KR101889382B1 - 전자 기기 및 전자 시스템 - Google Patents
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Abstract
사용자가, 장소에 구애받지 않고 정보를 열람, 나아가 화면에 표시된 키보드에 직접 또는 스타일러스 펜 등을 이용하여 간접적으로 접촉함으로써 정보를 입력할 수 있고, 그 입력 정보를 이용할 수 있는 신규의 전자 기기를 제공하는 것을 과제의 하나로 한다.
동일 기판 위에 반사 전극과 전기적으로 접속하는 제 1 트랜지스터와 포토 센서를 갖고, 표시부의 제 1 화면 영역에 표시하는 터치 입력 버튼을 정지화로 표시하고, 표시부의 제 2 화면 영역에 동화로 출력 표시한다. 표시부에 표시되는 화상이 정지화인 경우와, 동화인 경우에 서로 다른 신호 공급을 표시부의 표시 소자에 행하는 영상 신호 처리부를 갖고, 정지화를 쓴 후에 표시 소자 제어 회로를 비동작으로 함으로써, 소비 전력을 절약할 수 있다.
동일 기판 위에 반사 전극과 전기적으로 접속하는 제 1 트랜지스터와 포토 센서를 갖고, 표시부의 제 1 화면 영역에 표시하는 터치 입력 버튼을 정지화로 표시하고, 표시부의 제 2 화면 영역에 동화로 출력 표시한다. 표시부에 표시되는 화상이 정지화인 경우와, 동화인 경우에 서로 다른 신호 공급을 표시부의 표시 소자에 행하는 영상 신호 처리부를 갖고, 정지화를 쓴 후에 표시 소자 제어 회로를 비동작으로 함으로써, 소비 전력을 절약할 수 있다.
Description
트랜지스터로 구성된 회로를 갖는 전자 기기 및 전자 시스템에 관한 것이다. 예를 들어, 액정 표시 패널로 대표되는 전기 광학 장치를 부품으로 탑재한 전자 기기에 관한 것이다.
최근, 전자 서적 등의 표시 장치의 개발이 활발히 진행되고 있다. 특히, 메모리성을 갖는 표시 소자를 이용하여, 화상을 표시하는 기술은, 소비 전력의 삭감에 크게 공헌하므로, 활발히 개발이 진행되고 있다(특허문헌 1).
또한, 터치 센서를 탑재한 표시 장치가 주목받고 있다. 터치 센서를 탑재한 표시 장치는, 터치 패널 또는 터치 스크린 등으로 불리고 있다(이후, 이를 간단히 '터치 패널'이라고도 한다). 또한, 광방식의 터치 센서를 탑재한 표시 장치가, 특허문헌 2에 개시되어 있다.
또한, 터치 센서를 탑재한 표시 장치가 주목받고 있다. 터치 센서를 탑재한 표시 장치는, 터치 패널 또는 터치 스크린 등으로 불리고 있다(이후, 이를 간단히 '터치 패널'이라고도 한다). 또한, 광방식의 터치 센서를 탑재한 표시 장치가, 특허문헌 2에 개시되어 있다.
사용자가, 장소에 구애받지 않고 정보를 열람, 나아가 화면에 표시된 키보드에 직접 접촉하거나, 또는 스타일러스 펜 등을 이용하여 간접적으로 키보드에 접촉함으로써 정보를 입력할 수 있고, 그 입력 정보를 이용할 수 있는 신규의 전자 기기를 제공하는 것을 과제의 하나로 한다. 사용자가, 정보를 열람, 나아가 화면에 표시된 키보드에 접촉함으로써 정보를 입력할 수 있는 전자 기기를 실현하기 위해, 단위 면적당 포토 센서의 수광 면적과 화소 전극 면적을 함께 넓히는 화소 구성으로 하는 것도 과제의 하나로 한다.
또한, 키보드 표시 등의 정지화 모드와, 동화 모드 양쪽을 1개의 화면에서 실현하는 신규의 전자 기기를 제공하는 것도 과제의 하나로 한다.
또한, 정지화 모드에서, 어느 표시 영역의 일부에 정지화를 표시한 후에는, 그 표시 영역의 표시 소자로의 전력의 공급을 정지하고, 그 후에도 그 정지화를 시인(視認) 가능한 상태를 장시간 유지함으로써 소비 전력을 억제하는 것도 과제의 하나로 한다.
또한, 전력이 한정된 휴대 정보 단말 등의 전자 기기의 저에너지화에 유리한 전자 시스템을 구성하는 것도 과제의 하나로 한다.
또한, 키보드 표시 등의 정지화 모드와, 동화 모드 양쪽을 1개의 화면에서 실현하는 신규의 전자 기기를 제공하는 것도 과제의 하나로 한다.
또한, 정지화 모드에서, 어느 표시 영역의 일부에 정지화를 표시한 후에는, 그 표시 영역의 표시 소자로의 전력의 공급을 정지하고, 그 후에도 그 정지화를 시인(視認) 가능한 상태를 장시간 유지함으로써 소비 전력을 억제하는 것도 과제의 하나로 한다.
또한, 전력이 한정된 휴대 정보 단말 등의 전자 기기의 저에너지화에 유리한 전자 시스템을 구성하는 것도 과제의 하나로 한다.
외광을 이용하여 화상 표시를 하는 표시부를 갖는 전자 기기에서, 표시부에는 포토 센서를 이용하는 터치 입력 기능을 갖고, 표시부의 적어도 일부에 키보드의 버튼을 표시하고, 사용자가 원하는 키를 터치함으로써 정보를 입력하여 표시부에 원하는 키에 대응한 표시를 한다.
포토 센서는, 표시부에 입사하는 외광을 검출하는 동시에, 사용자가 손가락 끝으로 표시부의 원하는 위치를 가리켜 표시했을 때에 생기는 외광의 국소적 음영을 검출한다. 입력 처리부는, 외광의 국소적 음영을 검출한 포토 센서의 표시부에서의 위치를 터치 입력 좌표 위치로 처리한다. 터치 입력 좌표 위치에 대응하는 데이터, 즉 키 정보를 영상 신호 처리부에 의해 표시부에 화상 데이터로 출력한다.
또한, 사용자가 표시부에 표시된 키보드를 이용하여 입력을 하고 있는 기간에, 키보드를 표시하고 있는 제 1 표시 영역은, 정지화를 표시하며, 입력 시에 터치 입력된 키에 대응하는 문자나 숫자 등이 차례대로 기입되는 기간, 또는 문자 변환되는 기간의 제 2 표시 영역은 동화를 표시한다.
본 명세서에서 개시하는 본 발명의 일 양태는, 포토 센서와, 이 포토 센서에 의해 얻어지는 입력 정보를 영상 신호로 처리하여 표시하는 표시부를 구비한 전자 시스템으로, 표시부의 제 1 화면 영역에 표시하는 터치 입력 버튼을 정지화로 표시하고, 표시부의 제 2 화면 영역에 동화로 출력 표시한다. 또한, 이 전자 시스템은, 표시부의 제 1 화면 영역을 터치 입력하는 화면 영역, 또는 출력 표시하는 화면 영역으로 전환하는 영상 신호 처리부를 갖는다. 또한, 이 전자 시스템은, 표시부에 표시되는 화상이 정지화인 경우와 동화인 경우에서 서로 다른 신호 공급을 표시부의 표시 소자에 행하는 영상 신호 처리부를 갖고, 정지화를 기입한 후에 표시 소자 제어 회로를 비동작으로 함으로써, 소비 전력을 절약할 수 있다.
또한, 종래의 액티브 매트릭스형의 표시 장치가 갖는 스위칭 트랜지스터는 오프 전류가 크고, 오프 상태이더라도 화소에 기입한 신호가 트랜지스터를 통하여 누출되어 소실되어 버리는 문제가 있었다. 본 발명의 일 양태는, 스위칭 트랜지스터에 산화물 반도체층을 갖는 트랜지스터를 이용함으로써, 매우 낮은 오프 전류, 구체적으로는 채널 폭 1㎛당 오프 전류 밀도를 실온 하에서 10aA(1×10-17A/㎛) 이하로 하는 것, 또한, 1aA(1×10-18A/㎛) 이하, 나아가서는 10zA(1×10-20A/㎛) 이하를 실현하고, 화소에서는 화상 신호 등의 전기 신호의 유지 시간을 길게 할 수 있고, 쓰기 간격도 길게 설정할 수 있다. 따라서, 산화물 반도체층을 갖는 트랜지스터를 이용함으로써, 정지화를 기입한 후에 표시 소자 제어 회로를 비동작으로 하는 기간을 길게 함으로써, 더욱더 소비 전력을 절약할 수 있다.
또한, 상기 시스템을 실현하는 디바이스에 관한 본 발명의 일 실시예는, 터치 입력 기능을 갖는 표시부를 구비한 전자 기기이고, 동일 기판 위에 화소 전극인 반사 전극과 전기적으로 접속하는 제 1 트랜지스터와 포토 센서를 갖고, 포토 센서는, 포토 다이오드와, 이 포토 다이오드와 전기적으로 접속하는 게이트 신호선을 갖는 제 2 트랜지스터와, 제 3 트랜지스터를 갖고, 제 2 트랜지스터의 소스 또는 드레인 중 한쪽이 포토 센서 기준 신호선에 전기적으로 접속되고, 소스 또는 드레인 중 다른 한쪽이 제 3 트랜지스터의 소스 또는 드레인 중 한쪽에 전기적으로 접속되고, 제 3 트랜지스터의 소스 또는 드레인 중 다른 한쪽이 포토 센서 출력 신호선에 전기적으로 접속되고, 제 3 트랜지스터의 산화물 반도체층은, 반사 전극과 겹친다.
상기 구성은, 상기 과제의 적어도 하나를 해결한다.
또한, 상기 구성에서, 제 2 트랜지스터의 산화물 반도체층은, 읽기 신호선과 게이트 절연층을 매개로 하여 겹치고, 읽기 신호선은, 화소 전극인 반사 전극과 겹친다. 반사 전극의 하방으로, 읽기 신호선이나, 제 3 트랜지스터를 배치하는 화소 구성으로 함으로써, 단위 면적당 포토 센서의 수광 면적과 화소 전극 면적(이하, 반사 전극 면적이라 함)을 효율성 좋게 이용할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예는, 터치 입력 기능을 갖는 표시부를 구비한 전자 기기로, 동일 기판 위에서 제 1 반사 전극과 전기적으로 접속하는 제 1 트랜지스터와, 제 2 반사 전극과 전기적으로 접속하는 제 2 트랜지스터와 포토 센서를 갖고, 포토 센서는, 포토 다이오드와, 이 포토 다이오드와 전기적으로 접속하는 게이트 신호선을 갖는 제 3 트랜지스터와, 제 4 트랜지스터를 갖고, 제 3 트랜지스터의 소스 또는 드레인 중 한쪽이 포토 센서 기준 신호선에 전기적으로 접속되고, 소스 또는 드레인 중 다른 한쪽이 제 4 트랜지스터의 소스 또는 드레인 중 한쪽에 전기적으로 접속되고, 제 4 트랜지스터의 소스 또는 드레인 중 다른 한쪽이 포토 센서 출력 신호선에 전기적으로 접속되고, 제 4 트랜지스터의 산화물 반도체층은, 제 1 반사 전극과 겹치고, 포토 센서 기준 신호선은, 제 2 반사 전극과 겹치는 것을 특징으로 하는 전자 기기이다.
상기 구성에서, 화소 구조를 위에서 본 경우, 2개의 반사 전극 사이에 1개의 포토 센서의 수광 영역이 배치되도록 설계하고, 단위 면적당 포토 센서의 수광 면적과 반사 전극 면적을 효율성 좋게 이용할 수 있다.
또한, 상기 구성에서, 제 3 트랜지스터의 산화물 반도체층은, 읽기 신호선과 게이트 절연층을 매개로 하여 겹치고, 읽기 신호선은, 제 1 반사 전극과 겹친다. 제 1 반사 전극의 하방으로, 읽기 신호선이나, 제 4 트랜지스터를 배치하는 화소 구성으로 함으로써, 단위 면적당 포토 센서의 수광 면적과 반사 전극 면적을 효율성 좋게 이용할 수 있다.
또한, 상기 구성에서, 제 4 트랜지스터의 소스 또는 드레인 중 한쪽은, 제 1 반사 전극과 겹치고, 제 4 트랜지스터의 소스 또는 드레인 중 다른 한쪽은, 제 2 반사 전극과 겹친다. 이와 같은 화소 구성으로 함으로써, 단위 면적당 포토 센서의 수광 면적과 반사 전극 면적을 효율성 좋게 이용할 수 있다.
또한, 상기 구성에서, 반사 전극과 겹치는 위치에 컬러 필터를 갖고, 풀컬러 표시를 할 수도 있다.
또한, 반사형의 액정 표시 장치로 함으로써, 백라이트가 없어도 태양광 또는 조명광과 같은 외상이 있으면 표시 내용을 인식할 수 있어, 에너지 절약에 유리하다.
포토 센서는, 표시부에 입사하는 외광을 검출하는 동시에, 사용자가 손가락 끝으로 표시부의 원하는 위치를 가리켜 표시했을 때에 생기는 외광의 국소적 음영을 검출한다. 입력 처리부는, 외광의 국소적 음영을 검출한 포토 센서의 표시부에서의 위치를 터치 입력 좌표 위치로 처리한다. 터치 입력 좌표 위치에 대응하는 데이터, 즉 키 정보를 영상 신호 처리부에 의해 표시부에 화상 데이터로 출력한다.
또한, 사용자가 표시부에 표시된 키보드를 이용하여 입력을 하고 있는 기간에, 키보드를 표시하고 있는 제 1 표시 영역은, 정지화를 표시하며, 입력 시에 터치 입력된 키에 대응하는 문자나 숫자 등이 차례대로 기입되는 기간, 또는 문자 변환되는 기간의 제 2 표시 영역은 동화를 표시한다.
본 명세서에서 개시하는 본 발명의 일 양태는, 포토 센서와, 이 포토 센서에 의해 얻어지는 입력 정보를 영상 신호로 처리하여 표시하는 표시부를 구비한 전자 시스템으로, 표시부의 제 1 화면 영역에 표시하는 터치 입력 버튼을 정지화로 표시하고, 표시부의 제 2 화면 영역에 동화로 출력 표시한다. 또한, 이 전자 시스템은, 표시부의 제 1 화면 영역을 터치 입력하는 화면 영역, 또는 출력 표시하는 화면 영역으로 전환하는 영상 신호 처리부를 갖는다. 또한, 이 전자 시스템은, 표시부에 표시되는 화상이 정지화인 경우와 동화인 경우에서 서로 다른 신호 공급을 표시부의 표시 소자에 행하는 영상 신호 처리부를 갖고, 정지화를 기입한 후에 표시 소자 제어 회로를 비동작으로 함으로써, 소비 전력을 절약할 수 있다.
