JP2023015272A - 表示装置、電子機器 - Google Patents
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Abstract
Description
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。
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。
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
。
献3に開示されている。
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
解像度用の画像データは膨大となるため、高解像度の表示装置を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。
必要がある。例えば、表示装置の解像度が8K4Kであって画像データが4K2K(画素
数:3840×2160)用である場合は、データ数を4倍に変換しなければ全画面表示
をすることができない。逆に、表示装置の解像度が4K2Kであって画像データが8K4
K用である場合は、データ数を1/4に変換する必要がある。
題がある。画像データは変換せずに表示装置の画素に入力できることが好ましい。
コンバートを行うことで、低解像度用の画像を疑似的に高解像度用の画像に変換すること
ができる。
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。
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。
を提供することを目的の一つとする。または、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。または、二つの画像を重ねて表示できる表示装置を提供す
ることを目的の一つとする。
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。
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。
は、画像処理を行うことができる表示装置に関する。
であって、第1の回路乃至第4の回路のそれぞれは、第2のトランジスタと、第1の容量
素子と、回路ブロックと、を有し、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の容量素子の一方の電極は、回
路ブロックと電気的に接続され、第1の容量素子の他方の電極は、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ている表示装置である。
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。
スタのゲートを電気的に接続し、第3の回路が有する第2のトランジスタのゲートと、第
4の回路が有する第2のトランジスタのゲートを電気的に接続することができる。
回路が有する第2のトランジスタのソースまたはドレインの他方を電気的に接続し、第2
の回路が有する第2のトランジスタのソースまたはドレインの他方と、第4の回路が有す
る第2のトランジスタのソースまたはドレインの他方を電気的に接続することができる。
第1の回路は、n行i列目(n、iは自然数)に配置し、第2の回路は、n行(i+x)
列目(xは自然数)に配置し、第3の回路は、(n+1)行i列目に配置し、第4の回路
は、(n+1)行(i+x)列目に配置することができる。
機EL素子と、を有し、有機EL素子の一方の電極は、第4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4のトランジスタのソースまたはドレインの他
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
、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、第3のトラン
ジスタのゲートは、第2の容量素子の他方の電極と電気的に接続され、第2の容量素子の
他方の電極は、第1の容量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。
ジスタのソースまたはドレインの一方は、第4のトランジスタのソースまたはドレインの
他方と電気的に接続され、第5のトランジスタのソースまたはドレインの他方は、第5の
回路と電気的に接続されている構成としてもよい。
機能および補正データを生成する機能を有することができる。
、液晶素子の一方の電極は、容量素子の一方の電極と電気的に接続され、容量素子の一方
の電極は、第6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6
のトランジスタのソースまたはドレインの他方は、第1の容量素子の一方の電極と電気的
に接続されている構成としてもよい。
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。
3の回路と、第1の配線と、第2の配線と、第3の配線と、を有する表示装置であって、
第1の回路乃至第3の回路のそれぞれは、第2のトランジスタと、第1の容量素子と、表
示素子と、を有し、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の容量素子の一方の電極は、表示素子と電気的
に接続され、第1の回路乃至第3の回路は、一方向に順に隣り合うように配置され、第1
の回路と第2の回路との間には、第1の配線が設けられ、第2の回路と第3の回路との間
には、第2の配線および第3の配線が設けられ、第1の配線は、第2の回路が有する第2
のトランジスタのソースまたはドレインの他方と電気的に接続され、第2の配線は、第3
の回路が有する第2のトランジスタのソースまたはドレインの他方と電気的に接続され、
第3の配線は、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、
第1のトランジスタのソースまたはドレインの他方は、第1の回路乃至第3の回路のいず
れかが有する第1の容量素子の他方の電極と電気的に接続する表示装置である。
3の回路と、第1の配線と、第2の配線と、第3の配線と、第4の配線と、を有する表示
装置であって、第1の回路乃至第3の回路のそれぞれは、第2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2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
の一方の電極は、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、表示素子と電気的に接続され、第1の回路乃至第3の回路は、一方向に順に
隣り合うように配置され、第1の回路と第2の回路との間には、第1の配線および第2の
配線が設けられ、第2の回路と第3の回路との間には、第3の配線および第4の配線が設
けられ、第1の配線は、第2の回路が有する第2のトランジスタのソースまたはドレイン
の他方と電気的に接続され、第2の配線は、第1の回路が有する第2の容量素子の他方と
電気的に接続され、第2の配線は、第2の回路が有する第2の容量素子の他方と電気的に
接続され、第3の配線は、第3の回路が有する第2のトランジスタのソースまたはドレイ
ンの他方と電気的に接続され、第4の配線は、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、第1のトランジスタのソースまたはドレインの他方は、第
