JP2018049226A - 表示装置、表示モジュール、及び電子機器 - Google Patents

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Abstract

【課題】透光性導電膜で形成された容量素子を、光が透過することで表示される表示装置。【解決手段】複数の画素を有し、画素は、第1の画素回路と、第2の画素回路と、を有し、第1の画素回路は、第1の表示素子と、第1の容量素子と、を有し、第2の画素回路は、第2の表示素子と、第2の容量素子と、を有している。第1の表示素子は、反射電極を有し、第1の表示素子は、外光を反射電極に反射させることで表示を行い、反射電極は、開口領域を有し、第2の表示素子により発せられた光は、第1の容量素子を透過し、かつ開口領域を通過し、表示を行う表示装置。【選択図】図1

Description

本発明の一態様は、表示装置、表示モジュール、及び電子機器に関する。
なお、本発明の一態様は、上記の技術分野に限定されない。本明細書等で開示する発明の一態様の技術分野は、物、方法、又は、製造方法に関する。又は、本発明は、プロセス、マシン、マニュファクチャ、又は、組成物(コンポジション・オブ・マター)に関する。特に、本発明の一態様は、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、又はそれらの製造方法に関する。
なお、本明細書等において、半導体装置は、半導体特性を利用することで機能しうる素子、回路、又は装置等を指す。一例としては、トランジスタ、ダイオード等の半導体素子は半導体装置である。また別の一例としては、半導体素子を有する回路は、半導体装置である。また別の一例としては、半導体素子を有する回路を備えた装置は、半導体装置である。
スマートフォン、タブレット、電子ブック等のモバイル機器が普及している。モバイル機器は、屋外環境や室内環境など利用する環境の明るさに適した表示をすることが求められている。さらに電子ブック、タブレットなどで、電子書籍を読む場合、長時間使用できることが求められている。
自然光や室内照明光など、十分な明るさの外光がある環境では反射光を利用した表示を行い、十分な明るさを得られない環境では表示素子を利用した表示を行うことで、低電力化を実現する表示装置が提案されている。
例えば特許文献1では、1つの画素に、液晶素子を制御する画素回路と、発光素子を制御する画素回路とが設けられている、ハイブリッド(複合型)表示装置が開示されている。
トランジスタに適用可能な半導体材料として酸化物半導体が注目されている。例えば、金属酸化物として酸化亜鉛、又はIn−Ga−Zn系酸化物半導体を用いてトランジスタを作製する技術が特許文献2に開示されている。半導体層に、金属酸化物を有するトランジスタをOSトランジスタという。
OSトランジスタはオフ電流が非常に小さい。そのことを利用して、静止画像を表示する際のリフレッシュ頻度を少なくし、液晶ディスプレイや有機ELディスプレイの消費電力を低減する技術が特許文献3に開示されている。なお、本明細書において、上述の表示装置の消費電力を減らす技術を、「アイドリング・ストップ駆動」と呼称する。
例えば特許文献5では、透光性導電膜で形成された容量素子の構成について開示されている。
国際公開第2007/041150号公報 特開2007−123861号公報 特開2011−141522号公報 特開2015−128163号公報
外光を利用して表示を行う方法として、反射型液晶表示装置がある。反射型液晶表示装置ではバックライトを必要としないため低消費電力であるが、明るい外光が得られる場所でないと良好な表示を行えない。EL(Electroluminescence)素子は発光素子であるため、発光表示装置は暗い場所で良好な表示ができる一方、太陽光の下など明るい外光が得られる場所では、輝度が固定されているため、視認性が低下してしまう課題がある。
明るい外光が得られる場所でスマートフォン、タブレット、電子ブック、及びパーソナルコンピュータなどが使用されることが多くなってきた。その中でも、スマートフォン、タブレットなど、明るい外光が得られる場所で使用されるモバイル機器は、視認性を上げるために高輝度で表示される。そのため電力を消費しやすい。したがって、長時間の使用に耐えられるようにバッテリの容量を大きくする必要がある。ただしバッテリの容量を大きくすると、モバイル機器が重くなる課題がある。
スマートフォン、タブレット、及び電子ブックなどで長時間の使用をするとき、消費電力を小さくする必要がある。消費電力を制御する代表的な方法としてパワーゲーティングやクロックゲーティングなどの制御方法がある。表示装置の場合は、表示の更新回数を減らすなどの方法が提案されている。しかしながら表示の更新間隔が長くなると、データを保持するスイッチトランジスタで電荷のリークが発生する。解像度が高くなると、電荷を保持する容量素子は小さくなる。電荷のリークによって保持されているデータが劣化しやすくなり、ちらつきが発生することで、視認性が低下する課題がある。
上記問題に鑑み、本発明の一態様は、新規な構成の表示装置を提供することを課題の一とする。又は、本発明の一態様は、表示の視認性を向上させる表示装置を提供することを課題の一とする。又は、本発明の一態様は、消費電力を低減させる電子機器を提供することを課題の一とする。
なお、これらの課題の記載は、他の課題の存在を妨げるものではない。なお、本発明の一態様は、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。
なお本発明の一態様の課題は、上記列挙した課題に限定されない。上記列挙した課題は、他の課題の存在を妨げるものではない。なお他の課題は、以下の記載で述べる、本項目で言及していない課題である。本項目で言及していない課題は、当業者であれば明細書又は図面等の記載から導き出せるものであり、これらの記載から適宜抽出することができる。なお、本発明の一態様は、上記列挙した記載、及び/又は他の課題のうち、少なくとも一つの課題を解決するものである。
本発明の一態様は、複数の画素を有し、画素は、第1の画素回路と、第2の画素回路と、を有し、第1の画素回路は、第1の表示素子と、第1の容量素子と、を有し、第2の画素回路は、第2の表示素子を有し、第1の表示素子は、反射電極を有し、第1の表示素子は、外光を反射電極に反射させることで表示を行い、反射電極は、開口領域又は切欠き領域を有し、第2の表示素子により発せられた光は、第1の容量素子を透過し、かつ開口領域又は切欠き領域を通過し、表示を行うことを特徴とする表示装置である。
上記各構成において、画素は、複数のトランジスタを有し、第1の容量素子の一方の電極は、第1の画素回路の有するトランジスタの第1の酸化物半導体層と、同一の第1の絶縁層の表面上に設けられた第2の酸化物半導体層であり、第1の酸化物半導体層上に、第2の絶縁層が設けられ、第2の酸化物半導体層上に、第3の絶縁層として窒化シリコン膜、又は酸化窒素シリコン膜のいずれか一が設けられ、第2の酸化物半導体層上に第3の絶縁層が設けられることで、第1の透光性導電層としての機能を有し、第3の絶縁層は、トランジスタにおいて、第2の絶縁層上に設けられ、第3の絶縁層上に、第3の酸化物半導体層が設けられ、第3の酸化物半導体層上に、第4の絶縁層として前記窒化シリコン膜、又は前記酸化窒素シリコン膜のいずれか一が設けられ、第3の酸化物半導体層上に、第4の絶縁層が設けられることで、第2の透光性導電層としての機能を有し、第2の透光性導電層は、第1の容量素子の他方の電極としての機能を有し、第2の透光性導電層は、配線としての機能を有し、第1の透光性導電層と、第2の透光性導電層と、に、挟まれた第3の絶縁層を有することで、第1の容量素子としての機能を有し、第1の容量素子は、透光性を有することを特徴とする表示装置が好ましい。
上記各構成において、第2の絶縁層は、トランジスタのパッシベーション層としての機能を有し、第3の絶縁層は、トランジスタの第1の防湿層としての機能を有し、第4の絶縁層は、第2の防湿層の機能を有することを特徴とする表示装置が好ましい。
上記各構成において、第2の表示素子は、第2の容量素子を有し、第2の表示素子により発せられた光は、第2の容量素子を透過し、かつ開口領域又は切欠き領域を通過し、表示を行うことを特徴とする表示装置が好ましい。
上記各構成において、第1の表示素子は、反射型の液晶素子である表示装置が好ましい。
上記各構成において、第2の表示素子は、発光素子である表示装置が好ましい。
上記各構成において、いずれか一の表示装置は、トランジスタを有し、トランジスタは、半導体層に金属酸化物を有する表示装置が好ましい。
上記各構成において、前記トランジスタは、バックゲートを有することが好ましい。
上記各構成において、半導体層に金属酸化物を有するトランジスタは、バックゲートを有すること特徴が好ましい。
上記各構成において、第1の表示素子が反射する第1の光、及び第2の表示素子が発する第2の光のうち、いずれか一方又は両方により、画像を表示する機能を有する表示装置が好ましい。
上記各構成において、タッチセンサと、を有することを特徴とする表示モジュールが好ましい。
上記各構成の表示モジュールと、CPUと、バッテリと、を有することを特徴とする電子機器が好ましい。
本発明の一態様は、新規な構成の表示装置を提供することができる。又は、本発明の一態様は、表示の視認性を向上させる表示装置を提供することができる。又は、本発明の一態様は、消費電力を低減させる電子機器を提供することができる。
なお本発明の一態様の効果は、上記列挙した効果に限定されない。上記列挙した効果は、他の効果の存在を妨げるものではない。なお他の効果は、以下の記載で述べる、本項目で言及していない効果である。本項目で言及していない効果は、当業者であれば明細書又は図面等の記載から導き出せるものであり、これらの記載から適宜抽出することができる。なお、本発明の一態様は、上記列挙した効果、及び/又は他の効果のうち、少なくとも一つの効果を有するものである。したがって本発明の一態様は、場合によっては、上記列挙した効果を有さない場合もある。
(A)表示装置の構成を説明する断面図。(B)画素を説明する回路図。 画素の構成を説明する図。 表示装置の構成を説明する図。 表示装置の構成を説明する図。 表示装置の構成を説明する図。 表示装置の構成を説明する図。 画素の構成を説明する図。 表示装置の構成を説明する図。 表示装置の構成を説明する図。 トランジスタの構成を説明する図。 表示装置の構成を説明する図。 (A):選択回路のブロック図。(B):(A)のタイミングチャート。 (A):図7のタイミングチャート。(B):動作を説明するための図。 (A):図7のタイミングチャート。(B):動作を説明するための図。 (A)乃至(D):表示例を説明するための図。 (A)表示装置の構成を説明する図。(B)表示モジュールの一例を示す図。 電子機器の一例を示す図。 電子機器の一例を示す図。 電子機器の一例を示す図。
以下、実施の形態について図面を参照しながら説明する。ただし、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。したがって、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。したがって、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、ドレイン領域又はドレイン電極)とソース(ソース端子、ソース領域又はソース電極)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。又は、例えば、「絶縁層」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。したがって、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、又は、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−0.5Vにおけるドレイン電流が1×10−19Aであり、Vgsが−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、又は、Vgsが−0.5V乃至−0.8V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℃、又は125℃におけるオフ電流を表す場合がある。又は、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、又は、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℃乃至35℃のいずれか一の温度)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、又は、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℃乃至35℃のいずれか一の温度)、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、又は20Vにおけるオフ電流を表す場合がある。又は、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、又は、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、又は、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。
