JP6879678B2 - 半導体装置 - Google Patents

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Description

本発明の一態様は、半導体装置、タッチパネル、及び電子機器に関する。
なお本発明の一態様は、上記の技術分野に限定されない。本明細書等で開示する発明の技術分野は、物、方法、または、製造方法に関するものである。または、本発明の一態様は、プロセス、マシン、マニュファクチャ、または、組成物(コンポジション・オブ・マター)に関するものである。そのため、より具体的に本明細書で開示する本発明の一態様の技術分野としては、半導体装置、表示装置、発光装置、蓄電装置、記憶装置、それらの駆動方法、または、それらの製造方法、を一例として挙げることができる。
タッチパネルは、外付けのタッチセンサを備えた表示装置に比べて、薄型化・低コスト化ができるため、研究開発が活発である(特許文献1、2を参照)。
タッチパネルにおいて、表示部を駆動するための集積回路(IC(Integrated Circuit))や、タッチセンサを駆動するための集積回路は、消費電力の低減等を図るために、集積化する構成が提案されている(例えば、特許文献3、4を参照)。
米国特許出願公開第2015/0091868号明細書 国際公開第2010/088666号 米国特許出願公開第2014/0204041号明細書 米国特許出願公開第2014/0145986号明細書
上述したように集積回路として機能する半導体装置の構成には、多数の構成が存在する。それぞれの構成には一長一短があり、状況に応じて適当な構成が選択される。従って、新規な構成の集積回路として機能する半導体装置が提案できれば、選択の自由度を向上させることにつながる。
本発明の一態様は、新規な半導体装置、タッチパネル、および電子機器等を提供することを課題の一とする。
また、表示部を駆動するための集積回路と、タッチセンサを駆動するための集積回路とを一体化した場合、回路の共有化によって、さらなる狭額縁化、低コスト化を図れる余地がある。
本発明の一態様は、狭額縁化あるいは低コスト化を図ることのできる、新規な構成の半導体装置等を提供することを課題の一とする。
なお本発明の一態様の課題は、上記列挙した課題に限定されない。上記列挙した課題は、他の課題の存在を妨げるものではない。なお他の課題は、以下の記載で述べる、本項目で言及していない課題である。本項目で言及していない課題は、当業者であれば明細書または図面等の記載から導き出せるものであり、これらの記載から適宜抽出することができる。なお、本発明の一態様は、上記列挙した記載、および/または他の課題のうち、少なくとも一つの課題を解決するものである。
本発明の一態様は、第1の配線と、第2の配線と、第1の回路と、第2の回路と、を有し、第1の配線は、画素にビデオ信号を伝える機能を有し、第1の回路は、第2の配線に電気的に接続され、第1の回路は、第1の配線と第2の配線との間の容量の変化を検出する機能を有し、第2の回路は、第1の配線に電気的に接続され、第2の回路は、ビデオ信号を出力する機能と、容量の変化を検出するための駆動信号を出力する機能と、を切り替えることができる半導体装置である。
本発明の一態様において、第2の回路は、シフトレジスタと、第1のラッチ回路と、第2のラッチ回路と、D/A変換回路と、切り替え回路と、バッファ回路と、を有し、第1の配線は、n本(nは2以上の自然数)の配線を有し、第1のラッチ回路は、(j×p)本(j、pは2以上の自然数)の第3の配線に電気的に接続され、第3の配線は、ビデオ信号となるpビットのデジタル信号を伝える機能、および駆動信号を伝える機能、を有し、第1のラッチ回路は、シフトレジスタが出力する(n/j)段分のパルス信号に応じて第3の配線のデジタル信号をj列毎に保持する機能を有し、第2のラッチ回路は、ラッチ信号に応じて第1のラッチ回路が保持するデジタル信号を保持する機能を有し、D/A変換回路は、第2のラッチ回路が保持するデジタル信号を基にアナログ信号のビデオ信号を生成する機能を有し、切り替え回路は、ビデオ信号をバッファ回路に伝えるか、駆動信号をバッファ回路に伝えるか、を切り替える機能を有し、バッファ回路は、増幅したビデオ信号、または増幅した駆動信号を第1の配線に出力する機能を有し、第1の配線は、j列毎に第3の配線のいずれか一の駆動信号が伝わる、半導体装置が好ましい。
本発明の一態様において、第2の回路は、シフトレジスタと、第1のラッチ回路と、第2のラッチ回路と、D/A変換回路と、切り替え回路と、バッファ回路と、を有し、第1の配線は、n本(nは2以上の自然数)の配線を有し、第1のラッチ回路は、第3の配線に電気的に接続され、第3の配線は、ビデオ信号となるデジタル信号を伝える機能を有し、第1のラッチ回路は、シフトレジスタが出力するパルス信号に応じて第3の配線のデジタル信号を保持する機能を有し、第2のラッチ回路は、h本(hは2以上の自然数)の第4の配線に電気的に接続され、第4の配線は、第1のラッチ回路が保持するデジタル信号を保持するためのラッチ信号を伝える機能と、駆動信号を伝える機能、を有し、D/A変換回路は、第2のラッチ回路が出力するデジタル信号を基にアナログ信号であるビデオ信号を生成する機能を有し、バッファ回路は、増幅したビデオ信号、または増幅した駆動信号を第1の配線に出力する機能を有し、第1の配線は、(n/h)列毎に第4の配線のいずれか一の駆動信号が伝わる、半導体装置が好ましい。
本発明の一態様において、画素は、液晶素子を有し、第2の配線は、コモン電極に電気的に接続される配線である半導体装置が好ましい。
本発明の一態様において、第1の回路と、第2の回路と、は同じ集積回路内に設けられている半導体装置が好ましい。
本発明の一態様において、画素はトランジスタを有し、第1の配線と、第2の配線とは、トランジスタが形成される基板側に設けられる半導体装置が好ましい。
なおその他の本発明の一態様については、以下で述べる実施の形態における説明、および図面に記載されている。
本発明の一態様は、新規な半導体装置等を提供することができる。
または、本発明の一態様は、狭額縁化あるいは低コスト化を図ることのできる、新規な構成の半導体装置等を提供することができる。
本発明の一態様を説明するためのブロック図。 本発明の一態様を説明するためのタイミングチャートおよび回路図。 本発明の一態様を説明するためのブロック図。 本発明の一態様を説明するためのブロック図。 本発明の一態様を説明するためのブロック図。 本発明の一態様を説明するためのブロック図。 本発明の一態様を説明するためのブロック図。 本発明の一態様を説明するためのブロック図。 本発明の一態様を説明するためのブロック図。 本発明の一態様を説明するためのブロック図。 本発明の一態様を説明するためのブロック図。 本発明の一態様を説明するためのタイミングチャート。 本発明の一態様を説明するための回路図およびタイミングチャート。 本発明の一態様を説明するためのブロック図。 本発明の一態様を説明するためのブロック図。 本発明の一態様を説明するための回路図。 本発明の一態様を説明するための回路図。 本発明の一態様を説明するための断面図。 本発明の一態様を説明するための上面図および断面図。 本発明の一態様を説明するための模式図。 本発明の一態様を説明するための図。
実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。但し、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。
なお、以下に説明する発明の構成において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を異なる図面間で共通して用い、その繰り返しの説明は省略する。また、同様の機能を指す場合には、ハッチパターンを同じくし、特に符号を付さない場合がある。
なお、本明細書で説明する各図において、各構成の大きさ、層の厚さ、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、必ずしもそのスケールに限定されない。
なお、本明細書等における「第1」、「第2」等の序数詞は、構成要素の混同を避けるために付すものであり、数的に限定するものではない。
なお、「膜」という言葉と、「層」という言葉とは、互いに入れ替えることが可能である場合がある。例えば、「導電層」という用語を、「導電膜」という用語に変更することや、「絶縁膜」という用語を、「絶縁層」という用語に変更することが可能な場合がある。
(実施の形態1)
本実施の形態では、表示部の駆動回路およびタッチセンサの駆動回路の機能を有する集積回路を有する半導体装置の一例について説明する。なお本実施の形態において、半導体装置は、半導体装置に電気的に接続される配線によって制御される表示部を有する。表示部を備えた半導体装置は、タッチパネルという場合がある。
本明細書等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もの全般を指す。よって、トランジスタ等の半導体素子で構成される集積回路などは、半導体装置である。
なお、本明細書等において、タッチパネルとは、タッチセンサを搭載した表示装置(または表示モジュール)を指す。タッチパネルは、タッチスクリーンという場合がある。なお、表示装置を有しておらず、タッチセンサのみで構成されている部材に対して、そのような部材のことをタッチパネルと呼ぶ場合もある。または、タッチセンサを搭載した表示装置は、タッチセンサ付表示装置、表示装置付タッチパネル、または、表示モジュール、などとも呼ばれる場合もある。
なお表示装置の素子基板側にタッチセンサの電極が組み込まれている場合には、フルインセル型タッチパネル(またはフルインセル型タッチセンサ付表示装置)という場合がある。フルインセル型タッチパネルは、例えば、素子基板側に作り込まれる電極をタッチセンサ用の電極としても用いているものである。
また表示装置の素子基板側のみならず、対向基板側にもタッチセンサの電極が組み込まれている場合には、ハイブリッドインセル型タッチパネル(またはハイブリッドインセル型タッチセンサ付表示装置)という場合がある。ハイブリッドインセル型タッチパネルは、例えば、素子基板側に作り込まれる電極と、対向基板側に作り込まれる電極とをタッチセンサ用の電極としても用いているものである。
また対向基板側にタッチセンサの電極が組み込まれている場合には、オンセル型タッチパネル(またはオンセル型タッチセンサ付表示装置)という場合がある。オンセル型タッチパネルは、例えば、対向基板側に作り込まれる電極をタッチセンサ用の電極としても用いているものである。
<半導体装置の構成>
以下の説明では、表示部の駆動回路およびタッチセンサの駆動回路として機能する集積回路を有する半導体装置の構成について説明する。なお集積回路が有する表示部の駆動回路は、ソースドライバとして機能する。
図1には、半導体装置10のブロック図を図示している。半導体装置10は、集積回路100、ゲートドライバ101、および表示部/センサ部102を有する。
表示部/センサ部102は、マトリクス状に配置された画素103を有する。画素103は、ソース線SL[1]乃至[n](nは2以上の自然数)のいずれか一つ、およびゲート線GL[1]乃至[m](mは2以上の自然数)のいずれか一つに接続される。
ソース線SL[1]乃至[n]は、ビデオ信号を画素103に伝える機能を有する。ビデオ信号は、映像信号、あるいはデータ信号ともいう。またソース線は、信号線、あるいはデータ線ともいう。
ゲート線GL[1]乃至[m]は、ゲート信号を画素103に伝える機能を有する。ゲート信号は、走査信号、あるいは選択信号ともいう。またゲート線は、走査線、選択線あるいは単に配線ともいう。
