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図面 (20)

課題

簡易な手順で駆動することができる表示装置を提供する。

解決手段

画素および演算回路部を有し、画素は第1乃至第5の表示領域を有する。第1乃至第4の表示領域は、発光層を有する表示素子を有し、第5の表示領域は、液晶層を有する発光素子を有する。第4および第5の表示領域は、白色光射出する機能を有する。演算回路部は、第1の表示データを生成する機能を有し、第1の表示データをもとに第2の表示データを生成する機能を有し、第2の表示データをもとに第3の表示データを生成する機能を有する。第1の表示データは、第1乃至第3の表示領域から射出される光の輝度階調に関する情報を有する。第2の表示データは、4の表示領域から射出される光の輝度の階調に関する情報を有する。第3の表示データは、第5の表示領域から射出される光の輝度の階調に関する情報を有する。

概要

背景

バックライトとして面発光を行う光源を用い、透過型液晶表示装置を組み合わせることで、消費電力の低減と表示品質の低下の抑制を両立する液晶表示装置が知られている(特許文献1参照)。

概要

簡易な手順で駆動することができる表示装置を提供する。画素および演算回路部を有し、画素は第1乃至第5の表示領域を有する。第1乃至第4の表示領域は、発光層を有する表示素子を有し、第5の表示領域は、液晶層を有する発光素子を有する。第4および第5の表示領域は、白色光射出する機能を有する。演算回路部は、第1の表示データを生成する機能を有し、第1の表示データをもとに第2の表示データを生成する機能を有し、第2の表示データをもとに第3の表示データを生成する機能を有する。第1の表示データは、第1乃至第3の表示領域から射出される光の輝度階調に関する情報を有する。第2の表示データは、4の表示領域から射出される光の輝度の階調に関する情報を有する。第3の表示データは、第5の表示領域から射出される光の輝度の階調に関する情報を有する。

目的

本発明の一態様は、簡易な手順で駆動することができる表示装置およびその駆動方法を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

この技術が所属する分野

(分野番号表示ON)※整理標準化データをもとに当社作成

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請求項1

第1の画素と、第1の回路と、を有し、前記第1の画素は、第1の表示領域と、第2の表示領域と、第3の表示領域と、第4の表示領域と、第5の表示領域と、を有し、前記第1乃至第4の表示領域は、発光層を有する表示素子を有し、前記第5の表示領域は、液晶層を有する表示素子を有し、前記第4および第5の表示領域は、白色光射出する機能を有し、前記第1の回路は、第1の表示データを生成する機能を有し、前記第1の回路は、前記第1の表示データをもとに第2の表示データを生成する機能を有し、前記第1の回路は、前記第2の表示データをもとに第3の表示データを生成する機能を有し、前記第1の表示データは、前記第1の表示領域から射出される光の輝度階調に関する情報を有し、前記第1の表示データは、前記第2の表示領域から射出される光の輝度の階調に関する情報を有し、前記第1の表示データは、前記第3の表示領域から射出される光の輝度の階調に関する情報を有し、前記第2の表示データは、前記第4の表示領域から射出される光の輝度の階調に関する情報を有し、前記第3の表示データは、前記第5の表示領域から射出される光の輝度の階調に関する情報を有することを特徴とする表示装置

請求項2

請求項1において、前記第1の表示領域は、青色の光を射出する機能を有し、前記第2の表示領域は、緑色の光を射出する機能を有し、前記第3の表示領域は、赤色の光を射出する機能を有することを特徴とする表示装置。

請求項3

請求項2において、前記第4の表示領域から射出される光の輝度の階調は、前記第1の表示領域から射出される光の輝度の階調と、前記第2の表示領域から射出される光の輝度の階調と、前記第3の表示領域から射出される光の輝度の階調と、をもとにNTSC加重平均法により算出することを特徴とする表示装置。

請求項4

請求項1乃至3のいずれか一項において、前記第5の表示領域から射出される光の輝度の階調は、前記第4の表示領域から射出される光の輝度の階調と等しいことを特徴とする表示装置。

請求項5

第1の画素と、第2の画素と、第3の画素と、第1の回路と、を有し、前記第1の画素は、第1の表示領域と、第2の表示領域と、第3の表示領域と、第4の表示領域と、を有し、前記第2の画素は、第5の表示領域と、第6の表示領域と、第7の表示領域と、第8の表示領域と、を有し、前記第3の画素は、第9の表示領域と、第10の表示領域と、第11の表示領域と、第12の表示領域と、を有し、前記第1乃至第3、第5乃至第7および第9乃至第11の表示領域は、発光層を有する表示素子を有し、前記第4、第8および第12の表示領域は、液晶層を有する表示素子を有し、前記第1乃至第3の表示領域は、互いに異なる色の光を射出する機能を有し、前記第4、第5および第9の表示領域は、前記第1の表示領域が射出する色の光と同様の色の光を射出する機能を有し、前記第6、第8および第10の表示領域は、前記第2の表示領域が射出する色の光と同様の色の光を射出する機能を有し、前記第7、第11および第12の表示領域は、前記第3の表示領域が射出する色の光と同様の色の光を射出する機能を有し、前記第1の回路は、第1の表示データを生成する機能を有し、前記第1の回路は、前記第1の表示データをもとに第2の表示データを生成する機能を有し、前記第1の表示データは、前記第1乃至第3、第5乃至第7および第9乃至第11の表示領域から射出される光の輝度の階調に関する情報を有し、前記第2の表示データは、前記第1の表示データが有する、前記第1の表示領域から射出される光の輝度の階調に関する情報をもとに算出された、前記第4の表示領域から射出される光の輝度の階調に関する情報を有し、前記第2の表示データは、前記第1の表示データが有する、前記第6の表示領域から射出される光の輝度の階調に関する情報をもとに算出された、前記第8の表示領域から射出される光の輝度の階調に関する情報を有し、前記第2の表示データは、前記第1の表示データが有する、前記第11の表示領域から射出される光の輝度の階調に関する情報をもとに算出された、前記第12の表示領域から射出される光の輝度の階調に関する情報を有することを特徴とする表示装置。

請求項6

請求項5において、前記第1の表示領域は、青色の光を射出する機能を有し、前記第2の表示領域は、緑色の光を射出する機能を有し、前記第3の表示領域は、赤色の光を射出する機能を有することを特徴とする表示装置。

請求項7

請求項5または6において、前記第4の表示領域から射出される光の輝度の階調は、前記第1の表示領域から射出される光の輝度の階調と等しく、前記第8の表示領域から射出される光の輝度の階調は、前記第6の表示領域から射出される光の輝度の階調と等しく、前記第12の表示領域から射出される光の輝度の階調は、前記第11の表示領域から射出される光の輝度の階調と等しいことを特徴とする表示装置。

請求項8

請求項1乃至7のいずれか一項に記載の表示装置と、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

請求項9

請求項1乃至7のいずれか一項に記載の表示装置、または請求項8に記載の表示モジュールと、操作キーまたはバッテリと、を有する、ことを特徴とする電子機器

技術分野

0001

本発明の一態様は、表示装置およびその駆動方法表示モジュールならびに電子機器に関する。

0002

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、または、製造方法に関するものである。または、本発明の一態様は、プロセス、マシン、マニュファクチャ、または、組成物コンポジションオブマター)に関するものである。そのため、より具体的に本明細書等で開示する本発明の一態様の技術分野としては、半導体装置、表示装置、発光装置蓄電装置記憶装置、それらの駆動方法、または、それらの製造方法、を一例として挙げることができる。

背景技術

0003

バックライトとして面発光を行う光源を用い、透過型液晶表示装置を組み合わせることで、消費電力の低減と表示品質の低下の抑制を両立する液晶表示装置が知られている(特許文献1参照)。

先行技術

0004

特開2011−248351号公報

発明が解決しようとする課題

0005

本発明の一態様は、簡易な手順で駆動することができる表示装置およびその駆動方法を提供することを課題の一とする。または、本発明の一態様は、消費電力を低減した表示装置およびその駆動方法を提供することを課題の一とする。本発明の一態様は、高輝度の画像を表示することができる表示装置およびその駆動方法を提供することを課題の一とする。または、本発明の一態様は、表示品位の高い表示装置およびその駆動方法を提供することを課題の一とする。または、本発明の一態様は、利便性または信頼性に優れた新規な表示装置およびその駆動方法を提供することを課題の一とする。または、本発明の一態様は、新規な表示装置およびその駆動方法を提供することを課題の一とする。

0006

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。

課題を解決するための手段

0007

本発明の一態様は、第1の画素と、第1の回路と、を有し、第1の画素は、第1の表示領域と、第2の表示領域と、第3の表示領域と、第4の表示領域と、第5の表示領域と、を有し、第1乃至第4の表示領域は、発光層を有する表示素子を有し、第5の表示領域は、液晶層を有する表示素子を有し、第4および第5の表示領域は、白色光射出する機能を有し、第1の回路は、第1の表示データを生成する機能を有し、第1の回路は、第1の表示データをもとに第2の表示データを生成する機能を有し、第1の回路は、第2の表示データをもとに第3の表示データを生成する機能を有し、第1の表示データは、第1の表示領域から射出される光の輝度階調に関する情報を有し、第1の表示データは、第2の表示領域から射出される光の輝度の階調に関する情報を有し、第1の表示データは、第3の表示領域から射出される光の輝度の階調に関する情報を有し、第2の表示データは、第4の表示領域から射出される光の輝度の階調に関する情報を有し、第3の表示データは、第5の表示領域から射出される光の輝度の階調に関する情報を有する表示装置である。

0008

また、上記態様において、第1の表示領域は、青色の光を射出する機能を有し、第2の表示領域は、緑色の光を射出する機能を有し、第3の表示領域は、赤色の光を射出する機能を有してもよい。

0009

また、上記態様において、第4の表示領域から射出される光の輝度の階調は、第1の表示領域から射出される光の輝度の階調と、第2の表示領域から射出される光の輝度の階調と、第3の表示領域から射出される光の輝度の階調と、をもとにNTSC加重平均法により算出してもよい。

0010

また、上記態様において、第5の表示領域から射出される光の輝度の階調は、第4の表示領域から射出される光の輝度の階調と等しくてもよい。

0011

また、本発明の一態様は、第1の画素と、第2の画素と、第3の画素と、第1の回路と、を有し、第1の画素は、第1の表示領域と、第2の表示領域と、第3の表示領域と、第4の表示領域と、を有し、第2の画素は、第5の表示領域と、第6の表示領域と、第7の表示領域と、第8の表示領域と、を有し、第3の画素は、第9の表示領域と、第10の表示領域と、第11の表示領域と、第12の表示領域と、を有し、第1乃至第3、第5乃至第7および第9乃至第11の表示領域は、発光層を有する表示素子を有し、第4、第8および第12の表示領域は、液晶層を有する表示素子を有し、第1乃至第3の表示領域は、互いに異なる色の光を射出する機能を有し、第4、第5および第9の表示領域は、第1の表示領域が射出する色の光と同様の色の光を射出する機能を有し、第6、第8および第10の表示領域は、第2の表示領域が射出する色の光と同様の色の光を射出する機能を有し、第7、第11および第12の表示領域は、第3の表示領域が射出する色の光と同様の色の光を射出する機能を有し、第1の回路は、第1の表示データを生成する機能を有し、第1の回路は、第1の表示データをもとに第2の表示データを生成する機能を有し、第1の表示データは、第1乃至第3、第5乃至第7および第9乃至第11の表示領域から射出される光の輝度の階調に関する情報を有し、第2の表示データは、第1の表示データが有する、第1の表示領域から射出される光の輝度の階調に関する情報をもとに算出された、第4の表示領域から射出される光の輝度の階調に関する情報を有し、第2の表示データは、第1の表示データが有する、第6の表示領域から射出される光の輝度の階調に関する情報をもとに算出された、第8の表示領域から射出される光の輝度の階調に関する情報を有し、第2の表示データは、第1の表示データが有する、第11の表示領域から射出される光の輝度の階調に関する情報をもとに算出された、第12の表示領域から射出される光の輝度の階調に関する情報を有する表示装置である。

0012

また、上記態様において、第1の表示領域は、青色の光を射出する機能を有し、第2の表示領域は、緑色の光を射出する機能を有し、第3の表示領域は、赤色の光を射出する機能を有してもよい。

0013

また、上記態様において、第4の表示領域から射出される光の輝度の階調は、第1の表示領域から射出される光の輝度の階調と等しく、第8の表示領域から射出される光の輝度の階調は、第6の表示領域から射出される光の輝度の階調と等しく、第12の表示領域から射出される光の輝度の階調は、第11の表示領域から射出される光の輝度の階調と等しくてもよい。

0014

本発明の一態様の表示装置と、タッチセンサと、を有する、表示モジュールも本発明の一態様である。

0015

また、本発明の一態様の表示装置、または本発明の一態様の表示モジュールと、操作キーまたはバッテリと、を有する電子機器も本発明の一態様である。

発明の効果

0016

本発明の一態様は、簡易な手順で駆動することができる表示装置およびその駆動方法を提供することができる。または、本発明の一態様は、消費電力を低減した表示装置およびその駆動方法を提供することができる。本発明の一態様は、高輝度の画像を表示することができる表示装置およびその駆動方法を提供することができる。または、本発明の一態様は、表示品位の高い表示装置およびその駆動方法を提供することができる。または、本発明の一態様は、利便性または信頼性に優れた新規な表示装置およびその駆動方法を提供することができる。または、本発明の一態様は、新規な表示装置およびその駆動方法を提供することができる。

0017

なお、これらの効果の記載は、他の効果の存在を妨げるものではない。なお、本発明の一態様は、必ずしも、これらの効果の全てを有する必要はない。なお、これら以外の効果は、明細書、図面、請求項などの記載から、自ずと明らかとなるものであり、明細書、図面、請求項などの記載から、これら以外の効果を抽出することが可能である。

図面の簡単な説明

0018

表示装置を説明するブロック図。
画素を説明する回路図。
画素の動作を説明するタイミングチャート
表示素子の表示領域を説明する上面図。
表示素子の表示領域を説明する上面図。
表示装置の動作を説明するフローチャート
画素を説明する回路図。
表示素子の表示領域を説明する上面図。
表示素子の表示領域を説明する上面図。
表示装置が有する画素の上面および断面を説明する図。
表示装置が有する画素の断面を説明する図。
表示装置が有する画素の上面および断面を説明する図。
表示装置が有する画素の断面を説明する図。
フレーム構成を説明する図。
ゲートドライバを説明するブロック図。
ゲートドライバの動作を説明するタイミングチャート。
ゲートドライバを説明するブロック図。
ゲートドライバの動作を説明するタイミングチャート。
タッチパネルの一例を示す斜視図。
タッチセンサの一例を示す断面図。
タッチパネルの一例を示す断面図。
タッチパネルの一例を示す断面図。
タッチセンサのブロック図およびタイミングチャート図。
本発明に係る金属酸化物膜原子数比の範囲を説明する図。
金属酸化物膜の積層構造バンド図
表示モジュールを説明する図。
電子機器を説明する図。
表示装置を説明する斜視図。
表示装置の表示結果を示す写真
表示装置の表示結果を示す写真。

0019

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、趣旨およびその範囲から逸脱することなくその形態および詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は、以下の実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。

0020

また、図面において、大きさ、層の厚さ、または領域は、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、図面に示す形状または値などに限定されない。

0021

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。

0022

また、本明細書において、「上に」、「下に」などの配置を示す語句は、構成同士の位置関係を、図面を参照して説明するために、便宜上用いている。また、構成同士の位置関係は、各構成を描写する方向に応じて適宜変化するものである。従って、明細書で説明した語句に限定されず、状況に応じて適切に言い換えることができる。

0023

また、本明細書等において、トランジスタとは、ゲートと、ドレインと、ソースとを含む少なくとも三つの端子を有する素子である。そして、ドレイン(ドレイン端子ドレイン領域またはドレイン電極)とソース(ソース端子、ソース領域またはソース電極)の間にチャネル領域を有しており、ドレインとチャネル領域とソースとを介して電流を流すことができるものである。なお、本明細書等において、チャネル領域とは、電流が主として流れる領域をいう。

0024

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。

0025

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。

0026

また、本明細書等において、「膜」という用語と、「層」という用語とは、互いに入れ替えることが可能である。例えば、「導電層」という用語を、「導電膜」という用語に変更することが可能な場合がある。または、例えば、「絶縁膜」という用語を、「絶縁層」という用語に変更することが可能な場合がある。

