JPWO2020053701A1 - 表示装置 - Google Patents
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Abstract
Description
図2A及び図2Bは、画素の一例を示す回路図である。
図3は、画素の一例を示す回路図である。
図4は、画素の動作例を説明するためのタイミングチャートである。
図5A乃至図5Cは、画素の一例を示す回路図である。
図6A及び図6Bは、画素の一例を示す回路図である。
図7A及び図7Bは、表示装置の一例を示す上面図である。
図8A及び図8Bは、タッチパネルの一例を示す斜視図である。
図9は、表示装置の一例を示す断面図である。
図10は、表示装置の一例を示す断面図である。
図11は、表示装置の一例を示す断面図である。
図12A1乃至図12C2は、トランジスタの構成例を示す断面図である。
図13A1乃至図13C2は、トランジスタの構成例を示す断面図である。
図14A乃至図14Fは、電子機器の一例を示す斜視図である。
図15A及び図15Bは、電子機器の一例を示す斜視図である。
本実施の形態では、本発明の一態様の半導体装置、及び当該半導体装置を有する表示装置について説明する。
図1は、表示装置DDの一例を示したブロック図である。表示装置DDは、表示部PAと、ソースドライバ回路SDと、ゲートドライバ回路GDと、を有する。
本発明の一態様の半導体装置である、画素PIXの回路構成の例をについて説明する。
次に、図2Aに図示した画素PIXの動作例について説明する。なお、図2Aの画素PIXに画像データを送信するため、画素PIXの配線DL、及び配線WDLは図1のソースドライバ回路SDと電気的に接続されているものとする。
時刻T1より前において、配線GL1及び配線GL2には低レベル電位、配線GL3には高レベル電位が印加されている。配線GL1の電位が低レベル電位であるとき、トランジスタTr1及びトランジスタTr4のそれぞれのゲートに、低レベル電位が印加されるため、トランジスタTr1及びトランジスタTr4がオフ状態となる。つまり、配線DLと、ノードND1と、の間は、電気的に接続されていない状態となる。同様に、配線GL2の電位が低レベル電位であるとき、トランジスタTr2のゲートに、低レベル電位が印加されるため、トランジスタTr2がオフ状態となる。つまり、配線WDLと、ノードND2と、の間は、電気的に接続されていない状態となる。更に、配線GL3の電位が高レベル電位であるとき、トランジスタTr5のゲートに、高レベル電位が印加されるため、トランジスタTr5がオン状態となる。つまり、発光素子LDのアノード端子と、トランジスタTr5の第1端子と、の間は、電気的に接続されている状態となる。
時刻T1において、配線GL3には低レベル電位が印加される。そのため、時刻T1から時刻T2までの間において、トランジスタTr5のゲートに、低レベル電位が印加されるため、トランジスタTr5がオフ状態となる。これにより、トランジスタTr3がオン状態、またはオフ状態であるかに関わらず、発光素子LDのアノード端子に電流が流れなくなるため、発光素子LDは発光しない。
時刻T2において、配線GL1には高レベル電位が印加される。そのため、時刻T2から時刻T3までの間において、トランジスタTr1及びトランジスタTr4のそれぞれのゲートに、高レベル電位が印加されるため、トランジスタTr1及びトランジスタTr4がオン状態となる。
時刻T3において、配線GL2には高レベル電位が印加される。そのため、時刻T3から時刻T4までの間において、トランジスタTr2のゲートに、高レベル電位が印加されるため、トランジスタTr2がオン状態となる。
時刻T4において、配線DL、及び配線WDLには、画像データとしてアナログ信号が、ソースドライバ回路SDから送信される。ここでは、アナログ信号の電位として、Vdataが配線DL、及び配線WDLに入力される。
時刻T5において、配線GL2には低レベル電位が印加される。そのため、時刻T5から時刻T6までの間において、トランジスタTr2のゲートに、低レベル電位が印加されるため、トランジスタTr2がオフ状態となる。