また、表示部/センサ部102は、タッチセンサの検出電極としての機能を有する配線Rx[1]乃至[y](yは2以上の自然数)を有する。前述したソース線SL[1]乃至[n]は、タッチセンサの駆動電極としての機能を有する配線Tx[1]乃至[x](xは2以上の自然数)を有する。つまりソース線SL[1]乃至[n]は、ビデオ信号を画素に伝える機能と、タッチセンサの駆動電極としての機能と、を兼ね備えた配線である。
なお配線Rx[1]乃至[y]と、配線Tx[1]乃至[x]との間におけるタッチの検出は、一例としては、相互容量方式によって行うことができる。すなわち、駆動電極側において駆動信号を走査し、駆動電極と検出電極との間の容量値の変化を検出電極側で読み取ることで、タッチの検出を行うことができる。
画素103は、トランジスタ、液晶素子あるいは発光素子等の表示素子を有する。画素103に適用可能な画素の説明は、後の実施の形態で詳述する。
ゲートドライバ101は、ゲート線GL[1]乃至[m]に順にゲート信号を与える機能を有する。ゲートドライバ101は、シフトレジスタ、バッファ回路等で構成することができる。
集積回路100は、表示部/センサ部102で表示を行うために、ソース線SL[1]乃至[n]に順にビデオ信号を与える機能を有する。また集積回路100は、表示部/センサ部102でタッチの検出を行うために、ソース線SL[1]乃至[n]に順に駆動信号を与える機能を有する。
集積回路100は、信号出力回路110、入力部120、コントローラ130、信号検出回路140、および信号送信回路150を有する。集積回路100は、半導体装置10の外部のホスト160との間で信号の送受信を行うことで表示を行うための動作、タッチの検出を行うための動作、を切り替えて行うことができる。
入力部120は、ホスト160から表示を行うためのデータ、あるいは表示またはタッチの検出の機能を切り替えるための信号を受信する回路である。ホスト160から受信する各種信号は、DVI(Digital Visual Interface)、LVDS(Low Voltage Differential Signaling)、RSDS(Reduced Swing Differential Signaling)等の各方式によって半導体装置10に入力することができる。入力部120は、例えばLVDSによって信号が入力される場合、コンパレータ等を設けて差動対の信号をシングルエンドの信号に変換する構成とすればよい。
コントローラ130は、入力部120で得られるシリアルの信号をパラレルの信号に変換する機能を有する。得られたパラレルの信号は、デジタルのビデオ信号として信号出力回路110に出力される。またコントローラ130は、入力部120で受信する信号に応じて、タッチの検出を行うための駆動信号を信号出力回路110に出力する機能を有する。またコントローラ130は、入力部120で受信する信号に応じて、信号出力回路110を駆動するための各種信号、例えばスタートパルス、クロック信号、ラッチ信号、切り替え信号等を生成し、信号出力回路110に出力する機能を有する。
信号検出回路140は、タッチセンサの検出電極としての機能を有する配線Rx[1]乃至[y]に接続され、駆動電極に接続された配線と検出電極に接続された配線との間の容量値の変化を検出する機能を有する。タッチの検出の有無によって得られるタッチ位置等の情報は、信号送信回路150を介して、ホスト160に送信することができる。信号検出回路140は、一例として、検出電極側よりアナログ信号を受け取りデジタル信号に変換する回路、得られるデジタル信号のノイズ除去、タッチ位置検出、およびタッチ位置の追跡処理等の信号処理を行う回路等を有する。
信号出力回路110は、コントローラ130の制御によって、表示を行うためのビデオ信号を出力する機能と、容量値の変化を検出するための駆動信号の出力する機能と、を切り替えて行うことができる機能を有する。
<信号出力回路の機能>
次いで信号出力回路110の機能について、図2(A)乃至(C)を用いて説明する。
図2(A)は、1フレーム期間(1F)を表すタイミングチャートである。1フレーム期間は、表示を行う期間(Pwrite)と、容量値の変化の検出すなわちタッチの検出を行う期間(Ptouch)と、を有する。
図2(B)は、表示を行う期間(Pwrite)において、ソース線SL[1]乃至[240]に伝える信号を模式的に図示する回路図である。なお図2(B)は、説明を容易にするため、ソース線SLの本数を240列としている。また図2(B)では、1行目のゲート線GL[1]に接続された画素103、および検出電極として機能する配線Rx[1]を図示している。表示を行う期間で信号出力回路110は、図2(B)に示すように、ソース線SL[1]乃至[240]にビデオ信号S[1]乃至[240]を伝えることができる。
図2(C)は、タッチの検出を行う期間(Ptouch)において、ソース線SL[1]乃至[240]に伝える信号を模式的に図示する回路図である。なお図2(C)は、図2(B)と同様に説明を容易にするため、ソース線SLの本数を240列としている。また図2(C)では、1行目のゲート線GL[1]に接続された画素103、および検出電極として機能する配線Rx[1]を図示している。タッチの検出を行う期間で信号出力回路110は、図2(C)に示すように、ソース線SL[1]乃至[240]の一定の列数、ここでは10列毎に駆動信号STS[1]乃至[24]を伝えることができる。なおソース線SL[1]乃至[240]と、配線Rx[1]との間には、容量Cが形成され、検出物の有無によってタッチの検出を行うことができる。
なお図2(C)に示すように、駆動信号STS[1]、駆動信号STS[2]を与える配線は、ソース線SL[1]乃至[10]、またはソース線SL[11]乃至[20]と、複数の配線を割り当てる構成とする。ソース線は本数が多いものの、一本一本の検出電極となる配線Rxとの間の容量は小さい。そのため、複数本のソース線を、駆動電極となる配線Tx[1]、Tx[2]として割り当て、同じ駆動信号を与えることで容量を増やし、よりタッチの検出を行い易くすることができる。
信号出力回路110は、コントローラ130より与える信号を切り替えることで、図2(B)、(C)で示したビデオ信号S[1]乃至[240]または駆動信号STS[1]乃至[24]を切り替えて出力することができる。ビデオ信号と駆動信号とを同じ回路を用いてソース線に出力することができるため、表示を行うためのソースドライバとタッチセンサを駆動するための駆動回路とで回路を共有化することができる。異なる機能を一つの回路で実現できるため、回路の小型化を図ることができ、その結果として狭額縁化、低コスト化を図ることができる。
<信号出力回路の具体例1>
次いで図3には、上述した信号出力回路110の具体的な回路構成の一例を示す。図3に示す信号出力回路110Aは、シフトレジスタSR、ラッチ回路LAT_A1乃至LAT_An、ラッチ回路LAT_B1乃至LAT_Bn、D/A変換(デジタル/アナログ)回路D/A_1乃至D/A_n、切り替え回路111およびバッファ回路AMP_1乃至AMP_nを有する。
シフトレジスタSRは、コントローラ130が出力する、スタートパルスSP、およびクロック信号CLK等を基にパルス信号を生成する回路である。シフトレジスタSRは、フリップフロップ等で構成されるパルス出力回路がカスケード接続され、パルス信号を順に出力することができる。
ラッチ回路LAT_A1乃至LAT_Anは、シフトレジスタSRが出力するパルス信号によって、配線170に与えられるデジタルのビデオ信号(Dともいう)を保持する機能を有する。ビデオ信号Dは、コントローラ130によって与えられる。
ラッチ回路LAT_A1乃至LAT_Anは、ソース線SL[1]乃至[n]の列数、ここではn列に応じて設けることができる。したがって、ラッチ回路LAT_A1乃至LAT_Anは、n個を示している。配線170は、パラレルで入力されるビデオ信号Dのビット数、およびパルス信号によって同じタイミングで選択されるラッチ回路の数によって、本数が異なる。
例えば、パラレルで入力されるビデオ信号Dを、pビット(pは2以上の自然数)のデジタルのビデオ信号とし、j列毎に同時にパルス信号によって同じタイミングで選択する場合、配線170の本数は、(j×p)本となる。なおシフトレジスタSRが出力するパルス信号は、(n/j)列となる。シフトレジスタSRが出力するパルス信号の段数を、ソース線の列数に比べて少なくできるため、ソース線の列数を増やして表示部の高精細化を図る構成や、クロック信号CLKの周波数を小さくすることができる。
配線170は、上述したように、表示を行う期間ではビデオ信号Dを伝える。一方で、タッチの検出を行う期間では、駆動信号STS[1]乃至[j×p]を伝える。配線170は、ラッチ回路LAT_A1乃至LAT_Anの他、切り替え回路111にも接続される。
ラッチ回路LAT_B1乃至LAT_Bnは、配線180に与えられるラッチ信号によって、ラッチ回路LAT_A1乃至LAT_Anの各列に保持されたDを保持する機能を有する。ラッチ信号は、コントローラ130が出力する。ラッチ回路LAT_B1乃至LAT_Bnは、ラッチ回路LAT_A1乃至LAT_Anと同様に、ここではn列に応じて設けることができる。配線180は、ラッチ信号の数に応じて単数、または複数設けることができる。
D/A変換回路D/A_1乃至D/A_nは、ラッチ回路LAT_B1乃至LAT_Bnに保持される、デジタルのビデオ信号Dをアナログのビデオ信号Sv[1]乃至Sv[n]に変換して出力する機能を有する。D/A変換回路D/A_1乃至D/A_nは、切り替え回路111に接続される。
切り替え回路111は、コントローラ130が出力する切り替え信号によって、バッファ回路AMP_1乃至AMP_nに与える信号を、D/A変換回路D/A_1乃至D/A_nのビデオ信号Sv[1]乃至Sv[n]とするか、配線170の駆動信号STS[1]乃至[j×p]とするか、を切り替えることができる。
バッファ回路AMP_1乃至AMP_nは、ビデオ信号Sv[1]乃至Sv[n]、あるいは駆動信号STS[1]乃至[j×p]を増幅してソース線SL[1]乃至[n]に出力する機能を有する。
図3に示す信号出力回路110Aは、表示を行う期間において、切り替え回路111によってD/A変換回路D/A_1乃至D/A_nとバッファ回路AMP_1乃至AMP_nを接続するように切り替える。つまり、図4に示すように切り替え回路111のスイッチを切り替える。したがって、信号出力回路110Aは、図5に示す回路構成をとることができる。当該回路構成とすることで、表示を行う期間において信号出力回路110Aは、ビデオ信号Sv[1]乃至Sv[n]をソース線SL[1]乃至[n]の各列に順に出力することができる。
図6には、(j×p)本設けられる、配線170の具体的な構成について図示する。図6では、pビットのビデオ信号Dを4ビットとし、シフトレジスタSRによって6列毎に同時にパルス信号によって同じタイミングでスイッチ172を選択する場合を図示する。つまり配線170は配線170[1]乃至[24]の24本であり、配線170[1]乃至[24]にデジタルのビデオ信号D[1]乃至[24]が与えられる。配線170[1]乃至[24]は、スイッチ172に接続される。スイッチ172は、シフトレジスタSRが出力するパルス信号によって、ビデオ信号D[1]乃至[24]をラッチ回路LAT_A1乃至LAT_A240が有する1ビットの記憶回路173に保持させる。
また図6では、ソース線を240列、つまりソース線SL[1]乃至[240]を図示して説明する。この場合、シフトレジスタSRが出力するパルス信号は、40列となり、パルス信号SROUT[1]乃至[40]を図示して説明する。
図6に示す信号出力回路110Aは、パルス信号SROUT[1]によってビデオ信号D[1]乃至[24]を同時にラッチ回路LAT_A1乃至LAT_A6に保持する。そして、パルス信号SROUT[1]がシフトしたパルス信号SROUT[2]によってラッチ回路LAT_A7乃至LAT_A12に対応するビデオ信号Dvを保持する。このように、ビデオ信号Dを所定のラッチ回路に保持させ、ラッチ回路、D/A変換回路、バッファ回路を経て、ソース線SL[1]乃至[240]にビデオ信号Sを与えることができる。
また、図3に示す信号出力回路110Aは、タッチの検出を行う期間において、切り替え回路111によって配線170とバッファ回路AMP_1乃至AMP_nを接続するように切り替える。つまり、図7に示すように切り替え回路111のスイッチを切り替える。したがって、信号出力回路110Aは、図8に示す回路構成をとることができる。当該回路構成とすることで、タッチの検出を行う期間において信号出力回路110Aは、駆動信号STS[1]乃至[j×p]をソース線SL[1]乃至[n]の各列に順に出力することができる。
図9には、図6と同様に、(j×p)本設けられる、配線170の具体的な構成について図示する。図9では、つまり配線170は配線170[1]乃至[24]の24本であり、配線170[1]乃至[24]に駆動信号STS[1]乃至[24]が与えられる。
配線170[1]乃至[24]は、切り替え回路111に接続される。例えば、配線170[1]は、切り替え回路111を介して、バッファ回路AMP_1乃至AMP_10に接続される。そして、配線170[1]に与えられる駆動信号STS[1]は、ソース線SL[1]乃至[10]の各列に与えることができる。
同様にして、配線170[2]は、切り替え回路111を介して、バッファ回路AMP_11乃至AMP_20に接続される。そして、配線170[2]に与えられる駆動信号STS[2]は、ソース線SL[11]乃至[20]の各列に与えることができる。また配線170[24]には、切り替え回路111を介して、バッファ回路AMP_231乃至AMP_240に接続される。そして、配線170[24]に与えられる駆動信号STS[24]は、ソース線SL[231]乃至[240]の各列に与えることができる。
以上説明したように、信号出力回路110Aは、コントローラ130より与える信号を切り替えることで、ビデオ信号S[1]乃至[240]または駆動信号STS[1]乃至[24]を切り替えて出力することができる。ビデオ信号と駆動信号とを同じ回路を用いてソース線に出力することができるため、表示を行うためのソースドライバとタッチセンサを駆動するための駆動回路とで回路を共有化することができる。異なる機能を一つの回路で実現できるため、回路の小型化を図ることができ、その結果として狭額縁化、低コスト化を図ることができる。
<信号出力回路の具体例2>
次いで図10には、上述した信号出力回路110Aとは異なる具体例である、信号出力回路110Bを示す。信号出力回路110Bは、シフトレジスタSR、ラッチ回路LAT_A1乃至LAT_An、ラッチ回路LAT_B1乃至LAT_Bn、D/A変換(デジタル/アナログ)回路D/A_1乃至D/A_n、およびバッファ回路AMP_1乃至AMP_nを有する。以下、信号出力回路110Aとは異なる点について詳述し、信号出力回路110Bの動作を説明する。
ラッチ回路LAT_A1乃至LAT_Anは、シフトレジスタSRが出力するパルス信号によって、配線170に与えられるデジタルのビデオ信号(Dともいう)を保持する機能を有する。ビデオ信号Dは、コントローラ130によって与えられる。配線の本数は、ビデオ信号Dのビット数、およびシフトレジスタSRが出力するパルス信号の数によって適宜設定することができる。
配線170は、上述したように、表示を行う期間ではビデオ信号Dを伝える。一方で、タッチの検出を行う期間では、ビデオ信号Dとは異なる信号DTSを伝える。この信号DTSは、例えば、各列のソース線に同じ階調のビデオ信号を出力するためのビデオ信号Dであればよい。
ラッチ回路LAT_B1乃至LAT_Bnは、コントローラ130より配線180に与えられるラッチ信号によって、ラッチ回路LAT_A1乃至LAT_Anの各列に保持された信号Dを保持する機能を有する。またラッチ回路LAT_B1乃至LAT_Bnは、コントローラ130より配線180に与えられる駆動信号によって、ラッチ回路LAT_A1乃至LAT_Anの各列に保持されたDを順に保持する機能を有する。またラッチ回路LAT_B1乃至LAT_Bnは、コントローラ130より配線190に与えられる制御信号によって、ラッチ回路LAT_B1乃至LAT_Bnの各列に保持されたDを初期化する機能を有する。
配線180は、h本の配線を有する。配線180が有する配線の数は、ソース線SL[1]乃至[n]の数列ごとに与える駆動信号の数をhとすると、h本とすればよい。配線180のh本の配線に駆動信号STS[1]乃至[h]を与え、D/A変換回路D/A_1乃至D/A_n、およびバッファ回路AMP_1乃至AMP_nを介して、ソース線SL[1]乃至[n]に駆動信号STS[1]乃至[h]を与える構成となる。
D/A変換回路D/A_1乃至D/A_nは、ラッチ回路LAT_B1乃至LAT_Bnに保持される、デジタルのビデオ信号Dをアナログのビデオ信号Sv[1]乃至Sv[n]に変換して出力する機能を有する。またD/A変換回路D/A_1乃至D/A_nは、ラッチ回路LAT_B1乃至LAT_Bnに保持される、デジタルの信号DTSを駆動信号STS[1]乃至[h]に変換して出力する機能を有する。D/A変換回路D/A_1乃至D/A_nは、切り替え回路111に接続される。
バッファ回路AMP_1乃至AMP_nは、ビデオ信号Sv[1]乃至Sv[n]、あるいは駆動信号STS[1]乃至[h]を増幅してソース線SL[1]乃至[n]に出力する機能を有する。
図11に示す信号出力回路110Bは、表示を行う期間において、デジタルのビデオ信号Dをビデオ信号Sv[1]乃至Sv[n]に変換する。また、図11に示す信号出力回路110Bは、タッチの検出を行う期間において、配線180に与える駆動信号および配線170に与える信号DTSを基に、異なるタイミングで立ち上がる駆動信号STS[1]乃至[h]に変換する。配線180に与えるラッチ信号または駆動信号を切り替えること、および配線190に与える制御信号を切り替えることをそれぞれ期間に応じて行う。当該回路構成とすることで、表示を行う期間においてビデオ信号Sv[1]乃至Sv[n]をソース線SL[1]乃至[n]の各列に順に出力し、タッチの検出を行う期間において、駆動信号STS[1]乃至[h]をソース線SL[1]乃至[n]の各列に順に出力することができる。
図12には、h本設けられる、配線180の具体的な構成について図示する。図12では、一例として、駆動信号STS[1]乃至[24]、ソース線SL[1]乃至[240]とする。この場合、図12の配線180は配線180[1]乃至[24]の24本であり、配線180[1]乃至[24]に駆動信号STS[1]乃至[24]が与えられる。
ラッチ回路LAT_A1乃至LAT_A240には、信号DTSが保持される。配線180[1]乃至[24]に与える駆動信号STS[1]乃至[24]を異なるタイミングで立ち上がる信号とすることで、配線180[1]に与えられる駆動信号STS[1]は、ラッチ回路LAT_B1乃至LAT_B10、D/A変換回路D/A_1乃至D/A_10、およびバッファ回路AMP_1乃至AMP_10を介して、ソース線SL[1]乃至[10]の各列に与えることができる。
同様にして、配線180[2]に与えられる駆動信号STS[2]は、ラッチ回路LAT_B11乃至LAT_B20、D/A変換回路D/A_11乃至D/A_20、およびバッファ回路AMP_11乃至AMP_20を介して、ソース線SL[11]乃至[20]の各列に与えることができる。また配線180[23]に与えられる駆動信号STS[23]は、ラッチ回路LAT_B221乃至LAT_B230、D/A変換回路D/A_221乃至D/A_230、およびバッファ回路AMP_221乃至AMP_230を介して、ソース線SL[221]乃至[230]の各列に与えることができる。また配線180[24]に与えられる駆動信号STS[24]は、ラッチ回路LAT_B231乃至LAT_B240、D/A変換回路D/A_231乃至D/A_240、およびバッファ回路AMP_231乃至AMP_240を介して、ソース線SL[231]乃至[240]の各列に与えることができる。
なお配線180[1]乃至[24]において、ビデオ信号Dを保持するために与えられるラッチ信号は、図12(A)に示すタイミングチャートで説明できる。図12(A)は、表示を行う期間における配線180[1]乃至[24]に与える信号の波形を示している。図12(A)に示すように、1水平走査期間を1Hで表すと、1水平走査期間毎にビデオ信号Dを保持するようにラッチ信号を与えればよい。
また配線180[1]乃至[24]において、信号DTSを異なるタイミングで保持するための駆動信号STS[1]乃至[24]は、図12(B)に示すタイミングチャートで説明できる。図12(B)は、タッチの検出を行う期間における配線180[1]乃至[24]に与える信号の波形を示している。図12(B)に示すように、1水平走査期間を1Hで表すと、1水平走査期間毎に順にDTSを保持するように駆動信号STS[1]乃至[24]を与えればよい。
なおラッチ回路LAT_B1乃至LAT_B240の回路構成は、図13(A)乃至(C)で説明できる。例えば、ラッチ回路LAT_Bは、ラッチ回路LAT_Aからビデオ信号等が端子Dに与えられる。またラッチ回路LAT_Bは、配線190から制御信号等が端子SWに与えられる。またラッチ回路LAT_Bは、配線180からラッチ信号または駆動信号等が端子LSに与えられる。またラッチ回路LAT_Bは、端子QよりD/A変換回路に保持している信号を出力する。
図13(A)のラッチ回路LAT_Bは、表示を行う期間において、図13(B)に示すタイミングチャートのように動作させることができる。端子SWに与える制御信号はLレベルとし、端子Dのビデオ信号Dを端子LSのラッチ信号のHレベルのタイミング(時刻TLAT)で取り込み、端子LSのラッチ信号をLレベルとしても端子Qよりビデオ信号Dを出力するように動作させる。当該構成とすることで、一旦保持したビデオ信号Dを出力し続けることができる。
また図13(A)のラッチ回路LAT_Bは、タッチの検出を行う期間において、図13(C)に示すタイミングチャートのように動作させることができる。端子SWに与える制御信号はHレベルとし、端子Dの信号STSを端子LSのラッチ信号のHレベルのタイミング(時刻TLAT1)で取り込み、端子LSのラッチ信号のLレベルのタイミング(時刻TLAT2)で初期化、例えばLレベルとするよう動作させる。当該構成とすることで端子LSに与える駆動信号に応じた信号をD/A変換回路に出力することができる。
以上説明したように、信号出力回路110Bは、コントローラ130より与える信号を切り替えることで、ビデオ信号S[1]乃至[240]または駆動信号STS[1]乃至[24]を切り替えて出力することができる。ビデオ信号と駆動信号とを同じ回路を用いてソース線に出力することができるため、表示を行うためのソースドライバとタッチセンサを駆動するための駆動回路とで回路を共有化することができる。異なる機能を一つの回路で実現できるため、回路の小型化を図ることができ、その結果として狭額縁化、低コスト化を図ることができる。
(実施の形態2)
本実施の形態では、上記実施の形態で説明した、半導体装置である集積回路を適用可能なタッチパネルのブロック図の構成例、表示部/センサ部が有する画素、および駆動電極/検出電極の回路構成の一例について説明する。
<タッチパネルのブロック図の構成例>
図14に、フルインセル型、ハイブリッドインセル型またはオンセル型の、周辺回路を含むタッチパネルのブロック図を示す。タッチパネル400は、表示部401と、センサ部402と、を有する。またタッチパネル400は、表示部401やセンサ部402を駆動するための周辺回路の一例として、表示駆動回路411、タッチセンサ駆動回路412、およびタイミングコントローラ413を有する。また周辺回路として、表示部401およびセンサ部402で必要な電源電圧を生成するための電源回路等を有していてもよい。
表示駆動回路411は、一例として、ゲートドライバ414およびソースドライバ415を有する。ゲートドライバ414およびソースドライバ415は、表示部401にマトリクス状に設けられた画素(図示せず)を順次駆動し、表示を制御することができる。
上述したソースドライバ415は、上記実施の形態で説明したようにビデオ信号をソース線に出力する他、センサ部の駆動電極(Tx)としても機能するソース線にアナログ信号を与える機能を有する。
なおソースドライバ415を含む、表示駆動回路411、タッチセンサ駆動回路412、およびタイミングコントローラ413を構成する一部の回路は、シリコン基板に作製した集積回路(IC:Integrated Circuit)を用いることで、タッチパネル400が設けられた基板上や、タッチパネル400が設けられた基板に接続されるFPC等上に設けることができる。そのため、図14に図示するIC440は、タッチパネル400のブロック内において、ソースドライバ415、検出回路416、送信回路417、およびタイミングコントローラ413を有する構成として図示している。
このように、タッチセンサの駆動回路と、ソースドライバと、を一つの回路とし、タッチセンサの信号の処理するための他の回路等を1つのICに組み込んだ構成とすることで、ICを小型化できる。ICの小型化によって、タッチセンサの狭額縁化や、ICの取り数の増加による低コスト化を図ることができる。
なお、画素数の増加する場合や、フレーム周波数を高くする場合、ゲートドライバ414およびソースドライバ415は、複数に設け、表示する画素の領域を区切って制御させてもよい。このようにすることで、表示する画像の精細度や、信号の書き込み速度等を高めることができる。
タッチセンサ駆動回路412は、一例として、検出回路416および送信回路417を有する。検出回路416は、主としてアナログ信号を扱う回路である。送信回路417は、主として、デジタル信号を扱う回路である。
検出回路416は、一例として、センサ部402の検出電極(Rx)側よりアナログ信号を受け取りデジタル信号に変換する機能等、を有する。検出回路416としては、積分回路や、サンプルホールド回路、A/D(アナログ/デジタル)コンバータ等がある。
送信回路417は、一例として、検出回路416より出力されるデジタル信号のノイズ除去、タッチ位置検出、およびタッチ位置の追跡処理等の信号処理を行う回路である。送信回路417での信号処理によって得られるデータは、タッチパネル400の外部にあるホストコントローラ420に出力することができる。
タイミングコントローラ413は、一例として、ホストコントローラ420からビデオ信号等を受信し、表示駆動回路411を制御する信号、例えばクロック信号、垂直同期信号、水平同期信号等を生成する回路である。また、タイミングコントローラ413は、一例として、ホストコントローラ420から信号を受信し、例えばタッチセンサ駆動回路412を制御するための信号等を生成する回路である。
なお外部のホストコントローラ420から受信する各種信号は、DVI(Digital Visual Interface)、LVDS(Low Voltage Differential Signaling)、RSDS(Reduced Swing Differential Signaling)等のインターフェースを経て、タイミングコントローラ413に入力することができる。
ホストコントローラ420は、タッチパネルが有する周辺回路と各種信号を入出力するための回路である。ホストコントローラ420は、例えば、演算回路や、フレームメモリを有し、タッチパネル400との間、あるいはその他の装置との間で信号の入出力を行う回路である。
図15(A)、(B)、(C)は、タッチパネルにICを実装する例を説明するための概略図である。
図15(A)では、タッチパネル400Aは、基板451、対向基板452、複数のFPC453、IC454、IC455等を有する。また基板451と対向基板452との間に表示部456、タッチセンサ部457、及びゲートドライバ458を有している。IC454及びIC455は、COG(Chip On Glass)方式などの実装方法により基板451に実装されている。
IC454及びIC455は、図14で説明したIC440として機能する回路を有する。IC454は、タッチセンサの駆動回路と、ソースドライバと、を一つの回路とし、タッチセンサの信号の処理するための他の回路等を1つのICに組み込んだ構成とすることで、小型化できる。ICの小型化によって、タッチセンサの狭額縁化や、ICの取り数の増加による低コスト化を図ることができる。図15(B)では、タッチパネル400Bは、1つのIC454Aと1つのFPC453を実装した例を示している。IC454Aは、図14で説明したIC440として機能する回路を有する。IC454Aは、タッチセンサの駆動回路と、ソースドライバと、を一つの回路とし、タッチセンサの信号の処理するための他の回路等を1つのICに組み込んだ構成とすることで、小型化できる。ICの小型化によって、タッチセンサの狭額縁化や、ICの取り数の増加による低コスト化を図ることができる。このように、機能を1つのIC454Aに集約させることで、部品点数を減らすことができるため好ましい。また図15(B)では、ゲートドライバ458を表示部456の2つの短辺のうち、FPC453に近い側の辺に沿って配置した例を示している。
図15(C)は、図15(A)、(B)で説明したIC454、454Aの一部の機能を有するIC460等が実装されたPCB(Printed Circuit Board)459を有する構成の例を示している。基板451上のIC454B及びIC455Bと、PCB459とは、FPC453によって電気的に接続されている。
なお図15(A)、(B)、(C)において、IC454、454A、454B、IC455、IC455Bは、基板451上ではなくFPC453に実装されていてもよい。例えばIC454、454A、454B、IC455、IC455BをCOF(Chip On Film)方式やTAB(Tape Automated Bonding)方式などの実装方法によりFPC453に実装すればよい。
図15(A)、(B)に示すように、表示部456の短辺側にFPC453やIC454、454Aを配置する構成は狭額縁化が可能であるため、例えばスマートフォン、携帯電話、またはタブレット端末などの電子機器に好適に用いることができる。また、図15(C)に示すようなPCB459を用いる構成は、例えばテレビジョン装置やモニタ装置、タブレット端末、またはノート型のパーソナルコンピュータなどに好適に用いることができる。
<画素、および駆動電極/検出電極の回路構成について>
図16(A)の画素203Aは、液晶素子を表示部に有するタッチパネルの画素の一例であり、トランジスタ231、及び液晶素子233を有する。図示していないが、画素203Aは、容量素子を有していてもよい。
トランジスタ231は、液晶素子233とソース線SL[1]乃至[n]のいずれか一との接続を制御するスイッチング素子としての機能を有する。トランジスタ231は、ゲート線GL[1]乃至[m]のいずれか一を介して、そのゲートから入力される走査信号により導通状態が制御される。
液晶素子233は、一例として、コモン電極、画素電極及び液晶で構成される素子である。コモン電極と画素電極間に形成される電界の作用により液晶の液晶材料の配向が変化される。
なお駆動電極(Tx)としての機能を有するソース線SL[1]乃至[n]と対となるように設ける、検出電極として機能する配線Rx[1]乃至RX[y]は、ソース線SL[1]乃至[n]に直交するように設ければよい。
なお検出電極として機能する配線Rx[1]乃至RX[y]は、液晶素子233に接続されるコモン電極に接続される配線を用いてもよい。この場合の回路構成を図16(B)に示す。
図17の画素203Bは、発光素子を表示部に有するタッチパネルの画素の一例であり、トランジスタ221、トランジスタ222、及び発光素子223を有する。なお図17では、ゲート線GL[1]乃至[m]及びソースSL[1]乃至[n]に加えて、電源線VLを図示している。電源線VLは、発光素子223に電流を供給するための配線である。
トランジスタ221は、トランジスタ222のゲートとソース線SL[1]乃至[n]のいずれか一との接続を制御するスイッチング素子としての機能を有する。トランジスタ221は、ゲート線GLを介して、そのゲートから入力される走査信号によりオン、オフが制御される。
トランジスタ222は、ゲートに印加される電圧に従って、電源線VLと発光素子223との間に流れる電流を制御する機能を有する。
発光素子223は、一例として、電極に挟持された発光層で構成される素子である。発光素子223は、発光層を流れる電流量に従って輝度を制御することができる。
なお駆動電極(Tx)としての機能を有するソース線SL[1]乃至[n]と対となるように設ける、検出電極として機能する配線Rx[1]乃至RX[y]は、図16(A)、(B)と同様に、ソース線SL[1]乃至[n]に直交するように設ければよい。
(実施の形態3)
本実施の形態では、本発明の一態様に係る半導体装置の断面構造の一例について、図18を参照して説明する。
先の実施の形態に示す半導体装置は、シフトレジスタ回路等の各回路を、シリコンなどを用いたトランジスタで形成することができる。なおシリコンは、多結晶シリコン、微結晶シリコン、非結晶シリコンを用いることができる。なおシリコンの代わりに、酸化物半導体などを用いることができる。
図18には、本発明の一態様に係る半導体装置の断面模式図を示す。図18に示す断面模式図は、半導体材料(例えば、シリコン)を用いたnチャネル型のトランジスタ及びpチャネル型のトランジスタを有する。
nチャネル型のトランジスタ510は、半導体材料を含む基板500に設けられたチャネル形成領域501と、チャネル形成領域501を挟むように設けられた低濃度不純物領域502及び高濃度不純物領域503(これらを合わせて単に不純物領域とも呼ぶ)と、該不純物領域に接して設けられた金属間化合物領域507と、チャネル形成領域501上に設けられたゲート絶縁膜504aと、ゲート絶縁膜504a上に設けられたゲート電極層505aと、金属間化合物領域507と接して設けられたソース電極層506a及びドレイン電極層506bと、を有する。ゲート電極層505aの側面には、サイドウォール絶縁膜508aが設けられている。トランジスタ510を覆うように層間絶縁膜521及び層間絶縁膜522が設けられている。層間絶縁膜521及び層間絶縁膜522に形成された開口を通じて、ソース電極層506a及びドレイン電極層506bと、金属間化合物領域507とが接続されている。
pチャネル型のトランジスタ520は、半導体材料を含む基板500に設けられたチャネル形成領域511と、チャネル形成領域511を挟むように設けられた低濃度不純物領域512及び高濃度不純物領域513(これらを合わせて単に不純物領域とも呼ぶ)と、該不純物領域に接して設けられた金属間化合物領域517と、チャネル形成領域511上に設けられたゲート絶縁膜504bと、ゲート絶縁膜504b上に設けられたゲート電極層505bと、金属間化合物領域517と接して設けられたソース電極層506c及びドレイン電極層506dと、を有する。ゲート電極層505bの側面には、サイドウォール絶縁膜508bが設けられている。トランジスタ520を覆うように層間絶縁膜521及び層間絶縁膜522が設けられている。層間絶縁膜521及び層間絶縁膜522に形成された開口を通じて、ソース電極層506c及びドレイン電極層506dと、金属間化合物領域517とが接続している。
また、基板500には、トランジスタ510と、トランジスタ520のそれぞれを囲むように素子分離絶縁膜509が設けられている。
なお、図18では、トランジスタ510及びトランジスタ520が、半導体基板にチャネルが形成されるトランジスタである場合について示すが、トランジスタ510及びトランジスタ520が、絶縁表面上に形成された非晶質半導体膜、多結晶半導体膜にチャネルが形成されるトランジスタであってもよい。また、SOI基板のように、単結晶半導体膜にチャネルが形成されるトランジスタであってもよい。
半導体基板として、単結晶半導体基板を用いることにより、トランジスタ510及びトランジスタ520を、高速動作させることができる。よって、先の実施の形態に示す各回路を構成するトランジスタを、単結晶半導体基板に形成することが好ましい。
また、トランジスタ510と、トランジスタ520とは、配線523によって、それぞれ接続されている。なお配線523上に層間絶縁膜及び電極層を設け、さらにトランジスタを積層して設ける構成としてもよい。
(実施の形態4)
本実施の形態では、上述の実施の形態で説明した半導体装置をタッチパネルに適用する例、タッチパネルのブロック図の構成例、及びタッチパネルを電子機器に適用する例について、図19乃至図21を用いて説明する。
<タッチパネルに適用する際の実装例>
半導体装置のタッチパネルへの実装例について、図19(A)、(B)を用いて説明する。
図19(A)は半導体装置10の上面図であり、図19(B)は集積回路100周辺を拡大した図である。
半導体装置10は、一対の基板200、210を有する。また、ソースドライバおよびタッチセンサの駆動回路の機能を有する集積回路100、ゲートドライバ101、表示部/センサ部102を有する。基板200では、FPC220(フレキシブルプリント基板)が接続部CONに接続される。接続部CONから設けられる配線は、集積回路100の入力端子に接続される。集積回路100から表示部/センサ部102に向けて設けられるソース線SL[1]乃至[n]は、出力端子に接続される。
図19(B)は、図19(A)の切断線Z1−Z2、Z3−Z4における半導体装置10の断面図である。なお図19(B)では、表示部/センサ部102が有する表示素子を、一例として液晶素子として説明する。なお表示素子は、電極間にEL層を有する発光素子であってもよい。
切断線Z1−Z2にあらわれる端子部700には、端子部710および端子部720並びに接続部CON等を備える。端子部710および端子部720は集積回路100と接続され、接続部CONは、接続層702を介して、FPC220と接続される。
接続部CONは、接続層702および接点704を介して、集積回路100の入力端子に接続される。集積回路100の出力端子は、接続層703および、接点704、接点705を介して表示部/センサ部102に接続された導電層に接続される。
切断線Z3−Z4にあらわれる表示部/センサ部102は、複数の画素、およびタッチセンサの電極として機能する導電層を備える。例えば画素は、基板200と基板210との間に設けられるトランジスタ731および液晶素子732を有する。タッチセンサは、トランジスタ731のソースまたはドレインの一方として機能する導電層733、液晶素子732の液晶層を挟む一方の電極として機能する導電層734を有する。また、基板200と基板210との間には、液晶735を有する。また、基板210側には、遮光層736、着色層737等を有していてもよい。また基板200、210の端部には、封止材738を有していてもよい。
<各構成要素について>
以下では、図19(B)に示す各構成要素について説明する。
《接続層・接点》
接続層702、接続層703および、接点704、接点705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。
《基板》
基板200および基板210に適用可能な基板には、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、サファイヤ、有機樹脂などの材料を用いることができる。また、シリコンや炭化シリコンからなる単結晶半導体基板、多結晶半導体基板、シリコンゲルマニウム等の化合物半導体基板、SOI基板等を適用することも可能であり、これらの基板上に半導体素子が設けられたものを、基板として用いてもよい。また、基板として、可撓性基板を用い、可撓性基板上に直接、トランジスタや容量素子等を形成してもよい。
可撓性及び可視光に対する透過性を有する材料としては、例えば、可撓性を有する程度の厚さのガラスや、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)等のポリエステル樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリカーボネート(PC)樹脂、ポリエーテルスルホン(PES)樹脂、ポリアミド樹脂、シクロオレフィン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)樹脂等が挙げられる。特に、熱膨張係数の低い材料を用いることが好ましく、例えば、ポリアミドイミド樹脂、ポリイミド樹脂、PET等を好適に用いることができる。また、ガラス繊維に有機樹脂を含浸した基板や、無機フィラーを有機樹脂に混ぜて熱膨張係数を下げた基板を使用することもできる。
《トランジスタ》
トランジスタ731等に適用可能なトランジスタは、ゲート電極として機能する導電層と、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、ゲート絶縁層として機能する絶縁層と、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。
なおトランジスタの構造は特に限定されない。例えば、プレーナ型のトランジスタとしてもよいし、スタガ型のトランジスタとしてもよいし、逆スタガ型のトランジスタとしてもよい。また、トップゲート型又はボトムゲート型のいずれのトランジスタ構造としてもよい。または、チャネルの上下にゲート電極が設けられていてもよい。トランジスタに用いる半導体材料は特に限定されず、例えば、酸化物半導体、シリコン、ゲルマニウム等が挙げられる。
トランジスタに用いる半導体材料の結晶性についても特に限定されず、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。
また、トランジスタに用いる半導体材料としては、例えば、第14族の元素、化合物半導体又は酸化物半導体を半導体層に用いることができる。代表的には、シリコンを含む半導体、ガリウムヒ素を含む半導体又はインジウムを含む酸化物半導体などを適用できる。
特に、トランジスタのチャネルが形成される半導体に、酸化物半導体を適用することが好ましい。特にシリコンよりもバンドギャップの大きな酸化物半導体を適用することが好ましい。シリコンよりもバンドギャップが広く、且つキャリア密度の小さい半導体材料を用いると、トランジスタのオフ状態における電流を低減できるため好ましい。
例えば、上記酸化物半導体として、少なくともインジウム(In)もしくは亜鉛(Zn)を含むことが好ましい。より好ましくは、In−M−Zn酸化物(MはAl、Ti、Ga、Ge、Y、Zr、Sn、La、Ce、HfまたはNd等の金属)で表記される酸化物を含む。
または、トランジスタのチャネルが形成される半導体に、シリコンを用いることが好ましい。シリコンとしてアモルファスシリコンを用いてもよいが、特に結晶性を有するシリコンを用いることが好ましい。例えば、微結晶シリコン、多結晶シリコン、単結晶シリコンなどを用いることが好ましい。特に、多結晶シリコンは、単結晶シリコンに比べて低温で形成でき、且つアモルファスシリコンに比べて高い電界効果移動度と高い信頼性を備える。このような多結晶半導体を画素に適用することで画素の開口率を向上させることができる。また極めて高精細に画素を有する場合であっても、ゲート駆動回路とソース駆動回路を画素と同一基板上に形成することが可能となり、電子機器を構成する部品数を低減することができる。
《導電層》
トランジスタのゲート、ソースおよびドレインのほか、各種配線およ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、またはタングステンなどの金属、またはこれを主成分とする合金を単層構造または積層構造として用いる。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、チタン膜または窒化チタン膜と、そのチタン膜または窒化チタン膜上に重ねてアルミニウム膜または銅膜を積層し、さらにその上にチタン膜または窒化チタン膜を形成する三層構造、モリブデン膜または窒化モリブデン膜と、そのモリブデン膜または窒化モリブデン膜上に重ねてアルミニウム膜または銅膜を積層し、さらにその上にモリブデン膜また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、酸化錫または酸化亜鉛を含む透明導電材料を用いてもよい。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。
また、透光性を有する導電性材料としては、酸化インジウム、インジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化物、酸化亜鉛、ガリウムを添加した酸化亜鉛などの導電性酸化物またはグラフェン化合物を用いることができる。または、金、銀、白金、マグネシウム、ニッケル、タングステン、クロム、モリブデン、鉄、コバルト、銅、パラジウム、またはチタンなどの金属材料や、該金属材料を含む合金材料を用いることができる。または、該金属材料の窒化物(例えば、窒化チタン)などを用いてもよい。なお、金属材料、合金材料(またはそれらの窒化物)を用いる場合には、透光性を有する程度に薄くすればよい。また、上記材料の積層膜を導電層として用いることができる。例えば、銀とマグネシウムの合金とインジウムスズ酸化物の積層膜などを用いると、導電性を高めることができるため好ましい。これらは、タッチパネルを構成する各種配線および電極などの導電層や、表示素子が有する電極(画素電極および共通電極など)にも用いることができる。
または、導電層として、半導体層と同様の酸化物半導体を用いることが好ましい。このとき導電層が、半導体層のチャネルが形成される領域よりも低い電気抵抗を呈するように、形成されていることが好ましい。
例えばこのような導電層を、トランジスタの第2のゲート電極として機能する導電層に適用することができる。または、透光性を有する他の導電層にも適用することができる。
《絶縁層》
各絶縁層、オーバーコート、スペーサ等に用いることのできる絶縁材料としては、例えば、アクリル、エポキシなどの樹脂、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材料を用いることもできる。
《液晶素子》
液晶素子732に適用可能な液晶素子としては、FFS(Fringe Field Switching)モードが適用された素子を例示したが、これに限られず様々なモードが適用された液晶素子を用いることができる。例えばVA(Vertical Alignment)モード、TN(Twisted Nematic)モード、IPS(In−Plane−Switching)モード、FFS(Fringe Field Switching)モード、ASM(Axially Symmetric aligned Micro−cell)モード、OCB(Optically Compensated Birefringence)モード、FLC(Ferroelectric Liquid Crystal)モード、AFLC(AntiFerroelectric Liquid Crystal)モード等が適用された液晶素子を用いることができる。
また、半導体装置10にノーマリーブラック型の液晶表示装置、例えば垂直配向(VA)モードを採用した透過型の液晶表示装置を適用してもよい。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。
なお、液晶素子は、液晶の光学変調作用によって光の透過または非透過を制御する素子である。なお、液晶の光学的変調作用は、液晶にかかる電界(横方向の電界、縦方向の電界又は斜め方向の電界を含む)によって制御される。なお、液晶素子に用いる液晶としては、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(PDLC:Polymer Dispersed Liquid Crystal)、強誘電性液晶、反強誘電性液晶等を用いることができる。これらの液晶材料は、条件により、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。
また、液晶材料としては、ポジ型の液晶、またはネガ型の液晶のいずれを用いてもよく、適用するモードや設計に応じて最適な液晶材料を用いればよい。
また、横電界方式を採用する場合、配向膜を用いないブルー相を示す液晶を用いてもよい。ブルー相は液晶相の一つであり、コレステリック液晶を昇温していくと、コレステリック相から等方相へ転移する直前に発現する相である。ブルー相は狭い温度範囲でしか発現しないため、温度範囲を改善するために数重量%以上のカイラル剤を混合させた液晶組成物を液晶層に用いる。ブルー相を示す液晶とカイラル剤とを含む液晶組成物は、応答速度が短く、光学的等方性である。また、ブルー相を示す液晶とカイラル剤とを含む液晶組成物は、配向処理が不要であり、視野角依存性が小さい。また配向膜を設けなくてもよいのでラビング処理も不要となるため、ラビング処理によって引き起こされる静電破壊を防止することができ、作製工程中の液晶表示装置の不良や破損を軽減することができる。
《着色層、遮光層》
遮光層736、着色層737に適用可能な遮光層、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、顔料または染料が含まれた樹脂材料などが挙げられる。
《封止材》
封止材738に適用可能な封止材は、基板同士を貼り合わせる機能を備える。封止材は空気より大きい屈折率を備える。
<タッチパネルの応用例>
次いで図19(A)、(B)のタッチパネルを用いたタッチパネルモジュールの応用例について、図20を用いて説明を行う。
図20に示すタッチパネルモジュール8000は、上部カバー8001と下部カバー8002との間に、FPC8012に接続されたタッチパネル8011、フレーム8005、プリント基板8006、バッテリー8007を有する。なおタッチパネルモジュール8000が有する表示素子が液晶素子の場合、バックライトユニットなどを設けてもよい。
上記実施の形態で説明した半導体装置は、図20におけるタッチパネル8011に用いることができる。そのため、タッチパネルモジュール8000は、狭額縁化や低コスト化を図ることができる。
上部カバー8001及び下部カバー8002は、タッチパネル8011等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8011は、抵抗膜方式または静電容量方式のタッチセンサを用いることができる。
フレーム8005は、タッチパネル8011等の保護機能の他、プリント基板8006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8005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8006は、タッチパネル8011等を駆動するための各種信号を出力する回路を有する。プリント基板8006上の各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8007による電源であってもよい。バッテリー8007は、商用電源を用いる場合には、省略可能である。
また、タッチパネルモジュール8000には、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。
<電子機器への応用例>
次いで、コンピュータ、携帯情報端末(携帯電話、携帯型ゲーム機、音響再生装置なども含む)、電子ペーパー、テレビジョン装置(テレビ、又はテレビジョン受信機ともいう)、デジタルビデオカメラなどの電子機器のタッチパネルモジュールに、上述のタッチパネルモジュールを適用した場合について説明する。
図21(A)は、携帯型の情報端末であり、筐体901、筐体902、第1の表示部903a、第2の表示部903bなどによって構成されている。筐体901と筐体902の少なくとも一部には、先の実施の形態に示す半導体装置を有する表示モジュールが設けられている。そのため、狭額縁化や低コスト化が図られた携帯型の情報端末が実現される。
なお、第1の表示部903aはタッチ入力機能を有するパネルとなっており、例えば図21(A)の左図のように、第1の表示部903aに表示される選択ボタン904により「タッチ入力」を行うか、「キーボード入力」を行うかを選択できる。選択ボタンは様々な大きさで表示できるため、幅広い世代の人が使いやすさを実感できる。ここで、例えば「キーボード入力」を選択した場合、図21(A)の右図のように第1の表示部903aにはキーボード905が表示される。これにより、従来の情報端末と同様に、キー入力による素早い文字入力などが可能となる。
また、図21(A)に示す携帯型の情報端末は、図21(A)の右図のように、第1の表示部903a及び第2の表示部903bのうち、一方を取り外すことができる。第2の表示部903bもタッチ入力機能を有するパネルとし、持ち運びの際、さらなる軽量化を図ることができ、一方の手で筐体902を持ち、他方の手で操作することができるため便利である。
図21(A)に示す携帯型の情報端末は、様々な情報(静止画、動画、テキスト画像など)を表示する機能、カレンダー、日付又は時刻などを表示部に表示する機能、表示部に表示した情報を操作又は編集する機能、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、等を有することができる。また、筐体の裏面や側面に、外部接続用端子(イヤホン端子、USB端子など)、記録媒体挿入部などを備える構成としてもよい。
また、図21(A)に示す携帯型の情報端末は、無線で情報を送受信できる構成としてもよい。無線により、電子書籍サーバから、所望の書籍データなどを購入し、ダウンロードする構成とすることも可能である。
更に、図21(A)に示す筐体902にアンテナやマイク機能や無線機能を持たせ、携帯電話として用いてもよい。
図21(B)は、腕時計型携帯情報端末であり、筐体910、バンド911、および留め具912で構成されている。筐体910には、表示部913、操作部914、およびセンサ915が設けられている。表示部913はタッチセンサの機能を有し、時計表示部916、およびアイコン917をタッチして操作することができる。筐体910には、先の実施の形態に示す半導体装置を有する表示モジュールが設けられている。そのため、狭額縁化や低コスト化が図られた腕時計型携帯情報端末が実現される。
図21(C)は、テレビジョン装置であり、筐体921、表示部922、スタンド923などで構成されている。テレビジョン装置の操作は、筐体921が備えるスイッチや、リモコン操作機924により行うことができる。筐体921及びリモコン操作機924には、先の実施の形態に示す半導体装置を有する表示モジュールが搭載されている。そのため、狭額縁化や低コスト化が図られたテレビジョン装置が実現される。
図21(D)は、スマートフォンであり、本体930には、表示部931と、スピーカー932と、マイク933と、操作ボタン934等が設けられている。本体930内には、先の実施の形態に示す半導体装置を有する表示モジュールが設けられている。そのため狭額縁化や低コスト化が図られたスマートフォンが実現される。
図21(E)は、デジタルカメラであり、本体941、表示部942、操作スイッチ943などによって構成されている。本体941内には、先の実施の形態に示す半導体装置を有する表示モジュールが設けられている。そのため、狭額縁化や低コスト化が図られたデジタルカメラが実現される。
以上のように、本実施の形態に示す電子機器には、先の実施の形態に示す半導体装置を有する表示モジュールが搭載されている。そのため、狭額縁化や低コスト化が図られた電子機器が実現される。
(本明細書等の記載に関する付記)
以上の実施の形態、及び実施の形態における各構成の説明について、以下に付記する。
<実施の形態で述べた本発明の一態様に関する付記>
各実施の形態に示す構成は、他の実施の形態に示す構成と適宜組み合わせて、本発明の一態様とすることができる。また、1つの実施の形態の中に、複数の構成例が示される場合は、互い構成例を適宜組み合わせることが可能である。
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/又は、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、又は置き換えなどを行うことが出来る。
なお、実施の形態の中で述べる内容とは、各々の実施の形態において、様々な図を用いて述べる内容、又は明細書に記載される文章を用いて述べる内容のことである。
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)は、その図の別の部分、その実施の形態において述べる別の図(一部でもよい)、及び/又は、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)に対して、組み合わせることにより、さらに多くの図を構成させることが出来る。
<図面を説明する記載に関する付記>
本明細書等において、「上に」、「下に」などの配置を示す語句は、構成同士の位置関係を、図面を参照して説明するために、便宜上用いている。構成同士の位置関係は、各構成を描写する方向に応じて適宜変化する。そのため、配置を示す語句は、明細書で説明した記載に限定されず、状況に応じて適切に言い換えることができる。
また、「上」や「下」の用語は、構成要素の位置関係が直上または直下で、かつ、直接接していることを限定するものではない。例えば、「絶縁層A上の電極B」の表現であれば、絶縁層Aの上に電極Bが直接接して形成されている必要はなく、絶縁層Aと電極Bとの間に他の構成要素を含むものを除外しない。
また本明細書等において、ブロック図では、構成要素を機能毎に分類し、互いに独立したブロックとして示している。しかしながら実際の回路等においては、構成要素を機能毎に切り分けることが難しく、一つの回路に複数の機能が係わる場合や、複数の回路にわたって一つの機能が関わる場合があり得る。そのため、ブロック図のブロックは、明細書で説明した構成要素に限定されず、状況に応じて適切に言い換えることができる。
また、図面において、大きさ、層の厚さ、又は領域は、説明の便宜上任意の大きさに示したものである。よって、必ずしもそのスケールに限定されない。なお図面は明確性を期すために模式的に示したものであり、図面に示す形状又は値などに限定されない。例えば、ノイズによる信号、電圧、若しくは電流のばらつき、又は、タイミングのずれによる信号、電圧、若しくは電流のばらつきなどを含むことが可能である。
<言い換え可能な記載に関する付記>
本明細書等において、トランジスタの接続関係を説明する際、ソースとドレインとの一方を、「ソース又はドレインの一方」(又は第1電極、又は第1端子)と表記し、ソースとドレインとの他方を「ソース又はドレインの他方」(又は第2電極、又は第2端子)と表記している。これは、トランジスタのソースとドレインは、トランジスタの構造又は動作条件等によって変わるためである。なおトランジスタのソースとドレインの呼称については、ソース(ドレイン)端子や、ソース(ドレイン)電極等、状況に応じて適切に言い換えることができる。
また、本明細書等において「電極」や「配線」の用語は、これらの構成要素を機能的に限定するものではない。例えば、「電極」は「配線」の一部として用いられることがあり、その逆もまた同様である。さらに、「電極」や「配線」の用語は、複数の「電極」や「配線」が一体となって形成されている場合なども含む。
また、本明細書等において、電圧と電位は、適宜言い換えることができる。電圧は、基準となる電位からの電位差のことであり、例えば基準となる電位をグラウンド電圧(接地電圧)とすると、電圧を電位に言い換えることができる。グラウンド電位は必ずしも0Vを意味するとは限らない。なお電位は相対的なものであり、基準となる電位によっては、配線等に与える電位を変化させる場合がある。
なお本明細書等において、「膜」、「層」などの語句は、場合によっては、または、状況に応じて、互いに入れ替えることが可能である。例えば、「導電層」という用語を、「導電膜」という用語に変更することが可能な場合がある。または、例えば、「絶縁膜」という用語を、「絶縁層」という用語に変更することが可能な場合がある。
なお本明細書等において、1つの画素に1つのトランジスタ及び1つの容量素子を備えた1T−1Cの液晶表示装置の画素回路の構成、あるいは1つの画素に2つのトランジスタ及び1つの容量素子を備えた2T−1C構造のEL表示装置の画素回路の構成を示しているが、本実施の形態はこれに限定されない。1つの画素に3つ以上のトランジスタ及び2つ以上の容量素子を有する回路構成とすることもでき、別途の配線がさらに形成されて、多様な回路構成としてもよい。
<語句の定義に関する付記>
以下では、上記実施の形態中で言及しなかった語句の定義について説明する。
<<スイッチについて>>
本明細書等において、スイッチとは、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するものをいう。または、スイッチとは、電流を流す経路を選択して切り替える機能を有するものをいう。
一例としては、電気的スイッチ又は機械的なスイッチなどを用いることができる。つまり、スイッチは、電流を制御できるものであればよく、特定のものに限定されない。
電気的なスイッチの一例としては、トランジスタ(例えば、バイポーラトランジスタ、MOSトランジスタなど)、ダイオード(例えば、PNダイオード、PINダイオード、ショットキーダイオード、MIM(Metal Insulator Metal)ダイオード、MIS(Metal Insulator Semiconductor)ダイオード、ダイオード接続のトランジスタなど)、又はこれらを組み合わせた論理回路などがある。
なお、スイッチとしてトランジスタを用いる場合、トランジスタの「導通状態」とは、トランジスタのソースとドレインが電気的に短絡されているとみなせる状態をいう。また、トランジスタの「非導通状態」とは、トランジスタのソースとドレインが電気的に遮断されているとみなせる状態をいう。なおトランジスタを単なるスイッチとして動作させる場合には、トランジスタの極性(導電型)は特に限定されない。
機械的なスイッチの一例としては、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がある。そのスイッチは、機械的に動かすことが可能な電極を有し、その電極が動くことによって、導通と非導通とを制御して動作する。
<<チャネル長について>>
本明細書等において、チャネル長とは、例えば、トランジスタの上面図において、半導体(またはトランジスタがオン状態のときに半導体の中で電流の流れる部分)とゲートとが重なる領域、またはチャネルが形成される領域における、ソースとドレインとの間の距離をいう。
なお、一つのトランジスタにおいて、チャネル長が全ての領域で同じ値をとるとは限らない。即ち、一つのトランジスタのチャネル長は、一つの値に定まらない場合がある。そのため、本明細書では、チャネル長は、チャネルの形成される領域における、いずれか一の値、最大値、最小値または平均値とする。
<<チャネル幅について>>
本明細書等において、チャネル幅とは、例えば、半導体(またはトランジスタがオン状態のときに半導体の中で電流の流れる部分)とゲート電極とが重なる領域、またはチャネルが形成される領域における、ソースとドレインとが向かい合っている部分の長さをいう。
なお、一つのトランジスタにおいて、チャネル幅がすべての領域で同じ値をとるとは限らない。即ち、一つのトランジスタのチャネル幅は、一つの値に定まらない場合がある。そのため、本明細書では、チャネル幅は、チャネルの形成される領域における、いずれか一の値、最大値、最小値または平均値とする。
なお、トランジスタの構造によっては、実際にチャネルの形成される領域におけるチャネル幅(以下、実効的なチャネル幅と呼ぶ。)と、トランジスタの上面図において示されるチャネル幅(以下、見かけ上のチャネル幅と呼ぶ。)と、が異なる場合がある。例えば、立体的な構造を有するトランジスタでは、実効的なチャネル幅が、トランジスタの上面図において示される見かけ上のチャネル幅よりも大きくなり、その影響が無視できなくなる場合がある。例えば、微細かつ立体的な構造を有するトランジスタでは、半導体の側面に形成されるチャネル領域の割合が大きくなる場合がある。その場合は、上面図において示される見かけ上のチャネル幅よりも、実際にチャネルの形成される実効的なチャネル幅の方が大きくなる。
ところで、立体的な構造を有するトランジスタにおいては、実効的なチャネル幅の、実測による見積もりが困難となる場合がある。例えば、設計値から実効的なチャネル幅を見積もるためには、半導体の形状が既知という仮定が必要である。したがって、半導体の形状が正確にわからない場合には、実効的なチャネル幅を正確に測定することは困難である。
そこで、本明細書では、トランジスタの上面図において、半導体とゲート電極とが重なる領域における、ソースとドレインとが向かい合っている部分の長さである見かけ上のチャネル幅を、「囲い込みチャネル幅(SCW:Surrounded Channel Width)」と呼ぶ場合がある。また、本明細書では、単にチャネル幅と記載した場合には、囲い込みチャネル幅または見かけ上のチャネル幅を指す場合がある。または、本明細書では、単にチャネル幅と記載した場合には、実効的なチャネル幅を指す場合がある。なお、チャネル長、チャネル幅、実効的なチャネル幅、見かけ上のチャネル幅、囲い込みチャネル幅などは、断面TEM像などを取得して、その画像を解析することなどによって、値を決定することができる。
なお、トランジスタの電界効果移動度や、チャネル幅当たりの電流値などを計算して求める場合、囲い込みチャネル幅を用いて計算する場合がある。その場合には、実効的なチャネル幅を用いて計算する場合とは異なる値をとる場合がある。
<<画素について>>
本明細書等において、画素とは、例えば、明るさを制御できる要素一つ分を示すものとする。よって、一例としては、一画素とは、一つの色要素を示すものとし、その色要素一つで明るさを表現する。従って、そのときは、R(赤)G(緑)B(青)の色要素からなるカラー表示装置の場合には、画像の最小単位は、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。
なお、色要素は、三色に限定されず、それ以上でもよく、例えば、RGBW(Wは白)や、RGBに、イエロー、シアン、マゼンタを追加したものなどがある。
<<表示素子について>>
本明細書等において、表示素子とは、電気的作用または磁気的作用により、コントラスト、輝度、反射率、透過率などが変化する表示媒体を有するものである。表示素子の一例としては、EL(エレクトロルミネッセンス)素子、LEDチップ(白色LEDチップ、赤色LEDチップ、緑色LEDチップ、青色LEDチップなど)、トランジスタ(電流に応じて発光するトランジスタ)、電子放出素子、カーボンナノチューブを用いた表示素子、液晶素子、電子インク、エレクトロウェッティング素子、電気泳動素子、プラズマディスプレイパネル(PDP)、MEMS(マイクロ・エレクトロ・メカニカル・システム)を用いた表示素子(例えば、グレーティングライトバルブ(GLV)、デジタルマイクロミラーデバイス(DMD)、DMS(デジタル・マイクロ・シャッター)、MIRASOL(登録商標)、IMOD(インターフェアレンス・モジュレーション)素子、シャッター方式のMEMS表示素子、光干渉方式のMEMS表示素子、圧電セラミックディスプレイなど)、カーボンナノチューブを用いた表示素子、または、量子ドットを用いた表示素子など、がある。EL素子を用いた表示装置の一例としては、ELディスプレイなどがある。電子放出素子を用いた表示装置の一例としては、フィールドエミッションディスプレイ(FED)又はSED方式平面型ディスプレイ(SED:Surface−conduction Electron−emitter Display)などがある。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、電子粉流体(登録商標)、又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。量子ドットを各画素に用いた表示装置の一例としては、量子ドットディスプレイなどがある。なお、量子ドットは、表示素子としてではなく、バックライトの一部に設けてもよい。量子ドットを用いることにより、色純度の高い表示を行うことができる。なお、半透過型液晶ディスプレイや反射型液晶ディスプレイを実現する場合には、画素電極の一部、または、全部が、反射電極としての機能を有するようにすればよい。例えば、画素電極の一部、または、全部が、アルミニウム、銀、などを有するようにすればよい。さらに、その場合、反射電極の下に、SRAMなどの記憶回路を設けることも可能である。これにより、さらに、消費電力を低減することができる。なお、LEDチップを用いる場合、LEDチップの電極や窒化物半導体の下に、グラフェンやグラファイトを配置してもよい。グラフェンやグラファイトは、複数の層を重ねて、多層膜としてもよい。このように、グラフェンやグラファイトを設けることにより、その上に、窒化物半導体、例えば、結晶を有するn型GaN半導体層などを容易に成膜することができる。さらに、その上に、結晶を有するp型GaN半導体層などを設けて、LEDチップを構成することができる。なお、グラフェンやグラファイトと、結晶を有するn型GaN半導体層との間に、AlN層を設けてもよい。なお、LEDチップが有するGaN半導体層は、MOCVDで成膜してもよい。ただし、グラフェンを設けることにより、LEDチップが有するGaN半導体層は、スパッタ法で成膜することも可能である。また、MEMS(マイクロ・エレクトロ・メカニカル・システム)を用いた表示素子においては、表示素子が封止されている空間(例えば、表示素子が配置されている素子基板と、素子基板に対向して配置されている対向基板との間)に、乾燥剤を配置してもよい。乾燥剤を配置することにより、MEMSなどが水分によって動きにくくなることや、劣化しやすくなることを防止することができる。
<<接続について>>
本明細書等において、AとBとが接続されている、とは、AとBとが直接接続されているものの他、電気的に接続されているものを含むものとする。ここで、AとBとが電気的に接続されているとは、AとBとの間で、何らかの電気的作用を有する対象物が存在するとき、AとBとの電気信号の授受を可能とするものをいう。
なお、例えば、トランジスタのソース(又は第1の端子など)が、Z1を介して(又は介さず)、Xと電気的に接続され、トランジスタのドレイン(又は第2の端子など)が、Z2を介して(又は介さず)、Yと電気的に接続されている場合や、トランジスタのソース(又は第1の端子など)が、Z1の一部と直接的に接続され、Z1の別の一部がXと直接的に接続され、トランジスタのドレイン(又は第2の端子など)が、Z2の一部と直接的に接続され、Z2の別の一部がYと直接的に接続されている場合では、以下のように表現することが出来る。
例えば、「XとYとトランジスタのソース(又は第1の端子など)とドレイン(又は第2の端子など)とは、互いに電気的に接続されており、X、トランジスタのソース(又は第1の端子など)、トランジスタのドレイン(又は第2の端子など)、Yの順序で電気的に接続されている。」と表現することができる。または、「トランジスタのソース(又は第1の端子など)は、Xと電気的に接続され、トランジスタのドレイン(又は第2の端子など)はYと電気的に接続され、X、トランジスタのソース(又は第1の端子など)、トランジスタのドレイン(又は第2の端子など)、Yは、この順序で電気的に接続されている」と表現することができる。または、「Xは、トランジスタのソース(又は第1の端子など)とドレイン(又は第2の端子など)とを介して、Yと電気的に接続され、X、トランジスタのソース(又は第1の端子など)、トランジスタのドレイン(又は第2の端子など)、Yは、この接続順序で設けられている」と表現することができる。これらの例と同様な表現方法を用いて、回路構成における接続の順序について規定することにより、トランジスタのソース(又は第1の端子など)と、ドレイン(又は第2の端子など)とを、区別して、技術的範囲を決定することができる。
または、別の表現方法として、例えば、「トランジスタのソース(又は第1の端子など)は、少なくとも第1の接続経路を介して、Xと電気的に接続され、前記第1の接続経路は、第2の接続経路を有しておらず、前記第2の接続経路は、トランジスタを介した、トランジスタのソース(又は第1の端子など)とトランジスタのドレイン(又は第2の端子など)との間の経路であり、前記第1の接続経路は、Z1を介した経路であり、トランジスタのドレイン(又は第2の端子など)は、少なくとも第3の接続経路を介して、Yと電気的に接続され、前記第3の接続経路は、前記第2の接続経路を有しておらず、前記第3の接続経路は、Z2を介した経路である。」と表現することができる。または、「トランジスタのソース(又は第1の端子など)は、少なくとも第1の接続経路によって、Z1を介して、Xと電気的に接続され、前記第1の接続経路は、第2の接続経路を有しておらず、前記第2の接続経路は、トランジスタを介した接続経路を有し、トランジスタのドレイン(又は第2の端子など)は、少なくとも第3の接続経路によって、Z2を介して、Yと電気的に接続され、前記第3の接続経路は、前記第2の接続経路を有していない。」と表現することができる。または、「トランジスタのソース(又は第1の端子など)は、少なくとも第1の電気的パスによって、Z1を介して、Xと電気的に接続され、前記第1の電気的パスは、第2の電気的パスを有しておらず、前記第2の電気的パスは、トランジスタのソース(又は第1の端子など)からトランジスタのドレイン(又は第2の端子など)への電気的パスであり、トランジスタのドレイン(又は第2の端子など)は、少なくとも第3の電気的パスによって、Z2を介して、Yと電気的に接続され、前記第3の電気的パスは、第4の電気的パスを有しておらず、前記第4の電気的パスは、トランジスタのドレイン(又は第2の端子など)からトランジスタのソース(又は第1の端子など)への電気的パスである。」と表現することができる。これらの例と同様な表現方法を用いて、回路構成における接続経路について規定することにより、トランジスタのソース(又は第1の端子など)と、ドレイン(又は第2の端子など)とを、区別して、技術的範囲を決定することができる。
なお、これらの表現方法は、一例であり、これらの表現方法に限定されない。ここで、X、Y、Z1、Z2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。
AMP_n バッファ回路
AMP_1 バッファ回路
AMP_10 バッファ回路
AMP_11 バッファ回路
AMP_20 バッファ回路
AMP_221 バッファ回路
AMP_230 バッファ回路
AMP_231 バッファ回路
AMP_240 バッファ回路
LAT_A1 ラッチ回路
LAT_A6 ラッチ回路
LAT_A7 ラッチ回路
LAT_A12 ラッチ回路
LAT_A240 ラッチ回路
LAT_An ラッチ回路
LAT_B1 ラッチ回路
LAT_B10 ラッチ回路
LAT_B11 ラッチ回路
LAT_B20 ラッチ回路
LAT_B221 ラッチ回路
LAT_B230 ラッチ回路
LAT_B231 ラッチ回路
LAT_B240 ラッチ回路
LAT_Bn ラッチ回路
10 半導体装置
100 集積回路
101 ゲートドライバ
102 表示部/センサ部
103 画素
110 信号出力回路
110A 信号出力回路
110B 信号出力回路
111 回路
120 入力部
130 コントローラ
140 信号検出回路
150 信号送信回路
160 ホスト
170 配線
172 スイッチ
173 記憶回路
180 配線
190 配線
200 基板
203A 画素
203B 画素
210 基板
220 FPC
221 トランジスタ
222 トランジスタ
223 発光素子
231 トランジスタ
233 液晶素子
400 タッチパネル
400A タッチパネル
400B タッチパネル
401 表示部
402 センサ部
411 表示駆動回路
412 タッチセンサ駆動回路
413 タイミングコントローラ
414 ゲートドライバ
415 ソースドライバ
416 検出回路
417 送信回路
420 ホストコントローラ
440 IC
451 基板
452 対向基板
453 FPC
454 IC
454A IC
454B IC
455 IC
455B IC
456 表示部
457 タッチセンサ部
458 ゲートドライバ
459 PCB
460 IC
500 基板
501 チャネル形成領域
502 低濃度不純物領域
503 高濃度不純物領域
504a ゲート絶縁膜
504b ゲート絶縁膜
505a ゲート電極層
505b ゲート電極層
506a ソース電極層
506b ドレイン電極層
506c ソース電極層
506d ドレイン電極層
507 金属間化合物領域
508a サイドウォール絶縁膜
508b サイドウォール絶縁膜
509 素子分離絶縁膜
510 トランジスタ
511 チャネル形成領域
512 低濃度不純物領域
513 高濃度不純物領域
517 金属間化合物領域
520 トランジスタ
521 層間絶縁膜
522 層間絶縁膜
523 配線
700 端子部
702 接続層
703 接続層
704 接点
705 接点
710 端子部
720 端子部
730 表示部/センサ部
731 トランジスタ
732 液晶素子
733 導電層
734 導電層
735 液晶
736 遮光層
737 着色層
738 封止材
901 筐体
902 筐体
903a 表示部
903b 表示部
904 選択ボタン
905 キーボード
910 筐体
911 バンド
912 留め具
913 表示部
914 操作部
915 センサ
916 時計表示部
917 アイコン
920 テレビジョン装置
921 筐体
922 表示部
923 スタンド
924 リモコン操作機
930 本体
931 表示部
932 スピーカー
933 マイク
934 操作ボタン
941 本体
942 表示部
943 操作スイッチ
8000 タッチパネルモジュール
8001 上部カバー
8002 下部カバー
8005 フレーム
8006 プリント基板
8007 バッテリー
8011 タッチパネル
8012 FPC

Claims (4)

  1. 集積回路と、表示部と、センサ部と、を有し、
    前記集積回路は、第1の回路と、第2の回路と、コントローラと、を有し、
    前記表示部または前記センサ部は、前記第1の回路に電気的に接続されたn本(nは2以上の自然数)の第1の配線と、前記第1の配線の一部との間で容量を形成する第2の配線と、を有し、
    前記第1の回路は、前記第1の配線に表示を行うためのビデオ信号を出力する機能と、前記第1の配線に容量値の変化を検出するための駆動信号を出力する機能と、を有し、
    前記第2の回路は、前記第2の配線と電気的に接続され、前記容量の変化を検出する機能を有し、
    前記第1の回路は、シフトレジスタと、第1のラッチ回路と、第2のラッチ回路と、D/A変換回路と、切り替え回路と、バッファ回路と、を有し、
    前記第1のラッチ回路は、(j×p)本(j、pは2以上の自然数)の第3の配線に電気的に接続され、
    前記第3の配線は、前記コントローラから前記第1のラッチ回路に前記ビデオ信号となるpビットのデジタル信号を伝える機能、および前記コントローラから前記バッファ回路に前記駆動信号を伝える機能を有し、
    前記第1のラッチ回路は、前記シフトレジスタが出力する(n/j)段(n/jは整数)分のパルス信号に応じて前記第3の配線の前記デジタル信号をj列毎に保持する機能を有し、
    前記第2のラッチ回路は、ラッチ信号に応じて前記第1のラッチ回路前記デジタル信号を保持する機能を有し、
    前記D/A変換回路は、前記第2のラッチ回路前記デジタル信号を基にアナログ信号のビデオ信号を生成する機能を有し、
    前記切り替え回路は、前記ビデオ信号を前記バッファ回路に伝えるか、前記駆動信号を前記バッファ回路に伝えるか、を切り替える機能を有し、
    前記バッファ回路は、増幅した前記ビデオ信号、または増幅した前記駆動信号を前記第1の配線に出力する機能を有し、
    前記第1の配線は、j列毎に前記第3の配線のいずれか一の前記駆動信号が伝わる、半導体装置。
  2. 集積回路と、表示部と、センサ部と、を有し、
    前記集積回路は、第1の回路と、第2の回路と、コントローラと、を有し、
    前記表示部または前記センサ部は、前記第1の回路に電気的に接続されたn本(nは2以上の自然数)の第1の配線と、前記第1の配線の一部との間で容量を形成する第2の配線と、を有し、
    前記第1の回路は、前記第1の配線に表示を行うためのビデオ信号を出力する機能と、前記第1の配線に容量値の変化を検出するための駆動信号を出力する機能と、を有し、
    前記第2の回路は、前記第2の配線と電気的に接続され、前記容量の変化を検出する機能を有し、
    前記第1の回路は、シフトレジスタと、第1のラッチ回路と、第2のラッチ回路と、D/A変換回路と、切り替え回路と、バッファ回路と、を有し、
    前記第1のラッチ回路は、第3の配線に電気的に接続され、
    前記第3の配線は、前記コントローラから前記第1のラッチ回路に前記ビデオ信号となるデジタル信号を伝える機能を有し、
    前記第1のラッチ回路は、前記シフトレジスタが出力するパルス信号に応じて前記第3の配線の前記デジタル信号を保持する機能を有し、
    前記第2のラッチ回路は、h本(hは2以上の自然数)の第4の配線に電気的に接続され、
    前記第4の配線は、前記第1のラッチ回路の前記デジタル信号を保持するためのラッチ信号を前記コントローラから前記第2のラッチ回路に伝える機能と、前記コントローラから前記第2のラッチ回路に前記駆動信号を伝える機能と、を有し、
    前記D/A変換回路は、前記第2のラッチ回路が出力する前記デジタル信号を基にアナログ信号であるビデオ信号を生成する機能を有し、
    前記バッファ回路は、増幅した前記ビデオ信号、または増幅した前記駆動信号を前記第1の配線に出力する機能を有し、
    前記第1の配線は、(n/h)列(n/hは整数)毎に前記第4の配線のいずれか一の駆動信号が伝わる、半導体装置。
  3. 請求項1または2において、
    前記表示部または前記センサ部は、コモン電極、画素電極及び液晶を有する液晶素子を有し、
    前記第2の配線は、前記コモン電極に電気的に接続される配線である半導体装置。
  4. 請求項1乃至のいずれか一において、
    前記表示部または前記センサ部はトランジスタを有し、
    前記第1の配線と、前記第2の配線とは、前記トランジスタが形成される基板側に設けられる半導体装置。
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