0027

本明細書等において、金属酸化物膜(metal oxide)とは、広い表現での金属の酸化物である。金属酸化物膜は、酸化物絶縁膜酸化物導電膜(透明酸化物導電膜を含む)、酸化物半導体膜(Oxide Semiconductorまたは単に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膜を用いた場合、当該金属酸化物膜を酸化物半導体膜と呼称する場合がある。つまり、金属酸化物膜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、当該金属酸化物膜を、金属酸化物膜半導体(metal oxide semiconductor)、略してOSと呼ぶことができる。また、OSFETと記載する場合においては、金属酸化物膜または酸化物半導体膜を有するトランジスタと換言することができる。

0028

また、本明細書等において、窒素を有する金属酸化物膜も金属酸化物膜(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膜を、金属酸窒化物(metal oxynitride)と呼称してもよい。

0029

また、本明細書等において、CAAC(c−axis aligned crystal)、及びCAC(cloud aligned complementary)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。

0030

また、本明細書等において、CAC−OSまたは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または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またはCAC−metal oxideに付与することができる。CAC−OSまたは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。

0031

また、本明細書等において、CAC−OSまたはCAC−metal oxideは、導電性領域、及び絶縁性領域を有する。導電性領域は、上述の導電性の機能を有し、絶縁性領域は、上述の絶縁性の機能を有する。また、材料中において、導電性領域と、絶縁性領域とは、ナノ粒子ベルで分離している場合がある。また、導電性領域と、絶縁性領域とは、それぞれ材料中に偏在する場合がある。また、導電性領域は、周辺ぼけクラウド状に連結して観察される場合がある。

0032

また、CAC−OSまたはCAC−metal oxideにおいて、導電性領域と、絶縁性領域とは、それぞれ0.5nm以上10nm以下、好ましくは0.5nm以上3nm以下のサイズで材料中に分散している場合がある。

0033

また、CAC−OSまたは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または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または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。

0034

すなわち、CAC−OSまたはCAC−metal oxideは、マトリックス複合材(matrix composite)、また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。

0035

(実施の形態1)
本実施の形態では、本発明の一態様の表示装置および当該表示装置の作製方法について、図1乃至図13を用いて説明を行う。

0036

<1−1.表示装置の構成例>
まず、表示装置の構成例について、図1を用いて説明する。図1に示す表示装置500は、画素部502と、画素部502の外側に配置されるゲートドライバ回路部504a、504bと、画素部502の外側に配置されるソースドライバ回路部506a、506bと、を有する。図1に示す表示装置500は、ソースドライバ回路部506a、506bに電気的に接続されている演算回路部20を有する。また、図1に示す表示装置500は、配線CL_Lを介してゲートドライバ回路部504aと電気的に接続され、配線CL_Eを介してゲートドライバ回路部504bと電気的に接続されている制御回路部21を有する。

0037

[画素部]
画素部502は、X行(Xは2以上の自然数)、Y列(Yは2以上の自然数)に配置される画素10(X,Y)を有する。また、画素10(X,Y)は、2種類の表示素子を有し、当該2種類の表示素子は、それぞれ異なる機能を有する。2種類の表示素子の一方は、例えば入射する光を反射する機能を有し、これにより画像を表示する機能を有する。2種類の表示素子の他方は、例えば光を発する機能を有し、これにより画像を表示する機能を有する。例えば、2種類の表示素子の一方は、液晶層を有し、2種類の表示素子の他方は、発光層を有する。なお、当該2種類の表示素子の詳細については後述する。

0038

なお、詳細は後述するが、1つの画素10(X,Y)は、2種類の表示素子の一方を1個有する。一方、1つの画素10(X,Y)は、2種類の表示素子の他方を複数有する。例えば、1つの画素10(X,Y)は、2種類の表示素子の他方を3個または4個有する。

0039

[演算回路部]
演算回路部20、制御回路部21、ゲートドライバ回路部504a、504bおよびソースドライバ回路部506a、506bの一部または全部は、画素部502と同一基板上に形成されていることが望ましい。これにより、部品数端子数を減らすことができる。演算回路部20、制御回路部21、ゲートドライバ回路部504a、504b、およびソースドライバ回路部506a、506bの一部または全部が画素部502と同一基板上に形成されない場合には、COG(Chip On Glass)またはTAB(Tape Automated Bonding)によって、別途用意された駆動回路基板(例えば、単結晶半導体膜または多結晶半導体膜で形成された駆動回路基板)を、表示装置500に形成してもよい。

0040

演算回路部20は、2種類の表示素子の一方により表示される画像の輝度の階調、および2種類の表示素子の他方により表示される画像の輝度の階調などの情報を有するデジタルデータ(表示データ)を生成する機能を有する。演算回路部20により生成された表示データのうち、2種類の表示素子の一方により表示される画像に関する情報を有するデータはソースドライバ回路部506aに送信することができ、2種類の表示素子の他方により表示される画像に関する情報を有するデータはソースドライバ回路部506bに送信することができる。

0041

本明細書等において階調とは、各表示素子により表示される画像の輝度をデジタル値で表した場合における当該デジタル値を意味する。例えば、各表示素子により表示される画像の輝度を256段階で表す場合、最も輝度が低い場合は例えば0であり、最も輝度が高い場合は例えば255である。なお、階調が同じであっても、表示される画像の輝度は異なる場合がある。例えば、2種類の表示素子の一方と、2種類の表示素子の他方と、では階調が同じであっても表示される画像の輝度が異なる場合がある。

0042

演算回路部20として、例えばCPU(Central Processing Unit)、DSP(Digital Signal Processor)GPU(Graphics Processing Unit)等を用いることができる。またこれらをFPGA(Field Programmable Gate Array)やFPAA(Field Programmable Analog Array)といったPLD(Programmable Logic Device)によって実現した構成としてもよい。

0043

[ソースドライバ回路部]
ソースドライバ回路部506a、506bは、演算回路部20から送信された表示データをD/A変換し、画素10(X,Y)が有する表示素子を駆動するためのアナログ信号データ信号)を生成する機能を有する。

0044

ソースドライバ回路部506aは、表示データを元に画素10(X,Y)に書き込むデータ信号を生成する機能、データ信号が与えられる配線(信号線SL_L[n]、信号線SL_L[n+1]および信号線SL_L[Y])の電位を制御する機能、または初期化信号を供給する機能を有する。ソースドライバ回路部506bは、表示データを元に画素10(X,Y)に書き込むデータ信号を生成する機能、データ信号が与えられる配線(信号線SL_E1[n]、信号線SL_E1[n+1]、信号線SL_E1[Y]、信号線SL_E2[n]、信号線SL_E2[n+1]、および信号線SL_E2[Y])の電位を制御する機能、または初期化信号を供給する機能を有する。なお、上記において、nはY以下の自然数を表す。

0045

ただし、ソースドライバ回路部506a、506bは、上記の機能に限定されず、別の信号を生成、制御または供給する機能を有していてもよい。

0046

また、ソースドライバ回路部506a、506bは、複数のアナログスイッチなどを用いて構成される。ソースドライバ回路部506a、506bは、複数のアナログスイッチを順次オン状態にすることにより、表示データを時分割してD/A変換を行うことにより生成した信号をデータ信号として出力する。

0047

なお、図1においては、ソースドライバ回路部を2つ設ける構成について例示したが、これに限定されず、1つのソースドライバ回路部、または3つ以上のソースドライバ回路部を設ける構成としてもよい。例えば、ソースドライバ回路部を1つだけ設け、当該ソースドライバ回路部により信号線SL_L[n]、信号線SL_L[n+1]、信号線SL_L[Y]、信号線SL_E1[n]、信号線SL_E1[n+1]、信号線SL_E1[Y]、信号線SL_E2[n]、信号線SL_E2[n+1]、および信号線SL_E2[Y]を制御してもよい。

0048

[ゲートドライバ回路部]
ゲートドライバ回路部504a、504bは、画素10(X,Y)を選択する信号(走査信号)を出力する機能を有する。

0049

また、ゲートドライバ回路部504aは、走査信号が与えられる配線(以下、走査線GL_L[m]、走査線GL_L[m+1]、および走査線GL_L[X])の電位を制御する機能、または初期化信号を供給する機能を有する。また、ゲートドライバ回路部504bは、走査信号が与えられる配線(以下、走査線GL_E1[m]、走査線GL_E1[m+1]、走査線GL_E2[m]、走査線GL_E2[m+1]、走査線GL_E1[X]、および走査線GL_E2[X])の電位を制御する機能、または初期化信号を供給する機能を有する。なお、上記において、mはX以下の自然数を表す。

0050

ただし、ゲートドライバ回路部504a、504bは、上記の機能に限定されず、別の信号を制御または供給する機能を有していてもよい。

0051

なお、図1においては、ゲートドライバ回路部として、ゲートドライバ回路部504aと、ゲートドライバ回路部504bと、2つ設ける構成について例示したが、これに限定されず、1つのゲートドライバ回路部、または3つ以上のゲートドライバ回路部を設ける構成としてもよい。

0052

[制御回路部]
制御回路部21は、クロック信号を生成する機能を有する。配線CL_Lを介してゲートドライバ回路部504aにクロック信号が供給され、配線CL_Eを介してゲートドライバ回路部504bにクロック信号が供給される。

0053

[画素]
また、画素10(X,Y)は、走査線GL_L[m]、走査線GL_L[m+1]、および走査線GL_L[X]の一つを介してパルス信号が入力され、信号線SL_L[n]、信号線SL_L[n+1]、信号線SL_L[Y]、信号線SL_E1[n]、信号線SL_E1[n+1]、信号線SL_E1[Y]、信号線SL_E2[n]、信号線SL_E2[n+1]、および信号線SL_E2[Y])の一つを介してデータ信号が入力される。

0054

例えば、m行n列目の画素10(m,n)は、走査線GL_L[m]を介してゲートドライバ回路部504aからパルス信号が入力され、走査線GL_L[m]の電位に応じて信号線SL_L[n]を介してソースドライバ回路部506aからデータ信号が入力される。

0055

また、m行n列目の画素10(m,n)は、走査線GL_E1[m]および走査線GL_E2[m]を介してゲートドライバ回路部504bからパルス信号が入力され、走査線GL_E1[m]および走査線GL_E2[m]の電位に応じて信号線SL_E1[n]および信号線SL_E2[n]を介してソースドライバ回路部506bからデータ信号が入力される。

0056

また、画素10(m,n)は、先の説明の通り、2種類の表示素子を有する。走査線GL_L[m]、走査線GL_L[m+1]、および走査線GL_L[X]は、2種類の表示素子の一方の電位を制御する配線であり、走査線GL_E1[m]、走査線GL_E1[m+1]、走査線GL_E1[X]、走査線GL_E2[m]、走査線GL_E2[m+1]、および走査線GL_E2[X]は、2種類の表示素子の他方の電位を制御する配線である。

0057

また、信号線SL_L[n]、SL_L[n+1]、およびSL_L[Y]は、2種類の表示素子の一方に与えられるデータ信号の電位を制御する配線であり、信号線SL_E1[n]、SL_E1[n+1]、SL_E1[Y]、信号線SL_E2[n]、SL_E2[n+1]、およびSL_E2[Y]は、2種類の表示素子の他方に与えられるデータ信号の電位を制御する配線である。

0058

外部回路
表示装置500には、外部回路508が接続される。なお、表示装置500が外部回路508を有する構成としてもよい。

0059

外部回路508は、図1に示すように、アノード電位が与えられる配線(以下、ANODE、または配線AONDE)と電気的に接続されている。

0060

<1−2.画素の回路構成
次に、画素10(m,n)、画素10(m,n+1)、画素10(m+1,n)および画素10(m+1,n+1)の回路構成の一例について、図2を用いて説明する。

0061

図2は、表示装置500が有する画素10(m,n)、画素10(m,n+1)、画素10(m+1,n)および画素10(m+1,n+1)の一例を説明する回路図である。

0062

画素10(m,n)は、走査線GL_L[m]、走査線GL_E1[m]、走査線GL_E2[m]、信号線SL_E1[n]、信号線SL_L[n]、および信号線SL_E2[n]を有する。画素10(m,n+1)は、走査線GL_L[m]、走査線GL_E1[m]、走査線GL_E2[m]、信号線SL_E1[n+1]、信号線SL_L[n+1]、および信号線SL_E2[n+1]を有する。画素10(m+1,n)は、走査線GL_L[m+1]、走査線GL_E1[m+1]、走査線GL_E2[m+1]、信号線SL_E1[n]、信号線SL_L[n]、および信号線SL_E2[n]を有する。画素10(m+1,n+1)は、走査線GL_L[m+1]、走査線GL_E1[m+1]、走査線GL_E2[m+1]、信号線SL_E1[n+1]、信号線SL_L[n+1]、および信号線SL_E2[n+1]を有する。

0063

また、画素10(m,n)、画素10(m,n+1)、画素10(m+1,n)および画素10(m+1,n+1)は、それぞれトランジスタMA1乃至MA4と、トランジスタMA5と、トランジスタMB1乃至MB4と、容量素子Cs_Lと、表示素子12と、表示素子14と、を有する。なお、図2において、画素10(m,n)、画素10(m,n+1)、画素10(m+1,n)および画素10(m+1,n+1)は、それぞれ表示素子12を1個ずつ有し、表示素子14を4個ずつ(表示素子14B、表示素子14G、表示素子14R、表示素子14W)有する。また、図2などにおいて、画素10(m,n)が有する表示素子12を表示素子12Bと表記し、画素10(m,n+1)が有する表示素子12を表示素子12Gと表記し、画素10(m+1,n)が有する表示素子12を表示素子12Rと表記し、画素10(m+1,n+1)が有する表示素子12を表示素子12Wと表記している。

0064

表示素子12は、2種類の表示素子の一方に該当し、例えば入射する光を反射することにより画像を表示する機能を有する。表示素子14は、2種類の表示素子の他方に該当し、例えば光を発することにより画像を表示する機能を有する。例えば、表示素子12は、液晶層を有し、表示素子14は、発光層を有する。なお、表示素子14は、例えば白色光を発する機能を有する。

0065

画素10(m,n)、画素10(m,n+1)、画素10(m+1,n)および画素10(m+1,n+1)は、それぞれ表示素子12および表示素子14と電気的に接続される配線TCOMと、表示素子12と電気的に接続される配線CSCOMと、表示素子14と電気的に接続される配線ANODEおよび配線CATHODEと、を有する。

0066

走査線GL_L[m]、走査線GL_L[m+1]、信号線SL_L[n]、信号線SL_L[n+1]、配線CSCOM、および配線TCOMは、それぞれ表示素子12を駆動するための配線である。また、走査線GL_E1[m]、走査線GL_E1[m+1]、走査線GL_E2[m]、走査線GL_E2[m+1]、信号線SL_E1[n]、信号線SL_E1[n+1]、信号線SL_E2[n]、信号線SL_E2[n+1]、配線ANODE、配線CATHODE、および配線CSCOMは、それぞれ表示素子14を駆動するための配線である。

0067

なお、図2に示す表示素子12B、表示素子12G、表示素子12Rおよび表示素子12Wを有する画素10の位置関係はあくまで一例であり、本発明の一態様の目的を達成できる範囲で任意の画素10に表示素子12B、表示素子12G、表示素子12Rおよび表示素子12Wを設けることができる。例えば、画素10(m,n)に表示素子12Rを設け、画素10(m+1,n)に表示素子12Bを設けてもよい。

0068

<1−3.表示素子12の構成例>
表示素子12は、光の反射または光の透過を制御する機能を有する。特に、表示素子12を光の反射を制御する、所謂反射型の表示素子とすると好適である。表示素子12を反射型の表示素子とすることで、外光を用いて表示を行うことが可能となるため、表示装置の消費電力を抑制することができる。例えば、表示素子12としては、反射膜液晶素子偏光板とを組み合わせた構成、またはマイクロエレクトロメカニカル・システムMEMS)を用いる構成等とすればよい。なお、表示素子12として、反射膜を有しない透過型の表示素子としてもよい。

0069

<1−4.表示素子14の構成例>
表示素子14は、光を発する機能、すなわち発光する機能を有する。よって、表示素子14を、発光素子として読み替えてもよい。例えば、表示素子14としては、OLED(Organic Light Emitting Diode)、LED(Light Emitting Diode)、QLED(Quantum−dot Light Emitting Diode)、半導体レーザなどの自発光性の発光素子を用いる構成等とすればよい。

