記において、第1の発光素子、第2の発光素子、及び第3の発光素子は、それぞれ発光スペクトルの半値全幅が30nm以下であることが好ましい。
また、上記において、第1の発光素子の発光スペクトルのピーク波長は、620nm以上650nm以下の範囲内に位置することが好ましい。また第2の発光素子の発光スペクトルのピーク波長は、515nm以上540nm以下の範囲内に位置することが好ましい。また、第3の発光素子の発光スペクトルのピーク波長は、445nm以上480nm以下の範囲内に位置することが好ましい。
また、上記において、複数の第1の表示素子には、第1の発光素子が発する光を反射する第1の素子、第2の発光素子が発する光を反射する第2の素子、及び第3の発光素子が発する光を反射する第3の素子が混在して含まれることが好ましい。
または、上記において、第1の表示素子は、第1の発光素子が発する光、第2の発光素子が発する光、及び第3の発光素子が発する光を反射することが好ましい。
このとき、第1のモードと、第2のモードとを切り替える機能を有する制御部を有することが好ましい。ここで、第1のモードは、1フレーム期間中に、第1の発光素子、第2の発光素子、及び第3の発光素子を順次点灯させて、第1の表示装置によりカラー表示を行う表示モードである。また、第2のモードは、1フレーム期間中に、第1の発光素子、第2の発光素子、及び第3の発光素子を同時に点灯させて、第1の表示装置により単色表示を行う表示モードである。
また、上記において、発光装置よりも表示面側に、タッチセンサを有することが好ましい。または、発光装置の導光部が、タッチセンサを構成する電極を有することが好ましい。
また、本発明の他の一態様は、画素部と、発光装置と、を有する表示装置の駆動方法である。画素部は、光を反射する第1の表示素子と、光を発する第2の表示素子と、を有する。発光装置は、表示面側から第1の表示素子に光を照射する機能を有する。発光装置は、第1の発光素子、第2の発光素子及び第3の発光素子を有する。そして、1フレーム期間中に、第1の発光素子、第2の発光素子、及び第3の発光素子を同時に点灯させて表示を行う第1の表示モードと、1フレーム期間中に、第1の発光素子、第2の発光素子、及び第3の発光素子を消灯させて表示を行う第2の表示モードと、を切り替える。
また、上記第1の表示モード及び第2の表示モードの少なくとも一方において、第2の表示素子を発光させて表示を行う第3の表示モードと、第2の表示素子を消灯させて表示を行う第4の表示モードと、を切り替えることが好ましい。
また、本発明の他の一態様は、画素部と、発光装置と、を有する表示装置の駆動方法である。ここで画素部は、光を反射する第1の表示素子と、光を発する第2の表示素子と、を有する。また発光装置は、表示面側から第1の表示素子に光を照射する機能を有する。また発光装置は、第1の発光素子、第2の発光素子及び第3の発光素子を有する。そして、1フレーム期間中に、第1の発光素子、第2の発光素子、及び第3の発光素子を順次点灯させてカラー表示を行う第5の表示モードと、1フレーム期間中に、第1の発光素子、第2の発光素子、及び第3の発光素子を同時に点灯させて表示を行う第6の表示モードと、1フレーム期間中に、第1の発光素子、第2の発光素子、及び第3の発光素子を消灯させて表示を行う第7の表示モードと、を切り替える。
また、上記第5の表示モード、第6の表示モード、及び第7の表示モードの少なくとも一において、第2の表示素子を発光させて表示を行う第8の表示モードと、第2の表示素子を消灯させて表示を行う第9の表示モードと、を切り替えることが好ましい。
本発明の一態様によれば、外光によらず明瞭な表示を行うことのできる表示装置を提供できる。または、消費電力を低減できる表示装置を提供できる。または、表示するコンテンツに応じて、表示装置を切り替えることのできる表示装置を提供できる。または、消費電力を低減可能な表示方法を選択可能な表示装置を提供できる。
なお、これらの効果の記載は、他の効果の存在を妨げるものではない。なお、本発明の一態様は、必ずしも、これらの効果の全てを有する必要はない。なお、これら以外の効果は、明細書、図面、請求項などの記載から抽出することが可能である。
表示装置の構成例。 表示装置の構成例及び発光素子の発光スペクトル。 表示装置の構成例。 表示装置の駆動方法にかかるタイミングチャート。 表示装置の構成例。 表示装置の構成例。 表示装置の駆動方法にかかるタイミングチャート。 表示装置の駆動方法にかかるタイミングチャート。 表示装置の構成例。 表示装置の構成例。 表示装置の構成例。 表示装置の構成例。 表示装置の構成例。 タッチパネルの構成例。 タッチパネルの構成例。 電子機器の構成例。 電子機器の構成例。 電子機器の構成例。
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、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は以下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、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を異なる図面間で共通して用い、その繰り返しの説明は省略する。また、同様の機能を指す場合には、ハッチパターンを同じくし、特に符号を付さない場合がある。
なお、本明細書で説明する各図において、各構成の大きさ、層の厚さ、または領域は、明瞭化のために誇張されている場合がある。よって、必ずしもそのスケールに限定されない。
なお、本明細書等における「第1」、「第2」等の序数詞は、構成要素の混同を避けるために付すものであり、数的に限定するものではない。
トランジスタは半導体素子の一種であり、電流や電圧の増幅や、導通または非導通を制御するスイッチング動作などを実現することができる。本明細書におけるトランジスタは、IGFET(Insulated Gate Field Effect Transistor)や薄膜トランジスタ(TFT:Thin Film Transistor)を含む。
なお、以下では「上」、「下」などの向きを示す表現は、基本的には図面の向きと合わせて用いるものとする。しかしながら、説明を容易にするためなどの目的で、明細書中の「上」または「下」が意味する向きが、図面とは一致しない場合がある。一例としては、積層体等の積層順(または形成順)などを説明する場合に、図面において当該積層体が設けられる側の面(被形成面、支持面、接着面、平坦面など)が当該積層体よりも上側に位置していても、その向きを下、これとは反対の向きを上、などと表現する場合がある。
本明細書等において、表示装置の一態様である表示パネルは表示面に画像等を表示(出力)する機能を有するものである。したがって表示パネルは出力装置の一態様である。
また、本明細書等では、表示パネルの基板に、例えばFPC(Flexible Printed Circuit)もしくはTCP(Tape Carrier Package)などのコネクターが取り付けられたもの、または基板にCOG(Chip On Glass)方式等によりICが実装されたものを、表示パネルモジュール、表示モジュール、または単に表示パネルなどと呼ぶ場合がある。
また、本明細書等において、タッチセンサは指やスタイラスなどの被検知体が触れる、押圧する、または近づくことなどを検出する機能を有するものである。またその位置情報を検知する機能を有していてもよい。したがってタッチセンサは入力装置の一態様である。例えばタッチセンサは1以上のセンサ素子を有する構成とすることができる。
また、本明細書等では、タッチセンサを有する基板を、タッチセンサパネル、または単にタッチセンサなどと呼ぶ場合がある。また、本明細書等では、タッチセンサパネルの基板に、例えばFPCもしくはTCPなどのコネクターが取り付けられたもの、または基板にCOG方式等によりICが実装されたものを、タッチセンサパネルモジュール、タッチセンサモジュール、センサモジュール、または単にタッチセンサなどと呼ぶ場合がある。
なお、本明細書等において、表示装置の一態様であるタッチパネルは表示面に画像等を表示(出力)する機能と、表示面に指やスタイラスなどの被検知体が触れる、押圧する、または近づくことなどを検出するタッチセンサとしての機能と、を有する。したがってタッチパネルは入出力装置の一態様である。
タッチパネルは、例えばタッチセンサ付き表示パネル(または表示装置)、タッチセンサ機能つき表示パネル(または表示装置)とも呼ぶことができる。
タッチパネルは、表示パネルとタッチセンサパネルとを有する構成とすることもできる。または、表示パネルの内部または表面にタッチセンサとしての機能を有する構成とすることもできる。
また、本明細書等では、タッチパネルの基板に、例えばFPCもしくはTCPなどのコネクターが取り付けられたもの、または基板にCOG方式等によりICが実装されたものを、タッチパネルモジュール、表示モジュール、または単にタッチパネルなどと呼ぶ場合がある。
(実施の形態1)
本実施の形態では、本発明の一態様の表示装置の構成例と、その駆動方法の一例について説明する。
本発明の一態様は、画素部を有する表示パネルと、表示パネルの画素部に光を供給する発光装置と、を有する表示装置である。また表示装置は、画素部及び発光装置を駆動する制御部を含んでいてもよい。
画素部は、マトリクス状に配置された複数の画素を有する。画素は、可視光を反射する第1の表示素子と、可視光を発する第2の表示素子と、を有する構成とすることができる。
第1の表示素子には、外光を反射して表示する素子を用いることができる。このような素子は、光源を持たないため、表示の際の消費電力を極めて小さくすることが可能となる。
第1の表示素子としては、代表的には反射型の液晶素子を用いることができる。または、表示素子として、シャッター方式のMEMS(Micro Electro Mechanical Systems)素子、光干渉方式のMEMS素子の他、マイクロカプセル素子、電気泳動素子、エレクトロウェッティング素子、エレクトロフルイディック素子、エレクトロクロミック素子、若しくは電子粉流体(登録商標)を適用した素子などを用いることができる。
第2の表示素子としては、光源を有し、その光源からの光を利用して表示する素子を用いることができる。特に、電界を印加することにより発光性の物質から発光を取り出すことのできる、電界発光素子を用いることが好ましい。中でも、発光性の物質に有機化合物を用いた有機電界発光素子(有機エレクトロルミネセンス素子)を用いることが好ましい。このような発光素子が射出する光は、その輝度や色度が外光に左右されることがないため、色再現性が高く(色域が広く)、且つコントラストの高い、つまり鮮やかな表示を行うことができる。また、このような発光素子は応答速度が高く、動画を表示したときの残像が生じにくいため、滑らかな動画表示を行うことができる。
第2の表示素子としては、代表的にはOLED(Organic Light Emitting Diodeともいう)を用いることができる。そのほか、LED(Light Emitting Diode)、QLED(Quantum−dot Light Emitting Diode)、半導体レーザなどの自発光性の発光素子を用いることができる。または、第2の表示素子として、光源であるバックライトと、バックライトからの光の透過光の光量を制御する透過型の液晶素子とを組み合わせたものを用いてもよい。バックライトとしては、LEDを光源としたエッジライト型のバックライトを用いると、表示装置の薄型化が容易となるため好ましい。
発光装置は第1の表示素子よりも表示面側に配置される。発光装置は第1の表示素子に光を照射する機能を有する。発光装置は、第1の表示素子の上方側に配置されることから、フロントライトとも呼ぶことができる。または、発光装置は、発光素子の配置される位置から、サイドライトとも呼ぶことができる。
ここで、発光装置は、板状またはシート状の導光部(導光板ともいう)と、異なる色の光を呈する複数の発光素子と、を有する。これら発光素子は、それぞれ導光部の側面近傍に配置され、導光部側面から内部へ光を発することができる。導光部は光路を変更する機構(光取り出し機構ともいう)を有しており、これにより、発光装置は表示パネルの画素部に光を均一に照射することができる。
ここで、発光装置は、赤色(R)、緑色(G)、青色(B)の3色の発光素子を有することが好ましい。特に、これら発光素子として発光ダイオード(LED:Light Emitting Diode)を用いることが好ましい。
さらに、発光素子は、その発光スペクトルの半値全幅(FWHM:Full Width at Half Maximum)が、50nm以下、好ましくは40nm以下、より好ましくは30nm以下、さらに好ましくは20nm以下である、極めて色純度の高い発光素子であることが好ましい。なお、発光スペクトルの半値全幅は、小さければ小さいほどよいが、例えば1nm以上とすることができる。これにより、カラー表示を行う際に、色再現性が高い鮮やかな表示を行うことができる。
また、赤色の発光素子は、発光スペクトルのピーク波長が、620nm以上650nm以下の範囲内に位置する素子を用いることが好ましい。また、緑色の発光素子は、発光スペクトルのピーク波長が、515nm以上540nm以下の範囲内に位置する素子を用いることが好ましい。青色の発光素子は、発光スペクトルのピーク波長が、445nm以上480nm以下の範囲内に位置する素子を用いることが好ましい。
表示装置は、表示する画像(コンテンツ)や、外光の強度及び色度に応じて、異なるモードで表示することができる。例えば、これらモードの切り替えは、表示装置が有する制御部により制御することができる。
表示装置は、第1の表示素子のみで画像を表示する表示モードと、第2の表示素子のみで画像を表示する表示モードと、第1の表示素子及び第2の表示素子の両方により画像を表示する表示モードと、を切り替えることができる。
さらに第1の表示素子を用いた表示モードのとき、発光装置を駆動して発光素子からの光を第1の表示素子で反射することにより画像を表示する表示モードと、発光装置を駆動せずに、すなわち発光素子を点灯させずに、外光のみを第1の表示素子で反射することにより画像を表示する表示モードと、を切り替えることができる。
第2の表示素子を用いた表示は、外光の影響を受けにくいため、鮮やかなカラー画像を表示することができる。また応答性が高いため滑らかな動画表示を行うことができる。
第1の表示素子を用いた表示は、外光を利用することができるため消費電力を抑えた表示を行うことができる。また、第1の表示素子を用いて静止画を表示する際、フレーム周波数を低くして書き換え頻度を少なくした駆動方法を用いることができる。これにより、第2の表示素子を用いた表示に比べて電力消費を抑えることができる。
また、発光装置を用いることで、外光の強度や色度が十分でない場合であっても、鮮やかな表示を実現することができる。
なお、発光装置として3色の発光素子を有する例を示したが、これに替えて白色光を呈する発光素子を用いた構成としてもよい。白色光を呈する発光素子として、例えば青色またはこれより短波長の光を呈するLEDと、蛍光体とを有する発光素子を用いることができる。白色光を呈する発光素子を用いることで、3色の発光素子を用いる場合に比べて消費電力を低減することができる。
例えば静止画を表示する場合などでは、第2の表示素子を駆動して鮮やかな静止画を表示する場合に比べ、フレーム周波数を抑えた駆動方法を用いて第1の表示素子と発光素子の両方を駆動して表示する方が、消費電力を抑えられる場合もある。
ここで、低速のフレーム周波数で動作する駆動方法を、アイドリング・ストップ(IDS)駆動と呼ぶことができる。アイドリング・ストップ(IDS)駆動とは、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。
極めてフレーム周波数の小さいアイドリング・ストップ駆動は、画素部が有するトランジスタに、酸化物半導体が適用されたトランジスタを用いることで実現することができる。チャネルが形成される半導体層に酸化物半導体が適用されたトランジスタは、非導通状態時のリーク電流(オフ電流)が極めて低いため、トランジスタを非導通状態とすることで画素に書き込まれた電位を長時間に亘って保持することができる。
画素部は、それぞれ赤色の光、緑色の光、及び青色の光を反射する表示素子のうちいずれか1つを第1の表示素子として備える画素が、マトリクス状に配置された構成とすることができる。このとき、発光装置が有する3色の発光素子を同時に発光させ、白色光を表示パネルに入射させることで、第1の表示素子を用いて鮮やかなカラー表示を行うことができる。
または、赤色の光、緑色の光、及び青色の光の全てを反射する第1の表示素子が、マトリクス状に配置された構成としてもよい。このとき、継時加法混色法に基づいてカラー表示を行うことができる。すなわち、3色の発光素子を順次点灯させるとともに、これと同期させて第1の表示素子を駆動する。このような駆動方法は、フィールドシーケンシャル駆動とも呼ぶことができる。このような構成とすることで、第1の表示素子の有効反射面積を大きくできるため、外光を用いてより明るい表示を行うことができる。また発光装置を用いる場合には、低い輝度でも明るい表示が可能なため、消費電力を低減できる。
またこのとき、発光装置の3色の発光素子を同時に点灯すること、または発光装置を駆動させないことで、第1の表示素子を用いてモノクローム(単色)表示を行うこともできる。例えば発光素子として赤色(R)、緑色(G)、青色(B)の3色の発光素子を用いた場合には、白黒(無彩色)のモノクロームの表示を行うことができる。なお、いずれか1つの発光素子または2つの発光素子を点灯させて表示を行ってもよい。この時の表示は、点灯する発光素子の光の色(2つの発光素子を点灯させる場合には、これらの混色)での、有彩色のモノクローム(単色)表示となる。
例えば、第1の表示素子によるモノクロームの静止画表示により文書情報を表示し、第2の表示素子によるカラー表示により、ある部分のみをカラー表示させる、といった表示方法を用いることができる。
このように本発明の一態様の表示装置は、表示するコンテンツや外光の強度及び色度等に応じて、様々な表示モードを選択することができる。例えば鮮やかなカラー表示、滑らかな動画表示、外光のみを利用した自然な反射表示、消費電力を極限まで抑えた静止画表示など、状況に応じて最適な表示モードを選択することができる。
以下では、より具体的な例について図面を参照して説明する。
[構成例1]
〔表示装置の構成例1〕
図1に表示装置10の斜視概略図を示す。表示装置10は、表示パネル20と、発光装置40と、偏光板51と、を有する。
表示パネル20は、基板21と基板31とが貼り合わされた構成を有する。図1では、表示面側に位置する基板31を破線で示している。
表示パネル20は、表示部32、回路34、配線35等を有する。また図1では、基板21上にIC37とFPC36が実装されている例を示している。そのため、図1に表示装置10は、表示モジュールとも呼ぶことができる。
回路34は、例えば走査線駆動回路として機能する回路を用いることができる。配線35は、表示部32や回路34に信号や電力を供給する機能を有する。当該信号や電力は、外部からFPC36を介して配線35に入力される、またはIC37から配線35に入力される。
また図1では、COG(Chip On Glass)方式等により、基板21にIC37が設けられている例を示している。IC37は、例えば信号線駆動回路などとしての機能を有するICを適用できる。なお表示パネル20が信号線駆動回路として機能する回路を備える場合や、信号線駆動回路として機能する回路を外部に設け、FPC36を介して表示パネル20を駆動するための信号を入力する場合などでは、IC37を設けない構成としてもよい。また、IC37を、COF(Chip On Film)方式等により、FPC36に実装してもよい。
