KR101791253B1

KR101791253B1 - 전자기기 및 전자 시스템

Info

Publication number: KR101791253B1
Application number: KR1020127025475A
Authority: KR
Inventors: 요시유키 쿠로카와; 타카유키 이케다; 히카루 타무라; 순페이 야마자키
Original assignee: 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼
Priority date: 2010-03-08
Filing date: 2011-02-14
Publication date: 2017-11-20
Also published as: US20110216023A1; WO2011111504A1; JP2011210241A; JP2015144003A; US9261998B2; JP2013020640A; JP5878997B2; JP5711714B2; KR20130005278A; TWI659338B; JP5106647B2; TW201205379A

Abstract

본 발명은, 사용자가 장소를 선택하지 않고 정보를 열람, 나아가 화면에 표시된 키보드에 직접 또는 스타일러스 펜 등을 이용하여 간접적으로 접함으로써 정보를 입력할 수 있고, 그 입력 정보를 이용할 수 있는 신규의 전자기기를 제공하는 것을 과제의 하나로 한다.
플렉서블 기판 위에 반사 전극과 전기적으로 접속하는 제 1 트랜지스터와 포토 센서를 가지고, 표시부의 제 1 화면 영역에 터치 입력 버튼을 정지 화면으로서 표시하고, 표시부의 제 2 화면 영역에 동영상으로서 출력 표시한다. 표시부에 표시되는 화상이 정지 화면인 경우와, 동영상인 경우에 다른 신호 공급을 표시부의 표시 소자에 행하는 영상 신호 처리부를 가지고, 정지 화면을 기입한 후에 표시 소자 제어 회로를 비동작으로 함으로써, 소비 전력을 절약할 수 있다.

Description

전자기기 및 전자 시스템{ELECTRONIC DEVICE AND ELECTRONIC SYSTEM}

본 발명은 트랜지스터로 구성된 회로를 갖는 전자 기기 및 전자 시스템에 관한 것이다. 예를 들어, 액정 표시 패널로 대표되는 전기 광학 장치를 부품으로 탑재한 전자 기기에 관한 것이다.

최근, 전자 서적 등의 표시 장치의 개발이 활발히 진행되고 있다. 특히, 메모리성을 갖는 표시 소자를 이용하여 화상을 표시하는 기술은, 소비 전력의 삭감에 크게 공헌하므로, 활발히 개발이 진행되고 있다(특허문헌 1).

또한, 터치 센서를 탑재한 표시 장치가 주목받고 있다. 터치 센서를 탑재한 표시 장치는, 터치 패널 또는 터치 스크린 등으로 불리고 있다(이후, 이를 간단히 「터치 패널」이라고도 함). 또한, 광방식의 터치 센서를 탑재한 표시 장치가 특허문헌 2에 개시되어 있다.

일본국 특개 2006-267982호 공보 일본국 특개 2001-292276호 공보

유리 기판 등의 경질의 기판 대신에, 플렉서블(flexible) 필름을 기체(基體)에 이용함으로써, 내충격성을 향상하고, 경량화, 플렉서블화한 전자기기를 제공하는 것을 과제의 하나로 한다.

또한, 전력이 한정된 휴대 정보 단말 등의 전자기기의 에너지 절약화에 유리한 드라이버 회로를 구성하는 것도 과제의 하나로 한다.

또한, 사용자가 장소에 구애받지 않고 정보를 열람, 나아가 화면에 표시된 키보드에 직접 접촉하거나, 또는 스타일러스 펜 등을 이용하여 간접적으로 키보드에 접촉함으로써 정보를 입력할 수 있고, 그 입력 정보를 이용할 수 있는 신규의 전자 기기를 제공하는 것을 과제의 하나로 한다. 사용자가 정보를 열람, 나아가 화면에 표시된 키보드에 접촉함으로써 정보를 입력할 수 있는 전자 기기를 실현하기 위해, 단위 면적당 포토 센서의 수광 면적과 화소 전극 면적을 동시에 넓히는 화소 구성으로 하는 것도 과제의 하나로 한다.

또한, 키보드 표시 등의 정지 화면 모드와, 동영상 모드 양쪽을 하나의 화면에서 실현하는 신규의 전자 기기를 제공하는 것도 과제의 하나로 한다.

또한, 정지 화면 모드에서, 어느 표시 영역의 일부에 정지 화면을 표시한 후에는, 그 표시 영역의 표시 소자로의 전력의 공급을 정지하고, 그 후에도 그 정지 화면을 시인(視認) 가능한 상태를 장시간 유지함으로써 소비 전력을 억제하는 것도 과제의 하나로 한다.

외광을 이용하여 화상 표시를 하는 표시부를 갖는 전자 기기에서, 표시부에는 포토 센서를 이용하는 터치 입력 기능을 갖고, 표시부의 적어도 일부에 키보드의 버튼을 표시하고, 사용자가 원하는 키를 터치함으로써 정보를 입력하여 표시부에 원하는 키에 대응한 표시를 한다.

포토 센서는, 표시부에 입사하는 외광을 검출하는 동시에, 사용자가 손가락 끝으로 표시부의 원하는 위치를 가리켜 표시했을 때에 생기는 외광의 국소적 음영을 검출한다. 입력 처리부는, 외광의 국소적 음영을 검출한 포토 센서의 표시부에서의 위치를 터치 입력 좌표 위치로 처리한다. 터치 입력 좌표 위치에 대응하는 데이터, 즉 키 정보를 영상 신호 처리부에 의해 표시부에 화상 데이터로 출력한다.

또한, 사용자가 표시부에 표시된 키보드를 이용하여 입력을 하고 있는 기간에, 키보드를 표시하고 있는 제 1 표시 영역은 정지 화면을 표시하며, 입력 시에 터치된 키에 대응하는 문자나 숫자 등이 차례로 기입되는 기간, 또는 문자 변환되고 있는 기간의 제 2 표시 영역은 동영상을 표시한다.

본 명세서에서 개시하는 본 발명의 일 양태는, 표시부의 제 1 화면 영역을 터치 입력하는 화면 영역, 혹은 출력 표시하는 화면 영역으로 전환하는 영상 신호 처리부를 갖는 전자기기이다. 또한, 이 전자기기는, 표시부에 표시되는 화상이 정지 화면인 경우와, 동영상인 경우에 다른 신호 공급을 표시부의 표시 소자에 행하는 영상 신호 처리부를 가지고, 정지 화면을 기입한 후에 표시 소자 제어 회로를 비동작으로 함으로써, 소비 전력을 절약할 수 있다. 특히 주사선 구동 회로로서 디코더 회로를 이용하는 것이 바람직하다.

또한, 종래의 액티브 매트릭스형의 표시 장치가 갖는 스위칭 트랜지스터는 오프 전류가 크고, 오프 상태에서도 화소에 기입한 신호가 트랜지스터를 통하여 누출되어 소실된다는 문제가 있었다. 본 발명의 일 양태는, 스위칭 트랜지스터에 산화물 반도체층을 갖는 트랜지스터를 이용함으로써, 매우 낮은 오프 전류, 구체적으로는 채널폭 1 μm당의 오프 전류 밀도를 실온 하에서 10 aA(1×10^－17 A/ μm) 이하로 하는 것, 나아가, 1 aA(1×10^－18 A/ μm) 이하, 또 10 zA(1×10^－20 A/ μm) 이하를 실현하고, 화소에서는 화상 신호 등의 전기 신호의 보유 시간을 길게 할 수 있어, 기입 간격도 길게 설정할 수 있다. 따라서, 산화물 반도체층을 갖는 트랜지스터를 이용함으로써, 정지 화면을 기입한 후에 표시 소자 제어 회로를 비동작으로 하는 기간을 길게 함으로써, 소비 전력을 더욱 절약할 수 있다.

또한, 상기 전기 기기를 실현하는 디바이스에 관한 다른 발명의 양태는, 터치 입력 기능을 갖는 표시부를 구비한 전자기기로서, 플렉서블 기판 위에 화소 전극인 반사 전극과 전기적으로 접속하는 제 1 트랜지스터와, 포토 센서를 가지고, 포토 센서는 포토 다이오드와, 이 포토 다이오드와 전기적으로 접속하는 게이트 신호선을 갖는 제 2 트랜지스터와, 제 3 트랜지스터를 가지고, 제 2 트랜지스터의 소스 또는 드레인의 한쪽이 포토 센서 기준 신호선에 전기적으로 접속되고, 소스 또는 드레인의 다른 한쪽이 제 3 트랜지스터의 소스 또는 드레인의 한쪽에 전기적으로 접속되고, 제 3 트랜지스터의 소스 또는 드레인의 다른 한쪽이 포토 센서 출력 신호선에 전기적으로 접속된다.

상기 구성은, 상기 과제의 적어도 하나를 해결한다.

또한, 상기 구성에 있어서, 제 2 트랜지스터의 산화물 반도체층은, 판독 신호선과 게이트 절연층을 통하여 중첩되고, 판독 신호선은 화소 전극인 반사 전극과 중첩된다. 반사 전극의 하방에, 판독 신호선이나, 제 3 트랜지스터를 배치하는 화소 구성으로 함으로써, 단위 면적당의 포토 센서의 수광 면적과 화소 전극 면적(이하, 반사 전극 면적이라고 부름)을 효율적으로 이용할 수 있다.

또한, 다른 발명의 양태는 터치 입력 기능을 갖는 표시부를 구비한 전자기기로서, 플렉서블 기판 위에 제 1 반사 전극과 전기적으로 접속하는 제 1 트랜지스터와, 제 2 반사 전극과 전기적으로 접속하는 제 2 트랜지스터와, 포토 센서를 가지고, 포토 센서는 포토 다이오드와, 이 포토 다이오드와 전기적으로 접속하는 게이트 신호선을 갖는 제 3 트랜지스터와, 제 4 트랜지스터를 가지고, 제 3 트랜지스터의 소스 또는 드레인의 한쪽이 포토 센서 기준 신호선에 전기적으로 접속되고, 소스 또는 드레인의 다른 한쪽이 제 4 트랜지스터의 소스 또는 드레인의 한쪽에 전기적으로 접속되고, 제 4 트랜지스터의 소스 또는 드레인의 다른 한쪽이 포토 센서 출력 신호선에 전기적으로 접속되고, 제 4 트랜지스터의 산화물 반도체층은 제 1 반사 전극과 중첩되고, 포토 센서 기준 신호선은 제 2 반사 전극과 중첩되는 것을 특징으로 하는 전자기기이다.

상기 구성에 있어서, 화소 구조를 상방에서 본 경우에, 2개의 반사 전극의 사이에 하나의 포토 센서의 수광 영역이 배치되도록 설계하고, 단위 면적당의 포토 센서의 수광 면적과 반사 전극 면적을 효율적으로 이용할 수 있다.