なお、電圧とは2点間における電位差のことをいい、電位とはある一点における静電場の中にある単位電荷が持つ静電エネルギー(電気的な位置エネルギー)のことをいう。ただし、一般的に、ある一点における電位と基準となる電位(例えば接地電位)との電位差のことを、単に電位もしくは電圧と呼び、電位と電圧が同義語として用いられることが多い。このため、本明細書では特に指定する場合を除き、電位を電圧と読み替えてもよいし、電圧を電位と読み替えてもよいこととする。
(実施の形態1)
本実施の形態では、反射型表示素子と発光型表示素子とを用いた表示装置の構成例について説明する。なお、本実施の形態では、反射型表示素子として液晶素子を用い、発光型表示素子としてEL素子を用いる場合を例に挙げて、表示装置の構成例について図1乃至図12を用いて説明する。EL素子の代わりに、透過型液晶素子を用いてもよい。
図1(A)に、本発明の一態様に係る画素100の断面の構造を一例として示す。図1(A)に示す画素100は、トランジスタ111と、容量素子112と、表示素子113と、トランジスタ121と、トランジスタ122と、容量素子123と、表示素子127とを有する。そして、トランジスタ111と、容量素子112と、表示素子113と、トランジスタ121と、トランジスタ122と、容量素子123と、表示素子127とは、基板101と基板102の間に位置する。
また、画素100において表示素子113は、画素電極114と、共通電極115と、反射電極208と、液晶層116とを有する。画素電極114と、反射電極208と、は電気的に接続されている。画素電極114は、反射電極208を介してトランジスタ111と、容量素子112とに電気的に接続されている。そして、画素電極114と共通電極115の間に印加された電圧が、容量素子112に保持される。容量素子112に保持された電圧にしたがって液晶層116の配向が制御される。なお、図1(A)では、反射電極208が可視光を反射する機能を有し、共通電極115が可視光を透過する機能を有する場合を例示しており、基板102側から入射した光が矢印で示すように反射電極208において反射し、再び基板102側から放射される。
表示素子127は、画素電極125と、電界発光層124と、共通電極126と、を有している。表示素子127は、トランジスタ122に電気的に接続されている。表示素子127から発せられる光は、基板102側に放射される。
なお、図1(A)では、反射電極208が可視光を反射する機能を有し、共通電極115が可視光を透過する機能を有する場合を例示しているため、表示素子127から発せられる光は、白抜きの矢印で示すように反射電極208に設けられた開口領域150Hを導光路として通過し、共通電極115が位置する領域を透過して、基板102側から放射される。容量素子112は、開口領域150Hと重なる位置に配置されている。表示素子127から発せられる光は、容量素子112を通過して基板102側から放射される。本実施の形態では、反射電極208に開口領域150Hを有した場合を例に挙げて説明をするが、反射電極208は、切欠き領域を有する場合もある。
そして、図1(A)に示す画素100では、トランジスタ111と、トランジスタ121と、トランジスタ122とが同一の層200に位置しており、トランジスタ111と、トランジスタ122と、トランジスタ121とが含まれた層200は、表示素子113の下層に設けられ、表示素子127は層200の上層に設けられる。なお、少なくとも、トランジスタ111が有する半導体層と、トランジスタ121及びトランジスタ122が有する半導体層とが同一の絶縁層の表面上に位置している場合、トランジスタ111と、トランジスタ121及びトランジスタ122が、同一の層200に含まれているといえる。
上記構成により、トランジスタ111と、トランジスタ121と、トランジスタ122とを、共通の工程で作製することができる。
図11に表示装置10の構成例を、図1(B)に、画素100の構成例を示す。図11に示す表示装置10は、表示部11が有する画素100(m、n)のいずれか一つを、画素100として説明する。表示部11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以下の整数である。
画素100は、画素回路110を有し、画素回路110は、表示素子113を有している。表示素子113は、一例として焼き付きを防止するために電圧により交流駆動されることが好ましい。
画素100は、画素回路120を有し、画素回路120は、表示素子127を有する。表示素子127は、一例として直流駆動される表示素子が好ましい。
画素回路110の表示素子113及び画素回路120の表示素子127の階調は、電圧又は電流に応じた階調信号によって制御される。
図13(B)の液晶表示領域110Pは、図11の表示部11が有する画素回路110によって表示が制御される。また図13(B)の発光表示領域120Pは、図11の表示部11が有する画素回路120によって表示が制御される。
図1の(B)に説明を戻す。画素回路110は、トランジスタ111、容量素子112、及び表示素子113を有する。表示素子113は、画素電極114と、液晶層116と、共通電極115とを有する。画素電極114は、陽極又は陰極のいずれか一方であり、共通電極115は、陽極又は陰極のいずれか他方である。
画素回路110のトランジスタ111のゲートは、走査線G1と電気的に接続される。トランジスタ111のソース又はドレインの一方は、信号線S1と電気的に接続される。
トランジスタ111のソース又はドレインの他方は、容量素子112の一方の電極及び画素電極114に電気的に接続される。画素電極114は、液晶層116を介して、共通電極115に電気的に接続される。
容量素子112の他方の電極には、容量素子112の基準電圧がCSCOM端子を介して与えられる。共通電極115には、コモン電圧がVCOM端子を介して与えられる。
信号線S1から与えられる階調信号により、画素電極114と、共通電極115との間に生成された電圧により、表示素子113の階調が制御される機能を有している。
画素回路120は、トランジスタ121、トランジスタ122、容量素子123、及び表示素子127を有する。表示素子127は、画素電極125と、電界発光層124と、共通電極126を有する。画素電極125は、陽極又は陰極のいずれか一方であり、共通電極126は、陽極又は陰極のいずれか他方である。
画素回路120のトランジスタ121のゲートは、走査線G2と電気的に接続される。トランジスタ121のソース又はドレインの一方が信号線S2と電気的に接続される。
トランジスタ121のソース又はドレインの他方は、容量素子123の一方の電極及びトランジスタ122のゲートと電気的に接続される。トランジスタ122のドレインには、ANO端子及び容量素子123の他方の電極が電気的に接続される。トランジスタ122のソースは、画素電極125が電気的に接続される。画素電極125は、電界発光層124を介して共通電極126に接続される。
トランジスタ122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。共通電極126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123の電極の他方がトランジスタ122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又は電極と電気的に接続してもよい。
信号線S1から与えられる階調信号によって、トランジスタ122は表示素子127に与える駆動電流を制御することができる。表示素子127に流れる駆動電流により、表示素子127の階調が制御される機能を有している。
図2は、画素100を説明する下面図であり、図2(B)は、図2(A)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。
<構成例1>
図2(A)で説明する画素100は、画素回路110と、画素回路120とを有している。画素は、信号線S1、信号線S2、走査線G1、走査線G2、画素回路110、画素回路120、配線ANO、及び配線CSCOMを有している。
画素回路110は、信号線S1、走査線G1、トランジスタ111、容量素子112、画素電極114、及び反射電極208(図示せず)を有している。画素回路120は、信号線S2と走査線G2と、トランジスタ121と、トランジスタ122と、容量素子123と、画素電極125を有している。画素電極125を省略した下面図を図2(B)で示し、開口領域150Hの位置には、表示素子127を示した。以降は図2(B)を用いて説明する。
画素回路110では、トランジスタ111のソースもしくはドレインの一方が、信号線S1に電気的に接続され、トランジスタ111のソースもしくはドレインの他方が、コンタクト131を介して画素電極114と電気的に接続している。さらに、トランジスタ111のソースもしくはドレインの他方は、容量素子112の一方の電極に電気的に接続されている。画素電極114より下には、図3(A)に示すように表示素子113が形成される。
容量素子112の一方の電極は、酸化物半導体層202bで形成され、コンタクト131を介して反射電極208と電気的に接続されている。酸化物半導体層202bは、開口領域150Hの上に配置されている。容量素子112の他方の電極は、酸化物半導体層202cで形成され、開口領域150Hに重なるように配置されている。酸化物半導体層202bと酸化物半導体層202cで重なる領域が、容量素子112として機能する。
画素回路120では、トランジスタ121のソースもしくはドレインの一方が、信号線S2に電気的に接続され、トランジスタ121のソースもしくはドレインの他方が、コンタクト134を介してトランジスタ122のゲートに電気的に接続されている。トランジスタ122のドレインは、コンタクト130を介して、配線ANOに電気的に接続されている。トランジスタ122のドレインは、コンタクト132を介して、画素電極125に電気的に接続されている。容量素子123は、配線ANOと、トランジスタ122のゲートに接続される配線の重なる領域を用いて形成されている。画素電極125上には、図3(B)に示すように表示素子127が形成される。
酸化物半導体は、透光性を有している。したがって、酸化物半導体で形成された容量素子112も透光性を有している。画素回路120の表示素子127は、開口領域150Hより大きな面積で、開口領域150Hを覆うように形成されている。表示素子127から発光した光は、開口領域150Hを導光路として、画素電極の方に向けて射出される。さらに酸化物半導体層202cは、隣の画素の容量素子112の他方の電極と電気的に接続され、配線CSCOMとしての機能を有している。
図2(B)に示した画素100を例に挙げて、反射型表示素子を用いた画素回路110と、表示素子を用いた画素回路120の具体的な構成例について説明する。
図3に、画素100の断面構造の一例を示す。図2の切断線X1−X2、X3−X4における断面構造である。さらに図4乃至図6は、図3とは異なる構成例を示す。
図3(A)は画素回路110の断面構成例であり、図3(B)は画素回路120の断面構成例である。図3(A)は、基板101と基板102との間に、画素回路103が配置された構造を有する。
図3(A)は、図2(B)の画素回路110を、切断線X1−X2を切断した断面図である。切断線X1−X2は、画素回路120の有する表示素子127の光を放射するための開口領域150Hを含む容量素子112と、コンタクト131と、トランジスタ111とを切断している。さらに、開口領域150Hと重なる領域に画素回路120の表示素子127が配置されている。
トランジスタ111は、絶縁層210下と、絶縁層210下の導電層201aと、導電層201a下に位置しゲートとして機能を有する絶縁層211と、絶縁層211下において導電層201aと重なる位置にある酸化物半導体層202aと、酸化物半導体層202a下においてパッシベーション層の機能を有する絶縁層212と、酸化物半導体層202aと電気的に接続されている導電層203aと、導電層203bと、を有する。
また導電層203aは、酸化物半導体層202bと電気的に接続され、酸化物半導体層202bは、導電層201bに電気的に接続されている。酸化物半導体層202bは、酸化物半導体層202aと同一の層で形成されている。また導電層201aと、導電層201bは同一の層で形成されている。
酸化物半導体層202b下の絶縁層213は、酸化物半導体層202a下にも設けられている。絶縁層213は、酸化物半導体層202bを導体とさせる機能を有している。さらに、酸化物半導体層202a下で重なる絶縁層213は、防湿層の機能も有している。
