JP2019020687A - Display device - Google Patents

Display device Download PDF

Info

Publication number
JP2019020687A
JP2019020687A JP2017141827A JP2017141827A JP2019020687A JP 2019020687 A JP2019020687 A JP 2019020687A JP 2017141827 A JP2017141827 A JP 2017141827A JP 2017141827 A JP2017141827 A JP 2017141827A JP 2019020687 A JP2019020687 A JP 2019020687A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
circuit
transistor
layer
metal oxide
substrate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2017141827A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
高橋 圭
Kei Takahashi
圭 高橋
一徳 渡邉
Kazunori Watanabe
一徳 渡邉
紘慈 楠
Koji Kusunoki
紘慈 楠
川島 進
Susumu Kawashima
進 川島
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Original Assignee
Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd filed Critical Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority to JP2017141827A priority Critical patent/JP2019020687A/en
Publication of JP2019020687A publication Critical patent/JP2019020687A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Abstract

To reduce a production cost or an occupied area of a driver IC.SOLUTION: A display device comprises a display unit, a first circuit, and a second circuit. The first circuit has a function to convert a first digital signal to a plurality of digital signals and a function to serially output the plurality of second digital signals to the second circuit. The second circuit has a function to convert the plurality of second digital signals to a plurality of analog signals and a function to output the analog signals to a wiring of the display unit. A transistor constituting the first circuit is formed on a single crystal semiconductor substrate or a compound semiconductor substrate. Transistors constituting the second circuit and the display unit are formed on a substrate having an insulation surface using a metal oxide as a semiconductor layer. A transistor having a shorter channel length than the transistor included in the display unit is used as a transistor included in the second circuit.SELECTED DRAWING: Figure 1

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回路に関する。   One embodiment of the present invention relates to a display device. One embodiment of the present invention relates to a driver circuit of a display device.

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。   Note that one embodiment of the present invention is not limited to the above technical field. Technical fields of one embodiment of the present invention disclosed in this specification and the like include semiconductor devices, display devices, light-emitting devices, power storage devices, memory devices, electronic devices, lighting devices, input devices, input / output devices, and driving methods thereof , Or a method for producing them, can be mentioned 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、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。   Note that in this specification and the like, a semiconductor device refers to any device that can function by utilizing semiconductor characteristics. A transistor, a semiconductor circuit, an arithmetic device, a memory device, or the like is one embodiment of a semiconductor device. In addition, an imaging device, an electro-optical device, a power generation device (including a thin film solar cell, an organic thin film solar cell, and the like) and an electronic device may include a semiconductor device.

表示装置の駆動回路は、表示部の高精細化及び多階調化に対応するため、高性能化が求められている。そのため、表示装置の駆動回路、特にソースドライバには、IC(Integrated Circuit:以下、ドライバICともいう)が採用されている。   A driver circuit of a display device is required to have high performance in order to cope with high definition and multi-gradation of a display portion. For this reason, an IC (Integrated Circuit: hereinafter also referred to as a driver IC) is employed for a driver circuit of a display device, particularly a source driver.

ドライバICは、シフトレジスタ、ラッチ、レベルシフタ、デジタルアナログ変換回路(DACともいう)、アナログバッファなどから構成される。シフトレジスタやラッチはデジタル信号を扱う回路であり、レベルシフタやDACはデジタル信号をアナログ信号に変換する回路であり、アナログバッファは階調電圧を生成、出力する回路である。   The driver IC includes a shift register, a latch, a level shifter, a digital / analog conversion circuit (also referred to as a DAC), an analog buffer, and the like. The shift register and latch are circuits that handle digital signals, the level shifter and DAC are circuits that convert digital signals into analog signals, and the analog buffers are circuits that generate and output gradation voltages.

デジタル信号を扱う回路では、高速での動作が求められるため、これを構成するトランジスタは低電圧での動作が行われる。一方、アナログ信号を扱う回路は、表示部を駆動する電圧を扱うために、デジタル信号を扱う回路に比べて高電圧での動作が求められる。   A circuit that handles a digital signal is required to operate at a high speed, so that the transistors that form the circuit operate at a low voltage. On the other hand, a circuit handling an analog signal is required to operate at a higher voltage than a circuit handling a digital signal in order to handle a voltage for driving the display unit.

特許文献1では、耐圧性が要求されない回路とは異なる基板上に、耐圧性の高さが要求される回路を、シリコンまたはゲルマニウムよりもバンドギャップの高い半導体で作製することが開示されている。   Patent Document 1 discloses that a circuit that requires high pressure resistance is manufactured using a semiconductor having a higher band gap than silicon or germanium on a substrate different from a circuit that does not require pressure resistance.

特開2011−227479号公報JP 2011-227479 A

表示装置の高精細化、多階調化に伴い、ドライバICの面積が増大し、ドライバIC1つあたりのコストが問題となっている。そこで、ドライバICをより微細なテクノロジーで作製することで、ドライバICの面積の縮小化が進められている。   As the display device has higher definition and multi-gradation, the area of the driver IC increases, and the cost per driver IC has become a problem. Therefore, the area of the driver IC is being reduced by manufacturing the driver IC with a finer technology.

しかしながら、微細化に伴って素子の耐圧性が低下するため、ドライバICの内部において、アナログ信号を扱う部分はデジタル信号を扱う部分と比較して、微細化が困難であるといった問題がある。デジタル信号を扱う部分の面積の縮小に伴い、ドライバICの総面積に対するアナログ信号を扱う部分の面積が占める割合が大きくなるため、テクノロジーの微細化が進むほど、ドライバIC自体の面積縮小に対する効果が得られにくいといった問題がある。   However, since the withstand voltage of the element is reduced with the miniaturization, there is a problem that in the driver IC, the portion handling the analog signal is difficult to miniaturize compared to the portion handling the digital signal. As the area for handling digital signals is reduced, the ratio of the area for handling analog signals to the total area of the driver ICs increases. Therefore, as the technology becomes more miniaturized, the effect on the area reduction of the driver IC itself becomes more effective. There is a problem that it is difficult to obtain.

また、ドライバICの面積を縮小したとしても、その出力端子の数が多いと、当該ドライバICを実装する表示パネル側の端子や配線の占有面積が拡大するため、表示パネルの非表示部(額縁部ともいう)の占有面積が大きくなってしまう。   Even if the area of the driver IC is reduced, if the number of output terminals is large, the occupied area of the terminals and wiring on the display panel side on which the driver IC is mounted is increased. Occupied area) also increases.

本発明の一態様は、ドライバICの生産コストを低減することを課題の一とする。または、ドライバICの占有面積を縮小することを課題の一とする。または、狭額縁な表示装置を提供することを課題の一とする。または、表示部の高精細化、多階調化が可能な表示装置を提供することを課題の一とする。   An object of one embodiment of the present invention is to reduce the production cost of a driver IC. Another object is to reduce the area occupied by a driver IC. Another object is to provide a display device with a narrow frame. Another object is to provide a display device in which a display portion can have high definition and multiple gradations.

または、本発明の一態様は、信頼性の高い表示装置を提供することを課題の一とする。または、新規な表示装置を提供することを課題の一とする。   Another object of one embodiment of the present invention is to provide a highly reliable display device. Another object is to provide a novel display device.

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。   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 can be extracted from the description, drawings, claims, and the like.

本発明の一態様は、第1の回路と、第2の回路と、表示部と、を有する表示装置である。表示部は、複数の画素と、それぞれ当該画素に接続される複数の配線と、を有する。第1の回路は、第1のデジタル信号を複数の第2のデジタル信号に変換する機能と、複数の第2のデジタル信号を第2の回路にシリアル出力する機能を有する。第2の回路は、複数の第2のデジタル信号を、複数のアナログ信号に変換する機能と、当該アナログ信号を配線に出力する機能を有する。また第1の回路は、第1の基板に形成された第1のトランジスタを有し、第2の回路は、第2の基板に形成された第2のトランジスタを有し、表示部は、画素に、第2の基板に形成された第3のトランジスタを有する。第1の基板は、単結晶半導体基板または化合物半導体基板であり、第2の基板は、絶縁表面を有する基板である。また、第1のトランジスタは、チャネルが形成される半導体にシリコンまたはゲルマニウムを含み、第2のトランジスタ及び第3のトランジスタは、チャネルが形成される半導体に金属酸化物を含む。また、第2のトランジスタは、第3のトランジスタよりもチャネル長が短い部分を有する。   One embodiment of the present invention is a display device including a first circuit, a second circuit, and a display portion. The display unit includes a plurality of pixels and a plurality of wirings respectively connected to the pixels. The first circuit has a function of converting the first digital signal into a plurality of second digital signals and a function of serially outputting the plurality of second digital signals to the second circuit. The second circuit has a function of converting a plurality of second digital signals into a plurality of analog signals and a function of outputting the analog signals to a wiring. The first circuit includes a first transistor formed over the first substrate, the second circuit includes a second transistor formed over the second substrate, and the display portion includes a pixel A third transistor formed over the second substrate. The first substrate is a single crystal semiconductor substrate or a compound semiconductor substrate, and the second substrate is a substrate having an insulating surface. The first transistor includes silicon or germanium in a semiconductor in which a channel is formed, and the second transistor and the third transistor include a metal oxide in a semiconductor in which a channel is formed. The second transistor has a portion with a channel length shorter than that of the third transistor.

また、上記において、第2のトランジスタは、チャネル長が、0.1μm以上1.0μm以下である部分を有することが好ましい。   In the above, the second transistor preferably includes a portion having a channel length of 0.1 μm to 1.0 μm.

また、上記において、複数のバッファアンプ回路を有する第3の回路を有することが好ましい。このとき、第2の回路から出力されるアナログ信号は、バッファアンプ回路を介して配線に出力されることが好ましい。   In the above, it is preferable to include a third circuit having a plurality of buffer amplifier circuits. At this time, the analog signal output from the second circuit is preferably output to the wiring through the buffer amplifier circuit.

また、上記において、第3の回路は、第2の基板に形成された第4のトランジスタを有することが好ましい。このとき、当該第4のトランジスタは、チャネルが形成される半導体に、金属酸化物を用いることが好ましい。   In the above, the third circuit preferably includes a fourth transistor formed over the second substrate. At this time, the fourth transistor preferably uses a metal oxide for a semiconductor in which a channel is formed.

または、上記において、第3の回路は、第1の基板に形成された第5のトランジスタを有することが好ましい。このとき、当該第5のトランジスタは、チャネルが形成される半導体に、シリコンまたはゲルマニウムを用いることが好ましい。   Alternatively, in the above, the third circuit preferably includes a fifth transistor formed over the first substrate. At this time, the fifth transistor preferably uses silicon or germanium for a semiconductor in which a channel is formed.

本発明の一態様によれば、ドライバICの生産コストを低減することができる。または、ドライバICの占有面積を縮小することができる。または、狭額縁な表示装置を提供することができる。または、表示部の高精細化、多階調化が可能な表示装置を提供することができる。   According to one embodiment of the present invention, the production cost of a driver IC can be reduced. Alternatively, the area occupied by the driver IC can be reduced. Alternatively, a display device with a narrow frame can be provided. Alternatively, a display device in which the display portion can have high definition and multiple gradations can be provided.

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。   Note that the description of these effects does not disturb the existence of other effects. Note that one embodiment of the present invention does not necessarily have all of these effects. Note that effects other than these can be extracted from the description, drawings, claims, and the like.

表示装置の構成例。2 shows a configuration example of a display device. 表示装置に適用できる回路の構成例。6 shows a structural example of a circuit that can be applied to a display device. 表示装置に適用できる回路の構成例。6 shows a structural example of a circuit that can be applied to a display device. 表示装置に適用できる回路の構成例。6 shows a structural example of a circuit that can be applied to a display device. 表示装置に適用できる回路の構成例。6 shows a structural example of a circuit that can be applied to a display device. 表示装置に適用できる回路の構成例。6 shows a structural example of a circuit that can be applied to a display device. 表示装置に適用できる回路の構成例。6 shows a structural example of a circuit that can be applied to a display device. 表示装置に適用できる回路の構成例。6 shows a structural example of a circuit that can be applied to a display device. 表示装置に適用できる回路の構成例。6 shows a structural example of a circuit that can be applied to a display device. トランジスタの構成例。2 shows a structure example of a transistor. トランジスタの構成例。2 shows a structure example of a transistor. トランジスタ及び容量素子等の構成例。Configuration examples of a transistor, a capacitor, and the like. トランジスタ及び容量素子等の作製方法例を説明する図。10A and 10B illustrate an example of a method for manufacturing a transistor, a capacitor, and the like. トランジスタ及び容量素子等の作製方法例を説明する図。10A and 10B illustrate an example of a method for manufacturing a transistor, a capacitor, and the like. トランジスタ及び容量素子等の作製方法例を説明する図。10A and 10B illustrate an example of a method for manufacturing a transistor, a capacitor, and the like. 電気機器を説明する図。FIG. 6 illustrates an electrical device. 表示モジュールの構成例。A configuration example of a display module. 電子機器の構成例。Configuration example of an electronic device. 電子機器の構成例。Configuration example of an electronic device. 電子機器の構成例。Configuration example of an electronic device. テレビジョン装置の構成例。2 shows a configuration example of a television device. 回路図及びレイアウトパターン。Circuit diagram and layout pattern. 回路の斜視概略図。The perspective schematic diagram of a circuit.

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。   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.

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。   Note that in 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. In addition, in the case where the same function is indicated, the hatch pattern is the same, and there is a case where no reference numeral is given.

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。   Note that in each drawing described in this specification, the size, the layer thickness, or the region of each component is exaggerated for simplicity in some cases. Therefore, it is not necessarily limited to the scale.

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。   In the present specification and the like, ordinal numbers such as “first” and “second” are used for avoiding confusion between components, and are not limited numerically.

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。   A transistor is a kind of semiconductor element, and can realize amplification of current and voltage, switching operation for controlling conduction or non-conduction, and the like. The transistor in this specification includes an IGFET (Insulated Gate Field Effect Transistor) and a thin film transistor (TFT: Thin Film Transistor).

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。   In this specification and the like, a display panel which is one embodiment of a display device has a function of displaying (outputting) an image or the like on a display surface. Therefore, the display panel is one mode of the output device.

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。   Further, in this specification and the like, a display panel substrate, for example, a connector such as a FPC (Flexible Printed Circuit) or a TCP (Tape Carrier Package) is attached, or the substrate is integrated with a COG (Chip On Glass) method or the like. In some cases, is mounted a display panel module, a display module, or simply a display panel.

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。   In this specification and the like, the touch sensor has a function of detecting that a detection target such as a finger or a stylus touches, presses, or approaches. Moreover, you may have the function to detect the positional information. Therefore, the touch sensor is an aspect of the input device. For example, the touch sensor can be configured to have one or more sensor elements.

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。   In this specification and the like, a substrate having a touch sensor may be referred to as a touch sensor panel or simply a touch sensor. In addition, in this specification and the like, a touch sensor panel substrate, for example, a connector such as an FPC or TCP attached, or a substrate in which an IC is mounted by a COG method, a touch sensor panel module, a touch sensor It may be called a module, a sensor module, or simply a touch sensor.

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。   Note that in this specification and the like, a touch panel which is one embodiment of a display device has a function of displaying (outputting) an image or the like on a display surface, and a detection target such as a finger or a stylus touches, presses, or approaches the display surface. And a function as a touch sensor for detecting the above. Accordingly, the touch panel is an embodiment of an input / output device.

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。   The touch panel can also be referred to as, for example, a display panel with a touch sensor (or display device) or a display panel with a touch sensor function (or display device).

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。   The touch panel can be configured to include a display panel and a touch sensor panel. Alternatively, the display panel may have a function as a touch sensor inside or on the surface.

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。   In this specification and the like, a touch panel substrate having a connector such as an FPC or TCP attached, or a substrate having an IC mounted on the substrate by a COG method, a touch panel module, a display module, or simply a touch panel And so on.

(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、半導体装置、及びそれらの駆動方法等について説明する。
(Embodiment 1)
In this embodiment, a display device, a semiconductor device, a driving method thereof, and the like of one embodiment of the present invention will be described.

本発明の一態様の表示装置は、第1の駆動回路部を有する第1の基板と、第2の駆動回路部及び表示部を有する第2の基板と、を有する。   A display device of one embodiment of the present invention includes a first substrate having a first driver circuit portion, and a second substrate having a second driver circuit portion and a display portion.

第1の駆動回路部と、第2の駆動回路部とにより、入力されるシリアルのビデオ信号を、パラレルのビデオ信号に変換し、表示部に出力することができる。ここで、入力されるシリアルのビデオ信号はデジタルデータであることが好ましく、出力されるパラレルのビデオ信号はアナログデータであることが好ましい。   The first drive circuit unit and the second drive circuit unit can convert an input serial video signal into a parallel video signal and output it to the display unit. Here, the input serial video signal is preferably digital data, and the output parallel video signal is preferably analog data.

さらに、第1の駆動回路部から第2の駆動回路部へ伝送されるビデオ信号は、複数のシリアルの信号であることが好ましい。より好ましくは、第1の駆動回路部から第2の駆動回路部へ伝送されるビデオ信号は、表示部が有するソース信号線(ソース線ともいう)の数と同じ数、またはこれ以下の数の配線でそれぞれ伝送される、複数のシリアル信号であることが好ましい。これにより、第1の駆動回路部と第2の駆動回路部との間の配線数及び端子数を削減することができる。また、このとき当該配線数や端子数は、扱うビデオ信号の階調値によらず、表示部が有する画素数(より具体的にはソース線の数)で決定されるため、高階調の表示に対応した表示部とする場合であっても、配線数及び端子数が増えることがない。   Furthermore, the video signal transmitted from the first drive circuit unit to the second drive circuit unit is preferably a plurality of serial signals. More preferably, the number of video signals transmitted from the first driver circuit portion to the second driver circuit portion is equal to or less than the number of source signal lines (also referred to as source lines) included in the display portion. It is preferable that they are a plurality of serial signals respectively transmitted through wiring. Thereby, the number of wirings and the number of terminals between the first drive circuit unit and the second drive circuit unit can be reduced. At this time, the number of wirings and terminals is determined by the number of pixels (more specifically, the number of source lines) included in the display portion regardless of the gradation value of the video signal to be handled. Even when the display unit is compatible with the above, the number of wirings and the number of terminals do not increase.

第1の駆動回路が設けられた第1の基板はICチップの形態にパッケージされていることが好ましい。第1の基板は、第2の基板にCOG方式などの実装方法により実装することができる。第1の基板としては、単結晶半導体基板や化合物半導体基板などを用いることができる。これにより、第1の駆動回路の動作周波数を極めて高いものとすることができる。   The first substrate provided with the first drive circuit is preferably packaged in the form of an IC chip. The first substrate can be mounted on the second substrate by a mounting method such as a COG method. As the first substrate, a single crystal semiconductor substrate, a compound semiconductor substrate, or the like can be used. Thereby, the operating frequency of the first drive circuit can be made extremely high.

また、第2の基板には、少なくとも絶縁表面を有する基板を用いることができる。例えば、第2の基板は、ガラス基板または可撓性を有する基板などの絶縁性基板を用いることが好ましい。さらに、第2の駆動回路を構成するトランジスタと、表示部を構成するトランジスタとは、それぞれチャネルが形成される半導体に、第2の基板上に形成された金属酸化物が適用されていることが好ましい。また、これらトランジスタは、同一面上に形成されていることが好ましい。特に、これらトランジスタは、同じ工程を経て形成されていることが好ましい。   For the second substrate, a substrate having at least an insulating surface can be used. For example, the second substrate is preferably an insulating substrate such as a glass substrate or a flexible substrate. Further, in the transistor included in the second driver circuit and the transistor included in the display portion, a metal oxide formed over the second substrate is applied to a semiconductor in which a channel is formed. preferable. Further, these transistors are preferably formed on the same surface. In particular, these transistors are preferably formed through the same process.

金属酸化物を用いたトランジスタは、シリコンを用いたトランジスタと比較してオフ電流を好適に低減できるため、アナログデータの伝送時、または当該アナログデータを一時的に保持する場合であっても、トランジスタのリーク電流などの影響によるデータ値の変動はほとんど生じない。また、金属酸化物を用いたトランジスタは、シリコンを用いたトランジスタと比較して耐圧を高めることができる。その結果、第2の駆動回路として金属酸化物が適用されたトランジスタを用いることで、比較的電圧の高いアナログ信号の処理や伝送を信頼性高く実行することができる。   Since a transistor using a metal oxide can preferably reduce off-state current as compared with a transistor using silicon, a transistor can be used even when analog data is transmitted or when the analog data is temporarily stored. Fluctuation of the data value due to the influence of the leakage current is hardly generated. In addition, a transistor using a metal oxide can have higher withstand voltage than a transistor using silicon. As a result, by using a transistor to which a metal oxide is applied as the second driver circuit, analog signal processing and transmission with a relatively high voltage can be performed with high reliability.

また、第2の駆動回路を構成するトランジスタのチャネル長は、表示部を構成するトランジスタのチャネル長よりも短いことが好ましい。特に、第2の駆動回路を構成するトランジスタのチャネル長が、1.5μm未満、好ましくは1.2μm以下、より好ましくは1.0μm以下、さらに好ましくは0.9μm以下、さらに好ましくは0.8μm以下、さらに好ましくは0.6μm以下であって、0.1μm以上であることが好ましい。これにより、第2の駆動回路の駆動周波数を高めることが可能となる。また、第2の駆動回路が占める占有面積を小さくできるため、第1の駆動回路及び第2の駆動回路を1つのICチップで構成した場合と比較して、駆動回路部の面積が増大してしまうことを防ぐことができる。   In addition, the channel length of the transistor included in the second driver circuit is preferably shorter than the channel length of the transistor included in the display portion. In particular, the channel length of the transistor included in the second driver circuit is less than 1.5 μm, preferably 1.2 μm or less, more preferably 1.0 μm or less, further preferably 0.9 μm or less, and further preferably 0.8 μm. Hereinafter, it is more preferably 0.6 μm or less, and preferably 0.1 μm or more. As a result, the drive frequency of the second drive circuit can be increased. In addition, since the area occupied by the second drive circuit can be reduced, the area of the drive circuit portion is increased as compared with the case where the first drive circuit and the second drive circuit are configured by one IC chip. Can be prevented.

第1の駆動回路は、主にデジタルデータを処理する部分を含むことが好ましい。これにより、データ量の多いデジタルデータを高速に処理することができる。また、第2の駆動回路は、アナログデータを処理する部分を含むことが好ましい。これにより、比較的電圧の高いアナログデータを信頼性高く処理することができる。   The first drive circuit preferably includes a portion that mainly processes digital data. Thereby, digital data with a large amount of data can be processed at high speed. The second driving circuit preferably includes a portion for processing analog data. Thereby, analog data having a relatively high voltage can be processed with high reliability.

また第1の駆動回路に供給される電源電圧や、扱うデジタルデータの信号の電圧(すなわち、第1の駆動回路の駆動電圧)は、第2の駆動回路に供給される電源電圧や、扱うアナログデータの信号の電圧(すなわち、第2の駆動回路の駆動電圧)よりも低いことが好ましい。   The power supply voltage supplied to the first drive circuit and the voltage of the digital data signal to be handled (that is, the drive voltage of the first drive circuit) are the power supply voltage supplied to the second drive circuit and the analog to be handled. The voltage is preferably lower than the voltage of the data signal (that is, the driving voltage of the second driving circuit).

第2の駆動回路には、デジタルデータをアナログデータに変換する回路が含まれていることが好ましい。特に、所定の階調値を示すデジタルデータが入力されたとき、当該階調値に相当する電位のアナログ信号を出力する機能を有する回路が含まれていることが好ましい。このような回路の一つとして、パストランジスタロジック(PTL:Pass Transistor Logic)回路がある。   The second driving circuit preferably includes a circuit that converts digital data into analog data. In particular, a circuit having a function of outputting an analog signal having a potential corresponding to the gradation value when digital data indicating a predetermined gradation value is input is preferably included. As one of such circuits, there is a pass transistor logic (PTL) circuit.

PTL回路はビデオ信号の階調数に応じて、極めて多くのトランジスタを設ける必要がある。さらにPTL回路を構成する各トランジスタには、高耐圧なトランジスタを適用する必要がある。そのため、例えばシリコンなどで構成した場合に、デジタル信号を処理する低電圧駆動用のトランジスタで構成した回路に比べて、PTL回路は微細化技術が向上してもチップ面積の縮小に寄与しにくい。そのため、少なくともPTL回路を第2の基板上に設け、チップ側にPTL回路を搭載しない構成とすることにより、チップ面積を大幅に縮小することができ、生産コストを削減することができる。   In the PTL circuit, it is necessary to provide an extremely large number of transistors depending on the number of gradations of the video signal. Furthermore, it is necessary to apply a high breakdown voltage transistor to each transistor constituting the PTL circuit. Therefore, for example, when configured with silicon or the like, the PTL circuit hardly contributes to the reduction of the chip area even if the miniaturization technique is improved as compared with a circuit configured with a low-voltage driving transistor that processes a digital signal. Therefore, by providing at least the PTL circuit on the second substrate and not mounting the PTL circuit on the chip side, the chip area can be greatly reduced, and the production cost can be reduced.

第2の駆動回路に含まれるPTL回路は、金属酸化物が適用された複数のトランジスタを有する構成とすることができる。   The PTL circuit included in the second driver circuit can include a plurality of transistors to which a metal oxide is applied.

また、第2の駆動回路の出力信号を安定化する機能、または昇圧する機能の少なくとも一を有するバッファアンプ回路を設けることが好ましい。このとき、バッファアンプ回路を第2の基板上に、金属酸化物が適用されたトランジスタを用いて形成することができる。これにより、第2の駆動回路、バッファアンプ回路、及び表示部を隣接して設けることができるため、配線を簡略化できる。   It is preferable to provide a buffer amplifier circuit having at least one of a function of stabilizing the output signal of the second driver circuit and a function of boosting. At this time, the buffer amplifier circuit can be formed over the second substrate using a transistor to which a metal oxide is applied. Accordingly, since the second driver circuit, the buffer amplifier circuit, and the display portion can be provided adjacent to each other, wiring can be simplified.

または、バッファアンプ回路を第1の基板上に形成してもよい。このとき、第2の基板から第1の基板へシリアルのアナログデータを出力し、第1の基板上のバッファアンプ回路から、シリアルのアナログデータが表示部に供給される。バッファアンプ回路を第1の基板上に形成することで、第2の基板上に同じサイズのトランジスタを用いて構成した場合と比較して電流供給能力をより高めることが可能でとなる。その結果、バッファアンプ回路によるソース線の充放電時間を短縮することが可能となり、表示部へのより高速なデータの書き込みを安定して行うことが可能となる。このような構成は、表示部に表示する画像のフレーム周波数の高い場合や、表示部のソース線の本数が極めて多い場合(すなわち高解像度の場合)、または表示部のサイズが大きくソース線の長さが長い場合などに好適である。   Alternatively, the buffer amplifier circuit may be formed on the first substrate. At this time, serial analog data is output from the second substrate to the first substrate, and serial analog data is supplied from the buffer amplifier circuit on the first substrate to the display unit. By forming the buffer amplifier circuit on the first substrate, it is possible to further increase the current supply capability as compared with a case where transistors of the same size are formed on the second substrate. As a result, the charge / discharge time of the source line by the buffer amplifier circuit can be shortened, and higher-speed data writing to the display portion can be stably performed. In such a configuration, when the frame frequency of the image displayed on the display unit is high, when the number of source lines in the display unit is extremely large (that is, when the resolution is high), or when the size of the display unit is large and the length of the source line is long. This is suitable when the length is long.

なお、本明細書等において、トランジスタのチャネル長方向とは、ソースとドレイン間を最短距離で結ぶ直線に平行な方向のうちの1つをいう。すなわち、チャネル長方向は、トランジスタがオン状態のときに半導体層を流れる電流の方向に相当する。また、チャネル幅方向とは、当該チャネル長方向に直交する方向をいう。なお、トランジスタの構造や形状によっては、チャネル長方向及びチャネル幅方向は1つに定まらない場合がある。   Note that in this specification and the like, the channel length direction of a transistor refers to one of directions parallel to a straight line connecting the source and the drain with the shortest distance. That is, the channel length direction corresponds to the direction of current flowing through the semiconductor layer when the transistor is on. The channel width direction is a direction orthogonal to the channel length direction. Note that depending on the structure and shape of the transistor, the channel length direction and the channel width direction may not be determined as one.

また、本明細書等において、トランジスタのチャネル長とは、例えばトランジスタの上面図または断面図において、半導体層とゲート電極とが重畳する領域の、チャネル長方向における長さをいう。また、トランジスタのチャネル幅とは、当該領域の、チャネル幅方向の長さをいう。   In this specification and the like, the channel length of a transistor refers to the length in a channel length direction of a region where a semiconductor layer and a gate electrode overlap in a top view or a cross-sectional view of the transistor, for example. The channel width of the transistor refers to the length of the region in the channel width direction.

なお、トランジスタの構造や形状によっては、チャネル長及びチャネル幅は、1つの値に定まらない場合がある。そのため、本明細書等では、チャネル長及びチャネル幅は、その最大値、最小値、若しくは平均値、または、最大値と最小値の間の任意の値とすることができる。代表的には、チャネル長及びチャネル幅は、その最小値とする。   Note that depending on the structure and shape of the transistor, the channel length and the channel width may not be determined as one value. Therefore, in this specification and the like, the channel length and the channel width can be the maximum value, the minimum value, or the average value, or any value between the maximum value and the minimum value. Typically, the channel length and the channel width are the minimum values.

また、トランジスタの構造によっては、半導体層を挟む一対のゲート電極(第1のゲート電極、第2のゲート電極)を有する場合がある。このとき、トランジスタのチャネル長及びチャネル幅は、それぞれのゲート電極に対応して2つ定義できる。そのため、本明細書等で単にチャネル長と記載した場合、2つのチャネル長のうち長い方若しくは短い方のいずれか一方、その両方、またはその平均値を指すこととする。同様に、本明細書等で単にチャネル幅と記載した場合、2つのチャネル幅のうち長い方若しくは短い方のいずれか一方、その両方、またはその平均値を指すこととする。   Further, depending on the structure of the transistor, the transistor may include a pair of gate electrodes (a first gate electrode and a second gate electrode) that sandwich the semiconductor layer. At this time, two channel lengths and channel widths of the transistor can be defined corresponding to each gate electrode. Therefore, in the present specification and the like, when simply referred to as a channel length, one of the longer or shorter of the two channel lengths, both, or an average value thereof is indicated. Similarly, in the present specification and the like, when simply referred to as a channel width, it refers to either the longer or the shorter of the two channel widths, both, or an average value thereof.

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。   Hereinafter, more specific examples will be described with reference to the drawings.

[構成例1]
図1に、表示装置10のブロック図を示す。表示装置10は、第1の駆動回路11、第2の駆動回路12、表示部13、バッファアンプ回路AMP、ゲート駆動回路GD等を有する。
[Configuration example 1]
FIG. 1 shows a block diagram of the display device 10. The display device 10 includes a first drive circuit 11, a second drive circuit 12, a display unit 13, a buffer amplifier circuit AMP, a gate drive circuit GD, and the like.

第1の駆動回路11は、レシーバ回路RCV、シリアルパラレルコンバータ回路SPC、シフトレジスタSR、ラッチ回路LAT1、第1の回路TC、及びシフトレジスタ回路LS等を有する。   The first drive circuit 11 includes a receiver circuit RCV, a serial parallel converter circuit SPC, a shift register SR, a latch circuit LAT1, a first circuit TC, a shift register circuit LS, and the like.

第2の駆動回路12は、第2の回路RC、ラッチ回路LAT2、パストランジスタロジック回路PTL、及び電圧生成回路GEN等を有する。   The second drive circuit 12 includes a second circuit RC, a latch circuit LAT2, a pass transistor logic circuit PTL, a voltage generation circuit GEN, and the like.

第1の駆動回路11は、基板20に設けられている。第1の駆動回路11が設けられる基板20としては、シリコンやゲルマニウムなどの単結晶半導体基板、炭化シリコンやシリコンゲルマニウム等の化合物半導体基板、SOI基板等を用いることができる。第1の駆動回路11が有するトランジスタは、基板20を構成する半導体にチャネルが形成されるように形成されていることが好ましい。   The first drive circuit 11 is provided on the substrate 20. As the substrate 20 on which the first driver circuit 11 is provided, a single crystal semiconductor substrate such as silicon or germanium, a compound semiconductor substrate such as silicon carbide or silicon germanium, an SOI substrate, or the like can be used. The transistor included in the first driver circuit 11 is preferably formed so that a channel is formed in a semiconductor included in the substrate 20.

また、第2の駆動回路12、表示部13、バッファアンプ回路AMP、及びゲート駆動回路GDは、基板30に設けられている。これらが設けられる基板30としては、半導体基板以外の様々な材料を用いることができる。例えば、ガラス、金属、セラミックス、または樹脂等が挙げられる。また、基板30として、可撓性を有する程度に薄い材料を用いることで、表示部13を曲げることのできる表示装置を実現できる。   The second drive circuit 12, the display unit 13, the buffer amplifier circuit AMP, and the gate drive circuit GD are provided on the substrate 30. As the substrate 30 provided with these, various materials other than the semiconductor substrate can be used. For example, glass, metal, ceramics, resin, etc. are mentioned. In addition, by using a material that is thin enough to have flexibility as the substrate 30, a display device that can bend the display portion 13 can be realized.

第2の駆動回路12、表示部13、及びバッファアンプ回路AMPを構成するトランジスタとしては、基板30上に設けられる薄膜トランジスタを用いることが好ましい。当該薄膜トランジスタは、チャネルが形成される半導体層に単結晶シリコン、多結晶シリコン、アモルファスシリコン、金属酸化物などの薄膜を用いることができる。   As the transistors constituting the second driver circuit 12, the display unit 13, and the buffer amplifier circuit AMP, it is preferable to use a thin film transistor provided over the substrate 30. In the thin film transistor, a thin film of single crystal silicon, polycrystalline silicon, amorphous silicon, metal oxide, or the like can be used for a semiconductor layer in which a channel is formed.

特に、第2の駆動回路12、表示部13、及びバッファアンプ回路AMPを構成するトランジスタに、シリコンよりもバンドギャップの大きい金属酸化物を用いることが好ましい。特に、結晶性を有する金属酸化物を用いることが好ましい。キャリア濃度が十分に低減された金属酸化物を用いたトランジスタは、アモルファスシリコンを用いたトランジスタよりも高く、多結晶シリコンを用いたトランジスタに匹敵するほどの電界効果移動度と、極めて低いオフ電流を実現することができる。   In particular, a metal oxide having a band gap larger than that of silicon is preferably used for the transistors included in the second driver circuit 12, the display portion 13, and the buffer amplifier circuit AMP. In particular, it is preferable to use a metal oxide having crystallinity. Transistors using metal oxides with sufficiently reduced carrier concentration are higher than transistors using amorphous silicon, have field effect mobility comparable to transistors using polycrystalline silicon, and extremely low off-state current. Can be realized.

また、第2の駆動回路12及びバッファアンプ回路AMPを構成するトランジスタは、表示部13の画素に設けられるトランジスタに比べて、チャネル長が短いトランジスタを適用することが好ましい。これにより、第2の駆動回路12及びバッファアンプ回路AMPの駆動周波数を高めることが可能となる。   In addition, it is preferable to use a transistor having a channel length shorter than that of a transistor provided in the pixel of the display portion 13 as a transistor included in the second driver circuit 12 and the buffer amplifier circuit AMP. As a result, the drive frequency of the second drive circuit 12 and the buffer amplifier circuit AMP can be increased.

また、表示部13、第2の駆動回路12、及びバッファアンプ回路AMPは、単極性のトランジスタにより構成されていることが好ましい。特にn型のトランジスタにより構成されていることが好ましい。これにより、n型のトランジスタとp型のトランジスタとを作り分ける必要がないため、作製コストを低減することができる。   The display unit 13, the second drive circuit 12, and the buffer amplifier circuit AMP are preferably configured by unipolar transistors. In particular, it is preferably composed of an n-type transistor. Accordingly, it is not necessary to separately form an n-type transistor and a p-type transistor, so that manufacturing cost can be reduced.

〔表示部13〕
表示部13は、複数の画素PIXがマトリクス状に配置された構成を有する。1つの画素PIXには、少なくとも1本のソース線SLと、1本のゲート線GLが接続される。ゲート線GLはゲート駆動回路GDに接続され、画素を選択する選択信号が供給される。また、ソース線SLは、バッファアンプ回路AMPから、画素に書き込むためのアナログのビデオ信号が供給される。
[Display unit 13]
The display unit 13 has a configuration in which a plurality of pixels PIX are arranged in a matrix. At least one source line SL and one gate line GL are connected to one pixel PIX. The gate line GL is connected to the gate driving circuit GD and supplied with a selection signal for selecting a pixel. The source line SL is supplied with an analog video signal for writing to the pixel from the buffer amplifier circuit AMP.

画素PIXは、少なくとも1つの表示素子と、少なくとも1つのトランジスタと、を有する。表示素子としては例えば液晶素子や、有機エレクトロルミネッセンス(EL)素子などの発光素子を用いることができる。なお表示素子はこれに限られず、様々な素子を用いることができる。   The pixel PIX includes at least one display element and at least one transistor. As the display element, for example, a light emitting element such as a liquid crystal element or an organic electroluminescence (EL) element can be used. Note that the display element is not limited to this, and various elements can be used.

ここで、表示部13には、列方向にm個、行方向にn個の画素が配列している例を示す。表示部13には、m本のゲート線GL(ゲート線GL[1]乃至[m])と、n本のソース線SL(ソース線SL[1]乃至[n])が接続される。また以下では、複数のソース線などをまとめて表記する場合に、ソース線SL[1:n]などと表記する。   Here, the display unit 13 shows an example in which m pixels in the column direction and n pixels in the row direction are arranged. The display unit 13 is connected to m gate lines GL (gate lines GL [1] to [m]) and n source lines SL (source lines SL [1] to [n]). In the following, when a plurality of source lines and the like are described together, they are expressed as a source line SL [1: n].

