JPWO2019123064A1 - 表示装置、及び電子機器 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の一態様は、第1回路と、第2回路と、画像信号線と、を有し、第1回路は、画像データ保持部と、表示素子と、を有し、第2回路は、補正データ保持部を有し、第2回路は、画像信号線に電気的に接続され、画像信号線は、第1回路に電気的に接続され、画像データ保持部は、表示素子に電気的に接続され、第1回路は、画像データ保持部に、第1画像データを保持する機能を有し、第2回路は、補正データ保持部に、補正データを保持する機能と、画像信号線と画像データ保持部に保持されている第1画像データを補正データに応じて第2画像データに補正する機能と、を有し、表示素子は、第2画像データに応じた画像を表示する機能を有する表示装置である。
又は、本発明の一態様は、上記(1)の構成において、第2回路は、第1乃至第3スイッチと、第1容量素子と、を有し、第1回路は、第4スイッチと、第2容量素子と、を有し、第1スイッチの第1端子は、第1容量素子の第1端子と、画像信号線と、に電気的に接続され、第1スイッチの第2端子は、第2スイッチの第1端子に電気的に接続され、補正データ保持部は、第2スイッチの第2端子と、第1容量素子の第2端子と、第3スイッチの第1端子と、に電気的に接続され、第4スイッチの第1端子は、画像信号線と電気的に接続され、画像データ保持部は、第4スイッチの第2端子と、第2容量素子と、電気的に接続される表示装置である。
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スイッチの少なくとも一は、トランジスタであり、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、第1乃至第4機能を有し、第1機能は、第2スイッチをオフ状態にし、第3スイッチをオン状態にして、補正データ保持部にに第1電位を書き込む機能と、第2スイッチをオフ状態にし、第1スイッチ及び第4スイッチのそれぞれをオン状態にして、画像信号線と、前記画像データ保持部と、に第1画像データに応じた第2電位を書き込む機能と、を有し、第2機能は、第1スイッチをオフ状態にし、第4スイッチをオン状態にして、画像信号線と、画像データ保持部と、を電気的に浮遊状態にする機能を有し、第3機能は、第1スイッチ及び第3スイッチのそれぞれをオフ状態にし、第2スイッチをオン状態にして、補正データ保持部に補正データに応じた第3電位を書き込む機能と、第1容量素子の第2端子の電位が、第1電位から第3電位に変動したことによって、画像信号線と画像データ保持部とによって保持されている第2電位が、第2画像データに応じた第4電位に変動する機能と、を有し、第4機能は、第4スイッチをオフ状態にして、第4電位に応じて表示素子を駆動する機能を有する表示装置である。
又は、本発明の一態様は、上記(4)の構成において、第2電位は、第2画像データの上位ビットに応じた電位であり、第3電位は、第2画像データの下位ビットに応じた電位である表示装置である。
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、表示素子は、液晶素子であり、液晶素子の第1端子は、画像データ保持部に電気的に接続されている表示装置である。
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、表示素子は、発光素子であり、駆動回路部を有し、駆動回路部は駆動トランジスタを有し、駆動トランジスタのゲートは、画像データ保持部に電気的に接続され、駆動トランジスタの第1端子は、第2容量素子の第2端子と、発光素子の入力端子と、に電気的に接続されている表示装置である。
又は、本発明の一態様は、上記(1)乃至(7)のいずれか一の構成の表示装置と、筐体と、を有する電子機器である。
本実施の形態では、本発明の一態様の表示装置について説明する。
初めに、表示装置の構成例について説明する。図1は、表示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、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。
本発明の一態様の表示装置は、上記を鑑み構成されたもので、画素PIXの画像データの保持部の電位を、容量結合によって、デジタルアナログ変換回路DACの出力可能な電位よりも精度の大きい電位に変動させる構成となっている。換言すれば、本発明の一態様の表示装置によって、デジタルアナログ変換回路DACよりも高い分解能の電位を、画素PIXの画像データの保持部に与えることができる。これにより、デジタルアナログ変換回路の分解能を高くする必要がなくなるため、分解能の低いデジタルアナログ変換回路を用いることができる。そのため、デジタルアナログ変換回路DACを含むソースドライバ回路SDの回路面積を低くすることができ、またソースドライバ回路SDの消費電力を低減することができる。
次に、図1乃至図3に示す画素PIXに適用できる、回路構成例について説明する。
次に、図1乃至図3に示す補正データ保持部104に適用できる、回路構成例について説明する。
次に、本発明の一態様の表示装置の動作例について説明する。なお、本動作例で扱う表示装置としては、図6に示す表示装置DD3とする。表示装置DD3は、表示装置DD1において、画素PIXを図4(A1)に示す画素PIXとし、配線SLを図3に示す配線SLとし、補正データ保持部104を図5(A)に示す補正データ保持部104とした構成となっている。なお、図6において、容量素子Cpaは、図3に図示した配線SLの寄生容量とした容量素子Cpの総和であり、配線SLに電気的に接続されている画素PIXがN個であるとき、Cpa=N×Cpとなる。また、図6では、図3に図示した配線SLの配線抵抗を示す抵抗素子Rpを省略している。また、図6に示すソースドライバ回路SDでは、アンプ回路AMPのみ図示しており、アンプ回路の入力端子に電気的に接続されている回路、及び素子は、省略している。
時刻T1より前において、配線GLには低レベル電位が印加されている。配線GLの電位が低レベル電位であるとき、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。つまり、配線DLと、ノードND1と、の間は、非導通状態となる。
時刻T1において、配線GLには高レベル電位が印加される。そのため、時刻T1から時刻T2までの間において、トランジスタTr1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がオン状態となる。これにより、配線DLと、ソースドライバ回路SDと、の間が導通状態となる。
時刻T2において、配線CRL1には低レベル電位が印加される。そのため、時刻T2から時刻T3までの間において、トランジスタSWT1及びトランジスタSWT3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SWT1及びトランジスタSWT3のそれぞれがオフ状態となる。
時刻T3において、配線CRL2には高レベル電位が印加される。そのため、時刻T3から時刻T4までの間において、トランジスタSWT2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SWT2がオン状態となる。
時刻T4において、配線GLには低レベル電位が印加される。そのため、時刻T4から時刻T5までの間において、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。
