JP2019211658A - Display device and electronic apparatus - Google Patents

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JP2019211658A JP2018108389A JP2018108389A JP2019211658A JP 2019211658 A JP2019211658 A JP 2019211658A JP 2018108389 A JP2018108389 A JP 2018108389A JP 2018108389 A JP2018108389 A JP 2018108389A JP 2019211658 A JP2019211658 A JP 2019211658A
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Abstract

To provide a display device capable of performing image processing.SOLUTION: Each pixel included in a display device is provided with a storage node, and the storage node holds a desired correction signal. The correction signal is calculated by an external device and written into each pixel. The correction signal is added by capacitive coupling to an image signal, and supplied to a display element. The display element can display a corrected image. The correction allows the image to be up-converted, etc.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明の一態様は、表示装置に関する。 One embodiment of the present invention relates to 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発明の一態様の技術分野は、物、方法、または、製造方法に関するものである。または、本発明の一態様は、プロセス、マシン、マニュファクチャ、または、組成物(コンポジション・オブ・マター)に関するものである。そのため、より具体的に本明細書で開示する本発明の一態様の技術分野としては、半導体装置、表示装置、液晶表示装置、発光装置、照明装置、蓄電装置、記憶装置、撮像装置、それらの駆動方法、または、それらの製造方法、を一例として挙げることができる。 Note that one embodiment of the present invention is not limited to the above technical field. The technical field of one embodiment of the invention disclosed in this specification and the like relates to an object, a method, or a manufacturing method. Alternatively, one embodiment of the present invention relates to a process, a machine, a manufacture, or a composition (composition of matter). Therefore, the technical field of one embodiment of the present invention disclosed in this specification more specifically includes a semiconductor device, a display device, a liquid crystal display device, a light-emitting device, a lighting device, a power storage device, a memory device, an imaging device, A driving method or a manufacturing method thereof can be given as an example.

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

基板上に形成された金属酸化物を用いてトランジスタを構成する技術が注目されている。例えば、酸化亜鉛またはIn−Ga−Zn系酸化物を用いたトランジスタを表示装置の画素のスイッチング素子などに用いる技術が特許文献1および特許文献2に開示されている。 A technique for forming a transistor using a metal oxide formed over a substrate has attracted attention. For example, Patent Documents 1 and 2 disclose a technique in which a transistor using zinc oxide or an In—Ga—Zn-based oxide is used as a switching element of a pixel of a display device.

また、オフ電流が極めて低いトランジスタをメモリセルに用いる構成の記憶装置が特許文献3に開示されている。 Further, Patent Document 3 discloses a memory device in which a transistor having an extremely low off-state current is used for a memory cell.

特開2007−123861号公報JP 2007-123861 A 特開2007−96055号公報JP 2007-96055 A 特開2011−119674号公報JP 2011-119694 A

表示装置では高解像度化が進み、8K4K(画素数:7680×4320)解像度またはそれ以上の解像度で表示を行うことができるハードウェアが開発されている。一方で、高解像度の画像ソースは膨大となるため、一般に普及させるためには、撮像装置、記憶装置、通信装置などの周辺技術を整える必要もある。 In display devices, higher resolution has been developed, and hardware capable of displaying at 8K4K (pixel number: 7680 × 4320) resolution or higher has been developed. On the other hand, since the number of high-resolution image sources is enormous, it is necessary to arrange peripheral technologies such as an imaging device, a storage device, and a communication device in order to disseminate them in general.

高解像度の画像ソースを生成する別の技術として、アップコンバート等の画像補正がある。画像補正を行うことで、低解像度の画像を疑似的に高解像度の画像に変換することができる。画像補正は表示装置の周辺機器で行われるため、画像補正前の画像ソースを取り扱う機器には、従来の技術を利用することができる。 Another technique for generating a high-resolution image source is image correction such as up-conversion. By performing image correction, a low-resolution image can be pseudo-converted into a high-resolution image. Since the image correction is performed by a peripheral device of the display device, a conventional technique can be used for a device that handles an image source before image correction.

ただし、画像補正を行う機器では、膨大な画像データを解析して新たな画像データを生成するため、回路規模や消費電力が大きくなる問題がある。また、リアルタイムでの処理が追いつかず、表示の遅延が生じることもある。 However, a device that performs image correction analyzes large amounts of image data and generates new image data, which causes a problem of increased circuit scale and power consumption. In addition, real-time processing cannot catch up, and display delay may occur.

画像補正は、このような問題を有するが、例えば、画像補正に関わる機能を複数の機器に分散させることで、消費電力や遅延などの問題を緩和できる可能性がある。また、画像補正に関する機能を表示装置に設けることで、周辺機器を削減することができる。 Image correction has such problems, but for example, there is a possibility that problems such as power consumption and delay may be alleviated by distributing functions related to image correction to a plurality of devices. In addition, peripheral devices can be reduced by providing the display device with a function related to image correction.

したがって、本発明の一態様では、画像処理を行うことができる表示装置を提供することを目的の一つとする。または、アップコンバート動作が行える表示装置を提供することを目的の一つとする。 Therefore, an object of one embodiment of the present invention is to provide a display device capable of performing image processing. Another object is to provide a display device that can perform an up-conversion operation.

または、低消費電力の表示装置を提供することを目的の一つとする。または、信頼性の高い表示装置を提供することを目的の一つとする。または、新規な表示装置などを提供することを目的の一つとする。または、上記表示装置の駆動方法を提供することを目的の一つとする。または、新規な半導体装置などを提供することを目的の一つとする。 Another object is to provide a display device with low power consumption. Another object is to provide a highly reliable display device. Another object is to provide a novel display device or the like. Another object is to provide a method for driving the display device. Another object is to provide a novel semiconductor device or the like.

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

本発明の一態様は、画像処理を行うことができる表示装置に関する。または、画像データを補正することのできる表示装置に関する。 One embodiment of the present invention relates to a display device capable of performing image processing. Alternatively, the present invention relates to a display device capable of correcting image data.

本発明の一態様は、第1の画素と、第2の画素と、第3の画素と、光源と、を有する表示装置であって、第1の画素は、第1の画素回路および第1の光変換層を有し、第2の画素は、第2の画素回路および第2の光変換層を有し、第3の画素は、第3の画素回路を有し、光源は、第1乃至第3の画素に青色光を入射する機能を有し、第1の画素は、前記青色光を赤色光に変換して外部に射出する機能を有し、第2の画素は、前記青色光を緑色光に変換して外部に射出する機能を有し、第3の画素は、前記青色光を透過して外部に射出する機能を有し、第1乃至第3の画素回路は表示素子を有し、第1乃至第3の画素回路は、第1の信号を格納する機能および前記第1の信号に第2の信号を付加させて第3の信号を生成する機能を有し、表示素子は、前記第3の信号に基づいた動作を行う機能を有する表示装置である。 One embodiment of the present invention is a display device including a first pixel, a second pixel, a third pixel, and a light source. The first pixel includes the first pixel circuit and the first pixel circuit. The second pixel has a second pixel circuit and a second light conversion layer, the third pixel has a third pixel circuit, and the light source is the first light source. Thru | or the function which injects blue light into the 3rd pixel, a 1st pixel has a function which converts the said blue light into red light, and inject | emits outside, and a 2nd pixel has said blue light The third pixel has a function of transmitting the blue light and emitting the light to the outside, and the first to third pixel circuits include display elements. And the first to third pixel circuits have a function of storing a first signal and a function of generating a third signal by adding a second signal to the first signal. Is a display device having a function of performing an operation based on the third signal.

青色光は460nm乃至500nmの範囲にピーク波長を有し、前記赤色光は610nm乃至780nmの範囲にピーク波長を有し、前記緑色光は500nm乃至570nmの範囲にピーク波長を有する。 Blue light has a peak wavelength in the range of 460 nm to 500 nm, the red light has a peak wavelength in the range of 610 nm to 780 nm, and the green light has a peak wavelength in the range of 500 nm to 570 nm.

第1乃至第3の画素回路は、第1のトランジスタと、第2のトランジスタと、第3のトランジスタと、第1の容量素子と、第2の容量素子と、表示素子と、を有し、第1のトランジスタのソースまたはドレインの一方は、第1の容量素子の一方の電極と電気的に接続され、第1の容量素子の他方の電極は、第2のトランジスタのソースまたはドレインの一方と電気的に接続され、第2のトランジスタのソースまたはドレインの一方は、第3のトランジスタのゲートと電気的に接続され、第3のトランジスタのソースまたはドレインの一方は、第2の容量素子の一方の電極と電気的に接続され、第2の容量素子の一方の電極は、表示素子の一方の電極と電気的に接続されている構成とすることができる。 The first to third pixel circuits each include a first transistor, a second transistor, a third transistor, a first capacitor element, a second capacitor element, and a display element. One of the source and the drain of the first transistor is electrically connected to one electrode of the first capacitor, and the other electrode of the first capacitor is connected to one of the source and the drain of the second transistor. One of the source and the drain of the second transistor is electrically connected to the gate of the third transistor, and one of the source and the drain of the third transistor is one of the second capacitors. The one electrode of the second capacitor element is electrically connected to the one electrode of the display element.

少なくとも第2のトランジスタおよび前記第3のトランジスタは、チャネル形成領域に金属酸化物を有し、金属酸化物は、Inと、Znと、M(MはAl、Ti、Ga、Sn、Y、Zr、La、Ce、NdまたはHf)と、を有することが好ましい。 At least the second transistor and the third transistor include a metal oxide in a channel formation region, and the metal oxide includes In, Zn, and M (M is Al, Ti, Ga, Sn, Y, Zr). , La, Ce, Nd or Hf).

表示素子には液晶素子を用いることができる。 A liquid crystal element can be used as the display element.

本発明の一態様を用いることで、画像処理を行うことができる表示装置を提供することができる。または、アップコンバート動作が行える表示装置を提供することができる。 By using one embodiment of the present invention, a display device capable of performing image processing can be provided. Alternatively, a display device that can perform an up-conversion operation can be provided.

または、低消費電力の表示装置を提供することができる。または、信頼性の高い表示装置を提供することができる。または、新規な表示装置などを提供することができる。または、上記表示装置の駆動方法を提供することができる。または、新規な半導体装置などを提供することができる。 Alternatively, a display device with low power consumption can be provided. Alternatively, a highly reliable display device can be provided. Alternatively, a novel display device or the like can be provided. Alternatively, a method for driving the display device can be provided. Alternatively, a novel semiconductor device or the like can be provided.

画素回路を説明する図。FIG. 6 illustrates a pixel circuit. 画素回路の動作を説明するタイミングチャート。6 is a timing chart illustrating the operation of a pixel circuit. 画素回路を説明する図およびタイミングチャート。4A and 4B illustrate a pixel circuit and a timing chart. 画素回路を説明する図。FIG. 6 illustrates a pixel circuit. 表示装置を説明するブロック図。FIG. 11 is a block diagram illustrating a display device. 画素アレイを説明する図。The figure explaining a pixel array. 画素のシミュレーション結果を説明する図。The figure explaining the simulation result of a pixel. 画素のシミュレーション結果を説明する図。The figure explaining the simulation result of a pixel. 画素のシミュレーション結果を説明する図。The figure explaining the simulation result of a pixel. 画素のシミュレーション結果を説明する図。The figure explaining the simulation result of a pixel. 表示装置を説明する図。FIG. 10 illustrates a display device. タッチパネルを説明する図。The figure explaining a touch panel. 表示装置を説明する図。FIG. 10 illustrates a display device. 表示装置を説明する図。FIG. 10 illustrates a display device. トランジスタを説明する図。6A and 6B illustrate a transistor. トランジスタを説明する図。6A and 6B illustrate a transistor. 電子機器を説明する図。10A and 10B each illustrate an electronic device.

実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。但し、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨およびその範囲から逸脱することなくその形態および詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。したがって、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、以下に説明する発明の構成において、同一部分または同様な機能を有する部分には同一の符号を異なる図面間で共通して用い、その繰り返しの説明は省略することがある。なお、図を構成する同じ要素のハッチングを異なる図面間で適宜省略または変更する場合もある。 Embodiments will be described in detail with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the following description, and it is easily understood by those skilled in the art that modes and details can be variously changed without departing from the spirit and scope of the present invention. Therefore, the present invention should not be construed as being limited to the description of the embodiments below. Note that in the structures of the invention described below, the same portions or portions having similar functions are denoted by the same reference numerals in different drawings, and description thereof is not repeated. Note that hatching of the same elements constituting the drawings may be appropriately omitted or changed between different drawings.

(実施の形態1)
本実施の形態では、本発明の一態様である表示装置について、図面を参照して説明する。
(Embodiment 1)
In this embodiment, a display device which is one embodiment of the present invention will be described with reference to drawings.

本発明の一態様は、画像データに補正データを付加するための機能を有する表示装置である。各画素には記憶ノードが設けられ、当該記憶ノードに所望の補正データが保持される。当該補正データは外部機器にて生成され、各画素に書き込まれる。 One embodiment of the present invention is a display device having a function for adding correction data to image data. Each pixel is provided with a storage node, and desired correction data is held in the storage node. The correction data is generated by an external device and written to each pixel.

当該補正データは容量結合によって画像データに付加され、表示素子に供給される。したがって、表示素子では補正された画像を表示することができる。当該補正によって、画像のアップコンバートなどを行うことができる。または、画像の輝度補正などを行うことができる。 The correction data is added to the image data by capacitive coupling and supplied to the display element. Therefore, the corrected image can be displayed on the display element. With this correction, image up-conversion can be performed. Alternatively, image brightness correction and the like can be performed.

また、本発明の一態様において、表示素子に供給することができるデータ電位は、補正データの電位または画像データの電位より大きい電位である。すなわち、データ電位を出力するロードライバの出力よりも大きい電位を表示素子に供給することができる。 In one embodiment of the present invention, the data potential that can be supplied to the display element is higher than the potential of the correction data or the potential of the image data. That is, a potential higher than the output of the row driver that outputs the data potential can be supplied to the display element.

したがって、ロードライバとして汎用のドライバICを用いても高い電圧を生成することができる。例えば、階調制御に高い電圧を必要とする液晶素子などを駆動することができる。または、一般的な液晶素子を駆動するためにロードライバから供給する電圧を約1/2とすることができるため、表示装置を低消費電力化することができる。 Therefore, a high voltage can be generated even if a general-purpose driver IC is used as the low driver. For example, a liquid crystal element that requires a high voltage for gradation control can be driven. Alternatively, since the voltage supplied from the row driver to drive a general liquid crystal element can be reduced to about ½, the power consumption of the display device can be reduced.

図1は、本発明の一態様の表示装置に用いることができる画素11aを説明する図である。画素11aは、トランジスタ101と、トランジスタ102と、トランジスタ103と、容量素子104と、容量素子105と、液晶素子106を有する。 FIG. 1 illustrates a pixel 11a that can be used in the display device of one embodiment of the present invention. The pixel 11 a includes a transistor 101, a transistor 102, a transistor 103, a capacitor 104, a capacitor 105, and a liquid crystal element 106.

トランジスタ101のソースまたはドレインの一方は、容量素子104の一方の電極と電気的に接続される。容量素子104の他方の電極は、トランジスタ102のソースまたはドレインの一方と電気的に接続される。トランジスタ102のソースまたはドレインの一方は、トランジスタ103のソースまたはドレインの一方と電気的に接続される。トランジスタ103のソースまたはドレインの他方は、容量素子105の一方の電極と電気的に接続される。容量素子105の一方の電極は、液晶素子106の一方の電極と電気的に接続される。 One of a source and a drain of the transistor 101 is electrically connected to one electrode of the capacitor 104. The other electrode of the capacitor 104 is electrically connected to one of a source and a drain of the transistor 102. One of the source and the drain of the transistor 102 is electrically connected to one of the source and the drain of the transistor 103. The other of the source and the drain of the transistor 103 is electrically connected to one electrode of the capacitor 105. One electrode of the capacitor 105 is electrically connected to one electrode of the liquid crystal element 106.

ここで、容量素子104の他方の電極、トランジスタ102のソースまたはドレインの一方、およびトランジスタ103のソースまたはドレインの一方が接続される配線をノードNMとする。また、トランジスタ103のソースまたはドレインの一方、容量素子105の一方の電極、および液晶素子106の一方の電極が接続される配線をノードNAとする。 Here, a wiring to which the other electrode of the capacitor 104, one of the source and the drain of the transistor 102, and one of the source and the drain of the transistor 103 are connected is a node NM. A wiring connected to one of the source and the drain of the transistor 103, one electrode of the capacitor 105, and one electrode of the liquid crystal element 106 is a node NA.

トランジスタ101のゲートは、配線122と電気的に接続される。トランジスタ102のゲートは、配線121と電気的に接続される。トランジスタ103のゲートは、配線126に電気的に接続される。トランジスタ101のソースまたはドレインの他方は、配線125と電気的に接続される。トランジスタ102のソースまたはドレインの他方は、配線124と電気的に接続される。 A gate of the transistor 101 is electrically connected to the wiring 122. A gate of the transistor 102 is electrically connected to the wiring 121. A gate of the transistor 103 is electrically connected to the wiring 126. The other of the source and the drain of the transistor 101 is electrically connected to the wiring 125. The other of the source and the drain of the transistor 102 is electrically connected to the wiring 124.

容量素子105の他方の電極は、共通配線132と電気的に接続される。液晶素子106の他方の電極は、共通配線133と電気的に接続される。なお、共通配線132、133には任意の電位を供給することができ、それらは電気的に接続されていてもよい。 The other electrode of the capacitor 105 is electrically connected to the common wiring 132. The other electrode of the liquid crystal element 106 is electrically connected to the common wiring 133. Note that an arbitrary potential can be supplied to the common wirings 132 and 133, and they may be electrically connected.

