CN108375856A - 显示装置、显示模块及电子设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种分辨率高的显示装置或显示质量高的显示装置。本发明是一种包括显示部、第一端子群及第二端子群的显示装置。显示部包括多个像素、多个扫描线及多个信号线。第一端子群和第二端子群互相分开。第一端子群包括多个第一端子。第二端子群包括多个第二端子。多个扫描线的每一个与配置在行方向上的多个像素电连接。多个信号线的每一个与配置在列方向上的多个像素电连接。多个信号线的每一个与第一端子或第二端子电连接。显示部包括第一区域。第一区域是其中电连接到第一端子的信号线和电连接到第二端子的信号线混在的区域。

Description

显示装置、显示模块及电子设备
技术领域
本发明的一个方式涉及一种显示装置、显示模块及电子设备。
注意,本发明的一个方式不局限于上述技术领域。作为本发明的一个方式的技术领域的例子,可以举出半导体装置、显示装置、发光装置、电子设备、照明装置、输入输出装置(例如,触摸面板等)、其驱动方法或者其制造方法。
注意,在本说明书等中,半导体装置是指能够通过利用半导体特性而工作的所有装置。有时可以将显示装置(液晶显示装置、发光显示装置等)、投影装置、照明装置、电光装置、蓄电装置、存储装置、半导体电路、成像装置及电子设备等称为半导体装置。或者,有时可以说它们包括半导体装置。
背景技术
近年来,分辨率高的显示装置被要求。例如,全高清(像素数1920×1080)显示装置、4K(像素数3840×2160或4096×2160等)显示装置、8K(像素数7680×4320或8192×4320等)显示装置等像素数较多的显示装置的开发日益兴盛。
以液晶显示装置及发光显示装置为代表的平板显示器广泛地被用作显示装置。作为构成这些显示装置的晶体管的半导体材料主要使用硅,但是,近年来,还开发出将使用金属氧化物的晶体管用于显示装置的像素的技术。
专利文献1公开了将非晶硅用作晶体管的半导体材料的技术。专利文献2及专利文献3公开了将金属氧化物用作晶体管的半导体材料的技术。
[专利文献]
[专利文献1]日本专利申请公开第2001-53283号公报
[专利文献2]日本专利申请公开第2007-123861号公报
[专利文献3]日本专利申请公开第2007-96055号公报
发明内容
使用非晶硅或金属氧化物的晶体管与使用多晶硅的晶体管相比具有如下优点:生产率高;以及容易使用大型衬底制造。另一方面,与使用多晶硅的晶体管相比,使用非晶硅或金属氧化物的晶体管很难提高场效应迁移率,并且在连接到晶体管的负载大的情况下有时很难以高驱动频率工作。
在为电视装置(也称为电视或电视接收器)、显示器装置及数字标牌(DigitalSignage)等的用途时,被要求大屏幕化。此外,为了流畅地显示动态图像,被要求提高帧频。但是,分辨率越高或者屏幕尺寸越大负载的增大也越显著,因此很难以高帧频工作。
本发明的一个方式的目的之一是提供一种分辨率高的显示装置。本发明的一个方式的目的之一是提供一种可以以较高的帧频工作的显示装置。本发明的一个方式的目的之一是提供一种大型显示装置。本发明的一个方式的目的之一是提供一种生产率高的显示装置。本发明的一个方式的目的之一是提供一种显示质量高的显示装置。
注意,这些目的的记载不妨碍其他目的的存在。本发明的一个方式并不需要实现所有上述目的。另外,可以从说明书、附图、权利要求书的描述中抽取上述目的外的目的。
[1]本发明的一个方式是一种包括显示部、第一端子群及第二端子群的显示装置。显示部包括多个像素、多个扫描线及多个信号线。第一端子群和第二端子群互相分开。第一端子群包括多个第一端子。第二端子群包括多个第二端子。多个扫描线的每一个与配置在行方向上的多个像素电连接。多个信号线的每一个与配置在列方向上的多个像素电连接。多个信号线的每一个与第一端子或第二端子电连接。显示部包括第一区域。第一区域是其中电连接到第一端子的信号线和电连接到第二端子的信号线混在的区域。当将与第一端子电连接的信号线称为第一信号线且将与第二端子电连接的信号线称为第二信号线时,例如,在第一区域中,多个第一信号线中的一个位于多个第二信号线中的两个之间。
在上述[1]中,多个像素可以在2n列(n是2以上的整数)上配置。此时,第一区域优选包括与第n列的像素电连接的信号线以及与第n+1列的像素电连接的信号线。
另外,在上述[1]中,多个像素可以在n列(n是300以上的整数)上配置。此时,第一区域优选包括两个以上且300个以下的信号线。换言之,第一区域所包括的第一信号线和第二信号线的总数优选为两个以上且300个以下。
另外,在上述[1]中,多个像素可以在m行n列(m及n都是2以上的整数)上配置。显示部也可以包括2n个信号线。此时,第奇数行第j列(j是1以上且n以下的整数)的像素与第偶数行第j列的像素优选与互不相同的信号线电连接。另外,第i-1行第j列(i是1以上且m以下的整数)的像素优选与电连接到第一端子的信号线电连接,第i行第j列的像素优选与电连接到第二端子的信号线电连接。
在上述各结构中,在第一区域中,与第一端子电连接的信号线以及与第二端子电连接的信号线可以规则地配置。例如,第一区域优选为电连接到第一端子的信号线以及电连接到第二端子的信号线每隔一个信号线或每隔多个信号线交替地配置的区域。
在上述各结构中,显示部也可以包括第二区域及第三区域。此时,以夹着第一区域的方式设置有第二区域和第三区域。第二区域所包括的信号线的每一个与第一端子电连接。第三区域所包括的信号线的每一个与第二端子电连接。
在上述各结构中,像素也可以包括显示元件以及与显示元件电连接的晶体管。显示元件优选为液晶元件或发光元件。晶体管的半导体层优选包含非晶硅。另外,晶体管的半导体层优选包含金属氧化物。
在上述各结构中,显示部的对角线尺寸例如可以为50英寸以上、55英寸以上、60英寸以上或65英寸以上。
在上述各结构中,显示部优选具有4K以上的分辨率,更优选具有8K以上的分辨率。
[2]本发明的一个方式是一种包括具有上述结构中的任一个结构的显示装置、第一信号线驱动电路以及第二信号线驱动电路的显示模块。第一信号线驱动电路与第一端子群电连接,第二信号线驱动电路与第二端子群电连接。
在上述[2]中,显示模块优选还包括第一基准电压生成电路及第二基准电压生成电路。第一基准电压生成电路与第一信号线驱动电路电连接。第二基准电压生成电路与第二信号线驱动电路电连接。
另外,在本说明书等中,有时将在显示装置的衬底上安装有柔性印刷电路(Flexible printed circuit,以后记载为FPC)或TCP(Tape Carrier Package:载带封装)等连接器的结构或在衬底上以COG(Chip On Glass:玻璃覆晶封装)方式等安装IC的结构称为显示模块。
[3]本发明的一个方式是一种电子设备,该电子设备包括具有上述结构中的任一个结构的显示模块、以及天线、电池、框体、照相机、扬声器、麦克风和操作按钮中的至少一个。
根据本发明的一个方式,可以提供一种分辨率高的显示装置。根据本发明的一个方式,可以提供一种可以以较高的帧频工作的显示装置。根据本发明的一个方式,可以提供一种大型显示装置。根据本发明的一个方式,可以提供一种生产率高的显示装置。根据本发明的一个方式,可以提供一种显示质量高的显示装置。
注意,这些效果的记载不妨碍其他效果的存在。此外,本发明的一个方式并不需要实现所有上述效果。另外,可以从说明书、附图、权利要求书的描述中抽取上述效果外的效果。
附图说明
图1是说明显示模块的图;
图2是说明显示模块的图;
图3A和图3B是说明显示模块的图;
图4是说明显示模块的图;
图5是说明显示模块的图;
图6是说明显示模块的图;
图7是说明显示模块的图;
图8A至图8E是说明显示模块的图;
图9是说明显示模块的图;
图10A和图10B是说明显示模块的图;
图11A和图11B是说明显示模块的图;
图12A和图12B是说明显示模块的图;
图13是说明显示模块的图;
图14是说明显示模块的图;
图15是说明显示模块的图;
图16A至图16E是说明像素的结构实例的图;
图17A和图17B是说明像素电路的结构实例的图;
图18是说明显示装置的结构实例的图;
图19是说明显示装置的结构实例的图;
图20是说明显示装置的结构实例的图;
图21是说明显示装置的结构实例的图;
图22A至图22C是说明晶体管的结构实例的图;
图23A至图23D是说明晶体管的结构实例的图;
图24A至图24F是说明晶体管的结构实例的图;
图25A及图25B是说明激光照射方法及激光晶化装置的图;
图26A及图26B是说明激光照射方法的图;
图27A至图27D示出电子设备的例子;
图28A是说明电视装置的图,图28B是说明神经网络的图。
具体实施方式
以下参照附图对实施方式进行详细的说明。注意,本发明不局限于以下说明,所属技术领域的普通技术人员可以很容易地理解一个事实就是其方式及详细内容在不脱离本发明的宗旨及其范围的情况下可以被变换为各种各样的形式。因此,本发明不应该被解释为仅局限在以下所示的实施方式所记载的内容中。
注意,在下面说明的发明的结构中,在不同的附图中共同使用相同的附图标记来表示相同的部分或具有相同功能的部分,而省略反复说明。此外,当表示具有相同功能的部分时有时使用相同的阴影线,而不特别附加附图标记。
另外,为了便于理解,有时附图中示出的各构成的位置、大小及范围等并不表示其实际的位置、大小及范围等。因此,所公开的发明不一定局限于附图所公开的位置、大小、范围等。
另外,根据情况或状态,可以互相调换“膜”和“层”。例如,可以将“导电层”变换为“导电膜”或者可以将“绝缘膜”变换为“绝缘层”。此外,可以将“绝缘膜”变换为“绝缘层”。
在本说明书等中,金属氧化物(metal oxide)是指广义上的金属的氧化物。金属氧化物被分类为氧化物绝缘体、氧化物导电体(包括透明氧化物导电体)和氧化物半导体(Oxide Semiconductor,也可以简称为OS)等。例如,在将金属氧化物用于晶体管的半导体层的情况下,有时将该金属氧化物称为氧化物半导体。换言之,可以将OS FET称为包含金属氧化物或氧化物半导体的晶体管。
在本说明书等中,有时将包含氮的金属氧化物称为金属氧化物(metal oxide)。另外,也可以将包含氮的金属氧化物称为金属氧氮化物(metal oxynitride)。
实施方式1
在本实施方式中,使用图1至图24F说明本发明的一个方式的显示装置及显示模块。
本发明的一个方式是一种包括显示部、第一端子群及第二端子群的显示装置。显示部包括多个像素、多个扫描线及多个信号线。第一端子群和第二端子群互相分开。第一端子群包括多个第一端子。第二端子群包括多个第二端子。多个扫描线的每一个与配置在行方向上的多个像素电连接。多个信号线的每一个与配置在列方向上的多个像素电连接。多个信号线的每一个与第一端子或第二端子电连接。显示部包括第一区域。第一区域是其中电连接到第一端子的信号线和电连接到第二端子的信号线混在的区域。
本发明的一个方式是一种包括具有上述结构的显示装置、第一信号线驱动电路、第二信号线驱动电路、第一基准电压生成电路以及第二基准电压生成电路的显示模块。第一信号线驱动电路与第一端子群电连接。第二信号线驱动电路与第二端子群电连接。第一基准电压生成电路与第一信号线驱动电路电连接。第二基准电压生成电路与第二信号线驱动电路电连接。
在将场效应迁移率低的晶体管用于分辨率高的大型显示模块的情况下,有时不能在帧期间中完成图像的改写工作,而无法驱动。于是,可以采用将显示部分为多个区域,对其分别电连接扫描线驱动电路(也称为栅极驱动器)及信号线驱动电路(也称为源极驱动器)的结构。该结构是通过在多个区域中同时改写图像,在使用场效应迁移率低的晶体管时也可以实现在帧期间中的图像改写的结构。
例如,在显示模块的分辨率为8K的情况下,通过将显示部分割为四个,一个区域的分辨率为4K。因此,可以使用多个4K显示模块用IC芯片(也称为IC)及多个印刷电路板(也称为PCB(Printed Circuit Board))驱动一个8K显示模块。就是说,可以转用4K显示模块用IC及印刷电路板等,并且可以有效利用有关低分辨率显示模块的技术。
但是,难以使在各基准电压生成电路中生成的基准电压完全一致,在供应到信号线驱动电路的基准电压之间容易产生差异。该差异有时导致从各信号线驱动电路供应到信号线的信号之间产生偏差。例如,当在两个区域表示同一灰度时,如果供应到信号线的电位之间产生差异,则以互不相同的亮度进行显示,因此有可能观察者看到两个区域之间的边界作为分割线(dividing line)。
于是,在本发明的一个方式的显示模块中,在显示部的被分割的两个区域之间设置其中电连接到第一信号线驱动电路的信号线、以及电连接到第二信号线驱动电路信号线混在的区域。在该区域中,供应到两个信号线驱动电路的基准电压被平均化。就是说,上述区域是使两个区域的亮度平均化的区域。因此,通过在两个区域之间设置该区域,可以使分割线不容易被看到。由此,可以抑制显示模块的显示质量的下降。
在本说明书等中,在其中信号线x和信号线y混在的区域中,信号线x和信号线y的配置顺序既可以有规则,又可以没有规则。例如,信号线x和信号线y可以每隔一个信号线或每隔多个信号线交替地配置。另外,可以设置在两个信号线y之间的信号线x的个数分阶段地变化的区域、两个信号线x之间的信号线y的个数分阶段地变化的区域(可说gradation)。信号线x和信号线y的个数优选同一。
本发明的一个方式的显示装置包括其中电连接到第一端子的信号线、以及电连接到第二端子的信号线混在的区域。因此,当电连接到第一端子群的信号线驱动电路、电连接到第二端子群的信号线驱动电路分别与不同的基准电压生成电路电连接的情况下,可以使分割线不容易被看到。由此,可以抑制显示装置的显示质量的下降。
<1-1.显示模块的结构实例1>
使用图1至图5说明本发明的一个方式的显示模块的结构实例。
图1是本发明的一个方式的显示模块的俯视图。
图1所示的显示模块包括显示装置100(也称为显示面板)。显示装置100在由第一衬底111和第二衬底113密封的区域中包括显示部101、扫描线驱动电路102及扫描线驱动电路103。显示部101包括区域101a、区域101b及区域110。
在与由第一衬底111和第二衬底113密封的区域不同的区域中,第一衬底111与四个FPC162连接。以COF(Chip On Film:薄膜覆晶封装)方式连接各FPC162与IC。IC160a、IC160b、IC160c及IC160d都包括信号线驱动电路。
图1所示的显示模块包括两个印刷电路板(印刷电路板150a及印刷电路板150b)。每一个印刷电路板连接有两个FPC162,印刷电路板通过该FPC162与第一衬底111连接。
图1示出显示装置100的一个边连接有两个印刷电路板的例子。
印刷电路板150a设置有时序控制器151a及基准电压生成电路152a。同样地,印刷电路板150b设置有时序控制器151b及基准电压生成电路152b。各印刷电路板也可以还包括其他集成电路。
时序控制器151a、151b生成时钟信号、起始脉冲信号等信号,并将该信号供应到IC所包括的信号线驱动电路。
