JP2015187854A - 入力装置、入出力装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】利便性又は信頼性に優れた新規な入力装置または入出力装置を提供する。【解決手段】可視光を透過する窓部、絶縁層及び絶縁層を挟持する一対の電極を備え且つ窓部に重なる透光性の第1の検知素子C1、光電変換素子を備え窓部と重ならない第2の検知素子並びに第1の検知素子に寄生する容量の変化又は第2の検知素子を流れる電流に基づいて検知信号を供給する検知回路を含み、かつ、マトリクス状に配置される検知ユニット10Uと、検知ユニットを支持する基材16を含む。【選択図】図1

Description

本発明の一態様は、検知器、入力装置または入出力装置に関する。
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、本発明の一態様は、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。そのため、より具体的に本明細書で開示する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、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。
情報伝達手段に係る社会基盤が充実されている。これにより、多様で潤沢な情報を職場や自宅だけでなく外出先でも情報処理装置を用いて取得、加工または発信できるようになっている。
このような背景において、携帯可能な情報処理装置が盛んに開発されている。
例えば、携帯可能な情報処理装置は持ち歩いて使用されることが多く、落下により思わぬ力が情報処理装置およびそれに用いられる表示装置に加わることがある。破壊されにくい表示装置の一例として、発光層を分離する構造体と第2の電極層との密着性が高められた構成が知られている(特許文献1)。
例えば、筐体の正面及び長手方向の上部に表示装置が配置されていることを特徴とする携帯電話機が知られている(特許文献2)。
特開2012−190794号公報 特開2010−153813号公報
本発明の一態様は、利便性または信頼性に優れた新規な入力装置を提供することを課題の一とする。または、利便性または信頼性に優れた新規な入出力装置を提供することを課題の一とする。または、新規な検知器、新規な入力装置、新規な入出力装置、または、新規な半導体装置、を提供することを課題の一とする。
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、マトリクス状に配設される複数の検知ユニットと、行方向に配置される複数の検知ユニットが電気的に接続される走査線と、列方向に配置される複数の検知ユニットが電気的に接続される信号線と、検知ユニット、走査線および信号線が配設される基材と、を有する入力装置である。
そして、検知ユニットは、可視光を透過する窓部、窓部に重なる第1の検知素子および窓部に重ならない第2の検知素子ならびに第1の検知素子および第2の検知素子と電気的に接続され且つ窓部に重ならない検知回路を備える。
また、第1の検知素子は、絶縁層、絶縁層を挟持する第1の電極および第2の電極を備える。
また、第2の検知素子は、光電変換素子を備え、検知回路は、選択信号を供給され且つ第1の検知素子に寄生する容量の変化または第2の検知素子を流れる電流に基づいて検知信号を供給する。
また、走査線は、選択信号を供給することができ、信号線は、検知信号を供給することができる。
上記本発明の一態様の入力装置は、可視光を透過する窓部、絶縁層および絶縁層を挟持する第1の電極および第2の電極を備え且つ窓部に重なる透光性の第1の検知素子、光電変換素子を備え窓部と重ならない第2の検知素子ならびに第1の検知素子に寄生する容量の変化または第2の検知素子を流れる電流に基づいて検知信号を供給する検知回路を含み且つマトリクス状に配置される検知ユニットと、検知ユニットを支持する基材を含んで構成される。
なお、第1の検知素子に寄生する容量は、例えば、第1の検知素子の第1の電極または第2の電極にものが近接すること、もしくは第1の電極および第2の電極の間隔の変化により変化する。また、第2の検知素子の起電力は、照射される光の強度の変化により変化する。
これにより、検知ユニットは、当該検知ユニットの配置された位置と関連付けることができるように、当該検知ユニットが供給する検知信号を供給することならびに可視光を透過することができる。その結果、利便性または信頼性に優れた新規な入力装置を提供することができる。
また、本発明の一態様は、検知回路が、第1のトランジスタと、第1のスイッチと、第2のスイッチと、第3のスイッチと、第1の検知素子、第2の検知素子と、を備える上記の入力装置である。
そして、第1のトランジスタは、ゲートが第1の検知素子の第1の電極と電気的に接続され、第1の電極が接地電位を供給することができる配線と電気的に接続される。
また、第1のスイッチは、制御端子が選択信号を供給することができる配線と電気的に接続され、第1の端子が第1のトランジスタの第2の電極と電気的に接続され、第2の端子が検知信号を供給することができる配線と電気的に接続される。
また、第2のスイッチは、制御端子がリセット信号を供給することができる配線と電気的に接続され、第1の端子が第1の検知素子の第1の電極と電気的に接続され、第2の端子が第1のトランジスタを導通状態にする電位を供給することができる配線と電気的に接続される。
また、第3のスイッチは、制御端子が露光制御信号を供給することができる配線と電気的に接続され、第1の端子が第1の検知素子の第1の電極と電気的に接続される。
また、第2の検知素子は、第1の電極が第3のスイッチの第2の端子と電気的に接続され、第2の電極が接地電位を供給することができる配線と電気的に接続される。
また、本発明の一態様は、検知回路が、第1のトランジスタと、第1のスイッチと、第3のスイッチと、第4のスイッチと、第1の検知素子と、第2の検知素子、容量素子と、を備える上記の入力装置である。
そして、第1のトランジスタは、第1の電極が接地電位を供給することができる配線と電気的に接続される。
また、第1のスイッチは、制御端子が選択信号を供給することができる配線と電気的に接続され、第1の端子が第1のトランジスタの第2の電極と電気的に接続され、第2の端子が検知信号を供給することができる配線と電気的に接続される。
また、第2のスイッチは、制御端子がリセット信号を供給することができる配線と電気的に接続され、第1の端子が第1のトランジスタのゲートと電気的に接続され、第2の端子が第1のトランジスタを導通状態にする電位を供給することができる配線と電気的に接続される。
また、第3のスイッチは、制御端子が露光制御信号を供給することができる配線と電気的に接続され、第1の端子が第1のトランジスタのゲートと電気的に接続される。
また、第4のスイッチは、制御端子がモード切り替え信号を供給することができる配線と電気的に接続され、第1の端子が第1のトランジスタのゲートと電気的に接続される。
また、第1の検知素子は、第1の電極が第4のスイッチの第2の端子と電気的に接続され、第2の電極が接地電位を供給することができる配線と電気的に接続される。
また、第2の検知素子は、第1の電極が第3のスイッチの第2の端子と電気的に接続され、第2の電極が接地電位を供給することができる配線と電気的に接続される。
また、容量素子は、第1の電極が第3のスイッチの第2の端子と電気的に接続され、第2の電極が接地電位を供給することができる配線と電気的に接続される。
上記本発明の一態様の入力装置は、第1の検知素子、第2の検知素子および検知回路を備える検知ユニットを複数有し、検知回路はそれぞれ第1の検知素子の第1の電極および第3のスイッチを介して第2の検知素子の第1の電極がゲートに電気的に接続された第1のトランジスタを備える。
これにより、第1のトランジスタは容量の変化または起電力の変化に基づく検知信号を一の信号線に供給することができる。その結果、検知ユニットの位置情報および当該検知ユニットが検知信号を供給することならびに可視光を透過することができる。その結果、利便性または信頼性に優れた新規な入力装置を提供することができる。
また、本発明の一態様は、可視光を透過する窓部を具備し且つマトリクス状に配設される複数の検知ユニット、行方向に配置される複数の検知ユニットが電気的に接続される走査線、列方向に配置される複数の検知ユニットが電気的に接続される信号線ならびに複数の検知ユニット、走査線および信号線が配設される第1の基材を備える入力装置と、マトリクス状に配設され且つ窓部に重なる複数の画素および画素を支持する第2の基材を備える表示部と、を有する。
そして、検知ユニットは、窓部に重なる第1の検知素子および窓部に重ならない第2の検知素子ならびに第1の検知素子および第2の検知素子と電気的に接続され且つ窓部に重ならない検知回路を備える。
また、第1の検知素子は、絶縁層、絶縁層を挟持する第1の電極および第2の電極を備える。
また、第2の検知素子は、光電変換素子を備える。
また、検知回路は、選択信号を供給され且つ第1の検知素子に寄生する容量の変化または第2の検知素子を流れる電流に基づいて検知信号を供給する。
また、走査線は、選択信号を供給することができ、信号線は、検知信号を供給することができる。
また、本発明の一態様は、検知ユニットおよび画素の間に、着色層を備える上記の入出力装置である。
上記本発明の一態様の入出力装置は、可視光を透過する窓部を具備する検知ユニットを複数備える入力装置と、窓部に重なる画素を複数備える表示部と、を有し、窓部と画素の間に着色層を含んで構成される。
これにより、検知ユニットの位置情報および当該検知ユニットが検知する検知信号を供給することならびに画像情報を表示することならびに検知ユニットの位置情報と関連付けられた画像情報を表示することができる。その結果、利便性または信頼性に優れた新規な入出力装置を提供することができる。
本明細書に添付した図面では、構成要素を機能ごとに分類し、互いに独立したブロックとしてブロック図を示しているが、実際の構成要素は機能ごとに完全に切り分けることが難しく、一つの構成要素が複数の機能に係わることもあり得る。