또한, 상기 구성에 있어서, 제 3 트랜지스터의 산화물 반도체층은 판독 신호선과 게이트 절연층을 통하여 중첩되고, 판독 신호선은 제 1 반사 전극과 중첩된다. 제 1 반사 전극의 하방에, 판독 신호선이나, 제 4 트랜지스터를 배치하는 화소 구성으로 함으로써, 단위 면적당의 포토 센서의 수광 면적과 반사 전극 면적을 효율적으로 이용할 수 있다.

또한, 상기 구성에 있어서, 제 4 트랜지스터의 소스 또는 드레인의 한쪽은 제 1 반사 전극과 중첩되고, 제 4 트랜지스터의 소스 또는 드레인의 다른 한쪽은 제 2 반사 전극과 중첩된다. 이러한 화소 구성으로 함으로써, 단위 면적당의 포토 센서의 수광 면적과 반사 전극 면적을 효율적으로 이용할 수 있다.

또한, 상기 구성에 있어서, 제 1 반사 전극 또는 제 2 반사 전극과 중첩되는 위치에 컬러 필터를 가지고, 풀 컬러의 표시를 할 수도 있다.

또한, 반사형의 액정 표시 장치로 함으로써, 백 라이트가 없어도 태양광 등의 외광이나 조명광이 있으면 표시 내용을 시인할 수 있어, 에너지 절약화에 유리하다.

1 화면 내에 동영상과 정지 화면을 표시하는 휴대 정보 단말을 실현할 수 있고, 동영상 표시의 화면 영역과 정지 화면 표시의 화면 영역에서 다른 구동, 및 다른 신호 공급을 행하고, 동영상 표시보다 정지 화면 표시의 소비 전력을 저감한다. 또한, 반사형의 액정 표시 장치이기 때문에, 전기 영동형의 표시 장치보다 광범위의 중간조 표시를 할 수 있다.

또한, 사용자는 플렉서블 기판을 이용함으로써 경량화된 휴대 정보 단말을 이용하여, 장소에 구애받지 않고 정보를 열람, 나아가 화면에 표시된 키보드에 터치 입력할 수 있고, 키보드를 표시하고 있는 동일 화면 내에 그 입력 결과를 표시할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 양태를 나타낸 외관도이다.
도 2는 본 발명의 일 양태를 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 양태를 나타낸 화소의 등가 회로도이다.
도 4는 본 발명의 일 양태를 나타낸 포토 센서의 구동 회로의 개략도이다.
도 5는 본 발명의 일 양태를 나타낸 타이밍 차트이다.
도 6은 본 발명의 일 양태를 나타낸 화소 평면도의 일례이다.
도 7은 본 발명의 일 양태를 나타낸 반사 전극과 블랙 매트릭스의 위치 관계를 나타낸 평면도의 일례이다.
도 8은 본 발명의 일 양태를 나타낸 화소 단면도의 일례이다.
도 9는 본 발명의 일 양태를 나타낸 액정 표시 모듈의 모식도이다.
도 10은 본 발명의 한 형태인 표시 장치의 외관 및 블록도를 나타낸 도면.
도 11은 포토 다이오드의 일부의 단면 사진 및 그 모식도이다.
도 12는 표시 패널에 표시된 표시 영상의 양태를 나타내는 사진이다.
도 13은 본 발명의 일 양태를 나타낸 화소 단면도의 일례이다.
도 14는 본 발명의 일 양태를 나타낸 전자 서적의 모식도이다.
도 15는 본 발명의 일 양태를 나타낸 드라이버 회로의 블록도이다.
도 16은 각 데이터선의 신호의 시간 관계를 나타낸 도면이다.
도 17은 블록의 내부를 구성하는 회로도이다.
도 18은 시각과 각 노드의 전위를 나타낸 도면이다.

이하에서는, 본 발명의 실시형태에 대하여 도면을 이용하여 상세하게 설명한다. 단, 본 발명은 이하의 설명에 한정되는 것은 아니고, 그 형태 및 상세한 사항을 다양하게 변경할 수 있다는 것은, 당업자라면 용이하게 이해할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명은 이하에 나타낸 실시형태의 기재 내용에 한정하여 해석되는 것은 아니다.

(실시형태 1)

본 실시형태에서는, 외광을 이용하여 화상 표시를 행하는 표시부를 갖는 전자기기의 일례를 도 1(A) 및 도 1(B)에 나타낸다.

전자기기(1030)의 표시부(1032)는 포토 센서를 이용하는 터치 입력 기능을 가지고, 도 1(A)에 나타낸 바와 같이 표시부의 영역(1033)에 키보드의 버튼(1031)이 복수 표시된다. 표시부(1032)는 표시 영역 전체를 가리키고, 표시부의 영역(1033)을 포함한다. 그리고, 사용자가 원하는 키보드의 버튼을 터치 입력하여, 표시부(1032)에 입력 결과의 표시를 행한다.

표시부의 영역(1033)은 정지 화면을 표시하고 있기 때문에, 기입시 이외의 기간에는 표시 소자 제어 회로를 비동작으로 함으로써 소비 전력을 절약할 수 있다.

전자기기(1030)를 사용하고 있는 양태의 일례를 나타낸다. 예를 들면, 표시부의 영역(1033)에 표시되어 있는 키보드 버튼을 사용자의 손가락을 이용하여 차례로 접촉하거나, 또는 비접촉으로 문자 입력을 행하고, 그 결과 표시되는 문장을 표시부의 영역(1033) 이외의 영역에 표시한다. 사용자가 화면의 키보드로부터 손가락을 떼어, 포토 센서의 출력 신호가 검출되지 않는 기간이 일정 시간 지나면 자동적으로 표시부의 영역(1033)에 표시되어 있던 키보드 표시가 지워지고, 표시부의 영역(1033)에도 입력된 문장의 표시를 하여, 화면 가득 입력된 문장을 사용자가 확인할 수 있다. 다시 입력하는 경우에는, 표시부(1032)에 사용자의 손가락을 이용하여 접촉하거나, 또는 비접촉으로 포토 센서의 출력 신호를 검출시킴으로써 다시 표시부의 영역(1033)에 키보드 버튼을 표시하여, 문자 입력을 행할 수 있다.

또한, 자동적이지 않고, 사용자가 전환 스위치(1034)를 누르는 것에 의해, 키보드 표시를 없애고, 도 1(B)에 나타낸 바와 같이 표시부(1032)의 전체를 정지 화면으로 할 수도 있다. 또한, 전원 스위치(1035)를 눌러 전원을 꺼도, 정지 화면을 장시간 유지할 수 있다. 또한, 키보드 표시 스위치(1036)를 누르는 것에 의해 키보드를 표시하여, 터치 입력 가능한 상태로 할 수 있다.

또한, 전환 스위치(1034), 전원 스위치(1035), 및 키보드 표시 스위치(1036)는 표시부(1032)에 각각 스위치 버튼으로서 표시하고, 표시된 스위치 버튼에 접촉함으로써, 각 조작을 행하여도 좋다.

또한, 표시부의 영역(1033)은 정지 화면을 표시하는 것에 한정되지 않고, 일시적, 또는 부분적으로 동영상 표시해도 좋다. 예를 들면, 키보드 버튼의 표시 위치를 사용자의 기호에 맞추어 일시적으로 변경하거나, 또는 비접촉으로 입력한 경우에 입력되었는지 여부를 알 수 있도록 대응하는 키보드 버튼에만 부분적으로 표시의 변화를 주어도 좋다.

또한, 전자기기(1030)는 적어도 배터리를 가지고, 데이터 정보를 보존하기 위한 메모리(Flash Memory 회로, SRAM 회로, DRAM 회로 등), CPU(중앙 연산 처리 회로)나 Logic 회로를 구비한 구성으로 하는 것이 바람직하다. CPU나 메모리를 구비함으로써, 다양한 소프트웨어의 인스톨을 행할 수 있고, 퍼스널 컴퓨터의 기능의 일부 또는 전부의 기능을 갖게 할 수 있다.

또한, 전자기기(1030)에 대하여, 자이로스코프, 또는 3축 가속도 센서 등의 기울기 검출부를 형성하여 기울기 검출부로부터의 신호에 따라, 전자기기(1030)에 사용하는 기능, 특히 표시부에서의 표시 및 입력에 관한 기능을, 연산 회로에 의해 전환할 수 있다. 따라서, 비치해 둔 조작 키와 같이 입력 키의 종류, 크기, 또는 배치가 미리 정해진 것과는 달리, 사용자의 편리성을 향상시킬 수 있다.

다음에 표시부(1032)를 구성하는 표시 패널의 일례에 대하여, 도 2를 참조하여 설명한다. 표시 패널(100)은 화소 회로(101), 표시 소자 제어 회로, 및 포토 센서 제어 회로를 가진다. 화소 회로(101)는 행렬 방향으로 매트릭스 형상으로 배치된 복수의 화소(103, 104) 및 포토 센서(106)를 가진다. 화소(104, 103)는 하나의 표시 소자를 각각 가진다. 본 실시형태에서는, 화소(103)와 화소(104)의 사이에, 하나의 포토 센서(106)를 배치하고, 포토 센서의 수가 화소수의 반으로 하는 예를 나타냈지만 특별히 한정되지 않고, 포토 센서의 수가 화소수와 같아지도록, 화소마다 각각 하나의 포토 센서를 갖는 구성으로 해도 좋고, 포토 센서의 수가 화소수의 3분의 1이 되는 구성으로 해도 좋다.

표시 소자(105)는, 트랜지스터, 보유 용량, 및 액정층을 갖는 액정 소자 등을 가진다. 트랜지스터는 보유 용량에의 전하의 주입 혹은 보유 용량으로부터의 전하의 배출을 제어하는 기능을 가진다. 보유 용량은 액정층에 인가하는 전압에 상당하는 전하를 보유하는 기능을 가진다. 액정층에 전압을 인가함으로써 편광 방향이 변화하는 것을 이용하여, 액정층을 투과하는 광의 명암(계조)을 만드는 것에 의해, 화상 표시가 실현된다. 액정층을 투과하는 광에는, 외광(태양광 또는 조명광)을 이용하여 액정 표시 장치의 표면으로부터 조사되는 광을 이용한다. 액정층으로서는, 특별히 한정되지 않고, 공지의 액정 재료(대표적으로는, 네마틱 액정 재료나 콜레스테릭 액정 재료)를 이용하면 좋다. 예를 들면, 고분자 분산형 액정(PDLC(Polymer　Dispersed　Liquid　Crystal), 고분자 분산 액정, 폴리머 분산형 액정이라고도 함) 또는 고분자 네트워크형 액정(PNLC(Polymer　Network　Liquid　Crystal))를 액정층에 이용하여, 액정에 의한 광의 산란광을 이용하여 흰색 표시(명 표시)를 행하여도 좋다. PDLC나 PNLC를 액정층에 이용하면, 편광판을 필요로 하지 않고, 지면에 가까운 표시를 실현할 수 있어 사용자의 눈에 편하고, 피로감을 저감시킬 수 있다.

