JP7184491B2 - 表示装置および電子機器 - Google Patents
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Description
本発明の一態様は、画像データ保持部と、補正データ保持部と、駆動回路部と、表示素子と、しきい値電圧補正回路部と、を有し、駆動回路部は、バックゲートを有する第1トランジスタを有し、第1トランジスタの第1端子は、表示素子の入力端子に電気的に接続され、画像データ保持部は、第1画像データを保持する機能を有し、補正データ保持部は、補正データを保持する機能と、画像データ保持部が第1画像データを保持することによって、第1画像データ及び補正データに応じた第2画像データを生成する機能と、を有し、駆動回路部は、第1トランジスタのゲートに、第2画像データに応じた第1電位が印加されることによって、第1トランジスタの第1端子‐第2端子間において、第1電流を生成する機能と、第1電流を表示素子に流す機能と、を有し、しきい値電圧補正回路部は、駆動回路部に含まれる第1トランジスタのしきい値電圧を補正する機能を有する、半導体装置である。
又は、本発明の一態様は、上記(1)の構成において、第1乃至第3容量素子を有し、画像データ保持部は、第2トランジスタを有し、補正データ保持部は、第3トランジスタを有し、しきい値電圧補正回路は、第4トランジスタを有し、第2トランジスタの第1端子は、第1容量素子の第1端子と電気的に接続され、第3トランジスタの第1端子は、第1トランジスタのゲートと、第1容量素子の第2端子と、第2容量素子の第1端子と、に電気的に接続され、第1トランジスタの第1端子は、第2容量素子の第2端子と、第3容量素子の第1端子と、に電気的に接続され、第1トランジスタのバックゲートは、第4トランジスタの第1端子と、第3容量素子の第2端子と、に電気的に接続される、半導体装置である。
又は、本発明の一態様は、上記(2)の構成において、第1乃至第4トランジスタのそれぞれは、チャネル形成領域に、金属酸化物又はシリコンの一方を有する、半導体装置である。
又は、本発明の一態様は、上記(2)又は(3)の構成において、駆動回路部は、第5トランジスタを有し、第3トランジスタの第1端子と、表示素子の入力端子と、は、第5トランジスタの第1端子‐第2端子間を介して電気的に接続される、半導体装置である。
又は、本発明の一態様は、上記(4)の構成において、第5トランジスタは、チャネル形成領域に、金属酸化物又はシリコンの一方を有する、半導体装置である。
又は、本発明の一態様は、上記(2)乃至(5)のいずれか一の構成において、第6トランジスタを有し、第6トランジスタの第1端子は、第1トランジスタのゲートに電気的に接続され、第6トランジスタの第2端子は、第1トランジスタの第1端子に電気的に接続される、半導体装置である。
又は、本発明の一態様は、上記(6)の構成において、第6トランジスタは、チャネル形成領域に、金属酸化物又はシリコンの一方を有する、半導体装置である。
又は、本発明の一態様は、上記(2)乃至(7)のいずれか一の構成において、第1機能乃至第3機能を有し、第1機能は、第3トランジスタをオン状態にして、第1トランジスタのゲートと、第1容量素子の第2端子と、第2容量素子の第1端子と、に第1初期化電位を印加する機能と、第4トランジスタをオン状態にして、第1トランジスタのバックゲートに第2初期化電位を印加する機能と、第1トランジスタの第1端子と、第2容量素子の第2端子と、第3容量素子の第1端子と、に第3初期化電位を印加する機能と、第3トランジスタをオフ状態にして、第2容量素子によって、第1初期化電位と第3初期化電位との電位差を保持する機能と、第1トランジスタの第1端子から表示素子の入力端子への電流を遮断し、第1トランジスタの第1端子‐第2端子間に電圧を印加して第1トランジスタをオン状態にし、その後、第1トランジスタの第1端子の電位が第2電位になって、第1トランジスタがオフ状態となったとき、第3容量素子によって第2初期化電位と第2電位との電位差を保持する機能と、を有し、第2機能は、第3トランジスタをオン状態にして、第1トランジスタのゲートと、第1容量素子の第2端子と、第2容量素子の第1端子と、に補正データに応じた第3電位を書き込む機能と、第3トランジスタをオフ状態にして、第1トランジスタのゲートと、第1容量素子の第2端子と、第2容量素子の第1端子と、によって第3電位を保持する機能と、を有し、第3機能は、第2トランジスタをオン状態にして、第1容量素子の第1端子に第1画像データに応じた第4電位を書き込む機能と、第1容量素子の第1端子に第4電位が書き込まれたことによって、第1トランジスタのゲートと、第1容量素子の第2端子と、第2容量素子の第1端子と、に保持されている第3電位が、第2画像データに応じた第1電位に変動する機能と、を有する、半導体装置である。
又は、本発明の一態様は、上記(1)乃至(8)のいずれか一の構成の半導体装置と、周辺回路と、を有する、表示装置である。
又は、本発明の一態様は、上記(9)の構成の表示装置と、筐体と、を有する、電子機器である。
又は、本発明の一態様は、画像データ保持部と、補正データ保持部と、駆動回路部と、表示素子と、しきい値電圧補正回路部と、を有する半導体装置の動作方法であって、駆動回路部は、バックゲートを有する第1トランジスタを有し、半導体装置の動作方法は、しきい値電圧補正期間と、補正データ書き込み期間と、画像データ書き込み期間と、画像表示期間と、を有し、しきい値電圧補正期間は、しきい値電圧補正回路部が第1トランジスタのバックゲートに電位を与えることで第1トランジスタのしきい値電圧を補正する期間を有し、補正データ書き込み期間は、補正データ保持部に補正データを書き込む期間を有し、画像データ書き込み期間は、画像データ保持部に第1画像データを書き込んで、補正データ保持部が第1画像データ及び補正データに応じた第2画像データを生成する期間を有し、画像表示期間は、第1トランジスタのゲートに、第2画像データに応じた第1電位が印加されることによって、駆動回路部が、第1トランジスタの第1端子‐第2端子間において、第1電流を生成して、第1電流を表示素子に流す期間を有する、半導体装置の動作方法である。
又は、本発明の一態様は、上記(11)の動作方法において、初期化期間を有し、半導体装置は、第1容量素子乃至第3容量素子を有し、画像データ保持部は、第2トランジスタを有し、補正データ保持部は、第3トランジスタを有し、しきい値電圧補正回路は、第4トランジスタを有し、第2トランジスタの第1端子は、第1容量素子の第1端子と電気的に接続され、第3トランジスタの第1端子は、第1トランジスタのゲートと、第1容量素子の第2端子と、第2容量素子の第1端子と、に電気的に接続され、第1トランジスタの第1端子は、第2容量素子の第2端子と、第3容量素子の第1端子と、表示素子の入力端子と、に電気的に接続され、第1トランジスタのバックゲートは、第4トランジスタの第1端子と、第3容量素子の第2端子と、に電気的に接続され、初期化期間は、第3トランジスタがオン状態になって、第1トランジスタのゲートと、第1容量素子の第2端子と、第2容量素子の第1端子と、に第1初期化電位が印加される期間と、第4トランジスタがオン状態になって、第1トランジスタのバックゲートと、第3容量素子の第2端子と、に第2初期化電位が印加される期間と、第1トランジスタの第1端子と、第2容量素子の第2端子と、第3容量素子の第1端子と、に第3初期化電位が印加される期間と、を有し、しきい値電圧補正期間は、第1トランジスタの第1端子から表示素子への電流を遮断する期間と、第3トランジスタがオフ状態になって、第2容量素子が第1初期化電位と第3初期化電位との電位差を保持する期間と、第1トランジスタの第2端子に高電位が印加されることで、第1トランジスタの第1端子の電位が、第1トランジスタがオフ状態になる第2電位に達するまで、第1トランジスタの第1端子‐第2端子間に第2電流が流れる期間と、第4トランジスタがオフ状態になって、第3容量素子が第2電位と第2初期化電位との電位差を保持する期間と、を有し、補正データ書き込み期間は、第3トランジスタがオン状態になって、第1トランジスタのゲートと、第1容量素子の第2端子と、第2容量素子の第1端子と、に補正データに応じた第3電位が印加される期間と、第3