時刻T6において、配線DL、及び配線WDLには、時刻T4から時刻T5までの間に入力された電位Vdataに、ΔVdataの高さの電位を加えた信号が、ソースドライバ回路SDから送信される。つまり、配線DL、及び配線WDLのそれぞれの電位は、Vdata+ΔVdataとなる。
時刻T7において、配線GL1には低レベル電位が印加される。そのため、時刻T7から時刻T8までの間において、トランジスタTr1のゲートに、低レベル電位が印加されるため、トランジスタTr1がオフ状態となる。このため、ノードND1はフローティング状態となり、ノードND1の電位は容量素子C1によって保持される。
時刻T8において、配線GL3には高レベル電位が印加される。そのため、時刻T8以降において、トランジスタTr5のゲートに、高レベル電位が印加されるため、トランジスタTr5がオン状態となる。これにより、配線ALから流れる電流は、トランジスタTr3及びトランジスタTr5を介して、発光素子LDのアノード端子に入力されるため、発光素子LDが発光する。このとき、発光素子LDのアノード端子とカソード端子との間において、電圧がかかっており、かつ配線CATに所定の電位が与えられているため、トランジスタTr3の第2端子と、トランジスタTr4の第1端子と、トランジスタTr5の第1端子と、容量素子C2の第2端子と、の電気的接続点の電位は高くなる。そして、ノードND1、ノードND2のそれぞれはフローティング状態であるため、当該電気的接続点の電位が高くなることによって、ノードND1、ノードND2のそれぞれの電位も容量結合によって高くなる場合がある。図4のタイミングチャートでは、時刻T8以降のノードND1、ノードND2のそれぞれの電位は、時刻T7から時刻T8までの間におけるノードND1、ノードND2のそれぞれの電位よりも高く示している。
ここでは、上述の動作例によって、デジタルアナログ変換回路DACから出力される画像データよりも多階調の画像データを、表示装置DDの表示部PAに表示する一例について説明する。
初めに、画素PIXのノードND1、及びノードND2に0Vから4.8Vまで(2進数表記で“000000”から“110000”まで)の範囲のVdataが書き込まれた場合を説明する。
次に、画素PIXのノードND1、及びノードND2に4.9Vから6.3Vまで(2進数表記で“110001”から“111111”まで)の範囲のVdataが書き込まれた場合を説明する。
本実施の形態では、表示装置の構成例について説明する。
本実施の形態では、本発明の一態様の半導体装置、または表示装置に用いることができるトランジスタの構成について説明する。
図12A1は、ボトムゲート型のトランジスタの一種であるチャネル保護型のトランジスタ810の断面図である。トランジスタ810は基板771上に形成されている。また、トランジスタ810は、基板771上に絶縁層772を介して電極746を有する。また、電極746上に絶縁層726を介して半導体層742を有する。電極746はゲート電極として機能できる。絶縁層726はゲート絶縁層として機能できる。
図13A1に例示するトランジスタ842は、トップゲート型のトランジスタの1つである。トランジスタ842は、絶縁層729を形成した後に電極744aおよび電極744bを形成する点がトランジスタ810、トランジスタ811、トランジスタ820、トランジスタ821、トランジスタ825、及びトランジスタ826と異なる。電極744aおよび電極744bは、絶縁層728および絶縁層729に形成した開口部において半導体層742と電気的に接続する。
本実施の形態では、上記の実施の形態で説明したOSトランジスタに用いることができる金属酸化物の構成について説明する。
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、または材料の構成の一例を表す。
酸化物半導体は、単結晶酸化物半導体と、それ以外の非単結晶酸化物半導体と、に分けられる。非単結晶酸化物半導体としては、例えば、CAAC−OS(c−axis aligned crystalline oxide semiconductor)、多結晶酸化物半導体、nc−OS(nanocrystalline oxide semiconductor)、擬似非晶質酸化物半導体(a−like OS:amorphous−like oxide semiconductor)および非晶質酸化物半導体などがある。