基准电压生成电路152a、152b对IC所包括的信号线驱动电路供应基准电压。
图1所示的显示模块具有显示装置100安装有IC及印刷电路板的结构。在本发明的一个方式中,将集成电路连接到显示装置的方法没有特别的限制,可以使用引线接合法、COG法、TCP法、COF法等。另外,对安装到显示装置的IC及印刷电路板的个数没有限制。
图1所示的显示模块具有显示装置100内藏扫描线驱动电路的结构。但是,本发明的一个方式不局限于此,与信号线驱动电路同样,扫描线驱动电路也可以外置在显示装置的衬底上。
图2是本发明的一个方式的显示模块的方框图。
如图2所示,显示部101包括多个像素115。图2示出显示部101包括配置为m行4n列(m及n都是1以上的整数)的矩阵状的多个像素115的例子。
显示装置100包括m个扫描线GL。m个扫描线GL都在行方向上延伸。m个扫描线GL分别与在显示部101中在行方向上排列的多个像素115电连接。
在本说明书等中,在没有特别的说明的情况下,以扫描线GL_i示出与第i行(i是1以上且m以下的整数)的像素115电连接的扫描线GL。
扫描线GL的一端与扫描线驱动电路102电连接,扫描线GL的另一端与扫描线驱动电路103电连接。因此,扫描线驱动电路102和扫描线驱动电路103设置在夹着显示部101相对的位置上。
扫描线驱动电路102及扫描线驱动电路103具有对扫描线GL供应选择信号的功能。扫描线GL具有将从扫描线驱动电路102及扫描线驱动电路103供应的选择信号传送到像素115的功能。
扫描线驱动电路102及扫描线驱动电路103具有从扫描线GL_1到扫描线GL_m依次供应选择信号的功能。换言之,扫描线驱动电路102及扫描线驱动电路103具有对扫描线GL_1至扫描线GL_m依次进行扫描的功能。在扫描到扫描线GL_m之后,再从扫描线GL_1依次进行扫描。
通过从扫描线驱动电路102及扫描线驱动电路103对同一扫描线GL同时供应选择信号,可以提高对扫描线GL的选择信号的供应能力。另外,根据目的等,可以省略扫描线驱动电路102或扫描线驱动电路103。
显示装置100包括4n个信号线SL。4n个信号线SL都在列方向上延伸。4n个信号线SL分别与在显示部101中在列方向上排列的多个像素115电连接。
在本说明书等中,在没有特别的说明的情况下,以信号线SL_j示出与第j列(j是1以上且4n以下的整数)的像素115电连接的信号线SL。
4n个信号线SL都与信号线驱动电路电连接。信号线驱动电路具有对信号线SL供应图像信号的功能。信号线SL具有将从信号线驱动电路供应的图像信号传送到像素115的功能。
显示装置100包括四个端子群(端子群130a至端子群130d),各端子群包括多个端子(例如,端子群130a中的多个端子135a)。四个端子群彼此分开,并分别与不同的IC连接。同一个端子群所包括的多个端子与同一个IC(就是说,同一个信号线驱动电路)电连接。一个端子与一个信号线SL连接。就是说,连接的端子包括在同一个端子群中的多个信号线SL与同一个IC(同一个信号线驱动电路)电连接。
使用图2及图3A说明各信号线与信号线驱动电路的连接关系。图3A示出图2所示的显示部101中的区域101a与区域110之间的边界、区域110与区域101b之间的边界、以及它们附近的详细结构。各区域包括m个扫描线GL。在图3A中,示出m个扫描线GL中的第1行的扫描线GL_1至第5行的扫描线GL_5。
区域101a包括第1列的信号线SL_1至第2n-2列的信号线SL_2n-2。
第1列的信号线SL_1至第n列的信号线SL_n分别与端子群130a中的多个端子135a中的任一个连接,并与IC160a所包括的信号线驱动电路电连接。
第n+1列的信号线SL_n+1至第2n-2列的信号线SL_2n-2分别与端子群130b中的多个端子135b中的任一个连接,并与IC160b所包括的信号线驱动电路电连接。
IC160a和IC160b都与时序控制器151a及基准电压生成电路152a电连接。
就是说,在区域101a中,从电连接到时序控制器151a及基准电压生成电路152a的信号线驱动电路将图像信号供应到信号线SL。
如此,在区域101a中,有的信号线与IC160a所包括的信号线驱动电路电连接,有的信号线与IC160b所包括的信号线驱动电路电连接,但是上述两个信号线驱动电路都与时序控制器151a及基准电压生成电路152a电连接。因此,在供应到两个信号线驱动电路的基准电压之间产生的差异不大。因此,区域101a可以实现不容易被观察者看到分割线的高显示质量。
区域101b包括第2n+3列的信号线SL_2n+3至第4n列的信号线SL_4n。
第2n+3列的信号线SL_2n+3至第3n列的信号线SL_3n分别与端子群130c中的多个端子135c中的任一个连接,并与IC160c所包括的信号线驱动电路电连接。
第3n+1列的信号线SL_3n+1至第4n列的信号线SL_4n分别与端子群130d中的多个端子135d中的任一个连接,并与IC160d所包括的信号线驱动电路电连接。
IC160c和IC160d都与时序控制器151b及基准电压生成电路152b电连接。
就是说,在区域101b中,从电连接到时序控制器151b及基准电压生成电路152b的信号线驱动电路将图像信号供应到信号线SL。
如此,在区域101b中,有的信号线与IC160c所包括的信号线驱动电路电连接,有的信号线与IC160d所包括的信号线驱动电路电连接,但是上述两个信号线驱动电路都与时序控制器151b及基准电压生成电路152b电连接。因此,在供应到两个信号线驱动电路的基准电压之间产生的差异不大。因此,与区域101a同样,区域101b可以实现不容易被观察者看到分割线的高显示质量。
区域101a和区域101b之间的区域110包括第2n-1列的信号线SL_2n-1至第2n+2列的信号线SL_2n+2。
第2n-1列的信号线SL_2n-1以及第2n+1列的信号线SL_2n+1分别与端子群130c中的多个端子135c中的任一个连接,并与IC160c所包括的信号线驱动电路电连接。
第2n列的信号线SL_2n以及第2n+2列的信号线SL_2n+2分别与端子群130b中的多个端子135b中的任一个连接,并与IC160b所包括的信号线驱动电路电连接。
就是说,区域110是如下区域:其中交替地设置有从电连接到时序控制器151a及基准电压生成电路152a的信号线驱动电路被供应图像信号的信号线SL、以及从电连接到时序控制器151b及基准电压生成电路152b的信号线驱动电路被供应图像信号的信号线SL。
图3B示出图3A所示的显示模块中的信号线与该信号线通过信号线驱动电路电连接的基准电压生成电路的对应关系。在图3B中,“a”是指信号线与基准电压生成电路152a电连接的情况,“b”是指信号线与基准电压生成电路152b电连接的情况。
区域101a中的所有信号线与基准电压生成电路152a电连接。区域101b中的所有的信号线与基准电压生成电路152b电连接。区域110中的四个信号线的每一个与基准电压生成电路152a和基准电压生成电路152b交替地电连接。在区域110中,与基准电压生成电路152a电连接的一个信号线可以位于与基准电压生成电路152b电连接的两个信号线之间。
注意,区域110中的离区域101a最近的像素与不同于区域101a中的像素的信号线驱动电路电连接。同样地,区域110中的离区域101b最近的像素与不同于区域101b中的像素的信号线驱动电路电连接。
如此,在区域110中,有的信号线与IC160b所包括的信号线驱动电路电连接,有的信号线与IC160c所包括的信号线驱动电路电连接。上述两个信号线驱动电路与互不相同的基准电压生成电路电连接,因此,在供应到两个信号线驱动电路的基准电压之间有时产生差异。但是,在区域110中,多个信号线的每一个与两个信号线驱动电路交替地电连接。在具有这样的结构的区域110中,供应到两个信号线驱动电路的基准电压被平均化。因此,例如,当表示同一灰度时,观察者将区域110的显示亮度看作区域101a的显示亮度与区域101b的显示亮度之间的亮度。就是说,与区域101a和区域101b接触的情况相比,在区域101a和区域101b之间设置有区域110的情况下,观察者更不容易看到在表示同一灰度时在各区域之间的边界产生的显示亮度的差异。由此,可以抑制显示装置的显示质量的下降。
区域110优选包括显示部101的中央部及其附近。例如,当多个像素115配置在2n列(n是2以上的整数)时,区域110优选包括与第n列的像素115电连接的信号线SL。由此,可以抑制在显示部101的中央部看到分割线,而抑制显示装置的显示质量的下降。
例如,区域110中的信号线SL的个数可以为两个以上且300个以下或四个以上且100个以下。区域110中的信号线SL的个数越多,一部分的信号线SL的引导长度越长,因此其布线电阻有时比其他信号线SL大。因此,区域110优选只设置在显示部101的一部分中。
在此,以不包括区域110的显示模块为比较例子进行说明。
图4是比较例子的显示模块的俯视图。图4所示的显示模块的与图1所示的显示模块的不同之处在于:显示部101不包括区域110,区域101a与区域101b接触。
图5是比较例子的显示模块的方框图。
区域101a包括第1列的信号线SL_1至第2n列的信号线SL_2n。
第1列的信号线SL_1至第n列的信号线SL_n分别与端子群130a中的多个端子135a中的任一个连接,并与IC160a所包括的信号线驱动电路电连接。
第n+1列的信号线SL_n+1至第2n列的信号线SL_2n分别与端子群130b中的多个端子135b中的任一个连接,并与IC160b所包括的信号线驱动电路电连接。
IC160a和IC160b都与时序控制器151a及基准电压生成电路152a电连接。
就是说,在区域101a中,从电连接到时序控制器151a及基准电压生成电路152a的信号线驱动电路将图像信号供应到信号线SL。
区域101b包括第2n+1列的信号线SL_2n+1至第4n列的信号线SL_4n。
第2n+1列的信号线SL_2n+1至第3n列的信号线SL_3n分别与端子群130c中的多个端子135c中的任一个连接,并与IC160c所包括的信号线驱动电路电连接。
第3n+1列的信号线SL_3n+1至第4n列的信号线SL_4n分别与端子群130d中的多个端子135d中的任一个连接,并与IC160d所包括的信号线驱动电路电连接。
IC160c和IC160d都与时序控制器151b及基准电压生成电路152b电连接。
就是说,在区域101b中,从电连接到时序控制器151b及基准电压生成电路152b的信号线驱动电路将图像信号供应到信号线SL。
如此,区域101a中的与信号线电连接的信号线驱动电路不同于区域101b,区域101a中的与信号线驱动电路电连接的时序控制器及基准电压生成电路也不同于区域101b。因此,例如,当区域101a和区域101b表示同一灰度时,区域101a和区域101b以互不相同的亮度进行显示,两个区域之间的边界有可能被观察者看到作为分割线108(图4)。
另一方面,图1、图2及图3A所示的本发明的一个方式的显示模块包括上述区域110。通过在区域101a和区域101b之间设置区域110,可以使分割线不容易被看到。因此,可以提高分辨率高的大型显示装置的显示质量。
<1-2.显示模块的结构实例2>
使用图6及图7说明本发明的一个方式的显示模块的结构实例。注意,在后面的结构实例中,有时省略与上述结构实例相同的部分的详细说明。
图6是本发明的一个方式的显示模块的俯视图。
图6所示的显示模块的与图1所示的显示模块的不同之处在于:显示装置100的相对的两个边分别安装有一个印刷电路板。
图7是详细地示出图6所示的显示部101中的区域101a和区域110之间的边界、区域110和区域101b之间的边界、以及它们附近的结构的方框图。
图7中的信号线与该信号线通过信号线驱动电路电连接的基准电压生成电路的对应关系与图3B所示的对应关系相同。
在图3A所示的结构中,连接到端子群130b的信号线与连接到端子群130c的信号线交叉。另一方面,在图7所示的结构中,连接到端子群130b的信号线与连接到端子群130c的信号线没有交叉。当两个信号线交叉时,有时寄生电容及负载增大而导致信号的延迟。因此,有时难以以较高的帧频进行工作。另外,当两个信号线交叉时,一个信号线的电噪声传达另一个信号线,而有时给显示带来影响。因此,优选使信号线交叉部分的面积小,更优选的是,没有信号线交叉部分的面积。
<1-3.变形例子>
图8A至图8E示出本发明的一个方式的显示模块中的信号线与该信号线通过信号线驱动电路电连接的基准电压生成电路的对应关系的例子。
在图8A至图8E中,以如图2所示的显示模块那样的设置有4n个信号线的情况为例进行说明。就是说,可说第2n列的信号线SL_2n与第2n+1列的信号线SL_2n+1之间是显示部101的中央。
在图8A至图8E中,“a”是指信号线与两个基准电压生成电路中的一个(也称为基准电压生成电路A)电连接的情况,“b”是指信号线与两个基准电压生成电路中的另一个(也称为基准电压生成电路B)电连接的情况。可以将两个基准电压生成电路换称为图2中的基准电压生成电路152a及基准电压生成电路152b。
图8A是区域110包括两个信号线SL的例子,图8B是区域110包括六个信号线SL的例子。在图8A中,区域101a一侧配置有电连接到基准电压生成电路B的信号线(也称为信号线B),区域101b一侧配置有电连接到基准电压生成电路A的信号线(也称为信号线A)。在图8B中,在区域110中,信号线A与信号线B每隔一个信号线交替地配置。
图8C是区域110包括八个信号线SL的例子,信号线A与信号线B每隔两个信号线交替地配置。
图8D是区域110包括七个信号线SL的例子,信号线A与信号线B不规则地配置。
图8E是区域110包括16个信号线SL的例子。在区域110中,配置在两个信号线B之间的信号线A的个数从区域101a一侧分阶段地变化,即为三个、两个、一个这样变化。同样地,在区域110中,配置在两个信号线A之间的信号线B的个数从区域101b一侧分阶段地变化,即为三个、两个、一个这样变化。
如上所述,区域110中的信号线A和信号线B的配置顺序可以具有各种方式。
<1-4.显示模块的结构实例3>
使用图9至图12B说明本发明的一个方式的显示模块的结构实例。
图9是本发明的一个方式的显示模块的方框图。
图9所示的显示模块的与图2所示的显示模块的不同之处在于:在显示部101中,相对于一个列的像素115设置两个信号线SL,采用每一个行切换与像素115电连接的信号线SL的方式。
例如,显示部101包括配置为2m行2n列(m及n都是1以上的整数)的矩阵状的多个像素115。此时,显示装置100包括m个扫描线GL0、2m个扫描线GL以及4n个信号线SL。
在图9所示的显示模块中,两个扫描线GL同时被供应选择信号,在列方向上相邻的两个像素115同时被选择。扫描线GL0的一端与扫描线驱动电路102电连接,扫描线GL0的另一端与扫描线驱动电路103电连接。扫描线GL0_i与扫描线GL_i及扫描线GL_i+1电连接,第i行和第i+1行的扫描线同时被选择。
