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JP2018032030A - Semiconductor device, display device, and electronic apparatus - Google Patents

Semiconductor device, display device, and electronic apparatus Download PDF

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JP2018032030A
JP2018032030A JP2017159060A JP2017159060A JP2018032030A JP 2018032030 A JP2018032030 A JP 2018032030A JP 2017159060 A JP2017159060 A JP 2017159060A JP 2017159060 A JP2017159060 A JP 2017159060A JP 2018032030 A JP2018032030 A JP 2018032030A
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transistor
potential
current
wiring
circuit
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JP2017159060A
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黒川 義元
Yoshimoto Kurokawa
義元 黒川
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Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Original Assignee
Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device that can perform display with excellent visibility.SOLUTION: A semiconductor device controls a display device, and supplies the display device with image data. The semiconductor device has a controller, a frame memory, a register, an image processing unit, and a sensor controller. The image processing unit captures the image data from the frame memory and captures parameters from the register, and uses the parameters to process the image data. The sensor controller is connected to a photosensor, and on the basis of obtained information, the semiconductor device controls the brightness and color tone of the display device. The frame memory holds the image data with power supply interrupted. The register holds the parameters with power supply interrupted.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明の一形態は、半導体装置に関する。 One embodiment of the present invention relates to a semiconductor device.

なお本発明の一形態は、上記の技術分野に限定されない。本明細書等で開示する発明の技術分野は、物、方法、または、製造方法に関するものである。または、本発明の一形態は、プロセス、マシン、マニュファクチャ、または、組成物(コンポジション・オブ・マター)に関するものである。 Note that one embodiment of the present invention is not limited to the above technical field. The technical field of the invention disclosed in this specification and the like relates to an object, a method, or a manufacturing method. Alternatively, one embodiment of the present invention relates to a process, a machine, a manufacture, or a composition (composition of matter).

そのため、より具体的に本明細書等で開示する本発明の一形態の技術分野としては、半導体装置、表示装置、電子機器、それらの駆動方法、または、それらの製造方法を一例としてあげることができる。なお、本明細書等において半導体装置とは、半導体特性を利用することで機能しうる装置全般を指す。 Therefore, more specifically, as a technical field of one embodiment of the present invention disclosed in this specification and the like, a semiconductor device, a display device, an electronic device, a driving method thereof, or a manufacturing method thereof can be given as an example. it can. Note that in this specification and the like, a semiconductor device refers to any device that can function by utilizing semiconductor characteristics.

発光素子を用いた表示装置として、有機EL(Electro Luminescence)ディスプレイが知られている。有機EL素子の基本的な構成は、一対の電極間に発光性の有機化合物を含む層を挟持したものであり、この素子に電圧を印加することにより、発光性の有機化合物から発光を得ることができる。 As a display device using a light emitting element, an organic EL (Electro Luminescence) display is known. The basic structure of an organic EL element is that a layer containing a light-emitting organic compound is sandwiched between a pair of electrodes, and light is obtained from the light-emitting organic compound by applying a voltage to this element. Can do.

有機ELディスプレイは、個々の画素にトランジスタを有するアクティブ型と、個々の画素にトランジスタを有さないパッシブ型が知られているが、アクティブ型において個々の画素が有するトランジスタに、酸化物半導体を用いたトランジスタを適用する技術が提案されている。 The organic EL display is known to be an active type having a transistor in each pixel and a passive type having no transistor in each pixel. An oxide semiconductor is used for a transistor in each pixel in the active type. A technique for applying a conventional transistor has been proposed.

酸化物半導体を用いたトランジスタはオフ電流が非常に小さいため、液晶ディスプレイや有機ELディスプレイの画素に適用した場合、静止画を表示する際のリフレッシュ頻度を少なくし、消費電力を低減することができる(特許文献1、特許文献2)。なお、本明細書において、上述の表示装置の消費電力を低減する技術を、「アイドリングストップ」または「IDS駆動」と呼称する。 Since a transistor using an oxide semiconductor has a very small off-state current, when applied to a pixel of a liquid crystal display or an organic EL display, a refresh frequency when displaying a still image can be reduced and power consumption can be reduced. (Patent Document 1, Patent Document 2). In the present specification, the technique for reducing the power consumption of the above-described display device is referred to as “idling stop” or “IDS driving”.

また、オフ電流が小さいことを利用して、酸化物半導体を用いたトランジスタを不揮発性の記憶装置に用いた例が開示されている(特許文献3)。 In addition, an example in which a transistor including an oxide semiconductor is used for a nonvolatile memory device by utilizing a small off-state current is disclosed (Patent Document 3).

特開2011‐141522号公報JP 2011-141522 A 特開2011‐141524号公報JP 2011-141524 A 特開2011−151383号公報JP 2011-151383 A

有機ELディスプレイは、外光の差し込まない屋内程度の明るさまでは、コントラストが高く視認性に優れた、良好な表示品質を有する。しかし、晴れの日の屋外等、外光の存在する環境においては、外光に負けてしまい、十分な視認性を有するとは言い難い。本発明の一形態は、外光の存在する環境においても十分な視認性を有する、表示装置を提供することを課題の一つとする。 The organic EL display has good display quality with high contrast and excellent visibility at indoor brightness where no external light is inserted. However, in an environment where there is external light, such as outdoors on a sunny day, it is difficult to say that it has sufficient visibility because it loses external light. An object of one embodiment of the present invention is to provide a display device that has sufficient visibility even in an environment where external light exists.

また、半導体装置は、表示装置がIDS駆動を行っている間、表示装置に画像データや信号を送る必要がないため、関係する回路の電源供給を遮断することができる。消費電力が低く、一部回路の電源供給を遮断しても表示品質に影響を及ぼさない仕組みを持った、半導体装置を提供することを課題の一つとする。 In addition, since the semiconductor device does not need to send image data or signals to the display device while the display device is performing IDS driving, power supply to related circuits can be cut off. An object is to provide a semiconductor device that has low power consumption and has a mechanism that does not affect display quality even when power supply to some circuits is cut off.

本発明の一形態は、新規な半導体装置を提供することを課題の一つとする。または、消費電力が低い新規な半導体装置を提供することを課題の一つとする。または、本発明の一形態は、新規な半導体装置を有する表示装置を提供することを課題の一つとする。または、本発明の一形態は、新規な半導体装置を有する表示装置を使用した、電子機器を提供することを課題の一つとする。 An object of one embodiment of the present invention is to provide a novel semiconductor device. Another object is to provide a novel semiconductor device with low power consumption. Another object of one embodiment of the present invention is to provide a display device including a novel semiconductor device. Another object of one embodiment of the present invention is to provide an electronic device using a display device including a novel semiconductor device.

なお、本発明の一形態は、必ずしも上記の課題の全てを解決する必要はなく、少なくとも一つの課題を解決できるものであればよい。また、上記の課題の記載は、他の課題の存在を妨げるものではない。これら以外の課題は、明細書、特許請求の範囲、図面などの記載から自ずと明らかになるものであり、明細書、特許請求の範囲、図面などの記載から、これら以外の課題を抽出することが可能である。 Note that one embodiment of the present invention is not necessarily required to solve all of the above problems, and may be any form that can solve at least one problem. Further, the description of the above problem does not disturb the existence of other problems. Issues other than these will become apparent from the description of the specification, claims, drawings, etc., and other issues may be extracted from the description of the specification, claims, drawings, etc. Is possible.

本発明の一形態は、表示ユニットと、第1コントローラと、第2コントローラと、フレームメモリと、レジスタと、画像処理部と、センサと、を有する半導体装置である。フレームメモリは、画像データを格納する機能を有し、画像処理部は、画像データを処理する機能を有し、レジスタは、画像処理部が処理を行うためのパラメータを格納する機能を有する。フレームメモリは、フレームメモリへの電源供給が遮断されている状態で、画像データを保持する機能を有する。レジスタは、レジスタへの電源供給が遮断されている状態で、パラメータを保持する機能を有する。第1コントローラは、フレームメモリ、レジスタ、および画像処理部に対する電源供給を制御する機能を有する。第2コントローラは、センサからの第1信号を受け取る機能と、第1信号をもとに画像処理部が処理を行うための第2信号を生成する機能とを有する。第2信号は、事前に定められたしきい値を有し、第2信号がしきい値を超えない場合、画像処理部は、第1の輝度で表示ユニットを表示させる機能を有し、第2信号がしきい値を超えた場合、画像処理部は、第2の輝度で表示ユニットを表示させる機能を有する。 One embodiment of the present invention is a semiconductor device including a display unit, a first controller, a second controller, a frame memory, a register, an image processing unit, and a sensor. The frame memory has a function of storing image data, the image processing unit has a function of processing image data, and the register has a function of storing parameters for the image processing unit to perform processing. The frame memory has a function of holding image data in a state where power supply to the frame memory is interrupted. The register has a function of holding parameters in a state where power supply to the register is interrupted. The first controller has a function of controlling power supply to the frame memory, the register, and the image processing unit. The second controller has a function of receiving a first signal from the sensor and a function of generating a second signal for the image processing unit to perform processing based on the first signal. The second signal has a predetermined threshold value, and when the second signal does not exceed the threshold value, the image processing unit has a function of displaying the display unit at the first luminance, When the two signals exceed the threshold value, the image processing unit has a function of displaying the display unit with the second luminance.

また、上記形態において、センサは、光センサであることを特徴とする。 Moreover, in the said form, a sensor is an optical sensor, It is characterized by the above-mentioned.

また、上記形態において、第1の輝度は、事前に定められた範囲から使用者が選択できることを特徴とし、第2の輝度は、使用者が選択できないことを特徴とする。 In the above embodiment, the first brightness can be selected by the user from a predetermined range, and the second brightness cannot be selected by the user.

また、上記形態において、第2信号がしきい値を超えた場合、事前に定められた制限時間を経過すると、第2の輝度で表示ユニットを表示させる機能は、無効となる機能を有する。 Moreover, in the said form, when the 2nd signal exceeds a threshold value, when the predetermined time limit passes, the function to display a display unit with 2nd brightness | luminance has a function which becomes invalid.

また、本発明の一形態は、上記形態において、ソースドライバを有する半導体装置である。ソースドライバは、画像処理部で処理された画像データをもとにデータ信号を生成する機能を有し、表示ユニットは、発光素子を有する。データ信号は、発光素子を駆動する機能を有する。 Another embodiment of the present invention is a semiconductor device including the source driver in the above embodiment. The source driver has a function of generating a data signal based on the image data processed by the image processing unit, and the display unit includes a light emitting element. The data signal has a function of driving the light emitting element.

また、上記形態において、発光素子は有機EL素子である特徴を有する。 In the above embodiment, the light-emitting element is an organic EL element.

また、本発明の一形態は、上記形態において、ソースドライバを有する半導体装置である。ソースドライバは、画像処理部で処理された画像データをもとに第1データ信号および第2データ信号を生成する機能を有し、表示ユニットは、反射素子と発光素子とを有する。第1データ信号は、反射素子を駆動する機能を有し、第2データ信号は、発光素子を駆動する機能を有する。 Another embodiment of the present invention is a semiconductor device including the source driver in the above embodiment. The source driver has a function of generating a first data signal and a second data signal based on the image data processed by the image processing unit, and the display unit includes a reflective element and a light emitting element. The first data signal has a function of driving the reflective element, and the second data signal has a function of driving the light emitting element.

また、上記形態において、反射素子は液晶素子であり、発光素子は有機EL素子である特徴を有する。 In the above embodiment, the reflective element is a liquid crystal element and the light emitting element is an organic EL element.

また、上記形態において、フレームメモリおよびレジスタは、チャネル形成領域に金属酸化物を含むトランジスタを有する。 In the above embodiment, the frame memory and the register each include a transistor including a metal oxide in a channel formation region.

本発明の一形態は、新規な半導体装置を提供することができる。または、消費電力が低い、新規な半導体装置を提供することができる。 One embodiment of the present invention can provide a novel semiconductor device. Alternatively, a novel semiconductor device with low power consumption can be provided.

または、本発明の一形態は、新規な半導体装置を有する、表示装置を提供することができる。または、本発明の一形態は、新規な半導体装置を有する表示装置を使用した、電子機器を提供することができる。 Alternatively, according to one embodiment of the present invention, a display device including a novel semiconductor device can be provided. Alternatively, according to one embodiment of the present invention, an electronic device using a display device including a novel semiconductor device can be provided.

なお本発明の一形態の効果は、上記列挙した効果に限定されない。上記列挙した効果は、他の効果の存在を妨げるものではない。なお他の効果は、以下の記載で述べる、本項目で言及していない効果である。本項目で言及していない効果は、当業者であれば明細書又は図面等の記載から導き出せるものであり、これらの記載から適宜抽出することができる。なお、本発明の一形態は、上記列挙した効果、および他の効果のうち、少なくとも一つの効果を有するものである。従って本発明の一形態は、場合によっては、上記列挙した効果を有さない場合もある。 Note that the effects of one embodiment of the present invention are not limited to the effects listed above. The effects listed above do not preclude the existence of other effects. The other effects are effects not mentioned in this item described in the following description. Effects not mentioned in this item can be derived from the description of the specification or drawings by those skilled in the art, and can be appropriately extracted from these descriptions. Note that one embodiment of the present invention has at least one of the above effects and other effects. Accordingly, one embodiment of the present invention may not have the above-described effects depending on circumstances.

表示装置の構成例を示す図。FIG. 6 illustrates a configuration example of a display device. タッチセンサユニットの構成例を示す図。The figure which shows the structural example of a touch sensor unit. コントローラICの構成例を示すブロック図。The block diagram which shows the structural example of controller IC. パラメータを説明する図。The figure explaining a parameter. フレームメモリの構成例を示す図。The figure which shows the structural example of a frame memory. レジスタの構成例を示すブロック図。FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration example of a register. レジスタの構成例を示す回路図。FIG. 6 is a circuit diagram illustrating a configuration example of a register. コントローラICの構成例を示すブロック図。The block diagram which shows the structural example of controller IC. レジスタの構成例を示すブロック図。FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration example of a register. レジスタの構成例を示す回路図。FIG. 6 is a circuit diagram illustrating a configuration example of a register. レジスタの動作例を示すタイミングチャート。6 is a timing chart showing an example of register operation. コントローラICの構成例を示すブロック図。The block diagram which shows the structural example of controller IC. 階層型ニューラルネットワークの構成例と演算処理に用いる回路構成を示す図。The figure which shows the structural example of a hierarchical neural network, and the circuit structure used for a calculation process. 誤差逆伝播方式の模式図と演算処理に用いる回路構成を示す図。The schematic diagram of an error back propagation system, and the figure which shows the circuit structure used for a calculation process. 積和演算処理回路の構成例を示す図。The figure which shows the structural example of a product-sum operation processing circuit. 記憶回路と参照用記憶回路の構成を示す図。FIG. 6 illustrates a structure of a memory circuit and a reference memory circuit. メモリセルの回路構成と接続関係を示す図。The figure which shows the circuit structure and connection relation of a memory cell. 回路13と回路14と電流源回路の構成を示す図。The figure which shows the structure of the circuit 13, the circuit 14, and a current source circuit. タイミングチャート。Timing chart. 画素の構成例を示す回路図と動作例を示すタイミングチャート。FIG. 7 is a circuit diagram illustrating a configuration example of a pixel and a timing chart illustrating an operation example. 画素の構成例を示す回路図。FIG. 6 is a circuit diagram illustrating a configuration example of a pixel. 表示装置の構成例を示す断面図。Sectional drawing which shows the structural example of a display apparatus. 表示ユニットの構成例を示すブロック図。The block diagram which shows the structural example of a display unit. コントローラICの構成例を示すブロック図。The block diagram which shows the structural example of controller IC. 表示ユニットの構成例を示すブロック図。The block diagram which shows the structural example of a display unit. 画素の構成例を示す回路図。FIG. 6 is a circuit diagram illustrating a configuration example of a pixel. 表示ユニットおよび画素の構成例を示す上面図。FIG. 6 is a top view illustrating a structure example of a display unit and pixels. 表示ユニットの構成例を示す断面図。Sectional drawing which shows the structural example of a display unit. 表示ユニットの構成例を示す断面図。Sectional drawing which shows the structural example of a display unit. 反射膜の形状を説明する模式図。The schematic diagram explaining the shape of a reflecting film. 電子機器の例を示す斜視図。The perspective view which shows the example of an electronic device.

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形態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、以下に示される複数の実施の形態は、適宜組み合わせることが可能である。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings. However, it will be readily understood by those skilled in the art that the embodiments can be implemented in many different forms, and that the forms and details can be variously changed without departing from the spirit and scope thereof. The Therefore, the present invention should not be construed as being limited to the description of the following embodiments. In addition, a plurality of embodiments shown below can be combined as appropriate.

なお、実施の形態において説明する、コントローラICは、チャネル形成領域にシリコンを有するトランジスタと、チャネル形成領域に酸化物半導体を有するトランジスタと、容量素子等によって、構成された半導体装置である。したがって、コントローラICを半導体装置と言い換えることができる。 Note that the controller IC described in the embodiment is a semiconductor device including a transistor including silicon in a channel formation region, a transistor including an oxide semiconductor in a channel formation region, a capacitor, and the like. Therefore, the controller IC can be rephrased as a semiconductor device.

また、図面等において、大きさ、層の厚さ、領域等は、明瞭化のため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。図面は、理想的な例を模式的に示したものであり、図面に示す形状または値などに限定されない。 In the drawings and the like, the size, the thickness of layers, regions, and the like are sometimes exaggerated for clarity. Therefore, it is not necessarily limited to the scale. The drawing schematically shows an ideal example, and is not limited to the shape or value shown in the drawing.

また、図面等において、同一の要素または同様な機能を有する要素、同一の材質の要素、あるいは同時に形成される要素等には同一の符号を付す場合があり、その繰り返しの説明は省略する場合がある。 In the drawings and the like, the same element, an element having a similar function, an element of the same material, or an element formed at the same time may be denoted by the same reference numeral, and repeated description thereof may be omitted. is there.

また、本明細書等において、「膜」という用語と、「層」という用語とは、互いに入れ替えることが可能である。例えば、「導電層」という用語を、「導電膜」という用語に変更することが可能な場合がある。または、例えば、「絶縁膜」という用語を、「絶縁層」という用語に変更することが可能な場合がある。 In this specification and the like, the terms “film” and “layer” can be interchanged with each other. For example, the term “conductive layer” may be changed to the term “conductive film”. Alternatively, for example, the term “insulating film” may be changed to the term “insulating layer” in some cases.

また、本明細書等において、「上」や「下」などの配置を示す用語は、構成要素の位置関係が、「直上」または「直下」であることを限定するものではない。例えば、「ゲート絶縁層上のゲート電極」の表現であれば、ゲート絶縁層とゲート電極との間に他の構成要素を含むものを除外しない。 Further, in this specification and the like, terms indicating the arrangement such as “upper” and “lower” do not limit that the positional relationship between the constituent elements is “directly above” or “directly below”. For example, the expression “a gate electrode over a gate insulating layer” does not exclude the case where another component is included between the gate insulating layer and the gate electrode.

また、本明細書等において、「平行」とは、二つの直線が−10°以上10°以下の角度で配置されている状態をいう。したがって、−5°以上5°以下の場合も含まれる。また、「垂直」とは、二つの直線が80°以上100°以下の角度で配置されている状態をいう。したがって、85°以上95°以下の場合も含まれる。 Further, in this specification and the like, “parallel” means a state in which two straight lines are arranged at an angle of −10 ° to 10 °. Therefore, the case of −5 ° to 5 ° is also included. “Vertical” refers to a state in which two straight lines are arranged at an angle of 80 ° to 100 °. Therefore, the case of 85 ° to 95 ° is also included.

また、本明細書等において、「第1」、「第2」、「第3」などの序数詞は、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。 Further, in this specification and the like, ordinal numbers such as “first”, “second”, and “third” are given in order to avoid confusion between components, and are not limited numerically.

また、本明細書等において、「電気的に接続」とは、「何らかの電気的作用を有するもの」を介して接続されている場合が含まれる。ここで、「何らかの電気的作用を有するもの」は、接続対象間での電気信号の授受を可能とするものであれば、特に制限を受けない。例えば、「何らかの電気的作用を有するもの」には、電極や配線をはじめ、トランジスタなどのスイッチング素子、抵抗素子、インダクタ、容量素子、その他の各種機能を有する素子などが含まれる。 Further, in this specification and the like, “electrically connected” includes a case of being connected via “thing having some electric action”. Here, the “thing having some electric action” is not particularly limited as long as it can exchange electric signals between connection targets. For example, “thing having some electric action” includes a switching element such as a transistor, a resistance element, an inductor, a capacitance element, and other elements having various functions, as well as electrodes and wirings.

また、本明細書等において、「電圧」とは、ある電位と基準の電位(例えば、グラウンド電位)との電位差のことを示す場合が多い。よって、電圧、電位、電位差を、各々、電位、電圧、電圧差と言い換えることが可能である。 In this specification and the like, the “voltage” often indicates a potential difference between a certain potential and a reference potential (for example, a ground potential). Thus, voltage, potential, and potential difference can be referred to as potential, voltage, and voltage difference, respectively.

また、本明細書等において、トランジスタとは、ゲートと、ドレインと、ソースとを含む、少なくとも三つの端子を有する素子である。そして、ドレイン(ドレイン端子、ドレイン領域、またはドレイン電極)とソース(ソース端子、ソース領域、またはソース電極)の間にチャネル領域を有しており、チャネル領域を介して、ソースとドレインとの間に電流を流すことができるものである。なお、本明細書等において、チャネル領域とは、電流が主として流れる領域をいう。 In this specification and the like, a transistor is an element having at least three terminals including a gate, a drain, and a source. In addition, a channel region is provided between the drain (drain terminal, drain region, or drain electrode) and the source (source terminal, source region, or source electrode), and between the source and drain through the channel region. It is possible to pass a current through. Note that in this specification and the like, a channel region refers to a region through which a current mainly flows.

また、ソースやドレインの機能は、異なる極性のトランジスタを採用する場合や、回路動作において電流の方向が変化する場合などには入れ替わることがある。このため、本明細書等においては、ソースやドレインの用語は、入れ替えて用いることができるものとする。 In addition, the functions of the source and drain may be switched when transistors having different polarities are employed or when the direction of current changes during circuit operation. Therefore, in this specification and the like, the terms source and drain can be used interchangeably.

また、本明細書等において、特に断りがない場合、オフ電流とは、トランジスタがオフ状態(非導通状態、遮断状態、ともいう)にあるときのドレイン電流をいう。オフ状態とは、特に断りがない場合、nチャネル型トランジスタでは、ソースに対するゲートの電圧Vgsがしきい値電圧Vthよりも低い状態、pチャネル型トランジスタでは、ソースに対するゲートの電圧Vgsがしきい値電圧Vthよりも高い状態をいう。つまり、nチャネル型のトランジスタのオフ電流とは、ソースに対するゲートの電圧Vgsがしきい値電圧Vthよりも低いときのドレイン電流、という場合がある。 In this specification and the like, unless otherwise specified, off-state current refers to drain current when a transistor is off (also referred to as a non-conduction state or a cutoff state). The off state is a state where the gate voltage Vgs relative to the source is lower than the threshold voltage Vth in the n-channel transistor, and the gate voltage Vgs relative to the source in the p-channel transistor is the threshold unless otherwise specified. A state higher than the voltage Vth. In other words, the off-state current of an n-channel transistor may be the drain current when the gate voltage Vgs relative to the source is lower than the threshold voltage Vth.

上記オフ電流の説明において、ドレインをソースと読み替えてもよい。つまり、オフ電流は、トランジスタがオフ状態にあるときのソースを流れる電流を言う場合がある。 In the description of the off-state current, the drain may be read as the source. That is, the off-state current may refer to a current that flows through the source when the transistor is off.

また、本明細書等では、オフ電流と同じ意味で、リーク電流と記載する場合がある。また、本明細書等において、オフ電流とは、トランジスタがオフ状態にあるときに、ソースとドレインの間に流れる電流を指す場合がある。 In this specification and the like, the term “leakage current” may be used in the same meaning as off-state current. In this specification and the like, off-state current sometimes refers to current that flows between a source and a drain when a transistor is off.

また、本明細書等において、金属酸化物(metal oxide)とは、広い表現での金属の酸化物である。金属酸化物は、酸化物絶縁体、酸化物導電体(透明酸化物導電体を含む)、酸化物半導体(Oxide Semiconductorまたは単にOSともいう)などに分類される。例えば、トランジスタの活性層に金属酸化物を用いた場合、当該金属酸化物を酸化物半導体と呼称する場合がある。つまり、金属酸化物が増幅作用、整流作用、及びスイッチング作用の少なくとも1つを有する場合、当該金属酸化物を、金属酸化物半導体(metal oxide semiconductor)、略してOSと呼ぶことができる。また、OSトランジスタ、またはOS FETと記載する場合においては、金属酸化物または酸化物半導体を有するトランジスタと換言することができる。 In this specification and the like, a metal oxide is a metal oxide in a broad expression. Metal oxides are classified into oxide insulators, oxide conductors (including transparent oxide conductors), oxide semiconductors (also referred to as oxide semiconductors or simply OS), and the like. For example, when a metal oxide is used for an active layer of a transistor, the metal oxide may be referred to as an oxide semiconductor. In other words, when a metal oxide has at least one of an amplifying function, a rectifying function, and a switching function, the metal oxide can be referred to as a metal oxide semiconductor, or OS for short. In addition, in the case of describing an OS transistor or an OS FET, it can be said to be a transistor including a metal oxide or an oxide semiconductor.

(実施の形態1)
本実施の形態では、個々の画素に、トランジスタと発光素子を有する表示装置について説明する。特に、表示装置のコントローラICについて説明する。
(Embodiment 1)
In this embodiment, a display device in which each pixel includes a transistor and a light-emitting element will be described. In particular, the controller IC of the display device will be described.

<<表示装置>>
図1は、表示装置の構成例を示す図である。表示装置100は、表示ユニット110、タッチセンサユニット120を有する。
<< Display device >>
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of a display device. The display device 100 includes a display unit 110 and a touch sensor unit 120.

<表示ユニット>
表示ユニット110は、画素アレイ111、ゲートドライバ113、およびコントローラIC115を有する。画素アレイ111は、複数の画素10を有し、それぞれの画素10はトランジスタを用いて駆動されるアクティブ型の素子である。表示ユニット110のより具体的な構成例については、実施の形態5にて、説明する。
<Display unit>
The display unit 110 includes a pixel array 111, a gate driver 113, and a controller IC 115. The pixel array 111 includes a plurality of pixels 10, and each pixel 10 is an active element that is driven using a transistor. A more specific configuration example of the display unit 110 will be described in Embodiment 5.

表示ユニット110に用いる表示素子として、発光素子を用いることが好ましい。例えば、有機EL(Electro Luminescence)素子、無機EL素子、QLED(Quantum−dot Light Emitting Diode)、または発光ダイオードなどの自発光性の発光素子を、発光素子に用いることができる。 As a display element used for the display unit 110, a light emitting element is preferably used. For example, a self-luminous light-emitting element such as an organic EL (Electro Luminescence) element, an inorganic EL element, a QLED (Quantum-dot Light Emitting Diode), or a light-emitting diode can be used as the light-emitting element.

ゲートドライバ113は、画素10を選択するためのゲート線を駆動する機能をもつ。画素10にデータ信号を供給するソース線を駆動するソースドライバは、コントローラIC115に設けられている。コントローラIC115は、表示装置100の動作を統括的に制御する機能を備える。コントローラIC115の数は、画素アレイの画素数に応じて決定される。 The gate driver 113 has a function of driving a gate line for selecting the pixel 10. A source driver that drives a source line that supplies a data signal to the pixel 10 is provided in the controller IC 115. The controller IC 115 has a function of comprehensively controlling the operation of the display device 100. The number of controller ICs 115 is determined according to the number of pixels in the pixel array.

図1の例では、画素アレイ111と共にゲートドライバ113が同一基板上に集積されている例を示しているが、ゲートドライバ113を専用ICとすることもできる。あるいは、コントローラIC115に、ゲートドライバ113を組み込んでもよい。 In the example of FIG. 1, an example in which the gate driver 113 is integrated with the pixel array 111 on the same substrate is shown, but the gate driver 113 may be a dedicated IC. Alternatively, the gate driver 113 may be incorporated in the controller IC 115.

ここでは、コントローラIC115の実装方式は、COG(Chip on Glass)方式としているが、実装方式に特段の制約はなく、COF(Chip on Flexible)方式、TAB(Tape Automated Bonding)方式などでもよい。タッチセンサユニット120のICの実装方式についても同様である。 Here, the mounting method of the controller IC 115 is a COG (Chip on Glass) method, but the mounting method is not particularly limited, and may be a COF (Chip on Flexible) method, a TAB (Tape Automated Bonding) method, or the like. The same applies to the IC mounting method of the touch sensor unit 120.

なお、画素10に使用されるトランジスタはOSトランジスタであり、Siトランジスタに比べてオフ電流が低いトランジスタである。 Note that the transistor used in the pixel 10 is an OS transistor, and has a lower off-current than a Si transistor.

OSトランジスタは、チャネル形成領域に金属酸化物を有することが好ましい。また、OSトランジスタに適用される金属酸化物は、インジウム(In)および亜鉛(Zn)の少なくとも一方を含む酸化物であることが好ましい。 The OS transistor preferably includes a metal oxide in a channel formation region. The metal oxide applied to the OS transistor is preferably an oxide containing at least one of indium (In) and zinc (Zn).

このような酸化物としては、In−M−Zn酸化物、In−M酸化物、Zn−M酸化物、In−Zn酸化物(元素Mは、例えば、アルミニウム(Al)、ガリウム(Ga)、イットリウム(Y)、スズ(Sn)、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)、バナジウム(V)、ベリリウム(Be)、ハフニウム(Hf)、タンタル(Ta)またはタングステン(W)など)が代表的である。OSトランジスタは、チャネル幅1μmあたりのオフ電流を1yA/μm(y;ヨクト、10−24)以上1zA/μm(z;ゼプト、10−21)以下程度に低くすることができる。 As such an oxide, an In-M-Zn oxide, an In-M oxide, a Zn-M oxide, an In-Zn oxide (the element M is, for example, aluminum (Al), gallium (Ga), Yttrium (Y), tin (Sn), boron (B), silicon (Si), titanium (Ti), iron (Fe), nickel (Ni), germanium (Ge), zirconium (Zr), molybdenum (Mo), Typical examples include lanthanum (La), cerium (Ce), neodymium (Nd), vanadium (V), beryllium (Be), hafnium (Hf), tantalum (Ta), and tungsten (W). The OS transistor can reduce an off-current per channel width of 1 μm to 1 yA / μm (y; 10 −24 ) or more and 1 zA / μm (z; zept, 10 −21 ) or less.

また、OSトランジスタにはCAC(Cloud−Aligned Composite)−OSを用いることが好ましい。なお、CAC−OSの詳細については、後述する実施の形態8で説明する。 In addition, it is preferable to use a CAC (Cloud-Aligned Composite) -OS for the OS transistor. Note that details of the CAC-OS will be described in an eighth embodiment to be described later.

もしくは、画素10に使用されるトランジスタとして、オフ電流が低ければOSトランジスタを適用しないことができる。例えば、バンドギャップが大きい半導体を用いたトランジスタを適用してもよい。バンドギャップが大きい半導体とは、バンドギャップが2.2eV以上の半導体を指す場合がある。例えば、炭化ケイ素、窒化ガリウム、ダイヤモンドなどが挙げられる。 Alternatively, as a transistor used for the pixel 10, an OS transistor can be omitted if the off-state current is low. For example, a transistor including a semiconductor with a wide band gap may be used. A semiconductor having a large band gap may refer to a semiconductor having a band gap of 2.2 eV or more. For example, silicon carbide, gallium nitride, diamond, and the like can be given.

画素10に、オフ電流が低いトランジスタを用いることで、表示画面を書き換える必要がない場合(すなわち静止画を表示する場合)、一時的にゲートドライバ113およびソースドライバを停止することができる(上述した、「アイドリングストップ」または「IDS駆動」)。IDS駆動によって、表示装置100の消費電力を低減することができる。 By using a transistor with low off-state current for the pixel 10, the gate driver 113 and the source driver can be temporarily stopped when the display screen does not need to be rewritten (that is, when a still image is displayed) (described above). , “Idling stop” or “IDS drive”). The power consumption of the display device 100 can be reduced by the IDS driving.

<タッチセンサユニット>
図1に示す、タッチセンサユニット120は、センサアレイ121、および周辺回路125を有する。周辺回路125は、タッチセンサドライバ(以下、「TSドライバ」と呼ぶ)126、センス回路127を有する。周辺回路125は専用ICで構成することができる。
<Touch sensor unit>
A touch sensor unit 120 illustrated in FIG. 1 includes a sensor array 121 and a peripheral circuit 125. The peripheral circuit 125 includes a touch sensor driver (hereinafter referred to as “TS driver”) 126 and a sense circuit 127. The peripheral circuit 125 can be configured by a dedicated IC.

図2に、タッチセンサユニット120の構成例を示す。ここでは、タッチセンサユニット120が相互容量タッチセンサユニットである例を示す。センサアレイ121は、m本(mは1以上の整数)の配線DRL、n本(nは1以上の整数)の配線SNLを有する。配線DRLはドライブ線であり、配線SNLはセンス線である。ここでは、第α(αは1以上m以下の整数)番の配線DRLを配線DRL<α>と呼び、第β(βは1以上n以下の整数)番の配線SNLを配線SNL<β>と呼ぶこととする。容量CTαβは、配線DRL<α>と配線SNL<β>との間に形成される容量である。 FIG. 2 shows a configuration example of the touch sensor unit 120. Here, an example in which the touch sensor unit 120 is a mutual capacitance touch sensor unit is shown. The sensor array 121 has m (m is an integer of 1 or more) wirings DRL and n (n is an integer of 1 or more) wirings SNL. The wiring DRL is a drive line, and the wiring SNL is a sense line. Here, the αth (α is an integer from 1 to m) number wiring DRL is referred to as a wiring DRL <α>, and the βth (β is an integer from 1 to n) wiring SNL is the wiring SNL <β>. I will call it. The capacitance CT αβ is a capacitance formed between the wiring DRL <α> and the wiring SNL <β>.

m本の配線DRLは、TSドライバ126に電気的に接続されている。TSドライバ126は配線DRLを駆動する機能を有する。n本の配線SNLは、センス回路127に電気的に接続されている。センス回路127は配線SNLの信号を検出する機能を有する。TSドライバ126によって配線DRL<α>が駆動されているときの配線SNL<β>の信号は、容量CTαβの容量値の変化量の情報をもつ。n本の配線SNLの信号を解析することで、タッチの有無、タッチ位置などの情報を得ることができる。 The m wirings DRL are electrically connected to the TS driver 126. The TS driver 126 has a function of driving the wiring DRL. The n wirings SNL are electrically connected to the sense circuit 127. The sense circuit 127 has a function of detecting a signal of the wiring SNL. The signal of the wiring SNL <β> when the wiring DRL <α> is driven by the TS driver 126 has information on the amount of change in the capacitance value of the capacitor CT αβ . By analyzing the signals of the n wirings SNL, information such as the presence / absence of touch and the touch position can be obtained.

<<コントローラIC>>
図3は、コントローラIC115の構成例を示すブロック図である。コントローラIC115は、インターフェース150、フレームメモリ151、デコーダ152、センサコントローラ153、コントローラ154、クロック生成回路155、画像処理部160、メモリ170、タイミングコントローラ173、レジスタ175、ソースドライバ180、およびタッチセンサコントローラ184を有する。
<< Controller IC >>
FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration example of the controller IC 115. The controller IC 115 includes an interface 150, a frame memory 151, a decoder 152, a sensor controller 153, a controller 154, a clock generation circuit 155, an image processing unit 160, a memory 170, a timing controller 173, a register 175, a source driver 180, and a touch sensor controller 184. Have

コントローラIC115とホスト140との通信は、インターフェース150を介して行われる。ホスト140からは、画像データ、各種制御信号等がコントローラIC115に送られる。また、コントローラIC115からは、タッチセンサコントローラ184が取得したタッチ位置などの情報が、ホスト140に送られる。なお、コントローラIC115が有するそれぞれの回路は、ホスト140の規格、表示装置100の仕様等によって、適宜取捨される。 Communication between the controller IC 115 and the host 140 is performed via the interface 150. From the host 140, image data, various control signals, and the like are sent to the controller IC 115. Further, the controller IC 115 sends information such as the touch position acquired by the touch sensor controller 184 to the host 140. Each circuit included in the controller IC 115 is appropriately discarded depending on the standard of the host 140, the specification of the display device 100, and the like.

フレームメモリ151は、コントローラIC115に入力された画像データを保存するためのメモリである。ホスト140から圧縮された画像データが送られる場合、フレームメモリ151は、圧縮された画像データを格納することが可能である。デコーダ152は、圧縮された画像データを伸長するための回路である。画像データを伸長する必要がない場合、デコーダ152は処理を行わない。または、デコーダ152を、フレームメモリ151とインターフェース150との間に、配置することもできる。 The frame memory 151 is a memory for storing image data input to the controller IC 115. When compressed image data is sent from the host 140, the frame memory 151 can store the compressed image data. The decoder 152 is a circuit for decompressing the compressed image data. When it is not necessary to decompress the image data, the decoder 152 does not perform processing. Alternatively, the decoder 152 can be arranged between the frame memory 151 and the interface 150.

画像処理部160は、画像データに対して各種画像処理を行う機能を有する。例えば、画像処理部160は、ガンマ補正回路161、調光回路162、調色回路163、EL補正回路164を有する。 The image processing unit 160 has a function of performing various image processing on image data. For example, the image processing unit 160 includes a gamma correction circuit 161, a light adjustment circuit 162, a color adjustment circuit 163, and an EL correction circuit 164.

EL補正回路164は、ソースドライバ180に画素10を流れる電流を検出する電流検出回路を備えている場合、設けられる。EL補正回路164は、ソースドライバ180の電流検出回路から送信される信号に基づいて、画素10の輝度を調節する機能をもつ。 The EL correction circuit 164 is provided when the source driver 180 includes a current detection circuit that detects a current flowing through the pixel 10. The EL correction circuit 164 has a function of adjusting the luminance of the pixel 10 based on a signal transmitted from the current detection circuit of the source driver 180.

画像処理部160で処理された画像データは、メモリ170を経て、ソースドライバ180に出力される。メモリ170は、画像データを一時的に格納するためのメモリである。ソースドライバ180は、入力された画像データを処理し、画素アレイ111のソース線に書き込む機能をもつ。 The image data processed by the image processing unit 160 is output to the source driver 180 via the memory 170. The memory 170 is a memory for temporarily storing image data. The source driver 180 has a function of processing input image data and writing it to the source line of the pixel array 111.

タイミングコントローラ173は、ソースドライバ180、タッチセンサコントローラ184、表示ユニット110のゲートドライバ113で使用するタイミング信号を生成する機能を有する。 The timing controller 173 has a function of generating timing signals used by the source driver 180, the touch sensor controller 184, and the gate driver 113 of the display unit 110.

タッチセンサコントローラ184は、タッチセンサユニット120のTSドライバ126、センス回路127を制御する機能をもつ。センス回路127で読み出されたタッチ情報を含む信号は、タッチセンサコントローラ184で処理され、インターフェース150を介して、ホスト140に送出される。ホスト140は、タッチ情報を反映した画像データを生成し、コントローラIC115に送出する。なお、コントローラIC115で、画像データにタッチ情報を反映する構成も可能である。 The touch sensor controller 184 has a function of controlling the TS driver 126 and the sense circuit 127 of the touch sensor unit 120. A signal including touch information read by the sense circuit 127 is processed by the touch sensor controller 184 and sent to the host 140 via the interface 150. The host 140 generates image data reflecting the touch information and sends it to the controller IC 115. The controller IC 115 may be configured to reflect touch information on the image data.

クロック生成回路155は、コントローラIC115で使用されるクロック信号を生成する機能を有する。コントローラ154は、インターフェース150を介してホスト140から送られる各種制御信号を処理し、コントローラIC115内の各種回路を制御する機能を有する。また、コントローラ154は、コントローラIC115内の各種回路への電源供給を制御する機能を有する。以下、使われていない回路への電源供給を一時的に遮断することを、パワーゲーティングと呼ぶ。なお、図3では、電源供給線は省略している。 The clock generation circuit 155 has a function of generating a clock signal used by the controller IC 115. The controller 154 has a function of processing various control signals sent from the host 140 via the interface 150 and controlling various circuits in the controller IC 115. The controller 154 has a function of controlling power supply to various circuits in the controller IC 115. Hereinafter, temporarily shutting off power supply to an unused circuit is referred to as power gating. In FIG. 3, the power supply line is omitted.

レジスタ175は、コントローラIC115の動作に用いられるデータを格納する。レジスタ175が格納するデータには、画像処理部160が補正処理を行うために使用するパラメータ、タイミングコントローラ173が各種タイミング信号の波形生成に用いるパラメータなどがある。レジスタ175は、複数のレジスタで構成されるスキャンチェーンレジスタを備える。 The register 175 stores data used for the operation of the controller IC 115. The data stored in the register 175 includes parameters used by the image processing unit 160 to perform correction processing, parameters used by the timing controller 173 to generate waveforms of various timing signals, and the like. The register 175 includes a scan chain register including a plurality of registers.

センサコントローラ153には、光センサ143が電気的に接続されている。光センサ143は、光145を検知し、検知信号を生成する。センサコントローラ153は、検知信号を基に、制御信号を生成する。センサコントローラ153で生成される制御信号は、例えば、コントローラ154に出力される。 An optical sensor 143 is electrically connected to the sensor controller 153. The optical sensor 143 detects the light 145 and generates a detection signal. The sensor controller 153 generates a control signal based on the detection signal. The control signal generated by the sensor controller 153 is output to the controller 154, for example.

光センサ143およびセンサコントローラ153を用いて測定した、光145の明るさに応じて、画像処理部160は画素10の輝度を調整することができる。つまり、光145の明るさが暗い環境においては、画素10の輝度を低くすることで、まぶしさを減少し、消費電力を低減することができる。また、光145の明るさが明るい環境においては、画素10の輝度を高くすることで、視認性に優れた表示品質を得ることができる。これらの調整は、使用者の設定した輝度を中心に行ってもよい。ここでは、当該調整を調光、あるいは調光処理と呼ぶ。また、当該処理を実行する回路を調光回路と呼ぶ。 The image processing unit 160 can adjust the luminance of the pixel 10 according to the brightness of the light 145 measured using the optical sensor 143 and the sensor controller 153. That is, in an environment where the brightness of the light 145 is dark, by reducing the brightness of the pixel 10, glare can be reduced and power consumption can be reduced. Further, in an environment where the brightness of the light 145 is bright, the display quality with excellent visibility can be obtained by increasing the luminance of the pixel 10. These adjustments may be performed around the brightness set by the user. Here, the adjustment is referred to as dimming or dimming processing. A circuit that executes the processing is called a dimming circuit.

なお、屋外等、外光の存在する環境において、画像処理部160は表示ユニット110の輝度を、特別に明るい輝度とすることができる。特別に明るい輝度とは、表示ユニット110が表示できる最高の輝度であり、例えば、表示装置100の使用者が選択できない輝度とすることができる。 Note that, in an environment where there is external light, such as outdoors, the image processing unit 160 can set the luminance of the display unit 110 to a particularly bright luminance. The particularly bright luminance is the highest luminance that can be displayed by the display unit 110, and can be a luminance that cannot be selected by the user of the display device 100, for example.

例えば、光センサ143およびセンサコントローラ153を用いて測定した、光145の明るさにしきい値を決めておき、しきい値を超えない場合は、画像処理部160は表示ユニット110の輝度を第1の輝度とし、しきい値を超えた場合は、画像処理部160は表示ユニット110の輝度を第2の輝度とすることができる。ここで、第1の輝度とは、表示装置100の使用者が好みに応じて選択できる、範囲をもった輝度であり、第2の輝度とは、表示装置100の使用者が選択できない輝度である。第1の輝度としては、表示ユニット110が表示できる性能に依存するが、例えば、10cd/m2以上500cd/m2以下とすることができる。また、第1の輝度が上記範囲の場合、第2の輝度は、第1の輝度を超える数値とすればよい。具体的には、500cd/m2を超える輝度、例えば、1,000cd/m2以上100,000cd/m2以下とすればよい。 For example, when a threshold value is determined for the brightness of the light 145 measured using the optical sensor 143 and the sensor controller 153 and the threshold value is not exceeded, the image processing unit 160 sets the brightness of the display unit 110 to the first luminance. When the threshold value is exceeded, the image processing unit 160 can set the luminance of the display unit 110 to the second luminance. Here, the first luminance is a luminance having a range that can be selected by the user of the display device 100 according to preference, and the second luminance is a luminance that cannot be selected by the user of the display device 100. is there. Although it depends on the performance that can be displayed by the display unit 110, the first luminance can be, for example, 10 cd / m 2 or more and 500 cd / m 2 or less. When the first luminance is in the above range, the second luminance may be a numerical value exceeding the first luminance. Specifically, the luminance may exceed 500 cd / m 2, for example, 1,000 cd / m 2 or more and 100,000 cd / m 2 or less.

第2の輝度で表示を行う場合、画素10の劣化や発熱などが考えられるため、時間制限を設けてもよい。光センサ143およびセンサコントローラ153を用いて測定した光145の明るさがしきい値を超えた場合、一時的に特別に明るい輝度とすることで、視認性を確保することができる。別言すると、光センサ143およびセンサコントローラ153を用いて測定した光145の明るさがしきい値を超えた場合、第1の輝度よりも第2の輝度の方が高いため、視認性を確保することができる。 In the case of performing display with the second luminance, since the pixel 10 may be deteriorated or generate heat, a time limit may be provided. When the brightness of the light 145 measured using the optical sensor 143 and the sensor controller 153 exceeds the threshold value, visibility can be ensured by temporarily setting the brightness to be particularly bright. In other words, when the brightness of the light 145 measured using the optical sensor 143 and the sensor controller 153 exceeds the threshold value, the second brightness is higher than the first brightness, and thus visibility is ensured. Can do.

また、光センサ143およびセンサコントローラ153に、光145の色調を測定する機能を追加し、色調を補正することができる。例えば、夕暮れ時の赤みがかった環境においては、表示装置100の使用者の目は色順応をおこし、赤みがかった色を白と感じるようになる。この場合、表示装置100の表示は青白く見えてしまうため、表示装置100のR(赤)成分を強調することで、色調を補正することができる。ここでは、当該補正を調色、あるいは調色処理と呼ぶ。また、当該処理を実行する回路を調色回路と呼ぶ。 Further, a function for measuring the color tone of the light 145 can be added to the optical sensor 143 and the sensor controller 153 to correct the color tone. For example, in a reddish environment at dusk, the user's eyes of the display device 100 perform color adaptation and feel the reddish color as white. In this case, since the display on the display device 100 looks pale, the color tone can be corrected by enhancing the R (red) component of the display device 100. Here, the correction is referred to as toning or toning processing. A circuit that executes the processing is called a toning circuit.