또한, 종래의 액티브 매트릭스형의 표시 장치가 갖는 스위칭 트랜지스터는 오프 전류가 크고, 오프 상태이더라도 화소에 기입한 신호가 트랜지스터를 통하여 누출되어 소실되어 버리는 문제가 있었다. 본 발명의 일 양태는, 스위칭 트랜지스터에 산화물 반도체층을 갖는 트랜지스터를 이용함으로써, 매우 낮은 오프 전류, 구체적으로는 채널 폭 1㎛당 오프 전류 밀도를 실온 하에서 10aA(1×10-17A/㎛) 이하로 하는 것, 또한, 1aA(1×10-18A/㎛) 이하, 나아가서는 10zA(1×10-20A/㎛) 이하를 실현하고, 화소에서는 화상 신호 등의 전기 신호의 유지 시간을 길게 할 수 있고, 쓰기 간격도 길게 설정할 수 있다. 따라서, 산화물 반도체층을 갖는 트랜지스터를 이용함으로써, 정지화를 기입한 후에 표시 소자 제어 회로를 비동작으로 하는 기간을 길게 함으로써, 더욱더 소비 전력을 절약할 수 있다.
또한, 상기 시스템을 실현하는 디바이스에 관한 본 발명의 일 실시예는, 터치 입력 기능을 갖는 표시부를 구비한 전자 기기이고, 동일 기판 위에 화소 전극인 반사 전극과 전기적으로 접속하는 제 1 트랜지스터와 포토 센서를 갖고, 포토 센서는, 포토 다이오드와, 이 포토 다이오드와 전기적으로 접속하는 게이트 신호선을 갖는 제 2 트랜지스터와, 제 3 트랜지스터를 갖고, 제 2 트랜지스터의 소스 또는 드레인 중 한쪽이 포토 센서 기준 신호선에 전기적으로 접속되고, 소스 또는 드레인 중 다른 한쪽이 제 3 트랜지스터의 소스 또는 드레인 중 한쪽에 전기적으로 접속되고, 제 3 트랜지스터의 소스 또는 드레인 중 다른 한쪽이 포토 센서 출력 신호선에 전기적으로 접속되고, 제 3 트랜지스터의 산화물 반도체층은, 반사 전극과 겹친다.
상기 구성은, 상기 과제의 적어도 하나를 해결한다.
또한, 상기 구성에서, 제 2 트랜지스터의 산화물 반도체층은, 읽기 신호선과 게이트 절연층을 매개로 하여 겹치고, 읽기 신호선은, 화소 전극인 반사 전극과 겹친다. 반사 전극의 하방으로, 읽기 신호선이나, 제 3 트랜지스터를 배치하는 화소 구성으로 함으로써, 단위 면적당 포토 센서의 수광 면적과 화소 전극 면적(이하, 반사 전극 면적이라 함)을 효율성 좋게 이용할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예는, 터치 입력 기능을 갖는 표시부를 구비한 전자 기기로, 동일 기판 위에서 제 1 반사 전극과 전기적으로 접속하는 제 1 트랜지스터와, 제 2 반사 전극과 전기적으로 접속하는 제 2 트랜지스터와 포토 센서를 갖고, 포토 센서는, 포토 다이오드와, 이 포토 다이오드와 전기적으로 접속하는 게이트 신호선을 갖는 제 3 트랜지스터와, 제 4 트랜지스터를 갖고, 제 3 트랜지스터의 소스 또는 드레인 중 한쪽이 포토 센서 기준 신호선에 전기적으로 접속되고, 소스 또는 드레인 중 다른 한쪽이 제 4 트랜지스터의 소스 또는 드레인 중 한쪽에 전기적으로 접속되고, 제 4 트랜지스터의 소스 또는 드레인 중 다른 한쪽이 포토 센서 출력 신호선에 전기적으로 접속되고, 제 4 트랜지스터의 산화물 반도체층은, 제 1 반사 전극과 겹치고, 포토 센서 기준 신호선은, 제 2 반사 전극과 겹치는 것을 특징으로 하는 전자 기기이다.
상기 구성에서, 화소 구조를 위에서 본 경우, 2개의 반사 전극 사이에 1개의 포토 센서의 수광 영역이 배치되도록 설계하고, 단위 면적당 포토 센서의 수광 면적과 반사 전극 면적을 효율성 좋게 이용할 수 있다.
또한, 상기 구성에서, 제 3 트랜지스터의 산화물 반도체층은, 읽기 신호선과 게이트 절연층을 매개로 하여 겹치고, 읽기 신호선은, 제 1 반사 전극과 겹친다. 제 1 반사 전극의 하방으로, 읽기 신호선이나, 제 4 트랜지스터를 배치하는 화소 구성으로 함으로써, 단위 면적당 포토 센서의 수광 면적과 반사 전극 면적을 효율성 좋게 이용할 수 있다.
또한, 상기 구성에서, 제 4 트랜지스터의 소스 또는 드레인 중 한쪽은, 제 1 반사 전극과 겹치고, 제 4 트랜지스터의 소스 또는 드레인 중 다른 한쪽은, 제 2 반사 전극과 겹친다. 이와 같은 화소 구성으로 함으로써, 단위 면적당 포토 센서의 수광 면적과 반사 전극 면적을 효율성 좋게 이용할 수 있다.
또한, 상기 구성에서, 반사 전극과 겹치는 위치에 컬러 필터를 갖고, 풀컬러 표시를 할 수도 있다.
또한, 반사형의 액정 표시 장치로 함으로써, 백라이트가 없어도 태양광 또는 조명광과 같은 외상이 있으면 표시 내용을 인식할 수 있어, 에너지 절약에 유리하다.
1 화면 내에 동화와 정지화를 표시하는 휴대 정보 단말을 실현할 수 있고, 동화 표시의 화면 영역과 정지화 표시 화면 영역 사이에서 다른 구동, 및 다른 신호 공급을 하여, 동화 표시가 정지화 표시에 비하여 소비 전력을 저감한다. 또한, 반사형 액정 표시 장치이므로, 전기 영동형 표시 장치보다 광범위한 중간조 표시를 할 수 있다.
또한, 사용자는, 장소에 구애받지 않고 정보를 열람, 나아가 화면에 표시된 키보드에 터치 입력할 수 있고, 키보드를 표시하고 있는 동일 화면 내에 그 입력 결과를 표시할 수 있다.
또한, 사용자는, 장소에 구애받지 않고 정보를 열람, 나아가 화면에 표시된 키보드에 터치 입력할 수 있고, 키보드를 표시하고 있는 동일 화면 내에 그 입력 결과를 표시할 수 있다.
도 1은, 본 발명의 일 양태를 나타낸 외관도이다.
도 2는, 본 발명의 일 양태를 나타낸 블럭도이다.
도 3은, 본 발명의 일 양태를 나타낸 화소의 등가 회로도이다.
도 4는, 본 발명의 일 양태를 나타낸 포토 센서의 구동 회로의 개략도이다.
도 5는, 본 발명의 일 양태를 나타낸 타이밍 차트이다.
도 6은, 본 발명의 일 양태를 나타낸 화소 평면도의 일 예이다.
도 7은, 본 발명의 일 양태를 나타낸 반사 전극과 블랙 매트릭스의 위치 관계를 나타낸 평면도의 일 예이다.
도 8은, 본 발명의 일 양태를 나타낸 단면도의 일 예이다.
도 9는, 본 발명의 일 양태를 나타낸 액정 표시 모듈의 모식도이다.
도 10은, 본 발명의 일 양태인 표시 장치의 외관 및 블럭도를 나타낸 도면이다.
도 2는, 본 발명의 일 양태를 나타낸 블럭도이다.
도 3은, 본 발명의 일 양태를 나타낸 화소의 등가 회로도이다.
도 4는, 본 발명의 일 양태를 나타낸 포토 센서의 구동 회로의 개략도이다.
도 5는, 본 발명의 일 양태를 나타낸 타이밍 차트이다.
도 6은, 본 발명의 일 양태를 나타낸 화소 평면도의 일 예이다.
도 7은, 본 발명의 일 양태를 나타낸 반사 전극과 블랙 매트릭스의 위치 관계를 나타낸 평면도의 일 예이다.
도 8은, 본 발명의 일 양태를 나타낸 단면도의 일 예이다.
도 9는, 본 발명의 일 양태를 나타낸 액정 표시 모듈의 모식도이다.
도 10은, 본 발명의 일 양태인 표시 장치의 외관 및 블럭도를 나타낸 도면이다.
이하에서는, 본 발명의 실시형태에 대해 첨부한 도면을 이용하여 상세히 설명한다. 단, 본 발명은 이하의 설명에 한정되지 않으며, 본 발명의 취지와 범위를 벗어나지 않고, 그 형태 및 상세한 내용을 다양하게 변경할 수 있다는 것은, 당업자라면 용이하게 이해할 수 있다. 따라서, 본 발명은 이하에 나타내는 실시형태의 기재 내용에 한정되어 해석되어서는 안 된다.
(실시형태 1)
본 실시형태에서는, 외광을 이용하여 화상 표시를 하는 표시부를 갖는 전자 기기의 일 예를 도 1에 나타낸다.
전자 기기(1030)의 표시부(1032)는 포토 센서를 이용하는 터치 입력 기능을 갖고, 도 1의 (A)에 나타낸 바와 같이 표시부의 영역(1033)에 키보드의 버튼(1031)이 복수 표시된다. 표시부(1032)는 표시 영역 전체를 나타내며, 표시부의 영역(1033)을 포함한다. 그리고, 사용자가 원하는 키보드의 버튼을 터치 입력하고, 표시부(1032)에 입력 결과를 표시한다.
표시부의 영역(1033)은 정지화를 표시하므로, 쓰기 이외의 기간에서는 표시 소자 제어 회로를 비동작으로 함으로써 소비 전력을 절약할 수 있다.
전자 기기(1030)가 사용되는 양태를 일 예로 나타낸다. 예를 들어, 표시부의 영역(1033)에 표시되어 있는 키보드 버튼을 사용자의 열 개의 손가락을 이용하여 차례대로 접촉하거나, 또는 비접촉으로 문자를 입력하여, 그 결과 표시되는 문장을 표시부의 영역(1033) 이외의 영역에 표시한다. 사용자는, 표시부로부터 손가락을 떼고, 포토 센서의 출력 신호가 검출되지 않는 기간이 일정 시간 경과하면, 자동적으로 표시부의 영역(1033)에 표시되어 있던 키보드 표시가 지워지고, 표시부의 영역(1033)에도 입력된 문장의 표시가 이루어져, 화면 가득 입력된 문장을 사용자는 확인할 수 있다. 다시 입력하는 경우에는, 표시부(1032)에 사용자의 손가락을 이용하여 접촉하거나, 또는 비접촉으로 포토 센서의 출력 신호를 검출시킴으로써 다시 표시부 영역(1033)에 키보드 버튼을 표시하고, 문자 입력을 행할 수 있다.
또한, 자동적이지 않고, 사용자가 전환 스위치(1034)를 누름으로써, 키보드 표시를 없애고, 도 1의 (B)에 나타낸 바와 같이 표시부(1032) 전체를 정지화로 할 수도 있다. 또한, 전원 스위치(1035)를 눌러 전원을 끄더라도, 정지화를 장시간 유지할 수 있다. 또한, 키보드 표시 스위치(1036)를 누름으로써 키보드 표시를 나타내고, 터치 입력 가능한 상태로 할 수 있다.
또한, 전환 스위치(1034), 전원 스위치(1035), 및 키보드 표시 스위치(1036)는, 표시부(1032)에 각각 스위치 버튼으로 표시되고, 표시된 스위치 버튼에 접촉하여 터치 입력함으로써, 각 조작을 하여도 좋다.
또한, 표시부의 영역(1033)은 정지화를 표시하는 구성에 한정되지 않고, 일시적, 또는 부분적으로 동화를 표시하여도 좋다. 예를 들어, 키보드 버튼의 표시 위치를 사용자의 취향에 맞게 일시적으로 변경하거나, 또는 비접촉으로 입력한 경우에 키보드 버튼에 입력되었는지 여부를 알 수 있도록 입력된 키보드 버튼에만 부분적으로 표시의 변화를 주어도 좋다.
또한, 전자 기기(1030)는 적어도 배터리를 갖고, 데이터 정보를 저장하기 위한 메모리(Flash Memory 회로, SRAM 회로, DRAM 회로 등), CPU(중앙 연산 처리 회로)나 Logic 회로를 구비한 구성으로 하는 것이 바람직하다. CPU나 메모리를 구비함으로써, 다양한 소프트웨어의 인스톨을 행할 수 있어서, 전자 기기(1030)는 개인용 컴퓨터 기능의 일부 또는 기능 전부를 가질 수 있다.
이어서 표시부(1032)를 구성하는 표시 패널의 일 예에 대해, 도 2를 참조하여 설명한다. 표시 패널(100)은, 화소 회로(101), 표시 소자 제어 회로, 및 포토 센서 제어 회로를 갖는다. 화소 회로(101)는, 행 열 방향으로 매트릭스형으로 배치된 복수의 화소(103, 104) 및 포토 센서(106)를 갖는다. 화소(104, 103)는, 1개의 표시 소자를 각각 갖는다. 본 실시형태에서는, 화소(103)와 화소(104) 사이에, 1개의 포토 센서(106)를 배치하고, 포토 센서의 수가 화소수의 절반으로 하는 예를 나타냈으나 특별히 한정되는 것은 아니며, 포토 센서의 수가 화소수와 동일해지도록, 화소 사이에 각각 1개의 포토 센서를 갖는 구성으로 하여도 좋으며, 포토 센서의 수가 화소수의 3분의 1이 되는 구성으로 하여도 좋다.
표시 소자(105)는, 트랜지스터, 유지 용량, 및 액정층을 갖는 액정 소자 등을 갖는다. 트랜지스터는, 유지 용량으로의 전하의 주입 또는 유지 용량으로부터의 전하의 배출을 제어하는 기능을 갖는다. 유지 용량은, 액정층에 인가하는 전압에 상당하는 전하를 유지하는 기능을 갖는다. 액정층에 전압을 인가함으로써 편광 방향이 변하는 것을 이용하여, 액정층을 투과하는 광의 명암(계조)을 만듦으로써, 화상 표시가 실현된다. 액정층을 투과하는 광에는, 외광(태양광 또는 조명광)에 의해 액정 표시 장치의 표면에서 조사되는 광을 이용한다.