トランジスタがオフ状態になって、第1トランジスタのゲートと、第1容量素子の第2端子と、第2容量素子の第1端子と、によって第3電位が保持される期間と、を有し、画像データ書き込み期間は、第2トランジスタがオン状態になって、第1容量素子の第1端子に第1画像データに応じた第4電位が印加される期間と、第1容量素子の第1端子に第4電位が書き込まれたことによって、第1トランジスタのゲートと、第1容量素子の第2端子と、第2容量素子の第1端子と、に保持されている第3電位が、第2画像データに応じた第1電位に変動する期間と、を有する、半導体装置の動作方法である。
又は、本発明の一態様は、上記(12)の動作方法において、第1乃至第4トランジスタのそれぞれは、チャネル形成領域に、金属酸化物又はシリコンの一方を有する、表示装置の動作方法である。
又は、本発明の一態様は、上記(12)又は(13)の動作方法において、駆動回路部は、第5トランジスタを有し、第3トランジスタの第1端子と、表示素子の入力端子と、は、第5トランジスタの第1端子‐第2端子間を介して電気的に接続され、初期化期間と、補正データ書き込み期間と、画像データ書き込み期間と、は、第5トランジスタがオフ状態になる期間を有し、画像表示期間は、第5トランジスタがオン状態になる期間を有する、半導体装置の動作方法である。
又は、本発明の一態様は、上記(14)の動作方法において、第5トランジスタは、チャネル形成領域に、金属酸化物又はシリコンの一方を有する、半導体装置の動作方法である。
又は、本発明の一態様は、上記(12)乃至(15)のいずれか一の動作方法において、半導体装置は、第6トランジスタを有し、第6トランジスタの第1端子は、第1トランジスタのゲートに電気的に接続され、第6トランジスタの第2端子は、第1トランジスタの第1端子に電気的に接続され、しきい値電圧補正期間は、第6トランジスタがオン状態になる期間を有する、半導体装置の動作方法である。
又は、本発明の一態様は、上記(16)の動作方法において、第6トランジスタは、チャネル形成領域に、金属酸化物又はシリコンの一方を有する、半導体装置の動作方法である。
又は、本発明の一態様は、上記(11)乃至(17)のいずれか一に記載の半導体装置の動作方法を含む表示装置の動作方法であって、表示装置は、複数の半導体装置がマトリクス状に配置された表示部を有し、複数の半導体装置の一部は、第1画素及び第2画素として機能し、第1画素と、第2画素と、は、表示部において互いに異なる行に位置し、第1画素がしきい値電圧補正期間の動作を行っているとき、第2画素は補正データ書き込み期間、及び画像データ書き込み期間のそれぞれの動作を行う、表示装置の動作方法である。
本実施の形態では、本発明の一態様の半導体装置、又は当該半導体装置を有する表示装置について説明する。
初めに、表示装置の構成の例について説明する。図1は、無機EL素子、有機EL素子などの発光素子を有する表示装置の一例を示したブロック図である。表示装置DDは、表示部PAと、表示部PAの周辺回路として、ソースドライバ回路SDと、ゲートドライバ回路GDと、を有する。
次に、画素PIXの構成例について説明する。画素PIXとしては、例えば、図2(A)のブロック図に示す画素PIXを適用することができる。なお、図2(A)は、画素PIXとの電気的な接続の関係も示すため、ゲートドライバ回路GDと、ソースドライバ回路SDと、表示部PAと、配線DLと、配線GLと、も図示している。
また、画素PIXは、画像データに対して補正を行う機能を有してもよい。この場合の画素PIXの構成を図2(B)のブロック図に示す。図2(B)に示す画素PIXは、図2(A)の画素PIXに補正データ保持部104を設けた構成となっている。
次に、図2(B)に示した画素PIXの具体的な回路構成について説明する。図4は、図2(B)に示した画素PIXの回路構成例を図示している。