図1には、表示部32の一部の拡大図を示している。表示部32には、複数の画素23がマトリクス状に配置されている。1つの画素23には、3つの反射型の表示素子(表示素子70R、表示素子70G、表示素子70B)と、3つの発光型の表示素子(表示素子80R、表示素子80G、表示素子80B)が設けられている。例えば、表示素子70Rは赤色の光を反射する素子であり、表示素子70Gは緑色の光を反射する素子であり、表示素子70Bは青色の光を反射する素子である。また例えば、表示素子80Rは赤色の光を発する素子であり、表示素子80Gは緑色の光を発する素子であり、表示素子80Bは青色の光を発する素子である。
なお以下では、表示素子70R、表示素子70G、及び表示素子70Bを区別しない場合、またはこれらをまとめて、表示素子70と呼ぶことがある。同様に、表示素子80R、表示素子80G、及び表示素子80Bを区別しない場合、またはこれらをまとめて、表示素子80と呼ぶことがある。
表示パネル20は、画素23に設けられる3つの反射型の表示素子70、及び3つの発光型の表示素子80を、それぞれ独立に駆動させることができる。したがって、表示部32は、3つの反射型の表示素子70のみを駆動することでカラー表示を行うことができる。また表示部32は、3つの発光型の表示素子80のみを駆動することでカラー表示を行うことができる。また表示部32は、3つの反射型の表示素子70と、3つの発光型の表示素子80の両方を駆動することでカラー表示を行うことができる。
発光装置40は、導光板41と、複数の発光素子42R、複数の発光素子42G及び複数の発光素子42Bを有する。導光板41は可視光を透過する機能を有する。また導光板41は光取り出し機構を有し、導波光を表示パネル20側に均一に射出する機能を有する。発光素子42R、発光素子42G、及び発光素子42Bはそれぞれ、導光板41の側面に沿って配置され、導光板41の側面から内部に光を照射する機能を有する。例えば、発光素子42Rは赤色の光を発する発光素子であり、発光素子42Gは緑色の光を発する発光素子であり、発光素子42Bは青色の光を発する発光素子である。なお、発光素子42R、発光素子42G及び発光素子42Bは、導光板41の2以上の辺に沿って設けられていてもよい。
偏光板51は、発光装置40と表示パネル20の間に位置する。偏光板51としては円偏光板を好適に用いることができる。円偏光板としては、例えば直線偏光板と1/4波長位相差板を積層したものを用いることができる。これにより、表示パネル20の意図しない外光反射を抑制することができる。
なお、図示しないが、表示パネル20と偏光板51の間、または偏光板51と発光装置40の間の少なくとも一方に、光を拡散させる拡散板を設けてもよい。拡散板を設けることで、よりムラのない良好な表示が実現できる。また、表示される画像のぎらつきを抑えることができる。
また、図示しないが、発光装置40よりも表示面側にタッチセンサパネルを配置してもよい。このとき、表示装置10はタッチパネル、またはタッチパネルモジュールとも呼ぶことができる。タッチセンサパネルに適用できるタッチセンサとしては、静電容量方式、抵抗膜方式、表面弾性波方式、赤外線方式、光学方式、感圧方式など様々な方式を用いることができる。特に、静電容量方式のタッチセンサを有するタッチセンサパネルを用いることが好ましい。
また、発光装置40がタッチパネルとしての機能を有していてもよい。例えば導光板41にタッチセンサの電極を設けることで、発光装置40にタッチセンサとしての機能を付加することができる。このとき、導光板41を導波した光がタッチセンサの電極により散乱され、表示パネル20側に射出されるように、タッチセンサの電極を光取り出し機構の一つとして機能させることもできる。
タッチセンサの電極として、可視光を透過する導電膜を用いることができる。または、金属または合金を含む導電膜を視認されない程度に極めて細く加工したメッシュ状の電極(メタルメッシュとも呼ぶ)や、金属または合金を含むナノワイヤを用いた電極などを用いてもよい。
〔表示に用いる光について〕
続いて、表示装置10が表示に用いることのできる光について説明する。
図2(A)は、表示装置10を模式的に示した図である。図2(A)には、1つの画素23と、偏光板51と、発光装置40を示している。図2(A)には画素23として、表示素子70R、表示素子70G、表示素子70B、表示素子80R、表示素子80G、表示素子80Bを示している。
発光装置40において、導光板41の側面に配置された発光素子42R、発光素子42G、及び発光素子42Bから発せられた光が導光板41に入射される。導光板41の内部を導波する導波光44は、図示しない光取り出し機構により、画素23側に光が取り出される。
表示装置10は、3種類の光(光L1、光L2、及び光L3)のうち、少なくとも1つを用いて画像を表示することができる。
光L1は、赤色の光R1、緑色の光G1、及び青色の光B1の少なくとも一を含む。光R1、光G1、及び光B1は、それぞれ発光装置40から入射され、偏光板51を透過した光のうち、表示素子70R、表示素子70G、または表示素子70Bで反射され、再度偏光板51を透過して外部に射出される光である。
光L2は、赤色の光R2、緑色の光G2、及び青色の光B2の少なくとも一を含む。光R2、光G2、及び光B2は、それぞれ表示素子80R、表示素子80G、または表示素子80Bから射出された光のうち、偏光板51を透過して外部に射出される光である。
光L3は、赤色の光R3、緑色の光G3、及び青色の光B3の少なくとも一を含む。光R3、光G3、及び光B3は、それぞれ外部から入射され、偏光板51を透過した光のうち、表示素子70R、表示素子70G、または表示素子70Bで反射され、再度偏光板51を透過して外部に射出される光である。
光L1または光L2を用いることで、外光の強度や色度によらず、鮮やかなカラー表示を行うことができる。一方、外光を利用した光L3を用いることで、低い消費電力で表示を行うことができる。
〔発光装置の発光素子について〕
ここで、発光素子42R、発光素子42G、及び発光素子42Bには、発光ダイオード(LED:Light Emitting Diode)を用いることが好ましい。
図2(B)に、発光素子42R、発光素子42G、及び発光素子42Bの発光スペクトルの一例を示す。図2(B)では、各発光素子が発する光を、測定器で観測したときの照度を規格化し、ピーク強度を揃えたものを模式的に示している。図2(B)において、縦軸は規格化照度であり、横軸は波長である。
図2(B)に示すように、赤色の発光素子42Rは、発光スペクトルのピーク波長が、620nm以上650nm以下の範囲内に位置する素子を用いることが好ましい。また、緑色の発光素子42Gは、発光スペクトルのピーク波長が、515nm以上540nm以下の範囲内に位置する素子を用いることが好ましい。青色の発光素子42Bは、発光スペクトルのピーク波長が、445nm以上480nm以下の範囲内に位置する素子を用いることが好ましい。なお図2(B)には、縦方向に延びる一点鎖線を用いて、上記好ましい波長の範囲を示している。
さらに、発光素子42R、発光素子42G、及び発光素子42Bは、その発光スペクトルの半値全幅(FWHM)が、50nm以下、好ましくは40nm以下、より好ましくは30nm以下、さらに好ましくは20nm以下である、極めて色純度の高い発光素子であることが好ましい。なお、各発光素子の発光スペクトルの半値全幅は、小さければ小さいほどよいが、例えば1nm以上とすることができる。なお、図2(B)に示す横方向に延びる一点鎖線は、各スペクトルのピーク値の半値を通る線に相当する。
このような発光素子を用いることで、発光装置40を用いたカラー表示を行う際に、色再現性が高い鮮やかな表示を行うことができる。
また、発光素子42R、発光素子42G、及び発光素子42Bは、それぞれ独立に輝度を制御可能であることが好ましい。これにより、発光装置40が発する光の色調を変化させることができる。例えば、このような発光装置40を用いると、反射型の表示素子での外光を利用した表示を行う際、外光の色調が偏っている(すなわち、理想的な白色光でない)場合に、発光装置40が足りない色の光を発することで、反射型の表示素子に入射される光を理想的な白色光に近づけることができ、色再現性を高めることができる。
なお、ここでは発光装置40として3色の発光素子を有する例を示したが、これに替えて白色光を呈する発光素子を用いた構成としてもよい。白色光を呈する発光素子として、例えば青色またはこれより短波長の光を呈するLEDと、蛍光体とを有する発光素子を用いることができる。白色光を呈する発光素子を用いることで、3色の発光素子を用いる場合に比べて消費電力を低減することができる。
〔制御部等の周辺回路について〕
図3には、表示パネル20と発光装置40の駆動を制御する制御部50を含む表示装置10のブロック図を示している。表示装置10は、制御部50、コントローラ61、コントローラ64、駆動回路62等を有する。
制御部50は、発光装置40と表示パネル20のそれぞれの駆動を同期させて制御する機能を有する。
図3では、説明を容易にするため、図1で示した表示部32を、表示素子70を含む画素23aが複数配置された表示部32aと、表示素子80を含む画素23bが複数配置された表示部32bに分けて示している。実際には、表示部32aと表示部32bとが重なって1つの表示部32を構成する。
また、図3では、表示部32aにIC37aと回路34aが接続され、表示部32bにIC37bと回路34bが接続されている。IC37aとIC37bとはそれぞれソース線駆動回路として機能する。また回路34aと回路34bとはそれぞれゲート線駆動回路として機能する。なお、説明を容易にするためにIC37aとIC37bとを分けて明示しているが、これらは1つのICチップとして搭載されていてもよい。
制御部50は、発光装置40の各発光素子の発光の輝度やタイミングを制御するための信号をコントローラ61に出力することができる。コントローラ61は制御部50から入力された信号に応じてタイミング信号を生成し、駆動回路62に出力する。駆動回路62は、発光素子42R、発光素子42G、及び発光素子42Bの発光を制御する回路であり、コントローラ61から入力される信号に基づいて、各発光素子を発光させることができる。
また制御部50は、コントローラ64にビデオ信号や制御信号などを出力することができる。コントローラ64は、制御部50から入力された信号に基づいて、ソース線駆動回路として機能するIC37及びIC37bに出力するビデオ信号及びタイミング信号、ならびにゲート線駆動回路として機能する回路34a及び回路34bに出力するタイミング信号等を生成することができる。
制御部50は、演算処理を行うことのできるプロセッサとしての機能を有する。制御部50としては、例えば、演算回路、制御回路、メモリ回路、各種インターフェース等を有する構成を用いることができる。
制御部50としては、例えばCPU(Central Processing Unit)、DSP(Digital Signal Processor)、GPU(Graphics Processing Unit)等のプロセッサを用いることができる。また制御部50に、上記プロセッサをFPGA(Field Programmable Gate Array)やFPAA(Field Programmable Analog Array)といったPLD(Programmable Logic Device)によって実現した構成としてもよい。
プロセッサは、種々のプログラムからの命令を解釈し実行することで、各種のデータ処理やプログラム制御を行う。プロセッサにより実行しうるプログラムは、プロセッサが有するメモリ領域に格納されていてもよいし、別途設けられる記憶装置に格納されていてもよい。
また、制御部50を構成するプロセッサの一部が、ニューラルネットワークを構成していてもよい。例えば表示する画像情報と、外光の情報とをニューラルネットワークに入力することで、当該画像を表示させるのに最適なモードを指定する情報を出力する機能を有していてもよい。ニューラルネットワークは、回路により構成されていてもよいし、プログラムとして制御部50に読み出され、実行されてもよい。
また、ニューラルネットワークに用いる重み係数のデータは、データテーブルとして記憶部装置に格納することができる。当該重み係数を含むデータテーブルは、例えばコンピュータネットワークを介して最新のものに更新することができる。または、表示装置が適用される電子機器が学習機能を有し、重み係数を含むデータテーブルを更新可能な構成としてもよい。
表示部32aは、複数の画素23aがマトリクス状に配置されている。図3では、画素23aが表示素子70として液晶素子を有する例を示している。1つの表示素子70を有する画素23aは、副画素とも呼ぶことができる。画素23aは、表示素子70、トランジスタ71、容量素子73を有する。また画素23aには、IC37aと電気的に接続される配線75と、回路34aと電気的に接続される配線76とが、それぞれ接続される。配線75はソース信号線として機能し、配線76はゲート信号線として機能する。
表示部32bは、複数の画素23bがマトリクス状に配置されている。図3では、画素23bが表示素子80として、発光素子を有する例を示している。1つの表示素子80を有する画素23bは、副画素とも呼ぶことができる。画素23bは、表示素子80、トランジスタ81、トランジスタ82、容量素子84を有する。また画素23bには、IC37bと電気的に接続される配線85と、回路34bと電気的に接続される配線86とが、それぞれ接続される。配線85はソース信号線として機能し、配線86はゲート信号線として機能する。
このような構成とすることで、制御部50は発光装置40と、表示パネル20内の画素23aと、画素23bとをそれぞれ同期して駆動させることができる。
[表示装置の駆動モード1]
以下では、上記で例示した表示装置10の表示モード(駆動モード)について説明する。
制御部50は、表示するコンテンツの種類や、外光の状態、アプリケーションプログラムやユーザの要求などに応じて、様々な表示モードを切り替えることができる。
表1に、表示装置10で切り替えることのできる5つの表示モード(Display Mode)を示す。表示装置10は、表示モードA1乃至A5を切り替えて表示することができる。以下、表1の各表示モードの詳細について説明する。
表示装置10は、反射型の表示素子70(表1ではLCと表記)と、発光型の表示素子80(表1ではELと表記)と、発光装置40(表1ではFLと表記)と、をそれぞれ独立に、且つ同期させて駆動させることができる。そして表示装置10の各表示モードは、これらの駆動の組み合わせが異なる。
反射型の表示素子70を用いた表示モードは、大きく以下の2つ(モードL1−1、モードL1−2)に分けることができる。モードL1−1は、発光装置40を駆動させた状態(on)で、発光装置40から入射される光(または、これに加えて外光)を利用して表示するモードである。モードL1−2は、発光装置40を駆動させない状態(off)で、外光を利用して表示するモードである。
図4(A)、(B)に、モードL1−1及びモードL1−2での駆動方法にかかるタイミングチャートを示している。図4(A)、(B)では、上から表示部32aの書き込み期間、発光素子42Rの発光期間、発光素子42Gの発光期間、及び発光素子42Bの発光期間を示している。
なお、以降の図面等において表示部の画素へのデータの書き込み期間をwriteと表記し、書き込みを行わない休止期間をbreakと表記する。また、発光素子が発光する(点灯する)期間をon、発光しない(消灯している)期間をoffと表記する。
ここで、データの書き込み期間には、書き込んだデータを表示する期間が含まれるものとする。したがって、書き込み期間は表示期間とも読み替えることができる。また書き込みを行わない休止期間も、表示期間と読み替えることができる。
〔モードL1−1〕
モードL1−1では、動画表示を行う際に適した通常駆動と、静止画表示を行う際に適したアイドリング・ストップ駆動(IDS駆動)の2つを切り替えることができる。
例えば、制御部50は、反射型の表示素子70で表示するコンテンツに動画が含まれるか否かを判断し、動画が含まれる場合には通常駆動で、含まれない場合にはIDS駆動で反射型の表示素子70を動作させるように、コントローラ64に出力するタイミング信号等を生成することができる。
図4(A)には、通常駆動と、IDS駆動の2つを並べて明示している。ここで、通常駆動時におけるフレーム周波数fをF、IDS駆動時におけるフレーム周波数fをFとする。フレーム周波数Fは、30Hz以上480Hz以下とすることが好ましい。
また、フレーム周波数Fは、フレーム周波数Fよりも低い周波数とすることができる。具体的には、フレーム周波数を30Hz未満、好ましくは15Hz以下、より好ましくは5Hz以下、さらに好ましくは1Hz以下であって、1/60Hz(1分に1回の頻度)以上、1/300Hz(5分に1回の頻度)以上、または1/3600Hz(一時間に1回の頻度)以上とすることが好ましい。
モードL1−1では、通常駆動とIDS駆動の両方とも、1フレーム期間中に発光素子42R、発光素子42G、及び発光素子42Bを全て発光させる。これにより、外光の状態によらず鮮やかなカラー表示を行うことができる。
〔モードL1−2〕
モードL1−2も上記と同様に、通常駆動と、IDS駆動の2つを切り替えることができる。
図4(B)に示すように、モードL1−2では、通常駆動とIDS駆動の両方とも、1フレーム期間中に発光素子42R、発光素子42G、及び発光素子42Bの全てを発光させない(消灯する)状態で表示を行う。これにより、外光を利用した低消費電力な表示を行うことができる。
続いて、表1に示す各表示モードについて説明する。
〔表示モードA1〕
表示モードA1は、発光装置40からの光を利用した反射型の表示素子70による表示と、発光型の表示素子80による表示の両方を用いる表示モードである。これにより、外光の状態によらず最も鮮やかなカラー表示を行うことができる。表示モードA1では、発光装置40を用いた反射型の表示素子70で表現可能な色域と、発光型の表示素子80で表現可能な色域の両方を用いることができるため、従来のような一種類の表示素子を有する表示装置に比べて色再現性を向上させることができる。
〔表示モードA2〕
表示モードA2は、発光型の表示素子80を用いずに、発光装置40からの光を利用して反射型の表示素子70のみで表示する表示モードである。これにより、表示モードA1と比較して低い消費電力で、外光の状態に依存しないカラー表示を行うことができる。
〔表示モードA3〕
表示モードA3は、発光装置40を駆動せずに、外光を利用した反射型の表示素子70による表示と、発光型の表示素子80による表示の両方を用いる表示モードである。これにより、より低消費電力で、外光の状態に依存しないカラー表示を行うことができる。また発光型の表示素子80を用いるため、より滑らかな動画表示を実現できる。
〔表示モードA4〕
表示モードA4は、発光型の表示素子80を用いずに、且つ発光装置40を駆動せずに、外光を利用した反射型の表示素子70のみで表示する表示モードである。これにより、最も低消費電力な表示を行うことができる。
〔表示モードA5〕
表示モードA5は、反射型の表示素子70と発光装置40を用いずに、発光型の表示素子80のみで表示をする表示モードである。これにより、滑らかな動画表示と、鮮やかなカラー表示を行うことができる。
各モードの切り替えは、制御部50が表示する画像情報及び外光の情報に基づいて行うように、あらかじめ設定されていてもよい。または、使用者の入力操作等によって表示方法を切り替えてもよい。
以上が、表示装置の駆動モード1についての説明である。
[構成例2]
上記では、反射型の表示素子として、赤色(R)、緑色(G)、青色(B)の3色に対応した3種類の表示素子を設ける構成としたが、白色光を反射する反射型の表示素子を適用し、継時加法混色法に基づいたフィールドシーケンシャル駆動により、反射型の表示素子でカラー表示を行う構成としてもよい。