〔第1の駆動回路11〕
第1の駆動回路11は、シリアル入力されるデジタルのビデオ信号であるビデオ信号D0をサンプリングし、ソース線SLの数nと同数またはそれ以下のシリアル出力可能なデジタルのデータ信号(データ信号D3t)に変換し、第2の駆動回路12に出力する機能を有する。ここでは、ソース線SLの数nと同数の配線を介して第2の駆動回路12にデジタルのデータ信号を出力する例について説明する。
[First drive circuit 11]
The first drive circuit 11 samples a video signal D0, which is a digital video signal input serially, and outputs a digital data signal (data signal D3t) capable of serial output equal to or less than the number n of the source lines SL. And has a function of outputting to the second drive circuit 12. Here, an example in which a digital data signal is output to the second drive circuit 12 through the same number of wires as the number n of source lines SL will be described.

レシーバ回路RCVは、第1の駆動回路11にシリアル入力されたビデオ信号D0を受信する回路である。レシーバ回路RCVの構成は、ビデオ信号D0の伝送方式に応じて様々な回路を用いることができる。外部から第1の駆動回路11へのデータの伝送方式としては、様々な規格で定められた符号化方式やインターフェースを用いることができる。例えば、LVDS(Low Voltage Differential Signaling)、mini−LVDS、DP(Display Port)、またはeDP(embedded DP)などの規格や、MIPI(登録商標)(Mobile Industry Processor Interface)Allianceの伝送規格であるD−PHYまたはM−PHY(登録商標)等のインターフェース規格がある。   The receiver circuit RCV is a circuit that receives the video signal D0 serially input to the first drive circuit 11. As the configuration of the receiver circuit RCV, various circuits can be used depending on the transmission method of the video signal D0. As a method of transmitting data from the outside to the first drive circuit 11, encoding methods and interfaces defined by various standards can be used. For example, a standard such as LVDS (Low Voltage Differential Signaling), mini-LVDS, DP (Display Port), or eDP (embedded DP), or MIPI (registered trademark) -Mobile Industry Interface Allocation Standard) There are interface standards such as PHY or M-PHY (registered trademark).

レシーバ回路RCVで受信したシリアルのビデオ信号は、シリアルパラレルコンバータ回路SPCに入力される。シリアルパラレルコンバータ回路SPCは、入力された信号に基づいて、クロック信号SCLK、スタートパルス信号SSPを生成してシフトレジスタSRに出力する。 The serial video signal received by the receiver circuit RCV is input to the serial / parallel converter circuit SPC. The serial parallel converter circuit SPC generates a clock signal S CLK and a start pulse signal S SP based on the input signal and outputs the clock signal S CLK and the start pulse signal S SP to the shift register SR.

またシリアルパラレルコンバータ回路SPCは、シリアル入力されたビデオ信号をp(pは1以上n以下の整数)のシリアルのデータ信号D1(データ信号D1[1:p])に分割して、p個のラッチ回路LAT1[1:p]のそれぞれに出力する。   The serial-parallel converter circuit SPC divides the serially input video signal into p serial data signals D1 (data signal D1 [1: p]) (p is an integer not smaller than 1 and not larger than n). Output to each of the latch circuits LAT1 [1: p].

シフトレジスタ回路SRは、シリアルパラレルコンバータ回路SPCから入力されたクロック信号SCLK、スタートパルス信号SSPから、サンプリング信号を生成し、n個のラッチ回路LAT1[1:p]にそれぞれ出力する。 Shift register SR includes a serial-parallel converter circuit clock signal inputted from the SPC S CLK, a start pulse signal S SP, generates a sampling signal, n number of the latch circuits LAT1 [1: p] to output respectively.

1つのラッチ回路LAT1(例えばj番目のラッチ回路LRAT1[j])にクロック信号SCLKとスタートパルス信号SSPが入力されると、これらにしたがってデータ信号D1[j]がサンプリングされ、1ビットごとにデータがラッチ回路LAT1[j]が有する記憶素子に保持される。すなわち、シリアルで入力されたデータ信号D1[j]は、パラレルデータとしてラッチ回路LAT1[j]に書き込まれることとなる。 When the clock signal to one of the latch circuits LAT1 (e.g. j-th latch circuit LRAT1 [j]) S CLK and the start pulse signal S SP is input, these according to the data signals D1 [j] is sampled, each bit The data is held in the memory element of the latch circuit LAT1 [j]. That is, the serially input data signal D1 [j] is written to the latch circuit LAT1 [j] as parallel data.

ラッチ回路LAT1[1:p]へのデータの書き込みが一通り終了するまでの時間を、ライン期間と呼ぶ。   The time until data writing to the latch circuit LAT1 [1: p] is completed is called a line period.

ラッチ回路LAT1[1:p]へのデータの書き込みが終了すると、ラッチ回路LAT1[1:p]に入力されるラッチ信号(図示しない)のパルスに従い、n個の第1の回路TC[1:n]にデータ信号D2[1:n]をパラレルデータとして一斉に出力する。ここで、ラッチ回路LAT1の数がn個よりも少ない場合には、1つのラッチ回路LAT1が、複数の第1の回路TCにデータ信号D2を出力する。   When the writing of data to the latch circuit LAT1 [1: p] is completed, the n first circuits TC [1: in accordance with a pulse of a latch signal (not shown) input to the latch circuit LAT1 [1: p]. n] simultaneously outputs the data signal D2 [1: n] as parallel data. Here, when the number of latch circuits LAT1 is smaller than n, one latch circuit LAT1 outputs the data signal D2 to the plurality of first circuits TC.

ここで、k番目の第1の回路TC[k]に入力されるデータ信号D2[k]は、ビデオ信号が有する階調数と同じビット数のパラレルのデータ信号となる。例えば8bit階調のビデオ信号の場合には、データ信号D2[k]は8bitのパラレルのデータ信号となる。また12bit階調のビデオ信号の場合には、データ信号D2[k]は12bitのパラレルのデータ信号となる。   Here, the data signal D2 [k] input to the kth first circuit TC [k] is a parallel data signal having the same number of bits as the number of gradations of the video signal. For example, in the case of an 8-bit video signal, the data signal D2 [k] is an 8-bit parallel data signal. In the case of a 12-bit gradation video signal, the data signal D2 [k] is a 12-bit parallel data signal.

n個の第1の回路TC[1:n]は、それぞれラッチ回路LATから入力されるパラレルのデータ信号D2を、シリアルのデータ信号D3に変換し、レベルシフタ回路LSに出力する。   Each of the n first circuits TC [1: n] converts the parallel data signal D2 input from the latch circuit LAT into a serial data signal D3 and outputs the serial data signal D3 to the level shifter circuit LS.

k番目の第1の回路TC[k]にデータ信号D2[k]が入力されると、第1の回路TC[k]は、シリアルのデータ信号D3[k]に変換し、レベルシフタ回路LS[k]に出力する。   When the data signal D2 [k] is input to the k-th first circuit TC [k], the first circuit TC [k] converts it into a serial data signal D3 [k], and the level shifter circuit LS [ k].

ここで、k番目の第1の回路TC[k]が出力するデータ信号D3[k]は、ビデオ信号が有する階調数と同じビット数のシリアルのデータ信号となる。したがって、例えば8bit階調のビデオ信号の場合には、データ信号D3[k]は8bitのシリアルのデータを含む信号であり、12bit階調のビデオ信号の場合には、データ信号D3[k]は12bitのシリアルのデータを含む信号となる。   Here, the data signal D3 [k] output from the k-th first circuit TC [k] is a serial data signal having the same number of bits as the number of gradations of the video signal. Therefore, for example, in the case of an 8-bit gradation video signal, the data signal D3 [k] is a signal including 8-bit serial data, and in the case of a 12-bit gradation video signal, the data signal D3 [k] is The signal includes 12-bit serial data.

k番目のデータ信号D3[k]は、レベルシフタ回路LS[k]によってその電圧の振幅が大きくされたデータ信号D3t[k]に変換され、k番目の第2の回路RC[k]に出力される。データ信号D3t[k]は、データ信号D3[k]と同様に、ビデオ信号が有する階調数と同じビット数のシリアルのデータを含む信号である。   The kth data signal D3 [k] is converted by the level shifter circuit LS [k] into a data signal D3t [k] whose voltage amplitude is increased, and is output to the kth second circuit RC [k]. The Similarly to the data signal D3 [k], the data signal D3t [k] is a signal including serial data having the same number of bits as the number of gradations of the video signal.

このように、第1の駆動回路11のn個のレベルシフタ回路[1:n]と、第2の駆動回路12のn個の第2の回路RC[1:n]との間で、データ信号D3[1:n]をそれぞれシリアルで伝送することにより、基板20と基板30との間でビデオ信号を伝送するために設けられる端子や配線の数を、ソース線LSの数nと同数またはそれ以下とすることができる。またこのときビデオ信号が有する階調数が増えても、端子及び配線の数が増えることが無いため好ましい。なお、ビデオ信号を伝送するための端子や配線の他に、タイミング信号や制御信号の伝送用、または電源供給用の端子及び配線が、別途設けられる場合もある。   In this way, the data signal between the n level shifter circuits [1: n] of the first drive circuit 11 and the n second circuits RC [1: n] of the second drive circuit 12. By transmitting D3 [1: n] serially, the number of terminals and wirings provided for transmitting video signals between the substrate 20 and the substrate 30 is the same as or equal to the number n of the source lines LS. It can be as follows. At this time, even if the number of gradations included in the video signal is increased, the number of terminals and wirings is not increased. In addition to terminals and wiring for transmitting video signals, terminals and wiring for transmitting timing signals and control signals, or for supplying power may be provided separately.

〔第2の駆動回路12〕
第2の駆動回路12は、第1の駆動回路11からシリアル入力された複数のデジタルのデータ信号D3をそれぞれアナログ信号に変換し、表示部13が有する各ソース線SLに接続されるバッファアンプ回路AMPに出力する機能を有する。
[Second drive circuit 12]
The second drive circuit 12 converts a plurality of digital data signals D3 serially input from the first drive circuit 11 into analog signals, and is connected to each source line SL included in the display unit 13. It has a function to output to AMP.

n個の第2の回路RC[1:n]は、それぞれシリアル入力されるデータ信号D3t[k]をパラレルのデータ信号D4[k]に変換し、ラッチ回路LAT2[1:n]に出力する機能を有する。   Each of the n second circuits RC [1: n] converts the serially input data signal D3t [k] into a parallel data signal D4 [k] and outputs it to the latch circuit LAT2 [1: n]. It has a function.

ここで、k番目の第2の回路RC[k]が出力するデータ信号D4[k]は、ビデオ信号が有する階調数と同じビット数のパラレルのデータ信号となる。したがって、例えば8bit階調のビデオ信号の場合には、データ信号D4[k]は8bitのシリアルのデータを含み、12bit階調のビデオ信号の場合には、データ信号D4[k]は12bitのシリアルのデータを含む信号となる。   Here, the data signal D4 [k] output from the k-th second circuit RC [k] is a parallel data signal having the same number of bits as the number of gradations of the video signal. Therefore, for example, in the case of an 8-bit gradation video signal, the data signal D4 [k] includes 8-bit serial data, and in the case of a 12-bit gradation video signal, the data signal D4 [k] is a 12-bit serial data. It becomes a signal containing the data.

1つのラッチ回路LAT2[k]は、第2の回路RC[k]から入力されるパラレルのデータ信号D4[k]をパストランジスタロジック回路PTLに出力する。またラッチ回路LAT[1:n]のそれぞれは、ラッチ信号(図示しない)が入力されるまで出力するデータ信号D4[1:n]を保持する。   One latch circuit LAT2 [k] outputs the parallel data signal D4 [k] input from the second circuit RC [k] to the pass transistor logic circuit PTL. Each of the latch circuits LAT [1: n] holds the data signal D4 [1: n] that is output until a latch signal (not shown) is input.

パストランジスタロジック回路PTLは、入力されるデジタルのデータ信号D4[1:n]を、アナログ信号であるデータ信号D5[1:n]に変換する機能を有する回路である。パストランジスタロジック回路PTLで変換したn個のデータ信号D5[1:n]は、バッファアンプ回路AMPにそれぞれ出力される。   The pass transistor logic circuit PTL is a circuit having a function of converting an input digital data signal D4 [1: n] into a data signal D5 [1: n] that is an analog signal. The n data signals D5 [1: n] converted by the pass transistor logic circuit PTL are respectively output to the buffer amplifier circuit AMP.

また、電圧生成回路GENは、階調電圧を生成する機能を有する。電圧生成回路GENで生成された複数の階調電圧は、パストランジスタロジック回路PTLに入力される。例えば、ビデオ信号が8bit階調のデータを有する場合には、電圧生成回路GENは256レベルの階調電圧を生成し、パストランジスタロジック回路PTLに出力する。また例えば12bit階調の場合には、4096レベルの階調電圧を生成し、パストランジスタロジック回路PTLに出力する。   Further, the voltage generation circuit GEN has a function of generating a gradation voltage. The plurality of gradation voltages generated by the voltage generation circuit GEN are input to the pass transistor logic circuit PTL. For example, when the video signal has 8-bit gradation data, the voltage generation circuit GEN generates a 256-level gradation voltage and outputs it to the pass transistor logic circuit PTL. For example, in the case of 12-bit gradation, a gradation voltage of 4096 levels is generated and output to the pass transistor logic circuit PTL.

〔バッファアンプ回路〕
n個のバッファアンプ回路AMP[1:n]のそれぞれは、n本のソース線SL[1:n]のいずれか1つに接続されている。バッファアンプ回路AMPは、第2の駆動回路12の出力信号であるデータ信号D5[k]を安定化する機能、または昇圧する機能の少なくとも一を有する。バッファアンプ回路AMPとしては、例えばボルテージフォロア回路(電圧フォロア回路)や、ソースフォロア回路などを用いることができる。
[Buffer amplifier circuit]
Each of the n buffer amplifier circuits AMP [1: n] is connected to any one of the n source lines SL [1: n]. The buffer amplifier circuit AMP has at least one function of stabilizing or boosting the data signal D5 [k] that is the output signal of the second drive circuit 12. As the buffer amplifier circuit AMP, for example, a voltage follower circuit (voltage follower circuit), a source follower circuit, or the like can be used.

ここで、図1では、バッファアンプ回路AMPを第2の基板30に設けた例を示している。これにより、第2の駆動回路12、バッファアンプ回路AMP、及び表示部13を隣接して設けることができるため、配線を簡略化できる。   Here, FIG. 1 shows an example in which the buffer amplifier circuit AMP is provided on the second substrate 30. As a result, the second driving circuit 12, the buffer amplifier circuit AMP, and the display unit 13 can be provided adjacent to each other, so that wiring can be simplified.

〔各回路の構成例〕
〈パストランジスタロジック回路PTL、電圧生成回路GEN〉
図2に、パストランジスタロジック回路PTLの構成例を示す。また図2には、パストランジスタロジック回路PTLに接続される電圧生成回路GENの構成例を、合わせて示している。
[Configuration example of each circuit]
<Pass transistor logic circuit PTL, voltage generation circuit GEN>
FIG. 2 shows a configuration example of the pass transistor logic circuit PTL. FIG. 2 also shows a configuration example of the voltage generation circuit GEN connected to the pass transistor logic circuit PTL.

図2に示すパストランジスタロジック回路PTLは、入力されるデジタルの信号を、アナログの信号に変換する機能を有する回路である。また電圧生成回路GENは、出力されるアナログ信号の電圧を生成する機能を有する回路である。パストランジスタロジック回路PTLと電圧生成回路GENにより、D/A(デジタル/アナログ)変換回路を構成する、とも言うことができる。   The pass transistor logic circuit PTL shown in FIG. 2 is a circuit having a function of converting an input digital signal into an analog signal. The voltage generation circuit GEN is a circuit having a function of generating a voltage of an output analog signal. It can also be said that the pass transistor logic circuit PTL and the voltage generation circuit GEN constitute a D / A (digital / analog) conversion circuit.

図2に示すパストランジスタロジック回路PTLは、8bitのデータ信号D4に対応するアナログ信号を出力端子(OUT)に出力する回路である。なお、入力されるデータ信号D4のビット数はこれに限られない。   The pass transistor logic circuit PTL shown in FIG. 2 is a circuit that outputs an analog signal corresponding to the 8-bit data signal D4 to the output terminal (OUT). The number of bits of the input data signal D4 is not limited to this.

まず、電圧生成回路GENについて説明する。図2に、抵抗分圧方式(抵抗ストリング方式)の電圧生成回路GENの回路の一例を示している。電圧生成回路GENは、複数の電圧(ここでは256の電圧)を生成するための回路であり、複数の抵抗素子RESが直列に接続された構成を有する。   First, the voltage generation circuit GEN will be described. FIG. 2 shows an example of a voltage dividing circuit (resistance string type) voltage generation circuit GEN. The voltage generation circuit GEN is a circuit for generating a plurality of voltages (here, 256 voltages), and has a configuration in which a plurality of resistance elements RES are connected in series.

図2に示す電圧生成回路GENにおいて、直列に接続された抵抗素子RESのストリングの一端に電位V255が与えられ、他端に電位Vが与えられている。複数の抵抗素子RESにより、電圧V255−Vが256に分圧され、出力電圧としてパストランジスタロジック回路PTLに出力される。ここで、電位V255は、階調値255に対応する出力電位に相当し、電位Vは、階調値0に対応する出力電位に相当する。 In the voltage generation circuit GEN shown in FIG. 2, the potential V 255 is applied to one end of the string of the resistance elements RES connected in series, and the potential V 0 is applied to the other end. The plurality of resistance elements RES divide the voltage V 255 -V 0 into 256 and output it as an output voltage to the pass transistor logic circuit PTL. Here, the potential V 255 corresponds to the output potential corresponding to the gradation value 255, and the potential V 0 corresponds to the output potential corresponding to the gradation value 0.

なおここでは、基準となる電位(基準電位)として、V255と、Vの2つを用いる構成について示したが、電位V255と電位Vの間の電位の基準電位を、1以上用いてもよい。基準電位の数が多いほど電圧生成回路GENの出力電位の安定性が高まるため好ましい。 Note here as a reference and made potential (reference potential), and V 255, it has been described configuration using two of V 0, the reference potential of the potential between the potential V 255 and the potential V 0, using one or more May be. The larger the number of reference potentials, the better the stability of the output potential of the voltage generation circuit GEN.

なお、電圧生成回路GENの構成はこれに限らず、複数の電位を生成できる回路であれば様々な構成を用いることができる。   Note that the configuration of the voltage generation circuit GEN is not limited to this, and various configurations can be used as long as the circuit can generate a plurality of potentials.

また、図2では、1つの電圧生成回路GENが、1つのパストランジスタロジック回路PTLに接続される構成を示しているが、1つの電圧生成回路GENが、複数のパストランジスタロジック回路PTLに接続され、電位を供給する構成とすることが好ましい。   FIG. 2 shows a configuration in which one voltage generation circuit GEN is connected to one pass transistor logic circuit PTL. However, one voltage generation circuit GEN is connected to a plurality of pass transistor logic circuits PTL. It is preferable to supply a potential.

続いてパストランジスタロジック回路PTLについて説明する。パストランジスタロジック回路PTLは、入力されるk番目のデータ信号D4[k](0)乃至D4[k](7)、及びそれらの反転信号であるデータ信号D4B[k](0)乃至D4B[k](7)によって、導通状態が制御される複数のスイッチSWを有する。ここで、例えばデータ信号D4[k](0)は、k番目の8bitのデータ信号D4[k]のうちの、1ビット目のデータに対応する信号であり、データ信号D4B[k](7)は、その8ビット目のデータの反転信号に対応する信号である。   Next, the pass transistor logic circuit PTL will be described. The pass transistor logic circuit PTL includes input k-th data signals D4 [k] (0) to D4 [k] (7) and inverted data signals D4B [k] (0) to D4B [ k] (7) has a plurality of switches SW whose conduction state is controlled. Here, for example, the data signal D4 [k] (0) is a signal corresponding to the first bit data of the kth 8-bit data signal D4 [k], and the data signal D4B [k] (7 ) Is a signal corresponding to the inverted signal of the eighth bit of data.

パストランジスタロジック回路PTLが有するスイッチSWの導通状態を制御することで、デジタルからアナログに変換され、出力端子(OUT)から出力されるデータ信号の電圧は、表示部13の階調電圧に相当する電圧となる。   By controlling the conduction state of the switch SW included in the pass transistor logic circuit PTL, the voltage of the data signal converted from digital to analog and output from the output terminal (OUT) corresponds to the gradation voltage of the display unit 13. Voltage.

ここで、図3には、複数のスイッチSWとして、トランジスタを適用した場合の例を示す。ここでは、酸化物半導体(半導体特性を有する金属酸化物)が適用されたトランジスタであることを示すために、「OS」を付記して示している。   Here, FIG. 3 shows an example in which a transistor is applied as the plurality of switches SW. Here, “OS” is added to indicate a transistor to which an oxide semiconductor (a metal oxide having semiconductor characteristics) is applied.

また、パストランジスタロジック回路PTLが有する複数のトランジスタは、そのチャネル長が、表示部13の各画素に設けられるトランジスタよりも短いことが好ましい。チャネル長は、例えば1.5μm未満、好ましくは1.2μm以下、より好ましくは1.0μm以下、さらに好ましくは0.9μm以下、さらに好ましくは0.8μm以下、さらに好ましくは0.6μm以下であって、0.1μm以上であることが好ましい。   The plurality of transistors included in the pass transistor logic circuit PTL preferably have channel lengths shorter than those of the transistors provided in each pixel of the display portion 13. The channel length is, for example, less than 1.5 μm, preferably 1.2 μm or less, more preferably 1.0 μm or less, further preferably 0.9 μm or less, further preferably 0.8 μm or less, and further preferably 0.6 μm or less. And preferably 0.1 μm or more.

ここで、パストランジスタロジック回路PTLから出力されるデータ信号の電圧は、表示部13が有する表示素子によって必要となる大きさは異なるものの、データ信号D1、データ信号D2、及びデータ信号D3などのデジタル信号の電圧に比べて大きくする必要がある。そのため、アナログのデータ信号を生成するためのトランジスタを駆動させるのに必要な電圧は、レベルシフタ回路LSによって大きい電圧に変換される。   Here, the voltage of the data signal output from the pass transistor logic circuit PTL varies depending on the display element included in the display unit 13, but the data signal D1, the data signal D2, and the data signal D3 are digital. It needs to be larger than the signal voltage. Therefore, the voltage required to drive the transistor for generating the analog data signal is converted into a large voltage by the level shifter circuit LS.

チャネル形成領域に金属酸化物が適用されたトランジスタは、シリコンを適用したトランジスタと比較して耐圧特性が高いといった特徴を有するため、上述のように駆動電圧の高い回路に好適に用いることができる。さらに、パストランジスタロジック回路PTLが有するトランジスタに、上述のようにチャネル長の短いトランジスタを適用することで、オン状態における電流値を、ポリシリコンなどを適用した場合と同等またはそれ以上とすることができる。これにより、高い駆動周波数と高い耐圧特性が要求される、パストランジスタロジック回路PTLを含む駆動回路12を、表示部31と同じ基板30上に形成することができる。   A transistor in which a metal oxide is used for a channel formation region has characteristics such that the withstand voltage characteristic is higher than that of a transistor in which silicon is used, and thus can be preferably used for a circuit with a high driving voltage as described above. Further, by applying a transistor having a short channel length as described above to the transistor included in the pass transistor logic circuit PTL, the current value in the on state can be equal to or higher than that when polysilicon or the like is applied. it can. As a result, the drive circuit 12 including the pass transistor logic circuit PTL, which requires a high drive frequency and high breakdown voltage characteristics, can be formed on the same substrate 30 as the display unit 31.

〈ラッチ回路LAT2〉
図4(A)に、ラッチ回路LAT2に適用可能な、ラッチ回路LAT2[k](i)の回路図を示す。図4(A)に示すラッチ回路LAT2[k](i)は、1bitのデジタルデータをラッチすることのできる、サンプルホールド回路である。
<Latch circuit LAT2>
FIG. 4A is a circuit diagram of the latch circuit LAT2 [k] (i) applicable to the latch circuit LAT2. A latch circuit LAT2 [k] (i) illustrated in FIG. 4A is a sample-and-hold circuit that can latch 1-bit digital data.

ラッチ回路LAT2[k](i)は、2つのトランジスタと、2つの容量素子とを有する。また、ラッチ回路LAT2[k](i)は、サンプリング信号SSAMP及びラッチ信号SLATに応じてデータ信号D4[k](i)をサンプリングし、パストランジスタロジック回路PTLへの出力データを保持する機能を有する。また、ラッチ回路LAT2[k](i)には、プリチャージ信号SPREに応じて、出力電位を電圧VPREにプリチャージすることができる。 The latch circuit LAT2 [k] (i) includes two transistors and two capacitors. The latch circuit LAT2 [k] (i) samples the data signal D4 [k] (i) according to the sampling signal S SAMP and the latch signal S LAT , and holds output data to the pass transistor logic circuit PTL. It has a function. Further, the latch circuit LAT2 [k] (i) can be precharged to the voltage V PRE in accordance with the precharge signal SPRE.

図4(B)には、2つの容量素子を、トランジスタを用いて形成した場合の例を示している。各容量素子は、トランジスタのソースとドレインとが接続された構成を有する。これにより、2つのトランジスタと2つの容量素子を、同一工程によって形成することができる。   FIG. 4B illustrates an example in which two capacitors are formed using transistors. Each capacitor element has a configuration in which a source and a drain of a transistor are connected. Thus, two transistors and two capacitors can be formed in the same process.

図4(C)には、2つの保持ノードを有するラッチ回路LAT2[k](i)の構成例を示す。このような構成とすることで、2つの保持ノードのうち、出力側に近いノードで出力データを保持した状態で、入力側に近いノードへ次のフレームのデータを書き込むことができる。なお、図4(C)に示した各容量素子を、図4(B)と同様に、トランジスタを用いて形成してもよい。   FIG. 4C illustrates a configuration example of the latch circuit LAT2 [k] (i) having two holding nodes. With such a configuration, it is possible to write data of the next frame to a node close to the input side in a state where the output data is held by the node close to the output side of the two hold nodes. Note that each capacitor illustrated in FIG. 4C may be formed using a transistor as in the case of FIG.

ここで、ラッチ回路LAT2[k](i)が有する複数のトランジスタには、表示部13や、他の回路と共通の工程により作製された、金属酸化物が適用されたトランジスタを用いることが好ましい。   Here, as the plurality of transistors included in the latch circuit LAT2 [k] (i), it is preferable to use a transistor to which a metal oxide is applied which is manufactured in a process common to the display portion 13 and other circuits. .

〈第1の回路TC、第2の回路RC〉
第1の回路TC[k]は、パラレル入力されるデジタルのデータ信号を、シリアル出力する機能を有する。第1の回路TC[k]としては、例えば並列入力直列出力(PISO:Parallel−In,Serial−Out)型のシフトレジスタ回路を用いることができる。
<First circuit TC, second circuit RC>
The first circuit TC [k] has a function of serially outputting digital data signals input in parallel. As the first circuit TC [k], for example, a parallel input serial output (PISO: Parallel-In, Serial-Out) type shift register circuit can be used.

図5(A)に1つの第1の回路TC[k]の一例を示している。ここでは、第1の回路TC[k]として、8bitのデジタルデータを処理する構成を例に挙げて示している。   FIG. 5A illustrates an example of one first circuit TC [k]. Here, a configuration for processing 8-bit digital data is shown as an example of the first circuit TC [k].

図5(A)に示す第1の回路TC[k]は、8個のフリップフロップ回路FFを有する。フリップフロップ回路FFの構成としては特に限られないが、クロック動作が可能なものを用いることができる。第1の回路TC[k]には、パラレルのデジタルデータであるデータ信号D2[k](0)乃至(7)が、それぞれ1つのフリップフロップ回路FFに入力されている。また、最終段のフリップフロップ回路FFの出力端子から、デジタルのデータ信号D3[k]がシリアル出力される。   The first circuit TC [k] illustrated in FIG. 5A includes eight flip-flop circuits FF. The configuration of the flip-flop circuit FF is not particularly limited, but a flip-flop circuit FF capable of clock operation can be used. In the first circuit TC [k], data signals D2 [k] (0) to (7) which are parallel digital data are input to one flip-flop circuit FF, respectively. Further, a digital data signal D3 [k] is serially output from the output terminal of the flip-flop circuit FF at the final stage.

図5(B)に1つの第2の回路RCの一例を示している。ここでは、上記と同様、8bitのデジタルデータを処理する構成を例に挙げて示している。   FIG. 5B shows an example of one second circuit RC. Here, similarly to the above, a configuration for processing 8-bit digital data is shown as an example.

図5(B)に示す第2の回路RC[k]は、8個のフリップフロップ回路FFを有する。初段に位置するフリップフロップ回路FFに、デジタルのデータ信号D3[k]がシリアル入力される。また、各フリップフロップ回路FFの出力端子から、デジタルのデータ信号D4[k](0)乃至(7)が、パラレルのデータとして出力される。   The second circuit RC [k] illustrated in FIG. 5B includes eight flip-flop circuits FF. The digital data signal D3 [k] is serially input to the flip-flop circuit FF located at the first stage. In addition, digital data signals D4 [k] (0) to (7) are output as parallel data from the output terminals of the flip-flop circuits FF.

ここで、第2の回路RC[k]を構成するトランジスタには、表示部13と同様の、金属酸化物が適用されたトランジスタを用いることが好ましい。また、当該トランジスタは、そのチャネル長が、表示部13の各画素に設けられるトランジスタよりも短いことが好ましい。チャネル長は、例えば1.5μm未満、好ましくは1.2μm以下、より好ましくは1.0μm以下、さらに好ましくは0.9μm以下、さらに好ましくは0.8μm以下、さらに好ましくは0.6μm以下であって、0.1μm以上であることが好ましい。   Here, as the transistor included in the second circuit RC [k], it is preferable to use a transistor to which a metal oxide is applied, similar to the display portion 13. The channel length of the transistor is preferably shorter than that of a transistor provided in each pixel of the display portion 13. The channel length is, for example, less than 1.5 μm, preferably 1.2 μm or less, more preferably 1.0 μm or less, further preferably 0.9 μm or less, further preferably 0.8 μm or less, and further preferably 0.6 μm or less. And preferably 0.1 μm or more.

〈バッファアンプ回路〉
パストランジスタロジック回路PTLと、ソース線SLとの間に位置するバッファアンプ回路AMPは、ソース線SLに出力することのできる電流量を大きくする(増幅する)こと、及び出力電位の低下を抑制する機能を有する回路を用いることができる。例えば、図6に示すように、増幅演算回路(OPアンプ)を用いたボルテージフォロア回路を適用することができる。
<Buffer amplifier circuit>
The buffer amplifier circuit AMP located between the pass transistor logic circuit PTL and the source line SL increases (amplifies) the amount of current that can be output to the source line SL, and suppresses a decrease in output potential. A circuit having a function can be used. For example, as shown in FIG. 6, a voltage follower circuit using an amplification operation circuit (OP amplifier) can be applied.

また、図7には、ソースフォロア回路を用いたバッファアンプ回路AMP[k]の構成例を示している。図7に示すバッファアンプ回路AMPは、直列接続された2つのトランジスタを有する。一方のトランジスタのソースまたはドレインの一方には、電源電位VDDが与えられ、ゲートにデータ信号D5[k]が入力される。また他方のトランジスタのソースまたはドレインの一方には、電源電位VSSが与えられ、ゲートにバイアス電圧Vが入力される。2つのトランジスタの間のノードが出力端子に相当し、ソース線SLと接続される。 FIG. 7 shows a configuration example of the buffer amplifier circuit AMP [k] using the source follower circuit. The buffer amplifier circuit AMP shown in FIG. 7 has two transistors connected in series. A power supply potential VDD is supplied to one of a source and a drain of one transistor, and a data signal D5 [k] is input to a gate. The one of the source and the drain of the other transistor is supplied with the power supply potential VSS, and the bias voltage V B is input to the gate. A node between the two transistors corresponds to an output terminal and is connected to the source line SL.

また、図7では、ソース線SLの電位を2つの電位(電位VPREL、電位VPREH)にプリチャージする機能を有するプリチャージ回路PRE[k]が接続される例を示している。プリチャージ回路PRE[k]は、プリチャージ信号SPL及びプリチャージ信号SPHに応じて、ソース線SLに各電位を与えることができる。 FIG. 7 illustrates an example in which a precharge circuit PRE [k] having a function of precharging the potential of the source line SL to two potentials (potential V PREL and potential V PREH ) is connected. The precharge circuit PRE [k] can apply each potential to the source line SL in accordance with the precharge signal SPL and the precharge signal SPH .

バッファアンプ回路AMPを基板30上に設ける場合、バッファアンプ回路AMPやプリチャージ回路PREが有する複数のトランジスタは、そのチャネル長が、表示部13の各画素に設けられるトランジスタよりも短いことが好ましい。チャネル長は、例えば1.5μm未満、好ましくは1.2μm以下、より好ましくは1.0μm以下、さらに好ましくは0.9μm以下、さらに好ましくは0.8μm以下、さらに好ましくは0.6μm以下であって、0.1μm以上であることが好ましい。   When the buffer amplifier circuit AMP is provided on the substrate 30, it is preferable that the plurality of transistors included in the buffer amplifier circuit AMP and the precharge circuit PRE have shorter channel lengths than the transistors provided in each pixel of the display unit 13. The channel length is, for example, less than 1.5 μm, preferably 1.2 μm or less, more preferably 1.0 μm or less, further preferably 0.9 μm or less, further preferably 0.8 μm or less, and further preferably 0.6 μm or less. And preferably 0.1 μm or more.

〈表示部〉
表示部13には、少なくとも1つの表示素子と、1つのトランジスタとを有する複数の画素PIXがマトリクス状に配置された構成とすることができる。
<Display section>
The display unit 13 can have a configuration in which a plurality of pixels PIX each including at least one display element and one transistor are arranged in a matrix.

図8(A)には、表示素子として発光素子を適用した場合の表示部13aの回路図の例を示している。   FIG. 8A shows an example of a circuit diagram of the display portion 13a in the case where a light-emitting element is applied as the display element.

図8(A)に示す表示部13aが有する画素PIXaは、トランジスタ41、トランジスタ42、容量素子43、及び発光素子44を有する。また画素PIXaには、ソース線SL、ゲート線GL、及び電源電位が供給される配線VL1並びに配線VL2が接続されている。   A pixel PIXa included in the display portion 13a illustrated in FIG. 8A includes a transistor 41, a transistor 42, a capacitor 43, and a light-emitting element 44. The pixel PIXa is connected to the source line SL, the gate line GL, and the wiring VL1 and VL2 to which the power supply potential is supplied.

トランジスタ41は、ゲートがゲート線GLに接続され、ソースまたはドレインの一方がソース線SLに接続され、他方が容量素子43の一方の電極及びトランジスタ42のゲートと接続されている。トランジスタ42は、ソースまたはドレインの一方が発光素子44の一方の電極に接続され、他方が配線VL1に接続されている。容量素子43は、他方の電極が配線VL1に接続されている。発光素子44は、他方の電極が配線VL2に接続されている。   The transistor 41 has a gate connected to the gate line GL, one of a source and a drain connected to the source line SL, and the other connected to one electrode of the capacitor 43 and the gate of the transistor 42. In the transistor 42, one of a source and a drain is connected to one electrode of the light emitting element 44, and the other is connected to the wiring VL 1. The other electrode of the capacitor 43 is connected to the wiring VL1. The other electrode of the light emitting element 44 is connected to the wiring VL2.

画素PIXは、ゲート線GLから供給される信号によって選択される。また、ソース線SLからトランジスタ41を介してトランジスタ42のゲートが接続されるノードに書き込まれる電位によって発光素子44に流れる電流を制御することにより、発光素子44の発光輝度を制御することができる。   The pixel PIX is selected by a signal supplied from the gate line GL. Further, by controlling the current flowing through the light-emitting element 44 by the potential written from the source line SL to the node to which the gate of the transistor 42 is connected through the transistor 41, the light emission luminance of the light-emitting element 44 can be controlled.

発光素子44としては、代表的には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。なお、発光素子44としてはこれに限定されず、無機材料を含む無機EL素子や、発光ダイオード等を用いてもよい。   As the light-emitting element 44, an organic electroluminescence element (also referred to as an organic EL element) or the like can be typically used. Note that the light-emitting element 44 is not limited to this, and an inorganic EL element containing an inorganic material, a light-emitting diode, or the like may be used.

図8(B)には、電圧により階調を表現可能な表示素子を適用した場合の表示部13bの回路図を示している。   FIG. 8B shows a circuit diagram of the display portion 13b in the case where a display element capable of expressing gradation by voltage is applied.

図8(B)に示す表示部13bが有する画素PIXbは、トランジスタ51、容量素子53、及び表示素子54を有する。また画素PIXbには、ソース線SL、ゲート線GL、共通電位が供給される配線VL3、及び電源電位が供給される配線VL4が接続されている。   A pixel PIXb included in the display portion 13 b illustrated in FIG. 8B includes a transistor 51, a capacitor 53, and a display element 54. Further, the source line SL, the gate line GL, the wiring VL3 to which a common potential is supplied, and the wiring VL4 to which a power supply potential is supplied are connected to the pixel PIXb.

トランジスタ51は、ゲートがゲート線GLに接続され、ソースまたはドレインの一方がソース線SLに接続され、他方が容量素子53の一方の電極及び表示素子54の一方の電極と接続されている。容量素子53は、他方の電極が配線VL4に接続されている。表示素子54は、他方の電極が配線VL3に接続されている。   The transistor 51 has a gate connected to the gate line GL, one of a source and a drain connected to the source line SL, and the other connected to one electrode of the capacitor 53 and one electrode of the display element 54. The other electrode of the capacitor 53 is connected to the wiring VL4. The other electrode of the display element 54 is connected to the wiring VL3.