画像処理部160は、表示装置100の仕様によって、RGB−RGBW変換回路など、他の処理回路を有している場合がある。RGB−RGBW変換回路とは、RGB(赤、緑、青)画像データを、RGBW(赤、緑、青、白)画像データに変換する機能をもつ回路である。すなわち、表示装置100がRGBW4色の画素を有する場合、画像データ内のW(白)成分を、W(白)画素を用いて表示することで、消費電力を低減することができる。なお、RGB−RGBW変換回路はこれに限らず、例えば、RGB−RGBY(赤、緑、青、黄)変換回路などでもよい。 The image processing unit 160 may have other processing circuits such as an RGB-RGBW conversion circuit depending on the specifications of the display device 100. The RGB-RGBW conversion circuit is a circuit having a function of converting RGB (red, green, blue) image data into RGBW (red, green, blue, white) image data. That is, when the display device 100 has RGBW four color pixels, the power consumption can be reduced by displaying the W (white) component in the image data using the W (white) pixel. The RGB-RGBW conversion circuit is not limited to this, and may be, for example, an RGB-RGBY (red, green, blue, yellow) conversion circuit.

<パラメータ>
ガンマ補正、調光、調色などの画像補正処理は、入力の画像データXに対して出力の補正データYを作成する処理に相当する。画像処理部160が使用するパラメータは、画像データXを、補正データYに変換するためのパラメータである。
<Parameter>
Image correction processing such as gamma correction, light adjustment, and color adjustment corresponds to processing for creating output correction data Y for input image data X. The parameters used by the image processing unit 160 are parameters for converting the image data X into correction data Y.

パラメータの設定方式には、テーブル方式、関数近似方式がある。図4(A)に示すテーブル方式では、画像データXに対して、補正データYをパラメータとしてテーブルに格納される。テーブル方式では、当該テーブルに対応するパラメータを格納するレジスタを多数必要とするが、補正の自由度が高い。一方、あらかじめ経験的に画像データXに対する補正データYを決められる場合には、図4(B)のように、関数近似方式を採用する構成が有効である。a1、a2、b2等がパラメータである。ここで、区間毎に線形近似する方法を示しているが、非線形関数で近似する方法も可能である。関数近似方式では、補正の自由度は低いが、関数を定義するパラメータを格納するレジスタが少なくて済む。 The parameter setting method includes a table method and a function approximation method. The table system shown in FIG. 4 (A), the image data X n, are stored in a table of correction data Y n as a parameter. The table method requires a large number of registers for storing parameters corresponding to the table, but has a high degree of freedom in correction. On the other hand, when the correction data Y for the image data X can be determined empirically in advance, a configuration employing a function approximation method as shown in FIG. 4B is effective. a1, a2, b2, etc. are parameters. Here, a method of linear approximation for each section is shown, but a method of approximation with a nonlinear function is also possible. In the function approximation method, the degree of freedom of correction is low, but the number of registers for storing parameters defining the function is small.

タイミングコントローラ173が使用するパラメータは、例えば、図4(C)に示すように、タイミングコントローラ173の生成信号が、基準信号に対して“L”(または“H”)となるタイミングを示すものである。パラメータRa(またはRb)は、基準信号に対して“L”(または“H”)となるタイミングが、クロック何周期分であるかを示している。 The parameter used by the timing controller 173 indicates, for example, the timing at which the generated signal of the timing controller 173 becomes “L” (or “H”) with respect to the reference signal, as shown in FIG. is there. The parameter Ra (or Rb) indicates how many clock cycles the timing of “L” (or “H”) with respect to the reference signal is.

上記、補正のためのパラメータは、レジスタ175に格納することができる。また、上記以外にレジスタ175に格納できるパラメータとしては、EL補正回路164のデータ、使用者が設定した表示装置100の輝度、色調、省エネルギー設定(表示を暗くする、または表示を消す、までの時間)、タッチセンサコントローラ184の感度などがある。 The above parameters for correction can be stored in the register 175. In addition to the above, other parameters that can be stored in the register 175 include the data of the EL correction circuit 164, the brightness, color tone, and energy saving setting of the display device 100 set by the user (time until the display is darkened or the display is turned off ) And the sensitivity of the touch sensor controller 184.

<パワーゲーティング>
コントローラ154は、ホスト140から送られる画像データに変化がない場合、コントローラIC115内の一部回路をパワーゲーティングすることができる。具体的には、例えば、領域190内の回路(フレームメモリ151、デコーダ152、画像処理部160、メモリ170、タイミングコントローラ173、レジスタ175、ソースドライバ180)を指す。ホスト140から画像データに変化がないことを示す制御信号をコントローラIC115に送信し、当該制御信号をコントローラ154で検出した場合にパワーゲーティングする構成が可能である。
<Power gating>
When there is no change in the image data sent from the host 140, the controller 154 can perform power gating on some circuits in the controller IC 115. Specifically, for example, it indicates a circuit (frame memory 151, decoder 152, image processing unit 160, memory 170, timing controller 173, register 175, source driver 180) in the area 190. A configuration is possible in which a control signal indicating that there is no change in image data is transmitted from the host 140 to the controller IC 115 and power gating is performed when the controller 154 detects the control signal.

領域190内の回路は、画像データに関する回路と、表示ユニット110を駆動するための回路であるため、画像データに変化がない場合は、一時的に領域190内の回路を停止することができる。なお、画像データに変化がない場合でも、画素10に使用されるトランジスタがデータを保持できる時間(IDS駆動が可能な時間)を考慮してもよい。例えば、コントローラ154にタイマ機能を組み込むことで、タイマで測定した時間に基づいて、領域190内の回路への電源供給を再開するタイミングを決定してもよい。 Since the circuit in the area 190 is a circuit related to image data and a circuit for driving the display unit 110, the circuit in the area 190 can be temporarily stopped when there is no change in the image data. Note that even when there is no change in the image data, a time during which the transistor used in the pixel 10 can hold the data (a time during which IDS driving is possible) may be considered. For example, by incorporating a timer function in the controller 154, the timing for restarting the power supply to the circuits in the region 190 may be determined based on the time measured by the timer.

以下、フレームメモリ151、レジスタ175の具体的な回路構成を説明する。なお、パワーゲーティングすることができる回路として説明した、領域190内の回路、センサコントローラ153、およびタッチセンサコントローラ184等は、この限りではない。コントローラIC115の構成、ホスト140の規格、表示装置100の仕様等によって、様々な組み合わせが考えられる。 Hereinafter, specific circuit configurations of the frame memory 151 and the register 175 will be described. Note that the circuits in the region 190, the sensor controller 153, the touch sensor controller 184, and the like described as circuits that can perform power gating are not limited to this. Various combinations are conceivable depending on the configuration of the controller IC 115, the standard of the host 140, the specifications of the display device 100, and the like.

<フレームメモリ151>
図5(A)に、フレームメモリ151の構成例を示す。フレームメモリ151は、制御部202、セルアレイ203、周辺回路208を有する。周辺回路208は、センスアンプ回路204、ドライバ205、メインアンプ206、入出力回路207を有する。
<Frame memory 151>
FIG. 5A shows a configuration example of the frame memory 151. The frame memory 151 includes a control unit 202, a cell array 203, and a peripheral circuit 208. The peripheral circuit 208 includes a sense amplifier circuit 204, a driver 205, a main amplifier 206, and an input / output circuit 207.

制御部202は、フレームメモリ151を制御する機能を有する。例えば、制御部202は、ドライバ205、メインアンプ206、および入出力回路207を制御する。 The control unit 202 has a function of controlling the frame memory 151. For example, the control unit 202 controls the driver 205, the main amplifier 206, and the input / output circuit 207.

ドライバ205には、複数の配線WL、CSELが電気的に接続されている。ドライバ205は、複数の配線WL、CSELに出力する信号を生成する。 A plurality of wirings WL and CSEL are electrically connected to the driver 205. The driver 205 generates signals to be output to the plurality of wirings WL and CSEL.

セルアレイ203は、複数のメモリセル209を有する。メモリセル209は、配線WL、LBL(またはLBLB)、BGLに、電気的に接続されている。配線WLはワード線であり、配線LBL、LBLBは、ローカルビット線である。図5(A)の例では、セルアレイ203の構成は、折り返しビット線方式であるが、開放ビット線方式とすることもできる。 The cell array 203 includes a plurality of memory cells 209. The memory cell 209 is electrically connected to wirings WL, LBL (or LBLB), and BGL. The wiring WL is a word line, and the wirings LBL and LBLB are local bit lines. In the example of FIG. 5A, the structure of the cell array 203 is a folded bit line method, but may be an open bit line method.

図5(B)に、メモリセル209の構成例を示す。メモリセル209は、トランジスタNW1、容量素子CS1を有する。メモリセル209は、DRAM(ダイナミック・ランダム・アクセス・メモリ)のメモリセルと同様の回路構成を有する。ここでは、トランジスタNW1はバックゲートをもつトランジスタである。トランジスタNW1のバックゲートは、配線BGLに電気的に接続されている。配線BGLには、電圧Vbg_w1が入力される。 FIG. 5B illustrates a configuration example of the memory cell 209. The memory cell 209 includes a transistor NW1 and a capacitor element CS1. The memory cell 209 has a circuit configuration similar to that of a DRAM (dynamic random access memory) memory cell. Here, the transistor NW1 is a transistor having a back gate. The back gate of the transistor NW1 is electrically connected to the wiring BGL. A voltage Vbg_w1 is input to the wiring BGL.

トランジスタNW1は、OSトランジスタである。OSトランジスタはオフ電流が極めて小さいため、OSトランジスタでメモリセル209を構成することで、容量素子CS1から電荷がリークすることを抑えられるため、フレームメモリ151のリフレッシュ動作の頻度を低減できる。また、電源供給が遮断されても、フレームメモリ151は長時間画像データを保持することが可能である。また、電圧Vbg_w1を負電圧にすることで、トランジスタNW1の閾値電圧を正電位側にシフトさせることができ、メモリセル209の保持時間を長くすることができる。 The transistor NW1 is an OS transistor. Since the OS transistor has an extremely small off-state current, the memory cell 209 is configured with the OS transistor, whereby charge leakage from the capacitor CS1 can be suppressed, so that the frequency of the refresh operation of the frame memory 151 can be reduced. Even if the power supply is cut off, the frame memory 151 can hold image data for a long time. In addition, by setting the voltage Vbg_w1 to a negative voltage, the threshold voltage of the transistor NW1 can be shifted to the positive potential side, and the holding time of the memory cell 209 can be extended.

ここでいう、オフ電流とは、トランジスタがオフ状態のときにソースとドレインとの間に流れる電流をいう。トランジスタがnチャネル型である場合、例えば、しきい値電圧が0V乃至2V程度であれば、ソースに対するゲートの電圧が負の電圧であるときの、ソースとドレインとの間に流れる電流をオフ電流と呼ぶことができる。また、オフ電流が極めて小さいとは、例えば、チャネル幅1μmあたりのオフ電流が100zA(z;ゼプト、10−21)以下であることをいう。オフ電流は小さいほど好ましいため、この規格化されたオフ電流が10zA/μm以下、あるいは1zA/μm以下とすることが好ましく、10yA/μm(y;ヨクト、10−24)以下であることがより好ましい。 The off-state current here refers to a current that flows between a source and a drain when a transistor is in an off state. In the case where the transistor is an n-channel transistor, for example, when the threshold voltage is about 0 V to 2 V, the current flowing between the source and the drain when the gate voltage with respect to the source is a negative voltage is turned off. Can be called. Further, the extremely small off-state current means that, for example, the off-current per channel width of 1 μm is 100 zA (z; zept, 10 −21 ) or less. The smaller the off-current, the better. Therefore, the normalized off-current is preferably 10 zA / μm or less, or 1 zA / μm or less, more preferably 10 yA / μm (y; yoct, 10 −24 ) or less. preferable.

セルアレイ203が有する複数のメモリセル209の、トランジスタNW1はOSトランジスタであるため、その他の回路のトランジスタは、例えば、シリコンウエハに作製されるSiトランジスタとすることができる。これにより、セルアレイ203をセンスアンプ回路204に積層して設けることができる。よって、フレームメモリ151の回路面積を縮小でき、コントローラIC115の小型化につながる。 Since the transistor NW1 of the plurality of memory cells 209 included in the cell array 203 is an OS transistor, the transistors in other circuits can be Si transistors formed on a silicon wafer, for example. Accordingly, the cell array 203 can be stacked on the sense amplifier circuit 204. Therefore, the circuit area of the frame memory 151 can be reduced, and the controller IC 115 can be downsized.

セルアレイ203は、センスアンプ回路204に積層して設けられている。センスアンプ回路204は、複数のセンスアンプSAを有する。センスアンプSAは隣接する配線LBL、LBLB(ローカルビット線対)、配線GBL、GBLB(グローバルビット線対)、複数の配線CSELに電気的に接続されている。センスアンプSAは、配線LBLと配線LBLBとの電位差を増幅する機能を有する。 The cell array 203 is provided so as to be stacked on the sense amplifier circuit 204. The sense amplifier circuit 204 has a plurality of sense amplifiers SA. The sense amplifier SA is electrically connected to adjacent wirings LBL and LBLB (local bit line pairs), wirings GBL and GBLB (global bit line pairs), and a plurality of wirings CSEL. The sense amplifier SA has a function of amplifying a potential difference between the wiring LBL and the wiring LBLB.

センスアンプ回路204には、4本の配線LBLに対して1本の配線GBLが設けられ、4本の配線LBLBに対して1本の配線GBLBが設けられているが、センスアンプ回路204の構成は、図5(A)の構成例に限定されない。 In the sense amplifier circuit 204, one wiring GBL is provided for the four wirings LBL, and one wiring GBLB is provided for the four wirings LBLB. Is not limited to the configuration example of FIG.

メインアンプ206は、センスアンプ回路204および入出力回路207に接続されている。メインアンプ206は、配線GBLと配線GBLBの電位差を増幅する機能を有する。メインアンプ206は省略することができる。 The main amplifier 206 is connected to the sense amplifier circuit 204 and the input / output circuit 207. The main amplifier 206 has a function of amplifying a potential difference between the wiring GBL and the wiring GBLB. The main amplifier 206 can be omitted.

入出力回路207は、書き込みデータに対応する電位を配線GBLと配線GBLB、またはメインアンプ206に出力する機能、配線GBLと配線GBLBの電位、またはメインアンプ206の出力電位を読み出し、データとして外部に出力する機能を有する。配線CSELの信号によって、データを読み出すセンスアンプSA、およびデータを書き込むセンスアンプSAを選択することができる。よって、入出力回路207は、マルチプレクサなどの選択回路が不要であるため、回路構成を簡単化でき、占有面積を縮小することができる。 The input / output circuit 207 has a function of outputting a potential corresponding to write data to the wiring GBL and the wiring GBLB or the main amplifier 206, reads the potential of the wiring GBL and the wiring GBLB, or the output potential of the main amplifier 206, and outputs the data as data to the outside. Has a function to output. A sense amplifier SA that reads data and a sense amplifier SA that writes data can be selected by a signal of the wiring CSEL. Therefore, since the input / output circuit 207 does not require a selection circuit such as a multiplexer, the circuit configuration can be simplified and the occupied area can be reduced.

<レジスタ175>
図6は、レジスタ175の構成例を示すブロック図である。レジスタ175は、スキャンチェーンレジスタ部175A、およびレジスタ部175Bを有する。スキャンチェーンレジスタ部175Aは、複数のレジスタ230を有する。複数のレジスタ230によって、スキャンチェーンレジスタが構成されている。レジスタ部175Bは、複数のレジスタ231を有する。
<Register 175>
FIG. 6 is a block diagram illustrating a configuration example of the register 175. The register 175 includes a scan chain register unit 175A and a register unit 175B. The scan chain register unit 175A includes a plurality of registers 230. A plurality of registers 230 form a scan chain register. The register unit 175B includes a plurality of registers 231.

レジスタ230は、電源供給が遮断された状態でもデータが消失しない不揮発性レジスタである。レジスタ230を不揮発化するため、ここでは、レジスタ230は、OSトランジスタを用いた保持回路を備えている。 The register 230 is a nonvolatile register that does not lose data even when the power supply is shut off. In order to make the register 230 nonvolatile, here, the register 230 includes a holding circuit using an OS transistor.

他方、レジスタ231は揮発性レジスタである。レジスタ231の回路構成には特段の制約はなく、データを記憶することが可能な回路であればよく、ラッチ回路、フリップフロップ回路などで構成すればよい。画像処理部160、およびタイミングコントローラ173は、レジスタ部175Bにアクセスし、対応するレジスタ231からデータを取り込む。あるいは、画像処理部160、およびタイミングコントローラ173は、レジスタ部175Bから供給されるデータにしたがって、処理内容が制御される。 On the other hand, the register 231 is a volatile register. The circuit configuration of the register 231 is not particularly limited and may be any circuit capable of storing data, and may be configured by a latch circuit, a flip-flop circuit, or the like. The image processing unit 160 and the timing controller 173 access the register unit 175B and take in data from the corresponding register 231. Alternatively, the processing contents of the image processing unit 160 and the timing controller 173 are controlled according to the data supplied from the register unit 175B.

レジスタ175に格納しているデータを更新する場合、まず、スキャンチェーンレジスタ部175Aのデータを変更する。スキャンチェーンレジスタ部175Aの各レジスタ230のデータを書き換えた後、スキャンチェーンレジスタ部175Aの各レジスタ230のデータを、レジスタ部175Bの各レジスタ231に一括してロードする。 When updating the data stored in the register 175, first, the data in the scan chain register unit 175A is changed. After rewriting the data of each register 230 of the scan chain register unit 175A, the data of each register 230 of the scan chain register unit 175A is loaded into each register 231 of the register unit 175B at once.

これにより、画像処理部160、およびタイミングコントローラ173等は、一括して更新されたデータを使用して、各種処理を行うことができる。データの更新に同時性が保たれるため、コントローラIC115の安定した動作を実現できる。スキャンチェーンレジスタ部175Aとレジスタ部175Bとを備えることで、画像処理部160、およびタイミングコントローラ173が動作中でも、スキャンチェーンレジスタ部175Aのデータを更新することができる。 As a result, the image processing unit 160, the timing controller 173, and the like can perform various types of processing using the batch updated data. Since simultaneity is maintained in the update of data, stable operation of the controller IC 115 can be realized. By providing the scan chain register unit 175A and the register unit 175B, data in the scan chain register unit 175A can be updated even when the image processing unit 160 and the timing controller 173 are operating.

コントローラIC115のパワーゲーティング実行時には、レジスタ230において、保持回路にデータを格納(セーブ)してから電源供給を遮断する。電源復帰後、レジスタ230のデータをレジスタ231に復帰(ロード)して通常動作を再開する。なお、レジスタ230に格納されているデータとレジスタ231に格納されているデータとが整合しない場合は、レジスタ231のデータをレジスタ230にセーブした後、あらためて、レジスタ230の保持回路にデータを格納する構成が好ましい。データが整合しない場合としては、スキャンチェーンレジスタ部175Aに更新データを挿入中などが挙げられる。 When the controller IC 115 executes power gating, the register 230 stores (saves) data in the holding circuit and then cuts off the power supply. After the power is restored, the data in the register 230 is restored (loaded) to the register 231 to resume normal operation. If the data stored in the register 230 does not match the data stored in the register 231, the data in the register 231 is saved in the register 230 and then stored again in the holding circuit of the register 230. A configuration is preferred. Examples of cases where the data do not match include inserting update data into the scan chain register unit 175A.

図7に、レジスタ230、レジスタ231の回路構成例を示す。図7には、スキャンチェーンレジスタ部175Aの2段分のレジスタ230と、これらレジスタ230に対応する2個のレジスタ231を示している。レジスタ230は、信号Scan Inが入力され、信号Scan Outを出力する。 FIG. 7 illustrates a circuit configuration example of the register 230 and the register 231. FIG. 7 shows the two-stage registers 230 of the scan chain register unit 175A and the two registers 231 corresponding to these registers 230. The register 230 receives the signal Scan In and outputs the signal Scan Out.

レジスタ230は、保持回路17、セレクタ18、フリップフロップ回路19を有する。セレクタ18とフリップフロップ回路19とでスキャンフリップフロップ回路が構成されている。セレクタ18には、信号SAVE1が入力される。 The register 230 includes a holding circuit 17, a selector 18, and a flip-flop circuit 19. The selector 18 and the flip-flop circuit 19 constitute a scan flip-flop circuit. The selector 18 receives a signal SAVE1.

保持回路17には、信号SAVE2、LOAD2が入力される。保持回路17は、トランジスタT1乃至T6、容量素子C4、C6を有する。トランジスタT1、T2はOSトランジスタである。トランジスタT1、T2を、メモリセル209のトランジスタNW1(図5(B)参照)と同様に、バックゲート付きのOSトランジスタとしてもよい。 The holding circuit 17 receives the signals SAVE2 and LOAD2. The holding circuit 17 includes transistors T1 to T6 and capacitive elements C4 and C6. The transistors T1 and T2 are OS transistors. Similarly to the transistor NW1 (see FIG. 5B) of the memory cell 209, the transistors T1 and T2 may be OS transistors with a back gate.

トランジスタT1、T3、T4および容量素子C4により、3トランジスタ型のゲインセルが構成される。同様に、トランジスタT2、T5、T6および容量素子C6により、3トランジスタ型のゲインセルが構成される。2個のゲインセルによって、フリップフロップ回路19が保持する相補データを記憶する。トランジスタT1、T2がOSトランジスタであるので、保持回路17は、電源供給が遮断された状態でも長時間データを保持することが可能である。レジスタ230において、トランジスタT1、T2以外のトランジスタはSiトランジスタで構成すればよい。 The transistors T1, T3, T4 and the capacitive element C4 constitute a three-transistor gain cell. Similarly, the transistors T2, T5, T6 and the capacitive element C6 constitute a three-transistor gain cell. The complementary data held by the flip-flop circuit 19 is stored by two gain cells. Since the transistors T1 and T2 are OS transistors, the holding circuit 17 can hold data for a long time even when the power supply is cut off. In the register 230, transistors other than the transistors T1 and T2 may be composed of Si transistors.

保持回路17は、信号SAVE2に従い、フリップフロップ回路19が保持する相補データを格納し、信号LOAD2に従い、保持しているデータをフリップフロップ回路19にロードする。 The holding circuit 17 stores the complementary data held by the flip-flop circuit 19 according to the signal SAVE2, and loads the held data into the flip-flop circuit 19 according to the signal LOAD2.

フリップフロップ回路19の入力端子には、セレクタ18の出力端子が電気的に接続され、データ出力端子には、レジスタ231の入力端子が電気的に接続されている。フリップフロップ回路19は、インバータ20乃至25、アナログスイッチ27、28を有する。アナログスイッチ27、28の導通状態は、スキャンクロック(Scan Clockと表記)信号によって制御される。フリップフロップ回路19は、図7の回路構成に限定されず、様々なフリップフロップ回路19を適用することができる。 The output terminal of the selector 18 is electrically connected to the input terminal of the flip-flop circuit 19, and the input terminal of the register 231 is electrically connected to the data output terminal. The flip-flop circuit 19 includes inverters 20 to 25 and analog switches 27 and 28. The conduction state of the analog switches 27 and 28 is controlled by a scan clock (expressed as Scan Clock) signal. The flip-flop circuit 19 is not limited to the circuit configuration of FIG. 7, and various flip-flop circuits 19 can be applied.

セレクタ18の2個の入力端子の一方には、レジスタ231の出力端子が電気的に接続され、他方には、前段のフリップフロップ回路19の出力端子が電気的に接続されている。なお、スキャンチェーンレジスタ部175Aの初段のセレクタ18の入力端子は、レジスタ175の外部からデータが入力される。 One of the two input terminals of the selector 18 is electrically connected to the output terminal of the register 231, and the other is electrically connected to the output terminal of the previous flip-flop circuit 19. Note that data is input from the outside of the register 175 to the input terminal of the selector 18 in the first stage of the scan chain register unit 175A.

レジスタ231は、インバータ31乃至33、クロックドインバータ34、アナログスイッチ35、バッファ36を有する。レジスタ231は信号LOAD1に基づいて、フリップフロップ回路19のデータをロードする。レジスタ231のトランジスタはSiトランジスタで構成すればよい。 The register 231 includes inverters 31 to 33, a clocked inverter 34, an analog switch 35, and a buffer 36. The register 231 loads the data of the flip-flop circuit 19 based on the signal LOAD1. The transistor of the register 231 may be a Si transistor.

<コントローラICの他の構成例>
以下に、コントローラICの他の構成例を説明する。
<Other configuration examples of controller IC>
Hereinafter, another configuration example of the controller IC will be described.

図8に、ソースドライバを内蔵しないコントローラICの構成例を示す。図8に示すコントローラIC117は、コントローラIC115の変形例であり、領域191を有する。コントローラ154は、領域191内の回路への電源供給を制御する。 FIG. 8 shows a configuration example of a controller IC that does not include a source driver. A controller IC 117 shown in FIG. 8 is a modification of the controller IC 115 and has a region 191. The controller 154 controls power supply to the circuits in the area 191.

コントローラIC117には、ソースドライバが設けられていない。そのため、表示ユニット110は、ソースドライバIC186を有する。ソースドライバIC186の数は、画素アレイ111の画素数に応じて決定される。 The controller IC 117 is not provided with a source driver. Therefore, the display unit 110 includes a source driver IC 186. The number of source driver ICs 186 is determined according to the number of pixels in the pixel array 111.

ソースドライバの構成はこれに限定されない。ゲートドライバ113と同様に、画素アレイ111の基板上にソースドライバを作製してもよい。また、コントローラIC117に、TSドライバ126およびセンス回路127の一方または双方を設けてもよい。コントローラIC115も同様である。 The configuration of the source driver is not limited to this. Similarly to the gate driver 113, a source driver may be manufactured on the substrate of the pixel array 111. Further, the controller IC 117 may be provided with one or both of the TS driver 126 and the sense circuit 127. The same applies to the controller IC 115.

<<動作例>>
表示装置100に関するコントローラIC115とレジスタ175の動作例について、出荷前と、表示装置100を有する電子機器の起動時、および通常動作時に分けて説明する。
<< Operation example >>
An operation example of the controller IC 115 and the register 175 related to the display device 100 will be described separately before shipment, when the electronic device including the display device 100 is started, and during normal operation.

<出荷前>
出荷前には、表示装置100の仕様等に関するパラメータを、レジスタ175に格納する。これらのパラメータには、例えば、画素数、タッチセンサ数、タイミングコントローラ173が各種タイミング信号の波形生成に用いるパラメータ、ソースドライバ180に画素10を流れる電流を検出する電流検出回路を備えている場合、EL補正回路164の補正データ等がある。これらのパラメータは、レジスタ175以外に、専用のROMを設けて格納してもよい。
<Before shipment>
Prior to shipment, parameters relating to the specifications and the like of the display device 100 are stored in the register 175. These parameters include, for example, the number of pixels, the number of touch sensors, parameters used by the timing controller 173 to generate waveforms of various timing signals, and a current detection circuit that detects the current flowing through the pixels 10 in the source driver 180. There are correction data of the EL correction circuit 164 and the like. These parameters may be stored by providing a dedicated ROM in addition to the register 175.

<起動時>
表示装置100を有する電子機器の起動時には、ホスト140より送られる使用者設定等のパラメータを、レジスタ175に格納する。これらのパラメータには、例えば、表示の輝度や色調、タッチセンサの感度、省エネルギー設定(表示を暗くする、または表示を消す、までの時間)、また、ガンマ補正のカーブやテーブル等がある。なお、当該パラメータをレジスタ175に格納する際、コントローラ154からレジスタ175にスキャンクロック信号及び当該スキャンクロック信号に同期して当該パラメータに相当するデータが送信される。
<At startup>
When the electronic apparatus having the display device 100 is activated, parameters such as user settings sent from the host 140 are stored in the register 175. These parameters include, for example, display brightness and tone, touch sensor sensitivity, energy saving settings (time until display is darkened or disappears), gamma correction curves and tables, and the like. Note that when the parameter is stored in the register 175, the controller 154 transmits the scan clock signal and data corresponding to the parameter to the register 175 in synchronization with the scan clock signal.

<通常動作>
通常動作には、動画等を表示している状態、静止画を表示中でIDS駆動が可能な状態、表示を行わない状態等に分けられる。動画等を表示している状態は、画像処理部160、およびタイミングコントローラ173等は動作中であるが、レジスタ175のデータ変更は、スキャンチェーンレジスタ部175Aに対して行われるため、画像処理部160等への影響はない。スキャンチェーンレジスタ部175Aのデータ変更が終わった後、スキャンチェーンレジスタ部175Aのデータをレジスタ部175Bへ一括してロードすることで、レジスタ175のデータ変更が完了する。また、画像処理部160等は当該データに対応した動作に切り替わる。
<Normal operation>
The normal operation is divided into a state in which a moving image or the like is displayed, a state in which a still image is being displayed and IDS driving is possible, and a state in which no display is performed. In a state where a moving image or the like is displayed, the image processing unit 160, the timing controller 173, and the like are operating, but the data change in the register 175 is performed on the scan chain register unit 175A. There is no impact on the above. After the data change in the scan chain register unit 175A is completed, the data change in the register 175 is completed by loading the data in the scan chain register unit 175A into the register unit 175B at once. In addition, the image processing unit 160 and the like are switched to an operation corresponding to the data.

静止画を表示中でIDS駆動が可能な状態では、レジスタ175は、例えば、領域190内の他の回路と同様、パワーゲーティングすることができる。この場合、パワーゲーティングの前に、スキャンチェーンレジスタ部175Aが有するレジスタ230内では、信号SAVE2に従い、フリップフロップ回路19が保持する相補データを保持回路17に格納する作業が行われる。 In a state in which a still image is displayed and IDS driving is possible, the register 175 can perform power gating as in other circuits in the area 190, for example. In this case, before the power gating, in the register 230 included in the scan chain register unit 175A, an operation of storing the complementary data held by the flip-flop circuit 19 in the holding circuit 17 is performed according to the signal SAVE2.

パワーゲーティングから復帰する際は、信号LOAD2に従い、保持回路17が保持しているデータをフリップフロップ回路19にロードし、信号LOAD1に従い、フリップフロップ回路19のデータをレジスタ231にロードする。このようにして、パワーゲーティング前と同じ状態で、レジスタ175のデータは有効となる。なお、パワーゲーティングの状態であっても、ホスト140よりレジスタ175のパラメータ変更要求があった場合、レジスタ175のパワーゲーティングを解除し、パラメータを変更することができる。 When returning from power gating, the data held in the holding circuit 17 is loaded into the flip-flop circuit 19 according to the signal LOAD2, and the data of the flip-flop circuit 19 is loaded into the register 231 according to the signal LOAD1. In this way, the data in the register 175 becomes valid in the same state as before power gating. Even in the power gating state, if there is a parameter change request of the register 175 from the host 140, the power gating of the register 175 can be canceled and the parameter can be changed.

表示を行わない状態では、例えば、領域190内の回路(レジスタ175を含む)は、パワーゲーティングすることができる。この場合、ホスト140も停止することがあるが、フレームメモリ151およびレジスタ175は不揮発性であるので、パワーゲーティングから復帰する際には、ホスト140の復帰を待たずに、パワーゲーティング前の表示(静止画)を行うことができる。 In a state where display is not performed, for example, a circuit (including the register 175) in the region 190 can be power-gated. In this case, the host 140 may also stop, but since the frame memory 151 and the register 175 are non-volatile, when returning from power gating, the display before power gating (without waiting for the host 140 to return) ( Still images).

例えば、折りたたみ式の情報端末の表示部に表示装置100を適用する場合、開閉センサ144の信号によって、情報端末が折りたたまれ、表示装置100の表示面が使用されないことが検出されたとき、領域190内の回路に加えて、センサコントローラ153、およびタッチセンサコントローラ184等をパワーゲーティングすることができる。 For example, when the display device 100 is applied to the display unit of a foldable information terminal, the region 190 is detected when the information terminal is folded by the signal of the open / close sensor 144 and the display surface of the display device 100 is not used. In addition to the internal circuit, the sensor controller 153, the touch sensor controller 184, and the like can be power-gated.

情報端末が折りたたまれたとき、ホスト140の規格によっては、ホスト140が停止する場合がある。ホスト140が停止した状態で、情報端末が再び展開されても、フレームメモリ151およびレジスタ175は不揮発性であるので、ホスト140から画像データ、各種制御信号等が送られる前に、フレームメモリ151内の画像データを表示することができる。 When the information terminal is folded, the host 140 may stop depending on the standard of the host 140. Even if the information terminal is deployed again while the host 140 is stopped, the frame memory 151 and the register 175 are non-volatile. Therefore, before the image data, various control signals, etc. are sent from the host 140, Image data can be displayed.

このように、レジスタ175はスキャンチェーンレジスタ部175Aとレジスタ部175Bを有し、スキャンチェーンレジスタ部175Aに対してデータ変更を行うことで、画像処理部160およびタイミングコントローラ173等へ影響を与えることなく、スムーズなデータ変更を行うことができる。また、スキャンチェーンレジスタ部175Aの各レジスタ230は、保持回路17を有し、パワーゲーティング状態への移行と復帰をスムーズに行うことができる。 As described above, the register 175 includes the scan chain register unit 175A and the register unit 175B. By changing the data in the scan chain register unit 175A, the image processing unit 160, the timing controller 173, and the like are not affected. Smooth data changes can be made. Each register 230 of the scan chain register unit 175A has the holding circuit 17 and can smoothly shift to and return to the power gating state.

なお、本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することができる。 Note that this embodiment can be implemented in combination with any of the other embodiments as appropriate.

(実施の形態2)
本実施の形態では、実施の形態1に記載のレジスタ175において、スキャンチェーンレジスタにOSトランジスタを適用した例ついて説明する。
(Embodiment 2)
In this embodiment, an example in which the OS transistor is applied to the scan chain register in the register 175 described in Embodiment 1 will be described.

<レジスタ175>
図9は、レジスタ175の構成例を示すブロック図である。レジスタ175は、スキャンチェーンレジスタ部175C、およびレジスタ部175Dを有する。スキャンチェーンレジスタ部175Cは、複数のレジスタ232を有する。複数のレジスタ232によって、スキャンチェーンレジスタが構成されている。レジスタ部175Dは、複数のレジスタ233を有する。
<Register 175>
FIG. 9 is a block diagram illustrating a configuration example of the register 175. The register 175 includes a scan chain register unit 175C and a register unit 175D. The scan chain register unit 175C has a plurality of registers 232. A plurality of registers 232 constitute a scan chain register. The register unit 175D includes a plurality of registers 233.

レジスタ232は、電源供給が遮断された状態でもデータが消失しない不揮発性レジスタである。レジスタ232を不揮発化するため、ここでは、レジスタ232は、OSトランジスタを用いて構成されている。他方、レジスタ233は、ここでは、Siトランジスタを用いた揮発性レジスタと、OSトランジスタを用いた回路から構成されている。 The register 232 is a nonvolatile register that does not lose data even when the power supply is shut off. In order to make the register 232 nonvolatile, here, the register 232 is configured using an OS transistor. On the other hand, the register 233 includes a volatile register using a Si transistor and a circuit using an OS transistor.

画像処理部160およびタイミングコントローラ173は、レジスタ部175Dにアクセスし、対応するレジスタ233からデータを取り込む。あるいは、画像処理部160およびタイミングコントローラ173は、レジスタ部175Dから供給されるデータにしたがって、処理内容が制御される。 The image processing unit 160 and the timing controller 173 access the register unit 175D and take in data from the corresponding register 233. Alternatively, the processing contents of the image processing unit 160 and the timing controller 173 are controlled according to the data supplied from the register unit 175D.

レジスタ233の回路構成に特段の制約はなく、ラッチ回路、フリップフロップ回路などデータを記憶することが可能な回路であればよい。または、レジスタ232と同じように、トランジスタにOSトランジスタのみを用いた構成としてもよいが、画像処理部160およびタイミングコントローラ173からアクセスされた際の電位変動を抑える能力を有することが好ましい。つまり、信号を出力できる能力を有することが好ましい。 There is no particular limitation on the circuit configuration of the register 233, and any circuit that can store data, such as a latch circuit or a flip-flop circuit, may be used. Alternatively, as in the register 232, only the OS transistor may be used as the transistor, but it is preferable to have an ability to suppress potential fluctuation when accessed from the image processing unit 160 and the timing controller 173. That is, it is preferable to have the ability to output a signal.

レジスタ175に格納しているデータを更新する場合、まず、スキャンチェーンレジスタ部175Cのデータを変更する。スキャンチェーンレジスタ部175Cの各レジスタ232のデータを書き換えた後、スキャンチェーンレジスタ部175Cの各レジスタ232のデータを、レジスタ部175Dの各レジスタ233に一括してロードする。 When updating the data stored in the register 175, first, the data in the scan chain register unit 175C is changed. After rewriting the data in each register 232 in the scan chain register unit 175C, the data in each register 232 in the scan chain register unit 175C is loaded into each register 233 in the register unit 175D at once.

これにより、画像処理部160およびタイミングコントローラ173等は、一括して更新されたデータを使用して、各種処理を行うことができる。データの更新に同時性が保たれるため、コントローラIC115の安定した動作を実現できる。スキャンチェーンレジスタ部175Cとレジスタ部175Dとを備えることで、画像処理部160およびタイミングコントローラ173が動作中でも、スキャンチェーンレジスタ部175Cのデータを更新することができる。 As a result, the image processing unit 160, the timing controller 173, and the like can perform various processes using the data updated at once. Since simultaneity is maintained in the update of data, stable operation of the controller IC 115 can be realized. By providing the scan chain register unit 175C and the register unit 175D, the data of the scan chain register unit 175C can be updated even when the image processing unit 160 and the timing controller 173 are operating.

コントローラIC115のパワーゲーティング実行時には、電源復帰後、レジスタ232のデータをレジスタ233に復帰(ロード)して通常動作を再開する。なお、パワーゲーティング開始時に、レジスタ232に格納されているデータとレジスタ233に格納されているデータとが整合しない場合、レジスタ233のデータをレジスタ232にセーブする構成が好ましい。データが整合しない場合としては、スキャンチェーンレジスタ部175Cに更新データを格納中などが挙げられる。 When power gating is executed by the controller IC 115, after the power is restored, the data in the register 232 is restored (loaded) to the register 233 to resume normal operation. Note that when the data stored in the register 232 and the data stored in the register 233 do not match at the start of power gating, the data stored in the register 233 is preferably saved in the register 232. Examples of cases where the data do not match include storing update data in the scan chain register unit 175C.

図10に、レジスタ232、レジスタ233の回路構成例を示す。図10には、スキャンチェーンレジスタ部175Cの初段のレジスタ232[1]と2段目のレジスタ232[2]、およびこれらレジスタ232に対応する2個のレジスタ233[1]と233[2]を示している。 FIG. 10 illustrates a circuit configuration example of the register 232 and the register 233. FIG. 10 shows the first-stage register 232 [1] and second-stage register 232 [2] of the scan chain register unit 175C, and two registers 233 [1] and 233 [2] corresponding to these registers 232. Show.

レジスタ232は、トランジスタTR1乃至TR6、容量素子C7、C8を有する。トランジスタTR1乃至TR6は、OSトランジスタである。トランジスタTR1乃至TR6を、メモリセル209のトランジスタNW1(図5(B)参照)と同様に、バックゲート付きのOSトランジスタとしてもよい。 The register 232 includes transistors TR1 to TR6 and capacitor elements C7 and C8. The transistors TR1 to TR6 are OS transistors. The transistors TR1 to TR6 may be OS transistors with back gates as in the transistor NW1 (see FIG. 5B) of the memory cell 209.

レジスタ233は、トランジスタTR7乃至TR11、インバータINV1、INV2を有する。例えば、トランジスタTR7乃至TR11はOSトランジスタとし、領域21内のインバータINV1、INV2は、Siトランジスタを用いて構成することができる。あるいは、トランジスタTR7乃至TR11、およびインバータINV1、INV2を構成するトランジスタをSiトランジスタとすることができる。 The register 233 includes transistors TR7 to TR11 and inverters INV1 and INV2. For example, the transistors TR7 to TR11 may be OS transistors, and the inverters INV1 and INV2 in the region 21 may be configured using Si transistors. Alternatively, the transistors constituting the transistors TR7 to TR11 and the inverters INV1 and INV2 can be Si transistors.

また、レジスタ232、233には、低電源電位、および高電源電位が入力される。図10では、低電源電位を接地電位、高電源電位をVHで表す。レジスタ232には、クロック信号CK1乃至CK4が入力され、レジスタ233には、信号LD、RS、SVが入力される。初段のレジスタ232[1]は、外部からデータSINが入力され信号SO[1]を出力し、2段目のレジスタ232[2]は、信号SO[1]が入力され信号SO[2]を出力する。 In addition, the low power supply potential and the high power supply potential are input to the registers 232 and 233. In FIG. 10, the low power supply potential is represented by the ground potential, and the high power supply potential is represented by VH. Clock signals CK 1 to CK 4 are input to the register 232, and signals LD, RS, and SV are input to the register 233. The first-stage register 232 [1] receives an external data SIN and outputs a signal SO [1], and the second-stage register 232 [2] receives a signal SO [1] and receives a signal SO [2]. Output.

レジスタ232[1]に対応するレジスタ233[1]は信号Q[1]を出力し、レジスタ232[2]に対応するレジスタ233[2]は信号Q[2]を出力する。信号Q[1]、信号Q[2]は、画像処理部160およびタイミングコントローラ173等に出力されるデータである。 A register 233 [1] corresponding to the register 232 [1] outputs a signal Q [1], and a register 233 [2] corresponding to the register 232 [2] outputs a signal Q [2]. The signal Q [1] and the signal Q [2] are data output to the image processing unit 160, the timing controller 173, and the like.

これら、クロック信号CK1乃至CK4、信号LD、RS、SV、データSIN、および入出力に関する信号SO[1]、SO[2]、Q[1]、Q[2]の関係を、図11に示す。図11は、レジスタの動作例を示すタイミングチャートである。 FIG. 11 shows the relationship among these clock signals CK1 to CK4, signals LD, RS, SV, data SIN, and signals SO [1], SO [2], Q [1], Q [2] related to input / output. . FIG. 11 is a timing chart illustrating an operation example of the register.

図11において、時刻T01乃至T09は、スキャンチェーンレジスタ部175Cにデータを格納する期間、時刻T10乃至T12は、スキャンチェーンレジスタ部175Cのデータをレジスタ部175Dにロードする期間、時刻T13乃至T17は、再びスキャンチェーンレジスタ部175Cにデータを格納する期間、時刻T18乃至T20は、レジスタ部175Dのデータをスキャンチェーンレジスタ部175Cにセーブする期間を示している。 In FIG. 11, times T01 to T09 are periods for storing data in the scan chain register unit 175C, times T10 to T12 are periods for loading the data of the scan chain register unit 175C into the register unit 175D, and times T13 to T17 are A period in which data is stored in the scan chain register unit 175C again, times T18 to T20 indicate a period in which the data in the register unit 175D is saved in the scan chain register unit 175C.

時刻T01乃至T02において、クロック信号CK1を“H”(高レベル)とすることで、レジスタ232[1]のノードN1[1]およびレジスタ232[2]のノードN1[2]を“L”(低レベル)にリセットする。時刻T02乃至T03において、クロック信号CK2を“H”とすることで、レジスタ232[1]のノードN1[1]をデータSINに対応する値“H”に設定し、レジスタ232[2]のノードN1[2]をSO[1]に対応する値“L”に設定する。 At time T01 to T02, the clock signal CK1 is set to “H” (high level), whereby the node N1 [1] of the register 232 [1] and the node N1 [2] of the register 232 [2] are set to “L” ( Reset to low level. At times T02 to T03, by setting the clock signal CK2 to “H”, the node N1 [1] of the register 232 [1] is set to the value “H” corresponding to the data SIN, and the node of the register 232 [2] N1 [2] is set to a value “L” corresponding to SO [1].

時刻T03乃至T04において、クロック信号CK3を“H”とすることで、レジスタ232[1]の出力信号SO[1]およびレジスタ232[2]の出力信号SO[2]を、“L”にリセットする。時刻T04乃至T05において、クロック信号CK4を“H”とすることで、レジスタ232[1]の出力信号SO[1]をノードN1[1]に対応する値“H”に設定し、レジスタ232[2]の出力信号SO[2]をノードN1[2]に対応する値“L”に設定する。 At times T03 to T04, the output signal SO [1] of the register 232 [1] and the output signal SO [2] of the register 232 [2] are reset to “L” by setting the clock signal CK3 to “H”. To do. At time T04 to T05, the clock signal CK4 is set to “H”, whereby the output signal SO [1] of the register 232 [1] is set to a value “H” corresponding to the node N1 [1], and the register 232 [ 2] is set to the value “L” corresponding to the node N1 [2].

時刻T05乃至T06において、クロック信号CK1を“H”とすることで、レジスタ232[1]のノードN1[1]およびレジスタ232[2]のノードN1[2]を“L”にリセットする。時刻T06乃至T07において、クロック信号CK2を“H”とすることで、レジスタ232[1]のノードN1[1]をデータSINに対応する値“L”に設定し、レジスタ232[2]のノードN1[2]をSO[1]に対応する値“H”に設定する。 At times T05 to T06, the clock signal CK1 is set to “H”, so that the node N1 [1] of the register 232 [1] and the node N1 [2] of the register 232 [2] are reset to “L”. At time T06 to T07, the clock signal CK2 is set to “H”, so that the node N1 [1] of the register 232 [1] is set to the value “L” corresponding to the data SIN, and the node of the register 232 [2] N1 [2] is set to a value “H” corresponding to SO [1].

時刻T07乃至T08において、クロック信号CK3を“H”とすることで、レジスタ232[1]の出力信号SO[1]およびレジスタ232[2]の出力信号SO[2]を、“L”にリセットする。時刻T08乃至T09において、クロック信号CK4を“H”とすることで、レジスタ232[1]の出力信号SO[1]をノードN1[1]に対応する値“L”に設定し、レジスタ232[2]の出力信号SO[2]をノードN1[2]に対応する値“H”に設定する。 At time T07 to T08, the clock signal CK3 is set to “H” to reset the output signal SO [1] of the register 232 [1] and the output signal SO [2] of the register 232 [2] to “L”. To do. At time T08 to T09, the clock signal CK4 is set to “H” so that the output signal SO [1] of the register 232 [1] is set to a value “L” corresponding to the node N1 [1], and the register 232 [ 2] is set to the value “H” corresponding to the node N1 [2].

このように、時刻T01乃至T09の動作により、レジスタ232[1]の出力信号SO[1]は“L”、レジスタ232[2]の出力信号SO[2]は“H”となり、スキャンチェーンレジスタ部175Cを構成するレジスタ232にデータを格納することができる。データSINを変更することで、SO[1]、SO[2]の値を変更することができる。 As described above, the output signal SO [1] of the register 232 [1] becomes “L” and the output signal SO [2] of the register 232 [2] becomes “H” by the operation from time T01 to T09, and the scan chain register. Data can be stored in the register 232 constituting the unit 175C. By changing the data SIN, the values of SO [1] and SO [2] can be changed.

次に、時刻T10乃至T11において、信号RSを“H”とすることで、レジスタ233[1]の出力信号Q[1]およびレジスタ233[2]の出力信号Q[2]を“L”にリセットする。時刻T11乃至T12において、信号LDを“H”とすることで、レジスタ233[1]の出力信号Q[1]をSO[1]に対応する値“L”に設定し、レジスタ233[2]の出力信号Q[2]をSO[2]に対応する値“H”に設定する。 Next, at time T10 to T11, the signal RS is set to “H” so that the output signal Q [1] of the register 233 [1] and the output signal Q [2] of the register 233 [2] are set to “L”. Reset. At time T11 to T12, by setting the signal LD to “H”, the output signal Q [1] of the register 233 [1] is set to a value “L” corresponding to SO [1], and the register 233 [2]. Output signal Q [2] is set to a value “H” corresponding to SO [2].

