JP2015187851A - タッチパネル - Google Patents

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Abstract

【課題】可撓性を有するタッチパネルを提供する。タッチパネルの薄型化と、高い検出感度を両立する。【解決手段】可撓性を有する表示パネルと、可撓性を有するタッチセンサが、接着層で貼り合わされた可撓性を有するタッチパネルである。該接着層のヤング率は、1kPa以上300kPa以下であり、該接着層の厚さは、0.1mm以上1mm以下であり、該接着層の透過率は、70%以上である。【選択図】図1

Description

本発明の一態様は、タッチパネルに関する。特に、可撓性を有するタッチパネルに関する。
なお、本発明の一態様は、上記の技術分野に限定されない。本明細書等で開示する発明の一態様は、物、方法、又は、製造方法に関する。本発明の一態様は、プロセス、マシン、マニュファクチャ、又は、組成物(コンポジション・オブ・マター)に関する。そのため、より具体的に本明細書で開示する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、それらの駆動方法、又は、それらの製造方法、を一例として挙げることができる。
近年、可撓性を有する基板(以下、可撓性基板とも記す)上に半導体素子、表示素子、発光素子などの機能素子が設けられたフレキシブルデバイスの開発が進められている。フレキシブルデバイスの代表的な例としては、照明装置、画像表示装置の他、トランジスタなどの半導体素子を有する種々の半導体回路などが挙げられる。
特許文献1には、フィルム基板上に、スイッチング素子であるトランジスタや有機EL(Electroluminescence)素子を備えたフレキシブルなアクティブマトリクス型の発光装置が開示されている。
また、近年、表示装置は様々な用途への応用が期待されており、多様化が求められている。例えば、携帯情報端末として、タッチパネルを備えるスマートフォンやタブレット端末の開発が進められている。
特開2003−174153号公報
可撓性を有する表示パネルに、ユーザインターフェースとして画面に指等で触れることで入力する機能を付加した可撓性を有するタッチパネルが望まれている。
本発明の一態様は、可撓性を有するタッチパネルを提供することを目的の一とする。または、本発明の一態様は、軽量なタッチパネルを提供することを目的の一とする。または、本発明の一態様は、厚さの薄いタッチパネルを提供することを目的の一とする。または、本発明の一態様は、検出感度の高いタッチパネルを提供することを目的の一とする。または、本発明の一態様は、信頼性の高いタッチパネルを提供することを目的の一とする。または、本発明の一態様は、繰り返しの曲げに強いタッチパネルを提供することを目的の一とする。または、本発明の一態様は、タッチパネルの薄型化と、高い検出感度を両立することを目的の一とする。
または、本発明の一態様は、繰り返しの曲げに強く、検出感度の高いタッチパネルを提供することを目的の一とする。または、本発明の一態様は、厚さが薄く、繰り返しの曲げに強く、検出感度の高いタッチパネルを提供することを目的の一とする。
または、本発明の一態様は、新規な半導体装置、発光装置、表示装置、タッチセンサ、タッチパネル、電子機器、又は照明装置を提供することを目的の一とする。
なお、これらの課題の記載は、他の課題の存在を妨げるものではない。なお、本発明の一態様は、これらの課題の全てを解決する必要はないものとする。なお、これら以外の課題は、明細書、図面、請求項などの記載から、自ずと明らかとなるものであり、明細書、図面、請求項などの記載から、これら以外の課題を抽出することが可能である。
本発明の一態様は、可撓性を有するタッチパネルであって、表示パネル、タッチセンサ、及び接着層を有し、表示パネルは、可撓性を有し、タッチセンサは、可撓性を有し、接着層は、表示パネル及びタッチセンサの間に位置し、接着層は第1の部分、第2の部分、及び第3の部分を有し、第1の部分のヤング率は、1kPa以上300kPa以下であり、第2の部分の厚さは、0.1mm以上1mm以下であり、第3の部分の透過率は、70%以上である、タッチパネルである。
上記構成において、タッチセンサとして、静電容量方式のタッチセンサを有することが好ましい。
上記各構成において、表示パネルは、有機EL素子を有することが好ましい。
上記各構成において、第1の部分のヤング率は、1kPa以上100kPa以下であることが好ましい。
上記各構成において、第2の部分の厚さは、0.1mm以上0.5mm以下であることが好ましい。
上記各構成において、第3の部分の透過率は、90%以上であることが好ましい。
上記各構成において、接着層は、第4の部分を有し、第4の部分の圧縮永久歪み率は、50%以下であることが好ましい。
上記各構成において、接着層は、第5の部分を有し、第5の部分の針入度は、75より大きいことが好ましく、100以上であることがより好ましい。
上記各構成において、接着層は、ゲル状であってもよい。
なお、本明細書中における発光装置とは、発光素子を用いた表示装置を含む。また、発光素子にコネクター、例えば異方導電性フィルム、もしくはTCP(Tape Carrier Package)が取り付けられたモジュール、TCPの先にプリント配線板が設けられたモジュール、又は発光素子にCOG(Chip On Glass)方式によりIC(集積回路)が直接実装されたモジュールは発光装置を有する場合がある。さらに、照明器具等も、発光装置を含む場合がある。
本発明の一態様では、可撓性を有するタッチパネルを提供することができる。または、本発明の一態様では、軽量なタッチパネルを提供することができる。または、本発明の一態様では、厚さの薄いタッチパネルを提供することができる。または、本発明の一態様では、検出感度の高いタッチパネルを提供することができる。または、本発明の一態様では、信頼性の高いタッチパネルを提供することができる。または、本発明の一態様では、繰り返しの曲げに強いタッチパネルを提供することができる。または、本発明の一態様では、タッチパネルの薄型化と、高い検出感度を両立することができる。
または、本発明の一態様では、繰り返しの曲げに強く、検出感度の高いタッチパネルを提供することができる。または、本発明の一態様では、厚さが薄く、繰り返しの曲げに強く、検出感度の高いタッチパネルを提供することができる。
または、本発明の一態様では、新規な半導体装置、発光装置、表示装置、タッチセンサ、タッチパネル、電子機器、又は照明装置を提供することができる。
なお、これらの効果の記載は、他の効果の存在を妨げるものではない。なお、本発明の一態様は、必ずしも、これらの効果の全てを有する必要はない。なお、これら以外の効果は、明細書、図面、請求項などの記載から、自ずと明らかとなるものであり、明細書、図面、請求項などの記載から、これら以外の効果を抽出することが可能である。
本発明の一態様のタッチパネルの一例を示す図。 本発明の一態様のタッチパネルの一例を示す図。 本発明の一態様のタッチパネルの一例を示す図。 本発明の一態様のタッチセンサの一例を示す図。 本発明の一態様のタッチセンサの一例を示す図。 本発明の一態様のタッチセンサの作製方法の一例を示す図。 本発明の一態様のタッチセンサの構成及び駆動方法の一例を示す図。 本発明の一態様のタッチセンサの構成及び駆動方法の一例を示す図。 本発明の一態様の発光装置の一例を示す図。 本発明の一態様の発光装置の一例を示す図。 本発明の一態様の発光装置の作製方法の一例を示す図。 本発明の一態様の発光装置の作製方法の一例を示す図。 本発明の一態様の発光装置の作製方法の一例を示す図。 本発明の一態様の電子機器及び照明装置の一例を示す図。 本発明の一態様の電子機器の一例を示す図。 実施例で作製した発光装置を示す図。 実施例の曲げ試験機の写真。 実施例の結果を示す写真及び図。 本発明の一態様のタッチパネルの一例を示す図。
実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。但し、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の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、本発明は以下に示す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。
なお、以下に説明する発明の構成において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を異なる図面間で共通して用い、その繰り返しの説明は省略する。また、同様の機能を指す場合には、ハッチパターンを同じくし、特に符号を付さない場合がある。
また、図面等において示す各構成の、位置、大きさ、範囲などは、理解の簡単のため、実際の位置、大きさ、範囲などを表していない場合がある。このため、開示する発明は、必ずしも、図面等に開示された位置、大きさ、範囲などに限定されない。
(実施の形態1)
本実施の形態では、本発明の一態様のタッチパネルについて説明する。
本発明の一態様のタッチパネルは、可撓性を有するタッチパネルであって、表示パネル、タッチセンサ、及び接着層を有する。該表示パネル及び該タッチセンサは、それぞれ可撓性を有する。該接着層は、該表示パネル及び該タッチセンサの間に位置する。該接着層のヤング率は、1kPa以上300kPa以下である。
静電容量方式のタッチセンサを構成する配線又は電極と、表示パネルを構成する配線又は電極との間には、寄生容量が形成される場合がある。この寄生容量によって、指などを近づけた際の容量変化が小さくなり、タッチセンサの検出感度が低下する恐れがある。また、表示パネルを駆動させたときに生じるノイズが、寄生容量を通してタッチセンサ側に伝わることでも、タッチセンサの検出感度が低下する恐れがある。したがって、タッチセンサと表示パネルの距離を十分広くすることが好ましい。
一方、タッチセンサと表示パネルを貼り合わせる接着層を厚くすると、タッチパネルが曲げにくくなる場合や、曲げにより接着層が剥がれる場合や、クラックが発生し破壊される場合がある。
そこで、上記本発明の一態様のタッチパネルでは、タッチセンサと表示パネルを貼り合わせる接着層のヤング率を、1kPa以上300kPa未満とする。これにより、接着層を厚く設けても、繰り返しの曲げに強いタッチパネルを実現することができる。そのため、静電容量方式のタッチセンサを用いた場合でも、タッチセンサの検出感度の低下を抑制することができる。
本発明の一態様のタッチパネルにおいて、接着層のヤング率は、1kPa以上100kPa以下であることがより好ましく、1kPa以上50kPa以下であることが特に好ましい。
例えば、本発明の一態様のタッチパネルは、曲げた際の曲率半径の最小値を1mm以上150mm以下、好ましくは1mm以上100mm以下、より好ましくは1mm以上50mm以下、さらに好ましくは1mm以上5mm以下とすることができる。
上記寄生容量の影響を低減するためには、接着層の厚さを0.1mm以上とすることが好ましい。例えば、本発明の一態様のタッチパネルにおいて、接着層の厚さは、0.1mm以上1mm以下とすることが好ましく、0.1mm以上0.5mm以下であることがより好ましい。
また、寄生容量の影響が少ない場合には、接着層の厚さを0.1mm未満としてもよい。寄生容量の影響が少ない場合としては、例えば、後述するアクティブマトリクス方式のタッチセンサを用いる場合などが挙げられる。このような際、本発明の一態様のタッチパネルにおいて、接着層の厚さを0.001mm以上0.1mm未満、又は0.01mm以上0.1mm未満等としてもよい。これにより、厚さが薄く、繰り返しの曲げに強く、検出感度の高いタッチパネルを実現することができる。
また、本発明の一態様のタッチパネルにおいて、接着層の透過率は、70%以上であることが好ましく、90%以上であることがより好ましい。タッチパネルの使用者は、接着層を介して表示パネルの表示を視認する。したがって、接着層の透過率は高いことが好ましい。
また、本発明の一態様のタッチパネルにおいて、接着層の針入度は、75より大きいことが好ましく、100以上がより好ましい。
また、本発明の一態様のタッチパネルにおいて、接着層の圧縮永久歪み率は、50%以下であることが好ましい。
上記では、接着層の厚さ、ヤング率、透過率、針入度、圧縮永久歪み率の好ましい数値範囲をそれぞれ挙げた。本発明の一態様において、接着層全体が該数値範囲に含まれる値を示していなくてもよく、一部が該数値範囲に含まれる値を示せばよい。
例えば、本発明の一態様において、接着層は第1の部分を有し、第1の部分のヤング率は、1kPa以上300kPa以下であればよい。同様に、本発明の一態様において、接着層は第2の部分を有し、第2の部分の厚さは、0.1mm以上1mm以下であればよい。同様に、本発明の一態様において、接着層は第3の部分を有し、第3の部分の透過率は、70%以上であればよい。針入度や圧縮永久歪み率についても同様である。
また、本発明の一態様のタッチパネルにおいて、接着層はゲル状であってもよい。例えば、接着層に用いることができる材料として、シリコーンゲルが挙げられる。例えば、低分子シロキサンを含むシリコーンゲルを用いてもよい。
図1(A)に本発明の一態様のタッチパネルの模式図を示す。
図1(A)のタッチパネルは、表示パネル11と、接着層12と、タッチセンサ13を有する。
図1(B)に、図1(A)のタッチパネルを曲げた際の概念図を示す。タッチパネルを曲げた際に、表示パネル11と、タッチセンサ13とでは、曲げの曲率半径が異なるため、一方に対する他方の相対的な位置にずれが生じる。ここで、図1(B)に示すように、本発明の一態様で用いる接着層12は、曲げにより変形することができる。したがって、タッチパネルを曲げても、接着層12が剥がれにくく、接着層12にクラックが発生しにくい。
後述する実施例では、接着層を介して重なるタッチセンサ及び表示パネルにおいて、タッチセンサ側に設けられた層と、表示パネル側に設けられた層との位置に着目する。具体的には、曲げているときと、曲げていないときとで、タッチセンサ側に設けられた層の、表示パネル側に設けられた層に対する相対的な位置に変化があるか否かを、確認する。
