JP6074174B2 - 半導体装置及び表示装置 - Google Patents

半導体装置及び表示装置 Download PDF

Info

Publication number
JP6074174B2
JP6074174B2 JP2012143065A JP2012143065A JP6074174B2 JP 6074174 B2 JP6074174 B2 JP 6074174B2 JP 2012143065 A JP2012143065 A JP 2012143065A JP 2012143065 A JP2012143065 A JP 2012143065A JP 6074174 B2 JP6074174 B2 JP 6074174B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
transistor
switch
wiring
potential
circuit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2012143065A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2013033228A5 (ja
JP2013033228A (ja
Inventor
木村 肇
肇 木村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Original Assignee
Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd filed Critical Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority to JP2012143065A priority Critical patent/JP6074174B2/ja
Publication of JP2013033228A publication Critical patent/JP2013033228A/ja
Publication of JP2013033228A5 publication Critical patent/JP2013033228A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6074174B2 publication Critical patent/JP6074174B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G09EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09GARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G3/00Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes
    • G09G3/20Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters
    • G09G3/22Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters using controlled light sources
    • G09G3/30Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters using controlled light sources using electroluminescent panels
    • G09G3/32Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters using controlled light sources using electroluminescent panels semiconductive, e.g. using light-emitting diodes [LED]
    • G09G3/3208Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters using controlled light sources using electroluminescent panels semiconductive, e.g. using light-emitting diodes [LED] organic, e.g. using organic light-emitting diodes [OLED]
    • G09G3/3225Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters using controlled light sources using electroluminescent panels semiconductive, e.g. using light-emitting diodes [LED] organic, e.g. using organic light-emitting diodes [OLED] using an active matrix
    • G09G3/3233Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters using controlled light sources using electroluminescent panels semiconductive, e.g. using light-emitting diodes [LED] organic, e.g. using organic light-emitting diodes [OLED] using an active matrix with pixel circuitry controlling the current through the light-emitting element
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D86/00Integrated devices formed in or on insulating or conducting substrates, e.g. formed in silicon-on-insulator [SOI] substrates or on stainless steel or glass substrates
    • H10D86/40Integrated devices formed in or on insulating or conducting substrates, e.g. formed in silicon-on-insulator [SOI] substrates or on stainless steel or glass substrates characterised by multiple TFTs
    • H10D86/421Integrated devices formed in or on insulating or conducting substrates, e.g. formed in silicon-on-insulator [SOI] substrates or on stainless steel or glass substrates characterised by multiple TFTs having a particular composition, shape or crystalline structure of the active layer
    • H10D86/423Integrated devices formed in or on insulating or conducting substrates, e.g. formed in silicon-on-insulator [SOI] substrates or on stainless steel or glass substrates characterised by multiple TFTs having a particular composition, shape or crystalline structure of the active layer comprising semiconductor materials not belonging to the Group IV, e.g. InGaZnO
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D86/00Integrated devices formed in or on insulating or conducting substrates, e.g. formed in silicon-on-insulator [SOI] substrates or on stainless steel or glass substrates
    • H10D86/40Integrated devices formed in or on insulating or conducting substrates, e.g. formed in silicon-on-insulator [SOI] substrates or on stainless steel or glass substrates characterised by multiple TFTs
    • H10D86/481Integrated devices formed in or on insulating or conducting substrates, e.g. formed in silicon-on-insulator [SOI] substrates or on stainless steel or glass substrates characterised by multiple TFTs integrated with passive devices, e.g. auxiliary capacitors
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D86/00Integrated devices formed in or on insulating or conducting substrates, e.g. formed in silicon-on-insulator [SOI] substrates or on stainless steel or glass substrates
    • H10D86/40Integrated devices formed in or on insulating or conducting substrates, e.g. formed in silicon-on-insulator [SOI] substrates or on stainless steel or glass substrates characterised by multiple TFTs
    • H10D86/60Integrated devices formed in or on insulating or conducting substrates, e.g. formed in silicon-on-insulator [SOI] substrates or on stainless steel or glass substrates characterised by multiple TFTs wherein the TFTs are in active matrices
    • GPHYSICS
    • G09EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09GARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G2300/00Aspects of the constitution of display devices
    • G09G2300/08Active matrix structure, i.e. with use of active elements, inclusive of non-linear two terminal elements, in the pixels together with light emitting or modulating elements
    • G09G2300/0809Several active elements per pixel in active matrix panels
    • G09G2300/0819Several active elements per pixel in active matrix panels used for counteracting undesired variations, e.g. feedback or autozeroing
    • GPHYSICS
    • G09EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09GARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G2300/00Aspects of the constitution of display devices
    • G09G2300/08Active matrix structure, i.e. with use of active elements, inclusive of non-linear two terminal elements, in the pixels together with light emitting or modulating elements
    • G09G2300/0809Several active elements per pixel in active matrix panels
    • G09G2300/0842Several active elements per pixel in active matrix panels forming a memory circuit, e.g. a dynamic memory with one capacitor
    • G09G2300/0852Several active elements per pixel in active matrix panels forming a memory circuit, e.g. a dynamic memory with one capacitor being a dynamic memory with more than one capacitor
    • GPHYSICS
    • G09EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09GARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G2300/00Aspects of the constitution of display devices
    • G09G2300/08Active matrix structure, i.e. with use of active elements, inclusive of non-linear two terminal elements, in the pixels together with light emitting or modulating elements
    • G09G2300/0809Several active elements per pixel in active matrix panels
    • G09G2300/0842Several active elements per pixel in active matrix panels forming a memory circuit, e.g. a dynamic memory with one capacitor
    • G09G2300/0861Several active elements per pixel in active matrix panels forming a memory circuit, e.g. a dynamic memory with one capacitor with additional control of the display period without amending the charge stored in a pixel memory, e.g. by means of additional select electrodes
    • GPHYSICS
    • G09EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09GARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G2320/00Control of display operating conditions
    • G09G2320/04Maintaining the quality of display appearance
    • G09G2320/043Preventing or counteracting the effects of ageing
    • G09G2320/045Compensation of drifts in the characteristics of light emitting or modulating elements
    • GPHYSICS
    • G09EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09GARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G3/00Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes
    • G09G3/20Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters
    • G09G3/34Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters by control of light from an independent source
    • G09G3/36Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters by control of light from an independent source using liquid crystals
    • G09G3/3611Control of matrices with row and column drivers
    • G09G3/3648Control of matrices with row and column drivers using an active matrix
    • G09G3/3659Control of matrices with row and column drivers using an active matrix the addressing of the pixel involving the control of two or more scan electrodes or two or more data electrodes, e.g. pixel voltage dependant on signal of two data electrodes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Control Of Indicators Other Than Cathode Ray Tubes (AREA)
  • Control Of El Displays (AREA)
  • Electroluminescent Light Sources (AREA)