配線121、122、126は、トランジスタの動作を制御するための信号線としての機能を有することができる。配線125は、画像データを供給する信号線としての機能を有することができる。配線124は、ノードNMにデータを書き込むための信号線としての機能を有することができる。 The wirings 121, 122, and 126 can function as signal lines for controlling the operation of the transistors. The wiring 125 can function as a signal line for supplying image data. The wiring 124 can function as a signal line for writing data to the node NM.

ノードNMは記憶ノードであり、トランジスタ102を導通とし、トランジスタ103を非導通とすることで、配線124に供給されたデータをノードNMに書き込むことができる。トランジスタ102およびトランジスタ103に極めてオフ電流の低いトランジスタを用いることで、ノードNMの電位を長時間保持することができる。当該トランジスタには、例えば、金属酸化物をチャネル形成領域に用いたトランジスタ(以下、OSトランジスタ)を用いることができる。 The node NM is a storage node, and the data supplied to the wiring 124 can be written to the node NM by turning on the transistor 102 and turning off the transistor 103. By using transistors with extremely low off-state current as the transistors 102 and 103, the potential of the node NM can be held for a long time. As the transistor, for example, a transistor using a metal oxide for a channel formation region (hereinafter referred to as an OS transistor) can be used.

なお、画素が有するその他のトランジスタにOSトランジスタを適用してもよい。また、画素が有するトランジスタにSiをチャネル形成領域に有するトランジスタ(以下、Siトランジスタ)を適用してもよい。または、OSトランジスタと、Siトランジスタとの両方を用いてもよい。なお、上記Siトランジスタとしては、アモルファスシリコンを有するトランジスタ、結晶性のシリコン(代表的には、低温ポリシリコン)を有するトランジスタ、単結晶シリコンを有するトランジスタなどが挙げられる。 Note that an OS transistor may be applied to another transistor included in the pixel. Alternatively, a transistor including Si in a channel formation region (hereinafter, Si transistor) may be used as a transistor included in a pixel. Alternatively, both an OS transistor and a Si transistor may be used. Note that examples of the Si transistor include a transistor including amorphous silicon, a transistor including crystalline silicon (typically, low-temperature polysilicon), and a transistor including single crystal silicon.

表示素子に反射型の液晶素子を用いる場合はシリコン基板を用いることができ、SiトランジスタとOSトランジスタとが重なる領域を有するように形成することができる。したがって、トランジスタ数が比較的多くても画素密度を向上させることができる。 In the case where a reflective liquid crystal element is used for the display element, a silicon substrate can be used, and the display element can be formed to have a region where the Si transistor and the OS transistor overlap. Accordingly, the pixel density can be improved even when the number of transistors is relatively large.

OSトランジスタに用いる半導体材料としては、エネルギーギャップが2eV以上、好ましくは2.5eV以上、より好ましくは3eV以上である金属酸化物を用いることができる。代表的には、インジウムを含む酸化物半導体などであり、例えば、後述するCAAC−OSまたはCAC−OSなどを用いることができる。CAAC−OSは結晶を構成する原子が安定であり、信頼性を重視するトランジスタなどに適する。また、CAC−OSは、高移動度特性を示すため、高速駆動を行うトランジスタなどに適する。 As a semiconductor material used for the OS transistor, a metal oxide having an energy gap of 2 eV or more, preferably 2.5 eV or more, more preferably 3 eV or more can be used. A typical example is an oxide semiconductor containing indium. For example, a CAAC-OS or a CAC-OS described later can be used. A CAAC-OS is suitable for a transistor or the like in which atoms constituting a crystal are stable and reliability is important. In addition, since the CAC-OS exhibits high mobility characteristics, it is suitable for a transistor that performs high-speed driving.

OSトランジスタはエネルギーギャップが大きいため、極めて低いオフ電流特性を示す。また、OSトランジスタは、インパクトイオン化、アバランシェ降伏、および短チャネル効果などが生じないなどSiトランジスタとは異なる特徴を有し、高耐圧で信頼性の高い回路を形成することができる。また、Siトランジスタでは問題となる結晶性の不均一性に起因する電気特性のばらつきもOSトランジスタでは生じにくい。 Since the OS transistor has a large energy gap, it exhibits extremely low off-state current characteristics. In addition, the OS transistor has characteristics different from those of the Si transistor such that impact ionization, avalanche breakdown, a short channel effect, and the like do not occur, and a circuit with high breakdown voltage and high reliability can be formed. In addition, variations in electrical characteristics due to non-uniformity of crystallinity, which is a problem in Si transistors, are less likely to occur in OS transistors.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

なお、CAC−OSは、組成の異なる二種類以上の膜の積層構造は含まないものとする。例えば、Inを主成分とする膜と、Gaを主成分とする膜との2層からなる構造は、含まない。 Note that the CAC-OS does not include a stacked structure of two or more kinds of films having different compositions. For example, a structure composed of two layers of a film mainly containing In and a film mainly containing Ga is not included.

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

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

CAC−OSは、例えば基板を意図的に加熱しない条件で、スパッタリング法により形成することができる。また、CAC−OSをスパッタリング法で形成する場合、成膜ガスとして、不活性ガス(代表的にはアルゴン)、酸素ガス、および窒素ガスの中から選ばれたいずれか一つまたは複数を用いればよい。また、成膜時の成膜ガスの総流量に対する酸素ガスの流量比は低いほど好ましく、例えば酸素ガスの流量比を0%以上30%未満、好ましくは0%以上10%以下とすることが好ましい。 The CAC-OS can be formed by a sputtering method under a condition where the substrate is not intentionally heated, for example. In the case where a CAC-OS is formed by a sputtering method, any one or more selected from an inert gas (typically argon), an oxygen gas, and a nitrogen gas may be used as a deposition gas. Good. Further, the flow rate ratio of the oxygen gas to the total flow rate of the deposition gas during film formation is preferably as low as possible. For example, the flow rate ratio of the oxygen gas is 0% or more and less than 30%, preferably 0% or more and 10% or less. .

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

また、CAC−OSは、プローブ径が1nmの電子線(ナノビーム電子線ともいう。)を照射することで得られる電子線回折パターンにおいて、リング状に輝度の高い領域と、該リング領域に複数の輝点が観測される。したがって、電子線回折パターンから、CAC−OSの結晶構造が、平面方向、および断面方向において、配向性を有さないnc(nano−crystal)構造を有することがわかる。 In addition, in the CAC-OS, in an electron beam diffraction pattern obtained by irradiating an electron beam with a probe diameter of 1 nm (also referred to as a nanobeam electron beam), a ring-shaped high luminance region and a plurality of regions in the ring region are provided. A bright spot is observed. Therefore, it can be seen from the electron beam diffraction pattern that the crystal structure of the CAC-OS has an nc (nano-crystal) structure having no orientation in the planar direction and the cross-sectional direction.

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

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

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

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

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

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

画素11aにおいて、ノードNMに書き込まれたデータは、配線125から供給される画像データと容量結合され、ノードNAに出力することができる。なお、トランジスタ101は、画素を選択し、画像データを供給する機能を有することができる。トランジスタ103は、液晶素子106の動作を制御するスイッチとしての機能を有することができる。 In the pixel 11a, data written to the node NM is capacitively coupled with image data supplied from the wiring 125 and can be output to the node NA. Note that the transistor 101 can have a function of selecting pixels and supplying image data. The transistor 103 can function as a switch that controls operation of the liquid crystal element 106.

配線124からノードNMに書き込まれたデータが液晶素子106を動作させるしきい値より大きい場合、画像データが書き込まれる前に液晶素子106が動作してしまうことがある。したがって、トランジスタ103を設け、ノードNMの電位が確定したのちにトランジスタ103を導通させ、液晶素子106を動作させることが好ましい。 When the data written from the wiring 124 to the node NM is larger than the threshold value for operating the liquid crystal element 106, the liquid crystal element 106 may operate before the image data is written. Therefore, it is preferable to provide the transistor 103 and turn on the transistor 103 and operate the liquid crystal element 106 after the potential of the node NM is determined.

すなわち、ノードNMに所望の補正データを格納しておけば、供給した画像データに当該補正データを付加することができる。なお、補正データは伝送経路上の要素によって減衰することがあるため、当該減衰を考慮して生成することが好ましい。 That is, if desired correction data is stored in the node NM, the correction data can be added to the supplied image data. Since the correction data may be attenuated due to elements on the transmission path, it is preferable to generate the correction data in consideration of the attenuation.

図2(A)、(B)に示すタイミングチャートを用いて、画素11aの動作の詳細を説明する。なお、配線124に供給される補正データ(Vp)には正負の任意のデータを用いることができるが、ここでは正のデータが供給される場合を説明する。また、以下の説明においては、高電位を“H”、低電位を“L”で表す。 Details of the operation of the pixel 11a will be described with reference to timing charts shown in FIGS. Note that positive and negative arbitrary data can be used as the correction data (Vp) supplied to the wiring 124. Here, a case where positive data is supplied will be described. In the following description, the high potential is represented by “H” and the low potential is represented by “L”.

なお、ここでは電位の分配、結合または損失において、回路の構成や動作タイミングなどに起因する詳細な変化は勘案しない。また、容量結合による電位の変化は供給側と被供給側の容量比に依存するが、説明を明瞭にするため、ノードNMおよびノードNAの容量値は十分に小さい値に仮定する。 Note that detailed changes due to circuit configuration, operation timing, and the like are not taken into account in potential distribution, coupling, or loss. In addition, although the potential change due to capacitive coupling depends on the capacitance ratio between the supply side and the supply side, the capacitance values of the nodes NM and NA are assumed to be sufficiently small for the sake of clarity.

まず、図2(A)を用いて補正データ(Vp)をノードNMに書き込む動作を説明する。なお、アップコンバートなどの画像データの補正を目的とする場合は、当該動作をフレーム毎に行うことが好ましい。 First, an operation for writing the correction data (Vp) to the node NM will be described with reference to FIG. In addition, when aiming at correction of image data such as up-conversion, it is preferable to perform the operation for each frame.

時刻T1に配線121の電位を“H”、配線122の電位を“L”、配線125の電位を“L”、配線126の電位を“H”とすると、トランジスタ102およびトランジスタ103が導通し、ノードNAの電位は配線124の電位となる。このとき、配線124の電位をリセット電位(例えば0Vなどの基準電位)とすることで、液晶素子106の動作をリセットすることができる。 At time T1, when the potential of the wiring 121 is “H”, the potential of the wiring 122 is “L”, the potential of the wiring 125 is “L”, and the potential of the wiring 126 is “H”, the transistor 102 and the transistor 103 are turned on, The potential of the node NA is the potential of the wiring 124. At this time, the operation of the liquid crystal element 106 can be reset by setting the potential of the wiring 124 to a reset potential (for example, a reference potential such as 0 V).

なお、時刻T1より前は、前フレームにおける液晶素子106の表示動作が行われている状態である。 Prior to time T1, the display operation of the liquid crystal element 106 in the previous frame is being performed.

時刻T2に配線121の電位を“L”、配線122の電位を“H”、配線125の電位を“L”、配線126の電位を“L”とすると、トランジスタ101が導通し、容量素子104の他方の電極の電位は“L”となる。当該動作は、後の容量結合動作を行うためのリセット動作である。 At time T2, when the potential of the wiring 121 is “L”, the potential of the wiring 122 is “H”, the potential of the wiring 125 is “L”, and the potential of the wiring 126 is “L”, the transistor 101 is turned on and the capacitor 104 The potential of the other electrode is “L”. This operation is a reset operation for performing a subsequent capacitive coupling operation.

時刻T3に配線121の電位を“H”、配線122の電位を“H”、配線125の電位を“L”、配線126の電位を“L”とすると、トランジスタ102が導通し、配線124の電位(補正データ(Vp))がノードNMに書き込まれる。なお、配線124の電位は、時刻T2以降T3以前に所望の値(補正データ(Vp))に定まっていることが好ましい。 At time T3, when the potential of the wiring 121 is “H”, the potential of the wiring 122 is “H”, the potential of the wiring 125 is “L”, and the potential of the wiring 126 is “L”, the transistor 102 is turned on and the wiring 124 The potential (correction data (Vp)) is written to the node NM. Note that the potential of the wiring 124 is preferably set to a desired value (correction data (Vp)) after time T2 and before T3.

時刻T4に配線121の電位を“L”、配線122の電位を“H”、配線125の電位を“L”、配線126の電位を“L”とすると、トランジスタ102が非導通となり、ノードNMに補正データ(Vp)が保持される。 At time T4, when the potential of the wiring 121 is “L”, the potential of the wiring 122 is “H”, the potential of the wiring 125 is “L”, and the potential of the wiring 126 is “L”, the transistor 102 is turned off and the node NM Correction data (Vp) is held.

時刻T5に配線121の電位を“L”、配線122の電位を“L”、配線125の電位を“L”、配線126の電位を“L”とすると、トランジスタ101が非導通となり、補正データ(Vp)の書き込み動作が終了する。 At time T5, when the potential of the wiring 121 is “L”, the potential of the wiring 122 is “L”, the potential of the wiring 125 is “L”, and the potential of the wiring 126 is “L”, the transistor 101 is turned off, and the correction data The (Vp) write operation ends.

次に、図2(B)を用いて画像データ(Vs)の補正動作と、液晶素子106の表示動作を説明する。 Next, the image data (Vs) correction operation and the display operation of the liquid crystal element 106 will be described with reference to FIG.

時刻T11に配線121の電位を“L”、配線122の電位を“L”、配線124の電位を“L”、配線126の電位を“H”とすると、トランジスタ103が導通し、ノードNAにノードNMの電位が分配される。なお、ノードNMに保持する補正データ(Vp)は、ノードNAへの分配を考慮して設定することが好ましい。 At time T11, when the potential of the wiring 121 is “L”, the potential of the wiring 122 is “L”, the potential of the wiring 124 is “L”, and the potential of the wiring 126 is “H”, the transistor 103 is turned on and the node NA is connected. The potential of the node NM is distributed. The correction data (Vp) held in the node NM is preferably set in consideration of distribution to the node NA.

時刻T12に配線121の電位を“L”、配線122の電位を“H”、配線124の電位を“L”、配線126の電位を“H”とすると、トランジスタ101が導通し、容量素子104の容量結合によりノードNAの電位に配線125の電位が付加される。すなわち、ノードNAは、画像データ(Vs)に補正データ(Vp)が分配された電位が付加された電位(Vs+Vp)’となる。なお、電位(Vs+Vp)’には、配線間容量の容量結合による電位の変動なども含まれる。 At time T12, when the potential of the wiring 121 is “L”, the potential of the wiring 122 is “H”, the potential of the wiring 124 is “L”, and the potential of the wiring 126 is “H”, the transistor 101 is turned on and the capacitor 104 Due to the capacitive coupling, the potential of the wiring 125 is added to the potential of the node NA. That is, the node NA becomes a potential (Vs + Vp) ′ obtained by adding the potential obtained by distributing the correction data (Vp) to the image data (Vs). It should be noted that the potential (Vs + Vp) 'includes potential fluctuations due to capacitive coupling of inter-wiring capacitance.

時刻T13に配線121の電位を“L”、配線122の電位を“L”、配線124の電位を“L”、配線126の電位を“L”とすると、トランジスタ101が非導通となり、ノードNAに電位(Vs+Vp)’が保持される。そして、当該電位に応じて液晶素子106で表示動作が行われる。 At time T13, when the potential of the wiring 121 is “L”, the potential of the wiring 122 is “L”, the potential of the wiring 124 is “L”, and the potential of the wiring 126 is “L”, the transistor 101 is turned off and the node NA Is held at the potential (Vs + Vp) ′. Then, display operation is performed in the liquid crystal element 106 in accordance with the potential.

以上が画像データ(Vs)の補正動作と、液晶素子106の表示動作の説明である。なお、先に説明した補正データ(Vp)の書き込み動作と、画像データ(Vs)の入力動作は連続して行ってもよいが、全ての画素に補正データ(Vp)を書き込んだのちに画像データ(Vs)の入力動作を行ってもよい。詳細は後述するが、本発明の一態様では複数の画素に同じ画像データを同時に供給することができるため、先に全ての画素に補正データ(Vp)を書き込むことで動作速度を向上させることができる。 The above is the description of the image data (Vs) correction operation and the display operation of the liquid crystal element 106. Although the correction data (Vp) writing operation and the image data (Vs) input operation described above may be performed continuously, the image data is written after the correction data (Vp) is written to all pixels. An input operation of (Vs) may be performed. Although details will be described later, in one embodiment of the present invention, the same image data can be supplied to a plurality of pixels at the same time, so that the operation speed can be improved by writing correction data (Vp) to all the pixels first. it can.

なお、画像補正等の動作を行わない場合は、画像データを配線124に供給し、トランジスタ102、111の導通、非導通を制御することで液晶素子106による表示動作を行ってもよい。このとき、トランジスタ101は常時非導通とすればよい。 Note that when an operation such as image correction is not performed, the display operation by the liquid crystal element 106 may be performed by supplying image data to the wiring 124 and controlling conduction and non-conduction of the transistors 102 and 111. At this time, the transistor 101 may be always non-conductive.

また、本発明の一態様の画素は、図3(A)に示す画素11bの構成とすることもできる。画素11bは、画素11aからトランジスタ103および配線126を省いた構成である。 The pixel of one embodiment of the present invention can have a structure of the pixel 11b illustrated in FIG. The pixel 11b has a configuration in which the transistor 103 and the wiring 126 are omitted from the pixel 11a.