実施例では、表示パネル側に設けられたカラーフィルタとタッチセンサ側に設けられた電極に着目する。そして、図18(A)に示す、サンプルを曲げていない状態と、図18(B)に示す、該サンプルを曲げた状態とを比較する。図18(A)、(B)では、それぞれ、左側に実際のサンプルの写真を示し、右側にサンプルを上面からみたときのカラーフィルタ98と電極99の位置関係を説明する模式図を示す。実施例で作製したサンプルは、曲げることで、カラーフィルタ98に対する電極99の相対的な位置が変化する。このことから、タッチセンサ及び表示パネルの間に位置する接着層が曲げにより変形していると考えられる。
また、図1(C)〜(E)にタッチパネルの構成例を示す。図1(C)〜(E)に示すタッチパネルは、それぞれ、表示パネル11と、接着層12と、タッチセンサ13と、を有する。図1(C)〜(E)では、表示パネル11やタッチセンサ13の構成がそれぞれ異なる。
図1(C)では、表示パネル11は、表示素子15と、一対の可撓性基板16と、を有する。表示素子15は、一対の可撓性基板16の間に位置する。図1(C)では、タッチセンサ13は、検知素子(センサ素子ともいう)17と、一対の可撓性基板16と、を有する。検知素子17は、一対の可撓性基板16の間に位置する。このように、本発明の一態様のタッチパネルは、可撓性基板16を4つ有する。表示パネル11の一方の可撓性基板16とタッチセンサ13の一方の可撓性基板16が対向し、接着層12によって接着されている。言い換えると、本発明の一態様のタッチパネルにおいて、表示素子15と検知素子17は、2つの可撓性基板16を介して重なる。
図1(D)では、図1(C)と同様に、表示パネル11が、表示素子15と、一対の可撓性基板16と、を有する。図1(D)では、タッチセンサ13は、検知素子17と、1つの可撓性基板16と、を有する。検知素子17と、表示パネル11の一方の可撓性基板16とが対向し、接着層12によって接着されている。このように、本発明の一態様のタッチパネルは、可撓性基板16を3つ有していてもよい。
言い換えると、本発明の一態様のタッチパネルは、表示素子15と検知素子17は、1つの可撓性基板16を介して重なる。
表示素子15と検知素子17が、1つの可撓性基板16を介して重なる構成は、図1(D)の構成に限られない。例えば、タッチセンサ13が検知素子17と、一対の可撓性基板16と、を有し、表示パネル11が、表示素子15と、1つの可撓性基板16と、を有していてもよい。例えば、表示素子15と、タッチセンサ13の一方の可撓性基板16とが対向し、接着層12によって接着されていてもよい。また、表示素子15又は検知素子17と、可撓性基板16との間に、他の機能素子、機能層、絶縁層、導電層等が設けられていてもよい。
図1(E)では、表示パネル11が、可撓性基板16と表示素子15を有する。図1(E)では、図1(D)と同様に、タッチセンサ13は、検知素子17と、1つの可撓性基板16と、を有する。表示素子15及び検知素子17が対向し、接着層12によって接着されている。このように、本発明の一態様のタッチパネルは、可撓性基板16を2つ有していてもよい。
言い換えると、本発明の一態様のタッチパネルは、表示素子15と検知素子17は、可撓性基板16を介さずに重なる。
表示素子15と検知素子17が、可撓性基板16を介さずに重なる構成は、図1(E)の構成に限られない。例えば、表示素子15と検知素子17との間に、他の機能素子、機能層、絶縁層、導電層等が設けられていてもよい。
本実施の形態では、タッチパネルが有する可撓性基板が2つ、3つ、又は4つの例を示したが、可撓性基板の数は限定されない。タッチパネルが有する可撓性基板の数が少ないと、タッチパネル全体の厚みを薄くできる、又はタッチパネルを軽量にできるため、好ましい。
本発明の一態様のタッチパネルの断面模式図を図1(F)、図2(A)、(B)、図3、図19(A)、(B)に示す。
図1(F)に示すタッチパネルは、表示パネル11と、接着層12と、タッチセンサ13を有する。図1(F)に示すタッチパネルは、図1(C)で示した4つの可撓性基板16を有するタッチパネルの一例である。
図1(F)に示す表示パネル11は、4つの可撓性基板16、3つの接着層18、2つの絶縁層19、トランジスタ15a、トランジスタ15c、導電層857、絶縁層815、導電層816、絶縁層817a、絶縁層817b、発光素子15b、絶縁層821、スペーサ827、着色層845、遮光層847、及びオーバーコート849等を有する。
絶縁層19と可撓性基板16とは接着層18で貼り合わされている。
トランジスタ15aのソース電極又はドレイン電極は、導電層816を介して、発光素子15bの下部電極と電気的に接続している。
なお、本発明の一態様のタッチパネルが有するトランジスタに特に限定はない。トランジスタ15aは、ボトムゲート構造としたが、トップゲート構造であってもよい。また、トランジスタ15cは、トランジスタ15aのゲート電極と同一表面上に位置する第1のゲート電極と、導電層816と同一表面上に位置する第2のゲート電極と、を有するデュアルゲート構造としたが、これに限られない。
また、駆動回路部が有するトランジスタと、表示部(画素部、発光部ともいう)が有するトランジスタは、同じ構造であってもよいし、異なる構造であってもよい。また、駆動回路部が有する複数のトランジスタは、すべて同じ構造であってもよく、二種以上の構造であってもよい。また、表示部が有する複数のトランジスタは、すべて同じ構造であってもよく、二種以上の構造であってもよい。
着色層845は発光素子15bの発光領域と重なる。遮光層847は絶縁層821と重なる。
図1(F)に示すタッチセンサ13は、2つの可撓性基板16、2つの接着層18、2つの絶縁層19、及び検知素子17等を有する。
検知素子17は、電極321、電極322、配線323、及び誘電層324を有する。
導電層857とFPC(Flexible Printed Circuit)808が、接続体825を介して電気的に接続している。また、電極322とFPC305が、接続体355を介して電気的に接続している。
なお、可撓性基板16、接着層18、絶縁層19の構成については、実施の形態4を参照できる。また、接着層18には、接着層12に用いることができる材料を用いてもよい。
図19(A)に示すタッチパネルは、図1(C)で示した4つの可撓性基板16を有するタッチパネルの一例である。図1(F)と図19(A)では、タッチセンサ13の、表示パネル11と貼り合わせる面が異なる。図19(A)の構成では、FPC305が貼り付けられる方の可撓性基板16が接着層12と接する。このように、タッチセンサ13の、表示パネル11と貼り合わせる面は限定されない。
図2(A)に示すタッチパネルは、図1(D)で示した3つの可撓性基板16を有するタッチパネルの一例である。図2(A)に示すタッチパネルは、検知素子17が絶縁層19、接着層18、及び可撓性基板16を介さずに接着層12と重なる点で、図1(F)と異なる。
図2(B)に示すタッチパネルは、図1(E)で示した2つの可撓性基板16を有するタッチパネルの一例である。図2(B)に示すタッチパネルは、発光素子15bが絶縁層19、接着層18、及び可撓性基板16を介さずに接着層12と重なる点で、図2(A)と異なる。また、図2(B)に示すタッチパネルは、絶縁層19、着色層、遮光層、及びオーバーコートを、検知素子17と接着層12の間に有する点においても、図2(A)と異なる。
なお、着色層や遮光層は、それぞれ、接着層12から見て、表示素子側に位置していてもよいし、タッチセンサ側に位置していてもよい。
図19(B)に示すタッチパネルは、図1(E)で示した2つの可撓性基板16を有するタッチパネルの一例である。表示パネル11及びタッチセンサ13がそれぞれ1つの可撓性基板16を有する。表示パネル11及びタッチセンサ13の可撓性基板16が設けられていない面にはそれぞれ絶縁層19が露出する。絶縁層19どうしを接着層12で貼り合わせることで、図19(B)に示すタッチパネルを作製することができる。図19(B)では、着色層や遮光層が、接着層12から見て、表示素子側に位置している例を示す。
また、図19(B)に示すように、絶縁層817a、817bは、それぞれ、タッチパネルの端部に露出しなくてもよい。特に、絶縁層817a、817bに有機樹脂を用いる場合に、水分の侵入等を抑制することができ、好ましい。
図3に示すタッチパネルは、図1(C)で示した4つの可撓性基板16を有するタッチパネルの一例である。
図3に示す表示パネル11は、2つの可撓性基板16、3つの接着層18、2つの絶縁層19、複数のトランジスタ、コンタクト部15d、容量部15e、導電層857、絶縁層815、導電層816、絶縁層817a、絶縁層817b、発光素子15b、絶縁層821、スペーサ827、着色層845、遮光層847、及びオーバーコート849等を有する。
図3では、駆動回路部のトランジスタに、トランジスタ15cを用いている。また、ソース電極又はドレイン電極が発光素子15bの下部電極と接続するトランジスタにも、トランジスタ15cを用いている。また、表示部が有する他のトランジスタとしてトランジスタ15aを用いている。トランジスタ15cは、トランジスタ15aに比べて電界効果移動度を高めることが可能であり、オン電流を増大させることができる。この結果、高速動作が可能な駆動回路部を作製することができる。また、駆動回路部の占有面積の小さいタッチパネルを作製することができる。また、オン電流の大きいトランジスタ15cを表示部に設けることで、大型のタッチパネルや、高精細なタッチパネルにおいて配線数が増大しても、各配線における信号遅延を低減することが可能であり、表示むらを抑えることが可能である。
図3に示すタッチセンサ13は、トランジスタ及び容量素子を有する、アクティブマトリクス方式のタッチセンサである。該トランジスタ及び該容量素子は電気的に接続する。
タッチセンサ13は、2つの可撓性基板16、2つの接着層18、2つの絶縁層19、検知素子17等を有する。
検知素子17は容量素子であり、導電層21、導電層23、及び絶縁層20を有する。検知素子17はトランジスタ15aと電気的に接続する。
トランジスタを構成する層と容量素子の電極や誘電体層を同一工程で成膜することで、少ない工程数でタッチセンサを作製することができ、好ましい。図3では、トランジスタ15cの第2のゲート電極と同一工程で作製できる導電層23を用いる例を示す。なお、容量素子の電極と同一工程で成膜する層としては、例えば、トランジスタのゲート電極、ソース電極、ドレイン電極、半導体層、又は配線等が挙げられる。
なお、アクティブマトリクス方式のタッチセンサを用いる場合にも、可撓性基板16の数を2つ、又は3つに減らしてもよい。
図1(F)、図2(A)、(B)、図19(A)、(B)に示す検知素子17の詳細は、実施の形態2を参照することができる。図3に示すアクティブマトリクス方式のタッチセンサの詳細は、実施の形態3を参照することができる。
なお、本発明の一態様のタッチパネルが有するタッチセンサに特に限定はない。
本発明の一態様では、例えば静電容量方式のタッチセンサを適用できる。静電容量方式としては、表面型静電容量方式、投影型静電容量方式等がある。投影型静電容量方式としては、自己容量方式、相互容量方式などがある。相互容量方式を用いると同時多点検出が可能となるため好ましい。なお、抵抗膜方式、超音波方式、光学方式等のタッチセンサを用いてもよい。
また、本発明の一態様では、タッチセンサに、アクティブマトリクス方式、又はパッシブマトリクス方式を用いることができる。
また、表示パネル11の詳細は、実施の形態4の具体例2を参照することができる。
なお、本発明の一態様のタッチパネルが有する表示パネル及び表示素子に特に限定はない。本実施の形態では、表示素子として発光素子を例に説明したが、本発明の一態様の表示パネルは、他の表示素子や発光素子を用いたパネル又は装置であってもよい。
本明細書等において、表示素子、表示素子を有する装置である表示装置、発光素子、及び発光素子を有する装置である発光装置は、様々な形態を用いること、又は様々な素子を有することができる。表示素子、表示装置、発光素子又は発光装置は、例えば、EL素子(有機物及び無機物を含むEL素子、有機EL素子、無機EL素子)、LED(白色LED、赤色LED、緑色LED、青色LEDなど)、トランジスタ(電流に応じて発光するトランジスタ)、電子放出素子、液晶素子、電子インク、電気泳動素子、グレーティングライトバルブ(GLV)、プラズマディスプレイパネル(PDP)、MEMS(マイクロ・エレクトロ・メカニカル・システム)を用いた表示素子、デジタルマイクロミラーデバイス(DMD)、DMS(デジタル・マイクロ・シャッター)、干渉変調(IMOD)素子、シャッター方式のMEMS表示素子、光干渉方式のMEMS表示素子、エレクトロウェッティング素子、圧電セラミックディスプレイ、カーボンナノチューブを用いた表示素子などの少なくとも一つを有している。これらの他にも、電気的又は磁気的作用により、コントラスト、輝度、反射率、透過率などが変化する表示媒体を有していてもよい。EL素子を用いた表示装置の一例としては、ELディスプレイなどがある。電子放出素子を用いた表示装置の一例としては、フィールドエミッションディスプレイ(FED)又はSED方式平面型ディスプレイ(SED:Surface−conduction Electron−emitter Display)などがある。液晶素子を用いた表示装置の一例としては、液晶ディスプレイ(透過型液晶ディスプレイ、半透過型液晶ディスプレイ、反射型液晶ディスプレイ、直視型液晶ディスプレイ、投射型液晶ディスプレイ)などがある。電子インク、電子粉流体(登録商標)、又は電気泳動素子を用いた表示装置の一例としては、電子ペーパーなどがある。なお、半透過型液晶ディスプレイや反射型液晶ディスプレイを実現する場合には、画素電極の一部又は全部が、反射電極としての機能を有するようにすればよい。例えば、画素電極の一部又は全部が、アルミニウム、銀などを有するようにすればよい。さらに、その場合、反射電極の下に、SRAMなどの記憶回路を設けることも可能である。これにより、さらに、消費電力を低減することができる。
例えば、本明細書等において、画素に能動素子(アクティブ素子、非線形素子)を有するアクティブマトリクス方式、又は画素に能動素子を有しないパッシブマトリクス方式を用いることができる。
アクティブマトリクス方式では、能動素子として、トランジスタだけでなく、さまざまな能動素子を用いることができる。例えば、MIM(Metal Insulator Metal)、又はTFD(Thin Film Diode)などを用いることも可能である。これらの素子は、製造工程が少ないため、製造コストの低減、又は歩留まりの向上を図ることができる。または、これらの素子は、素子のサイズが小さいため、開口率を向上させることができ、低消費電力化や高輝度化を図ることができる。
