以下、実施の形態について図面を参照しながら説明する。但し、実施の形態は多くの異なる態様で実施することが可能であり、趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は、以下の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。
また、図面において、大きさ、層の厚さ、又は領域は、明瞭化のために誇張されている場合がある。よって、必ずしもそのスケールに限定されない。なお図面は、理想的な例を模式的に示したものであり、図面に示す形状又は値などに限定されない。
また、本明細書にて用いる「第1」、「第2」、「第3」という序数詞は、構成要素の混同を避けるために付したものであり、数的に限定するものではないことを付記する。
また、本明細書において、「上に」、「下に」などの配置を示す語句は、構成同士の位置関係を、図面を参照して説明するために、便宜上用いている。また、構成同士の位置関係は、各構成を描写する方向に応じて適宜変化するものである。従って、明細書で説明した語句に限定されず、状況に応じて適切に言い換えることができる。
また、本明細書等において、トランジスタとは、ゲートと、ドレインと、ソースとを含む少なくとも三つの端子を有する素子である。そして、ドレイン(ドレイン端子、ドレイン領域またはドレイン電極)とソース(ソース端子、ソース領域またはソース電極)の間にチャネル領域を有しており、ドレインとチャネル領域とソースとを介して電流を流すことができるものである。なお、本明細書等において、チャネル領域とは、電流が主として流れる領域をいう。
また、ソースやドレインの機能は、異なる極性のトランジスタを採用する場合や、回路動作において電流の方向が変化する場合などには入れ替わることがある。このため、本明細書等においては、ソースやドレインの用語は、入れ替えて用いることができるものとする。
また、本明細書等において、「電気的に接続」には、「何らかの電気的作用を有するもの」を介して接続されている場合が含まれる。ここで、「何らかの電気的作用を有するもの」は、接続対象間での電気信号の授受を可能とするものであれば、特に制限を受けない。例えば、「何らかの電気的作用を有するもの」には、電極や配線をはじめ、トランジスタなどのスイッチング素子、抵抗素子、インダクタ、キャパシタ、その他の各種機能を有する素子などが含まれる。
また、本明細書等において、「平行」とは、二つの直線が−10°以上10°以下の角度で配置されている状態をいう。したがって、−5°以上5°以下の場合も含まれる。また、「垂直」とは、二つの直線が80°以上100°以下の角度で配置されている状態をいう。したがって、85°以上95°以下の場合も含まれる。
また、本明細書等において、「膜」という用語と、「層」という用語とは、互いに入れ替えることが可能である。例えば、「導電層」という用語を、「導電膜」という用語に変更することが可能な場合がある。または、例えば、「絶縁膜」という用語を、「絶縁層」という用語に変更することが可能な場合がある。
また、本明細書等において、特に断りがない場合、オフ電流とは、トランジスタがオフ状態(非導通状態、遮断状態、ともいう)にあるときのドレイン電流をいう。オフ状態とは、特に断りがない場合、nチャネル型トランジスタでは、ゲートとソースの間の電圧Vgsがしきい値電圧Vthよりも低い状態、pチャネル型トランジスタでは、ゲートとソースの間の電圧Vgsがしきい値電圧Vthよりも高い状態をいう。例えば、nチャネル型のトランジスタのオフ電流とは、ゲートとソースの間の電圧Vgsがしきい値電圧Vthよりも低いときのドレイン電流を言う場合がある。
トランジスタのオフ電流は、Vgsに依存する場合がある。従って、トランジスタのオフ電流がI以下である、とは、トランジスタのオフ電流がI以下となるVgsの値が存在することを言う場合がある。トランジスタのオフ電流は、所定のVgsにおけるオフ状態、所定の範囲内のVgsにおけるオフ状態、または、十分に低減されたオフ電流が得られるVgsにおけるオフ状態、等におけるオフ電流を指す場合がある。
一例として、しきい値電圧Vthが0.5Vであり、Vgsが0.5Vにおけるドレイン電流が1×10−9Aであり、Vgsが0.1Vにおけるドレイン電流が1×10−13Aであり、Vgsがー0.5Vにおけるドレイン電流が1×10−19Aであり、Vgsがー0.8Vにおけるドレイン電流が1×10−22Aであるようなnチャネル型トランジスタを想定する。当該トランジスタのドレイン電流は、Vgsが−0.5Vにおいて、または、Vgsが−0.5V以上−0.8V以下の範囲において、1×10−19A以下であるから、当該トランジスタのオフ電流は1×10−19A以下である、と言う場合がある。当該トランジスタのドレイン電流が1×10−22A以下となるVgsが存在するため、当該トランジスタのオフ電流は1×10−22A以下である、と言う場合がある。
また、本明細書等では、チャネル幅Wを有するトランジスタのオフ電流を、チャネル幅Wあたりを流れる電流値で表す場合がある。また、所定のチャネル幅(例えば1μm)あたりを流れる電流値で表す場合がある。後者の場合、オフ電流の単位は、電流/長さの次元を持つ単位(例えば、A/μm)で表される場合がある。
トランジスタのオフ電流は、温度に依存する場合がある。本明細書において、オフ電流は、特に記載がない場合、室温、60℃、85℃、95℃、または125℃におけるオフ電流を表す場合がある。または、当該トランジスタが含まれる半導体装置等の信頼性が保証される温度、または、当該トランジスタが含まれる半導体装置等が使用される温度(例えば、5℃以上35℃以下の温度)におけるオフ電流、を表す場合がある。トランジスタのオフ電流がI以下である、とは、室温、60℃、85℃、95℃、125℃、当該トランジスタが含まれる半導体装置の信頼性が保証される温度、または、当該トランジスタが含まれる半導体装置等が使用される温度(例えば、5℃以上35℃以下の温度)、におけるトランジスタのオフ電流がI以下となるVgsの値が存在することを指す場合がある。
トランジスタのオフ電流は、ドレインとソースの間の電圧Vdsに依存する場合がある。本明細書において、オフ電流は、特に記載がない場合、Vdsが0.1V、0.8V、1V、1.2V、1.8V,2.5V,3V、3.3V、10V、12V、16V、または20Vにおけるオフ電流を表す場合がある。または、当該トランジスタが含まれる半導体装置等の信頼性が保証されるVds、または、当該トランジスタが含まれる半導体装置等において使用されるVdsにおけるオフ電流、を表す場合がある。トランジスタのオフ電流がI以下である、とは、Vdsが0.1V、0.8V、1V、1.2V、1.8V,2.5V,3V、3.3V、10V、12V、16V、20V、当該トランジスタが含まれる半導体装置の信頼性が保証されるVds、または、当該トランジスタが含まれる半導体装置等において使用されるVds、におけるトランジスタのオフ電流がI以下となるVgsの値が存在することを指す場合がある。
上記オフ電流の説明において、ドレインをソースと読み替えてもよい。つまり、オフ電流は、トランジスタがオフ状態にあるときのソースを流れる電流を言う場合もある。
また、本明細書等では、オフ電流と同じ意味で、リーク電流と記載する場合がある。また、本明細書等において、オフ電流とは、例えば、トランジスタがオフ状態にあるときに、ソースとドレインとの間に流れる電流を指す場合がある。
(実施の形態1)
本実施の形態では、第1の表示領域に文字列を表示する機能と、第2の表示領域に画像を表示する機能とを有する表示装置において、書式情報により表示に必要なデータ量のみで文字列を更新することができ、消費電力を低減した表示装置について、図1乃至図3を用いて説明する。
図1に、表示装置10の構成を示すブロック図である。表示装置10は、表示部110と、ソースドライバ120と、ゲートドライバ121と、表示制御回路130と、プロセッサ140と、センサ回路150とを有する。表示部110は、第1の表示領域111と、第2の表示領域112を有する。ソースドライバ120はデコーダ201を有し、ゲートドライバ121はデコーダ211を有する。センサ回路150は、タッチセンサ151と、外光センサ152とを有する。
表示部110の第1の表示領域111は文字列を表示する機能を有し、第2の表示領域112は画像を表示する機能を有する。
プロセッサ140は、文字列データと、画像データと、書式情報とを、表示制御回路130へ与える機能を有している。書式情報には、行数、文字数、列間隔、文字間隔、および余白などの、文字列を表示するために必要なレイアウト情報がある。さらにレイアウト情報には文字座標情報、フォント情報などが必要である。したがって書式情報は、表示するデータ毎に変更が可能である。
プロセッサ140は、タッチセンサ151および外光センサ152からの情報を、表示制御回路130へ与える機能を有している。
第1の表示領域111に、一例として書式情報によって定義された、文字列の表示可能な領域を示す。行方向にp文字(pは1以上の整数)、列方向にq文字(qは1以上の整数)、合計p×q個の書式情報でマトリクス状に配置されている。なおiは1以上p以下の整数であり、jは1以上q以下の整数である。書式情報によって定義された文字座標をC(i、j)として示す。文字座標C(i、j)は、表示部110の画素座標と関連付けされて管理される。表示部110は実施の形態3で詳細を説明する。
図2(A)に、第1の表示領域111を示し、図2(B)に第2の表示領域112を示す。一例として本発明の表示装置を用いて、テキスト(例として電子化された書籍)の、あるページを表示する場合について説明する。
テキストを表示する場合、1ページに表示する行数と文字数は、テキストの書式情報によって決まっている。第1の表示領域111に文字列の情報を表示するには、書式情報として定義された複数のパラメータが必要である。書式情報として管理されるパラメータの一例を示す。
文字の大きさは使用するフォントCFにより指定される。さらに文字間隔はフォントCFによって指定される。フォントCFによって、フォントの縦サイズCFHと、フォントの横サイズCFWについても指定される。さらに列と列の間に可読性を向上させるための列間隔BCを有している。さらに上部余白UM、下部余白DM、右余白RM、および左余白LMを有している。
図2(B)の第2の表示領域112には画像311が表示されている。先述の画像311の表示位置は、テキストの書式情報により指示された位置に表示される。画像座標P(r,s)と、表示部110の画素座標とは関連付けされている。
表示部110は行方向にm文字(mは1以上の整数)、列方向にn文字(nは1以上の整数)、合計m×n個の画素回路を有し、上述の画像311は、第2の表示領域112の中心のように、表示領域112の基準となる座標P(r、s)を起点とし、相対座標として画像表示領域が管理されてもよい。もしくは、画像311を構成する特定の座標P(r、s)を起点とし、相対座標として画像表示領域が管理されてもよい。もしくは、文字座標C(i、j)を起点とし、相対座標として画像表示領域が管理されてもよい。なおrは1以上m以下の整数であり、sは1以上n以下の整数である。表示部の画素の座標に関して後述の図7にて詳細を説明する。
第1の表示領域111と、第2の表示領域112は独立で制御されているため、文字列のみを更新することも可能であり、画像311のみを更新することも可能である。
図3では、書式情報が横書きになった表示例を示す。図1の書式情報が縦書きの場合と異なる点を示す。第1の表示領域111Dは書式情報により横書きで表示され、行と行の間に可読性を向上させるための行間隔BLを有している。
図1乃至図3で示すように、表示するレイアウトが異なる場合は、それぞれの書式情報に従い表示する。書式情報はプロセッサ140によって与えられるが、1度使用した書式情報を、表示制御回路130において保持してもよい。
第1の表示領域111の表示内容を更新する場合は、書式情報に指定された文字列を表示する領域を更新する。第1の表示領域111を更新するには、デコーダ201およびデコーダ211を用いることが好ましい。デコーダ回路を使用することで、表示に必要なデータだけを更新することができる。シフトレジスタを用いたドライバー回路を用いると、第1の表示領域111をすべて更新してしまう。したがってデコーダ回路を用いることで、表示の更新に必要なデータ量を削減することができ、消費電力を少なくすることができる。表示の更新に必要なデータ量が少ないため、表示の更新に要する時間も短くすることができる。
第1の表示領域111を蛍光灯下や屋外などの外光下で使用する場合は、反射型の液晶を用いることが望ましい。反射型の液晶を用いると、バックライトを削減でき、バックライトに使用する電力を削減することができる。反射型液晶では、外光が強いほど光を有効に利用することができ、外光の強さに応じて輝度を上げることができる。
さらに反射型液晶にノーマリーホワイトで動作する液晶素子を使用してもよい。ノーマリーホワイトとは、液晶素子に電圧を加えないときに、透過率あるいは反射率が最大で、電圧を加えると透過率あるいは反射率が下がる方式である。ノーマリーホワイトで動作する液晶素子を使用した場合、余白などの文字列の表示をしない画素では液晶素子に電界を与えなくてもよい。さらに液晶素子に電圧のストレスを加え続けないため、焼き付きなどを考慮しなくてもよい。特別な駆動をしなくても背景を白色の階調で表示することができる。
第1の表示領域に反射型液晶を使用すると、外光の強さに応じて表示の輝度が変化する。外光が十分でない場合に表示が暗くなり視認性が低下することがある。外光センサ152は、表示装置10が使用される環境の明るさを検出する機能を有している。外光センサ152は外光が不足していることを検出したときに、視認性を上げるために第2の表示領域を点灯させ、表示部110の輝度を上げることで視認性を向上させることができる。
以上、本実施の形態で示す構成、方法は、他の実施の形態で示す構成、方法と適宜組み合わせて用いることができる。
(実施の形態2)
本実施の形態では、第1の表示領域111に文字列を表示する機能と、第2の表示領域112に画像を表示する機能とを有する表示装置において、タッチセンサ151で検出したイベントにより、画像および文字列の表示を更新する表示装置10について、図4を用いて説明する。
図4では、第1の表示領域111Aに文字列が表示され、第2の表示領域112Aに画像311Aが表示されるが、文字と画像311Aが重なる領域の表示方法を、図4(A)および図4(B)で説明する。さらにタッチセンサ151でタッチ動作のイベントを与えることで、表示内容が切り替わる手順を図4(C)および図4(D)のフローチャートを用いて説明する。
図4(A)は、一例として表示部110の第1の表示領域111Aに、書式情報に基づいてレイアウトされた文字列が表示されている。また、第2の表示領域112Aには、画像情報に基づいて画像311Aが表示されている。
図4(B)は、図4(A)に示す第1の表示領域111Aと、第2の表示領域112Aとを重ね合わせ、表示部110A、110B、または110Cとして3つの表示モードで示している。
表示モードAとして表示部110Aを説明する。第2の表示領域112Aの画像311Aは、第1の表示領域の文字列と重ならない領域の画像311Aだけが表示されている。
書式情報には、文字を表示する領域として、フォントCFの縦サイズCFHと、横サイズCFWにて決められている。フォントCFによって指定されている文字の表示領域は、文字の視認性を向上させるために背景色の階調が決められている。したがって余白や、行間、および列間に指定されている背景色の階調が使用されることが好ましいが、異なる階調に変えることもできる。したがって、文字列の裏側に画像311Aが隠れているように見えるため、挿絵効果を得ることができる。
挿絵効果とは、文章だけでは理解しにくい内容であっても、絵、写真、および図表などの一部が文章を読みながら視野に入ることで、文章の理解を促進する効果が得られる方法である。一例として画像311Aを画像表示データのまま表示したときを100%の表示密度としたとき、表示モードAで表示している画像311Aを、30%以上80%以下の表示密度で表示することで、挿絵効果を高めることができる。もしくは画像311Aの階調を25%、50%、または75%など指定した階調に下げることで、挿絵効果を高めることができる。
表示モードBとして表示部110Bを説明する。表示部110Bは、文字列の背景色が、書式情報に基づいた文字列の背景色ではなく、画像311Aが文字列に重ね合わせて表示されている。背景の画像311Aが、表示部110Aに全体像が現れるため、挿絵の効果はより強調される。
文字列の色の階調が画像311Aと似たような階調を使用していると、文字列の視認性が低下することがある。文字列は背景色が白色の場合、黒の階調で表現されることが多いが、文字列と画像311Aが重ねあわされた領域では、黒色の反転階調である白色の階調にしてもよいし、中間調である灰色の階調にしてもよいし、もしくは利用者が設定してもよい。
表示モードCとして表示部110Cを説明する。表示部110Cは、画像表示による、表示部110Bの文字列の視認性を改善する方法を示す。表示部110Cでは、画像311Aを表示する領域に、文字列が重ねあわないように、文字座標を再配置することで、文字列と画像311Aを同時に表示することができる。画像311Aの詳細を確認したい時などには、高い効果を示す。
図4(B)で示した表示モードを用いて、さらに演出効果を向上させる方法を、図4(C)および図4(D)のフローチャートで示す。
図4(C)は、表示モードAで表示されている表示部110Aに対し、第2の表示領域112Aに表示している画像311Aの座標周辺で、タッチセンサ151がタッチ動作のイベントを検出した場合について示している。
表示部110Aは、表示モードAの文字列の背後に画像311Aが表示されている状態をF01とする。
第2の表示領域に表示している画像311Aの座標周辺でタッチセンサがタッチ動作のイベントを検出した状態をF02とする。