또한, 표시 소자 제어 회로는, 표시 소자(105)를 제어하기 위한 회로로서, 비디오 데이터 신호선 등의 신호선(「소스 신호선」이라고도 칭함)을 통하여 표시 소자(105)에 신호를 입력하는 표시 소자 구동 회로(107)와, 주사선(「게이트 신호선」이라고도 칭함)을 통하여 표시 소자(105)에 신호를 입력하는 표시 소자 구동 회로(108)를 가진다.

예를 들면, 주사선측의 표시 소자 구동 회로(108)는, 특정 행에 배치된 화소가 갖는 표시 소자를 선택하는 기능을 가진다. 또한, 신호선측의 표시 소자 구동 회로(107)는 선택된 행의 화소가 갖는 표시 소자에 임의의 전위를 주는 기능을 가진다. 또한, 주사선측의 표시 소자 구동 회로(108)에 의해 고전위가 인가된 표시 소자에서는 트랜지스터가 도통 상태가 되어, 신호선측의 표시 소자 구동 회로(107)에 의해 부여되는 전하가 공급된다.

또한, 포토 센서(106)는 포토 다이오드 등, 수광함으로써 전기 신호를 발하는 기능을 갖는 수광 소자와 트랜지스터를 가진다.

포토 센서 제어 회로는 포토 센서(106)를 제어하기 위한 회로이며, 포토 센서 출력 신호선, 포토 센서 기준 신호선 등의 신호선측의 포토 센서 판독 회로(109)와, 주사선측의 포토 센서 구동 회로(110)를 가진다. 주사선측의 포토 센서 구동 회로(110)는 특정 행에 배치된 화소가 갖는 포토 센서(106)에 대하여, 후술하는 리셋 동작과 선택 동작을 행하는 기능을 가진다. 또한, 신호선측의 포토 센서 판독 회로(109)는 선택된 행의 화소가 갖는 포토 센서(106)의 출력 신호를 취출하는 기능을 가진다.

본 실시형태에서는, 화소(103)와, 포토 센서(106)와, 화소(104)의 회로도에 대하여, 도 3을 이용하여 설명한다. 화소(103)는 트랜지스터(201), 보유 용량(202) 및 액정 소자(203)를 갖는 표시 소자(105)를 가진다. 또한, 포토 센서(106)는 포토 다이오드(204), 트랜지스터(205) 및 트랜지스터(206)를 가진다. 또한, 화소(104)는 트랜지스터(221), 보유 용량(222) 및 액정 소자(223)를 갖는 표시 소자(125)를 가진다.

트랜지스터(201)는 게이트가 게이트 신호선(207)에, 소스 또는 드레인의 한쪽이 비디오 데이터 신호선(210)에, 소스 또는 드레인의 다른 한쪽이 보유 용량(202)의 한쪽의 전극과 액정 소자(203)의 한쪽의 전극에 전기적으로 접속되어 있다. 보유 용량(202)의 다른 한쪽의 전극은 용량 배선(214)에 전기적으로 접속되고, 일정한 전위로 유지되고 있다. 또한, 액정 소자(203)의 다른 한쪽의 전극은 일정한 전위로 유지되고 있다. 액정 소자(203)는 한쌍의 전극과 이 한쌍의 전극의 사이의 액정층을 포함하는 소자이다.

트랜지스터(201)는 게이트 신호선(207)에 "H"(High의 전위)가 인가되면, 비디오 데이터 신호선(210)의 전위를 보유 용량(202)과 액정 소자(203)에 인가한다. 보유 용량(202)은 인가된 전위를 보유한다. 액정 소자(203)는 인가된 전위에 의해, 광의 투과율을 변경한다.

포토 다이오드(204)는 한쪽의 전극이 포토 다이오드 리셋 신호선(208)에, 다른 한쪽의 전극이 트랜지스터(205)의 게이트에 전기적으로 접속되어 있다. 트랜지스터(205)는 소스 또는 드레인의 한쪽이 포토 센서 기준 신호선(212)에, 소스 또는 드레인의 다른 한쪽이 트랜지스터(206)의 소스 또는 드레인의 한쪽에 전기적으로 접속되어 있다. 트랜지스터(206)는 게이트가 판독 신호선(209)에, 소스 또는 드레인의 다른 한쪽이 포토 센서 출력 신호선(211)에 전기적으로 접속되어 있다.

또한, 트랜지스터(221)는 게이트가 게이트 신호선(227)에, 소스 또는 드레인의 한쪽이 비디오 데이터 신호선(210)에, 소스 또는 드레인의 다른 한쪽이 보유 용량(222)의 한쪽의 전극과 액정 소자(223)의 한쪽의 전극에 전기적으로 접속되어 있다. 보유 용량(222)의 다른 한쪽의 전극은, 용량 배선(224)에 전기적으로 접속되고, 일정한 전위로 유지되고 있다. 또한, 액정 소자(223)의 다른 한쪽의 전극은 일정한 전위로 유지되고 있다. 액정 소자(223)는 한쌍의 전극과, 이 한쌍의 전극의 사이의 액정층을 포함하는 소자이다.

다음에, 포토 센서 판독 회로(109)의 구성의 일례에 대하여, 도 3 및 도 4를 이용하여 설명한다. 일례로서 표시부는 1024 행 768 열의 화소로 구성되고, 표시 소자는 각 행 각 열의 화소에 1개, 포토 센서는 2 행 각 열의 화소간에 1개를 갖는 구성으로 한다. 즉, 표시 소자는 1024 행 768 열, 포토 센서는 512 행 768 열로 구성된다. 또한, 포토 센서 출력 신호선은 2 열을 1조로 하여 표시 장치 외부로 출력하는 예를 나타낸다. 즉, 2 행 2 열의 화소 4개에 끼워지는 포토 센서 합계 2개로부터 출력을 1개 취득한다.

도 3은 화소의 회로 구성으로, 2 행 1 열분의 2개의 화소와, 1개의 포토 센서를 나타낸다. 표시 소자를 1 화소에 1개, 포토 센서를 2 화소간에 1개 가진다. 도 4는 포토 센서 판독 회로(109)의 회로 구성으로, 설명을 위해, 일부의 포토 센서도 나타내고 있다.

도 4에 나타낸 바와 같이, 포토 센서의 주사선 구동 회로는 동시에 화소 4행분(즉 포토 센서 2 행분)을 구동하여, 선택행을 화소 2 행분에 상당하는 포토 센서 1 행분씩 시프트시켜 가는 구동 방법을 행하는 예를 생각할 수 있다. 여기서, 각 행의 포토 센서는 주사선 구동 회로가 선택행의 시프트를 2회 행하는 기간, 연속하여 선택되게 된다. 이러한 구동 방법을 이용함으로써, 포토 센서에 의한 촬상의 프레임 주파수를 향상시키는 것이 용이하게 된다. 특히, 대형의 표시 장치의 경우에 유리하다. 또한, 포토 센서의 출력 신호선(211)에는, 동시에 2 행분의 포토 센서의 출력이 중첩되게 된다. 또한, 선택행의 시프트를 512회 반복함으로써, 모든 포토 센서를 구동할 수 있다.

포토 센서 판독 회로(109)는, 도 4에 나타낸 바와 같이, 화소 24열에 1 개씩 셀렉터를 가진다. 셀렉터는 표시부의 포토 센서의 출력 신호선(211)에 대하여 2 열분을 1조로 하는 12조에서 1조를 선택하여 출력을 취득한다. 즉, 포토 센서 판독 회로(109) 전체에서, 셀렉터를 32개 가지고, 동시에 32개의 출력을 취득한다. 각각의 셀렉터에 의한 선택을 12조 전부에 대하여 행함으로써, 포토 센서 1 행분에 상당하는 합계 384개의 출력을 취득할 수 있다. 셀렉터에 의한 12조의 선택을, 포토 센서의 주사선 구동 회로가 선택행을 시프트시킬 때마다 행함으로써, 모든 포토 센서의 출력을 얻을 수 있다.

본 실시형태에서는, 도 4에 나타낸 바와 같이, 신호선측의 포토 센서 판독 회로(109)는 아날로그 신호인 포토 센서의 출력을 표시 장치 외부로 취출하고, 표시 장치 외부에 설치한 앰프를 이용하여 증폭한 후에 AD 변환기를 이용하여 디지털 신호로 변환하는 구성을 생각할 수 있다. 물론, 표시 장치와 동일 기판 위에 AD 변환기를 탑재하여, 포토 센서의 출력을 디지털 신호로 변환한 후, 표시 장치 외부로 취출하는 구성으로 하는 것도 가능하다.

또한, 개개의 포토 센서의 동작은, 리셋 동작, 누적 동작, 및 선택 동작을 반복함으로써 실현된다. 리셋 동작이란, 포토 다이오드 리셋 신호선(208)의 전위를 "H"로 하는 동작이다. 리셋 동작을 행하면 포토 다이오드(204)가 도통하여, 트랜지스터(205)의 게이트가 접속된 게이트 신호선(213)의 전위가 "H"가 된다.

또한, 누적 동작이란, 리셋 동작의 후에 포토 다이오드 리셋 신호선(208)의 전위를 "L"(Low의 전위)로 하는 동작이다. 또한, 선택 동작이란, 누적 동작 후에 판독 신호선(209)의 전위를 "H"로 하는 동작이다.

누적 동작 시에, 포토 다이오드(204)에 조사하는 광이 강할수록, 트랜지스터(205)의 게이트가 접속된 게이트 신호선(213)의 전위가 낮아지고, 트랜지스터(205)의 채널 저항이 증대된다. 따라서, 선택 동작 시에, 트랜지스터(206)를 통하여 포토 센서 출력 신호선(211)에 흐르는 전류는 작아진다. 한편, 누적 동작 시에, 포토 다이오드(204)에 조사하는 광이 약할수록, 선택 동작 시에, 트랜지스터(206)를 통하여 포토 센서 출력 신호선(211)에 흐르는 전류는 커진다.

본 실시형태에 있어서는, 모든 포토 센서의 리셋 동작, 누적 동작, 및 선택 동작을 실행함으로써, 외광의 국소적 음영을 검출할 수 있다. 또한, 검출한 음영에 대하여 적절히 화상 처리 등을 행함으로써, 손가락이나 스타일러스 펜 등이 표시 장치에 접촉한 위치를 알 수 있다. 미리, 접촉한 위치에 대응하는 조작, 예를 들면 문자 입력이라면 문자의 종류를 규정해 둠으로써, 원하는 문자의 입력을 행할 수 있다.

또한, 본 실시형태에 있어서의 표시 장치에서는, 포토 센서에 의해 외광의 국소적 음영을 검출한다. 따라서, 손가락이나 스타일러스 펜 등이 표시 장치에 물리적으로 접촉하지 않아도, 비접촉으로 근접함으로써 음영이 형성되면 검출이 가능하다. 이하, 손가락이나 스타일러스 펜 등이 표시 장치에 접촉한다는 것은 비접촉으로 근접하는 것도 포함하는 것으로 한다.

상기 구성에 의해, 표시부(1032)에 터치 입력 기능을 갖게 할 수 있다.

