JP2021193452A - 表示装置、表示モジュール、電子機器 - Google Patents
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Abstract
Description
は、タッチセンサ機能を有する表示装置、表示モジュール、及び電子機器に関する。
しては、半導体装置、表示装置、発光装置、蓄電装置、記憶装置、電子機器、照明装置、
入力装置(例えば、タッチセンサなど)、入出力装置(例えば、タッチパネルなど)、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。
光素子を有する発光装置、液晶素子を有する液晶表示装置等が開発されている。
用された可撓性を有する発光装置が開示されている。
得られる環境下では反射型液晶表示装置として利用することができ、十分な外光が得られ
ない環境下では透過型液晶表示装置として利用することができる、半透過型の液晶表示装
置が開示されている。
場合でも、外光が強い(照度が高い)環境下では表示が暗く感じられることがあり、外光
が弱い(照度が低い)環境下では表示が眩しく感じられることがある。そのため、使用環
境によって、表示装置の視認性が低くなることがある。
一態様は、周囲の明るさによらず、視認性の高い表示装置を提供することを課題の一とす
る。本発明の一態様は、全天候型の表示装置を提供することを課題の一とする。本発明の
一態様は、利便性の高い表示装置を提供することを課題の一とする。本発明の一態様は、
表示装置の薄型化または軽量化を課題の一とする。本発明の一態様は、新規な表示装置、
入出力装置、表示モジュール、または電子機器などを提供することを課題の一とする。
、必ずしも、これらの課題の全てを解決する必要はないものとする。明細書、図面、請求
項の記載から、これら以外の課題を抽出することが可能である。
ランジスタを有する。第1のトランジスタのソースまたはドレインの一方は、受光素子の
第1の電極、及び、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
れる。該表示装置は、第2のトランジスタが導通することで、受光素子が検出した光量に
応じて、表示素子の階調を変化させる機能を有する。受光素子が検出した光量が多いほど
、表示素子の階調が高くなることが好ましい。
子と、第1のトランジスタと、第2のトランジスタと、を有する。画素回路は、発光素子
と、第3のトランジスタと、を有する。第1のトランジスタのソースまたはドレインの一
方は、受光素子の第1の電極、及び、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る。第2のトランジスタのソースまたはドレインの他方は、第3のト
ランジスタが有する2つのゲートのうちの一方と電気的に接続される。第3のトランジス
タのソースまたはドレインの一方は、発光素子の第1の電極と電気的に接続される。画素
回路は、可視光を反射する液晶素子を有していてもよい。その場合、表示装置は、発光素
子が発する光及び液晶素子が反射する光のうち一方または両方により、画像を表示する機
能を有する。さらに、表示装置は、信号生成回路を有していてもよく、画素回路は、第4
のトランジスタを有していてもよい。第4のトランジスタのソースまたはドレインの一方
は、第3のトランジスタが有する2つのゲートのうちの他方と電気的に接続される。光検
出回路は、受光素子が検出した光量に応じた第1の信号を出力する機能を有する。信号生
成回路は、第1の信号に応じた第2の信号を生成し、第4のトランジスタのゲートに供給
する機能を有する。
子と、第1のトランジスタと、第2のトランジスタと、を有する。画素回路は、液晶素子
と、第3のトランジスタと、を有する。第1のトランジスタのソースまたはドレインの一
方は、受光素子の第1の電極、及び、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る。第2のトランジスタのソースまたはドレインの他方は、第3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る。第3のトランジスタの
ソースまたはドレインの一方は、液晶素子の第1の電極と電気的に接続される。
。第5のトランジスタのソース及びドレインのうち、一方が第1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、他方が受光素子の第1の電極と電気的に接続
されることで、第1のトランジスタのソースまたはドレインの一方は、受光素子の第1の
電極と電気的に接続される。
体を有することが好ましい。
は、センサ駆動回路と電気的に接続されることが好ましい。光検出回路は、受光素子が検
出した光量に応じた信号をセンサ駆動回路に出力する機能を有することが好ましい。
PC)等の回路基板と、を有する表示モジュールである。
ーカ、マイク、または操作ボタンの少なくともいずれか一と、を有する、電子機器である
。
様により、周囲の明るさによらず、視認性の高い表示装置を提供することができる。本発
明の一態様により、全天候型の表示装置を提供することができる。本発明の一態様により
、利便性の高い表示装置を提供することができる。本発明の一態様により、表示装置の薄
型化または軽量化が可能となる。本発明の一態様により、新規な表示装置、入出力装置、
表示モジュール、または電子機器などを提供することができる。
、必ずしも、これらの効果の全てを有する必要はない。明細書、図面、請求項の記載から
、これら以外の効果を抽出することが可能である。
れず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し
得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は以下に示す実施の形態の
記載内容に限定して解釈されるものではない。
同一の符号を異なる図面間で共通して用い、その繰り返しの説明は省略する。また、同様
の機能を指す場合には、ハッチパターンを同じくし、特に符号を付さない場合がある。
の位置、大きさ、範囲などを表していない場合がある。このため、開示する発明は、必ず
しも、図面に開示された位置、大きさ、範囲などに限定されない。
じて、互いに入れ替えることが可能である。例えば、「導電層」という用語を、「導電膜
」という用語に変更することが可能である。または、例えば、「絶縁膜」という用語を、
「絶縁層」という用語に変更することが可能である。
本実施の形態では、本発明の一態様の表示装置について図1〜図7を用いて説明する。
せる機能を有する。
ときなどともいえる)は、受光素子に照射される光量が少なく、表示装置の周囲が明るい
とき(表示装置の使用環境の照度が高いとき、外光が強いときなどともいえる)は、受光
素子に照射される光量が多い。本発明の一態様では、受光素子に照射される光の量を検出
し、光の検出量に応じて表示素子の階調を変化させ、使用環境に適した明るさで表示を行
う。表示装置の周囲が暗いときは表示素子の階調を低くし、消費電力を低下させることが
できる。表示装置の周囲が明るいときは表示素子の階調を高くし、視認性を高めることが
できる。
図1(A)に、本実施の形態の表示装置10のブロック図を示す。表示装置10は、表示
領域12、回路13、回路14、及び回路15を有する。
、1つの光検出回路150と1つの画素回路110を有する。図1(C)に示す画素ユニ
ット11は、1つの光検出回路150と2つの画素回路110を有する。光検出回路15
0の数と画素回路110の数はそれぞれ独立に決定できる。例えば、1つの光検出回路1
50に対して、3つ以上の画素回路110を有していてもよい。
ロ・エレクトロ・メカニカル・システム)を用いた表示素子等を適用することができる。
発光素子としては、自発光が可能な素子を用いることができ、電流または電圧によって輝
度が制御される素子をその範疇に含んでいる。例えば、発光ダイオード(LED)、有機
EL素子、無機EL素子等を用いることができる。
光素子190が検出した光量に応じた信号または電位を画素回路110に供給する機能を
有する。当該信号または電位が画素回路110に供給されることで、表示素子175の階
調(輝度)が変化する。すなわち、光検出回路150は、表示素子175からの光の強度
を変化させることができる。
いえる)であれば表示素子175が発する光に相当し、表示素子175が光の偏光、反射
、透過、屈折、回折、散乱、吸収など、発光以外の光学的な現象を利用した素子(光学素
子ともいえる)であれば、表示素子175を介して外部に発せられる光に相当する。
説明する。実線は本実施の形態の表示装置10で表示を行う場合に対応し、点線は照度に
依らず常に一定の階調の表示を行う場合に対応する。
の高さに応じて表示素子175の階調を高めるように動作する。すなわち、表示装置10
は、照度が高い場合には、表示素子175の階調を高めて輝度の高い表示を行い、照度が
低い場合には、表示素子175の階調を低くして輝度の低い表示を行うことができる。こ
れにより、表示装置10の使用環境に依らず、使用者は常に最適な輝度で表示された画像
等を見ることができる。また、表示装置10は、プロセッサなどによる画像処理を要する
ことなく、このような階調を変換する処理を表示装置10自体で行うことができる。
で、表示領域12内の一つ一つの画素ユニット11で、検出された光量に応じて階調を補
正することができる。その結果、表示領域12全体に亘って階調を補正するのではなく、
表示領域12内の複数の箇所で、それぞれ独立に階調を補正することができる。例えば表
示領域12内で局所的に光が当たっている箇所のみ、他の箇所に比べて輝度の高い表示を
行うこともできる。
ある。例えば、回路13及び回路14のうち一方を信号線駆動回路として用い、他方を走
査線駆動回路として用いることができる。
てもよい。または、走査線駆動回路及び信号線駆動回路の双方を有していなくてもよい。
有していてもよい。回路15はセンサ駆動回路であることが好ましい。
示装置として機能することができる。具体的には、受光素子190を、光学式タッチパネ
ルの検知素子として用いることができる。タッチ動作を検出する機能を有する表示装置は
、入出力装置の一種ともいえる。
、信号線駆動回路、走査線駆動回路、及びセンサ駆動回路のうち、いずれか一以上を有す
る。
図2(A)に、画素ユニットが有する光検出回路150及び画素回路110の回路図を示
す。画素ユニットは光検出回路150と画素回路110が電気的に接続された構成を有す
る。本構成例では、表示素子175として発光素子170を適用した場合を示す。図2(
A)の構成は、表示素子175が発光素子170である場合だけでなく、素子に流れる電
流、または素子にかかる電圧によりその階調が変化する様々な素子を用いる場合にも適用
することができる。
子C1を有する。トランジスタM1は、ゲートを1つ有する。トランジスタM2は、第1
のゲート及び第2のゲートを有する。
的に接続されている。発光素子170の第2の電極は、配線CATHODと電気的に接続
されている。発光素子170の第1の電極はアノードとして機能し、第2の電極はカソー
ドとして機能する。
1のソース及びドレインのうち、一方は配線SL_Eと電気的に接続され、他方は容量素
子C1の一方の電極、及びトランジスタM2の第1のゲートと接続されている。
及びトランジスタM2の第1のゲートが接続されるノードをノードFD3とする。
ている。
る。例えば配線GL_Eには走査信号が供給され、配線SL_Eにはビデオ信号が供給さ
れる。配線ANODE、配線CATHOD、及び配線CSCOM1にはそれぞれ所定の電
位が供給される。配線ANODEに供給される電位は、配線CATHODに供給される電
位よりも高電位とする。
電位を与えてもよい。または、発光素子170は、トランジスタM2よりも配線ANOD
E側に直列に接続される構成としてもよい。
導通状態が制御される。トランジスタM1が導通しているとき、配線SL_Eから入力さ
れるビデオデータに応じたアナログ値がノードFD3に格納される。容量素子C1は、ノ
ードFD3の電荷を保持する機能を有する。ノードFD3の電位に応じてトランジスタM
