本発明の一態様の表示パネルは、液晶材料を含む層と、第1の画素と、第2の画素と、反射防止構造と、を有し、液晶材料を含む層は、第1の領域、第2の領域、第3の領域を備える。そして、第1の画素は第1の領域を備え、第2の画素は第2の領域を備え、反射防止構造は第3の領域と重なる領域を備える。また、反射防止構造は液晶材料を含む層を透過して入射してくる可視光に対する反射率を低減する機能を備える。
これにより、液晶材料を含む層を透過して入射してくる可視光に対する反射率を低減することができる。その結果、利便性または信頼性に優れた新規な表示パネルを提供することができる。
実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。但し、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、以下に説明する発明の構成において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を異なる図面間で共通して用い、その繰り返しの説明は省略する。
(実施の形態1)
本実施の形態では、本発明の一態様の表示パネルの構成について、図1乃至図8を参照しながら説明する。
図1は本発明の一態様の表示パネルの構成を説明する図である。図1(A)は表示パネルの上面図であり、図1(B)は表示パネルが備える画素の構成を説明する下面図である。
図2は本発明の一態様の表示パネルが備える画素の構成を説明する下面図である。図2(A)は画素の構成を説明する下面図であり、図2(B)は図2(A)の一部を説明する図である。
図3は本発明の一態様の表示パネルの構成を説明する図である。図3(A)は図1(A)および図1(B)の切断線X1−X2、切断線X3−X4または切断線X5−X6における断面図であり、図3(B)は図3(A)の一部を説明する図である。
図4は本発明の一態様の表示パネルの構成を説明する図である。図4(A)は図1(A)および図1(B)の切断線X7−X8または切断線X9−X10における断面図であり、図4(B)は図4(A)の一部を説明する図である。
図5は本発明の一態様の表示パネルが備える画素の構成を説明する図である。図5(A)は本発明の一態様の表示パネルの図2(A)の切断線Y1−Y2における断面図である。図5(B−1)は図5(A)の一部を説明する断面図であり、図5(B−2)および図5(B−3)は図5(B−1)の変形例を説明する断面図である。図5(C)は図5(A)の他の一部を説明する断面図である。
図6は本発明の一態様の表示パネルが備える複数の隣接する画素の配置を説明する下面図である。
図7は本発明の一態様の表示パネルが備える画素回路の構成を説明する回路図である。
図8は本発明の一態様の表示パネルの構成を説明するブロック図である。
なお、本明細書において、1以上の整数を値にとる変数を符号に用いる場合がある。例えば、1以上の整数の値をとる変数pを含む(p)を、最大p個の構成要素のいずれかを特定する符号の一部に用いる場合がある。また、例えば、1以上の整数の値をとる変数mおよび変数nを含む(m,n)を、最大m×n個の構成要素のいずれかを特定する符号の一部に用いる場合がある。
<表示パネルの構成例1.>
本実施の形態で説明する表示パネル700は、液晶材料を含む層753と、第1の画素702(i,j)と、第2の画素702(i,j+1)と、反射防止構造ARRと、を有する(図2(A)、図5(A)および図6参照)。
液晶材料を含む層753は、第1の領域753A、第2の領域753Bおよび第3の領域753Cを備える(図5(A)参照)。第3の領域753Cは、第1の領域753Aおよび第2の領域753Bに挟まれる領域を備える。
第1の画素702(i,j)は第1の領域753Aを備え、第2の画素(i,j+1)は第2の領域753Bを備える。
反射防止構造ARRは第3の領域753Cと重なる領域を備え、反射防止構造ARRは液晶材料を含む層753を透過して入射してくる可視光に対する反射率を、低減する機能を備える。例えば、第3の領域753Cと重なる領域の反射率を、反射防止構造ARRが配置されていない状態に比べて低減することができる。
(2)また、本実施の形態で説明する表示パネル700の反射防止構造ARRは、半透過半反射膜AR1と、反射膜AR2と、光学調整膜AR3とを有する(図5(B−1)参照)。
反射膜AR2は、半透過半反射膜AR1と重なる領域を備える。光学調整膜AR3は、半透過半反射膜AR1および反射膜AR2の間に挟まれる領域を備える。
半透過半反射膜AR1は、可視光の一部Laを透過する機能および他の一部Lbを反射する機能を備える。
反射膜AR2は、可視光の一部Laを反射する機能を備える。
光学調整膜AR3は可視光の一部Laを透過する機能を備える。光学調整膜AR3は、半透過半反射膜AR1が反射する可視光の他の一部Lbを打ち消すように、反射膜が反射する可視光の一部Laの位相を調整する厚さを備える。
例えば、光学調整膜AR3の内部を往復する光学距離を、入射してくる可視光の波長λの(k+1/2)倍程度に調整する(なお、光学距離は屈折率と距離の積であり、kは0以上の整数である。)。これにより、半透過半反射膜AR1が反射する可視光の他の一部Lbを、可視光の一部Laを用いて打ち消すことができる。または、可視光の他の一部Lbを、可視光の一部Laを用いて弱めることができる。なお、屈折率の異なる複数の膜を積層した多層膜を、光学調整膜AR3に用いることができる。これにより、さまざまな波長の光に対し、反射率を低減することができる。
上記本発明の一態様の表示パネルは、液晶材料を含む層を透過して入射してくる可視光に対する反射率を低減することができる。または、遮光膜を設けることなく液晶材料を含む層を透過して入射してくる可視光に対する反射を抑制することができる。または、例えば、画素の開口率の低減を伴うことなく液晶材料を含む層を透過して入射してくる可視光に対する反射を抑制することができる。その結果、利便性または信頼性に優れた新規な表示パネルを提供することができる。
また、本実施の形態で説明する表示パネル700は、反射防止構造ARGおよび反射防止構造ARBを有する(図6参照)。反射防止構造ARGは、半透過半反射膜AR1、反射膜AR2および図示されていない光学調整膜を備え、反射防止構造ARBは、半透過半反射膜AR1、反射膜AR2および図示されていない光学調整膜を備える。
また、本実施の形態で説明する表示パネル700は、着色膜CF2Rを有する(図5(A)参照)。着色膜CF2Rは、反射防止構造ARRおよび第3の領域753Cの間に挟まれる領域を備える。また、着色膜CF2Rは、可視光の他の一部Lbを吸収する機能を備える。なお、反射防止構造ARRとの間に第3の領域753Cを挟む領域を備える構成を、着色膜CF2Rに用いることができる。
例えば、反射防止構造ARRが反射率を低減する効果を奏する光の波長に比べて短い波長の光を、長い波長の光より効率よく吸収する材料を、着色膜CF2Rに用いることができる。具体的には、反射防止構造ARRが赤い光に対する反射率を低減する効果を奏する場合に、青色や緑色の光を吸収する材料を、着色膜CF2Rに用いることができる。
または、反射防止構造ARBが反射率を低減する効果を奏する光の波長に比べて長い波長の光を、短い波長の光より効率よく吸収する材料を、着色膜CF2Rに用いることができる。具体的には、反射防止構造ARBが青い光に対する反射率を低減する効果を奏する場合に、緑色や赤色の光を吸収する材料を、着色膜CF2Rに用いることができる。
上記本発明の一態様の表示パネルは、液晶材料を含む層を透過して入射してくる可視光に対する反射率を低減することができる。または、当該可視光を吸収することができる。その結果、利便性または信頼性に優れた新規な表示パネルを提供することができる。
また、本実施の形態で説明する表示パネル700は、図示されていない着色膜CF2Gおよび着色膜CF2Bを備える。
着色膜CF2Gは第2の絶縁膜501Cおよび反射防止構造ARGの間に挟まれる領域を備え、着色膜CF2Gは第3の表示素子550(i,j)Gと重なる領域を備える。
着色膜CF2Bは第2の絶縁膜501Cおよび反射防止構造ARBの間に挟まれる領域を備え、着色膜CF2Gは第4の表示素子550(i,j)Bと重なる領域を備える。
また、本実施の形態で説明する表示パネル700の第1の画素702(i,j)は、第1の表示素子750(i,j)を備える。また、第2の画素702(i,j+1)は第1の表示素子750(i,j+1)を備える(図5(A)参照)。
第1の表示素子750(i,j)は、第1の電極751(i,j)および第2の電極752を備える。
第1の表示素子750(i,j+1)は、第1の電極751(i,j+1)および第2の電極752を備える。
第1の電極751(i,j)は、第1の領域753Aに含まれる液晶材料の配向を制御する電界を、第2の電極752との間に形成するように配置される。
第1の電極751(i,j+1)は、第2の領域753Bに含まれる液晶材料の配向を制御する電界を、第2の電極752との間に形成するように配置される。
例えば、第1の電極751(i,j+1)の電位を、第1の電極751(i,j)と異なる電位にすることができる。これにより、第3の領域753Cに電界が印加され、第3の領域753Cに含まれる液晶材料の配向を変化する場合がある。なお、本明細書において、第1の表示素子750(i,j)を第1の1の表示素子と、第1の表示素子750(i,j+1)を第1の2の表示素子という場合がある。また、第1の電極751(i,j)を第1の1の電極と、第1の電極751(i,j+1)を第1の2の電極という場合がある。
また、本実施の形態で説明する表示パネル700の第2の電極752は、第1の電極751(i,j)との間に第1の領域753Aを挟む領域を備える。また、第2の電極752は、第1の電極751(i,j+1)との間に第2の領域753Bを挟む領域を備える。
上記本発明の一態様の表示パネルは、液晶材料を含む層の第3の領域、例えば、液晶材料の配向が乱れ易く、配向の制御が困難な領域を透過して入射してくる可視光に対する反射率を低減することができる。その結果、利便性または信頼性に優れた新規な表示パネルを提供することができる。
また、本実施の形態で説明する表示パネル700の第1の画素702(i,j)は、第2の表示素子550(i,j)Rを備える(図5(A)参照)。
第2の表示素子550(i,j)Rは、第3の電極551(i,j)Rと、第4の電極552と、発光性の材料を含む層553Rと、を有する。また、第3の電極551(i,j)Rは半透過半反射膜AR1を備え、第4の電極552は反射膜AR2を備える。また、光学調整膜AR3は、発光性の材料を含む層553Rを備える(図5(A)および図5(B−1)参照)。
上記本発明の一態様の表示パネルは、液晶材料を含む層の第3の領域、例えば、液晶材料の配向が乱れ易く、配向の制御が困難な領域を透過して入射してくる可視光に対する反射率を第2の表示素子を用いて低減することができる。また、当該領域を有効に利用することができる。その結果、利便性または信頼性に優れた新規な表示パネルを提供することができる。
また、本実施の形態で説明する表示パネル700の第1の画素702(i,j)は、第3の表示素子550(i,j)G、第4の表示素子550(i,j)Bまたは第5の表示素子550(i,j)Wを備える(図1(B)参照)。なお、第3の表示素子550(i,j)Gは第3の電極551(i,j)Gを備え、第4の表示素子550(i,j)Bは第3の電極551(i,j)Bを備え、第5の表示素子550(i,j)Wは第3の電極551(i,j)Wを備える。
また、第3の表示素子550(i,j)Gは、第3の電極551(i,j)Gと、第4の電極552と、発光性の材料を含む層553Gと、を備える(図2(B)および図5(B−2)参照)。
また、第4の表示素子550(i,j)Bは、第3の電極551(i,j)Bと、第4の電極552と、発光性の材料を含む層553Bと、を備える(図2(B)および図5(B−3)参照)。
また、第5の表示素子550(i,j)Wは、第3の電極551(i,j)Wと、第4の電極552と、発光性の材料を含む層553Wと、を備える。
第4の電極552は、第3の電極551(i,j)Rと重なる領域を備える(図3(A)および図5(B−1)参照)。または、第4の電極552は、第3の電極551(i,j)Gと重なる領域、第3の電極551(i,j)Bまたは第3の電極551(i,j)Wと重なる領域を備える。
発光性の材料を含む層553Rは、第3の電極551(i,j)Rおよび第4の電極552の間に挟まれる領域を備える。
発光性の材料を含む層553Gは、第3の電極551(i,j)Gおよび第4の電極552の間に挟まれる領域を備える。
発光性の材料を含む層553Bは、第3の電極551(i,j)Bおよび第4の電極552の間に挟まれる領域を備える。
発光性の材料を含む層553Wは、第3の電極551(i,j)Wおよび第4の電極552の間に挟まれる領域を備える。
また、本実施の形態で説明する表示パネル700の第2の表示素子550(i,j)Rは、第1の表示素子750(i,j)を用いた表示を視認できる範囲の一部において第2の表示素子550(i,j)Rを用いた表示を視認できるように配設される(図5(A)参照)。例えば、外光を反射する強度を制御して表示に用いる第1の表示素子750(i,j)に外光が入射し反射する方向を、破線の矢印で図中に示す(図4(A)参照)。また、第1の表示素子750(i,j)を用いた表示を視認できる範囲の一部に第2の表示素子550(i,j)Rが光を射出する方向を、実線の矢印で図中に示す(図3(A)参照)。
上記本発明の一態様の表示パネルは、例えば、使用環境の照度等に基づいて、第1の1の表示素子または第2の表示素子を選択して利用することができる。または、第1の1の表示素子および第2の表示素子を併用することができる。その結果、利便性または信頼性に優れた新規な表示パネルを提供することができる。
また、本実施の形態で説明する表示パネル700の第2の表示素子550(i,j)Rは、第1の表示素子750(i,j)とは異なる色を表示する機能を備える。例えば、白色または黒色の表示をすることができる表示素子を、第1の表示素子750(i,j)に用い、赤色の表示をすることができる表示素子を第2の表示素子550(i,j)R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パネル700の第1の画素702(i,j)は、第3の表示素子550(i,j)G、第4の表示素子550(i,j)Bおよび第5の表示素子550(i,j)Wを備える(図1(B)および図7参照)。
第3の表示素子550(i,j)Gは、第1の表示素子750(i,j)を用いた表示を視認できる範囲の一部において第3の表示素子550(i,j)Gを用いた表示を視認できるように配設される。
第4の表示素子550(i,j)Bは、第1の表示素子750(i,j)を用いた表示を視認できる範囲の一部において第4の表示素子550(i,j)Bを用いた表示を視認できるように配設される。
第5の表示素子550(i,j)Wは、第1の表示素子750(i,j)を用いた表示を視認できる範囲の一部において第5の表示素子550(i,j)Wを用いた表示を視認できるように配設される。
第3の表示素子550(i,j)Gは、第1の表示素子750(i,j)が表示する色および第2の表示素子550(i,j)Rが表示する色とは異なる色を表示する機能を備える。
第4の表示素子550(i,j)Bは、第1の表示素子750(i,j)が表示する色、第2の表示素子550(i,j)Rが表示する色および第3の表示素子550(i,j)Gが表示する色とは異なる色を表示する機能を備える。
第5の表示素子550(i,j)Wは、第1の表示素子750(i,j)が表示する色、第2の表示素子550(i,j)Rが表示する色、第3の表示素子550(i,j)Gが表示する色および第4の表示素子550(i,j)Bが表示する色とは異なる色を表示する機能を備える。
第1の表示素子750(i,j)は、白色の表示をする機能を備える。
第2の表示素子550(i,j)Rは、青色、緑色、赤色または白色の表示をする機能を備える。
第3の表示素子550(i,j)Gは、青色、緑色、赤色または白色の表示をする機能を備える。
第4の表示素子550(i,j)Bは、青色、緑色、赤色または白色の表示をする機能を備える。
第5の表示素子550(i,j)Wは、青色、緑色、赤色または白色の表示をする機能を備える。
上記本発明の一態様の表示パネルは、第1の1の表示素子を用いて画像情報を表示をすることができる。または、表示する画像情報の種類に基づいて、第1の1の表示素子または第2の表示素子を選択して利用することができる。または、第2の表示素子、第3の表示素子、第4の表示素子および第5の表示素子を用いてマルチカラーまたはフルカラーの表示をすることができる。その結果、利便性または信頼性に優れた新規な表示パネル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パネル700は、第1の導電膜と、第2の導電膜と、第2の絶縁膜501Cと、画素回路530(i,j)と、を有する(図3、図4および図7参照)。
第1の導電膜は、第1の電極751(i,j)と電気的に接続される。例えば、第1の電極751(i,j)を、第1の導電膜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、画素回路530(i,j)のスイッチSW1に用いるトランジスタのソース電極またはドレイン電極として機能する導電膜512Bを、第2の導電膜に用いることができる(図4(A)および図7参照)。
第2の絶縁膜501Cは第1の導電膜および第2の導電膜の間に挟まれる領域を備え、第2の絶縁膜501Cは開口部591Aを備える。また、第2の絶縁膜501Cは、第1の絶縁膜501Aおよび導電膜511Bに挟まれる領域を備える。また、第2の絶縁膜501Cは、第1の絶縁膜501Aおよび導電膜511Bに挟まれる領域に開口部591Bを備える。第2の絶縁膜501Cは、第1の絶縁膜501Aおよび導電膜511Cに挟まれる領域に開口部591Cを備える(図3および図4参照)。
第2の導電膜は、開口部591A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512Bは第1の電極751(i,j)と電気的に接続される。ところで、第2の絶縁膜501Cに設けられた開口部591Aにおいて第2の導電膜と電気的に接続される第1の導電膜を、貫通電極ということができる。
画素回路530(i,j)は第2の導電膜と電気的に接続され、第3の電極551(i,j)Rは画素回路530(i,j)と電気的に接続される。
第2の表示素子550(i,j)Rは、第2の絶縁膜501Cに向けて光を射出する機能を備える。
第3の表示素子550(i,j)Gは画素回路530(i,j)と電気的に接続され、第3の表示素子550(i,j)Gは第2の絶縁膜501Cに向けて光を射出する機能を備える(図7参照)。
第4の表示素子550(i,j)Bは画素回路530(i,j)と電気的に接続され、第4の表示素子550(i,j)Bは第2の絶縁膜501Cに向けて光を射出する機能を備える。
