JP5677671B2 - 表示装置及びその駆動方法 - Google Patents

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Description

本発明の一態様は、表示装置及びその駆動方法に関する。
近年、例えば液晶表示装置又はエレクトロルミネセンス表示装置(EL表示装置ともいう)などの表示装置において、低消費電力型の表示装置の開発が進められている。
上記表示装置の消費電力を低減する方法の一つとしては、例えば動画表示を行うときに画素における画像の書き換えを行う間隔より静止画表示を行うときに画素における画像の書き換えを行う間隔を長くすることにより、静止画表示の際の不要な画像の書き換え動作を低減し、表示装置における消費電力の低減を図る技術が挙げられる(例えば特許文献1)。
特開2002−182619号公報
しかしながら、上記特許文献1のような従来の消費電力の低減方法は、静止画表示のときの画素における画像の書き換えの間隔が数秒以下と短いため、消費電力を十分低減することができるとはいえない。
また、上記特許文献1のような従来の消費電力の低減方法において、書き換えの間隔は、一定である。例えば、ユーザーが表示装置の操作を行わないときであっても、一定期間毎に画像の再書き込み(リフレッシュともいう)が行われるため、その分、電力が消費される。
本発明の一態様では、表示装置の消費電力を低減することを課題の一つとする。
本発明の一態様は、静止画を表示する場合に、画像の書き込み動作後に駆動回路への信号の出力を停止して書き込んだ画像を静止画として保持するものであり、さらに画像の書き換えを2回以上行うとき、駆動回路への信号の停止期間の長さを調整するものである。
また、本発明の一態様は、静止画を表示する場合に、画像の書き換えを2回以上行うとき、使用者による画像の書き換えを行う操作の有無に応じて駆動回路への信号の停止期間の長さを調整するものである。
本発明の一態様は、駆動回路部及び画素部を具備し、駆動回路部は、走査信号を出力する第1の駆動回路と、画像信号を出力する第2の駆動回路と、を備え、画素部は、走査信号が入力され、走査信号に従って画像信号が入力されることにより表示状態が制御されるn個の画素(nは自然数)を備え、画素により動画を表示する動画表示モード及び画素により静止画を表示する静止画表示モードを有する表示装置の駆動方法であって、静止画表示モードのとき、第1の駆動回路に駆動用信号及び電源電圧の出力を開始し、第2の駆動回路に駆動用信号及び電源電圧の出力を開始することにより、n個の画素に画像信号を出力し、その後、少なくとも第2の駆動回路への駆動用信号及び電源電圧の出力を停止し、入力された画像信号に基づく画素部の画像を静止画として保持する動作を、N回(Nは自然数)行い、Nが2以上である場合、K回目(Kは2以上N以下の自然数)における第2の駆動回路への駆動用信号及び電源電圧の出力停止期間の長さを、K−1回目における第2の駆動回路への駆動用信号及び電源電圧の出力停止期間より長くすることを特徴とする表示装置の駆動方法である。
本発明の一態様は、駆動回路部及び画素部を具備し、駆動回路部は、走査信号を出力する第1の駆動回路と、画像信号を出力する第2の駆動回路と、を備え、画素部は、走査信号が入力され、走査信号に応じて画像信号が入力されることにより表示状態が制御されるn個の画素(nは自然数)を備え、画素により動画を表示する動画表示モード及び画素により静止画を表示する静止画表示モードを有する表示装置の駆動方法であって、静止画表示モードのとき、第1の駆動回路にスタート信号、クロック信号、及び電源電圧の出力を開始し、第2の駆動回路にスタート信号、クロック信号、及び電源電圧の出力を開始することにより、n個の画素に画像信号を出力し、その後、少なくとも第2の駆動回路へのスタート信号、クロック信号、及び電源電圧の出力を停止し、入力された画像信号に基づく画素部の画像を静止画として保持する動作を、N回(Nは自然数)行い、Nが2以上である場合、K回目(Kは2以上N以下の自然数)における第2の駆動回路へのスタート信号、クロック信号、及び電源電圧の出力停止期間の長さを、K−1回目における第2の駆動回路へのスタート信号、クロック信号、及び電源電圧の出力停止期間より長くすることを特徴とする表示装置の駆動方法である。
本発明の一態様は、駆動回路部及び画素部を具備し、駆動回路部は、操作信号が入力され、入力された操作信号に応じて第1の制御信号及び第2の制御信号を生成し、生成した第1の制御信号及び第2の制御信号を出力するCPUと、第1の制御信号及び第2の制御信号が入力される表示制御回路と、第1の制御信号に応じて表示制御回路を介してスタート信号、クロック信号、及び電源電圧が入力されることにより、走査信号を出力する動作を行う第1の駆動回路と、第2の制御信号に応じて表示制御回路を介してスタート信号、クロック信号、及び電源電圧が入力されることにより、画像信号を出力する動作を行う第2の駆動回路と、を備え、画素部は、走査信号が入力され、走査信号に応じて画像信号が入力されることにより表示状態が制御されるn個の画素(nは自然数)を備え、CPUは、基準クロック信号が入力され、操作信号に応じて設定された期間毎に基準クロック信号のパルスの数を計数し、計数した各期間の計数値のデータを信号として出力する計数回路と、計数値のデータ信号が入力され、入力された計数値のデータ信号を一定期間保持した後に出力するラッチ回路と、ラッチ回路を介して計数値のデータ信号が入力され、入力された計数値のデータ信号に応じて第1の制御信号及び第2の制御信号となる信号を生成する演算回路と、演算回路により生成された信号を調整し、調整した信号を第1の制御信号及び第2の制御信号として表示制御回路に出力する出力回路と、を備えることを特徴とする表示装置である。
なお、本明細書において、動画とは、複数のフレーム期間の画像を高速に切り替えることにより、互いの画像が動く画像として人間の目に認識される画像のことである。
また、本明細書において、静止画とは、複数のフレーム期間の画像を高速に切り替えて動作させた場合であっても、互いの画像が変化のない画像として人間の目に認識される画像のことである。
本発明の一態様により、静止画を表示するときに画像を書き換える間隔を必要に応じて長くすることができるため、消費電力を低減することができる。
実施の形態1における表示装置を説明するための図。 実施の形態2における表示装置の構成の一例を示す図。 図2に示す表示装置の駆動方法を説明するための図。 実施の形態3におけるシフトレジスタの構成の一例を示す図。 図4に示すシフトレジスタの動作の一例を説明するための図。 実施の形態4におけるトランジスタの構造例を示す断面模式図。 図6に示すトランジスタの作製方法の一例を示す断面模式図。 図6に示すトランジスタの作製方法の一例を示す断面模式図。 実施の形態5における表示装置の構造の一例を示す図。 実施の形態6における電子機器の構成例を示す図。
本発明の実施の形態の一例について、図面を用いて以下に説明する。但し、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は、以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されない。
(実施の形態1)
本実施の形態では、動画及び静止画の表示が可能な表示装置及び該表示装置の駆動方法について説明する。
本実施の形態の表示装置の一例について、図1を用いて説明する。
まず、本実施の形態の表示装置の構成の一例について、図1(A)を用いて説明する。図1(A)は、本実施の形態における表示装置の構成の一例を示すブロック図である。
図1(A)に示す表示装置は、駆動回路が設けられた駆動回路部101と、画素が設けられた画素部102と、を具備する。
駆動回路部101は、第1駆動回路(Xdrvともいう)101aと、第2駆動回路(Ydrvともいう)101bと、を備える。
第1駆動回路101aは、走査信号SCNを出力する機能を有する。第1駆動回路101aは、走査信号SCNにより画像信号IMGを入力する画素を選択し、走査する。第1駆動回路101aは、第1駆動回路101aを動作させるための信号(第1駆動回路101aの駆動用信号ともいう)及び電源電圧が入力されることにより動作を開始する。第1駆動回路101aの駆動用信号としては、例えばスタート信号及びクロック信号などが挙げられる。第1駆動回路101aは、例えばシフトレジスタを用いて構成される。なお、複数の駆動回路により第1駆動回路101aを構成してもよい。
第2駆動回路101bは、画像信号IMGを出力する機能を有する。第2駆動回路101bは、第1駆動回路101aにより選択された画素に画像信号IMGを出力する。第2駆動回路101bは、例えば第2駆動回路101bを動作させるための信号(第2駆動回路101bの駆動用信号ともいう)及び電源電圧が入力されることにより動作を開始する。第2駆動回路101bの駆動用信号としては、スタート信号及びクロック信号などが挙げられる。第2駆動回路101bは、例えばシフトレジスタを用いて構成される。なお、複数の駆動回路により第2駆動回路101bを構成してもよい。
また、一般的に電圧とは、ある二点間における電位の差(電位差ともいう)のことをいう。しかし、電圧及び電位の値は、回路図などにおいていずれもボルト(V)で表されることがあるため、区別が困難である。そこで、本明細書では、特に指定する場合を除き、ある一点の電位と基準となる電位(基準電位ともいう)との電位差を、該一点の電圧として用いる場合がある。
なお、例えば表示制御回路を用いることにより、第1駆動回路101a及び第2駆動回路101bの動作を制御することができる。
表示制御回路は、第1駆動回路101aの駆動用信号及び電源電圧を第1駆動回路101aに出力するタイミング、並びに第2駆動回路101bの駆動用信号及び電源電圧を第2駆動回路101bに出力するタイミングを制御する回路である。表示制御回路の動作は、例えばCPUを用いて制御される。
また、表示制御回路に加え、さらに操作信号に応じて第1駆動回路101a及び第2駆動回路101bの動作を制御することもできる。操作信号とは、表示装置の画像の書き換えを行うか否かを制御するための信号であり、例えば使用者が表示装置の画像を書き換えるための操作(例えばボタン操作、タッチパネルにおけるタッチ操作、又はキーボードによる文字入力操作など)を行ったときに、操作したことを表すパルスを出力する信号である。
画素部102は、n個(nは自然数)の画素を備える。
画素102_k(kは1以上n以下の自然数)には、走査信号SCNが入力され、且つ走査信号SCNの電圧に応じて画像信号IMGが入力される。画素102_kは、入力された画像信号IMGに応じて表示動作を行う機能を有する。
画素102_kは、例えばトランジスタ及び表示素子を用いて構成される。上記トランジスタは、走査信号SCNの電圧に応じてオン状態又はオフ状態になることにより、画素102_kに画像信号IMGを入力するか否かを制御する機能を有し、表示素子は、入力された画像信号IMGの電圧に応じた表示状態になる機能を有する。
なお、本明細書において、トランジスタは、電界効果トランジスタであり、特に指定する場合を除き、ソース、ドレイン、及びゲートを少なくとも有する。
ソースとは、ソース電極の一部若しくは全部、又はソース配線の一部若しくは全部のことをいう。また、ソース電極とソース配線とを区別せずにソース電極及びソース配線の両方の機能を有する導電層をソースという場合がある。
ドレインとは、ドレイン電極の一部若しくは全部、又はドレイン配線の一部若しくは全部のことをいう。また、ドレイン電極とドレイン配線とを区別せずにドレイン電極及びドレイン配線の両方の機能を有する導電層をドレインという場合がある。
ゲートとは、ゲート電極の一部若しくは全部、又はゲート配線の一部若しくは全部のことをいう。また、ゲート電極とゲート配線とを区別せずにゲート電極及びゲート配線の両方の機能を有する導電層をゲートという場合がある。
また、トランジスタの構造や動作条件などによって、トランジスタのソースとドレインが互いに入れ替わるため、いずれがソース又はドレインであるかを限定することが困難である。そこで、本明細書では、トランジスタのソース及びドレインの一方を第1端子と表記し、他方を第2端子と表記する場合がある。また、ソース又はドレインを第1端子又は第2端子と表記する場合、ゲートを第3端子と表記する場合もある。
画素102_kのトランジスタとしては、例えばオフ電流の低いトランジスタを用いることができる。上記トランジスタのオフ電流は、例えばチャネル幅1μmあたり10aA(1×10−17A)以下、さらにはチャネル幅1μmあたり1aA(1×10−18A)以下、さらにはチャネル幅1μmあたり10zA(1×10−20A)以下、さらにはチャネル幅1μmあたり1zA(1×10−21A)以下であることが好ましい。
上記オフ電流の低いトランジスタを画素102_kのトランジスタに用いることにより、トランジスタのオフ電流に起因する表示素子の表示状態の変動を抑制することができるため、一回の画像データの書き込みに対応する画像の保持期間を長くすることができる。そのため、画像データの書き込みの間隔を長くすることができる。例えば、画像データの書き込みの間隔を10秒以上、好ましくは30秒以上、さらに好ましくは1分以上にすることもできる。また、画像データを書き込む間隔を長くすればするほど、より消費電力を低減することができる。
上記オフ電流の低いトランジスタとしては、例えばチャネル形成層としての機能を有する酸化物半導体層を有するトランジスタを用いることができる。該チャネル形成層としての機能を有する酸化物半導体層は、真性(I型ともいう)、又は実質的に真性である半導体層である。
上記真性(I型ともいう)、又は実質的に真性である酸化物半導体層は、例えば酸化物半導体層を高純度化させることにより作製される。高純度化とは、酸化物半導体層中の水素を極力排除すること、及び酸化物半導体層に酸素を供給して酸化物半導体層中の酸素欠乏に起因する欠陥を低減することの少なくとも一方を含む概念である。
また、画素102_kにおける表示素子としては、例えば液晶素子又はエレクトロルミネセンス素子(EL素子又は電界発光素子ともいう)などを用いることができる。
次に、本実施の形態の表示装置の駆動方法例として、図1(A)に示す表示装置の駆動方法例について図1(B)及び図1(C)を用いて説明する。図1(B)及び図1(C)は、図1(A)に示す表示装置の駆動方法例を説明するための図であり、第2駆動回路101b及び画素102_kのそれぞれの状態について示す。
図1(B)及び図1(C)に示す表示装置の駆動方法例は、動画を表示する期間と静止画を表示する期間とに分けられ、さらに静止画を表示する期間において、期間Aにおける動作及び期間Bにおける動作を順に行う動作をN回(Nは自然数)行うものである。なお、動画を表示するときの表示装置の状態を動画表示モードともいい、静止画を表示するときの表示装置の状態を静止画表示モードともいう。なお、静止画表示モードとしては、動画の一部を静止画として表示するモード(簡易動画再生モードともいう)も含まれる。
まず、第Zの期間A_Z(Zは1以上の自然数)において、第1駆動回路101aへの駆動用信号及び電源電圧の出力を開始し、第2駆動回路101bへの駆動用信号及び電源電圧の出力を開始する。このときの状態を状態SSTともいう。
このとき、第1駆動回路101aは、動作を開始し、走査信号SCNを画素102_kに出力し、走査信号SCNに応じて画像信号IMGが入力される画素102_kを順次選択する。また、第2駆動回路101bは、第1駆動回路101aにより選択された画素102_kに画像信号IMGの出力を開始する。
選択された画素102_kには、画像信号IMGが入力され、選択された画素102_kは、入力された画像信号IMGに応じて表示状態が設定される。以上により、画素102_kに画像信号IMGのデータが書き込まれたことになる。選択された画素102_kに画像信号IMGのデータが書き込まれると、画素102_kの表示状態は一定期間保持される。これを別の画素に対しても行うことにより、全ての画素の表示状態が設定され、画素部において、画像信号IMGのデータに基づいた画像が表示される。このとき、全ての画素に画像信号IMGのデータが書き込まれた状態を状態Wともいう。
次に、第Zの期間B_Zにおいて、少なくとも第2駆動回路101bへの駆動用信号及び電源電圧の出力を停止する。つまり、少なくとも第2駆動回路101bに駆動用信号及び電源電圧を出力することを停止する。このときの状態をSSTPともいう。
このとき、第2駆動回路101bが停止し、画像信号IMGの出力が停止する。
さらに、このとき画素102_kは、第Zの期間A_Zに書き込まれた画像信号IMGのデータに基づく表示状態に保持される。これにより、第Zの期間B_Zの間、画素102_kは、第Zの期間A_Zに書き込まれた画像信号IMGのデータに基づく画像を静止画として保持する。このとき、画像信号IMGのデータに基づく画像を静止画として保持する状態を状態Hともいう。
なお、第Zの期間B_Zにおいて、第1駆動回路101aへの駆動用信号及び電源電圧の出力を停止してもよい。つまり、第1駆動回路101aに駆動用信号及び電源電圧を出力することを停止してもよい。