画素PIXは、ゲート線GLから供給される信号によって選択される。また、ソース線SLからトランジスタ51を介して表示素子54の一方の電極が接続されるノードに書き込まれる電位によって表示素子54にかかる電圧を制御することにより、表示素子54で表現する階調を制御することができる。   The pixel PIX is selected by a signal supplied from the gate line GL. In addition, the gray level expressed by the display element 54 is controlled by controlling the voltage applied to the display element 54 by the potential written to the node to which one electrode of the display element 54 is connected from the source line SL through the transistor 51. can do.

表示素子54としては、代表的には液晶素子を用いることができる。液晶素子としては、透過型、反射型、または半透過型の液晶素子を用いることができる。なお、表示素子54としてはこれに限定されず、例えば、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、マイクロカプセル方式、電気泳動方式、エレクトロウェッティング方式、電子粉流体(登録商標)方式等を適用した素子などを用いることができる。   As the display element 54, a liquid crystal element can be typically used. As the liquid crystal element, a transmissive, reflective, or transflective liquid crystal element can be used. The display element 54 is not limited to this. For example, in addition to a shutter type MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) element and an optical interference type MEMS element, a microcapsule type, an electrophoretic type, an electrowetting type, an electronic type An element to which a powder fluid (registered trademark) system or the like is applied can be used.

ここで、上記画素PIXaに設けられるトランジスタ41及びトランジスタ42、または画素PIXbに設けられるトランジスタ51には、チャネル形成領域に金属酸化物を適用したトランジスタを適用することが好ましい。これにより、表示部13の面積を大きくした場合であっても、低消費電力で、表示品位の高い表示装置を実現できる。また、表示部13に設けられる各トランジスタは、第2の駆動回路12を構成するトランジスタのうち、最もチャネル長が短いものよりも、チャネル長が長いことが好ましい。例えば、表示部に設けられるトランジスタのチャネル長は1μm以上、好ましくは1.2μm以上、より好ましくは1.4μm以上であって、20μm以下、好ましくは15μm以下、より好ましくは10μm以下であることが好ましい。   Here, as the transistor 41 and the transistor 42 provided in the pixel PIXa or the transistor 51 provided in the pixel PIXb, a transistor in which a metal oxide is used for a channel formation region is preferably used. Thereby, even when the area of the display unit 13 is increased, a display device with low power consumption and high display quality can be realized. In addition, each transistor provided in the display portion 13 preferably has a longer channel length than a transistor having the shortest channel length among transistors included in the second driver circuit 12. For example, the channel length of the transistor provided in the display portion is 1 μm or more, preferably 1.2 μm or more, more preferably 1.4 μm or more, and 20 μm or less, preferably 15 μm or less, more preferably 10 μm or less. preferable.

特に、ゲート線GLと接続されるトランジスタに、比較的チャネル長の長い(1.5μm以上)のトランジスタを用いることで、オフ状態におけるリーク電流(オフ電流)を極めて低いものとすることができるため、画素に書き込んだ電位の変動を限りなく小さくすることが可能となる。一方、画素PIXaにおいては、発光素子44と接続されるトランジスタ42に、チャネル長の短い(例えば1.0μm以下)のトランジスタを用いてもよい。   In particular, when a transistor with a relatively long channel length (1.5 μm or more) is used as the transistor connected to the gate line GL, leakage current (off current) in an off state can be extremely low. Thus, the fluctuation of the potential written to the pixel can be reduced as much as possible. On the other hand, in the pixel PIXa, a transistor having a short channel length (for example, 1.0 μm or less) may be used as the transistor 42 connected to the light emitting element 44.

以上が、各回路の構成例についての説明である。   The above is the description of the configuration example of each circuit.

[構成例2]
表示装置10の表示部13に設けられる画素PIXの数が多い場合や、表示部13の面積が大きい場合などでは、バッファアンプ回路AMPに接続されるソース線SLの負荷が大きくなる。そのためバッファアンプ回路AMPには、ソース線SLの充放電を速やかに実行できる駆動能力が要求される。
[Configuration example 2]
When the number of pixels PIX provided in the display unit 13 of the display device 10 is large, or when the area of the display unit 13 is large, the load on the source line SL connected to the buffer amplifier circuit AMP increases. For this reason, the buffer amplifier circuit AMP is required to have a driving capability capable of promptly performing charge / discharge of the source line SL.

そこで、より負荷の大きいソース線SLを駆動する場合、バッファアンプ回路AMPを基板20上に形成してもよい。例えば、基板20を構成する単結晶シリコンなどにチャネルが形成されるトランジスタにより、バッファアンプ回路AMPを構成することができる。   Therefore, when driving the source line SL having a larger load, the buffer amplifier circuit AMP may be formed on the substrate 20. For example, the buffer amplifier circuit AMP can be configured by a transistor having a channel formed in single crystal silicon or the like constituting the substrate 20.

図9には、バッファアンプ回路AMPを基板20上に設けた表示装置10aのブロック図を示している。   FIG. 9 shows a block diagram of a display device 10 a in which the buffer amplifier circuit AMP is provided on the substrate 20.

図9に示す構成では、パストランジスタロジック回路PTLから出力されるデータ信号D5[1:n]は、n個のバッファアンプ回路AMP[1:n]のそれぞれに出力される。データ信号D5[1:n]は、パラレルのアナログ信号となる。   In the configuration shown in FIG. 9, the data signal D5 [1: n] output from the pass transistor logic circuit PTL is output to each of the n buffer amplifier circuits AMP [1: n]. The data signal D5 [1: n] is a parallel analog signal.

また、n個のバッファアンプ回路AMP[1:n]は、それぞれに接続されるソース線SLに、階調値に応じた電圧のアナログ信号を与えることができる。   Further, the n buffer amplifier circuits AMP [1: n] can supply analog signals having voltages corresponding to the gradation values to the source lines SL connected thereto.

このような構成は、構成例1と比較して、基板20と基板30との間の伝送路(配線、端子など)は多くなるが、ソース線SLの負荷が大きい場合であっても、高い駆動周波数で表示装置を動作させることができる。   Such a configuration has more transmission paths (wirings, terminals, etc.) between the substrate 20 and the substrate 30 than the configuration example 1, but is high even when the load of the source line SL is large. The display device can be operated at the driving frequency.

以上が構成例2についての説明である。   The above is the description of the configuration example 2.

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。   This embodiment can be implemented in appropriate combination with at least part of the other embodiments described in this specification.

(実施の形態2)
本実施の形態では、実施の形態1で例示した表示装置に適用可能なトランジスタについて説明する。
(Embodiment 2)
In this embodiment, a transistor that can be applied to the display device described in Embodiment 1 will be described.

本発明の一態様は、被形成面上に、チャネルが形成される半導体層と、ゲート絶縁層と、ゲート電極と、を有するトランジスタである。半導体層は、半導体特性を示す金属酸化物(以下、酸化物半導体ともいう)を含んで構成されることが好ましい。   One embodiment of the present invention is a transistor including a semiconductor layer in which a channel is formed, a gate insulating layer, and a gate electrode over a formation surface. The semiconductor layer preferably includes a metal oxide exhibiting semiconductor characteristics (hereinafter also referred to as an oxide semiconductor).

ここで、トランジスタは、半導体層上にゲート絶縁層を介してゲート電極が設けられた、いわゆるトップゲート型のトランジスタであることが好ましい。またこのとき、半導体層よりも被形成面側に、第2のゲート絶縁層を介して第2のゲート電極を有する構成としてもよい。   Here, the transistor is preferably a so-called top gate transistor in which a gate electrode is provided over a semiconductor layer with a gate insulating layer interposed therebetween. At this time, a structure in which the second gate electrode is provided on the surface to be formed side of the semiconductor layer with the second gate insulating layer interposed therebetween may be employed.

ゲート電極とゲート絶縁層とは、それぞれ上面形状が概略一致していることが好ましい。言い換えると、ゲート電極とゲート絶縁層とは、側面が連続するように加工されていることが好ましい。例えば、ゲート絶縁層となる絶縁膜と、ゲート電極となる導電膜を積層した後に、同じエッチングマスクを用いて連続して加工することで形成することができる。または、先に加工したゲート電極をハードマスクとして当該絶縁膜を加工することゲート絶縁層を形成してもよい。   It is preferable that the upper surface shape of the gate electrode and the gate insulating layer are approximately the same. In other words, the gate electrode and the gate insulating layer are preferably processed so that the side surfaces are continuous. For example, an insulating film to be a gate insulating layer and a conductive film to be a gate electrode can be stacked and then processed successively using the same etching mask. Alternatively, the gate insulating layer may be formed by processing the insulating film using the previously processed gate electrode as a hard mask.

ここで、半導体層のゲート電極及びゲート絶縁層と重畳する領域を第1の領域、これらと重畳しない領域を第2の領域としたとき、第1の領域は、チャネル形成領域として機能し、第2の領域はソース領域またはドレイン領域として機能する。このとき、第2の領域は、第1の領域よりも低抵抗であることが望まれる。   Here, when a region overlapping with the gate electrode and the gate insulating layer of the semiconductor layer is a first region and a region not overlapping with the second region is a second region, the first region functions as a channel formation region, The region 2 functions as a source region or a drain region. At this time, it is desired that the second region has a lower resistance than the first region.

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。   Hereinafter, more specific examples will be described with reference to the drawings.

[構成例1]
図10(A)は、トランジスタ100の上面図であり、図10(B)は、図10(A)に示す一点鎖線A1−A2における切断面の断面図に相当し、図10(C)は、図10(A)に示す一点鎖線B1−B2における切断面の断面図に相当する。なお、図10(A)において、トランジスタ100の構成要素の一部(ゲート絶縁層等)を省略して図示している。また、一点鎖線A1−A2方向をチャネル長方向、一点鎖線B1−B2方向をチャネル幅方向と呼称する場合がある。また、トランジスタの上面図においては、以降の図面においても図10(A)と同様に、構成要素の一部を省略して図示する場合がある。
[Configuration example 1]
FIG. 10A is a top view of the transistor 100, FIG. 10B corresponds to a cross-sectional view of a cross-sectional view taken along dashed-dotted line A1-A2 in FIG. 10A, and FIG. FIG. 10A corresponds to a cross-sectional view of a cut surface along a dashed-dotted line B1-B2 in FIG. Note that in FIG. 10A, some components (such as a gate insulating layer) of the transistor 100 are omitted. The direction of the alternate long and short dash line A1-A2 may be referred to as the channel length direction, and the direction of the alternate long and short dash line B1-B2 may be referred to as the channel width direction. Further, in the top view of the transistor, in the following drawings, some components may be omitted in the same manner as in FIG.

トランジスタ100は、絶縁層104、半導体層108、絶縁層110、金属酸化物層114、導電層112、金属酸化物層117、絶縁層118等を有する。半導体層108は、絶縁層104上に設けられる。絶縁層110、金属酸化物層114、及び導電層112は、この順に半導体層108上に積層されている。金属酸化物層117は、絶縁層104、半導体層108の上面及び側面、絶縁層110の側面、金属酸化物層114の側面、及び導電層112の上面及び側面を覆って設けられている。絶縁層118は、金属酸化物層117を覆って設けられている。   The transistor 100 includes an insulating layer 104, a semiconductor layer 108, an insulating layer 110, a metal oxide layer 114, a conductive layer 112, a metal oxide layer 117, an insulating layer 118, and the like. The semiconductor layer 108 is provided over the insulating layer 104. The insulating layer 110, the metal oxide layer 114, and the conductive layer 112 are stacked over the semiconductor layer 108 in this order. The metal oxide layer 117 is provided to cover the top surface and side surfaces of the insulating layer 104 and the semiconductor layer 108, the side surface of the insulating layer 110, the side surface of the metal oxide layer 114, and the top surface and side surfaces of the conductive layer 112. The insulating layer 118 is provided so as to cover the metal oxide layer 117.

導電層112の一部は、ゲート電極として機能する。絶縁層110の一部は、ゲート絶縁層として機能する。トランジスタ100は、半導体層108上にゲート電極が設けられる、いわゆるトップゲート型のトランジスタである。   Part of the conductive layer 112 functions as a gate electrode. A part of the insulating layer 110 functions as a gate insulating layer. The transistor 100 is a so-called top gate transistor in which a gate electrode is provided over the semiconductor layer 108.

半導体層108は、金属酸化物を含むことが好ましい。半導体層108は、絶縁層110と接する領域108iと、領域108iを挟む一対の領域108nと、を有する。   The semiconductor layer 108 preferably contains a metal oxide. The semiconductor layer 108 includes a region 108i that is in contact with the insulating layer 110 and a pair of regions 108n that sandwich the region 108i.

半導体層108の、導電層112と重畳する領域108iは、トランジスタ100のチャネル形成領域として機能する。一方、領域108iを挟んで設けられる一対の領域108nは、トランジスタ100のソース領域またはドレイン領域として機能する。   A region 108 i of the semiconductor layer 108 that overlaps with the conductive layer 112 functions as a channel formation region of the transistor 100. On the other hand, the pair of regions 108 n provided with the region 108 i interposed therebetween functions as a source region or a drain region of the transistor 100.

領域108nは、半導体層108の一部であり、チャネル形成領域である領域108iよりも低抵抗な領域である。また領域108nは、領域108iよりもキャリア密度が高い領域、酸素欠陥密度の高い領域、窒素濃度の高い領域、n型である領域、または水素濃度の高い領域である。   The region 108n is a part of the semiconductor layer 108 and has a lower resistance than the region 108i that is a channel formation region. The region 108n is a region having a higher carrier density than the region 108i, a region having a high oxygen defect density, a region having a high nitrogen concentration, a region that is n-type, or a region having a high hydrogen concentration.

また、導電層112、金属酸化物層114、及び絶縁層110は、上面形状が互いに概略一致している。   Further, the upper surface shape of the conductive layer 112, the metal oxide layer 114, and the insulating layer 110 is substantially the same.

なお、本明細書等において「上面形状が概略一致」とは、積層した層と層との間で少なくとも輪郭の一部が重なることをいう。例えば、上層と下層とが、同一のマスクパターン、または一部が同一のマスクパターンにより加工された場合を含む。ただし、厳密には輪郭が重なり合わず、上層が下層の内側に位置することや、上層が下層の外側に位置することもあり、この場合も「上面形状が概略一致」という。   Note that in this specification and the like, “the top surface shape is approximately the same” means that at least a part of the contour overlaps between the stacked layers. For example, the case where the upper layer and the lower layer are processed by the same mask pattern or a part thereof by the same mask pattern is included. However, strictly speaking, the contours do not overlap, and the upper layer may be located inside the lower layer, or the upper layer may be located outside the lower layer.

ここで、図10(A)、(B)に示すように、トランジスタ100におけるチャネル長Lを、導電層112のチャネル長方向の幅であるとする。また、図10(A)、(C)に示すようにトランジスタ100におけるチャネル幅Wを、半導体層108の導電層112と重畳する部分における、チャネル幅方向の幅であるとする。   Here, as illustrated in FIGS. 10A and 10B, the channel length L in the transistor 100 is the width of the conductive layer 112 in the channel length direction. 10A and 10C, the channel width W in the transistor 100 is a width in the channel width direction in a portion where the conductive layer 112 of the semiconductor layer 108 overlaps.

また、図10(A)、(B)に示すように、トランジスタ100は、絶縁層118上に導電層120a及び導電層120bを有していてもよい。導電層120a及び導電層120bはソース電極またはドレイン電極として機能する。導電層120a及び導電層120bは、それぞれ金属酸化物層117、及び絶縁層118に設けられた開口部141aまたは開口部141bを介して、領域108nに電気的に接続される。   10A and 10B, the transistor 100 may include a conductive layer 120a and a conductive layer 120b over the insulating layer 118. The conductive layer 120a and the conductive layer 120b function as a source electrode or a drain electrode. The conductive layer 120a and the conductive layer 120b are electrically connected to the region 108n through the opening 141a or the opening 141b provided in the metal oxide layer 117 and the insulating layer 118, respectively.

ゲート絶縁層として機能する絶縁層110は、加熱により酸素を放出する機能を有することが好ましい。これにより、絶縁層110の形成後の加熱処理により半導体層108中に酸素を供給することができる。よって、半導体層108中に形成されうる酸素欠損を補填することができるため、信頼性の高い半導体装置を提供することができる。   The insulating layer 110 functioning as a gate insulating layer preferably has a function of releasing oxygen by heating. Accordingly, oxygen can be supplied into the semiconductor layer 108 by heat treatment after the formation of the insulating layer 110. Accordingly, oxygen vacancies that can be formed in the semiconductor layer 108 can be filled; thus, a highly reliable semiconductor device can be provided.

絶縁層110と導電層112の間に位置する金属酸化物層114は、絶縁層110から放出される酸素が導電層112側に拡散することを防ぐバリア膜として機能する。金属酸化物層114は、例えば少なくとも絶縁層110よりも酸素を透過しにくい材料を用いることができる。   The metal oxide layer 114 located between the insulating layer 110 and the conductive layer 112 functions as a barrier film that prevents oxygen released from the insulating layer 110 from diffusing to the conductive layer 112 side. For the metal oxide layer 114, for example, a material that transmits at least less oxygen than the insulating layer 110 can be used.

本構成では、導電層112と絶縁層110との間に、バリア性の高い金属酸化物層114が設けられているため、導電層112にアルミニウムや銅などの酸素を吸引しやすい金属を用いた場合であっても、絶縁層110から導電層112へ酸素が拡散することを防ぐことができる。また、導電層112が水素を含む場合であっても、導電層112から絶縁層110を介して半導体層108へ水素が供給されることが抑制される。その結果、半導体層108のチャネル形成領域である領域108iのキャリア密度を低減することができる。   In this structure, since the metal oxide layer 114 having a high barrier property is provided between the conductive layer 112 and the insulating layer 110, a metal that easily absorbs oxygen such as aluminum or copper is used for the conductive layer 112. Even in this case, oxygen can be prevented from diffusing from the insulating layer 110 to the conductive layer 112. Further, even when the conductive layer 112 contains hydrogen, supply of hydrogen from the conductive layer 112 to the semiconductor layer 108 through the insulating layer 110 is suppressed. As a result, the carrier density of the region 108 i that is a channel formation region of the semiconductor layer 108 can be reduced.

金属酸化物層114としては、絶縁性材料または導電性材料を用いることができる。金属酸化物層114が絶縁性を有する場合には、ゲート絶縁層の一部として機能する。一方、金属酸化物層114が導電性を有する場合には、ゲート電極の一部として機能する。   As the metal oxide layer 114, an insulating material or a conductive material can be used. In the case where the metal oxide layer 114 has an insulating property, it functions as part of the gate insulating layer. On the other hand, when the metal oxide layer 114 has conductivity, it functions as a part of the gate electrode.

特に、金属酸化物層114として、酸化シリコンよりも誘電率の高い絶縁性材料を用いることが好ましい。特に、酸化アルミニウム膜、酸化ハフニウム膜、またはハフニウムアルミネート膜等を用いることが好ましい。   In particular, as the metal oxide layer 114, an insulating material having a dielectric constant higher than that of silicon oxide is preferably used. In particular, an aluminum oxide film, a hafnium oxide film, a hafnium aluminate film, or the like is preferably used.

また、半導体層108とゲート電極として機能する導電層112との間に、酸化アルミニウム膜や酸化ハフニウム膜など、窒素を主成分として含まない金属酸化物膜を用いる構成とすることができる。そのため、金属酸化物層114が、膜中に準位を形成しうる窒素酸化物(NO、xは0よりも大きく2以下、好ましくは1以上2以下、代表的にはNOまたはNO)の含有量が極めて少ない構成とすることができる。これにより、電気特性及び信頼性に優れたトランジスタを実現できる。 Alternatively, a metal oxide film containing no nitrogen as a main component, such as an aluminum oxide film or a hafnium oxide film, can be used between the semiconductor layer 108 and the conductive layer 112 functioning as a gate electrode. Therefore, the metal oxide layer 114 can form a level in the film of nitrogen oxide (NO x , x is larger than 0 and 2 or less, preferably 1 or more and 2 or less, typically NO 2 or NO). It can be set as the structure with very little content. Thereby, a transistor having excellent electrical characteristics and reliability can be realized.

酸化アルミニウム膜、酸化ハフニウム膜、及びハフニウムアルミネート膜等は、膜厚が薄い(例えば厚さ5nm程度)場合でも十分に高いバリア性を有するため、薄く形成することが可能で、生産性を向上させることができる。例えば金属酸化物層114の厚さを、1nm以上50nm以下、好ましくは3nm以上30nmとすることができる。さらに、酸化アルミニウム膜、酸化ハフニウム膜及びハフニウムアルミネート膜は、酸化シリコン膜等よりも誘電率が高い特徴を有する。このように金属酸化物層114として、誘電率が高い絶縁膜を薄く形成できるため、酸化シリコン膜等を用いた場合に比べて、半導体層108にかかるゲート電界の強度を高めることができる。その結果、駆動電圧を低くすることができ、消費電力を低減することができる。   Aluminum oxide films, hafnium oxide films, hafnium aluminate films, etc. have sufficiently high barrier properties even when they are thin (for example, about 5 nm thick), so they can be formed thin and improve productivity. Can be made. For example, the thickness of the metal oxide layer 114 can be 1 nm to 50 nm, preferably 3 nm to 30 nm. Furthermore, an aluminum oxide film, a hafnium oxide film, and a hafnium aluminate film have a feature that the dielectric constant is higher than that of a silicon oxide film or the like. As described above, since an insulating film having a high dielectric constant can be formed thin as the metal oxide layer 114, the strength of the gate electric field applied to the semiconductor layer 108 can be increased as compared with the case where a silicon oxide film or the like is used. As a result, the drive voltage can be lowered and the power consumption can be reduced.

また、金属酸化物層114は、スパッタリング装置を用いて形成すると好ましい。例えば、スパッタリング装置を用いて酸化アルミニウム膜を形成する場合、酸素ガスを含む雰囲気で形成することで、半導体層108中に好適に酸素を添加することができる。また、スパッタリング装置を用いて、酸化アルミニウム膜を形成する場合、膜密度を高めることができるため好適である。   The metal oxide layer 114 is preferably formed using a sputtering apparatus. For example, when an aluminum oxide film is formed using a sputtering apparatus, oxygen can be preferably added to the semiconductor layer 108 by being formed in an atmosphere containing oxygen gas. In addition, when an aluminum oxide film is formed using a sputtering apparatus, the film density can be increased, which is preferable.

また、金属酸化物層114として導電性材料を用いる場合には、酸化インジウム、インジウムスズ酸化物などの酸化物導電性材料を用いることができる。または、半導体層108に用いることのできる金属酸化物を適用してもよい。特に、半導体層108と同じ元素を含む材料を用いることが好ましい。このとき、例えば半導体層108と同じ金属酸化物ターゲットを用いたスパッタリング法により形成すると、成膜装置を共有できるため好ましい。   In the case where a conductive material is used for the metal oxide layer 114, an oxide conductive material such as indium oxide or indium tin oxide can be used. Alternatively, a metal oxide that can be used for the semiconductor layer 108 may be used. In particular, a material containing the same element as the semiconductor layer 108 is preferably used. At this time, for example, it is preferable to form by a sputtering method using the same metal oxide target as the semiconductor layer 108 because a film formation apparatus can be shared.

また、金属酸化物層114は、水や水素が拡散しにくいことが好ましい。これにより、導電層112が水や水素を拡散しやすい材料を用いた場合であっても、絶縁層110や半導体層108に水や水素が拡散することを防ぐことができる。特に、酸化アルミニウム膜や酸化ハフニウム膜は、水や水素に対するバリア性が高いため好ましい。   In addition, it is preferable that the metal oxide layer 114 hardly diffuses water or hydrogen. Thus, even when the conductive layer 112 uses a material that easily diffuses water or hydrogen, it is possible to prevent water and hydrogen from diffusing into the insulating layer 110 and the semiconductor layer 108. In particular, an aluminum oxide film or a hafnium oxide film is preferable because of its high barrier property against water and hydrogen.

また、金属酸化物層117は、酸素を透過しにくい材料を用いることが好ましい。これにより、工程中にかかる熱などにより、半導体層108、絶縁層110等から酸素が脱離し、絶縁層118側に拡散することを防ぐことができる。そのため、チャネル形成領域として機能する領域108iのキャリア密度が増大することを防ぐことができ、信頼性の高いトランジスタを実現できる。   The metal oxide layer 117 is preferably formed using a material that does not easily transmit oxygen. Thus, oxygen can be prevented from being released from the semiconductor layer 108, the insulating layer 110, and the like due to heat applied during the process and diffused to the insulating layer 118 side. Therefore, an increase in carrier density in the region 108i functioning as a channel formation region can be prevented, and a highly reliable transistor can be realized.

金属酸化物層117としては、金属酸化物層114と同様の膜を用いることができる。金属酸化物層117と、金属酸化物層114を設けることにより、半導体層108のチャネル形成領域として機能する領域108iのキャリア密度をより効果的に低減することができる。   As the metal oxide layer 117, a film similar to the metal oxide layer 114 can be used. By providing the metal oxide layer 117 and the metal oxide layer 114, the carrier density of the region 108i functioning as a channel formation region of the semiconductor layer 108 can be more effectively reduced.

ここで、半導体層108、及び半導体層108中に形成されうる酸素欠損について説明を行う。   Here, the semiconductor layer 108 and oxygen vacancies that can be formed in the semiconductor layer 108 are described.

半導体層108に形成される酸素欠損は、トランジスタ特性に影響を与えるため問題となる。例えば、半導体層108中に酸素欠損が形成されると、該酸素欠損に水素が結合し、キャリア供給源となりうる。半導体層108中にキャリア供給源が生成されると、トランジスタ100の電気特性の変動、代表的にはしきい値電圧のシフトが生じる。したがって、半導体層108においては、酸素欠損が少ないほど好ましい。   Oxygen deficiency formed in the semiconductor layer 108 is a problem because it affects transistor characteristics. For example, when an oxygen vacancy is formed in the semiconductor layer 108, hydrogen is bonded to the oxygen vacancy and can serve as a carrier supply source. When a carrier supply source is generated in the semiconductor layer 108, a change in electrical characteristics of the transistor 100, typically, a threshold voltage shift occurs. Therefore, it is preferable that the semiconductor layer 108 has fewer oxygen vacancies.

そこで、本発明の一態様においては、半導体層108近傍の絶縁膜、具体的には、半導体層108の上方に形成される絶縁層110が、加熱により放出しうる酸素を含有する構成である。絶縁層110から半導体層108へ酸素を移動させることで、半導体層108中の酸素欠損を低減することが可能となる。   Therefore, in one embodiment of the present invention, the insulating film in the vicinity of the semiconductor layer 108, specifically, the insulating layer 110 formed over the semiconductor layer 108 includes oxygen that can be released by heating. By transferring oxygen from the insulating layer 110 to the semiconductor layer 108, oxygen vacancies in the semiconductor layer 108 can be reduced.

なお、半導体層108の下方に位置する絶縁層104が、加熱により放出しうる酸素を含有していてもよい。このとき、絶縁層104からも半導体層108へ酸素を移動させることで、半導体層108の酸素欠損をより低減することが可能となる。   Note that the insulating layer 104 located below the semiconductor layer 108 may contain oxygen that can be released by heating. At this time, oxygen vacancies in the semiconductor layer 108 can be further reduced by transferring oxygen also from the insulating layer 104 to the semiconductor layer 108.

半導体層108は、金属酸化物を含むことが好ましい。例えば半導体層108は、Inと、M(Mは、ガリウム、アルミニウム、シリコン、ホウ素、イットリウム、スズ、銅、バナジウム、ベリリウム、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から選ばれた一種または複数種)と、Znと、を有すると好ましい。特にMはAl、Ga、Y、またはSnとすることが好ましい。   The semiconductor layer 108 preferably contains a metal oxide. For example, the semiconductor layer 108 includes In and M (M is gallium, aluminum, silicon, boron, yttrium, tin, copper, vanadium, beryllium, titanium, iron, nickel, germanium, zirconium, molybdenum, lanthanum, cerium, neodymium, One or more selected from hafnium, tantalum, tungsten, or magnesium) and Zn are preferable. In particular, M is preferably Al, Ga, Y, or Sn.

特に、半導体層108として、In、Ga、及びZnを含む酸化物を用いることが好ましい。   In particular, the semiconductor layer 108 is preferably formed using an oxide containing In, Ga, and Zn.

また、半導体層108は、Inの原子数比がMの原子数比より多い領域を有すると好ましい。Inの原子数比が多いほど、トランジスタの電界効果移動度を向上させることができる。   The semiconductor layer 108 preferably has a region where the atomic ratio of In is larger than the atomic ratio of M. As the In atomic ratio increases, the field-effect mobility of the transistor can be improved.

ここで、In、Ga、Znを含む金属酸化物の場合、Inと酸素の結合力は、Gaと酸素の結合力よりも弱いため、Inの原子数比が大きい場合には、金属酸化物膜中に酸素欠損が形成されやすい。また、Gaに代えて、上記Mで示す金属元素を用いた場合でも同様の傾向がある。金属酸化物膜中に酸素欠損が多く存在すると、トランジスタの電気特性の低下や、信頼性の低下が生じる。   Here, in the case of a metal oxide containing In, Ga, and Zn, since the bonding force between In and oxygen is weaker than the bonding force between Ga and oxygen, when the atomic ratio of In is large, the metal oxide film Oxygen vacancies are easily formed inside. Further, even when the metal element represented by M is used instead of Ga, there is a similar tendency. When many oxygen vacancies exist in the metal oxide film, the electrical characteristics and reliability of the transistor are deteriorated.

しかしながら本発明の一態様では、金属酸化物を含む半導体層108中に極めて多くの酸素を供給できるため、Inの原子数比の大きな金属酸化物材料を用いることが可能となる。これにより、極めて高い電界効果移動度と、安定した電気特性と、高い信頼性とを兼ね備えたトランジスタを実現することができる。   However, in one embodiment of the present invention, a very large amount of oxygen can be supplied into the semiconductor layer 108 containing a metal oxide; thus, a metal oxide material having a large atomic ratio of In can be used. Thus, a transistor having extremely high field effect mobility, stable electrical characteristics, and high reliability can be realized.

例えば、Inの原子数比が、Mの原子数比に対して1.5倍以上、または2倍以上、または3倍以上、または3.5倍以上、または4倍以上である金属酸化物を、好適に用いることができる。   For example, a metal oxide in which the atomic ratio of In is 1.5 times or more, or 2 times or more, or 3 times or more, or 3.5 times or more, or 4 times or more of the atomic ratio of M Can be preferably used.

特に、半導体層108のIn、M、及びZnの原子数の比を、In:M:Zn=5:1:6またはその近傍とすることが好ましい。ここで近傍とは、Inが5の場合、Mが0.5以上1.5以下であり、且つZnが5以上7以下を含む。   In particular, the ratio of the number of In, M, and Zn atoms in the semiconductor layer 108 is preferably In: M: Zn = 5: 1: 6 or the vicinity thereof. Here, in the vicinity, when In is 5, M is 0.5 or more and 1.5 or less, and Zn is 5 or more and 7 or less.

なお、半導体層108は、上記の組成に限定されない。例えば、半導体層108のIn、M、及びZnの原子数の比を、In:M:Zn=4:2:3またはその近傍とすると好ましい。   Note that the semiconductor layer 108 is not limited to the above composition. For example, the ratio of the number of In, M, and Zn atoms in the semiconductor layer 108 is preferably In: M: Zn = 4: 2: 3 or the vicinity thereof.

また、半導体層108の組成として、半導体層108のIn、M、及びZnの原子数の比を概略等しくしてもよい。すなわち、In、M、及びZnの原子数の比が、In:M:Zn=1:1:1またはその近傍の材料を含んでいてもよい。   Further, as the composition of the semiconductor layer 108, the ratio of the number of atoms of In, M, and Zn in the semiconductor layer 108 may be approximately equal. That is, the ratio of the number of atoms of In, M, and Zn may include In: M: Zn = 1: 1: 1 or a material in the vicinity thereof.

半導体層108が、Inの原子数比がMの原子数比より多い領域を有することで、トランジスタ100の電界効果移動度を高くすることができる。具体的には、トランジスタ100の電界効果移動度が10cm/Vを超える、さらに好ましくはトランジスタ100の電界効果移動度が30cm/Vを超えることが可能となる。 When the semiconductor layer 108 has a region where the atomic ratio of In is larger than the atomic ratio of M, the field-effect mobility of the transistor 100 can be increased. Specifically, the field effect mobility of the transistor 100 exceeds 10 cm 2 / V s , and more preferably, the field effect mobility of the transistor 100 can exceed 30 cm 2 / V s .

例えば、上記の電界効果移動度が高いトランジスタを、ゲート信号を生成するゲートドライバに用いることで、額縁幅の狭い(狭額縁ともいう)表示装置を提供することができる。また、上記の電界効果移動度が高いトランジスタを、表示装置が有する信号線からの信号の供給を行うソースドライバ(特に、ソースドライバが有するシフトレジスタの出力端子に接続されるデマルチプレクサ)、またはその一部に用いることで、表示装置に接続される配線数が少ない表示装置を提供することができる。   For example, a display device with a narrow frame width (also referred to as a narrow frame) can be provided by using the above transistor with high field-effect mobility for a gate driver that generates a gate signal. In addition, a transistor having high field effect mobility may be a source driver that supplies a signal from a signal line included in a display device (in particular, a demultiplexer connected to an output terminal of a shift register included in the source driver), or When used in part, a display device with a small number of wirings connected to the display device can be provided.

なお、半導体層108が、Inの原子数比がMの原子数比より多い領域を有していても、半導体層108の結晶性が高い場合、電界効果移動度が低くなる場合がある。   Note that even when the semiconductor layer 108 has a region where the atomic ratio of In is larger than the atomic ratio of M, the field-effect mobility may be low when the semiconductor layer 108 has high crystallinity.

半導体層108の結晶性としては、例えば、X線回折(XRD:X−Ray Diffraction)を用いて分析する、あるいは、透過型電子顕微鏡(TEM:Transmission Electron Microscope)を用いて分析することで解析できる。   The crystallinity of the semiconductor layer 108 can be analyzed by, for example, analyzing using X-ray diffraction (XRD: X-Ray Diffraction), or analyzing using a transmission electron microscope (TEM: Transmission Electron Microscope). .

ここで、半導体層108に混入する水素または水分などの不純物は、トランジスタ特性に影響を与えるため問題となる。したがって、半導体層108においては、水素または水分などの不純物が少ないほど好ましい。   Here, impurities such as hydrogen or moisture mixed in the semiconductor layer 108 are problematic because they affect the transistor characteristics. Therefore, it is preferable that the semiconductor layer 108 have fewer impurities such as hydrogen or moisture.

半導体層108としては、不純物濃度が低く、欠陥準位密度の低い金属酸化物膜を用いることで、優れた電気特性を有するトランジスタを作製することができ好ましい。ここでは、不純物濃度が低く、欠陥準位密度の低い(酸素欠損の少ない)ことを高純度真性または実質的に高純度真性とよぶ。高純度真性または実質的に高純度真性である金属酸化物膜は、キャリア発生源が少ないため、キャリア密度を低くすることができる。従って、該金属酸化物膜にチャネル領域が形成されるトランジスタは、しきい値電圧がマイナスとなる電気特性(ノーマリーオンともいう。)になることが少ない。また、高純度真性または実質的に高純度真性である金属酸化物膜は、欠陥準位密度が低いため、トラップ準位密度も低くなる場合がある。また、高純度真性または実質的に高純度真性である金属酸化物膜は、オフ電流が著しく小さく、チャネル幅が1×10μmでチャネル長が10μmの素子であっても、ソース電極とドレイン電極間の電圧(ドレイン電圧)が1Vから10Vの範囲において、オフ電流が、半導体パラメータアナライザの測定限界以下、すなわち1×10−13A以下という特性を得ることができる。 As the semiconductor layer 108, a metal oxide film with a low impurity concentration and a low density of defect states is preferably used because a transistor having excellent electrical characteristics can be manufactured. Here, low impurity concentration and low defect level density (low oxygen deficiency) are referred to as high purity intrinsic or substantially high purity intrinsic. A metal oxide film that is highly purified intrinsic or substantially highly purified intrinsic has few carrier generation sources, and thus can have a low carrier density. Therefore, a transistor in which a channel region is formed in the metal oxide film rarely has electrical characteristics (also referred to as normally-on) in which the threshold voltage is negative. In addition, since a highly purified intrinsic or substantially highly purified intrinsic metal oxide film has a low defect level density, the trap level density may also be low. In addition, a highly purified intrinsic or substantially highly purified intrinsic metal oxide film has an extremely small off-state current, a channel width of 1 × 10 6 μm, and a channel length of 10 μm. When the voltage between the electrodes (drain voltage) is in the range of 1V to 10V, the off-state current can be less than the measurement limit of the semiconductor parameter analyzer, that is, 1 × 10 −13 A or less.

また、半導体層108が、2層以上の積層構造を有していてもよい。   Further, the semiconductor layer 108 may have a stacked structure of two or more layers.

例えば、組成の異なる2以上の金属酸化物膜を積層した半導体層108を用いることができる。   For example, the semiconductor layer 108 in which two or more metal oxide films having different compositions are stacked can be used.

例えば、In−Ga−Zn酸化物を用いた場合に、In、M、及びZnの原子数の比が、In:M:Zn=5:1:6、In:M:Zn=4:2:3、In:M:Zn=1:1:1、In:M:Zn=1:3:4、In:M:Zn=1:3:2、またはそれらの近傍であるスパッタリングターゲットで形成する膜のうち、2以上を積層して用いることが好ましい。   For example, when an In—Ga—Zn oxide is used, the ratio of the number of atoms of In, M, and Zn is In: M: Zn = 5: 1: 6, In: M: Zn = 4: 2: 3. In: M: Zn = 1: 1: 1, In: M: Zn = 1: 3: 4, In: M: Zn = 1: 3: 2, or a film formed with a sputtering target in the vicinity thereof Of these, it is preferable to use two or more layers.

また、結晶性の異なる2以上の金属酸化物膜を積層した半導体層108を用いることができる。   Alternatively, the semiconductor layer 108 in which two or more metal oxide films having different crystallinity are stacked can be used.