本発明の一態様は、上記を鑑みなされたもので、画像データ保持部101、補正データ保持部104を含む画素PIXに、駆動回路部102に含まれる駆動トランジスタのしきい値電圧の補正を行うしきい値電圧補正回路部を設けた構成となっている。これにより、表示部PAの外部回路によって、駆動トランジスタのしきい値電圧に応じた画像データの演算を行う必要が無いため、表示装置DDにおいて当該外部回路を省略することができる。また、しきい値電圧補正回路部を、駆動トランジスタのバックゲートに所定の電位を与えて、しきい値電圧を補正する方式とすることで、駆動トランジスタのしきい値電圧補正を行うための、画像データへの演算処理を省略することができる。
次に、図5(A)(B)に示した画素PIXの具体的な回路構成について説明する。図6(A)では、図5(A)(B)に示した画素PIXの回路構成例を図示している。
図7(A)では、図6(A)に示したPIXとは異なる、図5(A)(B)に示した画素PIXの回路構成例を図示している。
図7(B)では、図6(A)(B)及び図7(A)のそれぞれに示したPIXとは異なる、図5(A)(B)に示した画素PIXの回路構成例を図示している。
次に、上述した画素回路、特に図6(A)に示した画素PIXの動作例について説明する。
時刻T1の直前において、配線GL1及び配線GL3には高レベル電位、配線GL2及び配線GL4には低レベル電位が印加されている。配線GL1の電位が高レベル電位であるとき、トランジスタTr1及びトランジスタTr4のそれぞれのゲートに高レベル電位が印加されるため、トランジスタTr1及びトランジスタTr4がオン状態となる。つまり、配線DLとノードND1との間は、導通状態となり、配線VLとノードND3との間は、導通状態となる。また、配線GL2の電位が低レベル電位であるとき、トランジスタTr2のゲートに、低レベル電位が印加されるため、トランジスタTr2がオフ状態となる。つまり、配線WDLと、ノードND2と、の間は、非導通状態となる。加えて、配線GL3の電位が高レベル電位であるとき、トランジスタTr5のゲートに、高レベル電位が印加されるため、トランジスタTr5がオン状態となる。つまり、発光素子LDの入力端子と、トランジスタTr5の第1端子と、の間は、導通状態となる。更に、配線GL4の電位が低レベル電位であるとき、トランジスタTr7のゲートに、低レベル電位が印加されるため、トランジスタTr7がオフ状態となる。つまり、配線BGLとノードND4との間は、非導通状態となる。
時刻T1から時刻T2までの間において、配線GL2及び配線GL4には高レベル電位が印加される。これにより、トランジスタTr2、トランジスタTr7のそれぞれのゲートに高レベル電位が印加されるため、トランジスタTr2、トランジスタTr7のそれぞれはオン状態となる。これにより、ノードND2の電位はV1となり、ノードND4の電位はV0となる。ところで、ノードND3は、トランジスタTr5がオン状態となっているため、時刻T1以前から引き続き、電位V1よりも低い電位となっている。
時刻T2から時刻T3までの間において、配線GL3には低レベル電位が印加される。これにより、トランジスタTr5のゲートに低レベル電位が印加されるため、トランジスタTr5がオフ状態となる。このため、ノードND3から、トランジスタTr5を介して、発光素子LDの入力端子に電流は流れない。
時刻T3から時刻T4までの間において、配線GL1及び配線GL2には低レベル電位が印加される。これにより、トランジスタTr1と、トランジスタTr2と、トランジスタTr4と、のそれぞれのゲートに低レベル電位が印加されるため、トランジスタTr1と、トランジスタTr2と、トランジスタTr4と、がオフ状態となる。トランジスタTr1がオフ状態となることによって、容量素子C1の第1端子(ノードND1)に電位VGNDが保持され、トランジスタTr2がオフ状態となることによって、容量素子C1の第2端子、容量素子C2の第1端子、トランジスタTr3のゲート(ノードND2)に電位V1が保持される。
時刻T4から時刻T5までの間において、配線GL1及び配線GL2に高レベル電位が印加され、配線GL4に低レベル電位が印加される。これにより、トランジスタTr1と、トランジスタTr2と、トランジスタTr4と、のそれぞれのゲートに高レベル電位が印加されるため、トランジスタTr1と、トランジスタTr2と、トランジスタTr4と、がオン状態となり、トランジスタTr7のゲートに低レベル電位が印加されるため、トランジスタTr7がオフ状態となる。このため、ノードND4は電気的に浮遊状態となり、ノードND4の電位は、容量素子C3の第1端子によって保持される。
