JP6744774B2 - 表示装置およびその作製方法、表示モジュールならびに電子機器 - Google Patents
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Description
本実施の形態では、本発明の一態様の表示装置および当該表示装置の作製方法について、図1乃至図13を用いて説明を行う。
まず、表示装置の構成例について、図1を用いて説明する。図1に示す表示装置500は、画素部502と、画素部502の外側に配置されるゲートドライバ回路部504a、504bと、画素部502の外側に配置されるソースドライバ回路部506a、506bと、を有する。
画素部502は、X行(Xは2以上の自然数)、Y列(Yは2以上の自然数)に配置される画素10(X,Y)を有する。また、画素10(X,Y)は、2種類の表示素子を有し、当該2種類の表示素子は、それぞれ異なる機能を有する。2種類の表示素子の一方は、入射する光を反射する機能を有し、2種類の表示素子の他方は、光を発する機能を有する。なお、当該2種類の表示素子の詳細については、後述する。
ゲートドライバ回路部504a、504bおよびソースドライバ回路部506a、506bの一部または全部は、画素部502と同一基板上に形成されていることが望ましい。これにより、部品数や端子数を減らすことが出来る。ゲートドライバ回路部504a、504bおよびソースドライバ回路部506a、506bの一部または全部が画素部502と同一基板上に形成されない場合には、COG(Chip On Glass)またはTAB(Tape Automated Bonding)によって、別途用意された駆動回路基板(例えば、単結晶半導体膜または多結晶半導体膜で形成された駆動回路基板)を、表示装置500に形成してもよい。
ソースドライバ回路部506aは、画像信号を元に画素10(X,Y)に書き込むデータ信号を生成する機能、データ信号が与えられる配線(信号線SL_L[n]、信号線SL_L[n+1]および信号線SL_L[Y])の電位を制御する機能、または初期化信号を供給する機能を有する。ソースドライバ回路部506bは、画像信号を元に画素10(X,Y)に書き込むデータ信号を生成する機能、データ信号が与えられる配線(信号線SL_E1[n]、信号線SL_E1[n+1]、信号線SL_E1[Y]、信号線SL_E2[n]、信号線SL_E2[n+1]、および信号線SL_E2[Y])の電位を制御する機能、または初期化信号を供給する機能を有する。なお、上記において、nはY以下の自然数を表す。
また、画素10(X,Y)は、走査線GL_L[m]、走査線GL_L[m+1]、および走査線GL_L[X]の一つを介してパルス信号が入力され、信号線SL_L[n]、信号線SL_L[n+1]、信号線SL_L[Y]、信号線SL_E1[n]、信号線SL_E1[n+1]、信号線SL_E1[Y]、信号線SL_E2[n]、信号線SL_E2[n+1]、および信号線SL_E2[Y])の一つを介してデータ信号が入力される。
表示装置500には、外部回路508が接続される。なお、表示装置500が外部回路508を有する構成としてもよい。
次に、画素10(m,n)、画素10(m,n+1)、画素10(m+1,n)および画素10(m+1,n+1)の回路構成の一例について、図2を用いて説明する。
表示素子12は、光の反射または光の透過を制御する機能を有する。特に、表示素子12を光の反射を制御する、所謂反射型の表示素子とすると好適である。表示素子12を反射型の表示素子とすることで、外光を用いて表示を行うことが可能となるため、表示装置の消費電力を抑制することができる。例えば、表示素子12としては、反射膜と液晶素子と偏光板とを組み合わせた構成、またはマイクロ・エレクトロ・メカニカル・システム(MEMS)を用いる構成等とすればよい。なお、表示素子12として、反射膜を有しない透過型の表示素子としてもよい。
表示素子14は、光を発する機能、すなわち発光する機能を有する。よって、表示素子14を、発光素子として読み替えてもよい。例えば、表示素子14としては、OLED(Organic Light Emitting Diode)、LED(Light Emitting Diode)、QLED(Quantum−dot Light Emitting Diode)、半導体レーザなどの自発光性の発光素子を用いる構成等とすればよい。
