以下、実施の形態について図面を参照しながら説明する。但し、実施の形態は多くの異なる態様で実施することが可能であり、趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は、以下の実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。
また、図面において、大きさ、層の厚さ、又は領域は、明瞭化のために誇張されている場合がある。よって、必ずしもそのスケールに限定されない。なお図面は、理想的な例を模式的に示したものであり、図面に示す形状又は値などに限定されない。例えば、ノイズによる信号、電圧、若しくは電流のばらつき、又は、タイミングのずれによる信号、電圧、若しくは電流のばらつきなどを含むことが可能である。
なお、本明細書において、実施の形態に示す構成、方法などは、本明細書中の他の実施の形態に示す構成、方法などと適宜組み合わせて用いることができる。
また本明細書等において、トランジスタとは、ゲートと、ドレインと、ソースとを含む少なくとも三つの端子を有する素子である。そして、ドレイン(ドレイン端子、ドレイン領域又はドレイン電極)とソース(ソース端子、ソース領域又はソース電極)の間にチャネル領域を有しており、ドレインとチャネル領域とソースとを介して電流を流すことができるものである。
ここで、ソースとドレインとは、トランジスタの構造又は動作条件等によって変わるため、いずれがソース又はドレインであるかを限定することが困難である。そこで、ソースとして機能する部分、及びドレインとして機能する部分を、ソース又はドレインと呼ばず、ソースとドレインとの一方を第1電極と表記し、ソースとドレインとの他方を第2電極と表記する場合がある。
なお、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。
なお、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。
なお、図面におけるブロック図の各回路ブロックの配置は、説明のため位置関係を特定するものであり、異なる回路ブロックで別々の機能を実現するよう示していても、実際の回路ブロックにおいては同じ回路ブロック内で別々の機能を実現しうるように設けられている場合もある。また図面における各回路ブロックの機能は、説明のため機能を特定するものであり、一つの回路ブロックとして示していても、実際の回路ブロックにおいては一つの回路ブロックで行う処理を、複数の回路ブロックで行うよう設けられている場合もある。
なお、「膜」という言葉と、「層」という言葉とは、場合によっては、または、状況に応じて、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。
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。
(実施の形態1)
本実施の形態では、本発明の一態様である、パストランジスタロジック(以下、PTL)について説明する。
<<PTLの構成例1>>
PTLは、入力されるデジタルの信号をアナログの信号に変換する機能を有する回路である。PTLに入力されるデータ信号はデジタルの信号であり、該デジタルのデータ信号をアナログの信号に変換する。PTLは、D/A(デジタル/アナログ)変換回路、あるいは単に回路という場合がある。なお、PTLは、ドライバICに適用することが可能である。図1は、PTLの一例であるPTL10の回路構成を示している。
PTL10は、トランジスタP1[0]乃至P1[k−1]と、トランジスタP2[0]乃至P2[k−2]と、トランジスタN1[0]乃至N1[k−1]と、トランジスタN2[0]乃至N2[k−2]と、を有する。なお、kは2以上の自然数を表す。
トランジスタP1[0]乃至P1[k−1]及びトランジスタP2[0]乃至P2[k−2]は、pチャネル型トランジスタが好ましい。また、トランジスタN1[0]乃至N1[k−1]及びトランジスタN2[0]乃至N2[k−2]は、nチャネル型トランジスタが好ましい。
PTL10には、信号DECPB[0]乃至DECPB[k−1]と、信号DECP[0]乃至DECP[k−2]が入力される。これら信号は上述のデジタル信号であり、後述するレベルシフタから供給される。
信号DECP[0]は、信号DECPB[0]の反転信号であり、同様に、信号DECP[k−2]は、信号DECPB[k−2]の反転信号である。
なお、本明細書では、信号DECPB[0]及び信号DECP[0]を第1ビットの信号、信号DECPB[c−2]及び信号DECP[c−2]を第c−1ビットの信号(ここでcは0以上k以下の自然数)、信号DECPB[k−1]を第kビットの信号とよぶ場合がある。
信号DECPB[0]は、トランジスタP1[0]及びトランジスタN1[0]のゲートに与えられる。
信号DECP[0]は、トランジスタP2[0]及びトランジスタN2[0]のゲートに与えられる。
信号DECPB[k−2]は、トランジスタP1[k−2]及びトランジスタN1[k−2]のゲートに与えられる。
信号DECP[k−2]は、トランジスタP2[k−2]及びトランジスタN2[k−2]のゲートに与えられる。
信号DECPB[k−1]は、トランジスタP1[k−1]及びトランジスタN1[k−1]のゲートに与えられる。
電圧V[0]乃至V[j−1](jは2以上の偶数)は、トランジスタP1[0]、トランジスタP2[0]、トランジスタN1[0]及びトランジスタN2[0]を介して、PTL10に供給される。これらの電圧は、図2に示す電圧生成回路V−geneにより生成される。
図2に示す電圧生成回路V−geneは、電圧V1/VSSを与える配線間に直列に接続された抵抗素子R[0]乃至R[j−2]を有している。電圧V[0]乃至V[j−1]は、抵抗素子R[0]乃至R[j−2]で電圧V1/VSSを分圧して得られる電圧である。なお、電圧V1/VSSとは、高電源電位V1と、低電源電位VSSの間で振幅をとる電圧を表している。低電源電位VSSは、グラウンド電位GNDとしてもよい。
図2に示すように、電圧V[0]乃至V[j−1]は、括弧[ ]内の数字が小さいほど、電圧が小さく、括弧内の数字が大きいほど、電圧が大きい。
図1のPTL10は、入力された信号DECPB[0]乃至DECPB[k−1]及び信号DECP[0]乃至DECP[k−2]に応じて、電圧V[0]乃至V[j−1]の中から一つの電圧を選択し、アナログ信号として出力端子PTL_OUTから出力する機能を有する。
例えば、PTL10に、8ビットのデータ信号(k=8)が入力され、256階調のアナログ信号(j=256)が出力される場合を図3に示す。このとき、PTL10には、信号DECPB[0]乃至DECPB[7]、及び信号DECP[0]乃至DECP[6]が与えられる。
図3において、例えば、信号DECPB[0]乃至DECPB[7]として、Lowレベル(以下、Lレベル)の電位が与えられ、信号DECP[0]乃至DECP[6]として、Highレベル(以下、Hレベル)の電位が与えられる場合、電圧V[255]が出力端子PTL_OUTに出力される。
図3において、例えば、信号DECPB[0]乃至DECPB[7]に、Hレベルの電位が与えられ、信号DECP[0]乃至DECP[6]に、Lレベルの電位が与えられる場合、電圧V[0]が出力端子PTL_OUTに出力される。
図1の回路図において、低電圧である電圧V[0]乃至V[j/2−1]が供給される下半分の回路は、nチャネル型トランジスタ(トランジスタN1[0]乃至N1[k−1]及びトランジスタN2[0]乃至N2[k−2])で構成されることが好ましい。また、高電圧である電圧V[j/2]乃至V[j−1]が供給される上半分の回路は、pチャネル型トランジスタ(トランジスタP1[0]乃至P1[k−1]及びトランジスタP2[0]乃至P2[k−1])で構成されることが好ましい。以下に、その理由を説明する。
まず、pチャネル型トランジスタについて考える。ゲートにLレベルの電位が与えられるとpチャネル型トランジスタはオンになるが、ソースに与えられた電位(電圧V[0]乃至V[j−1])が低い場合、ゲートとソース間の電位差(Vgs)は小さくなる。その結果、トランジスタのオン状態での抵抗(以下、オン抵抗)は大きく、回路動作が遅くなってしまう。そのため、図1に示すように、高電圧側の回路は、pチャネル型トランジスタで構成されることが好ましい。
次に、nチャネル型トランジスタについて考える。ゲートにHレベルの電位が与えられるとnチャネル型トランジスタはオンになり、ソース電位は、ドレインに与えられた電位(電圧V[0]乃至V[j−1])に近づく。このとき、ドレインに与えられた電位が高い場合、ドレインとソースが等電位に達する前に、Vgsはトランジスタのしきい値電圧(Vth)を下まわり、トランジスタがオフになってしまう。その結果、Vthだけ低下した電圧をトランジスタは出力することになる。そのため、図1に示すように、低電圧側の回路は、nチャネル型トランジスタで構成されることが好ましい。
<トランジスタ配置例1>
次に、PTL10におけるトランジスタの配置例について、図4を用いて具体的に説明する。
図4は、図1のPTL10の回路図から一部を抜き出し、トランジスタ301乃至308、およびトランジスタ401乃至408の符号を割りあてたものである。
一方のトランジスタのソースまたはドレインのいずれか一方が、他方のトランジスタのソースまたはドレインのいずれか一方に接続され、一方のトランジスタのゲートは信号DECPB[c]が供給され、他方のトランジスタのゲートは信号DECP[c]が供給される、一対のトランジスタを、ユニットU[c]と表す。ユニットU[c]は、パストランジスタと呼ばれる場合がある。
例えば、図1および図3に示すトランジスタP1[c]とトランジスタP2[c]はユニットU[c]と表すことができる。また、トランジスタN1[c]とトランジスタN2[c]もユニットU[c]と表すことができる。
図4において、第1ビットの信号線に接続するトランジスタの対、例えばトランジスタ301とトランジスタ302の対は、ユニットU[0]と表すことができる。ここで、図4に示す4組のユニットU[0]をユニットMU[0]と表す。図4において、トランジスタ301乃至308はユニットMU[0]と表される。
図5には、図4に示す回路をブロック図として表した。
図6は、図4の回路図に対応する回路の上面図の一例を示したものである。なお、図6の上面図は、図の明瞭化のために一部の要素を省略して図示している。
なお、図4および図6は、図1の回路図において、pチャネル型トランジスタで構成された高電圧側の回路、すなわち高電圧が入力される側の回路、を抜き出したものであるが、以下の説明は、図4および図6が、nチャネル型トランジスタで構成された低電圧側の回路の場合であっても成り立つ。
図7(A)には、図4において、ユニットU[0]乃至ユニットU[2]として用いるトランジスタの対の上面図を示す。なお、図7(A)は一例としてユニットU[1]の上面図を示すが、ユニットU[0]、U[2]についても、トランジスタ対を同様の配置とすることができる。また、図7(B)は、図4に示すユニットMU[0]として用いるトランジスタ301乃至308の上面図を示す。
図8(A)には、図4において、ユニットU[3]およびユニットU[4]として用いるトランジスタの対の上面図を示す。なお、図8(A)は一例としてユニットU[3]の上面図を示すが、ユニットU[4]についても、トランジスタ対を同様の配置とすることができる。
図8(B)には、ユニットU[7]に用いるトランジスタP1[7]を示す。
図7および図8の上面図において、トランジスタはそれぞれ半導体SEM、ゲート電極GE及びコンタクトCOを有している。半導体SEMにおいて、ゲート電極GEと重なっている領域は、チャネルとしての機能を有する。半導体SEMにおいて、ゲート電極GEと重なっていない領域は、ソース及びドレインとしての機能を有する。ゲート電極GEは、トランジスタのゲートとして機能する。このソース及びドレインは、不純物添加によって低抵抗化されることが好ましい。また半導体SEMにおいて、トランジスタN1[7]のソース領域およびドレイン領域は、トランジスタP1[7]とは異なる不純物が添加されることが好ましい。例えば、トランジスタN1[7]にはnチャネル型の機能を付与する不純物が、トランジスタP1[7]にはpチャネル型の機能を付与する不純物が、それぞれのソース領域及びドレイン領域に添加されることが好ましい。
図7(B)においては、信号DEPB[0]がゲートに入力されるトランジスタ301、303、305および307のゲート電極GEをひと続きとした。また同様に、信号DEP[0]がゲートに入力されるトランジスタ302、304、306および308のゲート電極GEをひと続きとした。ゲート電極GEをひと続きとすることにより、上層の配線(例えば配線ME1等)へ接続するためのコンタクトが不要となる。これにより、ゲート電極GEと上層の配線とのコンタクト(例えばコンタクトCO等)をそれぞれのトランジスタのゲートに対して設けなくてもよいため、コンタクトの数を減らすことができ、トランジスタ間の距離を小さくすることができる。また、トランジスタ301乃至308の上層に配置する配線を少なくすることができるため、上層の配線の配置の自由度が上がる。
図7(B)において、トランジスタ301、303、305および307は、ゲート電極GEを共通化している。また、トランジスタ302、304、306、および308は、ゲート電極GEを共通化している。
ここで図6において、2つのユニットMU[0]を接続するゲート電極GEは、配線ME1と重なる領域を有し、該領域において、ゲート電極GEはコンタクトCOを介して配線ME1と電気的に接続する。配線ME1に比べてゲート電極GEの抵抗が高い場合に、PTL10におけるゲート電極GEの抵抗の影響を小さくすることができる。
なお、PTL10は、図4の回路図に示される接続を満たすように、半導体SEM及びゲート電極GEの上層にさらに配線等が形成されているが、図7および図8では図の明瞭化のために省略されている。
図9は、図6のユニットU[1]乃至U[3]を含む領域を拡大した図である。トランジスタのソース、ドレインおよびゲートは、コンタクトCOを介して配線ME1に接続する。また、配線ME1は、コンタクトCO2を介して、上層の配線である配線ME2に接続する。また、図9ではコンタクトCO2および配線ME2を省略したが、図9に加えてコンタクトCO2および配線ME2を表示した図が図10である。