酸化物半導体膜の上に窒化シリコン膜もしくは酸化窒素シリコン膜を成膜することで、酸化物半導体中の酸素欠損が多くなり、該酸素欠損に水素が結合(この状態をVHともいう)することで欠陥準位密度を高くすることができる。したがって、酸化物半導体中の欠陥準位密度を制御することで、酸化物半導体のキャリア密度を制御し酸化物半導体膜を導体化することができる。
また外部から水分等の不純物が侵入することにより、トランジスタ111が劣化すると、画素の階調を正しく制御できなくなる。そのため表示の劣化につながる。防湿膜は外部からの水の浸入を抑える機能を有している。したがって、絶縁層213は、窒化シリコン膜、又は酸化窒素シリコン膜などを用いることが好ましい。
ここで、トランジスタ111の上に形成される反射型液晶素子について説明をする。トランジスタ111は、コンタクト131を介して画素電極114と電気的に接続するために、絶縁層210は開口領域を有している。コンタクト131では、導電層203aと、反射電極208とは、導電層201bを介して電気的に接続される。反射電極208は、導電層208aと、導電層208bと、導電層208cとによって構成され、反射電極208は画素電極114と電気的に接続されている。
表示素子113は、画素電極114、液晶層116、共通電極115で構成されている。画素電極114上に液晶の配向を制御する配向膜AF1と、配向膜AF1上に液晶層116と、液晶層116上に配向膜AF2と、配向膜AF2上に共通電極115とを有している。さらに、共通電極115上に絶縁層218と、画素100の表示領域には、着色層CF1を有している。また、画素間を分離するために遮光膜BMを有してもよい。
なお、本発明の一態様は、カラーフィルタ方式に限られず、塗り分け方式、色変換方式、又は量子ドット方式等を適用してもよい。また配向膜は用いなくてもよい。
画素電極114と、共通電極115は、透光性を有する導電層である。表示素子113を反射型液晶素子として用いるとき、画素電極は、入射した光を反射する機能を有している。そのため画素電極114は導電層201bとの間に、反射電極208を有している。
また、画素100は、表示素子127を有する画素回路120を有している。画素回路120の詳細については図3(B)にて説明をするが、表示素子127は、基板102の方向へ、光を放射する機能を有している。そのため、画素電極114と共通電極115は、光を透過する機能を有し、反射電極208は、表示素子127が発光した光の導光路として開口領域150Hを有し、さらに基板102の外から受ける外光を反射する機能を有していることが望ましい。
反射電極208は、反射率を高くする効果を有していることが望ましい。反射率を高くすることで、外光によって反射表示を行うとき、高い輝度を得られる機能を有し、さらにトランジスタを外光から保護する遮光膜としての機能も有している。
可視光の透光性を有する導電性材料として、例えば、インジウム(In)、亜鉛(Zn)、錫(Sn)の中から選ばれた一種を含む材料を用いるとよい。具体的には、酸化インジウム、インジウム錫酸化物(Indium Tin Oxide)、インジウム亜鉛酸化物、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、酸化シリコンを含むインジウム錫酸化物、酸化亜鉛、ガリウムを含む酸化亜鉛などが挙げられる。なお、グラフェンを含む膜を用いることもできる。グラフェンを含む膜は、例えば膜状に形成された酸化グラフェンを含む膜を還元して形成することができる。
可視光を反射する導電性材料としては、例えば、アルミニウム、銀、又はこれらの金属材料を含む合金等が挙げられる。そのほか、金、白金、ニッケル、タングステン、クロム、モリブデン、鉄、コバルト、銅、もしくはパラジウム等の金属材料、又はこれら金属材料を含む合金を用いることができる。また、上記金属材料又は合金に、ランタン、ネオジム、又はゲルマニウム等が添加されていてもよい。アルミニウムとチタンの合金、アルミニウムとニッケルの合金、アルミニウムとネオジムの合金、アルミニウム、ニッケル、及びランタンの合金(Al−Ni−La)等のアルミニウムを含む合金(アルミニウム合金)、銀と銅の合金、銀とパラジウムと銅の合金(Ag−Pd−Cu、APCとも記す)、銀とマグネシウムの合金等の銀を含む合金を用いてもよい。
さらに、反射電極208は、複数の導電層で構成されてもよい。一例として、反射層として機能する導電層208a、外光に含まれる紫外域の波長についても反射する機能を有する導電層208b、導電層201bと208cとを低抵抗で電気的に接続する構成としている。例えば、アルミニウムは可視光に対して高い反射率を有し、さらに290nm乃至390nmの紫外域の波長に対しても高い反射率を有することが知られている。したがって、導電層208bにアルミニウムを用いることで、反射電極は外光下において紫外線からトランジスタを保護する機能を有している。本実施の形態では、3層で構成した例を示したが、1層の導電層で形成してもよいし、2層、もしくはさらに複数の層で構成してもよい。
反射電極208が有する開口領域150Hは、画素回路120で制御された表示素子127の発光した光が放射され、画素回路110の表示とは異なる階調の表示をすることができる。
画素回路110は、反射型液晶素子が表示するため階調信号を保持する容量素子112を有している。開口領域150Hより大きな領域に、酸化物半導体層202bは配置され、酸化物半導体層202bの下には絶縁層213を設けている。さらに絶縁層213の下に酸化物半導体層202cを設け、酸化物半導体層202cの下に絶縁層214を設けている。絶縁層214は、酸化物半導体層202cを導体とさせる機能を有している。さらに防湿層の機能も有している。
酸化物半導体層202b下に設けた絶縁層213と、絶縁層213上に設けた酸化物半導体層202cによって、開口領域150Hには、容量素子112が設けられている。したがって、開口領域150Hには、透光性を有した容量素子112が設けられ、表示素子127から発光された光を、基板102の方向へ放射する導光路として機能する。
酸化物半導体層202cは、導電層203c下の絶縁層212、さらに絶縁層212下の絶縁層213に位置し、導電層203cを乗り越え、隣の画素へ接続される共通配線としての機能を有している。
図3(B)は画素回路120の断面構成例である。図3(B)は、基板101と基板102との間に、画素回路103が配置された構造を有する。
図3(B)は、図2(B)の画素回路120を、切断線X3−X4を切断した断面図である。切断線X3−X4は、コンタクト132と、トランジスタ122と、コンタクト130と、開口領域155Hを含む容量素子112と、を切断している。さらに、開口領域150Hと重なる領域に画素回路120の表示素子127が配置されている。
トランジスタ122は、絶縁層210下と、絶縁層210下の導電層201cと、導電層201c下に位置しゲートとして機能を有する絶縁層211と、絶縁層211下において導電層201cと重なる位置にある酸化物半導体層202dと、酸化物半導体層202d下においてパッシベーション層の機能を有する絶縁層212と、酸化物半導体層202dと電気的に接続されている導電層203dと、導電層203eと、を有する。
導電層203dは、酸化物半導体層202dと電気的に接続され、また導電層203eは、酸化物半導体層202dと電気的に接続されている。また導電層203eは導電層201dとコンタクト130を介して電気的に接続されている。導電層203dは、コンタクト132を介して画素電極125に電気的に接続されている。導電層201cと、導電層201dは同一の層で形成されている。
開口領域150Hに設けられた酸化物半導体層202bは、絶縁層211上に設けられており、酸化物半導体層202dと同一の層に形成されている。
酸化物半導体層202b上の絶縁層213は、酸化物半導体層202d上にも設けられている。絶縁層213は、酸化物半導体層202bを導体とさせる機能を有している。さらに、酸化物半導体層202d下で重なる絶縁層212は、防湿層の機能も有している。
開口領域150Hには、酸化物半導体層202bと、絶縁層213と、酸化物半導体層202cとが重なり合う構成によって容量素子112が形成されている。さらに開口領域150Hと重なり合う位置に配置された表示素子127について説明する。
表示素子127は、画素電極125と、電界発光層124と、共通電極126を有している。開口領域150Hと重なる位置で、画素電極125下に電界発光層124が形成され、電界発光層124下に共通電極126が形成される。画素電極125から、共通電極126に対して電気的に接続される。
トランジスタ122から、コンタクト132を介して、電界発光層124へ電流が供給されることで、表示素子127の階調が制御される。表示素子127は、開口領域150Hを導光路として、基板102の方向へ発光する機能を有している。
表示素子127は、開口領域150Hに重なり合う領域が、発光することが望ましい。開口領域150Hから放射する光を効率よく用いるために、開口領域150と重ならない領域は、発光しないことが望ましい。そのため、絶縁層216に開口領域160Hを有することで、表示素子127の発光領域を決めることができる。
絶縁層214下に、平坦化膜として絶縁層215を形成する。絶縁層215にコンタクト132を設け、その下に画素電極125を形成する。画素電極125下に絶縁層216を形成し、開口領域160Hを設ける。開口領域160Hに重なる領域に電界発光層124を形成し、電界発光層124の下に、共通電極126を形成する。
開口領域160Hは、開口領域150Hより大きいことが望ましい。開口領域160Hを大きくすることで、光の取り出し角度が広くなり、視野角による階調の変化を抑えることができる。絶縁層215は有機絶縁膜が望ましい。有機絶縁膜としてはポリイミド、ポリアミド、BCB(ベンゾシクロブテン)、アクリル、又はポジ型感光性有機樹脂、ネガ型感光性有機樹脂等の膜を用いることができる。
図3(B)では、開口領域150Hと重なる位置に着色層CF1を配置した例を示したが、着色層CF1は必ずしも有しなくてもよい。白色表示素子を用いた場合は、着色層CF1を有した構造が望ましい。しかしながらR,G,Bで発光する単色表示素子を用いた場合は、着色層CF1を用いない構造の方が望ましい。
なお酸化物半導体層202a上で絶縁層213上に、酸化物半導体層202eを配置してもよい。酸化物半導体層202cと同一の層で形成された酸化物半導体層202eは、導電層としてバックゲート電極の機能を有する。酸化物半導体層202aと絶縁層212が接する領域より大きな領域で、かつ酸化物半導体層202aの側壁が覆われることが好ましい(図10(B))。
バックゲートを有するトランジスタは、トランジスタのゲート又はソースと、バックゲートが電気的に接続されることが望ましい。トランジスタがバックゲートを有することで、トランジスタは信頼性を高めることができる。さらに、オン電流を高めることができるため、トランジスタのサイズを小さくすることができる。ただし、バックゲートは他の配線に電気的に接続してもよい。回路の特性に応じて接続先は選択することができる。
トランジスタに用いる半導体材料の結晶性についても特に限定されず、非晶質半導体、結晶性を有する半導体(微結晶半導体、多結晶半導体、単結晶半導体、又は一部に結晶領域を有する半導体)のいずれを用いてもよい。
また、トランジスタに用いる半導体材料としては、酸化物半導体を用いることができる。代表的には、インジウムを含む酸化物半導体などを適用できる。
特にシリコンよりもバンドギャップが広く、且つキャリア密度の小さい半導体材料を用いると、トランジスタのオフ状態における電流を低減できるため好ましい。
なお、ここで、In−Ga−Zn系酸化物とは、InとGaとZnを主成分として有する酸化物という意味であり、InとGaとZnの比率は問わない。また、InとGaとZn以外の金属元素が入っていてもよい。酸化物半導体については、実施の形態3にてさらに詳細を説明する。
なお、本実施の形態では、反射型表示素子として液晶素子を用いた表示装置の構成を例示したが、反射型表示素子として、液晶素子のほかに、シャッター方式のMEMS(Micro Electro Mechanical System)素子、光干渉方式のMEMS素子、マイクロカプセル方式、電気泳動方式、エレクトロウェッティング方式、電子粉流体(登録商標)方式等を適用した表示素子などを用いることができる。
また、発光型表示素子として、例えばOLED(Organic Light Emitting Diode)、LED(Light Emitting Diode)、QLED(Quantum−dot Light Emitting Diode)などの自発光性の表示素子を用いることができる。
液晶素子としては、例えば垂直配向(VA:Vertical Alignment)モードが適用された液晶素子を用いることができる。垂直配向モードとしては、MVA(Multi−Domain Vertical Alignment)モード、PVA(Patterned Vertical Alignment)モード、ASV(Advanced Super View)モードなどを用いることができる。