時刻T5において、配線CRL2には低レベル電位が印加される。そのため、時刻T5から時刻T6までの間において、トランジスタSWT2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SWT2がオフ状態となる。
時刻T6において、配線CRL1には高レベル電位が印加される。そのため、時刻T6以降において、トランジスタSWT1及びトランジスタSWT3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SWT1及びトランジスタSWT3のそれぞれがオン状態となる。
ここでは、上述の動作例によって、デジタルアナログ変換回路DACから出力される画像データよりも多階調の画像データを、表示装置DD3の表示部PAに表示する一例について説明する。
本実施の形態では、液晶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、ソースドライバ回路SDから出力された画像データに、下位ビットの画像データを付与する動作および機能の説明は省略する。
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11(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11(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する。
図12(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、本明細書等において、CACは機能、また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13(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13(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13(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13(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13(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13(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13(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14(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14(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14(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14(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。
本実施の形態では、上記実施の形態で例示した電子機器に適用可能な半導体装置について説明する。以下で例示する半導体装置は、記憶装置として機能することができる。
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 (8)
- 第1回路と、第2回路と、画像信号線と、を有し、
前記第1回路は、画像データ保持部と、表示素子と、を有し、
前記第2回路は、補正データ保持部を有し、
前記第2回路は、前記画像信号線に電気的に接続され、
前記画像信号線は、前記第1回路に電気的に接続され、
前記画像データ保持部は、前記表示素子に電気的に接続され、
前記第1回路は、前記画像データ保持部に、前記第1画像データを保持する機能を有し、
前記第2回路は、
前記補正データ保持部に、補正データを保持する機能と、
前記画像信号線と前記画像データ保持部に保持されている前記第1画像データを、前記補正データに応じて第2画像データに補正する機能と、を有し、
前記表示素子は、前記第2画像データに応じた画像を表示する機能を有する表示装置。 - 請求項1において、
前記第2回路は、第1乃至第3スイッチと、第1容量素子と、を有し、
前記第1回路は、第4スイッチと、第2容量素子と、を有し、
前記第1スイッチの第1端子は、前記第1容量素子の第1端子と、前記画像信号線と、に電気的に接続され、
前記第1スイッチの第2端子は、前記第2スイッチの第1端子に電気的に接続され、
前記補正データ保持部は、前記第2スイッチの第2端子と、前記第1容量素子の第2端子と、前記第3スイッチの第1端子と、に電気的に接続され、
前記第4スイッチの第1端子は、前記画像信号線と電気的に接続され、
前記画像データ保持部は、前記第4スイッチの第2端子と、前記第2容量素子と、に電気的に接続される表示装置。 - 請求項2において、
前記第1乃至第4スイッチの少なくとも一は、トランジスタであり、
前記トランジスタは、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2、又は請求項3において、
第1乃至第4機能を有し、
前記第1機能は、
前記第2スイッチをオフ状態にし、前記第3スイッチをオン状態にして、前記補正データ保持部に第1電位を書き込む機能と、
前記第2スイッチをオフ状態にし、前記第1スイッチ及び前記第4スイッチのそれぞれをオン状態にして、前記画像信号線と、前記画像データ保持部と、に前記第1画像データに応じた第2電位を書き込む機能と、を有し、
前記第2機能は、
前記第1スイッチをオフ状態にし、前記第4スイッチをオン状態にして、前記画像信号線と、前記画像データ保持部と、を電気的に浮遊状態にする機能を有し、
前記第3機能は、
前記第1スイッチ及び前記第3スイッチのそれぞれをオフ状態にし、前記第2スイッチをオン状態にして、前記補正データ保持部に前記補正データに応じた第3電位を書き込む機能と、
前記第1容量素子の第2端子の電位が、前記第1電位から前記第3電位に変動したことによって、前記画像信号線と前記画像データ保持部とによって保持されている第2電位が、前記第2画像データに応じた第4電位に変動する機能と、を有し、
前記第4機能は、
前記第4スイッチをオフ状態にして、前記第4電位に応じて前記表示素子を駆動する機能を有する表示装置。 - 請求項4において、
前記第2電位は、前記第2画像データの上位ビットに応じた電位であり、
前記第3電位は、前記第2画像データの下位ビットに応じた電位である表示装置。 - 請求項2乃至請求項5のいずれか一において、
前記表示素子は、液晶素子であり、
前記液晶素子の第1端子は、前記画像データ保持部に電気的に接続されている表示装置。 - 請求項2乃至請求項5のいずれか一において、
前記表示素子は、発光素子であり、
駆動回路部を有し、
前記駆動回路部は駆動トランジスタを有し、
前記駆動トランジスタのゲートは、前記画像データ保持部に電気的に接続され、
前記駆動トランジスタの第1端子は、前記第2容量素子の第2端子と、前記発光素子の入力端子と、に電気的に接続されている表示装置。 - 請求項1乃至請求項7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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