表示モードAから表示モードBへ、表示内容を更新していく状態をF03とする。表示内容の更新時間は0.5秒以上3秒以内が望ましいが、画像311Aの種類によって設定を変えることが望ましい。表示モードBに画像311Aが切り替わるときに、フェードインするように表示密度や階調なども同期して変化すると、より演出性が高くなる。
表示モードBの表示部110Bへ移行が完了し、画像311Aと文字列とが表示されている状態をF04とする。さらに画像311Aに動作が加わると、より高い演出効果を得ることがきる。さらに画像311Aの動作に音が加わると、より高い演出効果が得ることができる。
表示モードBから表示モードAへ、表示内容を更新していく状態をF05とする。表示内容の更新時間は1秒以上3秒以内が望ましいが、画像311Aの種類によって設定することが望ましい。表示モードAに画像311Aが切り替わるときに、表示密度や階調も同期して変化し、フェードアウトするようにすると、より演出性が高くなる。
表示モードAに戻り、表示部110Aは文字列と画像311Aが表示されている状態をF06とする。
書式情報と、文字列データから、表示されている文字数を管理することができるため、ページを更新する間隔を管理することができる。したがって文字数とページを更新する期間から、文字列を読む速度を管理することができる。
文字列を読む速度を管理することで、読んでいる位置を予測することができる。時間を管理することで読んでいる位置に対して、表示モードA乃至Cのイベントを起こすことができる。タッチ動作などのイベントを伴わなくても文章の内容に演出効果を高めることができる。
図4(D)は、表示モードAで表示されている表示部110Aに対し、第2の表示領域に表示している画像座標周辺で、タッチセンサ151がダブルタッチ動作のイベントを検出した場合について示している。
表示部110Aは、表示モードA文字列と画像311Aが表示されている状態をF11とする。
第2の表示領域に表示している画像311Aの座標周辺で、タッチセンサ151がダブルタッチ動作のイベントを検出した状態をF12とする。
表示モードAから表示モードCへ移行するために、画像311Aを表示する領域と、文字列が重ねあわないように、文字座標を再配置し、表示内容を更新する状態をF13とする。
表示モードCの表示部110Cへ移行が完了し、画像311Aと文字列とが重なりあわずに表示されている状態をF14とする。さらに、表示する画像311Aのサイズを、第2の表示領域112Aに表示していたサイズから変化させてもよい。
第2の表示領域に表示している画像311Aの座標周辺で、タッチセンサ151がダブルタッチ動作のイベントを検出した状態をF15とする。
表示モードCから表示モードAへ移行するために、文字座標を再配置し、表示内容を更新する状態をF16とする。
表示モードAに戻り、表示部110Aは文字列と画像311Aが表示されている状態をF17とする。
図4(D)は、第2の表示領域112Aに表示する画像311Aは、視覚的には、文字列の表示だった表示部110Aに、画像311Aが割り込んでくる印象を与えるため、より演出効果を高めることができる。
以上、本実施の形態で示す構成、方法は、他の実施の形態で示す構成、方法と適宜組み合わせて用いることができる。
(実施の形態3)
本実施の形態では、第1の表示領域111に文字列を表示する機能と、第2の表示領域112に画像を表示する機能とを有する表示装置10において、表示制御回路130により文字列および画像の表示が更新される構成について、図5乃至図11を用いて説明する。
図5は、表示装置10の構成を示すブロック図である。表示装置10は表示部110、ソースドライバ120、ゲートドライバ121、表示制御回路130、プロセッサ140、および、センサ回路150を有している。
表示部110は、第1の表示領域111と、第2の表示領域112を有している。表示制御回路130は、レシーバ回路131と、タイミング制御回路132と、書式制御回路137と、文字列メモリ133と、画像メモリ134と、文字列データ生成回路135と、画像データ生成回路136とを有している。書式制御回路137は、書式保持用メモリ138を有している
プロセッサ140は、レシーバ回路131に文字列データと、画像データと、書式情報とを与える機能を有している。さらにセンサ回路150から、タッチセンサの検出情報と、外光の有無または強度などの検出結果を受けとり、レシーバ回路131に与える機能を有している。
レシーバ回路131は、プロセッサ140から、情報として、文字列データと、画像データと、書式情報と、タッチセンサの検出情報と、外光の有無または強度などを受け取り、内容を確認し、内容に応じて、機能ブロックに与える機能を有している。
文字列メモリ133は文字列情報の管理をするメモリである。画像メモリ134は画像情報の管理をするメモリである。
文字列データ生成回路135は、文字列情報が管理されている文字列メモリ133と、書式情報が管理されている書式制御回路137から与えられる情報により、第1の表示領域111に表示する文字列表示データを生成する機能を有している。さらに図1で示すような文字座標C(i,j)と、表示部110の画素座標とを関連付けする機能を有している。
画像データ生成回路136は、画像情報の管理をする画像メモリ134と、書式情報を管理する書式制御回路137から与えられる情報により、第2の表示領域112に表示する画像表示データを生成する機能を有している。
タイミング制御回路132は、文字列データ生成回路135によって生成された文字列表示データを第1の表示領域111に転送するためのタイミングを生成する機能を有する。さらに、画像データ生成回路136によって生成された画像表示データを第2の表示領域112に転送するためのタイミングを生成する機能を有している。
書式制御回路137は、書式情報を管理する機能を有し、書式情報には、行数、文字数、列間隔、文字間隔、および余白などの、文字列を表示するために必要なレイアウト情報がある。さらにレイアウト情報には文字座標情報、フォント情報などが必要である。一度使用した書式情報を複数管理する書式保持用メモリ138に保存する機能を有している。
ソースドライバ120およびゲートドライバ121は、表示部110の画素にデータを書き込むためのアドレス信号を生成する機能を有する。ソースドライバ120は、アドレスの生成だけではなく、文字列表示データおよび画像表示データを表示部110に書き込む機能を有している。
図6(A)にソースドライバ120、図6(B)にゲートドライバ121の詳細な回路構成を示す。
図6(A)のソースドライバ120について説明する。ソースドライバ120は、デコーダ201と、選択回路202と、第1のレベルシフター203と、アナログSW204と、第2のレベルシフター205と、スイッチ206を有している。
表示制御回路130は、デコーダ201の入力端子にアドレス信号S_ADDを与える機能を有し、選択回路202の入力端子に選択信号DSP_selを与える機能を有し、第2のレベルシフター205の入力端子にデータ信号DATAとして、文字列表示データもしくは画像表示データを与える機能を有している。
図6(A)のソースドライバ120の接続関係を示す。デコーダ201の出力端子は、選択回路202の入力端子に電気的に接続されている。選択回路202の出力端子は、第1のレベルシフター203の入力端子に電気的に接続されている。第1のレベルシフター203の出力端子は、アナログSW204切り替え端子に電気的に接続されている。第2のレベルシフター205の出力端子は、アナログSW204の入力端子に接続されている。第2のレベルシフター205の電源にはスイッチ206を介して、電源V1と、電源V2が電気的に接続されている。電源V1と電源V2は、選択信号DSP_selによって切り替わる。第2のレベルシフター205の出力端子は、アナログSW204を介して第1の表示領域の信号線S1[1]乃至S1[n]、もしくは第2の表示領域112の信号線S2[1]乃至S2[n]に電気的に接続されている。
アドレス信号S_ADDに与えられるデジタル形式のアドレス情報とは、表示部110の列方向に並ぶ画素の順番を示す。選択信号DSP_selによって、第1の表示領域における文字列の更新と、第2の表示領域における画像の更新とを切り替えることができ、アドレス情報は共有することができる。
文字列を表示するためのアドレス情報であれば文字列データ生成回路135で生成され、表示部110の信号線S1[1]乃至S1[n]のいずれか一に対応する。画像を表示するためのアドレスであれば画像データ生成回路136で生成され、表示部110の信号線S2[1]乃至S2[n]のいずれか一に対応する。
アドレス信号S_ADDに与えられたアドレス情報は、デコーダ201によって復元されたアドレスに対応する信号線を“H”(以下、高レベルの信号を“H”とし、低レベルの信号を“L”とする。)にする。一例として文字列の情報を更新するために選択信号DSP_selにHが与えられ、かつアドレス信号S_ADDにn番目のアドレス情報が与えられた場合は、S1[n]の信号が”H”に変化する。画像の情報を更新するためには、選択信号DSP_selに“L”が与えられる。
図6(B)のゲートドライバ121について説明する。ゲートドライバ121は、デコーダ211と、選択回路212と、第1のレベルシフター213と、を有している。
表示制御回路130は、デコーダ211の入力端子にアドレス信号G_ADDを与える機能を有し、選択回路212の入力端子に選択信号DSP_selを与える機能を有している。
図6(B)のゲートドライバ121の接続関係を示す。デコーダ211の出力端子は、選択回路212の入力端子に電気的に接続されている。選択回路212の出力端子は第1のレベルシフター213の入力端子に電気的に接続されている、第1のレベルシフター213の出力端子は、第1の表示領域111の走査線G1[1]乃至G1[m]と、第2の表示領域112の走査線G2[1]乃至G2[m]とに電気的に接続される。
アドレス信号G_ADDに与えられるデジタル形式のアドレス情報とは、表示部110の行方向に並ぶ画素の順番を示す。選択信号DSP_selによって、第1の表示領域における文字列の更新と、第2の表示領域における画像の更新とを切り替えることができ、アドレス情報は共有することができる。
文字列を表示するためのアドレス情報であれば文字列データ生成回路135で生成され、表示部110の走査線G1[1]乃至G1[m]のいずれか一に対応する。画像を表示するためのアドレス情報であれば画像データ生成回路136で生成され、表示部110の走査線G2[1]乃至G2[m]のいずれか一に対応する。
アドレス信号G_ADDに与えられたアドレス情報は、デコーダ211によって復元されたアドレスに対応する信号線を”H”にする。一例として文字列の情報を更新するために選択信号DSP_selに”H”が与えられ、かつアドレス信号G_ADDにm番目のアドレス情報が与えられた場合は、S1[m]の信号が”H”に変化する。
図7は、表示部110の構成を示すブロック図である。表示部110は、画素回路710C(1,1)乃至画素回路710C(m,n)を有する。画素回路710C(a,b)は、画素回路750C(a,b)および画素回路650C(a,b)を有する。
画素回路710C(a,b)は、第1の走査線G1[a]と、第2の走査線G2[a]と、信号線S1[b]と、信号線S2[b]と、電気的に接続されている。
表示部の110の第1の表示領域111は、画素回路750C(a,b)が有する第1の表示素子で表示され、表示部の110の第2の表示領域112は、画素回路650C(a,b)が有する第2の表示素子で表示される。
図8に、画素回路710Cの構成例を示す。図7の表示部110の、画素の一つを、画素回路710C(a,b)として説明する。表示部110は、行方向にm個(mは1以上の整数)、列方向にn個(nは1以上の整数)、合計m×n個の画素がマトリクス状に配置されている。なおaは1以上m以下の整数であり、bは1以上n以下の整数である。
画素回路710C(a,b)は、画素回路750C(a,b)を有し、画素回路750C(a,b)は、第1の表示素子750(a,b)を有する。第1の表示素子750(a,b)は、一例として焼き付きを防止するために交流駆動される液晶素子が好ましい。
画素回路710C(a,b)は、画素回路650C(a,b)を有し、画素回路650C(a,b)は、第2の表示素子650(a,b)を有する。第2の表示素子650(a,b)は、一例として直流駆動される発光素子が好ましい。
画素回路750C(a,b)の第1の表示素子750(a,b)および画素回路650C(a,b)の第2の表示素子650(a,b)の階調は、電圧または電流に応じた階調信号によって制御される。
図8(A)の画素回路750C(a,b)は、トランジスタSW1、容量素子C1、および第1の表示素子750(a,b)を有する。第1の表示素子750(a,b)は、第1の画素電極と、有機化合物層と、第1の対向電極を有する。第1の画素電極は、陽極または陰極のいずれか一方であり、第1の対向電極は、陽極または陰極のいずれか他方である。
画素回路750C(a,b)のトランジスタSW1のゲートは、第1の走査線G1[a]と電気的に接続される。トランジスタSW1のソースまたはドレインの一方は、信号線S1[b]と電気的に接続される。
トランジスタSW1のソースまたはドレインの他方は、容量素子C1の一方の電極および第1の画素電極に電気的に接続される。第1の画素電極は、第1の表示素子750(a,b)を介して、第1の対向電極に電気的に接続される。
容量素子C1の他方の電極には、容量素子C1の基準電圧がCSCOM端子を介して与えられる。第1の対向電極には、コモン電圧がVCOM端子を介して与えられる。
信号線S1[b]から与えられる第1の階調信号により、第1の画素電極と、第1の対向電極との間に生成された電圧により、第1の表示素子750(a,b)の階調が制御される機能を有している。
画素回路650C(a,b)は、トランジスタSW2、トランジスタM、容量素子C2、および第2の表示素子650(a,b)を有する。第2の表示素子650(a,b)は、第2の画素電極と、有機化合物層と、第2の対向電極を有する。第2の画素電極は、陽極または陰極のいずれか一方であり、第2の対向電極は、陽極または陰極のいずれか他方である。
画素回路650C(a,b)のトランジスタSW2のゲートは、第2の走査線G2[a]と電気的に接続される。トランジスタSW2のソースまたはドレインの一方が信号線S2[b]と電気的に接続される。
トランジスタSW2のソースまたはドレインの他方は、容量素子C2の一方の電極およびトランジスタMのゲートと電気的に接続される。トランジスタMのドレインには、ANO端子および容量素子C2の他方の電極が電気的に接続される。トランジスタMのソースは、第2の画素電極が電気的に接続される。第2の画素電極は、第2の表示素子650(a,b)を介して第2の対向電極に接続される。
トランジスタMのドレインには、ANO端子を介してアノード電圧が与えられる。第2の対向電極には、VCath端子を介してカソード電圧が与えられる。
容量素子C2の電極の他方がトランジスタMのドレインと電気的に接続された例を示したが、ソースと電気的に接続してもよいし、他の電圧が与えられる配線または電極と電気的に接続してもよい。
信号線S2[b]から与えられる第2の階調信号によって制御されるトランジスタMにより、駆動電流は制御される。第2の表示素子650(a,b)に流れる駆動電流により、第2の表示素子650(a,b)の階調が制御される機能を有している。
図8(B)が、図8(A)とは異なる接続について示す。画素回路750C(a,b)および画素回路650C(a,b)の信号線を、共通の信号線S1[b]に接続している。4Kや8Kなどの大きな解像度および表示領域をもつ表示装置においては、表示部の配線を減らすことにより精細度の高い画素を実現することができる。さらにドライバーICなどの信号線を減らすことで、消費電力の低減することができる。さらに信号線を減らすことで、ドライバーICのサイズを小さくし取り数を大きくすることができるため、コスト削減効果が大きい。
なお本発明の一様態は、図8(A)に示した画素回路710C(a,b)の回路構成に限らない。図8(A)とは異なる画素回路710C(a,b)の回路構成の一例について図9(A)乃至(D)に図示する。
図9(A)乃至(D)は、トランジスタがバックゲートを有する画素を図示している。トランジスタ以外の構成については図1に示す回路と同様である。
図9(A)が、図1と異なる点を示す。図9(A)では画素回路710C(a,b)が有するトランジスタは、バックゲートを有するトランジスタを図示している。トランジスタSW1_1のゲートはトランジスタSW1_1のバックゲートと電気的に接続されている。トランジスタSW2_1のゲートはトランジスタSW2_1のバックゲートと電気的に接続されている。トランジスタM1のバックゲートのゲートも同様にバックゲートと電気的に接続されている。上記一対のゲートは、チャネル形成領域を間に介して、互いに重なる領域を有することが好ましい。
トランジスタSW1_1のゲート電圧と同じ電圧が、トランジスタSW1_1のバックゲートに与えられている。トランジスタSW2_1およびトランジスタM1もそれぞれのゲート電圧と同じ電圧が、それぞれのバックゲートに与えられている。
図9(B)が、図9(A)と異なる点を示す。図9(B)のトランジスタM2は、バックゲートがトランジスタM2のソースと接続されている。M2のソース電圧と同じ電圧が、M2のバックゲートに与えられる。
図9(C)が、図9(A)と異なる点を示す。図9(C)のトランジスタM3のバックゲートは、BGL端子と接続されている。バックゲートの電圧をBGL端子から与えることができる。
図9(D)が、図9(C)と異なる点を示す。図9(D)のトランジスタSW1_2のバックゲートと、トランジスタSW2_2のバックゲートは、BGL1端子と接続されている。バックゲートの電圧をBGL1端子から与えることができる。BGL1端子に与える電圧は、BGL端子に与える電圧と同じでもよいし、異なる電圧でもよい。
なお本発明の一様態は図9の画素回路710C(a,b)の回路構成に限らない。他の信号をバックゲートと電気的に接続もできるし、接続の方法を組み合わせることもできる。
なお本発明の一様態は、表示装置10に用いるトランジスタのバックゲートにも組み合わせることができる。