第5の表示素子550(i,j)Wは画素回路530(i,j)と電気的に接続され、第5の表示素子550(i,j)Wは第2の絶縁膜501Cに向けて光を射出する機能を備える。
上記本発明の一態様の表示パネルは、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、第1の1の表示素子と、第1の1の表示素子とは異なる方法を用いて表示をする第2の表示素子と、を駆動することができる。また、第2の絶縁膜を用いて、第1の表示素子および第2の表示素子の間における不純物の拡散を抑制することができる。その結果、利便性または信頼性に優れた新規な表示パネルを提供することができる。
また、本実施の形態で説明する表示パネル700は、一群の複数の画素702(i,1)乃至画素702(i,n)と、他の一群の複数の画素702(1,j)乃至画素702(m,j)と、走査線G1(i)乃至走査線G3(i)と、信号線S1(j)乃至信号線S3(j)と、を有する(図7および図8参照)。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。
一群の複数の画素702(i,1)乃至画素702(i,n)は第1の画素702(i,j)を含み、行方向(図中に矢印R1で示す)に配設される。
他の一群の複数の画素702(1,j)乃至画素702(m,j)は第1の画素702(i,j)を含み、行方向と交差する列方向(図中に矢印C1で示す)に配設される。
走査線G1(i)乃至走査線G3(i)は、一群の複数の画素702(i,1)乃至画素702(i,n)と電気的に接続される。
信号線S1(j)乃至信号線S3(j)は、他の一群の複数の画素702(1,j)乃至画素702(m,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パネル700は、第1の絶縁膜501Aを有する(図3または図4参照)。
第1の絶縁膜501Aは、第1の開口部592A、第2の開口部592Bおよび開口部592Cを備える。
第1の開口部592Aは、第1の中間膜754Aおよび第1の電極751(i,j)と重なる領域または第1の中間膜754Aおよび第2の絶縁膜501Cと重なる領域を備える。
第2の開口部592Bは、第2の中間膜754Bおよび第3の導電膜511Bと重なる領域を備える。また、開口部592Cは、中間膜754Cおよび導電膜511Cと重なる領域を備える。
第1の絶縁膜501Aは、第1の開口部592Aの周縁に沿って、第1の中間膜754Aおよび第2の絶縁膜501Cの間に挟まれる領域を備え、第1の絶縁膜501Aは、第2の開口部592Bの周縁に沿って、第2の中間膜754Bおよび第3の導電膜511Bの間に挟まれる領域を備える。
また、本実施の形態で説明する表示パネル700は、走査線G1(i)乃至走査線G3(i)と、信号線S1(j)乃至信号線S3(j)と、配線VCOM1と、配線CSCOMと、配線VCOM2と、配線ANOと、を有する(図7および図8参照)。
また、第1の電極751(i,j)は、領域751(i,j)Tと、領域751(i,j)Rとを備える(図2(B)および図5(C)参照)。領域751(i,j)Tは導電性を備え、可視光に対し透光性を備える。領域751(i,j)Rは導電性を備え、可視光に対し反射性を備える。
例えば、透光性を備える複数の導電膜が積層された膜を、領域751(i,j)Tに用いることができる。または、透光性を備える導電膜の間に反射性を備える膜が積層された膜を、領域751(i,j)Rに用いることができる。
領域751(i,j)Tは、第2の表示素子550(i,j)Rと重なる領域を備える(図2(A)、図2(B)および図5(A)参照)。または、領域751(i,j)Tは、第3の表示素子550(i,j)G、第4の表示素子550(i,j)Bまたは第5の表示素子550(i,j)Wと重なる領域を備える。
第3の電極551(i,j)Rは、接続部522において、画素回路530(i,j)と電気的に接続される(図3(A)参照)。第3の電極551(i,j)Gは、図示されていない接続部において、画素回路530(i,j)と電気的に接続される。第3の電極551(i,j)Bは、図示されていない接続部において、画素回路530(i,j)と電気的に接続される。第3の電極551(i,j)Wは、図示されていない接続部において、画素回路530(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パネル700の第1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。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(図3(A)および図4(A)参照)。
また、本実施の形態で説明する表示パネル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を挟む領域を備える。
また、本実施の形態で説明する表示パネル700は、第1の中間膜754Aと、第2の中間膜754Bと、を有する。
第1の中間膜754Aは、第2の絶縁膜501Cとの間に第1の導電膜を挟む領域を備え、第1の中間膜754Aは、第1の電極751(i,j)と接する領域を備える。第2の中間膜754Bは第3の導電膜511Bと接する領域を備える。中間膜754Cは導電膜511Cと接する領域を備える。
また、本実施の形態で説明する表示パネル700は、機能膜770Pと、機能膜770Dと、を有する。
機能膜770Pは、第1の表示素子750(i,j)と重なる領域を備える。
機能膜770Dは、第1の表示素子750(i,j)と重なる領域を備える。機能膜770Dは、第1の表示素子750(i,j)との間に基板770を挟む領域を備える。これにより、例えば、第1の表示素子750(i,j)が反射する光を拡散することができる。
また、本実施の形態で説明する表示パネル700は、基板570と、基板770と、機能層520と、を有する。
基板770は、基板570と重なる領域を備える。
機能層520は、基板570および基板770の間に挟まれる領域を備える(図3(A)参照)。機能層520は、画素回路530(i,j)と、第2の表示素子550(i,j)Rと、絶縁膜521と、絶縁膜528と、を含む。また、機能層520は、絶縁膜518および絶縁膜516を含む(図3(A)および図3(B)参照)。また、機能層520は、図示されていない第2の表示素子550(i,j)G、第2の表示素子550(i,j)Bおよび第2の表示素子550(i,j)Wを含む。
絶縁膜521は、画素回路530(i,j)および第2の表示素子550(i,j)Bの間に挟まれる領域を備える。
絶縁膜528は絶縁膜521および基板570の間に挟まれる領域を備える。絶縁膜528は、第2の表示素子550(i,j)Rと重なる領域と、第2の表示素子550(i,j)Gと重なる領域と、第2の表示素子550(i,j)Bと重なる領域と、第2の表示素子550(i,j)Wと重なる領域と、に開口部を備える。
第3の電極551(i,j)Rの周縁に沿って形成される絶縁膜528は、第3の電極551(i,j)Rおよび第4の電極552の短絡を防止する。
第3の電極551(i,j)Gの周縁に沿って形成される絶縁膜528は、第3の電極551(i,j)Gおよび第4の電極552の短絡を防止する。
第3の電極551(i,j)Bの周縁に沿って形成される絶縁膜528は、第3の電極551(i,j)Bおよび第4の電極552の短絡を防止する。
第3の電極551(i,j)Wの周縁に沿って形成される絶縁膜528は、第3の電極551(i,j)Wおよび第4の電極552の短絡を防止する。
絶縁膜518は、絶縁膜521および画素回路530(i,j)の間に挟まれる領域を備え、絶縁膜516は、絶縁膜518および画素回路530(i,j)の間に挟まれる領域を備える。
また、本実施の形態で説明する表示パネル700は、接合層505と、封止材705と、構造体KB1と、を有する。
接合層505は、機能層520および基板570の間に挟まれる領域を備え、機能層520および基板570を貼り合せる機能を備える。
封止材705は、機能層520および基板770の間に挟まれる領域を備え、機能層520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520および基板770の間に挟まれる領域を備え、機能層520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パネルは、端子519Bおよび端子519Cを有する。端子519Bは、例えば信号線S1(j)と電気的に接続される。また、導電膜511Cは、例えば配線VCOM1と電気的に接続される。
端子519Bは、導電膜511Bと、中間膜754Bと、を備え、中間膜754Bは、導電膜511Bと接する領域を備える。端子519Cは、導電膜511Cと、中間膜754Cと、を備え、中間膜754Cは、導電膜511Cと接する領域を備える。
導電材料CPは、端子519Cと第2の電極752の間に挟まれ、端子519C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材料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パネルは、駆動回路GDと、駆動回路SDと、を有する(図1および図8参照)。
駆動回路GDは、走査線G1(i)乃至走査線G3(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530(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3(A)および図3(B)参照)。
駆動回路SDは、信号線S1(j)乃至信号線S3(j)と電気的に接続される。駆動回路SDは、例えば端子519Bと電気的に接続される。
以下に、表示パネル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電極またはドレイン電極の機能を備える導電膜512Bに用いることができる。
また、第3の電極551(i,j)Rを半透過半反射膜AR1に用いることができる。
第4の電極552を反射膜AR2に用いることができる。
発光性の材料を含む層553Rを光学調整膜AR3に用いることができる。
《構成例》
本発明の一態様の表示パネルは、基板570、基板770、構造体KB1、封止材705または接合層505を有する。
また、本発明の一態様の表示パネルは、機能層520、絶縁膜521、絶縁膜528、絶縁膜516または絶縁膜518を有する。
また、本発明の一態様の表示パネルは、第1の絶縁膜501A、第2の絶縁膜501C、中間膜754A、中間膜754Bまたは中間膜754C、を有する。
また、本発明の一態様の表示パネルは、信号線S1(j)、信号線S2(j)、信号線S3(j)、走査線G1(i)、走査線G2(i)、走査線G3(i)、配線VCOM1、配線VCOM2、配線CSCOMまたは配線ANOを有する。
また、本発明の一態様の表示パネルは、端子519B、端子519C、導電膜511Bまたは導電膜511Cを有する。
また、本発明の一態様の表示パネルは、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パネルは、画素702(i,j)、画素回路530(i,j)、導電膜512BまたはスイッチSW1を有する。
また、本発明の一態様の表示パネルは、第1の表示素子750(i,j)、第1の電極751(i,j)、反射膜、液晶材料を含む層753または第2の電極752を有する。
また、本発明の一態様の表示パネルは、配向膜AF1、配向膜AF2、着色膜CF2B、着色膜CF2G、着色膜CF2R、機能膜770Pまたは機能膜770Dを有する。
また、本発明の一態様の表示パネルは、第2の表示素子550(i,j)R、第3の電極551(i,j)R、第4の電極552または発光性の材料を含む層553Rを有する。
また、本発明の一態様の表示パネルは、反射防止構造ARR、半透過半反射膜AR1、反射膜AR2または光学調整膜AR3を有する。
また、本発明の一態様の表示パネルは、選択回路239、駆動回路GDまたは駆動回路SDを有する。
《基板570》
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570等に用いることができる。例えば、厚さ0.7mm以下厚さ0.1mm以上の材料を基板570に用いることができる。具体的には、厚さ0.1mm程度まで研磨した材料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570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570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570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、アルミノ珪酸ガラス、強化ガラス、化学強化ガラス、石英またはサファイア等を、基板570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570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を、基板570等に用いることができる。ステンレス・スチールまたはアルミニウム等を、基板570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570等に用いることができる。これにより、半導体素子を基板570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570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570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570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570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570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570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570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570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570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、樹脂板または積層材料等を基板570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リコーン等のシロキサン結合を有する樹脂を含む材料を基板570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570等に用いることができる。
また、紙または木材などを基板570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570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570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570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。
例えば、アルミノ珪酸ガラス、強化ガラス、化学強化ガラスまたはサファイア等を、表示パネルの使用者に近い側に配置される基板770に好適に用いることができる。これにより、使用に伴う表示パネルの破損や傷付きを防止することができる。
また、例えば、厚さ0.7mm以下厚さ0.1mm以上の材料を基板770に用いることができる。具体的には、厚さを薄くするために研磨した基板を用いることができる。これにより、機能膜770Dを第1の表示素子750(i,j)に近づけて配置することができる。その結果、画像のボケを低減し、画像を鮮明に表示することができる。
《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、所定の間隔を、構造体KB1等を挟む構成の間に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505》
例えば、封止材705に用いることができる材料を接合層505に用いることができる。
《機能層520》
例えば、画素回路530(i,j)、第2の表示素子550(i,j)R、絶縁膜521または絶縁膜528を機能層520に用いることができる。
《絶縁膜521》
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521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521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521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521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521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528》
例えば、絶縁膜521に用いることができる材料を絶縁膜528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528に用いることができる。
《絶縁膜516、絶縁膜518》
例えば、絶縁膜521に用いることができる材料を絶縁膜516または絶縁膜518等に用いることができる。具体的には、酸化シリコン膜を絶縁膜516に用いることができる。または、窒化シリコン膜を絶縁膜518に用いることができる。
《第1の絶縁膜501A》
例えば、絶縁膜521に用いることができる材料を第1の絶縁膜501Aに用いることができる。また、例えば、水素を供給する機能を備える材料を第1の絶縁膜501A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と、シリコンおよび窒素を含む材料と、を積層した材料を、第1の絶縁膜501Aに用いることができる。例えば、加熱等により水素を放出し、放出した水素を他の構成に供給する機能を備える材料を、第1の絶縁膜501Aに用いることができる。具体的には、作製工程中に取り込まれた水素を加熱等により放出し、他の構成に供給する機能を備える材料を第1の絶縁膜501Aに用いることができる。