なお以下では、上記構成例1を援用できる部分については説明を省略し、主に相違点について説明を行う。
〔表示装置の構成例2〕
図5に、以下で例示する表示装置10aの斜視概略図を示す。表示装置10aは、上記構成例1で例示した表示装置10と比較して、表示部32の構成が異なる点で主に相違している。
表示部32に設けられる画素23は、1つの反射型の表示素子70Wと、3つの発光型の表示素子(表示素子80R、表示素子80G、表示素子80B)を有する。反射型の表示素子70Wは、少なくとも発光素子42Rが発する光の一部、発光素子42Gが発する光の一部、及び発光素子42Bが発する光の一部を反射することのできる反射型の表示素子である。表示素子70Wは、白色光を反射することのできる反射型の表示素子であることが好ましい。
〔表示に用いる光について〕
続いて、表示装置10aが表示に用いることのできる光について説明する。
図6は、表示装置10aを模式的に示した図である。図6には、1つの画素23と、偏光板51と、発光装置40を示している。図6には画素23として、表示素子70W、表示素子80R、表示素子80G、表示素子80Bを示している。
表示装置10aは、3種類の光(光L1、光L2、及び光L3)のうち、少なくとも1つを用いて画像を表示することができる。
光L1は、赤色の光R1、緑色の光B1、及び青色の光B1の少なくとも一を含む。光R1、光G1、及び光B1は、それぞれ発光装置40から入射され、偏光板51を透過した光のうち、表示素子70Wで反射され、再度偏光板51を透過して外部に射出される光である。
光L2は、赤色の光R2、緑色の光B2、及び青色の光B2の少なくとも一を含む。光R2、光G2、及び光B2は、それぞれ表示素子80R、表示素子80G、または表示素子80Bから射出された光のうち、偏光板51を透過して外部に射出される光である。
光L3は、外部から入射され、偏光板51を透過した光のうち、表示素子70Wで反射され、再度偏光板51を透過して外部に射出される光である。
図6に示す構成では、反射型の表示素子70Wが白色光を反射することができるため、図2(A)で示した構成と比較して、外部に射出される光L3の輝度を高めることができる。さらに、1つの画素に複数の反射型の表示素子を配置する必要がないため、表示素子70Wの有効表示面積を大きくできる。そのため、表示素子70Wを用いた場合に、より明るい表示をすることができる。
[表示装置の駆動モード2]
以下では、上記で例示した表示装置10aの表示モード(駆動モード)について説明する。
表2に、表示装置10aで切り替えることのできる7つの表示モードを示す。表示装置10aは、表示モードB1乃至B7を切り替えて表示することができる。以下、各表示モードの詳細について説明する。
反射型の表示素子70を用いた表示モードは、大きく以下の3つ(モードL2−1、モードL2−2、モードL2−3)に分けることができる。モードL2−1は、発光装置40を用いたフィールドシーケンシャル駆動(F.S drive)によりカラー表示を行うモードである。モードL2−2は、発光装置40を駆動させた状態(on)で、発光装置40から入射される光(または、これに加えて外光)を利用してモノクローム表示をするモードである。モードL2−3は、発光装置40を駆動させない状態(off)で、外光を利用してモノクローム表示をするモードである。
〔モードL2−1〕
図7(A)に、モードL2−1での駆動方法にかかるタイミングチャートを示している。図7(A)では、上から表示部32aの書き込み期間、発光素子42Rの発光期間、発光素子42Gの発光期間、及び発光素子42Bの発光期間を示している。
モードL2−1におけるフレーム周波数をFとする。1フレーム期間の長さは1/F秒となる。モードL2−1におけるフレーム周波数は、30Hz以上120Hz以下とすることが好ましい。
モードL2−1では、1フレーム期間を3分割し、それぞれの期間(1/3F秒)で、発光素子42R、発光素子42G、及び発光素子42Bを順次発光させる。また、表示部32aも同様に、1フレーム期間を3分割し、それぞれの期間にデータの書き込みがなされる。なお、分割されたフレームのうちの1つをサブフレームと呼ぶことができる。
これにより、継時加法混色法に基づいて鮮やかなカラー表示を行うことができる。また、滑らかな動画表示を行うことができる。なお、モードL2−1での駆動方法を、フィールドシーケンシャル駆動とも呼ぶことができる。
なお、発光素子42R、発光素子42G、及び発光素子42Bを発光させる順序やタイミングはこれに限られず、適宜変更してもよい。
〔モードL2−2〕
モードL2−2は、発光素子42R、発光素子42G、及び発光素子42Bのうち、1以上を点灯させた状態で、モノクロームの表示を行うモードである。ここでは、発光素子42R、発光素子42G、及び発光素子42Bの全てを点灯した状態で、白黒(無彩色)のモノクロームの表示を行う場合の例について説明する。
ここで、モードL2−2は、動画表示を行う際に適した通常駆動と、静止画表示を行う際に適したアイドリング・ストップ駆動(IDS駆動)の2つを切り替えることができる。
図7(B)には、通常駆動と、IDS駆動の2つを並べて明示している。ここで、通常駆動時におけるフレーム周波数fをF、IDS駆動時におけるフレーム周波数fをFとする。フレーム周波数Fは、モードL2−1におけるフレーム周波数Fと異なる周波数としてもよいが、同じ周波数とすることが好ましい。
また、フレーム周波数Fは、フレーム周波数Fよりも低い周波数とすることができる。具体的には、フレーム周波数を30Hz未満、好ましくは15Hz以下、より好ましくは5Hz以下、さらに好ましくは1Hz以下であって、1/60Hz(1分に1回の頻度)以上、1/300Hz(5分に1回の頻度)以上、または1/3600Hz(一時間に1回の頻度)以上とすることが好ましい。
モードL2−2では、1フレーム期間中、発光素子42R、発光素子42G、及び発光素子42Bを全て発光させる。また、表示部32aは、1フレーム期間を3分割し、その最初の1/3フレーム期間中にデータの書き込みを行うことが好ましい。これにより、表示部32aのデータの書き込み動作を、モードL2−1における書き込み動作と同様に行うことができる。より具体的には、モードL2−1とモードL2−2とで、タイミング信号を共通化することができるため、信号生成回路等の回路構成を簡略化できる。
また、表示部32aは、1フレーム期間内の、残りの2/3フレーム期間を休止期間とすることができる。このとき、コントローラ64、回路34a、及びIC37a等の動作を停止させることができる。さらにこのとき、パワーゲーティングの手法を用いてコントローラ64、回路34a、及びIC37a等への電源の供給を停止することが好ましい。これにより、これらの消費電力を1/3程度にまで低減することができる。
なお、表示部32aのデータの書き込み動作は、1フレーム期間かけて行ってもよい。
〔モードL2−3〕
モードL2−3は、発光素子42R、発光素子42G、及び発光素子42Bを点灯させない状態で、外光のみを利用してモノクロームの表示を行うモードである。
図7(C)に、モードL2−3におけるタイミングチャートを示している。モードL2−3は、モードL2−2と同様に、動画表示を行う際に適した通常駆動と、静止画表示を行う際に適したIDS駆動の2つを切り替えることができる。
モードL2−3では、発光素子42R、発光素子42G、及び発光素子42Bを全て消灯する以外は、モードL2−2を援用できる。また、モードL2−3におけるフレーム周波数は、モードL2−2と同様の周波数とすることができる。
続いて、表2に示す各表示モードについて説明する。
〔表示モードB1〕
表示モードB1は、発光装置40からの光を利用した反射型の表示素子70Wによるフィールドシーケンシャル駆動を用いたカラー表示と、発光型の表示素子80によるカラー表示の両方を用いる表示モードである。これにより、外光の状態によらず最も鮮やかなカラー表示を行うことができる。また滑らかな動画表示を行うことができる。表示モードB1では、発光装置40を用いた反射型の表示素子70で表現可能な色域と、発光型の表示素子80で表現可能な色域の両方を用いることができるため、従来のような一種類の表示素子を有する表示装置に比べて色再現性を向上させることができる。
図8(A)に、表示モードB1にかかるタイミングチャートの例を示している。図8(A)では、図7(A)で示したタイミングチャートに加え、発光型の表示素子80を有する表示部32bの書き込み期間を示している。
図8(A)に示すように、表示部32bのデータの書き込み期間を、1フレーム期間とすることができる。これにより、表示部32aの表示と、表示部32bの表示とを同期させることができる。なお、表示部32bのデータの書き込み期間はこれに限られず、1フレーム期間のn倍の期間、または1/n倍の期間(nは自然数)としてもよい。
例えば、表示部32bで背景画像などの静止画を表示し、動きのある動画部分のみ表示部32aで表示する場合、表示部32bのデータの書き込み期間を、表示部32aのデータ書き込み期間よりも短くすることで、表示素子80を用いてより滑らかな動画表示を行うことができる。
〔表示モードB2〕
表示モードB2は、発光型の表示素子80を用いずに、発光装置40からの光を利用した反射型の表示素子70Wによるフィールドシーケンシャル駆動を用いてカラー表示を行うモードである。これにより、外光の状態によらず、鮮やかなカラー表示を行うことができる。また、滑らかな動画表示を行うことができる。
〔表示モードB3〕
表示モードB3は、発光装置40からの光を利用した反射型の表示素子70Wによるモノクローム表示と、発光型の表示素子80によるカラー表示の両方を用いるモードである。これにより、カラー表示したい部分のみカラー表示を行い、それ以外の部分はモノクローム表示を行うなどの表示をすることができる。特に文書情報の一部を色づけしてハイライトさせる場合や、文書情報と画像情報(動画または静止画)が混在したコンテンツなどを表示する際に適している。
図8(B)には、表示モードB3にかかるタイミングチャートの例を示している。図8(B)では、図7(B)で示したタイミングチャートに加え、発光型の表示素子80を有する表示部32bの書き込み期間を示している。
図8(B)に示すように、通常駆動の際には、表示部32aと表示部32bのそれぞれの1フレーム期間を等しくすることができる。
また、表示部32bをIDS駆動により駆動させている期間において、表示部32aは通常駆動と同じフレーム周波数で駆動させることができる。このように、IDS駆動を用いた表示部32aの表示と、通常のフレーム周波数での表示部32aの表示を組み合わせることで、消費電力を低減しつつ、カラー表示させる部分は鮮やかなカラー表示を、動画表示させる部分は滑らかな動画表示を行うことができる。
〔表示モードB4〕
表示モードB4は、発光型の表示素子80を用いずに、発光装置40からの光を利用した反射型の表示素子70Wによるモノクローム表示を行うモードである。これにより、外光の弱い環境であっても、明瞭なモノクローム表示を行うことができる。
〔表示モードB5〕
表示モードB5は、発光装置40を駆動せずに、外光を利用した反射型の表示素子70によるモノクローム表示と、発光型の表示素子80による表示の両方を用いる表示モードである。これにより、モノクローム表示を行う部分は消費電力の低い表示を行い、且つカラー表示を行う部分では、外光の状態に依存しないカラー表示を行うことができる。また発光型の表示素子80を用いるため、より滑らかな動画表示を実現できる。
〔表示モードB6〕
表示モードB6は、発光型の表示素子80を用いずに、且つ発光装置40を駆動せずに、外光を利用した反射型の表示素子70のみでモノクローム表示をする表示モードである。これにより、最も低消費電力な表示を行うことができる。
〔表示モードB7〕
表示モードB7は、反射型の表示素子70と発光装置40を用いずに、発光型の表示素子80のみで表示をする表示モードである。これにより、滑らかな動画表示と、鮮やかなカラー表示を行うことができる。
以上が、表示装置の駆動モード2についての説明である。
[表示パネルの構成例]
以下では、本発明の一態様の表示装置に用いることのできる表示パネルの例について説明する。以下で例示する表示パネルは、反射型の液晶素子と、発光素子の両方を有し、反射光による表示と、発光による表示と、これらが混在した光による表示と、を切り替えて行うことのできる、表示パネルである。
〔構成例〕
図9(A)は、表示装置400の構成の一例を示すブロック図である。表示装置400は、表示部362にマトリクス状に配列した複数の画素410を有する。また表示装置400は、回路GDと、回路SDを有する。また、方向Rに配列した複数の画素410、回路GDと電気的に接続する複数の配線G1、複数の配線G2、複数の配線ANO、および複数の配線CSCOMを有する。また、方向Cに配列した複数の画素410、回路SDと電気的に接続する複数の配線S1、および複数の配線S2を有する。
なお、ここでは簡単のために回路GDと回路SDを1つずつ有する構成を示したが、液晶素子を駆動する回路GDおよび回路SDと、発光素子を駆動する回路GDおよび回路SDとを、別々に設けてもよい。
画素410は、反射型の液晶素子と、発光素子を有する。画素410において、液晶素子と発光素子とは、互いに重なる部分を有する。
図9(B1)は、画素410が有する導電層311bの構成例を示す。導電層311bは、画素410における液晶素子の反射電極として機能する。また導電層311bには、開口451が設けられている。
図9(B1)には、導電層311bと重なる領域に位置する発光素子360を破線で示している。発光素子360は、導電層311bが有する開口451と重ねて配置されている。これにより、発光素子360が発する光は、開口451を介して表示面側に射出される。
図9(B1)では、方向Rに隣接する画素410が異なる色に対応する画素である。このとき、図9(B1)に示すように、方向Rに配列する複数の画素において、複数の開口451が一直線上に配列されないように、それぞれ導電層311bの異なる位置に設けられていることが好ましい。これにより、隣接する2つの発光素子360を離すことが可能で、発光素子360が発する光が隣接する画素410が有する着色層に入射してしまう現象(クロストークともいう)を抑制することができる。また、隣接する2つの発光素子360を離して配置することができるため、発光素子360のEL層をシャドウマスク等により作り分ける場合であっても、高い精細度の表示装置を実現できる。
また、図9(B2)に示すような配列としてもよい。
非開口部の総面積に対する開口451の総面積の比の値が大きすぎると、液晶素子を用いた表示が暗くなってしまう。また、非開口部の総面積に対する開口451の総面積の比の値が小さすぎると、発光素子360を用いた表示が暗くなってしまう。
また、反射電極として機能する導電層311bに設ける開口451の面積が小さすぎると、発光素子360が射出する光から取り出せる光の効率が低下してしまう。
開口451の形状は、例えば多角形、四角形、楕円形、円形または十字等の形状とすることができる。また、細長い筋状、スリット状、市松模様状の形状としてもよい。また、開口451を隣接する画素に寄せて配置してもよい。好ましくは、開口451を同じ色を表示する他の画素に寄せて配置する。これにより、クロストークを抑制できる。
〔回路構成例〕
図10は、画素410の構成例を示す回路図である。図10では、隣接する2つの画素410を示している。
画素410は、スイッチSW1、容量素子C1、液晶素子340、スイッチSW2、トランジスタM、容量素子C2、および発光素子360等を有する。また、画素410には、配線G1、配線G2、配線ANO、配線CSCOM、配線S1、および配線S2が電気的に接続されている。また、図10では、液晶素子340と電気的に接続する配線VCOM1、および発光素子360と電気的に接続する配線VCOM2を示している。
図10では、スイッチSW1およびスイッチSW2に、トランジスタを用いた場合の例を示している。
スイッチSW1は、ゲートが配線G1と接続され、ソースまたはドレインの一方が配線S1と接続され、ソースまたはドレインの他方が容量素子C1の一方の電極、および液晶素子340の一方の電極と接続されている。容量素子C1は、他方の電極が配線CSCOMと接続されている。液晶素子340は、他方の電極が配線VCOM1と接続されている。
また、スイッチSW2は、ゲートが配線G2と接続され、ソースまたはドレインの一方が配線S2と接続され、ソースまたはドレインの他方が、容量素子C2の一方の電極、トランジスタMのゲートと接続されている。容量素子C2は、他方の電極がトランジスタMのソースまたはドレインの一方、および配線ANOと接続されている。トランジスタMは、ソースまたはドレインの他方が発光素子360の一方の電極と接続されている。発光素子360は、他方の電極が配線VCOM2と接続されている。
図10では、トランジスタMが半導体を挟む2つのゲートを有し、これらが接続されている例を示している。これにより、トランジスタMが流すことのできる電流を増大させることができる。
配線G1には、スイッチSW1を導通状態または非導通状態に制御する信号を与えることができる。配線VCOM1には、所定の電位を与えることができる。配線S1には、液晶素子340が有する液晶の配向状態を制御する信号を与えることができる。配線CSCOMには、所定の電位を与えることができる。
配線G2には、スイッチSW2を導通状態または非導通状態に制御する信号を与えることができる。配線VCOM2および配線ANOには、発光素子360が発光する電位差が生じる電位をそれぞれ与えることができる。配線S2には、トランジスタMの導通状態を制御する信号を与えることができる。
図10に示す画素410は、例えば、反射モードの表示を行う場合には、配線G1および配線S1に与える信号により駆動し、液晶素子340による光学変調を利用して表示することができる。また、発光モードで表示を行う場合には、配線G2および配線S2に与える信号により駆動し、発光素子360を発光させて表示することができる。また、両方のモードで駆動する場合には、配線G1、配線G2、配線S1および配線S2のそれぞれに与える信号により駆動することができる。
なお、図10では一つの画素410に、一つの液晶素子340と一つの発光素子360とを有する例を示したが、これに限られない。図11(A)は、一つの画素410に一つの液晶素子340と4つの発光素子(発光素子360r、発光素子360g、発光素子360b、発光素子360w)を有する例を示している。
図11(A)では図10の例に加えて、画素410に配線G3および配線S3が接続されている。
図11(A)に示す例では、例えば4つの発光素子(発光素子360r、発光素子360g、発光素子360b、発光素子360w)を、それぞれ赤色(R)、緑色(G)、青色(B)、および白色(W)を呈する発光素子を用いることができる。また液晶素子340として、白色を呈する反射型の液晶素子を用いることができる。これにより、反射モードの表示を行う場合には、反射率の高い白色の表示を行うことができる。また透過モードで表示を行う場合には、演色性の高い表示を低い電力で行うことができる。
また、図11(B)には、画素410の構成例を示している。画素410は、電極311が有する開口部と重なる発光素子360wと、電極311の周囲に配置された発光素子360r、発光素子360g、および発光素子360bとを有する。
[断面構成例1]
以下では、図1で例示した表示装置10の断面構成例について説明する。図12に、図1で例示した表示装置10のFPC36を含む領域の一部、回路34を含む領域の一部、及び表示部32を含む領域の一部をそれぞれ切断したときの断面の一例を示す。
なおここでは、反射型の表示素子として液晶素子を、発光型の表示素子として発光素子を、それぞれ用いた構成について説明する。