トランジスタは、ゲート電極(第1のゲート電極)およびバックゲート電極(第2のゲート電極)の電界により、チャネル領域が形成される酸化物半導体膜を電気的に取り囲むトランジスタのデバイス構造とすることができる。このようなデバイス構造を、surrounded channel(s−channel)構造と呼ぶ。
第2の表示領域112の画像の表示を更新するときのタイミングチャートを示す。図10(A)で示すT01からT02の期間は、選択信号DSP_selは”H”になり、ゲートドライバ121のデコーダ211の入力にa行目のアドレス情報がアドレス信号G−ADDに与えられる。したがって、走査線G1[a]が”H”になる。図10(B)で示すT01からT02の期間に、ソースドライバ120のデコーダ201に与えられたb列目のアドレス情報がアドレス信号S−ADDに与えられる。したがって信号線S1[a]が”H”になる。データ信号DataにはT01からT02の期間に、画像表示データimage[ab]が与えられる。T01からT02の期間に第2の表示領域112の650C(a、b)の内容がimage[ab]の情報に更新される。
第1の表示領域111の文字列の表示を更新するときのタイミングチャートを示す。図10(A)で示すT03からT04の期間は、選択信号DSP_selはLになり、ゲートドライバ121のデコーダ211の入力にc行目のアドレス情報がアドレス信号G−ADDに与えられる。したがって、走査線G2[c]が”H”になる。図10(B)で示すT03からT04の期間に、ソースドライバ120のデコーダ201に与えられたd列目のアドレス情報がアドレス信号S−ADDに与えられる。したがって信号線S2[c]が”H”になる。データ信号DataにはT03からT04の期間に、文字列表示データtext[cd]が与えられる。T03からT04の期間に第1の表示領域111の750C(c、d)の内容がtext[cd]の情報に更新される。
ソースドライバ120と、ゲートドライバ121とに、デコーダ回路を用いることで、指定した画素の表示内容だけを更新することができる。
図11(A)および(B)に示すのは、MIPI(Mobile Industry Processor Interface)に規定されている、通信フォーマットの一つであるLong Packet Structure示す。Long Packet Structureには、Virtual Channel Indentifire(以下VCとする)の設定領域が用意されている。VCでは、周辺機器を4つ制御できるようになっている。
図5のプロセッサ140は表示制御回路130に対し、MIPIの通信規格に従って、文字列データ、画像データ、書式情報などのデータを送ることができる。
本実施の形態で示した表示装置10では、文字列を表示する第1の表示領域111と、画像を表示する第2の表示領域112を有するため、一つの表示装置に対して、二つのVCを割り振ることができる。表示制御回路130は、二つのVCに対して管理することができる。したがって表示制御回路130は、二つの表示内容を一つの表示部として管理することが可能となる。
第1の表示領域111と、第2の表示領域112を仮想空間として管理および演算することにより、一つの表示部に対して二つ以上の表示内容を重ねて表示することができるようになる。表示制御回路130の文字列データ生成回路135もしくは画像データ生成回路136を複数有することで、複数の画像データを一つの表示部に表示することができる。立体像表示装置の一つであるホログラフィーのように2種類以上の表示情報を重ねることで一つの表示を得るときに有効な処理方法になる。
以上、本実施の形態で示す構成、方法は、他の実施の形態で示す構成、方法と適宜組み合わせて用いることができる。
(実施の形態4)
本実施の形態では、本発明の一態様の表示装置700の構成について、図12乃至図16を参照しながら説明する。
図12は本発明の一態様の表示装置700の構成を説明する図である。図12(A)は本発明の一態様の表示装置700の上面図である。図13(A−1)は図12(A)の表示装置700の一部を説明する下面図であり、図13(A−2)は図13(A−1)に図示する一部の構成を省略して説明する下面図である。図13(B−1)は、図13(A−1)と異なる開口位置について示した下面図である。
図14は本発明の一態様の表示装置700の構成を説明する図である。図14(A)は図12(A)の切断線X1−X2、X3−X4、X5−X6、X7−X8、X9−X10、X11−X12における断面図である。図14(B)は表示装置700の一部の構成を説明する断面図であり、図14(C)は表示装置700の他の一部の構成を説明する断面図である。
図15(A−1)および図15(A−2)は本発明の一態様の表示装置700に用いることができる開口部751Hの配置を説明する模式図である。
<表示装置の構成例1.>
本実施の形態で説明する表示装置700は、信号線S1(j)と、画素回路710C(i,j)と、を有する(図13(A−1)および図13(A−2)参照)。
画素回路710C(i,j)は、信号線S1(j)と電気的に接続される。
画素回路710C(i,j)は、画素回路750C(i,j)と、画素回路650C(i,j)有し、画素回路750C(i,j)が有する表示素子750(i,j)と、第1の導電膜と、第2の導電膜と、第2の絶縁膜601Cと、画素回路650C(i,j)が有する表示素子650(i,j)と、を有する(図14(A)参照)。
第1の導電膜は、表示素子750(i,j)と電気的に接続される(図14(A)参照)。例えば、第1の導電膜を、表示素子750(i,j)の第1の電極751(i,j)に用いることができる。
第2の導電膜は、第1の導電膜と重なる領域を備える。例えば、第2の導電膜を、トランジスタSW1に用いることができるトランジスタのソースまたはドレインとして機能する導電膜612Bに用いることができる。
第2の絶縁膜601Cは、第2の導電膜と第1の導電膜の間に挟まれる領域を備える。
画素回路710C(i,j)は、第2の導電膜と電気的に接続される。例えば、第2の導電膜をソースまたはドレインとして機能する導電膜612Bに用いたトランジスタを、画素回路710C(i,j)のトランジスタSW1に用いることができる(図14(A)および図2参照)。
第2の絶縁膜601Cは、開口部691Aを備える(図14(A)参照)。
第2の導電膜は、開口部691Aにおいて第1の導電膜と電気的に接続される。例えば、導電膜612Bは、第1の電極751(i,j)と電気的に接続される。
画素回路710C(i,j)は、信号線S1(j)と電気的に接続される(図2参照)。なお、導電膜612Aは、信号線S1(j)と電気的に接続される(図14(A)および図2参照)。
第1の電極751(i,j)は、第2の絶縁膜601Cに埋め込まれた側端部を備える。
また、本実施の形態で説明する表示装置700の画素回路710C(i,j)は、トランジスタSW1を備える。トランジスタSW1は、酸化物半導体を含む。
また、本実施の形態で説明する表示装置700の表示素子650(i,j)は、表示素子750(i,j)が表示をする方向と同一の方向に表示をする機能を備える。例えば、外光を反射する強度を制御して表示素子750(i,j)が表示をする方向を、破線の矢印で図中に示す。また、表示素子650(i,j)が表示をする方向を、実線の矢印で図中に示す(図14(A)参照)。
また、本実施の形態で説明する表示装置700の表示素子650(i,j)は、表示素子750(i,j)が表示をする領域に囲まれた領域に表示をする機能を備える(図15(A−1)または図15(A−2)参照)。なお、表示素子750(i,j)は、第1の電極751(i,j)と重なる領域に表示をし、表示素子650(i,j)は、開口部751Hと重なる領域に表示をする。
また、本実施の形態で説明する表示装置700の表示素子750(i,j)は、入射する光を反射する機能を備える反射膜と、反射する光の強さを制御する機能と、を有する。そして、反射膜は、開口部751Hを備える。なお、例えば、表示素子750(i,j)の反射膜に、第1の導電膜または第1の電極751(i,j)等を用いることができる。
また、表示素子650(i,j)は、開口部751Hに向けて光を射出する機能を有する。
また、本実施の形態で説明する表示装置700は、画素回路710C(i,j)と、一群の画素回路710C(i,1)乃至画素回路710C(i,n)と、他の一群の画素回路710C(1,j)乃至画素回路710C(m,j)と、第1の走査線G1(i)と、を有する(図1参照)。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。
また、本実施の形態で説明する表示装置700は、第2の走査線G2(i)と、配線CSCOMと、配線ANOと、を有する。
一群の画素回路710C(i,1)乃至画素回路710C(i,n)は、画素回路710C(i,j)を含み、行方向(図中に矢印Rで示す方向)に配設される。
また、他の一群の画素回路710C(1,j)乃至画素回路710C(m,j)は、画素回路710C(i,j)を含み、行方向と交差する列方向(図中に矢印Cで示す方向)に配設される。
第1の走査線G1(i)は、行方向に配設される一群の画素回路710C(i,1)乃至画素回路710C(i,n)と電気的に接続される。
列方向に配設される他の一群の画素回路710C(1,j)乃至画素回路710C(m,j)は、信号線S1(j)と電気的に接続される。
例えば、図15(A−1)および図15(A−2)に示すように、画素内に設けられる開口部の位置は、隣接する画素において異なることが好ましい。ここでいう隣接する画素とは、行方向および列方向のいずれか、または行方向および列方向の双方を含むものとする。なお、例えば、第1の電極751(i,j)を反射膜に用いることができる。
図15(B−1)乃至図15(B−3)は本発明の一態様の表示装置700に用いることができる開口部751Hの配置例を示した模式図である。
図15(B−1)は図13(B−1)で下面図を示したが、図13(A−1)と比べるとCSCOMの配線を減らすことができ、高精細化に対応した表示装置を提供することができる。
図15(B−2)および図15(B−3)では第2の表示素子の開口位置が形成する面積が、図15(A−1)または図15(B−1)で示す配置よりおおきくなることで、第2の表示素子のように小さな開口でも、表示の品質を改善することができる。
上記本発明の一態様の表示装置700は、表示素子750と、表示素子750と電気的に接続される第1の導電膜と、第1の導電膜と重なる領域を備える第2の導電膜と、第2の導電膜と第1の導電膜の間に挟まれる領域を備える絶縁膜と、第2の導電膜と電気的に接続される画素回路と、画素回路と電気的に接続される表示素子650と、を含み、第2の絶縁膜は開口部を備え、第2の導電膜は第1の導電膜と開口部で電気的に接続される。
これにより、例えば同一の工程を用いて形成することができる画素回路を用いて、表示素子750と、表示素子750とは異なる方法を用いて表示をする表示素子650と、を駆動することができる。その結果、利便性または信頼性に優れた新規な表示装置を提供することができる。
また、本実施の形態で説明する表示装置700は、端子619Bと、導電膜611Bと、を有する(図14(A)参照)。
第2の絶縁膜601Cは、端子619Bおよび導電膜611Bの間に挟まれる領域を備える。また、第2の絶縁膜601Cは、開口部691Bを備える。
端子619Bは、開口部691Bにおいて導電膜611Bと電気的に接続される。また、導電膜611Bは、画素回路710C(i,j)と電気的に接続される。なお、例えば、第1の電極751(i,j)または第1の導電膜を反射膜に用いる場合、端子619Bの接点として機能する面は、第1の電極751(i,j)の、表示素子750(i,j)に入射する光に向いている面と同じ方向を向いている。
これにより、端子を介して電力または信号を、画素回路に供給することができる。その結果、利便性または信頼性に優れた新規な表示装置を提供することができる。
また、本実施の形態で説明する表示装置700の表示素子750(i,j)は、液晶材料を含む層753と、第1の電極751(i,j)および第2の電極752と、を備える。なお、第2の電極752は、第1の電極751(i,j)との間に液晶材料の配向を制御する電界が形成されるように配置される。
また、本実施の形態で説明する表示装置700は、配向膜AF1および配向膜AF2を備える。配向膜AF2は、配向膜AF1との間に液晶材料を含む層753を挟むように配設される。
また、本実施の形態で説明する表示装置700の表示素子650(i,j)は、第3の電極651(i,j)と、第4の電極652と、発光性の有機化合物を含む層653(j)と、を備える。
第4の電極652は、第3の電極651(i,j)と重なる領域を備える。発光性の有機化合物を含む層653(j)は、第3の電極651および第4の電極652の間に配設される。そして、第3の電極651(i,j)は、接続部622において、画素回路710C(i,j)と電気的に接続される。
また、本実施の形態で説明する表示装置700の画素回路710C(i,j)は、着色膜CF1と、遮光膜BMと、絶縁膜771と、機能膜770Pと、を有する。
着色膜CF1は、表示素子750(i,j)と重なる領域を備える。遮光膜BMは、表示素子750(i,j)と重なる領域に開口部を備える。
絶縁膜771は、着色膜CF1と液晶材料を含む層753の間または遮光膜BMと液晶材料を含む層753の間に配設される。これにより、着色膜CF1の厚さに基づく凹凸を平坦にすることができる。または、遮光膜BMまたは着色膜CF1等から液晶材料を含む層753への不純物の拡散を、抑制することができる。
機能膜770Pは、表示素子750(i,j)と重なる領域を備える。機能膜770Pは、表示素子750(i,j)との間に基板770を挟むように配設される。
また、本実施の形態で説明する表示装置700は、基板670と、基板770と、機能層620と、を有する。
基板770は、基板670と重なる領域を備える。機能層620は、基板670および基板770の間に配設される。
機能層620は、画素回路710C(i,j)と、表示素子650(i,j)と、絶縁膜621と、絶縁膜628と、を含む。また、機能層620は、絶縁膜618および絶縁膜616を含む。
絶縁膜621は、表示素子750(i,j)および表示素子650(i,j)の間に配設される。
絶縁膜628は、絶縁膜621および基板670の間に配設され、表示素子650(i,j)と重なる領域に開口部を備える。第3の電極651の周縁に沿って形成される絶縁膜628は、第3の電極651および第4の電極の短絡を防止することができる。
絶縁膜618は、絶縁膜621および表示素子750(i,j)の間に配設される領域を備え、絶縁膜616は、絶縁膜618および表示素子750(i,j)の間に配設される領域を備える。
また、本実施の形態で説明する表示装置700は、接合層605と、封止材705と、構造体KB1と、を有する。
接合層605は、機能層620および基板670の間に配設され、機能層620および基板670を貼り合せる機能を備える。
封止材705は、機能層620および基板770の間に配設され、機能層620および基板770を貼り合わせる機能を備える。
構造体KB1は、機能層620および基板770の間に所定の間隙を設ける機能を備える。
また、本実施の形態で説明する表示装置700は、端子619Cと、導電膜611Cと、導電体CPと、を有する。
第2の絶縁膜601Cは、端子619Cおよび導電膜611Cの間に挟まれる領域を備える。また、第2の絶縁膜601Cは、開口部691Cを備える。
端子619Cは、開口部691Cにおいて導電膜611Cと電気的に接続される。また、導電膜611Cは、画素回路710C(i,j)と電気的に接続される。
導電体CPは、端子619Cと第2の電極752の間に挟まれ、端子619Cと第2の電極752を電気的に接続する。例えば、導電性の粒子を導電体CPに用いることができる。
また、本実施の形態で説明する表示装置700は、駆動回路GDと、駆動回路SDと、を有する(図12(A)参照)。
駆動回路GDは、第1の走査線G1(i)と電気的に接続される。駆動回路GDは、例えばトランジスタMDを備える。具体的には、画素回路710C(i,j)に含まれるトランジスタと同じ工程で形成することができる半導体膜を含むトランジスタをトランジスタMDに用いることができる(図14(A)および図14(C)参照)。
駆動回路SDは、信号線S1(j)と電気的に接続される。駆動回路SDは、例えば端子619Bまたは端子619Cと同一の工程で形成することができる端子に導電材料を用いて電気的に接続される。
以下に、表示装置を構成する個々の要素について説明する。なお、これらの構成は明確に分離できず、一つの構成が他の構成を兼ねる場合や他の構成の一部を含む場合がある。
例えば第1の導電膜を、第1の電極751(i,j)に用いることができる。また、第1の導電膜を、反射膜に用いることができる。
また、第2の導電膜を、トランジスタのソースまたはドレインの機能を備える導電膜612Bに用いることができる。
《構成例1.》
本発明の一態様の表示装置700は、基板670、基板770、構造体KB1封止材705または接合層605、を有する。
また、本発明の一態様の表示装置700は、機能層620、絶縁膜621、絶縁膜628、を有する。
また、本発明の一態様の表示装置700は、信号線S1(j)、第1の走査線G1(i)、第2の走査線G2(i)、配線CSCOM、配線ANOを有する。
また、本発明の一態様の表示装置700は、第1の導電膜または第2の導電膜を有する。
また、本発明の一態様の表示装置700は、端子619B、端子619C、導電膜611Bまたは導電膜611Cを有する。
また、本発明の一態様の表示装置700は、画素回路710C(i,j)、トランジスタSW1、を有する。
また、本発明の一態様の表示装置700は、表示素子750(i,j)、第1の電極751(i,j)、反射膜、開口部751H、液晶材料を含む層753、第2の電極752、を有する。
また、本発明の一態様の表示装置700は、配向膜AF1、配向膜AF2、着色膜CF1、遮光膜BM、絶縁膜771、機能膜770Pを有する。