また、液晶素子には、様々なモードが適用された液晶素子を用いることができる。例えばVAモードのほかに、TN(Twisted Nematic)モード、IPS(In−Plane−Switching)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)モード等が適用された液晶素子を用いることができる。
なお、液晶素子に用いる液晶としては、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(PDLC:Polymer Dispersed Liquid Crystal)、強誘電性液晶、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、液晶材料としては、ポジ型の液晶、又はネガ型の液晶のいずれを用いてもよく、適用するモードや設計に応じて最適な液晶材料を用いればよい。
また、液晶の配向を制御するため、配向膜を設けることができる。なお、横電界方式を採用する場合、配向膜を用いないブルー相を示す液晶を用いてもよい。ブルー相は液晶相の一つであり、コレステリック液晶を昇温していくと、コレステリック相から等方相へ転移する直前に発現する相である。ブルー相は狭い温度範囲でしか発現しないため、温度範囲を改善するために数重量%以上のカイラル剤を混合させた液晶組成物を液晶層に用いる。ブルー相を示す液晶とカイラル剤とを含む液晶組成物は、応答速度が短く、光学的等方性である。また、ブルー相を示す液晶とカイラル剤とを含む液晶組成物は、配向処理が不要であり、視野角依存性が小さい。また配向膜を設けなくてもよいのでラビング処理も不要となるため、ラビング処理によって引き起こされる静電破壊を防止することができ、作製工程中の液晶表示装置の不良や破損を軽減することができる。
また、ハイブリッド表示方法とは、同一画素又は同一サブ画素において複数の光を表示し、文字又は/及び画像を表示する方法である。また、ハイブリッドディスプレイとは、表示部に含まれる同一画素又は同一サブ画素において複数の光を表示し、文字又は/及び画像を表示する集合体である。
ハイブリッド表示方法の一例としては、同一画素又は同一サブ画素において、第1の光と、第2の光の表示タイミングを異ならせて表示する方法がある。このとき、同一画素又は同一サブ画素において、同一色調(赤、緑、又は青、もしくはシアン、マゼンタ、又はイエローのいずれかの一)の第1の光及び第2の光を同時に表示し、表示部において文字又は/及び画像を表示させることができる。
また、ハイブリッド表示方法の一例としては、反射光と自発光とを同一画素又は同一サブ画素で表示する方法がある。同一色調の反射光及び自発光(例えば、OEL光、LED光等)を、同一画素又は同一サブ画素で、同時に表示させることができる。
なお、ハイブリッド表示方法において、同一画素又は同一サブ画素ではなく、隣接する画素又は隣接するサブ画素において、複数の光を表示してもよい(1の一部)。また、第1の光及び第2の光を同時に表示するとは、人の目の感覚でちらつきを感知しない程度に第1の光及び第2の光を同じ期間表示することをいい、人の目の感覚でちらつきを感知しなければ、第1の光の表示期間と第2の光の表示期間がずれていてもよい。
また、ハイブリッドディスプレイは、同一の画素又は同一のサブ画素において、複数の表示素子を有し、同じ期間に複数の表示素子それぞれが表示する集合体である。また、ハイブリッドディスプレイは、同一の画素又は同一のサブ画素において、複数の表示素子と、表示素子を駆動する能動素子とを有する。能動素子として、スイッチ、トランジスタ、薄膜トランジスタ等がある。複数の表示素子それぞれに能動素子が接続されているため、複数の表示素子それぞれの表示を個別に制御することができる。
<構成例2>
図4(A)、(B)に、図3(A)、(B)と異なる構成について説明する。図4(A)、(B)に示す断面図では、酸化物半導体層202cの代わりに、導電層204aとして透光性を有する導電性材料(例えばインジウム錫酸化物など)を用いた例を示す。導電層204aを容量素子112の電極に用いることで透光性を有し、共通配線としての機能を有することができる。
図4(A)、(B)において、トランジスタ111、トランジスタ121、又はトランジスタ122のチャネル形成領域の上を覆ってバックゲートを配置するときは、導電層204aと同一の層にて形成することができる(図10(C))。
<構成例3>
図5(A)、(B)に、図4(A)、(B)と異なる構成について説明する。図5(A)、(B)に示す断面図では、酸化物半導体層202bの代わりに、導電層204bとして透光性を有する導電性材料(例えばインジウム錫酸化物など)を用いた例を示す。導電層204bを容量素子112の電極に用いることで透光性を有し、共通配線としての機能を有することができる。また、コンタクト131において、導電層203cの上に導電層204bは形成されている。
図5(A)、(B)において、トランジスタ111、トランジスタ121、又はトランジスタ122チャネル形成領域の上を覆ってバックゲートを配置するときは、導電層204aと同一の層にて形成することができる(図10(C))。
<構成例4>
図6(A)、(B)に、図5(A)、(B)と異なる構成について説明する。図6(A)、(B)に示す断面図では、パッシベーション層の機能を有する絶縁層212を、開口領域150Hでは開口しない構成とすることができる。パッシベーション層を大きく開口しないことで、外部から水分等の不純物が侵入することによりトランジスタの特性が劣化することを抑えることができる。
図6(A)、(B)において、導電層204aと、導電層204bと、を容量素子の電極に用いることで透光性を有した容量素子112として機能する。
図6(A)、(B)において、トランジスタ111、トランジスタ121、又はトランジスタ122のチャネル形成領域の上を覆ってバックゲートを配置するときは、導電層204bと同一の層にて形成することができる(図10(D))。図6(A)では、トランジスタ111については、バックゲートを有した例を示し、トランジスタ122は、バックゲートを有さない例を示す。したがって、実施の形態は適宜、組み合わせて用いることができる。
図7は、図2とは異なる、画素100を説明する下面図であり、図7(B)は、図7(A)に図示する画素電極125を省略して説明する下面図である。以降は図7(B)を用いて説明する。
<構成例5>
図7(B)で説明する画素100は、図2(B)で説明する画素100と構成は同じである。異なる点は、開口領域150Hに重なる位置に容量素子123が配置されている。
容量素子123の一方の電極は、酸化物半導体層202bで形成され、トランジスタ122のソースもしくはドレインのいずれか一方と、コンタクト130を介して、アノード電圧が与えられる配線ANOに電気的に接続されている。トランジスタ122のソースもしくはドレインのいずれか他方は、コンタクト132を介して画素電極125へ電気的に接続されている。
容量素子123の他方の電極は、酸化物半導体層202cで形成され、トランジスタ121のソースもしくはドレインのいずれか一方と、トランジスタ122のゲートと、電気的に接続されている。したがって、容量素子123は、開口領域150Hと重なり合う位置に形成される。
図8(A)は、図7(B)の画素回路110を、切断線X1−X2を切断した断面図である。切断線X1−X2は、画素回路120の有する表示素子127の光を放射するための開口領域150Hを含む容量素子123と、コンタクト131と、トランジスタ111とを切断している。
図8(A)では、トランジスタ121のソースもしくはドレインのいずれか一方と、トランジスタ122のゲートとは、導電層203fに電気的に接続されている。容量素子の一方の電極は酸化物半導体層202cで形成されており、導電層203fと電気的に接続されている。絶縁層214は、酸化物半導体層202cを導電化する機能を有している。
図8(B)では、トランジスタ122のソースもしくはドレインのいずれか一方と、導電層203eが電気的に接続されている。容量素子の他方の電極は酸化物半導体層202bで形成されており、導電層203eと電気的に接続されている。絶縁層213は、酸化物半導体層202bを導電化する機能を有している。
電極は酸化物半導体層202bと電極は酸化物半導体層202cとが重なり合う範囲が、容量素子123としての機能を有している。開口領域150Hに透光性を有する容量素子を設けることで、画素回路120の容量素子123を大きくすることができる。トランジスタのリークなどの影響は、容量素子に保持される電荷量を大きくすることで表示の階調変化を抑えることができる。
図8(A)、(B)において、トランジスタ111、トランジスタ121、又はトランジスタ122のチャネル形成領域の上を覆ってバックゲートを配置するときは、酸化物半導体層202cと同一の層にて形成することができる(図10(B))。
<構成例6>
図9(A)、(B)に、図8(A)、(B)と異なる構成について説明する。図9(A)、(B)に示す断面図では、酸化物半導体層202cの代わりに、導電層204aとして透光性を有する導電性材料(例えばインジウム錫酸化物など)を用いた例を示す。導電層204aを容量素子123の電極に用いることで透光性を有し、共通配線としての機能を有することができる。
図9(A)、(B)において、トランジスタ111、トランジスタ121、又はトランジスタ122のチャネル形成領域の上を覆ってバックゲートを配置するときは、導電層204aと同一の層にて形成することができる(図10(C))。
図2では、画素回路110が有する容量素子112を、開口領域150Hに設ける例を示し、図7では、画素回路120が有する容量素子123を、開口領域150Hに設ける例を示した。いずれの例においても透光性を有する容量素子は、表示素子127が発光した光の導光路としての機能を有している。
開口領域150Hには、必要に応じた容量素子112と容量素子123とが設けられていてもよい。画素回路において容量素子を大きくすることは、表示が更新されるまでの期間、表示の階調変化を抑えることができる。
図10(B)乃至(D)には、本実施の形態で示したボトムゲート構造のトランジスタにバックゲートを設けた断面構造を示す。さらに、図10(E)には、トップゲート構造のトランジスタを示す。したがって、本実施の形態は、トランジスタの構造によらず、透光性を有する容量素子を有することができる。
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、実施の形態1の画素100を有した表示装置10について、図11乃至図15を用いて説明する。
図11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はゲートドライバ12、選択信号出力回路30、及び表示部11を有する。ゲートドライバ12は、シフトレジスタ回路50及び選択回路20を有する。選択回路20は、判定回路21及び22を有する。表示部11は、画素100(1,1)乃至画素100(m,n)を有する。画素100(i,j)は、画素回路110(i,j)及び画素回路120(i,j)を有する。
本実施の形態で説明する表示部11は、画素100(1,1)乃至画素100(m,n)と、走査線G1(1)乃至G1(n)と、走査線G2(1)乃至G2(n)と、信号線S1(1)乃至S1(m)と、信号線S2(1)乃至S2(m)とを有する。
図12(A)に選択回路20の構成を示す。選択回路20は、判定回路21及び判定回路22を有する。判定回路21は、入力信号の条件を判定する論理回路25及びバッファ回路26Aを有する。判定回路22は、入力信号の条件を判定する論理回路25及びバッファ回路26Bを有する。
論理回路25の入力端子の一方には、選択回路20を選択するためのシフトレジスタ回路50の出力信号SRが入力される。判定回路21の論理回路25の入力端子の他方には、選択信号出力回路30の選択信号MD_Lが入力される。判定回路22の論理回路25の入力端子の他方には、選択信号出力回路30の選択信号MD_Eが入力される。
図12(B)に選択回路20が有する判定回路21の動作をタイミングチャートF21で示す。シフトレジスタ回路50の出力信号SR及び選択信号MD_LがHighのとき、走査線G1にHighの信号を出力する。それ以外の入力条件のときは、走査線G1にLowの信号が出力する。
図12(B)に選択回路20が有する判定回路22の動作をタイミングチャートF22で示す。シフトレジスタ回路50の出力信号SR及び選択信号MD_EがHighのとき、走査線G2にHighの信号を出力する。それ以外の入力条件のときは、走査線G2にLowの信号を出力する。
判定回路21のバッファ回路26Aの出力がHighのときは、表示素子113の階調信号により生成された電圧より大きな電圧の信号を、走査線G1に出力する。バッファ回路26Aの出力がLowのときは、表示素子113の階調信号により生成された電圧より小さな電圧の信号を、走査線G1に出力する。
判定回路22のバッファ回路26Bの出力がHighのときは、表示素子127の駆動電流を制御するトランジスタ122のゲートに与える階調信号により生成された電圧より大きな電圧の信号を、走査線G2に出力する。バッファ回路26Bの出力がLowのときは、表示素子127の駆動電流を制御するトランジスタ122のゲートに与える階調信号により生成された電圧より小さな電圧の信号を、走査線G2に出力する。