次に、第(Z+1)の期間A_Z+1において、第1駆動回路101aに駆動用信号及び電源電圧の出力を開始し、第2駆動回路101bに駆動用信号及び電源電圧の出力を開始する。
このとき、第1駆動回路101aは、動作を開始し、走査信号SCNを画素102_kに出力し、走査信号SCNに応じて画像信号IMGを入力する画素102_kを順次選択する。また、第2駆動回路101bは、画像信号IMGの出力を開始する。
選択された画素102_kには、画像信号IMGが入力され、選択された画素102_kは、入力された画像信号IMGに応じて表示状態が設定される。以上により、選択された画素102_kに画像信号IMGのデータが書き込まれたことになる。選択された画素102_kに画像信号IMGのデータが書き込まれると、画素102_kの表示状態は一定期間保持される。これを別の画素に対しても行うことにより、全ての画素の表示状態が設定され、画素部において、画像が表示される。
次に、第(Z+1)の期間B_Z+1において、少なくとも第2駆動回路101bへの駆動用信号及び電源電圧の出力を停止する。このとき、第(Z+1)の期間B_Z+1における第2駆動回路101bへの駆動用信号及び電源電圧の出力停止期間の長さを、第Zの期間B_Zにおける第2駆動回路101bへの駆動用信号及び電源電圧の出力停止期間より長くする。
このとき、第2駆動回路101bが停止し、画像信号IMGの出力が停止する。
さらに、このとき画素102_kは、第(Z+1)の期間A_Z+1に書き込まれた画像信号IMGのデータに基づく表示状態に保持される。これにより、第(Z+1)の期間B_Z+1の間、画素102_kは、第(Z+1)の期間A_Z+1に書き込まれた画像信号IMGのデータに基づく画像を静止画として保持する。このとき、第(Z+1)の期間B_Z+1における画像信号IMGに基づく画像の保持時間の長さは、(Z+1)の期間B_Z+1における第2駆動回路101bへの駆動用信号及び電源電圧の出力停止期間の長さに応じて、第Zの期間B_Zにおける画像信号IMGの基づく画像の保持期間より長くなる。
なお、第(Z+1)の期間B_Z+1において、第1駆動回路101aへの駆動用信号及び電源電圧の出力を停止してもよい。このとき、第(Z+1)の期間B_Z+1における第1駆動回路101aへの駆動用信号及び電源電圧の出力停止期間の長さを、第Zの期間B_Zにおける第1駆動回路101aへの駆動用信号及び電源電圧の出力停止期間より長くする。
さらに、例えばNが3以上のとき、次に第(Z+2)の期間A_Z+2において、第1駆動回路101aに駆動用信号及び電源電圧の出力を開始し、第2駆動回路101bに駆動用信号及び電源電圧の出力を開始する。
このとき、第1駆動回路101aは、動作を開始し、走査信号SCNを画素102_kに出力し、走査信号SCNに応じて画像信号IMGを入力する画素102_kを順次選択する。また、第2駆動回路101bは、画像信号IMGの出力を開始する。
選択された画素102_kでは、画像信号IMGが入力され、入力された画像信号IMGに応じて表示状態が設定される。以上により、選択された画素102_kに画像信号IMGのデータが書き込まれたことになる。選択された画素102_kに画像信号IMGのデータが書き込まれると、画素102_kの表示状態は一定期間保持される。これを別の画素に対しても行うことにより、全ての画素の表示状態が設定され、画素部において、画像が表示される。
次に、第(Z+2)の期間B_Z+2において、少なくとも第2駆動回路101bへの駆動用信号及び電源電圧の出力を停止する。このとき、第(Z+2)の期間B_Z+2における第2駆動回路101bへの駆動用信号及び電源電圧の出力停止期間の長さを、第(Z+1)の期間B_Z+1における第2駆動回路101bへの駆動用信号及び電源電圧の出力停止期間より長くする。
このとき、第2駆動回路101bが停止し、画像信号IMGの出力が停止する。
さらに、このとき画素102_kは、第(Z+2)の期間A_Z+2に書き込まれた画像信号IMGのデータに基づく表示状態に保持される。これにより、第(Z+2)の期間B_Z+2の間、画素102_kは、第(Z+2)の期間A_Z+2に書き込まれた画像信号IMGのデータに基づく画像を静止画として保持する。このとき、第(Z+2)の期間B_Z+2における画像信号IMGに基づく画像の保持期間の長さは、第(Z+2)の期間B_Z+2における第2駆動回路101bへの駆動用信号及び電源電圧の出力停止期間の長さに応じて、第(Z+1)の期間B_Z+1における画像信号IMGに基づく画像の保持期間の長さより長くなる。以上が図1に示す表示装置の駆動方法の一例である。
なお、第(Z+2)の期間B_Z+2において、第1駆動回路101aへの駆動用信号及び電源電圧の出力を停止してもよい。このとき、第(Z+2)の期間B_Z+2における第1駆動回路101aへの駆動用信号及び電源電圧の出力停止期間の長さを、第(Z+1)の期間B_Z+1における第1駆動回路101aへの駆動用信号及び電源電圧の出力停止期間より長くする。
さらに、本実施の形態の表示装置は、操作信号のパルスの有無によっても動作を変化させることもできる。
例えば、Nが2以上であり、操作信号のパルスが入力されない間は、図1(B)に示す表示装置の駆動方法の一例と同じように、期間Aにおける動作及び期間Bにおける動作を繰り返し行うたびに少なくとも第2駆動回路101bへの駆動用信号及び電源電圧の出力停止期間を長くする。
また、Nが2以上であり、操作信号のパルスが入力されたときは、該パルスに応じて、第1駆動回路101aに駆動用信号及び電源電圧の出力を開始し、第2駆動回路101bに駆動用信号及び電源電圧の出力を開始する。例えば、Nが4以上の時、第(Z+2)の期間B_Z+2において、操作信号のパルスが入力されると、図1(C)に示すように、第(Z+3)の期間A_Z+3の動作に切り替わり、第1駆動回路101aに駆動用信号及び電源電圧の出力を開始し、第2駆動回路101bに駆動用信号及び電源電圧の出力を開始し、画素102_kに画像信号IMGのデータを書き込み、その後第(Z+3)の期間B_Z+3において、少なくとも第2駆動回路101bへの駆動用信号及び電源電圧の出力を停止し、第(Z+3)の期間A_Z+3において書き込まれた画像信号IMGに基づく画像を、第(Z+2)の期間B_Z+2における画像信号IMGに基づく画像の保持期間の長さより長く保持する。以上が図1(A)に示す表示装置の駆動方法例である。
図1(A)乃至図1(C)に一例として示すように、本実施の形態の表示装置は、静止画表示のときに画素に画像信号のデータを書き込み、その後少なくとも第2の駆動回路への第2の駆動回路を動作させるための信号及び電源電圧の出力を停止し、画素に書き込んだ画像信号のデータに基づく画像を静止画として保持する動作をN回行い、Nが2以上であるとき、K回目(Kは2以上N以下の自然数)における第2の駆動回路への第2の駆動回路を動作させるための信号及び電源電圧の出力を停止期間の長さを、K−1回目における第2の駆動回路への第2の駆動回路を動作させるための信号及び電源電圧の出力を停止期間より長くするものである。これにより、静止画を表示するときの不要な画像の書き換えを低減し、表示装置の消費電力を低減することができる。
また、本実施の形態の表示装置は、静止画表示のときに画素に画像信号のデータを書き込み、その後少なくとも第2の駆動回路への第2の駆動回路を動作させるための信号及び電源電圧の出力を停止し、画素に書き込んだ画像信号のデータに基づく画像を静止画として保持する動作をN回行い、Nが2以上であり、操作信号のパルスが入力されない間はK回目における第2の駆動回路への第2の駆動回路を動作させるための信号及び電源電圧の出力停止期間の長さをK−1回目における第2の駆動回路への第2の駆動回路を動作させるための信号及び電源電圧の出力停止期間より長くし、操作信号のパルスが入力されたときに第1の駆動回路に駆動用信号及び電源電圧の出力を開始し、第2の駆動回路に駆動用信号及び電源電圧の出力を開始し、画素に画像信号のデータを書き込むものである。これにより、例えば使用者が表示装置の操作を行っているときは、動作表示モードにして画像データを画素に逐次的に書き込み、使用者が表示装置の操作を行わないとき(例えば閲覧時など)は、静止画表示モードにして画素への画像信号の供給を停止するなど、選択的に駆動回路の停止を行うことができるため、実動作を阻害することなく、消費電力を低減することができる。
(実施の形態2)
本実施の形態では、静止画表示のとき、画素への画像信号の供給を選択的に停止させることが可能な表示装置及び該表示装置の駆動方法の一例として、液晶表示装置及び該液晶表示装置の駆動方法について説明する。
本実施の形態の表示装置の構成の一例について図2を用いて説明する。
図2に示す表示装置は、駆動回路が設けられた駆動回路部201と、画素が設けられた画素部202と、を具備する。
駆動回路部201は、CPU201aと、表示制御回路(DCTLともいう)201bと、走査信号線駆動回路(Gdrvともいう)201cと、画像信号線駆動回路(Sdrvともいう)201dと、を備える。
CPU201aは、インターフェース(IFともいう)211aと、基準クロック信号生成回路(RCLKともいう)211bと、計数回路(CNTともいう)211cと、ラッチ回路(LATCHともいう)211dと、記憶回路(MEMORYともいう)211eと、演算回路(ALUともいう)211fと、出力回路(OUTともいう)211gと、を有する。
インターフェース211aは、外部機器と所定の方式により信号のやりとりを行う機能を有する。インターフェース211aは、例えば操作信号が出力される入力手段に電気的に接続される。上記入力手段としては、例えばキーボード、マウス、タッチパッド、又はタッチパネルなどのポインティングデバイスなどを用いることができる。なお、インターフェース211aは、必ずしもCPU201aに設けられなくてもよく、別途設けられたインターフェースをインターフェース211aとして用いてもよい。
基準クロック信号生成回路211bは、基準クロック信号RCKを生成する機能を有する。なお、基準クロック信号生成回路211bは、必ずしもCPU201aに設けられなくてもよく、別途設けられたクロック信号生成回路を基準クロック信号生成回路211bとして用いてもよい。例えば、発振回路を用いて基準クロック信号生成回路211bを構成することができる。また、発振回路及び分周回路を用いて基準クロック信号生成回路211bを構成してもよい。
計数回路211cには、基準クロック信号RCKが入力される。計数回路211cは、操作信号のパルスに応じて設定された期間毎に、入力された基準クロック信号RCKのパルスの数を計数し、計数した値のデータを信号として出力する機能を有する。例えば、シフトレジスタを用いて計数回路211cを構成することができる。計数回路211cを用いることにより、例えば操作信号のパルスの間隔のデータを得ることができる。
ラッチ回路211dには、計数回路211cから計数値のデータ信号が入力される。ラッチ回路211dは、入力されたデータ信号を一定期間保持した後に出力する機能を有する。
記憶回路211eには、計数回路211cによる計数値に対応する静止画表示のときの画像の書き換え間隔のデータが記憶される。なお、記憶回路211eには、必ずしもCPU201aに設けなくてもよく、別途設けられた記憶回路を記憶回路211eとして用いてもよい。
演算回路211fには、ラッチ回路211dを介して上記計数値のデータ信号が入力される。演算回路211fは、入力されたデータ信号に応じて制御信号GDCTL及び制御信号SDCTLを生成する。制御信号GDCTLは、走査信号線駆動回路201cの駆動を制御するための信号であり、制御信号SDCTLは、画像信号線駆動回路201dの駆動を制御するための信号である。
出力回路211gは、制御信号GDCTL及び制御信号SDCTLを外部に出力する機能を有する。このとき、出力回路211gは、例えば必要に応じて制御信号GDCTL及び制御信号SDCTLの電圧の調整を行う。出力回路211gは、例えばバッファ回路などにより構成される。
CPU201aは、外部から入力された操作信号のパルスに応じて設定された期間毎に、計数回路211cにより計数した値を用いて、演算回路211fにより静止画表示のときに画素における画像データの書き換え間隔を設定する。
表示制御回路201bには、スタート信号SP、クロック信号CK、及び電源電圧Vpが入力され、さらにCPU201aから制御信号GDCTL及び制御信号SDCTLが入力される。表示制御回路201bは、入力された信号又は電圧を、制御信号GDCTL及び制御信号SDCTLの電圧に応じたタイミングで出力することにより、走査信号線駆動回路201c又は画像信号線駆動回路201dに供給するタイミングを制御する機能を有する。なお、走査信号線駆動回路201cに入力されるスタート信号SPをスタート信号GSPともいい、画像信号線駆動回路201dに入力されるスタート信号SPをスタート信号SSPともいい、走査信号線駆動回路201cに入力されるクロック信号CKをクロック信号GCKともいい、画像信号線駆動回路201dに入力されるクロック信号CKをクロック信号SCKともいい、走査信号線駆動回路201cに入力される電源電圧Vpを電源電圧GVpともいい、画像信号線駆動回路201dに入力される電源電圧Vpを電源電圧SVpともいう。
なお、スタート信号GSPは、垂直同期周波数に応じたパルス信号であり、スタート信号SSPは、ゲート選択期間に応じたパルス信号である。
また、クロック信号GCKは、1つのクロック信号に限定されず、位相の異なる複数のクロック信号をクロック信号GCKとして用いてもよい。複数のクロック信号をクロック信号GCKとして用いることにより、走査信号線駆動回路201cの動作速度を向上させることができる。また、クロック信号SCKは、1つのクロック信号に限定されず、位相の異なる複数のクロック信号をクロック信号SCKとして用いてもよい。位相の異なる複数のクロック信号をクロック信号SCKとして用いることにより、画像信号線駆動回路201dの動作速度を向上させることができる。なお、クロック信号GCK及びクロック信号SCKとして共通のクロック信号を用いてもよい。
また、電源電圧GVp及び電源電圧SVpとして共通の電源電圧を用いてもよい。
走査信号線駆動回路201cは、x本(xは自然数)の走査信号線に走査信号SCNを出力する機能を有する。走査信号線駆動回路201cは、走査信号線203_g(gは1以上x以下の自然数)を介して走査信号SCNを画素に出力することにより、画像信号IMGを入力する画素を選択する。
画像信号線駆動回路201dは、y本(yは自然数)の画像信号線に画像信号IMGを出力する機能を有する。画像信号線駆動回路201dは、走査信号線駆動回路201cにより選択された画素に、画像信号線204_s(sは1以上y以下の自然数)を介して画像信号IMGを出力する。
また、画素部202は、n個の画素を備える。n個の画素は、x行y列のマトリクスとして配列される。
画素202_kは、トランジスタ221_kと、液晶素子222_kと、容量素子223_kと、を有する。
トランジスタ221_kの第1端子は、画像信号線204_sに電気的に接続され、トランジスタ221_kの第3端子は、走査信号線203_gに電気的に接続される。
トランジスタ221_kとしては、例えば上記実施の形態に示すように、オフ電流の低いトランジスタを用いることができる。該トランジスタのオフ電流は、例えばチャネル幅1μmあたり10aA(1×10−17A)以下、さらにはチャネル幅1μmあたり1aA(1×10−18A)以下、さらにはチャネル幅1μmあたり10zA(1×10−20A)以下、さらにはチャネル幅1μmあたり1zA(1×10−21A)以下であることが好ましい。
上記オフ電流の低いトランジスタをトランジスタ221_kとして用いることにより、トランジスタ221_kのオフ電流に起因する液晶素子222_kに印加される電圧の変動を抑制することができるため、一回の画像データの書き込みに対応する画像の表示期間を長くすることができ、また、画像データの書き込みの間隔を長くすることができる。例えば、画像データの書き込みの間隔を10秒以上、好ましくは30秒以上、さらに好ましくは1分以上にすることもできる。画像データを書き込む間隔を長くすればするほど、より消費電力を低減することができる。
上記オフ電流の低いトランジスタとしては、例えばチャネル形成層としての機能を有する酸化物半導体層を有するトランジスタを用いることができる。該チャネル形成層としての機能を有する酸化物半導体層は、真性(I型ともいう)、又は実質的に真性である半導体層である。
液晶素子222_kは、第1端子及び第2端子を有し、液晶素子222_kの第1端子は、トランジスタ221_kの第2端子に電気的に接続される。
液晶素子222_kは、第1端子の一部又は全部としての機能を有する画素電極と、第2端子の一部又は全部としての機能を有する共通電極と、画素電極及び共通電極の間に印加される電圧に応じて透過率が変化する液晶層と、を有する構成とすることができる。