터치 입력을 행할 때는, 키보드와 같은 정지 화면을 일부에 포함하는 화상을 표시하고, 표시된 키보드의 원하는 문자의 위치에 손가락이나 스타일러스 펜을 접촉함으로써, 입력을 행하는 구성의 표시 장치로 하면 조작성이 향상된다. 이러한 표시 장치를 실현하는 경우에는, 다음과 같이 하여, 표시 장치의 소비 전력을 현저하게 저감하는 것이 가능하다. 즉, 표시부의 정지 화면을 표시하는 제 1 화면 영역에 대해서는, 정지 화면을 표시한 후에는, 이 영역의 표시 소자로의 전력의 공급을 정지하고, 그 후에도 그 정지 화면을 시인 가능한 상태를 장시간 유지하는 것이 유효하다. 그리고, 표시부의 나머지의 제 2 화면 영역에 대해서는, 예를 들면, 터치 입력에 의한 입력 결과를 표시한다. 제 2 화면 영역의 표시 화상의 갱신을 행할 때 이외의 기간에는 표시 소자 제어 회로를 비동작으로 함으로써, 전력을 절약할 수 있다. 이러한 제어를 가능하게 하는 구동 방법에 대하여, 이하에 설명한다.

예를 들면, 표시 소자가 1024 행 768 열로 배치된 표시부를 갖는 표시 장치에서의, 주사선 구동 회로의 시프트 레지스터의 타이밍 차트에 대하여 도 5에 나타낸다. 도 5 중의 기간(61)은 클록 신호의 1 주기 기간(64.8 μsec)이고, 기간(62)은 제 2 화면 영역에 상당하는 표시 소자의 제 1 행에서 제 512 행까지 기입하기까지 필요로 하는 기간(8.36 msec)이고, 기간(63)은 1 프레임 기간(16.7 msec)에 각각 상당한다.

여기서, 주사선 구동 회로의 시프트 레지스터는 제 1 클록 신호(CK1)∼제 4 클록 신호(CK4)로 동작하는 4상 클록 형식의 시프트 레지스터로 한다. 또한, 제 1 클록 신호(CK1)∼제 4 클록 신호(CK4)는 서로 4분의 1 주기 기간씩 어긋난 신호로 한다. 스타트 펄스 신호(GSP)를 "H"로 하면, 1번째행의 게이트 신호선(G1)∼512번째행의 게이트 신호선(G512)은 4분의 1 주기 기간씩 늦으면서 순차로 "H"가 된다. 또한, 각 게이트 신호선은 2분의 1 주기 기간 "H"가 되고, 연속하는 행의 게이트 신호선은 각각 4분의 1 주기 기간 동시에 "H"가 된다.

여기서, 각 행의 표시 소자는 주사선 구동 회로가 선택행의 시프트를 2회 행하는 기간, 연속하여 선택되게 된다. 표시 화상의 데이터를, 이 행에어서의 표시 소자가 선택되고 있는 기간 중, 후반의 기간에 입력하면 표시 화상을 갱신할 수 있다.

여기서, 제 2 화면 영역에 상당하는 표시 소자의 제 1 행에서 제 512 행까지의 표시 화상을 갱신하는 기간을 제외한 기간에 대해서는, 표시 소자 제어 회로를 비동작으로 한다. 즉, 제 1 화면 영역에 상당하는 표시 소자의 제 513 행으로부터 제 1024 행까지는 표시 화상의 갱신을 하지 않고, 표시 소자 제어 회로를 비동작으로 하고 있다.

표시 소자 제어 회로를 비동작으로 하려면, 도 5에 나타낸 바와 같이, 클록 신호를 정지("L"인 채로 함)함으로써 실현될 수 있다. 또한, 동시에, 전원 전압의 공급을 정지하는 것도 유효하다.

또한, 제 2 화면 영역에 상당하는 표시 소자가 선택되어 있지 않은 기간, 즉, 표시 화상의 갱신을 하지 않는 기간은, 소스측의 구동 회로도 이와 같이 클록 신호와 스타트 펄스 신호를 정지시켜도 좋다. 이렇게 함으로써 새로운 전력을 절약할 수 있다.

또한, 주사선 구동 회로의 시프트 레지스터 대신에 디코더를 이용하여, 전력을 절약할 수도 있다.

(실시형태 2)

본 실시형태에서는, 실시형태 1에 나타낸 도 2 및 도 3에 대응하는 화소 구조에 관하여, 도 6, 도 7, 및 도 8을 이용하여 이하에 설명한다. 또한, 도 2 및 도 3과 같은 개소에는, 같은 부호를 이용하고, 도 6, 도 7, 및 도 8을 설명한다.

도 6은 도 3의 회로도에 대응하는 화소 평면도의 일례이다. 또한, 도 8(A)은 포토 다이오드의 전극을 형성하기 전의 상태를 나타낸다. 또한, 도 6 중의 쇄선 A－B로 절단한 단면도, 및 쇄선 C－D로 절단한 단면도가 도 8(A)에 각각 대응한다.

우선, 기판(230) 위에 도전막을 형성한 후, 1번째장의 노광 마스크를 이용하는 제 1 포토리소그래피 공정에 의해, 게이트 신호선(207, 213, 227), 용량 배선(224), 포토 다이오드 리셋 신호선(208), 판독 신호선(209), 포토 센서 기준 신호선(212)을 형성한다. 본 실시형태에서는 기판(230)으로서 유리 기판을 이용한다.

베이스막이 되는 절연막을 기판(230)과 도전막과의 사이에 형성해도 좋다. 베이스막은 기판(230)으로부터의 불순물 원소의 확산을 방지하는 기능이 있어, 질화 실리콘막, 산화 실리콘막, 질화 산화 실리콘막, 또는 산화 질화 실리콘막으로부터 선택된 하나 또는 복수의 막에 의한 적층 구조에 의해 형성할 수 있다.

또한, 도전막은 몰리브덴, 티탄, 탄탈, 텅스텐, 알루미늄, 구리, 네오디뮴, 스칸듐 등의 금속 재료 또는 이것들을 주성분으로 하는 합금 재료를 이용하여, 단층으로 또는 적층하여 형성할 수 있다.

다음에, 이들 배선을 덮는 절연층을 형성하고, 2번째장의 노광 마스크를 이용하는 제 2 포토리소그래피 공정에 의해, 후에 형성되는 배선과 교차하는 부분에만 절연층(231)을 남겨 선택적으로 에칭을 행한다. 본 실시형태에서는, 절연층(231)은 막두께 600 nm의 산화 질화 규소막을 이용한다.

다음에, 게이트 절연층(232) 및 산화물 반도체막을 형성하고, 3번째장의 노광 마스크를 이용하는 제 3 포토리소그래피 공정에 의해, 게이트 절연층(232)을 통하여 게이트 신호선(207, 213, 227) 및 판독 신호선(209)과 각각 중첩되는 제 1 산화물 반도체층(233), 제 2 산화물 반도체층(253), 제 3 산화물 반도체층(255), 및 제 4 산화물 반도체층(256)을 형성한다. 본 실시형태에서는, 게이트 절연층(232)으로서 막두께 100 nm의 산화 질화 규소막을 이용하고, 산화물 반도체막으로서 막두께 30 nm의 In－Ga－Zn－O막을 이용한다.

또한, 제 1 산화물 반도체층(233), 제 2 산화물 반도체층(253), 제 3 산화물 반도체층(255), 및 제 4 산화물 반도체층(256)은 화학식 InMO₃(ZnO)_m(m＞0)으로 표기되는 산화물 박막을 이용할 수 있다. 여기서, M은 Ga, Al, Mn 및 Co로부터 선택된 하나 또는 복수의 금속 원소를 나타낸다. 예를 들면, M으로서 Ga, Ga 및 Al, Ga 및 Mn, 또는 Ga 및 Co 등이 있다. 또한, 상기 산화물 박막에 SiO₂를 포함해도 좋다.

또한, 산화물 박막을 스퍼터링법으로 제작하기 위한 타겟으로서는, 예를 들면, 조성비로서 In₂O₃：Ga₂O₃：ZnO = 1：1：1［mol수비］의 산화물 타겟을 이용하여 In－Ga－Zn－O막을 성막한다. 또한, 이 타겟의 재료 및 조성에 한정되지 않고, 예를 들면, In₂O₃：Ga₂O₃：ZnO = 1：1：2［mol수비］의 산화물 타겟을 이용해도 좋다. 또한, 여기서, 예를 들면, In－Ga－Zn－O막이란, 인듐(In), 갈륨(Ga), 아연(Zn)을 갖는 산화물막이라는 의미이며, 그 화학양론비는 특별히 묻지 않는다.

다음에, 산화물 반도체층에 제 1 가열 처리를 행한다. 이 제 1 가열 처리에 의해 산화물 반도체층의 탈수화 또는 탈수소화를 행할 수 있다. 제 1 가열 처리의 온도는, 400℃ 이상 750℃ 이하, 또는 400℃ 이상 기판의 변형점 미만으로 한다. 본 실시형태에서는 RTA(Rapid　Thermal Anneal) 장치를 이용하여, 질소 분위기하에서 650℃, 6분의 가열 처리를 행한 후, 대기에 접하는 일 없이, 가열 처리 장치의 하나인 전기로에 기판을 도입하여, 산화물 반도체층에 대해 질소 분위기하 450℃에서 1시간의 가열 처리를 행한 후, 대기에 접하지 않도록 산화물 반도체층의 성막실에 이동시켜 산화물 반도체층으로 물이나 수소가 재혼입하는 것을 막아, 산화물 반도체층을 얻는다.

다음에, 4번째장의 노광 마스크를 이용하는 제 4 포토리소그래피 공정에 의해, 게이트 절연층(232)을 선택적으로 제거하고, 게이트 신호선(213)에 이르는 개구와, 포토 다이오드 리셋 신호선(208)에 이르는 개구를 형성한다.

다음에, 게이트 절연층(232), 및 산화물 반도체층 위에 도전막을 형성한다. 도전막으로서는, 예를 들면, Al, Cr, Cu, Ta, Ti, Mo, W로부터 선택된 원소를 성분으로 하는 금속막, 또는 상술한 원소의 질화물을 성분으로 하는 합금막이나, 상술한 원소를 조합한 합금막 등을 이용할 수 있다. 본 실시형태에 있어서, 도전막은 막두께 100 nm의 Ti막과 막두께 400 nm의 Al막과, 막두께 100 nm의 Ti막과의 3층 구조로 한다. 그리고, 5번째장의 노광 마스크를 이용하는 제 5 포토리소그래피 공정에 의해 도전막 위에 레지스트 마스크를 형성하고, 선택적으로 에칭을 행하여, 비디오 데이터 신호선(210), 포토 센서 출력 신호선(211), 전극층(234, 235, 254, 257, 258, 259)을 형성한다.