次に、表示素子12および表示素子14の駆動方法について、図2を用いて説明する。なお、以下の説明においては、表示素子12に液晶素子を用い、表示素子14(表示素子14B、表示素子14G、表示素子14R、および表示素子14W)に発光素子を用いる構成とする。
画素10(m,n)において、トランジスタMA5のゲート電極は、走査線GL_L[m]に電気的に接続される。また、トランジスタMA5のソース電極またはドレイン電極の一方は信号線SL_L[n]に電気的に接続され、他方は表示素子12の一対の電極の一方に電気的に接続される。トランジスタMA5は、オン状態とオフ状態とを切り替えることにより、データ信号のデータの書き込みを制御する機能を有する。
画素10(m,n)において、トランジスタMA1のゲート電極は、走査線GL_E1[m]に電気的に接続される。また、トランジスタMA1のソース電極およびドレイン電極の一方は、信号線SL_E1[n]に電気的に接続され、他方はトランジスタMB1のゲート電極および配線TCOMに電気的に接続される。トランジスタMA1は、オン状態とオフ状態とを切り替えることにより、データ信号のデータの書き込みを制御する機能を有する。
次に、表示素子12および表示素子14の画素10(m,n)、画素10(m,n+1)、画素10(m+1,n)および画素10(m+1,n+1)における表示領域について、図3を用いて説明する。
次に、表示装置500が有する画素10の断面構造の一例について、図6(A)、(B)および図7を用いて説明する。
次に、図6(A)、(B)に示す構成の画素10の作製方法について、図9乃至図13を用いて説明を行う。
次に、図1、図2、図4、図6乃至図13に例示した表示装置500および表示装置500の作製方法に記載の各構成要素について、以下説明を行う。
基板30、80、90として、作製工程中の熱処理に耐えうる程度の耐熱性を有する材料を用いることができる。
導電膜31、36、38、42、46a、46b、46c、52a、52b、52c、52d、52e、58a、58b、64、70、78、92としては、導電性を有する金属膜、可視光を反射する機能を有する導電膜、または可視光を透過する機能を有する導電膜を用いればよい。
絶縁膜32、34、40、44、48、54、60、62、68、72としては、絶縁性の無機材料、絶縁性の有機材料、または絶縁性の無機材料と絶縁性の有機材料とを含む絶縁性の複合材料を用いることができる。
金属酸化物膜50a、50b、56は、In−M−Zn酸化物(Mはガリウム、アルミニウム、シリコン、チタン、ゲルマニウム、ホウ素、イットリウム、銅、バナジウム、ベリリウム、鉄、ニッケル、ジルコニウム、モリブデン、ランタン、セリウム、ネオジム、ハフニウム、タンタル、タングステン、またはマグネシウム)等の酸化物で形成される。また、金属酸化物膜50a、50b、56として、In−Ga酸化物、In−Zn酸化物を用いてもよい。当該物質を用いた金属酸化物は、シリコンよりもバンドギャップが大きい。したがって、トランジスタTr1、Tr2、Tr3のオフ状態における電流を低減できるため好ましい。なお、金属酸化物膜50a、50b、56に用いることのできる金属酸化物膜については、実施の形態3および実施の形態4にて詳細に説明を行う。
液晶層96としては、サーモトロピック液晶、低分子液晶、高分子液晶、高分子分散型液晶、強誘電性液晶、反強誘電性液晶等が挙げられる。または、コレステリック相、スメクチック相、キュービック相、カイラルネマチック相、等方相等を示す液晶材料を用いてもよい。または、ブルー相を示す液晶材料を用いてもよい。
EL層76としては、少なくとも発光材料を有する。当該発光材料としては、有機化合物、または量子ドットなどの無機化合物が挙げられる。
配向膜94、98としては、ポリイミド樹脂等を含む材料を用いることができる。例えば、ポリイミド樹脂等を含む材料が、所定の方向に配向するようにラビング処理または光配向処理を行えばよい。
着色膜69、100は、所謂カラーフィルタとしての機能を有する。着色膜69、100としては、所定の色の光を透過する材料(例えば、青色の光を透過する材料、緑色の光を透過する材料、赤色の光を透過する材料、黄色の光を透過する材料または白色の光を透過する材料など)を用いればよい。
構造体74としては、有機材料、無機材料、または有機材料と無機材料との複合材料を含む絶縁性材料を用いることができる。当該絶縁性材料としては、絶縁膜32、34、40、44、48、54、60、62、68、72に列挙した材料を用いることができる。