0070

このように、本発明の一態様の表示装置では、表示素子12および表示素子14に示すように、異なる機能を有する表示素子を用いる。例えば、表示素子の一方を液晶素子とし、他方をEL素子を用いることで、利便性または信頼性に優れた新規な表示装置を提供することができる。また、外光が明るい環境下においては、液晶素子を利用し、外光が暗い環境下においては、EL素子を用いることで、消費電力が低く、表示品位の高い表示装置を提供することができる。

0071

<1−5.表示素子の駆動方法>
次に、表示素子12および表示素子14の駆動方法について、図2および図3を用いて説明する。なお、以下の説明においては、表示素子12に液晶素子を用い、表示素子14(表示素子14B、表示素子14G、表示素子14R、および表示素子14W)に発光素子を用いる構成とする。

0072

[表示素子12の駆動方法]
画素10(m,n)において、トランジスタMA5のゲート電極は、走査線GL_L[m]に電気的に接続される。また、トランジスタMA5のソース電極またはドレイン電極の一方は信号線SL_L[n]に電気的に接続され、他方は表示素子12の一対の電極の一方に電気的に接続される。トランジスタMA5は、オン状態とオフ状態とを切り替えることにより、データ信号のデータの書き込みを制御する機能を有する。

0073

本明細書等において、トランジスタをオン状態にするとは、当該トランジスタのゲートに高電位印加することを表し、トランジスタをオフ状態にするとは、当該トランジスタのゲートに低電位を印加することを表す。なお、低電位とは、例えば接地電位とすることができる。

0074

また、表示素子12の一対の電極の他方は、配線TCOMと電気的に接続される。

0075

また、容量素子Cs_Lの一対の電極の一方は、トランジスタMA5のソース電極またはドレイン電極の他方、および表示素子12の一対の電極の一方に電気的に接続され、容量素子Cs_Lの一対の電極の他方は、配線CSCOMに電気的に接続される。容量素子Cs_Lは、画素10(m,n)に書き込まれたデータを保持する機能を有する。

0076

例えば、図1に示すゲートドライバ回路部504aにより、各行の画素10(m,n)を順次選択し、トランジスタMA5がオン状態になることで、データ信号のデータを書き込む。データが書き込まれた画素10(m,n)は、トランジスタMA5がオフ状態になることで保持状態になる。これを行毎に順次行うことにより、画像を表示できる。

0077

[表示素子14の駆動方法]
画素10(m,n)において、トランジスタMA1のゲート電極は、走査線GL_E1[m]に電気的に接続される。また、トランジスタMA1のソース電極およびドレイン電極の一方は、信号線SL_E1[n]に電気的に接続され、他方はトランジスタMB1のゲート電極および配線TCOMに電気的に接続される。トランジスタMA1は、オン状態とオフ状態とを切り替えることにより、データ信号のデータの書き込みを制御する機能を有する。

0078

また、トランジスタMB1のソース電極およびドレイン電極の一方は、表示素子14Bの一対の電極の一方に電気的に接続され、トランジスタMB1のソース電極およびドレイン電極の他方は、配線ANODEに電気的に接続される。また、表示素子14Bの一対の電極の他方は、配線CATHODEに電気的に接続される。トランジスタMB1は、表示素子14Bに与えられる電流を制御する、所謂駆動トランジスタとしての機能を有する。

0079

また、トランジスタMA1のソース電極およびドレイン電極の他方と、配線ANODEとの間には、容量素子が形成される。当該容量素子は、画素10(m,n)に書き込まれたデータを保持する機能を有する。また、トランジスタMB1は、バックゲート電極を有し、当該バックゲート電極は、トランジスタMB1のソース電極およびドレイン電極の一方と電気的に接続される。

0080

また、画素10(m,n)において、トランジスタMA2のゲート電極は、走査線GL_E2[m]に電気的に接続される。また、トランジスタMA2のソース電極およびドレイン電極の一方は、信号線SL_E2[n]に電気的に接続され、他方はトランジスタMB2のゲート電極および配線TCOMに電気的に接続される。トランジスタMA2は、オン状態とオフ状態とを切り替えることにより、データ信号のデータの書き込みを制御する機能を有する。

0081

また、トランジスタMB2のソース電極およびドレイン電極の一方は、表示素子14Gの一対の電極の一方に電気的に接続され、トランジスタMB2のソース電極およびドレイン電極の他方は、配線ANODEに電気的に接続される。トランジスタMB2は、表示素子14Gに与えられる電流を制御する、所謂駆動トランジスタとしての機能を有する。

0082

また、トランジスタMA2のソース電極およびドレイン電極の他方と、配線ANODEとの間には、容量素子が形成される。当該容量素子は、画素10(m,n)に書き込まれたデータを保持する機能を有する。また、トランジスタMB2は、バックゲート電極を有し、当該バックゲート電極は、トランジスタMB2のソース電極およびドレイン電極の一方と電気的に接続される。

0083

また、画素10(m,n)において、トランジスタMA3のゲート電極は、走査線GL_E1[m]に電気的に接続される。また、トランジスタMA3のソース電極およびドレイン電極の一方は、信号線SL_E1[n]に電気的に接続され、他方はトランジスタMB3のゲート電極および配線TCOMに電気的に接続される。トランジスタMA3は、オン状態とオフ状態とを切り替えることにより、データ信号のデータの書き込みを制御する機能を有する。

0084

また、トランジスタMB3のソース電極およびドレイン電極の一方は、表示素子14Rの一対の電極の一方に電気的に接続され、トランジスタMB3のソース電極およびドレイン電極の他方は、配線ANODEに電気的に接続される。トランジスタMB3は、表示素子14Rに与えられる電流を制御する、所謂駆動トランジスタとしての機能を有する。

0085

また、トランジスタMA3のソース電極およびドレイン電極の他方と、配線ANODEとの間には、容量素子が形成される。当該容量素子は、画素10(m,n)に書き込まれたデータを保持する機能を有する。また、トランジスタMB3は、バックゲート電極を有し、当該バックゲート電極は、トランジスタMB2のソース電極およびドレイン電極の一方と電気的に接続される。

0086

また、画素10(m,n)において、トランジスタMA4のゲート電極は、走査線GL_E1[m]に電気的に接続される。また、トランジスタMA4のソース電極およびドレイン電極の一方は、信号線SL_E2[n]に電気的に接続され、他方はトランジスタMB4のゲート電極および配線TCOMに電気的に接続される。トランジスタMA4は、オン状態とオフ状態とを切り替えることにより、データ信号のデータの書き込みを制御する機能を有する。

0087

また、トランジスタMB4のソース電極およびドレイン電極の一方は、表示素子14Wの一対の電極の一方に電気的に接続され、トランジスタMB4のソース電極およびドレイン電極の他方は、配線ANODEに電気的に接続される。トランジスタMB4は、表示素子14Wに与えられる電流を制御する、所謂駆動トランジスタとしての機能を有する。

0088

また、トランジスタMA4のソース電極およびドレイン電極の他方と、配線ANODEとの間には、容量素子が形成される。当該容量素子は、画素10(m,n)に書き込まれたデータを保持する機能を有する。また、トランジスタMB3は、バックゲート電極を有し、当該バックゲート電極は、トランジスタMB4のソース電極およびドレイン電極の一方と電気的に接続される。

0089

例えば、図1に示すゲートドライバ回路部504bにより、各行の画素10(m,n)を順次選択し、トランジスタMA1乃至MA4をオン状態にしてデータ信号のデータを書き込む。データが書き込まれた画素10(m,n)は、トランジスタMA1乃至MA4がオフ状態になることで保持状態になる。さらに、書き込まれたデータ信号の電位に応じてトランジスタMB1のソース電極とドレイン電極の間に流れる電流量が制御され、表示素子14は、流れる電流量に応じた輝度で発光する。これを行毎に順次行うことにより、画像を表示できる。

0090

このように、本発明の一態様の表示装置においては、2つの表示素子を、異なるトランジスタを用いて、それぞれ独立に制御することができる。よって、表示品位の高い表示装置を提供することができる。

0091

また、図2に示すように、表示素子14の駆動用トランジスタ(トランジスタMB1乃至MB4)がバックゲート電極を有する構成、すなわち、トランジスタが複数のゲート電極を有する構成とすることで、トランジスタの信頼性または駆動能力を向上させることができる。例えば、図2に示すように、バックゲート電極がソース電極またはドレイン電極のいずれか一方に接続されることで、トランジスタのバックチャネル側の電位を固定することができる。また、図面においては、図示しないが、バックゲート電極をゲート電極(第1のゲート電極またはフロントゲート電極ともいう)に接続することで、トランジスタの電流駆動能力を向上させることができる。

0092

また、本発明の一態様の表示装置に用いるトランジスタ(トランジスタMA1乃至MA5、およびトランジスタMB1乃至MB4)は、金属酸化物膜を有すると好ましい。金属酸化物膜を有するトランジスタは、比較的高い電界効果移動度が得られるため、高速駆動が可能となる。また、金属酸化物膜を有するトランジスタのオフ電流は、極めて小さい。したがって、表示装置のリフレッシュレート下げても、表示装置の輝度の維持が可能となり、消費電力を抑制することができる。

0093

なお、表示装置500は、表示素子12および表示素子14の少なくともいずれか一方を用いて階調表示を行うことができる。例えば、表示素子12は、液晶素子であるため、外光の強度が強い環境下において視認性を向上させることができる。一方で表示素子14は、所謂発光素子のため、外光の強度が弱い環境下において視認性を向上させることができる。

0094

なお、表示装置500は、表示素子12および表示素子14の双方を用いて階調表示を行ってもよい。表示素子12および表示素子14の双方を用いて階調表示を行うことで、表示素子12および表示素子14のいずれか一方を用いて階調表示を行う場合に比べ、視認性を向上させることができる。

0095

画素10(m,n+1)、画素10(m+1,n)および画素10(m+1,n+1)が有する表示素子についても、画素10(m,n)が有する表示素子と同様の方法により駆動することができる。

0096

図3は、画素10(m,n)が有する各要素の動作を示すタイミングチャートである。図3に示すタイミングチャートでは、配線SL_L[n]の電位、配線SL_E1[n]の電位、配線SL_E2[n]の電位、配線GL_L[m]の電位、配線GL_E1[m]の電位、配線GL_E2[m]の電位、配線CL_Lの電位および配線CL_Eの電位を示す。なお、配線SL_E1[n]について、Bは表示素子14Bにより表示される画像に対応したデータが画素10(m,n)に書き込まれていることを示し、Rは表示素子14Rにより表示される画像に対応したデータが画素10(m,n)に書き込まれていることを示す。また、配線SL_E2[n]について、Gは表示素子14Gにより表示される画像に対応したデータが画素10(m,n)に書き込まれていることを示し、Wは表示素子14Wにより表示される画像に対応したデータが画素10(m,n)に書き込まれていることを示す。

0097

図3に示すように、配線GL_L[m]に高電位が印加されている期間は、配線GL_E1[m]および配線GL_E2[m]にも高電位が印加されている。つまり、表示素子12により表示される画像に対応したデータが画素10(m,n)に書き込まれている間は、配線GL_L[m]だけでなく、配線GL_E1[m]および配線GL_E2[m]にも高電位が印加されている。これにより、表示素子12により表示される画像に対応したデータが、表示素子14により表示される画像に影響を与えることを抑制することができる。これにより、本発明の一態様の表示装置により表示される画像の表示品位を高めることができる。

0098

<1−6.表示素子の表示領域>
次に、表示素子12および表示素子14の画素10(m,n)、画素10(m,n+1)、画素10(m+1,n)および画素10(m+1,n+1)における表示領域について、図4および図5を用いて説明する。

0099

図4は、画素10(m,n)、画素10(m,n+1)、画素10(m+1,n)および画素10(m+1,n+1)の表示領域を説明する上面図である。

0100

画素10(m,n)、画素10(m,n+1)、画素10(m+1,n)および画素10(m+1,n+1)は、表示素子12の表示領域として機能する表示領域12dを有する。また、画素10(m,n)、画素10(m,n+1)、画素10(m+1,n)および画素10(m+1,n+1)は、表示素子14Bの表示領域として機能する表示領域14Bdと、表示素子14Gの表示領域として機能する表示領域14Gdと、表示素子14Rの表示領域として機能する表示領域14Rdと、表示素子14Wの表示領域として機能する表示領域14Wdと、を有する。

0101

表示領域12dは、入射した光を反射する領域を有する。例えば、表示領域12dには、後述する反射電極としての機能を有する導電膜が設けられる。

0102

表示領域14Bdは表示素子14Bが発した光を透過する領域を有し、表示領域14Gdは表示素子14Gが発した光を透過する領域を有し、表示領域14Rdは表示素子14Rが発した光を透過する領域を有し、表示領域14Wdは表示素子14Wが発した光を透過する領域を有する。

0103

表示領域14Bd、表示領域14Gdおよび表示領域14Rdには、特定の色の光を透過する着色膜を設けることができる。例えば、表示領域14Bdには、青色(波長450nm以上500nm未満)の光を透過する着色膜を設けることができる。例えば、表示領域14Gdには、緑色(波長500nm以上570nm未満)の光を透過する着色膜を設けることができる。例えば、表示領域14Rdには、赤色(波長620nm以上750nm未満)の光を透過する着色膜を設けることができる。

0104

以上により、表示領域14Bdは例えば青色の光を射出する機能を有し、表示領域14Gdは例えば緑色の光を射出する機能を有し、表示領域14Rdは例えば赤色の光を射出する機能を有する。なお、表示領域12dおよび表示領域14Wdには着色膜が設けられていない。したがって、表示領域12dは、表示素子12が発する白色光を射出する機能を有する。また、表示領域14Wdは、表示素子14Wが発する白色光を射出する機能を有する。なお、例えば紫色(380nm以上450nm未満)、黄色(570nm以上590nm未満)、橙色(590nm以上620nm未満)などの光を射出する領域を、表示領域14Bd、表示領域14Gd、表示領域14Rdおよび表示領域14Wdのいずれかと代えて設けてもよいし、上記表示領域に加えて設けてもよい。

0105

図4など、画素10の表示領域を説明する上面図において、同様のハッチングが付された表示領域は、同様の色の光を射出する機能を有する。

0106

なお、表示素子14が白色光を発する機能を有する場合について説明したが、例えば表示素子14Bが青色の光を発する機能を有し、表示素子14Gが緑色の光を発する機能を有し、表示素子14Rが赤色の光を発する機能を有し、表示素子14Wが白色光を発する機能を有してもよい。この場合、表示領域14Bd、表示領域14Gd、表示領域14Rdおよび表示領域14Wdに着色膜を設けない構成とすることができる。

0107

図4では、表示領域12dに着色層を設けない構成としたが、着色層を設けてもよい。例えば、画素10(m,n)が有する表示領域12dに、表示領域14Bdと同様に青色の光を透過する着色膜を設けることができる。また、画素10(m,n+1)が有する表示領域12dに、表示領域14Gdと同様に緑色の光を透過する着色膜を設けることができる。また、画素10(m+1,n)が有する表示領域12dに、表示領域14Rdと同様に赤色の光を透過する着色膜を設けることができる。以上に示す構成とした場合の、画素10(m,n)、画素10(m,n+1)、画素10(m+1,n)および画素10(m+1,n+1)の表示領域を説明する模式図を図5に示す。

0108

本明細書等において、表示素子12Bが設けられた表示領域12dを表示領域12Bdと表記する場合がある。また、表示素子12Gが設けられた表示領域12dを表示領域12Gdと表記する場合がある。また、表示素子12Rが設けられた表示領域12dを表示領域12Rdと表記する場合がある。また、表示素子12Wが設けられた表示領域12dを表示領域12Wdと表記する場合がある。

0109

画素10を図5に示す構成とすることにより、表示領域12Bdは、表示領域14Bdと同様に青色の光を射出する機能を有することができる。また、表示領域12Gdは、表示領域14Gdと同様に緑色の光を射出する機能を有することができる。また、表示領域12Rdは、表示領域14Rdと同様に赤色の光を射出する機能を有することができる。なお、表示領域12Wdは、表示領域14Wdと同様に白色の光を射出する機能を有することができる。また、表示領域14Bd、表示領域14Gd、表示領域14Rdおよび表示領域14Wdと同様に、例えば紫色、黄色、橙色などの光を射出する領域を、表示領域12Bd、表示領域12Gd、表示領域12Rdおよび表示領域12Wdのいずれかと代えて設けてもよいし、上記表示領域に加えて設けてもよい。