ここで、トランジスタ401および403のゲート電極GEはコンタクトCO等を介して上層の配線と電気的に接続され、信号DECPB[1]が入力される。また、トランジスタ402および404のゲート電極GEはコンタクトCOを介して上層の配線と電気的に接続され、信号DECP[1]が入力される。
トランジスタ405のゲート電極GEはコンタクトCO等を介して上層の配線と電気的に接続され、信号DECPB[2]が入力される。また、トランジスタ406のゲート電極GEはコンタクトCO等を介して上層の配線と電気的に接続され、信号DECP[2]が入力される。
トランジスタ401のソースまたはドレインの一方と、トランジスタ402のソースまたはドレインの一方は、配線ME1等を介してトランジスタ405のソースまたはドレインの一方に電気的に接続される。
トランジスタ401のソースまたはドレインの他方は、コンタクトCOおよび配線ME1等を介してトランジスタ301のソースまたはドレインの一方と、トランジスタ302のソースまたはドレインの一方と、に電気的に接続される。
トランジスタ402のソースまたはドレインの他方は、コンタクトCOおよび配線ME1等を介してトランジスタ303のソースまたはドレインの一方と、トランジスタ304のソースまたはドレインの一方と、に電気的に接続される。
トランジスタ403のソースまたはドレインの一方と、トランジスタ404のソースまたはドレインの一方は、コンタクトCOおよび配線ME1等を介してトランジスタ406のソースまたはドレインの一方に電気的に接続される。
トランジスタ403のソースまたはドレインの他方は、コンタクトCOおよび配線ME1等を介してトランジスタ305のソースまたはドレインの一方と、トランジスタ306のソースまたはドレインの一方と、に電気的に接続される。
トランジスタ404のソースまたはドレインの他方は、コンタクトCOおよび配線ME1等を介してトランジスタ307のソースまたはドレインの一方と、トランジスタ308のソースまたはドレインの一方と、に電気的に接続される。
ここで図6に示すトランジスタ301乃至308はpチャネル型トランジスタであっても、nチャネル型トランジスタであってもよい。ここで一例として、図6に示すトランジスタ301乃至308が、図4に示すようにpチャネル型トランジスタからなり、それぞれに電圧V[j−1]乃至V[j−8]が与えられる場合について考える。このとき、図6において、トランジスタ301のソースまたはドレインの一方には、コンタクトCO等を介して上層の配線が接続し、電圧V[j−1]が与えられる。同様に、トランジスタ302のソースまたはドレインの一方には、電圧V[j−2]が与えられ、トランジスタ303のソースまたはドレインの一方には、電圧V[j−3]が与えられ、トランジスタ304のソースまたはドレインの一方には、電圧V[j−4]が与えられ、トランジスタ305のソースまたはドレインの一方には、電圧V[j−5]が与えられ、トランジスタ306のソースまたはドレインの一方には、電圧V[j−6]が与えられ、トランジスタ307のソースまたはドレインの一方には、電圧V[j−7]が与えられ、トランジスタ308のソースまたはドレインの一方には、電圧V[j−8]が与えられる。
また図18には、ユニットU[7]の上面図を示す。ここで、図3等に示すPTL10において、ユニットU[7]はpチャネル型のトランジスタP1[7]と、nチャネル型のトランジスタN1[7]を有する。トランジスタP1[7]のソースまたはドレインの一方と、トランジスタN1[7]のソースまたはドレインの一方は、出力信号PTL_OUTが供給される。トランジスタP1[7]のソースまたはドレインの他方は、配線ME2等を介してトランジスタP1[6]のソースまたはドレインの一方と、トランジスタP2[6]のソースまたはドレインの一方に接続される。トランジスタN1[7]のソースまたはドレインの他方は、配線ME2等を介してトランジスタN1[6]のソースまたはドレインの一方と、トランジスタN2[6]のソースまたはドレインの一方に接続される。
図6に示すように、上面図において、ユニットU[2]は2つのユニットU[1]で挟まれ、ユニットU[2]と、2つのユニットU[1]と、は一列に配置される。また、ユニットU[3]は2つのユニットU[2]で挟まれ、ユニットU[3]と、2つのユニットU[2]と、は一列に配置される。このように各ユニットを配置することで、PTL10の幅を縮小することができる。ここで幅を縮小するとは例えば、x座標方向の幅を指す。例えばPTL10を画素マトリクスを有する装置へ接続する回路、例えばディスプレイ等のドライバICとして用いる場合に、高精細化により画素ピッチが小さくなるのに伴い、回路幅の縮小が求められる。
ここで例えば、トランジスタ401、トランジスタ405およびトランジスタ403のチャネル領域は一列に配置される。また例えば、トランジスタ401、トランジスタ405およびトランジスタ403のチャネル領域は、水平方向の座標が一致する領域を有する。
また例えば、トランジスタ401、トランジスタ405およびトランジスタ403は、信号DEPB[0]乃至信号DEPB[2]および信号DEP[0]乃至信号DEP[2]の信号が入力される配線のいずれかに沿って配列される。
トランジスタ405のチャネル領域の中央の水平方向の座標をx5とし、トランジスタ406のチャネル領域の中央の水平方向の座標をx6とする。図6には矢印でx座標とy座標の向きを示す。例えば、トランジスタ401またはトランジスタ402のチャネル領域の少なくともいずれか一方は、水平方向の座標がx5とx6の間の領域を有する。また例えば、トランジスタ403またはトランジスタ404のチャネル領域の少なくともいずれか一方は、水平方向の座標がx5とx6の間の領域を有する。
あるいは、トランジスタ405およびトランジスタ406のチャネル領域のうち、最も小さいx座標の値をx7、最も大きいx座標の値をx8とする。例えば、トランジスタ401またはトランジスタ402のチャネル領域の少なくともいずれか一方は、水平方向の座標がx7とx8の間の領域を有する。また例えば、トランジスタ403またはトランジスタ404のチャネル領域の少なくともいずれか一方は、水平方向の座標がx7とx8の間の領域を有する。
ユニットU[c]が2つのユニットU[c−1]で挟まれる場合において、ユニットU[c]が有する2つのトランジスタのチャネル領域のうち、最も小さいx座標の値をx1[c]、最も大きいx座標の値をx2[c]とする。2つのユニットU[c−1]は、それぞれが有する2つのトラジスタのうち少なくとも一方のチャネル領域は例えば、水平方向の座標がx1[c]とx2[c]の間の領域を有する。
図19には、ユニットU[7]が2つのユニットU[6]で挟まれる場合の、x1[7]およびx2[7]を示す。図19には矢印でx座標とy座標の向きを示す。
ここで水平方向とは例えば、ユニットU[1]が有するトランジスタのチャネル長方向に概略平行な方向である(図6の一点鎖線X1−X2参照)。または例えば、信号DEPB[0]乃至信号DEPB[2]および信号DEP[0]乃至信号DEP[2]などの信号が入力される配線に対して概略垂直な方向である。または例えば、図6に示すユニットMU[0]が有する、伸長されたゲート電極に概略垂直な方向である(図6の一点鎖線Y3−Y4に垂直な方向)。
次に、図11を用いて各ユニットの配置について説明する。図11(A)乃至(C)において、矢印でx座標とy座標の方向を示す。図11(A)には、図6に示す上面図をブロック図として示す。4つのユニットU[1]、2つのユニットU[2]およびユニットU[3]が上から、ユニットU[1]、ユニットU[2]、ユニットU[1]、ユニットU[3]、ユニットU[1]、ユニットU[2]、ユニットU[1]の順に一列に配置されたまとまりをUNIT A2とする。また、上下に並んだ2つのユニットMU[0]をUNIT A1とする。UNIT A2は、UNIT A1の隣に配置される。ここで一列に配置される、とは、例えばy座標の方向に沿って配置されることを指す。
また、図11(B)に示すように、ユニットU[4]は2つのUNIT A2で挟まれる。UNIT A2はユニットU[3]を一つ有するため、ユニットU[4]は2つのユニットU[3]で挟まれる。また、ユニットU[5]は、2つのユニットU[4]で挟まれる。4つのUNIT A2、2つのユニットU[4]およびユニットU[5]が上から、UNIT A2、ユニットU[4]、UNIT A2、ユニットU[5]、UNIT A2、ユニットU[4]、UNIT A2の順に一列に配置されたまとまりをUNIT B2とする。また、4つのUNIT A1が一列に配置されたものをUNIT B1とする。ここで一列に配置される、とは、例えばy座標の方向に沿って配置されることを指す。
また、図11(C)に示すように、ユニットU[6]は2つのUNIT B2で挟まれる。UNIT B2はユニットU[5]を一つ有するため、ユニットU[6]は2つのユニットU[5]で挟まれる。また、ユニットU[7]は、2つのユニットU[6]で挟まれる。よって、PTL10に、8ビットのデータ信号(k=8)が入力される場合には、PTL10は例えば図11(C)に示すように、4つのUNIT B2、2つのユニットU[6]およびユニットU[7]が上から、UNIT B2、ユニットU[6]、UNIT B2、ユニットU[7]、UNIT B2、ユニットU[6]、UNIT B2の順に一列に配置されたまとまりと、4つのUNIT B1が一列に配置されたまとまりが、隣接するレイアウトとなる。ここで一列に配置される、とは、例えばy座標の方向に沿って配置されることを指す。
次に、kビットのデータ信号が入力されるPTL10が例えば、[c+1]ビットのデータ信号が供給されるユニットU[c]と、cビットのデータ信号が供給される2つのユニットU[c−1]と、を有する場合を考える。図12(A)は、ユニットU[c]および2つのユニットU[c−1]の配置を示す上面図である。ここで図12(A)に示すように、上面において、ユニットU[c]は、2つのユニットU[c−1]に挟まれる。ここでcは3以上(k−1)以下の自然数である。以下に詳細を説明する。
図12(B)および図13に、図1に示すPTL回路の一部を抜粋した回路図を示す。図12(B)は、cビット、[c+1]ビットおよび[c+2]ビットの信号線に接続するトランジスタの一部を示す。ここでcは3以上(k−2)以下の自然数である。また、図13は、[k−1]ビットおよびkビットの信号線に接続するトランジスタの一部を示す。
図13は、図12(B)において、c=k−1とした場合の回路図を示す。但し、次の2点において、図13は図12(B)と異なる。まず、図12(B)においてはユニットU[c]がトランジスタ407cに接続されるのに対し、図13においては、ユニットU[c]に出力信号PTL_OUTが供給される。また、図12(B)に示す例では、トランジスタ401c乃至407cがpチャネル型トランジスタとしているのに対し、図13に示す例ではトランジスタ403c、404cおよび406cはnチャネル型トランジスタである。
ユニットU[c]はトランジスタ405cおよび406cを有し、2つのユニット[c−1]のうち一方はトランジスタ401cおよび402cを有し、他方はトランジスタ403cおよび404cを有する。
トランジスタ401cおよび404cのゲートには信号DECPB[c−1]が入力され、トランジスタ402cおよび403cのゲートには信号DECP[c−1]が入力される。トランジスタ405cのゲートには信号DECPB[c]が入力され、トランジスタ406cのゲートには信号DECP[c]が入力される。なお、図13に示すようにトランジスタ405cおよびトランジスタ406cにkビットの信号が入力される場合は、それぞれのゲートへ、同一の信号DECP[k−1]に入力される。
トランジスタ405cのソースまたはドレインの一方と、トランジスタ406cのソースまたはドレインの一方は、図12(B)においてはトランジスタ407cのソースまたはドレインの一方に、図13においては出力信号PTL_OUTが供給される。
トランジスタ405cのソースまたはドレインの他方は、トランジスタ401cのソースまたはドレインの一方と、トランジスタ402cのソースまたはドレインの一方に接続される。トランジスタ406cのソースまたはドレインの他方は、トランジスタ403cのソースまたはドレインの一方と、トランジスタ404cのソースまたはドレインの一方に接続される。
図7(B)、図8(A)および図8(B)において、一点鎖線Y1‐Y2で示される方向を、それぞれの図に示されるトランジスタのチャネル幅方向とし、一点鎖線X1‐X2で示される方向を、それぞれの図に示されるトランジスタのチャネル長方向とする。
ここで、ユニットU[0]乃至U[2]が有するトランジスタのチャネル幅をW0乃至W2、ユニットU[3]乃至U[6]が有するトランジスタのチャネル幅をW3乃至W6、ユニットU[7]が有するトランジスタのチャネル幅をW7とする。図6において、W0=W1=W2、W3=W4である。また、図6には示されていないが、ユニットU[5]およびU[6]において、ユニットU[3]が有するトランジスタと同じチャネル幅のトランジスタを用いることができる。この場合には、W3=W4=W5=W6である。
チャネル幅W0は、チャネル幅W3よりも、小さいことが好ましい。また、チャネル幅W7は、チャネル幅W2より大きいことが好ましい。
また、ユニットU[k−2]が有するトランジスタのチャネル幅をWk−2、ユニットU[k−1]が有するトランジスタのチャネル幅をWk−1とする。チャネル幅W0は、チャネル幅Wk−1よりも、小さいことが好ましい。また、チャネル幅Wk−1は、チャネル幅Wkより小さいことが好ましい。
なお、チャネル幅とは、例えば、半導体SEM(またはトランジスタがオン状態のときに半導体SEMの中で電流の流れる部分)とゲート電極GEとが重なる領域、またはチャネルが形成される領域における、ソースとドレインとが向かい合っている部分の長さをいう。なお、一つのトランジスタにおいて、チャネル幅がすべての領域で同じ値をとるとは限らない。即ち、一つのトランジスタのチャネル幅は、一つの値に定まらない場合がある。そのため、本明細書では、チャネル幅は、チャネルの形成される領域における、いずれか一の値、最大値、最小値または平均値とする。