画素11aにおけるトランジスタ103は、補正データ(Vp)の供給によって液晶素子106を不用意に動作させないためのスイッチであるが、液晶素子106が動作しても視認を防止することができれば、トランジスタ103を省くことができる。例えば、補正データ(Vp)の供給時にバックライトを消灯するなどの動作を併用すればよい。または、動作速度が遅い液晶素子を用いるときにも有効である。 The transistor 103 in the pixel 11a is a switch for preventing the liquid crystal element 106 from being inadvertently operated by supplying correction data (Vp). However, if the visual recognition can be prevented even when the liquid crystal element 106 is operated, the transistor 103 is changed. It can be omitted. For example, an operation such as turning off the backlight when the correction data (Vp) is supplied may be used in combination. It is also effective when using a liquid crystal element with a low operating speed.

また、図3(B)に示す画素11b’のように、容量素子105を省いた構成としてもよい。前述したように、ノードNMと接続するトランジスタにOSトランジスタを用いることができる。OSトランジスタはリーク電流が極めて小さいため、保持容量として機能する容量素子105を省いても画像データを比較的長時間保持することができる。 Alternatively, a structure in which the capacitor 105 is omitted may be employed as in a pixel 11b ′ illustrated in FIG. As described above, an OS transistor can be used as a transistor connected to the node NM. Since the OS transistor has an extremely small leakage current, image data can be held for a relatively long time even when the capacitor 105 functioning as a holding capacitor is omitted.

また、当該構成は、フィールドシーケンシャル駆動など、フレーム周波数が高く、画像データの保持期間が比較的短い場合にも有効である。容量素子105を省くことで開口率を向上させることができる。または、画素の透過率を向上させることができる。なお、容量素子105を省いた構成は、本明細書に示すその他の画素回路の構成に適用してもよい。 This configuration is also effective when the frame frequency is high and the image data holding period is relatively short, such as field sequential driving. By omitting the capacitor 105, the aperture ratio can be improved. Alternatively, the transmittance of the pixel can be improved. Note that a structure in which the capacitor 105 is omitted may be applied to other pixel circuit structures described in this specification.

図3(A)、(B)に示す画素回路の画像データ(Vs)の補正動作と、液晶素子106の表示動作を図3(C)、(D)を用いて説明する。 The correction operation of the image data (Vs) of the pixel circuit shown in FIGS. 3A and 3B and the display operation of the liquid crystal element 106 will be described with reference to FIGS.

時刻T1に配線121の電位を“H”、配線122の電位を“L”、配線124の電位を“L”、配線125の電位を“L”とすると、トランジスタ102が導通し、ノードNAの電位は配線124の電位となる。このとき、配線124の電位をリセット電位(例えば“L”)とすることで、液晶素子106の動作をリセットすることができる。 At time T1, when the potential of the wiring 121 is “H”, the potential of the wiring 122 is “L”, the potential of the wiring 124 is “L”, and the potential of the wiring 125 is “L”, the transistor 102 is turned on and the node NA The potential is the potential of the wiring 124. At this time, the operation of the liquid crystal element 106 can be reset by setting the potential of the wiring 124 to a reset potential (eg, “L”).

なお、時刻T1より前は、前フレームにおける液晶素子106の表示動作が行われている状態である。 Prior to time T1, the display operation of the liquid crystal element 106 in the previous frame is being performed.

時刻T2に配線121の電位を“L”、配線122の電位を“H”、配線124の電位を“Vp”、配線125の電位を“L”とすると、トランジスタ101が導通し、容量素子104の他方の電極の電位は“L”となる。当該動作は、後の容量結合動作を行うためのリセット動作である。 At time T2, when the potential of the wiring 121 is “L”, the potential of the wiring 122 is “H”, the potential of the wiring 124 is “Vp”, and the potential of the wiring 125 is “L”, the transistor 101 is turned on and the capacitor 104 The potential of the other electrode is “L”. This operation is a reset operation for performing a subsequent capacitive coupling operation.

時刻T3に配線121の電位を“H”、配線122の電位を“H”、配線124の電位を“Vp”、配線125の電位を“L”とすると、ノードNAに配線124の電位(補正データ(Vp))が書き込まれる。 At time T3, when the potential of the wiring 121 is “H”, the potential of the wiring 122 is “H”, the potential of the wiring 124 is “Vp”, and the potential of the wiring 125 is “L”, the potential of the wiring 124 at the node NA (correction) Data (Vp)) is written.

時刻T4に配線121の電位を“L”、配線122の電位を“H”、配線124の電位を“Vp”、配線125の電位を“L”とすると、トランジスタ102が非導通となり、ノードNAに補正データ(Vp)が保持される。 At time T4, when the potential of the wiring 121 is “L”, the potential of the wiring 122 is “H”, the potential of the wiring 124 is “Vp”, and the potential of the wiring 125 is “L”, the transistor 102 is turned off and the node NA Correction data (Vp) is held.

時刻T5に配線121の電位を“L”、配線122の電位を“L”、配線125の電位を“L”、配線126の電位を“L”とすると、トランジスタ101が非導通となり、補正データ(Vp)の書き込み動作が終了する。 At time T5, when the potential of the wiring 121 is “L”, the potential of the wiring 122 is “L”, the potential of the wiring 125 is “L”, and the potential of the wiring 126 is “L”, the transistor 101 is turned off, and the correction data The (Vp) write operation ends.

次に、画像データ(Vs)の補正動作と、液晶素子106の表示動作を説明する。なお、配線125には、適切なタイミングで所望の電位が供給されていることとする。 Next, the image data (Vs) correction operation and the display operation of the liquid crystal element 106 will be described. Note that a desired potential is supplied to the wiring 125 at an appropriate timing.

時刻T11に配線121の電位を“L”、配線122の電位を“H”、配線124の電位を“L”とすると、トランジスタ101が導通し、容量素子104の容量結合によりノードNAの電位に配線125の電位が付加される。すなわち、ノードNAは、画像データ(Vs)に補正データ(Vp)が付加された電位(Vs+Vp)’となる。なお、電位(Vs+Vp)’には、配線間容量の容量結合による電位の変動なども含まれる。 At time T11, when the potential of the wiring 121 is “L”, the potential of the wiring 122 is “H”, and the potential of the wiring 124 is “L”, the transistor 101 is turned on, and the potential of the node NA is increased by capacitive coupling of the capacitor 104. The potential of the wiring 125 is added. That is, the node NA becomes a potential (Vs + Vp) ′ obtained by adding the correction data (Vp) to the image data (Vs). It should be noted that the potential (Vs + Vp) 'includes potential fluctuations due to capacitive coupling of inter-wiring capacitance.

時刻T12に配線121の電位を“L”、配線122の電位を“L”、配線124の電位を“L”とすると、トランジスタ101が非導通となり、ノードNMに電位(Vs+Vp)’が保持される。そして、当該電位に応じて液晶素子106で表示動作が行われる。 At time T12, when the potential of the wiring 121 is “L”, the potential of the wiring 122 is “L”, and the potential of the wiring 124 is “L”, the transistor 101 is turned off and the potential (Vs + Vp) ′ is held at the node NM. The Then, display operation is performed in the liquid crystal element 106 in accordance with the potential.

また、本発明の一態様の画素は、図4(A)に示す画素11cの構成とすることもできる。画素11cは、画素11aにトランジスタ107および配線130を付加した構成である。 The pixel of one embodiment of the present invention can have a structure of the pixel 11c illustrated in FIG. The pixel 11c has a configuration in which a transistor 107 and a wiring 130 are added to the pixel 11a.

画素11cでは配線130にリセット電位を供給し、トランジスタ107を導通させることにより液晶素子106のリセット動作を行うことができる。当該構成とすることで、ノードNMとノードNAの電位の書き換え動作を独立に制御することができ、液晶素子106による表示動作期間を長くすることができる。 In the pixel 11 c, the reset potential of the liquid crystal element 106 can be reset by supplying a reset potential to the wiring 130 and turning on the transistor 107. With this structure, the potential rewriting operation of the node NM and the node NA can be controlled independently, and the display operation period of the liquid crystal element 106 can be extended.

また、画像補正等の動作を行わない場合は、配線130から画像データを供給し、トランジスタ107の導通、非導通を制御することで液晶素子106による表示動作を行ってもよい。このとき、トランジスタ103を常時非導通としておけばよい。 In the case where an operation such as image correction is not performed, the display operation by the liquid crystal element 106 may be performed by supplying image data from the wiring 130 and controlling conduction and non-conduction of the transistor 107. At this time, the transistor 103 may be kept off at all times.

また、本発明の一態様の画素は、図4(B)に示す画素11dの構成とすることもできる。画素11dは、それぞれのトランジスタにバックゲートを設けた構成を有する。当該バックゲートはフロントゲートと電気的に接続されており、オン電流を高める効果を有する。また、バックゲートにフロントゲートと異なる定電位を供給できる構成としてもよい。当該構成とすることで、トランジスタのしきい値電圧を制御することができる。なお、図4(B)においては、全てのトランジスタにバックゲートを設けた構成を図示しているが、バックゲートが設けられないトランジスタを有していてもよい。また、トランジスタがバックゲートを有する構成は、本実施の形態における他の画素回路にも有効である。 The pixel of one embodiment of the present invention can have a structure of the pixel 11d illustrated in FIG. The pixel 11d has a configuration in which a back gate is provided for each transistor. The back gate is electrically connected to the front gate and has an effect of increasing the on-current. Alternatively, the back gate may be supplied with a constant potential different from that of the front gate. With this structure, the threshold voltage of the transistor can be controlled. Note that although FIG. 4B illustrates a structure in which all transistors have a back gate, a transistor without a back gate may be included. In addition, the structure in which the transistor includes a back gate is also effective for other pixel circuits in this embodiment.

また、本発明の一態様の表示装置に用いられる液晶素子106は、焼き付き防止のためにフレーム毎に極性を反転する交流駆動を行うことが好ましい。例えば、連続するフレームで同一の画像を表示する場合、表1または表2に示すような動作を行えばよい。なお、表中に示すa、bは特定の電位を表しており、ノードNAにおける電位の損失分は省略している。 In addition, the liquid crystal element 106 used in the display device of one embodiment of the present invention preferably performs AC driving in which the polarity is reversed for each frame in order to prevent burn-in. For example, when the same image is displayed in successive frames, the operation shown in Table 1 or Table 2 may be performed. Note that a and b shown in the table represent specific potentials, and potential loss at the node NA is omitted.

表1は、第Nフレームで正極性のデータを用いた動作を行う場合の例である。第N+1フレームでは、モードA、BまたはCで示す負極性のデータを用いた動作を行い、第NフレームとノードNAの電位の絶対値が同等になるように補正データ(Vp)および/または画像データ(Vs)を調整して供給すればよい。表2は、第Nフレームで負極性のデータを用いた動作を行う場合の例であり、第N+1フレームでは、第NフレームとノードNAの電位の絶対値が同等になるように動作させればよい。なお、当該動作において、コモン電位は変化させず一定とする。 Table 1 shows an example in which an operation using positive polarity data is performed in the Nth frame. In the (N + 1) th frame, an operation using negative polarity data shown in modes A, B, or C is performed, and correction data (Vp) and / or an image are set so that the absolute values of the potentials of the Nth frame and the node NA are equal. Data (Vs) may be adjusted and supplied. Table 2 shows an example of an operation using negative polarity data in the Nth frame. In the (N + 1) th frame, if the operation is performed so that the absolute values of the potentials of the Nth frame and the node NA are equal. Good. In this operation, the common potential is not changed and is constant.

なお、モードBで動作させる場合は、画像データ(Vs)を調整するため、静止画などではフレーム間で補正データ(Vp)の書き換えを行わすに表示させることができる。 In the case of operating in the mode B, the image data (Vs) is adjusted, so that a still image or the like can be displayed while rewriting the correction data (Vp) between frames.

図5(A)乃至(C)は、画素11a、画素11bまたは画素11cを適用することができる表示装置のブロック図である。以下に各表示装置について説明する。なお、図面間で重複する要素の説明は省略する。 5A to 5C are block diagrams of a display device to which the pixel 11a, the pixel 11b, or the pixel 11c can be applied. Each display device will be described below. In addition, description of the element which overlaps between drawings is abbreviate | omitted.

図5(A)は、画素11がマトリクス状の設けられた画素アレイと、ロードライバ12と、カラムドライバ13と、回路14と、回路15を有する表示装置の例である。ロードライバ12には、配線121、122、126などが電気的に接続される。カラムドライバ13には、配線124、125などが電気的に接続される。画素11としては、画素11aまたは画素11bを適用することができる。 FIG. 5A illustrates an example of a display device including a pixel array in which the pixels 11 are provided in a matrix, a row driver 12, a column driver 13, a circuit 14, and a circuit 15. Wirings 121, 122, 126 and the like are electrically connected to the row driver 12. Wirings 124 and 125 are electrically connected to the column driver 13. As the pixel 11, the pixel 11a or the pixel 11b can be applied.

ロードライバ12およびカラムドライバ13には、例えばシフトレジスタ回路を用いることができる。回路14は、補正データを生成する機能を有する。なお、回路14は、補正データを生成するための外部機器ということもできる。また、回路15は、液晶素子106の動作をリセットするためのリセット電位Srをカラムドライバ13に供給することができる。 For example, a shift register circuit can be used for the row driver 12 and the column driver 13. The circuit 14 has a function of generating correction data. The circuit 14 can also be referred to as an external device for generating correction data. Further, the circuit 15 can supply a reset potential Sr for resetting the operation of the liquid crystal element 106 to the column driver 13.

回路14には、画像データS1が入力され、画像データS1および生成された補正データWがカラムドライバ13に出力される。なお、画像データS1は、回路14を介さずにカラムドライバ13に入力されてもよい。 Image data S 1 is input to the circuit 14, and the image data S 1 and the generated correction data W are output to the column driver 13. The image data S1 may be input to the column driver 13 without going through the circuit 14.

また、回路14は、ニューラルネットワークを有していてもよい。例えば、膨大な画像を教師データとして学習したディープニューラルネットワークを用いることで、精度の高い補正データWを生成することができる。 The circuit 14 may have a neural network. For example, it is possible to generate highly accurate correction data W by using a deep neural network that has learned a huge amount of images as teacher data.

また、図5(B)は、画素11cがマトリクス状の設けられた画素アレイと、ロードライバ12と、カラムドライバ13と、回路14と、回路15を有する表示装置の例である。回路15は、リセット電位Srを配線130に供給することができる。 FIG. 5B illustrates an example of a display device including a pixel array in which the pixels 11c are provided in a matrix, a row driver 12, a column driver 13, a circuit 14, and a circuit 15. The circuit 15 can supply the reset potential Sr to the wiring 130.

また、図5(C)は、画素11cがマトリクス状の設けられた画素アレイと、ロードライバ12と、カラムドライバ13と、カラムドライバ17と、回路14と、回路15を有する表示装置の例である。カラムドライバ17には、配線130が電気的に接続される。 FIG. 5C illustrates an example of a display device including a pixel array in which pixels 11c are provided in a matrix, a row driver 12, a column driver 13, a column driver 17, a circuit 14, and a circuit 15. is there. A wiring 130 is electrically connected to the column driver 17.

カラムドライバ17には、例えばシフトレジスタ回路を用いることができる。回路15は、リセット電位Srをカラムドライバ17に供給することができる。また、画像補正等の動作を行わない場合は、画像データSxをカラムドライバ17に供給して、液晶素子106の表示動作を行うことができる。 As the column driver 17, for example, a shift register circuit can be used. The circuit 15 can supply the reset potential Sr to the column driver 17. Further, when an operation such as image correction is not performed, the display operation of the liquid crystal element 106 can be performed by supplying the image data Sx to the column driver 17.

なお、図5(A)乃至(C)では、回路14および回路15を有する構成を例示したが、一つの回路で両者の機能を有する構成であってもよい。 5A to 5C illustrate the configuration including the circuit 14 and the circuit 15, but a configuration having both functions in one circuit may be used.

本発明の一態様の表示装置は、画素において画像補正が可能な構成である。したがって、画素に供給する画像データは解像度の低い画像データであり、複数の画素に同じ画像データを供給することになる。水平垂直方向の4画素に同じ画像データを供給する場合、各画素に接続される信号線のそれぞれに同じ画像データを供給してもよいが、同じ画像データを供給する信号線同士を電気的に接続することで、画像データの書き込み動作を高速化することができる。 The display device of one embodiment of the present invention has a structure in which image correction can be performed in pixels. Therefore, the image data supplied to the pixels is low-resolution image data, and the same image data is supplied to a plurality of pixels. When supplying the same image data to four pixels in the horizontal and vertical directions, the same image data may be supplied to each of the signal lines connected to each pixel, but the signal lines supplying the same image data are electrically connected to each other. By connecting, image data writing operation can be speeded up.

図6は、カラー表示が行える表示装置の画素アレイの一部を示す図であり、同じ画像データを供給する信号線同士がスイッチを介して電気的に接続することができる構成を表している。一般的にカラー表示が行える表示装置の画素は、R(赤)、G(緑)B(青)のそれぞれの色を発する副画素の組み合わせを有する。図6では、水平方向に並ぶR、G、Bの3つの副画素が一つの画素を構成することになり、水平垂直方向の4画素を表している。 FIG. 6 is a diagram showing a part of a pixel array of a display device capable of color display, and shows a configuration in which signal lines supplying the same image data can be electrically connected via a switch. In general, a pixel of a display device that can perform color display has a combination of sub-pixels that emit colors of R (red), G (green), and B (blue). In FIG. 6, three sub-pixels R, G, and B arranged in the horizontal direction constitute one pixel, and represent four pixels in the horizontal and vertical directions.