なお、液晶素子222_kにおける液晶層に用いられる液晶材料の固有抵抗は、例えば温度が20℃において、1×1012Ω・cm以上、より好ましくは1×1013Ω・cm以上、さらに好ましくは1×1014Ω・cm以上であることが好ましい。また、上記液晶材料を用いて液晶素子を構成した場合、液晶素子となる部分の抵抗は、例えば配向膜又はシール材などにより液晶層に不純物が混入する可能性があるため、1×1011Ω・cm以上、さらには1×1012Ω・cm以上となる場合がある。
液晶材料の固有抵抗が大きいほど液晶層を介して流れるリーク電流が減り、液晶層を介して流れるリーク電流に起因する液晶素子222_kに印加される電圧の変動を抑制することができる。その結果、一回の画像データの書き込みに対応する画素202_kの表示期間を長くすることができるため、画素202_kに画像データを書き込む頻度を低減でき、表示装置の消費電力を低減することができる。
容量素子223_kは、第1端子及び第2端子を有し、第1端子がトランジスタ221_kの第2端子に電気的に接続される。容量素子223_kは、保持容量としての機能を有し、第1端子の一部又は全部としての機能を有する第1の電極と、第2端子の一部又は全部としての機能を有する第2の電極と、誘電体層と、を有する構成である。容量素子223_kの容量は、例えばトランジスタ221_kのオフ電流などを考慮して設定すればよい。例えば容量素子223_kの容量は、画素202_kにおける液晶素子222_kの容量(液晶容量ともいう)の1/3以下、好ましくは1/5以下であればよい。また、トランジスタ221_kのオフ電流の値によっては、必ずしも容量素子223_kを設けなくてもよく、容量素子223_kを設けない構成としてもよい。画素202_kに容量素子223_kを設けない構成にすることにより開口率を向上させることができる。
画素202_kには、走査信号線203_gを介して入力される走査信号SCNの電圧に応じてトランジスタ221_kがオン状態になることにより、画像信号線204_sを介して画像信号IMGが入力される。さらに、画素202_kは、入力された画像信号IMGに応じた値の電圧が液晶素子222_kの第1端子及び第2端子の間に印加されることにより、表示状態になる。
なお、画素202_kに光検出回路(フォトセンサともいう)を設けることもできる。光検出回路を設けることにより、画素202_kにおいて、光検出により被検出物を読み取ることができ、本実施の形態の表示装置をタッチパネルとして機能させることもできる。
さらに、図2に示すように、トランジスタ205及び光源部(LSともいう)206を本実施の形態の表示装置に設けることもできる。
トランジスタ205の第1端子には、電圧Vcom(共通電圧Vcomともいう)が入力され、トランジスタ205の第2端子は、画素202_kにおける液晶素子222_kの第2端子及び容量素子223_kの第2端子に電気的に接続され、トランジスタ205の第3端子には、制御信号CTL205が入力される。電圧Vcomは、画像信号IMGの電圧に対して設定される電圧である。トランジスタ205は、制御信号CTL205の電圧に応じてオン状態又はオフ状態になることにより、液晶素子222_kの第2端子の電圧及び容量素子223_kの第2端子の電圧を電圧Vcomに設定するか否かを制御する機能を有する。なお、トランジスタ205は、例えば画素部202と同じ基板の上に形成される。また、トランジスタ205を画素部202とは異なる基板の上に形成してもよい。また、トランジスタ205を必ずしも設けなくてもよいが、トランジスタ205を設けることにより、ノイズによる液晶素子222_kに印加された電圧の変動を抑制することができる。
光源部206は、画素部202に光を供給する機能を有する。光源部206としては、例えばバックライト、サイドライト、又はフロントライトなどを用いることができる。光源部206は、例えば光源及び光源の動作を制御する光源制御回路により構成される。光源としては、例えば光の三原色を含む光源を用いることができる。また、光源としては、例えば白色の発光素子(例えばLED)を用いることができる。また、本実施の形態の表示装置では、光源部206を、表示制御回路201bにより点灯状態が制御される構成にすることもできる。表示制御回路201bにより光源部206を制御することにより、必要に応じて光源を消灯させることができるため、消費電力を低減することができる。
次に、本実施の形態の表示装置の駆動方法の一例として、図2に示す表示装置の駆動方法の一例について説明する。
まず、CPU201aの動作について説明する。
CPU201aでは、インターフェース211aを介して所定の信号方式である操作信号が入力される。
計数回路211cは、入力された操作信号のパルスに応じて設定される期間毎に、基準クロック信号生成回路211bから入力される基準クロック信号RCKのパルスの数を計数する。さらに、計数することにより得られた各期間における計数値のデータを信号として、ラッチ回路211dにより一定期間保持した後、演算回路211fに出力する。また、操作信号のパルスが計数回路211cに入力されたときは、計数回路211cの計数値はリセットされ、初期状態の計数値のデータを信号として、ラッチ回路211dにより一定期間保持した後、演算回路211fに出力する。各期間は、例えば操作信号におけるパルスとパルスの間隔に対応する。
演算回路211fは、入力された計数値のデータ信号に対応する静止画表示の時の書き換え間隔のデータを記憶回路211eから読み出し、読み出したデータを用いて制御信号GDCTL及び制御信号SDCTLを生成し、生成した制御信号GDCTL及び制御信号SDCTLを、出力回路211gを介して表示制御回路201bに出力する。このとき、計数値が大きいほど、静止画表示の時の書き換え間隔が長くなるように、計数値のデータと静止画表示のときの書き換え間隔のデータとを対応させることが好ましい。
さらに、図2に示す表示装置の駆動方法の一例について、図3を用いて説明する。図3は、図2に示す表示装置の駆動方法の一例を説明するための図である。図3(A)及び図3(B)は、制御信号GDCTL、電源電圧GVp、クロック信号GCK、スタート信号GSP、制御信号SDCTL、電源電圧SVp、クロック信号SCK、スタート信号SSP、及び制御信号CTL205のそれぞれの波形を示す。なお、図3(B)は、図3(A)の一部の期間を拡大したものである。なお、ここでは、一例として、電源電圧GVp及び電源電圧SVpが共通の電源電圧であり、クロック信号GCKが1つのクロック信号であり、クロック信号SCKが1つのクロック信号であり、制御信号GDCTL、制御信号SDCTL、スタート信号GSP、及びスタート信号SSPが全て2値のデジタル信号であるとする。
図2に示す表示装置の駆動方法の一例は、動画を表示する期間と静止画を表示する期間とに分けられ、さらに静止画を表示する期間において、期間311における動作及び期間312における動作を順にN回行うものである。期間311は、動画を表示するためのフレーム期間であり、期間312は、静止画を表示するためのフレーム期間である。
まず、第Lの期間311_L(Lは自然数)において、表示制御回路201bは、制御信号GDCTLのパルスが入力されると、電源電圧GVp、スタート信号GSP、及びクロック信号GCKの出力を開始する(第1の出力開始動作ともいう)。第1の出力開始動作としては、まず、電源電圧GVpの出力を開始し、電源電圧GVpの出力が安定したら次にクロック信号GCKの出力を開始し、次にスタート信号GSPの出力を開始する。なお、クロック信号GCKの出力開始動作は、クロック信号GCKの出力の前にクロック信号GCKが入力される配線にハイレベルのときと同じ電圧を印加し、クロック信号GCKが入力される配線の電圧が安定してからクロック信号GCKの出力を行うことが好ましい。上記方法により第1の出力開始動作を行うことにより、動作を開始する際の走査信号線駆動回路201cの誤動作を抑制することができる。
また、第Lの期間311_Lにおいて、表示制御回路201bは、制御信号SDCTLのパルスが入力されると、電源電圧SVp、スタート信号SSP、及びクロック信号SCKの出力を開始する(第2の出力開始動作ともいう)。第2の出力開始動作としては、まず、電源電圧SVpの出力を開始し、電源電圧SVpの出力が安定したら、次にクロック信号SCKの出力を開始し、次にスタート信号SSPの出力を開始する。なお、クロック信号SCKの出力開始動作は、クロック信号SCKの出力の前にクロック信号SCKが入力される配線に、ハイレベルのときのクロック信号SCKの電圧と同じ電圧を印加し、クロック信号SCKが入力される配線の電圧が安定してからクロック信号SCKの出力を行うことが好ましい。上記方法により第2の出力開始動作を行うことにより、動作を開始する際の画像信号線駆動回路201dの誤動作を抑制することができる。
このとき、走査信号線駆動回路201cは、走査信号線203_gを介して走査信号SCNを出力し、走査信号SCNに応じて画像信号IMGを入力する画素202_kを順次選択する。また、画像信号線駆動回路201dは、画像信号線204_sを介して画像信号IMGを出力し、走査信号線駆動回路201cにより選択された画素202_kに画像信号IMGを順次出力する。また、表示制御回路201bから入力される制御信号CTL205に応じてトランジスタ205がオン状態になることにより、電圧Vcomが画素202_kに入力される。
選択された画素202_kでは、トランジスタ221_kがオン状態になることにより、液晶素子222_kの第1端子の電圧の値が画像信号IMGの電圧と同等の値になり、液晶素子222_kの第2端子の電圧の値が電圧Vcomと同等の値になり、液晶素子222_kの第1端子及び第2端子の間に印加された電圧に応じて液晶素子222_kの光の透過率が設定される。以上により、選択された画素202_kに画像信号IMGのデータが書き込まれたことになり、選択された画素202_kの表示状態が設定される。選択された画素202_kに画像信号IMGのデータが書き込まれると、トランジスタ221_kがオフ状態になり、液晶素子222_kの第1端子及び第2端子の間に印加された電圧は、一定期間保持される。これを別の画素に対しても行うことにより、全ての画素の表示状態が設定され、画素部において、画像が表示される。
次に、第Lの期間312_Lにおいて、表示制御回路201bは、電源電圧GVp、スタート信号GSP、及びクロック信号GCKの出力を停止する(第1の出力停止動作ともいう)。第1の出力停止動作としては、まず、スタート信号GSPの出力を停止し、全ての走査信号線203_gの選択動作が終了したら、電源電圧GVpの出力を停止する。なお、出力の停止とは、例えば信号又は電圧が入力されていた配線を浮遊状態にすること、又は信号又は電圧が入力されていた配線に、ローレベルのときの信号と同じ値の電圧を入力することをいう。上記方法により第1の出力停止動作を行うことにより、動作を停止する際の走査信号線駆動回路201cの誤動作を低減することができる。また、このとき表示制御回路201bに制御信号GDCTLのパルスを出力してもよい。
また、第Lの期間312_Lにおいて、表示制御回路201bは、電源電圧SVp、スタート信号SSP、及びクロック信号SCKの出力を停止する(第2の出力停止動作ともいう)。第2の出力停止動作としては、まず、スタート信号SSPの出力を停止し、全ての画像信号線204_sの選択動作が終了したら、電源電圧SVpの出力を停止する。上記方法により第2の出力停止動作を行うことにより、動作を停止する際の画像信号線駆動回路201dの誤動作を抑制することができる。また、このとき表示制御回路201bに制御信号SDCTLのパルスを出力してもよい。
このとき、走査信号線駆動回路201cが停止し、走査信号SCNの出力が停止する。また、画像信号線駆動回路201dが停止し、画像信号IMGの出力が停止する。また、表示制御回路201bから入力される制御信号CTL205に応じてトランジスタ205がオフ状態になる。
さらに、このとき画素202_kでは、液晶素子222_kの第2端子が浮遊状態になり、画素202_kは、第Lの期間311_Lに書き込まれた画像信号IMGのデータに基づく表示状態を保持する。これにより、第Lの期間312_Lにおいて、画素202_kは、第Lの期間311_Lに書き込まれた画像信号IMGのデータに基づく画像を静止画として一定期間保持する。このとき、画像信号IMGのデータに基づく画像の保持期間の長さは、例えばCPU201aから出力される制御信号GDCTL及び制御信号SDCTLのパルス間隔により制御される。
次に、第(L+1)の期間311_L+1において、表示制御回路201bは、再び第1の出力開始動作及び第2の出力開始動作を行う。
このとき、走査信号線駆動回路201cは、走査信号線203_gを介して走査信号SCNを出力し、走査信号SCNに応じて画像信号IMGが入力される画素202_kを順次選択する。また、画像信号線駆動回路201dは、画像信号線204_sを介して画像信号IMGを出力し、走査信号線駆動回路201cにより選択された画素202_kに画像信号IMGを順次出力する。また、表示制御回路201bから入力される制御信号CTL205に応じてトランジスタ205がオン状態になることにより、電圧Vcomが画素202_kに入力される。
選択された画素202_kでは、トランジスタ221_kがオン状態になることにより、液晶素子222_kの第1端子の電圧の値が画像信号IMGの電圧と同等の値になり、液晶素子222_kの第2端子の電圧の値が電圧Vcomと同等の値になり、液晶素子222_kの第1端子及び第2端子の間に印加された電圧に応じて液晶素子222_kの光の透過率が設定される。以上により、選択された画素202_kに画像信号IMGのデータが書き込まれたことになり、選択された画素202_kの表示状態が設定される。選択された画素202_kに画像信号IMGのデータが書き込まれると、トランジスタ221_kがオフ状態になり、液晶素子222_kの第1端子及び第2端子の間に印加された電圧は一定期間保持される。これを別の画素に対しても行うことにより、全ての画素の表示状態が設定され、画素部において、画像が表示される。
次に、第(L+1)の期間312_L+1において、表示制御回路201bは、再び第1の出力停止動作及び第2の出力停止動作を行う。なお、第(L+1)の期間312_L+1におけるスタート信号SSP、クロック信号SCK、及び電源電圧SVpの出力停止期間の長さを、第Lの期間312_Lにおけるスタート信号SSP、クロック信号SCK、及び電源電圧SVpの出力停止期間より長くする。
さらに、このとき走査信号線駆動回路201cが停止し、走査信号線203_gを介しての走査信号SCNの出力が停止する。また、画像信号線駆動回路201dが停止し、画像信号線204_sを介しての画像信号IMGの出力が停止する。なお、第(L+1)の期間312_L+1におけるスタート信号GSP、クロック信号GCK、及び電源電圧GVpの出力停止期間の長さを、第Lの期間312_Lにおけるスタート信号GSP、クロック信号GCK、及び電源電圧GVpの出力停止期間より長くする。また、表示制御回路201bから入力される制御信号CTL205に応じてトランジスタ205がオフ状態になる。
さらに、このとき、画素202_kでは、液晶素子222_kの第2端子が浮遊状態になり、画素202_kは、第(L+1)の期間311_L+1に書き込まれた画像信号IMGのデータに基づく表示状態を維持する。これにより、第(L+1)の期間312_L+1において、画素202_kは、第(L+1)の期間311_L+1に書き込まれた画像信号IMGのデータに基づく画像を静止画として一定期間保持する。第(L+1)の期間312_L+1における画像信号IMGのデータに基づく画像の保持期間の長さは、第(L+1)の期間312_L+1におけるスタート信号SSP、クロック信号SCK、及び電源電圧SVpの出力停止期間の長さに応じて、第Lの期間312_Lにおける画像信号IMGのデータに基づく画像の保持期間の長さより長くなる。
さらに、例えばNが3以上のとき、次に第(L+2)の期間311_L+2において、表示制御回路201bは、再び第1の出力開始動作及び第2の出力開始動作を行う。
このとき、走査信号線駆動回路201cは、走査信号線203_gを介して走査信号SCNを出力し、走査信号SCNに応じて画像信号IMGが入力される画素202_kを順次選択する。また、画像信号線駆動回路201dは、画像信号線204_sを介して画像信号IMGを出力し、走査信号線駆動回路201cにより選択された画素202_kに画像信号IMGを順次出力する。また、表示制御回路201bから入力される制御信号CTL205に応じてトランジスタ205がオン状態になることにより、電圧Vcomが画素202_kに入力される。
選択された画素202_kでは、トランジスタ221_kがオン状態になることにより、液晶素子222_kの第1端子の電圧の値が画像信号IMGの電圧と同等の値になり、液晶素子222_kの第2端子の電圧の値が電圧Vcomと同等の値になり、液晶素子222_kの第1端子及び第2端子の間に印加された電圧に応じて液晶素子222_kの光の透過率が設定される。以上により、選択された画素202_kに画像信号IMGのデータが書き込まれたことになり、選択された画素202_kの表示状態が設定される。選択された画素202_kに画像信号IMGのデータが書き込まれると、トランジスタ221_kがオフ状態になり、液晶素子222_kの第1端子及び第2端子の間に印加された電圧は一定期間保持される。これを別の画素に対しても行うことにより、全ての画素の表示状態が設定され、画素部において、画像が表示される。