因为可以同时选择两个扫描线GL,所以可以延长图像信号的写入时间。由此,可以在帧频较高的高速驱动中,可以防止图像信号的写入不足。例如,在帧频是120Hz以上的情况下也可以防止图像信号的写入不足。
在本发明的一个方式的显示装置中,帧频可以是在1Hz至120Hz的范围内可变的。例如,通过在显示静态图像时使帧频小,可以降低显示装置的功耗。另外,通过使帧频大,可以提高动态图像的显示中的可见度。
本发明的一个方式的显示装置的结构不局限于相对于一个列的像素115设置两个信号线SL的结构,也可以相对于一个列的像素115设置三个信号线SL、四个信号线SL或五个以上的信号线SL。
在图9至图12B中,与第j列(j是1以上且2n以下的整数)的像素115电连接的信号线SL的个数为两个,即为信号线SL_2j-1和信号线SL_2j。
使用图9及图10A说明各信号线与信号线驱动电路的连接关系。图10A示出图9所示的显示部101中的区域101a与区域110之间的边界、区域110与区域101b之间的边界、以及它们附近的详细结构。各区域包括2m个扫描线GL。在图10A中,示出2m个扫描线GL中的第1行的扫描线GL_1至第6行的扫描线GL_6。
图10B示出图10A所示的显示模块中的信号线与该信号线通过信号线驱动电路电连接的基准电压生成电路的对应关系。在图10B中,“a”是指信号线与基准电压生成电路152a电连接的情况,“b”是指信号线与基准电压生成电路152b电连接的情况。
在图10B中,扫描线GL_i是奇数行的扫描线,扫描线GL_i+1是偶数行的扫描线。
区域101a包括第1列的信号线SL_1至第2n-4列的信号线SL_2n-4。
第1列的信号线SL_1至第n列的信号线SL_n分别与端子群130a中的多个端子135a中的任一个连接,并与IC160a所包括的信号线驱动电路电连接。
第n+1列的信号线SL_n+1至第2n-4列的信号线SL_2n-4分别与端子群130b中的多个端子135b中的任一个连接,并与IC160b所包括的信号线驱动电路电连接。
IC160a和IC160b都与时序控制器151a及基准电压生成电路152a电连接。
就是说,在区域101a中,从电连接到时序控制器151a及基准电压生成电路152a的信号线驱动电路将图像信号供应到信号线SL。
区域101b包括第2n+5列的信号线SL_2n+5至第4n列的信号线SL_4n。
第2n+5列的信号线SL_2n+5至第3n列的信号线SL_3n分别与端子群130c中的多个端子135c中的任一个连接,并与IC160c所包括的信号线驱动电路电连接。
第3n+1列的信号线SL_3n+1至第4n列的信号线SL_4n分别与端子群130d中的多个端子135d中的任一个连接,并与IC160d所包括的信号线驱动电路电连接。
IC160c和IC160d都与时序控制器151b及基准电压生成电路152b电连接。
就是说,在区域101b中,从电连接到时序控制器151b及基准电压生成电路152b的信号线驱动电路将图像信号供应到信号线SL。
区域101a和区域101b之间的区域110包括第2n-3列的信号线SL_2n-3至第2n+4列的信号线SL_2n+4。
第2n-3列的信号线SL_2n-3、第2n-2列的信号线SL_2n-2、第2n+1列的信号线SL_2n+1以及第2n+2列的信号线SL_2n+2分别与端子群130c中的多个端子135c中的任一个连接,并与IC160c所包括的信号线驱动电路电连接。
第2n-1列的信号线SL_2n-1、第2n列的信号线SL_2n以及第2n+3列的信号线SL_2n+3以及第2n+4列的信号线SL_2n+4分别与端子群130b中的多个端子135b中的任一个连接,并与IC160b所包括的信号线驱动电路电连接。
就是说,区域110是如下区域:其中每隔两个信号线交替地设置有从电连接到时序控制器151a及基准电压生成电路152a的信号线驱动电路被供应图像信号的信号线SL、以及从电连接到时序控制器151b及基准电压生成电路152b的信号线驱动电路被供应图像信号的信号线SL。因此,只要在同一列中,就从同一信号线驱动电路对奇数行的像素115和偶数行的像素115供应图像信号。
在区域110中,有的信号线与IC160b所包括的信号线驱动电路电连接,有的信号线与IC160c所包括的信号线驱动电路电连接。上述两个信号线驱动电路与互不相同的基准电压生成电路电连接,因此,在供应到两个信号线驱动电路的基准电压之间有时产生差异。但是,在区域110中,多个信号线的每一个与两个信号线驱动电路以每隔两个信号线交替地电连接。在具有这样的结构的区域110中,供应到两个信号线驱动电路的基准电压被平均化。因此,例如,当表示同一灰度时,观察者将区域110的显示亮度看作区域101a的显示亮度与区域101b的显示亮度之间的亮度。就是说,与区域101a和区域101b接触的情况相比,在区域101a和区域101b之间设置有区域110的情况下,观察者更不容易看到在表示同一灰度时在各区域之间的边界产生的显示亮度的差异。由此,可以抑制显示装置的显示质量的下降。
图11A示出与图9及图10A不同的区域110的结构。图11B示出图11A所示的显示模块中的信号线与该信号线通过信号线驱动电路电连接的基准电压生成电路的对应关系。在图11B中,“a”是指信号线与基准电压生成电路152a电连接的情况,“b”是指信号线与基准电压生成电路152b电连接的情况。
在图11B中,扫描线GL_i是奇数行的扫描线,扫描线GL_i+1是偶数行的扫描线。
图11A所示的区域110包括第2n-5列的信号线SL_2n-5至第2n+6列的信号线SL_2n+6。
图11A所示的区域110是如下区域:其中每隔一个信号线交替地设置有从电连接到时序控制器151a及基准电压生成电路152a的信号线驱动电路被供应图像信号的信号线SL、以及从电连接到时序控制器151b及基准电压生成电路152b的信号线驱动电路被供应图像信号的信号线SL。
如图11A及图11B所示,区域110的奇数行的像素115与被供应来自电连接到时序控制器151b及基准电压生成电路152b的信号线驱动电路的图像信号的信号线SL电连接。区域110的偶数行的像素115与被供应来自电连接到时序控制器151a及基准电压生成电路152a的信号线驱动电路的图像信号的信号线SL电连接。就是说,例如,当表示同一灰度时,在奇数行,在区域101a显示的亮度和区域110显示的亮度之间有时产生差异,在偶数行,在区域101b显示的亮度和区域110显示的亮度之间有时产生差异。根据行,使信号线和基准电压生成电路152a电连接的列与使信号线和基准电压生成电路152b电连接的列之间的边界不同,由此可以使分割线不容易被观察者看到。
图12A示出与图9、图10A及图11A不同的显示部101的结构。图12B示出图12A所示的显示模块中的信号线与该信号线通过信号线驱动电路电连接的基准电压生成电路的对应关系。在图12B中,“a”是指信号线与基准电压生成电路152a电连接的情况,“b”是指信号线与基准电压生成电路152b电连接的情况。
在图12B中,扫描线GL_i是奇数行的扫描线,扫描线GL_i+1是偶数行的扫描线。
图12A所示的区域110包括第2n-5列的信号线SL_2n-5至第2n+6列的信号线SL_2n+6。
图10A及图11A所示的显示部101具有交替地配置有一个电连接到奇数行的像素的信号线和一个电连接到偶数行的像素的信号线的结构。另一方面,图12A所示的显示部101具有交替地配置有两个电连接到奇数行的像素的信号线与两个电连接到偶数行的像素的信号线的结构。
图12A所示的区域110是如下区域:其中每隔一个信号线交替地设置有从电连接到时序控制器151a及基准电压生成电路152a的信号线驱动电路被供应图像信号的信号线SL、以及从电连接到时序控制器151b及基准电压生成电路152b的信号线驱动电路被供应图像信号的信号线SL。
如图12A及图12B所示,在区域110中,奇数行的像素115与偶数行的像素115的电连接的基准电压生成电路的顺序不同。就是说,区域110中的某个像素与不同于上下左右相邻的像素的基准电压生成电路电连接。即使是这样的结构,也可以使分割线不容易被观察者看到。
<1-5.显示模块的结构实例4>
使用图13至图15说明本发明的一个方式的显示模块的结构实例。
图13是本发明的一个方式的显示模块的俯视图。
图13所示的显示模块包括显示装置100。显示装置100在由第一衬底111和第二衬底113密封的区域中包括显示部101、扫描线驱动电路102及扫描线驱动电路103。显示部101包括区域101a、区域101b、区域101c、区域101d、区域110a、区域110b、区域110c及区域110d。各区域之间的不同之处在于:电连接的扫描线驱动电路与信号线驱动电路的组合。
在与由第一衬底111和第二衬底113密封的区域不同的区域中,第一衬底111与12个FPC162连接。以COF方式连接各FPC162与IC。IC都包括信号线驱动电路。
图13所示的显示模块包括四个印刷电路板。每一个印刷电路板连接有三个FPC162,印刷电路板通过该FPC162与第一衬底111连接。
图13示出显示装置100的相对的两个边的每一个连接有两个印刷电路板的例子。
各印刷电路板的结构与图1所示的印刷电路板相同。具体而言,各印刷电路板设置有一个时序控制器和一个基准电压生成电路。
图14是本发明的一个方式的显示模块的方框图。
如图14所示,显示部101包括多个像素115。在图14中,示出显示部101包括配置为2m行4n列(m及n都是1以上的整数)的矩阵状的多个像素115的例子。
显示装置100包括2m个扫描线GLa和2m个扫描线GLb。2m个扫描线GLa及2m个扫描线GLb都在行方向上延伸。2m个扫描线GLa与在显示部101中在行方向上排列的第1列至第2n列的像素115电连接。2m个扫描线GLb与在显示部101中在行方向上排列的第2n+1列至第4n列的像素115电连接。
扫描线GLa的一端与扫描线驱动电路102电连接。扫描线GLb的一端与扫描线驱动电路103电连接。
扫描线驱动电路102具有对扫描线GLa供应选择信号的功能。扫描线驱动电路103具有对扫描线GLb供应选择信号的功能。扫描线GLa及扫描线GLb具有将从扫描线驱动电路102或扫描线驱动电路103供应的选择信号传送到像素115的功能。
显示装置100包括4n个信号线SLa及4n个信号线SLb。4n个信号线SLa及4n个信号线SLb都在列方向上延伸。4n个信号线SLa与在显示部101中在列方向上排列的第1行至第m行的像素115电连接。4n个信号线SLb与在显示部101中在列方向上排列的第m+1行至第2m行的像素115电连接。
信号线SLa及信号线SLb都与信号线驱动电路电连接。信号线驱动电路具有对信号线SLa或信号线SLb供应图像信号的功能。信号线SLa及信号线SLb具有将从信号线驱动电路供应的图像信号传送到像素115的功能。
显示装置100包括八个端子群(端子群130a至端子群130h),各端子群包括多个端子(例如,端子群130a中的多个端子135a)。八个端子群彼此分开,并分别与不同的IC连接。同一个端子群所包括的多个端子与同一个IC(就是说,同一个信号线驱动电路)电连接。一个端子与一个信号线SLa或信号线SLb连接。就是说,连接的端子包括在同一个端子群中的多个信号线与同一个IC(同一个信号线驱动电路)电连接。
使用图14及图15说明各信号线与信号线驱动电路的连接关系。图15示出图14所示的显示部101中的八个区域之间的边界以及它们附近的详细结构。各区域包括m个扫描线GLa或m个扫描线GLb。在图15中,示出m个扫描线GLa或m个扫描线GLb中的第m-4行至第m+5行的扫描线。
区域101a包括第1行的扫描线GLa_1至第m行的扫描线GLa_m。区域101a包括第1列的信号线SLa_1至第2n-2列的信号线SLa_2n-2。
第1列的信号线SLa_1至第n列的信号线SLa_n分别与端子群130a中的多个端子135a中的任一个连接,并与IC160a所包括的信号线驱动电路电连接。
第n+1列的信号线SLa_n+1至第2n-2列的信号线SLa_2n-2分别与端子群130b中的多个端子135b中的任一个连接,并与IC160b所包括的信号线驱动电路电连接。
IC160a和IC160b都与时序控制器151a及基准电压生成电路152a电连接。
就是说,在区域101a中,从电连接到时序控制器151a及基准电压生成电路152a的信号线驱动电路将图像信号供应到信号线SLa。
区域101b包括第1行的扫描线GLb_1至第m行的扫描线GLb_m。区域101b包括第2n+3列的信号线SLa_2n+3至第4n列的信号线SLa_4n。
第2n+3列的信号线SLa_2n+3至第3n列的信号线SLa_3n分别与端子群130c中的多个端子135c中的任一个连接,并与IC160c所包括的信号线驱动电路电连接。
第3n+1列的信号线SLa_3n+1至第4n列的信号线SLa_4n分别与端子群130d中的多个端子135d中的任一个连接,并与IC160d所包括的信号线驱动电路电连接。
IC160c和IC160d都与时序控制器151b及基准电压生成电路152b电连接。
就是说,在区域101b中,从电连接到时序控制器151b及基准电压生成电路152b的信号线驱动电路将图像信号供应到信号线SLa。
区域101c包括第m+1行的扫描线GLa_m+1至第2m行的扫描线GLa_2m。区域101c包括第1列的信号线SLb_1至第2n-2列的信号线SLb_2n-2。
第1列的信号线SLb_1至第n列的信号线SLb_n分别与端子群130e中的多个端子135e中的任一个连接,并与IC160e所包括的信号线驱动电路电连接。
第n+1列的信号线SLb_n+1至第2n-2列的信号线SLb_2n-2分别与端子群130f中的多个端子135f中的任一个连接,并与IC160f所包括的信号线驱动电路电连接。
IC160e和IC160f都与时序控制器151c及基准电压生成电路152c电连接。
就是说,在区域101c中,从电连接到时序控制器151c及基准电压生成电路152c的信号线驱动电路将图像信号供应到信号线SLb。
区域101d包括第m+1行的扫描线GLb_m+1至第2m行的扫描线GLb_2m。区域101d包括第2n+3列的信号线SLb_2n+3至第4n列的信号线SLb_4n。
第2n+3列的信号线SLb_2n+3至第3n列的信号线SLb_3n分别与端子群130g中的多个端子135g中的任一个连接,并与IC160g所包括的信号线驱动电路电连接。
第3n+1列的信号线SLb_3n+1至第4n列的信号线SLb_4n分别与端子群130h中的多个端子135h中的任一个连接,并与IC160h所包括的信号线驱动电路电连接。
IC160g和IC160h都与时序控制器151d及基准电压生成电路152d电连接。
就是说,在区域101d中,从电连接到时序控制器151d及基准电压生成电路152d的信号线驱动电路将图像信号供应到信号线SLb。
区域101a和区域101b之间的区域110a包括第2n-1列的信号线SLa_2n-1及第2n列的信号线SLa_2n。区域110a包括第1行的扫描线GLa_1至第m行的扫描线GLa_m。