表示装置700では、着色膜CF1は絶縁膜621と、表示素子750(i,j)との間に、表示素子650(i,j)の光が通過する開口部751Hと重なる位置に配置されてもよい。
また、本発明の一態様の表示装置700は、表示素子650(i,j)、3の電極651(i,j)、第4の電極652または発光性の有機化合物を含む層653(j)を有する。
また、本発明の一態様の表示装置700は、第2の絶縁膜601Cを有する。
また、本発明の一態様の表示装置700は、駆動回路GDまたは駆動回路SDを有する。
《基板670》
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670等に用いることができる。具体的には厚さ0.7mmの無アルカリガラスを用いることができる。
例えば、第6世代(1500mm×1850mm)、第7世代(1870mm×2200mm)、第8世代(2200mm×2400mm)、第9世代(2400mm×2800mm)、第10世代(2950mm×3400mm)等の面積が大きなガラス基板を基板670等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。
有機材料、無機材料または有機材料と無機材料等の複合材料等を基板670等に用いることができる。例えば、ガラス、セラミックス、金属等の無機材料を基板670等に用いることができる。
具体的には、無アルカリガラス、ソーダ石灰ガラス、カリガラス、クリスタルガラス、石英またはサファイア等を、基板670等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670等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、酸窒化シリコン、アルミナ膜等を、基板670等に用いることができる。SUSまたはアルミニウム等を、基板670等に用いることができる。
例えば、シリコンや炭化シリコンからなる単結晶半導体基板、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基板等を基板670等に用いることができる。これにより、半導体素子を基板670等に形成することができる。
例えば、樹脂、樹脂フィルムまたはプラスチック等の有機材料を基板670等に用いることができる。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670等に用いることができる。
例えば、金属板、薄板状のガラス板または無機材料等の膜を樹脂フィルム等に貼り合わせた複合材料を基板670等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670等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670等に用いることができる。
また、単層の材料または複数の層が積層された材料を、基板670等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670等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670等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670等に用いることができる。
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670等に用いることができる。
具体的には、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリアミド(ナイロン、アラミド等)、ポリイミド、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ロキサン結合を有する樹脂を含む材料を基板670等に用いることができる。
具体的には、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリエーテルサルフォン(PES)またはアクリル等を基板670等に用いることができる。
また、紙または木材などを基板670等に用いることができる。
例えば、可撓性を有する基板を基板670等に用いることができる。
なお、トランジスタまたは容量素子等を基板に直接形成する方法を用いることができる。また、例えば作製工程中に加わる熱に耐熱性を有す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、形成されたトランジスタまたは容量素子等を基板670等に転置する方法を用いることができる。これにより、例えば可撓性を有する基板にトランジスタまたは容量素子等を形成できる。
《基板770》
例えば、透光性を備える材料を基板770に用いることができる。具体的には、基板670に用いることができる材料から選択された材料を基板770に用いることができる。具体的には厚さ0.7mmまたは厚さ0.1mm程度まで研磨した無アルカリガラスを用いることができる。
《構造体KB1》
例えば、有機材料、無機材料または有機材料と無機材料の複合材料を構造体KB1等に用いることができる。これにより、構造体KB1等を挟む構成の間に所定の間隔を設けることができる。
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、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複合材料などを構造体KB1等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。
《封止材705》
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封止材705等に用いることができる。
例えば、熱溶融性の樹脂または硬化性の樹脂等の有機材料を、封止材705等に用いることができる。
例えば、反応硬化型接着剤、光硬化型接着剤、熱硬化型接着剤または/および嫌気型接着剤等の有機材料を封止材705等に用いることができる。
具体的には、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、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封止材705等に用いることができる。
《接合層605》
例えば、封止材705に用いることができる材料を接合層605に用いることができる。
《絶縁膜621》
例えば、絶縁性の無機材料、絶縁性の有機材料または無機材料と有機材料を含む絶縁性の複合材料を、絶縁膜621等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化窒化物膜等またはこれらから選ばれた複数を積層した積層材料を、絶縁膜621等に用いることができる。例えば、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、酸化アルミニウム膜等またはこれらから選ばれた複数を積層した積層材料を含む膜を、絶縁膜621等に用いることができる。
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、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621等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。
これにより、例えば絶縁膜621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。
《絶縁膜628》
例えば、絶縁膜621に用いることができる材料を絶縁膜628等に用いることができる。具体的には、厚さ1μmのポリイミドを含む膜を絶縁膜628に用いることができる。
《第2の絶縁膜601C》
例えば、絶縁膜621に用いることができる材料を第2の絶縁膜601Cに用いることができる。具体的には、シリコンおよび酸素を含む材料を第2の絶縁膜601Cに用いることができる。これにより、画素回路または表示素子等への不純物の拡散を抑制することができる。
例えば、シリコン、酸素および窒素を含む厚さ200nmの膜を第2の絶縁膜601Cに用いることができる。
なお、第2の絶縁膜601Cは、開口部691A、開口部691Bまたは開口部691Cを有する。
《配線、端子、導電膜》
導電性を備える材料を配線等に用いることができる。具体的には、導電性を備ええる材料を、信号線S1(j)、第1の走査線G1(i)、第2の走査線G2(i)、配線CSCOM、配線ANO、端子619B、端子619C、導電膜611Bまたは導電膜611C等に用いることができる。
例えば、無機導電性材料、有機導電性材料、金属または導電性セラミックスなどを配線等に用いることができる。
具体的には、アルミニウム、金、白金、銀、銅、クロム、タンタル、チタン、モリブデン、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、配線等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、配線等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。
具体的には、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を配線等に用いることができる。
具体的には、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、酸化亜鉛、ガリウムを添加した酸化亜鉛などの導電性酸化物を、配線等に用いることができる。
具体的には、グラフェンまたはグラファイトを含む膜を配線等に用いることができる。
例えば、酸化グラフェンを含む膜を形成し、酸化グラフェンを含む膜を還元することにより、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。
具体的には、導電性高分子を配線等に用いることができる。
《第1の導電膜、第2の導電膜》
例えば、配線等に用いることができる材料を第1の導電膜または第2の導電膜に用いることができる。
また、第1の電極671(i,j)または配線等を第1の導電膜に用いることができる。
また、トランジスタSW1に用いることができるトランジスタの導電膜612Bまたは配線等を第2の導電膜に用いることができる。
《トランジスタSW1、トランジスタSW2、トランジスタM》
例えば、ボトムゲート型またはトップゲート型等のトランジスタをトランジスタSW1、トランジスタSW2、トランジスタM等に用いることができる。
例えば、14族の元素を含む半導体を半導体膜に用いるトランジスタを利用することができる。具体的には、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。
例えば、酸化物半導体を半導体膜に用いるトランジスタを利用することができる。具体的には、イン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。
一例を挙げれば、アモルファスシリコンを半導体膜に用いたトランジスタと比較して、オフ状態におけるリーク電流が小さいトランジスタをトランジスタSW1、トランジスタSW2、トランジスタM等に用いることができる。具体的には、酸化物半導体を半導体膜608に用いたトランジスタをトランジスタSW1、トランジスタSW2、トランジスタM等に用いることができる。
これにより、アモルファスシリコンを半導体膜に用いたトランジスタを利用する画素回路と比較して、画素回路が画像信号を保持することができる時間を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30Hz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。
トランジスタSW1に用いることができるトランジスタは、半導体膜608および半導体膜608と重なる領域を備える導電膜604を備える(図14(B)参照)。また、トランジスタSW1に用いることができるトランジスタは、導電膜612Aおよび導電膜612Bを備える。
なお、導電膜604はゲートの機能を備え、絶縁膜606はゲート絶縁膜の機能を備える。また、導電膜612Aはソースの機能またはドレインの機能の一方を備え、導電膜612Bはソースの機能またはドレインの機能の他方を備える。
また、導電膜604との間に半導体膜608を挟むように設けられた導電膜624を備えるトランジスタを、トランジスタMに用いることができる(図14(C)参照)。
タンタルおよび窒素を含む厚さ10nmの膜と、銅を含む厚さ300nmの膜と、をこの順で積層した導電膜を導電膜604に用いることができる。
シリコンおよび窒素を含む厚さ400nmの膜と、シリコン、酸素および窒素を含む厚さ200nmの膜と、を積層した材料を絶縁膜606に用いることができる。
インジウム、ガリウムおよび亜鉛を含む厚さ25nmの膜を、半導体膜608に用いることができる。
タングステンを含む厚さ50nmの膜と、アルミニウムを含む厚さ400nmの膜と、チタンを含む厚さ100nmの膜と、をこの順で積層した導電膜を、導電膜612Aまたは導電膜612Bに用いることができる。
《表示素子750(i,j)》
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、表示素子750(i,j)等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。反射型の表示素子を用いることにより、表示装置の消費電力を抑制することができる。具体的には、反射型の液晶表示素子を表示素子750に用いることができる。
IPS(In−Plane−Switching)モード、TN(Twisted Nematic)モード、FFS(Fringe Field Switching)モード、ASM(Axially Symmetric aligned Micro−cell)モード、OCB(Optically Compensated Birefringence)モード、FLC(Ferroelectric Liquid Crystal)モード、AFLC(AntiFerroelectric Liquid 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。
また、例えば垂直配向(VA)モード、具体的には、MVA(Multi−Domain Vertical Alignment)モード、PVA(Patterned Vertical Alignment)モード、ECB(Electrically Controlled Birefringence)モード、CPA(Continuous Pinwheel Alignment)モード、ASV(Advanced Super−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。
例えば、サーモトロピック液晶、低分子液晶、高分子液晶、高分子分散型液晶、強誘電性液晶、反強誘電性液晶等を用いることができる。または、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。
《第1の電極751(i,j)》
例えば、配線等に用いる材料を第1の電極751(i,j)に用いることができる。具体的には、反射膜を第1の電極751(i,j)に用いることができる。
《反射膜》
例えば、可視光を反射する材料を反射膜に用いることができる。具体的には、銀を含む材料を反射膜に用いることができる。例えば、銀およびパラジウム等を含む材料または銀および銅等を含む材料を反射膜に用いることができる。
反射膜は、例えば、液晶材料を含む層753を透過してくる光を反射する。これにより、表示素子750を反射型の液晶素子にすることができる。また、例えば、表面に凹凸を備える材料を、反射膜に用いることができる。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。
なお、第1の電極751(i,j)を反射膜に用いる構成に限られない。例えば、液晶材料を含む層753と第1の電極751(i,j)の間に反射膜を配設する構成を用いることができる。または、反射膜と液晶材料を含む層753の間に透光性を有する第1の電極751(i,j)を配置する構成を用いることができる。
《開口部751H》
非開口部の総面積に対する開口部751Hの総面積の比の値が大きすぎると、表示素子750(i,j)を用いた表示が暗くなってしまう。また、非開口部の総面積に対する開口部751Hの総面積の比の値が小さすぎると、表示素子650(i,j)を用いた表示が暗くなってしまう。
また、反射膜に設ける開口部751Hの面積が小さすぎると、表示素子650が射出する光から取り出せる光の効率が低下してしまう。
多角形、四角形、楕円形、円形または十字等の形状を開口部751Hの形状に用いることができる。また、細長い筋状、スリット状、市松模様状の形状を開口部751Hの形状に用いることができる。また、開口部751Hを隣接する画素に寄せて配置してもよい。好ましくは、開口部751Hを同じ色を表示する機能を備える他の画素に寄せて配置する。これにより、表示素子650が射出する光が隣接する画素に配置された着色膜に入射してしまう現象(クロストークともいう)を抑制できる。
《第2の電極752》
例えば、可視光について透光性を有し且つ導電性を備える材料を、第2の電極752に用いることができる。
例えば、導電性酸化物、光が透過する程度に薄い金属膜または金属ナノワイヤーを第2の電極752に用いることができる。
具体的には、インジウムを含む導電性酸化物を第2の電極752に用いることができる。または、厚さ1nm以上10nm以下の金属薄膜を第2の電極752に用いることができる。または、銀を含む金属ナノワイヤーを第2の電極752に用いることができる。
具体的には、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、酸化亜鉛、ガリウムを添加した酸化亜鉛、アルミニウムを添加した酸化亜鉛などを、第2の電極752に用いることができる。