1の回路乃至第3の回路のいずれかが有する第1の容量素子の他方の電極と電気的に接続
する表示装置である。
提供することができる。または、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。また
は、二つの画像を重ねて表示できる表示装置を提供することができる。
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。
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。
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。
ンバートまたはダウンコンバートすることなく適切な表示が可能な表示装置である。高解
像度で表示する場合は、第1のデータ線および各画素が有する第1のトランジスタを経路
して、各画素に個別のデータを供給する。低解像度で表示する場合は、第2のデータ線お
よび複数の画素と電気的に接続する第2のトランジスタを経路して当該複数の画素に同一
のデータを供給する。
データの供給経路を切り替えることで、アップコンバートまたはダウンコンバートするこ
となく表示が可能となる。
)に対応するデータに相当する。また、低解像度用の画像データとは、例えば、4K2K
(画素数:3840×2160)に対応する情報量を有するデータに相当する。すなわち
、高解像度用画像データと低解像度用画像データの有効なデータ数(有効な画素数に対応
)の比率は4:1であることを前提とする。
像データが4K2Kに対応するデータ、低解像度用の画像データがFullHD(画素数
:1920×1080)に対応するデータであってもよい。または、高解像度用の画像デ
ータが16K8K(画素数:15360×8640)に対応するデータ、低解像度用の画
像データが8K4Kに対応するデータであってもよい。
る。第1のデータは外部機器にて生成され、各画素に書き込むことができる。第1のデー
タは容量結合によって第2のデータに付加され、表示素子に供給することができる。また
は、当該記憶ノードに第2のデータを書き込んだ後に第1のデータを容量結合で付加する
こともできる。
上述した低解像度の表示を行う場合であっても画素内で画像のアップコンバートを行うこ
とができる。または、表示領域における一部または全体の画像を補正し、広ダイナミック
レンジの表示を行うことができる。または、第1のデータおよび第2のデータとして異な
る画像データを用いることで、任意の画像を重ねあわせて表示することができる。
(4画素分)を表す図である。一つの画素10には、トランジスタ102と、容量素子1
03と、回路ブロック110が設けられる。回路ブロック110は、トランジスタ、容量
素子、および表示素子などを有することができ、詳細は後述する。なお、符号に付記する
括弧内のn、mは特定の行、i、jは特定の列を表す。
、n行(i+x)列目(xは1以上の自然数)、(n+1)行i列目および(n+1)行
(i+x)列目に配置することができる。なお、図1では、x=1のときの配置を示して
いる。
られる。トランジスタ101は、画素10とは異なる配置で、m行j列目(m、jは1以
上の自然数)に配置される。ここで、第m行は第n行と第n+1行との間に設けられるこ
とが好ましい。また、第J列は第i列と第(i+x)列との間に設けられることが好まし
い。なお、トランジスタ101は、各画素10の要素であって、各画素で共有していると
もいえる。
気的に接続される。容量素子103の一方の電極は、回路ブロック110と電気的に接続
される。容量素子103の他方の電極は、トランジスタ101のソースまたはドレインの
一方と電気的に接続される。
極、および回路ブロックが接続される配線をノードNMとする。なお、ノードNMと接続
する回路ブロック110の要素は、ノードNMをフローティングにすることができる。
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。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。
ることができる。配線124、125は、画像データまたは補正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。また、配線124は、ノードNMにデータを書き込
むための信号線ともいえる。
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。
ンジスタを適用してもよい。また、トランジスタ102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、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。
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。
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、信頼性の高い回路を形
成することができる。
、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。
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。
ャリア密度が1×1017/cm3以下、好ましくは1×1015/cm3以下、さらに
好ましくは1×1013/cm3以下、より好ましくは1×1011/cm3以下、さら
に好ましくは1×1010/cm3未満であり、1×10-9/cm3以上のキャリア密
度の酸化物半導体を用いることができる。そのような酸化物半導体を、高純度真性または
実質的に高純度真性な酸化物半導体と呼ぶ。当該酸化物半導体は、欠陥準位密度が低く、
安定な特性を有する酸化物半導体であるといえる。
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。
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、2×1018atom
s/cm3以下、好ましくは2×1017atoms/cm3以下とする。
成する場合があり、トランジスタのオフ電流が増大してしまうことがある。このため、半
導体層におけるアルカリ金属またはアルカリ土類金属の濃度(二次イオン質量分析法によ
り得られる濃度)を、1×1018atoms/cm3以下、好ましくは2×1016a
toms/cm3以下にする。
生じてキャリア密度が増加し、n型化しやすい。この結果、窒素が含まれている酸化物半
導体を用いたトランジスタはノーマリーオン特性となりやすい。このため半導体層におけ
る窒素濃度(二次イオン質量分析法により得られる濃度)は、5×1018atoms/
cm3以下にすることが好ましい。
した結晶を有するCAAC-OS(C-Axis Aligned Crystalli
ne 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、CAA
C-OSは最も欠陥準位密度が低い。
。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。
-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。
omposite)-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。
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。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。
