JP6744190B2 - 半導体装置、及び表示システム - Google Patents
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Description
本実施の形態では、本発明の一態様に係る半導体装置及び記憶装置について説明する。
図1(A)に、本発明の一態様に係る半導体装置に含まれるメモリセルアレイ10の構成例を示す。メモリセルアレイ10は複数のメモリセルMCを有する。メモリセルMCは、データを記憶する機能を有する回路である。図1(A)には、メモリセルアレイ10がm列n行のメモリセルMCを有する構成例を示す。以下、x列y行(xは1以上m以下の整数、yは1以上n以下の整数)のメモリセルMCを、MC[x,y]と表記する。当該複数のメモリセルMCを、半導体装置のメモリセルアレイ10として用いることができる。
図2に、本発明の一態様に係るメモリセルMCの具体的な構成例を示す。なお、図2には代表例としてメモリセルMC[1,1]、メモリセルMC[2,1]、メモリセルMC[1,2]、メモリセルMC[2,2]を示しているが、その他のメモリセルMCも同様の構成とすることができる。
図3に、本発明の一態様に係るメモリセルMCにデータを書き込む動作、及び、書き込まれた(記憶された)データを読み出す動作の一例を表すタイミングチャートを示す。
まず、図3に示すタイミングチャートを用いて、図2に示すメモリセルMC[1,1]へのデータの書き込み動作の一例を説明する。図3において、期間T1はデータ“1”の書き込みを行う期間であり、期間T3はデータ“0”の書き込みを行う期間である。
次に、図3に示すタイミングチャートを用いて、図2に示すメモリセルMC[1,1]からのデータの読み出し動作の一例を説明する。図3において、期間T5乃至期間T7は、メモリセルMCに記憶されたデータ“0”の読み出しを行う期間である。すなわち、期間T5の直前では、ノードFNaに0の電位、ノードFNbに正の電位(+V)が保持されている。
メモリセルMCは、ノードFNの電位が正(又は負)、0のいずれであっても、その電位を保持することができる。
本発明の一態様に係るメモリセルMCの回路構成は、図2に示すものに限られない。図4に、本発明の一態様に係るメモリセルMCの他の構成例を示す。
本実施の形態では、上記の実施の形態で説明したメモリセルアレイ10を用いた記憶装置の構成例について説明する。
本実施の形態では、上記の実施の形態で説明した半導体装置又は記憶装置の応用例について説明する。
メモリセルアレイ10又は記憶装置100は、コンピュータの記憶装置に用いることができる。図6に、コンピュータ300の構成例を示す。コンピュータ300は、入力装置310、出力装置320、中央演算処理装置330、及び主記憶装置340を有する。
メモリセルアレイ10又は記憶装置100は、コンピュータ以外の装置、例えば、表示装置の駆動に用いる回路に内蔵された記憶装置などにも用いることができる。図7に、表示部410と、表示部410を駆動する機能を有する制御回路420と、を有する表示システム400の構成例を示す。
本実施の形態では、実施の形態3で説明した表示システムに用いることができる表示装置の構成例について説明する。以下に説明する表示装置は、図7における表示部410に用いることができる。ここでは特に、反射型の液晶素子と発光素子を用いて表示を行うことが可能な表示装置について説明する。
図9は、画素ユニット502の構成例を示す回路図である。図9では、隣接する2つの画素ユニット502を示している。画素ユニット502はそれぞれ、画素505aと画素505bを有する。
図11は、本発明の一態様の表示装置500の斜視概略図である。表示装置500は、基板551と基板561とが貼り合わされた構成を有する。図11では、基板561を破線で示している。
表示装置が有する基板には、平坦面を有する材料を用いることができる。表示素子からの光を取り出す側の基板には、該光を透過する材料を用いる。例えば、ガラス、石英、セラミック、サファイア、有機樹脂などの材料を用いることができる。
トランジスタは、ゲート電極として機能する導電層と、ゲート絶縁体として機能する絶縁層と、半導体層と、ソース電極として機能する導電層と、ドレイン電極として機能する導電層と、を有する。上記では、ボトムゲート構造のトランジスタを適用した場合を示している。
トランジスタの半導体層に用いる材料の結晶性については特に限定されず、非晶質半導体、結晶性を有する半導体(微結晶半導体、多結晶半導体、単結晶半導体、又は一部に結晶領域を有する半導体)のいずれを用いてもよい。結晶性を有する半導体を用いると、トランジスタ特性の劣化を抑制できるため好ましい。