《配向膜AF1、配向膜AF2》
例えば、ポリイミド等を含む材料を配向膜AF1または配向膜AF2に用いることができる。具体的には、所定の方向に配向するようにラビンング処理または光配向技術を用いて形成された材料を用いることができる。
例えば、可溶性のポリイミドを含む膜を配向膜AF1または配向膜AF2に用いることができる。
《着色膜CF1》
所定の色の光を透過する材料を着色膜CF1に用いることができる。これにより、着色膜CF1を例えばカラーフィルターに用いることができる。
例えば、青色の光を透過する材料、緑色の光を透過する材料、赤色の光を透過する材料、黄色の光を透過する材料または白色の光を透過する材料などを着色膜CF1に用いることができる。
《遮光膜BM》
光の透過を妨げる材料を遮光膜BMに用いることができる。これにより、遮光膜BMを例えばブラックマトリクスに用いることができる。
《絶縁膜771》
例えば、ポリイミド、エポキシ樹脂、アクリル樹脂等を絶縁膜771に用いることができる。
《機能膜770P》
例えば、偏光板、位相差板、拡散フィルム、反射防止膜または集光フィルム等を機能膜770Pに用いることができる。または、2色性色素を含む偏光板を機能膜770Pに用いることができる。
また、ゴミの付着を抑制する帯電防止膜、汚れを付着しにくくする撥水性の膜、使用に伴う傷の発生を抑制するハードコート膜などを、機能膜770Pに用いることができる。
《表示素子650(i,j)》
例えば、発光素子を第2の表示素子650(i,j)に用いることができる。具体的には、有機エ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、表示素子650(i,j)に用いることができる。
例えば、青色の光を射出するように積層された積層体、緑色の光を射出するように積層された積層体または赤色の光を射出するように積層された積層体等を、発光性の有機化合物を含む層653(j)に用いることができる。
例えば、信号線S1(j)に沿って列方向に長い帯状の積層体を、発光性の有機化合物を含む層653(j)に用いることができる。また、発光性の有機化合物を含む層653(j)とは異なる色の光を射出する信号線S1(j+1)に沿って列方向に長い帯状の積層体を、発光性の有機化合物を含む層653(j+1)に用いることができる。
また、例えば、白色の光を射出するように積層された積層体を、発光性の有機化合物を含む層653(j)および発光性の有機化合物を含む層653(j+1)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有機化合物を含む層と、緑色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または黄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、発光性の有機化合物を含む層653(j)および発光性の有機化合物を含む層653(j+1)に用いることができる。
例えば、配線等に用いることができる材料を第3の電極651(i,j)または第4の電極652に用いることができる。
例えば、配線等に用いることができる材料から選択された、可視光について透光性を有する材料を、第3の電極651(i,j)に用いることができる。
具体的には、導電性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、酸化亜鉛、ガリウムを添加した酸化亜鉛などを、第3の電極651(i,j)に用いることができる。または、光が透過する程度に薄い金属膜を第3の電極651(i,j)に用いることができる。
例えば、配線等に用いることができる材料から選択された可視光について反射性を有する材料を、第4の電極652に用いることができる。
《駆動回路GD》
シフトレジスタ等のさまざまな順序回路等を駆動回路GDに用いることができる。例えば、トランジスタMD、容量素子等を駆動回路GDに用いることができる。具体的には、トランジスタMと同一の工程で形成することができる半導体膜を備えるトランジスタを用いることができる。
または、トランジスタSW1に用いることができるトランジスタと異なる構成をトランジスタMDに用いることができる。具体的には、導電膜624を有するトランジスタをトランジスタMDに用いることができる(図14(C)参照)。
導電膜604との間に半導体膜608を挟むように、導電膜624を配設し、導電膜624および半導体膜608の間に絶縁膜616を配設し、半導体膜608および導電膜604の間に絶縁膜606を配設する。例えば、導電膜604と同じ電圧を供給する配線に導電膜624を電気的に接続する。
なお、トランジスタMと同一の構成を、トランジスタMDに用いることができる。
《駆動回路SD》
例えば、集積回路を駆動回路SD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駆動回路SDに用いることができる。
例えば、COG(Chip on glass)法を用いて、画素回路710C(i,j)と電気的に接続されるパッドに駆動回路SDを実装することができる。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、端子619Bまたは端子619Cと同一の工程で形成することができる。
<表示装置の構成例2.>
図16は本発明の一態様の表示装置700Bの構成を説明する図である。図16(A)は図12(A)の切断線X1−X2、X3−X4、X5−X6、X7−X8、X9−X10、X11−X12における断面図である。図16(B)は表示装置の一部の構成を説明する断面図である。
なお、表示装置700Bは、ボトムゲート型のトランジスタに換えてトップゲート型のトランジスタを有する点が、図14を参照しながら説明する表示装置700とは異なる。ここでは、上記の説明と同様の構成を用いることができる部分について上記の説明を援用し、異なる部分について詳細に説明する。
《トランジスタSW1B、トランジスタMB、トランジスタMDB》
トランジスタSW1Bに用いることができるトランジスタ、トランジスタMBおよびトランジスタMDBは、絶縁膜601Cと重なる領域を備える導電膜604と、絶縁膜601Cおよび導電膜604の間に配設される領域を備える半導体膜608と、を備える。なお、導電膜604はゲート電極の機能を備える図16(B)。
半導体膜608は、導電膜604と重ならない第1の領域608Aおよび第2の領域608Bと、第1の領域608Aおよび第2の領域608Bの間に導電膜604と重なる第3の領域608Cと、を備える。
トランジスタMDBは絶縁膜606を、第3の領域608Cおよび導電膜604の間に備える。なお、絶縁膜606はゲート絶縁膜の機能を備える。
第1の領域608Aおよび第2の領域608Bは、第3の領域608Cに比べて抵抗率が低く、ソース領域の機能またはドレイン領域の機能を備える。
なお、例えば本実施の形態の最後において詳細に説明する酸化物半導体の抵抗率を制御する方法を用いて、第1の領域608Aおよび第2の領域608Bを半導体膜608に形成することができる。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。
また、例えば、導電膜604をマスクに用いることができる。これにより、第3の領域608Cの一部の形状を、導電膜604の端部の形状に自己整合させることができる。
トランジスタMDBは、第1の領域608Aと接する導電膜612Aと、第2の領域608Bと接する導電膜612Bと、を備える。導電膜612Aおよび導電膜612Bは、ソースまたはドレインの機能を備える。
トランジスタMDBと同一の工程で形成することができるトランジスタをトランジスタMBに用いることができる。
<酸化物半導体の抵抗率の制御方法>
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。
所定の抵抗率を備える酸化物半導体膜を、半導体膜608または導電膜624等に用いることができる。
例えば、酸化物半導体膜に含まれる水素、水等の不純物の濃度および/または膜中の酸素欠損を制御する方法を、酸化物半導体の抵抗率を制御する方法に用いることができる。
具体的には、プラズマ処理を水素、水等の不純物濃度および/または膜中の酸素欠損を増加または低減する方法に用いることができる。
具体的には、希ガス(He、Ne、Ar、Kr、Xe)、水素、ボロン、リンおよび窒素の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、Ar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。
または、イオン注入法、イオンドーピング法またはプラズマイマージョンイオンインプラ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。
または、水素を含む絶縁膜を酸化物半導体膜に接して形成し、絶縁膜から酸化物半導体膜に水素を拡散させる方法を用いることができる。これにより、酸化物半導体膜のキャリア密度を高め、抵抗率を低くすることができる。
例えば、膜中の含有水素濃度が1×1022atoms/cm3以上の絶縁膜を酸化物半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。
酸化物半導体膜に含まれる水素は、金属原子と結合する酸素と反応して水になると共に、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。
具体的には、二次イオン質量分析法(SIMS:Secondary Ion Mass Spectrometry)により得られる水素濃度が、8×1019atoms/cm3以上、好ましくは1×1020atoms/cm3以上、より好ましくは5×1020atoms/cm3以上である酸化物半導体を導電膜624に好適に用いることができる。
一方、抵抗率の高い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膜に用いることができる。具体的には半導体膜608に好適に用いることができる。
例えば、酸素を含む絶縁膜、別言すると、酸素を放出することが可能な絶縁膜を酸化物半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。
例えば、酸化シリコン膜または酸化窒化シリコン膜を、酸素を放出することが可能な絶縁膜に用いることができる。
酸素欠損が補填され、水素濃度が低減された酸化物半導体膜は、高純度真性化、または実質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/cm3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。
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を備えるトランジスタは、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Lが10μmの素子であっても、ソースとドレイン間の電圧(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。
上述し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をチャネル領域に用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。
具体的には、二次イオン質量分析法(SIMS:Secondary Ion Mass Spectrometry)により得られる水素濃度が、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未満、好ましくは1×1018atoms/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。
なお、半導体膜608よりも水素濃度および/または酸素欠損量が多く、抵抗率が低い酸化物半導体膜を、導電膜624に用いる。
また、半導体膜608に含まれる水素濃度の2倍以上、好ましくは10倍以上の濃度の水素を含む膜を、導電膜624に用いることができる。
また、半導体膜608の抵抗率の1×10−8倍以上1×10−1倍未満の抵抗率を備える膜を、導電膜624に用いることができる。
具体的には、1×10−3Ωcm以上1×104Ωcm未満、好ましくは、1×10−3Ωcm以上1×10−1Ωcm未満である膜を、導電膜624に用いることができる。
(実施の形態5)
本実施の形態では、半導体装置の一例として、ICチップ、電子部品、電子機器等について説明する。
<電子部品の作製方法例>
図17(A)は、電子部品の作製方法例を示すフローチャートである。電子部品は、半導体パッケージ、またはIC用パッケージともいう。この電子部品は、端子取り出し方向や、端子の形状に応じて、複数の規格や名称が存在する。そこで、本実施の形態では、その一例について説明することにする。
トランジスタで構成される半導体装置は、組み立て工程(後工程)を経て、プリント基板に脱着可能な部品が複数合わさることで完成する。後工程については、図17(A)に示す各工程を経ることで完成させることができる。具体的には、前工程で得られる素子基板が完成(ステップST61)した後、基板の裏面を研削する。この段階で基板を薄膜化して、前工程での基板の反り等を低減し、部品の小型化を図る。次に、基板を複数のチップに分離するダイシング工程を行う(ステップST62)。
図17(B)は、ダイシング工程が行われる前の半導体ウエハ6100の上面図である。図17(C)は、図17(B)の部分拡大図である。半導体ウエハ6100には、複数の回路領域6102が設けられている。回路領域6102には、本発明の形態に係る半導体装置(例えば、メモリ、タイマ、CPU等)が設けられている。
複数の回路領域6102は、それぞれが分離領域6104に囲まれている。分離領域6104と重なる位置に分離線(「ダイシングライン」ともいう。)6106が設定される。ダイシング工程(ステップST62)では、分離線6106に沿って半導体ウエハ6100を切断することで、回路領域6102を含むチップ6110を、半導体ウエハ6100から切り出す。図17(D)に、チップ6110の拡大図を示す。
分離領域6104に導電層や半導体層を設けてもよい。分離領域6104に導電層や半導体層を設けることで、ダイシング工程時に生じうるESDを緩和し、ダイシング工程に起因する歩留まりの低下を防ぐことができる。また、一般にダイシング工程は、基板の冷却、削りくずの除去、帯電防止などを目的として、炭酸ガスなどを溶解させて比抵抗を下げた純水を切削部に供給しながら行なう。分離領域6104に導電層や半導体層を設けることで、当該純水の使用量を削減することができる。よって、半導体装置の生産コストを低減することができる。また、半導体装置の生産性を高めることができる。
ステップST62を行った後、分離したチップを個々にピックアップしてリードフレーム上に搭載し接合する、ダイボンディング工程を行う(ステップST63)。ダイボンディング工程におけるチップとリードフレームとの接着方法は、製品に適した方法を選択すればよい。例えば、接着は樹脂やテープによって行えばよい。ダイボンディング工程は、インターポーザ上にチップを搭載し接合してもよい。ワイヤーボンディング工程で、リードフレームのリードとチップ上の電極とを金属の細線(ワイヤー)で電気的に接続する(ステップST64)。金属の細線には、銀線や金線を用いることができる。ワイヤーボンディングは、ボールボンディングとウェッジボンディングの何れでもよい。
ワイヤーボンディングされたチップは、エポキシ樹脂等で封止される、モールド工程が施される(ステップST65)。モールド工程を行うことで電子部品の内部が樹脂で充填され、機械的な外力による内蔵される回路部やワイヤーに対するダメージを低減することができ、また水分や埃による特性の劣化を低減することができる。リードフレームのリードをメッキ処理する。そしてリードを切断および成形加工する(ステップST66)。めっき処理によりリードの錆を防止し、後にプリント基板に実装する際のはんだ付けをより確実に行うことができる。パッケージの表面に印字処理(マーキング)を施す(ステップST67)。検査工程(ステップST68)を経て、電子部品が完成する(ステップST69)。上掲した実施の形態の半導体装置を組み込むことで、低消費電力で、小型な電子部品を提供することができる。
完成した電子部品の斜視模式図を図17(E)に示す。図17(E)では、電子部品の一例として、QFP(Quad Flat Package)の斜視模式図を示している。図17(E)に示すように、電子部品6000は、リード6001およびチップ6110を有する。
電子部品6000は、例えばプリント基板6002に実装される。このような電子部品6000が複数組み合わされて、それぞれがプリント基板6002上で電気的に接続されることで、電子機器に搭載することができる。完成した回路基板6004は、電子機器等の内部に設けられる。電子部品6000を搭載することで、電子機器の消費電力を削減することができる。または、電子機器を小型化することが容易になる。
(実施の形態6)
本実施の形態では、酸化物半導体トランジスタ等について説明する。
<OSトランジスタの構成例1>
図18(A)はOSトランジスタの構成例を示す上面図である。図18(B)は、図18(A)のx1−x2線断面図であり、図18(C)はY1−Y2線断面図である。ここでは、X1−X2線の方向をチャネル長方向と、Y1−Y2線方向をチャネル幅方向と呼称する場合がある。図18(B)は、OSトランジスタのチャネル長方向の断面構造を示す図であり、図18(C)は、OSトランジスタのチャネル幅方向の断面構造を示す図である。なお、デバイス構造を明確にするため、図18(A)では、一部の構成要素が省略されている。
OSトランジスタ501は、絶縁表面に形成される。ここでは、絶縁層521上に形成されている。OSトランジスタ501は、絶縁層528、529で覆われている。OSトランジスタ501は、絶縁層522−527、金属酸化物層511−513、導電層550−553を有する。