2のソース−ドレイン間に流れる電流は変化する。トランジスタM2を介して発光素子1
70に電流が流れることで、発光素子170が発光する。発光素子170の発光強度は、
発光素子170に流れる電流量に依存する。
スタM5、トランジスタM6、トランジスタM7、及び容量素子C2を有する。なお、本
明細書等において、トランジスタM7を、光検出回路150の構成要素として説明するが
、これに限られない。トランジスタM7は、光検出回路150の外に設けられていてもよ
く、例えば、画素回路110がトランジスタM7を有していてもよい。
的に接続されている。受光素子190の第2の電極は、配線VPDと電気的に接続されて
いる。受光素子190の第1の電極はアノードとして機能し、第2の電極はカソードとし
て機能する。
ースまたはドレインの他方は、トランジスタM4のソースまたはドレインの一方、トラン
ジスタM5のゲート、トランジスタM7のソースまたはドレインの一方、及び容量素子C
2の一方の電極と接続されている。
90の第1の電極は、トランジスタM4のソースまたはドレインの一方と電気的に接続さ
れる。
たはドレインの一方、トランジスタM5のゲート、トランジスタM7のソースまたはドレ
インの一方、及び容量素子C2の一方の電極が接続されるノードをノードFDとする。
ースまたはドレインの他方は配線VPRと電気的に接続されている。
方はトランジスタM6のソースまたはドレインの一方と電気的に接続されている。
ースまたはドレインの他方は配線POUTと電気的に接続されている。
ソースまたはドレインの他方は画素回路110が有するトランジスタM2の第2のゲート
と電気的に接続されている。
ゲートと、が接続されるノードをノードFD2とする。
シリコンにチャネル形成領域を有するトランジスタでは、ゲート電圧の調整により、ドレ
イン電流が10−14A程度となるように制御することが困難である。一方、酸化物半導
体にチャネル形成領域を有するトランジスタでは、ゲート電圧を調整することで、ドレイ
ン電流を10−23A程度まで下げることができる。そのため、ノードFD2の電位の変
化がほとんど生じないように制御することが、シリコンにチャネル形成領域を有するトラ
ンジスタに比べて、容易である。
、チャネル形成領域に酸化物半導体を有することが好ましい。
トランジスタとしてもよいし、スタガ型のトランジスタとしてもよいし、逆スタガ型のト
ランジスタとしてもよい。また、トップゲート型またはボトムゲート型のいずれのトラン
ジスタ構造としてもよい。または、チャネルの上下にゲート電極が設けられていてもよい
。
晶性を有する半導体(微結晶半導体、多結晶半導体、単結晶半導体、または一部に結晶領
域を有する半導体)のいずれを用いてもよい。結晶性を有する半導体を用いると、トラン
ジスタ特性の劣化を抑制できるため好ましい。
ニウム等)、化合物半導体または酸化物半導体を半導体層に用いることができる。代表的
には、シリコンを含む半導体、ガリウムヒ素を含む半導体またはインジウムを含む酸化物
半導体などを適用できる。
ると、トランジスタのオフ状態における電流を低減できるため好ましい。
することができる。
1、トランジスタM3、トランジスタM4、及びトランジスタM7は、それぞれ、オフ電
流が小さいことが好ましい。シリコンよりもバンドギャップが広く、真性キャリア密度が
シリコンよりも低い酸化物半導体に、チャネル形成領域が形成されるトランジスタは、通
常のシリコンやゲルマニウムなどの半導体で形成されたトランジスタに比べて、オフ電流
を著しく小さくすることが可能であるため、トランジスタM1、トランジスタM3、トラ
ンジスタM4、及びトランジスタM7として好適である。
いる場合を示している。各トランジスタが、半導体膜を間に挟んで存在する一対のゲート
を有している場合、一対のゲートに、同じ高さの電位が与えられていてもよいし、一方の
ゲートにのみグラウンドなどの固定電位が与えられていてもよい。他方のゲートに与える
電位の高さを制御することで、各トランジスタの閾値電圧を制御することができる。
2は、ノードFDの電位を保持する機能を有する。容量素子C2は設けなくてもよい。
ここで、電位VVPDは電位VVPRよりも高電位であることが好ましい。
れる。
通状態が制御される。トランジスタM3が導通しているとき、受光素子190を流れる電
流に応じて、ノードFDの電位が変化する。すなわち、受光素子190に照射される光の
量に応じて、ノードFDの電位が変化する。
は、配線PRにより導通状態が制御される。トランジスタM4が導通しているとき、ノー
ドFDは、配線VPRの電位と同等になるようリセットされる。
、ノードFDの電位により導通状態が制御される。ノードFDの電位に応じて、配線PO
UTの電位が決定される。
タM6は配線SEにより導通状態が制御される。トランジスタM6が導通しているとき、
ノードFDの電位に応じて、特定の電位が配線POUTより出力される。配線POUTは
、受光素子190に照射される光の量に応じた電位(信号)をセンサ駆動回路に出力する
ことができる。
ているとき、ノードFDの電位が、ノードFD2に転送される。
回路150がトランジスタM7を有することで、転送動作以外の間、トランジスタM2の
第2のゲートの電位を保持することができる。これにより、光検出回路150の動作の影
響を受けて、トランジスタM2の第2のゲートに不要な電位変化が生じることを抑制でき
る。そのため、発光素子170に望まない階調変化が生じず、表示品位を高めることがで
きる。
配線CSCOM2と電気的に接続される例を示したが、同じ配線と電気的に接続されてい
てもよい。配線CSCOM1と配線CSCOM2は、異なる電位が供給されていてもよく
、同じ電位が供給されていてもよい。
図2(B)及び図3を用いて画素ユニット11の駆動方法の一例について説明する。ここ
では画素ユニット11が有するトランジスタが全てnチャネル型のトランジスタである場
合について説明する。
−ドレイン間に流れる電流(Ids)を模式的に示した図である。図2(B)において、
横軸はVgsをリニアスケールで示し、縦軸はIdsの平方根(√Ids)をリニアスケ
ールで示している。
図3に示す時刻Taから時刻Tbまでの期間は、ノードFD2の初期リセット動作を行う
期間である。
TX2の電位をローレベルからハイレベルに変化させることで、トランジスタM4とトラ
ンジスタM7が導通する。ノードFD及びノードFD2には、配線VPRの電位に近い電
位が与えられるため、ノードFD及びノードFD2に保持されている電荷はリセットされ
、初期状態となる電荷量が保持される。なお、配線TXにはローレベルの電位が与えられ
、トランジスタM3は非導通状態である。
TX2の電位をハイレベルからローレベルに変化させることで、トランジスタM4とトラ
ンジスタM7を非導通状態とする。
から時刻T5までを第1の検出期間P1、時刻T5から時刻T10までを第2の検出期間
P2、時刻T10から時刻T15までを第3の検出期間P3として示す。
境の明るさの変化に応じて、表示素子の階調を変化させることができる。
《リセット動作》
時刻T0において、配線PRの電位をローレベルからハイレベルに変化させることで、ト
ランジスタM4が導通する。ノードFDには配線VPRの電位に近い電位が与えられるた
め、ノードFDに保持されている電荷はリセットされ、初期状態となる電荷量が保持され
る。配線TX及び配線TX2にはローレベルの電位が与えられ、トランジスタM3及びト
ランジスタM7は非導通状態である。
には、配線VPRの電位に近い電位が与えられている。第1の検出期間P1の前に光検出
を行った場合、ノードFD2は、該光検出に応じた電位を保持している。
導通状態とする。図3では時刻T1で配線PRにローレベルの電位を供給する例を示すが
、時刻T1よりも前に該電位を供給してもよい。
時刻T1において、配線TXの電位をローレベルからハイレベルに変化させることで、ト
ランジスタM3が導通する。
このとき、トランジスタM3は導通状態であるため、受光素子190には逆方向バイアス
の電圧が印加された状態となる。受光素子190に逆方向バイアスの電圧が印加された状
態で、受光素子190に光が照射されると、受光素子190のカソードからアノードに向
かって電流が流れる。電流値は光の強さ、すなわち受光素子190の露光量に応じて変化
する。受光素子190の露光量が多いほど該電流値は大きくなり、ノードFDに流入する
電荷量は大きくなる。逆に、受光素子190の露光量が少ないほど該電流値は小さくなり
、ノードFDに流入する電荷量が少なくなる。つまり、受光素子190の露光量が多いほ
ど、ノードFDの電位の変化は大きく(ノードFDの電位は電位VVPDに近い電位とな
る)、受光素子190の露光量が少ないほど、ノードFDの電位の変化は小さい(ノード
FDの電位は電位VVPRに近い電位となる)。
ランジスタM3を非導通状態とする。これにより、ノードFDの電位が保持される。
その後、配線TX2の電位をローレベルからハイレベルに変化させ、トランジスタM7を
導通状態とすることで、ノードFDの電位がノードFD2に転送される。図3では時刻T
3で配線TX2にハイレベルの電位を供給する例を示すが、時刻T2で該電位を供給して
もよい。
下することがある。ここで、容量素子C2の容量を、ノードFD2の寄生容量とトランジ
スタM2のバックゲート容量との合成容量よりも大きくすることで、ノードFDの電位の
変化を小さくすることができる。例えば、容量素子C2の容量値を、当該合成容量値の5
倍以上、または10倍以上とすることが好ましい。
FD2の電位が変化すると、トランジスタM2の閾値電圧が変化する。
少ない順から実線、一点鎖線、破線の順で示している。露光量が少ないほどノードFD2
の電位が低く、実線で示すように閾値電圧はプラス側に位置する。一方、露光量が多いほ
どノードFD2の電位が高く、破線で示すように閾値電圧はマイナス側に位置する。した
がって、トランジスタM2の第1のゲートにある電位が与えられたとき、露光量が少ない
ほどトランジスタM2のソース−ドレイン間に流れる電流は小さく、露光量が多いほど当
該電流は大きくなる。その結果、露光量が少ないほど発光素子170が発する光の輝度は
低く、露光量が多いほど発光素子170が発する光の輝度は高くなる。
高められることで視認性が向上し、一方外光が弱い場所では、その輝度が低減されて目に
やさしい表示を行うことができる。表示装置10は、外光の強さに応じて輝度を調整でき
るため、消費電力を削減することができる。表示装置10は、このような機能を外部の演
算装置や特別なICなどを用いることなく実現することができるため、表示装置10やこ
れを用いた電子機器の部品点数を増やすことなく、このような機能を実現できる。
ことができる。例えば電位VVPRを負の電位とし、電位VVPDをこれよりも高い負の
電位とすることで、トランジスタM2の閾値電圧はプラス方向にシフトするため、トラン
ジスタM2をノーマリーオフとすることができる。または、電位VVPRを負の電位とし
、電位VVPDを正の電位とすることで、トランジスタM2をノーマリーオフとノーマリ
ーオンのいずれにもすることができる。
度を最適化することができる。
スタM7を非導通状態とする。これにより、ノードFD2の電位が保持される。以降、配
線TX2の電位をローレベルで保持している間はノードFD2の電位が保持される。した
がって、発光素子170の階調が、光検出回路150の動作の影響を受けて意図せず変化
することを抑制できる。具体的には、外光の強さの変化の有無を把握するため、光検出回
路150でリフレッシュ動作を行う間、または光検出回路150を用いてタッチ検出動作
を行う間などに、発光素子170の階調が、これらの動作によって変化してしまうことを
抑制することができる。
ジスタM5及びトランジスタM6を介して、配線POUTに出力する。
度に対応した電位となった後に行うことができる。例えば、第1の検出期間P1の場合、
時刻T2から時刻T5の間に行う。
ハイレベルに変化させ、トランジスタM6を導通させる。これにより、配線PCと配線P
OUTが、トランジスタM5及びトランジスタM6を介して導通する。
電流に依存する。即ち、受光素子190に照射される光の強度に依存する。つまり、ここ
