KR20200098548A - 표시 장치 및 전자 기기 - Google Patents
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Abstract
회로 면적이 작고, 소비전력이 낮은 표시 장치를 제공한다. 화상 신호선과, 화상 데이터 유지부와, 보정 데이터 유지부와, 표시 소자를 가지는 표시 장치이고, 보정 데이터 유지부는 화상 신호선에 전기적으로 접속되고, 화상 신호선은 화상 데이터 유지부에 전기적으로 접속되고, 화상 데이터 유지부는 표시 소자에 전기적으로 접속되어 있다. 화상 신호선은 기생 용량에 의하여 제 1 화상 데이터를 유지하는 기능을 가지고, 화상 데이터 유지부는 제 1 화상 데이터를 유지하는 기능을 가진다. 보정 데이터 유지부는 보정 데이터를 유지하는 기능과, 화상 데이터 유지부가 제 1 화상 데이터를 유지한 후에 보정 데이터 유지부에 보정 데이터를 유지함으로써, 제 1 화상 데이터 및 보정 데이터에 따라 제 1 화상 데이터보다 다계조의 제 2 화상 데이터를 생성하는 기능을 가진다.
Description
본 발명의 일 형태는 표시 장치 및 전자 기기에 관한 것이다.
또한 본 발명의 일 형태는 상기 기술분야에 한정되지 않는다. 본 명세서 등에서 개시(開示)하는 발명의 기술분야는 물건, 방법, 또는 제조 방법에 관한 것이다. 또는 본 발명의 일 형태는 공정(process), 기계(machine), 제품(manufacture), 또는 조성물(composition of matter)에 관한 것이다. 그러므로 더 구체적으로 본 명세서에서 개시하는 본 발명의 일 형태의 기술분야로서는 반도체 장치, 표시 장치, 액정 표시 장치, 발광 장치, 축전 장치, 촬상 장치, 기억 장치, 프로세서, 전자 기기, 시스템, 이들의 구동 방법, 이들의 제조 방법, 또는 이들의 검사 방법을 일례로서 들 수 있다.
근년, 스마트폰 등의 휴대 전화, 태블릿형 정보 단말기, 노트북형 PC(퍼스널 컴퓨터), 휴대 게임기 등이 가지는 표시 장치는 다양한 면에서 개량되고 있다. 예를 들어, 해상도가 높아지거나, 색 재현성이 높아지거나, 구동 회로가 축소되거나, 소비전력이 저감되는 등의 표시 장치가 개발되고 있다. 또한, 예를 들어 다계조 화상을 표시하기 위하여 다계조 리니어 디지털 아날로그 변환 회로를 사용한, 액정 소자를 가지는 표시 장치의 소스 드라이버 IC의 발명이 특허문헌 1에 개시되어 있다.
또한 표시 장치가 가지는 화소 회로에 포함되는 스위칭 소자로서, 산화물 반도체를 반도체 박막으로 한 트랜지스터를 적용하는 기술 등을 들 수 있다.
트랜지스터에 적용할 수 있는 반도체 박막으로서 실리콘계 반도체 재료가 널리 알려져 있지만, 그 외의 재료로서 산화물 반도체가 주목을 받고 있다. 산화물 반도체로서는, 예를 들어 산화 인듐, 산화 아연 등의 일원계 금속의 산화물뿐만 아니라, 다원계 금속의 산화물도 알려져 있다. 다원계 금속의 산화물 중에서도, 특히 In-Ga-Zn 산화물(이하, IGZO라고도 함)에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다.
IGZO에 관한 연구에 의하여, 산화물 반도체에서 단결정도 비정질도 아닌 CAAC(c-axis aligned crystalline) 구조 및 nc(nanocrystalline) 구조가 발견되었다(비특허문헌 1 내지 비특허문헌 3 참조). 비특허문헌 1 및 비특허문헌 2에는, CAAC 구조를 가지는 산화물 반도체를 사용하여 트랜지스터를 제작하는 기술도 개시되어 있다. 또한 CAAC 구조 및 nc 구조보다 결정성이 낮은 산화물 반도체이어도 미소한 결정을 가진다는 것이 비특허문헌 4 및 비특허문헌 5에 나타나 있다.
또한 IGZO를 활성층으로서 사용한 트랜지스터는 오프 전류가 매우 낮고(비특허문헌 6 참조), 그 특성을 이용한 LSI 및 표시 장치가 보고되어 있다(비특허문헌 7 및 비특허문헌 8 참조). 또한 특허문헌 2에는, IGZO를 활성층에 포함하는 트랜지스터를 표시 장치의 화소 회로에 사용하는 발명이 개시되어 있다.
S. Yamazaki et al., "SID Symposium Digest of Technical Papers", 2012, volume 43, issue 1, p.183-186
S. Yamazaki et al., "Japanese Journal of Applied Physics", 2014, volume 53, Number 4S, p.04ED18-1-04ED18-10
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S. Yamazaki et al., "ECS Journal of Solid State Science and Technology", 2014, volume 3, issue 9, p.Q3012-Q3022
S. Yamazaki, "ECS Transactions", 2014, volume 64, issue 10, p.155-164
K. Kato et al., "Japanese Journal of Applied Physics", 2012, volume 51, p.021201-1-021201-7
S. Matsuda et al., "2015 Symposium on VLSI Technology Digest of Technical Papers", 2015, p.T216-T217
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표시 장치가 고품위의 화상을 표시하는 조건으로서, 표시 장치에는 예를 들어 고해상도이고, 다계조이고, 색역이 넓은 것 등이 요구된다. 예를 들어, 유기 EL(Electro Luminescence) 소자 등의 발광 소자, 또는 투과형 액정 소자나 반사형 액정 소자 등의 액정 소자를 포함하는 표시 장치에서 다계조의 화상을 실현하기 위해서는 소스 드라이버 회로를 적합하게 설계할 필요가 있다.
다계조의 화상 데이터를 취급하기 위해서는 소스 드라이버 회로에 포함되는 디지털 아날로그 변환 회로의 분해능을 높게 할 필요가 있고, 디지털 아날로그 변환 회로는 그 분해능을 높게 함으로써 아날로그 값(전압)을 더 미세히 출력할 수 있다. 하지만, 분해능이 높은 디지털 아날로그 변환 회로를 설계하는 경우, 상기 디지털 아날로그 변환 회로의 회로 면적이 증대된다.
본 발명의 일 형태는 다계조의 화상 데이터를 생성할 수 있는 표시 장치를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다. 또한, 본 발명의 일 형태는 신규 표시 장치를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다. 또한, 본 발명의 일 형태는 상기 표시 장치를 가지는 신규 전자 기기를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다.
또한, 본 발명의 일 형태는 회로 면적이 작은 소스 드라이버 회로를 가지는 표시 장치를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다. 또한, 본 발명의 일 형태는 소비전력이 작은 소스 드라이버 회로를 가지는 표시 장치를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다.
또한 본 발명의 일 형태의 과제는 위에서 열거한 과제에 한정되지 않는다. 위에서 열거한 과제는 다른 과제의 존재를 방해하는 것이 아니다. 또한 다른 과제는 이하에 기재되고 본 항목에서는 언급되지 않은 과제이다. 본 항목에서 언급되지 않은 과제는 통상의 기술자라면 명세서 또는 도면 등의 기재로부터 도출할 수 있는 것이고, 이들 기재로부터 적절히 추출할 수 있다. 또한 본 발명의 일 형태는 위에서 열거한 과제 및 다른 과제 중 적어도 하나의 과제를 해결하는 것이다. 또한 본 발명의 일 형태는 위에서 열거한 과제 및 다른 과제 모두를 해결할 필요는 없다.
(1)
본 발명의 일 형태는, 제 1 회로와, 제 2 회로와, 화상 신호선을 가지고, 제 1 회로는 화상 데이터 유지부와 표시 소자를 가지고, 제 2 회로는 보정 데이터 유지부를 가지고, 제 2 회로는 화상 신호선에 전기적으로 접속되고, 화상 신호선은 제 1 회로에 전기적으로 접속되고, 화상 데이터 유지부는 표시 소자에 전기적으로 접속되고, 제 1 회로는 화상 데이터 유지부에 제 1 화상 데이터를 유지하는 기능을 가지고, 제 2 회로는 보정 데이터 유지부에 보정 데이터를 유지하는 기능과, 화상 신호선과 화상 데이터 유지부에 유지되어 있는 제 1 화상 데이터를 보정 데이터에 따라 제 2 화상 데이터로 보정하는 기능을 가지고, 표시 소자는 제 2 화상 데이터에 따른 화상을 표시하는 기능을 가지는 표시 장치이다.
(2)
또는 본 발명의 일 형태는 상기 (1)의 구성에서 제 2 회로는 제 1 스위치 내지 제 3 스위치와 제 1 용량 소자를 가지고, 제 1 회로는 제 4 스위치와 제 2 용량 소자를 가지고, 제 1 스위치의 제 1 단자는 제 1 용량 소자의 제 1 단자와 화상 신호선에 전기적으로 접속되고, 제 1 스위치의 제 2 단자는 제 2 스위치의 제 1 단자에 전기적으로 접속되고, 보정 데이터 유지부는 제 2 스위치의 제 2 단자와 제 1 용량 소자의 제 2 단자와 제 3 스위치의 제 1 단자에 전기적으로 접속되고, 제 4 스위치의 제 1 단자는 화상 신호선과 전기적으로 접속되고, 화상 데이터 유지부는 제 4 스위치의 제 2 단자와 제 2 용량 소자와 전기적으로 접속되는 표시 장치이다.
(3)
또는, 본 발명의 일 형태는 상기 (2)의 구성에서 제 1 스위치 내지 제 4 스위치 중 적어도 하나는 트랜지스터이고, 트랜지스터는 채널 형성 영역에 금속 산화물 및 실리콘 중 한쪽을 가지는 표시 장치이다.
(4)
또는, 본 발명의 일 형태는 상기 (2) 또는 (3)의 구성에서 제 1 기능 내지 제 4 기능을 가지고, 제 1 기능은 제 2 스위치를 오프 상태로 하고 제 3 스위치를 온 상태로 하여 보정 데이터 유지부에 제 1 전위를 기록하는 기능과, 제 2 스위치를 오프 상태로 하고 제 1 스위치 및 제 4 스위치의 각각을 온 상태로 하여 화상 신호선과 상기 화상 데이터 유지부에 제 1 화상 데이터에 따른 제 2 전위를 기록하는 기능을 가지고, 제 2 기능은 제 1 스위치를 오프 상태로 하고 제 4 스위치를 온 상태로 하여 화상 신호선과 화상 데이터 유지부를 전기적으로 부유 상태로 하는 기능을 가지고, 제 3 기능은 제 1 스위치 및 제 3 스위치의 각각을 오프 상태로 하고 제 2 스위치를 온 상태로 하여 보정 데이터 유지부에 보정 데이터에 따른 제 3 전위를 기록하는 기능과, 제 1 용량 소자의 제 2 단자의 전위가 제 1 전위로부터 제 3 전위로 변동됨으로써 화상 신호선과 화상 데이터 유지부에 의하여 유지되어 있는 제 2 전위가 제 2 화상 데이터에 따른 제 4 전위로 변동하는 기능을 가지고, 제 4 기능은 제 4 스위치를 오프 상태로 하여 제 4 전위에 따라 표시 소자를 구동하는 기능을 가지는 표시 장치이다.
(5)
또는, 본 발명의 일 형태는 상기 (4)의 구성에서 제 2 전위는 제 2 화상 데이터의 상위 비트에 대응하는 전위이고, 제 3 전위는 제 2 화상 데이터의 하위 비트에 대응하는 전위인 표시 장치이다.
(6)
또는, 본 발명의 일 형태는 상기 (2) 내지 (5) 중 어느 하나의 구성에서, 표시 소자는 액정 소자이고 액정 소자의 제 1 단자는 화상 데이터 유지부에 전기적으로 접속되어 있는 표시 장치이다.
(7)
또는, 본 발명의 일 형태는 상기 (2) 내지 (5) 중 어느 하나의 구성에서 표시 소자는 발광 소자이고, 구동 회로부를 가지고, 구동 회로부는 구동 트랜지스터를 가지고, 구동 트랜지스터의 게이트는 화상 데이터 유지부에 전기적으로 접속되고, 구동 트랜지스터의 제 1 단자는 제 2 용량 소자의 제 2 단자와 발광 소자의 입력 단자에 전기적으로 접속되어 있는 표시 장치이다.
(8)
또는 본 발명의 일 형태는 상기 (1) 내지 (7) 중 어느 하나의 구성의 표시 장치와 하우징을 가지는 전자 기기이다.
본 발명의 일 형태에 의하여 다계조의 화상 데이터를 생성할 수 있는 표시 장치를 제공할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 형태에 의하여 신규 표시 장치를 제공할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 형태에 의하여 상기 표시 장치를 가지는 전자 기기를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 형태에 의하여, 회로 면적이 작은 소스 드라이버 회로를 가지는 표시 장치를 제공할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 형태에 의하여, 소비전력이 작은 소스 드라이버 회로를 가지는 표시 장치를 제공할 수 있다.
또한 본 발명의 일 형태의 효과는 위에서 열거한 효과에 한정되지 않는다. 위에서 열거한 효과는 다른 효과의 존재를 방해하는 것이 아니다. 또한 다른 효과는 이하에 기재되고 본 항목에서는 언급되지 않은 효과이다. 본 항목에서 언급되지 않은 효과는 통상의 기술자라면 명세서 또는 도면 등의 기재로부터 도출할 수 있는 것이고, 이들 기재로부터 적절히 추출할 수 있다. 또한 본 발명의 일 형태는 위에서 열거한 효과 및 다른 효과 중 적어도 하나의 효과를 가지는 것이다. 따라서 본 발명의 일 형태는 경우에 따라서는 위에서 열거한 효과를 가지지 않는 경우도 있다.
도 1은 표시 장치의 일례를 나타낸 블록도.
도 2는 표시 장치의 일례를 나타낸 블록도.
도 3은 표시 장치의 일례를 나타낸 회로도.
도 4는 화소의 일례를 나타낸 회로도.
도 5는 표시 장치가 가지는 회로의 일례를 나타낸 회로도.
도 6은 표시 장치의 일례를 나타낸 회로도.
도 7은 표시 장치의 동작예를 설명하기 위한 타이밍 차트.
도 8은 표시 장치의 일례를 나타낸 상면도.
도 9는 터치 패널의 일례를 나타낸 사시도.
도 10은 표시 장치의 일례를 나타낸 단면도.
도 11은 트랜지스터의 구성예를 나타낸 단면도.
도 12는 트랜지스터의 구성예를 나타낸 단면도.
도 13은 전자 기기의 일례를 나타낸 사시도.
도 14는 전자 기기의 일례를 나타낸 사시도.
도 15는 DOSRAM의 구성예를 나타낸 단면도.
도 16은 실시예에서 취급하는 표시 장치를 나타낸 회로도.
도 17은 도 16의 표시 장치에서의 보정 데이터에 따른 전위의 기록에 의하여 화상 데이터에 따른 전위의 변동을 나타낸 도면.
도 2는 표시 장치의 일례를 나타낸 블록도.
도 3은 표시 장치의 일례를 나타낸 회로도.
도 4는 화소의 일례를 나타낸 회로도.
도 5는 표시 장치가 가지는 회로의 일례를 나타낸 회로도.
도 6은 표시 장치의 일례를 나타낸 회로도.
도 7은 표시 장치의 동작예를 설명하기 위한 타이밍 차트.
도 8은 표시 장치의 일례를 나타낸 상면도.
도 9는 터치 패널의 일례를 나타낸 사시도.
도 10은 표시 장치의 일례를 나타낸 단면도.
도 11은 트랜지스터의 구성예를 나타낸 단면도.
도 12는 트랜지스터의 구성예를 나타낸 단면도.
도 13은 전자 기기의 일례를 나타낸 사시도.
도 14는 전자 기기의 일례를 나타낸 사시도.
도 15는 DOSRAM의 구성예를 나타낸 단면도.
도 16은 실시예에서 취급하는 표시 장치를 나타낸 회로도.
도 17은 도 16의 표시 장치에서의 보정 데이터에 따른 전위의 기록에 의하여 화상 데이터에 따른 전위의 변동을 나타낸 도면.
본 명세서 등에서 금속 산화물(metal oxide)이란, 넓은 의미로의 금속의 산화물이다. 금속 산화물은 산화물 절연체, 산화물 도전체(투명 산화물 도전체를 포함함), 산화물 반도체(Oxide Semiconductor 또는 단순히 OS라고도 함) 등으로 분류된다. 예를 들어, 트랜지스터의 활성층에 금속 산화물을 사용한 경우, 상기 금속 산화물을 산화물 반도체라고 하는 경우가 있다. 즉, 금속 산화물이 증폭 작용, 정류 작용, 및 스위칭 작용 중 적어도 하나를 가지는 트랜지스터의 채널 형성 영역을 구성할 수 있는 경우, 상기 금속 산화물을 금속 산화물 반도체(metal oxide semiconductor), 줄여서 OS라고 할 수 있다. 또한 OS FET 또는 OS 트랜지스터라고 기재하는 경우에는, 금속 산화물 또는 산화물 반도체를 가지는 트랜지스터라고 바꿔 말할 수 있다.
또한 본 명세서 등에서, 질소를 가지는 금속 산화물도 금속 산화물(metal oxide)이라고 총칭하는 경우가 있다. 또한 질소를 가지는 금속 산화물을 금속 산질화물(metal oxynitride)이라고 하여도 좋다.
(실시형태 1)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태의 표시 장치에 대하여 설명한다.
<표시 장치의 구성예 1>
먼저, 표시 장치의 구성예에 대하여 설명한다. 도 1은 표시 소자를 가지는 표시 장치의 일례를 나타낸 블록도이다. 표시 장치(DD)는 표시부(PA)와 소스 드라이버 회로(SD)와 게이트 드라이버 회로(GD)를 가진다.
표시부(PA)는 복수의 화소(PIX)를 가진다. 또한 도 1에는 표시부(PA)가 가지는 복수의 화소(PIX) 중 하나만이 도시되어 있고, 다른 화소(PIX)는 생략하였다. 또한 표시부(PA)가 가지는 복수의 화소(PIX)는 매트릭스상으로 배치되어 있는 것이 바람직하다.
도 1에서 화소(PIX)는 화상 신호선으로서 기능하는 배선(SL)을 통하여 소스 드라이버 회로(SD)에 전기적으로 접속되어 있다. 또한 화소(PIX)는 선택 신호선으로서 기능하는 배선(GL)을 통하여 게이트 드라이버 회로(GD)에 전기적으로 접속되어 있다. 또한 표시부(PA)는 화소(PIX)를 복수로 가지기 때문에, 배선(SL)에 전기적으로 접속되는 화소(PIX)는 복수로 하여도 좋다. 마찬가지로 배선(GL)에 전기적으로 접속되는 화소(PIX)도 복수로 하여도 좋다. 또한 배선(SL) 및 배선(GL)의 각각은, 표시부(PA)에 포함되는 화소(PIX)의 개수에 따라 복수로 제공하여도 좋다. 또한 화소(PIX)의 회로 구성에 따라서는, 하나의 화소(PIX)에 대하여 복수의 배선(SL) 또는 복수의 배선(GL)을 전기적으로 접속하는 구성으로 하여도 좋다.
화소(PIX)는 하나 이상의 부화소를 가지는 구성으로 할 수 있다. 예를 들어 화소(PIX)에는 부화소를 하나 가지는 구성(적색(R), 녹색(G), 청색(B), 백색(W) 등 중 어느 하나의 색), 부화소를 3개 가지는 구성(적색(R), 녹색(G), 및 청색(B)의 3색 등), 또는 부화소를 4개 가지는 구성(적색(R), 녹색(G), 청색(B), 백색(W)의 4색, 또는 적색(R), 녹색(G), 청색(B), 황색(Y)의 4색 등)을 적용할 수 있다. 또한 부화소에 적용되는 색 요소는 상기 조합에 한정되지 않고, 필요에 따라 시안(C) 및 마젠타(M) 등을 조합하여도 좋다.
소스 드라이버 회로(SD)는 표시부(PA)에 포함되는 화소(PIX)에 입력하기 위한 화상 데이터를 생성하는 기능과, 상기 화상 데이터를 화소(PIX)에 송신하는 기능을 가진다.
소스 드라이버 회로(SD)는 예를 들어 시프트 레지스터(SR)와, 래치 회로(LAT)와, 레벨 시프트 회로(LVS)와, 디지털 아날로그 변환 회로(DAC)와, 앰프 회로(AMP)와, 데이터 버스 배선(DB)을 가질 수 있다. 도 1에서는 시프트 레지스터(SR)의 출력 단자가 래치 회로(LAT)의 클럭 입력 단자에 전기적으로 접속되고, 래치 회로(LAT)의 입력 단자가 데이터 버스 배선(DB)에 전기적으로 접속되고, 래치 회로(LAT)의 출력 단자가 레벨 시프트 회로(LVS)의 입력 단자에 전기적으로 접속되고, 레벨 시프트 회로(LVS)의 출력 단자가 디지털 아날로그 변환 회로(DAC)의 입력 단자에 전기적으로 접속되고, 디지털 아날로그 변환 회로(DAC)의 출력 단자가 앰프 회로(AMP)의 입력 단자에 전기적으로 접속되고, 앰프 회로(AMP)의 출력 단자가 표시부(PA)에 전기적으로 접속되어 있다.
또한 도 1에 도시된 래치 회로(LAT)와, 레벨 시프트 회로(LVS)와, 디지털 아날로그 변환 회로(DAC)와, 앰프 회로(AMP)는 하나의 배선(SL)에 제공되어 있다. 즉, 배선(SL)의 개수에 따라 래치 회로(LAT)와, 레벨 시프트 회로(LVS)와, 디지털 아날로그 변환 회로(DAC)와, 앰프 회로(AMP)의 각각을 복수로 제공할 필요가 있다. 또한 이 경우, 시프트 레지스터(SR)는 복수의 래치 회로(LAT)의 클럭 입력 단자의 각각에 순차적으로 펄스 신호를 송신하는 구성으로 하면 좋다.
데이터 버스 배선(DB)은 표시부(PA)에 입력하기 위한 화상 데이터를 포함하는 디지털 신호를 송신하기 위한 배선이다. 상기 화상 데이터는 계조도를 가지고, 계조도가 클수록 색 또는 밝기의 변화를 더 매끄럽게 표현할 수 있고, 자연스러운 화상을 표시부(PA)에 표시할 수 있다. 다만 계조도가 클수록 상기 화상 데이터의 데이터양은 커지고, 또한 분해능이 높은 디지털 아날로그 변환 회로를 사용할 필요가 있다.
래치 회로(LAT)의 입력 단자에는 데이터 버스 배선(DB)으로부터 화상 데이터를 포함하는 디지털 신호가 입력된다. 그리고 래치 회로(LAT)는 시프트 레지스터(SR)로부터 송신되는 신호에 따라, 상기 화상 데이터의 유지 및 유지한 상기 화상 데이터의 출력 단자로부터의 출력 중 어느 한쪽의 동작을 수행한다.
레벨 시프트 회로(LVS)는 입력 신호를 더 큰 진폭 전압 또는 더 작은 진폭 전압의 출력 신호로 변환하는 기능을 가진다. 도 1에서는, 래치 회로(LAT)로부터 송신되는 화상 데이터를 포함하는 디지털 신호의 진폭 전압을 디지털 아날로그 변환 회로(DAC)가 적절히 동작하는 진폭 전압으로 변환하는 역할을 가진다.
디지털 아날로그 변환 회로(DAC)는, 입력된 화상 데이터를 포함하는 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하는 기능과, 상기 아날로그 신호를 출력 단자로부터 출력하는 기능을 가진다. 특히, 표시부(PA)에 다계조의 화상 데이터를 표시하는 경우, 디지털 아날로그 변환 회로(DAC)를 고분해능의 디지털 아날로그 변환 회로로 할 필요가 있다.