続いて、上記酸化物半導体をトランジスタに用いる場合について説明する。
ここで、酸化物半導体中における各不純物の影響について説明する。
本実施の形態では、上述の実施の形態で説明した半導体装置、または表示装置を電子機器に適用した製品例について説明する。
本発明の一態様の半導体装置、または表示装置は、情報端末装置に備えられるディスプレイに適用することができる。図14Aは、情報端末装置の一種であるノート型パーソナルコンピュータであり、筐体5401、表示部5402、キーボード5403、ポインティングデバイス5404等を有する。
本発明の一態様の半導体装置、または表示装置は、ウェアラブル端末に適用することができる。図14Bはウェアラブル端末の一種であるスマートウォッチであり、筐体5901、表示部5902、操作ボタン5903、操作子5904、バンド5905などを有する。また、表示部5902に、位置入力装置としての機能が付加された表示装置を用いるようにしてもよい。また、位置入力装置としての機能は、表示装置にタッチパネルを設けることで付加することができる。あるいは、位置入力装置としての機能は、フォトセンサとも呼ばれる光電変換素子を表示装置の画素部に設けることでも、付加することができる。また、操作ボタン5903にスマートウォッチを起動する電源スイッチ、スマートウォッチのアプリケーションを操作するボタン、音量調整ボタン、または表示部5902を点灯、あるいは消灯するスイッチなどのいずれかを備えることができる。また、図14Bに示したスマートウォッチでは、操作ボタン5903の数を2個示しているが、スマートウォッチの有する操作ボタンの数は、これに限定されない。また、操作子5904は、スマートウォッチの時刻合わせを行うリューズとして機能する。また、操作子5904は、時刻合わせ以外に、スマートウォッチのアプリケーションを操作する入力インターフェースとして、用いるようにしてもよい。なお、図14Bに示したスマートウォッチでは、操作子5904を有する構成となっているが、これに限定せず、操作子5904を有さない構成であってもよい。
本発明の一態様の半導体装置、または表示装置は、ビデオカメラに適用することができる。図14Cに示すビデオカメラは、第1筐体5801、第2筐体5802、表示部5803、操作キー5804、レンズ5805、接続部5806等を有する。操作キー5804及びレンズ5805は第1筐体5801に設けられており、表示部5803は第2筐体5802に設けられている。そして、第1筐体5801と第2筐体5802とは、接続部5806により接続されており、第1筐体5801と第2筐体5802の間の角度は、接続部5806により変更が可能である。表示部5803における映像を、接続部5806における第1筐体5801と第2筐体5802との間の角度に従って切り替える構成としてもよい。
本発明の一態様の半導体装置、または表示装置は、携帯電話に適用することができる。図14Dは、情報端末の機能を有する携帯電話であり、筐体5501、表示部5502、マイク5503、スピーカ5504、操作ボタン5505を有する。また、表示部5502に、位置入力装置としての機能が付加された表示装置を用いるようにしてもよい。また、位置入力装置としての機能は、表示装置にタッチパネルを設けることで付加することができる。あるいは、位置入力装置としての機能は、フォトセンサとも呼ばれる光電変換素子を表示装置の画素部に設けることでも、付加することができる。また、操作ボタン5505に携帯電話を起動する電源スイッチ、携帯電話のアプリケーションを操作するボタン、音量調整ボタン、または表示部5502を点灯、あるいは消灯するスイッチなどのいずれかを備えることができる。
本発明の一態様の半導体装置、または表示装置は、テレビジョン装置に適用することができる。図14Eに示すテレビジョン装置は、筐体9000、表示部9001、スピーカ9003、操作キー9005(電源スイッチ、または操作スイッチを含む)、接続端子9006などを有する。テレビジョン装置は、大画面、例えば、50インチ以上、または100インチ以上の表示部9001を組み込むことが可能である。
