JP2016218451A - 表示装置及び表示装置の作製方法 - Google Patents
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Abstract
Description
一態様の技術分野は、物、方法、または、製造方法に関するものである。または、本発明
の一態様は、プロセス、マシン、マニュファクチャ、または、組成物(コンポジション・
オブ・マター)に関するものである。そのため、より具体的に本明細書で開示する本発明
の一態様の技術分野としては、半導体装置、表示装置、発光装置、蓄電装置、記憶装置、
それらの駆動方法、または、それらの製造方法、を一例として挙げることができる。
過する領域を重ねて設ける構成を有する液晶表示装置や、集光方向Xと非集光方向Yを有
する異方性の集光手段を用い、非集光方向Yと画素電極の可視光を透過する領域の長軸方
向を一致して設ける構成を有する液晶表示装置が、知られている(特許文献1)。
の一とする。または、利便性または信頼性に優れた新規な情報処理装置を提供することを
課題の一とする。または、新規な表示パネル、新規な情報処理装置または新規な半導体装
置を提供することを課題の一とする。
態様は、これらの課題の全てを解決する必要はないものとする。なお、これら以外の課題
は、明細書、図面、請求項などの記載から、自ずと明らかとなるものであり、明細書、図
面、請求項などの記載から、これら以外の課題を抽出することが可能である。
備える。
。
導電膜を備える上記の表示パネルである。
備える。
部を備える反射膜を第1の導電膜に用いる第1の表示素子(例えば、反射型の液晶素子)
と、開口部に向けて光を射出する第2の表示素子(例えば、有機EL素子)と、を含んで
構成される。
でき、具体的には、外光が明るい環境下において、高いコントラストで画像を良好に表示
することができる。または、例えば、薄暗い環境において自発光型の表示パネルとして使
用して良好な画像を表示することができる。その結果、消費電力が低減された、利便性ま
たは信頼性に優れた新規な表示パネルを提供することができる。
と、を有する上記の表示パネルである。
と、を有する上記の表示パネルである。
回路または第2の表示素子を駆動する機能を備える第2の画素回路を含んで構成される。
これにより、第1の表示素子または第2の表示素子を選択して表示に用いることができる
。その結果、消費電力が低減された、利便性または信頼性に優れた新規な表示パネルを提
供することができる。
ネルである。
体に用いるトランジスタより抑制することができる機能を備える。
状態において流れる電流を抑制できるトランジスタを含んで構成される。これにより、表
示に伴うちらつきを抑制しながら、第1の画素回路に選択信号を供給する頻度を低減する
ことができる。または、消費電力を低減することができる。その結果、利便性または信頼
性に優れた新規な表示パネルを提供することができる。
る。
える。
能を備える。
る。
供給する機能を備える。
て決定する機能を備える。
装置と、位置情報を供給され、画像情報を供給する演算装置と、を含んで構成され、演算
装置はポインタの移動速度に基づいて画像情報のコントラストまたは明るさを決定する。
これにより、画像情報の表示位置を移動する際に、使用者の目に与える負担を軽減するこ
とができ、使用者の目にやさしい表示をすることができる。その結果、利便性または信頼
性に優れた新規な情報処理装置を提供することができる。
ィングデバイス、タッチセンサ、照度センサ、撮像装置、音声入力装置、視点入力装置、
姿勢検出装置、のうち一以上を含む、上記の情報処理装置である。
その結果、利便性または信頼性に優れた新規な情報処理装置を提供することができる。
してブロック図を示しているが、実際の構成要素は機能ごとに完全に切り分けることが難
しく、一つの構成要素が複数の機能に係わることもあり得る。
端子に与えられる電位の高低によって、その呼び方が入れ替わる。一般的に、nチャネル
型トランジスタでは、低い電位が与えられる端子がソースと呼ばれ、高い電位が与えられ
る端子がドレインと呼ばれる。また、pチャネル型トランジスタでは、低い電位が与えら
れる端子がドレインと呼ばれ、高い電位が与えられる端子がソースと呼ばれる。本明細書
では、便宜上、ソースとドレインとが固定されているものと仮定して、トランジスタの接
続関係を説明する場合があるが、実際には上記電位の関係に従ってソースとドレインの呼
び方が入れ替わる。
るソース領域、或いは上記半導体膜に接続されたソース電極を意味する。同様に、トラン
ジスタのドレインとは、上記半導体膜の一部であるドレイン領域、或いは上記半導体膜に
接続されたドレイン電極を意味する。また、ゲートはゲート電極を意味する。
ジスタのソースまたはドレインの一方のみが、第2のトランジスタのソースまたはドレイ
ンの一方のみに接続されている状態を意味する。また、トランジスタが並列に接続されて
いる状態とは、第1のトランジスタのソースまたはドレインの一方が第2のトランジスタ
のソースまたはドレインの一方に接続され、第1のトランジスタのソースまたはドレイン
の他方が第2のトランジスタのソースまたはドレインの他方に接続されている状態を意味
する。
給可能、或いは伝送可能な状態に相当する。従って、接続している状態とは、直接接続し
ている状態を必ずしも指すわけではなく、電流、電圧または電位が、供給可能、或いは伝
送可能であるように、配線、抵抗、ダイオード、トランジスタなどの回路素子を介して間
接的に接続している状態も、その範疇に含む。
も、実際には、例えば配線の一部が電極として機能する場合など、一の導電膜が、複数の
構成要素の機能を併せ持っている場合もある。本明細書において接続とは、このような、
一の導電膜が、複数の構成要素の機能を併せ持っている場合も、その範疇に含める。
電極を、他方がドレイン電極を指す。
または、利便性または信頼性に優れた新規な情報処理装置を提供できる。または、新規な
表示パネル、新規な情報処理装置または新規な半導体装置を提供できる。
態様は、必ずしも、これらの効果の全てを有する必要はない。なお、これら以外の効果は
、明細書、図面、請求項などの記載から、自ずと明らかとなるものであり、明細書、図面
、請求項などの記載から、これら以外の効果を抽出することが可能である。
備える反射膜を第1の導電膜に用いる第1の表示素子(例えば、反射型の液晶素子)と、
開口部に向けて光を射出する第2の表示素子(例えば、有機EL素子)と、を含んで構成
される。
でき、例えば、薄暗い環境において自発光型の表示パネルとして使用することができる。
その結果、消費電力が低減された、利便性または信頼性に優れた新規な表示パネルを提供
することができる。
れず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し
得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は以下に示す実施の形態の
記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、以下に説明する発明の構成において
、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を異なる図面間で共通して用い、
その繰り返しの説明は省略する。
本実施の形態では、本発明の一態様の表示パネルの構成について、図1乃至図8を参照し
ながら説明する。
図1は本発明の一態様の表示パネルの構成を説明する上面図である。
発明の一態様の表示パネルの構成を説明する断面図である。
ける本発明の一態様の表示パネルの第1の表示部700Eの構成を説明する断面図であり
、図4(B)は、トランジスタの構成を説明する断面図である。
発明の一態様の表示パネルの第2の表示部500Eの構成を説明する断面図である。
、図2および図3参照)。なお、副画素702EB、副画素702EGまたは副画素70
2ERを、画素702Eに用いることができる。
、画素702Eと重なる領域を備える。
を備える第2の表示素子550EBと、を備える(図2および図3参照)。
光の透過を制御する機能を備える。反射膜(第1の導電膜751E)は、開口部751H
を備える。
て光を射出する機能を備える。
導電膜752を備える(図4参照)。
および第4の導電膜552を備える(図5参照)。
Eの面積の、例えば5%以上20%以下好ましくは10%の面積を備える。
能を備える。なお、開口部751Hと概略重なる形状の領域は、開口部751Hと重なる
領域と重ならない領域を有する。そして、開口部751Hと重ならない領域の面積は、重
なる領域の面積に対して20%以下好ましくは10%以下である。
0.5倍以上1.5倍未満の面積、好ましくは0.8倍以上1.2倍未満の面積、より好
ましくは0.9倍以上1.1倍未満の面積を備える。
し、副画素702EBは、開口部751Hを備える反射膜を第1の導電膜751Eに用い
る第1の表示素子750EB(例えば、反射型の液晶素子)と、開口部751Hに向けて
光を射出する第2の表示素子550EB(例えば、有機EL素子)と、を含んで構成され
る。
ができ、具体的には、外光が明るい環境下において、高いコントラストで画像を良好に表
示することができる。または、自発光型の表示パネルとして、例えば、薄暗い環境におい
て使用して良好な画像を表示することができる。その結果、消費電力が低減された、利便
性または信頼性に優れた新規な表示パネルを提供することができる。
本発明の一態様の表示パネルは、第1の表示部700E、第2の表示部500Eまたは接
着層535を有する(図1および図3参照)。
第1の表示部700Eは、画素部、配線部、ソースドライバ回路部SD1、ゲートドライ
バ回路部GD1および端子部を有する(図1および図4参照)。
、シール材730および光学フィルム770Pを有する。
れる。
の距離の間隙を基板710および基板770の間に形成する機能を備える。
画素部は画素702E、遮光膜BM、絶縁膜771、絶縁膜721A、絶縁膜721Bお
よび絶縁膜728を備える。
する副画素702EB、緑色の表示をする副画素702EG、赤色の表示をする副画素7
02ER等を用いることができる。また、白色の表示をする副画素または黄色の表示をす
る副画素等を用いることができる。
。これにより、白色の表示を好適にすることができる。
画素702Eは、第1の表示素子750EB、着色膜CF1および画素回路を有する。
例えば、光の反射または透過を制御する機能を備える表示素子を、第1の表示素子750
EBに用いることができる。例えば、液晶素子と偏光板を組み合わせた構成またはシャッ
ター方式のMEMS表示素子等を用いることができる。
ted Nematic)モード、FFS(Fringe Field Switchi
ng)モード、ASM(Axially Symmetric aligned Mic
ro−cell)モード、OCB(Optically Compensated Bi
refringence)モード、FLC(Ferroelectric Liquid
Crystal)モード、AFLC(AntiFerroelectric Liqu
id Crystal)モードなどの駆動方法を用いて駆動することができる液晶素子を
用いることができる。
Vertical Alignment)モード、PVA(Patterned Ve
rtical Alignment)モード、ASVモードなどの駆動方法を用いて駆動
することができる液晶素子を用いることができる。
液晶、反強誘電性液晶等を用いることができる。これらの液晶材料は、条件により、コレ
ステリック相、スメクチック相、キュービック相、カイラルネマチック相、等方相等を示
す液晶材料を用いることができる。または、ブルー相を示す液晶材料を用いることができ
る。
に配置された第1の導電膜751Eおよび第2の導電膜752を備える。
ことができる。
ことができる。これにより、第1の表示素子750EBを反射型の液晶素子にすることが
できる。
る。これにより、入射する光をさまざまな方向に反射して、白色の表示をすることができ
る。
用いることができる。
ることができる。または、光が透過する程度に薄い金属膜を第2の導電膜752に用いる
ことができる。
ガリウムを添加した酸化亜鉛などを、第2の導電膜752に用いることができる。
第1の表示部700Fは、開口部751Hを第1の導電膜751Eに備える。基板710
から入射した光の一部は開口部751Hを透過して、基板770から射出することができ
る。
Hの面積に好ましい。
ができる。
着色膜CF1は、第1の表示素子750EBと重なる領域を備え、所定の色の光を透過す
る機能を備える。着色膜CF1は、例えばカラーフィルターとして用いることができる。
色の光を透過する着色膜を副画素702EGに用いることができる。赤色の光を透過する
着色膜を副画素702ERに用いることができる。また、白色の光を透過する着色膜や黄
色の光を透過する着色膜をさまざまな色の表示をするための副画素に用いることができる
。
遮光膜BMは、副画素702EBと重なる領域に開口部を備える。
例えばブラックマトリクスとして機能する。
トランジスタME1または容量素子C1等を画素回路に用いることができる。
膜704を備える(図4(B)参照)。また、トランジスタME1は、導電膜712Aお
よび導電膜712Bを備える。
膜712Bはソース電極の機能またはドレイン電極の機能の他方を備える。また、導電膜
704はゲート電極として機能し、絶縁膜706はゲート絶縁膜として機能する。
ジスタより抑制することができる機能を備えるトランジスタをトランジスタME1に用い
ることができる。これにより、表示に伴うちらつきを抑制しながら、第1の画素回路に選
択信号を供給する頻度を低減することができる。または、消費電力を低減することができ
る。具体的には、実施の形態2または実施の形態3において説明するトランジスタをトラ
ンジスタME1に用いることができる。
える(図4(A)参照)。
絶縁膜771は、液晶層753および遮光膜BMの間に配設される。または、絶縁膜77
1は、液晶層753および着色膜CF1の間に配設される。
備える材料を絶縁膜771に用いることができる。
る。
および図4(B)参照)。
絶縁膜728は、絶縁膜721Bおよび液晶層753の間に配設される。
ができる。これにより、液晶層753の厚さを均一にすることができる。
複合材料を、絶縁膜728に用いることができる(図4(A)参照)。
ばれた複数を積層した積層材料を、絶縁膜728に用いることができる。
ト、ポリシロキサン若しくはアクリル樹脂等またはこれらから選択された複数の樹脂の積
層材料もしくは複合材料などを絶縁膜728に用いることができる。また、感光性を有す
る材料を用いて形成してもよい。
例えば、集積回路をソースドライバ回路部SD1に用いることができる。具体的には、シ
リコン基板上に形成された集積回路を用いることができる(図1参照)。
ッドにソースドライバ回路部SD1を実装できる。具体的には、異方性導電膜を用いて、
パッドに集積回路を実装できる。なお、パッドは、画素回路と電気的に接続される。
例えば、トランジスタME2をゲートドライバ回路部GD1に用いることができる(図4
(A)および図4(B)参照)。
ME2に用いることができる。
る半導体膜をトランジスタME2に用いることができる。
また、異なる構成をトランジスタME2に用いることができる。
導電膜720は、半導体膜718と重なる領域を備える。言い換えると、半導体膜718
を導電膜720および導電膜704の間に配置する。これにより、トランジスタME1ま
たはトランジスタME2の特性または信頼性を高めることができる。
20をトランジスタME1またはトランジスタME2の一部ということもできる。
接続することができる。
酸化物またはインジウムを含む導電性酸化物、酸化インジウム、インジウム錫酸化物、イ
ンジウム亜鉛酸化物、インジウム亜鉛ガリウム酸化物、酸化亜鉛、ガリウムを添加した酸
化亜鉛などを、導電膜720に用いることができる。
配線部は信号線711を備える。また、端子部は接続電極719を備える(図4(A)参
照)。
続電極719に用いることができる。
1と電気的に接続される。
711または接続電極719に用いることができる。
、タングステン、ニッケル、鉄、コバルト、パラジウムまたはマンガンから選ばれた金属
元素などを、信号線711または接続電極719に用いることができる。または、上述し
た金属元素を含む合金などを、信号線711または接続電極719に用いることができる
。特に、銅とマンガンの合金がウエットエッチング法を用いた微細加工に好適である。
膜を積層する二層構造、窒化チタン膜上にタングステン膜を積層する二層構造、窒化タン
タル膜または窒化タングステン膜上にタングステン膜を積層する二層構造、チタン膜と、
そのチタン膜上にアルミニウム膜を積層し、さらにその上にチタン膜を形成する三層構造
等を信号線711または接続電極719に用いることができる。
ガリウムを添加した酸化亜鉛などの導電性酸化物を、信号線711または接続電極719
に用いることができる。
9に用いることができる。
り、グラフェンを含む膜を形成することができる。還元する方法としては、熱を加える方
法や還元剤を用いる方法等を挙げることができる。
例えば、はんだ、導電性ペーストまたは異方性導電膜等を、導電部材ACF1に用いるこ
とができる。
ことができる。
、柱状またはフィラー状等の形状を備える粒子を用いることができる。
。
できる。
ができる。
に接続することができる。
透光性を備える材料を基板710に用いることができる。また、研磨法を用いて厚さを薄
くした材料を基板710に用いることができる。
Bは、基材710Aに含まれる不純物または外部からの不純物の拡散を抑制する機能を備
える。
きる。
mm)、第8世代(2200mm×2400mm)、第9世代(2400mm×2800
mm)、第10世代(2950mm×3400mm)等の面積が大きなガラス基板を基板
710に用いることができる。これにより、大型の表示装置を作製することができる。
ができる。例えば、ガラス、セラミックス、金属等の無機材料を基板710に用いること
ができる。
英またはサファイア等を、基板710に用いることができる。具体的には、無機酸化物膜
、無機窒化物膜または無機酸窒化物膜等を、基板710に用いることができる。例えば、
酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコン、アルミナ膜等を、基板710に用いる
ことができる。SUSまたはアルミニウム等を、基板710に用いることができる。