本明細書においてトランジスタが有するソースとドレインは、トランジスタの極性及び各端子に与えられる電位の高低によって、その呼び方が入れ替わる。一般的に、nチャネル型トランジスタでは、低い電位が与えられる端子がソースと呼ばれ、高い電位が与えられる端子がドレインと呼ばれる。また、pチャネル型トランジスタでは、低い電位が与えられる端子がドレインと呼ばれ、高い電位が与えられる端子がソースと呼ばれる。本明細書では、便宜上、ソースとドレインとが固定されているものと仮定して、トランジスタの接続関係を説明する場合があるが、実際には上記電位の関係に従ってソースとドレインの呼び方が入れ替わる。
本明細書においてトランジスタのソースとは、活性層として機能する半導体膜の一部であるソース領域、或いは上記半導体膜に接続されたソース電極を意味する。同様に、トランジスタのドレインとは、上記半導体膜の一部であるドレイン領域、或いは上記半導体膜に接続されたドレイン電極を意味する。また、ゲートはゲート電極を意味する。
本明細書においてトランジスタが直列に接続されている状態とは、例えば、第1のトランジスタのソースまたはドレインの一方のみが、第2のトランジスタのソースまたはドレインの一方のみに接続されている状態を意味する。また、トランジスタが並列に接続されている状態とは、第1のトランジスタのソースまたはドレインの一方が第2のトランジスタのソースまたはドレインの一方に接続され、第1のトランジスタのソースまたはドレインの他方が第2のトランジスタのソースまたはドレインの他方に接続されている状態を意味する。
本明細書において接続とは、電気的な接続を意味しており、電流、電圧または電位が、供給可能、或いは伝送可能な状態にすることができるような回路構成になっている場合に相当する。従って、接続している回路構成とは、直接接続している状態を必ずしも指すわけではなく、電流、電圧または電位が、供給可能、或いは伝送可能であるように、配線、抵抗、ダイオード、トランジスタなどの回路素子を介して間接的に接続している回路構成も、その範疇に含む。
本明細書において回路図上は独立している構成要素どうしが接続されている場合であっても、実際には、例えば配線の一部が電極として機能する場合など、一の導電膜が、複数の構成要素の機能を併せ持っている場合もある。本明細書において接続とは、このような、一の導電膜が、複数の構成要素の機能を併せ持っている場合も、その範疇に含める。
また、本明細書中において、トランジスタの第1の電極または第2の電極の一方がソース電極を、他方がドレイン電極を指す。
本発明の一態様によれば、利便性または信頼性に優れた新規な入力装置を提供することができる。利便性または信頼性に優れた新規な入出力装置を提供することができる。または、新規な検知器、新規な入力装置、新規な入出力装置、または、新規な半導体装置、を提供できる。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。
実施の形態に係る入力装置の構成を説明する投影図。 実施の形態に係る入力装置の構成を説明する断面図。 実施の形態に係る入力装置の構成を説明するブロック図、回路図およびタイミングチャート。 実施の形態に係る入力装置の構成を説明するブロック図、回路図およびタイミングチャート。 実施の形態に係る入出力装置の構成を説明する投影図。 実施の形態に係る入出力装置の構成を説明する断面図。 実施の形態に係る検知回路に用いることができるトランジスタの構成を説明する図。 実施の形態に係る積層体の作製工程を説明する模式図。 実施の形態に係る積層体の作製工程を説明する模式図。 実施の形態に係る積層体の作製工程を説明する模式図。 実施の形態に係る支持体に開口部を有する積層体の作製工程を説明する模式図。 実施の形態に係る加工部材の構成を説明する模式図。 実施の形態に係る情報処理装置の構成を説明する投影図。
本発明の一態様の入力装置は、可視光を透過する窓部、絶縁層および絶縁層を挟持する一対の電極を備え且つ窓部に重なる透光性の第1の検知素子、光電変換素子を備え窓部と重ならない第2の検知素子ならびに第1の検知素子に寄生する容量の変化または第2の検知素子を流れる電流に基づいて検知信号を供給する検知回路を含み且つマトリクス状に配置される検知ユニットと、検知ユニットを支持する基材を含んで構成される。
なお、第1の検知素子に寄生する容量は、例えば、第1の電極または第2の電極にものが近接すること、もしくは第1の電極および第2の電極の間隔の変化により変化する。また、第2の検知素子の起電力は、照射される光の強度の変化により変化する。
これにより、検知ユニットの位置情報と、容量または起電力の変化に基づいて当該検知ユニットが供給する検知信号とを供給することならびに可視光を透過することができる。その結果、利便性または信頼性に優れた新規な入力装置を提供することができる。
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。
(実施の形態1)
本実施の形態では、本発明の一態様の入力装置の構成について、図1および図2を参照しながら説明する。
図1は本発明の一態様の入力装置100の構成を説明する図である。図2は本発明の一態様の入力装置100の構成を説明する断面図である。
図1(A)は本発明の一態様の入力装置100の投影図であり、図1(B)は図1(A)の一部に含まれる検知ユニット10Uを拡大して示す投影図である。
図2は図1に示す本発明の一態様の入力装置100のZ1−Z2における断面の構造を示す断面図である。
<入力装置の構成例1.>
本実施の形態で説明する入力装置100は、マトリクス状に配設される複数の検知ユニット10Uと、行方向(図中に矢印Rで示す)に配置される複数の検知ユニットが電気的に接続される走査線G1と、列方向(図中に矢印Cで示す)に配置される複数の検知ユニットが電気的に接続される信号線DLと、検知ユニット10U、走査線G1および信号線DLが配設される基材16と、を有する(図1(B)参照)。
そして、検知ユニット10Uは、可視光を透過する窓部14、窓部14に重なる第1の検知素子C1および窓部14に重ならない第2の検知素子PDならびに第1の検知素子C1および第2の検知素子PDと電気的に接続され且つ窓部14に重らない検知回路19を備える(図1(B)、図2および図3参照)。
第1の検知素子C1は、絶縁層13、絶縁層13を挟持する第1の電極11および第2の電極12を備える。
第2の検知素子PDは、光電変換素子を備える(図2参照)。
検知回路19は、選択信号を供給され且つ第1の検知素子C1に寄生する容量の変化または第2の検知素子PDを流れる電流に基づいて検知信号DATAを供給する。
走査線G1は、選択信号を供給することができる。
信号線DLは、検知信号を供給することができる。
上記本発明の一態様の入力装置100は、可視光を透過する窓部14、絶縁層および絶縁層を挟持する第1の電極11および第2の電極12を備え且つ窓部14に重なる透光性の第1の検知素子C1、光電変換素子を備え窓部14と重ならない第2の検知素子PDならびに第1の検知素子C1の容量の変化または第2の検知素子PDを流れる電流に基づいて検知信号を供給する検知回路を含み且つマトリクス状に配置される検知ユニットと、検知ユニットを支持する基材を含んで構成される。
なお、第1の検知素子C1の容量は、例えば、第1の電極11または第2の電極12にものが近接すること、もしくは第1の電極11および第2の電極12の間隔の変化により変化する。また、第2の検知素子PDの起電力は、照射される光の強度の変化により変化する。
これにより、検知ユニット10Uは、当該検知ユニット10Uの配置された位置と関連付けることができるように、検知信号DATAを供給することおよび可視光を透過することができる。その結果、利便性または信頼性に優れた新規な入力装置を提供することができる。
なお、入力装置100に触れた指をポインタに用いて様々なジェスチャー(タップ、ドラッグ、スワイプまたはピンチイン等)をすることができる。入力装置100に接触する指の位置または軌跡等の情報を演算装置に供給する。そして、当該情報が所定の条件を満たすと演算装置が判断した場合に、所定のジェスチャーが供給されたとすることができる。これにより、所定のジェスチャーに関連付けられた命令を演算装置に実行させることができる。
また、入力装置100は選択信号を所定のタイミングで供給することができる駆動回路GDを備えていてもよい。例えば、駆動回路GDは選択信号を走査線G1ごとに所定の順番で供給する。
また、入力装置100は検知ユニット10Uが供給する検知信号DATAを変換する変換器CONVを備えていてもよい。変換器CONVは一または複数の変換器CONV(1)乃至CONV(j)を備える(jは1以上m以下の自然数)。例えば、変換器CONV(j)は、信号線DL(j)が供給する検知信号DATAを変換して、供給してもよい。
また、入力装置100はフレキシブルプリント基板FPC1と電気的に接続されてもよい。例えば、フレキシブルプリント基板FPC1は、電源電位などさまざまな電位またはさまざまなタイミング信号などを供給してもよく、検知信号DATAに基づく信号を供給されてもよい。
また、入力装置100は検知ユニット10Uに重なる基材17または/および保護層17pを備えていてもよい。基材17または/および保護層17pは傷の発生を防いで入力装置100を保護することができる。
また、入力装置100は可視光を透過する窓部14を備えていてもよい。
また、入力装置100は窓部14に重ならないように配線VPI、配線RES、配線VRESおよび配線EXを備えていてもよい。
また、入力装置100は窓部14に重なる位置に所定の色の光を透過する着色層を備えていてもよい。例えば、青色の光を透過する着色層CFB、着色層CFGまたは着色層CFRを備えていてもよい。
また、入力装置100は窓部14を囲むように、言い換えると窓部14と重ならないように遮光性の層BMを備えていてもよい。
以下に、入力装置100を構成する個々の要素について説明する。なお、これらの構成は明確に分離できず、一つの構成が他の構成を兼ねる場合や他の構成の一部を含む場合がある。
《全体の構成》
本実施の形態で説明する入力装置100は、検知ユニット10U、走査線G1、信号線DLまたは基材16を有する。
《検知ユニット》
検知ユニット10Uは、可視光を透過する窓部14、第1の検知素子C1、第2の検知素子PDまたは検知回路19を備える。
