半导体显示装置及其驱动方法制造方法及图纸

一个目的是提供一种具有触摸面板、能够降低功率消耗的半导体显示装置。半导体显示装置包括：面板，配备有像素部分和控制向像素部分输入图像信号的驱动器电路；以及触摸面板，设置在像素部分中与面板重叠的位置中。像素部分包括配置成按照待输入的图像信号的电压来执行显示的显示元件以及配置成控制电压的保持的晶体管。晶体管在沟道形成区中包含氧化物半导体。驱动器电路的驱动频率、即某个周期的图像信号的写操作次数按照来自触摸面板的操作信号来改变。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及使用晶体管的有源矩阵。
技术介绍
触摸面板是一种位置输入装置，它能够检测采用手指、触针等所指示的位置，并且能够生成包含位置信息的信号。按照使得触摸面板与图像显示区域重叠的方式来得到的显示装置称作触摸屏，该显示装置能够在图像显示区中显示图像，并且作为信息能够得到用户指示图像显示区中的哪一个位置。另外，触摸屏的示例包括一种触摸屏，其中称作光电传感器的光电转换元件设置在图像显示区中，并且用户所指示的位置通过光强度来检测。触摸屏具有作为位置输入装置以及作为显示装置的两种功能；因此，与使用诸如触摸垫或鼠标之类的位置输入装置的情况相比，触摸屏具有高可操作性，并且电子装置的尺寸易于减小。在专利文献I中描述了具有触摸面板和液晶显示面板的信息显示装置。 日本已公布专利申请N0.2001-022508。
技术实现思路
如先前所述，触摸屏具有易于减小电子装置的尺寸的优点。将触摸面板或光电传感器加入诸如平板显示器之类的薄半导体显示装置，由此电子装置的尺寸或厚度能够进一步减小。因此，能够预计加入了触摸面板的半导体显示装置不仅适用于固定电子装置，而且还适用于包括便携电子装置在内的各种电子装置。低功率消耗是评估半导体显示装置的性能方面的重点之一，并且具有触摸面板或光电传感器的半导体显示装置在那方面也不例外。具体来说，当使用诸如蜂窝电话之类的便携电子装置时，具有触摸面板或光电传感器的半导体显示装置的大功率消耗引起短连续操作时间的缺点；因此，要求低功率消耗。甚至在专利文献I中，一个目的是降低功率消耗。具体来说，专利文献I描述一种结构，其中当不存在触摸面板键操作(touch panel key operation)时停止液晶显示面板的驱动，以使得降低功率消耗。但是，需要限制液晶材料的种类，以便实现专利文献I中的上述结构；因此，通用性较低。另外，与其相应颜色对应的显示层堆叠在上述液晶显示面板中，以便显示全色图像；因此，面板内部的光损耗较大，并且显示较暗。鉴于上述问题，本专利技术的一个目的是提供一种具有触摸面板或光电传感器的半导体显示装置，该半导体显示装置能够防止图像的质量损失并且能够降低功率消耗。备选地，本专利技术的一个目的是提供具有触摸面板或光电传感器的半导体显示装置的驱动方法，其能够防止图像的质量损失并且能够降低功率消耗。本专利技术人认为，当图像显示区中显示的图像是静止图像而不是运动图像时，用户通常更易于就在位置信息输入到半导体显示装置之前指定输入位置。它们集中于增加在图像显示区中显示静止图像的周期，这是因为来自用户的位置信息的输入的备用周期(standby period)倾向于在位置信息间歇地输入到半导体显示装置时增加。本专利技术人认为，在显示静止图像的周期中存在降低半导体显示装置的功率消耗的空间。因此，在按照本专利技术的一个实施例的半导体显示装置中，当就在位置信息输入到触摸面板或光电传感器之前显示静止图像时的驱动频率比显示运动图像时的驱动频率要低，由此降低半导体显示装置的功率消耗。备选地，在按照本专利技术的一个实施例的半导体显示装置中，在位置信息输入到触摸面板或光电传感器之后显示静止图像时的驱动频率比显示运动图像时的驱动频率要低，由此降低半导体显示装置的功率消耗。通过上述结构，在位置信息输入到触摸面板或光电传感器处于备用周期的周期中能够降低功率消耗。此外，在本专利技术的一个实施例中，显示元件以及用于控制施加到显示元件的电压的保持的、具有极低断态电流的绝缘栅场效应晶体管(以下简单地称作晶体管)设置在与半导体显示装置的图像显示区对应的像素部分中，以便实现上述结构。使用具有极低断态电流的晶体管，由此能够增加施加到显示元件的电压得以保持的周期。相应地，例如，在对于一些连续帧周期将各具有相同图像信息的图像信号写到像素部分的情况下，与静止图像相似，图像的显示甚至在驱动频率较低时也能够得以维持，换言之，对于某个周期图像信号的写操作次数减少。