なお、図中の絶縁層、金属酸化物層、導電体等は、単層でも積層でもよい。これらの作製には、スパッタリング法、電子線エピタキシー法(MBE法)、パルスレーザアブレーション法(PLD法)、CVD法、原子層堆積法(ALD法)などの各種の成膜方法を用いることができる。なお、CVD法には、プラズマCVD法、熱CVD法、有機金属CVD法などがある。
金属酸化物層511−513をまとめて酸化物層510と呼ぶ。図18(B)、図18(C)に示すように、酸化物層510は、金属酸化物層511、金属酸化物層512、金属酸化物層513の順に積層している部分を有する。OSトランジスタ501がオン状態のとき、チャネルは酸化物層510の金属酸化物層512に主に形成される。
OSトランジスタ501のゲート電極は、導電層550で構成され、ソース電極またはドレイン電極として機能する一対の電極は、導電層551、552で構成される。バックゲート電極は、導電層553で構成される。導電層553は、導電層553a、553bを有する。なお、OSトランジスタ501は、バックゲート電極を有さない構造としてもよい。後述するOSトランジスタ502も同様である。
ゲート(フロントゲート)側のゲート絶縁層は、絶縁層527で構成され、バックゲート側のゲート絶縁層は、絶縁層524−526の積層で構成される。絶縁層528は層間絶縁層である。絶縁層529はバリア層である。
金属酸化物層513は、金属酸化物層511、512、導電層551、552でなる積層体を覆っている。絶縁層527は、金属酸化物層513を覆っている。導電層551、552は、それぞれ金属酸化物層513、絶縁層527を介して、導電層550と重なる領域を有する。
導電層551、552は、金属酸化物層511と金属酸化物層512との積層を形成するために使用されるハードマスクから作製されている。例えば、次のような工程を経て、金属酸化物層511、512、導電層551、552を作製することができる。2層の金属酸化物膜を形成する。酸化物半導体膜上に導電膜を形成する。この導電膜をエッチングしてハードマスクを形成する。ハードマスクを用いて、2層の酸化物半導体膜をエッチングして、金属酸化物層511と金属酸化物層512の積層を形成する。次に、ハードマスクをエッチングして、導電層551および導電層552を形成する。このような工程を経て形成されるため、導電層551、552は、金属酸化物層511、512の側面に接する領域を有していない。
<導電層>
導電層550―553に用いられる導電材料には、リン等の不純物元素をドーピングした多結晶シリコンに代表される半導体、ニッケルシリサイド等のシリサイド、モリブデン、チタン、タンタル、タングステン、アルミニウム、銅、クロム、ネオジム、スカンジウム等の金属、または上述した金属を成分とする金属窒化物(窒化タンタル、窒化チタン、窒化モリブデン、窒化タングステン)等がある。また、インジウム錫酸化物、酸化タングステン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、酸化ケイ素を添加したインジウム錫酸化物などの導電性材料を用いることができる。
導電層550に仕事関数の高い導電性材料を用いることで、OSトランジスタ501のVthを大きくし、カットオフ電流を下げることができる。導電層550の仕事関数は好ましくは、4.8eV以上、さらに好ましくは5.0eV以上、さらに好ましくは5.2eV以上、さらに好ましくは5.4eV以上、さらに好ましくは5.6eV以上の導電性材料を用いればよい。仕事関数の大きな導電性材料として、例えば、モリブデン、酸化モリブデン、Pt、Ptシリサイド、Niシリサイド、インジウム錫酸化物、窒素添加されたIn−Ga−Zn酸化物などが挙げられる。
なお、カットオフ電流とは、ゲートーソース間電圧が0Vであるときのドレイン電流のことをいう。
例えば、導電層550は、導電層550は窒化タンタル、またはタングステン単層である。あるいは、導電層550が2層構造、および3層構造の場合、次のような組み合わせがある。先に記載した導電体が絶縁層527側の層を構成する。(アルミニウム、チタン)、(窒化チタン、チタン)、(窒化チタン、タングステン、(窒化タンタル、タングステン)、(窒化タングステン、タングステン)、(チタン、アルミニウム、チタン)、(窒化チタン、アルミニウム、チタン)、(窒化チタン、アルミニウム、窒化チタン)。
導電層551と導電層552は同じ層構造をもつ。例えば、導電層551が単層である場合、アルミニウム、チタン、クロム、ニッケル、銅、イットリウム、ジルコニウム、モリブデン、銀、タンタル、またはタングステンなどの金属、またはこれを主成分とする合金を構成すればよい。導電層551が2層構造、および3層構造の場合、次のような組み合わせがある。先に記載した導電体が絶縁層527側の層を構成する。(チタン、アルミニウム)、(タングステン、アルミニウム)、(タングステン、銅)(銅−マグネシウム−アルミニウム合金、銅)、(チタン膜、銅)、(チタンまたは窒化チタン、アルミニウムまたは銅、チタンまたは窒化チタン)、(モリブデンまたは窒化モリブデン、アルミニウムまたは銅、モリブデンまたは窒化モリブデン)。
例えば、導電層553aは、水素に対するバリア性を有する導電層(例えば、窒化タンタル層)とし、導電層553bは、導電層553aよりも導電率の高い導電層(例えばタングステン)とすることが好ましい。このような構造であることで、導電層553は配線としての機能と、酸化物層510への水素の拡散を抑制する機能とをもつ。
<絶縁体>
絶縁層521−529に用いられる絶縁材料には、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、窒化酸化アルミニウム、酸化窒化アルミニウム、酸化マグネシウム、窒化シリコン、酸化シリコン、窒化酸化シリコン、酸化窒化シリコン、酸化ガリウム、酸化ゲルマニウム、酸化イットリウム、酸化ジルコニウム、酸化ランタン、酸化ネオジム、酸化ハフニウム、酸化タンタル、アルミニウムシリケートなどがある。絶縁層521−529はこれらの絶縁材料でなる単層、または積層して構成される。絶縁層521−529を構成する層は、複数の絶縁材料を含んでいてもよい。
なお、本明細書等において、酸化窒化物とは、酸素の含有量が窒素よりも多い化合物であり、窒化酸化物とは、窒素の含有量が酸素よりも多い化合物のことをいう。
酸化物層510の酸素欠損の増加を抑制するため、絶縁層526−528は、酸素を含む絶縁層であることが好ましい。絶縁層526―528の少なくとも1つは、加熱により酸素が放出される絶縁膜(以下、「過剰酸素を含む絶縁膜」という。)で形成されることがより好ましい。過剰酸素を含む絶縁膜から酸化物層510に酸素を供給することで、酸化物層510の酸素欠損を補償することができる。したがって、OSトランジスタ501の信頼性および電気特性を向上することができる。
過剰酸素を含む絶縁層とは、TDS(Thermal Desorption Spectroscopy:昇温脱離ガス分光法)において、膜の表面温度が100℃以上700℃以下、または100℃以上500℃以下の範囲における酸素分子の放出量が1.0×1018[分子/cm3]以上である膜とする。酸素分子の放出量は、3.0×1020atoms/cm3以上であることが好ましい。
過剰酸素を含む絶縁膜は、絶縁膜に酸素を添加する処理を行って形成することができる。酸素を添加する処理は、酸素雰囲気下による熱処理や、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、またはプラズマ処理などを用いて行うことができる。酸素を添加するためのガスとしては、16O2もしくは18O2などの酸素ガス、亜酸化窒素ガスまたはオゾンガスなどを用いることができる。
酸化物層510の水素濃度の増加を防ぐために、絶縁層521―529中の水素濃度を低減することが好ましい。特に絶縁層523−528の水素濃度を低減することが好ましい。具体的には、水素濃度は、2×1020atoms/cm3以下であり、好ましくは5×1019atoms/cm3以下が好ましく、1×1019atoms/cm3以下がより好ましく、5×1018atoms/cm3以下がさらに好ましい。
酸化物層510の窒素濃度の増加を防ぐために、絶縁層523―528の窒素濃度を低減することが好ましい。具体的には、窒素濃度は、5×1019atoms/cm3未満であり、5×1018atoms/cm3以下であり、1×1018atoms/cm3以下がより好ましく、5×1017atoms/cm3以下がより好ましい。
上掲の水素濃度、窒素濃度は、二次イオン質量分析法(SIMS:Secondary Ion Mass Spectrometry)で測定された値である。
OSトランジスタ501において、酸素および水素に対してバリア性をもつ絶縁層(以下、バリア層)によって、酸化物層510が包み込まれる構造であることが好ましい。このような構造であることで、酸化物層510から酸素が放出されること、酸化物層510に水素が侵入することを抑えることができるので、OSトランジスタ501の信頼性、電気特性を向上できる。
例えば、絶縁層529をバリア層として機能させ、かつ絶縁層521、522、524の少なくとも1つをバリア層として機能させればよい。バリア層は、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、窒化シリコンなどの材料で形成することができる。
酸化物層510と導電層550の間に、バリア層をさらに設けてもよい。もしくは、金属酸化物層513として、酸素および水素に対してバリア性をもつ金属酸化物層を設けてもよい。
絶縁層524、絶縁層525、絶縁層526の膜厚をそれぞれ薄くすることで、導電層550の電圧によるOSトランジスタのしきい値電圧の制御が容易になり、好ましい。例えば、絶縁層524−526の各膜厚は50nm以下にする。各膜厚は30nm以下が好ましく、10nm以下がより好ましく、5nm以下がさらに好ましい。
絶縁層521−528の構成例を記す。この例では、絶縁層521、522、525、529は、それぞれ、バリア層として機能する。絶縁層526―528は過剰酸素を含む酸化物層である。絶縁層521は窒化シリコンであり、絶縁層522は酸化アルミニウムであり、絶縁層523は酸化窒化シリコンである。バックゲート側のゲート絶縁層(524−526)は、酸化シリコン、酸化アルミニウム、酸化シリコンの積層である。フロントゲート側のゲート絶縁層(527)は、酸化窒化シリコンである。層間絶縁層(528)は、酸化シリコンである。絶縁層529は酸化アルミニウムである。
<金属酸化物層>
金属酸化物層511―513の各厚さは3nm以上500nm以下であり、は3nm以上100nm以下が好ましく、3nm以上60nm以下がさらに好ましい。
OSトランジスタ501のオフ電流の低減のために、金属酸化物層512は、例えば、エネルギーギャップが大きいことが好ましい。金属酸化物層512のエネルギーギャップは、2.5eV以上4.2eV以下であり、2.8eV以上3.8eV以下が好ましく、3eV以上3.5eV以下がさらに好ましい。
酸化物層510は、結晶性金属酸化物層であることが好ましい。少なくとも、金属酸化物層512は結晶性金属酸化物層であることが好ましい。信頼性、および電気特性の良いOSトランジスタ501を実現できる。
金属酸化物層512に適用できる酸化物は、代表的には、In−Ga酸化物、In−Zn酸化物、In−M−Zn酸化物(MはAl、Ga、Y、またはSn)である。金属酸化物層512は、インジウムを含む酸化物層に限定されない。金属酸化物層512は、例えば、Zn−Sn酸化物、Ga−Sn酸化物、Zn−Mg酸化物等で形成することができる。金属酸化物層511、513も、金属酸化物層512と同様の酸化物で形成することができる。金属酸化物層511、513は、それぞれ、Ga酸化物で形成することができる。この場合、金属酸化物層512はGaを含む金属酸化物層であることが好ましい。
金属酸化物層512と金属酸化物層511の界面に界面準位が形成されると、界面近傍の領域にもチャネル領域が形成されるために、OSトランジスタ501のしきい値電圧が変動してしまう。そのため、金属酸化物層511は、構成要素として、金属酸化物層512を構成する金属元素の少なくとも1つを含むことが好ましい。これにより、金属酸化物層512と金属酸化物層513の界面には、界面準位が形成されにくくなり、OSトランジスタ501のしきい値電圧等の電気特性のばらつきを低減することができる。
金属酸化物層513は、構成要素として、金属酸化物層512を構成する金属元素の少なくとも1つを含むことが好ましい。これにより、金属酸化物層512と金属酸化物層513との界面では、界面散乱が起こりにくくなり、キャリアの動きが阻害されにくくなるので、OSトランジスタ501の電界効果移動度を高くすることができる。
金属酸化物層511−513のうち、金属酸化物層512のキャリア移動度が最も高いことが好ましい。これにより、絶縁層526、527から離間している金属酸化物層512にチャネルを形成することができる。
例えば、In−M−Zn酸化物等のIn含有金属酸化物は、Inの含有率を高めることで、キャリア移動度を高めることができる。In−M−Zn酸化物では、主として重金属のs軌道がキャリア伝導に寄与しており、インジウムの含有率を多くすることにより、より多くのs軌道が重なるため、インジウムの含有率が多い酸化物はインジウムの含有率が少ない酸化物と比較して移動度が高くなる。そのため、酸化物半導体膜にインジウムの含有量が多い酸化物を用いることで、キャリア移動度を高めることができる。
例えば、In−Ga−Zn酸化物で金属酸化物層512を形成し、Ga酸化物で金属酸化物層511、513を形成する。例えば、In−M−Zn酸化物で、金属酸化物層511−513を形成する場合、3層のうち、金属酸化物層511を最もIn含有率が高いIn−M−Zn酸化物層とする。In−M−Zn酸化物をスパッタリング法で形成する場合、ターゲットの金属元素の原子数比を変えることで、In含有率を変化させることができる。
例えば、金属酸化物層512の成膜に用いるターゲットの金属元素の原子数比In:M:Znは、1:1:1、3:1:2、または4:2:4.1が好ましい。例えば、金属酸化物層511、513の成膜に用いるターゲットの金属元素の原子数比In:M:Znは、1:3:2、または1:3:4が好ましい。In:M:Zn=4:2:4.1のターゲットで成膜したIn−M−Zn酸化物の原子数比は、およそIn:M:Zn=4:2:3である。
OSトランジスタ501に安定した電気特性を付与するには、酸化物層510の不純物濃度を低減することが好ましい。金属酸化物において、水素、窒素、炭素、シリコン、および主成分以外の金属元素は不純物となる。例えば、水素および窒素はドナー準位の形成に寄与し、キャリア密度を増大させてしまう。また、シリコンおよび炭素は酸化物半導体中で不純物準位の形成に寄与する。不純物準位はトラップとなり、トランジスタの電気特性を劣化させることがある。
例えば、酸化物層510は、シリコン濃度が2×1018atoms/cm3以下の、好ましくは、2×1017atoms/cm3以下の領域を有する。酸化物層510の炭素濃度も同様である。
酸化物層510は、アルカリ金属濃度が1×1018atoms/cm3以下の、好ましくは2×1016atoms/cm3以下の領域を有する。アルカリ土類金属の濃度についても同様である。
酸化物層510は、窒素濃度が5×1019atoms/cm3未満の、好ましくは5×1018atoms/cm3以下の、より好ましくは1×1018atoms/cm3以下の、さらに好ましくは5×1017atoms/cm3以下の領域を有する。
酸化物層510は、水素濃度が1×1020atoms/cm3未満の、好ましくは1×1019atoms/cm3未満の、より好ましくは5×1018atoms/cm3未満の、さらに好ましくは1×1018atoms/cm3未満の領域を有する。
上掲した酸化物層510の不純物濃度は、SIMSにより得られる値である。
金属酸化物層512が酸素欠損を有する場合、酸素欠損のサイトに水素が入り込むことでドナー準位を形成することがある。その結果、OSトランジスタ501のオン電流を減少させてしまう。酸素欠損のサイトは、水素が入るよりも酸素が入る方が安定する。したがって、金属酸化物層512中の酸素欠損を低減することで、OSトランジスタ501のオン電流を大きくできる場合がある。よって、金属酸化物層512の水素を低減することで、酸素欠損のサイトに水素が入りこまないようにすることが、オン電流特性の向上に有効である。
金属酸化物に含まれる水素は、金属原子に結合している酸素と反応して水になるため、酸素欠損を形成することがある。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ことがある。また、水素の一部が金属原子に結合している酸素と結合して、キャリアである電子を生成することがある。金属酸化物層512にチャネル形成領域が設けられるので、金属酸化物層512に水素が含まれていると、OSトランジスタ501はノーマリーオン特性となりやすい。このため、金属酸化物層512中の水素はできる限り低減されていることが好ましい。
図18は、酸化物層510が3層構造の例であるが、これに限定されない。例えば、酸化物層510を金属酸化物層511または金属酸化物層513のない2層構造とすることができる。または、金属酸化物層511の上もしくは下、または金属酸化物層513上もしくは下に、金属酸化物層511、金属酸化物層512および金属酸化物層513として例示した酸化物半導体層のいずれか一を有する4層構造とすることもできる。または、酸化物層510の任意の層の間、酸化物層510の上、酸化物層510の下のいずれか二箇所以上に、金属酸化物層511―513と同様の金属酸化物層を1層または複数を設けることができる。
<エネルギーバンド構造>
図20を参照して、金属酸化物層511―513の積層によって得られる効果を説明する。図20は、OSトランジスタ501のチャネル形成領域のエネルギーバンド構造の模式図である。ここでは、OSトランジスタ501を例に説明するが、金属酸化物層511―513の積層による効果は、後述するOSトランジスタ502でも同様である。