《窓部14、着色層および遮光性の層BM》
窓部14は可視光を透過する。
例えば、基材16、第1の電極11、可撓性を有する絶縁層13、基材17および第2の電極12を、可視光の透過を妨げないように重ねて配置して、窓部14を構成することができる。例えば、可視光を透過する材料または可視光を透過する程度に薄い材料を、基材16、第1の電極11、可撓性を有する絶縁層13、基材17および第2の電極12に用いることができる。
例えば、可視光を透過しない材料に開口部を設けて用いてもよい。具体的には、矩形などさまざまな形の開口部を1つまたは複数設けて用いてもよい。
窓部14に重なる位置に所定の色の光を透過する着色層を備える。例えば、青色の光を透過する着色層CFB、緑色の光を透過する着色層CFGまたは赤色の光を透過する着色層CFRを備える(図1(B)参照)。
なお、青色、緑色または/および赤色に加えて、白色の光を透過する着色層または黄色の光を透過する着色層などさまざまな色の光を透過する着色層を備えることができる。
着色層に金属材料、顔料または染料等を用いることができる。
窓部14を囲むように遮光性の層BMを配置することができる。遮光性の層BMは窓部14より光を透過しにくい。
カーボンブラック、金属酸化物、複数の金属酸化物の固溶体を含む複合酸化物等を遮光性の層BMに用いることができる。
遮光性の層BMと重なる位置に走査線G1、信号線DL、配線VPI、配線RESおよび配線VRESならびに検知回路19を備えることができる。
なお、着色層および遮光性の層BMを覆う透光性のオーバーコート層を備えることができる。
《第1の検知素子C1》
第1の検知素子C1は、絶縁層13、絶縁層13を挟持する第1の電極11および第2の電極12を備える(図1(B)および図2参照)。
第1の電極11は隣接する他の検知ユニットの第1の電極11から分離されるように、例えば島状に形成される。
特に、第1の電極11の配設されている状態が入力装置100の使用者に識別されないように、第1の電極11と同一の工程で作製することができる層を第1の電極11に近接して配置する構成が好ましい。より好ましくは、第1の電極11および第1の電極11に近接して配置する層の間隙に配置する窓部14の数をできるだけ少なくするとよい。特に、当該間隙に窓部14を配置しない構成が好ましい。
第1の電極11と重なるように第2の電極12を備え、第1の電極11と第2の電極12の間に絶縁層13を備える。
例えば、大気中に置かれた第1の検知素子C1の第1の電極11または第2の電極12に、大気と異なる誘電率を有するものが近づくと、第1の検知素子C1の容量が変化する。具体的には、指などのものが第1の検知素子C1に近づくと、第1の検知素子C1の容量が変化する。これにより、近接検知器に用いることができる。
例えば、変形することができる第1の検知素子C1の容量は、変形に伴い変化する。
具体的には、指などのものが第1の検知素子C1に触れることにより、第1の電極11と第2の電極12の間隔が狭くなると、第1の検知素子C1の容量は大きくなる。これにより、接触検知器に用いることができる。
具体的には、第1の検知素子C1を折り曲げることにより、第1の電極11と第2の電極12の間隔が狭くなる。これにより、第1の検知素子C1の容量は大きくなる。これにより、屈曲検知器に用いることができる。
第1の電極11および第2の電極12は、導電性の材料を含む。
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第1の電極11および第2の電極12に用いることができる。
具体的には、アルミニウム、クロム、銅、タンタル、チタン、モリブデン、タングステン、ニッケル、銀またはマンガンから選ばれた金属元素、上述した金属元素を成分とする合金または上述した金属元素を組み合わせた合金などを用いることができる。
または、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用いることができる。
または、グラフェンまたはグラファイトを用いることができる。グラフェンを含む膜は、例えば膜状に形成された酸化グラフェンを含む膜を還元して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。
または、導電性高分子を用いることができる。
《第2の検知素子PD》
第2の検知素子PDは、光電変換素子を備える(図2参照)。第2の検知素子PDは図中に矢印で示す方向から光を照射され、起電力を生じる。
例えばフォトダイオードを第2の検知素子PDに用いることができる。具体的には、シリコンを半導体層に用いることができる。特にp型、i型、n型のアモルファスシリコンが積層されたフォトダイオードを好適に用いることができる。
《検知回路19、走査線G1、信号線DL》
検知回路19は例えばトランジスタならびに電源電位および信号を供給する配線を含む。例えば、信号線DL、配線VPI、配線CS、走査線G1、配線RES、配線VRESおよび信号線DLなどを含む。なお、検知回路19の具体的な構成は実施の形態2で詳細に説明する。
なお、検知回路19を窓部14と重ならない領域に配置してもよい。例えば、窓部14と重ならない領域に配線を配置することにより、検知ユニット10Uの一方の側から他方の側にあるものを視認し易くできる。
例えば、同一の工程で形成することができるトランジスタを検知回路19および変換器CONVに含まれる変換回路に用いることができる。
例えば、4族の元素、化合物半導体または酸化物半導体を検知回路19または変換器CONVが備えるトランジスタの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またはインジウムを含む酸化物半導体などを適用できる。
なお、酸化物半導体を半導体層に適用したトランジスタの構成を、実施の形態5において詳細に説明する。
走査線G1は、選択信号を供給することができる。
信号線DLは、検知信号を供給することができる。
配線VRESは所定の電位を供給することができる。例えば、検知回路19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RESはリセット信号を供給することができる。
配線EXは露光制御信号を供給することができる。
配線VPIは所定の電位を供給できる。例えば接地電位または電源電位を供給することができる。
配線CSは第1の検知素子C1の第2の電極12の電位を制御する制御信号を供給することができる。
導電性を有する材料を配線に適用できる。
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に用いることができる。具体的には、第1の電極11および第2の電極12に用いることができる材料と同一の材料を適用できる。
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走査線G1、信号線DL、配線VPI、配線RESおよび配線VRESに用いることができる。
なお、基材16に形成した膜を加工して、基材16に検知回路19を形成してもよい。
または、他の基材に形成された検知回路19を基材16に転置してもよい。検知回路19の作製方法の一例を、実施の形態6乃至実施の形態8において詳細に説明する。
《基材16》
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可撓性の基材16に用いることができる。
5μm以上2500μm以下、好ましくは5μm以上680μm以下、より好ましくは5μm以上170μm以下、より好ましくは5μm以上45μm以下、より好ましくは8μm以上25μm以下の厚さを有する材料を、基材16に用いることができる。
また、不純物の透過が抑制された材料を基材16に好適に用いることができる。例えば、水蒸気の透過率が10−5g/(m・day)以下、好ましくは10−6g/(m・day)以下である材料を好適に用いることができる。
また、線膨張率がおよそ等しい複数の材料を組み合わせて基材16に好適に用いることができる。例えば、線膨張率が1×10−3/K以下、好ましくは5×10−5/K以下、より好ましくは1×10−5/K以下である材料を好適に用いることができる。
例えば、樹脂、樹脂フィルムまたはプラスチックフィルム等の有機材料を、基材16に用いることができる。
例えば、金属板または厚さ10μm以上50μm以下の薄板状のガラス板等の無機材料を、基材16に用いることができる。
例えば、金属板、薄板状のガラス板または無機材料の膜を、樹脂層を用いて樹脂フィルム等に貼り合せて形成された複合材料を、基材16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を樹脂または樹脂フィルムに分散した複合材料を、基材16に用いることができる。
例えば、熱硬化性樹脂や紫外線硬化樹脂を樹脂層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、ポリカーボネート若しくはアクリル樹脂等の樹脂フィルムまたは樹脂板を用いることができる。
具体的には、無アルカリガラス、ソーダ石灰ガラス、カリガラス若しくはクリスタルガラス等を用いることができる。
具体的には、金属酸化物膜、金属窒化物膜若しくは金属酸窒化物膜等を用いることができる。例えば、酸化珪素、窒化珪素、酸窒化珪素、アルミナ膜等を適用できる。
具体的には、開口部が設けられたSUSまたはアルミニウム等を用いることができる。
具体的には、アクリル、ウレタン、エポキシ、また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。
例えば、可撓性を有する基材16bと、不純物の拡散を防ぐバリア膜16aと、基材16bおよびバリア膜16aを貼り合わせる樹脂層16cと、が積層された積層体を基材16に好適に用いることができる(図2参照)。
具体的には、600nmの酸化窒化珪素膜および厚さ200nmの窒化珪素膜が積層された積層材料を含む膜を、バリア膜16aに用いることができる。
具体的には、厚さ600nmの酸化窒化珪素膜、厚さ200nmの窒化珪素膜、厚さ200nmの酸化窒化珪素膜、厚さ140nmの窒化酸化珪素膜および厚さ100nmの酸化窒化珪素膜がこの順に積層された積層材料を含む膜を、バリア膜16aに用いることができる。