앰프 회로(AMP)는 입력 단자에 입력된 아날로그 신호를 증폭하여 출력 단자에 출력하는 기능을 가진다. 디지털 아날로그 변환 회로(DAC)와 표시부(PA) 사이에 앰프 회로(AMP)를 제공함으로써, 화상 데이터를 표시부(PA)에 안정적으로 송신할 수 있다. 앰프 회로(AMP)로서는, 연산 증폭기 등을 가지는 전압 폴로어 회로 등을 적용할 수 있다. 또한 앰프 회로로서 차동 입력 회로를 가지는 회로를 사용하는 경우, 상기 차동 입력 회로의 오프셋 전압은 가능한 한 0V에 가까운 전압으로 하는 것이 바람직하다.
소스 드라이버 회로(SD)는 상술한 동작을 수행함으로써, 데이터 버스 배선(DB)으로부터 송신되는 화상 데이터를 포함하는 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하여 표시부(PA)에 송신할 수 있다.
게이트 드라이버 회로(GD)는 표시부(PA)에 포함되는 복수의 화소(PIX) 중 화상 데이터가 입력되는 화소(PIX)를 선택하는 기능을 가진다.
표시부(PA)에 화상 데이터를 입력하는 방법으로서는, 예를 들어 게이트 드라이버 회로(GD)는 어떤 하나의 배선(GL)에 전기적으로 접속되는 복수의 화소(PIX)에 선택 신호를 송신하여, 복수의 화소(PIX)에 포함되는 화상 데이터의 기록 스위칭 소자를 온 상태로 한 후, 소스 드라이버 회로(SD)로부터 배선(SL)을 통하여 복수의 화소(PIX)에 화상 데이터를 송신하여 화상 데이터의 기록을 하면 좋다. 그러므로, 본 명세서 등에서는 배선(GL)은 게이트선, 선택 신호선 등으로 바꿔 말할 수 있고, 배선(SL)은 소스선, 데이터선, 화상 신호선 등으로 바꿔 말할 수 있다.
또한 본 발명의 일 형태는 도 1에 나타낸 표시 장치(DD)의 구성에 한정되지 않는다. 본 발명의 일 형태는 예를 들어, 설계 사양, 목적 등의 상황에 따라 표시 장치(DD)의 구성 요소를 적절히 변경한 것으로 할 수 있다.
그런데, 다계조의 화상을 표시부(PA)에 표시하는 경우, 디지털 아날로그 변환 회로(DAC)의 분해능을 높게 하면 되지만, 이 경우, 디지털 아날로그 변환 회로(DAC)가 크게 되기 때문에, 소스 드라이버 회로(SD)의 회로 면적이 크게 되는 경우가 있다. 소스 드라이버 회로(SD)의 회로 면적을 작게 하기 위하여, 소스 드라이버 회로(SD)가 가지는 회로에 포함되는 트랜지스터나 용량 소자 등의 회로 소자를 작게 하면 기생 저항의 영향이나 회로 소자의 제작 시에 기인하는 구조의 편차의 영향 등으로 인하여 회로 소자의 전기적 특성이 손실될 가능성이 있다.
<표시 장치의 구성예 2>
본 발명의 일 형태의 표시 장치는 상기를 감안하여 구성된 것이고, 화소(PIX)의 화상 데이터의 유지부의 전위를 용량 결합에 의하여 디지털 아날로그 변환 회로(DAC)가 출력할 수 있는 전위보다 정밀도가 높은 전위로 변동시키는 구성이다. 환언하면, 본 발명의 일 형태의 표시 장치에 의하여 디지털 아날로그 변환 회로(DAC)보다 분해능이 높은 전위를 화소(PIX)의 화상 데이터의 유지부에 인가할 수 있다. 이로써, 디지털 아날로그 변환 회로의 분해능을 높게 할 필요가 없어지기 때문에, 분해능이 낮은 디지털 아날로그 변환 회로를 사용할 수 있다. 그러므로, 디지털 아날로그 변환 회로(DAC)를 포함하는 소스 드라이버 회로(SD)의 회로 면적을 작게 할 수 있고, 또한 소스 드라이버 회로(SD)의 소비전력을 저감할 수 있다.
본 발명의 일 형태의 표시 장치의 구성예를 도 2의 (A), (B)에 도시하였다.
도 2의 (A)의 블록도는 액정 소자를 가지는 표시 장치의 일례를 도시한 것이며, 표시 장치(DD1)는 표시부(PA)와 표시부(PA)의 주변에 제공되는 회로를 가진다.
구체적으로는, 도 2의 (A)에 도시된 표시 장치(DD1)는 도 1에 도시한 표시부(PA)와 게이트 드라이버 회로(GD)와 소스 드라이버 회로(SD) 외에 보정 데이터 유지부(104)를 가진다. 그리고, 표시부(PA)에 포함되는 화소(PIX)는 화상 데이터 유지부(101)와 표시 소자(103)를 가진다.
보정 데이터 유지부(104)의 입력 단자는 소스 드라이버 회로(SD)의 출력 단자와 전기적으로 접속되고, 보정 데이터 유지부(104)의 출력 단자는 배선(SL)과 전기적으로 접속되어 있다.
도 2의 (A)에 도시된 표시부(PA)는 도 1에 도시된 표시부(PA)와 마찬가지로 복수의 화소(PIX)를 가진다. 또한, 도 2의 (A)는 표시부(PA)에 포함되는 복수의 화소(PIX) 중 하나만을 도시하고, 다른 화소(PIX)는 생략하였다. 표시부(PA)에 포함되는 화소(PIX)에서 화상 데이터 유지부(101)는 표시 소자(103)와 전기적으로 접속된다. 또한, 화상 데이터 유지부(101)는 배선(SL)과 전기적으로 접속된다.
화상 데이터 유지부(101)는 소스 드라이버 회로(SD)로부터 보정 데이터 유지부(104)와 배선(SL)을 통하여 송신되는 화상 데이터를 유지하는 기능을 가진다. 또한 화상 데이터 유지부(101)는 화상 데이터를 유지하기 위한 기록 스위칭 소자, 용량 소자 등을 가질 수 있다.
도 2의 (A)에 도시한 화소(PIX)에 포함되는 표시 소자(103)는 화소(PIX)로부터 사출되는 광을 제어하는 기능을 가진다. 상기 광의 강도(휘도, 계조의 높이 등이라고 바꿔 말할 수 있음)는 화상 데이터 유지부(101)에 유지된 화상 데이터에 따라 결정된다.
표시 소자(103)로서는 상술한 바와 같이, 액정 소자를 적용할 수 있다. 상기 액정 소자로서는 예를 들어, 투과형 액정 소자, 반사형 액정 소자 등을 들 수 있다. 또한, 액정 소자 이외로서는 예를 들어, 전기 영동 소자, 전자 분류체(電子粉流體, Electronic Liquid Powder(등록 상표))를 사용한 표시 소자, 이렉트로 웨팅 방식의 표시 소자 등을 들 수 있다. 또한, 표시 소자(103)로서 무기 EL 소자, 유기 EL 소자 등의 발광 소자를 적용하는 경우에 대해서는 후술한다.
도 2의 (A)에 도시된 배선(VA)은 화소(PIX)에 전기적으로 접속된다. 배선(VA)은 예를 들어 화상 데이터 유지부(101)에 화상 데이터를 유지하기 위한 용량선, 표시 소자(103)의 액정 소자의 한쪽 단자에 전위를 인가하기 위한 배선 등으로 할 수 있다. 그러므로 배선(VA)을 하나 또는 복수의 배선으로 할 수 있다.
도 1의 표시 소자(DD)의 설명에서는 배선(GL)은 화소(PIX)에 화상 데이터를 기록할 때 사전에 선택 신호를 송신하는 기능을 가진다고 설명하였지만, 도 2의 (A)의 화소(PIX)와 배선(VA) 사이의 온 상태, 오프 상태를 제어하는 기능을 가져도 좋다. 그러므로 배선(GL)은 하나 또는 복수의 배선으로 할 수 있다. 이로써, 배선(VA)으로부터의 전압의 인가 및/또는 전류의 공급을 일시적으로 정지할 수 있다.
도 2의 (B)의 블록도는 유기 EL 소자나 무기 EL 소자 등의 발광 소자를 가지는 표시 장치의 일례를 도시한 것이다.
구체적으로는, 도 2의 (B)에 도시된 표시 장치(DD2)는 표시 장치(DD1)의 화소(PIX)와 거의 같은 구성을 가지지만, 표시부(PA)에 포함되는 화소(PIX)가 구동 회로부(102)를 가진다는 점에서 표시 장치(DD1)와 상이하다. 그러므로 표시 장치(DD2)에 대해서는 상술한 표시 장치(DD1)와 상이한 부분만을 설명하고, 표시 장치(DD1)와 같은 부분의 설명을 생략한다.
구동 회로부(102)는 화상 데이터 유지부(101)와 표시 소자(103)에 전기적으로 접속된다.
구동 회로부(102)는 화상 데이터 유지부(101)에 유지된 화상 데이터에 따라 표시 소자(103)를 구동하는 기능을 가진다. 예를 들어, 표시 소자(103)로서, 유기 EL 소자 등 전류에 따라 발광 휘도가 결정되는 발광 소자를 적용하는 경우, 구동 회로부(102)는 상기 전류를 제어하는 구동 트랜지스터를 가질 수 있다. 또한 구동 트랜지스터는 표시 소자(103)에 구동 전류를 흘리는 기능을 가진다.
도 2의 (B)에 도시된 화소(PIX)가 가지는 표시 소자(103)로서는, 예를 들어 상술한 바와 같이 발광 소자를 적용할 수 있다. 발광 소자로서는 예를 들어, 무기 EL 소자, 유기 EL 소자 등을 들 수 있다. 또한 그 외로서는, 예를 들어 마이크로 LED 등을 들 수 있다.
도 2의 (B)의 배선(VA)은 도 2의 (A)에 도시된 배선(VA)과 마찬가지로 화소(PIX)에 전기적으로 접속된다. 여기서 배선(VA)은 화상 데이터 유지부(101)에 화상 데이터를 유지하기 위한 용량선, 구동 회로부(102)를 구동하기 위한 전압 공급선, 발광 소자에 전류를 공급하는 배선 등으로 할 수 있다. 그러므로, 도 2의 (B)의 배선(VA)은 도 2의 (A)에 도시된 배선(VA)과 마찬가지로 하나 또는 복수의 배선으로 할 수 있다.
다음으로, 보정 데이터 유지부(104)와 화상 신호선으로서 기능하는 배선(SL)과 화소(PIX)에 대하여 자세히 설명한다. 도 3은 배선(SL)의 기생 용량 및 배선 저항과 화소(PIX)의 회로 구성예와 보정 데이터 유지부(104)의 회로 구성예를 도시한 회로도이다. 또한, 도 3에서는 보정 데이터 유지부(104)와의 접속 관계를 나타내기 위하여, 소스 드라이버 회로(SD)를 도시하였다. 또한, 화소(PIX)에서는 스위치(SWC)와 용량 소자(Cs)의 회로 소자만을 도시하였고, 그 외의 회로 소자의 기재를 생략하였다. 또한, 도 3에서는 화소(PIX)에 전기적으로 접속되어 있는 배선(SL)을 도시하였지만, 화소(PIX)에 대하여 선택 신호를 송신하기 위한 배선(도 1 및 도 2에 도시된 배선(GL)에 상당하는 배선), 특정의 노드에 소정의 전위를 인가하기 위한 배선(도 2에 도시된 배선(VA)에 상당하는 배선) 등은 생략하였다.
도 3에 도시된 배선(SL)에는 상술한 바와 같이 배선(SL)이 가지는 기생 용량과 배선 저항을 도시하였다. 구체적으로는 배선(SL)은 하나의 화소(PIX)에 대하여 배선 저항으로서 저항 소자(Rp)와, 기생 용량으로서 용량 소자(Cp)를 가진다. 도 3에 도시된 표시부(PA)는 1열에 화소(PIX)를 N개(N은 1 이상의 정수) 가지고, 배선(SL)은 직렬로 접속된 N개의 저항 소자(Rp)와 병렬로 접속된 N개의 용량 소자(Cp)를 가지는 것으로 한다. 또한, 도 3에서는 용량 소자(Cp)의 제 1 단자와 저항 소자(Rp)의 제 1 단자의 전기적 접속점에 하나의 화소(PIX)가 전기적으로 접속되는 것으로 한다.
도 3에 도시된 표시부(PA)에서 i번째 행(i는 1 이상 N 이하의 정수)에 제공된 화소(PIX)를 화소(PIX[i])로 도시하였다. 또한, 본 명세서에서는 특별히 언급이 없는 한, 화소(PIX[1]) 내지 화소(PIX[N]) 각각의 어드레스의 기재를 생략하는 경우가 있다. 또한, 도 3에서는 화소(PIX[1]), 화소(PIX[2]), 화소(PIX[N])를 도시하였고, 그 외의 화소(PIX)는 생략하였다.
화소(PIX)는 스위치(SWC)와 용량 소자(Cs)를 가진다. 스위치(SWC)의 제 1 단자는 용량 소자(Cs)의 제 1 단자와 전기적으로 접속되고, 스위치(SWC)의 제 2 단자는 배선(SL)과 전기적으로 접속되어 있다. 용량 소자(Cs)의 제 2 단자는 배선(VC)과 전기적으로 접속된다. 스위치(SWC)의 온 상태, 오프 상태의 전환은 예를 들어, 화소(PIX)에 대하여 송신되는 배선(GL) 등으로부터의 선택 신호에 의하여 수행된다.
용량 소자(Cs)는 예를 들어, 도 2에서 설명한 화상 데이터 유지부(101)에 포함되는 화상 데이터를 유지하기 위한 용량 소자로 할 수 있다. 또한 배선(VC)은 예를 들어, 상기 화상 데이터를 유지하기 위하여 용량 소자(Cs)의 제 2 단자에 적절한 전위를 인가하기 위한 배선으로 할 수 있다.
기생 용량으로서 기능하는 용량 소자(Cp)의 제 2 단자에는 배선(VP)이 전기적으로 접속되는 것으로 한다. 배선(VP)으로서는 예를 들어, 화소(PIX)에 대한 선택 신호를 송신하기 위한 배선(GL), 배선(VC) 등으로 할 수 있다.
보정 데이터 유지부(104)는 스위치(SW1) 내지 스위치(SW3)와 용량 소자(Cd)를 가진다. 스위치(SW1)의 제 1 단자는 용량 소자(Cd)의 제 1 단자와 배선(SL)에 전기적으로 접속되고, 스위치(SW1)의 제 2 단자는 스위치(SW2)의 제 1 단자와 소스 드라이버 회로(SD)에 전기적으로 접속된다. 스위치(SW3)의 제 1 단자는 용량 소자(Cd)의 제 2 단자와 스위치(SW2)의 제 2 단자에 전기적으로 접속되고, 스위치(SW3)의 제 2 단자는 배선(VG)에 전기적으로 접속된다.
또한, 본 실시형태에서는 스위치(SW2)의 제 2 단자와, 용량 소자(Cd)의 제 2 단자와, 스위치(SW3)의 제 1 단자의 전기적 접속점을 노드(ND3)로 부른다.
보정 데이터 유지부는 스위치(SW2)를 온 상태로 함으로써 용량 소자(Cd)의 제 2 단자(노드(ND3))에 보정 데이터를 기록할 수 있다.
배선(VG)은 보정 데이터 유지부(104)에 유지된 보정 데이터를 리셋하기 위한 배선이고, 예를 들어 기준 전위를 인가하는 배선으로 할 수 있다.
<화소의 회로 구성예>
다음으로, 도 1 내지 도 3에 도시된 화소(PIX)에 적용할 수 있는 회로 구성예에 대하여 설명한다.
도 4의 (A1)에 도시된 화소(PIX)는 트랜지스터(Tr1)와 용량 소자(C1)와 액정 소자(LC)를 가진다. 또한, 배선(DL), 배선(GL), 배선(VCOM)은 화소(PIX)와 전기적으로 접속된다.
트랜지스터(Tr1)는 스위칭 소자로서 기능한다. 특히 트랜지스터(Tr1)는 액정 소자(LC)의 제 1 단자와 배선(DL) 사이를 전기적으로 접속하거나, 또는 비접속으로 하는 트랜지스터로서 기능한다. 즉 트랜지스터(Tr1)는 도 3의 화소(PIX)에 포함되는 스위치(SWC)에 상당한다. 또한 트랜지스터(Tr1)에는 실시형태 3에 기재된 구성을 적용할 수 있다.
배선(DL)은 화소(PIX)에 화상 데이터를 송신하기 위한 배선이고, 도 1 내지 도 3에 도시된 배선(SL)에 상당하는 배선이다. 또한, 배선(GL)은 화소(PIX)에 대한 선택 신호선이고, 도 1 및 도 2에 도시된 배선(GL)에 상당하는 배선이다.
배선(VCOM)은 액정 소자(LC)의 제 2 단자에 소정의 전위를 인가하기 위한 배선이다. 소정의 전위로서는, 예를 들어 기준 전위, 저레벨 전위, 이들보다 낮은 전위 등으로 할 수 있다. 또한, 배선(VCOM)은 표시부(PA)가 가지는 복수의 화소(PIX) 각각에 포함되는 액정 소자(LC)의 제 2 단자에 대하여 공통의 전위를 인가할 수 있다.
트랜지스터(Tr1)의 제 1 단자는 용량 소자(C1)의 제 1 단자에 전기적으로 접속되고, 트랜지스터(Tr1)의 제 2 단자는 배선(DL)에 전기적으로 접속되고, 트랜지스터(Tr1)의 게이트는 배선(GL)에 전기적으로 접속된다.
또한, 본 실시형태에서는 트랜지스터(Tr1)의 제 1 단자와 용량 소자(C1)의 제 1 단자와 액정 소자(LC)의 제 1 단자의 전기적 접속점을 노드(ND1)라고 부른다.
액정 소자(LC)의 제 2 단자는 배선(VCOM)에 전기적으로 접속된다. 또한, 용량 소자(C1)의 제 2 단자는 배선(VCOM)과 전기적으로 접속된다.
용량 소자(C1)는 트랜지스터(Tr1)의 제 1 단자와 배선(VCOM) 사이의 전위차를 유지하는 기능을 가진다. 또한 용량 소자(C1)는 도 3에 도시된 화소(PIX)에 포함되는 용량 소자(Cs)에 상당한다. 이 경우, 도 3에 도시된 배선(VC)은 도 4의 (A1)의 배선(VCOM)에 상당한다. 또한, 용량 소자(C1)는 용량 소자(C1)의 제 1 단자의 전위를 유지하는 역할을 가지면 좋기 때문에, 용량 소자(C1)의 제 2 단자는 배선(VCOM) 이외의 정전위를 인가하는 배선과 전기적으로 접속되어도 좋다.
또한, 도 4의 (A1)에 도시된 화소(PIX)에서 트랜지스터(Tr1) 및 용량 소자(C1)는 도 2의 (A)에 도시된 화소(PIX)의 화상 데이터 유지부(101)가 가지는 회로 소자에 상당한다. 또한 도 4의 (A1)에 도시된 화소(PIX)에서 액정 소자(LC)는 도 2의 (A)에 도시된 화소(PIX)의 표시 소자(103)에 상당한다.
도 4의 (A1)에 도시된 화소(PIX)는 노드(ND1)에 화상 데이터에 따른 전위를 유지함으로써 액정 소자(LC)에 포함되는 액정 분자가 액정 소자(LC)의 제 1 단자-제 2 단자 사이에 전압에 따라 배향된다. 배향된 액정 분자는 표시 장치에 포함되는 백라이트 유닛에서의 광을 투과시키기 때문에, 또는 표시 장치에 포함되는 반사 전극에 의하여 표시 장치의 외부로부터 입사된 광을 반사하기 때문에, 화소(PIX)로부터 화상 데이터에 따른 광을 사출할 수 있다.
도 4의 (A1)의 화소(PIX)에서, 트랜지스터(Tr1)는 OS 트랜지스터인 것이 바람직하다. 특히, OS 트랜지스터는 채널 형성 영역에 인듐, 원소 M(원소 M은 알루미늄, 갈륨, 이트륨, 또는 주석), 아연 중 적어도 하나를 가지는 산화물인 것이 바람직하다. 또한 상기 산화물에 대해서는 실시형태 4에서 자세히 설명한다. 이러한 OS 트랜지스터를 트랜지스터(Tr1)에 적용함으로써, 트랜지스터의 오프 전류를 매우 낮게 할 수 있다. 용량 소자(C1)의 제 1 단자(노드(ND1))에 데이터를 유지하는 경우, 트랜지스터(Tr1)를 OS 트랜지스터로 함으로써, 오프 전류로 인한, 노드(ND1)에 유지된 데이터의 파괴를 방지할 수 있다.
또한 트랜지스터(Tr1)로서는, 예를 들어 채널 형성 영역에 실리콘을 가지는 트랜지스터를 적용할 수 있다(이하, Si 트랜지스터라고 기재함). 실리콘으로서는 예를 들어 수소화 비정질 실리콘, 미결정 실리콘, 또는 다결정 실리콘 등을 사용할 수 있다.
또한, 도 4의 (A1)에 도시된 트랜지스터(Tr1)는 백 게이트를 가지는 트랜지스터이어도 좋다. 도 4의 (A2)에 도시된 화소(PIX)는 도 4의 (A1)에 도시된 화소(PIX)가 가지는 트랜지스터(Tr1)에 백 게이트를 제공한 구성이다. 도 4의 (A2)에서는 트랜지스터(Tr1)는 게이트와 백 게이트가 전기적으로 접속된다. 게이트와 백 게이트가 전기적으로 접속된 트랜지스터는 상기 트랜지스터를 흐르는 온 전류를 높게 할 수 있기 때문에, 도 4의 (A2)에 도시된 화소(PIX)의 구성으로 함으로써 화소(PIX)를 고속으로 동작시킬 수 있다. 또한, 도 4의 (A2)에 도시된 화소(PIX)는 트랜지스터(Tr1)의 게이트와 백 게이트를 접속한 구성으로 하였지만, 트랜지스터(Tr1)의 백 게이트에는 다른 배선으로 전위를 인가하는 구성으로 하여도 좋다.
또한, 도 1 내지 도 3에 도시된 화소(PIX)에 적용할 수 있는, 도 4의 (A1), (A2)와는 다른 회로 구성예에 대하여 설명한다.
도 4의 (B1)에 도시된 화소(PIX)는 트랜지스터(Tr2) 내지 트랜지스터(Tr4)와 용량 소자(C2)와 발광 소자(LD)를 가진다. 또한 배선(DL), 배선(GL1), 배선(AL), 배선(VL), 배선(CAT)은 화소(PIX)와 전기적으로 접속된다.
트랜지스터(Tr2), 트랜지스터(Tr4) 각각은 스위칭 소자로서 기능한다. 화상 데이터의 기록은 트랜지스터(Tr2)를 제어함으로써 수행되기 때문에, 트랜지스터(Tr2)는 도 3의 화소(PIX)에 포함되는 스위치(SWC)에 상당한다. 트랜지스터(Tr3)는 발광 소자(LD)를 흐르는 전류를 제어하는 구동 트랜지스터로서 기능한다. 또한, 트랜지스터(Tr2) 내지 트랜지스터(Tr4)에는 실시형태 3에 기재된 구성을 적용할 수 있다.
배선(DL)은 화소(PIX)에 화상 데이터를 송신하기 위한 배선이고, 도 1 내지 도 3에 도시된 배선(SL)에 상당한다. 또한, 배선(GL1)은 화소(PIX)에 대한 선택 신호선이고, 도 1 및 도 2에 도시된 배선(GL)에 상당한다.
배선(VL)은 화소(PIX) 내의 특정의 노드에 소정의 전위를 인가하기 위한 배선이다. 또한 배선(AL)은 발광 소자(LD)에 흘리기 위한 전류를 공급하기 위한 배선이다. 배선(VL) 및 배선(AL)은 도 2에 도시된 배선(VA)에 상당한다.