時刻T10乃至T12の動作により、レジスタ233[1]の出力信号Q[1]は“L”、レジスタ233[2]の出力信号Q[2]は“H”となり、レジスタ部175Dを構成するレジスタ233に、スキャンチェーンレジスタ部175Cのデータをロードすることができる。 By the operation from time T10 to time T12, the output signal Q [1] of the register 233 [1] becomes “L”, the output signal Q [2] of the register 233 [2] becomes “H”, and the registers constituting the register unit 175D The data of the scan chain register unit 175C can be loaded into the H.233.

なお、レジスタ232が有する容量素子C7、C8は、オフ電流が極めて小さいOSトランジスタと電気的に接続されているため、電源供給が遮断された場合でも長時間電荷を保持することができる。電源供給の遮断によりレジスタ233のデータが消失しても、電源供給が再開した後、上記時刻T10乃至T12の動作を行うことで、スキャンチェーンレジスタ部175Cのデータをレジスタ部175Dにロードすることができる。 Note that the capacitor elements C7 and C8 included in the register 232 are electrically connected to an OS transistor with extremely small off-state current, and thus can hold charge for a long time even when power supply is interrupted. Even if the data in the register 233 is lost due to the interruption of the power supply, the data of the scan chain register unit 175C can be loaded into the register unit 175D by performing the operation from the time T10 to T12 after the power supply is resumed. it can.

次に、時刻T13乃至T17において、再びスキャンチェーンレジスタ部175Cにデータを格納する。動作は時刻T01乃至T05と同様のため説明を省略するが、レジスタ232[1]の出力信号SO[1]は“H”、レジスタ232[2]の出力信号SO[2]は“L”となる。 Next, at time T13 to T17, data is stored again in the scan chain register unit 175C. Since the operation is the same as that at times T01 to T05, the description is omitted. However, the output signal SO [1] of the register 232 [1] is “H”, and the output signal SO [2] of the register 232 [2] is “L”. Become.

ここで、電源供給が遮断される場合、時刻T10乃至T12の動作によりロードされたレジスタ233の信号(Q[1]は“L”、Q[2]は“H”)と異なるため、レジスタ部175Dのデータをスキャンチェーンレジスタ部175Cにセーブすることが好ましい。 Here, when the power supply is cut off, the register unit 233 is different from the signal (Q [1] is “L” and Q [2] is “H”) loaded by the operation from time T10 to T12. It is preferable to save 175D data in the scan chain register unit 175C.

時刻T18乃至T19において、クロック信号CK1を“H”とすることで、レジスタ232[1]のノードN1[1]およびレジスタ232[2]のノードN1[2]を“L”にリセットする。時刻T19乃至T20において、信号SVを“H”とすることで、レジスタ232[1]のノードN1[1]をQ[1]に対応する値“L”に設定し、レジスタ232[2]のノードN1[2]をQ[2]に対応する値“H”に設定する。 At time T18 to T19, the clock signal CK1 is set to “H”, so that the node N1 [1] of the register 232 [1] and the node N1 [2] of the register 232 [2] are reset to “L”. At times T19 to T20, the signal SV is set to “H”, so that the node N1 [1] of the register 232 [1] is set to a value “L” corresponding to Q [1], and the register 232 [2] The node N1 [2] is set to a value “H” corresponding to Q [2].

この後、時刻T07乃至T09と同様のため説明および図を省略するが、クロック信号CK3およびクロック信号CK4を順次“H”とすることで、レジスタ232[1]の出力信号SO[1]をノードN1[1]に対応する値“L”に設定し、レジスタ232[2]の出力信号SO[2]をノードN1[2]に対応する値“H”に設定することができる。 After that, since it is the same as the times T07 to T09, description and illustration are omitted. However, by sequentially setting the clock signal CK3 and the clock signal CK4 to “H”, the output signal SO [1] of the register 232 [1] is changed to the node. The value “L” corresponding to N1 [1] can be set, and the output signal SO [2] of the register 232 [2] can be set to the value “H” corresponding to the node N1 [2].

このように、スキャンチェーンレジスタ部175Cのデータを更新中に電源供給を遮断する場合、スキャンチェーンレジスタ部175Cのデータと、レジスタ部175Dのデータとは整合性が取れていない。電源供給が再開した時、整合の取れていないデータをレジスタ部175Dにロードすることになるため、レジスタ部175Dのデータをスキャンチェーンレジスタ部175Cにセーブすることが好ましい。または、スキャンチェーンレジスタ部175Cのデータ更新が終わるまで待ってから、電源供給を遮断することもできる。 As described above, when the power supply is interrupted while the data in the scan chain register unit 175C is being updated, the data in the scan chain register unit 175C and the data in the register unit 175D are not consistent. When power supply is resumed, unmatched data is loaded into the register unit 175D. Therefore, it is preferable to save the data in the register unit 175D in the scan chain register unit 175C. Alternatively, the power supply can be cut off after waiting for the data update of the scan chain register unit 175C to end.

<<動作例>>
動作例について、パワーゲーティング前後の動作が実施の形態1と異なるため、説明する。
<< Operation example >>
An operation example will be described because the operation before and after power gating is different from that of the first embodiment.

<出荷前>
出荷前には、表示装置100の仕様等に関するパラメータを、レジスタ175に格納する。これらのパラメータには、例えば、画素数、タッチセンサ数、タイミングコントローラ173が各種タイミング信号の生成に用いるパラメータ、ソースドライバ180に画素10を流れる電流を検出する電流検出回路を備えている場合、EL補正回路164の補正データ等がある。これらのパラメータは、レジスタ175以外に、専用のROMを設けて格納してもよい。
<Before shipment>
Prior to shipment, parameters relating to the specifications and the like of the display device 100 are stored in the register 175. These parameters include, for example, the number of pixels, the number of touch sensors, parameters used by the timing controller 173 to generate various timing signals, and a current detection circuit that detects the current flowing through the pixels 10 in the source driver 180. There are correction data of the correction circuit 164 and the like. These parameters may be stored by providing a dedicated ROM in addition to the register 175.

<起動時>
表示装置100を有する電子機器の起動時には、ホスト140より送られる使用者設定等のパラメータを、レジスタ175に格納する。これらのパラメータには、例えば、表示の輝度や色調、タッチセンサの感度、省エネルギー設定(表示を暗くする、または表示を消す、までの時間)、また、ガンマ補正のカーブやテーブル等がある。なお、当該パラメータをレジスタ175に格納する際、コントローラ154からレジスタ175にクロック信号CK1乃至CK4及び当該クロック信号CK1乃至CK4に同期して当該パラメータに相当するデータが送信される。
<At startup>
When the electronic apparatus having the display device 100 is activated, parameters such as user settings sent from the host 140 are stored in the register 175. These parameters include, for example, display brightness and tone, touch sensor sensitivity, energy saving settings (time until display is darkened or disappears), gamma correction curves and tables, and the like. When the parameter is stored in the register 175, the controller 154 transmits the clock signals CK1 to CK4 and data corresponding to the parameter to the register 175 in synchronization with the clock signals CK1 to CK4.

<通常動作>
通常動作には、動画等を表示している状態、静止画を表示中でIDS駆動が可能な状態、表示を行わない状態等に分けられる。動画等を表示している状態は、画像処理部160、およびタイミングコントローラ173等は動作中であるが、レジスタ175のデータ変更は、スキャンチェーンレジスタ部175Cに対して行われるため、画像処理部160等への影響はない。スキャンチェーンレジスタ部175Cのデータ変更が終わった後、スキャンチェーンレジスタ部175Cのデータをレジスタ部175Dへ一括してロードすることで、レジスタ175のデータ変更が完了する。また、画像処理部160等は当該データに対応した動作に切り替わる。
<Normal operation>
The normal operation is divided into a state in which a moving image or the like is displayed, a state in which a still image is being displayed and IDS driving is possible, and a state in which no display is performed. While the moving image is displayed, the image processing unit 160 and the timing controller 173 are operating, but the data change of the register 175 is performed on the scan chain register unit 175C. There is no impact on the above. After the data change of the scan chain register unit 175C is completed, the data change of the register 175 is completed by loading the data of the scan chain register unit 175C into the register unit 175D at once. In addition, the image processing unit 160 and the like are switched to an operation corresponding to the data.

静止画を表示中でIDS駆動が可能な状態では、レジスタ175は、例えば、領域190内の他の回路と同様、パワーゲーティングすることができる。この場合、スキャンチェーンレジスタ部175Cのデータを更新中であれば、レジスタ部175Dのデータをスキャンチェーンレジスタ部175Cにセーブすることが好ましい。 In a state in which a still image is displayed and IDS driving is possible, the register 175 can perform power gating as in other circuits in the area 190, for example. In this case, if the data in the scan chain register unit 175C is being updated, the data in the register unit 175D is preferably saved in the scan chain register unit 175C.

パワーゲーティングから復帰する際は、信号RS、LDに従い、スキャンチェーンレジスタ部175Cのデータをレジスタ部175Dにロードする。このようにして、パワーゲーティング前と同じ状態で、レジスタ175のデータは有効となる。なお、パワーゲーティングの状態であっても、ホスト140よりレジスタ175のパラメータ変更要求があった場合、レジスタ175のパワーゲーティングを解除し、パラメータを変更することができる。 When returning from power gating, the data of the scan chain register unit 175C is loaded into the register unit 175D in accordance with the signals RS and LD. In this way, the data in the register 175 becomes valid in the same state as before power gating. Even in the power gating state, if there is a parameter change request of the register 175 from the host 140, the power gating of the register 175 can be canceled and the parameter can be changed.

表示を行わない状態では、例えば、領域190内の回路(レジスタ175を含む)は、パワーゲーティングすることができる。この場合、ホスト140も停止することがあるが、フレームメモリ151およびレジスタ175は不揮発性であるので、パワーゲーティングから復帰する際には、ホスト140の復帰を待たずに、パワーゲーティング前の表示(静止画)を行うことができる。 In a state where display is not performed, for example, a circuit (including the register 175) in the region 190 can be power-gated. In this case, the host 140 may also stop, but since the frame memory 151 and the register 175 are non-volatile, when returning from power gating, the display before power gating (without waiting for the host 140 to return) ( Still images).

例えば、折りたたみ式の情報端末の表示部に表示装置100を適用する場合、開閉センサ144の信号によって、情報端末が折りたたまれ、表示装置100の表示面が使用されないことが検出されたとき、領域190内の回路に加えて、センサコントローラ153、およびタッチセンサコントローラ184等をパワーゲーティングすることができる。 For example, when the display device 100 is applied to the display unit of a foldable information terminal, the region 190 is detected when the information terminal is folded by the signal of the open / close sensor 144 and the display surface of the display device 100 is not used. In addition to the internal circuit, the sensor controller 153, the touch sensor controller 184, and the like can be power-gated.

情報端末が折りたたまれたとき、ホスト140の規格によっては、ホスト140が停止する場合がある。ホスト140が停止した状態で、情報端末が再び展開されても、フレームメモリ151およびレジスタ175は不揮発性であるので、ホスト140から画像データ、各種制御信号等が送られる前に、フレームメモリ151内の画像データを表示することができる。 When the information terminal is folded, the host 140 may stop depending on the standard of the host 140. Even if the information terminal is deployed again while the host 140 is stopped, the frame memory 151 and the register 175 are non-volatile. Therefore, before the image data, various control signals, etc. are sent from the host 140, Image data can be displayed.

このように、レジスタ175はスキャンチェーンレジスタ部175Cとレジスタ部175Dを有し、スキャンチェーンレジスタ部175Cに対してデータ変更を行うことで、画像処理部160およびタイミングコントローラ173等へ影響を与えることなく、スムーズなデータ変更を行うことができる。また、スキャンチェーンレジスタ部175Cの各レジスタ230は、OSトランジスタを用いた不揮発性レジスタであるため、表示装置の動作状況に合わせたパワーゲーティングが容易である。また、フレームメモリ151も不揮発性であるため、電源供給が再開された時、速やかに表示を再開することができる。パワーゲーティング状態への移行と復帰をスムーズに行うことができ、低消費電力化が可能なシステムを実現することができる。 As described above, the register 175 includes the scan chain register unit 175C and the register unit 175D. By changing data in the scan chain register unit 175C, the image processing unit 160, the timing controller 173, and the like are not affected. Smooth data changes can be made. In addition, each register 230 of the scan chain register unit 175C is a nonvolatile register using an OS transistor, so that power gating according to the operation state of the display device is easy. Further, since the frame memory 151 is also non-volatile, the display can be resumed promptly when the power supply is resumed. A system that can smoothly shift to and return to the power gating state and can reduce power consumption can be realized.

なお、本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することができる。 Note that this embodiment can be implemented in combination with any of the other embodiments as appropriate.

(実施の形態3)
本実施の形態では、実施の形態1に記載のコントローラIC115に、AIコントローラ156を適用した例を説明する。
(Embodiment 3)
In this embodiment, an example in which the AI controller 156 is applied to the controller IC 115 described in Embodiment 1 will be described.

図12に示す、コントローラIC118は、AIコントローラ156を有する。AIコントローラ156は、ニューラルネットワークを利用した演算処理を行い、フレームメモリ151の消費電流やタッチセンサコントローラ184から得られるタッチ情報等から、パワーゲーティングへ移行できるタイミングを予測することができる。 A controller IC 118 illustrated in FIG. 12 includes an AI controller 156. The AI controller 156 performs arithmetic processing using a neural network, and can predict the timing at which the transition to power gating can be made based on the current consumption of the frame memory 151, touch information obtained from the touch sensor controller 184, and the like.

パワーゲーティングを行うためには、レジスタ175において、電源供給が遮断された状態でもデータが消失しない不揮発性レジスタへ、データを格納(セーブ)する準備動作が必要である。この準備動作を、画像データに変化がなくなる直前に行うことが、パワーゲーティングの時間を長く確保でき、好ましい。 In order to perform power gating, the register 175 requires a preparatory operation for storing (saving) data in a nonvolatile register in which data is not lost even when power supply is cut off. It is preferable to perform this preparatory operation immediately before the image data no longer changes because a long power gating time can be secured.

具体的には、AIコントローラ156は、フリップフロップ回路19が保持する相補データを保持回路17に格納する作業(前記、「パワーゲーティングの準備動作」)を行うタイミングを指示する。パワーゲーティングを行えるのは画像データに変化がない場合であるが、この直前、画像データの書き換えられる領域やタッチセンサユニット120への入力等に関して特徴を見出すことができる。 Specifically, the AI controller 156 instructs the timing for performing the operation of storing the complementary data held by the flip-flop circuit 19 in the holding circuit 17 (the “power gating preparation operation”). Power gating can be performed when there is no change in the image data, but immediately before this, a feature can be found regarding the area where the image data is rewritten, the input to the touch sensor unit 120, and the like.

例えば、タッチセンサユニット120への入力がなく、画像データの書き換えられる領域が少なくなっていく場合、もうすぐ画像データに変化がなくなることを予測することができる。また、例えば、タッチセンサユニット120へ入力があり、しばらく画像データの変化が続いた後、画像データに変化がなくなることを予測することができる。 For example, when there is no input to the touch sensor unit 120 and the area in which the image data is rewritten decreases, it can be predicted that there will be no change in the image data soon. Further, for example, it is possible to predict that there is no change in the image data after there is an input to the touch sensor unit 120 and the change in the image data continues for a while.

具体的には、マウスのクリックに相当するタップ、もしくはダブルタップの操作があった後、アプリケーションソフトの処理動作があり、表示が完了すると画像データに変化がなくなることが予測できる。また、ドラッグは画像を移動させたい場合に行われる操作であるため、ドラッグの後は比較的早く表示完了、画像データに変化がなくなることが予測できる。また、タッチパネルにおいて、フリックは画像のスクロールやページ送りの場合に行われる操作であるため、フリック時はしばらく大きな領域で画像変更があり、その後画像データに変化がなくなることが予測できる。また、2点以上の入力であるピンチイン、ピンチアウトは画像を拡大、縮小させたい場合に行われる操作であるため、ピンチイン、ピンチアウト時は大きな領域で画像変更があり、その後比較的早く画像データに変化がなくなることが予測できる。これらの操作の後、表示装置100の使用者は、しばらく画像を確認することが予測できるため、画像データに変化がない時間があると予測できる。 Specifically, it can be predicted that there will be no change in the image data when the display is completed after there is a processing operation of the application software after a tap or double tap operation corresponding to a mouse click. In addition, since dragging is an operation performed when it is desired to move an image, it can be predicted that display is completed relatively quickly after dragging and that there is no change in image data. In the touch panel, flicking is an operation performed in the case of image scrolling or page turning. Therefore, it can be predicted that there is an image change in a large area for a while during flicking, and that there is no change in image data thereafter. In addition, since pinch-in and pinch-out, which are inputs of two or more points, are operations performed when it is desired to enlarge or reduce an image, the image is changed in a large area at the time of pinch-in and pinch-out, and then the image data is relatively early It can be predicted that there will be no change. After these operations, the user of the display device 100 can predict that the image will be confirmed for a while, so that it can be predicted that there will be no change in the image data.

タッチセンサユニット120への入力に関しては、タッチセンサコントローラ184から得られるタッチ情報により、入力点数、座標の移動、移動の速さ等がわかる。画像データの書き換えられる領域に関しては、フレームメモリ151に保存されているデータと書き換えるデータを直接比較してもよいが、フレームメモリ151の消費電流を測定してもよい。フレームメモリ151の消費電流は、保存していたデータと異なるデータが書き込まれる時、大きくなる特徴があるためである。 Regarding the input to the touch sensor unit 120, the number of input points, the movement of coordinates, the speed of movement, and the like can be known from the touch information obtained from the touch sensor controller 184. Regarding the area where the image data is rewritten, the data stored in the frame memory 151 may be directly compared with the data to be rewritten, but the current consumption of the frame memory 151 may be measured. This is because the current consumption of the frame memory 151 is characterized by an increase when data different from the stored data is written.

例えば、フレームメモリ151の瞬間消費電流と、平均消費電流を測定する方法がある。フレームメモリ151のメモリセル209は、ワード線(配線WL)によって順次スキャンされているが、書き換える画像データが保存されているメモリセル209が選択されると、ローカルビット線(配線LBL、LBLB)を介して容量素子CS1に保存されている電荷とは異なる電荷を注入するため、フレームメモリ151の消費電流は瞬間的に大きくなる(図5参照)。つまり、瞬間消費電流の観点からは、データを書き換えるメモリセル209が選択された時と、データを書き換えないメモリセル209が選択された時とで、2種類の消費電流値が存在することになる(ここでは、前者を書き換え時消費電流、後者を定常時消費電流と呼ぶ)。 For example, there is a method of measuring the instantaneous current consumption and the average current consumption of the frame memory 151. The memory cells 209 of the frame memory 151 are sequentially scanned by the word lines (wirings WL). However, when the memory cell 209 storing the image data to be rewritten is selected, the local bit lines (wirings LBL and LBLB) are connected. Thus, since a charge different from the charge stored in the capacitor element CS1 is injected, the current consumption of the frame memory 151 increases instantaneously (see FIG. 5). That is, from the viewpoint of instantaneous current consumption, there are two types of current consumption values when the memory cell 209 that rewrites data is selected and when the memory cell 209 that does not rewrite data is selected. (Here, the former is referred to as current consumption during rewriting, and the latter is referred to as steady-state current consumption).

一方、容量素子やコイル等を用いて平均化された消費電流は、前記、書き換え時消費電流と定常時消費電流の間の値を示す(平均化は、1フレーム分以上の時間で行う)。データを書き換えるメモリセル209の数が多いと、瞬間消費電流は書き換え時消費電流を示すものが多くなるため、平均消費電流も書き換え時消費電流に近づいていく。また、データを書き換えないメモリセル209の数が多いと、瞬間消費電流は定常時消費電流を示すものが多くなるため、平均消費電流も定常時消費電流に近づいていく。つまり、画像データの書き換えられる領域が少なくなっていく状態は、平均消費電流が定常時消費電流に近づいていくことから推測することができる。 On the other hand, the current consumption averaged using a capacitor element, a coil or the like shows a value between the current consumption during rewriting and the current consumption during steady state (the averaging is performed for a time of one frame or more). If the number of memory cells 209 to which data is rewritten is large, the instantaneous current consumption increases as the current consumption during rewriting increases, so the average current consumption also approaches the current consumption during rewriting. In addition, when the number of memory cells 209 in which data is not rewritten is large, the instantaneous current consumption increases in many cases indicating the steady-state current consumption, and thus the average current consumption approaches the steady-state current consumption. That is, the state where the area where image data is rewritten decreases can be estimated from the fact that the average current consumption approaches the steady-state current consumption.

このように、AIコントローラ156は、フレームメモリ151の消費電流やタッチセンサコントローラ184から得られるタッチ情報等から、パワーゲーティングの準備動作を行うタイミングを指示することができる。この後、画像データに変化がないことが確認されると、コントローラ154はコントローラIC118内の一部回路をパワーゲーティングし、表示装置100はIDS駆動を行う。 As described above, the AI controller 156 can instruct the timing for performing the power gating preparation operation from the current consumption of the frame memory 151, the touch information obtained from the touch sensor controller 184, and the like. Thereafter, when it is confirmed that there is no change in the image data, the controller 154 performs power gating on some circuits in the controller IC 118, and the display device 100 performs IDS driving.

実際には、AIコントローラ156がパワーゲーティングの準備動作を指示しても、画像データの変化が止まらず、パワーゲーティングできないことがある。この場合、準備動作を行うことによって、コントローラIC118の消費電力を大きくしてしまう。このため、AIコントローラ156は、パワーゲーティングの成功確率を上げられるよう、ニューラルネットワークを利用した演算処理を行う。例えば、どの程度、平均消費電流が定常時消費電流に近づけばパワーゲーティングの準備動作を行うかといったパラメータを、あらかじめ設定された値とするのではなく、ニューラルネットワークを利用した学習により、ある程度の範囲で変化させることができるようにしておくとよい。ニューラルネットワークの説明は、実施の形態4で行う。 Actually, even if the AI controller 156 instructs the power gating preparation operation, the change of the image data does not stop and power gating may not be performed. In this case, the power consumption of the controller IC 118 is increased by performing the preparation operation. For this reason, the AI controller 156 performs arithmetic processing using a neural network so that the success probability of power gating can be increased. For example, instead of setting a parameter such as how much the average current consumption approaches the steady-state current consumption to perform power gating preparatory operation to a preset value, a certain range is obtained by learning using a neural network. It is good to be able to change with. The neural network will be described in the fourth embodiment.

なお、本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することができる。 Note that this embodiment can be implemented in combination with any of the other embodiments as appropriate.

(実施の形態4)
AIコントローラ156は、パワーゲーティングの成功確率を上げられるよう、ニューラルネットワークを利用した演算処理を行う。本実施の形態では、実施の形態3に記載のAIコントローラ156の詳細について説明を行う。
(Embodiment 4)
The AI controller 156 performs arithmetic processing using a neural network so as to increase the success probability of power gating. In the present embodiment, details of the AI controller 156 described in the third embodiment will be described.

<<ニューラルネットワーク>>
ニューラルネットワークは、神経回路網をモデルにした情報処理システムである。ニューラルネットワークを利用することで、従来のノイマン型コンピュータよりも高性能なコンピュータが実現できると期待されており、近年、電子回路上でニューラルネットワークを構築する種々の研究が進められている。
<< Neural network >>
A neural network is an information processing system using a neural network as a model. By using a neural network, it is expected that a computer with higher performance than a conventional Neumann computer can be realized. In recent years, various studies for constructing a neural network on an electronic circuit have been advanced.

ニューラルネットワークは、ニューロンを模したユニットが互いに結合された構成となっており、それぞれのニューロンには複数のデータが入力される。ニューロンに入力された複数のデータは、それぞれ結合の強度を表す「重み係数」と掛け合わされ、その結果が足しあわされる。このようにして得られた積和演算の結果が閾値を超えたとき、ニューロンはハイレベルの信号を出力する。この現象は、「発火」と呼ばれている。 The neural network has a configuration in which units imitating neurons are connected to each other, and a plurality of data is input to each neuron. The plurality of data input to the neuron is multiplied by a “weighting coefficient” representing the strength of the connection, and the results are added. When the result of the product-sum operation thus obtained exceeds a threshold value, the neuron outputs a high level signal. This phenomenon is called “ignition”.

AIコントローラ156には、実施の形態3に記載した、タッチセンサコントローラ184から得られるタッチ情報やフレームメモリ151の消費電流などが入力される。また、その後、コントローラ154からパワーゲーティングが実際に行われたか否かの情報が入力される(図12参照)。 The AI controller 156 is input with touch information obtained from the touch sensor controller 184 described in Embodiment 3, current consumption of the frame memory 151, and the like. Thereafter, information indicating whether or not power gating is actually performed is input from the controller 154 (see FIG. 12).

AIコントローラ156は、上述した、タッチ情報やフレームメモリ151の消費電流などを学習データとし、パワーゲーティングが実際に行われたか否かの情報を教師データとして、教師あり学習を行う。学習は、結合の強度を表す「重み係数」等を変更することで行われる。 The AI controller 156 performs supervised learning using the touch information and the current consumption of the frame memory 151 described above as learning data, and information indicating whether or not power gating is actually performed as teacher data. Learning is performed by changing a “weighting coefficient” or the like representing the strength of coupling.

ニューラルネットワークを用いた学習を行うことで、AIコントローラ156は、タッチ情報やフレームメモリ151の消費電流などの入力データから、パワーゲーティングが行われるか否かを予測する信号を出力することができる。 By performing learning using a neural network, the AI controller 156 can output a signal for predicting whether or not power gating is performed from input data such as touch information and current consumption of the frame memory 151.

AIコントローラ156が、パワーゲーティングが行われることを予測する信号を出力した場合、フリップフロップ回路19が保持する相補データを保持回路17に格納する作業が行われる(図7参照)。その後、画像データに変化がないことが確認されると、パワーゲーティングが行われる。 When the AI controller 156 outputs a signal predicting that power gating is performed, an operation of storing the complementary data held by the flip-flop circuit 19 in the holding circuit 17 is performed (see FIG. 7). Thereafter, when it is confirmed that there is no change in the image data, power gating is performed.

このように、画像データに変化がなくなる前に、パワーゲーティングが行われるか否かを予測することで、画像データに変化がなくなった後、すみやかにパワーゲーティングを行うことができる。このことは、パワーゲーティングの時間を長く確保することができ、消費電力の低減効果を高めることができる。 In this way, by predicting whether or not power gating is performed before the change in image data disappears, power gating can be performed immediately after the change in image data is eliminated. This can ensure a long time for power gating and enhance the power consumption reduction effect.

以下、AIコントローラ156に利用できるニューラルネットワークの一例として、階層型ニューラルネットワークおよび教師あり学習について説明する。 Hereinafter, a hierarchical neural network and supervised learning will be described as an example of a neural network that can be used for the AI controller 156.

図13(A)に、階層型ニューラルネットワークの構成例を示す。図13(A)では、各層のニューロンを丸で示している。そして、図13(A)では、入力層としての機能を有する第(l−1)層と、中間層(隠れ層)としての機能を有する第l層と、出力層としての機能を有する第(l+1)層の3層に分けられたニューロン(形式ニューロン)を有する、階層型ニューラルネットワークの構成例を示している(lは2以上の整数)。そして、第(l−1)層が有するニューロンをM個(Mは2以上の整数)、第l層が有するニューロンをN個(Nは2以上の整数)、第(l+1)層が有するニューロンをK個(Kは2以上の整数)とする。 FIG. 13A shows a configuration example of a hierarchical neural network. In FIG. 13A, the neurons of each layer are indicated by circles. In FIG. 13A, the (l-1) th layer having a function as an input layer, the lth layer having a function as an intermediate layer (hidden layer), and a first layer having a function as an output layer ( The configuration example of a hierarchical neural network having neurons (formal neurons) divided into three (l + 1) layers is shown (l is an integer of 2 or more). Then, M neurons (M is an integer of 2 or more), N neurons (N is an integer of 2 or more), and (l + 1) layer neurons of the (l-1) layer. Is K (K is an integer of 2 or more).

なお、図13(A)では、第(l−1)層が有する複数のニューロンのうち、5つのニューロンを図示しており、第l層が有する複数のニューロンのうち、4つのニューロンを図示しており、第(l−1)層が有する複数のニューロンのうち、3つのニューロンを図示している。 In FIG. 13A, five neurons are illustrated among the plurality of neurons of the (l-1) th layer, and four neurons are illustrated among the plurality of neurons of the lth layer. Among the plurality of neurons of the (l-1) th layer, three neurons are illustrated.

また、図13(A)では、中間層が一層で構成されている階層型ニューラルネットワークの構成例を示しているが、中間層が複数の層で構成されていても良い。よって、L層(Lは3以上の整数)で構成される階層型ニューラルネットワークの場合、第1層が入力層に相当し、第2層乃至第(L−1)層が中間層に相当し、第L層が出力層に相当する。 FIG. 13A shows a configuration example of a hierarchical neural network in which the intermediate layer is composed of one layer, but the intermediate layer may be composed of a plurality of layers. Therefore, in the case of a hierarchical neural network composed of L layers (L is an integer of 3 or more), the first layer corresponds to the input layer, and the second to (L-1) layers correspond to the intermediate layer. The Lth layer corresponds to the output layer.

図13(A)において、第(l−1)層のニューロンが有する第mニューロン(mは1以上M以下の整数)の出力z (l−1)が、第l層のニューロンが有する第nニューロン(nは1以上N以下の整数)に入力されるものとする。また、第nニューロンの出力z (l)が、第(l+1)層のニューロンが有する第kニューロン(kは1以上K以下の整数)に入力されるものとする。また、第kニューロンの出力をz (l+1)とする。そして、第l層の第nニューロンの重み係数をwnm (l)、第(l+1)層の第kのニューロンの重み係数をwkn (l+1)とする。 In FIG. 13A, the output z m (l−1) of the m-th neuron (m is an integer of 1 to M) included in the (l−1) -th layer neuron is It is assumed that the signal is input to n neurons (n is an integer of 1 to N). It is also assumed that the output z n (l) of the nth neuron is input to the kth neuron (k is an integer of 1 or more and K or less) of the (l + 1) th layer neuron. In addition, the output of the kth neuron is z k (l + 1) . The weight coefficient of the n-th neuron in the l-th layer is set to w nm (l) , and the weight coefficient of the k-th neuron in the (l + 1) -th layer is set to w kn (l + 1) .

上記条件のもと、第l層の第nのニューロンへの入力の総和(ネット値)は、以下の式a1で表される。 Under the above conditions, the total sum (net value) of inputs to the n-th neuron in the l-th layer is expressed by the following equation a1.

(l)=Σnm (l)・z (l−1) (a1) u n (l) = Σ m w nm (l) · z m (l-1) (a1)

式a1の演算処理は、後述する積和演算処理回路を用いることにより行うことができる。 The arithmetic processing of Expression a1 can be performed by using a product-sum arithmetic processing circuit described later.

また、第l層の第nのニューロンの出力z (l)は、以下の式a2で表される。 The output z n (l) of the n-th neuron in the l-th layer is expressed by the following expression a2.

(l)=f(u (l)) (a2) z n (l) = f ( u n (l)) (a2)

なお、fはニューロンの出力関数である。ニューロンの出力関数fとして、ステップ関数、線形ランプ関数、シグモイド関数などを用いることができる。例えば、式a2の演算処理は、図13(B)に示す回路270を用いることで実行することができる。回路270において、出力関数fは、OPアンプの出力特性に対応する。また、OPアンプからの出力信号を用いて、所望の出力関数に対応した演算回路において演算処理を行うことで、式a2の演算処理を実現することもできる。 Note that f is an output function of the neuron. As the neuron output function f, a step function, a linear ramp function, a sigmoid function, or the like can be used. For example, the arithmetic processing of Expression a2 can be executed by using a circuit 270 illustrated in FIG. In the circuit 270, the output function f corresponds to the output characteristic of the OP amplifier. In addition, the arithmetic processing of Expression a2 can be realized by performing arithmetic processing in an arithmetic circuit corresponding to a desired output function using the output signal from the OP amplifier.

同様に、第(l+1)層の第kのニューロンへの入力の総和(ネット値)は、以下の式a3で表される。 Similarly, the sum (net value) of the inputs to the kth neuron in the (l + 1) th layer is expressed by the following expression a3.

(l+1)=Σkn (l+1)・z (l) (a3) u k (l + 1) = Σ n w kn (l + 1) · z n (l) (a3)

式a3の演算処理は、後述する積和演算処理回路を用いることにより行うことができる。 The arithmetic processing of Expression a3 can be performed by using a product-sum arithmetic processing circuit described later.

また、第(l+1)層の第kのニューロンの出力z (l+1)は、以下の式a4で表される。 The output z k (l + 1) of the kth neuron in the (l + 1) th layer is expressed by the following expression a4.

(l+1)=f(u (l+1)) (a4) z k (l + 1) = f (u k (l + 1) ) (a4)

例えば、式a4の演算処理は、図13(C)に示す回路271を用いることで実行することができる。回路271において、出力関数fは、回路270と同様に、OPアンプの出力特性に対応する。また、OPアンプからの出力信号を用いて、所望の出力関数に対応した演算回路において演算処理を行うことで、式a4の演算処理を実現することもできる。 For example, the arithmetic processing of Expression a4 can be executed by using a circuit 271 illustrated in FIG. In the circuit 271, the output function f corresponds to the output characteristics of the OP amplifier as in the circuit 270. Further, the arithmetic processing of Expression a4 can be realized by performing arithmetic processing in an arithmetic circuit corresponding to a desired output function using the output signal from the OP amplifier.

上記構成により、第kのニューロンの出力z (l+1)を得ることができる。 With the above configuration, the output z k (l + 1) of the k-th neuron can be obtained.

次に、教師あり学習について説明する。教師あり学習とは、上述の階層型ニューラルネットワークの機能において、出力した結果と所望の結果(教師データ、または教師信号という場合がある)が異なった場合に、階層型ニューラルネットワークの全ての重み係数を、出力した結果と所望の結果とに基づいて、更新する動作をいう。 Next, supervised learning will be described. Supervised learning refers to all the weighting factors of a hierarchical neural network when the output result differs from the desired result (sometimes referred to as teacher data or a teacher signal) in the function of the hierarchical neural network described above. Is updated based on the output result and the desired result.

教師あり学習の具体例として、誤差逆伝播方式による学習方法について説明する。図14(A)に、誤差逆伝播方式の模式図を示す。誤差逆伝播方式は、階層型ニューラルネットワークの出力と教師データとの誤差が小さくなるように、重み係数を変更する方式である。 As a specific example of supervised learning, a learning method using an error back propagation method will be described. FIG. 14A is a schematic diagram of the error back propagation method. The error back propagation method is a method of changing the weighting coefficient so that the error between the output of the hierarchical neural network and the teacher data becomes small.

具体的に、誤差逆伝播方式は、出力層の出力z (L)と教師データtとで決まる誤差エネルギーEに対して、第l層の重み係数wnm (l)の更新量を∂E/∂wnm (l)として重み係数を変更する。 Specifically, the backpropagation method, relative error energy E determined by the output z k (L) and teacher data t k of the output layer, ∂ updating of the weighting coefficients w nm of the l layer (l) The weighting factor is changed as E / ∂w nm (l) .

例えば、第l層の誤差δ (l)を、δ (l)≡∂E/∂u (l)と定義すると、誤差δ (l)は以下の式a5で表され、更新量∂E/∂wnm (l)は以下の式a6で表される。なお、f’はニューロンの出力関数の導関数である。 For example, if the error δ n (l) of the l- th layer is defined as δ n (l) ≡ ∂E / ∂u n (l) , the error δ n (l) is expressed by the following equation a5, and the update amount ∂E / ∂w nm (l) is represented by the following formula a6. Note that f ′ is a derivative of the output function of the neuron.

δ (l)=Σδ (l+1)・wkn (l+1)・f’(u (l)) (a5)
∂E/∂wnm (l)=δ (l)・z (l−1) (a6)
δ n (l) = Σ k δ k (l + 1) · w kn (l + 1) · f ′ (u n (l) ) (a5)
∂E / ∂w nm (l) = δ n (l) · z m (l-1) (a6)

例えば、式a5の演算処理は、図14(B)に示す回路272を用いることで実行することができる。また、式a6の演算処理は、図14(C)に示す回路273を用いることで実行することができる。なお、導関数は、例えば、OPアンプからの出力信号を用いて、所望の導関数に対応した演算回路において演算処理を行うこともできる。 For example, the arithmetic processing of Expression a5 can be executed by using a circuit 272 illustrated in FIG. Further, the arithmetic processing of the expression a6 can be executed by using a circuit 273 shown in FIG. Note that the derivative can be subjected to arithmetic processing in an arithmetic circuit corresponding to a desired derivative, for example, using an output signal from the OP amplifier.

式a5の演算処理の一部は、後述する積和演算処理回路を用いることにより行うことができる。 A part of the arithmetic processing of Expression a5 can be performed by using a product-sum arithmetic processing circuit described later.

また、出力層である第(l+1)層の誤差δ (l+1)は以下の式a7で表され、更新量∂E/∂wnm (l+1)は以下の式a8で表される。 Further, the error δ n (l + 1) of the (l + 1) th layer as the output layer is expressed by the following expression a7, and the update amount ∂E / ∂w nm (l + 1) is expressed by the following expression a8.

δ (l+1)=(z (l+1)−t)・f’(u (l+1)) (a7)
∂E/∂wkn (l+1)=δ (l+1)・z (l) (a8)
δ k (l + 1) = (z k (l + 1) −t k ) · f ′ (u k (l + 1) ) (a7)
∂E / ∂w kn (l + 1) = δ k (l + 1) · z n (l) (a8)

例えば、式a7の演算処理は、図14(D)に示す回路274を用いることで実行することができる。式a8の演算処理は、図14(C)に示す回路273を用いることで実行することができる。 For example, the arithmetic processing of Expression a7 can be executed by using a circuit 274 illustrated in FIG. The arithmetic processing of Expression a8 can be executed by using a circuit 273 illustrated in FIG.

<<積和演算処理回路>>
AIコントローラ156に利用できるニューラルネットワークの一例として示した、階層型ニューラルネットワークにおいて、式a1および式a3で示される演算処理を行う積和演算処理回路の一例を、図15に示す。
<< Product-sum operation processing circuit >>
FIG. 15 shows an example of a product-sum operation processing circuit that performs the arithmetic processing represented by the expressions a1 and a3 in the hierarchical neural network shown as an example of the neural network that can be used for the AI controller 156.

図15に示す積和演算処理回路の一例は、アナログデータを用いてアナログ演算処理を行う機能を有する。アナログ演算処理を行う機能を有することにより、アナログデータをデジタルデータに変換することなく、或いはアナログデータをデジタルデータに変換する頻度を極力抑えつつ、演算処理を行うことができる。よって、膨大な量の演算処理を少なくすることができ、演算回路の規模を小さく抑えることができる。また、演算処理に要する時間を抑えることができる。 An example of the product-sum operation processing circuit illustrated in FIG. 15 has a function of performing analog operation processing using analog data. By having a function of performing analog calculation processing, calculation processing can be performed without converting analog data into digital data or while suppressing the frequency of conversion of analog data into digital data as much as possible. Therefore, a huge amount of arithmetic processing can be reduced, and the scale of the arithmetic circuit can be reduced. Further, the time required for the arithmetic processing can be suppressed.

図15に、積和演算処理回路の一例として、半導体装置107のブロック図を示す。図15に示す半導体装置107は、記憶回路11(MEM)と、参照用記憶回路12(RMEM)と、回路13と、回路14と、を有する。半導体装置107は、さらに電流源回路15(CREF)を有していても良い。 FIG. 15 is a block diagram of the semiconductor device 107 as an example of a product-sum operation processing circuit. A semiconductor device 107 illustrated in FIG. 15 includes a memory circuit 11 (MEM), a reference memory circuit 12 (RMEM), a circuit 13, and a circuit 14. The semiconductor device 107 may further include a current source circuit 15 (CREF).

記憶回路11(MEM)は、メモリセルMC[i、j]、メモリセルMC[i+1、j]で例示されるメモリセルMCを有する。また、各メモリセルMCは、入力された電位を電流に変換する機能を有する素子を有する。上記機能を有する素子として、例えばトランジスタなどの能動素子を用いることができる。図15では、各メモリセルMCがトランジスタTr21を有する場合を例示している。 The memory circuit 11 (MEM) includes a memory cell MC exemplified by a memory cell MC [i, j] and a memory cell MC [i + 1, j]. Each memory cell MC includes an element having a function of converting an input potential into a current. As an element having the above function, for example, an active element such as a transistor can be used. FIG. 15 illustrates a case where each memory cell MC includes a transistor Tr21.

メモリセルMCには、配線WD[j]で例示される配線WDから第1のアナログ電位が入力される。第1のアナログ電位は第1のアナログデータに対応する。そして、メモリセルMCは、第1のアナログ電位に応じた第1のアナログ電流を生成する機能を有する。具体的には、トランジスタTr21のゲートに第1のアナログ電位を供給したときに得られるトランジスタTr21のドレイン電流を、第1のアナログ電流とすることができる。なお、以下、メモリセルMC[i、j]に流れる電流をI[i、j]とし、メモリセルMC[i+1、j]に流れる電流をI[i+1、j]とする。 A first analog potential is input to the memory cell MC from the wiring WD exemplified by the wiring WD [j]. The first analog potential corresponds to the first analog data. The memory cell MC has a function of generating a first analog current corresponding to the first analog potential. Specifically, the drain current of the transistor Tr21 obtained when the first analog potential is supplied to the gate of the transistor Tr21 can be used as the first analog current. Hereinafter, the current flowing through the memory cell MC [i, j] is I [i, j], and the current flowing through the memory cell MC [i + 1, j] is I [i + 1, j].

なお、トランジスタTr21が飽和領域で動作する場合、そのドレイン電流はソースとドレイン間の電圧に依存せず、ゲート電圧と閾値電圧の差分によって制御される。よって、トランジスタTr21は飽和領域で動作させることが望ましい。トランジスタTr21を飽和領域で動作させるために、そのゲート電圧、ソースとドレイン間の電圧は、飽和領域で動作する範囲の電圧に適切に設定されているものとする。 Note that when the transistor Tr21 operates in the saturation region, the drain current does not depend on the voltage between the source and the drain, but is controlled by the difference between the gate voltage and the threshold voltage. Therefore, it is desirable to operate the transistor Tr21 in the saturation region. In order to operate the transistor Tr21 in the saturation region, it is assumed that the gate voltage and the voltage between the source and the drain are appropriately set to voltages in a range in which the transistor Tr21 operates in the saturation region.

具体的に、図15に示す半導体装置107では、メモリセルMC[i、j]に配線WD[j]から第1のアナログ電位Vx[i、j]が入力される。メモリセルMC[i、j]は、第1のアナログ電位Vx[i、j]に応じた第1のアナログ電流を生成する機能を有する。すなわち、この場合、メモリセルMC[i、j]の電流I[i、j]は、第1のアナログ電流に相当する。 Specifically, in the semiconductor device 107 illustrated in FIG. 15, the first analog potential Vx [i, j] is input to the memory cell MC [i, j] from the wiring WD [j]. The memory cell MC [i, j] has a function of generating a first analog current corresponding to the first analog potential Vx [i, j]. That is, in this case, the current I [i, j] of the memory cell MC [i, j] corresponds to the first analog current.

また、具体的に、図15に示す半導体装置107では、メモリセルMC[i+1、j]に配線WD[j]から第1のアナログ電位Vx[i+1、j]が入力される。メモリセルMC[i+1、j]は、第1のアナログ電位Vx[i+1、j]に応じた第1のアナログ電流を生成する機能を有する。すなわち、この場合、メモリセルMC[i+1、j]の電流I[i+1、j]は、第1のアナログ電流に相当する。 Specifically, in the semiconductor device 107 illustrated in FIG. 15, the first analog potential Vx [i + 1, j] is input to the memory cell MC [i + 1, j] from the wiring WD [j]. The memory cell MC [i + 1, j] has a function of generating a first analog current corresponding to the first analog potential Vx [i + 1, j]. That is, in this case, the current I [i + 1, j] of the memory cell MC [i + 1, j] corresponds to the first analog current.

そして、メモリセルMCは、第1のアナログ電位を保持する機能を有する。すなわち、メモリセルMCは、第1のアナログ電位を保持することで、第1のアナログ電位に応じた第1のアナログ電流を保持する機能を有すると言える。 The memory cell MC has a function of holding the first analog potential. That is, it can be said that the memory cell MC has a function of holding the first analog current corresponding to the first analog potential by holding the first analog potential.

また、メモリセルMCには、配線RW[i]、配線RW[i+1]で例示される配線RWから第2のアナログ電位が入力される。第2のアナログ電位は第2のアナログデータに対応する。メモリセルMCは、既に保持されている第1のアナログ電位に、第2のアナログ電位を加算する機能と、加算することで得られる第3のアナログ電位を保持する機能とを有する。そして、メモリセルMCは、第3のアナログ電位に応じた第2のアナログ電流を生成する機能を有する。すなわち、メモリセルMCは、第3のアナログ電位を保持することで、第3のアナログ電位に応じた第2のアナログ電流を保持する機能を有すると言える。 In addition, the second analog potential is input to the memory cell MC from the wiring RW exemplified by the wiring RW [i] and the wiring RW [i + 1]. The second analog potential corresponds to the second analog data. The memory cell MC has a function of adding the second analog potential to the first analog potential that is already held, and a function of holding the third analog potential obtained by the addition. The memory cell MC has a function of generating a second analog current corresponding to the third analog potential. That is, it can be said that the memory cell MC has a function of holding the second analog current corresponding to the third analog potential by holding the third analog potential.

具体的に、図15に示す半導体装置107では、メモリセルMC[i、j]に配線RW[i]から第2のアナログ電位Vw[i、j]が入力される。そして、メモリセルMC[i、j]は、第1のアナログ電位Vx[i、j]及び第2のアナログ電位Vw[i、j]に応じた第3のアナログ電位を保持する機能を有する。そして、メモリセルMC[i、j]は、第3のアナログ電位に応じた第2のアナログ電流を生成する機能を有する。すなわち、この場合、メモリセルMC[i、j]の電流I[i、j]は、第2のアナログ電流に相当する。 Specifically, in the semiconductor device 107 illustrated in FIG. 15, the second analog potential Vw [i, j] is input to the memory cell MC [i, j] from the wiring RW [i]. The memory cell MC [i, j] has a function of holding a third analog potential corresponding to the first analog potential Vx [i, j] and the second analog potential Vw [i, j]. The memory cell MC [i, j] has a function of generating a second analog current corresponding to the third analog potential. That is, in this case, the current I [i, j] of the memory cell MC [i, j] corresponds to the second analog current.