区域101a和区域101b之间的区域110b包括第2n+1列的信号线SLa_2n+1及第2n+2列的信号线SLa_2n+2。区域110b包括第1行的扫描线GLb_1至第m行的扫描线GLb_m。
区域110a及区域110b是如下区域:其中交替地设置有从电连接到时序控制器151a及基准电压生成电路152a的信号线驱动电路被供应图像信号的信号线SLa、以及从电连接到时序控制器151b及基准电压生成电路152b的信号线驱动电路被供应图像信号的信号线SLa。
区域101c和区域101d之间的区域110c包括第2n-1列的信号线SLb_2n-1及第2n列的信号线SLb_2n。区域110c包括第m+1行的扫描线GLa_m+1至第2m行的扫描线GLa_2m。
区域101c和区域101d之间的区域110d包括第2n+1列的信号线SLb_2n+1及第2n+2列的信号线SLb_2n+2。区域110d包括第m+1行的扫描线GLb_m+1至第2m行的扫描线GLb_2m。
区域110c及区域110d是如下区域:其中交替地设置有从电连接到时序控制器151c及基准电压生成电路152c的信号线驱动电路被供应图像信号的信号线SLb、以及从电连接到时序控制器151d及基准电压生成电路152d的信号线驱动电路被供应图像信号的信号线SLb。
在区域110a、区域110b、区域110c及区域110d中,供应到两个信号线驱动电路的基准电压被平均化。因此,例如,当表示同一灰度时,观察者将区域110a及区域110b的显示亮度看作区域101a的显示亮度与区域101b的显示亮度之间的亮度。就是说,与区域101a和区域101b接触的情况相比,在区域101a和区域101b之间设置有区域110a及与区域110b的情况下,观察者更不容易看到在表示同一灰度时在各区域之间的边界产生的显示亮度的差异。区域110c及区域110d也是与此同样。由此,可以抑制显示装置的显示质量的下降。
<1-6.像素的结构实例>
使用图16A至图16E说明像素120的结构实例。
像素120包括多个像素115。多个像素115各自被用作子像素。因为由呈现互不相同的颜色的多个像素115构成一个像素120,所以显示部可以进行全彩色显示。
图16A和图16B所示的像素120包括三个子像素。图16A所示的像素120所包括的像素115所呈现的颜色组合是红色(R)、绿色(G)以及蓝色(B)。图16B所示的像素120所包括的像素115所呈现的颜色组合是青色(C)、品红色(M)、黄色(Y)。
图16C至图16E所示的像素120包括四个子像素。图16C所示的像素120所包括的像素115所呈现的颜色组合是红色(R)、绿色(G)、蓝色(B)以及白色(W)。通过使用呈现白色的子像素,可以提高显示部的亮度。图16D所示的像素120所包括的像素115所呈现的颜色组合是红色(R)、绿色(G)、蓝色(B)以及黄色(Y)。图16E所示的像素120所包括的像素115所呈现的颜色组合是青色(C)、品红色(M)、黄色(Y)以及白色(W)。
增加用作一个像素的子像素的数量,适当地组合呈现红色、绿色、蓝色、青色、品红色及黄色等颜色的子像素,由此可以提高半色调的再现性。因此,可以提高显示质量。
本发明的一个方式的显示装置可以再现各种规格的色域。例如,可以再现如下规格的色域:在电视广播中使用的PAL(Phase Alternating Line:逐行倒相)规格及NTSC(National Television System Committee:美国国家电视标准委员会)规格;在用于个人计算机、数码相机、打印机等电子设备的显示装置中广泛使用的sRGB(standard RGB:标准RGB)规格及Adobe RGB规格;在HDTV(High Definition Television,也被称为高清)中使用的ITU-R BT.709(International Telecommunication Union RadiocommunicationSector Broadcasting Service(Television)709:国际电信联盟无线电通信部门广播服务(电视)709)规格;在数据电影放映中使用的DCI-P3(Digital Cinema Initiatives P3:数字电影倡导联盟P3)规格;以及在UHDTV(Ultra High Definition Television,也被称为超高清)中使用的ITU-R BT.2020(REC.2020(Recommendation 2020:建议2020))规格等。
当将像素120配置为1920×1080的矩阵状时,可以实现能够以所谓全高清(也称为“2K分辨率”、“2K1K”或“2K”等)的分辨率进行全彩色显示的显示装置。另外,例如,当将像素120配置为3840×2160的矩阵状时,可以实现能够以所谓超高清(也称为“4K分辨率”、“4K2K”或“4K”等)的分辨率进行全彩色显示的显示装置。另外,例如,当将像素120配置为7680×4320的矩阵状时,可以实现能够以所谓超高清(也称为“8K分辨率”、“8K4K”或“8K”等)的分辨率进行全彩色显示的显示装置。通过增加像素120,还可以实现能够以16K或32K的分辨率进行全彩色显示的显示装置。
<1-7.像素电路的结构实例>
作为本发明的一个方式的显示装置所包括的显示元件,可以举出无机EL元件、有机EL元件、LED等发光元件、液晶元件、电泳元件、使用MEMS(微电子机械***)的显示元件等。
以下,使用图17A说明包括发光元件的像素电路的结构实例。另外,使用图17B说明包括液晶元件的像素电路的结构实例。
图17A所示的像素电路438包括晶体管436、电容器433、晶体管251及晶体管434。此外,像素电路438与被用作显示元件432的发光元件170电连接。
晶体管436的源电极和漏电极中的一个与被供应图像信号的信号线SL_j电连接。并且,晶体管436的栅电极与被供应选择信号的扫描线GL_i电连接。
晶体管436具有控制将图像信号写入到节点435的功能。
电容器433的一对电极中的一个电连接于节点435,另一个电连接于节点437。另外,晶体管436的源电极和漏电极中的另一个电连接于节点435。
电容器433具有保持写入到节点435的数据的保持电容器的功能。
晶体管251的源电极和漏电极中的一个电连接于电位供应线VL_a,另一个电连接于节点437。并且,晶体管251的栅电极电连接于节点435。
晶体管434的源电极和漏电极中的一个电连接于电位供应线V0,另一个电连接于节点437。并且,晶体管434的栅电极电连接于扫描线GL_i。
发光元件170的阳极和阴极中的一个电连接于电位供应线VL_b,另一个电连接于节点437。
作为电源电位,例如可以使用相对高电位一侧的电位或低电位一侧的电位。将高电位一侧的电源电位称为高电源电位(也称为“VDD”),将低电位一侧的电源电位称为低电源电位(也称为“VSS”)。此外,也可以将接地电位用作高电源电位或低电源电位。例如,在高电源电位为接地电位的情况下,低电源电位为低于接地电位的电位,在低电源电位为接地电位的情况下,高电源电位为高于接地电位的电位。
例如,电位供应线VL_a和电位供应线VL_b中的一个被供应高电源电位VDD,而另一个被供应低电源电位VSS。
在包括图17A所示的像素电路438的显示装置中,由扫描线驱动电路102及/或扫描线驱动电路103依次选择各行的像素电路438,由此使晶体管436及晶体管434成为开启状态来将图像信号写入到节点435。
由于晶体管436及晶体管434成为关闭状态,数据被写入到节点435的像素电路438成为保持状态。再者,根据写入到节点435的数据的电位,控制流过在晶体管251的源电极与漏电极之间的电流量,并且,发光元件170以对应于流过的电流量的亮度发光。通过逐行依次进行上述步骤,可以显示图像。
图17B所示的像素电路438包括晶体管436以及电容器433。另外,像素电路438与可被用作显示元件432的液晶元件180电连接。
根据像素电路438的规格适当地设定液晶元件180的一对电极中的一个的电位。根据写入到节点435的数据设定液晶元件180的取向状态。此外,也可以对多个像素电路438分别具有的液晶元件180的一对电极中的一个供应共同电位(公共电位)。另外,可以对各行的像素电路438的每个液晶元件180的一对电极中的一个供应不同的电位。
在第i行第j列的像素电路438中,晶体管436的源电极和漏电极中的一个电连接于信号线SL_j,另一个电连接于节点435。晶体管436的栅电极电连接于扫描线GL_i。晶体管436具有控制将图像信号写入到节点435的功能。
电容器433的一对电极中的一个电连接于被供应特定电位的布线(以下,电容线CL),另一个电连接于节点435。另外,液晶元件180的一对电极的另一个电连接于节点435。此外,电容线CL的电位值根据像素电路438的规格适当地设定。电容器433具有保持写入到节点435的数据的保持电容器的功能。
例如,在包括图17B所示的像素电路438的显示装置中,由扫描线驱动电路102及/或扫描线驱动电路103依次选择各行的像素电路438,由此使晶体管436成为导通状态来将图像信号写入到节点435。
通过使晶体管436成为关闭状态,图像信号被写入到节点435的像素电路438成为保持状态。通过逐行依次进行上述步骤,可以在显示部101上显示图像。
<1-8.显示装置的结构实例>
接着,使用图18至图21说明显示装置的结构实例。
图18是采用滤色片方式且具有顶部发射结构的发光显示装置的截面图。
图18所示的显示装置包括显示部62及扫描线驱动电路64。
在显示部62中,在第一衬底111上设置有晶体管251a、晶体管436a及发光元件170等。在扫描线驱动电路64中,在第一衬底111上设置有晶体管201a等。
晶体管251a包括被用作第一栅电极的导电层221、被用作第一栅极绝缘层的绝缘层211、半导体层231、被用作源电极及漏电极的导电层222a及导电层222b、被用作第二栅电极的导电层223以及被用作第二栅极绝缘层的绝缘层225。半导体层231包括沟道区域及低电阻区域。沟道区域隔着绝缘层225与导电层223重叠。低电阻区域包括与导电层222a连接的部分以及与导电层222b连接的部分。
晶体管251a在沟道的上下包括栅电极。两个栅电极优选彼此电连接。与其他晶体管相比,具有两个栅电极彼此电连接的结构的晶体管能够提高场效应迁移率,而可以增大通态电流(on-state current)。其结果是,可以制造能够高速工作的电路。再者,能够缩小电路部的占有面积。通过使用通态电流大的晶体管,即使在使显示装置大型化或高分辨率化时布线数增多,也可以降低各布线的信号延迟,而可以抑制显示不均匀。并且,因为可以缩小电路部的占有面积所以可以实现显示装置的窄边框化。另外,通过采用这种结构,可以实现可靠性高的晶体管。
在导电层223上设置有绝缘层212及绝缘层213,在其上设置有导电层222a及导电层222b。在晶体管251a的结构中,容易使导电层221与导电层222a或导电层222b之间的物理距离拉开,所以能够减少它们之间的寄生电容。
对显示装置所包括的晶体管的结构没有特别的限制。例如,可以采用平面型晶体管、交错型晶体管或反交错型晶体管。此外,晶体管也可以具有顶栅结构或底栅结构。或者,也可以在沟道的上下设置有栅电极。
晶体管251a在半导体层231中包含金属氧化物。金属氧化物可被用作氧化物半导体。
晶体管436a及晶体管201a具有与晶体管251a相同的结构。在本发明的一个方式中,这些晶体管的结构可以互不相同。驱动电路部所包括的晶体管和显示部62所包括的晶体管可以具有相同的结构,也可以具有不同的结构。驱动电路部所包括的晶体管可以都具有相同的结构,也可以组合两种以上的结构。同样地,显示部62所包括的晶体管可以都具有相同的结构,也可以组合两种以上的结构。
晶体管436a隔着绝缘层215与发光元件170重叠。通过与发光元件170的发光区域重叠地设置晶体管、电容器及布线等,可以提高显示部62的开口率。
发光元件170包括像素电极171、EL层172及公共电极173。发光元件170向着色层131一侧发射光。
像素电极171和公共电极173中的一个被用作阳极,另一个被用作阴极。当对像素电极171与公共电极173之间施加高于发光元件170的阈值电压的电压时,空穴从阳极一侧而电子从阴极一侧注入EL层172中。被注入的电子和空穴在EL层172中重新结合,由此,包含在EL层172中的发光物质发光。
像素电极171电连接到晶体管251a所包括的导电层222b。这些构件既可以直接连接,又可以通过其他导电层连接。像素电极171被用作像素电极,并设置在每个发光元件170中。相邻的两个像素电极171由绝缘层216电绝缘。
EL层172是包含发光性物质的层。
公共电极173被用作公共电极,并横跨配置在多个发光元件170中。公共电极173被供应恒定电位。
发光元件170隔着粘合层174与着色层131重叠。绝缘层216隔着粘合层174与遮光层132重叠。
发光元件170可以采用具有微腔结构。通过组合滤色片(着色层131)与微腔结构,可以从显示装置取出色纯度高的光。
着色层131是使特定波长区域的光透过的有色层。例如,可以使用使红色、绿色、蓝色或黄色的波长区域的光透过的滤色片等。作为可用于着色层131的材料,可以举出金属材料、树脂材料、含有颜料或染料的树脂材料等。
另外,本发明的一个方式不局限于滤色片方式,也可以采用分别涂敷方式、颜色转换方法或量子点方式等。
遮光层132设置在相邻的着色层131之间。遮光层132遮挡相邻的发光元件170所发出的光,从而抑制相邻的发光元件170之间的混色。这里,通过以其端部与遮光层132重叠的方式设置着色层131,可以抑制漏光。作为遮光层132,可以使用遮挡发光元件170所发出的光的材料,例如可以使用金属材料或者包含颜料或染料的树脂材料等形成黑矩阵。另外,通过将遮光层132设置于扫描线驱动电路64等显示部62之外的区域中,可以抑制起因于波导光等的非意图的漏光,所以是优选的。
第一衬底111和第二衬底113由粘合层174贴合。
本发明的一个方式的显示装置具有连接到某个端子群的信号线与连接到其他端子群的信号线交叉的部分(参照图3A等)。在图18中,以交叉部260表示该部分的截面结构实例。在交叉部260中,导电层69电连接导电层65a和导电层65b,导电层69和导电层66隔着绝缘层211、绝缘层212及绝缘层213重叠。导电层65a、导电层65b及导电层69相当于一个信号线(或引绕布线)的一部分,导电层66相当于其他一个信号线(或引绕布线)的一部分。这些导电层优选使用与晶体管所包括的导电层相同的材料及相同的工序形成。在本实施方式中,示出导电层65a、导电层65b及导电层66使用与被用作源电极及漏电极的导电层相同的材料及相同的工序形成,导电层69使用与被用作栅电极的导电层相同的材料及相同的工序形成的例子。导电层65a通过导电层255及连接体242与FPC162电连接。导电层66与其他FPC电连接。
作为连接体242,可以使用各种各向异性导电膜(ACF:Anisotropic ConductiveFilm)及各向异性导电膏(ACP:Anisotropic Conductive Paste)等。