例えば、原料ガスにシラン等を用いる化学気相成長法により形成されたシリコンおよび酸素を含む膜を、第1の絶縁膜501A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厚さ200nm以上600nm以下の材料と、シリコンおよび窒素を含む厚さ200nm程度の材料と、を積層した材料を第1の絶縁膜501Aに用いることができる。
《第2の絶縁膜501C》
例えば、絶縁膜521に用いることができる材料を第2の絶縁膜501C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501Cに用いることができる。これにより、画素回路または第2の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501Cに用いることができる。
《中間膜754A、中間膜754B、中間膜754C》
例えば、10nm以上500nm以下、好ましくは10nm以上100nm以下の厚さを有する膜を、中間膜754A、中間膜754Bまたは中間膜754Cに用いることができる。なお、本明細書において、中間膜754A、中間膜754Bまたは中間膜754Cを中間膜という。
例えば、水素を透過または供給する機能を備える材料を中間膜に用いることができる。
例えば、導電性を備える材料を中間膜に用いることができる。
例えば、透光性を備える材料を中間膜に用いることができる。
具体的には、インジウムおよび酸素を含む材料、インジウム、ガリウム、亜鉛および酸素を含む材料またはインジウム、スズおよび酸素を含む材料等を中間膜に用いることができる。なお、これらの材料は水素を透過する機能を備える。
具体的には、インジウム、ガリウム、亜鉛および酸素を含む厚さ50nmの膜または厚さ100nmの膜を中間膜に用いることができる。
なお、エッチングストッパーとして機能する膜が積層された材料を中間膜に用いることができる。具体的には、インジウム、ガリウム、亜鉛および酸素を含む厚さ50nmの膜と、インジウム、スズおよび酸素を含む厚さ20nmの膜と、をこの順で積層した積層材料を中間膜に用いることができる。
《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、導電性を備える材料を、信号線S1(j)、信号線S2(j)、信号線S3(j)、走査線G1(i)、走査線G2(i)、走査線G3(i)、配線CSCOM、配線ANO、端子519B、端子519C、導電膜511Bまたは導電膜511C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。
例えば、金属ナノワイヤーを含む膜を配線等に用いることができる。具体的には、銀を含むナノワイヤーを用いることができる。
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。
なお、例えば、導電材料ACF1を用いて、端子519Bとフレキシブルプリント基板FPC1を電気的に接続することができる。
《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751(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、スイッチSW1に用いることができるトランジスタのソース電極またはドレイン電極として機能する導電膜512Bまたは配線等を第2の導電膜に用いることができる。
《画素702(i,j)》
例えば、画素回路530(i,j)、第1の表示素子750(i,j)、第2の表示素子550(i,j)R、第3の表示素子550(i,j)G、第4の表示素子550(i,j)Bまたは第5の表示素子550(i,j)Wを画素702(i,j)に用いることができる。
《画素回路530(i,j)》
画素回路530(i,j)は、信号線S1(j)、信号線S2(j)、信号線S3(j)、走査線G1(i)、走査線G2(i)、走査線G3(i)、配線CSCOMおよび配線ANOと電気的に接続される(図7参照)。
画素回路530(i,j)は、スイッチSW1、容量素子C11を含む。
画素回路530(i,j)は、スイッチSW2R、トランジスタMR、容量素子C21Rおよび容量素子C22Rを含む。
画素回路530(i,j)は、スイッチSW2G、トランジスタMG、容量素子C21Gおよび容量素子C22Gを含む。
画素回路530(i,j)は、スイッチSW2B、トランジスタMB、容量素子C21Bおよび容量素子C22Bを含む。
画素回路530(i,j)は、スイッチSW2W、トランジスタMW、容量素子C21Wおよび容量素子C22Wを含む。
例えば、走査線G1(i)と電気的に接続されるゲート電極と、信号線S1(j)と電気的に接続される第1の電極と、を有するトランジスタを、スイッチSW1に用いることができる。
容量素子C11は、スイッチSW1に用いるトランジスタの第2の電極と電気的に接続される第1の電極と、配線CSCOMと電気的に接続される第2の電極と、を有する。
なお、第1の表示素子750(i,j)の第1の電極をスイッチSW1に用いるトランジスタの第2の電極と電気的に接続し、第1の表示素子750(i,j)の第2の電極を配線VCOM1と電気的に接続する。これにより、第1の表示素子750を駆動することができる。
例えば、走査線G2(i)と電気的に接続されるゲート電極と、信号線S2(j)と電気的に接続される第1の電極と、を有するトランジスタを、スイッチSW2Rに用いることができる。
トランジスタMRは、スイッチSW2Rに用いるトランジスタの第2の電極と電気的に接続されるゲート電極と、配線ANOと電気的に接続される第1の電極と、を有する。
容量素子C21Rは、スイッチSW2Rに用いるトランジスタの第2の電極と電気的に接続される第1の電極と、配線ANOと電気的に接続される第2の電極と、を有する。
容量素子C22Rは、スイッチSW2Rに用いるトランジスタの第2の電極と電気的に接続される第1の電極と、配線CSCOMと電気的に接続される第2の電極と、を有する。
なお、ゲート電極との間に半導体膜を挟む領域を備える導電膜を有するトランジスタを、トランジスタMRに用いることができる。例えば、トランジスタMRのゲート電極と同じ電位を供給することができる配線と電気的に接続される導電膜を当該導電膜に用いることができる。
また、第2の表示素子550(i,j)Rの第1の電極をトランジスタMRの第2の電極と電気的に接続し、第2の表示素子550(i,j)Rの第2の電極を第4の配線VCOM2と電気的に接続する。これにより、第2の表示素子550(i,j)Rを駆動することができる。
例えば、走査線G2(i)と電気的に接続されるゲート電極と、信号線S3(j)と電気的に接続される第1の電極と、を有するトランジスタを、スイッチSW2Wに用いることができる。
トランジスタMWは、スイッチSW2Wに用いるトランジスタの第2の電極と電気的に接続されるゲート電極と、配線ANOと電気的に接続される第1の電極と、を有する。
容量素子C21Wは、スイッチSW2Wに用いるトランジスタの第2の電極と電気的に接続される第1の電極と、配線ANOと電気的に接続される第2の電極と、を有する。
容量素子C22Wは、スイッチSW2Wに用いるトランジスタの第2の電極と電気的に接続される第1の電極と、配線CSCOMと電気的に接続される第2の電極と、を有する。
なお、ゲート電極との間に半導体膜を挟む領域を備える導電膜を有するトランジスタを、トランジスタMWに用いることができる。例えば、トランジスタMWのゲート電極と同じ電位を供給することができる配線と電気的に接続される導電膜を当該導電膜に用いることができる。
また、第2の表示素子550(i,j)Wの第1の電極をトランジスタMWの第2の電極と電気的に接続し、第2の表示素子550(i,j)Wの第2の電極を第4の配線VCOM2と電気的に接続する。これにより、第3の表示素子550(i,j)Wを駆動することができる。
例えば、走査線G3(i)と電気的に接続されるゲート電極と、信号線S2(j)と電気的に接続される第1の電極と、を有するトランジスタを、スイッチSW2Bに用いることができる。
トランジスタMBは、スイッチSW2Bに用いるトランジスタの第2の電極と電気的に接続されるゲート電極と、配線ANOと電気的に接続される第1の電極と、を有する。
容量素子C21Bは、スイッチSW2Bに用いるトランジスタの第2の電極と電気的に接続される第1の電極と、配線ANOと電気的に接続される第2の電極と、を有する。
容量素子C22Bは、スイッチSW2Bに用いるトランジスタの第2の電極と電気的に接続される第1の電極と、配線CSCOMと電気的に接続される第2の電極と、を有する。
なお、ゲート電極との間に半導体膜を挟む領域を備える導電膜を有するトランジスタを、トランジスタMBに用いることができる。例えば、トランジスタMBのゲート電極と同じ電位を供給することができる配線と電気的に接続される導電膜を当該導電膜に用いることができる。
また、第2の表示素子550(i,j)Bの第1の電極をトランジスタMBの第2の電極と電気的に接続し、第2の表示素子550(i,j)Bの第2の電極を第4の配線VCOM2と電気的に接続する。これにより、第4の表示素子550(i,j)Bを駆動することができる。
例えば、走査線G3(i)と電気的に接続されるゲート電極と、信号線S3(j)と電気的に接続される第1の電極と、を有するトランジスタを、スイッチSW2Gに用いることができる。
トランジスタMGは、スイッチSW2Gに用いるトランジスタの第2の電極と電気的に接続されるゲート電極と、配線ANOと電気的に接続される第1の電極と、を有する。
容量素子C21Gは、スイッチSW2Gに用いるトランジスタの第2の電極と電気的に接続される第1の電極と、配線ANOと電気的に接続される第2の電極と、を有する。
容量素子C22Gは、スイッチSW2Gに用いるトランジスタの第2の電極と電気的に接続される第1の電極と、配線CSCOMと電気的に接続される第2の電極と、を有する。
なお、ゲート電極との間に半導体膜を挟む領域を備える導電膜を有するトランジスタを、トランジスタMGに用いることができる。例えば、トランジスタMGのゲート電極と同じ電位を供給することができる配線と電気的に接続される導電膜を当該導電膜に用いることができる。
また、第2の表示素子550(i,j)Gの第1の電極をトランジスタMGの第2の電極と電気的に接続し、第2の表示素子550(i,j)Gの第2の電極を第4の配線VCOM2と電気的に接続する。これにより、第5の表示素子550(i,j)Gを駆動することができる。
《スイッチ、トランジスタ》
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スイッチまたはトランジスタに用いることができる。具体的には、スイッチSW1、スイッチSW2R、スイッチSW2G、スイッチSW2B、スイッチSW2W、トランジスタMR、トランジスタMG、トランジスタMB、トランジスタMWまたはトランジスタMD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るトランジスタを利用することができる。
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、オフ状態におけるリーク電流が、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小さいトランジスタをスイッチまたはトランジスタ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508に用いたトランジスタをスイッチSW1、スイッチSW2R、スイッチSW2G、スイッチSW2B、スイッチSW2W、トランジスタMR、トランジスタMG、トランジスタMB、トランジスタMWまたはトランジスタMD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。
スイッチSW1に用いることができるトランジスタは、半導体膜508および半導体膜508と重なる領域を備える導電膜504を備える(図4(B)参照)。また、スイッチSW1に用いることができるトランジスタは、半導体膜508と電気的に接続される導電膜512Aおよび導電膜512Bを備える。
なお、導電膜504はゲート電極の機能を備え、絶縁膜506はゲート絶縁膜の機能を備える。また、導電膜512Aはソース電極の機能またはドレイン電極の機能の一方を備え、導電膜512Bはソース電極の機能またはドレイン電極の機能の他方を備える。
また、導電膜504との間に半導体膜508を挟むように設けられた導電膜524を備えるトランジスタを、トランジスタMDに用いることができる(図3(B)参照)。
例えば、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504に用いることができる。
例えば、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506に用いることができる。
例えば、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508に用いることができる。
例えば、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512Aまたは導電膜512Bに用いることができる。
《第1の表示素子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、第1の表示素子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。具体的には、反射型の液晶表示素子を第1の表示素子750(i,j)に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、表示パネルの消費電力を抑制することができる。
例えば、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。
第1の表示素子750(i,j)は、第1電極と、第2電極と、液晶層と、を有する。液晶層は、第1電極および第2電極の間の電圧を用いて配向を制御することができる液晶材料を含む。例えば、液晶層の厚さ方向(縦方向ともいう)、縦方向と交差する方向(横方向または斜め方向ともいう)の電界を、液晶材料の配向を制御する電界に用いることができる。
《液晶材料を含む層753》
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、液晶材料を含む層に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、反射膜または透光性を備える導電材料を第1の電極751(i,j)に用いることができる。例えば、透光性を備える導電材料と、開口部を備える反射膜と、を積層した材料を第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、反射型の液晶表示素子として第1の表示素子750(i,j)を用いることができる。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。
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。
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との間に、透光性の導電膜を用いた第1の電極751(i,j)を挟む領域を備え、可視光を反射する材料を、反射膜に用いることができる。または、液晶材料を含む層753と第1の電極751(i,j)の間に挟まれる領域を備える可視光を反射する材料を、反射膜に用いることができる。
《領域751(i,j)T、領域751(i,j)R》
例えば、領域751(i,j)Rの端部に接する領域または領域751(i,j)Rに囲まれた領域を領域751(i,j)Tに用いることができる。
例えば、多角形、四角形、楕円形、円形、十字型、細長い筋状、スリット状、市松模様状等の形状を領域751(i,j)Tまたは領域751(i,j)Rに用いることができる。
《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、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、液晶材料が所定の方向に配向するようにラビ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。これにより、配向膜AF1を形成する際に必要とされる温度を低くすることができる。その結果、配向膜AF1を形成する際に他の構成に与える損傷を軽減することができる。
《着色膜CF2》
所定の色の光を透過する材料を着色膜CF2に用いることができる。これにより、着色膜CF2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、緑色または赤色の光を透過する材料を着色膜CF2に用いることができる。また、黄色の光または白色の光等を透過する材料を着色膜CF2に用いることができる。また、シアンの光、マゼンタの光等を透過する材料を着色膜CF2に用いることができる。
なお、照射された光を所定の色の光に変換する機能を備える材料を着色膜CF2に用いることができる。具体的には、量子ドットを着色膜CF2に用いることができる。これにより、色純度の高い表示をすることができる。
《機能膜770P、機能膜770D》
例えば、反射防止フィルム、偏光フィルム、位相差フィルム、光拡散フィルムまたは集光フィルム等を機能膜770Pまたは機能膜770Dに用いることができる。
具体的には、2色性色素を含む膜を機能膜770Pまたは機能膜770Dに用いることができる。または、基材の表面と交差する方向に沿った軸を備える柱状構造を有する材料を、機能膜770Pまたは機能膜770Dに用いることができる。これにより、光を軸に沿った方向に透過し易く、他の方向に散乱し易くすることができる。
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。
具体的には、円偏光フィルムを機能膜770Pに用いることができる。また、光拡散フィルムを機能膜770Dに用いることができる。
《第2の表示素子550(i,j)R、第3の表示素子550(i,j)G、第4の表示素子550(i,j)B、第5の表示素子550(i,j)W》
例えば、発光素子を第2の表示素子550(i,j)R、第3の表示素子550(i,j)G、第4の表示素子550(i,j)Bまたは第5の表示素子550(i,j)W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、第2の表示素子550(i,j)R等に用いることができる。
例えば、発光性の有機化合物を発光性の材料を含む層553R等に用いることができる。
例えば、量子ドットを発光性の材料を含む層553R等に用いることができる。これにより、半値幅が狭く、鮮やかな色の光を発することができる。
例えば、青色の光を射出するように積層された積層材料を、発光性の材料を含む層553Bに用いることができる。緑色の光を射出するように積層された積層材料を、発光性の材料を含む層553Gに用いることができる。または赤色の光を射出するように積層された積層材料を、発光性の材料を含む層553Rに用いることができる。