Description

本発明は半導体装置、表示装置、発光装置、それらの作製方法、及びそれらの駆動方法に関する。特に、本発明は、電流によって輝度が変化する電流駆動型の発光素子を具備する表示装置に関する。または、該表示装置を具備する電子機器に関する。
近年、液晶ディスプレイ(LCD)などのフラットパネルディスプレイが広く普及してきている。LCD以外のディスプレイとして、電流によって輝度が変化する電流駆動型の発光素子である、有機EL素子(エレクトロルミネッセンス素子、有機発光ダイオード、オーレッドなどとも言う)を有するディスプレイ(ELD)の研究が活発に行われている(特許文献1)。例えば、トランジスタのしきい値電圧のバラツキを補正する方法が検討されている(特許文献1参照)。
特開2003−195810号公報
本発明の一態様は、トランジスタのしきい値電圧のばらつきの影響を低減することができる構成を提案することを課題とする。または、本発明の一態様は、トランジスタの移動度のばらつきの影響を低減することができる新規な構成を提案することを課題とする。または、本発明の一態様は、トランジスタの劣化の影響を低減することができる新規な構成を提案することを課題とする。または、本発明の一態様は、表示素子の劣化の影響を低減することができる新規な構成を提案することを課題とする。または、本発明の一態様は、表示ムラを低減することができる新規な構成を提案することを課題とする。または、本発明の一態様は、質の良い表示を行うことができる新規な構成を提案することを課題とする。または、本発明の一態様は、少ないトランジスタ数で、所望の回路を実現できる新規な構成を提案することを課題とする。または、本発明の一態様は、少ない配線数で、所望の回路を実現できる新規な構成を提案することを課題とする。
なお、これらの課題の記載は、他の課題の存在を妨げるものではない。なお、本発明の一態様は、これらの課題の全てを解決する必要はないものとする。なお、これら以外の課題は、明細書、図面、請求項などの記載から、自ずと明らかとなるものであり、明細書、図面、請求項などの記載から、これら以外の課題を抽出することが可能である。
本発明の一態様は、ゲートが容量素子の一方の電極に電気的に接続され、ゲートが第1のスイッチの一方の端子に電気的に接続され、ソース及びドレインの一方が第2のスイッチの一方の端子に電気的に接続され、ソース及びドレインの一方が第3のスイッチの一方の端子に電気的に接続され、ソース及びドレインの他方が第1のスイッチの他方の端子に電気的に接続され、ソース及びドレインの他方が第4のスイッチの一方の端子に電気的に接続されたトランジスタと、第2のスイッチの他方の端子に電気的に接続された第1の配線と、第4のスイッチの他方の端子に電気的に接続された第2の配線と、一方の電極が、容量素子の一方の電極及び第3のスイッチの他方の端子に電気的に接続された負荷と、負荷の他方の電極に接続された第3の配線と、を有し、第1の配線は第1の電位及び第2の電位を供給することができる機能を有する回路に電気的に接続されており、第2の配線は第3の電位を供給することができる機能を有する回路に電気的に接続されており、第3の配線は第4の電位を供給することができる機能を有する回路に電気的に接続されており、第1の電位は、第4の信号の電位より小さい電位であり、第2の電位は、第3の電位が供給される第2の配線と第4の電位が供給される第3の配線との間を流れる電流量をトランジスタで制御することができる電位である、半導体装置である。
本発明の一態様は、ゲートが容量素子の一方の電極に電気的に接続され、ゲートが第1のスイッチの一方の端子に電気的に接続され、ソース及びドレインの一方が第2のスイッチの一方の端子に電気的に接続され、ソース及びドレインの一方が第3のスイッチの一方の端子に電気的に接続され、ソース及びドレインの他方が第1のスイッチの他方の端子に電気的に接続され、ソース及びドレインの他方が第4のスイッチの一方の端子電気的に接続されたトランジスタと、第2のスイッチの他方の端子に電気的に接続された第1の配線と、第4のスイッチの他方の端子に電気的に接続された第2の配線と、一方の電極が、容量素子の一方の電極及び第3のスイッチの他方の端子に電気的に接続された負荷と、負荷の他方の電極に接続された第3の配線と、を有し、第1の配線は第1の電位を供給することができる機能を有する回路に電気的に接続されており、第2の配線は第2の電位及び第3の電位を供給することができる機能を有する回路に電気的に接続されており、第3の配線は第4の電位を供給することができる機能を有する回路に電気的に接続されており、第2の電位は、第4の信号の電位より小さい電位であり、第1の電位は、第3の電位が供給される第2の配線と第4の電位が供給される第3の配線との間を流れる電流量をトランジスタで制御することができる電位である、半導体装置である。
本発明の一態様は、ゲートが容量素子の一方の電極に電気的に接続され、ゲートが第1のスイッチの一方の端子に電気的に接続され、ソース及びドレインの一方が第2のスイッチの一方の端子に電気的に接続され、ソース及びドレインの一方が第3のスイッチの一方の端子に電気的に接続され、ソース及びドレインの一方が及び第4のスイッチの一方の端子に電気的に接続され、ソース及びドレインの他方が第1のスイッチの他方の端子に電気的に接続され、ソース及びドレインの他方が第5のスイッチの一方の端子に電気的に接続されたトランジスタと、第2のスイッチの他方の端子に電気的に接続された第1の配線と、第4のスイッチの他方の端子に電気的に接続された第2の配線と、第5のスイッチの他方の端子に電気的に接続された第3の配線と、一方の電極が、容量素子の一方の電極及び第3のスイッチの他方の端子に電気的に接続された負荷と、負荷の他方の電極に接続された第4の配線と、を有し、第1の配線は第1の電位を供給することができる機能を有する回路に電気的に接続されており、第2の配線は第2の電位を供給することができる機能を有する回路に電気的に接続されており、第3の配線は第3の電位を供給することができる機能を有する回路に電気的に接続されており、第4の配線は第4の電位を供給することができる機能を有する回路に電気的に接続されており、第2の電位は、第4の信号の電位より小さい電位であり、第1の電位は、第3の電位が供給される第3の配線と第4の電位が供給される第4の配線との間を流れる電流量をトランジスタで制御することができる電位である、半導体装置である。
本発明の一態様において、スイッチはトランジスタである半導体装置が好ましい。
本発明の一態様において、スイッチはトランジスタであり、当該トランジスタは同じ導電型である半導体装置が好ましい。
本発明の一態様において、負荷は整流特性を有する表示素子である半導体装置が好ましい。
本発明の一態様は、トランジスタのしきい値電圧のばらつきの影響を低減することができる。または、本発明の一態様は、トランジスタの移動度のばらつきの影響を低減することができる。または、本発明の一態様は、トランジスタの劣化の影響を低減することができる。または、本発明の一態様は、表示素子の劣化の影響を低減することができる。または、本発明の一態様は、表示ムラを低減することができる。または、本発明の一態様は、質の良い表示を行うことができる。または、本発明の一態様は、少ないトランジスタ数で、所望の回路を実現できる。または、本発明の一態様は、少ない配線数で、所望の回路を実現できる。または、本発明の一態様は、少ない工程数で製造できる。
本発明の一態様の回路の一例を表す回路図。 本発明の一態様の半導体装置の一例を表す回路図。 本発明の一態様の半導体装置の一例を表す回路図。 本発明の一態様の半導体装置の一例を表す回路図。 本発明の一態様の半導体装置の一例を表す回路図。 本発明の一態様の半導体装置の一例を表す回路図。 本発明の一態様の半導体装置の一例を表す回路図。 本発明の一態様の半導体装置の一例を表す回路図。 本発明の一態様の半導体装置の一例を表す回路図。 本発明の一態様の半導体装置の一例を表す回路図。 本発明の一態様の半導体装置の一例を表す回路図。 本発明の一態様の半導体装置の一例を表す回路図。 本発明の一態様の半導体装置の一例を表す回路図。 本発明の一態様の半導体装置の一例を表す回路図。 本発明の一態様の半導体装置の一例を表す回路図。 本発明の一態様の半導体装置の一例を表す回路図。 本発明の一態様の半導体装置の一例を表す回路図。 本発明の一態様の半導体装置の一例を表す回路図。 本発明の一態様の半導体装置の一例を表す回路図。 本発明の一態様の半導体装置の一例を表す回路図。 本発明の一態様の半導体装置の一例を表す回路図。 本発明の一態様の半導体装置の一例を表す回路図。 本発明の一態様の半導体装置の一例を表す回路図。 本発明の一態様の半導体装置の一例を表す回路図。 本発明の一態様の半導体装置の一例を表す回路図。 本発明の一態様の半導体装置の一例を表す回路図。 本発明の一態様の半導体装置の一例を表す回路図。 本発明の一態様の画素の一例を表す回路図。 本発明の一態様の画素の一例を表す回路図。 本発明の一態様の画素の一例を表す回路図。 本発明の一態様の画素の一例を表す回路図。 本発明の一態様の画素の一例を表す回路図。 本発明の一態様の画素の一例を表す回路図。 本発明の一態様の画素の一例を表す回路図。 本発明の一態様の画素の一例を表す回路図。 本発明の一態様の画素の一例を表す回路図。 本発明の一態様の画素の一例を表す回路図。 本発明の一態様の画素の一例を表す回路図。 本発明の一態様の画素の一例を表す回路図。 本発明の一態様の画素の一例を表す回路図。 本発明の一態様の画素の一例を表す回路図。 本発明の一態様の画素の一例を表す回路図。 本発明の一態様の画素の一例を表す回路図。 本発明の一態様の画素の一例を表す回路図。 本発明の一態様の画素の一例を表す回路図。 本発明の一態様の画素の一例を表す回路図。 本発明の一態様の画素の一例を表す回路図。 本発明の一態様の画素の一例を表す回路図。 本発明の一態様の画素の一例を表す回路図。 本発明の一態様の画素の一例を表す回路図。 本発明の一態様の画素の一例を表す回路図。 本発明の一態様の画素の一例を表す回路図。 本発明の一態様の画素の一例を表す回路図。 本発明の一態様の画素の一例を表す回路図。 本発明の一態様の画素の一例を表す上面図。 本発明の一態様の画素の一例を表す上面図。 本発明の一態様の画素の一例を表す上面図。 本発明の一態様の画素の一例を表す上面図。 本発明の一態様の画素の一例を表す上面図。 本発明の一態様の画素の一例を表す上面図。 本発明の一態様の画素の一例を表す上面図。 本発明の一態様の画素の一例を表す上面図。 本発明の一態様の画素の一例を表す上面図。 本発明の一態様の画素の一例を表す上面図。 本発明の一態様の画素の一例を表す回路図。 本発明の一態様の画素の一例を表す回路図。 本発明の一態様の画素の一例を表す回路図。 本発明の一態様の画素の一例を表す回路図。 本発明の一態様の画素の一例を表す回路図。 本発明の一態様の画素の一例を表す回路図。 本発明の一態様の酸化物材料の構造を説明する図。 本発明の一態様の酸化物材料の構造を説明する図。 本発明の一態様の酸化物材料の構造を説明する図。 本発明の一態様の酸化物材料の構造を説明する図。 本発明の一態様の表示パネルセルの一例を表す上面図及び断面図。 本発明の一態様の表示装置が適用可能な電子機器を説明する図。 本発明の一態様の表示装置が適用可能な電子機器を説明する図。 本発明の一態様の半導体装置の一例を表す回路図。 本発明の一態様の半導体装置の一例を表す回路図。 本発明の一態様の半導体装置の一例を表す回路図。 本発明の一態様の半導体装置の一例を表す回路図。 本発明の一態様の画素の一例を表す回路図。 本発明の一態様の画素の一例を表す回路図。 本発明の一態様の画素の一例を表す回路図。 本発明の一態様の画素の一例を表す回路図。 本発明の一態様の画素の一例を表す回路図。 本発明の一態様の画素の一例を表す回路図。 本発明の一態様の画素の一例を表す回路図。 本発明の一態様の画素の一例を表す回路図。 本発明の一態様の画素の一例を表す回路図。 本発明の一態様の画素の一例を表す断面図。 本発明の一態様の画素の一例を表す断面図。 本発明の一態様の半導体装置の一例を表す回路図。 本発明の一態様の半導体装置の一例を表す回路図。 本発明の一態様の半導体装置の一例を表す回路図。 本発明の一態様の画素の一例を表す回路図。 本発明の一態様の画素の一例を表す回路図。 本発明の一態様の画素の一例を表す回路図。 本発明の一態様の表示モジュールの一例を表す図。
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。ただし、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨およびその範囲から逸脱することなくその形態および詳細を様々に変更し得ることは、当業者であれば容易に理解される。したがって、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、以下に説明する構成において、同一部分または同様な機能を有する部分について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。
なお、ある一つの実施の形態の中で述べる内容(一部の内容でもよい)は、その実施の形態で述べる別の内容(一部の内容でもよい)、及び/または、一つ若しくは複数の別の実施の形態で述べる内容(一部の内容でもよい)に対して、適用、組み合わせ、または置き換えなどを行うことができる。
なお、ある一つの実施の形態において述べる図(一部でもよい)の構成は、その図の別の部分の構成、その実施の形態において述べる別の図(一部でもよい)の構成、及び/または、一つ若しくは複数の別の実施の形態において述べる図(一部でもよい)の構成と組み合わせることができる。
なお、図において、大きさ、厚さ、または領域は、明瞭化のために誇張されている場合がある。よって、本発明の実施形態の一態様は、必ずしもそのスケールに限定されない。または、図は、理想的な例を模式的に示したものである。よって、本発明の実施形態の一態様は、図に示す形状などに限定されない。例えば、製造技術による形状のばらつき、誤差による形状のばらつきなどを含むことが可能である。
なお、XとYとが接続されている、と明示的に記載する場合は、XとYとが電気的に接続されている場合と、XとYとが機能的に接続されている場合と、XとYとが直接接続されている場合とを含むものとする。ここで、X、Yは、対象物(例えば、装置、素子、回路、配線、電極、端子、導電膜、層、など)であるとする。したがって、所定の接続関係、例えば、図または文章に示された接続関係に限定されず、図または文章に示された接続関係以外のものも含むものとする。
XとYとが電気的に接続されている場合の一例としては、XとYとの電気的な接続を可能とする素子(例えば、スイッチ、トランジスタ、容量素子、インダクタ、抵抗素子、ダイオード、表示素子、発光素子、負荷など)が、XとYとの間に1個以上接続されることが可能である。なお、スイッチは、オンオフが制御される機能を有している。つまり、スイッチは、導通状態(オン状態)、または、非導通状態(オフ状態)になり、電流を流すか流さないかを制御する機能を有している。または、スイッチは、電流を流す経路を選択して切り替える機能を有し、例えば、経路1に電流を流すことが出来るようにするか、経路2に電流を流すことができるようにするかを選択して切り替える機能を有している。
XとYとが機能的に接続されている場合の一例としては、XとYとの機能的な接続を可能とする回路(例えば、論理回路(インバータ、NAND回路、NOR回路など)、信号変換回路(DA変換回路、AD変換回路、ガンマ補正回路など)、電位レベル変換回路(電源回路(昇圧回路、降圧回路など)、信号の電位レベルを変えるレベルシフタ回路など)、電圧源、電流源、切り替え回路、増幅回路(信号振幅または電流量などを大きくできる回路、オペアンプ、差動増幅回路、ソースフォロワ回路、バッファ回路など)、信号生成回路、記憶回路、制御回路など)が、XとYとの間に1個以上接続されることが可能である。なお、一例として、XとYとの間に別の回路を挟んでいても、Aから出力された信号がBへ伝達される場合は、XとYとは機能的に接続されているものとする。
なお、XとYとが電気的に接続されている、と明示的に記載する場合は、XとYとが電気的に接続されている場合と、XとYとが機能的に接続されている場合と、XとYとが直接接続されている場合とを含むものとする。つまり、電気的に接続されている、と明示的に記載する場合は、単に、接続されている、とのみ明示的に記載されている場合と同じであるとする。
なお、回路図上は独立している構成要素同士が電気的に接続しているように図示されている場合であっても、実際には、例えば配線の一部が電極としても機能する場合など、一の導電層が、配線及び電極のような複数の構成要素の機能を併せ持っている場合もある。本明細書において電気的に接続とは、このような、一の導電層が、複数の構成要素の機能を併せ持っている場合も、その範疇に含める。
なお、能動素子(トランジスタ、ダイオードなど)、受動素子(容量素子、抵抗素子など)などが有するすべての端子について、その接続先を特定しなくても、当業者であれば、発明の一態様を構成することは可能な場合がある。特に、端子の接続先が複数のケース考えられる場合には、その端子の接続先を特定の箇所に限定する必要はない。したがって、能動素子(トランジスタ、ダイオードなど)、受動素子(容量素子、抵抗素子など)などが有する一部の端子についてのみ、その接続先を特定することによって、発明の一態様を構成することが可能な場合がある。
なお、ある回路について、少なくとも接続先を特定すれば、当業者であれば、発明を特定することが可能な場合がある。または、ある回路について、少なくとも機能を特定すれば、当業者であれば、発明を特定することが可能な場合がある。したがって、ある回路について、機能を特定しなくても、接続先を特定すれば、発明の一態様として開示されているものであり、発明の一態様を構成することが可能である。または、ある回路について、接続先を特定しなくても、機能を特定すれば、発明の一態様として開示されているものであり、発明の一態様を構成することが可能である。
なお、本明細書等において記載されている発明は、さまざまな人が実施することが出来る。しかしながら、その実施は、複数の人にまたがって実施される場合がある。例えば、送受信システムに関する発明が実施される場合において、A社が送信機を製造および販売し、B社が受信機を製造および販売する場合がある。別の例としては、TFTおよび発光素子を有する発光装置に関する発明が実施される場合において、TFTが形成された半導体装置は、A社が製造および販売する。そして、B社がその半導体装置を購入して、その半導体装置に発光素子を成膜して、発光装置として完成させる、という場合がある。
このような場合、A社またはB社のいずれに対しても、特許侵害を主張できるような発明の一態様を、構成することが出来る。従って、A社またはB社に対して、特許侵害を主張できるような発明の一態様は、明確であり、本明細書等に記載されていると判断する事が出来る。例えば、送受信システムの場合において、送信機のみで発明の一態様を構成することができ、受信機のみで発明の一態様を構成することができ、それらの発明の一態様は、明確であり、本明細書等に記載されていると判断することが出来る。別の例としては、TFTおよび発光素子を有する発光装置の場合において、TFTが形成された半導体装置のみで発明の一態様を構成することができ、TFTおよび発光素子を有する発光装置のみで発明の一態様を構成することができ、それらの発明の一態様は、明確であり、本明細書等に記載されていると判断することが出来る。
なお、明細書の中の図面や文章において規定されていない内容について、その内容を除くことを規定した発明を構成することが出来る。または、ある値について、上限値と下限値などで示される数値範囲が記載されている場合、その範囲を任意に狭めることで、または、その範囲の中の一点を除くことで、その範囲を一部除いて発明を規定することができる。これらにより、例えば、従来技術が本発明の技術的範囲内に入らないことを規定することができる。
具体例としては、ある回路において、第1乃至第5のトランジスタを用いている回路図が記載されているとする。その場合、その回路が、第6のトランジスタを有していないことを発明として規定することが可能である。または、その回路が、容量素子を有していないことを規定することが可能である。さらに、その回路が、ある特定の接続関係を有している第6のトランジスタを有していない、と規定して発明を構成することができる。または、その回路が、ある特定の接続関係を有している容量素子を有していない、と規定して発明を構成することができる。例えば、ゲートが第3のトランジスタのゲートと接続されている第6のトランジスタを有していない、と発明を規定することが可能である。または、例えば、第1の電極が第3のトランジスタのゲートと接続されている容量素子を有していない、と発明を規定することが可能である。
別の具体例としては、例えば、「ある電圧が、3V以上10V以下であることが好適である」と記載されているとする。その場合、例えば、ある電圧が、−2V以上1V以下である場合を除く、と発明を規定することが可能である。または、例えば、ある電圧が、13V以上である場合を除く、と発明を規定することが可能である。なお、例えば、その電圧が、5V以上8V以下であると発明を規定することも可能である。なお、例えば、その電圧が、概略9Vであると発明を規定することも可能である。なお、例えば、その電圧が、3V以上10V以下であるが、9Vである場合を除くと発明を規定することも可能である。
別の具体例としては、例えば、「ある電圧が、10Vであることが好適である」と記載されているとする。その場合、例えば、ある電圧が、−2V以上1V以下である場合を除く、と発明を規定することが可能である。または、例えば、ある電圧が、13V以上である場合を除く、と発明を規定することが可能である。
別の具体例としては、ある膜の性質について、例えば、「ある膜は、絶縁膜である」と記載されているとする。その場合、例えば、その絶縁膜が、有機絶縁膜である場合を除く、と発明を規定することが可能である。または、例えば、その絶縁膜が、無機絶縁膜である場合を除く、と発明を規定することが可能である。
別の具体例としては、ある積層構造について、例えば、「AとBとの間に、ある膜が設けられている」と記載されているとする。その場合、例えば、その膜が、4層以上の積層膜である場合を除く、と発明を規定することが可能である。または、例えば、Aとその膜との間に、導電膜が設けられている場合を除く、と発明を規定することが可能である。
(実施の形態1)
本発明の一態様は、発光素子を有する画素だけでなく、電流源として機能する様々なアナログ回路として用いることができる。そこでまず、本実施の形態では、本発明で開示する回路の基本原理の一例について述べる。
まず図1(A)に、本発明の一態様となる回路構成を示す。半導体装置10は、一例としては、少なくとも電流源としての機能を有している。したがって、例えば、半導体装置10は、負荷16の両端、および配線20に加わる電圧の大きさが変化しても、一定の電流を供給する機能を有している。または、例えば、半導体装置10は、負荷16の電位が変化しても、負荷16に一定の電流を供給する機能を有している。
なお、電流源とは別の電源として、電圧源がある。電圧源は、それに接続された回路に流れる電流が変化しても、一定の電圧を供給する機能を有している。したがって、電圧源も電流源も、同様の機能を有しているが、電圧と電流のどちらを供給する機能を有しているのか、そして何の値が変化したときにそれを供給する機能を有しているのか、という点で、異なるものである。電流源は、両端の電圧が変化しても、一定の電流を供給する機能を有し、電圧源は、電流が変化しても、一定の電圧を供給する機能を有している。
図1(A)に示す回路構成は、トランジスタのしきい値電圧のばらつき等に起因した電流特性のばらつきを補正するために、トランジスタのゲートに保持されている電荷を放電するための回路を有している。実際には、本回路は、配線間に設けられる複数のスイッチのオンまたはオフを制御することによって、トランジスタの電流特性のばらつきを補正することができるような、回路の接続関係を有している。
図1(A)において、半導体装置10は、スイッチ12、スイッチ13、スイッチ14、スイッチ15、容量素子17、半導体装置を電流源として機能させることができるトランジスタ11を有する。また半導体装置10は、負荷16、配線18及び配線20に接続され、負荷16には配線19が接続される。なお本実施の形態において、半導体装置を電流源として機能させることができるトランジスタ11は、一例として、nチャネル型のトランジスタとして説明を行う。
次いで半導体装置10の各構成要素の接続関係について説明する。
トランジスタ11は、ゲートが容量素子17の一方の電極(端子)及びスイッチ13の一方の端子に接続される。トランジスタ11は、第1端子(ソース又はドレイン)がスイッチ12の一方の端子及びスイッチ14の一方の端子に接続される。トランジスタ11は、第2端子(ソース又はドレイン)がスイッチ13の他方の端子及びスイッチ15の一方の端子に接続される。なお、一方の端子を第1端子、他方の端子を第2端子とも呼ぶ。
スイッチ12の他方の端子は、配線18に接続される。
スイッチ15の他方の端子は配線20に接続される。
負荷16の一方の端子は、スイッチ14の他方の端子及び容量素子17の他方の電極(端子)に接続される。負荷16の他方の端子は、配線19に接続される。
なお、本明細書中において半導体装置とは、半導体特性を利用することで機能しうる装置全般を指し、発光装置、表示装置、半導体回路および電子機器は、半導体装置の一例として当てはまる場合がある。
なお、本明細書中において負荷とは、例えば、整流性を有するものや、容量性を有するものや、抵抗性を有するもの、スイッチを有する回路、画素回路などがある。例えば、整流性を有するものは、印加するバイアス方向により抵抗値が異なる電流電圧特性を有し、一方向のみにほとんど電流が流れる電気的特性を有するものであるとする。図1(A)の回路構成においては、例えば、負荷16はトランジスタ11から配線19に向けて電流が流れるように設けられているものとする。
または、負荷16の別の例としては、表示素子(液晶素子)、発光素子(EL素子など)、または、表示素子や発光素子の一部(例えば、画素電極、陽極電極、陰極電極)などがある。
なおトランジスタは、ゲートと、ドレインと、ソースとを含む少なくとも三つの端子を有する素子である。そして、ドレイン(ドレイン端子、ドレイン領域またはドレイン電極)とソース(ソース端子、ソース領域またはソース電極)の間にチャネル領域を有しており、ドレインとチャネル領域とソースとを介して電流を流すことができる。ここで、ソースとドレインとは、トランジスタの構造や動作条件等によって変わるため、いずれがソースまた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、本書類(明細書、特許請求の範囲又は図面など)においては、ソース及びドレインとして機能する領域を、ソースもしくはドレインと呼ばない場合がある。その場合、一例としては、それぞれを第1端子、第2端子と表記する場合がある。あるいは、それぞれを第1の電極、第2の電極と表記する場合がある。あるいは、それぞれを第1の領域、第2の領域と表記する場合がある。あるいは、ソース領域、ドレイン領域と表記する場合がある。
なお、第1、第2、第3などの語句は、様々な要素、部材、領域、層、区域を他のものと区別して記述するために用いられる。よって、第1、第2、第3などの語句は、要素、部材、領域、層、区域などの数を限定するものではない。さらに、例えば、「第1の」を「第2の」または「第3の」などと置き換えることが可能である。
なおスイッチは、端子間の導通状態(ON)と非導通状態(OFF)を切り替えて動作する機能を有しており、電流を流すか流さないかを制御する機能を有している素子である。スイッチは、一例として、電気的スイッチまたは機械的なスイッチなどを用いることができる。例えば、トランジスタ、ダイオード、デジタルマイクロミラーデバイス(DMD)のように、MEMS(マイクロ・エレクトロ・メカニカル・システム)技術を用いたスイッチなどで構成すればよい。また、スイッチはトランジスタを組み合わせた論理回路でもよい。スイッチとしてトランジスタを用いる場合、該トランジスタの極性(導電型)は特に限定されない。ただし、オフ電流が少ないトランジスタを用いることが望ましく、入力電位に応じて、トランジスタの極性を使い分ける構成が好適である。
なおオフ電流が少ないトランジスタとしては、LDD領域を有するトランジスタ、マルチゲート構造を有するトランジスタ、または半導体層として酸化物半導体を用いるトランジスタ等がある。また、トランジスタを組み合わせてスイッチとして動作させる場合、nチャネル型とpチャネル型の両方を用いた相補型のスイッチにしてもよい。相補型のスイッチにすることで、スイッチに入力する電位が、出力電位と比べて相対的に変化しても、適切に動作させることができる。
なお、スイッチとしてトランジスタを用いる場合、スイッチは、入力端子(ソースまたはドレインの一方)と、出力端子(ソースまたはドレインの他方)と、導通を制御する端子(ゲート)とを有している場合がある。一方、スイッチとしてダイオードを用いる場合、スイッチは、導通を制御する端子を有していない場合がある。したがって、トランジスタよりもダイオードをスイッチとして用いた方が、端子を制御するための配線を少なくすることができる。
なお、トランジスタの一例としては、チャネルの上下にゲート電極が配置されている構造のトランジスタを適用することができる。チャネルの上下にゲート電極が配置される構造にすることにより、複数のトランジスタが並列に接続されたような回路構成となる。よって、チャネル領域が増えるため、電流量の増加を図ることができる。または、チャネルの上下にゲート電極が配置されている構造にすることにより、空乏層ができやすくなるため、S値の改善を図ることができる。
なお、トランジスタの一例としては、チャネル領域(もしくはその一部)にソース電極やドレイン電極が重なっている構造のトランジスタを用いることができる。チャネル領域(もしくはその一部)にソース電極やドレイン電極が重なる構造にすることによって、チャネル領域の一部に電荷が溜まることにより動作が不安定になることを防ぐことができる。
なお、容量素子17は、一例としては、配線、半導体層、または電極等で絶縁膜を挟んだ構成とすればよい。容量素子17は、トランジスタ11の特性に応じた電圧(例えば、しきい値電圧に応じた電圧、移動度に応じた電圧など)を保持することができる機能を有している。または、容量素子17は、負荷16に供給される電流の大きさに応じた電圧(例えば、映像信号など)を保持することができる機能を有している。
なお配線18は、一例としては、図1(B)に示すように、少なくとも、VinitとVsigとを切り替えて供給する機能を有する回路21に接続される。回路21の例としては、ソースドライバ(信号線駆動回路)などがある。したがって、配線18は、Vinit、及び/または、Vsigを、伝えることができる機能、または、供給することができる機能を有している。
Vinitは、一例としては、半導体装置内の各ノードの電位を初期化するための電位である。そして、例えば、負荷16に電流を流すための信号となるVsigを供給する前において、Vinitが供給される。
Vsigは、一例としては、負荷16に流す電流の大きさを制御するための信号である。そのため、負荷16に供給したい電流の大きさに応じて供給する電位が異なる。例えば負荷16に供給する電流が一定値であれば、Vsigは一定の電位の信号であり、一定値でなければVsigは、時間と共に、負荷16に供給する電流の大きさに応じて変化する電位の信号となる。
なお配線19は、一例としては、図1(B)に示すように、少なくとも、Vcatを供給する機能を有する回路22に接続される。回路22の例としては、電源回路などがある。したがって、配線19は、Vcatを、伝えることができる機能、または、供給することができる機能を有している。
Vcatは、負荷16に電流を流す期間において、例えば、負荷16の第1の電極側から第2の電極側に向けて電流が流れるように、設定される電位である。
なお配線20は、一例としては、図1(B)に示すように、少なくとも、VDDを供給する回路23に接続される。回路23の例としては、電源回路などがある。したがって、配線20は、VDDを、伝えることができる機能、または、供給することができる機能を有している。または、配線20は、トランジスタ11に電流を供給することができる機能を有している。または、配線20は、負荷16に電流を供給することができる機能を有している。
VDDは、トランジスタ11を介して、負荷16の第1の電極側より第2の電極側に向けて電流が流れるように設定される電位である。そのため、一例としては、VDDはVcatより高い電位となる。
なお図1(A)におけるスイッチ12、スイッチ13、スイッチ14及びスイッチ15にはトランジスタを適用することができる。よって、スイッチ12、スイッチ13、スイッチ14及びスイッチ15に、一例として、nチャネル型のトランジスタを適用した場合について図2(A)に示す。なお、図1(A)の構成と共通するところは共通の符号を用いてその説明を省略する。図2(A)のように、全て同じ極性のトランジスタを用いることによって、少ない工程数で製造できる。そのため、製造コストを低減することができる。
図2(A)において、トランジスタ12Tがスイッチ12に相当する。トランジスタ13Tがスイッチ13に相当する。トランジスタ14Tがスイッチ14に相当する。トランジスタ15Tがスイッチ15に相当する。
トランジスタ12Tはゲートが配線31に接続され、第1端子がトランジスタ11の第1端子及びトランジスタ14Tの第1端子に接続され、第2端子が配線18に接続されている。よって、配線31の電位がHレベルのときにトランジスタ12Tは導通状態となり、配線31の電位がLレベルのときにトランジスタ12Tは非導通状態となる。
また、トランジスタ13Tはゲートが配線32に接続され、第1端子がトランジスタ11のゲート及び容量素子17の一方の電極に接続され、第2端子がトランジスタ15Tの第1端子及びトランジスタ11の第2端子に接続されている。よって、配線32の電位がHレベルのときにトランジスタ13Tは導通状態となり、配線32の電位がLレベルのときにトランジスタ13Tは非導通状態となる。
また、トランジスタ14Tはゲートが配線33に接続され、第1端子がトランジスタ11の第1端子及びトランジスタ12Tの第1端子に接続され、第2端子が負荷16の第1の電極及び容量素子17の他方の電極に接続されている。よって、配線33の電位がHレベルのときにトランジスタ14Tは導通状態となり、配線33の電位がLレベルのときにトランジスタ14Tは非導通状態となる。
また、トランジスタ15Tはゲートが配線34に接続され、第1端子がトランジスタ11の第2端子及びトランジスタ13Tの第2端子に接続され、第2端子が配線20に接続されている。よって、配線34の電位がHレベルのときにトランジスタ15Tは導通状態となり、配線34の電位がLレベルのときにトランジスタ15Tは非導通状態となる。
なお、一例として、配線31は、回路24Aに接続され、配線32は、回路24Bに接続され、配線33は、回路24Cに接続され、配線34は、回路24Dに接続される。回路24A乃至回路24Dは、一例としては、少なくとも、HレベルまたはLレベルの信号を供給する機能を有している。回路24A乃至回路24Dの例としては、ゲートドライバ(走査線駆動回路)などがある。したがって、配線31は、HレベルまたはLレベルの信号を、伝えることができる機能、または、供給することができる機能を有している。または、配線31は、スイッチ12またはトランジスタ12Tの導通状態を制御することができる機能を有している。配線32は、スイッチ13またはトランジスタ13Tの導通状態を制御することができる機能を有している。配線33は、スイッチ14またはトランジスタ14Tの導通状態を制御することができる機能を有している。配線34は、スイッチ15またはトランジスタ15Tの導通状態を制御することができる機能を有している。
なお、配線31、配線32、配線33、配線34は、それぞれ、別々の配線として構成させることができる。ただし、本発明の実施形態の一態様は、これに限定されず、複数本の配線を1本の配線にまとめることが可能である。そのため、少ない配線数で回路を構成することができる。
例えば、配線31と配線32とは、1本の配線にまとめることが可能である。したがって、配線31と配線32とを接続して、1本の配線にすることが可能である。このとき、トランジスタ12Tとトランジスタ13Tとは、同じ極性であることが望ましい。その場合の回路図を図93に示す。
例えば、配線33と配線34とは、1本の配線にまとめることが可能である。したがって、配線33と配線34とを接続して、1本の配線にすることが可能である。このとき、トランジスタ14Tとトランジスタ15Tとは、同じ極性であることが望ましい。その場合の回路図を図94に示す。
なお、配線31と配線32とを、1本の配線にまとめ、配線33と配線34とを、1本の配線にまとめることも可能である。その場合の回路図を図95に示す。
なお、トランジスタ11は、電流を流すときには、飽和領域で動作する場合が多い。よって、チャネル長またはゲート長を、トランジスタ12T、トランジスタ13T、トランジスタ14T、トランジスタ15Tよりも長くすることが望ましい。チャネル長またはゲート長を長くすることにより、飽和領域での特性の傾きがフラットになり、キンク効果を低減することができる。ただし、本発明の実施形態の一態様は、これに限定されない。
なお、トランジスタ11は、電流を流すときには、飽和領域で動作する場合が多い。よって、チャネル幅またはゲート幅を、トランジスタ12T、トランジスタ13T、トランジスタ14T、トランジスタ15Tよりも長くすることが望ましい。チャネル幅またはゲート幅を長くすることにより、飽和領域においても、多くの電流を流すことができる。ただし、本発明の実施形態の一態様は、これに限定されない。
次いで図1(A)に示す半導体装置10の動作について説明する。図1(A)に示す半導体装置10の動作は、主に第1の動作、第2の動作、第3の動作に分けることができる。ただし、これに限定されず、さらに動作が追加されたり、一部の動作が削除されることも可能である。
なお、図1(A)に示す回路構成の動作を説明するため、図2(B)には各素子の間のノード(節点)の電位及び各配線の電位を説明するための符号を付して示している。また図2(B)にはトランジスタ11の主にソースとなる一方の端子とゲートとの間のVgs、容量素子17の電極間のVcを示している。
図2(B)に示す各ノード及び各配線にあたるのは、nodeA、nodeB、nodeC、nodeD、nodeE、nodeF及びnodeGである。nodeAの電位は、配線18の電位に相当する。またnodeBの電位は、トランジスタ11の第1端子、スイッチ12の第1端子及びスイッチ14の第1端子を接続する配線の電位に相当する。またnodeCの電位は、スイッチ14の第2端子、負荷16の一方の端子及び容量素子17の他方の電極を接続する配線の電位に相当する。またnodeDの電位は、配線19の電位に相当する。またnodeEの電位は、トランジスタ11のゲート、容量素子17の一方の電極及びスイッチ13の第1端子を接続する配線の電位に相当する。またnodeFの電位は、トランジスタ11の第2端子、スイッチ13の第2端子及びスイッチ15の第1端子を接続する配線の電位に相当する。またnodeGの電位は、配線20の電位に相当する。
まず第1の動作について図3(A)に示し説明する。なお図3(A)の図中の各素子の符号については省略する。なお、図面において各スイッチの導通状態及び非導通状態をON及びOFFで表す。また図2(B)で説明したVgs及びVc、並びにnodeA、nodeB、nodeC、nodeD、nodeE、nodeF及びnodeGの印加状態、について示している。
第1の動作は、各ノードの電位を初期化する動作である。具体的にはnodeAをVinit、nodeDをVcat、nodeGをVDDにする。そしてスイッチ12、スイッチ13、スイッチ14及びスイッチ15を導通状態にする。すると、nodeBがVinit、nodeCがVinit、nodeEがVDD、nodeFがVDDとなる。そしてVgsは(VDD−Vinit)となり、Vcは(VDD−Vinit)となる。
なお前述したように第1の動作において、nodeB及びnodeCのVinitは、一例としては、nodeDのVcatと等しい、または、それより小さくしておく。当該構成により第1の動作時において、負荷16に流れる電流をなくすことができる。したがって、負荷16に電流が流れてしまうことによる問題を低減することが出来る。さらに、VinitがVcatより小さい場合、負荷16を逆バイアス状態とすることが可能である。その場合、負荷16の劣化低減やリペアなどを行うことが可能となる。
また第1の動作において、nodeE及びnodeFのVDDは、一例としては、nodeDのVcatより大きい。当該構成により第1の動作時において、Vgsをトランジスタ11のしきい値電圧より大きい電圧にしておくことが出来る。または、容量素子17に電荷を充電することが出来る。
次いで第2の動作について図3(B)に示し、図3(A)と同様にして説明する。
第2の動作は、トランジスタ11のゲートの電位(または容量素子17に充電された電荷)を放電することで、トランジスタ11のしきい値電圧をVgsに取得させる動作である。具体的にはnodeAをVsig、nodeDをVcat、nodeGをVDDにする。そしてスイッチ12及びスイッチ13を導通状態にし、スイッチ14及びスイッチ15を非導通状態にする。すると、nodeBがVsig、nodeCが(Vinit−Vx)、nodeEが(Vsig+Vth)、nodeFが(Vsig+Vth)となる。そしてVgsはVthとなり、Vcは(Vsig+Vth−Vinit+Vx)となる。
なお前述したように第2の動作において、nodeBのVsigは、第3の動作において配線20と配線19との間を流れる電流量をトランジスタ11で制御するための電位である。第2の動作により、トランジスタ11のゲートの電位にあたるnodeEの電位は、(Vsig+Vth)というようにトランジスタ11のしきい値電圧を含む値とすることができる。
また第2の動作で、nodeCの電位(Vinit−Vx)におけるVxは、nodeCが電気的に浮遊状態(フローティング状態)となることで変動する電位である。このときVxは、負荷16に寄生する静電容量と容量素子17の静電容量の比に応じて変動の大きさが変わる。なお当該構成において、予めVxが小さくなるよう設計することが好ましい。具体的には、負荷16に寄生する静電容量を容量素子17の静電容量より十分大きく設計しておくことで、Vxを小さくすることができる。なお負荷16に寄生する静電容量は、容量素子17の静電容量の2倍以上、より望ましくは4倍以上とすることが好ましい。
また第1の動作時におけるnodeD及びnodeEのVDDは、第2の動作により放電される。当該放電により、Vgsはトランジスタ11のしきい値電圧Vthまで低下して定常状態となる。そのため、前述の放電によりnodeD及びnodeEは、(Vsig+Vth)で定常状態となる。そして、第2の動作終了時にVcは、(Vsig+Vth−Vinit+Vx)が保持された状態となる。
なお、Vgsはトランジスタ11のしきい値電圧Vthに等しくなるまでには、非常に長い時間が必要となる場合がある。したがって、Vgsは、しきい値電圧Vthまで完全に低下させずに、半導体装置を動作させる場合も多い。つまり、Vgsは、しきい値電圧Vthよりも、わずかに大きい値となった状態で、第2の動作が終了する場合も多い。つまり、第2の動作が終了した時点では、しきい値電圧に応じた大きさの電圧になっている、ということもできる。
なお、第2の動作において、スイッチ14及びスイッチ15を非導通状態にし、nodeBの電位をVsigにしているが、それらの動作を同時に行っても良いし、時間をずらして行ってもよい。
例えば、nodeBの電位をVinitからVsigにするのは、スイッチ14を非導通状態にするのと同時、または、スイッチ14を非導通状態にした後で行うことが望ましい。それにより、nodeCの電位を適切な状態に保ちやすくなるためである。
または、例えば、nodeBの電位をVinitからVsigにするのは、スイッチ15を非導通状態にするよりも前、または、スイッチ15を非導通状態にするのと同時で行うことが望ましい。それにより、トランジスタ101のゲート電位を素早く下げることが可能となるためである。