時刻T5から時刻T6までの間において、配線GL2に低レベル電位が印加される。これにより、トランジスタTr2のゲートに低レベル電位が印加されるため、トランジスタTr2がオフ状態となる。トランジスタTr2がオフ状態となることによって、容量素子C1の第2端子、容量素子C2の第1端子、トランジスタTr3のゲート(ノードND2)に電位VWが保持される。
時刻T6から時刻T7までの間において、配線GL1に低レベル電位が印加される。これにより、トランジスタTr1のゲートに低レベル電位が印加されるため、トランジスタTr1がオフ状態となる。トランジスタTr1がオフ状態となることによって、容量素子C1の第1端子(ノードND1)に電位VDATAが保持される。
ところで、図6(A)に示す画素PIXを含む表示装置DDが大型である場合、画素PIXに電気的に接続されている配線の抵抗が大きくなり、駆動トランジスタのしきい値電圧の補正などの処理に時間を要する場合がある。そのため、当該表示装置に正常に画像を表示する場合、当該表示装置の動作周波数が低くなってしまうことがある。
ここで、画素PIX及びその周辺の回路が図5(A)に示す構成であり、且つ画素PIXが図8に示すタイミングチャートの動作を行う場合の、ソースドライバ回路SDと回路WSDとの回路構成例について説明する。
本実施の形態では、表示素子としてEL素子を用いた表示装置の構成例について説明する。なお、本実施の形態においては、実施の形態1で説明した、駆動回路部としきい値電圧補正回路部の説明は省略する。
本実施の形態では、本発明の一態様の半導体装置、又は表示装置に用いることができるトランジスタの構成について説明する。
図14(A1)は、ボトムゲート型のトランジスタの一種であるチャネル保護型のトランジスタ810の断面図である。図14(A1)において、トランジスタ810は基板771上に形成されている。また、トランジスタ810は、基板771上に絶縁層772を介して電極746を有する。また、電極746上に絶縁層726を介して半導体層742を有する。電極746はゲート電極として機能できる。絶縁層726はゲート絶縁層として機能できる。
図15(A1)に例示するトランジスタ842は、トップゲート型のトランジスタの1つである。トランジスタ842は、絶縁層729を形成した後に電極744aおよび電極744bを形成する点がトランジスタ810、811、820、821、825、826と異なる。電極744aおよび電極744bは、絶縁層728および絶縁層729に形成した開口部において半導体層742と電気的に接続する。
本実施の形態では、上記の実施の形態で説明したOSトランジスタに用いることができる金属酸化物であるCAC‐OS(Cloud‐Aligned Composite Oxide Semiconductor)、及びCAAC‐OS(c‐axis Aligned Crystalline Oxide Semiconductor)の構成について説明する。なお、明細書等において、CACは機能、又は材料の構成の一例を表し、CAACは結晶構造の一例を表す。
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。
酸化物半導体は、単結晶酸化物半導体と、それ以外の非単結晶酸化物半導体と、に分けられる。非単結晶酸化物半導体としては、例えば、CAAC-OS、多結晶酸化物半導体、nc-OS(nanocrystalline oxide semiconductor)、擬似非晶質酸化物半導体(a-like OS:amorphous-like oxide semiconductor)および非晶質酸化物半導体などがある。
続いて、上記酸化物半導体をトランジスタに用いる場合について説明する。
ここで、酸化物半導体中における各不純物の影響について説明する。
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、又は表示装置を電子機器に適用した製品例について説明する。