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、樹脂板または積層体等を基材16bに用いることができる。
例えば、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、ポリカーボネートまたはアクリル、ウレタン、エポキシもしくはシロキサン結合を有する樹脂を含む材料を樹脂層16cに用いることができる。
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。
(実施の形態2)
本実施の形態では、本発明の一態様の入力装置の構成について、図3を参照しながら説明する。
図3は本発明の一態様の入力装置100の構成を説明する図である。
図3(A)は本発明の一態様の入力装置100の構成を説明するブロック図であり、図3(B)は図3(A)の入力装置100に用いることができる変換器CONVの構成を説明する回路図であり、図3(C)は図3(A)の入力装置100に用いることができる検知回路19の構成を説明する回路図である。
図3(D−1)および図3(D−2)は本発明の一態様の入力装置100に用いることができる検知ユニット10Uの駆動方法を説明するタイミングチャートである。
<入力装置の構成例1.>
本実施の形態で説明する入力装置100は、マトリクス状に配置される複数の検知ユニット10Uと、行方向に配置される複数の検知ユニット10Uが電気的に接続される走査線G1と、列方向に配置される複数の検知ユニット10Uが電気的に接続される信号線DLと、検知ユニット10U、走査線G1および信号線DLが配設される基材16と、を有する(図3(A)参照)。
例えば、複数の検知ユニット10Uをn行m列(nおよびmは1以上の自然数)のマトリクス状に配置することができる。
なお、検知ユニット10Uは第1の検知素子C1および第2の検知素子PDを備え、第1の検知素子C1の第1の電極11および第2の検知素子PDの第1の電極は第1のトランジスタM1のゲートと電気的に接続されている。
また、第1の検知素子C1の第2の電極12は配線CSと電気的に接続されている。これにより、第1の検知素子C1の第2の電極12の電位を、配線CSが供給する制御信号もしくは電源電位または接地電位を用いて制御することができる。
なお、実施の形態1で説明する構成を、本実施の形態で説明する入力装置100に適用することができる。
《検知回路19》
本発明の一態様の検知回路19は、第1のトランジスタM1、第1のスイッチ、第2のスイッチ、第3のスイッチまたは第2の検知素子PDを備える。
第1のトランジスタM1は、ゲートが第1の検知素子C1の第1の電極11と電気的に接続され、第1の電極が接地電位を供給することができる配線VPIと電気的に接続される。
また、第1のスイッチに第2のトランジスタM2を用いることができる。例えば、ゲートが選択信号を供給することができる走査線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の電極が検知信号を供給することができる信号線DLと電気的に接続される第2のトランジスタM2を第1のスイッチに用いることができる。
また、第2のスイッチに第3のトランジスタM3を用いることができる。例えば、ゲートがリセット信号を供給することができる配線RESと電気的に接続され、第1の電極が第1の検知素子C1の第1の電極と電気的に接続され、第2の電極が第1のトランジスタM1を導通状態にする電位を供給することができる配線VRESと電気的に接続される第3のトランジスタM3を第2のスイッチに用いることができる。
また、第3のスイッチに第4のトランジスタM4を用いることができる。例えば、ゲートが露光制御信号を供給することができる配線EXと電気的に接続され、第1の電極が第1の検知素子C1の第1の電極と電気的に接続される第4のトランジスタM4を第3のスイッチに用いることができる。
また、第2の検知素子PDに光電変換素子を用いることができる。例えば、第1の電極が第4のトランジスタM4の第2の電極と電気的に接続され、第2の電極が接地電位を供給することができる配線VPIと電気的に接続される光電変換素子を第2の検知素子PDに用いることができる。
上記本発明の一態様の入力装置100は、第1の検知素子C1、第2の検知素子PDおよび検知回路19を備える検知ユニット10Uを複数有し、検知回路19はそれぞれ第1の検知素子C1の第1の電極11および第3のスイッチを介して第2の検知素子PDの第1の電極がゲートに電気的に接続された第1のトランジスタM1を備える。
これにより、第1のトランジスタは容量の変化または起電力の変化に基づいて検知ユニットが供給する検知信号を一の信号線に供給することができる。その結果、検知ユニットの位置情報および当該検知ユニットが検知信号を供給することならびに可視光を透過することができる。その結果、利便性または信頼性に優れた新規な入力装置を提供することができる。
また、入力装置100は窓部に重ならないように配線VPI、配線RES、配線VRESおよび配線EXを備えていてもよい。
また、入力装置100は検知ユニット10Uにより供給される検知信号DATAを変換する変換器CONVを備えていてもよい。変換器CONVは一または複数の変換器CONV(1)乃至CONV(j)を備える(jは1以上m以下の自然数)。例えば、変換器CONV(j)は、信号線DL(j)により供給される検知信号DATAを変換して、供給してもよい。なお、第1の検知素子C1または第2の検知素子PDは、検知回路19を介して検知信号DATAを信号線DL(j)に供給する。そして、変換器CONV(j)は信号線DL(j)に接続された検知素子が供給する検知信号DATAも変換することができる。これにより、変換器CONV(j)を検知素子毎に設ける必要がなく、入力装置の構成を単純にすることができる。
以下に、入力装置100を構成する個々の要素について説明する。なお、これらの構成は明確に分離できず、一つの構成が他の構成を兼ねる場合や他の構成の一部を含む場合がある。
《変換器CONV》
変換器CONVは変換回路を備える。変換回路はトランジスタならびに電源電位および信号を供給する配線を含む。例えば、配線VPOおよび配線BRなどを含む。例えば、変換回路および検知回路が備えるトランジスタを駆動できる程度の十分に高い電位を供給することができる。
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を検知回路19と電気的に接続することにより、ソースフォロワ回路また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、第6のトランジスタM6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3(B)参照)。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6のトランジスタM6は半導体層を有する。例えば、4族の元素、化合物半導体また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またはインジウムを含む酸化物半導体などを適用できる。
なお、酸化物半導体を半導体層に適用したトランジスタの構成を、実施の形態5において詳細に説明する。
<検知回路19の駆動方法1.>
第1の検知素子C1に寄生する容量の変化に基づく検知信号DATAを供給することができる検知回路19の駆動方法1について説明する。なお、駆動方法1は容量検知モードということができる。
《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供給し、第1のトランジスタM1のゲートの電位を所定の電位にする(図3(D−1)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を導通状態にできる電位にする。
また、リセット信号と同期して第4のトランジスタM4を導通状態にした後に非導通状態にする露光制御信号をゲートに供給し、第2の検知素子PDの第1の電極の電位を所定の電位にしてもよい。
具体的には、露光制御信号を配線EXに供給させる。露光制御信号が供給された第4のトランジスタM4は、第2の検知素子PDの第1の電極(図中にBで示す)の電位を第1のトランジスタM1のゲートの電位より第4のトランジスタM4の閾値電圧だけ低い電位にする。
なお、全ての検知ユニット10Uについて、同時に第1のステップをすることができる。
《第2のステップ》
第2のステップにおいて、第4のトランジスタM4を非導通状態にする露光制御信号をゲートに供給する。
具体的には、露光制御信号を配線EXに供給させる。例えば、露光制御信号が供給された第4のトランジスタM4のゲートの電位を接地電位にする。
《第3のステップ》
第3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は導通状態になり、第1のトランジスタM1の第2の電極が信号線DLに電気的に接続する(図3(D−1)期間T2参照)。
《第4のステップ》
第4のステップにおいて、制御信号を第1の検知素子C1の第2の電極12に供給し、制御信号および第1の検知素子C1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(図3(D−1)期間T2の後半を参照)。矩形の制御信号を第2の電極12に供給された第1の検知素子C1は、第1の検知素子C1の容量に基づいてノードAの電位を上昇する。
例えば、第1の検知素子C1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、第1の検知素子C1の第2の電極12に近接して配置された場合、第1の検知素子C1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ると配置されていない場合に比べて小さくなる(図3(D−1)点線参照)。
《第5のステップ》
第5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検知信号DATAを信号線DLに供給する。