次いで第3の動作について図3(C)に示し、図3(A)及び図3(B)と同様にして説明する。
第3の動作は、トランジスタ11を電流源の一部として用いて、負荷16に電流を出力する動作である。具体的にはnodeAは任意であるが、例えば、Vsig、nodeDをVcat、nodeGをVDDにする。そしてスイッチ14及びスイッチ15を導通状態にし、スイッチ12及びスイッチ13を非導通状態にする。すると、nodeB及びnodeCがVel、nodeEが(Vsig+Vth−Vinit+Vx+Vel)、nodeFがVDDとなる。そしてVgsは(Vsig+Vth−Vinit+Vx)となり、Vcは(Vsig+Vth−Vinit+Vx)となる。
なお第3の動作において、nodeB、nodeC及びnodeFの電位は、nodeEを電気的に浮遊状態とした状態のままで、上昇する。従ってVcの(Vsig+Vth−Vinit+Vx)を保持した状態で、容量結合によりnodeEの電位は上昇し、(Vsig+Vth−Vinit+Vx+Vel)となる。つまり、nodeCの電位が上昇することによって、ブートストラップ動作により、nodeEの電位も上昇する。
このように、nodeCの電位が上昇しても、動作できるため、負荷(例えば、表示素子、発光素子)の電圧電流特性が劣化しても、その影響を低減することができる。
なおnodeB及びnodeCの電位であるVelは、nodeFがVDDに上昇し、第3の動作により半導体装置を電流源として機能させることができるトランジスタ11を介して、負荷16に電流を流す際に設定される電位である。具体的には、VDDとVcatとの間の電位に設定されることとなる。
第3の動作においてトランジスタ11のVgsは、(Vsig+Vth−Vinit+Vx)となり、トランジスタ11のしきい値電圧を含む値に設定することができる。トランジスタ11の電流の大きさは、Vgs−Vthに応じて変化する。従って、本実施の構成により、負荷に供給する電流量への、トランジスタのしきい値電圧のばらつきの影響を低減することができる。または、トランジスタが劣化して、しきい値電圧が変化していっても、その影響を低減することができる。そのため、表示素子の場合、表示ムラを低減でき、質の良い表示を行うことができる。
なお、第3の動作において、スイッチ12及びスイッチ13を非導通状態にし、スイッチ14及びスイッチ15を導通状態にしているが、それらの動作を同時に行っても良いし、時間をずらして行ってもよい。
例えば、スイッチ12及びスイッチ13を非導通状態にした後で、スイッチ14及びスイッチ15を導通状態にすることが望ましい。それにより、Vcの電圧を適切な状態に保ちやすくなるためである。
または、例えば、スイッチ13を非導通状態にした後で、スイッチ12を非導通状態にすることが望ましい。それにより、Vcの電圧を適切な状態に保ちやすくなるためである。
なお、本実施の形態の回路構成を図1(A)で示したが、本発明の一態様はこれに限定されない。図3(A)乃至(C)で説明したトランジスタのしきい値電圧を補正する動作と同様の動作となるように、スイッチの配置や数を変更することや、適切な電圧を供給することにより、様々な回路を用いて構成することができる。
例えば、具体的にはスイッチ12、スイッチ13、スイッチ14及びスイッチ15は、ノード間の導通状態と非導通状態とを制御できるなら、場所または数はどのように配置しても良い。上記図3(A)での第1の動作でいえば、図4(A)に示すような接続関係であればよい。また上記図3(B)での第2の動作でいえば、図4(B)に示すような接続関係であればよい。また上記図3(C)での第3の動作でいえば、図4(C)に示すような接続関係であればよい。各ノードの電位についても、各動作に影響を与えないようなノードについて、任意の大きさの電位にすることが可能である。
なおトランジスタのしきい値電圧を補正する動作について図3(A)乃至(C)で示したが、本発明の一態様はこれに限定されない。例えば、上記図3(B)での第2の動作と上記図3(C)での第3の動作との間にトランジスタ11の移動度のばらつきを補正するための動作を設けても良い。図3(A)乃至(C)で説明した第1の動作乃至第3の動作に、トランジスタ11の移動度の補正をする動作を追加した動作を図5(A)乃至(D)に示す。
なお図5(A)に示す第1の動作は、図3(A)で説明した第1の動作と同じであり、説明を省略する。また図5(B)に示す第2の動作は、図3(B)で説明した第2の動作と同じであり、説明を省略する。
次いで第3の動作について図5(C)に示し、図3(A)及び図3(B)と同様にして説明する。
第3の動作は、トランジスタ11のゲートに保持された電位(容量素子17に保存された電荷)を利用してトランジスタ11を導通状態にし、流れる電流量の大きさを利用してトランジスタ11の移動度の補正を行う動作である。具体的にはnodeAは任意であるが、例えば、Vsig、nodeDをVcat、nodeGは任意であるが、例えば、VDDにする。そしてスイッチ13及びスイッチ14を導通状態にし、スイッチ12及びスイッチ15を非導通状態にする。すると、nodeB及びnodeCの電位の変化量が−ΔVel、nodeE及びnodeFが(Vsig+Vth−ΔVel)となる。そしてVgsは(Vth+ΔVel)となり、Vcは(Vsig+Vth−Vinit+Vx−ΔVel)となる。
なお第3の動作において、nodeB及びnodeCの電位は、スイッチ14を導通状態とすることで変化する。当該電位の変化量が−ΔVelに相当する。nodeB及びnodeCの電位の変化量が−ΔVelとなると、Vgsは(Vth+ΔVel)となりしきい値電圧Vthより大きくなるため、トランジスタ11を電流が流れ出す。トランジスタ11を電流が流れると、nodeE及びnodeFが(Vsig+Vth−ΔVel)に低下し、Vcは(Vsig+Vth−Vinit+Vx−ΔVel)となる。
前述のトランジスタ11の電流量は、トランジスタの移動度に応じて変化量が変化する。従ってトランジスタ11の移動度に応じた電位の変動分を予めトランジスタのゲートの電位に相当するnodeEに、含む値で設定することができる。
第3の動作においてトランジスタ11のゲートの電位は、(Vsig+Vth−ΔVel)となり、トランジスタ11の移動度を考慮した値に設定することができる。従って、本実施の構成により、負荷に供給する電流量への、トランジスタの移動度のばらつきの影響を低減することができる。または、トランジスタが劣化して、移動度が変化していっても、その影響を低減することができる。
次いで第4の動作について図5(D)に示し、図3(A)及び図3(B)と同様にして説明する。なお図5(D)に示す第4の動作は、図3(C)で説明した第3の動作と同様であり、異なる点のみ説明する。
第4の動作によって、nodeB及びnodeCがVel、nodeEが(Vsig+Vth−Vinit+Vx−ΔVel+Vel)、nodeFがVDDとなる。そしてVgsは(Vsig+Vth−Vinit+Vx+ΔVel)となり、Vcは(Vsig+Vth−Vinit+Vx)となる。
第4の動作においてトランジスタ11のVgsは、(Vsig+Vth−Vinit+Vx+ΔVel)となり、トランジスタ11のしきい値電圧及び移動度を考慮した値に設定することができる。従って、本実施の構成により、負荷に供給する電流量への、トランジスタのしきい値電圧及び移動度のばらつきの影響を低減することができる。
なお図5(A)乃至(D)で説明したトランジスタのしきい値電圧を補正する動作と同様の動作となるように、スイッチの配置や数を変更することや、適切な電圧を供給することにより、様々な回路を用いて構成することができる。
例えば、具体的にはスイッチ12、スイッチ13、スイッチ14及びスイッチ15は、ノード間の導通状態と非導通状態とを制御できるなら、場所または数はどのように配置しても良い。上記図5(A)での第1の動作でいえば、図6(A)に示すような接続関係であればよい。また上記図5(B)での第2の動作でいえば、図6(B)に示すような接続関係であればよい。また上記図5(C)での第3の動作でいえば、図6(C)に示すような接続関係であればよい。また上記図5(D)での第4の動作でいえば、図6(D)に示すような接続関係であればよい。各ノードの電位についても、各動作に影響を与えないようなノードについて、任意の大きさの電位にすることが可能である。
なお、本実施の形態の回路構成を図1(A)で示したが、本発明の一態様はこれに限定されない。トランジスタ11の数や配置を変更することにより、様々な回路を用いて構成することができる。
例えば、図7に示す半導体装置10Aのように、半導体装置を電流源として機能させることができるトランジスタとしてトランジスタ11Aとトランジスタ11Bとをゲートを共通化して直列接続した構成とすることもできる。なお、図1(A)の構成と共通するところは共通の符号を用いてその説明を省略する。
また別の構成として例えば、図8に示す半導体装置10Bのように、半導体装置を電流源として機能させることができるトランジスタとしてトランジスタ11Aとトランジスタ11Bとをゲートを共通化して並列接続した構成とすることもできる。なお、図1(A)の構成と共通するところは共通の符号を用いてその説明を省略する。
また別の構成として例えば、図9に示す半導体装置10Cのように、半導体装置を電流源として機能させることができるトランジスタとしてトランジスタ11A、トランジスタ11B、トランジスタ11C、トランジスタ11Dをゲートを共通化して直列接続及び並列接続した構成とすることもできる。なお、図1(A)の構成と共通するところは共通の符号を用いてその説明を省略する。
図7乃至図9の構成を適用することで、トランジスタ11のチャネル幅及び/またはチャネル長を可変することができる。図7乃至図9の構成に示すように複数のトランジスタを組み合わせた後、チャネル幅及び/またはチャネル長を可変する構成とすることにより、最初からチャネル幅及び/またはチャネル長の大きいトランジスタを設ける構成に比べ、トランジスタ特性のばらつきの影響を小さくすることができる。
なお、図1(A)、図2(A)などは、回路構成の一例であるため、さらに、トランジスタを追加して設けることが可能である。逆に、図1(A)、図2(A)などの各ノードにおいて、追加してトランジスタ、スイッチ、受動素子などを設けないようにすることも可能である。例えば、nodeA、nodeB、nodeC、nodeD、nodeE、nodeF、または/および、nodeGにおいて、直接的に接続されたトランジスタを、これ以上は設けないようにすることが可能である。従って、例えば、nodeCにおいて、直接的に接続されているトランジスタはトランジスタ14Tのみであり、他のトランジスタはnodeCと直接的に接続されていない、というような構成にすることが可能である。
そのため、トランジスタを追加しない場合には、少ないトランジスタ数で回路を構成することが可能となる。
なお、本実施の形態において、トランジスタのしきい値電圧などのばらつきを補正するような動作を行ったが、本発明の実施形態の一態様は、これに限定されない。例えば、しきい値電圧のばらつきを補正するような動作を行わずに、負荷16に電流を供給させて動作させることも可能である。
本実施の形態は、基本原理の一例について述べたものである。したがって、本実施の形態の一部または全部について、他の実施の形態の一部また全部と、自由に組み合わせたり、適用することや、置き換えて実施することができる。
(実施の形態2)
本実施の形態においては実施の形態1で述べた半導体装置の回路構成とは別の構成の一例について説明する。
図10には、図1(A)の半導体装置10と同様の回路構成を有する半導体装置10hを示す。図10に示す半導体装置10hが図1(A)に示す半導体装置10と異なる点は、回路21hと回路23hが接続されている点にある。回路21hは配線18に少なくともVsigおよびVinitを供給する機能を有する回路とし、回路23hは配線20に少なくともVinitとVDDとを切り替えて供給する機能を有する。なお、図1(A)の構成と共通するところは共通の符号を用いてその説明を省略する。回路21hの例としては、ソースドライバ(信号線駆動回路)などがある。回路23hの例としては、ゲートドライバ(走査線駆動回路)、電源回路などがある。
次いで図10に示す半導体装置10hの動作について説明する。図10に示す半導体装置10hの動作は、主に第1の動作、第2の動作、第3の動作、第4の動作に分けることができる。図1(A)などに示した半導体装置10の動作に対して、1つの動作を追加した形となっており、図10に示す半導体装置10hの第2の動作、第3の動作、第4の動作が、それぞれ、図1(A)に示した半導体装置10の第1の動作、第2の動作、第3の動作に相当する。
なお、図10に示す回路構成の動作は、図2(B)と同様にして、各素子の間のノード(節点)の電位及び各配線の電位を説明するための符号を付して説明する。また図10に示す回路構成の動作は、図2(B)と同様にして、Vgs、Vcを示して説明する。
第1の動作は、各ノードの電位を初期化する前にある程度初期化の電位を各ノードに設定しておく(初期化前の初期化)ための動作である。具体的にはnodeGをVinit、nodeDをVcatにする。nodeAの電位は、任意でよい。そしてスイッチ14及びスイッチ15を導通状態にし、スイッチ12及びスイッチ13を非導通状態にする。すると、nodeB及びnodeCがVinit、もしくは、Vinitに近い電位であるΔVinit、nodeEがVy、nodeFがVinitとなる。なおVgs及びVcは、第1の動作が前の動作の信号であるVyを用いる動作のため、ここでは省略している。
ここでVyは第1の動作より前に入力された電位である。ここでは電位Vyによりトランジスタ11が電流源の一部として動作している場合について説明する。電位Vyは第1の動作時においてトランジスタ11の第1端子と第2端子との間に電流が流れるよう設定される電位である。通常、Vinitは非常に低い電位であるため、電位Vyによりトランジスタ11はオンする場合が多い。
そのため第1の動作によりnodeFをVinitとしておき、トランジスタ11の第1端子と第2端子との間に電流が流れることでnodeB及びnodeCがVinit、もしくは、Vinitに近い電位であるΔVinitとなる。
すなわち第1の動作は、nodeB及びnodeCの電位を低下させておく動作である。第1の動作により、nodeB及びnodeCの電位を低下させておくことにより、次の第2の動作での、各ノードの電位を初期化する動作を高速に行うことができる。特に、負荷16の容量が大きい場合、事前に、nodeB及びnodeCの電位を低下させることにより、その後の動作をスムースに進めることができる。ただし、仮に、十分にnodeB及びnodeCの電位を低下させることができなくても、その後の動作に影響がなければ問題ない。
第2の動作は、図3(A)で説明した第1の動作と同じであり、説明を省略する。
なお、第2の動作において、スイッチ12及びスイッチ13を導通状態にし、nodeGの電位をVDDにしているが、それらの動作を同時に行っても良いし、時間をずらして行ってもよい。
例えば、nodeGの電位をVinitからVDDにするのは、スイッチ13を導通状態にするよりも前、または、スイッチ13を導通状態にするのと同時で行うことが望ましい。それにより、nodeEの電位を高くしやすくなるためである。
また図11(C)に示す第3の動作は、図3(B)で説明した第2の動作と同じであり、説明を省略する。また図11(D)に示す第4の動作は、図3(C)で説明した第3の動作と同じであり、説明を省略する。
なお図11(A)乃至(D)で説明したトランジスタのしきい値電圧を補正する動作と同様の動作となるように、スイッチの配置や数を変更することや、適切な電圧を供給することにより、様々な回路を用いて構成することができる。
例えば、具体的にはスイッチ12、スイッチ13、スイッチ14及びスイッチ15は、ノード間の導通状態と非導通状態とを制御できるなら、場所または数はどのように配置しても良い。上記図11(A)での第1の動作でいえば、図12(A)に示すような接続関係であればよい。また上記図11(B)での第2の動作でいえば、図12(B)に示すような接続関係であればよい。また上記図11(C)での第3の動作でいえば、図12(C)に示すような接続関係であればよい。また上記図11(D)での第4の動作でいえば、図12(D)に示すような接続関係であればよい。各ノードの電位についても、各動作に影響を与えないようなノードについて、任意の大きさの電位にすることが可能である。
なおトランジスタのしきい値電圧を補正する動作について図11(A)乃至(D)で示したが、本発明の一態様はこれに限定されない。例えば、上記図11(C)での第3の動作と上記図11(D)での第4の動作との間にトランジスタ11の移動度のばらつきを補正するための動作を設けても良い。
トランジスタ11の移動度の補正をする動作について図13(A)に示す。
トランジスタ11の移動度の補正をする動作は、図5(C)で説明した第3の動作と同じであり、説明を省略する。
トランジスタ11の移動度の補正をする動作においてトランジスタ11のゲートの電位は、(Vsig+Vth−ΔVel)となり、トランジスタ11の移動度を考慮した値に設定することができる。従って、本実施の構成により、負荷に供給する電流量への、トランジスタの移動度のばらつきの影響を低減することができる。
なお図13(A)で説明したトランジスタの移動度の補正する動作と同様の動作となるように、スイッチの配置や数を変更することや、適切な電圧を供給することにより、様々な回路を用いて構成することができる。
例えば、具体的にはスイッチ12、スイッチ13、スイッチ14及びスイッチ15は、ノード間の導通状態と非導通状態とを制御できるなら、場所または数はどのように配置しても良い。上記図13(A)でのトランジスタの移動度の補正する動作でいえば、図13(B)に示すような接続関係であればよい。各ノードの電位についても、各動作に影響を与えないようなノードについて、任意の大きさの電位にすることが可能である。
また図10に示す回路構成では、配線20の電位をVinitとVDDとで切り替える回路構成について説明したが、他の構成とすることも可能である。例えば、図14に示すように、配線20の代わりに、配線20A及び配線20Bを設け、配線20Aに接続された回路23AよりVinitを供給し、配線20Bに接続された回路23BよりVDDを供給する構成としてもよい。このとき、配線20AとnodeFとの間にはスイッチ15A、配線20BとnodeFとの間にはスイッチ15Bを設け、それぞれ切り替えて図11(A)乃至(D)と同様に動作させればよい。つまり、回路23Aは、Vinitを供給する機能を有し、その例としては、電源回路、電圧フォロワ回路などがある。回路23Bは、VDDを供給する機能を有し、その例としては、電源回路などがある。また、スイッチ15Aの導通状態と非導通状態との切り替えは、配線34Aによって制御され、スイッチ15Bの導通状態と非導通状態との切り替えは、配線34Bによって制御される。なお、一例として、配線34Aは、回路25Aに接続され、配線34Bは、回路25Bに接続される。回路25Aおよび回路25Bは、一例としては、少なくとも、HレベルまたはLレベルの信号を供給する機能を有している。回路25Aおよび回路25Bの例としては、ゲートドライバ(走査線駆動回路)などがある。
以上説明したように、本実施の形態で示す回路構成では、配線20の電位をVinitとVDDとで切り替えることで初期化前の初期化を行うことができる。従って各ノードの電位を初期化する動作を高速に行うことができる。また本実施の形態で示す回路構成では、第4の動作においてトランジスタ11のVgsは、(Vsig+Vth−Vinit+Vx)となり、トランジスタ11のしきい値電圧を含む値に設定することができる。従って、本実施の構成により、負荷に供給する電流量への、トランジスタのしきい値電圧のばらつきの影響を低減することができる。
なお、図14などは、回路構成の一例であるため、さらに、トランジスタを追加して設けることが可能である。逆に、図14などの各ノードにおいて、追加してトランジスタ、スイッチ、受動素子などを設けないようにすることも可能である。例えば、nodeA、nodeB、nodeC、nodeD、nodeE、nodeF、または/および、nodeGにおいて、直接的に接続されたトランジスタを、これ以上は設けないようにすることが可能である。従って、例えば、nodeCにおいて、直接的に接続されているトランジスタはトランジスタ14Tのみであり、他のトランジスタはnodeCと直接的に接続されていない、というような構成にすることが可能である。
本実施の形態は、他の実施の形態の一部または全部について、変更、追加、修正、削除、応用、上位概念化、または、下位概念化したものに相当する。したがって、本実施の形態の一部または全部について、他の実施の形態の一部または全部と自由に組み合わせたり、適用することや、置き換えて実施することができる。
(実施の形態3)
本実施の形態においては実施の形態1及び実施の形態2で述べた半導体装置の回路構成とは別の構成の例について説明する。
図15には、図1(A)の半導体装置10と類似した回路構成を有する半導体装置10pを示す。図15に示す半導体装置10pが図1(A)に示す半導体装置10と異なる点は、配線18に電位を供給する電位をVsigとし、配線18p及びスイッチ12pを追加して当該配線18pよりVinitを供給する回路構成とする点にある。なお、図1(A)の構成と共通するところは共通の符号を用いてその説明を省略する。
図15において、スイッチ12pの第1端子は、トランジスタ11の第1端子、スイッチ12の第1端子、スイッチ14の第1端子に接続される。スイッチ12pの第2端子は、配線18pに接続される。
次いで図15に示す半導体装置10hの動作について説明する。図15に示す半導体装置10hの動作は、主に第1の動作、第2の動作、第3の動作に分けることができる。
なお、図15に示す回路構成の動作を説明するため、図16には各素子の間のノード(節点)の電位及び各配線の電位を説明するための符号を付して示している。また図16にはトランジスタ11の主にソースとなる一方の端子とゲートとの間のVgs、容量素子17の電極間のVcを示している。また図16のスイッチ12pのスイッチングは、配線31pによって制御される。なお図16では、回路26が配線31pに接続され、HレベルまたはLレベルの信号を供給する機能を有している。回路26の例としては、ゲートドライバ(走査線駆動回路)などがある。また図16では、回路21pが配線18pに接続され、配線18pにVinitを供給する機能を有している。回路21pの例としては、電源回路、電圧フォロワ回路などがある。
図16に示す各ノード及び各配線にあたるのは、nodeA、nodeB、nodeC、nodeD、nodeE、nodeF、nodeG、及びnodeHである。ノードnodeAの電位は、配線18の電位に相当する。またノードnodeBの電位は、トランジスタ11の第1端子、スイッチ12の第1端子、スイッチ14の第1端子及びスイッチ12pの第1端子を接続する配線の電位に相当する。またノードnodeCの電位は、スイッチ14の第2端子、負荷16の一方の端子及び容量素子17の他方の電極を接続する配線の電位に相当する。またノードnodeDの電位は、配線19の電位に相当する。またノードnodeEの電位は、トランジスタ11のゲート、容量素子17の一方の電極及びスイッチ13の第1端子を接続する配線の電位に相当する。またノードnodeFの電位は、トランジスタ11の第2端子、スイッチ13の第2端子及びスイッチ15の第1端子を接続する配線の電位に相当する。またノードnodeGの電位は、配線20の電位に相当する。またノードnodeHの電位は、配線18pの電位に相当する。
まず第1の動作について図17(A)に示し説明する。なお図17(A)の図中の各素子の符号については省略し、各スイッチの導通状態及び非導通状態をON及びOFFで表している。また図16で説明したVgs、Vc、nodeA、nodeB、nodeC、nodeD、nodeE、nodeF、nodeG及びnodeHの印加状態について示している。
第1の動作は、各ノードの電位を初期化する動作である。具体的にはnodeAを任意の電位、nodeDをVcat、nodeGをVDD、nodeHをVinitにする。そしてスイッチ12p、スイッチ13、スイッチ14及びスイッチ15を導通状態にし、スイッチ12を非導通状態にする。すると、nodeBがVinit、nodeCがVinit、nodeEがVDD、nodeFがVDDとなる。そしてVgsは(VDD−Vinit)となり、Vcは(VDD−Vinit)となる。
図17(A)に示す第1の動作が実施の形態1の図3(A)と異なる点は、nodeB及びnodeCに供給するVinitを配線18pよりスイッチ12pを介して供給する点にある。当該構成とすることにより、配線18の電位を切り替えることなく初期化を行うことができ、各ノードの初期化を高速に行うことができる。または、配線18に接続されている別の半導体装置10pに対して、配線18から電位を供給しながら、各ノードの初期化を行うことが出来る。そのため、初期化のための動作期間を長く確保することが出来る。
次いで第2の動作について図17(B)に示し、図17(A)と同様にして説明する。
第2の動作は、トランジスタ11のゲートの電位(容量素子17の電荷)を放電することで、トランジスタ11のしきい値電圧をVgsで取得させる動作である。具体的にはnodeAをVsig、nodeDをVcat、nodeGをVDD、nodeHは任意であるが、例えば、Vinitにする。そしてスイッチ12及びスイッチ13を導通状態にし、スイッチ14、スイッチ12p及びスイッチ15を非導通状態にする。すると、nodeBがVsig、nodeCが(Vinit−Vx)、nodeEが(Vsig+Vth)、nodeFが(Vsig+Vth)となる。そしてVgsはVthとなり、Vcは(Vsig+Vth−Vinit+Vx)となる。
図17(B)に示す第2の動作が実施の形態1の図3(B)と異なる点は、スイッチ12pを非導通状態にする点である。従って第2の動作については、本実施の形態の構成と図3(B)の構成とは同じである。従って第2の動作により、トランジスタ11のゲートの電位にあたるnodeEの電位は、(Vsig+Vth)というようにトランジスタ11のしきい値電圧を含む値とすることができる。
なお、第2の動作において、スイッチ14、スイッチ15、及び、スイッチ12pを非導通状態にし、スイッチ12を導通状態にしているが、それらの動作を同時に行っても良いし、時間をずらして行ってもよい。
例えば、スイッチ12を導通状態にするのは、スイッチ12pを非導通状態にするのと同時、または、スイッチ12pを非導通状態にした後で行うことが望ましい。それにより、nodeAとnodeHとの間で、ショートしてしまうのを防ぎやすくなるためである。
次いで第3の動作について図17(C)に示し、図17(A)及び図17(B)と同様にして説明する。
第3の動作は、トランジスタ11を電流源の一部として用いて、負荷16に電流を出力する動作である。具体的にはnodeAは任意であるが、例えば、Vsig、nodeDをVcat、nodeGをVDD、nodeHは任意であるが、例えば、Vinitにする。そしてスイッチ14及びスイッチ15を導通状態にし、スイッチ12、スイッチ12p及びスイッチ13を非導通状態にする。すると、nodeB及びnodeCがVel、nodeEが(Vsig+Vth−Vinit+Vx+Vel)、nodeFがVDDとなる。そしてVgsは(Vsig+Vth−Vinit+Vx)となり、Vcは(Vsig+Vth−Vinit+Vx)となる。
図17(C)に示す第3の動作が実施の形態1の図3(C)と異なる点は、スイッチ12pを非導通状態にする点である。従って第3の動作については、本実施の形態の構成と図3(C)の構成とは同じである。従って第3の動作により、トランジスタ11のVgsは、(Vsig+Vth−Vinit+Vx)となり、トランジスタ11のしきい値電圧を含む値に設定することができる。従って、本実施の構成により、負荷に供給する電流量への、トランジスタのしきい値電圧のばらつきの影響を低減することができる。
なお、本実施の形態の回路構成を図15で示したが、本発明の一態様はこれに限定されない。図17(A)乃至(C)で説明したトランジスタのしきい値電圧を補正する動作と同様の動作となるように、スイッチの配置や数を変更することや、適切な電圧を供給することにより、様々な回路を用いて構成することができる。
例えば、具体的にはスイッチ12、スイッチ12p、スイッチ13、スイッチ14及びスイッチ15は、ノード間の導通状態と非導通状態とを制御できるなら、場所または数はどのように配置しても良い。上記図17(A)での第1の動作でいえば、図18(A)に示すような接続関係であればよい。また上記図17(B)での第2の動作でいえば、図18(B)に示すような接続関係であればよい。また上記図17(C)での第3の動作でいえば、図18(C)に示すような接続関係であればよい。各ノードの電位についても、各動作に影響を与えないようなノードについて、任意の大きさの電位にすることが可能である。
以上説明したように、本実施の形態で示す回路構成では、配線18pを追加し、配線18pよりスイッチ12pを介してVinitによる初期化を行うことができる。従って各ノードの電位を初期化する動作を長い期間を使って行うことができる。または、配線18を用いて、Vinitによる初期化を行わなくてもよいため、その分だけ、第2の動作を行う期間を長くすることが出来る。また本実施の形態で示す回路構成では、第3の動作においてトランジスタ11のVgsは、(Vsig+Vth−Vinit+Vx)となり、トランジスタ11のしきい値電圧を含む値に設定することができる。従って、本実施の構成により、負荷に供給する電流量への、トランジスタのしきい値電圧のばらつきの影響を低減することができる。
なお、図5(C)、図6(C)、図13(A)、図13(B)と同様に、図15、図16の回路を用いて、移動度を補正する動作を行うことは可能である。
なお、図15などは、回路構成の一例であるため、さらに、トランジスタを追加して設けることが可能である。逆に、図15などの各ノードにおいて、追加してトランジスタ、スイッチ、受動素子などを設けないようにすることも可能である。例えば、nodeA、nodeB、nodeC、nodeD、nodeE、nodeF、または/および、nodeGにおいて、直接的に接続されたトランジスタを、これ以上は設けないようにすることが可能である。従って、例えば、nodeCにおいて、直接的に接続されているトランジスタはトランジスタ14Tのみであり、他のトランジスタはnodeCと直接的に接続されていない、というような構成にすることが可能である。
本実施の形態は、他の実施の形態の一部または全部について、変更、追加、修正、削除、応用、上位概念化、または、下位概念化したものに相当する。したがって、本実施の形態の一部または全部について、他の実施の形態の一部または全部と自由に組み合わせたり、適用することや、置き換えて実施することができる。
(実施の形態4)
上記実施の形態1乃至実施の形態3で説明した構成では、負荷16の寄生容量を利用することを前提にして、各回路構成の動作を説明したが、別の構成とすることも可能である。本実施の形態では、上記実施の形態の回路構成における負荷16に電気的に並列に接続した容量素子を追加した構成について示す。
図19には半導体装置10cを示しており、図1(A)とは異なり、半導体装置10cに接続される負荷16に電気的に並列に接続した容量素子17cを追加した構成である。なお、容量素子17cは、図78に示すように、配線20と接続させることも可能である。または、容量素子17cは、配線32、配線33、配線34、配線31p、配線18pなどに接続させることも可能である。または、別の半導体装置10cの配線32、配線33、配線34、配線31pなどに接続させることも可能である。また図20には半導体装置10hcを示しており、図14とは異なり、半導体装置10hcに接続される負荷16に電気的に並列に接続した容量素子17cを追加した構成である。なお、容量素子17cは、図79または図80に示すように、配線20A、または、配線20Bと接続させることも可能である。また図21には半導体装置10pcを示しており、図15とは異なり、半導体装置10hcに接続される負荷16に電気的に並列に接続した容量素子17cを追加した構成である。なお、容量素子17cは、図81に示すように、配線18pと接続させることも可能である。
図19乃至図21に示すように負荷16に電気的に容量素子17cを追加する構成とすることにより、上記実施の形態で説明した初期化の動作及びしきい値電圧の取得の動作時において、nodeCの電荷の変動、または、Vxを小さくすることができる。Vxを小さくできると、半導体装置は、負荷16に供給する電流量をより正確にすることができる。
本実施の形態は、他の実施の形態の一部または全部について、変更、追加、修正、削除、応用、上位概念化、または、下位概念化したものに相当する。したがって、本実施の形態の一部または全部について、他の実施の形態の一部または全部と自由に組み合わせたり、適用することや、置き換えて実施することができる。
(実施の形態5)
本実施の形態においては実施の形態1乃至実施の形態4で述べた半導体装置の回路構成とは別の構成について説明する。
図22には、図1(A)の半導体装置10と同様の回路構成を有する半導体装置10hmを示す。図22に示す半導体装置10hmが図1(A)に示す半導体装置10と異なる点は、回路22mが接続されている点にある。回路22mが配線19にVupとVcatとを切り替えて供給する機能を有する。なお、図1(A)の構成と共通するところは共通の符号を用いてその説明を省略する。
ここで、Vupは、Vcatよりも高い電位である。Vupを高い電位とすることにより、Vinitを低くしすぎることを防止することができる。
次いで図22に示す半導体装置10hmの動作について説明する。図22に示す半導体装置10hmの動作は、主に第1の動作、第2の動作、第3の動作に分けることができる。
なお、図22に示す回路構成の動作は、図2(B)と同様にして、各素子の間のノード(節点)の電位及び各配線の電位を説明するための符号を付して説明する。また図23に示す回路構成の動作は、図2(B)と同様にして、Vgs、Vcを示して説明する。
図23(A)に示す第1の動作は、nodeDの電位をVupとする点を除き、図3(A)で説明した第1の動作と同じであり、同じ箇所に関する説明を省略する。nodeDの電位をVupとすることで、第1の動作時における負荷16に流れる電流をより確実に低減することができる。または、Vinitを低くしすぎなくても、正常に動作しやすくなる。そのため、他の電位についても、振幅を小さくすることができ、消費電力を低減することができる。
なおVupはVinitおよびVsigより大きい電位である。または、VupはVinitと概ね等しい電位である。但し負荷16を絶縁破壊しない程度の電位に設定しておくことが好ましい。
また図23(B)に示す第2の動作は、nodeDの電位をVupとする点を除き、図3(B)で説明した第2の動作と同じであり、同じ箇所に関する説明を省略する。nodeDの電位をVupとすることで、第2の動作時における負荷16に流れる電流をより確実に低減することができる。
また図23(C)に示す第3の動作は、図31(C)で説明した第3の動作と同じであり、説明を省略する。なお図23(A)及び図23(B)で説明した第1の動作及び第2の動作とは異なり、nodeDの電位をVcatとし負荷に電流が流れるようにしている。
上記説明した図23(A)乃至(C)の構成とすることにより、トランジスタ11を用いて半導体装置を電流源として機能させる設定動作を完了させたときのみ、誤動作なく電流を流すようにすることができる。
なお、図5(C)、図6(C)、図13(A)、図13(B)と同様に、図22の回路を用いて、移動度を補正する動作を行うことは可能である。
本実施の形態は、他の実施の形態の一部または全部について、変更、追加、修正、削除、応用、上位概念化、または、下位概念化したものに相当する。したがって、本実施の形態の一部または全部について、他の実施の形態の一部または全部と自由に組み合わせたり、適用することや、置き換えて実施することができる。
(実施の形態6)
本実施の形態においては、上記実施の形態で説明した半導体装置を具備する表示装置の信号線駆動回路の一部に用いる構成について、説明する。
上記実施の形態で説明した半導体装置が適用される表示装置41は、図24に示すように、画素領域42、ゲート線駆動回路43、信号線駆動回路44を有している。ゲート線駆動回路43は、画素領域42に選択信号を順次出力する。信号線駆動回路44は、画素領域42にビデオ信号を順次出力する。画素領域42では、ビデオ信号に従って、光の状態を制御することにより、画像を表示する。信号線駆動回路44から画素領域42へ入力するビデオ信号は、電流である。つまり、各画素に配置された表示素子や表示素子を制御する素子は、信号線駆動回路44から入力されるビデオ信号(電流)によって、状態を変化させる。画素に配置する表示素子の例としては、EL素子、FED(フィールドエミッションディスプレイ)で用いる素子、液晶素子、電子インク、電気泳動素子、グレーティングライトバルブ(GLV)などがあげられる。液晶素子を用いた表示装置の一例としては、液晶ディスプレイ(透過型液晶ディスプレイ、半透過型液晶ディスプレイ、反射型液晶ディスプレイ、直視型液晶ディスプレイ、投射型液晶ディスプレイ)などがある。電子インクまたは電気泳動素子を用いた表示装置の一例としては、電子ペーパーなどがある。
なお、ゲート線駆動回路43や信号線駆動回路44は、複数配置されていてもよい。
信号線駆動回路44は、構成を複数の部分に分けられる。大まかには、一例として、シフトレジスタ45、第1ラッチ回路46(LAT1)、第2ラッチ回路47(LAT2)、デジタル・アナログ変換回路48に分けられる。デジタル・アナログ変換回路48には、電圧を電流に変換する機能も有しており、ガンマ補正を行う機能も有していてもよい。つまり、デジタル・アナログ変換回路48には、画素に電流(ビデオ信号)を出力する回路、すなわち、電流源回路を有しており、そこに上記実施の形態で説明した半導体装置を適用することができる。
また、画素は、EL素子などの表示素子を有している。その表示素子に電流(ビデオ信号)を出力する回路、すなわち、電流源回路を有しており、そこにも、上記実施の形態で説明した半導体装置を適用することができる。
そこで、信号線駆動回路44の動作を簡単に説明する。シフトレジスタ45は、フリップフロップ回路(FF)等を複数列用いて構成され、クロック信号(S−CLK)、スタートパルス(SP)、クロック反転信号(S−CLKb)が入力される、これらの信号のタイミングに従って、順次サンプリングパルスが出力される。
シフトレジスタ45より出力されたサンプリングパルスは、第1ラッチ回路46(LAT1)に入力される。第1ラッチ回路46(LAT1)には、ビデオ信号線より、ビデオ信号VSが入力されており、サンプリングパルスが入力されるタイミングに従って、各列でビデオ信号を保持していく。なお、デジタル・アナログ変換回路48を配置している場合は、ビデオ信号はデジタル値である。また、この段階でのビデオ信号は、電圧であることが多い。
ただし、第1ラッチ回路46や第2ラッチ回路47が、アナログ値を保存できる回路である場合は、デジタル・アナログ変換回路48は省略できる場合が多い。その場合、ビデオ信号は、電流であることも多い。また、画素領域42に出力するデータが2値、つまり、デジタル値である場合は、デジタル・アナログ変換回路48は省略できる場合が多い。
第1ラッチ回路46(LAT1)において、最終列までビデオ信号の保持が完了すると、水平帰線期間中に、ラッチ制御線よりラッチパルスLP(Latch Pulse)が入力され、第1ラッチ回路46(LAT1)に保持されていたビデオ信号は、一斉に第2ラッチ回路47(LAT2)に転送される。その後、第2ラッチ回路47(LAT2)に保持されたビデオ信号は、1行分が同時に、デジタル・アナログ変換回路48へと入力される。そして、デジタル・アナログ変換回路48から出力される信号は、画素領域42へ入力される。
第2ラッチ回路47(LAT2)に保持されたビデオ信号がデジタル・アナログ変換回路48に入力され、そして、画素領域42に入力されている間、シフトレジスタ45においては再びサンプリングパルスが出力される。つまり、同時に2つの動作が行われる。これにより、線順次駆動が可能となる。以後、この動作を繰り返す。
なお、デジタル・アナログ変換回路48が有している電流源回路が、設定動作と出力動作とを行うような回路である場合、電流源回路に、電流を流す回路が必要となる。そのような場合、リファレンス用電流源回路49が配置されている。
なお、信号線駆動回路やその一部は、画素領域42と同一基板上に存在せず、例えば、外付けのICチップを用いて構成されることもある。その場合、ICチップと基板にはCOG(Chip On Glass)やTAB(Tape Auto Bonding)やプリント基板などを用いて接続される。
なお、信号線駆動回路などの構成は、図24に限定されない。
例えば、第1ラッチ回路46や第2ラッチ回路47が、アナログ値を保存できる回路である場合、図25に示すように、リファレンス用電流源回路50から第1ラッチ回路46(LAT1)に、ビデオ信号VS(アナログ電流)が入力されることもある。また、図25において、第2ラッチ回路47が存在しない場合もある。
次いで信号線駆動回路44に上記実施の形態で説明した半導体装置を適用する際の具体的な構成について説明する。
まず、信号線駆動回路に適用する上記実施の形態で説明した半導体装置の回路構成の例を図26に示す。図26に示す半導体装置10_1は、実施の形態1の図1(A)で説明した半導体装置10の構成である。なお、図1(A)の構成と共通するところは共通の符号を用いてその説明を省略する。図26に示す半導体装置10_1は、トランジスタ11のしきい値電圧のばらつきを低減することができるため、回路21のVsigに応じた電流を負荷に出力することができる。
なお半導体装置10_1で設定されるVsigに応じた電流は、負荷16との間に設けられるスイッチ60_1による導通状態または非導通状態の制御により、供給が制御される構成とする。この場合、例えば複数の半導体装置10_1を配置し、スイッチ60_1による制御により負荷に流す電流量を制御することが可能である。
例えば、図27に示すように、複数の半導体装置として半導体装置10_1乃至半導体装置10_3を設け、スイッチ60_1乃至スイッチ60_3による制御により負荷16に流す電流量を切り替える構成とすることができる。そして半導体装置10_1乃至半導体装置10_3で流す電流量を異ならせるまたは同じにするように回路21により設定し、スイッチの導通状態に応じて負荷16に流れる電流量を制御する構成とすればよい。
本実施の形態は、他の実施の形態の一部または全部について、変更、追加、修正、削除、応用、上位概念化、または、下位概念化したものに相当する。したがって、本実施の形態の一部または全部について、他の実施の形態の一部または全部と自由に組み合わせたり、適用することや、置き換えて実施することができる。
(実施の形態7)
本実施の形態では本発明の一態様である回路構成を表示装置の画素に適用した場合の一例について説明する。
まず画素の回路構成について図28(A)に示す。なお、本実施の形態においては、トランジスタの導電型がnチャネル型の例について説明を行う。また以下の構成では、画素が有する表示素子として、発光素子を用いる構成について説明することとする。
図28(A)に示す回路構成は、トランジスタのしきい値電圧等の電流特性のばらつきを補正するために、トランジスタのゲートに保持されている電荷を放電するための回路を有している。実際には、本画素回路は、配線間に設けられる複数のスイッチのオンまたはオフを制御することによって、トランジスタの電流特性のばらつきを補正することができるような回路内の接続関係を有している。
図28(A)において、画素100は、スイッチ102、スイッチ103、スイッチ104、スイッチ105、発光素子106、容量素子107、半導体装置を電流源として機能させることができるトランジスタ101を有する。なお本実施の形態において、半導体装置を電流源として機能させることができるトランジスタ101は、一例として、nチャネル型のトランジスタとして説明を行う。