ンゲルマニウム等の化合物半導体基板、SOI基板等を基板710に用いることができる
。これにより、半導体素子を基板710に形成することができる。
ができる。具体的には、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリイミド、ポリ
カーボネートまたはアクリル樹脂等の樹脂フィルムまたは樹脂板を、基板710に用いる
ことができる。
た複合材料を基板710に用いることができる。例えば、繊維状または粒子状の金属、ガ
ラスもしくは無機材料等を樹脂フィルムに分散した複合材料を、基板710に用いること
ができる。例えば、繊維状または粒子状の樹脂もしくは有機材料等を無機材料に分散した
複合材料を、基板710に用いることができる。
。例えば、基材と基材に含まれる不純物の拡散を防ぐ絶縁膜等が積層された材料を、基板
710に用いることができる。具体的には、ガラスとガラスに含まれる不純物の拡散を防
ぐ酸化シリコン層、窒化シリコン層または酸化窒化シリコン層等から選ばれた一または複
数の膜が積層された材料を、基板710に用いることができる。または、樹脂と樹脂を透
過する不純物の拡散を防ぐ酸化シリコン膜、窒化シリコン膜または酸化窒化シリコン膜等
が積層された材料を、基板710に用いることができる。
ト若しくはアクリル樹脂等の樹脂フィルム、樹脂板または積層体等を基板710に用いる
ことができる。
リイミド、ポリカーボネート、ポリウレタン、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、もしくはシ
リコーンなどのシロキサン結合を有する樹脂を含む材料を基板710に用いることができ
る。
N)、ポリエーテルサルフォン(PES)またはアクリル等を基板710に用いることが
できる。
ことができる。また、耐熱性を備える工程用の基板にトランジスタまたは容量素子等を形
成し、可撓性を有する基板に形成されたトランジスタまたは容量素子等を転置する方法を
用いることができる。
透光性を備える材料を基板770に用いることができる。
無機材料、有機材料または無機材料と有機材料の複合材料等をシール材730に用いるこ
とができる。
とができる。
剤等の有機材料をシール材730に用いることができる。
ド樹脂、イミド樹脂、PVC(ポリビニルクロライド)樹脂、PVB(ポリビニルブチラ
ル)樹脂、EVA(エチレンビニルアセテート)樹脂等を含む接着剤をシール材730に
用いることができる。
基板770は、光学フィルム770Pと液晶層753の間に挟まれる。光学フィルム77
0Pは、第1の表示素子750EBと重なる領域を備える。
に用いることができる。
第2の表示部500Eは、画素部、配線部、ソースドライバ回路部SD2、ゲートドライ
バ回路部GD2または端子部を有する(図1および図5参照)。
530を有する。
定の距離の間隙を基板510および絶縁膜570の間に形成する機能を備える。
画素部は、画素を備える。
素、緑色の表示をする副画素、赤色の表示をする副画素等を用いることができる。また、
白色の表示をする副画素または黄色の表示をする副画素等を用いることができる。
。これにより、白色の表示を好適にすることができる。
画素は、第2の表示素子550EB、着色膜CF2および画素回路を有する。
第2の表示素子550EBは、開口部751Hと重なる領域および開口部751Hに向け
て光を射出する機能を備える。
域に備える(図2参照)。
レクトロルミネッセンス素子、無機エレクトロルミネッセンス素子または発光ダイオード
などを、第2の表示素子550EBに用いることができる。
の導電膜552と、第3の導電膜551EBおよび第4の導電膜552の間に配置される
発光性の材料を含む層553Eと、を、第2の表示素子550EBに用いることができる
(図5参照)。
たは、量子ドットを発光性の材料を含む層553Eに用いることができる。白色の光を射
出するように積層された積層体を、発光性の材料を含む層553Eに用いることができる
。具体的には、青色の光を射出する蛍光材料を含む発光性の材料を含む層と、緑色または
/および赤色の光を射出する蛍光材料以外の材料を含む層と、を積層した積層体を、発光
性の材料を含む層553Eに用いることができる。
ることができる。
Bに用いることができる。
用いることができる。
ジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化物、酸化亜鉛、ガリウムを添加した酸化亜鉛などを
、第4の導電膜552に用いることができる。
着色膜CF2は、第1の導電膜751Eの開口部751Hおよび第2の表示素子550E
Bの間に配設される。
所定の色の光を透過する機能を備える。例えば、着色膜CF1を透過する光を透過する着
色膜を着色膜CF2に用いることができる。これにより、第2の表示素子550EBが射
出する光の一部を、着色膜CF2、開口部751Hおよび着色膜CF1を透過して、表示
パネルの外側に取り出すことができる。なお、照射された光を所定の色の光に変換する機
能を備える材料を着色膜CF2に用いることができる。具体的には、量子ドットを着色膜
CF2に用いることができる。これにより、色純度の高い表示をすることができる。
トランジスタME3等を画素回路に用いることができる。
ことができる。
ME3に用いることができる。
着色膜CF2および接合層530の間に、絶縁膜571を備える。
絶縁膜528Bは、絶縁膜528Bと重なるさまざまな構造に由来する段差を平坦化する
ことができる。
。
隔壁528Aは、開口部を第2の表示素子550EBと重なる領域に備える。例えば、絶
縁性を備える材料を隔壁528Aに用いることができる。これにより、第2の表示素子5
50EBを隣接する他の構成から分離することができる。または、隔壁528Aに設ける
開口部の形状を用いて、第2の表示素子の形状を決定することができる。
。
例えば、集積回路をソースドライバ回路部SD2に用いることができる。具体的には、シ
リコン基板上に形成された集積回路を用いることができる(図1参照)。
ッドにソースドライバ回路部SD2を実装できる。具体的には、異方性導電膜を用いて、
パッドに集積回路を実装できる。なお、パッドは、画素回路と電気的に接続される。
例えば、トランジスタME4をゲートドライバ回路部GD2に用いることができる(図5
参照)。
ME4に用いることができる。
体膜をトランジスタME4に用いることができる。
また、異なる構成をトランジスタME4に用いることができる。
導電膜520は、半導体膜と重なる領域を備える。言い換えると、半導体膜を導電膜52
0および導電膜504の間に配置する。これにより、トランジスタME3またはトランジ
スタME4の信頼性を高めることができる。
20をトランジスタME3またはトランジスタME4の一部ということもできる。
接続することができる。
酸化物またはインジウムを含む導電性酸化物、酸化インジウム、インジウム錫酸化物、イ
ンジウム亜鉛酸化物、インジウム亜鉛ガリウム酸化物、酸化亜鉛、ガリウムを添加した酸
化亜鉛などを、導電膜520に用いることができる。
配線部は信号線を備える。また、端子部は接続電極519を備える(図5参照)。
に用いることができる。
2と電気的に接続される。
519に用いることができる。
導電部材ACF1に用いることができる材料を、導電部材ACF2に用いることができる
。
作製工程中の熱処理に耐えうる程度の耐熱性を有する材料を基板510に用いることがで
きる。
Bは、基材510Aに含まれる不純物または外部からの不純物の拡散を抑制する機能を備
える。
、遮光性を備える材料も基板510に用いることができる。
例えば、単層の材料または複数の層が積層された材料を、絶縁膜570に用いることがで
きる。例えば、不純物の拡散を防ぐ絶縁膜等が積層された材料を、絶縁膜570に用いる
ことができる。具体的には、樹脂と樹脂等を透過する不純物の拡散を防ぐ酸化シリコン層
、窒化シリコン層または酸化窒化シリコン層等から選ばれた一または複数の膜が積層され
た材料を、絶縁膜570に用いることができる。
無機材料、有機材料または無機材料と有機材料の複合材料等を接合層530に用いること
ができる。
。
無機材料、有機材料または無機材料と有機材料の複合材料等を接着層535に用いること
ができる。
本発明の一態様の表示パネルの別の構成について、図1、図2または図6乃至図8を参照
しながら説明する。
発明の一態様の表示パネルの構成を説明する断面図である。
ける本発明の一態様の表示パネルの第1の表示部700Fの構成を説明する断面図であり
、図7(B)は、トランジスタの構成を説明する断面図である。
発明の一態様の表示パネルの第2の表示部500Fの構成を説明する断面図である。
用いることができる部分は、上記の説明を援用する。
第1の表示部700Fにおいて、平坦な第1の導電膜751Fを備える点、光学フィルム
770PFを備える点および構造体KB1が基板770に設けられている点、トップゲー
ト型のトランジスタMF1およびトランジスタMF2を備える点が、図4を参照しながら
説明する第1の表示部700Eと異なる。
第2の表示部500Fにおいて、着色膜CF2を備えない点および青色、緑色または赤色
等の光を射出する第2の表示素子550FBを備える点、トップゲート型のトランジスタ
MF1およびトランジスタMF2を備える点が、図3を参照しながら説明する第2の表示
部500Eとは異なる。
Bを、一の副画素に用いる。例えば、青色の光を射出する第2の表示素子500FBを一
の副画素に用い、他の副画素に緑色または赤色の光を射出する第2の表示素子を用いる。
を、第2の表示素子500FBに用いる。また、緑色の光を射出する発光性の材料を含む
層または赤色の光を射出する発光性の材料を含む層を備える第2の表示素子を、他の副画
素に用いる。
クジェット法を用いることができる。これにより、他の副画素に配置された第2の表示素
子とは異なる色を射出する第2の表示素子500FBを、一の副画素に用いることができ
る。
に集光してもよい(図20参照)。これにより、第2の表示素子550FBの光を射出す
る機能を有する領域を、開口部751Hと重ならない領域に広げることができる。例えば
、開口部751Hと重ならない領域の面積を、重なる領域の面積に対して20%より大き
くすることができる。これにより、第2の表示素子550FBを流れる電流密度を低減し
、例えば発熱を抑制することができる。または、信頼性を向上することができる。または
、開口部751Hの大きさを小さくできる。
トランジスタMF1は、絶縁膜710Bと重なる領域を備える導電膜704と、絶縁膜7
10Bおよび導電膜704の間に配設される領域を備える半導体膜718と、を備える。
なお、導電膜704はゲート電極の機能を備える(図7(B)参照)。
8Bと、第1の領域718Aおよび第2の領域718Bの間に導電膜704と重なる第3
の領域718Cを備える。
える。なお、絶縁膜706はゲート絶縁膜の機能を備える。
され、ソース領域の機能またはドレイン領域の機能を備える。
域718Aおよび第2の領域718Bを形成する方法に用いることができる。具体的には
、希ガスを含むガスを用いるプラズマ処理を適用することができる。例えば、導電膜70
4をマスクに用いると、第3の領域718Cの形状の一部を導電膜704の端部の形状と
自己整合することができる。
8Bと接する導電膜712Bと、を備える。導電膜712Aおよび導電膜712Bは、ソ
ース電極またはドレイン電極の機能を備える。
ることができる。
酸化物半導体膜の抵抗率を制御する方法について説明する。
の領域718Bに用いることができる。
を制御する方法を、酸化物半導体膜の抵抗率を制御する方法に用いることができる。
法にプラズマ処理を用いることができる。
中から選ばれた一種以上を含むガスを用いて行うプラズマ処理を適用できる。例えば、A
r雰囲気下でのプラズマ処理、Arと水素の混合ガス雰囲気下でのプラズマ処理、アンモ
ニア雰囲気下でのプラズマ処理、Arとアンモニアの混合ガス雰囲気下でのプラズマ処理
、または窒素雰囲気下でのプラズマ処理などを適用できる。これにより、キャリア密度が
高く、抵抗率が低い酸化物半導体膜にすることができる。
ンテーション法などを用いて、水素、ボロン、リンまたは窒素を酸化物半導体膜に注入し
て、抵抗率が低い酸化物半導体膜にすることができる。
に水素を拡散させて、キャリア密度が高く、抵抗率が低い酸化物半導体膜にすることがで
きる。
導体膜に接して形成することで、効果的に水素を酸化物半導体膜に含有させることができ
る。具体的には、窒化シリコン膜を酸化物半導体膜に接して形成する絶縁膜に用いること
ができる。
酸素が脱離した格子(または酸素が脱離した部分)に酸素欠損を形成する。該酸素欠損に
水素が入ることで、キャリアである電子が生成される場合がある。また、水素の一部が金
属原子と結合する酸素と結合することで、キャリアである電子を生成する場合がある。こ
れにより、キャリア密度が高く、抵抗率が低い酸化物半導体膜にすることができる。
Spectrometry)により得られる水素濃度が、8×1019atoms/c
m3以上、好ましくは1×1020atoms/cm3以上、より好ましくは5×102
0atoms/cm3以上である酸化物半導体を導電膜720に好適に用いることができ
る。
ることができる。
導体に接して形成し、絶縁膜から酸化物半導体膜に酸素を供給させて、膜中または界面の
酸素欠損を補填することができる。これにより、抵抗率が高い酸化物半導体膜にすること
ができる。
膜に用いることができる。
的に高純度真性化された酸化物半導体膜といえる。ここで、実質的に真性とは、酸化物半
導体膜のキャリア密度が、8×1011個/cm3未満、好ましくは1×1011/cm
3未満、さらに好ましくは1×1010個/cm3未満であることを指す。高純度真性ま
たは実質的に高純度真性である酸化物半導体膜は、キャリア発生源が少ないため、キャリ
ア密度を低くすることができる。また、高純度真性または実質的に高純度真性である酸化
物半導体膜は、欠陥準位密度が低いため、トラップ準位密度を低減することができる。
は、オフ電流が著しく小さく、チャネル幅が1×106μmでチャネル長が10μmの素
子であっても、ソース電極とドレイン電極間の電圧(ドレイン電圧)が1Vから10Vの
範囲において、オフ電流が、半導体パラメータアナライザの測定限界以下、すなわち1×
10−13A以下という特性を備えることができる。
いるトランジスタは、電気特性の変動が小さく、信頼性の高いトランジスタとなる。
Spectrometry)により得られる水素濃度が、2×1020atoms/c
m3以下、好ましくは5×1019atoms/cm3以下、より好ましくは1×101
9atoms/cm3以下、5×1018atoms/cm3未満、好ましくは1×10
18atoms/cm3以下、より好ましくは5×1017atoms/cm3以下、さ
らに好ましくは1×1016atoms/cm3以下である酸化物半導体を、トランジス
タのチャネルが形成される半導体に好適に用いることができる。
半導体膜を、導電膜720に用いる。
上、好ましくは10倍以上である。
−1倍未満である。
好ましくは、1×10−3Ωcm以上1×10−1Ωcm未満である。
。
本実施の形態では、本発明の一態様の表示パネルに用いることができるトランジスタの構
成について、図9を参照しながら説明する。
図9(A)は、トランジスタ100の上面図であり、図9(C)は、図9(A)に示す切
断線X1−X2間における切断面の断面図に相当し、図9(D)は、図9(A)に示す切
断線Y1−Y2間における切断面の断面図に相当する。なお、図9(A)において、煩雑
になることを避けるため、トランジスタ100の構成要素の一部(ゲート絶縁膜として機
能する絶縁膜等)を省略して図示している。また、切断線X1−X2方向をチャネル長方
向、切断線Y1−Y2方向をチャネル幅方向と呼称する場合がある。なお、トランジスタ
の上面図においては、以降の図面においても図9(A)と同様に、構成要素の一部を省略
して図示する場合がある。
きる。
10に、導電膜104を導電膜704に、絶縁膜106および絶縁膜107が積層された
積層膜を絶縁膜706に、酸化物半導体膜108を半導体膜718に、導電膜112aを
導電膜712Aに、導電膜112bを導電膜712Bに、絶縁膜114および絶縁膜11
6の積層膜を絶縁膜721Aに、絶縁膜118を絶縁膜721Bに、それぞれ読み替える
ことができる。
102及び導電膜104上の絶縁膜106と、絶縁膜106上の絶縁膜107と、絶縁膜
107上の酸化物半導体膜108と、酸化物半導体膜108と電気的に接続されるソース
電極として機能する導電膜112aと、酸化物半導体膜108と電気的に接続されるドレ
イン電極として機能する導電膜112bと、を有する。また、トランジスタ100上、よ
り詳しくは、導電膜112a、112b及び酸化物半導体膜108上には絶縁膜114、
116、及び絶縁膜118が設けられる。絶縁膜114、116、118は、トランジス
タ100の保護絶縁膜としての機能を有する。
体膜108aと、酸化物半導体膜108a上の酸化物半導体膜108bと、を有する。ま
た、絶縁膜106及び絶縁膜107は、トランジスタ100のゲート絶縁膜としての機能
を有する。
Ce、Nd、またはHfを表す)酸化物、In−M−Zn酸化物を用いることができる。
とくに、酸化物半導体膜108としては、In−M−Zn酸化物を用いると好ましい。
有する。また、酸化物半導体膜108bは、酸化物半導体膜108aよりもInの原子数
比が少ない第2の領域を有する。また、第2の領域は、第1の領域よりも薄い部分を有す
る。
とで、トランジスタ100の電界効果移動度(単に移動度、またはμFEという場合があ
る)を高くすることができる。具体的には、トランジスタ100の電界効果移動度が10
cm2/Vsを超えることが可能となる。
イバ(とくに、ゲートドライバが有するシフトレジスタの出力端子に接続されるデマルチ
プレクサ)に用いることで、額縁幅の狭い(狭額縁ともいう)半導体装置または表示装置
を提供することができる。
8aとすることで、光照射時にトランジスタ100の電気特性が変動しやすくなる。しか
しながら、本発明の一態様の半導体装置においては、酸化物半導体膜108a上に酸化物
半導体膜108bが形成されている。また、酸化物半導体膜108bのチャネル領域の膜
厚が酸化物半導体膜108aの膜厚よりも小さい。
い第2の領域を有するため、酸化物半導体膜108aよりもEgが大きくなる。したがっ
て、酸化物半導体膜108aと、酸化物半導体膜108bとの積層構造である酸化物半導