での配線POUTの電位を取得することで、受光素子190に照射された光の量を検出信
号の電圧として得ることができる。これにより、タッチ動作を検出することができる。例
えば、マルチプレクサ161により選択されることで、各列の配線POUTの電位が、配
線OUTに出力される(後述する図20参照)。
X2の電位をローレベルとする。これにより、ノードFD及びノードFD2の電位が保持
され、タッチ検出動作が表示に不具合を与えることを抑制できる。
ローレベルからハイレベルに変化させ、トランジスタM6を導通させる。これにより、配
線PCと配線POUTが、トランジスタM5及びトランジスタM6を介して導通する。
出信号の電圧として得ることができる。これにより、タッチ動作を検出することができる
。
以下では、第1の検出期間P1と第2の検出期間P2で、受光素子190に照射される光
の強度が等しい場合を例に挙げて説明する。
時刻T5において、配線PRの電位をローレベルからハイレベルに変化させることで、ト
ランジスタM4が導通する。ノードFDには配線VPRの電位が与えられるため、ノード
FDに保持されている電荷はリセットされ、初期状態となる電荷量が保持される。配線T
X及び配線TX2にはローレベルの電位が与えられ、トランジスタM3及びトランジスタ
M7は非導通状態である。ノードFD2の電位は保持されている。
時刻T6において、配線PRの電位をハイレベルからローレベルに変化させ、トランジス
タM4を非導通状態とする。また、配線TXの電位をローレベルからハイレベルに変化さ
せることで、トランジスタM3が導通する。受光素子190に照射される光の強度に応じ
て、受光素子190に電流が流れ、ノードFDの電位が上昇する。
ランジスタM3を非導通状態とする。これにより、ノードFDの電位が保持される。
時刻T8において、配線TX2の電位をローレベルからハイレベルに変化させ、トランジ
スタM7を導通状態とすることで、ノードFDの電位がノードFD2に転送される。上記
の通り、第1の検出期間P1と第2の検出期間P2で、受光素子190に照射される光の
強度が等しいため、ノードFD2の電位は変化しない。
する。ここで、トランジスタM7を介さず、直接、ノードFDとトランジスタM2の第2
のゲートが接続されると、トランジスタM2の第2のゲートに不要な電位変化が生じてし
まう。一方、本発明の一態様では、光検出回路150がトランジスタM7を有するため、
転送動作以外の間、トランジスタM2の第2のゲートの電位を保持することができる。そ
のため、発光素子170に望まない階調変化が生じず、表示品位を高めることができる。
スタM7を非導通状態とする。これにより、ノードFD2の電位が保持される。
とができる。例えば、時刻T7から時刻T10の間に行うことができる。
以下では、第3の検出期間P3が、第1の検出期間P1と第2の検出期間P2とは、受光
素子190に照射される光の強度が異なる場合を例に挙げて説明する。
時刻T10において、配線PRの電位をローレベルからハイレベルに変化させることで、
トランジスタM4が導通する。ノードFDには配線VPRの電位が与えられるため、ノー
ドFDに保持されている電荷はリセットされ、初期状態となる電荷量が保持される。配線
TX及び配線TX2にはローレベルの電位が与えられ、トランジスタM3及びトランジス
タM7は非導通状態である。ノードFD2の電位は保持されている。
時刻T11において、配線PRの電位をハイレベルからローレベルに変化させ、トランジ
スタM4を非導通状態とする。また、配線TXの電位をローレベルからハイレベルに変化
させることで、トランジスタM3が導通する。受光素子190に照射される光の強度に応
じて、受光素子190に電流が流れ、ノードFDの電位が上昇する。
トランジスタM3を非導通状態とする。これにより、ノードFDの電位が保持される。こ
こでは、第1の検出期間P1及び第2の検出期間P2に比べて、受光素子190に照射さ
れる光の強度が弱い場合を示す。時刻T2及び時刻T7におけるノードFDの電位に比べ
て、時刻T12におけるノードFDの電位は低い。
時刻T13において、配線TX2の電位をローレベルからハイレベルに変化させ、トラン
ジスタM7を導通状態とすることで、ノードFDの電位がノードFD2に転送される。時
刻T2及び時刻T7におけるノードFDの電位(時刻T13までのノードFD2の電位に
対応)に比べて、時刻T12におけるノードFDの電位は低いため、ノードFD2の電位
が低下する。
、ノードFDの電位が上昇することがある。上述の通り、容量素子C2の容量を、ノード
FD2の寄生容量とトランジスタM2のバックゲート容量との合成容量よりも大きくする
ことで、ノードFDの電位の変化を小さくすることができる。
み、ノードFD2の電位が変化し、発光素子の発光強度が変化する。本発明の一態様を適
用することで、外光の強さに応じて、トランジスタM2の第2のゲートの電位を適切に制
御することができる。
ジスタM7を非導通状態とする。これにより、ノードFD2の電位が保持される。
とができる。例えば、時刻T12から時刻T15の間に行うことができる。
上記の駆動方法例1では、受光素子190に照射された光の量に応じて変化したノードF
Dの電位をノードFD2に転送することにより、表示素子の階調を制御する方法を説明し
た。本駆動方法例2では、表示装置の使用者が、表示素子の階調を所望の値とするための
駆動方法について説明する。
に適用することもできる。
レベルとすることで、トランジスタM4及びトランジスタM7を導通させる。このとき、
ノードFDの電位及びノードFD2の電位は、配線VPRの電位に近い電位となる。
可変であると、表示装置の使用者が所望する階調に応じた電位をノードFD2に与えるこ
とができる。
とができる。全ての画素ユニット11の光検出回路150にて、この動作を行うことで、
全ての画素ユニット11のトランジスタM2の閾値電圧を制御することができる。
間に行う。
ランジスタM4が導通する。また、配線TX2の電位をローレベルからハイレベルに変化
させることで、トランジスタM7が導通する。また、配線VPRに電位Vaを与える。こ
れにより、ノードFDとノードFD2に、配線VPRの電位Vaに近い電位が与えられる
。配線TXにはローレベルの電位が与えられ、トランジスタM3は非導通状態である。
の値とすることができる。
ランジスタM4を非導通状態とする。また、配線TX2の電位をハイレベルからローレベ
ルに変化させることで、トランジスタM7を非導通状態とする。これにより、ノードFD
2の電位が保持される。
ッチ動作の検出が可能である。配線TX2は常にローレベルの電位とし、ノードFDの電
位が、ノードFD2に転送されないようにする。
するため、外光の強さによらず、一定の階調で表示を行う。これにより、表示装置の使用
者が所望する階調で表示を行うことができる。本駆動方法例を用いることで、プロセッサ
などによる画像処理を要することなく、このような階調を変換する処理を表示装置自体で
行うことができる。
図2(A)では、1つの光検出回路150に対して、画素回路110を1つ有する例を示
した。図5では、1つの光検出回路150に対して、画素回路110を4つ有する例を示
す。
設けられている。
行目の画素回路110は、配線GL_E(m)と電気的に接続されている。
列目の画素回路110は、配線SL_E(n)と電気的に接続されている。
配線POUT(j)と電気的に接続されている。表示装置において、配線TX、配線TX
2、及び配線PRは、複数本設けられていてもよい。例えば、光検出回路150(i、j
)は、配線TX(i)、配線TX2(i)、及び配線PR(i)と電気的に接続されても
よい。
る。図5では、ノードFD2が、4つの画素回路110のトランジスタM2の第2のゲー
トと接続されている。光検出回路150のノードFD2の電位の変化に応じて、4つの画
素回路110が有する発光素子170の輝度を同時に変化させることができる。
図6に、表示素子175として液晶素子180を適用した場合の回路図を示す。図6の構
成は、表示素子175が液晶素子180である場合だけでなく、素子にかかる電圧により
その階調が変化する様々な素子を用いる場合にも適用することができる。
C4を有する。トランジスタM11は、ゲートを1つ有する。
量素子C3の一方の電極、及び容量素子C4の一方の電極と電気的に接続されている。液
晶素子180の第2の電極は、配線VCOMと電気的に接続されている。
方、容量素子C3の一方の電極、及び容量素子C4の一方の電極が接続されるノードをノ
ードFD4とする。
M11のソースまたはドレインの他方は配線SL_Lと電気的に接続されている。
るために、トランジスタM11は、オフ電流が小さいことが好ましい。トランジスタM1
1は、チャネル形成領域に酸化物半導体を有することが好ましい。
に接続されている。
から信号が供給される。例えば配線GL_Lには走査信号が供給され、配線SL_Lには
ビデオ信号が供給される。配線VCOM及び配線CSCOM3にはそれぞれ所定の電位が
供給される。
の他方の電極と電気的に接続されている点以外は、図2(A)と同様の構成である。
導通しているとき、配線SL_Lから入力されるビデオデータに応じたアナログ値がノー
ドFD4に格納される。容量素子C3は、ノードFD4の電荷を保持する機能を有する。
ノードFD4と配線VCOMの間の電圧により液晶の配向が制御され、液晶素子180を
介して射出される光の輝度が変化する。このようにして、液晶素子180の階調を制御す
ることができる。
したがって、トランジスタM11を非導通状態とし、ノードFD4を電気的にフローティ
ングとした状態で、ノードFD2の電位が変化すると、これに伴ってノードFD4の電位
が変化する。これに伴って、液晶素子180にかかる電圧が変化し、液晶素子180の階
調を変化させることができる。
図7に、表示装置10の表示領域12の断面図の一例を示す。図7では、図2(A)の受
光素子190、発光素子170、トランジスタM2、及び容量素子C1等を示している。
190を有する。
縁層402と、絶縁層402を間に挟んで導電層401と重なる半導体層403と、半導
体層403に電気的に接続されたソース又はドレインとして機能する導電層404及び導
電層405と、半導体層403、導電層404、及び導電層405上の絶縁層411と、
絶縁層411を間に挟んで半導体層403と重なり、なおかつ第2のゲートとして機能す
る導電層412と、を有する。
、絶縁層402を間に挟んで導電層401と重なり、なおかつ電極として機能する導電層
405と、を有する。
n型の半導体層408と、を有している。導電層409は、受光素子190の陽極として
機能するp型の半導体層406に接続されている。そして、基板400と受光素子190
の間には、受光素子190を透過した光を反射する機能を有する、導電層410が設けら
れている。
を用いてもよい。または非晶質シリコン膜や微結晶シリコン膜などを用いたpin型ダイ
オード素子などを用いてもよい。なお、上記においては、フォトダイオードを有する構成
を例示したが、他の光電変換素子であってもよい。例えば、ダイオード接続のトランジス
タを用いてもよい。また、光電効果を利用した可変抵抗などをシリコン、ゲルマニウム、
セレンなどを用いて形成してもよい。また、アバランシェ増倍を利用したセレンを用いた
フォトダイオードを用いてもよい。当該フォトダイオードでは、入射する光量に対する電
子の増幅が大きい高感度の受光素子とすることができる。
設けられており、導電層409上には絶縁層411が設けられており、絶縁層411上に
は受光素子190の半導体層406が設けられている。そして、絶縁層411には開口部
が設けられており、当該開口部において、導電層409と半導体層406とが接続されて
いる。
おり、絶縁層420上には導電層421、導電層422、及び導電層413が設けられて
いる。導電層421は、絶縁層411及び絶縁層420に設けられた開口部において、導
電層405に接続されている。導電層422は、絶縁層420に設けられた開口部におい
て、受光素子190の半導体層408に接続されている。導電層413は、絶縁層420
に設けられた開口部において、トランジスタM2の導電層412と接続されている。
けられており、絶縁層423上には導電層424が設けられている。導電層424は絶縁