次いで画素100内の各構成の接続関係について説明する。
トランジスタ101は、ゲートが容量素子107の一方の電極及びスイッチ103の一方の端子に接続される。トランジスタ101は、第1端子(ソース又はドレイン)がスイッチ102の一方の端子及びスイッチ104の一方の端子に接続される。トランジスタ101は、第2端子(ソース又はドレイン)がスイッチ103の他方の端子及びスイッチ105の一方の端子に接続される。
スイッチ102の他方の端子は、配線108に接続される。
スイッチ105の他方の端子は配線110に接続される。
発光素子106の一方の電極は、スイッチ104の他方の端子及び容量素子107の他方の電極に接続される。発光素子106の他方の電極は、配線109に接続される。
なお本明細書において画素は、一つの色要素(例えばR(赤)G(緑)B(青)のいずれか1つ)の明るさを制御できる表示単位に相当するものとする。従って、カラー表示装置の場合には、カラー画像の最小表示単位は、Rの画素とGの画素とBの画素との三画素から構成されるものとする。ただし、カラー画像を表示するための色要素は、三色に限定されず、三色以上を用いても良いし、RGB以外の色を用いても良い。
なお発光素子は、一例としてEL素子を用いればよい。EL素子の一例としては、陽極と、陰極と、陽極と陰極との間に挟まれたEL層と、を有する素子などがある。EL層の一例としては、1重項励起子からの発光(蛍光)を利用するもの、3重項励起子からの発光(燐光)を利用するもの、1重項励起子からの発光(蛍光)を利用するものと3重項励起子からの発光(燐光)を利用するものとを含むもの、有機物によって形成されたもの、無機物によって形成されたもの、有機物によって形成されたものと無機物によって形成されたものとを含むもの、高分子の材料を含むもの、低分子の材料の材料を含むもの、または高分子の材料と低分子の材料とを含むもの、などがある。ただし、これに限定されず、EL素子として様々なものを用いることができる。
なお配線108は、図28(B)に示すように、少なくとも、VinitをVsigを切り替えて供給する機能を有する回路121に接続される。回路121の例としては、ソースドライバ(信号線駆動回路)などがある。したがって、配線108は、Vinit、及び/または、Vsigを、伝えることができる機能、または、供給することができる機能を有している。
Vinitは、一例としては、ビデオ信号となるVsigを供給する前において、画素内の各ノードの電位を初期化するための電位である。なおVinitは、画素毎、行毎、または列毎に異なる電位とする構成、または各色の画素で異なるVinitとする構成としてもよい。
Vsigは、一例としては、ビデオ信号である。そのため、表示する画像に応じて各画素に供給する電位が異なる。また表示する画像が動画像であれば、時間の経過によって供給する電位が異なることもある。また表示する画像が静止画像であれば、同じ電位を供給することもある。
なお配線109は、一例としては、図28(B)に示すように、少なくとも、Vcatを供給する機能を有する回路122に接続される。回路122の例としては、電源回路などがある。したがって、配線109は、Vcatを、伝えることができる機能、または、供給することができる機能を有している。
Vcatは、発光素子106を発光させる期間において、例えば、発光素子106の一方の電極(ここでは陽極)側から他方の電極(ここでは陰極)側に向けて電流が流れるように、設定される電位である。なお発光素子106の陰極が各画素で共通であれば、各画素の配線には同じVcatが供給されることとなる。なおVcatは、画素毎、行毎、または列毎に異なる電位とする構成、または各色の画素で異なるVcatとする構成としてもよい。
なお配線110は、一例としては、図28(B)に示すように、少なくとも、VDDを供給する回路123に接続される。回路123の例としては、電源回路などがある。したがって、配線110は、VDDを、伝えることができる機能、または、供給することができる機能を有している。または、配線110は、トランジスタ101に電流を供給することができる機能を有している。または、配線110は、発光素子106に電流を供給することができる機能を有している。
VDDは、トランジスタ101を介して、発光素子106の一方の電極側より他方の電極側に向けて電流が流れるように設定される電位である。そのため、一例としては、VDDはVcatより高い電位となる。なおVDDは、各画素の発光素子106の特性が同じであれば、各画素の配線には同じVDDが供給することもできる。なおVDDは、画素毎、行毎、または列毎に異なる電位とする構成、または各色の画素で異なるVDDとする構成としてもよい。
なお図28(A)におけるスイッチ102、スイッチ103、スイッチ104及びスイッチ105にはトランジスタを適用することができる。よって、スイッチ102、スイッチ103、スイッチ104及びスイッチ105に、一例として、nチャネル型のトランジスタを適用した場合について図29(A)に示す。なお、図28(A)の構成と共通するところは共通の符号を用いてその説明を省略する。図29(A)のように、全て同じ極性のトランジスタを用いることによって、少ない工程数で製造できる。そのため、製造コストを低減することができる。
図29(A)において、トランジスタ102Tがスイッチ102に相当する。トランジスタ103Tがスイッチ103に相当する。トランジスタ104Tがスイッチ104に相当する。トランジスタ105Tがスイッチ105に相当する。
トランジスタ102Tはゲートが配線131に接続され、第1端子がトランジスタ101の第1端子及びトランジスタ104Tの第1端子に接続され、第2端子が配線108に接続されている。よって、配線131の電位がHレベルのときにトランジスタ102Tは導通状態となり、配線131の電位がLレベルのときにトランジスタ102Tは非導通状態となる。
また、トランジスタ103Tはゲートが配線132に接続され、第1端子がトランジスタ101のゲート及び容量素子107の一方の電極に接続され、第2端子がトランジスタ105Tの第1端子及びトランジスタ101の第2端子に接続されている。よって、配線132の電位がHレベルのときにトランジスタ103Tは導通状態となり、配線132の電位がLレベルのときにトランジスタ103Tは非導通状態となる。
また、トランジスタ104Tはゲートが配線133に接続され、第1端子がトランジスタ101の第1端子及びトランジスタ102Tの第1端子に接続され、第2端子が発光素子106の第1の電極及び容量素子107の他方の電極に接続されている。よって、配線133の電位がHレベルのときにトランジスタ104Tは導通状態となり、配線133の電位がLレベルのときにトランジスタ104Tは非導通状態となる。
また、トランジスタ105Tはゲートが配線134に接続され、第1端子がトランジスタ101の第2端子及びトランジスタ103Tの第2端子に接続され、第2端子が配線110に接続されている。よって、配線134の電位がHレベルのときにトランジスタ105Tは導通状態となり、配線134の電位がLレベルのときにトランジスタ105Tは非導通状態となる。
なお、配線131、配線132、配線133、配線134は、それぞれ、別々の配線として構成させることができる。ただし、本発明の実施形態の一態様は、これに限定されず、複数本の配線を1本の配線にまとめることが可能である。そのため、少ない配線数で回路を構成することができる。
例えば、配線131と配線132とは、1本の配線にまとめることが可能である。したがって、配線131と配線132とを接続して、1本の配線にすることが可能である。このとき、トランジスタ102Tとトランジスタ103Tとは、同じ極性であることが望ましい。その場合の回路図を図96に示す。
例えば、配線133と配線134とは、1本の配線にまとめることが可能である。したがって、配線133と配線134とを接続して、1本の配線にすることが可能である。このとき、トランジスタ104Tとトランジスタ105Tとは、同じ極性であることが望ましい。その場合の回路図を図97に示す。
なお、配線131と配線132とを、1本の配線にまとめ、配線133と配線134とを、1本の配線にまとめることも可能である。その場合の回路図を図98に示す。
なお、トランジスタ101は、電流を流すときには、飽和領域で動作する場合が多い。よって、チャネル長またはゲート長を、トランジスタ102T、トランジスタ103T、トランジスタ104T、トランジスタ105Tよりも長くすることが望ましい。チャネル長またはゲート長を長くすることにより、飽和領域での特性がフラットになり、キンク効果を低減することができる。ただし、本発明の実施形態の一態様は、これに限定されない。
なお、トランジスタ101は、電流を流すときには、飽和領域で動作する場合が多い。よって、チャネル幅またはゲート幅を、トランジスタ102T、トランジスタ103T、トランジスタ104T、トランジスタ105Tよりも長くすることが望ましい。チャネル幅またはゲート幅を長くすることにより、飽和領域においても、多くの電流を流すことができる。ただし、本発明の実施形態の一態様は、これに限定されない。
ここで、画素100を有する表示装置についてブロック図である図30を用いて説明する。
表示装置は、信号線駆動回路201、走査線駆動回路202A、走査線駆動回路202B、走査線駆動回路202C、走査線駆動回路202D、及び画素領域203を有し、画素領域203には、信号線駆動回路201から列方向に伸張して配置された複数の信号線S1〜Sn(nは自然数)と、走査線駆動回路202Aから行方向に伸張して配置された複数の走査線Ga1〜Gam(mは自然数)と、走査線駆動回路202Bから行方向に伸張して配置された複数の走査線Gb1〜Gbmと、走査線駆動回路202Cから行方向に伸張して配置された複数の走査線Gc1〜Gcmと、走査線駆動回路202Dから行方向に伸張して配置された複数の走査線Gd1〜Gdmと、信号線S1〜Snと走査線Ga1〜Gam、Gb1〜Gbm、Gc1〜Gcm、及びGd1〜Gdmとに対応してマトリクスに配置された複数の画素100と、を有する。また、信号線S1〜Snと平行に電源線P1〜Pnを有している。そして、各画素100は、それぞれ、信号線Sj(信号線S1〜Snのうちいずれか一)、走査線Gai(走査線Ga1〜Gamのうちいずれか一)、走査線Gbi(走査線Gb1〜Gbmのうちいずれか一)、走査線Gci(走査線Gc1〜Gcmのうちいずれか一)、走査線Gdi(走査線Gd1〜Gdmのうちいずれか一)、及び電源線Pj(電源線P1〜Pnのうちいずれか一)と接続されている。なお、iとjは自然数である。
なお、走査線Gaiは図29(A)の配線131に相当する。走査線Gbjは図29(A)の配線132に相当する。走査線Gcjは図29(A)の配線133に相当する。走査線Gdjは図29(A)の配線134に相当する。信号線Sjは図29(A)の配線108に相当する。電源線Pjは図29(A)の配線110に相当する。なお図30では図示していないが各画素には各画素共通のカソード線が設けられており、当該カソード線が配線109に相当する。
走査線駆動回路202A乃至202Dから出力される信号により各走査線を選択する。そして、選択された走査線に接続されている画素100の各ノードの電位の初期化(第1の動作)を行う。そして、初期化を終えた画素100にビデオ信号を書き込み、トランジスタのしきい値電圧を取得する(第2の動作)。ビデオ信号の書き込みによるトランジスタのしきい値電圧の取得を終えると発光動作に移り、その画素へ書き込まれたビデオ信号にしたがって発光する(第3の動作)。こうして、次々と画素100の初期化、しきい値電圧の取得、及び発光動作を行う。
次いで図28(A)に示す画素100の動作について説明する。図28(A)に示す画素100の動作は、主に第1の動作、第2の動作、第3の動作に分けることができる。ただし、これに限定されず、さらに動作が追加されたり、一部の動作が削除されることも可能である。
なお、図28(A)に示す回路構成の動作を説明するため、図29(B)には各素子の間のノード(節点)の電位及び各配線の電位を説明するための符号を付して示している。また図29(B)にはトランジスタ101の主にソースとなる一方の端子とゲートとの間のVgs、容量素子107の電極間のVcを示している。
図29(B)に示す各ノード及び各配線にあたるのは、nodeA、nodeB、nodeC、nodeD、nodeE、nodeF及びnodeGである。nodeAの電位は、配線108の電位に相当する。またnodeBの電位は、トランジスタ101の第1端子、スイッチ102の第1端子及びスイッチ104の第1端子を接続する配線の電位に相当する。またnodeCの電位は、スイッチ104の第2端子、発光素子106の一方の電極及び容量素子107の他方の電極を接続する配線の電位に相当する。またnodeDの電位は、配線109の電位に相当する。またnodeEの電位は、トランジスタ101のゲート、容量素子107の一方の電極及びスイッチ103の第1端子を接続する配線の電位に相当する。またnodeFの電位は、トランジスタ101の第2端子、スイッチ103の第2端子及びスイッチ105の第1端子を接続する配線の電位に相当する。またnodeGの電位は、配線110の電位に相当する。
まず第1の動作について図31(A)に示し説明する。なお図31(A)の図中の各素子の符号については省略し、各スイッチの導通状態及び非導通状態をON及びOFFで表している。また図29(B)で説明したVgs、Vc、nodeA、nodeB、nodeC、nodeD、nodeE、nodeF及びnodeGの印加状態について示している。
第1の動作は、画素100の各ノードの電位を初期化する動作である。具体的にはnodeAをVinit、nodeDをVcat、nodeGをVDDにする。そしてスイッチ102、スイッチ103、スイッチ104及びスイッチ105を導通状態にする。すると、nodeBがVinit、nodeCがVinit、nodeEがVDD、nodeFがVDDとなる。そしてVgsは(VDD−Vinit)となり、Vcは(VDD−Vinit)となる。
なお前述したように第1の動作において、nodeB及びnodeCのVinitは、一例としては、nodeDのVcatと等しい、または、それより小さくしておく。当該構成により第1の動作時において、発光素子106に流れる電流をなくすことができる。したがって、発光素子106に電流が流れてしまうことによる問題を低減することが出来る。さらに、VinitがVcatより小さい場合、発光素子106を逆バイアス状態とすることが可能である。その場合、発光素子106の劣化低減やリペアなどを行うことが可能となる。
また第1の動作において、nodeE及びnodeFのVDDは、一例としては、nodeDのVcatより大きい。当該構成により第1の動作時において、Vgsをトランジスタ101のしきい値電圧より大きい電圧にしておくことが出来る。または、容量素子107に電荷を充電することができる。
次いで第2の動作について図31(B)に示し、図31(A)と同様にして説明する。
第2の動作は、トランジスタ101のゲートの電位(または容量素子107に充電された電荷)を放電することで、トランジスタ101のしきい値電圧をVgsで取得させる動作である。具体的にはnodeAをVsig、nodeDをVcat、nodeGをVDDにする。そしてスイッチ102及びスイッチ103を導通状態にし、スイッチ104及びスイッチ105を非導通状態にする。すると、nodeBがVsig、nodeCが(Vinit−Vx)、nodeEが(Vsig+Vth)、nodeFが(Vsig+Vth)となる。そしてVgsはVthとなり、Vcは(Vsig+Vth−Vinit+Vx)となる。
なお前述したように第2の動作において、nodeBのVsigは、第3の動作において配線110と配線109との間を流れる電流量をトランジスタ101で制御するための電位である。第2の動作により、トランジスタ101のゲートの電位にあたるnodeEの電位は、(Vsig+Vth)というようにトランジスタ101のしきい値電圧を含む値とすることができる。
また第2の動作で、nodeCの電位(Vinit−Vx)におけるVxは、nodeCが電気的に浮遊状態(フローティング状態)となることで変動する電位である。このときVxは、発光素子106の静電容量と容量素子107の静電容量の比に応じて変動の大きさが変わる。なお当該構成において、予めVxが小さくなるよう設計することが好ましい。具体的には、発光素子106の静電容量を容量素子107の静電容量より十分大きく設計しておくことで、Vxを小さくすることができる。なお発光素子106の静電容量は、容量素子107の静電容量の2倍以上、より好ましくは4倍以上とすることが好ましい。
また第1の動作時におけるnodeD及びnodeEのVDDは、第2の動作により放電される。当該放電により、Vgsはトランジスタ101のしきい値電圧Vthまで低下して定常状態となる。そのため、前述の放電によりnodeD及びnodeEは、(Vsig+Vth)で定常状態となる。そして、第2の動作終了時にVcは、(Vsig+Vth−Vinit+Vx)が保持された状態となる。
なお、Vgsはトランジスタ101のしきい値電圧Vthに等しくなるまでには、非常に長い時間が必要となる場合がある。したがって、Vgsは、しきい値電圧Vthまで完全に低下させずに、動作させる場合も多い。つまり、Vgsは、しきい値電圧Vthよりも、わずかに大きい値となった状態で、第2の動作が終了する場合も多い。つまり、第2の動作が終了した時点では、しきい値電圧に応じた大きさの電圧になっている、ということもできる。
なお、第2の動作において、スイッチ104及びスイッチ105を非導通状態にし、nodeBの電位をVsigにしているが、それらの動作を同時に行っても良いし、時間をずらして行ってもよい。
例えば、nodeBの電位をVinitからVsigにするのは、スイッチ104を非導通状態にするのと同時、または、スイッチ104を非導通状態にした後で行うことが望ましい。それにより、nodeCの電位を適切な状態に保ちやすくなるためである。
または、例えば、nodeBの電位をVinitからVsigにするのは、スイッチ105を非導通状態にするよりも前、または、スイッチ105を非導通状態にするのと同時で行うことが望ましい。それにより、トランジスタ101のゲート電位を素早く下げることが可能となるためである。
次いで第3の動作について図31(C)に示し、図31(A)及び図31(B)と同様にして説明する。
第3の動作は、トランジスタ101を電流源の一部として用いて、発光素子106に電流を出力し、発光動作を行うする動作である。具体的にはnodeAは任意であるが、例えばVsig、nodeDをVcat、nodeGをVDDにする。そしてスイッチ104及びスイッチ105を導通状態にし、スイッチ102及びスイッチ103を非導通状態にする。すると、nodeB及びnodeCがVel、nodeEが(Vsig+Vth−Vinit+Vx+Vel)、nodeFがVDDとなる。そしてVgsは(Vsig+Vth−Vinit+Vx)となり、Vcは(Vsig+Vth−Vinit+Vx)となる。
なお第3の動作において、nodeB、nodeC及びnodeFの電位は、nodeEを電気的に浮遊状態とした状態のままで、上昇する。従ってVcの(Vsig+Vth−Vinit+Vx)を保持した状態で、容量結合によりnodeEの電位は上昇し、(Vsig+Vth−Vinit+Vx+Vel)となる。つまり、nodeCの電位が上昇することによって、ブートストラップ動作により、nodeEの電位も上昇する。
このように、nodeCの電位が上昇しても、動作できるため、発光素子106の電圧電流特性が劣化しても、その影響を低減することができる。
なおnodeB及びnodeCの電位であるVelは、nodeFがVDDに上昇し、第3の動作により半導体装置を電流源として機能させることができるトランジスタ101を介して、発光素子106に電流を流す際に設定される電位である。具体的には、VDDとVcatとの間の電位に設定されることとなる。
第3の動作においてトランジスタ101のVgsは、(Vsig+Vth−Vinit+Vx)となり、トランジスタ101のしきい値電圧を含む値に設定することができる。トランジスタ101の電流の大きさは、Vgs−Vthに応じて変化する。従って、本実施の構成により、発光素子に供給する電流量への、トランジスタのしきい値電圧のばらつきの影響を低減することができる。または、トランジスタが劣化して、しきい値電圧が変化していっても、その影響を低減することができる。そのため、表示ムラを低減でき、質の良い表示を行うことができる。
なお、第3の動作において、スイッチ102及びスイッチ103を非導通状態にし、スイッチ104及びスイッチ105を導通状態にしているが、それらの動作を同時に行っても良いし、時間をずらして行ってもよい。
例えば、スイッチ102及びスイッチ103を非導通状態にした後で、スイッチ104及びスイッチ105を導通状態にすることが望ましい。それにより、Vcの電圧を適切な状態に保ちやすくなるためである。
または、例えば、スイッチ103を非導通状態にした後で、スイッチ102を非導通状態にすることが望ましい。それにより、Vcの電圧を適切な状態に保ちやすくなるためである。
なお、本実施の形態の回路構成を図28(A)で示したが、本発明の一態様はこれに限定されない。図31(A)乃至(C)で説明したトランジスタのしきい値電圧を補正する動作と同様の動作となるように、スイッチの配置や数を変更することや、適切な電圧を供給することにより、様々な回路を用いて構成することができる。
例えば、具体的にはスイッチ102、スイッチ103、スイッチ104及びスイッチ105は、ノード間の導通状態と非導通状態とを制御できるなら、場所または数はどのように配置しても良い。上記図31(A)での第1の動作でいえば、図32(A)に示すような接続関係であればよい。また上記図31(B)での第2の動作でいえば、図32(B)に示すような接続関係であればよい。また上記図31(C)での第3の動作でいえば、図32(C)に示すような接続関係であればよい。各ノードの電位についても、各動作に影響を与えないようなノードについて、任意の大きさの電位にすることが可能である。
なおトランジスタのしきい値電圧を補正する動作について図31(A)乃至(C)で示したが、本発明の一態様はこれに限定されない。例えば、上記図31(B)での第2の動作と上記図31(C)での第3の動作との間にトランジスタ101の移動度のばらつきを補正するための動作を設けても良い。図31(A)乃至(C)で説明した第1の動作乃至第3の動作に、トランジスタ101の移動度の補正をする動作を追加した動作を図33(A)乃至(D)に示す。
なお図33(A)に示す第1の動作は、図31(A)で説明した第1の動作と同じであり、説明を省略する。また図33(B)に示す第2の動作は、図31(B)で説明した第2の動作と同じであり、説明を省略する。
次いで第3の動作について図33(C)に示し、図31(A)及び図31(B)と同様にして説明する。
第3の動作は、トランジスタ101のゲートに保持された電位(容量素子107に保存された電荷)を利用してトランジスタ101を導通状態にし、流れる電流量の大きさを利用してトランジスタ101の移動度の補正を行う動作である。具体的にはnodeAは任意であるが、例えばVsig、nodeDをVcat、nodeGをVDDにする。そしてスイッチ103及びスイッチ104を導通状態にし、スイッチ102及びスイッチ105を非導通状態にする。すると、nodeB及びnodeCが−ΔVel、nodeE及びnodeFが(Vsig+Vth−ΔVel)となる。そしてVgsは(Vth+ΔVel)となり、Vcは(Vsig+Vth−Vinit+Vx−ΔVel)となる。
なお第3の動作において、nodeB及びnodeCの電位は、スイッチ104を導通状態とすることで変化する。当該電位の変化が−ΔVelに相当する。nodeB及びnodeCの電位の変化が−ΔVelとなると、Vgsは(Vth+ΔVel)となりしきい値電圧Vthより大きくなるため、トランジスタ101を電流が流れ出す。トランジスタ101を電流が流れると、nodeE及びnodeFが(Vsig+Vth−ΔVel)に低下し、Vcは(Vsig+Vth−Vinit+Vx−ΔVel)となる。
前述のトランジスタ101の電流量は、トランジスタの移動度に応じて変化量が変化する。従ってトランジスタ101の移動度に応じた電位の変動分を予めトランジスタのゲートの電位に相当するnodeEに、含む値で設定することができる。
第3の動作においてトランジスタ101のゲートの電位は、(Vsig+Vth−ΔVel)となり、トランジスタ101の移動度を考慮した値に設定することができる。従って、本実施の構成により、発光素子に供給する電流量への、トランジスタの移動度のばらつきの影響を低減することができる。または、トランジスタが劣化して、移動度が変化していっても、その影響を低減することができる。
次いで第4の動作について図33(D)に示し、図31(A)及び図31(B)と同様にして説明する。なお図33(D)に示す第4の動作は、図31(C)で説明した第3の動作と同様であり、異なる点のみ説明する。
第4の動作によって、nodeB及びnodeCがVel、nodeEが(Vsig+Vth−Vinit+Vx−ΔVel+Vel)、nodeFがVDDとなる。そしてVgsは(Vsig+Vth−Vinit+Vx+ΔVel)となり、Vcは(Vsig+Vth−Vinit+Vx)となる。
第4の動作においてトランジスタ101のVgsは、(Vsig+Vth−Vinit+Vx+ΔVel)となり、トランジスタ101のしきい値電圧及び移動度を考慮した値に設定することができる。従って、本実施の構成により、発光素子に供給する電流量への、トランジスタのしきい値電圧及び移動度のばらつきの影響を低減することができる。
なお図33(A)乃至(D)で説明したトランジスタのしきい値電圧を補正する動作と同様の動作となるように、スイッチの配置や数を変更することや、適切な電圧を供給することにより、様々な回路を用いて構成することが出来る。
例えば、具体的にはスイッチ102、スイッチ103、スイッチ104及びスイッチ105は、ノード間の導通状態と非導通状態とを制御できるなら、場所または数はどのように配置しても良い。上記図33(A)での第1の動作でいえば、図34(A)に示すような接続関係であればよい。また上記図33(B)での第2の動作でいえば、図34(B)に示すような接続関係であればよい。また上記図33(C)での第3の動作でいえば、図34(C)に示すような接続関係であればよい。また上記図33(D)での第4の動作でいえば、図34(D)に示すような接続関係であればよい。各ノードの電位についても、各動作に影響を与えないようなノードについて、任意の大きさの電位にすることが可能である。
なお、本実施の形態の回路構成を図28(A)で示したが、本発明の一態様はこれに限定されない。トランジスタ101の数や配置を変更することにより、様々な回路を用いて構成することが出来る。
例えば、図35に示す画素100Aのように、半導体装置を電流源として機能させることができるトランジスタとしてトランジスタ101Aとトランジスタ101Bとをゲートを共通化して直列接続した構成とすることもできる。なお、図28(A)の構成と共通するところは共通の符号を用いてその説明を省略する。
また別の構成として例えば、図36に示す画素100Bのように、半導体装置を電流源として機能させることができるトランジスタとしてトランジスタ101Aとトランジスタ101Bとをゲートを共通化して並列接続した構成とすることもできる。なお、図28(A)の構成と共通するところは共通の符号を用いてその説明を省略する。
また別の構成として例えば、図37に示す画素100Cのように、半導体装置を電流源として機能させることができるトランジスタとしてトランジスタ101A、トランジスタ101B、トランジスタ101C、トランジスタ101Dをゲートを共通化して直列接続及び並列接続した構成とすることもできる。なお、図28(A)の構成と共通するところは共通の符号を用いてその説明を省略する。
図35乃至図37の構成を適用することで、トランジスタ101のチャネル幅及び/またはチャネル長を可変することができる。図35乃至図37の構成に示すように複数のトランジスタを組み合わせてチャネル幅及び/またはチャネル長を可変する構成とすることにより、最初からチャネル幅及び/またはチャネル長の大きいトランジスタを設ける構成に比べ、トランジスタ特性のばらつきの影響を小さくすることができる。
なお、図28(A)、図29(A)などは、回路構成の一例であるため、さらに、トランジスタを追加して設けることが可能である。逆に、図28(A)、図29(A)などの各ノードにおいて、追加してトランジスタ、スイッチ、受動素子などを設けないようにすることも可能である。例えば、nodeA、nodeB、nodeC、nodeD、nodeE、nodeF、または/および、nodeGにおいて、直接的に接続されたトランジスタを、これ以上は設けないようにすることが可能である。従って、例えば、nodeCにおいて、直接的に接続されているトランジスタはトランジスタ104Tのみであり、他のトランジスタはnodeCと直接的に接続されていない、というような構成にすることが可能である。
そのため、トランジスタを追加しない場合には、少ないトランジスタ数で回路を構成することが可能となる。
なお、本実施の形態において、トランジスタのしきい値電圧などのばらつきを補正するような動作を行ったが、本発明の実施形態の一態様は、これに限定されない。例えば、しきい値電圧のばらつきを補正するような動作を行わずに、発光素子106に電流を供給させて動作させることも可能である。
本実施の形態は、他の実施の形態の一部または全部について、変更、追加、修正、削除、応用、上位概念化、または、下位概念化したものに相当する。したがって、本実施の形態の一部または全部について、他の実施の形態の一部または全部と自由に組み合わせたり、適用することや、置き換えて実施することができる。
(実施の形態8)
本実施の形態においては実施の形態7で述べた表示装置の画素の回路構成とは別の構成の一例について説明する。
図38には、図30の画素100と同じ回路構成を有する画素100hを示す。図38に示す画素100hが図30に示す画素100と異なる点は、配線110を配線131乃至配線134に平行に配置した配線110hとし、配線108よりVsigおよびVinitを供給し、配線110hより少なくともVinitとVDDとを切り替えて供給する点にある。なお、図30の構成と共通するところは共通の符号を用いてその説明を省略する。
ここで、画素100hを有する表示装置についてブロック図である図39を用いて説明する。
表示装置は、信号線駆動回路201、走査線駆動回路202A、走査線駆動回路202B、走査線駆動回路202C、走査線駆動回路202D、画素領域203、及び電源線制御回路204を有し、画素領域203には、信号線駆動回路201から列方向に伸張して配置された複数の信号線S1〜Snと、走査線駆動回路202Aから行方向に伸張して配置された複数の走査線Ga1〜Gamと、走査線駆動回路202Bから行方向に伸張して配置された複数の走査線Gb1〜Gbmと、走査線駆動回路202Cから行方向に伸張して配置された複数の走査線Gc1〜Gcmと、走査線駆動回路202Dから行方向に伸張して配置された複数の走査線Gd1〜Gdmと、信号線S1〜Snと走査線Ga1〜Gam、Gb1〜Gbm、Gc1〜Gcm、及びGd1〜Gdmとに対応してマトリクスに配置された複数の画素100と、を有する。また、走査線Ga1〜Gam、走査線Gb1〜Gbm、走査線Gc1〜Gcm及び走査線Gd1〜Gdmと平行に電源線P1〜Pmを有している。そして、各画素100hは、それぞれ、信号線Sj(信号線S1〜Snのうちいずれか一)、走査線Gai(走査線Ga1〜Gamのうちいずれか一)、走査線Gbi(走査線Gb1〜Gbmのうちいずれか一)、走査線Gci(走査線Gc1〜Gcmのうちいずれか一)、走査線Gdi(走査線Gd1〜Gdmのうちいずれか一)、及び電源線Pj(電源線P1〜Pnのうちいずれか一)と接続されている。
なお、走査線Gaiは図38の配線131に相当する。走査線Gbjは図38の配線132に相当する。走査線Gcjは図38の配線133に相当する。走査線Gdjは図38の配線134に相当する。信号線Sjは図38の配線108に相当する。電源線Pjは図38の配線110hに相当する。なお図39では図示していないが各画素には各画素共通のカソード線が設けられており、当該カソード線が配線109に相当する。
走査線駆動回路202A乃至202Dから出力される信号により各走査線を選択する。そして選択された走査線に接続されている画素100の各ノードの電位を初期化する前にある程度初期化の電位を各ノードに設定しておく動作(初期化前の初期化)を行う(第1の動作)。そして、選択された走査線に接続されている画素100の各ノードの電位の初期化(第2の動作)を行う。そして、初期化を終えた画素100にビデオ信号を書き込み、トランジスタのしきい値電圧を取得する(第3の動作)。ビデオ信号の書き込みによるトランジスタのしきい値電圧の取得を終えると発光動作に移り、その画素へ書き込まれたビデオ信号にしたがって発光する(第4の動作)。こうして、次々と画素100の初期化前の初期化、初期化、しきい値電圧の取得、及び発光動作を行う。
次いで図38に示す画素100hの動作について説明する。図38に示す画素100hの動作は、主に第1の動作、第2の動作、第3の動作、第4の動作に分けることができる。図31(A)などに示した画素100の動作に対して、1つの動作を追加した形となっており、図40(B)〜(D)に示す半導体装置10hの第2の動作、第3の動作、第4の動作が、それぞれ、図31(A)に示した画素100の第1の動作、第2の動作、第3の動作に相当する。
なお、図38に示す回路構成の動作は、図29(B)と同様にして、各素子の間のノード(節点)の電位及び各配線の電位を説明するための符号を付して説明する。また図38に示す回路構成の動作は、図29(B)と同様にして、Vgs、Vcを付して説明する。
まず第1の動作について図40(A)に示し説明する。この第1の動作は、図29(A)などに示した画素100の動作に対して、追加された動作となる。なお図40(A)の図中の各素子の符号については省略し、各スイッチの導通状態及び非導通状態をON及びOFFで表している。また図29(B)で説明したVgs、Vc、nodeA、nodeB、nodeC、nodeD、nodeE、nodeF及びnodeGの印加状態について示している。
第1の動作は、各ノードの電位を初期化する前にある程度初期化の電位を各ノードに設定しておく(初期化前の初期化)ための動作である。具体的にはnodeGをVinit、nodeDをVcatにする。なおnodeAの電位は、任意でよい。そしてスイッチ104及びスイッチ105を導通状態にし、スイッチ102及びスイッチ103を非導通状態にする。すると、nodeB及びnodeCがVinit、もしくは、Vinitに近い電位であるΔVinit、nodeEがVy、nodeFがVinitとなる。なおVgs及びVcは、第1の動作が前の動作の信号であるVyを用いる動作のため、ここでは省略している。
ここでVyは第1の動作より前に入力された電位である。ここでは電位Vyによりトランジスタ101が電流源の一部として動作している場合について説明するため、電位Vyは第1の動作時においてトランジスタ101の第1端子と第2端子との間に電流が流れるよう設定される電位である。通常、Vinitは非常に低い電位であるため、電位Vyによりトランジスタ101はオンする場合が多い。
そのため第1の動作によりnodeFをVinitとしておき、トランジスタ101の第1端子と第2端子との間に電流が流れることでnodeB及びnodeCがVinit、もしくは、Vinitに近い電位であるΔVinitとなる。
すなわち第1の動作は、nodeB及びnodeCの電位を低下させておく動作である。第1の動作により、nodeB及びnodeCの電位を低下させておくことにより、次の第2の動作での、各ノードの電位を初期化する動作を高速に行うことができる。特に、発光素子106の静電容量が大きい場合、事前に、nodeB及びnodeCの電位を低下させることにより、その後の動作をスムースに進めることが出来る。ただし、仮に、十分にnodeB及びnodeCの電位を低下させることが出来なくても、その後の動作に影響がなければ問題ない。
次いで図40(B)に示す第2の動作は、図31(A)で説明した第1の動作と同じであり、説明を省略する。
なお、第2の動作において、スイッチ102及びスイッチ103を導通状態にし、nodeGの電位をVDDにしているが、それらの動作を同時に行っても良いし、時間をずらして行ってもよい。
例えば、nodeGの電位をVinitからVDDにするのは、スイッチ103を導通状態にするよりも前、または、スイッチ103を導通状態にするのと同時で行うことが望ましい。それにより、nodeEの電位を高くしやすくなるためである。
また図40(C)に示す第3の動作は、図31(B)で説明した第2の動作と同じであり、説明を省略する。また図40(D)に示す第4の動作は、図31(C)で説明した第3の動作と同じであり、説明を省略する。
なお図40(A)乃至(D)で説明したトランジスタのしきい値電圧を補正する動作と同様の動作となるように、スイッチの配置や数を変更することや、適切な電圧を供給することにより、様々な回路を用いて構成することが出来る。
例えば、具体的にはスイッチ102、スイッチ103、スイッチ104及びスイッチ105は、ノード間の導通状態と非導通状態とを制御できるなら、場所または数はどのように配置しても良い。上記図40(A)での第1の動作でいえば、図41(A)に示すような接続関係であればよい。また上記図40(B)での第2の動作でいえば、図41(B)に示すような接続関係であればよい。また上記図40(C)での第3の動作でいえば、図41(C)に示すような接続関係であればよい。また上記図40(D)での第4の動作でいえば、図41(D)に示すような接続関係であればよい。各ノードの電位についても、各動作に影響を与えないようなノードについて、任意の大きさの電位にすることが可能である。
なおトランジスタのしきい値電圧を補正する動作について図40(A)乃至(D)で示したが、本発明の一態様はこれに限定されない。例えば、上記図40(C)での第3の動作と上記図40(D)での第4の動作との間にトランジスタ101の移動度のばらつきを補正するための動作を設けても良い。
トランジスタ101の移動度の補正をする動作について図42(A)に示す。
トランジスタ101の移動度の補正をする動作は、図33(C)で説明した第3の動作と同じであり、説明を省略する。
トランジスタ101の移動度の補正をする動作においてトランジスタ101のゲートの電位は、(Vsig+Vth−ΔVel)となり、トランジスタ101の移動度を考慮した値に設定することができる。従って、本実施の構成により、発光素子に供給する電流量への、トランジスタの移動度のばらつきの影響を低減することができる。
なお図42(A)で説明したトランジスタの移動度の補正する動作と同様の動作となるように、スイッチの配置や数を変更することや、適切な電圧を供給することにより、様々な回路を用いて構成することが出来る。
例えば、具体的にはスイッチ102、スイッチ103、スイッチ104及びスイッチ105は、ノード間の導通状態と非導通状態とを制御できるなら、場所または数はどのように配置しても良い。上記図42(A)でのトランジスタの移動度の補正する動作でいえば、図42(B)に示すような接続関係であればよい。
また図38に示す回路構成では、配線110hの電位をVinitとVDDとで切り替える回路構成について説明したが、他の構成とすることも可能である。例えば、図43に示すように、配線110hの代わりに、配線110A及び配線110Bを設け、配線110AにVinitを供給し、配線110BにVDDを供給する構成としてもよい。このとき、配線110AとnodeFとの間にはスイッチ105A、配線110BとnodeFとの間にはスイッチ105Bを設け、それぞれ切り替えて図40(A)乃至(D)と同様に動作させればよい。
図43についてさらに図82で説明する。図82では、図43の配線110Aに接続された回路113A、配線110Bに接続された回路113Bを示している。また図82ではスイッチ105Aに接続された配線135Aと、配線135Aに接続された走査線駆動回路202Eを示している。また、図82ではスイッチ105Bに接続された配線135Bと、配線135Bに接続された走査線駆動回路202Fを示している。
回路113Aは、Vinitを供給する機能を有し、その例としては、電源回路、電圧フォロワ回路などがある。回路113Bは、VDDを供給する機能を有し、その例としては、電源回路などがある。また、スイッチ105Aの導通状態と非導通状態との切り替えは、配線135Aによって制御され、スイッチ105Bの導通状態と非導通状態との切り替えは、配線135Bによって制御される。なお、一例として、配線135Aは、走査線駆動回路202Eに接続され、配線135Bは、走査線駆動回路202Fに接続される。走査線駆動回路202Eおよび走査線駆動回路202Fは、一例としては、少なくとも、HレベルまたはLレベルの信号を供給する機能を有している。
なお図43及び図82の回路構成の場合、列方向に隣接する画素間で配線を共有して動作させる構成とすることも可能である。具体的には図83に図示するように、図43又は図82の構成を持つn行目の画素100_nと、(n+1)行目の画素100_n+1に注目すると、一つの配線をn行目の配線133と(n+1)行目の配線135Aとに分岐させる構成とすることができる。当該構成とすることにより、画素領域での配線が占める面積を削減することができる。
なお画素領域の外で、図83で説明した配線を共通の配線とすることも可能である。具体的には、図84に示すように、走査線駆動回路202Dの配線を画素領域に延設する前に分岐させておき、分岐した配線が画素100_nの配線133_n及び画素100_n+1の配線135A_n+1として機能する構成とすることもできる。当該構成とすることで、走査線駆動回路202Dの出力端子の数を削減することができる。
以上説明したように、本実施の形態で示す回路構成では、配線110hの電位をVinitとVDDとで切り替えることで初期化前の初期化を行うことができる。従って各ノードの電位を初期化する動作を高速に行うことができる。また本実施の形態で示す回路構成では、第4の動作においてトランジスタ101のVgsは、(Vsig+Vth−Vinit+Vx)となり、トランジスタ101のしきい値電圧を含む値に設定することができる。従って、本実施の構成により、発光素子に供給する電流量への、トランジスタのしきい値電圧のばらつきの影響を低減することができる。
なお、図43などは、回路構成の一例であるため、さらに、トランジスタを追加して設けることが可能である。逆に、図43などの各ノードにおいて、追加してトランジスタ、スイッチ、受動素子などを設けないようにすることも可能である。例えば、nodeA、nodeB、nodeC、nodeD、nodeE、nodeF、または/および、nodeGにおいて、直接的に接続されたトランジスタを、これ以上は設けないようにすることが可能である。従って、例えば、nodeCにおいて、直接的に接続されているトランジスタはトランジスタ104Tのみであり、他のトランジスタはnodeCと直接的に接続されていない、というような構成にすることが可能である。
本実施の形態は、他の実施の形態の一部または全部について、変更、追加、修正、削除、応用、上位概念化、または、下位概念化したものに相当する。したがって、本実施の形態の一部または全部について、他の実施の形態の一部または全部と自由に組み合わせたり、適用することや、置き換えて実施することができる。
(実施の形態9)
本実施の形態においては実施の形態7及び実施の形態8で述べた表示装置の画素の回路構成とは別の構成の例について説明する。
図44には、図28(A)の画素100と類似した回路構成を有する画素100pを示す。図44に示す画素100pが図28(A)に示す画素100と異なる点は、配線108に電位を供給する電位をVsigとし、配線108p及びスイッチ102pを追加して当該配線108pよりVinitを供給する回路構成とする点にある。なお、図28(A)の構成と共通するところは共通の符号を用いてその説明を省略する。