0110

画素10が図5に示す構成である場合、入射する光を反射する機能を有する表示素子12では1個の画素10で1色を表現する。例えば、画素10(m,n)では青色を表現し、画素10(m,n+1)では緑色を表現し、画素10(m+1,n)では赤色を表現し、画素10(m+1,n+1)では白色を表現する。一方、光を発する機能を有する表示素子14では、1個の画素10で複数(ここでは、青色、緑色、赤色、および白色)の色を表現する。つまり、すべての画素10が青色、緑色、赤色および白色を表現することができる。画素10を図5に示す構成とすることにより、表示素子12が表示素子14と同様に1個の画素10で複数の色を表現する場合より、表示領域12Bd、表示領域12Gd、表示領域12Rdおよび表示領域12Wdの面積を広くすることができる。このため、表示素子12が射出する光の取り出し効率を高めることができ、高輝度の画像を表示することができる。また、表示素子12では、1個の画素10で1色を表現すればよいため、表示素子12が表示素子14と同様に1個の画素10で複数の色を表現する場合より、表示装置500の駆動方法を簡易なものとすることができる。このため、表示装置500の消費電力を低減することができる。

0111

<1−7.表示素子の駆動方法>

0112

次に、図1に示す構成の表示装置500の駆動方法の一例について、図6(A)、(B)に示すフローチャートなどを用いて説明する。

0113

本発明の一態様は、表示素子12により1個の画素10で表現する色の数と、表示素子14により1個の画素10で表現する色の数と、が異なる表示装置500の駆動方法に関する。本発明の一態様の駆動方法では、表示素子14により表示される画像に対応する表示データをもとに表示素子12により表示される画像に対応する表示データを生成する。つまり、表示素子12により表示される画像に対応する表示データと、表示素子14により表示される表示データと、を独立して生成する必要が無い。これにより、演算回路部20の駆動方法を簡略化することができ、表示装置500の消費電力を低減することができる。

0114

図6(A)は、画素10が図4に示す構成、つまり表示領域12dが着色膜を有しない場合における表示装置500の駆動方法の一例を示すフローチャートである。まず、演算回路部20が、表示素子14B、表示素子14Gおよび表示素子14Rにより表示される画像の輝度の階調に関する情報を有する表示データV1を生成する。つまり、表示領域14Bd、表示領域14Gdおよび表示領域14Rdから射出される光の輝度の階調に関する情報を有する表示データV1を生成する(ステップS1)。

0115

本明細書等において表示領域から射出される光の輝度の階調とは、当該表示領域に設けられた表示素子が所定の階調の輝度の画像を表示した場合に、当該表示領域から射出される光の輝度を意味する。例えば、表示領域から射出される光の輝度の階調が100であるとは、当該表示領域に設けられた表示素子により表示される画像の輝度の階調が100である場合に、当該表示領域から射出される光の輝度を表す。

0116

次に、演算回路部20が、表示データV1などをもとに、表示素子14Wにより表示される画像の輝度の階調に関する情報を有する表示データV2を生成する。つまり、表示領域14Wdから射出される光の輝度の階調に関する情報を有する表示データV2を生成する(ステップS2)。

0117

表示素子14Wにより表示される画像の輝度の階調、すなわち表示領域12dから射出される光の輝度の階調は、例えば当該表示素子14Wが設けられた画素10と同一の画素10に設けられた表示素子14B、表示素子14Gおよび表示素子14Rにより表示される画像の輝度の階調、すなわち表示領域14Bd、表示領域14Gdおよび表示領域14Rdから射出される光の輝度の階調をもとに、NTSC加重平均法により算出することができる。この場合、表示素子14Wにより表示される画像の輝度の階調Wは、例えば式(1)により計算し、小数第一位四捨五入することで算出することができる。なお、表示素子14Bにより表示される画像の輝度の階調をB、表示素子14Gにより表示される画像の輝度の階調をG、表示素子14Rにより表示される画像の輝度の階調をRとする。

0118

0119

例えば、各表示素子により表示される画像の輝度の階調を、それぞれ256段階(階調0乃至255)で表す場合、例えばB=200、G=150、R=100とすると、式(2)に示すようにW=141となる。

0120

0121

なお、式(2)では、階調Wの計算値を小数第一位で四捨五入したが、階調Wの計算値は小数第一位以下を切り捨ててもよいし、小数第一位以下を切り上げてもよい。例えば、式(2)に示す場合において、階調Wの計算値を小数第一位以下切り上げる場合、階調Wは140となる。

0122

また、NTSC加重平均法を用いずに表示素子14Wにより表示される画像の輝度の階調を算出してもよい。例えば、式(3)により表示素子14Wにより表示される画像の輝度の階調を算出することができる。

0123

0124

次に、演算回路部20が、表示データV2などをもとに、表示素子12により表示される画像の輝度の階調に関する情報を有する表示データV3を生成する。つまり、表示領域12dから射出される光の輝度の階調に関する情報を有する表示データV3を生成する(ステップS3a)。言い換えると、図4の矢印で示すように、表示領域14Wdから射出される光の輝度の階調をもとに、表示領域12dから射出される光の輝度の階調を算出する。

0125

表示素子12により表示される画像の輝度の階調は、例えば当該表示素子12が設けられた画素10と同一の画素10に設けられた表示素子14Wにより表示される画像の輝度の階調と等しくすることができる。つまり、表示領域12dから射出される光の輝度の階調は、例えば当該表示領域12dが設けられた画素10と同一の画素10に設けられた表示領域14Wdから射出される光の輝度の階調と等しくすることができる。

0126

または、例えば表示素子12により表示される画像の輝度の階調は、例えば当該表示素子12が設けられた画素10と同一の画素10に設けられた表示素子14Wにより表示される画像の輝度の階調から所定の値を引いたものとすることができる。つまり、表示領域12dから射出される光の輝度の階調は、例えば当該表示領域12dが設けられた画素10と同一の画素10に設けられた表示領域14Wdから射出される光の輝度の階調から所定の値を引いたものとすることができる。

0127

または、例えば外光の照度センサなどにより検出し、上記方法により算出された、表示素子14Wにより表示される画像の輝度の階調、および/または上記方法により算出された、表示素子12により表示される画像の輝度の階調を調整してもよい。つまり、例えば外光の照度をセンサなどにより検出し、上記方法により算出された、表示領域14Wdから射出される光の輝度の階調、および/または上記方法により算出された、表示領域12dから射出される光の輝度の階調を調整してもよい。

0128

例えば外光の照度が高い場合は表示素子14Wにより表示される画像の輝度の階調を低くし、および/または表示素子12により表示される画像の輝度の階調を高くすることができる。つまり、表示領域14Wdから射出される光の輝度の階調を低くし、および/または表示領域12dから射出される光の輝度の階調を高くすることができる。または、例えば外光の照度をセンサなどにより検出し、例えば外光の照度が低い場合は表示素子14Wにより表示される画像の輝度の階調を高くし、および/または表示素子12により表示される画像の輝度の階調を低くすることができる。つまり、表示領域14Wdから射出される光の輝度の階調を高くし、および/または表示領域12dから射出される光の輝度の階調を低くすることができる。以上により、表示装置500は外光の照度が低い場合においても高輝度の画像を表示することができ、さらに外光の照度が高い場合は表示装置500の消費電力を低減することができる。

0129

次に、演算回路部20が表示データV1および表示データV2を図1に示すソースドライバ回路部506bに送信し、表示データV3を図1に示すソースドライバ回路部506aに送信する。その後、表示データV1、表示データV2および表示データV3に対応する画像を表示する(ステップS4)。以上が画素10が図4に示す構成、つまり表示領域12dが着色膜を有しない場合における表示装置500の駆動方法の一例である。

0130

図6(A)に示す手順で図4に示す構成の画素10を有する表示装置500を駆動させることにより、表示素子14により表示される画像の輝度が低い、つまり表示素子14の発光強度が小さい場合であっても、入射する光を反射する機能を有する表示素子12により高輝度の画像を表示することができる。これにより、表示装置500は低消費電力で高輝度の画像を表示することができる。

0131

図6(B)は、画素10が図5に示す構成、つまり表示領域12Wdを除いた表示領域12d(表示領域12Bd、表示領域12Gd、表示領域12Rd)が着色膜を有する場合における表示装置500の駆動方法の一例を示すフローチャートである。まず、図6(A)に示すステップS1と同様の操作を行った後、図6(A)に示すステップS2と同様の操作を行う。

0132

次に、演算回路部20が、表示データV1および表示データV2などをもとに、表示領域12dから射出される光の色などに応じて、表示素子12により表示される画像の輝度の階調に関する情報を有する表示データV3を生成する。つまり、表示領域12dから射出される光の輝度の階調に関する情報を有する表示データV3を生成する(ステップS3b)。

0133

表示素子12Bにより表示される画像の輝度の階調は、例えば当該表示素子12Bが設けられた画素10と同一の画素10に設けられた表示素子14Bにより表示される画像の輝度の階調をもとに算出することができ、例えば両者を同一とすることができる。また、表示素子12Gにより表示される画像の輝度の階調は、例えば当該表示素子12Gが設けられた画素10と同一の画素10に設けられた表示素子14Gにより表示される画像の輝度の階調をもとに算出することができ、例えば両者を同一とすることができる。また、表示素子12Rにより表示される画像の輝度の階調は、例えば当該表示素子12Rが設けられた画素10と同一の画素10に設けられた表示素子14Rにより表示される画像の輝度の階調をもとに算出することができ、例えば両者を同一とすることができる。また、表示素子12Wにより表示される画像の輝度の階調は、例えば当該表示素子12Wが設けられた画素10と同一の画素10に設けられた表示素子14Wにより表示される画像の輝度の階調をもとに算出することができ、例えば両者を同一とすることができる。

0134

つまり、図5の矢印で示すように、表示領域12Bdから射出される光の輝度の階調は、例えば当該表示領域12Bdが設けられた画素10と同一の画素10に設けられた表示領域14Bdから射出される光の輝度の階調をもとに算出することができ、例えば両者を同一とすることができる。また、例えば表示領域12Gdから射出される光の輝度の階調は、例えば当該表示領域12Gdが設けられた画素10と同一の画素10に設けられた表示領域14Gdから射出される光の輝度の階調をもとに算出することができ、例えば両者を同一とすることができる。また、例えば表示領域12Rdから射出される光の輝度の階調は、例えば当該表示領域12Rdが設けられた画素10と同一の画素10に設けられた表示領域14Rdから射出される光の輝度の階調をもとに算出することができ、例えば両者を同一とすることができる。また、例えば表示領域12Wdから射出される光の輝度の階調は、例えば当該表示領域12Wdが設けられた画素10と同一の画素10に設けられた表示領域14Wdから射出される光の輝度の階調をもとに算出することができ、例えば両者を同一とすることができる。

0135

また、表示素子12Bにより表示される画像の輝度の階調は、例えば当該表示素子12Bが設けられた画素10と同一の画素10に設けられた表示素子14Bおよび表示素子14Wにより表示される画像の輝度の階調をもとに算出することができ、例えば表示素子14Bにより表示される画像の輝度の階調から表示素子14Wにより表示される画像の輝度の階調を引いたものとすることができる。また、表示素子12Gにより表示される画像の輝度の階調は、例えば当該表示素子12Gが設けられた画素10と同一の画素10に設けられた表示素子14Gおよび表示素子14Wにより表示される画像の輝度の階調をもとに算出することができ、例えば表示素子14Gにより表示される画像の輝度の階調から表示素子14Wにより表示される画像の輝度の階調を引いたものとすることができる。また、表示素子12Rにより表示される画像の輝度の階調は、例えば当該表示素子12Rが設けられた画素10と同一の画素10に設けられた表示素子14Rおよび表示素子14Wにより表示される画像の輝度の階調をもとに算出することができ、例えば表示素子14Rにより表示される画像の輝度の階調から表示素子14Wにより表示される画像の輝度の階調を引いたものとすることができる。

0136

つまり、表示領域12Bdから射出される光の輝度の階調は、例えば当該表示領域12Bdが設けられた画素10と同一の画素10に設けられた表示領域14Bdおよび表示領域14Wdから射出される光の輝度の階調をもとに算出することができ、例えば表示領域14Bdから射出される光の輝度の階調から表示領域14Wdから射出される光の輝度の階調を引いたものとすることができる。また、表示領域12Gdから射出される光の輝度の階調は、例えば当該表示領域12Gdが設けられた画素10と同一の画素10に設けられた表示領域14Gdおよび表示領域14Wdから射出される光の輝度の階調をもとに算出することができ、例えば表示領域14Gdから射出される光の輝度の階調から表示領域14Wdから射出される光の輝度の階調を引いたものとすることができる。また、表示領域12Rdから射出される光の輝度の階調は、例えば当該表示領域12Rdが設けられた画素10と同一の画素10に設けられた表示領域14Rdおよび表示領域14Wdから射出される光の輝度の階調をもとに算出することができ、例えば表示領域14Rdから射出される光の輝度の階調から表示領域14Wdから射出される光の輝度の階調を引いたものとすることができる。

0137

または、例えば外光の照度をセンサなどにより検出し、上記方法により算出された、表示素子14B、表示素子14G、表示素子14Rおよび/または表示素子14Wにより表示される画像の輝度の階調、および/または上記方法により算出された、表示素子12B、表示素子12G、表示素子12Rおよび/または表示素子12Wにより表示される画像の輝度の階調を調整してもよい。つまり、例えば外光の照度をセンサなどにより検出し、上記方法により算出された、表示領域14Bd、表示領域14Gd、表示領域14Rdおよび/または表示領域14Wdから射出される光の輝度の階調、および/または上記方法により算出された、表示領域12Bd、表示領域12Gd、表示領域12Rdおよび/または表示領域12Wdから射出される光の輝度の階調を調整してもよい。

0138

例えば外光の照度が高い場合は表示素子14B、表示素子14G、表示素子14Rおよび/または表示素子14Wにより表示される画像の輝度の階調を低くし、および/または表示素子12B、表示素子12G、表示素子12Rおよび/または表示素子12Wにより表示される画像の輝度の階調を高くすることができる。つまり、表示領域14Bd、表示領域14Gd、表示領域14Rdおよび/または表示領域14Wdから射出される光の輝度の階調を低くし、および/または表示領域12Bd、表示領域12Gd、表示領域12Rdおよび表示領域12Wdから射出される光の輝度の階調を高くすることができる。または、例えば外光の照度をセンサなどにより検出し、例えば外光の照度が低い場合は表示素子14B、表示素子14G、表示素子14Rおよび/または表示素子14Wにより表示される画像の輝度の階調を高くし、および/または表示素子12B、表示素子12G、表示素子12Rおよび/または表示素子12Wにより表示される画像の輝度の階調を低くすることができる。つまり、表示領域14Bd、表示領域14Gd、表示領域14Rdおよび/または表示領域14Wdから射出される光の輝度の階調を高くし、および/または表示領域12Bd、表示領域12Gd、表示領域12Rdおよび/または表示領域12Wdから射出される光の輝度の階調を低くすることができる。以上により、表示装置500は外光の照度が低い場合においても高輝度の画像を表示することができ、さらに外光の照度が高い場合は表示装置500の消費電力を低減することができる。

0139

ステップS3bの終了後、図6(A)に示すステップS4と同様の操作を行う。以上が画素10が図5に示す構成、つまり表示領域12Bd、表示領域12Gdおよび表示領域12Rdが着色膜を有する場合における表示装置500の駆動方法の一例である。

0140

図6(B)に示す手順で図5に示す構成の画素10を有する表示装置500を駆動させることにより、表示素子12により表示される画像の輝度の階調を、例えば当該表示素子12が設けられた画素10と同一の画素10に設けられた表示素子14により表示される画像の輝度の階調のみをもとに算出することができる。つまり、例えば画素10(m,n)が有する表示素子12Bにより表示される画像の輝度の階調は、画素10(m,n)が有する表示素子14により表示される画像の輝度の階調のみをもとに算出することができ、画素10(m,n+1)、画素10(m+1,n)および画素10(m+1,n+1)などが有する表示素子14により表示される画像の輝度の階調を参酌する必要が無い。これにより、表示装置500を簡易な手順で駆動させることができ、表示装置500の消費電力を低減することができる。