表示パネルは、基板21と基板31の間に、絶縁層220を有する。また基板21と絶縁層220の間に、発光素子360、トランジスタ201、トランジスタ205、トランジスタ206、着色層134等を有する。また絶縁層220と基板31の間に、液晶素子340、着色層135等を有する。また基板31と絶縁層220は接着層161を介して接着され、基板21と絶縁層220は接着層162を介して接着されている。
また、基板31よりも外側(表示面側)に偏光板51が設けられ、基板31と偏光板51の間に拡散板52が設けられている。さらに、偏光板51よりも外側に導光板41設けられている。
偏光板51には円偏光板を用いることができる。円偏光板としては、例えば直線偏光板と1/4波長位相差板を積層したものを用いることができる。これにより、外光反射を効果的に抑制することができる。
拡散板52は、導光板41から基板21側に射出された光を拡散し、光の輝度のムラを低減する機能を有する。なお拡散板52は、偏光板130と導光板41の間に設けてもよい。また拡散板52は不要であれば設けなくてもよい。
導光板41の側面には、プリント基板47に実装された発光素子42が設けられている。プリント基板47は導光板41に固定されている。また、導光板41の、発光素子42とは反対側の側面には、可視光を反射する反射層48が設けられている。
導光板41は、光取り出し機構として、表示面側に凹凸形状を有する。導光板41を導波した光の一部は、当該凹凸形状で散乱される。散乱された光は、臨界角よりも小さい入射角で導光板41の基板31側の面に入射し、全反射することなく基板31側に射出される。
トランジスタ206は、液晶素子340と電気的に接続し、トランジスタ205は、発光素子360と電気的に接続する。トランジスタ205とトランジスタ206は、いずれも絶縁層220の基板21側の面上に形成されているため、これらを同一の工程を用いて作製することができる。
基板31には、着色層135、遮光層136、絶縁層218、および液晶素子340の共通電極として機能する導電層313、配向膜133b、絶縁層117等が設けられている。絶縁層117は、液晶素子340のセルギャップを保持するためのスペーサとして機能する。
絶縁層220の基板21側には、絶縁層211、絶縁層212、絶縁層213、絶縁層214、絶縁層215等の絶縁層が設けられている。絶縁層211は、その一部が各トランジスタのゲート絶縁層として機能する。絶縁層212、絶縁層213、および絶縁層214は、各トランジスタを覆って設けられている。また絶縁層214を覆って絶縁層215が設けられている。絶縁層214および絶縁層215は、平坦化層としての機能を有する。なお、ここではトランジスタ等を覆う絶縁層として、絶縁層212、絶縁層213、絶縁層214の3層を有する場合について示しているが、これに限られず4層以上であってもよいし、単層、または2層であってもよい。また平坦化層として機能する絶縁層214は、不要であれば設けなくてもよい。
また、トランジスタ201、トランジスタ205、およびトランジスタ206は、一部がゲートとして機能する導電層221、一部がソースまたはドレインとして機能する導電層222、半導体層231を有する。ここでは、同一の導電膜を加工して得られる複数の層に、同じハッチングパターンを付している。
液晶素子340は反射型の液晶素子である。液晶素子340は、導電層311a、液晶312、導電層313が積層された積層構造を有する。また、導電層311aの基板21側に接して、可視光を反射する導電層311bが設けられている。導電層311bは開口251を有する。また、導電層311aおよび導電層313は可視光を透過する材料を含む。また、液晶312と導電層311aの間に配向膜133aが設けられ、液晶312と導電層313の間に配向膜133bが設けられている。また、基板31の外側の面には、偏光板51を有する。
また着色層135、遮光層136を覆って絶縁層218が設けられている。絶縁層218は、平坦化層としての機能を有していてもよい。絶縁層218により、導電層313の表面を概略平坦にできるため、液晶312の配向状態を均一にできる。
基板31側から入射した光は、偏光板51により偏光され、導電層313、液晶312を透過し、導電層311bで反射する。そして、液晶312および導電層313を再度透過して、偏光板51に達する。このとき、導電層311bと導電層313の間に与える電圧によって液晶の配向を制御し、光の光学変調を制御することができる。すなわち、偏光板51を介して射出される光の強度を制御することができる。また光は着色層135によって特定の波長領域以外の光が吸収されることにより、取り出される光は、例えば赤色、緑色、または青色を呈する光となる。
発光素子360は、ボトムエミッション型の発光素子である。発光素子360は、絶縁層220側から導電層191、EL層192、および導電層193の順に積層された積層構造を有する。導電層193は可視光を反射する材料を含む。また導電層193を覆って、バリア層として機能する絶縁層194が設けられている。
図12では、白色光を発する発光素子360と、着色層134との組み合わせにより鮮やかに色づいた光を射出できる構成を示している。
発光素子360が発する光は、着色層134、絶縁層220、開口251、導電層313、着色層135等を介して、基板31側に射出される。
ここで、図12に示すように、発光素子360からの光が透過する開口251には可視光を透過する導電層311aが設けられていることが好ましい。これにより、開口251と重なる領域においてもそれ以外の領域と同様に液晶312が配向するため、これらの領域の境界部で液晶の配向不良が生じ、意図しない光が漏れてしまうことを抑制できる。
導電層191の端部を覆う絶縁層216上には、絶縁層217が設けられている。絶縁層217は、絶縁層220と基板21が必要以上に接近することを抑制するスペーサとしての機能を有する。またEL層192や導電層193aを遮蔽マスク(メタルマスク)を用いて形成する場合には、当該遮蔽マスクが被形成面に接触することを抑制する機能を有していてもよい。なお、絶縁層217は不要であれば設けなくてもよい。
トランジスタ205のソースまたはドレインの一方は、導電層224を介して発光素子360の導電層191と電気的に接続されている。
トランジスタ206のソースまたはドレインの一方は、接続部207を介して導電層311bと電気的に接続されている。導電層311bと導電層311aは接して設けられ、これらは電気的に接続されている。ここで、接続部207は、絶縁層220に設けられた開口を介して、絶縁層220の両面に設けられる導電層同士を接続する部分である。
基板21と基板31とが重ならない領域には、接続部204が設けられている。接続部204は、接続層242を介してFPC372と電気的に接続されている。接続部204は接続部207と同様の構成を有している。接続部204の上面は、導電層311aと同一の導電膜を加工して得られた導電層が露出している。これにより、接続部204とFPC372とを接続層242を介して電気的に接続することができる。
接着層161が設けられる一部の領域には、接続部252が設けられている。接続部252において、導電層311aと同一の導電膜を加工して得られた導電層と、導電層313の一部が、接続体243により電気的に接続されている。したがって、基板31側に形成された導電層313に、基板21側に接続されたFPC372から入力される信号または電位を、接続部252を介して供給することができる。
接続体243としては、少なくとも表面が導電性を有する粒子を用いることができる。また接続体243として、弾性変形、または塑性変形する材料を用いることが好ましい。このとき図12に示すように、接続体243が上下方向に潰れた形状となることで、接続体243と、これと電気的に接続する導電層との接触面積が増大し、接触抵抗を低減できるほか、接続不良の発生を抑制することができる。
接続体243は、接着層161に覆われるように配置することが好ましい。例えば硬化前の接着層161中に接続体243を分散させておけばよい。
図12では、回路34の例としてトランジスタ201が設けられている例を示している。
図12では、トランジスタ201およびトランジスタ205の例として、チャネルが形成される半導体層231を2つのゲートで挟持する構成が適用されている。一方のゲートは導電層221により、他方のゲートは絶縁層212を介して半導体層231と重なる導電層223により構成されている。このような構成とすることで、トランジスタのしきい値電圧を制御することができる。このとき、2つのゲートを接続し、これらに同一の信号を供給することによりトランジスタを駆動してもよい。このようなトランジスタは他のトランジスタと比較して電界効果移動度を高めることが可能であり、オン電流を増大させることができる。その結果、高速駆動が可能な回路を作製することができる。さらには、回路部の占有面積を縮小することが可能となる。オン電流の大きなトランジスタを適用することで、表示パネルを大型化、または高精細化したときに配線数が増大したとしても、各配線における信号遅延を低減することが可能であり、表示ムラを抑制することができる。
なお、回路34が有するトランジスタと、表示部32が有するトランジスタは、同じ構造であってもよい。また回路34が有する複数のトランジスタは、全て同じ構造であってもよいし、異なる構造のトランジスタを組み合わせて用いてもよい。また、表示部32が有する複数のトランジスタは、全て同じ構造であってもよいし、異なる構造のトランジスタを組み合わせて用いてもよい。
各トランジスタを覆う絶縁層212、絶縁層213のうち少なくとも一方は、水や水素などの不純物が拡散しにくい材料を用いることが好ましい。すなわち、絶縁層212または絶縁層213はバリア膜として機能させることができる。このような構成とすることで、トランジスタに対して外部から不純物が拡散することを効果的に抑制することが可能となり、信頼性の高い表示パネルを実現できる。
[断面構成例2]
以下では、図5で例示した表示装置10aの断面構成例について説明する。なお以下では、上記断面構成例1と重複する部分については説明を省略し、相違点について説明する。
図13に、図5で例示した表示装置10aの断面概略図を示す。
図13で示す構成は、図12と比較して、着色層135、遮光層136、絶縁層218等を有なさい点、発光素子360の構成が異なる点などで主に相違している。
液晶素子340が反射する光の光路上に着色層が設けられないため、液晶素子340は白色光を反射する反射型の液晶素子として機能する。また、遮光層136を設けないことにより、液晶素子340の有効反射面積が大きくなり、より明るい表示を行うことができる。
図13では、発光素子360は、EL層192を素子毎に作り分けた構成を示している。例えば赤色の発光素子、緑色の発光素子、青色の発光素子のそれぞれで、異なる発光材料を含むEL層を作り分けることができる。またこれにより着色層が不要となり、発光素子360の光取り出し効率を高めることができる。
また図13では、導光板41よりも外側に、タッチセンサパネル53を設けた例を示している。タッチセンサパネル53は、接着層55により導光板41と貼り合わされている。
タッチセンサパネル53が有するセンサの方式としては、静電容量方式、抵抗膜方式、表面弾性波方式、赤外線方式、光学方式、感圧方式など様々な方式を用いることができる。
静電容量方式としては、表面型静電容量方式、投影型静電容量方式等がある。また、投影型静電容量方式としては、自己容量方式、相互容量方式等がある。相互容量方式を用いると、同時多点検出が可能となるため好ましい。
以上が断面構成例2についての説明である。
[各構成要素について]
以下では、上記に示す各構成要素について説明する。
〔基板〕
表示パネルが有する基板には、平坦面を有する材料を用いることができる。表示素子からの光を取り出す側の基板には、該光を透過する材料を用いる。例えば、ガラス、石英、セラミック、サファイヤ、有機樹脂などの材料を用いることができる。
厚さの薄い基板を用いることで、表示パネルの軽量化、薄型化を図ることができる。さらに、可撓性を有する程度の厚さの基板を用いることで、可撓性を有する表示パネルを実現できる。
また、発光を取り出さない側の基板は、透光性を有していなくてもよいため、上記に挙げた基板の他に、金属基板等を用いることもできる。金属基板は熱伝導性が高く、基板全体に熱を容易に伝導できるため、表示パネルの局所的な温度上昇を抑制することができ、好ましい。可撓性や曲げ性を得るためには、金属基板の厚さは、10μm以上200μm以下が好ましく、20μm以上50μm以下であることがより好ましい。
金属基板を構成する材料としては、特に限定はないが、例えば、アルミニウム、銅、ニッケル等の金属、もしくはアルミニウム合金またはステンレス等の合金などを好適に用いることができる。
また、金属基板の表面を酸化する、または表面に絶縁膜を形成するなどにより、絶縁処理が施された基板を用いてもよい。例えば、スピンコート法やディップ法などの塗布法、電着法、蒸着法、またはスパッタリング法などを用いて絶縁膜を形成してもよいし、酸素雰囲気で放置するまたは加熱するほか、陽極酸化法などによって、基板の表面に酸化膜を形成してもよい。
可撓性を有し、可視光に対する透過性を有する材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)等のポリエステル樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリカーボネート(PC)樹脂、ポリエーテルスルホン(PES)樹脂、ポリアミド樹脂、シクロオレフィン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)樹脂等が挙げられる。特に、熱膨張係数の低い材料を用いることが好ましく、例えば、熱膨張係数が30×10−6/K以下であるポリアミドイミド樹脂、ポリイミド樹脂、PET等を好適に用いることができる。また、ガラス繊維に有機樹脂を含浸した基板や、無機フィラーを有機樹脂に混ぜて熱膨張係数を下げた基板を使用することもできる。このような材料を用いた基板は、重量が軽いため、該基板を用いた表示パネルも軽量にすることができる。
上記材料中に繊維体が含まれている場合、繊維体は有機化合物または無機化合物の高強度繊維を用いる。高強度繊維とは、具体的には引張弾性率またはヤング率の高い繊維のことを言い、代表例としては、ポリビニルアルコール系繊維、ポリエステル系繊維、ポリアミド系繊維、ポリエチレン系繊維、アラミド系繊維、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維、ガラス繊維、または炭素繊維が挙げられる。ガラス繊維としては、Eガラス、Sガラス、Dガラス、Qガラス等を用いたガラス繊維が挙げられる。これらは、織布または不織布の状態で用い、この繊維体に樹脂を含浸させ樹脂を硬化させた構造物を、可撓性を有する基板として用いてもよい。可撓性を有する基板として、繊維体と樹脂からなる構造物を用いると、曲げや局所的押圧による破損に対する信頼性が向上するため、好ましい。
または、可撓性を有する程度に薄いガラス、金属などを基板に用いることもできる。または、ガラスと樹脂材料とが接着層により貼り合わされた複合材料を用いてもよい。
可撓性を有する基板に、表示パネルの表面を傷などから保護するハードコート層(例えば、窒化シリコン、酸化アルミニウムなど)や、押圧を分散可能な材質の層(例えば、アラミド樹脂など)等が積層されていてもよい。また、水分等による表示素子の寿命の低下等を抑制するために、可撓性を有する基板に透水性の低い絶縁膜が積層されていてもよい。例えば、窒化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム等の無機絶縁材料を用いることができる。
基板は、複数の層を積層して用いることもできる。特に、ガラス層を有する構成とすると、水や酸素に対するバリア性を向上させ、信頼性の高い表示パネルとすることができる。
〔トランジスタ〕
トランジスタは、ゲート電極として機能する導電層と、半導体層と、ソース電極として機能する導電層と、ドレイン電極として機能する導電層と、ゲート絶縁層として機能する絶縁層と、を有する。上記では、ボトムゲート構造のトランジスタを適用した場合を示している。
なお、本発明の一態様の表示装置が有するトランジスタの構造は特に限定されない。例えば、プレーナ型のトランジスタとしてもよいし、スタガ型のトランジスタとしてもよいし、逆スタガ型のトランジスタとしてもよい。また、トップゲート型またはボトムゲート型のいずれのトランジスタ構造としてもよい。または、チャネルの上下にゲート電極が設けられていてもよい。
トランジスタに用いる半導体材料の結晶性についても特に限定されず、非晶質半導体、結晶性を有する半導体(微結晶半導体、多結晶半導体、単結晶半導体、または一部に結晶領域を有する半導体)のいずれを用いてもよい。結晶性を有する半導体を用いると、トランジスタ特性の劣化を抑制できるため好ましい。
また、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。
シリコンよりもバンドギャップが広く、且つキャリア密度の小さい酸化物半導体を用いたトランジスタは、その低いオフ電流により、トランジスタと直列に接続された容量素子に蓄積した電荷を長期間に亘って保持することが可能である。
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。
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。
本実施の形態で例示したボトムゲート構造のトランジスタは、作製工程を削減できるため好ましい。またこのとき酸化物半導体を用いることで、多結晶シリコンよりも低温で形成できる、半導体層よりも下層の配線や電極の材料、基板の材料として、耐熱性の低い材料を用いることが可能なため、材料の選択の幅を広げることができる。例えば、極めて大面積のガラス基板などを好適に用いることができる。
半導体層としては、キャリア密度の低い酸化物半導体膜を用いる。例えば、半導体層は、キャリア密度が1×1017/cm以下、好ましくは1×1015/cm以下、さらに好ましくは1×1013/cm以下、より好ましくは1×1011/cm以下、さらに好ましくは1×1010/cm未満であり、1×10−9/cm以上の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。
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。
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、半導体層において酸素欠損が増加し、n型化してしまう。このため、半導体層におけるシリコンや炭素の濃度(二次イオン質量分析法により得られる濃度)を、2×1018atoms/cm以下、好ましくは2×1017atoms/cm以下とする。
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二次イオン質量分析法により得られるアルカリ金属またはアルカリ土類金属の濃度を、1×1018atoms/cm以下、好ましくは2×1016atoms/cm以下にする。
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、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二次イオン質量分析法により得られる窒素濃度は、5×1018atoms/cm以下にすることが好ましい。
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。