封止材82としては、無機材料、有機材料、または無機材料と有機材料との複合材料等を用いることができる。上述の有機材料としては、例えば、熱溶融性の樹脂または熱硬化性の樹脂を含む有機材料が挙げられる。また、封止材82としては、樹脂材料を含む接着剤(反応硬化型の接着剤、光硬化型接着剤、熱硬化型接着剤、嫌気型接着剤等)を用いてもよい。また、上述の樹脂材料としては、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、シリコーン系樹脂、フェノール系樹脂、ポリイミド系樹脂、イミド系樹脂、PVC(ポリビニルクロライド)系樹脂、PVB(ポリビニルブチラル)系樹脂、EVA(エチレンビニルアセテート)系樹脂等が挙げられる。
表示装置500は、基板80および基板90のいずれか一方または双方に接して機能膜を有していてもよい。当該機能膜としては、偏光板、位相差板、拡散フィルム、反射防止フィルムまたは集光フィルム等を用いることができる。また、機能膜として、ゴミの付着を抑制する帯電防止膜、汚れを付着しにくくする撥水性の膜、使用に伴う傷の発生を抑制するハードコート膜等を用いることができる。
表示装置500は、隣接する画素間に光の透過を抑制する遮光膜を有していてもよい。当該遮光膜としては、金属材料、または黒色顔料を含んだ有機樹脂材料等が挙げられる。
本実施の形態においては、本発明の一態様の表示装置に入力装置を取り付ける構成について、図14乃至図17を用いて説明を行う。
なお、本実施の形態において、表示装置500と、入力装置とを合わせたタッチパネル2000について説明する。また、入力装置の一例として、タッチセンサを用いる場合について説明する。
次に、図15を用いて、タッチセンサ2595の詳細について説明する。図15は、図14(B)に示す一点鎖線X1−X2間の断面図に相当する。
次に、図16を用いて、タッチパネル2000の詳細について説明する。図16は、図14(A)に示す一点鎖線X3−X4間の断面図に相当する。
次に、タッチパネルの駆動方法の一例について、図17を用いて説明を行う。
本実施の形態においては、本発明の一態様の金属酸化物膜について、図18および図19を用いて説明を行う。
以下に、本発明に係る金属酸化物膜について説明する。
金属酸化物膜は、単結晶金属酸化物膜と、それ以外の非単結晶金属酸化物膜と、に分けられる。非単結晶金属酸化物膜としては、例えば、CAAC−OS(c−axis aligned crystalline oxide semiconductor)、多結晶金属酸化物膜、nc−OS(nanocrystalline oxide semiconductor)、擬似非晶質金属酸化物膜(a−like OS:amorphous−like oxide semiconductor)および非晶質金属酸化物膜などがある。
次に、図18(A)、図18(B)、および図18(C)を用いて、本発明に係る金属酸化物膜が有するインジウム、元素Mおよび亜鉛の原子数比の好ましい範囲について説明する。なお、図18(A)、図18(B)、および図18(C)には、酸素の原子数比については記載しない。また、金属酸化物膜が有するインジウム、元素M、および亜鉛の原子数比のそれぞれの項を[In]、[M]、および[Zn]とする。
続いて、上記金属酸化物膜をトランジスタに用いる場合について説明する。
ここで、金属酸化物膜中における各不純物の影響について説明する。
続いて、該金属酸化物膜を2層構造、または3層構造とした場合について述べる。金属酸化物膜S1、金属酸化物膜S2、および金属酸化物膜S3の積層構造、および積層構造に接する絶縁膜のバンド図と、金属酸化物膜S2および金属酸化物膜S3の積層構造、および積層構造に接する絶縁膜のバンド図と、金属酸化物膜S1および金属酸化物膜S2の積層構造、および積層構造に接する絶縁膜のバンド図と、について、図19を用いて説明する。
本実施の形態では、本発明の一態様で開示されるトランジスタに用いることができるCAC(Cloud Aligned Complementary)−OSの構成について説明する。
本実施の形態では、本発明の一態様の表示装置を有する表示モジュールおよび電子機器について、図20乃至図22を用いて説明を行う。
図20に示す表示モジュール8000は、上部カバー8001と下部カバー8002との間に、FPC8003が接続されたタッチパネル8004、FPC8005が接続された表示パネル8006、フレーム8009、プリント基板8010、バッテリ8011を有する。