例えば、第1のトランジスタM1のゲートの電位の変化に基づいて変化する第1のトランジスタM1を流れる電流を信号線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て端子OUTに供給する。
《第6のステップ》
第6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。
具体的には、第2のトランジスタM2のゲートの電位を接地電位にする(図3(D−1)期間T3参照)。
走査線G1(1)乃至走査線G1(n)を順番に選択し、走査線G1(1)を選択する場合は、上記の第1のステップから第5のステップを実行し、走査線G1(2)乃至走査線G1(n)を選択する場合は、第2のステップから第5のステップを走査線ごとに繰り返して実行する。
<検知回路19の駆動方法2.>
第2の検知素子PDの起電力の変化に基づく検知信号DATAを供給することができる検知回路19の駆動方法2について説明する。なお、駆動方法2は光検知モードということができる。
なお、第1のステップにおいて、リセット信号と同期して露光制御信号を第4のトランジスタM4のゲートに供給する点、第4のステップにおいて、第4のトランジスタM4を所定の期間導通状態にする露光制御信号をゲートに供給する点が、上記で説明する検知回路19の駆動方法1.と異なる。ここでは異なるステップについて詳細に説明し、同様のステップを用いることができる部分は、上記の説明を援用する。
《第1のステップ》
第1のステップにおいて、リセット信号と同期して第4のトランジスタM4を導通状態にした後に非導通状態にする露光制御信号をゲートに供給し、第2の検知素子PDの第1の電極(図中にBで示す)の電位を所定の電位にする点が、上記の第1のステップと異なる(図3(D−2)期間T1参照)。
具体的には、露光制御信号を配線EXに供給させる。露光制御信号が供給された第4のトランジスタM4は、第2の検知素子の第1の電極の電位を第1のトランジスタM1のゲートの電位より第4のトランジスタM4の閾値電圧だけ低い電位にする。
《第4のステップ》
第4のステップにおいて、第4のトランジスタM4を所定の期間導通状態にする露光制御信号をゲートに供給する。
具体的には、第4のトランジスタM4のゲートの電位がトランジスタM4の閾値電位より十分高い電位に所定の期間なるように、配線EXに矩形の露光制御信号を供給させる。
第2の検知素子PDの起電力は、第2の検知素子PDに照射する光の強度に応じて変化し、第2の検知素子PDを流れる電流は第2の検知素子PDの起電力に基づいて変化する。
例えば、第2の検知素子PDが明るい環境に置かれている場合、第2の検知素子PDに照射する光を遮るものが、第2の検知素子PDに近接して配置された場合、照射する光の強度が減少し、起電力が低下する。
具体的には、指などのものが第2の検知素子PDに近接することにより、照射する光が遮られ起電力が低下する。
これにより、第2の検知素子PDに照射する光がもたらすノードAの電位の低下は、遮るものが近接して配置されると遮るものが配置されていない場合に比べて小さくなる(図3(D−2)期間T2点線参照)。
駆動方法2(光検知モード)を用いると、第1の検知素子C1を用いて検知することが困難な状況においても、入力装置100を用いて、位置情報を供給することができる。
例えば、入力装置100に誘電率の変化が少ないものを近接させて、位置情報を供給できる。または、入力装置100に水滴などが付着した状態であっても、好適に位置情報を供給できる。
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。
(実施の形態3)
本実施の形態では、本発明の一態様の入力装置の構成について、図4を参照しながら説明する。
図4は本発明の一態様の入力装置100Bの構成を説明する図である。
図4(A)は本発明の一態様の入力装置100Bの構成を説明するブロック図であり、図4(B)は図3(A)の入力装置100Bに用いることができる変換器CONVの構成を説明する回路図であり、図4(C)は図4(A)の入力装置100Bに用いることができる検知回路19Bの構成を説明する回路図である。
図4(D−1)および図4(D−2)は本発明の一態様の入力装置100Bに用いることができる検知ユニット10UBの駆動方法を説明するタイミングチャートである。
<入力装置の構成例1.>
本実施の形態で説明する入力装置100Bは、マトリクス状に配置される複数の検知ユニット10UBと、行方向に配置される複数の検知ユニット10UBが電気的に接続される走査線G1と、列方向に配置される複数の検知ユニット10UBが電気的に接続される信号線DLと、検知ユニット10UB、走査線G1および信号線DLが配設される基材16と、を有する(図4(A)参照)。
例えば、複数の検知ユニット10UBをn行m列(nおよびmは1以上の自然数)のマトリクス状に配置することができる。
なお、検知ユニット10UBは第1の検知素子C1および第2の検知素子PDを備え、第1の検知素子C1の第1の電極11および第2の検知素子PDの第1の電極は第1のトランジスタM1のゲートと電気的に接続されている。
また、第1の検知素子C1の第2の電極12は配線CSと電気的に接続されている。これにより、第1の検知素子C1の第2の電極12の電位を、配線CSが供給する制御信号もしくは電源電位または接地電位を用いて制御することができる。
なお、実施の形態1で説明する構成を、本実施の形態で説明する入力装置100Bに適用することができる。
《検知回路19B》
本発明の一態様の検知回路19Bは、第1の電極が接地電位を供給することができる配線VPIと電気的に接続される第1のトランジスタM1を備える構成であってもよい。
また、第1のスイッチに第2のトランジスタM2を用いてもよく、ゲートが選択信号を供給することができる走査線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の電極が検知信号を供給することができる信号線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。
また、第2のスイッチに第3のトランジスタM3を用いてもよく、ゲートがリセット信号を供給することができる配線RES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のゲートと電気的に接続され、第2の電極が第1のトランジスタM1を導通状態にする電位を供給することができる配線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。
また、第3のスイッチに第4のトランジスタM4を用いてもよく、ゲートが露光制御信号を供給することができる配線EX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のゲートと電気的に接続される第4のトランジスタM4を備える構成であってもよい。
また、第4のスイッチに第5のトランジスタM5を用いてもよく、ゲートがモード切り替え信号を供給することができる配線PCL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のゲートと電気的に接続される第5のトランジスタM5を備える構成であってもよい。
また、第1の電極が第3のトランジスタM3の第2の電極と電気的に接続され、第2の電極が接地電位を供給することができる配線CSと電気的に接続される第1の検知素子を備える構成であってもよい。
また、第1の電極が第4のトランジスタM4の第2の電極と電気的に接続され、第2の電極が接地電位を供給することができる配線VPIと電気的に接続される第2の検知素子PDを備える構成であってもよい。
第1の電極が第4のトランジスタM4の第2の電極と電気的に接続され、第2の電極が接地電位を供給することができる配線CSと電気的に接続される容量素子C2を備える構成であってもよい。
上記本発明の一態様の入力装置は、第1の検知素子C1、第2の検知素子PDおよび検知回路19Bを備える検知ユニット10UBを複数有し、検知回路19Bはそれぞれ第1の検知素子C1の第1の電極11および第3のスイッチを介して第2の検知素子PDの第1の電極がゲートに電気的に接続された第1のトランジスタM1を備える。
これにより、第1のトランジスタは容量の変化または起電力の変化に基づく検知信号を一の信号線に供給することができる。その結果、検知ユニットの位置情報および当該検知ユニットが検知信号を供給することならびに可視光を透過することができる。その結果、利便性または信頼性に優れた新規な入力装置を提供することができる。
また、入力装置100は窓部に重ならないように配線VPI、配線RES、配線VRESおよび配線EXを備えていてもよい。
また、入力装置100は検知ユニット10Uが供給する検知信号DATAを変換する変換器CONVを備えていてもよい。変換器CONVは一または複数の変換器CONV(1)乃至CONV(j)を備える(jは1以上m以下の自然数)。例えば、変換器CONV(j)は、信号線DL(j)が供給する検知信号DATAを変換して、供給してもよい。
以下に、入力装置100を構成する個々の要素について説明する。なお、これらの構成は明確に分離できず、一つの構成が他の構成を兼ねる場合や他の構成の一部を含む場合がある。
《変換器CONV》
変換器CONVは変換回路を備える。変換回路はトランジスタならびに電源電位および信号を供給する配線を含む。例えば、配線VPOおよび配線BRなどを含む。例えば、変換回路および検知回路が備えるトランジスタを駆動できる程度の十分に高い電位を供給することができる。
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を検知回路19と電気的に接続することにより、ソースフォロワ回路また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、第6のトランジスタM6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4(B)参照)。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第6のトランジスタM6に用いてもよい。