パッシブマトリクス方式は、能動素子を用いないため、製造工程が少なく、製造コストの低減、又は歩留まりの向上を図ることができる。または、能動素子を用いないため、開口率を向上させることができ、低消費電力化、又は高輝度化などを図ることができる。
なお、ここでは、表示装置を用いて、様々な表示を行う場合の例を示したが、本発明の一態様は、これに限定されない。例えば、情報を表示しないようにしてもよい。一例としては、表示装置のかわりに、照明装置として用いてもよい。照明装置に適用することにより、デザイン性に優れたインテリアとして、活用することができる。または、様々な方向を照らすことができる照明として活用することができる。または、表示装置のかわりに、バックライトやフロントライトなどの光源として用いてもよい。つまり、表示パネルのための照明装置として活用してもよい。
以上のように、本発明の一態様は、可撓性を有する表示パネルと、可撓性を有するタッチセンサとが、接着層で貼り合わされた、可撓性を有するタッチパネルである。接着層のヤング率を1kPa以上300kPa以下とすることで、繰り返しの曲げに強く、検出感度の高いタッチパネルを実現できる。
本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
(実施の形態2)
本実施の形態では、本発明の一態様のタッチセンサについて説明する。
図4に、投影型静電容量方式のタッチセンサであるタッチセンサ112を示す。図5(A)は、図4中の切断線C−D、E−Fにおける断面図である。
タッチセンサ112は、可撓性基板301と可撓性基板302の間に、複数の電極321と、複数の電極322と、を有する。電極321は複数の配線311のいずれかと電気的に接続する。電極322は複数の配線312のいずれかと電気的に接続する。配線311及び配線312は、可撓性基板301の外周部にまで延在し、FPC305と電気的に接続される。
電極321は一方向に延伸した形状を有する。複数の電極322は、それぞれ2つの電極321の間に設けられている。電極321を挟む2つの電極322が電極321と交差する配線323によって電気的に接続されている。配線323と電極321との間には誘電層324が設けられ、容量が形成されている。タッチセンサ112は、配線323によって電気的に接続された複数の電極322が一方向に複数配列して設けられ、この方向と交差する方向に複数の電極321が配列して設けられることで、複数の容量がマトリクス状に配置された構成を有する。
また、電極321、電極322及び配線323は、透光性を有することが好ましい。ここで、図4に示すように、電極321と電極322は、これらの間にできるだけ隙間が生じない形状として配置することが好ましい。また、これらの隙間に電極321、電極322、又は配線323と同一の導電膜を含むダミー電極を設けてもよい。このように、電極321と電極322との間の隙間をできるだけ少なくすることで、透過率のムラを低減できる。その結果、タッチセンサ112を透過する光の輝度ムラを低減することができる。
透光性を有する導電性材料としては、酸化インジウム、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、酸化チタンを含むインジウム錫酸化物、インジウム錫酸化物(以下、ITOと示す。)、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、ガリウムを添加した酸化亜鉛などの導電性酸化物、又はグラフェンを用いることができる。
透光性を有する導電性材料を基板上にスパッタリング法により成膜した後、フォトリソグラフィ法等の様々なパターニング技術により、不要な部分を除去して、電極321、電極322及び配線323を形成することができる。グラフェンはCVD法のほか、酸化グラフェンを分散した溶液を塗布した後にこれを還元して形成してもよい。
また、配線312は電極322と電気的に接続する。配線312は、可撓性基板301の外周部においてその表面が露出するように設けられ、接続体355を介してFPC305と電気的に接続することができる。なお、電極321と電気的に接続する配線311も同様の構成とすればよい。
配線311及び配線312としては、例えば、アルミニウム、金、白金、銀、ニッケル、チタン、タングステン、クロム、モリブデン、鉄、コバルト、銅、又はパラジウム等の金属材料や、該金属材料を含む合金材料を用いることができる。
接続体355としては、異方性導電フィルム(ACF:Anisotropic Conductive Film)や、異方性導電ペースト(ACP:Anisotropic Conductive Paste)などを用いることができる。
図5(A)に示す構成例では、電極321及び電極322が絶縁層320上に形成されている。また、可撓性基板301と絶縁層320とは接着層331を介して接着されている。また、可撓性基板302と、電極等が設けられた可撓性基板301とは接着層332によって接着されている。
接着層331及び接着層332は、透光性を有する。接着層331や接着層332には、例えば、熱硬化性樹脂や紫外線硬化樹脂を用いることができ、具体的には、アクリル、ウレタン、エポキシ、又はシロキサン結合を有する樹脂などの樹脂を用いることができる。
また、可撓性基板302の表面には保護層335が設けられていることが好ましい。保護層335はセラミックコートとも呼ぶことができ、指やスタイラスなどでタッチセンサ112を操作する際に、可撓性基板302の表面を保護する機能を有する。特に、外装部材を設けない場合には好適である。保護層335は、例えば酸化シリコン、酸化アルミニウム、酸化イットリウム、イットリア安定化ジルコニア(YSZ)などの無機絶縁材料を用いることができる。保護層335はスパッタリング法やゾルゲル法等で形成することができる。特にエアロゾルデポジション法を用いて保護層335を形成すると、低温で緻密性の高い膜を形成でき、機械的強度を高めることができるため好ましい。
保護層335は少なくともタッチ面側に設ければよい。なお、図5(A)では保護層335を可撓性基板302の表面に設ける場合を示したが、可撓性基板301の表面に設けてもよい。
なお、接着層331を設けない構成としてもよい。図5(B)では、可撓性基板301の上面に絶縁層320が設けられている構成を示している。また、図5(C)では、さらに絶縁層320を設けない構成とし、可撓性基板301上に電極321、電極322等が設けられている構成を示している。
図6(C)に図5(A)〜(C)に示す構成とは異なる構成例を示す。なお、図6(A)、(B)を用いて作製方法例も示す。
作製基板上に被剥離層を形成した後、被剥離層を作製基板から剥離して別の基板に転置することができる。この方法によれば、例えば、耐熱性の高い作製基板上で形成した被剥離層を、耐熱性の低い基板に転置することができる。このため、被剥離層の作製温度が、耐熱性の低い基板によって制限されない。
まず、作製基板391上に剥離層393を形成し、剥離層393上に被剥離層を形成する。被剥離層としては、絶縁層320、電極321、電極322、配線312、誘電層324、配線323、絶縁層395、接着層332、及び可撓性基板302を形成する(図6(A))。
絶縁層395は、タッチセンサの保護層として機能する層である。本発明の一態様では、絶縁層395を設けることが好ましいが、不要であれば設けなくてもよい。絶縁層395としては、無機絶縁膜や有機絶縁膜を用いればよく、例えば、酸化窒化シリコン膜やアクリル膜などが挙げられる。絶縁層395の膜厚は、例えば、500nm以上2000nm以下とすればよい。なお、他の絶縁層に用いることができる無機材料、有機材料を適用してもよく、膜厚も上記に限られない。
そして、剥離層393を用いて、作製基板391と被剥離層とを分離する(図6(B))。
そして、露出した絶縁層320と、可撓性基板301とを、接着層331を用いて貼り合わせる(図6(C))。また、可撓性基板302及び接着層332の一部を除去することで、配線312を露出する。例えば、基板に含まれる樹脂を溶かすことで配線312を露出してもよい。そして、配線312、接続体355、及びFPC305を電気的に接続する。
以上により、図6(C)に示す構成のタッチセンサを作製することができる。なお、剥離層を用いて作製基板から別の基板に被剥離層を転置する方法については、実施の形態3で詳述する内容を参酌できる。
本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
(実施の形態3)
本実施の形態では、本発明の一態様のタッチセンサについて説明する。
図7は本発明の一態様のタッチセンサ100の構成を説明する図であり、図8は本発明の一態様のタッチセンサ100Bの構成を説明する図である。
図7(A)は本発明の一態様のタッチセンサ100の構成を説明するブロック図である。図7(B)は変換器CONV及び検知ユニット10Uの構成を説明する回路図である。図7(C)及び図7(D)はタッチセンサ100の駆動方法を説明するタイミングチャートである。
図8(A)は本発明の一態様のタッチセンサ100Bの構成を説明するブロック図である。図8(B)は変換器CONV及び検知ユニット10UBの構成を説明する回路図である。図8(C)はタッチセンサ100Bの駆動方法を説明するタイミングチャートである。
<タッチセンサの構成例1>
本実施の形態で説明するタッチセンサ100は、検知ユニット10U、走査線G1、信号線DL、及び可撓性基板16を有する(図7(A))。複数の検知ユニット10Uは、n行m列(n及びmは1以上の自然数)のマトリクス状に配置される。走査線G1は、行方向に配置される複数の検知ユニット10Uと電気的に接続される。信号線DLは、列方向に配置される複数の検知ユニット10Uと電気的に接続される。また、駆動回路GDと変換器CONVを有していてもよい。同一の工程で形成できるトランジスタを用いて、複数の検知ユニット10U、駆動回路GD、及び変換器CONVを構成することができる。
なお、検知ユニット10Uは検知素子Cを備え、検知素子Cの第1の電極は配線CSと電気的に接続されている。これにより、検知素子Cの第1の電極の電位を、配線CSが供給する制御信号を用いて制御することができる。
検知ユニット10Uは、ゲートが検知素子Cの第2の電極と電気的に接続され、第1の電極が配線VPIと電気的に接続される第1のトランジスタM1を備える(図7(B))。配線VPIは、例えば、接地電位を供給することができる。
また、ゲートが走査線G1と電気的に接続され、第1の電極が第1のトランジスタM1の第2の電極と電気的に接続され、第2の電極が信号線DLと電気的に接続される第2のトランジスタM2を備える構成であってもよい。走査線G1は、例えば、選択信号を供給することができる。信号線DLは、例えば、検知信号DATAを供給することができる。
また、ゲートが配線RESと電気的に接続され、第1の電極が検知素子Cの第2の電極と電気的に接続され、第2の電極が配線VRESと電気的に接続される第3のトランジスタM3を備える構成であってもよい。配線RESは、リセット信号を供給することができる。配線VRESは、例えば、第1のトランジスタM1を導通状態にすることができる電位を供給することができる。
検知素子Cの容量は、例えば、第1の電極又は第2の電極にものが近接すること、もしくは第1の電極及び第2の電極の間隔が変化することにより変化する。これにより、検知ユニット10Uは検知素子Cの容量又は寄生する容量の大きさの変化に基づく検知信号DATAを供給することができる。
また、検知ユニット10Uは、検知素子Cの第1の電極の電位を制御することができる制御信号を供給することができる配線CSを備える。なお、検知素子Cの第1の電極と、配線CSが同一の層であってもよい。
なお、検知素子Cの第2の電極、第1のトランジスタM1のゲート及び第3のトランジスタM3の第1の電極が電気的に接続される結節部をノードAという。
配線VRESは所定の電位を供給することができる。例えば、検知ユニット10Uが備えるトランジスタを導通状態にする電位を、当該トランジスタのゲートに供給することができる。配線VPIは例えば接地電位を供給することができ、配線VPO及び配線BRは例えば高電源電位を供給することができる。
また、配線RESはリセット信号を供給することができ、走査線G1は選択信号を供給することができ、配線CSは検知素子Cの第1の電極の電位を制御する制御信号を供給することができる。
また、信号線DLは検知信号DATAを供給することができ、端子OUTは検知信号DATAに基づいて変換された信号を供給することができる。
駆動回路GDは、さまざまな回路を用いた論理回路で構成することができる。例えば、シフトレジスタを適用できる。変換器CONVは変換回路を備える。検知信号DATAを変換して端子OUTに供給することができるさまざまな回路を、変換器CONVに用いることができる。例えば、変換器CONVを検知ユニット10Uと電気的に接続することにより、ソースフォロワ回路又はカレントミラー回路などが構成されるようにしてもよい。
具体的には、トランジスタM4を用いた変換器CONVを用いて、ソースフォロワ回路を構成できる(図7(B))。なお、第1のトランジスタM1乃至第3のトランジスタM3と同一の工程で作製することができるトランジスタをトランジスタM4に用いてもよい。
また、第1のトランジスタM1乃至第3のトランジスタM3は半導体層を有する。例えば、4族の元素、化合物半導体又は酸化物半導体を半導体層に用いることができる。具体的には、シリコンを含む半導体、ガリウムヒ素を含む半導体又はインジウムを含む酸化物半導体などを適用できる。
本発明の一態様のタッチセンサの駆動方法について説明する。
《第1のステップ》
第1のステップにおいて、第3のトランジスタM3を導通状態にした後に非導通状態にするリセット信号をゲートに供給し、検知素子Cの第2の電極の電位を所定の電位にする(図7(C)期間T1参照)。
具体的には、リセット信号を配線RESに供給させる。リセット信号が供給された第3のトランジスタM3は、ノードAの電位を例えば第1のトランジスタM1を導通状態にすることができる電位にする(図7(B))。
《第2のステップ》