또한, 표시 소자 제어 회로는, 표시 소자(105)를 제어하기 위한 회로로, 비디오 데이터 신호선 등의 신호선('소스 신호선'이라고도 한다.)을 통해 표시 소자(105)에 신호를 입력하는 표시 소자 구동 회로(107)와, 주사선('게이트 신호선' 이라고도 한다)을 통해 표시 소자(105)에 신호를 입력하는 표시 소자 구동 회로(108)를 갖는다.
예를 들어, 주사선 측의 표시 소자 구동 회로(108)는, 특정한 행에 배치된 화소가 갖는 표시 소자를 선택하는 기능을 갖는다. 또한, 신호선 측의 표시 소자 구동 회로(107)는, 선택된 행의 화소가 갖는 표시 소자에 임의의 전위를 공급하는 기능을 갖는다. 한편, 주사선 측의 표시 소자 구동 회로(108)에 의해 고전위가 인가된 표시 소자에서는, 트랜지스터가 통전 상태가 되고, 신호선 측의 표시 소자 구동 회로(107)에 의해 공급되는 전하가 공급된다.
또한, 포토 센서(106)는, 포토 다이오드 등, 수광시에 전기 신호를 발하는 기능을 갖는 수광 소자와, 트랜지스터를 갖는다.
포토 센서 제어 회로는, 포토 센서(106)를 제어하기 위한 회로로, 포토 센서 출력 신호선, 포토 센서 기준 신호선 등의 신호선 측의 포토 센서 읽기 회로(109)와, 주사선 측의 포토 센서 구동 회로(110)를 갖는다. 주사선 측의 포토 센서 구동 회로(110)는, 특정한 행에 배치된 화소가 갖는 포토 센서(106)에 대해, 후술하는 리셋 동작과 선택 동작을 행하는 기능을 갖는다. 또한, 신호선 측의 포토 센서 읽기 회로(109)는, 선택된 행의 화소가 갖는 포토 센서(106)의 출력 신호를 꺼내는 기능을 갖는다.
본 실시형태에서는, 화소(103)와, 포토 센서(106)와, 화소(104)의 회로도에 대해, 도 3을 이용하여 설명한다. 화소(103)는, 트랜지스터(201), 유지 용량(202) 및 액정 소자(203)를 갖는 표시 소자(105)를 갖는다. 또한, 포토 센서(106)는, 포토 다이오드(204), 트랜지스터(205) 및 트랜지스터(206)를 갖는다. 또한, 화소(104)는, 트랜지스터(221), 유지 용량(222) 및 액정 소자(223)를 갖는 표시 소자(125)를 갖는다.
트랜지스터(201)는, 게이트가 게이트 신호선(207)에, 소스 또는 드레인 중 한쪽이 비디오 데이터 신호선(210)에, 소스 또는 드레인 중 다른 한쪽이 유지 용량(202)의 한쪽 전극과 액정 소자(203)의 한쪽 전극에 전기적으로 접속되어 있다. 유지 용량(202)의 다른 한쪽 전극은, 용량 배선(214)에 전기적으로 접속되고, 일정한 전위로 유지되어 있다. 또한, 액정 소자(203)의 다른 한쪽 전극은 일정한 전위로 유지되어 있다. 액정 소자(203)는, 한 쌍의 전극과, 이 한 쌍의 전극 사이의 액정층을 포함하는 소자이다.
트랜지스터(201)는, 게이트 신호선(207)에 전위 "H"가 인가되면, 비디오 데이터 신호선(210)의 전위를 유지 용량(202)과 액정 소자(203)에 인가한다. 유지 용량(202)은, 인가된 전위를 유지한다. 액정 소자(203)는, 인가된 전위에 의해, 광의 투과율을 변경한다.
포토 다이오드(204)는, 한쪽 전극이 포토 다이오드 리셋 신호선(208)에, 다른 한쪽 전극이 트랜지스터(205)의 게이트에 전기적으로 접속되어 있다. 트랜지스터(205)는, 소스 또는 드레인 중 한쪽이 포토 센서 기준 신호선(212)에, 소스 또는 드레인 중 다른 한쪽이 트랜지스터(206)의 소스 또는 드레인 중 한쪽에 전기적으로 접속되어 있다. 트랜지스터(206)는, 게이트가 읽기 신호선(209)에, 소스 또는 드레인 중 다른 한쪽이 포토 센서 출력 신호선(211)에 전기적으로 접속되어 있다.
또한, 트랜지스터(221)는, 게이트가 게이트 신호선(227)에, 소스 또는 드레인 중 한쪽이 비디오 데이터 신호선(210)에, 소스 또는 드레인 중 다른 한쪽이 유지 용량(222)의 한쪽 전극과 액정 소자(223)의 한쪽 전극에 전기적으로 접속되어 있다. 유지 용량(222)의 다른 한쪽 전극은, 용량 배선(224)에 전기적으로 접속되고, 일정한 전위로 유지되어 있다. 또한, 액정 소자(223)의 다른 한쪽 전극은 일정한 전위로 유지되어 있다. 액정 소자(223)는, 한 쌍의 전극과, 이 한 쌍의 전극 사이의 액정층을 포함하는 소자이다.
이어서, 포토 센서 읽기 회로(109)의 구성의 일 예에 대해, 도 3 및 도 4를 이용하여 설명한다. 일 예로써, 표시부는, 1024행 768열의 화소로 구성되고, 표시 소자는 각행 각열의 화소에 1개, 포토 센서는 2행 각열의 화소 사이에 1개, 를 갖는 구성으로 한다. 즉, 표시 소자는 1024행 768열, 포토 센서는 512행 768열로 구성된다. 또한, 포토 센서 출력 신호선은 2열을 1조로 하여 표시 장치 외부로 출력하는 예를 나타낸다. 즉, 2행 2열의 화소 4개에 끼워지는 포토 센서 총 2개로부터 출력을 1개 취득한다.
도 3은, 화소의 회로 구성에서, 2행 1열분의 2개의 화소와, 1개의 포토 센서를 도시하였다. 표시 소자를 1화소에 1개, 포토 센서를 2화소 사이에 1개, 갖는다. 도 4는, 포토 센서 읽기 회로(109)의 회로 구성에서, 설명을 위해, 일부 포토 센서도 도시하였다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 포토 센서의 주사선 구동 회로는, 동시에 화소 4행분(즉 포토 센서 2행분)을 구동하고, 선택행을 화소 2행분에 상당하는 포토 센서 1행씩 시프트시켜 가는 구동 방법을 행하는 예를 고려한다. 여기서, 각행의 포토 센서는, 주사선 구동 회로가 선택 행의 시프트를 2회 행하는 기간, 연속하여 선택되게 된다. 이와 같은 구동 방법을 이용함으로써, 포토 센서에 의한 촬상의 프레임 주파수를 향상시키는 것이 용이해진다. 특히, 대형 표시 장치의 경우에 유리하다. 한편, 포토 센서 출력 신호선(211)에는, 동시에 2행분의 포토 센서의 출력이 중첩되게 된다. 또한, 선택 행의 시프트를 512회 반복함으로써, 모든 포토 센서를 구동할 수 있다.
포토 센서 읽기 회로(109)는, 도 4에 나타낸 바와 같이, 화소 24열에 1개씩 셀렉터를 갖는다. 셀렉터는, 표시부에서의 포토 센서 출력 신호선(211)에 대해 2열을 1조로 하는 12조에서 1조를 선택하여 출력을 취득한다. 즉, 포토 센서 읽기 회로(109)는 전체에서 셀렉터를 32개 갖고, 동시에 32개의 출력을 취득한다. 각각의 셀렉터에 의한 선택을 12조 모두에 대해 행함으로써, 포토 센서 1행에 상당하는 합계 384개의 출력을 취득할 수 있다. 셀렉터에 의한 12조의 선택을, 포토 센서의 주사선 구동 회로가 선택 행을 시프트 시킬 때마다 행함으로써, 모든 포토 센서의 출력을 얻을 수 있다.
본 실시형태에서는, 도 4에 나타낸 바와 같이, 신호선 측의 포토 센서 읽기 회로(109)는, 아날로그 신호인 포토 센서의 출력을 표시 장치 외부로 꺼내고, 표시 장치 외부에 형성한 앰프를 이용하여 증폭한 후에 AD 변환기를 이용하여 디지털 신호로 변환하는 구성을 고려한다. 물론, 표시 장치와 동일 기판 위에 AD 변환기를 탑재하고, 포토 센서의 출력을 디지털 신호로 변환한 후, 표시 장치 외부로 꺼내는 구성으로 하는 것도 가능하다.
또한, 개개의 포토 센서의 동작은, 리셋 동작, 누적 동작, 및 선택 동작을 반복함으로써 실현된다. 리셋 동작이란, 포토 다이오드 리셋 신호선(208)의 전위를 "H"로 하는 동작이다. 리셋 동작을 하면, 포토 다이오드(204)가 도통하고, 트랜지스터(205)의 게이트가 접속된 게이트 신호선(213)의 전위가 "H"가 된다.
또한, 누적 동작이란, 리셋 동작 후에 포토 다이오드 리셋 신호선(208)의 전위를 "L"로 하는 동작이다. 또한, 선택 동작이란, 누적 동작 후에 읽기 신호선(209)의 전위를 "H"로 하는 동작이다.
누적 동작 시에, 포토 다이오드(204)에 조사하는 광이 강할수록, 트랜지스터(205)의 게이트가 접속된 게이트 신호선(213)의 전위가 내려가고, 트랜지스터(205)의 채널 저항이 증대한다. 이로 인해, 선택 동작 시에, 트랜지스터(206)를 통해 포토 센서 출력 신호선(211)에 흐르는 전류는 작아진다. 한편, 누적 동작 시에, 포토 다이오드(204)에 조사하는 광이 약할수록, 선택 동작 시에, 트랜지스터(206)를 통해 포토 센서 출력 신호선(211)에 흐르는 전류는 커진다.
본 실시형태에서는, 모든 포토 센서의 리셋 동작, 누적 동작, 및 선택 동작을 실행함으로써, 외광의 국소적 음영을 검출할 수 있다. 또한, 검출한 음영에 대해 적절히 화상 처리 등을 행함으로써, 손가락이나 스타일러스 펜 등이 표시 장치에 접촉한 위치를 알 수 있다. 미리, 접촉한 위치에 대응하는 조작, 예를 들어 문자 입력이면 문자의 종류를 미리 규정해 둠으로써, 원하는 문자의 입력을 행할 수 있다.
한편, 본 실시형태에서의 표시 장치에서는, 포토 센서에 의해 외광의 국소적 음영을 검출한다. 이로 인해, 손가락이나 스타일러스 펜 등이 표시 장치에 물리적으로 접촉하지 않아도, 비접촉으로 접근함으로써 음영이 형성되면 검출이 가능하다. 이하, 손가락이나 스타일러스 펜 등이 표시 장치에 접촉한다는 것은, 비접촉으로 접근하는 것도 포함하는 것으로 한다.
상기 구성에 의해, 표시부(1032)에 터치 입력 기능을 갖도록 할 수 있다.
터치 입력을 할 때에는, 키보드와 같은 정지화를 일부에 포함하는 화상을 표시하고, 표시된 키보드의 원하는 문자의 위치에 손가락이나 스타일러스 펜을 접촉함으로써, 입력을 하는 구성의 표시 장치로 하면 조작성이 향상된다. 이와 같은 표시 장치를 실현하는 경우에는, 다음과 같이 하여, 표시 장치에서의 소비 전력량을 현저히 저감하는 것이 가능하다. 즉, 표시부의 정지화를 표시하는 제 1 화면 영역에 대해서는, 정지화를 표시한 후에는, 이 영역의 표시 소자로의 전력의 공급을 정지하고, 그 후에도 이 정지화를 시인 가능한 상태를 장시간 유지하는 것이 유효하다. 그리고, 표시부의 남은 제 2 화면 영역에 대해서는, 예를 들어, 터치 입력에 의한 입력 결과를 표시한다. 제 2 화면 영역의 표시 화상을 갱신할 때 이외의 기간에서는 표시 소자 제어 회로를 비동작으로 함으로써, 전력을 절약할 수 있다. 이와 같은 제어를 가능하게 하는 구동 방법에 대해, 이하에 설명한다.
예를 들어, 표시 소자가 1024행 768열로 배치된 표시부를 갖는 표시 장치에서의, 주사선 구동 회로의 시프트 레지스터의 타이밍 차트에 대해 도 5에 나타낸다. 도 5의 기간(61)은 클럭 신호의 1주기 기간(64.8μsec)이고, 기간(62)은 제 2 화면 영역에 상당하는 표시 소자의 제 1행에서 제 512 행까지를 기입할 때까지 필요한 기간(8.36msec)이고, 기간(63)은 1프레임 기간(16.7msec)에 각각 상당한다.
여기서, 주사선 구동 회로의 시프트 레지스터는, 제 1 클럭 신호(CK1)~제 4 클럭 신호(CK4)에서 동작하는 4상 클럭 형식의 시프트 레지스터로 한다. 또한, 제 1 클럭 신호(CK1)~제 4 클럭 신호(CK4)는, 서로 4분의 1주기 기간씩 어긋난 신호로 한다. 스타트 펄스 신호(GSP)를 전위 "H"로 하면, 제 1행의 게이트 신호선(G1)~제 512 행의 게이트 신호선(G512)은, 4분의 1주기 기간씩 늦어지면서 순서대로 전위 "H"가 된다. 또한, 각 게이트 신호선은, 2분의 1주기 기간 동안 전위 "H"가 되고, 연속하는 행의 2개의 게이트 신호선은, 각각 4분의 1주기 기간 동시에 전위 "H"가 된다.
여기서, 각행의 표시 소자는, 주사선 구동 회로가 선택 행의 시프트를 2회 행하는 기간, 연속하여 선택되게 된다. 표시 화상의 데이터를, 이 행에서의 표시 소자가 선택되어 있는 기간 내, 후반 기간에 입력하면 표시 화상을 갱신할 수 있다.
여기서, 제 2 화면 영역에 상당하는 표시 소자의 제 1행에서 제 512 행까지의 표시 화상을 갱신하는 기간을 제외한 기간에 대해서는, 표시 소자 제어 회로를 비동작으로 한다. 즉, 제 1 화면 영역에 상당하는 표시 소자의 제 513 행에서 제 1024 행까지는 표시 화상의 갱신을 하지 않고, 표시 소자 제어 회로를 비동작으로 하였다.