ここで、水平垂直方向の4画素には同じ画像データが入力される。図6においては、副画素R1乃至R4に同じ画像データが入力されることになる。例えば、副画素R1乃至R4のそれぞれに接続され、信号線として機能する配線125[1]、125[4]に同じ画像データを供給し、走査線として機能する配線122[1]、122[2]に順次データを入力することで4つの副画素に同じ画像データを入力することができる。ただし、当該方法は、効率的とはいえない。 Here, the same image data is input to the four pixels in the horizontal and vertical directions. In FIG. 6, the same image data is input to the subpixels R1 to R4. For example, the same image data is supplied to the wirings 125 [1] and 125 [4] that are connected to the subpixels R1 to R4 and function as signal lines, and the wirings 122 [1] and 122 [2] that function as scanning lines. ], The same image data can be input to the four sub-pixels. However, this method is not efficient.

本発明の一態様では、信号線間に設けられたスイッチによって二つの信号線を導通させること、および走査線間に設けられたスイッチによって二つの走査線を導通させることにより4副画素の同時書き込みを可能にする。 In one embodiment of the present invention, two signal lines are turned on by a switch provided between signal lines, and two scanning lines are turned on by a switch provided between scanning lines, thereby simultaneously writing four sub-pixels. Enable.

図6に示すように、配線125[1]と125[4]との間に設けられたスイッチ141を導通させることで、配線125[1]または125[4]の一方に供給された画像データを副画素R1および副画素R2に同時に書き込むことができる。このとき、配線122[1]と配線122[2]との間に設けられたスイッチ144を導通させておくことで、副画素R3および副画素R4も同時に書き込むことができる。すなわち、4副画素の同時書き込みが可能となる。 As shown in FIG. 6, the switch 141 provided between the wirings 125 [1] and 125 [4] is turned on, whereby the image data supplied to one of the wirings 125 [1] or 125 [4]. Can be simultaneously written in the sub-pixel R1 and the sub-pixel R2. At this time, when the switch 144 provided between the wiring 122 [1] and the wiring 122 [2] is turned on, the sub-pixel R3 and the sub-pixel R4 can be written simultaneously. That is, four subpixels can be written simultaneously.

同様に配線125[2]と125[5]との間に設けられたスイッチ142、および配線125[3]と125[6]との間に設けられたスイッチ143を必要に応じて導通させることで、他の画素においても4副画素の同時書き込みが可能となる。スイッチ141乃至144としては、例えば、トランジスタを用いることができる。 Similarly, the switch 142 provided between the wirings 125 [2] and 125 [5] and the switch 143 provided between the wirings 125 [3] and 125 [6] are made conductive as necessary. Thus, simultaneous writing of four sub-pixels is possible in other pixels. As the switches 141 to 144, for example, transistors can be used.

4副画素の同時書き込みが行えることで、書き込み時間を短縮することができ、フレーム周波数を高めることもできる。 By simultaneously writing four sub-pixels, writing time can be shortened and the frame frequency can be increased.

次に、図1に示す画素11aおよび図3に示す画素11bのシミュレーション結果を説明する。共通のパラメータは以下の通りであり、トランジスタサイズは全てL/W=4μm/4μm、容量素子104の容量値100fF、容量素子105の容量値50fF、液晶素子106の容量値20fF、共通配線132、133の電位はともに0Vとした。なお、回路シミュレーションソフトウェアにはSPICEを用いた。 Next, simulation results of the pixel 11a shown in FIG. 1 and the pixel 11b shown in FIG. 3 will be described. The common parameters are as follows. The transistor sizes are all L / W = 4 μm / 4 μm, the capacitance value of the capacitor 104 is 100 fF, the capacitance of the capacitor 105 is 50 fF, the capacitance of the liquid crystal element 106 is 20 fF, the common wiring 132, The potential of 133 was both 0V. Note that SPICE was used as the circuit simulation software.

図7(A)乃至(C)は、画素11aのシミュレーションの動作パラメータを説明する図である。縦軸は各配線の電位、横軸は図2のタイミングチャートに準じた時刻を表している。 FIGS. 7A to 7C are diagrams illustrating operation parameters for simulation of the pixel 11a. The vertical axis represents the potential of each wiring, and the horizontal axis represents time according to the timing chart of FIG.

図7(A)は、トランジスタのゲートに接続される配線の電位を示す図であり、時刻T2乃至T5は、補正データ(Vp)の書き込み動作に相当する。時刻T11乃至T13は、補正データ(Vp)に画像データ(Vs)を付加する動作に相当する。 FIG. 7A illustrates the potential of the wiring connected to the gate of the transistor. Times T2 to T5 correspond to a correction data (Vp) writing operation. Times T11 to T13 correspond to an operation of adding the image data (Vs) to the correction data (Vp).

図7(B)は、補正データ(Vp)を供給する配線124の電位を示す図であり、ここでは、Vp=8Vとする。なお、配線124に供給される補正データ(Vp)は、T2乃至T5の間に行われていればよい。 FIG. 7B is a diagram showing the potential of the wiring 124 that supplies the correction data (Vp). Here, Vp = 8V. Note that the correction data (Vp) supplied to the wiring 124 may be performed between T2 and T5.

図7(C)は、画像データ(Vs)を供給する配線125の電位を示す図であり、ここでは、1V乃至8Vまで1V毎に変化させた条件を用いる。なお、補正データ(Vp)の書き込み時に配線125には電位“L”として1Vが供給される。 FIG. 7C is a diagram illustrating the potential of the wiring 125 that supplies the image data (Vs). Here, the conditions changed from 1 V to 8 V every 1 V are used. Note that 1 V is supplied as the potential “L” to the wiring 125 when the correction data (Vp) is written.

図7(D)は、上記動作パラメータを適用したときのノードNAの電位の変化を示すシミュレーション結果である。時刻13以降に示される電位がノードNAに印加される電位であり、画像データ(Vs)よりも高い電位となっていることがわかる。ただし、前述したように補正データ(Vp)がノードNMからノードNAに分配されるときの電位低下や、容量結合時の容量比の影響、配線間容量の影響などを受けるため、ノードNAの電位が所望の電位とならない場合がある。 FIG. 7D shows a simulation result showing a change in the potential of the node NA when the above operating parameters are applied. It can be seen that the potential shown after time 13 is the potential applied to the node NA, which is higher than the image data (Vs). However, as described above, the potential of the node NA is affected by the potential drop when the correction data (Vp) is distributed from the node NM to the node NA, the influence of the capacitance ratio at the time of capacitive coupling, the influence of the capacitance between wirings, and the like. May not reach the desired potential.

図8(A)は、上述したパラメータにおける画像データ(Vs)とノードNAの電位との関係を示す図である。丸印(○)は、補正データ(Vp)として8Vを入力したときのシミュレーション結果である。なお、Vref(書き込み時の配線125の電位)は1Vであり、Vp−Vref=7Vである。白丸で示すデータは、三角印(△)は、ノードNAに直接補正データ(Vp)が書き込まれた場合のシミュレーション結果である。このように、両者にはやや大きい乖離があり、設計や動作条件に制限がある場合は補正が十分にできない場合がある。 FIG. 8A is a diagram illustrating the relationship between the image data (Vs) and the potential of the node NA in the above-described parameters. A circle (◯) indicates a simulation result when 8V is input as correction data (Vp). Note that Vref (the potential of the wiring 125 at the time of writing) is 1V, and Vp−Vref = 7V. In the data indicated by white circles, the triangle mark (Δ) is the simulation result when the correction data (Vp) is directly written in the node NA. Thus, there is a slight difference between the two, and there may be a case where the correction cannot be sufficiently performed when there is a limitation in the design or operation conditions.

図8(B)は、図8(A)の結果を顧み、予め補正データ(Vp)に損失分の電位を上乗せすることで上記乖離を抑えることができるか否かを検証したシミュレーション結果である。上述したパラメータにおいては、+5.6V分の電位を補正データ(Vp)に上乗せすることで、ノードNAの電位を所望の値とすることができる。 FIG. 8B is a simulation result in which it is verified whether or not the above divergence can be suppressed by adding the potential corresponding to the loss to the correction data (Vp) in advance, considering the result of FIG. 8A. . In the above-described parameters, the potential of the node NA can be set to a desired value by adding the potential of +5.6 V to the correction data (Vp).

図8(C)は、同様の目的で、容量素子104の容量値を100fFから300fFに変更した場合のシミュレーション結果である。画像データ(Vs)の電位が低いときにやや乖離があるが、ノードNAの電位をほぼ所望の値とすることができる。 FIG. 8C shows a simulation result when the capacitance value of the capacitor 104 is changed from 100 fF to 300 fF for the same purpose. Although there is a slight divergence when the potential of the image data (Vs) is low, the potential of the node NA can be almost set to a desired value.

すなわち、補正データ(Vp)または容量素子104の容量値を適切な値とすることで、ノードNAの電位を所望の値とすることができることがわかる。 That is, it can be seen that the potential of the node NA can be set to a desired value by setting the correction data (Vp) or the capacitance value of the capacitor 104 to an appropriate value.

図9(A)乃至(C)は、画素11bのシミュレーションの動作パラメータを説明する図である。縦軸は各配線の電位、横軸は図3(B)のタイミングチャートに準じた時刻を表している。画素11bではトランジスタ103が省かれているため、図9(A)に配線126のデータが示されていない。図9(B)、(C)は、図8(B)、(C)と同一である。 FIGS. 9A to 9C are diagrams for explaining the operation parameters of the simulation of the pixel 11b. The vertical axis represents the potential of each wiring, and the horizontal axis represents time according to the timing chart of FIG. Since the transistor 103 is omitted in the pixel 11b, data of the wiring 126 is not illustrated in FIG. 9B and 9C are the same as FIGS. 8B and 8C.

図9(D)は、上記動作パラメータを適用したときのノードNAの電位の変化を示すシミュレーション結果である。また、図10は、上述したパラメータにおける画像データ(Vs)とノードNAの電位との関係を示す図である。画素11bでは、少なくとも補正データ(Vp)の分配による電位低下する影響を受けないため、前述した補正データ(Vp)の上乗せは不要である。また、容量素子104の容量値を小さくすることができるため、設計の自由度を向上させることができる。 FIG. 9D shows a simulation result showing a change in potential of the node NA when the above operating parameters are applied. FIG. 10 is a diagram showing the relationship between the image data (Vs) and the potential of the node NA in the parameters described above. Since the pixel 11b is not affected at least by the potential drop due to the distribution of the correction data (Vp), it is not necessary to add the correction data (Vp) described above. Further, since the capacitance value of the capacitor 104 can be reduced, the degree of freedom in design can be improved.

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

(実施の形態2)
本実施の形態では、液晶素子を用いた表示装置の構成例について説明する。なお、本実施の形態においては、実施の形態1で説明した補正に関する動作および機能の説明は省略する。
(Embodiment 2)
In this embodiment, an example of a structure of a display device using a liquid crystal element is described. In the present embodiment, descriptions of operations and functions related to the correction described in the first embodiment are omitted.

図11(A)乃至(C)は、本発明の一態様を用いることのできる表示装置の構成を示す図である。 11A to 11C illustrate a structure of a display device in which one embodiment of the present invention can be used.

図11(A)において、第1の基板4001上に設けられた表示部215を囲むようにして、シール材4005が設けられ、表示部215がシール材4005および第2の基板4006によって封止されている。 In FIG. 11A, a sealant 4005 is provided so as to surround the display portion 215 provided over the first substrate 4001, and the display portion 215 is sealed with the sealant 4005 and the second substrate 4006. .

表示部215には、実施の形態1に示した画素を有する画素アレイが設けられる。 The display portion 215 is provided with a pixel array including the pixels described in Embodiment 1.

図11(A)では、走査線駆動回路221a、信号線駆動回路231a、信号線駆動回路232a、および共通線駆動回路241aは、それぞれがプリント基板4041上に設けられた集積回路4042を複数有する。集積回路4042は、単結晶半導体または多結晶半導体で形成されている。信号線駆動回路231aおよび信号線駆動回路232aは、実施の形態1に示したカラムドライバの機能を有する。走査線駆動回路221aは、実施の形態に示したロードライバの機能を有する。共通線駆動回路241aは、実施の形態1に示した共通配線132、133などに規定の電位を供給する機能を有する。 In FIG. 11A, the scan line driver circuit 221a, the signal line driver circuit 231a, the signal line driver circuit 232a, and the common line driver circuit 241a each include a plurality of integrated circuits 4042 provided over the printed board 4041. The integrated circuit 4042 is formed using a single crystal semiconductor or a polycrystalline semiconductor. The signal line driver circuit 231a and the signal line driver circuit 232a have the function of the column driver described in Embodiment 1. The scan line driver circuit 221a has the function of the row driver described in the embodiment. The common line driver circuit 241a has a function of supplying a predetermined potential to the common wirings 132 and 133 described in Embodiment 1 or the like.

走査線駆動回路221a、共通線駆動回路241a、信号線駆動回路231a、および信号線駆動回路232aに与えられる各種信号および電位は、FPC(FPC:Flexible printed circuit)4018を介して供給される。 Various signals and potentials supplied to the scan line driver circuit 221a, the common line driver circuit 241a, the signal line driver circuit 231a, and the signal line driver circuit 232a are supplied through an FPC (FPC: Flexible printed circuit) 4018.

走査線駆動回路221aおよび共通線駆動回路241aが有する集積回路4042は、表示部215に選択信号を供給する機能を有する。信号線駆動回路231aおよび信号線駆動回路232aが有する集積回路4042は、表示部215に画像データを供給する機能を有する。集積回路4042は、第1の基板4001上のシール材4005によって囲まれている領域とは異なる領域に実装されている。 An integrated circuit 4042 included in the scan line driver circuit 221 a and the common line driver circuit 241 a has a function of supplying a selection signal to the display portion 215. The integrated circuit 4042 included in the signal line driver circuit 231a and the signal line driver circuit 232a has a function of supplying image data to the display portion 215. The integrated circuit 4042 is mounted in a region different from the region surrounded by the sealant 4005 over the first substrate 4001.

なお、集積回路4042の接続方法は、特に限定されるものではなく、ワイヤボンディング法、COG(Chip On Glass)法、TCP(Tape Carrier Package)法、COF(Chip On Film)法などを用いることができる。 Note that there is no particular limitation on the connection method of the integrated circuit 4042, and a wire bonding method, a COG (Chip On Glass) method, a TCP (Tape Carrier Package) method, a COF (Chip On Film) method, or the like can be used. it can.

図11(B)は、信号線駆動回路231aおよび信号線駆動回路232aに含まれる集積回路4042をCOG法により実装する例を示している。また、駆動回路の一部または全体を表示部215と同じ基板上に一体形成して、システムオンパネルを形成することができる。 FIG. 11B illustrates an example in which the integrated circuit 4042 included in the signal line driver circuit 231a and the signal line driver circuit 232a is mounted by a COG method. In addition, a part of or the entire driver circuit can be formed over the same substrate as the display portion 215 to form a system-on-panel.

図11(B)では、走査線駆動回路221aおよび共通線駆動回路241aを、表示部215と同じ基板上に形成する例を示している。駆動回路を表示部215内の画素回路と同時に形成することで、部品点数を削減することができる。よって、生産性を高めることができる。 FIG. 11B illustrates an example in which the scan line driver circuit 221a and the common line driver circuit 241a are formed over the same substrate as the display portion 215. By forming the driver circuit simultaneously with the pixel circuit in the display portion 215, the number of components can be reduced. Therefore, productivity can be improved.

また、図11(B)では、第1の基板4001上に設けられた表示部215と、走査線駆動回路221aおよび共通線駆動回路241aと、を囲むようにして、シール材4005が設けられている。また表示部215、走査線駆動回路221a、および共通線駆動回路241aの上に第2の基板4006が設けられている。よって、表示部215、走査線駆動回路221a、および共通線駆動回路241aは、第1の基板4001とシール材4005と第2の基板4006とによって、表示素子と共に封止されている。 In FIG. 11B, a sealant 4005 is provided so as to surround the display portion 215 provided over the first substrate 4001, the scan line driver circuit 221a, and the common line driver circuit 241a. In addition, a second substrate 4006 is provided over the display portion 215, the scan line driver circuit 221a, and the common line driver circuit 241a. Therefore, the display portion 215, the scan line driver circuit 221a, and the common line driver circuit 241a are sealed together with the display element by the first substrate 4001, the sealant 4005, and the second substrate 4006.

また、図11(B)では、信号線駆動回路231aおよび信号線駆動回路232aを別途形成し、第1の基板4001に実装している例を示しているが、この構成に限定されない。走査線駆動回路を別途形成して実装しても良いし、信号線駆動回路の一部または走査線駆動回路の一部を別途形成して実装しても良い。また、図11(C)に示すように、信号線駆動回路231aおよび信号線駆動回路232aを表示部215と同じ基板上に形成してもよい。 FIG. 11B illustrates an example in which the signal line driver circuit 231a and the signal line driver circuit 232a are separately formed and mounted on the first substrate 4001, but the present invention is not limited to this structure. The scan line driver circuit may be separately formed and then mounted, or part of the signal line driver circuit or part of the scan line driver circuit may be separately formed and then mounted. In addition, as illustrated in FIG. 11C, the signal line driver circuit 231a and the signal line driver circuit 232a may be formed over the same substrate as the display portion 215.