また、図15に示す半導体装置107では、メモリセルMC[i+1、j]に配線RW[i+1]から第2のアナログ電位Vw[i+1、j]が入力される。そして、メモリセルMC[i+1、j]は、第1のアナログ電位Vx[i+1、j]及び第2のアナログ電位Vw[i+1、j]に応じた第3のアナログ電位を保持する機能を有する。そして、メモリセルMC[i+1、j]は、第3のアナログ電位に応じた第2のアナログ電流を生成する機能を有する。すなわち、この場合、メモリセルMC[i+1、j]の電流I[i+1、j]は、第2のアナログ電流に相当する。 In the semiconductor device 107 illustrated in FIG. 15, the second analog potential Vw [i + 1, j] is input to the memory cell MC [i + 1, j] from the wiring RW [i + 1]. The memory cell MC [i + 1, j] has a function of holding a third analog potential corresponding to the first analog potential Vx [i + 1, j] and the second analog potential Vw [i + 1, j]. The memory cell MC [i + 1, j] has a function of generating a second analog current corresponding to the third analog potential. That is, in this case, the current I [i + 1, j] of the memory cell MC [i + 1, j] corresponds to the second analog current.

そして、電流I[i、j]は、メモリセルMC[i、j]を介して配線BL[j]と配線VR[j]の間を流れる。電流I[i+1、j]は、メモリセルMC[i+1、j]を介して配線BL[j]と配線VR[j]の間を流れる。よって、電流I[i、j]と電流I[i+1、j]との和に相当する電流I[j]が、メモリセルMC[i、j]及びメモリセルMC[i+1、j]を介して配線BL[j]と配線VR[j]の間を流れることとなる。 The current I [i, j] flows between the wiring BL [j] and the wiring VR [j] through the memory cell MC [i, j]. The current I [i + 1, j] flows between the wiring BL [j] and the wiring VR [j] through the memory cell MC [i + 1, j]. Therefore, a current I [j] corresponding to the sum of the current I [i, j] and the current I [i + 1, j] is passed through the memory cell MC [i, j] and the memory cell MC [i + 1, j]. It flows between the wiring BL [j] and the wiring VR [j].

参照用記憶回路12(RMEM)は、メモリセルMCR[i]、メモリセルMCR[i+1]で例示されるメモリセルMCRを有する。メモリセルMCRには、配線WDREFから第1の参照電位VPRが入力される。そして、メモリセルMCRは、第1の参照電位VPRに応じた第1の参照電流を生成する機能を有する。なお、以下、メモリセルMCR[i]に流れる電流をIREF[i]とし、メモリセルMCR[i+1]に流れる電流をIREF[i+1]とする。 The reference memory circuit 12 (RMEM) includes a memory cell MCR exemplified by a memory cell MCR [i] and a memory cell MCR [i + 1]. A first reference potential VPR is input to the memory cell MCR from the wiring WDREF. The memory cell MCR has a function of generating a first reference current corresponding to the first reference potential VPR. Hereinafter, the current flowing through the memory cell MCR [i] is referred to as IREF [i], and the current flowing through the memory cell MCR [i + 1] is referred to as IREF [i + 1].

そして、具体的に、図15に示す半導体装置107では、メモリセルMCR[i]に配線WDREFから第1の参照電位VPRが入力される。メモリセルMCR[i]は、第1の参照電位VPRに応じた第1の参照電流を生成する機能を有する。すなわち、この場合、メモリセルMCR[i]の電流IREF[i]は、第1の参照電流に相当する。 Specifically, in the semiconductor device 107 illustrated in FIG. 15, the first reference potential VPR is input to the memory cell MCR [i] from the wiring WDREF. The memory cell MCR [i] has a function of generating a first reference current corresponding to the first reference potential VPR. That is, in this case, the current IREF [i] of the memory cell MCR [i] corresponds to the first reference current.

また、図15に示す半導体装置107では、メモリセルMCR[i+1]に配線WDREFから第1の参照電位VPRが入力される。メモリセルMCR[i+1]は、第1の参照電位VPRに応じた第1の参照電流を生成する機能を有する。すなわち、この場合、メモリセルMCR[i+1]の電流IREF[i+1]は、第1の参照電流に相当する。 In the semiconductor device 107 illustrated in FIG. 15, the first reference potential VPR is input to the memory cell MCR [i + 1] from the wiring WDREF. The memory cell MCR [i + 1] has a function of generating a first reference current corresponding to the first reference potential VPR. That is, in this case, the current IREF [i + 1] of the memory cell MCR [i + 1] corresponds to the first reference current.

そして、メモリセルMCRは、第1の参照電位VPRを保持する機能を有する。すなわち、メモリセルMCRは、第1の参照電位VPRを保持することで、第1の参照電位VPRに応じた第1の参照電流を保持する機能を有すると言える。 The memory cell MCR has a function of holding the first reference potential VPR. That is, it can be said that the memory cell MCR has a function of holding the first reference current corresponding to the first reference potential VPR by holding the first reference potential VPR.

また、メモリセルMCRには、配線RW[i]、配線RW[i+1]で例示される配線RWから第2のアナログ電位が入力される。メモリセルMCRは、既に保持されている第1の参照電位VPRに、第2のアナログ電位を加算し、加算することで得られる第2の参照電位を保持する機能を有する。そして、メモリセルMCRは、第2の参照電位に応じた第2の参照電流を生成する機能を有する。すなわち、メモリセルMCRは、第2の参照電位を保持することで、第2の参照電位に応じた第2の参照電流を保持する機能を有すると言える。 In addition, the second analog potential is input to the memory cell MCR from the wiring RW exemplified by the wiring RW [i] and the wiring RW [i + 1]. The memory cell MCR has a function of adding a second analog potential to the first reference potential VPR that is already held, and holding a second reference potential obtained by the addition. The memory cell MCR has a function of generating a second reference current corresponding to the second reference potential. That is, it can be said that the memory cell MCR has a function of holding the second reference potential corresponding to the second reference potential by holding the second reference potential.

具体的に、図15に示す半導体装置107では、メモリセルMCR[i]に配線RW[i]から第2のアナログ電位Vw[i、j]が入力される。そして、メモリセルMCR[i]は、第1の参照電位VPR及び第2のアナログ電位Vw[i、j]に応じた第2の参照電位を保持する機能を有する。そして、メモリセルMCR[i]は、第2の参照電位に応じた第2の参照電流を生成する機能を有する。すなわち、この場合、メモリセルMCR[i]の電流IREF[i]は、第2の参照電流に相当する。 Specifically, in the semiconductor device 107 illustrated in FIG. 15, the second analog potential Vw [i, j] is input to the memory cell MCR [i] from the wiring RW [i]. The memory cell MCR [i] has a function of holding a second reference potential corresponding to the first reference potential VPR and the second analog potential Vw [i, j]. The memory cell MCR [i] has a function of generating a second reference current corresponding to the second reference potential. That is, in this case, the current IREF [i] of the memory cell MCR [i] corresponds to the second reference current.

また、図15に示す半導体装置107では、メモリセルMCR[i+1]に配線RW[i+1]から第2のアナログ電位Vw[i+1、j]が入力される。そして、メモリセルMCR[i+1]は、第1の参照電位VPR及び第2のアナログ電位Vw[i+1、j]に応じた第2の参照電位を保持する機能を有する。そして、メモリセルMCR[i+1]は、第2の参照電位に応じた第2の参照電流を生成する機能を有する。すなわち、この場合、メモリセルMCR[i+1]の電流IREF[i+1]は、第2の参照電流に相当する。 In the semiconductor device 107 illustrated in FIG. 15, the second analog potential Vw [i + 1, j] is input to the memory cell MCR [i + 1] from the wiring RW [i + 1]. The memory cell MCR [i + 1] has a function of holding a second reference potential corresponding to the first reference potential VPR and the second analog potential Vw [i + 1, j]. The memory cell MCR [i + 1] has a function of generating a second reference current corresponding to the second reference potential. That is, in this case, the current IREF [i + 1] of the memory cell MCR [i + 1] corresponds to the second reference current.

そして、電流IREF[i]は、メモリセルMCR[i]を介して配線BLREFと配線VRREFの間を流れる。電流IREF[i+1]は、メモリセルMCR[i+1]を介して配線BLREFと配線VRREFの間を流れる。よって、電流IREF[i]と電流IREF[i+1]との和に相当する電流IREFが、メモリセルMCR[i]及びメモリセルMCR[i+1]を介して配線BLREFと配線VRREFの間を流れることとなる。 Then, the current IREF [i] flows between the wiring BLREF and the wiring VRREF through the memory cell MCR [i]. The current IREF [i + 1] flows between the wiring BLREF and the wiring VRREF through the memory cell MCR [i + 1]. Therefore, the current IREF corresponding to the sum of the current IREF [i] and the current IREF [i + 1] flows between the wiring BLREF and the wiring VRREF via the memory cell MCR [i] and the memory cell MCR [i + 1]. Become.

電流源回路15は、配線BLREFに流れる電流IREFと同じ値の電流、もしくは電流IREFに対応する電流を、配線BLに供給する機能を有する。そして、後述するオフセットの電流を設定する際には、メモリセルMC[i、j]及びメモリセルMC[i+1、j]を介して配線BL[j]と配線VR[j]の間を流れる電流I[j]が、メモリセルMCR[i]及びメモリセルMCR[i+1]を介して配線BLREFと配線VRREFの間を流れる電流IREFと異なる場合、差分の電流は回路13または回路14に流れる。回路13は電流ソース回路としての機能を有し、回路14は電流シンク回路としての機能を有する。 The current source circuit 15 has a function of supplying the wiring BL with a current having the same value as the current IREF flowing through the wiring BLREF or a current corresponding to the current IREF. When setting an offset current, which will be described later, a current flowing between the wiring BL [j] and the wiring VR [j] through the memory cell MC [i, j] and the memory cell MC [i + 1, j]. When I [j] is different from the current IREF flowing between the wiring BLREF and the wiring VRREF via the memory cell MCR [i] and the memory cell MCR [i + 1], the difference current flows to the circuit 13 or the circuit 14. The circuit 13 has a function as a current source circuit, and the circuit 14 has a function as a current sink circuit.

具体的に、電流I[j]が電流IREFよりも大きい場合、回路13は、電流I[j]と電流IREFの差分に相当する電流ΔI[j]を生成する機能を有する。また、回路13は、生成した電流ΔI[j]を配線BL[j]に供給する機能を有する。すなわち、回路13は、電流ΔI[j]を保持する機能を有すると言える。 Specifically, when the current I [j] is larger than the current IREF, the circuit 13 has a function of generating a current ΔI [j] corresponding to the difference between the current I [j] and the current IREF. The circuit 13 has a function of supplying the generated current ΔI [j] to the wiring BL [j]. That is, it can be said that the circuit 13 has a function of holding the current ΔI [j].

また、電流I[j]が電流IREFよりも小さい場合、回路14は、電流I[j]と電流IREFの差分に相当する電流ΔI[j]を生成する機能を有する。また、回路14は、生成した電流ΔI[j]を配線BL[j]から引き込む機能を有する。すなわち、回路14は、電流ΔI[j]を保持する機能を有すると言える。 When the current I [j] is smaller than the current IREF, the circuit 14 has a function of generating a current ΔI [j] corresponding to the difference between the current I [j] and the current IREF. The circuit 14 has a function of drawing the generated current ΔI [j] from the wiring BL [j]. That is, it can be said that the circuit 14 has a function of holding the current ΔI [j].

次いで、図15に示す半導体装置107の動作の一例について説明する。 Next, an example of the operation of the semiconductor device 107 illustrated in FIG. 15 is described.

まず、メモリセルMC[i、j]に第1のアナログ電位に応じた電位を格納する。具体的には、第1の参照電位VPRから第1のアナログ電位Vx[i、j]を差し引いた電位VPR−Vx[i、j]が、配線WD[j]を介してメモリセルMC[i、j]に入力される。メモリセルMC[i、j]では、電位VPR−Vx[i、j]が保持される。また、メモリセルMC[i、j]では、電位VPR−Vx[i、j]に応じた電流I[i、j]が生成される。例えば、第1の参照電位VPRは、接地電位よりも高いハイレベルの電位とする。具体的には、接地電位よりも高く、電流源回路15に供給されるハイレベルの電位VDDと同程度か、それ以下の電位であることが望ましい。 First, a potential corresponding to the first analog potential is stored in the memory cell MC [i, j]. Specifically, a potential VPR−Vx [i, j] obtained by subtracting the first analog potential Vx [i, j] from the first reference potential VPR is set to the memory cell MC [i] via the wiring WD [j]. , J]. In the memory cell MC [i, j], the potential VPR−Vx [i, j] is held. In the memory cell MC [i, j], a current I [i, j] corresponding to the potential VPR−Vx [i, j] is generated. For example, the first reference potential VPR is a high level potential higher than the ground potential. Specifically, it is desirable that the potential be higher than the ground potential and at the same level as or lower than the high-level potential VDD supplied to the current source circuit 15.

また、メモリセルMCR[i]に第1の参照電位VPRを格納する。具体的には、電位VPRが、配線WDREFを介してメモリセルMCR[i]に入力される。メモリセルMCR[i]では、電位VPRが保持される。また、メモリセルMCR[i]では、電位VPRに応じた電流IREF[i]が生成される。 Further, the first reference potential VPR is stored in the memory cell MCR [i]. Specifically, the potential VPR is input to the memory cell MCR [i] through the wiring WDREF. In the memory cell MCR [i], the potential VPR is held. In the memory cell MCR [i], a current IREF [i] corresponding to the potential VPR is generated.

また、メモリセルMC[i+1、j]に第1のアナログ電位に応じた電位を格納する。具体的には、第1の参照電位VPRから第1のアナログ電位Vx[i+1、j]を差し引いた電位VPR−Vx[i+1、j]が、配線WD[j]を介してメモリセルMC[i+1、j]に入力される。メモリセルMC[i+1、j]では、電位VPR−Vx[i+1、j]が保持される。また、メモリセルMC[i+1、j]では、電位VPR−Vx[i+1、j]に応じた電流I[i+1、j]が生成される。 In addition, a potential corresponding to the first analog potential is stored in the memory cell MC [i + 1, j]. Specifically, the potential VPR−Vx [i + 1, j] obtained by subtracting the first analog potential Vx [i + 1, j] from the first reference potential VPR is connected to the memory cell MC [i + 1] via the wiring WD [j]. , J]. In the memory cell MC [i + 1, j], the potential VPR−Vx [i + 1, j] is held. Further, in the memory cell MC [i + 1, j], a current I [i + 1, j] corresponding to the potential VPR−Vx [i + 1, j] is generated.

また、メモリセルMCR[i+1]に第1の参照電位VPRを格納する。具体的には、電位VPRが、配線WDREFを介してメモリセルMCR[i+1]に入力される。メモリセルMCR[i+1]では、電位VPRが保持される。また、メモリセルMCR[i+1]では、電位VPRに応じた電流IREF[i+1]が生成される。 In addition, the first reference potential VPR is stored in the memory cell MCR [i + 1]. Specifically, the potential VPR is input to the memory cell MCR [i + 1] through the wiring WDREF. In the memory cell MCR [i + 1], the potential VPR is held. In the memory cell MCR [i + 1], a current IREF [i + 1] corresponding to the potential VPR is generated.

上記動作において、配線RW[i]及び配線RW[i+1]は基準電位とする。例えば、基準電位として接地電位、基準電位よりも低いローレベルの電位VSSなどを用いることができる。或いは、基準電位として電位VSSと電位VDDの間の電位を用いると、第2のアナログ電位Vwを正負にしても、配線RWの電位を接地電位よりも高くできるので信号の生成を容易にすることができ、正負のアナログデータに対する積演算が可能になるので好ましい。 In the above operation, the wiring RW [i] and the wiring RW [i + 1] are set to the reference potential. For example, a ground potential, a low-level potential VSS lower than the reference potential, or the like can be used as the reference potential. Alternatively, when a potential between the potential VSS and the potential VDD is used as the reference potential, the potential of the wiring RW can be higher than the ground potential even if the second analog potential Vw is positive or negative, so that signal generation is facilitated. This is preferable because product operation can be performed on positive and negative analog data.

上記動作により、配線BL[j]には、配線BL[j]に電気的に接続されたメモリセルMCにおいてそれぞれ生成される電流を合わせた電流が、流れることとなる。具体的に図15では、メモリセルMC[i、j]で生成される電流I[i、j]と、メモリセルMC[i+1、j]で生成される電流I[i+1、j]とを合わせた電流I[j]が流れる。また、上記動作により、配線BLREFには、配線BLREFに電気的に接続されたメモリセルMCRにおいてそれぞれ生成される電流を合わせた電流が、流れることとなる。具体的に図15では、メモリセルMCR[i]で生成される電流IREF[i]と、メモリセルMCR[i+1]で生成される電流IREF[i+1]とを合わせた電流IREFが流れる。 Through the above operation, currents that are combined with currents generated in the memory cells MC electrically connected to the wiring BL [j] flow through the wiring BL [j]. Specifically, in FIG. 15, the current I [i, j] generated in the memory cell MC [i, j] and the current I [i + 1, j] generated in the memory cell MC [i + 1, j] are combined. Current I [j] flows. Further, by the above operation, currents that are combined with currents generated in the memory cells MCR electrically connected to the wiring BLREF flow through the wiring BLREF. Specifically, in FIG. 15, a current IREF that is a combination of the current IREF [i] generated in the memory cell MCR [i] and the current IREF [i + 1] generated in the memory cell MCR [i + 1] flows.

次いで、配線RW[i]及び配線RW[i+1]の電位を基準電位としたまま、第1のアナログ電位によって得られる電流I[j]と第1の参照電位によって得られる電流IREFとの差分から得られるオフセットの電流Ioffset[j]を、回路13または回路14において保持する。 Next, from the difference between the current I [j] obtained by the first analog potential and the current IREF obtained by the first reference potential, with the potentials of the wiring RW [i] and the wiring RW [i + 1] being the reference potential. The obtained offset current Ioffset [j] is held in the circuit 13 or the circuit 14.

具体的に、電流I[j]が電流IREFよりも大きい場合、回路13は電流Ioffset[j]を配線BL[j]に供給する。すなわち、回路13に流れる電流ICM[j]は電流Ioffset[j]に相当することとなる。そして、当該電流ICM[j]の値は回路13において保持される。また、電流I[j]が電流IREFよりも小さい場合、回路14は電流Ioffset[j]を配線BL[j]から引き込む。すなわち、回路14に流れる電流ICP[j]は電流Ioffset[j]に相当することとなる。そして、当該電流ICP[j]の値は回路14において保持される。 Specifically, when the current I [j] is larger than the current IREF, the circuit 13 supplies the current Ioffset [j] to the wiring BL [j]. That is, the current ICM [j] flowing through the circuit 13 corresponds to the current Ioffset [j]. Then, the value of the current ICM [j] is held in the circuit 13. When the current I [j] is smaller than the current IREF, the circuit 14 draws the current Ioffset [j] from the wiring BL [j]. That is, the current ICP [j] flowing through the circuit 14 corresponds to the current Ioffset [j]. The value of the current ICP [j] is held in the circuit 14.

次いで、既にメモリセルMC[i、j]において保持されている第1のアナログ電位に加算するように、第2のアナログ電位をメモリセルMC[i、j]に格納する。具体的には、配線RW[i]の電位を基準電位に対してVw[i]だけ高い電位とすることで、第2のアナログ電位Vw[i]が、配線RW[i]を介してメモリセルMC[i、j]に入力される。メモリセルMC[i、j]では、電位VPR−Vx[i、j]+Vw[i]が保持される。また、メモリセルMC[i、j]では、電位VPR−Vx[i、j]+Vw[i]に応じた電流I[i、j]が生成される。 Next, the second analog potential is stored in the memory cell MC [i, j] so as to be added to the first analog potential already held in the memory cell MC [i, j]. Specifically, by setting the potential of the wiring RW [i] to a potential higher by Vw [i] than the reference potential, the second analog potential Vw [i] is stored in the memory via the wiring RW [i]. Input to cell MC [i, j]. In the memory cell MC [i, j], the potential VPR−Vx [i, j] + Vw [i] is held. In the memory cell MC [i, j], a current I [i, j] corresponding to the potential VPR−Vx [i, j] + Vw [i] is generated.

また、既にメモリセルMC[i+1、j]において保持されている第1のアナログ電位に加算するように、第2のアナログ電位をメモリセルMC[i+1、j]に格納する。具体的には、配線RW[i+1]の電位を基準電位に対してVw[i+1]だけ高い電位とすることで、第2のアナログ電位Vw[i+1]が、配線RW[i+1]を介してメモリセルMC[i+1、j]に入力される。メモリセルMC[i+1、j]では、電位VPR−Vx[i+1、j]+Vw[i+1]が保持される。また、メモリセルMC[i+1、j]では、電位VPR−Vx[i+1、j]+Vw[i+1]に応じた電流I[i+1、j]が生成される。 Further, the second analog potential is stored in the memory cell MC [i + 1, j] so as to be added to the first analog potential already held in the memory cell MC [i + 1, j]. Specifically, by setting the potential of the wiring RW [i + 1] higher by Vw [i + 1] than the reference potential, the second analog potential Vw [i + 1] is stored in the memory through the wiring RW [i + 1]. It is input to the cell MC [i + 1, j]. In the memory cell MC [i + 1, j], the potential VPR−Vx [i + 1, j] + Vw [i + 1] is held. In the memory cell MC [i + 1, j], a current I [i + 1, j] corresponding to the potential VPR−Vx [i + 1, j] + Vw [i + 1] is generated.

なお、電位を電流に変換する素子として飽和領域で動作するトランジスタTr21を用いる場合、配線RW[i]の電位がVw[i]であり、配線RW[i+1]の電位がVw[i+1]であると仮定すると、メモリセルMC[i、j]が有するトランジスタTr21のドレイン電流が電流I[i、j]に相当するので、第2のアナログ電流は以下の式a9で表される。なお、kは係数、VthはトランジスタTr21の閾値電圧である。 Note that in the case where the transistor Tr21 that operates in the saturation region is used as an element that converts potential into current, the potential of the wiring RW [i] is Vw [i], and the potential of the wiring RW [i + 1] is Vw [i + 1]. Assuming that the drain current of the transistor Tr21 included in the memory cell MC [i, j] corresponds to the current I [i, j], the second analog current is expressed by the following equation a9. Note that k is a coefficient, and Vth is a threshold voltage of the transistor Tr21.

I[i、j]=k(Vw[i]−Vth+VPR−Vx[i、j]) (a9) I [i, j] = k (Vw [i] −Vth + VPR−Vx [i, j]) 2 (a9)

また、メモリセルMCR[i]が有するトランジスタTr21のドレイン電流が電流IREF[i]に相当するので、第2の参照電流は以下の式a10で表される。 Further, since the drain current of the transistor Tr21 included in the memory cell MCR [i] corresponds to the current IREF [i], the second reference current is expressed by the following formula a10.

IREF[i]=k(Vw[i]−Vth+VPR) (a10) IREF [i] = k (Vw [i] −Vth + VPR) 2 (a10)

そして、メモリセルMC[i、j]に流れる電流I[i、j]と、メモリセルMC[i+1、j]に流れる電流I[i+1、j]の和に相当する電流I[j]は、I[j]=ΣI[i、j]であり、メモリセルMCR[i]に流れる電流IREF[i]と、メモリセルMCR[i+1]に流れる電流IREF[i+1]の和に相当する電流IREFは、IREF=ΣIREF[i]となり、その差分に相当する電流ΔI[j]は以下の式a11で表される。 The current I [j] corresponding to the sum of the current I [i, j] flowing through the memory cell MC [i, j] and the current I [i + 1, j] flowing through the memory cell MC [i + 1, j] is: I [j] = Σ i I [i, j], and the current corresponding to the sum of the current IREF [i] flowing through the memory cell MCR [i] and the current IREF [i + 1] flowing through the memory cell MCR [i + 1] IREF becomes IREF = Σ i IREF [i], and current ΔI [j] corresponding to the difference is expressed by the following equation a11.

ΔI[j]=IREF−I[j]=ΣIREF[i]−ΣI[i、j] (a11) ΔI [j] = IREF−I [j] = Σ i IREF [i] −Σ i I [i, j] (a11)

式a9、式a10、式a11から、電流ΔI[j]は以下の式a12のように導き出される。 From the expressions a9, a10, and a11, the current ΔI [j] is derived as the following expression a12.

ΔI[j]
=Σ{k(Vw[i]−Vth+VPR)−k(Vw[i]−Vth+VPR−Vx[i、j])
=2kΣ(Vw[i]・Vx[i、j])−2kΣ(Vth−VPR)・Vx[i、j]−kΣVx[i、j] (a12)
ΔI [j]
= Σ i {k (Vw [i] −Vth + VPR) 2 −k (Vw [i] −Vth + VPR−Vx [i, j]) 2 }
= 2kΣ i (Vw [i] · Vx [i, j]) - 2kΣ i (Vth-VPR) · Vx [i, j] -kΣ i Vx [i, j] 2 (a12)

式a12において、2kΣ(Vw[i]・Vx[i、j])で示される項は、第1のアナログ電位Vx[i、j]及び第2のアナログ電位Vw[i]の積と、第1のアナログ電位Vx[i+1、j]及び第2のアナログ電位Vw[i+1]の積と、の和に相当する。 In Expression a12, the term represented by 2kΣ i (Vw [i] · Vx [i, j]) is the product of the first analog potential Vx [i, j] and the second analog potential Vw [i], This corresponds to the sum of the product of the first analog potential Vx [i + 1, j] and the second analog potential Vw [i + 1].

また、Ioffset[j]は、配線RW[i]の電位を全て基準電位としたとき、すなわち第2のアナログ電位Vw[i]を0、第2のアナログ電位Vw[i+1]を0としたときの電流ΔI[j]とすると、式a12から、以下の式a13が導き出される。 Further, Ioffset [j] is when the potential of the wiring RW [i] is all set as the reference potential, that is, when the second analog potential Vw [i] is 0 and the second analog potential Vw [i + 1] is 0. The following equation a13 is derived from the equation a12.

Ioffset[j]=−2kΣ(Vth−VPR)・Vx[i、j]−kΣVx[i、j] (a13) Ioffset [j] = - 2kΣ i (Vth-VPR) · Vx [i, j] -kΣ i Vx [i, j] 2 (a13)

したがって、式a11乃至式a13から、第1のアナログデータと第2のアナログデータの積和値に相当する2kΣ(Vw[i]・Vx[i、j])は、以下の式a14で表されることが分かる。 Therefore, 2kΣ i (Vw [i] · Vx [i, j]) corresponding to the product sum value of the first analog data and the second analog data is expressed by the following expression a14 from the expressions a11 to a13. You can see that

2kΣ(Vw[i]・Vx[i、j])=IREF−I[j]−Ioffset[j] (a14) 2kΣ i (Vw [i] · Vx [i, j]) = IREF−I [j] −Ioffset [j] (a14)

そして、メモリセルMCに流れる電流の和を電流I[j]、メモリセルMCRに流れる電流の和を電流IREF、回路13または回路14に流れる電流を電流Ioffset[j]とすると、配線RW[i]の電位をVw[i]、配線RW[i+1]の電位をVw[i+1]としたときに配線BL[j]から流れ出る電流Iout[j]は、IREF−I[j]−Ioffset[j]で表される。式a14から、電流Iout[j]は、2kΣ(Vw[i]・Vx[i、j])であり、第1のアナログ電位Vx[i、j]及び第2のアナログ電位Vw[i]の積と、第2のアナログ電位Vx[i+1、j]及び第2のアナログ電位Vw[i+1]の積と、の和に相当することが分かる。 When the sum of the currents flowing through the memory cell MC is the current I [j], the sum of the currents flowing through the memory cell MCR is the current IREF, and the current flowing through the circuit 13 or the circuit 14 is the current Ioffset [j], the wiring RW [i ] Is Vw [i] and the wiring RW [i + 1] is Vw [i + 1], the current Iout [j] flowing out of the wiring BL [j] is IREF-I [j] -Ioffset [j]. It is represented by From the equation a14, the current Iout [j] is 2kΣ i (Vw [i] · Vx [i, j]), and the first analog potential Vx [i, j] and the second analog potential Vw [i]. This is equivalent to the sum of the product of the second analog potential Vx [i + 1, j] and the second analog potential Vw [i + 1].

なお、トランジスタTr21は飽和領域で動作させることが望ましいが、トランジスタTr21の動作領域が理想的な飽和領域と異なっていたとしても、第1のアナログ電位Vx[i、j]及び第2のアナログ電位Vw[i]の積と、第2のアナログ電位Vx[i+1、j]及び第2のアナログ電位Vw[i+1]の積との和に相当する電流を、所望の範囲内の精度で問題なく得ることができる場合は、トランジスタTr21は飽和領域で動作しているものとみなせる。 Note that the transistor Tr21 is preferably operated in a saturation region, but even if the operation region of the transistor Tr21 is different from an ideal saturation region, the first analog potential Vx [i, j] and the second analog potential are A current corresponding to the sum of the product of Vw [i] and the product of the second analog potential Vx [i + 1, j] and the second analog potential Vw [i + 1] is obtained without any problem with accuracy within a desired range. If it can, the transistor Tr21 can be regarded as operating in the saturation region.

例えば、j列目のメモリセルMC[1、j]乃至[M、j]に第l層の各ニューロンの重み係数wn1 (l)乃至wnM (l)を第1のアナログデータとしてそれぞれ格納し、配線RW[1]乃至配線RW[M]を介して第(l−1)層のニューロンの出力z (l−1)乃至出力z (l−1)をメモリセルMC[1、j]乃至メモリセルMC[M、j]に第2のアナログデータとしてそれぞれ入力する。上記動作により、第l層の第nのニューロンへの入力の総和(ネット値)u (l)を、電流ΔIout[j]から得ることができる。従って、半導体装置107を用いることにより、式a1の演算を行うことができる。 For example, the weight coefficients w n1 (l) to w nM (l) of each neuron in the l-th layer are stored as first analog data in the memory cells MC [1, j] to [M, j] in the j-th column, respectively. Then, the outputs z 1 (l−1) to z M (l−1) of the neurons in the (l−1) -th layer are transferred to the memory cell MC [1, [1-1] through the wirings RW [1] to RW [M]. j] to memory cell MC [M, j] as second analog data. With the above operation, the sum (net value) u n (l) of the inputs to the n-th neuron of the l-th layer can be obtained from the current ΔIout [j]. Therefore, by using the semiconductor device 107, the calculation of Expression a1 can be performed.

例えば、j列目のメモリセルMC[1、j]乃至[M、j]に第(l+1)層の各ニューロンの重み係数wn1 (l+1)乃至wnM (l+1)を第1のアナログデータとしてそれぞれ格納し、配線RW[1]乃至配線RW[M]を介して第l層のニューロンの出力z 乃至出力z をメモリセルMC[1、j]乃至メモリセルMC[M、j]に第2のアナログデータとしてそれぞれ入力する。上記動作により、第(l+1)層の第kのニューロンへの入力の総和(ネット値)u (l+1)を、電流ΔIout[j]から得ることができる。従って、半導体装置107を用いることにより、式a3の演算を行うことができる。 For example, the weight coefficients w n1 (l + 1) to w nM (l + 1) of the neurons in the (l + 1) th layer are used as the first analog data in the memory cells MC [1, j] to [M, j] in the jth column. The outputs z 1 l to z M l of the first layer neurons are stored in the memory cells MC [1, j] to MC [M, j via the wirings RW [1] to RW [M], respectively. ] As second analog data. With the above operation, the sum (net value) u k (l + 1) of inputs to the kth neuron in the (l + 1) th layer can be obtained from the current ΔIout [j]. Therefore, by using the semiconductor device 107, the calculation of Expression a3 can be performed.

例えば、j列目のメモリセルMC[1、j]乃至[K、j]に第(l+1)層の各ニューロンの重み係数wn1 (l+1)乃至wnK (l+1)を第1のアナログデータとしてそれぞれ格納し、配線RW[1]乃至配線RW[K]を介して第(l+1)層のニューロンの誤差δ (l+1)乃至δ (l+1)をメモリセルMC[1、j]乃至[K、j]に第2のアナログデータとしてそれぞれ入力する。上記動作により、式a5におけるΣδ (l+1)・wkn (l+1)の値を、電流ΔIout[j]から得ることができる。従って、半導体装置107を用いることにより、式a5の演算の一部を行うことができる。 For example, the weight coefficients w n1 (l + 1) to w nK (l + 1) of each neuron in the (l + 1) th layer are used as the first analog data in the memory cells MC [1, j] to [K, j] in the jth column. The errors δ 1 (l + 1) to δ K (l + 1) of the neurons in the (l + 1) -th layer are stored in the memory cells MC [1, j] to [K through the wirings RW [1] to RW [K], respectively. , J] are input as second analog data. With the above operation, the value of Σ k δ k (l + 1) · w kn (l + 1) in the expression a5 can be obtained from the current ΔIout [j]. Therefore, by using the semiconductor device 107, part of the calculation of Expression a5 can be performed.

本発明の一態様により、アナログデータの演算処理をデジタルデータに変換せずとも実行することができるので、演算回路の回路規模を小さく抑えることができる。或いは、本発明の一態様により、アナログデータの演算処理をデジタルデータに変換せずとも実行することができるので、アナログデータの演算処理に要する時間を抑えることができる。或いは、本発明の一態様により、アナログデータの演算処理に要する時間を抑えつつ、演算回路の低消費電力化を実現することができる。 According to one embodiment of the present invention, arithmetic processing of analog data can be executed without being converted into digital data, so that the circuit scale of the arithmetic circuit can be reduced. Alternatively, according to one embodiment of the present invention, analog data arithmetic processing can be performed without being converted into digital data, so that time required for analog data arithmetic processing can be reduced. Alternatively, according to one embodiment of the present invention, power consumption of an arithmetic circuit can be reduced while suppressing time required for arithmetic processing of analog data.

次いで、記憶回路11(MEM)と、参照用記憶回路12(RMEM)の具体的な構成の一例について、図16を用いて説明する。 Next, an example of specific structures of the memory circuit 11 (MEM) and the reference memory circuit 12 (RMEM) will be described with reference to FIGS.

図16では、記憶回路11(MEM)がy行x列の複数のメモリセルMCを有し、参照用記憶回路12(RMEM)がy行1列の複数のメモリセルMCRを有する場合を例示している。 FIG. 16 illustrates a case where the memory circuit 11 (MEM) has a plurality of memory cells MC in y rows and x columns, and the reference memory circuit 12 (RMEM) has a plurality of memory cells MCR in y rows and 1 column. ing.

記憶回路11は、配線RWと、配線WWと、配線WDと、配線VRと、配線BLとに電気的に接続されている。図16では、配線RW[1]乃至配線RW[y]が各行のメモリセルMCにそれぞれ電気的に接続され、配線WW[1]乃至配線WW[y]が各行のメモリセルMCにそれぞれ電気的に接続され、配線WD[1]乃至配線WD[x]が各列のメモリセルMCにそれぞれ電気的に接続されて、配線BL[1]乃至配線BL[x]が各列のメモリセルMCにそれぞれ電気的に接続されている場合を例示している。また、図16では、配線VR[1]乃至配線VR[x]が各列のメモリセルMCにそれぞれ電気的に接続されている場合を例示している。なお、配線VR[1]乃至配線VR[x]は、互いに電気的に接続されていても良い。 The memory circuit 11 is electrically connected to the wiring RW, the wiring WW, the wiring WD, the wiring VR, and the wiring BL. In FIG. 16, the wirings RW [1] to RW [y] are electrically connected to the memory cells MC in each row, and the wirings WW [1] to WW [y] are electrically connected to the memory cells MC in each row. The wirings WD [1] to WD [x] are electrically connected to the memory cells MC in each column, and the wirings BL [1] to BL [x] are connected to the memory cells MC in each column. The case where each is electrically connected is illustrated. FIG. 16 illustrates the case where the wirings VR [1] to VR [x] are electrically connected to the memory cells MC in each column. Note that the wirings VR [1] to VR [x] may be electrically connected to each other.

そして、参照用記憶回路12は、配線RWと、配線WWと、配線WDREFと、配線VRREFと、配線BLREFとに電気的に接続されている。図16では、配線RW[1]乃至配線RW[y]が各行のメモリセルMCRにそれぞれ電気的に接続され、配線WW[1]乃至配線WW[y]が各行のメモリセルMCRにそれぞれ電気的に接続され、配線WDREFが一列のメモリセルMCRにそれぞれ電気的に接続され、配線BLREFが一列のメモリセルMCRにそれぞれ電気的に接続され、配線VRREFが一列のメモリセルMCRにそれぞれ電気的に接続されている場合を例示している。なお、配線VRREFは、配線VR[1]乃至配線VR[x]に電気的に接続されていても良い。 The reference memory circuit 12 is electrically connected to the wiring RW, the wiring WW, the wiring WDREF, the wiring VRREF, and the wiring BLREF. In FIG. 16, the wirings RW [1] to RW [y] are electrically connected to the memory cells MCR in each row, and the wirings WW [1] to WW [y] are electrically connected to the memory cells MCR in each row. , The wiring WDREF is electrically connected to each row of memory cells MCR, the wiring BLREF is electrically connected to each row of memory cells MCR, and the wiring VRREF is electrically connected to each row of memory cells MCR. The case where it is done is illustrated. Note that the wiring VRREF may be electrically connected to the wirings VR [1] to VR [x].

次いで、図16に示した複数のメモリセルMCのうち、任意の2行2列のメモリセルMCと、図16に示した複数のメモリセルMCRのうち、任意の2行1列のメモリセルMCRとの、具体的な回路構成と接続関係とを、一例として図17に示す。 Next, among the plurality of memory cells MC shown in FIG. 16, any two rows and two columns of memory cells MC, and among the plurality of memory cells MCR shown in FIG. 16, any two rows and one column of memory cells MCR. FIG. 17 shows a specific circuit configuration and connection relationship as an example.

具体的に図17では、i行j列目のメモリセルMC[i、j]と、i+1行j列目のメモリセルMC[i+1、j]と、i行j+1列目のメモリセルMC[i、j+1]と、i+1行j+1列目のメモリセルMC[i+1、j+1]とを図示している。また、具体的に図17では、i行目のメモリセルMCR[i]と、i+1行目のメモリセルMCR[i+1]とを図示している。なお、iは1からy−1までの任意の数で、jは1からx−1までの任意の数とする。 Specifically, in FIG. 17, the memory cell MC [i, j] in the i-th row and j-th column, the memory cell MC [i + 1, j] in the i + 1-th row and j-th column, and the memory cell MC [i in the i-th row j + 1-th column. , J + 1] and the memory cell MC [i + 1, j + 1] in the (i + 1) th row and j + 1th column. Specifically, FIG. 17 illustrates the memory cell MCR [i] in the i-th row and the memory cell MCR [i + 1] in the i + 1-th row. Note that i is an arbitrary number from 1 to y-1, and j is an arbitrary number from 1 to x-1.

i行目のメモリセルMC[i、j]と、メモリセルMC[i、j+1]と、メモリセルMCR[i]とは、配線RW[i]及び配線WW[i]に電気的に接続されている。また、i+1行目のメモリセルMC[i+1、j]と、メモリセルMC[i+1、j+1]と、メモリセルMCR[i+1]とは、配線RW[i+1]及び配線WW[i+1]に電気的に接続されている。 The i-th row memory cell MC [i, j], the memory cell MC [i, j + 1], and the memory cell MCR [i] are electrically connected to the wiring RW [i] and the wiring WW [i]. ing. Further, the memory cell MC [i + 1, j] in the i + 1th row, the memory cell MC [i + 1, j + 1], and the memory cell MCR [i + 1] are electrically connected to the wiring RW [i + 1] and the wiring WW [i + 1]. It is connected.

j列目のメモリセルMC[i、j]と、メモリセルMC[i+1、j]とは、配線WD[j]、配線VR[j]、及び配線BL[j]に電気的に接続されている。また、j+1列目のメモリセルMC[i、j+1]と、メモリセルMC[i+1、j+1]とは、配線WD[j+1]、配線VR[j+1]、及び配線BL[j+1]に電気的に接続されている。また、メモリセルMCR[i]と、i+1行目のメモリセルMCR[i+1]とは、配線WDREF、配線VRREF、及び配線BLREFに電気的に接続されている。 The memory cell MC [i, j] in the j-th column and the memory cell MC [i + 1, j] are electrically connected to the wiring WD [j], the wiring VR [j], and the wiring BL [j]. Yes. The memory cell MC [i, j + 1] in the j + 1 column and the memory cell MC [i + 1, j + 1] are electrically connected to the wiring WD [j + 1], the wiring VR [j + 1], and the wiring BL [j + 1]. Has been. Further, the memory cell MCR [i] and the memory cell MCR [i + 1] in the (i + 1) th row are electrically connected to the wiring WDREF, the wiring VRREF, and the wiring BLREF.

そして、各メモリセルMCと各メモリセルMCRとは、トランジスタTr21と、トランジスタTr22と、容量素子C11と、を有する。トランジスタTr22は、メモリセルMCまたはメモリセルMCRへの第1のアナログ電位の入力を制御する機能を有する。トランジスタTr21は、ゲートに入力された電位に従って、アナログ電流を生成する機能を有する。容量素子C11は、メモリセルMCまたはメモリセルMCRにおいて保持されている第1のアナログ電位に、第2のアナログ電位を加算する機能を有する。 Each memory cell MC and each memory cell MCR includes a transistor Tr21, a transistor Tr22, and a capacitor C11. The transistor Tr22 has a function of controlling input of the first analog potential to the memory cell MC or the memory cell MCR. The transistor Tr21 has a function of generating an analog current in accordance with the potential input to the gate. The capacitor C11 has a function of adding the second analog potential to the first analog potential held in the memory cell MC or the memory cell MCR.

具体的に、図17に示すメモリセルMCでは、トランジスタTr22は、ゲートが配線WWに電気的に接続され、ソース又はドレインの一方が配線WDに電気的に接続され、ソース又はドレインの他方がトランジスタTr21のゲートに電気的に接続されている。また、トランジスタTr21は、ソース又はドレインの一方が配線VRに電気的に接続され、ソース又はドレインの他方が配線BLに電気的に接続されている。容量素子C11は、第1の電極が配線RWに電気的に接続され、第2の電極がトランジスタTr21のゲートに電気的に接続されている。 Specifically, in the memory cell MC illustrated in FIG. 17, the transistor Tr <b> 22 has a gate electrically connected to the wiring WW, one of a source and a drain electrically connected to the wiring WD, and the other of the source and drain is a transistor. It is electrically connected to the gate of Tr21. In the transistor Tr21, one of a source and a drain is electrically connected to the wiring VR, and the other of the source and the drain is electrically connected to the wiring BL. In the capacitor C11, the first electrode is electrically connected to the wiring RW, and the second electrode is electrically connected to the gate of the transistor Tr21.

また、図17に示すメモリセルMCRでは、トランジスタTr22は、ゲートが配線WWに電気的に接続され、ソース又はドレインの一方が配線WDREFに電気的に接続され、ソース又はドレインの他方がトランジスタTr21のゲートに電気的に接続されている。また、トランジスタTr21は、ソース又はドレインの一方が配線VRREFに電気的に接続され、ソース又はドレインの他方が配線BLREFに電気的に接続されている。容量素子C11は、第1の電極が配線RWに電気的に接続され、第2の電極がトランジスタTr21のゲートに電気的に接続されている。 In the memory cell MCR illustrated in FIG. 17, the transistor Tr22 includes a gate electrically connected to the wiring WW, one of a source and a drain electrically connected to the wiring WDREF, and the other of the source and the drain of the transistor Tr21. It is electrically connected to the gate. In the transistor Tr21, one of a source and a drain is electrically connected to the wiring VRREF, and the other of the source and the drain is electrically connected to the wiring BLREF. In the capacitor C11, the first electrode is electrically connected to the wiring RW, and the second electrode is electrically connected to the gate of the transistor Tr21.

メモリセルMCにおいてトランジスタTr21のゲートをノードNとすると、メモリセルMCでは、トランジスタTr22を介してノードNに第1のアナログ電位が入力され、次いでトランジスタTr22がオフになるとノードNが浮遊状態になり、ノードNにおいて第1のアナログ電位が保持される。また、メモリセルMCでは、ノードNが浮遊状態になると、容量素子C11の第1の電極に入力された第2のアナログ電位がノードNに与えられる。上記動作により、ノードNは、第1のアナログ電位に、第2のアナログ電位が加算されることで得られる電位となる。 In the memory cell MC, when the gate of the transistor Tr21 is a node N, in the memory cell MC, the first analog potential is input to the node N via the transistor Tr22. Then, when the transistor Tr22 is turned off, the node N is in a floating state. The first analog potential is held at the node N. In the memory cell MC, when the node N is in a floating state, the second analog potential input to the first electrode of the capacitor C11 is applied to the node N. With the above operation, the node N becomes a potential obtained by adding the second analog potential to the first analog potential.

なお、容量素子C11の第1の電極の電位は容量素子C11を介してノードNに与えられるため、実際には、第1の電極の電位の変化量がそのままノードNの電位の変化量に反映されるわけではない。具体的には、容量素子C11の容量値と、トランジスタTr21のゲート容量の容量値と、寄生容量の容量値とから一意に決まる結合係数を、第1の電極の電位の変化量に乗ずることで、ノードNの電位の変化量を正確に算出することができる。以下、説明を分かり易くするために、第1の電極の電位の変化量がほぼノードNの電位の変化量に反映されるものとして説明を行う。 Note that since the potential of the first electrode of the capacitor C11 is applied to the node N via the capacitor C11, in practice, the amount of change in the potential of the first electrode is directly reflected in the amount of change in the potential of the node N. It is not done. Specifically, by multiplying the amount of change in potential of the first electrode by a coupling coefficient that is uniquely determined from the capacitance value of the capacitive element C11, the capacitance value of the gate capacitance of the transistor Tr21, and the capacitance value of the parasitic capacitance. The amount of change in the potential of the node N can be accurately calculated. Hereinafter, in order to make the description easy to understand, it is assumed that the change amount of the potential of the first electrode is reflected in the change amount of the potential of the node N.

トランジスタTr21は、ノードNの電位にしたがってそのドレイン電流が定まる。よって、トランジスタTr22がオフになることでノードNの電位が保持されると、トランジスタTr21のドレイン電流の値も保持される。上記ドレイン電流には第1のアナログ電位と第2のアナログ電位が反映されている。 The drain current of the transistor Tr21 is determined according to the potential of the node N. Therefore, when the potential of the node N is held by turning off the transistor Tr22, the value of the drain current of the transistor Tr21 is also held. The drain current reflects the first analog potential and the second analog potential.

また、メモリセルMCRにおいてトランジスタTr21のゲートをノードNREFとすると、メモリセルMCRでは、トランジスタTr22を介してノードNREFに第1の参照電位が入力され、次いでトランジスタTr22がオフになるとノードNREFが浮遊状態になり、ノードNREFにおいて第1の参照電位が保持される。また、メモリセルMCRでは、ノードNREFが浮遊状態になると、容量素子C11の第1の電極に入力された第2のアナログ電位がノードNREFに与えられる。上記動作により、ノードNREFは、第1の参照電位に、第2のアナログ電位が加算されることで得られる電位となる。 In addition, when the gate of the transistor Tr21 is the node NREF in the memory cell MCR, the first reference potential is input to the node NREF via the transistor Tr22 in the memory cell MCR, and then the node NREF is in a floating state when the transistor Tr22 is turned off. Thus, the first reference potential is held at the node NREF. In the memory cell MCR, when the node NREF is in a floating state, the second analog potential input to the first electrode of the capacitor C11 is applied to the node NREF. With the above operation, the node NREF becomes a potential obtained by adding the second analog potential to the first reference potential.