표시 소자 제어 회로를 비동작으로 하는 것은, 도 5에 나타낸 바와 같이, 클럭 신호를 정지("L"상태 그대로 함)함으로써 실현할 수 있다. 또한, 클록 신호의 정지시, 동시에 전원 전압의 공급을 정지하는 것도 유효하다.
또한, 제 2 화면 영역에 상당하는 표시 소자가 선택되어 있지 않은 기간, 즉, 표시 화상의 갱신을 하지 않는 기간은, 소스 측의 구동 회로도 마찬가지로 클럭 신호와 스타트 펄스 신호를 정지시켜도 좋다. 이렇게 함으로써 추가적인 전력의 절약이 가능하다.
(실시형태 2)
본 실시형태에서는, 실시형태 1에 나타낸 도 2 및 도 3에 대응하는 화소 구조에 대해, 도 6, 도 7, 및 도 8을 이용하여 이후에 설명한다. 한편, 도 2 및 도 3과 동일한 부분에는, 동일한 부호를 이용하여 도 6, 도 7, 및 도 8을 설명한다.
도 6은, 도 3의 회로도에 대응하는 화소 평면도의 일 예이다. 또한, 도 6은 포토 다이오드의 전극을 형성하기 전의 상태를 도시하였으며, 도 8의 (A)의 단면도에 대응한다. 한편, 도 6의 쇄선A-B로 절단한 단면도, 및 쇄선C-D로 절단한 단면도가 도 8의 (A)에 각각 대응한다.
우선, 기판(230) 위에 도전막을 형성한 후, 1장째의 노광 마스크를 이용하는 제 1 포토 리소그래피 공정에 의해, 게이트 신호선(207, 213, 227), 용량 배선(224), 포토 다이오드 리셋 신호선(208), 읽기 신호선(209), 포토 센서 기준 신호선(212)을 형성한다. 본 실시형태에서는 기판(230)으로 유리 기판을 이용한다.
하지막이 되는 절연막을 기판(230)과 도전막 사이에 형성하여도 좋다. 하지막은, 기판(230)으로부터의 불순물 원소의 확산을 방지하는 기능이 있고, 질화 실리콘막, 산화 실리콘막, 질화산화 실리콘막, 또는 산화질화 실리콘막에서 선택된 하나 또는 복수의 막에 의한 단층 구조 또는 적층 구조에 의해 형성할 수 있다.
또한, 도전막의 주재료는, 몰리브덴, 티탄, 탄탈, 텅스텐, 알루미늄, 구리, 네오디뮴, 스칸듐 등의 금속 재료 또는 이를 주성분으로 하는 합금 재료를 이용하여, 단층 또는 적층하여 형성할 수 있다.
이어서, 이들 배선을 덮는 절연층을 형성하고, 2장째의 노광 마스크를 이용하는 제 2 포토 리소그래피 공정에 의해, 후에 형성되는 배선과 교차하는 부분에만 절연층(231)을 남겨 선택적으로 에칭한다. 본 실시형태에서는, 절연층(231)은 막후 600nm의 산화질화 규소막을 이용한다.
이어서, 게이트 절연층(232) 및 산화물 반도체막을 형성하고, 3장째의 노광 마스크를 이용하는 제 3 포토 리소그래피 단계를 통해, 제 1 산화물 반도체층(233), 제 2 산화물 반도체층(253), 제 3 산화물 반도체층(255), 및 제 4 산화물 반도체층(256)이 형성된다. 제 1 산화물 반도체층(233), 제 2 산화물 반도체층(253), 제 3 산화물 반도체층(255), 및 제 4 산화물 반도체층(256)은 사이에 제공된 게이트 절연층(232)을 통해, 게이트 신호선(227), 게이트 신호선(207), 읽기 신호선(209), 및 게이트 신호선(213)과 각각 겹친다. 본 실시형태에서는, 게이트 절연층(232)으로 막후 100nm의 산화질화 규소막을 이용하여, 산화물 반도체막으로 막후 25nm의 In-Ga-Zn-O막을 이용한다.
또한, 제 1 산화물 반도체층(233), 제 2 산화물 반도체층(253), 제 3 산화물 반도체층(255), 및 제 4 산화물 반도체층(256)은, 화학식 InMO3(ZnO)m(m>0, 그리고, m은 정수가 아님)로 표기되는 산화물 박막을 이용할 수 있다. 여기서, M은, Ga, Al, Mn 및 Co에서 선택된 하나 또는 복수의 금속 원소를 나타낸다. 예를 들어 M으로, Ga, Ga 및 Al, Ga 및 Mn, 또는 Ga 및 Co 등이 있다. 또한, 상기 산화물 박막에 SiO2를 포함하여도 좋다.
또한, 산화물 박막을 스퍼터링법으로 제작하기 위한 타겟으로는, 예를 들어, 조성비로, In2O3:Ga2O3:ZnO=1:1:1[mol수비]의 산화물 타겟을 이용하여, In-Ga-Zn-O막을 성막한다. 또한, 이 타겟의 재료 및 조성에 한정되지 않고, 예를 들어, In2O3:Ga2O3:ZnO=1:1:2[mol수비]의 산화물 타겟을 이용하여도 좋다. 한편, 여기서, 예를 들어, In-Ga-Zn-O막이란, 인듐(In), 갈륨(Ga), 아연(Zn)을 갖는 산화물막, 이라는 의미이고, 그 화학량논비는 특별히 제한이 없다.
이어서, 산화물 반도체층에 제 1 가열 처리를 한다. 이 제 1 가열 처리에 의해 산화물 반도체층의 탈수화 또는 탈수소화를 행할 수 있다. 제 1 가열 처리의 온도는, 400℃ 이상 750℃ 이하, 또는 400℃ 이상 기판의 변형점 미만으로 한다. 본 실시형태에서는, RTA(Rapid Thermal Anneal) 장치를 이용하여, 질소 분위기 하에서 650℃, 6분의 가열 처리를 한 후, 대기에 접촉하지 않도록 하여, 가열 처리 장치의 하나인 전기로에 기판을 도입하고, 산화물 반도체층에 대해 질소 분위기 하 450℃에서 1시간의 가열 처리를 한 후, 대기에 접촉하지 않도록 산화물 반도체층의 성막실로 이동시켜 산화물 반도체층으로의 물이나 수소의 재혼입을 방지하고, 산화물 반도체층을 얻는다.
이어서, 4장째의 노광 마스크를 이용하는 제 4 포토 리소그래피 공정에 의해, 게이트 절연층(232)을 선택적으로 제거하여, 게이트 신호선(213)에 달하는 개구와, 포토 다이오드 리셋 신호선(208)에 달하는 개구를 형성한다.
이어서, 게이트 절연층(232), 및 산화물 반도체층 위에, 도전막을 형성한다. 도전막으로는, 예를 들어, Al, Cr, Cu, Ta, Ti, Mo, W에서 선택된 원소를 성분으로 하는 금속막, 또는 상기한 원소의 질화물을 성분으로 하는 합금막이나, 상기한 원소를 조합한 합금막 등을 이용할 수 있다. 그리고, 5장째의 노광 마스크를 이용하는 제 5 포토 리소그래피 공정에 의해 도전막 위에 레지스트 마스크를 형성하고, 선택적으로 에칭하여, 비디오 데이터 신호선(210), 포토 센서 출력 신호선(211), 전극층(234, 235, 254, 257, 258, 259)을 형성한다.
한편, 도 3에서의 트랜지스터(221)는, 도 6에 나타낸 바와 같이, 제 1 산화물 반도체층(233)을 갖고, 전극층(234)을 소스 전극층 또는 드레인 전극층으로 하는 트랜지스터이다. 또한, 도 6에 나타낸 바와 같이, 전극층(234)은, 게이트 절연층(232)을 유도체로 하여, 용량 배선(224)과 유지 용량(222)을 형성한다. 또한, 도 6에 나타낸 바와 같이, 트랜지스터(201)는, 제 2 산화물 반도체층(253)을 갖고, 전극층(254)을 소스 전극층 또는 드레인 전극층으로 하는 트랜지스터이다.
또한, 도 3에서, 포토 센서(106)를 구성하는 일 요소인 트랜지스터(206)는, 도 6에 나타낸 바와 같이, 제 3 산화물 반도체층(255)을 갖고, 전극층(257)을 소스 전극층 또는 드레인 전극층으로 하는 트랜지스터이다. 또한, 트랜지스터(205)는, 도 6에 나타낸 바와 같이, 제 4 산화물 반도체층(256)을 갖고, 전극층(257) 또는 전극층(258)을 소스 전극층 또는 드레인 전극층으로 하는 트랜지스터이다. 또한, 도 8의 (A)에 나타낸 바와 같이, 트랜지스터(205)의 게이트 신호선(213)은, 전극층(236)과 전기적으로 접속되어 있다.
이어서, 불활성 가스 분위기 하, 또는 산소 가스 분위기 하에서 제 2 가열 처리(바람직하게는 200℃ 이상 400℃ 이하, 예를 들어 250℃ 이상 350℃ 이하)를 한다. 본 실시형태에서는, 질소 분위기 하에서 300℃, 1시간의 제 2 가열 처리를 한다. 제 2 가열 처리를 하면, 산화물 반도체층의 일부(채널 형성 영역)가 절연층과 접한 상태에서 가열된다.
이어서 보호 절연층이 되는 절연층(237)을 형성하고, 6장째의 노광 마스크를 이용하는 제 6 포토 리소그래피 공정에 의해, 전극층(235)에 달하는 개구, 전극층(234)에 달하는 개구, 전극층(236)에 달하는 개구를 형성한다.
이어서, 플라즈마 CVD법에 의해, p층(238), i층(239), 및 n층(240)을 적층 성막한다. 본 실시형태에서는, p층(238)으로 막후 45nm의 보론을 포함하는 미(微)결정 실리콘막을 이용하고, i층(239)으로 막후 400nm의 아몰퍼스 실리콘막을 이용하고, n층(240)으로 막후 80nm의 인을 포함하는 미결정 실리콘막을 이용한다. 그리고, 7장째의 노광 마스크를 이용하는 제 7 포토 리소그래피 공정에 의해, p층(238), i층(239), 및 n층(240)이 제거되어, 전극층(235)과 접하여 겹치는 영역에서의 p층(238), i층(239), 및 n층(240)의 부분만이 남는다. 이 단계까지의 단면도가 도 8의 (A)이고, 그 평면도가 도 6에 해당한다.
이어서 감광성 유기 수지층을 형성하고, 8장째의 노광 마스크에서 개구가 되는 영역을 노광하고, 9장째의 노광 마스크에서 요철이 되는 영역을 노광하고, 현상하여 부분적으로 요철을 갖는 절연층(241)을 형성하는 제 8 포토 리소그래피 공정을 한다.
이어서, 반사성을 갖는 도전막을 성막하고, 10장째의 노광 마스크를 이용하는 제 9 포토 리소그래피 공정에 의해 반사 전극층(242), 접속 전극층(243)을 형성한다. 반사성을 갖는 도전막으로는 Al, Ag, 또는 이들의 합금, 예를 들어 Nd를 포함하는 알루미늄, Ag-Pd-Cu 합금 등을 이용한다. 그리고, 제 9 포토 리소그래피 공정 후에 제 3 가열 처리, 본 실시형태에서는, 질소 분위기 하 250℃, 1시간 행한다.
이상의 공정에 의해, 동일 기판 위에 반사 전극층(242)과 전기적으로 접속하는 트랜지스터와, 전극층(236) 및 접속 전극층(243)을 통해 게이트 신호선(213)과 전기적으로 접속하는 포토 다이오드를 합계 10장의 노광 마스크를 이용하여, 9회의 포토 리소그래피 공정에 의해 제작할 수 있다.
그리고 반사 전극층(242)을 덮는 배향막(244)을 형성한다. 이 단계에서의 단면도가 도 8의 (B)에 상당한다. 이렇게 하여 액티브 매트릭스 기판을 제작할 수 있다.
그리고, 이 액티브 매트릭스 기판과 접합하는 대향 기판을 준비한다. 대향 기판에는, 차광층(블랙 매트릭스라고도 한다)과, 투광성을 갖는 도전막을 형성하고, 또한 유기 수지를 이용한 기둥형 스페이서를 형성한다. 그리고, 마지막으로 배향막으로 덮는다.
이 대향 기판을 씰재를 이용하여 액티브 매트릭스 기판과 접합하고, 한 쌍의 기판 사이에 액정층을 협지한다. 대향 기판의 차광층은, 반사 전극층(242)의 표시 영역 및 포토 센서의 수광 영역에 겹치지 않도록 형성한다. 또한, 대향 기판에 형성된 기둥형 스페이서는, 전극층(251, 252)과 겹치도록 위치를 맞춘다. 기둥형 스페이서는, 전극층(251, 252)과 겹침으로써 한 쌍의 기판 간격을 일정하게 유지한다. 한편, 전극층(251, 252)은, 전극층(234)과 동일 공정으로 형성할 수 있으므로, 마스크 수를 늘리지 않고도 형성할 수 있다.
이렇게 하여 접합한 한 쌍의 기판에서의 화소의 평면도가 도 7에 상당한다. 도 7에서, 블랙 매트릭스와 겹치지 않는 영역이, 포토 센서의 수광 영역과 표시 영역이 된다. 도 7에 나타낸 1개의 단위 면적(120㎛×240㎛) 중, 반사 전극의 면적이 차지하는 비율은 59.4%이고, 포토 센서의 수광 면적은 약 1700㎛2이다. 또한, 반사 전극층(242)은, 요철을 갖는 감광성 유기 수지층 위에 형성되어 있으므로, 도 7에 나타낸 바와 같은 랜덤한 평면 모양을 갖는다. 감광성 유기 수지층의 표면 형상을 반영시켜 반사 전극층(242)의 표면에도 요철을 형성하고, 경면 반사되는 것을 방지한다. 한편, 도 7에서 반사 전극층(242)의 요부(245)도 도시하였으며, 요부(245)의 주연부는, 반사 전극층의 주연부보다 내측에 위치하고, 요부(245)의 하방의 감광성 유기 수지층은 다른 영역보다 얇은 막 두께를 가진다.
또한, 필요한 경우, 대향 기판의 외광이 입사하는 면에, 위상차를 조절하기 위한 위상차 필름이나, 편광 기능을 갖는 필름이나, 반사 방지판이나, 컬러 필터 등의 광학 필름을 형성하여도 좋다.