体膜108は、光負バイアスストレス試験による耐性が高くなる。
収量を低減させることができる。したがって、光照射時におけるトランジスタ100の電
気特性の変動を抑制することができる。また、本発明の一態様の半導体装置においては、
絶縁膜114または絶縁膜116中に過剰の酸素を含有する構成のため、光照射における
トランジスタ100の電気特性の変動をさらに、抑制することができる。
08の近傍を拡大した断面図である。
8bの膜厚をt2−1、及びt2−2として、それぞれ示している。酸化物半導体膜10
8a上には、酸化物半導体膜108bが設けられているため、導電膜112a、112b
の形成時において、酸化物半導体膜108aがエッチングガスまたはエッチング溶液等に
曝されることがない。したがって、酸化物半導体膜108aにおいては、膜減りがない、
または極めて少ない。一方で、酸化物半導体膜108bにおいては、導電膜112a、1
12bの形成時において、酸化物半導体膜108bの導電膜112a、112bと重なら
ない部分がエッチングされ、凹部が形成される。すなわち、酸化物半導体膜108bの導
電膜112a、112bと重なる領域の膜厚がt2−1となり、酸化物半導体膜108b
の導電膜112a、112bと重ならない領域の膜厚がt2−2となる。
2−2となると好ましい。このような膜厚の関係とすることによって、高い電界効果移動
度を有し、且つ光照射時における、しきい値電圧の変動量が少ないトランジスタとするこ
とが可能となる。
ャリアである電子が生じ、ノーマリーオン特性になりやすい。したがって、酸化物半導体
膜108中の酸素欠損、とくに酸化物半導体膜108a中の酸素欠損を減らすことが、安
定したトランジスタ特性を得る上でも重要となる。そこで、本発明の一態様のトランジス
タの構成においては、酸化物半導体膜108上の絶縁膜、ここでは、酸化物半導体膜10
8上の絶縁膜114及び/又は絶縁膜116に過剰な酸素を導入することで、絶縁膜11
4及び/又は絶縁膜116から酸化物半導体膜108中に酸素を移動させ、酸化物半導体
膜108中、とくに酸化物半導体膜108a中の酸素欠損を補填することを特徴とする。
(酸素過剰領域)を有することがより好ましい。別言すると、絶縁膜114、116は、
酸素を放出することが可能な絶縁膜である。なお、絶縁膜114、116に酸素過剰領域
を設けるには、例えば、成膜後の絶縁膜114、116に酸素を導入して、酸素過剰領域
を形成する。酸素の導入方法としては、イオン注入法、イオンドーピング法、プラズマイ
マージョンイオン注入法、プラズマ処理等を用いることができる。
bのチャネル領域近傍の膜厚を薄くした方が好適である。したがって、t2−2<t1の
関係を満たせばよい。例えば、酸化物半導体膜108bのチャネル領域近傍の膜厚として
は、好ましくは1nm以上20nm以下、さらに好ましくは、3nm以上10nm以下で
ある。
る。
基板102の材質などに大きな制限はないが、少なくとも、後の熱処理に耐えうる程度の
耐熱性を有している必要がある。例えば、ガラス基板、セラミック基板、石英基板、サフ
ァイア基板等を、基板102として用いてもよい。また、シリコンや炭化シリコンを材料
とした単結晶半導体基板、多結晶半導体基板、シリコンゲルマニウム等の化合物半導体基
板、SOI基板等を適用することも可能である。
。
mm)、第7世代(1870mm×2200mm)、第8世代(2200mm×2400
mm)、第9世代(2400mm×2800mm)、第10世代(2950mm×340
0mm)等の大面積基板を用いることで、大型の表示装置を作製することができる。
を形成してもよい。または、基板102とトランジスタ100の間に剥離層を設けてもよ
い。剥離層は、その上に半導体装置を一部あるいは全部完成させた後、基板102より分
離し、他の基板に転載するのに用いることができる。その際、トランジスタ100は耐熱
性の劣る基板や可撓性の基板にも転載できる。
ゲート電極として機能する導電膜104、及びソース電極として機能する導電膜112a
、及びドレイン電極として機能する導電膜112bとしては、クロム(Cr)、銅(Cu
)、アルミニウム(Al)、金(Au)、銀(Ag)、亜鉛(Zn)、モリブデン(Mo
)、タンタル(Ta)、チタン(Ti)、タングステン(W)、マンガン(Mn)、ニッ
ケル(Ni)、鉄(Fe)、コバルト(Co)から選ばれた金属元素、または上述した金
属元素を成分とする合金か、上述した金属元素を組み合わせた合金等を用いてそれぞれ形
成することができる。
もよい。例えば、シリコンを含むアルミニウム膜の単層構造、アルミニウム膜上にチタン
膜を積層する二層構造、窒化チタン膜上にチタン膜を積層する二層構造、窒化チタン膜上
にタングステン膜を積層する二層構造、窒化タンタル膜または窒化タングステン膜上にタ
ングステン膜を積層する二層構造、チタン膜と、そのチタン膜上にアルミニウム膜を積層
し、さらにその上にチタン膜を形成する三層構造等がある。また、アルミニウムに、チタ
ン、タンタル、タングステン、モリブデン、クロム、ネオジム、スカンジウムから選ばれ
た一または複数を組み合わせた合金膜、もしくは窒化膜を用いてもよい。
を含むインジウム酸化物、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、酸化チタンを
含むインジウム酸化物、酸化チタンを含むインジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化物、
酸化シリコンを添加したインジウム錫酸化物等の透光性を有する導電性材料を適用するこ
ともできる。
r、Fe、Co、Mo、Ta、またはTi)を適用してもよい。Cu−X合金膜を用いる
ことで、ウエットエッチングプロセスで加工できるため、製造コストを抑制することが可
能となる。
トランジスタ100のゲート絶縁膜として機能する絶縁膜106、107としては、プラ
ズマ化学気相堆積(PECVD:(Plasma Enhanced Chemical
Vapor Deposition))法、スパッタリング法等により、酸化シリコン
膜、酸化窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、酸化アルミニウム膜、
酸化ハフニウム膜、酸化イットリウム膜、酸化ジルコニウム膜、酸化ガリウム膜、酸化タ
ンタル膜、酸化マグネシウム膜、酸化ランタン膜、酸化セリウム膜および酸化ネオジム膜
を一種以上含む絶縁膜を、それぞれ用いることができる。なお、絶縁膜106、107の
積層構造とせずに、上述の材料から選択された単層の絶縁膜、または3層以上の絶縁膜を
用いてもよい。
えば、絶縁膜107、114、116及び/または酸化物半導体膜108中に過剰の酸素
を供給する場合において、絶縁膜106は酸素の透過を抑制することができる。
絶縁膜107は、酸化物絶縁膜であることが好ましく、化学量論的組成よりも過剰に酸素
を含有する領域(酸素過剰領域)を有することがより好ましい。別言すると、絶縁膜10
7は、酸素を放出することが可能な絶縁膜である。なお、絶縁膜107に酸素過剰領域を
設けるには、例えば、酸素雰囲気下にて絶縁膜107を形成すればよい。または、成膜後
の絶縁膜107に酸素を導入して、酸素過剰領域を形成してもよい。酸素の導入方法とし
ては、イオン注入法、イオンドーピング法、プラズマイマージョンイオン注入法、プラズ
マ処理等を用いることができる。
フニウムは、酸化シリコンや酸化窒化シリコンと比べて比誘電率が高い。したがって、酸
化シリコンを用いる場合に比べて膜厚を大きくできるため、トンネル電流によるリーク電
流を小さくすることができる。すなわち、オフ電流の小さいトランジスタを実現すること
ができる。さらに、結晶構造を有する酸化ハフニウムは、非晶質構造を有する酸化ハフニ
ウムと比べて高い比誘電率を備える。したがって、オフ電流の小さいトランジスタとする
ためには、結晶構造を有する酸化ハフニウムを用いることが好ましい。結晶構造の例とし
ては、単斜晶系や立方晶系などが挙げられる。ただし、本発明の一態様は、これらに限定
されない。
して酸化シリコン膜を形成する。窒化シリコン膜は、酸化シリコン膜と比較して比誘電率
が高く、酸化シリコン膜と同等の静電容量を得るのに必要な膜厚が大きいため、トランジ
スタ100のゲート絶縁膜として、窒化シリコン膜を含むことで絶縁膜を物理的に厚膜化
することができる。よって、トランジスタ100の絶縁耐圧の低下を抑制、さらには絶縁
耐圧を向上させて、トランジスタ100の静電破壊を抑制することができる。
酸化物半導体膜108としては、先に示す材料を用いることができる。
ために用いるスパッタリングターゲットの金属元素の原子数比は、In≧M、Zn≧Mを
満たすことが好ましい。このようなスパッタリングターゲットの金属元素の原子数比とし
て、In:M:Zn=1:1:1、In:M:Zn=1:1:1.2、In:M:Zn=
2:1:3、In:M:Zn=3:1:2、In:M:Zn=4:2:4.1が好ましい
。
としては、多結晶のIn−M−Zn酸化物を含むターゲットを用いると好ましい。多結晶
のIn−M−Zn酸化物を含むターゲットを用いることで、結晶性を有する酸化物半導体
膜108を形成しやすくなる。なお、成膜される酸化物半導体膜108の原子数比はそれ
ぞれ、誤差として上記のスパッタリングターゲットに含まれる金属元素の原子数比のプラ
スマイナス40%の変動を含む。例えば、スパッタリングターゲットとして、原子数比が
In:Ga:Zn=4:2:4.1を用いる場合、成膜される酸化物半導体膜108の原
子数比は、In:Ga:Zn=4:2:3近傍となる場合がある。
M:Zn=3:1:2、In:M:Zn=4:2:4.1等のスパッタリングターゲット
を用いて形成すればよい。また、酸化物半導体膜108bとしては、上述のIn:M:Z
n=1:1:1、In:M:Zn=1:1:1.2等を用いて形成すればよい。なお、酸
化物半導体膜108bに用いるスパッタリングターゲットの金属元素の原子数比としては
、In≧M、Zn≧Mを満たす必要はなく、In≧M、Zn<Mを満たす組成でもよい。
具体的には、In:M:Zn=3:2:1等が挙げられる。
V以上、より好ましくは3eV以上である。このように、エネルギーギャップの広い酸化
物半導体を用いることで、トランジスタ100のオフ電流を低減することができる。とく
に、酸化物半導体膜108aには、エネルギーギャップが2eV以上、好ましくは2eV
以上3.0eV以下の酸化物半導体膜を用い、酸化物半導体膜108bには、エネルギー
ギャップが2.5eV以上3.5eV以下の酸化物半導体膜を用いると、好適である。ま
た、酸化物半導体膜108aよりも酸化物半導体膜108bのエネルギーギャップが大き
い方が好ましい。
以上200nm以下、好ましくは3nm以上100nm以下、さらに好ましくは3nm以
上50nm以下とする。なお、先に記載の膜厚の関係を満たすと好ましい。
例えば、酸化物半導体膜108bは、キャリア密度が1×1017個/cm3以下、好ま
しくは1×1015個/cm3以下、さらに好ましくは1×1013個/cm3以下、よ
り好ましくは1×1011個/cm3以下とする。
移動度、しきい値電圧等)に応じて適切な組成のものを用いればよい。また、必要とする
トランジスタの半導体特性を得るために、酸化物半導体膜108a、及び酸化物半導体膜
108bのキャリア密度や不純物濃度、欠陥密度、金属元素と酸素の原子数比、原子間距
離、密度等を適切なものとすることが好ましい。
濃度が低く、欠陥準位密度の低い酸化物半導体膜を用いることで、さらに優れた電気特性
を有するトランジスタを作製することができ好ましい。ここでは、不純物濃度が低く、欠
陥準位密度の低い(酸素欠損の少ない)ことを高純度真性または実質的に高純度真性とよ
ぶ。高純度真性または実質的に高純度真性である酸化物半導体膜は、キャリア発生源が少
ないため、キャリア密度を低くすることができる。従って、該酸化物半導体膜にチャネル
領域が形成されるトランジスタは、しきい値電圧がマイナスとなる電気特性(ノーマリー
オンともいう。)になることが少ない。また、高純度真性または実質的に高純度真性であ
る酸化物半導体膜は、欠陥準位密度が低いため、トラップ準位密度も低くなる場合がある
。また、高純度真性または実質的に高純度真性である酸化物半導体膜は、オフ電流が著し
く小さく、チャネル幅が1×106μmでチャネル長が10μmの素子であっても、ソー
ス電極とドレイン電極間の電圧(ドレイン電圧)が1Vから10Vの範囲において、オフ
電流が、半導体パラメータアナライザの測定限界以下、すなわち1×10−13A以下と
いう特性を得ることができる。
域が形成されるトランジスタは、電気特性の変動が小さく、信頼性の高いトランジスタと
することができる。なお、酸化物半導体膜のトラップ準位に捕獲された電荷は、消失する
までに要する時間が長く、あたかも固定電荷のように振る舞うことがある。そのため、ト
ラップ準位密度の高い酸化物半導体膜にチャネル領域が形成されるトランジスタは、電気
特性が不安定となる場合がある。不純物としては、水素、窒素、アルカリ金属、またはア
ルカリ土類金属等がある。
酸素が脱離した格子(または酸素が脱離した部分)に酸素欠損を形成する。該酸素欠損に
水素が入ることで、キャリアである電子が生成される場合がある。また、水素の一部が金
属原子と結合する酸素と結合して、キャリアである電子を生成することがある。従って、
水素が含まれている酸化物半導体膜を用いたトランジスタはノーマリーオン特性となりや
すい。このため、酸化物半導体膜108は水素ができる限り低減されていることが好まし
い。具体的には、酸化物半導体膜108において、SIMS分析により得られる水素濃度
を、2×1020atoms/cm3以下、好ましくは5×1019atoms/cm3
以下、より好ましくは1×1019atoms/cm3以下、5×1018atoms/
cm3以下、好ましくは1×1018atoms/cm3以下、より好ましくは5×10
17atoms/cm3以下、さらに好ましくは1×1016atoms/cm3以下と
する。
まれると、酸化物半導体膜108aにおいて酸素欠損が増加し、n型化してしまう。この
ため、酸化物半導体膜108aにおけるシリコンや炭素の濃度と、酸化物半導体膜108
aとの界面近傍のシリコンや炭素の濃度(SIMS分析により得られる濃度)を、2×1
018atoms/cm3以下、好ましくは2×1017atoms/cm3以下とする
。
はアルカリ土類金属の濃度を、1×1018atoms/cm3以下、好ましくは2×1
016atoms/cm3以下にする。アルカリ金属及びアルカリ土類金属は、酸化物半
導体と結合するとキャリアを生成する場合があり、トランジスタのオフ電流が増大してし
まうことがある。このため、酸化物半導体膜108aのアルカリ金属またはアルカリ土類
金属の濃度を低減することが好ましい。
ャリア密度が増加し、n型化しやすい。この結果、窒素が含まれている酸化物半導体膜を
用いたトランジスタはノーマリーオン特性となりやすい。従って、該酸化物半導体膜にお
いて、窒素はできる限り低減されていることが好ましい、例えば、SIMS分析により得
られる窒素濃度は、5×1018atoms/cm3以下にすることが好ましい。
でもよい。非単結晶構造は、例えば、CAAC−OS(C Axis Aligned
Crystalline Oxide Semiconductor)、多結晶構造、微
結晶構造、または非晶質構造を含む。非単結晶構造において、非晶質構造は最も欠陥準位
密度が高く、CAAC−OSは最も欠陥準位密度が低い。
絶縁膜114、116は、酸化物半導体膜108に酸素を供給する機能を有する。また、
絶縁膜118は、トランジスタ100の保護絶縁膜としての機能を有する。また、絶縁膜
114、116は、酸素を有する。また、絶縁膜114は、酸素を透過することのできる
絶縁膜である。なお、絶縁膜114は、後に形成する絶縁膜116を形成する際の、酸化
物半導体膜108へのダメージ緩和膜としても機能する。
m以下の酸化シリコン、酸化窒化シリコン等を用いることができる。
、シリコンのダングリングボンドに由来するg=2.001に現れる信号のスピン密度が
3×1017spins/cm3以下であることが好ましい。これは、絶縁膜114に含
まれる欠陥密度が多いと、該欠陥に酸素が結合してしまい、絶縁膜114における酸素の
透過量が減少してしまう。
の外部に移動せず、絶縁膜114にとどまる酸素もある。また、絶縁膜114に酸素が入
ると共に、絶縁膜114に含まれる酸素が絶縁膜114の外部へ移動することで、絶縁膜
114において酸素の移動が生じる場合もある。絶縁膜114として酸素を透過すること
ができる酸化物絶縁膜を形成すると、絶縁膜114上に設けられる、絶縁膜116から脱
離する酸素を、絶縁膜114を介して酸化物半導体膜108に移動させることができる。
することができる。なお、当該窒素酸化物に起因する準位密度は、酸化物半導体膜の価電
子帯の上端のエネルギー(Ev_os)と酸化物半導体膜の伝導帯の下端のエネルギー(
Ec_os)の間に形成され得る場合がある。上記酸化物絶縁膜として、窒素酸化物の放
出量が少ない酸化窒化シリコン膜、または窒素酸化物の放出量が少ない酸化窒化アルミニ
ウム膜等を用いることができる。
、窒素酸化物の放出量よりアンモニアの放出量が多い膜であり、代表的にはアンモニアの
放出量が1×1018個/cm3以上5×1019個/cm3以下である。なお、アンモ
ニアの放出量は、膜の表面温度が50℃以上650℃以下、好ましくは50℃以上550
℃以下の加熱処理による放出量とする。
NO2またはNOは、絶縁膜114などに準位を形成する。当該準位は、酸化物半導体膜
108のエネルギーギャップ内に位置する。そのため、窒素酸化物が、絶縁膜114及び
酸化物半導体膜108の界面に拡散すると、当該準位が絶縁膜114側において電子をト
ラップする場合がある。この結果、トラップされた電子が、絶縁膜114及び酸化物半導
体膜108界面近傍に留まるため、トランジスタのしきい値電圧をプラス方向にシフトさ
せてしまう。
含まれる窒素酸化物は、加熱処理において、絶縁膜116に含まれるアンモニアと反応す
るため、絶縁膜114に含まれる窒素酸化物が低減される。このため、絶縁膜114及び
酸化物半導体膜108の界面において、電子がトラップされにくい。
シフトを低減することが可能であり、トランジスタの電気特性の変動を低減することがで
きる。
処理により、絶縁膜114は、100K以下のESRで測定して得られたスペクトルにお
いてg値が2.037以上2.039以下の第1のシグナル、g値が2.001以上2.
