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公開番号2025003408
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-09
出願番号2024100204
出願日2024-06-21
発明の名称半導体装置、表示装置および電子機器
出願人株式会社半導体エネルギー研究所
代理人
主分類H10D 86/40 20250101AFI20241226BHJP()
要約【課題】信頼性の高い半導体装置または表示装置を提供する。
【解決手段】トランジスタのホットキャリア劣化を抑制する機能を備えた半導体装置であって、直列接続された複数のトランジスタと、トランジスタ間のノードに接続されたダイオードを有するスイッチを有する。当該ダイオードからノードに供給する適切な電位によって、トランジスタがオン状態となる前にソース-ドレイン間電圧を低下させることができ、ホットキャリア劣化を抑制することができる。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
第１のスイッチと、第２のスイッチと、を有し、
前記第１のスイッチは、第１乃至第３のトランジスタを有し、
前記第１のトランジスタのドレインは、高電位電源線に電気的に接続され、
前記第１のトランジスタのソースは、前記第２のトランジスタのドレインと電気的に接続され、
前記第２のトランジスタのドレインは、前記第３のトランジスタのゲートおよびドレインと電気的に接続され、
前記第２のトランジスタのソースは、前記第３のトランジスタのソースと電気的に接続され、
前記第１のトランジスタのゲートは、前記第２のトランジスタのゲートと電気的に接続され、
前記第２のスイッチは、第４乃至第６のトランジスタを有し、
前記第４のトランジスタのソースは、低電位電源線に電気的に接続され、
前記第４のトランジスタのドレインは、前記第５のトランジスタのソースと電気的に接続され、
前記第５のトランジスタのソースは、前記第６のトランジスタのソースと電気的に接続され、
前記第５のトランジスタのドレインは、前記第６のトランジスタのゲートおよびドレインと電気的に接続され、
前記第４のトランジスタのゲートは、前記第５のトランジスタのゲートと電気的に接続され、
前記第２のトランジスタのソースと前記第５のトランジスタのドレインは電気的に接続されている半導体装置。
続きを表示（約 2,100 文字）【請求項２】
請求項１において、
前記第３のトランジスタは第１のバックゲートを有し、
前記第６のトランジスタは第２のバックゲートを有し、
前記第１のバックゲートは、前記第２のトランジスタのソースと電気的に接続され、
前記第２のバックゲートは、前記第４のトランジスタのソースと電気的に接続される半導体装置。
【請求項３】
請求項１において、
前記第１乃至第６のトランジスタは、半導体層に金属酸化物を有し、絶縁層の側面に沿ってチャネル形成領域が設けられたトランジスタである半導体装置。
【請求項４】
第１のスイッチと、第２のスイッチと、を有し、
前記第１のスイッチは、第１乃至第７のトランジスタを有し、
前記第１のトランジスタのドレインは、高電位電源線に電気的に接続され、
前記第１のトランジスタのソースは、前記第２のトランジスタのドレイン、および前記第５のトランジスタのゲートおよびドレインと電気的に接続され、
前記第２のトランジスタのソースは、前記第３のトランジスタのドレイン、前記第５のトランジスタのソース、および前記第６のトランジスタのゲートおよびドレインと電気的に接続され、
前記第３のトランジスタのソースは、前記第４のトランジスタのドレイン、前記第６のトランジスタのソース、および前記第７のトランジスタのゲートおよびドレインと電気的に接続され、
前記第４のトランジスタのソースは、前記第７のトランジスタのソースと電気的に接続され、
前記第１乃至第７のトランジスタのそれぞれのゲートは、互いに電気的に接続され、
前記第２のスイッチは、第８乃至第１４のトランジスタを有し、
前記第８のトランジスタのソースは、低電位電源線に電気的に接続され、
前記第８のトランジスタのドレインは、前記第９のトランジスタのソース、および前記第１２のトランジスタのソースと電気的に接続され、
前記第９のトランジスタのドレインは、前記第１０のトランジスタのソース、前記第１２のトランジスタのゲートおよびドレイン、および前記第１３のトランジスタのソースと電気的に接続され、
前記第１０のトランジスタのドレインは、前記第１１のトランジスタのソース、前記第１３のトランジスタのゲートおよびドレイン、および前記第１４のトランジスタのソースと電気的に接続され、
前記第１１のトランジスタのドレインは、前記第１４のトランジスタのゲートおよびドレインと電気的に接続され、
前記第８乃至第１４のトランジスタのそれぞれのゲートは、互いに電気的に接続され、
前記第４のトランジスタのソースと前記第１１のトランジスタのドレインは電気的に接続されている半導体装置。
【請求項５】
請求項４において、
前記第５のトランジスタは第１のバックゲートを有し、
前記第６のトランジスタは第２のバックゲートを有し、
前記第７のトランジスタは第３のバックゲートを有し、
前記第１２のトランジスタは第４のバックゲートを有し、
前記第１３のトランジスタは第５のバックゲートを有し、