なお、チャネル長とは、例えば、トランジスタの上面図において、半導体SEM(またはトランジスタがオン状態のときに半導体SEMの中で電流の流れる部分)とゲート電極GEとが重なる領域、またはチャネルが形成される領域における、ソースとドレインとの間の距離をいう。なお、一つのトランジスタにおいて、チャネル長が全ての領域で同じ値をとるとは限らない。即ち、一つのトランジスタのチャネル長は、一つの値に定まらない場合がある。そのため、本明細書では、チャネル長は、チャネルの形成される領域における、いずれか一の値、最大値、最小値または平均値とする。
また、図7(B)のように、極性(n型またはp型)が同じトランジスタ同士が隣接するように配置した場合、隣接するトランジスタ同士でソース及びドレインを共有できる場合があるため、トランジスタの占有面積を小さくすることができて好ましい。
例えば、PTL10をドライバICに適用した場合、表示装置の高精細化が進むにつれて、信号DECPB[0]乃至信号DECPB[k−1]が与えられる配線同士の間隔が狭まり、それに伴って、電圧V[0]乃至V[j−1]が与えられる配線同士の間隔も狭まる。その結果、トランジスタの微細化が要求される。このとき、図7(B)に示すようにトランジスタを配置することで、上述の要求を満たすことができ、表示装置の高精細化に対応することが可能になる。
また、トランジスタ15乃至18のチャネル幅を大きくすることで、これらトランジスタのオン抵抗を小さくすることが可能になり、回路の動作速度を向上させることが可能になる。
図1の回路を考えた場合、PTL10全体のオン抵抗Rtotalは以下の式(1)で表すことができる。
また、このときのPTL10全体の消費電力Ptotalは以下の式(2)で表すことができる。
式(1)より、PTL10を構成するトランジスタのチャネル幅が大きければ、オン抵抗Rtotalは小さくなることがわかる。オン抵抗Rtotalが小さくなれば、回路の動作速度を向上させることができるため好ましい。
一方で、式(2)より、PTL10を構成するトランジスタのチャネル幅が大きければ、消費電力Ptotalは増加することがわかる。そのため、オン抵抗Rtotalを小さくし、且つ消費電力Ptotalも小さくなるように、トランジスタのチャネル幅を決定する必要がある。
例えば、チャネル幅W1乃至Wk−1は、チャネル幅W0に対して、1倍より大きく、10倍未満、さらに好ましくは2倍より大きく、8倍未満、さらに好ましくは3倍より大きく、5倍未満である。
次に、PTL10を構成するトランジスタの形状の一例について、図14を用いて説明する。
図14(A)は、図8(A)において、トランジスタ401の一点鎖線X1‐X2方向の断面図を示し、図14(B)は、同じくトランジスタ401の一点鎖線Y1‐Y2方向の断面図を示している。なお、図4等では、トランジスタ401をpチャネル型トランジスタとして図示しているが、図14(A)、(B)に示す断面図はpチャネル型に限定されず、nチャネル型トランジスタの場合にも、同じ構造を用いることができる。
トランジスタ401は、基板201と、チャネル202と、不純物領域203aと、不純物領域203bと、不純物領域204aと、不純物領域204bと、素子分離層205と、側壁絶縁層207と、絶縁膜208と、ゲート電極GEと、を有する。
基板201としては、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からなる化合物半導体基板や、SOI(Silicon on Insulator)基板などを用いることができる。なお、基板201としてp型の単結晶シリコン基板を用いた場合、基板201の一部にn型を付与する不純物元素を添加してn型のウェルを形成し、n型のウェルが形成された領域にp型のトランジスタを形成することも可能である。n型を付与する不純物元素としては、リン(P)、砒素(As)等を用いることができる。p型を付与する不純物元素としては、ボロン(B)等を用いることができる。
また、基板201は絶縁基板上に半導体膜を設けたものでもよい。該絶縁基板として、例えば、ガラス基板、石英基板、プラスチック基板、可撓性基板、貼り合わせフィルム、繊維状の材料を含む紙、又は基材フィルムなどが挙げられる。ガラス基板の一例としては、バリウムホウケイ酸ガラス、アルミノホウケイ酸ガラス、又はソーダライムガラスなどがある。可撓性基板の一例としては、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)に代表されるプラスチック、又はアクリル等の可撓性を有する合成樹脂などがある。貼り合わせフィルムの一例としては、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリフッ化ビニル、又はポリ塩化ビニルなどがある。基材フィルムの一例としては、ポリエステル、ポリアミド、ポリイミド、アラミド、エポキシ、無機蒸着フィルム、又は紙類などがある。
また、基板201は金属基板上に半導体膜を設けたものでもよい。該金属基板として、例えば、ステンレス・スチル基板、ステンレス・スチル・ホイルを有する基板、タングステン基板、タングステン・ホイルを有する基板などが挙げられる。
なお、ある基板を用いて半導体素子を形成し、その後、別の基板に半導体素子を転置してもよい。半導体素子が転置される基板の一例としては、上述した基板に加え、紙基板、セロファン基板、アラミドフィルム基板、ポリイミドフィルム基板、石材基板、木材基板、布基板(天然繊維(絹、綿、麻)、合成繊維(ナイロン、ポリウレタン、ポリエステル)若しくは再生繊維(アセテート、キュプラ、レーヨン、再生ポリエステル)などを含む)、皮革基板、又はゴム基板などがある。これらの基板を用いることにより、特性のよいトランジスタの形成、消費電力の小さいトランジスタの形成、壊れにくい装置の製造、耐熱性の付与、軽量化、又は薄型化を図ることができる。
トランジスタ401は、素子分離層205により、基板201に形成される他のトランジスタと分離されている。素子分離層205は、酸化アルミニウム、酸化窒化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン、窒化シリコン、酸化ガリウム、酸化ゲルマニウム、酸化イットリウム、酸化ジルコニウム、酸化ランタン、酸化ネオジム、酸化ハフニウム、酸化タンタルなどから選ばれた一種以上含む絶縁体を用いることができる。
素子分離層205は、LOCOS(LOCal Oxidation of Silicon)で形成してもよい。また、素子分離層205はSTI(Shallow Trench Isolation)で形成してもよい。
不純物領域203a、203bは、不純物添加によって低抵抗化された領域で、ソース及びドレインとしての機能を有する。
また、側壁絶縁層207の下に、LDD(Lightly Doped Drain)領域やエクステンション領域として機能する不純物領域204a、204bを設けてもよい。特に、トランジスタ401をnチャネル型とする場合は、ホットキャリアによる劣化を抑制するため、LDD領域やエクステンション領域を設けることが好ましい。
また、トランジスタ401としてシリサイド(サリサイド)を有するトランジスタや、側壁絶縁層207を有さないトランジスタを用いてもよい。シリサイド(サリサイド)を有する構造であると、ソースおよびドレインがより低抵抗化でき、半導体装置の高速化が可能である。また、低電圧で動作できるため、半導体装置の消費電力を低減することが可能である。
絶縁膜208は、ゲート絶縁膜としての機能を有する。絶縁膜208には、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン、窒化シリコン、酸化ガリウム、酸化ゲルマニウム、酸化イットリウム、酸化ジルコニウム、酸化ランタン、酸化ネオジム、酸化ハフニウムおよび酸化タンタルを一種以上含む絶縁膜を用いることができる。また、絶縁膜208は上記材料の積層であってもよい。なお、絶縁膜208に、ランタン(La)、窒素、ジルコニウム(Zr)などを、不純物として含んでいてもよい。
特に、絶縁膜208は、酸素、窒素、シリコン、ハフニウムなどを含むと好ましい。より具体的には、酸化ハフニウム、および酸化シリコンまたは酸化窒化シリコンを含むと好ましい。
ゲート電極GEは、タンタル(Ta)、タングステン(W)、チタン(Ti)、モリブデン(Mo)、アルミニウム(Al)、銅(Cu)、クロム(Cr)、ニオブ(Nb)等から選択された元素、またはこれらの元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料(例えば、窒化タンタル)で形成する。又は、リンやボロン等の不純物元素をドーピングした多結晶珪素に代表される半導体材料により形成してもよい。
UNIT Aの、図11(A)とは異なる一例を図20に示す。図20において、ユニットMU[0]が縦に2つ配置し、さらにx座標がプラス側(図11においては水平方向の右側)の位置にユニットU[1]が縦に4つ配置し、さらにx座標がプラス側の位置にユニットU[2]、ユニットU[3]およびユニットU[2]の順に上から配置している。図20では図11と比較し、UNIT Aの縦方向の長さを短くすることができる。横方向の長さは図11(A)よりも長くなる場合がある。ここで、横方向の長さは例えば、トランジスタのチャネル長を小さくすることにより縮小することができる。
図21(A)は、PTL10が9ビットの場合のレイアウトの一例である。図21(A)では、図11(C)で示した8ビットのレイアウトを2つ、ユニットU[8]の上下に配置する例を示す。
図11(C)および図21(A)においては、最上位ビットのユニットを縦方向の中央近傍に配置しているが、最上位ビットは縦方向の上端や下端に配置しても構わない。例えば、図21(B)は、8ビットのPTL回路において最上位ビットのユニットを下端にレイアウトした場合の、図21(C)は、9ビットのPTL回路において最上位ビットのユニットを下端にレイアウトした場合の例をそれぞれ示す。
図14は、トランジスタにプレーナー型トランジスタを用いた場合の一例であるが、以下ではトランジスタにFIN型トランジスタを用いた場合について説明を行う。
図15(A)は、図8(A)において、トランジスタ401の一点鎖線X1‐X2方向の断面図を示し、図15(B)は、同じくトランジスタ401の一点鎖線Y1‐Y2方向の断面図を示している。なお、図3等では、トランジスタ401をpチャネル型トランジスタとして図示しているが、図15(A)、(B)では、これに限定されず、トランジスタ401をnチャネル型トランジスタとして扱ってもよい。
トランジスタ401は、基板211と、チャネル212と、不純物領域213aと、不純物領域213bと、不純物領域214aと、不純物領域214bと、素子分離層215と、側壁絶縁層217と、絶縁膜218と、ゲート電極GEと、を有する。
また、トランジスタ401は、凸形状を有する半導体221、222及び223を有する(図15(B)参照)。半導体221乃至223の側面及び上面に沿って絶縁膜218及びゲート電極GEが設けられている。このようなトランジスタはFIN型トランジスタとも呼ばれる。なお、凸部の上部に接して、凸部を形成するためのマスクとして機能する絶縁膜を有していてもよい。また、ここでは基板211の一部を加工して凸部を形成する場合を示したが、SOI基板を加工して凸形状を有する半導体層を形成してもよい。
基板211の詳細は、図14の基板201の記載を参照すればよい。
不純物領域213a、213bの記載は、図14の不純物領域203a、203bの記載を参照すればよい。
不純物領域214a、214bの記載は、図14の不純物領域204a、204bの記載を参照すればよい。
素子分離層215の詳細は、図14の素子分離層205の記載を参照すればよい。
絶縁膜218の詳細は、図14の絶縁膜208の記載を参照すればよい。
側壁絶縁層217の詳細は、図14の側壁絶縁層207の記載を参照すればよい。
図15に示すFIN型トランジスタは、半導体221乃至223の側面がゲート電極GEに囲まれている。上記構成をとることで、半導体221乃至223に効果的にゲート電界を印加することが可能になり、DIBL(Drain Induced Barrier Lowering)といった短チャネル効果を防ぐことが可能になる。また、半導体221乃至223の側面にもチャネルが形成されるため、トランジスタの導通時の電流(オン電流)を高くすることができる。FIN型トランジスタは、微細化に適した構造といえる。
ここでFIN型トランジスタとして、ユニットU[0]乃至ユニットU[2]には例えば図15のトランジスタを用いればよい。また、ユニットU[3]乃至ユニットU[6]には例えば図20のトランジスタを用いればよい。また、ユニットU[7]には例えば図20のトランジスタを用いればよい。
図16(A)乃至(C)に示すトランジスタは、1つまたは複数の凸形状からなる半導体SEMを有する。凸形状の幅は概略揃えることが好ましい。トランジスタのチャネル幅を大きくするためには例えば凸形状の数を増やせばよい。
図16(A)の上面図において、トランジスタは1つの凸形状からなる半導体SEMを有する。図16(B)の上面図において、3つの凸形状からなる半導体SEMを有する。図16(C)の上面図において、トランジスタは6つの凸形状からなる半導体SEMを有する。
図16に示すトランジスタは一例である。ユニットU[0]乃至ユニットU[2]において、1つのユニット、あるいは一つのトランジスタの半導体SEMの凸形状を有する領域(以下、凸部)の数をNM0、ユニットU[3]乃至ユニットU[6]において、1つのユニット、あるいは一つのトランジスタの半導体SEMの凸部の数をNM2、ユニットU[7]において、1つのユニット、あるいは一つのトランジスタの半導体SEMの凸部の数をNM7とする。図20に示すように、NM0は、NM2よりも、NM2はNM7よりも、それぞれ少ないことが好ましい。