層423に設けられた開口部において、導電層421に接続されている。
導電層424と重なる位置に開口部を有し、受光素子190と重なる位置に開口部を有す
る。また、絶縁層425上において、絶縁層425の開口部とは異なる位置に、絶縁層4
26が設けられている。そして、絶縁層425及び絶縁層426上には、EL層427及
び導電層428が、順に積層するように設けられている。導電層424及び導電層428
が、EL層427を間に挟んで重なり合う部分が、発光素子170として機能する。導電
層424及び導電層428のうち一方はアノード、他方はカソードとして機能する。
基板430の基板400側の面には、光を遮蔽する機能を有する遮光層431が設けられ
ている。そして、遮光層431は、発光素子170に重なる領域と、受光素子190に重
なる領域とに、それぞれ開口部を有している。発光素子170に重なる開口部において、
基板430の基板400側の面には特定の波長範囲の可視光を透過する着色層432が設
けられている。基板430を透過して受光素子190に入射する光の強度を高めるために
、着色層432は、受光素子190と重なる領域とは異なる位置に設けることが好ましい
。
機樹脂などを用いることができる。基板400及び基板430に可撓性を有する材料を用
いると、表示装置の可撓性を高めることができる。
ン型などがある。光を取り出す側の電極には、可視光を透過する導電膜を用いる。また、
光を取り出さない側の電極には、可視光を反射する導電膜を用いることが好ましい。
孔注入性の高い物質、正孔輸送性の高い物質、正孔ブロック材料、電子輸送性の高い物質
、電子注入性の高い物質、またはバイポーラ性の物質(電子輸送性及び正孔輸送性が高い
物質)等を含む層をさらに有していてもよい。
化合物を含んでいてもよい。EL層427を構成する層は、それぞれ、蒸着法(真空蒸着
法を含む)、転写法、印刷法、インクジェット法、塗布法等の方法で形成することができ
る。
を発光層に用いることで、発光材料として機能させることもできる。
極などの導電層に用いることのできる材料としては、アルミニウム、チタン、クロム、ニ
ッケル、銅、イットリウム、ジルコニウム、モリブデン、銀、タンタル、またはタングス
テンなどの金属、またはこれを主成分とする合金などが挙げられる。これらの材料を含む
膜を単層で、または積層構造として用いることができる。
ジウム亜鉛酸化物、酸化亜鉛、ガリウムを添加した酸化亜鉛などの導電性酸化物またはグ
ラフェンを用いることができる。または、金、銀、白金、マグネシウム、ニッケル、タン
グステン、クロム、モリブデン、鉄、コバルト、銅、パラジウム、またはチタンなどの金
属材料や、該金属材料を含む合金材料を用いることができる。または、該金属材料の窒化
物(例えば、窒化チタン)などを用いてもよい。なお、金属材料、合金材料(またはそれ
らの窒化物)を用いる場合には、透光性を有する程度に薄くすればよい。また、上記材料
の積層膜を導電層として用いることができる。例えば、銀とマグネシウムの合金とインジ
ウムスズ酸化物の積層膜などを用いると、導電性を高めることができるため好ましい。こ
れらは、表示装置を構成する各種配線及び電極などの導電層や、表示素子が有する導電層
(画素電極や共通電極として機能する導電層)にも用いることができる。
脂、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン、窒化シリコン、酸化アルミニ
ウムなどの無機絶縁材料が挙げられる。
れた樹脂材料などが挙げられる。
属、金属酸化物、複数の金属酸化物の固溶体を含む複合酸化物等が挙げられる。遮光層は
、樹脂材料を含む膜であってもよいし、金属などの無機材料の薄膜であってもよい。また
、遮光層に、着色層の材料を含む膜の積層膜を用いることもできる。例えば、ある色の光
を透過する着色層に用いる材料を含む膜と、他の色の光を透過する着色層に用いる材料を
含む膜との積層構造を用いることができる。着色層と遮光層の材料を共通化することで、
装置を共通化できるほか工程を簡略化できるため好ましい。
用環境において最適な表示を行うことができる。これにより、消費電力の低い表示装置を
提供することができる。また、周囲の明るさによらず、視認性の高い表示装置を提供する
ことができる。また、光検出の際に、不要な階調変化が表示素子で生じないため、表示品
位を高めることができる。
いて、1つの実施の形態の中に、複数の構成例が示される場合は、構成例を適宜組み合わ
せることが可能である。
本実施の形態では、本発明の一態様の表示装置について図8〜図18を用いて説明する。
発する第2の表示素子を有する。表示装置は、受光素子が検出した光量に応じて、第2の
表示素子の階調を変化させる機能を有する。
のうち、いずれか一方、または両方により、画像を表示する機能を有する。
1のモード、第2の表示素子のみを用いて画像を表示する第2のモード、並びに、第1の
表示素子及び第2の表示素子を用いて画像を表示する第3のモードを有し、これらのモー
ドを自動または手動で切り替えて使用することができる。
が不要であるため、極めて低消費電力なモードである。例えば、表示装置に外光が十分に
入射されるとき(明るい環境下など)は、第1の表示素子が反射した光を用いて表示を行
うことができる。例えば、外光が十分に強く、かつ外光が白色光またはその近傍の光であ
る場合に有効である。第1のモードは、文字情報を表示することに適したモードである。
また、第1のモードは、外光を反射した光を用いるため、目に優しい表示を行うことがで
き、目が疲れにくいという効果を奏する。
度や外光の色度によらず、極めて鮮やかな(コントラストが高く、且つ色再現性の高い)
表示を行うことができる。例えば、夜間や暗い室内など、照度が極めて低い場合などに有
効である。また周囲が暗い場合、明るい表示を行うと使用者が眩しく感じてしまう場合が
ある。これを防ぐために、第2のモードでは輝度を抑えた表示を行うことが好ましい。こ
れにより、眩しさを抑えることに加え、消費電力も低減することができる。第2のモード
は、鮮やかな画像(静止画及び動画)などを表示することに適したモードである。
利用して表示を行う。第1のモードよりも鮮やかな表示をしつつ、第2のモードよりも消
費電力を抑えることができる。例えば、室内照明下や、朝方や夕方の時間帯など、照度が
比較的低い場合、外光の色度が白色ではない場合などに有効である。
置または全天候型の表示装置を実現できる。
し、光の検出量に応じて第2の表示素子の階調を変化させ、使用環境に適した明るさで表
示を行うことができる。表示装置の周囲が暗いほど、第2の表示素子の階調を低くし、消
費電力を低下させることができる。表示装置の周囲が明るい場合は、第2の表示素子の階
調を高くすることで、視認性を高めることができる。これにより、本実施の形態の表示装
置の使用環境に依らず、使用者は常に最適な輝度で表示された画像等を見ることができる
。なお、第2のモードに加えて、第3のモードにおいても同様に、受光素子に照射される
光の量を検出し、光の検出量に応じて第2の表示素子の階調を変化させてもよい。
の量を検出し、光の検出量に応じて第2の表示素子の階調を変化させ、使用環境に適した
明るさで表示を行うことができる。
VPRの大小関係を逆にし、かつ、受光素子190のカソード及びアノードの向きを逆に
することで、光電流の向きを逆にすることができる。すなわち、受光素子への露光量が少
ないほど、ノードFD及びノードFD2の電位は高くなり、また、受光素子への露光量が
多いほど、ノードFD及びノードFD2の電位は低くなる。
示素子の階調を高くすることで、視認性を高めることができる。第3のモードでは、表示
装置の周囲が明るいほど、表示における第1の表示素子の寄与が大きくなるため、第2の
表示素子の階調を低くし、消費電力を低下させることができる。また、第3のモードにお
いて、第1の表示素子による反射光と、第2の表示素子による発光を合わせた明るさが一
定となるように、第2の表示素子の階調を変化させることが好ましい。
表示装置は、プロセッサなどによる画像処理を要することなく、このような階調を変換す
る処理を表示装置自体で行うことができる。
子は光源を持たない(人工光源を使用しない)ため、表示の際の消費電力を極めて小さく
することが可能となる。
の表示素子として、シャッター方式のMEMS(Micro Electro Mech
anical System)素子、光干渉方式のMEMS素子の他、マイクロカプセル
方式、電気泳動方式、エレクトロウェッティング方式、電子粉流体(登録商標)方式等を
適用した素子などを用いることができる。
光は、その輝度や色度が外光に左右されることがないため、色再現性が高く(色域が広く
)、コントラストの高い、鮮やかな表示を行うことができる。
Diode)、LED(Light Emitting Diode)、QLED(Q
uantum−dot Light Emitting Diode)などの自発光性の
発光素子を用いることができる。
ット30は、第1の画素31pと、第2の画素32pを有する。
、青色(B)の3色に対応する表示素子を有する場合の例を示している。
。第1の画素31pは、赤色(R)に対応する第1の表示素子31R、緑色(G)に対応
する第1の表示素子31G、青色(B)に対応する第1の表示素子31Bを有する。
、赤色(R)に対応する第2の表示素子32R、緑色(G)に対応する第2の表示素子3
2G、青色(B)に対応する第2の表示素子32Bを有する。
1Bを有する。第1の表示素子31Rは、外光を反射し、赤色の光Rrを表示面側に射出
する。第1の表示素子31G、第1の表示素子31Bも同様に、それぞれ緑色の光Grま
たは青色の光Brを、表示面側に射出する。
2Bを有する。第2の表示素子32Rは赤色の光Rtを、表示面側に射出する。第2の表
示素子32G、第2の表示素子32Bも同様に、それぞれ緑色の光Gtまたは青色の光B
tを、表示面側に射出する。
うモード(第3のモード)に対応する。画素ユニット30は、反射光(光Rr、光Gr、
光Br)と透過光(光Rt、光Gt、光Bt)とを用いて、所定の色の光35trを表示
面側に射出することができる。
うモード(第1のモード)に対応する。画素ユニット30は、例えば外光が十分に強い場
合などでは、第2の画素32pを駆動させずに、第1の画素31pからの光(光Rr、光
Gr、及び光Br)のみを用いて、光35rを表示面側に射出することができる。これに
より、極めて低消費電力な駆動を行うことができる。
表示を行うモード(第2のモード)に対応する。画素ユニット30は、例えば外光が極め
て弱い場合などでは、第1の画素31pを駆動させずに、第2の画素32pからの光(光
Rt、光Gt、及び光Bt)のみを用いて、光35tを表示面側に射出することができる
。これにより鮮やかな表示を行うことができる。また周囲が暗い場合に輝度を低くするこ
とで、使用者が感じる眩しさを抑えると共に消費電力を低減できる。
ない。
示す。なおここでは、第1の画素31pと第2の画素32pの両方を駆動させることで表
示を行うモード(第3のモード)に対応した模式図を示しているが、上記と同様に、第1
の画素31pまたは第2の画素32pのみを駆動させるモード(第1のモード及び第2の
モード)でも表示を行うことができる。
、第2の表示素子32G、第2の表示素子32Bに加えて、白色(W)を呈する第2の表
示素子32Wを有する。
表示素子32G、第2の表示素子32Bに加えて、黄色(Y)を呈する第2の表示素子3
2Yを有する。
第2の表示素子32Yを有さない構成に比べて、第2の画素32pを用いた表示モード(
第2のモード及び第3のモード)における消費電力を低減することができる。
、第1の表示素子31Bに加えて、白色(W)を呈する第1の表示素子31Wを有する。
表示モード(第1のモード及び第3のモード)における消費電力を低減することができる
。
みを有する。このとき、第1の画素31pのみを用いた表示モード(第1のモード)では
、白黒表示またはグレースケールでの表示を行うことができ、第2の画素32pを用いた
表示モード(第2のモード及び第3のモード)では、カラー表示を行うことができる。
1の画素31pの反射率を向上させ、より明るい表示を行うことができる。