또한, 도 3에서의 트랜지스터(221)는 도 6에 나타낸 바와 같이, 제 1 산화물 반도체층(233)을 가지고, 전극층(234)을 소스 전극층 또는 드레인 전극층으로 하는 트랜지스터이다. 또한, 도 6 및 도 8(A)에 나타낸 바와 같이, 전극층(234)은 게이트 절연층(232)을 유전체로 하여, 용량 배선(224)과 보유 용량(222)을 형성한다. 또한, 도 6에 나타낸 바와 같이, 트랜지스터(201)는 제 2 산화물 반도체층(253)을 가지고, 전극층(254)을 소스 전극층 또는 드레인 전극층으로 하는 트랜지스터이다.

또한, 도 3에 있어서, 포토 센서(106)를 구성하는 한 요소인 트랜지스터(206)는, 도 6에 나타낸 바와 같이, 제 3 산화물 반도체층(255)을 가지고, 전극층(257)을 소스 전극층 또는 드레인 전극층으로 하는 트랜지스터이다. 또한, 트랜지스터(205)는 도 6에 나타낸 바와 같이, 제 4 산화물 반도체층(256)을 가지고, 전극층(257) 또는 전극층(258)을 소스 전극층 또는 드레인 전극층으로 하는 트랜지스터이다. 또한, 도 8(A)에 나타낸 바와 같이, 트랜지스터(205)의 게이트 신호선(213)은 게이트 절연층(232)의 개구를 통하여 전극층(236)과 전기적으로 접속하고 있다.

다음에, 불활성 가스 분위기하, 또는 산소 가스 분위기하에서 제 2 가열 처리(바람직하게는 200℃ 이상 400℃ 이하, 예를 들면 250℃ 이상 350℃ 이하)를 행한다. 본 실시형태에서는, 질소 분위기하에서 300℃, 1시간의 제 2 가열 처리를 행한다. 제 2 가열 처리를 행하면 산화물 반도체층의 일부(채널 형성 영역)가 절연층과 접한 상태로 가열된다.

다음에 보호 절연층이 되는 절연층(237)을 형성하고, 6번째장의 노광 마스크를 이용하는 제 6 포토리소그래피 공정에 의해, 전극층(235)에 이르는 개구, 전극층(234)에 이르는 개구, 전극층(236)에 이르는 개구를 형성한다. 본 실시형태에 있어서, 절연층(237)은 스퍼터링법에 의해 얻어지는 막두께 300 nm의 산화 실리콘막을 이용한다.

다음에, 플라즈마 CVD법에 의해, p층(238), i층(239), 및 n층(240)을 적층 성막한다. 본 실시형태에서는, p층(238)으로서 막두께 60 nm의 붕소를 포함하는 미결정 실리콘막을 이용하여, i층(239)으로서 막두께 400 nm의 아몰퍼스(amorphous) 실리콘막을 이용하여 n층(240)으로서 막두께 80 nm의 인을 포함하는 미결정 실리콘막을 이용한다. 그리고, 7번째장의 노광 마스크를 이용하는 제 7 포토리소그래피 공정에 의해, p층(238), i층(239), 및 n층(240)을 선택적으로 에칭한 후, 또한 도 8(A)에 나타낸 바와 같이 n층(240)의 가장자리부 및 i층(239)의 일부를 선택적으로 제거한다. 이 단계까지의 단면도가 도 8(A)이며, 그 평면도가 도 6에 상당한다.

다음에 감광성 유기 수지층을 형성하여, 8번째장의 노광 마스크로 개구가 되는 영역을 노광하고, 9번째장의 노광 마스크로 요철이 되는 영역을 노광하고, 현상하여 부분적으로 요철을 갖는 절연층(241)을 형성하는 제 8 포토리소그래피 공정을 행한다. 본 실시형태에서는, 감광성 유기 수지층으로서 아크릴 수지를 이용하여 막두께를 1.5 μm로 한다.

다음에, 반사성을 갖는 도전막을 성막하고, 10번째장의 노광 마스크를 이용하는 제 9 포토리소그래피 공정에 의해 반사 전극층(242), 접속 전극층(243)을 형성한다. 또한, 반사 전극층(242), 접속 전극층(243)을 도 8(B)에 나타낸다. 반사성을 갖는 도전막으로서는 Al, Ag, 또는 이들의 합금, 예를 들면 Nd를 포함하는 알루미늄, Ag－Pd－Cu 합금 등을 이용한다. 본 실시형태에서, 반사성을 갖는 도전막은 막두께 100 nm의 Ti막과 그 위에 형성한 막두께 300 nm의 Al막의 적층을 이용한다. 그리고, 제 9 포토리소그래피 공정 후에 제 3 가열 처리, 본 실시형태에서는 질소 분위기하 250℃, 1시간을 행한다.

이상의 공정에 의해, 동일 기판 위에 반사 전극층(242)과 전기적으로 접속하는 트랜지스터와, 게이트 신호선(213)과 접속 전극층(243)을 통하여 전기적으로 접속하는 포토 다이오드를 합계 10장의 노광 마스크를 이용하여 9회의 포토리소그래피 공정에 의해 제작할 수 있다.

또한, 포토 다이오드의 가장자리부의 단면 사진이 도 11(A)에 도시되어 있음을 주목하라. 도 11(A)에는 포토 다이오드(204)의 단면을 나타내고, 그 단면 모식도를 도 11(B)에 나타낸다.

그리고 반사 전극층(242)을 덮는 배향막(244)을 형성한다. 이 단계에서의 단면도가 도 8(B)에 상당한다. 또한, 도 8(B)과 도 11(B)의 공통 부분에는 같은 부호를 이용하고 있다. 이렇게 하여 액티브 매트릭스 기판을 제작할 수 있다.

그리고, 이 액티브 매트릭스 기판과 부착시키는 대향 기판을 준비한다. 대향 기판에는, 차광층(블랙 매트릭스라고도 부름)과, 투광성을 갖는 도전막을 형성하고, 또한 유기 수지를 이용한 주상(柱狀) 스페이서를 형성한다. 그리고, 마지막에 배향막으로 덮는다.

이 대향 기판을 시일재를 이용하여 액티브 매트릭스 기판과 부착시키고, 한쌍의 기판간에 액정층을 협지한다. 대향 기판의 차광층은, 반사 전극층(242)의 표시 영역 및 포토 다이오드의 센싱 영역과 중첩되지 않도록 형성한다. 또한, 대향 기판에 설치된 주상 스페이서는 전극층(251, 252)과 중첩하도록 위치 맞춤을 행한다. 주상 스페이서는 전극층(251, 252)과 중첩함으로써 한쌍의 기판의 간격을 일정하게 유지한다. 또한, 전극층(251, 252)은 전극층(234)과 동일 공정으로 형성할 수 있기 때문에, 마스크수를 늘리지 않고 형성할 수 있다. 전극층(251, 252)은 어디와도 전기적으로 접속하고 있지 않고, 플로팅 상태이다.

이렇게 하여 부착시킨 한쌍의 기판에서의 화소의 평면도가 도 7에 상당한다. 도 7에서, 블랙 매트릭스와 중첩되지 않은 영역이, 포토 센서의 수광 영역과 반사 전극 영역이 된다. 도 7에 나타낸 1개의 단위 면적(120 μm×240 μm) 중, 반사 전극의 면적이 차지하는 비율은 77.8%이며, 포토 센서의 수광 면적은 약 1140 μm²이다. 또한, 반사 전극층(242)은 요철을 갖는 감광성 유기 수지층 위에 형성되어 있으므로, 도 7에 나타낸 바와 같은 랜덤한 평면 모양을 가진다. 감광성 유기 수지층의 표면 형상을 반영시켜 반사 전극층(242)의 표면에도 요철을 형성하여, 경면 반사가 되는 것을 막고 있다. 또한, 도 7에서 반사 전극층(242)의 오목부(245)도 나타내고 있고, 오목부(245)의 가장자리는, 반사 전극층의 가장자리보다 내측에 위치하고, 오목부(245)의 하방의 감광성 유기 수지층은 다른 영역보다 얇은 막두께로 되어 있다.

또한, 필요하다면, 대향 기판의 외광이 입사하는 면에, 위상차를 조절하기 위한 위상차 필름이나, 편광 기능을 갖는 필름이나, 반사 방지판이나, 컬러 필터 등의 광학 필름을 형성해도 좋다.

또한, 도 12에는, 실제로 제작한 패널에, FPC를 통하여 영상 신호를 입력하여 표시를 촬영한 사진도를 나타낸다. 패널의 화면 절반을 정지 화면으로 하고, 나머지 절반을 동영상으로서 표시했다. 패널의 화면 절반을 정지 화면으로 하고, 다른 절반을 동영상으로서 표시하여, 소비 전력의 저감을 도모할 수 있다. 또한, 화면에 손가락을 터치함으로써, 도 1(A)에 나타낸 바와 같이 키보드 버튼을 표시시키고, 표시된 키보드 버튼의 개소를 손가락으로 터치함으로써 정보를 입력하고, 표시 영역에 키보드 버튼에 대응한 문자를 표시할 수 있다. 또한, 포토 센서를 이용하여, 손가락끝을 화면에 접근한 상태로 손가락이 화면에 접하지 않는 비접촉 상태로 해도 충분히 외광이 있어, 손가락의 그림자를 센싱할 수 있다면, 비접촉의 화면 조작을 행할 수도 있다.

(실시형태 3)

본 실시형태에서는, 컬러 필터를 형성하여 풀 컬러 표시가 가능한 액정 표시 모듈로 하는 일례를 나타낸다.

도 9에 액정 표시 모듈(190)의 구성을 나타낸다. 액정 표시 모듈(190)은 액정 소자가 매트릭스 형상으로 제공된 표시 패널(120)과, 표시 패널(120)과 중첩되는 편광판 및 컬러 필터(115)를 가진다. 또한, 외부 입력 단자가 되는 FPC(Flexible Printed Circuits)(116a, 116b)는 표시 패널(120)에 형성한 단자부와 전기적으로 접속되어 있다. 표시 패널(120)은 실시형태 1의 표시 패널(100)과 같은 구성을 가진다. 단, 풀 컬러 표시로 하는 경우이기 때문에, 적색 표시 소자, 녹색 표시 소자, 청색 표시 소자의 3개의 표시 소자를 이용하여 각각 다른 영상 신호를 공급하는 회로 구성으로 한다.

또한, 도 9에는, 외광(139)이 표시 패널(120) 위의 액정 소자를 투과하여 반사 전극에서 반사되는 양태를 모식적으로 나타낸다. 예를 들면, 컬러 필터의 적색 영역과 중첩되는 화소에서는, 외광(139)이 컬러 필터(115)를 통과한 후, 액정층을 통과하고, 반사 전극으로 반사되고, 다시 컬러 필터(115)를 통과하여 적색광으로서 취출된다. 도 9에는, 3색의 광(135)이 화살표(R, G, 및 B)로 모식적으로 나타낸다. 액정 소자를 투과하는 광의 강도는, 화상 신호에 의해 변조되기 때문에, 관찰자는 외광(139)의 반사광에 의해, 영상을 파악할 수 있다.