トランジスタのゲート、ソース及びドレインのほか、表示装置を構成する各種配線及び電極などの導電層に用いることのできる材料としては、アルミニウム、チタン、クロム、ニッケル、銅、イットリウム、ジルコニウム、モリブデン、銀、タンタル、又はタングステンなどの金属、又はこれを主成分とする合金などが挙げられる。また、これらの材料を含む膜を単層で、又は積層構造として用いることができる。例えば、シリコンを含むアルミニウム膜の単層構造、チタン膜上にアルミニウム膜を積層する二層構造、タングステン膜上にアルミニウム膜を積層する二層構造、銅−マグネシウム−アルミニウム合金膜上に銅膜を積層する二層構造、チタン膜上に銅膜を積層する二層構造、タングステン膜上に銅膜を積層する二層構造、チタン膜又は窒化チタン膜と、その上に重ねてアルミニウム膜又は銅膜を積層し、さらにその上にチタン膜又は窒化チタン膜を形成する三層構造、モリブデン膜又は窒化モリブデン膜と、その上に重ねてアルミニウム膜又は銅膜を積層し、さらにその上にモリブデン膜又は窒化モリブデン膜を形成する三層構造等がある。なお、酸化インジウム、酸化錫又は酸化亜鉛等の酸化物を用いてもよい。また、マンガンを含む銅を用いると、エッチングによる形状の制御性が高まるため好ましい。
各絶縁層に用いることのできる絶縁性材料としては、例えば、アクリル、エポキシなどの樹脂、シリコーンなどのシロキサン結合を有する樹脂の他、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン、窒化シリコン、酸化アルミニウムなどの無機絶縁性材料を用いることもできる。
液晶素子としては、例えば垂直配向(VA:Vertical Alignment)モードが適用された液晶素子を用いることができる。垂直配向モードとしては、MVA(Multi−Domain Vertical Alignment)モード、PVA(Patterned Vertical Alignment)モード、ASV(Advanced Super View)モードなどを用いることができる。
発光素子としては、自発光が可能な素子を用いることができ、電流又は電圧によって輝度が制御される素子をその範疇に含んでいる。例えば、LED、有機EL素子、無機EL素子等を用いることができる。
接着層としては、紫外線硬化型等の光硬化型接着剤、反応硬化型接着剤、熱硬化型接着剤、嫌気型接着剤などの各種硬化型接着剤を用いることができる。これら接着剤の材料としては、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、イミド樹脂、PVC(ポリビニルクロライド)樹脂、PVB(ポリビニルブチラル)樹脂、EVA(エチレンビニルアセテート)樹脂等が挙げられる。特に、エポキシ樹脂等の透湿性が低い材料が好ましい。また、二液混合型の樹脂を用いてもよい。また、接着シート等を用いてもよい。
接続層としては、異方性導電フィルム(ACF:Anisotropic Conductive Film)や、異方性導電ペースト(ACP:Anisotropic Conductive Paste)などを用いることができる。
着色層に用いることのできる材料としては、金属材料、樹脂材料、顔料又は染料が含まれた樹脂材料などが挙げられる。
遮光層として用いることのできる材料としては、カーボンブラック、チタンブラック、金属、金属酸化物、複数の金属酸化物の固溶体を含む複合酸化物等が挙げられる。遮光層は、樹脂材料を含む膜であってもよいし、金属などの無機材料の薄膜であってもよい。また、遮光層に、着色層の材料を含む膜の積層膜を用いることもできる。例えば、ある色の光を透過する着色層に用いる材料を含む膜と、他の色の光を透過する着色層に用いる材料を含む膜との積層構造を用いることができる。着色層と遮光層の材料を共通化することで、装置を共通化できるほか、工程を簡略化できるため好ましい。
次に、可撓性を有する基板を用いた表示装置の作製方法の例について説明する。
本実施の形態では、上記実施の形態において用いることができるOSトランジスタの構成例について説明する。
図13(A)は、トランジスタの構成例を示す上面図である。図13(B)は、図13(A)のX1−X2線断面図であり、図13(C)はY1−Y2線断面図である。ここでは、X1−X2線の方向をチャネル長方向、Y1−Y2線方向をチャネル幅方向と呼称する場合がある。図13(B)は、トランジスタのチャネル長方向の断面構造を示す図であり、図13(C)は、トランジスタのチャネル幅方向の断面構造を示す図である。なお、デバイス構造を明確にするため、図13(A)では、一部の構成要素が省略されている。
次に、CAC−OSについて説明する。CAC−OSは、OSトランジスタのチャネル形成領域に含まれていてもよい。
本実施の形態では、上記実施の形態で説明した半導体装置などを電子部品に適用する例、及び該電子部品を具備できる電子機器の例について、図15乃至図18を用いて説明する。