トランジスタTr21は、ノードNREFの電位にしたがってそのドレイン電流が定まる。よって、トランジスタTr22がオフになることでノードNREFの電位が保持されると、トランジスタTr21のドレイン電流の値も保持される。上記ドレイン電流には第1の参照電位と第2のアナログ電位が反映されている。 The drain current of the transistor Tr21 is determined according to the potential of the node NREF. Therefore, when the potential of the node NREF is held by turning off the transistor Tr22, the value of the drain current of the transistor Tr21 is also held. The drain current reflects the first reference potential and the second analog potential.

メモリセルMC[i、j]のトランジスタTr21に流れるドレイン電流を電流I[i、j]とし、メモリセルMC[i+1、j]のトランジスタTr21に流れるドレイン電流を電流I[i+1、j]とすると、配線BL[j]からメモリセルMC[i、j]及びメモリセルMC[i+1、j]に供給される電流の和は、電流I[j]となる。また、メモリセルMC[i、j+1]のトランジスタTr21に流れるドレイン電流を電流I[i、j+1]とし、メモリセルMC[i+1、j+1]のトランジスタTr21に流れるドレイン電流を電流I[i+1、j+1]とすると、配線BL[j+1]からメモリセルMC[i、j+1]及びメモリセルMC[i+1、j+1]に供給される電流の和は、電流I[j+1]となる。また、メモリセルMCR[i]のトランジスタTr21に流れるドレイン電流を電流IREF[i]とし、メモリセルMCR[i+1]のトランジスタTr21に流れるドレイン電流を電流IREF[i+1]とすると、配線BLREFからメモリセルMCR[i]及びメモリセルMCR[i+1]に供給される電流の和は、電流IREFとなる。 If the drain current flowing through the transistor Tr21 of the memory cell MC [i, j] is current I [i, j], and the drain current flowing through the transistor Tr21 of the memory cell MC [i + 1, j] is current I [i + 1, j]. The sum of the currents supplied from the wiring BL [j] to the memory cell MC [i, j] and the memory cell MC [i + 1, j] is the current I [j]. Further, the drain current flowing through the transistor Tr21 of the memory cell MC [i, j + 1] is the current I [i, j + 1], and the drain current flowing through the transistor Tr21 of the memory cell MC [i + 1, j + 1] is the current I [i + 1, j + 1]. Then, a sum of currents supplied from the wiring BL [j + 1] to the memory cell MC [i, j + 1] and the memory cell MC [i + 1, j + 1] is a current I [j + 1]. Further, when the drain current flowing through the transistor Tr21 of the memory cell MCR [i] is the current IREF [i] and the drain current flowing through the transistor Tr21 of the memory cell MCR [i + 1] is the current IREF [i + 1], the memory cell is connected to the wiring BLREF. The sum of the currents supplied to MCR [i] and memory cell MCR [i + 1] is current IREF.

次いで、回路13と、回路14と、電流源回路15(CREF)の具体的な構成の一例について、図18を用いて説明する。 Next, examples of specific structures of the circuit 13, the circuit 14, and the current source circuit 15 (CREF) will be described with reference to FIG.

図18では、図17に示すメモリセルMCとメモリセルMCRに対応した、回路13、回路14、電流源回路15の構成の一例を示している。具体的に、図18に示す回路13は、j列目のメモリセルMCに対応した回路13[j]と、j+1列目のメモリセルMCに対応した回路13[j+1]とを有する。また、図18に示す回路14は、j列目のメモリセルMCに対応した回路14[j]と、j+1列目のメモリセルMCに対応した回路14[j+1]とを有する。 18 shows an example of the configuration of the circuit 13, the circuit 14, and the current source circuit 15 corresponding to the memory cell MC and the memory cell MCR shown in FIG. Specifically, the circuit 13 illustrated in FIG. 18 includes a circuit 13 [j] corresponding to the memory cell MC in the jth column and a circuit 13 [j + 1] corresponding to the memory cell MC in the j + 1th column. The circuit 14 illustrated in FIG. 18 includes a circuit 14 [j] corresponding to the memory cell MC in the jth column and a circuit 14 [j + 1] corresponding to the memory cell MC in the j + 1th column.

そして、回路13[j]及び回路14[j]は、配線BL[j]に電気的に接続されている。また、回路13[j+1]及び回路14[j+1]は、配線BL[j+1]に電気的に接続されている。 The circuit 13 [j] and the circuit 14 [j] are electrically connected to the wiring BL [j]. The circuit 13 [j + 1] and the circuit 14 [j + 1] are electrically connected to the wiring BL [j + 1].

電流源回路15は、配線BL[j]、配線BL[j+1]、配線BLREFに電気的に接続されている。そして、電流源回路15は、配線BLREFに電流IREFを供給する機能と、電流IREFと同じ電流または電流IREFに応じた電流を、配線BL[j]及び配線BL[j+1]のそれぞれに供給する機能を有する。 The current source circuit 15 is electrically connected to the wiring BL [j], the wiring BL [j + 1], and the wiring BLREF. The current source circuit 15 has a function of supplying the current IREF to the wiring BLREF and a function of supplying the same current as the current IREF or a current corresponding to the current IREF to each of the wiring BL [j] and the wiring BL [j + 1]. Have

具体的に、回路13[j]及び回路13[j+1]は、トランジスタTr27乃至Tr29と、容量素子C13とをそれぞれ有する。オフセットの電流を設定する際に、回路13[j]において、トランジスタTr27は、電流I[j]が電流IREFよりも大きい場合に、電流I[j]と電流IREFの差分に相当する電流ICM[j]を生成する機能を有する。また、回路13[j+1]において、トランジスタTr27は、電流I[j+1]が電流IREFよりも大きい場合に、電流I[j+1]と電流IREFの差分に相当する電流ICM[j+1]を生成する機能を有する。電流ICM[j]及び電流ICM[j+1]は、回路13[j]及び回路13[j+1]から配線BL[j]及び配線BL[j+1]に供給される。 Specifically, the circuit 13 [j] and the circuit 13 [j + 1] include transistors Tr27 to Tr29 and a capacitor C13, respectively. In setting the offset current, in the circuit 13 [j], the transistor Tr27 causes the current ICM [corresponding to the difference between the current I [j] and the current IREF when the current I [j] is larger than the current IREF. j]. In the circuit 13 [j + 1], the transistor Tr27 has a function of generating a current ICM [j + 1] corresponding to the difference between the current I [j + 1] and the current IREF when the current I [j + 1] is larger than the current IREF. Have. The current ICM [j] and the current ICM [j + 1] are supplied from the circuit 13 [j] and the circuit 13 [j + 1] to the wiring BL [j] and the wiring BL [j + 1].

そして、回路13[j]及び回路13[j+1]において、トランジスタTr27は、ソース又はドレインの一方が対応する配線BLに電気的に接続されており、ソース又はドレインの他方が所定の電位が供給される配線に電気的に接続されている。トランジスタTr28は、ソース又はドレインの一方が配線BLに電気的に接続されており、ソース又はドレインの他方がトランジスタTr27のゲートに電気的に接続されている。トランジスタTr29は、ソース又はドレインの一方がトランジスタTr27のゲートに電気的に接続されており、ソース又はドレインの他方が所定の電位が供給される配線に電気的に接続されている。容量素子C13は、第1の電極がトランジスタTr27のゲートに電気的に接続されており、第2の電極が所定の電位が供給される配線に電気的に接続されている。 In the circuit 13 [j] and the circuit 13 [j + 1], in the transistor Tr27, one of the source and the drain is electrically connected to the corresponding wiring BL, and the other of the source and the drain is supplied with a predetermined potential. Is electrically connected to the wiring. In the transistor Tr28, one of the source and the drain is electrically connected to the wiring BL, and the other of the source and the drain is electrically connected to the gate of the transistor Tr27. In the transistor Tr29, one of a source and a drain is electrically connected to the gate of the transistor Tr27, and the other of the source and the drain is electrically connected to a wiring to which a predetermined potential is supplied. In the capacitor C13, the first electrode is electrically connected to the gate of the transistor Tr27, and the second electrode is electrically connected to a wiring to which a predetermined potential is supplied.

トランジスタTr28のゲートは配線OSMに電気的に接続されており、トランジスタTr29のゲートは配線ORMに電気的に接続されている。 The gate of the transistor Tr28 is electrically connected to the wiring OSM, and the gate of the transistor Tr29 is electrically connected to the wiring ORM.

なお、図18では、トランジスタTr27がpチャネル型であり、トランジスタTr28及びTr29がnチャネル型である場合を例示している。 Note that FIG. 18 illustrates the case where the transistor Tr27 is a p-channel type and the transistors Tr28 and Tr29 are n-channel type.

また、回路14[j]及び回路14[j+1]は、トランジスタTr24乃至Tr26と、容量素子C12とをそれぞれ有する。オフセットの電流を設定する際に、回路14[j]において、トランジスタTr24は、電流I[j]が電流IREFよりも小さい場合に、電流I[j]と電流IREFの差分に相当する電流ICP[j]を生成する機能を有する。また、回路14[j+1]において、トランジスタTr24は、電流I[j+1]が電流IREFよりも小さい場合に、電流I[j+1]と電流IREFの差分に相当する電流ICP[j+1]を生成する機能を有する。電流ICP[j]及び電流ICP[j+1]は、配線BL[j]及び配線BL[j+1]から回路14[j]及び回路14[j+1]に引き込まれる。 The circuit 14 [j] and the circuit 14 [j + 1] include transistors Tr24 to Tr26 and a capacitor C12, respectively. When setting the offset current, in the circuit 14 [j], the transistor Tr24 causes the current ICP [corresponding to the difference between the current I [j] and the current IREF when the current I [j] is smaller than the current IREF. j]. In the circuit 14 [j + 1], the transistor Tr24 has a function of generating a current ICP [j + 1] corresponding to the difference between the current I [j + 1] and the current IREF when the current I [j + 1] is smaller than the current IREF. Have. The current ICP [j] and the current ICP [j + 1] are drawn from the wiring BL [j] and the wiring BL [j + 1] to the circuit 14 [j] and the circuit 14 [j + 1].

なお、電流ICM[j]と電流ICP[j]とが、Ioffset[j]に相当する。また、なお、電流ICM[j+1]と電流ICP[j+1]とが、Ioffset[j+1]に相当する。 Note that the current ICM [j] and the current ICP [j] correspond to Ioffset [j]. Note that the current ICM [j + 1] and the current ICP [j + 1] correspond to Ioffset [j + 1].

そして、回路14[j]及び回路14[j+1]において、トランジスタTr24は、ソース又はドレインの一方が対応する配線BLに電気的に接続されており、ソース又はドレインの他方が所定の電位が供給される配線に電気的に接続されている。トランジスタTr25は、ソース又はドレインの一方が配線BLに電気的に接続されており、ソース又はドレインの他方がトランジスタTr24のゲートに電気的に接続されている。トランジスタTr26は、ソース又はドレインの一方がトランジスタTr24のゲートに電気的に接続されており、ソース又はドレインの他方が所定の電位が供給される配線に電気的に接続されている。容量素子C12は、第1の電極がトランジスタTr24のゲートに電気的に接続されており、第2の電極が所定の電位が供給される配線に電気的に接続されている。 In the circuit 14 [j] and the circuit 14 [j + 1], in the transistor Tr24, one of the source and the drain is electrically connected to the corresponding wiring BL, and the other of the source and the drain is supplied with a predetermined potential. Is electrically connected to the wiring. In the transistor Tr25, one of a source and a drain is electrically connected to the wiring BL, and the other of the source and the drain is electrically connected to the gate of the transistor Tr24. In the transistor Tr26, one of the source and the drain is electrically connected to the gate of the transistor Tr24, and the other of the source and the drain is electrically connected to a wiring to which a predetermined potential is supplied. In the capacitor C12, the first electrode is electrically connected to the gate of the transistor Tr24, and the second electrode is electrically connected to a wiring to which a predetermined potential is supplied.

トランジスタTr25のゲートは配線OSPに電気的に接続されており、トランジスタTr26のゲートは配線ORPに電気的に接続されている。 The gate of the transistor Tr25 is electrically connected to the wiring OSP, and the gate of the transistor Tr26 is electrically connected to the wiring ORP.

なお、図18では、トランジスタTr24乃至Tr26がnチャネル型である場合を例示している。 Note that FIG. 18 illustrates the case where the transistors Tr24 to Tr26 are n-channel type.

また、電流源回路15は、配線BLに対応したトランジスタTr30と、配線BLREFに対応したトランジスタTr31とを有する。具体的に、図18に示す電流源回路15は、トランジスタTr30として、配線BL[j]に対応したトランジスタTr30[j]と、配線BL[j+1]に対応したトランジスタTr30[j+1]とを有する場合を例示している。 The current source circuit 15 includes a transistor Tr30 corresponding to the wiring BL and a transistor Tr31 corresponding to the wiring BLREF. Specifically, the current source circuit 15 illustrated in FIG. 18 includes, as the transistor Tr30, a transistor Tr30 [j] corresponding to the wiring BL [j] and a transistor Tr30 [j + 1] corresponding to the wiring BL [j + 1]. Is illustrated.

そして、トランジスタTr30のゲートは、トランジスタTr31のゲートに電気的に接続されている。また、トランジスタTr30は、ソース又はドレインの一方が対応する配線BLに電気的に接続されており、ソース又はドレインの他方が所定の電位が供給される配線に電気的に接続されている。トランジスタTr31は、ソース又はドレインの一方が配線BLREFに電気的に接続されており、ソース又はドレインの他方が所定の電位が供給される配線に電気的に接続されている。 The gate of the transistor Tr30 is electrically connected to the gate of the transistor Tr31. In the transistor Tr30, one of the source and the drain is electrically connected to the corresponding wiring BL, and the other of the source and the drain is electrically connected to a wiring to which a predetermined potential is supplied. In the transistor Tr31, one of a source and a drain is electrically connected to the wiring BLREF, and the other of the source and the drain is electrically connected to a wiring to which a predetermined potential is supplied.

トランジスタTr30とトランジスタTr31とは、同じ極性を有している。図18では、トランジスタTr30とトランジスタTr31とが、共にpチャネル型を有する場合を例示している。 The transistor Tr30 and the transistor Tr31 have the same polarity. FIG. 18 illustrates a case where both the transistor Tr30 and the transistor Tr31 have a p-channel type.

トランジスタTr31のドレイン電流は電流IREFに相当する。そして、トランジスタTr30とトランジスタTr31とはカレントミラー回路としての機能を有するため、トランジスタTr30のドレイン電流は、トランジスタTr31のドレイン電流とほぼ同じ値、またはトランジスタTr31のドレイン電流に応じた値となる。 The drain current of the transistor Tr31 corresponds to the current IREF. Since the transistor Tr30 and the transistor Tr31 have a function as a current mirror circuit, the drain current of the transistor Tr30 has almost the same value as the drain current of the transistor Tr31 or a value corresponding to the drain current of the transistor Tr31.

なお、図18に示した回路13[j]と回路14[j]の間にスイッチを設けても良い。また、回路13[j+1]と回路14[j+1]の間にスイッチを設けても良い。或いは、電流源回路15が有するトランジスタTr31と、参照用記憶回路12との間にスイッチを設けても良い。 Note that a switch may be provided between the circuit 13 [j] and the circuit 14 [j] illustrated in FIG. Further, a switch may be provided between the circuit 13 [j + 1] and the circuit 14 [j + 1]. Alternatively, a switch may be provided between the transistor Tr31 included in the current source circuit 15 and the reference memory circuit 12.

次いで、図17及び図18を用いて、本発明の一態様に係る半導体装置107の具体的な動作の一例について説明する。 Next, an example of a specific operation of the semiconductor device 107 according to one embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

図19は、図17に示すメモリセルMC、メモリセルMCRと、図18に示す回路13、回路14、電流源回路15の動作を示すタイミングチャートの一例に相当する。図19では、時刻T01乃至時刻T04において、メモリセルMC及びメモリセルMCRに第1のアナログデータを格納する動作が行われる。時刻T05乃至時刻T10において、回路13及び回路14にオフセットの電流Ioffsetを設定する動作が行われる。時刻T11乃至時刻T16において、第1のアナログデータと第2のアナログデータとの積和値に対応したデータを取得する動作が行われる。 FIG. 19 corresponds to an example of a timing chart showing operations of the memory cell MC and the memory cell MCR shown in FIG. 17 and the circuits 13, 14 and current source circuit 15 shown in FIG. In FIG. 19, the operation of storing the first analog data in the memory cell MC and the memory cell MCR is performed from time T01 to time T04. From time T05 to time T10, an operation of setting an offset current Ioffset in the circuit 13 and the circuit 14 is performed. From time T11 to time T16, an operation of acquiring data corresponding to the product-sum value of the first analog data and the second analog data is performed.

なお、配線VR[j]及び配線VR[j+1]にはローレベルの電位が供給されるものとする。また、回路13に電気的に接続される所定の電位を有する配線は、全てハイレベルの電位VDDが供給されるものとする。また、回路14に電気的に接続される所定の電位を有する配線は、全てローレベルの電位VSSが供給されるものとする。また、電流源回路15に電気的に接続される所定の電位を有する配線は、全てハイレベルの電位VDDが供給されるものとする。 Note that a low-level potential is supplied to the wiring VR [j] and the wiring VR [j + 1]. In addition, all the wirings having a predetermined potential that are electrically connected to the circuit 13 are supplied with the high-level potential VDD. In addition, all wirings having a predetermined potential electrically connected to the circuit 14 are supplied with the low-level potential VSS. In addition, all the wirings having a predetermined potential that are electrically connected to the current source circuit 15 are supplied with the high-level potential VDD.

また、トランジスタTr21、Tr24、Tr27、Tr30[j]、Tr30[j+1]、Tr31は飽和領域で動作するものとする。 The transistors Tr21, Tr24, Tr27, Tr30 [j], Tr30 [j + 1], and Tr31 are assumed to operate in the saturation region.

まず、時刻T01乃至時刻T02において、配線WW[i]にハイレベルの電位が与えられ、配線WW[i+1]にローレベルの電位が与えられる。上記動作により、図17に示すメモリセルMC[i、j]、メモリセルMC[i、j+1]、メモリセルMCR[i]においてトランジスタTr22がオンになる。また、メモリセルMC[i+1、j]、メモリセルMC[i+1、j+1]、メモリセルMCR[i+1]においてトランジスタTr22がオフの状態を維持する。 First, from time T01 to time T02, a high-level potential is applied to the wiring WW [i], and a low-level potential is applied to the wiring WW [i + 1]. Through the above operation, the transistor Tr22 is turned on in the memory cell MC [i, j], the memory cell MC [i, j + 1], and the memory cell MCR [i] illustrated in FIG. In addition, the transistor Tr22 is kept off in the memory cell MC [i + 1, j], the memory cell MC [i + 1, j + 1], and the memory cell MCR [i + 1].

また、時刻T01乃至時刻T02では、図17に示す配線WD[j]と配線WD[j+1]とに、第1の参照電位VPRから第1のアナログ電位を差し引いた電位がそれぞれ与えられる。具体的に、配線WD[j]には電位VPR−Vx[i、j]が与えられ、配線WD[j+1]には電位VPR−Vx[i、j+1]が与えられる。また、配線WDREFには第1の参照電位VPRが与えられ、配線RW[i]及び配線RW[i+1]には基準電位として電位VSSと電位VDDの間の電位、例えば電位(VDD+VSS)/2が与えられる。 From time T01 to time T02, a potential obtained by subtracting the first analog potential from the first reference potential VPR is applied to the wiring WD [j] and the wiring WD [j + 1] illustrated in FIG. Specifically, the potential VPR-Vx [i, j] is applied to the wiring WD [j], and the potential VPR-Vx [i, j + 1] is applied to the wiring WD [j + 1]. The wiring WDREF is supplied with the first reference potential VPR, and the wiring RW [i] and the wiring RW [i + 1] have a potential between the potential VSS and the potential VDD as a reference potential, for example, a potential (VDD + VSS) / 2. Given.

よって、図17に示すメモリセルMC[i、j]のノードN[i、j]にはトランジスタTr22を介して電位VPR−Vx[i、j]が与えられ、メモリセルMC[i、j+1]のノードN[i、j+1]にはトランジスタTr22を介して電位VPR−Vx[i、j+1]が与えられ、メモリセルMCR[i]のノードNREF[i]にはトランジスタTr22を介して電位VPRが与えられる。 Therefore, the node N [i, j] of the memory cell MC [i, j] illustrated in FIG. 17 is supplied with the potential VPR−Vx [i, j] through the transistor Tr22, and the memory cell MC [i, j + 1]. Node N [i, j + 1] is supplied with the potential VPR-Vx [i, j + 1] through the transistor Tr22, and the node NREF [i] of the memory cell MCR [i] is supplied with the potential VPR through the transistor Tr22. Given.

時刻T02が終了すると、図17に示す配線WW[i]に与えられる電位はハイレベルからローレベルに変化し、メモリセルMC[i、j]、メモリセルMC[i、j+1]、メモリセルMCR[i]においてトランジスタTr22がオフになる。上記動作により、ノードN[i、j]には電位VPR−Vx[i、j]が保持され、ノードN[i、j+1]には電位VPR−Vx[i、j+1]が保持され、ノードNREF[i]には電位VPRが保持される。 When the time T02 ends, the potential applied to the wiring WW [i] illustrated in FIG. 17 changes from the high level to the low level, and the memory cell MC [i, j], the memory cell MC [i, j + 1], and the memory cell MCR. In [i], the transistor Tr22 is turned off. Through the above operation, the node N [i, j] holds the potential VPR−Vx [i, j], the node N [i, j + 1] holds the potential VPR−Vx [i, j + 1], and the node NREF [I] holds the potential VPR.

次いで、時刻T03乃至時刻T04において、図17に示す配線WW[i]の電位はローレベルに維持され、配線WW[i+1]にハイレベルの電位が与えられる。上記動作により、図17に示すメモリセルMC[i+1、j]、メモリセルMC[i+1、j+1]、メモリセルMCR[i+1]においてトランジスタTr22がオンになる。また、メモリセルMC[i、j]、メモリセルMC[i、j+1]、メモリセルMCR[i]においてトランジスタTr22がオフの状態を維持する。 Next, at time T03 to time T04, the potential of the wiring WW [i] illustrated in FIG. 17 is maintained at a low level, and a high-level potential is applied to the wiring WW [i + 1]. Through the above operation, the transistor Tr22 is turned on in the memory cell MC [i + 1, j], the memory cell MC [i + 1, j + 1], and the memory cell MCR [i + 1] illustrated in FIG. Further, the transistor Tr22 is kept off in the memory cell MC [i, j], the memory cell MC [i, j + 1], and the memory cell MCR [i].

また、時刻T03乃至時刻T04では、図17に示す配線WD[j]と配線WD[j+1]とに、第1の参照電位VPRから第1のアナログ電位を差し引いた電位がそれぞれ与えられる。具体的に、配線WD[j]には電位VPR−Vx[i+1、j]が与えられ、配線WD[j+1]には電位VPR−Vx[i+1、j+1]が与えられる。また、配線WDREFには第1の参照電位VPRが与えられ、配線RW[i]及び配線RW[i+1]には基準電位として電位VSSと電位VDDの間の電位、例えば電位(VDD+VSS)/2が与えられる。 From time T03 to time T04, a potential obtained by subtracting the first analog potential from the first reference potential VPR is supplied to the wiring WD [j] and the wiring WD [j + 1] illustrated in FIG. Specifically, the potential VPR−Vx [i + 1, j] is applied to the wiring WD [j], and the potential VPR−Vx [i + 1, j + 1] is applied to the wiring WD [j + 1]. The wiring WDREF is supplied with the first reference potential VPR, and the wiring RW [i] and the wiring RW [i + 1] have a potential between the potential VSS and the potential VDD as a reference potential, for example, a potential (VDD + VSS) / 2. Given.

よって、図17に示すメモリセルMC[i+1、j]のノードN[i+1、j]にはトランジスタTr22を介して電位VPR−Vx[i+1、j]が与えられ、メモリセルMC[i+1、j+1]のノードN[i+1、j+1]にはトランジスタTr22を介して電位VPR−Vx[i+1、j+1]が与えられ、メモリセルMCR[i+1]のノードNREF[i+1]にはトランジスタTr22を介して電位VPRが与えられる。 Therefore, the node N [i + 1, j] of the memory cell MC [i + 1, j] illustrated in FIG. 17 is supplied with the potential VPR−Vx [i + 1, j] through the transistor Tr22, and the memory cell MC [i + 1, j + 1]. Node N [i + 1, j + 1] is supplied with the potential VPR-Vx [i + 1, j + 1] via the transistor Tr22, and the node NREF [i + 1] of the memory cell MCR [i + 1] is supplied with the potential VPR via the transistor Tr22. Given.

時刻T04が終了すると、図17に示す配線WW[i+1]に与えられる電位はハイレベルからローレベルに変化し、メモリセルMC[i+1、j]、メモリセルMC[i+1、j+1]、メモリセルMCR[i+1]においてトランジスタTr22がオフになる。上記動作により、ノードN[i+1、j]には電位VPR−Vx[i+1、j]が保持され、ノードN[i+1、j+1]には電位VPR−Vx[i+1、j+1]が保持され、ノードNREF[i+1]には電位VPRが保持される。 When the time T04 ends, the potential applied to the wiring WW [i + 1] illustrated in FIG. 17 changes from a high level to a low level, and the memory cell MC [i + 1, j], the memory cell MC [i + 1, j + 1], and the memory cell MCR. At [i + 1], the transistor Tr22 is turned off. Through the above operation, the node N [i + 1, j] holds the potential VPR−Vx [i + 1, j], the node N [i + 1, j + 1] holds the potential VPR−Vx [i + 1, j + 1], and the node NREF [I + 1] holds the potential VPR.

次いで、時刻T05乃至時刻T06において、図18に示す配線ORP及び配線ORMにハイレベルの電位が与えられる。図18に示す回路13[j]及び回路13[j+1]では、配線ORMにハイレベルの電位が与えられることで、トランジスタTr29がオンになり、トランジスタTr27のゲートは電位VDDが与えられることでリセットされる。また、図18に示す回路14[j]及び回路14[j+1]では、配線ORPにハイレベルの電位が与えられることで、トランジスタTr26がオンになり、トランジスタTr24のゲートは電位VSSが与えられることでリセットされる。 Next, at time T05 to time T06, a high-level potential is applied to the wiring ORP and the wiring ORM illustrated in FIG. In the circuit 13 [j] and the circuit 13 [j + 1] illustrated in FIG. 18, the transistor Tr29 is turned on when a high-level potential is applied to the wiring ORM, and the gate of the transistor Tr27 is reset when the potential VDD is applied. Is done. In the circuit 14 [j] and the circuit 14 [j + 1] illustrated in FIG. 18, the transistor Tr26 is turned on when a high-level potential is applied to the wiring ORP, and the potential VSS is applied to the gate of the transistor Tr24. To reset.

時刻T06が終了すると、図18に示す配線ORP及び配線ORMに与えられる電位はハイレベルからローレベルに変化し、回路13[j]及び回路13[j+1]においてトランジスタTr29がオフになり、回路14[j]及び回路14[j+1]においてトランジスタTr26がオフになる。上記動作により、回路13[j]及び回路13[j+1]においてトランジスタTr27のゲートに電位VDDが保持され、回路14[j]及び回路14[j+1]においてトランジスタTr24のゲートに電位VSSが保持される。 When the time T06 ends, the potentials applied to the wiring ORP and the wiring ORM illustrated in FIG. 18 change from a high level to a low level, the transistor Tr29 is turned off in the circuit 13 [j] and the circuit 13 [j + 1], and the circuit 14 In [j] and the circuit 14 [j + 1], the transistor Tr26 is turned off. With the above operation, the potential VDD is held at the gate of the transistor Tr27 in the circuits 13 [j] and 13 [j + 1], and the potential VSS is held at the gate of the transistor Tr24 in the circuits 14 [j] and 14 [j + 1]. .

次いで、時刻T07乃至時刻T08において、図18に示す配線OSPにハイレベルの電位が与えられる。また、図17に示す配線RW[i]及び配線RW[i+1]には基準電位として電位VSSと電位VDDの間の電位、例えば電位(VDD+VSS)/2が与えられる。配線OSPにハイレベルの電位が与えられることにより、回路14[j]及び回路14[j+1]においてトランジスタTr25がオンになる。 Next, at time T07 to time T08, a high-level potential is applied to the wiring OSP illustrated in FIG. In addition, a potential between the potential VSS and the potential VDD, for example, a potential (VDD + VSS) / 2 is supplied as a reference potential to the wiring RW [i] and the wiring RW [i + 1] illustrated in FIG. When the high-level potential is applied to the wiring OSP, the transistor Tr25 is turned on in the circuit 14 [j] and the circuit 14 [j + 1].

配線BL[j]に流れるI[j]が配線BLREFに流れる電流IREFよりも小さい場合、すなわちΔI[j]が正の場合、図17に示すメモリセルMC[i、j]のトランジスタTr21が引き込むことのできる電流と、メモリセルMC[i+1、j]のトランジスタTr21が引き込むことのできる電流との和が、トランジスタTr30[j]のドレイン電流より小さいことを意味する。よって、電流ΔI[j]が正の場合、回路14[j]においてトランジスタTr25がオンになると、トランジスタTr30[j]のドレイン電流の一部がトランジスタTr24のゲートに流れ込み、当該ゲートの電位が上昇し始める。そして、トランジスタTr24のドレイン電流が電流ΔI[j]とほぼ等しくなると、トランジスタTr24のゲートの電位は所定の値に収束する。このときのトランジスタTr24のゲートの電位は、トランジスタTr24のドレイン電流が電流ΔI[j]、すなわちIoffset[j](=ICP[j])となる電位に相当する。つまり、回路14[j]のトランジスタTr24は、電流ICP[j]を流し得る電流源に設定された状態であると言える。 When I [j] flowing through the wiring BL [j] is smaller than the current IREF flowing through the wiring BLREF, that is, when ΔI [j] is positive, the transistor Tr21 of the memory cell MC [i, j] illustrated in FIG. This means that the sum of the current that can be drawn and the current that can be drawn by the transistor Tr21 of the memory cell MC [i + 1, j] is smaller than the drain current of the transistor Tr30 [j]. Therefore, when the current ΔI [j] is positive and the transistor Tr25 is turned on in the circuit 14 [j], part of the drain current of the transistor Tr30 [j] flows into the gate of the transistor Tr24, and the potential of the gate increases. Begin to. When the drain current of the transistor Tr24 becomes substantially equal to the current ΔI [j], the potential of the gate of the transistor Tr24 converges to a predetermined value. The potential of the gate of the transistor Tr24 at this time corresponds to a potential at which the drain current of the transistor Tr24 becomes the current ΔI [j], that is, Ioffset [j] (= ICP [j]). That is, it can be said that the transistor Tr24 of the circuit 14 [j] is set to a current source that can flow the current ICP [j].

同様に、配線BL[j+1]に流れるI[j+1]が配線BLREFに流れる電流IREFよりも小さい場合、つまり電流ΔI[j+1]が正の場合、回路14[j+1]においてトランジスタTr25がオンになると、トランジスタTr30[j+1]のドレイン電流の一部がトランジスタTr24のゲートに流れ込み、当該ゲートの電位が上昇し始める。そして、トランジスタTr24のドレイン電流が電流ΔI[j+1]とほぼ等しくなると、トランジスタTr24のゲートの電位は所定の値に収束する。このときのトランジスタTr24のゲートの電位は、トランジスタTr24のドレイン電流が電流ΔI[j+1]、すなわちIoffset[j+1](=ICP[j+1])となる電位に相当する。つまり、回路14[j+1]のトランジスタTr24は、電流ICP[j+1]を流し得る電流源に設定された状態であると言える。 Similarly, when I [j + 1] flowing through the wiring BL [j + 1] is smaller than the current IREF flowing through the wiring BLREF, that is, when the current ΔI [j + 1] is positive, the transistor Tr25 is turned on in the circuit 14 [j + 1]. Part of the drain current of the transistor Tr30 [j + 1] flows into the gate of the transistor Tr24, and the potential of the gate starts to rise. When the drain current of the transistor Tr24 becomes substantially equal to the current ΔI [j + 1], the gate potential of the transistor Tr24 converges to a predetermined value. The potential of the gate of the transistor Tr24 at this time corresponds to a potential at which the drain current of the transistor Tr24 becomes the current ΔI [j + 1], that is, Ioffset [j + 1] (= ICP [j + 1]). That is, it can be said that the transistor Tr24 of the circuit 14 [j + 1] is set to a current source that can flow the current ICP [j + 1].

時刻T08が終了すると、図18に示す配線OSPに与えられる電位はハイレベルからローレベルに変化し、回路14[j]及び回路14[j+1]においてトランジスタTr25がオフになる。上記動作により、トランジスタTr24のゲートの電位は保持される。よって、回路14[j]は電流ICP[j]を流し得る電流源に設定された状態を維持し、回路14[j+1]は電流ICP[j+1]を流し得る電流源に設定された状態を維持する。 When the time T08 ends, the potential applied to the wiring OSP illustrated in FIG. 18 changes from a high level to a low level, and the transistor Tr25 is turned off in the circuit 14 [j] and the circuit 14 [j + 1]. With the above operation, the potential of the gate of the transistor Tr24 is maintained. Therefore, the circuit 14 [j] maintains a state set as a current source capable of flowing the current ICP [j], and the circuit 14 [j + 1] maintains a state set as a current source capable of flowing the current ICP [j + 1]. To do.

次いで、時刻T09乃至時刻T10において、図18に示す配線OSMにハイレベルの電位が与えられる。また、図17に示す配線RW[i]及び配線RW[i+1]には基準電位として電位VSSと電位VDDの間の電位、例えば電位(VDD+VSS)/2が与えられる。配線OSMにハイレベルの電位が与えられることにより、回路13[j]及び回路13[j+1]においてトランジスタTr28がオンになる。 Next, at time T09 to time T10, a high-level potential is applied to the wiring OSM illustrated in FIG. In addition, a potential between the potential VSS and the potential VDD, for example, a potential (VDD + VSS) / 2 is supplied as a reference potential to the wiring RW [i] and the wiring RW [i + 1] illustrated in FIG. When the high-level potential is applied to the wiring OSM, the transistor Tr28 is turned on in the circuit 13 [j] and the circuit 13 [j + 1].

配線BL[j]に流れるI[j]が配線BLREFに流れる電流IREFよりも大きい場合、すなわちΔI[j]が負の場合、図17に示すメモリセルMC[i、j]のトランジスタTr21が引き込むことのできる電流と、メモリセルMC[i+1、j]のトランジスタTr21が引き込むことのできる電流との和が、トランジスタTr30[j]のドレイン電流より大きいことを意味する。よって、電流ΔI[j]が負の場合、回路13[j]においてトランジスタTr28がオンになると、トランジスタTr27のゲートから配線BL[j]に電流が流れ出し、当該ゲートの電位が下降し始める。そして、トランジスタTr27のドレイン電流が電流ΔI[j]とほぼ等しくなると、トランジスタTr27のゲートの電位は所定の値に収束する。このときのトランジスタTr27のゲートの電位は、トランジスタTr27のドレイン電流が電流ΔI[j]、すなわちIoffset[j](=ICM[j])となる電位に相当する。つまり、回路13[j]のトランジスタTr27は、電流ICM[j]を流し得る電流源に設定された状態であると言える。 When I [j] flowing through the wiring BL [j] is larger than the current IREF flowing through the wiring BLREF, that is, when ΔI [j] is negative, the transistor Tr21 of the memory cell MC [i, j] illustrated in FIG. This means that the sum of the current that can be drawn and the current that can be drawn by the transistor Tr21 of the memory cell MC [i + 1, j] is larger than the drain current of the transistor Tr30 [j]. Therefore, when the current ΔI [j] is negative, when the transistor Tr28 is turned on in the circuit 13 [j], current flows from the gate of the transistor Tr27 to the wiring BL [j], and the potential of the gate starts to decrease. When the drain current of the transistor Tr27 becomes substantially equal to the current ΔI [j], the potential of the gate of the transistor Tr27 converges to a predetermined value. At this time, the gate potential of the transistor Tr27 corresponds to a potential at which the drain current of the transistor Tr27 becomes the current ΔI [j], that is, Ioffset [j] (= ICM [j]). That is, it can be said that the transistor Tr27 of the circuit 13 [j] is set to a current source that can flow the current ICM [j].

同様に、配線BL[j+1]に流れるI[j+1]が配線BLREFに流れる電流IREFよりも大きい場合、つまり電流ΔI[j+1]が負の場合、回路13[j+1]においてトランジスタTr28がオンになると、トランジスタTr27のゲートから配線BL[j+1]に電流が流れ出し、当該ゲートの電位が下降し始める。そして、トランジスタTr27のドレイン電流が電流ΔI[j+1]の絶対値とほぼ等しくなると、トランジスタTr27のゲートの電位は所定の値に収束する。このときのトランジスタTr27のゲートの電位は、トランジスタTr27のドレイン電流が電流ΔI[j+1]、すなわちIoffset[j+1](=ICM[j+1])の絶対値に等しい電位に相当する。つまり、回路13[j+1]のトランジスタTr27は、電流ICM[j+1]を流し得る電流源に設定された状態であると言える。 Similarly, when I [j + 1] flowing through the wiring BL [j + 1] is larger than the current IREF flowing through the wiring BLREF, that is, when the current ΔI [j + 1] is negative, the transistor Tr28 is turned on in the circuit 13 [j + 1]. A current flows from the gate of the transistor Tr27 to the wiring BL [j + 1], and the potential of the gate starts to decrease. When the drain current of the transistor Tr27 becomes substantially equal to the absolute value of the current ΔI [j + 1], the potential of the gate of the transistor Tr27 converges to a predetermined value. The potential of the gate of the transistor Tr27 at this time corresponds to a potential at which the drain current of the transistor Tr27 is equal to the current ΔI [j + 1], that is, the absolute value of Ioffset [j + 1] (= ICM [j + 1]). That is, it can be said that the transistor Tr27 of the circuit 13 [j + 1] is set to a current source that can flow the current ICM [j + 1].

時刻T10が終了すると、図18に示す配線OSMに与えられる電位はハイレベルからローレベルに変化し、回路13[j]及び回路13[j+1]においてトランジスタTr28がオフになる。上記動作により、トランジスタTr27のゲートの電位は保持される。よって、回路13[j]は電流ICM[j]を流し得る電流源に設定された状態を維持し、回路13[j+1]は電流ICM[j+1]を流し得る電流源に設定された状態を維持する。 When the time T10 ends, the potential applied to the wiring OSM illustrated in FIG. 18 changes from a high level to a low level, and the transistor Tr28 is turned off in the circuit 13 [j] and the circuit 13 [j + 1]. Through the above operation, the potential of the gate of the transistor Tr27 is maintained. Therefore, the circuit 13 [j] maintains a state set as a current source capable of flowing the current ICM [j], and the circuit 13 [j + 1] maintains a state set as a current source capable of flowing the current ICM [j + 1]. To do.

なお、回路14[j]及び回路14[j+1]において、トランジスタTr24は電流を引き込む機能を有する。そのため、時刻T07乃至時刻T08において配線BL[j]に流れる電流I[j]が配線BLREFに流れる電流IREFよりも大きくΔI[j]が負の場合、或いは、配線BL[j+1]に流れる電流I[j+1]が配線BLREFに流れる電流IREFよりも大きくΔI[j+1]が負の場合、回路14[j]または回路14[j+1]から過不足なく配線BL[j]または配線BL[j+1]に電流を供給するのが難しくなる恐れがある。この場合、配線BL[j]または配線BL[j+1]に流れる電流と、配線BLREFに流れる電流とのバランスを取るために、メモリセルMCのトランジスタTr21と、回路14[j]または回路14[j+1]のトランジスタTr24と、トランジスタTr30[j]またはTr30[j+1]とが、共に飽和領域で動作することが困難になる可能性がある。 Note that in the circuit 14 [j] and the circuit 14 [j + 1], the transistor Tr24 has a function of drawing current. Therefore, when the current I [j] flowing through the wiring BL [j] is larger than the current IREF flowing through the wiring BLREF from time T07 to time T08 and ΔI [j] is negative, or the current I flowing through the wiring BL [j + 1] When [j + 1] is larger than the current IREF flowing through the wiring BLREF and ΔI [j + 1] is negative, the current flows from the circuit 14 [j] or the circuit 14 [j + 1] to the wiring BL [j] or the wiring BL [j + 1] without excess or deficiency. May be difficult to supply. In this case, in order to balance the current flowing through the wiring BL [j] or the wiring BL [j + 1] and the current flowing through the wiring BLREF, the transistor Tr21 of the memory cell MC, the circuit 14 [j], or the circuit 14 [j + 1]. ] Transistor Tr24 and transistor Tr30 [j] or Tr30 [j + 1] may be difficult to operate in the saturation region.

時刻T07乃至時刻T08においてΔI[j]が負の場合でも、トランジスタTr21、Tr24、Tr30[j]またはTr30[j+1]における飽和領域での動作を確保するために、時刻T05乃至時刻T06において、トランジスタTr27のゲートを電位VDDにリセットするのではなく、トランジスタTr27のゲートの電位を所定のドレイン電流が得られる程度の高さに設定しておいても良い。上記構成により、トランジスタTr30[j]またはTr30[j+1]のドレイン電流に加えてトランジスタTr27から電流が供給されるため、トランジスタTr21において引き込めない分の電流を、トランジスタTr24においてある程度引き込むことができるため、トランジスタTr21、Tr24、Tr30[j]またはTr30[j+1]における飽和領域での動作を確保することができる。 Even when ΔI [j] is negative from time T07 to time T08, in order to ensure the operation in the saturation region of the transistor Tr21, Tr24, Tr30 [j], or Tr30 [j + 1], the transistor from time T05 to time T06 Instead of resetting the gate of Tr27 to the potential VDD, the gate potential of the transistor Tr27 may be set to such a level that a predetermined drain current can be obtained. With the above structure, since current is supplied from the transistor Tr27 in addition to the drain current of the transistor Tr30 [j] or Tr30 [j + 1], a current that cannot be drawn in the transistor Tr21 can be drawn to some extent in the transistor Tr24. The operation in the saturation region of the transistors Tr21, Tr24, Tr30 [j] or Tr30 [j + 1] can be ensured.

なお、時刻T09乃至時刻T10において、配線BL[j]に流れるI[j]が配線BLREFに流れる電流IREFよりも小さい場合、すなわちΔI[j]が正の場合、時刻T07乃至時刻T08において回路14[j]が電流ICP[j]を流し得る電流源に既に設定されているため、回路13[j]においてトランジスタTr27のゲートの電位はほぼ電位VDDのままとなる。同様に、配線BL[j+1]に流れるI[j+1]が配線BLREFに流れる電流IREFよりも小さい場合、すなわちΔI[j+1]が正の場合、時刻T07乃至時刻T08において回路14[j+1]が電流ICP[j+1]を流し得る電流源に既に設定されているため、回路13[j+1]においてトランジスタTr27のゲートの電位はほぼ電位VDDのままとなる。 Note that in the period from time T09 to time T10, when I [j] flowing through the wiring BL [j] is smaller than the current IREF flowing through the wiring BLREF, that is, when ΔI [j] is positive, the circuit 14 is processed from time T07 to time T08. Since [j] has already been set as a current source that can flow the current ICP [j], the potential of the gate of the transistor Tr27 in the circuit 13 [j] remains substantially at the potential VDD. Similarly, when I [j + 1] flowing through the wiring BL [j + 1] is smaller than the current IREF flowing through the wiring BLREF, that is, when ΔI [j + 1] is positive, the circuit 14 [j + 1] is switched to the current ICP from time T07 to time T08. Since the current source that can flow [j + 1] has already been set, the potential of the gate of the transistor Tr27 in the circuit 13 [j + 1] remains substantially at the potential VDD.

次いで、時刻T11乃至時刻T12において、図17に示す配線RW[i]に第2のアナログ電位Vw[i]が与えられる。また、配線RW[i+1]には、基準電位として電位VSSと電位VDDの間の電位、例えば電位(VDD+VSS)/2が与えられたままである。具体的に、配線RW[i]の電位は、基準電位である電位VSSと電位VDDの間の電位、例えば電位(VDD+VSS)/2に対して電位差Vw[i]だけ高い電位となるが、以下説明を分かり易くするために、配線RW[i]の電位は電位Vw[i]であると仮定する。 Next, at time T11 to time T12, the second analog potential Vw [i] is applied to the wiring RW [i] illustrated in FIG. The wiring RW [i + 1] is still supplied with a potential between the potential VSS and the potential VDD, for example, the potential (VDD + VSS) / 2 as the reference potential. Specifically, the potential of the wiring RW [i] is higher by a potential difference Vw [i] than the potential between the potential VSS and the potential VDD, for example, the potential (VDD + VSS) / 2. For easy understanding, it is assumed that the potential of the wiring RW [i] is the potential Vw [i].

配線RW[i]が電位Vw[i]になると、容量素子C11の第1の電極の電位の変化量がほぼノードNの電位の変化量に反映されるものと仮定すると、図17に示すメモリセルMC[i、j]におけるノードNの電位はVPR−Vx[i、j]+Vw[i]となり、メモリセルMC[i、j+1]におけるノードNの電位はVPR−Vx[i、j+1]+Vw[i]となる。そして、上記の式a14から、メモリセルMC[i、j]に対応する第1のアナログデータと第2のアナログデータの積和値は、電流ΔI[j]からIoffset[j]を差し引いた電流、すなわち、配線BL[j]から流れ出る電流Iout[j]に反映されることが分かる。また、メモリセルMC[i、j+1]に対応する第1のアナログデータと第2のアナログデータの積和値は、電流ΔI[j+1]からIoffset[j+1]を差し引いた電流、すなわち、配線BL[j+1]から流れ出る電流Iout[j+1]に反映されることが分かる。 When it is assumed that when the wiring RW [i] becomes the potential Vw [i], the amount of change in the potential of the first electrode of the capacitor C11 is substantially reflected in the amount of change in the potential of the node N, the memory illustrated in FIG. The potential of the node N in the cell MC [i, j] is VPR−Vx [i, j] + Vw [i], and the potential of the node N in the memory cell MC [i, j + 1] is VPR−Vx [i, j + 1] + Vw. [I]. The product sum value of the first analog data and the second analog data corresponding to the memory cell MC [i, j] is the current obtained by subtracting Ioffset [j] from the current ΔI [j]. In other words, it is reflected in the current Iout [j] flowing out from the wiring BL [j]. The product sum of the first analog data and the second analog data corresponding to the memory cell MC [i, j + 1] is a current obtained by subtracting Ioffset [j + 1] from the current ΔI [j + 1], that is, the wiring BL [ It can be seen that the current Iout [j + 1] flowing out from j + 1] is reflected.

時刻T12が終了すると、配線RW[i]には、再度、基準電位である電位VSSと電位VDDの間の電位、例えば電位(VDD+VSS)/2が与えられる。 When the time T12 ends, the wiring RW [i] is again supplied with a potential between the potential VSS and the potential VDD which is the reference potential, for example, the potential (VDD + VSS) / 2.