또한, 표시 패널(120)은 포토 센서를 가지고 있어, 터치 입력 기능을 구비하고 있다. 포토 센서의 수광 영역에도 컬러 필터를 중첩함으로써 가시광 센서로서 기능시킬 수도 있다. 또한, 포토 센서의 광의 감도를 향상시키기 위해서는, 입사광을 많이 받아들이기 때문에, 포토 센서의 수광 영역과 중첩되는 영역에는 컬러 필터에 개구를 형성하여 포토 센서의 수광 영역과 컬러 필터가 중첩되지 않는 구성으로 해도 좋다.

본 실시형태는, 실시형태 1 또는 실시형태 2와 자유롭게 조합할 수 있다.

(실시형태 4)

본 실시형태에서는, 상기 실시형태에 설명한 액정 표시 장치를 구비하는 전자기기의 예에 대하여 설명한다.

도 10(A)은 전자 서적(E－book이라고도 함)이며, 하우징(9630), 표시부(9631), 조작 키(9632), 태양전지(9633), 충방전 제어 회로(9634)를 가질 수 있다. 태양전지(9633)와, 표시 패널을 개폐할 수 있게 장착하고, 태양전지로부터의 전력을 표시 패널, 또는 영상 신호 처리부에 공급하는 전자 서적이다. 도 10(A)에 나타낸 전자 서적은 다양한 정보(정지 화면, 동영상, 텍스트 화상 등)를 표시하는 기능, 캘린더, 날짜 또는 시각 등을 표시부에 표시하는 기능, 표시부에 표시한 정보를 터치 입력 조작 또는 편집하는 터치 입력 기능, 다양한 소프트웨어(프로그램)에 의해 처리를 제어하는 기능 등을 가질 수 있다. 또한, 도 10(A)에서는 충방전 제어 회로(9634)의 일례로서, 배터리(9635), DCDC 컨버터(이하, 컨버터(9636)라고 약기함)를 갖는 구성에 대하여 나타낸다.

표시부(9631)는 포토 센서를 이용한 터치 입력 기능을 구비한 반사형의 액정 표시 장치이며, 비교적 밝은 상황 하에서 사용하기 때문에, 태양전지(9633)에 의한 발전, 및 배터리(9635)에서의 충전을 효율적으로 행할 수 있어 적합하다. 또한 태양전지(9633)는 하우징(9630)의 표면 및 이면에 효율적인 배터리(9635)의 충전을 행하는 구성으로 할 수 있기 때문에 적합하다. 또한 배터리(9635)로서는, 리튬 이온 배터리를 이용하면, 소형화를 도모할 수 있다는 등의 이점이 있다.

또한, 도 10(A)에 나타낸 충방전 제어 회로(9634)의 구성, 및 동작에 대하여 도 10(B)에 블록도를 도시하여 설명한다. 도 10(B)에는, 태양전지(9633), 배터리(9635), 컨버터(9636), 컨버터(9637), 스위치(SW1 내지 SW3), 표시부(9631)에 대하여 나타내고, 배터리(9635), 컨버터(9636), 컨버터(9637), 스위치(SW1 내지 SW3)가 충방전 제어 회로(9634)에 대응하는 개소가 된다.

먼저 외광에 의해 태양전지(9633)에 의해 발전이 되는 경우의 동작의 예에 대하여 설명한다. 태양전지로 발전한 전력은, 배터리(9635)를 충전하기 위한 전압이 되도록 컨버터(9636)에 의해 승압 또는 강압이 이루어진다. 그리고, 표시부(9631)의 동작에 태양전지(9633)로부터의 전력이 이용될 때에는 스위치(SW1)를 온으로 하고, 컨버터(9637)로 표시부(9631)에 필요한 전압으로 승압 또는 강압을 하게 된다. 또한, 표시부(9631)에서의 표시를 행하지 않을 때는, 스위치(SW1)를 오프로 하고, 스위치(SW2)를 온으로 하여 배터리(9635)의 충전을 행하는 구성으로 하면 좋다.

또한 태양전지(9633)에 대해서는, 충전 수단의 일례로서 나타냈지만, 다른 수단에 의한 배터리(9635)의 충전을 행하는 구성이어도 좋다. 또한, 다른 충전 수단을 조합하여 행하는 구성으로 해도 좋다.

본 실시형태는, 다른 실시형태에 기재한 구성과 적절히 조합하여 실시하는 것이 가능하다.

(실시형태 5)

본 실시형태에서는, 유리 기판 위에 트랜지스터 및 포토 센서를 형성한 후, 가요성 기판 위에 그 트랜지스터 및 포토 센서를 전이하여 탑재하는 예를 나타낸다. 또한, 여기에서는 트랜지스터의 단면 공정도를 도 13(A), 도 13(B), 및 도 13(C)에 나타내고, 실시형태 2에 공통되는 공정 및 포토 다이오드 등의 구조의 상세한 설명은 생략하고, 도 8(A) 및 도 8(B)과 같은 개소에는 같은 부호를 이용하여 설명한다.

먼저, 기판(230) 위에 박리층(260)을 스퍼터링법에 의해 성막하고, 그 위에 베이스막으로서 기능하는 산화물 절연막(261)을 형성한다. 또한, 기판(230)은, 유리 기판, 석영 기판 등을 이용한다. 또한, 산화물 절연막(261)은 PCVD법이나 스퍼터링법 등을 이용하여, 산화 실리콘, 산화 질화 실리콘(SiOxNy)(x＞y＞0), 질화 산화 실리콘(SiNxOy)(x＞y＞0) 등의 재료를 이용하여 형성한다.

또한, 박리층(260)은 금속막이나 금속막과 금속 산화막의 적층 구조 등을 이용할 수 있다. 금속막으로서는, 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 티탄(Ti), 탄탈(Ta), 니오브(Nb), 니켈(Ni), 코발트(Co), 지르코늄(Zr), 아연(Zn), 루테늄(Ru), 로듐(Rh), 팔라듐(Pd), 오스뮴(Os), 이리듐(Ir)으로부터 선택된 원소 또는 이 원소를 주성분으로 하는 합금 재료 혹은 화합물 재료로 이루어지는 막을 단층 또는 적층하여 형성한다. 예를 들면, 금속막으로서 스퍼터링법이나 CVD법 등에 의해 텅스텐막을 형성한 경우, 텅스텐막에 플라즈마 처리를 행함으로써, 텅스텐막 표면에 텅스텐 산화물로 이루어지는 금속 산화막을 형성할 수 있다. 그 밖에도, 예를 들면, 금속막(예를 들면, 텅스텐)을 형성한 후에, 이 금속막 위에 스퍼터링법으로 산화 규소 등의 절연막을 형성함과 동시에, 금속막 위에 금속 산화물(예를 들면, 텅스텐 위에 텅스텐 산화물)을 형성해도 좋다. 또한, 플라즈마 처리로서 예를 들면 고밀도 플라즈마 장치를 이용한 고밀도 플라즈마 처리를 행하여도 좋다. 또한, 금속 산화막 외에도, 금속 질화물막이나 금속 산화 질화물막을 이용해도 좋다. 이 경우, 금속막에 질소 분위기하 또는 질소와 산소 분위기하에서 플라즈마 처리나 가열 처리를 행하면 좋다.

다음에, 산화물 절연막(261) 위에 도전막을 형성한 후, 실시형태 2와 마찬가지로, 1번째장의 노광 마스크를 이용하는 제 1 포토리소그래피 공정에 의해, 게이트 신호선(227), 용량 배선(224), 포토 다이오드 리셋 신호선, 판독 신호선, 포토 센서 기준 신호선을 형성한다.

이후의 공정은, 실시형태 2에 따라, 트랜지스터 및 반사 전극층(242)을 형성한다. 그리고, 반사 전극층(242)을 수용성의 수지층(262)으로 덮는다. 이 단계에서의 단면도를 도 13(A)에 나타낸다. 또한, 도 13(A)에서는 간략화를 위해, 반사 전극층(242)의 주변의 단면 구조를 나타내고, 동일 기판 위에 형성되어 있는 포토 다이오드는 도시하지 않는다.

다음에, 수용성의 수지층(262)을 지지 기판 등에 고정한 후, 박리층에 대한 레이저광의 조사 등에 의해 개구를 형성하고, 기판(230)으로부터 트랜지스터를 포함하는 층을 박리한다. 이 단계에서의 단면도를 도 13(B)에 나타낸다. 도 13(B)에 나타낸 바와 같이, 기판(230)에 형성된 박리층(260)과 산화물 절연막(261)의 계면에서 분리한다.

다음에, 도 13(C)에 나타낸 바와 같이, 트랜지스터를 포함하는 층의 면(박리에 의해 노출한 면)에, 가요성 기판(264)을 접착층(263)으로 부착시킨다. 가요성 기판(264)으로서는, 플라스틱 필름이나 얇은 스테인리스 스틸 기판을 이용할 수 있다.

다음에, 수용성의 수지층(262)을 제거한 후, 배향막(244)을 형성한다. 그리고, 대향 전극(267)을 갖는 대향 기판(268)과 가요성 기판(264)을 시일재를 이용하여 부착시킨다. 또한, 부착시키기 전에, 대향 기판(268)에도 대향 전극(267)을 덮는 배향막(266)을 형성한다. 액정 적하법을 이용하는 경우에는, 폐(閉)루프의 시일재로 둘러싸인 영역에 액정을 적하하여, 감압하에서 한쌍의 기판의 부착을 행한다. 이렇게 하여 한쌍의 기판과 시일재로 둘러싸인 영역에 액정층(265)을 충전한다. 대향 기판(268)은 투광성이 높고, 리타데이션(retardation)이 적은 플라스틱 필름을 이용함으로써, 가요성의 액정 패널을 제작할 수 있다.

또한, 상술한 가요성의 액정 패널의 제작예는 일례에 지나지 않고, 예를 들면, 기판(230) 및 대향 기판(268)으로서 이용하는 유리 기판을 트랜지스터 제작 후에 연마 등에 의해 얇게 가공함으로써 가요성의 액정 패널을 제작해도 좋다. 연마에 의해 얇게 하는 경우는, 액정층을 충전한 후에, 기판(230) 및 대향 기판(268)의 양쪽 모두를 연마하여 얇게 한다.

도 14에 가요성의 액정 패널을 이용한 전자 서적의 일례를 나타낸다.

도 14는, 전자 서적의 일례로서 액정 패널(4311)의 일단부에 지지부(4308)를 형성하는 경우를 나타낸다. 이하에 도 14를 참조하여, 전자 서적의 구체적인 구성에 대하여 설명한다. 또한, 도 14(A)는 전자 서적을 옆으로 한 상태를 나타내고, 도 14(B)는 전자 서적을 세운 상태를 나타낸다.