0141

また、表示装置500において、表示素子12により1個の画素10で表現する色の数と、表示素子14により1個の画素10で表現する色の数と、が異なる。例えば、表示素子12では、1個の画素10で1色を表現するのに対し、表示素子14では、1個の画素10で複数(例えば、青色、緑色、赤色および白色)の色を表現する。この場合であっても、表示装置500を図6(A)、(B)に示す手順で駆動することにより、演算回路部20は、表示素子12により表示される画像に対応する表示データと、表示素子14により表示される表示データと、を独立して生成する必要が無い。つまり、表示素子14により表示される画像に対応する表示データをもとに表示素子12により表示される画像に対応する表示データを生成することができる。これにより、演算回路部20の駆動方法を簡略化することができ、表示装置500の消費電力を低減することができる。

0142

なお、図6(A)、(B)に示した表示装置500の駆動方法はあくまで一例であり、本発明の一態様の目的を達成できる範囲で任意の駆動方法とすることができる。

0143

図2図4および図5では表示素子12Wおよび表示素子14Wを設ける場合の構成を示したが、表示素子12Wおよび表示素子14Wを省略した構成としてもよい。図7は、表示素子12Wおよび表示素子14Wを省略した構成における画素10の一例を説明する回路図である。図4に示すように、例えば画素10(m,n)が表示素子12Bを有し、画素10(m,n+1)が表示素子12Gを有し、画素10(m,n+2)が表示素子12Rを有する構成とすることができる。なお、画素10(m,n+2)は、走査線GL_L[m]、走査線GL_E1[m]、走査線GL_E2[m]、信号線SL_E1[n+2]、信号線SL_L[n+2]、および信号線SL_E2[n+2]を有する。

0144

なお、図7に示す表示素子12B、表示素子12Gおよび表示素子12Rを有する画素10の位置関係はあくまで一例であり、本発明の一態様の目的を達成できる範囲で任意の画素10に表示素子12B、表示素子12Gおよび表示素子12Rを設けることができる。例えば、画素10(m,n)に表示素子12Rを設け、画素10(m,n+2)に表示素子12Bを設けてもよい。

0145

図8は、画素10が図7に示す構成であり、表示領域12dに着色膜を設けない場合における、画素10(m,n)、画素10(m,n+1)および画素10(m,n+2)の表示領域を説明する模式図である。画素10(m,n)の構成および画素10(m,n+1)の構成は、図4と同様である。また、画素10(m,n+2)の構成は、図4に示す画素10(m+1,n)の構成と同様である。

0146

図8に示す構成の画素10を有する表示装置500の駆動方法は、図6(A)を参照することができる。例えば、ステップS2を省略し、ステップS1終了後にステップS3aを行うことができる。また、ステップS3aにおいて、演算回路部20が、例えば表示データV1などをもとに、表示素子12により表示される画像の輝度の階調に関する情報を有する表示データV3を生成することができる。例えば、式(1)または式(3)などをもとに表示データV3を生成することができる。つまり、図4に示す構成の画素10を有する表示装置500において表示素子14Wにより表示される画像の輝度の階調を算出する手順と同様の手順により、表示素子12により表示される画像の輝度の階調を算出することができる。

0147

また、ステップS4において、例えば演算回路部20が表示データV1を図1に示すソースドライバ回路部506bに送信し、表示データV3を図1に示すソースドライバ回路部506aに送信することができる。その後、例えば表示データV1および表示データV3に対応する画像を表示することができる。

0148

図9は、画素10が図7に示す構成であり、表示領域12dに着色膜を設ける場合における、画素10(m,n)、画素10(m,n+1)および画素10(m,n+2)の表示領域を説明する模式図である。画素10(m,n)の構成および画素10(m,n+1)の構成は、図5と同様である。また、画素10(m,n+2)の構成は、図5に示す画素10(m+1,n)の構成と同様である。

0149

図9に示す構成の画素10を有する表示装置500の駆動方法は、図6(B)を参照することができる。例えば、ステップS2を省略し、ステップS1終了後にステップS3bを行うことができる。また、ステップS4において、例えば演算回路部20が表示データV1を図1に示すソースドライバ回路部506bに送信し、表示データV3を図1に示すソースドライバ回路部506aに送信することができる。その後、例えば表示データV1および表示データV3に対応する画像を表示することができる。

0150

画素10を図7乃至図9に示す構成とすることにより、画素10の1個あたりの占有面積を小さくすることができる。これにより、表示装置500は高解像度の画像を表示することができる。

0151

画素10は、例えば表示素子12Wを有し、表示素子14Wを有さない構成としてもよい。また、画素10は、例えば表示素子14Wを有し、表示素子12Wを有さない構成としてもよい。

0152

<1−8.表示装置の構成例(断面)>
次に、表示装置500が有する画素10の断面構造の一例について、図10乃至図13を用いて説明する。

0153

なお、図10(A)は、図4および図8に示す構成の画素10の上面図の一例を表しており、図10(B)は、図10(A)に示す、一点鎖線A1−A2、A3−A4、およびA5−A6の切断面の断面図に相当する。なお、図10(A)に示す画素10の上面図において、煩雑になることを避けるため構成要素の一部を省略して示している。

0154

図10(A)、(B)に示す画素10は、基板80と、基板90との間に表示素子12と、表示素子14と、トランジスタTr1と、トランジスタTr2と、トランジスタTr3と、を有する。

0155

なお、トランジスタTr1は、先に示すトランジスタMA5に相当する。また、トランジスタTr2は、先に示すトランジスタMA1乃至MA4のいずれか一つに相当する。また、トランジスタTr3は、先に示すトランジスタMB1乃至MB4のいずれか一つに相当する。

0156

また、表示素子12は、液晶層96を有し、表示素子14は、EL層76を有する。また、トランジスタTr1は、表示素子12を選択する機能を有し、トランジスタTr2は、表示素子14を選択する機能を有し、トランジスタTr3は、表示素子14の駆動を制御する機能を有する。また、トランジスタTr1と、トランジスタTr2とは、同一表面上に形成され、トランジスタTr3は、トランジスタTr1およびトランジスタTr2よりも上方に形成され、且つトランジスタTr2が有するソース電極またはドレイン電極のいずれか一方をゲート電極として有する。

0157

なお、表示素子12は、第1の画素電極として機能する導電膜36、および導電膜38を有する。また、トランジスタTr1は、導電膜36と電気的に接続され、表示素子12を選択する機能を有する。また、トランジスタTr3は、導電膜70と電気的に接続され、表示素子14を選択する機能を有する。

0158

また、画素10は、容量素子16を有する。容量素子16は、一対の電極を有し、一対の電極の一方は、容量電極として機能する導電膜42を有し、一対の電極の他方は、導電膜36を有する。なお、導電膜42は、トランジスタTr1およびトランジスタTr2のいずれか一方または双方の下方に配置される。

0159

なお、容量素子16は、先に説明の容量素子Cs_Lに相当する。

0160

容量電極として機能する導電膜42を、トランジスタTr1およびトランジスタTr2のいずれか一方または双方の下方に配置することで、表示素子12の書き換えに伴うノイズ、別言すると液晶の画素の書き換えに伴うノイズを低減することができる。

0161

また、図10(B)に示すように、トランジスタTr1と、トランジスタTr2とは、同一表面上に形成され、トランジスタTr3が、トランジスタTr1およびトランジスタTr2よりも上方に形成されることで、回路面積縮小させることができる。また、トランジスタTr3は、トランジスタTr2が有するソース電極またはドレイン電極のいずれか一方をゲート電極として有する構成であるため、製造工程を短縮することができる。

0162

また、図10(B)に示すように、トランジスタTr1、トランジスタTr2、およびトランジスタTr3は、それぞれ逆スタガ型構造(ボトムゲート構造ともいう)のトランジスタであると好ましい。ボトムゲート構造のトランジスタとすることで、比較的簡単なプロセスでトランジスタを作製することができる。ただし、本発明の一態様は、これに限定されず、トップゲート構造のトランジスタを用いてもよい。

0163

また、表示素子12は、入射する光を反射する機能を有する。なお、表示素子12は、所謂液晶素子であり、一対の電極間に液晶層96を有する。当該一対の電極の一方は導電膜36を有し、一対の電極の他方は導電膜92を有する。また、図10(B)に示すように、表示素子12は、液晶層96に接する配向膜94、98を有していてもよい。また、導電膜36は、反射電極としての機能を有する。図10(B)の破線の矢印のように外部から入射する光を導電膜36によって反射させることで、視認側に光を反射させることができる。つまり、表示素子12に入射した光を、表示素子12が表示を行う方向に反射する機能を有する。

0164

表示素子14は、光を発する機能を有する。なお、表示素子14は、所謂発光素子であり、一対の電極間に発光層を有する。当該発光層として、例えばEL層76とすることができる。当該一対の電極の一方は導電膜70を有し、一対の電極の他方は導電膜78を有する。また、導電膜78は、反射電極としての機能を有する。図10(B)の二点鎖線の矢印のようにEL層76が発する光は、導電膜78によって反射され、導電膜70を通過して液晶層96側に取り出される。また、表示素子14から発せられる光は、導電膜36に設けられた開口部を通り基板90側に取り出される。なお、図10(B)においては、当該開口部を表示領域14dとして明示している。

0165

表示領域14dと重なるように着色膜69が設けられ、表示素子14からの光は、着色膜69を通過して外部に取り出される。これにより、着色膜69を透過する色の光のみ外部に取り出される。また、図10(B)に示すように着色膜69は、トランジスタTr1の一部を覆う構成とすると好ましい。特に、トランジスタTr1のチャネル領域を覆う構成とすることで、チャネル領域に入り込む光の量を低減することができる。チャネル領域に入り込む光の量を低減することで、トランジスタTr1の耐光性を高めることが可能となる。

0166

図11は、図10(B)に示す画素10から着色膜69を省略した構成の断面図である。当該構成の画素10では、表示素子14として、青色、緑色、赤色、白色などの光をそれぞれ発するEL層76が形成された発光素子とすればよい。また、表示素子14が表示素子14Wである場合も、画素10は図11に示す構成となる。なお、EL層76は、例えばFFM(Fine Metal Mask)を用いて作製することができる。

0167

なお、図12(A)は、図5および図9に示す構成の画素10の上面図の一例を表しており、図12(B)は、図12(A)に示す、一点鎖線A1−A2、A3−A4、およびA5−A6の切断面の断面図に相当する。なお、図12(A)に示す画素10の上面図において、煩雑になることを避けるため構成要素の一部を省略して示している。

0168

図12(B)に示す構成の画素10は、図10(B)に示す構成の画素10が有する各構成要素に加え、着色膜100およびオーバーコート膜104を有する。着色膜100は、基板90と接して設けられる。また、着色膜100は、導電膜36と重なる領域を有するように設けられる。当該構成とすることで、導電膜36により反射された光は、着色膜100を通過して外部に取り出される。これにより、着色膜100を透過する色の光のみ外部に取り出される。また、着色膜100は、表示領域14dと重ならないように設けられる。つまり、表示素子14と重ならないように設けられる。これにより、表示素子14から発せられる光が着色膜100に吸収され、色相などが変化することを抑制することができる。したがって、本発明の一態様の表示装置により表示される画像の表示品位を高めることができる。

0169

基板90および着色膜100と接してオーバーコート膜104が設けられる。オーバーコート膜104は、平坦化膜としての機能を有する。また、オーバーコート膜104は、導電膜92と接する。オーバーコート膜104として、例えばポリイミド樹脂エポキシ樹脂アクリル樹脂などを用いることができる。

0170

図13は、図12(B)に示す画素10から着色膜69を省略した構成の断面図である。図11に示す場合と同様に、当該構成の画素10では、表示素子14として、青色、緑色、赤色、白色などの光をそれぞれ発するEL層76が形成された発光素子とすればよい。また、表示素子14が表示素子14Wである場合も、画素10は図13に示す構成となる。なお、EL層76は、例えばFFM(Fine Metal Mask)を用いて作製することができる。

0171

<1−9.表示装置の構成要素>
次に、図1乃至図13に例示した表示装置500の各構成要素について、以下説明を行う。

0172

[基板]
基板30、80、90として、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用いることができる。

0173

具体的には、無アルカリガラスソーダ石灰ガラスカリガラスクリスタルガラス石英またはサファイア等を用いることができる。また、無機絶縁膜を用いてもよい。当該無機絶縁膜としては、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が挙げられる。

0174

また、上記無アルカリガラスとしては、例えば、0.2mm以上0.7mm以下の厚さとすればよい。または、無アルカリガラスを研磨することで、上記の厚さとしてもよい。

0175

また、無アルカリガラスとして、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。

0176

また、基板30、80、90として、シリコン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基板等を用いてもよい。

0177

また、基板30、80、90として、金属等の無機材料を用いてもよい。金属等の無機材料としては、ステンレススチールまたはアルミニウム等が挙げられる。

0178

また、基板30、80、90として、樹脂樹脂フィルムまたはプラスチック等の有機材料を用いてもよい。当該樹脂フィルムとしては、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、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)、またはシロキサン結合を有する樹脂等が挙げられる。

0179

また、基板30、80、90として、無機材料と有機材料とを組み合わせた複合材料を用いてもよい。当該複合材料としては、金属板または薄板状のガラス板と、樹脂フィルムとを貼り合わせた材料、繊維状の金属、粒子状の金属、繊維状のガラス、または粒子状のガラスを樹脂フィルムに分散した材料、もしくは繊維状の樹脂、粒子状の樹脂を無機材料に分散した材料等が挙げられる。

0180

また、基板30、80、90としては、少なくとも上または下に形成される膜または層を支持できるものであればよく、絶縁膜、半導体膜、導電膜のいずれか一つまたは複数であってもよい。

0181

[導電膜]
導電膜31、36、38、42、46a、46b、46c、52a、52b、52c、52d、52e、58a、58b、64、70、78、92としては、導電性を有する金属膜可視光を反射する機能を有する導電膜、または可視光を透過する機能を有する導電膜を用いればよい。

0182

導電性を有する金属膜として、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を含む材料を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を用いてもよい。

0183

上述の導電性を有する金属膜として、具体的には、チタン膜上に銅膜を積層する二層構造窒化チタン膜上に銅膜を積層する二層構造、窒化タンタル膜上に銅膜を積層する二層構造、チタン膜上に銅膜を積層し、さらにその上にチタン膜を形成する三層構造等を用いればよい。特に、銅元素を含む導電膜を用いることで、抵抗を低くすることが出来るため好適である。また、銅元素を含む導電膜としては、または、銅とマンガンとを含む合金膜が挙げられる。当該合金膜は、ウエットエッチング法を用いて加工できるため好適である。

0184

また、上述の導電性を有する導電膜として、導電性高分子または導電性ポリマーを用いてもよい。

0185

また、上述の可視光を反射する機能を有する導電膜としては、金、銀、銅、またはパラジウムから選ばれた金属元素を含む材料を用いることができる。特に、銀元素を含む導電膜を用いることで、可視光における反射率を高めることができるため好適である。

0186

また、上述の可視光を透過する機能を有する導電膜としては、インジウム、錫、亜鉛ガリウム、またはシリコンから選ばれた元素を含む材料を用いることができる。具体的には、In酸化物、Zn酸化物、In−Sn酸化物(ITOともいう)、In−Sn−Si酸化物(ITSOともいう)、In−Zn酸化物、In−Ga−Zn酸化物等が挙げられる。

0187

また、上述の可視光を透過する機能を有する導電膜としては、グラフェンまたはグラファイトを含む膜を用いてもよい。グラフェンを含む膜としては、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が挙げられる。

0188

また、導電膜31、36、38、42、46a、46b、46c、52a、52b、52c、52d、52e、58a、58b、64、70、78、92を、無電解めっき法により形成することができる。当該無電解めっき法により形成できる材料としては、例えば、Cu、Ni、Al、Au、Sn、Co、Ag、およびPdの中から選ばれるいずれか一つまたは複数を用いることが可能である。特に、CuまたはAgを用いると、導電膜の抵抗を低くすることができるため、好適である。

0189

また、無電解めっき法により導電膜を形成した場合、当該導電膜の構成元素が外部に拡散しないように、当該導電膜の下に、拡散防止膜を形成してもよい。また、当該拡散防止膜と、当該導電膜との間に、導電膜を成長させることが出来るシード膜を形成してもよい。上記拡散防止膜としては、例えば、スパッタリング法を用いて形成することができる。また、当該拡散防止膜としては、例えば、窒化タンタル膜または窒化チタン膜を用いることができる。また、上記シード膜としては、無電解めっき法により形成することができる。また、当該シート膜としては、無電解めっき法により形成することができる導電膜の材料と同様の材料を用いることができる。