に適している。
図12(A)は、表示装置450のブロック図である。表示装置450は、表示部362
、回路GD、及び回路SDを有する。表示部362は、マトリクス状に配列した複数の画
素ユニット460を有する。
複数の配線CSCOM、複数の配線SL_L、及び複数の配線SL_Eを有する。複数の
配線GL_L、複数の配線GL_E、複数の配線ANODE、及び複数の配線CSCOM
は、それぞれ、矢印Rで示す方向に配列した複数の画素ユニット460及び回路GDと電
気的に接続する。複数の配線SL_L及び複数の配線SL_Eは、それぞれ、矢印Cで示
す方向に配列した複数の画素ユニット460及び回路SDと電気的に接続する。
素子を駆動する回路GD及び回路SDと、発光素子を駆動する回路GD及び回路SDとを
、別々に設けてもよい。
す。導電層311bは、液晶素子の反射電極として機能する。図12(B1)、(B2)
、(B4)の導電層311bには、開口451が設けられている。
を破線で示している。発光素子170は、導電層311bが有する開口451と重ねて配
置されている。これにより、発光素子170が発する光は、開口451を介して表示面側
に射出される。
する画素である。このとき、図12(B1)に示すように、矢印Rで示す方向に隣接する
2つの画素において、開口451が一列に配列されないように、導電層311bの異なる
位置に設けられていることが好ましい。これにより、2つの発光素子170を離すことが
可能で、発光素子170が発する光が隣接する画素ユニット460が有する着色層に入射
してしまう現象(クロストークともいう)を抑制することができる。また、隣接する2つ
の発光素子170を離して配置することができるため、発光素子170のEL層をシャド
ウマスク等により作り分ける場合であっても、高い精細度の表示装置を実現できる。
する画素である。図12(B2)においても同様に、矢印Cで示す方向に隣接する2つの
画素において、開口451が一列に配列されないように、導電層311bの異なる位置に
設けられていることが好ましい。
表示を明るくすることができる。また、非開口部の総面積に対する開口451の総面積の
比の値が大きいほど、発光素子170を用いた表示を明るくすることができる。
発光素子170が射出する光の取り出し効率を高めることができる。
とができる。また、細長い筋状、スリット状、市松模様状の形状としてもよい。また、開
口451を隣接する画素に寄せて配置してもよい。好ましくは、開口451を同じ色を表
示する他の画素に寄せて配置する。これにより、クロストークを抑制できる。
子170の発光領域が位置していてもよい。これにより、発光素子170が発する光は、
表示面側に射出される。
光素子170wと、導電層311bの周囲に配置された発光素子170r、発光素子17
0g、及び発光素子170bとを有する。発光素子170r、発光素子170g、及び発
光素子170bは、発光面積がほぼ同等であることが好ましい。
素子190を配置する例を示す。
は、トランジスタ及び容量素子等を用いることができる。回路GDが有するトランジスタ
は、画素ユニット460に含まれるトランジスタと同じ工程で形成することができる。
いることができる。具体的には、回路SDには、シリコン基板上に形成された集積回路を
用いることができる。
ilm)方式等を用いて、画素ユニット460と電気的に接続されるパッドに回路SDを
実装することができる。具体的には、異方性導電膜を用いて、パッドに集積回路を実装で
きる。
図13に、画素ユニット460が有する光検出回路150、画素回路110、及び画素回
路130の回路図を示す。
する。画素回路110は、発光素子170を含む画素回路である。画素回路130は、液
晶素子を含む画素回路である。
1での説明を援用する。
トランジスタM11は、ゲートを1つ有する。
び容量素子C3の一方の電極と電気的に接続されている。液晶素子180の第2の電極は
、配線VCOMと電気的に接続されている。液晶素子180の第1の電極は画素電極とし
て機能し、第2の電極は共通電極として機能する。
方、及び容量素子C3の一方の電極が接続されるノードをノードFD4とする。
M11のソースまたはドレインの他方は配線SL_Lと電気的に接続されている。
E及び配線SL_Lにはそれぞれ回路SDから信号が供給される。例えば配線GL_E及
び配線GL_Lにはそれぞれ走査信号が供給され、配線SL_E及び配線SL_Lにはそ
れぞれビデオ信号が供給される。配線VCOM及び配線CSCOM3にはそれぞれ所定の
電位が供給される。
導通しているとき、配線SL_Lから入力されるビデオデータに応じたアナログ値がノー
ドFD4に格納される。容量素子C3は、ノードFD4の電荷を保持する機能を有する。
ノードFD4と配線VCOMの間の電圧により液晶の配向が制御され、液晶素子180を
介して射出される光の輝度が変化する。このようにして、液晶素子180の階調を制御す
ることができる。
及び配線SL_Lに与える信号により駆動し、液晶素子180による光学変調を利用して
表示することができる。また、第2のモードで表示を行う場合には、配線GL_E及び配
線SL_Eに与える信号により駆動し、発光素子170を発光させて表示することができ
る。また両方のモードで駆動する場合には、配線GL_L、配線GL_E、配線SL_L
及び配線SL_Eのそれぞれに与える信号により駆動することができる。
適用することができる。つまり、光検出回路150を用いて発光素子170の発光強度を
変えることができる。具体的には、駆動方法例1を用いて、光の検出量に応じて発光素子
170の階調を変化させ、使用環境に適した明るさで表示を行うことができる。または、
駆動方法例2を用いて、発光素子170の階調を所望の値に設定することができる。
11を適用した場合や、トランジスタM11と電気的に接続される記憶素子を適用した場
合などでは、液晶素子180を用いて静止画を表示する際に画素への書き込み動作を停止
しても、階調を維持させることが可能となる。すなわち、フレームレートを極めて小さく
しても表示を保つことができる。本発明の一態様では、フレームレートを極めて小さくで
き、低消費電力な駆動を行うことができる。
受光素子190を1つずつ有する例を示したが、これに限られない。
を示す。1つの画素回路120は、液晶素子180と発光素子170を1つずつ有する。
構成であるため、詳細な説明は省略する。
のマトリクス状に設けられている。
行目の画素回路120は、配線GL_E(m)と電気的に接続されている。
行目の画素回路120は、配線GL_L(m)と電気的に接続されている。
列目の画素回路120は、配線SL_E(n)と電気的に接続されている。
列目の画素回路120は、配線SL_L(n)と電気的に接続されている。
配線POUT(j)と電気的に接続されている。
ジスタM11のソースまたはドレインとが、配線SLを共有している点で、図14の構成
と異なる。それ以外の構成は、図14の構成と同様である。
れており、n列目の画素回路120は、配線SL(n)と電気的に接続されている。
2のゲートと接続されている。光検出回路150のノードFD2の電位の変化に応じて、
4つの画素回路120が有する発光素子170の輝度を同時に変化させることができる。
70を有する例を示す。図16に示す画素ユニット460は、図13〜図15とは異なり
、1つの画素で発光素子を用いたフルカラーの表示が可能である。
_E2、配線SL_E1、及び配線SL_E2が、画素ユニット460に接続されている
。
、青色(B)、及び白色(W)を呈する発光素子を用いることができる。また液晶素子1
80として、白色を呈する反射型の液晶素子を用いることができる。これにより、第1の
モードで表示を行う場合には、反射率の高い白色の表示を行うことができる。また第2の
モードで表示を行う場合には、演色性の高い表示を低い電力で行うことができる。
351と基板361とが貼り合わされた構成を有する。図17(A)、(B)では、基板
361を破線で明示している。
板351には、例えば回路364、配線365、配線367及び画素電極として機能する
導電層311b等が設けられる。図17(A)では基板351上にIC373、FPC3
72、IC375及びFPC374が実装されている例を示している。図17(B)では
基板351上にIC373及びFPC372が実装されている例を示している。そのため
、図17(A)、(B)に示す構成は、表示装置300、IC、及びFPCを有する表示
モジュールということもできる。
該信号及び電力は、FPC372を介して外部、またはIC373から配線365に入力
される。
ICを適用できる。なお表示装置300及び表示モジュールは、ICを設けない構成とし
てもよい。ICを、COF方式等により、FPCに実装してもよい。
の表示素子が有する導電層311bがマトリクス状に配置されている。導電層311bは
、可視光を反射する機能を有し、液晶素子180の反射電極として機能する。
bよりも基板351側に、発光素子170を有する。発光素子170からの光は、導電層
311bの開口を介して基板361側に射出される。
64を含む領域の一部、及び表示部362を含む領域の一部をそれぞれ切断したときの断
面の一例を示す。
。また基板351と絶縁層220の間に、発光素子170、受光素子190、トランジス
タ201、トランジスタ205、トランジスタ206、着色層134等を有する。また絶
縁層220と基板361の間に、液晶素子180、着色層131等を有する。また基板3
61と絶縁層220は接着層141を介して接着され、基板351と絶縁層220は接着
層142を介して接着されている。
素子170と電気的に接続する。トランジスタ205とトランジスタ206は、いずれも
絶縁層220の基板351側の面上に形成されているため、これらを同一の工程を用いて
作製することができる。
通電極として機能する導電層113、配向膜133b、絶縁層117等が設けられている
。絶縁層117は、液晶素子180のセルギャップを保持するためのスペーサとして機能
する。
214、絶縁層215等の絶縁層が設けられている。絶縁層211は、その一部が各トラ
ンジスタのゲート絶縁層として機能する。絶縁層212、絶縁層213、及び絶縁層21
4は、各トランジスタを覆って設けられている。また絶縁層214を覆って絶縁層215
が設けられている。絶縁層214及び絶縁層215は、平坦化層としての機能を有する。
なお、ここではトランジスタ等を覆う絶縁層として、絶縁層212、絶縁層213、絶縁
層214の3層を有する場合について示しているが、これに限られず4層以上であっても
よいし、単層、または2層であってもよい。また平坦化層として機能する絶縁層214は
、不要であれば設けなくてもよい。
ートとして機能する導電層221、一部がソースまたはドレインとして機能する導電層2
22a、半導体層231を有する。ここでは、同一の導電膜を加工して得られる複数の層
に、同じハッチングパターンを付している。
12、導電層113が積層された積層構造を有する。また導電層311aの基板351側
に接して、可視光を反射する導電層311bが設けられている。導電層311bは開口4
51を有する。また導電層311a及び導電層113は可視光を透過する。また液晶11
2と導電層311aの間に配向膜133aが設けられ、液晶112と導電層113の間に
配向膜133bが設けられている。また、基板361の外側の面には、偏光板135を有
する。
は可視光を透過する機能を有する。基板361側から入射した光は、偏光板135により
偏光され、導電層113、液晶112を透過し、導電層311bで反射する。そして液晶
112及び導電層113を再度透過して、偏光板135に達する。このとき、導電層31
1bと導電層113の間に与える電圧によって液晶の配向を制御し、光の光学変調を制御
することができる。すなわち、偏光板135を介して射出される光の強度を制御すること
ができる。また光は着色層131によって特定の波長領域以外の光が吸収されることによ
り、取り出される光は、例えば赤色を呈する光となる。
220側から導電層191、EL層192、及び導電層193bの順に積層された積層構
造を有する。絶縁層216が導電層191の端部を覆っている。また導電層193bを覆