前記第１４のトランジスタは第６のバックゲートを有し、
前記第１のバックゲートは、前記第３のトランジスタのソースと電気的に接続され、
前記第２のバックゲートおよび前記第３のバックゲートは、前記第４のトランジスタのソースと電気的に接続され、
前記第４のバックゲートは、前記第８のトランジスタのソースと電気的に接続され、
前記第５のバックゲートは、前記第９のトランジスタのソースと電気的に接続され、
前記第６のバックゲートは、前記第１０のトランジスタのソースと電気的に接続される半導体装置。
【請求項６】
請求項４において、
前記第５のトランジスタは第１のバックゲートを有し、
前記第６のトランジスタは第２のバックゲートを有し、
前記第７のトランジスタは第３のバックゲートを有し、
前記第１２のトランジスタは第４のバックゲートを有し、
前記第１３のトランジスタは第５のバックゲートを有し、
前記第１４のトランジスタは第６のバックゲートを有し、
前記第１乃至第３のバックゲートは、前記第４のトランジスタのソースと電気的に接続され、
前記第４乃至第６のバックゲートは、前記第８のトランジスタのソースと電気的に接続される半導体装置。
【請求項７】
請求項４において、
前記第１乃至第１４のトランジスタは、半導体層に金属酸化物を有し、絶縁層の側面に沿ってチャネル形成領域が設けられたトランジスタである半導体装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか一項の半導体装置を画素の駆動回路に有する表示装置。
【請求項９】
請求項８の表示装置と、スピーカと、を有する電子機器。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明の一態様は、半導体装置に関する。
続きを表示（約 1,400 文字）【０００２】
なお、本発明の一態様は、上記の技術分野に限定されない。本発明の一態様の技術分野としては、半導体装置、表示装置、発光装置、蓄電装置、記憶装置、電子機器、照明装置、入力装置（例えば、タッチセンサ）、入出力装置（例えば、タッチパネル）、それらの駆動方法、またはそれらの製造方法を一例として挙げることができる。
【０００３】
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得る装置全般を指す。トランジスタなどの半導体素子をはじめ、半導体回路、演算装置、記憶装置は、半導体装置の一態様である。表示装置（液晶表示装置、発光表示装置など）、投影装置、照明装置、電気光学装置、蓄電装置、記憶装置、半導体回路、撮像装置、電子機器などは、半導体装置を有すると言える場合がある。
【背景技術】
【０００４】
近年、表示装置は様々な用途に応用されている。大型の表示装置の用途としては、家庭用のテレビジョン装置、デジタルサイネージ（ＤｉｇｉｔａｌＳｉｇｎａｇｅ：電子看板）、およびＰＩＤ（ＰｕｂｌｉｃＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＤｉｓｐｌａｙ）等が挙げられる。また、表示装置は、タッチパネルを備えるスマートフォンおよびタブレット端末などにも多く用いられている。
【０００５】
表示装置としては、発光デバイス（発光素子ともいう）を有する発光装置が開発されている。エレクトロルミネッセンス（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ、以下ＥＬと記す）現象を利用した発光デバイス（ＥＬデバイス、ＥＬ素子ともいう）は、薄型軽量化が容易である、入力信号に対し高速に応答可能である、直流定電圧電源を用いて駆動可能である等の特徴を有する。例えば、特許文献１には、有機ＥＬ素子を用いた表示装置の一例が開示されている。
【０００６】
また、表示装置に設けるドライバＩＣの生産コストおよび実装面積を低減させるために、ソースドライバを構成する回路の一部を画素回路と同様にガラス基板上に形成する技術が特許文献２に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
特開２００２－３２４６７３号公報
特開２０１９－２０６８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
表示装置には、画素を選択する駆動回路（ゲートドライバ）、選択された画素にデータを供給する駆動回路（ソースドライバ）が設けられている。また、タッチパネル機能を有する表示装置には、タッチセンサを駆動する駆動回路も設けられている。
【０００９】
これらの駆動回路の一部または全てには、ＩＣチップが用いられている。当該ＩＣチップは、画素回路が形成された基板の額縁などに実装することができるが、実装するＩＣチップの数が多くなると、表示装置の製造コストが増加する。また、狭額縁化の妨げにもなる。これらの課題に対して、駆動回路の一部または全てを画素回路と同一基板上にモノリシック型で形成することが望まれている。
【００１０】
駆動回路を形成するには、高速動作に適したトランジスタを用いる必要がある。一般的には、充放電特性を高めるためにオン電流の高いトランジスタを用いることが好ましいといえる。
（【００１１】以降は省略されています）

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