Ec526、Ec511、Ec512、Ec513、Ec527は、それぞれ、絶縁層526、金属酸化物層511、金属酸化物層512、金属酸化物層513、絶縁層527の伝導帯下端のエネルギーを示している。
ここで、真空準位と伝導帯下端のエネルギーとの差(「電子親和力」ともいう。)は、真空準位と価電子帯上端のエネルギーとの差(イオン化ポテンシャルともいう。)からエネルギーギャップを引いた値となる。なお、エネルギーギャップは、分光エリプソメータ(HORIBA JOBIN YVON社 UT−300)を用いて測定できる。また、真空準位と価電子帯上端のエネルギー差は、紫外線光電子分光分析(UPS:Ultraviolet Photoelectron Spectroscopy)装置(PHI社 VersaProbe)を用いて測定できる。
絶縁層526、527は絶縁体であるため、Ec526とEc527は、Ec511、Ec512、およびEc513よりも真空準位に近い(電子親和力が小さい)。
金属酸化物層512は、金属酸化物層511、513よりも電子親和力が大きい。例えば、金属酸化物層512と金属酸化物層511との電子親和力の差、および金属酸化物層512と金属酸化物層513との電子親和力の差は、それぞれ、0.07eV以上1.3eV以下である。電子親和力の差は、0.1eV以上0.7eV以下が好ましく、0.15eV以上0.4eV以下がさらに好ましい。なお、電子親和力は、真空準位と伝導帯下端のエネルギーとの差である。
OSトランジスタ501のゲート電極(導電層550)に電圧を印加すると、金属酸化物層511、金属酸化物層512、金属酸化物層513のうち、電子親和力が大きい金属酸化物層512に主にチャネルが形成される。
インジウムガリウム酸化物は、小さい電子親和力と、高い酸素ブロック性を有する。そのため、金属酸化物層513がインジウムガリウム酸化物を含むと好ましい。ガリウム原子割合[Ga/(In+Ga)]は、例えば、70%以上、好ましくは80%以上、さらに好ましくは90%以上とする。
また、金属酸化物層511と金属酸化物層512との間には金属酸化物層511と金属酸化物層512の混合領域が存在する場合がある。また、金属酸化物層513と金属酸化物層512との間には金属酸化物層513と金属酸化物層512の混合領域が存在する場合がある。混合領域は、界面準位密度が低くなるため、金属酸化物層511−513の積層体(酸化物層510)は、それぞれの界面近傍においてエネルギーが連続的に変化する(連続接合ともいう。)バンド構造となる。
このようなエネルギーバンド構造を有する酸化物層510において、電子は主に金属酸化物層512を移動することになる。そのため、金属酸化物層511と絶縁層526との界面に、または、金属酸化物層513と絶縁層527との界面に準位が存在したとしても、これらの界面準位により、酸化物層510中を移動する電子の移動が阻害されにくくなるため、OSトランジスタ501のオン電流を高くすることができる。
また、図20に示すように、金属酸化物層511と絶縁層526の界面近傍、および金属酸化物層513と絶縁層527の界面近傍には、それぞれ、不純物や欠陥に起因したトラップ準位Et526、Et527が形成され得るものの、金属酸化物層511、513があることにより、金属酸化物層512をトラップ準位Et526、Et527から離間することができる。
なお、Ec511とEc512との差が小さい場合、金属酸化物層512の電子が該エネルギー差を越えてトラップ準位Et526に達することがある。トラップ準位Et526に電子が捕獲されることで、絶縁膜の界面にマイナスの固定電荷が生じ、トランジスタのしきい値電圧はプラス方向にシフトしてしまう。Ec513とEc512とのエネルギー差が小さい場合も同様である。
OSトランジスタ501のしきい値電圧の変動が低減され、OSトランジスタ501の電気特性を良好なものとするため、Ec511とEc512との差、Ec513とEc512と差は、それぞれ0.1eV以上が好ましく、0.15eV以上がより好ましい。
<OSトランジスタの構成例2>
図19(A)−図19(C)に示すOSトランジスタ502は、OSトランジスタ501の変形例である。OSトランジスタ502の導電層550は、導電層550a、導電層550b、導電層550cを有する。
導電層550aは、熱CVD法、MOCVD法またはALD法を用いて形成する。特に、原子層堆積(ALD:Atomic Layer Deposition)法を用いて形成することが好ましい。ALD法等により形成することで、絶縁層527に対するプラズマによるダメージを減らすことができる。また、被覆性を向上させることができるため好ましい。従って、信頼性が高いOSトランジスタ502を提供することができる。
導電層550bは、タンタル、タングステン、銅、アルミニウムなどの導電性が高い材料を用いて形成する。さらに、導電層550b上に形成する導電層550cは、窒化タングステンなどの酸化しづらい導電体を用いて形成することが好ましい。絶縁層528に酸素が脱離する酸化物材料を用いる場合、導電層550が、脱離した酸素により酸化することを防止することができる。従って、導電層550の酸化を抑制し、絶縁層528から、脱離した酸素を効率的に酸化物層510へと供給することができる。
過剰酸素領域を有する絶縁層528と接する面積が大きい導電層550cに、酸化しにくい導電体を用いることで、絶縁層528の過剰酸素が導電層550に吸収されることを抑制することができる。また、導電層550bに導電性が高い導電体を用いることで、消費電力が小さいOSトランジスタ502を提供することができる。
(実施の形態7)
次いで上記実施の形態に示す表示パネルを用いた表示モジュールの応用例について、図21を用いて説明を行う。
図21に示す表示モジュール800は、上部カバー801と下部カバー802との間に、FPC803に接続されたタッチパネル804、FPC805に接続された表示パネル806、フレーム809、プリント基板810、バッテリ811を有する。なお、バッテリ811、タッチパネル804などは、設けられない場合もある。
上記実施の形態で説明した表示パネルは、図21における表示パネル806に用いることができる。
上部カバー801および下部カバー802は、タッチパネル804および表示パネル806のサイズに合わせて、形状や寸法を適宜変更することができる。
タッチパネル804は、抵抗膜方式または静電容量方式のタッチパネルを表示パネル806に重畳して用いることができる。また、表示パネル806の対向基板(封止基板)に、タッチパネル機能を持たせるようにすることも可能である。または、表示パネル806の各画素内に光センサを設け、光学式のタッチパネルとすることも可能である。または、表示パネル806の各画素内にタッチセンサ用電極を設け、静電容量方式のタッチパネルとすることも可能である。この場合、タッチパネル804を省略することも可能である。
上部カバー801は光路を有してもよい。プリント基板810に実装された光源もしくは光源モジュールから照射された光が、上部カバー801に設けられた光路を通り、上部カバーの1辺より照射され、光を照射する1辺とは異なる他の一辺の光路に入射される光の有無をプリント基板810に実装された光センサもしくは光センサモジュールによって判断することで、指やペンなどのタッチなどによる画面タッチの有無を検出することも可能である。この場合、表示パネル806または表示パネル806の対向基板にタッチパネル機能を持たせなくてもよく、さらにタッチパネル804を省略することも可能である。
図22(A)は、タッチパネル804の一例として相互容量方式のタッチセンサを用いた場合の構成例を示す模式図である。なお図22(A)では、一例として、パルス電圧が与えられる配線CLxをX1−X6の6本の配線、電流の変化を検知する配線CLyをY1−Y6の6本の配線として示している。なお、配線の数は、これに限定されない。また図22(A)は、配線CLxおよび配線CLyが重畳すること、または、配線CLxおよび配線CLyが近接して配置されることで形成される容量素子854を図示している。
配線CLxおよび配線CLyはIC850に電気的に接続されている。IC850は、駆動回路851および検出回路852を含む。
駆動回路851は、一例としては、X1−X6の配線に順にパルスを印加するための回路である。X1−X6の配線にパルス電圧が印加されることで、容量素子854を形成する配線CLxおよび配線CLyの間に電界が生じる。そしてパルス電圧によって容量素子854に電流が流れる。この電極間に生じる電界が、指やペンなどのタッチによる遮蔽等により変化する。つまり、指やペンなどのタッチなどにより、容量素子854の容量値が変化する。このように、指やペンなどのタッチなどにより、容量値に変化を生じさせることを利用して、被検知体の近接、または接触を検出することができる。
検出回路852は、容量素子854での容量値の変化による、Y1−Y6の配線での電流の変化を検出するための回路である。Y1−Y6の配線では、被検知体の近接または接触がないと検出される電流値に変化はないが、検出する被検知体の近接または接触により容量値が減少する場合には電流値が減少する変化を検出する。なお電流の検出は、電流量の総和を検出してもよい。その場合には、積分回路等を用いて検出を行えばよい。または、電流のピーク値を検出してもよい。その場合には、電流を電圧に変換して、電圧値のピーク値を検出してもよい。
図22(A)において、駆動回路851と検出回路852は同一のICで形成されているが、それぞれの回路を異なるICに形成してもよい。検出回路852は、ノイズの影響を受けて誤動作し易い。一方で、駆動回路851はノイズの発生源になり得る。駆動回路851と検出回路852を異なるICで形成することで、検出回路852の誤動作を防ぐことができる。
また、駆動回路851、検出回路852および表示パネル806の駆動回路を1つのICで形成してもよい。その場合、表示モジュール全体に占めるICのコストを低減させることができる。
図22(A)においてIC850はタッチパネル804に配置されているが、IC850はFPC803に配置されてもよい。その場合の模式図を図22(B)に示す。
再び、図21に戻る。
フレーム809は、表示パネル806の保護機能の他、プリント基板810の動作により発生する電磁波を遮断するための電磁シールドとしての機能を有する。またフレーム809は、放熱板としての機能を有していてもよい。
プリント基板810は、電源回路、ビデオ信号およびクロック信号を出力するための信号処理回路を有する。さらに、タッチ検出のための光源および光センサを有してもよい。光源の波長域は、780nmより大きい波長域が望ましく、1.6umより大きな波長域がより望ましい。光センサは、光源の波長域の光を検出する機能を有する。電源回路に電力を供給する電源としては、外部の商用電源であっても良いし、別途設けたバッテリ811による電源であってもよい。バッテリ811は、商用電源を用いる場合には、省略可能である。
また、表示モジュール800には、偏光板、位相差板、プリズムシートなどの部材を追加して設けてもよい。
(実施の形態8)
本実施の形態では、本発明の一態様の電子機器および照明装置について、図面を用いて説明する。
本発明の一態様のサブ画素をもつ高精細な表示部を用いて、薄型である、軽量である、曲面を有する、もしくは可撓性を有する、発光装置、表示装置、または半導体装置等を作製できる。これら本発明の一態様が適用された発光装置、表示装置、または半導体装置等を用いて、薄型である、軽量である、曲面を有する、もしくは可撓性を有する、電子機器または照明装置を作製できる。
電子機器としては、例えば、テレビジョン装置(テレビ、またはテレビジョン受信機ともいう)、コンピュータ用などのモニタ、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、デジタルフォトフレーム、携帯電話機(携帯電話、携帯電話装置ともいう)、携帯型ゲーム機、携帯情報端末、音響再生装置、パチンコ機などの大型ゲーム機などが挙げられる。
本発明の一態様の電子機器または照明装置は可撓性を有するため、家屋もしくはビルの内壁もしくは外壁、または、自動車の内装もしくは外装の曲面に沿って組み込むことも可能である。
本発明の一態様の電子機器は、二次電池を有していてもよく、非接触電力伝送を用いて、二次電池を充電することができると好ましい。
二次電池としては、例えば、ゲル状電解質を用いるリチウムポリマー電池(リチウムイオンポリマー電池)等のリチウムイオン二次電池、ニッケル水素電池、ニカド電池、有機ラジカル電池、鉛蓄電池、空気二次電池、ニッケル亜鉛電池、銀亜鉛電池などが挙げられる。
本発明の一態様の電子機器は、アンテナを有していてもよい。アンテナで信号を受信することで、表示部で映像または情報等の表示を行うことができる。また、電子機器がアンテナおよび二次電池を有する場合、アンテナを、非接触電力伝送に用いてもよい。
図23(A)、(B)、(C1)、(C2)、(D)、(E)に、湾曲した表示部7000を有する電子機器の一例を示す。表示部7000はその表示面が湾曲して設けられ、湾曲した表示面に沿って表示を行うことができる。表示部7000は可撓性を有していてもよい。
表示部7000は、本発明の一態様のサブ画素をもつ高精細な表示部を用いて作製された発光装置、表示装置、または入出力装置を有する。
本発明の一態様により、湾曲した表示部を備える電子機器を提供できる。
図23(A)に携帯電話機の一例を示す。携帯電話機7100は、筐体7101、表示部7000、操作ボタン7103、外部接続ポート7104、スピーカ7105、マイク7106等を有する。
図23(A)に示す携帯電話機7100は、表示部7000にタッチセンサを備える。電話を掛ける、或いは文字を入力するなどのあらゆる操作は、指またはスタイラスなどで表示部7000に触れることで行うことができる。
また、操作ボタン7103の操作により、電源のON、OFF動作、または表示部7000に表示される画像の種類を切り替えることができる。例えば、メール作成画面から、メインメニュー画面に切り替えることができる。
図23(B)にテレビジョン装置の一例を示す。テレビジョン装置7200は、筐体7201に表示部7000が組み込まれている。ここでは、スタンド7203により筐体7201を支持した構成を示している。
図23(B)に示すテレビジョン装置7200の操作は、筐体7201が備える操作トランジスタ、または別体のリモコン操作機7211により行うことができる。または、表示部7000にタッチセンサを備えていてもよく、指等で表示部7000に触れることで操作してもよい。リモコン操作機7211は、当該リモコン操作機7211から出力する情報を表示する表示部を有していてもよい。リモコン操作機7211が備える操作キーまたはタッチパネルにより、チャンネルまたは音量の操作を行うことができ、表示部7000に表示される映像を操作することができる。
なお、テレビジョン装置7200は、受信機およびモデムなどを備えた構成とする。受信機により一般のテレビ放送の受信を行うことができる。また、モデムを介して有線または無線による通信ネットワークに接続することにより、一方向(送信者から受信者)または双方向(送信者と受信者間、あるいは受信者間同士など)の情報通信を行うことも可能である。
図23(C1)、(C2)、(D)、(E)に携帯情報端末の一例を示す。各携帯情報端末は、筐体7301および表示部7000を有する。さらに、操作ボタン、外部接続ポート、スピーカ、マイク、アンテナ、またはバッテリ等を有していてもよい。表示部7000にはタッチセンサを備える。携帯情報端末の操作は、指またはスタイラスなどで表示部7000に触れることで行うことができる。
図23(C1)は、携帯情報端末7300の斜視図であり、図23(C2)は携帯情報端末7300の上面図である。図23(D)は、携帯情報端末7310の斜視図である。図23(E)は、携帯情報端末7320の斜視図である。
本実施の形態で例示する携帯情報端末は、例えば、電話機、手帳または情報閲覧装置等から選ばれた一つまたは複数の機能を有する。具体的には、スマートフォンとしてそれぞれ用いることができる。本実施の形態で例示する携帯情報端末は、例えば、移動電話、電子メール、文章閲覧および作成、音楽再生、インターネット通信、コンピュータゲームなどの種々のアプリケーションを実行することができる。
携帯情報端末7300、携帯情報端末7310および携帯情報端末7320は、文字および画像情報等をその複数の面に表示することができる。例えば、図23(C1)、(D)に示すように、3つの操作ボタン7302を一の面に表示し、矩形で示す情報7303を他の面に表示することができる。図23(C1)、(C2)では、携帯情報端末の上側に情報が表示される例を示し、図23(D)では、携帯情報端末の横側に情報が表示される例を示す。また、携帯情報端末の3面以上に情報を表示してもよく、図23(E)では、情報7304、情報7305、情報7306がそれぞれ異なる面に表示されている例を示す。
なお、情報の例としては、SNS(ソーシャル・ネットワーキング・サービス)の通知、電子メールまたは電話などの着信を知らせる表示、電子メールなどの題名もしくは送信者名、日時、時刻、バッテリの残量、アンテナ受信の強度などがある。または、情報が表示されている位置に、情報の代わりに、操作ボタン、アイコンなどを表示してもよい。
例えば、携帯情報端末7300の使用者は、洋服の胸ポケットに携帯情報端末7300を収納した状態で、その表示(ここでは情報7303)を確認することができる。
具体的には、着信した電話の発信者の電話番号または氏名等を、携帯情報端末7300の上方から観察できる位置に表示する。使用者は、携帯情報端末7300をポケットから取り出すことなく、表示を確認し、電話を受けるか否かを判断できる。
図23(F)〜(H)に、湾曲した発光部を有する照明装置の一例を示している。
図23(F)〜(H)に示す各照明装置が有する発光部は、本発明の一態様のサブ画素をもつ高精細な表示部を用いて作製された発光装置を有する。
本発明の一態様により、湾曲した発光部を備える照明装置を提供できる。