また、図1において、トランジスタP1[0]、P2[0]、N1[0]、N2[0]の半導体SEMの凸部の数をNM0、トランジスタP1[1]、P2[1]、N1[1]、N2[1]の半導体SEMの凸部の数をNM1、トランジスタP1[k−2]、P2[k−2]、N1[k−2]、N2[k−2]の半導体SEMの凸部の数をNMk−2、トランジスタP1[k−1]、N1[k−1]の半導体SEMの凸部の数をNMk−1とする。図1において、NM0は、NMk−1よりも少ないことが好ましい。
<<PTLの構成例2>>
図17は、上述のPTL10とは異なるPTL30の回路構成を示している。
図17は、図1のPTL10において、pチャネル型トランジスタを全てnチャネル型トランジスタに置き換えたものである。
特に、上記nチャネル型トランジスタはチャネルに酸化物半導体を含むトランジスタ(以下、酸化物半導体トランジスタ)であることが好ましい。酸化物半導体トランジスタは、トランジスタを非導通にしたときのリーク電流(オフ電流)が極めて小さく、消費電力の小さい回路を構成することが可能になる。
上記酸化物半導体は、例えば、インジウム(In)を含む酸化物半導体である。例えば、酸化物半導体がインジウムを含むと、キャリア移動度(電子移動度)が高くなる。また、酸化物半導体は、元素Mを含むと好ましい。元素Mは、好ましくは、アルミニウム(Al)、ガリウム(Ga)、イットリウム(Y)またはスズ(Sn)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(B)、シリコン(Si)、チタン(Ti)、鉄(Fe)、ニッケル(Ni)、ゲルマニウム(Ge)、ジルコニウム(Zr)、モリブデン(Mo)、ランタン(La)、セリウム(Ce)、ネオジム(Nd)、ハフニウム(Hf)、タンタル(Ta)、タングステン(W)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。元素Mは、例えば、酸素との結合エネルギーが高い元素である。例えば、酸素との結合エネルギーがインジウムよりも高い元素である。または、元素Mは、例えば、酸化物半導体のエネルギーギャップを大きくする機能を有する元素である。また、酸化物半導体は、亜鉛(Zn)を含むと好ましい。酸化物半導体は、亜鉛を含むと結晶化しやすくなる場合がある。
ただし、上記酸化物半導体は、インジウムを含む酸化物半導体に限定されない。酸化物半導体は、例えば、亜鉛スズ酸化物、ガリウムスズ酸化物などの、インジウムを含まず、亜鉛を含む酸化物半導体、ガリウムを含む酸化物半導体、スズを含む酸化物半導体などであっても構わない。
図17のPTL30には、図6乃至図10、および図18に示したトランジスタの配置及び構成例を適用することが可能である。
(実施の形態2)
本実施の形態では、レベルシフタLS、パストランジスタロジックPTL、及びアンプAMPを含む表示装置の回路ブロック図について説明する。図22には、ソースドライバ、ゲートドライバ、表示部の回路ブロック図を示している。
図22の回路ブロック図に示す表示装置は、ソースドライバ100、ゲートドライバ101、及び表示部102を有する。また図22では、表示部102中にマトリクス状に配置された複数の画素103を示している。
ソースドライバ100は、シフトレジスタSR、データラッチD−Latch、レベルシフタLS、パストランジスタロジックPTL、電圧生成回路V−gene、及びアンプAMPを有する。ソースドライバ100は、複数のソース線SLにアナログの画像データを出力する機能を有する。また、ドライバICでソースドライバ100を作製してもよい。
シフトレジスタSRは、例えばソースクロックSCLK、ソーススタートパルスSSPが入力される。シフトレジスタSRはサンプリングパルスを生成し、データラッチD−Latchに出力する。
データラッチD−Latchは、上述したサンプリングパルスの他、デジタルの画像データであるデータ信号DATA[0]乃至DATA[k−1]が入力される。データラッチD−Latchでは、データ信号DATA[0]乃至DATA[k−1]がサンプリングパルスに従ってラッチされる。データラッチD−Latchは、ラッチしたデータ信号DATA[0]乃至DATA[k−1]をレベルシフタLSに出力する。
レベルシフタLSは、入力されるデータ信号DATA[0]乃至DATA[k−1]を昇圧し、実施の形態1に示した信号DECPB[0]乃至DECPB[k−1]にして出力する。
パストランジスタロジックPTLは上記実施の形態1での説明と同様である。すなわちパストランジスタロジックPTLは、昇圧された信号DECPB[0]乃至DECPB[k−1]に従ってトランジスタの導通状態を制御し、電圧生成回路V−geneで生成される電圧V[0]乃至V[j−1]に応じたアナログ信号である出力信号PTL_OUTを出力する。実施の形態1に示したPTL10又はPTL30を、パストランジスタロジックPTLに適用してもよい。
アンプAMPは、入力される出力信号PTL_OUTの電流を大きくし、データ信号Vdataとして出力する。
アンプAMPで得られるデータ信号Vdataは、複数のソース線SLに出力されるアナログ信号となる。
ゲートドライバ101は、一例としては、シフトレジスタ、バッファ等を有する。ゲートドライバ101は、ゲートスタートパルス、ゲートクロック等が入力され、パルス信号を出力する。ゲートドライバ101を構成する回路は、ソースドライバ100と同様にIC化してもよいし、表示部102の画素103が有するトランジスタと同じトランジスタを用いてもよい。
ゲートドライバ101は、複数のゲート線GLに走査信号を出力する。なお、ゲートドライバ101を複数設け、複数のゲートドライバ101により、複数のゲート線GLを分割して制御してもよい。
表示部102は、複数のゲート線GL、及び複数のソース線SLが概略直交するように設けられている。ゲート線GLとソース線SLの交差部には、画素103が設けられる。なお表示部102における画素103の配置は、カラー表示であれば、RGB(赤緑青)の各色に対応した画素が順に設けられる。なお、RGBの画素の配列は、ストライプ配列、モザイク配列、デルタ配列等適宜用いることができる。またRGBに限らず、白あるいは黄といった色を追加してカラー表示を行う構成としてもよい。
図22の画素103は、例えば、図23(A)に示す構成とすることができる。
図23(A)に示す画素回路103aは、液晶素子870と、トランジスタ850と、容量素子860と、を有する。
液晶素子870の一対の電極の一方の電位は、画素回路103aの仕様に応じて適宜設定される。液晶素子870は、書き込まれるデータにより配向状態が設定される。なお、複数の画素回路103aのそれぞれが有する液晶素子870の一対の電極の一方に共通の電位(コモン電位)を与えてもよい。また、各行の画素回路103aの液晶素子870の一対の電極の一方に異なる電位を与えてもよい。
例えば、液晶素子870を備える表示装置の駆動方法としては、TNモード、STNモード、VA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、MVAモード、PVA(Patterned Vertical Alignment)モード、IPSモード、FFSモード、又はTBA(Transverse Bend Alignment)モードなどを用いてもよい。また、表示装置の駆動方法としては、上述した駆動方法の他、ECB(Electrically Controlled Birefringence)モード、PDLC(Polymer Dispersed Liquid Crystal)モード、PNLC(Polymer Network Liquid Crystal)モード、ゲストホストモードなどがある。ただし、これに限定されず、液晶素子及びその駆動方式として様々なものを用いることができる。
画素回路103aにおいて、トランジスタ850のソース電極またはドレイン電極の一方は、ソース線SLに電気的に接続され、他方は液晶素子870の一対の電極の他方に電気的に接続される。また、トランジスタ850のゲート電極は、ゲート線GLに電気的に接続される。トランジスタ850は、画像データの書き込みを制御する機能を有する。
容量素子860の一対の電極の一方は、電位が供給される配線(以下、電位供給線VL)に電気的に接続され、他方は、液晶素子870の一対の電極の他方に電気的に接続される。なお、電位供給線VLの電位の値は、画素回路103aの仕様に応じて適宜設定される。容量素子860は、書き込まれたデータを保持する保持容量としての機能を有する。
例えば、図23(A)の画素回路103aを有する表示装置では、例えば、図22に示すゲートドライバ101により各行の画素回路103aを順次選択し、トランジスタ850をオン状態にして画像データを書き込む。
データが書き込まれた画素回路103aは、トランジスタ850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。
また、図22に示す画素103は、例えば、図23(B)に示す構成とすることができる。
図23(B)に示す画素回路103bは、トランジスタ852、854と、容量素子862と、発光素子872と、を有する。
画素回路103bにおいて、トランジスタ852のソース電極及びドレイン電極の一方は、ソース線SLに電気的に接続される。さらに、トランジスタ852のゲート電極は、ゲート線GLに電気的に接続される。
トランジスタ852は、画像データの書き込みを制御する機能を有する。
容量素子862の一対の電極の一方は、電位が与えられる配線(以下、電位供給線VL_aという)に電気的に接続され、他方は、トランジスタ852のソース電極及びドレイン電極の他方に電気的に接続される。
容量素子862は、書き込まれたデータを保持する保持容量としての機能を有する。
トランジスタ854のソース電極及びドレイン電極の一方は、電位供給線VL_aに電気的に接続される。さらに、トランジスタ854のゲート電極は、トランジスタ852のソース電極及びドレイン電極の他方に電気的に接続される。
発光素子872のアノード及びカソードの一方は、電位供給線VL_bに電気的に接続され、他方は、トランジスタ854のソース電極及びドレイン電極の他方に電気的に接続される。
発光素子872としては、例えば有機エレクトロルミネッセンス素子(有機EL素子ともいう)などを用いることができる。ただし、発光素子872としては、これに限定されず、無機材料からなる無機EL素子を用いても良い。
なお、電位供給線VL_a及び電位供給線VL_bの一方には、高電源電位VDDが与えられ、他方には、低電源電位VSSが与えられる。
図23(B)の画素回路103bを有する表示装置では、例えば、図22に示すゲートドライバ101により各行の画素回路103bを順次選択し、トランジスタ852をオン状態にして画像データを書き込む。
データが書き込まれた画素回路103bは、トランジスタ852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854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、発光素子872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。
ここでトランジスタ850、852および854等には例えば、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。
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。また、酸化物半導体を半導体膜に用いるトランジスタは、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に比べて移動度が高く、例えばトランジスタの微細化が可能である。
画素回路103bは、発光素子に接続されたトランジスタの閾値を補正する目的で、外部の補正回路に接続されていてもよい。その一例を図24及び図25に示す。
図24は、図22に示す表示装置の回路ブロックに、補正回路104及び複数の配線MLを追加したものである。
画素103の発光素子に流れる電流は、複数の配線MLを通じて、補正回路104に供給される。
補正回路104は、例えば、電流検出回路、メモリー、画像処理回路、CPUなどの回路を含む。
補正回路104は、画素103から供給された発光素子の電流をモニターし、ソースドライバ100に入力されるデータ信号DATA[0]乃至DATA[k−1]を補正する機能を有する。
なお、補正回路104及びソースドライバ100は、1つのドライバICに含めてもよい。
図24の画素103は、例えば、図25に示す構成とすることができる。
図25に示す画素回路103cは、トランジスタ665乃至トランジスタ667と、容量素子668と、発光素子664とを有する。
画素回路103cにおいて、トランジスタ666は、ソース線SLと、トランジスタ665のゲートとの間の導通状態を制御する機能を有する。トランジスタ665は、ソース及びドレインの一方が、発光素子664のアノード及びカソードの一方に電気的に接続され、ソース及びドレインの他方が電位供給線VL_aに電気的に接続されている。トランジスタ667は、配線MLと、トランジスタ665のソース及びドレインの一方の間の導通状態を制御する機能を有する。容量素子668の一対の電極のうち、一方はトランジスタ665のゲートに電気的に接続され、他方は発光素子664のアノード及びカソードの一方に電気的に接続されている。発光素子664のアノード及びカソードの他方は、電位供給線VL_bに電気的に接続されている。
また、トランジスタ666及びトランジスタ667のスイッチングは、ゲート線GLの電位に従って行われる。
発光素子664の詳細は、図23(B)の発光素子872の記載を参照すればよい。
発光素子664に流れる電流は、トランジスタ667及び配線MLを介して補正回路104に供給される。補正回路104は、当該電流の値をモニターし、ソースドライバ100に供給されるデータ信号DATA[0]乃至DATA[k−1]を補正する。