また、表示装置は、表示素子が封止された状態にあるパネルと、該パネルにコントローラを含むIC等を実装した状態にあるモジュールとを含む場合がある。 In some cases, the display device includes a panel in which the display element is sealed, and a module in which an IC including a controller or the like is mounted on the panel.

また第1の基板上に設けられた表示部および走査線駆動回路は、トランジスタを複数有している。 The display portion and the scan line driver circuit provided over the first substrate include a plurality of transistors.

周辺駆動回路が有するトランジスタと、表示部の画素回路が有するトランジスタの構造は同じであってもよく、異なっていてもよい。周辺駆動回路が有するトランジスタは、全て同じ構造であってもよく、2種類以上の構造が組み合わせて用いられていてもよい。同様に、画素回路が有するトランジスタは、全て同じ構造であってもよく、2種類以上の構造が組み合わせて用いられていてもよい。 The transistor included in the peripheral driver circuit and the transistor included in the pixel circuit in the display portion may have the same structure or different structures. The transistors included in the peripheral driver circuit may all have the same structure, or two or more structures may be used in combination. Similarly, the transistors included in the pixel circuit may all have the same structure, or two or more structures may be used in combination.

また、第2の基板4006上には入力装置4200を設けることができる。図11(A)、(B)に示す表示装置に入力装置4200を設けた構成はタッチパネルとして機能させることができる。 In addition, the input device 4200 can be provided over the second substrate 4006. A structure in which the input device 4200 is provided in the display device illustrated in FIGS. 11A and 11B can function as a touch panel.

本発明の一態様のタッチパネルが有する検知素子(センサ素子ともいう)に限定は無い。指やスタイラスなどの被検知体の近接または接触を検知することのできる様々なセンサを、検知素子として適用することができる。 There is no limitation on a detection element (also referred to as a sensor element) included in the touch panel of one embodiment of the present invention. Various sensors that can detect the proximity or contact of an object to be detected, such as a finger or a stylus, can be applied as the detection element.

センサの方式としては、例えば、静電容量方式、抵抗膜方式、表面弾性波方式、赤外線方式、光学方式、感圧方式など様々な方式を用いることができる。 As a sensor method, for example, various methods such as a capacitance method, a resistance film method, a surface acoustic wave method, an infrared method, an optical method, and a pressure-sensitive method can be used.

本実施の形態では、静電容量方式の検知素子を有するタッチパネルを例に挙げて説明する。 In this embodiment, a touch panel having a capacitive detection element will be described as an example.

静電容量方式としては、表面型静電容量方式、投影型静電容量方式等がある。また、投影型静電容量方式としては、自己容量方式、相互容量方式等がある。相互容量方式を用いると、同時多点検知が可能となるため好ましい。 Examples of the electrostatic capacity method include a surface electrostatic capacity method and a projection electrostatic capacity method. In addition, examples of the projected capacitance method include a self-capacitance method and a mutual capacitance method. The mutual capacitance method is preferable because simultaneous multipoint detection is possible.

本発明の一態様のタッチパネルは、別々に作製された表示装置と検知素子とを貼り合わせる構成、表示素子を支持する基板および対向基板の一方または双方に検知素子を構成する電極等を設ける構成等、様々な構成を適用することができる。 The touch panel of one embodiment of the present invention includes a structure in which a separately manufactured display device and a detection element are attached, a structure in which an electrode that forms the detection element is provided on one or both of a substrate that supports the display element and a counter substrate, and the like Various configurations can be applied.

図12(A)、(B)に、タッチパネルの一例を示す。図12(A)は、タッチパネル4210の斜視図である。図12(B)は、入力装置4200の斜視概略図である。なお、明瞭化のため、代表的な構成要素のみを示している。 FIGS. 12A and 12B show an example of a touch panel. FIG. 12A is a perspective view of the touch panel 4210. FIG. 12B is a schematic perspective view of the input device 4200. For the sake of clarity, only representative components are shown.

タッチパネル4210は、別々に作製された表示装置と検知素子とを貼り合わせた構成である。 The touch panel 4210 has a structure in which a separately manufactured display device and a detection element are bonded to each other.

タッチパネル4210は、入力装置4200と、表示装置とを有し、これらが重ねて設けられている。 The touch panel 4210 includes an input device 4200 and a display device, which are provided to overlap each other.

入力装置4200は、基板4263、電極4227、電極4228、複数の配線4237、複数の配線4238および複数の配線4239を有する。例えば、電極4227は配線4237または配線4239と電気的に接続することができる。また、電極4228は配線4239と電気的に接続することができる。FPC4272bは、複数の配線4237および複数の配線4238の各々と電気的に接続する。FPC4272bにはIC4273bを設けることができる。 The input device 4200 includes a substrate 4263, an electrode 4227, an electrode 4228, a plurality of wirings 4237, a plurality of wirings 4238, and a plurality of wirings 4239. For example, the electrode 4227 can be electrically connected to the wiring 4237 or the wiring 4239. The electrode 4228 can be electrically connected to the wiring 4239. The FPC 4272b is electrically connected to each of the plurality of wirings 4237 and the plurality of wirings 4238. The FPC 4272b can be provided with an IC 4273b.

または、表示装置の第1の基板4001と第2の基板4006との間にタッチセンサを設けてもよい。第1の基板4001と第2の基板4006との間にタッチセンサを設ける場合は、静電容量方式のタッチセンサのほか、光電変換素子を用いた光学式のタッチセンサを適用してもよい。 Alternatively, a touch sensor may be provided between the first substrate 4001 and the second substrate 4006 of the display device. In the case where a touch sensor is provided between the first substrate 4001 and the second substrate 4006, an optical touch sensor using a photoelectric conversion element may be used in addition to a capacitive touch sensor.

図13は、図11(B)中でN1−N2の鎖線で示した部位の断面図である。図13に示す表示装置は電極4015を有しており、電極4015はFPC4018が有する端子と異方性導電層4019を介して、電気的に接続されている。また、図13では、電極4015は、絶縁層4112、絶縁層4111、および絶縁層4110に形成された開口において配線4014と電気的に接続されている。 FIG. 13 is a cross-sectional view of the portion indicated by the chain line N1-N2 in FIG. The display device illustrated in FIG. 13 includes an electrode 4015, and the electrode 4015 is electrically connected to a terminal included in the FPC 4018 through an anisotropic conductive layer 4019. In FIG. 13, the electrode 4015 is electrically connected to the wiring 4014 in the opening formed in the insulating layer 4112, the insulating layer 4111, and the insulating layer 4110.

電極4015は、第1の電極層4030と同じ導電層から形成され、配線4014は、トランジスタ4010、およびトランジスタ4011のソース電極およびドレイン電極と同じ導電層で形成されている。 The electrode 4015 is formed using the same conductive layer as the first electrode layer 4030, and the wiring 4014 is formed using the same conductive layer as the source electrode and the drain electrode of the transistor 4010 and the transistor 4011.

また、第1の基板4001上に設けられた表示部215と走査線駆動回路221aは、トランジスタを複数有しており、図13では、表示部215に含まれるトランジスタ4010、および走査線駆動回路221aに含まれるトランジスタ4011を例示している。なお、図13では、トランジスタ4010およびトランジスタ4011としてボトムゲート型のトランジスタを例示しているが、トップゲート型のトランジスタであってもよい。 In addition, the display portion 215 and the scan line driver circuit 221a provided over the first substrate 4001 include a plurality of transistors. In FIG. 13, the transistor 4010 and the scan line driver circuit 221a included in the display portion 215 are included. The transistor 4011 included in FIG. Note that in FIG. 13, bottom-gate transistors are illustrated as the transistors 4010 and 4011; however, top-gate transistors may be used.

図13では、トランジスタ4010およびトランジスタ4011上に絶縁層4112が設けられている。 In FIG. 13, the insulating layer 4112 is provided over the transistors 4010 and 4011.

また、トランジスタ4010およびトランジスタ4011は、絶縁層4102上に設けられている。また、トランジスタ4010およびトランジスタ4011は、絶縁層4111上に形成された電極4017を有する。電極4017はバックゲート電極として機能することができる。 In addition, the transistor 4010 and the transistor 4011 are provided over the insulating layer 4102. In addition, the transistor 4010 and the transistor 4011 include an electrode 4017 formed over the insulating layer 4111. The electrode 4017 can function as a back gate electrode.

また、図13に示す表示装置は、容量素子4020を有する。容量素子4020は、トランジスタ4010のゲート電極と同じ工程で形成された電極4021と、ソース電極およびドレイン電極と同じ工程で形成された電極と、を有する。それぞれの電極は、絶縁層4103を介して重なっている。 The display device illustrated in FIG. 13 includes a capacitor 4020. The capacitor 4020 includes an electrode 4021 formed in the same step as the gate electrode of the transistor 4010 and an electrode formed in the same step as the source electrode and the drain electrode. Each electrode overlaps with the insulating layer 4103 interposed therebetween.

一般に、表示装置の画素部に設けられる容量素子の容量は、画素部に配置されるトランジスタのリーク電流等を考慮して、所定の期間の間電荷を保持できるように設定される。容量素子の容量は、トランジスタのオフ電流等を考慮して設定すればよい。 In general, the capacitance of a capacitor provided in the pixel portion of the display device is set so that charge can be held for a predetermined period in consideration of leakage current of a transistor arranged in the pixel portion. The capacity of the capacitor may be set in consideration of the off-state current of the transistor.

表示部215に設けられたトランジスタ4010は表示素子と電気的に接続する。図13は、表示素子として液晶素子を用いた液晶表示装置の一例である。図13において、表示素子である液晶素子4013は、第1の電極層4030、第2の電極層4031、および液晶層4008を含む。なお、液晶層4008を挟持するように配向膜として機能する絶縁層4032、絶縁層4033が設けられている。第2の電極層4031は第2の基板4006側に設けられ、第1の電極層4030と第2の電極層4031は液晶層4008を介して重畳する。 The transistor 4010 provided in the display portion 215 is electrically connected to the display element. FIG. 13 illustrates an example of a liquid crystal display device using a liquid crystal element as a display element. In FIG. 13, a liquid crystal element 4013 which is a display element includes a first electrode layer 4030, a second electrode layer 4031, and a liquid crystal layer 4008. Note that an insulating layer 4032 and an insulating layer 4033 which function as alignment films are provided so as to sandwich the liquid crystal layer 4008. The second electrode layer 4031 is provided on the second substrate 4006 side, and the first electrode layer 4030 and the second electrode layer 4031 overlap with each other with the liquid crystal layer 4008 interposed therebetween.

液晶素子4013として、様々なモードが適用された液晶素子を用いることができる。例えば、VA(Vertical Alignment)モード、TN(Twisted Nematic)モード、IPS(In−Plane−Switching)モード、ASM(Axially Symmetric aligned Micro−cell)モード、OCB(Optically Compensated Bend)モード、FLC(Ferroelectric Liquid Crystal)モード、AFLC(AntiFerroelectric Liquid Crystal)モード、ECB(Electrically Controlled Birefringence)モード、VA−IPSモード、ゲストホストモード等が適用された液晶素子を用いることができる。 As the liquid crystal element 4013, liquid crystal elements to which various modes are applied can be used. For example, VA (Vertical Alignment), TN (Twisted Nematic) mode, IPS (In-Plane-Switching) mode, ASM (Axially Symmetrical Aligned Micro-cell) mode, OCB (Optical All Coil mode) ) Mode, AFLC (Antiferroelectric Liquid Crystal) mode, ECB (Electrically Controlled Birefringence) mode, VA-IPS mode, guest host mode, and the like can be used.

また、本実施の形態に示す液晶表示装置にノーマリーブラック型の液晶表示装置、例えば垂直配向(VA)モードを採用した透過型の液晶表示装置を適用してもよい。垂直配向モードとしては、MVA(Multi−Domain Vertical Alignment)モード、PVA(Patterned Vertical Alignment)モード、ASV(Advanced Super View)モードなどを用いることができる。 Alternatively, a normally black liquid crystal display device such as a transmissive liquid crystal display device using a vertical alignment (VA) mode may be used as the liquid crystal display device described in this embodiment. As the vertical alignment mode, an MVA (Multi-Domain Vertical Alignment) mode, a PVA (Patterned Vertical Alignment) mode, an ASV (Advanced Super View) mode, or the like can be used.

なお、液晶素子は、液晶の光学変調作用によって光の透過または非透過を制御する素子である。液晶の光学的変調作用は、液晶にかかる電界(横方向の電界、縦方向の電界または斜め方向の電界を含む)によって制御される。液晶素子に用いる液晶としては、サーモトロピック液晶、低分子液晶、高分子液晶、高分子分散型液晶(PDLC:Polymer Dispersed Liquid Crystal)、強誘電性液晶、反強誘電性液晶等を用いることができる。これらの液晶材料は、条件により、コレステリック相、スメクチック相、キュービック相、カイラルネマチック相、等方相等を示す。 Note that the liquid crystal element is an element that controls transmission or non-transmission of light by an optical modulation action of liquid crystal. The optical modulation action of the liquid crystal is controlled by an electric field applied to the liquid crystal (including a horizontal electric field, a vertical electric field, or an oblique electric field). As the liquid crystal used in the liquid crystal element, a thermotropic liquid crystal, a low-molecular liquid crystal, a polymer liquid crystal, a polymer dispersed liquid crystal (PDLC), a ferroelectric liquid crystal, an antiferroelectric liquid crystal, or the like can be used. . These liquid crystal materials exhibit a cholesteric phase, a smectic phase, a cubic phase, a chiral nematic phase, an isotropic phase, and the like depending on conditions.

図13では、縦電界方式の液晶素子を有する液晶表示装置の例を示したが、本発明の一態様には、横電界方式の液晶素子を有する液晶表示装置を適用することができる。横電界方式を採用する場合、配向膜を用いないブルー相を示す液晶を用いてもよい。ブルー相は液晶相の一つであり、コレステリック液晶を昇温していくと、コレステリック相から等方相へ転移する直前に発現する相である。ブルー相は狭い温度範囲でしか発現しないため、温度範囲を改善するために5重量%以上のカイラル剤を混合させた液晶組成物を液晶層4008に用いる。ブルー相を示す液晶とカイラル剤とを含む液晶組成物は、応答速度が短く、光学的等方性を示す。また、ブルー相を示す液晶とカイラル剤とを含む液晶組成物は、配向処理が不要であり、視野角依存性が小さい。また配向膜を設けなくてもよいのでラビング処理も不要となるため、ラビング処理によって引き起こされる静電破壊を防止することができ、作製工程中の液晶表示装置の不良または破損を軽減することができる。 FIG. 13 illustrates an example of a liquid crystal display device including a vertical electric field liquid crystal element; however, a liquid crystal display device including a horizontal electric field liquid crystal element can be used in one embodiment of the present invention. When the horizontal electric field method is employed, a liquid crystal exhibiting a blue phase for which an alignment film is not used may be used. The blue phase is one of the liquid crystal phases. When the temperature of the cholesteric liquid crystal is increased, the blue phase appears immediately before the transition from the cholesteric phase to the isotropic phase. Since the blue phase appears only in a narrow temperature range, a liquid crystal composition in which 5% by weight or more of a chiral agent is mixed is used for the liquid crystal layer 4008 in order to improve the temperature range. A liquid crystal composition containing a liquid crystal exhibiting a blue phase and a chiral agent has a short response speed and exhibits optical isotropy. In addition, a liquid crystal composition including a liquid crystal exhibiting a blue phase and a chiral agent does not require alignment treatment and has a small viewing angle dependency. Further, since it is not necessary to provide an alignment film, a rubbing process is not required, so that electrostatic breakdown caused by the rubbing process can be prevented, and defects or breakage of the liquid crystal display device during the manufacturing process can be reduced. .

またスペーサ4035は絶縁層を選択的にエッチングすることで得られる柱状のスペーサであり、第1の電極層4030と第2の電極層4031との間隔(セルギャップ)を制御するために設けられている。なお、球状のスペーサを用いていても良い。 The spacer 4035 is a columnar spacer obtained by selectively etching the insulating layer, and is provided to control the distance (cell gap) between the first electrode layer 4030 and the second electrode layer 4031. Yes. A spherical spacer may be used.

また、必要に応じて、ブラックマトリクス(遮光層)、着色層(カラーフィルタ)、偏光部材、位相差部材、反射防止部材などの光学部材(光学基板)などを適宜設けてもよい。例えば、偏光基板および位相差基板による円偏光を用いてもよい。また、光源としてバックライト、サイドライトなどを用いてもよい。また、上記バックライト、およびサイドライトとして、マイクロLEDなどを用いても良い。 If necessary, an optical member (optical substrate) such as a black matrix (light-shielding layer), a colored layer (color filter), a polarizing member, a retardation member, or an antireflection member may be provided as appropriate. For example, circularly polarized light using a polarizing substrate and a retardation substrate may be used. Further, a backlight, a sidelight, or the like may be used as the light source. Further, a micro LED or the like may be used as the backlight and the sidelight.

図13に示す表示装置では、基板4006と第2の電極層4031の間に、遮光層4132、着色層4131、絶縁層4133が設けられている。 In the display device illustrated in FIG. 13, a light-blocking layer 4132, a colored layer 4131, and an insulating layer 4133 are provided between the substrate 4006 and the second electrode layer 4031.