도 14에 나타낸 전자 서적은, 표시부(4301)를 갖는 가요성의 액정 패널(4311)과, 액정 패널(4311)의 일단부에 형성된 지지부(4308)와, 표시부(4301)의 표시 제어를 행하는 주사선 구동 회로(4321a)와, 표시부(4301)에 형성된 포토 다이오드의 제어를 행하는 포토 센서 구동 회로(4321b)와, 표시부(4301)의 표시 제어를 행하는 신호선 구동 회로(4323)를 가지고 있다.

주사선 구동 회로(4321a), 및 포토 센서 구동 회로(4321b)는 액정 패널(4311)의 가요면에 설치되고, 신호선 구동 회로(4323)는 지지부(4308)의 내부에 설치된다.

지지부(4308)는 적어도 액정 패널(4311)보다 구부러지기 어려운(강성이 높음) 구성으로 하는 것이 바람직하다. 일례로서 지지부(4308)를 구성하는 하우징을, 액정 패널(4311)보다 두꺼운 플라스틱이나 금속 등으로 형성할 수 있다. 이 경우, 전자 서적은 지지부(4308) 이외의 부분에서 구부러지는(만곡한다) 구성으로 할 수 있다.

또한, 지지부(4308)를 형성하는 장소는 특별히 한정되지 않지만, 일례로서 액정 패널(4311)의 일단부를 따라 지지부(4308)를 형성할 수 있다. 예를 들면, 도 14에 나타낸 바와 같이, 액정 패널(4311)을 직사각형으로 하는 경우에는, 소정의 한 변을 따라(한 변을 고정하도록) 지지부(4308)를 형성할 수 있다. 또한, 여기서 말하는 직사각형이란, 각부가 둥글게 되어 있는 경우도 포함하는 것으로 한다.

또한, 주사선 구동 회로(4321a)와, 포토 센서 구동 회로(4321b)와, 표시부(4301)를 구성하는 화소 회로를 같은 프로세스로 가요성을 갖는 기판 위에 형성함으로써, 주사선 구동 회로(4321a), 및 포토 센서 구동 회로(4321b)의 만곡을 가능하게 함과 동시에, 저비용화를 도모할 수 있다.

표시부(4301)를 구성하는 화소 회로 및 주사선 구동 회로(4321a), 포토 센서 구동 회로(4321b)를 구성하는 소자로서는, 박막 트랜지스터 등으로 형성할 수 있다. 한편, 신호선 구동 회로(4323) 등의 고속 동작하는 회로는, 실리콘 등의 반도체 기판이나 SOI 기판을 이용하여 형성된 IC(Integrated Circuit)를 이용하여 형성하고, 이 IC를 지지부(4308)의 내부에 형성할 수 있다.

액정 패널(4311)은 플렉서블 기판을 이용하여 화면이 구부러진 상태에도 포토 다이오드를 이용한 터치 입력이기 때문에, 문제없이 정보 입력이 행해지고, 다른 터치 입력 방식에 비해 조작성이 좋다.

또한, 본 실시형태에서는, 박리층으로서 금속층을 이용하는 예를 나타냈지만, 특별히 한정되지 않고, 레이저 조사에 의한 어블레이션(ablation)을 이용하는 박리 방법이나, 유기 수지를 이용한 박리 방법 등을 이용할 수 있다.

(실시형태 6)

본 실시형태에서는, 액정 패널의 주사선 구동 회로의 구성의 일례에 관하여 도면을 참조하여 설명한다.

도 15는 본 실시형태에 설명하는 드라이버 회로의 블록도이다. 드라이버 회로를 VGA의 게이트 드라이버(주사선 구동 회로)로서 이용하는 경우는 480개의 게이트선을 구동할 필요가 있으므로, 9 비트분의 데이터선이 필요하다. 실시형태에서는 3 비트의 예로 설명한다.

블록(701)은 1번째단의 게이트 신호를 생성하는 회로, 블록(702)은 2번째단의 게이트 신호를 생성하는 회로, 블록(703)은 3번째단의 게이트 신호를 생성하는 회로, 블록(704)은 4번째단의 게이트 신호를 생성하는 회로, 블록(705)은 5번째단의 게이트 신호를 생성하는 회로를 나타낸다. VGA의 경우, 480번째단까지 계속된다.

Data0a∼Data2b는 데이터선을 나타낸다. 신호명의 말미로부터 2번째의 문자 0∼2는 데이터가 3 비트인 것에 대응한다. 신호명의 말미의 a와 b는, b가 a의 반전 신호에 상당하지만, 완전한 반전 신호는 아니고, 데이터의 입력이 없는 기간은 모두 0(로(low), GND라고도 함)으로 한다. 데이터선과 각 단의 블록을 접속하는 방법은, 1번째단을 2 진수로 001으로 표현했을 때, Data0a 또는 Data0b가 최하위 비트에 상당하기 때문에, 1번째단의 최하위 비트는 1이므로 말미의 문자가 b의 쪽, 즉 Data0b에 접속한다. 마찬가지로, 최하위 비트의 다음의 비트는 0이므로 말미의 문자가 a의 Data1a에 접속한다.

도 16은 각 데이터선의 신호의 시간 관계를 나타낸다. 1번째단의 블록(701)을 선택하는 기간(1)은 1을 2 진수로 한 001에 대응시켜 Data2a를 0(로), Data1a를 0(로), Data0a를 1(하이(high))로 한다. 2번째단의 블록(702)을 선택하는 기간(2)은 2를 2 진수로 한 010에 대응시켜 Data2a를 0(로), Data1a를 1(하이), Data0a를 0(로)으로 한다. 3번째단 이후도 마찬가지로 데이터를 결정한다.

또한, Data0a가 0(로)일 때 대응하는 Data0b는 역논리의 1(하이)로 하고, Data0a가 1(하이)일 때 Data0b는 0(로)으로 한다. Data1b와 Data2b도 마찬가지로 각각 Data1a와 Data2a의 역논리로 한다. 단 1번째단의 블록(701)을 선택하는 기간(1)과 2번째단의 블록(702)을 선택하는 기간(2) 사이에 Data0a와 Data0b 모두 0(로)의 기간을 삽입하여, 데이터의 입력이 없는 기간으로 한다.

도 17은 블록(701)의 내부를 구성하는 회로도이다. 블록(702, 703, 704, 705)의 내부를 구성하는 회로도 마찬가지이다. 도 17에서도 3 비트의 예로 설명한다. 도 17에 도시하는 N형의 트랜지스터군(802), 트랜지스터(803), 트랜지스터(804), 트랜지스터군(806)은 표시부의 트랜지스터와 동일 기판 위에 형성되고, 채널로서 산화물 반도체층을 이용한다.

도 15에서의 Data0과 도 17에서의 Data0은 대응하고, 도 15의 Data0a 또는 Data0b에 전기적으로 접속한다. 노드(801)는 데이터를 보유하는 기능을 가진다. 용량 소자에 의해 보유해도 좋지만, 기생 용량이어도 상관없으므로, 본 실시형태에서는 보유를 위한 용량 소자를 생략하고 있다. 데이터선(Data0)에서 데이터선(Data2) 중 어느 것인가가 1(하이)이 되면, N형의 트랜지스터군(802) 중 어느 것인가가 온 상태가 되어 노드(801)는 0(로)이 된다. 데이터선(Data0)에서 데이터선(Data2)이 모두 0(로)일 때 노드(801)는 1(하이)을 보유하고, 이 블록은 선택되었다고 간주한다. 또한, 데이터의 입력이 없는 기간은 데이터선(Data0)에서 데이터선(Data2)이 모두 0(로)으로 하고, 트랜지스터군(802)은 모두 오프 상태로 한다.

노드(801)를 1(하이)로 하려면 리셋 신호를 1(하이)로 하고 N형 트랜지스터인 트랜지스터(803)를 온 상태로 한다. 또한 트랜지스터(803)가 온이 되어도 트랜지스터(803)의 스레숄드값이기 때문에 노드(801)는 VDD와 완전히 같은 전위가 된다고는 할 수 없지만 상관없다. 리셋 신호가 1(하이)의 기간과 데이터선(Data0)에서 데이터선(Data2) 중 어느 것인가가 1(하이)이 되는 기간을 중첩하지 않는 것에 의해 전원(VDD)으로부터 전원(GND)까지의 전류가 커지는 것을 막을 수 있다.

데이터 입력 기간에 데이터선이 모두 0(로)일 때, 즉 블록이 선택되었을 때, 노드(801)는 1(하이)을 보유하고, N형 트랜지스터인 트랜지스터(804)는 온 상태가 된다. 또한, 이 블록이 선택되었을 때, 노드(801)는 전원(VDD)이나 전원(GND)에 전기적으로 접속되어 있지 않은 상태이며, 기입 신호를 0(로)에서 1(하이)로 변화시키면 용량(805)의 용량 결합에 의해 노드(801)의 전위는 상승한다. 용량(805)의 회로를 부트스트랩 회로라고 한다.

노드(801)의 상승 후의 전위는 기입 신호의 최대의 전위에 트랜지스터(804)의 스레숄드값을 더한 전위보다 높은 것이 바람직하다. 노드(801)의 상승 후의 전위가 기입 신호의 최대의 전위에 트랜지스터(804)의 스레숄드값을 더한 전위보다 높아진다면 용량(805)은 불필요하거나, 또는 기생 용량으로 충분한 경우도 있다.

노드(801)의 상승 후의 전위가 기입 신호의 최대의 전위에 트랜지스터(804)의 스레숄드값을 더한 전위보다 낮은 경우, 노드(Out)의 전위는 기입 신호의 최대의 전위까지 올라가지 않고, 화소에 대한 기입이 제시간에 수행하지 못할 가능성이 있다. 노드(801)가 기입 신호의 최대의 전위에 트랜지스터(804)의 스레숄드값을 더한 전위보다 높아짐으로써, 기입 신호를 0(로)에서 1(하이)로 변화시키면 노드(Out)도 0(로)에서 1(하이)로 변화한다. 노드(Out)는 화소의 게이트선에 접속한다. 다음에 기입 신호를 1(하이)에서 0(로)으로 변화시키면 용량(805)의 용량 결합에 의해 노드(801)의 전위는 낮아지지만, 리셋 신호에 의해 부여된 VDD의 전위 정도이며, 트랜지스터(804)는 오프 상태가 되지 않는다. 즉 기입 신호의 0(로)의 레벨에 트랜지스터(804)의 스레숄드값을 더한 전위보다 노드(801)의 전위가 높기 때문에 노드(Out)도 0(로)이 된다.

데이터 입력 기간에 데이터선 중 어느 것인가가 1(하이)일 때, 즉 블록이 선택되어 있지 않을 때, 노드(801)는 0(로)이며, 트랜지스터(804)는 오프 상태가 된다.

기입 신호를 0(로)에서 1(하이)로 변화시켜도, 트랜지스터군(802)이 온 상태이기 때문에, 노드(801)의 전위는 0(로)이며, 트랜지스터(804)는 오프 상태이다. 트랜지스터군(802)의 전류를 흘릴 수 있는 능력이 낮으면 용량(805)의 용량 결합에 의해 노드(801)의 전위가 상승하므로 노드(Out)의 변화가 적어지도록 트랜지스터군(802)의 전류를 흘릴 수 있는 능력을 결정할 필요가 있다.