003以下の第2のシグナル、及びg値が1.964以上1.966以下の第3のシグナ
ルが観測される。なお、第1のシグナル及び第2のシグナルのスプリット幅、並びに第2
のシグナル及び第3のシグナルのスプリット幅は、XバンドのESR測定において約5m
Tである。また、g値が2.037以上2.039以下の第1のシグナル、g値が2.0
01以上2.003以下の第2のシグナル、及びg値が1.964以上1.966以下で
ある第3のシグナルのスピンの密度の合計が1×1018spins/cm3未満であり
、代表的には1×1017spins/cm3以上1×1018spins/cm3未満
である。
第1シグナル、g値が2.001以上2.003以下の第2のシグナル、及びg値が1.
964以上1.966以下の第3のシグナルは、窒素酸化物(NOx、xは0より大きく
2以下、好ましくは1以上2以下)起因のシグナルに相当する。窒素酸化物の代表例とし
ては、一酸化窒素、二酸化窒素等がある。即ち、g値が2.037以上2.039以下の
第1のシグナル、g値が2.001以上2.003以下の第2のシグナル、及びg値が1
.964以上1.966以下である第3のシグナルのスピンの密度の合計が少ないほど、
酸化物絶縁膜に含まれる窒素酸化物の含有量が少ないといえる。
cm3以下である。
CVD法を用いて、上記酸化物絶縁膜を形成することで、緻密であり、且つ硬度の高い膜
を形成することができる。
いて形成する。化学量論的組成を満たす酸素よりも多くの酸素を含む酸化物絶縁膜は、加
熱により酸素の一部が脱離する。化学量論的組成を満たす酸素よりも多くの酸素を含む酸
化物絶縁膜は、TDS分析にて、酸素原子に換算しての酸素の脱離量が1.0×1019
atoms/cm3以上、好ましくは3.0×1020atoms/cm3以上である酸
化物絶縁膜である。なお、上記TDSにおける膜の表面温度としては100℃以上700
℃以下、または100℃以上500℃以下の範囲が好ましい。
00nm以下の、酸化シリコン、酸化窒化シリコン等を用いることができる。
、シリコンのダングリングボンドに由来するg=2.001に現れる信号のスピン密度が
1.5×1018spins/cm3未満、さらには1×1018spins/cm3以
下であることが好ましい。なお、絶縁膜116は、絶縁膜114と比較して酸化物半導体
膜108から離れているため、絶縁膜114より、欠陥密度が多くともよい。
114と絶縁膜116の界面が明確に確認できない場合がある。したがって、本実施の形
態においては、絶縁膜114と絶縁膜116の界面は、破線で図示している。なお、本実
施の形態においては、絶縁膜114と絶縁膜116の2層構造について説明したが、これ
に限定されず、例えば、絶縁膜114の単層構造としてもよい。
た、絶縁膜118は、酸素、水素、水、アルカリ金属、アルカリ土類金属等のブロッキン
グできる機能を有する。絶縁膜118を設けることで、酸化物半導体膜108からの酸素
の外部への拡散と、絶縁膜114、116に含まれる酸素の外部への拡散と、外部から酸
化物半導体膜108への水素、水等の入り込みを防ぐことができる。絶縁膜118として
は、例えば、窒化物絶縁膜を用いることができる。該窒化物絶縁膜としては、窒化シリコ
ン、窒化酸化シリコン、窒化アルミニウム、窒化酸化アルミニウム等がある。なお、酸素
、水素、水、アルカリ金属、アルカリ土類金属等のブロッキング効果を有する窒化物絶縁
膜の代わりに、酸素、水素、水等のブロッキング効果を有する酸化物絶縁膜を設けてもよ
い。酸素、水素、水等のブロッキング効果を有する酸化物絶縁膜としては、酸化アルミニ
ウム、酸化窒化アルミニウム、酸化ガリウム、酸化窒化ガリウム、酸化イットリウム、酸
化窒化イットリウム、酸化ハフニウム、酸化窒化ハフニウム等がある。
法やPECVD法により形成することができるが、他の方法、例えば、熱CVD(Che
mical Vapor Deposition)法により形成してもよい。熱CVD法
の例としてMOCVD(Metal Organic Chemical Vapor
Deposition)法やALD(Atomic Layer Deposition
)法を用いても良い。
されることが無いという利点を有する。
たは減圧下とし、基板近傍または基板上で反応させて基板上に堆積させることで成膜を行
ってもよい。
次チャンバーに導入され、そのガス導入の順序を繰り返すことで成膜を行ってもよい。例
えば、それぞれのスイッチングバルブ(高速バルブとも呼ぶ)を切り替えて2種類以上の
原料ガスを順番にチャンバーに供給し、複数種の原料ガスが混ざらないように第1の原料
ガスと同時またはその後に不活性ガス(アルゴン、或いは窒素など)などを導入し、第2
の原料ガスを導入する。なお、同時に不活性ガスを導入する場合には、不活性ガスはキャ
リアガスとなり、また、第2の原料ガスの導入時にも同時に不活性ガスを導入してもよい
。また、不活性ガスを導入する代わりに真空排気によって第1の原料ガスを排出した後、
第2の原料ガスを導入してもよい。第1の原料ガスが基板の表面に吸着して第1の層を成
膜し、後から導入される第2の原料ガスと反応して、第2の層が第1の層上に積層されて
薄膜が形成される。このガス導入順序を制御しつつ所望の厚さになるまで複数回繰り返す
ことで、段差被覆性に優れた薄膜を形成することができる。薄膜の厚さは、ガス導入順序
を繰り返す回数によって調節することができるため、精密な膜厚調節が可能であり、微細
なFETを作製する場合に適している。
導体膜、金属酸化膜などの様々な膜を形成することができ、例えば、In−Ga−Zn−
O膜を成膜する場合には、トリメチルインジウム、トリメチルガリウム、及びジメチル亜
鉛を用いる。なお、トリメチルインジウムの化学式は、In(CH3)3である。また、
トリメチルガリウムの化学式は、Ga(CH3)3である。また、ジメチル亜鉛の化学式
は、Zn(CH3)2である。また、これらの組み合わせに限定されず、トリメチルガリ
ウムに代えてトリエチルガリウム(化学式Ga(C2H5)3)を用いることもでき、ジ
メチル亜鉛に代えてジエチル亜鉛(化学式Zn(C2H5)2)を用いることもできる。
ハフニウム前駆体化合物を含む液体(ハフニウムアルコキシドや、テトラキスジメチルア
ミドハフニウム(TDMAH)などのハフニウムアミド)を気化させた原料ガスと、酸化
剤としてオゾン(O3)の2種類のガスを用いる。なお、テトラキスジメチルアミドハフ
ニウムの化学式はHf[N(CH3)2]4である。また、他の材料液としては、テトラ
キス(エチルメチルアミド)ハフニウムなどがある。
とアルミニウム前駆体化合物を含む液体(トリメチルアルミニウム(TMA)など)を気
化させた原料ガスと、酸化剤としてH2Oの2種類のガスを用いる。なお、トリメチルア
ルミニウムの化学式はAl(CH3)3である。また、他の材料液としては、トリス(ジ
メチルアミド)アルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、アルミニウムトリス(2,
2,6,6−テトラメチル−3,5−ヘプタンジオナート)などがある。
ロロジシランを被成膜面に吸着させ、吸着物に含まれる塩素を除去し、酸化性ガス(O2
、一酸化二窒素)のラジカルを供給して吸着物と反応させる。
スとB2H6ガスを順次繰り返し導入して初期タングステン膜を形成し、その後、WF6
ガスとH2ガスを用いてタングステン膜を形成する。なお、B2H6ガスに代えてSiH
4ガスを用いてもよい。
膜を成膜する場合には、In(CH3)3ガスとO3ガスを順次繰り返し導入してIn−
O層を形成し、その後、Ga(CH3)3ガスとO3ガスを用いてGaO層を形成し、更
にその後Zn(CH3)2ガスとO3ガスを用いてZnO層を形成する。なお、これらの
層の順番はこの例に限らない。また、これらのガスを混ぜてIn−Ga−O層やIn−Z
n−O層、Ga−Zn−O層などの混合化合物層を形成しても良い。なお、O3ガスに変
えてAr等の不活性ガスで水をバブリングして得られたH2Oガスを用いても良いが、H
を含まないO3ガスを用いる方が好ましい。また、In(CH3)3ガスにかえて、In
(C2H5)3ガスを用いても良い。また、Ga(CH3)3ガスにかえて、Ga(C2
H5)3ガスを用いても良い。また、Zn(CH3)2ガスを用いても良い。
。
本実施の形態では、本発明の一態様の表示パネルに用いることができるトランジスタの構
成について、図10を参照しながら説明する。
図10(A)は、トランジスタ100の上面図であり、図10(B)は、図10(A)に
示す切断線X1−X2間における切断面の断面図に相当し、図10(C)は、図10(A
)に示す切断線Y1−Y2間における切断面の断面図に相当する。なお、図10(A)に
おいて、煩雑になることを避けるため、トランジスタ100の構成要素の一部(ゲート絶
縁膜として機能する絶縁膜等)を省略して図示している。また、切断線X1−X2方向を
チャネル長方向、切断線Y1−Y2方向をチャネル幅方向と呼称する場合がある。なお、
トランジスタの上面図においては、以降の図面においても図10(A)と同様に、構成要
素の一部を省略して図示する場合がある。
できる。
10に、導電膜104を導電膜704に、絶縁膜106および絶縁膜107の積層膜を絶
縁膜706に、酸化物半導体膜108を半導体膜718に、導電膜112aを導電膜71
2Aに、導電膜112bを導電膜712Bに、絶縁膜114および絶縁膜116の積層膜
を絶縁膜721Aに、絶縁膜118を絶縁膜721Bに、導電膜120bを導電膜720
に、それぞれ読み替えることができる。
、基板102及び導電膜104上の絶縁膜106と、絶縁膜106上の絶縁膜107と、
絶縁膜107上の酸化物半導体膜108と、酸化物半導体膜108と電気的に接続される
ソース電極として機能する導電膜112aと、酸化物半導体膜108と電気的に接続され
るドレイン電極として機能する導電膜112bと、酸化物半導体膜108、導電膜112
a、及び112b上の絶縁膜114、116と、絶縁膜116上に設けられ、且つ導電膜
112bと電気的に接続される導電膜120aと、絶縁膜116上の導電膜120bと、
絶縁膜116及び導電膜120a、120b上の絶縁膜118と、を有する。
1のゲート絶縁膜としての機能を有し、絶縁膜114、116は、トランジスタ100の
第2のゲート絶縁膜としての機能を有し、絶縁膜118は、トランジスタ100の保護絶
縁膜としての機能を有する。なお、本明細書等において、絶縁膜106、107を第1の
絶縁膜と、絶縁膜114、116を第2の絶縁膜と、絶縁膜118を第3の絶縁膜と、そ
れぞれ呼称する場合がある。
極等に用いることができる。
物半導体膜108bと、酸化物半導体膜108b上の酸化物半導体膜108cと、を有す
る。また、酸化物半導体膜108b及び酸化物半導体膜108cは、Inと、M(MはA
l、Ga、Y、またはSn)と、Znと、を有する。
を有すると好ましい。また、酸化物半導体膜108cとしては、酸化物半導体膜108b
よりもInの原子数が少ない領域を有すると好ましい。
、トランジスタ100の電界効果移動度(単に移動度、またはμFEという場合がある)
を高くすることができる。具体的には、トランジスタ100の電界効果移動度が10cm
2/Vsを超える、さらに好ましくはトランジスタ100の電界効果移動度が30cm2
/Vsを超えることが可能となる。
イバ(とくに、ゲートドライバが有するシフトレジスタの出力端子に接続されるデマルチ
プレクサ)に用いることで、額縁幅の狭い(狭額縁ともいう)半導体装置または表示装置
を提供することができる。
る場合、光照射時にトランジスタ100の電気特性が変動しやすくなる。しかしながら、
本発明の一態様の半導体装置においては、酸化物半導体膜108b上に酸化物半導体膜1
08cが形成されている。また、酸化物半導体膜108cは、酸化物半導体膜108bよ
りもInの原子数比が少ない領域を有するため、酸化物半導体膜108bよりもEgが大
きくなる。したがって、酸化物半導体膜108bと、酸化物半導体膜108cとの積層構
造である酸化物半導体膜108は、光負バイアスストレス試験による耐性を高めることが
可能となる。
水素または水分などの不純物は、トランジスタ特性に影響を与えるため問題となる。した
がって、酸化物半導体膜108b中のチャネル領域においては、水素または水分などの不
純物が少ないほど好ましい。また、酸化物半導体膜108b中のチャネル領域に形成され
る酸素欠損は、トランジスタ特性に影響を与えるため問題となる。例えば、酸化物半導体
膜108bのチャネル領域中に酸素欠損が形成されると、該酸素欠損に水素が結合し、キ
ャリア供給源となる。酸化物半導体膜108bのチャネル領域中にキャリア供給源が生成
されると、酸化物半導体膜108bを有するトランジスタ100の電気特性の変動、代表
的にはしきい値電圧のシフトが生じる。したがって、酸化物半導体膜108bのチャネル
領域においては、酸素欠損が少ないほど好ましい。
、酸化物半導体膜108の下方に形成される絶縁膜107、及び酸化物半導体膜108の
上方に形成される絶縁膜114、116が過剰酸素を含有する構成である。絶縁膜107
、及び絶縁膜114、116から酸化物半導体膜108へ酸素または過剰酸素を移動させ
ることで、酸化物半導体膜中の酸素欠損を低減することが可能となる。よって、トランジ
スタ100の電気特性、特に光照射におけるトランジスタ100の変動を抑制することが
可能となる。
を含有させるために、作製工程の増加がない、または作製工程の増加が極めて少ない作製
方法を用いる。よって、トランジスタ100の歩留まりを高くすることが可能である。
、酸素ガスを含む雰囲気にて酸化物半導体膜108bを形成することで、酸化物半導体膜
108bの被形成面となる、絶縁膜107に酸素または過剰酸素を添加する。
素ガスを含む雰囲気にて導電膜120a、120bを形成することで、導電膜120a、
120bの被形成面となる、絶縁膜116に酸素または過剰酸素を添加する。なお、絶縁
膜116に酸素または過剰酸素を添加する際に、絶縁膜116の下方に位置する絶縁膜1
14、及び酸化物半導体膜108にも酸素または過剰酸素が添加される場合がある。
次に、酸化物導電体について説明する。導電膜120a、120bを形成する工程におい
て、導電膜120a、120bは、絶縁膜114、116から酸素の放出を抑制する保護
膜として機能する。また、導電膜120a、120bは、絶縁膜118を形成する工程の
前においては、半導体としての機能を有し、絶縁膜118を形成する工程の後においては
、導電膜120a、120bは、導電体としての機能を有する。
bに酸素欠損を形成し、該酸素欠損に絶縁膜118から水素を添加すると、伝導帯近傍に
ドナー準位が形成される。この結果、導電膜120a、120bは、導電性が高くなり導
電体化する。導電体化された導電膜120a、120bを、それぞれ酸化物導電体という
ことができる。一般に、酸化物半導体は、エネルギーギャップが大きいため、可視光に対
して透光性を有する。一方、酸化物導電体は、伝導帯近傍にドナー準位を有する酸化物半
導体である。したがって、酸化物導電体は、ドナー準位による吸収の影響は小さく、可視
光に対して酸化物半導体と同程度の透光性を有する。
以下に、本実施の形態の半導体装置に含まれる構成要素について、詳細に説明する。
ことができる。
ることができる。また、実施の形態2において説明する絶縁膜106、107に用いるこ
とができる材料を絶縁膜106、107に用いることができる。
機能する導電膜に用いることができる材料を、第1のゲート電極、ソース電極、及びドレ
イン電極として機能する導電膜に用いることができる。
酸化物半導体膜108としては、先に示す材料を用いることができる。
るために用いるスパッタリングターゲットの金属元素の原子数比は、In>Mを満たすこ
とが好ましい。このようなスパッタリングターゲットの金属元素の原子数比として、In
:M:Zn=2:1:3、In:M:Zn=3:1:2、In:M:Zn=4:2:4.