次に、第(L+2)の期間312_L+2において、表示制御回路201bは、再び第1の出力停止動作及び第2の出力停止動作を行う。なお、第(L+2)の期間312_L+2におけるスタート信号SSP、クロック信号SCK、及び電源電圧SVpの出力停止期間の長さを、第(L+1)の期間312_L+1におけるスタート信号SSP、クロック信号SCK、及び電源電圧SVpの出力停止期間より長くする。
このとき、走査信号線駆動回路201cが停止し、走査信号SCNの出力が停止する。また、画像信号線駆動回路201dが停止し、画像信号線204_sを介しての画像信号IMGの出力が停止する。なお、第(L+2)の期間312_L+2におけるスタート信号GSP、クロック信号GCK、及び電源電圧GVpの出力停止期間の長さを、第(L+1)の期間312_L+1におけるスタート信号GSP、クロック信号GCK、及び電源電圧GVpの出力停止期間より長くする。また、表示制御回路201bから入力される制御信号CTL205に応じてトランジスタ205がオフ状態になる。
さらに、このとき画素202_kでは、液晶素子222_kの第2端子が浮遊状態になり、画素202_kは、第(L+2)の期間311_L+2に書き込まれた画像信号IMGのデータに基づく表示状態を維持する。これにより第(L+2)の期間312_L+2において、画素202_kは、液晶素子222_kの第1端子及び第2端子の間に新たに電圧を印加することなく、第(L+2)の期間311_L+2に書き込まれた画像信号IMGのデータに基づく画像を静止画として一定期間保持する。このとき、第(L+2)の期間312_L+2における画像信号IMGのデータに基づく画像の保持期間の長さは、第(L+2)の期間312_L+2におけるスタート信号GSP、クロック信号GCK、及び電源電圧GVpの出力停止期間の長さに応じて、第(L+1)の期間312_L+1における画像信号IMGのデータに基づく画像の保持期間の長さより長くなる。
また、例えば第(L+1)の期間312_L+1又は第(L+2)の期間312_L+2の間に操作信号のパルスが入力された場合には、計数回路211cによって生成された計数値のデータがリセットされ、表示制御回路201bは、再び第1の出力開始動作及び第2の出力開始動作を行う。
このとき、走査信号線駆動回路201cは、走査信号線203_gを介して走査信号SCNを出力し、走査信号SCNに応じて画像信号IMGが入力される画素202_kを順次選択する。また、画像信号線駆動回路201dは、画像信号線204_sを介して画像信号IMGを出力し、走査信号線駆動回路201cにより選択された画素202_kに画像信号IMGを順次出力する。また、表示制御回路201bから入力される制御信号CTL205に応じてトランジスタ205がオン状態になることにより、電圧Vcomが画素202_kに入力される。
選択された画素202_kでは、トランジスタ221_kがオン状態になることにより、液晶素子222_kの第1端子の電圧の値が画像信号IMGの電圧と同等の値になり、液晶素子222_kの第2端子の電圧の値が電圧Vcomと同等の値になり、液晶素子222_kの第1端子及び第2端子の間に印加された電圧に応じて液晶素子222_kの光の透過率が設定される。以上により、選択された画素202_kに画像信号IMGのデータが書き込まれたことになり、選択された画素202_kの表示状態が設定される。選択された画素202_kに画像信号IMGのデータが書き込まれると、トランジスタ221_kがオフ状態になり、液晶素子222_kの第1端子及び第2端子の間に印加された電圧は一定期間保持される。これを別の画素に対しても行うことにより、全ての画素の表示状態が設定され、画素部において、画像が表示される。
上記に一例として示すように、本実施の形態の表示装置の一例は、静止画表示のときに駆動回路へのスタート信号、クロック信号、及び電源電圧の出力を停止させ、且つ画素部において一定期間表示画像を維持する構成である。これにより、消費電力を低減することができる。
また、本実施の形態の表示装置の一例は、液晶素子に画像信号を入力するか否かを制御するトランジスタとしてオフ電流の小さいトランジスタを用いる構成である。これにより、トランジスタのオフ電流に起因する液晶素子に印加される電圧の変動を抑制することができるため、駆動回路の動作が停止している期間を長く設定することができるため、消費電力を低減することができる。また、これにより画像データの書き込みの間隔を低減することができるため、画像の切り替わりに起因する目の疲労を低減することができる。
また、本実施の形態の表示装置の一例は、Nが2以上のときにK回目の静止画表示のときにおける駆動回路の停止期間を、K−1回目の静止画表示のときにおける駆動回路の停止期間より長くする構成である。該構成とすることにより、例えば外部機器により入力動作がない場合(例えばポインティングデバイスにより操作信号のパルスが入力されない場合など)において、駆動回路の停止期間を長くするように設定を変更することができるため、外部機器からいずれの操作信号のパルスがないときの消費電力をより低減することができる。
また、本実施の形態の表示装置の一例は、静止画表示のときにおける駆動回路の停止期間を、静止画表示のときの画像信号の書き換えを行うたびに長くし、さらに外部機器による入力動作があった場合には、再び駆動回路を動作させて該画像信号の書き換えを行うことができるため、例えば画像の劣化により使用者による表示画像の視認動作を阻害することなく、消費電力を低減することができる。
なお、本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせ又は置き換えを行うことができる。
(実施の形態3)
本実施の形態では、上記実施の形態に示す表示装置における走査信号線駆動回路及び画像信号線駆動回路に適用可能なシフトレジスタの一例について説明する。
本実施の形態におけるシフトレジスタの構成の一例について、図4を用いて説明する。図4は、本実施の形態におけるシフトレジスタの構成の一例を示す図である。
また、図4(A)に示すシフトレジスタは、P個(Pは3以上の自然数)の単位順序回路(単位順序回路10_1(FF_1ともいう)乃至単位順序回路10_P(FF_Pともいう))を用いて構成されるP段の単位順序回路を有する。
単位順序回路10_1乃至単位順序回路10_Pのそれぞれには、スタート信号及びリセット信号が入力される。
さらに単位順序回路10_1乃至単位順序回路10_Pのそれぞれには、クロック信号CK1、クロック信号CK2、及びクロック信号CK3が入力される。クロック信号CK1、クロック信号CK2、及びクロック信号CK3としては、例えば第1のクロック信号(CLK1ともいう)、第2のクロック信号(CLK2ともいう)、第3のクロック信号(CLK3ともいう)、及び第4のクロック信号(CLK4ともいう)のうちのいずれか3つのクロック信号を用いることできる。第1のクロック信号乃至第4のクロック信号は、ハイレベルとローレベルを繰り返すデジタル信号である。なお、互いに隣り合う段の単位順序回路には同じ組み合わせのクロック信号が入力されないものとする。図4(A)に示すシフトレジスタは、第1のクロック信号乃至第4のクロック信号を用いて単位順序回路の動作を制御する。これにより、動作速度を向上させることができる。
さらに、図4(A)に示す単位順序回路の回路構成の一例について、図4(B)を用いて説明する。図4(B)は、図4(A)に示す単位順序回路の回路構成の一例を示す回路図である。
図4(B)に示す単位順序回路は、トランジスタ31と、トランジスタ32と、トランジスタ33と、トランジスタ34と、トランジスタ35と、トランジスタ36と、トランジスタ37と、トランジスタ38と、トランジスタ39と、トランジスタ40と、トランジスタ41と、を有する。
トランジスタ31の第1端子には、電圧Vaが入力され、トランジスタ31の第3端子には、単位順序回路のスタート信号となる信号が入力される。
トランジスタ32の第1端子には、電圧Vbが入力され、トランジスタ32の第2端子は、トランジスタ31の第2端子に電気的に接続される。
なお、電圧Va及び電圧Vbの一方は、高電源電圧Vddとなる電圧であり、他方は、低電源電圧Vssとなる電圧である。高電源電圧Vddは、相対的に低電源電圧Vssより高い値の電圧であり、低電源電圧Vssは、相対的に高電源電圧Vddより低い値の電圧である。電圧Va及び電圧Vbの値は、例えばトランジスタの極性などにより互いに入れ替わる場合がある。また、電圧Va及び電圧Vbの電位差が電源電圧となる。
トランジスタ33の第1端子は、トランジスタ31の第2端子に電気的に接続され、トランジスタ33の第3端子には、電圧Vaが入力される。
トランジスタ34の第1端子には、電圧Vaが入力され、トランジスタ34の第3端子には、単位順序回路のクロック信号CK1となる信号が入力される。
トランジスタ35の第1端子は、トランジスタ34の第2端子に電気的に接続され、トランジスタ35の第2端子は、トランジスタ32の第3端子に電気的に接続され、トランジスタ35の第3端子には、単位順序回路のクロック信号CK2となる信号が入力される。
トランジスタ36の第1端子には、電圧Vaが入力され、トランジスタ36の第3端子には、単位順序回路のリセット信号となる信号が入力される。
トランジスタ37の第1端子には、電圧Vbが入力され、トランジスタ37の第2端子は、トランジスタ32の第3端子及びトランジスタ36の第2端子に電気的に接続され、トランジスタ37の第3端子には、単位順序回路のスタート信号となる信号が入力される。
トランジスタ38の第1端子には、単位順序回路のクロック信号CK3となる信号が入力され、トランジスタ38の第3端子は、トランジスタ33の第2端子に電気的に接続される。
トランジスタ39の第1端子には、電圧Vbが入力され、トランジスタ39の第2端子は、トランジスタ38の第2端子に電気的に接続され、トランジスタ39の第3端子は、トランジスタ32の第3端子に電気的に接続される。
トランジスタ40の第1端子には、単位順序回路のクロック信号CK3となる信号が入力され、トランジスタ40の第3端子は、トランジスタ33の第2端子に電気的に接続される。
トランジスタ41の第1端子には、電圧Vbが入力され、トランジスタ41の第2端子は、トランジスタ40の第2端子に電気的に接続され、トランジスタ41の第3端子は、トランジスタ32の第3端子に電気的に接続される。
なお、図4(B)において、トランジスタ33の第2端子と、トランジスタ38の第3端子と、トランジスタ40の第3端子との接続箇所をノードNAとする。また、トランジスタ32の第3端子と、トランジスタ35の第2端子と、トランジスタ36の第2端子と、トランジスタ37の第2端子と、トランジスタ39の第3端子と、トランジスタ41の第3端子との接続箇所をノードNBとする。また、トランジスタ38の第2端子とトランジスタ39の第2端子との接続箇所をノードNCとする。また、トランジスタ40の第2端子とトランジスタ41の第2端子との接続箇所をノードNDとする。
図4(B)に示す単位順序回路は、ノードNCの電圧を第1の出力信号(OUT1ともいう)として出力し、ノードNDの電圧を第2の出力信号(OUT2ともいう)として出力する。第2の出力信号は、例えば上記実施の形態の表示装置において、画素を選択する走査信号SCN又は選択された画素に画像信号IMGを出力するための信号として用いられる。
また、単位順序回路10_1乃至単位順序回路10_Pにおいて、1段目の単位順序回路10_1におけるトランジスタ31の第3端子及びトランジスタ37の第3端子には、スタート信号として、例えば上記実施の形態の表示装置におけるスタート信号GSP又はスタート信号SSPなどが入力される。
また、単位順序回路10_1乃至単位順序回路10_Pにおいて、Q+2段目(Qは1以上P−2以下の自然数)の単位順序回路10_Q+2におけるトランジスタ31の第3端子及びトランジスタ37の第3端子は、Q+1段目の単位順序回路10_Q+1におけるトランジスタ38の第2端子に電気的に接続され、単位順序回路10_Q+1における第1の出力信号が単位順序回路10_Q+2におけるスタート信号となる。
また、単位順序回路10_1乃至単位順序回路10_Pにおいて、U段目(Uは3以上P以下の自然数)の単位順序回路10_Uにおけるトランジスタ38の第2端子は、U−2段目の単位順序回路10_U−2におけるトランジスタ36の第3端子に電気的に接続され、単位順序回路10_Uにおける第1の出力信号が単位順序回路10_U−2のリセット信号となる。
また、単位順序回路10_1乃至単位順序回路10_Pにおいて、P−1段目の単位順序回路10_P−1におけるトランジスタ36の第3端子には、リセット信号として信号S51が入力される。信号S51としては、例えば別途生成された信号を用いることができる。なお、P−1段目の単位順序回路10_P−1は、ダミーの単位順序回路として用いられる。
また、単位順序回路10_1乃至単位順序回路10_Pにおいて、P段目の単位順序回路10_Pにおけるトランジスタ36の第3端子には、リセット信号として信号S52が入力される。信号S52としては、例えば別途生成された信号を用いることができる。なお、P段目の単位順序回路10_Pは、ダミーの単位順序回路として用いられる。
また、トランジスタ31乃至トランジスタ41のそれぞれを同一の導電型にすることができる。
次に、図4(A)に示すシフトレジスタの動作の一例を図5に示す。図5は、図4(A)に示すシフトレジスタの動作の一例を説明するためのタイミングチャートであり、図5(A)は、図4(B)に示す単位順序回路の動作の一例を説明するためのタイミングチャートであり、図5(B)は、図4(A)に示すシフトレジスタの動作の一例を説明するためのタイミングチャートである。なお、ここでは、一例として図4(A)に示す単位順序回路10_1乃至単位順序回路10_Pのそれぞれの構成を図4(B)に示す構成とする。また、一例として図4(B)に示す単位順序回路におけるトランジスタ31乃至トランジスタ41のそれぞれを、全てN型の導電型とし、電圧Vaとして高電源電圧Vddが入力され、電圧Vbとして低電源電圧Vssが入力されるものとする。
図5(A)に示すように、単位順序回路10_1乃至単位順序回路10_Pのそれぞれは、選択期間61において、スタート信号STのパルスが入力され、ノードNAの電圧が高電源電圧Vdd以上に上昇し、トランジスタ38及びトランジスタ40がオン状態になり、ノードNBがローレベルになり、トランジスタ39及びトランジスタ41がオフ状態になることにより、第1の出力信号がハイレベルになり及び第2の出力信号がハイレベルになる。さらに、非選択期間62において、リセット信号のパルスが入力されることにより、ノードNAがローレベルになり、トランジスタ38及びトランジスタ40がオフ状態になり、ノードNBの電圧がハイレベルになり、トランジスタ39及びトランジスタ41がオン状態になることにより、第1の出力信号及び第2の出力信号をローレベルに維持する。以上により、単位順序回路10_1乃至単位順序回路10_Pのそれぞれは、第1の出力信号のパルス及び第2の出力信号のパルスを出力する。
さらに、図5(B)に示すように、上記動作を第1のクロック信号乃至第4のクロック信号に従って単位順序回路毎に順に行うことにより、単位順序回路10_1乃至単位順序回路10_Pから順に第1の出力信号及び第2の出力信号のパルスを出力する。
図4(A)及び図4(B)、並びに図5(A)及び図5(B)に一例として示すように、本実施の形態のシフトレジスタは、単位順序回路毎に出力信号のパルスを出力する構成である。
例えば、本実施の形態のシフトレジスタを上記実施の形態の表示装置の走査信号線駆動回路に用いることにより、単位順序回路毎の出力信号を用いて走査信号を生成することができる。
また、例えば本実施の形態のシフトレジスタを上記実施の形態の表示装置の画像信号線駆動回路に用いることにより、単位順序回路毎の出力信号を用いて画素に画像信号を出力することができる。
また、本実施の形態のシフトレジスタを上記実施の形態の表示装置の走査信号線駆動回路及び上記実施の形態の表示装置の画像信号線駆動回路に用いることにより、各単位順序回路に入力される電圧を順に停止して走査信号線駆動回路及び画像信号線駆動回路の動作を容易に停止することができる。
なお、本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせ又は置き換えを行うことができる。
(実施の形態4)
本実施の形態では、上記実施の形態に示す表示装置に適用可能なトランジスタの例について説明する。
上記実施の形態に示す表示装置に適用可能なトランジスタとしては、例えばチャネル形成層としての機能を有する酸化物半導体層を有するトランジスタを用いることができる。該トランジスタのチャネル形成層としての機能を有する酸化物半導体層は、高純度化することにより、真性(I型ともいう)、又は実質的に真性にさせた半導体層である。