図15(A)は、ダイシング処理が行なわれる前の基板1001の上面図を示している。基板1001としては、例えば、半導体基板(半導体ウエハともいう。)を用いることができる。基板1001上には、複数の回路領域1002が設けられている。回路領域1002には、上記実施の形態に示す半導体装置などを設けることができる。
チップ1005を電子部品に適用する例について、図16を用いて説明する。なお、電子部品は、半導体パッケージ、又はIC用パッケージともいう。電子部品は、端子取り出し方向や、端子の形状に応じて、複数の規格や名称が存在する。
上記の基板1103は、デジタル信号処理、ソフトウェア無線、アビオニクス(通信機器、航法システム、自動操縦装置、飛行管理システム等の航空に関する電子機器)、ASICのプロトタイピング、医療用画像処理、音声認識、暗号、バイオインフォマティクス(生物情報科学)、機械装置のエミュレータ、及び電波天文学における電波望遠鏡等、幅広い分野の電子機器の電子部品(ICチップ)に適用することが可能である。このような電子機器としては、カメラ(ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ等)、表示装置、パーソナルコンピュータ(PC)、携帯電話、携帯型を含むゲーム機、携帯型情報端末(スマートフォン、タブレット型情報端末など)、電子書籍端末、ウエアラブル型情報端末(時計型、ヘッドマウント型、ゴーグル型、眼鏡型、腕章型、ブレスレット型、ネックレス型等)、ナビゲーションシステム、音響再生装置(カーオーディオ、デジタルオーディオプレイヤー等)、複写機、ファクシミリ、プリンタ、プリンタ複合機、現金自動預け入れ払い機(ATM)、自動販売機、家庭用電化製品などが挙げられる。
100 記憶装置
110 セルアレイ
120 駆動回路部
130 駆動回路
131 デコーダ
132 行ドライバ
133 センスアンプ
140 駆動回路
141 デコーダ
142 列ドライバ
143 センスアンプ
144 プリチャージ回路
160 制御回路
170 出力回路
300 コンピュータ
310 入力装置
320 出力装置
330 中央演算処理装置
331 制御回路
332 演算回路
333 記憶装置
334 記憶装置
340 主記憶装置
400 表示システム
410 表示部
411 表示ユニット
411a 表示ユニット
411b 表示ユニット
412 タッチセンサユニット
420 制御回路
421 インターフェース
422 フレームメモリ
423 デコーダ
424 センサコントローラ
425 コントローラ
426 クロック生成回路
430 画像処理部
431 ガンマ補正回路
432 調光回路
433 調色回路
434 EL補正回路
441 記憶装置
442 タイミングコントローラ
443 レジスタ
450 駆動回路
451 ソースドライバ
451a ソースドライバ
451b ソースドライバ
461 タッチセンサコントローラ
470 ホスト
480 光センサ
481 外光
500 表示装置
501 画素部
502 画素ユニット
503 駆動回路
503a 駆動回路
503b 駆動回路
504 駆動回路
504a 駆動回路
504b 駆動回路
505a 画素
505b 画素
506b 副画素
506bb 副画素
506bg 副画素
506br 副画素
506bw 副画素
510 液晶素子
520 発光素子
520b 発光素子
520g 発光素子
520r 発光素子
520w 発光素子
530 導電層
530a 導電層
530b 導電層
540 開口
551 基板
561 基板
562 表示領域
564 回路
565 配線
572 FPC
573 IC
612 液晶
613 導電層
617 絶縁層
621 絶縁層
630 偏光板
631 着色層
632 遮光層
633a 配向膜
633b 配向膜
634 着色層
641 接着層
642 接着層
691 導電層
692 EL層
693a 導電層
693b 導電層
701 トランジスタ
704 接続部
705 トランジスタ
706 トランジスタ
707 接続部
711 絶縁層
712 絶縁層
713 絶縁層
714 絶縁層
715 絶縁層
716 絶縁層
717 絶縁層
720 絶縁層
721 導電層
722 導電層
723 導電層
724 導電層
731 半導体層
742 接続層
743 接続体
752 接続部
801 トランジスタ
811 絶縁層
812 絶縁層
813 絶縁層
814 絶縁層
815 絶縁層
816 絶縁層
817 絶縁層
818 絶縁層
819 絶縁層
820 絶縁層
821 金属酸化物膜
822 金属酸化物膜
823 金属酸化物膜
824 金属酸化物膜
830 酸化物層
850 導電層
850a 導電層
850b 導電層
851 導電層
852 導電層
853 導電層
853a 導電層