遮光層4132として用いることのできる材料としては、カーボンブラック、チタンブラック、金属、金属酸化物、複数の金属酸化物の固溶体を含む複合酸化物等が挙げられる。遮光層4132は、樹脂材料を含む膜であってもよいし、金属などの無機材料の薄膜であってもよい。また、遮光層4132に、着色層4131の材料を含む膜の積層膜を用いることもできる。例えば、ある色の光を透過する着色層4131に用いる材料を含む膜と、他の色の光を透過する着色層4131に用いる材料を含む膜との積層構造を用いることができる。着色層4131と遮光層の材料を共通化することで、装置を共通化できるほか工程を簡略化できるため好ましい。 As a material that can be used for the light-blocking layer 4132, carbon black, titanium black, metal, metal oxide, a composite oxide containing a solid solution of a plurality of metal oxides, and the like can be given. The light shielding layer 4132 may be a film containing a resin material or a thin film of an inorganic material such as a metal. Alternatively, the light-blocking layer 4132 can be a stacked film including a material containing the material of the colored layer 4131. For example, a stacked structure of a film including a material used for the colored layer 4131 that transmits light of a certain color and a film including a material used for the colored layer 4131 that transmits light of another color can be used. It is preferable to use a common material for the coloring layer 4131 and the light shielding layer because the device can be shared and the process can be simplified.

着色層4131に用いることのできる材料としては、金属材料、樹脂材料、顔料または染料が含まれた樹脂材料などが挙げられる。当該材料を適宜選択して用いることによって、R(赤)、G(緑)、B(青)などの光を生成することができ、フルカラーの表示を行うことができる。 As a material that can be used for the colored layer 4131, a metal material, a resin material, a resin material containing a pigment or a dye, or the like can be given. By appropriately selecting and using the material, light such as R (red), G (green), and B (blue) can be generated, and full color display can be performed.

なお、着色層4131の代替えとして、半導体材料を含む色変換層を用いてもよい。例えば、ナノサイズの半導体を有する層に、ある波長の光を入射すると別の波長の光に変換することができる。 Note that a color conversion layer containing a semiconductor material may be used as an alternative to the coloring layer 4131. For example, when light having a certain wavelength is incident on a layer having a nano-sized semiconductor, it can be converted into light having a different wavelength.

ある種の半導体にエネルギーの高い光を照射すると励起状態になり、安定な状態に遷移するときに発光を伴う。このとき、半導体が発する光の波長は、半導体材料のエネルギーギャップによって決まるが、ナノサイズの半導体では、電子や正孔、励起子がその内部に閉じ込められてエネルギー状態が離散的となり、エネルギーシフトする。そのため、半導体が発する光の波長も変化する。 When a certain type of semiconductor is irradiated with light having high energy, it enters an excited state, and emits light when transitioning to a stable state. At this time, the wavelength of the light emitted from the semiconductor is determined by the energy gap of the semiconductor material. However, in the nano-sized semiconductor, electrons, holes, and excitons are confined in the inside, and the energy state becomes discrete and the energy shifts. . Therefore, the wavelength of light emitted from the semiconductor also changes.

このようなナノサイズの半導体は、量子ドットと呼ばれる。エネルギーシフト量は、量子ドットのサイズに依存するため、量子ドットのサイズを調整することによって容易に発光波長を調整することができる。また、量子ドットは、その離散性が位相緩和を制限するため発光スペクトルのピーク幅が狭く、色純度のよい発光を得ることができる。したがって、量子ドットを有する色変換層を着色層4131の代替えとして用いることができる。 Such a nano-sized semiconductor is called a quantum dot. Since the amount of energy shift depends on the size of the quantum dot, the emission wavelength can be easily adjusted by adjusting the size of the quantum dot. In addition, since the discreteness of the quantum dots limits phase relaxation, the peak width of the emission spectrum is narrow, and light emission with good color purity can be obtained. Therefore, a color conversion layer having quantum dots can be used as an alternative to the colored layer 4131.

図14は、量子ドットを有する色変換層を用いる場合の画素の断面模式図である。画素は、画素4350R(赤)、画素4350G(緑)、画素4350B(青)のサブ画素で構成され、光源4300から入射する光は、色変換層4301、4302でピーク波長が変換されて外部に射出される。ここで、光源4300には波長460nm乃至500nmにピーク波長を有する青色の光を発する要素を用いることが好ましい。例えば、青色LEDなどを用いることができる。 FIG. 14 is a schematic cross-sectional view of a pixel when a color conversion layer having quantum dots is used. The pixel is composed of sub-pixels of a pixel 4350R (red), a pixel 4350G (green), and a pixel 4350B (blue), and light incident from the light source 4300 is converted into a peak wavelength by the color conversion layers 4301 and 4302 and then externally. It is injected. Here, the light source 4300 is preferably an element that emits blue light having a peak wavelength at a wavelength of 460 to 500 nm. For example, a blue LED can be used.

なお、光源4300の構成としては、表示部の直下にLEDが配置されたバックライトのほか、サイドに配置されたLEDと導光板が組み合わされたサイドライトであってもよい。 In addition, as a structure of the light source 4300, in addition to the backlight in which the LED is disposed directly below the display unit, a sidelight in which the LED disposed on the side and the light guide plate are combined may be used.

画素4350R(赤)に入射した青色光は、液晶層4008等を介して色変換層4301に到達する。色変換層4301は青色光を波長610nm乃至780nmにピーク波長を有する赤色光に変換することができ、赤色光が外部に射出される。 Blue light incident on the pixel 4350R (red) reaches the color conversion layer 4301 through the liquid crystal layer 4008 and the like. The color conversion layer 4301 can convert blue light into red light having a peak wavelength at a wavelength of 610 nm to 780 nm, and the red light is emitted to the outside.

画素4350G(緑)に入射した青色光は、液晶層4008等を介して色変換層4302に到達する。色変換層4302は青色光を波長500nm乃至570nmにピーク波長を有する緑色光に変換することができ、緑色光が外部に射出される。 Blue light incident on the pixel 4350G (green) reaches the color conversion layer 4302 through the liquid crystal layer 4008 and the like. The color conversion layer 4302 can convert blue light into green light having a peak wavelength at a wavelength of 500 nm to 570 nm, and the green light is emitted to the outside.

画素4350B(青)では、波長変換する必要がないため、色変換層を設けず、光源4300が発する青色光を透過する構成とする。 The pixel 4350B (blue) does not need to be wavelength-converted, and thus a color conversion layer is not provided and blue light emitted from the light source 4300 is transmitted.

当該構成では、光源が発する光を有効に利用できる利点もある。一般的な白色光源+着色層の構成では、着色層で不要な波長成分が吸収されるため光の利用効率が悪い。また、光源として多く用いられている白色LEDは、例えば青色LED+蛍光体などで構成されるため、発光効率に課題がある。一方で、当該構成において、画素4350B(青)では青色LEDなどの光源の光をそのまま利用できる。また、色変換層4301、4302に利用できる量子ドットには、内部量子効率が100%近いものもある。したがって、当該構成では光の利用効率が高く、光源の消費電力を抑えることもできる。 This configuration also has an advantage that the light emitted from the light source can be used effectively. In a general white light source + colored layer structure, unnecessary wavelength components are absorbed by the colored layer, so that light use efficiency is poor. Moreover, since white LED often used as a light source is comprised by blue LED + fluorescent substance etc., there exists a subject in luminous efficiency. On the other hand, in this configuration, light from a light source such as a blue LED can be used as it is in the pixel 4350B (blue). Some quantum dots that can be used for the color conversion layers 4301 and 4302 have an internal quantum efficiency of nearly 100%. Therefore, in the said structure, the utilization efficiency of light is high and it can also suppress the power consumption of a light source.

量子ドットを構成する材料としては、第14族元素、第15族元素、第16族元素、複数の第14族元素からなる化合物、第4族から第14族に属する元素と第16族元素との化合物、第2族元素と第16族元素との化合物、第13族元素と第15族元素との化合物、第13族元素と第17族元素との化合物、第14族元素と第15族元素との化合物、第11族元素と第17族元素との化合物、酸化鉄類、酸化チタン類、カルコゲナイドスピネル類、半導体クラスターなどを挙げることができる。 The materials constituting the quantum dots include group 14 elements, group 15 elements, group 16 elements, compounds composed of a plurality of group 14 elements, elements belonging to groups 4 to 14 and group 16 elements. Compounds of Group 2, elements of Group 16 and Group 16, compounds of Group 13 elements and Group 15 elements, compounds of Group 13 elements and Group 17 elements, Group 14 elements and Group 15 Examples thereof include compounds with elements, compounds of Group 11 elements and Group 17 elements, iron oxides, titanium oxides, chalcogenide spinels, and semiconductor clusters.

具体的には、セレン化カドミウム、硫化カドミウム、テルル化カドミウム、セレン化亜鉛、酸化亜鉛、硫化亜鉛、テルル化亜鉛、硫化水銀、セレン化水銀、テルル化水銀、砒化インジウム、リン化インジウム、砒化ガリウム、リン化ガリウム、窒化インジウム、窒化ガリウム、アンチモン化インジウム、アンチモン化ガリウム、リン化アルミニウム、砒化アルミニウム、アンチモン化アルミニウム、セレン化鉛、テルル化鉛、硫化鉛、セレン化インジウム、テルル化インジウム、硫化インジウム、セレン化ガリウム、硫化砒素、セレン化砒素、テルル化砒素、硫化アンチモン、セレン化アンチモン、テルル化アンチモン、硫化ビスマス、セレン化ビスマス、テルル化ビスマス、ケイ素、炭化ケイ素、ゲルマニウム、錫、セレン、テルル、ホウ素、炭素、リン、窒化ホウ素、リン化ホウ素、砒化ホウ素、窒化アルミニウム、硫化アルミニウム、硫化バリウム、セレン化バリウム、テルル化バリウム、硫化カルシウム、セレン化カルシウム、テルル化カルシウム、硫化ベリリウム、セレン化ベリリウム、テルル化ベリリウム、硫化マグネシウム、セレン化マグネシウム、硫化ゲルマニウム、セレン化ゲルマニウム、テルル化ゲルマニウム、硫化錫、セレン化錫、テルル化錫、酸化鉛、フッ化銅、塩化銅、臭化銅、ヨウ化銅、酸化銅、セレン化銅、酸化ニッケル、酸化コバルト、硫化コバルト、酸化鉄、硫化鉄、酸化マンガン、硫化モリブデン、酸化バナジウム、酸化タングステン、酸化タンタル、酸化チタン、酸化ジルコニウム、窒化ケイ素、窒化ゲルマニウム、酸化アルミニウム、チタン酸バリウム、セレンと亜鉛とカドミウムの化合物、インジウムと砒素とリンの化合物、カドミウムとセレンと硫黄の化合物、カドミウムとセレンとテルルの化合物、亜鉛とカドミウムとセレンの化合物、インジウムとガリウムと砒素の化合物、インジウムとガリウムとセレンの化合物、インジウムとセレンと硫黄の化合物、銅とインジウムと硫黄の化合物、およびこれらの組合せなどを挙げることができるが、これらに限定されるものではない。また、組成が任意の比率で表される、いわゆる合金型量子ドットを用いても良い。 Specifically, cadmium selenide, cadmium sulfide, cadmium telluride, zinc selenide, zinc oxide, zinc sulfide, zinc telluride, mercury sulfide, mercury selenide, mercury telluride, indium arsenide, indium phosphide, gallium arsenide , Gallium phosphide, indium nitride, gallium nitride, indium antimonide, gallium antimonide, aluminum phosphide, aluminum arsenide, aluminum antimonide, lead selenide, lead telluride, lead sulfide, indium selenide, indium telluride, sulfide Indium, gallium selenide, arsenic sulfide, arsenic selenide, arsenic telluride, antimony sulfide, antimony selenide, antimony telluride, bismuth sulfide, bismuth selenide, bismuth telluride, silicon, silicon carbide, germanium, tin, selenium, Tellurium, Hou Carbon, phosphorus, boron nitride, boron phosphide, boron arsenide, aluminum nitride, aluminum sulfide, barium sulfide, barium selenide, barium telluride, calcium sulfide, calcium selenide, calcium telluride, beryllium sulfide, beryllium selenide, Beryllium telluride, magnesium sulfide, magnesium selenide, germanium sulfide, germanium selenide, germanium telluride, tin sulfide, tin selenide, tin telluride, lead oxide, copper fluoride, copper chloride, copper bromide, copper iodide , Copper oxide, copper selenide, nickel oxide, cobalt oxide, cobalt sulfide, iron oxide, iron sulfide, manganese oxide, molybdenum sulfide, vanadium oxide, tungsten oxide, tantalum oxide, titanium oxide, zirconium oxide, silicon nitride, germanium nitride, Aluminum oxide, chi Barium oxide, selenium, zinc and cadmium compound, indium, arsenic and phosphorus compound, cadmium, selenium and sulfur compound, cadmium, selenium and tellurium compound, zinc, cadmium and selenium compound, indium, gallium and arsenic compound Examples thereof include, but are not limited to, compounds of indium, gallium, and selenium, compounds of indium, selenium, and sulfur, compounds of copper, indium, and sulfur, and combinations thereof. Moreover, you may use what is called an alloy type quantum dot whose composition is represented by arbitrary ratios.

量子ドットの構造としては、コア型、コア−シェル型、コア−マルチシェル型などがあり、そのいずれを用いても良い。発光の量子効率を改善するには、ナノ結晶で形成されるコアをより広いエネルギーギャップを有する材料からなるシェルで覆うことが有効である。コアをシェルで覆うことで、ナノ結晶表面に存在する欠陥やダングリングボンドの影響を低減することができる。したがって、コア−シェル型やコア−マルチシェル型の量子ドットを用いることが好ましい。シェルの材料の例としては、硫化亜鉛や酸化亜鉛が挙げられる。 As a structure of the quantum dot, there are a core type, a core-shell type, a core-multishell type, and any of them may be used. In order to improve the quantum efficiency of light emission, it is effective to cover the core formed of nanocrystals with a shell made of a material having a wider energy gap. By covering the core with the shell, it is possible to reduce the influence of defects and dangling bonds existing on the nanocrystal surface. Therefore, it is preferable to use a core-shell type or core-multishell type quantum dot. Examples of the shell material include zinc sulfide and zinc oxide.

量子ドットは数nmサイズの半導体ナノ結晶であり、結晶サイズが小さくなるほどエネルギーギャップが大きくなるため、発光は低波長側(高エネルギー側)へシフトする。したがって、量子ドットのサイズを制御することにより、紫外から赤外にわたって、その発光波長を調整することができる。量子ドットのサイズ(直径)は、例えば0.5nm乃至20nm、好ましくは1nm乃至10nmの範囲のものが用いられる。 A quantum dot is a semiconductor nanocrystal having a size of several nanometers. Since the energy gap increases as the crystal size decreases, light emission shifts to a low wavelength side (high energy side). Therefore, by controlling the size of the quantum dots, the emission wavelength can be adjusted from ultraviolet to infrared. The size (diameter) of the quantum dots is, for example, in the range of 0.5 nm to 20 nm, preferably 1 nm to 10 nm.

また、量子ドットは光変換層に複数設けられるが、そのサイズの分布幅が狭いほど発光スペクトルが狭線化し、色純度の良好な発光を得ることができる。量子ドットの形状は特に限定されず、球状、棒状、円盤状、その他の形状であってもよい。なお、棒状の量子ドットである量子ロッドは、指向性を有する光を呈する機能を有するため、量子ロッドを発光材料として用いることにより、より外部量子効率が良好な発光素子を得ることができる。 A plurality of quantum dots are provided in the light conversion layer. As the size distribution width is narrower, the emission spectrum becomes narrower and light emission with good color purity can be obtained. The shape of the quantum dot is not particularly limited, and may be spherical, rod-shaped, disk-shaped, or other shapes. Note that a quantum rod that is a rod-shaped quantum dot has a function of exhibiting light having directivity, and thus a light-emitting element with better external quantum efficiency can be obtained by using the quantum rod as a light-emitting material.

量子ドットを有する光変換層は、インクジェット法などの既存技術で形成できるが、微細化の難度が高い。したがって、テレビやデジタルサイネージなどの大型ディスプレイに適用することが好ましい。本発明の一態様の画素回路は、ドライバICが出力した電圧を高める機能を有する。そのため、出力電圧の低いドライバICを用いることができ、大型ディスプレイでも低消費電力化が可能である。 The light conversion layer having quantum dots can be formed by an existing technique such as an ink jet method, but has a high degree of difficulty in miniaturization. Therefore, it is preferably applied to a large display such as a television or a digital signage. The pixel circuit of one embodiment of the present invention has a function of increasing the voltage output from the driver IC. Therefore, a driver IC with a low output voltage can be used, and power consumption can be reduced even with a large display.

また、図13に示す表示装置は、絶縁層4111と絶縁層4104を有する。絶縁層4111と絶縁層4104として、不純物元素を透過しにくい絶縁層を用いる。絶縁層4111と絶縁層4104でトランジスタの半導体層を挟むことで、外部からの不純物の浸入を防ぐことができる。 In addition, the display device illustrated in FIG. 13 includes an insulating layer 4111 and an insulating layer 4104. As the insulating layer 4111 and the insulating layer 4104, insulating layers that hardly transmit an impurity element are used. By sandwiching the semiconductor layer of the transistor between the insulating layer 4111 and the insulating layer 4104, entry of impurities from the outside can be prevented.

また、トランジスタは静電気などにより破壊されやすいため、駆動回路保護用の保護回路を設けることが好ましい。保護回路は、非線形素子を用いて構成することが好ましい。 In addition, since the transistor is easily broken by static electricity or the like, it is preferable to provide a protective circuit for protecting the driving circuit. The protection circuit is preferably configured using a non-linear element.