図21(A)乃至図21(E)、および図22(A)乃至図22(D)は、電子機器を示す図である。これらの電子機器は、筐体9000、表示部9001、カメラ9002、スピーカ9003、操作キー9005(電源スイッチ、または操作スイッチを含む)、接続端子9006、センサ9007(力、変位、位置、速度、加速度、角速度、回転数、距離、光、液、磁気、温度、化学物質、音声、時間、硬度、電場、電流、電圧、電力、放射線、流量、湿度、傾度、振動、においまたは赤外線を測定する機能を含むもの)、マイクロフォン9008等を有する。
12 表示素子
12B 表示素子
12Bd 表示領域
12G 表示素子
12Gd 表示領域
12R 表示素子
12Rd 表示領域
12Wd 表示領域
14 表示素子
14B 表示素子
14Bd 表示領域
14d 表示領域
14G 表示素子
14Gd 表示領域
14R 表示素子
14Rd 表示領域
14Wd 表示領域
16 容量素子
30 基板
31 導電膜
32 絶縁膜
34 絶縁膜
36 導電膜
38 導電膜
38B 導電膜
38G 導電膜
38R 導電膜
40 絶縁膜
42 導電膜
44 絶縁膜
46a 導電膜
46b 導電膜
46c 導電膜
48 絶縁膜
50a 金属酸化物膜
50b 金属酸化物膜
51 開口部
52a 導電膜
52b 導電膜
52c 導電膜
52d 導電膜
52e 導電膜
54 絶縁膜
56 金属酸化物膜
58a 導電膜
58b 導電膜
60 絶縁膜
62 絶縁膜
63 開口部
64 導電膜
68 絶縁膜
69 着色膜
70 導電膜
72 絶縁膜
74 構造体
76 EL層
78 導電膜
80 基板
82 封止材
90 基板
92 導電膜
94 配向膜
96 液晶層
98 配向膜
100 着色膜
104 オーバーコート膜
500 表示装置
502 画素部
504a ゲートドライバ回路部
504b ゲートドライバ回路部
506a ソースドライバ回路部
506b ソースドライバ回路部
508 外部回路
2000 タッチパネル
2509 FPC
2511 配線
2519 端子
2569 反射防止層
2590 基板
2591 電極
2592 電極
2593 絶縁層
2594 配線
2595 タッチセンサ
2597 接着層
2598 配線
2599 接続層
2601 パルス電圧出力回路
2602 電流検出回路
2603 容量
2621 電極
2622 電極
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
8005 FPC
8006 表示パネル
8009 フレーム
8010 プリント基板
8011 バッテリ
9000 筐体
9001 表示部
9002 カメラ
9003 スピーカ
9005 操作キー
9006 接続端子
9007 センサ
9008 マイクロフォン
9050 操作ボタン
9051 情報
9052 情報
9053 情報
9054 情報
9055 ヒンジ部
9056 レンズ
9057 シャッターボタン
9100 テレビジョン装置
9101 携帯情報端末
9102 携帯情報端末
9103 携帯情報端末
9104 携帯情報端末
9105 携帯情報端末
9106 カメラ
Claims (6)
- 画素を有し、
前記画素は、第1の表示素子と、第2の表示素子と、第3の表示素子と、第4の表示素子と、第1の着色膜と、第2の着色膜と、第3の着色膜と、第4の着色膜と、を有し、
前記第1乃至第3の表示素子は、発光層を有し、
前記第4の表示素子は、液晶層および導電膜を有し、
前記第1の着色膜は、前記第1の表示素子と重なる領域を有し、
前記第2の着色膜は、前記第2の表示素子と重なる領域を有し、
前記第3の着色膜は、前記第3の表示素子と重なる領域を有し、
前記第1乃至第3の着色膜は、互いに異なる色の光を透過する機能を有し、
前記第4の着色膜は、前記導電膜と重なる領域を有し、
前記第4の着色膜は、前記第1の表示素子と重なる領域を有さず、
前記第4の着色膜は、前記第2の表示素子と重なる領域を有さず、
前記第4の着色膜は、前記第3の表示素子と重なる領域を有さず、
前記第4の着色膜は、前記第1の着色膜を透過する色の光、前記第2の着色膜を透過する色の光または前記第3の着色膜を透過する色の光のいずれか一を透過する機能を有し、