図44に示す画素100pのスイッチ102、スイッチ102p、スイッチ103、スイッチ104及びスイッチ105にはトランジスタを適用することができる。よって図45に示すように、スイッチ102、スイッチ103、スイッチ104及びスイッチ105にnチャネル型のトランジスタを適用した場合、配線131乃至配線134及び配線131pにより、導通状態または非導通状態が制御される。
図44において、スイッチ102pの第1端子は、トランジスタ101の第1端子、スイッチ102の第1端子、スイッチ104の第1端子に接続される。スイッチ102pの第2端子は、配線108pに接続される。スイッチ102pの導通状態と非導通状態との切り替えは、配線131pによって制御される。
なお図44に示す画素100pの動作を説明するための、図45には各素子の間のノード(節点)の電位及び各配線の電位を説明するための符号を付して示している。また図45にはトランジスタ101の主にソースとなる一方の端子とゲートとの間のVgs、容量素子107の電極間のVcを示している。
図45に示す各ノード及び各配線にあたるのは、nodeA、nodeB、nodeC、nodeD、nodeE、nodeF、nodeG、及びnodeHである。nodeAの電位は、配線108の電位に相当する。またnodeBの電位は、トランジスタ101の第1端子、スイッチ102の第1端子、スイッチ104の第1端子及びスイッチ102pの第1端子を接続する配線の電位に相当する。またnodeCの電位は、スイッチ104の第2端子、発光素子106の一方の電極及び容量素子107の他方の電極を接続する配線の電位に相当する。またnodeDの電位は、配線109の電位に相当する。またnodeEの電位は、トランジスタ101のゲート、容量素子107の一方の電極及びスイッチ103の第1端子を接続する配線の電位に相当する。またnodeFの電位は、トランジスタ101の第2端子、スイッチ103の第2端子及びスイッチ105の第1端子を接続する配線の電位に相当する。またnodeGの電位は、配線110の電位に相当する。またnodeHの電位は、配線108pの電位に相当する。
ここで、画素100pを有する表示装置についてブロック図である図46を用いて説明する。
表示装置は、信号線駆動回路201、走査線駆動回路202A、走査線駆動回路202B、走査線駆動回路202C、走査線駆動回路202D、走査線駆動回路202E、画素領域203、初期化信号線駆動回路205を有し、画素領域203には、信号線駆動回路201から列方向に伸張して配置された複数の信号線S1〜Snと、初期化信号線駆動回路205から列方向に伸張して配置された複数の初期化信号線Si1〜Sinと、走査線駆動回路202Aから行方向に伸張して配置された複数の走査線Ga1〜Gamと、走査線駆動回路202Bから行方向に伸張して配置された複数の走査線Gb1〜Gbmと、走査線駆動回路202Cから行方向に伸張して配置された複数の走査線Gc1〜Gcmと、走査線駆動回路202Dから行方向に伸張して配置された複数の走査線Gd1〜Gdmと、走査線駆動回路202Eから行方向に伸張して配置された複数の走査線Ge1〜Gemと、信号線S1〜Snと走査線Ga1〜Gam、Gb1〜Gbm、Gc1〜Gcm、Gd1〜Gdm、及びGe1〜Gemとに対応してマトリクスに配置された複数の画素100pと、を有する。また、信号線S1〜Snと平行に電源線P1〜Pnを有している。そして、各画素100は、それぞれ、信号線Sj(信号線S1〜Snのうちいずれか一)、初期化信号線Sij(初期化信号線Si1〜Sinのうちいずれか一)、走査線Gai(走査線Ga1〜Gamのうちいずれか一)、走査線Gbi(走査線Gb1〜Gbmのうちいずれか一)、走査線Gci(走査線Gc1〜Gcmのうちいずれか一)、走査線Gdi(走査線Gd1〜Gdmのうちいずれか一)、走査線Gei(走査線Ge1〜Gemのうちいずれか一)、及び電源線Pj(電源線P1〜Pnのうちいずれか一)と接続されている。
なお、走査線Gaiは図45の配線131に相当する。走査線Gbjは図45の配線132に相当する。走査線Gcjは図45の配線133に相当する。走査線Gdjは図45の配線134に相当する。走査線Gejは図45の配線131pに相当する。信号線Sjは図45の配線108に相当する。初期化信号線Sijは図45の配線108pに相当する。電源線Pjは図45の配線110に相当する。なお図46では図示していないが各画素には各画素共通のカソード線が設けられており、当該カソード線が配線109に相当する。
走査線駆動回路202A乃至202Eから出力される信号により各走査線を選択する。そして、選択された走査線に接続されている画素100の各ノードの電位の初期化(第1の動作)を行う。そして、初期化を終えた画素100にビデオ信号を書き込み、トランジスタのしきい値電圧を取得する(第2の動作)。ビデオ信号の書き込みによるトランジスタのしきい値電圧の取得を終えると発光動作に移り、その画素へ書き込まれたビデオ信号にしたがって発光する(第3の動作)。こうして、次々と画素100の初期化、しきい値電圧の取得、及び発光動作を行う。
次いで図44に示す画素100hの動作について説明する。図44に示す画素100hの動作は、主に第1の動作、第2の動作、第3の動作に分けることができる。
まず第1の動作について図47(A)に示し説明する。なお図47(A)の図中の各素子の符号については省略し、各スイッチの導通状態及び非導通状態をON及びOFFで表している。また図45で説明したVgs、Vc、nodeA、nodeB、nodeC、nodeD、nodeE、nodeF、nodeG及びnodeHの印加状態について示している。
第1の動作は、各ノードの電位を初期化する動作である。具体的にはnodeAを任意の電位、例えばVsig、nodeDをVcat、nodeGをVDD、nodeHをVinitにする。そしてスイッチ102p、スイッチ103、スイッチ104及びスイッチ105を導通状態にし、スイッチ102を非導通状態にする。すると、nodeBがVinit、nodeCがVinit、nodeEがVDD、nodeFがVDDとなる。そしてVgsは(VDD−Vinit)となり、Vcは(VDD−Vinit)となる。
図47(A)に示す第1の動作が実施の形態7の図31(A)と異なる点は、nodeB及びnodeCに供給するVinitを配線108pよりスイッチ102pを介して供給する点にある。当該構成とすることにより、配線108の電位を切り替えることなく初期化を行うことができ、各ノードの初期化を高速に行うことができる。または、配線108に接続されている別の画素100pに対して、配線108から電位を供給しながら、各ノードの初期化を行うことが出来る。そのため、初期化のための動作期間を長く確保することが出来る。
次いで第2の動作について図47(B)に示し、図47(A)と同様にして説明する。
第2の動作は、トランジスタ101のゲートの電位(容量素子107の電荷)を放電することで、トランジスタ101のしきい値電圧をVgsで取得させる動作である。具体的にはnodeAをVsig、nodeDをVcat、nodeGをVDD、nodeHは任意であるが、例えばVinitにする。そしてスイッチ102及びスイッチ103を導通状態にし、スイッチ104、スイッチ102p及びスイッチ105を非導通状態にする。すると、nodeBがVsig、nodeCが(Vinit−Vx)、nodeEが(Vsig+Vth)、nodeFが(Vsig+Vth)となる。そしてVgsはVthとなり、Vcは(Vsig+Vth−Vinit+Vx)となる。
図47(B)に示す第2の動作が実施の形態7の図31(B)と異なる点は、スイッチ102pを非導通状態にする点である。従って第2の動作については、本実施の形態の構成と図31(B)の構成とは同じである。従って第2の動作により、トランジスタ101のゲートの電位にあたるnodeEの電位は、(Vsig+Vth)というようにトランジスタ101のしきい値電圧を含む値とすることができる。
なお、第2の動作において、スイッチ104、スイッチ105、及び、スイッチ102pを非導通状態にし、スイッチ102を導通状態にしているが、それらの動作を同時に行っても良いし、時間をずらして行ってもよい。
例えば、スイッチ102を導通状態にするのは、スイッチ102pを非導通状態にするのと同時、または、スイッチ102pを非導通状態にした後で行うことが望ましい。それにより、nodeAとnodeHとの間で、ショートしてしまうのを防ぎやすくなるためである。
次いで第3の動作について図47(C)に示し、図47(A)及び図47(B)と同様にして説明する。
第3の動作は、トランジスタ101を電流源の一部として用いて、発光素子106に電流を出力する動作である。具体的にはnodeAは任意であるが、例えばVsig、nodeDをVcat、nodeGをVDD、nodeHは任意であるが、例えばVinitにする。そしてスイッチ104及びスイッチ105を導通状態にし、スイッチ102、スイッチ102p及びスイッチ103を非導通状態にする。すると、nodeB及びnodeCがVel、nodeEが(Vsig+Vth−Vinit+Vx+Vel)、nodeFがVDDとなる。そしてVgsは(Vsig+Vth−Vinit+Vx)となり、Vcは(Vsig+Vth−Vinit+Vx)となる。
図47(C)に示す第3の動作が実施の形態7の図31(C)と異なる点は、スイッチ102pを非導通状態にする点である。従って第3の動作については、本実施の形態の構成と図31(C)の構成とは同じである。従って第3の動作により、トランジスタ101のVgsは、(Vsig+Vth−Vinit+Vx)となり、トランジスタ101のしきい値電圧を含む値に設定することができる。従って、本実施の構成により、発光素子に供給する電流量への、トランジスタのしきい値電圧のばらつきの影響を低減することができる。
なお、本実施の形態の回路構成を図44で示したが、本発明の一態様はこれに限定されない。図47(A)乃至(C)で説明したトランジスタのしきい値電圧を補正する動作と同様の動作となるように、スイッチの配置や数を変更することや、適切な電圧を供給することにより、様々な回路を用いて構成することが出来る。
例えば、具体的にはスイッチ102、スイッチ102p、スイッチ103、スイッチ104及びスイッチ105は、ノード間の導通状態と非導通状態とを制御できるなら、場所または数はどのように配置しても良い。上記図47(A)での第1の動作でいえば、図48(A)に示すような接続関係であればよい。また上記図47(B)での第2の動作でいえば、図48(B)に示すような接続関係であればよい。また上記図47(C)での第3の動作でいえば、図48(C)に示すような接続関係であればよい。各ノードの電位についても、各動作に影響を与えないようなノードについて、任意の大きさの電位にすることが可能である。
以上説明したように、本実施の形態で示す回路構成では、配線108pを追加し、配線108pよりスイッチ102pを介してVinitによる初期化を行うことができる。従って各ノードの電位を初期化する動作を長い時間を使って行うことができる。または、配線108を用いてVinitによる初期化を行わなくてもよいため、その分だけ、第2の動作を行う期間を長くすることが出来る。また本実施の形態で示す回路構成では、第3の動作においてトランジスタ101のVgsは、(Vsig+Vth−Vinit+Vx)となり、トランジスタ101のしきい値電圧を含む値に設定することができる。従って、本実施の構成により、発光素子に供給する電流量への、トランジスタのしきい値電圧のばらつきの影響を低減することができる。
なお図44及び図45の回路構成の場合、列方向に隣接する画素間で配線を共有して動作させる構成とすることも可能である。具体的には図85に図示するように、図44及び図45の構成を持つn行目の画素100_nと、(n+1)行目の画素100_n+1に注目すると、一つの配線をn行目の配線133と(n+1)行目の配線131pとに分岐させる構成とすることができる。当該構成とすることにより、画素領域での配線が占める面積を削減することができる。
なお画素領域の外で、図85で説明した配線を共通の配線とすることも可能である。具体的には、図86に示すように、走査線駆動回路202Dの配線を画素領域に延設する前に分岐させておき、分岐した配線が画素100_nの配線133_n及び画素100_n+1の配線131p_n+1として機能する構成とすることもできる。当該構成とすることで、走査線駆動回路202Dの出力端子の数を削減することができる。
なお、図33(C)、図34(C)、図42(A)、図42(B)と同様に、図44、図45の回路を用いて、移動度を補正する動作を行うことは可能である。
なお、図44などは、回路構成の一例であるため、さらに、トランジスタを追加して設けることが可能である。逆に、図44などの各ノードにおいて、追加してトランジスタ、スイッチ、受動素子などを設けないようにすることも可能である。例えば、nodeA、nodeB、nodeC、nodeD、nodeE、nodeF、または/および、nodeGにおいて、直接的に接続されたトランジスタを、これ以上は設けないようにすることが可能である。従って、例えば、nodeCにおいて、直接的に接続されているトランジスタはトランジスタ104Tのみであり、他のトランジスタはnodeCと直接的に接続されていない、というような構成にすることが可能である。
本実施の形態は、他の実施の形態の一部または全部について、変更、追加、修正、削除、応用、上位概念化、または、下位概念化したものに相当する。したがって、本実施の形態の一部または全部について、他の実施の形態の一部または全部と自由に組み合わせたり、適用することや、置き換えて実施することができる。
(実施の形態10)
上記実施の形態7乃至実施の形態9で説明した構成では、発光素子106の寄生容量を利用することを前提にして、各回路構成の動作を説明したが、別の構成とすることも可能である。本実施の形態では、上記実施の形態の回路構成における発光素子106に電気的に並列に接続した容量素子を追加した構成について示す。
図49には画素100Cを示しており、図28(A)とは異なり、画素100Cに接続される発光素子106に電気的に並列に接続した容量素子107Cを追加した構成である。なお、容量素子107Cは、図87に示すように、配線110と接続させることも可能である。または、容量素子107Cは、他の配線に接続させることも可能である。また図50には画素100hCを示しており、図43とは異なり、画素100hCに接続される発光素子106に電気的に並列に接続した容量素子107Cを追加した構成である。なお、容量素子107Cは、図88または図89に示すように、配線110A、または、配線110Bと接続させることも可能である。また図51には画素100pCを示しており、図44とは異なり、画素100hCに接続される発光素子106に電気的に並列に接続した容量素子107Cを追加した構成である。なお、容量素子107Cは、図90に示すように、配線108pと接続させることも可能である。
図49乃至図51に示すように発光素子106に電気的に容量素子107Cを追加する構成とすることにより、上記実施の形態で説明した初期化の動作及びしきい値電圧の取得の動作時において、nodeCの電荷の変動、またはVxを小さくすることができる。Vxを小さくできると、半導体装置は、発光素子106に供給する電流量をより正確にすることができる。
本実施の形態は、他の実施の形態の一部または全部について、変更、追加、修正、削除、応用、上位概念化、または、下位概念化したものに相当する。したがって、本実施の形態の一部または全部について、他の実施の形態の一部または全部と自由に組み合わせたり、適用することや、置き換えて実施することができる。
(実施の形態11)
本実施の形態においては実施の形態7乃至実施の形態10で述べた画素の回路構成とは別の構成について説明する。
図52には、図29(B)の画素100と同じ回路構成を有する画素100hmを示す。図52に示す画素100hmが図29(B)に示す画素100と異なる点は、配線109mが接続されている点にある。配線109mにはVupとVcatとを切り替えて供給される。なお、図29(B)の構成と共通するところは共通の符号を用いてその説明を省略する。
Vupは、Vcatよりも高い電位である。Vupを高い電位とすることにより、Vinitを低くしすぎることを防止することが出来る。
ここで、画素100hmを有する表示装置についてブロック図である図53を用いて説明する。
表示装置は、信号線駆動回路201、走査線駆動回路202A、走査線駆動回路202B、走査線駆動回路202C、走査線駆動回路202D、画素領域203、カソード線駆動回路206を有し、画素領域203には、信号線駆動回路201から列方向に伸張して配置された複数の信号線S1〜Snと、走査線駆動回路202Aから行方向に伸張して配置された複数の走査線Ga1〜Gamと、走査線駆動回路202Bから行方向に伸張して配置された複数の走査線Gb1〜Gbmと、走査線駆動回路202Cから行方向に伸張して配置された複数の走査線Gc1〜Gcmと、走査線駆動回路202Dから行方向に伸張して配置された複数の走査線Gd1〜Gdmと、カソード線駆動回路206から行方向に伸張して配置された複数のカソード線C1〜Cmと、信号線S1〜Snと走査線Ga1〜Gam、Gb1〜Gbm、Gc1〜Gcm、及びGd1〜Gdmとに対応してマトリクスに配置された複数の画素100hmと、を有する。また、信号線S1〜Snと平行に電源線P1〜Pnを有している。そして、各画素100は、それぞれ、信号線Sj(信号線S1〜Snのうちいずれか一)、走査線Gai(走査線Ga1〜Gamのうちいずれか一)、走査線Gbi(走査線Gb1〜Gbmのうちいずれか一)、走査線Gci(走査線Gc1〜Gcmのうちいずれか一)、走査線Gdi(走査線Gd1〜Gdmのうちいずれか一)、カソード線Ci(カソード線C1〜Cmのうちいずれか一)、及び電源線Pj(電源線P1〜Pnのうちいずれか一)と接続されている。
なお、走査線Gaiは図52の配線131に相当する。走査線Gbjは図52の配線132に相当する。走査線Gcjは図52の配線133に相当する。走査線Gdjは図52の配線134に相当する。信号線Sjは図52の配線108に相当する。電源線Pjは図52の配線110に相当する。カソード線Ciは図52の配線109に相当する。
走査線駆動回路202A乃至202Dから出力される信号により各走査線を選択する。そして、選択された走査線に接続されている画素100hmの各ノードの電位の初期化(第1の動作)を行う。そして、初期化を終えた画素100hmにビデオ信号を書き込み、トランジスタのしきい値電圧を取得する(第2の動作)。ビデオ信号の書き込みによるトランジスタのしきい値電圧の取得を終えると発光動作に移り、その画素へ書き込まれたビデオ信号にしたがって発光する(第3の動作)。こうして、次々と画素100hmの初期化、しきい値電圧の取得、及び発光動作を行う。
次いで図52に示す画素100hmの動作について説明する。図52に示す画素100hmの動作は、主に第1の動作、第2の動作、第3の動作に分けることができる。
なお、図52に示す回路構成の動作は、図29(B)と同様にして、各素子の間のノード(節点)の電位及び各配線の電位を説明するための符号を付して説明する。また図52に示す回路構成の動作は、図29(B)と同様にして、Vgs、Vcを付して説明する。
図54(A)に示す第1の動作は、nodeDの電位をVupとする点を除き、図31(A)で説明した第1の動作と同じであり、同じ箇所に関する説明を省略する。nodeDの電位をVupとすることで、第1の動作時における発光素子106に流れる電流をより確実に低減することができる。または、Vinitを低くしすぎなくても、正常に動作しやすくなる。そのため、他の電位についても、振幅を小さくすることができ、消費電力を低減することが出来る。
なおVupはVinitおよびVsigより大きい電位である。または、VupはVinitと概ね等しい電位である。但し発光素子106を絶縁破壊しない程度の電位に設定しておくことが好ましい。
また図54(B)に示す第2の動作は、nodeDの電位をVupとする点を除き、図31(B)で説明した第2の動作と同じであり、同じ箇所に関する説明を省略する。nodeDの電位をVupとすることで、第2の動作時における発光素子106に流れる電流をより確実に低減することができる。
また図54(C)に示す第3の動作は、図31(C)で説明した第3の動作と同じであり、説明を省略する。なお図54(A)及び図54(B)で説明した第1の動作及び第2の動作とは異なり、nodeDの電位をVcatとし発光素子106に電流が流れるようにしている。
上記説明した図54(A)乃至(C)の構成とすることにより、トランジスタ101が半導体装置を電流源として機能させる設定動作を完了させたときのみ、誤動作なく電流を流すようにすることができる。
なお、図33(C)、図34(C)、図42(A)、図42(B)と同様に、図52の回路を用いて、移動度を補正する動作を行うことは可能である。
本実施の形態は、他の実施の形態の一部または全部について、変更、追加、修正、削除、応用、上位概念化、または、下位概念化したものに相当する。したがって、本実施の形態の一部または全部について、他の実施の形態の一部または全部と自由に組み合わせたり、適用することや、置き換えて実施することができる。
(実施の形態12)
本実施の形態では、上記実施の形態7の図28(A)で説明した表示装置の画素の回路構成に対応する上面図及び断面図の構成について説明する。
図55に示す上面図では、上記実施の形態7の図28(A)で説明した構成を表したものである。なお図55に示す上面図では、各トランジスタを逆スタガ型のトランジスタとして示したものである。
図55に示す表示装置に適用しうる画素の上面図では、図28(A)に対応する構成として、トランジスタ101、スイッチ102、スイッチ103、スイッチ104、スイッチ105、発光素子106(一方の電極のみ図示)、容量素子107、配線108、配線110、配線131、配線132、配線133、及び配線134、を示している。
図55に示す各構成は、導電層851、半導体層852、導電層853、導電層854、導電層855、コンタクトホール856、コンタクトホール857及びコンタクトホール858によって構成される。なお各層にある絶縁層は、ここでは図示していない。
導電層851は、ゲート電極、または走査線として機能する領域を有する。なお導電層851はトランジスタ等の各素子を形成する基板上に設けられる。なお基板と導電層851との間に下地となる絶縁層を設ける構成としてもよい。
なお基板に使用することができる基板に大きな制限はないが、ガラス基板を用いることが好ましい。なお下地となる絶縁層は、基板からの不純物元素の拡散を防止する機能があり、窒化シリコン層、酸化シリコン層、窒化酸化シリコン層、または酸化窒化シリコン層から選ばれた一又は複数の層による単層または積層構造により形成することができる。
基板の例としては、半導体基板(例えば単結晶基板又はシリコン基板)、SOI基板、石英基板、プラスチック基板、金属基板、ステンレス・スチル基板、ステンレス・スチル・ホイルを有する基板、タングステン基板、タングステン・ホイルを有する基板、可撓性基板、貼り合わせフィルム、繊維状の材料を含む紙、または基材フィルムなどがある。ガラス基板の一例としては、バリウムホウケイ酸ガラス、アルミノホウケイ酸ガラス、またはソーダライムガラスなどがある。可撓性基板の一例としては、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリエーテルサルフォン(PES)に代表されるプラスチック、またはアクリル等の可撓性を有する合成樹脂などがある。貼り合わせフィルムの一例としては、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリフッ化ビニル、またはポリ塩化ビニルなどがある。基材フィルムの一例としては、ポリエステル、ポリアミド、ポリイミド、無機蒸着フィルム、または紙類などがある。特に、半導体基板、単結晶基板、またはSOI基板などを用いてトランジスタを製造することによって、特性、サイズ、または形状などのばらつきが少なく、電流能力が高く、サイズの小さいトランジスタを製造することができる。このようなトランジスタによって回路を構成すると、回路の低消費電力化、または回路の高集積化を図ることができる。
なお、ある基板を用いてトランジスタを形成し、その後、別の基板にトランジスタを転置し、別の基板上にトランジスタを配置してもよい。トランジスタが転置される基板の一例としては、上述したトランジスタを形成することが可能な基板に加え、紙基板、セロファン基板、石材基板、木材基板、布基板(天然繊維(絹、綿、麻)、合成繊維(ナイロン、ポリウレタン、ポリエステル)若しくは再生繊維(アセテート、キュプラ、レーヨン、再生ポリエステル)などを含む)、皮革基板、またはゴム基板などがある。これらの基板を用いることにより、特性のよいトランジスタの形成、消費電力の小さいトランジスタの形成、壊れにくい装置の製造、耐熱性の付与、軽量化、または薄型化を図ることができる。
導電層851の材料は、モリブデン(Mo)、チタン(Ti)、クロム(Cr)、タンタル(Ta)、タングステン(W)、アルミニウム(Al)、銅(Cu)、ネオジム(Nd)、スカンジウム(Sc)等の金属材料またはこれらを主成分とする合金材料を用いて、単層でまたは積層して形成することができる。
半導体層852は、トランジスタの半導体層として機能する領域を有する。
半導体層852は、非晶質(アモルファス)シリコンを含んでいてもよい。半導体層852は、多結晶シリコンを含んでいてもよい。または、半導体層852は、有機半導体、酸化物半導体などを含んでいてもよい。
導電層853は、配線、トランジスタのソースまたはドレインとして機能する領域を有する。
導電層853としては、例えば、Al、Cr、Cu、Ta、Ti、Mo、Wから選ばれた元素、または上述した元素を成分とする合金か、上述した元素を組み合わせた合金膜等を用いることができる。また、Al、Cuなどの金属層の下側または上側の一方または双方にTi、Mo、Wなどの高融点金属層を積層させた構成としても良い。また、Al膜に生ずる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Al材料を用いることで耐熱性を向上させることが可能となる。
また、導電層853としては導電性の金属酸化物で形成しても良い。導電性の金属酸化物としては酸化インジウム(In)、酸化スズ(SnO)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化インジウム酸化スズ(In―SnO、ITOと略記する)、酸化インジウム酸化亜鉛(In―ZnO)またはこれらの金属酸化物材料に酸化シリコンを含ませたものを用いることができる。
導電層854は、配線として機能する領域を有する。なお導電層854は、後に形成する透明導電層に接する絶縁層の平坦性を高めるための設ける構成であり、なくすことも可能である。
導電層855は、発光素子の一方の電極として機能する領域を有する。導電層855は、発光素子が発する光を対向基板側より取り出す場合には光を反射する機能を有し、発光素子が発する光を素子基板側より取り出す場合には光を透過する機能を有する。
コンタクトホール856は、導電層851と導電層853とを接続する機能を有する。導電層851と導電層853との間にはゲート絶縁層として機能する絶縁層を有する。ゲート絶縁層として機能する絶縁層は、プラズマCVD法またはスパッタリング法等を用いて、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、または酸化ハフニウム層を単層でまたは積層して形成することができる。
コンタクトホール857は、導電層853と導電層854とを接続する機能を有する。導電層853と導電層854との間にはパッシベーション層として機能する絶縁層を有する。パッシベーション層は、窒化シリコン膜、窒化アルミニウム膜、窒化酸化シリコン膜、窒化酸化アルミニウム膜などの無機絶縁膜を用いることができる。
コンタクトホール858は、導電層854と導電層855とを接続する機能を有する。導電層854と導電層855との間には表面の平坦性を付与する絶縁層を有する。表面の平坦性を付与する絶縁層としては、ポリイミド、アクリル、ベンゾシクロブテン系樹脂、等の有機材料を用いることができる。また上記有機材料の他に、低誘電率材料(low−k材料)等を用いることができる。
次に図55で説明した上面図におけるスイッチ105として機能するトランジスタ(図55中、2点鎖線A−A’間)と容量素子107(図55中、2点鎖線B−B’間)の断面図の構成について図91(A)、(B)を用いて説明する。
図91(A)に示すスイッチ105として機能するトランジスタは、一例として、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。なおトランジスタの構造は特に限定されず、例えばトップゲート構造、またはボトムゲート構造のスタガ型及びプレーナ型などを用いることができる。また、トランジスタはチャネル形成領域が一つ形成されるシングルゲート構造でも、二つ形成されるダブルゲート構造もしくは三つ形成されるトリプルゲート構造であっても良い。また、チャネル領域の上下にゲート絶縁層を介して配置された2つのゲート電極層を有する、デュアルゲート型でもよい。
図91(A)に示すスイッチ105として機能するトランジスタは、基板400上に、ゲートとなる導電層851、ゲート絶縁層として機能する絶縁層401、半導体層852、ソース及びドレインとなる導電層853を含む。また、スイッチ105として機能するトランジスタを覆い、パッシベーション層として絶縁層402が設けられている。また絶縁層402上に、表面の平坦性を付与する絶縁層403が設けられている。
また図91(B)に示す容量素子107は、基板400上に、一方の電極となる導電層851、絶縁層401、半導体層852、他方の電極となる導電層853を含む。また、容量素子107を覆い、パッシベーション層として絶縁層402が設けられている。また絶縁層402上に、表面の平坦性を付与する絶縁層403が設けられている。
なお図55に示す表示装置に適用しうる画素の上面図は、当該上面図に限定されず、他の構成とすることも可能である。
一例としては、図28(A)で説明した画素の上面図としては、図56に示す上面図のようにすることができる。図56が図55と異なる点として、画素を構成するトランジスタのチャネルを挟むように設けられるソースとドレインとの方向を揃えて設けられる点にある。当該構成とすることにより、画素を構成するトランジスタ間の特性のばらつきを低減することができる。
また別の上面図の構成として、図57に示す上面図のようにすることができる。図57が図55と異なる点として、半導体装置を電流源として機能させることができるトランジスタ101のトランジスタサイズをスイッチとして機能するトランジスタのトランジスタサイズより大きくする点にある。当該構成とすることにより、半導体装置を電流源として機能させることができるトランジスタ101が流すことのできる電流量を増やすことができる。
また別の上面図の構成として、図58に示す上面図のようにすることができる。図58が図55と異なる点として、半導体装置を電流源として機能させることができるトランジスタ101の一方の端子となる電極を環囲するように、他方の端子となる電極の形状をU字状にする点にある。当該構成とすることにより、半導体装置を電流源として機能させることができるトランジスタ101が流すことのできる電流量を増やすことができる。
また別の上面図の構成として、図59に示す上面図のようにすることができる。図59が図55と異なる点として、半導体装置を電流源として機能させることができるトランジスタ101の他方の端子となる電極を環囲するように、一方の端子となる電極の形状をU字状にする点にある。当該構成とすることにより、半導体装置を電流源として機能させることができるトランジスタ101が流すことのできる電流量を増やすことができ、且つトランジスタ101のゲートの電位を容量結合により上昇させる際の寄生容量を大きくすることができる。
また別の上面図の構成として、図60に示す上面図のようにすることができる。図60が図55と異なる点として、画素を構成するトランジスタのゲート電極をチャネル形成領域を覆うように設ける点にある。当該構成とすることにより、チャネル形成領域への光の入射を低減することができ、トランジスタ特性の光劣化を低減することができる。
なお、上述の図28(A)で説明した画素が、それぞれ異なる色を発光する発光素子を含み、当該画素を並置した場合において、各色で半導体装置を電流源として機能させることができるトランジスタ101の大きさを異ならせる構成としてもよい。各色で半導体装置を電流源として機能させることができるトランジスタ101の大きさを異ならせた構成の上面図を図61に示す。図61において、トランジスタ101Rは、赤色の発光を行う発光素子を有する画素における、半導体装置を電流源として機能させることができるトランジスタである。また図61において、トランジスタ101Gは、緑色の発光を行う発光素子を有する画素における、半導体装置を電流源として機能させることができるトランジスタである。また図61において、トランジスタ101Bは、青色の発光を行う発光素子を有する画素における、半導体装置を電流源として機能させることができるトランジスタである。当該構成とすることにより、各色の発光素子に適切な量の電流を供給することができる。
なお、上述の図28(A)で説明したように、異なる色を発光する発光素子を含む画素を並置した場合において、各色で電源線として機能する配線110の太さを異ならせる構成としてもよい。各色で電源線として機能する配線110の大きさを異ならせた構成の上面図を図62に示す。図62において、配線110Rは、赤色の発光を行う発光素子に電流を供給するための配線に対応する。また図62において、配線110Gは、緑色の発光を行う発光素子に電流を供給するための配線に対応する。また図62において、配線110Bは、青色の発光を行う発光素子に電流を供給するための配線に対応する。当該構成とすることにより、各色の発光素子に適切な量の電流を供給することができる。
なお上述した上面図では、各トランジスタを逆スタガ型のトランジスタとして示したが、トップゲート型のトランジスタとしてもよい。画素を構成する各トランジスタをトップゲート型とした場合の上面図について図63に示す。なおトップゲート型のトランジスタとする場合に図55に示した上面図と比較して、コンタクトホール859が増える構成となる。
コンタクトホール859は、半導体層852と導電層853とを接続する機能を有する。
なお図63に示すように画素を構成するトランジスタをトップゲート型とした場合、半導体層を非晶質シリコンまたは多結晶シリコンとする構成とすることが好ましい。当該構成とすることにより半導体層にリンまたはボロン等の不純物元素を導入して導電性を高めることで半導体層をトランジスタ間の配線として用いることができる。
ここで図63で説明した上面図におけるスイッチ105として機能するトランジスタ(図63中、2点鎖線A−A’間)と容量素子107(図63中、2点鎖線B−B’間)の断面図の構成について図92(A)、(B)を用いて説明する。
図92(A)に示すスイッチ105として機能するトランジスタは、一例として、トップゲート構造のトランジスタの一つである。また、トランジスタはチャネル形成領域が一つ形成されるシングルゲート構造でも、二つ形成されるダブルゲート構造もしくは三つ形成されるトリプルゲート構造であっても良い。また、チャネル領域の上下にゲート絶縁層を介して配置された2つのゲート電極層を有する、デュアルゲート型でもよい。
図92(A)に示すスイッチ105として機能するトランジスタは、基板410上に、不純物が導入され導電性が向上された不純物領域852_nを有する半導体層852、ゲート絶縁層として機能する絶縁層411、ゲートとなる導電層851、層間絶縁層として機能する絶縁層412、ソース及びドレインとなる導電層853を含む。また、絶縁層412及び導電層853を覆い、表面の平坦性を付与する絶縁層413が設けられている。
また図92(B)に示す容量素子107は、基板410上に、一方の電極となる、不純物が導入され導電性が向上された不純物領域852_nを有する半導体層852、絶縁層411、他方の電極となる導電層851を含む。また、絶縁層411及び絶縁層412に設けられたコンタクトホールを介して半導体層852に接続される導電層853が設けられている。また、絶縁層412及び導電層853を覆い、表面の平坦性を付与する絶縁層413が設けられている。
図64に半導体層を非晶質シリコンまたは多結晶シリコンとし、半導体層にリンまたはボロン等の不純物元素を導入して導電性を高めることでトランジスタ間の配線として利用する上面図の構成について示す。なお図64においては、不純物元素を導入して導電性を高めた導電層を半導体層860で表している。
本実施の形態は、他の実施の形態の一部または全部について、変更、追加、修正、削除、応用、上位概念化、または、下位概念化したものに相当する。したがって、本実施の形態の一部または全部について、他の実施の形態の一部または全部と自由に組み合わせたり、適用することや、置き換えて実施することができる。
(実施の形態13)
上記実施の形態では表示装置の画素を構成する各トランジスタをnチャネル型のトランジスタを用いるとして説明をしている。これに対して本実施の形態では、表示装置の画素の回路構成にpチャネル型のトランジスタを用いる際の回路構成について述べる。
図28(A)において画素100のトランジスタ101はnチャネル型トランジスタとして説明したが、図65に示すように、画素のトランジスタはpチャネル型トランジスタとすることもできる(画素500のpチャネル型トランジスタ501)。
図28(A)と図65を比較すると分かるように、流れる電流の向きが発光素子106と逆方向となるように発光素子を接続する。具体的には図65の発光素子506のように接続すればよい。
また図28(A)では配線109にVcat、及び配線110にVDDを供給しているが、図65ではそれらの電位を入れ替える構成とすればよい。具体的には図65では配線109に供給するVDD、及び配線110に供給するVcatとすればよい。そして、画素内の各ノードの電位を初期化するためのVinitをVDD及びVcatより高い電位とすればよい。
このように、半導体装置を電流源として機能させることができるトランジスタにpチャネル型トランジスタを適用することができる。
なお図28(A)において画素100を構成する各スイッチをpチャネル型トランジスタで構成することも可能である。具体的には図66に示すように、各スイッチとしてpチャネル型トランジスタであるトランジスタ502T、トランジスタ503T、トランジスタ504T、トランジスタ505Tを用いればよく、導通状態及び非導通状態を切り替えて画素を制御すればよい。なお配線131乃至配線134に供給する導通状態及び非導通状態を切り替える信号は、図31(A)乃至(C)と同じ動作となるよう適宜動作させればよい。
なお図28(A)において、画素100を構成する各スイッチの導電型をnチャネル型トランジスタで構成し、半導体装置を電流源として機能させることができるトランジスタのみpチャネル型トランジスタとすることも可能である。具体的には図67に示すように、各スイッチとしてnチャネル型トランジスタ、半導体装置を電流源として機能させることができるトランジスタとしてpチャネル型トランジスタを用いて構成すればよい。
なお図66及び図67で説明した画素を構成する各スイッチの導電型は同じであるが、異ならせるように設ける構成とすることも可能である。具体的には、図68に示すように、画素500を構成するスイッチをpチャネル型トランジスタであるトランジスタ502T、nチャネル型トランジスタであるトランジスタ103T、nチャネル型トランジスタであるトランジスタ104T、pチャネル型トランジスタであるトランジスタ505Tとすることも可能である。
本実施の形態は、他の実施の形態の一部または全部について、変更、追加、修正、削除、応用、上位概念化、または、下位概念化したものに相当する。したがって、本実施の形態の一部または全部について、他の実施の形態の一部または全部と自由に組み合わせたり、適用することや、置き換えて実施することができる。
(実施の形態14)
上記実施の形態では表示装置の画素を構成する各トランジスタを、主にnチャネル型のトランジスタであるとして説明をしている。特に本実施の形態では、表示装置の画素の回路構成に酸化物半導体層にチャネル形成領域が形成されるトランジスタを用いる場合について述べる。
図28(A)において画素100のトランジスタ101は単にnチャネル型トランジスタとして説明したが、図69に示す画素600のように、酸化物半導体層にチャネル形成領域が形成されるトランジスタ601とすることもできる。なお図面において、図69におけるトランジスタ601のように、酸化物半導体層にチャネル形成領域が形成されるトランジスタには、OSの符号を付している。
図69の構成では、トランジスタ601として、酸化物半導体層にチャネル形成領域が形成されるトランジスタを用いるため、トランジスタのオフ電流を低減することできる。従って誤動作の少ない画素の回路構成とすることができる。
なお画素600を構成する各スイッチを酸化物半導体層にチャネル形成領域が形成されるトランジスタで構成することも可能である。具体的には図70に示すように、各スイッチとして酸化物半導体層にチャネル形成領域が形成されるトランジスタ602乃至トランジスタ605で構成すればよい。
なお本明細書で説明するオフ電流とは、トランジスタが非導通状態のときに、ソースとドレインの間に流れる電流をいう。nチャネル型のトランジスタ(例えば、閾値電圧が0乃至2V程度)では、ゲートとソースとの間に印加される電圧が負の電圧の場合に、ソースとドレインとの間を流れる電流のことをいう。
次いでチャネル形成領域が形成される酸化物半導体層の材料について以下に説明する。前述したように本実施の形態の構成では、一例として、酸化物半導体でなる層(酸化物半導体層)を含んでいてもよい。
酸化物半導体としては、例えば、四元系金属の酸化物であるIn−Sn−Ga−Zn−O系酸化物半導体や、三元系金属の酸化物であるIn−Ga−Zn−O系酸化物半導体、In−Sn−Zn−O系酸化物半導体、In−Al−Zn−O系酸化物半導体、Sn−Ga−Zn−O系酸化物半導体、Al−Ga−Zn−O系酸化物半導体、Sn−Al−Zn−O系酸化物半導体、Hf−In−Zn−O系酸化物半導体や、二元系金属の酸化物であるIn−Zn−O系酸化物半導体、Sn−Zn−O系酸化物半導体、Al−Zn−O系酸化物半導体、Zn−Mg−O系酸化物半導体、Sn−Mg−O系酸化物半導体、In−Mg−O系酸化物半導体や、In−Ga−O系の材料などを用いることができる。また、上記酸化物半導体にInとGaとSnとZn以外の元素、例えばSiOを含ませてもよい。
例えば、In−Sn−Zn−O系酸化物半導体とは、インジウム(In)、錫(Sn)、亜鉛(Zn)を有する酸化物半導体、という意味であり、その組成比は問わない。また例えば、In−Ga−Zn−O系酸化物半導体とは、インジウム(In)、ガリウム(Ga)、亜鉛(Zn)を有する酸化物半導体、という意味であり、その組成比は問わない。In−Ga−Zn−O系酸化物半導体は、IGZOと呼ぶことができる。
また、酸化物半導体層は、酸化物半導体膜を用いて形成することができる。In−Sn−Zn−O系酸化物半導体膜をスパッタリング法によって形成する場合、ターゲットの組成比は、原子数比でIn:Sn:Znが、1:2:2、2:1:3、1:1:1、または20:45:35などを用いる。
また、In−Zn−O系酸化物半導体膜をスパッタリング法によって形成する場合、ターゲットの組成比は、原子数比で、In:Zn=50:1〜1:2(モル数比に換算するとIn:ZnO=25:1〜1:4)、好ましくはIn:Zn=20:1〜1:1(モル数比に換算するとIn:ZnO=10:1〜1:2)、さらに好ましくはIn:Zn=1.5:1〜15:1(モル数比に換算するとIn:ZnO=3:4〜15:2)とする。例えば、ターゲットは、原子数比がIn:Zn:O=X:Y:Zのとき、Z>1.5X+Yとする。
また、In−Ga−Zn−O系酸化物半導体膜をスパッタリング法によって形成する場合、ターゲットの組成比は、原子数比で、In:Ga:Zn=1:1:0.5、In:Ga:Zn=1:1:1、またはIn:Ga:Zn=1:1:2とすることができる。
また、ターゲットの純度を、99.99%以上とすることで、酸化物半導体膜に混入するアルカリ金属、水素原子、水素分子、水、水酸基、または水素化物等を低減することができる。また、当該ターゲットを用いることで、酸化物半導体膜において、リチウム、ナトリウム、カリウム等のアルカリ金属の濃度を低減することができる。