图19是采用分别涂布方式且具有底部发射结构的发光显示装置的截面图。
图19所示的显示装置包括显示部62及扫描线驱动电路64。
在显示部62中,在第一衬底111上设置有晶体管251b及发光元件170等。在扫描线驱动电路64中,在第一衬底111上设置有晶体管201b等。
晶体管251b包括被用作栅电极的导电层221、被用作栅极绝缘层的绝缘层211、半导体层231、被用作源电极及漏电极的导电层222a及导电层222b。绝缘层216被用作基底膜。
晶体管251b在半导体层231中含有低温多晶硅(LTPS(Low Temperature Poly-Silicon))。
发光元件170包括像素电极171、EL层172及公共电极173。发光元件170向第一衬底111一侧发射光。像素电极171通过形成在绝缘层215中的开口电连接到晶体管251b所包括的导电层222b。EL层172根据发光元件170分离地设置。公共电极173横跨配置在多个发光元件170中。
发光元件170被绝缘层175密封。绝缘层175被用作抑制水等杂质扩散到发光元件170的保护层。
第一衬底111和第二衬底113由粘合层174贴合。
在交叉部260中,导电层69电连接导电层65a和导电层65b,导电层69和导电层66隔着绝缘层212重叠。导电层65a、导电层65b及导电层69相当于一个信号线(或引绕布线)的一部分,导电层66相当于其他一个信号线(或引绕布线)的一部分。导电层65a通过导电层255及连接体242与FPC162电连接。导电层66与其他FPC电连接。
图20是采用横向电场方式且透过型液晶显示装置的截面图。
图20所示的显示装置包括显示部62及扫描线驱动电路64。
在显示部62中,在第一衬底111上设置有晶体管436c及液晶元件180等。在扫描线驱动电路64中,在第一衬底111上设置有晶体管201c等。
晶体管436c包括被用作栅电极的导电层221、被用作栅极绝缘层的绝缘层211、半导体层231、杂质半导体层232、被用作源电极及漏电极的导电层222a及导电层222b。晶体管436c被绝缘层212覆盖。
晶体管436c在半导体层231中含有非晶硅。
液晶元件180是采用FFS(Fringe Field Switching:边缘场切换)模式的液晶元件。液晶元件180包括像素电极181、公共电极182及液晶层183。可以由产生在像素电极181与公共电极182之间的电场控制液晶层183的取向。液晶层183位于取向膜133a与取向膜133b之间。像素电极181通过形成在绝缘层215中的开口与晶体管436c所包括的导电层222b电连接。公共电极182可以具有梳齿状的顶面形状(也称为平面形状)或形成有狭缝的顶面形状。在公共电极182中,可以形成一个或多个开口。
在像素电极181与公共电极182之间设置有绝缘层220。像素电极181具有隔着绝缘层220与公共电极182重叠的部分。此外,在像素电极181与着色层131重叠的区域中,具有在像素电极181上没有设置公共电极182的部分。
优选的是,设置与液晶层183接触的取向膜。取向膜可以控制液晶层183的取向。
来自背光单元52的光经过第一衬底111、像素电极181、公共电极182、液晶层183、着色层131及第二衬底113射出到显示装置的外部。作为来自背光单元52的光透过的这些层的材料,使用使可见光透过的材料。
优选的是,在着色层131及遮光层132与液晶层183之间设置保护层121。保护层121可以抑制包含在着色层131及遮光层132等中的杂质扩散到液晶层183中。
使用粘合层141将第一衬底111与第二衬底113贴合。在由第一衬底111、第二衬底113及粘合层141围绕的区域中密封有液晶层183。
以夹有显示装置的显示部62的方式配置偏振片125a及偏振片125b。来自位于偏振片125a的外侧的背光单元52的光经过偏振片125a进入到显示装置。此时,可以由施加到像素电极181与公共电极182之间的电压控制液晶层183的取向,来控制光的光学调制。就是说,可以控制经过偏振片125b射出的光的强度。另外,因为入射光的指定波长范围以外的光被着色层131吸收,所以所射出的光例如成为呈现红色、蓝色或绿色的光。
在交叉部260中,导电层69电连接导电层65a和导电层65b,导电层69和导电层66隔着绝缘层212重叠。导电层65a、导电层65b及导电层69相当于一个信号线(或引绕布线)的一部分,导电层66相当于其他一个信号线(或引绕布线)的一部分。导电层65a通过导电层255及连接体242与FPC162电连接。导电层66与其他FPC电连接。
图21是采用纵向电场方式的透过型液晶显示装置的截面图。
图21所示的显示装置包括显示部62及扫描线驱动电路64。
在显示部62中,在第一衬底111上设置有晶体管436d及液晶元件180等。在扫描线驱动电路64中,在第一衬底111上设置有晶体管201d等。在图21所示的显示装置中,着色层131设置在第一衬底111一侧。由此,可以使第二衬底113一侧的结构简化。
晶体管436d包括被用作栅电极的导电层221、被用作栅极绝缘层的绝缘层211、半导体层231、杂质半导体层232、被用作源电极及漏电极的导电层222a及导电层222b。晶体管436d被绝缘层217及绝缘层218覆盖。
晶体管436d在半导体层231中含有金属氧化物。
液晶元件180包括像素电极181、公共电极182及液晶层183。液晶层183位于像素电极181和公共电极182之间。取向膜133a与像素电极181接触地设置。取向膜133b与公共电极182接触地设置。像素电极181通过形成在绝缘层215中的开口与晶体管436d所包括的导电层222b电连接。
来自背光单元52的光经过第一衬底111、着色层131、像素电极181、液晶层183、公共电极182及第二衬底113射出到显示装置的外部。作为来自背光单元52的光透过的这些层的材料,使用使可见光透过的材料。
在遮光层132与公共电极182之间设置有保护层121。
使用粘合层141将第一衬底111与第二衬底113贴合。在由第一衬底111、第二衬底113及粘合层141围绕的区域中密封有液晶层183。
以夹有显示装置的显示部62的方式配置偏振片125a及偏振片125b。
在交叉部260中,导电层69电连接导电层65a和导电层65b,导电层69和导电层66隔着绝缘层212重叠。导电层65a、导电层65b及导电层69相当于一个信号线(或引绕布线)的一部分,导电层66相当于其他一个信号线(或引绕布线)的一部分。导电层65a通过导电层255及连接体242与FPC162电连接。导电层66与其他FPC电连接。
<1-9.晶体管的结构实例>
接着,使用图22A至图24F说明与图18至图21所示的结构不同的晶体管的结构实例。
图22A至图22C及图23A至图23D示出在半导体层32中包含金属氧化物的晶体管。通过将金属氧化物用于半导体层32,在影像没有变化的期间或影像的变化为一定以下的期间,可以将影像信号的更新频率设定为极低,因此可以实现低功耗化。
各晶体管设置在绝缘表面11上。各晶体管包括被用作栅电极的导电层31、被用作栅极绝缘层的绝缘层34、半导体层32以及被用作源电极及漏电极的一对导电层33a及导电层33b。半导体层32的与导电层31重叠的部分被用作沟道形成区域。导电层33a和导电层33b与半导体层32接触地设置。
图22A所示的晶体管在半导体层32的沟道形成区域上包括绝缘层84。绝缘层84被用作导电层33a和导电层33b的蚀刻中的蚀刻停止层。
图22B所示的晶体管具有绝缘层84覆盖半导体层32并在绝缘层34上延伸的结构。此时,导电层33a及导电层33b通过形成在绝缘层84中的开口与半导体层32连接。
图22C所示的晶体管包括绝缘层85及导电层86。绝缘层85覆盖半导体层32、导电层33a及导电层33b。导电层86设置在绝缘层85上并具有与半导体层32重叠的区域。
导电层86位于隔着半导体层32与导电层31相反一侧。当将导电层31用作第一栅电极时,可以将导电层86用作第二栅电极。通过对导电层31及导电层86供应相同的电位,可以提高晶体管的通态电流。另外,通过对导电层31和导电层86中的一个供应用来控制阈值电压的电位且对导电层31和导电层86中的另一个供应用来驱动的电位,可以控制晶体管的阈值电压。
图23A是晶体管200a的沟道长度方向的截面图,图23B是晶体管200a的沟道宽度方向的截面图。
晶体管200a是图21所示的晶体管201d的变形例子。
晶体管200a在半导体层32的形状上与晶体管201d的不同。
在晶体管200a中,半导体层32包括绝缘层34上的半导体层32_1、半导体层32_1上的半导体层32_2。
半导体层32_1及半导体层32_2优选包含相同的元素。半导体层32_1及半导体层32_2优选包含In、M(M是Ga、Al、Y或Sn)、Zn。
半导体层32_1及半导体层32_2优选具有In的原子个数比大于M的原子个数比的区域。例如,优选将半导体层32_1及半导体层32_2的In、M及Zn的原子个数比设定为In:M:Zn=4:2:3附近。在此,“附近”包括如下情况:在In为4时,M为1.5以上且2.5以下,Zn为2以上且4以下的情况。另外,优选将半导体层32_1及半导体层32_2的In、M及Zn的原子个数比设定为In:M:Zn=5:1:6附近。如此,通过使半导体层32_1的组成和半导体层32_2的组成大致相同,可以使用相同的溅射靶材形成半导体层32_1的组成和半导体层32_2,由此可以抑制制造成本。另外,在使用相同的溅射靶材的情况下,可以在同一处理室中在真空下连续地形成半导体层32_1及半导体层32_2,所以可以抑制杂质混入半导体层32_1及半导体层32_2的界面。
半导体层32_1可以包含其结晶性低于半导体层32_2的区域。半导体层32_1及半导体层32_2的结晶性例如可以通过X射线衍射(XRD:X-Ray Diffraction)或透射电子显微镜(TEM:Transmission Electron Microscope)进行分析。
半导体层32_1的结晶性低的区域被用作过剰氧的扩散路径,可以将过剰氧扩散到其结晶性比半导体层32_1高的半导体层32_2。如此,通过采用结晶结构不同的半导体层的叠层结构且将结晶性低的区域用作过剰氧的扩散路径,可以提供可靠性高的晶体管。
当半导体层32_2包含其结晶性比半导体层32_1高的区域时,可以抑制有可能混入半导体层32的杂质。尤其是,通过提高半导体层32_2的结晶性,可以抑制对导电层33a及导电层33b进行加工时的损伤。半导体层32的表面,即半导体层32_2的表面暴露于对导电层33a及导电层33b进行加工时的蚀刻剂或蚀刻气体。然而在半导体层32_2包含结晶性高的区域的情况下,其蚀刻耐性高于结晶性低的半导体层32_1。因此,半导体层32_2被用作蚀刻停止层。
当半导体层32_1包含其结晶性比半导体层32_2低的区域时,载流子密度有时得到提高。
在半导体层32_1的载流子密度高时,费米能级有可能相对于半导体层32_1的导带变高。由此,有时半导体层32_1的导带底变低,使半导体层32_1的导带底与有可能形成在栅极绝缘层(在此,绝缘层34)中的陷阱能级的能量差变大。在该能量差变大的情况下,有时俘获在栅极绝缘层中的电荷减少,可以降低晶体管的阈值电压的变动。另外,在半导体层32_1的载流子密度高时,可以提高半导体层32的场效应迁移率。
虽然示出了在晶体管200a中半导体层32具有两层的叠层结构的例子,但是不局限于此,半导体层32也可以具有三层以上的叠层结构。
此外,说明设置在导电层33a及导电层33b上的绝缘层36的结构。
在晶体管200a中,绝缘层36包括绝缘层36a、绝缘层36a上的绝缘层36b。绝缘层36a具有对半导体层32供应氧的功能以及抑制杂质(典型的是水、氢等)的混入的功能。作为绝缘层36a,可以使用氧化铝膜、氧氮化铝膜或氮氧化铝膜。尤其是,绝缘层36a优选为通过反应性溅射法形成的氧化铝膜。作为通过反应性溅射法的氧化铝膜的形成方法的一个例子,可以举出以下的方法。
首先,对溅射处理室导入混合惰性气体(典型的是Ar气体)和氧气体而成的气体。接着,对配置在溅射处理室中的铝靶材施加电压,由此可以形成氧化铝膜。作为对铝靶材施加电压的电源,可以举出DC电源、AC电源或RF电源。尤其是,通过使用DC电源生产率得到提高,所以是优选的。
绝缘层36b具有抑制杂质(典型的是水、氢等)的混入的功能。作为绝缘层36b,可以使用氮化硅膜、氮氧化硅膜、氧氮化硅膜。尤其是,作为绝缘层36b优选使用通过PECVD法形成的氮化硅膜。通过PECVD法形成的氮化硅膜容易实现高膜密度,所以是优选的。通过PECVD法形成的氮化硅膜的氢浓度有时较高。
在晶体管200a中,在绝缘层36b下设置有绝缘层36a,因此绝缘层36b所包含的氢不扩散到或者不容易扩散到半导体层32一侧。
晶体管200a是单栅晶体管。通过使用单栅晶体管,可以减少掩模个数,所以可以提高生产率。
图23C是晶体管200b的沟道长度方向的截面图,图23D是晶体管200b的沟道宽度方向的截面图。
晶体管200b是图22B所示的晶体管的变形例子。
晶体管200b在半导体层32及绝缘层84的结构上与图22B所示的晶体管不同。具体而言,在晶体管200b中,半导体层32具有两层结构,包括绝缘层84a代替绝缘层84。并且,晶体管200b包括绝缘层36b及导电层86。
绝缘层84a具有与上述绝缘层36a相同的功能。
在开口部53中,在绝缘层34、绝缘层84a及绝缘层36b中形成有开口。导电层86通过开口部53与导电层31电连接。
通过使用晶体管200a及晶体管200b的结构,可以使用原有生产线进行制造,而不进行大规模的设备投资。例如,可以将氢化非晶硅膜用制造厂简单地改为使用氧化物半导体用制造厂。
图24A至图24F示出在半导体层32中包含硅的晶体管。
各晶体管设置在绝缘表面11上。各晶体管包括被用作栅电极的导电层31、被用作栅极绝缘层的绝缘层34、半导体层32和半导体层32p中的一个或两个、被用作源电极及漏电极的一对导电层33a及导电层33b、以及杂质半导体层35。半导体层的与导电层31重叠的部分被用作沟道形成区域。半导体层与导电层33a或导电层33b接触地设置。
图24A所示的晶体管是沟道蚀刻型底栅晶体管。在半导体层32与导电层33a及导电层33b之间包括杂质半导体层35。
图24A所示的晶体管在半导体层32与杂质半导体层35之间包括半导体层37。
半导体层37可以由与半导体层32相同的半导体膜形成。半导体层37可以被用作在对半导体层35进行蚀刻时防止半导体层32由于蚀刻而消失的蚀刻停止层。注意,图24A示出半导体层37左右分离的例子,但是半导体层37的一部分也可以覆盖半导体层32的沟道形成区域。
另外,半导体层37也可以包括其浓度低于杂质半导体层35的杂质。由此,可以将半导体层37用作LDD(Lightly Doped Drain)区域,而可以抑制驱动晶体管时的热载流子劣化。
在图24B所示的晶体管中,在半导体层32的沟道形成区域中设置有绝缘层84。绝缘层84被用作在对杂质半导体层35进行蚀刻时的蚀刻停止层。