本発明の一態様の半導体装置、又は表示装置は、情報端末装置に備えられるディスプレイに適用することができる。図16(A)は、情報端末装置の一種であるノート型パーソナルコンピュータであり、筐体5401、表示部5402、キーボード5403、ポインティングデバイス5404等を有する。
本発明の一態様の半導体装置、又は表示装置は、ウェアラブル端末に適用することができる。図16(B)はウェアラブル端末の一種であるスマートウォッチであり、筐体5901、表示部5902、操作ボタン5903、操作子5904、バンド5905などを有する。また、表示部5902に、位置入力装置としての機能が付加された表示装置を用いるようにしてもよい。また、位置入力装置としての機能は、表示装置にタッチパネルを設けることで付加することができる。あるいは、位置入力装置としての機能は、フォトセンサとも呼ばれる光電変換素子を表示装置の画素部に設けることでも、付加することができる。また、操作ボタン5903にスマートウォッチを起動する電源スイッチ、スマートウォッチのアプリケーションを操作するボタン、音量調整ボタン、または表示部5902を点灯、あるいは消灯するスイッチなどのいずれかを備えることができる。また、図16(B)に示したスマートウォッチでは、操作ボタン5903の数を2個示しているが、スマートウォッチの有する操作ボタンの数は、これに限定されない。また、操作子5904は、スマートウォッチの時刻合わせを行うリューズとして機能する。また、操作子5904は、時刻合わせ以外に、スマートウォッチのアプリケーションを操作する入力インターフェースとして、用いるようにしてもよい。なお、図16(B)に示したスマートウォッチでは、操作子5904を有する構成となっているが、これに限定せず、操作子5904を有さない構成であってもよい。
本発明の一態様の半導体装置、又は表示装置は、ビデオカメラに適用することができる。図16(C)に示すビデオカメラは、第1筐体5801、第2筐体5802、表示部5803、操作キー5804、レンズ5805、接続部5806等を有する。操作キー5804及びレンズ5805は第1筐体5801に設けられており、表示部5803は第2筐体5802に設けられている。そして、第1筐体5801と第2筐体5802とは、接続部5806により接続されており、第1筐体5801と第2筐体5802の間の角度は、接続部5806により変更が可能である。表示部5803における映像を、接続部5806における第1筐体5801と第2筐体5802との間の角度に従って切り替える構成としてもよい。
本発明の一態様の半導体装置、又は表示装置は、携帯電話に適用することができる。図16(D)は、情報端末の機能を有する携帯電話であり、筐体5501、表示部5502、マイク5503、スピーカ5504、操作ボタン5505を有する。また、表示部5502に、位置入力装置としての機能が付加された表示装置を用いるようにしてもよい。また、位置入力装置としての機能は、表示装置にタッチパネルを設けることで付加することができる。あるいは、位置入力装置としての機能は、フォトセンサとも呼ばれる光電変換素子を表示装置の画素部に設けることでも、付加することができる。また、操作ボタン5505に携帯電話を起動する電源スイッチ、携帯電話のアプリケーションを操作するボタン、音量調整ボタン、または表示部5502を点灯、あるいは消灯するスイッチなどのいずれかを備えることができる。
本発明の一態様の半導体装置、又は表示装置は、テレビジョン装置に適用することができる。図16(E)に示すテレビジョン装置は、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などを有する。テレビジョン装置は、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。
本発明の一態様の半導体装置、又は表示装置は、移動体である自動車の運転席周辺に適用することができる。
本発明の一態様の半導体装置、又は表示装置は、電子広告を用途とするディスプレイに適用することができる。図17(A)は、壁に取り付けが可能な電子看板(デジタルサイネージ)の例を示している。図17(A)は、電子看板6200が壁6201に取り付けられている様子を示している。