1等が挙げられる。
成膜するために用いるスパッタリングターゲットの金属元素の原子数比は、In≦Mを満
たすことが好ましい。このようなスパッタリングターゲットの金属元素の原子数比として
、In:M:Zn=1:1:1、In:M:Zn=1:1:1.2、In:M:Zn=1
:3:2、In:M:Zn=1:3:4、In:M:Zn=1:3:6、In:M:Zn
=1:4:5等が挙げられる。
合、スパッタリングターゲットとしては、多結晶のIn−M−Zn酸化物を含むターゲッ
トを用いると好ましい。多結晶のIn−M−Zn酸化物を含むターゲットを用いることで
、結晶性を有する酸化物半導体膜108b及び酸化物半導体膜108cを形成しやすくな
る。なお、成膜される酸化物半導体膜108b及び酸化物半導体膜108cの原子数比は
それぞれ、誤差として上記のスパッタリングターゲットに含まれる金属元素の原子数比の
プラスマイナス40%の変動を含む。例えば、酸化物半導体膜108bのスパッタリング
ターゲットとして、原子数比がIn:Ga:Zn=4:2:4.1を用いる場合、成膜さ
れる酸化物半導体膜108bの原子数比は、In:Ga:Zn=4:2:3近傍となる場
合がある。
V以上、より好ましくは3eV以上である。このように、エネルギーギャップの広い酸化
物半導体を用いることで、トランジスタ100のオフ電流を低減することができる。とく
に、酸化物半導体膜108bには、エネルギーギャップが2eV以上、好ましくは2eV
以上3.0eV以下の酸化物半導体膜を用い、酸化物半導体膜108cには、エネルギー
ギャップが2.5eV以上3.5eV以下の酸化物半導体膜を用いると、好適である。ま
た、酸化物半導体膜108bよりも酸化物半導体膜108cのエネルギーギャップが大き
い方が好ましい。
以上200nm以下、好ましくは3nm以上100nm以下、さらに好ましくは3nm以
上50nm以下とする。
例えば、酸化物半導体膜108cは、キャリア密度が1×1017個/cm3以下、好ま
しくは1×1015個/cm3以下、さらに好ましくは1×1013個/cm3以下、よ
り好ましくは1×1011個/cm3以下とする。
移動度、しきい値電圧等)に応じて適切な組成のものを用いればよい。また、必要とする
トランジスタの半導体特性を得るために、酸化物半導体膜108b、及び酸化物半導体膜
108cのキャリア密度や不純物濃度、欠陥密度、金属元素と酸素の原子数比、原子間距
離、密度等を適切なものとすることが好ましい。
濃度が低く、欠陥準位密度の低い酸化物半導体膜を用いることで、さらに優れた電気特性
を有するトランジスタを作製することができ好ましい。ここでは、不純物濃度が低く、欠
陥準位密度の低い(酸素欠損の少ない)ことを高純度真性または実質的に高純度真性とよ
ぶ。高純度真性または実質的に高純度真性である酸化物半導体膜は、キャリア発生源が少
ないため、キャリア密度を低くすることができる。従って、該酸化物半導体膜にチャネル
領域が形成されるトランジスタは、しきい値電圧がマイナスとなる電気特性(ノーマリー
オンともいう。)になることが少ない。また、高純度真性または実質的に高純度真性であ
る酸化物半導体膜は、欠陥準位密度が低いため、トラップ準位密度も低くなる場合がある
。また、高純度真性または実質的に高純度真性である酸化物半導体膜は、オフ電流が著し
く小さく、チャネル幅が1×106μmでチャネル長が10μmの素子であっても、ソー
ス電極とドレイン電極間の電圧(ドレイン電圧)が1Vから10Vの範囲において、オフ
電流が、半導体パラメータアナライザの測定限界以下、すなわち1×10−13A以下と
いう特性を得ることができる。
域が形成されるトランジスタは、電気特性の変動が小さく、信頼性の高いトランジスタと
することができる。なお、酸化物半導体膜のトラップ準位に捕獲された電荷は、消失する
までに要する時間が長く、あたかも固定電荷のように振る舞うことがある。そのため、ト
ラップ準位密度の高い酸化物半導体膜にチャネル領域が形成されるトランジスタは、電気
特性が不安定となる場合がある。不純物としては、水素、窒素、アルカリ金属、またはア
ルカリ土類金属等がある。
酸素が脱離した格子(または酸素が脱離した部分)に酸素欠損を形成する。該酸素欠損に
水素が入ることで、キャリアである電子が生成される場合がある。また、水素の一部が金
属原子と結合する酸素と結合して、キャリアである電子を生成することがある。従って、
水素が含まれている酸化物半導体膜を用いたトランジスタはノーマリーオン特性となりや
すい。このため、酸化物半導体膜108は水素ができる限り低減されていることが好まし
い。具体的には、酸化物半導体膜108において、SIMS分析により得られる水素濃度
を、2×1020atoms/cm3以下、好ましくは5×1019atoms/cm3
以下、より好ましくは1×1019atoms/cm3以下、5×1018atoms/
cm3以下、好ましくは1×1018atoms/cm3以下、より好ましくは5×10
17atoms/cm3以下、さらに好ましくは1×1016atoms/cm3以下と
する。
を有すると好ましい。酸化物半導体膜108bの方が、酸化物半導体膜108cよりも水
素濃度が少ない領域を有すことにより、信頼性の高い半導体装置とすることができる。
まれると、酸化物半導体膜108bにおいて酸素欠損が増加し、n型化してしまう。この
ため、酸化物半導体膜108bにおけるシリコンや炭素の濃度と、酸化物半導体膜108
bとの界面近傍のシリコンや炭素の濃度(SIMS分析により得られる濃度)を、2×1
018atoms/cm3以下、好ましくは2×1017atoms/cm3以下とする
。
はアルカリ土類金属の濃度を、1×1018atoms/cm3以下、好ましくは2×1
016atoms/cm3以下にする。アルカリ金属及びアルカリ土類金属は、酸化物半
導体と結合するとキャリアを生成する場合があり、トランジスタのオフ電流が増大してし
まうことがある。このため、酸化物半導体膜108bのアルカリ金属またはアルカリ土類
金属の濃度を低減することが好ましい。
ャリア密度が増加し、n型化しやすい。この結果、窒素が含まれている酸化物半導体膜を
用いたトランジスタはノーマリーオン特性となりやすい。従って、該酸化物半導体膜にお
いて、窒素はできる限り低減されていることが好ましい、例えば、SIMS分析により得
られる窒素濃度は、5×1018atoms/cm3以下にすることが好ましい。
でもよい。非単結晶構造は、例えば、CAAC−OS(C Axis Aligned
Crystalline Oxide Semiconductor)、多結晶構造、微
結晶構造、または非晶質構造を含む。非単結晶構造において、非晶質構造は最も欠陥準位
密度が高く、CAAC−OSは最も欠陥準位密度が低い。
絶縁膜114、116は、トランジスタ100の第2のゲート絶縁膜として機能する。ま
た、絶縁膜114、116は、酸化物半導体膜108に酸素を供給する機能を有する。す
なわち、絶縁膜114、116は、酸素を有する。また、絶縁膜114は、酸素を透過す
ることのできる絶縁膜である。なお、絶縁膜114は、後に形成する絶縁膜116を形成
する際の、酸化物半導体膜108へのダメージ緩和膜としても機能する。
用いることができる。
導体膜》
先に記載の酸化物半導体膜108と同様の材料を、導電膜120a、及び第2のゲート電
極として機能する導電膜120bに用いることができる。
化物半導体膜108(酸化物半導体膜108b及び酸化物半導体膜108c)に含まれる
金属元素を有する。例えば、第2のゲート電極として機能する導電膜120bと、酸化物
半導体膜108(酸化物半導体膜108b及び酸化物半導体膜108c)と、が同一の金
属元素を有する構成とすることで、製造コストを抑制することが可能となる。
、In−M−Zn酸化物の場合、In−M−Zn酸化物を成膜するために用いるスパッタ
リングターゲットの金属元素の原子数比は、In≧Mを満たすことが好ましい。このよう
なスパッタリングターゲットの金属元素の原子数比として、In:M:Zn=2:1:3
、In:M:Zn=3:1:2、In:M:Zn=4:2:4.1等が挙げられる。
ては、単層構造または2層以上の積層構造とすることができる。なお、導電膜120a、
120bが積層構造の場合においては、上記のスパッタリングターゲットの組成に限定さ
れない。
絶縁膜118は、トランジスタ100の保護絶縁膜として機能する。
8は、窒素及びシリコンを有する。また、絶縁膜118は、酸素、水素、水、アルカリ金
属、アルカリ土類金属等のブロッキングできる機能を有する。絶縁膜118を設けること
で、酸化物半導体膜108からの酸素の外部への拡散と、絶縁膜114、116に含まれ
る酸素の外部への拡散と、外部から酸化物半導体膜108への水素、水等の入り込みを防
ぐことができる。
20bに、水素及び窒素のいずれか一方または双方を供給する機能を有する。特に絶縁膜
118としては、水素を含み、当該水素を導電膜120a、120bに供給する機能を有
すると好ましい。絶縁膜118から導電膜120a、120bに水素が供給されることで
、導電膜120a、120bは、導電体としての機能を有する。
しては、窒化シリコン、窒化酸化シリコン、窒化アルミニウム、窒化酸化アルミニウム等
がある。
法やPECVD法により形成することができるが、他の方法、例えば、熱CVD(Che
mical Vapor Deposition)法により形成してもよい。熱CVD法
の例としてMOCVD(Metal Organic Chemical Vapor
Deposition)法やALD(Atomic Layer Deposition
)法を用いても良い。具体的には、実施の形態2において説明する方法により形成するこ
とができる。
。
本実施の形態では、本発明の一態様の入出力装置の構成について、図11を参照しながら
説明する。
ッチセンサ804を有する。なお、入出力装置800は、タッチパネルということができ
る。
10と、駆動回路810に電力を供給するバッテリ811と、タッチセンサ804、表示
パネル806、駆動回路810およびバッテリ811を収納する筐体部を有する。
タッチセンサ804は、表示パネル806と重なる領域を備える。なお、FPC803は
タッチセンサ804と電気的に接続される。
04に用いることができる。
例えば、実施の形態1において説明する表示パネルを表示パネル806に用いることがで
きる。なお、FPC805は、表示パネル806と電気的に接続される。
例えば、電源回路または信号処理回路等を駆動回路810に用いることができる。なお、
バッテリまたは外部の商用電源に供給される電力を利用することができる。
例えば、上部カバー801と、上部カバー801と嵌めあわせられる下部カバー802と
、上部カバー801および下部カバー802で囲まれる領域に収納されるフレーム809
と、を筐体部に用いることができる。
する電磁波を遮断する機能または放熱板としての機能を有する。
ム809に用いることができる。
バッテリ811は、電力を供給する機能を備える。
できる。
。
本実施の形態では、本発明の一態様の情報処理装置の構成について、図12乃至図15を
参照しながら説明する。
は、情報処理装置200の外観の一例を説明する投影図である。
示部230Bの構成を説明するブロック図である。図13(C)および図13(D)は、
画素232(i,j)の構成を説明する回路図である。
本実施の形態で説明する情報処理装置200は、演算装置210と入出力装置220と、
を有する(図12(A)参照)。
する機能を備える。
供給される。
入力部240を備える。
備える。また、第1の表示素子を駆動する第1の画素回路および第2の表示素子を駆動す
る第2の画素回路を備える。
供給する機能を備える。
。
る機能を備える。
給される入出力装置220と、位置情報P1を供給され画像情報Vを供給する演算装置2
10と、を含んで構成され、演算装置210は、位置情報P1の移動速度に基づいて画像
情報Vのコントラストまたは明るさを決定する機能を備える。
とができ、使用者の目にやさしい表示をすることができる。また、消費電力を低減し、直
射日光等の明るい場所においても優れた視認性を提供できる。その結果、利便性または信
頼性に優れた新規な情報処理装置を提供することができる。
本発明の一態様の情報処理装置は、演算装置210または入出力装置220を備える。
演算装置210は、演算部211および記憶部212を備える。また、伝送路214およ
び入出力インターフェース215を備える(図12(A)参照)。
演算部211は、例えばプログラムを実行する機能を備える。例えば、実施の形態6にお
いて説明するCPUを用いることができる。これにより、消費電力を十分に低減すること
ができる。
記憶部212は、例えば演算部211が実行するプログラム、初期情報、設定情報または
画像等を記憶する機能を有する。
を用いたメモリ等を用いることができる。
入出力インターフェース215は端子または配線を備え、情報を供給し、情報を供給され
る機能を備える。例えば、伝送路214と電気的に接続することができる。また、入出力
装置220と電気的に接続することができる。
出力インターフェース215と電気的に接続することができる。また、演算部211また
は記憶部212と電気的に接続することができる。
入出力装置220は、表示部230、入力部240、検知部250または通信部290を
備える。
表示部230は、表示領域231と、駆動回路GDと、駆動回路SDと、を有する(図1
3(A)参照)。例えば、実施の形態1において説明する表示パネルを用いることができ
る。これにより、消費電力を低減することができる。
)と、列方向に配設される複数の画素232(1,j)乃至232(m,j)と、複数の
画素232(i,1)乃至232(i,n)と電気的に接続される走査線G(i)と、複
数の画素232(1,j)乃至232(m,j)と電気的に接続される信号線S(j)と
、配線VCOMを備える。なお、iは1以上m以下の整数であり、jは1以上n以下の整
数であり、mおよびnは1以上の整数である。
第2の表示部に配設される部分232(i,j)2と、を有する(図13(C)および図
13(D)参照)。第1の表示部に配設される部分232(i,j)1は、走査線G(i
)1、信号線S(j)1および配線VCOM1と電気的に接続される。第2の表示部に配
設される部分232(i,j)2は、走査線G(i)2、信号線S(j)2、配線VCO
M2および配線ANOと電気的に接続される。走査線G(i)は、走査線G(i)1およ
び走査線G(i)2を含み、信号線S(j)は、信号線S(j)1および信号線S(j)
2を含む。
動回路GDAおよび駆動回路GDBを有することができる(図13(B)参照)。
駆動回路GDは、制御情報に基づいて選択信号を供給する機能を有する。
一の走査線に選択信号を供給する機能を備える。これにより、動画像をなめらかに表示す
ることができる。
に一回未満の頻度で一の走査線に選択信号を供給する機能を備える。これにより、フリッ
カーが抑制された状態で静止画像を表示することができる。
と、駆動回路GDBが選択信号を供給する頻度を、異ならせることができる。具体的には
、動画像を滑らかに表示する領域に、静止画像をフリッカーが抑制された状態で表示する
領域より高い頻度で選択信号を供給することができる。
駆動回路SDは、画像情報Vに基づいて画像信号を供給する機能を有する。
画素232(i,j)は、第1の表示素子235LCおよび第1の表示素子235LCと
重なる第2の表示素子235ELを備える。また、第1の表示素子235LCを駆動する
第1の画素回路および第2の表示素子235ELを駆動する第2の画素回路を備える(図
13(C)および図13(D))。
例えば、光の透過を制御する機能を備える表示素子を、第1の表示素子235LCに用い
ることができる。具体的には、偏光板および液晶素子またはシャッター方式のMEMS表
示素子等を用いることができる。
ted Nematic)モード、FFS(Fringe Field Switchi
ng)モード、ASM(Axially Symmetric aligned Mic
ro−cell)モード、OCB(Optically Compensated Bi
refringence)モード、FLC(Ferroelectric Liquid
Crystal)モード、AFLC(AntiFerroelectric Liqu
id Crystal)モードなどの駆動方法を用いて駆動することができる液晶素子を
用いることができる。
Vertical Alignment)モード、PVA(Patterned Ve
rtical Alignment)モード、ECB(Electrically Co
ntrolled Birefringence)モード、CPA(Continuou
s Pinwheel Alignment))モード、ASV(Advanced S
uper−View)モードなどの駆動方法を用いて駆動することができる液晶素子を用
いることができる。