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。
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。
<CAC−OSの構成>
以下では、本発明の一態様で開示されるトランジスタに用いることができるCAC(Cloud−Aligned Composite)−OSの構成について説明する。
CAC−OSとは、例えば、酸化物半導体を構成する元素が、0.5nm以上10nm以下、好ましくは、1nm以上2nm以下、またはその近傍のサイズで偏在した材料の一構成である。なお、以下では、酸化物半導体において、一つあるいはそれ以上の金属元素が偏在し、該金属元素を有する領域が、0.5nm以上10nm以下、好ましくは、1nm以上2nm以下、またはその近傍のサイズで混合した状態をモザイク状、またはパッチ状ともいう。
なお、酸化物半導体は、少なくともインジウムを含むことが好ましい。特にインジウムおよび亜鉛を含むことが好ましい。また、それらに加えて、アルミニウム、ガリウム、イットリウム、銅、バナジウム、ベリリウム、ホウ素、シリコン、チタン、鉄、ニッケル、ゲルマニウム、ジルコニウム、モリブデン、ランタン、セリウム、ネオジム、ハフニウム、タンタル、タングステン、またはマグネシウムなどから選ばれた一種、または複数種が含まれていてもよい。
例えば、In−Ga−Zn酸化物におけるCAC−OS(CAC−OSの中でもIn−Ga−Zn酸化物を、特にCAC−IGZOと呼称してもよい。)とは、インジウム酸化物(以下、InOX1(X1は0よりも大きい実数)とする。)、またはインジウム亜鉛酸化物(以下、InX2ZnY2Z2(X2、Y2、およびZ2は0よりも大きい実数)とする。)と、ガリウム酸化物(以下、GaOX3(X3は0よりも大きい実数)とする。)、またはガリウム亜鉛酸化物(以下、GaX4ZnY4Z4(X4、Y4、およびZ4は0よりも大きい実数)とする。)などと、に材料が分離することでモザイク状となり、モザイク状のInOX1、またはInX2ZnY2Z2が、膜中に均一に分布した構成(以下、クラウド状ともいう。)である。
つまり、CAC−OSは、GaOX3が主成分である領域と、InX2ZnY2Z2、またはInOX1が主成分である領域とが、混合している構成を有する複合酸化物半導体である。なお、本明細書において、例えば、第1の領域の元素Mに対するInの原子数比が、第2の領域の元素Mに対するInの原子数比よりも大きいことを、第1の領域は、第2の領域と比較して、Inの濃度が高いとする。
なお、IGZOは通称であり、In、Ga、Zn、およびOによる1つの化合物をいう場合がある。代表例として、InGaO(ZnO)m1(m1は自然数)、またはIn(1+x0)Ga(1−x0)(ZnO)m0(−1≦x0≦1、m0は任意数)で表される結晶性の化合物が挙げられる。
上記結晶性の化合物は、単結晶構造、多結晶構造、またはCAAC構造を有する。なお、CAAC構造とは、複数のIGZOのナノ結晶がc軸配向を有し、かつa−b面においては配向せずに連結した結晶構造である。
一方、CAC−OSは、酸化物半導体の材料構成に関する。CAC−OSとは、In、Ga、Zn、およびOを含む材料構成において、一部にGaを主成分とするナノ粒子状に観察される領域と、一部にInを主成分とするナノ粒子状に観察される領域とが、それぞれモザイク状にランダムに分散している構成をいう。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。
なお、CAC−OSは、組成の異なる二種類以上の膜の積層構造は含まないものとする。例えば、Inを主成分とする膜と、Gaを主成分とする膜との2層からなる構造は、含まない。
なお、GaOX3が主成分である領域と、InX2ZnY2Z2、またはInOX1が主成分である領域とは、明確な境界が観察できない場合がある。
なお、ガリウムの代わりに、アルミニウム、イットリウム、銅、バナジウム、ベリリウム、ホウ素、シリコン、チタン、鉄、ニッケル、ゲルマニウム、ジルコニウム、モリブデン、ランタン、セリウム、ネオジム、ハフニウム、タンタル、タングステン、またはマグネシウムなどから選ばれた一種、または複数種が含まれている場合、CAC−OSは、一部に該金属元素を主成分とするナノ粒子状に観察される領域と、一部にInを主成分とするナノ粒子状に観察される領域とが、それぞれモザイク状にランダムに分散している構成をいう。
CAC−OSは、例えば基板を意図的に加熱しない条件で、スパッタリング法により形成することができる。また、CAC−OSをスパッタリング法で形成する場合、成膜ガスとして、不活性ガス(代表的にはアルゴン)、酸素ガス、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。
CAC−OSは、X線回折(XRD:X−ray diffraction)測定法のひとつであるOut−of−plane法によるθ/2θスキャンを用いて測定したときに、明確なピークが観察されないという特徴を有する。すなわち、X線回折から、測定領域のa−b面方向、およびc軸方向の配向は見られないことが分かる。
また、CAC−OSは、プローブ径が1nmの電子線(ナノビーム電子線ともいう。)を照射することで得られる電子線回折パターンにおいて、リング状に輝度の高い領域と、該リング領域に複数の輝点が観測される。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。
また、例えば、In−Ga−Zn酸化物におけるCAC−OSでは、エネルギー分散型X線分光法(EDX:Energy Dispersive X−ray spectroscopy)を用いて取得したEDXマッピングにより、GaOX3が主成分である領域と、InX2ZnY2Z2、またはInOX1が主成分である領域とが、偏在し、混合している構造を有することが確認できる。
CAC−OSは、金属元素が均一に分布したIGZO化合物とは異なる構造であり、IGZO化合物と異なる性質を有する。つまり、CAC−OSは、GaOX3などが主成分である領域と、InX2ZnY2Z2、またはInOX1が主成分である領域と、に互いに相分離し、各元素を主成分とする領域がモザイク状である構造を有する。
ここで、InX2ZnY2Z2、またはInOX1が主成分である領域は、GaOX3などが主成分である領域と比較して、導電性が高い領域である。つまり、InX2ZnY2Z2、またはInOX1が主成分である領域を、キャリアが流れることにより、酸化物半導体としての導電性が発現する。したがって、InX2ZnY2Z2、またはInOX1が主成分である領域が、酸化物半導体中にクラウド状に分布することで、高い電界効果移動度(μ)が実現できる。
一方、GaOX3などが主成分である領域は、InX2ZnY2Z2、またはInOX1が主成分である領域と比較して、絶縁性が高い領域である。つまり、GaOX3などが主成分である領域が、酸化物半導体中に分布することで、リーク電流を抑制し、良好なスイッチング動作を実現できる。
したがって、CAC−OSを半導体素子に用いた場合、GaOX3などに起因する絶縁性と、InX2ZnY2Z2、またはInOX1に起因する導電性とが、相補的に作用することにより、高いオン電流(Ion)、および高い電界効果移動度(μ)を実現することができる。
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、ディスプレイをはじめとするさまざまな半導体装置に最適である。
または、トランジスタのチャネルが形成される半導体にシリコンを用いてもよい。シリコンとしてアモルファスシリコンを用いてもよいが、特に結晶性を有するシリコンを用いることが好ましい。例えば、微結晶シリコン、多結晶シリコン、単結晶シリコンなどを用いることが好ましい。特に、多結晶シリコンは、単結晶シリコンに比べて低温で形成でき、且つアモルファスシリコンに比べて高い電界効果移動度と高い信頼性を備える。
本実施の形態で例示したボトムゲート構造のトランジスタは、作製工程を削減できるため好ましい。またこのときアモルファスシリコンを用いることで、多結晶シリコンよりも低温で形成できるため、半導体層よりも下層の配線や電極の材料、基板の材料として、耐熱性の低い材料を用いることが可能なため、材料の選択の幅を広げることができる。例えば、極めて大面積のガラス基板などを好適に用いることができる。一方、トップゲート型のトランジスタは、自己整合的に不純物領域を形成しやすいため、特性のばらつきなどを低減することができるため好ましい。このとき特に、多結晶シリコンや単結晶シリコンなどを用いる場合に適している。
〔導電層〕
トランジスタのゲート、ソースおよびドレインのほか、表示装置を構成する各種配線および電極などの導電層に用いることのできる材料としては、アルミニウム、チタン、クロム、ニッケル、銅、イットリウム、ジルコニウム、モリブデン、銀、タンタル、またはタングステンなどの金属、またはこれを主成分とする合金などが挙げられる。またこれらの材料を含む膜を単層で、または積層構造として用いることができる。例えば、シリコンを含むアルミニウム膜の単層構造、チタン膜上にアルミニウム膜を積層する二層構造、タングステン膜上にアルミニウム膜を積層する二層構造、銅−マグネシウム−アルミニウム合金膜上に銅膜を積層する二層構造、チタン膜上に銅膜を積層する二層構造、タングステン膜上に銅膜を積層する二層構造、チタン膜または窒化チタン膜と、その上に重ねてアルミニウム膜または銅膜を積層し、さらにその上にチタン膜または窒化チタン膜を形成する三層構造、モリブデン膜または窒化モリブデン膜と、その上に重ねてアルミニウム膜または銅膜を積層し、さらにその上にモリブデン膜または窒化モリブデン膜を形成する三層構造等がある。なお、酸化インジウム、酸化錫または酸化亜鉛等の酸化物を用いてもよい。また、マンガンを含む銅を用いると、エッチングによる形状の制御性が高まるため好ましい。
また、透光性を有する導電性材料としては、酸化インジウム、インジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化物、酸化亜鉛、ガリウムを添加した酸化亜鉛などの導電性酸化物またはグラフェンを用いることができる。または、金、銀、白金、マグネシウム、ニッケル、タングステン、クロム、モリブデン、鉄、コバルト、銅、パラジウム、またはチタンなどの金属材料や、該金属材料を含む合金材料を用いることができる。または、該金属材料の窒化物(例えば、窒化チタン)などを用いてもよい。なお、金属材料、合金材料(またはそれらの窒化物)を用いる場合には、透光性を有する程度に薄くすればよい。また、上記材料の積層膜を導電層として用いることができる。例えば、銀とマグネシウムの合金とインジウムスズ酸化物の積層膜などを用いると、導電性を高めることができるため好ましい。これらは、表示装置を構成する各種配線および電極などの導電層や、表示素子が有する導電層(画素電極や共通電極として機能する導電層)にも用いることができる。
〔絶縁層〕
各絶縁層に用いることのできる絶縁材料としては、例えば、アクリル、エポキシなどの樹脂、シロキサン結合を有する樹脂の他、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、酸化アルミニウムなどの無機絶縁材料を用いることもできる。
また、発光素子は、一対の透水性の低い絶縁膜の間に設けられていることが好ましい。これにより、発光素子に水等の不純物が侵入することを抑制でき、装置の信頼性の低下を抑制できる。
透水性の低い絶縁膜としては、窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜等の窒素と珪素を含む膜や、窒化アルミニウム膜等の窒素とアルミニウムを含む膜等が挙げられる。また、酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、酸化アルミニウム膜等を用いてもよい。
例えば、透水性の低い絶縁膜の水蒸気透過量は、1×10−5[g/(m・day)]以下、好ましくは1×10−6[g/(m・day)]以下、より好ましくは1×10−7[g/(m・day)]以下、さらに好ましくは1×10−8[g/(m・day)]以下とする。
〔液晶素子〕
液晶素子としては、例えば垂直配向(VA:Vertical Alignment)モードが適用された液晶素子を用いることができる。垂直配向モードとしては、MVA(Multi−Domain Vertical Alignment)モード、PVA(Patterned Vertical Alignment)モード、ASV(Advanced Super View)モードなどを用いることができる。
また、液晶素子には、様々なモードが適用された液晶素子を用いることができる。例えばVAモードのほかに、TN(Twisted Nematic)モード、IPS(In−Plane−Switching)モード、FFS(Fringe Field Switching)モード、ASM(Axially Symmetric aligned Micro−cell)モード、OCB(Optically Compensated Birefringence)モード、FLC(Ferroelectric Liquid Crystal)モード、AFLC(AntiFerroelectric Liquid Crystal)モード、ECB(Electrically Controlled Birefringence)モード、ゲストホストモード等が適用された液晶素子を用いることができる。
なお、液晶素子は、液晶の光学的変調作用によって光の透過または非透過を制御する素子である。なお、液晶の光学的変調作用は、液晶にかかる電界(横方向の電界、縦方向の電界または斜め方向の電界を含む)によって制御される。なお、液晶素子に用いる液晶としては、サーモトロピック液晶、低分子液晶、高分子液晶、高分子分散型液晶(PDLC:Polymer Dispersed Liquid Crystal)、高分子ネットワーク型液晶(PNLC:Polymer Network Liquid Crystal)、強誘電性液晶、反強誘電性液晶等を用いることができる。これらの液晶材料は、条件により、コレステリック相、スメクチック相、キュービック相、カイラルネマチック相、等方相等を示す。
また、液晶材料としては、ポジ型の液晶、またはネガ型の液晶のいずれを用いてもよく、適用するモードや設計に応じて最適な液晶材料を用いればよい。
また、液晶の配向を制御するため、配向膜を設けることができる。なお、横電界方式を採用する場合、配向膜を用いないブルー相を示す液晶を用いてもよい。ブルー相は液晶相の一つであり、コレステリック液晶を昇温していくと、コレステリック相から等方相へ転移する直前に発現する相である。ブルー相は狭い温度範囲でしか発現しないため、温度範囲を改善するために数重量%以上のカイラル剤を混合させた液晶組成物を液晶層に用いる。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。また、ブルー相を示す液晶とカイラル剤とを含む液晶組成物は、配向処理が不要であり、視野角依存性が小さい。また配向膜を設けなくてもよいのでラビング処理も不要となるため、ラビング処理によって引き起こされる静電破壊を防止することができ、作製工程中の液晶表示装置の不良や破損を軽減することができる。
また、液晶素子として、透過型の液晶素子、反射型の液晶素子、または半透過型の液晶素子などを用いることができる。
本発明の一態様では、特に反射型の液晶素子を用いることができる。
透過型または半透過型の液晶素子を用いる場合、一対の基板を挟むように、2つの偏光板を設ける。また偏光板よりも外側に、バックライトを設ける。バックライトとしては、直下型のバックライトであってもよいし、エッジライト型のバックライトであってもよい。LED(Light Emitting Diode)を備える直下型のバックライトを用いると、ローカルディミングが容易となり、コントラストを高めることができるため好ましい。また、エッジライト型のバックライトを用いると、バックライトを含めたモジュールの厚さを低減できるため好ましい。
め好ましい。
反射型の液晶素子を用いる場合には、表示面側に偏光板を設ける。またこれとは別に、表示面側に光拡散板を配置すると、視認性を向上させられるため好ましい。
また、反射型、または半透過型の液晶素子を用いる場合、偏光板よりも外側に、フロントライトを設けてもよい。フロントライトとしては、エッジライト型のフロントライトを用いることが好ましい。LED(Light Emitting Diode)を備えるフロントライトを用いると、消費電力を低減できるため好ましい。
〔発光素子〕
発光素子としては、自発光が可能な素子を用いることができ、電流または電圧によって輝度が制御される素子をその範疇に含んでいる。例えば、LED、有機EL素子、無機EL素子等を用いることができる。
発光素子は、トップエミッション型、ボトムエミッション型、デュアルエミッション型などがある。光を取り出す側の電極には、可視光を透過する導電膜を用いる。また、光を取り出さない側の電極には、可視光を反射する導電膜を用いることが好ましい。
EL層は少なくとも発光層を有する。EL層は、発光層以外の層として、正孔注入性の高い物質、正孔輸送性の高い物質、正孔ブロック材料、電子輸送性の高い物質、電子注入性の高い物質、またはバイポーラ性の物質(電子輸送性および正孔輸送性が高い物質)等を含む層をさらに有していてもよい。
EL層には低分子系化合物および高分子系化合物のいずれを用いることもでき、無機化合物を含んでいてもよい。EL層を構成する層は、それぞれ、蒸着法(真空蒸着法を含む)、転写法、印刷法、インクジェット法、塗布法等の方法で形成することができる。
陰極と陽極の間に、発光素子の閾値電圧より高い電圧を印加すると、EL層に陽極側から正孔が注入され、陰極側から電子が注入される。注入された電子と正孔はEL層において再結合し、EL層に含まれる発光物質が発光する。
発光素子として、白色発光の発光素子を適用する場合には、EL層に2種類以上の発光物質を含む構成とすることが好ましい。例えば2以上の発光物質の各々の発光が補色の関係となるように、発光物質を選択することにより白色発光を得ることができる。例えば、それぞれR(赤)、G(緑)、B(青)、Y(黄)、O(橙)等の発光を示す発光物質、またはR、G、Bのうち2以上の色のスペクトル成分を含む発光を示す発光物質のうち、2以上を含むことが好ましい。また、発光素子からの発光のスペクトルが、可視光領域の波長(例えば350nm乃至750nm)の範囲内に2以上のピークを有する発光素子を適用することが好ましい。また、黄色の波長領域にピークを有する材料の発光スペクトルは、緑色および赤色の波長領域にもスペクトル成分を有する材料であることが好ましい。
EL層は、一の色を発光する発光材料を含む発光層と、他の色を発光する発光材料を含む発光層とが積層された構成とすることが好ましい。例えば、EL層における複数の発光層は、互いに接して積層されていてもよいし、いずれの発光材料も含まない領域を介して積層されていてもよい。例えば、蛍光発光層と燐光発光層との間に、当該蛍光発光層または燐光発光層と同一の材料(例えばホスト材料、アシスト材料)を含み、且ついずれの発光材料も含まない領域を設ける構成としてもよい。これにより、発光素子の作製が容易になり、また、駆動電圧が低減される。
また、発光素子は、EL層を1つ有するシングル素子であってもよいし、複数のEL層が電荷発生層を介して積層されたタンデム素子であってもよい。