表示素子113の階調信号により生成された最大電圧は、表示素子127の階調信号により生成された最大電圧よりも大きい電圧であり、表示素子113の階調信号により生成された最小電圧は、表示素子127の階調信号により生成された最小電圧よりも小さい電圧である。
表示素子113の階調信号の電圧と、表示素子127の駆動電流を制御するトランジスタ122のゲートに与える階調信号の電圧は異なるため、走査線G1と、走査線G2とは、異なる電圧を出力してもよい。もしくは、いずれか大きな電圧範囲に合わせて、走査線G1と、走査線G2とに同じ電圧を出力してもよい。
なお、図12(B)の動作条件を満足する場合であれば、本発明の一様態は、図12(A)の選択回路20の回路構成に限らない。
図13(A)は、図11の表示装置10の動作についてタイミングチャートを示す。図11のゲートドライバ12は、シフトレジスタ回路50から出力信号SR(1)乃至SR(n)が順次出力される。
画素回路110(i,j)と電気的に接続される走査線G1(j)に出力する走査信号は、シフトレジスタ回路50の出力信号SR(j)及び選択信号出力回路30の選択信号MD_Lから、選択回路20の判定回路21により生成される。
画素回路120(i,j)と電気的に接続される第2の走査線G2(j)に出力する走査信号は、シフトレジスタ回路50の出力信号SR(j)及び選択信号出力回路30の選択信号MD_Eから、選択回路20の判定回路22により生成される。
一例として、図13(A)に示すタイミングチャートを用いて、出力信号SR(1)がHighの期間における、ゲートドライバ12の動作について説明する。
シフトレジスタ回路50の出力信号SR(1)がHighの期間において、選択信号MD_LがHighの期間に、走査線G1(1)の走査信号がHighになり、画素回路110(i,1)と電気的に接続された信号線S1(1)乃至S1(m)により、画素回路110(i,1)へ階調信号を書き込むことができる。
シフトレジスタ回路50の出力信号SR(1)がHighの期間において、選択信号MD_EがHighの期間に、走査線G2(1)の走査信号がHighになり、画素回路120(i,1)と電気的に接続された信号線S2(1)乃至S2(m)により、画素回路120(i,1)へ階調信号を書き込みができる。
図13(B)は、表示部11の駆動状態を模式的に示す。画素回路110(i,j)により表示された領域を液晶表示領域110Pとし、画素回路120(i,j)により表示された領域を発光表示領域120Pとする。
シフトレジスタ回路50の出力信号SR(1)乃至SR(n)、選択信号MD_L、選択信号MD_E、及び選択回路20によって、走査線G1(j)に走査信号を出力することで、液晶表示領域110Pの表示内容が更新され、さらに走査線G2(j)に走査信号を出力することで発光表示領域120Pの表示内容が更新された順番は、図13(A)のタイミングチャートと対応している。
図13(B)は、図11のシフトレジスタ回路50の出力信号SR(1)がHighの期間について説明する。選択信号MD_LがHighの期間に、選択回路20によって走査線G1(1)の走査信号がHighになる。したがって、画素回路110(1,1)乃至画素回路110(m,1)の表示内容は、階調信号によって更新される。
シフトレジスタ回路50の出力信号SR(1)がHighの期間、かつ選択信号MD_EがHighの期間に、選択回路20によって走査線G2(1)の走査信号がHighになる。したがって、画素回路120(1,1)乃至画素回路120(m,1)の表示内容は、階調信号によって更新される。
図13(A)では、シフトレジスタ回路50の出力信号SR(1)がHighの期間に、先に選択信号MD_LがHighになり、続いて選択信号MD_EがHighになる。図13(B)では、選択信号MD_LがHighの期間に、液晶表示領域110Pの表示が先に更新されたことを示す。続いて、選択信号MD_EがHighの期間に発光表示領域120Pの表示が更新されたことを示す。
図11に示す回路では、走査線G1と、走査線G2とは異なるタイミングで走査信号がHighになることで、信号線S1に与えられる階調信号と、信号線S2に与えられる階調信号とは、お互いに影響を及ぼさない。
画素回路110(1,j)のトランジスタ111のゲートと電気的に接続する走査線G1(1)、及び画素回路120(1,j)のトランジスタ121のゲートと電気的に接続する走査線G2(1)は、シフトレジスタ回路50、選択信号MD_L、選択信号MD_E、及び選択回路20を有するゲートドライバ12で、走査線の選択を制御することができる。
信号線S1(i)は画素回路110(1,j)の階調信号を与えることができる。信号線S2(i)は画素回路120(1,j)の階調信号を与えることができる。
図11の例では、選択信号MD_L及び選択信号MD_Eの信号を用いるために、判定回路21及び判定回路22はnチャンネル型トランジスタを有している。判定回路21及び判定回路22は、相補型MOSスイッチ(CMOSスイッチ、アナログスイッチ)で構成することも可能である。相補型MOSスイッチで構成することで、選択条件を正論理及び負論理で判定できるようになり、選択信号の数を減らすことができる。
画素回路110(i,j)の有する表示素子113(i,j)は、容量素子112に保持された階調信号が変化すると、表示の階調が時間と共に変化することが知られている。これは、ちらつき等を発生させ、視認性を低下させる。その理由として、トランジスタ111のリーク電流や、液晶素子のリークなどがある。容量素子の階調信号の変動を抑えるためには、容量素子を大きくすることが望ましい。よって、実施の形態1で示した、透光性を有する容量素子を用いることで、品質の高い表示を提供することができる。
また、画素回路120(i,j)の有する表示素子127(i,j)の抵抗成分がばらつくと、トランジスタ122のドレインとソース間の電圧が追従してばらつく。トランジスタ122のドレインはアノード電圧で固定され、表示素子127(i,j)の対向電極はカソード電圧で固定されているため、トランジスタ122のソース電圧にばらつきが生じる。トランジスタ122のソース電圧にばらつきが生じると、トランジスタ122のソースとゲート間に係る電圧がばらつくため、駆動電流がばらつき、階調は正しく制御されない。
したがって、表示素子127(i,j)を正しい階調で制御するためには、トランジスタ122のソース電圧を基準として、容量素子123に保持された階調信号を与える必要がある。トランジスタ122のゲートは、トランジスタ121のリーク電流、トランジスタ122のゲート容量及び寄生容量等が存在している。それらの影響を抑えるためには、容量素子は大きくすることが望ましい。よって、実施の形態1で示した、透光性を有する容量素子を用いることで、品質の高い表示を提供することができる。
図14(A)は、図13とは異なる表示装置10の動作についてタイミングチャートを示す。図11のゲートドライバ12は、シフトレジスタ回路50から出力信号SR(1)乃至SR(n)が順次出力される。
図13と異なるのは、選択信号MD_Lと選択信号MD_Eのタイミングである。
シフトレジスタ回路50の出力信号SR(1)がHighの期間において、選択信号MD_L及び選択信号MD_EがHighの期間のみ、表示が更新される。選択信号MD_L及び選択信号MD_EがLowの期間は、表示が更新されない。したがって、選択信号MD_L及び選択信号MD_Eを制御することで、任意の表示領域を更新することができる。
図14(B)は、表示部11の駆動状態を模式的に示す。図14(A)で示したタイミングチャートでは、SR(2)及びSR(3)が選択されたときに、選択信号MD_L及び選択信号MD_EがHighの期間を与えられている。したがって、表示は、SR(2)及びSR(3)選択された期間のみ更新される。
指定した領域のみ表示を更新することで、信号線を制御する回路の消費電力を小さくすることができる。さらに、表示を更新しない領域では、実施の形態1で示した、透光性を有する容量素子により、階調信号を保持する容量素子を大きくすることができるために、表示品質の劣化を抑えることができる。
なお本発明の一様態は、選択回路20にて、偶数行と奇数行とを選択制御できるように示したが、選択回路にて選択できる数は2以上の整数でもよい。
図15(A)乃至(D)には、図11に示す回路で可能な表示パターンの一例を示す。なお、pは1以上の整数であり、図14では、pフレーム乃至p+4フレームまでの、表示パターンの更新状態を示す。
図15(A)は、液晶表示領域110Pと発光表示領域120Pとを同時に表示内容を更新することができる。
図15(B)は、液晶表示領域110Pと発光表示領域120Pとを交互に1行ずつ間隔をあけて表示を更新することができる。液晶表示領域110P又は発光表示領域120Pのどちらかだけの表示を更新してもよい。高い階調を有し、画素サイズの精細度が高い表示装置の場合、より長い書き込み時間を確保することで表示の品位を高めることができる。
図15(C)は、液晶表示領域110Pと発光表示領域120Pと4フレームに1回だけ表示内容を更新することができる。表示内容の更新頻度を下げて消費電力をより小さくすることができる。
図15(D)は、図15(C)の動作に、さらに発光表示領域120Pの特定の領域の表示内容を更新する動作を組み合わせることができる。停止画を表示する液晶表示領域110Pでは、表示内容の更新頻度を下げて消費電力を小さくし、特定の領域では動画表示に適した表示内容の更新をすることができる。動画再生を行う特定の領域は、図15(B)の駆動パターンを組み合わせることで、さらに消費電力を抑えることができる。
画素回路110(i,j)及び画素回路120(i,j)を有する高精細な表示部を、選択信号MD_LODD、選択信号MD_LEVEN、選択信号MD_EODD、選択信号MD_EEVEN、及び選択回路20により、走査線の駆動するタイミングを制御することができる。さらに表示内容に応じた最適な更新頻度を制御することができる。さらに、図15(A)乃至(D)に示すように、液晶表示領域110P及び発光表示領域120Pの特定の領域における表示内容の更新を、走査線の選択制御により自由に制御することができる。
なお、本実施の形態において、本発明の一態様について述べた。又は、他の実施の形態において、本発明の一態様について述べる。ただし、本発明の一態様は、これらに限定されない。つまり、本実施の形態及び他の実施の形態では、様々な発明の態様が記載されているため、本発明の一態様は、特定の態様に限定されない。例えば、本発明の一態様として、表示装置に適用した場合の例を示したが、本発明の一態様は、これに限定されない。場合によっては、又は、状況に応じて、本発明の一態様は、表示装置に適用しなくてもよい。例えば、本発明の一態様は、別の機能を有する半導体装置に適用してもよい。例えば、本発明の一態様として、トランジスタのチャネル形成領域、ソースドレイン領域などが、酸化物半導体を有する場合の例を示したが、本発明の一態様は、これに限定されない。場合によっては、又は、状況に応じて、本発明の一態様における様々なトランジスタ、トランジスタのチャネル形成領域、又は、トランジスタのソースドレイン領域などは、様々な半導体を有していてもよい。場合によっては、又は、状況に応じて、本発明の一態様における様々なトランジスタ、トランジスタのチャネル形成領域、又は、トランジスタのソースドレイン領域などは、例えば、シリコン、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、又は、有機半導体などの少なくとも一つを有していてもよい。又は例えば、場合によっては、又は、状況に応じて、本発明の一態様における様々なトランジスタ、トランジスタのチャネル形成領域、又は、トランジスタのソースドレイン領域などは、酸化物半導体を有していなくてもよい。また本発明の一態様は、これに限定されない。
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)
本明細書等において、金属酸化物(metal oxide)とは、広い表現での金属の酸化物である。金属酸化物は、酸化物絶縁体、酸化物導電体(透明酸化物導電体を含む)、酸化物半導体(Oxide Semiconductor又は単にOSともいう)などに分類される。例えば、トランジスタの半導体層に金属酸化物を用いた場合、当該金属酸化物を酸化物半導体と呼称する場合がある。つまり、金属酸化物が増幅作用、整流作用、及びスイッチング作用の少なくとも1つを有する場合、当該金属酸化物を、金属酸化物半導体(metal oxide semiconductor)、略してOSと呼ぶことができる。また、OS FETと記載する場合においては、金属酸化物又は酸化物半導体を有するトランジスタと換言することができる。
また、本明細書等において、窒素を有する金属酸化物も金属酸化物(metal oxide)と総称する場合がある。また、窒素を有する金属酸化物を、金属酸窒化物(metal oxynitride)と呼称してもよい。