例えば、本明細書等において、表示素子、表示素子を有する装置である表示装置、発光素子、及び発光素子を有する装置である発光装置は、様々な形態を用いること、又は様々な素子を有することが出来る。表示素子、表示装置、発光素子又は発光装置は、例えば、EL(エレクトロルミネッセンス)素子(有機物及び無機物を含むEL素子、有機EL素子、無機EL素子)、LED(白色LED、赤色LED、緑色LED、青色LEDなど)、トランジスタ(電流に応じて発光するトランジスタ)、電子放出素子、液晶素子、電子インク、電気泳動素子、グレーティングライトバルブ(GLV)、プラズマディスプレイパネル(PDP)、MEMS(マイクロ・エレクトロ・メカニカル・システム)を用いた表示素子、デジタルマイクロミラーデバイス(DMD)、DMS(デジタル・マイクロ・シャッター)、MIRASOL(登録商標)、IMOD(インターフェロメトリック・モジュレーション)素子、シャッター方式のMEMS表示素子、光干渉方式のMEMS表示素子、エレクトロウェッティング素子、圧電セラミックディスプレイ、カーボンナノチューブを用いた表示素子などの少なくとも一つを有している。これらの他にも、電気的または磁気的作用により、コントラスト、輝度、反射率、透過率などが変化する表示媒体を有していても良い。EL素子を用いた表示装置の一例としては、ELディスプレイなどがある。電子放出素子を用いた表示装置の一例としては、フィールドエミッションディスプレイ(FED)又はSED方式平面型ディスプレイ(SED:Surface−conduction Electron−emitter Display)などがある。液晶素子を用いた表示装置の一例としては、液晶ディスプレイ(透過型液晶ディスプレイ、半透過型液晶ディスプレイ、反射型液晶ディスプレイ、直視型液晶ディスプレイ、投射型液晶ディスプレイ)などがある。電子インク、電子粉流体(登録商標)、又は電気泳動素子を用いた表示装置の一例としては、電子ペーパーなどがある。なお、半透過型液晶ディスプレイや反射型液晶ディスプレイを実現する場合には、画素電極の一部、または、全部が、反射電極としての機能を有するようにすればよい。例えば、画素電極の一部、または、全部が、アルミニウム、銀、などを有するようにすればよい。さらに、その場合、反射電極の下に、SRAMなどの記憶回路を設けることも可能である。これにより、さらに、消費電力を低減することができる。なお、LEDを用いる場合、LEDの電極や窒化物半導体の下に、グラフェンやグラファイトを配置してもよい。グラフェンやグラファイトは、複数の層を重ねて、多層膜としてもよい。このように、グラフェンやグラファイトを設けることにより、その上に、窒化物半導体、例えば、結晶を有するn型GaN半導体層などを容易に成膜することができる。さらに、その上に、結晶を有するp型GaN半導体層などを設けて、LEDを構成することができる。なお、グラフェンやグラファイトと、結晶を有するn型GaN半導体層との間に、AlN層を設けてもよい。なお、LEDが有するGaN半導体層は、MOCVDで成膜してもよい。ただし、グラフェンを設けることにより、LEDが有するGaN半導体層は、スパッタ法で成膜することも可能である。
(実施の形態3)
本実施の形態では、上述の実施の形態で説明した半導体装置を用いた応用例として、電子部品に適用する例、該電子部品を表示モジュールに適用する例、該表示モジュールの応用例、及び電子機器への応用例について、図26乃至図29を用いて説明する。
まず図26(A)では上述の実施の形態で説明した半導体装置を電子部品に適用する例について説明する。なお電子部品は、半導体パッケージ、又はIC用パッケージともいう。この電子部品は、端子取り出し方向や、端子の形状に応じて、複数の規格や名称が存在する。そこで、本実施の形態では、その一例について説明することにする。
図14および図15に示すようなトランジスタで構成される半導体装置は、組み立て工程(後工程)を経て、プリント基板に脱着可能な部品が複数合わさることで完成する。
後工程については、図26(A)に示す各工程を経ることで完成させることができる。具体的には、前工程で得られる素子基板が完成(ステップS1)した後、基板の裏面を研削する(ステップS2)。この段階で基板を薄膜化することで、前工程での基板の反り等を低減し、部品としての小型化を図るためである。
基板の裏面を研削して、基板を複数のチップに分離するダイシング工程を行う。そして、分離したチップを個々にピックアップしてインターポーザ上に搭載し接合する、ダイボンディング工程を行う(ステップS3)。このダイボンディング工程におけるチップとインターポーザとの接着は、樹脂による接着や、テープによる接着等、適宜製品に応じて適した方法を選択する。
次いでインターポーザの配線とチップ上の電極とを、金属の細線(ワイヤー)で電気的に接続する、ワイヤーボンディングを行う(ステップS4)。金属の細線には、銀線や金線を用いることができる。また、ワイヤーボンディングは、ボールボンディングや、ウェッジボンディングを用いることができる。
ワイヤーボンディングされたチップは、エポキシ樹脂等で封止される、モールド工程が施される(ステップS5)。モールド工程を行うことで電子部品の内部が樹脂で充填され、機械的な外力による内蔵される回路部やワイヤーに対するダメージを低減することができ、また水分や埃による特性の劣化を低減することができる。
次いでパッケージの表面に印字処理(マーキング)を施す(ステップS6)。そして最終的な検査工程(ステップS7)を経て電子部品が完成する(ステップS8)。
以上説明した電子部品は、上述の実施の形態で説明した半導体装置を含む構成とすることができる。そのため、小型化、信頼性に優れた電子部品を実現することができる。
また、完成した電子部品の断面模式図を図26(B)に示す。図26(B)に示す電子部品800は、インターポーザ802の表面に半導体装置801が設けられる。半導体装置801は、ワイヤー805を介してインターポーザ802表面の配線に接続され、インターポーザ裏面に設けられたバンプ端子806と電気的に接続される。インターポーザ802上の半導体装置801は、エポキシ樹脂804が充填され、パッケージ803によって封止される。
図26(B)に示す電子部品800は、例えばFPC(Flexible Printed Circuit)、あるいは表示パネル上に実装される。
次いで図26(B)に示す電子部品の表示パネルへの実装例について、図27(A)、(B)を用いて説明する。
図27(A)は、表示部711の周辺にソースドライバ714、及びゲートドライバ712A、712Bが設けられ、ソースドライバ714として基板713上に複数の電子部品800が実装される例を示している。
複数の電子部品800は、異方性導電接着剤、及び異方性導電フィルムを用いて基板713上に実装される。
複数の電子部品800は、FPC715を介して、外部回路基板716と接続される。
また図27(B)は、表示部711の周辺にソースドライバ714、及びゲートドライバ712A、712Bが設けられ、ソースドライバ714としてFPC715上に複数の電子部品800が実装される例を示している。
複数の電子部品800をFPC715上に実装することで、基板713に表示部711を大きく設けることができ、狭額縁化を達成することができる。
次いで図27(A)、(B)の表示パネルを用いた表示モジュールの応用例について、図28を用いて説明を行う。
図28に示す表示モジュール8000は、上部カバー8001と下部カバー8002との間に、FPC8003に接続されたタッチパネル8004、FPC8005に接続された表示パネル8006、バックライトユニット8007、フレーム8009、プリント基板8010、バッテリー8011を有する。なお、バックライトユニット8007、バッテリー8011、タッチパネル8004などは、設けられない場合もある。
上記図27(A)、(B)で説明した表示パネルは、図28における表示パネル8006に用いることができる。
上部カバー8001及び下部カバー8002は、タッチパネル8004及び表示パネル8006のサイズに合わせて、形状や寸法を適宜変更することができる。
タッチパネル8004は、抵抗膜方式または静電容量方式のタッチパネルを表示パネル8006に重畳して用いることができる。また、表示パネル8006の対向基板(封止基板)に、タッチパネル機能を持たせるようにすることも可能である。または、表示パネル8006の各画素内に光センサを設け、光学式のタッチパネルとすることも可能である。または、表示パネル8006の各画素内にタッチセンサ用電極を設け、静電容量方式のタッチパネルとすることも可能である。
バックライトユニット8007は、光源8008を有する。光源8008をバックライトユニット8007の端部に設け、光拡散板を用いる構成としてもよい。
フレーム8009は、表示パネル8006の保護機能の他、プリント基板8010の動作により発生する電磁波を遮断するための電磁シールドとしての機能を有する。またフレーム8009は、放熱板としての機能を有していてもよい。
プリント基板8010は、電源回路、ビデオ信号及びクロック信号を出力するための信号処理回路を有する。電源回路に電力を供給する電源としては、外部の商用電源であっても良いし、別途設けたバッテリー8011による電源であってもよい。バッテリー8011は、商用電源を用いる場合には、省略可能である。
また、表示モジュール8000には、偏光板、位相差板、プリズムシートなどの部材を追加して設けてもよい。
次いで、コンピュータ、携帯情報端末(携帯電話、携帯型ゲーム機、音響再生装置なども含む)、電子ペーパー、テレビジョン装置(テレビ、又はテレビジョン受信機ともいう)、デジタルビデオカメラなどの電子機器の表示パネルを、上述の電子部品を適用した表示パネルとする場合について説明する。
図29(A)は、携帯型の情報端末であり、筐体901、筐体902、第1の表示部903a、第2の表示部903bなどによって構成されている。筐体901と筐体902の少なくとも一部には、先の実施の形態に示す半導体装置を有する電子部品が設けられている。そのため、小型化、信頼性に優れた携帯型の情報端末が実現される。
なお、第1の表示部903aはタッチ入力機能を有するパネルとなっており、例えば図29(A)の左図のように、第1の表示部903aに表示される選択ボタン904により「タッチ入力」を行うか、「キーボード入力」を行うかを選択できる。選択ボタンは様々な大きさで表示できるため、幅広い世代の人が使いやすさを実感できる。ここで、例えば「キーボード入力」を選択した場合、図29(A)の右図のように第1の表示部903aにはキーボード905が表示される。これにより、従来の情報端末と同様に、キー入力による素早い文字入力などが可能となる。
また、図29(A)に示す携帯型の情報端末は、図29(A)の右図のように、第1の表示部903a及び第2の表示部903bのうち、一方を取り外すことができる。第2の表示部903bもタッチ入力機能を有するパネルとし、持ち運びの際、さらなる軽量化を図ることができ、一方の手で筐体902を持ち、他方の手で操作することができるため便利である。
図29(A)に示す携帯型の情報端末は、様々な情報(静止画、動画、テキスト画像など)を表示する機能、カレンダー、日付又は時刻などを表示部に表示する機能、表示部に表示した情報を操作又は編集する機能、様々なソフトウェア(プログラム)によって処理を制御する機能、等を有することができる。また、筐体の裏面や側面に、外部接続用端子(イヤホン端子、USB端子など)、記録媒体挿入部などを備える構成としてもよい。
また、図29(A)に示す携帯型の情報端末は、無線で情報を送受信できる構成としてもよい。無線により、電子書籍サーバから、所望の書籍データなどを購入し、ダウンロードする構成とすることも可能である。
更に、図29(A)に示す筐体902にアンテナやマイク機能や無線機能を持たせ、携帯電話として用いてもよい。
図29(B)は、電子ペーパーを実装した電子書籍端末910であり、筐体911と筐体912の2つの筐体で構成されている。筐体911及び筐体912には、それぞれ表示部913及び表示部914が設けられている。筐体911と筐体912は、軸部915により接続されており、該軸部915を軸として開閉動作を行うことができる。また、筐体911は、電源916、操作キー917、スピーカー918などを備えている。筐体911、筐体912の少なくとも一には、先の実施の形態に示す半導体装置を有する電子部品が設けられている。そのため、小型化、信頼性に優れた電子書籍端末が実現される。
図29(C)は、テレビジョン装置であり、筐体921、表示部922、スタンド923などで構成されている。テレビジョン装置の操作は、筐体921が備えるスイッチや、リモコン操作機924により行うことができる。筐体921及びリモコン操作機924には、先の実施の形態に示す半導体装置を有する電子部品が搭載されている。そのため、小型化、信頼性に優れたテレビジョン装置が実現される。
図29(D)は、スマートフォンであり、本体930には、表示部931と、スピーカー932と、マイク933と、操作ボタン934等が設けられている。本体930内には、先の実施の形態に示す半導体装置を有する電子部品が設けられている。そのため小型化、信頼性に優れたスマートフォンが実現される。
図29(E)は、デジタルカメラであり、本体941、表示部942、操作スイッチ943などによって構成されている。本体941内には、先の実施の形態に示す半導体装置を有する電子部品が設けられている。そのため、小型化、信頼性に優れたデジタルカメラが実現される。
以上のように、本実施の形態に示す電子機器には、先の実施の形態に係る半導体装置を有する電子部品が搭載されている。このため、小型化、信頼性に優れた電子機器が実現される。
(実施の形態4)
本実施の形態では、本発明の一態様の表示パネルの構成について、図30乃至図33を参照しながら説明する。
図30は本発明の一態様の表示パネル700の構成を説明する図である。図30(A)は本発明の一態様の表示パネル700の下面図である。図30(B−1)は図30(A)の一部を説明する下面図であり、図30(B−2)は図30(B−1)に図示する一部の構成を省略して説明する下面図である。
図31は本発明の一態様の表示パネル700の構成を説明する図である。図31(A)は図30(A)の切断線X3−X4、X5−X6、X7−X8、X9−X10、X11−X12、X13−X14における断面図である。図31(B)は表示パネルの一部の構成を説明する断面図であり、図31(C)は表示パネルの他の一部の構成を説明する断面図である。
図32は本発明の一態様の表示パネル700の構成を説明する図である。図32は本発明の一態様の表示パネル700が備える画素回路に用いることができる画素回路530(i,j)および画素回路530(i,j+1)の回路図である。