層は、第1の電極および第2の電極の間の電圧を用いて配向を制御することができる液晶
材料を含む。例えば、液晶層の厚さ方向(縦方向ともいう)、横方向または斜め方向の電
界を、液晶材料の配向を制御する電界に用いることができる。
液晶、反強誘電性液晶等を用いることができる。これらの液晶材料は、条件により、コレ
ステリック相、スメクチック相、キュービック相、カイラルネマチック相、等方相等を示
す。または、ブルー相を示す液晶材料を用いることができる。
例えば、光を射出する機能を備える表示素子を第2の表示素子235ELに用いることが
できる。具体的には、有機EL素子を用いることができる。
ができる。または、青色の光、緑色の光または赤色の光を射出する有機EL素子を第2の
表示素子235ELに用いることができる。
表示素子に応じた回路を画素回路に用いることができる。
液晶素子を駆動する駆動回路について説明する(図13(C)参照)。
ンジスタ、ダイオード、抵抗素子、またはインダクタなどを画素回路に用いることができ
る。
た複数のトランジスタ、直列に接続された複数のトランジスタ、直列と並列が組み合わさ
れて接続された複数のトランジスタを、一のスイッチに用いることができる。
電膜を用いて、容量素子を形成してもよい。
信号線S(j)1と電気的に接続され、スイッチとして機能するトランジスタSWを有す
る。また、第1の電極がトランジスタSWの第2の電極と電気的に接続され、第2の電極
が配線VCOM1と電気的に接続された第1の表示素子235LCを有する。また、第1
の電極がトランジスタSWの第2の電極と電気的に接続され、第2の電極が配線VCOM
1と電気的に接続された容量素子C1を有する。
と電気的に接続し、有機EL素子を駆動する駆動回路について説明する(図13(D)参
照)。
信号線S(j)2と電気的に接続され、スイッチとして機能するトランジスタSW2を有
する。また、第1の電極がトランジスタSW2の第2の電極と電気的に接続され、第2の
電極が配線ANOと電気的に接続される容量素子C2を有する。また、ゲート電極がトラ
ンジスタSW2と電気的に接続され、第1の電極が配線ANOと電気的に接続されるトラ
ンジスタMを有する。また、第1の電極がトランジスタMの第2の電極と電気的に接続さ
れ、第2の電極が配線VCOM2と電気的に接続される第2の表示素子235ELを有す
る(図13(D)参照)。
例えば、同一の工程で形成することができる半導体膜を駆動回路および画素回路のトラン
ジスタに用いることができる。
ることができる。
タの製造ラインは、酸化物半導体を半導体に用いるボトムゲート型のトランジスタの製造
ラインに容易に改造できる。また、例えばポリシリコンを半導体に用いるトップゲート型
の製造ラインは、酸化物半導体を半導体に用いるトップゲート型のトランジスタの製造ラ
インに容易に改造できる。
には、シリコンを含む半導体を半導体膜に用いることができる。例えば、単結晶シリコン
、ポリシリコン、微結晶シリコンまたはアモルファスシリコンなどを半導体膜に用いたト
ランジスタを用いることができる。
単結晶シリコンを用いるトランジスタに比べて低い。
シリコンを半導体膜に用いるトランジスタに比べて高い。これにより、画素の開口率を向
上することができる。また、極めて高い精細度で設けられた画素と、ゲート駆動回路およ
びソース駆動回路を同一の基板上に形成することができる。その結果、電子機器を構成す
る部品数を低減することができる。
を半導体膜に用いるトランジスタに比べて優れる。
ジウムを含む酸化物半導体またはインジウムとガリウムと亜鉛を含む酸化物半導体を半導
体膜に用いることができる。
いたトランジスタより小さいトランジスタを用いることができる。具体的には、半導体膜
に酸化物半導体を用いたトランジスタを用いることができる。
を半導体膜に用いたトランジスタを利用する画素回路が保持することができる時間より長
くすることができる。具体的には、フリッカーの発生を抑制しながら、選択信号を30H
z未満、好ましくは1Hz未満より好ましくは一分に一回未満の頻度で供給することがで
きる。その結果、情報処理装置の使用者に蓄積する疲労を低減することができる。また、
駆動に伴う消費電力を低減することができる。
は、ガリウムヒ素を含む半導体を半導体膜に用いることができる。
セン類またはグラフェンを含む有機半導体を半導体膜に用いることができる。
さまざまなヒューマンインターフェイス等を入力部240に用いることができる(図12
(A)参照)。
いることができる。なお、表示部230に重なる領域を備えるタッチセンサを用いること
ができる。表示部230と表示部230に重なる領域を備えるタッチセンサを備える入出
力装置を、タッチパネルということができる。
ップ、ドラッグ、スワイプまたはピンチイン等)をすることができる。
し、解析結果が所定の条件を満たすとき、特定のジェスチャーが供給されたと判断するこ
とができる。これにより、使用者は、所定のジェスチャーにあらかじめ関連付けられた所
定の操作命令を、当該ジェスチャーを用いて供給できる。
チパネルに沿ってタッチパネルに接触する指を移動するジェスチャーを用いて供給できる
。
検知部250は、周囲の状態を検知して情報P2を取得する機能を備える。
度センサまたはGPS(Global positioning System)信号受
信回路等を、検知部250に用いることができる。
の照度と比較して十分に明るいと判断した場合、画像情報を第1の表示部を使用して表示
する。または、薄暗いと判断した場合、画像情報を第2の表示部を使用して表示する。ま
たは、薄暗いと判断した場合、画像情報を第1の表示部および第2の表示部を使用して表
示する。
液晶素子を用いて画像を表示し、薄暗いと判断した場合は、有機EL素子を用いて画像を
表示する。
いて自発光型の表示素子を用いて画像情報を表示することができる。その結果、消費電力
が低減された、利便性または信頼性に優れた新規な情報処理装置を提供することができる
。
通信部290は、ネットワークに情報を供給し、ネットワークから情報を取得する機能を
備える。
図14および図15を参照しながら、本発明の一態様のプログラムを説明する。
り、図14(B)は、割り込み処理を説明するフローチャートである。
)参照)。
未満、好ましくは1Hz未満より好ましくは一分に一回未満の頻度で供給するモードを第
2のモードに用いることができる。例えば、情報処理装置に時刻を秒単位で表示する場合
は、1Hzの頻度で選択信号を供給するモードを第2のモードに用いることができる。ま
たは、情報処理装置に時刻を分単位で表示する場合は、一分に一回の頻度で供給するモー
ドを第2のモードに用いることができる。
、割り込み処理が許可された演算装置は、主の処理と並行して割り込み処理を行うことが
できる。割り込み処理から主の処理に復帰した演算装置は、割り込み処理をして得た結果
を主の処理に反映することができる。
から復帰する際に、カウンタを初期値以外の値としてもよい。これにより、プログラムを
起動した後に常に割り込み処理をさせることができる。
のモードで画像情報を表示する(図14(A)(S3)参照)。
で一の走査線に選択信号を供給するモードを用いて、所定の画像情報を表示する。
る(図15参照)。また、例えば1秒後の時刻T2に選択信号を供給し所定の画像情報を
表示する。
ドで一の画像情報を表示する。
る。また、例えば1秒後の時刻T6に選択信号を供給し同一の画像情報を表示する。なお
、時刻T5から時刻T6までの期間は、時刻T1から時刻T2までの期間と同じにするこ
とができる。
ドで所定の画像情報を表示する。
供給された場合、30Hz以上、好ましくは60Hz以上の頻度で一の走査線に選択信号
を供給するモードを用いて、表示されている一の画像情報から他の画像情報に表示を切り
替える。
れた場合、30Hz以上、好ましくは60Hz以上の頻度で一の走査線に選択信号を供給
するモードを用いて、表示されていた第1の画像情報PIC1の一部およびそれに連続す
る部分を含む第2の画像情報PIC2を表示する。
かに表示することができる。または、「スクロール命令」に伴って画像が徐々に移動する
動画像を滑らかに表示することができる。
選択信号を供給し、表示位置等が変更された第2の画像情報PIC2を表示する(図15
参照)。また、時刻T4に選択信号を供給し、さらに表示位置等が変更された第3の画像
情報PIC3を表示する。なお、時刻T2から時刻T3までの期間、時刻T3から時刻T
4までの期間および時刻T4から時刻T5までの期間は、時刻T1から時刻T2までの期
間より短い。
が供給されなかった場合は第3のステップに進むように選択する(図14(A)(S4)
参照)。
。
所定のイベントが供給されなかった場合は、第8のステップに進むように決定する(図1
4(B)(S6)参照)。
きる。具体的には、5秒以下、好ましくは1秒以下、より好ましくは0.5秒以下、更に
好ましくは0.1秒以下であって0秒より長い期間を所定の期間とすることができる。
、第1のモードを選択していた場合は、第2のモードを選択し、第2のモードを選択して
いた場合は、第1のモードを選択する。
様々な命令に様々なイベントを関連付けることができる。
り命令」、一の画像情報の表示されている一部分の表示位置を移動して、一部分に連続す
る他の部分を表示する「スクロール命令」などがある。
等のイベント、指等をポインタに用いてタッチパネルに供給する、「タップ」、「ドラッ
グ」または「スワイプ」等のイベントを用いることができる。
用いて、所定のイベントに関連付けられた命令の引数を与えることができる。
する引数や、「スクロール命令」を実行する際に用いる表示位置を移動する速度などを決
定する引数を与えることができる。
さ、コントラストまたは色味を変化してもよい。
合に、速度と同期して表示の明るさが暗くなるように表示してもよい。
、速度と同期してコントラストが低下するように表示してもよい。
る。
る方法を用いることができる。
る方法を用いることができる。
合に、速度と同期して黄色味が強くなるように表示してもよい。または、速度と同期して
青みが弱くなるように表示してもよい。
基づいて、画像情報を生成してもよい。例えば、使用者が選択した一群の色の中から、検
知した環境の明るさ等に基づいて色を選択し、画像情報の背景に用いることができる(図
12(B)参照)。
。
。
本実施の形態では、電力が供給されない状況でも記憶内容の保持が可能で、かつ、書き込
み回数にも制限が無い半導体装置(記憶装置)、およびそれを含むCPUについて説明す
る。本実施の形態で説明するCPUは、例えば、実施の形態5において説明する情報処理
装置に用いる事が出来る。
電力が供給されない状況でも記憶内容の保持が可能で、かつ、書き込み回数にも制限が無
い半導体装置(記憶装置)の一例を図16に示す。なお、図16(B)は図16(A)を
回路図で表したものである。
200と第2の半導体材料を用いたトランジスタ3300、および容量素子3400を有
している。
が好ましい。例えば、第1の半導体材料を酸化物半導体以外の半導体材料(シリコン(歪
シリコン含む)、ゲルマニウム、シリコンゲルマニウム、炭化シリコン、ガリウムヒ素、
アルミニウムガリウムヒ素、インジウムリン、窒化ガリウム、有機半導体など)とし、第
2の半導体材料を酸化物半導体とすることができる。酸化物半導体以外の材料として単結
晶シリコンなどを用いたトランジスタは、高速動作が容易である。一方で、酸化物半導体
を用いたトランジスタは、オフ電流が低い。
ジスタである。トランジスタ3300は、オフ電流が小さいため、これを用いることによ
り長期にわたり記憶内容を保持することが可能である。つまり、リフレッシュ動作を必要
としない、或いは、リフレッシュ動作の頻度が極めて少ない半導体記憶装置とすることが
可能となるため、消費電力を十分に低減することができる。
的に接続され、第2の配線3002はトランジスタ3200のドレイン電極と電気的に接
続されている。また、第3の配線3003はトランジスタ3300のソース電極またはド
レイン電極の一方と電気的に接続され、第4の配線3004はトランジスタ3300のゲ
ート電極と電気的に接続されている。そして、トランジスタ3200のゲート電極、およ
びトランジスタ3300のソース電極またはドレイン電極の他方は、容量素子3400の
電極の一方と電気的に接続され、第5の配線3005は容量素子3400の電極の他方と
電気的に接続されている。
能という特徴を活かすことで、次のように、情報の書き込み、保持、読み出しが可能であ
る。
ンジスタ3300がオン状態となる電位にして、トランジスタ3300をオン状態とする
。これにより、第3の配線3003の電位が、トランジスタ3200のゲート電極、およ
び容量素子3400に与えられる。すなわち、トランジスタ3200のゲート電極には、
所定の電荷が与えられる(書き込み)。ここでは、異なる二つの電位レベルを与える電荷
(以下Lowレベル電荷、Highレベル電荷という)のいずれかが与えられるものとす
る。その後、第4の配線3004の電位を、トランジスタ3300がオフ状態となる電位
にして、トランジスタ3300をオフ状態とすることにより、トランジスタ3200のゲ
ート電極に与えられた電荷が保持される(保持)。
極の電荷は長時間にわたって保持される。
えた状態で、第5の配線3005に適切な電位(読み出し電位)を与えると、トランジス
タ3200のゲート電極に保持された電荷量に応じて、第2の配線3002は異なる電位
をとる。一般に、トランジスタ3200をnチャネル型とすると、トランジスタ3200
のゲート電極にHighレベル電荷が与えられている場合の見かけのしきい値Vth_H
は、トランジスタ3200のゲート電極にLowレベル電荷が与えられている場合の見か
けのしきい値Vth_Lより低くなるためである。ここで、見かけのしきい値電圧とは、
トランジスタ3200を「オン状態」とするために必要な第5の配線3005の電位をい
うものとする。したがって、第5の配線3005の電位をVth_HとVth_Lの間の
電位V0とすることにより、トランジスタ3200のゲート電極に与えられた電荷を判別
できる。例えば、書き込みにおいて、Highレベル電荷が与えられていた場合には、第
5の配線3005の電位がV0(>Vth_H)となれば、トランジスタ3200は「オ
ン状態」となる。Lowレベル電荷が与えられていた場合には、第5の配線3005の電
位がV0(<Vth_L)となっても、トランジスタ3200は「オフ状態」のままであ
る。このため、第2の配線3002の電位を判別することで、保持されている情報を読み
出すことができる。
出せることが必要になる。例えば、情報を読み出さないメモリセルにおいては、ゲート電
極に与えられている電位にかかわらずトランジスタ3200が「オフ状態」となるような
電位、つまり、Vth_Hより小さい電位を第5の配線3005に与えることで所望のメ
モリセルの情報のみを読み出せる構成とすればよい。または、情報を読み出さないメモリ
セルにおいては、ゲート電極に与えられている電位にかかわらず、トランジスタ3200
が「オン状態」となるような電位、つまり、Vth_Lより大きい電位を第5の配線30
05に与えることで所望のメモリセルの情報のみを読み出せる構成とすればよい。
)と相違している。この場合も上記と同様の動作により情報の書き込みおよび保持動作が
可能である。
3300がオン状態となると、浮遊状態である第3の配線3003と容量素子3400と
が導通し、第3の配線3003と容量素子3400の間で電荷が再分配される。その結果
、第3の配線3003の電位が変化する。第3の配線3003の電位の変化量は、容量素
子3400の電極の一方の電位(または容量素子3400に蓄積された電荷)によって、
異なる値をとる。
の配線3003が有する容量成分をCB、電荷が再分配される前の第3の配線3003の
電位をVB0とすると、電荷が再分配された後の第3の配線3003の電位は、(CB×
VB0+C×V)/(CB+C)となる。従って、メモリセルの状態として、容量素子3
400の電極の一方の電位がV1とV0(V1>V0)の2状態をとるとすると、電位V
1を保持している場合の第3の配線3003の電位(=(CB×VB0+C×V1)/(
CB+C))は、電位V0を保持している場合の第3の配線3003の電位(=(CB×
VB0+C×V0)/(CB+C))よりも高くなることがわかる。
ができる。
トランジスタを用い、トランジスタ3300として第2の半導体材料が適用されたトラン
ジスタを駆動回路上に積層して設ける構成とすればよい。
の極めて小さいトランジスタを適用することで、極めて長期にわたり記憶内容を保持する
ことが可能である。つまり、リフレッシュ動作が不要となるか、または、リフレッシュ動
作の頻度を極めて低くすることが可能となるため、消費電力を十分に低減することができ
る。また、電力の供給がない場合(ただし、電位は固定されていることが望ましい)であ
っても、長期にわたって記憶内容を保持することが可能である。