배선(CAT)은 발광 소자(LD)의 출력 단자에 소정의 전위를 인가하기 위한 배선이다. 소정의 전위로서는, 예를 들어 기준 전위, 저레벨 전위, 이들보다 낮은 전위 등으로 할 수 있다. 또한 배선(CAT)은 도 2에 도시된 배선(VA)에 상당한다. 배선(CAT)은 표시부(PA)에 포함되는 복수의 화소(PIX)에서 공통 전위를 인가하는 배선으로서 기능하는 것이 바람직하다.
트랜지스터(Tr2)의 제 1 단자는 용량 소자(C2)의 제 1 단자와 트랜지스터(Tr3)의 게이트에 전기적으로 접속되고, 트랜지스터(Tr2)의 제 2 단자는 배선(DL)에 전기적으로 접속되고, 트랜지스터(Tr2)의 게이트는 배선(GL1)에 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(Tr3)의 제 1 단자는 배선(AL)과 전기적으로 접속되고, 트랜지스터(Tr3)의 제 2 단자는 용량 소자(C2)의 제 2 단자와 트랜지스터(Tr4)의 제 1 단자와 발광 소자(LD)의 입력 단자에 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(Tr4)의 제 2 단자는 배선(VL)에 전기적으로 접속되고, 트랜지스터(Tr4)의 게이트는 배선(GL1)에 전기적으로 접속된다. 발광 소자(LD)의 출력 단자는 배선(CAT)과 전기적으로 접속된다.
또한 본 실시형태에서는 트랜지스터(Tr2)의 제 1 단자와 용량 소자(C2)의 제 1 단자와 트랜지스터(Tr3)의 게이트의 전기적 접속점을 노드(ND2)라고 부른다.
용량 소자(C2)는 트랜지스터(Tr3)의 제 2 단자와 게이트 사이의 전위차를 유지하는 기능을 가진다. 또한, 용량 소자(C2)는 도 3에 도시된 화소(PIX)에 포함되는 용량 소자(Cs)에 상당한다.
또한, 도 4의 (B1)에 도시된 화소(PIX)에서 트랜지스터(Tr2) 및 용량 소자(C2)는 도 2의 (B)에 도시된 화소(PIX)의 화상 데이터 유지부(101)가 가지는 회로 소자에 상당한다. 또한, 도 4의 (B1)에 도시된 화소(PIX)에서 트랜지스터(Tr3) 및 트랜지스터(Tr4)는 도 2의 (B)에 도시된 화소(PIX)의 구동 회로부(102)가 가지는 회로 소자에 상당한다. 또한, 도 4의 (B1)에 도시된 화소(PIX)에서 발광 소자(LD)는 도 2의 (B)에 도시된 화소(PIX)의 표시 소자(103)에 상당한다.
도 4의 (B1)에 도시된 화소(PIX)에서는 노드(ND2)에 화상 데이터에 따른 전위를 유지함으로써 구동 트랜지스터인 트랜지스터(Tr3)의 게이트-소스 간 전압에 따른 전류가 트랜지스터(Tr3)의 소스-드레인 간을 흐른다. 상기 전류는 발광 소자(LD)의 입력 단자에 흐르기 때문에, 발광 소자(LD)는 발광한다. 그러므로, 화소(PIX)는 화상 데이터에 대응하는 광을 사출할 수 있다.
도 4의 (B1)의 화소(PIX)에서, 트랜지스터(Tr2) 내지 트랜지스터(Tr4) 중 적어도 하나는 OS 트랜지스터인 것이 바람직하다. 특히, OS 트랜지스터는 채널 형성 영역에 인듐, 원소 M(원소 M은 알루미늄, 갈륨, 이트륨, 또는 주석), 아연 중 적어도 하나를 가지는 산화물인 것이 바람직하다. 또한 상기 산화물에 대해서는 실시형태 4에서 자세히 설명한다. 이러한 OS 트랜지스터를 트랜지스터(Tr2) 내지 트랜지스터(Tr4) 중 적어도 하나에 적용함으로써, 적용한 트랜지스터의 오프 전류를 매우 낮게 할 수 있다. 용량 소자(C2)의 제 1 단자(노드(ND2))에 데이터를 유지하는 경우, 트랜지스터(Tr2)를 OS 트랜지스터로 함으로써, 오프 전류로 인한, 노드(ND2)에 유지된 데이터의 파괴를 방지할 수 있다. 또한 트랜지스터(Tr2) 내지 트랜지스터(Tr4) 모두에 OS 트랜지스터를 적용함으로써, 각 트랜지스터를 동시에 형성할 수 있기 때문에, 표시부(PA)의 제작 공정을 단축할 수 있는 경우가 있다. 즉, 표시부(PA)의 생산 시간을 단축할 수 있기 때문에, 일정 시간당 생산수를 증가시킬 수 있다.
또한 트랜지스터(Tr2) 내지 트랜지스터(Tr4) 중 적어도 하나에, 예를 들어 채널 형성 영역에 실리콘을 가지는 Si 트랜지스터를 적용할 수 있다. 실리콘으로서는 예를 들어 수소화 비정질 실리콘, 미결정 실리콘, 또는 다결정 실리콘 등을 사용할 수 있다.
또한, 트랜지스터(Tr2) 내지 트랜지스터(Tr4)의 채널 형성 영역은 같은 재료인 것이 바람직하다. 또한, 상황에 따라 화소(PIX)를 트랜지스터(Tr2) 내지 트랜지스터(Tr4) 중 일부의 트랜지스터가 Si 트랜지스터이고, 나머지 트랜지스터가 OS 트랜지스터인 구성으로 하여도 좋다.
또한, 도 4의 (B1)에 도시된 화소(PIX)에서는 발광 소자(LD)의 입력 단자에 스위칭 소자를 제공하여도 좋다. 도 4의 (B2)에 도시된 화소(PIX)는 트랜지스터(Tr3)의 제 2 단자와 용량 소자(C2)의 제 2 단자와 트랜지스터(Tr4)의 제 1 단자의 전기적 접속점과 발광 소자(LD) 사이에 스위칭 소자로서 트랜지스터(Tr5)가 제공된 구성이다. 즉 트랜지스터(Tr5)의 제 1 단자는 트랜지스터(Tr3)의 제 2 단자와 용량 소자(C2)의 제 2 단자와 트랜지스터(Tr4)의 제 1 단자에 전기적으로 접속되고, 트랜지스터(Tr5)의 제 2 단자는 발광 소자(LD)의 입력 단자에 전기적으로 접속된다. 또한, 트랜지스터(Tr5)의 게이트는 선택 신호선 중 하나인 배선(GL2)과 전기적으로 접속된다.
도 4의 (B1)에 도시된 화소(PIX)의 경우, 발광 소자(LD)의 발광을 정지하기 위해서는 발광 소자(LD)의 입력 단자에 전류를 흘리지 않으면 되기 때문에, 그 타이밍에 맞추어 배선(AL)에 인가되어 있는 전위를 낮추는 것 등을 수행하면 좋다. 이 경우, 배선(AL)을 제어하기 위한 드라이버 회로를 별도로 제공할 필요가 있기 때문에, 표시 장치의 제작 시의 비용이 증가하는 경우가 있다. 한편, 도 4의 (B2)에 도시된 화소(PIX)의 경우, 배선(GL2)에 저레벨 전위를 인가하여 트랜지스터(Tr5)를 오프 상태로 함으로써 발광 소자(LD)로의 전류의 공급을 정지하면 좋다. 또한, 트랜지스터(Tr5)를 상술한 OS 트랜지스터로 함으로써, 오프 전류로 인한 발광 소자(LD)의 발광을 방지할 수 있다.
또한 도 4의 (B2)에 도시된 화소(PIX)에서 트랜지스터(Tr5)는 도 2의 (B)에 도시된 화소(PIX)의 구동 회로부(102)가 가지는 회로 소자에 상당한다.
<보정 데이터 유지부의 회로 구성예>
다음으로, 도 1 내지 도 3에 도시된 보정 데이터 유지부(104)에 적용할 수 있는 회로 구성예에 대하여 설명한다.
도 5의 (A)에 도시된 보정 데이터 유지부(104)는 도 3에 도시된 보정 데이터 유지부(104)의 스위치(SW1) 내지 스위치(SW3)로서 각각 트랜지스터(SWT1) 내지 트랜지스터(SWT3)를 적용한 회로 구성예이다. 또한 도 5의 (A)에서는 보정 데이터 유지부(104)와의 접속 관계를 나타내기 위하여 표시부(PA)와 소스 드라이버 회로(SD)를 도시하였다.
트랜지스터(SWT1)의 제 1 단자는 용량 소자(Cd)의 제 1 단자와 배선(SL)(배선(DL))에 전기적으로 접속되고, 트랜지스터(SWT1)의 제 2 단자는 트랜지스터(SWT2)의 제 1 단자와 소스 드라이버 회로(SD)에 전기적으로 접속되고, 트랜지스터(SWT1)의 게이트는 배선(CRL1)과 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(SWT2)의 게이트는 배선(CRL2)과 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(SWT3)의 제 1 단자는 용량 소자(Cd)의 제 2 단자와 트랜지스터(SWT2)의 제 2 단자에 전기적으로 접속되고, 트랜지스터(SWT3)의 제 2 단자는 배선(VG)과 전기적으로 접속되고, 트랜지스터(SWT3)의 게이트는 배선(CRL1)과 전기적으로 접속된다.
또한 도 3과 마찬가지로, 도 5에서는 트랜지스터(SWT2)의 제 2 단자와 용량 소자(Cd)의 제 2 단자와 트랜지스터(SWT3)의 제 1 단자의 전기적 접속점을 노드(ND3)로 하였다.
배선(CRL1) 및 배선(CRL2)은 트랜지스터(SWT1) 내지 트랜지스터(SWT3)의 온 상태, 오프 상태의 전환을 수행하기 위한 배선이다. 특히 트랜지스터(SWT1)와 트랜지스터(SWT3)의 각각의 게이트는 배선(CRL1)에 전기적으로 접속되기 때문에 배선(CRL1)에 고레벨 전위 또는 저레벨 전위를 인가함으로써, 트랜지스터(SWT1) 및 트랜지스터(SWT3)의 온 상태, 오프 상태의 전환을 동시에 수행할 수 있다. 또한, 트랜지스터(SWT1) 및 트랜지스터(SWT3) 각각의 온 상태, 오프 상태의 전환은 동시에 수행할 필요는 없고, 트랜지스터(SWT1) 및 트랜지스터(SWT3)의 온 상태, 오프 상태의 전환을 각각 독립적으로 수행하여도 좋다. 이 경우, 보정 데이터 유지부(104)는 트랜지스터(SWT1) 및 트랜지스터(SWT3) 각각의 게이트가 상이한 배선에 전기적으로 접속되는 구성으로 하면 좋다.
트랜지스터(SWT1) 내지 트랜지스터(SWT3) 중 적어도 하나에는 OS 트랜지스터를 사용하는 것이 바람직하다. OS 트랜지스터는 오프 전류가 매우 낮다는 특성을 가지기 때문에, 예를 들어 트랜지스터(SWT2) 및/또는 트랜지스터(SWT3)로서 OS 트랜지스터를 적용함으로써, 오프 전류로 인한 노드(ND3)에 유지된 데이터의 파괴를 방지할 수 있다. 또한, 트랜지스터(SWT1) 내지 트랜지스터(SWT3) 모두를 OS 트랜지스터로 함으로써, 각각의 트랜지스터를 동시에 형성할 수 있기 때문에, 표시부(PA)의 제작 공정을 단축할 수 있는 경우가 있다.
또한, 도 5의 (A)에 도시된 트랜지스터(SWT1) 내지 트랜지스터(SWT3) 중 적어도 하나는 백 게이트를 가지는 트랜지스터로 하여도 좋다. 도 5의 (B)는 트랜지스터(SWT1) 내지 트랜지스터(SWT3)의 모두가 백 게이트를 가지는 트랜지스터이고, 각각의 트랜지스터는 게이트와 백 게이트가 전기적으로 접속되어 있다. 게이트와 백 게이트가 전기적으로 접속된 트랜지스터는 상기 트랜지스터를 흐르는 온 전류를 높게 할 수 있기 때문에, 도 5의 (B)에 도시된 화소(PIX)의 구성으로 함으로써, 화소(PIX)를 고속으로 동작시킬 수 있다. 또한, 도 5의 (B)에 도시된 화소(PIX)는 트랜지스터(SWT1) 내지 트랜지스터(SWT3) 각각에서 게이트와 백 게이트가 접속된 구성을 가지지만, 각각의 트랜지스터의 백 게이트에는 다른 배선으로 전위를 인가하는 구성으로 하여도 좋다.
또한 트랜지스터(SWT1) 내지 트랜지스터(SWT3) 중 적어도 하나에는 Si 트랜지스터를 적용하여도 좋다. 또한, 트랜지스터(SWT1) 내지 트랜지스터(SWT3) 중 일부의 트랜지스터를 Si 트랜지스터로 하고, 나머지 트랜지스터를 OS 트랜지스터로 하여도 좋다.
또한 도 5의 (A), (B)는 도 3에 도시된 보정 데이터 유지부(104)의 스위치(SW1) 내지 스위치(SW3)로서 각각 트랜지스터(SWT1) 내지 트랜지스터(SWT3)를 적용한 회로 구성예를 도시한 것이지만, 도 3에 도시된 보정 데이터 유지부(104)의 스위치(SW1) 내지 스위치(SW3)는 CMOS(Complementary MOS) 회로로 구성된 스위치, 예를 들어 아날로그 스위치로 하여도 좋다.
또한, 보정 데이터 유지부(104)와 화소(PIX)를 같은 기판에 형성하는 경우, 트랜지스터(SWT1) 내지 트랜지스터(SWT3)와 화소(PIX)에 포함되는 트랜지스터의 각각의 채널 형성 영역은 같은 재료로 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 보정 데이터 유지부(104)와 소스 드라이버 회로(SD)에 포함되는 각각의 트랜지스터의 채널 형성 영역을 같은 재료로 형성하는 경우, 보정 데이터 유지부(104)와 소스 드라이버 회로(SD)는 같은 반도체 기판 위에 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 보정 데이터 유지부(104)와 소스 드라이버 회로(SD)에 포함되는 각각의 트랜지스터의 채널 형성 영역을 서로 상이한 재료로 형성하는 경우, 소스 드라이버 회로(SD)를 반도체 기판 위에 형성하고, 상기 소스 드라이버 회로(SD)의 위쪽에 보정 데이터 유지부(104)를 형성하는 적층 구조로 하는 것이 바람직하다. 이 경우, 보정 데이터 유지부(104)의 트랜지스터(SWT1) 내지 트랜지스터(SWT3)를 OS 트랜지스터로서 구성하고, 소스 드라이버 회로(SD)를 Si 트랜지스터로 구성할 수 있다. 또한, 보정 데이터 유지부(104) 및 소스 드라이버 회로(SD)는 소스 드라이버 회로(SD)가 형성된 반도체 기판 위에 보정 데이터 유지부(104)가 형성된 기판이 실장된 구성으로 하여도 좋다. 또한, 소스 드라이버 회로(SD)의 내부에 보정 데이터 유지부(104)가 포함되는 구성으로 하여도 좋다.
또한, 화소(PIX), 보정 데이터 유지부(104), 소스 드라이버 회로(SD) 등이 형성되는 기판으로서는, 예를 들어 유리 기판, 석영 기판, 사파이어 기판, 안정화 지르코니아 기판(이트리아 안정화 지르코니아 기판 등), 수지 기판 등의 절연체 기판을 들 수 있다. 또한, 상기 기판으로서는 예를 들어 실리콘, 저마늄 등으로 이루어지는 반도체 기판, 또는 탄소화 실리콘, 실리콘 저마늄, 비소화 갈륨, 인화 인듐, 산화 아연, 산화 갈륨으로 이루어지는 화합물 반도체 기판을 들 수 있다. 또한, 상기 기판으로서는 예를 들어 반도체 기판에 절연성 영역이 포함되는 SOI(Silicon On Insulator) 기판 등을 들 수 있다. 또한, 상기 기판으로서는 예를 들어 흑연 기판, 금속 기판, 합금 기판, 도전성 수지 기판 등의 도전체 기판 등을 들 수 있다.
<<동작예>>
다음으로, 본 발명의 일 형태의 표시 장치의 동작예에 대하여 설명한다. 또한, 본 동작예에서 취급하는 표시 장치로서는 도 6에 도시된 표시 장치(DD3)로 한다. 표시 장치(DD3)는 표시 장치(DD1)에서 화소(PIX)를 도 4의 (A1)에 도시된 화소(PIX)로 하고 배선(SL)을 도 3에 도시된 배선(SL)으로 하고, 보정 데이터 유지부(104)를 도 5의 (A)에 도시된 보정 데이터 유지부(104)로 한 구성이다. 또한, 도 6에서 용량 소자(Cpa)는 도 3에 도시된 배선(SL)의 기생 용량으로 한 용량 소자(Cp)의 총합이고, 배선(SL)에 전기적으로 접속되어 있는 화소(PIX)가 N개일 때, Cpa=N×Cp가 된다. 또한, 도 6에서는 도 3에 도시된 배선(SL)의 배선 저항을 나타내는 저항 소자(Rp)를 생략하였다. 또한 도 6에 도시된 소스 드라이버 회로(SD)에서는 앰프 회로(AMP)만을 도시하고, 앰프 회로의 입력 단자에 전기적으로 접속되는 회로 및 소자는 생략하였다.
도 7은 표시 장치(DD3)의 동작예를 나타낸 타이밍 차트이다. 도 7에 도시된 타이밍 차트는 시각(T1) 내지 시각(T6) 및 그 근방의 시각에서의 배선(GL), 배선(VCOM), 배선(CRL1), 배선(CRL2), 배선(VG), 배선(DL), 앰프 회로의 출력 전압(도 7에서는 AMP_out라고 기재함), 노드(ND1), 및 노드(ND3)의 전위의 변화를 나타낸다. 또한, 도 7에 기재된 high는 고레벨 전위를 가리키고, low는 저레벨 전위를 가리킨다. 또한, 도 7에 기재된 VGND는 기준 전위를 가리킨다.
또한 배선(VCOM) 및 배선(VG)은 시각(T1) 내지 시각(T6) 및 그 근방의 시각에서 항상 VGND가 인가되는 것으로 한다.
또한, 본 동작예에서 트랜지스터(Tr1)와 트랜지스터(SWT1) 내지 트랜지스터(SWT3)는 특별히 언급이 없는 경우, 온 상태의 경우에는 최종적으로 선형 영역에서 동작하는 경우를 포함하는 것으로 한다. 즉, 트랜지스터(Tr1)와 트랜지스터(SWT1) 내지 트랜지스터(SWT3)의 게이트 전압, 소스 전압, 및 드레인 전압은 선형 영역에서 동작하는 범위에서의 전압으로 적절히 바이어스되어 있는 경우를 포함하는 것으로 한다. 또한, 표시 장치(DD1)의 화소(PIX)로서 도 4의 (B1), (B2)에 기재된 화소(PIX)를 적용하는 경우, 트랜지스터(Tr2), 트랜지스터(Tr4)를 선형 영역에서 동작시키고, 트랜지스터(Tr3)를 포화 영역에서 동작시키는 것이 바람직하다.
[시각(T1) 전]
시각(T1) 전에 배선(GL)에는 저레벨 전위가 인가된다. 배선(GL)의 전위가 저레벨 전위일 때, 트랜지스터(Tr1)의 게이트에 저레벨 전위가 인가되기 때문에, 트랜지스터(Tr1)가 오프 상태가 된다. 즉 배선(DL)과 노드(ND1) 사이는 비도통 상태가 된다.
또한, 배선(CRL1)에는 저레벨 전위가 인가된다. 배선(CRL1)의 전위가 저레벨 전위일 때, 트랜지스터(SWT1) 및 트랜지스터(SWT3) 각각의 게이트에 저레벨 전위가 인가되기 때문에, 트랜지스터(SWT1) 및 트랜지스터(SWT3) 각각은 오프 상태가 된다. 즉 소스 드라이버 회로(SD)와 표시부(PA) 사이는 비도통 상태가 되고, 노드(ND3)와 배선(VG) 사이도 비도통 상태가 된다.
그런데, 액정 소자(LC)의 제 1 단자(노드(ND1))와 제 2 단자 사이에 일정 이상의 전위차가 생긴 경우, 액정 소자(LC)에 포함되는 액정 분자가 상기 전위차에 따라 배향한다. 배향된 액정 분자는 표시 장치(DD1)에 포함되는 백라이트 유닛으로부터의 광을 투과시키기 때문에, 화소(PIX)로부터 상기 광이 사출된다. 상기 광의 강도는 액정 소자(LC)의 제 1 단자(노드(ND1))와 제 2 단자 사이에 인가되는 전압, 즉 노드(ND1)의 전위에 따라 결정되기 때문에, 상기 전위를 조정함으로써 계조 표시를 수행할 수 있다. 또한, 도 7에 도시된 타이밍 차트의 시각(T1) 전에서 화소(PIX)로부터 광이 사출되지 않을 정도로 액정 소자(LC)의 제 1 단자(노드(ND1))와 제 2 단자 사이의 전위차가 생겨 있는 것으로 하고, 이와 같은 전위를 VIni1로 한다. 즉 도 7에 도시된 타이밍 차트에서 노드(ND1)의 전위를 VIni1이라고 기재하였다. 또한, VIni1은 VGND 또는 VGND보다 낮은 전위이어도 좋다. 본 동작예에서는 VIni1은 VGND보다 크고, 또한 화소(PIX)로부터 광이 사출되지 않을 정도의 전위로서 설명한다.
시각(T1) 전에서 배선(CRL2)의 전위는 고레벨 전위로부터 저레벨 전위로 변화된다. 배선(CRL2)의 전위가 고레벨 전위일 때, 트랜지스터(SWT2)의 게이트에 고레벨 전위가 인가되기 때문에, 트랜지스터(SWT2)는 온 상태가 된다. 즉 소스 드라이버 회로(SD)와 노드(ND3) 사이는 도통 상태가 된다. 이때, 소스 드라이버 회로(SD)의 앰프 회로(AMP)의 출력 단자로부터 출력된 전위가 노드(ND3)에 인가된다. 또한, 배선(CRL2)의 전위가 저레벨 전위가 되었을 때, 트랜지스터(SWT2)는 오프 상태가 되기 때문에, 소스 드라이버 회로(SD)와 노드(ND3) 사이는 비도통 상태가 된다.
또한, 본 동작예를 간이적으로 설명하기 위하여 시각(T1) 전에서의 노드(ND3)의 전위를 VIni2로 한다. 또한, VIni2는 VGND 또는 VGND보다 낮은 전위이어도 좋지만, 본 동작예에서는 VIni2는 VGND보다 큰 전위로 한다.
시각(T1) 전에서 배선(DL)은 적절한 전위인 것으로 한다. 또한 도 7에서는 배선(DL)의 전위는 VGND보다 큰 전위로서 도시하였다.
[시각(T1)]
시각(T1)에서 배선(GL)에는 고레벨 전위가 인가된다. 그러므로, 시각(T1)부터 시각(T2)까지의 기간에 트랜지스터(Tr1)의 게이트에 고레벨 전위가 인가되기 때문에, 트랜지스터(Tr1)가 온 상태가 된다. 이로써 배선(DL)과 소스 드라이버 회로(SD) 사이가 도통 상태가 된다.
또한, 시각(T1)에서 배선(CRL1)에는 고레벨 전위가 인가된다. 그러므로, 시각(T1)부터 시각(T2)까지의 기간에 트랜지스터(SWT1) 및 트랜지스터(SWT3) 각각의 게이트에 고레벨 전위가 인가되기 때문에, 트랜지스터(SWT1) 및 트랜지스터(SWT3)가 온 상태가 된다. 노드(ND3)와 배선(VG) 사이가 도통 상태가 된다.