図33は本発明の一態様の表示パネル700の構成を説明する図である。図33(A)は本発明の一態様の表示パネル700に用いることができる画素および配線等の配置を説明するブロック図である。図33(B−1)および図33(B−2)は本発明の一態様の表示パネル700に用いることができる開口部751Hの配置を説明する模式図である。
<表示パネルの構成例1.>
本実施の形態で説明する表示パネル700は、信号線S1(j)と、画素702(i,j)と、を有する(図30(B−1)および図30(B−2)参照)。
画素702(i,j)は、信号線S1(j)と電気的に接続される。
画素702(i,j)は、第1の表示素子750(i,j)と、第1の導電膜と、第2の導電膜と、絶縁膜501Cと、画素回路530(i,j)と、第2の表示素子550(i,j)と、を有する(図31(A)および図32参照)。
第1の導電膜は、第1の表示素子750(i,j)と電気的に接続される(図31(A)参照)。例えば、第1の導電膜を、第1の表示素子750(i,j)の第1の電極751(i,j)に用いることができる。
第2の導電膜は、第1の導電膜と重なる領域を備える。例えば、第2の導電膜を、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に用いることができる。
絶縁膜501Cは、第2の導電膜と第1の導電膜の間に挟まれる領域を備える。
画素回路530(i,j)は、第2の導電膜と電気的に接続される。例えば、第2の導電膜をソース電極またはドレイン電極として機能する導電膜512Bに用いたトランジスタを、画素回路530(i,j)のスイッチSW1に用いることができる(図31(A)および図32参照)。
第2の表示素子550(i,j)は、画素回路530(i,j)と電気的に接続される。
絶縁膜501Cは、開口部591Aを備える(図31(A)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の導電膜を兼ねる第1の電極751(i,j)と電気的に接続される。
画素回路530(i,j)は、信号線S1(j)と電気的に接続される(図32参照)。なお、導電膜512Aは、信号線S1(j)と電気的に接続される(図31(A)および図32参照)。
第1の電極751(i,j)は、絶縁膜501Cに埋め込まれた側端部を備える。
また、本実施の形態で説明する表示パネルの画素回路530(i,j)は、スイッチSW1を備える。スイッチSW1はトランジスタを含み、トランジスタは、酸化物半導体を含む。
また、本実施の形態で説明する表示パネルの第2の表示素子550(i,j)は、第1の表示素子750(i,j)が表示をする方向と同一の方向に表示をする機能を備える。例えば、外光を反射する強度を制御して第1の表示素子750(i,j)が表示をする方向を、破線の矢印で図中に示す。また、第2の表示素子550(i,j)が表示をする方向を、実線の矢印で図中に示す(図31(A)参照)。
また、本実施の形態で説明する表示パネルの第2の表示素子550(i,j)は、第1の表示素子750(i,j)が表示をする領域に囲まれた領域に表示をする機能を備える。なお、第1の表示素子750(i,j)は、第1の電極751(i,j)と重なる領域に表示をし、第2の表示素子550(i,j)は、開口部751Hと重なる領域に表示をする。
また、本実施の形態で説明する表示パネルの第1の表示素子750(i,j)は、入射する光を反射する機能を備える反射膜と、反射する光の強さを制御する機能と、を有する。そして、反射膜は、開口部751Hを備える。なお、例えば、第1の表示素子750(i,j)の反射膜に、第1の導電膜または第1の電極751(i,j)等を用いることができる。
また、第2の表示素子550(i,j)は、開口部751Hに向けて光を射出する機能を有する。
また、本実施の形態で説明する表示パネルは、画素702(i,j)と、一群の画素702(i,1)乃至画素702(i,n)と、他の一群の画素702(1,j)乃至画素702(m,j)と、走査線G1(i)と、を有する(図33(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。
また、本実施の形態で説明する表示パネルは、走査線G2(i)と、配線CSCOMと、配線ANOと、を有する。
一群の画素702(i,1)乃至画素702(i,n)は、画素702(i,j)を含み、行方向(図中に矢印Rで示す方向)に配設される。
また、他の一群の画素702(1,j)乃至画素702(m,j)は、画素702(i,j)を含み、行方向と交差する列方向(図中に矢印Cで示す方向)に配設される。
走査線G1(i)は、行方向に配設される一群の画素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。
例えば、画素702(i,j)の行方向に隣接する画素702(i,j+1)は、画素702(i,j)に対する開口部751Hの配置と異なるように画素702(i,j+1)に配置される開口部を備える(図33(B−1)参照)。
例えば、画素702(i,j)の列方向に隣接する画素702(i+1,j)は、画素702(i,j)に対する開口部751Hの配置と異なるように画素702(i+1,j)に配置される開口部を備える(図33(B−2)参照)。なお、例えば、第1の電極751(i,j)を反射膜に用いることができる。
上記本発明の一態様の表示パネルは、第1の表示素子と、第1の表示素子と電気的に接続される第1の導電膜と、第1の導電膜と重なる領域を備える第2の導電膜と、第2の導電膜と第1の導電膜の間に挟まれる領域を備える絶縁膜と、第2の導電膜と電気的に接続される画素回路と、画素回路と電気的に接続される第2の表示素子と、を含み、絶縁膜は開口部を備え、第2の導電膜は第1の導電膜と開口部で電気的に接続される。
これにより、例えば同一の工程を用いて形成することができる画素回路を用いて、第1の表示素子と、第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。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は、端子519Bと、導電膜511Bと、を有する(図31(A)参照)。
絶縁膜501Cは、端子519Bおよび導電膜511Bの間に挟まれる領域を備える。また、絶縁膜501Cは、開口部591Bを備える。
端子519Bは、開口部591Bにおいて導電膜511Bと電気的に接続される。また、導電膜511Bは、画素回路530(i,j)と電気的に接続される。なお、例えば、第1の電極751(i,j)または第1の導電膜を反射膜に用いる場合、端子519Bの接点として機能する面は、第1の電極751(i,j)の、第1の表示素子750(i,j)に入射する光に向いている面と同じ方向を向いている。
これにより、端子を介して電力または信号を、画素回路に供給することができる。その結果、利便性または信頼性に優れた新規な表示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。なお、第2の電極752は、第1の電極751(i,j)との間に液晶材料の配向を制御する電界が形成されるように配置される。
また、本実施の形態で説明する表示パネルは、配向膜AF1および配向膜AF2を備える。配向膜AF2は、配向膜AF1との間に液晶材料を含む層753を挟むように配設される。
また、本実施の形態で説明する表示パネルの第2の表示素子550(i,j)は、第3の電極551(i,j)と、第4の電極552と、発光性の有機化合物を含む層553(j)と、を備える。
第4の電極552は、第3の電極551(i,j)と重なる領域を備える。発光性の有機化合物を含む層553(j)は、第3の電極551(i,j)および第4の電極552の間に配設される。そして、第3の電極551(i,j)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。
また、本実施の形態で説明する表示パネルの画素702(i,j)は、着色膜CF1と、遮光膜BMと、絶縁膜771と、機能膜770Pと、を有する。
着色膜CF1は、第1の表示素子750(i,j)と重なる領域を備える。遮光膜BMは、第1の表示素子750(i,j)と重なる領域に開口部を備える。
絶縁膜771は、着色膜CF1と液晶材料を含む層753の間または遮光膜BMと液晶材料を含む層753の間に配設される。これにより、着色膜CF1の厚さに基づく凹凸を平坦にすることができる。または、遮光膜BMまたは着色膜CF1等から液晶材料を含む層753への不純物の拡散を、抑制することができる。
機能膜770Pは、第1の表示素子750(i,j)と重なる領域を備える。機能膜770Pは、第1の表示素子750(i,j)との間に基板770を挟むように配設される。
また、本実施の形態で説明する表示パネルは、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の間に配設される。
機能層520は、画素回路530(i,j)と、第2の表示素子550(i,j)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。
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)の間に配設される。
絶縁膜528は、絶縁膜521および基板570の間に配設され、第2の表示素子550(i,j)と重なる領域に開口部を備える。第3の電極551の周縁に沿って形成される絶縁膜528は、第3の電極551および第4の電極552の短絡を防止することができる。
絶縁膜518は、絶縁膜521および画素回路530(i,j)の間に配設される領域を備え、絶縁膜516は、絶縁膜518および画素回路530(i,j)の間に配設される領域を備える。
また、本実施の形態で説明する表示パネルは、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の間に配設され、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の間に配設され、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519Cと、導電膜511Cと、導電体CPと、を有する。
絶縁膜501Cは、端子519Cおよび導電膜511Cの間に挟まれる領域を備える。また、絶縁膜501Cは、開口部591Cを備える。
端子519Cは、開口部591Cにおいて導電膜511Cと電気的に接続される。また、導電膜511Cは、画素回路530(i,j)と電気的に接続される。
導電体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体CPに用いることができる。
また、本実施の形態で説明する表示パネルは、駆動回路GDと、駆動回路SDと、を有する(図30(A)および図33(A)参照)。
駆動回路GDは、走査線G1(i)と電気的に接続される。駆動回路GDは、例えばトランジスタMDを備える。具体的には、画素回路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31(A)および図31(C)参照)。
駆動回路SDは、信号線S1(j)と電気的に接続される。駆動回路SDは、例えば端子519Bまたは端子519Cと同一の工程で形成することができる端子に導電材料を用いて電気的に接続される。
駆動回路SDは、本発明の一態様のPTL回路を有することが好ましい。駆動回路SDが本発明の一態様のPTL回路を有することにより、駆動回路SDの集積化が可能となる。駆動回路SDとして例えば、実施の形態2に示すソースドライバ100の記載を参照することができる。
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。
《構成例1.》
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、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)、走査線G1(i)、走査線G2(i)、配線CSCOM、配線ANOを有する。
また、本発明の一態様の表示パネルは、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、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、画素回路530(i,j)、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、開口部751H、液晶材料を含む層753、第2の電極752、を有する。
また、本発明の一態様の表示パネルは、配向膜AF1、配向膜AF2、着色膜CF1、遮光膜BM、絶縁膜771、機能膜770Pを有する。
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)、第3の電極551(i,j)、第4の電極552または発光性の有機化合物を含む層553(j)を有する。
また、本発明の一態様の表示パネルは、絶縁膜501Cを有する。
また、本発明の一態様の表示パネルは、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。具体的には厚さ0.7mmの無アルカリガラスを用いることができる。
例えば、第6世代(1500mm×1850mm)、第7世代(1870mm×2200mm)、第8世代(2200mm×2400mm)、第9世代(2400mm×2800mm)、第10世代(2950mm×3400mm)等の面積が大きなガラス基板を基板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、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化窒化物膜等を、基板570等に用いることができる。例えば、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコン、酸化アルミニウム等を、基板570等に用いることができる。SUSまたはアルミニウム等を、基板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、樹脂フィルム、樹脂板または積層体等を基板570等に用いることができる。ここで、樹脂フィルムは例えば、シロキサン結合を有する樹脂、アクリル樹脂、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、またはポリウレタン、等を有することが好ましい。