图24C所示的晶体管包括代替半导体层32的半导体层32p。半导体层32p包括高结晶性的半导体膜。例如,半导体层32p包括多晶半导体或单晶半导体。由此,可以实现场效应迁移率高的晶体管。
图24D所示的晶体管在半导体层32的沟道形成区域中包括半导体层32p。例如图24D所示的晶体管可以通过对成为半导体层32的半导体膜照射激光等来使该半导体膜局部晶化而形成。由此,可以实现场效应迁移率高的晶体管。
图24E所示的晶体管在图24A所示的晶体管的半导体层32的沟道形成区域中包括具有结晶性的半导体层32p。
图24F所示的晶体管在图24B所示的晶体管的半导体层32的沟道形成区域中包括具有结晶性的半导体层32p。
[半导体层]
对用于本发明的一个方式所公开的晶体管的半导体材料的结晶性也没有特别的限制,可以使用非晶半导体或具有结晶性的半导体(微晶半导体、多晶半导体、单晶半导体或其一部分具有结晶区域的半导体)。当使用具有结晶性的半导体时可以抑制晶体管的特性劣化,所以是优选的。
作为用于晶体管的半导体材料,可以使用能隙为2eV以上,优选为2.5eV以上,更优选为3eV以上的金属氧化物。典型地,可以使用包含铟的金属氧化物等,例如可以使用后面说明的CAC-OS等。
另外,使用其带隙比硅宽且载流子密度小的金属氧化物的晶体管由于其关态电流小,因此能够长期间保持储存于与晶体管串联连接的电容器中的电荷。
作为半导体层例如可以采用包含铟、锌及M(铝、钛、镓、锗、钇、锆、镧、铈、锡、钕或铪等金属)的以“In-M-Zn类氧化物”表示的膜。
当构成半导体层的金属氧化物为In-M-Zn类氧化物时,优选用来形成In-M-Zn氧化物膜的溅射靶材的金属元素的原子个数比满足In≥M及Zn≥M。这种溅射靶材的金属元素的原子个数比优选为In:M:Zn=1:1:1、In:M:Zn=1:1:1.2、In:M:Zn=3:1:2、In:M:Zn=4:2:3、In:M:Zn=4:2:4.1、In:M:Zn=5:1:6、In:M:Zn=5:1:7、In:M:Zn=5:1:8等。注意,所形成的半导体层的原子个数比分别可以在上述溅射靶材中的金属元素的原子个数比的±40%的范围内变动。
关于作为半导体层优选的金属氧化物的详细内容,可以参照实施方式4。
作为用于晶体管的半导体材料,例如可以使用硅。作为硅,特别优选使用非晶硅。在使用非晶硅时,可以在大型衬底上高成品率地形成晶体管,而可以提高生产性。
另外,也可以使用微晶硅、多晶硅、单晶硅等具有结晶性的硅。尤其是,多晶硅与单晶硅相比能够在低温下形成,并且其场效应迁移率和可靠性比非晶硅高。
如上所述,在本发明的一个方式的显示模块中,将显示部分割为多个区域,将扫描线驱动电路及信号线驱动电路电连接到各区域。并且,通过在多个区域同时改写图像,即使采用场效应迁移率较低的晶体管,也可以实现帧期间中的图像改写。例如,当制造8K显示模块时,可以转用4K显示模块用IC及印刷电路板,分辨率高的显示模块的制造变容易。
在本发明的一个方式的显示模块中,在显示部的被分割的两个区域之间设置其中电连接到第一信号线驱动电路的信号线、以及电连接到第二信号线驱动电路的信号线混在的区域。因此,可以防止该两个区域之间的边界被观察者看作分割线。因此,可以提高分辨率高的大型显示模块的显示质量。
本实施方式可以与其他实施方式适当地组合。另外,在本说明书中,当在一个实施方式中示出多个结构实例时,可以适当地组合结构实例。
实施方式2
在本实施方式中,对可用于在本发明的一个方式中公开的晶体管的半导体层的金属氧化物进行说明。注意,在将金属氧化物用于晶体管的半导体层的情况下,也可以将该金属氧化物称为氧化物半导体。
氧化物半导体层分为单晶氧化物半导体和非单晶氧化物半导体。作为非单晶氧化物半导体有CAAC-OS(c-axis-aligned crystalline oxide semiconductor:c轴取向结晶氧化物半导体)、多晶氧化物半导体、nc-OS(nanocrystalline oxide semiconductor:纳米晶氧化物半导体)、a-like OS(amorphous-like oxide semiconductor)以及非晶氧化物半导体等。
另外,作为本发明的一个方式所公开的晶体管的半导体层可以使用CAC-OS(Cloud-Aligned Composite oxide semiconductor)。
另外,本发明的一个方式所公开的晶体管的半导体层可以适当地使用上述非单晶氧化物半导体或CAC-OS。另外,作为非晶氧化物半导体,可以适当地使用nc-OS或CAAC-OS。
另外,在本发明的一个方式中,作为晶体管的半导体层优选使用CAC-OS。通过使用CAC-OS,可以对晶体管赋予高电特性或高可靠性。
以下,对CAC-OS的详细内容进行说明。
CAC-OS或CAC-metal oxide在材料的一部分中具有导电性的功能,在材料的另一部分中具有绝缘性的功能,作为材料的整体具有半导体的功能。此外,在将CAC-OS或CAC-metal oxide用于晶体管的沟道形成区域的情况下,导电性的功能是使被用作载流子的电子(或空穴)流过的功能,绝缘性的功能是不使被用作载流子的电子流过的功能。通过导电性的功能和绝缘性的功能的互补作用,可以使CAC-OS或CAC-metal oxide具有开关功能(控制开启/关闭的功能)。通过在CAC-OS或CAC-metal oxide中使各功能分离,可以最大限度地提高各功能。
此外,CAC-OS或CAC-metal oxide包括导电性区域及绝缘性区域。导电性区域具有上述导电性的功能,绝缘性区域具有上述绝缘性的功能。此外,在材料中,导电性区域和绝缘性区域有时以纳米粒子级分离。另外,导电性区域和绝缘性区域有时在材料中不均匀地分布。此外,有时观察到其边缘模糊而以云状连接的导电性区域。
此外,在CAC-OS或CAC-metal oxide中,导电性区域和绝缘性区域有时以0.5nm以上且10nm以下,优选为0.5nm以上且3nm以下的尺寸分散在材料中。
此外,CAC-OS或CAC-metal oxide由具有不同带隙的成分构成。例如,CAC-OS或CAC-metal oxide由具有起因于绝缘性区域的宽隙的成分及具有起因于导电性区域的窄隙的成分构成。在该结构中,当使载流子流过时,载流子主要在具有窄隙的成分中流过。此外,具有窄隙的成分通过与具有宽隙的成分的互补作用,与具有窄隙的成分联动而使载流子流过具有宽隙的成分。因此,在将上述CAC-OS或CAC-metal oxide用于晶体管的沟道形成区域时,在晶体管的导通状态中可以得到高电流驱动力,即大通态电流及高场效应迁移率。
就是说,也可以将CAC-OS或CAC-metal oxide称为基质复合材料(matrixcomposite)或金属基质复合材料(metal matrix composite)。
CAC-OS例如是指构成氧化物半导体的元素以0.5nm以上且10nm以下,优选为1nm以上且2nm以下或近似的尺寸不均匀地分布的材料的一种构成。注意,在下面也将在金属氧化物中一个或多个金属元素不均匀地分布且包含该金属元素的区域以0.5nm以上且10nm以下,优选为1nm以上且2nm以下或近似的尺寸混合的状态称为马赛克(mosaic)状或补丁(patch)状。
金属氧化物优选至少包含铟。尤其优选包含铟及锌。除此之外,也可以还包含铝、镓、钇、铜、钒、铍、硼、硅、钛、铁、镍、锗、锆、钼、镧、铈、钕、铪、钽、钨和镁等中的一种或多种。
例如,In-Ga-Zn氧化物中的CAC-OS(在CAC-OS中,尤其可以将In-Ga-Zn氧化物称为CAC-IGZO)是指材料分成铟氧化物(以下,称为InOX1(X1为大于0的实数))或铟锌氧化物(以下,称为InX2ZnY2OZ2(X2、Y2及Z2为大于0的实数))以及镓氧化物(以下,称为GaOX3(X3为大于0的实数))或镓锌氧化物(以下,称为GaX4ZnY4OZ4(X4、Y4及Z4为大于0的实数))等而成为马赛克状,且马赛克状的InOX1或InX2ZnY2OZ2均匀地分布在膜中的构成(以下,也称为云状)。
换言之,CAC-OS是具有以GaOX3为主要成分的区域和以InX2ZnY2OZ2或InOX1为主要成分的区域混在一起的构成的复合金属氧化物。在本说明书中,例如,当第一区域的In与元素M的原子个数比大于第二区域的In与元素M的原子个数比时,第一区域的In浓度高于第二区域。
注意,IGZO是通称,有时是指包含In、Ga、Zn及O的化合物。作为典型例子,可以举出以InGaO3(ZnO)m1(m1为自然数)或In(1+x0)Ga(1-x0)O3(ZnO)m0(-1≤x0≤1,m0为任意数)表示的结晶性化合物。
上述结晶性化合物具有单晶结构、多晶结构或CAAC结构。CAAC结构是多个IGZO的纳米晶具有c轴取向性且在a-b面上以不取向的方式连接的结晶结构。
另一方面,CAC-OS与金属氧化物的材料构成有关。CAC-OS是指在包含In、Ga、Zn及O的材料构成中部分地观察到以Ga为主要成分的纳米粒子的区域和部分地观察到以In为主要成分的纳米粒子的区域以马赛克状无规律地分散的构成。因此,在CAC-OS中,结晶结构是次要因素。
CAC-OS不包含组成不同的两种以上的膜的叠层结构。例如,不包含由以In为主要成分的膜与以Ga为主要成分的膜的两层构成的结构。
注意,有时观察不到以GaOX3为主要成分的区域与以InX2ZnY2OZ2或InOX1为主要成分的区域之间的明确的边界。
在CAC-OS中包含选自铝、钇、铜、钒、铍、硼、硅、钛、铁、镍、锗、锆、钼、镧、铈、钕、铪、钽、钨和镁等中的一种或多种以代替镓的情况下,CAC-OS是指如下构成:一部分中观察到以该金属元素为主要成分的纳米粒子状区域和一部分中观察到以In为主要成分的纳米粒子状区域分别以马赛克状无规律地分散。
CAC-OS例如可以通过在对衬底不进行意图性的加热的条件下利用溅射法来形成。在利用溅射法形成CAC-OS的情况下,作为成膜气体,可以使用选自惰性气体(典型的是氩)、氧气体和氮气体中的一种或多种。另外,成膜时的成膜气体的总流量中的氧气体的流量比越低越好,例如,将氧气体的流量比设定为0%以上且低于30%,优选为0%以上且10%以下。
CAC-OS具有如下特征:通过X射线衍射(XRD:X-ray diffraction)测定法之一的out-of-plane法利用θ/2θ扫描进行测定时,观察不到明确的峰值。也就是说,根据X射线衍射,可知在测定区域中没有a-b面方向及c轴方向上的取向。
另外,在通过照射束径为1nm的电子束(也称为纳米束)而取得的CAC-OS的电子衍射图案中,观察到环状的亮度高的区域以及在该环状区域内的多个亮点。由此,根据电子衍射图案,可知CAC-OS的结晶结构是在平面方向及截面方向上没有取向的nc(nano-crystal)结构。
另外,例如在In-Ga-Zn氧化物的CAC-OS中,根据通过能量分散型X射线分析法(EDX:Energy Dispersive X-ray spectroscopy)取得的EDX面分析图像,可确认到:具有以GaOX3为主要成分的区域及以InX2ZnY2OZ2或InOX1为主要成分的区域不均匀地分布而混合的构成。
CAC-OS的结构与金属元素均匀地分布的IGZO化合物不同,具有与IGZO化合物不同的性质。换言之,CAC-OS具有以GaOX3等为主要成分的区域及以InX2ZnY2OZ2或InOX1为主要成分的区域互相分离且以各元素为主要成分的区域为马赛克状的构成。
在此,以InX2ZnY2OZ2或InOX1为主要成分的区域的导电性高于以GaOX3等为主要成分的区域。换言之,当载流子流过以InX2ZnY2OZ2或InOX1为主要成分的区域时,呈现氧化物半导体的导电性。因此,当以InX2ZnY2OZ2或InOX1为主要成分的区域在氧化物半导体中以云状分布时,可以实现高场效应迁移率(μ)。
另一方面,以GaOX3等为主要成分的区域的绝缘性高于以InX2ZnY2OZ2或InOX1为主要成分的区域。换言之,当以GaOX3等为主要成分的区域在氧化物半导体中分布时,可以抑制泄漏电流而实现良好的开关工作。
因此,当将CAC-OS用于半导体元件时,通过起因于GaOX3等的绝缘性及起因于InX2ZnY2OZ2或InOX1的导电性的互补作用可以实现高通态电流(Ion)及高场效应迁移率(μ)。
另外,使用CAC-OS的半导体元件具有高可靠性。因此,CAC-OS适于显示器等各种半导体装置。
本实施方式可以与其他实施方式适当地组合。
实施方式3
在本实施方式中,对能够用于晶体管的半导体层的晶化方法(多晶硅的形成方法)及激光晶化装置的一个例子进行说明。
为了形成结晶性良好的多晶硅层,优选采用在衬底上形成非晶硅层并对该非晶硅层照射激光而进行晶化的方法。例如,作为激光使用线状光束,一边移动衬底一边将该线状光束照射到非晶硅层,由此可以在衬底上的所希望的区域形成多晶硅层。
使用线状光束的方法的生产量比较好。然而,使用线状光束的方法是将激光以相对地移动的方式多次照射到一个区域的方法,因此,激光的输出变动及起因于激光的输出变动的光束分布的变化容易导致结晶性不均匀。例如,当将用该方法晶化的半导体层用于显示装置的像素所包括的晶体管时,有时在显示屏幕上出现起因于结晶性不均匀的无规则的条纹。
另外,理想的是线状光束的长度为衬底的一边的长度以上,但是线状光束的长度受到激光振荡器的输出和光学***的结构的限制。因此,当对大型衬底进行处理时,对衬底面内折回地照射激光是现实的。因此,产生重复照射激光的区域。该区域的结晶性容易与其他区域的结晶性不同,因此该区域有时发生显示不均匀。
为了抑制上述问题的发生,也可以对衬底上的非晶硅层局部性地照射激光而使其晶化。通过局部性地照射激光,容易形成结晶性不均匀少的多晶硅层。
图25A是说明对形成在衬底上的非晶硅层局部性地照射激光的方法的图。
从光学***单元821射出的激光826被镜子822反射而入射到微透镜阵列823。微透镜阵列823集聚激光826而形成多个激光束827。
形成有非晶硅层840的衬底830固定在载物台815。通过对非晶硅层840照射多个激光束827,可以同时形成多个多晶硅层841。
微透镜阵列823所包括的各微透镜优选以显示装置的像素间距设置。或者,也可以以像素间距的整数倍的间隔设置。无论采用上述任何方式,都可以通过反复在X方向或Y方向上移动载物台815并照射激光来在对应于所有的像素的区域形成多晶硅层。
例如,在微透镜阵列823以像素间距具有M行N列(M和N为自然数)的微透镜的情况下,首先,通过对指定的开始位置照射激光,可以形成M行N列的多晶硅层841。然后,在行方向上移动载物台815相当于N列的距离并照射激光,进一步形成M行N列的多晶硅层841,由此可以形成M行2N列的多晶硅层841。通过反复进行该工序,可以在所希望的区域形成多个多晶硅层841。另外,在折回地照射激光的情况下,反复进行在行方向上移动载物台815相当于N列的距离并照射激光的工序及在列方向上移动载物台815相当于M行的距离并照射激光的工序。
另外,通过适当地调节激光的振荡频率及载物台815的移动速度,即使是一边在一个方向上移动载物台815一边照射激光的方法,也可以以像素间距形成多晶硅层。