次いで、時刻T13乃至時刻T14において、図17に示す配線RW[i+1]に第2のアナログ電位Vw[i+1]が与えられる。また、配線RW[i]には、基準電位として電位VSSと電位VDDの間の電位、例えば電位(VDD+VSS)/2が与えられたままである。具体的に、配線RW[i+1]の電位は、基準電位である電位VSSと電位VDDの間の電位、例えば電位(VDD+VSS)/2に対して電位差Vw[i+1]だけ高い電位となるが、以下説明を分かり易くするために、配線RW[i+1]の電位は電位Vw[i+1]であると仮定する。 Next, at time T13 to time T14, the second analog potential Vw [i + 1] is applied to the wiring RW [i + 1] illustrated in FIG. The wiring RW [i] is still supplied with a potential between the potential VSS and the potential VDD, for example, the potential (VDD + VSS) / 2 as the reference potential. Specifically, the potential of the wiring RW [i + 1] is higher by a potential difference Vw [i + 1] than the potential between the reference potential VSS and the potential VDD, for example, the potential (VDD + VSS) / 2. For ease of explanation, it is assumed that the potential of the wiring RW [i + 1] is the potential Vw [i + 1].

配線RW[i+1]が電位Vw[i+1]になると、容量素子C11の第1の電極の電位の変化量がほぼノードNの電位の変化量に反映されるものと仮定すると、図17に示すメモリセルMC[i+1、j]におけるノードNの電位はVPR−Vx[i+1、j]+Vw[i+1]となり、メモリセルMC[i+1、j+1]におけるノードNの電位はVPR−Vx[i+1、j+1]+Vw[i+1]となる。そして、上記の式a14から、メモリセルMC[i+1、j]に対応する第1のアナログデータと第2のアナログデータの積和値は、電流ΔI[j]からIoffset[j]を差し引いた電流、すなわち、Iout[j]に反映されることが分かる。また、メモリセルMC[i+1、j+1]に対応する第1のアナログデータと第2のアナログデータの積和値は、電流ΔI[j+1]からIoffset[j+1]を差し引いた電流、すなわち、Iout[j+1]に反映されることが分かる。 When it is assumed that when the wiring RW [i + 1] becomes the potential Vw [i + 1], the amount of change in the potential of the first electrode of the capacitor C11 is reflected in the amount of change in the potential of the node N, the memory illustrated in FIG. The potential of the node N in the cell MC [i + 1, j] is VPR−Vx [i + 1, j] + Vw [i + 1], and the potential of the node N in the memory cell MC [i + 1, j + 1] is VPR−Vx [i + 1, j + 1] + Vw. [I + 1]. The product sum value of the first analog data and the second analog data corresponding to the memory cell MC [i + 1, j] is the current obtained by subtracting Ioffset [j] from the current ΔI [j]. That is, it can be seen that it is reflected in Iout [j]. The product sum value of the first analog data and the second analog data corresponding to the memory cell MC [i + 1, j + 1] is a current obtained by subtracting Ioffset [j + 1] from the current ΔI [j + 1], that is, Iout [j + 1]. ] Is reflected in the

時刻T14が終了すると、配線RW[i+1]には、再度、基準電位である電位VSSと電位VDDの間の電位、例えば電位(VDD+VSS)/2が与えられる。 When the time T14 ends, the wiring RW [i + 1] is again supplied with a potential between the potential VSS and the potential VDD, for example, the potential (VDD + VSS) / 2.

次いで、時刻T15乃至時刻T16において、図17に示す配線RW[i]に第2のアナログ電位Vw[i]が与えられ、配線RW[i+1]に第2のアナログ電位Vw[i+1]が与えられる。具体的に、配線RW[i]の電位は、基準電位である電位VSSと電位VDDの間の電位、例えば電位(VDD+VSS)/2に対して電位差Vw[i]だけ高い電位となり、配線RW[i+1]の電位は、基準電位である電位VSSと電位VDDの間の電位、例えば電位(VDD+VSS)/2に対して電位差Vw[i+1]だけ高い電位となるが、以下説明を分かり易くするために、配線RW[i]の電位は電位Vw[i]であり、配線RW[i+1]の電位は電位Vw[i+1]であると仮定する。 Next, at time T15 to time T16, the second analog potential Vw [i] is supplied to the wiring RW [i] illustrated in FIG. 17, and the second analog potential Vw [i + 1] is supplied to the wiring RW [i + 1]. . Specifically, the potential of the wiring RW [i] is higher by a potential difference Vw [i] than a potential between the reference potential VSS and the potential VDD, for example, the potential (VDD + VSS) / 2, and the wiring RW [i] The potential of (i + 1) is higher than the potential between the potential VSS and the potential VDD, for example, the potential (VDD + VSS) / 2 by a potential difference Vw [i + 1]. Further, it is assumed that the potential of the wiring RW [i] is the potential Vw [i] and the potential of the wiring RW [i + 1] is the potential Vw [i + 1].

配線RW[i]が電位Vw[i]になると、容量素子C11の第1の電極の電位の変化量がほぼノードNの電位の変化量に反映されるものと仮定すると、図17に示すメモリセルMC[i、j]におけるノードNの電位はVPR−Vx[i、j]+Vw[i]となり、メモリセルMC[i、j+1]におけるノードNの電位はVPR−Vx[i、j+1]+Vw[i]となる。また、配線RW[i+1]が電位Vw[i+1]になると、容量素子C11の第1の電極の電位の変化量がほぼノードNの電位の変化量に反映されるものと仮定すると、図17に示すメモリセルMC[i+1、j]におけるノードNの電位はVPR−Vx[i+1、j]+Vw[i+1]となり、メモリセルMC[i+1、j+1]におけるノードNの電位はVPR−Vx[i+1、j+1]+Vw[i+1]となる。 When it is assumed that when the wiring RW [i] becomes the potential Vw [i], the amount of change in the potential of the first electrode of the capacitor C11 is substantially reflected in the amount of change in the potential of the node N, the memory illustrated in FIG. The potential of the node N in the cell MC [i, j] is VPR−Vx [i, j] + Vw [i], and the potential of the node N in the memory cell MC [i, j + 1] is VPR−Vx [i, j + 1] + Vw. [I]. Further, when it is assumed that when the wiring RW [i + 1] becomes the potential Vw [i + 1], the amount of change in the potential of the first electrode of the capacitor C11 is substantially reflected in the amount of change in the potential of the node N, FIG. The potential of the node N in the memory cell MC [i + 1, j] shown is VPR−Vx [i + 1, j] + Vw [i + 1], and the potential of the node N in the memory cell MC [i + 1, j + 1] is VPR−Vx [i + 1, j + 1. ] + Vw [i + 1].

そして、上記の式a14から、メモリセルMC[i、j]とメモリセルMC[i+1、j]とに対応する第1のアナログデータと第2のアナログデータの積和値は、電流ΔI[j]からIoffset[j]を差し引いた電流、すなわち、電流Iout[j]に反映されることが分かる。また、メモリセルMC[i、j+1]とメモリセルMC[i+1、j+1]とに対応する第1のアナログデータと第2のアナログデータの積和値は、電流ΔI[j+1]からIoffset[j+1]を差し引いた電流、すなわち、電流Iout[j+1]に反映されることが分かる。 From the above equation a14, the product sum value of the first analog data and the second analog data corresponding to the memory cell MC [i, j] and the memory cell MC [i + 1, j] is the current ΔI [j ] Is subtracted from Ioffset [j], that is, the current Iout [j] is reflected. Further, the product sum value of the first analog data and the second analog data corresponding to the memory cell MC [i, j + 1] and the memory cell MC [i + 1, j + 1] is obtained from the current ΔI [j + 1] to Ioffset [j + 1]. It can be seen that the current is subtracted from the current Iout [j + 1].

時刻T16が終了すると、配線RW[i]及び配線RW[i+1]には、再度、基準電位である電位VSSと電位VDDの間の電位、例えば電位(VDD+VSS)/2が与えられる。 When the time T16 ends, the wiring RW [i] and the wiring RW [i + 1] are again supplied with a potential between the potential VSS and the potential VDD, for example, the potential (VDD + VSS) / 2.

上記構成により、積和演算を小さな回路規模で行うことができる。また、上記構成により、積和演算を高速で行うことができる。また、上記構成により、低消費電力で積和演算を行うことができる。 With the above configuration, the product-sum operation can be performed with a small circuit scale. In addition, with the above configuration, the product-sum operation can be performed at high speed. In addition, with the above configuration, the product-sum operation can be performed with low power consumption.

なお、トランジスタTr22、Tr25、Tr26、Tr28、及びTr29は、オフ電流の著しく低いトランジスタを用いることが望ましい。トランジスタTr22にオフ電流の著しく低いトランジスタを用いることにより、ノードNの電位の保持を長時間に渡って行うことができる。また、トランジスタTr25及びTr26にオフ電流の著しく低いトランジスタを用いることにより、トランジスタTr24のゲートの電位の保持を、長時間に渡って行うことができる。また、トランジスタTr28及びTr29にオフ電流の著しく低いトランジスタを用いることにより、トランジスタTr27のゲートの電位の保持を、長時間に渡って行うことができる。 Note that transistors Tr22, Tr25, Tr26, Tr28, and Tr29 are preferably transistors with extremely low off-state current. By using a transistor with extremely low off-state current as the transistor Tr22, the potential of the node N can be held for a long time. Further, by using transistors with extremely low off-state current for the transistors Tr25 and Tr26, the potential of the gate of the transistor Tr24 can be held for a long time. Further, by using transistors with extremely low off-state current for the transistors Tr28 and Tr29, the potential of the gate of the transistor Tr27 can be held for a long time.

トランジスタのオフ電流を下げるには、例えば、チャネル形成領域をバンドギャップが大きい半導体で形成すればよい。上述したように、バンドギャップが大きい半導体とは、バンドギャップが2.2eV以上の半導体を指す場合があるが、このような半導体材料として酸化物半導体が挙げられる。トランジスタTr22、Tr25、Tr26、Tr28、及びTr29として、OSトランジスタを用いればよい。 In order to reduce the off-state current of the transistor, for example, a channel formation region may be formed using a semiconductor with a wide band gap. As described above, a semiconductor having a large band gap may refer to a semiconductor having a band gap of 2.2 eV or more. As such a semiconductor material, an oxide semiconductor can be given. OS transistors may be used as the transistors Tr22, Tr25, Tr26, Tr28, and Tr29.

本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することが可能である。 This embodiment can be implemented in appropriate combination with any of the other embodiments.

(実施の形態5)
本実施の形態では、実施の形態1に示す表示ユニット110のより具体的な構成例について説明する。なお、本実施の形態では、発光素子として有機EL素子を適用し、個々の画素にトランジスタを有する表示装置(アクティブ型の有機ELディスプレイともいう)について説明する。
(Embodiment 5)
In this embodiment, a more specific structure example of the display unit 110 described in Embodiment 1 will be described. Note that in this embodiment, a display device (also referred to as an active organic EL display) in which an organic EL element is used as a light-emitting element and a transistor is included in each pixel is described.

<<画素回路例>>
図20(A)は、有機EL素子を有する表示装置に用いることができる画素10の回路例である。図20(B)は、図20(A)に示す画素10の動作例を示すタイミングチャートである。
<< Example of pixel circuit >>
FIG. 20A is a circuit example of the pixel 10 that can be used for a display device including an organic EL element. FIG. 20B is a timing chart illustrating an operation example of the pixel 10 illustrated in FIG.

画素10は、走査線GL、信号線SL、配線ML、配線CTLおよび配線ANLと電気的に接続されている。また、画素10は、トランジスタ221乃至223、容量素子224、および有機EL素子227を有する。 The pixel 10 is electrically connected to the scanning line GL, the signal line SL, the wiring ML, the wiring CTL, and the wiring ANL. In addition, the pixel 10 includes transistors 221 to 223, a capacitor 224, and an organic EL element 227.

有機EL素子227は、エレクトロルミネッセンスを利用する発光素子(「EL素子」ともいう)である。有機EL素子227は、一対の電極(アノードおよびカソード)を有し、電流または電圧によって輝度を制御することができる。有機EL素子は、一対の電極間に発光性の有機化合物を含む層(「EL層」ともいう)を有する。一対の電極間に、有機EL素子の閾値電圧よりも大きい電位差を生じさせると、EL層に陽極側から正孔が注入され、陰極側から電子が注入される。注入された電子と正孔はEL層において再結合し、EL層に含まれる発光物質が発光する。 The organic EL element 227 is a light-emitting element (also referred to as an “EL element”) that uses electroluminescence. The organic EL element 227 has a pair of electrodes (anode and cathode), and the luminance can be controlled by current or voltage. An organic EL element has a layer containing a light-emitting organic compound (also referred to as an “EL layer”) between a pair of electrodes. When a potential difference larger than the threshold voltage of the organic EL element is generated between the pair of electrodes, holes are injected into the EL layer from the anode side and electrons are injected from the cathode side. The injected electrons and holes are recombined in the EL layer, and the light-emitting substance contained in the EL layer emits light.

図20(A)では、トランジスタ221乃至223はn型トランジスタであるが、これらの一部または全てをp型トランジスタとしてもよい。また、トランジスタ221乃至223はゲートに電気的に接続されているバックゲートを有する。このようなデバイス構造とすることで、トランジスタ221乃至223の電流駆動能力を向上させることができる。トランジスタ221乃至223の一部または全てがバックゲートを有さないトランジスタでもよい。 In FIG. 20A, the transistors 221 to 223 are n-type transistors, but some or all of them may be p-type transistors. In addition, the transistors 221 to 223 each include a back gate that is electrically connected to the gate. With such a device structure, the current driving capability of the transistors 221 to 223 can be improved. A part or all of the transistors 221 to 223 may have no back gate.

トランジスタ221は、トランジスタ222のゲート(ノード225)と信号線SLとの間を接続するパストランジスタである。トランジスタ223は、配線MLと有機EL素子227のアノードとの間を接続するパストランジスタである。トランジスタ222は駆動トランジスタであり、有機EL素子227に電流を供給する、電流源として機能する。トランジスタ222のドレイン電流の大きさによって、有機EL素子227の輝度が調節される。容量素子224は、ノード226とノード225の間の電圧を保持する保持容量である。 The transistor 221 is a pass transistor that connects between the gate (node 225) of the transistor 222 and the signal line SL. The transistor 223 is a pass transistor that connects between the wiring ML and the anode of the organic EL element 227. The transistor 222 is a drive transistor and functions as a current source that supplies current to the organic EL element 227. The luminance of the organic EL element 227 is adjusted by the magnitude of the drain current of the transistor 222. The capacitor 224 is a storage capacitor that holds a voltage between the node 226 and the node 225.

トランジスタ222の駆動能力にばらつきが発生すると、画素10ごとに有機EL素子227の輝度にばらつきが発生し、表示品位を低下させてしまう。図20(A)に示す画素10は、トランジスタ222のドレイン電流をモニターすることで、有機EL素子227の輝度ばらつきを補正する機能を有する。 When the driving capability of the transistor 222 varies, the luminance of the organic EL element 227 varies for each pixel 10 and the display quality is deteriorated. A pixel 10 illustrated in FIG. 20A has a function of correcting luminance variation of the organic EL element 227 by monitoring the drain current of the transistor 222.

図20(B)に、図20(A)に示す走査線GLの電位と、信号線SLに供給される画像信号のタイミングチャートを例示する。なお、図20(B)に示すタイミングチャートは、画素10に含まれるトランジスタが全てnチャネル型である場合を示している。 FIG. 20B illustrates a timing chart of the potential of the scanning line GL illustrated in FIG. 20A and the image signal supplied to the signal line SL. Note that the timing chart illustrated in FIG. 20B illustrates the case where all the transistors included in the pixel 10 are n-channel transistors.

期間P1は書き込み動作期間であり、有機EL素子227は発光させない。走査線GLにハイレベルの電位が与えられ、トランジスタ221及びトランジスタ223がオンとなる。信号線SLには、画像信号として電位Vdataが与えられる。電位Vdataは、トランジスタ221を介してノード225に与えられる。 The period P1 is a writing operation period, and the organic EL element 227 does not emit light. A high-level potential is applied to the scan line GL, so that the transistors 221 and 223 are turned on. The signal line SL is supplied with the potential Vdata as an image signal. The potential Vdata is supplied to the node 225 through the transistor 221.

トランジスタ222がnチャネル型である場合、期間P1では、配線MLの電位が、配線CTLの電位に有機EL素子227の閾値電圧Vtheを加算した電位よりも低く、配線ANLの電位が、配線MLの電位よりも高いことが望ましい。上記構成により、トランジスタ222のドレイン電流を、有機EL素子227ではなく配線MLの方に優先的に流すことができる。 When the transistor 222 is an n-channel transistor, in the period P1, the potential of the wiring ML is lower than a potential obtained by adding the threshold voltage Vthe of the organic EL element 227 to the potential of the wiring CTL, and the potential of the wiring ANL is lower than that of the wiring ML. Desirably higher than the potential. With the above structure, the drain current of the transistor 222 can flow preferentially through the wiring ML instead of the organic EL element 227.

期間P2は発光期間であり、有機EL素子227は発光する。走査線GLにローレベルの電位が与えられ、トランジスタ221及びトランジスタ223がオフとなる。トランジスタ221がオフになることで、ノード225において、電位Vdataが保持される。また、配線ANLには電位Vanoが与えられ、配線CTLには電位Vcatが与えられる。電位Vanoは、電位Vcatに有機EL素子227の閾値電圧Vtheを加算した電位よりも高くすることが望ましい。配線ANLと配線CTLとの間に上記電位差が設けられることにより、トランジスタ222のドレイン電流が有機EL素子227に供給され、有機EL素子227が発光する。 The period P2 is a light emission period, and the organic EL element 227 emits light. A low-level potential is applied to the scan line GL, so that the transistors 221 and 223 are turned off. When the transistor 221 is turned off, the potential Vdata is maintained at the node 225. A potential Vano is applied to the wiring ANL, and a potential Vcat is applied to the wiring CTL. The potential Vano is desirably higher than the potential obtained by adding the threshold voltage Vthe of the organic EL element 227 to the potential Vcat. By providing the potential difference between the wiring ANL and the wiring CTL, the drain current of the transistor 222 is supplied to the organic EL element 227, and the organic EL element 227 emits light.

次いで、期間P3は、トランジスタ222のドレイン電流を取得するモニター期間である。走査線GLにハイレベルの電位が与えられ、トランジスタ221及びトランジスタ223がオンとなる。信号線SLには、トランジスタ222のゲート電圧が閾値電圧Vthよりも大きくなるような電位が与えられる。配線MLの電位は、配線CTLの電位に有機EL素子227の閾値電圧Vtheを加算した電位よりも低くし、配線ANLの電位は、配線MLの電位よりも高くすることが望ましい。上記構成により、トランジスタ222のドレイン電流を、有機EL素子227ではなく配線MLの方に優先的に流すことができる。 Next, the period P <b> 3 is a monitoring period for acquiring the drain current of the transistor 222. A high-level potential is applied to the scan line GL, so that the transistors 221 and 223 are turned on. A potential is applied to the signal line SL such that the gate voltage of the transistor 222 is higher than the threshold voltage Vth. The potential of the wiring ML is preferably lower than the potential obtained by adding the threshold voltage Vthe of the organic EL element 227 to the potential of the wiring CTL, and the potential of the wiring ANL is preferably higher than the potential of the wiring ML. With the above structure, the drain current of the transistor 222 can flow preferentially through the wiring ML instead of the organic EL element 227.

期間P3で画素10から配線MLに出力される電流IMONは、発光期間にトランジスタ222に流れるドレイン電流に相当する。電流IMONはモニター回路に供給される。モニター回路は、電流IMONを解析し、解析結果に基づいて、補正信号を生成する。以上の動作によって、画素10は輝度のずれを補正することができる。 A current I MON output from the pixel 10 to the wiring ML in the period P3 corresponds to a drain current flowing in the transistor 222 during the light emission period. The current I MON is supplied to the monitor circuit. The monitor circuit analyzes the current I MON and generates a correction signal based on the analysis result. Through the above operation, the pixel 10 can correct the luminance shift.

上記モニター動作を発光動作の後に常に行う必要はない。例えば、画素10において、データの書き込み動作と発光動作のサイクルを複数回繰り返した後に、モニター動作を行うようにすることができる。また、モニター動作させた後、最小の階調値[0]に対応するデータ信号を画素10に書き込むことで、有機EL素子227を非発光状態にするようにしてもよい。 It is not always necessary to perform the above monitor operation after the light emission operation. For example, in the pixel 10, the monitoring operation can be performed after the cycle of data writing operation and light emitting operation is repeated a plurality of times. Alternatively, the organic EL element 227 may be brought into a non-light emitting state by writing a data signal corresponding to the minimum gradation value [0] to the pixel 10 after the monitor operation.

図20(A)に示す画素10は、複数の走査線に接続されていてもよい。その場合の回路図を図21(A)に示す。図21(A)に示す画素10において、トランジスタ221のゲートは走査線GL1に電気的に接続され、トランジスタ223のゲートは走査線GL2に電気的に接続されている。このように、トランジスタ221とトランジスタ223のオン・オフを個別に制御することで、モニター動作のタイミングをより自由に制御することができる。 A pixel 10 illustrated in FIG. 20A may be connected to a plurality of scan lines. A circuit diagram in that case is shown in FIG. In the pixel 10 illustrated in FIG. 21A, the gate of the transistor 221 is electrically connected to the scan line GL1, and the gate of the transistor 223 is electrically connected to the scan line GL2. In this manner, the timing of the monitoring operation can be controlled more freely by individually controlling on / off of the transistor 221 and the transistor 223.

図20(A)に示す画素10において、トランジスタ221乃至223は、バックゲートを設けなくてもよい。その場合の回路図を図21(B)に示す。図21(B)に示す構成にすることで、画素10は製造工程を容易にすることができる。 In the pixel 10 illustrated in FIG. 20A, the transistors 221 to 223 are not necessarily provided with a back gate. A circuit diagram in that case is shown in FIG. With the structure shown in FIG. 21B, the manufacturing process of the pixel 10 can be facilitated.

<<表示装置の構成例>>
図22(A)は、図1においてN1−N2の鎖線で示した部位の一部を示す断面構成例である。
<< Configuration Example of Display Device >>
FIG. 22A is a cross-sectional configuration example illustrating part of the portion indicated by the chain line N1-N2 in FIG.

図22(A)に示す第1の基板4001上に設けられた画素10とゲートドライバ113は、トランジスタを複数有しており、図22(A)では、画素10に含まれるトランジスタ4010と、ゲートドライバ113に含まれるトランジスタ4011とを例示している。トランジスタ4010およびトランジスタ4011上に絶縁層4112が設けられ、絶縁層4112の上に隔壁4510が形成されている。 The pixel 10 and the gate driver 113 provided over the first substrate 4001 illustrated in FIG. 22A each include a plurality of transistors. In FIG. 22A, the transistor 4010 included in the pixel 10 and the gates are included. A transistor 4011 included in the driver 113 is illustrated. An insulating layer 4112 is provided over the transistors 4010 and 4011, and a partition wall 4510 is formed over the insulating layer 4112.

また、トランジスタ4010およびトランジスタ4011は、絶縁層4102上に設けられている。また、トランジスタ4010およびトランジスタ4011は、絶縁層4102上に形成された電極517を有し、電極517上に絶縁層4103が形成されている。絶縁層4103上に半導体層512が形成されている。半導体層512上に電極510及び電極511が形成され、電極510及び電極511上に絶縁層4110及び絶縁層4111が形成され、絶縁層4110及び絶縁層4111上に電極516が形成されている。 In addition, the transistor 4010 and the transistor 4011 are provided over the insulating layer 4102. In addition, the transistor 4010 and the transistor 4011 each include an electrode 517 formed over the insulating layer 4102, and the insulating layer 4103 is formed over the electrode 517. A semiconductor layer 512 is formed over the insulating layer 4103. An electrode 510 and an electrode 511 are formed over the semiconductor layer 512, an insulating layer 4110 and an insulating layer 4111 are formed over the electrode 510 and the electrode 511, and an electrode 516 is formed over the insulating layer 4110 and the insulating layer 4111.

トランジスタ4010及びトランジスタ4011において、半導体層512はチャネル形成領域としての機能を有し、電極517はゲート電極としての機能を有し、電極510はソース電極またはドレイン電極の一方としての機能を有し、電極511はソース電極またはドレイン電極の他方としての機能を有し、電極516はバックゲート電極としての機能を有する。トランジスタ4010及びトランジスタ4011は、ボトムゲート及びバックゲートを有することで、オン電流を増大させることができる。また、トランジスタの閾値を制御することができる。 In the transistor 4010 and the transistor 4011, the semiconductor layer 512 functions as a channel formation region, the electrode 517 functions as a gate electrode, the electrode 510 functions as one of a source electrode and a drain electrode, The electrode 511 functions as the other of the source electrode and the drain electrode, and the electrode 516 functions as a back gate electrode. The transistor 4010 and the transistor 4011 each have a bottom gate and a back gate, so that on-state current can be increased. In addition, the threshold value of the transistor can be controlled.

トランジスタ4010にOSトランジスタを用いた場合、OSトランジスタは、オフ状態における電流値(オフ電流値)を低くすることができる。よって、画像信号等の電気信号の保持時間を長くすることができ、電源オン状態では書き込み間隔も長く設定できる。よって、リフレッシュ動作の頻度を少なくすることができるため、消費電力を抑制する効果を奏する。 In the case where an OS transistor is used as the transistor 4010, the OS transistor can reduce a current value in an off state (off-state current value). Therefore, the holding time of an electric signal such as an image signal can be increased, and the writing interval can be set longer in the power-on state. Therefore, since the frequency of the refresh operation can be reduced, there is an effect of suppressing power consumption.

また、図22(A)に示す表示装置は、容量素子4020を有する。容量素子4020は、電極511と電極4021が絶縁層4103を介して重なる領域を有する。電極4021は、電極517と同じ導電層で形成されている。 In addition, the display device illustrated in FIG. 22A includes a capacitor 4020. The capacitor 4020 has a region where the electrode 511 and the electrode 4021 overlap with each other with the insulating layer 4103 interposed therebetween. The electrode 4021 is formed using the same conductive layer as the electrode 517.

また、表示装置において、ブラックマトリクス(遮光層)、偏光部材、位相差部材、反射防止部材などの光学部材(光学基板)などを適宜設けてもよい。例えば、偏光基板及び位相差基板による円偏光を用いてもよい。 In the display device, a black matrix (light-shielding layer), an optical member (optical substrate) such as a polarizing member, a retardation member, and an antireflection member, and the like may be provided as appropriate. For example, circularly polarized light using a polarizing substrate and a retardation substrate may be used.

図22(A)は、発光素子4513として有機EL素子を用いた例である。有機EL素子は、電圧を印加することにより、一方の電極から電子、他方の電極から正孔がそれぞれEL層に注入される。そして、それらキャリア(電子および正孔)が再結合することにより、発光性の有機化合物が励起状態を形成し、その励起状態が基底状態に戻る際に発光する。このようなメカニズムから、このような発光素子は、電流励起型の発光素子と呼ばれる。なお、EL層は、発光性の化合物以外に、正孔注入性の高い物質、正孔輸送性の高い物質、正孔ブロック材料、電子輸送性の高い物質、電子注入性の高い物質、またはバイポーラ性の物質(電子輸送性及び正孔輸送性が高い物質)などを有していてもよい。EL層は、蒸着法(真空蒸着法を含む)、転写法、印刷法、インクジェット法、塗布法などの方法で形成することができる。 FIG. 22A illustrates an example in which an organic EL element is used as the light-emitting element 4513. In the organic EL element, by applying a voltage, electrons from one electrode and holes from the other electrode are injected into the EL layer. Then, these carriers (electrons and holes) recombine, whereby the light-emitting organic compound forms an excited state, and emits light when the excited state returns to the ground state. Due to such a mechanism, such a light-emitting element is referred to as a current-excitation light-emitting element. Note that in addition to the light-emitting compound, the EL layer includes a substance having a high hole-injecting property, a substance having a high hole-transporting property, a hole blocking material, a substance having a high electron-transporting property, a substance having a high electron-injecting property, Material (a material having a high electron transporting property and a high hole transporting property) may be included. The EL layer can be formed by a method such as a vapor deposition method (including a vacuum vapor deposition method), a transfer method, a printing method, an ink jet method, or a coating method.

図22(A)において、発光素子4513は、画素10に設けられたトランジスタ4010と電気的に接続している。なお発光素子4513の構成は、第1の電極層4030、EL層4511、第2の電極層4031の積層構造であるが、この構成に限定されない。発光素子4513から取り出す光の方向などに合わせて、発光素子4513の構成は適宜変えることができる。また、EL層4511は、単数の層で構成されていても、複数の層が積層されるように構成されていてもどちらでも良い。 In FIG. 22A, the light-emitting element 4513 is electrically connected to a transistor 4010 provided in the pixel 10. Note that the structure of the light-emitting element 4513 is a stacked structure of the first electrode layer 4030, the EL layer 4511, and the second electrode layer 4031; however, the structure is not limited to this structure. The structure of the light-emitting element 4513 can be changed as appropriate depending on the direction in which light is extracted from the light-emitting element 4513, or the like. In addition, the EL layer 4511 may be formed of a single layer or a stack of a plurality of layers.

隔壁4510は、有機絶縁材料、又は無機絶縁材料を用いて形成する。特に感光性の樹脂材料を用い、第1の電極層4030上に開口部を形成し、その開口部の側面が連続した曲率を持って形成される傾斜面となるように形成することが好ましい。 A partition wall 4510 is formed using an organic insulating material or an inorganic insulating material. In particular, it is preferable to use a photosensitive resin material and form an opening on the first electrode layer 4030 so that the side surface of the opening is an inclined surface formed with a continuous curvature.

発光素子4513に酸素、水素、水分、二酸化炭素等が侵入しないように、第2の電極層4031および隔壁4510上に保護層を形成してもよい。保護層としては、窒化シリコン、窒化酸化シリコン、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸化窒化アルミニウム、窒化酸化アルミニウム、DLC(Diamond Like Carbon)などを形成することができる。また、第1の基板4001、第2の基板4006、及びシール材4005によって封止された空間には充填材4514が設けられ密封されている。このように、外気に曝されないように気密性が高く、脱ガスの少ない保護フィルム(貼り合わせフィルム、紫外線硬化樹脂フィルム等)やカバー材でパッケージング(封入)することが好ましい。 A protective layer may be formed over the second electrode layer 4031 and the partition wall 4510 so that oxygen, hydrogen, moisture, carbon dioxide, or the like does not enter the light-emitting element 4513. As the protective layer, silicon nitride, silicon nitride oxide, aluminum oxide, aluminum nitride, aluminum oxynitride, aluminum nitride oxide, DLC (Diamond Like Carbon), or the like can be formed. In addition, a filler 4514 is provided in a space sealed by the first substrate 4001, the second substrate 4006, and the sealant 4005 and sealed. As described above, it is preferable to package (enclose) the protective film with a protective film (bonded film, ultraviolet curable resin film, or the like) or a cover material that has high hermeticity and little degassing so as not to be exposed to the outside air.

充填材4514としては窒素やアルゴンなどの不活性な気体の他に、紫外線硬化樹脂または熱硬化樹脂を用いることができ、PVC(ポリビニルクロライド)、アクリル樹脂、ポリイミド、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、PVB(ポリビニルブチラル)またはEVA(エチレンビニルアセテート)などを用いることができる。また、充填材4514に乾燥剤が含まれていてもよい。 As the filler 4514, an ultraviolet curable resin or a thermosetting resin can be used in addition to an inert gas such as nitrogen or argon. PVC (polyvinyl chloride), acrylic resin, polyimide, epoxy resin, silicone resin, PVB ( Polyvinyl butyral) or EVA (ethylene vinyl acetate) can be used. Further, the filler 4514 may contain a desiccant.

シール材4005には、ガラスフリットなどのガラス材料や、二液混合型の樹脂などの常温で硬化する硬化樹脂、光硬化性の樹脂、熱硬化性の樹脂などの樹脂材料を用いることができる。また、シール材4005に乾燥剤が含まれていてもよい。 As the sealant 4005, a glass material such as glass frit, or a resin material such as a two-component mixed resin, a curable resin that cures at normal temperature, a photocurable resin, or a thermosetting resin can be used. Further, the sealing material 4005 may contain a desiccant.

また、必要であれば、発光素子の射出面に偏光板、又は円偏光板(楕円偏光板を含む)、位相差板(λ/4板、λ/2板)、カラーフィルタなどの光学フィルムを適宜設けてもよい。また、偏光板又は円偏光板に反射防止膜を設けてもよい。例えば、表面の凹凸により反射光を拡散し、映り込みを低減できるアンチグレア処理を施すことができる。 If necessary, an optical film such as a polarizing plate, a circular polarizing plate (including an elliptical polarizing plate), a retardation plate (λ / 4 plate, λ / 2 plate), a color filter, or the like is provided on the light emitting element exit surface. You may provide suitably. Further, an antireflection film may be provided on the polarizing plate or the circularly polarizing plate. For example, anti-glare treatment can be performed that diffuses reflected light due to surface irregularities and reduces reflection.

また、発光素子をマイクロキャビティ構造とすることで、色純度の高い光を取り出すことができる。また、マイクロキャビティ構造とカラーフィルタを組み合わせることで、映り込みが低減し、表示画像の視認性を高めることができる。 In addition, when the light-emitting element has a microcavity structure, light with high color purity can be extracted. Further, by combining the microcavity structure and the color filter, the reflection can be reduced and the visibility of the display image can be improved.

第1の電極層4030、第2の電極層4031は、酸化タングステンを含むインジウム酸化物、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、酸化チタンを含むインジウム酸化物、インジウム錫酸化物、酸化チタンを含むインジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化物、酸化ケイ素を添加したインジウム錫酸化物などの透光性を有する導電性材料を用いることができる。 The first electrode layer 4030 and the second electrode layer 4031 include indium oxide containing tungsten oxide, indium zinc oxide containing tungsten oxide, indium oxide containing titanium oxide, indium tin oxide, and indium containing titanium oxide. A light-transmitting conductive material such as tin oxide, indium zinc oxide, or indium tin oxide to which silicon oxide is added can be used.

また、第1の電極層4030、第2の電極層4031はタングステン(W)、モリブデン(Mo)、ジルコニウム(Zr)、ハフニウム(Hf)、バナジウム(V)、ニオブ(Nb)、タンタル(Ta)、クロム(Cr)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、チタン(Ti)、白金(Pt)、アルミニウム(Al)、銅(Cu)、銀(Ag)などの金属、またはその合金、もしくはその金属窒化物から一種以上を用いて形成することができる。 The first electrode layer 4030 and the second electrode layer 4031 are tungsten (W), molybdenum (Mo), zirconium (Zr), hafnium (Hf), vanadium (V), niobium (Nb), and tantalum (Ta). , Chromium (Cr), cobalt (Co), nickel (Ni), titanium (Ti), platinum (Pt), aluminum (Al), copper (Cu), silver (Ag) and other metals, or alloys thereof, or One or more metal nitrides can be used.

また、第1の電極層4030、第2の電極層4031として、導電性高分子(導電性ポリマーともいう)を含む導電性組成物を用いて形成することができる。導電性高分子としては、いわゆるπ電子共役系導電性高分子を用いることができる。例えば、ポリアニリンまたはその誘導体、ポリピロールまたはその誘導体、ポリチオフェンまたはその誘導体、もしくは、アニリン、ピロールおよびチオフェンの2種以上からなる共重合体またはその誘導体等が挙げられる。 Alternatively, the first electrode layer 4030 and the second electrode layer 4031 can be formed using a conductive composition including a conductive high molecule (also referred to as a conductive polymer). As the conductive polymer, a so-called π-electron conjugated conductive polymer can be used. For example, polyaniline or a derivative thereof, polypyrrole or a derivative thereof, polythiophene or a derivative thereof, a copolymer of two or more of aniline, pyrrole, and thiophene or a derivative thereof can be given.

発光素子4513が光を外部に取り出すため、少なくとも第1の電極層4030または第2の電極層4031の一方が透明であればよい。表示装置は、光の取り出し方によって、上面射出(トップエミッション)構造と、下面射出(ボトムエミッション)構造と、両面射出(デュアルエミッション)構造に分類される。上面射出構造は、トランジスタ及び発光素子が形成された基板とは逆側の面(上面)から光を取り出す場合をいう。下面射出構造は、トランジスタ及び発光素子が形成された基板の面(下面)から光を取り出す場合をいう。両面射出構造は、上面と下面の両方から光を取り出す場合をいう。例えば、上面射出構造の場合、第2の電極層4031を透明にすればよい。例えば、下面射出構造の場合、第1の電極層4030を透明にすればよい。例えば、両面射出構造の場合、第1の電極層4030及び第2の電極層4031を透明にすればよい。 In order for the light-emitting element 4513 to extract light to the outside, at least one of the first electrode layer 4030 and the second electrode layer 4031 only needs to be transparent. Display devices are classified into a top emission (top emission) structure, a bottom emission (bottom emission) structure, and a double emission (dual emission) structure depending on how light is extracted. The top emission structure refers to a case where light is extracted from a surface (upper surface) opposite to a substrate over which a transistor and a light-emitting element are formed. The bottom emission structure refers to a case where light is extracted from a surface (lower surface) of a substrate over which a transistor and a light emitting element are formed. The double emission structure refers to a case where light is extracted from both the upper surface and the lower surface. For example, in the case of a top emission structure, the second electrode layer 4031 may be transparent. For example, in the case of a bottom emission structure, the first electrode layer 4030 may be transparent. For example, in the case of a dual emission structure, the first electrode layer 4030 and the second electrode layer 4031 may be transparent.

図22(B)は、図22(A)に示すトランジスタ4011及び4010に、トップゲート型のトランジスタを設けた場合の断面図を示している。図22(B)のトランジスタ4010、4011において、電極517はゲート電極としての機能を有し、電極510はソース電極またはドレイン電極の一方としての機能を有し、電極511はソース電極またはドレイン電極の他方としての機能を有する。図22(B)のその他の構成要素については、図22(A)の記載を参照すればよい。 FIG. 22B is a cross-sectional view in the case where a top-gate transistor is provided for the transistors 4011 and 4010 illustrated in FIG. In the transistors 4010 and 4011 in FIG. 22B, the electrode 517 functions as a gate electrode, the electrode 510 functions as one of a source electrode and a drain electrode, and the electrode 511 functions as a source electrode or a drain electrode. It functions as the other. The description of FIG. 22A may be referred to for the other components in FIG.

図22(C)は、図22(B)に示すトランジスタ4011及びトランジスタ4010に、バックゲートとして機能する電極516を設けた場合の断面図を示している。トランジスタ4010及びトランジスタ4011はトップゲート及びバックゲートを有することで、オン電流を増大させることができる。また、トランジスタの閾値を制御することができる。図22(C)のその他の構成要素については、図22(A)の記載を参照すればよい。 FIG. 22C illustrates a cross-sectional view in the case where the transistor 4011 and the transistor 4010 illustrated in FIG. 22B are provided with the electrode 516 functioning as a back gate. The transistor 4010 and the transistor 4011 each have a top gate and a back gate, so that on-state current can be increased. In addition, the threshold value of the transistor can be controlled. The description of FIG. 22A may be referred to for the other components in FIG.

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。 Note that this embodiment can be combined with any of the other embodiments described in this specification as appropriate.

(実施の形態6)
本実施の形態では、実施の形態1に示す表示ユニット110に適用できる表示装置として、反射型素子と発光型素子とを組み合わせた表示装置の構成例を説明する。1つの画素に反射型素子と発光型素子とが設けられているハイブリッド型の表示装置であり、明るい環境では反射型素子、暗い環境では発光型素子を用いることで、外光環境に依存しない良好な表示品質を有し、かつ消費電力が低い表示装置を提供することができる。なお、反射型素子としては、液晶や電子ペーパー等を適用することができる。以下、反射型素子を反射素子30a、発光型素子を発光素子30bとして説明する。
(Embodiment 6)
In this embodiment, a structure example of a display device in which a reflective element and a light-emitting element are combined is described as a display device applicable to the display unit 110 described in Embodiment 1. It is a hybrid display device in which a reflective element and a light emitting element are provided in one pixel, and a reflective element is used in a bright environment and a light emitting element is used in a dark environment. It is possible to provide a display device that has excellent display quality and low power consumption. Note that liquid crystal, electronic paper, or the like can be applied as the reflective element. Hereinafter, the reflective element will be described as the reflective element 30a, and the light emitting element will be described as the light emitting element 30b.

<表示ユニット>
図23に示す、表示ユニット310は、画素アレイ311、ゲートドライバ313、ゲートドライバ314、およびコントローラIC119を有する。
<Display unit>
A display unit 310 illustrated in FIG. 23 includes a pixel array 311, a gate driver 313, a gate driver 314, and a controller IC 119.

画素アレイ311は、複数の画素30を有し、それぞれの画素30はトランジスタを用いて駆動されるアクティブ型の素子である。また、画素30は、反射素子30aと発光素子30bを有する。 The pixel array 311 includes a plurality of pixels 30, and each pixel 30 is an active element that is driven using a transistor. The pixel 30 includes a reflective element 30a and a light emitting element 30b.

ゲートドライバ313は、反射素子30aを選択するためのゲート線を駆動する機能をもち、ゲートドライバ314は、発光素子30bを選択するためのゲート線を駆動する機能をもつ。反射素子30aにデータ信号を供給するソース線を駆動するソースドライバ、および発光素子30bにデータ信号を供給するソース線を駆動するソースドライバは、それぞれ、コントローラIC119に設けられている。コントローラIC119の数は、画素アレイの画素数に応じて決定される。 The gate driver 313 has a function of driving a gate line for selecting the reflective element 30a, and the gate driver 314 has a function of driving a gate line for selecting the light emitting element 30b. A source driver that drives a source line that supplies a data signal to the reflective element 30a and a source driver that drives a source line that supplies a data signal to the light emitting element 30b are provided in the controller IC 119, respectively. The number of controller ICs 119 is determined according to the number of pixels in the pixel array.

図23の例では、画素アレイ311と共にゲートドライバ313、314が同一基板上に集積されている例を示しているが、ゲートドライバ313、314を専用ICとすることもできる。あるいは、コントローラIC119に、ゲートドライバ313またはゲートドライバ314を組み込んでもよい。 In the example of FIG. 23, the gate driver 313 and 314 are integrated on the same substrate together with the pixel array 311, but the gate driver 313 and 314 may be a dedicated IC. Alternatively, the gate driver 313 or the gate driver 314 may be incorporated in the controller IC 119.

<コントローラIC>
図24は、コントローラIC119の構成例を示すブロック図である。コントローラIC119は、インターフェース150、フレームメモリ151、デコーダ152、センサコントローラ153、コントローラ154、クロック生成回路155、画像処理部160、メモリ170、タイミングコントローラ173、レジスタ175、ソースドライバ180、およびタッチセンサコントローラ184を有する。なお、実施の形態1と同じように、タッチセンサユニット120を表示ユニット310に組み合わせてもよい。
<Controller IC>
FIG. 24 is a block diagram illustrating a configuration example of the controller IC 119. The controller IC 119 includes an interface 150, a frame memory 151, a decoder 152, a sensor controller 153, a controller 154, a clock generation circuit 155, an image processing unit 160, a memory 170, a timing controller 173, a register 175, a source driver 180, and a touch sensor controller 184. Have Note that the touch sensor unit 120 may be combined with the display unit 310 as in the first embodiment.

ソースドライバ180は、ソースドライバ181、182を有する。ソースドライバ181は、反射素子30aを駆動するためのドライバであり、ソースドライバ182は、発光素子30bを駆動するためのドライバである。ここでは、反射素子30aとして液晶(LC)素子、発光素子30bとして有機EL素子である場合の、コントローラICを説明する。 The source driver 180 includes source drivers 181 and 182. The source driver 181 is a driver for driving the reflective element 30a, and the source driver 182 is a driver for driving the light emitting element 30b. Here, a controller IC in the case where the reflective element 30a is a liquid crystal (LC) element and the light emitting element 30b is an organic EL element will be described.

反射素子30aと発光素子30bが同じ画像データを表示する場合、画像処理部160は、反射素子30aが表示する画像データと、発光素子30bが表示する画像データとを、分けて作成する機能を有する。この場合、光センサ143およびセンサコントローラ153を用いて測定した、光145の明るさに応じて、反射素子30aの反射強度および発光素子30bの発光強度を調整することができる。ここでは、当該調整を調光、あるいは調光処理と呼ぶ。また、当該処理を実行する回路を調光回路と呼ぶ。 When the reflective element 30a and the light emitting element 30b display the same image data, the image processing unit 160 has a function of separately creating image data displayed by the reflective element 30a and image data displayed by the light emitting element 30b. . In this case, the reflection intensity of the reflection element 30a and the emission intensity of the light emitting element 30b can be adjusted according to the brightness of the light 145 measured using the optical sensor 143 and the sensor controller 153. Here, the adjustment is referred to as dimming or dimming processing. A circuit that executes the processing is called a dimming circuit.

例えば、晴れの日の日中に外で表示ユニット310を使用する場合、反射素子30aのみで十分な輝度が得られるときは、発光素子30bを光らせる必要はない。また、夜間や暗所で表示ユニット310を使用する場合、発光素子30bを光らせて表示を行う。 For example, when the display unit 310 is used outside on a sunny day, it is not necessary to light up the light emitting element 30b when sufficient luminance can be obtained only by the reflecting element 30a. Further, when the display unit 310 is used at night or in a dark place, the light emitting element 30b is illuminated to perform display.

外光の明るさに応じて、画像処理部160は、反射素子30aのみで表示を行う画像データを作成、もしくは発光素子30bのみで表示を行う画像データを作成、もしくは反射素子30aと発光素子30bを組み合わせて表示を行う画像データを作成することができる。外光の明るい環境においても、外光の暗い環境においても、表示ユニット310は良好な表示を行うことができる。 Depending on the brightness of external light, the image processing unit 160 creates image data to be displayed only by the reflective element 30a, or creates image data to be displayed only by the light emitting element 30b, or the reflective element 30a and the light emitting element 30b. It is possible to create image data to be displayed in combination. The display unit 310 can perform good display both in an environment with bright external light and in an environment with dark external light.

外光の明るい環境においては、発光素子30bを光らせない、もしくは発光素子30bの輝度を低くすることで、消費電力を低減することができる。または、外光の明るい環境においても、反射素子30aによる表示に加えて、発光素子30bを光らせることで、色再現性および視認性を向上させることができる。 In an environment where the outside light is bright, the power consumption can be reduced by not making the light emitting element 30b shine or by reducing the luminance of the light emitting element 30b. Alternatively, even in an environment with bright external light, color reproducibility and visibility can be improved by causing the light emitting element 30b to shine in addition to the display by the reflective element 30a.

また、反射素子30aの表示に、発光素子30bの表示を組み合わせることで、色調を補正することができる。このような色調補正のためには、光センサ143およびセンサコントローラ153に、光145の色調を測定する機能を追加すればよい。例えば、夕暮れ時の赤みがかった環境において表示ユニット310を使用する場合、反射素子30aによる表示のみではB(青)成分が足りないため、発光素子30bのB(青)画素を発光することで、色調を補正することができる。ここでは、当該補正を調色、あるいは調色処理と呼ぶ。また、当該処理を実行する回路を調色回路と呼ぶ。 In addition, the color tone can be corrected by combining the display of the light emitting element 30b with the display of the reflective element 30a. For such color tone correction, a function for measuring the color tone of the light 145 may be added to the optical sensor 143 and the sensor controller 153. For example, when the display unit 310 is used in a reddish environment at dusk, only the display by the reflective element 30a is insufficient for the B (blue) component. Therefore, the color tone is obtained by emitting light from the B (blue) pixel of the light emitting element 30b. Can be corrected. Here, the correction is referred to as toning or toning processing. A circuit that executes the processing is called a toning circuit.