例えば、結晶性の異なる2つの金属酸化物膜を積層した半導体層108とする場合、同じ酸化物ターゲットを用い、成膜条件を異ならせることで、大気に触れることなく連続して形成されることが好ましい。   For example, in the case where the semiconductor layer 108 is formed by stacking two metal oxide films with different crystallinity, the same oxide target is used and the film formation conditions are different, so that the semiconductor layer 108 is continuously formed without being exposed to the atmosphere. Is preferred.

例えば、先に形成する第1の金属酸化物膜の成膜時の酸素流量比を、後に形成する第2の金属酸化物膜の成膜時の酸素流量比よりも小さくする。または、第1の金属酸化物膜の成膜時に、酸素を流さない条件とする。これにより、第2の金属酸化物膜の成膜時に、酸素を効果的に供給することができる。また、第1の金属酸化物膜は第2の金属酸化物膜よりも結晶性が低く、電気伝導性の高い膜とすることができる。一方、上部に設けられる第2の金属酸化物膜を第1の金属酸化物膜よりも結晶性の高い膜とすることで、半導体層108の加工時や、絶縁層110の成膜時のダメージを抑制することができる。例えば、第1の金属酸化物膜にCAC−OS膜を用い、第2の金属酸化物膜にCAAC−OS膜を用いることができる。   For example, the oxygen flow rate ratio at the time of forming the first metal oxide film formed first is made smaller than the oxygen flow rate ratio at the time of forming the second metal oxide film formed later. Alternatively, oxygen is not allowed to flow when the first metal oxide film is formed. Thereby, oxygen can be effectively supplied when forming the second metal oxide film. In addition, the first metal oxide film can be a film having lower crystallinity and higher electrical conductivity than the second metal oxide film. On the other hand, the second metal oxide film provided on the top is a film having higher crystallinity than the first metal oxide film, so that damage during the processing of the semiconductor layer 108 or the film formation of the insulating layer 110 is caused. Can be suppressed. For example, a CAC-OS film can be used for the first metal oxide film, and a CAAC-OS film can be used for the second metal oxide film.

より具体的には、第1の金属酸化物膜の成膜時の酸素流量比を、0%以上50%未満、好ましくは0%以上30%以下、より好ましくは0%以上20%以下、代表的には10%とする。また第2の金属酸化物膜の成膜時の酸素流量比を、50%以上100%以下、好ましくは60%以上100%以下、より好ましくは80%以上100%以下、さらに好ましくは90%以上100%以下、代表的には100%とする。また、第1の金属酸化物膜と第2の金属酸化物膜とで、成膜時の圧力、温度、電力等の条件を異ならせてもよいが、酸素流量比以外の条件を同じとすることで、成膜工程にかかる時間を短縮することができるため好ましい。   More specifically, the oxygen flow rate ratio during the formation of the first metal oxide film is 0% or more and less than 50%, preferably 0% or more and 30% or less, more preferably 0% or more and 20% or less. Specifically, it is 10%. The oxygen flow rate ratio during the formation of the second metal oxide film is 50% to 100%, preferably 60% to 100%, more preferably 80% to 100%, and still more preferably 90% or more. 100% or less, typically 100%. In addition, the first metal oxide film and the second metal oxide film may have different conditions such as pressure, temperature, and power at the time of film formation, but the conditions other than the oxygen flow rate ratio are the same. This is preferable because the time required for the film forming process can be shortened.

半導体層108をこのような積層構造とすることで、電気特性に優れ、且つ信頼性の高いトランジスタを実現できる。   When the semiconductor layer 108 has such a stacked structure, a transistor with excellent electrical characteristics and high reliability can be realized.

以上が、構成例1についての説明である。   The above is the description of the configuration example 1.

以下では、上記構成例1と一部の構成が異なるトランジスタの構成例について説明する。なお、以下では、上記構成例1と重複する部分は説明を省略する場合がある。また、以下で示す図面において、上記構成例1と同様の機能を有する部分についてはハッチングパターンを同じくし、符号を付さない場合もある。   Hereinafter, a configuration example of a transistor having a part of the configuration different from the configuration example 1 will be described. In addition, below, description may be abbreviate | omitted about the part which overlaps with the said structural example 1. FIG. Moreover, in the drawings shown below, portions having the same functions as those of the above configuration example 1 have the same hatching pattern and may not be denoted by reference numerals.

[構成例2]
図11(A)は、トランジスタ100Aの上面図であり、図11(B)はトランジスタ100Aのチャネル長方向の断面図であり、図11(C)はトランジスタ100Aのチャネル幅方向の断面図である。
[Configuration example 2]
11A is a top view of the transistor 100A, FIG. 11B is a cross-sectional view in the channel length direction of the transistor 100A, and FIG. 11C is a cross-sectional view in the channel width direction of the transistor 100A. .

トランジスタ100Aは、基板102と絶縁層104との間に導電層106を有する点で、構成例1と主に相違している。導電層106は、絶縁層104を介して半導体層108と重畳する部分を有する。   The transistor 100A is mainly different from the configuration example 1 in that the conductive layer 106 is provided between the substrate 102 and the insulating layer 104. The conductive layer 106 has a portion overlapping with the semiconductor layer 108 with the insulating layer 104 interposed therebetween.

トランジスタ100Aにおいて、導電層106は、第1のゲート電極(ボトムゲート電極ともいう)としての機能を有し、導電層112は、第2のゲート電極(トップゲート電極ともいう)としての機能を有する。また、絶縁層104の一部は第1のゲート絶縁層として機能し、絶縁層110の一部は、第2のゲート絶縁層として機能する。   In the transistor 100A, the conductive layer 106 functions as a first gate electrode (also referred to as a bottom gate electrode), and the conductive layer 112 functions as a second gate electrode (also referred to as a top gate electrode). . A part of the insulating layer 104 functions as a first gate insulating layer, and a part of the insulating layer 110 functions as a second gate insulating layer.

半導体層108の、導電層112及び導電層106の少なくとも一方と重畳する部分は、チャネル形成領域として機能する。なお、以下では説明を容易にするため、半導体層108の導電層112と重畳する部分(領域108iに相当する部分)をチャネル形成領域と呼ぶ場合があるが、実際には導電層112と重畳せずに、導電層106と重畳する部分(領域108nに相当する部分)にもチャネルが形成しうる。   A portion of the semiconductor layer 108 that overlaps with at least one of the conductive layer 112 and the conductive layer 106 functions as a channel formation region. Note that a portion overlapping with the conductive layer 112 of the semiconductor layer 108 (a portion corresponding to the region 108 i) is sometimes referred to as a channel formation region in the following description for ease of explanation. In addition, a channel can be formed in a portion overlapping with the conductive layer 106 (a portion corresponding to the region 108n).

ここで、図11(A)、(B)に示すように、トランジスタ100Aにおけるチャネル長Lを、半導体層108よりも上側に位置する導電層112のチャネル長方向の幅であるとする。また、図11(A)、(C)に示すようにトランジスタ100Aにおけるチャネル幅Wを、半導体層108の導電層112と重畳する部分における、チャネル幅方向の幅であるとする。   Here, as illustrated in FIGS. 11A and 11B, the channel length L in the transistor 100 </ b> A is the width in the channel length direction of the conductive layer 112 located above the semiconductor layer 108. 11A and 11C, the channel width W in the transistor 100A is a width in a channel width direction in a portion where the conductive layer 112 of the semiconductor layer 108 overlaps.

また、図11(C)に示すように、導電層106は絶縁層104及び絶縁層110に設けられた開口部142を介して、導電層112と電気的に接続されていてもよい。これにより、導電層106と導電層112には、同じ電位を与えることができる。   In addition, as illustrated in FIG. 11C, the conductive layer 106 may be electrically connected to the conductive layer 112 through an opening 142 provided in the insulating layer 104 and the insulating layer 110. Accordingly, the same potential can be applied to the conductive layer 106 and the conductive layer 112.

導電層106は、導電層112、導電層120a、または導電層120bと同様の材料を用いることができる。特に導電層106として、銅を含む材料により形成することで抵抗を低くすることができるため好適である。   The conductive layer 106 can be formed using a material similar to that of the conductive layer 112, the conductive layer 120a, or the conductive layer 120b. In particular, the conductive layer 106 is preferably formed using a material containing copper because resistance can be reduced.

また、図11(A)、(C)に示すように、チャネル幅方向において、導電層112及び導電層106が、半導体層108の端部よりも外側に突出していることが好ましい。このとき、図11(C)に示すように、半導体層108のチャネル幅方向の全体が、絶縁層110と絶縁層104を介して、導電層112と導電層106に覆われた構成となる。   11A and 11C, it is preferable that the conductive layer 112 and the conductive layer 106 protrude outward from the end portion of the semiconductor layer 108 in the channel width direction. At this time, as illustrated in FIG. 11C, the entire semiconductor layer 108 in the channel width direction is covered with the conductive layer 112 and the conductive layer 106 with the insulating layer 110 and the insulating layer 104 interposed therebetween.

このような構成とすることで、半導体層108を一対のゲート電極によって生じる電界で、電気的に取り囲むことができる。このとき特に、導電層106と導電層112に同じ電位を与えることが好ましい。これにより、半導体層108にチャネルを誘起させるための電界を効果的に印加できるため、トランジスタ100Aのオン電流を増大させることができる。そのため、トランジスタ100Aを微細化することも可能となる。   With such a structure, the semiconductor layer 108 can be electrically surrounded by an electric field generated by the pair of gate electrodes. At this time, it is particularly preferable to apply the same potential to the conductive layer 106 and the conductive layer 112. Accordingly, an electric field for inducing a channel can be effectively applied to the semiconductor layer 108, so that the on-state current of the transistor 100A can be increased. Therefore, the transistor 100A can be miniaturized.

なお、導電層112と導電層106とを接続しない構成としてもよい。このとき、一対のゲート電極の一方に定電位を与え、他方にトランジスタ100Aを駆動するための信号を与えてもよい。このとき、一方の電極に与える電位により、トランジスタ100Aを他方の電極で駆動する際のしきい値電圧を制御することもできる。   Note that the conductive layer 112 and the conductive layer 106 may not be connected to each other. At this time, a constant potential may be supplied to one of the pair of gate electrodes, and a signal for driving the transistor 100A may be supplied to the other. At this time, the threshold voltage when the transistor 100A is driven by the other electrode can be controlled by the potential applied to the one electrode.

以上が構成例2についての説明である。   The above is the description of the configuration example 2.

構成例1及び構成例2で例示したトランジスタは、半導体層108よりも上側に位置するゲート電極と、ソース電極及びドレイン電極との間に、金属酸化物層117及び絶縁層118が設けられるため、ボトムゲート構造のトランジスタと比較して、これらの間の寄生容量が低減されたトランジスタである。特に絶縁層118は、厚さを厚くしてもトランジスタの電気特性への影響はほとんどないため、寄生容量をさらに低減することが可能である。そのため、構成例1や構成例2で例示したトランジスタは、高周波数で駆動することが容易となるため、表示装置の表示部や、駆動回路部に好適に用いることができる。   In the transistor illustrated in Structural Example 1 and Structural Example 2, the metal oxide layer 117 and the insulating layer 118 are provided between the gate electrode located above the semiconductor layer 108 and the source and drain electrodes. Compared to a bottom-gate transistor, the parasitic capacitance between them is reduced. In particular, the insulating layer 118 has little influence on the electrical characteristics of the transistor even when the thickness is increased, and thus parasitic capacitance can be further reduced. Therefore, the transistor exemplified in Structure Example 1 and Structure Example 2 can be easily driven at a high frequency, and thus can be preferably used for a display portion of a display device or a driver circuit portion.

さらに、構成例1及び構成例2で例示したトランジスタを駆動回路に適用する場合、チャネル長Lを極めて小さく形成することができる。より具体的には、チャネル長Lが、1.5μm未満、好ましくは1.2μm以下、より好ましくは1.0μm以下、さらに好ましくは0.9μm以下、さらに好ましくは0.8μm以下、さらに好ましくは0.6μm以下であって、0.1μm以上であることが好ましい。これにより、トランジスタが流すことのできる電流値が増大し、且つ高速動作が可能となるため、駆動回路に好適に用いることができる。   Further, when the transistor exemplified in Structural Example 1 and Structural Example 2 is applied to a driver circuit, the channel length L can be formed extremely small. More specifically, the channel length L is less than 1.5 μm, preferably 1.2 μm or less, more preferably 1.0 μm or less, further preferably 0.9 μm or less, more preferably 0.8 μm or less, and further preferably It is preferably 0.6 μm or less and preferably 0.1 μm or more. As a result, the value of current that can be passed through the transistor increases and high-speed operation is possible, so that the transistor can be used favorably.

一方、構成例1及び構成例2で例示したトランジスタを画素に適用する場合、チャネル長Lを、駆動回路に設けるトランジスタよりも大きく形成することができる。より具体的には、チャネル長Lが1μm以上、好ましくは1.2μm以上、より好ましくは1.4μm以上であって、20μm以下、好ましくは15μm以下、より好ましくは10μm以下であることが好ましい。   On the other hand, in the case where the transistor exemplified in Structure Example 1 and Structure Example 2 is applied to a pixel, the channel length L can be formed larger than that of the transistor provided in the driver circuit. More specifically, the channel length L is 1 μm or more, preferably 1.2 μm or more, more preferably 1.4 μm or more, and is 20 μm or less, preferably 15 μm or less, more preferably 10 μm or less.

なお、トランジスタのチャネル長Lは、必ずしも上記の範囲内である必要はなく、駆動回路や表示部で要求されるトランジスタ特性に応じた長さとすることができる。例えば、駆動回路に適用される複数のトランジスタのうちの1以上が、画素に設けられるトランジスタよりもチャネル長Lが長い場合があってもよい。また、画素に設けられるトランジスタのうちの1以上が、駆動回路に適用されるトランジスタよりもチャネル長Lが短い場合があってもよい。   Note that the channel length L of the transistor is not necessarily within the above range, and can be set according to the transistor characteristics required in the driver circuit and the display portion. For example, one or more of the plurality of transistors applied to the driver circuit may have a channel length L longer than that of the transistor provided in the pixel. One or more of the transistors provided in the pixel may have a channel length L shorter than that of the transistor applied to the driver circuit.

[応用例]
以下では、上記構成例における半導体層108と同一面上に形成され、低抵抗化された金属酸化物層を容量素子の一方の電極に適用した場合の構成例について説明する。
[Application example]
Hereinafter, a configuration example in which a low-resistance metal oxide layer formed on the same surface as the semiconductor layer 108 in the above configuration example is applied to one electrode of a capacitor will be described.

〔応用例1〕
図12(A)には、構成例1で例示したトランジスタ100と、これと同一の工程で形成しうる容量素子130Aの断面図を示す。
[Application 1]
FIG. 12A is a cross-sectional view of the transistor 100 illustrated in Structural Example 1 and a capacitor 130A that can be formed in the same process.

容量素子130Aは、一方の電極として機能する金属酸化物層108Cと、他方の電極として機能する導電層120bと、これらの間に位置し、誘電体として機能する金属酸化物層117の一部、及び絶縁層118の一部により構成される。   The capacitor 130A includes a metal oxide layer 108C that functions as one electrode, a conductive layer 120b that functions as the other electrode, and a part of the metal oxide layer 117 that functions as a dielectric, located between these layers. And part of the insulating layer 118.

金属酸化物層108Cは、半導体層108と同一の金属酸化物膜を加工して形成された層である。また、金属酸化物層108Cは、半導体層108の領域108nと同様に低抵抗化された層である。   The metal oxide layer 108 </ b> C is a layer formed by processing the same metal oxide film as the semiconductor layer 108. Further, the metal oxide layer 108 </ b> C is a layer whose resistance is reduced as in the region 108 n of the semiconductor layer 108.

また図12(A)では、導電層120a、導電層120b、及び絶縁層118を覆って絶縁層119が設けられ、さらに絶縁層119上に導電層109が設けられている例を示している。   FIG. 12A illustrates an example in which an insulating layer 119 is provided so as to cover the conductive layer 120a, the conductive layer 120b, and the insulating layer 118, and the conductive layer 109 is provided over the insulating layer 119.

導電層109は、表示素子の一方の電極(画素電極)として用いることのできる層である。導電層109には、表示素子の構成に応じて、可視光を反射する材料、可視光を透過する材料などを適用することができる。   The conductive layer 109 is a layer that can be used as one electrode (pixel electrode) of the display element. A material that reflects visible light, a material that transmits visible light, or the like can be used for the conductive layer 109 depending on the structure of the display element.

導電層109は、絶縁層119に設けられた開口を介して導電層120bと電気的に接続されている。   The conductive layer 109 is electrically connected to the conductive layer 120b through an opening provided in the insulating layer 119.

絶縁層119は平坦化膜として機能する。これにより、画素電極として機能する導電層109の被形成面の平坦性を向上できるため、表示素子の光学特性を向上させることができる。   The insulating layer 119 functions as a planarization film. Accordingly, the flatness of the formation surface of the conductive layer 109 functioning as a pixel electrode can be improved, so that the optical characteristics of the display element can be improved.

〔応用例2〕
図12(B)には、構成例2で例示したトランジスタ100Aと、これと同一の工程で形成しうる容量素子130Bの断面図を示す。
[Application 2]
FIG. 12B is a cross-sectional view of the transistor 100A exemplified in Structural Example 2 and a capacitor 130B that can be formed in the same process.

容量素子130Bは、一方の電極として機能する金属酸化物層108Cと、他方の電極として機能する導電層106Cと、これらの間に位置し、誘電体として機能する絶縁層104の一部により構成される。   The capacitor 130B includes a metal oxide layer 108C that functions as one electrode, a conductive layer 106C that functions as the other electrode, and a portion of the insulating layer 104 that functions as a dielectric. The

導電層106Cは、トランジスタ100Aの第1のゲート電極として機能する導電層106と同一の導電膜を加工して形成された層である。   The conductive layer 106C is a layer formed by processing the same conductive film as the conductive layer 106 functioning as the first gate electrode of the transistor 100A.

また、導電層120bは、絶縁層118、及び金属酸化物層117に設けられた開口を介して、金属酸化物層108Cと電気的に接続されている。これにより、トランジスタ100Aのソースまたはドレインの一方と、容量素子130Bとが電気的に接続されている。   The conductive layer 120b is electrically connected to the metal oxide layer 108C through an opening provided in the insulating layer 118 and the metal oxide layer 117. Accordingly, one of the source and the drain of the transistor 100A and the capacitor 130B are electrically connected.

〔応用例3〕
図12(C)には、構成例2で例示したトランジスタ100Aと、これと同一の工程で形成しうる容量素子130Cの断面図を示す。
[Application Example 3]
FIG. 12C is a cross-sectional view of the transistor 100A illustrated in Structural Example 2 and a capacitor 130C that can be formed in the same process.

容量素子130Cは、一方の電極として機能する、半導体層108の領域108nの一部と、他方の電極として機能する導電層106Cと、これらの間に位置し、誘電体として機能する絶縁層104の一部により構成される。   The capacitor 130C includes a part of the region 108n of the semiconductor layer 108 that functions as one electrode, the conductive layer 106C that functions as the other electrode, and the insulating layer 104 that functions as a dielectric and is positioned between the conductive layer 106C. Consists of part.

図12(C)に示す構成は、半導体層108の領域108nと、容量素子130Cの一方の電極を構成する金属酸化物層とが、継ぎ目なく連続した構成とも言うことができる。   The structure illustrated in FIG. 12C can also be referred to as a structure in which the region 108n of the semiconductor layer 108 and the metal oxide layer included in one electrode of the capacitor 130C are seamlessly continuous.

トランジスタ108Aの半導体層108の一部(具体的には領域108n)が、導電層106Cと重畳する領域にまで延在し、容量素子130Cの一方の電極を構成している。これにより、トランジスタ108Aと容量素子130Cとが電気的に接続されている。   Part of the semiconductor layer 108 (specifically, the region 108n) of the transistor 108A extends to a region overlapping with the conductive layer 106C, and forms one electrode of the capacitor 130C. Accordingly, the transistor 108A and the capacitor 130C are electrically connected.

なお、図12(C)では、導電層109が導電層120bを介して領域108nと電気的に接続されている例を示したが、導電層120bを設けずに、導電層109と領域108nとが直接接する構成としてもよい。   Note that FIG. 12C illustrates an example in which the conductive layer 109 is electrically connected to the region 108n through the conductive layer 120b; however, the conductive layer 109 and the region 108n are not provided without the conductive layer 120b. It is good also as a structure which touches directly.

以上が、応用例についての説明である。   The above is the description of the application example.

[半導体装置の構成要素]
次に、本実施の形態の半導体装置に含まれる構成要素について、詳細に説明する。
[Components of semiconductor devices]
Next, components included in the semiconductor device of the present embodiment will be described in detail.

〔基板〕
基板102の材質などに大きな制限はないが、少なくとも、後の熱処理に耐えうる程度の耐熱性を有している必要がある。例えば、ガラス基板、セラミック基板、石英基板、サファイア基板等を、基板102として用いてもよい。また、シリコンや炭化シリコンを材料とした単結晶半導体基板、多結晶半導体基板、シリコンゲルマニウム等の化合物半導体基板、SOI基板等を適用することも可能であり、これらの基板上に半導体素子が設けられたものを、基板102として用いてもよい。なお、基板102として、ガラス基板を用いる場合、第6世代(1500mm×1850mm)、第7世代(1870mm×2200mm)、第8世代(2200mm×2400mm)、第9世代(2400mm×2800mm)、第10世代(2950mm×3400mm)、または第10.5世代、第11世代、または第12世代など、サイズの大きな基板を用いることで、大型の表示装置を作製することができる。
〔substrate〕
There is no particular limitation on the material of the substrate 102, but it is necessary that the substrate 102 have at least heat resistance to withstand heat treatment performed later. For example, a glass substrate, a ceramic substrate, a quartz substrate, a sapphire substrate, or the like may be used as the substrate 102. In addition, a single crystal semiconductor substrate made of silicon or silicon carbide, a polycrystalline semiconductor substrate, a compound semiconductor substrate such as silicon germanium, an SOI substrate, or the like can be applied, and a semiconductor element is provided over these substrates. A substrate may be used as the substrate 102. When a glass substrate is used as the substrate 102, the sixth generation (1500 mm × 1850 mm), the seventh generation (1870 mm × 2200 mm), the eighth generation (2200 mm × 2400 mm), the ninth generation (2400 mm × 2800 mm), the tenth generation. A large display device can be manufactured by using a large-sized substrate such as a generation (2950 mm × 3400 mm), or a 10.5th generation, an 11th generation, or a 12th generation.

また、基板102として、可撓性基板を用い、可撓性基板上に直接、トランジスタ100等を形成してもよい。または、基板102とトランジスタ100等の間に剥離層を設けてもよい。剥離層は、その上に半導体装置を一部あるいは全部完成させた後、基板102より分離し、他の基板に転載するのに用いることができる。その際、トランジスタ100等は耐熱性の劣る基板や可撓性の基板にも転載できる。   Alternatively, a flexible substrate may be used as the substrate 102, and the transistor 100 or the like may be formed directly over the flexible substrate. Alternatively, a separation layer may be provided between the substrate 102 and the transistor 100 or the like. The separation layer can be used for separation from the substrate 102 and transfer to another substrate after the semiconductor device is partially or entirely completed thereon. At that time, the transistor 100 or the like can be transferred to a substrate having poor heat resistance or a flexible substrate.

〔絶縁層104〕
絶縁層104としては、スパッタリング法、CVD法、蒸着法、パルスレーザー堆積(PLD)法、印刷法、塗布法等を適宜用いて形成することができる。また、絶縁層104としては、例えば、酸化物絶縁膜または窒化物絶縁膜を単層または積層して形成することができる。なお、半導体層108との界面特性を向上させるため、絶縁層104において少なくとも半導体層108と接する領域は酸化物絶縁膜で形成することが好ましい。また、絶縁層104として加熱により酸素を放出する酸化物絶縁膜を用いることで、加熱処理により絶縁層104に含まれる酸素を、半導体層108に移動させることが可能である。
[Insulating layer 104]
The insulating layer 104 can be formed using a sputtering method, a CVD method, an evaporation method, a pulsed laser deposition (PLD) method, a printing method, a coating method, or the like as appropriate. As the insulating layer 104, for example, an oxide insulating film or a nitride insulating film can be formed as a single layer or a stacked layer. Note that in order to improve interface characteristics with the semiconductor layer 108, at least a region in contact with the semiconductor layer 108 in the insulating layer 104 is preferably formed using an oxide insulating film. Further, by using an oxide insulating film from which oxygen is released by heating as the insulating layer 104, oxygen contained in the insulating layer 104 can be transferred to the semiconductor layer 108 by heat treatment.

絶縁層104の厚さは、50nm以上、または100nm以上3000nm以下、または200nm以上1000nm以下とすることができる。絶縁層104を厚くすることで、絶縁層104の酸素放出量を増加させることができると共に、絶縁層104と半導体層108との界面における界面準位、並びに半導体層108に含まれる酸素欠損を低減することが可能である。   The thickness of the insulating layer 104 can be greater than or equal to 50 nm, or greater than or equal to 100 nm and less than or equal to 3000 nm, or greater than or equal to 200 nm and less than or equal to 1000 nm. By increasing the thickness of the insulating layer 104, the amount of oxygen released from the insulating layer 104 can be increased, and interface states at the interface between the insulating layer 104 and the semiconductor layer 108 and oxygen vacancies included in the semiconductor layer 108 can be reduced. Is possible.

絶縁層104として、例えば酸化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン、窒化シリコン、酸化アルミニウム、酸化ハフニウム、酸化ガリウムまたはGa−Zn酸化物などを用いればよく、単層または積層で設けることができる。本実施の形態では、絶縁層104として、窒化シリコン膜と、酸化窒化シリコン膜との積層構造を用いる。このように、絶縁層104を積層構造として、下層側に窒化シリコン膜を用い、上層側に酸化窒化シリコン膜を用いることで、半導体層108中に効率よく酸素を導入することができる。   As the insulating layer 104, for example, silicon oxide, silicon oxynitride, silicon nitride oxide, silicon nitride, aluminum oxide, hafnium oxide, gallium oxide, or Ga—Zn oxide can be used, and the insulating layer 104 can be provided as a single layer or a stacked layer. In this embodiment, a stacked structure of a silicon nitride film and a silicon oxynitride film is used as the insulating layer 104. In this manner, oxygen can be efficiently introduced into the semiconductor layer 108 by using the insulating layer 104 as a stacked structure and using a silicon nitride film on the lower layer side and a silicon oxynitride film on the upper layer side.

また、絶縁層104の半導体層108に接する側に窒化シリコン膜などの酸化物膜以外の膜を用いることもできる。このとき、絶縁層104の半導体層108と接する表面に対して酸素プラズマ処理などの前処理を行い、絶縁層104の表面、または表面近傍を酸化することが好ましい。   Alternatively, a film other than an oxide film such as a silicon nitride film can be used on the side in contact with the semiconductor layer 108 of the insulating layer 104. At this time, it is preferable to perform pretreatment such as oxygen plasma treatment on the surface of the insulating layer 104 in contact with the semiconductor layer 108 to oxidize the surface of the insulating layer 104 or the vicinity thereof.

〔導電膜〕
ゲート電極として機能する導電層112及び導電層106、ソース電極として機能する導電層120a、ドレイン電極として機能する導電層120bとしては、クロム(Cr)、銅(Cu)、アルミニウム(Al)、金(Au)、銀(Ag)、亜鉛(Zn)、モリブデン(Mo)、タンタル(Ta)、チタン(Ti)、タングステン(W)、マンガン(Mn)、ニッケル(Ni)、鉄(Fe)、コバルト(Co)から選ばれた金属元素、または上述した金属元素を成分とする合金か、上述した金属元素を組み合わせた合金等を用いてそれぞれ形成することができる。
[Conductive film]
As the conductive layer 112 and the conductive layer 106 functioning as a gate electrode, the conductive layer 120a functioning as a source electrode, and the conductive layer 120b functioning as a drain electrode, chromium (Cr), copper (Cu), aluminum (Al), gold ( Au), silver (Ag), zinc (Zn), molybdenum (Mo), tantalum (Ta), titanium (Ti), tungsten (W), manganese (Mn), nickel (Ni), iron (Fe), cobalt ( Co), an alloy containing the above-described metal element as a component, an alloy combining the above-described metal elements, or the like can be used.

また、ゲート電極として機能する導電層112及び導電層106、ソース電極として機能する導電層120a、ドレイン電極として機能する導電層120bには、インジウムと錫とを有する酸化物(In−Sn酸化物)、インジウムとタングステンとを有する酸化物(In−W酸化物)、インジウムとタングステンと亜鉛とを有する酸化物(In−W−Zn酸化物)、インジウムとチタンとを有する酸化物(In−Ti酸化物)、インジウムとチタンと錫とを有する酸化物(In−Ti−Sn酸化物)、インジウムと亜鉛とを有する酸化物(In−Zn酸化物)、インジウムと錫とシリコンとを有する酸化物(In−Sn−Si酸化物)、インジウムとガリウムと亜鉛とを有する酸化物(In−Ga−Zn酸化物)等の酸化物導電体または金属酸化物膜を適用することもできる。   The conductive layer 112 and the conductive layer 106 functioning as gate electrodes, the conductive layer 120a functioning as a source electrode, and the conductive layer 120b functioning as a drain electrode include an oxide containing indium and tin (In-Sn oxide). , Oxide containing indium and tungsten (In-W oxide), oxide containing indium, tungsten and zinc (In-W-Zn oxide), oxide containing indium and titanium (In-Ti oxidation) ), An oxide containing indium, titanium and tin (In-Ti-Sn oxide), an oxide containing indium and zinc (In-Zn oxide), an oxide containing indium, tin and silicon ( In-Sn-Si oxide), oxide conductors such as oxide containing indium, gallium, and zinc (In-Ga-Zn oxide) or gold It is also possible to apply the oxide film.

ここで、酸化物導電体について説明を行う。本明細書等において、酸化物導電体をOC(OxideConductor)と呼称してもよい。酸化物導電体としては、例えば、金属酸化物に酸素欠損を形成し、該酸素欠損に水素を添加すると、伝導帯近傍にドナー準位が形成される。この結果、金属酸化物は、導電性が高くなり導電体化する。導電体化された金属酸化物を、酸化物導電体ということができる。一般に、金属酸化物は、エネルギーギャップが大きいため、可視光に対して透光性を有する。一方、酸化物導電体は、伝導帯近傍にドナー準位を有する金属酸化物である。したがって、酸化物導電体は、ドナー準位による吸収の影響は小さく、可視光に対して金属酸化物と同程度の透光性を有する。   Here, the oxide conductor will be described. In this specification and the like, the oxide conductor may be referred to as OC (Oxide Conductor). As an oxide conductor, for example, when an oxygen vacancy is formed in a metal oxide and hydrogen is added to the oxygen vacancy, a donor level is formed in the vicinity of the conduction band. As a result, the metal oxide becomes highly conductive and becomes a conductor. The conductive metal oxide can be referred to as an oxide conductor. In general, a metal oxide has a large energy gap and thus has a light-transmitting property with respect to visible light. On the other hand, an oxide conductor is a metal oxide having a donor level near the conduction band. Therefore, the oxide conductor is less affected by the absorption due to the donor level and has a light-transmitting property similar to that of the metal oxide with respect to visible light.

また、導電層112として、上記酸化物導電体(金属酸化物)を含む導電膜と、金属または合金を含む導電膜の積層構造としてもよい。金属または合金を含む導電膜を用いることで、配線抵抗を小さくすることができる。このとき、ゲート絶縁膜として機能する絶縁層と接する側には酸化物導電体を含む導電膜を適用することが好ましい。   Alternatively, the conductive layer 112 may have a stacked structure of a conductive film including the oxide conductor (metal oxide) and a conductive film including a metal or an alloy. By using a conductive film containing a metal or an alloy, wiring resistance can be reduced. At this time, a conductive film including an oxide conductor is preferably applied to a side in contact with the insulating layer functioning as a gate insulating film.

また、導電層112、導電層106、導電層120a、導電層120bには、Cu−X合金膜(Xは、Mn、Ni、Cr、Fe、Co、Mo、Ta、またはTi)を適用してもよい。Cu−X合金膜を用いることで、ウエットエッチングプロセスで加工できるため、製造コストを抑制することが可能となる。   Further, a Cu-X alloy film (X is Mn, Ni, Cr, Fe, Co, Mo, Ta, or Ti) is applied to the conductive layer 112, the conductive layer 106, the conductive layer 120a, and the conductive layer 120b. Also good. By using a Cu-X alloy film, it can be processed by a wet etching process, and thus manufacturing costs can be suppressed.

また、導電層112、導電層106、導電層120a、導電層120bには、上述の金属元素の中でも、特にチタン、タングステン、タンタル、及びモリブデンの中から選ばれるいずれか一つまたは複数を有すると好適である。特に、導電層112、導電層106、導電層120a、導電層120bとしては、窒化タンタル膜を用いると好適である。当該窒化タンタル膜は、導電性を有し、且つ、銅または水素に対して、高いバリア性を有する。また、窒化タンタル膜は、さらに自身からの水素の放出が少ないため、半導体層108と接する導電膜、または半導体層108の近傍の導電膜として、好適に用いることができる。   In addition, the conductive layer 112, the conductive layer 106, the conductive layer 120a, and the conductive layer 120b each include any one or more selected from titanium, tungsten, tantalum, and molybdenum among the above metal elements. Is preferred. In particular, a tantalum nitride film is preferably used as the conductive layer 112, the conductive layer 106, the conductive layer 120a, and the conductive layer 120b. The tantalum nitride film has conductivity and high barrier properties against copper or hydrogen. Further, since the tantalum nitride film emits less hydrogen from itself, it can be preferably used as a conductive film in contact with the semiconductor layer 108 or a conductive film in the vicinity of the semiconductor layer 108.

〔絶縁層110〕
トランジスタ100等のゲート絶縁膜として機能する絶縁層110としては、プラズマ化学気相堆積(PECVD:(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition))法、スパッタリング法等により、酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、酸化アルミニウム膜、酸化ハフニウム膜、酸化イットリウム膜、酸化ジルコニウム膜、酸化ガリウム膜、酸化タンタル膜、酸化マグネシウム膜、酸化ランタン膜、酸化セリウム膜および酸化ネオジム膜を一種以上含む絶縁層を用いることができる。なお、絶縁層110を、2層の積層構造または3層以上の積層構造としてもよい。
[Insulating layer 110]
As the insulating layer 110 functioning as a gate insulating film of the transistor 100 or the like, a silicon oxide film, a silicon oxynitride film, a oxynitride film, or the like is formed by a plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) method, a sputtering method, or the like. Includes one or more of silicon film, silicon nitride film, aluminum oxide film, hafnium oxide film, yttrium oxide film, zirconium oxide film, gallium oxide film, tantalum oxide film, magnesium oxide film, lanthanum oxide film, cerium oxide film and neodymium oxide film An insulating layer can be used. Note that the insulating layer 110 may have a two-layer structure or a three-layer structure.

また、トランジスタ100等のチャネル領域として機能する半導体層108と接する絶縁層110は、酸化物絶縁膜であることが好ましく、化学量論的組成よりも過剰に酸素を含有する領域(過剰酸素領域)を有することがより好ましい。別言すると、絶縁層110は、酸素を放出することが可能な絶縁膜である。なお、絶縁層110に過剰酸素領域を設けるには、例えば、酸素雰囲気下にて絶縁層110を形成する、もしくは成膜後の絶縁層110を酸素雰囲気下で熱処理すればよい。   The insulating layer 110 in contact with the semiconductor layer 108 functioning as a channel region of the transistor 100 or the like is preferably an oxide insulating film, and a region containing oxygen in excess of the stoichiometric composition (excess oxygen region). It is more preferable to have. In other words, the insulating layer 110 is an insulating film capable of releasing oxygen. In order to provide an excess oxygen region in the insulating layer 110, for example, the insulating layer 110 may be formed in an oxygen atmosphere, or the insulating layer 110 after film formation may be heat-treated in an oxygen atmosphere.

また、絶縁層110として、酸化ハフニウムを用いる場合、以下の効果を奏する。酸化ハフニウムは、酸化シリコンや酸化窒化シリコンと比べて比誘電率が高い。したがって、酸化シリコンを用いた場合と比べて、絶縁層110の膜厚を大きくできるため、トンネル電流によるリーク電流を小さくすることができる。すなわち、オフ電流の小さいトランジスタを実現することができる。さらに、結晶構造を有する酸化ハフニウムは、非晶質構造を有する酸化ハフニウムと比べて高い比誘電率を備える。したがって、オフ電流の小さいトランジスタとするためには、結晶構造を有する酸化ハフニウムを用いることが好ましい。結晶構造の例としては、単斜晶系や立方晶系などが挙げられる。ただし、本発明の一態様は、これらに限定されない。   Further, when hafnium oxide is used as the insulating layer 110, the following effects are obtained. Hafnium oxide has a higher dielectric constant than silicon oxide or silicon oxynitride. Accordingly, since the thickness of the insulating layer 110 can be increased as compared with the case where silicon oxide is used, the leakage current due to the tunnel current can be reduced. That is, a transistor with a small off-state current can be realized. Further, hafnium oxide having a crystal structure has a higher dielectric constant than hafnium oxide having an amorphous structure. Therefore, in order to obtain a transistor with low off-state current, it is preferable to use hafnium oxide having a crystal structure. Examples of the crystal structure include a monoclinic system and a cubic system. Note that one embodiment of the present invention is not limited thereto.

また、絶縁層110は、欠陥が少ないことが好ましく、代表的には、電子スピン共鳴法(ESR:ElectronSpinResonance)で観察されるシグナルが少ない方が好ましい。例えば、上述のシグナルとしては、g値が2.001に観察されるE’センターが挙げられる。なお、E’センターは、シリコンのダングリングボンドに起因する。絶縁層110としては、E’センター起因のスピン密度が、3×1017spins/cm以下、好ましくは5×1016spins/cm以下である酸化シリコン膜、または酸化窒化シリコン膜を用いればよい。 The insulating layer 110 preferably has few defects. Typically, it is preferable that the number of signals observed by an electron spin resonance (ESR) method is small. For example, the signal described above includes the E ′ center where the g value is observed at 2.001. The E ′ center is caused by silicon dangling bonds. As the insulating layer 110, a silicon oxide film or a silicon oxynitride film whose spin density due to the E ′ center is 3 × 10 17 spins / cm 3 or less, preferably 5 × 10 16 spins / cm 3 or less is used. Good.