例えば、信号線S2(j)に沿って列方向に長い帯状の積層材料を、発光性の材料を含む層553R等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材料を、発光性の材料を含む層553R等に用いることができる。具体的には、青色の光を射出する蛍光材料を含む発光性の材料を含む層と、緑色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、を積層した積層材料を、発光性の材料を含む層553R等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551(i,j)R、第3の電極551(i,j)Gまたは第3の電極551(i,j)B、第3の電極551(i,j)W、等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551(i,j)R等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551(i,j)R等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551(i,j)R等に用いることができる。
または、光の一部を透過し、光の他の一部を反射する金属膜を第3の電極551(i,j)R等に用いることができる。これにより、微小共振器構造を第2の表示素子550(i,j)R等に設けることができる。その結果、所定の波長の光を他の光より効率よく取り出すことができる。
例えば、配線等に用いることができる材料を第4の電極552に用いることができる。具体的には、可視光について反射性を有する材料を、第4の電極552に用いることができる。
《反射防止構造ARR、反射防止構造ARG、反射防止構造ARB》
例えば、光の一部を透過し、光の他の一部を反射する材料を半透過半反射膜AR1に用いることができる。具体的には、光が透過する程度に薄い金属膜を半透過半反射膜AR1に用いることができる。例えば、第3の電極551(i,j)Rを半透過半反射膜AR1に用いることができる。
例えば、可視光の一部を反射する材料を反射膜AR2に用いることができる。具体的には、金属膜等を反射膜AR2に用いることができる。例えば、第4の電極552を反射膜AR2に用いることができる。
例えば、可視光の一部を透過する材料を光学調整膜AR3に用いることができる。具体的には、透光性を備える有機材料または透光性を備える無機材料を光学調整膜AR3に用いることができる。または、透光性を備える導電性の材料を光学調整膜AR3に用いることができる。例えば、透光性を備える導電性の材料と発光性の材料を含む層553R等を積層した積層材料を光学調整膜AR3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、スイッチSW1に用いることができるトランジスタまたはトランジスタ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。
例えば、スイッチ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524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3(B)参照)。
導電膜504との間に半導体膜508を挟むように導電膜524を配設し、導電膜524および半導体膜508の間に絶縁膜516を配設し、半導体膜508および導電膜504の間に絶縁膜506を配設する。例えば、導電膜504と同じ電位を供給する配線に導電膜524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、駆動回路SD1、駆動回路SD2》
駆動回路SD1は、情報V11に基づいて画像信号を供給する機能を有し、駆動回路SD2は、情報V12に基づいて画像信号を供給する機能を有する。
駆動回路SD1は、例えば反射型の表示素子と電気的に接続される画素回路に供給する画像信号を生成する機能を備える。具体的には、極性が反転する信号を生成する機能を備える。これにより、例えば、反射型の液晶表示素子を駆動することができる。
駆動回路SD2は、例えば発光素子と電気的に接続される画素回路に供給する画像信号を生成する機能を備える。
例えば、シフトレジスタ等のさまざまな順序回路等を駆動回路SD1または駆動回路SD2に用いることができる。なお、駆動回路SD1および駆動回路SD2に換えて、駆動回路SD1および駆動回路SD2が集積された駆動回路SDを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、駆動回路SDを端子519Bに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、集積回路を端子519Bに実装することができる。または、COF(Chip on Film)法を用いて、集積回路を端子519Bに実装することができる。
《選択回路239》
例えば、第1のマルチプレクサおよび第2のマルチプレクサを選択回路239に用いることができる(図8参照)。第1のマルチプレクサおよび第2のマルチプレクサは制御情報SSに基づいて動作する機能を備える。
第1のマルチプレクサは、画像情報V1が供給される第1の入力部および第3の入力部と、背景情報VBGが供給される第2の入力部と、を備え、制御情報SSを供給される。第1のマルチプレクサは、第1のステータスまたは第3のステータスの制御情報SSが供給された場合に、画像情報V1を出力し、第2のステータスの制御情報SSが供給された場合に、背景情報VBGを出力する。なお、第1のマルチプレクサが出力する情報を情報V11とする。
第2のマルチプレクサは、背景情報VBGが供給される第1の入力部と、画像情報V1が供給される第2の入力部および第3の入力部と、を備え、制御情報SSを供給される。第2のマルチプレクサは、第1のステータスの制御情報SSが供給された場合に、背景情報VBGを出力し、第2のステータスまたは第3のステータスの制御情報SSが供給された場合に、画像情報V1を出力する。なお、第2のマルチプレクサが出力する情報を情報V12とする。
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。
(実施の形態2)
本実施の形態では、本発明の一態様の入出力パネルの構成について、図9乃至図12を参照しながら説明する。なお、入出力パネルはタッチパネルまたはタッチスクリーンともいう。
図9は本発明の一態様の入出力パネルの構成を説明する図である。図9(A)は入出力パネルの上面図である。図9(B−1)は本発明の一態様の入出力パネルの入力部の一部を説明する模式図であり、図9(B−2)は図9(B−1)に示す構成の一部を説明する模式図である。
図10(A)は本発明の一態様の入出力パネルの断面図であり、図10(B)は図10(A)の一部を説明する図である。
図11(A)は本発明の一態様の入出力パネルの断面図であり、図11(B)は図11(A)の一部を説明する図である。
図12は入出力パネルの入力部の構成を説明するブロック図である。
なお、入出力パネルは、入力部を有する点が、図1乃至図8を参照しながら説明する表示パネルとは異なる。ここでは、異なる部分について詳細に説明し、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する。
<入出力パネルの構成例1.>
本実施の形態で説明する入出力パネル700TP1は、実施の形態1に記載の表示パネルと、入力部と、を有する(図9乃至図11参照)。
入力部は、表示パネルと重なる領域に近接するものを検知する機能を備える。
入力部は表示パネルと重なる領域を備え、入力部は制御線CL(g)と、検知信号線ML(h)と、検知素子775(g,h)と、を備える(図9(B−2)参照)。
検知素子775(g,h)は、制御線CL(g)および検知信号線ML(h)と電気的に接続される。
制御線CL(g)は、制御信号を供給する機能を備える。
検知素子775(g,h)は制御信号を供給され、検知素子775(g,h)は制御信号および表示パネルと重なる領域に近接するものとの距離に基づいて変化する検知信号を供給する機能を備える。
検知信号線ML(h)は、検知信号を供給される機能を備える。
検知素子775(g,h)は透光性を備え、検知素子775(g,h)は電極C(g)と、電極M(h)と、を備える。
電極C(g)は、制御線CL(g)と電気的に接続される。
電極M(h)は検知信号線ML(h)と電気的に接続され、電極M(h)は表示パネルと重なる領域に近接するものによって一部が遮られる電界を、電極C(g)との間に形成するように配置される(図10(A)参照)。
上記本発明の一態様の表示パネルは、表示パネルと重なる領域に近接するものを検知することができる。その結果、利便性または信頼性に優れた新規な入出力パネルを提供することができる。
また、本実施の形態で説明する入力部は、基板710と、接合層709と、を備える(図10(A)または図11(A)参照)。
基板710は、基板770との間に検知素子775(g,h)を挟む領域を備える。
接合層709は、基板770および検知素子775(g,h)の間に挟まれる領域を備え、基板770および検知素子775(g,h)を貼り合わせる機能を備える。
機能膜770Pは、第1の表示素子750(i,j)との間に検知素子775(g,h)を挟む領域を備える。これにより、例えば、検知素子775(g,h)が反射する光の強度を低減することができる。
また、本実施の形態で説明する入力部は、一群の検知素子775(g,1)乃至検知素子775(g,q)と、他の一群の検知素子775(1,h)乃至検知素子775(p,h)と、を有する(図12参照)。なお、gは1以上p以下の整数であり、hは1以上q以下の整数であり、pおよびqは1以上の整数である。
一群の検知素子775(g,1)乃至検知素子775(g,q)は、検知素子775(g,h)を含み、行方向(図中に矢印R2で示す方向)に配設される。なお、図12に矢印R2で示す方向は、図8に矢印R1で示す方向と同じであっても良いし、異なっていてもよい。
また、他の一群の検知素子775(1,h)乃至検知素子775(p,h)は、検知素子775(g,h)を含み、行方向と交差する列方向(図中に矢印C2で示す方向)に配設される。
行方向に配設される一群の検知素子775(g,1)乃至検知素子775(g,q)は、制御線CL(g)と電気的に接続される電極C(g)を含む。
列方向に配設される他の一群の検知素子775(1,h)乃至検知素子775(p,h)は、検知信号線ML(h)と電気的に接続される電極M(h)を含む。
また、本実施の形態で説明する入出力装置の制御線CL(g)は、導電膜BR(g,h)を含む(図10(A)参照)。導電膜BR(g,h)は、検知信号線ML(h)と重なる領域を備える。
絶縁膜706は、検知信号線ML(h)および導電膜BR(g,h)の間に挟まれる領域を備える。これにより、検知信号線ML(h)および導電膜BR(g,h)の短絡を防止することができる。
また、本実施の形態で説明する入出力パネルは、発振回路OSCおよび検知回路DCを備える(図12参照)。
発振回路OSCは、制御線CL(g)と電気的に接続され、制御信号を供給する機能を備える。例えば、矩形波、のこぎり波また三角波等を制御信号に用いることができる。
検知回路DCは、検知信号線ML(h)と電気的に接続され、検知信号線ML(h)の電位の変化に基づいて検知信号を供給する機能を備える。
以下に、入出力パネル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、検知信号線ML(h)を電極M(h)に用いることができる。
《構成例》
本発明の一態様の入出力パネルは、表示パネルまたは入力部を有する。
入力部は、基板710と、機能層720と、接合層709と、端子719と、を備える(図10(A)および図11(A)参照)。
機能層720は、基板770および基板710の間に挟まれる領域を備える。機能層720は、検知素子775(g,h)と、絶縁膜706と、を備える。
接合層709は、機能層720および基板770の間に挟まれる領域を備え、機能層720および基板770を貼り合せる機能を備える。
端子719は、検知素子775(g,h)と電気的に接続される。
《基板710》
例えば、透光性を備える材料を基板710に用いることができる。具体的には、基板570に用いることができる材料から選択された材料を基板710に用いることができる。
例えば、アルミノ珪酸ガラス、強化ガラス、化学強化ガラスまたはサファイア等を、表示パネルの使用者に近い側に配置される基板710に好適に用いることができる。これにより、使用に伴う表示パネルの破損や傷付きを防止することができる。
《検知素子775(g,h)》
例えば静電容量、照度、磁力、電波または圧力等を検知して、検知した物理量に基づく情報を供給する素子を、検知素子775(g,h)に用いることができる。
具体的には、容量素子、光電変換素子、磁気検知素子、圧電素子または共振器等を検知素子775(g,h)に用いることができる。
例えば、大気中において、大気より大きな誘電率を備える指などが導電膜に近接すると、指などと導電膜の間の静電容量が変化する。この静電容量の変化を検知して検知情報を供給することができる。具体的には、自己容量方式の検知素子を用いることができる。
例えば、電極C(g)と、電極M(h)と、を検知素子に用いることができる。具体的には、制御信号が供給される電極C(g)と、電極C(g)との間に近接するものによって一部が遮られる電界が形成されるように配設される電極M(h)と、を用いることができる。これにより、近接するものに遮られて変化する電界を検知信号線ML(h)の電位を用いて検知して、検知信号として供給することができる。その結果、電界を遮るように近接するものを検知することができる。具体的には、相互容量方式の検知素子を用いることができる。
《制御線CL(g)、検知信号線ML(h)、導電膜BR(g,h)》
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、制御線CL(g)、検知信号線ML(h)または導電膜BR(g,h)に用いることができる。
具体的には、第2の電極752に用いる材料を制御線CL(g)、検知信号線ML(h)または導電膜BR(g,h)に用いることができる。
《絶縁膜706》
例えば、絶縁膜521に用いることができる材料を絶縁膜706等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膜を絶縁膜706に用いることができる。
《端子719》
例えば、配線等に用いることができる材料を端子719に用いることができる。なお、例えば、導電材料ACF2を用いて、端子719とフレキシブルプリント基板FPC2を電気的に接続することができる(図11(A)参照)。
なお、端子719を用いて、制御線CL(g)に制御信号を供給することができる。または、検知信号線ML(h)から検知信号を供給されることができる。
《接合層709》
例えば、封止材705に用いることができる材料を接合層709に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。
(実施の形態3)
本実施の形態では、本発明の一態様の入出力装置に用いることができる半導体装置の構成について、図13を参照しながら説明する。
図13は、本発明の一態様の入出力装置に用いることができるトランジスタTRの構成を説明する図である。図13(A)は、本発明の一態様の入出力装置に用いることができるトランジスタTRに用いることができるトランジスタの上面図である。図13(B)は、図13(A)を参照しながら説明するトランジスタのチャネル長(L)方向の断面を含む断面図である。図13(C)は、図13(A)を参照しながら説明するトランジスタのチャネル幅(W)方向の断面を含む断面図である。なお、切断線L1−L2方向をチャネル長方向、切断線W1−W2方向をチャネル幅方向と呼称する場合がある。
なお、トランジスタTRを実施の形態2において説明する入出力装置等に用いることができる。
例えば、トランジスタTRをスイッチSW1に用いる場合は、絶縁膜102を第2の絶縁膜501Cに、導電膜104を導電膜504に、絶縁膜106を絶縁膜506に、半導体膜108を半導体膜508に、導電膜112aを導電膜512Aに、導電膜112bを導電膜512Bに、絶縁膜114および絶縁膜116が積層された積層膜を絶縁膜516に、絶縁膜118を絶縁膜518に、それぞれ読み替えることができる。
<トランジスタの構成例1>
本発明の一態様の入出力装置に用いることができるトランジスタは、第2の絶縁膜102上の導電膜104と、第2の絶縁膜102及び導電膜104上の絶縁膜106と、絶縁膜106上の半導体膜108と、半導体膜108上の導電膜112bと、半導体膜108上の導電膜112aと、半導体膜108、導電膜112b、及び導電膜112a上の絶縁膜114と、絶縁膜114上の絶縁膜116と、絶縁膜116上の導電膜124と、を有する(図13(B)参照)。
例えば、導電膜104が第1のゲート電極として機能し、導電膜112bがソース電極として機能し、導電膜112aがドレイン電極として機能し、導電膜124が第2のゲート電極として機能する。絶縁膜106が第1のゲート絶縁膜として機能し、絶縁膜114、116が第2のゲート絶縁膜として機能する。
例えば、酸化物半導体を半導体膜108に用いることができる。具体的には、インジウムを含む酸化物半導体膜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膜を半導体膜108に用いることができる。
また、半導体膜108は、Inと、M(MはAl、Ga、Y、またはSn)と、Znと、を有する。
例えば、半導体膜108は、Inの原子数比がMの原子数比より多い領域を有すると好ましい。ただし、本発明の一態様の半導体装置は、これに限定されず、Inの原子数比がMの原子数比よりも少ない領域を有する構成、あるいはInの原子数比がMの原子数比と同じ領域を有する構成としてもよい。
半導体膜108は、Inの原子数比がMの原子数比より多い領域を有する。これにより、トランジスタの電界効果移動度を高くすることができる。具体的には、トランジスタの電界効果移動度が10cm2/Vsを超えることが可能となる。さらに好ましくはトランジスタの電界効果移動度が30cm2/Vsを超えることが可能となる。
《2つのゲート電極が奏する効果》
本発明の一態様の入出力装置に用いることができるトランジスタはゲート電極を2つ備えることができる。
2つのゲート電極がトランジスタの特性に奏する効果を図13(C)を参照しながら説明する。
図13(C)に示すように、第2のゲート電極として機能する導電膜124は、開口部122を介して第1のゲート電極として機能する導電膜104と電気的に接続される。よって、導電膜104と導電膜124には、同じ電位が与えられる。
図13(C)に示すように、半導体膜108は、導電膜104、及び導電膜124と対向するように位置し、2つのゲート電極として機能する導電膜に挟まれている。