(실시형태 3)
본 실시형태에서는, 컬러 필터를 형성하고, 풀컬러 표시가 가능한 액정 표시 모듈로 하는 일 예를 나타낸다.
도 9에 액정 표시 모듈(190)의 구성을 나타낸다. 액정 표시 모듈(190)은 액정 소자가 매트릭스형으로 형성된 표시 패널(120)과, 표시 패널(120)과 겹치는 편광판 및 컬러 필터(115)를 갖는다. 또한, 외부 입력 단자가 되는 FPC(플렉서블 프린트 서킷)(116a, 116b)는 표시 패널(120)에 형성된 단자부와 전기적으로 접속되어 있다. 표시 패널(120)은, 실시형태 1의 표시 패널(100)과 동일한 구성을 갖는다. 단, 풀컬러 표시로 하는 경우이므로, 적색 표시 소자, 녹색 표시 소자, 청색 표시 소자의 3개의 표시 소자를 이용하여, 각각에 다른 영상 신호를 공급하는 회로 구성으로 한다.
또한, 도 9에는, 외광(139)이 표시 패널(120) 위의 액정 소자를 투과하여 반사 전극에서 반사되는 양태를 모식적으로 도시하였다. 예를 들어, 컬러 필터의 적색 영역과 겹치는 화소에서는, 외광(139)이 컬러 필터(115)를 통과한 후, 액정층을 통과하고, 반사 전극에서 반사되어, 다시 컬러 필터(115)를 통과하여 적색광으로 추출된다. 도 9에는, 3색의 광(135)이 화살표(R, G, 및 B)로 모식적으로 도시되어 있다. 액정 소자를 투과하는 광의 강도는, 화상 신호에 의해 변조되므로, 관찰자는 외광(139)의 반사광에 의해, 영상을 포착할 수 있다.
또한, 표시 패널(120)은 포토 센서를 가지며, 터치 입력 기능을 구비한다. 포토 센서의 수광 영역에도 컬러 필터를 겹침으로써 가시광 센서로 기능시킬 수도 있다. 또한, 포토 센서의 광의 감도를 향상시키기 위해서는, 다량의 입사광이 들어오게 된다. 따라서, 포토 센서의 수광 영역과 겹치는 영역에는 컬러 필터에 개구를 형성하여, 포토 센서의 수광 영역과 컬러 필터가 겹치지 않는 구성으로 하여도 좋다.
본 실시형태는, 실시형태 1 또는 실시형태 2와 자유롭게 조합할 수 있다.
(실시형태 4)
본 실시형태에서는, 상기 실시형태에서 설명한 액정 표시 장치를 구비하는 전자 기기의 예에 대해 설명한다.
도 10의 (A)는 전자 서적(E-book이라고도 함)으로, 하우징(9630), 표시부(9631), 조작키(9632), 태양 전지(9633), 충방전 제어 회로(9634)를 가질 수 있다. 태양 전지(9633)와, 표시 패널을 개폐 가능하도록 장착하고, 태양 전지로부터의 전력을 표시 패널, 또는 영상 신호 처리부에 공급하는 전자 서적이다. 도 10의 (A)에 도시한 전자 서적은, 다양한 정보(정지화, 동화, 텍스트 화상 등)를 표시하는 기능, 달력, 날짜 또는 시각 등을 표시부에 표시하는 기능, 표시부에 표시한 정보를 터치 입력 조작 또는 편집하는 터치 입력 기능, 다양한 소프트웨어(프로그램)에 의해 처리를 제어하는 기능, 등을 가질 수 있다. 한편, 도 10의 (A)에서는 충방전 제어 회로(9634)의 일 예로 배터리(9635), DCDC 컨버터(이하, 컨버터(9636)로 약기함)를 갖는 구성에 대해 도시하였다.
표시부(9631)는 포토 센서를 이용한 터치 입력 기능을 구비한 반사형 액정 표시 장치이고, 비교적 밝은 상황 하에서 사용한다. 도 10의 (A)에서 예시된 구성은 태양 전지(9633)에 의한 발전, 및 배터리(9635)에서의 충전을 효율성 좋게 행할 수 있어, 적합하다. 한편, 태양 전지(9633)는, 하우징(9630)의 표면 및 뒷면에 효율적으로 배터리(9635)를 충전하는 구성으로 할 수 있으므로 적합하다. 한편, 배터리(9635)로는, 리튬이온 전지를 이용하면, 소형화를 도모할 수 있는 등의 이점이 있다.
또한, 도 10의 (A)에 도시한 충방전 제어 회로(9634)의 구성, 및 동작에 대해 도 10의 (B)에 블록도를 도시하여 설명한다. 도 10의 (B)에는, 태양 전지(9633), 배터리(9635), 컨버터(9636), 컨버터(9637), 스위치(SW1 내지 SW3), 표시부(9631)에 대해 도시하였으며, 배터리(9635), 컨버터(9636), 컨버터(9637), 스위치(SW1 내지 SW3)가 충방전 제어 회로(9634)에 대응하는 부분이 된다.
우선 외광에 의해 태양 전지(9633)에 의해 발전이 되는 경우의 동작 예에 대해 설명한다. 태양 전지에서 발전한 전력은, 배터리(9635)를 충전하기 위한 전압이 되도록 컨버터(9636)에서 승압 또는 강압이 될 수 있다. 그리고, 표시부(9631)의 동작에 태양 전지(9633)로부터의 전력이 이용될 때에는 스위치(SW1)를 온으로 하고, 컨버터(9637)에서 표시부(9631)에 필요한 전압으로 승압 또는 강압을 하게 된다. 또한, 표시부(9631)에서의 표시를 하지 않을 때에는, SW1을 오프로 하고, SW2를 온으로 하여 배터리(9635)의 충전을 하는 구성으로 하면 된다.
한편, 태양 전지(9633)에 대해서는, 충전 수단의 일 예로 도시하였으나, 다른 수단에 의한 배터리(9635)의 충전을 하는 구성이어도 좋다. 또한 다른 충전 수단과 태양 전지(9633)를 조합하여 행하는 구성으로 하여도 좋다.
본 실시형태는, 다른 실시형태에 기재한 구성과 적절히 조합하여 실시할 수 있다.
본 출원은 전문이 참조로서 본 명세서에 통합되고, 2010년 1월 20일 일본 특허청에 출원된, 일련 번호가 2010-010391인 일본 특허 출원에 기초한다.
(실시형태 1)
본 실시형태에서는, 외광을 이용하여 화상 표시를 하는 표시부를 갖는 전자 기기의 일 예를 도 1에 나타낸다.
전자 기기(1030)의 표시부(1032)는 포토 센서를 이용하는 터치 입력 기능을 갖고, 도 1의 (A)에 나타낸 바와 같이 표시부의 영역(1033)에 키보드의 버튼(1031)이 복수 표시된다. 표시부(1032)는 표시 영역 전체를 나타내며, 표시부의 영역(1033)을 포함한다. 그리고, 사용자가 원하는 키보드의 버튼을 터치 입력하고, 표시부(1032)에 입력 결과를 표시한다.
표시부의 영역(1033)은 정지화를 표시하므로, 쓰기 이외의 기간에서는 표시 소자 제어 회로를 비동작으로 함으로써 소비 전력을 절약할 수 있다.
전자 기기(1030)가 사용되는 양태를 일 예로 나타낸다. 예를 들어, 표시부의 영역(1033)에 표시되어 있는 키보드 버튼을 사용자의 열 개의 손가락을 이용하여 차례대로 접촉하거나, 또는 비접촉으로 문자를 입력하여, 그 결과 표시되는 문장을 표시부의 영역(1033) 이외의 영역에 표시한다. 사용자는, 표시부로부터 손가락을 떼고, 포토 센서의 출력 신호가 검출되지 않는 기간이 일정 시간 경과하면, 자동적으로 표시부의 영역(1033)에 표시되어 있던 키보드 표시가 지워지고, 표시부의 영역(1033)에도 입력된 문장의 표시가 이루어져, 화면 가득 입력된 문장을 사용자는 확인할 수 있다. 다시 입력하는 경우에는, 표시부(1032)에 사용자의 손가락을 이용하여 접촉하거나, 또는 비접촉으로 포토 센서의 출력 신호를 검출시킴으로써 다시 표시부 영역(1033)에 키보드 버튼을 표시하고, 문자 입력을 행할 수 있다.
또한, 자동적이지 않고, 사용자가 전환 스위치(1034)를 누름으로써, 키보드 표시를 없애고, 도 1의 (B)에 나타낸 바와 같이 표시부(1032) 전체를 정지화로 할 수도 있다. 또한, 전원 스위치(1035)를 눌러 전원을 끄더라도, 정지화를 장시간 유지할 수 있다. 또한, 키보드 표시 스위치(1036)를 누름으로써 키보드 표시를 나타내고, 터치 입력 가능한 상태로 할 수 있다.
또한, 전환 스위치(1034), 전원 스위치(1035), 및 키보드 표시 스위치(1036)는, 표시부(1032)에 각각 스위치 버튼으로 표시되고, 표시된 스위치 버튼에 접촉하여 터치 입력함으로써, 각 조작을 하여도 좋다.
또한, 표시부의 영역(1033)은 정지화를 표시하는 구성에 한정되지 않고, 일시적, 또는 부분적으로 동화를 표시하여도 좋다. 예를 들어, 키보드 버튼의 표시 위치를 사용자의 취향에 맞게 일시적으로 변경하거나, 또는 비접촉으로 입력한 경우에 키보드 버튼에 입력되었는지 여부를 알 수 있도록 입력된 키보드 버튼에만 부분적으로 표시의 변화를 주어도 좋다.
또한, 전자 기기(1030)는 적어도 배터리를 갖고, 데이터 정보를 저장하기 위한 메모리(Flash Memory 회로, SRAM 회로, DRAM 회로 등), CPU(중앙 연산 처리 회로)나 Logic 회로를 구비한 구성으로 하는 것이 바람직하다. CPU나 메모리를 구비함으로써, 다양한 소프트웨어의 인스톨을 행할 수 있어서, 전자 기기(1030)는 개인용 컴퓨터 기능의 일부 또는 기능 전부를 가질 수 있다.
이어서 표시부(1032)를 구성하는 표시 패널의 일 예에 대해, 도 2를 참조하여 설명한다. 표시 패널(100)은, 화소 회로(101), 표시 소자 제어 회로, 및 포토 센서 제어 회로를 갖는다. 화소 회로(101)는, 행 열 방향으로 매트릭스형으로 배치된 복수의 화소(103, 104) 및 포토 센서(106)를 갖는다. 화소(104, 103)는, 1개의 표시 소자를 각각 갖는다. 본 실시형태에서는, 화소(103)와 화소(104) 사이에, 1개의 포토 센서(106)를 배치하고, 포토 센서의 수가 화소수의 절반으로 하는 예를 나타냈으나 특별히 한정되는 것은 아니며, 포토 센서의 수가 화소수와 동일해지도록, 화소 사이에 각각 1개의 포토 센서를 갖는 구성으로 하여도 좋으며, 포토 센서의 수가 화소수의 3분의 1이 되는 구성으로 하여도 좋다.
표시 소자(105)는, 트랜지스터, 유지 용량, 및 액정층을 갖는 액정 소자 등을 갖는다. 트랜지스터는, 유지 용량으로의 전하의 주입 또는 유지 용량으로부터의 전하의 배출을 제어하는 기능을 갖는다. 유지 용량은, 액정층에 인가하는 전압에 상당하는 전하를 유지하는 기능을 갖는다. 액정층에 전압을 인가함으로써 편광 방향이 변하는 것을 이용하여, 액정층을 투과하는 광의 명암(계조)을 만듦으로써, 화상 표시가 실현된다. 액정층을 투과하는 광에는, 외광(태양광 또는 조명광)에 의해 액정 표시 장치의 표면에서 조사되는 광을 이용한다.
또한, 표시 소자 제어 회로는, 표시 소자(105)를 제어하기 위한 회로로, 비디오 데이터 신호선 등의 신호선('소스 신호선'이라고도 한다.)을 통해 표시 소자(105)에 신호를 입력하는 표시 소자 구동 회로(107)와, 주사선('게이트 신호선' 이라고도 한다)을 통해 표시 소자(105)에 신호를 입력하는 표시 소자 구동 회로(108)를 갖는다.
예를 들어, 주사선 측의 표시 소자 구동 회로(108)는, 특정한 행에 배치된 화소가 갖는 표시 소자를 선택하는 기능을 갖는다. 또한, 신호선 측의 표시 소자 구동 회로(107)는, 선택된 행의 화소가 갖는 표시 소자에 임의의 전위를 공급하는 기능을 갖는다. 한편, 주사선 측의 표시 소자 구동 회로(108)에 의해 고전위가 인가된 표시 소자에서는, 트랜지스터가 통전 상태가 되고, 신호선 측의 표시 소자 구동 회로(107)에 의해 공급되는 전하가 공급된다.
또한, 포토 센서(106)는, 포토 다이오드 등, 수광시에 전기 신호를 발하는 기능을 갖는 수광 소자와, 트랜지스터를 갖는다.
포토 센서 제어 회로는, 포토 센서(106)를 제어하기 위한 회로로, 포토 센서 출력 신호선, 포토 센서 기준 신호선 등의 신호선 측의 포토 센서 읽기 회로(109)와, 주사선 측의 포토 센서 구동 회로(110)를 갖는다. 주사선 측의 포토 센서 구동 회로(110)는, 특정한 행에 배치된 화소가 갖는 포토 센서(106)에 대해, 후술하는 리셋 동작과 선택 동작을 행하는 기능을 갖는다. 또한, 신호선 측의 포토 센서 읽기 회로(109)는, 선택된 행의 화소가 갖는 포토 센서(106)의 출력 신호를 꺼내는 기능을 갖는다.
본 실시형태에서는, 화소(103)와, 포토 센서(106)와, 화소(104)의 회로도에 대해, 도 3을 이용하여 설명한다. 화소(103)는, 트랜지스터(201), 유지 용량(202) 및 액정 소자(203)를 갖는 표시 소자(105)를 갖는다. 또한, 포토 센서(106)는, 포토 다이오드(204), 트랜지스터(205) 및 트랜지스터(206)를 갖는다. 또한, 화소(104)는, 트랜지스터(221), 유지 용량(222) 및 액정 소자(223)를 갖는 표시 소자(125)를 갖는다.