可視光を透過する導電膜は、例えば、酸化インジウム、インジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化物、酸化亜鉛、ガリウムを添加した酸化亜鉛などを用いて形成することができる。また、金、銀、白金、マグネシウム、ニッケル、タングステン、クロム、モリブデン、鉄、コバルト、銅、パラジウム、もしくはチタン等の金属材料、これら金属材料を含む合金、またはこれら金属材料の窒化物(例えば、窒化チタン)等も、透光性を有する程度に薄く形成することで用いることができる。また、上記材料の積層膜を導電層として用いることができる。例えば、銀とマグネシウムの合金とインジウム錫酸化物の積層膜などを用いると、導電性を高めることができるため好ましい。また、グラフェン等を用いてもよい。
可視光を反射する導電膜は、例えば、アルミニウム、金、白金、銀、ニッケル、タングステン、クロム、モリブデン、鉄、コバルト、銅、もしくはパラジウム等の金属材料、またはこれら金属材料を含む合金を用いることができる。また、上記金属材料や合金に、ランタン、ネオジム、またはゲルマニウム等が添加されていてもよい。また、チタン、ニッケル、またはネオジムと、アルミニウムを含む合金(アルミニウム合金)を用いてもよい。また銅、パラジウム、マグネシウムと、銀を含む合金を用いてもよい。銀と銅を含む合金は、耐熱性が高いため好ましい。さらに、アルミニウム膜またはアルミニウム合金膜に接して金属膜または金属酸化物膜を積層することで、酸化を抑制することができる。このような金属膜、金属酸化物膜の材料としては、チタンや酸化チタンなどが挙げられる。また、上記可視光を透過する導電膜と金属材料からなる膜とを積層してもよい。例えば、銀とインジウム錫酸化物の積層膜、銀とマグネシウムの合金とインジウム錫酸化物の積層膜などを用いることができる。
電極は、それぞれ、蒸着法やスパッタリング法を用いて形成すればよい。そのほか、インクジェット法などの吐出法、スクリーン印刷法などの印刷法、またはメッキ法を用いて形成することができる。
なお、上述した、発光層、ならびに正孔注入性の高い物質、正孔輸送性の高い物質、電子輸送性の高い物質、および電子注入性の高い物質、バイポーラ性の物質等を含む層は、それぞれ量子ドットなどの無機化合物や、高分子化合物(オリゴマー、デンドリマー、ポリマー等)を有していてもよい。例えば、量子ドットを発光層に用いることで、発光材料として機能させることもできる。
なお、量子ドット材料としては、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を用いることができる。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、セレン、亜鉛、硫黄、リン、インジウム、テルル、鉛、ガリウム、ヒ素、アルミニウム等の元素を含む量子ドット材料を用いてもよい。
〔接着層〕
接着層としては、紫外線硬化型等の光硬化型接着剤、反応硬化型接着剤、熱硬化型接着剤、嫌気型接着剤などの各種硬化型接着剤を用いることができる。これら接着剤としてはエポキシ樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、イミド樹脂、PVC(ポリビニルクロライド)樹脂、PVB(ポリビニルブチラル)樹脂、EVA(エチレンビニルアセテート)樹脂等が挙げられる。特に、エポキシ樹脂等の透湿性が低い材料が好ましい。また、二液混合型の樹脂を用いてもよい。また、接着シート等を用いてもよい。
また、上記樹脂に乾燥剤を含んでいてもよい。例えば、アルカリ土類金属の酸化物(酸化カルシウムや酸化バリウム等)のように、化学吸着によって水分を吸着する物質を用いることができる。または、ゼオライトやシリカゲル等のように、物理吸着によって水分を吸着する物質を用いてもよい。乾燥剤が含まれていると、水分などの不純物が素子に侵入することを抑制でき、表示パネルの信頼性が向上するため好ましい。
また、上記樹脂に屈折率の高いフィラーや光散乱部材を混合することにより、光取り出し効率を向上させることができる。例えば、酸化チタン、酸化バリウム、ゼオライト、ジルコニウム等を用いることができる。
〔接続層〕
接続層としては、異方性導電フィルム(ACF:Anisotropic Conductive Film)や、異方性導電ペースト(ACP:Anisotropic Conductive Paste)などを用いることができる。
〔着色層〕
着色層に用いることのできる材料としては、金属材料、樹脂材料、顔料または染料が含まれた樹脂材料などが挙げられる。
〔遮光層〕
遮光層として用いることのできる材料としては、カーボンブラック、チタンブラック、金属、金属酸化物、複数の金属酸化物の固溶体を含む複合酸化物等が挙げられる。遮光層は、樹脂材料を含む膜であってもよいし、金属などの無機材料の薄膜であってもよい。また、遮光層に、着色層の材料を含む膜の積層膜を用いることもできる。例えば、ある色の光を透過する着色層に用いる材料を含む膜と、他の色の光を透過する着色層に用いる材料を含む膜との積層構造を用いることができる。着色層と遮光層の材料を共通化することで、装置を共通化できるほか工程を簡略化できるため好ましい。
本実施の形態は、少なくともその一部を本明細書中に記載する他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することができる。
(実施の形態2)
本実施の形態では、本発明の一態様の表示装置に適用可能な入力装置(タッチセンサ)、及び本発明の一態様の表示装置の例である入出力装置(タッチパネル)等の構成例について説明する。
[タッチセンサの構成例]
以下では、入力装置(タッチセンサ)の構成例について、図面を参照して説明する。
以下で示す入力装置は、実施の形態1で例示したタッチセンサパネル53に適用することができる。または、以下で示す入力装置は、実施の形態1で例示した発光装置40の導光板41に適用することができる。
図14(A)に、入力装置550の上面概略図を示す。入力装置550は、基板560上に複数の導電層551、複数の導電層552、複数の配線555、複数の配線556を有する。また基板560には、複数の導電層551及び複数の導電層552の各々と電気的に接続するFPC557が設けられている。また、図14(A)では、FPC557にIC558が設けられている例を示している。
図14(B)に、図14(A)中の一点鎖線で囲った領域の拡大図を示す。導電層551は、複数の菱形の電極パターンが、横方向に連なった形状を有している。一列に並んだ菱形の電極パターンは、それぞれ電気的に接続されている。また導電層552も同様に、複数の菱形の電極パターンが、縦方向に連なった形状を有し、一列に並んだ菱形の電極パターンはそれぞれ電気的に接続されている。また、導電層551と、導電層552とはこれらの一部が重畳し、互いに交差している。この交差部分では導電層551と導電層552とが電気的に短絡(ショート)しないように、絶縁体が挟持されている。
また図14(C)に示すように、菱形の形状を有する複数の導電層552が、導電層553によって接続された構成としてもよい。島状の導電層552は、縦方向に並べて配置され、導電層553により隣接する2つの導電層552が電気的に接続されている。このような構成とすることで、導電層551と、導電層552を同一の導電膜を加工することで同時に形成することができる。そのためこれらの膜厚のばらつきを抑制することができ、それぞれの電極の抵抗値や光透過率が場所によってばらつくことを抑制できる。なお、ここでは導電層552が導電層553を有する構成としたが、導電層551がこのような構成であってもよい。
また、図14(D)に示すように、図14(B)で示した導電層551及び導電層552の菱形の電極パターンの内側をくりぬいて、輪郭部のみを残したような形状としてもよい。このとき、導電層551及び導電層552の幅が、使用者から視認されない程度に細い場合には、後述するように導電層551及び導電層552に金属や合金などの遮光性の材料を用いてもよい。また、図14(D)に示す導電層551または導電層552が、上記導電層553を有する構成としてもよい。
1つの導電層551は、1つの配線555と電気的に接続している。また1つの導電層552は、1つの配線556と電気的に接続している。ここで、導電層551と導電層552のいずれか一方が、行配線に相当し、いずれか他方が列配線に相当する。
IC558は、タッチセンサを駆動する機能を有する。IC558から出力された信号は配線555または配線556を介して、導電層551または導電層552のいずれかに供給される。また導電層551または導電層552のいずれかに流れる電流(または電位)が、配線555または配線556を介してIC558に入力される。
ここで、入力装置550を表示パネルの表示面に重ねて、タッチパネルを構成する場合には、導電層551及び導電層552に透光性を有する導電性材料を用いることが好ましい。また、導電層551及び導電層552に透光性の導電性材料を用い、表示パネルからの光を導電層551または導電層552を介して取り出す場合には、導電層551と導電層552との間に、同一の導電性材料を含む導電膜をダミーパターンとして配置することが好ましい。このように、導電層551と導電層552との間の隙間の一部をダミーパターンにより埋めることにより、光透過率のばらつきを低減できる。その結果、入力装置550を透過する光の輝度ムラを低減することができる。
透光性を有する導電性材料としては、酸化インジウム、インジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化物、酸化亜鉛、ガリウムを添加した酸化亜鉛などの導電性酸化物を用いることができる。なお、グラフェンを含む膜を用いることもできる。グラフェンを含む膜は、例えば膜状に形成された酸化グラフェンを含む膜を還元して形成することができる。還元する方法としては、熱を加える方法等を挙げることができる。
または、透光性を有する程度に薄い金属または合金を用いることができる。例えば、金、銀、白金、マグネシウム、ニッケル、タングステン、クロム、モリブデン、鉄、コバルト、銅、パラジウム、またはチタンなどの金属や、該金属を含む合金を用いることができる。または、該金属または合金の窒化物(例えば、窒化チタン)などを用いてもよい。また、上述した材料を含む導電膜のうち、2以上を積層した積層膜を用いてもよい。
また、導電層551及び導電層552には、使用者から視認されない程度に細く加工された導電膜を用いてもよい。例えば、このような導電膜を格子状(メッシュ状)に加工することで、高い導電性と表示装置の高い視認性を得ることができる。このとき、導電膜は30nm以上100μm以下、好ましくは50nm以上50μm以下、より好ましくは50nm以上20μm以下の幅である部分を有することが好ましい。特に、10μm以下のパターン幅を有する導電膜は、使用者が視認することが極めて困難となるため好ましい。
一例として、図15(A)乃至(D)に、導電層551または導電層552の一部を拡大した概略図を示している。図15(A)は、格子状の導電膜546を用いた場合の例を示している。このとき、導電膜546を、表示装置が有する表示素子と重ならないように配置することで、表示装置からの光を遮光することがないため好ましい。その場合、格子の向きを表示素子の配列と同じ向きとし、また格子の周期を表示素子の配列の周期の整数倍とすることが好ましい。
また、図15(B)には、三角形の開口が形成されるように加工された格子状の導電膜547の例を示している。このような構成とすることで、図15(A)に示した場合に比べて抵抗をより低くすることが可能となる。
また、図15(C)に示すように、周期性を有さないパターン形状を有する導電膜548としてもよい。このような構成とすることで、表示装置の表示部と重ねたときにモアレが生じることを抑制できる。
また、導電層551及び導電層552に、導電性のナノワイヤを用いてもよい。図15(D)には、ナノワイヤ549を用いた場合の例を示している。隣接するナノワイヤ549同士が接触するように、適当な密度で分散することにより、2次元的なネットワークが形成され、極めて透光性の高い導電膜として機能させることができる。例えば直径の平均値が1nm以上100nm以下、好ましくは5nm以上50nm以下、より好ましくは5nm以上25nm以下のナノワイヤを用いることができる。ナノワイヤ549としては、Agナノワイヤや、Cuナノワイヤ、Alナノワイヤ等の金属ナノワイヤ、または、カーボンナノチューブなどを用いることができる。例えばAgナノワイヤの場合、光透過率は89%以上、シート抵抗値は40Ω/□以上100Ω/□以下を実現することができる。
以上がタッチセンサの構成例についての説明である。
[タッチパネルの構成例]
本発明の一態様のタッチパネルが有する検知素子(センサ素子ともいう)に限定は無い。指やスタイラスなどの被検知体の近接又は接触を検知することのできる様々なセンサを、検知素子として適用することができる。
例えばセンサの方式としては、静電容量方式、抵抗膜方式、表面弾性波方式、赤外線方式、光学方式、感圧方式など様々な方式を用いることができる。
静電容量方式としては、表面型静電容量方式、投影型静電容量方式等がある。また、投影型静電容量方式としては、自己容量方式、相互容量方式等がある。相互容量方式を用いると、同時多点検出が可能となるため好ましい。
本発明の一態様のタッチパネルは、別々に作製された表示装置と検知素子とを貼り合わせる構成、表示素子を支持する基板及び対向基板の一方又は双方に検知素子を構成する電極等を設ける構成等、様々な構成を適用することができる。
本実施の形態は、少なくともその一部を本明細書中に記載する他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することができる。
(実施の形態3)
本実施の形態では、本発明の一態様の表示装置を適用可能な電子機器について説明する。
[電子機器1]
図16(A)に、電子機器7000の斜視図を示す。電子機器7000は、筐体7111、筐体7112、ヒンジ7113を有する。筐体7111は表示部7121を有し、筐体7112は、表示部7122を有する。筐体7111と筐体7112は、ヒンジ7113により連結されている。筐体7111と筐体7112とは、ヒンジ7113により、相対的に回転することができる。
表示部7121及び表示部7122には、それぞれ反射型の素子と、発光素子と、が混在した表示装置を適用することが好ましい。さらに反射型の素子のみで画像を表示すること、発光素子のみで画像を表示すること、及び反射型の素子と発光素子の両方により画像を表示することの可能な表示装置を適用することがより好ましい。
図16(A)は、表示部7121と表示部7122が露出するように開いた形態を示している。また、図16(B)は、表示部7121と表示部7122が対向して互いに重なるように筐体7111と筐体7112とが折り畳まれた形態を示している。
電子機器7000は、図16(A)に示すように開いた状態では一覧性に優れ、図16(B)に示すように閉じた状態では可搬性に優れる。電子機器7000は、例えば電子書籍端末、タブレット端末などとして機能させることができる。
電子機器7000は、特に電子教科書として好適に用いることができる。
図16(C)には、表示部7121に文書情報7141が表示され、表示部7122をノートとして用いる状態を示している。
ここでは、文書情報7141の一例として、教材を想定したテキスト文書における、特定のページを表示している例を示している。これにより、電子機器7000を電子教科書として用いることができる。
ここで、電子機器7000を教科書として用いる場合、表示部7121または表示部7122には静止画が表示される期間が極めて長い。また、ユーザは表示部7121及び表示部7122を注視する時間が長くなる。そのため、表示部7121及び表示部7122に文書情報を表示する場合には、反射型の表示素子を用いた表示方法を適用することにより、低消費電力で目に優しい表示を行うことができる。さらに、静止画を表示する際に、画面の書き換えの頻度(フレーム周波数ともいう)を低減することで、より効果的に消費電力を低くすることができる。
また、文書情報7141において、テキスト情報と図面情報が混在している場合には、テキスト情報を反射型の素子で表示し、図面情報を発光素子で表示することで、図面情報をより強調した表示を行うことができる。特に、図面情報が動画コンテンツを含む場合には、より効果的である。また、テキスト情報を表示するエリアのみ、画面の書き換えの頻度(フレーム周波数ともいう)を低減する駆動を用いると、消費電力をより効果的に低減できるため好ましい。
また表示部7122は、ユーザが自由に書き込み可能である状態を示している。図16(C)では、表示部7122に罫線が表示された状態であり、スタイラス131や指などにより、自由に描画することができる。図16(C)では、表示部7122にユーザ入力画像7142が表示された状態を示している。
例えば、表示部7121及び表示部7122に設けられたタッチセンサにより、スタイラス131や指等によるユーザ入力が検出されると、制御部等がその入力情報を基にユーザ入力画像7142を生成し、表示部7121または表示部7122に表示させることができる。
このように、一方の表示部7121に文書情報7141を表示させながら、表示部7122に自由に書き込みを行うことができる。これにより、一つの電子機器7000で教科書とノートの2つの機能を持たせることができるため、より学習効果を高めることができる。
図16(C)では、右側に位置する表示部7122をノートとして機能させる場合を示している。このとき、ユーザの利き手が右利きである場合に好適である。なお、ユーザの利き手が左利きの場合には、左側に位置する表示部7121をノートとして機能させ、右側に位置する表示部7122を教科書として機能させることもできる。
ここで、電子機器7000を教科書として用いる場合、筐体7111及び筐体7112は軽量であることが好ましい。例えば筐体7111と筐体7112とは、それぞれ10g以上1000g以下、好ましくは50g以上800g以下、より好ましくは50g以上500g以下、さらに好ましくは50g以上250g以下とすることが好ましい。2つの筐体を合わせた重さが500g以下であれば、専門書と同等またはそれ以下の重量となるため、特に子供が日常的に持ち歩く機器として好ましい。
また、電子機器7000を教科書等として用いる場合、数年に亘って使用できることが要求される。そのため筐体7111と筐体7112とは、耐候性や強度の高い材料を用いることが好ましい。例えば、チタン合金、マグネシウム合金、アルミニウム合金などの合金、またはカーボン繊維等を用いることが好ましい。
[電子機器2]
ここでは、発電装置及び受電装置を備える電子機器を例に挙げて説明する。
電気機器の一例として携帯情報端末の例について、図17を用いて説明する。
図17(A)は、携帯情報端末8040の正面及び側面を示した斜視図である。携帯情報端末8040は、一例として、移動電話、電子メール、文章閲覧及び作成、音楽再生、インターネット通信、コンピュータゲーム等の種々のアプリケーションの実行が可能である。携帯情報端末8040は、筐体8041の正面に表示部8042、カメラ8045、マイクロフォン8046、スピーカ8047を有し、筐体8041の左側面には操作用のボタン8043、底面には接続端子8048を有する。
表示部8042には、本発明の一態様の表示装置、表示モジュール又は表示パネルが用いられる。
図17(A)に示す携帯情報端末8040は、筐体8041に表示部8042を一つ設けた例であるが、これに限らず、表示部8042を携帯情報端末8040の背面に設けてもよいし、折り畳み型の携帯情報端末として、二以上の表示部を設けてもよい。
また、表示部8042には、指やスタイラス等の指示手段により情報の入力が可能なタッチパネルが入力手段として設けられている。これにより、表示部8042に表示されたアイコン8044を指示手段により簡単に操作することができる。また、タッチパネルの配置により携帯情報端末8040にキーボードを配置する領域が不要となるため、広い領域に表示部を配置することができる。また、指やスタイラスで情報の入力が可能となることから、ユーザフレンドリなインターフェースを実現することができる。タッチパネルとしては、抵抗膜方式、静電容量方式、赤外線方式、電磁誘導方式、表面弾性波方式等、種々の方式を採用することができるが、表示部8042は湾曲するものであるため、特に抵抗膜方式、静電容量方式を用いることが好ましい。また、このようなタッチパネルは、上述の表示モジュール又は表示パネルと一体として組み合わされた、いわゆるインセル方式のものであってもよい。