本発明の一態様の半導体装置、又は表示装置は、タブレット型の情報端末に適用することができる。図17(B)には、折り畳むことができる構造を有するタブレット型の情報端末を示している。図17(B)に示す情報端末は、筐体5321aと、筐体5321bと、表示部5322と、操作ボタン5323と、を有している。特に、表示部5322は可撓性を有する基材を有しており、当該基材によって折り畳むことができる構造を実現できる。
図6(A)に示す画素PIXの回路構成において、駆動トランジスタのしきい値電圧を補正する動作が適切に行われているかどうかを確認するため、回路シミュレータを用いて計算を行った。ここでは、画素PIXの駆動トランジスタに相当するトランジスタTr3のしきい値電圧を0Vとし、当該しきい値電圧を意図的に0Vから変化させて、発光素子LDに流れる電流の変化量を計算した結果について説明する。
次に、図6(B)に示す画素PIXの回路構成において、駆動トランジスタのしきい値電圧を補正する動作が適切に行われているかどうかを確認するため、回路シミュレータを用いて計算を行った。ここでは、画素PIXの駆動トランジスタに相当するトランジスタTr3のしきい値電圧を補正したときにおける、発光素子LDに流れる電流量を計算した結果について説明する。
上記実施の形態で説明した表示装置を実際に試作した。本実施例では、当該表示装置に備えられているトランジスタの特性と、当該表示装置の詳細と、当該表示装置に対する輝度測定の結果と、について説明する。
本明細書に記載の実施の形態、及び実施例における各構成の説明について、以下に付記する。
各実施の形態、及び実施例に示す構成は、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、互いに構成例を適宜組み合わせることが可能である。
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。また例えば、本明細書等の実施の形態(又は実施例)の一において「第1」に言及された構成要素が、他の実施の形態(又は実施例)、あるいは特許請求の範囲において「第2」に言及された構成要素とすることもありうる。また例えば、本明細書等の実施の形態(又は実施例)の一において「第1」に言及された構成要素を、他の実施の形態、あるいは特許請求の範囲において省略することもありうる。
実施の形態(又は実施例)について図面を参照しながら説明している。但し、実施の形態(又は実施例)は多くの異なる態様で実施することが可能であり、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、実施の形態(又は実施例)の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、実施の形態の発明の構成(又は実施例の構成)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。
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、「ソース又はドレインの一方」(又は第1電極、又は第1端子)、「ソース又はドレインの他方」(又は第2電極、又は第2端子)という表記を用いる。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、本明細書等では、ゲート以外の2つの端子を第1端子、第2端子と呼ぶ場合や、第3端子、第4端子と呼ぶ場合がある。なお、本明細書等において、チャネル形成領域はチャネルが形成される領域を指し、ゲートに電位を印加することでこの領域が形成されて、ソース‐ドレイン間に電流を流すことができる。
以下では、上記実施の形態、及び実施例で言及した語句の定義について説明する。