導電膜104及び導電膜124のチャネル幅方向の長さは、それぞれ半導体膜108のチャネル幅方向の長さよりも長い。また、半導体膜108の全体は、絶縁膜106、114、116を介して導電膜104と導電膜124とによって覆われている。
別言すると、導電膜104及び導電膜124は、絶縁膜106、114、116に設けられる開口部122において接続され、且つ半導体膜108の側端部よりも外側に位置する領域を有する。
このような構成とすることで、トランジスタに含まれる半導体膜108を、導電膜104及び導電膜124の電界によって電気的に囲むことができる。第1のゲート電極及び第2のゲート電極の電界によって、チャネル領域が形成される酸化物半導体膜を、電気的に囲むトランジスタのデバイス構造をSurrounded channel(S−channel)構造と呼ぶことができる。
トランジスタは、S−channel構造を有するため、第1のゲート電極として機能する導電膜104によってチャネルを誘起させるための電界を効果的に半導体膜108に印加することができるため、トランジスタの電流駆動能力が向上し、高いオン電流特性を得ることが可能となる。また、オン電流を高くすることが可能であるため、トランジスタを微細化することが可能となる。また、トランジスタは、半導体膜108が第1のゲート電極として機能する導電膜104及び第2のゲート電極として機能する導電膜124によって囲まれた構造を有するため、機械的強度を高めることができる。
なお、上記の説明においては、第1のゲート電極と、第2のゲート電極とを接続させる構成について例示したがこれに限定されない。例えば、第2のゲート電極として機能する導電膜524をトランジスタMのソース電極またはドレイン電極として機能する導電膜512Bと電気的に接続させる構成としてもよい。
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。
(実施の形態4)
本実施の形態では、本発明の一態様の情報処理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、図14および図15を参照しながら説明する。具体的には、トランジスタの半導体膜に用いることができる酸化物半導体膜の構成について説明する。
なお、本実施の形態で説明するトランジスタは、例えば、スイッチSW1またはスイッチSW2に用いることができる。トランジスタMまたはトランジスタMDなどに用いることができる。
図14はトランジスタのチャネル長(L)方向の断面図である。図14(A)は3つの膜が積層された酸化物半導体膜を有するトランジスタのチャネル長(L)方向の断面図である。図14(B)は2つの膜が積層された酸化物半導体膜を有するトランジスタのチャネル長(L)方向の断面図である。
図15は、積層膜のバンド構造を説明する模式図である。積層膜は酸化物半導体膜およびそれに接する絶縁膜を有する。なお、バンド構造の理解を容易にするために、積層膜を構成する各酸化物半導体膜及び各絶縁膜の伝導帯下端のエネルギー準位(Ec)を図示する。
図15(A)は、絶縁膜106、半導体膜108a、108b、108c、及び絶縁膜114を有する積層構造の膜厚方向のバンド構造の一例である。
また、図15(B)は、絶縁膜106、半導体膜108b、108c、及び絶縁膜114を有する積層構造の膜厚方向のバンド構造の一例である。
<半導体装置の構成例1>
例えば、2つの絶縁膜の間に挟まれる、3つの膜が積層された半導体膜を、トランジスタに用いることができる。具体的には、絶縁膜106および絶縁膜116の間に挟まれる、半導体膜108aと、半導体膜108cと、半導体膜108bと、が積層された半導体膜をトランジスタに用いることができる(図14(A)および図15(A)参照)。
半導体膜108cは、半導体膜108aと互いに重なる領域を備え、半導体膜108bは、半導体膜108aおよび半導体膜108cの間に挟まれる領域を備える。
絶縁膜116は、絶縁膜106と互いに重なる領域を備える。
半導体膜108aは、絶縁膜106と接する領域を備え、半導体膜108cは、絶縁膜116と接する領域を備え、いずれの領域も互いに重なる領域を備える。
また、図15(A)は、絶縁膜106、及び絶縁膜114として酸化シリコン膜を用い、半導体膜108aとして金属元素の原子数比をIn:Ga:Zn=1:3:2の金属酸化物ターゲットを用いて形成される酸化物半導体膜を用い、半導体膜108bとして金属元素の原子数比をIn:Ga:Zn=4:2:4.1の金属酸化物ターゲットを用いて形成される酸化物半導体膜を用い、半導体膜108cとして金属元素の原子数比をIn:Ga:Zn=1:3:2の金属酸化物ターゲットを用いて形成される酸化物半導体膜を用いる構成のバンド図である。
<半導体装置の構成例2>
例えば、2つの絶縁膜の間に挟まれる、2つの膜が積層された半導体膜を、トランジスタに用いることができる。具体的には、絶縁膜106および絶縁膜116の間に挟まれる、半導体膜108bと、半導体膜108cと、が積層された酸化物半導体膜をトランジスタに用いることができる(図14(B)および図15(B)参照)。
半導体膜108cは、半導体膜108bと互いに重なる領域を備える。
絶縁膜116は、絶縁膜106と互いに重なる領域を備える。
半導体膜108bは、絶縁膜106と接する領域を備え、半導体膜108cは、絶縁膜116と接する領域を備え、いずれの領域も互いに重なる領域を備える。
また、図15(B)は、絶縁膜106、及び絶縁膜114として酸化シリコン膜を用い、半導体膜108bとして金属元素の原子数比をIn:Ga:Zn=4:2:4.1の金属酸化物ターゲットを用いて形成される酸化物半導体膜を用い、半導体膜108cとして金属元素の原子数比をIn:Ga:Zn=1:3:2の金属酸化物ターゲットを用いて形成される膜を用いる、積層構造のバンド図である。
<半導体膜のバンド構造>
図15(A)(B)に示すように、半導体膜108a、108b、108cにおいて、伝導帯下端のエネルギー準位はなだらかに変化する。換言すると、連続的に変化または連続接合するともいうことができる。このようなバンド構造を有するためには、半導体膜108aと半導体膜108bとの界面、または半導体膜108bと半導体膜108cとの界面において、トラップ中心や再結合中心のような欠陥準位、を形成するような不純物が存在しないとする。
半導体膜108a、108b、108cに連続接合を形成するためには、ロードロック室を備えたマルチチャンバー方式の成膜装置(スパッタリング装置)を用いて各膜を大気に触れさせることなく連続して積層することが必要となる。
図15(A)(B)に示す構成とすることで半導体膜108bがウェル(井戸)となり、上記積層構造を用いたトランジスタにおいて、チャネル領域が半導体膜108bに形成されることがわかる。
なお、半導体膜108a、108cを設けることにより、半導体膜108bに形成されうるトラップ準位を半導体膜108bより遠ざけることができる。
また、トラップ準位がチャネル領域として機能する半導体膜108bの伝導帯下端のエネルギー準位(Ec)より真空準位から遠くなることがあり、トラップ準位に電子が蓄積しやすくなってしまう。トラップ準位に電子が蓄積されることで、マイナスの固定電荷となり、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。したがって、トラップ準位が半導体膜108bの伝導帯下端のエネルギー準位(Ec)より真空準位に近くなるような構成にすると好ましい。このようにすることで、トラップ準位に電子が蓄積しにくくなり、トランジスタのオン電流を増大させることが可能であると共に、電界効果移動度を高めることができる。
また、半導体膜108a、108cは、半導体膜108bよりも伝導帯下端のエネルギー準位が真空準位に近く、代表的には、半導体膜108bの伝導帯下端のエネルギー準位と、半導体膜108a、108cの伝導帯下端のエネルギー準位との差が、0.15eV以上、または0.5eV以上、かつ2eV以下、または1eV以下である。すなわち、半導体膜108a、108cの電子親和力と、半導体膜108bの電子親和力との差が、0.15eV以上、または0.5eV以上、かつ2eV以下、または1eV以下である。
このような構成を有することで、半導体膜108bが電流の主な経路となり、チャネル領域として機能する。また、半導体膜108a、108cは、チャネル領域が形成される半導体膜108bを構成する金属元素の一種以上から構成される酸化物半導体膜であるため、半導体膜108aと半導体膜108bとの界面、または半導体膜108bと半導体膜108cとの界面において、界面散乱が起こりにくい。従って、該界面においてはキャリアの動きが阻害されないため、トランジスタの電界効果移動度が高くなる。
また、半導体膜108a、108cは、チャネル領域の一部として機能することを防止するため、導電率が十分に低い材料を用いるものとする。または、半導体膜108a、108cには、電子親和力(真空準位と伝導帯下端のエネルギー準位との差)が半導体膜108bよりも小さく、伝導帯下端のエネルギー準位が半導体膜108bの伝導帯下端エネルギー準位と差分(バンドオフセット)を有する材料を用いるものとする。また、ドレイン電圧の大きさに依存したしきい値電圧の差が生じることを抑制するためには、半導体膜108a、108cの伝導帯下端のエネルギー準位が、半導体膜108bの伝導帯下端のエネルギー準位よりも真空準位に近い材料を用いると好適である。例えば、半導体膜108bの伝導帯下端のエネルギー準位と、半導体膜108a、108cの伝導帯下端のエネルギー準位との差が、0.2eV以上、好ましくは0.5eV以上とすることが好ましい。
また、半導体膜108a、108cは、膜中にスピネル型の結晶構造が含まれないことが好ましい。半導体膜108a、108cの膜中にスピネル型の結晶構造を含む場合、該スピネル型の結晶構造と他の領域との界面において、導電膜112a、112bの構成元素が半導体膜108bへ拡散してしまう場合がある。
半導体膜108a、108cの膜厚は、導電膜112a、112bの構成元素が半導体膜108bに拡散することを抑制することのできる膜厚以上であって、絶縁膜114から半導体膜108bへの酸素の供給を抑制する膜厚未満とする。例えば、半導体膜108a、108cの膜厚が10nm以上であると、導電膜112a、112bの構成元素が半導体膜108bへ拡散するのを抑制することができる。また、半導体膜108a、108cの膜厚を100nm以下とすると、絶縁膜114から半導体膜108bへ効果的に酸素を供給することができる。
半導体膜108a、108cがIn−M−Zn酸化物(MはAl、Ga、Y、またはSn)であるとき、MをInより高い原子数比で有することで、半導体膜108a、108cのエネルギーギャップを大きく、電子親和力を小さくしうる。よって、半導体膜108bとの電子親和力の差をMの組成によって制御することが可能となる場合がある。また、Mは、酸素との結合力が強い金属元素であるため、これらの元素をInより高い原子数比で有することで、酸素欠損が生じにくくなる。
また、半導体膜108a、108cがIn−M−Zn酸化物であるとき、ZnおよびOを除いてのInおよびMの原子数比率は、好ましくは、Inが50atomic%未満、Mが50atomic%より高く、さらに好ましくは、Inが25atomic%未満、Mが75atomic%より高くする。また、半導体膜108a、108cとして、酸化ガリウム膜を用いてもよい。
また、半導体膜108a、108b、108cが、In−M−Zn酸化物の場合、半導体膜108bと比較して、半導体膜108a、108cに含まれるMの原子数比が大きく、代表的には、半導体膜108bに含まれる上記原子と比較して、1.5倍以上、好ましくは2倍以上、さらに好ましくは3倍以上高い原子数比である。
また、半導体膜108a、108b、108cが、In−M−Zn酸化物の場合、半導体膜108bをIn:M:Zn=x1:y1:z1[原子数比]、半導体膜108a、108cをIn:M:Zn=x2:y2:z2[原子数比]とすると、y2/x2がy1/x1よりも大きく、好ましくは、y2/x2がy1/x1よりも1.5倍以上である。より好ましくは、y2/x2がy1/x1よりも2倍以上大きく、さらに好ましくは、y2/x2がy1/x1よりも3倍以上または4倍以上大きい。このとき、半導体膜108bにおいて、y1がx1以上であると、半導体膜108bを用いるトランジスタに安定した電気特性を付与できるため好ましい。ただし、y1がx1の3倍以上になると、半導体膜108bを用いるトランジスタの電界効果移動度が低下してしまうため、y1はx1の3倍未満であると好ましい。
半導体膜108bがIn−M−Zn酸化物の場合、半導体膜108bを成膜するために用いるターゲットにおいて、金属元素の原子数比をIn:M:Zn=x1:y1:z1とすると、x1/y1は、1/3以上6以下、さらには1以上6以下であって、z1/y1は、1/3以上6以下、さらには1以上6以下であることが好ましい。
また、半導体膜108a、108cがIn−M−Zn酸化物の場合、半導体膜108a、108cを成膜するために用いるターゲットにおいて、金属元素の原子数比をIn:M:Zn=x2:y2:z2とすると、x2/y2<x1/y1であって、z2/y2は、1/3以上6以下、さらには1以上6以下であることが好ましい。また、Inに対するMの原子数比率を大きくすることで、半導体膜108a、108cのエネルギーギャップを大きく、電子親和力を小さくすることが可能であるため、y2/x2を3以上、または4以上とすることが好ましい。ターゲットの金属元素の原子数比の代表例としては、In:M:Zn=1:3:2、In:M:Zn=1:3:4、In:M:Zn=1:3:5、In:M:Zn=1:3:6、In:M:Zn=1:4:2、In:M:Zn=1:4:4、In:M:Zn=1:4:5、In:M:Zn=1:5:5等がある。
また、半導体膜108a、108cがIn−M酸化物の場合、Mとして2価の金属原子(例えば、亜鉛など)を含まない構成とすることで、スピネル型の結晶構造を含有しない半導体膜108a、108cを形成することができる。また、半導体膜108a、108cとしては、例えば、In−Ga酸化物膜を用いることができる。該In−Ga酸化物としては、例えば、In−Ga金属酸化物ターゲット(In:Ga=7:93)を用いて、スパッタリング法により形成することができる。また、半導体膜108a、108cを、DC放電を用いたスパッタリング法で成膜するためには、In:M=x:y[原子数比]としたときに、y/(x+y)を0.96以下、好ましくは0.95以下、例えば0.93とするとよい。
なお、半導体膜108a、108b、108cの原子数比はそれぞれ、誤差として上記の原子数比のプラスマイナス40%の変動を含む。
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。
(実施の形態5)
本実施の形態では、本発明の一態様の情報処理装置の構成について、図16および図17を参照しながら説明する。
図16は本発明の一態様の情報処理装置の構成を説明する図である。図16(A)は本発明の一態様の情報処理装置のブロック図である。図16(B)および図16(C)は、情報処理装置200の外観の一例を説明する投影図である。
図17(A)は、表示部230の構成を説明するブロック図である。図17(B)は、表示部230Bの構成を説明するブロック図である。
図18は、本発明の一態様のプログラムを説明するフローチャートである。図18(A)は、本発明の一態様のプログラムの主の処理を説明するフローチャートであり、図18(B)は、割り込み処理を説明するフローチャートである。
<情報処理装置の構成例1.>
本実施の形態で説明する情報処理装置は、入出力装置220と、演算装置210と、を有する(図16(A)参照)。例えば、実施の形態1に記載の入出力装置を入出力装置220に用いることができる。
入出力装置220は、検知信号に基づいて位置情報P1を供給する機能を備える。
演算装置210は、入出力装置220と電気的に接続される。
演算装置210は、画像情報V1を供給する機能を備える。演算装置210は、演算部211および記憶部212を備え、記憶部212は、演算部211に実行させるプログラムを記憶する機能を備える。
プログラムは位置情報P1から所定のイベントを識別するステップを備え、プログラムは所定のイベントが供給された場合に、モードを変更するステップを備える。
演算装置210はモードに基づいて画像情報V1を生成する機能を備え、演算装置210はモードに基づいて制御情報SSを供給する機能を備える。
入出力装置220は、駆動回路GDを備える。
駆動回路GDは、制御情報を供給される機能を備える。
駆動回路GDは、第2のモードに基づいて制御情報SSを供給される場合に、第1のモードに基づいて制御情報SSを供給される場合より低い頻度で選択信号を供給する機能を備える。言い換えると、駆動回路GDは、第2のモードにおいて第1のモードより低い頻度で選択信号を供給する機能を備える。
これにより、入出力装置を用いて供給する位置情報に基づいて、画像情報または制御情報を演算装置に生成させることができる。または、生成させた画像情報または制御情報を用いて、消費電力を低減することができる。または、視認性に優れた表示をすることができる。その結果、利便性または信頼性に優れた新規な情報処理装置を提供することができる。
<構成>
本発明の一態様は、演算装置210または入出力装置220を備える。
《演算装置210》
演算装置210は、演算部211および記憶部212を備える。また、伝送路214および入出力インターフェース215を備える(図16(A)参照)。
《演算部211》
演算部211は、例えばプログラムを実行する機能を備える。例えば、実施の形態6で説明するCPUを用いることができる。これにより、消費電力を十分に低減することができる。
《記憶部212》
記憶部212は、例えば演算部211が実行するプログラム、初期情報、設定情報または画像等を記憶する機能を有する。
具体的には、ハードディスク、フラッシュメモリまたは酸化物半導体を含むトランジスタを用いたメモリ等を用いることができる。
《入出力インターフェース215、伝送路214》
入出力インターフェース215は端子または配線を備え、情報を供給し、情報を供給される機能を備える。例えば、伝送路214と電気的に接続することができる。また、入出力装置220と電気的に接続することができる。
伝送路214は配線を備え、情報を供給し、情報を供給される機能を備える。例えば、入出力インターフェース215と電気的に接続することができる。また、演算部211、記憶部212または入出力インターフェース215と電気的に接続することができる。
《入出力装置220》
入出力装置220は、表示部230、入力部240、検知部250または通信部290を備える。例えば、実施の形態1で説明する入出力装置を用いることができる。これにより、消費電力を低減することができる。
《表示部230》
表示部230は、表示領域231と、駆動回路GDと、駆動回路SDと、を有する(図17(A)参照)。また、表示部は、配線G(1)乃至G(m)および配線S(1)乃至S(n)を有する。例えば、配線G(i)は走査線G1(i)を含み、配線S(i)は信号線S1(j)を含む。