例如可以将激光束827的尺寸设定为包括一个晶体管的半导体层整体的程度的面积。或者,可以将其设定为包括一个晶体管的沟道区域整体的程度的面积。或者,可以将其设定为包括一个晶体管的沟道区域的一部分的程度的面积。上述尺寸根据所需要的晶体管的电特性适当地设定即可。
另外,在制造一个像素包括多个晶体管的显示装置的情况下,可以将激光束827的尺寸设定为包括一个像素内的各晶体管的半导体层整体的程度的面积。另外,也可以将激光束827的尺寸设定为包括多个像素所包括的晶体管的半导体层整体的程度的面积。
另外,如图26A所示,也可以在镜子822与微透镜阵列823之间设置掩模824。掩模824中设置有对应于各微透镜的多个开口。可以将该开口的形状反映到激光束827的形状,如图26A所示,在掩模824包括圆形开口的情况下,可以获得圆形激光束827。另外,在掩模824包括矩形开口的情况下,可以获得矩形激光束827。例如,掩模824在只想使晶体管的沟道区域晶化的情况等下有效。另外,如图26B所示,也可以将掩模824设置在光学***单元821与镜子822之间。
图25B是说明对可用于上述局部性的激光照射工序的激光晶化装置的主要结构的立体图。激光晶化装置包括作为X-Y载物台的构成要素的移动机构812、移动机构813及载物台815。另外,还包括用来对激光束827进行成型的激光振荡器820、光学***单元821、镜子822及微透镜阵列823。
移动机构812及移动机构813具有在水平方向上进行往复直线运动的功能。作为对移动机构812及移动机构813供应动力的机构,例如可以使用用电动机驱动的滚珠丝杠机构816等。移动机构812及移动机构813的各移动方向垂直地相交,所以固定在移动机构813的载物台815可以在X方向及Y方向上自如地移动。
载物台815包括真空吸着机构等固定机构,可以固定衬底830等。另外,载物台815也可以根据需要包括加热机构。另外,虽然未图示,但是载物台815包括弹力顶出杆及其上下机构,在将衬底830等搬出或搬入时,可以在上下方向上移动衬底830等。
激光振荡器820能够输出具有适于处理目的的波长及强度的光即可,优选使用脉冲激光,但是也可以使用CW激光。典型的是,使用能够照射波长为351nm至353nm(XeF)或308nm(XeCl)等的紫外光的准分子激光。或者,也可以使用固体激光(YAG激光、光纤激光等)的二倍频(515nm、532nm等)或者三倍频(343nm、355nm等)。另外,也可以设置多个激光振荡器820。
光学***单元821例如包括镜子、光束扩展器、光束均质器等,可以使从激光振荡器820输出的激光825的能量的面内分布均匀且扩展。
作为镜子822,例如可以使用介电质多层膜镜子,以使激光的入射角大致为45°的方式设置。微透镜阵列823例如可以具有在石英板的顶面或顶底面上设置有多个凸透镜的形状。
通过采用上述激光晶化装置,可以形成结晶性不均匀少的多晶硅层。
本实施方式可以与其他实施方式适当地组合。
实施方式4
在本实施方式中,使用图27A至图27D对本发明的一个方式的电子设备进行说明。
本实施方式的电子设备在显示部中包括本发明的一个方式的显示装置,因此是可以实现高分辨率的电子设备。此外,可以实现兼具高分辨率及大屏幕特性的电子设备。
在本实施方式的电子设备的显示部上例如可以显示具有全高清、4K2K、8K4K、16K8K或更高的分辨率的影像。此外,显示部的屏幕尺寸可以为对角线20英寸以上、30英寸以上、50英寸以上、60英寸以上或70英寸以上。
作为电子设备,例如除了电视装置、台式或笔记本型个人计算机、用于计算机等的显示器、数字标牌、弹珠机等大型游戏机等具有较大的屏幕的电子设备以外,还可以举出数码相机、数码摄像机、数码相框、移动电话机、便携式游戏机、便携式信息终端、声音再现装置等。
可以将本实施方式的电子设备沿着房屋或高楼的内壁或外壁、汽车的内部装饰或外部装饰的曲面组装。
本实施方式的电子设备也可以包括天线。通过由天线接收信号,可以在显示部上显示影像或数据等。另外,在电子设备包括天线及二次电池时,可以用天线进行非接触电力传送。
本实施方式的电子设备也可以包括传感器(该传感器具有测定如下因素的功能:力、位移、位置、速度、加速度、角速度、转速、距离、光、液、磁、温度、化学物质、声音、时间、硬度、电场、电流、电压、电力、辐射线、流量、湿度、倾斜度、振动、气味或红外线)。
本实施方式的电子设备可以具有各种功能。例如,可以具有如下功能:将各种信息(静态图像、动态图像、文字图像等)显示在显示部上的功能;触摸面板的功能;显示日历、日期或时间等的功能;执行各种软件(程序)的功能;进行无线通信的功能;读出储存在存储介质中的程序或数据的功能;等。
图27A示出电视装置的一个例子。在电视装置7100中,外壳7101中组装有显示部7000。在此示出利用支架7103支撑外壳7101的结构。
可以对显示部7000适用本发明的一个方式的显示装置。
可以通过利用外壳7101所具备的操作开关或另外提供的遥控操作机7111进行图27A所示的电视装置7100的操作。另外,也可以在显示部7000中具备触摸传感器,也可以通过用指头等触摸显示部7000进行电视装置7100的操作。另外,也可以在遥控操作机7111中具备显示从该遥控操作机7111输出的数据的显示部。通过利用遥控操作机7111所具备的操作键或触摸面板,可以进行频道及音量的操作,并可以对显示在显示部7000上的影像进行操作。
另外,电视装置7100具备接收机及调制解调器等。可以通过利用接收机接收一般的电视广播。再者,通过调制解调器将电视装置连接到有线或无线方式的通信网络,从而进行单向(从发送者到接收者)或双向(发送者和接收者之间或接收者之间等)的信息通信。
图27B示出笔记型个人计算机的一个例子。笔记型个人计算机7200包括外壳7211、键盘7212、指向装置7213、外部连接端口7214等。在外壳7211中组装有显示部7000。
可以对显示部7000适用本发明的一个方式的显示装置。
图27C和图27D示出数字标牌的例子。
图27C所示的数字标牌7300包括外壳7301、显示部7000及扬声器7303等。此外,还可以包括LED灯、操作键(包括电源开关或操作开关)、连接端子、各种传感器、麦克风等。
图27D示出设置于圆柱状柱子7401上的数字标牌7400。数字标牌7400包括沿着柱子7401的曲面设置的显示部7000。
在图27C和图27D中,可以对显示部7000适用本发明的一个方式的显示装置。
显示部7000越大,一次能够提供的信息量越多。显示部7000越大,越容易吸引人的注意,例如可以提高广告宣传效果。
通过将触摸面板用于显示部7000,不仅可以在显示部7000上显示静态图像或动态图像,使用者还能够直觉性地进行操作,所以是优选的。另外,在用于提供线路信息或交通信息等信息的用途时,可以通过直觉性的操作提高易用性。
如图27C和图27D所示,数字标牌7300或数字标牌7400优选通过无线通信可以与用户所携带的智能手机等信息终端设备7311或信息终端设备7411联动。例如,显示在显示部7000上的广告信息可以显示在信息终端设备7311或信息终端设备7411的屏幕上。此外,通过操作信息终端设备7311或信息终端设备7411,可以切换显示部7000的显示。
此外,可以在数字标牌7300或数字标牌7400上以信息终端设备7311或信息终端设备7411的屏幕为操作单元(控制器)执行游戏。由此,不特定多个用户可以同时参加游戏,享受游戏的乐趣。
本实施方式可以与其他实施方式适当地组合。
实施方式5
在本实施方式中,使用图28A和图28B对本发明的一个方式的电视装置的例子进行说明。
图28A示出电视装置600的方框图。
本说明书的方框图示出在独立的方框中根据其功能进行分类的构成要素,但是,实际的构成要素难以根据功能被清楚地划分,一个构成要素有时具有多个功能。
电视装置600包括控制部601、存储部602、通信控制部603、图像处理电路604、译码器电路605、影像信号接收部606、时序控制器607、源极驱动器608、栅极驱动器609、显示面板620等。
实施方式1所示的显示装置可以适用于图28A中的显示面板620。由此,可以实现大型、高分辨率且显示质量高的电视装置600。
控制部601例如可以被用作中央处理器(CPU:Central Processing Unit)。例如控制部601具有通过***总线630控制存储部602、通信控制部603、图像处理电路604、译码器电路605及影像信号接收部606等组件的功能。
在控制部601与各组件之间通过***总线630传输信号。此外,控制部601具有对从通过***总线630连接的各组件输入的信号进行处理的功能、生成向各组件输出的信号的功能等,由此可以总体控制连接于***总线630的各组件。
存储部602被用作控制部601及图像处理电路604能够存取的寄存器、高速缓冲存储器、主存储器、二次存储器等。
作为能够用作二次存储器的存储装置例如可以使用应用可重写的非易失性存储元件的存储装置。例如,可以使用快闪存储器、MRAM(Magnetoresistive Random AccessMemory:磁阻随机存取存储器)、PRAM(Phase change RAM:相变随机存取存储器)、ReRAM(Resistive RAM:电阻随机存取存储器)、FeRAM(Ferroelectric RAM:铁电随机存取存储器)等。
作为能够被用作寄存器、高速缓冲存储器、主存储器等暂时存储器的存储装置,也可以使用DRAM(Dynamic RAM:动态随机存取存储器)、SRAM(Static Random AccessMemory:静态随机存取存储器)等易失性存储元件。
例如,设置在主存储器中的RAM,例如可以使用DRAM,虚拟地分配并使用作为控制部601的工作空间的存储空间。储存在存储部602中的操作***、应用程序、程序模块、程序数据等在执行时被加载于RAM中。被加载于RAM中的这些数据、程序或程序模块被控制部601直接存取并操作。
另一方面,可以在ROM中容纳不需要改写的BIOS(Basic Input/Output System:基本输入/输出***)或固件等。作为ROM,可以使用遮罩式ROM、OTPROM(One TimeProgrammable Read Only Memory:一次可编程只读存储器)、EPROM(ErasableProgrammable Read Only Memory:可擦除可编程只读存储器)等。作为EPROM,可以举出通过紫外线照射可以消除存储数据的UV-EPROM(Ultra-Violet Erasable ProgrammableRead Only Memory:紫外线-可擦除可编程只读存储器)、EEPROM(Electrically ErasableProgrammable Read Only Memory:电子式可抹除可编程只读存储器)以及快闪存储器等。
此外,除了存储部602还可以连接可拆卸存储装置。例如,优选包括与被用作存储设备(storage device)的硬盘驱动器(Hard Disk Drive:HDD)或固态驱动器(Solid StateDrive:SSD)等记录媒体驱动器或者快闪存储器、蓝光光盘、DVD等记录介质连接的端子。由此,可以记录影像。
通信控制部603具有控制通过计算机网络进行的通信的功能。例如,通信控制部603根据来自控制部601的指令控制用来连接到计算机网络的控制信号,而向计算机网络发送该信号。由此,可以连接于作为World Wide Web(WWW:环球网)的基础的因特网、内联网、外联网、PAN(Personal Area Network:个人网)、LAN(Local Area Network:局域网)、CAN(Campus Area Network:校园网)、MAN(Metropolitan Area Network:城域网)、WAN(WideArea Network:广域网)、GAN(Global Area Network:全球网)等计算机网络,来进行通信。
通信控制部603具有使用Wi-Fi(注册商标)、Bluetooth(注册商标)、ZigBee(注册商标)等通信标准与计算机网络或其他电子设备进行通信的功能。
通信控制部603也可以具有以无线方式通信的功能。例如可以设置天线及高频电路(RF电路),进行RF信号的发送和接收。高频电路是用来将各国法制所规定的频带的电磁信号与电信号彼此变换且使用该电磁信号以无线方式与其他通信设备进行通信的电路。作为实用性的频带,一般使用几十kHz至几十GHz的频带。连接于天线的高频电路具有对应于多个频带的高频电路部,该高频电路部可以具有放大器、混频器、滤波器、DSP(DigitalSignal Processor:数字信号处理器)、RF收发器等。
影像信号接收部606例如包括天线、解调电路及A-D转换电路(模拟-数字转换电路)等。解调电路具有解调从天线输入的信号的功能。此外,A-D转换电路具有将被解调的模拟信号转换为数字信号的功能。将由影像信号接收部606处理的信号发送到译码器电路605。
译码器电路605具有如下功能:对从影像信号接收部606输入的数字信号所包括的影像数据根据接收的广播规格进行译码,生成发送到图像处理电路的信号。例如,作为8K广播的广播规格,有H.265|MPEG-H High Efficiency Video Coding(高效率视频编码)(简称:HEVC)等。
作为影像信号接收部606所包括的天线能够接收的广播电波,可以举出地面广播或从卫星发送的电波等。此外,作为天线能够接收的广播电波,有模拟广播、数字广播等,还有影像及声音的广播或只有声音的广播等。例如,可以接收以UHF频带(大约300MHz至3GHz)或VHF频带(30MHz至300MHz)中的指定的频带发送的广播电波。例如,通过使用在多个频带中接收的多个数据,可以提高传输率,从而可以获得更多的信息。由此,可以将具有超过全高清的分辨率的影像显示在显示面板620上。例如,可以显示具有4K2K、8K4K、16K8K或更高的分辨率的影像。
另外,影像信号接收部606及译码器电路605也可以具有如下结构:利用通过计算机网络的数据传送技术发送的广播数据而生成发送到影像处理电路604的信号。此时,在接收的信号为数字信号的情况下,影像信号接收部606也可以不包括解调电路及A-D转换电路等。
图像处理电路604具有根据从译码器电路605输入的影像信号生成输出到时序控制器607的影像信号的功能。
时序控制器607具有如下功能:基于被图像处理电路604处理的影像信号等中的同步信号生成对栅极驱动器609及源极驱动器608输出的信号(时钟信号、起始脉冲信号等信号)。此外,时序控制器607具有除了上述信号以外还生成输出到源极驱动器608的视频信号的功能。
显示面板620包括多个像素621。各像素621利用从栅极驱动器609及源极驱动器608供应的信号驱动。这里示出具有对应于像素数7680×4320的8K4K规格的分辨率的显示面板的例子。此外,显示面板620的分辨率不局限于此,也可以为对应于全高清(像素数为1920×1080)或4K2K(像素数为3840×2160)等规格的分辨率。