다음에 기입 신호를 1(하이)에서 0(로)으로 변화시켜도, 트랜지스터군(802)이 온 상태이기 때문에, 노드(801)의 전위는 0(로)이며, 트랜지스터(804)는 오프 상태이다. 트랜지스터군(802)의 전류를 흘릴 수 있는 능력이 낮으면 용량(805)의 용량 결합에 의해 노드(801)의 전위가 하강하므로 노드(Out)의 변화가 적어지도록 트랜지스터군(802)의 전류를 흘릴 수 있는 능력을 결정할 필요가 있다.

트랜지스터군(806)이 없는 경우, 데이터 입력 기간에 데이터선 중 어느 것인가가 1(하이)일 때, 즉 이 블록이 선택되어 있지 않을 때, 노드(Out)는 전원에 전기적으로 접속되지 않는 상태가 되어, 비디오 신호의 영향 등을 받을 가능성이 있다. 트랜지스터(804)의 소스 전극과 드레인 전극 간의 용량 결합에 의해서도 노드(Out)의 전위는 변화한다. 따라서 트랜지스터(804)가 오프 상태인 기간에 노드(Out)는 0(로)으로 고정해 두는 것이 바람직하다.

도 18은 시각과 각 노드의 전위를 나타내는 도면이다. 도 18을 이용하여 다시 도 17의 회로도의 동작을 설명한다.

기간(901)에서는 리셋 신호에 의해 노드(801)가 1(하이)이 된다. 기간(901)에서 트랜지스터(804)는 온 상태로 되어 있지만, 기입 신호가 0(로)이므로 Out의 전위도 0(로)이다. 다음 기간(902)은 리셋 신호를 0(로)으로 하고, 데이터 입력을 개시할 때까지의 기간이다. 기간(902)을 제공함으로써 전원(VDD)에서 전원(GND)까지의 전류가 커지는 것을 막는 것이 바람직하다.

다음 기간(903)은 데이터를 입력하여 노드(801)의 전위를 확정시키는데 필요한 기간이지만, 여기에서는 Data0에서 Data2가 모두 0(로)인 경우를 나타낸다. 다음 기간(904)의 처음에 기입 신호가 1(하이)이 되고, 노드(801)의 전위도 상승한다. 기간(904)에 노드(Out)의 전위도 1(하이)이 된다.

다음 기간(905)에 기입 신호를 0(로)으로 한다. 노드(801)의 전위도 하강하지만, 트랜지스터(804)는 온 상태로 되어 있기 때문에 노드(Out)의 전위는 0(로)이 된다. 다음 기간(906)에 데이터 입력 기간을 종료하고, 다음 기간(907)에 다시 리셋 신호를 1(하이)로 하고 노드(801)의 전위를 1(하이)로 한다. 이상이 1 수평 기간이며, 이후 반복한다. 기간(903) 대신에 데이터선(Data0)에서 데이터선(Data2)의 어느 쪽인가가 1(하이)이 되는 경우를 기간(908)에 나타낸다. 기간(908)에 데이터선(Data0)에서 데이터선(Data2)의 어느 쪽인가를 1(하이)로 하면 노드(801)의 전위는 0(로)이 된다. 만약 기간(908)이 짧고, 트랜지스터(804)를 오프 상태로 할 만큼 노드(801)의 전위가 충분히 낮아지지 않은 동안에 다음 기간(909)에 기입 신호가 1(하이)이 되면, 트랜지스터군(806)만으로는 노드(Out)의 전위를 고정할 수 없고 노드(Out)의 전위가 일시적으로 높아지는 문제가 일어날 가능성이 있다. 기간(908)에 트랜지스터(804)가 오프 상태가 되면 다음 기간(909)에 기입 신호를 1(하이)로 해도 노드(Out)는 0(로)인 채이다. 또한 트랜지스터(804)의 소스 전극과 드레인 전극 간의 기생 용량이기 때문에 트랜지스터(804)가 오프 상태인 경우에도 노드(Out)의 전위가 일시적으로 상승하려고 한다. 화소 트랜지스터가 온 상태가 되지 않도록 트랜지스터군(806)으로 조정할 필요가 있다. 게이트선은 부하가 크기 때문에 소스 전극과 드레인 전극 간의 기생 용량은 큰 문제는 되지 않는다.

본 실시형태에서는 1(하이)을 VDD의 전위, 0(로)을 GND의 전위로서 설명했다. 기입 신호의 최대의 전위를 VDD보다 낮은 값으로 하면 부트스트랩 회로는 불필요하게 되지만, 외부에 2 종류의 전원을 준비하는 것은 비용을 높아지므로 바람직하지 않다. 본 실시형태는 1 종류의 전원으로 동작시키는 것이 가능하다.

본 실시형태에 나타낸 표시 장치의 드라이버 회로의 구성은, 본 명세서의 다른 실시형태에 나타낸 구성과 자유롭게 조합하여 실시할 수 있다.

본 실시형태에 나타낸 표시 장치의 드라이버 회로의 구성은, 기입 신호와 각 데이터 신호선을 0(로), 리셋 신호를 1(하이) 상태로 하면 모든 화소의 게이트선은 0(로)이 된다. 또한, 시프트 레지스터 회로를 표시 장치의 드라이버 회로에 이용하는 경우와 달리, 임의의 순번으로 임의의 행의 화소의 게이트선을 1(하이)로 할 수 있다.

본 실시형태는 드라이버 회로의 구성하는 디코더 회로의 일례이며, 본 실시형태에 나타낸 표시 장치의 드라이버 회로의 구성으로 한정하는 것은 아니다.

본 출원은 전문이 참조로서 본 명세서에 통합되고, 2010년 3월 8일 일본 특허청에 출원된, 일련 번호가 2010-050947인 일본 특허 출원에 기초한다.

100：표시 패널
101：화소 회로
103：화소
104：화소
105：표시 소자
106：포토 센서
107：신호선측의 표시 소자 구동 회로
108：주사선측의 표시 소자 구동 회로
109：포토 센서 판독 회로
110：포토 센서 구동 회로
115：컬러 필터
116a, 116b：FPC
120：표시 패널
125：표시 소자
135：광
139：외광
190：액정 표시 모듈
201：트랜지스터
202：보유 용량
203：액정 소자
204：포토 다이오드
205：트랜지스터
206：트랜지스터
207：게이트 신호선
208：포토 다이오드 리셋 신호선
209：신호선
210：비디오 데이터 신호선
211：포토 센서 출력 신호선
212：포토 센서 기준 신호선
213：게이트 신호선
214：용량 배선
221：트랜지스터
222：보유 용량
223：액정 소자
224：용량 배선
227：게이트 신호선
230：기판
231：절연층
232：게이트 절연층
233：산화물 반도체층
234：전극층
235：전극층
236：전극층
237：절연층
238：p층
239：i층
240：n층
241：절연층
242：반사 전극층
243：접속 전극층
244：배향막
245：오목부
251：전극층
253：산화물 반도체층
254：전극층
255：산화물 반도체층
256：산화물 반도체층
257：전극층
258：전극층
260：박리층
261：산화물 절연막
262：수지층
263：접착층
264：기판
265：액정층
266：배향막
267：대향 전극
268：대향 기판
701：블록
702：블록
703：블록
704：블록
705：블록
801：노드
802：트랜지스터군
803：트랜지스터
804：트랜지스터
805：용량
806：트랜지스터군
901：기간
902：기간
903：기간
904：기간
905：기간
906：기간
907：기간
908：기간
909：기간
1030：전자기기
1031：버튼
1032：표시부
1033：영역
1034：스위치
1035：전원 스위치
1036：키보드 표시 스위치
4301：표시부
4308：지지부
4311：액정 패널
4321a：주사선 구동 회로
4321b：포토 센서 구동 회로
4323：신호선 구동 회로
9630：하우징
9631：표시부
9632：조작 키
9633：태양전지
9634：충방전 제어 회로
9635：배터리
9636：컨버터
9637：컨버터

Claims

전자기기로서,
플렉서블 기판 위에, 제 1 반사 전극에 전기적으로 접속된 제 1 트랜지스터, 제 2 반사 전극에 전기적으로 접속된 제 2 트랜지스터, 및 포토 센서를 가지고,
상기 포토 센서는 포토 다이오드, 상기 포토 다이오드와 전기적으로 접속된 게이트 신호선을 갖는 제 3 트랜지스터, 및 제 4 트랜지스터를 가지며,
상기 제 3 트랜지스터의 소스 및 드레인 중 한쪽이 제 1 신호선에 전기적으로 접속되고, 상기 제 3 트랜지스터의 소스 및 드레인 중 다른 한쪽이 상기 제 4 트랜지스터의 소스 및 드레인 중 한쪽에 전기적으로 접속되며, 상기 제 4 트랜지스터의 소스 및 드레인 중 다른 한쪽이 제 2 신호선에 전기적으로 접속되고,
상기 제 4 트랜지스터의 산화물 반도체층 전체는 상기 제 1 반사 전극과 중첩되며,
상기 제 1 신호선은 상기 제 2 반사 전극과 중첩되는, 전자기기.
제 1 항에 있어서,
상기 제 3 트랜지스터의 산화물 반도체층은, 게이트 절연층을 개재하여 제 3 신호선과 중첩되고,
상기 제 3 신호선은 상기 제 1 반사 전극과 중첩되는, 전자기기.
제 1 항에 있어서,
상기 제 4 트랜지스터의 소스 및 드레인 중 한쪽은 상기 제 1 반사 전극과 중첩되고, 상기 제 4 트랜지스터의 소스 및 드레인 중 다른 한쪽은 상기 제 2 반사 전극과 중첩되는, 전자기기.
전자기기로서,
플렉서블 기판 위에, 반사 전극에 전기적으로 접속된 제 1 트랜지스터, 및 포토 센서를 포함하고,
상기 포토 센서는
포토 다이오드,
상기 포토 다이오드와 전기적으로 접속된 게이트 신호선을 갖는 제 2 트랜지스터, 및
제 3 트랜지스터를 가지고,
상기 제 2 트랜지스터의 소스 및 드레인 중 한쪽이 제 1 신호선에 전기적으로 접속되고, 상기 제 2 트랜지스터의 소스 및 드레인 중 다른 한쪽이 상기 제 3 트랜지스터의 소스 및 드레인 중 한쪽에 전기적으로 접속되고, 상기 제 3 트랜지스터의 소스 및 드레인 중 다른 한쪽이 제 2 신호선에 전기적으로 접속되며,
제 4 트랜지스터의 산화물 반도체층 전체는 상기 반사 전극과 중첩되는, 전자기기.
제 4 항에 있어서,
상기 제 2 트랜지스터의 산화물 반도체층은, 게이트 절연층을 개재하여 제 3 신호선과 중첩되고,
상기 제 3 신호선은 상기 반사 전극과 중첩되는, 전자기기.