また、第1のトランジスタM1乃至第6のトランジスタM6は半導体層を有する。例えば、4族の元素、化合物半導体また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またはインジウムを含む酸化物半導体などを適用できる。
なお、酸化物半導体を半導体層に適用したトランジスタの構成を、実施の形態5において詳細に説明する。
<検知回路19Bの駆動方法1.>
第1の検知素子C1に寄生する容量の変化に基づく検知信号DATAを供給することができる検知回路19Bの駆動方法1について説明する。なお、駆動方法1は容量検知モードということができる。
第1のステップ乃至第6のステップにおいて、第5のトランジスタM5を導通状態にするモード切り替え信号をゲートに供給する点が、実施の形態2で説明する検知回路19の駆動方法1と異なる。ここでは異なるステップについて詳細に説明し、同様のステップを用いることができる部分は、上記の説明を援用する。
《第1のステップ乃至第6のステップ》
第1のステップ乃至第6のステップにおいて、第5のトランジスタM5を導通状態にするモード切り替え信号をゲートに供給する。
具体的には、モード切り替え信号を配線PCLに供給させる。モード切り替え信号が供給された第5のトランジスタM5は、第1の検知素子C1の第1の電極11の電位を第1のトランジスタM1のゲートの電位より第5のトランジスタM5の閾値電圧だけ低い電位にする(図4(D−1)期間T1乃至期間T3参照)。
<検知回路19Bの駆動方法2.>
第2の検知素子PDの起電力の変化に基づく検知信号DATAを供給することができる検知回路19Bの駆動方法2について説明する。なお、駆動方法2は光検知モードということができる。
第1のステップにおいて、第5のトランジスタM5を導通状態にするモード切り替え信号をゲートに供給する点、第2のステップ乃至第6のステップにおいて、第5のトランジスタM5を非導通状態にするモード切り替え信号をゲートに供給する点が、実施の形態2で説明する検知回路19の駆動方法2と異なる。ここでは異なるステップについて詳細に説明し、同様のステップを用いることができる部分は、上記の説明を援用する。
《第1のステップ》
第1のステップにおいて、第5のトランジスタM5を導通状態にするモード切り替え信号をゲートに供給する。
具体的には、モード切り替え信号を配線PCLに供給させる。モード切り替え信号が供給された第5のトランジスタM5は、第1の検知素子C1の第1の電極11の電位を第1のトランジスタM1のゲートの電位より第5のトランジスタM5の閾値電圧だけ低い電位にする(図4(D−2)期間T1参照)。
《第2のステップ乃至第6のステップ》
第2のステップ乃至第6のステップにおいて、第5のトランジスタM5を非導通状態にするモード切り替え信号をゲートに供給する。
具体的には、モード切り替え信号を配線PCLに供給させる。第5のトランジスタM5を非導通状態にすることで、第1の検知素子C1が検知するものが第1のトランジスタM1のゲートの電位に与える影響を低減できる。これにより、第2の検知素子PDが検知するものに起因する検知信号を際立たせることができる(図4(D−2)期間T2およびT3参照)。
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。
(実施の形態4)
本実施の形態では、本発明の一態様の入出力装置の構成について、図5および図6を参照しながら説明する。
図5は本発明の一態様の入出力装置500の構成を説明する投影図である。図6は本発明の一態様の入出力装置500の構成を説明する断面図である。
図5(A)は本発明の一態様の入出力装置500の投影図であり、図5(B)は図5(A)の一部に含まれる検知ユニット10Uを拡大して示す投影図である。
図6(A)は図5に示す本発明の一態様の入出力装置500のZ1−Z2における断面の構造を示す断面図であり、図6(B)および図6(C)は図6(A)に示す構造の一部を置換することができる構造を示す断面図である。
<入出力装置の構成例1.>
本実施の形態で説明する入出力装置500は、可視光を透過する窓部14を具備し且つマトリクス状に配設される複数の検知ユニット10U、行方向に配置される複数の検知ユニット10Uが電気的に接続される走査線G1、列方向に配置される複数の検知ユニット10Uが電気的に接続される信号線DLならびに複数の検知ユニット10U、走査線G1および信号線DLが配設される基材16を備える入力装置100を有する。
また、入出力装置500は、マトリクス状に配設され且つ窓部14に重なる複数の画素502および画素502を支持する第2の基材510を備える表示部501と、を有する。
そして、検知ユニット10Uは、窓部14に重なる第1の検知素子C1および窓部14に重ならない第2の検知素子PDならびに第1の検知素子C1および第2の検知素子PDと電気的に接続され且つ窓部14に重ならない検知回路19を備える。
また、第1の検知素子C1は、絶縁層、絶縁層を挟持する第1の電極11および第2の電極12を備える。
また、第2の検知素子PDは、光電変換素子を備える。
また、検知回路19は、選択信号を供給され且つ第1の検知素子C1に寄生する容量の変化または第2の検知素子PDを流れる電流に基づいて検知信号DATAを供給する。
また、走査線G1は、選択信号を供給することができる。
また、信号線DLは、検知信号を供給することができる。
また、本発明の一態様の入出力装置500は、検知ユニット10Uおよび画素502の間に、着色層を備える構成であってもよい。
本実施の形態で説明する入出力装置500は、可視光を透過する窓部14を具備する検知ユニット10Uを複数備える入力装置100と、窓部14に重なる画素502を複数備える表示部501と、を有し、窓部14と画素502の間に着色層を含んで構成される。
これにより、検知ユニットの位置情報および当該検知ユニットが検知する検知信号を供給することならびに画像情報を表示することならびに検知ユニットの位置情報と関連付けられた画像情報を表示することができる。その結果、利便性または信頼性に優れた新規な入出力装置を提供することができる。
また、入出力装置500は、入力装置100が供給する信号を供給されるフレキシブルプリント基板FPC1または/および画像情報を含む信号を表示部501に供給するフレキシブルプリント基板FPC2を備えていてもよい。
また、傷の発生を防いで入出力装置500を保護する保護層17pまたは/および入出力装置500が反射する外光の強度を弱める反射防止層567pを備えていてもよい。
また、入出力装置500は、表示部501の走査線に選択信号を供給する走査線駆動回路、信号線に画像信号を供給する信号線駆動回路503s、信号を供給する配線511およびフレキシブルプリント基板FPC2と電気的に接続される端子519を有する。
以下に、入出力装置500を構成する個々の要素について説明する。なお、これらの構成は明確に分離できず、一つの構成が他の構成を兼ねる場合や他の構成の一部を含む場合がある。
例えば、複数の窓部14に重なる位置に着色層を備える入力装置100は、入力装置100であるとともにカラーフィルタでもある。
また、例えば入力装置100が表示部501に重ねられた入出力装置500は、入力装置100であるとともに表示部501でもある。なお、表示部501に入力装置100が重ねられた入出力装置500をタッチパネルともいう。
《全体の構成》
本実施の形態で説明する入出力装置500は、入力装置100および表示部501を有する。
入力装置100は、窓部14、検知ユニット10U、走査線G1、信号線DLおよび基材16を備える。
検知ユニット10Uは、第1の検知素子C1、第2の検知素子PDおよび検知回路19を備える。
表示部501は、画素502および第2の基材510を備える
また、検知ユニット10Uおよび画素502の間に、着色層を備える構成であってもよい。
また、本実施の形態で説明する入出力装置500は、実施の形態1で図1および図2を参照しながら説明する入力装置100の窓部14に画素502が重なるように表示部501を有する点が、入力装置100とは異なる。ここでは異なる構成について詳細に説明し、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。
《表示部501》
表示部501は、マトリクス状に配置された複数の画素502を備える(図5(B)参照)。
例えば、画素502は副画素502B、副画素502Gおよび副画素502Rを含み、それぞれの副画素は表示素子と表示素子を駆動する画素回路を備える。
なお、画素502の副画素502Bは着色層CFBと重なる位置に配置され、副画素502Gは着色層CFGと重なる位置に配置され、副画素502Rは着色層CFRと重なる位置に配置される。
本実施の形態では、白色の光を射出する有機エレクトロルミネッセンス素子を表示素子に適用する場合について説明するが、表示素子はこれに限られない。
例えば、副画素毎に射出する光の色が異なるように、発光色が異なる有機エレクトロルミネッセンス素子を副画素毎に適用してもよい。
また、有機エレクトロルミネッセンス素子の他、電気泳動方式や電子粉流体(登録商標)方式やエレクトロウェッティング方式などにより表示を行う表示素子(電子インクともいう)、シャッター方式のMEMS表示素子、光干渉方式のMEMS表示素子、液晶素子など、様々な表示素子を表示素子に用いることができる。
また、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などにも適用できる。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、または、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、または、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。また、適用する表示素子に好適な構成を様々な画素回路から選択して用いることができる。
また、表示部において、画素に能動素子を有するアクティブマトリクス方式、または、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出来る。