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、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。
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。
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(nan
o-crystal)構造を有することがわかる。
線分光法(EDX:Energy Dispersive X-ray spectro
scopy)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。したがって、InX2ZnY2OZ2、またはIn
OX1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。
と、InX2ZnY2OZ2、またはInOX1に起因する導電性とが、相補的に作用す
ることにより、高いオン電流(Ion)、および高い電界効果移動度(μ)を実現するこ
とができる。
、様々な半導体装置の構成材料として適している。
に異なるデータを書き込む動作の一例を説明する。当該動作は、例えば、画素数が8K4
Kに対応した表示装置であって、高解像度用の画像データ(8K4Kデータ)を入力する
場合に相当する。なお、説明は一つの画素10について行うが、その他の画素10も同様
の動作を適用できる。
電位を“M”、で表す。なお、“M”としては、例えば0VやGNDなどの基準電位とす
ることができるが、他の電位であってもよい。また、高解像度用の画像データを“VsH
”、高解像度用の補正データを“Vp1”とする。なお、“VsH”は任意の第1のデー
タ、“Vp1”は任意の第2のデータということもできる。
る。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の容量値は十分に小さ
い値に仮定する。
“VsH”、配線125の電位を“M”とすると、トランジスタ101が導通し、容量素
子103の他方の電極の電位は“M”となる。当該動作は、後の補正動作(容量結合動作
)を行うためのリセット動作である。
H”)が書き込まれる。
“M”、配線125の電位を“M”とすると、トランジスタ101およびトランジスタ1
02が非導通となり、ノードNMに画像データ“VsH”が保持される。
、画像データ“VsH”の補正動作および回路ブロック110が有する表示素子での表示
動作を説明する。
図2(A1)の動作を第kのフレームで行い(kは自然数)、図2(A2)の動作を第k
+1のフレームで行ってもよい。
を“M”、配線125の電位を“Vp1”とすると、トランジスタ101が導通し、容量
素子103の容量結合によりノードNMの電位に配線125の電位“Vp1”が付加され
る。ここで、“Vp1”は補正データであり、ノードNMは、画像データ“VsH”に補
正データ“Vp1”が付加された電位“VsH+Vp1”となる。
を“M”、配線125の電位を“M”とすると、トランジスタ101が非導通となり、ノ
ードNMの電位は、“VsH+Vp1”に保持される。
動作を行う。なお、回路ブロックの構成によっては、時刻T1または時刻T11から表示
動作を行う場合もある。
とができる。なお、補正データ“Vp1”は4画素に対して同じ値となるが、明暗の視覚
的効果を得るには十分である。また、補正を行わない場合は、時刻T11において、配線
125の電位を“M”に維持すればよい。または、配線122の電位を“L”として、ト
ランジスタ101を導通させなければよい。
じデータを書き込む動作を説明する。当該動作は、例えば、画素数が8K4Kに対応した
表示装置であって、低解像度用の画像データ(4K2Kデータ)を入力する場合に相当す
る。
る。以下では、低解像度用の画像データを“VsL”、低解像度用の補正データを“Vp
2”とする。なお、“VsL”は任意の第1のデータ、“Vp2”は任意の第2のデータ
ということもできる。
“Vp2”、配線125の電位を“M”とすると、トランジスタ101が導通し、容量素
子103の他方の電極の電位は“M”となる。当該動作は、後の補正動作(容量結合動作
)を行うためのリセット動作である。
2”)が書き込まれる。
“M”、配線125の電位を“M”とすると、トランジスタ101およびトランジスタ1
02が非導通となり、ノードNMに画像データ“Vp2”が保持される。
、画像データ“VsL”の補正動作および回路ブロック110が有する表示素子での表示
動作を説明する。
2(B1)の動作を第kのフレームで行い、図2(B2)の動作を第k+1のフレームで
行ってもよい。
を“M”、配線125の電位を“VsL”とすると、トランジスタ101が導通し、容量
素子103の容量結合によりノードNMの電位に配線125の電位“VsL”が付加され
る。ここで、“VsL”は画像データであり、ノードNMは、補正データ“Vp2”に画
像データ“VsL”が付加された電位“Vp2+VsL”となる。
を“M”、配線125の電位を“M”とすると、トランジスタ101が非導通となり、ノ
ードNMの電位は、“Vp2+VsL”に保持される。
動作を行う。なお、回路ブロックの構成によっては、時刻T11から表示動作を行う場合
もある。
像データ“VsL”は同じでも各画素10で異なる表示を行うことができる。すなわち、
アップコンバートが可能となる。なお、補正を行わない場合は、時刻T1において、配線
124の電位を“M”に維持すればよい。または、時刻T11において、配線125の電
位を“M”に維持すればよい。または、配線122の電位を“L”として、トランジスタ
101を導通させなければよい。補正を行わない場合は、4画素で同じ画像を表示するこ
とができる。
ートすることなしに表示装置に入力することができ、適切な表示を行うことができる。ま
た、画像表示に適切な補正を行うことができる。
(A)、(B)を用いて説明する。
まり、4K2Kの表示装置の1画素で表示する画像データを単純に8K4Kの表示装置で
表示しようとすると、水平垂直方向の4画素で同じ画像データを表示することになる。
データS1)が4K2K表示装置用の1画素に表示されている図、アップコンバート無し
で画像データS1が8K4K表示装置用の4画素に表示されている図、アップコンバート
有りで画像データS0乃至S2が8K4K表示装置用の4画素に表示されている図である
。
表示されることになるが、アップコンバート後ではそれぞれの画素に画像データS0乃至
S2が適用され、解像度を向上することができる。
は、前述したように画像データに任意の補正データを付加することができる。したがって
、元の画像データS1は、そのまま各画素に供給する。
生成する方法は限定されない。補正データの生成は、外部機器を用いてリアルタイムで行
ってもよいし、記録媒体に保存されている補正データを読み出して画像データS1と同期
させてもよい。
に各補正データ(W1、W2、またはW3)が付加され、新しい画像データS0乃至S2
が生成される。したがって、元の画像データS1をアップコンバートした表示を行うこと
ができる。
、外部機器の負荷が大きかった。一方で、上述した本発明の一態様では、供給する画像デ
ータは変化させず、補正データを供給した画素で新たな画像データを生成するため、外部
機器の負担を小さくすることができる。また、新たな画像データを画素で生成するための
動作は少ないステップで行うことができ、画素数が多く水平期間の短い表示装置でも対応
することができる。
足し合わせて表示する動作全般に適用することができる。例えば、ある画像に対して文字
画像を重ねて表示する動作に適用してもよい。また、異なる画像を重ねあわせる動作に適
用してもよい。
む構成の例である。