〔半導体層〕
半導体層108がIn−M−Zn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=2:1:3、In:M:Zn=3:1:2、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、In:M:Zn=6:1:6、In:M:Zn=5:2:5等が挙げられる。
[Semiconductor layer]
In the case where the semiconductor layer 108 is an In-M-Zn oxide, the atomic ratio of the metal elements of the sputtering target used for forming the In-M-Zn oxide preferably satisfies In> 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 = 2: 1: 3, In: M: Zn = 3: 1: 2, 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, In: M: Zn = 6: 1: 6, In: M: Zn = 5: 2: 5, and the like.

また、半導体層108が、In−M−Zn酸化物の場合、スパッタリングターゲットとしては、多結晶のIn−M−Zn酸化物を含むターゲットを用いると好ましい。多結晶のIn−M−Zn酸化物を含むターゲットを用いることで、結晶性を有する半導体層108を形成しやすくなる。なお、成膜される半導体層108の原子数比は、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。例えば、半導体層108に用いるスパッタリングターゲットの組成がIn:Ga:Zn=4:2:4.1[原子数比]の場合、成膜される半導体層108の組成は、In:Ga:Zn=4:2:3[原子数比]の近傍となる場合がある。   In the case where the semiconductor layer 108 is an In-M-Zn oxide, a target including a polycrystalline In-M-Zn oxide is preferably used as the sputtering target. By using a target including a polycrystalline In—M—Zn oxide, the semiconductor layer 108 having crystallinity can be easily formed. Note that the atomic ratio of the semiconductor layer 108 to be formed includes a variation of plus or minus 40% of the atomic ratio of the metal element included in the sputtering target. For example, when the composition of the sputtering target used for the semiconductor layer 108 is In: Ga: Zn = 4: 2: 4.1 [atomic ratio], the composition of the semiconductor layer 108 to be formed is In: Ga: Zn = It may be in the vicinity of 4: 2: 3 [atomic ratio].

また、半導体層108は、エネルギーギャップが2eV以上、好ましくは2.5eV以上である。このように、エネルギーギャップの広い金属酸化物を用いることで、トランジスタのオフ電流を低減することができる。   The semiconductor layer 108 has an energy gap of 2 eV or more, preferably 2.5 eV or more. In this manner, off-state current of a transistor can be reduced by using a metal oxide having a wide energy gap.

また、半導体層108は、非単結晶構造であると好ましい。非単結晶構造は、例えば、CAAC−OS(C Axis Aligned 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 108 preferably has a non-single crystal structure. The non-single-crystal structure includes, for example, a CAAC-OS (C Axis Crystalline Oxide Semiconductor), a polycrystalline structure, 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.

以上が半導体装置の構成要素についての説明である。   The above is the description of the components of the semiconductor device.

[作製方法例]
以下では、本発明の一態様のトランジスタ及び容量素子の作製方法について説明する。ここでは、図12(B)で例示したトランジスタ100Aと容量素子130Bを例に挙げて説明する。
[Example of production method]
Hereinafter, a method for manufacturing a transistor and a capacitor of one embodiment of the present invention is described. Here, the transistor 100A and the capacitor 130B illustrated in FIG. 12B are described as examples.

なお、半導体装置を構成する薄膜(絶縁膜、半導体膜、導電膜等)は、スパッタリング法、化学気相堆積(CVD:Chemical Vapor Deposition)法、真空蒸着法、パルスレーザー堆積(PLD:Pulse Laser Deposition)法、原子層堆積(ALD:Atomic Layer Deposition)法等を用いて形成することができる。CVD法としては、プラズマ化学気相堆積(PECVD:Plasma Enhanced CVD)法や、熱CVD法などがある。また、熱CVD法のひとつに、有機金属化学気相堆積(MOCVD:Metal Organic CVD)法がある。   Note that a thin film (an insulating film, a semiconductor film, a conductive film, or the like) included in the semiconductor device can be formed by sputtering, chemical vapor deposition (CVD), vacuum evaporation, or pulse laser deposition (PLD). ) Method, atomic layer deposition (ALD) method, or the like. Examples of the CVD method include a plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) method and a thermal CVD method. As one of thermal CVD methods, there is a metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) method.

また、半導体装置を構成する薄膜(絶縁膜、半導体膜、導電膜等)は、スピンコート、ディップ、スプレー塗布、インクジェット、ディスペンス、スクリーン印刷、オフセット印刷、ドクターナイフ、スリットコート、ロールコート、カーテンコート、ナイフコート等の方法により形成することができる。   Thin films (insulating films, semiconductor films, conductive films, etc.) that constitute semiconductor devices are spin coat, dip, spray coating, ink jet, dispense, screen printing, offset printing, doctor knife, slit coat, roll coat, curtain coat. It can be formed by a method such as knife coating.

また、半導体装置を構成する薄膜を加工する際には、フォトリソグラフィ法等を用いて加工することができる。それ以外に、ナノインプリント法、サンドブラスト法、リフトオフ法などにより薄膜を加工してもよい。また、メタルマスクなどの遮蔽マスクを用いた成膜方法により、島状の薄膜を直接形成してもよい。   Further, when a thin film included in the semiconductor device is processed, the thin film can be processed using a photolithography method or the like. In addition, the thin film may be processed by a nanoimprint method, a sand blast method, a lift-off method, or the like. Further, the island-shaped thin film may be directly formed by a film forming method using a shielding mask such as a metal mask.

フォトリソグラフィ法としては、代表的には以下の2つの方法がある。一つは、加工したい薄膜上にレジストマスクを形成して、エッチング等により当該薄膜を加工し、レジストマスクを除去する方法である。もう一つは、感光性を有する薄膜を成膜した後に、露光、現像を行って、当該薄膜を所望の形状に加工する方法である。   As a photolithography method, there are typically the following two methods. One is a method in which a resist mask is formed on a thin film to be processed, the thin film is processed by etching or the like, and the resist mask is removed. The other is a method in which a thin film having photosensitivity is formed and then exposed and developed to process the thin film into a desired shape.

フォトリソグラフィ法において、露光に用いる光は、例えばi線(波長365nm)、g線(波長436nm)、h線(波長405nm)、またはこれらを混合させた光を用いることができる。そのほか、紫外線やKrFレーザ光、またはArFレーザ光等を用いることもできる。また、液浸露光技術により露光を行ってもよい。また、露光に用いる光として、極端紫外光(EUV:Extreme Ultra−violet)やX線を用いてもよい。また、露光に用いる光に換えて、電子ビームを用いることもできる。極端紫外光、X線または電子ビームを用いると、極めて微細な加工が可能となるため好ましい。なお、電子ビームなどのビームを走査することにより露光を行う場合には、フォトマスクは不要である。   In photolithography, light used for exposure can be, for example, i-line (wavelength 365 nm), g-line (wavelength 436 nm), h-line (wavelength 405 nm), or light obtained by mixing these. In addition, ultraviolet light, KrF laser light, ArF laser light, or the like can be used. Further, exposure may be performed by an immersion exposure technique. Further, extreme ultraviolet light (EUV: Extreme Ultra-violet) or X-rays may be used as light used for exposure. Further, an electron beam can be used instead of the light used for exposure. It is preferable to use extreme ultraviolet light, X-rays, or an electron beam because extremely fine processing is possible. Note that a photomask is not necessary when exposure is performed by scanning a beam such as an electron beam.

薄膜のエッチングには、ドライエッチング法、ウェットエッチング法、サンドブラスト法などを用いることができる。   For etching the thin film, a dry etching method, a wet etching method, a sand blasting method, or the like can be used.

図13〜図15に示す各図は、トランジスタ100A及び容量素子130Bの作製方法を説明するための、チャネル長方向の断面図である。   13 to 15 are cross-sectional views in the channel length direction for describing a method for manufacturing the transistor 100A and the capacitor 130B.

〔導電層106、導電層106Cの形成〕
基板102上に導電膜を形成し、これをエッチングにより加工して、ゲート電極として機能する導電層106と、容量素子の一方の電極として機能する導電層106Cを同時に形成する(図13(A))。
[Formation of Conductive Layer 106 and Conductive Layer 106C]
A conductive film is formed over the substrate 102 and processed by etching, so that the conductive layer 106 functioning as a gate electrode and the conductive layer 106C functioning as one electrode of the capacitor are formed at the same time (FIG. 13A). ).

〔絶縁層104の形成〕
続いて、基板102、導電層106、及び導電層106Cを覆って絶縁層104を形成する(図13(B))。絶縁層104は、プラズマCVD法、ALD法、スパッタリング法などを用いて形成することができる。
[Formation of Insulating Layer 104]
Next, the insulating layer 104 is formed so as to cover the substrate 102, the conductive layer 106, and the conductive layer 106C (FIG. 13B). The insulating layer 104 can be formed by a plasma CVD method, an ALD method, a sputtering method, or the like.

〔半導体層108、金属酸化物層108Cの形成〕
続いて、絶縁層104上に金属酸化物膜108fを成膜する(図13(C))
[Formation of Semiconductor Layer 108 and Metal Oxide Layer 108C]
Subsequently, a metal oxide film 108f is formed over the insulating layer 104 (FIG. 13C).

金属酸化物膜108fは、金属酸化物ターゲットを用いたスパッタリング法により形成することが好ましい。   The metal oxide film 108f is preferably formed by a sputtering method using a metal oxide target.

また、金属酸化物膜108fを成膜する際に、酸素ガスの他に、不活性ガス(例えば、ヘリウムガス、アルゴンガス、キセノンガスなど)を混合させてもよい。なお、金属酸化物膜を成膜する際の成膜ガス全体に占める酸素ガスの割合(以下、酸素流量比ともいう)としては、0%以上100%以下、好ましくは5%以上20%以下とすることが好ましい。酸素流量比を低くし、結晶性が比較的低い金属酸化物膜108fとすることで、オン電流が高められたトランジスタとすることができる。   In forming the metal oxide film 108f, an inert gas (eg, helium gas, argon gas, xenon gas, or the like) may be mixed in addition to the oxygen gas. Note that the ratio of oxygen gas to the entire deposition gas when forming the metal oxide film (hereinafter also referred to as oxygen flow ratio) is 0% to 100%, preferably 5% to 20%. It is preferable to do. A transistor with an increased on-state current can be obtained by reducing the oxygen flow rate ratio and forming the metal oxide film 108f with relatively low crystallinity.

また、金属酸化物膜108fの成膜条件としては、基板温度を室温以上180℃以下、好ましくは基板温度を室温以上140℃以下とすればよい。金属酸化物膜108fの成膜時の基板温度を、例えば、室温以上140℃未満とすると、生産性が高くなり好ましい。また、基板温度を室温とする、または意図的に加熱しない状態で、金属酸化物膜108fを成膜することで、結晶性の低い金属酸化物膜108fを成膜しやすくなる。   The metal oxide film 108f may be formed at a substrate temperature of room temperature to 180 ° C., preferably the substrate temperature of room temperature to 140 ° C. It is preferable that the substrate temperature at the time of forming the metal oxide film 108f be, for example, room temperature or higher and lower than 140 ° C. because productivity is increased. In addition, when the metal oxide film 108f is formed with the substrate temperature set to room temperature or without intentional heating, the metal oxide film 108f with low crystallinity can be easily formed.

また、金属酸化物膜108fの厚さとしては、3nm以上200nm以下、好ましくは3nm以上100nm以下、さらに好ましくは3nm以上60nm以下とすればよい。   The thickness of the metal oxide film 108f may be 3 nm to 200 nm, preferably 3 nm to 100 nm, more preferably 3 nm to 60 nm.

なお、基板102として、大型のガラス基板(例えば、第6世代乃至第12世代)を用いる場合、金属酸化物膜108fを成膜する際の基板温度を200℃以上300℃以下とした場合、基板102が変形する(歪むまたは反る)場合がある。よって、大型のガラス基板を用いる場合においては、金属酸化物膜108fを成膜する際の基板温度を室温以上200℃未満とすることで、ガラス基板の変形を抑制することができる。   Note that when a large glass substrate (for example, the sixth generation to the twelfth generation) is used as the substrate 102, the substrate temperature when the metal oxide film 108f is formed is 200 ° C. or higher and 300 ° C. or lower. 102 may be deformed (distorted or warped). Therefore, in the case of using a large glass substrate, deformation of the glass substrate can be suppressed by setting the substrate temperature at the time of forming the metal oxide film 108f to a room temperature or higher and lower than 200 ° C.

また、スパッタリングガスの高純度化も必要である。例えば、スパッタリングガスとして用いる酸素ガスやアルゴンガスは、露点が−40℃以下、好ましくは−80℃以下、より好ましくは−100℃以下、より好ましくは−120℃以下にまで高純度化したガスを用いることで金属酸化物膜108fに水分等が取り込まれることを可能な限り防ぐことができる。   In addition, it is necessary to increase the purity of the sputtering gas. For example, oxygen gas or argon gas used as a sputtering gas is a gas having a dew point of −40 ° C. or lower, preferably −80 ° C. or lower, more preferably −100 ° C. or lower, more preferably −120 ° C. or lower. By using it, moisture and the like can be prevented from being taken into the metal oxide film 108f as much as possible.

また、スパッタリング法で金属酸化物膜108fを成膜する場合、スパッタリング装置におけるチャンバーは、金属酸化物にとって不純物となる水等を可能な限り除去すべくクライオポンプのような吸着式の真空排気ポンプを用いて、高真空(5×10−7Paから1×10−4Pa程度まで)に排気することが好ましい。特に、スパッタリング装置の待機時における、チャンバー内のHOに相当するガス分子(m/z=18に相当するガス分子)の分圧を1×10−4Pa以下、好ましく5×10−5Pa以下とすることが好ましい。 In the case where the metal oxide film 108f is formed by a sputtering method, the chamber in the sputtering apparatus is provided with an adsorption-type vacuum exhaust pump such as a cryopump so as to remove water or the like that is an impurity for the metal oxide as much as possible. It is preferable to use and exhaust to a high vacuum (from about 5 × 10 −7 Pa to about 1 × 10 −4 Pa). In particular, the partial pressure of gas molecules corresponding to H 2 O in the chamber (gas molecules corresponding to m / z = 18) in the standby state of the sputtering apparatus is 1 × 10 −4 Pa or less, preferably 5 × 10 −5. It is preferable to set it to Pa or less.

また、金属酸化物膜108fを成膜する前に、絶縁層104の表面に吸着した水や水素を脱離させるための加熱処理を行うことが好ましい。例えば、減圧雰囲気下にて70℃以上200℃以下の温度で加熱処理を行うことができる。またこのとき、絶縁層104の表面を大気に暴露することなく、連続して金属酸化物膜108fを成膜することが好ましい。例えば、成膜装置として、基板を加熱する加熱室と、金属酸化物膜108fを成膜する成膜室とが、ゲートバルブ等を介して接続された構成とすることが好ましい。   Further, before the metal oxide film 108f is formed, heat treatment for desorbing water or hydrogen adsorbed on the surface of the insulating layer 104 is preferably performed. For example, the heat treatment can be performed at a temperature of 70 ° C. or higher and 200 ° C. or lower in a reduced pressure atmosphere. At this time, it is preferable to continuously form the metal oxide film 108f without exposing the surface of the insulating layer 104 to the atmosphere. For example, the film formation apparatus preferably has a structure in which a heating chamber for heating the substrate and a film formation chamber for forming the metal oxide film 108f are connected to each other through a gate valve or the like.

続いて、金属酸化物膜108fを加工し、島状の半導体層108と、金属酸化物層108Cを同時に形成する(図13(D))。   Subsequently, the metal oxide film 108f is processed to form the island-shaped semiconductor layer 108 and the metal oxide layer 108C at the same time (FIG. 13D).

金属酸化物膜108fの加工には、ウェットエッチング法及びドライエッチング法のいずれか一方または双方を用いればよい。   Either or both of a wet etching method and a dry etching method may be used for processing the metal oxide film 108f.

また、金属酸化物膜108fの成膜後、または半導体層108に加工した後、加熱処理を行い、金属酸化物膜108fまたは半導体層108の脱水素化または脱水化をしてもよい。加熱処理の温度は、代表的には、150℃以上基板の歪み点未満、または250℃以上450℃以下、または300℃以上450℃以下である。   Alternatively, after the metal oxide film 108f is formed or processed into the semiconductor layer 108, heat treatment may be performed to dehydrogenate or dehydrate the metal oxide film 108f or the semiconductor layer 108. The temperature of the heat treatment is typically 150 ° C. or higher and lower than the strain point of the substrate, 250 ° C. or higher and 450 ° C. or lower, or 300 ° C. or higher and 450 ° C. or lower.

加熱処理は、ヘリウム、ネオン、アルゴン、キセノン、クリプトン等の希ガス、または窒素を含む不活性雰囲気で行うことができる。または、不活性雰囲気で加熱した後、酸素雰囲気で加熱してもよい。なお、上記不活性雰囲気及び酸素雰囲気に水素、水などが含まれないことが好ましい。処理時間は3分以上24時間以下とすればよい。   The heat treatment can be performed in an inert atmosphere containing nitrogen, a rare gas such as helium, neon, argon, xenon, or krypton. Alternatively, after heating in an inert atmosphere, heating may be performed in an oxygen atmosphere. Note that it is preferable that the inert atmosphere and the oxygen atmosphere do not contain hydrogen, water, or the like. The treatment time may be 3 minutes or more and 24 hours or less.

該加熱処理は、電気炉、RTA装置等を用いることができる。RTA装置を用いることで、短時間に限り、基板の歪み点以上の温度で熱処理を行うことができる。そのため加熱処理時間を短縮することができる。   For the heat treatment, an electric furnace, an RTA apparatus, or the like can be used. By using the RTA apparatus, heat treatment can be performed at a temperature equal to or higher than the strain point of the substrate for a short time. Therefore, the heat treatment time can be shortened.

金属酸化物膜108fを加熱しながら成膜する、または金属酸化物膜108fを形成した後、加熱処理を行うことで、SIMSにより得られる金属酸化物膜108f中の水素濃度を5×1019atoms/cm以下、または1×1019atoms/cm以下、5×1018atoms/cm以下、または1×1018atoms/cm以下、または5×1017atoms/cm以下、または1×1016atoms/cm以下とすることができる。 The metal oxide film 108f is formed while being heated, or after the metal oxide film 108f is formed, heat treatment is performed, whereby the hydrogen concentration in the metal oxide film 108f obtained by SIMS is set to 5 × 10 19 atoms. / Cm 3 or less, or 1 × 10 19 atoms / cm 3 or less, 5 × 10 18 atoms / cm 3 or less, or 1 × 10 18 atoms / cm 3 or less, or 5 × 10 17 atoms / cm 3 or less, or 1 × 10 16 atoms / cm 3 or less.

〔絶縁膜110fの形成〕
続いて、半導体層108、金属酸化物層108C、及び絶縁層104上に、絶縁層110となる絶縁膜110fを成膜する。
[Formation of Insulating Film 110f]
Subsequently, an insulating film 110 f to be the insulating layer 110 is formed over the semiconductor layer 108, the metal oxide layer 108 </ b> C, and the insulating layer 104.

絶縁膜110fとしては、例えば酸化シリコン膜または酸化窒化シリコン膜などの酸化物膜を、プラズマ化学気相堆積装置(PECVD装置、または単にプラズマCVD装置という)を用いて形成することが好ましい。この場合、原料ガスとしては、シリコンを含む堆積性気体及び酸化性気体を用いることが好ましい。シリコンを含む堆積性気体の代表例としては、シラン、ジシラン、トリシラン、フッ化シラン等がある。酸化性気体としては、酸素、オゾン、一酸化二窒素、二酸化窒素等がある。   As the insulating film 110f, an oxide film such as a silicon oxide film or a silicon oxynitride film is preferably formed using a plasma chemical vapor deposition apparatus (a PECVD apparatus or simply a plasma CVD apparatus). In this case, it is preferable to use a deposition gas and an oxidation gas containing silicon as the source gas. Typical examples of the deposition gas containing silicon include silane, disilane, trisilane, and fluorinated silane. Examples of the oxidizing gas include oxygen, ozone, dinitrogen monoxide, and nitrogen dioxide.

また、絶縁膜110fとして、堆積性気体の流量に対する酸化性気体の流量を20倍より大きく100倍未満、または40倍以上80倍以下とし、処理室内の圧力を100Pa未満、または50Pa以下とするPECVD装置を用いることで、欠陥量の少ない酸化窒化シリコン膜を形成することができる。   In addition, as the insulating film 110f, PECVD is performed such that the flow rate of the oxidizing gas with respect to the flow rate of the deposition gas is greater than 20 times and less than 100 times, or 40 times or more and 80 times or less, and the pressure in the processing chamber is less than 100 Pa or 50 Pa or less. By using the apparatus, a silicon oxynitride film with a small amount of defects can be formed.

また、絶縁膜110fとして、PECVD装置の真空排気された処理室内に載置された基板を280℃以上350℃以下に保持し、処理室に原料ガスを導入して処理室内における圧力を20Pa以上250Pa以下、さらに好ましくは100Pa以上250Pa以下とし、処理室内に設けられる電極に高周波電力を供給する条件により、絶縁膜110fとして、緻密である酸化シリコン膜または酸化窒化シリコン膜を形成することができる。   In addition, as the insulating film 110f, the substrate placed in the processing chamber evacuated in the PECVD apparatus is held at 280 ° C. or higher and 350 ° C. or lower, and a source gas is introduced into the processing chamber so that the pressure in the processing chamber is 20 Pa or higher and 250 Pa. Hereinafter, a dense silicon oxide film or silicon oxynitride film can be formed as the insulating film 110f under the condition where the pressure is higher than or equal to 100 Pa and lower than or equal to 250 Pa and high-frequency power is supplied to the electrode provided in the processing chamber.

また、絶縁膜110fを、マイクロ波を用いたPECVD法を用いて形成してもよい。マイクロ波とは300MHzから300GHzの周波数域を指す。マイクロ波は、電子温度が低く、電子エネルギーが小さい。また、供給された電力において、電子の加速に用いられる割合が少なく、より多くの分子の解離及び電離に用いられることが可能であり、密度の高いプラズマ(高密度プラズマ)を励起することができる。このため、被成膜面及び堆積物へのプラズマダメージが少なく、欠陥の少ない絶縁膜110fを形成することができる。   Alternatively, the insulating film 110f may be formed using a PECVD method using microwaves. Microwave refers to the frequency range from 300 MHz to 300 GHz. Microwaves have a low electron temperature and a low electron energy. In addition, in the supplied power, the ratio used for accelerating electrons is small, it can be used for dissociation and ionization of more molecules, and high density plasma (high density plasma) can be excited. . Therefore, the insulating film 110f with less plasma damage and less defects on the deposition surface and the deposit can be formed.

〔金属酸化物膜114fの形成〕
続いて、絶縁膜110f上に、金属酸化物層114となる金属酸化物膜114fを成膜する。
[Formation of Metal Oxide Film 114f]
Subsequently, a metal oxide film 114f to be the metal oxide layer 114 is formed over the insulating film 110f.

金属酸化物膜114fは、例えば酸素を含む雰囲気下で成膜することが好ましい。特に、酸素を含む雰囲気下でスパッタリング法により形成することが好ましい。これにより、金属酸化物膜114fの成膜時に絶縁膜110fに酸素を供給することができる。   The metal oxide film 114f is preferably formed, for example, in an atmosphere containing oxygen. In particular, it is preferably formed by a sputtering method in an atmosphere containing oxygen. Accordingly, oxygen can be supplied to the insulating film 110f when the metal oxide film 114f is formed.

例えば金属酸化物膜114fの成膜条件として、成膜ガスに酸素を用い、金属ターゲットを用いた反応性スパッタリング法により、金属酸化物膜を形成することが好ましい。金属ターゲットとして、例えばアルミニウムを用いた場合には、酸化アルミニウム膜を成膜することができる。   For example, as a film formation condition of the metal oxide film 114f, it is preferable to form the metal oxide film by a reactive sputtering method using oxygen as a film formation gas and using a metal target. When aluminum is used as the metal target, for example, an aluminum oxide film can be formed.

金属酸化物膜114fの成膜時に、成膜装置の成膜室内に導入する成膜ガスの全流量に対する酸素流量の割合(酸素流量比)、または成膜室内の酸素分圧が高いほど、絶縁膜110f中に供給される酸素を増やすことができる。酸素流量比または酸素分圧は、例えば50%以上100%以下、好ましくは65%以上100%以下、より好ましくは80%以上100%以下、さらに好ましくは90%以上100%以下とする。特に、酸素流量比100%とし、酸素分圧を100%にできるだけ近づけることが好ましい。   When the metal oxide film 114f is formed, the higher the ratio (oxygen flow ratio) of the oxygen flow rate to the total flow rate of the film formation gas introduced into the film formation chamber of the film formation apparatus or the higher the oxygen partial pressure in the film formation chamber, the higher The oxygen supplied into the film 110f can be increased. The oxygen flow rate ratio or the oxygen partial pressure is, for example, 50% to 100%, preferably 65% to 100%, more preferably 80% to 100%, and still more preferably 90% to 100%. In particular, it is preferable that the oxygen flow rate ratio is 100% and the oxygen partial pressure is as close as possible to 100%.

このように、酸素を含む雰囲気下でスパッタリング法により金属酸化物膜114fを形成することにより、金属酸化物膜114fの成膜時に、絶縁膜110fへ酸素を供給するとともに、絶縁膜110fから酸素が脱離することを防ぐことができる。その結果、絶縁膜110fに極めて多くの酸素を閉じ込めることができる。そして、後の加熱処理によって、半導体層108に多くの酸素を供給することができる。その結果、半導体層108中の酸素欠損を低減でき、信頼性の高いトランジスタを実現できる。   In this manner, by forming the metal oxide film 114f by a sputtering method in an atmosphere containing oxygen, oxygen is supplied to the insulating film 110f when the metal oxide film 114f is formed, and oxygen is supplied from the insulating film 110f. Desorption can be prevented. As a result, a very large amount of oxygen can be confined in the insulating film 110f. A large amount of oxygen can be supplied to the semiconductor layer 108 by heat treatment performed later. As a result, oxygen vacancies in the semiconductor layer 108 can be reduced and a highly reliable transistor can be realized.

また、金属酸化物膜114fの成膜後に、金属酸化物膜114f、絶縁膜110f、及び絶縁層104の一部をエッチングすることで、導電層106に達する開口を形成する。これにより、後に形成する導電層112と導電層106とを、当該開口を介して電気的に接続することができる。   Further, after the metal oxide film 114f is formed, an opening reaching the conductive layer 106 is formed by etching part of the metal oxide film 114f, the insulating film 110f, and the insulating layer 104. Accordingly, the conductive layer 112 and the conductive layer 106 to be formed later can be electrically connected through the opening.

〔導電膜112fの形成〕
続いて、金属酸化物膜114f上に、導電層112となる導電膜112fを成膜する(図13(E))。
[Formation of Conductive Film 112f]
Subsequently, a conductive film 112f to be the conductive layer 112 is formed over the metal oxide film 114f (FIG. 13E).

導電膜112fは、金属または合金のスパッタリングターゲットを用いたスパッタリング法により成膜することが好ましい。   The conductive film 112f is preferably formed by a sputtering method using a metal or alloy sputtering target.

〔導電膜112f、金属酸化物膜114f、絶縁膜110fのエッチング〕
続いて、導電膜112f、金属酸化物膜114f、及び絶縁膜110fの一部をエッチングし、半導体層108の一部、及び金属酸化物層108Cを露出させる(図13(F))。
[Etching of Conductive Film 112f, Metal Oxide Film 114f, and Insulating Film 110f]
Subsequently, part of the conductive film 112f, the metal oxide film 114f, and the insulating film 110f is etched to expose part of the semiconductor layer 108 and the metal oxide layer 108C (FIG. 13F).

ここで、導電膜112f、金属酸化物膜114f、及び絶縁膜110fは、それぞれ同じレジストマスクを用いて加工することが好ましい。または、エッチング後の導電層112をハードマスクとして用いて、金属酸化物層114と絶縁層110とをエッチングしてもよい。   Here, the conductive film 112f, the metal oxide film 114f, and the insulating film 110f are each preferably processed using the same resist mask. Alternatively, the metal oxide layer 114 and the insulating layer 110 may be etched using the etched conductive layer 112 as a hard mask.

これにより、上面形状が概略一致した島状の導電層112、金属酸化物層114、及び絶縁層110を形成することができる。   Accordingly, the island-shaped conductive layer 112, the metal oxide layer 114, and the insulating layer 110 whose upper surface shapes are approximately the same can be formed.

なお、導電膜112f、金属酸化物膜114f、及び絶縁膜110fのエッチング時に、絶縁層110に覆われない半導体層108の一部、及び金属酸化物層108Cもエッチングされ、薄膜化する場合がある。   Note that when the conductive film 112f, the metal oxide film 114f, and the insulating film 110f are etched, part of the semiconductor layer 108 that is not covered with the insulating layer 110 and the metal oxide layer 108C may be etched to be thinned. .

ここで、導電膜112f上のレジストマスクを形成する際に、露光時間を調整することでレジストマスクのパターン幅を、露光機や現像機などの装置における最小加工寸法よりも縮小することができる。例えば、最小加工寸法よりも細いパターン幅のフォトマスクを用いて、露光時間を従来よりも短くすることなどにより、最少加工寸法よりも微細なレジストパターンを形成することができる。または、最少加工寸法以上のパターン幅のフォトマスクを用いて、露光時間を従来よりも長くすることなどにより、最少加工寸法よりも微細なレジストパターンを形成してもよい。   Here, when the resist mask is formed on the conductive film 112f, the pattern width of the resist mask can be reduced more than the minimum processing dimension in an apparatus such as an exposure machine or a developing machine by adjusting the exposure time. For example, a resist pattern finer than the minimum processing dimension can be formed by using a photomask having a pattern width thinner than the minimum processing dimension and shortening the exposure time as compared with the conventional case. Alternatively, a resist pattern finer than the minimum processing dimension may be formed by using a photomask having a pattern width equal to or larger than the minimum processing dimension, for example, by making the exposure time longer than the conventional one.

または、導電膜112f上に形成するレジストマスクに対して、スリミング処理を施すことでレジストマスクの幅を縮小させ、加工後の導電層112のチャネル長方向の幅を縮小してもよい。または、ハードマスクを用いて導電膜112f等をエッチングする場合には、ハードマスクを加工する際に用いるレジストマスクに対してスリミング処理を施すことができる。スリミング処理としては、例えばレジストマスクを形成した後に、酸素を含む雰囲気下でのプラズマ処理もしくは加熱処理、またはオゾン雰囲気下に曝した状態で紫外光を照射する処理などにより、レジストマスクのパターン幅を縮小することができる。   Alternatively, the resist mask formed over the conductive film 112f may be subjected to slimming treatment to reduce the width of the resist mask, and the processed conductive layer 112 may be reduced in width in the channel length direction. Alternatively, in the case where the conductive film 112f or the like is etched using a hard mask, a slimming process can be performed on the resist mask used when the hard mask is processed. As the slimming treatment, for example, after forming a resist mask, the pattern width of the resist mask is increased by plasma treatment or heat treatment in an atmosphere containing oxygen, or treatment of irradiating ultraviolet light in a state exposed to an ozone atmosphere. Can be reduced.

上述の方法により、最小加工寸法よりも小さい幅のレジストパターンを形成することが可能となる。例えばパターン幅の最少加工寸法が2.0μm程度または1.5μm程度である装置を用いた場合でも、パターン幅を1.5μm未満、好ましくは1.0μm未満、さらに好ましくは0.5μm未満にまで縮小することが可能となる。   By the above-described method, a resist pattern having a width smaller than the minimum processing dimension can be formed. For example, even when an apparatus having a minimum pattern width processing size of about 2.0 μm or about 1.5 μm is used, the pattern width is less than 1.5 μm, preferably less than 1.0 μm, more preferably less than 0.5 μm. It becomes possible to reduce.

〔第1の層116の形成〕
続いて、第1の層116を形成する(図14(A))。
[Formation of the first layer 116]
Subsequently, the first layer 116 is formed (FIG. 14A).

ここでは、第1の層116として、絶縁性を有する膜または導電性を有する膜を成膜することができる。   Here, as the first layer 116, an insulating film or a conductive film can be formed.

第1の層116として、アルミニウム、チタン、タンタル、タングステン、クロム、及びルテニウムなどの金属元素の少なくとも一を含む膜を成膜する。特に、アルミニウム、チタン、タンタル、及びタングステンの少なくとも一を含むことが好ましい。また特に、これら金属元素を少なくとも一を含む窒化物、またはこれら金属元素の少なくとも一を含む酸化物を好適に用いることができる。絶縁性を有する膜として、窒化アルミニウムチタン膜、窒化チタン膜、窒化アルミニウム膜などの窒化物膜、酸化アルミニウムチタン膜などの酸化物膜などを好適に用いることができる。   As the first layer 116, a film containing at least one of metal elements such as aluminum, titanium, tantalum, tungsten, chromium, and ruthenium is formed. In particular, at least one of aluminum, titanium, tantalum, and tungsten is preferably included. In particular, a nitride containing at least one of these metal elements or an oxide containing at least one of these metal elements can be preferably used. As the insulating film, a nitride film such as an aluminum titanium nitride film, a titanium nitride film, or an aluminum nitride film, an oxide film such as an aluminum titanium oxide film, or the like can be preferably used.

また例えば、第1の層116として、上記の他にアルミニウム、チタン、タンタル、タングステン、クロム、及びルテニウムなどの金属元素の少なくとも一を含む金属膜または合金膜を成膜することができる。特に、アルミニウム、チタン、タンタル、及びタングステンの少なくとも一を含むことが好ましい。   For example, as the first layer 116, a metal film or an alloy film containing at least one of metal elements such as aluminum, titanium, tantalum, tungsten, chromium, and ruthenium can be formed in addition to the above. In particular, at least one of aluminum, titanium, tantalum, and tungsten is preferably included.

ここで、第1の層116は、成膜ガスに窒素ガスまたは酸素ガスを用いたスパッタリング法により形成することが好ましい。これにより、スパッタリングターゲットに同じものを用いた場合であっても、成膜ガスの流量を制御することにより、膜質の制御が容易となる。   Here, the first layer 116 is preferably formed by a sputtering method using nitrogen gas or oxygen gas as a deposition gas. Thereby, even when the same sputtering target is used, the film quality can be easily controlled by controlling the flow rate of the film forming gas.

〔加熱処理〕
続いて、加熱処理を行う(図14(B))。加熱処理により、半導体層108の第1の層116と接する領域が低抵抗化し、半導体層108中に低抵抗な領域108nが形成される。また同時に、金属酸化物層108Cを低抵抗化させることができる。
[Heat treatment]
Subsequently, heat treatment is performed (FIG. 14B). By the heat treatment, the resistance of the region in contact with the first layer 116 of the semiconductor layer 108 is reduced, and the low resistance region 108 n is formed in the semiconductor layer 108. At the same time, the resistance of the metal oxide layer 108C can be reduced.

加熱処理は、窒素または希ガスなどの不活性ガス雰囲気で行うことが好ましい。加熱処理の温度は高いほど好ましいが、基板102、導電層106、導電層112等の耐熱性を考慮した温度とすることができる。例えば、120℃以上500℃以下、好ましくは150℃以上450℃以下、より好ましくは200℃以上400℃以下、さらに好ましくは250℃以上400℃以下の温度とすることができる。例えば加熱処理の温度を350℃程度とすることで、大型のガラス基板を用いた生産設備で歩留り良く半導体装置を生産することができる。   The heat treatment is preferably performed in an inert gas atmosphere such as nitrogen or a rare gas. The higher the temperature of the heat treatment, the better, but the temperature can be set in consideration of the heat resistance of the substrate 102, the conductive layer 106, the conductive layer 112, and the like. For example, the temperature can be 120 ° C. or higher and 500 ° C. or lower, preferably 150 ° C. or higher and 450 ° C. or lower, more preferably 200 ° C. or higher and 400 ° C. or lower, and even more preferably 250 ° C. or higher and 400 ° C. or lower. For example, by setting the temperature of the heat treatment to about 350 ° C., a semiconductor device can be manufactured with high yield using a production facility using a large glass substrate.

加熱処理により、半導体層108及び金属酸化物層108C中の酸素が第1の層116に引き抜かれることにより酸素欠損が生成される。当該酸素欠損と、半導体層108中または金属酸化物層108C中に含まれる水素とが結合することによりキャリア濃度が高まり、第1の層116と接する部分が低抵抗化される。   By the heat treatment, oxygen in the semiconductor layer 108 and the metal oxide layer 108C is extracted to the first layer 116, whereby oxygen vacancies are generated. The oxygen vacancies are combined with hydrogen contained in the semiconductor layer 108 or the metal oxide layer 108C, whereby the carrier concentration is increased and the resistance of the portion in contact with the first layer 116 is reduced.

または、加熱処理により、第1の層116に含まれる金属元素が半導体層108及び金属酸化物層108C中に拡散することにより、半導体層108及び金属酸化物層108Cの一部が合金化し、低抵抗化される場合もある。   Alternatively, the metal element contained in the first layer 116 is diffused into the semiconductor layer 108 and the metal oxide layer 108C by the heat treatment, so that part of the semiconductor layer 108 and the metal oxide layer 108C is alloyed and reduced. In some cases, it is made resistant.

または、第1の層116に含まれる窒素、若しくは加熱処理の雰囲気に含まれる窒素などが、加熱処理により半導体層108及び金属酸化物層108C中に拡散することで、これらが低抵抗化する場合もある。   Alternatively, when nitrogen contained in the first layer 116 or nitrogen contained in the atmosphere of the heat treatment is diffused into the semiconductor layer 108 and the metal oxide layer 108C by the heat treatment, which reduces resistance. There is also.