第2のステップにおいて、第2のトランジスタM2を導通状態にする選択信号をゲートに供給し、第1のトランジスタM1の第2の電極を信号線DLに電気的に接続する。
具体的には、走査線G1に選択信号を供給させる。選択信号が供給された第2のトランジスタM2は、第1のトランジスタM1の第2の電極を信号線DLに電気的に接続する(図7(C)期間T2参照)。
《第3のステップ》
第3のステップにおいて、制御信号を検知素子Cの第1の電極に供給し、制御信号及び検知素子Cの容量に基づいて変化する電位を第1のトランジスタM1のゲートに供給する。
具体的には、配線CSに矩形の制御信号を供給させる。矩形の制御信号を第1の電極に供給された検知素子Cは、検知素子Cの容量に基づいてノードAの電位を上昇する(図7(C)期間T2の後半を参照)。
例えば、検知素子Cが大気中に置かれている場合、大気より誘電率の高いものが、検知素子Cの第1の電極に近接して配置された場合、検知素子Cの容量は見かけ上大きくなる。
これにより、矩形の制御信号がもたらすノードAの電位の変化は、大気より誘電率の高いものが近接して配置されていない場合に比べて小さくなる(図7(D)実線参照)。
《第4のステップ》
第4のステップにおいて、第1のトランジスタM1のゲートの電位の変化がもたらす信号を信号線DLに供給する。
例えば、第1のトランジスタM1のゲートの電位にもたらされる変化に基づいて変化する電流を信号線DLに供給する。
変換器CONVは、信号線DLを流れる電流の変化を電圧の変化に変換し、該電圧を出力する。
《第5のステップ》
第5のステップにおいて、第2のトランジスタM2を非導通状態にする選択信号をゲートに供給する。
以後、走査線G1(1)乃至走査線G1(n)について、走査線ごとに第1のステップから第5のステップを繰り返す。
<タッチセンサの構成例2>
本実施の形態で説明するタッチセンサ100Bは、検知ユニット10Uに換えて検知ユニット10UBを備える点が図7を参照しながら説明するタッチセンサ100とは異なる。
検知ユニット10UBは、以下の点が検知ユニット10Uと異なる。検知ユニット10Uにおいて配線CSに電気的に接続される検知素子Cの第1の電極が、検知ユニット10UBにおいては走査線G1に電気的に接続される。検知ユニット10Uにおいて第2のトランジスタM2を介して信号線DLと電気的に接続される第1のトランジスタM1の第2の電極が、検知ユニット10UBにおいては第2のトランジスタM2を介すことなく信号線DLと電気的に接続される。ここでは検知ユニット10Uとは異なる構成について詳細に説明し、検知ユニット10Uと同様の構成を用いることができる部分は、上記の説明を援用する。
タッチセンサ100Bは、検知ユニット10UB、走査線G1、信号線DL、及び可撓性基板16を有する(図8(A))。複数の検知ユニット10UBは、n行m列(n及びmは1以上の自然数)のマトリクス状に配置される。走査線G1は、行方向に配置される複数の検知ユニット10UBと電気的に接続される。信号線DLは、列方向に配置される複数の検知ユニット10UBと電気的に接続される。
なお、検知ユニット10UBは検知素子Cを備え、検知素子Cの第1の電極は走査線G1と電気的に接続されている。これにより、選択信号を用いて検知素子Cの第1の電極の電位を、選択された一の走査線G1に電気的に接続される複数の検知ユニット10UBごとに制御することができる。
また、信号線DLと同一の工程を用いて形成することができる導電膜を用いて形成された配線を走査線G1に用いることができる。
また、検知素子Cの第1の電極と同一の工程を用いて形成することができる導電膜を用いて形成された配線を走査線G1に用いてもよい。例えば、行方向に隣接する検知ユニット10UBが備える検知素子Cの第1の電極を接続し、接続された第1の電極を走査線G1に用いることができる。
検知ユニット10UBは、ゲートが検知素子Cの第2の電極と電気的に接続され、第1の電極が配線VPIと電気的に接続される第1のトランジスタM1を備える(図8(B))。
また、ゲートが配線RESと電気的に接続され、第1の電極が検知素子Cの第2の電極と電気的に接続され、第2の電極が配線VRESと電気的に接続される第3のトランジスタM3を備える構成であってもよい。
本発明の一態様のタッチセンサの駆動方法について説明する。
《第1のステップ》
第1のステップにおいて、第3のトランジスタM3を導通状態にした後に非導通状態にするリセット信号をゲートに供給し、検知素子Cの第2の電極の電位を所定の電位にする(図8(C)期間T1参照)。
具体的には、リセット信号を配線RESに供給させる。リセット信号が供給された第3のトランジスタM3は、ノードAの電位を例えば第1のトランジスタM1を導通状態にすることができる電位にする(図8(B))。
《第2のステップ》
第2のステップにおいて、選択信号を検知素子Cの第1の電極に供給し、選択信号及び検知素子Cの容量に基づいて変化する電位を第1のトランジスタM1のゲートに供給する(図8(C)期間T2参照)。
具体的には、走査線G1(i−1)に矩形の選択信号を供給させる。矩形の選択信号を第1の電極に供給された検知素子Cは、検知素子Cの容量に基づいてノードAの電位を上昇する。
例えば、検知素子Cが大気中に置かれている場合、大気より誘電率の高いものが、検知素子Cの第1の電極に近接して配置された場合、検知素子Cの容量は見かけ上大きくなる。
これにより、矩形の選択信号がもたらすノードAの電位の変化は、大気より誘電率の高いものが近接して配置されていない場合に比べて小さくなる。
《第3のステップ》
第3のステップにおいて、第1のトランジスタM1のゲートの電位の変化がもたらす信号を信号線DLに供給する。
例えば、第1のトランジスタM1のゲートの電位にもたらされる変化に基づいて変化する電流を信号線DLに供給する。
変換器CONVは、信号線DLを流れる電流の変化を電圧の変化に変換し、端子OUTは該電圧を出力する。
以後、走査線G1(1)乃至走査線G1(n)について、走査線ごとに第1のステップから第3のステップを繰り返す(図8(C)期間T2〜T4参照)。
本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
(実施の形態4)
本実施の形態では、本発明の一態様の表示パネルと、該表示パネルの作製方法について説明する。
以下では、本発明の一態様の表示パネルとして用いることができる、有機EL素子を用いた発光装置を例示する。
<具体例1>
図9(A)に発光装置の平面図を示し、図9(A)における一点鎖線A1−A2間の断面図の一例を図9(C)に示す。具体例1で示す発光装置は、カラーフィルタ方式を用いたトップエミッション型の発光装置である。本実施の形態において、発光装置は、例えば、R(赤)、G(緑)、B(青)の3色の副画素で1つの色を表現する構成や、R(赤)、G(緑)、B(青)、W(白)の4色の副画素で1つの色を表現する構成、R(赤)、G(緑)、B(青)、Y(黄)の4色の副画素で1つの色を表現する構成等が適用できる。色要素としては特に限定はなく、RGBWY以外の色を用いてもよく、例えば、シアン、マゼンタなどで構成されてもよい。
図9(A)に示す発光装置は、発光部804、駆動回路部806、FPC808を有する。発光部804及び駆動回路部806に含まれる発光素子やトランジスタは基板801、基板803、及び接着層823によって封止されている。
図9(C)に示す発光装置は、基板801、接着層811、絶縁層813、複数のトランジスタ、導電層857、絶縁層815、絶縁層817、複数の発光素子、絶縁層821、接着層823、オーバーコート849、着色層845、遮光層847、絶縁層843、接着層841、及び基板803を有する。接着層823、オーバーコート849、絶縁層843、接着層841、及び基板803は可視光を透過する。
発光部804は、接着層811及び絶縁層813を介して基板801上にトランジスタ820及び発光素子830を有する。発光素子830は、絶縁層817上の下部電極831と、下部電極831上のEL層833と、EL層833上の上部電極835と、を有する。下部電極831は、トランジスタ820のソース電極又はドレイン電極と電気的に接続する。下部電極831の端部は、絶縁層821で覆われている。下部電極831は可視光を反射することが好ましい。上部電極835は可視光を透過する。
また、発光部804は、発光素子830と重なる着色層845と、絶縁層821と重なる遮光層847と、を有する。着色層845及び遮光層847はオーバーコート849で覆われている。発光素子830とオーバーコート849の間は接着層823で充填されている。
絶縁層815は、トランジスタを構成する半導体への不純物の拡散を抑制する効果を奏する。また、絶縁層817は、トランジスタ起因の表面凹凸を低減するために平坦化機能を有する絶縁層を選択することが好適である。
駆動回路部806は、接着層811及び絶縁層813を介して基板801上にトランジスタを複数有する。図9(C)では、駆動回路部806が有するトランジスタのうち、1つのトランジスタを示している。
絶縁層813と基板801は接着層811によって貼り合わされている。また、絶縁層843と基板803は接着層841によって貼り合わされている。絶縁層813や絶縁層843に防湿性の高い膜を用いると、発光素子830やトランジスタ820に水等の不純物が侵入することを抑制でき、発光装置の信頼性が高くなるため好ましい。
導電層857は、駆動回路部806に外部からの信号(ビデオ信号、クロック信号、スタート信号、又はリセット信号等)や電位を伝達する外部入力端子と電気的に接続する。ここでは、外部入力端子としてFPC808を設ける例を示している。工程数の増加を防ぐため、導電層857は、発光部や駆動回路部に用いる電極や配線と同一の材料、同一の工程で作製することが好ましい。ここでは、導電層857を、トランジスタ820を構成する電極と同一の材料、同一の工程で作製した例を示す。
図9(C)に示す発光装置では、FPC808が基板803上に位置する。接続体825は、基板803、接着層841、絶縁層843、接着層823、絶縁層817、及び絶縁層815に設けられた開口を介して導電層857と接続している。また、接続体825はFPC808に接続している。接続体825を介してFPC808と導電層857は電気的に接続する。導電層857と基板803とが重なる場合には、基板803を開口する(又は開口部を有する基板を用いる)ことで、導電層857、接続体825、及びFPC808を電気的に接続させることができる。
<具体例2>
図9(B)に発光装置の平面図を示し、図9(B)における一点鎖線A3−A4間の断面図の一例を図9(D)に示す。具体例2で示す発光装置は、具体例1とは異なる、カラーフィルタ方式を用いたトップエミッション型の発光装置である。ここでは、具体例1と異なる点のみ詳述し、具体例1と共通する点は説明を省略する。
図9(D)に示す発光装置は、図9(C)に示す発光装置と下記の点で異なる。
図9(D)に示す発光装置は、絶縁層821上にスペーサ827を有する。スペーサ827を設けることで、基板801と基板803の間隔を調整することができる。
また、図9(D)に示す発光装置は、基板801と基板803の大きさが異なる。FPC808が絶縁層843上に位置し、基板803と重ならない。接続体825は、絶縁層843、接着層823、絶縁層817、及び絶縁層815に設けられた開口を介して導電層857と接続している。基板803に開口を設ける必要がないため、基板803の材料が制限されない。
<具体例3>
図10(A)に発光装置の平面図を示し、図10(A)における一点鎖線A5−A6間の断面図の一例を図10(C)に示す。具体例3で示す発光装置は、塗り分け方式を用いたトップエミッション型の発光装置である。
図10(A)に示す発光装置は、発光部804、駆動回路部806、FPC808を有する。発光部804及び駆動回路部806に含まれる発光素子やトランジスタは基板801、基板803、枠状の接着層824、及び接着層823によって封止されている。
図10(C)に示す発光装置は、基板801、接着層811、絶縁層813、複数のトランジスタ、導電層857、絶縁層815、絶縁層817、複数の発光素子、絶縁層821、接着層823、枠状の接着層824、及び基板803を有する。接着層823及び基板803は可視光を透過する。
枠状の接着層824は、接着層823よりも防湿性が高い層であることが好ましい。これにより、外部から水分等の不純物が発光装置に侵入することを抑制できる。したがって、信頼性の高い発光装置を実現することができる。
具体例3では、接着層823を介して発光素子830の発光が発光装置から取り出される。したがって、接着層823は、枠状の接着層824に比べて透光性が高いことが好ましい。また、接着層823は、枠状の接着層824に比べて屈折率が高いことが好ましい。また、接着層823は、枠状の接着層824に比べて硬化時の体積の収縮が小さいことが好ましい。
発光部804は、接着層811及び絶縁層813を介して基板801上にトランジスタ820及び発光素子830を有する。発光素子830は、絶縁層817上の下部電極831と、下部電極831上のEL層833と、EL層833上の上部電極835と、を有する。下部電極831は、トランジスタ820のソース電極又はドレイン電極と電気的に接続する。下部電極831の端部は、絶縁層821で覆われている。下部電極831は可視光を反射することが好ましい。上部電極835は可視光を透過する。
駆動回路部806は、接着層811及び絶縁層813を介して基板801上にトランジスタを複数有する。図10(C)では、駆動回路部806が有するトランジスタのうち、1つのトランジスタを示している。
絶縁層813と基板801は接着層811によって貼り合わされている。絶縁層813に防湿性の高い膜を用いると、発光素子830やトランジスタ820に水等の不純物が侵入することを抑制でき、発光装置の信頼性が高くなるため好ましい。
導電層857は、駆動回路部806に外部からの信号や電位を伝達する外部入力端子と電気的に接続する。ここでは、外部入力端子としてFPC808を設ける例を示している。また、ここでは、導電層857を、トランジスタ820を構成する電極と同一の材料、同一の工程で作製した例を示す。
図10(C)に示す発光装置ではFPC808が基板803上に位置する。接続体825は、基板803、接着層823、絶縁層817、及び絶縁層815に設けられた開口を介して導電層857と接続している。また、接続体825はFPC808に接続している。接続体825を介してFPC808と導電層857は電気的に接続する。