有する。トランジスタ111のソースまたはドレインの一方は、EL素子114の一方の
電極と電気的に接続される。EL素子114の一方の電極は、容量素子113の一方の電
極と電気的に接続される。容量素子113の他方の電極は、トランジスタ111のゲート
と電気的に接続される。トランジスタ111のゲートはノードNMに電気的に接続される
。
。EL素子114の他方の電極は、配線129と電気的に接続される。配線128、12
9は電源を供給する機能を有する。例えば、配線128は、高電位電源を供給することが
できる。また、配線129は、低電位電源を供給することができる。
にEL素子114に電流が流れる。したがって、図2(A1)、(B1)に示すタイミン
グチャートの時刻T1の段階でEL素子114の発光が始まる場合があり、補正を伴わな
い動作に用いることが好ましい。
スタ112のソースまたはドレインの一方は、トランジスタ111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112のソースまたはドレインの他方は、
EL素子114と電気的に接続される。トランジスタ112のゲートは、配線126と電
気的に接続される。配線126は、トランジスタ112の導通を制御する信号線としての
機能を有することができる。
114に電流が流れる。したがって、図2(A2)、(B2)に示すタイミングチャート
の時刻T12以降にEL素子114の発光を開始することができ、補正を伴う動作に適し
ている。
スタ115のソースまたはドレインの一方は、トランジスタ111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115のソースまたはドレインの他方は、
配線130と電気的に接続される。トランジスタ115のゲートは、配線131と電気的
に接続される。配線131は、トランジスタ115の導通を制御する信号線としての機能
を有することができる。なお、トランジスタ115のゲートは、配線122と電気的に接
続してもよい。
るためのモニタ線としての機能を有する。また、配線130からトランジスタ115を介
してトランジスタ111のソースまたはドレインの一方に特定の電位を供給することによ
り、画像データの書き込みを安定化させることもできる。
ランジスタ111のしきい値電圧を補正する電位を回路120で生成することができる。
む構成の例である。
7の一方の電極は、容量素子116の一方の電極と電気的に接続される。容量素子116
の一方の電極は、ノードNMに電気的に接続される。
方の電極は、配線133と電気的に接続される。配線132、133は電源を供給する機
能を有する。例えば、配線132、133は、GNDや0Vなどの基準電位や任意の電位
を供給することができる。
晶素子117の動作が開始される。したがって、図2(A1)、(B1)に示すタイミン
グチャートの時刻T1の段階で表示動作が始まる場合があり、補正を伴わない動作に用い
ることが好ましい。ただし、透過型液晶表示装置の場合は、図2(A2)、(B2)に示
す時刻T12までバックライトを消灯するなどの動作を併用することで、不必要な表示動
作が行われても視認を防止することができる。
スタ118のソースまたはドレインの一方は、容量素子116の一方の電極と電気的に接
続される。トランジスタ118のソースまたはドレインの他方は、ノードNMと電気的に
接続される。トランジスタ118のゲートは、配線126と電気的に接続される。配線1
26は、トランジスタ118の導通を制御する信号線としての機能を有することができる
。
印加される。したがって、図2(A2)、(B2)に示すタイミングチャートの時刻T1
2以降に液晶素子の動作を開始することができ、補正を伴う動作に適している。
給された電位が保持され続けるため、画像データを書き換える前に容量素子116および
液晶素子117に供給された電位をリセットすることが好ましい。当該リセットは、例え
ば、配線124にリセット電位を供給し、トランジスタ102およびトランジスタ118
を同時に導通させればよい。
スタ119のソースまたはドレインの一方は、液晶素子117の一方の電極と電気的に接
続される。トランジスタ119のソースまたはドレインの他方は、配線130と電気的に
接続される。トランジスタ119のゲートは配線131と電気的に接続される。配線13
1はトランジスタ119の導通を制御する信号線としての機能を有することができる。な
お、トランジスタ119のゲートは、配線122と電気的に接続してもよい。
ほか、容量素子116および液晶素子117に供給された電位をリセットする機能を有し
ていてもよい。
設けた構成であってもよい。図6(A)は、バックゲートがフロントゲートと電気的に接
続された構成を示しており、オン電流を高める効果を有する。図6(B)は、バックゲー
トが定電位を供給できる配線134と電気的に接続された構成を示しており、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(A)乃至(C)および図5(A
)乃至(C)に示す回路ブロック110が有するトランジスタにもバックゲートを設けて
もよい。
0がマトリクス状に設けられた画素アレイ11と、ロードライバ12、13と、カラムド
ライバ14、15と、回路16と、選択回路17、18を有する。
路やデコーダ回路などを用いることができる。回路16は、補正データを生成する機能を
有する。なお、回路16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。
ることができる。ロードライバ13は配線122と電気的に接続され、トランジスタ10
1の導通を制御することができる。また、カラムドライバ14は配線124と電気的に接
続され、カラムドライバ15は配線125と電気的に接続される。
解像度用の画像データ“VsL”(例えば、4K2Kデータ)が介して入力される。画像
データ“VsH”が入力されたとき、補正データ“Vp1”が生成され、選択回路18を
介してカラムドライバ15に出力される。画像データ“VsL”が入力されたとき、補正
データ“Vp2”が生成され、選択回路17を介してカラムドライバ14に出力される。
とができる。画像データ“VsL”は、選択回路18を介してカラムドライバ15に入力
することができる。また、補正データVp1および補正データVp2を外部から入力する
場合は、選択回路17または選択回路18を介してカラムドライバ14またはカラムドラ
イバ15に入力することができる。
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
ータを生成することができる。
層(隠れ層)HLによって構成することができる。入力層IL、出力層OL、中間層HL
はそれぞれ、1または複数のニューロン(ユニット)を有する。なお、中間層HLは1層
であってもよいし2層以上であってもよい。2層以上の中間層HLを有するニューラルネ
ットワークはDNN(ディープニューラルネットワーク)と呼ぶこともでき、ディープニ
ューラルネットワークを用いた学習は深層学習と呼ぶこともできる。
層または後層のニューロンの出力信号が入力され、出力層OLの各ニューロンには前層の
ニューロンの出力信号が入力される。なお、各ニューロンは、前後の層の全てのニューロ
ンと結合されていてもよいし(全結合)、一部のニューロンと結合されていてもよい。
ンNに信号を出力する前層の2つのニューロンを示している。ニューロンNには、前層の
ニューロンの出力x1と、前層のニューロンの出力x2が入力される。そして、ニューロ
ンNにおいて、出力x1と重みw1の乗算結果(x1w1)と出力x2と重みw2の乗算
結果(x2w2)の総和x1w1+x2w2が計算された後、必要に応じてバイアスbが
加算され、値a=x1w1+x2w2+bが得られる。そして、値aは活性化関数hによ