なお、酸化物半導体は不純物に対して鈍感であり、膜中にはかなりの金属不純物が含まれていても問題がなく、ナトリウム(Na)のようなアルカリ金属が多量に含まれる廉価なソーダ石灰ガラスも使えると指摘されている(神谷、野村、細野、「アモルファス酸化物半導体の物性とデバイス開発の現状」、固体物理、2009年9月号、Vol.44、pp.621−633.)。しかし、このような指摘は適切でない。アルカリ金属は酸化物半導体を構成する元素ではないため、不純物である。アルカリ土類金属も、酸化物半導体を構成する元素ではない場合において、不純物となる。特に、アルカリ金属のうちNaは、酸化物半導体層に接する絶縁膜が酸化物である場合、当該絶縁膜中に拡散してNaとなる。また、Naは、酸化物半導体層内において、酸化物半導体を構成する金属と酸素の結合を分断する、或いは、その結合中に割り込む。その結果、例えば、閾値電圧がマイナス方向にシフトすることによるノーマリオン化、移動度の低下等の、トランジスタの特性の劣化が起こり、加えて、特性のばらつきも生じる。この不純物によりもたらされるトランジスタの特性の劣化と、特性のばらつきは、酸化物半導体層中の水素濃度が十分に低い場合において顕著に現れる。従って、酸化物半導体層中の水素濃度が1×1018/cm以下、より好ましくは1×1017/cm以下である場合には、上記不純物の濃度を低減することが望ましい。具体的に、二次イオン質量分析法によるNa濃度の測定値は、5×1016/cm以下、好ましくは1×1016/cm以下、更に好ましくは1×1015/cm以下とするとよい。同様に、Li濃度の測定値は、5×1015/cm以下、好ましくは1×1015/cm以下とするとよい。同様に、K濃度の測定値は、5×1015/cm以下、好ましくは1×1015/cm以下とするとよい。
なお、酸化物半導体膜は、単結晶、多結晶(ポリクリスタルともいう。)または非晶質などの状態をとる。
好ましくは、酸化物半導体層は、CAAC−OS(C Axis Aligned Crystalline Oxide Semiconductor)膜とする。
CAAC−OS膜は、完全な単結晶ではなく、完全な非晶質でもない。CAAC−OS膜は、非晶質相に結晶部および非晶質部を有する結晶−非晶質混相構造の酸化物半導体膜である。なお、当該結晶部は、一辺が100nm未満の立方体内に収まる大きさであることが多い。また、透過型電子顕微鏡(TEM:Transmission Electron Microscope)による観察像では、CAAC−OS膜に含まれる非晶質部と結晶部との境界は明確ではない。また、TEMによってCAAC−OS膜には粒界(グレインバウンダリーともいう。)は確認できない。そのため、CAAC−OS膜は、粒界に起因する電子移動度の低下が抑制される。
CAAC−OS膜に含まれる結晶部は、c軸がCAAC−OS膜の被形成面の法線ベクトルまたは表面の法線ベクトルに平行な方向に揃い、かつab面に垂直な方向から見て三角形状または六角形状の原子配列を有し、c軸に垂直な方向から見て金属原子が層状または金属原子と酸素原子とが層状に配列している。なお、異なる結晶部間で、それぞれa軸およびb軸の向きが異なっていてもよい。本明細書において、単に垂直と記載する場合、85°以上95°以下の範囲も含まれることとする。また、単に平行と記載する場合、−5°以上5°以下の範囲も含まれることとする。
なお、CAAC−OS膜において、結晶部の分布が一様でなくてもよい。例えば、CAAC−OS膜の形成過程において、酸化物半導体膜の表面側から結晶成長させる場合、被形成面の近傍に対し表面の近傍では結晶部の占める割合が高くなることがある。また、CAAC−OS膜へ不純物を添加することにより、当該不純物添加領域において結晶部が非晶質化することもある。
CAAC−OS膜に含まれる結晶部のc軸は、CAAC−OS膜の被形成面の法線ベクトルまたは表面の法線ベクトルに平行な方向に揃うため、CAAC−OS膜の形状(被形成面の断面形状または表面の断面形状)によっては互いに異なる方向を向くことがある。なお、結晶部のc軸の方向は、CAAC−OS膜が形成されたときの被形成面の法線ベクトルまたは表面の法線ベクトルに平行な方向となる。結晶部は、成膜することにより、または成膜後に加熱処理などの結晶化処理を行うことにより形成される。
CAAC−OS膜を用いたトランジスタは、可視光や紫外光の照射による電気特性の変動を低減することが可能である。よって、当該トランジスタは、信頼性が高い。
CAAC−OS膜に含まれる結晶構造の一例について図71乃至図74を用いて詳細に説明する。なお、特に断りがない限り、図71乃至図74は上方向をc軸方向とし、c軸方向と直交する面をab面とする。なお、単に上半分、下半分という場合、ab面を境にした場合の上半分、下半分をいう。また、図71において丸で囲まれたOは4配位のOを示し、二重丸で囲まれたOは3配位のOを示す。
図71(A)に、1個の6配位のInと、Inに近接の6個の4配位の酸素原子(以下4配位のO)と、を有する構造を示す。ここでは、金属原子が1個に対して、近接の酸素原子のみ示した構造を小グループと呼ぶ。図71(A)の構造は、八面体構造をとるが、簡単のため平面構造で示している。なお、図71(A)の上半分および下半分にはそれぞれ3個ずつ4配位のOがある。図71(A)に示す小グループは電荷が0である。
図71(B)に、1個の5配位のGaと、Gaに近接の3個の3配位の酸素原子(以下3配位のO)と、Gaに近接の2個の4配位のOと、を有する構造を示す。3配位のOは、いずれもab面に存在する。図71(B)の上半分および下半分にはそれぞれ1個ずつ4配位のOがある。また、Inも5配位をとるため、図71(B)に示す構造をとりうる。図71(B)に示す小グループは電荷が0である。
図71(C)に、1個の4配位のZnと、Znに近接の4個の4配位のOと、を有する構造を示す。図71(C)の上半分には1個の4配位のOがあり、下半分には3個の4配位のOがある。または、図71(C)の上半分に3個の4配位のOがあり、下半分に1個の4配位のOがあってもよい。図71(C)に示す小グループは電荷が0である。
図71(D)に、1個の6配位のSnと、Snに近接の6個の4配位のOと、を有する構造を示す。図71(D)の上半分には3個の4配位のOがあり、下半分には3個の4配位のOがある。図71(D)に示す小グループは電荷が+1となる。
図71(E)に、2個のZnを含む小グループを示す。図71(E)の上半分には1個の4配位のOがあり、下半分には1個の4配位のOがある。図71(E)に示す小グループは電荷が−1となる。
ここでは、複数の小グループの集合体を中グループと呼び、複数の中グループの集合体を大グループ(ユニットセルともいう。)と呼ぶ。
ここで、これらの小グループ同士が結合する規則について説明する。6配位のInの上半分の3個のOは、下方向にそれぞれ3個の近接Inを有し、下半分の3個のOは、上方向にそれぞれ3個の近接Inを有する。5配位のGaの上半分の1個のOは、下方向に1個の近接Gaを有し、下半分の1個のOは、上方向に1個の近接Gaを有する。4配位のZnの上半分の1個のOは、下方向に1個の近接Znを有し、下半分の3個のOは、上方向にそれぞれ3個の近接Znを有する。この様に、金属原子の上方向の4配位のOの数と、そのOの下方向にある近接金属原子の数は等しく、同様に金属原子の下方向の4配位のOの数と、そのOの上方向にある近接金属原子の数は等しい。Oは4配位なので、下方向にある近接金属原子の数と、上方向にある近接金属原子の数の和は4になる。従って、金属原子の上方向にある4配位のOの数と、別の金属原子の下方向にある4配位のOの数との和が4個のとき、金属原子を有する二種の小グループ同士は結合することができる。その理由を以下に示す。例えば、6配位の金属原子(InまたはSn)が下半分の4配位のOを介して結合する場合、4配位のOが3個であるため、5配位の金属原子(GaまたはIn)、4配位の金属原子(Zn)のいずれかと結合することになる。
これらの配位数を有する金属原子は、c軸方向において、4配位のOを介して結合する。また、このほかにも、層構造の合計の電荷が0となるように複数の小グループが結合して中グループを構成する。
図72(A)に、In−Sn−Zn−O系の層構造を構成する中グループのモデル図を示す。図72(B)に、3つの中グループで構成される大グループを示す。なお、図72(C)は、図72(B)の層構造をc軸方向から観察した場合の原子配列を示す。
図72(A)においては、簡単のため、3配位のOは省略し、4配位のOは個数のみ示し、例えば、Snの上半分および下半分にはそれぞれ3個ずつ4配位のOがあることを丸枠の3として示している。同様に、図72(A)において、Inの上半分および下半分にはそれぞれ1個ずつ4配位のOがあり、丸枠の1として示している。また、同様に、図72(A)において、下半分には1個の4配位のOがあり、上半分には3個の4配位のOがあるZnと、上半分には1個の4配位のOがあり、下半分には3個の4配位のOがあるZnとを示している。
図72(A)において、In−Sn−Zn−O系の層構造を構成する中グループは、上から順に4配位のOが3個ずつ上半分および下半分にあるSnが、4配位のOが1個ずつ上半分および下半分にあるInと結合し、そのInが、上半分に3個の4配位のOがあるZnと結合し、そのZnの下半分の1個の4配位のOを介して4配位のOが3個ずつ上半分および下半分にあるInと結合し、そのInが、上半分に1個の4配位のOがあるZn2個からなる小グループと結合し、この小グループの下半分の1個の4配位のOを介して4配位のOが3個ずつ上半分および下半分にあるSnと結合している構成である。この中グループが複数結合して大グループを構成する。
ここで、3配位のOおよび4配位のOの場合、結合1本当たりの電荷はそれぞれ−0.667、−0.5と考えることができる。例えば、In(6配位または5配位)、Zn(4配位)、Sn(5配位または6配位)の電荷は、それぞれ+3、+2、+4である。従って、Snを含む小グループは電荷が+1となる。そのため、Snを含む層構造を形成するためには、電荷+1を打ち消す電荷−1が必要となる。電荷−1をとる構造として、図71(E)に示すように、2個のZnを含む小グループが挙げられる。例えば、Snを含む小グループが1個に対し、2個のZnを含む小グループが1個あれば、電荷が打ち消されるため、層構造の合計の電荷を0とすることができる。
具体的には、図72(B)に示した大グループが繰り返されることで、In−Sn−Zn−O系の結晶(InSnZn)を得ることができる。なお、得られるIn−Sn−Zn−O系の層構造は、InSnZn(ZnO)(mは0または自然数。)とする組成式で表すことができる。
また、このほかにも、四元系金属の酸化物であるIn−Sn−Ga−Zn−O系酸化物や、三元系金属の酸化物であるIn−Ga−Zn−O系酸化物(IGZOとも表記する。)、In−Al−Zn−O系酸化物、Sn−Ga−Zn−O系酸化物、Al−Ga−Zn−O系酸化物、Sn−Al−Zn−O系酸化物や、In−Hf−Zn−O系酸化物、In−La−Zn−O系酸化物、In−Ce−Zn−O系酸化物、In−Pr−Zn−O系酸化物、In−Nd−Zn−O系酸化物、In−Sm−Zn−O系酸化物、In−Eu−Zn−O系酸化物、In−Gd−Zn−O系酸化物、In−Tb−Zn−O系酸化物、In−Dy−Zn−O系酸化物、In−Ho−Zn−O系酸化物、In−Er−Zn−O系酸化物、In−Tm−Zn−O系酸化物、In−Yb−Zn−O系酸化物、In−Lu−Zn−O系酸化物や、二元系金属の酸化物であるIn−Zn−O系酸化物、Sn−Zn−O系酸化物、Al−Zn−O系酸化物、Zn−Mg−O系酸化物、Sn−Mg−O系酸化物、In−Mg−O系酸化物や、In−Ga−O系の材料などを用いた場合も同様である。
例えば、図73(A)に、In−Ga−Zn−O系の層構造を構成する中グループのモデル図を示す。
図73(A)において、In−Ga−Zn−O系の層構造を構成する中グループは、上から順に4配位のOが3個ずつ上半分および下半分にあるInが、4配位のOが1個上半分にあるZnと結合し、そのZnの下半分の3個の4配位のOを介して、4配位のOが1個ずつ上半分および下半分にあるGaと結合し、そのGaの下半分の1個の4配位のOを介して、4配位のOが3個ずつ上半分および下半分にあるInと結合している構成である。この中グループが複数結合して大グループを構成する。
図73(B)に3つの中グループで構成される大グループを示す。なお、図73(C)は、図73(B)の層構造をc軸方向から観察した場合の原子配列を示している。
ここで、In(6配位または5配位)、Zn(4配位)、Ga(5配位)の電荷は、それぞれ+3、+2、+3であるため、In、ZnおよびGaのいずれかを含む小グループは、電荷が0となる。そのため、これらの小グループの組み合わせであれば中グループの合計の電荷は常に0となる。
また、In−Ga−Zn−O系の層構造を構成する中グループは、図73(A)に示した中グループに限定されず、In、Ga、Znの配列が異なる中グループを組み合わせた大グループも取りうる。
具体的には、図73(B)に示した大グループが繰り返されることで、In−Ga−Zn−O系の結晶を得ることができる。なお、得られるIn−Ga−Zn−O系の層構造は、InGaO(ZnO)(nは自然数。)とする組成式で表すことができる。
n=1(InGaZnO)の場合は、例えば、図74(A)に示す結晶構造を取りうる。なお、図74(A)に示す結晶構造において、図71(B)で説明したように、Ga及びInは5配位をとるため、GaがInに置き換わった構造も取りうる。
また、n=2(InGaZn)の場合は、例えば、図74(B)に示す結晶構造を取りうる。なお、図74(B)に示す結晶構造において、図71(B)で説明したように、Ga及びInは5配位をとるため、GaがInに置き換わった構造も取りうる。
CAAC−OS膜は、スパッタリング法によって作製することができる。ターゲット材料は上述のとおりの材料を用いることができる。スパッタリング法を用いてCAAC−OS膜を成膜する場合には、雰囲気中の酸素ガス比が高い方が好ましい。例えば、アルゴン及び酸素の混合ガス雰囲気中でスパッタリング法を行う場合には、酸素ガス比を30%以上とすることが好ましく、40%以上とすることがより好ましい。雰囲気中からの酸素の補充によって、CAAC−OS膜の結晶化が促進されるからである。
また、スパッタリング法を用いてCAAC−OS膜を成膜する場合には、CAAC−OS膜が成膜される基板を150℃以上に加熱しておくことが好ましく、170℃以上に加熱しておくことがより好ましい。基板温度の上昇に伴って、CAAC−OS膜の結晶化が促進されるからである。
また、CAAC−OS膜に対して、窒素雰囲気中または真空中において熱処理を行った後には、酸素雰囲気中または酸素と他のガスとの混合雰囲気中において熱処理を行うことが好ましい。先の熱処理で生じる酸素欠損を後の熱処理における雰囲気中からの酸素供給によって復元することができるからである。
また、CAAC−OS膜が成膜される膜表面(被成膜面)は平坦であることが好ましい。CAAC−OS膜は、当該被成膜面に概略垂直となるc軸を有するため、当該被成膜面に存在する凹凸は、CAAC−OS膜における結晶粒界の発生を誘発することになるからである。よって、CAAC−OS膜が成膜される前に当該被成膜表面に対して化学機械研磨(Chemical Mechanical Polishing:CMP)などの平坦化処理を行うことが好ましい。また、当該被成膜面の平均ラフネスは、0.5nm以下であることが好ましく、0.3nm以下であることがより好ましい。
なお、スパッタリング等で成膜された酸化物半導体膜中には、不純物としての水分または水素(水酸基を含む)が含まれていることがある。本発明の一態様では、酸化物半導体膜(または、酸化物半導体膜によって形成された酸化物半導体層)中の水分または水素などの不純物を低減(脱水化または脱水素化)するために、酸化物半導体膜(酸化物半導体層)に対して、減圧雰囲気下、窒素や希ガスなどの不活性ガス雰囲気下、酸素ガス雰囲気下、または超乾燥エア(CRDS(キャビティリングダウンレーザー分光法)方式の露点計を用いて測定した場合の水分量が20ppm(露点換算で−55℃)以下、好ましくは1ppm以下、好ましくは10ppb以下の空気)雰囲気下で、酸化物半導体膜(酸化物半導体層)に加熱処理を施す。
酸化物半導体膜(酸化物半導体層)に加熱処理を施すことで、酸化物半導体膜(酸化物半導体層)中の水分または水素を脱離させることができる。具体的には、250℃以上750℃以下、好ましくは400℃以上基板の歪み点未満の温度で加熱処理を行えば良い。例えば、500℃、3分間以上6分間以下で行えばよい。加熱処理にRTA法を用いれば、短時間に脱水化または脱水素化が行えるため、ガラス基板の歪点を超える温度でも処理することができる。
こうして酸化物半導体膜(酸化物半導体層)中の水分または水素を脱離させた後、酸素を添加する。こうして、酸化物半導体膜(酸化物半導体層)中等における酸素欠陥を低減し、酸化物半導体膜(酸化物半導体層)をi型化またはi型に限りなく近くすることができる。
酸素の添加は、例えば、酸化物半導体膜(酸化物半導体層)に接して化学量論的組成比より酸素が多い領域を有する絶縁膜を形成し、その後加熱することによって行うことができる。こうして、絶縁膜中の過剰な酸素を酸化物半導体膜(酸化物半導体層)に供給することができる。こうして、酸化物半導体膜(酸化物半導体層)を酸素を過剰に含む状態とすることができる。過剰に含まれる酸素は、例えば、酸化物半導体膜(酸化物半導体層)を構成する結晶の格子間に存在する。
なお、化学量論的組成比より酸素が多い領域を有する絶縁膜は、酸化物半導体膜(酸化物半導体層)に接する絶縁膜のうち、上層に位置する絶縁膜または下層に位置する絶縁膜のうち、どちらか一方のみに用いても良いが、両方の絶縁膜に用いる方が好ましい。化学量論的組成比より酸素が多い領域を有する絶縁膜を、酸化物半導体膜(酸化物半導体層)に接する絶縁膜の、上層及び下層に位置する絶縁膜に用い、酸化物半導体膜(酸化物半導体層)を挟む構成とすることで、上記効果をより高めることができる。
ここで、化学量論的組成比より酸素が多い領域を有する絶縁膜は、単層の絶縁膜であっても良いし、積層された複数の絶縁膜で構成されていても良い。なお、当該絶縁膜は、水分や、水素などの不純物を極力含まないことが望ましい。絶縁膜に水素が含まれると、その水素が酸化物半導体膜(酸化物半導体層)へ侵入し、または水素が酸化物半導体膜(酸化物半導体層)中の酸素を引き抜き、酸化物半導体膜が低抵抗化(n型化)してしまい、寄生チャネルが形成されるおそれがある。よって、絶縁膜はできるだけ水素を含まない膜になるように、成膜方法に水素を用いないことが重要である。また、絶縁膜には、バリア性の高い材料を用いるのが望ましい。例えば、バリア性の高い絶縁膜として、窒化珪素膜、窒化酸化珪素膜、窒化アルミニウム膜、酸化アルミニウム膜、または窒化酸化アルミニウム膜などを用いることができる。複数の積層された絶縁膜を用いる場合、窒素の含有比率が低い酸化珪素膜、酸化窒化珪素膜などの絶縁膜を、上記バリア性の高い絶縁膜よりも、酸化物半導体膜(酸化物半導体層)に近い側に形成する。そして、窒素の含有比率が低い絶縁膜を間に挟んで、酸化物半導体膜(酸化物半導体層)と重なるように、バリア性の高い絶縁膜を形成する。バリア性の高い絶縁膜を用いることで、酸化物半導体膜(酸化物半導体層)内や他の絶縁膜の界面とその近傍に、水分または水素などの不純物が入り込むのを防ぐことができる。また、酸化物半導体膜(酸化物半導体層)に接するように窒素の比率が低い酸化珪素膜、酸化窒化珪素膜などの絶縁膜を形成することで、バリア性の高い材料を用いた絶縁膜が直接酸化物半導体膜(酸化物半導体層)に接するのを防ぐことができる。
また、酸化物半導体膜(酸化物半導体層)中の水分または水素を脱離させた後の酸素添加は、酸素雰囲気下で酸化物半導体膜(酸化物半導体層)に加熱処理を施すことによっておこなってもよい。加熱処理の温度は、例えば100℃以上350℃未満、好ましくは150℃以上250℃未満で行う。上記酸素雰囲気下の加熱処理に用いられる酸素ガスには、水、水素などが含まれないことが好ましい。または、加熱処理装置に導入する酸素ガスの純度を、6N(99.9999%)以上、好ましくは7N(99.99999%)以上、(即ち酸素中の不純物濃度を1ppm以下、好ましくは0.1ppm以下)とすることが好ましい。
或いは、酸化物半導体膜(酸化物半導体層)中の水分または水素を脱離させた後の酸素添加は、イオン注入法またはイオンドーピング法などを用い行ってもよい。例えば、2.45GHzのマイクロ波でプラズマ化した酸素を酸化物半導体膜(酸化物半導体層)に添加すれば良い。
このように形成した酸化物半導体層をトランジスタ601の半導体層として用いることができる。こうして、オフ電流を著しく低減したトランジスタ601が得られる。
またはトランジスタ601の半導体層は、微結晶シリコンを含んでいてもよい。微結晶シリコンとは、非晶質と結晶構造(単結晶、多結晶を含む)の中間的な構造の半導体である。微結晶シリコンは、結晶粒径が2nm以上200nm以下、好ましくは10nm以上80nm以下、より好ましくは20nm以上50nm以下、さらに好ましくは25nm以上33nm以下の柱状結晶または針状結晶が基板表面に対して法線方向に成長している。このため、柱状結晶または針状結晶の界面には、粒界が形成される場合もある。
またはトランジスタ601の半導体層は、非晶質(アモルファス)シリコンを含んでいてもよい。またはトランジスタ601の半導体層は、多結晶シリコンを含んでいてもよい。またはトランジスタ601の半導体層は、有機半導体、カーボンナノチューブなどを含んでいてもよい。
本実施の形態は、他の実施の形態の一部または全部について、変更、追加、修正、削除、応用、上位概念化、または、下位概念化したものに相当する。したがって、本実施の形態の一部または全部について、他の実施の形態の一部または全部と自由に組み合わせたり、適用することや、置き換えて実施することができる。
(実施の形態15)
本実施の形態では、上記実施の形態7乃至実施の形態14で示した画素構成を有する表示パネルセルの構成について図75(A)、(B)を用いて説明する。
なお、図75(A)は、表示パネルセルを示す上面図、図75(B)は図75(A)をA−A’で切断した断面図である。点線で示された信号線駆動回路6701、画素部6702、第1の走査線駆動回路6703、第2の走査線駆動回路6706を有する。また、封止基板6704、シール材6705を有し、シール材6705で囲まれた内側は、空間6707になっている。
なお、配線6708は第1の走査線駆動回路6703、第2の走査線駆動回路6706及び信号線駆動回路6701に入力される信号を伝送するための配線であり、外部入力端子となるFPC6709(フレキシブルプリントサーキット)からビデオ信号、クロック信号、スタート信号等を受け取る。FPC6709と表示パネルセルとの接続部上にはICチップ6719(メモリ回路や、バッファ回路などが形成された半導体チップ)がCOG(Chip On Glass)等で実装されている。なお、ここではFPC6709しか図示されていないが、このFPC6709にはプリント配線基盤(PWB)が取り付けられていても良い。本明細書における表示装置とは、表示パネルセル本体だけでなく、それにFPCもしくはPWBが取り付けられた状態をも含むものとする。また、ICチップなどが実装されたものを含むものとする。
次に、断面構造について図75(B)を用いて説明する。基板6710上には画素部6702とその周辺駆動回路(第1の走査線駆動回路6703、第2の走査線駆動回路6706及び信号線駆動回路6701)が形成されているが、ここでは、信号線駆動回路6701と、画素部6702が示されている。
なお、信号線駆動回路6701はnチャネル型トランジスタ6720やnチャネル型トランジスタ6721のように単極性のトランジスタで構成されている。なお、画素構成には図28(A)や図43や図44の画素構成を適用することにより単極性のトランジスタで画素を構成することができる。よって、周辺駆動回路をnチャネル型トランジスタで構成すれば単極性表示パネルセルを作製することができる。もちろん、単極性のトランジスタだけでなくpチャネル型トランジスタも用いてCMOS回路を形成しても良い。また、本実施の形態では、基板上に周辺駆動回路を一体形成した表示パネルセルを示すが、必ずしもその必要はなく、周辺駆動回路の全部若しくは一部をICチップなどに形成し、COGなどで実装しても良い。その場合には駆動回路は単極性にする必要がなくpチャネル型トランジスタを組み合わせて用いることができる。
また、画素部6702はトランジスタ6711と、トランジスタ6712とを有している。なお、トランジスタ6712のソース電極は第1の電極6713(画素電極)と接続されている。また、第1の電極6713の端部を覆って絶縁物6714が形成されている。ここでは、ポジ型の感光性アクリル樹脂膜を用いることにより形成する。
また、カバレッジを良好なものとするため、絶縁物6714の上端部または下端部に曲率を有する曲面が形成されるように絶縁物6714を形成する。例えば、絶縁物6714の材料としてポジ型の感光性アクリルを用いた場合、絶縁物6714の上端部のみに曲率半径(0.2μm〜3μm)を有する曲面を持たせることが好ましい。また、絶縁物6714として、感光性の光によってエッチャントに不溶解性となるネガ型、或いは光によってエッチャントに溶解性となるポジ型のいずれも使用することができる。
第1の電極6713上には、有機化合物を含む層6716、および第2の電極6717(対向電極)がそれぞれ形成されている。ここで、陽極として機能する第1の電極6713に用いる材料としては、仕事関数の大きい材料を用いることが望ましい。例えば、インジウムスズ酸化物膜、インジウム亜鉛酸化物膜、窒化チタン膜、クロム膜、タングステン膜、Zn膜、Pt膜などの単層膜の他、窒化チタンとアルミニウムを主成分とする膜との積層、窒化チタン膜とアルミニウムを主成分とする膜と窒化チタン膜との3層構造等を用いることができる。なお、積層構造とすると、配線としての抵抗も低く、良好なオーミックコンタクトがとれ、さらに陽極として機能させることができる。
また、有機化合物を含む層6716は、蒸着マスクを用いた蒸着法、またはインクジェット法によって形成される。有機化合物を含む層6716には、元素周期表第4族金属錯体をその一部に用いることとし、その他、組み合わせて用いることのできる材料としては、低分子系材料であっても高分子系材料であっても良い。また、有機化合物を含む層に用いる材料としては、通常、有機化合物を単層もしくは積層で用いる場合が多いが、本実施の形態においては、有機化合物からなる膜の一部に無機化合物を用いる構成も含めることとする。さらに、公知の三重項材料を用いることも可能である。
さらに、有機化合物を含む層6716上に形成される、陰極として機能する第2の電極6717に用いる材料としては、仕事関数の小さい材料(Al、Ag、Li、Ca、またはこれらの合金MgAg、MgIn、AlLi、CaF、またはCa)を用いればよい。なお、有機化合物を含む層6716で生じた光が第2の電極6717を透過させる場合には、第2の電極6717(陰極)として、膜厚を薄くした金属薄膜と、透明導電層(インジウムスズ酸化物、酸化インジウム酸化亜鉛(In―ZnO)、酸化亜鉛(ZnO)等)との積層を用いるのが良い。
さらにシール材6705で封止基板6704を基板6710と貼り合わせることにより、基板6710、封止基板6704、およびシール材6705で囲まれた空間6707に発光素子6718が備えられた構造になっている。なお、空間6707には、不活性気体(窒素やアルゴン等)が充填される場合の他、シール材6705で充填される構成も含むものとする。
なお、シール材6705にはエポキシ系樹脂を用いるのが好ましい。また、これらの材料はできるだけ水分や酸素を透過しない材料であることが望ましい。また、封止基板6704に用いる材料としてガラス基板や石英基板の他、FRP(Fiberglass−Reinforced Plastics)、PVF(ポリビニルフロライド)、ポリエステルまたはアクリル等からなるプラスチック基板を用いることができる。
以上のようにして、上記実施の形態7乃至実施の形態14の画素構成を有する表示パネルセルを得ることができる。
次に、図99を参照して、図75(A)、(B)で説明した表示パネルセルを具備する表示モジュールの構成例について説明する。
表示モジュール8000は、上部カバー8001と下部カバー8002との間に、FPC8003に接続されたタッチパネルセル8004、FPC8005に接続された表示パネルセル8006、フレーム8007、プリント基板8008を有する。
上部カバー8001及び下部カバー8002は、タッチパネルセル8004及び表示パネルセル8006のサイズに合わせて、形状や寸法を適宜変更することができる。
タッチパネルセル8004は、抵抗膜方式または静電容量方式のタッチパネルを表示パネルセル8006に重畳して用いることができる。また、表示パネルセル8006の対向基板(封止基板)に、タッチパネル機能を持たせるようにすることも可能である。また、表示パネルセル8006の各画素内に光センサを設け、光学式のタッチパネルとすることも可能である。
表示パネルセル8006については、図75(A)、(B)の表示パネルセルを用いることができる。すなわち、画素構成には図28(A)や図43や図44の画素構成を適用することにより単極性のトランジスタで画素を構成することができる。また、周辺駆動回路をnチャネル型トランジスタで構成すれば単極性表示パネルセルを作製することができる。
フレーム8007は、表示パネルセル8006の保護機能の他、プリント基板8008の動作により発生する電磁波を遮断するための電磁シールドとしての機能を有する。またフレーム8007は、放熱板としての機能を有していてもよい。
プリント基板8008は、電源回路、ビデオ信号及びクロック信号を出力するための信号処理回路を有する。電源回路に電力を供給する電源としては、外部の商用電源であっても良いし、別途設けたバッテリーによる電源であってもよい。
また、表示モジュール8000は、偏光板、位相差板、プリズムシートなどの部材を追加して設けてもよい。
本実施の形態は、他の実施の形態の一部または全部について、変更、追加、修正、削除、応用、上位概念化、または、下位概念化したものに相当する。したがって、本実施の形態の一部または全部について、他の実施の形態の一部または全部と自由に組み合わせたり、適用することや、置き換えて実施することができる。
(実施の形態16)
本実施の形態においては、電子機器の例について説明する。
図76(A)乃至図76(H)、図77(A)乃至図77(D)は、電子機器を示す図である。これらの電子機器は、筐体5000、表示部5001、スピーカ5003、LEDランプ5004、操作キー5005(電源スイッチ、または操作スイッチを含む)、接続端子5006、センサ5007(力、変位、位置、速度、加速度、角速度、回転数、距離、光、液、磁気、温度、化学物質、音声、時間、硬度、電場、電流、電圧、電力、放射線、流量、湿度、傾度、振動、においまたは赤外線を測定する機能を含むもの)、マイクロフォン5008、等を有することができる。
図76(A)はモバイルコンピュータであり、上述したものの他に、スイッチ5009、赤外線ポート5010、等を有することができる。図76(B)は記録媒体を備えた携帯型の画像再生装置(たとえば、DVD再生装置)であり、上述したものの他に、第2表示部5002、記録媒体読込部5011、等を有することができる。図76(C)はゴーグル型ディスプレイであり、上述したものの他に、第2表示部5002、支持部5012、イヤホン5013、等を有することができる。図76(D)は携帯型遊技機であり、上述したものの他に、記録媒体読込部5011、等を有することができる。図76(E)はテレビ受像機能付きデジタルカメラであり、上述したものの他に、アンテナ5014、シャッターボタン5015、受像部5016、等を有することができる。図76(F)は携帯型遊技機であり、上述したものの他に、第2表示部5002、記録媒体読込部5011、等を有することができる。図76(G)はテレビ受像器であり、上述したものの他に、チューナ、画像処理部、等を有することができる。図76(H)は持ち運び型テレビ受像器であり、上述したものの他に、信号の送受信が可能な充電器5017、等を有することができる。図77(A)はディスプレイであり、上述したものの他に、支持台5018、等を有することができる。図77(B)はカメラであり、上述したものの他に、外部接続ポート5019、シャッターボタン5015、受像部5016、等を有することができる。図77(C)はコンピュータであり、上述したものの他に、ポインティングデバイス5020、外部接続ポート5019、リーダ/ライタ5021、等を有することができる。図77(D)は携帯電話機であり、上述したものの他に、送信部、受信部、携帯電話・移動端末向けの1セグメント部分受信サービス用チューナ、等を有することができる。
図76(A)乃至図76(H)、図77(A)乃至図77(D)に示す電子機器は、様々な機能を有することができる。例えば、様々な情報(静止画、動画、テキスト画像など)を表示部に表示する機能、タッチパネル機能、カレンダー、日付または時刻などを表示する機能、様々なソフトウェア(プログラム)によって処理を制御する機能、無線通信機能、無線通信機能を用いて様々なコンピュータネットワークに接続する機能、無線通信機能を用いて様々なデータの送信または受信を行う機能、記録媒体に記録されているプログラムまたはデータを読み出して表示部に表示する機能、等を有することができる。さらに、複数の表示部を有する電子機器においては、一つの表示部を主として画像情報を表示し、別の一つの表示部を主として文字情報を表示する機能、または、複数の表示部に視差を考慮した画像を表示することで立体的な画像を表示する機能、等を有することができる。さらに、受像部を有する電子機器においては、静止画を撮影する機能、動画を撮影する機能、撮影した画像を自動または手動で補正する機能、撮影した画像を記録媒体(外部又はカメラに内蔵)に保存する機能、撮影した画像を表示部に表示する機能、等を有することができる。なお、図76(A)乃至図76(H)、図77(A)乃至図77(D)に示す電子機器が有することのできる機能はこれらに限定されず、様々な機能を有することができる。
本実施の形態において述べた電子機器は、何らかの情報を表示するための表示部を有することを特徴とする。
次に、半導体装置の応用例を説明する。
図77(E)に、半導体装置を、建造物と一体にして設けた例について示す。図77(E)は、筐体5022、表示部5023、操作部であるリモコン装置5024、スピーカ5025等を含む。半導体装置は、壁かけ型として建物と一体となっており、設置するスペースを広く必要とすることなく設置可能である。
図77(F)に、建造物内に半導体装置を、建造物と一体にして設けた別の例について示す。表示モジュール5026は、ユニットバス5027と一体に取り付けられており、入浴者は表示モジュール5026の視聴が可能になる。
なお、本実施の形態において、建造物として壁、ユニットバスを例としたが、本実施の形態はこれに限定されず、様々な建造物に半導体装置を設置することができる。
次に、半導体装置を、移動体と一体にして設けた例について示す。
図77(G)は、半導体装置を、自動車に設けた例について示した図である。表示モジュール5028は、自動車の車体5029に取り付けられており、車体の動作または車体内外から入力される情報をオンデマンドに表示することができる。なお、ナビゲーション機能を有していてもよい。
図77(H)は、半導体装置を、旅客用飛行機と一体にして設けた例について示した図である。図77(H)は、旅客用飛行機の座席上部の天井5030に表示モジュール5031を設けたときの、使用時の形状について示した図である。表示モジュール5031は、天井5030とヒンジ部5032を介して一体に取り付けられており、ヒンジ部5032の伸縮により乗客は表示モジュール5031の視聴が可能になる。表示モジュール5031は乗客が操作することで情報を表示する機能を有する。
なお、本実施の形態において、移動体としては自動車車体、飛行機機体について例示したがこれに限定されず、自動二輪車、自動四輪車(自動車、バス等を含む)、電車(モノレール、鉄道等を含む)、船舶等、様々なものに設置することができる。
なお、本明細書等においては、ある一つの実施の形態において述べる図または文章において、その一部分を取り出して、発明の一態様を構成することは可能である。したがって、ある部分を述べる図または文章が記載されている場合、その一部分の図または文章を取り出した内容も、発明の一態様として開示されているものであり、発明の一態様を構成することが可能であるものとする。そのため、例えば、能動素子(トランジスタ、ダイオードなど)、配線、受動素子(容量素子、抵抗素子など)、導電層、絶縁層、半導体層、有機材料、無機材料、部品、装置、動作方法、製造方法などが単数または複数記載された図面または文章において、その一部分を取り出して、発明の一態様を構成することが可能であるものとする。例えば、N個(Nは整数)の回路素子(トランジスタ、容量素子等)を有して構成される回路図から、M個(Mは整数で、M<N)の回路素子(トランジスタ、容量素子等)を抜き出して、発明の一態様を構成することは可能である。別の例としては、N個(Nは整数)の層を有して構成される断面図から、M個(Mは整数で、M<N)の層を抜き出して、発明の一態様を構成することは可能である。さらに別の例としては、N個(Nは整数)の要素を有して構成されるフローチャートから、M個(Mは整数で、M<N)の要素を抜き出して、発明の一態様を構成することは可能である。
なお、本明細書等においては、ある一つの実施の形態において述べる図または文章において、少なくとも一つの具体例が記載される場合、その具体例の上位概念を導き出すことは、当業者であれば容易に理解される。したがって、ある一つの実施の形態において述べる図または文章において、少なくとも一つの具体例が記載される場合、その具体例の上位概念も、発明の一態様として開示されているものであり、発明の一態様を構成することが可能である。
なお、本明細書等においては、少なくとも図に記載した内容(図の中の一部でもよい)は、発明の一態様として開示されているものであり、発明の一態様を構成することが可能である。したがって、ある内容について、図に記載されていれば、文章を用いて述べていなくても、その内容は、発明の一態様として開示されているものであり、発明の一態様を構成することが可能である。同様に、図の一部を取り出した図についても、発明の一態様として開示されているものであり、発明の一態様を構成することが可能である。
C1 カソード線
Ci カソード線
Cj カソード線
Cm カソード線
G1 走査線
Gm 走査線
Ga1 走査線
Gai 走査線
Gam 走査線
Gb1 走査線
Gbi 走査線
Gbj 走査線
Gbm 走査線
Gc1 走査線
Gci 走査線
Gcj 走査線
Gcm 走査線
Gd1 走査線
Gdi 走査線
Gdj 走査線
Gdm 走査線
Ge1 走査線
Gei 走査線
Gej 走査線
Gem 走査線
Pm 電源線
P1 電源線
Pj 電源線
Pn 電源線
S1 信号線
Sj 信号線
Si1 初期化信号線
Sij 初期化信号線
Sin 初期化信号線
Sn 信号線
10 半導体装置
10_1 半導体装置
10_3 半導体装置
10A 半導体装置
10B 半導体装置
10C 半導体装置
10c 半導体装置
10h 半導体装置
10hc 半導体装置
10hm 半導体装置
10p 半導体装置
10pc 半導体装置
11 トランジスタ
11A トランジスタ
11B トランジスタ
11C トランジスタ
11D トランジスタ
12 スイッチ
12p スイッチ
12T トランジスタ
13 スイッチ
13T トランジスタ
14 スイッチ
14T トランジスタ
15 スイッチ
15A スイッチ
15B スイッチ
15T トランジスタ
16 負荷
17 容量素子
17c 容量素子
18 配線
18p 配線
19 配線
20 配線
20A 配線
20B 配線
21 回路
21h 回路
21p 回路
22 回路
22m 回路
23 回路
23A 回路
23B 回路
23h 回路
24A 回路
24B 回路
24C 回路
24D 回路
25A 回路
25B 回路
26 回路
31 配線
31p 配線
32 配線
33 配線
34 配線
34A 配線
34B 配線
41 表示装置
42 画素領域
43 ゲート線駆動回路
44 信号線駆動回路
45 シフトレジスタ
46 ラッチ回路
47 ラッチ回路
48 デジタル・アナログ変換回路
49 リファレンス用電流源回路
50 リファレンス用電流源回路
60_1 スイッチ
60_3 スイッチ
100 画素
100_n 画素
100A 画素
100B 画素
100C 画素
100h 画素
100hc 画素
100hC 画素
100hm 画素
100p 画素
100pC 画素
101 トランジスタ
101A トランジスタ
101B トランジスタ
101C トランジスタ
101D トランジスタ
101G トランジスタ
101R トランジスタ
102 スイッチ
102p スイッチ
102T トランジスタ
103 スイッチ
103T トランジスタ
104 スイッチ
104T トランジスタ
105 スイッチ
105A スイッチ
105B スイッチ
105T トランジスタ
106 発光素子
107 容量素子
107c 容量素子
107C 容量素子
108 配線
108p 配線
109 配線
110 配線
110A 配線
110B 配線
110G 配線
110h 配線
110R 配線
113A 回路
113B 回路
121 回路
122 回路
123 回路
131 配線
131p 配線
131p_n 配線
132 配線
133 配線
133_n 配線
134 配線
135_n 配線
135A 配線
135B 配線
201 信号線駆動回路
202A 走査線駆動回路
202B 走査線駆動回路
202C 走査線駆動回路
202D 走査線駆動回路
202E 走査線駆動回路
202F 走査線駆動回路
203 画素領域
204 電源線制御回路
205 初期化信号線駆動回路
206 カソード線駆動回路
400 基板
401 絶縁層
402 絶縁層
403 絶縁層
410 基板
411 絶縁層
412 絶縁層
413 絶縁層
500 画素
501 pチャネル型トランジスタ
502T トランジスタ
503T トランジスタ
504T トランジスタ
505T トランジスタ
506 発光素子
600 画素
601 トランジスタ
602 トランジスタ
605 トランジスタ
851 導電層
852 半導体層
852_n 不純物領域
853 導電層
854 導電層
855 導電層
856 コンタクトホール
857 コンタクトホール
858 コンタクトホール
859 コンタクトホール
860 半導体層
5000 筐体
5001 表示部
5002 表示部
5003 スピーカ
5004 LEDランプ
5005 操作キー
5006 接続端子
5007 センサ
5008 マイクロフォン
5009 スイッチ
5010 赤外線ポート
5011 記録媒体読込部
5012 支持部
5013 イヤホン
5014 アンテナ
5015 シャッターボタン
5016 受像部
5017 充電器
5018 支持台
5019 外部接続ポート
5020 ポインティングデバイス
5021 リーダ/ライタ
5022 筐体
5023 表示部
5024 リモコン装置
5025 スピーカ
5026 表示モジュール
5027 ユニットバス
5028 表示モジュール
5029 車体
5030 天井
5031 表示モジュール
5032 ヒンジ部
6701 信号線駆動回路
6702 画素部
6703 走査線駆動回路
6704 封止基板
6705 シール材
6706 走査線駆動回路
6707 空間
6708 配線
6709 FPC
6710 基板
6711 トランジスタ
6712 トランジスタ
6713 電極
6714 絶縁物
6716 層
6717 電極
6718 発光素子
6719 ICチップ
6720 nチャネル型トランジスタ
6721 nチャネル型トランジスタ
8000 表示モジュール
8001 上部カバー
8002 下部カバー
8003 FPC
8004 タッチパネルセル
8005 FPC
8006 表示パネルセル
8007 フレーム
8008 プリント基板