半導体の不純物とは、例えば、半導体層を構成する主成分以外をいう。例えば、濃度が0.1原子%未満の元素は不純物である。不純物が含まれることにより、例えば、半導体にDOS(Density of States)が形成されることや、キャリア移動度が低下することや、結晶性が低下することなどが起こる場合がある。半導体が酸化物半導体である場合、半導体の特性を変化させる不純物としては、例えば、第1族元素、第2族元素、第13族元素、第14族元素、第15族元素、主成分以外の遷移金属などがあり、特に、例えば、水素(水にも含まれる)、リチウム、ナトリウム、シリコン、ホウ素、リン、炭素、窒素などがある。酸化物半導体の場合、例えば水素などの不純物の混入によって酸素欠損を形成する場合がある。また、半導体がシリコン層である場合、半導体の特性を変化させる不純物としては、例えば、酸素、水素を除く第1族元素、第2族元素、第13族元素、第15族元素などがある。
本明細書等において、スイッチとは、導通状態(オン状態)、又は、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。又は、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。
本明細書等において、XとYとが接続されている、と記載する場合は、XとYとが電気的に接続されている場合と、XとYとが機能的に接続されている場合と、XとYとが直接接続されている場合とを含むものとする。したがって、所定の接続関係、例えば、図又は文章に示された接続関係に限定されず、図又は文章に示された接続関係以外のものも含むものとする。
Claims (5)
- 表示部と、ソースドライバ回路と、ゲートドライバ回路と、を有する表示装置であって、
前記表示部は、複数の画素を有し、
前記複数の画素のそれぞれは、画像データ保持部と、補正データ保持部と、駆動回路部と、表示素子と、しきい値電圧補正回路部と、第1容量素子乃至第3容量素子と、を有し、
前記駆動回路部は、バックゲートを有する第1トランジスタを有し、
前記第1トランジスタの第1端子は、前記表示素子の入力端子に電気的に接続され、
前記画像データ保持部は、第1画像データを保持する機能を有し、
前記補正データ保持部は、
補正データを保持する機能と、
前記画像データ保持部が前記第1画像データを保持することによって、前記第1画像データ及び前記補正データに応じた第2画像データを生成する機能と、を有し、
前記駆動回路部は、前記第1トランジスタのゲートに、前記第2画像データに応じた第1電位が印加されることによって、前記第1トランジスタの第1端子‐第2端子間において、第1電流を生成する機能と、前記第1電流を前記表示素子に流す機能と、を有し、
前記しきい値電圧補正回路部は、前記駆動回路部に含まれる前記第1トランジスタのしきい値電圧を補正する機能を有し、
前記画像データ保持部は、第2トランジスタを有し、
前記補正データ保持部は、第3トランジスタを有し、
前記しきい値電圧補正回路部は、第4トランジスタを有し、
前記第2トランジスタの第1端子は、前記第1容量素子の第1端子と電気的に接続され、
前記第3トランジスタの第1端子は、前記第1トランジスタのゲートと、前記第1容量素子の第2端子と、前記第2容量素子の第1端子と、に電気的に接続され、
前記第1トランジスタの第1端子は、前記第2容量素子の第2端子と、前記第3容量素子の第1端子と、に電気的に接続され、
前記第1トランジスタのバックゲートは、前記第4トランジスタの第1端子と、前記第3容量素子の第2端子と、に電気的に接続される、表示装置。 - 請求項1において、
前記第1トランジスタ乃至前記第4トランジスタのそれぞれは、チャネル形成領域に、金属酸化物又はシリコンの一方を有する、表示装置。 - 請求項1又は請求項2において、
前記駆動回路部は、第5トランジスタを有し、
前記第1トランジスタの第1端子と、前記表示素子の入力端子とは、前記第5トランジスタの第1端子‐第2端子間を介して電気的に接続される、表示装置。 - 請求項3において、
前記第5トランジスタは、チャネル形成領域に、金属酸化物又はシリコンの一方を有する、表示装置。 - 請求項1乃至請求項4のいずれか一に記載の表示装置と、筐体と、を有する、電子機器。
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