なお、高純度化とは、酸化物半導体層中の水素を極力排除すること、及び酸化物半導体層に酸素を供給して酸化物半導体層中の酸素欠乏に起因する欠陥を低減することの少なくとも一方を含む概念である。
該酸化物半導体層に用いられる酸化物半導体としては、例えば四元系金属酸化物、三元系金属酸化物、又は二元系金属酸化物などを用いることができる。四元系金属酸化物としては、例えばIn−Sn−Ga−Zn−O系金属酸化物などを用いることができる。三元系金属酸化物としては、例えばIn−Ga−Zn−O系金属酸化物、In−Sn−Zn−O系金属酸化物、In−Al−Zn−O系金属酸化物、Sn−Ga−Zn−O系金属酸化物、Al−Ga−Zn−O系金属酸化物、又はSn−Al−Zn−O系金属酸化物などを用いることができる。二元系金属酸化物としては、例えばIn−Zn−O系金属酸化物、Sn−Zn−O系金属酸化物、Al−Zn−O系金属酸化物、Zn−Mg−O系金属酸化物、Sn−Mg−O系金属酸化物、In−Mg−O系金属酸化物、又はIn−Sn−O系金属酸化物などを用いることができる。また、酸化物半導体としては、例えばIn−O系金属酸化物、Sn−O系金属酸化物、又はZn−O系金属酸化物などを用いることもできる。また、酸化物半導体としては、上記酸化物半導体として適用可能な金属酸化物にSiOを含む酸化物を用いることもできる。
また、酸化物半導体として、InMO(ZnO)(mは0より大きい数)で表記される材料を用いることができる。ここで、Mは、Ga、Al、Mn、及びCoから選ばれた一つ又は複数の金属元素を示す。例えばMとしては、Ga、Ga及びAl、Ga及びMn、又はGa及びCoなどが挙げられる。
さらに、上記酸化物半導体のバンドギャップは、2eV以上、好ましくは2.5eV以上、より好ましくは3eV以上とする。これにより、熱励起によって生じるキャリアの数は無視できる。さらに、ドナーとなる場合がある水素などの不純物を一定量以下になるまで低減し、キャリア濃度を1×1014/cm未満、好ましくは1×1012/cm以下にする。すなわち、酸化物半導体層のキャリア濃度を限りなくゼロ又はゼロと実質的に同等の値にする。
上記酸化物半導体層は、アバランシェ降伏が起きにくく、絶縁耐圧が高い。例えばシリコンは、バンドギャップが1.12eVと小さいため、アバランシェ降伏によって雪崩的に電子が発生しやすく、ゲート絶縁層への障壁を越えられるほど高速に加速される電子の数が増加する。一方、上記酸化物半導体層に用いられる酸化物半導体は、バンドギャップが2eV以上と広く、アバランシェ降伏が生じにくく、シリコンと比べてホットキャリア劣化の耐性が高いため、絶縁耐圧が高い。
ホットキャリア劣化は、例えば高速に加速された電子がチャネル中のドレイン近傍でゲート絶縁層中に注入されることにより発生する固定電荷により生じるトランジスタ特性の劣化、又は高速に加速された電子によりゲート絶縁層界面に形成されるトラップ準位などにより生じるトランジスタ特性の劣化などであり、トランジスタ特性の劣化としては、例えばトランジスタのしきい値電圧の変動又はトランジスタのゲートを介して生じるリーク電流などがある。また、ホットキャリア劣化の要因としては、チャネルホットエレクトロン注入(CHE注入ともいう)とドレインアバランシェホットキャリア注入(DAHC注入ともいう)がある。
また、高絶縁耐圧材料の一つであるシリコンカーバイドのバンドキャップと上記酸化物半導体層に用いられる酸化物半導体のバンドギャップは同等であるが、該酸化物半導体の方が、シリコンカーバイドより移動度が2桁程小さいため、電子が加速されにくく、また、ゲート絶縁層との障壁がシリコンカーバイド、窒化ガリウム、又はシリコンよりも大きく、ゲート絶縁層に注入される電子が極めて少ないため、シリコンカーバイド、窒化ガリウム、又はシリコンよりホットキャリア劣化が生じにくく、絶縁耐圧が高い。また、該酸化物半導体は、非晶質状態であっても同様に絶縁耐圧が高い。
さらに、上記酸化物半導体層を有するトランジスタでは、チャネル幅1μmあたりのオフ電流を10aA(1×10−17A)以下、さらにはチャネル幅1μmあたりのオフ電流を1aA(1×10−18A)以下、さらにはチャネル幅1μmあたりのオフ電流を10zA(1×10−20A)以下、さらにはチャネル幅1μmあたりのオフ電流を1zA(1×10−21A)以下にすることができる。
また、上記酸化物半導体層を有するトランジスタは、光による劣化(例えば閾値電圧の変動など)が少ない。
さらに、本実施の形態のトランジスタの構造例について、図6(A)乃至図6(D)を用いて説明する。図6(A)乃至図6(D)は、本実施の形態におけるトランジスタの構造例を示す断面模式図である。
図6(A)に示すトランジスタは、ボトムゲート構造のトランジスタの一つであり、逆スタガ型トランジスタともいう。
図6(A)に示すトランジスタは、ゲート電極としての機能を有する導電層401aと、ゲート絶縁層としての機能を有する絶縁層402aと、チャネル形成層としての機能を有する酸化物半導体層403aと、ソース電極又はドレイン電極としての機能を有する導電層405a及び導電層406aと、を含む。
導電層401aは、基板400aの上に設けられ、絶縁層402aは、導電層401aの上に設けられ、酸化物半導体層403aは、絶縁層402aを挟んで導電層401aの上に設けられ、導電層405a及び導電層406aは、酸化物半導体層403aの一部の上にそれぞれ設けられる。
さらに、図6(A)において、トランジスタの酸化物半導体層403aの上面の一部(上面に導電層405a及び導電層406aが設けられていない部分)は、酸化物絶縁層407aに接する。また、酸化物絶縁層407aの上部には、保護絶縁層409aが設けられる。
図6(B)に示すトランジスタは、ボトムゲート構造の一つであるチャネル保護型(チャネルストップ型ともいう)トランジスタであり、逆スタガ型トランジスタともいう。
図6(B)に示すトランジスタは、ゲート電極としての機能を有する導電層401bと、ゲート絶縁層としての機能を有する絶縁層402bと、チャネル形成層としての機能を有する酸化物半導体層403bと、チャネル保護層としての機能を有する絶縁層427と、ソース電極又はドレイン電極としての機能を有する導電層405b及び導電層406bと、を含む。
導電層401bは、基板400bの上に設けられ、絶縁層402bは、導電層401bの上に設けられ、酸化物半導体層403bは、絶縁層402bを挟んで導電層401bの上に設けられ、絶縁層427は、絶縁層402b及び酸化物半導体層403bを挟んで導電層401bの上に設けられ、導電層405b及び導電層406bは、絶縁層427を挟んで酸化物半導体層403bの一部の上にそれぞれ設けられる。また、導電層401bを酸化物半導体層403bの全てと重なる構造にすることもできる。導電層401bを酸化物半導体層403bの全てと重なる構造にすることにより、酸化物半導体層403bへの光の入射を抑制することができる。また、これに限定されず、導電層401bを酸化物半導体層403bの一部と重なる構造にすることもできる。
さらに、図6(B)において、トランジスタの上部は、保護絶縁層409bに接する。
図6(C)に示すトランジスタは、ボトムゲート構造のトランジスタの一つである。
図6(C)に示すトランジスタは、ゲート電極としての機能を有する導電層401cと、ゲート絶縁層としての機能を有する絶縁層402cと、チャネル形成層としての機能を有する酸化物半導体層403cと、ソース電極又はドレイン電極としての機能を有する導電層405c及び導電層406cと、を含む。
導電層401cは、基板400cの上に設けられ、絶縁層402cは、導電層401cの上に設けられ、導電層405c及び導電層406cは、絶縁層402cの一部の上に設けられ、酸化物半導体層403cは、絶縁層402c、導電層405c、及び導電層406cを挟んで導電層401cの上に設けられる。また、導電層401cを酸化物半導体層403cの全てと重なる構造にすることもできる。導電層401cを酸化物半導体層403cの全てと重なる構造にすることにより、酸化物半導体層403cへの光の入射を抑制することができる。また、これに限定されず、導電層401cを酸化物半導体層403cの一部と重なる構造にすることもできる。
さらに、図6(C)において、トランジスタにおける酸化物半導体層403cの上面及び側面は、酸化物絶縁層407cに接する。また、酸化物絶縁層407cの上部には、保護絶縁層409cが設けられる。
図6(D)に示すトランジスタは、トップゲート構造のトランジスタの一つである。
図6(D)に示すトランジスタは、ゲート電極としての機能を有する導電層401dと、ゲート絶縁層としての機能を有する絶縁層402dと、チャネル形成層としての機能を有する酸化物半導体層403dと、ソース電極又はドレイン電極としての機能を有する導電層405d及び導電層406dと、を含む。
酸化物半導体層403dは、絶縁層447を挟んで基板400dの上に設けられ、導電層405d及び導電層406dは、それぞれ酸化物半導体層403dの一部の上に設けられ、絶縁層402dは、酸化物半導体層403d、導電層405d、及び導電層406dの上に設けられ、導電層401dは、絶縁層402dを挟んで酸化物半導体層403dの上に設けられる。
さらに、図6(A)乃至図6(D)を用いて説明するトランジスタの各構成要素について以下に説明する。
基板400a乃至基板400dとしては、例えばバリウムホウケイ酸ガラスやアルミノホウケイ酸ガラスなどのガラス基板を用いることができる。
また、基板400a乃至基板400dとして、セラミック基板、石英基板、又はサファイア基板などの基板を用いることもできる。また、基板400a乃至基板400dとして、結晶化ガラス基板を用いることもできる。また、基板400a乃至基板400dとして、プラスチック基板を用いることもできる。また、基板400a乃至基板400dとして、シリコンなどの半導体基板を用いることもできる。
絶縁層447は、基板400dからの不純物元素の拡散を防止する下地層としての機能を有する。絶縁層447としては、例えば窒化シリコン層、酸化シリコン層、窒化酸化シリコン層、酸化窒化シリコン層、酸化アルミニウム層、又は酸化窒化アルミニウム層を用いることができる。また、絶縁層447に適用可能な材料の層の積層により絶縁層447を構成することもできる。また、絶縁層447として、遮光性を有する材料の層と、上記絶縁層447に適用可能な材料の層との積層を用いることもできる。また、遮光性を有する材料の層を用いて絶縁層447を構成することにより、酸化物半導体層403dへの光の入射を抑制することができる。
なお、図6(A)乃至図6(C)に示すトランジスタにおいて、図6(D)に示すトランジスタと同様に、基板と、ゲート電極としての機能を有する導電層の間に絶縁層を設けてもよい。
導電層401a乃至導電層401dとしては、例えばモリブデン、チタン、クロム、タンタル、タングステン、アルミニウム、銅、ネオジム、若しくはスカンジウムなどの金属材料、又はこれらを主成分とする合金材料の層を用いることができる。また、導電層401a乃至導電層401dの形成に適用可能な材料の層の積層により、導電層401a乃至導電層401dを構成することもできる。
絶縁層402a乃至絶縁層402dとしては、例えば酸化シリコン層、窒化シリコン層、酸化窒化シリコン層、窒化酸化シリコン層、酸化アルミニウム層、窒化アルミニウム層、酸化窒化アルミニウム層、窒化酸化アルミニウム層、又は酸化ハフニウム層を用いることができる。また、絶縁層402a乃至絶縁層402dに適用可能な材料の層の積層により絶縁層402a乃至絶縁層402dを構成することもできる。絶縁層402a乃至絶縁層402dに適用可能な材料の層は、例えばプラズマCVD法又はスパッタリング法などを用いて形成される。例えば、プラズマCVD法により窒化シリコン層を形成し、プラズマCVD法により窒化シリコン層の上に酸化シリコン層を形成することにより絶縁層402a乃至絶縁層402dを構成することができる。
酸化物半導体層403a乃至酸化物半導体層403dに適用可能な酸化物半導体としては、例えば四元系金属酸化物、三元系金属酸化物、又は二元系金属酸化物などが挙げられる。四元系金属酸化物としては、例えばIn−Sn−Ga−Zn−O系金属酸化物などが挙げられる。三元系金属酸化物としては、例えばIn−Ga−Zn−O系金属酸化物、In−Sn−Zn−O系金属酸化物、In−Al−Zn−O系金属酸化物、Sn−Ga−Zn−O系金属酸化物、Al−Ga−Zn−O系金属酸化物、又はSn−Al−Zn−O系金属酸化物などが挙げられる。二元系金属酸化物としては、In−Zn−O系金属酸化物、Sn−Zn−O系金属酸化物、Al−Zn−O系金属酸化物、Zn−Mg−O系金属酸化物、Sn−Mg−O系金属酸化物、In−Mg−O系金属酸化物、又はIn−Sn−O系金属酸化物などが挙げられる。また、酸化物半導体としては、In−O系金属酸化物、Sn−O系金属酸化物、又はZn−O系金属酸化物などが挙げられる。また、上記酸化物半導体としては、上記酸化物半導体として適用可能な金属酸化物にSiOを含む酸化物を用いることもできる。また、例えばIn−Ga−Zn−O系金属酸化物とは、少なくともInとGaとZnを含む酸化物であり、その組成比に特に制限はない。また、In−Ga−Zn−O系金属酸化物にInとGaとZn以外の元素が含まれていてもよい。
また、酸化物半導体層403a乃至酸化物半導体層403dに適用可能な酸化物半導体としては、化学式InMO(ZnO)(mは0より大きい数)で表記される金属酸化物も挙げられる。ここで、Mは、Ga、Al、Mn及びCoから選ばれた一つ又は複数の金属元素を示す。Mとしては、例えばGa、Ga及びAl、Ga及びMn、又はGa及びCoなどがある。
導電層405a乃至導電層405d及び導電層406a乃至導電層406dとしては、例えばアルミニウム、クロム、銅、タンタル、チタン、モリブデン、若しくはタングステンなどの金属材料、又はこれらの金属材料を主成分とする合金材料の層を用いることができる。また、導電層405a乃至導電層405d、及び導電層406a乃至導電層406dに適用可能な材料の層の積層により導電層405a乃至導電層405d、及び導電層406a乃至導電層406dのそれぞれを構成することができる。
例えば、アルミニウム又は銅の金属層と、チタン、モリブデン、又はタングステンなどの高融点金属層との積層により導電層405a乃至導電層405d及び導電層406a乃至導電層406dを構成することができる。また、複数の高融点金属層の間にアルミニウム又は銅の金属層が設けられた積層により導電層405a乃至導電層405d、及び導電層406a乃至導電層406dを構成することもできる。また、ヒロックやウィスカーの発生を防止する元素(Si、Nd、Scなど)が添加されているアルミニウム層を用いて導電層405a乃至導電層405d、及び導電層406a乃至導電層406dを構成することにより、耐熱性を向上させることができる。
また、導電層405a乃至導電層405d及び導電層406a乃至導電層406dとして、導電性の金属酸化物を含む層を用いることもできる。導電性の金属酸化物としては、例えば酸化インジウム(In)、酸化スズ(SnO)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化インジウム酸化スズ合金(In―SnO、ITOと略記する)、若しくは酸化インジウム酸化亜鉛合金(In―ZnO)、又はこれらの金属酸化物に酸化シリコンを含むものを用いることができる。
さらに、導電層405a乃至導電層405d及び導電層406a乃至導電層406dの形成に用いられる材料を用いて他の配線を形成してもよい。
絶縁層427としては、例えば絶縁層447に適用可能な材料の層を用いることができる。また、絶縁層427に適用可能な材料の層の積層により絶縁層427を構成することもできる。
酸化物絶縁層407a及び酸化物絶縁層407cとしては、酸化物絶縁層を用いることができ、例えば酸化シリコン層などを用いることができる。また、酸化物絶縁層407a及び酸化物絶縁層407cに適用可能な材料の層の積層により酸化物絶縁層407a及び酸化物絶縁層407cを構成することもできる。
保護絶縁層409a乃至保護絶縁層409cとしては、例えば無機絶縁層を用いることができ、例えば窒化シリコン層、窒化アルミニウム層、窒化酸化シリコン層、又は窒化酸化アルミニウム層などを用いることができる。また、保護絶縁層409a乃至保護絶縁層409cに適用可能な材料の層の積層により保護絶縁層409a乃至保護絶縁層409cを構成することもできる。
なお、上記実施の形態の表示装置は、本実施の形態のトランジスタに起因する表面凹凸を低減するために、トランジスタの上(酸化物絶縁層又は保護絶縁層を有する場合には酸化物絶縁層又は保護絶縁層を挟んでトランジスタの上)に平坦化絶縁層を有する構成にすることもできる。平坦化絶縁層としては、ポリイミド、アクリル、ベンゾシクロブテン、などの有機材料の層を用いることができる。また平坦化絶縁層としては、低誘電率材料(low−k材料ともいう)の層を用いることもできる。また、平坦化絶縁層に適用可能な材料の層の積層により平坦化絶縁層を構成することもできる。