表示領域231は、一群の複数の画素702(i,1)乃至画素702(i,n)と、他の一群の複数の画素702(1,j)乃至画素702(m,j)と、走査線G1(i)と、を有する(図17(A)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。
一群の複数の画素702(i,1)乃至画素702(i,n)は画素702(i,j)を含み、一群の複数の画素702(i,1)乃至画素702(i,n)は行方向(図中に矢印R1で示す方向)に配設される。
他の一群の複数の画素702(1,j)乃至画素702(m,j)は画素702(i,j)を含み、他の一群の複数の画素702(1,j)乃至画素702(m,j)は行方向と交差する列方向(図中に矢印C1で示す方向)に配設される。
走査線G1(i)は、行方向に配設される一群の複数の画素702(i,1)乃至画素702(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複数の画素702(1,j)乃至画素702(m,j)は、信号線S1(j)と電気的に接続される。
また、表示部230は、複数の駆動回路を有することができる。例えば、表示部230Bは、駆動回路GDAおよび駆動回路GDBを有することができる(図17(B)参照)。
《駆動回路GD》
駆動回路GDは、制御情報に基づいて選択信号を供給する機能を有する。
一例を挙げれば、制御情報に基づいて、30Hz以上、好ましくは60Hz以上の頻度で一の走査線に選択信号を供給する機能を備える。これにより、動画像をなめらかに表示することができる。
例えば、制御情報に基づいて、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一の走査線に選択信号を供給する機能を備える。これにより、フリッカーが抑制された状態で静止画像を表示することができる。
また、例えば、複数の駆動回路を備える場合、駆動回路GDAが選択信号を供給する頻度と、駆動回路GDBが選択信号を供給する頻度を、異ならせることができる。具体的には、動画像を滑らかに表示する領域に、静止画像をフリッカーが抑制された状態で表示する領域より高い頻度で選択信号を供給することができる。
《駆動回路SD》
駆動回路SDは、画像情報V1に基づいて画像信号を供給する機能を有する。
《画素702(i,j)》
画素702(i,j)は、第1の表示素子750(i,j)または第2の表示素子550(i,j)を備える。また、第1の表示素子750(i,j)または第2の表示素子550(i,j)を駆動する画素回路を備える。例えば、実施の形態1で説明する表示パネルに用いることができる画素の構成を、画素702(i,j)に利用することができる。
《第1の表示素子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、第1の表示素子750(i,j)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、表示パネル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第1の表示素子750(i,j)に用いることができる。
《第2の表示素子550(i,j)》
例えば、光を射出する機能を備える表示素子を第2の表示素子550(i,j)に用いることができる。具体的には、有機EL素子を用いることができる。
《画素回路》
第1の表示素子750(i,j)、第2の表示素子550(i,j)を駆動する機能を備える回路を画素回路に用いることができる。
スイッチ、トランジスタ、ダイオード、抵抗素子、インダクタまたは容量素子等を画素回路に用いることができる。
例えば、単数または複数のトランジスタをスイッチに用いることができる。または、並列に接続された複数のトランジスタ、直列に接続された複数のトランジスタ、直列と並列が組み合わされて接続された複数のトランジスタを、一のスイッチに用いることができる。
《トランジスタ》
例えば、同一の工程で形成することができる半導体膜を駆動回路および画素回路のトランジスタに用いることができる。
例えば、ボトムゲート型のトランジスタまたはトップゲート型のトランジスタなどを用いることができる。
ところで、例えば、アモルファスシリコンを半導体に用いるボトムゲート型のトランジスタの製造ラインは、酸化物半導体を半導体に用いるボトムゲート型のトランジスタの製造ラインに容易に改造できる。また、例えばポリシリコンを半導体に用いるトップゲート型のトランジスタの製造ラインは、酸化物半導体を半導体に用いるトップゲート型のトランジスタの製造ラインに容易に改造できる。
例えば、14族の元素を含む半導体を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。
なお、半導体にポリシリコンを用いるトランジスタの作製に要する温度は、半導体に単結晶シリコンを用いるトランジスタに比べて低い。
また、ポリシリコンを半導体に用いるトランジスタの電界効果移動度は、アモルファスシリコンを半導体に用いるトランジスタに比べて高い。これにより、画素の開口率を向上することができる。また、極めて高い精細度で設けられた画素と、ゲート駆動回路およびソース駆動回路を同一の基板上に形成することができる。その結果、電子機器を構成する部品数を低減することができる。
また、ポリシリコンを半導体に用いるトランジスタの信頼性は、アモルファスシリコンを半導体に用いるトランジスタに比べて優れる。
例えば、酸化物半導体を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、オフ状態におけるリーク電流が、半導体膜にアモルファスシリコンを用いたトランジスタより小さいトランジスタを用いることができる。具体的には、半導体膜に酸化物半導体を用いたトランジスタを用いることができる。
これにより、画素回路が画像信号を保持することができる時間を、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が保持することができる時間より長くすることができる。具体的には、フリッカーの発生を抑制しながら、選択信号を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。
また、例えば、化合物半導体を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、ガリウムヒ素を含む半導体を半導体膜に用いることができる。
例えば、有機半導体を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、ポリアセン類またはグラフェンを含む有機半導体を半導体膜に用いることができる。
《入力部240》
さまざまなヒューマンインターフェイス等を入力部240に用いることができる(図16(A)参照)。
例えば、キーボード、マウス、タッチセンサ、マイクまたはカメラ等を入力部240に用いることができる。なお、表示部230に重なる領域を備えるタッチセンサを用いることができる。表示部230と表示部230に重なる領域を備えるタッチセンサを備える入出力装置を、タッチパネルということができる。
例えば、使用者は、タッチパネルに触れた指をポインタに用いて様々なジェスチャー(タップ、ドラッグ、スワイプまたはピンチイン等)をすることができる。
例えば、演算装置210は、タッチパネルに接触する指の位置または軌跡等の情報を解析し、解析結果が所定の条件を満たすとき、特定のジェスチャーが供給されたとすることができる。これにより、使用者は、所定のジェスチャーにあらかじめ関連付けられた所定の操作命令を、当該ジェスチャーを用いて供給できる。
一例を挙げれば、使用者は、画像情報の表示位置を変更する「スクロール命令」を、タッチパネルに沿ってタッチパネルに接触する指を移動するジェスチャーを用いて供給できる。
《検知部250》
検知部250は、周囲の状態を検知して検知情報P2を供給する機能を備える。具体的には、圧力情報等を供給できる。
例えば、カメラ、加速度センサ、方位センサ、圧力センサ、温度センサ、湿度センサ、照度センサまたはGPS(Global positioning System)信号受信回路等を、検知部250に用いることができる。
例えば、検知部250の照度センサが検知した周囲の明るさを、演算装置210が、所定の照度と比較して十分に明るいと判断した場合、画像情報を第1の表示素子750(i,j)を使用して表示する。または、薄暗いと判断した場合、画像情報を第1の表示素子750(i,j)および第5の表示素子550(i,j)Wを使用して表示する。または、暗いと判断した場合、画像情報を第5の表示素子550(i,j)Wを使用して表示する。
具体的には、反射型の液晶素子または/および有機EL素子を用いて、周囲の明るさに基づいて画像を表示する。
これにより、例えば、外光の強い環境において反射型の表示素子を用い、薄暗い環境において自発光型の表示素子を用いて画像情報を表示することができる。その結果、消費電力が低減された、利便性または信頼性に優れた新規な情報処理装置を提供することができる。
例えば、環境光の色度を検出する機能を備えるセンサを検知部250に用いることができる。具体的には、CCDカメラ等を用いることができる。これにより、例えば、検知部250が検出した環境光の色度に基づいて、ホワイトバランスの偏りを補うことができる。
具体的には、第1のステップにおいて、環境光のホワイトバランスの偏りを検知する。
第2のステップにおいて、第1の表示素子750(i,j)を用いて環境光を反射して表示する画像に不足する色の光の強さを予測する。
第3のステップにおいて、第1の表示素子750(i,j)を用いて環境光を反射して画像を表示し、第2の表示素子550(i,j)R、第3の表示素子550(i,j)G、第4の表示素子550(i,j)Bおよび第5の表示素子550(i,j)Wを用いて、不足する色を補う光を射出して画像を表示する。
これにより、第1の表示素子750(i,j)が反射する光のホワイトバランスの偏りを、第2の表示素子550(i,j)R、第3の表示素子550(i,j)G、第4の表示素子550(i,j)Bおよび第5の表示素子550(i,j)Wが射出する光を用いて、補正することができる。その結果、ホワイトバランスが整えられた画像を表示することができる。例えば、紙の白さを表現することができる。または、消費電力を低減することができる。または、利便性または信頼性に優れた新規な情報処理装置を提供することができる。
または、第1の表示素子750(i,j)が表示する色に偏りがある場合、第2の表示素子550(i,j)R、第3の表示素子550(i,j)G、第4の表示素子550(i,j)Bおよび第5の表示素子550(i,j)Wを用いて、ホワイトバランスの偏りが補正された表示をすることができる。
例えば、第1の表示素子750(i,j)が黄味を帯びた表示をする場合、第4の表示素子550(i,j)Bを用いて青色の表示を加えて補正する。
例えば、第1の表示素子750(i,j)が青味を帯びた表示をする場合、第2の表示素子550(i,j)Rおよび第3の表示素子550(i,j)Gを用いて黄色の表示を加えて補正する。
その結果、ホワイトバランスが整えられた画像を表示することができる。例えば、紙の白さを表現することができる。または、消費電力を低減することができる。または、利便性または信頼性に優れた新規な情報処理装置を提供することができる。
《通信部290》
通信部290は、ネットワークに情報を供給し、ネットワークから情報を取得する機能を備える。
<プログラム>
本発明の一態様のプログラムは、下記のステップを有するプログラムである(図18(A)参照)。
《第1のステップ》
第1のステップにおいて、設定を初期化する(図18(A)(S1)参照)。
例えば、起動時に表示する所定の画像情報と、当該画像情報を表示する方法を特定する情報と、を記憶部212から取得する。具体的には、静止画像を所定の画像情報に用いることができる。また、動画像を用いる場合より低い頻度で画像情報を更新する方法を、画像情報を表示する方法に用いることができる。
《第2のステップ》
第2のステップにおいて、割り込み処理を許可する(図18(A)(S2)参照)。なお、割り込み処理が許可された演算装置は、主の処理と並行して割り込み処理を行うことができる。割り込み処理から主の処理に復帰した演算装置は、割り込み処理をして得た結果を主の処理に反映することができる。
なお、カウンタの値が初期値であるとき、演算装置に割り込み処理をさせ、割り込み処理から復帰する際に、カウンタを初期値以外の値としてもよい。これにより、プログラムを起動した後に常に割り込み処理をさせることができる。
《第3のステップ》
第3のステップにおいて、第1のステップまたは割り込み処理において選択された所定のモードで、画像情報を表示する(図18(A)(S3)参照)。例えば、画像情報V1を表示する異なる2つの方法を、第1のモードおよび第2のモードに関連付けておく。これにより、モードに基づいて表示方法を選択することができる。
《第1のモード》
具体的には、30Hz以上、好ましくは60Hz以上の頻度で一の走査線に選択信号を供給し、選択信号に基づいて表示をする方法を、第1のモードに関連付けることができる。
30Hz以上、好ましくは60Hz以上の頻度で選択信号を供給すると、動画像の動きを滑らかに表示することができる。
例えば、30Hz以上、好ましくは60Hz以上の頻度で画像を更新すると、使用者の操作に滑らかに追従するように変化する画像を、使用者が操作中の情報処理装置200に表示することができる。
《第2のモード》
具体的には、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一の走査線に選択信号を供給し、選択信号に基づいて表示をする方法を、第2のモードに関連付けることができる。
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選択信号を供給すると、フリッカーまたはちらつきが抑制された表示をすることができる。また、消費電力を低減することができる。
ところで、例えば、発光素子を第2の表示素子に用いる場合、発光素子をパルス状に発光させて、画像情報を表示することができる。具体的には、パルス状に有機EL素子を発光させて、その残光を表示に用いることができる。有機EL素子は優れた周波数特性を備えるため、発光素子を駆動する時間を短縮し、消費電力を低減することができる場合がある。または、発熱が抑制されるため、発光素子の劣化を軽減することができる場合がある。
例えば、情報処理装置200を時計に用いる場合、1秒に一回の頻度または1分に一回の頻度等で表示を更新することができる。
《第4のステップ》
第4のステップにおいて、終了命令が供給されている場合は第5のステップに進み、終了命令が供給されていない場合は第3のステップに進むように選択する(図18(A)(S4)参照)。
例えば、割り込み処理において供給された終了命令を用いてもよい。
《第5のステップ》
第5のステップにおいて、終了する(図18(A)(S5)参照)。
《割り込み処理》
割り込み処理は以下の第6のステップ乃至第8のステップを備える(図18(B)参照)。
《第6のステップ》
第6のステップにおいて、所定のイベントが供給された場合は、第7のステップに進み、所定のイベントが供給されなかった場合は、第8のステップに進む(図18(B)(S6)参照)。例えば、所定の期間に所定のイベントが供給されたか否かを条件に用いることができる。具体的には、5秒以下、1秒以下または0.5秒以下好ましくは0.1秒以下であって0秒より長い期間を所定の期間とすることができる。
《第7のステップ》
第7のステップにおいて、モードを変更する(図18(B)(S7)参照)。具体的には、第1のモードを選択していた場合は、第2のモードを選択し、第2のモードを選択していた場合は、第1のモードを選択する。
《第8のステップ》
第8のステップにおいて、割り込み処理を終了する(図18(B)(S8)参照)。なお、主の処理を実行している期間に割り込み処理を繰り返し実行してもよい。
《所定のイベント》
例えば、マウス等のポインティング装置を用いて供給する、「クリック」や「ドラッグ」等のイベント、指等をポインタに用いてタッチパネルに供給する、「タップ」、「ドラッグ」または「スワイプ」等のイベントを用いることができる。
例えば、ポインタが指し示すスライドバーの位置、スワイプの速度、ドラッグの速度等を用いて、所定のイベントに関連付けられた命令の引数を与えることができる。
例えば、入力部240が検知した位置情報を、設定された閾値と比較して、比較結果をイベントに用いることができる。または、検知部250が検知した情報を、設定された閾値と比較して、比較結果をイベントに用いることができる。
具体的には、筐体に押し込むことができるように配設された竜頭または竜頭等と接する感圧検知器等を検知部250に用いることができる(図16(B)参照)。
具体的には、筐体に設けられた光電変換素子等を検知部250に用いることができる(図16(C)参照)。
《所定のイベントに関連付ける命令》
例えば、終了命令を、特定のイベントに関連付けることができる。
例えば、表示されている一の画像情報から他の画像情報に表示を切り替える「ページめくり命令」を、所定のイベントに関連付けることができる。なお、「ページめくり命令」を実行する際に用いるページをめくる速度などを決定する引数を、所定のイベントを用いて与えることができる。
例えば、一の画像情報の表示されている一部分の表示位置を移動して、一部分に連続する他の部分を表示する「スクロール命令」などを、所定のイベントに関連付けることができる。なお、「スクロール命令」を実行する際に用いる表示を移動する速度などを決定する引数を、所定のイベントを用いて与えることができる。
例えば、画像情報を生成する命令などを、所定のイベントに関連付けることができる。なお、生成する画像の明るさを決定する引数を、入力部240や検知部250を用いて取得してもよい。具体的には、環境の明るさを検知して用いてもよい。
例えば、プッシュ型のサービスを用いて配信される情報を、通信部290を用いて取得する命令などを、所定のイベントに関連付けることができる。
なお、情報を取得する資格の有無の判断に、検知部250が検知する位置情報を用いてもよい。具体的には、特定の教室、学校、会議室、企業、建物等の内部または領域にいる場合に、情報を取得する資格を有すると判断してもよい。例えば、学校または大学等の教室で配信される教材を受信して表示して、情報処理装置200を教科書等に用いることができる(図16(C)参照)。または、企業等の会議室で配信される資料を受信して表示することができる。
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。
(実施の形態6)
本実施の形態では、電力が供給されない状況でも記憶内容の保持が可能で、かつ、書き込み回数にも制限が無い半導体装置(記憶装置)、およびそれを含むCPUについて説明する。本実施の形態において説明するCPUは、例えば、実施の形態1において説明する情報処理装置に用いることができる。