って変換され、ニューロンNから出力信号y=h(a)が出力される。
せる演算、すなわち積和演算が含まれる(上記のx1w1+x2w2)。この積和演算は
、プログラムを用いてソフトウェア上で行ってもよいし、ハードウェアによって行われて
もよい。積和演算をハードウェアによって行う場合は、積和演算回路を用いることができ
る。この積和演算回路としては、デジタル回路を用いてもよいし、アナログ回路を用いて
もよい。
て構成してもよい。特に、OSトランジスタはオフ電流が極めて小さいため、積和演算回
路のアナログメモリを構成するトランジスタとして好適である。なお、Siトランジスタ
とOSトランジスタの両方を用いて積和演算回路を構成してもよい。
また、カラムドライバ15の機能をカラムドライバ14に統合してもよい。このとき、補
正データおよび画像データ、ならびに回路16の出力データは選択回路19に入力され、
適切なタイミングでいずれかのデータがカラムドライバ14に出力される。
た構成とすることができる。バッファ回路21の導通を制御することにより、選択的に配
線121または配線122にデータを出力することができる。また、カラムドライバ14
は、例えば、シフトレジスタ22および選択回路23を組み合わせた構成とすることがで
きる。選択回路23により、選択的に配線124または配線125にデータを出力するこ
とができる。
例えば低解像度で補正なしの表示動作を行う場合は、ロードライバ13とカラムドライバ
15で動作させることができ、ロードライバ12とカラムドライバ14の動作を停止させ
ることができる。また、使用する配線122、125のそれぞれは、使用しない配線12
1、124の半数であり、データの充放電に費やされる電力も削減することができる。ま
た、図8に示す構成では、同様の表示動作を行う場合に、ドライバの出力段を半数にする
ことによって電力を削減することができる。
照)のシミュレーション結果を説明する。パラメータは以下の通りであり、トランジスタ
サイズはL/W=6μm/6μm(トランジスタ102)、L/W=4μm/4μm(そ
の他のトランジスタ)、容量素子103の容量値150fF、容量素子113の容量値5
0fF、EL素子114はFNダイオードモデル、配線128はアノード電位として+1
0V、配線129はカソード電位として-5V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。
果である。図11(A)は、検証に用いたタイミングチャートである。図11(A)にお
ける時刻T1乃至T2でトランジスタ102を導通させることにより、配線124から画
像データ(VDATA)の書き込みを行う。
D)をシミュレーションした結果である。図11(B)は一つの画素におけるシミュレー
ション結果であるが、いずれの画素(pix1乃至pix4)でも階調表示できることが
確認されている。
の変化をシミュレーションした結果である。いずれの画素でもノードNMの電位(VNM
)が画像データ“VDATA”と比例することが確認されている。
ことが確認された。
果である。図12(A)、(B)は、検証に用いたタイミングチャートである。まず、図
12(A)における時刻T1乃至T2でノードNMの電位をリセットする。その後、図1
2(B)に示す時刻T3乃至T4において、トランジスタ101を導通させることにより
配線125から画像データ(VDATA)の書き込みを行う。
D)をシミュレーションした結果である。図12(B)は、一つの画素におけるシミュレ
ーション結果であるが、いずれの画素(pix1乃至pix4)でも階調表示できること
が確認されている。
の変化をシミュレーションした結果である。いずれの画素でもノードNMの電位(VNM
)が画像データ(VDATA)と比例することが確認されている。
ことが確認された。
果である。図13(A)、(B)は、検証に用いたタイミングチャートである。まず、図
13(A)における時刻T1乃至T2でノードNMに配線124から補正データ(Vp)
を書き込む。その後、図13(B)に示す時刻T3乃至T4において、トランジスタ10
1を導通させることにより配線125から画像データ(VDATA)の書き込みを行う。
タ毎にシミュレーションした結果である。補正データ(Vp)として1V乃至8Vを書き
込み、画像データ(VDATA)と結合させたいずれの場合においても階調表示できるこ
とが確認されている。
の変化を補正データ(Vp)ごとにシミュレーションした結果である。補正データ(Vp
)として1V乃至8Vを書き込み、画像データ(VDATA)と結合させたいずれの場合
においてもノードNMの電位(VNM)が画像データ(VDATA)+補正データ(Vp
)と比例することが確認されている。
度用の画像データ(VDATA)を結合させて表示できることが確認された。
例である。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14では、水平方向に並ぶ副画
素10R、副画素10G、副画素10B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。なお、図14では、電源線等の配線は省略して
いる。
された4画素(ここでは、同色を発する4副画素に相当)に補正データVp1または画像
データVsLを入力することができる。ここで、各副画素と電気的に接続する配線124
は列毎に設けられるが、トランジスタ101と電気的に接続される配線125は水平方向
の2副画素毎に設けられる。
0Gとの間には配線124[i+1]が1本設けられ、副画素10Gと副画素10Bとの
間には配線124[i+2]および配線125[j+1]の2本が設けられる。そのため
、各要素のレイアウトをできるだけ密にする場合において、各副画素の間隔(同一の機能
を有する要素の間隔)を一定とすることが困難となる。
れ、電極25R、25G、25Bとしたとき、図14に示すように電極25R、25G、
25Bを等間隔に配置する構成とすることが好ましい。なお、画素電極は各副画素の要素
ともいえるが、ここでは説明を明瞭にするために別の要素としている。当該構成はトップ
エミッション型のEL表示装置、または反射型の液晶表示装置に有効である。
例である。液晶表示装置で副画素の間隔を一定とするには、例えば図15左上の画素(P
IX2において、容量素子116の他方の電極が電気的に接続する配線132[j]を副
画素10Rと副画素10Gとの間に設ければよい。配線132には、副画素10Rおよび
副画素10Gが有する容量素子116がそれぞれ電気的に接続する。なお、副画素10B
が有する容量素子116は、隣接する画素の副画素10Rとの間に設ける配線132[j
+1]と電気的に接続すればよい。
可能である。
本実施の形態では、液晶素子を用いた表示素子の構成例と、EL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で説明した表示
装置の要素、動作および機能の説明は省略する。
図である。
て、シール材4005が設けられ、表示部215が第1の基板4001、シール材400
5および第2の基板4006によって封止されている。
。なお、以下に説明する走査線駆動回路はロードライバ、信号線駆動回路はカラムドライ
バに相当する。
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1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
に示した電源を供給する配線やVrefを供給する配線に規定の電位を供給する機能を有
する。
号線駆動回路232aに与えられる各種信号および電位は、FPC(Flexible
printed circuit)4018を介して供給される。
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。