アクティブマトリクス方式では、能動素子(アクティブ素子、非線形素子)として、トランジスタだけでなく、さまざまな能動素子(アクティブ素子、非線形素子)を用いることが出来る。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はかることが出来る。
アクティブマトリクス方式以外のものとして、能動素子(アクティブ素子、非線形素子)を用いないパッシブマトリクス型を用いることも可能である。能動素子(アクティブ素子、非線形素子)を用いないため、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、能動素子(アクティブ素子、非線形素子)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出来る。
《基材510》
可撓性を有する材料を基材510に用いることができる。例えば、基材16に用いることができる材料を基材510に適用することができる。
例えば、可撓性を有する基材510bと、不純物の拡散を防ぐバリア膜510aと、基材510bおよびバリア膜510aを貼り合わせる樹脂層510cと、が積層された積層体を基材510に好適に用いることができる(図6(A)参照)。
《封止材560》
封止材560は基材16と基材510を貼り合わせる。封止材560は空気より大きい屈折率を備える。また、封止材560側に光を取り出す場合は、封止材560は光学的に接合する機能を備える層を兼ねる。
画素回路および発光素子(例えば発光素子550R)は基材510と基材16の間にある。
《画素の構成》
副画素502Rは発光モジュール580Rを備える。
副画素502Rは、発光素子550Rおよび発光素子550Rに電力を供給することができるトランジスタ502tを含む画素回路を備える。また、発光モジュール580Rは発光素子550Rおよび光学素子(例えば着色層CFR)を備える。
発光素子550Rは、下部電極、上部電極、下部電極と上部電極の間に発光性の有機化合物を含む層を有する。
発光モジュール580Rは、光を取り出す方向に着色層CFRを有する。着色層は特定の波長を有する光を透過するものであればよく、例えば赤色、緑色または青色等を呈する光を選択的に透過するものを用いることができる。なお、他の副画素を着色層が設けられていない窓部に重なるように配置して、着色層を透過しないで発光素子の発する光を射出させてもよい。
また、封止材560が光を取り出す側に設けられている場合、封止材560は、発光素子550Rと着色層CFRに接する。
着色層CFRは発光素子550Rと重なる位置にある。これにより、発光素子550Rが発する光の一部は着色層CFRを透過して、図中に示す矢印の方向の発光モジュール580Rの外部に射出される。
着色層(例えば着色層CFR)を囲むように遮光性の層BMがある。
《画素回路の構成》
画素回路に含まれるトランジスタ502tを覆う絶縁膜521を備える。絶縁膜521は画素回路に起因する凹凸を平坦化するための層として用いることができる。また、不純物の拡散を抑制できる層を含む積層膜を、絶縁膜521に適用することができる。これにより、不純物の拡散によるトランジスタ502t等の信頼性の低下を抑制できる。
絶縁膜521の上に下部電極が配置され、下部電極の端部に重なるように隔壁528が絶縁膜521の上に配設される。
下部電極は、上部電極との間に発光性の有機化合物を含む層を挟持して発光素子(例えば発光素子550R)を構成する。画素回路は発光素子に電力を供給する。
また、隔壁528上に、基材16と基材510の間隔を制御するスペーサを有する。
《信号線駆動回路の構成》
信号線駆動回路503sは、トランジスタ503tおよび容量503cを含む。なお、画素回路と同一の工程で同一基板上に形成することができるトランジスタを駆動回路に用いることができる。
《変換器CONV》
検知ユニット10Uが供給する検知信号DATAを変換してフレキシブルプリント基板FPC1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(図3(B)参照)。
例えば、第6のトランジスタM6を変換器CONVに用いることができる。
《他の構成》
表示部501は、反射防止層567pを画素に重なる位置に備える。反射防止層567pとして、例えば円偏光板を用いることができる。
表示部501は、信号を供給することができる配線511を備え、端子519が配線511に設けられている。なお、画像信号および同期信号等の信号を供給することができるフレキシブルプリント基板FPC2が端子519に電気的に接続されている。
なお、フレキシブルプリント基板FPC2にはプリント配線基板(PWB)が取り付けられていても良い。
表示部501は、走査線、信号線および電源線等の配線を有する。様々な導電膜を配線に用いることができる。
具体的には、アルミニウム、クロム、銅、タンタル、チタン、モリブデン、タングステン、ニッケル、イットリウム、ジルコニウム、銀またはマンガンから選ばれた金属元素、上述した金属元素を成分とする合金または上述した金属元素を組み合わせた合金等を用いることができる。とくに、アルミニウム、クロム、銅、タンタル、チタン、モリブデン、タングステンの中から選択される一以上の元素を含むと好ましい。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。
具体的には、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、スカンジウムから選ばれた元素の膜がアルミニウム膜上に積層された積層膜を用いることができる。またはチタン、タンタル、タングステン、モリブデン、クロム、ネオジム、スカンジウムから選ばれた複数の元素を含む合金膜がアルミニウム膜上に積層された積層膜を用いることができる。または、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、スカンジウムから選ばれた元素の窒化膜がアルミニウム膜上に積層された積層膜を用いることができる。
具体的には、アルミニウム膜上にチタン、タンタル、タングステン、モリブデン、クロム、ネオジム、スカンジウムから選ばれた元素の膜、またはアルミニウム膜上にチタン、タンタル、タングステン、モリブデン、クロム、ネオジム、スカンジウムから選ばれた複数を組み合わせた合金膜、もしくは窒化膜を積層する積層構造を用いることができる。
また、酸化インジウム、酸化錫または酸化亜鉛を含む透光性を有する導電材料を用いてもよい。
<表示部の変形例>
様々なトランジスタを表示部501に適用できる。
ボトムゲート型のトランジスタを表示部501に適用する場合の構成を図6(A)および図6(B)に図示する。
例えば、酸化物半導体、アモルファスシリコン等を含む半導体層を図6(A)に図示するトランジスタ502tおよびトランジスタ503tに適用することができる。
例えば、少なくともインジウム(In)、亜鉛(Zn)及びM(Al、Ga、Ge、Y、Zr、Sn、La、CeまたはHf等の金属)を含むIn−M−Zn酸化物で表記される膜を含むことが好ましい。または、InとZnの双方を含むことが好ましい。
スタビライザーとしては、ガリウム(Ga)、スズ(Sn)、ハフニウム(Hf)、アルミニウム(Al)、またはジルコニウム(Zr)等がある。また、他のスタビライザーとしては、ランタノイドである、ランタン(La)、セリウム(Ce)、プラセオジム(Pr)、ネオジム(Nd)、サマリウム(Sm)、ユウロピウム(Eu)、ガドリニウム(Gd)、テルビウム(Tb)、ジスプロシウム(Dy)、ホルミウム(Ho)、エルビウム(Er)、ツリウム(Tm)、イッテルビウム(Yb)、ルテチウム(Lu)等がある。
酸化物半導体膜を構成する酸化物半導体として、例えば、In−Ga−Zn系酸化物、In−Al−Zn系酸化物、In−Sn−Zn系酸化物、In−Hf−Zn系酸化物、In−La−Zn系酸化物、In−Ce−Zn系酸化物、In−Pr−Zn系酸化物、In−Nd−Zn系酸化物、In−Sm−Zn系酸化物、In−Eu−Zn系酸化物、In−Gd−Zn系酸化物、In−Tb−Zn系酸化物、In−Dy−Zn系酸化物、In−Ho−Zn系酸化物、In−Er−Zn系酸化物、In−Tm−Zn系酸化物、In−Yb−Zn系酸化物、In−Lu−Zn系酸化物、In−Sn−Ga−Zn系酸化物、In−Hf−Ga−Zn系酸化物、In−Al−Ga−Zn系酸化物、In−Sn−Al−Zn系酸化物、In−Sn−Hf−Zn系酸化物、In−Hf−Al−Zn系酸化物、In−Ga系酸化物を用いることができる。
なお、ここで、In−Ga−Zn系酸化物とは、InとGaとZnを主成分として有する酸化物という意味であり、InとGaとZnの比率は問わない。また、InとGaとZn以外の金属元素が入っていてもよい。
例えば、レーザーアニールなどの処理により結晶化させた多結晶シリコンを含む半導体層を、図6(B)に図示するトランジスタ502tおよびトランジスタ503tに適用することができる。
トップゲート型のトランジスタを表示部501に適用する場合の構成を、図6(C)に図示する。
例えば、多結晶シリコンまたは単結晶シリコン基板等から転置された単結晶シリコン膜等を含む半導体層を、図6(C)に図示するトランジスタ502tおよびトランジスタ503tに適用することができる。
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。
(実施の形態5)
本実施の形態では、本発明の一態様の検知回路等に用いることのできるトランジスタの構成について、図7を用いて説明する。
図7(A)乃至図7(C)に、トランジスタ151の上面図及び断面図を示す。図7(A)はトランジスタ151の上面図であり、図7(B)は、図7(A)の一点鎖線A−B間の切断面の断面図に相当し、図7(C)は、図7(A)の一点鎖線C−D間の切断面の断面図に相当する。なお、図7(A)では、明瞭化のため、構成要素の一部を省略して図示している。
なお、本実施の形態において、第1の電極はトランジスタのソース電極またはドレイン電極の一方を、第2の電極は他方を指すものとする。