本発明の一態様の半導体装置、または表示装置は、移動体である自動車の運転席周辺に適用することができる。
本発明の一態様の半導体装置、または表示装置は、電子公告を用途とするディスプレイに適用することができる。図15Aは、壁に取り付けが可能な電子看板(デジタルサイネージ)の例を示している。図15Aは、電子看板6200が壁6201に取り付けられている様子を示している。
本発明の一態様の半導体装置、または表示装置は、タブレット型の情報端末に適用することができる。図15Bには、折り畳むことができる構造を有するタブレット型の情報端末を示している。図15Bに示す情報端末は、筐体5321aと、筐体5321bと、表示部5322と、操作ボタン5223と、を有している。特に、表示部5322は可撓性を有する基材を有しており、当該基材によって折り畳むことができる構造を実現できる。
Claims (13)
- 画素を備える表示装置であって、
前記画素は、表示素子を備え、
前記画素は、
入力される第1のパルス信号に応じた第1の電圧を保持する機能と、
入力される第2のパルス信号に応じた第2の電圧を、前記第1の電圧に足し合わせて得られる第3の電圧により、前記表示素子を駆動する機能と、を有し、
前記表示素子は、発光素子であり、
前記発光素子は、前記第3の電圧に応じた輝度で発光し、
前記発光素子は、発光ダイオードであり、
前記発光ダイオードは、マイクロLED、またはミニLEDであり、
前記第1のパルス信号を供給する第1の駆動回路を有し、
前記第1の駆動回路において、前記第1のパルス信号の生成のための第1の電源電圧は、前記第3の電圧の最大値よりも低く、
前記第1の駆動回路は、前記第1の電源電圧を昇圧することなく、前記第1のパルス信号を生成する、
表示装置。 - 画素を備える表示装置であって、
前記画素は、表示素子を備え、
前記画素は、
入力される第1のパルス信号に応じた第1の電圧を保持する機能と、
入力される第2のパルス信号に応じた第2の電圧を、前記第1の電圧に足し合わせて得られる第3の電圧により、前記表示素子を駆動する機能と、を有する、
表示装置。 - 請求項2において、
前記表示素子は、発光素子であり、
前記発光素子は、前記第3の電圧に応じた輝度で発光する、
表示装置。 - 請求項3において、
前記発光素子は、有機EL素子である、
表示装置。 - 請求項3において、
前記発光素子は、発光ダイオードである、
表示装置。 - 請求項5において、
前記発光ダイオードは、マイクロLED、またはミニLEDである、
表示装置。 - 請求項2において、
前記表示素子は、液晶素子であり、
前記液晶素子は、前記第3の電圧に応じて、液晶の配向が変化する、
表示装置。 - 請求項2乃至請求項7のいずれか一において、
前記第1のパルス信号を供給する第1の駆動回路を有し、
前記第1の駆動回路において、前記第1のパルス信号の生成のための第1の電源電圧は、前記第3の電圧の最大値よりも低い、
表示装置。 - 請求項8において、
前記第1の駆動回路は、前記第1の電源電圧を昇圧することなく、前記第1のパルス信号を生成する、
表示装置。 - 請求項8または請求項9において、
前記第1の電源電圧は、前記第3の電圧の最大値の半分、またはその近傍の電圧である、
表示装置。 - 請求項8乃至請求項10のいずれか一において、
前記第1の駆動回路を制御するシステム回路を有し、
前記システム回路は、前記第1の駆動回路に前記第1の電源電圧を供給する機能を有する、
表示装置。 - 請求項11において、
前記システム回路の駆動電圧の一が、1.8V、2.5V、3.3V、またはその近傍であり、
前記システム回路は、前記駆動電圧と同じ電圧を、前記第1の電源電圧として前記第1の駆動回路に供給する機能を有する、
表示装置。 - 請求項11または請求項12において、
前記システム回路から前記第1の駆動回路に供給される前記第1の電源電圧は、昇圧されることなく供給される、
表示装置。
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