また、本明細書等において、CAAC(c−axis aligned crystal)、及びCAC(cloud aligned composite)と記載する場合がある。なお、CAACは結晶構造の一例を表し、CACは機能、又は材料の構成の一例を表す。
また、本明細書等において、CAC−OS又はCAC−metal oxideとは、材料の一部では導電性の機能と、材料の一部では絶縁性の機能とを有し、材料の全体では半導体としての機能を有する。なお、CAC−OS又はCAC−metal oxideを、トランジスタの半導体層に用いる場合、導電性の機能は、キャリアとなる電子(またはホール)を流す機能であり、絶縁性の機能は、キャリアとなる電子を流さない機能である。導電性の機能と、絶縁性の機能とを、それぞれ相補的に作用させることで、スイッチングさせる機能(On/Offさせる機能)をCAC−OS又はCAC−metal oxideに付与することができる。CAC−OS又はCAC−metal oxideにおいて、それぞれの機能を分離させることで、双方の機能を最大限に高めることができる。
また、CAC−OS又はCAC−metal oxideは、異なるバンドギャップを有する成分により構成される。例えば、CAC−OS又はCAC−metal oxideは、絶縁性領域に起因するワイドギャップを有する成分と、導電性領域に起因するナローギャップを有する成分と、により構成される。当該構成の場合、キャリアを流す際に、ナローギャップを有する成分において、主にキャリアが流れる。また、ナローギャップを有する成分が、ワイドギャップを有する成分に相補的に作用し、ナローギャップを有する成分に連動してワイドギャップを有する成分にもキャリアが流れる。このため、上記CAC−OS又はCAC−metal oxideをトランジスタのチャネル領域に用いる場合、トランジスタのオン状態において高い電流駆動力、つまり大きなオン電流、及び高い電界効果移動度を得ることができる。
すなわち、CAC−OS又はCAC−metal oxideは、マトリックス複合材(matrix composite)、又は金属マトリックス複合材(metal matrix composite)と呼称することもできる。
<CAC−OSの構成>
以下では、本発明の一態様で開示されるトランジスタに用いることができるCAC−OSの構成について説明する。
CAC−OSとは、例えば、酸化物半導体を構成する元素が、0.5nm以上10nm以下、好ましくは、1nm以上2nm以下、又はその近傍のサイズで偏在した材料の一構成である。なお、以下では、酸化物半導体において、一つあるいはそれ以上の金属元素が偏在し、該金属元素を有する領域が、0.5nm以上10nm以下、好ましくは、1nm以上2nm以下、又はその近傍のサイズで混合した状態をモザイク状、又はパッチ状ともいう。
なお、酸化物半導体は、少なくともインジウムを含むことが好ましい。特にインジウム及び亜鉛を含むことが好ましい。また、それらに加えて、アルミニウム、ガリウム、イットリウム、銅、バナジウム、ベリリウム、ホウ素、シリコン、チタン、鉄、ニッケル、ゲルマニウム、ジルコニウム、モリブデン、ランタン、セリウム、ネオジム、ハフニウム、タンタル、タングステン、又はマグネシウムなどから選ばれた一種、又は複数種が含まれていてもよい。
例えば、In−Ga−Zn酸化物におけるCAC−OS(CAC−OSの中でもIn−Ga−Zn酸化物を、特にCAC−IGZOと呼称してもよい。)とは、インジウム酸化物(以下、InOX1(X1は0よりも大きい実数)とする。)、又はインジウム亜鉛酸化物(以下、InX2ZnY2Z2(X2、Y2、及びZ2は0よりも大きい実数)とする。)と、ガリウム酸化物(以下、GaOX3(X3は0よりも大きい実数)とする。)、又はガリウム亜鉛酸化物(以下、GaX4ZnY4Z4(X4、Y4、及びZ4は0よりも大きい実数)とする。)などと、に材料が分離することでモザイク状となり、モザイク状のInOX1、又はInX2ZnY2Z2が、膜中に均一に分布した構成(以下、クラウド状ともいう。)である。
つまり、CAC−OSは、GaOX3が主成分である領域と、InX2ZnY2Z2、又はInOX1が主成分である領域とが、混合している構成を有する複合酸化物半導体である。なお、本明細書において、例えば、第1の領域の元素Mに対するInの原子数比が、第2の領域の元素Mに対するInの原子数比よりも大きいことを、第1の領域は、第2の領域と比較して、Inの濃度が高いとする。
なお、IGZOは通称であり、In、Ga、Zn、及びOによる1つの化合物をいう場合がある。代表例として、InGaO(ZnO)m1(m1は自然数)、又はIn(1+x0)Ga(1−x0)(ZnO)m0(−1≦x0≦1、m0は任意数)で表される結晶性の化合物が挙げられる。
上記結晶性の化合物は、単結晶構造、多結晶構造、又はCAAC構造を有する。なお、CAAC構造とは、複数のIGZOのナノ結晶がc軸配向を有し、かつa−b面においては配向せずに連結した結晶構造である。
一方、CAC−OSは、酸化物半導体の材料構成に関する。CAC−OSとは、In、Ga、Zn、及びOを含む材料構成において、一部にGaを主成分とするナノ粒子状に観察される領域と、一部にInを主成分とするナノ粒子状に観察される領域とが、それぞれモザイク状にランダムに分散している構成をいう。したがって、CAC−OSにおいて、結晶構造は副次的な要素である。
なお、CAC−OSは、組成の異なる二種類以上の膜の積層構造は含まないものとする。例えば、Inを主成分とする膜と、Gaを主成分とする膜との2層からなる構造は、含まない。
なお、GaOX3が主成分である領域と、InX2ZnY2Z2、又はInOX1が主成分である領域とは、明確な境界が観察できない場合がある。
なお、ガリウムの代わりに、アルミニウム、イットリウム、銅、バナジウム、ベリリウム、ホウ素、シリコン、チタン、鉄、ニッケル、ゲルマニウム、ジルコニウム、モリブデン、ランタン、セリウム、ネオジム、ハフニウム、タンタル、タングステン、又はマグネシウムなどから選ばれた一種、又は複数種が含まれている場合、CAC−OSは、一部に該金属元素を主成分とするナノ粒子状に観察される領域と、一部にInを主成分とするナノ粒子状に観察される領域とが、それぞれモザイク状にランダムに分散している構成をいう。
CAC−OSは、例えば基板を意図的に加熱しない条件で、スパッタリング法により形成することができる。また、CAC−OSをスパッタリング法で形成する場合、成膜ガスとして、不活性ガス(代表的にはアルゴン)、酸素ガス、及び窒素ガスの中から選ばれたいずれか一つ又は複数を用いればよい。また、成膜時の成膜ガスの総流量に対する酸素ガスの流量比は低いほど好ましく、例えば酸素ガスの流量比を0%以上30%未満、好ましくは0%以上10%以下とすることが好ましい。
CAC−OSは、X線回折(XRD:X−ray diffraction)測定法のひとつであるOut−of−plane法によるθ/2θスキャンを用いて測定したときに、明確なピークが観察されないという特徴を有する。すなわち、X線回折から、測定領域のa−b面方向、及びc軸方向の配向は見られないことが分かる。
またCAC−OSは、プローブ径が1nmの電子線(ナノビーム電子線ともいう。)を照射することで得られる電子線回折パターンにおいて、リング状に輝度の高い領域と、該リング領域に複数の輝点が観測される。したがって、電子線回折パターンから、CAC−OSの結晶構造が、平面方向、及び断面方向において、配向性を有さないnc(nano−crystal)構造を有することがわかる。
また例えば、In−Ga−Zn酸化物におけるCAC−OSでは、エネルギー分散型X線分光法(EDX:Energy Dispersive X−ray spectroscopy)を用いて取得したEDXマッピングにより、GaOX3が主成分である領域と、InX2ZnY2Z2、又はInOX1が主成分である領域とが、偏在し、混合している構造を有することが確認できる。
CAC−OSは、金属元素が均一に分布したIGZO化合物とは異なる構造であり、IGZO化合物と異なる性質を有する。つまり、CAC−OSは、GaOX3などが主成分である領域と、InX2ZnY2Z2、又はInOX1が主成分である領域と、に互いに相分離し、各元素を主成分とする領域がモザイク状である構造を有する。
ここで、InX2ZnY2Z2、又はInOX1が主成分である領域は、GaOX3などが主成分である領域と比較して、導電性が高い領域である。つまり、InX2ZnY2Z2、又はInOX1が主成分である領域を、キャリアが流れることにより、酸化物半導体としての導電性が発現する。したがって、InX2ZnY2Z2、又はInOX1が主成分である領域が、酸化物半導体中にクラウド状に分布することで、高い電界効果移動度(μ)が実現できる。
一方、GaOX3などが主成分である領域は、InX2ZnY2Z2、又はInOX1が主成分である領域と比較して、絶縁性が高い領域である。つまり、GaOX3などが主成分である領域が、酸化物半導体中に分布することで、リーク電流を抑制し、良好なスイッチング動作を実現できる。
したがって、CAC−OSを半導体素子に用いた場合、GaOX3などに起因する絶縁性と、InX2ZnY2Z2、又はInOX1に起因する導電性とが、相補的に作用することにより、高いオン電流(Ion)、及び高い電界効果移動度(μ)を実現することができる。
また、CAC−OSを用いた半導体素子は、信頼性が高い。したがって、CAC−OSは、ディスプレイをはじめとする様々な半導体装置に最適である。
本実施の形態は、少なくともその一部を本明細書中に記載する他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することができる。
(実施の形態4)
[表示装置の構成例]
図16(A)は、本発明の一態様の表示装置300の斜視概略図である。表示装置300は、基板351と基板361とが貼り合わされた構成を有する。図16(A)では、基板361を破線で明示している。
また、基板361上にはタッチセンサを設けることができる。例えば、シート状の静電容量方式のタッチセンサ368を表示部362に重ねて設ける構成とすればよい。又は、基板361と基板351との間にタッチセンサを設けてもよい。基板361と基板351との間にタッチセンサを設ける場合は、静電容量方式のタッチセンサの他、光電変換素子を用いた光学式のタッチセンサを適用してもよい。
図16(B)は、表示装置300に用いた表示モジュール8000に、タッチセンサを設けた例を示す。表示モジュール8000は、上部カバー8001と下部カバー8002との間に、FPC8005に接続された表示パネル8006、フレーム8009、プリント基板8010、及びバッテリ8011を有する。表示パネル8006は図16(A)の表示装置300を用いることができる。
例えば、本発明の一態様を用いて作製された表示装置を、表示パネル8006に用いることができる。これにより、高い歩留まりで表示モジュールを作製することができる。
上部カバー8001及び下部カバー8002は、表示パネル8006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。
また、表示パネル8006に重ねてタッチパネルを設けてもよい。タッチパネルとしては、抵抗膜方式又は静電容量方式のタッチパネルを表示パネル8006に重畳して用いることができる。また、タッチパネルを設けず、表示パネル8006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。
フレーム8009は、表示パネル8006の保護機能の他、プリント基板8010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8009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8010は、電源回路、ビデオ信号及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。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8011による電源であってもよい。バッテリ8011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8000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。
図16(B)は、光学式のタッチセンサを備える表示モジュール8000の断面概略図である。
表示モジュール8000は、プリント基板8010に設けられた発光部8015及び受光部8016を有する。また、上部カバー8001と下部カバー8002により囲まれた領域に一対の導光部(導光部8017a、導光部8017b)を有する。
表示パネル8006は、フレーム8009を間に介してプリント基板8010やバッテリ8011と重ねて設けられている。表示パネル8006とフレーム8009は、導光部8017a、導光部8017bに固定されている。
発光部8015から発せられた光8018は、導光部8017aにより表示パネル8006の上部を経由し、導光部8017bを通って受光部8016に達する。例えば指やスタイラスなどの被検知体により、光8018が遮られることにより、タッチ操作を検出することができる。