여기서, 시각(T1)에서 앰프 회로의 출력 단자로부터 아날로그 신호로서 전위(Vdata1)가 출력된 것으로 한다. Vdata1은 소스 드라이버 회로(SD)가 가지는 디지털 아날로그 변환 회로(DAC)가 출력할 수 있는 전위로 한다. 이때, 트랜지스터(SWT1)가 온 상태이기 때문에, 배선(DL)의 전위는 Vdata1이 된다. 또한, 트랜지스터(Tr1)는 온 상태이므로, 화소(PIX)의 노드(ND1)의 전위도 Vdata1이 된다.
한편, 트랜지스터(SWT3)가 온 상태이므로, 노드(ND3)의 전위는 VGND가 된다. 또한, 트랜지스터(SWT2)는 오프 상태이므로, 앰프 회로(AMP)의 출력 단자로부터 출력되는 전위(Vdata1)가 노드(ND3)에 인가되는 것은 없다.
이때, 용량 소자(Cd)의 제 1 단자-제 2 단자 사이의 전압은 Vdata1이 된다.
[시각(T2)]
시각(T2)에서, 배선(CRL1)에는 저레벨 전위가 인가된다. 그러므로, 시각(T2)부터 시각(T3)까지의 기간에 트랜지스터(SWT1) 및 트랜지스터(SWT3) 각각의 게이트에 저레벨 전위가 인가되기 때문에, 트랜지스터(SWT1) 및 트랜지스터(SWT3) 각각이 오프 상태가 된다.
트랜지스터(SWT1)가 오프 상태가 되면 배선(DL)과 소스 드라이버 회로(SD) 사이가 비도통 상태가 된다. 그러므로, 배선(DL)과 노드(ND1)는 전기적으로 부유 상태가 된다. 또한, 트랜지스터(SWT3)가 오프 상태가 되면, 노드(ND3)와 배선(VG) 사이도 비도통 상태가 되기 때문에, 노드(ND3)도 전기적으로 부유 상태가 된다.
또한, 시각(T2)부터 시각(T3)까지의 기간에 앰프 회로(AMP)의 출력 단자로부터 아날로그 신호로서 전위(Vdata2)가 출력되는 것으로 한다. Vdata2는 Vdata1과 마찬가지로 소스 드라이버 회로(SD)가 가지는 디지털 아날로그 변환 회로(DAC)가 출력할 수 있는 전위로 한다.
[시각(T3)]
시각(T3)에서 배선(CRL2)에는 고레벨 전위가 인가된다. 그러므로, 시각(T3)부터 시각(T4)까지의 기간에 트랜지스터(SWT2)의 게이트에 고레벨 전위가 인가되기 때문에, 트랜지스터(SWT2)가 온 상태가 된다.
이때, 트랜지스터(SWT2)가 온 상태이므로, 앰프 회로(AMP)의 출력 단자로부터 출력되는 전위(Vdata2)가 노드(ND3)에 인가된다. 또한, 트랜지스터(SWT3)는 오프 상태이므로, 소스 드라이버 회로(SD)로부터 배선(VG)에 전류는 흐르지 않고, 노드(ND3)의 전위는 VGND로부터 Vdata2까지 높아진다.
또한 배선(DL)과 노드(ND1)는 전기적으로 부유 상태이므로, 노드(ND3)의 전위가 변동함으로써 용량 소자(Cd)의 용량 결합에 의하여 배선(DL)과 노드(ND1) 각각의 전위도 변동한다. 도 7의 타이밍 차트에서는 배선(DL)과 노드(ND1) 각각의 전위의 변동량을 ΔVg라고 기재하였지만, 용량 소자(Cd)의 정전 용량의 값을 CA로 하고, 배선(SL)의 기생 용량으로 한 용량 소자(Cpa)와 화소(PIX)의 용량 소자(C1)를 합성한 정전 용량의 값을 CB로 하였을 때, ΔVg는 다음 식(E1)으로 추산할 수 있다.
[수학식 1]
따라서, 노드(ND1)의 전위를 VND1로 하였을 때, VND1은 다음 식(E2)으로 나타내어진다.
[수학식 2]
또한, 식(E1), 식(E2)에서는 액정 소가(LC)의 제 1 단자와 제 2 단자 사이에 발생하는 기생 용량을 무시하고 있다. 하지만, 액정 소자(LC)의 제 1 단자와 용량 소자(C1)의 제 1 단자는 서로 전기적으로 접속되고, 액정 소가(LC)의 제 2 단자와 용량 소자(C1)의 제 2 단자 각각은 배선(VCOM)과 전기적으로 접속되어 있기 때문에, 양쪽은 전기적으로 병렬로 접속된 구성으로 간주할 수 있다. 따라서, 식(E1), 식(E2)의 정전 용량의 값(CB)은 액정 소자의 기생 용량을 고려한 값으로 취급할 수 있다.
[시각(T4)]
시각(T4)에서 배선(GL)에는 저레벨 전위가 인가된다. 그러므로, 시각(T4)부터 시각(T5)까지의 기간에 트랜지스터(Tr1)의 게이트에 저레벨 전위가 인가되기 때문에, 트랜지스터(Tr1)가 오프 상태가 된다.
트랜지스터(Tr1)가 오프 상태가 되면 배선(DL)과 노드(ND1) 사이가 비도통 상태가 된다. 그러므로, 노드(ND1)의 전위(VND1)는 용량 소자(C1)에 의하여 유지된다.
[시각(T5)]
시각(T5)에서 배선(CRL2)에는 저레벨 전위가 인가된다. 그러므로 시각(T5)부터 시각(T6)까지의 기간에 트랜지스터(SWT2)의 게이트에 저레벨 전위가 인가되기 때문에, 트랜지스터(SWT2)는 오프 상태가 된다.
트랜지스터(SWT2)가 오프 상태가 되면 소스 드라이버 회로(SD)와 노드(ND3) 사이가 비도통 상태가 된다. 또한, 트랜지스터(SWT3)가 오프 상태이므로, 노드(ND3)는 전기적으로 부유 상태가 된다. 그러므로 노드(ND3)의 전위는 용량 소자(Cd)에 의하여 유지된다.
[시각(T6)]
시각(T6)에서 배선(CRL1)에는 고레벨 전위가 인가된다. 그러므로, 시각(T6) 이후에서 트랜지스터(SWT1) 및 트랜지스터(SWT3) 각각의 게이트에 고레벨 전위가 인가되기 때문에, 트랜지스터(SWT1) 및 트랜지스터(SWT3) 각각이 온 상태가 된다.
또한, 시각(T6)에서 앰프 회로(AMP)의 출력 단자로부터 아날로그 신호로서 전위(VAN)가 출력되는 것으로 한다. VAN은 Vdata1 및 Vdata2와 마찬가지로, 소스 드라이버 회로(SD)가 가지는 디지털 아날로그 변환 회로(DAC)가 출력할 수 있는 전위로 한다.
트랜지스터(SWT1)가 온 상태이므로, 배선(DL)에는 앰프 회로(AMP)의 출력 단자로부터의 전위가 인가된다. 이로써, 배선(DL)의 전위는 VAN이 된다.
또한, 트랜지스터(SWT3)가 온 상태이므로, 노드(ND3)에는 배선(VG)으로부터의 전위(VGND)가 인가된다.
여기서 시각(T4) 이후의 액정 소자(LC)에 착안한다. 액정 소자(LC)의 제 1 단자와 제 2 단자 사이에는 VND1=Vdata1+ΔVg의 전압이 가해지고 있다. 그러므로, 시각(T4) 이후에서 액정 소자(LC)에 포함되는 액정 분자는 전위(VND1)에 따라 배향하고, 화소(PIX)로부터 광이 사출된다.
또한, 화소(PIX)로부터 사출되는 광의 휘도는 액정 소자(LC)의 제 1 단자-제 2 단자 사이에 가해지는 전압에 따라 결정된다.
상술한 바와 같이, 도 6에 도시한 표시 장치(DD3)에 대하여 도 7의 타이밍 차트의 시각(T1) 내지 시각(T6) 및 그 근방의 시각의 동작을 수행함으로써, 디지털 아날로그 변환 회로(DAC)보다 높은 분해능의 전위를 화소(PIX)의 화상 데이터 유지부(노드(ND1))에 인가할 수 있다.
<<구체적인 예>>
여기서는, 상술한 동작예에 의하여 디지털 아날로그 변환 회로(DAC)로부터 출력되는 화상 데이터보다 다계조의 화상 데이터를 표시 장치(DD3)의 표시부(PA)에 표시하는 일례에 대하여 설명한다.
이 일례에서는 소스 드라이버 회로(SD)의 디지털 아날로그 변환 회로(DAC)로서 6비트의 디지털 아날로그 변환 회로를 제공하고, 보정 데이터 유지부(104)에 포함되는 용량 소자(Cd)의 정전 용량의 값(CA)과 배선(SL)의 기생 용량으로 한 용량 소자(Cpa) 및 화소(PIX)의 용량 소자(C1)를 합성한 정전 용량의 값(CB)의 비율이 CA:CB=1:63인 것으로 한다.
디지털 아날로그 변환 회로(DAC)로서 6비트의 디지털 아날로그 변환 회로(DAC)를 사용함으로써 배선(DL) 및 노드(ND1)에 기록되는 Vdata1은 2진수 표기로 "000000"으로부터 "111111"까지의 값을 취할 수 있다. 여기서, "111111"의 전압값을 6.3V로 하면, 디지털 아날로그 변환 회로(DAC)가 출력할 수 있는 Vdata1이 취할 수 있는 전압값은 0.1V의 증분으로 0V에서 6.3V 까지의 범위가 된다.
따라서, 상술한 동작예에서 시각(T1)부터 시각(T2)까지의 기간에 배선(DL) 및 노드(ND1)에는 0V에서 6.3V까지의 범위의 Vdata1을 기록할 수 있다.
용량 소자(Cd)의 정전 용량의 값(CA)과 배선(SL)의 기생 용량으로 한 용량 소자(Cpa) 및 화소(PIX)의 용량 소자(C1)를 합성한 정전 용량의 값(CB)의 비율은 CA:CB=1:63이기 때문에, 식(E1)은 다음 식(E3)이 된다.
[수학식 3]
여기서, Vdata2를 출력하는 디지털 아날로그 변환 회로는 예를 들어 Vdata1을 출력하는 디지털 아날로그 변환 회로(DAC)와 같은 것을 사용하는 경우, Vdata2는 Vdata1과 마찬가지로 2진수 표기로 "000000"으로부터 "111111"까지의 값을 취할 수 있다. 이때, Vdata2가 취할 수 있는 전압값도 0.1V의 증분으로 0V에서 6.3V까지의 범위가 된다. 즉, 식(E3)에 따르면 ΔVg는 0.1/64V(=0.0015625V)의 증분으로 0V에서 6.3/64V(=0.0984375V)까지의 값을 취할 수 있다.
따라서, 상술한 동작예에서 시각(T3)부터 시각(T4)까지의 기간에 화소(PIX)의 노드(ND1)의 전위는 식(E2), 식(E3)에 따르면 0.1/64V(=0.0015625V)의 증분으로 0V부터 6.3+6.3/64V(=6.3984375V)까지의 값을 취할 수 있다.
즉 본 발명의 일 형태의 표시 장치(DD1) 내지 표시 장치(DD3)에서 상술한 동작예를 수행함으로써, 6비트의 디지털 아날로그 변환 회로(DAC)로는 출력할 수 없는 더 미세한 전압값을 화소(PIX)의 노드(ND1)에 인가할 수 있다. 상술한 구체적인 예에서는, 디지털 아날로그 변환 회로(DAC)에서는 0.1V의 증분으로 전위의 출력을 수행하지만, 화소(PIX)의 노드(ND1)에는 0.1/64V(=0.0015625V)의 증분으로의 전위를 기록할 수 있다. 환언하면, 6비트의 디지털 아날로그 변환 회로(DAC)보다 분해능이 높은 전위(화상 데이터)를 화소(PIX)에 기록할 수 있다.
상술한 구체적인 예에서는 6비트의 디지털 아날로그 변환 회로(DAC)가 공급하는 Vdata1은 화상 데이터의 상위 6비트에 상당하고, 보정 데이터 유지부(104)의 용량 소자(Cd)에 의한 용량 결합에 의하여 노드(ND1)에 부여되는 ΔVg는 화상 데이터의 하위 6비트에 상당한다. 즉 본 발명의 일 형태의 표시 장치(DD1) 내지 표시 장치(DD3)를 사용함으로써, 디지털 아날로그 변환 회로(DAC)가 공급하는 상위 6비트의 화상 데이터에 하위 6비트의 화상 데이터를 보간할 수 있고, 표시부(PA)에 12비트 상당의 화상 데이터를 표시할 수 있다.
또한, 상술한 동작예에서는 시각(T3)부터 시각(T4)까지의 기간에 보정 데이터 유지부(104)의 노드(ND3)에 보정 데이터로서 VGND보다 높은 전위를 인가하지만, 보정 데이터로서 VGND보다 낮은 전위를 인가하여도 좋다. 즉 보정 데이터 유지부(104)의 용량 소자(Cd)에 의한 용량 결합에 의하여 노드(ND1)에 부여되는 ΔVg를 음의 전위로 하여도 좋다.
또한 본 발명의 일 형태에 따른 표시 장치의 구성은 도 1 내지 도 3, 도 6에 도시된 구성에 한정되지 않는다. 본 발명의 일 형태는 예를 들어, 설계 사양, 목적 등의 상황에 따라 상기 표시 장치의 구성 요소를 적절히 변경한 것으로 할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서 취급한 구성예 중 하나는 다른 구성예와 조합할 수 있다. 예를 들어 도 4의 (A2)의 트랜지스터(Tr1)에 백 게이트가 제공된 화소(PIX)와 마찬가지로, 도 4의 (B1), (B2)가 나타내는 화소(PIX)는 트랜지스터(Tr2) 내지 트랜지스터(Tr4)에 백 게이트가 제공된 구성으로 하여도 좋다(도시하지 않았음).
또한 본 발명의 일 형태의 표시 장치의 동작 방법은 상술한 동작예 또는 구체적인 예에 한정되지 않는다. 상기 동작 방법은, 예를 들어 소자, 회로, 배선 등에 전위를 인가하는 순서나 상기 전위의 값을 적절히 변경할 수 있다. 또한, 상술한 바와 같이, 본 발명의 일 형태의 표시 장치의 구성을 적절히 변경할 수 있기 때문에, 상기 구성에 따라 표시 장치의 동작 방법을 변경하여도 좋다.
또한 본 실시형태는, 본 명세서에서 나타내는 다른 실시형태 또는 실시예와 적절히 조합할 수 있다.
(실시형태 2)
본 실시형태에서는 액정 소자를 사용한 표시 장치의 구성예에 대하여 설명한다. 또한, 본 실시형태에서는 실시형태 1에서 설명한 소스 드라이버 회로(SD)로부터 출력된 화상 데이터에 하위 비트의 화상 데이터를 부여하는 동작 및 기능의 설명은 생략한다.
도 8의 (A)에 도시된 표시 장치는 제 1 기판(4001)과 제 2 기판(4006)을 가진다. 상기 표시 장치에서 제 1 기판(4001) 위에 제공된 표시부(215)를 둘러싸도록 실재(4005)가 제공되고, 표시부(215)가 실재(4005) 및 제 2 기판(4006)에 의하여 밀봉된다.
표시부(215)에는 실시형태 1에 나타낸 화소(PIX)를 가지는 화소 어레이가 제공된다.
도 8의 (A)에서 주사선 구동 회로(221a), 신호선 구동 회로(231a), 신호선 구동 회로(232a), 및 공통선 구동 회로(241a)는 각각이 인쇄 기판(4041) 위에 제공된 집적 회로(4042)를 복수로 가진다. 집적 회로(4042)는 단결정 반도체 또는 다결정 반도체로 형성되어 있다. 신호선 구동 회로(231a) 및 신호선 구동 회로(232a)는 실시형태 1에 나타낸 소스 드라이버 회로(SD)의 기능을 가진다. 주사선 구동 회로(221a)는 실시형태 1에 나타낸 게이트 드라이버 회로(GD)의 기능을 가진다. 공통선 구동 회로(241a)는 실시형태 1에 나타낸 배선(VCOM)에 규정의 전위를 인가하는 기능을 가진다.
주사선 구동 회로(221a), 공통선 구동 회로(241a), 신호선 구동 회로(231a), 및 신호선 구동 회로(232a)에 공급되는 각종 신호 및 전위는 FPC(FPC: Flexible printed circuit)(4018)를 통하여 공급된다.
주사선 구동 회로(221a) 및 공통선 구동 회로(241a)가 가지는 집적 회로(4042)는 표시부(215)에 선택 신호를 공급하는 기능을 가진다. 신호선 구동 회로(231a) 및 신호선 구동 회로(232a)가 가지는 집적 회로(4042)는 표시부(215)에 화상 신호를 공급하는 기능을 가진다. 집적 회로(4042)는 제 1 기판(4001) 위의 실재(4005)로 둘러싸인 영역과는 다른 영역에 실장되어 있다.
또한 집적 회로(4042)의 접속 방법은 특별히 한정되는 것은 아니고, 와이어 본딩법, COG(Chip On Glass)법, TCP(Tape Carrier Package)법, COF(Chip On Film)법 등을 사용할 수 있다.
도 8의 (B)는 신호선 구동 회로(231a) 및 신호선 구동 회로(232a)에 포함되는 집적 회로(4042)를 COG법에 의하여 실장하는 예를 나타낸 것이다. 또한 구동 회로의 일부 또는 전체를 표시부(215)와 같은 기판(4001) 위에 일체로 형성함으로써, 시스템 온 패널(system-on-panel)을 형성할 수 있다.
도 8의 (B)에는 주사선 구동 회로(221a) 및 공통선 구동 회로(241a)를 표시부(215)와 같은 기판 위에 형성하는 예를 나타내었다. 구동 회로를 표시부(215) 내의 화소 회로와 동시에 형성함으로써, 부품 점수를 삭감할 수 있다. 따라서 생산성을 높일 수 있다.
또한 도 8의 (B)에서는 제 1 기판(4001) 위에 제공된 표시부(215)와, 주사선 구동 회로(221a) 및 공통선 구동 회로(241a)를 둘러싸도록 실재(4005)가 제공되어 있다. 또한 표시부(215), 주사선 구동 회로(221a), 및 공통선 구동 회로(241a) 위에 제 2 기판(4006)이 제공되어 있다. 따라서 표시부(215), 주사선 구동 회로(221a), 및 공통선 구동 회로(241a)는 제 1 기판(4001)과 실재(4005)와 제 2 기판(4006)으로 표시 소자와 함께 밀봉되어 있다.
또한 도 8의 (B)에서는 신호선 구동 회로(231a) 및 신호선 구동 회로(232a)를 별도로 형성하고 제 1 기판(4001)에 실장한 예를 나타내었지만, 이 구성에 한정되지 않는다. 주사선 구동 회로를 별도로 형성하고 실장하여도 좋고, 신호선 구동 회로의 일부 또는 주사선 구동 회로의 일부를 별도로 형성하고 실장하여도 좋다.
또한 표시 장치는 표시 소자가 밀봉된 상태에 있는 패널과, 상기 패널에 컨트롤러를 포함하는 IC 등을 실장한 상태에 있는 모듈을 포함하는 경우가 있다.
또한 제 1 기판 위에 제공된 표시부 및 주사선 구동 회로는 트랜지스터를 복수로 가진다. 상기 트랜지스터로서, OS 트랜지스터 또는 Si 트랜지스터를 적용할 수 있다.
주변 구동 회로가 가지는 트랜지스터와 표시부의 화소 회로가 가지는 트랜지스터의 구조는 같아도 좋고 달라도 좋다. 주변 구동 회로가 가지는 트랜지스터는 모두 같은 구조이어도 좋고, 2종류 이상의 구조가 조합되어 사용되어도 좋다. 마찬가지로, 화소 회로가 가지는 트랜지스터는 모두 같은 구조이어도 좋고, 2종류 이상의 구조가 조합되어 사용되어도 좋다.
또한, 제 2 기판(4006) 위에는 입력 장치(4200)(도시하지 않았다. 또한, 입력 장치(4200)에 대해서는 후술함)를 제공할 수 있다. 도 8에 도시된 표시 장치에 입력 장치(4200)를 제공한 구성은 터치 패널로서 기능시킬 수 있다.
본 발명의 일 형태의 터치 패널이 가지는 검지 소자(센서 소자라고도 함)에 한정은 없다. 손가락이나 스타일러스 등의 피검지체의 근접 또는 접촉을 검지할 수 있는 다양한 센서를 검지 소자로서 적용할 수 있다.
센서의 방식으로서는, 예를 들어 정전 용량 방식, 저항막 방식, 표면 탄성파 방식, 적외선 방식, 광학 방식, 감압 방식 등 다양한 방식을 사용할 수 있다.
본 실시형태에서는, 정전 용량 방식의 검지 소자를 가지는 터치 패널을 예로 들어 설명한다.
정전 용량 방식으로서는, 표면형 정전 용량 방식, 투영형 정전 용량 방식 등이 있다. 또한 투영형 정전 용량 방식으로서는, 자기 용량 방식, 상호 용량 방식 등이 있다. 상호 용량 방식을 사용하면 여러 지점을 동시에 검지할 수 있기 때문에 바람직하다.
본 발명의 일 형태의 터치 패널에는, 따로 제작된 표시 장치와 검지 소자를 접합하는 구성, 표시 소자를 지지하는 기판 및 대향 기판 중 한쪽 또는 양쪽에 검지 소자를 구성하는 전극 등을 제공하는 구성 등, 다양한 구성을 적용할 수 있다.
도 9의 (A), (B)에 터치 패널의 일례를 도시하였다. 도 9의 (A)는 터치 패널(4210)의 사시도이다. 도 9의 (B)는 입력 장치(4200)의 사시 개략도이다. 또한, 명료화를 위하여 대표적인 구성 요소만을 도시하였다.
터치 패널(4210)은 따로 제작된 표시 장치와 검지 소자를 접합한 구성이다.
터치 패널(4210)은 입력 장치(4200)와 표시 장치를 가지고, 이들이 중첩되어 제공된다.
입력 장치(4200)는 기판(4263), 전극(4227), 전극(4228), 복수의 배선(4237), 복수의 배선(4238), 및 복수의 배선(4239)을 가진다. 예를 들어, 전극(4227)은 배선(4237) 또는 배선(4239)에 전기적으로 접속될 수 있다. 또한 전극(4228)은 배선(4239)에 전기적으로 접속될 수 있다. FPC(4272b)는 복수의 배선(4237) 및 복수의 배선(4238)의 각각에 전기적으로 접속된다. FPC(4272b)에는 IC(4273b)를 제공할 수 있다.
또는 표시 장치의 제 1 기판(4001)과 제 2 기판(4006) 사이에 터치 센서를 제공하여도 좋다. 제 1 기판(4001)과 제 2 기판(4006) 사이에 터치 센서를 제공하는 경우에는, 정전 용량 방식의 터치 센서 외에, 광전 변환 소자를 사용한 광학식 터치 센서를 적용하여도 좋다.
도 10은 도 8의 (B)에서 N1-N2의 쇄선으로 나타낸 부분의 단면도이다. 도 10에 나타낸 표시 장치는 전극(4015)을 가지고, 전극(4015)은 FPC(4018)가 가지는 단자와 이방성 도전층(4019)을 통하여 전기적으로 접속되어 있다. 또한 도 10에서 전극(4015)은 절연층(4112), 절연층(4111), 및 절연층(4110)에 형성된 개구에서 배선(4014)에 전기적으로 접속되어 있다.
전극(4015)은 제 1 전극층(4030)과 같은 도전층으로 형성되고, 배선(4014)은 트랜지스터(4010) 및 트랜지스터(4011)의 소스 전극 및 드레인 전극과 같은 도전층으로 형성되어 있다.