0190

また、上述の可視光を反射する機能を有する導電膜と、可視光を透過する機能を有する導電膜とを組み合わせて、反射する機能と透過する機能とを有する導電膜としてもよい。例えば、表示素子14が有する一対の電極の一方を反射する機能を有する導電膜とし、他方を反射する機能と透過する機能とを有する導電膜とする構成が挙げられる。当該構成とすることで、一対の電極間で光の共振効果を利用した微小光共振器マイクロキャビティ)構造となるため、特定波長における光強度を増加させることができる。

0191

なお、表示素子14が有する一対の電極の他方(例えば導電膜70)をIn−Sn−Si酸化物と、銀を含む合金との積層構造とすることができる。当該銀を含む合金としては、可視光を透過させるために、薄膜(例えば、50nm以下、さらに好ましくは30nm以下)とすればよい。

0192

[絶縁膜]
絶縁膜32、34、40、44、48、54、60、62、68、72としては、絶縁性の無機材料、絶縁性の有機材料、または絶縁性の無機材料と絶縁性の有機材料とを含む絶縁性の複合材料を用いることができる。

0193

上述の絶縁性の無機材料としては、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜、酸化アルミニウム膜等が挙げられる。また、上述の無機材料を複数積層してもよい。

0194

また、上述の絶縁性の有機材料としては、例えば、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、アクリル系樹脂エポキシ系樹脂、もしくはシロキサン結合を有する樹脂を含む材料が挙げられる。また、上述の絶縁性の有機材料としては、感光性を有する材料を用いてもよい。

0195

[金属酸化物膜]
金属酸化物膜50a、50b、56は、In−M−Zn酸化物(Mはガリウム、アルミニウム、シリコン、チタン、ゲルマニウムホウ素、イットリウム、銅、バナジウムベリリウム、鉄、ニッケル、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、またはマグネシウム)等の酸化物で形成される。また、金属酸化物膜50a、50b、56として、In−Ga酸化物、In−Zn酸化物を用いてもよい。当該物質を用いた金属酸化物は、シリコンよりもバンドギャップが大きい。したがって、トランジスタTr1、Tr2、Tr3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、金属酸化物膜50a、50b、56に用いることのできる金属酸化物膜については、実施の形態3および実施の形態4にて詳細に説明を行う。

0196

[液晶層]
液晶層96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強誘電性液晶反強誘電性液晶等が挙げられる。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てもよい。または、ブルー相を示す液晶材料を用いてもよい。

0197

また、液晶層96の駆動方法としては、IPS(In−Plane−Switching)モード、TN(Twisted Nematic)モード、FFS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)モードなどが挙げられる。また、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もよい。

0198

[EL層]
EL層76としては、少なくとも発光材料を有する。当該発光材料としては、有機化合物、または量子ドットなどの無機化合物が挙げられる。

0199

上述の有機化合物、および無機化合物としては、例えば、蒸着法(真空蒸着法を含む)、インクジェット法塗布法グラビア印刷法等の方法を用いて形成することができる。

0200

有機化合物に用いることのできる材料としては、蛍光材料または燐光材料が挙げられる。寿命の観点からは、蛍光材料を用いればよく、効率の観点からは燐光材料を用いればよい。発光色に応じ、効率と寿命を考慮し、蛍光材料および燐光材料を適宜選択して用いればよい。または、蛍光材料および燐光材料の双方を有する構成としてもよい。

0201

また、量子ドットは、数nmサイズの半導体ナノ結晶であり、1×103個から1×106個程度の原子から構成されている。量子ドットはサイズに依存してエネルギーシフトするため、同じ物質から構成される量子ドットであっても、サイズによって発光波長が異なり、用いる量子ドットのサイズを変更することによって容易に発光波長を調整することができる。

0202

また、量子ドットは、発光スペクトルピーク幅が狭いため、色純度のよい発光を得ることができる。さらに、量子ドットの理論的外部量子効率はほぼ100%であると言われており、蛍光発光を呈する有機化合物の25%を大きく上回り、燐光発光を呈する有機化合物と同等となっている。このことから、量子ドットを発光材料として用いることによって発光効率の高い発光素子を得ることができる。その上、無機化合物である量子ドットはその本質的な安定性にも優れているため、寿命の観点からも好ましい発光素子を得ることができる。

0203

量子ドットを構成する材料としては、周期表第14族元素、周期表第15族元素、周期表第16族元素、複数の周期表第14族元素からなる化合物、周期表第4族から周期表第14族に属する元素と周期表第16族元素との化合物、周期表第2族元素と周期表第16族元素との化合物、周期表第13族元素と周期表第15族元素との化合物、周期表第13族元素と周期表第17族元素との化合物、周期表第14族元素と周期表第15族元素との化合物、周期表第11族元素と周期表第17族元素との化合物、酸化鉄類酸化チタン類カルコゲナイドスピネル類、各種半導体クラスターなどを挙げることができる。

0204

具体的には、セレン化カドミウム硫化カドミウムテルル化カドミウムセレン化亜鉛酸化亜鉛硫化亜鉛テルル化亜鉛硫化水銀セレン化水銀テルル化水銀砒化インジウムリン化インジウム砒化ガリウムリン化ガリウム、窒化インジウム窒化ガリウムアンチモン化インジウムアンチモン化ガリウム、リン化アルミニウム、砒化アルミニウム、アンチモン化アルミニウムセレン化鉛テルル化鉛硫化鉛セレン化インジウム、テルル化インジウム、硫化インジウム、セレン化ガリウム、硫化砒素、セレン化砒素、テルル化砒素、硫化アンチモン、セレン化アンチモン、テルル化アンチモン、硫化ビスマス、セレン化ビスマステルル化ビスマスケイ素炭化ケイ素、ゲルマニウム、錫、セレン、テルル、ホウ素、炭素、リン、窒化ホウ素、リン化ホウ素、砒化ホウ素窒化アルミニウム硫化アルミニウム硫化バリウム、セレン化バリウム、テルル化バリウム、硫化カルシウム、セレン化カルシウム、テルル化カルシウム、硫化ベリリウム、セレン化ベリリウム、テルル化ベリリウム、硫化マグネシウム、セレン化マグネシウム、硫化ゲルマニウム、セレン化ゲルマニウムテルル化ゲルマニウム硫化錫、セレン化錫、テルル化錫、酸化鉛、フッ化銅、塩化銅臭化銅ヨウ化銅酸化銅セレン化銅酸化ニッケル酸化コバルト硫化コバルト四酸化三鉄硫化鉄酸化マンガン硫化モリブデン酸化バナジウム酸化タングステン酸化タンタル酸化チタン酸化ジルコニウム窒化ケイ素、窒化ゲルマニウム、酸化アルミニウムチタン酸バリウム、セレンと亜鉛とカドミウムの化合物、インジウムと砒素とリンの化合物、カドミウムとセレンと硫黄の化合物、カドミウムとセレンとテルルの化合物、インジウムとガリウムと砒素の化合物、インジウムとガリウムとセレンの化合物、インジウムとセレンと硫黄の化合物、銅とインジウムと硫黄の化合物およびこれらの組合せなどを挙げることができるが、これらに限定されるものではない。また、組成が任意の比率で表される、いわゆる合金型量子ドットを用いても良い。例えば、カドミウムとセレンと硫黄の合金型量子ドットは、元素の含有比率を変化させることで発光波長を変えることができるため、青色発光を得るには有効な手段の一つである。

0205

量子ドットの構造としては、コア型コアシェル型、コア−マルチシェル型などがあり、そのいずれを用いても良いが、コアを覆ってより広いバンドギャップを持つ別の無機材料でシェルを形成することによって、ナノ結晶表面に存在する欠陥ダングリングボンドの影響を低減することができる。これにより、発光の量子効率が大きく改善するためコア−シェル型やコア−マルチシェル型の量子ドットを用いることが好ましい。シェルの材料の例としては、硫化亜鉛や酸化亜鉛が挙げられる。

0206

また、量子ドットは、表面原子の割合が高いことから、反応性が高く、凝集が起こりやすい。そのため、量子ドットの表面には保護剤が付着しているまたは保護基が設けられていることが好ましい。当該保護剤が付着しているまたは保護基が設けられていることによって、凝集を防ぎ、溶媒への溶解性を高めることができる。また、反応性を低減させ、電気的安定性を向上させることも可能である。保護剤(または保護基)としては、例えば、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテルポリオキシエチレンオレイルエーテル等のポリオキシエチレンアルキルエーテル類、トリプロピルホスフィントリブチルホスフィン、トリヘキシルホスフィン、トリオクチルホスフィン等のトリアルキルホスフィン類、ポリオキシエチレンn−オクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンn−ノニルフェニルエーテル等のポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル類、トリ(n−ヘキシルアミン、トリ(n−オクチル)アミン、トリ(n−デシル)アミン等の第3級アミン類、トリプロピルホスフィンオキシド、トリブチルホスフィンオキシド、トリヘキシルホスフィンオキシド、トリオクチルホスフィンオキシドトリデシルホスフィンオキシド等の有機リン化合物ポリエチレングリコールラウレートポリエチレングリコールジステアレート等のポリエチレングリコールジエステル類、また、ピリジンルチジンコリジンキノリン類等の含窒素芳香族化合物等の有機窒素化合物ヘキシルアミンオクチルアミンデシルアミン、ドデシルアミンテトラデシルアミンヘキサデシルアミンオクタデシルアミン等のアミノアルカン類ジブチルスルフィド等のジアルキルスルフィド類、ジメチルスルホキシドやジブチルスルホキシド等のジアルキルスルホキシド類チオフェン等の含硫黄芳香族化合物等の有機硫黄化合物パルミチン酸ステアリン酸オレイン酸等の高級脂肪酸アルコール類ソルビタン脂肪酸エステル類脂肪酸変性ポリエステル類、3級アミン変性ポリウレタン類ポリエチレンイミン類等が挙げられる。

0207

量子ドットは、サイズが小さくなるに従いバンドギャップが大きくなるため、所望の波長の光が得られるようにそのサイズを適宜調節する。結晶サイズが小さくなるにつれて、量子ドットの発光は青色側へ、つまり、高エネルギー側へとシフトするため、量子ドットのサイズを変化させることにより、紫外領域、可視領域、赤外領域のスペクトルの波長領域にわたって、その発光波長を調節することができる。量子ドットのサイズ(直径)は0.5nm乃至20nm、好ましくは1nm乃至10nmの範囲のものが通常良く用いられる。なお、量子ドットはそのサイズ分布が狭いほど、より発光スペクトルが狭線化し、色純度の良好な発光を得ることができる。また、量子ドットの形状は特に限定されず、球状、棒状、円盤状、その他の形状であってもよい。なお、棒状の量子ドットである量子ロッドc軸方向に偏光した指向性を有する光を呈するため、量子ロッドを発光材料として用いることにより、より外部量子効率が良好な発光素子を得ることができる。

0208

また、EL素子では多くの場合、発光材料をホスト材料に分散することによって発光効率を高めるが、ホスト材料は発光材料以上の一重項励起エネルギーまたは三重項励起エネルギーを有する物質であることが必要である。特に青色の燐光材料を用いる場合においては、それ以上の三重項励起エネルギーを有する材料であり、且つ、寿命の観点で優れたホスト材料の開発は困難を極めている。一方で、量子ドットはホスト材料を用いずに量子ドットのみで発光層を構成しても発光効率を保つことができるため、この点でも寿命という観点から好ましい発光素子を得ることができる。量子ドットのみで発光層を形成する場合には、量子ドットはコア−シェル構造(コア−マルチシェル構造を含む)であることが好ましい。

0209

[配向膜]
配向膜94、98としては、ポリイミド樹脂等を含む材料を用いることができる。例えば、ポリイミド樹脂等を含む材料が、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処理を行えばよい。

0210

[着色膜]
着色膜69、100は、所謂カラーフィルタとしての機能を有する。着色膜69、100としては、所定の色の光を透過する材料(例えば、青色の光を透過する材料、緑色の光を透過する材料、赤色の光を透過する材料、黄色の光を透過する材料または白色の光を透過する材料など)を用いればよい。

0211

構造体
構造体74としては、有機材料、無機材料、または有機材料と無機材料との複合材料を含む絶縁性材料を用いることができる。当該絶縁性材料としては、絶縁膜32、34、40、44、48、54、60、62、68、72に列挙した材料を用いることができる。

0212

封止材
封止材82としては、無機材料、有機材料、または無機材料と有機材料との複合材料等を用いることができる。上述の有機材料としては、例えば、熱溶融性の樹脂または熱硬化性の樹脂を含む有機材料が挙げられる。また、封止材82としては、樹脂材料を含む接着剤反応硬化型の接着剤、光硬化型接着剤熱硬化型接着剤嫌気型接着剤等)を用いてもよい。また、上述の樹脂材料としては、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、シリコーン系樹脂フェノール系樹脂ポリイミド系樹脂イミド系樹脂、PVC(ポリビニルクロライド系樹脂、PVB(ポリビニルブチラル)系樹脂、EVA(エチレンビニルアセテート)系樹脂等が挙げられる。

0213

また、図1乃至図13には明示しないが、表示装置500は、下記の構成要素を有していてもよい。

0214

機能膜
表示装置500は、基板80および基板90のいずれか一方または双方に接して機能膜を有していてもよい。当該機能膜としては、偏光板、位相差板拡散フィルム反射防止フィルムまたは集光フィルム等を用いることができる。また、機能膜として、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等を用いることができる。

0215

遮光膜
表示装置500は、隣接する画素間に光の透過を抑制する遮光膜を有していてもよい。当該遮光膜としては、金属材料、または黒色顔料を含んだ有機樹脂材料等が挙げられる。

0216

このように、本発明の一態様の表示装置においては、2種類の表示素子を、異なるトランジスタを用いて、それぞれ独立に制御することができる。よって、表示品位の高い表示装置を提供することができる。

0217

なお、本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態に示す構成と適宜組み合わせて用いることができる。

0218

(実施の形態2)
本実施の形態においては、フレーム構成の一例と、ゲートドライバ回路部504a、504bの構成の一例および駆動方法の一例と、について、図14乃至図18を用いて説明を行う。なお、本実施の形態において、図1に示す画素部502は1920行の画素10を有しているものとする。
<2−1.フレーム構成例>

0219

図14は、フレーム構成図の一例である。図14に示すフレーム構成図において、Bと記載されている箇所は帰線期間を示す。

0220

本明細書等において、配線GL_E1[a]および配線GL_E2[a]をまとめて配線GL_E[a]と記載する場合がある。例えば、配線GL_E[a]に高電位を印加するとは、配線GL_E1[a]および配線GL_E2[a]の両方に高電位を印加することを意味する。また、例えば配線GL_E[a]に高電位を印加するとは、配線GL_E1[a]および配線GL_E2[a]の両方に低電位を印加することを意味する。

0221

上側のフレーム構成図は、配線GL_L[1]乃至配線GL_L[1920]の中で高電位が印加されている配線を示す。上側のフレーム構成図に記載されている数字は、高電位が印加されている配線GL_Lの行を示す。つまり、例えば2と記載されている場合、配線GL_L[2]に高電位が印加されていることを示す。

0222

下側のフレーム構成図は、配線GL_E1[1]乃至配線GL_E1[1920]および配線GL_E2[1]乃至配線GL_E2[1920]の中で高電位が印加されている配線を示す。下側のフレーム構成図において、a−1(aは1以上1920以下の整数)と記載されている場合は、GL_E1[a]に高電位が印加されていることを示し、a−2と記載されている場合は、GL_E2[a]に高電位が印加されていることを示す。

0223

図14に示すように、配線GL_L[p](pは2以上1920以下の整数)に高電位が印加されている期間に、配線GL_E2[p−1]または配線GL_E1[p]に高電位が印加される。

0224

<2−2.ゲートドライバ回路部504aの構成例>
図15は、図1に示すゲートドライバ回路部504aの構成例を示すブロック図である。実施の形態1で示したように、ゲートドライバ回路部504aは配線GL_L[1]乃至配線GL_L[1922]の電位を制御する機能を有する。なお、配線GL_L[1921]および配線GL_L[1922]は、画素10と電気的に接続されていないダミー配線である。