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
。
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と同じ第1の基板4001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。
15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。
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40
05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。
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16(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。
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。
ている。当該トランジスタとして、上記実施の形態で示したトランジスタを適用すること
ができる。
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。
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
。
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。
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。
。
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。
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。
210の斜視図である。図17(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。
ある。
られている。
、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IC427
3bを設けることができる。
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。
断面図である。図18(A)および図18(B)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18(A)および図18(B)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。
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。
ランジスタを複数有しており、図18(A)、および図18(B)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18(A)および図18(B)では、トランジスタ4
010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。
1上に絶縁層4112が設けられている。また、図18(B)では、絶縁層4112上に
隔壁4510が形成されている。
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。
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4
021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。
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。
(A)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18(A)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40
31、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。
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。
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。
遮光層4132、着色層4131、絶縁層4133が設けられている。
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。
れた樹脂材料などが挙げられる。遮光層および着色層の形成方法は、前述した各層の形成
方法と同様に行なえばよい。例えば、インクジェット法などで行なってもよい。
04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。
子(EL素子)を適用することができる。EL素子は、一対の電極の間に発光性の化合物
を含む層(「EL層」ともいう。)を有する。一対の電極間に、EL素子の閾値電圧より
も大きい電位差を生じさせると、EL層に陽極側から正孔が注入され、陰極側から電子が
注入される。注入された電子と正孔はEL層において再結合し、EL層に含まれる発光物
質が発光する。
れ、一般的に、前者は有機EL素子、後者は無機EL素子と呼ばれている。
がそれぞれEL層に注入される。そして、それらキャリア(電子および正孔)が再結合す
ることにより、発光性の有機化合物が励起状態を形成し、その励起状態が基底状態に戻る
際に発光する。このようなメカニズムから、このような発光素子は、電流励起型の発光素
子と呼ばれる。
、正孔ブロック材料、電子輸送性の高い物質、電子注入性の高い物質、またはバイポーラ
性の物質(電子輸送性および正孔輸送性が高い物質)などを有していてもよい。
どの方法で形成することができる。
類される。分散型無機EL素子は、発光材料の粒子をバインダ中に分散させた発光層を有
するものであり、発光メカニズムはドナー準位とアクセプター準位を利用するドナー-ア
クセプター再結合型発光である。薄膜型無機EL素子は、発光層を誘電体層で挟み込み、
さらにそれを電極で挟んだ構造であり、発光メカニズムは金属イオンの内殻電子遷移を利
用する局在型発光である。なお、ここでは、発光素子として有機EL素子を用いて説明す
る。
て、基板上にトランジスタおよび発光素子を形成し、当該基板とは逆側の面から発光を取
り出す上面射出(トップエミッション)構造や、基板側の面から発光を取り出す下面射出
(ボトムエミッション)構造や、両面から発光を取り出す両面射出(デュアルエミッショ
ン)構造の発光素子があり、どの射出構造の発光素子も適用することができる。
いう。)の一例である。表示素子である発光素子4513は、表示部215に設けられた
トランジスタ4010と電気的に接続している。なお発光素子4513の構成は、第1の
電極層4030、発光層4511、第2の電極層4031の積層構造であるが、この構成
に限定されない。発光素子4513から取り出す光の方向などに合わせて、発光素子45
13の構成は適宜変えることができる。
脂材料を用い、第1の電極層4030上に開口部を形成し、その開口部の側面が連続した
曲率を持って形成される傾斜面となるように形成することが好ましい。
ていてもどちらでも良い。
、シアン、マゼンタ、または黄などとすることができる。
わせて行う方法と、画素毎に発光色の異なる発光素子4513を設ける方法がある。前者
の方法は後者の方法よりも生産性が高い。一方、後者の方法では画素毎に発光層4511