또한, 제 1 기판(4001) 위에 제공된 표시부(215)와 주사선 구동 회로(221a)는 트랜지스터를 복수로 가지고, 도 10에서는 표시부(215)에 포함되는 트랜지스터(4010), 및 주사선 구동 회로(221a)에 포함되는 트랜지스터(4011)를 예시하였다. 또한 도 10에서는 트랜지스터(4010) 및 트랜지스터(4011)로서 보텀 게이트형 트랜지스터를 예시하였지만, 톱 게이트형 트랜지스터이어도 좋다. 또한, 트랜지스터(4011)는 실시형태 1에서 설명한 게이트 드라이버 회로(GD)에 포함되어도 좋다.
도 10에서는 트랜지스터(4010) 및 트랜지스터(4011) 위에 절연층(4112)이 제공되어 있다.
또한 트랜지스터(4010) 및 트랜지스터(4011)는 절연층(4102) 위에 제공되어 있다. 또한 트랜지스터(4010) 및 트랜지스터(4011)는 절연층(4111) 위에 형성된 전극(4017)을 가진다. 전극(4017)은 백 게이트 전극으로서 기능할 수 있다.
또한, 도 10에 도시된 표시 장치는 용량 소자(4020)를 가진다. 용량 소자(4020)는 트랜지스터(4010)의 게이트 전극과 같은 공정으로 형성된 전극(4021)과 소스 전극 및 드레인 전극과 같은 공정으로 형성된 전극을 가진다. 각각의 전극은 절연층(4103)을 개재(介在)하여 중첩되어 있다. 또한, 용량 소자(4020)는 예를 들어 실시형태 1에서 설명한 화소(PIX)의 용량 소자(C1)로 할 수 있다.
일반적으로 표시 장치의 화소부에 제공되는 용량 소자의 용량은, 화소부에 배치되는 트랜지스터의 누설 전류 등을 고려하여 소정의 기간 전하를 유지할 수 있도록 설정된다. 용량 소자의 용량은 트랜지스터의 오프 전류 등을 고려하여 설정하면 좋다.
도 10은, 표시 소자로서 투과형 액정 소자를 사용한 액정 표시 장치의 일례이다. 도 10에서 표시 소자인 액정 소자(4013)는, 제 1 전극층(4030), 제 2 전극층(4031), 및 액정층(4008)을 포함한다. 또한, 배향막으로서 기능하는 절연층(4032), 절연층(4033)이 액정층(4008)을 개재하도록 제공되어 있다. 제 2 전극층(4031)은 제 2 기판(4006) 측에 제공되고, 제 1 전극층(4030)과 제 2 전극층(4031)은 액정층(4008)을 개재하여 중첩된다. 표시부(215)에 제공된 트랜지스터(4010)는 액정 소자(4013)와 전기적으로 접속되어 있다. 즉 트랜지스터(4010)는 예를 들어 실시형태 1에서 설명한 트랜지스터(Tr1)로 할 수 있고, 액정 소자(4013)는 예를 들어 실시형태 1에서 설명한 화소(PIX)의 액정 소자(LC)로 할 수 있다.
제 1 전극층(4030) 및 제 2 전극층(4031)으로서는, 가시광을 투과시키는 도전성 재료를 사용하는 것이 적합하다. 상기 도전성 재료로서는, 예를 들어 인듐(In), 아연(Zn), 주석(Sn) 중에서 선택된 한 종류 이상을 포함하는 재료를 사용할 수 있다. 구체적으로는, 산화 인듐, 인듐 주석 산화물(ITO), 인듐 아연 산화물, 산화 텅스텐을 포함하는 인듐 산화물, 산화 텅스텐을 포함하는 인듐 아연 산화물, 산화 타이타늄을 포함하는 인듐 산화물, 산화 타이타늄을 포함하는 인듐 주석 산화물, 산화 실리콘을 포함하는 인듐 주석 산화물(ITSO), 산화 아연, 갈륨을 포함하는 산화 아연 등을 들 수 있다. 또한, 그래핀을 포함하는 막을 사용할 수 있다. 그래핀을 포함하는 막은 예를 들어 막 위에 형성된 산화 그래핀을 포함하는 막을 환원하여 형성할 수 있다.
액정 소자(4013)로서는, 예를 들어 FFS(Fringe Field Switching) 모드가 적용된 액정 소자로 할 수 있다. 또한 일반적으로 액정 재료에는 유전율의 이방성(Δε)이 양인 포지티브형 액정 재료와 음인 네거티브형 액정 재료가 있다. 본 실시형태에 나타내는 액정 소자(4013)에는 양쪽의 재료를 적용할 수 있고, 적용하는 모드 및 설계에 따라 최적의 액정 재료를 사용할 수 있다.
본 실시형태에 나타내는 표시 장치에서는 네거티브형 액정 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 네거티브형 액정에서는 액정 분자의 분극에서 유래하는 플렉소일렉트릭(flexoelectric) 효과의 영향을 억제할 수 있고, 극성에 따른 투과율의 차이가 거의 없다. 따라서, 표시 장치의 사용자가 플리커를 시인하는 것을 억제할 수 있다. 플렉소일렉트릭 효과란, 주로 분자 형상에 기인하고 배향 왜곡에 의하여 분극이 발생하는 형상이다. 네거티브형 액정 재료는 퍼진 변형이나 굴곡 변형의 배향 왜곡이 생기기 어렵다.
또한, 여기서는 액정 소자(4013)로서 FFS 모드가 적용된 소자를 사용하였지만, 이에 한정되지 않고 다양한 모드가 적용된 액정 소자를 사용할 수 있다. 예를 들어, VA(Vertical Alignment) 모드, TN(Twisted Nematic) 모드, IPS(In-Plane-Switching) 모드, ASM(Axially Symmetric aligned Micro-cell) 모드, OCB(Optically Compensated Birefringence) 모드, FLC(Ferroelectric Liquid Crystal) 모드, AFLC(AntiFerroelectric Liquid Crystal) 모드, ECB(Electrically Controlled Birefringence) 모드, VA-IPS 모드, 게스트 호스트 모드 등이 적용된 액정 소자를 사용할 수 있다.
또한, 본 실시형태에 나타내는 표시 장치에 노멀리 블랙형 액정 표시 장치, 예를 들어 수직 배향(VA) 모드를 채용한 투과형 액정 표시 장치를 적용하여도 좋다. 수직 배향 모드로서는, MVA(Multi-Domain Vertical Alignment) 모드, PVA(Patterned Vertical Alignment) 모드, ASV(Advanced Super View) 모드 등을 사용할 수 있다.
또한, 액정 소자는 액정의 광학 변조 작용에 의하여 광의 투과 또는 비투과를 제어하는 소자이다. 액정의 광학적 변조 작용은 액정에 가해지는 전계(수평 방향의 전계, 수직 방향의 전계, 또는 비스듬한 방향의 전계를 포함함)에 의하여 제어된다. 액정 소자에 사용되는 액정으로서는, 서모트로픽 액정, 저분자 액정, 고분자 액정, 고분자 분산형 액정(PDLC: Polymer Dispersed Liquid Crystal), 강유전성 액정, 반강유전성 액정 등을 사용할 수 있다. 이들 액정 재료는 조건에 따라 콜레스테릭상, 스멕틱상, 큐빅상, 키랄 네마틱상, 등방상 등을 나타낸다.
도 10에서는 수직 전계 방식의 액정 소자를 가지는 표시 장치의 예를 나타내었지만, 본 발명의 일 형태에는 수평 전계 방식의 액정 소자를 가지는 표시 장치를 적용할 수 있다. 수평 전계 방식을 채용하는 경우, 배향막을 사용하지 않는 블루상을 나타내는 액정을 사용하여도 좋다. 블루상은 액정상 중 하나이고, 콜레스테릭 액정을 승온시키면 콜레스테릭상으로부터 등방상으로 전이(轉移)하기 직전에 발현하는 상이다. 블루상은 좁은 온도 범위에서만 발현하기 때문에, 온도 범위를 개선하기 위하여 5중량% 이상의 키랄제를 혼합시킨 액정 조성물을 액정층(4008)에 사용한다. 블루상을 나타내는 액정과 키랄제를 포함하는 액정 조성물은 응답 속도가 빠르고 광학적 등방성을 나타낸다. 또한 블루상을 나타내는 액정과 키랄제를 포함하는 액정 조성물은 배향 처리가 불필요하고 시야각 의존성이 작다. 또한, 배향막을 제공할 필요가 없으므로 러빙 처리도 불필요하게 되어, 러빙 처리에 기인한 정전 파괴를 방지할 수 있고, 제작 공정 중에서의 액정 표시 장치의 불량 또는 파손을 경감할 수 있다.
스페이서(4035)는 절연층을 선택적으로 에칭함으로써 얻어지는 기둥 형상의 스페이서이고, 제 1 전극층(4030)과 제 2 전극층(4031)의 간격(셀 갭)을 제어하기 위하여 제공된다. 또한, 구(球)상의 스페이서를 사용하여도 좋다.
또한, 필요에 따라, 블랙 매트릭스(차광층), 착색층(컬러 필터), 편광 부재, 위상차 부재, 반사 방지 부재 등의 광학 부재(광학 기판) 등을 적절히 제공하여도 좋다. 예를 들어, 편광 기판 및 위상차 기판에 의한 원편광을 사용하여도 좋다. 또한, 광원으로서 백라이트 유닛, 사이드 라이트 유닛 등을 사용하여도 좋다. 또한, 상기 백라이트 유닛 및 사이드 라이트 유닛으로서 마이크로 LED 등을 사용하여도 좋다. 도 10에 도시된 표시 장치의 경우, 예를 들어 제 2 기판(4006)의 표면(착색층(4131) 및 차광층(4132)이 제공된 면의 반대 측)과 제 1 기판(4001)의 이면(절연층(4102)이 제공된 면의 반대 측)에 각각 편광 기판을 제공하고, 제 1 기판(4001)의 이면 측에 편광 기판을 개재하여 백라이트 유닛을 제공한 구성으로 하면 좋다(도시하지 않았음).
도 10에 도시된 표시 장치에서는, 제 2 기판(4006)과 제 2 전극층(4031) 사이에, 차광층(4132), 착색층(4131), 절연층(4133)이 제공되어 있다.
차광층(4132)으로서 사용할 수 있는 재료로서는, 카본 블랙, 타이타늄 블랙, 금속, 금속 산화물, 복수의 금속 산화물의 고용체를 포함하는 복합 산화물 등을 들 수 있다. 차광층은 수지 재료를 포함하는 막이어도 좋고, 금속 등 무기 재료의 박막이어도 좋다. 또한, 차광층(4132)에 착색층(4131)의 재료를 포함하는 막의 적층막을 사용할 수도 있다. 예를 들어, 어떤 색의 광을 투과시키는 착색층(4131)에 사용하는 재료를 포함하는 막과, 다른 색의 광을 투과시키는 착색층(4131)에 사용하는 재료를 포함하는 막의 적층 구조를 사용할 수 있다. 착색층(4131)과 차광층(4132)의 재료를 공통화함으로써, 장치를 공통화할 수 있으며 공정을 간략화할 수 있어 바람직하다.
착색층(4131)에 사용할 수 있는 재료로서는 금속 재료, 수지 재료, 안료 또는 염료가 포함된 수지 재료 등을 들 수 있다. 차광층 및 착색층의 형성 방법은 상술한 각 층의 형성 방법과 마찬가지로 수행하면 좋다. 예를 들어, 잉크젯법 등으로 수행하여도 좋다.
절연층(4133)으로서는, 평탄화 기능을 가지는 오버코트인 것이 바람직하다. 절연층(4133)이 평탄화 기능을 가짐으로써, 각각의 두께가 상이한 착색층(4131) 및 차광층(4132)의 형성면 위에 평탄한 절연막을 형성할 수 있다. 절연층(4133)이 평탄화함으로써, 제 2 전극층(4031)을 평탄하게 형성할 수 있기 때문에, 액정층(4008)의 두께의 편차를 저감할 수 있다. 이와 같은 절연층(4133)으로서는, 아크릴 수지 등을 들 수 있다.
또한 도 10에 도시된 표시 장치는 절연층(4111)과 절연층(4102)을 가진다. 절연층(4111)과 절연층(4102)으로서는, 불순물 원소를 투과시키기 어려운 절연층을 사용한다. 절연층(4111)과 절연층(4102)으로 트랜지스터를 끼움으로써, 외부로부터 반도체층으로 불순물이 침입하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는 표시 장치의 구성예에 대하여 설명하였지만, 상황에 따라 적절히 회로 구성, 회로 소자 등의 변경을 수행하여도 좋다. 예를 들어, 트랜지스터(4011)는 정전기 등으로 인하여 파괴되기 쉽기 때문에, 구동 회로 보호용의 보호 회로를 제공하는 것이 바람직하다. 보호 회로는 비선형 소자를 사용하여 구성되는 것이 바람직하다.
또한 본 실시형태는, 본 명세서에서 나타내는 다른 실시형태 또는 실시예와 적절히 조합할 수 있다.
(실시형태 3)
본 실시형태에서는, 본 발명의 일 형태의 반도체 장치 또는 표시 장치에 사용할 수 있는 트랜지스터의 구성에 대하여 설명한다.
본 발명의 일 형태의 반도체 장치 또는 표시 장치는, 보텀 게이트형 트랜지스터나 톱 게이트형 트랜지스터 등의 다양한 형태의 트랜지스터를 사용하여 제작할 수 있다. 따라서 기존의 제조 라인에 맞추어, 사용하는 반도체층의 재료나 트랜지스터 구조를 용이하게 치환할 수 있다.
[보텀 게이트형 트랜지스터]
도 11의 (A1)은 보텀 게이트형 트랜지스터의 일종인 채널 보호형 트랜지스터(810)의 단면도이다. 도 11의 (A1)에서, 트랜지스터(810)는 기판(771) 위에 형성되어 있다. 또한 트랜지스터(810)는 기판(771) 위에 절연층(772)을 개재하여 전극(746)을 가진다. 또한 전극(746) 위에 절연층(726)을 개재하여 반도체층(742)을 가진다. 전극(746)은 게이트 전극으로서 기능할 수 있다. 절연층(726)은 게이트 절연층으로서 기능한다.
또한 반도체층(742)의 채널 형성 영역 위에 절연층(741)을 가진다. 또한 반도체층(742)의 일부와 접하여 절연층(726) 위에 전극(744a) 및 전극(744b)을 가진다. 전극(744a)은 소스 전극 및 드레인 전극 중 한쪽으로서 기능할 수 있다. 전극(744b)은 소스 전극 및 드레인 전극 중 다른 쪽으로서 기능할 수 있다. 전극(744a)의 일부 및 전극(744b)의 일부는 절연층(741) 위에 형성된다.
절연층(741)은 채널 보호층으로서 기능할 수 있다. 채널 형성 영역 위에 절연층(741)을 제공함으로써, 전극(744a) 및 전극(744b)의 형성 시에 반도체층(742)이 노출되는 것을 방지할 수 있다. 따라서 전극(744a) 및 전극(744b)의 형성 시에 반도체층(742)의 채널 형성 영역이 에칭되는 것을 방지할 수 있다. 본 발명의 일 형태에 의하여 전기 특성이 양호한 트랜지스터를 실현할 수 있다.
또한 트랜지스터(810)는 전극(744a), 전극(744b), 및 절연층(741) 위에 절연층(728)을 가지고, 절연층(728) 위에 절연층(729)을 가진다.
반도체층(742)에 산화물 반도체를 사용하는 경우, 전극(744a) 및 전극(744b)에서 적어도 반도체층(742)과 접하는 부분에, 반도체층(742)의 일부로부터 산소를 빼앗아, 산소 결손을 발생시킬 수 있는 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 반도체층(742) 내에서 산소 결손이 발생한 영역은 캐리어 농도가 증가되므로, 상기 영역은 n형화되어, n형 영역(n+영역)이 된다. 따라서 상기 영역은 소스 영역 또는 드레인 영역으로서 기능할 수 있다. 반도체층(742)에 산화물 반도체를 사용하는 경우, 반도체층(742)으로부터 산소를 빼앗아, 산소 결손을 발생시킬 수 있는 재료의 일례로서는 텅스텐, 타이타늄 등을 들 수 있다.
반도체층(742)에 소스 영역 및 드레인 영역이 형성됨으로써, 전극(744a) 및 전극(744b)과 반도체층(742)의 접촉 저항을 저감할 수 있다. 따라서 전계 효과 이동도나 문턱 전압 등의 트랜지스터의 전기 특성을 양호하게 할 수 있다.
반도체층(742)에 실리콘 등의 반도체를 사용하는 경우에는, 반도체층(742)과 전극(744a) 사이, 및 반도체층(742)과 전극(744b) 사이에 n형 반도체 또는 p형 반도체로서 기능하는 층을 제공하는 것이 바람직하다. n형 반도체 또는 p형 반도체로서 기능하는 층은, 트랜지스터의 소스 영역 또는 드레인 영역으로서 기능할 수 있다.
절연층(729)은 외부로부터 트랜지스터로의 불순물의 확산을 방지하거나 또는 저감하는 기능을 가지는 재료를 사용하여 형성되는 것이 바람직하다. 또한 필요에 따라 절연층(729)을 생략할 수도 있다.
도 11의 (A2)에 나타낸 트랜지스터(811)는 절연층(729) 위에 백 게이트 전극으로서 기능할 수 있는 전극(723)을 가진다는 점에서 트랜지스터(810)와 상이하다. 전극(723)은 전극(746)과 같은 재료 및 방법으로 형성할 수 있다.
일반적으로 백 게이트 전극은 도전층으로 형성되고, 게이트 전극과 백 게이트 전극으로 반도체층의 채널 형성 영역을 끼우도록 배치된다. 따라서 백 게이트 전극은 게이트 전극과 같은 식으로 기능할 수 있다. 백 게이트 전극의 전위는 게이트 전극과 같은 전위로 하여도 좋고, 접지 전위(GND 전위)나 임의의 전위로 하여도 좋다. 또한 백 게이트 전극의 전위를 게이트 전극과 연동시키지 않고 독립적으로 변화시킴으로써, 트랜지스터의 문턱 전압을 변화시킬 수 있다.
전극(746) 및 전극(723)은 모두 게이트 전극으로서 기능할 수 있다. 따라서 절연층(726), 절연층(728), 및 절연층(729)은 각각 게이트 절연층으로서 기능할 수 있다. 또한 전극(723)은 절연층(728)과 절연층(729) 사이에 제공되어도 좋다.
또한 전극(746) 및 전극(723) 중 한쪽을 "게이트 전극"이라고 하는 경우, 다른 쪽을 "백 게이트 전극"이라고 한다. 예를 들어, 트랜지스터(811)에서 전극(723)을 "게이트 전극"이라고 하는 경우, 전극(746)을 "백 게이트 전극"이라고 한다. 또한 전극(723)을 "게이트 전극"으로서 사용하는 경우에는, 트랜지스터(811)를 톱 게이트형 트랜지스터의 일종으로 생각할 수 있다. 또한 전극(746) 및 전극(723) 중 어느 한쪽을 "제 1 게이트 전극"이라고 하고, 다른 쪽을 "제 2 게이트 전극"이라고 하는 경우가 있다.
반도체층(742)을 끼워 전극(746) 및 전극(723)을 제공함으로써, 또한 전극(746) 및 전극(723)을 같은 전위로 함으로써, 반도체층(742)에서 캐리어가 흐르는 영역이 막 두께 방향으로 더 커지기 때문에, 캐리어의 이동량이 증가된다. 이 결과, 트랜지스터(811)의 온 전류가 커짐과 함께, 전계 효과 이동도가 높아진다.
따라서 트랜지스터(811)는 점유 면적에 대하여 큰 온 전류를 가지는 트랜지스터이다. 즉, 요구되는 온 전류에 대하여 트랜지스터(811)의 점유 면적을 작게 할 수 있다. 본 발명의 일 형태에 의하여 트랜지스터의 점유 면적을 작게 할 수 있다. 그러므로 본 발명의 일 형태에 의하여 집적도가 높은 반도체 장치를 실현할 수 있다.
또한 게이트 전극과 백 게이트 전극은 도전층으로 형성되기 때문에, 트랜지스터의 외부에서 발생하는 전계가 채널 형성 영역이 형성되는 반도체층에 작용하지 않도록 하는 기능(특히, 정전기 등에 대한 전계 차폐 기능)을 가진다. 또한 백 게이트 전극을 반도체층보다 크게 형성하여 백 게이트 전극으로 반도체층을 덮음으로써 전계 차폐 기능을 높일 수 있다.
또한 백 게이트 전극을 차광성을 가지는 도전막으로 형성함으로써, 백 게이트 전극 측으로부터 반도체층에 광이 입사하는 것을 방지할 수 있다. 따라서 반도체층의 광 열화를 방지하고, 트랜지스터의 문턱 전압이 시프트되는 등의 전기 특성의 열화를 방지할 수 있다.
본 발명의 일 형태에 의하여 신뢰성이 양호한 트랜지스터를 실현할 수 있다. 또한 신뢰성이 양호한 반도체 장치를 실현할 수 있다.
도 11의 (B1)에는 보텀 게이트형 트랜지스터의 하나인 채널 보호형 트랜지스터(820)의 단면도를 나타내었다. 트랜지스터(820)는 트랜지스터(810)와 거의 같은 구조를 가지지만, 절연층(741)이 반도체층(742)의 단부를 덮는다는 점에서 트랜지스터(810)와 다르다. 또한 반도체층(742)과 중첩되는 절연층(741)의 일부를 선택적으로 제거하여 형성한 개구부에서, 반도체층(742)과 전극(744a)이 전기적으로 접속되어 있다. 또한 반도체층(742)과 중첩되는 절연층(741)의 일부를 선택적으로 제거하여 형성한 다른 개구부에서, 반도체층(742)과 전극(744b)이 전기적으로 접속되어 있다. 절연층(741)에서 채널 형성 영역과 중첩되는 영역은 채널 보호층으로서 기능할 수 있다.
도 11의 (B2)에 도시된 트랜지스터(821)는, 절연층(729) 위에 백 게이트 전극으로서 기능할 수 있는 전극(723)을 가진다는 점에서 트랜지스터(820)와 다르다.
절연층(741)을 제공함으로써, 전극(744a) 및 전극(744b)의 형성 시에 반도체층(742)이 노출되는 것을 방지할 수 있다. 따라서 전극(744a) 및 전극(744b)의 형성 시에 반도체층(742)이 얇아지는 것을 방지할 수 있다.
또한 트랜지스터(820) 및 트랜지스터(821)는, 트랜지스터(810) 및 트랜지스터(811)보다 전극(744a)과 전극(746) 사이의 거리와, 전극(744b)과 전극(746) 사이의 거리가 길다. 따라서 전극(744a)과 전극(746) 사이에 발생하는 기생 용량을 작게 할 수 있다. 또한 전극(744b)과 전극(746) 사이에 발생하는 기생 용량을 작게 할 수 있다. 본 발명의 일 형태에 의하여 전기 특성이 양호한 트랜지스터를 실현할 수 있다.
도 11의 (C1)에 도시된 트랜지스터(825)는 보텀 게이트형 트랜지스터의 하나인 채널 에칭형 트랜지스터이다. 트랜지스터(825)는 절연층(741)을 사용하지 않고 전극(744a) 및 전극(744b)을 형성한다. 그러므로 전극(744a) 및 전극(744b)의 형성 시에 노출되는 반도체층(742)의 일부가 에칭되는 경우가 있다. 한편, 절연층(741)을 제공하지 않기 때문에, 트랜지스터의 생산성을 높일 수 있다.
도 11의 (C2)에 도시된 트랜지스터(826)는, 절연층(729) 위에 백 게이트 전극으로서 기능할 수 있는 전극(723)을 가진다는 점에서 트랜지스터(825)와 다르다.