さらに、本実施の形態のトランジスタの作製方法の一例として、図6(A)に示すトランジスタの作製方法の一例について、図7(A)、図7(B)、図7(C)、図8(A)、及び図8(B)を用いて説明する。図7(A)乃至図7(C)並びに図8(A)及び図8(B)は、図6(A)に示すトランジスタの作製方法の一例を示す断面模式図である。
まず、基板400aを準備し、基板400aの上に第1の導電膜を形成する。
なお、基板400aの一例としてガラス基板を用いる。
また、第1の導電膜としては、例えばモリブデン、チタン、クロム、タンタル、タングステン、アルミニウム、銅、ネオジム、若しくはスカンジウムなどの金属材料、又はこれらを主成分とする合金材料の膜を用いることができる。また、第1の導電膜に適用可能な材料の膜の積層膜により、第1の導電膜を構成することもできる。
次に、第1のフォトリソグラフィ工程により第1の導電膜の上に第1のレジストマスクを形成し、第1のレジストマスクを用いて選択的に第1の導電膜のエッチングを行うことにより導電層401aを形成し、第1のレジストマスクを除去する。
なお、本実施の形態において、インクジェット法を用いてレジストマスクを形成してもよい。レジストマスクをインクジェット法で形成するとフォトマスクを使用しないため、製造コストを低減できる。
また、フォトリソグラフィ工程で用いるフォトマスク数及び工程数を削減するために、多階調マスクによって形成されたレジストマスクを用いてエッチングを行ってもよい。多階調マスクは、透過した光が複数の強度となる露光マスクである。多階調マスクを用いて形成したレジストマスクは、複数の膜厚を有する形状となり、エッチングを行うことでさらに形状を変形させることができるため、異なるパターンに加工する複数のエッチング工程に用いることができる。よって、一枚の多階調マスクによって、少なくとも二種類以上の異なるパターンに対応するレジストマスクを形成することができる。よって、露光マスク数を削減することができ、対応するフォトリソグラフィ工程も削減できるため、製造工程を簡略にすることができる。
次に、導電層401aの上に絶縁層402aを形成する。
例えば、高密度プラズマCVD法を用いて絶縁層402aを形成することができる。例えば、μ波(例えば、周波数2.45GHzのμ波)を用いた高密度プラズマCVDは、緻密で絶縁耐圧の高い高品質な絶縁層を形成できるため、絶縁層402aの形成に好ましい。高密度プラズマCVDを用いて形成した高品質な絶縁層と酸化物半導体層が接することにより、界面準位が低減し、界面特性を良好にすることができる。
また、スパッタリング法やプラズマCVD法など、他の方法を用いて絶縁層402aを形成することもできる。また、絶縁層402aの形成後に熱処理を行ってもよい。絶縁層402aの形成後に熱処理を行うことにより絶縁層402aの質、酸化物半導体との界面特性を改質させることができる。
次に、絶縁層402aの上に膜厚2nm以上200nm以下、好ましくは5nm以上30nm以下の酸化物半導体膜530を形成する。例えば、スパッタリング法を用いて酸化物半導体膜530を形成することができる。
なお、酸化物半導体膜530を形成する前に、アルゴンガスを導入してプラズマを発生させる逆スパッタを行い、絶縁層402aの表面に付着している粉状物質(パーティクル、ごみともいう)を除去することが好ましい。逆スパッタとは、ターゲット側に電圧を印加せずに、アルゴン雰囲気下で基板側にRF電源を用いて電圧を印加し、基板にプラズマを形成して表面を改質する方法である。なお、アルゴン雰囲気に代えて窒素、ヘリウム、酸素などを用いてもよい。
例えば、酸化物半導体層403aに適用可能な酸化物半導体材料を用いて酸化物半導体膜530を形成することができる。本実施の形態では、一例としてIn−Ga−Zn−O系酸化物ターゲットを用いてスパッタリング法により酸化物半導体膜530を形成する。この段階での断面模式図が図7(A)に相当する。また、希ガス(代表的にはアルゴン)雰囲気下、酸素雰囲気下、又は希ガスと酸素の混合雰囲気下において、スパッタリング法により酸化物半導体膜530を形成することもできる。
スパッタリング法を用いて酸化物半導体膜530を作製するためのターゲットとしては、例えば、In:Ga:ZnO=1:1:1[mol数比]の組成比である酸化物ターゲットを用いることができる。また、上記に示すターゲットに限定されず、例えば、In:Ga:ZnO=1:1:2[mol数比]の組成比である酸化物ターゲットを用いてもよい。また、作製される酸化物ターゲットの全体の体積に対して全体の体積から空隙などが占める空間を除いた部分の体積の割合(充填率ともいう)は、90%以上100%以下、好ましくは95%以上99.9%以下である。充填率の高い金属酸化物ターゲットを用いることにより形成した酸化物半導体膜は、緻密な膜となる。
なお、酸化物半導体膜530を形成する際に用いるスパッタリングガスとしては、例えば水素、水、水酸基、又は水素化物などの不純物が除去された高純度ガスを用いることが好ましい。
また、酸化物半導体膜530を形成する前に、スパッタリング装置の予備加熱室で導電層401aが形成された基板400a、又は導電層401a及び絶縁層402aが形成された基板400aを加熱し、基板400aに吸着した水素、水分などの不純物を脱離し排気することが好ましい。上記予備加熱室での加熱により、絶縁層402a及び酸化物半導体膜530への水素、水酸基、及び水分の侵入を抑制することができる。また、予備加熱室には、例えばクライオポンプなどの排気手段を設けることが好ましい。また、上記予備加熱室での加熱を省略することもできる。また、酸化物絶縁層407aの成膜前に、導電層405a及び導電層406aまで形成した基板400aにも同様に上記予備加熱室での加熱を行ってもよい。
また、スパッタリング法を用いて酸化物半導体膜530を形成する場合、減圧状態に保持された成膜室内に基板400aを保持し、基板400aの温度を100℃以上600℃以下、好ましくは200℃以上400℃以下とする。基板400aの温度を高くすることにより、形成する酸化物半導体膜530に含まれる不純物濃度を低減することができる。また、スパッタリングによる酸化物半導体膜530の損傷が軽減する。そして、成膜室内の残留水分を除去しつつ水素及び水分が除去されたスパッタリングガスを導入し、上記ターゲットを用いて絶縁層402aの上に酸化物半導体膜530を成膜する。
なお、本実施の形態において、スパッタリングを行う際の成膜室内の残留水分を除去する手段としては、例えば吸着型の真空ポンプなどを用いることができる。吸着型の真空ポンプとしては、例えばクライオポンプ、イオンポンプ、又はチタンサブリメーションポンプなどを用いることができる。例えばクライオポンプを用いることにより、例えば水素原子及び炭素原子の一つ又は複数を含む化合物などを排気することができ、成膜室で形成される膜に含まれる不純物の濃度を低減することができる。また、本実施の形態において、スパッタリングを行う際の成膜室内の残留水分を除去する手段として、コールドトラップを設けたターボポンプを用いることもできる。
成膜条件の一例としては、基板とターゲットの間との距離を100mm、圧力0.6Pa、直流(DC)電源0.5kW、酸素(酸素流量比率100%)雰囲気下の条件が適用される。なお、パルス直流電源を用いると、成膜時に発生する粉状物質が軽減でき、膜厚分布も均一となる。
次に、第2のフォトリソグラフィ工程により酸化物半導体膜530の上に第2のレジストマスクを形成し、第2のレジストマスクを用いて選択的に酸化物半導体膜530のエッチングを行うことにより、酸化物半導体膜530を島状の酸化物半導体層に加工し、第2のレジストマスクを除去する。
なお、絶縁層402aにコンタクトホールを形成する場合、酸化物半導体膜530を島状の酸化物半導体層に加工する際に該コンタクトホールを形成することもできる。
例えば、ドライエッチング、ウェットエッチング、又はドライエッチング及びウェットエッチングの両方を用いて酸化物半導体膜530のエッチングを行うことができる。例えば、酸化物半導体膜530のウェットエッチングに用いるエッチング液としては、燐酸と酢酸と硝酸を混ぜた溶液などを用いることができる。また、ITO07N(関東化学社製)を用いてもよい。
次に、加熱処理を行う。上記加熱処理によって島状の酸化物半導体層の脱水化又は脱水素化を行うことができる。上記加熱処理の温度は、400℃以上750℃以下、又は400℃以上基板の歪み点未満とする。ここでは、加熱処理装置の一つである電気炉に基板を導入し、島状の酸化物半導体層に対して窒素雰囲気下450℃において1時間の加熱処理を行った後、大気に触れることなく、島状の酸化物半導体層への水や水素の再混入を防ぎ、酸化物半導体層403aを得る(図7(B)参照。)。
なお、加熱処理装置としては、電気炉に限られず、抵抗発熱体などの発熱体からの熱伝導又は熱輻射により被処理物を加熱する装置を用いてもよい。加熱処理装置としては、例えばGRTA(Gas Rapid Thermal Anneal)装置又はLRTA(Lamp Rapid Thermal Anneal)装置などのRTA(Rapid Thermal Anneal)装置を用いることができる。LRTA装置は、例えばハロゲンランプ、メタルハライドランプ、キセノンアークランプ、カーボンアークランプ、高圧ナトリウムランプ、又は高圧水銀ランプなどのランプから発する光(電磁波)の輻射により、被処理物を加熱する装置である。また、GRTA装置は、高温のガスを用いて加熱処理を行う装置である。高温のガスとしては、例えばアルゴンなどの希ガス、又は窒素のような、加熱処理によって被処理物と反応しない不活性気体を用いることができる。
例えば、上記加熱処理として、GRTA装置を用いて650℃〜700℃に加熱した不活性ガス中に、島状の酸化物半導体層まで形成された基板400aを移動させて入れ、数分間加熱した後、該基板400aを移動させて加熱した不活性ガス中から取り出す方式の加熱処理を行ってもよい。
なお、上記加熱処理において、窒素、又はヘリウム、ネオン、アルゴンなどの希ガスに、水、水素などが含まれないことが好ましい。また、加熱処理装置に導入する窒素、又はヘリウム、ネオン、若しくはアルゴンなどの希ガスの純度を、6N(99.9999%)以上、好ましくは7N(99.99999%)以上、すなわち不純物濃度を1ppm以下、好ましくは0.1ppm以下とすることが好ましい。
また、上記加熱処理で島状の酸化物半導体層を加熱した後、加熱処理を行った炉と同じ炉に高純度の酸素ガス、高純度のNOガス、又は超乾燥エア(露点が−40℃以下、好ましくは−60℃以下の雰囲気)を導入してもよい。このとき、酸素ガス又はNOガスは、水、水素などを含まないことが好ましい。また、上記加熱処理装置に導入する酸素ガス又はNOガスの純度を、6N以上、好ましくは7N以上、すなわち、酸素ガス又はNOガス中の不純物濃度を1ppm以下、好ましくは0.1ppm以下とすることが好ましい。酸素ガス又はNOガスの作用により、脱水化又は脱水素化処理による不純物の排除工程によって同時に減少した酸素を供給することによって、酸化物半導体層403aを高純度化させる。
また、島状の酸化物半導体層に加工する前の酸化物半導体膜530に上記加熱処理装置により加熱処理を行うこともできる。この場合には、加熱処理後に、酸化物半導体膜530まで形成された基板400aを上記加熱処理装置から取り出し、島状の酸化物半導体層に加工する。
また、上記以外にも、酸化物半導体膜530の形成後であれば上記加熱処理を行ってもよい、例えば酸化物半導体層403aの上に導電層405a及び導電層406aを形成した後、又は導電層405a及び導電層406aの上に酸化物絶縁層407aを形成した後に上記加熱処理を行ってもよい。
また、絶縁層402aにコンタクトホールを形成する場合、上記加熱処理を行う前にコンタクトホールを形成してもよい。
また、酸化物半導体膜を2回に分けて成膜し、2回に分けて加熱処理を行うことで、下地部材の材料が、酸化物、窒化物、金属など材料を問わず、膜厚の厚い結晶領域(単結晶領域)、すなわち、膜表面に対して垂直にc軸配向した結晶領域を有する膜を用いて酸化物半導体層を形成してもよい。例えば、膜厚が3nm以上15nm以下の第1の酸化物半導体膜を成膜し、さらに第1の加熱処理として、窒素、酸素、希ガス、又は乾燥エアの雰囲気下で450℃以上850℃以下、好ましくは550℃以上750℃以下の加熱処理を行い、表面を含む領域に結晶領域(板状結晶を含む)を有する第1の酸化物半導体膜を形成する。そして、第1の酸化物半導体膜よりも厚い第2の酸化物半導体膜を形成し、さらに第2の加熱処理として、450℃以上850℃以下、好ましくは600℃以上700℃以下の加熱処理を行い、第1の酸化物半導体膜を結晶成長の種として、第1の酸化物半導体膜から第2の酸化物半導体膜にかけて上方に向かって結晶成長させ、第2の酸化物半導体膜の全体を結晶化させ、結果として膜厚の厚い結晶領域を有する酸化物半導体膜を用いて酸化物半導体層を形成してもよい。
次に、絶縁層402a及び酸化物半導体層403aの上に第2の導電膜を形成する。
第2の導電膜としては、例えばアルミニウム、クロム、銅、タンタル、チタン、モリブデン、若しくはタングステンなどの金属材料、又はこれらの金属材料を主成分とする合金材料の膜を用いることができる。また、第2の導電膜に適用可能な膜の積層膜により第2の導電膜を形成することができる。
次に、第3のフォトリソグラフィ工程により第2の導電膜の上に第3のレジストマスクを形成し、第3のレジストマスクを用いて選択的にエッチングを行って導電層405a及び導電層406aを形成した後、第3のレジストマスクを除去する(図7(C)参照。)。
なお、導電層405a及び導電層406aを形成する際に、第2の導電膜を用いて他の配線を形成することもできる。
また、第3のレジストマスク形成時の露光として、紫外線やKrFレーザ光やArFレーザ光を用いることが好ましい。酸化物半導体層403aの上で隣り合う導電層405aの下端部と導電層406aの下端部との間隔幅により、後に形成されるトランジスタのチャネル長Lが決定される。なお、チャネル長L=25nm未満の露光を行う場合には、数nm〜数10nmと極めて波長が短い超紫外線(Extreme Ultraviolet)を用いて第3のレジストマスクの形成の際に露光を行うとよい。超紫外線による露光は、解像度が高く焦点深度も大きい。従って、後に形成されるトランジスタのチャネル長Lを10nm以上1000nm以下とすることも可能であり、該露光を用いて形成されたトランジスタを用いることにより、回路の動作速度を速くすることでき、さらに該トランジスタのオフ電流は、極めて少ないため、消費電力を低減することもできる。
なお、第2の導電膜のエッチングを行う場合、該エッチングによる酸化物半導体層403aの分断を抑制するために、エッチング条件を最適化することが好ましい。しかしながら、第2の導電膜のみエッチングが行われ、酸化物半導体層403aは、全くエッチングが行われないという条件を得ることは難しく、第2の導電膜のエッチングの際に酸化物半導体層403aは一部のみエッチングが行われ、溝部(凹部)を有する酸化物半導体層403aとなることもある。
本実施の形態では、第2の導電膜の一例としてチタン膜を用い、酸化物半導体層403aの一例としてIn−Ga−Zn−O系酸化物半導体を用いるため、エッチャントとしてアンモニア過水(アンモニア、水、過酸化水素水の混合液)を用いる。
次に、酸化物半導体層403a、導電層405a、及び導電層406aの上に酸化物絶縁層407aを形成する。このとき酸化物絶縁層407aは、酸化物半導体層403aの上面の一部に接する。
酸化物絶縁層407aは、少なくとも1nm以上の膜厚とし、スパッタリング法など、酸化物絶縁層407aに水又は水素などの不純物が混入しない方法を適宜用いて形成することができる。酸化物絶縁層407aに水素が混入すると、該水素の酸化物半導体層への侵入又は該水素による酸化物半導体層中の酸素の引き抜きにより、酸化物半導体層のバックチャネルが低抵抗化(N型化)し、寄生チャネルが形成されるおそれがある。よって、酸化物絶縁層407aができるだけ水素を含まない層になるように、酸化物絶縁層407aの作製方法として水素を用いない方法を用いることは重要である。
本実施の形態では、酸化物絶縁層407aの一例として、スパッタリング法を用いて膜厚200nmの酸化シリコン膜を形成する。成膜時の基板400aの温度は、室温以上300℃以下とすればよく、本実施の形態では一例として100℃とする。酸化シリコン膜のスパッタリング法による成膜は、希ガス(代表的にはアルゴン)雰囲気下、酸素雰囲気下、又は希ガスと酸素の混合雰囲気下において行うことができる。
また、酸化物絶縁層407aを形成するためのターゲットとしては、例えば酸化シリコンターゲット又はシリコンターゲットなどを用いることができる。例えば、シリコンターゲットを用いて、酸素を含む雰囲気下でスパッタリング法により酸化シリコン膜を形成することができる。
また、酸化物絶縁層407aを形成する際に用いるスパッタリングガスは、例えば水素、水、水酸基、又は水素化物などの不純物が除去された高純度ガスを用いることが好ましい。