って導電層193aが設けられている。導電層193bは可視光を反射する材料を含み、
導電層191及び導電層193aは可視光を透過する材料を含む。発光素子170が発す
る光は、着色層134、絶縁層220、開口451、導電層113等を介して、基板36
1側に射出される。
れていることが好ましい。これにより、開口451と重なる領域においてもそれ以外の領
域と同様に液晶112が配向するため、これらの領域の境界部で液晶の配向不良が生じ、
意図しない光が漏れてしまうことを抑制できる。
が、円偏光板を用いることもできる。円偏光板としては、例えば直線偏光板と1/4波長
位相差板を積層したものを用いることができる。これにより、外光反射を抑制することが
できる。また、偏光板の種類に応じて、液晶素子180に用いる液晶素子のセルギャップ
、配向、駆動電圧等を調整することで、所望のコントラストが実現されるようにすればよ
い。
170の導電層191と電気的に接続されている。
1bと電気的に接続されている。導電層311bと導電層311aは接して設けられ、こ
れらは電気的に接続されている。ここで、接続部207は、絶縁層220に設けられた開
口を介して、絶縁層220の両面に設けられる導電層同士を接続する部分である。
て有している。導電層222b及び導電層224bのうち一方はp型の半導体層に接続さ
れ、他方はn型の半導体層に接続される。受光素子190は、着色層131、遮光層13
2、及び可視光を反射する導電層311bのいずれとも重ならない部分を有する。当該部
分から受光素子190に外光が入射される。導電層224bは、受光素子190を透過し
た光を反射する機能を有する。
部204では、配線365が接続層242を介してFPC372と電気的に接続されてい
る。接続部204は接続部207と同様の構成を有している。接続部204の上面は、導
電層311aと同一の導電膜を加工して得られた導電層が露出している。これにより、接
続部204とFPC372とを接続層242を介して電気的に接続することができる。
2において、導電層311aと同一の導電膜を加工して得られた導電層と、導電層113
の一部が、接続体243により電気的に接続されている。したがって、基板361側に形
成された導電層113に、基板351側に接続されたFPC372から入力される信号ま
たは電位を、接続部252を介して供給することができる。
は、有機樹脂またはシリカなどの粒子の表面を金属材料で被覆したものを用いることがで
きる。金属材料としてニッケルや金を用いると接触抵抗を低減できるため好ましい。また
ニッケルをさらに金で被覆するなど、2種類以上の金属材料を層状に被覆させた粒子を用
いることが好ましい。また接続体243として、弾性変形、または塑性変形する材料を用
いることが好ましい。このとき導電性の粒子である接続体243は、図18に示すように
上下方向に潰れた形状となる場合がある。こうすることで、接続体243と、これと電気
的に接続する導電層との接触面積が増大し、接触抵抗を低減できるほか、接続不良などの
不具合の発生を抑制することができる。
の接着層141に、接続体243を分散させておけばよい。
。
れる半導体層231を2つのゲートで挟持する構成が適用されている。一方のゲートは導
電層221により、他方のゲートは絶縁層212を介して半導体層231と重なる導電層
223により構成されている。このような構成とすることで、トランジスタの閾値電圧を
制御することができる。このとき、2つのゲートを接続し、これらに同一の信号を供給す
ることによりトランジスタを駆動してもよい。このようなトランジスタは他のトランジス
タと比較して電界効果移動度を高めることが可能であり、オン電流を増大させることがで
きる。その結果、高速駆動が可能な回路を作製することができる。さらには、回路部の占
有面積を縮小することが可能となる。オン電流の大きなトランジスタを適用することで、
表示装置を大型化、または高精細化したときに配線数が増大したとしても、各配線におけ
る信号遅延を低減することが可能であり、表示ムラを抑制することができる。
構造であってもよい。また回路364が有する複数のトランジスタは、全て同じ構造であ
ってもよいし、異なる構造のトランジスタを組み合わせて用いてもよい。また、表示部3
62が有する複数のトランジスタは、全て同じ構造であってもよいし、異なる構造のトラ
ンジスタを組み合わせて用いてもよい。
どの不純物が拡散しにくい材料を用いることが好ましい。すなわち、絶縁層212または
絶縁層213はバリア膜として機能させることができる。このような構成とすることで、
トランジスタに対して外部から不純物が拡散することを効果的に抑制することが可能とな
り、信頼性の高い表示装置を実現できる。
いる。絶縁層121は、平坦化層としての機能を有していてもよい。絶縁層121により
、導電層113の表面を概略平坦にできるため、液晶112の配向状態を均一にできる。
上に、導電層311a、導電層311b、絶縁層220を順に形成し、その後、トランジ
スタ205、トランジスタ206、発光素子170、受光素子190等を形成した後、接
着層142を用いて基板351と支持基板を貼り合わせる。その後、剥離層と絶縁層22
0、及び剥離層と導電層311aのそれぞれの界面で剥離することにより、支持基板及び
剥離層を除去する。またこれとは別に、着色層131、遮光層132、導電層113等を
あらかじめ形成した基板361を準備する。そして基板351または基板361に液晶1
12を滴下し、接着層141により基板351と基板361を貼り合わせることで、表示
装置300を作製することができる。
択することができる。特に、剥離層としてタングステンなどの高融点金属材料を含む層と
当該金属材料の酸化物を含む層を積層して用い、剥離層上の絶縁層220として、窒化シ
リコンや酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン等を複数積層した層を用いることが好まし
い。剥離層に高融点金属材料を用いると、これよりも後に形成する層の形成温度を高める
ことが可能で、不純物の濃度が低減され、信頼性の高い表示装置を実現できる。
等の酸化物または窒化物を用いることが好ましい。酸化物半導体を用いる場合には、水素
、ボロン、リン、窒素、及びその他の不純物の濃度、並びに酸素欠損量の少なくとも一が
、トランジスタに用いる半導体層に比べて高められた材料を、導電層311aに用いれば
よい。
機樹脂などを用いることができる。基板351及び基板361に可撓性を有する材料を用
いると、表示装置の可撓性を高めることができる。
t)モードが適用された液晶素子を用いることができる。垂直配向モードとしては、MV
A(Multi−Domain Vertical Alignment)モード、PV
A(Patterned Vertical Alignment)モード、ASV(A
dvanced Super View)モードなどを用いることができる。
VAモードのほかに、TN(Twisted Nematic)モード、IPS(In−
Plane−Switching)モード、FFS(Fringe Field Swi
tching)モード、ASM(Axially Symmetric aligned
Micro−cell)モード、OCB(Optically Compensate
d Birefringence)モード、FLC(Ferroelectric Li
quid Crystal)モード、AFLC(AntiFerroelectric
Liquid Crystal)モード等が適用された液晶素子を用いることができる。
。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 D
ispersed 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。
るモードや設計に応じて最適な液晶材料を用いればよい。
場合、配向膜を用いないブルー相を示す液晶を用いてもよい。ブルー相は液晶相の一つで
あり、コレステリック液晶を昇温していくと、コレステリック相から等方相へ転移する直
前に発現する相である。ブルー相は狭い温度範囲でしか発現しないため、温度範囲を改善
するために数重量%以上のカイラル剤を混合させた液晶組成物を液晶層に用いる。ブルー
相を示す液晶とカイラル剤とを含む液晶組成物は、応答速度が短く、光学的等方性である
。また、ブルー相を示す液晶とカイラル剤とを含む液晶組成物は、配向処理が不要であり
、視野角依存性が小さい。また配向膜を設けなくてもよいのでラビング処理も不要となる
ため、ラビング処理によって引き起こされる静電破壊を防止することができ、作製工程中
の液晶表示装置の不良や破損を軽減することができる。
示面側に光拡散板を配置すると、視認性を向上させられるため好ましい。
ライト型のフロントライトを用いることが好ましい。LED(Light Emitti
ng Diode)を備えるフロントライトを用いると、消費電力を低減できるため好ま
しい。
、嫌気型接着剤などの各種硬化型接着剤を用いることができる。これら接着剤としてはエ
ポキシ樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、イミド
樹脂、PVC(ポリビニルクロライド)樹脂、PVB(ポリビニルブチラル)樹脂、EV
A(エチレンビニルアセテート)樹脂等が挙げられる。特に、エポキシ樹脂等の透湿性が
低い材料が好ましい。また、二液混合型の樹脂を用いてもよい。また、接着シート等を用
いてもよい。
ductive Film)や、異方性導電ペースト(ACP:Anisotropic
Conductive Paste)などを用いることができる。
ことができる。
を切り替えて使用することができる。また、受光素子に照射される光の量を検出して、使
用環境において最適な表示を行うことができる。これにより、消費電力の低い表示装置を
提供することができる。また、周囲の明るさによらず、視認性の高い表示装置を提供する
ことができる。
本実施の形態では、本発明の一態様の表示装置について図19〜図22を用いて説明する
。
発する第2の表示素子を有する。表示装置は、受光素子が検出した光量に応じて、第2の
表示素子の階調を変化させる機能を有する。
子が発する光のうち、いずれか一方、または両方により、画像を表示する機能を有する。
第2の表示素子のみを用いて画像を表示する第2のモード、並びに、第1の表示素子及び
第2の表示素子を用いて画像を表示する第3のモードを有し、これらのモードを自動また
は手動で切り替えて使用することができる。
第2の表示素子による発光を利用して画像を表示する。第3のモードでは、第1の表示素
子による反射光と、第2の表示素子による発光の両方を利用して表示を行う。
置または全天候型の表示装置を実現できる。本実施の形態の表示装置では、特に、第2の
モードまたは第3のモードにおいて、受光素子に照射される光の量を検出し、光の検出量
に応じて第2の表示素子の階調を変化させ、使用環境に適した明るさで表示を行うことが
できる。
、第2の表示素子の発光を停止する機能を有する。例えば、表示装置の使用者が暗い環境
下から明るい環境下に移動した場合に、表示装置は、第2のモードまたは第3のモードか
ら第1のモードへと自動で切り替わる。本発明の一態様を適用することで、表示装置の利
便性を高めることができる。
図19に、画素ユニットが有する光検出回路150、画素回路110、及び画素回路13
0の回路図を示す。
画素回路110は、発光素子170を含む画素回路である。画素回路130は、液晶素子
を含む画素回路である。
する。
ジスタM8のゲートは、配線RESと電気的に接続されている。トランジスタM8のソー
ス及びドレインのうち一方は、トランジスタM1のソース又はドレインの他方、容量素子
C1の一方の電極、及びトランジスタM2の第1のゲートと接続されており、他方は配線
VRESと電気的に接続されている。それ以外の構成は、図2(A)と同様であるため、
実施の形態1での説明を援用する。
出回路ユニット155として、i×j個の光検出回路150の一部を示している。
を選択し、配線OUTに信号を出力する機能を有する。
。
発光を停止させるか否かを判定する機能を有する。判定は、1つ以上の光検出回路150