前記導電膜は、前記第4の表示素子に入射した光を反射する機能を有することを特徴とする表示装置。 - 第1の画素と、第2の画素と、第3の画素と、第4の画素と、を有し、
前記第1の画素は、第1の表示素子と、第2の表示素子と、第3の表示素子と、第4の表示素子と、第5の表示素子と、第1の着色膜と、第2の着色膜と、第3の着色膜と、第4の着色膜と、を有し、
前記第2の画素は、第6の表示素子と、第7の表示素子と、第8の表示素子と、第9の表示素子と、第10の表示素子と、第5の着色膜と、第6の着色膜と、第7の着色膜と、第8の着色膜と、を有し、
前記第3の画素は、第11の表示素子と、第12の表示素子と、第13の表示素子と、第14の表示素子と、第15の表示素子と、第9の着色膜と、第10の着色膜と、第11の着色膜と、第12の着色膜と、を有し、
前記第4の画素は、第16の表示素子と、第17の表示素子と、第18の表示素子と、第19の表示素子と、第20の表示素子と、第13の着色膜と、第14の着色膜と、第15の着色膜と、を有し、
前記第1乃至第4の表示素子、前記第6乃至第9の表示素子、前記第11乃至第14の表示素子および前記第16乃至第19の表示素子は、発光層を有し、
前記第5の表示素子、前記第10の表示素子、前記第15の表示素子および前記第20の表示素子は、液晶層および導電膜を有し、
前記第1の着色膜は、前記第1の表示素子と重なる領域を有し、
前記第2の着色膜は、前記第2の表示素子と重なる領域を有し、
前記第3の着色膜は、前記第3の表示素子と重なる領域を有し、
前記第5の着色膜は、前記第6の表示素子と重なる領域を有し、
前記第6の着色膜は、前記第7の表示素子と重なる領域を有し、
前記第7の着色膜は、前記第8の表示素子と重なる領域を有し、
前記第9の着色膜は、前記第11の表示素子と重なる領域を有し、
前記第10の着色膜は、前記第12の表示素子と重なる領域を有し、
前記第11の着色膜は、前記第13の表示素子と重なる領域を有し、
前記第13の着色膜は、前記第16の表示素子と重なる領域を有し、
前記第14の着色膜は、前記第17の表示素子と重なる領域を有し、
前記第15の着色膜は、前記第18の表示素子と重なる領域を有し、
前記第4の着色膜は、前記第1乃至第4の表示素子と重なる領域を有さず、
前記第8の着色膜は、前記第6乃至第9の表示素子と重なる領域を有さず、
前記第12の着色膜は、前記第11乃至第14の表示素子と重なる領域を有さず、
前記第4の着色膜、前記第8の着色膜および前記第12の着色膜は、前記導電膜と重なる領域を有し、
前記第1乃至第3の着色膜は、互いに異なる色の光を透過する機能を有し、
前記第4の着色膜、前記第5の着色膜、前記第9の着色膜および前記第13の着色膜は、前記第1の着色膜が透過する色の光と同様の色の光を透過する機能を有し、
前記第6の着色膜、前記第8の着色膜、前記第10の着色膜および前記第14の着色膜は、前記第2の着色膜が透過する色の光と同様の色の光を透過する機能を有し、
前記第7の着色膜、前記第11の着色膜、前記第12の着色膜および前記第15の着色膜は、前記第3の着色膜が透過する色の光と同様の色の光を透過する機能を有し、
前記導電膜は、前記第5の表示素子に入射した光を、前記第5の表示素子が表示を行う方向に反射する機能を有し、
前記導電膜は、前記第10の表示素子に入射した光を、前記第10の表示素子が表示を行う方向に反射する機能を有し、
前記導電膜は、前記第15の表示素子に入射した光を、前記第15の表示素子が表示を行う方向に反射する機能を有し、
前記導電膜は、前記第20の表示素子に入射した光を反射する機能を有することを特徴とする表示装置。 - 請求項1または2において、
前記発光層は、白色光を発光する機能を有し、
前記第1の着色膜は、青色の光を透過する機能を有し、
前記第2の着色膜は、緑色の光を透過する機能を有し、
前記第3の着色膜は、赤色の光を透過する機能を有することを特徴とする表示装置。 - 請求項1乃至3のいずれか一項において、
前記発光層は、EL層であることを特徴とする表示装置。 - 請求項1乃至4のいずれか一項に記載の表示装置と、
タッチセンサと、を有する、
ことを特徴とする表示モジュール。 - 請求項1乃至4のいずれか一項に記載の表示装置、または請求項5に記載の表示モジュールと、
操作キーまたはバッテリと、を有する、
ことを特徴とする電子機器。
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