图28A所示的控制部601或图像处理电路604例如可以包括处理器。例如,控制部601可以使用被用作CPU的处理器。此外,作为图像处理电路604例如可以使用DSP、GPU(Graphics Processing Unit:图形处理器)等其他处理器。此外,控制部601或图像处理电路604也可以具有由FPGA(Field Programmable Gate Array:现场可编程门阵列)或FPAA(Field Programmable Analog Array:现场可编程模拟阵列)等PLD(Programmable LogicDevice:可编程逻辑装置)实现这种处理器的结构。
处理器通过解释且执行来自各种程序的指令,进行各种数据处理或程序控制。可由处理器执行的程序可以储存在处理器中的存储器区域,也可以储存在另外设置的存储装置中。
另外,也可以将控制部601、存储部602、通信控制部603、图像处理电路604、译码器电路605、影像信号接收部606及时序控制器607的各自具有的功能中的两个以上的功能集中于一个IC芯片上,构成***LSI。例如,也可以采用包括处理器、译码器电路、调谐器电路、A-D转换电路、DRAM及SRAM等的***LSI。
此外,也可以将通过在沟道形成区域中使用氧化物半导体而实现了极小的关态电流的晶体管用于控制部601或其他组件所包括的IC等。由于该晶体管的关态电流极小,所以通过将该晶体管用作保持流入被用作存储元件的电容器的电荷(数据)的开关,可以确保长期的数据保持期间。通过在控制部601等的寄存器或高速缓冲存储器中利用该特性,可以仅在必要时使控制部601工作,而在其他情况下将之前的处理信息储存在该存储元件中,从而可以实现常闭运算(normally off computing)。由此,可以实现电视装置600的低功耗化。
注意,图28A所示的电视装置600的结构仅是一个例子,并不需要包括所有构成要素。电视装置600只要包括图28A所示的构成要素中需要的构成要素即可。此外,电视装置600也可以包括图28A所示的构成要素以外的构成要素。
例如,电视装置600也可以除了图28A所示的构成要素以外还包括外部接口、声音输出部、触摸面板单元、传感单元、照相单元等。例如,作为外部接口,有USB(UniversalSerial Bus:通用串行总线)端子、LAN(Local Area Network:局域网)连接用端子、电源接收用端子、声音输出用端子、声音输入用端子、影像输出用端子、影像输入用端子等外部连接端子、使用红外线、可见光、紫外线等的光通信用收发机、设置在外壳中的物理按钮等。此外,例如作为声音输入输出部,有音响控制器、麦克风、扬声器等。
下面,对图像处理电路604进行更详细的说明。
图像处理电路604优选具有根据从译码器电路605输入的影像信号执行图像处理的功能。
作为图像处理,例如可以举出噪声去除处理、灰度转换处理、色调校正处理、亮度校正处理等。作为色调校正处理或亮度校正处理,例如有伽马校正等。
此外,图像处理电路604优选具有执行如下处理的功能:伴随分辨率的上变频(up-conversion)的像素间补充处理;以及伴随帧频的上变频的帧间补充等的处理。
例如,在噪声去除处理中,去除各种噪声诸如产生在文字等的轮廓附近的蚊状噪声、产生在高速的动态图像中的块状噪声、产生闪烁的随机噪声、分辨率的上变频所引起的点状噪声等。
灰度转换处理是指将图像的灰度转换为对应于显示面板620的输出特性的灰度的处理。例如,在使灰度数增大时,通过对以较小的灰度数输入的图像补充且分配对应于各像素的灰度值,可以进行使直方图平滑化的处理。此外,扩大动态范围的高动态范围(HDR)处理也包括在灰度转换处理中。
像素间补充处理在使分辨率上变频时补充本来不存在的数据。例如,参照目标像素附近的像素,以显示这些像素之间的中间色的方式补充数据。
色调校正处理是指校正图像的色调的处理。此外,亮度校正处理是指校正图像的亮度(亮度对比)的处理。例如,检测设置电视装置600的空间的照明的种类、亮度或颜色纯度等,根据这些信息将显示在显示面板620的图像的亮度或色调校正为最适合的亮度或色调。或者,也可以对照所显示的图像和预先储存的图像一览表中的各种场景的图像,而将显示的图像的亮度或色调校正为适合于最接近的场景的图像的亮度或色调。
在帧间补充处理中,当增大显示的影像的帧频时,生成本来不存在的帧(补充帧)的图像。例如,利用两个图像的差异生成***在该两个图像之间的补充帧的图像。或者,也可以在两个图像之间生成多个补充帧的图像。例如,当从译码器电路605输入的影像信号的帧频为60Hz时,通过生成多个补充帧,可以将输出到时序控制器607的影像信号的帧频增加到原来的两倍(120Hz)、四倍(240Hz)或八倍(480Hz)等。
图像处理电路604优选具有利用神经网络执行图像处理的功能。在图28A中示出图像处理电路604包括神经网络610的例子。
例如,通过利用神经网络610,例如可以从包括在影像中的图像数据提取特征。此外,图像处理电路604可以根据被提取的特征选择最适合的校正方法或选择用于校正的参数。
或者,神经网络610本身也可以具有进行图像处理的功能。换言之,也可以采用通过将进行图像处理之前的图像数据输入到神经网络610来输出图像处理后的图像数据的结构。
此外,用于神经网络610的权系数的数据作为数据表储存在存储部602中。包括该权系数的数据表例如通过利用通信控制部603经过计算机网络更新为最新的数据表。或者,图像处理电路604具有学习功能,能够更新包括权系数的数据表。
图28B示出图像处理电路604所包括的神经网络610的示意图。
在本说明书等中,神经网络是指模拟生物的神经回路网,通过学习决定神经元之间的结合强度,由此具有问题解决能力的所有模型。神经网络包括输入层、中间层(也称为隐藏层)及输出层。将包括两层以上的中间层的神经网络称为深度神经网络(DNN),并且将通过深度神经网络的学习称为深度学习。
此外,在本说明书等中,在说明神经网络时,有时将根据已经有的信息决定神经元之间的结合强度(也称为权系数)称为“学习”。另外,在本说明书等中,有时将使用通过学习得到的结合强度构成神经网络,从该结构导出新的结论称为“推论”。
神经网络610包括输入层611、一个以上的中间层612及输出层613。对输入层611输入输入数据。从输出层613输出输出数据。
输入层611、中间层612及输出层613分别包括神经元615。这里,神经元615是指能够实现积和运算的电路元件(积和运算元件)。在图28B中以箭头示出两个层所包括的两个神经元615间的数据输入输出方向。
各层的运算处理通过前一层所包括的神经元615的输出与权系数的积和运算执行。例如,在输入层611的第i个神经元的输出为xi,且输出xi与下一个中间层612的第j神经元的结合强度(权系数)为wji时,该中间层的第j神经元的输出为yj=f(Σwji·xi)。注意,i、j是1以上的整数。这里,f(x)为激活函数,作为激活函数可以使用S型(sigmoid)函数、阈值函数等。以下,同样地,各层的神经元615的输出为对前一层的神经元615的输出与权系数的积和运算结果利用激活函数进行运算而得到的值。此外,层与层的结合既可以是所有神经元彼此结合的全结合,又可以是一部分的神经元彼此结合的部分结合。
图28B示出包括三个中间层612的例子。此外,中间层612的个数不局限于此,只要包括一个以上的中间层即可。此外,一个中间层612所包括的神经元的个数根据规格适当地改变即可。例如,一个中间层612所包括的神经元615的个数既可以多于又可以少于输入层611或输出层613所包括的神经元615的个数。
成为神经元615之间的结合强度的指标的权系数根据学习决定。学习可以由电视装置600所包括的处理器执行,但优选由专用服务器或云等运算处理能力高的计算机执行。根据学习决定的权系数作为表格储存在上述存储部602中,由图像处理电路604读出而使用。此外,该表格可以根据需要经过计算机网络更新。
本实施方式可以与其他实施方式适当地组合。

Claims (30)

1.一种显示装置,包括:
显示部,包括:
多个像素;
多个扫描线;以及
多个信号线;
包括多个第一端子的第一端子群;以及
包括多个第二端子的第二端子群,
其中,所述第一端子群和所述第二端子群互相分开,
所述多个扫描线的每一个与配置在行方向上的所述多个像素电连接,
所述多个信号线的每一个与配置在列方向上的所述多个像素电连接,
所述多个信号线的每一个与所述第一端子或所述第二端子电连接,
所述显示部包括第一区域,
并且,电连接到所述第一端子的所述信号线和电连接到所述第二端子的所述信号线在所述第一区域中混在。
2.根据权利要求1所述的显示装置,
其中所述多个像素在2n列上配置,
所述第一区域包括与第n列的所述像素电连接的所述信号线以及与第n+1列的所述像素电连接的所述信号线,
并且n是2以上的整数。
3.根据权利要求1所述的显示装置,
其中所述多个像素在n列上配置,
所述第一区域中的所述信号线的个数为2以上且300以下,
并且n是300以上的整数。
4.根据权利要求1所述的显示装置,
其中所述多个像素在m行n列上配置,
所述显示部中的所述信号线的个数为2n,
第奇数行第j列的所述像素与第偶数行第j列的所述像素与互不相同的信号线电连接,
m及n都是2以上的整数,
并且j是1以上且n以下的整数。
5.根据权利要求4所述的显示装置,
其中第i-1行第j列的所述像素与电连接到所述第一端子的所述信号线电连接,
第i行第j列的所述像素与电连接到所述第二端子的所述信号线电连接,
并且i是1以上且m以下的整数。
6.根据权利要求1所述的显示装置,
其中在所述第一区域中,一个电连接到所述第一端子的所述信号线以及一个电连接到所述第二端子的所述信号线交替地配置,或者各自电连接到所述第一端子的所述信号线之组以及各自电连接到所述第二端子的所述信号线之组交替地配置。
7.根据权利要求1所述的显示装置,
其中所述显示部包括第二区域及第三区域,
夹着所述第一区域设置有所述第二区域和所述第三区域,
所述第二区域中的所述信号线的每一个与所述第一端子电连接,
并且所述第三区域中的所述信号线的每一个与所述第二端子电连接。
8.根据权利要求1所述的显示装置,
其中所述像素包括显示元件以及与所述显示元件电连接的晶体管,
并且所述显示元件为液晶元件或发光元件。
9.根据权利要求8所述的显示装置,
其中所述晶体管包括含有非晶硅的半导体层。
10.根据权利要求8所述的显示装置,
其中所述晶体管包括含有金属氧化物的半导体层。
11.根据权利要求1所述的显示装置,
其中所述显示部的对角线尺寸为50英寸以上。
12.根据权利要求1所述的显示装置,
其中所述显示部具有4K以上的分辨率。
13.一种显示模块,包括:
权利要求1所述的显示装置;
第一信号线驱动电路;以及
第二信号线驱动电路,
其中,所述第一信号线驱动电路与所述第一端子群电连接,
并且,所述第二信号线驱动电路与所述第二端子群电连接。
14.根据权利要求13所述的显示模块,还包括第一基准电压生成电路及第二基准电压生成电路,
其中所述第一基准电压生成电路与所述第一信号线驱动电路电连接,
并且所述第二基准电压生成电路与所述第二信号线驱动电路电连接。
15.一种电子设备,包括:
权利要求13所述的显示模块;以及
天线、电池、框体、照相机、扬声器、麦克风和操作按钮中的至少一个。
16.一种显示装置,包括:
显示部,包括:
多个像素;
多个扫描线;
多个第一信号线;以及
多个第二信号线;
包括多个第一端子的第一端子群;以及
包括多个第二端子的第二端子群,
其中,所述第一端子群和所述第二端子群互相分开,
所述多个扫描线的每一个与配置在行方向上的所述多个像素电连接,
所述多个第一信号线及所述第二信号线的每一个与配置在列方向上的所述多个像素电连接,
所述多个第一信号线的每一个与所述多个第一端子中的一个电连接,
所述多个第二信号线的每一个与所述多个第二端子中的一个电连接,
所述显示部包括第一区域,
并且,在所述第一区域中,所述多个第一信号线中的一个设置在所述多个第二信号线中的两个之间。
17.根据权利要求16所述的显示装置,
其中所述多个像素在2n列上配置,
所述第一区域包括第n列的所述像素以及第n+1列的所述像素,
并且n是2以上的整数。
18.根据权利要求16所述的显示装置,
其中所述多个像素在n列上配置,
所述第一区域中的所述多个第一信号线和所述多个第二信号线的总数为2以上且300以下,
并且n是300以上的整数。
19.根据权利要求16所述的显示装置,
其中所述多个像素在m行n列上配置,
所述多个第一信号线和所述多个第二信号线的总数为2n,
第奇数行第j列的所述像素的每一个与所述多个第一信号线中的一个电连接,第偶数行第j列的所述像素的每一个与所述多个第二信号线中的一个电连接,
第偶数行第j列的所述像素的每一个与所述多个第一信号线中的一个电连接,第奇数行第j列的所述像素的每一个与所述多个第二信号线中的一个电连接,
m及n都是2以上的整数,
并且j是1以上且n以下的整数。
20.根据权利要求19所述的显示装置,
其中第i-1行第j列的所述像素与所述多个第一信号线中的一个电连接,
第i行第j列的所述像素与所述多个第二信号线中的一个电连接,
并且i是1以上且m以下的整数。
21.根据权利要求1所述的显示装置,
其中在所述第一区域中,所述多个第一信号线中的一个以及所述多个第二信号线中的一个交替地配置,或者所述多个第一信号线中的某一个以及所述多个第二信号线中的某一个交替地配置。
22.根据权利要求16所述的显示装置,
其中所述显示部包括第二区域及第三区域,
夹着所述第一区域设置有所述第二区域和所述第三区域,
所述第二区域中的所述信号线的每一个与所述第一端子电连接,
并且所述第三区域中的所述信号线的每一个与所述第二端子电连接。
23.根据权利要求16所述的显示装置,
其中所述像素包括显示元件以及与所述显示元件电连接的晶体管,
并且所述显示元件为液晶元件或发光元件。
24.根据权利要求23所述的显示装置,
其中所述晶体管包括含有非晶硅的半导体层。
25.根据权利要求23所述的显示装置,
其中所述晶体管包括含有金属氧化物的半导体层。
26.根据权利要求16所述的显示装置,
其中所述显示部的对角线尺寸为50英寸以上。
27.根据权利要求16所述的显示装置,
其中所述显示部具有4K以上的分辨率。
28.一种显示模块,包括:
权利要求16所述的显示装置;
第一信号线驱动电路;以及
第二信号线驱动电路,
其中,所述第一信号线驱动电路与所述第一端子群电连接,
并且,所述第二信号线驱动电路与所述第二端子群电连接。
29.根据权利要求28所述的显示模块,还包括第一基准电压生成电路及第二基准电压生成电路,
其中所述第一基准电压生成电路与所述第一信号线驱动电路电连接,
并且所述第二基准电压生成电路与所述第二信号线驱动电路电连接。
30.一种电子设备,包括:
权利要求28所述的显示模块;以及
天线、电池、框体、照相机、扬声器、麦克风和操作按钮中的至少一个。
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