Claims (2)

  1. トランジスタと、容量素子と、第1乃至第5のスイッチと、を有し、
    前記トランジスタのゲートは、前記容量素子の第1の電極と直接接続され、
    前記トランジスタのゲートは、前記第1のスイッチの第1の端子と直接接続され、
    前記トランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第2のスイッチの第1の端子と直接接続され、
    前記トランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第3のスイッチの第1の端子と直接接続され、
    前記トランジスタのソース又はドレインの他方は、前記第1のスイッチの第2の端子と直接接続され、
    前記トランジスタのソース又はドレインの他方は、前記第4のスイッチの第1の端子と直接接続され、
    前記トランジスタのソース又はドレインの他方は、前記第5のスイッチの第1の端子と直接接続され、
    前記第2のスイッチの第2の端子は、第1の配線と直接接続され、
    前記第3のスイッチの第2の端子は、負荷と直接接続され、
    前記第3のスイッチの第2の端子は、前記容量素子の第2の電極と直接接続され、
    前記第4のスイッチの第2の端子は、第2の配線と直接接続され、
    前記第5のスイッチの第2の端子は、第3の配線と直接接続されることを特徴とする半導体装置。
  2. トランジスタと、容量素子と、第1乃至第5のスイッチと、EL素子と、を有し、
    前記トランジスタのゲートは、前記容量素子の第1の電極と直接接続され、
    前記トランジスタのゲートは、前記第1のスイッチの第1の端子と直接接続され、
    前記トランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第2のスイッチの第1の端子と直接接続され、
    前記トランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第3のスイッチの第1の端子と直接接続され、
    前記トランジスタのソース又はドレインの他方は、前記第1のスイッチの第2の端子と直接接続され、
    前記トランジスタのソース又はドレインの他方は、前記第4のスイッチの第1の端子と直接接続され、
    前記トランジスタのソース又はドレインの他方は、前記第5のスイッチの第1の端子と直接接続され、
    前記第2のスイッチの第2の端子は、第1の配線と直接接続され、
    前記第3のスイッチの第2の端子は、前記EL素子と直接接続され、
    前記第3のスイッチの第2の端子は、前記容量素子の第2の電極と直接接続され、
    前記第4のスイッチの第2の端子は、第2の配線と直接接続され、
    前記第5のスイッチの第2の端子は、第3の配線と直接接続されることを特徴とする表示装置。
JP2012143065A 2011-06-30 2012-06-26 半導体装置及び表示装置 Expired - Fee Related JP6074174B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012143065A JP6074174B2 (ja) 2011-06-30 2012-06-26 半導体装置及び表示装置