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

(実施の形態3)
本実施の形態では、上記実施の形態に示した各トランジスタに置き換えて用いることのできるトランジスタの一例について、図面を用いて説明する。
(Embodiment 3)
In this embodiment, examples of transistors that can be used instead of the transistors described in the above embodiments will be described with reference to drawings.

本発明の一態様の表示装置は、ボトムゲート型のトランジスタや、トップゲート型トランジスタなどの様々な形態のトランジスタを用いて作製することができる。よって、既存の製造ラインに合わせて、使用する半導体層の材料やトランジスタ構造を容易に置き換えることができる。 The display device of one embodiment of the present invention can be manufactured using various types of transistors such as a bottom-gate transistor and a top-gate transistor. Therefore, the semiconductor layer material and the transistor structure to be used can be easily replaced in accordance with an existing production line.

〔ボトムゲート型トランジスタ〕
図15(A1)は、ボトムゲート型のトランジスタの一種であるチャネル保護型のトランジスタ810の断面図である。図15(A1)において、トランジスタ810は基板771上に形成されている。また、トランジスタ810は、基板771上に絶縁層772を介して電極746を有する。また、電極746上に絶縁層726を介して半導体層742を有する。電極746はゲート電極として機能できる。絶縁層726はゲート絶縁層として機能できる。
[Bottom gate type transistor]
FIG. 15A1 is a cross-sectional view of a channel protection transistor 810 which is a kind of bottom-gate transistor. In FIG. 15A1, the transistor 810 is formed over a substrate 771. In addition, the transistor 810 includes an electrode 746 over the substrate 771 with an insulating layer 772 interposed therebetween. In addition, a semiconductor layer 742 is provided over the electrode 746 with an insulating layer 726 interposed therebetween. The electrode 746 can function as a gate electrode. The insulating layer 726 can function as a gate insulating layer.

また、半導体層742のチャネル形成領域上に絶縁層741を有する。また、半導体層742の一部と接して、絶縁層726上に電極744aおよび電極744bを有する。電極744aは、ソース電極またはドレイン電極の一方として機能できる。電極744bは、ソース電極またはドレイン電極の他方として機能できる。電極744aの一部、および電極744bの一部は、絶縁層741上に形成される。 In addition, the insulating layer 741 is provided over the channel formation region of the semiconductor layer 742. Further, an electrode 744 a and an electrode 744 b are provided over the insulating layer 726 in contact with part of the semiconductor layer 742. The electrode 744a can function as one of a source electrode and a drain electrode. The electrode 744b can function as the other of the source electrode and the drain electrode. Part of the electrode 744 a and part of the electrode 744 b are formed over the insulating layer 741.

絶縁層741は、チャネル保護層として機能できる。チャネル形成領域上に絶縁層741を設けることで、電極744aおよび電極744bの形成時に生じる半導体層742の露出を防ぐことができる。よって、電極744aおよび電極744bの形成時に、半導体層742のチャネル形成領域がエッチングされることを防ぐことができる。本発明の一態様によれば、電気特性の良好なトランジスタを実現することができる。 The insulating layer 741 can function as a channel protective layer. By providing the insulating layer 741 over the channel formation region, it is possible to prevent the semiconductor layer 742 from being exposed when the electrodes 744a and 744b are formed. Accordingly, the channel formation region of the semiconductor layer 742 can be prevented from being etched when the electrodes 744a and 744b are formed. According to one embodiment of the present invention, a transistor with favorable electrical characteristics can be realized.

また、トランジスタ810は、電極744a、電極744bおよび絶縁層741上に絶縁層728を有し、絶縁層728の上に絶縁層729を有する。 The transistor 810 includes the insulating layer 728 over the electrode 744a, the electrode 744b, and the insulating layer 741, and the insulating layer 729 over the insulating layer 728.

半導体層742に酸化物半導体を用いる場合、電極724aおよび電極724bの、少なくとも半導体層742と接する部分に、半導体層742の一部から酸素を奪い、酸素欠損を生じさせることが可能な材料を用いることが好ましい。半導体層742中の酸素欠損が生じた領域はキャリア濃度が増加し、当該領域はn型化し、n型領域(n層)となる。したがって、当該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とができる。半導体層742に酸化物半導体を用いる場合、半導体層742から酸素を奪い、酸素欠損を生じさせることが可能な材料の一例として、タングステン、チタン等を挙げることができる。 In the case where an oxide semiconductor is used for the semiconductor layer 742, a material that can take oxygen from part of the semiconductor layer 742 and generate oxygen vacancies at least in a portion of the electrodes 724a and 724b in contact with the semiconductor layer 742 is used. It is preferable. In the region where oxygen vacancies occur in the semiconductor layer 742, the carrier concentration increases, and the region becomes n-type and becomes an n-type region (n + layer). Accordingly, the region can function as a source region or a drain region. In the case where an oxide semiconductor is used for the semiconductor layer 742, tungsten, titanium, or the like can be given as an example of a material that can take oxygen from the semiconductor layer 742 and generate oxygen vacancies.

半導体層742にソース領域およびドレイン領域が形成されることにより、電極724aおよび電極724bと半導体層742の接触抵抗を低減することができる。よって、電界効果移動度や、しきい値電圧などの、トランジスタの電気特性を良好なものとすることができる。 When the source region and the drain region are formed in the semiconductor layer 742, the contact resistance between the electrode 724a and the electrode 724b and the semiconductor layer 742 can be reduced. Thus, favorable electric characteristics of the transistor, such as field effect mobility and threshold voltage, can be obtained.

半導体層742にシリコンなどの半導体を用いる場合は、半導体層742と電極724aの間、および半導体層742と電極724bの間に、n型半導体またはp型半導体として機能する層を設けることが好ましい。n型半導体またはp型半導体として機能する層は、トランジスタのソース領域またはドレイン領域として機能することができる。 In the case where a semiconductor such as silicon is used for the semiconductor layer 742, a layer functioning as an n-type semiconductor or a p-type semiconductor is preferably provided between the semiconductor layer 742 and the electrode 724a and between the semiconductor layer 742 and the electrode 724b. A layer functioning as an n-type semiconductor or a p-type semiconductor can function as a source region or a drain region of a transistor.

絶縁層729は、外部からのトランジスタへの不純物の拡散を防ぐ、または低減する機能を有する材料を用いて形成することが好ましい。なお、必要に応じて絶縁層729を省略することもできる。 The insulating layer 729 is preferably formed using a material having a function of preventing or reducing the diffusion of impurities from the outside to the transistor. Note that the insulating layer 729 can be omitted as necessary.

図15(A2)に示すトランジスタ811は、絶縁層729上にバックゲート電極として機能できる電極723を有する点が、トランジスタ810と異なる。電極723は、電極746と同様の材料および方法で形成することができる。 A transistor 811 illustrated in FIG. 15A2 is different from the transistor 810 in that the transistor 811 includes an electrode 723 that can function as a back gate electrode over the insulating layer 729. The electrode 723 can be formed using a material and a method similar to those of the electrode 746.

一般に、バックゲート電極は導電層で形成され、ゲート電極とバックゲート電極で半導体層のチャネル形成領域を挟むように配置される。よって、バックゲート電極は、ゲート電極と同様に機能させることができる。バックゲート電極の電位は、ゲート電極と同電位としてもよいし、接地電位(GND電位)や、任意の電位としてもよい。また、バックゲート電極の電位をゲート電極と連動させず独立して変化させることで、トランジスタのしきい値電圧を変化させることができる。 In general, the back gate electrode is formed using a conductive layer, and the channel formation region of the semiconductor layer is sandwiched between the gate electrode and the back gate electrode. Therefore, the back gate electrode can function in the same manner as the gate electrode. The potential of the back gate electrode may be the same as that of the gate electrode, or may be a ground potential (GND potential) or an arbitrary potential. In addition, the threshold voltage of the transistor can be changed by changing the potential of the back gate electrode independently of the gate electrode.

電極746および電極723は、どちらもゲート電極として機能することができる。よって、絶縁層726、絶縁層729、絶縁層728、および絶縁層729は、それぞれがゲート絶縁層として機能することができる。なお、電極723は、絶縁層728と絶縁層729の間に設けてもよい。 Both the electrode 746 and the electrode 723 can function as gate electrodes. Thus, each of the insulating layer 726, the insulating layer 729, the insulating layer 728, and the insulating layer 729 can function as a gate insulating layer. Note that the electrode 723 may be provided between the insulating layer 728 and the insulating layer 729.

なお、電極746または電極723の一方を、「ゲート電極」という場合、他方を「バックゲート電極」という。例えば、トランジスタ811において、電極723を「ゲート電極」と言う場合、電極746を「バックゲート電極」と言う。また、電極723を「ゲート電極」として用いる場合は、トランジスタ811をトップゲート型のトランジスタの一種と考えることができる。また、電極746および電極723のどちらか一方を、「第1のゲート電極」といい、他方を「第2のゲート電極」という場合がある。 Note that when one of the electrode 746 and the electrode 723 is referred to as a “gate electrode”, the other is referred to as a “back gate electrode”. For example, in the transistor 811, when the electrode 723 is referred to as a “gate electrode”, the electrode 746 is referred to as a “back gate electrode”. In the case where the electrode 723 is used as a “gate electrode”, the transistor 811 can be regarded as a kind of top-gate transistor. One of the electrode 746 and the electrode 723 may be referred to as a “first gate electrode”, and the other may be referred to as a “second gate electrode”.

半導体層742を挟んで電極746および電極723を設けることで、更には、電極746および電極723を同電位とすることで、半導体層742においてキャリアの流れる領域が膜厚方向においてより大きくなるため、キャリアの移動量が増加する。この結果、トランジスタ811のオン電流が大きくなると共に、電界効果移動度が高くなる。 By providing the electrode 746 and the electrode 723 with the semiconductor layer 742 interposed therebetween, and further by setting the electrode 746 and the electrode 723 to have the same potential, a region where carriers flow in the semiconductor layer 742 becomes larger in the film thickness direction. The amount of carrier movement increases. As a result, the on-state current of the transistor 811 is increased and the field-effect mobility is increased.

したがって、トランジスタ811は、占有面積に対して大きいオン電流を有するトランジスタである。すなわち、求められるオン電流に対して、トランジスタ811の占有面積を小さくすることができる。本発明の一態様によれば、トランジスタの占有面積を小さくすることができる。よって、本発明の一態様によれば、集積度の高い半導体装置を実現することができる。 Therefore, the transistor 811 is a transistor having a large on-state current with respect to the occupied area. In other words, the area occupied by the transistor 811 can be reduced with respect to the required on-state current. According to one embodiment of the present invention, the area occupied by a transistor can be reduced. Thus, according to one embodiment of the present invention, a highly integrated semiconductor device can be realized.

また、ゲート電極とバックゲート電極は導電層で形成されるため、トランジスタの外部で生じる電界が、チャネルが形成される半導体層に作用しないようにする機能(特に静電気などに対する電界遮蔽機能)を有する。なお、バックゲート電極を半導体層よりも大きく形成し、バックゲート電極で半導体層を覆うことで、電界遮蔽機能を高めることができる。 In addition, since the gate electrode and the back gate electrode are formed using conductive layers, they have a function of preventing an electric field generated outside the transistor from acting on a semiconductor layer in which a channel is formed (particularly, an electric field shielding function against static electricity). . Note that the electric field shielding function can be improved by forming the back gate electrode larger than the semiconductor layer and covering the semiconductor layer with the back gate electrode.

また、バックゲート電極を、遮光性を有する導電膜で形成することで、バックゲート電極側から半導体層に光が入射することを防ぐことができる。よって、半導体層の光劣化を防ぎ、トランジスタのしきい値電圧がシフトするなどの電気特性の劣化を防ぐことができる。 In addition, when the back gate electrode is formed using a light-blocking conductive film, light can be prevented from entering the semiconductor layer from the back gate electrode side. Therefore, light deterioration of the semiconductor layer can be prevented, and deterioration of electrical characteristics such as shift of the threshold voltage of the transistor can be prevented.

本発明の一態様によれば、信頼性の良好なトランジスタを実現することができる。また、信頼性の良好な半導体装置を実現することができる。 According to one embodiment of the present invention, a highly reliable transistor can be realized. In addition, a highly reliable semiconductor device can be realized.

図15(B1)に、ボトムゲート型のトランジスタの1つであるチャネル保護型のトランジスタ820の断面図を示す。トランジスタ820は、トランジスタ810とほぼ同様の構造を有しているが、絶縁層741が半導体層742の端部を覆っている点が異なる。また、半導体層742と重なる絶縁層729の一部を選択的に除去して形成した開口部において、半導体層742と電極744aが電気的に接続している。また、半導体層742と重なる絶縁層729の一部を選択的に除去して形成した他の開口部において、半導体層742と電極744bが電気的に接続している。絶縁層729の、チャネル形成領域と重なる領域は、チャネル保護層として機能できる。 FIG. 15B1 is a cross-sectional view of a channel protection transistor 820 which is one of bottom-gate transistors. The transistor 820 has substantially the same structure as the transistor 810, except that an insulating layer 741 covers an end portion of the semiconductor layer 742. In addition, the semiconductor layer 742 and the electrode 744a are electrically connected to each other in an opening formed by selectively removing part of the insulating layer 729 which overlaps with the semiconductor layer 742. In addition, the semiconductor layer 742 and the electrode 744b are electrically connected to each other in an opening formed by selectively removing part of the insulating layer 729 which overlaps with the semiconductor layer 742. A region of the insulating layer 729 overlapping with a channel formation region can function as a channel protective layer.

図15(B2)に示すトランジスタ821は、絶縁層729上にバックゲート電極として機能できる電極723を有する点が、トランジスタ820と異なる。 A transistor 821 illustrated in FIG. 15B2 is different from the transistor 820 in that the transistor 821 includes an electrode 723 that can function as a back gate electrode over the insulating layer 729.

絶縁層729を設けることで、電極744aおよび電極744bの形成時に生じる半導体層742の露出を防ぐことができる。よって、電極744aおよび電極744bの形成時に半導体層742の薄膜化を防ぐことができる。 By providing the insulating layer 729, exposure of the semiconductor layer 742 that occurs when the electrodes 744a and 744b are formed can be prevented. Therefore, the semiconductor layer 742 can be prevented from being thinned when the electrodes 744a and 744b are formed.

また、トランジスタ820およびトランジスタ821は、トランジスタ810およびトランジスタ811よりも、電極744aと電極746の間の距離と、電極744bと電極746の間の距離が長くなる。よって、電極744aと電極746の間に生じる寄生容量を小さくすることができる。また、電極744bと電極746の間に生じる寄生容量を小さくすることができる。本発明の一態様によれば、電気特性の良好なトランジスタを実現できる。 The distance between the electrode 744a and the electrode 746 and the distance between the electrode 744b and the electrode 746 are longer in the transistor 820 and the transistor 821 than in the transistor 810 and the transistor 811. Thus, parasitic capacitance generated between the electrode 744a and the electrode 746 can be reduced. In addition, parasitic capacitance generated between the electrode 744b and the electrode 746 can be reduced. According to one embodiment of the present invention, a transistor with favorable electrical characteristics can be realized.

図15(C1)に示すトランジスタ825は、ボトムゲート型のトランジスタの1つであるチャネルエッチング型のトランジスタである。トランジスタ825は、絶縁層729を用いずに電極744aおよび電極744bを形成する。このため、電極744aおよび電極744bの形成時に露出する半導体層742の一部がエッチングされる場合がある。一方、絶縁層729を設けないため、トランジスタの生産性を高めることができる。 A transistor 825 illustrated in FIG. 15C1 is a channel-etched transistor which is one of bottom-gate transistors. In the transistor 825, the electrode 744a and the electrode 744b are formed without using the insulating layer 729. Therefore, part of the semiconductor layer 742 exposed when the electrodes 744a and 744b are formed may be etched. On the other hand, since the insulating layer 729 is not provided, the productivity of the transistor can be increased.

図15(C2)に示すトランジスタ825は、絶縁層729上にバックゲート電極として機能できる電極723を有する点が、トランジスタ820と異なる。 A transistor 825 illustrated in FIG. 15C2 is different from the transistor 820 in that the transistor 825 includes an electrode 723 that can function as a back gate electrode over the insulating layer 729.

〔トップゲート型トランジスタ〕
図16(A1)に例示するトランジスタ842は、トップゲート型のトランジスタの1つである。トランジスタ842は、絶縁層729を形成した後に電極744aおよび電極744bを形成する点がトランジスタ830やトランジスタ840と異なる。電極744aおよび電極744bは、絶縁層728および絶縁層729に形成した開口部において半導体層742と電気的に接続する。
[Top gate type transistor]
A transistor 842 illustrated in FIG. 16A1 is one of top-gate transistors. The transistor 842 is different from the transistors 830 and 840 in that the electrode 744a and the electrode 744b are formed after the insulating layer 729 is formed. The electrodes 744 a and 744 b are electrically connected to the semiconductor layer 742 in openings formed in the insulating layers 728 and 729.