0225

ゲートドライバ回路部504aは、シフトレジスタ回路部22[1]乃至シフトレジスタ回路部22[1922]を有する。なお、シフトレジスタ回路部22[1921]およびシフトレジスタ回路部22[1922]は、ダミーのシフトレジスタ回路部22と呼ぶことができる。

0226

図15乃至図18等において、ダミー配線およびダミーのシフトレジスタ回路部には、(DUM)と付記している。

0227

シフトレジスタ回路部22[q](qは1以上1922以下の整数)には、配線GL_L[q]が電気的に接続されている。シフトレジスタ回路部22[q]には、配線PL1_L、配線PL2_L、配線PL3_Lおよび配線PL4_Lのいずれか1本が電気的に接続されている。シフトレジスタ回路部22[q]には、配線CL1_L、配線CL2_L、配線CL3_Lおよび配線CL4_Lのいずれか3本が電気的に接続されている。シフトレジスタ回路部22[1]には、配線SPL_Lが電気的に接続されている。

0228

配線PL1_L乃至配線PL4_Lは、パルス幅制御信号をシフトレジスタ回路部22[1]乃至シフトレジスタ回路部22[1922]に供給する機能を有する。配線CL1_L乃至配線CL4_Lは、クロック信号をシフトレジスタ回路部22[1]乃至シフトレジスタ回路部22[1922]に供給する機能を有する。配線SPL_Lは、スタートパルスをシフトレジスタ回路部22[1]に供給する機能を有する。

0229

<2−3.ゲートドライバ回路部504aの駆動方法>
図16は、配線CL1_L乃至配線CL4_L、配線PL1_L乃至配線PL4_L、配線SPL_L、配線GL_L[1]乃至配線GL_L[4]および配線GL_L[1919]乃至配線GL_L[1922]の電位の一例を示すタイミングチャートである。配線PL1_L乃至配線PL4_Lのいずれか1本が高電位となることにより配線GL_L[1]乃至配線GL_L[1922]のいずれか1本が高電位となる。また、配線PL1_L乃至配線PL4_Lの中の高電位の配線が低電位に切り替わることにより、配線GL_L[1]乃至配線GL_L[1922]の中の高電位の配線が低電位に切り替わる。

0230

<2−4.ゲートドライバ回路部504bの構成例>
図17は、図1に示すゲートドライバ回路部504bの構成例を示すブロック図である。実施の形態1で示したように、ゲートドライバ回路部504bは配線GL_E1[1]乃至配線GL_E1「1922」および配線GL_E2[1]乃至配線GL_E2「1922」の電位を制御する機能を有する。なお、配線GL_E1[1921]、配線GL_E1[1922]、配線GL_E2[1921]および配線GL_E2[1922]は、画素10と電気的に接続されていないダミー配線である。

0231

ゲートドライバ回路部504bは、シフトレジスタ回路部23[1]乃至シフトレジスタ回路部23[1922]を有する。なお、シフトレジスタ回路部23[1921]およびシフトレジスタ回路部23[1922]は、ダミーのシフトレジスタ回路部23と呼ぶことができる。

0232

シフトレジスタ回路部23[q]には、配線GL_E1[q]および配線GL_E2[q]が電気的に接続されている。シフトレジスタ回路部23[q]には、配線PL1_E1、配線PL2_E1、配線PL3_E1および配線PL4_E1のいずれか1本が電気的に接続されている。シフトレジスタ回路部23[q]には、配線PL1_E2、配線PL2_E2、配線PL3_E2および配線PL4_E2のいずれか1本が電気的に接続されている。シフトレジスタ回路部23[q]には、配線CL1_E、配線CL2_E、配線CL3_Eおよび配線CL4_Eのいずれか3本が電気的に接続されている。シフトレジスタ回路部23[1]には、配線SPL_Eが電気的に接続されている。

0233

配線PL1_E1乃至配線PL4_E1および配線PL1_E2乃至配線PL4_E2は、パルス幅制御信号をシフトレジスタ回路部23[1]乃至シフトレジスタ回路部23[1922]に供給する機能を有する。配線CL1_E乃至配線CL4_Eは、クロック信号をシフトレジスタ回路部23[1]乃至シフトレジスタ回路部23[1922]に供給する機能を有する。配線SPL_Eは、スタートパルスをシフトレジスタ回路部23[1]に供給する機能を有する。
<2−5.ゲートドライバ回路部504bの駆動方法>

0234

図18は、配線CL1_E乃至配線CL4_E、配線PL1_E1乃至配線PL4_E1、配線PL1_E2乃至配線PL4_E2、配線SPL_E、配線GL_E1[1]乃至配線GL_E1[4]、配線GL_E2[1]乃至配線GL_E2[4]、配線GL_E1[1919]乃至配線GL_E1[1922]および配線GL_E2[1919]乃至配線GL_E2[1922]の電位を示すタイミングチャートである。

0235

配線PL1_E1乃至配線PL4_E1のいずれか1本が高電位となることにより、配線GL_E1[1]乃至配線GL_E1[1922]のいずれか1本が高電位となり、配線PL1_E1乃至配線PL4_E1の中の高電位の配線が低電位に切り替わることにより、配線GL_E1[1]乃至配線GL_E1[1922]の中の高電位の配線が低電位に切り替わる。また、配線PL1_E2乃至配線PL4_E2のいずれか1本が高電位となることにより、配線GL_E2[1]乃至配線GL_E2[1922]のいずれか1本が高電位となり、配線PL1_E2乃至配線PL4_E2の中の高電位の配線が低電位に切り替わることにより、配線GL_E2[1]乃至配線GL_E2[1922]の中の高電位の配線が低電位に切り替わる。

0236

なお、本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態に示す構成と適宜組み合わせて用いることができる。

0237

(実施の形態3)
本実施の形態においては、本発明の一態様の表示装置に入力装置を取り付ける構成について、図19乃至図23を用いて説明を行う。

0238

<3−1.入出力装置に関する説明>
なお、本実施の形態において、表示装置500と、入力装置とを合わせたタッチパネル2000について説明する。また、入力装置の一例として、タッチセンサを用いる場合について説明する。

0239

図19(A)、(B)は、タッチパネル2000の斜視図である。なお、図19(A)(B)において、明瞭化のため、タッチパネル2000の代表的な構成要素を示す。

0240

タッチパネル2000は、表示装置500とタッチセンサ2595とを有する(図19(B)参照)。また、タッチパネル2000は、基板80、基板90、および基板2590を有する。

0241

表示装置500は、基板80上に複数の画素および該画素に信号を供給することができる複数の配線2511を有する。複数の配線2511は、基板80の外周部にまで引き回され、その一部が端子2519を構成している。端子2519はFPC2509(1)と電気的に接続する。

0242

基板2590は、タッチセンサ2595と、タッチセンサ2595と電気的に接続する複数の配線2598とを有する。複数の配線2598は、基板2590の外周部に引き回され、その一部は端子を構成する。そして、該端子はFPC2509(2)と電気的に接続される。なお、図19(B)では明瞭化のため、基板2590の裏面側(基板80と対向する面側)に設けられるタッチセンサ2595の電極や配線等を実線で示している。

0243

タッチセンサ2595として、例えば静電容量方式のタッチセンサを適用できる。静電容量方式としては、表面型静電容量方式、投影型静電容量方式等がある。

0244

投影型静電容量方式としては、主に駆動方式の違いから自己容量方式、相互容量方式などがある。相互容量方式を用いると同時多点検出が可能となるため好ましい。なお、図19(B)に示すタッチセンサ2595は、投影型静電容量方式のタッチセンサを適用した構成である。

0245

また、タッチセンサ2595には、指等の検知対象近接または接触を検知することができる、様々なセンサを適用することができる。

0246

投影型静電容量方式のタッチセンサ2595は、電極2591と電極2592とを有する。電極2591は、複数の配線2598のいずれかと電気的に接続し、電極2592は複数の配線2598の他のいずれかと電気的に接続する。

0247

電極2592は、図19(A)、(B)に示すように、一方向に繰り返し配置された複数の四辺形が角部で接続される形状を有する。

0248

電極2591は四辺形であり、電極2592が延在する方向と交差する方向に繰り返し配置されている。

0249

配線2594は、電極2592を挟む二つの電極2591と電気的に接続する。このとき、電極2592と配線2594の交差部の面積ができるだけ小さくなる形状が好ましい。これにより、電極が設けられていない領域の面積を低減でき、透過率バラツキを低減できる。その結果、タッチセンサ2595を透過する光の輝度のバラツキを低減することができる。

0250

なお、電極2591および電極2592の形状はこれに限定されず、様々な形状を取りうる。例えば、複数の電極2591をできるだけ隙間が生じないように配置し、絶縁層を介して電極2592を、電極2591と重ならない領域ができるように離間して複数設ける構成としてもよい。このとき、隣接する2つの電極2592の間に、これらとは電気的に絶縁されたダミー電極を設けると、透過率の異なる領域の面積を低減できるため好ましい。

0251

なお、電極2591、電極2592、配線2598などの導電膜、つまり、タッチパネルを構成する配線や電極に用いることのできる材料として、酸化インジウム酸化錫、酸化亜鉛等を有する透明導電膜(例えば、ITOなど)が挙げられる。また、タッチパネルを構成する配線や電極に用いることのできる材料として、例えば、抵抗値が低い方が好ましい。一例として、銀、銅、アルミニウム、カーボンナノチューブ、グラフェン、ハロゲン化金属ハロゲン化銀など)などを用いてもよい。さらに、非常に細くした(例えば、直径が数ナノメール)複数の導電体を用いて構成されるような金属ナノワイヤを用いてもよい。または、導電体を網目状にした金属メッシュを用いてもよい。一例としては、Agナノワイヤ、Cuナノワイヤ、Alナノワイヤ、Agメッシュ、Cuメッシュ、Alメッシュなどを用いてもよい。例えば、タッチパネルを構成する配線や電極にAgナノワイヤを用いる場合、可視光において透過率を89%以上、シート抵抗値を40Ω/□以上100Ω/□以下とすることができる。また、上述したタッチパネルを構成する配線や電極に用いることのできる材料の一例である、金属ナノワイヤ、金属メッシュ、カーボンナノチューブ、グラフェンなどは、可視光において透過率が高いため、表示素子に用いる電極(例えば、画素電極または共通電極など)として用いてもよい。

0252

<3−2.タッチセンサに関する説明>
次に、図20を用いて、タッチセンサ2595の詳細について説明する。図20は、図19(B)に示す一点鎖線X1−X2間の断面図に相当する。

0253

タッチセンサ2595は、基板2590上に千鳥状に配置された電極2591および電極2592と、電極2591および電極2592を覆う絶縁層2593と、隣り合う電極2591を電気的に接続する配線2594とを有する。

0254

電極2591および電極2592は、透光性を有する導電材料を用いて形成する。透光性を有する導電性材料としては、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用いることができる。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。還元する方法としては、熱を加える方法等を挙げることができる。

0255

例えば、透光性を有する導電性材料を基板2590上にスパッタリング法により成膜した後、フォトリソグラフィ法等の様々なパターニング技術により、不要な部分を除去して、電極2591および電極2592を形成することができる。

0256

また、絶縁層2593に用いる材料としては、例えば、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、またはシロキサン結合を有する樹脂材料、あるいは酸化シリコン酸化窒化シリコン、酸化アルミニウムなどの無機絶縁材料を用いることができる。

0257

また、電極2591に達する開口が絶縁層2593に設けられ、配線2594が隣接する電極2591と電気的に接続する。透光性の導電性材料は、タッチパネルの開口率を高めることができるため、配線2594に好適に用いることができる。また、電極2591および電極2592より導電性の高い材料は、電気抵抗を低減できるため配線2594に好適に用いることができる。

0258

電極2592は、一方向に延在し、複数の電極2592がストライプ状に設けられている。また、配線2594は電極2592と交差して設けられている。

0259

一対の電極2591が1つの電極2592を挟んで設けられる。また、配線2594は一対の電極2591を電気的に接続している。

0260

なお、複数の電極2591は、1つの電極2592と必ずしも直交する方向に配置される必要はなく、0度を超えて90度未満の角度をなすように配置されてもよい。

0261

また、配線2598は、電極2591または電極2592と電気的に接続される。また、配線2598の一部は、端子として機能する。配線2598としては、例えば、アルミニウム、金、白金、銀、ニッケル、チタン、タングステン、クロム、モリブデン、鉄、コバルト、銅、またはパラジウム等の金属材料や、該金属材料を含む合金材料を用いることができる。

0262

なお、絶縁層2593および配線2594を覆う絶縁層を設けて、タッチセンサ2595を保護してもよい。

0263

また、接続層2599は、配線2598とFPC2509(2)を電気的に接続させる。

0264

接続層2599としては、異方性導電フィルム(ACF:Anisotropic Conductive Film)や、異方性導電ペースト(ACP:Anisotropic Conductive Paste)などを用いることができる。

0265

<3−3.タッチパネルに関する説明>
次に、図21および図22を用いて、タッチパネル2000の詳細について説明する。図21および図22は、図19(A)に示す一点鎖線X3−X4間の断面図に相当する。

0266

図21に示すタッチパネル2000は、図10(B)で説明した画素10を有する表示装置500と、図20で説明したタッチセンサ2595と、を貼り合わせた構成である。図22に示すタッチパネル2000は、図12(B)で説明した画素10を有する表示装置500と、図20で説明したタッチセンサ2595と、を貼り合わせた構成である。

0267

また、図21に示すタッチパネル2000は、図10(B)で説明した画素10を有する表示装置500および図20で説明したタッチセンサ2595の他に、接着層2597と、反射防止層2569と、を有する。また、図22に示すタッチパネル2000は、図12(B)で説明した画素10を有する表示装置500および図20で説明したタッチセンサ2595の他に、接着層2597と、反射防止層2569と、を有する。

0268

接着層2597は、配線2594と接して設けられる。なお、接着層2597は、タッチセンサ2595が表示装置500に重なるように、基板2590を基板90に貼り合わせている。また、接着層2597は、透光性を有すると好ましい。また、接着層2597としては、熱硬化性樹脂、または紫外線硬化樹脂を用いることができる。例えば、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、エポキシ系樹脂、またはシロキサン系樹脂を用いることができる。

0269

反射防止層2569は、画素10に重なる位置に設けられる。反射防止層2569として、例えば円偏光板を用いることができる。

0270

また、タッチパネル2000は、所謂アウトセル型のタッチパネルである。ただし、本発明の一態様は、上記構成に限定されず、インセル型のタッチパネル、またはオンセル型のタッチパネルとしてもよい。

0271

<2−4.タッチパネルの駆動方法に関する説明>
次に、タッチパネルの駆動方法の一例について、図23を用いて説明を行う。

0272

図23(A)は、相互容量方式のタッチセンサの構成を示すブロック図である。図23(A)では、パルス電圧出力回路2601、電流検出回路2602を示している。なお、図23(A)では、パルス電圧が与えられる電極2621をX1−X6として、電流の変化を検知する電極2622をY1−Y6として、それぞれ6本の配線で例示している。また、図23(A)は、電極2621と、電極2622とが重畳することで形成される容量2603を示している。なお、電極2621と電極2622とはその機能を互いに置き換えてもよい。

0273

パルス電圧出力回路2601は、X1−X6の配線に順にパルスを印加するための回路である。X1−X6の配線にパルス電圧が印加されることで、容量2603を形成する電極2621と電極2622との間に電界が生じる。この電極間に生じる電界が遮蔽等により容量2603の相互容量に変化を生じさせることを利用して、被検知体の近接、または接触を検出することができる。

0274

電流検出回路2602は、容量2603での相互容量の変化による、Y1−Y6の配線での電流の変化を検出するための回路である。Y1−Y6の配線では、被検知体の近接、または接触がないと検出される電流値に変化はないが、検出する被検知体の近接、または接触により相互容量が減少する場合には電流値が減少する変化を検出する。なお電流の検出は、積分回路等を用いて行えばよい。

0275

次に、図23(B)には、図23(A)で示す相互容量方式のタッチセンサにおける入出力波形のタイミングチャートを示す。図23(B)では、1フレーム期間で各行列での被検知体の検出を行うものとする。また図23(B)では、被検知体を検出しない場合(非タッチ)と被検知体を検出する場合(タッチ)との2つの場合について示している。なおY1−Y6の配線については、検出される電流値に対応する電圧値とした波形を示している。