[톱 게이트형 트랜지스터]
도 12의 (A1)에 예시한 트랜지스터(842)는 톱 게이트형 트랜지스터의 하나이다. 트랜지스터(842)는 절연층(729)을 형성한 후에 전극(744a) 및 전극(744b)을 형성한다는 점에서 트랜지스터(810, 811, 820, 821, 825, 826)와 다르다. 전극(744a) 및 전극(744b)은 절연층(728) 및 절연층(729)에 형성한 개구부에서 반도체층(742)에 전기적으로 접속된다.
또한 전극(746)과 중첩되지 않는 절연층(726)의 일부를 제거하고, 전극(746)과 나머지 절연층(726)을 마스크로서 사용하여 불순물(755)을 반도체층(742)에 도입함으로써, 반도체층(742) 내에 자기 정합(self-aligned)적으로 불순물 영역을 형성할 수 있다. 트랜지스터(842)는 절연층(726)이 전극(746)의 단부를 넘어 연장되는 영역을 가진다. 반도체층(742)에서 절연층(726)을 통하여 불순물(755)이 도입된 영역의 불순물 농도는, 절연층(726)을 통하지 않고 불순물(755)이 도입된 영역보다 작다. 반도체층(742)은 전극(746)과 중첩되지 않는 영역에 LDD(Lightly Doped Drain) 영역이 형성된다.
도 12의 (A2)에 나타낸 트랜지스터(843)는 전극(723)을 가진다는 점에서 트랜지스터(842)와 다르다. 트랜지스터(843)는 기판(771) 위에 형성된 전극(723)을 가진다. 전극(723)은 절연층(772)을 개재하여 반도체층(742)과 중첩되는 영역을 가진다. 전극(723)은 백 게이트 전극으로서 기능할 수 있다.
또한 도 12의 (B1)에 도시된 트랜지스터(844) 및 도 12의 (B2)에 도시된 트랜지스터(845)와 같이, 전극(746)과 중첩되지 않는 영역의 절연층(726)을 모두 제거하여도 좋다. 또한 도 12의 (C1)에 나타낸 트랜지스터(846) 및 도 12의 (C2)에 나타낸 트랜지스터(847)와 같이 절연층(726)을 남겨도 좋다.
트랜지스터(842) 내지 트랜지스터(847)도, 전극(746)을 형성한 후에 전극(746)을 마스크로서 사용하여 불순물(755)을 반도체층(742)에 도입함으로써, 반도체층(742)에 자기 정합적으로 불순물 영역을 형성할 수 있다. 본 발명의 일 형태에 의하여 전기 특성이 양호한 트랜지스터를 실현할 수 있다. 또한 본 발명의 일 형태에 의하여 집적도가 높은 반도체 장치를 실현할 수 있다.
또한 본 실시형태는, 본 명세서에서 나타내는 다른 실시형태 또는 실시예와 적절히 조합할 수 있다.
(실시형태 4)
본 실시형태에서는, 위의 실시형태에서 설명한 OS 트랜지스터에 사용할 수 있는 금속 산화물인 CAC-OS(Cloud-Aligned Composite Oxide Semiconductor) 및 CAAC-OS(c-axis Aligned Crystalline Oxide Semiconductor)의 구성에 대하여 설명한다. 또한 본 명세서 등에서 CAC는 기능 또는 재료의 구성의 일례를 나타내고, CAAC는 결정 구조의 일례를 나타낸다.
<금속 산화물의 구성>
CAC-OS 또는 CAC-metal oxide는 재료의 일부에서는 도전성의 기능을 가지고, 재료의 일부에서는 절연성의 기능을 가지고, 재료의 전체에서는 반도체로서의 기능을 가진다. 또한 CAC-OS 또는 CAC-metal oxide를 트랜지스터의 활성층에 사용하는 경우, 도전성의 기능은 캐리어가 되는 전자(또는 홀)를 흘리는 기능이고, 절연성의 기능은 캐리어가 되는 전자를 흘리지 않는 기능이다. 도전성의 기능과 절연성의 기능을 각각 상보적으로 작용시킴으로써, 스위칭 기능(On/Off시키는 기능)을 CAC-OS 또는 CAC-metal oxide에 부여할 수 있다. CAC-OS 또는 CAC-metal oxide에서 각각의 기능을 분리시킴으로써, 양쪽의 기능을 최대한 높일 수 있다.
또한 CAC-OS 또는 CAC-metal oxide는 도전성 영역 및 절연성 영역을 가진다. 도전성 영역은 상술한 도전성의 기능을 가지고, 절연성 영역은 상술한 절연성의 기능을 가진다. 또한 재료 내에서 도전성 영역과 절연성 영역은 나노 입자 레벨로 분리되어 있는 경우가 있다. 또한 도전성 영역과 절연성 영역은 각각 재료 내에 편재하는 경우가 있다. 또한 도전성 영역은 주변이 흐릿해져 클라우드상으로 연결되어 관찰되는 경우가 있다.
또한 CAC-OS 또는 CAC-metal oxide에서 도전성 영역과 절연성 영역은 각각 0.5nm 이상 10nm 이하, 바람직하게는 0.5nm 이상 3nm 이하의 크기로 재료 내에 분산되어 있는 경우가 있다.
또한 CAC-OS 또는 CAC-metal oxide는 상이한 밴드 갭을 가지는 성분으로 구성된다. 예를 들어, CAC-OS 또는 CAC-metal oxide는 절연성 영역에 기인하는 와이드 갭을 가지는 성분과 도전성 영역에 기인하는 내로 갭을 가지는 성분으로 구성된다. 상기 구성의 경우, 캐리어를 흘릴 때 내로 갭을 가지는 성분에서 주로 캐리어가 흐른다. 또한 내로 갭을 가지는 성분이 와이드 갭을 가지는 성분에 상보적으로 작용하고, 내로 갭을 가지는 성분과 연동하여 와이드 갭을 가지는 성분에도 캐리어가 흐른다. 그러므로 상기 CAC-OS 또는 CAC-metal oxide를 트랜지스터의 채널 형성 영역에 사용하는 경우, 트랜지스터의 온 상태에서 높은 전류 구동력, 즉 큰 온 전류 및 높은 전계 효과 이동도를 얻을 수 있다.
즉, CAC-OS 또는 CAC-metal oxide는 매트릭스 복합재(matrix composite) 또는 금속 매트릭스 복합재(metal matrix composite)라고 부를 수도 있다.
<금속 산화물의 구조>
산화물 반도체는 단결정 산화물 반도체와 그 이외의 비단결정 산화물 반도체로 나누어진다. 비단결정 산화물 반도체로서는, 예를 들어 CAAC-OS, 다결정 산화물 반도체, nc-OS(nanocrystalline oxide semiconductor), a-like OS(amorphous-like oxide semiconductor), 및 비정질 산화물 반도체 등이 있다.
CAAC-OS는 c축 배향성을 가지며 a-b면 방향에서 복수의 나노 결정이 연결되어 변형을 가지는 결정 구조가 되어 있다. 또한 변형이란, 복수의 나노 결정이 연결되는 영역에서, 격자 배열이 정렬된 영역과 격자 배열이 정렬된 다른 영역 사이에서 격자 배열의 방향이 변화되는 부분을 가리킨다.
나노 결정은 육각형이 기본이지만, 정육각형에 한정되지 않고, 비정육각형인 경우가 있다. 또한 변형에서 오각형 및 칠각형 등의 격자 배열을 가지는 경우가 있다. 또한 CAAC-OS에서는, 변형 근방에서도 명확한 결정립계(그레인 바운더리라고도 함)를 확인할 수 없다. 즉, 격자 배열의 변형에 의하여 결정립계의 형성이 억제되어 있는 것을 알 수 있다. 이는, CAAC-OS가 a-b면 방향에서 산소 원자의 배열이 조밀하지 않거나, 금속 원소가 치환됨으로써 원자 사이의 결합 거리가 변화되는 것 등에 의하여, 변형을 허용할 수 있기 때문이라고 생각된다.
또한 CAAC-OS는 인듐 및 산소를 가지는 층(이하, In층)과 원소 M, 아연, 및 산소를 가지는 층(이하, (M, Zn)층)이 적층된 층상의 결정 구조(층상 구조라고도 함)를 가지는 경향이 있다. 또한 인듐과 원소 M은 서로 치환할 수 있고, (M, Zn)층의 원소 M이 인듐과 치환된 경우, (In, M, Zn)층이라고 나타낼 수도 있다. 또한 In층의 인듐이 원소 M과 치환된 경우, (In, M)층이라고 나타낼 수도 있다.
CAAC-OS는 결정성이 높은 산화물 반도체이다. 한편, CAAC-OS는 명확한 결정립계를 확인할 수 없기 때문에, 결정립계에 기인하는 전자 이동도의 저하가 일어나기 어렵다고 할 수 있다. 또한 산화물 반도체의 결정성은 불순물의 혼입이나 결함의 생성 등으로 인하여 저하하는 경우가 있기 때문에, CAAC-OS는 불순물이나 결함(산소 결손 등)이 적은 산화물 반도체라고도 할 수 있다. 따라서 CAAC-OS를 가지는 산화물 반도체는 물리적 성질이 안정된다. 그러므로 CAAC-OS를 가지는 산화물 반도체는 열에 강하고 신뢰성이 높다. 또한 CAAC-OS는 제조 공정에서의 높은 온도(소위 thermal budget)에 대해서도 안정적이다. 따라서 OS 트랜지스터에 CAAC-OS를 사용하면, 제조 공정의 자유도를 높일 수 있다.
nc-OS는 미소한 영역(예를 들어 1nm 이상 10nm 이하의 영역, 특히 1nm 이상 3nm 이하의 영역)에서 원자 배열에 주기성을 가진다. 또한 nc-OS는 상이한 나노 결정 사이에서 결정 방위에 규칙성이 보이지 않는다. 따라서 막 전체에서 배향성이 보이지 않는다. 그러므로 nc-OS는 분석 방법에 따라서는 a-like OS나 비정질 산화물 반도체와 구별이 되지 않는 경우가 있다.
a-like OS는 nc-OS와 비정질 산화물 반도체의 중간의 구조를 가지는 산화물 반도체이다. a-like OS는 공동(void) 또는 저밀도 영역을 가진다. 즉, a-like OS는 nc-OS 및 CAAC-OS에 비하여 결정성이 낮다.
산화물 반도체는 다양한 구조를 취하고, 각각이 상이한 특성을 가진다. 본 발명의 일 형태의 산화물 반도체는 비정질 산화물 반도체, 다결정 산화물 반도체, a-like OS, nc-OS, CAAC-OS 중 2종류 이상을 가져도 좋다.
<산화물 반도체를 가지는 트랜지스터>
이어서, 상기 산화물 반도체를 트랜지스터에 사용하는 경우에 대하여 설명한다.
또한 상기 산화물 반도체를 트랜지스터에 사용함으로써, 전계 효과 이동도가 높은 트랜지스터를 실현할 수 있다. 또한 신뢰성이 높은 트랜지스터를 실현할 수 있다.
또한 트랜지스터에는 캐리어 밀도가 낮은 산화물 반도체를 사용하는 것이 바람직하다. 산화물 반도체막의 캐리어 밀도를 낮추는 경우에는, 산화물 반도체막 내의 불순물 농도를 낮추고, 결함 준위 밀도를 낮추면 좋다. 본 명세서 등에서, 불순물 농도가 낮고 결함 준위 밀도가 낮은 것을 고순도 진성 또는 실질적으로 고순도 진성이라고 한다. 예를 들어, 산화물 반도체는 캐리어 밀도가 8×1011/cm3 미만, 바람직하게는 1×1011/cm3 미만, 더 바람직하게는 1×1010/cm3 미만이고, 1×10-9/cm3 이상으로 하면 좋다.
또한 고순도 진성 또는 실질적으로 고순도 진성인 산화물 반도체막은 결함 준위 밀도가 낮기 때문에, 트랩 준위 밀도도 낮은 경우가 있다.
또한 산화물 반도체의 트랩 준위에 포획된 전하는, 소실되는 데 걸리는 시간이 길고, 마치 고정 전하처럼 작용하는 경우가 있다. 그러므로 트랩 준위 밀도가 높은 산화물 반도체에 채널 형성 영역을 가지는 트랜지스터는 전기 특성이 불안정한 경우가 있다.
따라서 트랜지스터의 전기 특성을 안정적으로 하기 위해서는, 산화물 반도체 내의 불순물 농도를 저감하는 것이 유효하다. 또한 산화물 반도체 내의 불순물 농도를 저감하기 위해서는, 근접한 막 내의 불순물 농도도 저감하는 것이 바람직하다. 불순물로서는 수소, 질소, 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 철, 니켈, 실리콘 등이 있다.
<불순물>
여기서, 산화물 반도체 내에서의 각 불순물의 영향에 대하여 설명한다.
산화물 반도체에 14족 원소 중 하나인 실리콘이나 탄소가 포함되면, 산화물 반도체에서 결함 준위가 형성된다. 그러므로 산화물 반도체에서의 실리콘이나 탄소의 농도와 산화물 반도체와의 계면 근방의 실리콘이나 탄소의 농도(이차 이온 질량 분석법(SIMS: Secondary Ion Mass Spectrometry)에 의하여 얻어지는 농도)를 2×1018atoms/cm3 이하, 바람직하게는 2×1017atoms/cm3 이하로 한다.
또한 산화물 반도체에 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속이 포함되면, 결함 준위를 형성하여 캐리어를 생성하는 경우가 있다. 따라서 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속이 포함되는 산화물 반도체를 사용한 트랜지스터는 노멀리 온 특성이 되기 쉽다. 그러므로 산화물 반도체 내의 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속의 농도를 저감하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, SIMS에 의하여 얻어지는 산화물 반도체 내의 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속의 농도를 1×1018atoms/cm3 이하, 바람직하게는 2×1016atoms/cm3 이하로 한다.
또한 산화물 반도체에 질소가 포함되면, 캐리어인 전자가 발생하고 캐리어 밀도가 증가되어 n형화되기 쉽다. 그러므로 질소가 포함되는 산화물 반도체를 반도체에 사용한 트랜지스터는 노멀리 온 특성이 되기 쉽다. 따라서 상기 산화물 반도체에서 질소는 가능한 한 저감되어 있는 것이 바람직하고, 예를 들어 산화물 반도체 내의 질소 농도는 SIMS에서 5×1019atoms/cm3 미만, 바람직하게는 5×1018atoms/cm3 이하, 더 바람직하게는 1×1018atoms/cm3 이하, 더욱 바람직하게는 5×1017atoms/cm3 이하로 한다.
또한 산화물 반도체에 포함되는 수소는 금속 원자와 결합하는 산소와 반응하여 물이 되기 때문에, 산소 결손을 형성하는 경우가 있다. 상기 산소 결손에 수소가 들어감으로써, 캐리어인 전자가 생성되는 경우가 있다. 또한 수소의 일부가 금속 원자와 결합하는 산소와 결합하여, 캐리어인 전자를 생성하는 경우가 있다. 따라서 수소가 포함되는 산화물 반도체를 사용한 트랜지스터는 노멀리 온 특성이 되기 쉽다. 그러므로 산화물 반도체 내의 수소는 가능한 한 저감되어 있는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 산화물 반도체에서 SIMS에 의하여 얻어지는 수소 농도를 1×1020atoms/cm3 미만, 바람직하게는 1×1019atoms/cm3 미만, 더 바람직하게는 5×1018atoms/cm3 미만, 더욱 바람직하게는 1×1018atoms/cm3 미만으로 한다.
불순물이 충분히 저감된 산화물 반도체를 트랜지스터의 채널 형성 영역에 사용함으로써, 안정된 전기 특성을 부여할 수 있다.
본 실시형태는 다른 실시형태, 또는 실시예의 기재와 적절히 조합할 수 있다.
(실시형태 5)
본 실시형태에서는, 위의 실시형태에서 설명한 반도체 장치 또는 표시 장치를 전자 기기에 적용한 제품의 예에 대하여 설명한다.
<노트북형 퍼스널 컴퓨터>
본 발명의 일 형태의 반도체 장치 또는 표시 장치는, 정보 단말 장치에 제공되는 디스플레이에 적용할 수 있다. 도 13의 (A)는 정보 단말 장치의 일종인 노트북형 퍼스널 컴퓨터를 도시한 것이고, 하우징(5401), 표시부(5402), 키보드(5403), 포인팅 디바이스(5404) 등을 가진다.
<스마트 워치>
본 발명의 일 형태의 반도체 장치 또는 표시 장치는 웨어러블 단말에 적용할 수 있다. 도 13의 (B)는 웨어러블 단말의 일종인 스마트 워치를 도시한 것이고, 하우징(5901), 표시부(5902), 조작 버튼(5903), 조작자(5904), 밴드(5905) 등을 가진다. 또한 표시부(5902)에 위치 입력 장치로서의 기능이 부가된 표시 장치를 사용하여도 좋다. 또한 위치 입력 장치로서의 기능은, 표시 장치에 터치 패널을 제공함으로써 부가할 수 있다. 또는 위치 입력 장치로서의 기능은, 포토 센서라고도 불리는 광전 변환 소자를 표시 장치의 화소부에 제공함으로써 부가할 수도 있다. 또한 조작 버튼(5903)에 스마트 워치를 기동하는 전원 스위치, 스마트 워치의 애플리케이션을 조작하는 버튼, 음량 조정 버튼, 또는 표시부(5902)를 점등 또는 소등하는 스위치 등 중 어느 것을 제공할 수 있다. 또한 도 13의 (B)에 나타낸 스마트 워치에서는 조작 버튼(5903)을 2개 나타내었지만, 스마트 워치가 가지는 조작 버튼의 개수는 이에 한정되지 않는다. 또한 조작자(5904)는 스마트 워치의 시각을 맞추기 위한 용두로서 기능한다. 또한 조작자(5904)는 시각 맞추기 이외에도, 스마트 워치의 애플리케이션을 조작하는 입력 인터페이스로서 사용하여도 좋다. 또한 도 13의 (B)에 나타낸 스마트 워치는 조작자(5904)를 가지는 구성이지만 이에 한정되지 않고, 조작자(5904)를 가지지 않는 구성이어도 좋다.
<비디오 카메라>
본 발명의 일 형태의 반도체 장치 또는 표시 장치는 비디오 카메라에 적용할 수 있다. 도 13의 (C)에 도시된 비디오 카메라는 제 1 하우징(5801), 제 2 하우징(5802), 표시부(5803), 조작 키(5804), 렌즈(5805), 접속부(5806) 등을 가진다. 조작 키(5804) 및 렌즈(5805)는 제 1 하우징(5801)에 제공되고, 표시부(5803)는 제 2 하우징(5802)에 제공되어 있다. 그리고 제 1 하우징(5801)과 제 2 하우징(5802)은 접속부(5806)에 의하여 접속되어 있고, 제 1 하우징(5801)과 제 2 하우징(5802) 사이의 각도는 접속부(5806)에 의하여 변경할 수 있다. 표시부(5803)에서의 영상을, 접속부(5806)에서의 제 1 하우징(5801)과 제 2 하우징(5802) 사이의 각도에 따라 전환하는 구성으로 하여도 좋다.
<휴대 전화>
본 발명의 일 형태의 반도체 장치 또는 표시 장치는 휴대 전화에 적용할 수 있다. 도 13의 (D)는 정보 단말기의 기능을 가지는 휴대 전화를 도시한 것이고, 하우징(5501), 표시부(5502), 마이크로폰(5503), 스피커(5504), 조작 버튼(5505)을 가진다. 또한 표시부(5502)에 위치 입력 장치로서의 기능이 부가된 표시 장치를 사용하여도 좋다. 또한 위치 입력 장치로서의 기능은, 표시 장치에 터치 패널을 제공함으로써 부가할 수 있다. 또는 위치 입력 장치로서의 기능은, 포토 센서라고도 불리는 광전 변환 소자를 표시 장치의 화소부에 제공함으로써도 부가할 수 있다. 또한 조작 버튼(5505)에 휴대 전화를 기동하는 전원 스위치, 휴대 전화의 애플리케이션을 조작하는 버튼, 음량 조정 버튼, 또는 표시부(5502)를 점등 또는 소등하는 스위치 등 중 어느 것을 제공할 수 있다.
또한 도 13의 (D)에 도시된 휴대 전화에서는 조작 버튼(5505)을 2개 나타내었지만, 휴대 전화가 가지는 조작 버튼의 개수는 이에 한정되지 않는다. 또한 도시하지 않았지만, 도 13의 (D)에 도시된 휴대 전화는 플래시라이트 또는 조명의 용도로서 발광 장치를 가지는 구성이어도 좋다.
<텔레비전 장치>
본 발명의 일 형태의 반도체 장치 또는 표시 장치는 텔레비전 장치에 적용할 수 있다. 도 13의 (E)에 도시된 텔레비전 장치는 하우징(9000), 표시부(9001), 스피커(9003), 조작 키(9005)(전원 스위치 또는 조작 스위치를 포함함), 접속 단자(9006) 등을 가진다. 텔레비전 장치에는 대화면, 예를 들어 50인치 이상 또는 100인치 이상의 표시부(9001)를 제공할 수 있다.
<이동체>
본 발명의 일 형태의 반도체 장치 또는 표시 장치는, 이동체인 자동차의 운전석 주변에 적용할 수 있다.
예를 들어, 도 13의 (F)는 자동차의 실내에서의 앞 유리 주변을 도시한 도면이다. 도 13의 (F)에서는, 대시보드에 장착된 표시 패널(5701), 표시 패널(5702), 표시 패널(5703) 이외에, 필러에 장착된 표시 패널(5704)을 도시하였다.
표시 패널(5701) 내지 표시 패널(5703)은 내비게이션 정보, 속도계나 태코미터, 주행 거리, 연료계, 기어 상태, 에어컨의 설정 등을 표시함으로써, 다양한 정보를 제공할 수 있다. 또한 표시 패널에 표시되는 표시 항목이나 레이아웃 등은 사용자의 취향에 따라 적절히 변경할 수 있어, 디자인성을 높일 수 있다. 표시 패널(5701) 내지 표시 패널(5703)은 조명 장치로서 사용할 수도 있다.
표시 패널(5704)에는 차체에 제공된 촬상 수단으로부터의 영상을 표시함으로써, 필러로 가려진 시계(사각(死角))를 보완할 수 있다. 즉, 자동차의 외측에 제공된 촬상 수단으로부터의 화상을 표시함으로써, 사각을 보완하여 안전성을 높일 수 있다. 또한 보이지 않는 부분을 보완하는 영상을 표시함으로써, 더 자연스럽게 위화감 없이 안전을 확인할 수 있다. 표시 패널(5704)은 조명 장치로서 사용할 수도 있다.
<전자 광고용 전자 기기>
본 발명의 일 형태의 반도체 장치 또는 표시 장치는 전자 광고를 용도로 하는 디스플레이에 적용할 수 있다. 도 14의 (A)는 벽에 장착될 수 있는 전자 간판(디지털 사이니지)의 예를 나타낸 것이다. 도 14의 (A)에는 전자 간판(6200)이 벽(6201)에 장착된 상태를 나타내었다.
<폴더블 태블릿형 정보 단말기>
본 발명의 일 형태의 반도체 장치 또는 표시 장치는 태블릿형 정보 단말기에 적용할 수 있다. 도 14의 (B)에는 접을 수 있는 구조를 가지는 태블릿형 정보 단말기를 나타내었다. 도 14의 (B)에 나타낸 정보 단말기는 하우징(5321a)과, 하우징(5321b)과, 표시부(5322)와, 조작 버튼(5323)을 가진다. 특히, 표시부(5322)는 가요성을 가지는 기재를 가지고, 상기 기재에 의하여 접을 수 있는 구조를 실현할 수 있다.
또한 하우징(5321a)과 하우징(5321b)은 힌지부(5321c)에 의하여 연결되어 있고, 힌지부(5321c)에 의하여 둘로 접을 수 있다. 또한 표시부(5322)는 하우징(5321a), 하우징(5321b), 및 힌지부(5321c)에 제공되어 있다.