また、タッチパネルは、イメージセンサとして機能させることができるものであってもよい。この場合、例えば、表示部8042に掌や指で触れ、掌紋、指紋等を撮像することで、本人認証を行うことができる。また、表示部8042に近赤外光を発光するバックライト又は近赤外光を発光するセンシング用光源を用いれば、指静脈、掌静脈などを撮像することもできる。
また、表示部8042にタッチパネルを設けずにキーボードを設けてもよく、さらにタッチパネルとキーボードの双方を設けてもよい。
操作用のボタン8043には、用途に応じて様々な機能を持たせることができる。例えば、ボタン8043をホームボタンとし、ボタン8043を押すことで表示部8042にホーム画面を表示する構成としてもよい。また、ボタン8043を所定の時間押し続けることで、携帯情報端末8040の主電源をオフするようにしてもよい。また、スリープモードの状態に移行している場合、ボタン8043を押すことで、スリープモード状態から復帰させるようにしてもよい。その他、押し続ける期間や、他のボタンと同時に押す等により、種々の機能を起動させるスイッチとして用いることができる。
また、ボタン8043を音量調整ボタンやミュートボタンとし、音出力のためのスピーカ8047の音量の調整等を行う機能を持たせてもよい。スピーカ8047からは、オペレーティングシステム(OS)の起動音等特定の処理時に設定した音、音楽再生アプリケーションソフトからの音楽等各種アプリケーションにおいて実行される音ファイルによる音、電子メールの着信音等様々な音を出力する。なお、図示しないが、音出力をスピーカ8047とともに、あるいはスピーカ8047に替えてヘッドフォン、イヤフォン、ヘッドセット等の装置に音を出力するためのコネクタを設けてもよい。
このようにボタン8043には、種々の機能を与えることができる。図17(A)では、左側面にボタン8043を2つ設けた携帯情報端末8040を図示しているが、勿論、ボタン8043の数や配置位置等はこれに限定されず、適宜設計することができる。
マイクロフォン8046は、音声入力や録音に用いることができる。また、カメラ8045により取得した画像を表示部8042に表示させることができる。
携帯情報端末8040の操作には、上述した表示部8042に設けられたタッチパネルやボタン8043の他、カメラ8045や携帯情報端末8040に内蔵されたセンサ等を用いて使用者の動作(ジェスチャー)を認識させて操作を行うこともできる(ジェスチャー入力という)。あるいは、マイクロフォン8046を用いて、使用者の音声を認識させて操作を行うこともできる(音声入力という)。このように、人間の自然な振る舞いにより電気機器に入力を行うNUI(Natural User Interface)技術を実装することで、携帯情報端末8040の操作性をさらに向上させることができる。
接続端子8048は、外部機器との通信や電力供給のための信号又は電力の入力端子である。例えば、携帯情報端末8040に外部メモリドライブするために、接続端子8048を用いることができる。外部メモリドライブとして、例えば外付けHDD(ハードディスクドライブ)やフラッシュメモリドライブ、他の不揮発性のソリッドステートドライブ(Solid State Drive:SSD)デバイス、若しくは光ディスク、光磁気ディスク、または磁気ディスクなどを読み取り可能なディスクドライブなどの記録メディアドライブが挙げられる。また、携帯情報端末8040は表示部8042上にタッチパネルを有しているが、これに替えて筐体8041上にキーボードを設けてもよく、またキーボードを外付けしてもよい。
図17(A)では、底面に接続端子8048を1つ設けた携帯情報端末8040を図示しているが、接続端子8048の数や配置位置等はこれに限定されず、適宜設計することができる。
図17(B)は、携帯情報端末8040の背面及び側面を示した斜視図である。携帯情報端末8040は、筐体8041の表面に太陽電池8049とカメラ8050を有し、また、充放電制御回路8051、バッテリー8052、DCDCコンバータ8053等を有する。なお、図17(B)では充放電制御回路8051の一例としてバッテリー8052、DCDCコンバータ8053を有する構成について示しており、バッテリー8052には、上記実施の形態で説明した本発明の一態様に係るバッテリーの回復方法を用いる。
携帯情報端末8040の背面に装着された太陽電池8049によって、電力を表示部、タッチパネル、又は映像信号処理部等に供給することができる。なお、太陽電池8049は、筐体8041の片面又は両面に設けることができる。携帯情報端末8040に太陽電池8049を搭載させることで、屋外などの電力の供給手段がない場所においても、携帯情報端末8040のバッテリー8052の充電を行うことができる。
また、太陽電池8049としては、単結晶シリコン、多結晶シリコン、微結晶シリコン、非晶質シリコン又はこれらの積層からなるシリコン系の太陽電池や、InGaAs系、GaAs系、CIS系、CuZnSnS、CdTe−CdS系の太陽電池、有機色素を用いた色素増感太陽電池、導電性ポリマーやフラーレン等を用いた有機薄膜太陽電池、pin構造におけるi層中にシリコン等による量子ドット構造を形成した量子ドット型太陽電池等を用いることができる。
ここで、図17(B)に示す充放電制御回路8051の構成、及び動作についての一例を、図17(C)に示すブロック図を用いて説明する。
図17(C)には、太陽電池8049、バッテリー8052、DCDCコンバータ8053、コンバータ8057、スイッチ8054、スイッチ8055、スイッチ8056、表示部8042について示しており、バッテリー8052、DCDCコンバータ8053、コンバータ8057、スイッチ8054、スイッチ8055、スイッチ8056が、図17(B)に示す充放電制御回路8051に対応する箇所となる。
外光により太陽電池8049で発電した電力は、バッテリー8052を充電するために必要な電圧とするために、DCDCコンバータ8053で昇圧又は降圧される。そして、表示部8042の動作に太陽電池8049からの電力が用いられる際には、スイッチ8054をオンにし、コンバータ8057で表示部8042に必要な電圧に昇圧又は降圧する。また、表示部8042での表示を行わない際には、スイッチ8054をオフにし、スイッチ8055をオンにしてバッテリー8052の充電を行う。
なお、発電手段の一例として太陽電池8049を示したが、これに限定されず、圧電素子(ピエゾ素子)や熱電変換素子(ペルティエ素子)などの他の発電手段を用いてバッテリー8052の充電を行ってもよい。また、携帯情報端末8040のバッテリー8052への充電方法はこれに限られず、例えば上述した接続端子8048と電源とを接続して充電を行ってもよい。また、無線で電力を送受信して充電する非接触電力伝送モジュールを用いてもよく、以上の充電方法を組み合わせてもよい。
ここで、バッテリー8052の充電状態(SOC。State Of Chargeの略)が、表示部8042の左上(破線枠内)に表示される。これにより、使用者は、バッテリー8052の充電状態を把握することができ、これに応じて携帯情報端末8040を節電モードと選択することもできる。使用者が省電力モードを選択する場合には、例えば上述したボタン8043やアイコン8044を操作し、携帯情報端末8040に搭載される表示モジュール又は表示パネルや、CPU等の演算装置、メモリ等の構成部品を省電力モードに切り換えることができる。具体的には、これらの構成部品のそれぞれにおいて、任意の機能の使用頻度を低減し、停止させる。省電力モードでは、また、充電状態に応じて設定によって自動的に省電力モードに切り替わる構成とすることもできる。また、携帯情報端末8040に光センサ等の検出手段を設け、携帯情報端末8040の使用時における外光の光量を検出して表示輝度を最適化することで、バッテリー8052の電力の消費を抑えることができる。
また、太陽電池8049等による充電時には、図17(A)に示すように、表示部8042の左上(破線枠内)にそれを示す画像等の表示を行ってもよい。
本実施の形態は、少なくともその一部を本明細書中に記載する他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することができる。
(実施の形態4)
本実施の形態では、本発明の一態様の表示装置を適用することのできる電子機器の例について、図面を参照して説明する。
図18(A)に、電子機器600のブロック図を示す。
なお、本明細書に添付した図面では、構成要素を機能ごとに分類し、互いに独立したブロックとしてブロック図を示しているが、実際の構成要素は機能ごとに完全に切り分けることが難しく、一つの構成要素が複数の機能に係わることもあり得る。
電子機器600は、制御部601、記憶部602、通信制御部603、画像処理回路604、デコーダ回路605、映像信号受信部606、タイミングコントローラ607、ソースドライバ608、ゲートドライバ609、表示パネル620、センサ640等を有する。
上記実施の形態で例示した表示装置は、図18(A)における表示パネル620等に適用することができる。これにより、様々なモードで画像を表示することのできる電子機器600を実現できる。
制御部601は、例えば中央演算装置(CPU:Central Processing Unit)として機能することができる。例えば制御部601は、システムバス630を介して記憶部602、通信制御部603、画像処理回路604、デコーダ回路605及び映像信号受信部606、センサ640等のコンポーネントを制御する機能を有する。
制御部601と各コンポーネントとは、システムバス630を介して信号の伝達が行われる。また制御部601は、システムバス630を介して接続された各コンポーネントから入力される信号を処理する機能、各コンポーネントへ出力する信号を生成する機能等を有し、これによりシステムバス630に接続された各コンポーネントを統括的に制御することができる。
記憶部602は、制御部601及び画像処理回路604がアクセス可能なレジスタ、キャッシュメモリ、メインメモリ、二次メモリなどとして機能する。
二次メモリとして用いることのできる記憶装置としては、例えば書き換え可能な不揮発性の記憶素子が適用された記憶装置を用いることができる。例えば、フラッシュメモリ、MRAM(Magnetoresistive Random Access Memory)、PRAM(Phase change RAM)、ReRAM(Resistive RAM)、FeRAM(Ferroelectric RAM)などを用いることができる。
また、レジスタ、キャッシュメモリ、メインメモリなどの一時メモリとして用いることのできる記憶装置としては、DRAM(Dynamic RAM)や、SRAM(Static Random Access Memory)等の揮発性の記憶素子を用いてもよい。
例えば、メインメモリに設けられるRAMとしては、例えばDRAMが用いられ、制御部601の作業空間として仮想的にメモリ空間が割り当てられ利用される。記憶部602に格納されたオペレーティングシステム、アプリケーションプログラム、プログラムモジュール、プログラムデータ等は、実行のためにRAMにロードされる。RAMにロードされたこれらのデータやプログラム、プログラムモジュールは、制御部601に直接アクセスされ、操作される。
一方、ROMには書き換えを必要としないBIOS(Basic Input/Output System)やファームウェア等を格納することができる。ROMとしては、マスクROMや、OTPROM(One Time Programmable Read Only Memory)、EPROM(Erasable Programmable Read Only Memory)等を用いることができる。EPROMとしては、紫外線照射により記憶データの消去を可能とするUV−EPROM(Ultra−Violet Erasable Programmable Read Only Memory)、EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)、フラッシュメモリなどが挙げられる。
また、記憶部602の他に、取り外し可能な記憶装置を接続可能な構成としてもよい。例えばストレージデバイスとして機能するハードディスクドライブ(Hard Disk Drive:HDD)やソリッドステートドライブ(Solid State Drive:SSD)などの記録メディアドライブ、フラッシュメモリ、ブルーレイディスク、DVDなどの記録媒体と接続する端子を有することが好ましい。これにより、映像を記録することができる。
通信制御部603は、コンピュータネットワークを介して行われる通信を制御する機能を有する。例えば、制御部601からの命令に応じてコンピュータネットワークに接続するための制御信号を制御し、当該信号をコンピュータネットワークに発信する。これによって、World Wide Web(WWW)の基盤であるインターネット、イントラネット、エクストラネット、PAN(Personal Area Network)、LAN(Local Area Network)、CAN(Campus Area Network)、MAN(Metropolitan Area Network)、WAN(Wide Area Network)、GAN(Global Area Network)等のコンピュータネットワークに接続し、通信を行うことができる。
また、通信制御部603は、Wi−Fi(登録商標)、Bluetooth(登録商標)、ZigBee(登録商標)等の通信規格を用いてコンピュータネットワークまたは他の電子機器と通信する機能を有していてもよい。
通信制御部603は、無線により通信する機能を有していてもよい。例えばアンテナと高周波回路(RF回路)を設け、RF信号の送受信を行えばよい。高周波回路は、各国法制により定められた周波数帯域の電磁信号と電気信号とを相互に変換し、当該電磁信号を用いて無線で他の通信機器との間で通信を行うための回路である。実用的な周波数帯域として数10kHz〜数10GHzが一般に用いられている。アンテナと接続される高周波回路には、複数の周波数帯域に対応した高周波回路部を有し、高周波回路部は、増幅器(アンプ)、ミキサ、フィルタ、DSP、RFトランシーバ等を有する構成とすることができる。
映像信号受信部606は、例えばアンテナ、復調回路、及びA−D変換回路(アナログ−デジタル変換回路)等を有する。復調回路は、アンテナから入力した信号を復調する機能を有する。またA−D変換回路は、復調されたアナログ信号をデジタル信号に変換する機能を有する。映像信号受信部606で処理された信号は、デコーダ回路605に送られる。
デコーダ回路605は、映像信号受信部606から入力されるデジタル信号に含まれる映像データを、送信される放送規格の仕様に従ってデコードし、画像処理回路に送信する信号を生成する機能を有する。例えば8K放送における放送規格としては、H.265 | MPEG−H High Efficiency Video Coding(略称:HEVC)などがある。
映像信号受信部606が有するアンテナにより受信できる放送電波としては、地上波、または衛星から送信される電波などが挙げられる。またアンテナにより受信できる放送電波として、アナログ放送、デジタル放送などがあり、また映像及び音声、または音声のみの放送などがある。例えばUHF帯(約300MHz〜3GHz)またはVHF帯(30MHz〜300MHz)のうちの特定の周波数帯域で送信される放送電波を受信することができる。また例えば、複数の周波数帯域で受信した複数のデータを用いることで、転送レートを高くすることができ、より多くの情報を得ることができる。これによりフルハイビジョンを超える解像度を有する映像を、表示パネル620に表示させることができる。例えば、4K2K、8K4K、16K8K、またはそれ以上の解像度を有する映像を表示させることができる。
また、映像信号受信部606及びデコーダ回路605は、コンピュータネットワークを介したデータ伝送技術により送信された放送のデータを用いて、画像処理回路604に送信する信号を生成する構成としてもよい。このとき、受信する信号がデジタル信号の場合には、映像信号受信部606は復調回路及びA−D変換回路等を有していなくてもよい。
画像処理回路604は、デコーダ回路605から入力される映像信号に基づいて、タイミングコントローラ607に出力する映像信号を生成する機能を有する。
またタイミングコントローラ607は、画像処理回路604が処理を施した映像信号等に含まれる同期信号を基に、ゲートドライバ609及びソースドライバ608に出力する信号(クロック信号、スタートパルス信号などの信号)を生成する機能を有する。また、タイミングコントローラ607は、上記信号に加え、ソースドライバ608に出力するビデオ信号を生成する機能を有する。
表示パネル620は、複数の画素621を有する。各画素621は、ゲートドライバ609及びソースドライバ608から供給される信号により駆動される。表示パネル620の解像度は高いほど好ましく、例えばフルハイビジョン(画素数1920×1080)、4K2K(画素数3840×2160)、または8K4K(画素数7680×4320)等の規格に応じた解像度としてもよいし、またはこれら規格に準拠しない固有の解像度としてもよい。
センサ640としては、少なくとも電子機器に照射される外光の照度や色度を検出することのできる光センサを適用することができる。
そのほか、センサ640には様々なセンサを適用することができる。例えば温度センサ、圧力センサ、加速度センサ、生体センサ等のセンサを適用することで、多機能な電子機器を構成できる。例えば、センサ640として、力、変位、位置、速度、加速度、角速度、回転数、距離、光、液、磁気、温度、化学物質、音声、時間、硬度、電場、電流、電圧、電力、放射線、流量、湿度、傾度、振動、におい又は赤外線を測定する機能を含むものを適用することができる。
図18(A)に示す制御部601や画像処理回路604としては、例えばプロセッサを有する構成とすることができる。例えば、制御部601は、中央演算装置(CPU:Central Processing Unit)として機能するプロセッサを用いることができる。また、画像処理回路604として、例えばDSP(Digital Signal Processor)、GPU(Graphics Processing Unit)等の他のプロセッサを用いることができる。また制御部601や画像処理回路604に、上記プロセッサをFPGA(Field Programmable Gate Array)やFPAA(Field Programmable Analog Array)といったPLD(Programmable Logic Device)によって実現した構成としてもよい。
プロセッサは、種々のプログラムからの命令を解釈し実行することで、各種のデータ処理やプログラム制御を行う。プロセッサにより実行しうるプログラムは、プロセッサが有するメモリ領域に格納されていてもよいし、別途設けられる記憶装置に格納されていてもよい。
制御部601は、センサ640で取得される情報に応じて、画像処理回路604に出力する画像データを生成し、出力する機能を有していることが好ましい。また当該情報に基づいて、最適な表示モードを選択し、その表示モードで表示パネル620を駆動するように画像処理回路604を制御する機能を有することが好ましい。