このような複合的な作用により低抵抗化された半導体層108の領域108nや金属酸化物層108Cは、極めて安定な低抵抗な領域となる。このように形成された領域108nや金属酸化物層108Cは、例えば後の工程で酸素が供給される処理が行われたとしても、再度高抵抗化することが無いといった特徴を有する。   The region 108n of the semiconductor layer 108 and the metal oxide layer 108C, which have been reduced in resistance by such a combined action, are extremely stable and low-resistance regions. The region 108n and the metal oxide layer 108C formed in this manner have a characteristic that, for example, even if a process for supplying oxygen is performed in a later process, the resistance is not increased again.

特に、加熱により水素を放出する膜を半導体層108の一部に接して設け、当該水素を半導体層108の一部に供給することで低抵抗化させる場合と比較し、水素よりも拡散しにくい金属元素または窒素などの元素を半導体層108の一部に供給することで低抵抗化させる方法を用いることが好ましい。これにより、チャネル形成領域として機能する領域108iのキャリア濃度の上昇を抑制することができる。その結果、トランジスタのチャネル長が極めて短い場合であっても、良好なスイッチング特性を得ることが可能となる。例えばチャネル長が100nm以下の微細なトランジスタであっても、良好なスイッチング特性を得ることが可能である。   In particular, a film that releases hydrogen by heating is provided in contact with part of the semiconductor layer 108, and the resistance is reduced by supplying the hydrogen to part of the semiconductor layer 108, so that it is less diffusible than hydrogen. It is preferable to use a method of reducing resistance by supplying a metal element or an element such as nitrogen to part of the semiconductor layer 108. Accordingly, an increase in carrier concentration in the region 108i functioning as a channel formation region can be suppressed. As a result, good switching characteristics can be obtained even when the channel length of the transistor is extremely short. For example, good switching characteristics can be obtained even with a fine transistor with a channel length of 100 nm or less.

〔第1の層116の除去〕
続いて、第1の層116をエッチングにより除去する(図14(C))。
[Removal of the first layer 116]
Subsequently, the first layer 116 is removed by etching (FIG. 14C).

第1の層116aのエッチングの際に、導電層112、金属酸化物層114、絶縁層110、半導体層108、金属酸化物層108C等の一部がエッチングされてしまう場合がある。特に第1の層116に金属膜または合金膜を用いた場合、導電層112と異なる材料を用い、これらのエッチング速度の選択比が高いエッチング方法を選択することが好ましい。   When the first layer 116a is etched, part of the conductive layer 112, the metal oxide layer 114, the insulating layer 110, the semiconductor layer 108, the metal oxide layer 108C, and the like may be etched. In particular, when a metal film or an alloy film is used for the first layer 116, it is preferable to select an etching method using a material different from that of the conductive layer 112 and having a high selectivity of the etching rate.

なお、第1の層116として絶縁性の材料を用いる場合や、上記加熱処理により絶縁化する材料を用いた場合には、第1の層116をエッチングせずに残しておいてもよい。   Note that in the case where an insulating material is used for the first layer 116 or a material which is insulated by the heat treatment is used, the first layer 116 may be left without being etched.

〔金属酸化物層117の形成〕
続いて、第1の層116上に金属酸化物層117を形成する(図14(D))。金属酸化物層117は、上記金属酸化物膜114fと同様の方法により形成することができる。
[Formation of Metal Oxide Layer 117]
Subsequently, a metal oxide layer 117 is formed over the first layer 116 (FIG. 14D). The metal oxide layer 117 can be formed by a method similar to that of the metal oxide film 114f.

金属酸化物層117の形成時に、半導体層108の領域108nや、金属酸化物層108Cに酸素が添加される場合があるが、上述のように再度高抵抗化することなく、低抵抗な状態が保たれる。   When the metal oxide layer 117 is formed, oxygen may be added to the region 108n of the semiconductor layer 108 or the metal oxide layer 108C, but the low resistance state is not increased without increasing the resistance again as described above. Kept.

また、金属酸化物層117の成膜時に、ゲート絶縁層として機能する絶縁層110の側面から、第1の層116を介して酸素を供給することができる。また、半導体層108を介して絶縁層104に酸素を供給できる場合もある。   Further, oxygen can be supplied from the side surface of the insulating layer 110 functioning as a gate insulating layer through the first layer 116 when the metal oxide layer 117 is formed. In some cases, oxygen can be supplied to the insulating layer 104 through the semiconductor layer 108.

金属酸化物層117の形成後に加熱処理を行ってもよい。バリア層として機能する金属酸化物層117で半導体層108を覆った状態で加熱処理を行うことで、半導体層108のチャネル形成領域である領域108iに、絶縁層110や絶縁層104から好適に酸素を供給し、キャリア濃度を低減することができる。   Heat treatment may be performed after the metal oxide layer 117 is formed. By performing heat treatment in a state where the semiconductor layer 108 is covered with the metal oxide layer 117 functioning as a barrier layer, the region 108 i which is a channel formation region of the semiconductor layer 108 is preferably oxygenated from the insulating layer 110 or the insulating layer 104. And the carrier concentration can be reduced.

〔絶縁層118の形成〕
続いて、金属酸化物層117を覆って絶縁層118を形成する(図14(E))。
[Formation of Insulating Layer 118]
Subsequently, an insulating layer 118 is formed so as to cover the metal oxide layer 117 (FIG. 14E).

絶縁層118は、プラズマCVD法またはスパッタリング法等により成膜することができる。   The insulating layer 118 can be formed by a plasma CVD method, a sputtering method, or the like.

〔開口部141a、141b、141cの形成〕
続いて、絶縁層118の所望の位置に、リソグラフィによりマスクを形成した後、絶縁層118、及び金属酸化物層117の一部をエッチングすることで、領域108nに達する開口部141a、開口部141b、及び金属酸化物層108Cに達する開口部141cを形成する。
[Formation of Openings 141a, 141b, 141c]
Subsequently, after a mask is formed by lithography at a desired position of the insulating layer 118, the insulating layer 118 and a part of the metal oxide layer 117 are etched, whereby an opening 141a and an opening 141b reaching the region 108n are obtained. And an opening 141c reaching the metal oxide layer 108C.

〔導電層120a、120bの形成〕
続いて、開口部141a、開口部141b、開口部141cを覆うように、絶縁層118上に導電膜を成膜し、当該導電膜を所望の形状に加工することで、導電層120a、導電層120bを形成する(図15(A))。
[Formation of Conductive Layers 120a and 120b]
Subsequently, a conductive film is formed over the insulating layer 118 so as to cover the opening 141a, the opening 141b, and the opening 141c, and the conductive film is processed into a desired shape, whereby the conductive layer 120a and the conductive layer are formed. 120b is formed (FIG. 15A).

以上の工程により、電気的に接続されたトランジスタ100Aと、容量素子130Bとを作製することができる。以降では、さらに表示素子の画素電極を形成する工程まで説明する。   Through the above steps, the electrically connected transistor 100A and the capacitor 130B can be manufactured. In the following, a process for forming a pixel electrode of the display element will be further described.

〔絶縁層119の形成〕
続いて、導電層120a、導電層120b、及び絶縁層118を覆って絶縁層119を形成する(図15(B))。
[Formation of Insulating Layer 119]
Next, an insulating layer 119 is formed so as to cover the conductive layer 120a, the conductive layer 120b, and the insulating layer 118 (FIG. 15B).

絶縁層119として、有機樹脂を用いると平坦性が高まるため好ましい。代表的には、スピンコート、ディスペンス、スクリーン印刷、スリットコート等の方法により絶縁層119を形成することができる。   An organic resin is preferably used for the insulating layer 119 because flatness is increased. Typically, the insulating layer 119 can be formed by a method such as spin coating, dispensing, screen printing, or slit coating.

なお、絶縁層119として無機絶縁材料を用いてもよい。その場合には、絶縁層118と同様の方法により形成することができる。   Note that an inorganic insulating material may be used for the insulating layer 119. In that case, the insulating layer 118 can be formed by the same method.

また、絶縁層119に感光性の樹脂材料を用いることで、絶縁層119の形成時に導電層120bに達する開口を同時に形成することができる。なお、絶縁層119に非感光性材料を用いた場合には、マスクを用いたエッチングにより開口を形成すればよい。   In addition, by using a photosensitive resin material for the insulating layer 119, an opening reaching the conductive layer 120b can be formed at the same time as the insulating layer 119 is formed. Note that in the case where a non-photosensitive material is used for the insulating layer 119, an opening may be formed by etching using a mask.

〔導電層109の形成〕
続いて、導電層109を形成する(図15(C))。導電層109は、導電層112等と同様の方法により形成することができる。
[Formation of Conductive Layer 109]
Subsequently, a conductive layer 109 is formed (FIG. 15C). The conductive layer 109 can be formed by a method similar to that of the conductive layer 112 or the like.

以上の工程により、画素電極と、トランジスタと、容量素子と、を形成することができる。なお図15(C)は、図12(B)と同じ図である。   Through the above steps, a pixel electrode, a transistor, and a capacitor can be formed. Note that FIG. 15C is the same as FIG.

なお、図12(A)に示す容量素子130Aを作製する場合、導電層120bを金属酸化物層108Cと重なるように加工することにより作製できる。   Note that the capacitor 130A illustrated in FIG. 12A can be manufactured by processing the conductive layer 120b so as to overlap with the metal oxide layer 108C.

また、図12(C)に示す容量素子130Cを作製する場合、上記における半導体層108及び金属酸化物層108Cの加工の際に用いるフォトマスクを変更し、これらを1つの島状に加工することで形成することができる。   In the case of manufacturing the capacitor 130C illustrated in FIG. 12C, the photomask used when the semiconductor layer 108 and the metal oxide layer 108C are processed is changed to be processed into one island shape. Can be formed.

以上が作製方法例についての説明である。   The above is the description of the manufacturing method example.

[付記]
本明細書等において、トランジスタとは、ゲートと、ドレインと、ソースとを含む少なくとも三つの端子を有する素子である。そして、ドレイン(ドレイン端子、ドレイン領域またはドレイン電極)とソース(ソース端子、ソース領域またはソース電極)の間にチャネル形成領域を有しており、チャネル形成領域を介してソースとドレインとの間に電流を流すことができるものである。なお、本明細書等において、チャネル形成領域とは、電流が主として流れる領域をいう。
[Appendix]
In this specification and the like, a transistor is an element having at least three terminals including a gate, a drain, and a source. A channel formation region is provided between the drain (drain terminal, drain region or drain electrode) and the source (source terminal, source region or source electrode), and between the source and drain via the channel formation region. A current can flow. Note that in this specification and the like, a channel formation region refers to a region through which a current mainly flows.

また、ソースやドレインの機能は、異なる極性のトランジスタを採用する場合や、回路動作において電流の方向が変化する場合などには入れ替わることがある。このため、本明細書等においては、ソースやドレインの用語は、入れ替えて用いることができるものとする。   In addition, the functions of the source and drain may be switched when transistors having different polarities are employed or when the direction of current changes during circuit operation. Therefore, in this specification and the like, the terms source and drain can be used interchangeably.

また、本明細書等において、「電気的に接続」には、「何らかの電気的作用を有するもの」を介して接続されている場合が含まれる。ここで、「何らかの電気的作用を有するもの」は、接続対象間での電気信号の授受を可能とするものであれば、特に制限を受けない。例えば、「何らかの電気的作用を有するもの」には、電極や配線をはじめ、トランジスタなどのスイッチング素子、抵抗素子、インダクタ、キャパシタ、その他の各種機能を有する素子などが含まれる。   In addition, in this specification and the like, “electrically connected” includes a case of being connected via “thing having some electric action”. Here, the “thing having some electric action” is not particularly limited as long as it can exchange electric signals between connection targets. For example, “thing having some electric action” includes electrodes, wiring, switching elements such as transistors, resistance elements, inductors, capacitors, and other elements having various functions.

また、本明細書等において、「平行」とは、二つの直線が−10°以上10°以下の角度で配置されている状態をいう。したがって、−5°以上5°以下の場合も含まれる。また、「垂直」とは、二つの直線が80°以上100°以下の角度で配置されている状態をいう。したがって、85°以上95°以下の場合も含まれる。   Further, in this specification and the like, “parallel” means a state in which two straight lines are arranged at an angle of −10 ° to 10 °. Therefore, the case of −5 ° to 5 ° is also included. “Vertical” refers to a state in which two straight lines are arranged at an angle of 80 ° to 100 °. Therefore, the case of 85 ° to 95 ° is also included.

また、本明細書等において、「膜」という用語と、「層」という用語とは、互いに入れ替えることが可能である。例えば、「導電層」という用語を、「導電膜」という用語に変更することが可能な場合がある。または、例えば、「絶縁膜」という用語を、「絶縁層」という用語に変更することが可能な場合がある。   In this specification and the like, the terms “film” and “layer” can be interchanged with each other. For example, the term “conductive layer” may be changed to the term “conductive film”. Alternatively, for example, the term “insulating film” may be changed to the term “insulating layer” in some cases.

本明細書等において、特に断りがない場合、オフ電流とは、トランジスタがオフ状態(非導通状態、遮断状態、ともいう)にあるときのドレイン電流をいう。オフ状態とは、特に断りがない場合、nチャネル型トランジスタでは、ゲートとソースの間の電圧Vgsがしきい値電圧Vthよりも低い状態、pチャネル型トランジスタでは、ゲートとソースの間の電圧Vgsがしきい値電圧Vthよりも高い状態をいう。   In this specification and the like, unless otherwise specified, off-state current refers to drain current when a transistor is off (also referred to as a non-conduction state or a cutoff state). The off state is a state where the voltage Vgs between the gate and the source is lower than the threshold voltage Vth in the n-channel transistor, and the voltage Vgs between the gate and the source in the p-channel transistor unless otherwise specified. Is higher than the threshold voltage Vth.

トランジスタのオフ電流は、Vgsに依存する場合がある。従って、トランジスタのオフ電流がI以下である、とは、トランジスタのオフ電流がI以下となるVgsの値が存在することを言う場合がある。トランジスタのオフ電流は、所定のVgsにおけるオフ状態、所定の範囲内のVgsにおけるオフ状態、または、十分に低減されたオフ電流が得られるVgsにおけるオフ状態、等におけるオフ電流を指す場合がある。   The off-state current of the transistor may depend on Vgs. Therefore, the off-state current of the transistor being I or less sometimes means that there exists a value of Vgs at which the off-state current of the transistor is I or less. The off-state current of a transistor may refer to an off-state current in an off state at a predetermined Vgs, an off state in a Vgs within a predetermined range, or an off state in Vgs at which a sufficiently reduced off current is obtained.

一例として、しきい値電圧Vthが0.5Vであり、Vgsが0.5Vにおけるドレイン電流が1×10−9Aであり、Vgsが0.1Vにおけるドレイン電流が1×10−13Aであり、Vgsが−0.5Vにおけるドレイン電流が1×10−19Aであり、Vgsが−0.8Vにおけるドレイン電流が1×10−22Aであるようなnチャネル型トランジスタを想定する。当該トランジスタのドレイン電流は、Vgsが−0.5Vにおいて、または、Vgsが−0.5V乃至−0.8Vの範囲において、1×10−19A以下であるから、当該トランジスタのオフ電流は1×10−19A以下である、と言う場合がある。当該トランジスタのドレイン電流が1×10−22A以下となるVgsが存在するため、当該トランジスタのオフ電流は1×10−22A以下である、と言う場合がある。 As an example, when the threshold voltage Vth is 0.5 V, the drain current when Vgs is 0.5 V is 1 × 10 −9 A, and the drain current when Vgs is 0.1 V is 1 × 10 −13 A. Assume that the n-channel transistor has a drain current of 1 × 10 −19 A when Vgs is −0.5 V and a drain current of 1 × 10 −22 A when Vgs is −0.8 V. Since the drain current of the transistor is 1 × 10 −19 A or less when Vgs is −0.5 V or Vgs is in the range of −0.5 V to −0.8 V, the off-state current of the transistor is 1 It may be said that it is below x10 <-19> A. Since there is Vgs at which the drain current of the transistor is 1 × 10 −22 A or less, the off-state current of the transistor may be 1 × 10 −22 A or less.

また、本明細書等では、チャネル幅Wを有するトランジスタのオフ電流を、チャネル幅Wあたりを流れる電流値で表す場合がある。また、所定のチャネル幅(例えば1μm)あたりを流れる電流値で表す場合がある。後者の場合、オフ電流の単位は、電流/長さの次元を持つ単位(例えば、A/μm)で表される場合がある。   In this specification and the like, the off-state current of a transistor having a channel width W may be represented by a current value flowing around the channel width W. In some cases, the current value flows around a predetermined channel width (for example, 1 μm). In the latter case, the unit of off-current may be represented by a unit having a dimension of current / length (for example, A / μm).

トランジスタのオフ電流は、温度に依存する場合がある。本明細書において、オフ電流は、特に記載がない場合、室温、60℃、85℃、95℃、または125℃におけるオフ電流を表す場合がある。または、当該トランジスタが含まれる半導体装置等の信頼性が保証される温度、または、当該トランジスタが含まれる半導体装置等が使用される温度(例えば、5℃乃至35℃のいずれか一の温度)におけるオフ電流、を表す場合がある。トランジスタのオフ電流がI以下である、とは、室温、60℃、85℃、95℃、125℃、当該トランジスタが含まれる半導体装置の信頼性が保証される温度、または、当該トランジスタが含まれる半導体装置等が使用される温度(例えば、5℃乃至35℃のいずれか一の温度)、におけるトランジスタのオフ電流がI以下となるVgsの値が存在することを指す場合がある。   The off-state current of a transistor may depend on temperature. In this specification, off-state current may represent off-state current at room temperature, 60 ° C., 85 ° C., 95 ° C., or 125 ° C. unless otherwise specified. Alternatively, at a temperature at which reliability of the semiconductor device or the like including the transistor is guaranteed, or a temperature at which the semiconductor device or the like including the transistor is used (for example, any one temperature of 5 ° C. to 35 ° C.). May represent off-state current. The off-state current of a transistor is I or less means that room temperature, 60 ° C., 85 ° C., 95 ° C., 125 ° C., a temperature at which the reliability of the semiconductor device including the transistor is guaranteed, or the transistor is included. There may be a case where there is a value of Vgs at which the off-state current of the transistor is equal to or lower than I at a temperature at which the semiconductor device or the like is used (for example, any one temperature of 5 ° C. to 35 ° C.).

トランジスタのオフ電流は、ドレインとソースの間の電圧Vdsに依存する場合がある。本明細書において、オフ電流は、特に記載がない場合、Vdsが0.1V、0.8V、1V、1.2V、1.8V、2.5V,3V、3.3V、10V、12V、16V、または20Vにおけるオフ電流を表す場合がある。または、当該トランジスタが含まれる半導体装置等の信頼性が保証されるVds、または、当該トランジスタが含まれる半導体装置等において使用されるVdsにおけるオフ電流、を表す場合がある。トランジスタのオフ電流がI以下である、とは、Vdsが0.1V、0.8V、1V、1.2V、1.8V、2.5V,3V、3.3V、10V、12V、16V、20V、当該トランジスタが含まれる半導体装置の信頼性が保証されるVds、または、当該トランジスタが含まれる半導体装置等において使用されるVds、におけるトランジスタのオフ電流がI以下となるVgsの値が存在することを指す場合がある。   The off-state current of the transistor may depend on the voltage Vds between the drain and the source. In this specification, the off-state current is Vds of 0.1V, 0.8V, 1V, 1.2V, 1.8V, 2.5V, 3V, 3.3V, 10V, 12V, 16V unless otherwise specified. Or an off-current at 20V. Alternatively, Vds in which reliability of a semiconductor device or the like including the transistor is guaranteed, or an off-current in Vds used in the semiconductor device or the like including the transistor may be represented. The off-state current of the transistor is equal to or less than I. Vds is 0.1V, 0.8V, 1V, 1.2V, 1.8V, 2.5V, 3V, 3.3V, 10V, 12V, 16V, 20V There is a value of Vgs at which the off-state current of the transistor is less than or equal to Vds at which Vds guarantees the reliability of the semiconductor device including the transistor or Vds used in the semiconductor device or the like including the transistor. May be pointed to.

上記オフ電流の説明において、ドレインをソースと読み替えてもよい。つまり、オフ電流は、トランジスタがオフ状態にあるときのソースを流れる電流を言う場合もある。   In the description of the off-state current, the drain may be read as the source. That is, the off-state current sometimes refers to a current that flows through the source when the transistor is off.

また、本明細書等では、オフ電流と同じ意味で、リーク電流と記載する場合がある。また、本明細書等において、オフ電流とは、例えば、トランジスタがオフ状態にあるときに、ソースとドレインとの間に流れる電流を指す場合がある。   In this specification and the like, the term “leakage current” may be used in the same meaning as off-state current. In this specification and the like, off-state current may refer to current that flows between a source and a drain when a transistor is off, for example.

また、本明細書等において、トランジスタのしきい値電圧とは、トランジスタにチャネルが形成されたときのゲート電圧(Vg)を指す。具体的には、トランジスタのしきい値電圧とは、ゲート電圧(Vg)を横軸に、ドレイン電流(Id)の平方根を縦軸にプロットした曲線(Vg−√Id特性)において、最大傾きである接線を外挿したときの直線と、ドレイン電流(Id)の平方根が0(Idが0A)との交点におけるゲート電圧(Vg)を指す場合がある。あるいは、トランジスタのしきい値電圧とは、チャネル長をL、チャネル幅をWとし、Id[A]×L[μm]/W[μm]の値が1×10−9[A]となるゲート電圧(Vg)を指す場合がある。 In this specification and the like, the threshold voltage of a transistor refers to a gate voltage (Vg) when a channel is formed in the transistor. Specifically, the threshold voltage of a transistor is a maximum slope in a curve (Vg-√Id characteristic) in which the gate voltage (Vg) is plotted on the horizontal axis and the square root of the drain current (Id) is plotted on the vertical axis. In some cases, a gate voltage (Vg) at the intersection of a straight line obtained by extrapolating a certain tangent and the square root of the drain current (Id) is 0 (Id is 0 A) may be indicated. Alternatively, the threshold voltage of the transistor is a gate in which the channel length is L, the channel width is W, and the value of Id [A] × L [μm] / W [μm] is 1 × 10 −9 [A]. It may refer to voltage (Vg).

また、本明細書等において、「半導体」と表記した場合であっても、例えば、導電性が十分に低い場合は、「絶縁体」としての特性を有する場合がある。また、「半導体」と「絶縁体」とは境界が曖昧であり、厳密に区別できない場合がある。したがって、本明細書等に記載の「半導体」と、「絶縁体」とは、互いに言い換えることが可能な場合がある。   In this specification and the like, even when expressed as “semiconductor”, for example, when the conductivity is sufficiently low, the semiconductor device may have characteristics as an “insulator”. Further, the boundary between “semiconductor” and “insulator” is ambiguous, and there is a case where it cannot be strictly distinguished. Therefore, the “semiconductor” and the “insulator” described in this specification and the like can be interchangeable in some cases.

また、本明細書等において、「半導体」と表記した場合であっても、例えば、導電性が十分に高い場合は、「導電体」としての特性を有する場合がある。また、「半導体」と「導電体」とは境界が曖昧であり、厳密に区別できない場合がある。したがって、本明細書等に記載の「半導体」と、「導電体」とは、互いに言い換えることが可能な場合がある。   In this specification and the like, even when expressed as “semiconductor”, for example, when the conductivity is sufficiently high, the semiconductor device may have characteristics as a “conductor”. Further, the boundary between the “semiconductor” and the “conductor” is ambiguous, and there are cases where it cannot be strictly distinguished. Therefore, the term “semiconductor” and “conductor” in this specification and the like can be interchangeable in some cases.

また、本明細書等において、原子数比がIn:Ga:Zn=4:2:3またはその近傍であるとは、In、Ga及びZnの原子数の総和に対するInの比を4としたときに、Gaの比が1以上3以下であり、Znの比が2以上4以下であるとする。また、原子数比がIn:Ga:Zn=5:1:6またはその近傍であるとは、In、Ga及びZnの原子数の総和に対するInの比を5としたときに、Gaの比が0.1より大きく2以下であり、Znの比が5以上7以下であるとする。また、原子数比がIn:Ga:Zn=1:1:1またはその近傍であるとは、In、Ga及びZnの原子数の総和に対するInの比を1としたときに、Gaの比が0.1より大きく2以下であり、Znの比が0.1より大きく2以下であるとする。   In this specification and the like, the atomic ratio is In: Ga: Zn = 4: 2: 3 or the vicinity thereof, when the ratio of In to the total number of In, Ga and Zn atoms is 4. In addition, the Ga ratio is 1 or more and 3 or less, and the Zn ratio is 2 or more and 4 or less. Also, the atomic ratio is In: Ga: Zn = 5: 1: 6 or the vicinity thereof, when the ratio of In to the total number of In, Ga and Zn atoms is 5, the Ga ratio is It is greater than 0.1 and less than or equal to 2 and the Zn ratio is greater than or equal to 5 and less than or equal to 7. Also, the atomic ratio is In: Ga: Zn = 1: 1: 1 or the vicinity thereof, when the ratio of In to the total number of In, Ga and Zn atoms is 1, the Ga ratio is It is assumed that the ratio of Zn is greater than 0.1 and 2 or less, and the Zn ratio is greater than 0.1 and 2 or less.

本明細書等において、金属酸化物(metal oxide)とは、広い表現での金属の酸化物である。金属酸化物は、酸化物絶縁体、酸化物導電体(透明酸化物導電体を含む)、酸化物半導体(Oxide Semiconductorまたは単にOSともいう)などに分類される。例えば、トランジスタの活性層に金属酸化物を用いた場合、当該金属酸化物を酸化物半導体と呼称する場合がある。また、「OS FET」と記載する場合においては、金属酸化物または酸化物半導体を有するトランジスタと換言することができる。   In this specification and the like, a metal oxide is a metal oxide in a broad expression. Metal oxides are classified into oxide insulators, oxide conductors (including transparent oxide conductors), oxide semiconductors (also referred to as oxide semiconductors or simply OS), and the like. For example, when a metal oxide is used for an active layer of a transistor, the metal oxide may be referred to as an oxide semiconductor. In the case of “OS FET”, it can be said to be a transistor including a metal oxide or an oxide semiconductor.

また、本明細書等において、窒素を有する金属酸化物も金属酸化物(metal oxide)と総称する場合がある。また、窒素を有する金属酸化物を、金属酸窒化物(metal oxynitride)と呼称してもよい。   In this specification and the like, metal oxides containing nitrogen may be collectively referred to as metal oxides. Further, a metal oxide containing nitrogen may be referred to as a metal oxynitride.

また、本明細書等において、CAAC(c−axis aligned crystal)、及びCAC(Cloud−Aligned Composite)と記載する場合がある。なお、CAACは結晶構造の一例を表し、CACは機能、または材料の構成の一例を表す。   Further, in this specification and the like, there are cases where they are described as CAAC (c-axis aligned crystal) and CAC (Cloud-aligned Composite). Note that CAAC represents an example of a crystal structure, and CAC represents an example of a function or a material structure.

また、本明細書等において、CAC−OSまたはCAC−metal oxideとは、材料の一部では導電性の機能と、材料の一部では絶縁性の機能とを有し、材料の全体では半導体としての機能を有する。なお、CAC−OSまたはCAC−metal oxideを、トランジスタの活性層に用いる場合、導電性の機能は、キャリアとなる電子(またはホール)を流す機能であり、絶縁性の機能は、キャリアとなる電子を流さない機能である。導電性の機能と、絶縁性の機能とを、それぞれ相補的に作用させることで、スイッチングさせる機能(On/Offさせる機能)をCAC−OSまたはCAC−metal oxideに付与することができる。CAC−OSまたはCAC−metal oxideにおいて、それぞれの機能を分離させることで、双方の機能を最大限に高めることができる。   In this specification and the like, a CAC-OS or a CAC-metal oxide has a conductive function in part of a material and an insulating function in part of the material, and the whole material is a semiconductor. It has the function of. Note that in the case where a CAC-OS or a CAC-metal oxide is used for an active layer of a transistor, the conductive function is a function of flowing electrons (or holes) serving as carriers, and the insulating function is an electron serving as carriers. It is a function that does not flow. By performing the conductive function and the insulating function in a complementary manner, a switching function (function to turn on / off) can be given to the CAC-OS or the CAC-metal oxide. In CAC-OS or CAC-metal oxide, by separating each function, both functions can be maximized.

また、本明細書等において、CAC−OSまたはCAC−metal oxideは、導電性領域、及び絶縁性領域を有する。導電性領域は、上述の導電性の機能を有し、絶縁性領域は、上述の絶縁性の機能を有する。また、材料中において、導電性領域と、絶縁性領域とは、ナノ粒子レベルで分離している場合がある。また、導電性領域と、絶縁性領域とは、それぞれ材料中に偏在する場合がある。また、導電性領域は、周辺がぼけてクラウド状に連結して観察される場合がある。   In this specification and the like, a CAC-OS or a CAC-metal oxide includes a conductive region and an insulating region. The conductive region has the above-described conductive function, and the insulating region has the above-described insulating function. In the material, the conductive region and the insulating region may be separated at the nanoparticle level. In addition, the conductive region and the insulating region may be unevenly distributed in the material, respectively. In addition, the conductive region may be observed with the periphery blurred and connected in a cloud shape.

また、CAC−OSまたはCAC−metal oxideにおいて、導電性領域と、絶縁性領域とは、それぞれ0.5nm以上10nm以下、好ましくは0.5nm以上3nm以下のサイズで材料中に分散している場合がある。   In CAC-OS or CAC-metal oxide, the conductive region and the insulating region are each dispersed in a material with a size of 0.5 nm to 10 nm, preferably 0.5 nm to 3 nm. There is.

また、CAC−OSまたはCAC−metal oxideは、異なるバンドギャップを有する成分により構成される。例えば、CAC−OSまたはCAC−metal oxideは、絶縁性領域に起因するワイドギャップを有する成分と、導電性領域に起因するナローギャップを有する成分と、により構成される。当該構成の場合、キャリアを流す際に、ナローギャップを有する成分において、主にキャリアが流れる。また、ナローギャップを有する成分が、ワイドギャップを有する成分に相補的に作用し、ナローギャップを有する成分に連動してワイドギャップを有する成分にもキャリアが流れる。このため、上記CAC−OSまたはCAC−metal oxideをトランジスタのチャネル領域に用いる場合、トランジスタのオン状態において高い電流駆動力、つまり大きなオン電流、及び高い電界効果移動度を得ることができる。   Further, CAC-OS or CAC-metal oxide is composed of components having different band gaps. For example, CAC-OS or CAC-metal oxide includes a component having a wide gap caused by an insulating region and a component having a narrow gap caused by a conductive region. In the case of the configuration, when the carrier flows, the carrier mainly flows in the component having the narrow gap. In addition, the component having a narrow gap acts in a complementary manner to the component having a wide gap, and the carrier flows through the component having the wide gap in conjunction with the component having the narrow gap. Therefore, when the CAC-OS or the CAC-metal oxide is used for a channel region of a transistor, high current driving capability, that is, high on-state current and high field-effect mobility can be obtained in the on-state of the transistor.

すなわち、CAC−OSまたはCAC−metal oxideは、マトリックス複合材(matrix composite)、または金属マトリックス複合材(metal matrix composite)と呼称することもできる。   That is, CAC-OS or CAC-metal oxide can also be referred to as a matrix composite or a metal matrix composite.

金属酸化物の結晶構造の一例について説明する。なお、以下では、In−Ga−Zn酸化物ターゲット(In:Ga:Zn=4:2:4.1[原子数比])を用いて、スパッタリング法にて成膜された金属酸化物を一例として説明する。上記ターゲットを用いて、基板温度を100℃以上130℃以下として、スパッタリング法により形成した金属酸化物をsIGZOと呼称し、上記ターゲットを用いて、基板温度を室温(R.T.)として、スパッタリング法により形成した金属酸化物をtIGZOと呼称する。例えば、sIGZOは、nc(nano crystal)及びCAACのいずれか一方または双方の結晶構造を有する。また、tIGZOは、ncの結晶構造を有する。なお、ここでいう室温(R.T.)とは、基板を意図的に加熱しない場合の温度を含む。   An example of the crystal structure of the metal oxide will be described. Note that in the following, an example of a metal oxide formed by a sputtering method using an In—Ga—Zn oxide target (In: Ga: Zn = 4: 2: 4.1 [atomic ratio]) will be described. Will be described. A metal oxide formed by a sputtering method at a substrate temperature of 100 ° C. to 130 ° C. using the above target is called sIGZO, and the substrate temperature is set to room temperature (RT) using the above target. The metal oxide formed by the method is referred to as tIGZO. For example, sIGZO has a crystal structure of one or both of nc (nano crystal) and CAAC. TIGZO has an nc crystal structure. Note that the room temperature (RT) here includes a temperature when the substrate is not intentionally heated.

なお、CAAC構造とは、複数のナノ結晶(最大径が10nm未満である結晶領域)を有する薄膜などの結晶構造の一つであり、各ナノ結晶はc軸が特定の方向に配向し、かつa軸及びb軸は配向性を有さずに、ナノ結晶同士が粒界を形成することなく連続的に連結しているといった特徴を有する結晶構造である。特にCAAC構造を有する薄膜は、各ナノ結晶のc軸が、薄膜の厚さ方向、被形成面の法線方向、または薄膜の表面の法線方向に配向しやすいといった特徴を有する。   The CAAC structure is one of crystal structures such as a thin film having a plurality of nanocrystals (a crystal region having a maximum diameter of less than 10 nm), and each nanocrystal has a c-axis oriented in a specific direction, and The a-axis and the b-axis are crystal structures having the characteristics that the nanocrystals are continuously connected without forming a grain boundary without having orientation. In particular, a thin film having a CAAC structure has a feature that the c-axis of each nanocrystal is easily oriented in the thickness direction of the thin film, the normal direction of the surface to be formed, or the normal direction of the surface of the thin film.

ここで、結晶学において、単位格子を構成するa軸、b軸、及びc軸の3つの軸(結晶軸)について、特異的な軸をc軸とした単位格子を取ることが一般的である。特に層状構造を有する結晶では、層の面方向に平行な2つの軸をa軸及びb軸とし、層に交差する軸をc軸とすることが一般的である。このような層状構造を有する結晶の代表的な例として、六方晶系に分類されるグラファイトがあり、その単位格子のa軸及びb軸は劈開面に平行であり、c軸は劈開面に直交する。例えばYbFe型の結晶構造をとるInGaZnOの結晶は六方晶系に分類することができ、その単位格子のa軸及びb軸は層の面方向に平行となり、c軸は層(すなわちa軸及びb軸)に直交する。 Here, in crystallography, it is common to take a unit cell having a specific axis as the c-axis among the three axes (crystal axis) of the a-axis, b-axis, and c-axis constituting the unit cell. . In particular, in a crystal having a layered structure, two axes parallel to the plane direction of the layer are generally defined as an a axis and a b axis, and an axis intersecting the layer is generally defined as a c axis. As a typical example of a crystal having such a layered structure, there is graphite classified as a hexagonal system, the a-axis and b-axis of the unit cell are parallel to the cleavage plane, and the c-axis is orthogonal to the cleavage plane. To do. For example, an InGaZnO 4 crystal having a YbFe 2 O 4 type crystal structure can be classified into a hexagonal system, the a-axis and b-axis of the unit cell being parallel to the plane direction of the layer, and the c-axis being a layer (ie a-axis and b-axis).

本実施の形態で例示した構成例、作製方法例、及びそれらに対応する図面等は、少なくともその一部を他の構成例、作製方法例、または図面等と適宜組み合わせて実施することができる。   The structure example, the manufacturing method example, the drawings corresponding to the structure example, and the like exemplified in this embodiment can be implemented in appropriate combination with at least part of the structure example, the manufacturing method example, the drawing, or the like.

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。   This embodiment can be implemented in appropriate combination with at least part of the other embodiments described in this specification.

(実施の形態3)
以下では、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。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。
(Embodiment 3)
An electronic device to which the display device of one embodiment of the present invention can be applied is described below. Here, an electronic device including a power generation device and a power reception device will be described as an example.

電気機器の一例として携帯情報端末の例について、図16を用いて説明する。   An example of a portable information terminal as an example of electric devices will be described with reference to FIGS.

図16(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。   FIG. 16A is a perspective view illustrating a front surface and a side surface of the portable information terminal 8040. For example, the portable information terminal 8040 can execute various applications such as a mobile phone, electronic mail, text browsing and creation, music playback, Internet communication, and computer games. A portable information terminal 8040 includes a display portion 8042, a camera 8045, a microphone 8046, and a speaker 8047 on the front surface of the housing 8041, an operation button 8043 on the left side surface of the housing 8041, and a connection terminal 8048 on the bottom surface. .

表示部8042には、本発明の一態様の表示モジュール又は表示パネルが用いられる。   The display module or the display panel of one embodiment of the present invention is used for the display portion 8042.

図16(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。   A portable information terminal 8040 illustrated in FIG. 16A is an example in which one display portion 8042 is provided in a housing 8041. However, the present invention is not limited to this, and the display portion 8042 may be provided on the back surface of the portable information terminal 8040. In addition, two or more display units may be provided as a foldable portable information terminal.

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。   Further, the display portion 8042 is provided with a touch panel capable of inputting information by an instruction unit such as a finger or a stylus as an input unit. Accordingly, the icon 8044 displayed on the display unit 8042 can be easily operated by the instruction unit. In addition, since the area for arranging the keyboard on the portable information terminal 8040 is not necessary due to the arrangement of the touch panel, the display portion can be arranged in a wide area. In addition, since information can be input with a finger or a stylus, a user-friendly interface can be realized. As the touch panel, various methods such as a resistive film method, a capacitance method, an infrared method, an electromagnetic induction method, a surface acoustic wave method, and the like can be used. However, since the display portion 8042 is curved, it is particularly resistant. It is preferable to use a film system or a capacitance system. Further, such a touch panel may be a so-called in-cell type combined with the above-described display module or display panel.

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。   In addition, the touch panel may function as an image sensor. In this case, for example, personal authentication can be performed by touching the display unit 8042 with a palm or a finger and imaging a palm print, fingerprint, or the like. In addition, when a backlight that emits near-infrared light or a sensing light source that emits near-infrared light is used for the display portion 8042, finger veins, palm veins, and the like can be imaged.