또한 도시하지 않았지만, 도 13의 (A) 내지 (C), (E), 도 14의 (A), (B)에 나타낸 전자 기기는 마이크로폰 및 스피커를 가지는 구성이어도 좋다. 이 구성에 의하여, 예를 들어 상술한 전자 기기에 음성 입력 기능을 부여할 수 있다.
또한 도시하지 않았지만, 도 13의 (A), (B), (D), 도 14의 (A), (B)에 도시된 전자 기기는 카메라를 가지는 구성이어도 좋다.
또한 도시하지 않았지만, 도 13의 (A) 내지 (F), 도 14의 (A), (B)에 나타낸 전자 기기는 하우징의 내부에 센서(힘, 변위, 위치, 속도, 가속도, 각속도, 회전수, 거리, 광, 액체, 자기, 온도, 화학 물질, 음성, 시간, 경도(硬度), 전기장, 전류, 전압, 전력, 방사선, 유량, 습도, 기울기, 진동, 냄새, 또는 적외선 등을 측정하는 기능을 포함하는 것)를 가지는 구성을 가지는 구성이어도 좋다. 특히, 도 13의 (D)에 도시된 휴대 전화에 자이로스코프, 가속도 센서 등의 기울기를 검출하는 센서를 가지는 검출 장치를 제공함으로써, 상기 휴대 전화의 방향(연직 방향에 대하여 상기 휴대 전화가 어느 방향을 향하는지)을 판단하여 표시부(5502)의 화면 표시를 상기 휴대 전화의 방향에 따라 자동적으로 전환할 수 있다.
또한 도시하지 않았지만, 도 13의 (A) 내지 (F), 도 14의 (A), (B)에 나타낸 전자 기기는 지문, 정맥, 홍채, 또는 성문 등 생체 정보를 취득하는 장치를 가지는 구성이어도 좋다. 이 구성을 적용함으로써, 생체 인증 기능을 가지는 전자 기기를 실현할 수 있다.
또한 도 13의 (A) 내지 (F), 도 14의 (A)에 나타낸 전자 기기의 표시부로서 가요성을 가지는 기재를 사용하여도 좋다. 구체적으로는, 상기 표시부는 가요성을 가지는 기재 위에 트랜지스터, 용량 소자, 및 표시 소자 등을 제공한 구성으로 하여도 좋다. 이 구성을 적용함으로써, 도 13의 (A) 내지 (F), 도 14의 (A)에 나타낸 전자 기기와 같이 평탄한 면을 가지는 하우징뿐만 아니라, 도 13의 (F)에 나타낸 대시보드, 필러와 같이 곡면을 가지는 하우징의 전자 기기를 실현할 수 있다.
도 13의 (A) 내지 (F), 도 14의 (A), (B)의 표시부에 적용할 수 있는, 가요성을 가지는 기재로서는, 가시광에 대한 투광성을 가지는 재료를 예로 들면, 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지(PET), 폴리에틸렌나프탈레이트 수지(PEN), 폴리에터설폰 수지(PES), 폴리아크릴로나이트릴 수지, 아크릴 수지, 폴리이미드 수지, 폴리메틸메타크릴레이트 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리아마이드 수지, 폴리사이클로올레핀 수지, 폴리스타이렌 수지, 폴리아마이드이미드 수지, 폴리프로필렌 수지, 폴리에스터 수지, 폴리 바이닐 할라이드 수지, 아라미드 수지, 에폭시 수지 등을 사용할 수 있다. 또한 이들 재료를 혼합 또는 적층하여 사용하여도 좋다.
또한 본 실시형태는, 본 명세서에서 나타내는 다른 실시형태 또는 실시예와 적절히 조합할 수 있다.
(실시형태 6)
본 실시형태에서는 상기 실시형태에서 예시한 전자 기기에 적용할 수 있는 반도체 장치에 대하여 설명한다. 이하에서 예시하는 반도체 장치는 기억 장치로서 기능할 수 있다.
본 실시형태에서는 산화물 반도체를 사용한 기억 장치의 일례로서 DOSRAM(등록 상표)에 대하여 설명한다. 또한, "DOSRAM"의 명칭은 Dynamic Oxide Semiconductor Random Access Memory에서 유래한다. DOSRAM이란, 메모리 셀이 1T1C(1 트랜지스터 1 용량)형 셀이고, 또한 기록 트랜지스터가 산화물 반도체가 적용된 트랜지스터인 기억 장치를 말한다.
도 15를 사용하여 DOSRAM(1000)의 적층 구조예에 대하여 설명한다. DOSRAM(1000)은 데이터의 판독을 수행하는 감지 증폭기부(1002)와 데이터를 저장하는 셀 어레이부(1003)가 적층되어 있다.
도 15에 나타낸 바와 같이, 감지 증폭기부(1002)에는 비트선(BL), Si 트랜지스터(Ta10, Ta11)가 제공되어 있다. Si 트랜지스터(Ta10, Ta11)는 단결정 실리콘 웨이퍼에 반도체층을 가진다. Si 트랜지스터(Ta10, Ta11)는 센스 앰프를 구성하고, 비트선(BL)에 전기적으로 접속된다.
셀 어레이부(1003)는 복수의 메모리 셀(1001)을 가진다. 메모리 셀(1001)은 트랜지스터(Tw1) 및 용량 소자(C10)를 가진다. 셀 어레이부(1003)에서 2개의 트랜지스터(Tw1)는 반도체층을 공유한다. 반도체층과 비트선(BL)은 도시하지 않은 도전체에 의하여 전기적으로 접속된다.
도 15에 도시된 바와 같은 적층 구조는 트랜지스터 그룹을 가지는 회로를 복수로 적층하여 구성되는 다양한 반도체 장치에 적용할 수 있다.
도 15 중의 금속 산화물, 절연체, 도전체 등은 단층이어도 적층이어도 좋다. 이들의 제작에는 스퍼터링법, 분자선 에피택시법(MBE법), 펄스 레이저 어블레이션법(PLA법), CVD법, 원자층 퇴적법(ALD법) 등 각종 성막 방법을 사용할 수 있다. 또한 CVD법에는 플라스마 CVD법, 열 CVD법, 유기 금속 CVD법 등이 있다.
여기서는 트랜지스터(Tw1)의 반도체층은 금속 산화물(산화물 반도체)로 구성되어 있다. 여기서는 반도체층이 3층의 금속 산화물층으로 구성되어 있는 예를 나타내었다. 반도체층은 In, Ga, 및 Zn을 포함하는 금속 산화물로 구성되는 것이 바람직하다.
여기서, 금속 산화물은 산소 결손을 형성하는 원소, 또는 산소 결손과 결합하는 원소가 첨가됨으로써 캐리어 밀도가 증대하여 저저항화하는 경우가 있다. 예를 들어 금속 산화물을 사용한 반도체층을 선택적으로 저저항화함으로써, 반도체층에 소스 영역 또는 드레인 영역을 제공할 수 있다.
또한 금속 산화물을 저저항화하는 원소로서는 대표적으로는 붕소 또는 인을 들 수 있다. 또한, 수소, 탄소, 질소, 플루오린, 황, 염소, 타이타늄, 희가스 원소 등을 사용하여도 좋다. 희가스 원소의 대표적인 예로서는, 헬륨, 네온, 아르곤, 크립톤, 및 제논 등이 있다. 상기 원소의 농도는 이차 이온 질량 분석법(SIMS: Secondary Ion Mass Spectrometry) 등을 사용하여 측정할 수 있다.
특히, 붕소 및 인은 비정질 실리콘 또는 저온 폴리실리콘의 제조 라인의 장치를 사용할 수 있기 때문에 바람직하다. 상기 제조 라인의 장치를 전용함으로써, 설비 투자를 억제할 수 있다.
선택적으로 저저항화한 반도체층을 가지는 트랜지스터는, 예를 들어 더미 게이트를 사용함으로써 형성할 수 있다. 구체적으로는 반도체층 위에 더미 게이트를 제공하고 상기 더미 게이트를 마스크로서 사용하고 상기 반도체층을 저저항화하는 원소를 첨가하면 좋다. 즉 반도체층에서 더미 게이트와 중첩되지 않은 영역에 상기 원소가 첨가되어 저저항화한 영역이 형성된다. 또한, 상기 원소의 첨가 방법으로서는 이온화된 원료 가스를 질량 분리하여 첨가하는 이온 주입법, 이온화된 원료 가스를 질량 분리하지 않고 첨가하는 이온 도핑법, 플라스마 잠입 이온 주입법 등을 사용할 수 있다.
도전체에 사용되는 도전성 재료에는 인 등 불순물 원소를 도핑한 다결정 실리콘으로 대표되는 반도체, 니켈 실리사이드 등의 실리사이드, 몰리브데넘, 타이타늄, 탄탈럼, 텅스텐, 알루미늄, 구리, 크로뮴, 네오디뮴, 스칸듐 등의 금속, 또는 상술한 금속을 성분으로 하는 금속 질화물(질화 탄탈럼, 질화 타이타늄, 질화 몰리브데넘, 질화 텅스텐) 등이 있다. 또한 인듐 주석 산화물, 산화 텅스텐을 포함하는 인듐 산화물, 산화 텅스텐을 포함하는 인듐 아연 산화물, 산화 타이타늄을 포함하는 인듐 산화물, 산화 타이타늄을 포함하는 인듐 주석 산화물, 인듐 아연 산화물, 산화 실리콘이 첨가된 인듐 주석 산화물 등의 도전성 재료를 사용할 수 있다.
절연체에 사용되는 절연 재료에는 질화 알루미늄, 산화 알루미늄, 질화 산화 알루미늄, 산화 질화 알루미늄, 산화 마그네슘, 질화 실리콘, 산화 실리콘, 질화 산화 실리콘, 산화 질화 실리콘, 산화 갈륨, 산화 저마늄, 산화 이트륨, 산화 지르코늄, 산화 란타넘, 산화 네오디뮴, 산화 하프늄, 산화 탄탈럼, 알루미늄 실리케이트 등이 있다. 또한 본 명세서 등에서 산화 질화물이란 산소의 함유량이 질소보다 많은 화합물이고, 질화 산화물이란 질소의 함유량이 산소보다 많은 화합물을 가리킨다.
또한 본 실시형태는, 본 명세서에서 나타내는 다른 실시형태 또는 실시예와 적절히 조합할 수 있다.
(실시예)
실시형태 1에서 설명한 표시 장치의 동작에서 화상 데이터의 보정이 적절히 수행되어 있는지 여부를 확인하기 위하여 회로 시뮬레이터를 사용하여 계산을 하였다. 본 실시예에서는 상기 계산 및 그 결과에 대하여 설명한다.
상기 계산에서 사용한 소프트웨어는 SILVACO사의 SmartSpice(version 4.26.7.R)라는 회로 시뮬레이터이다. 상기 회로 시물레이터를 사용하여 화상 데이터와 보정 데이터를 입력 데이터로 하고, 보정된 화상 데이터를 출력 데이터로 하여계산을 하였다.
상기 계산에서 사용한 회로 구성을 도 16에 도시하였다. 도 16에서는 소스 드라이버 회로(SD)와 보정 데이터 유지부(104)와 표시부(PA)를 도시하였다.
도 16의 소스 드라이버 회로(SD)에서는 디지털 아날로그 변환 회로(DAC)와 연산 증폭기(OPA)만을 도시하였다. 연산 증폭기(OPA)는 도 1에서의 앰프 회로(AMP)에 상당하고, Si 트랜지스터로 구성된 CMOS 회로로 하였다.
디지털 아날로그 변환 회로(DAC)의 출력 단자는 연산 증폭기(OPA)의 비반전 입력 단자에 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 연산 증폭기(OPA)의 반전 입력 단자는 연산 증폭기(OPA)의 출력 단자에 전기적으로 접속되고 연산 증폭기(OPA)의 출력 단자는 보정 데이터 유지부(104)의 스위치(SW1)의 제 2 단자와 스위치(SW2)의 제 1 단자 각각에 전기적으로 접속되어 있다. 또한 연산 증폭기(OPA)는 상술한 접속 구성에 의하여 전압 폴로어 회로로서 기능한다.
또한, 연산 증폭기(OPA)의 고전원 입력 단자는 배선(VDL)에 전기적으로 접속되고, 연산 증폭기(OPA)의 저전원 입력 단자는 배선(VGL)에 전기적으로 접속되어 있다.
보정 데이터 유지부(104)에 대해서는 실시형태 1의 도 3의 보정 데이터 유지부(104)의 설명의 기재를 참작한다.
또한, 실시형태 1의 설명에서는 스위치(SW3)의 제 2 단자는 배선(VG)과 전기적으로 접속되어 있다고 설명하였지만, 도 16의 보정 데이터 유지부(104)에서는 스위치(SW3)의 제 2 단자는 직류 전원(VD)을 통하여 배선(VGL)과 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 스위치(SW1) 내지 스위치(SW3)에는 각각 스위칭 소자로서 아날로그 스위치(CMOS 회로의 구성의 스위치)를 적용하였다.
도 16의 표시부(PA)에서는 배선(SL)(배선(DL))이 가지는 저항을 나타내는 저항 소자(Rpa)와 배선(SL)(배선(DL))의 기생 용량과 화소(PIX)의 용량 소자(C1)를 합성한 용량으로서 용량 소자(Cc)를 도시하였다. 또한, 저항 소자(Rpa)와 용량 소자(Cc)의 전기적 접속점을 노드(ND)로 하였다.
다음으로, 계산 조건에 대하여 설명한다. 보정 데이터 유지부(104)의 용량 소자(Cd)의 정전 용량의 값을 1pF로 하고, 용량 소자(Cc)의 정전 용량의 값을 31pF로 하였다. 이것은 실시형태 1의 구체적인 예에 따르면 디지털 아날로그 변환 회로(DAC)로부터 출력되는 전압에 대하여 하위 5비트분의 전압을 보간하는 것에 상당한다.
또한, 직류 전원(VD)의 전압을 0.5V로 하였다.
또한, 저항 소자(Rpa)의 값을 10kΩ로 하였다.
디지털 아날로그 변환 회로(DAC)는 0.25V의 증분으로 0.5V에서 8.5V까지의 범위의 전위를 출력하는 것으로 한다.
또한, 연산 증폭기(OPA)는 전압 폴로어 회로의 구성이기 때문에, 연산 증폭기(OPA)는 디지털 아날로그 변환 회로(DAC)가 출력할 수 있는 전위의 범위를 취급할 수 있는 회로이어야 한다. 그러므로, 연산 증폭기(OPA)의 고전원 입력 단자에 전기적으로 접속되어 있는 배선(VDL)이 인가하는 전위를 9V로 하고, 연산 증폭기(OPA)의 저전원 입력 단자에 전기적으로 접속되어 있는 배선(VGL)이 인가하는 전위를 기준 전위로 하였다.
도 17에 도시된 그래프는 디지털 아날로그 변환 회로(DAC)로부터 출력된 보정 데이터와 제 1 기간과 제 2 기간에서의 노드(ND)의 전위의 변화를 나타낸 것이다. 구체적으로는 도 17에는 세로축에 노드(ND)의 전위(VND)를, 가로축에 시각을 나타내었다. 제 1 기간 및 제 2 기간 각각은 실시형태 1의 동작예에서 시각(T1)부터 시각(T2)까지의 기간, 및 시각(T2)부터 시각(T4)까지의 기간으로 하였다. 구체적으로는 시각(T1)을 도 17에서의 0초(계산 개시(開始) 시점)로 하고, 시각(T2)을 1.0×10-5초(화상 데이터 기록 완료 시각)로 하였다.
제 1 기간에는 신호(F1)에 의하여 스위치(SW1) 및 스위치(SW3)를 온 상태로 하고, 신호(F2)에 의하여 스위치(SW2)를 오프 상태로 하고, 디지털 아날로그 변환 회로(DAC)로부터 화상 데이터에 따른 전위로서 4.0V를 출력하여 노드(ND)에 상기 전위를 기록하는 동작이 수행되어 있다.
제 2 기간에는 신호(F1)에 의하여 스위치(SW1) 및 스위치(SW3)를 오프 상태로 하고, 신호(F2)에 의하여 스위치(SW2)를 온 상태로 하고, 디지털 아날로그 변환 회로(DAC)로부터 보정 데이터로서 0.25V의 증분으로 0.5V에서 8.5V까지의 전위 중 하나를 출력하여 노드(ND3)에 상기 출력 전위를 기록하는 동작이 수행된다. 그리고, 노드(ND3)에 상기 보정 데이터에 따른 전위가 기록됨으로써, 전위(VND)가 변동한다. 또한, 본 실시예에서는 보정 데이터에 따른 전위로서 0.25V의 증분으로 0.5V에서 8.5V까지의 전위를 각각 V0 내지 V32라고 기재하고, 도 17에서는 V0, V10, V20, V30, V32의 부호만을 도시하였다.
여기서, 제 2 기간에 보정 데이터로서 V0(0.5V)을 노드(ND3)에 기록한 경우를 생각한다. 제 1 기간에 노드(ND3)의 전위는 0.5V이었기 때문에, 제 1 기간으로부터 제 2 기간으로 이행하여도 노드(ND3)의 전위는 0.5V인 채로 변동하지 않는다. 그러므로, 용량 소자(Cd)에 의한 용량 결합에 의하여 전위(VND)는 변동하지 않고, 4.0V인 채로 있다.
다음으로, 제 2 기간에 보정 데이터로서 V10(3.0V)을 노드(ND3)에 기록한 경우를 생각한다. 제 1 기간에 노드(ND3)의 전위는 0.5V이었기 때문에, 제 2 기간으로 이행함으로써 노드(ND3)의 전위는 2.5V 상승한다. 여기서, 식(E2)으로부터 전위(VND)의 전위는 4+2.5/32V(=4.078125V)로 추산할 수 있고, 도 17의 결과와 대략 일치한다.
마찬가지로, 제 2 기간에 보정 데이터로서 V20(5.5V), V30(8.0V), V32(8.5V) 각각을 노드(ND3)에 기록한 경우를 생각한다. 제 1 기간에 노드(ND3)의 전위는 0.5V이었기 때문에, 제 2 기간으로 이행함으로써 노드(ND3)의 전위는 각각의 경우에서 5.0V, 7.5V, 8.0V 상승한다. 여기서, 식(E2)으로부터 전위(VND)의 전위는 각각의 경우에서 4+5.0/32V(=4.15625V), 4+7.5/32V(=4.234375V), 4+8.0/32V(=4.25V)로 추산할 수 있고, 도 17의 결과와 대략 일치한다.
상술한 바와 같이, 디지털 아날로그 변환 회로(DAC)는 0.25V의 증폭으로 전위를 출력하지만, 보정 데이터 유지부(104)에 의하여 0.25V보다 미세한 간격으로 전위를 생성할 수 있다.
즉 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 사용함으로써, 소스 드라이버 회로(SD)가 가지는 디지털 아날로그 변환 회로(DAC)보다 분해능이 높은 화상 데이터를 보정 데이터 유지부로 생성할 수 있다. 또한, 상기 화상 데이터를 상기 표시 장치에 포함되는 화소에 기록함으로써, 상기 표시 장치의 표시부는 다계조의 화상을 표시할 수 있다.
(본 명세서 등의 기재에 관한 부기)
본 명세서에 기재되는 실시형태 및 실시예에서의 각 구성의 설명에 대하여 이하에 부기한다.
<실시형태, 실시예에서 설명한 본 발명의 일 형태에 관한 부기>
각 실시형태 및 실시예에 기재된 구성은, 다른 실시형태에 기재된 구성과 적절히 조합하여 본 발명의 일 형태로 할 수 있다. 또한 하나의 실시형태에 복수의 구성예가 제시되는 경우에는, 구성예를 서로 적절히 조합할 수 있다.
또한 어떤 하나의 실시형태 또는 실시예에서 설명하는 내용(일부 내용이어도 좋음)은, 그 실시형태 또는 실시예에서 설명하는 다른 내용(일부 내용이어도 좋음)과, 하나 또는 복수의 다른 실시형태에서 설명하는 내용(일부 내용이어도 좋음) 중 적어도 하나의 내용에 대하여 적용, 조합, 또는 치환 등을 수행할 수 있다.
또한 실시형태 또는 실시예에서 설명하는 내용이란, 각 실시형태 또는 실시예에서 다양한 도면을 사용하여 설명하는 내용, 또는 명세서에 기재되는 문장을 사용하여 설명하는 내용을 말한다.
또한 어떤 하나의 실시형태 또는 실시예에서 설명하는 도면(일부이어도 좋음)은, 그 도면의 다른 부분, 그 실시형태 또는 실시예에서 설명하는 다른 도면(일부이어도 좋음)과, 하나 또는 복수의 다른 실시형태 또는 실시예에서 설명하는 도면(일부이어도 좋음) 중 적어도 하나의 도면과 조합함으로써, 더 많은 도면을 구성할 수 있다.
<서수사에 관한 부기>
본 명세서 등에서 "제 1", "제 2", "제 3"이라는 서수사는 구성 요소의 혼동을 피하기 위하여 붙인 것이다. 따라서 구성 요소의 개수를 한정하는 것이 아니다. 또한 구성 요소의 순서를 한정하는 것이 아니다. 또한 예를 들어, 본 명세서 등의 실시형태(또는 실시예) 중 하나에서 "제 1"로 언급된 구성 요소가 다른 실시형태(또는 실시예) 또는 청구범위에서 "제 2"로 언급된 구성 요소가 될 수도 있다. 또한 예를 들어, 본 명세서 등의 실시형태(또는 실시예) 중 하나에서 "제 1"로 언급된 구성 요소가 다른 실시형태 또는 청구범위에서 생략될 수도 있다.
<도면을 설명하는 기재에 관한 부기>
실시형태(또는 실시예)에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다. 다만 실시형태(또는 실시예)는 상이한 많은 형태로 실시할 수 있고, 취지 및 그 범위에서 벗어남이 없이 그 형태 및 자세한 사항을 다양하게 변경할 수 있다는 것은 통상의 기술자라면 용이하게 이해할 수 있다. 따라서 본 발명은 실시형태(또는 실시예)의 기재 내용에 한정하여 해석되는 것은 아니다. 또한 실시형태의 발명의 구성(또는 실시예의 구성)에서 동일한 부분 또는 같은 기능을 가지는 부분에는 동일한 부호를 상이한 도면 사이에서 공통적으로 사용하고, 이의 반복적인 설명은 생략한다.
또한 본 명세서 등에서 "위에", "아래에" 등의 배치를 나타내는 어구는 구성끼리의 위치 관계를 도면을 참조하여 설명하기 위하여 편의상 사용하고 있다. 구성끼리의 위치 관계는 각 구성을 묘사하는 방향에 따라 적절히 변화된다. 그러므로 배치를 나타내는 어구는 명세서 등에서 설명한 기재에 한정되지 않고, 상황에 따라 적절히 바꿔 말할 수 있다. 예를 들어, "도전체의 상면에 위치하는 절연체"라는 표현은, 나타낸 도면의 방향을 180° 회전시킴으로써, "도전체의 하면에 위치하는 절연체"라고 바꿔 말할 수 있다.
또한 "위"나 "아래"라는 용어는, 구성 요소의 위치 관계가 바로 위 또는 바로 아래이며, 직접 접촉된 것을 한정하는 것은 아니다. 예를 들어, "절연층(A) 위의 전극(B)"이라는 표현이면, 절연층(A) 위에 전극(B)이 직접 접촉되어 형성될 필요는 없고, 절연층(A)과 전극(B) 사이에 다른 구성 요소를 포함하는 것을 제외하지 않는다.
또한 도면에서, 크기, 층의 두께, 또는 영역은 설명의 편의상 임의의 크기로 나타낸 것이다. 따라서 그 스케일에 반드시 한정되는 것은 아니다. 또한 도면은 명확성을 기하기 위하여 모식적으로 나타낸 것이며, 도면에 나타난 형상 또는 값 등에 한정되지 않는다. 예를 들어 노이즈로 인한 신호, 전압, 또는 전류의 편차, 혹은 타이밍의 어긋남으로 인한 신호, 전압, 또는 전류의 편차 등을 포함할 수 있다.