<具体例4>
図10(B)に発光装置の平面図を示し、図10(B)における一点鎖線A7−A8間の断面図の一例を図10(D)に示す。具体例4で示す発光装置は、カラーフィルタ方式を用いたボトムエミッション型の発光装置である。
図10(D)に示す発光装置は、基板801、接着層811、絶縁層813、複数のトランジスタ、導電層857、絶縁層815、着色層845、絶縁層817a、絶縁層817b、導電層816、複数の発光素子、絶縁層821、接着層823、及び基板803を有する。基板801、接着層811、絶縁層813、絶縁層815、絶縁層817a、及び絶縁層817bは可視光を透過する。
発光部804は、接着層811及び絶縁層813を介して基板801上にトランジスタ820、トランジスタ822、及び発光素子830を有する。発光素子830は、絶縁層817b上の下部電極831と、下部電極831上のEL層833と、EL層833上の上部電極835と、を有する。下部電極831は、トランジスタ820のソース電極又はドレイン電極と電気的に接続する。下部電極831の端部は、絶縁層821で覆われている。上部電極835は可視光を反射することが好ましい。下部電極831は可視光を透過する。発光素子830と重なる着色層845を設ける位置は、特に限定されず、例えば、絶縁層817aと絶縁層817bの間や、絶縁層815と絶縁層817aの間等に設ければよい。
駆動回路部806は、接着層811及び絶縁層813を介して基板801上にトランジスタを複数有する。図10(D)では、駆動回路部806が有するトランジスタのうち、2つのトランジスタを示している。
絶縁層813と基板801は接着層811によって貼り合わされている。絶縁層813に防湿性の高い膜を用いると、発光素子830やトランジスタ820、822に水等の不純物が侵入することを抑制でき、発光装置の信頼性が高くなるため好ましい。
導電層857は、駆動回路部806に外部からの信号や電位を伝達する外部入力端子と電気的に接続する。ここでは、外部入力端子としてFPC808を設ける例を示している。また、ここでは、導電層857を、導電層816と同一の材料、同一の工程で作製した例を示す。
<具体例5>
図10(E)に具体例1〜4とは異なる発光装置の例を示す。
図10(E)に示す発光装置は、基板801、接着層811、絶縁層813、導電層814、導電層857a、導電層857b、発光素子830、絶縁層821、接着層823、及び基板803を有する。
導電層857a及び導電層857bは、発光装置の外部接続電極であり、FPC等と電気的に接続させることができる。
発光素子830は、下部電極831、EL層833、及び上部電極835を有する。下部電極831の端部は、絶縁層821で覆われている。発光素子830はボトムエミッション型、トップエミッション型、又はデュアルエミッション型である。光を取り出す側の電極、基板、絶縁層等は、それぞれ可視光を透過する。導電層814は、下部電極831と電気的に接続する。
光を取り出す側の基板は、光取り出し構造として、半球レンズ、マイクロレンズアレイ、凹凸構造が施されたフィルム、光拡散フィルム等を有していてもよい。例えば、樹脂基板上に上記レンズやフィルムを、該基板又は該レンズもしくはフィルムと同程度の屈折率を有する接着剤等を用いて接着することで、光取り出し構造を有する基板を形成することができる。
導電層814は必ずしも設ける必要は無いが、下部電極831の抵抗に起因する電圧降下を抑制できるため、設けることが好ましい。また、同様の目的で、上部電極835と電気的に接続する導電層を絶縁層821上、EL層833上、又は上部電極835上などに設けてもよい。
導電層814は、銅、チタン、タンタル、タングステン、モリブデン、クロム、ネオジム、スカンジウム、ニッケル、アルミニウムから選ばれた材料又はこれらを主成分とする合金材料等を用いて、単層で又は積層して形成することができる。導電層814の膜厚は、例えば、0.1μm以上3μm以下とすることができ、好ましくは、0.1μm以上0.5μm以下である。
<材料の一例>
次に、発光装置に用いることができる材料等を説明する。なお、本明細書中で先に説明した構成については説明を省略する場合がある。
基板には、ガラス、石英、有機樹脂、金属、合金などの材料を用いることができる。発光素子からの光を取り出す側の基板は、該光に対する透光性を有する材料を用いる。
特に、可撓性基板を用いることが好ましい。例えば、有機樹脂や可撓性を有する程度の厚さのガラス、金属、合金を用いることができる。
ガラスに比べて有機樹脂は比重が小さいため、可撓性基板として有機樹脂を用いると、ガラスを用いる場合に比べて発光装置を軽量化でき、好ましい。
基板には、靱性が高い材料を用いることが好ましい。これにより、耐衝撃性に優れ、破損しにくい発光装置を実現できる。例えば、有機樹脂基板や、厚さの薄い金属基板もしくは合金基板を用いることで、ガラス基板を用いる場合に比べて、軽量であり、破損しにくい発光装置を実現できる。
金属材料や合金材料は熱伝導性が高く、基板全体に熱を容易に伝導できるため、発光装置の局所的な温度上昇を抑制することができ、好ましい。金属材料や合金材料を用いた基板の厚さは、10μm以上200μm以下が好ましく、20μm以上50μm以下であることがより好ましい。
金属基板や合金基板を構成する材料としては、特に限定はないが、例えば、アルミニウム、銅、ニッケル、又は、アルミニウム合金もしくはステンレス等の金属の合金などを好適に用いることができる。
また、基板に、熱放射率が高い材料を用いると発光装置の表面温度が高くなることを抑制でき、発光装置の破壊や信頼性の低下を抑制できる。例えば、基板を金属基板と熱放射率の高い層(例えば、金属酸化物やセラミック材料を用いることができる)の積層構造としてもよい。
可撓性及び透光性を有する材料としては、例えば、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)等のポリエステル樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリカーボネート(PC)樹脂、ポリエーテルスルホン(PES)樹脂、ポリアミド樹脂、シクロオレフィン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂等が挙げられる。特に、熱膨張率の低い材料を用いることが好ましく、例えば、ポリアミドイミド樹脂、ポリイミド樹脂、PET等を好適に用いることができる。また、繊維体に樹脂を含浸した基板(プリプレグともいう)や、無機フィラーを有機樹脂に混ぜて熱膨張率を下げた基板を使用することもできる。
可撓性基板としては、上記材料を用いた層が、装置の表面を傷などから保護するハードコート層(例えば、窒化シリコン層など)や、押圧を分散可能な材質の層(例えば、アラミド樹脂層など)等と積層されて構成されていてもよい。
可撓性基板は、複数の層を積層して用いることもできる。特に、ガラス層を有する構成とすると、水や酸素に対するバリア性を向上させ、信頼性の高い発光装置とすることができる。
例えば、発光素子に近い側からガラス層、接着層、及び有機樹脂層を積層した可撓性基板を用いることができる。当該ガラス層の厚さとしては20μm以上200μm以下、好ましくは25μm以上100μm以下とする。このような厚さのガラス層は、水や酸素に対する高いバリア性と可撓性を同時に実現できる。また、有機樹脂層の厚さとしては、10μm以上200μm以下、好ましくは20μm以上50μm以下とする。このような有機樹脂層をガラス層よりも外側に設けることにより、ガラス層の割れやクラックを抑制し、機械的強度を向上させることができる。このようなガラス材料と有機樹脂の複合材料を基板に適用することにより、極めて信頼性が高いフレキシブルな発光装置とすることができる。
接着層には、紫外線硬化型等の光硬化型接着剤、反応硬化型接着剤、熱硬化型接着剤、嫌気型接着剤などの各種硬化型接着剤を用いることができる。これら接着剤としてはエポキシ樹脂、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)樹脂等が挙げられる。特に、エポキシ樹脂等の透湿性が低い材料が好ましい。また、二液混合型の樹脂を用いてもよい。また、接着シート等を用いてもよい。
また、上記樹脂に乾燥剤を含んでいてもよい。例えば、アルカリ土類金属の酸化物(酸化カルシウムや酸化バリウム等)のように、化学吸着によって水分を吸着する物質を用いることができる。または、ゼオライトやシリカゲル等のように、物理吸着によって水分を吸着する物質を用いてもよい。乾燥剤が含まれていると、水分などの不純物が機能素子に侵入することを抑制でき、発光装置の信頼性が向上するため好ましい。
また、上記樹脂に屈折率の高いフィラーや光散乱部材を混合することにより、発光素子からの光取り出し効率を向上させることができる。例えば、酸化チタン、酸化バリウム、ゼオライト、ジルコニウム等を用いることができる。
発光装置が有するトランジスタの構造は特に限定されない。先の実施の形態でアクティブマトリクス方式のタッチセンサに用いたトランジスタと同様の構成を適用してもよい。例えば、スタガ型のトランジスタとしてもよいし、逆スタガ型のトランジスタとしてもよい。また、トップゲート型又はボトムゲート型のいずれのトランジスタ構造としてもよい。トランジスタに用いる半導体材料は特に限定されず、例えば、シリコン、ゲルマニウム等が挙げられる。または、In−Ga−Zn系金属酸化物などの、インジウム、ガリウム、亜鉛のうち少なくとも一つを含む酸化物半導体を用いてもよい。
トランジスタに用いる半導体材料の結晶性についても特に限定されず、非晶質半導体、結晶性を有する半導体(微結晶半導体、多結晶半導体、単結晶半導体、又は一部に結晶領域を有する半導体)のいずれを用いてもよい。結晶性を有する半導体を用いると、トランジスタ特性の劣化を抑制できるため好ましい。
トランジスタの特性安定化等のため、下地膜を設けることが好ましい。下地膜としては、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜などの無機絶縁膜を用い、単層で又は積層して作製することができる。下地膜はスパッタリング法、CVD(Chemical Vapor Deposition)法(プラズマCVD法、熱CVD法、MOCVD(Metal Organic CVD)法など)、ALD(Atomic Layer Deposition)法、塗布法、印刷法等を用いて形成できる。なお、下地膜は、必要で無ければ設けなくてもよい。上記各構成例では、絶縁層813がトランジスタの下地膜を兼ねることができる。
発光素子としては、自発光が可能な素子を用いることができ、電流又は電圧によって輝度が制御される素子をその範疇に含んでいる。例えば、発光ダイオード(LED)、有機EL素子、無機EL素子等を用いることができる。
発光素子は、トップエミッション型、ボトムエミッション型、デュアルエミッション型のいずれであってもよい。光を取り出す側の電極には、可視光を透過する導電膜を用いる。また、光を取り出さない側の電極には、可視光を反射する導電膜を用いることが好ましい。
可視光を透過する導電膜は、例えば、酸化インジウム、インジウム錫酸化物(ITO:Indium Tin Oxide)、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用いて形成することができる。また、金、銀、白金、マグネシウム、ニッケル、タングステン、クロム、モリブデン、鉄、コバルト、銅、パラジウム、もしくはチタン等の金属材料、これら金属材料を含む合金、又はこれら金属材料の窒化物(例えば、窒化チタン)等も、透光性を有する程度に薄く形成することで用いることができる。また、上記材料の積層膜を導電膜として用いることができる。例えば、銀とマグネシウムの合金とITOの積層膜などを用いると、導電性を高めることができるため好ましい。また、グラフェン等を用いてもよい。
可視光を反射する導電膜は、例えば、アルミニウム、金、白金、銀、ニッケル、タングステン、クロム、モリブデン、鉄、コバルト、銅、もしくはパラジウム等の金属材料、又はこれら金属材料を含む合金を用いることができる。また、上記金属材料や合金に、ランタン、ネオジム、又はゲルマニウム等が添加されていてもよい。また、アルミニウムとチタンの合金、アルミニウムとニッケルの合金、アルミニウムとネオジムの合金等のアルミニウムを含む合金(アルミニウム合金)や、銀と銅の合金、銀とパラジウムと銅の合金、銀とマグネシウムの合金等の銀を含む合金を用いて形成することができる。銀と銅を含む合金は、耐熱性が高いため好ましい。さらに、アルミニウム合金膜に接する金属膜又は金属酸化物膜を積層することで、アルミニウム合金膜の酸化を抑制することができる。該金属膜、金属酸化物膜の材料としては、チタン、酸化チタンなどが挙げられる。また、上記可視光を透過する導電膜と金属材料からなる膜とを積層してもよい。例えば、銀とITOの積層膜、銀とマグネシウムの合金とITOの積層膜などを用いることができる。
電極は、それぞれ、蒸着法やスパッタリング法を用いて形成すればよい。そのほか、インクジェット法などの吐出法、スクリーン印刷法などの印刷法、又はメッキ法を用いて形成することができる。
下部電極831及び上部電極835の間に、発光素子の閾値電圧より高い電圧を印加すると、EL層833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833において再結合し、EL層833に含まれる発光物質が発光する。
EL層833は少なくとも発光層を有する。EL層833は、発光層以外の層として、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、又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)等を含む層をさらに有していてもよい。
EL層833には低分子系化合物及び高分子系化合物のいずれを用いることもでき、無機化合物を含んでいてもよい。EL層833を構成する層は、それぞれ、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、塗布法等の方法で形成することができる。
発光素子は、一対の防湿性の高い絶縁膜の間に設けられていることが好ましい。これにより、発光素子に水等の不純物が侵入することを抑制でき、発光装置の信頼性の低下を抑制できる。