<記憶装置>
電力が供給されない状況でも記憶内容の保持が可能で、かつ、書き込み回数にも制限が無い半導体装置(記憶装置)の一例を図19に示す。なお、図19(B)は図19(A)を回路図で表したものである。
図19(A)及び(B)に示す半導体装置は、第1の半導体材料を用いたトランジスタ3200と第2の半導体材料を用いたトランジスタ3300、および容量素子3400を有している。
第1の半導体材料と第2の半導体材料は異なるエネルギーギャップを持つ材料とすることが好ましい。例えば、第1の半導体材料を酸化物半導体以外の半導体材料(シリコン(歪シリコン含む)、ゲルマニウム、シリコンゲルマニウム、炭化シリコン、ガリウムヒ素、アルミニウムガリウムヒ素、インジウムリン、窒化ガリウム、有機半導体など)とし、第2の半導体材料を酸化物半導体とすることができる。酸化物半導体以外の材料として単結晶シリコンなどを用いたトランジスタは、高速動作が容易である。一方で、酸化物半導体を用いたトランジスタは、オフ電流が低い。
トランジスタ3300は、酸化物半導体を有する半導体層にチャネルが形成されるトランジスタである。トランジスタ3300は、オフ電流が小さいため、これを用いることにより長期にわたり記憶内容を保持することが可能である。つまり、リフレッシュ動作を必要としない、或いは、リフレッシュ動作の頻度が極めて少ない半導体記憶装置とすることが可能となるため、消費電力を十分に低減することができる。
図19(B)において、第1の配線3001はトランジスタ3200のソース電極と電気的に接続され、第2の配線3002はトランジスタ3200のドレイン電極と電気的に接続されている。また、第3の配線3003はトランジスタ3300のソース電極またはドレイン電極の一方と電気的に接続され、第4の配線3004はトランジスタ3300のゲート電極と電気的に接続されている。そして、トランジスタ3200のゲート電極、およびトランジスタ3300のソース電極またはドレイン電極の他方は、容量素子3400の電極の一方と電気的に接続され、第5の配線3005は容量素子3400の電極の他方と電気的に接続されている。
図19(A)に示す半導体装置では、トランジスタ3200のゲート電極の電位が保持可能という特徴を活かすことで、次のように、情報の書き込み、保持、読み出しが可能である。
情報の書き込みおよび保持について説明する。まず、第4の配線3004の電位を、トランジスタ3300がオン状態となる電位にして、トランジスタ3300をオン状態とする。これにより、第3の配線3003の電位が、トランジスタ3200のゲート電極、および容量素子3400に与えられる。すなわち、トランジスタ3200のゲートには、所定の電荷が与えられる(書き込み)。ここでは、異なる二つの電位レベルを与える電荷(以下Lowレベル電荷、Highレベル電荷という)のいずれかが与えられるものとする。その後、第4の配線3004の電位を、トランジスタ3300がオフ状態となる電位にして、トランジスタ3300をオフ状態とすることにより、トランジスタ3200のゲートに与えられた電荷が保持される(保持)。
トランジスタ3300のオフ電流は極めて小さいため、トランジスタ3200のゲートの電荷は長時間にわたって保持される。
次に情報の読み出しについて説明する。第1の配線3001に所定の電位(定電位)を与えた状態で、第5の配線3005に適切な電位(読み出し電位)を与えると、トランジスタ3200のゲートに保持された電荷量に応じて、第2の配線3002は異なる電位をとる。一般に、トランジスタ3200をnチャネル型とすると、トランジスタ3200のゲート電極にHighレベル電荷が与えられている場合の見かけのしきい値Vth_Hは、トランジスタ3200のゲート電極にLowレベル電荷が与えられている場合の見かけのしきい値Vth_Lより低くなるためである。ここで、見かけのしきい値電圧とは、トランジスタ3200を「オン状態」とするために必要な第5の配線3005の電位をいうものとする。したがって、第5の配線3005の電位をVth_HとVth_Lの間の電位V0とすることにより、トランジスタ3200のゲートに与えられた電荷を判別できる。例えば、書き込みにおいて、Highレベル電荷が与えられていた場合には、第5の配線3005の電位がV0(>Vth_H)となれば、トランジスタ3200は「オン状態」となる。Lowレベル電荷が与えられていた場合には、第5の配線3005の電位がV0(<Vth_L)となっても、トランジスタ3200は「オフ状態」のままである。このため、第2の配線3002の電位を判別することで、保持されている情報を読み出すことができる。
なお、メモリセルをアレイ状に配置して用いる場合、所望のメモリセルの情報のみを読み出せることが必要になる。例えば、情報を読み出さないメモリセルにおいては、ゲート電極に与えられている電位にかかわらずトランジスタ3200が「オフ状態」となるような電位、つまり、Vth_Hより小さい電位を第5の配線3005に与えることで所望のメモリセルの情報のみを読み出せる構造とすればよい。または、情報を読み出さないメモリセルにおいては、ゲート電極に与えられている電位にかかわらず、トランジスタ3200が「オン状態」となるような電位、つまり、Vth_Lより大きい電位を第5の配線3005に与えることで所望のメモリセルの情報のみを読み出せる構成とすればよい。
図19(C)に示す半導体装置は、トランジスタ3200を設けていない点で図19(A)と相違している。この場合も上記と同様の動作により情報の書き込みおよび保持動作が可能である。
次に、図19(C)に示す半導体装置の情報の読み出しについて説明する。トランジスタ3300がオン状態となると、浮遊状態である第3の配線3003と容量素子3400とが導通し、第3の配線3003と容量素子3400の間で電荷が再分配される。その結果、第3の配線3003の電位が変化する。第3の配線3003の電位の変化量は、容量素子3400の電極の一方の電位(または容量素子3400に蓄積された電荷)によって、異なる値をとる。
例えば、容量素子3400の電極の一方の電位をV、容量素子3400の容量をC、第3の配線3003が有する容量成分をCB、電荷が再分配される前の第3の配線3003の電位をVB0とすると、電荷が再分配された後の第3の配線3003の電位は、(CB×VB0+C×V)/(CB+C)となる。従って、メモリセルの状態として、容量素子3400の電極の一方の電位がV1とV0(V1>V0)の2状態をとるとすると、電位V1を保持している場合のビット線BLの電位(=(CB×VB0+C×V1)/(CB+C))は、電位V0を保持している場合のビット線BLの電位(=(CB×VB0+C×V0)/(CB+C))よりも高くなることがわかる。
そして、第3の配線3003の電位を所定の電位と比較することで、情報を読み出すことができる。
この場合、メモリセルを駆動させるための駆動回路に上記第1の半導体材料が適用されたトランジスタを用い、トランジスタ3300として第2の半導体材料が適用されたトランジスタを駆動回路上に積層して設ける構成とすればよい。
本実施の形態に示す半導体装置では、チャネル形成領域に酸化物半導体を用いたオフ電流の極めて小さいトランジスタを適用することで、極めて長期にわたり記憶内容を保持することが可能である。つまり、リフレッシュ動作が不要となるか、または、リフレッシュ動作の頻度を極めて低くすることが可能となるため、消費電力を十分に低減することができる。また、電力の供給がない場合(ただし、電位は固定されていることが望ましい)であっても、長期にわたって記憶内容を保持することが可能である。
また、本実施の形態に示す半導体装置では、情報の書き込みに高い電圧を必要とせず、素子の劣化の問題もない。例えば、従来の不揮発性メモリのように、フローティングゲートへの電子の注入や、フローティングゲートからの電子の引き抜きを行う必要がないため、ゲート絶縁膜の劣化といった問題が全く生じない。すなわち、本実施の形態に示す半導体装置では、従来の不揮発性メモリで問題となっている書き換え可能回数に制限はなく、信頼性が飛躍的に向上する。さらに、トランジスタのオン状態、オフ状態によって、情報の書き込みが行われるため、高速な動作も容易に実現しうる。
なお、上記の記憶装置は、例えば、CPU(Central Processing Unit)の他に、DSP(Digital Signal Processor)、カスタムLSI、PLD(Programmable Logic Device)等のLSI、RF−ID(Radio Frequency Identification)にも応用可能である。
<CPU>
図20に示す半導体装置1400は、CPUコア1401、パワーマネージメントユニット1421および周辺回路1422を有する。パワーマネージメントユニット1421は、パワーコントローラ1402、およびパワースイッチ1403を有する。周辺回路1422は、キャッシュメモリを有するキャッシュ1404、バスインターフェース(BUS I/F)1405、及びデバッグインターフェース(Debug I/F)1406を有する。CPUコア1401は、データバス1423、制御装置1407、PC(プログラムカウンタ)1408、パイプラインレジスタ1409、パイプラインレジスタ1410、ALU(Arithmetic logic unit)1411、及びレジスタファイル1412を有する。CPUコア1401と、キャッシュ1404等の周辺回路1422とのデータのやり取りは、データバス1423を介して行われる。
半導体装置(セル)は、パワーコントローラ1402、制御装置1407をはじめ、多くの論理回路に適用することができる。特に、スタンダードセルを用いて構成することができる全ての論理回路に適用することができる。その結果、小型の半導体装置1400を提供できる。また、消費電力低減することが可能な半導体装置1400を提供できる。また、動作速度を向上することが可能な半導体装置1400を提供できる。また、電源電圧の変動を低減することが可能な半導体装置1400を提供できる。
半導体装置(セル)に、pチャネル型Siトランジスタと、先の実施の形態に記載の酸化物半導体(好ましくはIn、Ga、及びZnを含む酸化物)をチャネル形成領域に含むトランジスタとを用い、該半導体装置(セル)を半導体装置1400に適用することで、小型の半導体装置1400を提供できる。また、消費電力低減することが可能な半導体装置1400を提供できる。また、動作速度を向上することが可能な半導体装置1400を提供できる。特に、Siトランジスタはpチャネル型のみとすることで、製造コストを低く抑えることができる。
制御装置1407は、PC1408、パイプラインレジスタ1409、パイプラインレジスタ1410、ALU1411、レジスタファイル1412、キャッシュ1404、バスインターフェース1405、デバッグインターフェース1406、及びパワーコントローラ1402の動作を統括的に制御することで、入力されたアプリケーションなどのプログラムに含まれる命令をデコードし、実行する機能を有する。
ALU1411は、四則演算、論理演算などの各種演算処理を行う機能を有する。
キャッシュ1404は、使用頻度の高いデータを一時的に記憶しておく機能を有する。PC1408は、次に実行する命令のアドレスを記憶する機能を有するレジスタである。なお、図20では図示していないが、キャッシュ1404には、キャッシュメモリの動作を制御するキャッシュコントローラが設けられている。
パイプラインレジスタ1409は、命令データを一時的に記憶する機能を有するレジスタである。
レジスタファイル1412は、汎用レジスタを含む複数のレジスタを有しており、メインメモリから読み出されたデータ、またはALU1411の演算処理の結果得られたデータ、などを記憶することができる。
パイプラインレジスタ1410は、ALU1411の演算処理に利用するデータ、またはALU1411の演算処理の結果得られたデータなどを一時的に記憶する機能を有するレジスタである。
バスインターフェース1405は、半導体装置1400と半導体装置1400の外部にある各種装置との間におけるデータの経路としての機能を有する。デバッグインターフェース1406は、デバッグの制御を行うための命令を半導体装置1400に入力するための信号の経路としての機能を有する。
パワースイッチ1403は、半導体装置1400が有する、パワーコントローラ1402以外の各種回路への、電源電圧の供給を制御する機能を有する。上記各種回路は、幾つかのパワードメインにそれぞれ属しており、同一のパワードメインに属する各種回路は、パワースイッチ1403によって電源電圧の供給の有無が制御される。また、パワーコントローラ1402はパワースイッチ1403の動作を制御する機能を有する。
上記構成を有する半導体装置1400は、パワーゲーティングを行うことが可能である。パワーゲーティングの動作の流れについて、一例を挙げて説明する。
まず、CPUコア1401が、電源電圧の供給を停止するタイミングを、パワーコントローラ1402のレジスタに設定する。次いで、CPUコア1401からパワーコントローラ1402へ、パワーゲーティングを開始する旨の命令を送る。次いで、半導体装置1400内に含まれる各種レジスタとキャッシュ1404が、データの退避を開始する。次いで、半導体装置1400が有するパワーコントローラ1402以外の各種回路への電源電圧の供給が、パワースイッチ1403により停止される。次いで、割込み信号がパワーコントローラ1402に入力されることで、半導体装置1400が有する各種回路への電源電圧の供給が開始される。なお、パワーコントローラ1402にカウンタを設けておき、電源電圧の供給が開始されるタイミングを、割込み信号の入力に依らずに、当該カウンタを用いて決めるようにしてもよい。次いで、各種レジスタとキャッシュ1404が、データの復帰を開始する。次いで、制御装置1407における命令の実行が再開される。
このようなパワーゲーティングは、プロセッサ全体、もしくはプロセッサを構成する一つ、または複数の論理回路において行うことができる。また、短い時間でも電源の供給を停止することができる。このため、空間的に、あるいは時間的に細かい粒度で消費電力の削減を行うことができる。
パワーゲーティングを行う場合、CPUコア1401や周辺回路1422が保持する情報を短期間に退避できることが好ましい。そうすることで、短期間に電源のオンオフが可能となり、省電力の効果が大きくなる。
CPUコア1401や周辺回路1422が保持する情報を短期間に退避するためには、フリップフロップ回路がその回路内でデータ退避できることが好ましい(バックアップ可能なフリップフロップ回路と呼ぶ)。また、SRAMセルがセル内でデータ退避できることが好ましい(バックアップ可能なSRAMセルと呼ぶ)。バックアップ可能なフリップフロップ回路やSRAMセルは、酸化物半導体(好ましくはIn、Ga、及びZnを含む酸化物)をチャネル形成領域に含むトランジスタを有することが好ましい。その結果、トランジスタが低いオフ電流を有することで、バックアップ可能なフリップフロップ回路やSRAMセルは長期間電源供給なしに情報を保持することができる。また、トランジスタが高速なスイッチング速度を有することで、バックアップ可能なフリップフロップ回路やSRAMセルは短期間のデータ退避および復帰が可能となる場合がある。
バックアップ可能なフリップフロップ回路の例について、図21を用いて説明する。
図21に示す半導体装置1500は、バックアップ可能なフリップフロップ回路の一例である。半導体装置1500は、第1の記憶回路1501と、第2の記憶回路1502と、第3の記憶回路1503と、読み出し回路1504と、を有する。半導体装置1500には、電位V1と電位V2の電位差が、電源電圧として供給される。電位V1と電位V2は一方がハイレベルであり、他方がローレベルである。以下、電位V1がローレベル、電位V2がハイレベルの場合を例に挙げて、半導体装置1500の構成例について説明するものとする。
第1の記憶回路1501は、半導体装置1500に電源電圧が供給されている期間において、データを含む信号Dが入力されると、当該データを保持する機能を有する。そして、半導体装置1500に電源電圧が供給されている期間において、第1の記憶回路1501からは、保持されているデータを含む信号Qが出力される。一方、第1の記憶回路1501は、半導体装置1500に電源電圧が供給されていない期間においては、データを保持することができない。すなわち、第1の記憶回路1501は、揮発性の記憶回路と呼ぶことができる。
第2の記憶回路1502は、第1の記憶回路1501に保持されているデータを読み込んで記憶する(あるいは退避する)機能を有する。第3の記憶回路1503は、第2の記憶回路1502に保持されているデータを読み込記憶する(あるいは退避する)機能を有する。読み出し回路1504は、第2の記憶回路1502または第3の記憶回路1503に保持されたデータを読み出して第1の記憶回路1501に記憶する(あるいは復帰する)機能を有する。
特に、第3の記憶回路1503は、半導体装置1500に電源電圧が供給されてない期間においても、第2の記憶回路1502に保持されているデータを読み込記憶する(あるいは退避する)機能を有する。
図21に示すように、第2の記憶回路1502はトランジスタ1512と容量素子1519とを有する。第3の記憶回路1503はトランジスタ1513と、トランジスタ1515と、容量素子1520とを有する。読み出し回路1504はトランジスタ1510と、トランジスタ1518と、トランジスタ1509と、トランジスタ1517と、を有する。
トランジスタ1512は、第1の記憶回路1501に保持されているデータに応じた電荷を、容量素子1519に充放電する機能を有する。トランジスタ1512は、第1の記憶回路1501に保持されているデータに応じた電荷を容量素子1519に対して高速に充放電できることが望ましい。具体的には、トランジスタ1512が、結晶性を有するシリコン(好ましくは多結晶シリコン、更に好ましくは単結晶シリコン)をチャネル形成領域に含むことが望ましい。
トランジスタ1513は、容量素子1519に保持されている電荷に従って導通状態または非導通状態が選択される。トランジスタ1515は、トランジスタ1513が導通状態であるときに、配線1544の電位に応じた電荷を容量素子1520に充放電する機能を有する。トランジスタ1515は、オフ電流が著しく小さいことが望ましい。具体的には、トランジスタ1515が、酸化物半導体(好ましくはIn、Ga、及びZnを含む酸化物)をチャネル形成領域に含むことが望ましい。