また、酸化物絶縁層407aを形成する前にNO、N、又はArなどのガスを用いたプラズマ処理を行い、露出している酸化物半導体層403aの表面に付着した吸着水などを除去してもよい。プラズマ処理を行った場合、大気に触れることなく、酸化物半導体層403aの上面の一部に接する酸化物絶縁層407aを形成することが好ましい。
さらに、不活性ガス雰囲気下又は酸素ガス雰囲気下で加熱処理(好ましくは200℃以上400℃以下、例えば250℃以上350℃以下)を行うこともできる。例えば、上記不活性ガス雰囲気下又は酸素ガス雰囲気下での加熱処理として、窒素雰囲気下で250℃、1時間の加熱処理を行う。上記不活性ガス雰囲気下又は酸素ガス雰囲気下での加熱処理を行うと、酸化物半導体層403aの上面の一部が酸化物絶縁層407aと接した状態で加熱される。
以上の工程を経ることによって、水素、水分、水酸基、又は水素化物(水素化合物ともいう)などの不純物を酸化物半導体層から意図的に排除し、且つ酸素を酸化物半導体層に供給することができる。よって、酸化物半導体層は高純度化する。
以上の工程でトランジスタが形成される(図8(A)参照。)。
また、酸化物絶縁層407aとして欠陥を多く含む酸化シリコン層を用いると、酸化シリコン層形成後の加熱処理によって酸化物半導体層403a中に含まれる水素、水分、水酸基、又は水素化物などの不純物を酸化物絶縁層407aに拡散させ、酸化物半導体層403a中に含まれる該不純物をより低減させることができる。
また、酸化物絶縁層407aの上にさらに保護絶縁層409aを形成してもよい。例えば、RFスパッタリング法を用いて窒化シリコン膜を形成することにより保護絶縁層409aを形成することができる。RFスパッタリング法は、量産性がよいため、保護絶縁層409aの形成に用いられる絶縁膜の成膜方法として好ましい。本実施の形態では、一例として窒化シリコン膜を形成することにより保護絶縁層409aを形成する(図8(B)参照。)。
本実施の形態では、酸化物絶縁層407aまで形成された基板400aを100℃〜400℃の温度に加熱し、水素及び水分が除去された高純度窒素を含むスパッタリングガスを導入し、シリコン半導体のターゲットを用いて窒化シリコン膜を形成することで保護絶縁層409aを形成する。この場合においても、酸化物絶縁層407aと同様に、処理室内の残留水分を除去しつつ保護絶縁層409aを成膜することが好ましい。
保護絶縁層409aの形成後、さらに大気中、100℃以上200℃以下、1時間以上30時間以下での加熱処理を行ってもよい。この加熱処理は一定の加熱温度を保持して加熱してもよいし、室温から、100℃以上200℃の加熱温度への昇温と、加熱温度から室温までの降温を複数回くりかえして行ってもよい。以上が図6(A)に示すトランジスタの作製方法の一例である。
なお、本実施の形態のトランジスタの作製方法の一例として、図6(A)に示すトランジスタの作製方法の一例を示すが、これに限定されず、例えば図6(B)乃至図6(D)に示す各構成要素において、名称が図6(A)に示す各構成要素と同じであり且つ機能の少なくとも一部が図6(A)に示す各構成要素と同じであれば、図6(A)に示すトランジスタの作製方法の一例の説明を適宜援用することができる。
以上のように、本実施の形態に示すトランジスタは、チャネル形成層として酸化物半導体層を有するトランジスタであり、トランジスタに用いられる酸化物半導体層は、熱処理により高純度化させることによりI型又は実質的にI型となった酸化物半導体層である。
また、高純度化された酸化物半導体層は、キャリアの数が極めて少なく(ゼロに近い)、キャリア濃度は1×1014/cm未満、好ましくは1×1012/cm未満、さらに好ましくは1×1011/cm未満である。このように酸化物半導体層のキャリアの数が極めて少ないため、本実施の形態のトランジスタでは、オフ電流を少なくすることができる。オフ電流は少なければ少ないほど好ましい。本実施の形態のトランジスタでは、チャネル幅1μmあたりのオフ電流を10aA(1×10−17A)以下にすること、さらには、チャネル幅1μmあたりのオフ電流を1aA(1×10−18A)以下、さらにはチャネル幅1μmあたりのオフ電流を10zA(1×10−20A)以下、さらにはチャネル幅1μmあたりのオフ電流を1zA(1×10−21A)以下にすることができる。
また、本実施の形態のトランジスタは、比較的高い電界効果移動度が得られるため、該トランジスタを用いた回路を高速に駆動することができる。
また、本実施の形態のトランジスタを上記実施の形態の表示装置に用いることにより、静止画表示のときの画像データに基づく画像の保持時間を長くすることができるため、表示装置の消費電力を低減することができる。
また、本実施の形態のトランジスタを用いて上記実施の形態に示すシフトレジスタを構成することにより、一つの基板上に画素部、走査信号線駆動回路、及び画像信号線駆動回路を同一工程で形成することもできるため、表示装置の製造コストを低減することができる。
なお、本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせ又は置き換えを行うことができる。
(実施の形態5)
本実施の形態では、上記実施の形態に示す表示装置の構造例について説明する。
本実施の形態における表示装置の構造例について、図9を用いて説明する。図9は、本実施の形態における表示装置の構造例を示す断面模式図である。
図9に示す表示装置は、基板4001及び基板4006の間のシール材4005により封止された領域に画素部及び駆動回路部を有し、画素部は、トランジスタ4012を有し、駆動回路部は、トランジスタ4014を有する。
なお、駆動回路部に用いられる駆動回路の一部は、別途基板上に設けられた駆動回路を用いて構成することもできる。このとき、図9に示す表示装置と、別途形成された駆動回路との接続方法は、特に限定されるものではなく、COG方法、ワイヤボンディング方法、或いはTAB方法などを用いることができる。
トランジスタ4012としては、例えば上記実施の形態4に示すトランジスタのいずれか一つを適用することができる。図9では、トランジスタ4012の一例として図6(A)を用いて説明した構造のトランジスタを示す。
トランジスタ4014としては、例えば上記実施の形態4に示すトランジスタのいずれか一つを適用することができる。図9では、トランジスタ4014の一例として図6(A)を用いて説明した構造のトランジスタを示す。なお、絶縁層4024を介してトランジスタ4014における酸化物半導体層と重なるように導電層を設けてもよい。
さらに、図9に示す表示装置は、平坦化層4025と、画素電極としての機能を有する導電層4030と、絶縁層4032と、液晶層4008と、絶縁層4033と、スペーサとしての機能を有する絶縁層4035と、対向電極としての機能を有する導電層4031と、を有する。
平坦化層4025は、トランジスタ4012及びトランジスタ4014の上に設けられ、導電層4030は、平坦化層4025の上に設けられ、絶縁層4032は、導電層4030を挟んで平坦化層4025の上に設けられ、導電層4031は、基板4006に接して設けられ、絶縁層4033は、導電層4031に接して設けられ、絶縁層4035は、シール材4005により囲まれた領域に設けられ、液晶層4008は、シール材4005により囲まれた領域に絶縁層4032及び絶縁層4033を挟んで、導電層4030及び導電層4031の間に設けられる。
また、導電層4030、導電層4031、及び液晶層4008により液晶素子4017が構成される。
また、導電層4031は、トランジスタ4012などと同一基板上に設けられる共通電圧線と電気的に接続される。また、共通電圧線との接続部(共通接続部ともいう)を用いて、一対の基板間に配置される導電性粒子を介して導電層4031と共通電圧線とを電気的に接続することができる。共通電圧線は、電圧Vcomが供給される配線である。
また、絶縁層4035は、絶縁膜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、導電層4030と導電層4031との間の距離(セルギャップ)を制御するために設けられている。なお絶縁層4035として球状のスペーサを用いてもよい。なお、絶縁層4035は、絶縁層4032及び絶縁層4035を挟んで導電層4030と導電層4031の間に設けられてもよい。
さらに、図9に示す表示装置は、絶縁層4020及び絶縁層4021を挟んで基板4001の上に設けられた導電層4016と、導電層4016に接する導電層4015と、異方性導電層4019を介してFPC4018に電気的に接続される。導電層4015及び導電層4016は、端子電極としての機能を有する。
導電層4015は、例えば導電層4030と同じ導電膜を用いて形成され、導電層4016は、例えばトランジスタ4014のソース電極又はドレイン電極としての機能を有する導電層と同じ導電膜を用いて形成される。
基板4001及び基板4006としては、例えば透光性基板を用いることができ、透光性基板としては、例えばガラス基板又はプラスチック基板などを用いることができる。プラスチック基板としては、例えばFRP(Fiberglass−Reinforced Plastics)板、PVF(ポリビニルフルオライド)フィルム、ポリエステルフィルム、又はアクリル樹脂フィルムなどを用いることができる。
平坦化層4025としては、例えばポリイミド、アクリル、ベンゾシクロブテン、ポリアミド、又はエポキシなどの耐熱性を有する有機材料の層を用いることができる。また、平坦化層4025としては、上記有機材料の層の他に、低誘電率材料(low−k材料)、シロキサン系樹脂、PSG(リンガラス)、BPSG(リンボロンガラス)などの層を用いることもできる。また、平坦化層4025に適用可能な材料の層を積層して平坦化層4025を構成することもできる。
平坦化層4025の形成法は、特に限定されず、その材料に応じて、スパッタリング法、SOG法、スピンコート法、ディップ法、スプレー塗布法、液滴吐出法(インクジェット法、スクリーン印刷法、オフセット印刷法など)、ドクターナイフを用いる形成法、ロールコーターを用いる形成法、カーテンコーターを用いる形成法、又はナイフコーターを用いる形成法などを用いることができる。
導電層4030及び導電層4031としては、例えば透光性を有する導電材料の層を用いることができ、透光性を有する導電材料としては、例えばインジウム錫酸化物、酸化インジウムに酸化亜鉛を混合した金属酸化物(IZO:indium zinc oxideともいう)、酸化インジウムに酸化珪素(SiO)を混合した導電材料、有機インジウム、有機スズ、酸化タングステンを含むインジウム酸化物、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、又は酸化チタンを含むインジウム錫酸化物などを用いることができる。また、本実施の形態の表示装置を反射型とする場合、導電層4030及び導電層4031としては、例えばタングステン、モリブデン、ジルコニウム、ハフニウム、バナジウム、ニオブ、タンタル、クロム、コバルト、ニッケル、チタン、白金、アルミニウム、銅、若しくは銀などの金属、又はその合金の層を用いることができる。また、導電層4030及び導電層4031に適用可能な材料の層を積層して導電層4030及び導電層4031を構成してもよい。
また、導電層4030及び導電層4031は、導電性高分子(導電性ポリマーともいう)を含む導電性組成物を用いて形成することができる。導電性組成物を用いて形成した導電層は、シート抵抗が10000Ω/□以下、波長550nmにおける透光率が70%以上であることが好ましい。また、導電性組成物に含まれる導電性高分子の抵抗率は、0.1Ω・cm以下であることが好ましい。
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が用いることができる。π電子共役系導電性高分子としては、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、又は、アニリン、ピロール及びチオフェンの2種以上の共重合体若しくはその誘導体などが挙げられる。
シール材4005としては、例えば導電性粒子を含む絶縁層を用いることができる。
また、液晶素子4017を備える表示装置の表示方式としては、例えばTN(Twisted Nematic)モード、IPS(In−Plane−Switching)モード、VA(Vertical Alignment)モード、ASM(Axially Symmetric aligned Micro−cell)モード、OCB(Optically Compensated Birefringence)モード、FLC(Ferroelectric Liquid Crystal)モード、又はAFLC(AntiFerroelectric Liquid Crystal)モード、MVA(Multi−Domain Vertical Alignment)モード、PVA(Patterned Vertical Alignment)モード、ASVモード、又はFFS(Fringe Field Switching)モードなど用いることができる。
また、液晶層4008としては、例えば配向膜を用いないブルー相を示す液晶層を用いてもよい。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材料として用いる。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1msec以下と短く、光学的等方性であるため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、作製工程中の表示装置の不良や破損を軽減することができる。よって表示装置の生産性を向上させることが可能となる。特に、酸化物半導体層を有するトランジスタは、静電気の影響によりトランジスタの電気的な特性が著しく変動して設計範囲を逸脱する恐れがある。よって、酸化物半導体層を有するトランジスタを有する表示装置にブルー相の液晶材料を用いることにより、静電気によるトランジスタの電気的変動を抑制することができる。
また、本実施の形態における表示装置では、基板の外側(視認側)に偏光板を設け、内側に着色層、表示素子に用いる電極層という順に設けてもよいし、偏光板を基板の内側に設けてもよい。また、偏光板と着色層の積層構造は、偏光板及び着色層の材料や作製工程条件によって適宜設定すればよい。また、表示部以外にブラックマトリクスとして機能する遮光層を設けてもよい。
また、本実施の形態における表示装置では、ブラックマトリクス(遮光層)、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)などを適宜設けることができる。例えば、光学部材としては、偏光基板及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などを用いてもよい。
また、表示装置の動画特性を改善するため、バックライトとして複数のLED(発光ダイオード)光源又は複数のEL光源などを用いて面光源を構成し、面光源を構成している各光源を独立して1フレーム期間内で間欠点灯駆動する駆動技術もある。面光源として、3種類以上のLEDを用いてもよいし、白色発光のLEDを用いてもよい。独立して複数のLEDを制御できるため、液晶層の光学変調の切り替えタイミングに合わせてLEDの発光タイミングを同期させることもできる。この駆動技術は、LEDを部分的に消灯することができるため、特に一画面を占める黒い表示領域の割合が多い画像表示の場合には、消費電力を低減することができる。
また、表示装置におけるトランジスタは、静電気などにより破壊されやすいため、画素部又は駆動回路部と同一基板上に保護回路を設けることが好ましい。保護回路は、例えば上記酸化物半導体層を用いた非線形素子を用いて構成することが好ましい。例えば、画素部と、走査信号入力端子及び画像信号入力端子との間に保護回路を設けることができる。また、保護回路は、走査信号線に対して並列に配置された非線形素子によって構成されている。非線形素子は、ダイオードのような二端子素子又はトランジスタのような三端子素子で構成される。例えば、画素部のトランジスタと同じ工程で形成することも可能であり、例えばゲートとドレインを接続することによりダイオードと同様の特性を持たせることができる。
以上のように、本実施の形態の表示装置は、同一基板上に駆動回路及び画素が形成された構造である。該構造にすることにより、駆動回路と画素を同一工程により形成することができるため、製造コストを低減することができる。
なお、本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせ又は置き換えを行うことができる。
(実施の形態6)
本実施の形態では、上記実施の形態における表示装置を備えた電子機器について説明する。
本実施の形態の電子機器の構成例について、図10(A)、図10(B)、図10(C)、図10(D)、図10(E)、及び図10(F)を用いて説明する。図10(A)乃至図10(F)は、本実施の形態の電子機器の構成例を示す図である。