発光部8015は、例えば表示パネル8006の隣接する2辺に沿って複数設けられる。受光部8016は、発光部8015と表示パネル8006を挟んで対向する位置に複数設けられる。これにより、タッチ操作がなされた位置の情報を取得することができる。
発光部8015は、例えばLED素子などの光源を用いることができる。特に、発光部8015として、使用者に視認されず、且つ使用者にとって無害である赤外線を発する光源を用いることが好ましい。
受光部8016は、発光部8015が発する光を受光し、電気信号に変換する光電素子を用いることができる。好適には、赤外線を受光可能なフォトダイオードを用いることができる。
導光部8017a、導光部8017bとしては、少なくとも光8018を透過する部材を用いることができる。導光部8017a及び導光部8017bを用いることで、発光部8015と受光部8016とを表示パネル8006の下側に配置することができ、外光が受光部8016に到達してタッチセンサが誤動作することを抑制できる。特に、可視光を吸収し、赤外線を透過する樹脂を用いることが好ましい。これにより、タッチセンサの誤動作をより効果的に抑制できる。
ここで、表示装置300の説明に戻る。表示装置300は、表示部362、回路部364、配線365、回路部366等を有する。基板351には、例えば回路部364、配線365、回路部366及び画素電極として機能する電極311b等が設けられる。また図16では基板351上にIC373及びFPC372が実装されている例を示している。そのため、図16に示す構成は、表示装置300とIC373、FPC372を有する表示モジュールと言うこともできる。
表示装置300は実施の形態2で説明した表示装置10に相当し、表示部362は、表示部11に相当する。
回路部364及び回路部366は、例えば走査線駆動回路として機能する回路を用いることができる。実施の形態2のゲートドライバ12に相当する。
配線365及び配線367は、表示部や回路部364に信号や電力を供給する機能を有する。当該信号や電力は、FPC372を介して外部、又はIC373から配線365に入力される。
また、図16では、COG(Chip On Glass)方式等により、基板351にIC373が設けられている例を示している。IC373は、例えば走査線駆動回路としての機能を有するICを適用できる。なお表示装置300が走査線駆動回路及び信号線駆動回路として機能する回路を備える場合や、走査線駆動回路や信号線駆動回路として機能する回路を外部に設け、FPC372を介して表示装置300を駆動するための信号を入力する場合などでは、IC373を設けない構成としてもよい。また、IC373を、COF(Chip On Film)方式等により、基板351に設けられていてもよい。
図16には、表示部362の一部の拡大図を示している。表示部362は、実施の形態2で説明した表示部11に相当する。表示部362には、複数の表示素子が有する電極311bがマトリクス状に配置されている。電極311bは、可視光を反射する機能を有し、電極311bは実施の形態1の表示素子113の反射電極280に相当している。
また、図16に示すように、電極311bは開口を有する。さらに電極311bよりも基板351側に、表示素子360を有する。表示素子360からの光は、電極311bの開口を介して基板361側に射出される。表示素子360は実施の形態1の表示素子127に相当している。
(実施の形態5)
本実施の形態では、本発明の一態様の電子機器及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有する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、又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、又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、電子機器を作製できる。図17乃至図19で示すそれぞれの電子機器で使用される表示部は、実施の形態1の画素構造を有し、もしくは実施の形態2の表示装置である。
電子機器としては、例えば、テレビジョン装置(テレビ、又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又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、又は、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、表示部で映像又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及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17(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、又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17(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17(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、指又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、又は表示部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17(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17(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、又は別体のリモコン操作機7211により行うことができる。又は、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が備える操作キー又はタッチパネルにより、チャンネル又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、受信機及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又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)又は双方向(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17(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及び表示部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、又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、指又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17(C1)は、携帯情報端末7300の斜視図であり、図17(C2)は携帯情報端末7300の上面図である。図17(D)は、携帯情報端末7310の斜視図である。図17(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、手帳又は情報閲覧装置等から選ばれた一つ又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、文章閲覧及び作成、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及び携帯情報端末7320は、文字及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17(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17(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17(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17(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、電子メール又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。又は、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又は氏名等を、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17(F)に示す電気冷凍冷蔵庫7330は、筐体7331、冷蔵室用扉7332、及び冷凍室用扉7333等を有する。冷蔵室用扉7332には、表示装置7334、カメラ7335、マイク7336、及びスピーカ7337のいずれかを備えている。表示装置7334は、冷蔵庫内に収納されている材料の情報の表示や、料理のレシピなどを表示することができる。料理のレシピなどは、筐体7331が備える無線モジュールなどに接続され、冷蔵庫内に収納されている材料の情報に応じた料理のレシピなどを提示することができる。さらに、カメラ7335により、冷蔵庫の扉を開けた利用者を認識し、開閉時間を管理することで、消費電力の低減を促すことができる。また表示装置7334は、カメラ7335で取得した動画を再生する機能と、マイク7336から取得した音声をスピーカ7337で再生する機能を有し、利用者間のメッセージを伝える機能を有する。
図18(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、又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、又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18(A1)は、携帯情報端末の一例を示す斜視図であり、図18(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、映像信号及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、又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18(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)又は裏面に配置してもよい。
図18(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18(A1)の状態と表示部7001を引き出した図18(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18(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18(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18(C)では、展開した状態、図18(D)では、展開した状態又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18(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18(F)、(G)に、折りたたみ可能な携帯情報端末の一例を示す。図18(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18(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及び非表示部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の汚れ及び傷つきを抑制できる。
図18(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及び表示部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、及びバッテリ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、及び携帯情報端末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が内側又は外側になるように折り曲げて使用することができる。又は、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及び表示部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、又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、又は、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18(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又はバンド7801と重ねて配置してもよい。