における光の検出量を用いて行うことができる。例えば、i×j個の光検出回路150の
うち8割以上で、受光素子190における光の検出量が一定以上である場合に、発光素子
170の発光を停止させるよう設定してもよい。演算部163は、受光素子190におけ
る光の検出量が一定以上であると判定すると、配線RESにハイレベルの電位を供給する
。
1の信号に応じた第2の信号を生成する信号生成回路ということができる。
配線VRESの電位(ローレベル)に近い電位が与えられるため、ノードFD3に保持さ
れている電荷はリセットされる。これにより、トランジスタM2が非導通状態となり、発
光素子170が発光しなくなる。
査線駆動回路(ゲートドライバともいう)の駆動を止めることも可能である。
ド(液晶素子180を用いた表示を行う状態)に切り替える場合は、演算部163から、
画素回路130と電気的に接続された走査線駆動回路または画素回路130に信号を供給
し、液晶素子180を用いた表示を開始させることが好ましい。
トランジスタをゲートドライバに適用してもよい。
フトレジスタの動作に着目して、ゲートドライバのリセット機能について説明する。
ランジスタM41まで)を有する。
接続されている。トランジスタM31のソースまたはドレインの一方は、高電源電位GV
DD、トランジスタM39のソースまたはドレインの一方、トランジスタM40のソース
またはドレインの一方、及びトランジスタM41のソースまたはドレインの一方と電気的
に接続されている。トランジスタM31のソースまたはドレインの他方は、ノードND1
と接続され、かつ、トランジスタM33のソースまたはドレインの一方、トランジスタM
34のゲート、及びトランジスタM36のゲートと電気的に接続されている。
タM33のソースまたはドレインの他方、トランジスタM35のソースまたはドレインの
一方、及びトランジスタM37のソースまたはドレインの一方と電気的に接続されている
。トランジスタM32のソースまたはドレインの他方は、ノードND2と接続され、かつ
、トランジスタM33のゲート、トランジスタM35のゲート、トランジスタM37のゲ
ート、トランジスタM38のソースまたはドレインの一方、トランジスタM40のソース
またはドレインの他方、及びトランジスタM41のソースまたはドレインの他方と電気的
に接続されている。
ンジスタM36のソースまたはドレインの一方と電気的に接続されている。トランジスタ
M34のソースまたはドレインの他方は、トランジスタM35のソースまたはドレインの
他方、及び配線SROUTと電気的に接続されている。
はドレインの他方、及び配線GOUTと電気的に接続されている。
ランジスタM39のゲートは、クロック信号線CLK3と電気的に接続されている。トラ
ンジスタM38のソースまたはドレインの他方は、トランジスタM39のソースまたはド
レインの他方と電気的に接続されている。
ジスタM41のゲートは、配線RESと電気的に接続されている。
ートドライバの選択信号線として、各画素のゲートラインに接続する。
バが初期リセット状態である。なお、配線INI_RESには、使用者が所望するタイミ
ングでハイレベルの電位を与えることができる。そのため、使用者が所望するタイミング
にてゲートドライバの動作をリセットすることができる。
トランジスタM31が導通し、ノードND1の電位がハイレベルとなる。また、トランジ
スタM32が導通し、ノードND2の電位がローレベルとなる。したがって、トランジス
タM34及びトランジスタM36が導通状態となり、トランジスタM35及びトランジス
タM37は非導通状態となる。なお、ここでは初段のシフトレジスタに着目しているため
、配線LINの信号をスタートパルスとみなすことができる。
スタM34を介して、配線SROUTからハイレベルの電位が出力される。また、トラン
ジスタM36を介して、配線GOUTからハイレベルの電位が出力される。時刻T2のあ
と、配線LINの電位がローレベルとなるが、ノードND1の電位とノードND2の電位
は直前の状態で保持される。
方がハイレベルとなることで、トランジスタM38及びトランジスタM39は導通し、ノ
ードND2の電位はハイレベルとなる。ノードND2の電位がハイレベルであるため、ト
ランジスタM33は導通し、ノードND1の電位はローレベルとなる。また、トランジス
タM35が導通し、配線SROUTの電位はローレベルとなる。また、トランジスタM3
7が導通し、配線GOUTの電位はローレベルとなる。
。
ジスタM41が導通し、ノードFD2の電位がハイレベルになる。それに従い、ノードN
D1の電位はローレベルになる。
より、ノードND2の電位をハイレベルにしているため、配線LINからのスタートパル
ス信号は伝播されない。
ることができる。
レベルとなる期間は、スタートパルス信号を供給する配線LINの電位が常にローレベル
となるような構成としてもよい。
った際に、発光素子の発光を停止させることができる。これにより、使用環境において最
適な表示を行うことができる。また、表示装置の消費電力を削減することができる。
本実施の形態では、本発明の一態様で開示されるトランジスタに用いることができるCA
C(Cloud−Aligned Composite)−OSの構成について説明する
。
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。
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。
a−Zn酸化物を、特にCAC−IGZOと呼称してもよい。)とは、インジウム酸化物
(以下、InOX1(X1は0よりも大きい実数)とする。)、またはインジウム亜鉛酸
化物(以下、InX2ZnY2OZ2(X2、Y2、およびZ2は0よりも大きい実数)
とする。)と、ガリウム酸化物(以下、GaOX3(X3は0よりも大きい実数)とする
。)、またはガリウム亜鉛酸化物(以下、GaX4ZnY4OZ4(X4、Y4、および
Z4は0よりも大きい実数)とする。)などと、に材料が分離することでモザイク状とな
り、モザイク状のInOX1、またはInX2ZnY2OZ2が、膜中に均一に分布した
構成(以下、クラウド状ともいう。)である。
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。
合がある。代表例として、InGaO3(ZnO)m1(m1は自然数)、またはIn(
1+x0)Ga(1−x0)O3(ZnO)m0(−1≦x0≦1、m0は任意数)で表
される結晶性の化合物が挙げられる。
igned−Crystalline)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。
a、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。従って、CAC−OSにおいて、結晶
構造は副次的な要素である。
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。
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。
、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。
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、及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。
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。
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。従って、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−c
rystal)構造を有することがわかる。
分光法(EDX:Energy Dispersive X−ray spectros
copy)を用いて取得したEDXマッピングにより、GaOX3が主成分である領域と
、InX2ZnY2OZ2、またはInOX1が主成分である領域とが、偏在し、混合し
ている構造を有することが確認できる。
ZO化合物と異なる性質を有する。つまり、CAC−OSは、GaOX3などが主成分で
ある領域と、InX2ZnY2OZ2、またはInOX1が主成分である領域と、に互い
に相分離し、各元素を主成分とする領域がモザイク状である構造を有する。
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、InX2ZnY
2OZ2、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。従って、InX2ZnY2OZ2、またはInOX
1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。
1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。
InX2ZnY2OZ2、またはInOX1に起因する導電性とが、相補的に作用するこ
とにより、高いオン電流(Ion)、および高い電界効果移動度(μ)を実現することが
できる。
ィスプレイをはじめとするさまざまな半導体装置に最適である。
本実施の形態では、本発明の一態様の表示モジュール及び電子機器について説明する。
間に、FPC8005に接続された表示パネル8006、フレーム8009、プリント基
板8010、及びバッテリ8011を有する。
パネル8006は、タッチパネル機能を有する。本実施の形態の表示モジュールは、受光
素子に照射される光の量が一定以上であった際に、発光素子の発光を停止させることがで
きる。これにより、使用環境において最適な表示を行うことができる。また、表示モジュ
ールの消費電力を削減することができる。
、形状や寸法を適宜変更することができる。
により発生する電磁波を遮断するための電磁シールドとしての機能を有する。またフレー
ム8009は、放熱板としての機能を有していてもよい。
処理回路を有する。電源回路に電力を供給する電源としては、外部の商用電源であっても
良いし、別途設けたバッテリ8011による電源であってもよい。バッテリ8011は、
商用電源を用いる場合には、省略可能である。
して設けてもよい。
。そのため、携帯型の電子機器、装着型の電子機器(ウェアラブル機器)、及び電子書籍
端末などに好適に用いることができる。
03、表示部804、及びヒンジ部805等を有する。
折り畳んだ状態(図24(A))から、図24(B)に示すように展開させることができ
る。
いることができる。
少なくとも一つを表示することができる。表示部に文書情報を表示させる場合、携帯情報
端末800を電子書籍端末として用いることができる。
イク等を有していてもよい。
3、外部接続ポート814、スピーカ815、マイク816、カメラ817等を有する。
情報端末は、受光素子に照射される光の量が一定以上であった際に、発光素子の発光を停
止させることができる。これにより、使用環境において最適な表示を行うことができる。
また、携帯情報端末の消費電力を削減することができる。
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812に触れることで
行うことができる。
される画像の種類の切り替えを行うことができる。例えば、メール作成画面から、メイン
メニュー画面に切り替えることができる。
設けることで、携帯情報端末810の向き(縦か横か)を判断して、表示部812の画面
表示の向きを自動的に切り替えることができる。また、画面表示の向きの切り替えは、表
示部812に触れること、操作ボタン813の操作、またはマイク816を用いた音声入
力等により行うこともできる。
たは複数の機能を有する。具体的には、スマートフォンとして用いることができる。携帯
情報端末810は、例えば、移動電話、電子メール、文章閲覧及び作成、音楽再生、動画
再生、インターネット通信、ゲームなどの種々のアプリケーションを実行することができ
る。