また、反射素子30aと発光素子30bは、異なる画像データを表示することができる。一般に、反射型素子として適用できる液晶や電子ペーパー等は、動作速度が遅いものが多い(絵を表示するまでに時間を要する)。そのため、反射素子30aに背景となる静止画を表示し、発光素子30bに動きのあるマウスポインタ等を表示することができる。静止画に対しては、上述したIDS駆動を行い、動画に対しては、発光素子30bを光らせることで、表示ユニット310は、なめらかな動画表示と低消費電力を両立することができる。この場合、フレームメモリ151には、反射素子30aと発光素子30b、それぞれに表示する画像データを保存する領域を設ければよい。 Further, the reflective element 30a and the light emitting element 30b can display different image data. In general, liquid crystal, electronic paper, and the like that can be applied as a reflective element often have a slow operation speed (it takes time to display a picture). Therefore, a still image as a background can be displayed on the reflective element 30a, and a moving mouse pointer or the like can be displayed on the light emitting element 30b. The IDS drive described above is performed for a still image, and the light emitting element 30b is illuminated for a moving image, whereby the display unit 310 can achieve both smooth moving image display and low power consumption. In this case, the frame memory 151 may be provided with an area for storing image data to be displayed on each of the reflective element 30a and the light emitting element 30b.

<<表示ユニットの構成例>>
図25は、表示ユニット310の構成例を説明するブロック図である。
<< Configuration example of display unit >>
FIG. 25 is a block diagram illustrating a configuration example of the display unit 310.

表示ユニット310は、画素アレイ311を有する。また、表示ユニット310は、ゲートドライバGD、またはソースドライバSDを備えることができる。 The display unit 310 has a pixel array 311. The display unit 310 can include a gate driver GD or a source driver SD.

<画素アレイ311>
画素アレイ311は、一群の複数の画素702(i,1)乃至画素702(i,n)と、他の一群の複数の画素702(1,j)乃至画素702(m,j)と、走査線G1(i)と、を有する。また、走査線G2(i)と、配線CSCOMと、配線ANOと、信号線S2(j)と、を有する。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。
<Pixel array 311>
The pixel array 311 scans with a group of a plurality of pixels 702 (i, 1) to 702 (i, n) and another group of a plurality of pixels 702 (1, j) to 702 (m, j). Line G1 (i). In addition, the scanning line G2 (i), the wiring CSCOM, the wiring ANO, and the signal line S2 (j) are included. Note that i is an integer of 1 to m, j is an integer of 1 to n, and m and n are integers of 1 or more.

一群の複数の画素702(i,1)乃至画素702(i,n)は画素702(i,j)を含み、一群の複数の画素702(i,1)乃至画素702(i,n)は行方向(図中に矢印R1で示す方向)に配設される。 A group of the plurality of pixels 702 (i, 1) to 702 (i, n) includes a pixel 702 (i, j), and a group of the plurality of pixels 702 (i, 1) to 702 (i, n) includes Arranged in the row direction (direction indicated by arrow R1 in the figure).

他の一群の複数の画素702(1,j)乃至画素702(m,j)は、画素702(i,j)を含み、他の一群の複数の画素702(1,j)乃至画素702(m,j)は行方向と交差する列方向(図中に矢印C1で示す方向)に配設される。 The other group of the plurality of pixels 702 (1, j) to 702 (m, j) includes the pixel 702 (i, j), and the other group of the plurality of pixels 702 (1, j) to 702 ( m, j) are arranged in a column direction (direction indicated by an arrow C1 in the drawing) intersecting the row direction.

走査線G1(i)および走査線G2(i)は、行方向に配設される一群の複数の画素702(i,1)乃至画素702(i,n)と電気的に接続される。 The scan line G1 (i) and the scan line G2 (i) are electrically connected to a group of the plurality of pixels 702 (i, 1) to 702 (i, n) arranged in the row direction.

列方向に配設される他の一群の複数の画素702(1,j)乃至画素702(m,j)は、信号線S1(j)および信号線S2(j)と電気的に接続される。 Another group of the plurality of pixels 702 (1, j) to 702 (m, j) arranged in the column direction is electrically connected to the signal line S1 (j) and the signal line S2 (j). .

<ゲートドライバGD>
ゲートドライバGDは、制御情報に基づいて選択信号を供給する機能を有する。
<Gate driver GD>
The gate driver GD has a function of supplying a selection signal based on the control information.

一例を挙げれば、制御情報に基づいて、30Hz以上、好ましくは60Hz以上の頻度で一の走査線に選択信号を供給する機能を備える。これにより、動画像をなめらかに表示することができる。 For example, a function of supplying a selection signal to one scanning line at a frequency of 30 Hz or higher, preferably 60 Hz or higher is provided based on the control information. Thereby, a moving image can be displayed smoothly.

例えば、制御情報に基づいて、30Hz未満、好ましくは1Hz未満、より好ましくは一分に一回未満の頻度で一の走査線に選択信号を供給する機能を備える。これにより、フリッカーが抑制された状態で静止画像を表示することができる。 For example, a function of supplying a selection signal to one scanning line at a frequency of less than 30 Hz, preferably less than 1 Hz, more preferably less than once per minute based on the control information is provided. Thereby, a still image can be displayed in a state where flicker is suppressed.

<ソースドライバSD、ソースドライバSD1、ソースドライバSD2>
ソースドライバSDは、ソースドライバSD1と、ソースドライバSD2と、を有する。ソースドライバSD1およびソースドライバSD2は、コントローラIC119からの信号に基づいて、データ信号を供給する機能を有する。
<Source Driver SD, Source Driver SD1, Source Driver SD2>
The source driver SD includes a source driver SD1 and a source driver SD2. The source driver SD1 and the source driver SD2 have a function of supplying a data signal based on a signal from the controller IC 119.

ソースドライバSD1は、一の表示素子と電気的に接続される画素回路に供給するデータ信号を生成する機能を備える。具体的には、極性が反転する信号を生成する機能を備える。これにより、例えば、液晶表示素子を駆動することができる。 The source driver SD1 has a function of generating a data signal to be supplied to a pixel circuit that is electrically connected to one display element. Specifically, it has a function of generating a signal whose polarity is inverted. Thereby, for example, a liquid crystal display element can be driven.

ソースドライバSD2は、一の表示素子とは異なる方法を用いて表示をする他の表示素子(以下、第2の表示素子ともいう)と電気的に接続される画素回路に供給するデータ信号を生成する機能を備える。例えば、有機EL素子を駆動することができる。 The source driver SD2 generates a data signal to be supplied to a pixel circuit electrically connected to another display element (hereinafter also referred to as a second display element) that displays using a method different from that of the one display element. It has a function to do. For example, an organic EL element can be driven.

例えば、シフトレジスタ等のさまざまな順序回路等をソースドライバSDに用いることができる。 For example, various sequential circuits such as a shift register can be used for the source driver SD.

例えば、ソースドライバSD1およびソースドライバSD2が集積された集積回路を、ソースドライバSDに用いることができる。具体的には、シリコン基板上に形成された集積回路をソースドライバSDに用いることができる。 For example, an integrated circuit in which the source driver SD1 and the source driver SD2 are integrated can be used for the source driver SD. Specifically, an integrated circuit formed on a silicon substrate can be used for the source driver SD.

ソースドライバSDを、コントローラIC119と同じ集積回路に含めてもよい。具体的には、シリコン基板上に形成された集積回路を、コントローラIC119およびソースドライバSDに用いることができる。 The source driver SD may be included in the same integrated circuit as the controller IC 119. Specifically, an integrated circuit formed on a silicon substrate can be used for the controller IC 119 and the source driver SD.

例えば、COG(Chip on glass)法またはCOF(Chip on Film)法を用いて、上記集積回路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、集積回路を端子に実装することができる。 For example, the integrated circuit can be mounted using a COG (Chip on glass) method or a COF (Chip on Film) method. Specifically, an integrated circuit can be mounted on a terminal using an anisotropic conductive film.

<画素回路>
図26は、画素702の構成例を示す回路図である。画素702(i,j)は、反射素子30a(i,j)および発光素子30b(i,j)を駆動する機能を備える。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、反射素子30aと、反射素子30aとは異なる方法を用いて表示をする発光素子30bと、を駆動することができる。反射型の表示素子、反射素子30aを用いて表示を行うことで、消費電力を低減することができる。または、外光が明るい環境下において高いコントラストで画像を良好に表示することができる。光を射出する表示素子、発光素子30bを用いて表示を行うことで、暗い環境下で画像を良好に表示することができる。
<Pixel circuit>
FIG. 26 is a circuit diagram illustrating a configuration example of the pixel 702. The pixel 702 (i, j) has a function of driving the reflective element 30a (i, j) and the light emitting element 30b (i, j). Thus, for example, the reflective element 30a and the light emitting element 30b that performs display using a method different from the reflective element 30a can be driven using a pixel circuit that can be formed using the same process. . By performing display using the reflective display element, the reflective element 30a, power consumption can be reduced. Alternatively, an image can be favorably displayed with high contrast in an environment where the outside light is bright. By performing display using the display element that emits light and the light-emitting element 30b, an image can be favorably displayed in a dark environment.

画素702(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。 The pixel 702 (i, j) is electrically connected to the signal line S1 (j), the signal line S2 (j), the scanning line G1 (i), the scanning line G2 (i), the wiring CSCOM, and the wiring ANO.

画素702(i,j)は、スイッチSW1、容量素子C21、スイッチSW2、トランジスタMおよび容量素子C22を含む。 The pixel 702 (i, j) includes a switch SW1, a capacitor C21, a switch SW2, a transistor M, and a capacitor C22.

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。 A transistor including a gate electrode electrically connected to the scan line G1 (i) and a first electrode electrically connected to the signal line S1 (j) can be used for the switch SW1.

容量素子C21は、スイッチSW1に用いるトランジスタの第2の電極と電気的に接続される第1の電極と、配線CSCOMと電気的に接続される第2の電極と、を有する。 The capacitor C21 includes a first electrode that is electrically connected to the second electrode of the transistor used for the switch SW1, and a second electrode that is electrically connected to the wiring CSCOM.

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。 A transistor including a gate electrode electrically connected to the scan line G2 (i) and a first electrode electrically connected to the signal line S2 (j) can be used for the switch SW2.

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の電極と電気的に接続されるゲート電極と、配線ANOと電気的に接続される第1の電極と、を有する。 The transistor M includes a gate electrode that is electrically connected to the second electrode of the transistor used for the switch SW2, and a first electrode that is electrically connected to the wiring ANO.

なお、トランジスタMは、第1のゲート電極と第2のゲート電極を有していてもよい。第1のゲート電極と第2のゲート電極は、電気的に接続されていてもよい。第1のゲート電極と第2のゲート電極は、半導体膜を間に介して互いに重なる領域を有することが好ましい。 Note that the transistor M may include a first gate electrode and a second gate electrode. The first gate electrode and the second gate electrode may be electrically connected. The first gate electrode and the second gate electrode preferably have regions overlapping each other with a semiconductor film interposed therebetween.

容量素子C22は、スイッチSW2に用いるトランジスタの第2の電極と電気的に接続される第1の電極と、トランジスタMの第1の電極と電気的に接続される第2の電極と、を有する。 The capacitor C22 includes a first electrode electrically connected to the second electrode of the transistor used for the switch SW2, and a second electrode electrically connected to the first electrode of the transistor M. .

反射素子30a(i,j)の第1の電極を、スイッチSW1に用いるトランジスタの第2の電極と電気的に接続する。また、反射素子30a(i,j)の第2の電極を、配線VCOM1と電気的に接続する。これにより、反射素子30a(i,j)を駆動することができる。 The first electrode of the reflective element 30a (i, j) is electrically connected to the second electrode of the transistor used for the switch SW1. In addition, the second electrode of the reflective element 30a (i, j) is electrically connected to the wiring VCOM1. Thereby, the reflective element 30a (i, j) can be driven.

発光素子30b(i,j)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、発光素子30b(i,j)の第2の電極を配線VCOM2と電気的に接続する。これにより、発光素子30b(i,j)を駆動することができる。 The first electrode of the light emitting element 30b (i, j) is electrically connected to the second electrode of the transistor M, and the second electrode of the light emitting element 30b (i, j) is electrically connected to the wiring VCOM2. . Thereby, the light emitting element 30b (i, j) can be driven.

<表示ユニット上面図>
図27は、表示ユニット310の構成を説明する図である。図27(A)は、表示ユニット310の上面図であり、図27(B)は、図27(A)に示す表示ユニット310の画素の一部を説明する上面図である。図27(C)は、図27(B)に示す画素の構成を説明する模式図である。
<Top view of display unit>
FIG. 27 is a diagram for explaining the configuration of the display unit 310. 27A is a top view of the display unit 310, and FIG. 27B is a top view illustrating part of the pixels of the display unit 310 illustrated in FIG. 27A. FIG. 27C is a schematic diagram illustrating a structure of the pixel shown in FIG.

図27(A)は、フレキシブルプリント基板FPC1上に、ソースドライバSDと端子519Bが配置されている。 In FIG. 27A, the source driver SD and the terminal 519B are arranged on the flexible printed circuit board FPC1.

図27(C)において、画素702(i,j)は、反射素子30a(i,j)および発光素子30b(i,j)を備える。 In FIG. 27C, a pixel 702 (i, j) includes a reflective element 30a (i, j) and a light-emitting element 30b (i, j).

<表示ユニット断面図>
図28および図29は、表示ユニット310の構成を説明する断面図である。図28(A)は、図27(AおよびB)の切断線X1−X2、切断線X3−X4、切断線X5−X6における断面図であり、図28(B)は、図28(A)の一部を説明する図である。
<Cross section of display unit>
28 and 29 are cross-sectional views illustrating the configuration of the display unit 310. FIG. 28A is a cross-sectional view taken along the cutting line X1-X2, the cutting line X3-X4, and the cutting line X5-X6 of FIG. 27A and B, and FIG. 28B is a cross-sectional view of FIG. It is a figure explaining a part of.

図29(A)は、図27(AおよびB)の切断線X7−X8、切断線X9−X10における断面図であり、図29(B)は、図29(A)の一部を説明する図である。 FIG. 29A is a cross-sectional view taken along section line X7-X8 and section line X9-X10 of FIG. 27A and FIG. 27B, and FIG. 29B illustrates part of FIG. FIG.

以下、図28および図29用いて、表示ユニット310の各構成要素について説明を行う。 Hereinafter, each component of the display unit 310 will be described with reference to FIGS. 28 and 29.

<基板570>
作製工程中の熱処理に耐えうる程度の耐熱性を有する材料を基板570等に用いることができる。例えば、厚さ0.7mm以下厚さ0.1mm以上の材料を基板570に用いることができる。具体的には、厚さ0.1mm程度まで研磨した材料を用いることができる。
<Substrate 570>
A material having heat resistance high enough to withstand heat treatment in the manufacturing process can be used for the substrate 570 or the like. For example, a material having a thickness of 0.7 mm or less and a thickness of 0.1 mm or more can be used for the substrate 570. Specifically, a material polished to a thickness of about 0.1 mm can be used.

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。 For example, the areas of the sixth generation (1500 mm × 1850 mm), the seventh generation (1870 mm × 2200 mm), the eighth generation (2200 mm × 2400 mm), the ninth generation (2400 mm × 2800 mm), the tenth generation (2950 mm × 3400 mm), etc. A large glass substrate can be used for the substrate 570 or the like. Thus, a large display device can be manufactured.

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。 An organic material, an inorganic material, a composite material of an organic material and an inorganic material, or the like can be used for the substrate 570 or the like. For example, an inorganic material such as glass, ceramics, or metal can be used for the substrate 570 or the like.

具体的には、無アルカリガラス、ソーダ石灰ガラス、カリガラス、クリスタルガラス、アルミノ珪酸ガラス、強化ガラス、化学強化ガラス、石英またはサファイア等を、基板570等に用いることができる。具体的には、無機酸化物膜、無機窒化物膜または無機酸窒化物膜等を、基板570等に用いることができる。例えば、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、酸化アルミニウム膜等を、基板570等に用いることができる。ステンレス・スチールまたはアルミニウム等を、基板570等に用いることができる。 Specifically, alkali-free glass, soda-lime glass, potash glass, crystal glass, aluminosilicate glass, tempered glass, chemically tempered glass, quartz, sapphire, or the like can be used for the substrate 570 or the like. Specifically, an inorganic oxide film, an inorganic nitride film, an inorganic oxynitride film, or the like can be used for the substrate 570 or the like. For example, a silicon oxide film, a silicon nitride film, a silicon oxynitride film, an aluminum oxide film, or the like can be used for the substrate 570 or the like. Stainless steel, aluminum, or the like can be used for the substrate 570 or the like.

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。 For example, a single crystal semiconductor substrate made of silicon or silicon carbide, a polycrystalline semiconductor substrate, a compound semiconductor substrate such as silicon germanium, an SOI substrate, or the like can be used for the substrate 570 or the like. Thereby, a semiconductor element can be formed on the substrate 570 or the like.

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。 For example, an organic material such as a resin, a resin film, or plastic can be used for the substrate 570 or the like. Specifically, a resin film or a resin plate such as polyester, polyolefin, polyamide, polyimide, polycarbonate, or an acrylic resin can be used for the substrate 570 or the like.

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。 For example, a composite material in which a film such as a metal plate, a thin glass plate, or an inorganic material is bonded to a resin film or the like can be used for the substrate 570 or the like. For example, a composite material in which a fibrous or particulate metal, glass, inorganic material, or the like is dispersed in a resin film can be used for the substrate 570 or the like. For example, a composite material in which a fibrous or particulate resin, an organic material, or the like is dispersed in an inorganic material can be used for the substrate 570 or the like.

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。 In addition, a single layer material or a material in which a plurality of layers are stacked can be used for the substrate 570 or the like. For example, a material in which a base material and an insulating film that prevents diffusion of impurities contained in the base material are stacked can be used for the substrate 570 or the like. Specifically, a material in which one or a plurality of films selected from a silicon oxide layer, a silicon nitride layer, a silicon oxynitride layer, or the like that prevents diffusion of impurities contained in glass is used for the substrate 570 or the like. be able to. Alternatively, a material in which a silicon oxide film, a silicon nitride film, a silicon oxynitride film, or the like, which prevents resin and diffusion of impurities that permeate the resin from being stacked, can be used for the substrate 570 or the like.

具体的には、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリイミド、ポリカーボネート若しくはアクリル樹脂等の樹脂フィルム、樹脂板または積層材料等を基板570等に用いることができる。 Specifically, a resin film such as polyester, polyolefin, polyamide, polyimide, polycarbonate, or an acrylic resin, a resin plate, a laminated material, or the like can be used for the substrate 570 or the like.

具体的には、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリアミド(ナイロン、アラミド等)、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリウレタン、アクリル樹脂、エポキシ樹脂もしくはシリコーン等のシロキサン結合を有する樹脂を含む材料を基板570等に用いることができる。 Specifically, a material including a resin having a siloxane bond such as polyester, polyolefin, polyamide (nylon, aramid, or the like), polyimide, polycarbonate, polyurethane, acrylic resin, epoxy resin, or silicone can be used for the substrate 570 or the like.

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)またはアクリル樹脂等を基板570等に用いることができる。または、シクロオレフィンポリマー(COP)、シクロオレフィンコポリマー(COC)等を用いることができる。 Specifically, polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), polyethersulfone (PES), acrylic resin, or the like can be used for the substrate 570 or the like. Alternatively, a cycloolefin polymer (COP), a cycloolefin copolymer (COC), or the like can be used.

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。 Further, paper, wood, or the like can be used for the substrate 570 or the like.

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。 For example, a flexible substrate can be used for the substrate 570 or the like.

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。 Note that a method of directly forming a transistor, a capacitor, or the like over a substrate can be used. Alternatively, for example, a method can be used in which a transistor, a capacitor, or the like is formed over a substrate for a process that has heat resistance to heat applied during the manufacturing process, and the formed transistor, capacitor, or the like is transferred to the substrate 570 or the like. Thus, for example, a transistor or a capacitor can be formed over a flexible substrate.

<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。
<Substrate 770>
For example, a material having a light-transmitting property can be used for the substrate 770. Specifically, a material selected from materials that can be used for the substrate 570 can be used for the substrate 770.

例えば、アルミノ珪酸ガラス、強化ガラス、化学強化ガラスまたはサファイア等を、表示ユニットの使用者に近い側に配置される基板770に好適に用いることができる。これにより、使用に伴う表示ユニットの破損や傷付きを防止することができる。 For example, aluminosilicate glass, tempered glass, chemically tempered glass, sapphire, or the like can be suitably used for the substrate 770 disposed on the side close to the user of the display unit. Thereby, it is possible to prevent the display unit from being damaged or damaged due to use.

また、例えば、厚さ0.7mm以下厚さ0.1mm以上の材料を基板770に用いることができる。具体的には、厚さを薄くするために研磨した基板を用いることができる。これにより、機能膜770Dを反射素子30a(i,j)に近づけて配置することができる。その結果、画像のボケを低減し、画像を鮮明に表示することができる。 For example, a material having a thickness of 0.7 mm or less and a thickness of 0.1 mm or more can be used for the substrate 770. Specifically, a polished substrate can be used to reduce the thickness. Accordingly, the functional film 770D can be disposed close to the reflective element 30a (i, j). As a result, blurring of the image can be reduced and the image can be clearly displayed.

<構造体KB1>
例えば、有機材料、無機材料または有機材料と無機材料の複合材料を構造体KB1等に用いることができる。これにより、所定の間隔を、構造体KB1等を挟む構成の間に設けることができる。
<Structure KB1>
For example, an organic material, an inorganic material, or a composite material of an organic material and an inorganic material can be used for the structure KB1 or the like. Thereby, a predetermined space | interval can be provided between the structures which pinch | interpose structure KB1 grade | etc.,.

具体的には、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリシロキサン若しくはアクリル樹脂等またはこれらから選択された複数の樹脂の複合材料などを構造体KB1に用いることができる。また、感光性を有する材料を用いて形成してもよい。 Specifically, polyester, polyolefin, polyamide, polyimide, polycarbonate, polysiloxane, acrylic resin, or a composite material of a plurality of resins selected from these can be used for the structure KB1. Alternatively, a material having photosensitivity may be used.

<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。
<Sealing material 705>
An inorganic material, an organic material, a composite material of an inorganic material and an organic material, or the like can be used for the sealing material 705 or the like.

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。 For example, an organic material such as a heat-meltable resin or a curable resin can be used for the sealing material 705 or the like.

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。 For example, an organic material such as a reactive curable adhesive, a photocurable adhesive, a thermosetting adhesive, and / or an anaerobic adhesive can be used for the sealing material 705 or the like.

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。 Specifically, an adhesive including epoxy resin, acrylic resin, silicone resin, phenol resin, polyimide resin, imide resin, PVC (polyvinyl chloride) resin, PVB (polyvinyl butyral) resin, EVA (ethylene vinyl acetate) resin, and the like. Can be used for the sealing material 705 or the like.

<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。
<Junction layer 505>
For example, a material that can be used for the sealing material 705 can be used for the bonding layer 505.

<絶縁膜521、絶縁膜518>
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、518等に用いることができる。
<Insulating Film 521, Insulating Film 518>
For example, an insulating inorganic material, an insulating organic material, or an insulating composite material including an inorganic material and an organic material can be used for the insulating films 521 and 518 and the like.

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、518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、518等に用いることができる。 Specifically, an inorganic oxide film, an inorganic nitride film, an inorganic oxynitride film, or the like, or a stacked material in which a plurality selected from these films is stacked can be used for the insulating films 521, 518, and the like. For example, a film including a silicon oxide film, a silicon nitride film, a silicon oxynitride film, an aluminum oxide film, or a stacked material in which a plurality of layers selected from these films is stacked can be used for the insulating films 521 and 518 and the like.

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、518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。 Specifically, polyester, polyolefin, polyamide, polyimide, polycarbonate, polysiloxane, acrylic resin, or the like, or a laminated material or a composite material of a plurality of resins selected from these is used for the insulating films 521, 518, and the like. it can. Alternatively, a material having photosensitivity may be used.

これにより、例えば絶縁膜521、518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。 Accordingly, for example, steps originating from various structures overlapping with the insulating films 521 and 518 can be planarized.

<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。
<Insulating film 528>
For example, a material that can be used for the insulating film 521 can be used for the insulating film 528 or the like. Specifically, a film containing polyimide with a thickness of 1 μm can be used for the insulating film 528.

<絶縁膜501A>
例えば、絶縁膜521に用いることができる材料を、絶縁膜501Aに用いることができる。また、例えば、水素を供給する機能を備える材料を、絶縁膜501Aに用いることができる。
<Insulating film 501A>
For example, a material that can be used for the insulating film 521 can be used for the insulating film 501A. For example, a material having a function of supplying hydrogen can be used for the insulating film 501A.

具体的には、シリコンおよび酸素を含む材料と、シリコンおよび窒素を含む材料と、を積層した材料を、絶縁膜501Aに用いることができる。例えば、加熱等により水素を放出し、放出した水素を他の構成に供給する機能を備える材料を、絶縁膜501Aに用いることができる。具体的には、作製工程中に取り込まれた水素を加熱等により放出し、他の構成に供給する機能を備える材料を絶縁膜501Aに用いることができる。 Specifically, a material in which a material containing silicon and oxygen and a material containing silicon and nitrogen are stacked can be used for the insulating film 501A. For example, a material having a function of releasing hydrogen by heating or the like and supplying the released hydrogen to another structure can be used for the insulating film 501A. Specifically, a material having a function of releasing hydrogen taken in during the manufacturing process by heating or the like and supplying the hydrogen to another structure can be used for the insulating film 501A.

例えば、原料ガスにシラン等を用いる化学気相成長法により形成されたシリコンおよび酸素を含む膜を、絶縁膜501Aに用いることができる。 For example, a film containing silicon and oxygen formed by a chemical vapor deposition method using silane or the like as a source gas can be used for the insulating film 501A.

具体的には、シリコンおよび酸素を含む厚さ200nm以上600nm以下の材料と、シリコンおよび窒素を含む厚さ200nm程度の材料と、を積層した材料を絶縁膜501Aに用いることができる。 Specifically, a material in which a material including silicon and oxygen having a thickness of 200 nm to 600 nm and a material including silicon and nitrogen and having a thickness of about 200 nm can be used for the insulating film 501A.

<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。
<Insulating film 501C>
For example, a material that can be used for the insulating film 521 can be used for the insulating film 501C. Specifically, a material containing silicon and oxygen can be used for the insulating film 501C. Thereby, the diffusion of impurities into the pixel circuit or the second display element can be suppressed.

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。 For example, a 200-nm-thick film containing silicon, oxygen, and nitrogen can be used for the insulating film 501C.

<中間膜754A、中間膜754B、中間膜754C>
例えば、10nm以上500nm以下、好ましくは10nm以上100nm以下の厚さを有する膜を、中間膜754A、中間膜754Bまたは中間膜754Cに用いることができる。なお、本明細書において、中間膜754A、中間膜754Bまたは中間膜754Cを中間膜という。
<Intermediate film 754A, intermediate film 754B, intermediate film 754C>
For example, a film having a thickness of 10 nm to 500 nm, preferably 10 nm to 100 nm can be used for the intermediate film 754A, the intermediate film 754B, or the intermediate film 754C. Note that in this specification, the intermediate film 754A, the intermediate film 754B, or the intermediate film 754C is referred to as an intermediate film.

例えば、水素を透過または供給する機能を備える材料を、中間膜に用いることができる。 For example, a material having a function of permeating or supplying hydrogen can be used for the intermediate film.

例えば、導電性を備える材料を中間膜に用いることができる。 For example, a material having conductivity can be used for the intermediate film.

例えば、透光性を備える材料を中間膜に用いることができる。 For example, a material having a light-transmitting property can be used for the intermediate film.

具体的には、インジウムおよび酸素を含む材料、インジウム、ガリウム、亜鉛および酸素を含む材料、またはインジウム、スズおよび酸素を含む材料等を中間膜に用いることができる。なお、これらの材料は水素を透過する機能を備える。 Specifically, a material containing indium and oxygen, a material containing indium, gallium, zinc and oxygen, a material containing indium, tin and oxygen, or the like can be used for the intermediate film. Note that these materials have a function of permeating hydrogen.

具体的には、インジウム、ガリウム、亜鉛および酸素を含む厚さ50nmの膜または厚さ100nmの膜を中間膜に用いることができる。 Specifically, a 50 nm-thick film or a 100 nm-thick film containing indium, gallium, zinc, and oxygen can be used as the intermediate film.

なお、エッチングストッパーとして機能する膜が積層された材料を中間膜に用いることができる。具体的には、インジウム、ガリウム、亜鉛および酸素を含む厚さ50nmの膜と、インジウム、スズおよび酸素を含む厚さ20nmの膜と、をこの順で積層した積層材料を中間膜に用いることができる。 Note that a material in which a film functioning as an etching stopper is stacked can be used for the intermediate film. Specifically, a laminated material obtained by laminating a film having a thickness of 50 nm containing indium, gallium, zinc, and oxygen and a film having a thickness of 20 nm containing indium, tin, and oxygen in this order is used for the intermediate film. it can.

<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、導電膜511Bまたは導電膜511C等に用いることができる。
<Wiring, terminal, conductive film>
A conductive material can be used for the wiring or the like. Specifically, a material having conductivity is a signal line S1 (j), a signal line S2 (j), a scanning line G1 (i), a scanning line G2 (i), a wiring CSCOM, a wiring ANO, a conductive film 511B, or The conductive film 511C can be used.

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。 For example, an inorganic conductive material, an organic conductive material, a metal, a conductive ceramic, or the like can be used for the wiring.

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。 Specifically, a metal element selected from aluminum, gold, platinum, silver, copper, chromium, tantalum, titanium, molybdenum, tungsten, nickel, iron, cobalt, palladium, or manganese is used for wiring or the like. it can. Alternatively, an alloy containing the above metal element can be used for the wiring or the like. In particular, an alloy of copper and manganese is suitable for fine processing using a wet etching method.

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。 Specifically, a two-layer structure in which a titanium film is laminated on an aluminum film, a two-layer structure in which a titanium film is laminated on a titanium nitride film, a two-layer structure in which a tungsten film is laminated on a titanium nitride film, a tantalum nitride film or A two-layer structure in which a tungsten film is stacked on a tungsten nitride film, a titanium film, and a three-layer structure in which an aluminum film is stacked on the titanium film and a titanium film is further formed thereon can be used for wiring or the like. .

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。 Specifically, a conductive oxide such as indium oxide, indium tin oxide, indium zinc oxide, zinc oxide, or zinc oxide to which gallium is added can be used for the wiring or the like.

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。 Specifically, a film containing graphene or graphite can be used for the wiring or the like.

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。 For example, by forming a film containing graphene oxide and reducing the film containing graphene oxide, the film containing graphene can be formed. Examples of the reduction method include a method of applying heat and a method of using a reducing agent.

例えば、金属ナノワイヤーを含む膜を配線等に用いることができる。具体的には、銀を含むナノワイヤーを用いることができる。 For example, a film containing metal nanowires can be used for wiring or the like. Specifically, a nanowire containing silver can be used.

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。 Specifically, a conductive polymer can be used for wiring or the like.

なお、例えば、導電材料ACF1を用いて、端子519Bとフレキシブルプリント基板FPC1を電気的に接続することができる。 Note that, for example, the conductive material ACF1 can be used to electrically connect the terminal 519B and the flexible printed circuit board FPC1.

<反射素子30a(i,j)>
反射素子30a(i,j)は、光の反射を制御する機能を備えた表示素子であり、例えば、液晶素子、電気泳動素子、またはMEMS表示素子等を用いることができる。具体的には、反射型の液晶表示素子を反射素子30a(i,j)に用いることができる。反射型の表示素子を用いることにより、表示ユニットの消費電力を抑制することができる。
<Reflection element 30a (i, j)>
The reflective element 30a (i, j) is a display element having a function of controlling the reflection of light. For example, a liquid crystal element, an electrophoretic element, a MEMS display element, or the like can be used. Specifically, a reflective liquid crystal display element can be used for the reflective element 30a (i, j). By using a reflective display element, power consumption of the display unit can be suppressed.

例えば、IPS(In−Plane−Switching)モード、TN(Twisted Nematic)モード、FFS(Fringe Field Switching)モード、ASM(Axially Symmetric aligned Micro−cell)モード、OCB(Optically Compensated Birefringence)モード、FLC(Ferroelectric Liquid Crystal)モード、AFLC(AntiFerroelectric Liquid Crystal)モードなどの駆動方法を用いて駆動することができる液晶素子を用いることができる。 For example, IPS (In-Plane-Switching) mode, TN (Twisted Nematic) mode, FFS (Fringe Field Switching), ASM (Axial Symmetrically Aligned Micro-cell) mode, OCB (OpticBridge) A liquid crystal element that can be driven by a driving method such as a Crystal) mode or an AFLC (Antiferroelectric Liquid Crystal) mode can be used.

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。 In addition, for example, vertical alignment (VA) mode, specifically, MVA (Multi-Domain Vertical Alignment) mode, PVA (Patterned Vertical Alignment) mode, ECB (Electrically Controlled Birefringence) mode, CPB mode A liquid crystal element that can be driven by a driving method such as an (Advanced Super-View) mode can be used.

反射素子30a(i,j)は、電極751(i,j)と、電極752と、液晶材料を含む層753と、を有する。層753は、電極751(i,j)および電極752の間の電圧を用いて配向を制御することができる液晶材料を含む。例えば、層753の厚さ方向(縦方向ともいう)、縦方向と交差する方向(横方向または斜め方向ともいう)の電界を、液晶材料の配向を制御する電界に用いることができる。 The reflective element 30a (i, j) includes an electrode 751 (i, j), an electrode 752, and a layer 753 containing a liquid crystal material. The layer 753 includes a liquid crystal material whose alignment can be controlled using a voltage between the electrode 751 (i, j) and the electrode 752. For example, an electric field in the thickness direction (also referred to as a vertical direction) of the layer 753 and a direction intersecting with the vertical direction (also referred to as a horizontal direction or an oblique direction) can be used as an electric field for controlling the alignment of the liquid crystal material.

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、層753に用いることができる。または、コレステリック相、スメクチック相、キュービック相、カイラルネマチック相、等方相等を示す液晶材料を用いることができる。または、ブルー相を示す液晶材料を用いることができる。 For example, a thermotropic liquid crystal, a low molecular liquid crystal, a polymer liquid crystal, a polymer dispersed liquid crystal, a ferroelectric liquid crystal, an antiferroelectric liquid crystal, or the like can be used for the layer 753. Alternatively, a liquid crystal material exhibiting a cholesteric phase, a smectic phase, a cubic phase, a chiral nematic phase, an isotropic phase, or the like can be used. Alternatively, a liquid crystal material exhibiting a blue phase can be used.

例えば、配線等に用いる材料を電極751(i,j)に用いることができる。具体的には、反射膜を電極751(i,j)に用いることができる。例えば、透光性を備える導電膜と、開口部を備える反射膜と、を積層した材料を電極751(i,j)に用いることができる。 For example, a material used for wiring or the like can be used for the electrode 751 (i, j). Specifically, a reflective film can be used for the electrode 751 (i, j). For example, a material in which a conductive film having a light-transmitting property and a reflective film having an opening are stacked can be used for the electrode 751 (i, j).

例えば、導電性を備える材料を、電極752に用いることができる。可視光について透光性を備える材料を、電極752に用いることができる。 For example, a material having conductivity can be used for the electrode 752. A material having a light-transmitting property with respect to visible light can be used for the electrode 752.

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、電極752に用いることができる。 For example, a conductive oxide, a metal film that is thin enough to transmit light, or a metal nanowire can be used for the electrode 752.

具体的には、インジウムを含む導電性酸化物を電極752に用いることができる。または、厚さ1nm以上10nm以下の金属薄膜を電極752に用いることができる。また、銀を含む金属ナノワイヤーを電極752に用いることができる。 Specifically, a conductive oxide containing indium can be used for the electrode 752. Alternatively, a metal thin film with a thickness of 1 nm to 10 nm can be used for the electrode 752. In addition, a metal nanowire containing silver can be used for the electrode 752.

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、電極752に用いることができる。 Specifically, indium oxide, indium tin oxide, indium zinc oxide, zinc oxide, zinc oxide to which gallium is added, zinc oxide to which aluminum is added, or the like can be used for the electrode 752.

<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。
<Reflective film>
For example, a material that reflects visible light can be used for the reflective film. Specifically, a material containing silver can be used for the reflective film. For example, a material containing silver and palladium or a material containing silver and copper can be used for the reflective film.

反射膜は、例えば、層753を透過してくる光を反射する。これにより、反射素子30a(i,j)を反射型の表示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。 The reflective film reflects, for example, light transmitted through the layer 753. Thereby, the reflective element 30a (i, j) can be made a reflective display element. Further, for example, a material having irregularities on the surface can be used for the reflective film. Thereby, incident light can be reflected in various directions to display white.

例えば、電極751(i,j)等を反射膜に用いることができる。 For example, the electrode 751 (i, j) or the like can be used for the reflective film.

例えば、層753と電極751(i,j)の間に挟まれる領域を備える膜を、反射膜に用いることができる。または、電極751(i,j)が透光性を有する場合、電極751(i,j)を間に介して、層753と重なる領域を有する膜を、反射膜に用いることができる。 For example, a film including a region sandwiched between the layer 753 and the electrode 751 (i, j) can be used for the reflective film. Alternatively, when the electrode 751 (i, j) has a light-transmitting property, a film having a region overlapping with the layer 753 with the electrode 751 (i, j) interposed therebetween can be used as the reflective film.

反射膜は、例えば、発光素子30b(i,j)が射出する光を遮らない領域を有することが好ましい。例えば、単数または複数の開口部751Hを備える形状を反射膜に用いることが好ましい。 The reflective film preferably has a region that does not block the light emitted from the light emitting element 30b (i, j), for example. For example, it is preferable to use a shape including one or a plurality of openings 751H for the reflective film.

多角形、四角形、楕円形、円形または十字等の形状を開口部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に用いることができる。 A shape such as a polygon, a rectangle, an ellipse, a circle, or a cross can be used for the opening. In addition, an elongated stripe shape, a slit shape, or a checkered shape can be used for the opening 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、反射素子30a(i,j)を用いた表示が暗くなってしまう。 If the value of the ratio of the total area of the opening 751H to the total area of the non-opening is too large, the display using the reflective element 30a (i, j) will be dark.

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、発光素子30b(i,j)を用いた表示が暗くなってしまう。 In addition, if the ratio of the total area of the opening 751H to the total area of the non-opening is too small, the display using the light emitting element 30b (i, j) becomes dark.

図30は、表示ユニット310の画素に用いることができる反射膜の形状を説明する模式図である。 FIG. 30 is a schematic diagram illustrating the shape of a reflective film that can be used for the pixel of the display unit 310.

例えば、画素702(i,j)に隣接する画素702(i,j+1)の開口部751Hは、画素702(i,j)の開口部751Hを通る行方向(図中に矢印R1で示す方向)に延びる直線上に配設されない(図30(A)参照)。または、例えば、画素702(i,j)に隣接する画素702(i+1,j)の開口部751Hは、画素702(i,j)の開口部751Hを通る、列方向(図中に矢印C1で示す方向)に延びる直線上に配設されない(図30(B)参照)。 For example, the opening 751H of the pixel 702 (i, j + 1) adjacent to the pixel 702 (i, j) passes through the opening 751H of the pixel 702 (i, j) (the direction indicated by the arrow R1 in the drawing). (See FIG. 30A). Alternatively, for example, the opening 751H of the pixel 702 (i + 1, j) adjacent to the pixel 702 (i, j) passes through the opening 751H of the pixel 702 (i, j) in the column direction (in FIG. They are not arranged on a straight line extending in the direction shown (see FIG. 30B).

例えば、画素702(i,j+2)の開口部751Hは、画素702(i,j)の開口部751Hを通る、行方向に延びる直線上に配設される(図30(A)参照)。また、画素702(i,j+1)の開口部751Hは、画素702(i,j)の開口部751Hおよび画素702(i,j+2)の開口部751Hの間において当該直線と直交する直線上に配設される。 For example, the opening 751H of the pixel 702 (i, j + 2) is disposed on a straight line that extends in the row direction and passes through the opening 751H of the pixel 702 (i, j) (see FIG. 30A). In addition, the opening 751H of the pixel 702 (i, j + 1) is arranged on a straight line orthogonal to the straight line between the opening 751H of the pixel 702 (i, j) and the opening 751H of the pixel 702 (i, j + 2). Established.

または、例えば、画素702(i+2,j)の開口部751Hは、画素702(i,j)の開口部751Hを通る、列方向に延びる直線上に配設される(図30(B)参照)。また、例えば、画素702(i+1,j)の開口部751Hは、画素702(i,j)の開口部751Hおよび画素702(i+2,j)の開口部751Hの間において、当該直線と直交する直線上に配設される。 Alternatively, for example, the opening 751H of the pixel 702 (i + 2, j) is disposed on a straight line extending in the column direction passing through the opening 751H of the pixel 702 (i, j) (see FIG. 30B). . For example, the opening 751H of the pixel 702 (i + 1, j) is a straight line orthogonal to the straight line between the opening 751H of the pixel 702 (i, j) and the opening 751H of the pixel 702 (i + 2, j). Arranged above.

これにより、一の画素に隣接する他の画素の開口部に重なる領域を備える第2の表示素子を、一の画素の開口部に重なる領域を備える第2の表示素子から遠ざけることができる。または、一の画素に隣接する他の画素の第2の表示素子に、一の画素の第2の表示素子が表示する色とは異なる色を表示する表示素子を配設することができる。または、異なる色を表示する複数の表示素子を、隣接して配設する難易度を軽減することができる。 Accordingly, the second display element including a region overlapping with the opening of another pixel adjacent to one pixel can be separated from the second display element including a region overlapping with the opening of one pixel. Alternatively, a display element that displays a color different from the color displayed by the second display element of one pixel can be provided in the second display element of another pixel adjacent to the one pixel. Alternatively, the difficulty of arranging a plurality of display elements that display different colors adjacent to each other can be reduced.

なお、例えば、発光素子30b(i,j)が射出する光を遮らない領域751Eが形成されるように、端部が切除されたような形状を備える材料を、反射膜に用いることができる(図30(C)参照)。具体的には、列方向(図中に矢印C1で示す方向)が短くなるように端部が切除された電極751(i,j)を、反射膜に用いることができる。 Note that, for example, a material having a shape in which an end portion is cut out so that the region 751E that does not block the light emitted from the light emitting element 30b (i, j) can be used for the reflective film ( (See FIG. 30C). Specifically, an electrode 751 (i, j) whose end is cut so that the column direction (the direction indicated by the arrow C1 in the drawing) is shortened can be used for the reflective film.

<配向膜AF1、配向膜AF2>
例えば、ポリイミド等を含む材料を配向膜AF1または配向膜AF2に用いることができる。具体的には、液晶材料が所定の方向に配向するようにラビング処理または光配向技術を用いて形成された材料を用いることができる。
<Alignment film AF1 and alignment film AF2>
For example, a material containing polyimide or the like can be used for the alignment film AF1 or the alignment film AF2. Specifically, a material formed using a rubbing process or a photo-alignment technique so that the liquid crystal material is aligned in a predetermined direction can be used.

例えば、可溶性のポリイミドを含む膜を配向膜AF1または配向膜AF2に用いることができる。これにより、配向膜AF1または配向膜AF2を形成する際に必要とされる温度を低くすることができる。その結果、配向膜AF1または配向膜AF2を形成する際に他の構成に与える損傷を軽減することができる。 For example, a film containing soluble polyimide can be used for the alignment film AF1 or the alignment film AF2. Thereby, the temperature required for forming the alignment film AF1 or the alignment film AF2 can be lowered. As a result, damage to other components when forming the alignment film AF1 or the alignment film AF2 can be reduced.

<着色膜CF1、着色膜CF2>
所定の色の光を透過する材料を、着色膜CF1または着色膜CF2に用いることができる。これにより、着色膜CF1または着色膜CF2を、例えばカラーフィルターに用いることができる。例えば、青色、緑色または赤色の光を透過する材料を、着色膜CF1または着色膜CF2に用いることができる。また、黄色の光または白色の光等を透過する材料を着色膜CF1または着色膜CF2に用いることができる。
<Colored film CF1, colored film CF2>
A material that transmits light of a predetermined color can be used for the colored film CF1 or the colored film CF2. Thereby, the colored film CF1 or the colored film CF2 can be used for a color filter, for example. For example, a material that transmits blue, green, or red light can be used for the colored film CF1 or the colored film CF2. Further, a material that transmits yellow light, white light, or the like can be used for the colored film CF1 or the colored film CF2.

なお、照射された光を所定の色の光に変換する機能を備える材料を着色膜CF2に用いることができる。具体的には、量子ドットを着色膜CF2に用いることができる。これにより、色純度の高い表示をすることができる。 Note that a material having a function of converting irradiated light into light of a predetermined color can be used for the colored film CF2. Specifically, quantum dots can be used for the colored film CF2. Thereby, display with high color purity can be performed.

<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。
<Light shielding film BM>
A material that prevents light transmission can be used for the light-shielding film BM. Thereby, the light shielding film BM can be used for, for example, a black matrix.

<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。
<Insulating film 771>
For example, polyimide, epoxy resin, acrylic resin, or the like can be used for the insulating film 771.

<機能膜770P、機能膜770D>
例えば、反射防止フィルム、偏光フィルム、位相差フィルム、光拡散フィルムまたは集光フィルム等を機能膜770Pまたは機能膜770Dに用いることができる。
<Functional film 770P, Functional film 770D>
For example, an antireflection film, a polarizing film, a retardation film, a light diffusion film, a light collecting film, or the like can be used for the functional film 770P or the functional film 770D.

具体的には、2色性色素を含む膜を機能膜770Pまたは機能膜770Dに用いることができる。または、基材の表面と交差する方向に沿った軸を備える柱状構造を有する材料を、機能膜770Pまたは機能膜770Dに用いることができる。これにより、光を軸に沿った方向に透過し易く、他の方向に散乱し易くすることができる。 Specifically, a film containing a dichroic dye can be used for the functional film 770P or the functional film 770D. Alternatively, a material having a columnar structure including an axis along a direction intersecting the surface of the base material can be used for the functional film 770P or the functional film 770D. Thereby, light can be easily transmitted in a direction along the axis and can be easily scattered in other directions.

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。 In addition, an antistatic film that suppresses adhesion of dust, a water-repellent film that makes it difficult to adhere dirt, a hard coat film that suppresses generation of scratches due to use, and the like can be used for the functional film 770P.

具体的には、円偏光フィルムを機能膜770Pに用いることができる。また、光拡散フィルムを機能膜770Dに用いることができる。 Specifically, a circularly polarizing film can be used for the functional film 770P. In addition, a light diffusion film can be used for the functional film 770D.

<発光素子30b(i,j)>
例えば、有機EL素子、無機EL素子、QLED、または発光ダイオードなどの自発光性の発光素子を、発光素子30b(i,j)に用いることができる。
<Light emitting element 30b (i, j)>
For example, a self-luminous light-emitting element such as an organic EL element, an inorganic EL element, a QLED, or a light-emitting diode can be used for the light-emitting element 30b (i, j).

発光素子30b(i,j)は、電極551(i,j)と、電極552と、発光性の材料を含む層553(j)と、を備える。 The light-emitting element 30b (i, j) includes an electrode 551 (i, j), an electrode 552, and a layer 553 (j) containing a light-emitting material.