트랜지스터(201)는, 게이트가 게이트 신호선(207)에, 소스 또는 드레인 중 한쪽이 비디오 데이터 신호선(210)에, 소스 또는 드레인 중 다른 한쪽이 유지 용량(202)의 한쪽 전극과 액정 소자(203)의 한쪽 전극에 전기적으로 접속되어 있다. 유지 용량(202)의 다른 한쪽 전극은, 용량 배선(214)에 전기적으로 접속되고, 일정한 전위로 유지되어 있다. 또한, 액정 소자(203)의 다른 한쪽 전극은 일정한 전위로 유지되어 있다. 액정 소자(203)는, 한 쌍의 전극과, 이 한 쌍의 전극 사이의 액정층을 포함하는 소자이다.
트랜지스터(201)는, 게이트 신호선(207)에 전위 "H"가 인가되면, 비디오 데이터 신호선(210)의 전위를 유지 용량(202)과 액정 소자(203)에 인가한다. 유지 용량(202)은, 인가된 전위를 유지한다. 액정 소자(203)는, 인가된 전위에 의해, 광의 투과율을 변경한다.
포토 다이오드(204)는, 한쪽 전극이 포토 다이오드 리셋 신호선(208)에, 다른 한쪽 전극이 트랜지스터(205)의 게이트에 전기적으로 접속되어 있다. 트랜지스터(205)는, 소스 또는 드레인 중 한쪽이 포토 센서 기준 신호선(212)에, 소스 또는 드레인 중 다른 한쪽이 트랜지스터(206)의 소스 또는 드레인 중 한쪽에 전기적으로 접속되어 있다. 트랜지스터(206)는, 게이트가 읽기 신호선(209)에, 소스 또는 드레인 중 다른 한쪽이 포토 센서 출력 신호선(211)에 전기적으로 접속되어 있다.
또한, 트랜지스터(221)는, 게이트가 게이트 신호선(227)에, 소스 또는 드레인 중 한쪽이 비디오 데이터 신호선(210)에, 소스 또는 드레인 중 다른 한쪽이 유지 용량(222)의 한쪽 전극과 액정 소자(223)의 한쪽 전극에 전기적으로 접속되어 있다. 유지 용량(222)의 다른 한쪽 전극은, 용량 배선(224)에 전기적으로 접속되고, 일정한 전위로 유지되어 있다. 또한, 액정 소자(223)의 다른 한쪽 전극은 일정한 전위로 유지되어 있다. 액정 소자(223)는, 한 쌍의 전극과, 이 한 쌍의 전극 사이의 액정층을 포함하는 소자이다.
이어서, 포토 센서 읽기 회로(109)의 구성의 일 예에 대해, 도 3 및 도 4를 이용하여 설명한다. 일 예로써, 표시부는, 1024행 768열의 화소로 구성되고, 표시 소자는 각행 각열의 화소에 1개, 포토 센서는 2행 각열의 화소 사이에 1개, 를 갖는 구성으로 한다. 즉, 표시 소자는 1024행 768열, 포토 센서는 512행 768열로 구성된다. 또한, 포토 센서 출력 신호선은 2열을 1조로 하여 표시 장치 외부로 출력하는 예를 나타낸다. 즉, 2행 2열의 화소 4개에 끼워지는 포토 센서 총 2개로부터 출력을 1개 취득한다.
도 3은, 화소의 회로 구성에서, 2행 1열분의 2개의 화소와, 1개의 포토 센서를 도시하였다. 표시 소자를 1화소에 1개, 포토 센서를 2화소 사이에 1개, 갖는다. 도 4는, 포토 센서 읽기 회로(109)의 회로 구성에서, 설명을 위해, 일부 포토 센서도 도시하였다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 포토 센서의 주사선 구동 회로는, 동시에 화소 4행분(즉 포토 센서 2행분)을 구동하고, 선택행을 화소 2행분에 상당하는 포토 센서 1행씩 시프트시켜 가는 구동 방법을 행하는 예를 고려한다. 여기서, 각행의 포토 센서는, 주사선 구동 회로가 선택 행의 시프트를 2회 행하는 기간, 연속하여 선택되게 된다. 이와 같은 구동 방법을 이용함으로써, 포토 센서에 의한 촬상의 프레임 주파수를 향상시키는 것이 용이해진다. 특히, 대형 표시 장치의 경우에 유리하다. 한편, 포토 센서 출력 신호선(211)에는, 동시에 2행분의 포토 센서의 출력이 중첩되게 된다. 또한, 선택 행의 시프트를 512회 반복함으로써, 모든 포토 센서를 구동할 수 있다.
포토 센서 읽기 회로(109)는, 도 4에 나타낸 바와 같이, 화소 24열에 1개씩 셀렉터를 갖는다. 셀렉터는, 표시부에서의 포토 센서 출력 신호선(211)에 대해 2열을 1조로 하는 12조에서 1조를 선택하여 출력을 취득한다. 즉, 포토 센서 읽기 회로(109)는 전체에서 셀렉터를 32개 갖고, 동시에 32개의 출력을 취득한다. 각각의 셀렉터에 의한 선택을 12조 모두에 대해 행함으로써, 포토 센서 1행에 상당하는 합계 384개의 출력을 취득할 수 있다. 셀렉터에 의한 12조의 선택을, 포토 센서의 주사선 구동 회로가 선택 행을 시프트 시킬 때마다 행함으로써, 모든 포토 센서의 출력을 얻을 수 있다.
본 실시형태에서는, 도 4에 나타낸 바와 같이, 신호선 측의 포토 센서 읽기 회로(109)는, 아날로그 신호인 포토 센서의 출력을 표시 장치 외부로 꺼내고, 표시 장치 외부에 형성한 앰프를 이용하여 증폭한 후에 AD 변환기를 이용하여 디지털 신호로 변환하는 구성을 고려한다. 물론, 표시 장치와 동일 기판 위에 AD 변환기를 탑재하고, 포토 센서의 출력을 디지털 신호로 변환한 후, 표시 장치 외부로 꺼내는 구성으로 하는 것도 가능하다.
또한, 개개의 포토 센서의 동작은, 리셋 동작, 누적 동작, 및 선택 동작을 반복함으로써 실현된다. 리셋 동작이란, 포토 다이오드 리셋 신호선(208)의 전위를 "H"로 하는 동작이다. 리셋 동작을 하면, 포토 다이오드(204)가 도통하고, 트랜지스터(205)의 게이트가 접속된 게이트 신호선(213)의 전위가 "H"가 된다.
또한, 누적 동작이란, 리셋 동작 후에 포토 다이오드 리셋 신호선(208)의 전위를 "L"로 하는 동작이다. 또한, 선택 동작이란, 누적 동작 후에 읽기 신호선(209)의 전위를 "H"로 하는 동작이다.
누적 동작 시에, 포토 다이오드(204)에 조사하는 광이 강할수록, 트랜지스터(205)의 게이트가 접속된 게이트 신호선(213)의 전위가 내려가고, 트랜지스터(205)의 채널 저항이 증대한다. 이로 인해, 선택 동작 시에, 트랜지스터(206)를 통해 포토 센서 출력 신호선(211)에 흐르는 전류는 작아진다. 한편, 누적 동작 시에, 포토 다이오드(204)에 조사하는 광이 약할수록, 선택 동작 시에, 트랜지스터(206)를 통해 포토 센서 출력 신호선(211)에 흐르는 전류는 커진다.
본 실시형태에서는, 모든 포토 센서의 리셋 동작, 누적 동작, 및 선택 동작을 실행함으로써, 외광의 국소적 음영을 검출할 수 있다. 또한, 검출한 음영에 대해 적절히 화상 처리 등을 행함으로써, 손가락이나 스타일러스 펜 등이 표시 장치에 접촉한 위치를 알 수 있다. 미리, 접촉한 위치에 대응하는 조작, 예를 들어 문자 입력이면 문자의 종류를 미리 규정해 둠으로써, 원하는 문자의 입력을 행할 수 있다.
한편, 본 실시형태에서의 표시 장치에서는, 포토 센서에 의해 외광의 국소적 음영을 검출한다. 이로 인해, 손가락이나 스타일러스 펜 등이 표시 장치에 물리적으로 접촉하지 않아도, 비접촉으로 접근함으로써 음영이 형성되면 검출이 가능하다. 이하, 손가락이나 스타일러스 펜 등이 표시 장치에 접촉한다는 것은, 비접촉으로 접근하는 것도 포함하는 것으로 한다.
상기 구성에 의해, 표시부(1032)에 터치 입력 기능을 갖도록 할 수 있다.
터치 입력을 할 때에는, 키보드와 같은 정지화를 일부에 포함하는 화상을 표시하고, 표시된 키보드의 원하는 문자의 위치에 손가락이나 스타일러스 펜을 접촉함으로써, 입력을 하는 구성의 표시 장치로 하면 조작성이 향상된다. 이와 같은 표시 장치를 실현하는 경우에는, 다음과 같이 하여, 표시 장치에서의 소비 전력량을 현저히 저감하는 것이 가능하다. 즉, 표시부의 정지화를 표시하는 제 1 화면 영역에 대해서는, 정지화를 표시한 후에는, 이 영역의 표시 소자로의 전력의 공급을 정지하고, 그 후에도 이 정지화를 시인 가능한 상태를 장시간 유지하는 것이 유효하다. 그리고, 표시부의 남은 제 2 화면 영역에 대해서는, 예를 들어, 터치 입력에 의한 입력 결과를 표시한다. 제 2 화면 영역의 표시 화상을 갱신할 때 이외의 기간에서는 표시 소자 제어 회로를 비동작으로 함으로써, 전력을 절약할 수 있다. 이와 같은 제어를 가능하게 하는 구동 방법에 대해, 이하에 설명한다.
예를 들어, 표시 소자가 1024행 768열로 배치된 표시부를 갖는 표시 장치에서의, 주사선 구동 회로의 시프트 레지스터의 타이밍 차트에 대해 도 5에 나타낸다. 도 5의 기간(61)은 클럭 신호의 1주기 기간(64.8μsec)이고, 기간(62)은 제 2 화면 영역에 상당하는 표시 소자의 제 1행에서 제 512 행까지를 기입할 때까지 필요한 기간(8.36msec)이고, 기간(63)은 1프레임 기간(16.7msec)에 각각 상당한다.
여기서, 주사선 구동 회로의 시프트 레지스터는, 제 1 클럭 신호(CK1)~제 4 클럭 신호(CK4)에서 동작하는 4상 클럭 형식의 시프트 레지스터로 한다. 또한, 제 1 클럭 신호(CK1)~제 4 클럭 신호(CK4)는, 서로 4분의 1주기 기간씩 어긋난 신호로 한다. 스타트 펄스 신호(GSP)를 전위 "H"로 하면, 제 1행의 게이트 신호선(G1)~제 512 행의 게이트 신호선(G512)은, 4분의 1주기 기간씩 늦어지면서 순서대로 전위 "H"가 된다. 또한, 각 게이트 신호선은, 2분의 1주기 기간 동안 전위 "H"가 되고, 연속하는 행의 2개의 게이트 신호선은, 각각 4분의 1주기 기간 동시에 전위 "H"가 된다.
여기서, 각행의 표시 소자는, 주사선 구동 회로가 선택 행의 시프트를 2회 행하는 기간, 연속하여 선택되게 된다. 표시 화상의 데이터를, 이 행에서의 표시 소자가 선택되어 있는 기간 내, 후반 기간에 입력하면 표시 화상을 갱신할 수 있다.
여기서, 제 2 화면 영역에 상당하는 표시 소자의 제 1행에서 제 512 행까지의 표시 화상을 갱신하는 기간을 제외한 기간에 대해서는, 표시 소자 제어 회로를 비동작으로 한다. 즉, 제 1 화면 영역에 상당하는 표시 소자의 제 513 행에서 제 1024 행까지는 표시 화상의 갱신을 하지 않고, 표시 소자 제어 회로를 비동작으로 하였다.
표시 소자 제어 회로를 비동작으로 하는 것은, 도 5에 나타낸 바와 같이, 클럭 신호를 정지("L"상태 그대로 함)함으로써 실현할 수 있다. 또한, 클록 신호의 정지시, 동시에 전원 전압의 공급을 정지하는 것도 유효하다.
또한, 제 2 화면 영역에 상당하는 표시 소자가 선택되어 있지 않은 기간, 즉, 표시 화상의 갱신을 하지 않는 기간은, 소스 측의 구동 회로도 마찬가지로 클럭 신호와 스타트 펄스 신호를 정지시켜도 좋다. 이렇게 함으로써 추가적인 전력의 절약이 가능하다.
(실시형태 2)
본 실시형태에서는, 실시형태 1에 나타낸 도 2 및 도 3에 대응하는 화소 구조에 대해, 도 6, 도 7, 및 도 8을 이용하여 이후에 설명한다. 한편, 도 2 및 도 3과 동일한 부분에는, 동일한 부호를 이용하여 도 6, 도 7, 및 도 8을 설명한다.
도 6은, 도 3의 회로도에 대응하는 화소 평면도의 일 예이다. 또한, 도 6은 포토 다이오드의 전극을 형성하기 전의 상태를 도시하였으며, 도 8의 (A)의 단면도에 대응한다. 한편, 도 6의 쇄선A-B로 절단한 단면도, 및 쇄선C-D로 절단한 단면도가 도 8의 (A)에 각각 대응한다.
우선, 기판(230) 위에 도전막을 형성한 후, 1장째의 노광 마스크를 이용하는 제 1 포토 리소그래피 공정에 의해, 게이트 신호선(207, 213, 227), 용량 배선(224), 포토 다이오드 리셋 신호선(208), 읽기 신호선(209), 포토 센서 기준 신호선(212)을 형성한다. 본 실시형태에서는 기판(230)으로 유리 기판을 이용한다.
하지막이 되는 절연막을 기판(230)과 도전막 사이에 형성하여도 좋다. 하지막은, 기판(230)으로부터의 불순물 원소의 확산을 방지하는 기능이 있고, 질화 실리콘막, 산화 실리콘막, 질화산화 실리콘막, 또는 산화질화 실리콘막에서 선택된 하나 또는 복수의 막에 의한 단층 구조 또는 적층 구조에 의해 형성할 수 있다.
또한, 도전막의 주재료는, 몰리브덴, 티탄, 탄탈, 텅스텐, 알루미늄, 구리, 네오디뮴, 스칸듐 등의 금속 재료 또는 이를 주성분으로 하는 합금 재료를 이용하여, 단층 또는 적층하여 형성할 수 있다.