を作り分ける必要があるため、前者の方法よりも生産性が劣る。ただし、後者の方法では
、前者の方法よりも色純度の高い発光色を得ることができる。後者の方法に加えて、発光
素子4513にマイクロキャビティ構造を付与することにより色純度をさらに高めること
ができる。
子ドットを発光層に用いることで、発光材料として機能させることもできる。
4031および隔壁4510上に保護層を形成してもよい。保護層としては、窒化シリコ
ン、窒化酸化シリコン、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸化窒化アルミニウム、
窒化酸化アルミニウム、DLC(Diamond Like Carbon)などを形成
することができる。また、第1の基板4001、第2の基板4006、およびシール材4
005によって封止された空間には充填材4514が設けられ密封されている。このよう
に、外気に曝されないように気密性が高く、脱ガスの少ない保護フィルム(貼り合わせフ
ィルム、紫外線硬化樹脂フィルム等)やカバー材でパッケージング(封入)することが好
ましい。
は熱硬化樹脂を用いることができ、PVC(ポリビニルクロライド)、アクリル系樹脂、
ポリイミド、エポキシ系樹脂、シリコーン系樹脂、PVB(ポリビニルブチラル)または
EVA(エチレンビニルアセテート)などを用いることができる。また、充填材4514
に乾燥剤が含まれていてもよい。
温で硬化する硬化樹脂、光硬化性の樹脂、熱硬化性の樹脂などの樹脂材料を用いることが
できる。また、シール材4005に乾燥剤が含まれていてもよい。
、位相差板(λ/4板、λ/2板)、カラーフィルタなどの光学フィルムを適宜設けても
よい。また、偏光板または円偏光板に反射防止膜を設けてもよい。例えば、表面の凹凸に
より反射光を拡散し、映り込みを低減できるアンチグレア処理を施すことができる。
ができる。また、マイクロキャビティ構造とカラーフィルタを組み合わせることで、映り
込みが低減し、表示画像の視認性を高めることができる。
対向電極層などともいう)においては、取り出す光の方向、電極層が設けられる場所、お
よび電極層のパターン構造によって透光性、反射性を選択すればよい。
化物、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、酸化チタンを含むインジウム酸化
物、インジウム錫酸化物、酸化チタンを含むインジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化物
、酸化ケイ素を添加したインジウム錫酸化物などの透光性を有する導電性材料を用いるこ
とができる。
(Mo)、ジルコニウム(Zr)、ハフニウム(Hf)、バナジウム(V)、ニオブ(N
b)、タンタル(Ta)、クロム(Cr)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、チタ
ン(Ti)、白金(Pt)、アルミニウム(Al)、銅(Cu)、銀(Ag)などの金属
、またはその合金、もしくはその金属窒化物から一種以上を用いて形成することができる
。
マーともいう)を含む導電性組成物を用いて形成することができる。導電性高分子として
は、いわゆるπ電子共役系導電性高分子を用いることができる。例えば、ポリアニリン若
しくはその誘導体、ポリピロール若しくはその誘導体、ポリチオフェン若しくはその誘導
体、または、アニリン、ピロールおよびチオフェンの2種以上からなる共重合体若しくは
その誘導体などがあげられる。
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。
可能である。
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。
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。
図19(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のチャネル長方向の断面図である。図19(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。
42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。
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。
層728を有し、絶縁層728の上に絶縁層729を有する。
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。
および電極744b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。
の間、および半導体層742と電極744b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。
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。
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。
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。
て、絶縁層726、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。
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。
6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共に、電界効果移動度が高くなる。
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。
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
。
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
。
信頼性の良好な半導体装置を実現することができる。
0のチャネル長方向の断面図である。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741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7
42と重なる絶縁層741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741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。
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。
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。
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7
46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。
トランジスタ825のチャネル長方向の断面図である。トランジスタ825は、絶縁層7
41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。
機能できる電極723を有する点が、トランジスタ825と異なる。
826のチャネル幅方向の断面図をそれぞれ示す。
、ゲート電極とバックゲート電極との電位が同電位となる。また、半導体層742は、ゲ
ート電極とバックゲート電極と挟まれている。