防湿性の高い絶縁膜としては、窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜等の窒素と珪素を含む膜や、窒化アルミニウム膜等の窒素とアルミニウムを含む膜等が挙げられる。また、酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、酸化アルミニウム膜等を用いてもよい。
例えば、防湿性の高い絶縁膜の水蒸気透過量は、1×10−5[g/(m・day)]以下、好ましくは1×10−6[g/(m・day)]以下、より好ましくは1×10−7[g/(m・day)]以下、さらに好ましくは1×10−8[g/(m・day)]以下とする。
防湿性の高い絶縁膜を、絶縁層813や絶縁層843に用いることが好ましい。
絶縁層815としては、例えば、酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、酸化アルミニウム膜などの無機絶縁膜を用いることができる。また、絶縁層817、絶縁層817a、及び絶縁層817bとしては、例えば、ポリイミド、アクリル、ポリアミド、ポリイミドアミド、ベンゾシクロブテン系樹脂等の有機材料をそれぞれ用いることができる。また、低誘電率材料(low−k材料)等を用いることができる。また、絶縁膜を複数積層させることで、各絶縁層を形成してもよい。
絶縁層821としては、有機絶縁材料又は無機絶縁材料を用いて形成する。樹脂としては、例えば、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、アクリル樹脂、シロキサン樹脂、エポキシ樹脂、又はフェノール樹脂等を用いることができる。特に感光性の樹脂材料を用い、絶縁層821の側壁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。
絶縁層821の形成方法は、特に限定されないが、フォトリソグラフィ法、スパッタ法、蒸着法、液滴吐出法(インクジェット法等)、印刷法(スクリーン印刷、オフセット印刷等)等を用いればよい。
スペーサ827は、無機絶縁材料、有機絶縁材料、金属材料等を用いて形成することができる。例えば、無機絶縁材料や有機絶縁材料としては、上記絶縁層に用いることができる各種材料が挙げられる。金属材料としては、チタン、アルミニウムなどを用いることができる。導電材料を含むスペーサ827と上部電極835とを電気的に接続させる構成とすることで、上部電極835の抵抗に起因した電位降下を抑制できる。また、スペーサ827は、順テーパ形状であっても逆テーパ形状であってもよい。
トランジスタの電極や配線、又は発光素子の補助電極等として機能する、発光装置に用いる導電層は、例えば、モリブデン、チタン、クロム、タンタル、タングステン、アルミニウム、銅、ネオジム、スカンジウム等の金属材料又はこれらの元素を含む合金材料を用いて、単層で又は積層して形成することができる。また、導電層は、導電性の金属酸化物を用いて形成してもよい。導電性の金属酸化物としては酸化インジウム(In等)、酸化スズ(SnO等)、酸化亜鉛(ZnO)、ITO、インジウム亜鉛酸化物(In−ZnO等)又はこれらの金属酸化物材料に酸化シリコンを含ませたものを用いることができる。
着色層845は特定の波長帯域の光を透過する有色層である。例えば、赤色の波長帯域の光を透過する赤色(R)のカラーフィルタ、緑色の波長帯域の光を透過する緑色(G)のカラーフィルタ、青色の波長帯域の光を透過する青色(B)のカラーフィルタなどを用いることができる。各着色層は、様々な材料を用いて、印刷法、インクジェット法、フォトリソグラフィ法を用いたエッチング方法などでそれぞれ所望の位置に形成する。
遮光層847は、隣接する着色層の間に設けられている。遮光層は隣接する発光素子からの光を遮光し、隣接する発光素子間における混色を抑制する。ここで、着色層の端部を、遮光層と重なるように設けることにより、光漏れを抑制することができる。遮光層としては、発光素子からの発光を遮る材料を用いることができ、例えば、金属材料や顔料や染料を含む樹脂材料を用いてブラックマトリクスを形成すればよい。なお、遮光層は、駆動回路部などの発光部以外の領域に設けると、導波光などによる意図しない光漏れを抑制できるため好ましい。
また、着色層及び遮光層を覆うオーバーコート849を設けてもよい。オーバーコートを設けることで、着色層に含有された不純物等の発光素子への拡散を防止することができる。オーバーコートは、発光素子からの発光を透過する材料から構成され、例えば窒化シリコン膜、酸化シリコン膜等の無機絶縁膜や、アクリル膜、ポリイミド膜等の有機絶縁膜を用いることができ、有機絶縁膜と無機絶縁膜との積層構造としてもよい。
また、接着層の材料を着色層及び遮光層上に塗布する場合、オーバーコートの材料として接着層の材料に対してぬれ性の高い材料を用いることが好ましい。例えば、オーバーコートとして、ITO膜などの酸化物導電膜や、透光性を有する程度に薄いAg膜等の金属膜を用いることが好ましい。
接続体825としては、熱硬化性の樹脂に金属粒子を混ぜ合わせたペースト状又はシート状の、熱圧着によって異方性の導電性を示す材料を用いることができる。金属粒子としては、例えばニッケル粒子を金で被覆したものなど、2種類以上の金属が層状となった粒子を用いることが好ましい。
<表示パネルの作製方法>
次に、本発明の一態様の表示パネルの作製方法を例示する。ここでは、図9(A)、図9(C)に示すカラーフィルタ方式を用いたトップエミッション構造の発光装置(上記具体例1)を作製する例を示す。
まず、図11(A)に示すように、作製基板201上に剥離層203を形成し、剥離層203上に絶縁層813を形成する。次に、絶縁層813上に複数のトランジスタ(トランジスタ820等)、導電層857、絶縁層815、絶縁層817、複数の発光素子(発光素子830等)、及び絶縁層821を形成する。なお、導電層857が露出するように、絶縁層821、絶縁層817、及び絶縁層815は開口する。ここでは、露出した導電層857上に、発光素子のEL層と同一材料、同一工程でEL層862を形成し、EL層862上に、発光素子の上部電極と同一材料、同一工程で導電層864を形成する。なお、EL層862及び導電層864は設けなくてもよい。ここで、絶縁層813から発光素子までを被剥離層とする。
ここでは、島状の剥離層を形成する例を示したがこれに限られない。この工程では、作製基板201から被剥離層を剥離する際に、作製基板201と剥離層203の界面、剥離層203と被剥離層の界面、又は剥離層203中で剥離が生じるような材料を選択する。本実施の形態では、被剥離層と剥離層203の界面で剥離が生じる場合を例示するが、剥離層203や被剥離層に用いる材料の組み合わせによってはこれに限られない。なお、被剥離層が積層構造である場合、剥離層203と接する層を特に第1の層と記す。
例えば、剥離層203がタングステン膜と酸化タングステン膜との積層構造である場合、タングステン膜と酸化タングステン膜との界面(又は界面近傍)で剥離が生じることで、被剥離層側に剥離層203の一部(ここでは酸化タングステン膜)が残ってもよい。また被剥離層側に残った剥離層203は、その後除去してもよい。
作製基板201には、少なくとも作製工程中の処理温度に耐えうる耐熱性を有する基板を用いる。作製基板201としては、例えばガラス基板、石英基板、サファイア基板、半導体基板、セラミック基板、金属基板、樹脂基板、プラスチック基板などを用いることができる。
作製基板201にガラス基板を用いる場合、作製基板201と剥離層203との間に、下地膜として、酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜等の絶縁膜を形成すると、ガラス基板からの汚染を防止でき、好ましい。
剥離層203は、タングステン、モリブデン、チタン、タンタル、ニオブ、ニッケル、コバルト、ジルコニウム、亜鉛、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、イリジウム、シリコンから選択された元素、該元素を含む合金材料、又は該元素を含む化合物材料等を用いて形成できる。シリコンを含む層の結晶構造は、非晶質、微結晶、多結晶のいずれでもよい。また、酸化アルミニウム、酸化ガリウム、酸化亜鉛、二酸化チタン、酸化インジウム、インジウムスズ酸化物、インジウム亜鉛酸化物、In−Ga−Zn酸化物等の金属酸化物を用いてもよい。剥離層203に、タングステン、チタン、モリブデンなどの高融点金属材料を用いると、被剥離層の形成工程の自由度が高まるため好ましい。
剥離層203は、例えばスパッタリング法、プラズマCVD法、塗布法(スピンコーティング法、液滴吐出法、ディスペンス法等を含む)、印刷法等により形成できる。剥離層203の厚さは例えば10nm以上200nm以下、好ましくは20nm以上100nm以下とする。
剥離層203が単層構造の場合、タングステン層、モリブデン層、又はタングステンとモリブデンの混合物を含む層を形成することが好ましい。また、タングステンの酸化物もしくは酸化窒化物を含む層、モリブデンの酸化物もしくは酸化窒化物を含む層、又はタングステンとモリブデンの混合物の酸化物もしくは酸化窒化物を含む層を形成してもよい。なお、タングステンとモリブデンの混合物とは、例えば、タングステンとモリブデンの合金に相当する。
また、剥離層203として、タングステンを含む層とタングステンの酸化物を含む層の積層構造を形成する場合、タングステンを含む層を形成し、その上層に酸化物で形成される絶縁膜を形成することで、タングステン層と絶縁膜との界面に、タングステンの酸化物を含む層が形成されることを活用してもよい。また、タングステンを含む層の表面を、熱酸化処理、酸素プラズマ処理、亜酸化窒素(NO)プラズマ処理、オゾン水等の酸化力の強い溶液での処理等を行ってタングステンの酸化物を含む層を形成してもよい。またプラズマ処理や加熱処理は、酸素、窒素、亜酸化窒素単独、あるいは該ガスとその他のガスとの混合気体雰囲気下で行ってもよい。上記プラズマ処理や加熱処理により、剥離層203の表面状態を変えることにより、剥離層203と後に形成される絶縁層との密着性を制御することが可能である。
なお、作製基板と被剥離層の界面で剥離が可能な場合には、剥離層を設けなくてもよい。例えば、作製基板としてガラスを用い、ガラスに接してポリイミド、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリカーボネート、アクリル等の有機樹脂を形成する。次に、レーザ照射や加熱処理を行うことで、作製基板と有機樹脂の密着性を向上させる。そして、有機樹脂上に絶縁膜やトランジスタ等を形成する。その後、先のレーザ照射よりも高いエネルギー密度でレーザ照射を行う、又は、先の加熱処理よりも高い温度で加熱処理を行うことで、作製基板と有機樹脂の界面で剥離することができる。また、剥離の際には、作製基板と有機樹脂の界面に液体を浸透させて分離してもよい。
当該方法では、耐熱性の低い有機樹脂上に絶縁膜やトランジスタ等を形成するため、作製工程で基板に高温をかけることができない。ここで、酸化物半導体を用いたトランジスタは、高温の作製工程が必須でないため、有機樹脂上に好適に形成することができる。
なお、該有機樹脂を、装置を構成する基板として用いてもよいし、該有機樹脂を除去し、被剥離層の露出した面に接着剤を用いて別の基板を貼り合わせてもよい。
または、作製基板と有機樹脂の間に金属層を設け、該金属層に電流を流すことで該金属層を加熱し、金属層と有機樹脂の界面で剥離を行ってもよい。
また、図11(B)に示すように、作製基板221上に剥離層223を形成し、剥離層223上に絶縁層843を形成する。次に、絶縁層843上に遮光層847及び着色層845を形成する。なお、ここでは図示しないが、図9(D)に示すように、遮光層847及び着色層845を覆うオーバーコートを設けてもよい。ここで、絶縁層843、遮光層847、及び着色層845を被剥離層とする。
次に、作製基板201と作製基板221とを接着層823により貼り合わせ、接着層823を硬化させる。作製基板201と作製基板221の貼り合わせは減圧雰囲気下で行うことが好ましい。
なお、図11(C)では、剥離層203と剥離層223の大きさが同じ場合を示したが、異なる大きさの剥離層を用いてもよい。
接着層823は、剥離層203及び被剥離層と重なるように配置する。そして、図11(C)に示すように、接着層823の端部は、剥離層203の端部よりも外側に位置しないことが好ましい。接着層823が剥離層203と重ならない領域を有すると、その領域の広さや、接着層823と接する層との密着性によって、剥離不良が生じやすくなる場合がある。したがって、接着層823は剥離層203の内側に位置する、もしくは、接着層823の端部と剥離層203の端部とが重なることが好ましい。
本実施の形態では、接着層823にシート状の接着剤を用いるが、これに限られない。なお、シート状の接着剤は流動性が低いため、所望の領域にのみ配置することができ、剥離層203の外側に接着層823が広がること、さらには、剥離工程の歩留まりが低下することを抑制できる。そして、剥離工程の歩留まりを向上させることができる。
そして、レーザ光の照射により、剥離の起点を形成する(図11(C))。ここでは、絶縁層813及び剥離層203の一部を除去する例を示す。なお、剥離の起点を形成する工程を示す各図において、剥離の起点が形成される領域は点線で囲って示す。
レーザ光は、硬化状態の接着層823と、被剥離層と、剥離層203とが重なる領域に対して照射する。レーザ光は、どちらの基板側から照射してもよいが、散乱した光が機能素子等に照射されることを抑制するため、剥離層203が設けられた作製基板201側から照射することが好ましい。なお、レーザ光を照射する側の基板は、該レーザ光を透過する材料を用いる。
少なくとも第1の層(被剥離層に含まれる、剥離層203と接する層)にクラックを入れる(膜割れやひびを生じさせる)ことで、第1の層の一部を除去し、剥離の起点を形成できる。このとき、第1の層だけでなく、被剥離層の他の層や、剥離層203、接着層823の一部を除去してもよい。レーザ光の照射によって、被剥離層、剥離層203、又は接着層823に含まれる膜の一部を溶解、蒸発、又は熱的に破壊することができる。