各素子の接続関係を具体的に説明すると、トランジスタ1512のソース及びドレインの一方は、第1の記憶回路1501に接続されている。トランジスタ1512のソース及びドレインの他方は、容量素子1519の一方の電極、トランジスタ1513のゲート、及びトランジスタ1518のゲートに接続されている。容量素子1519の他方の電極は、配線1542に接続されている。トランジスタ1513のソース及びドレインの一方は、配線1544に接続されている。トランジスタ1513のソース及びドレインの他方は、トランジスタ1515のソース及びドレインの一方に接続されている。トランジスタ1515のソース及びドレインの他方は、容量素子1520の一方の電極、及びトランジスタ1510のゲートに接続されている。容量素子1520の他方の電極は、配線1543に接続されている。トランジスタ1510のソース及びドレインの一方は、配線1541に接続されている。トランジスタ1510のソース及びドレインの他方は、トランジスタ1518のソース及びドレインの一方に接続されている。トランジスタ1518のソース及びドレインの他方は、トランジスタ1509のソース及びドレインの一方に接続されている。トランジスタ1509のソース及びドレインの他方は、トランジスタ1517のソース及びドレインの一方、及び第1の記憶回路1501に接続されている。トランジスタ1517のソース及びドレインの他方は、配線1540に接続されている。また、図21においては、トランジスタ1509のゲートは、トランジスタ1517のゲートと接続されているが、トランジスタ1509のゲートは、必ずしもトランジスタ1517のゲートと接続されていなくてもよい。
トランジスタ1515に先の実施の形態で例示したトランジスタを適用することができる。トランジスタ1515のオフ電流が小さいために、半導体装置1500は、長期間電源供給なしに情報を保持することができる。トランジスタ1515のスイッチング特性が良好であるために、半導体装置1500は、高速のバックアップとリカバリを行うことができる。
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7)
本実施の形態では、本発明の一態様の情報処理装置を有する電子機器について、図22を用いて説明を行う。
図22(A)乃至図22(G)は、電子機器を示す図である。これらの電子機器は、筐体5000、表示部5001、スピーカ5003、LEDランプ5004、操作キー5005(電源スイッチ、又は操作スイッチを含む)、接続端子5006、センサ5007(力、変位、位置、速度、加速度、角速度、回転数、距離、光、液、磁気、温度、化学物質、音声、時間、硬度、電場、電流、電圧、電力、放射線、流量、湿度、傾度、振動、におい又は赤外線を測定する機能を含むもの)、マイクロフォン5008、等を有することができる。
図22(A)はモバイルコンピュータであり、上述したものの他に、スイッチ5009、赤外線ポート5010、等を有することができる。図22(B)は記録媒体を備えた携帯型の画像再生装置(たとえば、DVD再生装置)であり、上述したものの他に、第2表示部5002、記録媒体読込部5011、等を有することができる。図22(C)はゴーグル型ディスプレイであり、上述したものの他に、第2表示部5002、支持部5012、イヤホン5013、等を有することができる。図22(D)は携帯型遊技機であり、上述したものの他に、記録媒体読込部5011、等を有することができる。図22(E)はテレビ受像機能付きデジタルカメラであり、上述したものの他に、アンテナ5014、シャッターボタン5015、受像部5016、等を有することができる。図22(F)は携帯型遊技機であり、上述したものの他に、第2表示部5002、記録媒体読込部5011、等を有することができる。図22(G)は持ち運び型テレビ受像器であり、上述したものの他に、信号の送受信が可能な充電器5017、等を有することができる。
図22(A)乃至図22(G)に示す電子機器は、様々な機能を有することができる。例えば、様々な情報(静止画、動画、テキスト画像など)を表示部に表示する機能、タッチパネル機能、カレンダー、日付又は時刻などを表示する機能、様々なソフトウエア(プログラム)によって処理を制御する機能、無線通信機能、無線通信機能を用いて様々なコンピュータネットワークに接続する機能、無線通信機能を用いて様々なデータの送信又は受信を行う機能、記録媒体に記録されているプログラム又はデータを読み出して表示部に表示する機能、等を有することができる。さらに、複数の表示部を有する電子機器においては、一つの表示部を主として画像情報を表示し、別の一つの表示部を主として文字情報を表示する機能、または、複数の表示部に視差を考慮した画像を表示することで立体的な画像を表示する機能、等を有することができる。さらに、受像部を有する電子機器においては、静止画を撮影する機能、動画を撮影する機能、撮影した画像を自動または手動で補正する機能、撮影した画像を記録媒体(外部又はカメラに内蔵)に保存する機能、撮影した画像を表示部に表示する機能、等を有することができる。なお、図22(A)乃至図22(G)に示す電子機器が有することのできる機能はこれらに限定されず、様々な機能を有することができる。
図22(H)は、スマートウオッチであり、筐体7302、表示パネル7304、操作ボタン7311、7312、接続端子7313、バンド7321、留め金7322、等を有する。
ベゼル部分を兼ねる筐体7302に搭載された表示パネル7304は、非矩形状の表示領域を有している。なお、表示パネル7304としては、矩形状の表示領域としてもよい。表示パネル7304は、時刻を表すアイコン7305、その他のアイコン7306等を表示することができる。
なお、図22(H)に示すスマートウオッチは、様々な機能を有することができる。例えば、様々な情報(静止画、動画、テキスト画像など)を表示部に表示する機能、タッチパネル機能、カレンダー、日付又は時刻などを表示する機能、様々なソフトウエア(プログラム)によって処理を制御する機能、無線通信機能、無線通信機能を用いて様々なコンピュータネットワークに接続する機能、無線通信機能を用いて様々なデータの送信又は受信を行う機能、記録媒体に記録されているプログラム又はデータを読み出して表示部に表示する機能、等を有することができる。
また、筐体7302の内部に、スピーカ、センサ(力、変位、位置、速度、加速度、角速度、回転数、距離、光、液、磁気、温度、化学物質、音声、時間、硬度、電場、電流、電圧、電力、放射線、流量、湿度、傾度、振動、におい又は赤外線を測定する機能を含むもの)、マイクロフォン等を有することができる。なお、スマートウオッチは、発光素子をその表示パネル7304に用いることにより作製することができる。
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、スイッチ、トランジスタ、容量素子、インダクタ、抵抗素子、ダイオード、表示素子、発光素子、負荷など)が、XとYとの間に接続されていない場合であり、XとYとの電気的な接続を可能とする素子(例えば、スイッチ、トランジスタ、容量素子、インダクタ、抵抗素子、ダイオード、表示素子、発光素子、負荷など)を介さずに、XとYとが、接続されている場合である。
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、スイッチ、トランジスタ、容量素子、インダクタ、抵抗素子、ダイオード、表示素子、発光素子、負荷など)が、XとYとの間に1個以上接続されることが可能である。なお、スイッチは、オンオフが制御される機能を有している。つまり、スイッチは、導通状態(オン状態)、または、非導通状態(オフ状態)になり、電流を流すか流さないかを制御する機能を有している。または、スイッチは、電流を流す経路を選択して切り替える機能を有している。なお、XとYとが電気的に接続されている場合は、XとYとが直接的に接続されている場合を含むものとする。
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)、電位レベル変換回路(電源回路(昇圧回路、降圧回路など)、信号の電位レベルを変えるレベルシフタ回路など)、電圧源、電流源、切り替え回路、増幅回路(信号振幅または電流量などを大きく出来る回路、オペアンプ、差動増幅回路、ソースフォロワ回路、バッファ回路など)、信号生成回路、記憶回路、制御回路など)が、XとYとの間に1個以上接続されることが可能である。なお、一例として、XとYとの間に別の回路を挟んでいても、Xから出力された信号がYへ伝達される場合は、XとYとは機能的に接続されているものとする。なお、XとYとが機能的に接続されている場合は、XとYとが直接的に接続されている場合と、XとYとが電気的に接続されている場合とを含むものとする。
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(又は第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(又は第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(又は第1の端子など)が、Z1の一部と直接的に接続され、Z1の別の一部がXと直接的に接続され、トランジスタのドレイン(又は第2の端子など)が、Z2の一部と直接的に接続され、Z2の別の一部がYと直接的に接続されている場合では、以下のように表現することが出来る。
例えば、「XとYとトランジスタのソース(又は第1の端子など)とドレイン(又は第2の端子など)とは、互いに電気的に接続されており、X、トランジスタのソース(又は第1の端子など)、トランジスタのドレイン(又は第2の端子など)、Yの順序で電気的に接続されている。」と表現することができる。または、「トランジスタのソース(又は第1の端子など)は、Xと電気的に接続され、トランジスタのドレイン(又は第2の端子など)はYと電気的に接続され、X、トランジスタのソース(又は第1の端子など)、トランジスタのドレイン(又は第2の端子など)、Yは、この順序で電気的に接続されている」と表現することができる。または、「Xは、トランジスタのソース(又は第1の端子など)とドレイン(又は第2の端子など)とを介して、Yと電気的に接続され、X、トランジスタのソース(又は第1の端子など)、トランジスタのドレイン(又は第2の端子など)、Yは、この接続順序で設けられている」と表現することができる。これらの例と同様な表現方法を用いて、回路構成における接続の順序について規定することにより、トランジスタのソース(又は第1の端子など)と、ドレイン(又は第2の端子など)とを、区別して、技術的範囲を決定することができる。
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(又は第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(又は第1の端子など)とトランジスタのドレイン(又は第2の端子など)との間の経路であり、前記第1の接続経路は、Z1を介した経路であり、トランジスタのドレイン(又は第2の端子など)は、少なくとも第3の接続経路を介して、Yと電気的に接続され、前記第3の接続経路は、前記第2の接続経路を有しておらず、前記第3の接続経路は、Z2を介した経路である。」と表現することができる。または、「トランジスタのソース(又は第1の端子など)は、少なくとも第1の接続経路によって、Z1を介して、Xと電気的に接続され、前記第1の接続経路は、第2の接続経路を有しておらず、前記第2の接続経路は、トランジスタを介した接続経路を有し、トランジスタのドレイン(又は第2の端子など)は、少なくとも第3の接続経路によって、Z2を介して、Yと電気的に接続され、前記第3の接続経路は、前記第2の接続経路を有していない。」と表現することができる。または、「トランジスタのソース(又は第1の端子など)は、少なくとも第1の電気的パスによって、Z1を介して、Xと電気的に接続され、前記第1の電気的パスは、第2の電気的パスを有しておらず、前記第2の電気的パスは、トランジスタのソース(又は第1の端子など)からトランジスタのドレイン(又は第2の端子など)への電気的パスであり、トランジスタのドレイン(又は第2の端子など)は、少なくとも第3の電気的パスによって、Z2を介して、Yと電気的に接続され、前記第3の電気的パスは、第4の電気的パスを有しておらず、前記第4の電気的パスは、トランジスタのドレイン(又は第2の端子など)からトランジスタのソース(又は第1の端子など)への電気的パスである。」と表現することができる。これらの例と同様な表現方法を用いて、回路構成における接続経路について規定することにより、トランジスタのソース(又は第1の端子など)と、ドレイン(又は第2の端子など)とを、区別して、技術的範囲を決定することができる。
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。
本実施例では、本発明の一態様の表示パネルの構成と評価結果について、図23乃至図25を参照しながら説明する。
図23は本発明の一態様の表示パネルの構成と効果を説明する図である。図23(A)は反射防止構造の構成を説明する模式図であり、図23(B)および図23(C)は反射防止構造の効果を説明する図である。
図24は本発明の一態様の表示パネルの構成と効果を説明する図である。図24(A)は反射防止構造の配置を説明する模式図であり、図24(B)は反射防止構造の効果を説明する模式図である。
図25は本発明の一態様の表示パネルの構成と効果を説明する図である。図25は図24(A)とは異なる反射防止構造の配置を説明する模式図である。
《構成例1.》
反射防止構造ARRは、半透過半反射膜AR1、反射膜AR2および光学調整膜AR3を備える(図23(A)参照)。反射膜AR2は、半透過半反射膜AR1と重なる領域を備える。光学調整膜AR3は、半透過半反射膜AR1および反射膜AR2の間に挟まれる領域を備える。
また、発光性の材料を含む層553Rを光学調整膜AR3に用いた。半透過半反射膜AR1を第3の電極551(i,j)Rに用いた。反射膜AR2を第4の電極552に用いた。これにより、反射防止構造ARRを微小共振器構造を備える第2の表示素子550(i,j)Rに用いることができた。
着色膜CF2Rは反射防止構造ARRおよび液晶材料を含む層753との間に挟まれる領域を備え、着色膜CF2Rはおよそ600nmより短い波長を有する可視光を吸収する機能を備える。
《構成例2.》
本実施例の構成例2.で説明する表示パネルは、画素702(i,j)乃至画素702(i+1,j+1)を備える(図24(A)参照)。また、反射防止構造ARR、反射防止構造ARGおよび反射防止構造ARBを備える。
画素702(i,j)および画素702(i,j+1)は行方向R1に配設され、画素702(i+1,j)および画素702(i+1,j+1)は行方向R1に配設される。
また、反射防止構造ARRを画素702(i,j)および画素702(i,j+1)の間に備える。また、反射防止構造ARRを画素702(i+1,j)および画素702(i+1,j+1)の間に備える。
画素702(i,j)および画素702(i+1,j)は列方向C1に配設され、画素702(i,j+1)および画素702(i+1,j+1)は列方向C1に配設される。
画素702(i,j)は画素回路530(i,j)および第1の表示素子750(i,j)を備え、画素702(i,j+1)は画素回路530(i,j+1)および第1の表示素子750(i,j+1)を備える。また、画素702(i+1,j)は画素回路530(i+1,j)および第1の表示素子750(i+1,j)を備え、画素702(i+1,j+1)は画素回路530(i+1,j+1)および第1の表示素子750(i+1,j+1)を備える。
なお、反射型の液晶表示素子を第1の表示素子750(i,j)乃至第1の表示素子750(i+1,j+1)に用いた。
画素回路530(i,j)および画素回路530(i+1,j)は図示されていない信号線S1(j)と電気的に接続され、信号線S1(j)は第1の表示素子750(i,j)および第1の表示素子750(i+1,j)に画像信号を供給する機能を備える。
画素回路530(i,j+1)および画素回路530(i+1,j+1)は図示されていない信号線S1(j+1)と電気的に接続され、信号線S1(j+1)は第1の表示素子750(i,j+1)および第1の表示素子750(i+1,j+1)に画像信号を供給する機能を備える。
《構成例3.》
本実施例の構成例3で説明する表示パネルは、第1の表示素子750(i,j)および第1の表示素子750(i,j+1)の間に反射防止構造ARRを有しない点が、図24を参照しながら説明する表示パネルの構成例2.と異なる。
《評価結果1.》
反射防止構造ARRにおいて、反射率を低減する効果を確認することができた(図23(B)参照)。例えば、液晶材料を含む層753を透過して入射してくる可視光に含まれる光の一部、具体的には波長が440nm近辺および620nm近辺の光に対する規格化反射強度を低減する効果を確認することができた。
また、反射防止構造ARRと共に着色膜CF2Rを用いると、600nmより短い波長を有する可視光に対する反射率を低減する効果を確認できた。なお、人の視感度を考慮した場合、波長がおよそ600nmから680nmまでの可視光に対する規格化反射強度をおよそ0.05以下にすることができた。また、他の領域の可視光を反射しなかった。
また、緑色の光を透過する着色膜CF2Gを用いると、波長がおよそ480nmから630nmまでの可視光に対する規格化反射強度をおよそ0.2以下にすることができた(図23(C)参照)。また、他の領域の可視光に対しては反射を防止することができた。
また、青色の光を透過する着色膜CF2Bを用いると、波長がおよそ460nmから560nmまでの可視光に対する規格化反射強度をおよそ0.1以下にすることができた。また、他の領域の可視光に対しては反射を防止することができた。
《評価結果2.》
第1の表示素子750(i,j)に用いる画像信号と異なる極性の画像信号を用いて、第1の表示素子750(i,j+1)を駆動した。具体的には、第2の電極752に対し高い電位を第1の表示素子750(i,j)に黒色の表示をする画像信号に用いた。また、第2の電極752に対し低い電位を、第1の表示素子750(i,j+1)に黒色の表示をする画像信号に用いた。換言すると、いわゆるソースライン反転駆動を用いて、黒色の表示をした。
これにより、第1の表示素子750(i,j)および第1の表示素子750(i,j+1)の間に液晶材料の配向が乱れる領域が形成された(図24(B)参照)。その結果、画素702(i,j)および画素702(i,j+1)の間において、液晶材料を含む層753を透過した光が反射する現象が生じた。しかしながら、第1の表示素子750(i,j)および第1の表示素子750(i,j+1)の間に反射防止構造ARRが配設されているため、当該領域において、液晶材料を含む層753を透過した光の反射を抑制することができた。
なお、第1の表示素子750(i,j)に用いる画像信号と同じ極性の画像信号を用いて、第1の表示素子750(i+1,j)を駆動した。これにより、第1の表示素子750(i,j)および第1の表示素子750(i,j+1)の間に液晶材料の配向が乱れる領域は形成されなかった。
《評価結果3.》
構成例3.において説明する第1の表示素子750(i,j)は55.5%の開口率を備える(図25参照)。構成例2.において説明する第1の表示素子750(i,j)は65.9%の開口率を備える(図24参照)。
画素702(i,j)および画素702(i,j+1)の間の領域に、第2の表示素子の機能を備える反射防止構造ARRを配置した。これにより、当該領域が有効に利用され、第1の表示素子の開口率を高めることができる。