2のチャネル幅方向の長さよりも長く、半導体層742のチャネル幅方向全体は、絶縁層
726、741、728、729を間に挟んでゲート電極またはバックゲート電極に覆わ
れた構成である。
クゲート電極の電界によって電気的に取り囲むことができる。
電極の電界によって、チャネル領域が形成される半導体層742を電気的に取り囲むトラ
ンジスタのデバイス構造をSurrounded channel(S-channel
)構造と呼ぶことができる。
方によってチャネルを誘起させるための電界を効果的に半導体層742に印加することが
できるため、トランジスタの電流駆動能力が向上し、高いオン電流特性を得ることが可能
となる。また、オン電流を高くすることが可能であるため、トランジスタを微細化するこ
とが可能となる。また、S-channel構造とすることで、トランジスタの機械的強
度を高めることができる。
図21(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。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。
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。
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。半導体層74
2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。
2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を有する。
電極723は絶縁層772を介して半導体層742と重なる領域を有する。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。
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21(C1)に示すトランジスタ846および図21(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。
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。
847のチャネル幅方向の断面図をそれぞれ示す。
説明したS-channel構造である。ただし、これに限定されず、トランジスタ84
3、トランジスタ845、およびトランジスタ847をS-channel構造としなく
てもよい。
可能である。
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23に示す。
63、スピーカ967、表示部965、操作キー966、ズームレバー968、レンズ9
69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、様々な画像
の表示を行うことができる。
1の側面に取り付けられる。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。
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、様々
な画像の表示を行うことができる。
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、様々な画像
の表示を行うことができる。
75、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、様々な画像の表示を行うことができる。
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90
4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9
02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9
03に本発明の一態様の表示装置を用いることで、様々な画像の表示を行うことができる
。
可能である。
2:ロードライバ、13:ロードライバ、14:カラムドライバ、15:カラムドライバ
、16:回路、17:選択回路、18:選択回路、19:選択回路、20:シフトレジス
タ、21:バッファ回路、22:シフトレジスタ、23:選択回路、25B:電極、25
G:電極、25R:電極、101:トランジスタ、102:トランジスタ、103:容量
素子、110:回路ブロック、111:トランジスタ、112:トランジスタ、113:
容量素子、114:EL素子、115:トランジスタ、116:容量素子、117:液晶
素子、118:トランジスタ、119:トランジスタ、120:回路、121:配線、1
22:配線、124:配線、125:配線、126:配線、128:配線、129:配線
、130:配線、131:配線、132:配線、133:配線、134:配線、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、726:絶縁層、728:絶縁層、7
29: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、826:トランジスタ、830:トランジスタ、840:トランジスタ、84
2: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、9
03:表示部、904:センサ、911:筐体、912:表示部、913:スピーカ、9
19: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、9
66: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、4
014: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、411
0: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、4510:隔壁、4511:発光層、451
3:発光素子、4514:充填材
Claims (3)
- 第1のトランジスタと、第1の画素と、第2の画素と、第1の配線と、第2の配線と、を有する表示装置であって、
前記第1の画素及び前記第2の画素のそれぞれは、第2のトランジスタと、容量素子と、表示素子と、を有し、
前記第1の画素及び前記第2の画素のそれぞれにおいて、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、第1のノードと電気的に接続され、
前記第1の画素及び前記第2の画素のそれぞれにおいて、前記第1のノードは、前記容量素子の一方の電極と電気的に接続され、
前記第1の画素及び前記第2の画素のそれぞれにおいて、前記第1のノードは、前記表示素子と電気的に接続され、
前記第1の画素及び前記第2の画素のそれぞれにおいて、前記第1の配線は、前記第2のトランジスタのソースまたはドレインの他方と電気的に接続され、
前記第2の配線は、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と電気的に接続され、
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1の画素及び前記第2の画素がそれぞれ有する前記容量素子の他方の電極と電気的に接続される表示装置。 - 請求項1において、
前記第1の画素及び前記第2の画素は、それぞれ異なる色の光を外部に放出するための機能を有する表示装置。 - 請求項1または請求項2に記載の表示装置と、カメラと、を有する電子機器。
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