ャッターボタン824等を有する。またカメラ820には、着脱可能なレンズ826が取
り付けられている。
ラは、受光素子に照射される光の量が一定以上であった際に、発光素子の発光を停止させ
ることができる。これにより、使用環境において最適な表示を行うことができる。また、
カメラの消費電力を削減することができる。
な構成としたが、レンズ826と筐体821とが一体となっていてもよい。
することができる。また、表示部822はタッチパネルとしての機能を有し、表示部82
2をタッチすることにより撮像することも可能である。
できる。または、これらが筐体821に組み込まれていてもよい。
、表示部9001、スピーカ9003、操作キー9005(電源スイッチ、または操作ス
イッチを含む)、接続端子9006、センサ9007(力、変位、位置、速度、加速度、
角速度、回転数、距離、光、液、磁気、温度、化学物質、音声、時間、硬度、電場、電流
、電圧、電力、放射線、流量、湿度、傾度、振動、においまたは赤外線を測定する機能を
含むもの)、マイクロフォン9008等を有する。
態の電子機器は、受光素子に照射される光の量が一定以上であった際に、発光素子の発光
を停止させることができる。これにより、使用環境において最適な表示を行うことができ
る。また、電子機器の消費電力を削減することができる。
々な情報(静止画、動画、テキスト画像など)を表示部に表示する機能、タッチパネル機
能、カレンダー、日付または時刻などを表示する機能、様々なソフトウェア(プログラム
)によって処理を制御する機能、無線通信機能、無線通信機能を用いて様々なコンピュー
タネットワークに接続する機能、無線通信機能を用いて様々なデータの送信または受信を
行う機能、記録媒体に記録されているプログラムまたはデータを読み出して表示部に表示
する機能、等を有することができる。なお、図25(A)〜(E)に示す電子機器が有す
る機能はこれらに限定されず、その他の機能を有していてもよい。
端末9201を、それぞれ示す斜視図である。
、音楽再生、インターネット通信、コンピュータゲームなどの種々のアプリケーションを
実行することができる。また、表示部9001はその表示面が湾曲して設けられ、湾曲し
た表示面に沿って表示を行うことができる。また、携帯情報端末9200は、通信規格さ
れた近距離無線通信を実行することが可能である。例えば無線通信可能なヘッドセットと
相互通信することによって、ハンズフリーで通話することもできる。また、携帯情報端末
9200は、接続端子9006を有し、他の情報端末とコネクターを介して直接データの
やりとりを行うことができる。また接続端子9006を介して充電を行うこともできる。
なお、充電動作は接続端子9006を介さずに無線給電により行ってもよい。
と異なり、表示部9001の表示面が湾曲していない。また、携帯情報端末9201の表
示部の外形が非矩形状(図25(B)においては円形状)である。
お、図25(C)が携帯情報端末9202を展開した状態の斜視図であり、図25(D)
が携帯情報端末9202を展開した状態または折り畳んだ状態の一方から他方に変化する
途中の状態の斜視図であり、図25(E)が携帯情報端末9202を折り畳んだ状態の斜
視図である。
のない広い表示領域により表示の一覧性に優れる。携帯情報端末9202が有する表示部
9001は、ヒンジ9055によって連結された3つの筐体9000に支持されている。
ヒンジ9055を介して2つの筐体9000間を屈曲させることにより、携帯情報端末9
202を展開した状態から折りたたんだ状態に可逆的に変形させることができる。例えば
、携帯情報端末9202は、曲率半径1mm以上150mm以下で曲げることができる。
C1 容量素子
C2 容量素子
C3 容量素子
C4 容量素子
CATHOD 配線
CLK1 クロック信号線
CLK2 クロック信号線
CLK3 クロック信号線
CSCOM 配線
CSCOM1 配線
CSCOM2 配線
CSCOM3 配線
FD ノード
FD2 ノード
FD3 ノード
FD4 ノード
GD 回路
GL_E 配線
GL_E1 配線
GL_E2 配線
GL_L 配線
GOUT 配線
GVDD 高電源電位
GVSS 低電源電位
INI_RES 配線
LIN 配線
M1 トランジスタ
M2 トランジスタ
M3 トランジスタ
M4 トランジスタ
M5 トランジスタ
M6 トランジスタ
M7 トランジスタ
M8 トランジスタ
M11 トランジスタ
M31 トランジスタ
M32 トランジスタ
M33 トランジスタ
M34 トランジスタ
M35 トランジスタ
M36 トランジスタ
M37 トランジスタ
M38 トランジスタ
M39 トランジスタ
M40 トランジスタ
M41 トランジスタ
ND1 ノード
ND2 ノード
OUT 配線
P1 第1の検出期間
P2 第2の検出期間
P3 第3の検出期間
PC 配線
POUT 配線
PR 配線
RES 配線
SD 回路
SE 配線
SL 配線
SL_E 配線
SL_E1 配線
SL_E2 配線
SL_L 配線
SROUT 配線
TX 配線
TX2 配線
VCOM 配線
VPD 配線
VPR 配線
VRES 配線
10 表示装置
11 画素ユニット
12 表示領域
13 回路
14 回路
15 回路
30 画素ユニット
31B 第1の表示素子
31G 第1の表示素子
31p 第1の画素
31R 第1の表示素子
31W 第1の表示素子
32B 第2の表示素子
32G 第2の表示素子
32p 第2の画素
32R 第2の表示素子
32Y 第2の表示素子
32W 第2の表示素子
35r 光
35t 光
35tr 光
110 画素回路
112 液晶
113 導電層
117 絶縁層
120 画素回路
121 絶縁層
130 画素回路
135 偏光板
131 着色層
132 遮光層
133a 配向膜
133b 配向膜
134 着色層
141 接着層
142 接着層
150 光検出回路
155 光検出回路ユニット
161 マルチプレクサ
162 ADコンバータ
163 演算部
170 発光素子
170b 発光素子
170g 発光素子
170r 発光素子
170w 発光素子
175 表示素子
180 液晶素子
190 受光素子
191 導電層
192 EL層
193a 導電層
193b 導電層
201 トランジスタ
204 接続部
205 トランジスタ
206 トランジスタ
207 接続部
211 絶縁層
212 絶縁層
213 絶縁層
214 絶縁層
215 絶縁層
216 絶縁層
220 絶縁層
221 導電層
222a 導電層
222b 導電層
223 導電層
224a 導電層
224b 導電層
231 半導体層
242 接続層
243 接続体
252 接続部
300 表示装置
311a 導電層
311b 導電層
351 基板
361 基板
362 表示部
364 回路
365 配線
367 配線
372 FPC
373 IC
374 FPC
375 IC
400 基板
401 導電層
402 絶縁層
403 半導体層
404 導電層
405 導電層
406 半導体層
407 半導体層
408 半導体層
409 導電層
410 導電層
411 絶縁層
412 導電層
413 導電層
420 絶縁層
421 導電層
422 導電層
423 絶縁層
424 導電層
425 絶縁層
426 絶縁層
427 EL層
428 導電層
430 基板
431 遮光層
432 着色層
450 表示装置
451 開口
460 画素ユニット
800 携帯情報端末
801 筐体
802 筐体
803 表示部
804 表示部
805 ヒンジ部
810 携帯情報端末
811 筐体
812 表示部
813 操作ボタン
814 外部接続ポート
815 スピーカ
816 マイク
817 カメラ
820 カメラ
821 筐体
822 表示部
823 操作ボタン
824 シャッターボタン
826 レンズ
8000 表示モジュール
8001 上部カバー
8002 下部カバー
8005 FPC
8006 表示パネル
8009 フレーム
8010 プリント基板
8011 バッテリ
9000 筐体
9001 表示部
9003 スピーカ
9005 操作キー
9006 接続端子
9007 センサ
9008 マイクロフォン
9055 ヒンジ
9200 携帯情報端末
9201 携帯情報端末
9202 携帯情報端末
Claims (4)
- 画素回路と、光検出回路と、を有し、
前記画素回路は、発光素子と、第1のトランジスタと、第2のトランジスタと、容量素子と、を有し、
前記光検出回路は、受光素子と、第3のトランジスタと、第4のトランジスタと、第5のトランジスタと、第6のトランジスタと、第7のトランジスタと、を有し、
前記第1のトランジスタのゲートは、走査線に電気的に接続され、
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、ビデオ信号線に電気的に接続され、
前記第1のトランジスタのソースまたはドレインの他方は、前記容量素子の一方の電極に電気的に接続され、
前記第1のトランジスタのソースまたはドレインの他方は、前記第2のトランジスタのゲートに電気的に接続され、
前記容量素子の他方の電極は、容量線に電気的に接続され、
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、前記発光素子の一方の電極に電気的に接続され、
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、前記受光素子の一方の電極に電気的に接続され、
前記第3のトランジスタのソースまたはドレインの他方は、前記第4のトランジスタのソースまたはドレインの一方に電気的に接続され、
前記第3のトランジスタのソースまたはドレインの他方は、前記第5のトランジスタのゲートに電気的に接続され、
前記第3のトランジスタのソースまたはドレインの他方は、前記第7のトランジスタのソースまたはドレインの一方に電気的に接続され、
前記第5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6のトランジスタのソースまたはドレインの一方に電気的に接続され、
前記第6のトランジスタのゲートは、選択線に電気的に接続され、
前記第6のトランジスタのソースまたはドレインの他方は、出力線に電気的に接続され、
前記第7のトランジスタのソースまたはドレインの他方は、前記第2のトランジスタのバックゲートに電気的に接続され、
前記第3のトランジスタがオンすると、前記受光素子が検出した光量に応じた電圧が、前記第4のトランジスタのソースまたはドレインの一方、前記第5のトランジスタのゲート、および前記第7のトランジスタのソースまたはドレインの一方に印加され、
前記第7のトランジスタがオンすると、前記電圧が前記第2のトランジスタのバックゲートに印加され、
前記第2のトランジスタのバックゲートに前記電圧が印加されると、前記第2のトランジスタのしきい値が変化し、前記発光素子に流れる電流が変化する、表示装置。 - 請求項1において、
前記第1のトランジスタがオンすると、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に与えられたビデオ信号が前記第2のトランジスタのゲートに与えられ、
前記前記第2のトランジスタのゲートに与えられた前記ビデオ信号に応じて前記発光素子に電流が流れ、
前記第4のトランジスタがオンすると、前記第3のトランジスタのソースまたはドレインの他方、前記第5のトランジスタのゲート、および前記第7のトランジスタのソースまたはドレインの一方に印加される電圧が初期化され、
前記第5のトランジスタがオンすると、前記第5のトランジスタのゲートに印加された電圧が増幅されて、前記第6のトランジスタのソースまたはドレインの一方に印加され、
前記第6のトランジスタがオンすると、前記増幅された電圧が前記出力線から出力される、表示装置。 - 請求項1または2に記載の表示装置と、
回路基板と、を有する表示モジュール。 - 請求項3に記載の表示モジュールと、
アンテナ、バッテリ、筐体、カメラ、スピーカ、マイク、または操作ボタンの少なくともいずれか一と、を有する、電子機器。
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