本作製方法では、それぞれ被剥離層が形成された一対の作製基板をあらかじめ貼り合わせた後に、剥離をし、可撓性基板を貼り合わせることができる。したがって、被剥離層の貼り合わせの際に、可撓性が低い作製基板どうしを貼り合わせることができ、可撓性基板どうしを貼り合わせた際よりも貼り合わせの位置合わせ精度を向上させることができる。したがって、発光素子とカラーフィルタの貼り合わせの位置合わせ精度が高い作製方法であるといえる。
次に、形成した剥離の起点から、被剥離層と作製基板201とを剥離する。これにより、被剥離層が作製基板201から作製基板221に転置される(図12(A))。
作製基板201及び作製基板221はどちらから剥離してもよい。剥離層の大きさが異なる場合、大きい剥離層を形成した基板から剥離してもよいし、小さい剥離層を形成した基板から剥離してもよい。一方の基板上にのみ半導体素子、発光素子、表示素子等の素子を作製した場合、素子を形成した基板から剥離してもよいし、他方の基板から剥離してもよい。ここでは、作製基板201を先に剥離する例を示す。
例えば、剥離の起点から、物理的な力(人間の手や治具で引き剥がす処理や、ローラーを回転させながら分離する処理等)によって被剥離層と作製基板201とを分離すればよい。
また、剥離層203と被剥離層との界面に水などの液体を浸透させて作製基板201と被剥離層とを分離してもよい。毛細管現象により液体が剥離層203と被剥離層の間にしみこむことで、容易に分離することができる。また、剥離時に生じる静電気が、被剥離層に含まれる機能素子に悪影響を及ぼすこと(半導体素子が静電気により破壊されるなど)を抑制できる。
次に、作製基板201から剥離され、露出した絶縁層813と、基板801とを接着層811により接着する。本実施の形態では、接着層811にシート状の接着剤を用いるが、これに限られない。
次に、レーザ光の照射により剥離の起点を形成する(図12(B))。そして、形成した剥離の起点から、絶縁層843と作製基板221とを分離する(図12(C))。
以上により、被剥離層を作製基板201及び作製基板221から基板801上に転置することができる。
その後、導電層857を露出する工程と、絶縁層843及び基板803を、接着層841を用いて貼り合わせる工程と、を行う。どちらの工程を先に行ってもよい。本実施の形態では、先に絶縁層843及び基板803を、接着層841を用いて貼り合わせる(図13(A))。ここでは、接着層841にシート状の接着剤を用いるが、これに限られない。
例えば、絶縁層843、接着層823を開口することで、導電層857を露出させる。なお、基板803が導電層857と重なる構成の場合は、導電層857を露出させるために、基板803及び接着層841も開口する。
開口の手段は特に限定されず、例えばレーザアブレーション法、エッチング法、イオンビームスパッタリング法などを用いればよい。また、導電層857上の膜に針やカッターなどの鋭利な刃物等を用いて切り込みを入れ、物理的な力で膜の一部を引き剥がしてもよい。
例えば、膜の一部を除去した領域をきっかけに、導電層857と重なる基板803、接着層841、絶縁層843、接着層823、EL層862、及び導電層864を除去する(図13(B))。例えば、粘着性のローラーを基板803に押し付け、ローラーを回転させながら相対的に移動させる。または、粘着性のテープを基板803に貼り付け、剥がしてもよい。EL層862と導電層864の密着性や、EL層862を構成する層どうしの密着性が低いため、EL層862と導電層864の界面、又はEL層862中で分離が生じる。これにより、基板803、接着層841、絶縁層843、接着層823、EL層862、又は導電層864の導電層857と重なる領域を選択的に除去することができる。なお、導電層857上にEL層862等が残存した場合は、有機溶剤等により除去すればよい。
なお、導電層857が露出し、後の工程でFPC808と電気的に接続することができれば、導電層857と重なる層を除去する方法は問わない。必要が無ければEL層862や導電層864を導電層857に重ねて形成しなくてもよい。例えば、EL層862中で分離が生じる場合は導電層864を設けなくてもよい。また、用いる材料によっては、EL層862と接着層823が接することで、2層の材料が混合する、層の界面が不明確になる等の不具合が生じる場合がある。このようなときには、発光装置の信頼性の低下を抑制するため、EL層862と接着層823の間に導電層864を設けることが好ましい。
最後に、異方性導電材(接続体825)で入出力端子部の各電極(導電層857)にFPC808を貼り付ける。必要があればICチップなどを実装させてもよい。なお、可撓性基板がたわみやすいと、FPCやTCPを取り付ける際に、貼り合わせの精度が低下する場合がある。したがって、FPCやTCPを取り付ける際に、作製した装置をガラスやシリコーンゴム等で支持してもよい。これによりFPC又はTCPと、機能素子との電気的な接続を確実にすることができる。
以上に示した本発明の一態様の発光装置の作製方法では、剥離の起点を形成し、剥離層と被剥離層とを剥離しやすい状態にしてから、剥離を行う。これにより、剥離工程の歩留まりを向上させることができる。したがって、歩留まりよく発光装置を作製できる。
本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
(実施の形態5)
本実施の形態では、本発明の一態様のタッチパネルを適用して作製できる電子機器及び照明装置について、図14及び図15を用いて説明する。
本発明の一態様のタッチパネルは可撓性を有する。したがって、可撓性を有する電子機器や照明装置に好適に用いることができる。また、本発明の一態様を適用することで、信頼性が高く、繰り返しの曲げに対して強い電子機器や照明装置を作製できる。
電子機器としては、例えば、テレビジョン装置(テレビ、又はテレビジョン受信機ともいう)、コンピュータ用などのモニタ、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、デジタルフォトフレーム、携帯電話機(携帯電話、携帯電話装置ともいう)、携帯型ゲーム機、携帯情報端末、音響再生装置、パチンコ機などの大型ゲーム機などが挙げられる。
また、本発明の一態様のタッチパネルは可撓性を有するため、家屋やビルの内壁もしくは外壁、又は、自動車の内装もしくは外装の曲面に沿って組み込むことも可能である。
また、本発明の一態様の電子機器や照明装置は、タッチパネルと二次電池を有していてもよい。このとき、非接触電力伝送を用いて、二次電池を充電することができると好ましい。
二次電池としては、例えば、ゲル状電解質を用いるリチウムポリマー電池(リチウムイオンポリマー電池)等のリチウムイオン二次電池、ニッケル水素電池、ニカド電池、有機ラジカル電池、鉛蓄電池、空気二次電池、ニッケル亜鉛電池、銀亜鉛電池などが挙げられる。
本発明の一態様の電子機器や照明装置は、タッチパネルとアンテナを有していてもよい。アンテナで信号を受信することで、表示部で映像や情報等の表示を行うことができる。また、タッチパネルが二次電池を有する場合、アンテナを、非接触電力伝送に用いてもよい。
図14(A)は、携帯電話機の一例を示している。携帯電話機7400は、筐体7401に組み込まれた表示部7402のほか、操作ボタン7403、外部接続ポート7404、スピーカ7405、マイク7406などを備えている。なお、携帯電話機7400は、本発明の一態様のタッチパネルを表示部7402に用いることにより作製される。本発明の一態様により、湾曲した表示部を備え、且つ信頼性の高い携帯電話機を提供できる。
図14(A)に示す携帯電話機7400は、指などで表示部7402に触れることで、情報を入力することができる。また、電話を掛ける、或いは文字を入力するなどのあらゆる操作は、指などで表示部7402に触れることにより行うことができる。
また、操作ボタン7403の操作により、電源のON、OFF動作や、表示部7402に表示される画像の種類を切り替えることができる。例えば、メール作成画面から、メインメニュー画面に切り替えることができる。
図14(B)は、腕時計型の携帯情報端末の一例を示している。携帯情報端末7100は、筐体7101、表示部7102、バンド7103、バックル7104、操作ボタン7105、入出力端子7106などを備える。
携帯情報端末7100は、移動電話、電子メール、文章閲覧及び作成、音楽再生、インターネット通信、コンピュータゲームなどの種々のアプリケーションを実行することができる。
表示部7102はその表示面が湾曲して設けられ、湾曲した表示面に沿って表示を行うことができる。また、表示部7102はタッチセンサを備え、指やスタイラスなどで画面に触れることで操作することができる。例えば、表示部7102に表示されたアイコン7107に触れることで、アプリケーションを起動することができる。
操作ボタン7105は、時刻設定のほか、電源のオン、オフ動作、無線通信のオン、オフ動作、マナーモードの実行及び解除、省電力モードの実行及び解除など、様々な機能を持たせることができる。例えば、携帯情報端末7100に組み込まれたオペレーティングシステムにより、操作ボタン7105の機能を自由に設定することもできる。
また、携帯情報端末7100は、通信規格された近距離無線通信を実行することが可能である。例えば無線通信可能なヘッドセットと相互通信することによって、ハンズフリーで通話することもできる。
また、携帯情報端末7100は入出力端子7106を備え、他の情報端末とコネクターを介して直接データのやりとりを行うことができる。また入出力端子7106を介して充電を行うこともできる。なお、充電動作は入出力端子7106を介さずに無線給電により行ってもよい。
携帯情報端末7100の表示部7102には、本発明の一態様のタッチパネルが組み込まれている。本発明の一態様により、湾曲した表示部を備え、且つ信頼性の高い携帯情報端末を提供できる。
図14(C)〜(E)は、照明装置の一例を示している。照明装置7200、照明装置7210、及び照明装置7220は、それぞれ、操作スイッチ7203を備える台部7201と、台部7201に支持される発光部を有する。
図14(C)に示す照明装置7200は、波状の発光面を有する発光部7202を備える。したがってデザイン性の高い照明装置となっている。
図14(D)に示す照明装置7210の備える発光部7212は、凸状に湾曲した2つの発光部が対称的に配置された構成となっている。したがって照明装置7210を中心に全方位を照らすことができる。
図14(E)に示す照明装置7220は、凹状に湾曲した発光部7222を備える。したがって、発光部7222からの発光を、照明装置7220の前面に集光するため、特定の範囲を明るく照らす場合に適している。
また、照明装置7200、照明装置7210及び照明装置7220の備える各々の発光部はフレキシブル性を有しているため、発光部を可塑性の部材や可動なフレームなどの部材で固定し、用途に合わせて発光部の発光面を自在に湾曲可能な構成としてもよい。
なおここでは、台部によって発光部が支持された照明装置について例示したが、発光部を備える筐体を天井に固定する、又は天井からつり下げるように用いることもできる。発光面を湾曲させて用いることができるため、発光面を凹状に湾曲させて特定の領域を明るく照らす、又は発光面を凸状に湾曲させて部屋全体を明るく照らすこともできる。
ここで、各発光部には、本発明の一態様のタッチパネルが組み込まれている。本発明の一態様により、湾曲した発光部を備え、且つ信頼性の高い照明装置を提供できる。
図14(F)には、携帯型のタッチパネルの一例を示している。タッチパネル7300は、筐体7301、表示部7302、操作ボタン7303、引き出し部材7304、制御部7305を備える。
タッチパネル7300は、筒状の筐体7301内にロール状に巻かれたフレキシブルな表示部7302を備える。
また、タッチパネル7300は制御部7305によって映像信号を受信可能で、受信した映像を表示部7302に表示することができる。また、制御部7305にはバッテリをそなえる。また、制御部7305にコネクターを接続する端子部を備え、映像信号や電力を有線により外部から直接供給する構成としてもよい。
また、操作ボタン7303によって、電源のON、OFF動作や表示する映像の切り替え等を行うことができる。
図14(G)には、表示部7302を引き出し部材7304により引き出した状態のタッチパネル7300を示す。この状態で表示部7302に映像を表示することができる。また、筐体7301の表面に配置された操作ボタン7303によって、片手で容易に操作することができる。また、図14(F)のように操作ボタン7303を筐体7301の中央でなく片側に寄せて配置することで、片手で容易に操作することができる。
なお、表示部7302を引き出した際に表示部7302の表示面が平面状となるように固定するため、表示部7302の側部に補強のためのフレームを設けていてもよい。
なお、この構成以外に、筐体にスピーカを設け、映像信号と共に受信した音声信号によって音声を出力する構成としてもよい。
表示部7302には、本発明の一態様のタッチパネルが組み込まれている。本発明の一態様により、軽量で、且つ信頼性の高いタッチパネルを提供できる。
図15(A)〜(C)に、折りたたみ可能な携帯情報端末310を示す。図15(A)に展開した状態の携帯情報端末310を示す。図15(B)に展開した状態又は折りたたんだ状態の一方から他方に変化する途中の状態の携帯情報端末310を示す。図15(C)に折りたたんだ状態の携帯情報端末310を示す。携帯情報端末310は、折りたたんだ状態では可搬性に優れ、展開した状態では、継ぎ目のない広い表示領域により表示の一覧性に優れる。
タッチパネル314はヒンジ313によって連結された3つの筐体315に支持されている。ヒンジ313を介して2つの筐体315間を屈曲させることにより、携帯情報端末310を展開した状態から折りたたんだ状態に可逆的に変形させることができる。本発明の一態様のタッチパネルをタッチパネル314に用いることができる。例えば、曲率半径1mm以上150mm以下で曲げることができるタッチパネルを適用できる。
なお、本発明の一態様において、タッチパネルが折りたたまれた状態又は展開された状態であることを検知して、検知情報を供給するセンサを備える構成としてもよい。タッチパネルの制御装置は、タッチパネルが折りたたまれた状態であることを示す情報を取得して、折りたたまれた部分(又は折りたたまれて使用者から視認できなくなった部分)の動作を停止してもよい。具体的には、表示を停止してもよい。また、タッチセンサによる検知を停止してもよい。
同様に、タッチパネルの制御装置は、タッチパネルが展開された状態であることを示す情報を取得して、表示やタッチセンサによる検知を再開してもよい。