例えば、制御部601は、センサ640で取得した外光の照度の情報、及び色度の情報に応じて、最適なモードとなるように、画像処理回路604を制御する。画像処理回路604は、入力される画像データと、制御部601からの制御信号に基づいて、所定の表示モードで表示パネル620を駆動するための信号を生成し、タイミングコントローラ607に出力することができる。
また制御部601は、ニューラルネットワークを利用して、センサ640からの情報から、最適な表示モードを選択する機能を有していることが好ましい。また、制御部601は、表示パネル620に表示するコンテンツや画像情報などに応じて、最適な表示モードを選択する機能を有していることが好ましい。図18(A)では、制御部601がニューラルネットワーク610を有する例を示している。
例えば、ニューラルネットワーク610は、センサ640の出力データや、画像データなどを入力すると、種々の表示モードのうち、最も好ましい表示モードが選択されるように、学習されている。このようなニューラルネットワーク610により、制御部601は、リアルタイムで表示モードを更新し続けることができる。
ニューラルネットワーク610に用いる重み係数のデータは、データテーブルとして記憶部602に格納される。当該重み係数を含むデータテーブルは、例えば通信制御部603により、コンピュータネットワークを介して最新のものに更新することができる。または、制御部601が学習機能を有し、重み係数を含むデータテーブルを更新可能な構成としてもよい。
ニューラルネットワーク610を適用する場合、制御部601は積和演算回路を有することが好ましい。積和演算回路は高速な並列演算が可能なため、ニューラルネットワーク610の演算速度を高めることができる。またこのとき、積和演算回路を構成するトランジスタに、チャネル形成領域に酸化物半導体が適用され、極めて低いオフ電流が実現されたトランジスタを利用することが好ましい。このようなトランジスタを有する積和演算回路を実装することで、ニューラルネットワーク610の演算に係る消費電力を大幅に低減できるため、バッテリーで駆動する携帯機器に好適に用いることができる。
図18(B)に、制御部601が有するニューラルネットワーク610の概略図を示す。
なお、本明細書等においてニューラルネットワークとは、生物の神経回路網を模し、学習によってニューロンどうしの結合強度を決定し、問題解決能力を持たせるモデル全般を指す。ニューラルネットワークは入力層、中間層(隠れ層ともいう)、出力層を有する。ニューラルネットワークのうち、2層以上の中間層を有するものをディープラーニング(またはディープニューラルネットワーク(DNN))という。
また、本明細書等において、ニューラルネットワークについて述べる際に、既にある情報からニューロンとニューロンの結合強度(重み係数とも言う)を決定することを「学習」と呼ぶ場合がある。また、本明細書等において、学習によって得られた結合強度を用いてニューラルネットワークを構成し、そこから新たな結論を導くことを「推論」と呼ぶ場合がある。
ニューラルネットワーク610は、入力層611、1つ以上の中間層612、及び出力層613を有する。入力層611には入力データが入力される。出力層613からは出力データが出力される。
入力層611、中間層612、及び出力層613には、それぞれニューロン615を有する。ここでニューロン615は、積和演算を実現しうる回路素子(積和演算素子)を指す。図18(B)では、2つの層が有する2つのニューロン615間におけるデータの入出力方向を矢印で示している。
それぞれの層における演算処理は、前層が有するニューロン615の出力と重み係数との積和演算により実行される。例えば、入力層の第i番目のニューロンの出力をxとし、出力xと次の中間層612の第j番目のニューロンとの結合強度(重み係数)をwjiとすると、当該中間層の第j番目のニューロンの出力yは、y=f(Σwji・x)となる。なお、i、jは1以上の整数とする。ここで、f(x)は活性化関数でシグモイド関数、閾値関数などを用いることができる。以下同様に、各層のニューロン615の出力は、前段層のニューロン615の出力と重み係数の積和演算結果に活性化関数を演算した値となる。また、層と層との結合は、全てのニューロン同士が結合する全結合としてもよいし、一部のニューロン同士が結合する部分結合としてもよい。図18(B)では全結合である場合を示している。
図18(B)では、3つの中間層612を有する例を示している。なお、中間層612の数はこれに限られず、1つ以上の中間層を有していればよい。また、1つの中間層612が有するニューロンの数も、仕様に応じて適宜変更すればよい。例えば1つの中間層612が有するニューロン615の数は、入力層611または出力層613が有するニューロン615の数よりも多くてもよいし、少なくてもよい。
ニューロン615同士の結合強度の指標となる重み係数は、学習によって決定される。学習は、電子機器600が有するプロセッサにより実行してもよいが、専用サーバーやクラウドなどの演算処理能力の優れた計算機で実行することが好ましい。学習により決定された重み係数は、テーブルとして上記記憶部602に格納され、制御部601により読み出されることにより使用される。また、当該テーブルは、必要に応じてコンピュータネットワークを介して更新することができる。
以上がニューラルネットワークについての説明である。
画像処理回路604は、デコーダ回路605から入力される映像信号に基づいて、画像処理を実行する機能を有することが好ましい。
画像処理としては、例えばノイズ除去処理、階調変換処理、色調補正処理、輝度補正処理などが挙げられる。色調補正処理や輝度調整処理としては、例えばガンマ補正などがある。
また、画像処理回路604は、解像度のアップコンバートに伴う画素間補間処理や、フレーム周波数のアップコンバートに伴うフレーム間補間などの処理などの処理を実行する機能を有していることが好ましい。
例えば、ノイズ除去処理としては、文字などの輪郭の周辺に生じるモスキートノイズ、高速の動画で生じるブロックノイズ、ちらつきを生じるランダムノイズ、解像度のアップコンバートにより生じるドットノイズなどのさまざまなノイズを除去する。
階調変換処理は、画像の階調を表示パネル620の出力特性に対応した階調へ変換する処理である。例えば階調数を大きくする場合、小さい階調数で入力された画像に対して、各画素に対応する階調値を補間して割り当てることで、ヒストグラムを平滑化する処理を行うことができる。また、ダイナミックレンジを広げる、ハイダミックレンジ(HDR)処理も、階調変換処理に含まれる。
また、画素間補間処理は、解像度をアップコンバートした際に、本来存在しないデータを補間する。例えば、目的の画素の周囲の画素を参照し、それらの中間色を表示するようにデータを補間する。
また、色調補正処理は、画像の色調を補正する処理である。また輝度補正処理は、画像の明るさ(輝度コントラスト)を補正する処理である。例えば、電子機器600が設けられる空間に配置された照明の種類や輝度、または色純度などを検知し、それに応じて表示パネル620に表示する画像の輝度や色調が最適となるように補正する。または、表示する画像と、あらかじめ保存してある画像リスト内の様々な場面の画像と、を照合し、最も近い場面の画像に適した輝度や色調に表示する画像を補正する機能を有していてもよい。
フレーム間補間は、表示する映像のフレーム周波数を増大させる場合に、本来存在しないフレーム(補間フレーム)の画像を生成する。例えば、ある2枚の画像の差分から2枚の画像の間に挿入する補間フレームの画像を生成する。または2枚の画像の間に複数枚の補間フレームの画像を生成することもできる。例えばデコーダ回路605から入力される映像信号のフレーム周波数が60Hzであったとき、複数枚の補間フレームを生成することで、タイミングコントローラ607に出力する映像信号のフレーム周波数を、2倍の120Hz、または4倍の240Hz、または8倍の480Hzなどに増大させることができる。
また、画像処理回路604は、ニューラルネットワークを利用して、画像処理を実行する機能を有していることが好ましい。
例えば、ニューラルネットワークにより、例えば映像に含まれる画像データから特徴抽出を行うことができる。また画像処理回路604は、抽出された特徴に応じて最適な補正方法を選択することや、または補正に用いるパラメータを選択することができる。
または、ニューラルネットワーク自体に画像処理を行う機能を持たせてもよい。すなわち、画像処理を施す前の画像データをニューラルネットワークに入力することで、画像処理が施された画像データを出力させる構成としてもよい。
図18(A)に示す制御部601、記憶部602、通信制御部603、画像処理回路604、デコーダ回路605、及び映像信号受信部606、及びタイミングコントローラ607のそれぞれが有する機能のうち、2つ以上の機能を1つのICチップに集約させ、システムLSIを構成してもよい。例えば、プロセッサ、デコーダ回路、チューナ回路、A−D変換回路、DRAM、及びSRAM等を有するシステムLSIとしてもよい。
なお、制御部601や、他のコンポーネントが有するIC等に、チャネル形成領域に酸化物半導体を用い、極めて低いオフ電流が実現されたトランジスタを利用することもできる。当該トランジスタは、オフ電流が極めて低いため、当該トランジスタを記憶素子として機能する容量素子に流入した電荷(データ)を保持するためのスイッチとして用いることで、データの保持期間を長期にわたり確保することができる。この特性を制御部601等のレジスタやキャッシュメモリに用いることで、必要なときだけ制御部601を動作させ、他の場合には直前の処理の情報を当該記憶素子に待避させることにより、ノーマリーオフコンピューティングが可能となる。これにより、電子機器600の低消費電力化を図ることができる。
なお、図18(A)で例示する電子機器600の構成は一例であり、全ての構成要素を含む必要はない。電子機器600は、図18(A)に示す構成要素のうち必要な構成要素を有していればよい。また、電子機器600は、図18(A)に示す構成要素以外の構成要素を有していてもよい。
例えば、電子機器600は、図18(A)に示す構成のほか、外部インターフェース、音声出力部、タッチパネルユニット、カメラユニットなどを有していてもよい。例えば外部インターフェースとしては、例えばUSB(Universal Serial Bus)端子、LAN(Local Area Network)接続用端子、電源受給用端子、音声出力用端子、音声入力用端子、映像出力用端子、映像入力用端子などの外部接続端子、赤外線、可視光、紫外線などを用いた光通信用の送受信機、筐体に設けられた物理ボタンなどがある。また、例えば音声入出力部としては、サウンドコントローラ、マイクロフォン、スピーカなどがある。
本実施の形態は、少なくともその一部を本明細書中に記載する他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することができる。
10 表示装置
10a 表示装置
20 表示パネル
21 基板
23 画素
23a 画素
23b 画素
31 基板
32 表示部
32a 表示部
32b 表示部
34 回路
34a 回路
34b 回路
35 配線
36 FPC
37 IC
37a IC
37b IC
40 発光装置
41 導光板
42 発光素子
42B 発光素子
42G 発光素子
42R 発光素子
44 導波光
47 プリント基板
48 反射層
50 制御部
51 偏光板
52 拡散板
53 タッチセンサパネル
55 接着層
61 コントローラ
62 駆動回路
64 コントローラ
70 表示素子
70R 表示素子
70G 表示素子
70B 表示素子
70W 表示素子
71 トランジスタ
73 容量素子
75 配線
76 配線
80 表示素子
80B 表示素子
80G 表示素子
80R 表示素子
81 トランジスタ
82 トランジスタ
84 容量素子
85 配線
86 配線
117 絶縁層
130 偏光板
131 スタイラス
133a 配向膜
133b 配向膜
134 着色層
135 着色層
136 遮光層
161 接着層
162 接着層
191 導電層
192 EL層
193 導電層
193a 導電層
194 絶縁層
201 トランジスタ
204 接続部
205 トランジスタ
206 トランジスタ
207 接続部
211 絶縁層
212 絶縁層
213 絶縁層
214 絶縁層
215 絶縁層
216 絶縁層
217 絶縁層
218 絶縁層
220 絶縁層
221 導電層
222 導電層
223 導電層
224 導電層
231 半導体層
242 接続層
243 接続体
251 開口
252 接続部
311 電極
311a 導電層
311b 導電層
312 液晶
313 導電層
340 液晶素子
360 発光素子
360b 発光素子
360g 発光素子
360r 発光素子
360w 発光素子
362 表示部
372 FPC
400 表示装置
410 画素
451 開口
546 導電膜
547 導電膜
548 導電膜
549 ナノワイヤ
550 入力装置
551 導電層
552 導電層
553 導電層
555 配線
556 配線
557 FPC
558 IC
560 基板
600 電子機器
601 制御部
602 記憶部
603 通信制御部
604 画像処理回路
605 デコーダ回路
606 映像信号受信部
607 タイミングコントローラ
608 ソースドライバ
609 ゲートドライバ
610 ニューラルネットワーク
611 入力層
612 中間層
613 出力層
615 ニューロン
620 表示パネル
621 画素
630 システムバス
640 センサ
7000 電子機器
7111 筐体
7112 筐体
7113 ヒンジ
7121 表示部
7122 表示部
7141 文書情報
7142 ユーザ入力画像
8040 携帯情報端末
8041 筐体
8042 表示部
8043 ボタン
8044 アイコン
8045 カメラ
8046 マイクロフォン
8047 スピーカ
8048 接続端子
8049 太陽電池
8050 カメラ
8051 充放電制御回路
8052 バッテリー
8053 DCDCコンバータ
8054 スイッチ
8055 スイッチ
8056 スイッチ
8057 コンバータ

Claims (14)

  1. 画素部と、発光装置と、を有する表示装置であって、
    前記画素部は、表示面側に光を反射する複数の第1の表示素子と、表示面側に光を発する複数の第2の表示素子と、を有し、
    前記発光装置は、前記画素部よりも前記表示面側に位置し、且つ、前記第1の表示素子に光を照射する機能を有し、
    前記発光装置は、導光部と、それぞれ異なる色の光を発する第1の発光素子、第2の発光素子、及び第3の発光素子を有し、
    前記第1の発光素子、第2の発光素子、及び第3の発光素子は、それぞれ前記導光部の側面に光を照射可能に配置され、
    前記第1の表示素子及び前記第2の表示素子の少なくとも一方により画像を表示する機能を有する、
    表示装置。
  2. 請求項1において、
    前記第1の表示素子は、反射型の液晶素子であり、
    前記第2の表示素子は、有機エレクトロルミネセンス素子である、
    表示装置。
  3. 請求項1または請求項2において、
    前記第1の発光素子、前記第2の発光素子、及び前記第3の発光素子は、それぞれ発光ダイオードを含む、
    表示装置。
  4. 請求項1乃至請求項3のいずれか一において、
    前記第1の発光素子、前記第2の発光素子、及び前記第3の発光素子は、それぞれ発光スペクトルの半値全幅が30nm以下である、
    表示装置。
  5. 請求項1乃至請求項4のいずれか一において、
    前記第1の発光素子の発光スペクトルのピーク波長は、620nm以上650nm以下の範囲内に位置し、
    前記第2の発光素子の発光スペクトルのピーク波長は、515nm以上540nm以下の範囲内に位置し、
    前記第3の発光素子の発光スペクトルのピーク波長は、445nm以上480nm以下の範囲内に位置する、
    表示装置。
  6. 請求項1乃至請求項5のいずれか一において、
    複数の前記第1の表示素子には、前記第1の発光素子が発する光を反射する第1の素子、前記第2の発光素子が発する光を反射する第2の素子、及び前記第3の発光素子が発する光を反射する第3の素子が混在して含まれる、
    表示装置。
  7. 請求項1乃至請求項5のいずれか一において、
    前記第1の表示素子は、前記第1の発光素子が発する光、前記第2の発光素子が発する光、及び前記第3の発光素子が発する光を反射する、
    表示装置。
  8. 請求項7において、
    制御部を有し、
    前記制御部は、第1のモードと、第2のモードとを切り替える機能を有し、
    前記第1のモードは、1フレーム期間中に、前記第1の発光素子、前記第2の発光素子、及び前記第3の発光素子を順次点灯させて、前記第1の表示装置によりカラー表示を行う表示モードであり、
    前記第2のモードは、1フレーム期間中に、前記第1の発光素子、前記第2の発光素子、及び前記第3の発光素子を同時に点灯させて、前記第1の表示装置により単色表示を行う表示モードである、
    表示装置。
  9. 請求項1乃至請求項8のいずれか一において、
    前記発光装置よりも表示面側に、タッチセンサを有する、
    表示装置。
  10. 請求項1乃至請求項8のいずれか一において、
    前記導光部は、タッチセンサを構成する電極を有する、
    表示装置。
  11. 画素部と、発光装置と、を有する表示装置の駆動方法であって、
    前記画素部は、光を反射する第1の表示素子と、光を発する第2の表示素子と、を有し、
    前記発光装置は、表示面側から前記第1の表示素子に光を照射する機能を有し、
    前記発光装置は、第1の発光素子、第2の発光素子及び第3の発光素子を有し、
    1フレーム期間中に、前記第1の発光素子、前記第2の発光素子、及び前記第3の発光素子を同時に点灯させて表示を行う第1の表示モードと、
    1フレーム期間中に、前記第1の発光素子、前記第2の発光素子、及び前記第3の発光素子を消灯させて表示を行う第2の表示モードと、を切り替える、
    表示装置の駆動方法。
  12. 請求項11において、
    前記第1の表示モード及び前記第2の表示モードの少なくとも一方において、
    前記第2の表示素子を発光させて表示を行う第3の表示モードと、
    前記第2の表示素子を消灯させて表示を行う第4の表示モードと、を切り替える、
    表示装置の駆動方法。
  13. 画素部と、発光装置と、を有する表示装置の駆動方法であって、
    前記画素部は、光を反射する第1の表示素子と、光を発する第2の表示素子と、を有し、
    前記発光装置は、表示面側から前記第1の表示素子に光を照射する機能を有し、
    前記発光装置は、第1の発光素子、第2の発光素子及び第3の発光素子を有し、
    1フレーム期間中に、前記第1の発光素子、前記第2の発光素子、及び前記第3の発光素子を順次点灯させてカラー表示を行う第5の表示モードと、
    1フレーム期間中に、前記第1の発光素子、前記第2の発光素子、及び前記第3の発光素子を同時に点灯させて表示を行う第6の表示モードと、
    1フレーム期間中に、前記第1の発光素子、前記第2の発光素子、及び前記第3の発光素子を消灯させて表示を行う第7の表示モードと、
    を切り替える、
    表示装置の駆動方法。
  14. 請求項13において、
    前記第5の表示モード、前記第6の表示モード、及び前記第7の表示モードの少なくとも一において、
    前記第2の表示素子を発光させて表示を行う第8の表示モードと、
    前記第2の表示素子を消灯させて表示を行う第9の表示モードと、を切り替える、
    表示装置の駆動方法。
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