晶体管的沟道形成区包含其带隙比硅半导体的带隙要宽并且其本征载流子密度比硅的本征载流子密度要低的半导体材料。通过包含具有上述特性的半导体材料的沟道形成区，能够实现具有极低断态电流的晶体管。作为这种半导体材料的示例，能够给出具有硅的大约两倍或以上的带隙的氧化物半导体。具有上述结构的晶体管用作用于保持施加到显示元件的电压的开关元件，由此能够防止从显示元件泄漏电荷。具体来说，按照本专利技术的一个实施例的半导体显示装置包括:面板，配备有像素部分和用于控制向像素部分输入图像信号的驱动器电路；以及触摸面板，设置在像素部分中与面板重叠的位置中。像素部分包括:显示元件，按照待输入的图像信号的电压来执行显示；以及晶体管，用于控制电压的保持。晶体管的沟道形成区包含其带隙比硅半导体要宽并且其本征载流子密度比硅要低的半导体材料，例如氧化物半导体。除了上述结构之外，驱动器电路的驱动频率、即某个周期的图像信号的写操作次数根据从按照本专利技术的一个实施例的半导体显示装置中的触摸面板所输入的操作信号来改变。备选地，按照本专利技术的一个实施例的半导体显示装置包括面板，该面板配备有像素部分以及用于控制向像素部分输入图像信号的驱动器电路。像素部分包括像素，该像素配备有用于按照待输入的图像信号的电压来执行显示的显示元件以及用于控制电压的保持的晶体管。此外，像素部分包括光电传感器，并且光电传感器包括晶体管以及具有在接收光时生成电信号的功能的光接收元件、例如光电二极管。晶体管的沟道形成区包含其带隙比硅半导体要宽并且其本征载流子密度比硅要低的半导体材料，例如氧化物半导体。除了上述结构之外，驱动器电路的驱动频率、即某个周期的图像信号的写操作次数根据从按照本专利技术的一个实施例的半导体显示装置中的触摸面板所输入的操作信号来改变。注意，氧化物半导体是呈现半导体特性的金属氧化物，其中半导体特性包括与微晶硅或多晶硅几乎相同的高迁移率以及作为非晶硅的特性的均匀元件特性。通过用作电子施体(施体)的诸如水分或氢之类的杂质的浓度的降低来高度纯化的氧化物半导体(纯化OS)是i型半导体(本征半导体)或基本上i型半导体。因此，包含上述氧化物半导体的晶体管具有极低断态电流或极低泄漏电流的特性。具体来说，通过二次离子质谱法(SIMS)来测量的高度纯化氧化物半导体中的氢浓度为5X IO19 /cm3或以下，优选地为5X IO18 /cm3或以下，更优选地为5 X IO17 /cm3或以下，进一步优选地小于IXlO16 /cm3。另外，通过霍耳效应测量来测量的氧化物半导体膜的载流子密度小于IXlO14 /cm3，优选地小于IXlO12 /cm3，更优选地小于IXlO11 /cm3。此外，氧化物半导体的带隙为2 eV或更大，优选地为2.5eV或更大，更优选地为3 eV或更大。通过使用具有充分降低的诸如水分和氢之类的杂质的浓度的高度纯化氧化物半导体膜，晶体管的断态电流或泄漏电流能够减小。在这里描述氧化物半导体膜中的氢浓度的分析。氧化物半导体膜和导电膜中的氢浓度通过SMS来测量。已知的是，原理上难以通过SMS来得到样本表面附近或者使用不同材料所形成的堆叠膜之间的界面附近的数据。因此，在膜的氢浓度在厚度方向上的分布通过SIMS来分析的情况下，其中设置膜、该值没有极大改变并且能够得到几乎相同的值的区域中的平均值用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体显示装置，包括：面板，所述面板包括像素部分和驱动器电路，所述驱动器电路配置成在提供驱动信号和电源电位时向所述像素部分输入图像信号，并且配置成在停止所述驱动信号和所述电源电位的提供时停止向所述像素部分输入所述图像信号；触摸面板，所述触摸面板与所述像素部分重叠；CPU，所述CPU配置成按照来自所述触摸面板的操作信号来选择是否向所述驱动器电路提供所述驱动信号和所述电源电位；以及显示控制电路，配置成按照来自所述CPU的指令来控制向所述驱动器电路提供所述驱动信号和所述电源电位，其中所述像素部分包括配置成按照所述图像信号的电压来执行显示的显示元件和配置成控制所述电压的保持的晶体管，以及其中所述晶体管包括其带隙比硅的带隙要宽并且其本征载流子密度比沟道形成区中硅的本征载流子密度要低的半导体材料。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：山崎舜平，小山润，
申请(专利权)人：株式会社半导体能源研究所，
类型：发明
国别省市：日本;JP