図23(F)に示す照明装置7400は、波状の発光面を有する発光部7402を備える。したがってデザイン性の高い照明装置となっている。
図23(G)に示す照明装置7410の備える発光部7412は、凸状に湾曲した2つの発光部が対称的に配置された構成となっている。したがって照明装置7410を中心に全方位を照らすことができる。
図23(H)に示す照明装置7420は、凹状に湾曲した発光部7422を備える。したがって、発光部7422からの発光を、照明装置7420の前面に集光するため、特定の範囲を明るく照らす場合に適している。また、このような形態とすることで、影ができにくい等の効果を奏する。
また、照明装置7400、照明装置7410および照明装置7420の備える各々の発光部は可撓性を有していてもよい。発光部を可塑性の部材または可動なフレームなどの部材で固定し、用途に合わせて発光部の発光面を自在に湾曲可能な構成としてもよい。
照明装置7400、照明装置7410および照明装置7420は、それぞれ、操作トランジスタ7403を備える台部7401と、台部7401に支持される発光部を有する。
なおここでは、台部によって発光部が支持された照明装置について例示したが、発光部を備える筐体を天井に固定する、または天井からつり下げるように用いることもできる。発光面を湾曲させて用いることができるため、発光面を凹状に湾曲させて特定の領域を明るく照らす、または発光面を凸状に湾曲させて部屋全体を明るく照らすこともできる。
図24(A1)、(A2)、(B)乃至(I)に、可撓性を有する表示部7001を有する携帯情報端末の一例を示す。
表示部7001は、本発明の一態様のサブ画素をもつ高精細な表示部を用いて作製された発光装置、表示装置、または入出力装置を有する。例えば、曲率半径0.01mm以上150mm以下で曲げることができる発光装置、表示装置、または入出力装置等を適用できる。また、表示部7001はタッチセンサを備えていてもよく、指等で表示部7001に触れることで携帯情報端末を操作することができる。
本発明の一態様により、可撓性を有する表示部を備える電子機器を提供できる。
図24(A1)は、携帯情報端末の一例を示す斜視図であり、図24(A2)は、携帯情報端末の一例を示す側面図である。携帯情報端末7500は、筐体7501、表示部7001、引き出し部材7502、操作ボタン7503等を有する。
携帯情報端末7500は、筐体7501内にロール状に巻かれた可撓性を有する表示部7001を有する。引き出し部材7502を用いて表示部7001を引き出すことができる。
また、携帯情報端末7500は内蔵された制御部によって映像信号を受信可能で、受信した映像を表示部7001に表示することができる。また、携帯情報端末7500にはバッテリが内蔵されている。また、筐体7501にコネクタを接続する端子部を備え、映像信号および電力を有線により外部から直接供給する構成としてもよい。
また、操作ボタン7503によって、電源のON、OFF動作、または表示する映像の切り替え等を行うことができる。なお、図24(A1)、(A2)、(B)では、携帯情報端末7500の側面に操作ボタン7503を配置する例を示すが、これに限られず、携帯情報端末7500の表示面と同じ面(おもて面)または裏面に配置してもよい。
図24(B)には、表示部7001を引き出した状態の携帯情報端末7500を示す。この状態で表示部7001に映像を表示することができる。また、表示部7001の一部がロール状に巻かれた図24(A1)の状態と表示部7001を引き出した図24(B)の状態とで、携帯情報端末7500が異なる表示を行う構成としてもよい。例えば、図24(A1)の状態のときに、表示部7001のロール状に巻かれた部分を非表示とすることで、携帯情報端末7500の消費電力を下げることができる。
なお、表示部7001を引き出した際に表示部7001の表示面が平面状となるように固定するため、表示部7001の側部に補強のためのフレームを設けていてもよい。
なお、この構成以外に、筐体にスピーカを設け、映像信号と共に受信した音声信号によって音声を出力する構成としてもよい。
図24(C)乃至(E)に、折りたたみ可能な携帯情報端末の一例を示す。図24(C)では、展開した状態、図24(D)では、展開した状態または折りたたんだ状態の一方から他方に変化する途中の状態、図24(E)では、折りたたんだ状態の携帯情報端末7600を示す。携帯情報端末7600は、折りたたんだ状態では可搬性に優れ、展開した状態では、継ぎ目のない広い表示領域により一覧性に優れる。
表示部7001はヒンジ7602によって連結された3つの筐体7601に支持されている。ヒンジ7602を介して2つの筐体7601間を屈曲させることにより、携帯情報端末7600を展開した状態から折りたたんだ状態に可逆的に変形させることができる。
図24(F)、(G)に、折りたたみ可能な携帯情報端末の一例を示す。図24(F)では、表示部7001が内側になるように折りたたんだ状態、図24(G)では、表示部7001が外側になるように折りたたんだ状態の携帯情報端末7650を示す。携帯情報端末7650は表示部7001および非表示部7651を有する。携帯情報端末7650を使用しない際に、表示部7001が内側になるように折りたたむことで、表示部7001の汚れおよび傷つきを抑制できる。
図24(H)に、可撓性を有する携帯情報端末の一例を示す。携帯情報端末7700は、筐体7701および表示部7001を有する。さらに、入力手段であるボタン7703a、7703b、音声出力手段であるスピーカ7704a、7704b、外部接続ポート7705、マイク7706等を有していてもよい。また、携帯情報端末7700は、可撓性を有するバッテリ7709を搭載することができる。バッテリ7709は例えば表示部7001と重ねて配置してもよい。
筐体7701、表示部7001、およびバッテリ7709は可撓性を有する。そのため、携帯情報端末7700を所望の形状に湾曲させること、および携帯情報端末7700に捻りを加えることが容易である。例えば、携帯情報端末7700は、表示部7001が内側または外側になるように折り曲げて使用することができる。または、携帯情報端末7700をロール状に巻いた状態で使用することもできる。このように、筐体7701および表示部7001を自由に変形することが可能であるため、携帯情報端末7700は、落下した場合、または意図しない外力が加わった場合であっても、破損しにくいという利点がある。
また、携帯情報端末7700は軽量であるため、筐体7701の上部をクリップ等で把持してぶら下げて使用する、または、筐体7701を磁石等で壁面に固定して使用するなど、様々な状況において利便性良く使用することができる。
図24(I)に腕時計型の携帯情報端末の一例を示す。携帯情報端末7800は、バンド7801、表示部7001、入出力端子7802、操作ボタン7803等を有する。バンド7801は、筐体としての機能を有する。また、携帯情報端末7800は、可撓性を有するバッテリ7805を搭載することができる。バッテリ7805は例えば表示部7001またはバンド7801と重ねて配置してもよい。
バンド7801、表示部7001、およびバッテリ7805は可撓性を有する。そのため、携帯情報端末7800を所望の形状に湾曲させることが容易である。
操作ボタン7803は、時刻設定のほか、電源のオン、オフ動作、無線通信のオン、オフ動作、マナーモードの実行および解除、省電力モードの実行および解除など、様々な機能を持たせることができる。例えば、携帯情報端末7800に組み込まれたオペレーティングシステムにより、操作ボタン7803の機能を自由に設定することもできる。
また、表示部7001に表示されたアイコン7804に指等で触れることで、アプリケーションを起動することができる。
また、携帯情報端末7800は、通信規格された近距離無線通信を実行することが可能である。例えば無線通信可能なヘッドセットと相互通信することによって、ハンズフリーで通話することもできる。
また、携帯情報端末7800は入出力端子7802を有していてもよい。入出力端子7802を有する場合、他の情報端末とコネクタを介して直接データのやりとりを行うことができる。また入出力端子7802を介して充電を行うこともできる。なお、本実施の形態で例示する携帯情報端末の充電動作は、入出力端子を介さずに非接触電力伝送により行ってもよい。
図25(A)に自動車9700の外観を示す。図25(B)に自動車9700の運転席を示す。自動車9700は、車体9701、車輪9702、フロントガラス9703等を有する。本発明の一態様が適用された発光装置、表示装置、または入出力装置等は、自動車9700の表示部などに用いることができる。例えば、図25(B)に示す表示部9710乃至表示部9715に本発明の一態様が適用された発光装置等を設けることができる。
表示部9712はピラー部分に設けられた表示装置である。例えば、車体に設けられた撮像手段からの映像を表示部9712に映し出すことによって、ピラーで遮られた視界を補完することができる。表示部9713はダッシュボード部分に設けられた表示装置である。例えば、車体に設けられた撮像手段からの映像を表示部9713に映し出すことによって、ダッシュボードで遮られた視界を補完することができる。すなわち、自動車の外側に設けられた撮像手段からの映像を映し出すことによって、死角を補い、安全性を高めることができる。また、見えない部分を補完する映像を映すことによって、より自然に違和感なく安全確認を行うことができる。
また、図25(C)は、運転席と助手席にベンチシートを採用した自動車の室内を示している。表示部9721は、ドア部に設けられた表示装置である。例えば、車体に設けられた撮像手段からの映像を表示部9721に映し出すことによって、ドアで遮られた視界を補完することができる。また、表示部9722は、ハンドルに設けられた表示装置である。表示部9723は、ベンチシートの座面の中央部に設けられた表示装置である。なお、表示装置を座面または背もたれ部分などに設置して、当該表示装置を、当該表示装置の発熱を熱源としたシートヒーターとして利用することもできる。
表示部9714、表示部9715、または表示部9722はナビゲーション情報、スピードメーター、タコメーター、走行距離、給油量、ギア状態、エアコンの設定など、その他様々な情報を提供することができる。また、表示部に表示される表示項目およびレイアウトなどは、使用者の好みに合わせて適宜変更することができる。なお、上記情報は、表示部9712または表示部9713、表示部9721、表示部9723にも表示することができる。また、表示部9713乃至表示部9715、表示部9721乃至表示部9723は照明装置として用いることも可能である。
平面な表示部が、本発明の一態様の剥離方法を用いて作製された発光装置、表示装置、または入出力装置を有していてもよい。
図25(D)に示す携帯型ゲーム機は、筐体9801、筐体9802、表示部9803、表示部9804、マイクロフォン9805、スピーカ9806、操作キー9807、スタイラス9808等を有する。
図25(D)に示す携帯型ゲーム機は、2つの表示部(表示部9803と表示部9804)を有する。なお、本発明の一態様の電子機器が有する表示部の数は、2つに限定されず1つであっても3つ以上であってもよい。電子機器が複数の表示部を有する場合、少なくとも1つの表示部が本発明の一態様が適用された発光装置、表示装置、または入出力装置等を有する。
図25(E)はノート型パーソナルコンピュータであり、筐体9821、表示部9822、キーボード9823、ポインティングデバイス9824等を有する。
以上、本実施の形態で示す構成、方法、駆動タイミングは、他の実施の形態で示す構成、方法、駆動タイミングと適宜組み合わせて用いることができる。
なお、本実施の形態は、本明細書で示す他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
例えば、本明細書等において、XとYとが接続されている、と明示的に記載されている場合は、XとYとが電気的に接続されている場合と、XとYとが機能的に接続されている場合と、XとYとが直接接続されている場合とが、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。
ここで、X、Y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。
XとYとが直接的に接続されている場合の一例としては、XとYとの電気的な接続を可能とする素子(例えば、トランジスタ、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、トランジスタ、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。
XとYとが電気的に接続されている場合の一例としては、XとYとの電気的な接続を可能とする素子(例えば、トランジスタ、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、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。
XとYとが機能的に接続されている場合の一例としては、XとYとの機能的な接続を可能とする回路(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)、電圧レベル変換回路(電源回路(昇圧回路、降圧回路など)、信号の電圧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。
なお、XとYとが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、XとYとが電気的に接続されている場合(つまり、XとYとの間に別の素子また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との間に別の素子また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。
なお、例えば、トランジスタのソース(または第1の端子など)が、Z1を介して(または介さず)、Xと電気的に接続され、トランジスタのドレイン(または第2の端子など)が、Z2を介して(または介さず)、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(または第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(または第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。
例えば、「XとYとトランジスタのソース(または第1の端子など)とドレイン(または第2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(または第1の端子など)、トランジスタのドレイン(または第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(または第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(または第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(または第1の端子など)、トランジスタのドレイン(または第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(または第1の端子など)とドレイン(または第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(または第1の端子など)、トランジスタのドレイン(または第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(または第1の端子など)と、ドレイン(または第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。
または、別の表現方法として、例えば、「トランジスタのソース(または第1の端子など)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(または第1の端子など)とトランジスタのドレイン(または第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(または第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(または第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(または第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(または第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(または第1の端子など)からトランジスタのドレイン(または第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(または第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(または第2の端子など)からトランジスタのソース(または第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(または第1の端子など)と、ドレイン(または第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。
なお、これらの表現方法は、一例であり、これらの表現方法に限定されない。ここで、X、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。
なお、回路図上は独立している構成要素同士が電気的に接続しているように図示されている場合であっても、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、およ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。