図15(D)、(E)に、折りたたみ可能な携帯情報端末329を示す。図15(D)に表示部326が外側になるように折りたたんだ状態の携帯情報端末329を示す。図15(E)に、表示部326が内側になるように折りたたんだ状態の携帯情報端末329を示す。携帯情報端末329を使用しない際に、非表示部325を外側に折りたたむことで、表示部326の汚れや傷つきを抑制できる。本発明の一態様のタッチパネルを表示部326に用いることができる。
図15(F)は携帯情報端末330の外形を説明する斜視図である。図15(G)は、携帯情報端末330の上面図である。図15(H)は携帯情報端末340の外形を説明する斜視図である。
携帯情報端末330、340は、例えば電話機、手帳又は情報閲覧装置等から選ばれた一つ又は複数の機能を有する。具体的には、スマートフォンとしてそれぞれ用いることができる。
携帯情報端末330、340は、文字や画像情報をその複数の面に表示することができる。例えば、3つの操作ボタン339を一の面に表示することができる(図15(F)、(H))。また、破線の矩形で示す情報337を他の面に表示することができる(図15(G)、(H))。なお、情報337の例としては、SNS(ソーシャル・ネットワーキング・サービス)の通知、電子メールや電話などの着信を知らせる表示、電子メールなどの題名もしくは送信者名、日時、時刻、バッテリの残量、アンテナ受信の強度などがある。または、情報337が表示されている位置に、情報337の代わりに、操作ボタン339、アイコンなどを表示してもよい。なお、図15(F)、(G)では、上側に情報337が表示される例を示したが、本発明の一態様は、これに限定されない。例えば、図15(H)に示す携帯情報端末340のように、横側に表示されていてもよい。
例えば、携帯情報端末330の使用者は、洋服の胸ポケットに携帯情報端末330を収納した状態で、その表示(ここでは情報337)を確認することができる。
具体的には、着信した電話の発信者の電話番号又は氏名等を、携帯情報端末330の上方から観察できる位置に表示する。使用者は、携帯情報端末330をポケットから取り出すことなく、表示を確認し、電話を受けるか否かを判断できる。
携帯情報端末330の筐体338、携帯情報端末340の筐体336がそれぞれ有する表示部333には、本発明の一態様のタッチパネルを用いることができる。本発明の一態様により、湾曲した表示部を備え、且つ信頼性の高い携帯情報端末を提供できる。
また、図15(I)に示す携帯情報端末345のように、3面以上に情報を表示してもよい。ここでは、情報354、情報356、情報357がそれぞれ異なる面に表示されている例を示す。
携帯情報端末345の筐体351が有する表示部358には、本発明の一態様のタッチパネルを用いることができる。本発明の一態様により、湾曲した表示部を備え、且つ信頼性の高い携帯情報端末を提供できる。
本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
本実施例では、本発明の一態様のタッチパネルを作製し、曲げ試験を行った結果について説明する。本実施例で作製したタッチパネルは、図19(A)に示すように、カラーフィルタ方式を用いたトップエミッション型の表示パネルと、静電容量方式のタッチセンサと、を有する。
<サンプルの作製方法>
まず、可撓性を有する表示パネルと可撓性を有するタッチセンサを作製した。いずれも作製基板であるガラス基板上に素子を形成し、作製基板から該素子を剥離して、可撓性基板上に該素子を転置した。剥離層としては、タングステン膜と、該タングステン膜上の酸化タングステン膜の積層構造を形成した。作製方法の詳細は実施の形態2〜3を参酌できる。
表示パネルは、表示素子として有機EL素子を有し、トランジスタとしてCAAC−OS(C Axis Aligned Crystalline Oxide Semiconductor)を用いたトランジスタを有する。
CAAC−OSは非晶質ではないため、欠陥準位が少なく、トランジスタの信頼性を高めることができる。また、CAAC−OSは結晶粒界を有さないため、可撓性を有する装置を湾曲させたときの応力によってCAAC−OS膜にクラックが生じにくい。
CAAC−OSは、膜面に対して、結晶のc軸が概略垂直配向した結晶性酸化物半導体のことである。酸化物半導体の結晶構造としては他にナノスケールの微結晶集合体であるnano−crystal(nc)など、単結晶とは異なる多彩な構造が存在することが確認されている。CAAC−OSは、単結晶よりも結晶性が低く、ncに比べて結晶性が高い。
本実施例では、In−Ga−Zn系酸化物を用いたチャネルエッチ型のトランジスタを用いた。該トランジスタは、ガラス基板上で500℃未満のプロセスで作製した。
プラスチック基板等の有機樹脂上に直接トランジスタ等の素子を作製する方法では、素子の作製工程の温度を、有機樹脂の耐熱温度よりも低くしなくてはならない。本実施例では、作製基板がガラス基板であり、また、無機膜である剥離層の耐熱性が高いため、ガラス基板上にトランジスタを作製する場合と同じ温度でトランジスタを作製することができ、トランジスタの性能、信頼性を容易に確保できる。
有機EL素子には、青色の光を呈する発光層を有する蛍光発光ユニットと、緑色の光を呈する発光層及び赤色の光を呈する発光層を有する燐光発光ユニットと、を有するタンデム型の有機EL素子を用いた。有機EL素子は、トップエミッション型である。有機EL素子は、光学調整層として機能するITO膜を有する。光学調整層の膜厚は、各画素の色に応じて変化させた。カラーフィルタとマイクロキャビティ構造との組み合わせにより、本実施例で作製した表示パネルからは、色純度の高い光を取り出すことができる。
表示パネルとタッチセンサはそれぞれ一対の可撓性基板16を有する。可撓性基板16としては、厚さ20μmの有機樹脂フィルムを用いた。
次に、表示パネルとタッチセンサのそれぞれ貼り合わせる面にUVオゾン処理を行った。
次に、ラミネータを用いて、タッチセンサにおける表示パネルと貼り合わせる面上に厚さ300μmの接着層を形成した。サンプルでは、シリコーン系ゲル粘着層を用いた。比較サンプルでは、アクリル系ゲル粘着層を用いた。
ここで、サンプルに用いたシリコーン系ゲル粘着層の物性を示す。ヤング率は50kPa、針入度は100、透過率は91%、圧縮永久歪み率は32%である。また、比較サンプルに用いたアクリル系ゲル粘着層の物性を示す。ヤング率は約300kPa、針入度は75である。
そして、ラミネータを用いて、接着層により表示パネルとタッチセンサを貼り合わせた。その後、60℃で100時間加熱処理を行い、各基板と、接着層との密着性を向上させた。
サンプルは、2つ作製し、1つは動作の確認に用い、1つは曲げ試験に用いた。比較サンプルは、1つ作製し、動作を確認した後、曲げ試験を行った。
サンプル及び比較サンプルの動作を確認した。その結果、作製したサンプル及び比較サンプルはどちらも、表示パネルで表示している際に、タッチセンサによるセンシングが可能であることが確認できた。
なお、サンプル及び比較サンプルに用いたものと同様の表示パネルとタッチセンサを直接重ねた場合、表示パネルで表示している際に、タッチセンサによる正常なセンシングはできなかった。次に、表示パネルとタッチセンサを、積層体を介して重ねることで、表示パネルとタッチセンサの間の距離を離した。積層体は、膜厚25μmのシリコーン樹脂と、膜厚50μmのPETフィルムと、を交互に積層した構造である。その結果、表示パネルとタッチセンサの間の距離が100μm及び175μmのときには、表示パネルで表示している際には、タッチセンサによる正常なセンシングはできなかったが、該距離が250μmのときには、正常なセンシングが可能であった。ただし、膜厚250μmの積層体を用いたタッチパネルは、繰り返し曲げて使用することは難しかった。
また、サンプル及び比較サンプルの曲げ試験を行った。図16に示すように、曲げた部分(Bent portion)はタッチパネルの中央部であり、表示部とスキャンドライバを含む。曲げ試験は図17に示すブック型曲げ試験機を用いて行った。
本曲げ試験機はブックの様に開いた状態(図17(A)参照)と閉じた状態(図17(B)参照)を繰り返すことで曲げ試験を行う。曲げた際の板と板との間の距離を定めることで、タッチパネルの曲げの曲率半径を決めている。なお、図17(A)、(B)に示すパネルは本実施例のサンプルではない。
ブック型曲げ試験機を用いて評価したタッチパネルの曲げ特性を示す。曲率半径5mmで、7万回、内曲げを行ったところ、表示部に欠陥の発生はなかった。また、曲げ試験後に、曲げ癖はほぼ見られなかった。なお、ここでは、タッチパネルの表示面を内側にした場合を内曲げと記す。
図18(C)に曲げ試験前のサンプルを示し、図18(D)に16500回曲げた後のサンプルを示す。なお、7万回曲げた後も、図18(D)に示す状態とほぼ変わりがなかった。
ここで、サンプルにおける、表示パネル側に設けられたカラーフィルタ98とタッチセンサ側に設けられた電極99との位置関係に着目した。図18(A)に示す、サンプルを曲げていない状態に比べて、図18(B)に示す、該サンプルを曲げた状態の方が、カラーフィルタ98と電極99の間隔が広いことがわかった。このことから、実施の形態1で示したように、接着層12が図1(A)の状態から図1(B)の状態に変形しているといえる。
一方、比較サンプルは、曲率半径5mmで1回内曲げしただけで、曲げた部分に曲げ癖がついた(図18(E)に示す点線部参照)。
以上のように、本実施例では、ヤング率が50kPaの接着層を用いて表示パネルと、タッチセンサを貼り合わせることで、繰り返しの折り曲げに強い信頼性の高いフレキシブルなタッチパネルを作製することができた。また、タッチパネルの薄型化と、高い検出感度を両立することができた。
本実施例から、表示パネルと、タッチセンサを貼り合わせる接着層のヤング率を300kPa未満、さらには50kPa以下とすることで、タッチパネルの薄型化と、高い検出感度の両立や、繰り返しの曲げに強いタッチパネルの作製が可能であると示唆された。
10U 検知ユニット
10UB 検知ユニット
11 表示パネル
12 接着層
13 タッチセンサ
15 表示素子
15a トランジスタ
15b 発光素子
15c トランジスタ
15d コンタクト部
15e 容量部
16 可撓性基板
17 検知素子
18 接着層
19 絶縁層
20 絶縁層
21 導電層
23 導電層
98 カラーフィルタ
99 電極
100 タッチセンサ
100B タッチセンサ
112 タッチセンサ
201 作製基板
203 剥離層
221 作製基板
223 剥離層
301 可撓性基板
302 可撓性基板
305 FPC
310 携帯情報端末
311 配線
312 配線
314 タッチパネル
313 ヒンジ
315 筐体
320 絶縁層
321 電極
322 電極
323 配線
324 誘電層
325 非表示部
326 表示部
329 携帯情報端末
330 携帯情報端末
331 接着層
332 接着層
333 表示部
335 保護層
336 筐体
337 情報
338 筐体
339 操作ボタン
340 携帯情報端末
345 携帯情報端末
351 筐体
354 情報
355 接続体
356 情報
357 情報
358 表示部
391 作製基板
393 剥離層
395 絶縁層
801 基板
803 基板
804 発光部
806 駆動回路部
808 FPC
811 接着層
813 絶縁層
814 導電層
815 絶縁層
816 導電層
817 絶縁層
817a 絶縁層
817b 絶縁層
820 トランジスタ
821 絶縁層
822 トランジスタ
823 接着層
824 接着層
825 接続体
827 スペーサ
830 発光素子
831 下部電極
833 EL層
835 上部電極
841 接着層
843 絶縁層
845 着色層
847 遮光層
849 オーバーコート
857 導電層
857a 導電層
857b 導電層
862 EL層
864 導電層
7100 携帯情報端末
7101 筐体
7102 表示部
7103 バンド
7104 バックル
7105 操作ボタン
7106 入出力端子
7107 アイコン
7200 照明装置
7201 台部
7202 発光部
7203 操作スイッチ
7210 照明装置
7212 発光部
7220 照明装置
7222 発光部
7300 タッチパネル
7301 筐体
7302 表示部
7303 操作ボタン
7304 部材
7305 制御部
7400 携帯電話機
7401 筐体
7402 表示部
7403 操作ボタン
7404 外部接続ポート
7405 スピーカ
7406 マイク

Claims (7)

  1. 可撓性を有するタッチパネルであって、
    表示パネル、タッチセンサ、及び接着層を有し、
    前記表示パネルは、可撓性を有し、
    前記タッチセンサは、可撓性を有し、
    前記接着層は、前記表示パネル及び前記タッチセンサの間に位置し、
    前記接着層は、第1の部分、第2の部分、及び第3の部分を有し、
    前記第1の部分のヤング率は、1kPa以上300kPa以下であり、
    前記第2の部分の厚さは、0.1mm以上1mm以下であり、
    前記第3の部分の透過率は、70%以上である、タッチパネル。
  2. 請求項1において、
    前記タッチセンサとして、静電容量方式のタッチセンサを有する、タッチパネル。
  3. 請求項1又は2において、
    前記表示パネルは、有機EL素子を有する、タッチパネル。
  4. 請求項1乃至3のいずれか一項において、
    前記第1の部分のヤング率は、1kPa以上100kPa以下であり、
    前記第2の部分の厚さは、0.1mm以上0.5mm以下であり、
    前記第3の部分の透過率は、90%以上である、タッチパネル。
  5. 請求項1乃至4のいずれか一項において、
    前記接着層は、第4の部分を有し、
    前記第4の部分の圧縮永久歪み率は、50%以下である、タッチパネル。
  6. 請求項1乃至5のいずれか一項において、
    前記接着層は、第5の部分を有し、
    前記第5の部分の針入度は、75より大きい、タッチパネル。
  7. 請求項1乃至6のいずれか一項において、
    前記接着層は、ゲル状である、タッチパネル。
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