また、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。具体的には厚さ0.7mmまたは厚さ0.1mm程度まで研磨した無アルカリガラスを用いることができる。
《構造体KB1》
例えば、有機材料、無機材料または有機材料と無機材料の複合材料を構造体KB1等に用いることができる。これにより、構造体KB1等を挟む構成の間に所定の間隔を設けることができる。
具体的には、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリシロキサン若しくはアクリル樹脂等またはこれらから選択された複数の樹脂の複合材料などを構造体KB1等に用いることができる。また、感光性を有する材料を用いて形成してもよい。
《封止材705》
無機材料、有機材料または無機材料と有機材料の複合材料等を封止材705等に用いることができる。
例えば、熱溶融性の樹脂または硬化性の樹脂等の有機材料を、封止材705等に用いることができる。
例えば、反応硬化型接着剤、光硬化型接着剤、熱硬化型接着剤または/および嫌気型接着剤等の有機材料を封止材705等に用いることができる。
具体的には、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、イミド樹脂、PVC(ポリビニルクロライド)樹脂、PVB(ポリビニルブチラル)樹脂、EVA(エチレンビニルアセテート)樹脂等を含む接着剤を封止材705等に用いることができる。
《接合層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。
《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501C》
例えば、絶縁膜521に用いることができる材料を絶縁膜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の膜を絶縁膜501Cに用いることができる。
なお、絶縁膜501Cは、開口部591A、開口部591Bまたは開口部591Cを有する。
《配線、端子、導電膜》
導電性を備える材料を配線等に用いることができる。具体的には、導電性を備える材料を、信号線S1(j)、信号線S2(j)、走査線G1(i)、走査線G2(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。
具体的には、導電性高分子を配線等に用いることができる。
《第1の導電膜、第2の導電膜》
例えば、配線等に用いることができる材料を第1の導電膜または第2の導電膜に用いることができる。
また、第1の電極571(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。
《画素回路530(i,j)》
画素回路530(i,j)は、信号線S1(j)、信号線S2(j)、走査線G1(i)、走査線G2(i)、配線CSCOMおよび配線ANOと電気的に接続される(図32参照)。
画素回路530(i,j+1)は、信号線S1(j+1)、信号線S2(j+1)、走査線G1(i)、走査線G2(i)、配線CSCOMおよび配線ANOと電気的に接続される。
なお、信号線S2(j)に供給する信号に用いる電圧が、信号線S1(j+1)に供給する信号に用いる電圧と異なる場合、信号線S1(j+1)を信号線S2(j)から離して配置する。具体的には、信号線S2(j+1)を信号線S2(j)に隣接するように配置する。
画素回路530(i,j)は、スイッチSW1、容量素子C1、スイッチSW2、トランジスタMおよび容量素子C2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C1は、スイッチSW1に用いるトランジスタの第2の電極に電気的に接続される第1の電極と、配線CSCOMに電気的に接続される第2の電極と、を有する。
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SW2に用いることができる。
トランジスタMは、スイッチSW2に用いるトランジスタの第2の電極に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。
なお、半導体膜をゲート電極との間に挟むように設けられた導電膜を備えるトランジスタを、トランジスタMに用いることができる。例えば、トランジスタMの第1の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た導電膜を用いることができる。
容量素子C2は、スイッチSW2に用いるトランジスタの第2の電極に電気的に接続される第1の電極と、トランジスタMの第1の電極に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。
また、第2の表示素子550の第1の電極をトランジスタMの第2の電極と電気的に接続し、第2の表示素子550の第2の電極を配線VCOM2と電気的に接続する。これにより、第2の表示素子550を駆動することができる。
《スイッチSW1、スイッチSW2、トランジスタM、トランジスタMD》
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SW1、スイッチSW2、トランジスタM、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たトランジスタを用いることができる。
例えば、酸化物半導体を半導体膜に用いるトランジスタを利用することができる。具体的には、インジウムを含む酸化物半導体またはインジウムとガリウムと亜鉛を含む酸化物半導体を半導体膜に用いることができる。
一例を挙げれば、アモルファスシリコンを半導体膜に用いたトランジスタと比較して、オフ状態におけるリーク電流が小さいトランジスタをスイッチSW1、スイッチSW2、トランジスタM、トランジスタMD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SW2、トランジスタM、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31(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、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Mに用いることができる(図31(C)参照)。
タンタルおよび窒素を含む厚さ10nmの膜と、銅を含む厚さ300nmの膜と、をこの順で積層した導電膜を導電膜504に用いることができる。
シリコンおよび窒素を含む厚さ400nmの膜と、シリコン、酸素および窒素を含む厚さ200nmの膜と、を積層した材料を絶縁膜506に用いることができる。
インジウム、ガリウムおよび亜鉛を含む厚さ25nmの膜を、半導体膜508に用いることができる。
タングステンを含む厚さ50nmの膜と、アルミニウムを含む厚さ400nmの膜と、チタンを含む厚さ100nmの膜と、をこの順で積層した導電膜を、導電膜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。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。
IPS(In−Plane−Switching)モード、TN(Twisted Nematic)モード、FFS(Fringe Field Switching)モード、ASM(Axially Symmetric aligned Micro−cell)モード、OCB(Optically Compensated Birefringence)モード、FLC(Ferroelectric Liquid Crystal)モード、AFLC(AntiFerroelectric Liquid Crystal)モードなどの駆動方法を用いて駆動することができる液晶素子を用いることができる。
また、例えば垂直配向(VA)モード、具体的には、MVA(Multi−Domain Vertical Alignment)モード、PVA(Patterned Vertical Alignment)モード、ECB(Electrically Controlled Birefringence)モード、CPA(Continuous Pinwheel Alignment)モード、ASV(Advanced Super−View)モードなどの駆動方法を用いて駆動することができる液晶素子を用いることができる。
例えば、サーモトロピック液晶、低分子液晶、高分子液晶、高分子分散型液晶、強誘電性液晶、反強誘電性液晶等を用いることができる。または、コレステリック相、スメクチック相、キュービック相、カイラルネマチック相、等方相等を示す液晶材料を用いることができる。または、ブルー相を示す液晶材料を用いることができる。
《第1の電極751(i,j)》
例えば、配線等に用いる材料を第1の電極751(i,j)に用いることができる。具体的には、反射膜を第1の電極751(i,j)に用いることができる。
《反射膜》
例えば、可視光を反射する材料を反射膜に用いることができる。具体的には、銀を含む材料を反射膜に用いることができる。例えば、銀およびパラジウム等を含む材料または銀および銅等を含む材料を反射膜に用いることができる。
反射膜は、例えば、液晶材料を含む層753を透過してくる光を反射する。これにより、第1の表示素子750を反射型の液晶素子にすることができる。また、例えば、表面に凹凸を備える材料を、反射膜に用いることができる。これにより、入射する光をさまざまな方向に反射して、白色の表示をすることができる。
なお、第1の電極751(i,j)を反射膜に用いる構成に限られない。例えば、液晶材料を含む層753と第1の電極751(i,j)の間に反射膜を配設する構成を用いることができる。または、反射膜と液晶材料を含む層753の間に透光性を有する第1の電極751(i,j)を配置する構成を用いることができる。
《開口部751H》
非開口部の総面積に対する開口部751Hの総面積の比の値が大きすぎると、第1の表示素子750(i,j)を用いた表示が暗くなってしまう。また、非開口部の総面積に対する開口部751Hの総面積の比の値が小さすぎると、第2の表示素子550(i,j)を用いた表示が暗くなってしまう。
また、反射膜に設ける開口部751Hの面積が小さすぎると、第2の表示素子550(i,j)が射出する光から取り出せる光の効率が低下してしまう。
多角形、四角形、楕円形、円形または十字等の形状を開口部751Hの形状に用いることができる。また、細長い筋状、スリット状、市松模様状の形状を開口部751Hの形状に用いることができる。また、開口部751Hを隣接する画素に寄せて配置してもよい。好ましくは、開口部751Hを同じ色を表示する機能を備える他の画素に寄せて配置する。これにより、第2の表示素子550が射出する光が隣接する画素に配置された着色膜に入射してしまう現象(クロストークともいう)を抑制できる。
《第2の電極752》
例えば、可視光について透光性を有し且つ導電性を備える材料を、第2の電極752に用いることができる。
例えば、導電性酸化物、光が透過する程度に薄い金属膜または金属ナノワイヤーを第2の電極752に用いることができる。
具体的には、インジウムを含む導電性酸化物を第2の電極752に用いることができる。または、厚さ1nm以上10nm以下の金属薄膜を第2の電極752に用いることができる。または、銀を含む金属ナノワイヤーを第2の電極752に用いることができる。
具体的には、酸化インジウム、インジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化物、酸化亜鉛、ガリウムを添加した酸化亜鉛、アルミニウムを添加した酸化亜鉛などを、第2の電極752に用いることができる。
《配向膜AF1、配向膜AF2》
例えば、ポリイミド等を含む材料を配向膜AF1または配向膜AF2に用いることができる。具体的には、所定の方向に配向するようにラビング処理または光配向技術を用いて形成された材料を用いることができる。
例えば、可溶性のポリイミドを含む膜を配向膜AF1または配向膜AF2に用いることができる。
《着色膜CF1》
所定の色の光を透過する材料を着色膜CF1に用いることができる。これにより、着色膜CF1を例えばカラーフィルターに用いることができる。
例えば、青色の光を透過する材料、緑色の光を透過する材料、赤色の光を透過する材料、黄色の光を透過する材料または白色の光を透過する材料などを着色膜CF1に用いることができる。
《遮光膜BM》
光の透過を妨げる材料を遮光膜BMに用いることができる。これにより、遮光膜BMを例えばブラックマトリクスに用いることができる。
《絶縁膜771》
例えば、ポリイミド、エポキシ樹脂、アクリル樹脂等を絶縁膜771に用いることができる。
《機能膜770P》
例えば、偏光板、位相差板、拡散フィルム、反射防止膜または集光フィルム等を機能膜770Pに用いることができる。または、2色性色素を含む偏光板を機能膜770Pに用いることができる。
また、ゴミの付着を抑制する帯電防止膜、汚れを付着しにくくする撥水性の膜、使用に伴う傷の発生を抑制するハードコート膜などを、機能膜770Pに用いることができる。
《第2の表示素子550(i,j)》
例えば、発光素子を第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)に用いることができる。
例えば、青色の光を射出するように積層された積層体、緑色の光を射出するように積層された積層体または赤色の光を射出するように積層された積層体等を、発光性の有機化合物を含む層553(j)に用いることができる。