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011145262 2011-06-30
JP2011145262 2011-06-30
JP2012143065A JP6074174B2 (ja) 2011-06-30 2012-06-26 半導体装置及び表示装置

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016221177A Division JP2017083847A (ja) 2011-06-30 2016-11-14 表示装置

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2013033228A JP2013033228A (ja) 2013-02-14
JP2013033228A5 JP2013033228A5 (ja) 2015-06-25
JP6074174B2 true JP6074174B2 (ja) 2017-02-01

Family

ID=47390465

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012143065A Expired - Fee Related JP6074174B2 (ja) 2011-06-30 2012-06-26 半導体装置及び表示装置
JP2016221177A Withdrawn JP2017083847A (ja) 2011-06-30 2016-11-14 表示装置

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016221177A Withdrawn JP2017083847A (ja) 2011-06-30 2016-11-14 表示装置

Country Status (3)

Country Link
US (3) US8878589B2 (ja)
JP (2) JP6074174B2 (ja)
KR (1) KR101900657B1 (ja)

Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8878589B2 (en) * 2011-06-30 2014-11-04 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device and driving method thereof
US8710505B2 (en) 2011-08-05 2014-04-29 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device
KR101962097B1 (ko) 2011-10-18 2019-03-27 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 반도체 장치
US12176356B2 (en) 2011-10-18 2024-12-24 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device including transistor and light-emitting element
US10043794B2 (en) 2012-03-22 2018-08-07 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device and electronic device
US9245935B2 (en) * 2013-04-02 2016-01-26 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Light-emitting device
KR102022519B1 (ko) * 2013-05-13 2019-09-19 삼성디스플레이 주식회사 화소 및 이를 이용한 유기전계발광 표시장치
US10483293B2 (en) 2014-02-27 2019-11-19 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Active matrix display device, and module and electronic appliance including the same
WO2016139549A1 (ja) 2015-03-03 2016-09-09 株式会社半導体エネルギー研究所 表示装置および電子機器
KR102412672B1 (ko) * 2015-12-30 2022-06-24 삼성디스플레이 주식회사 화소 회로 및 이를 포함하는 유기 발광 표시 장치
KR102522534B1 (ko) * 2016-07-29 2023-04-18 엘지디스플레이 주식회사 유기발광 표시장치와 그 구동방법
JP7311239B2 (ja) * 2016-08-05 2023-07-19 天馬微電子有限公司 表示装置
KR102312349B1 (ko) * 2017-06-30 2021-10-13 엘지디스플레이 주식회사 유기발광다이오드 표시장치
JP7330961B2 (ja) * 2018-06-15 2023-08-22 株式会社半導体エネルギー研究所 半導体装置、及び電子機器
US11515873B2 (en) 2018-06-29 2022-11-29 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device and electronic device
KR20210107645A (ko) 2018-12-26 2021-09-01 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 표시 장치 및 전자 기기
CN109545142B (zh) * 2018-12-28 2020-10-20 上海天马微电子有限公司 像素驱动电路、方法、显示面板和显示装置
US10854306B1 (en) 2019-09-19 2020-12-01 Analog Devices, Inc. Common-gate comparator and fuse reader
KR20230050317A (ko) 2020-08-12 2023-04-14 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 표시 장치, 그 동작 방법, 및 전자 기기
KR102820506B1 (ko) * 2021-04-29 2025-06-17 삼성디스플레이 주식회사 표시 장치 및 그 구동 방법
CN113505645B (zh) * 2021-06-09 2022-07-19 上海闻泰信息技术有限公司 一种选通电路和光学传感器电路
TWI872759B (zh) * 2022-11-04 2025-02-11 大陸商廣州印芯半導體技術有限公司 具有屏內感測功能的顯示裝置

Family Cites Families (156)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60198861A (ja) 1984-03-23 1985-10-08 Fujitsu Ltd 薄膜トランジスタ
JPH0244256B2 (ja) 1987-01-28 1990-10-03 Kagaku Gijutsucho Mukizaishitsu Kenkyushocho Ingazn2o5deshimesarerurotsuhoshokeinosojokozoojusurukagobutsuoyobisonoseizoho
JPS63210023A (ja) 1987-02-24 1988-08-31 Natl Inst For Res In Inorg Mater InGaZn↓4O↓7で示される六方晶系の層状構造を有する化合物およびその製造法
JPH0244260B2 (ja) 1987-02-24 1990-10-03 Kagaku Gijutsucho Mukizaishitsu Kenkyushocho Ingazn5o8deshimesarerurotsuhoshokeinosojokozoojusurukagobutsuoyobisonoseizoho
JPH0244258B2 (ja) 1987-02-24 1990-10-03 Kagaku Gijutsucho Mukizaishitsu Kenkyushocho Ingazn3o6deshimesarerurotsuhoshokeinosojokozoojusurukagobutsuoyobisonoseizoho
JPH0244262B2 (ja) 1987-02-27 1990-10-03 Kagaku Gijutsucho Mukizaishitsu Kenkyushocho Ingazn6o9deshimesarerurotsuhoshokeinosojokozoojusurukagobutsuoyobisonoseizoho
JPH0244263B2 (ja) 1987-04-22 1990-10-03 Kagaku Gijutsucho Mukizaishitsu Kenkyushocho Ingazn7o10deshimesarerurotsuhoshokeinosojokozoojusurukagobutsuoyobisonoseizoho
JPH05251705A (ja) 1992-03-04 1993-09-28 Fuji Xerox Co Ltd 薄膜トランジスタ
US5432477A (en) * 1992-07-31 1995-07-11 Sony Corporation Wide frequency range amplifier apparatus
US5550066A (en) 1994-12-14 1996-08-27 Eastman Kodak Company Method of fabricating a TFT-EL pixel
JP3479375B2 (ja) 1995-03-27 2003-12-15 科学技術振興事業団 亜酸化銅等の金属酸化物半導体による薄膜トランジスタとpn接合を形成した金属酸化物半導体装置およびそれらの製造方法
KR100394896B1 (ko) 1995-08-03 2003-11-28 코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이. 투명스위칭소자를포함하는반도체장치
JPH0981053A (ja) 1995-09-07 1997-03-28 Casio Comput Co Ltd 電界発光素子及びその駆動方法
JP3625598B2 (ja) 1995-12-30 2005-03-02 三星電子株式会社 液晶表示装置の製造方法
US5872473A (en) * 1997-03-31 1999-02-16 Cypress Semiconductor Corp. Low speed driver for use with the universal serial bus
KR20050084509A (ko) 1997-04-23 2005-08-26 사르노프 코포레이션 능동 매트릭스 발광 다이오드 화소 구조물 및 이를동작시키는 방법
US6229506B1 (en) 1997-04-23 2001-05-08 Sarnoff Corporation Active matrix light emitting diode pixel structure and concomitant method
US5949259A (en) * 1997-11-19 1999-09-07 Atmel Corporation Zero-delay slew-rate controlled output buffer
JP3629939B2 (ja) 1998-03-18 2005-03-16 セイコーエプソン株式会社 トランジスタ回路、表示パネル及び電子機器
JP4170454B2 (ja) 1998-07-24 2008-10-22 Hoya株式会社 透明導電性酸化物薄膜を有する物品及びその製造方法
US6048573A (en) 1998-11-13 2000-04-11 Eastman Kodak Company Method of making an organic light-emitting device
JP2000150861A (ja) 1998-11-16 2000-05-30 Tdk Corp 酸化物薄膜
JP3276930B2 (ja) 1998-11-17 2002-04-22 科学技術振興事業団 トランジスタ及び半導体装置
JP4229513B2 (ja) 1999-03-10 2009-02-25 三洋電機株式会社 アクティブ型el表示装置
JP4092857B2 (ja) 1999-06-17 2008-05-28 ソニー株式会社 画像表示装置
US6859193B1 (en) 1999-07-14 2005-02-22 Sony Corporation Current drive circuit and display device using the same, pixel circuit, and drive method
TW460731B (en) 1999-09-03 2001-10-21 Ind Tech Res Inst Electrode structure and production method of wide viewing angle LCD
JP2001292041A (ja) * 2000-04-07 2001-10-19 Fujitsu Ltd オペアンプおよびそのオフセットキャンセル回路
US7106125B1 (en) * 2000-08-31 2006-09-12 Ati International, Srl Method and apparatus to optimize receiving signal reflection
JP4089858B2 (ja) 2000-09-01 2008-05-28 国立大学法人東北大学 半導体デバイス
JP3736399B2 (ja) 2000-09-20 2006-01-18 セイコーエプソン株式会社 アクティブマトリクス型表示装置の駆動回路及び電子機器及び電気光学装置の駆動方法及び電気光学装置
KR20020038482A (ko) 2000-11-15 2002-05-23 모리시타 요이찌 박막 트랜지스터 어레이, 그 제조방법 및 그것을 이용한표시패널
KR100370286B1 (ko) 2000-12-29 2003-01-29 삼성에스디아이 주식회사 전압구동 유기발광소자의 픽셀회로
JP3997731B2 (ja) 2001-03-19 2007-10-24 富士ゼロックス株式会社 基材上に結晶性半導体薄膜を形成する方法
JP2002289859A (ja) 2001-03-23 2002-10-04 Minolta Co Ltd 薄膜トランジスタ
TW550878B (en) 2001-04-06 2003-09-01 Delta Electronics Inc Zero-voltage zero-current switching power factor correction converter
JP4785271B2 (ja) * 2001-04-27 2011-10-05 株式会社半導体エネルギー研究所 液晶表示装置、電子機器
JP4090716B2 (ja) 2001-09-10 2008-05-28 雅司 川崎 薄膜トランジスタおよびマトリクス表示装置
JP3925839B2 (ja) 2001-09-10 2007-06-06 シャープ株式会社 半導体記憶装置およびその試験方法
SG120075A1 (en) 2001-09-21 2006-03-28 Semiconductor Energy Lab Semiconductor device
JP4451477B2 (ja) * 2001-09-21 2010-04-14 株式会社半導体エネルギー研究所 半導体装置の駆動方法
JP3773829B2 (ja) * 2001-10-18 2006-05-10 Necエレクトロニクス株式会社 チャタリング除去回路
US7365713B2 (en) 2001-10-24 2008-04-29 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device and driving method thereof
US7456810B2 (en) 2001-10-26 2008-11-25 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Light-emitting device and driving method thereof
JP4498669B2 (ja) 2001-10-30 2010-07-07 株式会社半導体エネルギー研究所 半導体装置、表示装置、及びそれらを具備する電子機器
WO2003040441A1 (fr) 2001-11-05 2003-05-15 Japan Science And Technology Agency Film mince monocristallin homologue a super-reseau naturel, procede de preparation et dispositif dans lequel est utilise ledit film mince monocristallin
JP4164562B2 (ja) 2002-09-11 2008-10-15 独立行政法人科学技術振興機構 ホモロガス薄膜を活性層として用いる透明薄膜電界効果型トランジスタ
KR100940342B1 (ko) 2001-11-13 2010-02-04 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 표시장치 및 그 구동방법
JP2003195810A (ja) 2001-12-28 2003-07-09 Casio Comput Co Ltd 駆動回路、駆動装置及び光学要素の駆動方法
TWI277290B (en) 2002-01-17 2007-03-21 Semiconductor Energy Lab Electric circuit
EP2348502B1 (en) 2002-01-24 2013-04-03 Semiconductor Energy Laboratory Co. Ltd. Semiconductor device and method of driving the semiconductor device
JP4083486B2 (ja) 2002-02-21 2008-04-30 独立行政法人科学技術振興機構 LnCuO(S,Se,Te)単結晶薄膜の製造方法
US7049190B2 (en) 2002-03-15 2006-05-23 Sanyo Electric Co., Ltd. Method for forming ZnO film, method for forming ZnO semiconductor layer, method for fabricating semiconductor device, and semiconductor device
JP3933591B2 (ja) 2002-03-26 2007-06-20 淳二 城戸 有機エレクトロルミネッセント素子
JP4089289B2 (ja) 2002-05-17 2008-05-28 株式会社日立製作所 画像表示装置
US7339187B2 (en) 2002-05-21 2008-03-04 State Of Oregon Acting By And Through The Oregon State Board Of Higher Education On Behalf Of Oregon State University Transistor structures
JP2004022625A (ja) 2002-06-13 2004-01-22 Murata Mfg Co Ltd 半導体デバイス及び該半導体デバイスの製造方法
US7105868B2 (en) 2002-06-24 2006-09-12 Cermet, Inc. High-electron mobility transistor with zinc oxide
JP2004145278A (ja) 2002-08-30 2004-05-20 Seiko Epson Corp 電子回路、電子回路の駆動方法、電気光学装置、電気光学装置の駆動方法及び電子機器
US7067843B2 (en) 2002-10-11 2006-06-27 E. I. Du Pont De Nemours And Company Transparent oxide semiconductor thin film transistors
JP4663327B2 (ja) 2003-02-28 2011-04-06 株式会社半導体エネルギー研究所 半導体装置
JP4166105B2 (ja) 2003-03-06 2008-10-15 シャープ株式会社 半導体装置およびその製造方法
JP2004273732A (ja) 2003-03-07 2004-09-30 Sharp Corp アクティブマトリクス基板およびその製造方法
JP4108633B2 (ja) 2003-06-20 2008-06-25 シャープ株式会社 薄膜トランジスタおよびその製造方法ならびに電子デバイス
US7262463B2 (en) 2003-07-25 2007-08-28 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Transistor including a deposited channel region having a doped portion
CN1998087B (zh) 2004-03-12 2014-12-31 独立行政法人科学技术振兴机构 非晶形氧化物和薄膜晶体管
US7145174B2 (en) 2004-03-12 2006-12-05 Hewlett-Packard Development Company, Lp. Semiconductor device
US7282782B2 (en) 2004-03-12 2007-10-16 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Combined binary oxide semiconductor device
US7297977B2 (en) 2004-03-12 2007-11-20 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Semiconductor device
US7211825B2 (en) 2004-06-14 2007-05-01 Yi-Chi Shih Indium oxide-based thin film transistors and circuits
JP5514389B2 (ja) * 2004-06-25 2014-06-04 株式会社半導体エネルギー研究所 半導体装置及び表示装置
EP1610292B1 (en) 2004-06-25 2016-06-15 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Display device, driving method thereof and electronic device
JP2006100760A (ja) 2004-09-02 2006-04-13 Casio Comput Co Ltd 薄膜トランジスタおよびその製造方法
US7285501B2 (en) 2004-09-17 2007-10-23 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Method of forming a solution processed device
US7298084B2 (en) 2004-11-02 2007-11-20 3M Innovative Properties Company Methods and displays utilizing integrated zinc oxide row and column drivers in conjunction with organic light emitting diodes
US7829444B2 (en) 2004-11-10 2010-11-09 Canon Kabushiki Kaisha Field effect transistor manufacturing method
US7453065B2 (en) 2004-11-10 2008-11-18 Canon Kabushiki Kaisha Sensor and image pickup device
US7863611B2 (en) 2004-11-10 2011-01-04 Canon Kabushiki Kaisha Integrated circuits utilizing amorphous oxides
RU2402106C2 (ru) 2004-11-10 2010-10-20 Кэнон Кабусики Кайся Аморфный оксид и полевой транзистор с его использованием
KR100953596B1 (ko) 2004-11-10 2010-04-21 캐논 가부시끼가이샤 발광장치
JP5118812B2 (ja) 2004-11-10 2013-01-16 キヤノン株式会社 電界効果型トランジスタ
US7791072B2 (en) 2004-11-10 2010-09-07 Canon Kabushiki Kaisha Display
JP4364849B2 (ja) * 2004-11-22 2009-11-18 三星モバイルディスプレイ株式會社 発光表示装置
EP1817764A4 (en) 2004-11-30 2009-08-26 Semiconductor Energy Lab DISPLAY DEVICE AND CONTROL METHOD FOR CELLUI-CI, SEMICONDUCTOR DEVICE, AND ELECTRONIC APPARATUS
US7579224B2 (en) 2005-01-21 2009-08-25 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Method for manufacturing a thin film semiconductor device
TWI472037B (zh) 2005-01-28 2015-02-01 半導體能源研究所股份有限公司 半導體裝置,電子裝置,和半導體裝置的製造方法
US7608531B2 (en) 2005-01-28 2009-10-27 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device, electronic device, and method of manufacturing semiconductor device
US7858451B2 (en) 2005-02-03 2010-12-28 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Electronic device, semiconductor device and manufacturing method thereof
US7948171B2 (en) 2005-02-18 2011-05-24 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Light emitting device
US20060197092A1 (en) 2005-03-03 2006-09-07 Randy Hoffman System and method for forming conductive material on a substrate
US8681077B2 (en) 2005-03-18 2014-03-25 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device, and display device, driving method and electronic apparatus thereof
US7544967B2 (en) 2005-03-28 2009-06-09 Massachusetts Institute Of Technology Low voltage flexible organic/transparent transistor for selective gas sensing, photodetecting and CMOS device applications
US7645478B2 (en) 2005-03-31 2010-01-12 3M Innovative Properties Company Methods of making displays
US8300031B2 (en) 2005-04-20 2012-10-30 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device comprising transistor having gate and drain connected through a current-voltage conversion element
JP2006344849A (ja) 2005-06-10 2006-12-21 Casio Comput Co Ltd 薄膜トランジスタ
US7691666B2 (en) 2005-06-16 2010-04-06 Eastman Kodak Company Methods of making thin film transistors comprising zinc-oxide-based semiconductor materials and transistors made thereby
US7402506B2 (en) 2005-06-16 2008-07-22 Eastman Kodak Company Methods of making thin film transistors comprising zinc-oxide-based semiconductor materials and transistors made thereby
US7507618B2 (en) 2005-06-27 2009-03-24 3M Innovative Properties Company Method for making electronic devices using metal oxide nanoparticles
TWI429327B (zh) 2005-06-30 2014-03-01 Semiconductor Energy Lab 半導體裝置、顯示裝置、及電子設備
US20070018917A1 (en) 2005-07-15 2007-01-25 Seiko Epson Corporation Electronic device, method of driving the same, electro-optical device, and electronic apparatus
JP2007025192A (ja) * 2005-07-15 2007-02-01 Seiko Epson Corp 電子装置、その駆動方法、電気光学装置および電子機器
KR100711890B1 (ko) 2005-07-28 2007-04-25 삼성에스디아이 주식회사 유기 발광표시장치 및 그의 제조방법
JP2007059128A (ja) 2005-08-23 2007-03-08 Canon Inc 有機el表示装置およびその製造方法
JP5116225B2 (ja) 2005-09-06 2013-01-09 キヤノン株式会社 酸化物半導体デバイスの製造方法
JP4850457B2 (ja) 2005-09-06 2012-01-11 キヤノン株式会社 薄膜トランジスタ及び薄膜ダイオード
JP4280736B2 (ja) 2005-09-06 2009-06-17 キヤノン株式会社 半導体素子
JP2007073705A (ja) 2005-09-06 2007-03-22 Canon Inc 酸化物半導体チャネル薄膜トランジスタおよびその製造方法
EP1770788A3 (en) 2005-09-29 2011-09-21 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device having oxide semiconductor layer and manufacturing method thereof
JP5037808B2 (ja) 2005-10-20 2012-10-03 キヤノン株式会社 アモルファス酸化物を用いた電界効果型トランジスタ、及び該トランジスタを用いた表示装置
KR101112652B1 (ko) 2005-11-15 2012-02-16 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 액티브 매트릭스 디스플레이 장치 및 텔레비전 수신기
EP1793366A3 (en) 2005-12-02 2009-11-04 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device, display device, and electronic device
CN102176304B (zh) 2005-12-02 2013-07-03 株式会社半导体能源研究所 半导体器件
TWI292281B (en) 2005-12-29 2008-01-01 Ind Tech Res Inst Pixel structure of active organic light emitting diode and method of fabricating the same
KR101437086B1 (ko) * 2006-01-07 2014-09-03 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 반도체장치와, 이 반도체장치를 구비한 표시장치 및 전자기기
US7867636B2 (en) 2006-01-11 2011-01-11 Murata Manufacturing Co., Ltd. Transparent conductive film and method for manufacturing the same
JP4977478B2 (ja) 2006-01-21 2012-07-18 三星電子株式会社 ZnOフィルム及びこれを用いたTFTの製造方法
US7576394B2 (en) 2006-02-02 2009-08-18 Kochi Industrial Promotion Center Thin film transistor including low resistance conductive thin films and manufacturing method thereof
US7977169B2 (en) 2006-02-15 2011-07-12 Kochi Industrial Promotion Center Semiconductor device including active layer made of zinc oxide with controlled orientations and manufacturing method thereof
KR20070101595A (ko) 2006-04-11 2007-10-17 삼성전자주식회사 ZnO TFT
US20070252928A1 (en) 2006-04-28 2007-11-01 Toppan Printing Co., Ltd. Structure, transmission type liquid crystal display, reflection type display and manufacturing method thereof
JP5028033B2 (ja) 2006-06-13 2012-09-19 キヤノン株式会社 酸化物半導体膜のドライエッチング方法
JP4999400B2 (ja) 2006-08-09 2012-08-15 キヤノン株式会社 酸化物半導体膜のドライエッチング方法
JP4609797B2 (ja) 2006-08-09 2011-01-12 Nec液晶テクノロジー株式会社 薄膜デバイス及びその製造方法
JP4332545B2 (ja) 2006-09-15 2009-09-16 キヤノン株式会社 電界効果型トランジスタ及びその製造方法
JP4274219B2 (ja) 2006-09-27 2009-06-03 セイコーエプソン株式会社 電子デバイス、有機エレクトロルミネッセンス装置、有機薄膜半導体装置
JP5164357B2 (ja) 2006-09-27 2013-03-21 キヤノン株式会社 半導体装置及び半導体装置の製造方法
US7622371B2 (en) 2006-10-10 2009-11-24 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Fused nanocrystal thin film semiconductor and method
JP2008134625A (ja) * 2006-10-26 2008-06-12 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 半導体装置、表示装置及び電子機器
TWI442368B (zh) 2006-10-26 2014-06-21 Semiconductor Energy Lab 電子裝置,顯示裝置,和半導體裝置,以及其驅動方法
US7772021B2 (en) 2006-11-29 2010-08-10 Samsung Electronics Co., Ltd. Flat panel displays comprising a thin-film transistor having a semiconductive oxide in its channel and methods of fabricating the same for use in flat panel displays
JP2008140684A (ja) 2006-12-04 2008-06-19 Toppan Printing Co Ltd カラーelディスプレイおよびその製造方法
JP2008165159A (ja) * 2006-12-08 2008-07-17 Seiko Epson Corp 電気光学装置、その駆動方法、及び電子機器
KR101303578B1 (ko) 2007-01-05 2013-09-09 삼성전자주식회사 박막 식각 방법
US8207063B2 (en) 2007-01-26 2012-06-26 Eastman Kodak Company Process for atomic layer deposition
KR100865394B1 (ko) 2007-03-02 2008-10-24 삼성에스디아이 주식회사 유기 전계 발광 표시 장치
KR100851215B1 (ko) 2007-03-14 2008-08-07 삼성에스디아이 주식회사 박막 트랜지스터 및 이를 이용한 유기 전계 발광표시장치
US7795613B2 (en) 2007-04-17 2010-09-14 Toppan Printing Co., Ltd. Structure with transistor
KR101325053B1 (ko) 2007-04-18 2013-11-05 삼성디스플레이 주식회사 박막 트랜지스터 기판 및 이의 제조 방법
KR20080094300A (ko) 2007-04-19 2008-10-23 삼성전자주식회사 박막 트랜지스터 및 그 제조 방법과 박막 트랜지스터를포함하는 평판 디스플레이
KR101334181B1 (ko) 2007-04-20 2013-11-28 삼성전자주식회사 선택적으로 결정화된 채널층을 갖는 박막 트랜지스터 및 그제조 방법
US8274078B2 (en) 2007-04-25 2012-09-25 Canon Kabushiki Kaisha Metal oxynitride semiconductor containing zinc
KR101345376B1 (ko) 2007-05-29 2013-12-24 삼성전자주식회사 ZnO 계 박막 트랜지스터 및 그 제조방법
JP5215158B2 (ja) 2007-12-17 2013-06-19 富士フイルム株式会社 無機結晶性配向膜及びその製造方法、半導体デバイス
JP5125569B2 (ja) * 2008-02-08 2013-01-23 ソニー株式会社 ブートストラップ回路
JP2009237558A (ja) 2008-03-05 2009-10-15 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 半導体装置の駆動方法
JP4623179B2 (ja) 2008-09-18 2011-02-02 ソニー株式会社 薄膜トランジスタおよびその製造方法
JP5451280B2 (ja) 2008-10-09 2014-03-26 キヤノン株式会社 ウルツ鉱型結晶成長用基板およびその製造方法ならびに半導体装置
JP5267798B2 (ja) 2009-02-17 2013-08-21 日産自動車株式会社 耐擦傷性撥水構造及び耐擦傷性撥水構造体
US9047815B2 (en) 2009-02-27 2015-06-02 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Method for driving semiconductor device
JP5736114B2 (ja) 2009-02-27 2015-06-17 株式会社半導体エネルギー研究所 半導体装置の駆動方法、電子機器の駆動方法
TWI406221B (zh) * 2009-05-18 2013-08-21 Hannstar Display Corp 積體閘極驅動電路
KR101746198B1 (ko) 2009-09-04 2017-06-12 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 표시장치 및 전자기기
CN102763332B (zh) * 2010-02-23 2016-04-13 株式会社半导体能源研究所 显示装置、半导体装置以及它们的驱动方法
JP2012047894A (ja) 2010-08-25 2012-03-08 Hitachi Displays Ltd 表示装置
US8878589B2 (en) * 2011-06-30 2014-11-04 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device and driving method thereof
CN103295641B (zh) * 2012-06-29 2016-02-10 上海天马微电子有限公司 移位寄存器及其驱动方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20130003269A1 (en) 2013-01-03
US9508759B2 (en) 2016-11-29
US8878589B2 (en) 2014-11-04
USRE48576E1 (en) 2021-06-01
KR101900657B1 (ko) 2018-09-20
KR20130007471A (ko) 2013-01-18
JP2013033228A (ja) 2013-02-14
JP2017083847A (ja) 2017-05-18
US20150048370A1 (en) 2015-02-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6074174B2 (ja) 半導体装置及び表示装置
JP5968138B2 (ja) 半導体装置
JP7430832B2 (ja) 発光装置
JP6412190B2 (ja) 半導体装置の駆動方法
US8446397B2 (en) Display device, method for driving the same, and electronic device using the display device and the method

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20150508

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20150508

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20160322

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20160323

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20160325

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20160906

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20161114

A911 Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20161121

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20161227

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20170106

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6074174

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees