JP6993137B2 - 表示方法、表示装置、表示モジュールおよび電子機器 - Google Patents

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Description

本発明の一態様は、表示方法、表示装置、表示モジュールおよび電子機器に関する。
高分解能のD/A(デジタル/アナログ)変換回路が提案されている(非特許文献1、2を参照)。これにより、高ビットの階調、例えば画素1個当たり10ビット以上の階調を表現することができ、高品質の画像を表示することができる。
Ki-Duk Kim et al.. "A 10-bit Linear R-string DAC Architecture for Mobile Full-HD AMOLED Driver ICs" SID 2013 Digest,pp.469-472,May 2013. Seong-Young Ryu et al.. "A 13-bit universal column driver for various displays of OLED and LCD" Journal of the SID,2016.
D/A変換回路は、表示される画像に対応するアナログ信号のバッファリングを行うためのバッファアンプを有する。1つの画素で表現する階調数が高い場合、例えば10ビット以上の階調を表現する場合、バッファアンプのオフセット電圧が大きいと階調を正確に表現することが困難となる。このため、オフセット電圧を補正する必要があるが、高解像度の画像を表示する場合、表示装置が高速に動作することが求められる。また、フレーム周波数が高い場合も、表示装置が高速に動作することが求められる。以上により、バッファアンプのオフセット電圧の補正にかけられる時間が短くなる。
そこで、本発明の一態様は、高速に動作する表示装置およびその表示方法を提供することを課題の一とする。または、本発明の一態様は、高階調の画像を表示できる表示装置およびその表示方法を提供することを課題の一とする。または、本発明の一態様は、高解像度の画像を表示できる表示装置およびその表示方法を提供することを課題の一とする。または、本発明の一態様は、フレーム周波数が高い表示装置およびその表示方法を提供することを課題の一とする。または、本発明の一態様は、小型の表示装置およびその表示方法を提供することを課題の一とする。または、本発明の一態様は、低価格の表示装置およびその表示方法を提供することを課題の一とする。または、本発明の一態様は、視認性の高い表示装置およびその表示方法を提供することを課題の一とする。または、本発明の一態様は、低消費電力の表示装置およびその表示方法を提供することを課題の一とする。または、本発明の一態様は、新規な表示装置およびその表示方法を提供することを課題の一とする。
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。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。これら以外の課題は、明細書、図面、請求項等の記載から、自ずと明らかとなるものであり、明細書、図面、請求項等の記載から、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、第1のトランスコンダクタンスアンプと、第2のトランスコンダクタンスアンプと、バッファと、を有するバッファアンプと、x行y列(x、yは2以上の整数)のマトリクス状に配列され、階調を表示する機能を有する画素と、を有する表示装置において、第2のトランスコンダクタンスアンプを用いて、バッファアンプのオフセット電圧を補正する第1のステップを有し、第1のトランスコンダクタンスアンプの非反転入力端子または反転入力端子の一方に、画素により表示される階調に対応する電圧の第1のアナログ信号を入力し、バッファの出力端子から第1のアナログ信号の電圧と対応する電圧の第2のアナログ信号を出力する第2のステップを有し、第1のステップの終了後、第2のステップにより2行分以上x行分以下の画素により表示される階調に対応する分の第1のアナログ信号を入力し、バッファの出力端子から第1のアナログ信号と対応する分だけ第2のアナログ信号を出力し、第1のステップと、第2のステップと、を交互に繰り返す表示方法である。
また、上記態様において、表示装置は、第1の容量素子と、第2の容量素子と、を有し、第1の容量素子の一方の端子は、第2のトランスコンダクタンスアンプの非反転入力端子または反転入力端子の一方と電気的に接続され、第2の容量素子の一方の端子は、第2のトランスコンダクタンスアンプの非反転入力端子または反転入力端子の他方と電気的に接続され、第2のステップにおいて、第2のトランスコンダクタンスアンプの非反転入力端子または反転入力端子の一方の電圧は、第1の容量素子に保持された電荷に対応し、第2のステップにおいて、第2のトランスコンダクタンスアンプの非反転入力端子または反転入力端子の他方の電圧は、第2の容量素子に保持された電荷に対応してもよい。
また、本発明の一態様は、第1のトランスコンダクタンスアンプと、第2のトランスコンダクタンスアンプと、バッファと、を有するバッファアンプと、x行y列(x、yは2以上の整数)のマトリクス状に配列され、階調表示を行う機能を有する画素と、第1の容量素子と、第2の容量素子と、検出器と、を有する表示装置において、第1の容量素子の一方の端子は、第2のトランスコンダクタンスアンプの非反転入力端子または反転入力端子の一方と電気的に接続され、第2の容量素子の一方の端子は、第2のトランスコンダクタンスアンプの非反転入力端子または反転入力端子の他方と電気的に接続され、検出器は、第1の容量素子の一方の端子と電気的に接続され、検出器は、第2の容量素子の一方の端子と電気的に接続され、第2のトランスコンダクタンスアンプを用いて、バッファアンプのオフセット電圧を補正する第1のステップを有し、第1のトランスコンダクタンスアンプの非反転入力端子または反転入力端子の一方に、画素により表示される階調に対応する電圧の第1のアナログ信号を入力し、バッファの出力端子から第1のアナログ信号の電圧と対応する電圧の第2のアナログ信号を出力する第2のステップを有し、第1のステップの終了後、第2のステップを実行し、第2のステップにおいて、第2のトランスコンダクタンスアンプの非反転入力端子または反転入力端子の一方の電圧は、第1の容量素子に保持された電荷に対応し、第2のステップにおいて、第2のトランスコンダクタンスアンプの非反転入力端子または反転入力端子の他方の電圧は、第2の容量素子に保持された電荷に対応し、第2のステップにより、バッファの出力端子からr行分(rは1以上x以下の整数)の画素により表示される階調に対応する分の第2のアナログ信号が出力された後、検出器により、第1の容量素子に保持された電荷量および第2の容量素子に保持された電荷量を検出し、第1の容量素子に保持された電荷量または第2の容量素子に保持された電荷量の少なくとも一方が、規定値を下回った場合、第1のステップを実行し、第1の容量素子に保持された電荷量および第2の容量素子に保持された電荷量の両方が、規定値以上となった場合、引き続き第2のステップを実行する表示方法である。
また、上記態様において、表示装置は、第1のトランジスタと、第2のトランジスタと、を有し、第1のトランジスタのソースまたはドレインの一方は、第2のトランスコンダクタンスアンプの非反転入力端子または反転入力端子の一方と電気的に接続され、第2のトランジスタのソースまたはドレインの一方は、第2のトランスコンダクタンスアンプの非反転入力端子または反転入力端子の他方と電気的に接続され、第1のステップにおいて、第1のトランジスタおよび第2のトランジスタを導通状態とし、第2のステップにおいて、第1のトランジスタおよび第2のトランジスタを非導通状態としてもよい。
また、上記態様において、第1のトランジスタのチャネル形成領域および、第2のトランジスタのチャネル形成領域は、インジウム、元素M(元素Mはアルミニウム、ガリウム、イットリウム、またはスズ)、亜鉛の少なくとも一を含んでもよい。
また、上記態様において、第1のステップにおいて、第1のトランスコンダクタンスアンプの非反転入力端子と、第1のトランスコンダクタンスアンプの反転入力端子と、第2のトランスコンダクタンスアンプの非反転入力端子または反転入力端子の一方と、に同一の電圧を入力してもよい。
また、上記態様において、表示装置は、第1の回路と、第2の回路と、第3の回路と、を有し、第1の回路は、第1のクロック信号および第2のクロック信号を生成する機能を有し、第1の回路は、第1のクロック信号に対応させて、画素により表示される階調に対応するデジタル信号を、第2の回路に出力する機能を有し、第1の回路は、第2のクロック信号を第3の回路に出力する機能を有し、第2の回路は、デジタル信号を保持する機能を有し、第1のステップにおいて、第2のクロック信号の電圧は一定とし、第2のステップにおいて、第2のクロック信号に同期して第2のアナログ信号を出力し、第3の回路は、第2のステップにおいて、第2の回路からデジタル信号を読み出す機能を有してもよい。
また、上記態様において、第3の回路は、バッファアンプを有し、第3の回路は、デジタル信号を第2のアナログ信号に変換する機能を有してもよい。
また、上記態様において、画素は、発光素子と、非発光素子と、を有してもよい。
また、本発明の一態様の表示方法により表示を行う機能を有する表示装置も本発明の一態様である。
また、本発明の一態様の表示装置と、タッチパネルと、を有する表示モジュールも本発明の一態様である。
また、本発明の一態様の表示装置、または本発明の一態様の表示モジュールと、操作キーまたはバッテリと、を有する電子機器も本発明の一態様である。
本発明の一態様は、高速に動作する表示装置およびその表示方法を提供することができる。または、本発明の一態様は、高階調の画像を表示できる表示装置およびその表示方法を提供することができる。または、本発明の一態様は、高解像度の画像を表示できる表示装置およびその表示方法を提供することができる。または、本発明の一態様は、フレーム周波数が高い表示装置およびその表示方法を提供することができる。または、本発明の一態様は、小型の表示装置およびその表示方法を提供することができる。または、本発明の一態様は、低価格の表示装置およびその表示方法を提供することができる。または、本発明の一態様は、視認性の高い表示装置およびその表示方法を提供することができる。または、本発明の一態様は、低消費電力の表示装置およびその表示方法を提供することができる。または、本発明の一態様は、新規な表示装置およびその表示方法を提供することができる。
なお、これらの効果の記載は、他の効果の存在を妨げるものではない。なお、本発明の一態様は、必ずしも、これらの効果の全てを有する必要はない。なお、これら以外の効果は、明細書、図面、請求項等の記載から、自ずと明らかとなるものであり、明細書、図面、請求項等の記載から、これら以外の効果を抽出することが可能である。
表示装置の構成例を説明するブロック図。 表示装置の構成例を説明する回路図。 表示装置の構成例を説明する回路図。 表示装置の構成例を説明する回路図。 表示装置の構成例を説明する回路図。 表示方法の一例を説明するタイミングチャート。 表示方法の一例を説明する回路図。 表示方法の一例を説明する回路図。 表示装置の構成例を説明する回路図。 表示装置の構成例を説明する回路図。 表示装置の構成例を説明するブロック図。 表示装置の構成例を説明するブロック図。 表示装置の構成例を説明するブロック図。 表示装置の構成例を説明するブロック図。 表示装置の構成例を説明するブロック図。 表示装置の構成例を説明するブロック図。 表示装置の構成例を説明する回路図。 表示方法の一例を説明するタイミングチャート。 表示方法の一例を説明するタイミングチャート。 表示装置の構成例を説明する回路図およびレイアウト図。 表示装置の構成例を説明する断面図および斜視図。 表示装置の構成例を説明する断面模式図。 表示装置の構成例を説明する断面模式図。 表示モジュールを説明する図。 電子機器を説明する図。 トランジスタのVg-Id特性。 トランジスタのVg-Id特性。 評価に用いる回路を説明する図。 トランジスタのVg-Id特性。 トランジスタのVg-Id特性。 電圧の時間応答を示す図。 充電時間を示す図。
以下、実施の形態について、図面を参照しながら説明する。但し、実施の形態は多くの異なる態様で実施することが可能であり、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。従って、本発明は、以下の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。
本明細書等において、「第1」、「第2」、「第3」という序数詞は、構成要素の混同を避けるために付したものである。従って、構成要素の数を限定するものではない。また、構成要素の順序を限定するものではない。
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。
なお図面において、同一の要素または同様な機能を有する要素、同一の材質の要素、あるいは同時に形成される要素等には同一の符号を付す場合があり、その繰り返しの説明は省略する場合がある。
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、「ソースまたはドレインの一方」(または第1電極、または第1端子)と表記し、ソースとドレインとの他方を「ソースまたはドレインの他方」(または第2電極、または第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また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位(接地電位)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。
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、電気的スイッチまたは機械的なスイッチ等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。
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。
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。
(実施の形態1)
本実施の形態では、本発明の一態様の表示装置の構成例および表示方法の一例について、図1乃至図16を用いて説明する。
本発明の一態様は、表示装置が有するバッファアンプの、オフセット電圧の補正に関する。特に、ソースドライバ回路が有するD/A変換回路に設けられたバッファアンプのオフセット電圧の補正に関する。バッファアンプのオフセット電圧を補正することにより、1つの画素で表現する階調数が高い場合であっても、当該階調を正確に表現することができる。本発明の一態様の表示装置では、バッファアンプのオフセット電圧の補正後、2行分以上の画素に階調電圧を書き込んだ後、再びバッファアンプのオフセット電圧の補正を行う。以上により、1行分の画素に階調電圧を書き込むごとにバッファアンプのオフセット電圧を補正する場合と比較して、1回のオフセット電圧の補正にかける時間を長くしても、本発明の一態様の表示装置を高速に動作させることができる。したがって、高解像度の画像を表示することができる。また、本発明の一態様の表示装置のフレーム周波数を高めることができる。
図1は、本発明の一態様の表示装置である表示装置10の構成例を示すブロック図である。表示装置10は、表示部11と、ゲートドライバ回路12と、ゲートドライバ回路13と、ソースドライバ回路14と、を有する。
表示部11には、複数の画素30がマトリクス状に配列されている。例えば、x行y列(x、yは共に2以上の整数)の画素30がマトリクス状に配列されている。図1では、任意の行、列にある画素30として、j行k列(jは1以上x以下の整数、kは1以上y以下の整数)の画素を画素30として図示している。
表示部11は、画素30を用いて画像を表示する機能を有する。なお、本明細書等では、表示部に配列された画素を用いて表示部が画像を表示することを、画素が画像を表示すると呼ぶ場合がある。
画素30の構成について説明する。図1では、画素30の模式図を図示している。画素30は、画素回路31、画素回路32、液晶素子LCおよび発光素子ELを有する。画素回路31は、液晶素子LCの階調表示を制御するための回路である。画素回路32は、発光素子ELの階調表示を制御するための回路である。つまり、画素30は、液晶素子LCおよび発光素子ELにより階調表示を行うことができる。
液晶素子LCは反射電極を有する。液晶素子LCは、反射電極の反射光の強度を液晶層で調節して階調表示を行う、いわゆる反射型の表示素子である。発光素子ELは、電極間に流れる電流量を調節することで発光を制御し、階調表示を行う、いわゆる自発光型の表示素子である。なお画素の断面の構造等の詳細については後述する。
なお、液晶素子LCとして、反射型の液晶素子の他、例えば透過型の液晶素子または半透過型の液晶素子等を用いてもよい。または、液晶素子LCとして、例えば液晶素子以外の非発光素子を用いてもよい。または、液晶素子LCとして、例えば液晶素子以外の反射型の表示素子を用いてもよい。
また、発光素子ELとして、有機エレクトロルミネッセンス素子、無機エレクトロルミネッセンス素子等のEL素子の他、発光ダイオード等を用いることができる。または、量子ドットを用いることができる。または、発光素子ELとして、透過型の表示素子、例えば透過型の液晶素子と、バックライトと、を組み合わせた構成としてもよい。
図1に示す画素30の模式図では、画素回路31、画素回路32、液晶素子LCおよび発光素子ELの配置を示している。図1に示す液晶素子LCは開口33を有する。この開口33は、反射電極に設けられる開口を表している。図1に示す発光素子ELは、液晶素子LCが有する開口33に重ねて設けられる。
図1に示す画素回路31および画素回路32は、液晶素子LCが設けられる層と発光素子ELが設けられる層の間に設けられる。液晶素子LCを駆動するための画素回路31と発光素子ELを駆動するための画素回路32とのトランジスタを有する素子層を同じ工程で設けることで、画素回路31と画素回路32とを同層に配置する構成とする。当該構成とすることで、液晶素子LCに階調電圧を与える駆動回路と、発光素子ELに階調電圧を与える駆動回路とを一体化した駆動回路とすることができる。なお図1では、液晶素子LCが設けられる層と発光素子ELが設けられる層の間に画素回路31および画素回路32を設ける構成を図示したが、画素回路は液晶素子LCおよび発光素子ELの上層または下層に設ける構成としてもよい。
図1に示す構成とすることで画素30は、液晶素子LCによる反射光34の強度の制御と、開口33を透過する発光素子ELの発する光35の強度の制御と、によって階調表示を行うことができる。なお反射光34が射出される方向および発光素子ELが発する光35が射出される方向は、表示装置10の表示面となる。
図1に示す画素30の構成では、液晶素子LCが有する反射電極の下に画素回路31および画素回路32といった画素を駆動するための回路を配置することができる。そのため、発光素子ELを駆動するための画素回路32が増える分の開口率の低下を抑制することができる。
また図1に示す画素30の構成では、液晶素子LCが有する反射電極によって外光を利用した反射光の強度を液晶層で調節して階調表示を行う。そのため図1の画素30を有する表示装置は、屋外での視認性を向上することができる。
また図1に示す画素30の構成では、発光素子ELの発する光35の強度を調節して階調表示を行う。そのため図1の画素30を有する表示装置10は、外光の強度が小さい屋内での視認性を向上することができる。
また図1に示す構成では、画素ごとに液晶素子LCを制御することができる画素回路31、および発光素子ELを制御することができる画素回路32を有する。つまり、画素30ごとに液晶素子LCおよび発光素子ELの階調表示を別々に制御することができる。このような構成では、複数の画素で一様に点灯するバックライトの制御とは異なり、表示する画像に応じた発光素子ELの発光を画素レベルといった最小単位で制御することができるため、余分な発光を抑えることができる。そのため図1の画素30を有する表示装置10は、低消費電力化を図ることができる。
画素30は、モノクロ表示の表示装置の画素を駆動するのに適用するだけでなく、カラーフィルターを設けることでカラー表示の表示装置の画素に適用することができる。カラー表示する際には、画素30は、色要素をRGB(Rは赤、Gは緑、Bは青を表す)の三色とするときのサブ画素に相当する。一つの画素を構成するサブ画素の数は、3色に限らない。例えば、Rのサブ画素とGのサブ画素とBのサブ画素とW(白)のサブ画素の4つのサブ画素から1つの画素が構成されてもよい。または、ペンタイル配列のように、RGBのうちの2色分で一つの色要素を構成し、色要素によって、異なる2色を選択して構成してもよい。
なお、画素30は、液晶素子LCまたは発光素子ELの一方を有しない構成としてもよい。この場合、例えば表示装置10の作製工程を簡易なものとすることができる。以上が画素30の構成についての説明である。
ゲートドライバ回路12は、ゲート線GLLC[j]に選択信号を出力する機能を有する。ゲート線GLLC[j]は、ゲートドライバ回路12が出力する選択信号を画素30に伝える。ゲート線GLLC[j]に出力する選択信号は、後述するソースドライバ回路14から信号線SLLC[k]に出力された階調電圧を画素30に書き込むための信号である。なおゲートドライバ回路12はシフトレジスタ等で構成され、駆動するのに必要な各種信号(クロック信号GCLK2、ゲートスタートパルス信号GSP、リセット信号RESET等)が入力される。
ゲートドライバ回路13は、ゲート線GLEL[j]に選択信号を出力する機能を有する。ゲート線GLEL[j]は、ゲートドライバ回路13が出力する選択信号を画素30に伝える。ゲート線GLEL[j]に出力する選択信号は、後述するソースドライバ回路14から信号線SLEL[k]に出力された階調電圧を画素30に書き込むための信号である。なおゲートドライバ回路13はシフトレジスタ等で構成され、駆動するのに必要な各種信号(クロック信号GCLK2、ゲートスタートパルス信号GSP、リセット信号RESET等)が入力される。
ソースドライバ回路14は、信号線SLLC[k]に画素30が有する液晶素子LCを駆動するための階調電圧を出力する機能を有する。またソースドライバ回路14は、信号線SLEL[k]に画素30が有する発光素子ELを駆動するための階調電圧を出力する機能を有する。信号線SLLC[k]に出力する階調電圧は、画素30が有する液晶素子LCを駆動するための電圧である。信号線SLEL[k]に出力する階調電圧は、画素30が有する発光素子ELを駆動するための電圧である。なおソースドライバ回路14には、クロック信号CLK等、駆動するのに必要な各種信号が入力される。
図1に示すソースドライバ回路14は、D/A変換回路24と、制御回路27と、メモリ回路28と、を有する。他にも、ソースドライバ回路14は、シフトレジスタ21、ラッチ回路22、レベルシフタ回路23、インターフェース回路26等を有することができる。
D/A変換回路24は、デジタル信号であるデジタルデータDATAをアナログデータである階調電圧に変換する機能を有する。デジタルデータDATAは、1個の画素30により表示される階調に対応する表示データとすることができる。例えば、デジタルデータDATAは、nビット(nは2以上の整数)の表示データとすることができる。例えば、デジタルデータDATAは、10ビットの表示データとすることができる。例えば、デジタルデータDATAは、12ビットの表示データとすることができる。例えば、デジタルデータDATAは、13ビット以上の表示データとすることができる。D/A変換回路24は、デジタルデータDATAをnビットの表示データとする場合、デジタルデータDATAを2通りの階調電圧に変換する機能を有する。
本明細書等において、データと信号は、適宜言い換えることができる場合がある。例えば、デジタルデータは、デジタル信号と言い換えることができる場合がある。
制御回路27は、カウンタ等を有し、CPU(Central Processing Unit)等の、ソースドライバ回路14以外の回路により生成されたクロック信号であるクロック信号CLKをもとに、クロック信号GCLK1およびクロック信号GCLK2を生成する機能を有する。例えば、クロック信号CLKの周波数が500MHzである場合は、クロック信号CLKの周期は0.02μsとなるため、クロック信号GCLK1のクロック周期を例えば3.84μsとし、クロック信号GCLK2のクロック周期を例えば3.80μsとすることができる。つまり、クロック信号GCLK1の半周期を例えば1.92μsとし、クロック信号GCLK2の半周期を例えば1.90μsとすることができる。
生成されたクロック信号GCLK1は、例えばメモリ回路28に出力することができる。また、生成されたクロック信号GCLK2は、例えばゲートドライバ回路12、ゲートドライバ回路13、ラッチ回路22およびメモリ回路28に出力することができる。なお、クロック信号GCLK2をレベルシフタ回路23、D/A変換回路24等に出力してもよい。
なお、本明細書等において、ラッチ回路22、またはレベルシフタ回路23等にデジタルデータDATA、クロック信号GCLK2等が入力された場合であっても、D/A変換回路24にデジタルデータDATA、クロック信号GCLK2等が入力されたと呼ぶ場合がある。
クロック信号GCLK1およびクロック信号GCLK2の両方をソースドライバ回路14が有する制御回路27により生成するため、CPU等、ソースドライバ回路14以外の回路はクロック信号を1種類のみ生成すればよい。これにより、表示装置10を低価格化することができる。
また、制御回路27は、ソーススタートパルス信号SSP等を生成し、シフトレジスタ21に出力する機能を有する。
また、制御回路27はソースドライバ回路14以外の回路により生成されたデジタルデータDATAの形式を変換する機能を有する。例えば、デジタルデータDATAがシリアル形式で制御回路27に入力された場合、当該デジタルデータDATAをパラレル形式に変換し、メモリ回路28に出力する機能を有する。
メモリ回路28は、デジタルデータDATAを保持する機能を有する。また、メモリ回路28は、保持されたデジタルデータDATAを、例えばラッチ回路22に出力する機能を有する。
メモリ回路28には、クロック信号GCLK1に同期してデジタルデータDATAを書き込むことができる。また、メモリ回路28からは、クロック信号GCLK2に同期してデジタルデータDATAを読み出すことができる。
シフトレジスタ21は、ソーススタートパルス信号SSP等の入力によりパルス信号を生成する機能を有する。ラッチ回路22は、シフトレジスタ21から出力されたパルス信号の入力にしたがってデジタルデータDATAをメモリ回路28から読み出した後、当該デジタルデータDATAを出力する機能を有する。
レベルシフタ回路23は、デジタルデータDATAの電圧を増幅する機能を有する。例えば、ラッチ回路22から出力されたデジタルデータDATAの電圧を増幅した後、当該デジタルデータDATAをD/A変換回路24に出力することができる。
インターフェース回路26は、ソースドライバ回路14以外の回路により生成されたデジタルデータDATAおよびクロック信号CLKを受け取り、当該デジタルデータDATAおよび当該クロック信号CLKを制御回路27に出力する機能を有する。インターフェース回路26の規格は、mini-LVDS(mini-Low Voltage Differential Signaling)等の高速伝送インターフェース規格とすることが好ましい。
図2に、D/A変換回路24の具体的な回路構成の一例を示す。D/A変換回路24は、D/A変換回路24aと、D/A変換回路24bと、を有する。D/A変換回路24aは、液晶素子LCの階調表示に対応するデジタルデータDATALCをアナログデータに変換し、当該アナログデータを配線SLLC[k]から出力する機能を有する。D/A変換回路24bは、発光素子ELの階調表示に対応するデジタルデータDATAELをアナログデータに変換し、当該アナログデータを配線SLEL[k]から出力する機能を有する。
本明細書等において、デジタルデータDATALCおよびデジタルデータDATAELを合わせて、デジタルデータDATAと呼ぶ場合がある。また、デジタルデータDATALCまたはデジタルデータDATAELの一方を指して、デジタルデータDATAと呼ぶ場合がある。
D/A変換回路24aおよびD/A変換回路24bは、例えば表示部11に配列された画素30の列数に対応するように設けることができる。例えば、表示部11にy列の画素30が設けられている場合、D/A変換回路24aおよびD/A変換回路24bをそれぞれy個ずつ設けることができる。
D/A変換回路24aは、バッファアンプ40aと、バッファアンプ40bと、バッファアンプ40cと、抵抗ストリング41と、パストランジスタロジック回路42と、抵抗ストリング43と、パストランジスタロジック回路44と、を有する。デジタルデータDATALCがnビットのデジタルデータである場合、パストランジスタロジック回路44には下位ビットから数えて1ビット目からpビット目(pは2以上n未満の整数)までのデジタルデータDATALC<p-1:0>が入力される。また、パストランジスタロジック回路42には下位ビットから数えてp+1ビット目からnビット目までのデジタルデータDATALC<n-1:p>が入力される。
抵抗ストリング41には、複数の抵抗素子45が設けられる。抵抗素子45は、pおよびnに対応する個数だけ設けられる。例えば、2n-p個の抵抗素子45が設けられる。つまり、例えばn=10、p=2である場合、256個の抵抗素子45が設けられる。
抵抗ストリング43には、複数の抵抗素子47が設けられる。抵抗素子47は、pに対応する個数だけ設けられる。例えば、2個の抵抗素子47が設けられる。つまり、例えばp=2である場合、4個の抵抗素子47が設けられる。
抵抗ストリング41に設けられた抵抗素子45は直列に接続されている。他の抵抗素子45の端子と接続されていない二の抵抗素子45の端子のうち、一方の抵抗素子45の端子には電圧VREFHが入力され、他方の抵抗素子45の端子には電圧VREFLが入力される。ここで、電圧VREFHは電圧VREFLより高い。なお、各抵抗素子45の電気抵抗はすべて等しいことが好ましい。
抵抗ストリング41、バッファアンプ40aの非反転入力端子または反転入力端子の一方、およびバッファアンプ40bの非反転入力端子または反転入力端子の一方は、パストランジスタロジック回路42と電気的に接続されている。バッファアンプ40aの出力端子は、バッファアンプ40aの非反転入力端子または反転入力端子の他方、および抵抗ストリング43と電気的に接続されている。また、バッファアンプ40bの出力端子は、バッファアンプ40bの非反転入力端子または反転入力端子の他方、および抵抗ストリング43と電気的に接続されている。図2では、バッファアンプ40aの非反転入力端子、およびバッファアンプ40bの非反転入力端子が、パストランジスタロジック回路42と電気的に接続されている場合を示している。また、図2では、バッファアンプ40aの出力端子が、バッファアンプ40aの反転入力端子と電気的に接続され、バッファアンプ40bの出力端子が、バッファアンプ40bの反転入力端子と電気的に接続されている場合を示している。
パストランジスタロジック回路42からは、デジタルデータDATALC<n-1:p>に基づいた電圧Vおよび電圧Vが出力される。バッファアンプ40aの非反転入力端子または反転入力端子の一方には電圧Vが入力され、バッファアンプ40bの非反転入力端子または反転入力端子の一方には電圧Vが入力される。なお、電圧Vは電圧Vより高い。
バッファアンプ40aの非反転入力端子または反転入力端子の一方に入力される電圧Vは、安定化されてバッファアンプ40aの出力端子から出力される。また、バッファアンプ40bの非反転入力端子または反転入力端子の一方に入力される電圧Vは、安定化されてバッファアンプ40bの出力端子から出力される。
抵抗ストリング43に設けられた抵抗素子47は直列に接続されている。他の抵抗素子47の端子と接続されていない二の抵抗素子47の端子のうち、一方の抵抗素子47の端子にはバッファアンプ40aの出力端子が電気的に接続され、他方の抵抗素子47の端子にはバッファアンプ40bの出力端子が電気的に接続されている。なお、各抵抗素子47の電気抵抗はすべて等しいことが好ましい。
抵抗ストリング43、およびバッファアンプ40cの非反転入力端子または反転入力端子の一方は、パストランジスタロジック回路44と電気的に接続されている。バッファアンプ40cの出力端子には、配線SLLC[k]が電気的に接続されており、配線SLLC[k]を介してバッファアンプ40cの非反転入力端子または反転入力端子の他方と電気的に接続されている。図2では、バッファアンプ40cの非反転入力端子が、パストランジスタロジック回路44と電気的に接続されている場合を示している。また、図2では、バッファアンプ40cの出力端子が、バッファアンプ40cの反転入力端子と電気的に接続されている場合を示している。
パストランジスタロジック回路44からは、デジタルデータDATALC<p-1:0>に対応する、電圧VL以上電圧VH以下の電圧が出力され、当該電圧はバッファアンプ40cの非反転入力端子または反転入力端子の一方に入力される。
バッファアンプ40cの非反転入力端子または反転入力端子の一方に入力された電圧は、安定化されてアナログデータとしてバッファアンプ40cの出力端子から配線SLLC[k]に出力される。以上により、デジタルデータDATALC<n-1:0>をアナログデータに変換することができる。
D/A変換回路24bは、D/A変換回路24aと同一の構成とすることができる。例えば、デジタルデータDATAELがnビットのデジタルデータである場合、パストランジスタロジック回路44には下位ビットから数えて1ビット目からpビット目(pは2以上n未満の整数)までのデジタルデータDATAEL<p-1:0>が入力される。また、パストランジスタロジック回路42には下位ビットから数えてp+1ビット目からnビット目までのデジタルデータDATAEL<n-1:p>が入力される。これにより、デジタルデータDATAEL<n-1:0>をアナログデータに変換し、当該アナログデータをバッファアンプ40cの出力端子に電気的に接続された配線SLEL[k]から出力することができる。
次に、パストランジスタロジック回路42およびパストランジスタロジック回路44の構成例について、図3および図4を用いて説明する。
図3は、抵抗ストリング41およびパストランジスタロジック回路42の詳細な構成例を示す回路図である。パストランジスタロジック回路42は、パストランジスタロジック回路42aおよびパストランジスタロジック回路42bを有する。
パストランジスタロジック回路42aは、複数のpチャネル型のトランジスタ46aと、複数のnチャネル型のトランジスタ46bとを有する。パストランジスタロジック回路42bは、複数のpチャネル型のトランジスタ46cと、複数のnチャネル型のトランジスタ46dとを有する。
抵抗ストリング41は、電圧V[0]乃至電圧V[2n-p]を生成する機能を有する。電圧V[0]乃至電圧V[2n-p]のうち、トランジスタ46aには電圧V[2n-p/2]乃至電圧V[2n-p-1]が入力され、トランジスタ46bには電圧V[0]乃至電圧V[2n-p/2-1]が入力され、トランジスタ46cには電圧V[2n-p/2+1]乃至電圧V[2n-p]が入力され、トランジスタ46dには電圧V[1]乃至電圧V[2n-p/2]が入力される。なお、電圧V[0]は電圧VREFLとすることができ、電圧V[2n-p]は電圧VREFHとすることができる。
トランジスタ46a乃至トランジスタ46dはパストランジスタであり、スイッチとしての機能を有する。これらのトランジスタは、デジタルデータDATA<n-1:p>および、デジタルデータDATA<n-1:p>の相補データ(各ビットの論理を入れ替えたデータ)であるデジタルデータDATAB<n-1:p>に応じてオン状態またはオフ状態となる。パストランジスタロジック回路42aは、トランジスタ46aおよびトランジスタ46bのオン・オフ状態によって電圧V[0]乃至電圧V[2n-p-1]の中から所望の電圧を選択して電圧Vとして出力する機能を有する。パストランジスタロジック回路42bは、トランジスタ46cおよびトランジスタ46dのオン・オフ状態によって電圧V[1]乃至電圧V[2n-p]の中から所望の電圧を選択して電圧Vとして出力する機能を有する。
図4は、抵抗ストリング43およびパストランジスタロジック回路44の詳細な構成例を示す回路図である。
パストランジスタロジック回路44は、複数のpチャネル型のトランジスタ48aと、複数のnチャネル型のトランジスタ48bとを有する。
抵抗ストリング43は、電圧V[0]乃至電圧V[2n-p-1]を生成する機能を有する。電圧V[0]乃至電圧V[2n-p-1]のうち、トランジスタ48aには電圧V[2n-p/2]乃至電圧V[2n-p-1]が入力され、トランジスタ48bには電圧V[0]乃至電圧V[2n-p/2-1]が入力される。なお、電圧V[0]は電圧VREFLとすることができる。
トランジスタ48aおよびトランジスタ48bはパストランジスタであり、スイッチとしての機能を有する。これらのトランジスタは、デジタルデータDATA<p-1:0>および、デジタルデータDATA<p-1:0>の相補データであるデジタルデータDATAB<p-1:0>に応じてオン状態またはオフ状態となる。パストランジスタロジック回路44は、トランジスタ48aおよびトランジスタ48bのオン・オフ状態によって電圧V[0]乃至電圧V[2n-p-1]の中から所望の電圧を選択して出力する機能を有する。
なお、抵抗ストリング43は、電圧V[1]乃至電圧V[2n-p]を生成する機能を有してもよい。この場合、電圧V[1]乃至電圧V[2n-p]のうち、トランジスタ48aには電圧V[2n-p/2+1]乃至電圧V[2n-p]が入力され、トランジスタ48bには電圧V[1]乃至電圧V[2n-p/2]が入力される。なお、電圧V[2n-p]は電圧VREFHとすることができる。また、パストランジスタロジック回路44は、トランジスタ48aおよびトランジスタ48bのオン・オフ状態によって電圧V[1]乃至電圧V[2n-p]の中から所望の電圧を選択して出力する機能を有する。
図3および図4において、パストランジスタロジック回路42およびパストランジスタロジック回路44に入力されるデジタルデータをデジタルデータDATA<n-1:0>と記載した。当該デジタルデータDATA<n-1:0>は、D/A変換回路24aに設けられたパストランジスタロジック回路42およびパストランジスタロジック回路44ではデジタルデータDATALC<n-1:0>とすることができる。また、D/A変換回路24bに設けられたパストランジスタロジック回路42およびパストランジスタロジック回路44ではデジタルデータDATAEL<n-1:0>とすることができる。
以上に示した手順により、デジタルデータDATAをアナログデータに変換することができる。
図2に示すようにD/A変換回路24を2個の抵抗ストリング型D/A変換回路とすることにより、1個の抵抗ストリング型D/A変換回路とする場合よりD/A変換回路24が有する抵抗素子の数を減らすことができる。これにより、D/A変換回路24が有するパストランジスタの数を減らすことができる。例えば、D/A変換回路24を2個の抵抗ストリング型D/A変換回路とする場合、例えばn=10、p=2とすると、抵抗ストリング41は256個の抵抗素子45を有し、抵抗ストリング43は4個の抵抗素子47を有する。つまり、D/A変換回路24は抵抗素子を260個有する。一方、D/A変換回路24を1個の抵抗ストリング型D/A変換回路とする場合、例えばn=10とすると、D/A変換回路24は抵抗素子を1024個有することになる。以上により、D/A変換回路24を2個の抵抗ストリング型D/A変換回路とすることにより、特にD/A変換回路がビット数の大きいデジタルデータをアナログデータに変換する機能を有する場合において、当該D/A変換回路の占有面積を小さくすることができる。
図5は、バッファアンプ40a、バッファアンプ40bおよびバッファアンプ40c等、表示装置10が有するバッファアンプであるバッファアンプ40の構成の一例を示す回路図である。なお、図5に示す構成のバッファアンプ40は、例えば1個の抵抗ストリング型D/A変換回路にも適用できる。
バッファアンプ40は、トランスコンダクタンスアンプ51、トランスコンダクタンスアンプ52、バッファ53、トランジスタ54、トランジスタ55、トランジスタ56、トランジスタ57、容量素子58および容量素子59を有する。なお、トランスコンダクタンスアンプとは、電圧を電流に変換するアンプのことである。
トランスコンダクタンスアンプ51の非反転入力端子または反転入力端子の一方は、トランジスタ54のソースまたはドレインの一方およびトランジスタ55のソースまたはドレインの一方と電気的に接続されている。トランスコンダクタンスアンプ51の非反転入力端子または反転入力端子の他方は、トランジスタ54のソースまたはドレインの他方およびトランジスタ57のソースまたはドレインの一方と電気的に接続されている。トランスコンダクタンスアンプ51の出力端子は、トランスコンダクタンスアンプ52の出力端子およびバッファ53の入力端子と電気的に接続されている。トランスコンダクタンスアンプ52の非反転入力端子または反転入力端子の一方は、トランジスタ55のソースまたはドレインの他方および容量素子58の一方の端子と電気的に接続されている。トランスコンダクタンスアンプ52の非反転入力端子または反転入力端子の他方は、トランジスタ56のソースまたはドレインの一方および容量素子59の一方の端子と電気的に接続されている。バッファ53の出力端子は、トランジスタ56のソースまたはドレインの他方およびトランジスタ57のソースまたはドレインの他方と電気的に接続されている。図5では、トランスコンダクタンスアンプ51の非反転入力端子が、トランジスタ54のソースまたはドレインの一方およびトランジスタ55のソースまたはドレインの一方と電気的に接続されている場合を示している。また、トランスコンダクタンスアンプ51の反転入力端子が、トランジスタ54のソースまたはドレインの他方およびトランジスタ57のソースまたはドレインの一方と電気的に接続されている場合を示している。また、トランスコンダクタンスアンプ52の非反転入力端子が、トランジスタ55のソースまたはドレインの他方および容量素子58の一方の端子と電気的に接続されている場合を示している。また、トランスコンダクタンスアンプ52の反転入力端子が、トランジスタ56のソースまたはドレインの一方および容量素子59の一方の端子と電気的に接続されている場合を示している。
容量素子58の他方の端子および容量素子59の他方の端子には、配線GNDが電気的に接続されている。配線GNDには、例えば低電圧、例えば接地電圧を入力することができる。なお、本明細書等において、接地電圧を低電圧と呼ぶ場合がある。
トランスコンダクタンスアンプ51の非反転入力端子または反転入力端子の一方には、アナログ信号INを入力することができる。トランスコンダクタンスアンプ51の非反転入力端子または反転入力端子の他方には、トランジスタ54を介してアナログ信号INを入力することができる。トランスコンダクタンスアンプ52の非反転入力端子または反転入力端子の一方には、トランジスタ55を介してアナログ信号INを入力することができる。図5では、トランスコンダクタンスアンプ51の非反転入力端子に、アナログ信号INを入力する場合を示している。また、トランスコンダクタンスアンプ51の反転入力端子に、トランジスタ54を介してアナログ信号INを入力する場合を示している。また、トランスコンダクタンスアンプ52の非反転入力端子に、トランジスタ55を介してアナログ信号INを入力する場合を示している。
バッファ53の出力端子からは、アナログ信号OUTを出力することができる。また、トランスコンダクタンスアンプ51の非反転入力端子または反転入力端子の他方には、トランジスタ57を介してアナログ信号OUTを入力することができる。また、トランスコンダクタンスアンプ52の非反転入力端子または反転入力端子の他方には、トランジスタ56を介してアナログ信号OUTを入力することができる。図5では、トランスコンダクタンスアンプ51の反転入力端子に、トランジスタ57を介してアナログ信号OUTを入力する場合を示している。また、トランスコンダクタンスアンプ52の反転入力端子に、トランジスタ56を介してアナログ信号OUTを入力する場合を示している。
アナログ信号INとして、例えば画素30により表示される階調に対応する電圧の信号とすることができる。また、アナログ信号OUTとして、例えばアナログ信号INの電圧と対応する電圧の信号とすることができる。例えば、アナログ信号OUTの電圧は、アナログ信号INの電圧と等しくすることができる。なお、バッファアンプ40の機能により、アナログ信号OUTはアナログ信号INより安定化されている。
トランジスタ54乃至トランジスタ56のゲートには、信号CANを入力することができる。トランジスタ57のゲートには、信号CANBを入力することができる。信号CANは高電圧または低電圧とすることができ、信号CANBは信号CANの逆の論理とすることができる。つまり、信号CANが高電圧である場合は信号CANBを低電圧とし、信号CANが低電圧である場合は信号CANBを高電圧とすることができる。つまり、トランジスタ54乃至トランジスタ57がすべてnチャネル型トランジスタまたはpチャネル型トランジスタである場合、トランジスタ54乃至トランジスタ56が導通状態である場合は、トランジスタ57を非導通状態とすることができ、トランジスタ54乃至トランジスタ56が非導通状態である場合は、トランジスタ57を導通状態とすることができる。
トランスコンダクタンスアンプ51は、アナログ信号INの電圧に応じた電流を出力する機能を有する。トランスコンダクタンスアンプ52は、バッファアンプ40のオフセット電圧を補正する機能を有する。バッファ53は、トランスコンダクタンスアンプ51から出力された電流に応じた電圧のアナログ信号OUT、またはトランスコンダクタンスアンプ52から出力された電流に応じた電圧のアナログ信号OUTを出力する機能を有する。
トランジスタ54およびトランジスタ57は、トランスコンダクタンスアンプ51の非反転入力端子または反転入力端子の他方に入力される信号を選択する機能を有する。例えば、トランジスタ54が導通状態で、トランジスタ57が非導通状態である場合は、トランスコンダクタンスアンプ51の非反転入力端子または反転入力端子の他方にはアナログ信号INが入力される。また、トランジスタ54が非導通状態で、トランジスタ57が導通状態である場合は、トランスコンダクタンスアンプ51の非反転入力端子または反転入力端子の他方にはアナログ信号OUTが入力される。
トランジスタ55は、トランスコンダクタンスアンプ52の非反転入力端子または反転入力端子の一方に入力される電圧を制御する機能を有する。例えば、トランジスタ55が導通状態である場合は、トランスコンダクタンスアンプ52の非反転入力端子または反転入力端子の一方には、アナログ信号INが入力される。例えば、トランジスタ55が非導通状態である場合は、トランスコンダクタンスアンプ52の非反転入力端子または反転入力端子の一方には、容量素子58に蓄積された電荷に対応する電圧が入力される。
トランジスタ56は、トランスコンダクタンスアンプ52の非反転入力端子または反転入力端子の他方に入力される電圧を制御する機能を有する。例えば、トランジスタ56が導通状態である場合は、トランスコンダクタンスアンプ52の非反転入力端子または反転入力端子の他方には、アナログ信号OUTが入力される。例えば、トランジスタ56が非導通状態である場合は、トランスコンダクタンスアンプ52の非反転入力端子または反転入力端子の他方には、容量素子59に蓄積された電荷に対応する電圧が入力される。
トランジスタ55およびトランジスタ56として、半導体層に金属酸化物を有するトランジスタ(以下、OSトランジスタと呼ぶ)を用いる構成が好ましい。OSトランジスタは、非導通状態時のリーク電流(オフ電流)が極めて低いため、OSトランジスタを非導通状態とすることで容量素子58に蓄積された電荷および容量素子59に蓄積された電荷がリークすることを抑制することができる。
本明細書等において、金属酸化物(metal oxide)とは、広い表現での金属の酸化物である。金属酸化物は、酸化物絶縁体、酸化物導電体(透明酸化物導電体を含む)、酸化物半導体(Oxide Semiconductorまたは単にOSともいう)等に分類される。例えば、トランジスタの活性層に金属酸化物を用いた場合、当該金属酸化物を酸化物半導体と呼称する場合がある。つまり、金属酸化物が増幅作用、整流作用、およびスイッチング作用の少なくとも1つを有する場合、当該金属酸化物を、金属酸化物半導体(metal oxide semiconductor)、略してOSと呼ぶことができる。また、OS FETと記載する場合においては、金属酸化物または酸化物半導体を有するトランジスタと換言することができる。
また、本明細書等において、窒素を有する金属酸化物も金属酸化物(metal oxide)と総称する場合がある。また、窒素を有する金属酸化物を、金属酸窒化物(metal oxynitride)と呼称してもよい。
また、本明細書等において、CAAC(c-axis aligned crystal)、およびCAC(cloud-aligned composite)と記載する場合がある。なお、CAACは結晶構造の一例を表し、CACは機能、または材料の構成の一例を表す。
また、本明細書等において、CAC-OSまたはCAC-metal oxideとは、材料の一部では導電性の機能と、材料の一部では絶縁性の機能とを有し、材料の全体では半導体としての機能を有する。なお、CAC-OSまたはCAC-metal oxideを、トランジスタの活性層に用いる場合、導電性の機能は、キャリアとなる電子(またはホール)を流す機能であり、絶縁性の機能は、キャリアとなる電子を流さない機能である。導電性の機能と、絶縁性の機能とを、それぞれ相補的に作用させることで、スイッチングさせる機能(On/Offさせる機能)をCAC-OSまたはCAC-metal oxideに付与することができる。CAC-OSまたはCAC-metal oxideにおいて、それぞれの機能を分離させることで、双方の機能を最大限に高めることができる。
また、本明細書等において、CAC-OSまたはCAC-metal oxideは、導電性領域、および絶縁性領域を有する。導電性領域は、上述の導電性の機能を有し、絶縁性領域は、上述の絶縁性の機能を有する。また、材料中において、導電性領域と、絶縁性領域とは、ナノ粒子レベルで分離している場合がある。また、導電性領域と、絶縁性領域とは、それぞれ材料中に偏在する場合がある。また、導電性領域は、周辺がぼけてクラウド状に連結して観察される場合がある。
また、CAC-OSまたはCAC-metal oxideにおいて、導電性領域と、絶縁性領域とは、それぞれ0.5nm以上10nm以下、好ましくは0.5nm以上3nm以下のサイズで材料中に分散している場合がある。
また、CAC-OSまたはCAC-metal oxideは、異なるバンドギャップを有する成分により構成される。例えば、CAC-OSまたはCAC-metal oxideは、絶縁性領域に起因するワイドギャップを有する成分と、導電性領域に起因するナローギャップを有する成分と、により構成される。当該構成の場合、キャリアを流す際に、ナローギャップを有する成分において、主にキャリアが流れる。また、ナローギャップを有する成分が、ワイドギャップを有する成分に相補的に作用し、ナローギャップを有する成分に連動してワイドギャップを有する成分にもキャリアが流れる。このため、上記CAC-OSまたはCAC-metal oxideをトランジスタのチャネル領域に用いる場合、トランジスタのオン状態において高い電流駆動力、つまり大きなオン電流、および高い電界効果移動度を得ることができる。
すなわち、CAC-OSまたはCAC-metal oxideは、マトリックス複合材(matrix composite)、または金属マトリックス複合材(metal matrix composite)と呼称することもできる。
表示装置10が有するバッファアンプ、特にD/A変換回路24が有するバッファアンプとしてバッファアンプ40を用いることで、バッファアンプ40のオフセット電圧を補正することができる。ここで、オフセット電圧とは、バッファアンプ40が有する各トランジスタの特性ばらつき等に起因して発生する電圧を意味し、オフセット電圧が発生するとバッファアンプ40が正確な電圧のアナログ信号を出力することが困難となる。これにより、特に1つの画素30で表現する階調数が高い場合、例えば10ビット以上の階調を表現する場合、画素30は階調を正確に表現することが困難となる。バッファアンプ40のオフセット電圧を補正することで、バッファアンプ40から出力されるアナログ信号の電圧が、オフセット電圧により変動することを抑制することができる。したがって、1つの画素で表現する階調数が高い場合であっても、当該階調を正確に表現することができる。
次に、表示装置10の表示方法の一例について図6乃至図8を用いて説明する。なお、図6、図7(A)、(B)および図8において、トランジスタ54乃至トランジスタ57をnチャネル型トランジスタとして表示装置10の動作手順の一例を説明するが、トランジスタ54乃至トランジスタ57をpチャネル型トランジスタとしてもよいし、CMOSトランジスタとしてもよい。以上の場合においても、必要に応じて電圧の大小関係を逆にすること等により、表示装置10の動作手順は図6、図7(A)、(B)および図8を参照することができる。例えば、トランジスタ54乃至トランジスタ57のゲートに入力する信号(信号CANまたは信号CANB)を入れ替えることにより、表示装置10の動作手順は図6、図7(A)、(B)および図8を参照することができる。
図6には、信号GCLK1、信号GCLK2、ゲート線GL、アナログ信号IN、信号CAN、信号CANBおよびアナログ信号OUTの電圧を示す。なお、図6において、Hは高電圧を示し、Lは低電圧を示す。また、アナログ信号INの電圧は、例えばバッファアンプ40cの非反転入力端子または反転入力端子の一方に入力される信号の電圧とする。また、アナログ信号OUTの電圧は、例えばバッファアンプ40cの出力端子から出力される信号の電圧とする。
本明細書等において、ゲート線GLLCおよびゲート線GLELを合わせてゲート線GLと呼ぶ場合がある。例えば、ゲート線GLの電圧を高電圧とするとは、ゲート線GLLCおよびゲート線GLELの電圧を高電圧とすることを示す。
ここで、ゲート線GLの電圧を示すタイミングチャートに記載された数字は、電圧が制御されているゲート線GLの行を示す。例えば、“1”と記載されている期間では、ゲート線GL[1]の電圧を制御し、その他の行のゲート線GLの電圧を例えば低電圧とする。これにより、1行目の画素30に階調電圧、つまりそれぞれの画素30により表示される階調に対応する電圧を書き込むことができる。
また、アナログ信号INの電圧を示すタイミングチャートに記載された数字は、当該数字が記載された期間においてアナログ信号INの電圧が、記載された数字の行の画素30により表示される階調に対応する電圧となっていることを示す。例えば、“1”と記載されている期間では、アナログ信号INの電圧は、1行目の画素30により表示される階調に対応する電圧となっていることを示す。
また、アナログ信号OUTの電圧を示すタイミングチャートに記載された数字は、当該数字が記載された期間においてアナログ信号OUTの電圧が、記載された数字の行の画素30により表示される階調に対応する電圧となっていることを示す。例えば、“1”と記載されている期間では、アナログ信号OUTの電圧は、1行目の画素30により表示される階調に対応する電圧となっていることを示す。
時刻T1乃至時刻T2では、バッファアンプ40のオフセット電圧の補正を行う。本明細書等において、バッファアンプ40のオフセット電圧の補正を行う期間を補正期間と呼ぶ。また、本明細書等において、バッファアンプ40のオフセット電圧の補正動作を第1のステップと呼ぶ場合がある。図7(A)は時刻T1等、補正期間の開始直後におけるバッファアンプ40が有する各素子の接続関係、アナログ信号INおよびアナログ信号OUTの電圧、およびバッファアンプ40を流れる電流を示す回路図である。図7(B)は時刻T2等、補正期間の終了時点におけるバッファアンプ40が有する各素子の接続関係、アナログ信号INおよびアナログ信号OUTの電圧、およびバッファアンプ40を流れる電流を示す回路図である。なお、補正期間において、クロック信号GCLK2は一定の電圧、例えば低電圧とすることができる。
時刻T1において、信号CANの電圧を高電圧とし、信号CANBの電圧を低電圧とする。これにより、アナログ信号INがトランスコンダクタンスアンプ51の非反転入力端子または反転入力端子の一方の他、トランスコンダクタンスアンプ51の非反転入力端子または反転入力端子の他方およびトランスコンダクタンスアンプ52の非反転入力端子または反転入力端子の一方に入力される。また、アナログ信号OUTが、トランスコンダクタンスアンプ52の非反転入力端子または反転入力端子の他方に入力される。
ここで、アナログ信号INの電圧を、例えば“(VDDA+VSSA)/2”とする。なお、電圧VDDAおよび電圧VSSAは、トランスコンダクタンスアンプ51の電源電圧である。なお、電圧VDDAは、電圧VSSAより高いとする。例えば、電圧VDDAを高電圧とし、電圧VSSAを低電圧とすることができる。電圧VSSAとして、例えば接地電圧とすることができる。
トランスコンダクタンスアンプ51の非反転入力端子および反転入力端子に同一の電圧を入力すると、理想的にはトランスコンダクタンスアンプ51の出力端子に電流は流れない。しかし、実際にはトランスコンダクタンスアンプ51が有する各トランジスタの特性ばらつき等に起因して電流“g×Voff”が発生する。ここで、gはトランスコンダクタンスアンプ51のトランスコンダクタンスであり、Voffはバッファアンプ40のオフセット電圧である。
トランスコンダクタンスアンプ51の出力端子から出力された電流“g×Voff”は、バッファ53によって電圧に変換される。ここで、オフセット電圧Voffはバッファアンプ40の内部で増幅されるため、補正期間の開始直後ではアナログ信号OUTの電圧は例えば出力可能電圧の最大値である電圧VDDAまたは出力可能電圧の最小値である電圧VSSAとなる。
一方、トランスコンダクタンスアンプ52の非反転入力端子または反転入力端子の一方にはアナログ信号INが入力され、トランスコンダクタンスアンプ52の非反転入力端子または反転入力端子の他方にはアナログ信号OUTが入力される。これにより、フィードバック制御され、図6に示すようにアナログ信号OUTの電圧は電圧“(VDDA+VSSA)/2+Voff”に近づいていく。なお、アナログ信号OUTの電圧が電圧“(VDDA+VSSA)/2+Voff”となった場合、バッファ53の入力端子に流れる電流は0となる。
その後、時刻T2において信号CANの電圧を低電圧とし、信号CANBの電圧を高電圧とする。これにより、容量素子58および容量素子59にバッファアンプ40のオフセット電圧の補正のためのデータが保持される。以上が補正期間における表示装置10の動作の一例である。
時刻T2乃至時刻T3では、クロック信号GCLK2に同期して、1行目からq行目(qは2以上x以下の整数)までの画素30にアナログ信号OUT、具体的には階調電圧を書き込む。本明細書等において、画素30に階調電圧を書き込む期間を階調電圧書き込み期間と呼ぶ。また、本明細書等において、画素30への階調電圧の書き込み動作を第2のステップと呼ぶ場合がある。図8は、時刻T2乃至時刻T3等、階調電圧書き込み期間におけるバッファアンプ40が有する各素子の接続関係、アナログ信号INの電圧、およびバッファアンプ40を流れる電流を示す回路図である。
前述のように、時刻T2において信号CANの電圧を低電圧とし、信号CANBの電圧を高電圧とする。これにより、アナログ信号INがトランスコンダクタンスアンプ51の非反転入力端子または反転入力端子の他方、トランスコンダクタンスアンプ52の非反転入力端子およびトランスコンダクタンスアンプ52の反転入力端子に入力されなくなる。これにより、トランスコンダクタンスアンプ52の非反転入力端子または反転入力端子の一方には、バッファアンプ40のオフセット電圧の補正のためのデータである、容量素子58により保持されたデータに対応する電圧が入力される。また、トランスコンダクタンスアンプ52の非反転入力端子または反転入力端子の他方には、バッファアンプ40のオフセット電圧の補正のためのデータである、容量素子59により保持されたデータに対応する電圧が入力される。一方、アナログ信号OUTがトランスコンダクタンスアンプ51の非反転入力端子または反転入力端子の他方に入力される。
ここで、アナログ信号INの電圧を電圧VIN、アナログ信号OUTの電圧をVOUTとすると、トランスコンダクタンスアンプ51の出力端子から電流“g×(VIN-VOUT+Voff)”が発生する。しかしながら、トランスコンダクタンスアンプ52によりバッファアンプ40のオフセット電圧が補正され、バッファ53の入力端子に流れる電流は“g×(VIN-VOUT)”となる。これにより、アナログ信号OUTの電圧は、オフセット電圧Voffを含まないものとすることができる。なお、電圧VOUTは、例えば電圧VINと等しいとすることができる。または、電圧VOUTは、例えば電圧VINと概略等しいとすることができる。
以上により、1行目からq行目までの画素30にアナログ信号OUT、具体的には階調電圧を書き込むことができる。以上が階調電圧書き込み期間における表示装置10の動作手順の一例である。
時刻T3乃至時刻T4は補正期間であり、表示装置10の動作は時刻T1乃至時刻T2と同様とすることができる。また、時刻T4以降は階調電圧書き込み期間であり、q+1行目から2q行目までの画素30にアナログ信号OUT、具体的には階調電圧を書き込むことができる。つまり、表示装置10は、補正期間と階調電圧書き込み期間を繰り返すことにより動作させることができる。
以上に示したように、バッファアンプ40のオフセット電圧の補正後に2行分以上の画素30に階調電圧を書き込むことにより、1行分の画素30に階調電圧を書き込むごとにバッファアンプ40のオフセット電圧を補正する場合と比較して、1回のオフセット電圧の補正にかける時間を長くしても、表示装置10を高速に動作させることができる。これにより、画素30を高密度に配置し、高解像度の画像を表示することができる。また、表示装置10のフレーム周波数を高めることができる。
また、前述のように、クロック信号GCLK1に同期してデジタルデータDATAがメモリ回路28に書き込まれる。また、階調電圧書き込み期間において、クロック信号GCLK2に同期してメモリ回路28からデジタルデータDATAを読み出し、D/A変換回路24によりアナログデータに変換することにより画素30に階調電圧が書き込まれる。図6に示すように、クロック信号GCLK1の周波数は、補正期間および階調電圧書き込み期間のどちらにおいても一定である。一方、クロック信号GCLK2の周波数は、補正期間では0であり、階調電圧書き込み期間ではクロック信号GCLK1の周波数より高い。以上により、一定の間隔でソースドライバ回路14に入力されるデジタルデータDATAを、階調電圧書き込み期間でのみアナログデータに変換して画素30に階調電圧を書き込むことができる。なお、“クロック信号GCLK1の半周期×q”は、“補正期間+クロック信号GCLK2の半周期×q”と等しいことが好ましい。例えば、qを120とし、補正期間を2.4μsとすると、クロック信号GCLK1の半周期を1.92μsとすることができ、クロック信号GCLK2の半周期を1.90μsとすることができる。
1行分の画素30に階調電圧を書き込むごとにバッファアンプ40のオフセット電圧を補正する場合(qが1の場合)、クロック信号GCLK1の半周期内で、バッファアンプ40のオフセット電圧の補正および1行分の画素30への階調電圧の書き込みを行わなければならない。例えば、クロック信号GCLK1の半周期が1.92μsである場合、1.92μsの間にバッファアンプ40のオフセット電圧の補正と1行分の画素30への階調電圧の書き込みを両方行わなければならない。このため、バッファアンプ40のオフセット電圧の補正に十分な時間をかけられない場合がある。例えば、1行分の画素30への階調電圧の書き込みにかける時間を1.90μsとすると、0.02μsでバッファアンプ40のオフセット電圧の補正を行わなければならない。一方、2行分以上、例えば120行分の画素30に階調電圧を書き込むごとにバッファアンプ40のオフセット電圧を補正する場合(qが120の場合)、階調電圧書き込み期間を1.90μs確保したとしても、前述のように補正期間を2.4μs確保することができる。したがって、補正期間を十分長く確保しつつ、表示装置10を高速に動作させることができる。これにより、画素30を高密度に配置し、高解像度の画像を表示することができる。また、表示装置10のフレーム周波数を高めることができる。
なお、qの値は、容量素子58の容量の大きさおよび容量素子59の容量の大きさにより決定することができる。例えば、qの値が小さい場合、容量素子58の容量の大きさおよび容量素子59の容量の大きさが小さくてもよいため、画素30の1個当たりの占有面積を減らすことができる。これにより、表示装置10を小型化することができ、また低価格化することができる。また、容量素子58の容量の大きさおよび容量素子59の容量の大きさが大きい場合、qの値を大きくすることができる。これにより、バッファアンプ40のオフセット電圧の補正頻度を低下させることができ、1回のオフセット電圧の補正にかける時間を長くしても、表示装置10を高速に動作させることができる。したがって、画素30を高密度に配置し、高解像度の画像を表示することができる。また、表示装置10のフレーム周波数(クロック信号GCLK1の周波数等)を高めることができる。
なお、トランジスタ55およびトランジスタ56にOSトランジスタ等のオフ電流が極めて低いトランジスタを用いることで、容量素子58の容量の大きさおよび容量素子59の容量の大きさが小さくてもqの値を大きくすることができる。これにより、表示装置10を小型化しつつ高速に動作させることができる。
なお、トランジスタ55を導通状態から非導通状態に切り替えた場合、チャージインジェクションにより容量素子58に蓄積された電荷量が変化する。また、トランジスタ56を導通状態から非導通状態に切り替えた場合、チャージインジェクションにより容量素子59に蓄積された電荷量が変化する。以上により、たとえ1行分の画素30に階調電圧を書き込むごとにバッファアンプ40のオフセット電圧を補正する場合であっても、容量素子58および容量素子59の容量は一定値以上にしなければならない。したがって、例えばq行分の画素30に階調電圧を書き込むごとにバッファアンプ40のオフセット電圧を補正する場合の容量素子58の容量の大きさおよび容量素子59の容量の大きさは、1行分の画素30に階調電圧を書き込むごとにバッファアンプ40のオフセット電圧を補正する場合の容量素子58の容量の大きさおよび容量素子59の容量の大きさのq倍より小さくなる。
表示装置10の動作において、qの値は固定させてもよいが、変動させてもよい。例えば、r行分(rは1以上x以下の整数)の画素30に階調電圧を書き込んだ後、容量素子58に保持された電荷量および容量素子59に保持された電荷量を検出する。図9は、バッファアンプ40に、容量素子58に保持された電荷量および容量素子59に保持された電荷量を検出する機能を有する検出器29を設けた場合の、バッファアンプ40の構成例を示す回路図である。検出器29は、例えば容量素子58の一方の端子および容量素子59の一方の端子と電気的に接続することができる。
検出器29により、容量素子58に保持された電荷量または容量素子59に保持された電荷量の少なくとも一方が規定値を下回っていることが検出された場合、バッファアンプ40のオフセット電圧の補正を行う。これは、例えば補正期間直後の容量素子58に保持された電荷量と画素30に階調電圧を書き込んだ後の容量素子58に保持された電荷量の差、または補正期間直後の容量素子59に保持された電荷量と画素30に階調電圧を書き込んだ後の容量素子59に保持された電荷量の差の少なくとも一方が規定値を上回った場合に、バッファアンプ40のオフセット電圧の補正を行うことを示す。また、例えば画素30に階調電圧を書き込んだ後の容量素子58に保持された電荷量と補正期間直後の容量素子58に保持された電荷量との比、または例えば画素30に階調電圧を書き込んだ後の容量素子59に保持された電荷量と補正期間直後の容量素子59に保持された電荷量との比の少なくとも一方が規定値を下回った場合に、バッファアンプ40のオフセット電圧の補正を行うことを示す。
一方、上記以外の場合は、引き続き画素30への階調電圧の書き込みを行う。以上、バッファアンプ40に検出器29を設け、qの値を変動させることにより、画素30に書き込まれる階調電圧の正確性を保ちつつ、バッファアンプ40のオフセット電圧の補正頻度を可能な限り減らすことができる。
なお、検出器29は、例えば容量素子58の一方の端子の電位を測定することにより、容量素子58に保持された電荷量を検出することができる。また、検出器29は、例えば容量素子59の一方の端子の電位を測定することにより、容量素子59に保持された電荷量を検出することができる。
なお、バッファアンプ40が検出器29を有する構成の場合において、階調電圧書き込み期間から補正期間に切り替わる際には、クロック信号GCLK1をリセットする等してクロック信号GCLK1およびクロック信号GCLK2の同期をとることが好ましい。
次に、バッファアンプ40の詳細な回路構成の一例について、図10に示す回路図を用いて説明する。
前述のように、バッファアンプ40は、トランスコンダクタンスアンプ51と、トランスコンダクタンスアンプ52と、バッファ53と、トランジスタ54乃至トランジスタ57と、容量素子58と、容量素子59と、を有する。
トランスコンダクタンスアンプ51は、トランジスタ61乃至トランジスタ66を有する。トランスコンダクタンスアンプ52は、トランジスタ67乃至トランジスタ69を有する。バッファ53は、トランジスタ70乃至トランジスタ83を有する。
トランジスタ54、トランジスタ57およびトランジスタ61乃至トランジスタ83は、電界効果移動度が大きいトランジスタ、例えば単結晶シリコンを半導体層に有するトランジスタを用いることが好ましい。一方、前述のように、トランジスタ55およびトランジスタ56はオフ電流が極めて小さいトランジスタ、例えばOSトランジスタを用いることが好ましい。
トランジスタ62のゲートおよびトランジスタ64のゲートには、アナログ信号INを入力することができる。トランジスタ61のゲートおよびトランジスタ67のゲートには、バイアス信号B1を入力することができる。トランジスタ66のゲートには、バイアス信号B2を入力することができる。トランジスタ72のゲートおよびトランジスタ73のゲートには、バイアス信号B3を入力することができる。トランジスタ74のゲートおよびトランジスタ75のゲートには、バイアス信号B4を入力することができる。トランジスタ77のゲートおよびトランジスタ78のゲートには、バイアス信号B5を入力することができる。トランジスタ80のゲートおよびトランジスタ81のゲートには、バイアス信号B6を入力することができる。トランジスタ76のソースまたはドレインの一方およびトランジスタ79のソースまたはドレインの一方からは、アナログ信号OUTを出力することができる。また、前述のように、トランジスタ54乃至トランジスタ56のゲートには、信号CANを入力することができ、トランジスタ57のゲートには、信号CANBを入力することができる。
図1に示す構成の表示装置10は、例えばテレビジョン装置に適用することができる。図11は、表示装置10をテレビジョン装置に適用した場合の、当該テレビジョン装置の構成例を示すブロック図である。
図11に示す構成のテレビジョン装置において、プリント基板90にタイミングコントローラ91が形成されている。また、タイミングコントローラ91と、ゲートドライバ回路12と、はFPC(Flexible Printed Circuits)92を介して接続されており、タイミングコントローラ91と、ゲートドライバ回路13と、はFPC93を介して接続されている。また、ソースドライバ回路14はCOF(Chip On Film)方式等により実装することができる。なお、ソースドライバ回路14は複数設けることができる。
タイミングコントローラ91は、ゲートスタートパルス信号GSPおよびリセット信号RESET等を生成し、ゲートドライバ回路12およびゲートドライバ回路13に出力する機能を有する。また、タイミングコントローラ91は、ゲートドライバ回路12、ゲートドライバ回路13およびソースドライバ回路14の動作を制御する機能を有する。
図12は、図1に示す構成の表示装置10の変形例を示すブロック図である。図12に示す構成の表示装置10は、デマルチプレクサ95を有し、さらにソースドライバ回路14にレベルシフタ回路25が設けられている点を除き、図1に示す構成の表示装置10と同一である。図12に示す構成の表示装置10は、ソースドライバ回路14と、画素30と、がデマルチプレクサ95を介して信号線SLにより接続されている。
本明細書等において、信号線SLLCおよび信号線SLELを合わせて信号線SLと呼ぶ場合がある。例えば、信号線SLにより接続されているとは、信号線SLLCおよび信号線SLELにより接続されていることを示す。
図12に示す構成の表示装置10は、制御回路27がクロック信号GCLK1およびクロック信号GCLK2の他、ゲートスタートパルス信号GSP、リセット信号RESET、デマルチプレクサ制御信号D_SP等を生成する機能を有する。制御回路27により生成されたゲートスタートパルス信号GSP、リセット信号RESET、クロック信号GCLK2、デマルチプレクサ制御信号D_SP等は、レベルシフタ回路25に出力され、各信号の電圧が増幅される。その後、ゲートスタートパルス信号GSP、リセット信号RESETおよびクロック信号GCLK2等はゲートドライバ回路12およびゲートドライバ回路13に出力され、デマルチプレクサ制御信号D_SP等はデマルチプレクサ95に出力される。
図12に示す構成の表示装置10は、例えば携帯情報端末に適用することができる。携帯情報端末として、例えばスマートフォンとすることができる。図13は、表示装置10を携帯情報端末に適用した場合の、当該携帯情報端末の構成例を示すブロック図である。図13に示す構成の携帯情報端末において、表示装置10にはFPC96が設けられる。
図13に示す構成の携帯情報端末において、ソースドライバ回路14が有する制御回路27がゲートスタートパルス信号GSP、リセット信号RESET、デマルチプレクサ制御信号D_SP等を生成するため、タイミングコントローラ91が不要である。また、前述のようにソースドライバ回路14と、画素30と、がデマルチプレクサ95を介して信号線SL(図示せず)により接続されている。デマルチプレクサ95を設けることにより、信号線SLの本数を減らすことができるため、ソースドライバ回路14と、表示部11と、の距離を縮めることができる。以上により、表示装置10を小型化し、携帯情報端末を狭額縁化することができる。
図14は、図12に示す構成の表示装置10の変形例を示すブロック図である。図14に示す構成の表示装置10は、デマルチプレクサ95を有さない点を除き、図12に示す構成の表示装置10と同一である。
図15は、図13に示す携帯情報端末の変形例を示すブロック図である。ソースドライバ回路14と、画素30と、を直接信号線SL(図示せず)により接続することができる。これにより、携帯情報端末を高速に動作させることができる。
図16は、図15に示す構成の携帯情報端末の変形例を示すブロック図である。図16に示す構成の表示装置10は、FPC96を有さず、COF方式等によりソースドライバ回路14が実装されている点を除き、図15に示す構成の携帯情報端末と同一である。
携帯情報端末を図16に示す構成とすることにより、携帯情報端末を狭額縁化することができる。また、図13に示す構成の携帯情報端末に、図16に示す構成を適用してもよい。この場合においても、携帯情報端末を狭額縁化することができる。
本実施の形態は、少なくともその一部を本明細書中に記載する他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することができる。
(実施の形態2)
本実施の形態では、本発明の一態様の表示装置が有する画素の詳細な構成について図17乃至図23を用いて説明する。
図17は、画素30の回路図の一例である。画素30は、図1で説明したように画素回路31、画素回路32、液晶素子LCおよび発光素子ELを有する。
図17において、画素回路31は、トランジスタM1および容量素子CsLCを有する。画素回路32は、トランジスタM2、M3および容量素子CsELを有する。画素30が有する各素子は、図17に示すように、ゲート線GLLC[j]、ゲート線GLEL[j]、信号線SLLC[k]、信号線SLEL[k]、容量線LCS、電流供給線Lano、および共通電圧線Lcasに接続される。
容量素子CsELは、発光素子ELを駆動するための階調電圧をトランジスタM3のゲートに保持するために設けている。このような構成とすることで、発光素子ELを駆動するための階調電圧の保持をより確実に行うことができる。
なお、容量素子CsLCの一方の端子と、容量素子CsELの一方の端子との間で寄生容量Cs_Sが発生する。
トランジスタM3は、バックゲートを有するトランジスタとしている。このような構成とすることで、トランジスタを流れる電流量を大きくすることができる。なおバックゲートに与える電圧は、別の配線から与える構成としてもよい。このような構成とすることで、トランジスタの閾値電圧のコントロールすることができる。
トランジスタM1は、導通状態を制御することで、液晶素子LCを駆動するための階調電圧を容量素子CsLCに与える。トランジスタM2は、導通状態を制御することで、発光素子ELを駆動するための階調電圧をトランジスタM3のゲートに与える。トランジスタM3は、ゲートの電圧に応じて電流供給線Lanoと共通電圧線Lcasとの間に電流を流して発光素子ELを駆動する。
トランジスタM1乃至M3は、nチャネル型トランジスタを用いることができる。nチャネル型トランジスタは、各配線の電圧の大小関係を変えることで、pチャネル型トランジスタに置き換えることもできる。トランジスタM1乃至M3の半導体材料は、シリコンを用いることができる。シリコンは、単結晶シリコン、ポリシリコン、微結晶シリコンまたはアモルファスシリコン等を適宜選択して用いることができる。
あるいはトランジスタM1乃至M3の半導体材料は、金属酸化物を用いることができる。特に、トランジスタM1の半導体材料として金属酸化物を用いると、トランジスタM1のオフ電流を極めて小さくすることができる。これにより、容量素子CsLCに蓄積された電荷がリークすることを抑制することができる。以上により、表示された画像を書き換える必要が無い場合、すなわち静止画を表示する場合、一時的に駆動回路を停止することができる。これにより、表示装置10の消費電力を低減することができる。
また画素30が有するトランジスタM1乃至M3は、ボトムゲート型のトランジスタや、トップゲート型トランジスタ等の様々な形態のトランジスタを用いて作製することができる。
また画素30が有するトランジスタM1乃至M3を、バックゲートを有するトランジスタとしてもよい。バックゲートに与える電圧は、ゲート線GLLC[j]やゲート線GLEL[j]とは異なる、別の配線から与える構成としてもよい。また、バックゲートを有するトランジスタは、トランジスタM3だけというように限定してもよい。このような構成とすることで、トランジスタの閾値電圧のコントロール、あるいはトランジスタを流れる電流量を大きくすることができる。
液晶素子は、IPS(In-Plane-Switching)モード、TN(Twisted Nematic)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)モード等の駆動方法を用いて駆動することができる。または、垂直配向(VA)モード、具体的には、MVA(Multi-Domain Vertical Alignment)モード、PVA(Patterned Vertical Alignment)モード、ECB(Electrically Controlled Birefringence)モード、CPA(Continuous Pinwheel Alignment)モード、ASV(Advanced Super-View)モード等の駆動方法を用いて駆動することができる。
液晶素子が有する液晶材料には、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、反強誘電性液晶等を用いることができる。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ることができる。または、ブルー相を示す液晶材料を用いることができる。
なお発光素子としては、有機エレクトロルミネッセンス素子、無機エレクトロルミネッセンス素子等のEL素子の他、または発光ダイオード等を用いることができる。または、量子ドットを用いることができる。
EL素子は、白色の光を射出するように積層された積層体を用いることができる。具体的には、青色の光を射出する蛍光材料を含む発光性の有機化合物を含む層と、緑色および赤色の光を射出する蛍光材料以外の材料を含む層または黄色の光を射出する蛍光材料以外の材料を含む層と、を積層した積層体を、用いることができる。
なお、量子ドットは、数nmサイズの半導体ナノ結晶であり、1×10個から1×10個程度の原子から構成されている。量子ドットはサイズに依存してエネルギーシフトするため、同じ物質から構成される量子ドットであっても、サイズによって発光波長が異なり、用いる量子ドットのサイズを変更することによって容易に発光波長を調整することができる。
また、量子ドットは、発光スペクトルのピーク幅が狭いため、色純度のよい発光を得ることができる。さらに、量子ドットの理論的な外部量子効率はほぼ100%であると言われており、蛍光発光を呈する有機化合物の25%を大きく上回り、燐光発光を呈する有機化合物と同等となっている。このことから、量子ドットを発光材料として用いることによって発光効率の高い発光素子を得ることができる。その上、無機化合物である量子ドットはその本質的な安定性にも優れているため、寿命の観点からも好ましい発光素子を得ることができる。
量子ドットを構成する材料としては、周期表第14族元素、周期表第15族元素、周期表第16族元素、複数の周期表第14族元素からなる化合物、周期表第4族から周期表第14族に属する元素と周期表第16族元素との化合物、周期表第2族元素と周期表第16族元素との化合物、周期表第13族元素と周期表第15族元素との化合物、周期表第13族元素と周期表第17族元素との化合物、周期表第14族元素と周期表第15族元素との化合物、周期表第11族元素と周期表第17族元素との化合物、酸化鉄類、酸化チタン類、カルコゲナイドスピネル類、各種半導体クラスター等を挙げることができる。
具体的には、セレン化カドミウム、硫化カドミウム、テルル化カドミウム、セレン化亜鉛、酸化亜鉛、硫化亜鉛、テルル化亜鉛、硫化水銀、セレン化水銀、テルル化水銀、砒化インジウム、リン化インジウム、砒化ガリウム、リン化ガリウム、窒化インジウム、窒化ガリウム、アンチモン化インジウム、アンチモン化ガリウム、リン化アルミニウム、砒化アルミニウム、アンチモン化アルミニウム、セレン化鉛、テルル化鉛、硫化鉛、セレン化インジウム、テルル化インジウム、硫化インジウム、セレン化ガリウム、硫化砒素、セレン化砒素、テルル化砒素、硫化アンチモン、セレン化アンチモン、テルル化アンチモン、硫化ビスマス、セレン化ビスマス、テルル化ビスマス、ケイ素、炭化ケイ素、ゲルマニウム、錫、セレン、テルル、ホウ素、炭素、リン、窒化ホウ素、リン化ホウ素、砒化ホウ素、窒化アルミニウム、硫化アルミニウム、硫化バリウム、セレン化バリウム、テルル化バリウム、硫化カルシウム、セレン化カルシウム、テルル化カルシウム、硫化ベリリウム、セレン化ベリリウム、テルル化ベリリウム、硫化マグネシウム、セレン化マグネシウム、硫化ゲルマニウム、セレン化ゲルマニウム、テルル化ゲルマニウム、硫化錫、セレン化錫、テルル化錫、酸化鉛、フッ化銅、塩化銅、臭化銅、ヨウ化銅、酸化銅、セレン化銅、酸化ニッケル、酸化コバルト、硫化コバルト、四酸化三鉄、硫化鉄、酸化マンガン、硫化モリブデン、酸化バナジウム、酸化タングステン、酸化タンタル、酸化チタン、酸化ジルコニウム、窒化ケイ素、窒化ゲルマニウム、酸化アルミニウム、チタン酸バリウム、セレンと亜鉛とカドミウムの化合物、インジウムと砒素とリンの化合物、カドミウムとセレンと硫黄の化合物、カドミウムとセレンとテルルの化合物、インジウムとガリウムと砒素の化合物、インジウムとガリウムとセレンの化合物、インジウムとセレンと硫黄の化合物、銅とインジウムと硫黄の化合物およびこれらの組合せ等を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。また、組成が任意の比率で表される、いわゆる合金型量子ドットを用いても良い。例えば、カドミウムとセレンと硫黄の合金型量子ドットは、元素の含有比率を変化させることで発光波長を変えることができるため、青色発光を得るには有効な手段の一つである。
量子ドットの構造としては、コア型、コア-シェル型、コア-マルチシェル型等があり、そのいずれを用いても良いが、コアを覆ってより広いバンドギャップを持つ別の無機材料でシェルを形成することによって、ナノ結晶表面に存在する欠陥やダングリングボンドの影響を低減することができる。これにより、発光の量子効率が大きく改善するためコア-シェル型やコア-マルチシェル型の量子ドットを用いることが好ましい。シェルの材料の例としては、硫化亜鉛や酸化亜鉛が挙げられる。
また、量子ドットは、表面原子の割合が高いことから、反応性が高く、凝集が起こりやすい。そのため、量子ドットの表面には保護剤が付着しているまたは保護基が設けられていることが好ましい。当該保護剤が付着しているまたは保護基が設けられていることによって、凝集を防ぎ、溶媒への溶解性を高めることができる。また、反応性を低減させ、電気的安定性を向上させることも可能である。保護剤(または保護基)としては、例えば、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル等のポリオキシエチレンアルキルエーテル類、トリプロピルホスフィン、トリブチルホスフィン、トリヘキシルホスフィン、トリオクチルホスフィン等のトリアルキルホスフィン類、ポリオキシエチレンn-オクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンn-ノニルフェニルエーテル等のポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル類、トリ(n-ヘキシル)アミン、トリ(n-オクチル)アミン、トリ(n-デシル)アミン等の第3級アミン類、トリプロピルホスフィンオキシド、トリブチルホスフィンオキシド、トリヘキシルホスフィンオキシド、トリオクチルホスフィンオキシド、トリデシルホスフィンオキシド等の有機リン化合物、ポリエチレングリコールジラウレート、ポリエチレングリコールジステアレート等のポリエチレングリコールジエステル類、また、ピリジン、ルチジン、コリジン、キノリン類等の含窒素芳香族化合物等の有機窒素化合物、ヘキシルアミン、オクチルアミン、デシルアミン、ドデシルアミン、テトラデシルアミン、ヘキサデシルアミン、オクタデシルアミン等のアミノアルカン類、ジブチルスルフィド等のジアルキルスルフィド類、ジメチルスルホキシドやジブチルスルホキシド等のジアルキルスルホキシド類、チオフェン等の含硫黄芳香族化合物等の有機硫黄化合物、パルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸等の高級脂肪酸、アルコール類、ソルビタン脂肪酸エステル類、脂肪酸変性ポリエステル類、3級アミン変性ポリウレタン類、ポリエチレンイミン類等が挙げられる。
量子ドットは、サイズが小さくなるに従いバンドギャップが大きくなるため、所望の波長の光が得られるようにそのサイズを適宜調節する。結晶サイズが小さくなるにつれて、量子ドットの発光は青色側へ、つまり、高エネルギー側へとシフトするため、量子ドットのサイズを変化させることにより、紫外領域、可視領域、赤外領域のスペクトルの波長領域にわたって、その発光波長を調節することができる。量子ドットのサイズ(直径)は0.5nm乃至20nm、好ましくは1nm乃至10nmの範囲のものが通常良く用いられる。なお、量子ドットはそのサイズ分布が狭いほど、より発光スペクトルが狭線化し、色純度の良好な発光を得ることができる。また、量子ドットの形状は特に限定されず、球状、棒状、円盤状、その他の形状であってもよい。なお、棒状の量子ドットである量子ロッドはc軸方向に偏光した指向性を有する光を呈するため、量子ロッドを発光材料として用いることにより、より外部量子効率が良好な発光素子を得ることができる。
また、EL素子では多くの場合、発光材料をホスト材料に分散することによって発光効率を高めるが、ホスト材料は発光材料以上の一重項励起エネルギーまたは三重項励起エネルギーを有する物質であることが必要である。特に青色の燐光材料を用いる場合においては、それ以上の三重項励起エネルギーを有する材料であり、且つ、寿命の観点で優れたホスト材料の開発は困難を極めている。一方で、量子ドットはホスト材料を用いずに量子ドットのみで発光層を構成しても発光効率を保つことができるため、この点でも寿命という観点から好ましい発光素子を得ることができる。量子ドットのみで発光層を形成する場合には、量子ドットはコア-シェル構造(コア-マルチシェル構造を含む)であることが好ましい。
次に、画素30の駆動方法の一例について、図18および図19に示すタイミングチャートを用いて説明する。
図18は、画素30の駆動方法を示すタイミングチャートである。図18では、ゲートスタートパルス信号GSPの電圧、配線GLLC[1]の電圧、配線GLLC[2]の電圧、配線GLLC[3]の電圧、配線GLLC[4]の電圧、配線GLEL[1]の電圧、配線GLEL[2]の電圧、配線SLLCの電圧および配線SLELの電圧を示す。また、例えば本発明の一態様の表示装置がy列分(yは2以上の整数)の画素30を有する場合、配線SLLCは例えば配線SLLC[1]乃至配線SLLC[y]を示し、配線SLELは例えば配線SLEL[1]乃至配線SLEL[y]を示す。
配線SLLCおよび配線SLELにおいて、Bは帰線期間を示し、数字はどの行の画素30に書き込むデータに対応する電圧となっているかを示す。例えば、配線SLLCにおいて1と記載されている期間は、配線SLLCの電圧が1行目の画素30に書き込むデータに対応する電圧となっていることを示す。また、例えば配線SLELにおいて1と記載されている期間は、配線SLELの電圧が1行目の画素30に書き込むデータに対応する電圧となっていることを示す。
なお、図18等に示すタイミングチャートにおいて、トランジスタM1およびトランジスタM2をnチャネル型トランジスタとした場合の駆動方法を説明する。つまり、配線GLLCに高電圧を入力することによりトランジスタM1がオン状態となり、配線GLLCに低電圧を入力することによりトランジスタM1がオフ状態となる。また、配線GLELに高電圧を入力することによりトランジスタM2がオン状態となり、配線GLELに低電圧を入力することによりトランジスタM2がオフ状態となる。なお、低電圧とは、例えば接地電圧とすることができる。
トランジスタM1およびトランジスタM2は、pチャネル型トランジスタとしてもよい。この場合、つまり、配線GLLCに低電圧を入力することによりトランジスタM1がオン状態となり、配線GLLCに高電圧を入力することによりトランジスタM1がオフ状態となる。また、配線GLELに低電圧を入力することによりトランジスタM2がオン状態となり、配線GLELに高電圧を入力することによりトランジスタM2がオフ状態となる。また、トランジスタM3についても、nチャネル型トランジスタおよびpチャネル型トランジスタのいずれを用いてもよい。
図18に示すように、各行の画素30と電気的に接続されている配線GLLCに順次高電圧を入力することにより各行の画素30を順次選択し、各行の画素30に設けられたトランジスタM1を順次オン状態にする。これにより、配線SLLCを介して各行の画素30に順次データを書き込む。データが書き込まれた画素30は、トランジスタM1がオフ状態となることで保持状態となる。以上により、液晶素子LCにより画像を表示できる。
また、図18に示すように、各行の画素30と電気的に接続されている配線GLELに順次高電圧を入力することにより各行の画素30を順次選択し、各行の画素30に設けられたトランジスタM2を順次オン状態にする。これにより、配線SLELを介して各行の画素30に順次データを書き込む。データが書き込まれた画素30は、トランジスタM2がオフ状態となることで保持状態となる。さらに、書き込まれたデータ(配線SLELから供給されたデータ信号の電圧)に応じてトランジスタM3のソースとドレインの間に流れる電流量が制御され、発光素子ELは、流れる電流量に応じた輝度で発光する。以上により、発光素子ELにより画像を表示できる。
図18では、配線GLLCが高電圧となる期間と、配線GLELが高電圧となる期間とを等しくしたが、等しくしなくてもよい。例えば、図19に示すように、配線GLLCが高電圧となる期間を、配線GLELが高電圧となる期間より短くしてもよい。図19では、配線SLLCを介してj行目の画素30にデータが書き込まれた後、配線SLELを介してj行目の画素30にデータが書き込まれる。これにより、容量素子CsELに保持されたデータが寄生容量Cs_Sにより変動することを抑制することができる。したがって、発光素子ELにより表示される画像に黒浮きが発生することを抑制することができ、当該画像のコントラスト比を高めることができる。
次いで画素30に適用可能な画素のレイアウト図について説明する。図20(A)の回路図は、図17で示す回路図と等価である。
図20(B)のレイアウト図は、図20(A)の回路図における各素子の配置に対応している。図20(B)では、発光素子ELが有する電極PEEL、発光素子EL、トランジスタM1乃至M3の配置、ゲート線GLLC[j]、ゲート線GLEL[j]、信号線SLLC[k]、信号線SLEL[k]、容量線LCS、および電流供給線Lanoを図示している。
図20(C)のレイアウト図は、図20(A)の回路図における各素子の配置に対応している。図20(C)では、液晶素子LCが有する反射電極PELC、発光素子ELに重畳する位置に配置された開口33、トランジスタM1乃至M3の配置、ゲート線GLLC[j]、ゲート線GLEL[j]、信号線SLLC[k]、信号線SLEL[k]、容量線LCS、および電流供給線Lanoを図示している。
なお図20(B)、(C)では別々にレイアウト図を示したが、液晶素子LCおよび発光素子ELは重ねて設ける。
図21(A)は、液晶素子LCおよび発光素子ELの積層構造の概略を説明するための断面概略図である。図21(A)では、発光素子ELを有する層621、トランジスタを有する層622、および液晶素子LCを有する層623を図示している。層621乃至623は、基板631と基板632との間に設けられる。なお図示していないが、その他に偏光板、円偏光板、反射防止膜等の光学部材を有していてもよい。
層621は発光素子ELを有する。発光素子ELは、図20(B)で図示した電極PEEL、発光層633、および電極634を有する。電極PEELと電極634との間に挟まれた発光層633に電流が流れることで光35(点線矢印で図示)を射出する。光35の強度は、層622にあるトランジスタM3によって制御される。
層622は、トランジスタM1、トランジスタM3およびカラーフィルター636を有する。また層622は、トランジスタM1と反射電極PELCとを接続するための導電層637、トランジスタM3と電極PEELとを接続するための導電層635を有する。カラーフィルター636は、発光素子ELが射出する光が白色の場合に設けられ、特定の波長の光35を視認側に射出することができる。カラーフィルター636は、開口33に重なる位置に設ける。トランジスタM1乃至M3(トランジスタM2は図示せず)は、反射電極PELCに重なる位置に設ける。
層623は開口33、反射電極PELCおよび導電層638、液晶639、導電層640、およびカラーフィルター641を有する。導電層638は、対となる導電層640との間に設けられる液晶639の配向状態を制御する。反射電極PELCは、外光を反射して反射光34(点線矢印で図示)を射出する。反射光34の強度は、トランジスタM1による液晶639の配向状態の調整によって制御される。開口33は、層621の発光素子ELが射出する光35が透過する位置に設ける。
反射電極PELCは、例えば、可視光を反射する材料を用いることができる。具体的には、銀を含む材料を反射膜に用いることができる。例えば、銀およびパラジウム等を含む材料または銀および銅等を含む材料を反射膜に用いることができる。また、例えば、表面に凹凸を備える材料を、反射膜に用いることができる。これにより、入射する光をさまざまな方向に反射して、白色の表示をすることができる。
導電層638および導電層640は、例えば、可視光を透過する材料を用いることができる。具体的には、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等の導電性酸化物またはグラフェンを用いることができる。
基板631および632には、例えば、ガラス、セラミックス等の透光性を有する無機材料を用いることができる。あるいは基板631、632には、可撓性を有する材料、例えば樹脂フィルムまたはプラスチック等の有機材料を用いることができる。なお基板631および632には、偏光板、位相差板、プリズムシート等の部材を適宜積層して用いることもできる。
表示装置が有する絶縁層は、例えば、絶縁性の無機材料、絶縁性の有機材料または無機材料と有機材料を含む絶縁性の複合材料を用いることができる。例えば絶縁層には、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、酸化アルミニウム膜等またはこれらから選ばれた複数を積層した積層材料、あるいはポリエステル、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリシロキサン若しくはアクリル樹脂等またはこれらから選択された複数の樹脂の積層材料もしくは複合材料、を含む膜を用いることができる。
表示装置が有する導電層635,637は、導電性を備える材料を用いることができ、それらを配線等に用いることができる。例えば導電層は、アルミニウム、金、白金、銀、銅、クロム、タンタル、チタン、モリブデン、タングステン、ニッケル、鉄、コバルト、パラジウムまたはマンガンから選ばれた金属元素等を用いることができる。または、上述した金属元素を含む合金等を、配線等に用いることができる。
表示装置が有する発光層633は、EL層、電荷輸送層または電荷注入層を自由に組み合わせて形成すれば良い。例えば、低分子系有機EL材料や高分子系有機EL材料を用いればよい。また、EL層として一重項励起により発光(蛍光)する発光材料(シングレット化合物)からなる薄膜、または三重項励起により発光(リン光)する発光材料(トリプレット化合物)からなる薄膜を用いることができる。また、電荷輸送層や電荷注入層として炭化珪素等の無機材料を用いることも可能である。これらの有機EL材料や無機材料は公知の材料を用いることができる。
表示装置が有する電極PEELは、発光素子ELの陽極として機能する。陽極を形成する材料としては、陰極を形成する材料よりも仕事関数の大きい材料を用い、ITO(酸化インジウム酸化スズ)、酸化インジウム酸化亜鉛(In―ZnO)、酸化亜鉛(ZnO)等、さらにITOよりもシート抵抗の低い材料、具体的には白金(Pt)、クロム(Cr)、タングステン(W)、もしくはニッケル(Ni)といった材料を用いることができる。
表示装置が有する電極634は、仕事関数の小さい金属(代表的には周期表の1族もしくは2族に属する金属元素)や、これらを含む合金を用いることができる。仕事関数が小さければ小さいほど発光効率が向上するため、中でも、陰極に用いる材料としては、アルカリ金属の一つであるLi(リチウム)を含む合金材料が望ましい。
図21(B)は、液晶素子LCおよび発光素子ELの積層構造を説明するために、図20(B)、(C)で示したレイアウト図を重ねて示した斜視図である。図21(B)に示すように、液晶素子LCおよび発光素子ELを重ねて設ける。そして、開口33は、発光素子ELが射出する光35が透過する位置に設ける。このような構成とすることで、周辺環境に応じた表示素子の切り替えを画素が占める面積を大きくすることなく実現できる。その結果、視認性が向上した表示装置とすることができる。
画素の断面およびその他の箇所の断面の構成例について、図22から図23までを参照して説明する。
図22には、図21(A)で示した画素の断面概略図の詳細な断面模式図を示す。図22において、図21(A)で示す構成と重複する構成は同じ符号を付し、繰り返しの説明を省略する。
図22に示す表示装置の画素の断面模式図では、基板631と基板632の間に、図21(A)で示した各構成の他、接着層651、絶縁層652、絶縁層653、絶縁層654、絶縁層655、絶縁層656、絶縁層657、絶縁層658、絶縁層659、配向膜660、配向膜661、遮光膜662、導電層663、導電層664および絶縁層665を有する。
絶縁層652、絶縁層653、絶縁層654、絶縁層655、絶縁層656、絶縁層657、絶縁層658、絶縁層659および絶縁層665は、例えば、絶縁性の無機材料、絶縁性の有機材料または無機材料と有機材料を含む絶縁性の複合材料を用いることができる。例えば絶縁層には、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、酸化アルミニウム膜等またはこれらから選ばれた複数を積層した積層材料、あるいはポリエステル、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリシロキサン若しくはアクリル樹脂等またはこれらから選択された複数の樹脂の積層材料もしくは複合材料、を含む膜を用いることができる。
導電層663および導電層664は、導電性を備える材料を用いることができ、それらを配線等に用いることができる。例えば導電層は、アルミニウム、金、白金、銀、銅、クロム、タンタル、チタン、モリブデン、タングステン、ニッケル、鉄、コバルト、パラジウムまたはマンガンから選ばれた金属元素等を用いることができる。または、上述した金属元素を含む合金等を、配線等に用いることができる。
接着層651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、嫌気型接着剤等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。
配向膜660および配向膜661は、ポリイミド等の有機樹脂を用いることができる。なお液晶639が所定の方向に配向するように光配向技術を用いる場合には、配向膜660および配向膜661を省略してもよい。また、配向処理が不要な液晶を用いる場合も、配向膜660および配向膜661を省略してもよい。
遮光膜662は、クロムや酸化クロム、あるいは黒色樹脂等の光を吸収する遮光材料を用いて形成することができる。
また図23(A)乃至(C)では、図22に示す表示装置の画素の断面模式図に対応する、端子部、駆動回路部およびコモンコンタクト部における断面模式図である。図23(A)乃至(C)において、図21(A)、図22で示す構成と重複する構成は同じ符号を付し、繰り返しの説明を省略する。
また図23(A)では、表示装置の端子部の断面模式図である。端子部における外部の回路との接続部670には、導電層637、導電層664、反射電極PELC、導電層638が積層して設けられる。接続部670は、接続層671を介してFPC672(Flexible Printed Circuit)と接続されている。また基板632の端部では、接着層673が設けられ、基板632と基板631とを貼りあわせている。
また図23(B)では、表示装置の駆動回路部の断面模式図である。駆動回路部におけるトランジスタ680は、トランジスタM3と同じ構成とすることができる。
また図23(C)では、表示装置のコモンコンタクト部の断面模式図である。コモンコンタクト部における接続部690では、基板632側の導電層640と、基板631側の導電層638および反射電極PELCとが、接着層673に設けられた接続体691を介して接続される。
本実施の形態は、少なくともその一部を本明細書中に記載する他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することができる。
(実施の形態3)
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-OSの構成について説明する。
CAC-OSとは、例えば、金属酸化物を構成する元素が、0.5nm以上10nm以下、好ましくは、1nm以上2nm以下、またはその近傍のサイズで偏在した材料の一構成である。なお、以下では、金属酸化物において、一つあるいはそれ以上の金属元素が偏在し、該金属元素を有する領域が、0.5nm以上10nm以下、好ましくは、1nm以上2nm以下、またはその近傍のサイズで混合した状態をモザイク状、またはパッチ状ともいう。
なお、金属酸化物は、少なくともインジウムを含むことが好ましい。特にインジウムおよび亜鉛を含むことが好ましい。また、それらに加えて、アルミニウム、ガリウム、イットリウム、銅、バナジウム、ベリリウム、ホウ素、シリコン、チタン、鉄、ニッケル、ゲルマニウム、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から選ばれた一種、または複数種が含まれていてもよい。
例えば、In-Ga-Zn酸化物におけるCAC-OS(CAC-OSの中でもIn-Ga-Zn酸化物を、特にCAC-IGZOと呼称してもよい。)とは、インジウム酸化物(以下、InOX1(X1は0よりも大きい実数)とする。)、またはインジウム亜鉛酸化物(以下、InX2ZnY2Z2(X2、Y2、およびZ2は0よりも大きい実数)とする。)と、ガリウム酸化物(以下、GaOX3(X3は0よりも大きい実数)とする。)、またはガリウム亜鉛酸化物(以下、GaX4ZnY4Z4(X4、Y4、およびZ4は0よりも大きい実数)とする。)等と、に材料が分離することでモザイク状となり、モザイク状のInOX1、またはInX2ZnY2Z2が、膜中に均一に分布した構成(以下、クラウド状ともいう。)である。
つまり、CAC-OSは、GaOX3が主成分である領域と、InX2ZnY2Z2、またはInOX1が主成分である領域とが、混合している構成を有する複合金属酸化物である。なお、本明細書において、例えば、第1の領域の元素Mに対するInの原子数比が、第2の領域の元素Mに対するInの原子数比よりも大きいことを、第1の領域は、第2の領域と比較して、Inの濃度が高いとする。
なお、IGZOは通称であり、In、Ga、Zn、およびOによる1つの化合物をいう場合がある。代表例として、InGaO(ZnO)m1(m1は1以上の整数)、またはIn(1+x0)Ga(1-x0)(ZnO)m0(-1≦x0≦1、m0は任意数)で表される結晶性の化合物が挙げられる。
上記結晶性の化合物は、単結晶構造、多結晶構造、またはCAAC構造を有する。なお、CAAC構造とは、複数のIGZOのナノ結晶がc軸配向を有し、かつa-b面においては配向せずに連結した結晶構造である。
一方、CAC-OSは、金属酸化物の材料構成に関する。CAC-OSとは、In、Ga、Zn、およびOを含む材料構成において、一部にGaを主成分とするナノ粒子状に観察される領域と、一部にInを主成分とするナノ粒子状に観察される領域とが、それぞれモザイク状にランダムに分散している構成をいう。従って、CAC-OSにおいて、結晶構造は副次的な要素である。
なお、CAC-OSは、組成の異なる二種類以上の膜の積層構造は含まないものとする。例えば、Inを主成分とする膜と、Gaを主成分とする膜との2層からなる構造は、含まない。
なお、GaOX3が主成分である領域と、InX2ZnY2Z2、またはInOX1が主成分である領域とは、明確な境界が観察できない場合がある。
なお、ガリウムの代わりに、アルミニウム、イットリウム、スズ、銅、バナジウム、ベリリウム、ホウ素、シリコン、チタン、鉄、ニッケル、ゲルマニウム、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から選ばれた一種、または複数種が含まれている場合、CAC-OSは、一部に該金属元素を主成分とするナノ粒子状に観察される領域と、一部にInを主成分とするナノ粒子状に観察される領域とが、それぞれモザイク状にランダムに分散している構成をいう。
CAC-OSは、例えば基板を意図的に加熱しない条件で、スパッタリング法により形成することができる。また、CAC-OSをスパッタリング法で形成する場合、成膜ガスとして、不活性ガス(代表的にはアルゴン)、酸素ガス、および窒素ガスの中から選ばれたいずれか一つまたは複数を用いればよい。また、成膜時の成膜ガスの総流量に対する酸素ガスの流量比は低いほど好ましく、例えば酸素ガスの流量比を0%以上30%未満、好ましくは0%以上10%以下とすることが好ましい。
CAC-OSは、X線回折(XRD:X-ray diffraction)測定法のひとつであるOut-of-plane法によるθ/2θスキャンを用いて測定したときに、明確なピークが観察されないという特徴を有する。すなわち、X線回折から、測定領域のa-b面方向、およびc軸方向の配向は見られないことが分かる。
またCAC-OSは、プローブ径が1nmの電子線(ナノビーム電子線ともいう。)を照射することで得られる電子線回折パターンにおいて、リング状に輝度の高い領域と、該リング領域に複数の輝点が観測される。従って、電子線回折パターンから、CAC-OSの結晶構造が、平面方向、および断面方向において、配向性を有さないnc(nano-crystal)構造を有することがわかる。
また例えば、In-Ga-Zn酸化物におけるCAC-OSでは、エネルギー分散型X線分光法(EDX:Energy Dispersive X-ray spectroscopy)を用いて取得したEDXマッピングにより、GaOX3が主成分である領域と、InX2ZnY2Z2、またはInOX1が主成分である領域とが、偏在し、混合している構造を有することが確認できる。
CAC-OSは、金属元素が均一に分布したIGZO化合物とは異なる構造であり、IGZO化合物と異なる性質を有する。つまり、CAC-OSは、GaOX3等が主成分である領域と、InX2ZnY2Z2、またはInOX1が主成分である領域と、に互いに相分離し、各元素を主成分とする領域がモザイク状である構造を有する。
ここで、InX2ZnY2Z2、またはInOX1が主成分である領域は、GaOX3等が主成分である領域と比較して、導電性が高い領域である。つまり、InX2ZnY2Z2、またはInOX1が主成分である領域を、キャリアが流れることにより、金属酸化物としての導電性が発現する。従って、InX2ZnY2Z2、またはInOX1が主成分である領域が、金属酸化物中にクラウド状に分布することで、高い電界効果移動度(μ)が実現できる。
一方、GaOX3等が主成分である領域は、InX2ZnY2Z2、またはInOX1が主成分である領域と比較して、絶縁性が高い領域である。つまり、GaOX3等が主成分である領域が、金属酸化物中に分布することで、リーク電流を抑制し、良好なスイッチング動作を実現できる。
従って、CAC-OSを半導体素子に用いた場合、GaOX3等に起因する絶縁性と、InX2ZnY2Z2、またはInOX1に起因する導電性とが、相補的に作用することにより、高いオン電流(Ion)、および高い電界効果移動度(μ)を実現することができる。
また、CAC-OSを用いた半導体素子は、信頼性が高い。従って、CAC-OSは、ディスプレイをはじめとするさまざまな半導体装置に最適である。
本実施の形態は、少なくともその一部を本明細書中に記載する他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することができる。
(実施の形態4)
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本発明の一態様の表示装置を有する電子機器について、図24および図25を用いて説明する。
図24は、本発明の一態様の表示装置を有する表示モジュールの模式図である。表示モジュールは、本発明の一態様の表示装置を有するため、高速に動作し、また高階調の画像を表示できる。
図24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に接続されたタッチパネル8004、FPC8005に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。
本発明の一態様の表示装置は、例えば、表示パネル8006に用いることができる。そのため、屋外または屋内において、優れた視認性を維持することができる。
上部カバー8001および下部カバー8002は、タッチパネル8004および表示パネル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8006に重畳して用いることができる。また、表示パネル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8006の各画素内に光センサーを設け、光学式のタッチパネルとすることも可能である。
フレーム8009は、表示パネル8006の保護機能の他、プリント基板8010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8009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8010は、電源回路、ビデオ信号およ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8011による電源であってもよい。バッテリ8011は、商用電源を用いる場合には、省略可能である。
また、表示モジュール8000は、偏光板、位相差板、プリズムシート等の部材を追加して設けてもよい。
図25(A)乃至図25(G)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、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、センサー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、等を有することができる。
図25(A)乃至図25(G)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、テキスト画像等)を表示部に表示する機能、タッチパネル機能、カレンダー、日付または時刻等を表示する機能、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。なお、図25(A)乃至図25(G)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。また、図25(A)乃至図25(G)には図示していないが、電子機器には、複数の表示部を有する構成としてもよい。また、該電子機器にカメラ等を設け、静止画を撮影する機能、動画を撮影する機能、撮影した画像を記録媒体(外部またはカメラに内蔵)に保存する機能、撮影した画像を表示部に表示する機能、等を有していてもよい。
図25(A)乃至図25(G)に示す電子機器の詳細について、以下説明を行う。
図25(A)は、テレビジョン装置9100を示す斜視図である。テレビジョン装置9100は、大画面、例えば、50インチ以上、または100インチ以上の表示部9001を組み込むことが可能である。表示部9001は、本発明の一態様の表示モジュールを有するため、高速に動作し、また高階調の画像を表示できる。
図25(B)は、携帯情報端末9101を示す斜視図である。携帯情報端末9101は、例えば電話機、手帳または情報閲覧装置等から選ばれた一つまたは複数の機能を有する。具体的には、スマートフォンとして用いることができる。なお、携帯情報端末9101は、スピーカ、接続端子、センサー等を設けてもよい。また、携帯情報端末9101は、文字や画像情報をその複数の面に表示することができる。例えば、3つの操作ボタン9050(操作アイコンまたは単にアイコンともいう)を表示部9001の一の面に表示することができる。また、破線の矩形で示す情報9051を表示部9001の他の面に表示することができる。なお、情報9051の一例としては、電子メールやSNS(ソーシャル・ネットワーキング・サービス)や電話等の着信を知らせる表示、電子メールやSNS等の題名、電子メールやSNS等の送信者名、日時、時刻、バッテリの残量、アンテナ受信の強度等がある。または、情報9051が表示されている位置に、情報9051の代わりに、操作ボタン9050等を表示してもよい。表示部9001は、本発明の一態様の表示モジュールを有するため、高速に動作し、また高階調の画像を表示できる。
図25(C)は、携帯情報端末9102を示す斜視図である。携帯情報端末9102は、表示部9001の3面以上に情報を表示する機能を有する。ここでは、情報9052、情報9053、情報9054がそれぞれ異なる面に表示されている例を示す。例えば、携帯情報端末9102の使用者は、洋服の胸ポケットに携帯情報端末9102を収納した状態で、その表示(ここでは情報9053)を確認することができる。具体的には、着信した電話の発信者の電話番号または氏名等を、携帯情報端末9102の上方から観察できる位置に表示する。使用者は、携帯情報端末9102をポケットから取り出すことなく、表示を確認し、電話を受けるか否かを判断できる。表示部9001は、本発明の一態様の表示モジュールを有するため、高速に動作し、また高階調の画像を表示できる。
図25(D)は、腕時計型の携帯情報端末9200を示す斜視図である。携帯情報端末9200は、移動電話、電子メール、文章閲覧および作成、音楽再生、インターネット通信、コンピュータゲーム等の種々のアプリケーションを実行することができる。また、表示部9001はその表示面が湾曲して設けられ、湾曲した表示面に沿って表示を行うことができる。また、携帯情報端末9200は、通信規格された近距離無線通信を実行することが可能である。例えば無線通信可能なヘッドセットと相互通信することによって、ハンズフリーで通話することもできる。また、携帯情報端末9200は、接続端子9006を有し、他の情報端末とコネクターを介して直接データのやりとりを行うことができる。また接続端子9006を介して充電を行うこともできる。なお、充電動作は接続端子9006を介さずに無線給電により行ってもよい。表示部9001は、本発明の一態様の表示モジュールを有するため、高速に動作し、また高階調の画像を表示できる。
図25(E)、(F)、(G)は、折り畳み可能な携帯情報端末9201を示す斜視図である。また、図25(E)が携帯情報端末9201を展開した状態の斜視図であり、図25(F)が携帯情報端末9201を展開した状態または折り畳んだ状態の一方から他方に変化する途中の状態の斜視図であり、図25(G)が携帯情報端末9201を折り畳んだ状態の斜視図である。携帯情報端末9201は、折り畳んだ状態では可搬性に優れ、展開した状態では、継ぎ目のない広い表示領域により表示の一覧性に優れる。携帯情報端末9201が有する表示部9001は、ヒンジ9055によって連結された3つの筐体9000に支持されている。ヒンジ9055を介して2つの筐体9000間を屈曲させることにより、携帯情報端末9201を展開した状態から折りたたんだ状態に可逆的に変形させることができる。例えば、携帯情報端末9201は、曲率半径1mm以上150mm以下で曲げることができる。表示部9001は、本発明の一態様の表示モジュールを有するため、高速に動作し、また高階調の画像を表示できる。
本実施の形態は、少なくともその一部を本明細書中に記載する他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することができる。
本実施例では、本発明の一態様の金属酸化物を有するトランジスタとしてTransitor A、Transitor N、Transitor SおよびTransitor Tの4種類のトランジスタを作製し、その特性を評価した。
<トランジスタの作製>
トランジスタの作製工程について説明する。トランジスタとして、ボトムゲート、トップコンタクト、チャネルエッチ型のトランジスタを作製した。以下に作製方法を説明する。なおいずれのトランジスタについても、ボトムゲートに対して、活性層を挟んで反対側に第2のゲートを設けた。またボトムゲートと第2のゲートは電気的に接続されている。
まず、ガラス基板上にボトムゲートを形成した。ボトムゲートとして厚さ100nmのタングステンを用いた。
次に、ゲート絶縁膜となる絶縁体を成膜した。絶縁体として、シリコン窒化膜を400nm成膜し、その後シリコン酸化窒化膜を50nm成膜した。シリコン窒化膜はプラズマCVD法により成膜し、シランガス、窒素ガスおよびアンモニアガスを用いた。シリコン酸化窒化膜はプラズマCVD法により成膜し、シランガスおよび亜酸化窒素ガスを用いた。
次に、活性層となる金属酸化物をスパッタリング法により形成した。
Transitor Aは、ターゲットとしてIn:Ga:Zn=1:1:1.2のIn-Ga-Zn酸化物を用い、酸素ガスおよびアルゴンガスを用い、酸素ガス流量を酸素およびアルゴンのガス流量の和に対して50%とし、圧力を0.2Paとし、基板温度を170℃とし、0.5kWの交流電力を印加した。厚さは40nmとした。
Transitor Nは、以下の2層の金属酸化物を積層して用いた。下層は、ターゲットとしてIn:Ga:Zn=4:2:4.1のIn-Ga-Zn酸化物を用い、酸素ガスおよびアルゴンガスを用い、酸素ガス流量を酸素およびアルゴンのガス流量の和に対して30%とし、圧力を0.2Paとし、基板温度を170℃とし、1.5kWの交流電力を印加し、厚さ10nmの金属酸化物を成膜した。上層は、ターゲットとしてIn:Ga:Zn=1:1:1.2のIn-Ga-Zn酸化物を用い、酸素ガスおよびアルゴンガスを用い、酸素ガス流量を酸素およびアルゴンのガス流量の和に対して50%とし、圧力を0.2Paとし、基板温度を170℃とし、0.5kWの交流電力を印加した。厚さは15nmとした。
Transitor Sは、以下の2層の金属酸化物を積層して用いた。下層は、ターゲットとしてIn:Ga:Zn=4:2:4.1のIn-Ga-Zn酸化物を用い、酸素ガスおよびアルゴンガスを用い、酸素ガス流量を酸素およびアルゴンのガス流量の和に対して10%とし、圧力を0.6Paとし、基板温度を130℃とし、2.5kWの交流電力を印加し、厚さ10nmの金属酸化物を成膜した。上層は、ターゲットとしてIn:Ga:Zn=1:1:1.2のIn-Ga-Zn酸化物を用い、酸素ガスおよびアルゴンガスを用い、酸素ガス流量を酸素およびアルゴンのガス流量の和に対して50%とし、圧力を0.6Paとし、基板温度を170℃とし、2.5kWの交流電力を印加し、厚さ15nmの金属酸化物を成膜した。
Transitor Tは、以下の2層の金属酸化物を積層して用いた。下層は、ターゲットとしてIn:Ga:Zn=4:2:4.1のIn-Ga-Zn酸化物を用い、酸素ガスおよびアルゴンガスを用い、酸素ガス流量を酸素およびアルゴンのガス流量の和に対して10%とし、圧力を0.6Paとし、基板温度を室温とし、2.5kWの交流電力を印加し、厚さ10nmの金属酸化物を成膜した。上層は、ターゲットとしてIn:Ga:Zn=1:1:1.2のIn-Ga-Zn酸化物を用い、酸素ガスおよびアルゴンガスを用い、酸素ガス流量を酸素およびアルゴンのガス流量の和に対して50%とし、圧力を0.6Paとし、基板温度を170℃とし、2.5kWの交流電力を印加し、厚さ15nmの金属酸化物を成膜した。
次に、450℃、窒素雰囲気にて熱処理を1時間行い、続けて、450℃、窒素と酸素の混合ガスの雰囲気にて熱処理を1時間行った。
次に、導電体を形成した。スパッタリング法によりタングステンを50nm、その上にアルミニウムを400nm、その上にチタンを100nm成膜した。その後、エッチングにより加工を行った。その後、リン酸の希釈液を用いて洗浄を行った。
次に、絶縁体を成膜した。絶縁体として、シリコン酸化窒化膜を440nm成膜した。その後、350℃、窒素雰囲気にて、熱処理を1時間行った。
次に、該絶縁体の所望の領域に開口部を形成した。
次に、酸化シリコンを含むインジウム錫酸化物(ITSO)を5nm成膜した。その後、酸素ガスを用いたプラズマ処理を行った。プラズマ処理として、酸素ガスの流量を300sccmとし、圧力を25Paとし、基板側にバイアスが印加されるようにし、4750WのRF電力を用い、60秒間の処理を行った。
次に、ITSO膜をウェットエッチングにより除去した。
次に、絶縁体としてシリコン窒化膜を100nm形成した。
次に、該絶縁体の所望の領域に開口部を形成した。
次に、導電体として厚さ100nmのITSOを形成した。その後、アクリル樹脂を用いて絶縁体を形成した。絶縁体には開口部を設けた。その後、導電体として厚さ10nmのチタンと、チタン上に厚さ300nmのアルミニウムとを積層した。
以上の工程により、Transitor A、Transitor N、Transitor SおよびTransitor Tを形成した。
本実施例では、実施例1で作製したトランジスタを用いて回路を構成し、トランジスタの充電特性を評価した。
まず、それぞれのトランジスタのVg(ゲート-ソース間電圧)-Id(ドレイン-ソース間電圧)特性を評価した。測定において、チャネル長が2μm、チャネル幅が50μmのトランジスタを用いた。Vd(ドレイン-ソース間の電圧)を0.1Vおよび10Vとした。結果を図26および図27に示す。図26(A)はTransitor Aの、図26(B)はTransitor Nの、図27(A)はTransitor Sの、図27(B)はTransitor TのVg-Id特性を示す。
図28に示す回路において、トランジスタTRはICパッケージIPに実装され、トランジスタのゲートはワイヤーボンディングによりGate端子に電気的に接続され、ソースおよびドレインの一方はワイヤーボンディングによりIN端子に電気的に接続される。Gate端子およびIN端子はそれぞれ、電圧源に電気的に接続されている。また、トランジスタのソースおよびドレインの他方はワイヤーボンディングによりOUT端子に接続されている。OUT端子は外部の容量CAに接続されている。
外部の容量の容量値を大きくすることにより、寄生容量の影響を小さくすることができる。本実施例では、外部の容量の容量値を1nF程度とした。
図28に示す回路を用いて、トランジスタのVg-Id特性を評価した。評価において、チャネル長が2μm、チャネル幅が200μmのトランジスタを用いた。Vdを1Vおよび5Vとした。結果を図29および図30に示す。図29(A)はTransitor Aの、図29(B)はTransitor Nの、図30(A)はTransitor Sの、図30(B)はTransitor TのVg-Id特性を示す。なお図30(B)において、10-3[A]以上の電流は測定機においてリミッタが作動するため、流れない設定となっている。Transitor T、Transitor S、Transitor NおよびTransitor Aの順に電流値が高い結果となった。
<充放電特性>
次に、図28に示す回路を用いてトランジスタの充電特性を評価した。評価において、チャネル長が2μm、チャネル幅が200μmのトランジスタを用いた。測定開始前にリセットスイッチRSをオンとし、OUT電圧を接地電位とし、Gate端子に0Vを与える。その後、リセットスイッチをオフとし、Gate端子に10Vの電位を与え、IN端子に5Vの電位を与え、OUT端子の電圧を測定した。
図31に各トランジスタを用いた場合の充電特性を示す。横軸は時間、縦軸はOUT端子の電圧を示す。またOUT端子の電圧が、IN端子へ与えた電圧の90%に達するのに要する時間を図32に示す。
本発明の一態様のトランジスタを用いることにより優れた充電特性を実現することができる。よって、デマルチプレクサ等の回路に好適に用いることができる。またオン電流の高い順である、Transitor T、Transitor S、Transitor NおよびTransitor Aの順に充電が速い結果となった。
10 表示装置
11 表示部
12 ゲートドライバ回路
13 ゲートドライバ回路
14 ソースドライバ回路
21 シフトレジスタ
22 ラッチ回路
23 レベルシフタ回路
24 D/A変換回路
24a D/A変換回路
24b D/A変換回路
25 レベルシフタ回路
26 インターフェース回路
27 制御回路
28 メモリ回路
29 検出器
30 画素
31 画素回路
32 画素回路
33 開口
34 反射光
35 光
40 バッファアンプ
40a バッファアンプ
40b バッファアンプ
40c バッファアンプ
41 抵抗ストリング
42 パストランジスタロジック回路
42a パストランジスタロジック回路
42b パストランジスタロジック回路
43 抵抗ストリング
44 パストランジスタロジック回路
45 抵抗素子
46a トランジスタ
46b トランジスタ
46c トランジスタ
46d トランジスタ
47 抵抗素子
48a トランジスタ
48b トランジスタ
51 トランスコンダクタンスアンプ
52 トランスコンダクタンスアンプ
53 バッファ
54 トランジスタ
55 トランジスタ
56 トランジスタ
57 トランジスタ
58 容量素子
59 容量素子
61 トランジスタ
62 トランジスタ
64 トランジスタ
66 トランジスタ
67 トランジスタ
69 トランジスタ
70 トランジスタ
72 トランジスタ
73 トランジスタ
74 トランジスタ
75 トランジスタ
76 トランジスタ
77 トランジスタ
78 トランジスタ
79 トランジスタ
80 トランジスタ
81 トランジスタ
83 トランジスタ
90 プリント基板
91 タイミングコントローラ
93 FPC
95 デマルチプレクサ
96 FPC
621 層
622 層
623 層
631 基板
632 基板
633 発光層
634 電極
635 導電層
636 カラーフィルター
637 導電層
638 導電層
639 液晶
640 導電層
641 カラーフィルター
651 接着層
652 絶縁層
653 絶縁層
654 絶縁層
655 絶縁層
656 絶縁層
657 絶縁層
658 絶縁層
659 絶縁層
660 配向膜
661 配向膜
662 遮光膜
663 導電層
664 導電層
665 絶縁層
670 接続部
671 接続層
672 FPC
673 接着層
680 トランジスタ
690 接続部
691 接続体
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
9003 スピーカ
9005 操作キー
9006 接続端子
9007 センサー
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
9100 テレビジョン装置
9101 携帯情報端末
9102 携帯情報端末
9200 携帯情報端末
9201 携帯情報端末

Claims (10)

  1. 第1のトランスコンダクタンスアンプと、第2のトランスコンダクタンスアンプと、バッファと、を有するバッファアンプと、x行y列(x、yは2以上の整数)のマトリクス状に配列され、階調表示を行う機能を有する画素と、第1の容量素子と、第2の容量素子と、検出器と、を有する表示装置において、
    前記第1の容量素子の一方の端子は、前記第2のトランスコンダクタンスアンプの非反転入力端子または反転入力端子の一方と電気的に接続され、
    前記第2の容量素子の一方の端子は、前記第2のトランスコンダクタンスアンプの非反転入力端子または反転入力端子の他方と電気的に接続され、
    前記検出器は、前記第1の容量素子の一方の端子と電気的に接続され、
    前記検出器は、前記第2の容量素子の一方の端子と電気的に接続され、
    前記第2のトランスコンダクタンスアンプを用いて、前記バッファアンプのオフセット電圧を補正する第1のステップを有し、
    前記第1のトランスコンダクタンスアンプの非反転入力端子または反転入力端子の一方に、前記画素により表示される階調に対応する電圧の第1のアナログ信号を入力し、前記バッファの出力端子から前記第1のアナログ信号の電圧と対応する電圧の第2のアナログ信号を出力する第2のステップを有し、
    前記第1のステップの終了後、前記第2のステップを実行し、
    前記第2のステップにおいて、前記第2のトランスコンダクタンスアンプの非反転入力端子または反転入力端子の一方の電圧は、前記第1の容量素子に保持された電荷に対応し、
    前記第2のステップにおいて、前記第2のトランスコンダクタンスアンプの非反転入力端子または反転入力端子の他方の電圧は、前記第2の容量素子に保持された電荷に対応し、
    前記第2のステップにより、前記バッファの出力端子からr行分(rは1以上x以下の整数)の前記画素により表示される階調に対応する分の前記第2のアナログ信号が出力された後、前記検出器により、前記第1の容量素子に保持された電荷量および前記第2の容量素子に保持された電荷量を検出し、
    前記第1の容量素子に保持された電荷量または前記第2の容量素子に保持された電荷量の少なくとも一方が、規定値を下回った場合、前記第1のステップを実行し、
    前記第1の容量素子に保持された電荷量および前記第2の容量素子に保持された電荷量の両方が、前記規定値以上となった場合、引き続き前記第2のステップを実行することを特徴とする表示方法。
  2. 請求項において、
    前記表示装置は、第1のトランジスタと、第2のトランジスタと、を有し、
    前記第1のトランジスタのソースまたはドレインの一方は、前記第2のトランスコンダクタンスアンプの非反転入力端子または反転入力端子の一方と電気的に接続され、
    前記第2のトランジスタのソースまたはドレインの一方は、前記第2のトランスコンダクタンスアンプの非反転入力端子または反転入力端子の他方と電気的に接続され、
    前記第1のステップにおいて、前記第1のトランジスタおよび前記第2のトランジスタを導通状態とし、
    前記第2のステップにおいて、前記第1のトランジスタおよび前記第2のトランジスタを非導通状態とすることを特徴とする表示方法。
  3. 請求項において、
    前記第1のトランジスタのチャネル形成領域および、前記第2のトランジスタのチャネル形成領域は、インジウム、元素M(元素Mはアルミニウム、ガリウム、イットリウム、またはスズ)、亜鉛の少なくとも一を含む酸化物を有することを特徴とする表示方法。
  4. 請求項1乃至のいずれか一項において、
    前記第1のステップにおいて、前記第1のトランスコンダクタンスアンプの非反転入力端子と、前記第1のトランスコンダクタンスアンプの反転入力端子と、前記第2のトランスコンダクタンスアンプの非反転入力端子または反転入力端子の一方と、に同一の電圧を入力することを特徴とする表示方法。
  5. 請求項1乃至のいずれか一項において、
    前記表示装置は、第1の回路と、第2の回路と、第3の回路と、を有し、
    前記第1の回路は、第1のクロック信号および第2のクロック信号を生成する機能を有し、
    前記第1の回路は、前記第1のクロック信号に対応させて、前記画素により表示される階調に対応するデジタル信号を、前記第2の回路に出力する機能を有し、
    前記第1の回路は、前記第2のクロック信号を前記第3の回路に出力する機能を有し、
    前記第2の回路は、前記デジタル信号を保持する機能を有し、
    前記第1のステップにおいて、前記第2のクロック信号の電圧は一定とし、
    前記第2のステップにおいて、前記第2のクロック信号に同期して前記第2のアナログ信号を出力し、
    前記第3の回路は、前記第2のステップにおいて、前記第2の回路から前記デジタル信号を読み出す機能を有することを特徴とする表示方法。
  6. 請求項において、
    前記第3の回路は、前記バッファアンプを有し、
    前記第3の回路は、前記デジタル信号を前記第2のアナログ信号に変換する機能を有することを特徴とする表示方法。
  7. 請求項1乃至のいずれか一項において、
    前記画素は、発光素子と、非発光素子と、を有することを特徴とする表示方法。
  8. 請求項1乃至のいずれか一に記載の表示方法により表示を行う機能を有する表示装置。
  9. 請求項に記載の表示装置と、
    タッチパネルと、
    を有することを特徴とする表示モジュール。
  10. 請求項に記載の表示装置、または請求項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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