子の劣化の問題もない。例えば、従来の不揮発性メモリのように、フローティングゲート
への電子の注入や、フローティングゲートからの電子の引き抜きを行う必要がないため、
ゲート絶縁膜の劣化といった問題が全く生じない。すなわち、本実施の形態に示す半導体
装置では、従来の不揮発性メモリで問題となっている書き換え可能回数に制限はなく、信
頼性が飛躍的に向上する。さらに、トランジスタのオン状態、オフ状態によって、情報の
書き込みが行われるため、高速な動作も容易に実現しうる。
nit)の他に、DSP(Digital Signal Processor)、カス
タムLSI、PLD(Programmable Logic Device)等のLS
I、RF−ID(Radio Frequency Identification)に
も応用可能である。
以下で、上記の記憶装置を含むCPUについて説明する。
ic logic unit、演算回路)、ALUコントローラ1192、インストラク
ションデコーダ1193、インタラプトコントローラ1194、タイミングコントローラ
1195、レジスタ1196、レジスタコントローラ1197、バスインターフェース1
198(Bus I/F)、書き換え可能なROM1199、及びROMインターフェー
ス1189(ROM I/F)を有している。基板1190は、半導体基板、SOI基板
、ガラス基板などを用いる。ROM1199及びROMインターフェース1189は、別
チップに設けてもよい。もちろん、図17に示すCPUは、その構成を簡略化して示した
一例にすぎず、実際のCPUはその用途によって多種多様な構成を有している。例えば、
図17に示すCPUまたは演算回路を含む構成を一つのコアとし、当該コアを複数含み、
それぞれのコアが並列で動作するような構成としてもよい。また、CPUが内部演算回路
やデータバスで扱えるビット数は、例えば8ビット、16ビット、32ビット、64ビッ
トなどとすることができる。
デコーダ1193に入力され、デコードされた後、ALUコントローラ1192、インタ
ラプトコントローラ1194、レジスタコントローラ1197、タイミングコントローラ
1195に入力される。
ラ1197、タイミングコントローラ1195は、デコードされた命令に基づき、各種制
御を行なう。具体的にALUコントローラ1192は、ALU1191の動作を制御する
ための信号を生成する。また、インタラプトコントローラ1194は、CPUのプログラ
ム実行中に、外部の入出力装置や、周辺回路からの割り込み要求を、その優先度やマスク
状態から判断し、処理する。レジスタコントローラ1197は、レジスタ1196のアド
レスを生成し、CPUの状態に応じてレジスタ1196の読み出しや書き込みを行なう。
2、インストラクションデコーダ1193、インタラプトコントローラ1194、及びレ
ジスタコントローラ1197の動作のタイミングを制御する信号を生成する。例えばタイ
ミングコントローラ1195は、基準クロック信号CLK1を元に、内部クロック信号C
LK2を生成する内部クロック生成部を備えており、内部クロック信号CLK2を上記各
種回路に供給する。
指示に従い、レジスタ1196における保持動作の選択を行う。すなわち、レジスタ11
96が有するメモリセルにおいて、フリップフロップによるデータの保持を行うか、容量
素子によるデータの保持を行うかを、選択する。フリップフロップによるデータの保持が
選択されている場合、レジスタ1196内のメモリセルへの、電源電圧の供給が行われる
。容量素子におけるデータの保持が選択されている場合、容量素子へのデータの書き換え
が行われ、レジスタ1196内のメモリセルへの電源電圧の供給を停止することができる
。
記憶素子1200は、電源遮断で記憶データが揮発する回路1201と、電源遮断で記憶
データが揮発しない回路1202と、スイッチ1203と、スイッチ1204と、論理素
子1206と、容量素子1207と、選択機能を有する回路1220と、を有する。回路
1202は、容量素子1208と、トランジスタ1209と、トランジスタ1210と、
を有する。なお、記憶素子1200は、必要に応じて、ダイオード、抵抗素子、インダク
タなどのその他の素子をさらに有していても良い。
への電源電圧の供給が停止した際、回路1202のトランジスタ1209のゲートには接
地電位(0V)、またはトランジスタ1209がオフする電位が入力され続ける構成とす
る。例えば、トランジスタ1209のゲートが抵抗等の負荷を介して接地される構成とす
る。
て構成され、スイッチ1204は、一導電型とは逆の導電型(例えば、pチャネル型)の
トランジスタ1214を用いて構成した例を示す。ここで、スイッチ1203の第1の端
子はトランジスタ1213のソースとドレインの一方に対応し、スイッチ1203の第2
の端子はトランジスタ1213のソースとドレインの他方に対応し、スイッチ1203は
トランジスタ1213のゲートに入力される制御信号RDによって、第1の端子と第2の
端子の間の導通または非導通(つまり、トランジスタ1213のオン状態またはオフ状態
)が選択される。スイッチ1204の第1の端子はトランジスタ1214のソースとドレ
インの一方に対応し、スイッチ1204の第2の端子はトランジスタ1214のソースと
ドレインの他方に対応し、スイッチ1204はトランジスタ1214のゲートに入力され
る制御信号RDによって、第1の端子と第2の端子の間の導通または非導通(つまり、ト
ランジスタ1214のオン状態またはオフ状態)が選択される。
ちの一方、及びトランジスタ1210のゲートと電気的に接続される。ここで、接続部分
をノードM2とする。トランジスタ1210のソースとドレインの一方は、低電源電位を
供給することのできる配線(例えばGND線)と電気的に接続され、他方は、スイッチ1
203の第1の端子(トランジスタ1213のソースとドレインの一方)と電気的に接続
される。スイッチ1203の第2の端子(トランジスタ1213のソースとドレインの他
方)はスイッチ1204の第1の端子(トランジスタ1214のソースとドレインの一方
)と電気的に接続される。スイッチ1204の第2の端子(トランジスタ1214のソー
スとドレインの他方)は電源電位VDDを供給することのできる配線と電気的に接続され
る。スイッチ1203の第2の端子(トランジスタ1213のソースとドレインの他方)
と、スイッチ1204の第1の端子(トランジスタ1214のソースとドレインの一方)
と、論理素子1206の入力端子と、容量素子1207の一対の電極のうちの一方と、は
電気的に接続される。ここで、接続部分をノードM1とする。容量素子1207の一対の
電極のうちの他方は、一定の電位が入力される構成とすることができる。例えば、低電源
電位(GND等)または高電源電位(VDD等)が入力される構成とすることができる。
容量素子1207の一対の電極のうちの他方は、低電源電位を供給することのできる配線
(例えばGND線)と電気的に接続される。容量素子1208の一対の電極のうちの他方
は、一定の電位が入力される構成とすることができる。例えば、低電源電位(GND等)
または高電源電位(VDD等)が入力される構成とすることができる。容量素子1208
の一対の電極のうちの他方は、低電源電位を供給することのできる配線(例えばGND線
)と電気的に接続される。
極的に利用することによって省略することも可能である。
る。スイッチ1203及びスイッチ1204は、制御信号WEとは異なる制御信号RDに
よって第1の端子と第2の端子の間の導通状態または非導通状態を選択され、一方のスイ
ッチの第1の端子と第2の端子の間が導通状態のとき他方のスイッチの第1の端子と第2
の端子の間は非導通状態となる。
に対応する信号が入力される。図18では、回路1201から出力された信号が、トラン
ジスタ1209のソースとドレインの他方に入力される例を示した。スイッチ1203の
第2の端子(トランジスタ1213のソースとドレインの他方)から出力される信号は、
論理素子1206によってその論理値が反転された反転信号となり、回路1220を介し
て回路1201に入力される。
レインの他方)から出力される信号は、論理素子1206及び回路1220を介して回路
1201に入力する例を示したがこれに限定されない。スイッチ1203の第2の端子(
トランジスタ1213のソースとドレインの他方)から出力される信号が、論理値を反転
させられることなく、回路1201に入力されてもよい。例えば、回路1201内に、入
力端子から入力された信号の論理値が反転した信号が保持されるノードが存在する場合に
、スイッチ1203の第2の端子(トランジスタ1213のソースとドレインの他方)か
ら出力される信号を当該ノードに入力することができる。
タ1209以外のトランジスタは、酸化物半導体以外の半導体でなる層または基板119
0にチャネルが形成されるトランジスタとすることができる。例えば、シリコン層または
シリコン基板にチャネルが形成されるトランジスタとすることができる。また、記憶素子
1200に用いられるトランジスタ全てを、チャネルが酸化物半導体膜で形成されるトラ
ンジスタとすることもできる。または、記憶素子1200は、トランジスタ1209以外
にも、チャネルが酸化物半導体膜で形成されるトランジスタを含んでいてもよく、残りの
トランジスタは酸化物半導体以外の半導体でなる層または基板1190にチャネルが形成
されるトランジスタとすることもできる。
また、論理素子1206としては、例えばインバータやクロックドインバータ等を用いる
ことができる。
回路1201に記憶されていたデータを、回路1202に設けられた容量素子1208に
よって保持することができる。
例えば、酸化物半導体膜にチャネルが形成されるトランジスタのオフ電流は、結晶性を有
するシリコンにチャネルが形成されるトランジスタのオフ電流に比べて著しく低い。その
ため、酸化物半導体膜にチャネルが形成されるトランジスタをトランジスタ1209とし
て用いることによって、記憶素子1200に電源電圧が供給されない間も容量素子120
8に保持された信号は長期間にわたり保たれる。こうして、記憶素子1200は電源電圧
の供給が停止した間も記憶内容(データ)を保持することが可能である。
を行うことを特徴とする記憶素子であるため、電源電圧供給再開後に、回路1201が元
のデータを保持しなおすまでの時間を短くすることができる。
1210のゲートに入力される。そのため、記憶素子1200への電源電圧の供給が再開
された後、容量素子1208によって保持された信号を、トランジスタ1210の状態(
オン状態、またはオフ状態)に変換して、回路1202から読み出すことができる。それ
故、容量素子1208に保持された信号に対応する電位が多少変動していても、元の信号
を正確に読み出すことが可能である。
記憶装置に用いることで、電源電圧の供給停止による記憶装置内のデータの消失を防ぐこ
とができる。また、電源電圧の供給を再開した後、短時間で電源供給停止前の状態に復帰
することができる。よって、プロセッサ全体、もしくはプロセッサを構成する一つ、また
は複数の論理回路において、短い時間でも電源停止を行うことができるため、消費電力を
抑えることができる。
素子1200は、DSP(Digital Signal Processor)、カス
タムLSI、PLD(Programmable Logic Device)等のLS
I、RF−ID(Radio Frequency Identification)に
も応用可能である。
合わせて実施することができる。
本実施の形態では、本発明の一態様の反射型の表示装置を有する表示モジュール及び電子
機器について、図19を用いて説明を行う。
5000、表示部5001、スピーカ5003、LEDランプ5004、操作キー500
5(電源スイッチ、又は操作スイッチを含む)、接続端子5006、センサ5007(力
、変位、位置、速度、加速度、角速度、回転数、距離、光、液、磁気、温度、化学物質、
音声、時間、硬度、電場、電流、電圧、電力、放射線、流量、湿度、傾度、振動、におい
又は赤外線を測定する機能を含むもの)、マイクロフォン5008、等を有することがで
きる。
赤外線ポート5010、等を有することができる。図19(B)は記録媒体を備えた携帯
型の画像再生装置(たとえば、DVD再生装置)であり、上述したものの他に、第2表示
部5002、記録媒体読込部5011、等を有することができる。図19(C)はゴーグ
ル型ディスプレイであり、上述したものの他に、第2表示部5002、支持部5012、
イヤホン5013、等を有することができる。図19(D)は携帯型遊技機であり、上述
したものの他に、記録媒体読込部5011、等を有することができる。図19(E)はテ
レビ受像機能付きデジタルカメラであり、上述したものの他に、アンテナ5014、シャ
ッターボタン5015、受像部5016、等を有することができる。図19(F)は携帯
型遊技機であり、上述したものの他に、第2表示部5002、記録媒体読込部5011、
等を有することができる。図19(G)は持ち運び型テレビ受像器であり、上述したもの
の他に、信号の送受信が可能な充電器5017、等を有することができる。
えば、様々な情報(静止画、動画、テキスト画像など)を表示部に表示する機能、タッチ
パネル機能、カレンダー、日付又は時刻などを表示する機能、様々なソフトウェア(プロ
グラム)によって処理を制御する機能、無線通信機能、無線通信機能を用いて様々なコン
ピュータネットワークに接続する機能、無線通信機能を用いて様々なデータの送信又は受
信を行う機能、記録媒体に記録されているプログラム又はデータを読み出して表示部に表
示する機能、等を有することができる。さらに、複数の表示部を有する電子機器において
は、一つの表示部を主として画像情報を表示し、別の一つの表示部を主として文字情報を
表示する機能、または、複数の表示部に視差を考慮した画像を表示することで立体的な画
像を表示する機能、等を有することができる。さらに、受像部を有する電子機器において
は、静止画を撮影する機能、動画を撮影する機能、撮影した画像を自動または手動で補正
する機能、撮影した画像を記録媒体(外部又はカメラに内蔵)に保存する機能、撮影した
画像を表示部に表示する機能、等を有することができる。なお、図19(A)乃至図19
(G)に示す電子機器が有することのできる機能はこれらに限定されず、様々な機能を有
することができる。
タン7311、7312、接続端子7313、バンド7321、留め金7322、等を有
する。
域を有している。なお、表示パネル7304としては、矩形状の表示領域としてもよい。
表示パネル7304は、時刻を表すアイコン7305、その他のアイコン7306等を表
示することができる。
ば、様々な情報(静止画、動画、テキスト画像など)を表示部に表示する機能、タッチパ
ネル機能、カレンダー、日付又は時刻などを表示する機能、様々なソフトウェア(プログ
ラム)によって処理を制御する機能、無線通信機能、無線通信機能を用いて様々なコンピ
ュータネットワークに接続する機能、無線通信機能を用いて様々なデータの送信又は受信
を行う機能、記録媒体に記録されているプログラム又はデータを読み出して表示部に表示
する機能、等を有することができる。
度、回転数、距離、光、液、磁気、温度、化学物質、音声、時間、硬度、電場、電流、電
圧、電力、放射線、流量、湿度、傾度、振動、におい又は赤外線を測定する機能を含むも
の)、マイクロフォン等を有することができる。なお、スマートウオッチは、発光素子を
その表示パネル7304に用いることにより作製することができる。
。
合は、XとYとが電気的に接続されている場合と、XとYとが機能的に接続されている場
合と、XとYとが直接接続されている場合とが、本明細書等に開示されているものとする
。したがって、所定の接続関係、例えば、図または文章に示された接続関係に限定されず
、図または文章に示された接続関係以外のものも、図または文章に記載されているものと
する。
、など)であるとする。
とする素子(例えば、スイッチ、トランジスタ、容量素子、インダクタ、抵抗素子、ダイ
オード、表示素子、発光素子、負荷など)が、XとYとの間に接続されていない場合であ
り、XとYとの電気的な接続を可能とする素子(例えば、スイッチ、トランジスタ、容量
素子、インダクタ、抵抗素子、ダイオード、表示素子、発光素子、負荷など)を介さずに
、XとYとが、接続されている場合である。
とする素子(例えば、スイッチ、トランジスタ、容量素子、インダクタ、抵抗素子、ダイ
オード、表示素子、発光素子、負荷など)が、XとYとの間に1個以上接続されることが
可能である。なお、スイッチは、オンオフが制御される機能を有している。つまり、スイ
ッチは、導通状態(オン状態)、または、非導通状態(オフ状態)になり、電流を流すか
流さないかを制御する機能を有している。または、スイッチは、電流を流す経路を選択し
て切り替える機能を有している。なお、XとYとが電気的に接続されている場合は、Xと
Yとが直接的に接続されている場合を含むものとする。