또한 도면에서, 사시도 등에서는 도면의 명확성을 기하기 위하여 일부의 구성 요소의 기재를 생략하는 경우가 있다.
또한 도면에서 동일한 요소 또는 같은 기능을 가지는 요소, 동일한 재질의 요소, 혹은 동시에 형성되는 요소 등에는 동일한 부호를 붙이는 경우가 있고, 이의 반복적인 설명은 생략하는 경우가 있다.
<바꿔 말할 수 있는 기재에 관한 부기>
본 명세서 등에서 트랜지스터의 접속 관계를 설명하는 경우, "소스 및 드레인 중 한쪽"(또는 제 1 전극 또는 제 1 단자), "소스 및 드레인 중 다른 쪽"(또는 제 2 전극 또는 제 2 단자)이라는 표기를 사용한다. 이는, 트랜지스터의 소스와 드레인은 트랜지스터의 구조 또는 동작 조건 등에 따라 바뀌기 때문이다. 또한 트랜지스터의 소스와 드레인이라는 호칭은, 소스(드레인) 단자나 소스(드레인) 전극 등, 상황에 따라 적절히 바꿔 말할 수 있다. 또한 본 명세서 등에서는 게이트 이외의 2개의 단자를 제 1 단자, 제 2 단자라고 하는 경우나, 제 3 단자, 제 4 단자라고 하는 경우가 있다. 또한 본 명세서 등에서 채널 형성 영역은 채널이 형성되는 영역을 말하고, 게이트에 전위를 인가함으로써 이 영역이 형성되어, 소스와 드레인 사이에 전류를 흘릴 수 있다.
또한 소스나 드레인의 기능은 상이한 극성의 트랜지스터를 채용하는 경우나, 회로 동작에서 전류의 방향이 변화하는 경우 등에는 바뀌는 경우가 있다. 그러므로 본 명세서 등에서는, 소스나 드레인이라는 용어는 서로 바꿔 사용할 수 있는 것으로 한다.
또한 본 명세서 등에서 "전극"이나 "배선"이라는 용어는, 이들 구성 요소를 기능적으로 한정하는 것이 아니다. 예를 들어, "전극"은 "배선"의 일부로서 사용되는 경우가 있고, 그 반대도 마찬가지이다. 또한 "전극"이나 "배선"이라는 용어는, 복수의 "전극"이나 "배선"이 일체가 되어 형성되어 있는 경우 등도 포함한다.
또한 본 명세서 등에서 전압과 전위는 적절히 바꿔 말할 수 있다. 전압은 기준이 되는 전위로부터의 전위차를 말하고, 예를 들어 기준이 되는 전위를 그라운드 전위(접지 전위)로 하면, 전압을 전위라고 바꿔 말할 수 있다. 그라운드 전위는 반드시 0V를 의미하는 것은 아니다. 또한 전위는 상대적인 것이고, 기준이 되는 전위에 따라서는 배선 등에 인가되는 전위를 변화시키는 경우가 있다.
또한 본 명세서 등에서 "막", "층" 등의 어구는, 경우에 따라 또는 상황에 따라 서로 바꿀 수 있다. 예를 들어, "도전층"이라는 용어를 "도전막"이라는 용어로 변경할 수 있는 경우가 있다. 또는 예를 들어 "절연막"이라는 용어를 "절연층"이라는 용어로 변경할 수 있는 경우가 있다. 또는 경우에 따라 또는 상황에 따라 "막", "층" 등의 어구를 사용하지 않고, 다른 용어로 바꿀 수 있다. 예를 들어, "도전층" 또는 "도전막"이라는 용어를 "도전체"라는 용어로 변경할 수 있는 경우가 있다. 또는 예를 들어, "절연층", "절연막"이라는 용어를 "절연체"라는 용어로 변경할 수 있는 경우가 있다.
또한 본 명세서 등에서 "배선", "신호선", "전원선" 등의 용어는, 경우에 따라 또는 상황에 따라 서로 바꿀 수 있다. 예를 들어, "배선"이라는 용어를 "신호선"이라는 용어로 변경할 수 있는 경우가 있다. 또한 예를 들어, "배선"이라는 용어를 "전원선" 등의 용어로 변경할 수 있는 경우가 있다. 또한 그 반대도 마찬가지로 "신호선", "전원선" 등의 용어를 "배선"이라는 용어로 변경할 수 있는 경우가 있다. "전원선" 등의 용어는 "신호선" 등의 용어로 변경할 수 있는 경우가 있다. 또한 그 반대도 마찬가지로 "신호선" 등의 용어는 "전원선" 등의 용어로 변경할 수 있는 경우가 있다. 또한 배선에 인가되어 있는 "전위"라는 용어를 경우에 따라 또는 상황에 따라 "신호" 등의 용어로 변경할 수 있는 경우가 있다. 또한 그 반대도 마찬가지로 "신호" 등의 용어는 "전위"라는 용어로 변경할 수 있는 경우가 있다.
<어구의 정의에 관한 부기>
이하에서는, 위의 실시형태 및 실시예에서 언급한 어구의 정의에 대하여 설명한다.
<<반도체의 불순물에 대하여>>
반도체의 불순물이란, 예를 들어 반도체층을 구성하는 주성분 이외의 것을 말한다. 예를 들어 농도가 0.1atomic% 미만인 원소는 불순물이다. 불순물이 포함됨으로써, 예를 들어 반도체에 DOS(Density of States)가 형성되거나, 캐리어 이동도가 저하되거나, 결정성이 저하되는 것 등이 일어나는 경우가 있다. 반도체가 산화물 반도체인 경우, 반도체의 특성을 변화시키는 불순물로서는, 예를 들어 1족 원소, 2족 원소, 13족 원소, 14족 원소, 15족 원소, 주성분 이외의 전이 금속 등이 있고, 특히 예를 들어 수소(물에도 포함됨), 리튬, 소듐, 실리콘, 붕소, 인, 탄소, 질소 등이 있다. 산화물 반도체의 경우, 예를 들어 수소 등의 불순물의 혼입으로 인하여 산소 결손이 형성되는 경우가 있다. 또한 반도체가 실리콘층인 경우, 반도체의 특성을 변화시키는 불순물로서는, 예를 들어 산소, 수소를 제외한 1족 원소, 2족 원소, 13족 원소, 15족 원소 등이 있다.
<<스위치에 대하여>>
본 명세서 등에서 스위치란, 도통 상태(온 상태) 또는 비도통 상태(오프 상태)가 되어 전류를 흘릴지 여부를 제어하는 기능을 가지는 것을 말한다. 또는 스위치란, 전류를 흘리는 경로를 선택하고 전환하는 기능을 가지는 것을 말한다.
일례로서는, 전기적 스위치 또는 기계적 스위치 등을 사용할 수 있다. 즉, 스위치는 전류를 제어할 수 있는 것이면 좋고, 특정의 것에 한정되지 않는다.
전기적 스위치의 일례로서는, 트랜지스터(예를 들어 바이폴러 트랜지스터, MOS 트랜지스터 등), 다이오드(예를 들어 PN 다이오드, PIN 다이오드, 쇼트키 다이오드, MIM(Metal Insulator Metal) 다이오드, MIS(Metal Insulator Semiconductor) 다이오드, 다이오드 접속의 트랜지스터 등), 또는 이들을 조합한 논리 회로 등이 있다.
또한 스위치로서 트랜지스터를 사용하는 경우, 트랜지스터의 "도통 상태"란 트랜지스터의 소스 전극과 드레인 전극이 전기적으로 단락되어 있다고 간주할 수 있는 상태를 말한다. 또한 트랜지스터의 "비도통 상태"란 트랜지스터의 소스 전극과 드레인 전극이 전기적으로 차단되어 있다고 간주할 수 있는 상태를 말한다. 또한 트랜지스터를 단순히 스위치로서 동작시키는 경우에는, 트랜지스터의 극성(도전형)은 특별히 한정되지 않는다.
기계적 스위치의 일례로서는, 디지털 마이크로미러 디바이스(DMD)와 같이, MEMS(micro electro mechanical systems) 기술을 사용한 스위치가 있다. 그 스위치는 기계적으로 동작시킬 수 있는 전극을 가지고, 그 전극의 움직임에 따라 도통과 비도통을 제어하여 동작한다.
<<접속에 대하여>>
본 명세서 등에서 X와 Y가 접속된다고 기재되는 경우에는, X와 Y가 전기적으로 접속되는 경우와, X와 Y가 기능적으로 접속되는 경우와, X와 Y가 직접 접속되는 경우를 포함하는 것으로 한다. 따라서 소정의 접속 관계, 예를 들어 도면 또는 문장에 나타내어진 접속 관계에 한정되지 않고, 도면 또는 문장에 나타내어진 접속 관계 이외의 것도 포함하는 것으로 한다.
여기서 사용하는 X, Y 등은 대상물(예를 들어 장치, 소자, 회로, 배선, 전극, 단자, 도전막, 층 등)인 것으로 한다.
X와 Y가 전기적으로 접속되는 경우의 일례로서는, X와 Y의 전기적인 접속을 가능하게 하는 소자(예를 들어 스위치, 트랜지스터, 용량 소자, 인덕터, 저항 소자, 다이오드, 표시 소자, 발광 소자, 부하 등)가 X와 Y 사이에 하나 이상 접속될 수 있다. 또한 스위치는 온, 오프가 제어되는 기능을 가진다. 즉, 스위치는 도통 상태(온 상태) 또는 비도통 상태(오프 상태)가 되어 전류를 흘릴지 여부를 제어하는 기능을 가진다.
X와 Y가 기능적으로 접속되는 경우의 일례로서는 X와 Y의 기능적인 접속을 가능하게 하는 회로(예를 들어 논리 회로(인버터, NAND 회로, NOR 회로 등), 신호 변환 회로(DA 변환 회로, AD 변환 회로, 감마 보정 회로 등), 전위 레벨 변환 회로(전원 회로(승압 회로, 강압 회로 등), 신호의 전위 레벨을 변화시키는 레벨 시프터 회로 등), 전압원, 전류원, 전환 회로, 증폭 회로(신호 진폭 또는 전류량 등을 크게 할 수 있는 회로, 연산 증폭기, 차동 증폭 회로, 소스 폴로어 회로, 버퍼 회로 등), 신호 생성 회로, 기억 회로, 제어 회로 등)가 X와 Y 사이에 하나 이상 접속될 수 있다. 또한 일례로서 X와 Y 사이에 다른 회로를 끼워도, X로부터 출력된 신호가 Y로 전달되는 경우에는, X와 Y는 기능적으로 접속되는 것으로 한다.
또한 X와 Y가 전기적으로 접속된다고 명시적으로 기재되는 경우에는, X와 Y가 전기적으로 접속되는 경우(즉, X와 Y가 사이에 다른 소자 또는 다른 회로를 끼워 접속되는 경우)와, X와 Y가 기능적으로 접속되는 경우(즉, X와 Y가 사이에 다른 회로를 끼워 기능적으로 접속되는 경우)와, X와 Y가 직접 접속되는 경우(즉, X와 Y가 사이에 다른 소자 또는 다른 회로를 끼우지 않고 접속되는 경우)를 포함하는 것으로 한다. 즉, 전기적으로 접속된다고 명시적으로 기재되는 경우에는, 단순히 접속된다고만 명시적으로 기재되는 경우와 같은 것으로 한다.
또한 예를 들어, 트랜지스터의 소스(또는 제 1 단자 등)가 Z1을 통하여(또는 통하지 않고) X에 전기적으로 접속되고, 트랜지스터의 드레인(또는 제 2 단자 등)이 Z2를 통하여(또는 통하지 않고) Y에 전기적으로 접속되는 경우나, 트랜지스터의 소스(또는 제 1 단자 등)가 Z1의 일부에 직접 접속되고, Z1의 다른 일부가 X에 직접 접속되고, 트랜지스터의 드레인(또는 제 2 단자 등)이 Z2의 일부에 직접 접속되고, Z2의 다른 일부가 Y에 직접 접속되는 경우에는 이하와 같이 표현할 수 있다.
예를 들어, "X와, Y와, 트랜지스터의 소스(또는 제 1 단자 등)와, 드레인(또는 제 2 단자 등)은 서로 전기적으로 접속되고, X, 트랜지스터의 소스(또는 제 1 단자 등), 트랜지스터의 드레인(또는 제 2 단자 등), Y의 순서로 전기적으로 접속된다"라고 표현할 수 있다. 또는 "트랜지스터의 소스(또는 제 1 단자 등)는 X에 전기적으로 접속되고, 트랜지스터의 드레인(또는 제 2 단자 등)은 Y에 전기적으로 접속되고, X, 트랜지스터의 소스(또는 제 1 단자 등), 트랜지스터의 드레인(또는 제 2 단자 등), Y는 이 순서대로 전기적으로 접속된다"라고 표현할 수 있다. 또는 "X는 트랜지스터의 소스(또는 제 1 단자 등)와 드레인(또는 제 2 단자 등)을 통하여 Y에 전기적으로 접속되고, X, 트랜지스터의 소스(또는 제 1 단자 등), 트랜지스터의 드레인(또는 제 2 단자 등), Y는 이 접속 순서로 제공된다"라고 표현할 수 있다. 이들 예와 같은 표현 방법을 사용하여 회로 구성에서의 접속 순서에 대하여 규정함으로써, 트랜지스터의 소스(또는 제 1 단자 등)와 드레인(또는 제 2 단자 등)을 구별하여 기술적 범위를 결정할 수 있다. 또한 이들 표현 방법은 일례이고, 이들 표현 방법에 한정되지 않는다. 여기서, X, Y, Z1, Z2는 대상물(예를 들어 장치, 소자, 회로, 배선, 전극, 단자, 도전막, 층 등)인 것으로 한다.
또한, 회로도에서는 독립되어 있는 구성 요소끼리가 전기적으로 접속되는 것처럼 도시된 경우에도, 하나의 구성 요소가 복수의 구성 요소의 기능을 겸비하는 경우도 있다. 예를 들어, 배선의 일부가 전극으로서도 기능하는 경우, 하나의 도전막이 배선의 기능 및 전극의 기능 양쪽의 구성 요소의 기능을 겸비한다. 따라서, 본 명세서에서 전기적인 접속이란, 이와 같은 하나의 도전막이 복수의 구성 요소의 기능을 겸비하는 경우도 그 범주에 포함된다.
DD: 표시 장치, DD1: 표시 장치, DD2: 표시 장치, DD3: 표시 장치, PA: 표시부, GD: 게이트 드라이버 회로, SD: 소스 드라이버 회로, PIX: 화소, SR: 시프트 레지스터, LAT: 래치 회로, LVS: 레벨 시프트 회로, DAC: 디지털 아날로그 변환 회로, AMP: 앰프 회로, GL: 배선, GL1: 배선, GL2: 배선, SL: 배선, VA: 배선, VC: 배선, VP: 배선, VG: 배선, DL: 배선, AL: 배선, VL: 배선, VCOM: 배선, CAT: 배선, CRL1: 배선, CRL2: 배선, DB: 데이터 버스 배선, Rp: 저항 소자, Cs: 용량 소자, Cp: 용량 소자, Cpa: 용량 소자, Cd: 용량 소자, C1: 용량 소자, C2: 용량 소자, Tr1: 트랜지스터, Tr2: 트랜지스터, Tr3: 트랜지스터, Tr4: 트랜지스터, Tr5: 트랜지스터, SWT1: 트랜지스터, SWT2: 트랜지스터, SWT3: 트랜지스터, SWC: 스위치, SW1: 스위치, SW2: 스위치, SW3: 스위치, LC: 액정 소자, LD: 발광 소자, ND1: 노드, ND2: 노드, ND3: 노드, VDL: 배선, VGL: 배선, Rpa: 저항 소자, Cc: 용량 소자, ND: 노드, BL: 비트선, Ta10: Si 트랜지스터, Ta11: Si 트랜지스터, Tw1: 트랜지스터, C10: 용량 소자, 101: 화상 데이터 유지부, 102: 구동 회로부, 103: 표시 소자, 104: 보정 데이터 유지부, 215: 표시부, 221a: 주사선 구동 회로, 231a: 신호선 구동 회로, 232a: 신호선 구동 회로, 241a: 공통선 구동 회로, 723: 전극, 726: 절연층, 728: 절연층, 729: 절연층, 741: 절연층, 742: 반도체층, 744a: 전극, 744b: 전극, 746: 전극, 755: 불순물, 771: 기판, 772: 절연층, 810: 트랜지스터, 811: 트랜지스터, 820: 트랜지스터, 821: 트랜지스터, 825: 트랜지스터, 826: 트랜지스터, 842: 트랜지스터, 843: 트랜지스터, 844: 트랜지스터, 845: 트랜지스터, 846: 트랜지스터, 847: 트랜지스터, 1000: DOSRAM, 1001: 메모리 셀, 1002: 감지 증폭기부, 1003: 셀 어레이부, 4001: 제 1 기판, 4005: 실재, 4006: 제 2 기판, 4010: 트랜지스터, 4011: 트랜지스터, 4013: 액정 소자, 4014: 배선, 4015: 전극, 4017: 전극, 4018: FPC, 4019: 이방성 도전층, 4020: 용량 소자, 4021: 전극, 4030: 제 1 전극층, 4031: 제 2 전극층, 4032: 절연층, 4033: 절연층, 4035: 스페이서, 4041: 인쇄 기판, 4042: 집적 회로, 4102: 절연층, 4103: 절연층, 4110: 절연층, 4111: 절연층, 4112: 절연층, 4133 절연층, 4200: 입력 장치, 4210: 터치 패널, 4227: 전극, 4228: 전극, 4237: 배선, 4238: 배선, 4239: 배선, 4263: 기판, 4272b: FPC, 4273b: IC, 5321a: 하우징, 5321b: 하우징, 5321c: 힌지부, 5322: 표시부, 5323: 조작 버튼, 5401: 하우징, 5402: 표시부, 5403: 키보드, 5404: 포인팅 디바이스, 5501: 하우징, 5502: 표시부, 5503: 마이크로폰, 5504: 스피커, 5505: 조작 버튼, 5701: 표시 패널, 5702: 표시 패널, 5703: 표시 패널, 5704: 표시 패널, 5801: 제 1 하우징, 5802: 제 2 하우징, 5803: 표시부, 5804: 조작 키, 5805: 렌즈, 5806: 접속부, 5901: 하우징, 5902: 표시부, 5903: 조작 버튼, 5904: 조작자, 5905: 밴드, 6200: 전자 간판, 6201: 벽, 9000: 하우징, 9001: 표시부, 9003: 스피커, 9005: 조작 키, 9006: 접속 단자
Claims (8)
- 표시 장치로서,
제 1 회로와, 제 2 회로와, 화상 신호선을 가지고,
상기 제 1 회로는 화상 데이터 유지부와 표시 소자를 가지고,
상기 제 2 회로는 보정 데이터 유지부를 가지고,
상기 제 2 회로는 상기 화상 신호선에 전기적으로 접속되고,
상기 화상 신호선은 상기 제 1 회로에 전기적으로 접속되고,
상기 화상 데이터 유지부는 상기 표시 소자에 전기적으로 접속되고,
상기 제 1 회로는 상기 화상 데이터 유지부에 상기 제 1 화상 데이터를 유지하는 기능을 가지고,
상기 제 2 회로는 상기 보정 데이터 유지부에 보정 데이터를 유지하는 기능과, 상기 화상 신호선과 상기 화상 데이터 유지부에 유지되어 있는 상기 제 1 화상 데이터를, 상기 보정 데이터에 따라 제 2 화상 데이터로 보정하는 기능을 가지고,
상기 표시 소자는 상기 제 2 화상 데이터에 따른 화상을 표시하는 기능을 가지는, 표시 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 2 회로는 제 1 스위치 내지 제 3 스위치와 제 1 용량 소자를 가지고,
상기 제 1 회로는 제 4 스위치와 제 2 용량 소자를 가지고,
상기 제 1 스위치의 제 1 단자는 상기 제 1 용량 소자의 제 1 단자와 상기 화상 신호선에 전기적으로 접속되고,
상기 제 1 스위치의 제 2 단자는 상기 제 2 스위치의 제 1 단자에 전기적으로 접속되고,
상기 제 1 스위치의 제 2 단자는 상기 제 2 스위치의 제 1 단자에 전기적으로 접속되고,
상기 보정 데이터 유지부는 상기 제 2 스위치의 제 2 단자와 상기 제 1 용량 소자의 제 2 단자와 상기 제 3 스위치의 제 1 단자에 전기적으로 접속되고,
상기 제 4 스위치의 제 1 단자는 상기 화상 신호선과 전기적으로 접속되고,
상기 화상 데이터 유지부는 상기 제 4 스위치의 제 2 단자와 상기 제 2 용량 소자에 전기적으로 접속되는, 표시 장치. - 제 2 항에 있어서,
상기 제 1 스위치 내지 상기 제 4 스위치 중 적어도 하나는 트랜지스터이고,
상기 트랜지스터는 채널 형성 영역에 금속 산화물 및 실리콘 중 한쪽을 가지는, 표시 장치. - 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
제 1 기능 내지 제 4 기능을 가지고,
상기 제 1 기능은 상기 제 2 스위치를 오프 상태로 하고 상기 제 3 스위치를 온 상태로 하여 상기 보정 데이터 유지부에 제 1 전위를 기록하는 기능과, 상기 제 2 스위치를 오프 상태로 하고 상기 제 1 스위치 및 상기 제 4 스위치의 각각을 온 상태로 하여 상기 화상 신호선과 상기 화상 데이터 유지부에 상기 제 1 화상 데이터에 따른 제 2 전위를 기록하는 기능을 가지고,
상기 제 2 기능은 상기 제 1 스위치를 오프 상태로 하고 상기 제 4 스위치를 온 상태로 하여 상기 화상 신호선과 상기 화상 데이터 유지부를 전기적으로 부유 상태로 하는 기능을 가지고,
상기 제 3 기능은 상기 제 1 스위치 및 상기 제 3 스위치의 각각을 오프 상태로 하고 상기 제 2 스위치를 온 상태로 하여 상기 보정 데이터 유지부에 상기 보정 데이터에 따른 제 3 전위를 기록하는 기능과, 상기 제 1 용량 소자의 제 2 단자의 전위가 상기 제 1 전위로부터 상기 제 3 전위로 변동됨으로써 상기 화상 신호선과 상기 화상 데이터 유지부에 의하여 유지되어 있는 제 2 전위가 상기 제 2 화상 데이터에 따른 제 4 전위로 변동하는 기능을 가지고,
상기 제 4 기능은 상기 제 4 스위치를 오프 상태로 하여 상기 제 4 전위에 따라 상기 표시 소자를 구동하는 기능을 가지는, 표시 장치. - 제 4 항에 있어서,
상기 제 2 전위는 상기 제 2 화상 데이터의 상위 비트에 따른 전위이고,
상기 제 3 전위는 상기 제 2 화상 데이터의 하위 비트에 따른 전위인, 표시 장치. - 제 2 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 표시 소자는 액정 소자이고,
상기 액정 소자의 제 1 단자는 상기 화상 데이터 유지부에 전기적으로 접속되어 있는, 표시 장치. - 제 2 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 표시 소자는 발광 소자이고,
구동 회로부를 가지고,
상기 구동 회로부는 구동 트랜지스터를 가지고,
상기 구동 트랜지스터의 게이트는 상기 화상 데이터 유지부에 전기적으로 접속되고,
상기 구동 트랜지스터의 제 1 단자는 상기 제 2 용량 소자의 제 2 단자와 상기 발광 소자의 입력 단자에 전기적으로 접속되어 있는, 표시 장치. - 전자 기기로서,
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 기재된 표시 장치와 하우징을 가지는, 전자 기기.
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