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。   Further, a keyboard may be provided without providing the touch panel in the display portion 8042, and both the touch panel and the keyboard may be provided.

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。   The operation button 8043 can have various functions depending on applications. For example, the button 8043 may be a home button, and the home screen may be displayed on the display unit 8042 by pressing the button 8043. Alternatively, the main power source of the portable information terminal 8040 may be turned off by continuously pressing the button 8043 for a predetermined time. Further, when the state is shifted to the sleep mode, the user may be caused to return from the sleep mode by pressing a button 8043. In addition, it can be used as a switch that activates various functions when the button is kept pressed or when it is pressed simultaneously with other buttons.

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。   Further, the button 8043 may be a volume adjustment button or a mute button, and may have a function of adjusting the volume of the speaker 8047 for sound output. From the speaker 8047, various sounds such as a sound set by a specific process such as an operating system (OS) startup sound, a sound by a sound file executed in various applications such as music from a music reproduction application software, an e-mail ringtone, etc. Is output. Although not shown, a connector for outputting sound to a device such as a headphone, an earphone, or a headset may be provided together with the speaker 8047 or instead of the speaker 8047.

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16(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。   As described above, the button 8043 can be provided with various functions. In FIG. 16A, a portable information terminal 8040 provided with two buttons 8043 on the left side is shown, but of course, the number and arrangement positions of the buttons 8043 are not limited to this, and can be designed as appropriate. it can.

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。   The microphone 8046 can be used for voice input and recording. In addition, an image acquired by the camera 8045 can be displayed on the display portion 8042.

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。   For the operation of the portable information terminal 8040, in addition to the touch panel and the button 8043 provided in the display unit 8042 described above, the user's action (gesture) is recognized using a camera 8045, a sensor built in the portable information terminal 8040, or the like. It can also be operated (called gesture input). Alternatively, an operation can be performed by recognizing a user's voice using the microphone 8046 (referred to as voice input). As described above, the operability of the portable information terminal 8040 can be further improved by implementing the NUI (Natural User Interface) technology for inputting to the electric device by natural human behavior.

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、DVD(Digital Versatile Disk)やDVD−R(DVD−Recordable)、DVD−RW(DVD−ReWritable)、CD(Compact Disc)、CD−R(Compact Disc Recordable)、CD−RW(Compact Disc ReWritable)、MO(Magneto Optical Disc)、FDD(Floppy Disk Drive)、又は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。   The connection terminal 8048 is a signal or power input terminal for communication with an external device and power supply. For example, the connection terminal 8048 can be used to drive an external memory to the portable information terminal 8040. As an external memory drive, for example, an external HDD (hard disk drive), flash memory drive, DVD (Digital Versatile Disk), DVD-R (DVD-Recordable), DVD-RW (DVD-ReWriteable), CD (Compact Disc), CD -R (Compact Disc Recordable), CD-RW (Compact Disc Rewriteable), MO (Magneto Optical Disc), FDD (Floppy Disk Drive), or other non-volatile solid-state drive (SolidSdStDSt) Recording media drive. Further, although the portable information terminal 8040 has a touch panel on the display portion 8042, a keyboard may be provided on the housing 8041 instead, or a keyboard may be externally attached.

図16(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。   FIG. 16A illustrates a portable information terminal 8040 provided with one connection terminal 8048 on the bottom surface; however, the number and arrangement positions of the connection terminals 8048 are not limited thereto, and can be designed as appropriate. .

図16(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16(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。   FIG. 16B is a perspective view illustrating a back surface and a side surface of the portable information terminal 8040. A portable information terminal 8040 includes a solar cell 8049 and a camera 8050 on a surface of a housing 8041, and includes a charge / discharge control circuit 8051, a battery 8052, a DCDC converter 8053, and the like. 16B illustrates a structure including a battery 8052 and a DCDC converter 8053 as an example of the charge / discharge control circuit 8051. The battery 8052 includes the battery according to one embodiment of the present invention described in the above embodiment. Use the recovery method.

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。   Power can be supplied to a display portion, a touch panel, a video signal processing portion, or the like by a solar cell 8049 mounted on the back surface of the portable information terminal 8040. Note that the solar cell 8049 can be provided on one or both surfaces of the housing 8041. By mounting the solar battery 8049 on the portable information terminal 8040, the battery 8052 of the portable information terminal 8040 can be charged even in places where there is no power supply means such as outdoors.

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。 As the solar cell 8049, a silicon-based solar cell made of single crystal silicon, polycrystalline silicon, microcrystalline silicon, amorphous silicon, or a laminate thereof, InGaAs-based, GaAs-based, CIS-based, Cu 2 ZnSnS 4 is used. , CdTe-CdS solar cells, dye-sensitized solar cells using organic dyes, organic thin-film solar cells using conductive polymers, fullerenes, etc., and quantum dot structures made of silicon or the like in the i layer of the pin structure A quantum dot solar cell or the like can be used.

ここで、図16(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16(C)に示すブロック図を用いて説明する。   Here, an example of a structure and operation of the charge / discharge control circuit 8051 illustrated in FIG. 16B is described with reference to a block diagram illustrated in FIG.

図16(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16(B)に示す充放電制御回路8051に対応する箇所となる。   FIG. 16C illustrates a solar cell 8049, a battery 8052, a DCDC converter 8053, a converter 8057, a switch 8054, a switch 8055, a switch 8056, and a display portion 8042. The battery 8052, the DCDC converter 8053, the converter 8057, and the switch 8054, a switch 8055, and a switch 8056 are portions corresponding to the charge / discharge control circuit 8051 illustrated in FIG.

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。   The power generated by the solar cell 8049 by external light is boosted or lowered by the DCDC converter 8053 in order to obtain a voltage necessary for charging the battery 8052. When power from the solar cell 8049 is used for the operation of the display portion 8042, the switch 8054 is turned on, and the converter 8057 boosts or lowers the voltage to a voltage necessary for the display portion 8042. When display on the display portion 8042 is not performed, the switch 8054 is turned off and the switch 8055 is turned on to charge the battery 8052.

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。   Note that although the solar battery 8049 is shown as an example of the power generation means, the invention is not limited thereto, and the battery 8052 is charged using another power generation means such as a piezoelectric element (piezo element) or a thermoelectric conversion element (Peltier element). May be. Further, the charging method for the battery 8052 of the portable information terminal 8040 is not limited to this, and for example, charging may be performed by connecting the connection terminal 8048 described above and a power source. Moreover, you may use the non-contact electric power transmission module which transmits / receives electric power wirelessly, and may combine the above charging method.

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。   Here, the state of charge of the battery 8052 (SOC, an abbreviation for “State of Charge”) is displayed on the upper left of the display unit 8042 (in the broken line frame). Accordingly, the user can grasp the state of charge of the battery 8052 and can select the portable information terminal 8040 as the power saving mode in accordance with this. When the user selects the power saving mode, for example, the above-described button 8043 or icon 8044 is operated to configure a display module or display panel mounted on the portable information terminal 8040, an arithmetic device such as a CPU, a memory, or the like. The part can be switched to the power saving mode. Specifically, in each of these components, the use frequency of an arbitrary function is reduced and stopped. In the power saving mode, it is also possible to adopt a configuration that automatically switches to the power saving mode by setting according to the state of charge. Further, the portable information terminal 8040 is provided with detection means such as an optical sensor, and the display luminance is optimized by detecting the amount of external light when the portable information terminal 8040 is used, thereby suppressing the power consumption of the battery 8052. Can do.

また、太陽電池8049等による充電時には、図16(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。   Further, at the time of charging with the solar battery 8049 or the like, as shown in FIG. 16A, an image or the like indicating it may be displayed on the upper left portion (inside the broken line frame) of the display portion 8042.

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。   This embodiment can be implemented in appropriate combination with at least part of the other embodiments described in this specification.

(実施の形態4)
本実施の形態では、本発明の一態様を用いて作製することができる表示モジュールについて説明する。
(Embodiment 4)
In this embodiment, a display module that can be manufactured using one embodiment of the present invention will be described.

図17(A)に示す表示モジュール6000は、上部カバー6001と下部カバー6002との間に、FPC6005に接続された表示装置6006、フレーム6009、プリント基板6010、及びバッテリー6011を有する。   A display module 6000 illustrated in FIG. 17A includes a display device 6006 connected to an FPC 6005, a frame 6009, a printed board 6010, and a battery 6011 between an upper cover 6001 and a lower cover 6002.

例えば、本発明の一態様を用いて作製された表示装置を、表示装置6006に用いることができる。表示装置6006により、極めて消費電力の低い表示モジュールを実現することができる。   For example, a display device manufactured using one embodiment of the present invention can be used for the display device 6006. With the display device 6006, a display module with extremely low power consumption can be realized.

上部カバー6001及び下部カバー6002は、表示装置6006のサイズに合わせて、形状や寸法を適宜変更することができる。   The shapes and dimensions of the upper cover 6001 and the lower cover 6002 can be changed as appropriate in accordance with the size of the display device 6006.

また、表示装置6006に重ねてタッチパネルを設けてもよい。タッチパネルとしては、抵抗膜方式または静電容量方式のタッチパネルを表示装置6006に重畳して用いることができる。また、タッチパネルを設けず、表示装置6006に、タッチパネル機能を持たせるようにすることも可能である。   Further, a touch panel may be provided over the display device 6006. As the touch panel, a resistive film type or capacitive type touch panel can be used by being superimposed on the display device 6006. Further, without providing a touch panel, the display device 6006 can have a touch panel function.

フレーム6009は、表示装置6006の保護機能の他、プリント基板6010の動作により発生する電磁波を遮断するための電磁シールドとしての機能を有する。またフレーム6009は、放熱板としての機能を有していてもよい。   The frame 6009 has a function as an electromagnetic shield for blocking electromagnetic waves generated by the operation of the printed board 6010 in addition to a protective function of the display device 6006. The frame 6009 may function as a heat sink.

プリント基板6010は、電源回路、ビデオ信号及びクロック信号を出力するための信号処理回路を有する。電源回路に電力を供給する電源としては、外部の商用電源であってもよいし、別途設けたバッテリー6011による電源であってもよい。バッテリー6011は、商用電源を用いる場合には、省略可能である。   The printed board 6010 includes a power supply circuit, a signal processing circuit for outputting a video signal and a clock signal. The power source for supplying power to the power supply circuit may be an external commercial power source or a power source using a battery 6011 provided separately. The battery 6011 can be omitted when a commercial power source is used.

図17(B)は、光学式のタッチセンサを備える表示モジュール6000の断面概略図である。   FIG. 17B is a schematic cross-sectional view of a display module 6000 including an optical touch sensor.

表示モジュール6000は、プリント基板6010に設けられた発光部6015及び受光部6016を有する。また、上部カバー6001と下部カバー6002により囲まれた領域に一対の導光部(導光部6017a、導光部6017b)を有する。   The display module 6000 includes a light emitting unit 6015 and a light receiving unit 6016 provided on the printed board 6010. Further, a region surrounded by the upper cover 6001 and the lower cover 6002 has a pair of light guide portions (light guide portion 6017a and light guide portion 6017b).

上部カバー6001と下部カバー6002は、例えばプラスチック等を用いることができる。また、上部カバー6001と下部カバー6002とは、それぞれ薄く(例えば0.5mm以上5mm以下)することが可能である。そのため、表示モジュール6000を極めて軽量にすることが可能となる。また少ない材料で上部カバー6001と下部カバー6002を作製できるため、作製コストを低減できる。   For the upper cover 6001 and the lower cover 6002, for example, plastic can be used. Further, the upper cover 6001 and the lower cover 6002 can each be thin (for example, 0.5 mm to 5 mm). Therefore, the display module 6000 can be made extremely light. Further, since the upper cover 6001 and the lower cover 6002 can be manufactured with a small amount of material, manufacturing cost can be reduced.

表示装置6006は、フレーム6009を間に介してプリント基板6010やバッテリー6011と重ねて設けられている。表示装置6006とフレーム6009は、導光部6017a、導光部6017bに固定されている。   The display device 6006 is provided so as to overlap the printed board 6010 and the battery 6011 with a frame 6009 interposed therebetween. The display device 6006 and the frame 6009 are fixed to the light guide unit 6017a and the light guide unit 6017b.

発光部6015から発せられた光6018は、導光部6017aにより表示装置6006の上部を経由し、導光部6017bを通って受光部6016に達する。例えば指やスタイラスなどの被検知体により、光6018が遮られることにより、タッチ操作を検出することができる。   Light 6018 emitted from the light emitting unit 6015 passes through the upper portion of the display device 6006 by the light guide unit 6017a and reaches the light receiving unit 6016 through the light guide unit 6017b. For example, the touch operation can be detected by blocking the light 6018 by a detection target such as a finger or a stylus.

発光部6015は、例えば表示装置6006の隣接する2辺に沿って複数設けられる。受光部6016は、発光部6015と対向する位置に複数設けられる。これにより、タッチ操作がなされた位置の情報を取得することができる。   For example, a plurality of light emitting units 6015 are provided along two adjacent sides of the display device 6006. A plurality of light receiving units 6016 are provided at positions facing the light emitting unit 6015. Thereby, the information on the position where the touch operation is performed can be acquired.

発光部6015は、例えばLED素子などの光源を用いることができる。特に、発光部6015として、使用者に視認されず、且つ使用者にとって無害である赤外線を発する光源を用いることが好ましい。   The light emitting unit 6015 can use a light source such as an LED element. In particular, it is preferable to use a light source that emits infrared rays that are not visually recognized by the user and harmless to the user as the light emitting unit 6015.

受光部6016は、発光部6015が発する光を受光し、電気信号に変換する光電素子を用いることができる。好適には、赤外線を受光可能なフォトダイオードを用いることができる。   The light receiving unit 6016 can be a photoelectric element that receives light emitted from the light emitting unit 6015 and converts the light into an electrical signal. Preferably, a photodiode capable of receiving infrared light can be used.

導光部6017a、導光部6017bとしては、少なくとも光6018を透過する部材を用いることができる。導光部6017a及び導光部6017bを用いることで、発光部6015と受光部6016とを表示装置6006の下側に配置することができ、外光が受光部6016に到達してタッチセンサが誤動作することを抑制できる。特に、可視光を吸収し、赤外線を透過する樹脂を用いることが好ましい。これにより、タッチセンサの誤動作をより効果的に抑制できる。   As the light guide portion 6017a and the light guide portion 6017b, a member that transmits at least the light 6018 can be used. By using the light guide unit 6017a and the light guide unit 6017b, the light emitting unit 6015 and the light receiving unit 6016 can be arranged below the display device 6006, and external light reaches the light receiving unit 6016 and the touch sensor malfunctions. Can be suppressed. In particular, it is preferable to use a resin that absorbs visible light and transmits infrared rays. Thereby, malfunction of a touch sensor can be controlled more effectively.

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。   This embodiment can be implemented in appropriate combination with at least part of the other embodiments described in this specification.

(実施の形態5)
本実施の形態では、本発明の一態様を用いて作製された表示装置を備える電子機器について説明する。
(Embodiment 5)
In this embodiment, an electronic device including a display device manufactured using one embodiment of the present invention will be described.

図18(A)は、ファインダー8100を取り付けた状態のカメラ8000の外観を示す図である。   FIG. 18A is a diagram illustrating the appearance of the camera 8000 with the viewfinder 8100 attached.

カメラ8000は、筐体8001、表示部8002、操作ボタン8003、シャッターボタン8004等を有する。またカメラ8000には、着脱可能なレンズ8006が取り付けられている。   A camera 8000 includes a housing 8001, a display portion 8002, operation buttons 8003, a shutter button 8004, and the like. The camera 8000 is attached with a detachable lens 8006.

ここではカメラ8000として、レンズ8006を筐体8001から取り外して交換することが可能な構成としたが、レンズ8006と筐体が一体となっていてもよい。   Here, the camera 8000 is configured such that the lens 8006 can be removed from the housing 8001 and replaced, but the lens 8006 and the housing may be integrated.

カメラ8000は、シャッターボタン8004を押すことにより、撮像することができる。また、表示部8002はタッチパネルとしての機能を有し、表示部8002をタッチすることにより撮像することも可能である。   The camera 8000 can take an image by pressing a shutter button 8004. In addition, the display portion 8002 has a function as a touch panel and can capture an image by touching the display portion 8002.

カメラ8000の筐体8001は、電極を有するマウントを有し、ファインダー8100のほか、ストロボ装置等を接続することができる。   A housing 8001 of the camera 8000 includes a mount having an electrode, and a strobe device or the like can be connected in addition to the finder 8100.

ファインダー8100は、筐体8101、表示部8102、ボタン8103等を有する。   The viewfinder 8100 includes a housing 8101, a display portion 8102, a button 8103, and the like.

筐体8101は、カメラ8000のマウントと係合するマウントを有しており、ファインダー8100をカメラ8000に取り付けることができる。また当該マウントには電極を有し、当該電極を介してカメラ8000から受信した映像等を表示部8102に表示させることができる。   The housing 8101 has a mount that engages with the mount of the camera 8000, and the finder 8100 can be attached to the camera 8000. In addition, the mount includes an electrode, and an image received from the camera 8000 via the electrode can be displayed on the display portion 8102.

ボタン8103は、電源ボタンとしての機能を有する。ボタン8103により、表示部8102の表示のオン・オフを切り替えることができる。   The button 8103 has a function as a power button. A button 8103 can be used to switch display on the display portion 8102 on and off.

カメラ8000の表示部8002、及びファインダー8100の表示部8102に、本発明の一態様の表示装置を適用することができる。   The display device of one embodiment of the present invention can be applied to the display portion 8002 of the camera 8000 and the display portion 8102 of the viewfinder 8100.

なお、図18(A)では、カメラ8000とファインダー8100とを別の電子機器とし、これらを脱着可能な構成としたが、カメラ8000の筐体8001に、表示装置を備えるファインダーが内蔵されていてもよい。   Note that in FIG. 18A, the camera 8000 and the viewfinder 8100 are separate electronic devices and can be attached to and detached from each other. However, a finder including a display device is incorporated in the housing 8001 of the camera 8000. Also good.

図18(B)は、ヘッドマウントディスプレイ8200の外観を示す図である。   FIG. 18B is a diagram illustrating the appearance of the head mounted display 8200.

ヘッドマウントディスプレイ8200は、装着部8201、レンズ8202、本体8203、表示部8204、ケーブル8205等を有している。また装着部8201には、バッテリー8206が内蔵されている。   The head mounted display 8200 includes a mounting portion 8201, a lens 8202, a main body 8203, a display portion 8204, a cable 8205, and the like. In addition, a battery 8206 is built in the mounting portion 8201.

ケーブル8205は、バッテリー8206から本体8203に電力を供給する。本体8203は無線受信機等を備え、受信した画像データ等の映像情報を表示部8204に表示させることができる。また、本体8203に設けられたカメラで使用者の眼球やまぶたの動きを捉え、その情報をもとに使用者の視点の座標を算出することにより、使用者の視点を入力手段として用いることができる。   A cable 8205 supplies power from the battery 8206 to the main body 8203. The main body 8203 includes a wireless receiver and the like, and can display video information such as received image data on the display portion 8204. In addition, it is possible to use the user's viewpoint as an input unit by capturing the movement of the user's eyeball or eyelid with a camera provided in the main body 8203 and calculating the coordinates of the user's viewpoint based on the information. it can.

また、装着部8201には、使用者に触れる位置に複数の電極が設けられていてもよい。本体8203は使用者の眼球の動きに伴って電極に流れる電流を検知することにより、使用者の視点を認識する機能を有していてもよい。また、当該電極に流れる電流を検知することにより、使用者の脈拍をモニタする機能を有していてもよい。また、装着部8201には、温度センサ、圧力センサ、加速度センサ等の各種センサを有していてもよく、使用者の生体情報を表示部8204に表示する機能を有していてもよい。また、使用者の頭部の動きなどを検出し、表示部8204に表示する映像をその動きに合わせて変化させてもよい。   In addition, the mounting portion 8201 may be provided with a plurality of electrodes at a position where the user touches the user. The main body 8203 may have a function of recognizing the user's viewpoint by detecting a current flowing through the electrode in accordance with the movement of the user's eyeball. Moreover, you may have a function which monitors a user's pulse by detecting the electric current which flows into the said electrode. The mounting portion 8201 may have various sensors such as a temperature sensor, a pressure sensor, and an acceleration sensor, and may have a function of displaying the user's biological information on the display portion 8204. Further, the movement of the user's head or the like may be detected, and the video displayed on the display unit 8204 may be changed in accordance with the movement.

表示部8204に、本発明の一態様の表示装置を適用することができる。   The display device of one embodiment of the present invention can be applied to the display portion 8204.

図18(C)(D)(E)は、ヘッドマウントディスプレイ8300の外観を示す図である。ヘッドマウントディスプレイ8300は、筐体8301と、表示部8302と、バンド状の固定具8304と、一対のレンズ8305と、を有する。   18C, 18D, and 18E are views showing the appearance of the head mounted display 8300. FIG. The head mounted display 8300 includes a housing 8301, a display portion 8302, a band-shaped fixture 8304, and a pair of lenses 8305.

使用者は、レンズ8305を通して、表示部8302の表示を視認することができる。なお、表示部8302を湾曲して配置させると好適である。表示部8302を湾曲して配置することで、使用者が高い臨場感を感じることができる。なお、本実施の形態においては、表示部8302を1つ設ける構成について例示したが、これに限定されず、例えば、表示部8302を2つ設ける構成としてもよい。この場合、使用者の片方の目に1つの表示部が配置されるような構成とすると、視差を用いた3次元表示等を行うことも可能となる。   The user can view the display on the display portion 8302 through the lens 8305. Note that the display portion 8302 is preferably arranged curved. By arranging the display portion 8302 to be curved, the user can feel a high sense of realism. Note that although a structure in which one display portion 8302 is provided is described in this embodiment mode, the present invention is not limited thereto, and for example, a structure in which two display portions 8302 are provided may be employed. In this case, if one display unit is arranged in one eye of the user, three-dimensional display using parallax or the like can be performed.

なお、表示部8302に、本発明の一態様の表示装置を適用することができる。本発明の一態様の半導体装置を有する表示装置は、極めて精細度が高いため、図18(E)のようにレンズ8305を用いて拡大したとしても、使用者に画素が視認されることなく、より現実感の高い映像を表示することができる。   Note that the display device of one embodiment of the present invention can be applied to the display portion 8302. Since the display device including the semiconductor device of one embodiment of the present invention has extremely high definition, the pixel is not visually recognized by the user even when the display device is enlarged using the lens 8305 as illustrated in FIG. More realistic video can be displayed.

次に、図18(A)乃至図18(E)に示す電子機器と、異なる電子機器の一例を図19(A)乃至図19(G)に示す。   Next, examples of electronic devices that are different from the electronic devices illustrated in FIGS. 18A to 18E are illustrated in FIGS. 19A to 19G.

図19(A)乃至図19(G)に示す電子機器は、筐体9000、表示部9001、スピーカ9003、操作キー9005(電源スイッチ、又は操作スイッチを含む)、接続端子9006、センサ9007(力、変位、位置、速度、加速度、角速度、回転数、距離、光、液、磁気、温度、化学物質、音声、時間、硬度、電場、電流、電圧、電力、放射線、流量、湿度、傾度、振動、におい又は赤外線を測定する機能を含むもの)、マイクロフォン9008、等を有する。   An electronic device illustrated in FIGS. 19A to 19G includes a housing 9000, a display portion 9001, a speaker 9003, operation keys 9005 (including a power switch or an operation switch), a connection terminal 9006, a sensor 9007 (force , Displacement, position, velocity, acceleration, angular velocity, rotation speed, distance, light, liquid, magnetism, temperature, chemical, voice, time, hardness, electric field, current, voltage, power, radiation, flow rate, humidity, gradient, vibration , Including a function of measuring odor or infrared light), a microphone 9008, and the like.

図19(A)乃至図19(G)に示す電子機器は、様々な機能を有する。例えば、様々な情報(静止画、動画、テキスト画像など)を表示部に表示する機能、タッチパネル機能、カレンダー、日付または時刻などを表示する機能、様々なソフトウェア(プログラム)によって処理を制御する機能、無線通信機能、無線通信機能を用いて様々なコンピュータネットワークに接続する機能、無線通信機能を用いて様々なデータの送信または受信を行う機能、記録媒体に記録されているプログラムまたはデータを読み出して表示部に表示する機能、等を有することができる。なお、図19(A)乃至図19(G)に示す電子機器が有することのできる機能はこれらに限定されず、様々な機能を有することができる。また、図19(A)乃至図19(G)には図示していないが、電子機器には、複数の表示部を有する構成としてもよい。また、該電子機器にカメラ等を設け、静止画を撮影する機能、動画を撮影する機能、撮影した画像を記録媒体(外部またはカメラに内蔵)に保存する機能、撮影した画像を表示部に表示する機能、等を有していてもよい。   The electronic devices illustrated in FIGS. 19A to 19G have various functions. For example, a function for displaying various information (still images, moving images, text images, etc.) on the display unit, a touch panel function, a function for displaying a calendar, date or time, a function for controlling processing by various software (programs), Wireless communication function, function for connecting to various computer networks using the wireless communication function, function for transmitting or receiving various data using the wireless communication function, and reading and displaying the program or data recorded on the recording medium It can have a function of displaying on the section. Note that the functions of the electronic devices illustrated in FIGS. 19A to 19G are not limited to these, and can have various functions. Although not illustrated in FIGS. 19A to 19G, the electronic device may have a plurality of display portions. In addition, the electronic device is equipped with a camera, etc., to capture still images, to capture moving images, to store captured images on a recording medium (externally or built into the camera), and to display captured images on the display unit And the like.

図19(A)乃至図19(G)に示す電子機器の詳細について、以下説明を行う。   Details of the electronic devices illustrated in FIGS. 19A to 19G are described below.

図19(A)は、テレビジョン装置9100を示す斜視図である。テレビジョン装置9100は、大画面、例えば、50インチ以上、または100インチ以上の表示部9001を組み込むことが可能である。   FIG. 19A is a perspective view illustrating a television device 9100. FIG. The television device 9100 can incorporate a display portion 9001 having a large screen, for example, 50 inches or more, or 100 inches or more.

図19(B)は、携帯情報端末9101を示す斜視図である。携帯情報端末9101は、例えば電話機、手帳又は情報閲覧装置等から選ばれた一つ又は複数の機能を有する。具体的には、スマートフォンとして用いることができる。なお、携帯情報端末9101は、スピーカ9003、接続端子9006、センサ9007等を設けてもよい。また、携帯情報端末9101は、文字や画像情報をその複数の面に表示することができる。例えば、3つの操作ボタン9050(操作アイコンまたは単にアイコンともいう)を表示部9001の一の面に表示することができる。また、破線の矩形で示す情報9051を表示部9001の他の面に表示することができる。なお、情報9051の一例としては、電子メールやSNS(ソーシャル・ネットワーキング・サービス)や電話などの着信を知らせる表示、電子メールやSNSなどの題名、電子メールやSNSなどの送信者名、日時、時刻、バッテリーの残量、アンテナ受信の強度などがある。または、情報9051が表示されている位置に、情報9051の代わりに、操作ボタン9050などを表示してもよい。   FIG. 19B is a perspective view showing the portable information terminal 9101. The portable information terminal 9101 has one or a plurality of functions selected from, for example, a telephone, a notebook, an information browsing device, or the like. Specifically, it can be used as a smartphone. Note that the portable information terminal 9101 may include a speaker 9003, a connection terminal 9006, a sensor 9007, and the like. Further, the portable information terminal 9101 can display characters and image information on the plurality of surfaces. For example, three operation buttons 9050 (also referred to as operation icons or simply icons) can be displayed on one surface of the display portion 9001. Further, information 9051 indicated by a broken-line rectangle can be displayed on another surface of the display portion 9001. As an example of the information 9051, a display for notifying an incoming call such as an e-mail, SNS (social networking service), a telephone call, a title such as an e-mail or SNS, a sender name such as an e-mail or SNS, a date and time, and a time , Battery level, antenna reception strength and so on. Alternatively, an operation button 9050 or the like may be displayed instead of the information 9051 at a position where the information 9051 is displayed.

図19(C)は、携帯情報端末9102を示す斜視図である。携帯情報端末9102は、表示部9001の3面以上に情報を表示する機能を有する。ここでは、情報9052、情報9053、情報9054がそれぞれ異なる面に表示されている例を示す。例えば、携帯情報端末9102の使用者は、洋服の胸ポケットに携帯情報端末9102を収納した状態で、その表示(ここでは情報9053)を確認することができる。具体的には、着信した電話の発信者の電話番号又は氏名等を、携帯情報端末9102の上方から観察できる位置に表示する。使用者は、携帯情報端末9102をポケットから取り出すことなく、表示を確認し、電話を受けるか否かを判断できる。   FIG. 19C is a perspective view showing the portable information terminal 9102. The portable information terminal 9102 has a function of displaying information on three or more surfaces of the display portion 9001. Here, an example is shown in which information 9052, information 9053, and information 9054 are displayed on different planes. For example, the user of the portable information terminal 9102 can check the display (information 9053 here) in a state where the portable information terminal 9102 is stored in the chest pocket of clothes. Specifically, the telephone number or name of the caller of the incoming call is displayed at a position where it can be observed from above portable information terminal 9102. The user can check the display and determine whether to receive a call without taking out the portable information terminal 9102 from the pocket.

図19(D)は、腕時計型の携帯情報端末9200を示す斜視図である。携帯情報端末9200は、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などの種々のアプリケーションを実行することができる。また、表示部9001はその表示面が湾曲して設けられ、湾曲した表示面に沿って表示を行うことができる。また、携帯情報端末9200は、通信規格された近距離無線通信を実行することが可能である。例えば無線通信可能なヘッドセットと相互通信することによって、ハンズフリーで通話することもできる。また、携帯情報端末9200は、接続端子9006を有し、他の情報端末とコネクターを介して直接データのやりとりを行うことができる。また接続端子9006を介して充電を行うこともできる。なお、充電動作は接続端子9006を介さずに無線給電により行ってもよい。   FIG. 19D is a perspective view showing a wristwatch-type portable information terminal 9200. The portable information terminal 9200 can execute various applications such as a mobile phone, electronic mail, text browsing and creation, music playback, Internet communication, and computer games. Further, the display portion 9001 is provided with a curved display surface, and can perform display along the curved display surface. In addition, the portable information terminal 9200 can execute short-range wireless communication with a communication standard. For example, it is possible to talk hands-free by communicating with a headset capable of wireless communication. In addition, the portable information terminal 9200 includes a connection terminal 9006 and can directly exchange data with other information terminals via a connector. Charging can also be performed through the connection terminal 9006. Note that the charging operation may be performed by wireless power feeding without using the connection terminal 9006.

図19(E)(F)(G)は、折り畳み可能な携帯情報端末9201を示す斜視図である。また、図19(E)が携帯情報端末9201を展開した状態の斜視図であり、図19(F)が携帯情報端末9201を展開した状態または折り畳んだ状態の一方から他方に変化する途中の状態の斜視図であり、図19(G)が携帯情報端末9201を折り畳んだ状態の斜視図である。携帯情報端末9201は、折り畳んだ状態では可搬性に優れ、展開した状態では、継ぎ目のない広い表示領域により表示の一覧性に優れる。携帯情報端末9201が有する表示部9001は、ヒンジ9055によって連結された3つの筐体9000に支持されている。ヒンジ9055を介して2つの筐体9000間を屈曲させることにより、携帯情報端末9201を展開した状態から折りたたんだ状態に可逆的に変形させることができる。例えば、携帯情報端末9201は、曲率半径1mm以上150mm以下で曲げることができる。   19E, 19F, and 19G are perspective views illustrating a foldable portable information terminal 9201. FIG. 19E is a perspective view of a state in which the portable information terminal 9201 is expanded, and FIG. 19F is a state in the middle of changing from one of the expanded state or the folded state of the portable information terminal 9201 to the other. FIG. 19G is a perspective view of the portable information terminal 9201 folded. The portable information terminal 9201 is excellent in portability in the folded state, and in the expanded state, the portable information terminal 9201 is excellent in display listability due to a seamless wide display area. A display portion 9001 included in the portable information terminal 9201 is supported by three housings 9000 connected by a hinge 9055. By bending between the two housings 9000 via the hinge 9055, the portable information terminal 9201 can be reversibly deformed from the expanded state to the folded state. For example, the portable information terminal 9201 can be bent with a curvature radius of 1 mm to 150 mm.

本実施の形態において述べた電子機器は、何らかの情報を表示するための表示部を有することを特徴とする。ただし、本発明の一態様の半導体装置は、表示部を有さない電子機器にも適用することができる。   The electronic device described in this embodiment includes a display portion for displaying some information. Note that the semiconductor device of one embodiment of the present invention can also be applied to an electronic device that does not include a display portion.

本実施の形態で例示した構成例、及びそれらに対応する図面等は、少なくともその一部を他の構成例、または図面等と適宜組み合わせて実施することができる。   The structure examples exemplified in this embodiment and the corresponding drawings can be implemented by combining at least part of the structure examples with other structure examples or the drawings as appropriate.

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。   This embodiment can be implemented in appropriate combination with at least part of the other embodiments described in this specification.

(実施の形態6)
本実施の形態では、本発明の一態様の電子機器について、図面を参照して説明する。
(Embodiment 6)
In this embodiment, electronic devices of one embodiment of the present invention are described with reference to drawings.

以下で例示する電子機器は、表示部に本発明の一態様の表示装置を備えるものである。したがって、高い解像度が実現された電子機器である。また高い解像度と、大きな画面が両立された電子機器とすることができる。   An electronic device exemplified below includes the display device of one embodiment of the present invention in the display portion. Therefore, the electronic device has a high resolution. In addition, the electronic device can achieve both high resolution and a large screen.

本発明の一態様の電子機器の表示部には、例えばフルハイビジョン、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、表示部の画面サイズとしては、対角20インチ以上、または対角30インチ以上、または対角50インチ以上、対角60インチ以上、または対角70インチ以上とすることもできる。   The display portion of the electronic device of one embodiment of the present invention can display an image having a resolution of, for example, full high vision, 4K2K, 8K4K, 16K8K, or higher. In addition, the screen size of the display unit may be 20 inches or more diagonal, 30 inches or more diagonal, 50 inches diagonal, 60 inches diagonal, or 70 inches diagonal.

電子機器としては、例えば、テレビジョン装置、デスクトップ型もしくはノート型のパーソナルコンピュータ、コンピュータ用などのモニタ、デジタルサイネージ(Digital Signage:電子看板)、パチンコ機などの大型ゲーム機などの比較的大きな画面を備える電子機器の他、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、デジタルフォトフレーム、携帯電話機、携帯型ゲーム機、携帯情報端末、音響再生装置、などが挙げられる。   Examples of electronic devices include relatively large screens such as television devices, desktop or notebook personal computers, monitors for computers, digital signage (digital signage), and large game machines such as pachinko machines. In addition to the electronic devices provided, a digital camera, a digital video camera, a digital photo frame, a mobile phone, a portable game machine, a portable information terminal, a sound reproduction device, and the like can be given.

本発明の一態様の電子機器または照明装置は、家屋もしくはビルの内壁もしくは外壁、または、自動車の内装もしくは外装の曲面に沿って組み込むことができる。   The electronic device or the lighting device of one embodiment of the present invention can be incorporated along a curved surface of an inner wall or an outer wall of a house or a building, or an interior or exterior of an automobile.

本発明の一態様の電子機器は、アンテナを有していてもよい。アンテナで信号を受信することで、表示部で映像や情報等の表示を行うことができる。また、電子機器がアンテナ及び二次電池を有する場合、アンテナを、非接触電力伝送に用いてもよい。   The electronic device of one embodiment of the present invention may include an antenna. By receiving a signal with an antenna, video, information, and the like can be displayed on the display unit. In the case where the electronic device has an antenna and a secondary battery, the antenna may be used for non-contact power transmission.

本発明の一態様の電子機器は、センサ(力、変位、位置、速度、加速度、角速度、回転数、距離、光、液、磁気、温度、化学物質、音声、時間、硬度、電場、電流、電圧、電力、放射線、流量、湿度、傾度、振動、においまたは赤外線を測定する機能を含むもの)を有していてもよい。   The electronic device of one embodiment of the present invention includes a sensor (force, displacement, position, velocity, acceleration, angular velocity, rotation speed, distance, light, liquid, magnetism, temperature, chemical substance, sound, time, hardness, electric field, current, It may have a function of measuring voltage, power, radiation, flow rate, humidity, gradient, vibration, odor, or infrared).

本発明の一態様の電子機器は、様々な機能を有することができる。例えば、様々な情報(静止画、動画、テキスト画像など)を表示部に表示する機能、タッチパネル機能、カレンダー、日付または時刻などを表示する機能、様々なソフトウェア(プログラム)を実行する機能、無線通信機能、記録媒体に記録されているプログラムまたはデータを読み出す機能等を有することができる。   The electronic device of one embodiment of the present invention can have a variety of functions. For example, a function for displaying various information (still images, moving images, text images, etc.) on the display unit, a touch panel function, a function for displaying a calendar, date or time, a function for executing various software (programs), and wireless communication A function, a function of reading a program or data recorded on a recording medium, and the like can be provided.

図20(A)にテレビジョン装置の一例を示す。テレビジョン装置7100は、筐体7101に表示部7500が組み込まれている。ここでは、スタンド7103により筐体7101を支持した構成を示している。   FIG. 20A illustrates an example of a television set. In the television device 7100, a display portion 7500 is incorporated in a housing 7101. Here, a structure in which the housing 7101 is supported by a stand 7103 is shown.

表示部7500に、本発明の一態様の表示装置を適用することができる。   The display device of one embodiment of the present invention can be applied to the display portion 7500.