이어서, 이들 배선을 덮는 절연층을 형성하고, 2장째의 노광 마스크를 이용하는 제 2 포토 리소그래피 공정에 의해, 후에 형성되는 배선과 교차하는 부분에만 절연층(231)을 남겨 선택적으로 에칭한다. 본 실시형태에서는, 절연층(231)은 막후 600nm의 산화질화 규소막을 이용한다.
이어서, 게이트 절연층(232) 및 산화물 반도체막을 형성하고, 3장째의 노광 마스크를 이용하는 제 3 포토 리소그래피 단계를 통해, 제 1 산화물 반도체층(233), 제 2 산화물 반도체층(253), 제 3 산화물 반도체층(255), 및 제 4 산화물 반도체층(256)이 형성된다. 제 1 산화물 반도체층(233), 제 2 산화물 반도체층(253), 제 3 산화물 반도체층(255), 및 제 4 산화물 반도체층(256)은 사이에 제공된 게이트 절연층(232)을 통해, 게이트 신호선(227), 게이트 신호선(207), 읽기 신호선(209), 및 게이트 신호선(213)과 각각 겹친다. 본 실시형태에서는, 게이트 절연층(232)으로 막후 100nm의 산화질화 규소막을 이용하여, 산화물 반도체막으로 막후 25nm의 In-Ga-Zn-O막을 이용한다.
또한, 제 1 산화물 반도체층(233), 제 2 산화물 반도체층(253), 제 3 산화물 반도체층(255), 및 제 4 산화물 반도체층(256)은, 화학식 InMO3(ZnO)m(m>0, 그리고, m은 정수가 아님)로 표기되는 산화물 박막을 이용할 수 있다. 여기서, M은, Ga, Al, Mn 및 Co에서 선택된 하나 또는 복수의 금속 원소를 나타낸다. 예를 들어 M으로, Ga, Ga 및 Al, Ga 및 Mn, 또는 Ga 및 Co 등이 있다. 또한, 상기 산화물 박막에 SiO2를 포함하여도 좋다.
또한, 산화물 박막을 스퍼터링법으로 제작하기 위한 타겟으로는, 예를 들어, 조성비로, In2O3:Ga2O3:ZnO=1:1:1[mol수비]의 산화물 타겟을 이용하여, In-Ga-Zn-O막을 성막한다. 또한, 이 타겟의 재료 및 조성에 한정되지 않고, 예를 들어, In2O3:Ga2O3:ZnO=1:1:2[mol수비]의 산화물 타겟을 이용하여도 좋다. 한편, 여기서, 예를 들어, In-Ga-Zn-O막이란, 인듐(In), 갈륨(Ga), 아연(Zn)을 갖는 산화물막, 이라는 의미이고, 그 화학량논비는 특별히 제한이 없다.
이어서, 산화물 반도체층에 제 1 가열 처리를 한다. 이 제 1 가열 처리에 의해 산화물 반도체층의 탈수화 또는 탈수소화를 행할 수 있다. 제 1 가열 처리의 온도는, 400℃ 이상 750℃ 이하, 또는 400℃ 이상 기판의 변형점 미만으로 한다. 본 실시형태에서는, RTA(Rapid Thermal Anneal) 장치를 이용하여, 질소 분위기 하에서 650℃, 6분의 가열 처리를 한 후, 대기에 접촉하지 않도록 하여, 가열 처리 장치의 하나인 전기로에 기판을 도입하고, 산화물 반도체층에 대해 질소 분위기 하 450℃에서 1시간의 가열 처리를 한 후, 대기에 접촉하지 않도록 산화물 반도체층의 성막실로 이동시켜 산화물 반도체층으로의 물이나 수소의 재혼입을 방지하고, 산화물 반도체층을 얻는다.
이어서, 4장째의 노광 마스크를 이용하는 제 4 포토 리소그래피 공정에 의해, 게이트 절연층(232)을 선택적으로 제거하여, 게이트 신호선(213)에 달하는 개구와, 포토 다이오드 리셋 신호선(208)에 달하는 개구를 형성한다.
이어서, 게이트 절연층(232), 및 산화물 반도체층 위에, 도전막을 형성한다. 도전막으로는, 예를 들어, Al, Cr, Cu, Ta, Ti, Mo, W에서 선택된 원소를 성분으로 하는 금속막, 또는 상기한 원소의 질화물을 성분으로 하는 합금막이나, 상기한 원소를 조합한 합금막 등을 이용할 수 있다. 그리고, 5장째의 노광 마스크를 이용하는 제 5 포토 리소그래피 공정에 의해 도전막 위에 레지스트 마스크를 형성하고, 선택적으로 에칭하여, 비디오 데이터 신호선(210), 포토 센서 출력 신호선(211), 전극층(234, 235, 254, 257, 258, 259)을 형성한다.
한편, 도 3에서의 트랜지스터(221)는, 도 6에 나타낸 바와 같이, 제 1 산화물 반도체층(233)을 갖고, 전극층(234)을 소스 전극층 또는 드레인 전극층으로 하는 트랜지스터이다. 또한, 도 6에 나타낸 바와 같이, 전극층(234)은, 게이트 절연층(232)을 유도체로 하여, 용량 배선(224)과 유지 용량(222)을 형성한다. 또한, 도 6에 나타낸 바와 같이, 트랜지스터(201)는, 제 2 산화물 반도체층(253)을 갖고, 전극층(254)을 소스 전극층 또는 드레인 전극층으로 하는 트랜지스터이다.
또한, 도 3에서, 포토 센서(106)를 구성하는 일 요소인 트랜지스터(206)는, 도 6에 나타낸 바와 같이, 제 3 산화물 반도체층(255)을 갖고, 전극층(257)을 소스 전극층 또는 드레인 전극층으로 하는 트랜지스터이다. 또한, 트랜지스터(205)는, 도 6에 나타낸 바와 같이, 제 4 산화물 반도체층(256)을 갖고, 전극층(257) 또는 전극층(258)을 소스 전극층 또는 드레인 전극층으로 하는 트랜지스터이다. 또한, 도 8의 (A)에 나타낸 바와 같이, 트랜지스터(205)의 게이트 신호선(213)은, 전극층(236)과 전기적으로 접속되어 있다.
이어서, 불활성 가스 분위기 하, 또는 산소 가스 분위기 하에서 제 2 가열 처리(바람직하게는 200℃ 이상 400℃ 이하, 예를 들어 250℃ 이상 350℃ 이하)를 한다. 본 실시형태에서는, 질소 분위기 하에서 300℃, 1시간의 제 2 가열 처리를 한다. 제 2 가열 처리를 하면, 산화물 반도체층의 일부(채널 형성 영역)가 절연층과 접한 상태에서 가열된다.
이어서 보호 절연층이 되는 절연층(237)을 형성하고, 6장째의 노광 마스크를 이용하는 제 6 포토 리소그래피 공정에 의해, 전극층(235)에 달하는 개구, 전극층(234)에 달하는 개구, 전극층(236)에 달하는 개구를 형성한다.
이어서, 플라즈마 CVD법에 의해, p층(238), i층(239), 및 n층(240)을 적층 성막한다. 본 실시형태에서는, p층(238)으로 막후 45nm의 보론을 포함하는 미(微)결정 실리콘막을 이용하고, i층(239)으로 막후 400nm의 아몰퍼스 실리콘막을 이용하고, n층(240)으로 막후 80nm의 인을 포함하는 미결정 실리콘막을 이용한다. 그리고, 7장째의 노광 마스크를 이용하는 제 7 포토 리소그래피 공정에 의해, p층(238), i층(239), 및 n층(240)이 제거되어, 전극층(235)과 접하여 겹치는 영역에서의 p층(238), i층(239), 및 n층(240)의 부분만이 남는다. 이 단계까지의 단면도가 도 8의 (A)이고, 그 평면도가 도 6에 해당한다.
이어서 감광성 유기 수지층을 형성하고, 8장째의 노광 마스크에서 개구가 되는 영역을 노광하고, 9장째의 노광 마스크에서 요철이 되는 영역을 노광하고, 현상하여 부분적으로 요철을 갖는 절연층(241)을 형성하는 제 8 포토 리소그래피 공정을 한다.
이어서, 반사성을 갖는 도전막을 성막하고, 10장째의 노광 마스크를 이용하는 제 9 포토 리소그래피 공정에 의해 반사 전극층(242), 접속 전극층(243)을 형성한다. 반사성을 갖는 도전막으로는 Al, Ag, 또는 이들의 합금, 예를 들어 Nd를 포함하는 알루미늄, Ag-Pd-Cu 합금 등을 이용한다. 그리고, 제 9 포토 리소그래피 공정 후에 제 3 가열 처리, 본 실시형태에서는, 질소 분위기 하 250℃, 1시간 행한다.
이상의 공정에 의해, 동일 기판 위에 반사 전극층(242)과 전기적으로 접속하는 트랜지스터와, 전극층(236) 및 접속 전극층(243)을 통해 게이트 신호선(213)과 전기적으로 접속하는 포토 다이오드를 합계 10장의 노광 마스크를 이용하여, 9회의 포토 리소그래피 공정에 의해 제작할 수 있다.
그리고 반사 전극층(242)을 덮는 배향막(244)을 형성한다. 이 단계에서의 단면도가 도 8의 (B)에 상당한다. 이렇게 하여 액티브 매트릭스 기판을 제작할 수 있다.
그리고, 이 액티브 매트릭스 기판과 접합하는 대향 기판을 준비한다. 대향 기판에는, 차광층(블랙 매트릭스라고도 한다)과, 투광성을 갖는 도전막을 형성하고, 또한 유기 수지를 이용한 기둥형 스페이서를 형성한다. 그리고, 마지막으로 배향막으로 덮는다.
이 대향 기판을 씰재를 이용하여 액티브 매트릭스 기판과 접합하고, 한 쌍의 기판 사이에 액정층을 협지한다. 대향 기판의 차광층은, 반사 전극층(242)의 표시 영역 및 포토 센서의 수광 영역에 겹치지 않도록 형성한다. 또한, 대향 기판에 형성된 기둥형 스페이서는, 전극층(251, 252)과 겹치도록 위치를 맞춘다. 기둥형 스페이서는, 전극층(251, 252)과 겹침으로써 한 쌍의 기판 간격을 일정하게 유지한다. 한편, 전극층(251, 252)은, 전극층(234)과 동일 공정으로 형성할 수 있으므로, 마스크 수를 늘리지 않고도 형성할 수 있다.
이렇게 하여 접합한 한 쌍의 기판에서의 화소의 평면도가 도 7에 상당한다. 도 7에서, 블랙 매트릭스와 겹치지 않는 영역이, 포토 센서의 수광 영역과 표시 영역이 된다. 도 7에 나타낸 1개의 단위 면적(120㎛×240㎛) 중, 반사 전극의 면적이 차지하는 비율은 59.4%이고, 포토 센서의 수광 면적은 약 1700㎛2이다. 또한, 반사 전극층(242)은, 요철을 갖는 감광성 유기 수지층 위에 형성되어 있으므로, 도 7에 나타낸 바와 같은 랜덤한 평면 모양을 갖는다. 감광성 유기 수지층의 표면 형상을 반영시켜 반사 전극층(242)의 표면에도 요철을 형성하고, 경면 반사되는 것을 방지한다. 한편, 도 7에서 반사 전극층(242)의 요부(245)도 도시하였으며, 요부(245)의 주연부는, 반사 전극층의 주연부보다 내측에 위치하고, 요부(245)의 하방의 감광성 유기 수지층은 다른 영역보다 얇은 막 두께를 가진다.
또한, 필요한 경우, 대향 기판의 외광이 입사하는 면에, 위상차를 조절하기 위한 위상차 필름이나, 편광 기능을 갖는 필름이나, 반사 방지판이나, 컬러 필터 등의 광학 필름을 형성하여도 좋다.
(실시형태 3)
본 실시형태에서는, 컬러 필터를 형성하고, 풀컬러 표시가 가능한 액정 표시 모듈로 하는 일 예를 나타낸다.
도 9에 액정 표시 모듈(190)의 구성을 나타낸다. 액정 표시 모듈(190)은 액정 소자가 매트릭스형으로 형성된 표시 패널(120)과, 표시 패널(120)과 겹치는 편광판 및 컬러 필터(115)를 갖는다. 또한, 외부 입력 단자가 되는 FPC(플렉서블 프린트 서킷)(116a, 116b)는 표시 패널(120)에 형성된 단자부와 전기적으로 접속되어 있다. 표시 패널(120)은, 실시형태 1의 표시 패널(100)과 동일한 구성을 갖는다. 단, 풀컬러 표시로 하는 경우이므로, 적색 표시 소자, 녹색 표시 소자, 청색 표시 소자의 3개의 표시 소자를 이용하여, 각각에 다른 영상 신호를 공급하는 회로 구성으로 한다.
또한, 도 9에는, 외광(139)이 표시 패널(120) 위의 액정 소자를 투과하여 반사 전극에서 반사되는 양태를 모식적으로 도시하였다. 예를 들어, 컬러 필터의 적색 영역과 겹치는 화소에서는, 외광(139)이 컬러 필터(115)를 통과한 후, 액정층을 통과하고, 반사 전극에서 반사되어, 다시 컬러 필터(115)를 통과하여 적색광으로 추출된다. 도 9에는, 3색의 광(135)이 화살표(R, G, 및 B)로 모식적으로 도시되어 있다. 액정 소자를 투과하는 광의 강도는, 화상 신호에 의해 변조되므로, 관찰자는 외광(139)의 반사광에 의해, 영상을 포착할 수 있다.
또한, 표시 패널(120)은 포토 센서를 가지며, 터치 입력 기능을 구비한다. 포토 센서의 수광 영역에도 컬러 필터를 겹침으로써 가시광 센서로 기능시킬 수도 있다. 또한, 포토 센서의 광의 감도를 향상시키기 위해서는, 다량의 입사광이 들어오게 된다. 따라서, 포토 센서의 수광 영역과 겹치는 영역에는 컬러 필터에 개구를 형성하여, 포토 센서의 수광 영역과 컬러 필터가 겹치지 않는 구성으로 하여도 좋다.
본 실시형태는, 실시형태 1 또는 실시형태 2와 자유롭게 조합할 수 있다.
(실시형태 4)
본 실시형태에서는, 상기 실시형태에서 설명한 액정 표시 장치를 구비하는 전자 기기의 예에 대해 설명한다.