例えば、信号線S1(j)に沿って列方向に長い帯状の積層体を、発光性の有機化合物を含む層553(j)に用いることができる。また、発光性の有機化合物を含む層553(j)とは異なる色の光を射出する信号線S1(j+1)に沿って列方向に長い帯状の積層体を、発光性の有機化合物を含む層553(j+1)に用いることができる。
また、例えば、白色の光を射出するように積層された積層体を、発光性の有機化合物を含む層553(j)および発光性の有機化合物を含む層553(j+1)に用いることができる。具体的には、青色の光を射出する蛍光材料を含む発光性の有機化合物を含む層と、緑色および赤色の光を射出する蛍光材料以外の材料を含む層または黄色の光を射出する蛍光材料以外の材料を含む層と、を積層した積層体を、発光性の有機化合物を含む層553(j)および発光性の有機化合物を含む層553(j+1)に用いることができる。
例えば、配線等に用いることができる材料を第3の電極551(i,j)または第4の電極552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)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)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)に用いることができる。
例えば、配線等に用いることができる材料から選択された可視光について反射性を有する材料を、第4の電極552に用いることができる。
《駆動回路GD》
シフトレジスタ等のさまざまな順序回路等を駆動回路GDに用いることができる。例えば、トランジスタMD、容量素子等を駆動回路GDに用いることができる。具体的には、トランジスタMと同一の工程で形成することができる半導体膜を備えるトランジスタを用いることができる。
または、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31(C)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SDとして例えば、実施の形態2に示すソースドライバ100を用いることができる。
また例えば、COG(Chip on glass)法を用いて、画素回路530(i,j)と電気的に接続されるパッドに駆動回路SDを実装することができる。具体的には、異方性導電膜を用いて、パッドに集積回路を実装できる。
なお、パッドは、端子519Bまたは端子519Cと同一の工程で形成することができる。
<酸化物半導体膜の抵抗率の制御方法>
酸化物半導体膜の抵抗率を制御する方法について説明する。
所定の抵抗率を備える酸化物半導体膜を、半導体膜508または導電膜524等に用いることができる。
例えば、酸化物半導体膜に含まれる水素、水等の不純物の濃度及び/又は膜中の酸素欠損を制御する方法を、酸化物半導体膜の抵抗率を制御する方法に用いることができる。
具体的には、プラズマ処理を水素、水等の不純物濃度及び/又は膜中の酸素欠損を増加または低減する方法に用いることができる。
具体的には、希ガス(He、Ne、Ar、Kr、Xe)、水素、ボロン、リン及び窒素の中から選ばれた一種以上を含むガスを用いて行うプラズマ処理を適用できる。例えば、Ar雰囲気下でのプラズマ処理、Arと水素の混合ガス雰囲気下でのプラズマ処理、アンモニア雰囲気下でのプラズマ処理、Arとアンモニアの混合ガス雰囲気下でのプラズマ処理、または窒素雰囲気下でのプラズマ処理などを適用できる。これにより、キャリア密度が高く、抵抗率が低い酸化物半導体膜にすることができる。
または、イオン注入法、イオンドーピング法またはプラズマイマージョンイオンインプランテーション法などを用いて、水素、ボロン、リンまたは窒素を酸化物半導体膜に注入して、抵抗率が低い酸化物半導体膜にすることができる。
または、水素を含む絶縁膜を酸化物半導体膜に接して形成し、絶縁膜から酸化物半導体膜に水素を拡散させる方法を用いることができる。これにより、酸化物半導体膜のキャリア密度を高め、抵抗率を低くすることができる。
例えば、膜中の含有水素濃度が1×1022atoms/cm3以上の絶縁膜を酸化物半導体膜に接して形成することで、効果的に水素を酸化物半導体膜に含有させることができる。具体的には、窒化シリコン膜を酸化物半導体膜に接して形成する絶縁膜に用いることができる。
酸化物半導体膜に含まれる水素は、金属原子と結合する酸素と反応して水になると共に、酸素が脱離した格子(または酸素が脱離した部分)に酸素欠損を形成する。該酸素欠損に水素が入ることで、キャリアである電子が生成される場合がある。また、水素の一部が金属原子と結合する酸素と結合することで、キャリアである電子を生成する場合がある。これにより、キャリア密度が高く、抵抗率が低い酸化物半導体膜にすることができる。
具体的には、二次イオン質量分析法(SIMS:Secondary Ion Mass Spectrometry)により得られる水素濃度が、8×1019atoms/cm3以上、好ましくは1×1020atoms/cm3以上、より好ましくは5×1020atoms/cm3以上である酸化物半導体膜を導電膜524に好適に用いることができる。
一方、抵抗率の高い酸化物半導体膜をトランジスタのチャネルが形成される半導体膜に用いることができる。具体的には半導体膜508に好適に用いることができる。
例えば、酸素を含む絶縁膜、別言すると、酸素を放出することが可能な絶縁膜を酸化物半導体膜に接して形成し、絶縁膜から酸化物半導体膜に酸素を供給させて、膜中または界面の酸素欠損を補填することができる。これにより、抵抗率が高い酸化物半導体膜にすることができる。
例えば、酸化シリコン膜または酸化窒化シリコン膜を、酸素を放出することが可能な絶縁膜に用いることができる。
酸素欠損が補填され、水素濃度が低減された酸化物半導体膜は、高純度真性化、又は実質的に高純度真性化された酸化物半導体膜といえる。ここで、実質的に真性とは、酸化物半導体膜のキャリア密度が、8×1011/cm3未満、好ましくは1×1011/cm3未満、さらに好ましくは1×1010/cm3未満であることを指す。高純度真性または実質的に高純度真性である酸化物半導体膜は、キャリア発生源が少ないため、キャリア密度を低くすることができる。また、高純度真性または実質的に高純度真性である酸化物半導体膜は、欠陥準位密度が低いため、トラップ準位密度を低減することができる。
また、高純度真性または実質的に高純度真性である酸化物半導体膜を備えるトランジスタは、オフ電流が著しく小さく、チャネル幅が1×106μmでチャネル長が10μmの素子であっても、ソース電極とドレイン電極間の電圧(ドレイン電圧)が1Vから10Vの範囲において、オフ電流が、半導体パラメータアナライザの測定限界以下、すなわち1×10−13A以下という特性を備えることができる。
上述した高純度真性または実質的に高純度真性である酸化物半導体膜をチャネル領域に用いるトランジスタは、電気特性の変動が小さく、信頼性の高いトランジスタとなる。
具体的には、二次イオン質量分析法(SIMS:Secondary Ion Mass Spectrometry)により得られる水素濃度が、2×1020atoms/cm3以下、好ましくは5×1019atoms/cm3以下、より好ましくは1×1019atoms/cm3以下、5×1018atoms/cm3未満、好ましくは1×1018atoms/cm3以下、より好ましくは5×1017atoms/cm3以下、さらに好ましくは1×1016atoms/cm3以下である酸化物半導体膜を、トランジスタのチャネルが形成される半導体膜に好適に用いることができる。
なお、半導体膜508よりも水素濃度及び/又は酸素欠損量が多く、抵抗率が低い酸化物半導体膜を、導電膜524に用いる。
また、半導体膜508に含まれる水素濃度の2倍以上、好ましくは10倍以上の濃度の水素を含む膜を、導電膜524に用いることができる。
また、半導体膜508の抵抗率の1×10−8倍以上1×10−1倍未満の抵抗率を備える膜を、導電膜524に用いることができる。
具体的には、1×10−3Ωcm以上1×104Ωcm未満、好ましくは、1×10−3Ωcm以上1×10−1Ωcm未満である膜を、導電膜524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34を参照しながら説明する。
図34(A)は、情報処理装置260の構成を説明するブロック図である。図34(B)および図34(C)は、情報処理装置260の外観の一例を説明する投影図である。
<情報処理装置の構成例>
本実施の形態で説明する情報処理装置260は、演算装置210と入出力装置220と、を有する(図34(A)参照)。
そして、演算装置210は、位置情報P1を供給され、画像情報Vおよび制御情報を供給する機能を備える。
入出力装置220は、位置情報P1を供給する機能を備え、画像情報Vおよび制御情報を供給される。
入出力装置220は、画像情報Vを表示する表示部230および位置情報P1を供給する入力部240を備える。
また、表示部230は、第1の表示素子235LCおよび第1の表示素子235LCと重なる第2の表示素子235ELを備える。また、第1の表示素子235LCを駆動する第1の画素回路および第2の表示素子235ELを駆動する第2の画素回路を備える。
入力部240は、ポインタの位置を検知して、位置に基づいて決定された位置情報P1を供給する機能を備える。
演算装置210は、位置情報P1に基づいてポインタの移動速度を決定する機能を備える。
演算装置210は、画像情報Vのコントラストまたは明るさを移動速度に基づいて決定する機能を備える。
本実施の形態で説明する情報処理装置260は、位置情報P1を供給し、画像情報を供給される入出力装置220と、位置情報P1を供給され画像情報Vを供給する演算装置210と、を含んで構成され、演算装置210は、位置情報P1の移動速度に基づいて画像情報Vのコントラストまたは明るさを決定する機能を備える。
これにより、画像情報の表示位置を移動する際に、使用者の目に与える負担を軽減することができ、使用者の目にやさしい表示をすることができる。また、消費電力を低減し、直射日光等の明るい場所においても優れた視認性を提供できる。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>
本発明の一態様の情報処理装置は、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261および記憶部262を備える。また、伝送路264および入出力インターフェース265を備える(図34(A)参照)。
《演算部261》
演算部261は、例えばプログラムを実行する機能を備える。
《記憶部262》
記憶部262は、例えば演算部261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265、伝送路264》
入出力インターフェース265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264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264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265と電気的に接続することができる。また、演算部261、記憶部262または入出力インターフェース265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。
《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。
ここで、表示部230として、実施の形態2に示す表示装置や、実施の形態4に示す表示パネルを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34(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情報P2を取得する機能を備える。
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235LC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235LCおよび第2の表示素子235EL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2の表示素子235EL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反射型の表示素子および自発光型の表示素子を用い、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の表示素子を用いて環境光を反射し、第2の表示素子を用いて不足する色の光を補うように光を射出して、画像を表示する。
これにより、ホワイトバランスが偏った環境光を第1の表示素子が反射する光と、第2の表示素子が射出する光を用いて、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。その結果、消費電力が低減された、または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、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。
ところで、検知部250を用いて情報処理装置の使用環境を検知して、検知された情報に基づいて、画像情報を生成してもよい。例えば、環境の明るさ等を検知して、画像情報の背景に使用者の嗜好に合わせた色を用いることができる(図34(B)参照)。
ところで、通信部290を用いて特定の空間に配信された情報を受信して、受信した情報に基づいて、画像情報を生成してもよい。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、教科書に用いることができる。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(図34(C)参照)。
これにより、情報処理装置200を使用する使用者に好適な環境を提供することができる。
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。