図10(A)に示す電子機器は、携帯型情報通信端末である。図10(A)に示す携帯型情報通信端末は、少なくとも表示部1001を有する。また、図10(A)に示す携帯型情報通信端末は、例えばタッチパネルと組み合わせることにより、様々な携帯品の代わりとして利用することができる。例えば、表示部1001に操作部1002を設けることで携帯電話として利用することができる。なお、操作部1002を必ずしも表示部1001に設けなくてもよく、図10(A)に示す携帯型情報通信端末は、別途操作ボタンを設けた構成にすることもできる。また、メモ帳の代わりとしての利用やハンディスキャナーとして図10(A)に示す携帯型情報通信端末を利用することもできる。また、上記実施の形態に示す表示装置は、1回の画像データの書き込みに対する表示時間が長いため、書き込み動作の間隔を長くすることができる。そのため、上記実施の形態に示す表示装置を図10(A)に示す携帯型情報通信端末に用いることにより、例えば表示部において長時間静止画を閲覧する場合であっても、眼精疲労を抑制することができる。
図10(B)に示す電子機器は、例えばカーナビゲーションを含む情報案内端末である。図10(B)に示す情報案内端末は、少なくとも表示部1101を有し、さらに図10(B)に示す情報案内端末を操作ボタン1102及び外部入力端子1103を有する構成にすることもできる。自動車の車内は、気温と共に温度が大きく変動し、温度が50℃を超えることもある。しかし上記実施の形態に示す表示装置は、温度による特性変化の影響が少ないため、自動車の車内のような温度が大きく変動する環境下において特に有効である。
図10(C)に示す電子機器は、ノート型パーソナルコンピュータである。図10(C)に示すノート型パーソナルコンピュータは、筐体1201と、表示部1202と、スピーカ1203と、LEDランプ1204と、ポインティングデバイス1205と、接続端子1206と、キーボード1207と、を有する。上記実施の形態に示す表示装置は、1回の画像データの書き込みに対する表示時間が長いため、書き込み動作の間隔を長くすることができる。そのため、上記実施の形態に示す表示装置を図10(C)に示すノート型パーソナルコンピュータに用いることにより、例えば表示部において長時間静止画を閲覧する場合であっても、眼精疲労を抑制することができる。
図10(D)に示す電子機器は、携帯型遊技機である。図10(D)に示す携帯型遊技機は、表示部1301と、表示部1302と、スピーカ1303と、接続端子1304と、LEDランプ1305と、マイクロフォン1306と、記録媒体読込部1307と、操作ボタン1308と、センサ1309と、を有する。なお、上記実施の形態に示す表示装置は、1回の画像データの書き込みに対する表示時間が長いため、書き込み動作の間隔を長くすることができる。そのため、上記実施の形態に示す表示装置を図10(D)に示す携帯型遊技機に用いることにより、例えば表示部において長時間画像を閲覧する場合であっても、眼精疲労を抑制することができる。また、表示部1301と表示部1302のいずれか一方を動画像表示とし、他方を静止画像表示と互いに異なる表示にすることもできる。これにより、静止画像を表示している表示部において駆動回路への電圧の供給を停止することができるため、消費電力を低減することができる。
図10(E)に示す電子機器は、電子書籍である。図10(E)に示す電子書籍は、少なくとも筐体1401と、筐体1403と、表示部1405と、表示部1407と、軸部1411と、を有する。
筐体1401及び筐体1403は、軸部1411により接続され、図10(E)に示す電子書籍は、該軸部1411を軸として開閉動作を行うことができる。このような構成により、紙の書籍のような動作を行うことができる。また、表示部1405は、筐体1401に組み込まれ、表示部1407は、筐体1403に組み込まれる。また、表示部1405及び表示部1407の構成を互いに異なる画像を表示する構成としてもよく、例えば両方の表示部で一続きの画像を表示する構成としてもよい。表示部1405及び表示部1407を異なる画像を表示する構成にすることにより、例えば右側の表示部(図10(E)では表示部1405)に文章画像を表示し、左側の表示部(図10(E)では表示部1407)に画像を表示することができる。
また、図10(E)に示す電子書籍は、筐体1401又は筐体1403に操作部などを備えてもよい。例えば、図10(E)に示す電子書籍の構成を電源ボタン1421と、操作キー1423と、スピーカ1425と、を有する構成にすることもできる。図10(E)に示す電子書籍は、操作キー1423を用いることにより、複数の頁がある画像の頁を送ることができる。また、図10(E)に示す電子書籍の表示部1405及び表示部1407、又は表示部1405又は表示部1407にキーボードやポインティングデバイスなどを設けた構成としてもよい。また、図10(E)に示す電子書籍の筐体1401及び筐体1403の裏面や側面に、外部接続用端子(イヤホン端子、USB端子、又はACアダプタ又はUSBケーブルなどの各種ケーブルと接続可能な端子など)、記録媒体挿入部などを設けてもよい。さらに、図10(E)に示す電子書籍に電子辞書としての機能を持たせてもよい。
また、上記実施の形態の表示装置は、表示部1405及び表示部1407、又は表示部1405若しくは表示部1407に搭載することができる。上記実施の形態に示す表示装置は、1回の画像データの書き込みに対する表示時間が長いため、書き込み動作の間隔を長くすることができる。そのため、上記実施の形態に示す表示装置を図10(E)に示す電子書籍に用いることにより、例えば表示部において長時間静止画を閲覧する場合であっても、眼精疲労を抑制することができる。
また、図10(E)に示す電子書籍を無線通信でデータを送受信できる構成としてもよい。これにより、電子書籍サーバから所望の書籍データなどを購入し、ダウンロードする機能を付加させることができる。
図10(F)に示す電子機器は、ディスプレイである。図10(F)に示すディスプレイは、筐体1501と、表示部1502と、スピーカ1503と、LEDランプ1504と、操作ボタン1505と、接続端子1506と、センサ1507と、マイクロフォン1508と、支持台1509と、を有する。上記実施の形態に示す表示装置は、1回の画像データの書き込みに対する表示時間が長いため、書き込み動作の間隔を長くすることができる。そのため、上記実施の形態に示す表示装置を図10(F)に示すディスプレイに用いることにより、例えば表示部において長時間静止画を閲覧する場合であっても、眼精疲労を抑制することができる。
また、本実施の形態の電子機器は、太陽電池セルと、太陽電池セルから出力される電圧を充電する蓄電装置と、該蓄電装置に充電された電圧を各回路に必要な電圧に変換する直流変換回路と、を用いて構成される電源回路を有する構成にしてもよい。これにより外部電源が不要となるため、外部電源が無い場所であっても、該電子機器を長時間使用することができるため、利便性を向上させることができる。蓄電装置としては、例えばリチウムイオン二次電池、リチウムイオンキャパシタ、電気二重層キャパシタ、及びレドックスキャパシタのいずれか一つ又は複数などを用いることができる。例えばリチウムイオン二次電池及びリチウムイオンキャパシタを併用することにより、高速充放電が可能であり、且つ長時間電源を供給することが可能な蓄電装置にすることができる。なお、リチウムイオン二次電池に限定されず、蓄電装置として、他のアルカリ金属イオン又はアルカリ土類金属イオンなどを可動イオンとして用いた二次電池を用いてもよい。また、リチウムイオンキャパシタに限定されず、蓄電装置として、他のアルカリ金属イオン又はアルカリ土類金属イオンなどを可動イオンとして用いたキャパシタを用いてもよい。
また、本実施の形態の電子機器は、表示部にタッチパネル機能を付加させてもよい。タッチパネル機能は、例えば表示部にタッチパネルユニットを搭載する又は画素に光検出回路を設けることにより付加させることができる。
上記実施の形態に示す表示装置を電子機器の表示部に搭載することにより消費電力の低い電子機器を提供することができる。
なお、本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせ又は置き換えを行うことができる。
31 トランジスタ
32 トランジスタ
33 トランジスタ
34 トランジスタ
35 トランジスタ
36 トランジスタ
37 トランジスタ
38 トランジスタ
39 トランジスタ
40 トランジスタ
41 トランジスタ
101 駆動回路部
101a 第1駆動回路
101b 第2駆動回路
102 画素部
102_K 画素
201 駆動回路部
201a CPU
201b 表示制御回路
201c 走査信号線駆動回路
201d 画像信号線駆動回路
202 画素部
202_K 画素
203 走査信号線
204 画像信号線
205 トランジスタ
206 光源部
211a インターフェース
211b 基準クロック信号生成回路
211c 計数回路
211d ラッチ回路
211e 記憶回路
211f 演算回路
211g 出力回路
221 トランジスタ
222 液晶素子
223 容量素子
311 期間
312 期間
400a 基板
400b 基板
400c 基板
400d 基板
401a 導電層
401b 導電層
401c 導電層
401d 導電層
402a 絶縁層
402b 絶縁層
402c 絶縁層
402d 絶縁層
403a 酸化物半導体層
403b 酸化物半導体層
403c 酸化物半導体層
403d 酸化物半導体層
405a 導電層
405b 導電層
405c 導電層
405d 導電層
406a 導電層
406b 導電層
406c 導電層
406d 導電層
407a 酸化物絶縁層
407c 酸化物絶縁層
409a 保護絶縁層
409b 保護絶縁層
409c 保護絶縁層
427 絶縁層
447 絶縁層
530 酸化物半導体膜
1001 表示部
1002 操作部
1101 表示部
1102 操作ボタン
1103 外部入力端子
1201 筐体
1202 表示部
1203 スピーカ
1204 LEDランプ
1205 ポインティングデバイス
1206 接続端子
1207 キーボード
1301 表示部
1302 表示部
1303 スピーカ
1304 接続端子
1305 LEDランプ
1306 マイクロフォン
1307 記録媒体読込部
1308 操作ボタン
1309 センサ
1401 筐体
1403 筐体
1405 表示部
1407 表示部
1411 軸部
1421 電源ボタン
1423 操作キー
1425 スピーカ
1501 筐体
1502 表示部
1503 スピーカ
1504 LEDランプ
1505 操作ボタン
1506 接続端子
1507 センサ
1508 マイクロフォン
1509 支持台
4001 基板
4005 シール材
4006 基板
4008 液晶層
4012 トランジスタ
4014 トランジスタ
4015 導電層
4016 導電層
4017 液晶素子
4018 FPC
4019 異方性導電層
4020 絶縁層
4021 絶縁層
4024 絶縁層
4025 平坦化層
4030 導電層
4031 導電層
4032 絶縁層
4033 絶縁層
4035 絶縁層

Claims (5)

  1. 駆動回路部及び画素部を具備し、
    前記駆動回路部は、
    走査信号を出力する第1の駆動回路と、
    画像信号を出力する第2の駆動回路と、を備え、
    前記画素部は、前記走査信号が入力され、前記走査信号に応じて前記画像信号が入力されることにより表示状態が制御されるn個の画素(nは自然数)を備え、
    前記画素により動画を表示する動画表示モード及び前記画素により静止画を表示する静止画表示モードを有する表示装置の駆動方法であって、
    前記静止画表示モードのとき、前記第1の駆動回路への駆動用信号及び電源電圧の出力並びに前記第2の駆動回路への駆動用信号及び電源電圧の出力を開始することにより、前記n個の画素に前記画像信号が入力され、その後、前記第2の駆動回路への駆動用信号及び電源電圧の出力を停止し、入力された前記画像信号に基づく前記画素部の画像を静止画として保持する動作を行い、
    前記静止画表示モードのとき、前記動作をN回(Nは自然数)行い、
    Nが2以上である場合、K回目(Kは2以上N以下の自然数)における前記第2の駆動回路への駆動用信号及び電源電圧の出力停止期間の長さを、K−1回目における前記第2の駆動回路への駆動用信号及び電源電圧の出力停止期間より長くし、
    Nが2以上である場合、K回目とK−1回目において、前記n個の画素に前記画像信号が入力される期間の長さは同じであることを特徴とする表示装置の駆動方法。
  2. 駆動回路部及び画素部を具備し、
    前記駆動回路部は、
    走査信号を出力する第1の駆動回路と、
    画像信号を出力する第2の駆動回路と、を備え、
    前記画素部は、前記走査信号が入力され、前記走査信号に応じて前記画像信号が入力されることにより表示状態が制御されるn個の画素(nは自然数)を備え、
    前記画素により動画を表示する動画表示モード及び前記画素により静止画を表示する静止画表示モードを有する表示装置の駆動方法であって、
    前記静止画表示モードのとき、前記第1の駆動回路への駆動用信号及び電源電圧の出力並びに前記第2の駆動回路への駆動用信号及び電源電圧の出力を開始することにより、前記n個の画素に前記画像信号が入力され、その後、前記第1の駆動回路への駆動用信号及び電源電圧の出力並びに前記第2の駆動回路への駆動用信号及び電源電圧の出力を停止し、入力された前記画像信号に基づく前記画素部の画像を静止画として保持する動作を行い、
    前記静止画表示モードのとき、前記動作をN回(Nは自然数)行い、
    Nが2以上である場合、K回目(Kは2以上N以下の自然数)における前記第2の駆動回路への駆動用信号及び電源電圧の出力停止期間の長さを、K−1回目における前記第2の駆動回路への駆動用信号及び電源電圧の出力停止期間より長くし、
    Nが2以上である場合、K回目とK−1回目において、前記n個の画素に前記画像信号が入力される期間の長さは同じであることを特徴とする表示装置の駆動方法。
  3. 走査信号を出力する第1の駆動回路と、
    画像信号を出力する第2の駆動回路と、
    画素部と、を有し、
    前記画素部は、前記走査信号及び前記画像信号が入力されることにより表示状態が制御されるn個の画素(nは自然数)を有し、
    前記画素部により動画を表示する動画表示モードと、前記画素部により静止画を表示する静止画表示モードとを有し、
    前記静止画表示モードのとき、前記第1の駆動回路への駆動用信号及び電源電圧の出力並びに前記第2の駆動回路への駆動用信号及び電源電圧の出力を開始することにより、前記n個の画素に前記画像信号が入力され、その後、前記第2の駆動回路への駆動用信号及び電源電圧の出力を停止し、入力された前記画像信号に基づく前記画素部の画像を静止画として保持する動作を行い、
    前記静止画表示モードのとき、前記動作をN回(Nは自然数)行い、
    Nが2以上である場合、K回目(Kは2以上N以下の自然数)における前記第2の駆動回路への駆動用信号及び電源電圧の出力停止期間の長さを、K−1回目における前記第2の駆動回路への駆動用信号及び電源電圧の出力停止期間より長くし、
    Nが2以上である場合、K回目とK−1回目において、前記n個の画素に前記画像信号が入力される期間の長さは同じであることを特徴とする表示装置
  4. 走査信号を出力する第1の駆動回路と、
    画像信号を出力する第2の駆動回路と、
    画素部と、を有し、
    前記画素部は、前記走査信号及び前記画像信号が入力されることにより表示状態が制御されるn個の画素(nは自然数)を有し、
    前記画素部により動画を表示する動画表示モードと、前記画素部により静止画を表示する静止画表示モードとを有し、
    前記静止画表示モードのとき、前記第1の駆動回路への駆動用信号及び電源電圧の出力並びに前記第2の駆動回路への駆動用信号及び電源電圧の出力を開始することにより、前記n個の画素に前記画像信号が入力され、その後、前記第1の駆動回路への駆動用信号及び電源電圧の出力並びに前記第2の駆動回路への駆動用信号及び電源電圧の出力を停止し、入力された前記画像信号に基づく前記画素部の画像を静止画として保持する動作を行い、
    前記静止画表示モードのとき、前記動作をN回(Nは自然数)行い、
    Nが2以上である場合、K回目(Kは2以上N以下の自然数)における前記第2の駆動回路への駆動用信号及び電源電圧の出力停止期間の長さを、K−1回目における前記第2の駆動回路への駆動用信号及び電源電圧の出力停止期間より長くし、
    Nが2以上である場合、K回目とK−1回目において、前記n個の画素に前記画像信号が入力される期間の長さは同じであることを特徴とする表示装置
  5. 請求項3または請求項4において、
    前記駆動用信号は、スタート信号及びクロック信号であることを特徴とする表示装置。
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