例えば、発光性の有機化合物を層553(j)に用いることができる。 For example, a light-emitting organic compound can be used for the layer 553 (j).

例えば、量子ドットを層553(j)に用いることができる。これにより、半値幅が狭く、鮮やかな色の光を発することができる。 For example, quantum dots can be used for the layer 553 (j). Thereby, the half value width is narrow and it is possible to emit brightly colored light.

例えば、青色の光を射出するように積層された積層材料、緑色の光を射出するように積層された積層材料、または赤色の光を射出するように積層された積層材料等を、層553(j)に用いることができる。 For example, a layered material stacked so as to emit blue light, a layered material stacked so as to emit green light, a layered material stacked so as to emit red light, the layer 553 ( j).

例えば、信号線S2(j)に沿って列方向に長い帯状の積層材料を、層553(j)に用いることができる。 For example, a strip-shaped stacked material that is long in the column direction along the signal line S2 (j) can be used for the layer 553 (j).

また、例えば、白色の光を射出するように積層された積層材料を、層553(j)に用いることができる。具体的には、青色の光を射出する蛍光材料を含む発光性の材料を含む層と、緑色および赤色の光を射出する蛍光材料以外の材料を含む層または黄色の光を射出する蛍光材料以外の材料を含む層と、を積層した積層材料を、層553(j)に用いることができる。 For example, a stacked material stacked so as to emit white light can be used for the layer 553 (j). Specifically, a layer containing a luminescent material including a fluorescent material that emits blue light, a layer containing a material other than a fluorescent material that emits green and red light, or a fluorescent material that emits yellow light A layered material in which a layer containing any of the above materials is stacked can be used for the layer 553 (j).

例えば、配線等に用いることができる材料を電極551(i,j)に用いることができる。 For example, a material that can be used for wiring or the like can be used for the electrode 551 (i, j).

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、電極551(i,j)に用いることができる。 For example, a material having a property of transmitting visible light and selected from materials that can be used for wirings or the like can be used for the electrode 551 (i, j).

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、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電極551(i,j)に用いることができる。または、光の一部を透過し、光の他の一部を反射する金属膜を電極551(i,j)に用いることができる。これにより、微小共振器構造を発光素子30b(i,j)に設けることができる。その結果、所定の波長の光を他の波長の光より効率よく取り出すことができる。 Specifically, a conductive oxide or a conductive oxide containing indium, indium oxide, indium tin oxide, indium zinc oxide, zinc oxide, zinc oxide to which gallium is added, or the like is used as the electrode 551 (i, j). Can be used. Alternatively, a metal film that is thin enough to transmit light can be used for the electrode 551 (i, j). Alternatively, a metal film that transmits part of light and reflects another part of light can be used for the electrode 551 (i, j). Thereby, the microresonator structure can be provided in the light emitting element 30b (i, j). As a result, light of a predetermined wavelength can be extracted more efficiently than light of other wavelengths.

例えば、配線等に用いることができる材料を電極552に用いることができる。具体的には、可視光について反射性を有する材料を、電極552に用いることができる。 For example, a material that can be used for wiring or the like can be used for the electrode 552. Specifically, a material having reflectivity with respect to visible light can be used for the electrode 552.

<ゲートドライバGD>
シフトレジスタ等のさまざまな順序回路等をゲートドライバGDに用いることができる。例えば、トランジスタMD、容量素子等をゲートドライバGDに用いることができる。具体的には、スイッチSW1に用いることができるトランジスタ、またはトランジスタMと同一の工程で形成することができる半導体膜を備えるトランジスタを用いることができる。
<Gate driver GD>
Various sequential circuits such as a shift register can be used for the gate driver GD. For example, a transistor MD, a capacitor element, or the like can be used for the gate driver GD. Specifically, a transistor that can be used for the switch SW1 or a transistor including a semiconductor film that can be formed in the same process as the transistor M can be used.

例えば、スイッチSW1に用いることができるトランジスタと異なる構成をトランジスタMDに用いることができる。具体的には、導電膜524を有するトランジスタをトランジスタMDに用いることができる。 For example, a different structure from the transistor that can be used for the switch SW1 can be used for the transistor MD. Specifically, a transistor including the conductive film 524 can be used for the transistor MD.

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。 Note that the same structure as the transistor M can be used for the transistor MD.

<トランジスタ>
例えば、同一の工程で形成することができる半導体膜を、ゲートドライバ、ソースドライバ、および画素回路のトランジスタに用いることができる。
<Transistor>
For example, a semiconductor film that can be formed in the same step can be used for a gate driver, a source driver, and a transistor in a pixel circuit.

例えば、ボトムゲート型のトランジスタまたはトップゲート型のトランジスタなどを、ゲートドライバ、ソースドライバのトランジスタ、または画素回路のトランジスタに用いることができる。 For example, a bottom-gate transistor, a top-gate transistor, or the like can be used as a gate driver, a source driver transistor, or a pixel circuit transistor.

例えば、実施の形態1で説明したOSトランジスタを利用することができる。これにより、先述のアイドリングストップが可能になる。 For example, the OS transistor described in Embodiment 1 can be used. This makes it possible to perform the idling stop described above.

例えば、金属酸化物508、導電膜504、導電膜512Aおよび導電膜512Bを備えるトランジスタをスイッチSW1に用いることができる(図29(B)参照)。なお、絶縁膜506は、金属酸化物508および導電膜504の間に挟まれる領域を備える。 For example, a transistor including the metal oxide 508, the conductive film 504, the conductive film 512A, and the conductive film 512B can be used for the switch SW1 (see FIG. 29B). Note that the insulating film 506 includes a region sandwiched between the metal oxide 508 and the conductive film 504.

導電膜504は、金属酸化物508と重なる領域を備える。導電膜504はゲート電極の機能を備える。絶縁膜506はゲート絶縁膜の機能を備える。 The conductive film 504 includes a region overlapping with the metal oxide 508. The conductive film 504 has a function of a gate electrode. The insulating film 506 has a function of a gate insulating film.

導電膜512Aおよび導電膜512Bは、金属酸化物508と電気的に接続される。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。 The conductive films 512A and 512B are electrically connected to the metal oxide 508. The conductive film 512A has one of the function of the source electrode and the function of the drain electrode, and the conductive film 512B has the other of the function of the source electrode and the function of the drain electrode.

また、導電膜524を有するトランジスタを、ゲートドライバ、ソースドライバ、または画素回路のトランジスタに用いることができる。導電膜524は、導電膜504との間に金属酸化物508を挟む領域を備える。なお、絶縁膜514は、導電膜524および金属酸化物508の間に挟まれる領域を備える。また、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。 A transistor including the conductive film 524 can be used as a gate driver, a source driver, or a transistor in a pixel circuit. The conductive film 524 includes a region in which the metal oxide 508 is sandwiched between the conductive film 504 and the conductive film 504. Note that the insulating film 514 includes a region sandwiched between the conductive film 524 and the metal oxide 508. For example, the conductive film 524 is electrically connected to a wiring that supplies the same potential as the conductive film 504.

例えば、タンタルおよび窒素を含む厚さ10nmの膜と、銅を含む厚さ300nmの膜と、を積層した導電膜を導電膜504に用いることができる。なお、銅を含む膜は、絶縁膜506との間に、タンタルおよび窒素を含む膜を挟む領域を備える。 For example, a conductive film in which a 10-nm-thick film containing tantalum and nitrogen and a 300-nm-thick film containing copper are stacked can be used for the conductive film 504. Note that the film containing copper includes a region between which the film containing tantalum and nitrogen is sandwiched between the film containing copper.

例えば、シリコンおよび窒素を含む厚さ400nmの膜と、シリコン、酸素および窒素を含む厚さ200nmの膜と、を積層した材料を絶縁膜506に用いることができる。なお、シリコンおよび窒素を含む膜は、金属酸化物508との間に、シリコン、酸素および窒素を含む膜を挟む領域を備える。 For example, a material in which a 400-nm-thick film containing silicon and nitrogen and a 200-nm-thick film containing silicon, oxygen, and nitrogen are stacked can be used for the insulating film 506. Note that the film containing silicon and nitrogen includes a region between the metal oxide 508 and the film containing silicon, oxygen, and nitrogen.

例えば、インジウム、ガリウムおよび亜鉛を含む厚さ25nmの膜を、金属酸化物508に用いることができる。 For example, a 25-nm-thick film containing indium, gallium, and zinc can be used for the metal oxide 508.

例えば、タングステンを含む厚さ50nmの膜と、アルミニウムを含む厚さ400nmの膜と、チタンを含む厚さ100nmの膜と、をこの順で積層した導電膜を、導電膜512Aまたは導電膜512Bに用いることができる。なお、タングステンを含む膜は、金属酸化物508と接する領域を備える。 For example, a conductive film in which a 50-nm-thick film containing tungsten, a 400-nm-thick film containing aluminum, and a 100-nm-thick film containing titanium are stacked in this order as the conductive film 512A or the conductive film 512B. Can be used. Note that the film containing tungsten includes a region in contact with the metal oxide 508.

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。 Note that this embodiment can be combined with any of the other embodiments described in this specification as appropriate.

(実施の形態7)
本実施の形態では、本発明の一態様の表示装置を有する電子機器について、説明を行う。
(Embodiment 7)
In this embodiment, an electronic device including the display device of one embodiment of the present invention will be described.

本表示装置は、光センサからの信号をコントローラICが監視し、晴れの日の屋外等、外光の存在する環境において視認性を改善した表示を行うことができる。また、外光の色調により、表示装置の見え方が変化するのを抑える効果を有する。そのため、本表示装置は、様々な場所で使用される携帯型電子機器の表示部に好適である。もちろん、携帯型電子機器に限らず、様々な電子機器の表示部に、本表示装置を適用することができる。ここでは、図31を参照して、表示部を備えた電子機器の幾つかの例を説明する。 In this display device, the controller IC monitors the signal from the optical sensor, and can perform display with improved visibility in an environment where there is external light such as outdoors on a sunny day. Further, it has an effect of suppressing the change in the appearance of the display device due to the color tone of the external light. Therefore, this display device is suitable for a display unit of a portable electronic device used in various places. Of course, the present display device can be applied not only to the portable electronic device but also to display portions of various electronic devices. Here, with reference to FIG. 31, some examples of an electronic device including a display unit will be described.

図31(A)乃至図31(G)は、電子機器を示す図である。これらの電子機器は、筐体5000、表示部5001、スピーカ5003、LEDランプ5004、操作キー5005(電源スイッチ、又は操作スイッチを含む)、接続端子5006、センサ5007(力、変位、位置、速度、加速度、角速度、回転数、距離、光、液、磁気、温度、化学物質、音声、時間、硬度、電場、電流、電圧、電力、放射線、流量、湿度、傾度、振動、におい、又は赤外線を測定する機能を含むもの)、マイクロフォン5008、等を有することができる。 FIG. 31A to FIG. 31G illustrate electronic devices. These electronic devices include a housing 5000, a display portion 5001, a speaker 5003, an LED lamp 5004, operation keys 5005 (including a power switch or operation switch), a connection terminal 5006, a sensor 5007 (force, displacement, position, speed, Measure acceleration, angular velocity, rotational speed, distance, light, liquid, magnetism, temperature, chemical, sound, time, hardness, electric field, current, voltage, power, radiation, flow rate, humidity, gradient, vibration, odor, or infrared A microphone 5008, and the like.

図31(A)はモバイルコンピュータであり、上述したものの他に、スイッチ5009、赤外線ポート5010、等を有することができる。図31(B)は記録媒体を備えた携帯型の画像再生装置(たとえば、DVD再生装置)であり、上述したものの他に、第2表示部5002、記録媒体読込部5011、等を有することができる。図31(C)はゴーグル型ディスプレイであり、上述したものの他に、第2表示部5002、支持部5012、イヤホン5013、等を有することができる。図31(D)は携帯型遊技機であり、上述したものの他に、記録媒体読込部5011、等を有することができる。図31(E)はテレビ受像機能付きデジタルカメラであり、上述したものの他に、アンテナ5014、シャッターボタン5015、受像部5016、等を有することができる。図31(F)は携帯型遊技機であり、上述したものの他に、第2表示部5002、記録媒体読込部5011、等を有することができる。図31(G)は持ち運び型テレビ受像器であり、上述したものの他に、信号の送受信が可能な充電器5017、等を有することができる。 FIG. 31A illustrates a mobile computer which can include a switch 5009, an infrared port 5010, and the like in addition to the above components. FIG. 31B illustrates a portable image reproducing device (eg, a DVD reproducing device) provided with a recording medium, which includes a second display portion 5002, a recording medium reading portion 5011, and the like in addition to the above components. it can. FIG. 31C illustrates a goggle type display which can include a second display portion 5002, a support portion 5012, an earphone 5013, and the like in addition to the above components. FIG. 31D illustrates a portable game machine that can include the memory medium reading portion 5011 and the like in addition to the above objects. FIG. 31E illustrates a digital camera with a television receiving function, which can include an antenna 5014, a shutter button 5015, an image receiving portion 5016, and the like in addition to the above objects. FIG. 31F illustrates a portable game machine that can include the second display portion 5002, the recording medium reading portion 5011, and the like in addition to the above objects. FIG. 31G illustrates a portable television receiver that can include a charger 5017 that can transmit and receive signals in addition to the above components.

図31(A)乃至図31(G)に示す電子機器は、様々な機能を有することができる。例えば、様々な情報(静止画、動画、テキスト画像など)を表示部に表示する機能、タッチパネル機能、カレンダー、日付又は時刻などを表示する機能、様々なソフトウエア(プログラム)によって処理を制御する機能、無線通信機能、無線通信機能を用いて様々なコンピュータネットワークに接続する機能、無線通信機能を用いて様々なデータの送信又は受信を行う機能、記録媒体に記録されているプログラム又はデータを読み出して表示部に表示する機能、等を有することができる。さらに、複数の表示部を有する電子機器においては、一つの表示部を主として画像情報を表示し、別の一つの表示部を主として文字情報を表示する機能、または、複数の表示部に視差を考慮した画像を表示することで立体的な画像を表示する機能、等を有することができる。さらに、受像部を有する電子機器においては、静止画を撮影する機能、動画を撮影する機能、撮影した画像を自動または手動で補正する機能、撮影した画像を記録媒体(外部又はカメラに内蔵)に保存する機能、撮影した画像を表示部に表示する機能、等を有することができる。なお、図31(A)乃至図31(G)に示す電子機器が有することのできる機能はこれらに限定されず、様々な機能を有することができる。 The electronic devices illustrated in FIGS. 31A to 31G can have a variety of functions. For example, a function for displaying various information (still images, moving images, text images, etc.) on the display unit, a touch panel function, a function for displaying a calendar, date or time, etc., a function for controlling processing by various software (programs) , Wireless communication function, function to connect to various computer networks using wireless communication function, function to transmit or receive various data using wireless communication function, read program or data recorded in recording medium A function of displaying on the display portion can be provided. Further, in an electronic device having a plurality of display units, one display unit mainly displays image information and another one display unit mainly displays character information, or the plurality of display units consider parallax. It is possible to have a function of displaying a three-dimensional image, etc. by displaying the obtained image. Furthermore, in an electronic device having an image receiving unit, a function for capturing a still image, a function for capturing a moving image, a function for correcting a captured image automatically or manually, and a captured image on a recording medium (externally or incorporated in a camera) A function of saving, a function of displaying a photographed image on a display portion, and the like can be provided. Note that the functions which the electronic devices illustrated in FIGS. 31A to 31G can have are not limited to these, and can have various functions.

図31(H)は、スマートウオッチであり、筐体7302、表示パネル7304、操作ボタン7311、7312、接続端子7313、バンド7321、留め金7322、等を有する。ここで、「表示パネル」は、他の実施の形態で説明した「表示ユニット」と同様の仕組みで表示を行うことができる。 FIG. 31H illustrates a smart watch, which includes a housing 7302, a display panel 7304, operation buttons 7311 and 7312, a connection terminal 7313, a band 7321, a clasp 7322, and the like. Here, the “display panel” can perform display by the same mechanism as the “display unit” described in the other embodiments.

ベゼル部分を兼ねる筐体7302に搭載された表示パネル7304は、非矩形状の表示領域を有している。なお、表示パネル7304としては、矩形状の表示領域としてもよい。表示パネル7304は、時刻を表すアイコン7305、その他のアイコン7306等を表示することができる。 A display panel 7304 mounted on a housing 7302 also serving as a bezel portion has a non-rectangular display region. Note that the display panel 7304 may have a rectangular display region. The display panel 7304 can display an icon 7305 indicating time, another icon 7306, and the like.

なお、図31(H)に示すスマートウオッチは、様々な機能を有することができる。例えば、様々な情報(静止画、動画、テキスト画像など)を表示部に表示する機能、タッチパネル機能、カレンダー、日付又は時刻などを表示する機能、様々なソフトウエア(プログラム)によって処理を制御する機能、無線通信機能、無線通信機能を用いて様々なコンピュータネットワークに接続する機能、無線通信機能を用いて様々なデータの送信又は受信を行う機能、記録媒体に記録されているプログラム又はデータを読み出して表示部に表示する機能、等を有することができる。 Note that the smart watch illustrated in FIG. 31H can have a variety of functions. For example, a function for displaying various information (still images, moving images, text images, etc.) on the display unit, a touch panel function, a function for displaying a calendar, date or time, etc., a function for controlling processing by various software (programs) , Wireless communication function, function to connect to various computer networks using wireless communication function, function to transmit or receive various data using wireless communication function, read program or data recorded in recording medium A function of displaying on the display portion can be provided.

また、筐体7302の内部に、スピーカ、センサ(力、変位、位置、速度、加速度、角速度、回転数、距離、光、液、磁気、温度、化学物質、音声、時間、硬度、電場、電流、電圧、電力、放射線、流量、湿度、傾度、振動、におい、又は赤外線を測定する機能を含むもの)、マイクロフォン等を有することができる。なお、スマートウオッチは、発光素子をその表示パネル7304に用いることにより作製することができる。 In addition, a speaker, a sensor (force, displacement, position, velocity, acceleration, angular velocity, rotation speed, distance, light, liquid, magnetism, temperature, chemical substance, sound, time, hardness, electric field, current are included in the housing 7302. Voltage, power, radiation, flow rate, humidity, gradient, vibration, odor, or function of measuring infrared rays), a microphone, or the like. Note that a smart watch can be manufactured by using a light-emitting element for the display panel 7304.

(実施の形態8)
<CAC−OSの構成>
本実施の形態では、OSトランジスタに用いることができるCAC(Cloud−Aligned Composite)−OSの構成について説明する。
(Embodiment 8)
<Configuration of CAC-OS>
In this embodiment, a structure of a CAC (Cloud-Aligned Composite) -OS that can be used for an OS transistor is described.

CAC−OSとは、例えば、酸化物半導体を構成する元素が、0.5nm以上10nm以下、好ましくは、1nm以上2nm以下、またはその近傍のサイズで偏在した材料の一構成である。なお、以下では、酸化物半導体において、一つあるいはそれ以上の金属元素が偏在し、該金属元素を有する領域が、0.5nm以上10nm以下、好ましくは、1nm以上2nm以下、またはその近傍のサイズで混合した状態をモザイク状、またはパッチ状ともいう。 The CAC-OS is one structure of a material in which an element included in an oxide semiconductor is unevenly distributed with a size of 0.5 nm to 10 nm, preferably 1 nm to 2 nm, or the vicinity thereof. Note that in the following, in an oxide semiconductor, one or more metal elements are unevenly distributed, and a region including the metal element has a size of 0.5 nm to 10 nm, preferably 1 nm to 2 nm, or the vicinity thereof. The state mixed with is also referred to as a mosaic or patch.

なお、酸化物半導体は、少なくともインジウムを含むことが好ましい。特にインジウムおよび亜鉛を含むことが好ましい。また、それらに加えて、アルミニウム、ガリウム、イットリウム、銅、バナジウム、ベリリウム、ホウ素、シリコン、チタン、鉄、ニッケル、ゲルマニウム、ジルコニウム、モリブデン、ランタン、セリウム、ネオジム、ハフニウム、タンタル、タングステン、またはマグネシウムなどから選ばれた一種、または複数種が含まれていてもよい。 Note that the oxide semiconductor preferably contains at least indium. In particular, it is preferable to contain indium and zinc. In addition, aluminum, gallium, yttrium, copper, vanadium, beryllium, boron, silicon, titanium, iron, nickel, germanium, zirconium, molybdenum, lanthanum, cerium, neodymium, hafnium, tantalum, tungsten, magnesium, etc. One kind selected from the above or a plurality of kinds may be included.

例えば、In−Ga−Zn酸化物におけるCAC−OS(CAC−OSの中でもIn−Ga−Zn酸化物を、特にCAC−IGZOと呼称してもよい)とは、インジウム酸化物(以下、InOX1(X1は0よりも大きい実数)とする)、またはインジウム亜鉛酸化物(以下、InX2ZnY2Z2(X2、Y2、およびZ2は0よりも大きい実数)とする)と、ガリウム酸化物(以下、GaOX3(X3は0よりも大きい実数)とする)、またはガリウム亜鉛酸化物(以下、GaX4ZnY4Z4(X4、Y4、およびZ4は0よりも大きい実数)とする)などと、に材料が分離することでモザイク状となり、モザイク状のInOX1、またはInX2ZnY2Z2が、膜中に均一に分布した構成(以下、クラウド状ともいう)である。 For example, a CAC-OS in an In—Ga—Zn oxide (an In—Ga—Zn oxide among CAC-OSs, in particular, may be referred to as a CAC-IGZO) is an indium oxide (hereinafter, InO X1 and (X1 large real number than 0)), or indium zinc oxide (hereinafter, in X2 Zn Y2 O Z2 ( X2, Y2, and Z2 are real numbers greater than 0) and to), gallium oxide ( Hereinafter, GaO X3 (X3 is a real number greater than 0), or gallium zinc oxide (hereinafter referred to as Ga X4 Zn Y4 O Z4 (X4, Y4, and Z4 are real numbers greater than 0)), etc. , the material becomes mosaic by separate into, mosaic InO X1 or in X2 Zn Y2 O Z2, is a configuration in which uniformly distributed in the film (hereinafter, cloud And it is also referred to).

つまり、CAC−OSは、GaOX3が主成分である領域と、InX2ZnY2Z2、またはInOX1が主成分である領域とが、混合している構成を有する複合酸化物半導体である。なお、本明細書において、例えば、第1の領域の元素Mに対するInの原子数比が、第2の領域の元素Mに対するInの原子数比よりも大きいことを、第1の領域は、第2の領域と比較して、Inの濃度が高いとする。 That, CAC-OS includes a region GaO X3 is the main component, and In X2 Zn Y2 O Z2, or InO X1 is the main component region is a composite oxide semiconductor having a structure that is mixed. Note that in this specification, for example, the first region indicates that the atomic ratio of In to the element M in the first region is larger than the atomic ratio of In to the element M in the second region. It is assumed that the concentration of In is higher than that in the second region.

なお、IGZOは通称であり、In、Ga、Zn、およびOによる1つの化合物をいう場合がある。代表例として、InGaO(ZnO)m1(m1は自然数)、またはIn(1+x0)Ga(1−x0)(ZnO)m0(−1≦x0≦1、m0は任意数)で表される結晶性の化合物が挙げられる。 Note that IGZO is a common name and may refer to one compound of In, Ga, Zn, and O. As a typical example, InGaO 3 (ZnO) m1 (m1 is a natural number) or In (1 + x0) Ga (1-x0) O 3 (ZnO) m0 (−1 ≦ x0 ≦ 1, m0 is an arbitrary number) A crystalline compound may be mentioned.

上記結晶性の化合物は、単結晶構造、多結晶構造、またはCAAC(c−axis aligned crystalline)構造を有する。なお、CAAC構造とは、複数のIGZOのナノ結晶がc軸配向を有し、かつa−b面においては配向せずに連結した結晶構造である。 The crystalline compound has a single crystal structure, a polycrystalline structure, or a CAAC (c-axis aligned crystalline) structure. The CAAC structure is a crystal structure in which a plurality of IGZO nanocrystals have c-axis orientation and are connected without being oriented in the ab plane.

一方、CAC−OSは、酸化物半導体の材料構成に関する。CAC−OSとは、In、Ga、Zn、およびOを含む材料構成において、一部にGaを主成分とするナノ粒子状に観察される領域と、一部にInを主成分とするナノ粒子状に観察される領域とが、それぞれモザイク状にランダムに分散している構成をいう。従って、CAC−OSにおいて、結晶構造は副次的な要素である。 On the other hand, CAC-OS relates to a material structure of an oxide semiconductor. CAC-OS refers to a region observed in the form of nanoparticles mainly composed of Ga in a material structure including In, Ga, Zn and O, and nanoparticles mainly composed of In. The region observed in a shape is a configuration in which the regions are randomly dispersed in a mosaic shape. Therefore, in the CAC-OS, the crystal structure is a secondary element.

なお、CAC−OSは、組成の異なる二種類以上の膜の積層構造は含まないものとする。例えば、Inを主成分とする膜と、Gaを主成分とする膜との2層からなる構造は、含まない。 Note that the CAC-OS does not include a stacked structure of two or more kinds of films having different compositions. For example, a structure composed of two layers of a film mainly containing In and a film mainly containing Ga is not included.

なお、GaOX3が主成分である領域と、InX2ZnY2Z2、またはInOX1が主成分である領域とは、明確な境界が観察できない場合がある。 Incidentally, a region GaO X3 is the main component, and In X2 Zn Y2 O Z2 or InO X1 is the main component region, in some cases clear boundary can not be observed.

なお、ガリウムの代わりに、アルミニウム、イットリウム、銅、バナジウム、ベリリウム、ホウ素、シリコン、チタン、鉄、ニッケル、ゲルマニウム、ジルコニウム、モリブデン、ランタン、セリウム、ネオジム、ハフニウム、タンタル、タングステン、またはマグネシウムなどから選ばれた一種、または複数種が含まれている場合、CAC−OSは、一部に該金属元素を主成分とするナノ粒子状に観察される領域と、一部にInを主成分とするナノ粒子状に観察される領域とが、それぞれモザイク状にランダムに分散している構成をいう。 In place of gallium, aluminum, yttrium, copper, vanadium, beryllium, boron, silicon, titanium, iron, nickel, germanium, zirconium, molybdenum, lanthanum, cerium, neodymium, hafnium, tantalum, tungsten, or magnesium are selected. In the case where one or a plurality of types are included, the CAC-OS includes a region that is observed in a part of a nanoparticle mainly including the metal element and a nanoparticle mainly including In. The region observed in the form of particles refers to a configuration in which each region is randomly dispersed in a mosaic shape.

CAC−OSは、例えば基板を意図的に加熱しない条件で、スパッタリング法により形成することができる。また、CAC−OSをスパッタリング法で形成する場合、成膜ガスとして、不活性ガス(代表的にはアルゴン)、酸素ガス、及び窒素ガスの中から選ばれたいずれか一つまたは複数を用いればよい。また、成膜時の成膜ガスの総流量に対する酸素ガスの流量比は低いほど好ましく、例えば酸素ガスの流量比を0%以上30%未満、好ましくは0%以上10%以下とすることが好ましい。 The CAC-OS can be formed by a sputtering method under a condition where the substrate is not intentionally heated, for example. In the case where a CAC-OS is formed by a sputtering method, any one or more selected from an inert gas (typically argon), an oxygen gas, and a nitrogen gas may be used as a deposition gas. Good. Further, the flow rate ratio of the oxygen gas to the total flow rate of the deposition gas during film formation is preferably as low as possible. .

CAC−OSは、X線回折(XRD:X−ray diffraction)測定法のひとつであるOut−of−plane法によるθ/2θスキャンを用いて測定したときに、明確なピークが観察されないという特徴を有する。すなわち、X線回折から、測定領域のa−b面方向、およびc軸方向の配向は見られないことが分かる。 The CAC-OS is characterized in that no clear peak is observed when it is measured using a θ / 2θ scan by the out-of-plane method, which is one of the X-ray diffraction (XRD) measurement methods. Have. That is, it can be seen from X-ray diffraction that no orientation in the ab plane direction and c-axis direction of the measurement region is observed.

またCAC−OSは、プローブ径が1nmの電子線(ナノビーム電子線ともいう)を照射することで得られる電子線回折パターンにおいて、リング状に輝度の高い領域と、該リング領域に複数の輝点が観測される。従って、電子線回折パターンから、CAC−OSの結晶構造が、平面方向、および断面方向において、配向性を有さないnc(nano−crystal)構造を有することがわかる。 In addition, a CAC-OS includes a ring-shaped region having high luminance and a plurality of bright spots in the ring region in an electron beam diffraction pattern obtained by irradiating an electron beam having a probe diameter of 1 nm (also referred to as a nanobeam electron beam). Is observed. Therefore, it can be seen from the electron beam diffraction pattern that the crystal structure of the CAC-OS has an nc (nano-crystal) structure having no orientation in the planar direction and the cross-sectional direction.

また例えば、In−Ga−Zn酸化物におけるCAC−OSでは、エネルギー分散型X線分光法(EDX:Energy Dispersive X−ray spectroscopy)を用いて取得したEDXマッピングにより、GaOX3が主成分である領域と、InX2ZnY2Z2、またはInOX1が主成分である領域とが、偏在し、混合している構造を有することが確認できる。 Further, for example, in a CAC-OS in an In—Ga—Zn oxide, a region in which GaO X3 is a main component is obtained by EDX mapping obtained by using energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX). It can be confirmed that a region in which In X2 Zn Y2 O Z2 or InO X1 is a main component is unevenly distributed and mixed.

CAC−OSは、金属元素が均一に分布したIGZO化合物とは異なる構造であり、IGZO化合物と異なる性質を有する。つまり、CAC−OSは、GaOX3などが主成分である領域と、InX2ZnY2Z2、またはInOX1が主成分である領域と、に互いに相分離し、各元素を主成分とする領域がモザイク状である構造を有する。 The CAC-OS has a structure different from that of the IGZO compound in which the metal element is uniformly distributed, and has a property different from that of the IGZO compound. That is, in the CAC-OS, a region in which GaO X3 or the like is a main component and a region in which In X2 Zn Y2 O Z2 or InO X1 is a main component are phase-separated from each other, and each region is mainly composed of each element. Has a mosaic structure.

ここで、InX2ZnY2Z2、またはInOX1が主成分である領域は、GaOX3などが主成分である領域と比較して、導電性が高い領域である。つまり、InX2ZnY2Z2、またはInOX1が主成分である領域を、キャリアが流れることにより、酸化物半導体としての導電性が発現する。従って、InX2ZnY2Z2、またはInOX1が主成分である領域が、酸化物半導体中にクラウド状に分布することで、高い電界効果移動度(μ)が実現できる。 Here, the region containing In X2 Zn Y2 O Z2 or InO X1 as a main component is a region having higher conductivity than a region containing GaO X3 or the like as a main component. That, In X2 Zn Y2 O Z2 or InO X1, is an area which is the main component, by carriers flow, expressed the conductivity of the oxide semiconductor. Accordingly, a region where In X2 Zn Y2 O Z2 or InO X1 is a main component is distributed in a cloud shape in the oxide semiconductor, whereby high field-effect mobility (μ) can be realized.

一方、GaOX3などが主成分である領域は、InX2ZnY2Z2、またはInOX1が主成分である領域と比較して、絶縁性が高い領域である。つまり、GaOX3などが主成分である領域が、酸化物半導体中に分布することで、リーク電流を抑制し、良好なスイッチング動作を実現できる。 On the other hand, areas such as GaO X3 is the main component, as compared to the In X2 Zn Y2 O Z2 or InO X1 is the main component area, it is highly regions insulating. That is, a region containing GaO X3 or the like as a main component is distributed in the oxide semiconductor, whereby leakage current can be suppressed and good switching operation can be realized.

従って、CAC−OSを半導体素子に用いた場合、GaOX3などに起因する絶縁性と、InX2ZnY2Z2、またはInOX1に起因する導電性とが、相補的に作用することにより、高いオン電流(Ion)、および高い電界効果移動度(μ)を実現することができる。 Therefore, when CAC-OS is used for a semiconductor element, the insulating property caused by GaO X3 and the like and the conductivity caused by In X2 Zn Y2 O Z2 or InO X1 act in a complementary manner, resulting in high An on-current (I on ) and high field effect mobility (μ) can be realized.

また、CAC−OSを用いた半導体素子は、信頼性が高い。従って、CAC−OSは、ディスプレイをはじめとするさまざまな半導体装置に最適である。 In addition, a semiconductor element using a CAC-OS has high reliability. Therefore, the CAC-OS is optimal for various semiconductor devices including a display.

ACF1 導電材料
AF1 配向膜
AF2 配向膜
C1 矢印
C4 容量素子
C6 容量素子
C7 容量素子
C11 容量素子
C12 容量素子
C13 容量素子
C21 容量素子
C22 容量素子
CF1 着色膜
CF2 着色膜
CK1 クロック信号
CK2 クロック信号
CK3 クロック信号
CK4 クロック信号
CS1 容量素子
FPC1 フレキシブルプリント基板
G1 走査線
G2 走査線
GL1 走査線
GL2 走査線
INV1 インバータ
INV2 インバータ
KB1 構造体
LOAD1 信号
LOAD2 信号
N1 ノード
NW1 トランジスタ
P1 期間
P2 期間
P3 期間
R1 矢印
S1 信号線
S2 信号線
SAVE1 信号
SAVE2 信号
SD ソースドライバ
SD1 ソースドライバ
SD2 ソースドライバ
SW1 スイッチ
SW2 スイッチ
T01 時刻
T1 トランジスタ
T02 時刻
T2 トランジスタ
T03 時刻
T04 時刻
T05 時刻
T06 時刻
T6 トランジスタ
T07 時刻
T08 時刻
T09 時刻
T10 時刻
T11 時刻
T12 時刻
T13 時刻
T14 時刻
T15 時刻
T16 時刻
T17 時刻
T18 時刻
T19 時刻
T20 時刻
Tr21 トランジスタ
Tr22 トランジスタ
Tr24 トランジスタ
Tr25 トランジスタ
Tr26 トランジスタ
Tr27 トランジスタ
Tr28 トランジスタ
Tr29 トランジスタ
Tr30 トランジスタ
Tr31 トランジスタ
TR1 トランジスタ
TR6 トランジスタ
TR7 トランジスタ
TR11 トランジスタ
VCOM1 配線
VCOM2 配線
10 画素
11 記憶回路
12 参照用記憶回路
13 回路
14 回路
15 電流源回路
17 保持回路
18 セレクタ
19 フリップフロップ回路
20 インバータ
21 領域
25 インバータ
27 アナログスイッチ
28 アナログスイッチ
30 画素
30a 反射素子
30b 発光素子
31 インバータ
33 インバータ
34 クロックドインバータ
35 アナログスイッチ
36 バッファ
100 表示装置
107 半導体装置
110 表示ユニット
111 画素アレイ
113 ゲートドライバ
115 コントローラIC
117 コントローラIC
118 コントローラIC
119 コントローラIC
120 タッチセンサユニット
121 センサアレイ
125 周辺回路
126 TSドライバ
127 センス回路
140 ホスト
143 光センサ
144 開閉センサ
145 光
150 インターフェース
151 フレームメモリ
152 デコーダ
153 センサコントローラ
154 コントローラ
155 クロック生成回路
156 AIコントローラ
160 画像処理部
161 ガンマ補正回路
162 調光回路
163 調色回路
164 EL補正回路
170 メモリ
173 タイミングコントローラ
175 レジスタ
175A スキャンチェーンレジスタ部
175B レジスタ部
175C スキャンチェーンレジスタ部
175D レジスタ部
180 ソースドライバ
181 ソースドライバ
182 ソースドライバ
184 タッチセンサコントローラ
186 ソースドライバIC
190 領域
191 領域
202 制御部
203 セルアレイ
204 センスアンプ回路
205 ドライバ
206 メインアンプ
207 入出力回路
208 周辺回路
209 メモリセル
221 トランジスタ
222 トランジスタ
223 トランジスタ
224 容量素子
225 ノード
226 ノード
227 有機EL素子
230 レジスタ
231 レジスタ
232 レジスタ
233 レジスタ
270 回路
271 回路
272 回路
273 回路
274 回路
310 表示ユニット
311 画素アレイ
313 ゲートドライバ
314 ゲートドライバ
501A 絶縁膜
501C 絶縁膜
504 導電膜
505 接合層
506 絶縁膜
508 金属酸化物
510 電極
511 電極
511B 導電膜
511C 導電膜
512 半導体層
512A 導電膜
512B 導電膜
514 絶縁膜
516 電極
517 電極
518 絶縁膜
519B 端子
519C 端子
521 絶縁膜
524 導電膜
528 絶縁膜
551 電極
552 電極
553 層
570 基板
702 画素
705 封止材
751 電極
751E 領域
751H 開口部
752 電極
753 層
754A 中間膜
754B 中間膜
754C 中間膜
770 基板
770D 機能膜
770P 機能膜
771 絶縁膜
4001 基板
4005 シール材
4006 基板
4010 トランジスタ
4011 トランジスタ
4020 容量素子
4021 電極
4030 電極層
4031 電極層
4102 絶縁層
4103 絶縁層
4110 絶縁層
4111 絶縁層
4112 絶縁層
4510 隔壁
4511 EL層
4513 発光素子
4514 充填材
5000 筐体
5001 表示部
5002 表示部
5003 スピーカ
5004 LEDランプ
5005 操作キー
5006 接続端子
5007 センサ
5008 マイクロフォン
5009 スイッチ
5010 赤外線ポート
5011 記録媒体読込部
5012 支持部
5013 イヤホン
5014 アンテナ
5015 シャッターボタン
5016 受像部
5017 充電器
7302 筐体
7304 表示パネル
7305 アイコン
7306 アイコン
7311 操作ボタン
7312 操作ボタン
7313 接続端子
7321 バンド
7322 留め金
ACF1 Conductive material AF1 Alignment film AF2 Alignment film C1 Arrow C4 Capacitor C6 Capacitor C7 Capacitor C11 Capacitor C12 Capacitor C13 Capacitor C21 Capacitor C22 Capacitor CF1 Colored film CF2 Colored film CK1 Clock signal CK2 Clock signal CK3 Clock signal CK4 clock signal CS1 capacitive element FPC1 flexible printed circuit board G1 scanning line G2 scanning line GL1 scanning line GL2 scanning line INV1 inverter INV2 inverter KB1 structure LOAD1 signal LOAD2 signal N1 node NW1 transistor P1 period P2 period P3 period R1 arrow S1 signal line S2 Line SAVE1 Signal SAVE2 Signal SD Source driver SD1 Source driver SD2 Source driver SW1 Switch SW2 Switch T01 Time T1 Transistor T02 time T2 transistor T03 time T04 time T05 time T06 time T6 transistor T07 time T08 time T09 time T10 time T11 time T12 time T13 time T14 time T15 time T16 time T17 time T18 time T19 time T20 time Tr21 transistor Tr22 transistor Tr24 transistor Tr24 Tr26 transistor Tr27 transistor Tr28 transistor Tr29 transistor Tr30 transistor Tr31 transistor TR1 transistor TR6 transistor TR7 transistor TR11 transistor VCOM1 wiring VCOM2 wiring 10 pixel 11 memory circuit 12 reference memory circuit 13 circuit 14 circuit 15 current source circuit 17 holding circuit 18 selector 19 flip-flop Circuit 20 Inverter 21 Region 25 Inverter 27 Analog switch 28 Analog switch 30 Pixel 30a Reflective element 30b Light emitting element 31 Inverter 33 Inverter 34 Clocked inverter 35 Analog switch 36 Buffer 100 Display device 107 Semiconductor device 110 Display unit 111 Pixel array 113 Gate driver 115 Controller IC
117 Controller IC
118 Controller IC
119 Controller IC
120 Touch sensor unit 121 Sensor array 125 Peripheral circuit 126 TS driver 127 Sense circuit 140 Host 143 Optical sensor 144 Open / close sensor 145 Optical 150 Interface 151 Frame memory 152 Decoder 153 Sensor controller 154 Controller 155 Clock generation circuit 156 AI controller 160 Image processing unit 161 Gamma correction circuit 162 Dimming circuit 163 Toning circuit 164 EL correction circuit 170 Memory 173 Timing controller 175 Register 175A Scan chain register unit 175B Register unit 175C Scan chain register unit 175D Register unit 180 Source driver 181 Source driver 182 Source driver 184 Touch sensor Controller 186 Source driver IC
190 region 191 region 202 control unit 203 cell array 204 sense amplifier circuit 205 driver 206 main amplifier 207 input / output circuit 208 peripheral circuit 209 memory cell 221 transistor 222 transistor 223 transistor 224 capacitor element 225 node 226 node 227 organic EL element 230 register 231 register 232 Register 233 register 270 circuit 271 circuit 272 circuit 273 circuit 274 circuit 310 display unit 311 pixel array 313 gate driver 314 gate driver 501A insulating film 501C insulating film 504 conductive film 505 bonding layer 506 insulating film 508 metal oxide 510 electrode 511 electrode 511B conductive Film 511C Conductive film 512 Semiconductor layer 512A Conductive film 512B Conductive film 514 Insulating film 516 Electrode 517 Electrode 518 Insulating film 519B Terminal 519C Terminal 521 Insulating film 524 Conductive film 528 Insulating film 551 Electrode 552 Electrode 553 Layer 570 Substrate 702 Pixel 705 Sealant 751 Electrode 751E Region 751H Opening 752 Electrode 753 Layer 754A Intermediate film 754C Intermediate film 754C Intermediate Film 770 Substrate 770D Functional film 770P Functional film 771 Insulating film 4001 Substrate 4005 Sealant 4006 Substrate 4010 Transistor 4011 Transistor 4020 Capacitor element 4021 Electrode 4030 Electrode layer 4031 Electrode layer 4102 Insulating layer 4103 Insulating layer 4110 Insulating layer 4111 Insulating layer 4112 Insulating layer 4510 Partition wall 4511 EL layer 4513 Light emitting element 4514 Filler 5000 Housing 5001 Display portion 5002 Display portion 5003 Speaker 5004 LED lamp 5005 Operation key 5006 Connection terminal 5007 Sensor 5008 Microphone 5009 Switch 5010 Infrared port 5011 Recording medium reading unit 5012 Support unit 5013 Earphone 5014 Antenna 5015 Shutter button 5016 Image receiving unit 5017 Charger 7302 Case 7304 Display panel 7305 Icon 7306 Icon 7311 Operation button 7312 Operation button 7313 Connection terminal 7321 Band 7322 Clasp

Claims (9)

表示ユニットと、
第1コントローラと、
第2コントローラと、
フレームメモリと、
レジスタと、
画像処理部と、
センサと、を有し、
前記フレームメモリは、画像データを格納する機能を有し、
前記画像処理部は、前記画像データを処理する機能を有し、
前記レジスタは、前記画像処理部が処理を行うためのパラメータを格納する機能を有し、
前記フレームメモリは、前記フレームメモリへの電源供給が遮断されている状態で、前記画像データを保持する機能を有し、
前記レジスタは、前記レジスタへの電源供給が遮断されている状態で、前記パラメータを保持する機能を有し、
前記第1コントローラは、前記フレームメモリ、前記レジスタ、および前記画像処理部に対する電源供給を制御する機能を有し、
前記第2コントローラは、前記センサからの第1信号を受け取る機能と、前記第1信号をもとに前記画像処理部が処理を行うための第2信号を生成する機能と、を有し、
前記第2信号は、事前に定められたしきい値を有し、
前記第2信号が前記しきい値を超えない場合、前記画像処理部は、第1の輝度で前記表示ユニットを表示させる機能を有し、
前記第2信号が前記しきい値を超えた場合、前記画像処理部は、第2の輝度で前記表示ユニットを表示させる機能を有する、半導体装置。
A display unit;
A first controller;
A second controller;
Frame memory,
Registers,
An image processing unit;
A sensor, and
The frame memory has a function of storing image data;
The image processing unit has a function of processing the image data;
The register has a function of storing parameters for the image processing unit to perform processing,
The frame memory has a function of holding the image data in a state where power supply to the frame memory is interrupted,
The register has a function of holding the parameter in a state where power supply to the register is interrupted,
The first controller has a function of controlling power supply to the frame memory, the register, and the image processing unit,
The second controller has a function of receiving a first signal from the sensor, and a function of generating a second signal for the image processing unit to perform processing based on the first signal.
The second signal has a predetermined threshold;
When the second signal does not exceed the threshold value, the image processing unit has a function of displaying the display unit at a first luminance,
When the second signal exceeds the threshold value, the image processing unit has a function of displaying the display unit with a second luminance.
請求項1において、
前記センサは、光センサであることを特徴とする半導体装置。
In claim 1,
The semiconductor device, wherein the sensor is an optical sensor.
請求項1または請求項2において、
前記第1の輝度は、事前に定められた範囲から、使用者が選択できることを特徴とし、
前記第2の輝度は、使用者が選択できないことを特徴とする半導体装置。
In claim 1 or claim 2,
The first brightness can be selected by a user from a predetermined range,
The semiconductor device, wherein the second luminance cannot be selected by a user.
請求項1乃至請求項3のいずれか一項において、
前記第2信号が前記しきい値を超えた場合、事前に定められた制限時間を経過すると、前記第2の輝度で前記表示ユニットを表示させる機能は、無効となる機能を有する、半導体装置。
In any one of Claims 1 thru | or 3,
When the second signal exceeds the threshold value, a function of displaying the display unit at the second luminance is disabled when a predetermined time limit elapses.
請求項1乃至請求項4のいずれか一項において、
ソースドライバを有し、
前記ソースドライバは、前記画像処理部で処理された画像データをもとに、データ信号を生成する機能を有し、
前記表示ユニットは、発光素子を有し、
前記データ信号は、前記発光素子を駆動する機能を有する、半導体装置。
In any one of Claims 1 thru | or 4,
Have a source driver,
The source driver has a function of generating a data signal based on the image data processed by the image processing unit,
The display unit has a light emitting element,
The semiconductor device, wherein the data signal has a function of driving the light emitting element.
請求項5において、
前記発光素子は、有機EL素子であることを特徴とする、半導体装置。
In claim 5,
The semiconductor device according to claim 1, wherein the light emitting element is an organic EL element.
請求項1乃至請求項4のいずれか一項において、
ソースドライバを有し、
前記ソースドライバは、前記画像処理部で処理された画像データをもとに、第1データ信号および第2データ信号を生成する機能を有し、
前記表示ユニットは、反射素子と、発光素子と、を有し、
前記第1データ信号は、前記反射素子を駆動する機能を有し、
前記第2データ信号は、前記発光素子を駆動する機能を有する、半導体装置。
In any one of Claims 1 thru | or 4,
Have a source driver,
The source driver has a function of generating a first data signal and a second data signal based on the image data processed by the image processing unit,
The display unit includes a reflective element and a light emitting element,
The first data signal has a function of driving the reflective element;
The semiconductor device, wherein the second data signal has a function of driving the light emitting element.
請求項7において、
前記反射素子は、液晶素子であり、
前記発光素子は、有機EL素子であることを特徴とする、半導体装置。
In claim 7,
The reflective element is a liquid crystal element,
The semiconductor device according to claim 1, wherein the light emitting element is an organic EL element.
請求項1乃至請求項8のいずれか一項において、
前記フレームメモリおよび前記レジスタは、チャネル形成領域に金属酸化物を含むトランジスタを有する、半導体装置。
In any one of Claims 1 thru | or 8,
The frame memory and the register each include a transistor including a metal oxide in a channel formation region.
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