도 10의 (A)는 전자 서적(E-book이라고도 함)으로, 하우징(9630), 표시부(9631), 조작키(9632), 태양 전지(9633), 충방전 제어 회로(9634)를 가질 수 있다. 태양 전지(9633)와, 표시 패널을 개폐 가능하도록 장착하고, 태양 전지로부터의 전력을 표시 패널, 또는 영상 신호 처리부에 공급하는 전자 서적이다. 도 10의 (A)에 도시한 전자 서적은, 다양한 정보(정지화, 동화, 텍스트 화상 등)를 표시하는 기능, 달력, 날짜 또는 시각 등을 표시부에 표시하는 기능, 표시부에 표시한 정보를 터치 입력 조작 또는 편집하는 터치 입력 기능, 다양한 소프트웨어(프로그램)에 의해 처리를 제어하는 기능, 등을 가질 수 있다. 한편, 도 10의 (A)에서는 충방전 제어 회로(9634)의 일 예로 배터리(9635), DCDC 컨버터(이하, 컨버터(9636)로 약기함)를 갖는 구성에 대해 도시하였다.
표시부(9631)는 포토 센서를 이용한 터치 입력 기능을 구비한 반사형 액정 표시 장치이고, 비교적 밝은 상황 하에서 사용한다. 도 10의 (A)에서 예시된 구성은 태양 전지(9633)에 의한 발전, 및 배터리(9635)에서의 충전을 효율성 좋게 행할 수 있어, 적합하다. 한편, 태양 전지(9633)는, 하우징(9630)의 표면 및 뒷면에 효율적으로 배터리(9635)를 충전하는 구성으로 할 수 있으므로 적합하다. 한편, 배터리(9635)로는, 리튬이온 전지를 이용하면, 소형화를 도모할 수 있는 등의 이점이 있다.
또한, 도 10의 (A)에 도시한 충방전 제어 회로(9634)의 구성, 및 동작에 대해 도 10의 (B)에 블록도를 도시하여 설명한다. 도 10의 (B)에는, 태양 전지(9633), 배터리(9635), 컨버터(9636), 컨버터(9637), 스위치(SW1 내지 SW3), 표시부(9631)에 대해 도시하였으며, 배터리(9635), 컨버터(9636), 컨버터(9637), 스위치(SW1 내지 SW3)가 충방전 제어 회로(9634)에 대응하는 부분이 된다.
우선 외광에 의해 태양 전지(9633)에 의해 발전이 되는 경우의 동작 예에 대해 설명한다. 태양 전지에서 발전한 전력은, 배터리(9635)를 충전하기 위한 전압이 되도록 컨버터(9636)에서 승압 또는 강압이 될 수 있다. 그리고, 표시부(9631)의 동작에 태양 전지(9633)로부터의 전력이 이용될 때에는 스위치(SW1)를 온으로 하고, 컨버터(9637)에서 표시부(9631)에 필요한 전압으로 승압 또는 강압을 하게 된다. 또한, 표시부(9631)에서의 표시를 하지 않을 때에는, SW1을 오프로 하고, SW2를 온으로 하여 배터리(9635)의 충전을 하는 구성으로 하면 된다.
한편, 태양 전지(9633)에 대해서는, 충전 수단의 일 예로 도시하였으나, 다른 수단에 의한 배터리(9635)의 충전을 하는 구성이어도 좋다. 또한 다른 충전 수단과 태양 전지(9633)를 조합하여 행하는 구성으로 하여도 좋다.
본 실시형태는, 다른 실시형태에 기재한 구성과 적절히 조합하여 실시할 수 있다.
본 출원은 전문이 참조로서 본 명세서에 통합되고, 2010년 1월 20일 일본 특허청에 출원된, 일련 번호가 2010-010391인 일본 특허 출원에 기초한다.
61; 기간 62; 기간
63; 기간 100; 표시 패널
101; 화소 회로 103; 화소
104; 화소 105; 표시 소자
106; 포토 센서 107; 신호선 측의 표시 소자구동 회로
108; 주사선 측의 표시 소자구동 회로
109; 포토 센서읽기 회로 110; 포토 센서구동 회로
115; 컬러 필터 116a, 116b; FPC
120; 표시 패널 125; 표시 소자
135; 광 139; 외광
190; 액정 표시 모듈 201; 트랜지스터
202; 유지 용량 203; 액정 소자
204; 포토 다이오드 205; 트랜지스터
206; 트랜지스터 207; 게이트 신호선
208; 포토 다이오드리셋 신호선 209; 읽기 신호선
210; 비디오 데이터 신호선 211; 포토 센서 출력 신호선
212; 포토 센서 기준 신호선 213; 게이트 신호선
214; 용량배선 221; 트랜지스터
222; 유지 용량 223; 액정 소자
224; 용량배선 227; 게이트 신호선
230; 기판 231; 절연층
232; 게이트 절연층 233; 산화물 반도체층
234; 전극층 235; 전극층
236; 전극층 237; 절연층
238; p층 239; i층
240; n층 241; 절연층
242; 반사 전극층 243; 접속 전극층
244; 배향막 245; 요부
251; 전극층 253; 산화물 반도체층
254; 전극층 255; 산화물 반도체층
256; 산화물 반도체층 257; 전극층
258; 전극층 1030; 전자 기기
1031; 버튼 1032; 표시부
1033; 영역 1034; 스위치
1035; 전원스위치 1036; 키보드 표시스위치
9630; 하우징 9631; 표시부
9632; 조작키 9633; 태양 전지
9634; 충방전 제어 회로 9635; 배터리
9636; 컨버터 9637; 컨버터
63; 기간 100; 표시 패널
101; 화소 회로 103; 화소
104; 화소 105; 표시 소자
106; 포토 센서 107; 신호선 측의 표시 소자구동 회로
108; 주사선 측의 표시 소자구동 회로
109; 포토 센서읽기 회로 110; 포토 센서구동 회로
115; 컬러 필터 116a, 116b; FPC
120; 표시 패널 125; 표시 소자
135; 광 139; 외광
190; 액정 표시 모듈 201; 트랜지스터
202; 유지 용량 203; 액정 소자
204; 포토 다이오드 205; 트랜지스터
206; 트랜지스터 207; 게이트 신호선
208; 포토 다이오드리셋 신호선 209; 읽기 신호선
210; 비디오 데이터 신호선 211; 포토 센서 출력 신호선
212; 포토 센서 기준 신호선 213; 게이트 신호선
214; 용량배선 221; 트랜지스터
222; 유지 용량 223; 액정 소자
224; 용량배선 227; 게이트 신호선
230; 기판 231; 절연층
232; 게이트 절연층 233; 산화물 반도체층
234; 전극층 235; 전극층
236; 전극층 237; 절연층
238; p층 239; i층
240; n층 241; 절연층
242; 반사 전극층 243; 접속 전극층
244; 배향막 245; 요부
251; 전극층 253; 산화물 반도체층
254; 전극층 255; 산화물 반도체층
256; 산화물 반도체층 257; 전극층
258; 전극층 1030; 전자 기기
1031; 버튼 1032; 표시부
1033; 영역 1034; 스위치
1035; 전원스위치 1036; 키보드 표시스위치
9630; 하우징 9631; 표시부
9632; 조작키 9633; 태양 전지
9634; 충방전 제어 회로 9635; 배터리
9636; 컨버터 9637; 컨버터
Claims (27)
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 전자 시스템으로서,
포토 센서;
상기 포토 센서에 의해 얻어지는 입력 정보를 영상 신호로 처리하여 표시하는 표시부; 및
상기 표시부에 전기적으로 접속되는 주사선 구동 회로를 포함하고,
1 프레임 기간은 제 1 기간 및 제 2 기간으로 구성되고,
상기 제 1 기간 및 상기 제 2 기간 동안 상기 표시부의 제 1 화면 영역에 표시되는 터치 입력 버튼은 정지화(still image)로 표시되고,
상기 영상 신호는 상기 표시부의 제 2 화면 영역에 동화(moving image)로 출력 표시되고,
상기 제 2 화면 영역은 상기 제 2 기간에는 갱신되고, 상기 제 1 기간에는 갱신되지 않으며,
상기 제 1 화면 영역은 상기 제 1 기간 및 상기 제 2 기간 모두에서 갱신되지 않으며,
상기 제 2 기간 동안에는 상기 주사선 구동 회로에 클럭 신호가 입력되고, 상기 제 1 기간에는 상기 주사선 구동 회로에서 상기 클럭 신호의 공급이 정지되고,
상기 표시부는 산화물 반도체층 내에 채널 형성 영역을 포함하는 트랜지스터를 포함하는 화소를 포함하는, 전자 시스템.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제 11 항에 있어서,
상기 표시부의 상기 제 1 화면 영역을 터치 입력이 수행된 화면 영역, 또는 상기 영상 신호가 출력되어 표시가 수행된 화면 영역으로 전환하는 영상 신호 처리부를 더 포함하는, 전자 시스템.
- 삭제
- 제 11 항에 있어서,
상기 제 1 기간에는 상기 주사선 구동 회로에 대한 전원 전압의 공급이 정지되는, 전자 시스템.
- 제 11 항에 있어서,
상기 포토 센서가 포토 다이오드, 및 산화물 반도체층을 포함하는 트랜지스터를 포함하는, 전자 시스템.
- 전자 기기로서,
제 1 화면 영역 및 제 2 화면 영역을 포함하는 표시부; 및
게이트 신호선에 전기적으로 접속되는 주사선 구동 회로를 포함하고,
상기 제 1 화면 영역 및 상기 제 2 화면 영역 각각은:
상기 게이트 신호선과 전기적으로 접속하는 게이트를 포함하는 제 1 트랜지스터;
상기 제 1 트랜지스터의 소스 및 드레인 중 한쪽과 전기적으로 접속하는 반사 전극; 및
포토 센서를 포함하고,
상기 포토 센서는:
포토 다이오드;
상기 포토 다이오드에 전기적으로 접속하는 게이트를 포함하는 제 2 트랜지스터; 및
산화물 반도체층 내에 채널 형성 영역을 포함하는 제 3 트랜지스터를 포함하고,
1 프레임 기간은 제 1 기간 및 제 2 기간으로 구성되고,
상기 제 2 트랜지스터의 소스 및 드레인 중 한쪽이 포토 센서 기준 신호선에 전기적으로 접속되고,
상기 제 2 트랜지스터의 소스 및 드레인 중 다른 한쪽이 상기 제 3 트랜지스터의 소스 및 드레인 중 한쪽에 전기적으로 접속되고,
상기 제 3 트랜지스터의 소스 및 드레인 중 다른 한쪽이 포토 센서 출력 신호선에 전기적으로 접속되고,
상기 표시부의 상기 제 1 화면 영역에 표시되는 터치 입력 버튼은 정지화로 표시되고,
상기 제 2 화면 영역은 상기 제 2 기간에는 갱신되고, 상기 제 1 기간에는 갱신되지 않으며,
상기 제 1 화면 영역은 상기 제 1 기간 및 상기 제 2 기간 모두에서 갱신되지 않으며,
상기 제 2 기간 동안에는 상기 주사선 구동 회로에 클럭 신호가 입력되고, 상기 제 1 기간에는 상기 주사선 구동 회로에서 상기 클럭 신호의 공급이 정지되고,
상기 제 1 트랜지스터는 산화물 반도체층 내에 채널 형성 영역을 포함하는, 전자 기기.
- 전자 기기로서,
제 1 화면 영역 및 제 2 화면 영역을 포함하는 표시부; 및
게이트 신호선에 전기적으로 접속되는 주사선 구동 회로를 포함하고,
상기 제 1 화면 영역 및 제 2 화면 영역 각각은:
상기 게이트 신호선과 전기적으로 접속하는 게이트를 포함하는 제 1 트랜지스터;
상기 제 1 트랜지스터의 소스 및 드레인 중 한쪽과 전기적으로 접속하는 표시 소자; 및
포토 센서를 포함하고,
상기 포토 센서는:
포토 다이오드;
상기 포토 다이오드에 전기적으로 접속하는 게이트를 포함하는 제 2 트랜지스터; 및
제 3 트랜지스터를 포함하고,
1 프레임 기간은 제 1 기간 및 제 2 기간으로 구성되고,
상기 제 2 트랜지스터의 소스 및 드레인 중 한쪽이 포토 센서 기준 신호선에 전기적으로 접속되고,
상기 제 2 트랜지스터의 소스 및 드레인 중 다른 한쪽이 상기 제 3 트랜지스터의 소스 및 드레인 중 한쪽에 전기적으로 접속되고,
상기 제 3 트랜지스터의 소스 및 드레인 중 다른 한쪽이 포토 센서 출력 신호선에 전기적으로 접속되고,
상기 표시부의 상기 제 1 화면 영역에 표시되는 터치 입력 버튼은 정지화로 표시되고,
상기 제 2 화면 영역은 상기 제 2 기간에는 갱신되고, 상기 제 1 기간에는 갱신되지 않으며,
상기 제 1 화면 영역은 상기 제 1 기간 및 상기 제 2 기간 모두에서 갱신되지 않으며,
상기 제 2 기간 동안에는 상기 주사선 구동 회로에 클럭 신호가 입력되고, 상기 제 1 기간에는 상기 주사선 구동 회로에서 상기 클럭 신호의 공급이 정지되고,
상기 제 1 트랜지스터는 산화물 반도체층 내에 채널 형성 영역을 포함하는, 전자 기기.
- 제 20 항에 있어서,
상기 제 3 트랜지스터가 산화물 반도체층 내에 채널 형성 영역을 포함하고,
상기 표시 소자가 반사 전극을 포함하고,
상기 제 3 트랜지스터의 상기 산화물 반도체층은 상기 반사 전극과 서로 겹치는, 전자 기기.
- 제 19 항 또는 제 21 항에 있어서,
상기 제 3 트랜지스터의 상기 산화물 반도체층은, 게이트 절연층을 사이에 두고 읽기 신호선과 서로 겹치고,
상기 읽기 신호선은 상기 반사 전극과 서로 겹치는, 전자 기기.
- 제 19 항 또는 제 20 항에 있어서,
상기 제 2 트랜지스터는 산화물 반도체층 내에 채널 형성 영역을 포함하는, 전자 기기.
- 제 19 항 또는 제 20 항에 있어서,
상기 제 1 화면 영역 및 상기 제 2 화면 영역은 각각 액정 소자를 포함하는, 전자 기기.
- 제 19 항 또는 제 20 항에 있어서,
상기 포토 다이오드가 포토 다이오드 리셋 신호선에 전기적으로 접속되는, 전자 기기.
- 제 19 항 또는 제 20 항에 있어서,
상기 제 1 기간 동안 상기 주사선 구동 회로에 전원 전압이 공급되지 않는, 전자 기기.
- 삭제
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