バンド7801、表示部7001、及びバッテリ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及び解除、省電力モードの実行及び解除など、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19(A)に自動車9700の外観を示す。図19(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、又は入出力装置等は、自動車9700の表示部などに用いることができる。例えば、図19(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19(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、表示装置を座面又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、又は表示部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及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又は表示部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、又は入出力装置を有していてもよい。
図19(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19(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、又は入出力装置等を有する。
図19(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、図又は文章に示された接続関係に限定されず、図又は文章に示された接続関係以外のものも、図又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、表示素子、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、表示素子、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、表示素子、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、トランジスタは、オンオフが制御される機能を有している。つまり、トランジスタは、導通状態(オン状態)、又は、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。又は、トランジスタは、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。
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(信号振幅又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。
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(又は介さず)、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(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(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(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。又は、「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(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。又は、「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(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(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。
又は、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。又は、「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。又は、「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、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。
AF1 配向膜
AF2 配向膜
ANO 配線
CF1 着色層
CSCOM 配線
G1 走査線
G2 走査線
S1 信号線
S2 信号線
10 表示装置
11 表示部
12 ゲートドライバ
20 選択回路
21 判定回路
22 判定回路
25 論理回路
26A バッファ回路
26B バッファ回路
30 選択信号出力回路
50 シフトレジスタ回路
100 画素
101 基板
102 基板
103 画素回路
110 画素回路
110P 液晶表示領域
111 トランジスタ
112 容量素子
113 表示素子
114 画素電極
115 共通電極
116 液晶層
120 画素回路
120P 発光表示領域
121 トランジスタ
122 トランジスタ
123 容量素子
124 電界発光層
125 画素電極
126 共通電極
127 表示素子
130 コンタクト
131 コンタクト
132 コンタクト
134 コンタクト
150 開口領域
150H 開口領域
155H 開口領域
160H 開口領域
200 層
201a 導電層
201b 導電層
201c 導電層
201d 導電層
202a 酸化物半導体層
202b 酸化物半導体層
202c 酸化物半導体層
202d 酸化物半導体層
202e 酸化物半導体層
203a 導電層
203b 導電層
203c 導電層
203d 導電層
203e 導電層
203f 導電層
204a 導電層
204b 導電層
208 反射電極
208a 導電層
208b 導電層
208c 導電層
210 絶縁層
211 絶縁層
212 絶縁層
213 絶縁層
214 絶縁層
215 絶縁層
216 絶縁層
218 絶縁層
280 反射電極
300 表示装置
311b 電極
351 基板
360 表示素子
361 基板
362 表示部
364 回路部
365 配線
366 回路部
367 配線
368 タッチセンサ
372 FPC
373 IC
7000 表示部
7001 表示部
7100 携帯電話機
7101 筐体
7103 操作ボタン
7104 外部接続ポート
7105 スピーカ
7106 マイク
7200 テレビジョン装置
7201 筐体
7203 スタンド
7211 リモコン操作機
7300 携帯情報端末
7301 筐体
7302 操作ボタン
7303 情報
7304 情報
7305 情報
7306 情報
7310 携帯情報端末
7320 携帯情報端末
7330 電気冷凍冷蔵庫
7331 筐体
7332 冷蔵室用扉
7333 冷凍室用扉
7334 表示装置
7335 カメラ
7336 マイク
7337 スピーカ
7500 携帯情報端末
7501 筐体
7502 部材
7503 操作ボタン
7600 携帯情報端末
7601 筐体
7602 ヒンジ
7650 携帯情報端末
7651 非表示部
7700 携帯情報端末
7701 筐体
7703a ボタン
7703b ボタン
7704a スピーカ
7704b スピーカ
7705 外部接続ポート
7706 マイク
7709 バッテリ
7800 携帯情報端末
7801 バンド
7802 入出力端子
7803 操作ボタン
7804 アイコン
7805 バッテリ
8000 表示モジュール
8001 上部カバー
8002 下部カバー
8005 FPC
8006 表示パネル
8009 フレーム
8010 プリント基板
8011 バッテリ
8015 発光部
8016 受光部
8017a 導光部
8017b 導光部
8018 光
9700 自動車
9701 車体
9702 車輪
9703 フロントガラス
9710 表示部
9712 表示部
9713 表示部
9714 表示部
9715 表示部
9721 表示部
9722 表示部
9723 表示部
9801 筐体
9802 筐体
9803 表示部
9804 表示部
9805 マイクロフォン
9806 スピーカ
9807 操作キー
9808 スタイラス
9821 筐体
9822 表示部
9823 キーボード
9824 ポインティングデバイス

Claims (11)

  1. 複数の画素を有し、
    前記画素は、第1の画素回路と、第2の画素回路と、を有し、
    前記第1の画素回路は、第1の表示素子と、第1の容量素子と、を有し、
    前記第2の画素回路は、第2の表示素子を有し、
    前記第1の表示素子は、反射電極を有し、
    前記第1の表示素子は、外光を前記反射電極に反射させることで表示を行い、
    前記反射電極は、開口領域又は切欠き領域を有し、
    前記第2の表示素子により発せられた光は、前記第1の容量素子を透過し、かつ前記開口領域又は切欠き領域を通過し、表示を行うことを特徴とする表示装置。
  2. 請求項1において、
    前記画素は、複数のトランジスタを有し、
    前記第1の容量素子の一方の電極は、前記第1の画素回路の有する前記トランジスタの第1の酸化物半導体層と、同一の第1の絶縁層の表面上に設けられた第2の酸化物半導体層であり、
    前記第1の酸化物半導体層上に、第2の絶縁層が設けられ、
    前記第2の酸化物半導体層上に、第3の絶縁層として窒化シリコン膜、又は酸化窒素シリコン膜のいずれか一が設けられ、
    前記第2の酸化物半導体層上に第3の絶縁層が設けられることで、第1の透光性導電層としての機能を有し、
    前記第3の絶縁層は、前記トランジスタにおいて、前記第2の絶縁層上に設けられ、
    前記第3の絶縁層上に、第3の酸化物半導体層が設けられ、
    前記第3の酸化物半導体層上に、第4の絶縁層として前記窒化シリコン膜、又は前記酸化窒素シリコン膜のいずれか一が設けられ、
    前記第3の酸化物半導体層上に、第4の絶縁層が設けられることで、第2の透光性導電層としての機能を有し、
    前記第2の透光性導電層は、前記第1の容量素子の他方の電極としての機能を有し、
    前記第2の透光性導電層は、配線としての機能を有し、
    前記第1の透光性導電層と、前記第2の透光性導電層と、に、挟まれた第3の絶縁層を有することで、前記第1の容量素子としての機能を有し、
    前記第1の容量素子は、透光性を有することを特徴とする表示装置。
  3. 請求項2において、
    前記第2の絶縁層は、前記トランジスタのパッシベーション層としての機能を有し、
    前記第3の絶縁層は、前記トランジスタの第1の防湿層としての機能を有し、
    前記第4の絶縁層は、第2の防湿層の機能を有することを特徴とする表示装置。
  4. 請求項1乃至請求項3のいずれか一において、
    前記第2の表示素子は、第2の容量素子を有し、
    前記第2の表示素子により発せられた光は、前記第2の容量素子を透過し、かつ前記開口領域又は切欠き領域を通過し、表示を行うことを特徴とする表示装置。
  5. 請求項1乃至4のいずれか一において、
    前記第1の表示素子は、反射型の液晶素子である表示装置。
  6. 請求項1乃至4のいずれか一において、
    前記第2の表示素子は、発光素子である表示装置。
  7. 請求項1乃至6のいずれか一の表示装置は、トランジスタを有し、前記トランジスタは、半導体層に金属酸化物を有する表示装置。
  8. 請求項7において、
    前記トランジスタは、バックゲートを有することを特徴とする表示装置。
  9. 請求項1乃至8のいずれか一の表示装置において、
    前記第1の表示素子が反射する第1の光、及び前記第2の表示素子が発する第2の光のうち、いずれか一方又は両方により、画像を表示する機能を有する表示装置。
  10. 請求項1乃至9のいずれか一の表示装置と、
    タッチセンサと、
    を有することを特徴とする表示モジュール。
  11. 請求項1乃至9のいずれか一の表示装置、又は請求項10に記載の表示モジュールと、
    CPUとバッテリと、
    を有することを特徴とする電子機器。
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