とする回路(例えば、論理回路(インバータ、NAND回路、NOR回路など)、信号変
換回路(DA変換回路、AD変換回路、ガンマ補正回路など)、電位レベル変換回路(電
源回路(昇圧回路、降圧回路など)、信号の電位レベルを変えるレベルシフタ回路など)
、電圧源、電流源、切り替え回路、増幅回路(信号振幅または電流量などを大きく出来る
回路、オペアンプ、差動増幅回路、ソースフォロワ回路、バッファ回路など)、信号生成
回路、記憶回路、制御回路など)が、XとYとの間に1個以上接続されることが可能であ
る。なお、一例として、XとYとの間に別の回路を挟んでいても、Xから出力された信号
がYへ伝達される場合は、XとYとは機能的に接続されているものとする。なお、XとY
とが機能的に接続されている場合は、XとYとが直接的に接続されている場合と、XとY
とが電気的に接続されている場合とを含むものとする。
が電気的に接続されている場合(つまり、XとYとの間に別の素子又は別の回路を挟んで
接続されている場合)と、XとYとが機能的に接続されている場合(つまり、XとYとの
間に別の回路を挟んで機能的に接続されている場合)と、XとYとが直接接続されている
場合(つまり、XとYとの間に別の素子又は別の回路を挟まずに接続されている場合)と
が、本明細書等に開示されているものとする。つまり、電気的に接続されている、と明示
的に記載されている場合は、単に、接続されている、とのみ明示的に記載されている場合
と同様な内容が、本明細書等に開示されているものとする。
さず)、Xと電気的に接続され、トランジスタのドレイン(又は第2の端子など)が、Z
2を介して(又は介さず)、Yと電気的に接続されている場合や、トランジスタのソース
(又は第1の端子など)が、Z1の一部と直接的に接続され、Z1の別の一部がXと直接
的に接続され、トランジスタのドレイン(又は第2の端子など)が、Z2の一部と直接的
に接続され、Z2の別の一部がYと直接的に接続されている場合では、以下のように表現
することが出来る。
の端子など)とは、互いに電気的に接続されており、X、トランジスタのソース(又は第
1の端子など)、トランジスタのドレイン(又は第2の端子など)、Yの順序で電気的に
接続されている。」と表現することができる。または、「トランジスタのソース(又は第
1の端子など)は、Xと電気的に接続され、トランジスタのドレイン(又は第2の端子な
ど)はYと電気的に接続され、X、トランジスタのソース(又は第1の端子など)、トラ
ンジスタのドレイン(又は第2の端子など)、Yは、この順序で電気的に接続されている
」と表現することができる。または、「Xは、トランジスタのソース(又は第1の端子な
ど)とドレイン(又は第2の端子など)とを介して、Yと電気的に接続され、X、トラン
ジスタのソース(又は第1の端子など)、トランジスタのドレイン(又は第2の端子など
)、Yは、この接続順序で設けられている」と表現することができる。これらの例と同様
な表現方法を用いて、回路構成における接続の順序について規定することにより、トラン
ジスタのソース(又は第1の端子など)と、ドレイン(又は第2の端子など)とを、区別
して、技術的範囲を決定することができる。
は、少なくとも第1の接続経路を介して、Xと電気的に接続され、前記第1の接続経路は
、第2の接続経路を有しておらず、前記第2の接続経路は、トランジスタを介した、トラ
ンジスタのソース(又は第1の端子など)とトランジスタのドレイン(又は第2の端子な
ど)との間の経路であり、前記第1の接続経路は、Z1を介した経路であり、トランジス
タのドレイン(又は第2の端子など)は、少なくとも第3の接続経路を介して、Yと電気
的に接続され、前記第3の接続経路は、前記第2の接続経路を有しておらず、前記第3の
接続経路は、Z2を介した経路である。」と表現することができる。または、「トランジ
スタのソース(又は第1の端子など)は、少なくとも第1の接続経路によって、Z1を介
して、Xと電気的に接続され、前記第1の接続経路は、第2の接続経路を有しておらず、
前記第2の接続経路は、トランジスタを介した接続経路を有し、トランジスタのドレイン
(又は第2の端子など)は、少なくとも第3の接続経路によって、Z2を介して、Yと電
気的に接続され、前記第3の接続経路は、前記第2の接続経路を有していない。」と表現
することができる。または、「トランジスタのソース(又は第1の端子など)は、少なく
とも第1の電気的パスによって、Z1を介して、Xと電気的に接続され、前記第1の電気
的パスは、第2の電気的パスを有しておらず、前記第2の電気的パスは、トランジスタの
ソース(又は第1の端子など)からトランジスタのドレイン(又は第2の端子など)への
電気的パスであり、トランジスタのドレイン(又は第2の端子など)は、少なくとも第3
の電気的パスによって、Z2を介して、Yと電気的に接続され、前記第3の電気的パスは
、第4の電気的パスを有しておらず、前記第4の電気的パスは、トランジスタのドレイン
(又は第2の端子など)からトランジスタのソース(又は第1の端子など)への電気的パ
スである。」と表現することができる。これらの例と同様な表現方法を用いて、回路構成
における接続経路について規定することにより、トランジスタのソース(又は第1の端子
など)と、ドレイン(又は第2の端子など)とを、区別して、技術的範囲を決定すること
ができる。
、Y、Z1、Z2は、対象物(例えば、装置、素子、回路、配線、電極、端子、導電膜、
層、など)であるとする。
る場合であっても、1つの構成要素が、複数の構成要素の機能を併せ持っている場合もあ
る。例えば配線の一部が電極としても機能する場合は、一の導電膜が、配線の機能、及び
電極の機能の両方の構成要素の機能を併せ持っている。したがって、本明細書における電
気的に接続とは、このような、一の導電膜が、複数の構成要素の機能を併せ持っている場
合も、その範疇に含める。
乃至図25を参照しながら説明する。
A)は、第1の表示部2700Eを用いる表示方法を説明する図であり、図21(B)は
、第2の表示部2500Eを用いる表示方法を説明する図である。
するフロー図であり、図23(B)は、作製方法を説明する模式図である。
の表示部2700Eを用いて表示を行った結果を説明する光学顕微鏡写真であり、図24
(B)は、第2の表示部2500Eを用いて表示を行った結果を説明する光学顕微鏡写真
であり、図24(C)は、第1の表示部2700Eおよび第2の表示部2500Eを用い
て表示を行った結果を説明する光学顕微鏡写真である。図24(D)は、作製した表示パ
ネルの表示状態を説明する写真である。
における表示品位を説明する写真であり、図25(B)は、屋内における表示品位を説明
する写真である。
本実施例で説明する表示パネルは、第1の表示部2700Eを用いて、表示パネルに入射
する外光に対する反射率を制御して、画像を表示できる(図21(A)参照)。これによ
り、日中の屋外等の明るい環境下において、良好に画像を表示できる。
る(図21(B)参照)。これにより、夜間等の暗い環境下において、良好に表示をする
ことができる。
作製した表示パネルは、第1の表示部2700Eと、第2の表示部2500Eを有する(
図21(A)参照)。
第1の表示部2700Eは、第1の表示素子と、着色膜CF1と、を有する。第1の表示
素子は、第1の導電膜2751E、液晶材料を含む層LCおよび第2の導電膜を含む。
と電気的に接続される。
第2の表示部2500Eは、絶縁膜2570と、第2の表示素子7550EBと、着色膜
CF2と、を有する。第2の表示素子は、第3の導電膜、発光性の材料を含む層および第
4の導電膜を含む。第2の表示素子および着色膜CF2は、接合層2530を用いて貼り
合わされている。なお、本実施例では、白色の光を射出する有機EL素子(OLEDとも
いう)を第2の表示素子に用いた。
と電気的に接続される。
画素は、第1の表示素子と、第1の表示素子の重なる領域を備える第2の表示素子を備え
る(図22参照)。
導電膜2751Eは、複数の開口部2751Hを備える。なお、本実施例では、およそ縦
3μm横3μmの正方形の形状を開口部2751Hの形状に用いた。なお、1つの画素の
面積に対する、1つの画素が備える複数の開口部2751Hの面積を合計した面積の割合
は、8%であった。
域を備える。
。
以下の4つのステップを有する方法を用いて、表示パネルを作製した(図23(A)およ
び図23(B)参照)。
第1のステップにおいて、開口部を反射膜に備える反射型液晶素子を表示素子に用いる反
射型液晶パネルを、第1の表示部2700Eに用いた(図23(A)(U1)参照)。な
お、ECB(Electrically Controlled Birefringe
nce)モードで動作する液晶素子を第1の表示素子に用いた。
第2のステップにおいて、工程用基板上に形成された絶縁膜2570と接合層2530を
用いて貼り合わされた有機EL素子を表示素子に用いる有機ELパネルを、第2の表示部
2500Eに用いた。これにより、絶縁膜2570は封止膜として機能する(図23(A
)(U2)参照)。
第3のステップにおいて、工程用基板を絶縁膜2570から分離する(図23(A)(U
3)参照)。
第4のステップにおいて、第1の表示部2700Eと第2の表示部2500Eを貼り合わ
せる。具体的には、反射型液晶素子の開口部に有機EL素子が重なるように位置を合わせ
て、接合層を用いて貼り合わせる(図23(A)(U4)参照)。
作製した表示パネルに画像情報を表示した結果を図24に示す。
結果を示す(図24(A)参照)。
)参照)。
外光に対する反射率と射出する光の強度を制御した結果を示す(図24(C)参照)。
す(図25(A)A2参照)。また、作製した表示パネルを用いて、室内の環境下におい
て画像情報を表示した結果を示す(図25(B)B2参照)。
情報を良好に表示できた。
ELパネル(図25(A)A3および図25(B)B3参照)を用いて、画像情報を表示
した結果を比較のために示す。このように、屋外の明るい環境下においては、画像情報を
良好に表示することができなかった。
ACF2 導電部材
ANO 配線
C1 容量素子
C2 容量素子
CF1 着色膜
CF2 着色膜
CLK1 基準クロック信号
CLK2 内部クロック信号
G(i) 走査線
GD 駆動回路
GDA 駆動回路
GDB 駆動回路
GD1 ゲートドライバ回路部
GD2 ゲートドライバ回路部
KB1 構造体
KB2 構造体
M トランジスタ
M1 ノード
M2 ノード
ME1 トランジスタ
ME2 トランジスタ
ME3 トランジスタ
ME4 トランジスタ
MF1 トランジスタ
MF2 トランジスタ
P1 位置情報
P2 情報
S(j) 信号線
SD 駆動回路
SD1 ソースドライバ回路部
SD2 ソースドライバ回路部
SW トランジスタ
SW2 トランジスタ
T1 時刻
T2 時刻
T3 時刻
T4 時刻
T5 時刻
T6 時刻
V 画像情報
V0 電位
V1 電位
VCOM1 配線
VCOM2 配線
VDD 電源電位
FPC1 フレキシブルプリント基板
FPC2 フレキシブルプリント基板
PIC1 画像情報
PIC2 画像情報
PIC3 画像情報
PIC4 画像情報
100 トランジスタ
102 基板
104 導電膜
106 絶縁膜
107 絶縁膜
108 酸化物半導体膜
108a 酸化物半導体膜
108b 酸化物半導体膜
108c 酸化物半導体膜
112a 導電膜
112b 導電膜
114 絶縁膜
116 絶縁膜
118 絶縁膜
120a 導電膜
120b 導電膜
200 情報処理装置
210 演算装置
211 演算部
212 記憶部
214 伝送路
215 入出力インターフェース
220 入出力装置
230 表示部
230B 表示部
231 表示領域
232(i,j) 画素
232(i,j)1 部分
232(i,j)2 部分
235EL 表示素子
235LC 表示素子
240 入力部
250 検知部
290 通信部
500E 第2の表示部
500F 第2の表示部
500FB 表示素子
504 導電膜
510 基板
510A 基材
510B 絶縁膜
519 接続電極
520 導電膜
521A 絶縁膜
521B 絶縁膜
528A 隔壁
528B 絶縁膜
530 接合層
535 接着層
550EB 表示素子
550FB 表示素子
551EB 導電膜
552 導電膜
553E 発光性の材料を含む層
553F 発光性の材料を含む層
570 絶縁膜
571 絶縁膜
700E 第1の表示部
700F 第1の表示部
702E 画素
702EB 副画素
702EG 副画素
702ER 副画素
704 導電膜
706 絶縁膜
710 基板
710A 基材
710B 絶縁膜
711 信号線
712A 導電膜
712B 導電膜
718 半導体膜
718A 領域
718B 領域
718C 領域
719 接続電極
720 導電膜
721A 絶縁膜
721B 絶縁膜
728 絶縁膜
730 シール材
750EB 表示素子
751E 導電膜
751F 導電膜
751H 開口部
752 導電膜
753 液晶層
770 基板
770P 光学フィルム
770PF 光学フィルム
771 絶縁膜
800 入出力装置
801 上部カバー
802 下部カバー
803 FPC
804 タッチセンサ
805 FPC
806 表示パネル
809 フレーム
810 駆動回路
811 バッテリ
1189 ROMインターフェース
1190 基板
1191 ALU
1192 ALUコントローラ
1193 インストラクションデコーダ
1194 インタラプトコントローラ
1195 タイミングコントローラ
1196 レジスタ
1197 レジスタコントローラ
1198 バスインターフェース
1199 ROM
1200 記憶素子
1201 回路
1202 回路
1203 スイッチ
1204 スイッチ
1206 論理素子
1207 容量素子
1208 容量素子
1209 トランジスタ
1210 トランジスタ
1213 トランジスタ
1214 トランジスタ
1220 回路
2500E 第2の表示部
2530 接合層
2570 絶縁膜
2700E 第1の表示部
2751E 導電膜
2751H 開口部
3001 配線
3002 配線
3003 配線
3004 配線
3005 配線
3200 トランジスタ
3300 トランジスタ
3400 容量素子
5000 筐体
5001 表示部
5002 表示部
5003 スピーカ
5004 LEDランプ
5005 操作キー
5006 接続端子
5007 センサ
5008 マイクロフォン
5009 スイッチ
5010 赤外線ポート
5011 記録媒体読込部
5012 支持部
5013 イヤホン
5014 アンテナ
5015 シャッターボタン
5016 受像部
5017 充電器
7302 筐体
7304 表示パネル
7305 アイコン
7306 アイコン
7311 操作ボタン
7312 操作ボタン
7313 接続端子
7321 バンド
7322 留め金
Claims (3)
- 液晶素子と、
前記液晶素子と重なる領域を有する発光素子と、
前記液晶素子と電気的に接続されている第1のトランジスタと、
前記発光素子と電気的に接続されている第2のトランジスタと、を画素に有し、
静止画像を表示する場合、動画像を表示する場合よりも、画像情報を前記画素に供給する間隔を長くする機能を有し、
前記第1のトランジスタ及び前記第2のトランジスタは、チャネル形成領域に酸化物半導体を有することを特徴とする表示装置。 - 第1の絶縁膜上方の第1のトランジスタと、
前記第1のトランジスタと電気的に接続されている第1の表示素子と、
第2の絶縁膜上方の第2のトランジスタと、
前記第2のトランジスタと電気的に接続されている第2の表示素子と、
前記第2の表示素子上方の第3の絶縁膜と、を画素に有し、
前記第1の表示素子は、開口部を含む反射膜と、液晶層と、を有し、
前記第2の表示素子は、発光性の材料を含む層を有し、
前記第1の表示素子と前記第2の表示素子とは、有機材料を含む接着層を介して互いに貼り合わされており、
前記接着層は、前記第1のトランジスタと前記第2のトランジスタとの間に位置しているとともに、前記第3の絶縁膜と接しており、
前記画素は、前記反射膜の前記開口部を介して、前記第2の表示素子からの光を射出する機能を有することを特徴とする表示装置。 - 液晶素子と、前記液晶素子と電気的に接続されている第1のトランジスタと、を有する、第1の表示パネルを準備する第1のステップと、
発光素子と、前記発光素子と電気的に接続されている第2のトランジスタと、前記発光素子上方の絶縁膜と、前記絶縁膜上方の基板と、を有する、第2の表示パネルを準備する第2のステップと、
前記基板を前記絶縁膜から分離する第3のステップと、
前記液晶素子と前記発光素子とが重なるように、前記第1の表示パネルと前記第2の表示パネルとを貼り合わせる第4のステップと、を有することを特徴とする表示装置の作製方法。
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