図20(A)に示すテレビジョン装置7100の操作は、筐体7101が備える操作スイッチや、別体のリモコン操作機7111により行うことができる。または、表示部7500にタッチセンサを備えていてもよく、指等で表示部7500に触れることで操作してもよい。リモコン操作機7111は、当該リモコン操作機7111から出力する情報を表示する表示部を有していてもよい。リモコン操作機7111が備える操作キーまたはタッチパネルにより、チャンネル及び音量の操作を行うことができ、表示部7500に表示される映像を操作することができる。   Operation of the television device 7100 illustrated in FIG. 20A can be performed with an operation switch included in the housing 7101 or a separate remote controller 7111. Alternatively, the display portion 7500 may be provided with a touch sensor, and may be operated by touching the display portion 7500 with a finger or the like. The remote controller 7111 may include a display unit that displays information output from the remote controller 7111. Channels and volume can be operated with an operation key or a touch panel included in the remote controller 7111, and an image displayed on the display portion 7500 can be operated.

なお、テレビジョン装置7100は、受信機及びモデムなどを備えた構成とする。受信機により一般のテレビ放送の受信を行うことができる。また、モデムを介して有線または無線による通信ネットワークに接続することにより、一方向(送信者から受信者)または双方向(送信者と受信者間、あるいは受信者間同士など)の情報通信を行うことも可能である。   Note that the television device 7100 is provided with a receiver, a modem, and the like. A general television broadcast can be received by the receiver. In addition, by connecting to a wired or wireless communication network via a modem, information communication is performed in one direction (from the sender to the receiver) or in two directions (between the sender and the receiver or between the receivers). It is also possible.

図20(B)に、ノート型パーソナルコンピュータ7200を示す。ノート型パーソナルコンピュータ7200は、筐体7211、キーボード7212、ポインティングデバイス7213、外部接続ポート7214等を有する。筐体7211に、表示部7500が組み込まれている。   FIG. 20B illustrates a laptop personal computer 7200. A laptop personal computer 7200 includes a housing 7211, a keyboard 7212, a pointing device 7213, an external connection port 7214, and the like. A display portion 7500 is incorporated in the housing 7211.

表示部7500に、本発明の一態様の表示装置を適用することができる。   The display device of one embodiment of the present invention can be applied to the display portion 7500.

図20(C)、(D)に、デジタルサイネージ(Digital Signage:電子看板)の一例を示す。   FIGS. 20C and 20D show examples of digital signage (digital signage).

図20(C)に示すデジタルサイネージ7300は、筐体7301、表示部7500、及びスピーカ7303等を有する。さらに、LEDランプ、操作キー(電源スイッチ、または操作スイッチを含む)、接続端子、各種センサ、マイクロフォン等を有することができる。   A digital signage 7300 illustrated in FIG. 20C includes a housing 7301, a display portion 7500, a speaker 7303, and the like. Furthermore, an LED lamp, operation keys (including a power switch or an operation switch), a connection terminal, various sensors, a microphone, and the like can be provided.

また、図20(D)は円柱状の柱7401に取り付けられたデジタルサイネージ7400である。デジタルサイネージ7400は、柱7401の曲面に沿って設けられた表示部7500を有する。   FIG. 20D illustrates a digital signage 7400 attached to a columnar column 7401. The digital signage 7400 includes a display portion 7500 provided along the curved surface of the pillar 7401.

図20(C)、(D)において、表示部7500に、本発明の一態様の表示装置を適用することができる。   20C and 20D, the display device of one embodiment of the present invention can be applied to the display portion 7500.

表示部7500が広いほど、一度に提供できる情報量を増やすことができる。また、表示部7500が広いほど、人の目につきやすく、例えば、広告の宣伝効果を高めることができる。   The wider the display portion 7500, the more information can be provided at one time. In addition, the wider the display portion 7500, the easier it is to be noticed by humans. For example, the advertising effect of advertisement can be enhanced.

表示部7500にタッチパネルを適用することで、表示部7500に画像または動画を表示するだけでなく、使用者が直感的に操作することができ、好ましい。また、路線情報もしくは交通情報などの情報を提供するための用途に用いる場合には、直感的な操作によりユーザビリティを高めることができる。   By applying a touch panel to the display portion 7500, not only an image or a moving image is displayed on the display portion 7500, but also a user can operate intuitively, which is preferable. In addition, when it is used for providing information such as route information or traffic information, usability can be improved by an intuitive operation.

また、図20(C)、(D)に示すように、デジタルサイネージ7300またはデジタルサイネージ7400は、ユーザが所持するスマートフォン等の情報端末機7311または情報端末機7411と無線通信により連携可能であることが好ましい。例えば、表示部7500に表示される広告の情報を、情報端末機7311または情報端末機7411の画面に表示させることができる。また、情報端末機7311または情報端末機7411を操作することで、表示部7500の表示を切り替えることができる。   20C and 20D, the digital signage 7300 or the digital signage 7400 can be linked with the information terminal 7311 or the information terminal 7411 such as a smartphone possessed by the user by wireless communication. Is preferred. For example, advertisement information displayed on the display unit 7500 can be displayed on the screen of the information terminal 7311 or the information terminal 7411. Further, by operating the information terminal 7311 or the information terminal 7411, the display of the display unit 7500 can be switched.

また、デジタルサイネージ7300またはデジタルサイネージ7400に、情報端末機7311または情報端末機7411の画面を操作手段(コントローラ)としたゲームを実行させることもできる。これにより、不特定多数のユーザが同時にゲームに参加し、楽しむことができる。   Further, the digital signage 7300 or the digital signage 7400 can execute a game using the screen of the information terminal 7311 or the information terminal 7411 as an operation means (controller). Thereby, an unspecified number of users can participate and enjoy the game at the same time.

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。   This embodiment can be implemented in appropriate combination with at least part of the other embodiments described in this specification.

(実施の形態7)
本実施の形態では、本発明の一態様の半導体装置を有する表示装置を適用することのできるテレビジョン装置の例について、図面を参照して説明する。
(Embodiment 7)
In this embodiment, an example of a television device to which a display device including the semiconductor device of one embodiment of the present invention can be applied will be described with reference to drawings.

図21(A)に、テレビジョン装置600のブロック図を示す。   FIG. 21A shows a block diagram of the television device 600.

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。   In the drawings attached to the present specification, the components are classified by function and the block diagram is shown as an independent block. However, it is difficult to completely separate actual components by function. A component may be involved in multiple functions.

テレビジョン装置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等を有する。   The television apparatus 600 includes a control unit 601, a storage unit 602, a communication control unit 603, an image processing circuit 604, a decoder circuit 605, a video signal receiving unit 606, a timing controller 607, a source driver 608, a gate driver 609, a display panel 620, and the like. Have

上記実施の形態で例示した表示装置は、図21(A)における表示パネル620に適用することができる。これにより、大型且つ高解像度であって、視認性に優れたテレビジョン装置600を実現できる。   The display device described as an example in the above embodiment can be applied to the display panel 620 in FIG. Accordingly, the television device 600 having a large size and high resolution and excellent visibility can be realized.

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等のコンポーネントを制御する機能を有する。   The control unit 601 can function as, for example, a central processing unit (CPU). For example, the control unit 601 has a function of controlling components such as the storage unit 602, the communication control unit 603, the image processing circuit 604, the decoder circuit 605, and the video signal receiving unit 606 via the system bus 630.

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。   A signal is transmitted between the control unit 601 and each component via the system bus 630. In addition, the control unit 601 has a function of processing a signal input from each component connected via the system bus 630, a function of generating a signal output to each component, and the like, thereby being connected to the system bus 630. Each component can be controlled centrally.

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。   The storage unit 602 functions as a register, a cache memory, a main memory, a secondary memory, or the like that can be accessed by the control unit 601 and the image processing circuit 604.

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。   As a storage device that can be used as the secondary memory, for example, a storage device to which a rewritable nonvolatile storage element is applied can be used. For example, a flash memory, an MRAM (Magnetostatic Random Access Memory), a PRAM (Phase change RAM), a ReRAM (Resistive RAM), an FeRAM (Ferroelectric RAM), or the like can be used.

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。   In addition, as a storage device that can be used as a temporary memory such as a register, a cache memory, or a main memory, a volatile storage element such as a DRAM (Dynamic RAM) or an SRAM (Static Random Access Memory) may be used.

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。   For example, as a RAM provided in the main memory, for example, a DRAM is used, and a memory space is virtually allocated and used as a work space of the control unit 601. The operating system, application program, program module, program data, etc. stored in the storage unit 602 are loaded into the RAM for execution. These data, programs, and program modules loaded in the RAM are directly accessed and operated by the control unit 601.

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。   On the other hand, the ROM can store BIOS (Basic Input / Output System), firmware and the like that do not require rewriting. As the ROM, a mask ROM, an OTPROM (One Time Programmable Read Only Memory), an EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory), or the like can be used. Examples of EPROM include UV-EPROM (Ultra-Violet Erasable Programmable Read Only Memory) and EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) capable of erasing stored data by ultraviolet irradiation.

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。   In addition to the storage unit 602, a removable storage device may be connected. For example, it has a terminal for connecting to a recording medium drive such as a hard disk drive (HDD) or a solid state drive (SSD) that functions as a storage device, a recording medium such as a flash memory, a Blu-ray disc, or a DVD. Is preferred. Thereby, a video can be recorded.

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。   The communication control unit 603 has a function of controlling communication performed via a computer network. For example, the control signal for connecting to the computer network is controlled in accordance with a command from the control unit 601, and the signal is transmitted to the computer network. As a result, the Internet, intranet, extranet, PAN (Personal Area Network), LAN (Local Area Network), CAN (Camper Area Network, and MAN (MetroApolNetwork), which are the foundations of the World Wide Web (WWW). Communication can be performed by connecting to a computer network such as Wide Area Network (GA) or GAN (Global Area Network).

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。   The communication control unit 603 has a function of communicating with a computer network or other electronic devices using a communication standard such as Wi-Fi (registered trademark), Bluetooth (registered trademark), or ZigBee (registered trademark). Also good.

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。   The communication control unit 603 may have a function of communicating wirelessly. For example, an antenna and a high frequency circuit (RF circuit) may be provided to transmit and receive an RF signal. The high-frequency circuit is a circuit for mutually converting an electromagnetic signal and an electric signal in a frequency band determined by the legislation of each country and performing communication with other communication devices wirelessly using the electromagnetic signal. Several tens of kHz to several tens of GHz is generally used as a practical frequency band. The high-frequency circuit connected to the antenna includes a high-frequency circuit unit corresponding to a plurality of frequency bands, and the high-frequency circuit unit includes an amplifier (amplifier), a mixer, a filter, a DSP, an RF transceiver, and the like. it can.

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。   The video signal receiving unit 606 includes, for example, an antenna, a demodulation circuit, an A / D conversion circuit (analog-digital conversion circuit), and the like. The demodulation circuit has a function of demodulating a signal input from the antenna. The A-D conversion circuit has a function of converting the demodulated analog signal into a digital signal. The signal processed by the video signal receiving unit 606 is sent to the decoder circuit 605.

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。   The decoder circuit 605 has a function of decoding video data included in a digital signal input from the video signal receiving unit 606 in accordance with the specification of a broadcast standard to be transmitted, and generating a signal to be transmitted to the image processing circuit. For example, as a broadcasting standard in 8K broadcasting, H.264 265 | MPEG-H High Efficiency Video Coding (abbreviation: HEVC).

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。   Examples of broadcast radio waves that can be received by the antenna included in the video signal receiving unit 606 include ground waves or radio waves transmitted from satellites. Broadcast radio waves that can be received by an antenna include analog broadcast and digital broadcast, and also includes video and audio, or audio-only broadcast. For example, broadcast radio waves transmitted in a specific frequency band in the UHF band (about 300 MHz to 3 GHz) or the VHF band (30 MHz to 300 MHz) can be received. In addition, for example, by using a plurality of data received in a plurality of frequency bands, the transfer rate can be increased and more information can be obtained. Accordingly, an image having a resolution exceeding full high-definition can be displayed on the display panel 620. For example, an image having a resolution of 4K2K, 8K4K, 16K8K, or higher can be displayed.

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。   Further, the video signal receiving unit 606 and the decoder circuit 605 may be configured to generate a signal to be transmitted to the image processing circuit 604 using broadcast data transmitted by a data transmission technique via a computer network. At this time, when the signal to be received is a digital signal, the video signal receiving unit 606 may not include a demodulation circuit, an A-D conversion circuit, and the like.

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。   The image processing circuit 604 has a function of generating a video signal to be output to the timing controller 607 based on the video signal input from the decoder circuit 605.

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。   The timing controller 607 also outputs a signal (a signal such as a clock signal or a start pulse signal) to be output to the gate driver 609 and the source driver 608 based on a synchronization signal included in the video signal or the like processed by the image processing circuit 604. It has a function to generate. The timing controller 607 has a function of generating a video signal to be output to the source driver 608 in addition to the above signals.

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。ここでは、画素数が7680×4320である、8K4K規格に応じた解像度を有する表示パネルの例を示している。なお、表示パネル620の解像度はこれに限られず、フルハイビジョン(画素数1920×1080)または4K2K(画素数3840×2160)等の規格に応じた解像度であってもよい。   The display panel 620 includes a plurality of pixels 621. Each pixel 621 is driven by signals supplied from the gate driver 609 and the source driver 608. Here, an example of a display panel having a resolution according to the 8K4K standard having the number of pixels of 7680 × 4320 is shown. Note that the resolution of the display panel 620 is not limited to this, and may be a resolution according to a standard such as full high-definition (pixel number 1920 × 1080) or 4K2K (pixel number 3840 × 2160).

図21(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。   As the control unit 601 and the image processing circuit 604 illustrated in FIG. 21A, for example, a structure including a processor can be employed. For example, the control unit 601 can use a processor that functions as a central processing unit (CPU). Further, as the image processing circuit 604, for example, other processors such as a DSP (Digital Signal Processor) and a GPU (Graphics Processing Unit) can be used. In addition, the control unit 601 and the image processing circuit 604 may have a configuration in which the processor is realized by a PLD (Programmable Logic Device) such as an FPGA (Field Programmable Gate Array) or an FPAA (Field Programmable Analog Array).

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。   The processor performs various data processing and program control by interpreting and executing instructions from various programs. The program that can be executed by the processor may be stored in a memory area of the processor, or may be stored in a storage device provided separately.

また、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。   In addition, two or more functions among the functions of the control unit 601, the storage unit 602, the communication control unit 603, the image processing circuit 604, the decoder circuit 605, the video signal receiving unit 606, and the timing controller 607 are provided. A system LSI may be configured by concentrating on one IC chip. For example, a system LSI including a processor, a decoder circuit, a tuner circuit, an A / D conversion circuit, a DRAM, and an SRAM may be used.

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、テレビジョン装置600の低消費電力化を図ることができる。   Note that a transistor in which an oxide semiconductor is used for a channel formation region and an extremely low off-state current is realized can be used for the controller 601, an IC included in another component, or the like. Since the transistor has extremely low off-state current, the use of the transistor as a switch for holding charge (data) flowing into the capacitor functioning as a memory element can ensure a data holding period for a long time. it can. By using this characteristic for a register such as the control unit 601 or a cache memory, the control unit 601 is operated only when necessary, and in other cases, information on the immediately preceding process is saved in the storage element, so that it is normally. Off-computing becomes possible. Thereby, the power consumption of the television apparatus 600 can be reduced.

なお、図21(A)で例示するテレビジョン装置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。テレビジョン装置600は、図21(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、テレビジョン装置600は、図21(A)に示す構成要素以外の構成要素を有していてもよい。   Note that the structure of the television device 600 illustrated in FIG. 21A is just an example, and it is not necessary to include all of the components. The television set 600 only needs to include necessary components from among the components illustrated in FIG. In addition, the television device 600 may include a component other than the components illustrated in FIG.

例えば、テレビジョン装置600は、図21(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、センサユニット、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。   For example, the television device 600 may include an external interface, an audio output unit, a touch panel unit, a sensor unit, a camera unit, and the like in addition to the configuration illustrated in FIG. For example, as an external interface, for example, a USB (Universal Serial Bus) terminal, a LAN (Local Area Network) connection terminal, a power receiving terminal, an audio output terminal, an audio input terminal, an image output terminal, an image input terminal, etc. External connection terminals, transceivers for optical communication using infrared rays, visible light, ultraviolet rays, etc., physical buttons provided on the housing, and the like. For example, the sound input / output unit includes a sound controller, a microphone, a speaker, and the like.

以下では、画像処理回路604についてより詳細な説明を行う。   Hereinafter, the image processing circuit 604 will be described in more detail.

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。   The image processing circuit 604 preferably has a function of executing image processing based on the video signal input from the decoder circuit 605.

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。   Examples of image processing include noise removal processing, gradation conversion processing, color tone correction processing, and luminance correction processing. Examples of color tone correction processing and luminance adjustment processing include gamma correction.

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。   The image processing circuit 604 preferably has a function of executing processing such as inter-pixel interpolation processing associated with resolution up-conversion and inter-frame interpolation processing associated with frame frequency up-conversion.

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。   For example, as noise removal processing, various noises such as mosquito noise generated around the outline of characters, block noise generated in high-speed moving images, flickering random noise, and dot noise generated by resolution up-conversion are removed.

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。   The gradation conversion process is a process for converting the gradation of an image into a gradation corresponding to the output characteristics of the display panel 620. For example, when the number of gradations is increased, a process for smoothing the histogram can be performed by interpolating and assigning gradation values corresponding to each pixel to an image input with a small number of gradations. Further, the dynamic range (HDR) process for expanding the dynamic range is also included in the gradation conversion process.

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。   The inter-pixel interpolation process interpolates data that does not originally exist when the resolution is up-converted. For example, referring to pixels around the target pixel, the data is interpolated so as to display the intermediate colors.

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、テレビジョン装置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。   The color tone correction process is a process for correcting the color tone of an image. The brightness correction process is a process for correcting the brightness (brightness contrast) of the image. For example, the type, brightness, or color purity of the illumination arranged in the space where the television apparatus 600 is provided is detected, and the brightness and color tone of the image displayed on the display panel 620 are corrected accordingly. . Or, it has a function to compare the image to be displayed with the images of various scenes in the image list stored in advance, and to correct the image displayed with brightness and color tone suitable for the image of the closest scene. May be.

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。   Interframe interpolation generates an image of a frame (interpolation frame) that does not originally exist when the frame frequency of a video to be displayed is increased. For example, an interpolation frame image to be inserted between two images is generated from the difference between two images. Alternatively, an image of a plurality of interpolation frames can be generated between two images. For example, when the frame frequency of the video signal input from the decoder circuit 605 is 60 Hz, the frame frequency of the video signal output to the timing controller 607 is doubled by 120 Hz by generating a plurality of interpolation frames, or It can be increased to 4 times 240 Hz or 8 times 480 Hz.

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。図21(A)では、画像処理回路604がニューラルネットワーク610を有している例を示している。   The image processing circuit 604 preferably has a function of executing image processing using a neural network. FIG. 21A illustrates an example in which the image processing circuit 604 includes a neural network 610.

例えば、ニューラルネットワーク610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。   For example, the neural network 610 can perform feature extraction from image data included in a video, for example. The image processing circuit 604 can select an optimal correction method according to the extracted features, or can select parameters used for correction.

または、ニューラルネットワーク610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610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。   Alternatively, the neural network 610 itself may have a function of performing image processing. That is, the image data that has been subjected to image processing may be output by inputting the image data before being subjected to image processing to the neural network 610.

また、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、画像処理回路604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。   In addition, weight coefficient data used for the neural network 610 is stored in the storage unit 602 as a data table. The data table including the weighting coefficient can be updated to the latest one via the computer network by the communication control unit 603, for example. Alternatively, the image processing circuit 604 may have a learning function so that a data table including a weighting factor can be updated.

図21(B)に、画像処理回路604が有するニューラルネットワーク610の概略図を示す。   FIG. 21B shows a schematic diagram of a neural network 610 included in the image processing circuit 604.

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。   In this specification and the like, a neural network refers to a general model that imitates a biological neural network, determines the connection strength between neurons by learning, and has problem solving ability. The neural network has an input layer, an intermediate layer (also referred to as a hidden layer), and an output layer. A neural network having two or more intermediate layers is called deep learning (or deep neural network (DNN)).

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。   In this specification and the like, when describing a neural network, determining the connection strength (also referred to as a weighting factor) between neurons from existing information may be referred to as “learning”. Further, in this specification and the like, there is a case where “inference” refers to constructing a neural network using the connection strength obtained by learning and deriving a new conclusion therefrom.

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。   The neural network 610 includes an input layer 611, one or more intermediate layers 612, and an output layer 613. Input data is input to the input layer 611. Output data is output from the output layer 613.

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21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。   The input layer 611, the intermediate layer 612, and the output layer 613 each have a neuron 615. Here, the neuron 615 indicates a circuit element (product-sum operation element) capable of realizing product-sum operation. In FIG. 21, the input / output direction of data between two neurons 615 included in two layers is indicated by arrows.

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21(B)では全結合である場合を示している。 Arithmetic processing in each layer is executed by a product-sum operation between the output of the neuron 615 included in the previous layer and the weight coefficient. For example, if the output of the i-th neuron in the input layer is x i and the connection strength (weight coefficient) between the output x i and the j-th neuron in the next intermediate layer 612 is w ji , The output y j of the j-th neuron is y j = f (Σw ji · x i ). Note that i and j are integers of 1 or more. Here, f (x) is an activation function, and a sigmoid function, a threshold function, or the like can be used. Similarly, the output of the neuron 615 of each layer is a value obtained by calculating the activation function on the product-sum operation result of the output of the neuron 615 of the previous layer and the weight coefficient. The connection between layers may be a total connection in which all neurons are connected, or a partial connection in which some neurons are connected. FIG. 21B shows the case of full coupling.

図21(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。   FIG. 21B illustrates an example having three intermediate layers 612. Note that the number of the intermediate layers 612 is not limited to this, and it is only necessary to include one or more intermediate layers. In addition, the number of neurons included in one intermediate layer 612 may be changed as appropriate according to specifications. For example, the number of neurons 615 included in one intermediate layer 612 may be larger or smaller than the number of neurons 615 included in the input layer 611 or the output layer 613.

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、テレビジョン装置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、画像処理回路604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。   A weighting factor that is an index of the strength of connection between the neurons 615 is determined by learning. The learning may be executed by a processor included in the television apparatus 600, but is preferably executed by a computer having an excellent arithmetic processing capability such as a dedicated server or a cloud. The weighting coefficient determined by learning is stored in the storage unit 602 as a table and is used by being read out by the image processing circuit 604. The table can be updated via a computer network as necessary.

以上がニューラルネットワークについての説明である。   This completes the description of the neural network.

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。   This embodiment can be implemented in appropriate combination with at least part of the other embodiments described in this specification.

本実施例では、本発明の一態様に用いることのできる回路について説明する。   In this example, a circuit that can be used for one embodiment of the present invention will be described.

図22(A)に示す回路は、ラッチ回路として機能する回路である。当該回路は、実施の形態1で例示したラッチ回路LAT2等に好適に用いることができる。   A circuit illustrated in FIG. 22A functions as a latch circuit. This circuit can be suitably used for the latch circuit LAT2 and the like exemplified in Embodiment 1.

図22(A)に示す回路は、トランジスタM1乃至M10と、容量素子C1乃至C3とを有する。また、回路にはデータ信号DATA、ラッチ信号LAT、リセット信号RESがそれぞれ入力される入力端子と、出力端子OUTを有する。また回路は、電源電圧VDD及びVSSが与えられる配線が接続されている。   The circuit illustrated in FIG. 22A includes transistors M1 to M10 and capacitor elements C1 to C3. The circuit also has an input terminal to which the data signal DATA, the latch signal LAT, and the reset signal RES are input, and an output terminal OUT. The circuit is connected to a wiring to which power supply voltages VDD and VSS are applied.

図22(A)に示す回路は、ラッチ信号LATに応じて、入力されるデータ信号DATAを取得(サンプリング)し、且つそのデータ信号に応じた出力を保持することのできるサンプルホールド回路として機能する。また、リセット信号RESに応じて、保持されるデータを消去する(リセットする)機能を有する。   The circuit illustrated in FIG. 22A functions as a sample-and-hold circuit that can acquire (sample) an input data signal DATA in accordance with the latch signal LAT and hold an output in accordance with the data signal. . Further, it has a function of erasing (resetting) held data in response to the reset signal RES.

図22(B)に、図22(A)で例示した回路のレイアウトパターンの一例を示す。ここで、トランジスタM1乃至M10にはそれぞれ、チャネル長Lを0.75μm、チャネル幅Wを20μmとしたトランジスタを適用した。またトランジスタM5は、上述したサイズのトランジスタを3つ並列に接続した構成とした。   FIG. 22B illustrates an example of a layout pattern of the circuit illustrated in FIG. Here, transistors having a channel length L of 0.75 μm and a channel width W of 20 μm were applied to the transistors M1 to M10, respectively. The transistor M5 has a configuration in which three transistors of the size described above are connected in parallel.

図22(B)における各トランジスタには、実施の形態2で例示した、チャネル形成領域に金属酸化物が適用され、チャネル長Lが極めて短いトランジスタを用いることができる。   As each transistor in FIG. 22B, a transistor in which a metal oxide is applied to a channel formation region and a channel length L is extremely short, which is exemplified in Embodiment 2, can be used.

また、図23には、図22(B)で示したレイアウトパターンを三次元化した斜視概略図を示す。図23に示すように、回路は、下側から第1の導電層ML1、半導体層OSL、第2の導電層ML2、第3の導電層ML3、及び第4の導電層ML4が、順に積層された構成となっている。なお、各層の間に設けられる絶縁層は省略して示している。また、図23中の縦方向の細線は、重畳する2つの層を接続するための接続領域(コンタクト領域)を表す。   FIG. 23 is a schematic perspective view of the layout pattern shown in FIG. As shown in FIG. 23, in the circuit, the first conductive layer ML1, the semiconductor layer OSL, the second conductive layer ML2, the third conductive layer ML3, and the fourth conductive layer ML4 are sequentially stacked from the bottom. It becomes the composition. Note that an insulating layer provided between the layers is omitted. In addition, a vertical thin line in FIG. 23 represents a connection region (contact region) for connecting two overlapping layers.

このような構成により、実施の形態1で例示した表示部が設けられる第2の基板上に、高速動作が可能なラッチ回路を作製することができる。また同様のトランジスタを用いることで、実施の形態1で例示した第2の駆動回路の各回路を構成することができる。   With such a structure, a latch circuit capable of high-speed operation can be manufactured over the second substrate over which the display portion exemplified in Embodiment 1 is provided. Further, by using similar transistors, each circuit of the second driver circuit exemplified in Embodiment 1 can be formed.

以上が、本実施例についての説明である。   The above is the description of this embodiment.

本実施例は、少なくともその一部を本明細書中に記載する各実施の形態と適宜組み合わせて実施することができる。   This embodiment can be implemented in combination with any of the embodiments described at least in this specification as appropriate.

10 表示装置
10a 表示装置
11 駆動回路
12 駆動回路
13 表示部
13a 表示部
13b 表示部
20 基板
30 基板
31 表示部
41 トランジスタ
42 トランジスタ
43 容量素子
44 発光素子
50 対角
51 トランジスタ
53 容量素子
54 表示素子
60 対角
70 対角
100 トランジスタ
100A トランジスタ
102 基板
104 絶縁層
106 導電層
106C 導電層
108 半導体層
108A トランジスタ
108C 金属酸化物層
108f 金属酸化物膜
108i 領域
108n 領域
109 導電層
110 絶縁層
110f 絶縁膜
112 導電層
112f 導電膜
114 金属酸化物層
114f 金属酸化物膜
116 層
116a 層
117 金属酸化物層
118 絶縁層
119 絶縁層
120a 導電層
120b 導電層
130A 容量素子
130B 容量素子
130C 容量素子
141a 開口部
141b 開口部
141c 開口部
142 開口部
255 階調値
600 テレビジョン装置
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
6000 表示モジュール
6001 上部カバー
6002 下部カバー
6005 FPC
6006 表示装置
6009 フレーム
6010 プリント基板
6011 バッテリー
6015 発光部
6016 受光部
6017a 導光部
6017b 導光部
6018 光
7100 テレビジョン装置
7101 筐体
7103 スタンド
7111 リモコン操作機
7200 ノート型パーソナルコンピュータ
7211 筐体
7212 キーボード
7213 ポインティングデバイス
7214 外部接続ポート
7300 デジタルサイネージ
7301 筐体
7303 スピーカ
7311 情報端末機
7400 デジタルサイネージ
7401 柱
7411 情報端末機
7500 表示部
8000 カメラ
8001 筐体
8002 表示部
8003 操作ボタン
8004 シャッターボタン
8006 レンズ
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
8100 ファインダー
8101 筐体
8102 表示部
8103 ボタン
8200 ヘッドマウントディスプレイ
8201 装着部
8202 レンズ
8203 本体
8204 表示部
8205 ケーブル
8206 バッテリー
8300 ヘッドマウントディスプレイ
8301 筐体
8302 表示部
8304 固定具
8305 レンズ
9000 筐体
9001 表示部
9003 スピーカ
9005 操作キー
9006 接続端子
9007 センサ
9008 マイクロフォン
9050 操作ボタン
9051 情報
9052 情報
9053 情報
9054 情報
9055 ヒンジ
9100 テレビジョン装置
9101 携帯情報端末
9102 携帯情報端末
9200 携帯情報端末
9201 携帯情報端末
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Display apparatus 10a Display apparatus 11 Drive circuit 12 Drive circuit 13 Display part 13a Display part 13b Display part 20 Substrate 30 Substrate 31 Display part 41 Transistor 42 Transistor 43 Capacitor element 44 Light emitting element 50 Diagonal element 51 Transistor 53 Capacitor element 54 Display element 60 Diagonal 70 Diagonal 100 Transistor 100A Transistor 102 Substrate 104 Insulating layer 106 Conductive layer 106C Conductive layer 108 Semiconductor layer 108A Transistor 108C Metal oxide layer 108f Metal oxide film 108i Region 108n Region 109 Conductive layer 110 Insulating layer 110f Insulating film 112 Conductive Layer 112f conductive film 114 metal oxide layer 114f metal oxide film 116 layer 116a layer 117 metal oxide layer 118 insulating layer 119 insulating layer 120a conductive layer 120b conductive layer 130A capacitor element 130B capacitor element 130C Capacitance element 141a Opening 141b Opening 141c Opening 142 Opening 255 Opening 255 Tone value 600 Television apparatus 601 Control unit 602 Storage unit 603 Communication control unit 604 Image processing circuit 605 Decoder circuit 606 Video signal receiving unit 607 Timing controller 608 Source Driver 609 Gate driver 610 Neural network 611 Input layer 612 Intermediate layer 613 Output layer 615 Neuron 620 Display panel 621 Pixel 630 System bus 6000 Display module 6001 Upper cover 6002 Lower cover 6005 FPC
6006 Display device 6009 Frame 6010 Printed circuit board 6011 Battery 6015 Light emitting unit 6016 Light receiving unit 6017a Light guiding unit 6017b Light guiding unit 6018 Light 7100 Television apparatus 7101 Case 7103 Stand 7111 Remote control device 7200 Notebook personal computer 7211 Case 7212 Keyboard 7213 Pointing device 7214 External connection port 7300 Digital signage 7301 Case 7303 Speaker 7311 Information terminal 7400 Digital signage 7401 Pillar 7411 Information terminal 7500 Display unit 8000 Camera 8001 Case 8002 Display unit 8003 Operation button 8004 Shutter button 8006 Lens 8040 Portable information terminal 8041 Housing 8042 Display unit 8043 Button 8044 Eye Con 8045 Camera 8046 Microphone 8047 Speaker 8048 Connection terminal 8049 Solar battery 8050 Camera 8051 Charge / discharge control circuit 8052 Battery 8053 DCDC converter 8054 Switch 8055 Switch 8056 Switch 8057 Converter 8100 Viewfinder 8101 Housing 8102 Display unit 8103 Button 8200 Head mount display 8201 Mounting unit 8202 Lens 8203 Body 8204 Display unit 8205 Cable 8206 Battery 8300 Head mounted display 8301 Case 8302 Display unit 8304 Fixing tool 8305 Lens 9000 Case 9001 Display unit 9003 Speaker 9005 Operation key 9006 Connection terminal 9007 Sensor 9008 Microphone 9050 Operation button 9051 Broadcast 9052 Information 9053 Information 9054 Information 9055 hinge 9100 television device 9101 portable information terminal 9102 portable information terminal 9200 portable information terminal 9201 portable information terminal

Claims (5)

第1の回路と、第2の回路と、表示部と、を有する表示装置であって、
前記表示部は、複数の画素と、それぞれ当該画素に接続される複数の配線と、を有し、
前記第1の回路は、第1のデジタル信号を複数の第2のデジタル信号に変換する機能と、複数の前記第2のデジタル信号を前記第2の回路にシリアル出力する機能を有し、
前記第2の回路は、複数の前記第2のデジタル信号を、複数のアナログ信号に変換する機能と、当該アナログ信号を前記配線に出力する機能を有し、
前記第1の回路は、第1の基板に形成された第1のトランジスタを有し、
前記第2の回路は、第2の基板に形成された第2のトランジスタを有し、
前記表示部は、前記画素に、前記第2の基板に形成された第3のトランジスタを有し、
前記第1の基板は、単結晶半導体基板または化合物半導体基板であり、
前記第2の基板は、絶縁表面を有する基板であり、
前記第1のトランジスタは、チャネルが形成される半導体にシリコンまたはゲルマニウムを含み、
前記第2のトランジスタ及び前記第3のトランジスタは、チャネルが形成される半導体に金属酸化物を含み、
前記第2のトランジスタは、前記第3のトランジスタよりもチャネル長が短い部分を有することを特徴とする、
表示装置。
A display device having a first circuit, a second circuit, and a display unit,
The display unit includes a plurality of pixels and a plurality of wirings connected to the pixels,
The first circuit has a function of converting a first digital signal into a plurality of second digital signals, and a function of serially outputting the plurality of second digital signals to the second circuit,
The second circuit has a function of converting a plurality of the second digital signals into a plurality of analog signals, and a function of outputting the analog signals to the wiring.
The first circuit includes a first transistor formed on a first substrate;
The second circuit includes a second transistor formed on a second substrate,
The display unit includes a third transistor formed on the second substrate in the pixel,
The first substrate is a single crystal semiconductor substrate or a compound semiconductor substrate;
The second substrate is a substrate having an insulating surface;
The first transistor includes silicon or germanium in a semiconductor in which a channel is formed,
The second transistor and the third transistor include a metal oxide in a semiconductor in which a channel is formed,
The second transistor has a portion whose channel length is shorter than that of the third transistor.
Display device.
請求項1において、
前記第2のトランジスタは、チャネル長が、0.1μm以上1.0μm以下である部分を有することを特徴とする、
表示装置。
In claim 1,
The second transistor has a portion having a channel length of 0.1 μm or more and 1.0 μm or less,
Display device.
請求項2または請求項3において、
複数のバッファアンプ回路を有する第3の回路を有し、
前記第2の回路から出力される前記アナログ信号は、前記バッファアンプ回路を介して前記配線に出力されることを特徴とする、
表示装置。
In claim 2 or claim 3,
A third circuit having a plurality of buffer amplifier circuits;
The analog signal output from the second circuit is output to the wiring via the buffer amplifier circuit.
Display device.
請求項3において、
前記第3の回路は、前記第2の基板に形成された第4のトランジスタを有し、
前記第4のトランジスタは、チャネルが形成される半導体に、前記金属酸化物を用いた、
表示装置。
In claim 3,
The third circuit includes a fourth transistor formed on the second substrate,
In the fourth transistor, the metal oxide is used for a semiconductor in which a channel is formed.
Display device.
請求項3において、
前記第3の回路は、前記第1の基板に形成された第5のトランジスタを有し、
前記第5のトランジスタは、チャネルが形成される半導体に、シリコンまたはゲルマニウムを用いた、
表示装置。
In claim 3,
The third circuit includes a fifth transistor formed on the first substrate,
In the fifth transistor, silicon or germanium is used for a semiconductor in which a channel is formed.
Display device.
JP2017141827A 2017-07-21 2017-07-21 Display device Withdrawn JP2019020687A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017141827A JP2019020687A (en) 2017-07-21 2017-07-21 Display device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017141827A JP2019020687A (en) 2017-07-21 2017-07-21 Display device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2019020687A true JP2019020687A (en) 2019-02-07

Family

ID=65353585

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017141827A Withdrawn JP2019020687A (en) 2017-07-21 2017-07-21 Display device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2019020687A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020208466A1 (en) * 2019-04-12 2020-10-15 株式会社半導体エネルギー研究所 Display device and system
WO2023203430A1 (en) * 2022-04-22 2023-10-26 株式会社半導体エネルギー研究所 Display device and electronic apparatus

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020208466A1 (en) * 2019-04-12 2020-10-15 株式会社半導体エネルギー研究所 Display device and system
US11882755B2 (en) 2019-04-12 2024-01-23 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Display device and system
WO2023203430A1 (en) * 2022-04-22 2023-10-26 株式会社半導体エネルギー研究所 Display device and electronic apparatus

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7430763B2 (en) semiconductor equipment
KR102512106B1 (en) Semiconductor device and display device
JP7118973B2 (en) semiconductor equipment
KR102639848B1 (en) Semiconductor device and method for manufacturing the same
JP2023016820A (en) Semiconductor device
JP2018190753A (en) Semiconductor device and display device
WO2018146569A1 (en) Semiconductor device and method for manufacturing semiconductor device
JP2019020687A (en) Display device
JP6925819B2 (en) Manufacturing method of semiconductor device
KR20220116481A (en) Semiconductor devices, display devices, and electronic devices
JP2019125789A (en) Semiconductor device
JP2019028169A (en) Display panel and display device
JP2018163949A (en) Semiconductor device and manufacture method of the same
TWI831743B (en) Semiconductor device, display device, and method for manufacturing semiconductor device
JP2019054028A (en) Semiconductor device, and display device
CN111033757B (en) Semiconductor device and display device
WO2022248963A1 (en) Semiconductor device
JP2019071400A (en) Semiconductor device, display device and semiconductor device manufacturing method
JP2019087577A (en) Semiconductor device

Legal Events

Date Code Title Description
A761 Written withdrawal of application

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761

Effective date: 20200720