0276

X1−X6の配線には、順にパルス電圧が与えられ、該パルス電圧にしたがってY1−Y6の配線での波形が変化する。被検知体の近接または接触がない場合には、X1−X6の配線の電圧の変化に応じてY1−Y6の波形が一様に変化する。一方、被検知体が近接または接触する箇所では、電流値が減少するため、これに対応する電圧値の波形も変化する。

0277

このように、相互容量の変化を検出することにより、被検知体の近接または接触を検知することができる。

0278

なお、本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態に示す構成と適宜組み合わせて用いることができる。

0279

(実施の形態4)
本実施の形態においては、本発明の一態様の金属酸化物膜について、図24および図25を用いて説明を行う。

0280

<4−1.金属酸化物膜>
以下に、本発明に係る金属酸化物膜について説明する。

0281

金属酸化物膜は、少なくともインジウムまたは亜鉛を含むことが好ましい。特にインジウムおよ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、イットリウムまたはスズなどが含まれていることが好ましい。また、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、またはマグネシウムなどから選ばれた一種、または複数種が含まれていてもよい。

0282

ここでは、金属酸化物膜が、インジウム、元素Mおよび亜鉛を有するInMZnOである場合を考える。なお、元素Mは、アルミニウム、ガリウム、イットリウムまたはスズなどとする。そのほかの元素Mに適用可能な元素としては、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、マグネシウムなどがある。ただし、元素Mとして、前述の元素を複数組み合わせても構わない場合がある。

0283

<4−2.金属酸化物膜の構造>
金属酸化物膜は、単結晶金属酸化物膜と、それ以外の非単結晶金属酸化物膜と、に分けられる。非単結晶金属酸化物膜としては、例えば、CAAC−OS(c−axis aligned crystalline oxide semiconductor)、多結晶金属酸化物膜、nc−OS(nanocrystalline oxide semiconductor)、擬似非晶質金属酸化物膜(a−like OS:amorphous−like oxide semiconductor)および非晶質金属酸化物膜などがある。

0284

CAAC−OSは、c軸配向性を有し、かつa−b面方向において複数のナノ結晶が連結し、歪みを有した結晶構造となっている。なお、歪みとは、複数のナノ結晶が連結する領域において、格子配列の揃った領域と、別の格子配列の揃った領域と、の間で格子配列の向きが変化している箇所を指す。

0285

ナノ結晶は、六角形を基本とするが、正六角形状とは限らず、非正六角形状である場合がある。また、歪みにおいて、五角形、および七角形などの格子配列を有する場合がある。なお、CAAC−OSにおいて、歪み近傍においても、明確な結晶粒界グレインバウンダリーともいう)を確認することはできない。即ち、格子配列の歪みによって、結晶粒界の形成が抑制されていることがわかる。これは、CAAC−OSが、a−b面方向において原子配列が稠密でないことや、金属元素が置換することで原子間の結合距離が変化することなどによって、歪みを許容することができるためと考えられる。

0286

また、CAAC−OSは、インジウム、および酸素を有する層(以下、In層)と、元素M、亜鉛、および酸素を有する層(以下、(M,Zn)層)とが積層した、層状の結晶構造(層状構造ともいう)を有する傾向がある。なお、インジウムと元素Mは、互いに置換可能であり、(M,Zn)層の元素Mがインジウムと置換した場合、(In,M,Zn)層と表すこともできる。また、In層のインジウムが元素Mと置換した場合、(In,M)層と表すこともできる。

0287

nc−OSは、微小な領域(例えば、1nm以上10nm以下の領域、特に1nm以上3nm以下の領域)において原子配列に周期性を有する。また、nc−OSは、異なるナノ結晶間で結晶方位規則性が見られない。そのため、膜全体で配向性が見られない。したがって、nc−OSは、分析方法によっては、a−like OSや非晶質金属酸化物膜と区別が付かない場合がある。

0288

a−like OSは、nc−OSと非晶質金属酸化物膜との間の構造を有する金属酸化物膜である。a−like OSは、鬆または低密度領域を有する。即ち、a−like OSは、nc−OSおよびCAAC−OSと比べて、結晶性が低い。

0289

金属酸化物膜は、多様な構造をとり、それぞれが異なる特性を有する。本発明の一態様の金属酸化物膜は、非晶質金属酸化物膜、多結晶金属酸化物膜、a−like OS、nc−OS、CAAC−OSのうち、二種以上を有していてもよい。

0290

<4−3.金属酸化物膜の原子数比>
次に、図24(A)、図24(B)、および図24(C)を用いて、本発明に係る金属酸化物膜が有するインジウム、元素Mおよび亜鉛の原子数比の好ましい範囲について説明する。なお、図24(A)、図24(B)、および図24(C)には、酸素の原子数比については記載しない。また、金属酸化物膜が有するインジウム、元素M、および亜鉛の原子数比のそれぞれの項を[In]、[M]、および[Zn]とする。

0291

図24(A)、図24(B)、および図24(C)において、破線は、[In]:[M]:[Zn]=(1+α):(1−α):1の原子数比(−1≦α≦1)となるライン、[In]:[M]:[Zn]=(1+α):(1−α):2の原子数比となるライン、[In]:[M]:[Zn]=(1+α):(1−α):3の原子数比となるライン、[In]:[M]:[Zn]=(1+α):(1−α):4の原子数比となるライン、および[In]:[M]:[Zn]=(1+α):(1−α):5の原子数比となるラインを表す。

0292

また、一点鎖線は、[In]:[M]:[Zn]=5:1:βの原子数比(β≧0)となるライン、[In]:[M]:[Zn]=2:1:βの原子数比となるライン、[In]:[M]:[Zn]=1:1:βの原子数比となるライン、[In]:[M]:[Zn]=1:2:βの原子数比となるライン、[In]:[M]:[Zn]=1:3:βの原子数比となるライン、および[In]:[M]:[Zn]=1:4:βの原子数比となるラインを表す。

0293

また、図24(A)、図24(B)、および図24(C)に示す、[In]:[M]:[Zn]=0:2:1の原子数比、およびその近傍値の金属酸化物膜は、スピネル型の結晶構造をとりやすい。

0294

また、金属酸化物膜中に複数の相が共存する場合がある(二相共存三相共存など)。例えば、原子数比が[In]:[M]:[Zn]=0:2:1の近傍値である場合、スピネル型の結晶構造と層状の結晶構造との二相が共存しやすい。また、原子数比が[In]:[M]:[Zn]=1:0:0の近傍値である場合、ビックスバイト型の結晶構造と層状の結晶構造との二相が共存しやすい。金属酸化物膜中に複数の相が共存する場合、異なる結晶構造の間において、結晶粒界が形成される場合がある。

0295

図24(A)に示す領域Aは、金属酸化物膜が有する、インジウム、元素M、および亜鉛の原子数比の好ましい範囲の一例について示している。

0296

金属酸化物膜は、インジウムの含有率を高くすることで、金属酸化物膜のキャリア移動度電子移動度)を高くすることができる。従って、インジウムの含有率が高い金属酸化物膜はインジウムの含有率が低い金属酸化物膜と比較してキャリア移動度が高くなる。

0297

一方、金属酸化物膜中のインジウムおよび亜鉛の含有率が低くなると、キャリア移動度が低くなる。従って、原子数比が[In]:[M]:[Zn]=0:1:0、およびその近傍値である場合(例えば図24(C)に示す領域C)は、絶縁性が高くなる。

0298

従って、本発明の一態様の金属酸化物膜は、キャリア移動度が高く、かつ、結晶粒界が少ない層状構造となりやすい、図24(A)の領域Aで示される原子数比を有することが好ましい。

0299

特に、図24(B)に示す領域Bでは、領域Aの中でも、CAAC−OSとなりやすく、キャリア移動度も高い優れた金属酸化物膜が得られる。

0300

CAAC−OSは結晶性の高い金属酸化物膜である。一方、CAAC−OSは、明確な結晶粒界を確認することはできないため、結晶粒界に起因する電子移動度の低下が起こりにくいといえる。また、金属酸化物膜の結晶性は不純物混入や欠陥の生成などによって低下する場合があるため、CAAC−OSは不純物や欠陥(酸素欠損など)の少ない金属酸化物膜ともいえる。従って、CAAC−OSを有する金属酸化物膜は、物理的性質が安定する。そのため、CAAC−OSを有する金属酸化物膜は熱に強く、信頼性が高い。

0301

なお、領域Bは、[In]:[M]:[Zn]=4:2:3から4.1、およびその近傍値を含む。近傍値には、例えば、[In]:[M]:[Zn]=5:3:4が含まれる。また、領域Bは、[In]:[M]:[Zn]=5:1:6、およびその近傍値、および[In]:[M]:[Zn]=5:1:7、およびその近傍値を含む。

0302

なお、金属酸化物膜が有する性質は、原子数比によって一義的に定まらない。同じ原子数比であっても、形成条件により、金属酸化物膜の性質が異なる場合がある。例えば、金属酸化物膜をスパッタリング装置にて成膜する場合、ターゲットの原子数比からずれた原子数比の膜が形成される。また、成膜時の基板温度によっては、ターゲットの[Zn]よりも、膜の[Zn]が小さくなる場合がある。従って、図示する領域は、金属酸化物膜が特定の特性を有する傾向がある原子数比を示す領域であり、領域A乃至領域Cの境界は厳密ではない。

0303

<4−4.金属酸化物膜を有するトランジスタ>
続いて、上記金属酸化物膜をトランジスタに用いる場合について説明する。

0304

なお、上記金属酸化物膜をトランジスタに用いることで、結晶粒界におけるキャリア散乱等を減少させることができるため、高い電界効果移動度のトランジスタを実現することができる。また、信頼性の高いトランジスタを実現することができる。

0305

また、トランジスタには、キャリア密度の低い金属酸化物膜を用いることが好ましい。金属酸化物膜のキャリア密度を低くする場合においては、金属酸化物膜中の不純物濃度を低くし、欠陥準位密度を低くすればよい。本明細書等において、不純物濃度が低く、欠陥準位密度の低いことを高純度真性または実質的に高純度真性と言う。例えば、金属酸化物膜は、キャリア密度が8×1011/cm3未満、好ましくは1×1011/cm3未満、さらに好ましくは1×1010/cm3未満であり、1×10−9/cm3以上とすればよい。

0306

また、高純度真性または実質的に高純度真性である金属酸化物膜は、欠陥準位密度が低いため、トラップ準位密度も低くなる場合がある。

0307

また、金属酸化物膜のトラップ準位捕獲された電荷は、消失するまでに要する時間が長く、あたかも固定電荷のように振る舞うことがある。そのため、トラップ準位密度の高い金属酸化物膜にチャネル領域が形成されるトランジスタは、電気特性が不安定となる場合がある。

0308

従って、トランジスタの電気特性を安定にするためには、金属酸化物膜中の不純物濃度を低減することが有効である。また、金属酸化物膜中の不純物濃度を低減するためには、近接する膜中の不純物濃度も低減することが好ましい。不純物としては、水素、窒素、アルカリ金属アルカリ土類金属、鉄、ニッケル、シリコン等がある。

0309

<4−5.金属酸化物膜中における不純物>
ここで、金属酸化物膜中における各不純物の影響について説明する。

0310

金属酸化物膜において、第14族元素の一つであるシリコンや炭素が含まれると、金属酸化物膜において欠陥準位が形成される。このため、金属酸化物膜におけるシリコンや炭素の濃度と、金属酸化物膜との界面近傍のシリコンや炭素の濃度(二次イオン質量分析法SIMS:Secondary Ion Mass Spectrometry)により得られる濃度)を、2×1018atoms/cm3以下、好ましくは2×1017atoms/cm3以下とする。

0311

また、金属酸化物膜にアルカリ金属またはアルカリ土類金属が含まれると、欠陥準位を形成し、キャリアを生成する場合がある。従って、アルカリ金属またはアルカリ土類金属が含まれている金属酸化物膜を用いたトランジスタはノーマリーオン特性となりやすい。このため、金属酸化物膜中のアルカリ金属またはアルカリ土類金属の濃度を低減することが好ましい。具体的には、SIMSにより得られる金属酸化物膜中のアルカリ金属またはアルカリ土類金属の濃度を、1×1018atoms/cm3以下、好ましくは2×1016atoms/cm3以下にする。

0312

また、金属酸化物膜に含まれる水素は、金属原子と結合する酸素と反応して水になるため、酸素欠損を形成する場合がある。該酸素欠損に水素が入ることで、キャリアである電子が生成される場合がある。また、水素の一部が金属原子と結合する酸素と結合して、キャリアである電子を生成することがある。従って、水素が含まれている金属酸化物膜を用いたトランジスタはノーマリーオン特性となりやすい。このため、金属酸化物膜中の水素はできる限り低減されていることが好ましい。具体的には、金属酸化物膜において、SIMSにより得られる水素濃度を、1×1020atoms/cm3未満、好ましくは1×1019atoms/cm3未満、より好ましくは5×1018atoms/cm3未満、さらに好ましくは1×1018atoms/cm3未満とする。

0313

不純物が十分に低減された金属酸化物膜をトランジスタのチャネル領域に用いることで、安定した電気特性を付与することができる。

0314

<4−6.バンド図>
続いて、該金属酸化物膜を2層構造、または3層構造とした場合について述べる。金属酸化物膜S1、金属酸化物膜S2、および金属酸化物膜S3の積層構造、および積層構造に接する絶縁膜のバンド図と、金属酸化物膜S2および金属酸化物膜S3の積層構造、および積層構造に接する絶縁膜のバンド図と、金属酸化物膜S1および金属酸化物膜S2の積層構造、および積層構造に接する絶縁膜のバンド図と、について、図25を用いて説明する。

0315

図25(A)は、絶縁膜I1、金属酸化物膜S1、金属酸化物膜S2、金属酸化物膜S3、および絶縁膜I2を有する積層構造の膜厚方向のバンド図の一例である。また、図25(B)は、絶縁膜I1、金属酸化物膜S2、金属酸化物膜S3、および絶縁膜I2を有する積層構造の膜厚方向のバンド図の一例である。また、図25(C)は、絶縁膜I1、金属酸化物膜S1、金属酸化物膜S2、および絶縁膜I2を有する積層構造の膜厚方向のバンド図の一例である。なお、バンド図は、理解を容易にするため絶縁膜I1、金属酸化物膜S1、金属酸化物膜S2、金属酸化物膜S3、および絶縁膜I2の伝導帯下端エネルギー準位(Ec)を示す。

0316

金属酸化物膜S1、金属酸化物膜S3は、金属酸化物膜S2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、金属酸化物膜S2の伝導帯下端のエネルギー準位と、金属酸化物膜S1、金属酸化物膜S3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以下であることが好ましい。すなわち、金属酸化物膜S1、金属酸化物膜S3の電子親和力と、金属酸化物膜S2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以下であることが好ましい。

0317

図25(A)、図25(B)、および図25(C)に示すように、金属酸化物膜S1、金属酸化物膜S2、金属酸化物膜S3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。このようなバンド図を有するためには、金属酸化物膜S1と金属酸化物膜S2との界面、または金属酸化物膜S2と金属酸化物膜S3との界面において形成される混合層の欠陥準位密度を低くするとよい。

0318

具体的には、金属酸化物膜S1と金属酸化物膜S2、金属酸化物膜S2と金属酸化物膜S3が、酸素以外に共通の元素を有する(主成分とする)ことで、欠陥準位密度が低い混合層を形成することができる。例えば、金属酸化物膜S2がIn−Ga−Zn金属酸化物膜の場合、金属酸化物膜S1、金属酸化物膜S3として、In−Ga−Zn金属酸化物膜、Ga−Zn金属酸化物膜、酸化ガリウムなどを用いるとよい。

0319

このとき、キャリアの主たる経路は金属酸化物膜S2となる。金属酸化物膜S1と金属酸化物膜S2との界面、および金属酸化物膜S2と金属酸化物膜S3との界面における欠陥準位密度を低くすることができるため、界面散乱によるキャリア伝導への影響が小さく、高いオン電流が得られる。

0320

トラップ準位に電子が捕獲されることで、捕獲された電子は固定電荷のように振る舞うため、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。金属酸化物膜S1、金属酸化物膜S3を設けることにより、トラップ準位を金属酸化物膜S2より遠ざけることができる。当該構成とすることで、トランジスタのしきい値電圧がプラス方向にシフトすることを防止することができる。

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