853b 導電層
1001 基板
1002 回路領域
1003 分離領域
1004 分離線
1005 チップ
1101 電子部品
1102 プリント基板
1103 基板
2000 携帯情報端末
2001 筐体
2002 筐体
2003 表示部
2004 表示部
2005 ヒンジ部
2010 携帯情報端末
2011 筐体
2012 表示部
2013 操作ボタン
2014 外部接続ポート
2015 スピーカ
2016 マイク
2017 カメラ
2020 カメラ
2021 筐体
2022 表示部
2023 操作ボタン
2024 シャッターボタン
2026 レンズ
2050 ノート型PC
2051 筐体
2052 表示部
2053 キーボード
2054 ポインティングデバイス
2110 携帯型遊技機
2111 筐体
2112 表示部
2113 スピーカ
2114 LEDランプ
2115 操作キーボタン
2116 接続端子
2117 カメラ
2118 マイクロホン
2119 記録媒体読込部
2170 自動車
2171 車体
2172 車輪
2173 ダッシュボード
2174 ライト
Claims (9)
- 第1のトランジスタと、第2のトランジスタと、第1の容量素子と、第2の容量素子と、を有し、
前記第1のトランジスタのソース又はドレインの一方と、前記第1の容量素子の一方の電極と、前記第2のトランジスタのゲートとは、電気的に接続され、
前記第2のトランジスタのソース又はドレインの一方と、前記第2の容量素子の一方の電極と、前記第1のトランジスタのゲートとは、電気的に接続される半導体装置。 - 請求項1において、
前記第1のトランジスタのソース又はドレインの一方と、前記第1の容量素子の一方の電極と、前記第2のトランジスタのゲートとは、第1のノードにて電気的に接続され、
前記第2のトランジスタのソース又はドレインの一方と、前記第2の容量素子の一方の電極と、前記第1のトランジスタのゲートとは、第2のノードにて電気的に接続され、
前記第1のノードに第1の電位が保持される機能を有し、
前記第2のノードに第2の電位が保持される機能を有する半導体装置。 - 請求項2において、
前記第1の電位の保持を行うときには、前記第2の電位の保持をしない機能を有し、
前記第2の電位の保持を行うときには、前記第1の電位の保持をしない機能を有する半導体装置。 - 請求項2又は請求項3において、
前記第1の電位の保持時には、前記第1のトランジスタのソース又はドレインの一方、及び前記第2のトランジスタのゲートに電位が印加され、
前記第2の電位の保持時には、前記第2のトランジスタのソース又はドレインの一方、及び前記第1のトランジスタのゲートに電位が印加されることを特徴とする半導体装置。 - 請求項2乃至請求項4のいずれか一項において、
前記第1のトランジスタのゲート絶縁体には、前記第1の電位の保持時と前記第2の電位の保持時とで、それぞれ逆の極性の電位が印加される機能を有し、
前記第2のトランジスタのゲート絶縁体には、前記第1の電位の保持時と前記第2の電位の保持時とで、それぞれ逆の極性の電位が印加され機能を有する半導体装置。 - 請求項1乃至請求項5のいずれか一項において、
前記第1のトランジスタ及び前記第2のトランジスタは、チャネル形成領域に金属酸化物を有する半導体装置。 - 請求項1乃至請求項6のいずれか一項において、
第1の駆動回路と、第2の駆動回路と、第1乃至第4の配線と、を有し、
前記第1のトランジスタのソース又はドレインの他方と、前記第1の配線とは電気的に接続され、
前記第2のトランジスタのソース又はドレインの他方と、前記第2の配線とは電気的に接続され、
前記第1の容量素子の他方の電極と、前記第3の配線とは電気的に接続され、
前記第2の容量素子の他方の電極と、前記第4の配線とは電気的に接続され、
前記第1の駆動回路は、前記第1の配線及び前記第2の配線の電位を制御する機能を有し、
前記第2の駆動回路は、前記第3の配線及び前記第4の配線の電位を制御する機能を有する半導体装置。 - 請求項1乃至請求項7のいずれか一項に記載の半導体装置を用いたフレームメモリと、画像処理部と、駆動回路と、を有する制御回路と、表示部と、を有し、
前記フレームメモリは、画像データを記憶する機能を有し、
前記画像処理部は、前記フレームメモリから入力された画像データに画像処理を行い、映像信号を生成する機能を有し、
前記駆動回路は、前記画像処理部から入力された前記映像信号を、前記表示部に出力する機能を有する表示システム。 - 請求項8において、
前記表示部は、第1の表示ユニットと、第2の表示ユニットと、を有し、
前記第1の表示ユニットは、液晶素子を有し、
前記第2の表示ユニットは、発光素子を有する表示システム。
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