また、電極746と重ならない絶縁層726の一部を除去し、電極746と残りの絶縁層726をマスクとして用いて不純物755を半導体層742に導入することで、半導体層742中に自己整合(セルフアライメント)的に不純物領域を形成することができる。トランジスタ842は、絶縁層726が電極746の端部を越えて延伸する領域を有する。不純物755を半導体層742に導入する際に、半導体層742の絶縁層726を介して不純物755が導入された領域の不純物濃度は、絶縁層726を介さずに不純物755が導入された領域よりも小さくなる。よって、半導体層742は、電極746と重ならない領域にLDD(Lightly Doped Drain)領域が形成される。 Further, part of the insulating layer 726 that does not overlap with the electrode 746 is removed, and the impurity 755 is introduced into the semiconductor layer 742 using the electrode 746 and the remaining insulating layer 726 as a mask, so that self-alignment ( Impurity regions can be formed in a self-aligning manner. The transistor 842 has a region where the insulating layer 726 extends beyond the end portion of the electrode 746. When the impurity 755 is introduced into the semiconductor layer 742, the impurity concentration of the region where the impurity 755 is introduced through the insulating layer 726 of the semiconductor layer 742 is higher than the region where the impurity 755 is introduced without passing through the insulating layer 726. Get smaller. Therefore, in the semiconductor layer 742, an LDD (Lightly Doped Drain) region is formed in a region that does not overlap with the electrode 746.

図16(A2)に示すトランジスタ843は、電極723を有する点がトランジスタ842と異なる。トランジスタ843は、基板771の上に形成された電極723を有し、絶縁層772を介して半導体層742と重なる。電極723は、バックゲート電極として機能することができる。 A transistor 843 illustrated in FIG. 16A2 is different from the transistor 842 in having an electrode 723. The transistor 843 includes an electrode 723 formed over the substrate 771 and overlaps with the semiconductor layer 742 with the insulating layer 772 interposed therebetween. The electrode 723 can function as a back gate electrode.

また、図16(B1)に示すトランジスタ844および図16(B2)に示すトランジスタ845のように、電極746と重ならない領域の絶縁層726を全て除去してもよい。また、図16(C1)に示すトランジスタ846および図16(C2)に示すトランジスタ847のように、絶縁層726を残してもよい。 Alternatively, the insulating layer 726 in a region which does not overlap with the electrode 746 may be removed as in the transistor 844 illustrated in FIG. 16B1 and the transistor 845 illustrated in FIG. Further, the insulating layer 726 may be left as in the transistor 846 illustrated in FIG. 16C1 and the transistor 847 illustrated in FIG.

トランジスタ842乃至トランジスタ847も、電極746を形成した後に、電極746をマスクとして用いて不純物755を半導体層742に導入することで、半導体層742中に自己整合的に不純物領域を形成することができる。本発明の一態様によれば、電気特性の良好なトランジスタを実現することができる。また、本発明の一態様によれば、集積度の高い半導体装置を実現することができる。 The transistors 842 to 847 can also form impurity regions in the semiconductor layer 742 in a self-aligned manner by introducing the impurity 755 into the semiconductor layer 742 using the electrode 746 as a mask after the electrode 746 is formed. . According to one embodiment of the present invention, a transistor with favorable electrical characteristics can be realized. According to one embodiment of the present invention, a highly integrated semiconductor device can be realized.

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

(実施の形態4)
本発明の一態様に係る表示装置を用いることができる電子機器として、表示機器、パーソナルコンピュータ、記録媒体を備えた画像記憶装置または画像再生装置、携帯電話、携帯型を含むゲーム機、携帯データ端末、電子書籍端末、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ等のカメラ、ゴーグル型ディスプレイ(ヘッドマウントディスプレイ)、ナビゲーションシステム、音響再生装置(カーオーディオ、デジタルオーディオプレイヤー等)、複写機、ファクシミリ、プリンタ、プリンタ複合機、現金自動預け入れ払い機(ATM)、自動販売機などが挙げられる。これら電子機器の具体例を図17に示す。
(Embodiment 4)
Electronic devices that can use the display device according to one embodiment of the present invention include a display device, a personal computer, an image storage device or an image playback device including a recording medium, a mobile phone, a portable game machine, and a portable data terminal , Digital book terminals, video cameras, digital still cameras and other cameras, goggles-type displays (head-mounted displays), navigation systems, sound playback devices (car audio, digital audio players, etc.), copiers, facsimiles, printers, printer multifunction devices Automatic teller machines (ATMs), vending machines, and the like. Specific examples of these electronic devices are shown in FIGS.

図17(A)携帯電話機の一例であり、筐体951、表示部952、操作ボタン953、外部接続ポート954、スピーカ955、マイク956、カメラ957等を有する。当該携帯電話機は、表示部952にタッチセンサを備える。電話を掛ける、或いは文字を入力するなどのあらゆる操作は、指やスタイラスなどで表示部952に触れることで行うことができる。また、筐体901および表示部952は可撓性を有し、図示するように折り曲げて使用することができる。表示部952に本発明の一態様の表示装置を用いることで、表示品位の高い表示を行うことができる。 FIG. 17A illustrates an example of a mobile phone, which includes a housing 951, a display portion 952, operation buttons 953, an external connection port 954, a speaker 955, a microphone 956, a camera 957, and the like. The mobile phone includes a touch sensor in the display portion 952. All operations such as making a call or inputting characters can be performed by touching the display portion 952 with a finger or a stylus. Further, the housing 901 and the display portion 952 are flexible and can be used by being bent as illustrated. By using the display device of one embodiment of the present invention for the display portion 952, display with high display quality can be performed.

図17(B)は携帯データ端末であり、筐体911、表示部912、カメラ919等を有する。表示部912が有するタッチパネル機能により情報の入出力を行うことができる。表示部912に本発明の一態様の表示装置を用いることで、表示品位の高い表示を行うことができる。 FIG. 17B illustrates a portable data terminal, which includes a housing 911, a display portion 912, a camera 919, and the like. Information can be input and output by a touch panel function of the display portion 912. By using the display device of one embodiment of the present invention for the display portion 912, display with high display quality can be performed.

図17(C)はテレビであり、筐体971、表示部973、操作キー974、スピーカ975、通信用接続端子976、光センサ977等を有する。表示部973にはタッチセンサが設けられ、入力操作を行うこともできる。表示部973に本発明の一態様の表示装置を用いることで、表示品位の高い表示を行うことができる。 FIG. 17C illustrates a television which includes a housing 971, a display portion 973, operation keys 974, speakers 975, a communication connection terminal 976, an optical sensor 977, and the like. The display portion 973 is provided with a touch sensor and can perform an input operation. By using the display device of one embodiment of the present invention for the display portion 973, display with high display quality can be performed.

図17(D)は情報処理端末であり、筐体901、表示部902、表示部903、センサ904等を有する。表示部902および表示部903は一つの表示パネルから成り、可撓性を有する。また、筐体901も可撓性を有し、図示するように折り曲げて使用することができるほか、タブレット端末のように平板状にして使用することもできる。センサ904は筐体901の形状を感知することができ、例えば、筐体が曲げられたときに表示部902および表示部903の表示を切り替えることができる。表示部902および表示部903に本発明の一態様の表示装置を用いることで、表示品位の高い表示を行うことができる。 FIG. 17D illustrates an information processing terminal which includes a housing 901, a display portion 902, a display portion 903, a sensor 904, and the like. The display portion 902 and the display portion 903 are formed of a single display panel and have flexibility. The housing 901 is also flexible and can be used by being bent as illustrated, or can be used in a flat plate shape like a tablet terminal. The sensor 904 can sense the shape of the housing 901. For example, the display of the display portion 902 and the display portion 903 can be switched when the housing is bent. By using the display device of one embodiment of the present invention for the display portion 902 and the display portion 903, display with high display quality can be performed.

図17(E)はデジタルカメラであり、筐体961、シャッターボタン962、マイク963、スピーカ967、表示部965、操作キー966、ズームレバー968、レンズ969等を有する。表示部965に本発明の一態様の表示装置を用いることで、表示品位の高い表示を行うことができる。 FIG. 17E illustrates a digital camera, which includes a housing 961, a shutter button 962, a microphone 963, a speaker 967, a display portion 965, operation keys 966, a zoom lever 968, a lens 969, and the like. By using the display device of one embodiment of the present invention for the display portion 965, display with high display quality can be performed.

図17(F)はデジタルサイネージであり、柱921の側面に大型の表示部922が取り付けられた構成を有する。表示部922に本発明の一態様の表示装置を用いることで、表示品位の高い表示を行うことができる。 FIG. 17F illustrates digital signage having a structure in which a large display portion 922 is attached to a side surface of a pillar 921. By using the display device of one embodiment of the present invention for the display portion 922, display with high display quality can be performed.

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

11 画素
11a 画素
11b 画素
11c 画素
11d 画素
12 ロードライバ
13 カラムドライバ
14 回路
15 回路
17 カラムドライバ
101 トランジスタ
102 トランジスタ
103 トランジスタ
104 容量素子
105 容量素子
106 液晶素子
107 トランジスタ
111 トランジスタ
121 配線
122 配線
124 配線
125 配線
126 配線
130 配線
132 共通配線
133 共通配線
141 スイッチ
142 スイッチ
143 スイッチ
144 スイッチ
215 表示部
221a 走査線駆動回路
231a 信号線駆動回路
232a 信号線駆動回路
241a 共通線駆動回路
723 電極
724a 電極
724b 電極
726 絶縁層
728 絶縁層
729 絶縁層
741 絶縁層
742 半導体層
744a 電極
744b 電極
746 電極
755 不純物
771 基板
772 絶縁層
810 トランジスタ
811 トランジスタ
820 トランジスタ
821 トランジスタ
825 トランジスタ
830 トランジスタ
840 トランジスタ
842 トランジスタ
843 トランジスタ
844 トランジスタ
845 トランジスタ
846 トランジスタ
847 トランジスタ
901 筐体
902 表示部
903 表示部
904 センサ
911 筐体
912 表示部
919 カメラ
921 柱
922 表示部
951 筐体
952 表示部
953 操作ボタン
954 外部接続ポート
955 スピーカ
956 マイク
957 カメラ
961 筐体
962 シャッターボタン
963 マイク
965 表示部
966 操作キー
967 スピーカ
968 ズームレバー
969 レンズ
971 筐体
973 表示部
974 操作キー
975 スピーカ
976 通信用接続端子
977 光センサ
4001 基板
4005 シール材
4006 基板
4008 液晶層
4010 トランジスタ
4011 トランジスタ
4013 液晶素子
4014 配線
4015 電極
4017 電極
4018 FPC
4019 異方性導電層
4020 容量素子
4021 電極
4030 電極層
4031 電極層
4032 絶縁層
4033 絶縁層
4035 スペーサ
4041 プリント基板
4042 集積回路
4102 絶縁層
4103 絶縁層
4104 絶縁層
4110 絶縁層
4111 絶縁層
4112 絶縁層
4131 着色層
4132 遮光層
4133 絶縁層
4200 入力装置
4210 タッチパネル
4227 電極
4228 電極
4237 配線
4238 配線
4239 配線
4263 基板
4272b FPC
4273b IC
4300 光源
4301 色変換層
4302 色変換層
4350B 画素
4350G 画素
4350R 画素
11 pixel 11a pixel 11b pixel 11c pixel 11d pixel 12 row driver 13 column driver 14 circuit 15 circuit 17 column driver 101 transistor 102 transistor 103 transistor 104 capacitor element 105 capacitor element 106 liquid crystal element 107 transistor 111 transistor 121 wiring 122 wiring 124 wiring 125 wiring 126 wiring 130 wiring 132 common wiring 133 common wiring 141 switch 142 switch 143 switch 144 switch 215 display unit 221a scanning line driving circuit 231a signal line driving circuit 232a signal line driving circuit 241a common line driving circuit 723 electrode 724a electrode 724b electrode 726 insulating layer 728 Insulating layer 729 Insulating layer 741 Insulating layer 742 Semiconductor layer 744a Electrode 744b Electrode 746 Electrode 755 Impurity 71 substrate 772 insulating layer 810 transistor 811 transistor 820 transistor 821 transistor 825 transistor 830 transistor 840 transistor 842 transistor 843 transistor 844 transistor 845 transistor 846 transistor 847 transistor 901 housing 902 display portion 903 display portion 904 sensor 911 housing 912 display portion 919 camera 921 Column 922 Display portion 951 Case 952 Display portion 953 Operation button 954 External connection port 955 Speaker 956 Microphone 957 Camera 961 Case 962 Shutter button 963 Microphone 965 Display portion 966 Operation key 967 Speaker 968 Zoom lever 969 Lens 971 Case 973 Display 974 Operation key 975 Speaker 976 Communication connection terminal 9 7 photosensor 4001 substrate 4005 sealant 4006 substrate 4008 liquid crystal layer 4010 4011 transistors 4013 liquid crystal element 4014 wiring 4015 electrodes 4017 electrodes 4018 FPC
4019 Anisotropic conductive layer 4020 Capacitor element 4021 Electrode 4030 Electrode layer 4031 Electrode layer 4032 Insulating layer 4033 Insulating layer 4035 Spacer 4041 Printed circuit board 4042 Integrated circuit 4102 Insulating layer 4103 Insulating layer 4104 Insulating layer 4110 Insulating layer 4111 Insulating layer 4112 Insulating layer 4131 Colored layer 4132 Light-shielding layer 4133 Insulating layer 4200 Input device 4210 Touch panel 4227 Electrode 4228 Electrode 4237 Wiring 4238 Wiring 4239 Wiring 4263 Substrate 4272b FPC
4273b IC
4300 Light source 4301 Color conversion layer 4302 Color conversion layer 4350B Pixel 4350G Pixel 4350R Pixel

Claims (6)

第1の画素と、第2の画素と、第3の画素と、光源と、を有する表示装置であって、
前記第1の画素は、第1の画素回路および第1の光変換層を有し、
前記第2の画素は、第2の画素回路および第2の光変換層を有し、
前記第3の画素は、第3の画素回路を有し、
前記光源は、第1乃至第3の画素に青色光を入射する機能を有し、
前記第1の画素は、前記青色光を赤色光に変換して外部に射出する機能を有し、
前記第2の画素は、前記青色光を緑色光に変換して外部に射出する機能を有し、
前記第3の画素は、前記青色光を透過して外部に射出する機能を有し、
前記第1乃至第3の画素回路は表示素子を有し、
前記第1乃至第3の画素回路は、第1の信号を格納する機能および前記第1の信号に第2の信号を付加させて第3の信号を生成する機能を有し、
前記表示素子は、前記第3の信号に基づいた動作を行う機能を有する表示装置。
A display device having a first pixel, a second pixel, a third pixel, and a light source,
The first pixel has a first pixel circuit and a first light conversion layer,
The second pixel has a second pixel circuit and a second light conversion layer,
The third pixel includes a third pixel circuit;
The light source has a function of making blue light incident on the first to third pixels,
The first pixel has a function of converting the blue light into red light and emitting the light outside.
The second pixel has a function of converting the blue light into green light and emitting the light outside.
The third pixel has a function of transmitting the blue light and emitting the light to the outside.
The first to third pixel circuits have display elements,
The first to third pixel circuits have a function of storing a first signal and a function of generating a third signal by adding a second signal to the first signal,
The display device has a function of performing an operation based on the third signal.
請求項1において、
前記青色光は460nm乃至500nmの範囲にピーク波長を有し、前記赤色光は610nm乃至780nmの範囲にピーク波長を有し、前記緑色光は500nm乃至570nmの範囲にピーク波長を有する表示装置。
In claim 1,
The blue light has a peak wavelength in a range of 460 nm to 500 nm, the red light has a peak wavelength in a range of 610 nm to 780 nm, and the green light has a peak wavelength in a range of 500 nm to 570 nm.
請求項1または2において、
前記第1乃至第3の画素回路は、第1のトランジスタと、第2のトランジスタと、第3のトランジスタと、第1の容量素子と、第2の容量素子と、前記表示素子と、を有し、
前記第1のトランジスタのソースまたはドレインの一方は、前記第1の容量素子の一方の電極と電気的に接続され、
前記第1の容量素子の他方の電極は、前記第2のトランジスタのソースまたはドレインの一方と電気的に接続され、
前記第2のトランジスタのソースまたはドレインの一方は、前記第3のトランジスタのゲートと電気的に接続され、
前記第3のトランジスタのソースまたはドレインの一方は、前記第2の容量素子の一方の電極と電気的に接続され、
前記第2の容量素子の一方の電極は、前記表示素子の一方の電極と電気的に接続されている表示装置。
In claim 1 or 2,
The first to third pixel circuits each include a first transistor, a second transistor, a third transistor, a first capacitor element, a second capacitor element, and the display element. And
One of the source and the drain of the first transistor is electrically connected to one electrode of the first capacitor,
The other electrode of the first capacitor is electrically connected to one of a source and a drain of the second transistor;
One of a source and a drain of the second transistor is electrically connected to a gate of the third transistor;
One of a source and a drain of the third transistor is electrically connected to one electrode of the second capacitor;
The display device in which one electrode of the second capacitor is electrically connected to one electrode of the display element.
請求項3において、
少なくとも第2のトランジスタおよび前記第3のトランジスタは、チャネル形成領域に金属酸化物を有し、前記金属酸化物は、Inと、Znと、M(MはAl、Ti、Ga、Sn、Y、Zr、La、Ce、NdまたはHf)と、を有する表示装置。
In claim 3,
At least the second transistor and the third transistor include a metal oxide in a channel formation region, and the metal oxide includes In, Zn, and M (M is Al, Ti, Ga, Sn, Y, Zr, La, Ce, Nd or Hf).
請求項1乃至4のいずれか一項において、
前記表示素子は、液晶素子である表示装置。
In any one of Claims 1 thru | or 4,
The display device, wherein the display element is a liquid crystal element.
請求項1乃至5のいずれか一項に記載の表示装置と、カメラと、を有する電子機器。 An electronic apparatus comprising the display device according to any one of claims 1 to 5 and a camera.
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