トランジスタ151は、基板102上に設けられるゲート電極104aと、基板102及びゲート電極104a上に形成される絶縁膜106及び絶縁膜107を含む第1の絶縁膜108と、第1の絶縁膜108を介して、ゲート電極104aと重なる酸化物半導体膜110と、酸化物半導体膜110に接する第1の電極112a及び第2の電極112bとを有する。
また、第1の絶縁膜108、酸化物半導体膜110、第1の電極112a及び第2の電極112b上に、絶縁膜114、116、118を含む第2の絶縁膜120と、第2の絶縁膜120上に形成されるゲート電極122cとを有する。
ゲート電極122cは、第1の絶縁膜108及び第2の絶縁膜120に設けられる開口142eにおいて、ゲート電極104aと接続する。また、絶縁膜118上に画素電極として機能する導電膜122aが形成され、導電膜122aは、第2の絶縁膜120に設けられる開口142aにおいて、第2の電極112bと接続する。
なお、第1の絶縁膜108は、トランジスタ151の第1のゲート絶縁膜として機能し、第2の絶縁膜120は、トランジスタ151の第2のゲート絶縁膜として機能する。また、導電膜122aは、画素電極として機能する。
本実施の形態に示すトランジスタ151は、チャネル幅方向において、ゲート電極104a及びゲート電極122cの間に、第1の絶縁膜108及び第2の絶縁膜120を介して酸化物半導体膜110が設けられている。また、ゲート電極104aは図7(A)に示すように、上面形状において、第1の絶縁膜108を介して酸化物半導体膜110の側面と重なる。
第1の絶縁膜108及び第2の絶縁膜120には複数の開口を有する。代表的には、図7(B)に示すように、第2の電極112bの一部が露出する開口142aを有する。また、図7(C)に示すように、開口142eを有する。
開口142aにおいて、第2の電極112bと導電膜122aが接続する。
また、開口142eにおいて、ゲート電極104a及びゲート電極122cが接続する。
ゲート電極104a及びゲート電極122cを有し、且つゲート電極104a及びゲート電極122cを同電位とすることで、キャリアが酸化物半導体膜110の広い範囲を流れる。これにより、トランジスタ151を移動するキャリアの量が増加する。
この結果、トランジスタ151のオン電流が大きくなる共に、電界効果移動度が高くなり、代表的には電界効果移動度が10cm/V・s以上、さらには20cm/V・s以上となる。なお、ここでの電界効果移動度は、酸化物半導体膜の物性値としての移動度の近似値ではなく、トランジスタの飽和領域における電流駆動力の指標であり、見かけ上の電界効果移動度である。
なお、トランジスタのチャネル長(L長ともいう。)を0.5μm以上6.5μm以下、好ましくは1μmより大きく6μm未満、より好ましくは1μmより大きく4μm以下、より好ましくは1μmより大きく3.5μm以下、より好ましくは1μmより大きく2.5μm以下とすることで、電界効果移動度の増加が顕著である。また、チャネル長が0.5μm以上6.5μm以下のように小さいことで、チャネル幅も小さくすることが可能である。
また、ゲート電極104a及びゲート電極122cを有することで、それぞれが外部からの電界を遮蔽する機能を有するため、基板102及びゲート電極104aの間、ゲート電極122c上に設けられる荷電粒子等の電荷が、酸化物半導体膜110に影響しない。この結果、ストレス試験(例えば、ゲート電極にマイナスの電位を印加する−GBT(Gate Bias−Temperature)ストレス試験)の劣化が抑制されると共に、異なるドレイン電圧におけるオン電流の立ち上がり電圧の変動を抑制することができる。
なお、BTストレス試験は加速試験の一種であり、長期間の使用によって起こるトランジスタの特性変化(即ち、経年変化)を、短時間で評価することができる。特に、BTストレス試験前後におけるトランジスタのしきい値電圧の変動量は、信頼性を調べるための重要な指標となる。BTストレス試験前後において、しきい値電圧の変動量が少ないほど、信頼性が高いトランジスタであるといえる。
以下に、基板102およびトランジスタ151を構成する個々の要素について説明する。
《基板102》
基板102としては、アルミノシリケートガラス、アルミノホウケイ酸ガラス、バリウムホウケイ酸ガラスなどのガラス材料を用いる。量産する上では、基板102は、第8世代(2160mm×2460mm)、第9世代(2400mm×2800mm、または2450mm×3050mm)、第10世代(2950mm×3400mm)等のマザーガラスを用いることが好ましい。マザーガラスは、処理温度が高く、処理時間が長いと大幅に収縮するため、マザーガラスを使用して量産を行う場合、作製工程の加熱処理は、好ましくは600℃以下、さらに好ましくは450℃以下、さらに好ましくは350℃以下とすることが望ましい。
《ゲート電極104a》
ゲート電極104aに用いる材料としては、アルミニウム、クロム、銅、タンタル、チタン、モリブデン、タングステンから選ばれた金属元素、上述した金属元素を成分とする合金または上述した金属元素を組み合わせた合金等を用いて形成することができる。また、ゲート電極104aに用いる材料は、単層構造でも、二層以上の積層構造としてもよい。例えば、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、チタン膜とアルミニウム膜とチタン膜とをこの順で積層された三層構造等がある。また、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、スカンジウムから選ばれた元素の膜、またはチタン、タンタル、タングステン、モリブデン、クロム、ネオジム、スカンジウムから選ばれた複数の元素を組み合わせた合金膜、もしくは窒化膜を、アルミニウム膜上に積層した構成を用いてもよい。また、ゲート電極104aに用いる材料としては、例えば、スパッタリング法を用いて形成することができる。
《第1の絶縁膜108》
第1の絶縁膜108は、絶縁膜106と絶縁膜107の2層の積層構造を例示している。なお、第1の絶縁膜108の構造はこれに限定されず、例えば、単層構造または3層以上の積層構造としてもよい。
絶縁膜106としては、例えば、窒化酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、酸化アルミニウム膜などを用いればよく、PE−CVD装置を用いて積層または単層で設ける。また、絶縁膜106を積層構造とした場合、第1の窒化シリコン膜として、欠陥が少ない窒化シリコン膜とし、第1の窒化シリコン膜上に、第2の窒化シリコン膜として、水素放出量及びアンモニア放出量の少ない窒化シリコン膜を設けると好適である。この結果、絶縁膜106に含まれる水素及び窒素が、後に形成される酸化物半導体膜110へ移動または拡散することを抑制できる。
絶縁膜107としては、酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜などを積層または単層で用いればよく、例えばPE−CVD装置を用いて設ける。
また、第1の絶縁膜108としては、絶縁膜106として、例えば、厚さ400nmの窒化シリコン膜を形成し、その後、絶縁膜107として、厚さ50nmの酸化窒化シリコン膜を形成する積層構造を用いることができる。該窒化シリコン膜と、該酸化窒化シリコン膜は、真空中で連続して形成すると不純物の混入が抑制され好ましい。なお、ゲート電極104aと重畳する位置の第1の絶縁膜108は、トランジスタ151のゲート絶縁膜として機能する。また、窒化酸化シリコンとは、窒素の含有量が酸素の含有量より大きい絶縁材料であり、他方、酸化窒化シリコンとは、酸素の含有量が窒素の含有量より大きな絶縁材料のことをいう。
《酸化物半導体膜110》
酸化物半導体膜110は、酸化物半導体を用いると好ましく、該酸化物半導体としては、少なくともインジウム(In)、亜鉛(Zn)及びM(Al、Ga、Ge、Y、Zr、Sn、La、CeまたはHf等の金属)を含むIn−M−Zn酸化物で表記される膜を含むことが好ましい。または、InとZnの双方を含むことが好ましい。また、該酸化物半導体を用いたトランジスタの電気特性のばらつきを減らすため、それらと共に、スタビライザーを含むことが好ましい。
スタビライザーとしては、ガリウム(Ga)、スズ(Sn)、ハフニウム(Hf)、アルミニウム(Al)、またはジルコニウム(Zr)等がある。また、他のスタビライザーとしては、ランタノイドである、ランタン(La)、セリウム(Ce)、プラセオジム(Pr)、ネオジム(Nd)、サマリウム(Sm)、ユウロピウム(Eu)、ガドリニウム(Gd)、テルビウム(Tb)、ジスプロシウム(Dy)、ホルミウム(Ho)、エルビウム(Er)、ツリウム(Tm)、イッテルビウム(Yb)、ルテチウム(Lu)等がある。
酸化物半導体膜110を構成する酸化物半導体として、例えば、In−Ga−Zn系酸化物、In−Al−Zn系酸化物、In−Sn−Zn系酸化物、In−Hf−Zn系酸化物、In−La−Zn系酸化物、In−Ce−Zn系酸化物、In−Pr−Zn系酸化物、In−Nd−Zn系酸化物、In−Sm−Zn系酸化物、In−Eu−Zn系酸化物、In−Gd−Zn系酸化物、In−Tb−Zn系酸化物、In−Dy−Zn系酸化物、In−Ho−Zn系酸化物、In−Er−Zn系酸化物、In−Tm−Zn系酸化物、In−Yb−Zn系酸化物、In−Lu−Zn系酸化物、In−Sn−Ga−Zn系酸化物、In−Hf−Ga−Zn系酸化物、In−Al−Ga−Zn系酸化物、In−Sn−Al−Zn系酸化物、In−Sn−Hf−Zn系酸化物、In−Hf−Al−Zn系酸化物を用いることができる。
なお、ここで、In−Ga−Zn系酸化物とは、InとGaとZnを主成分として有する酸化物という意味であり、InとGaとZnの比率は問わない。また、InとGaとZn以外の金属元素が入っていてもよい。
酸化物半導体膜110の成膜方法は、スパッタリング法、MBE(Molecular Beam Epitaxy)法、CVD法、パルスレーザ堆積法、ALD(Atomic Layer Deposition)法等を適宜用いることができる。とくに、酸化物半導体膜110を成膜する際、スパッタリング法を用いると緻密な膜が形成されるため、好適である。
酸化物半導体膜110として、酸化物半導体膜を成膜する際、できる限り膜中に含まれる水素濃度を低減させることが好ましい。水素濃度を低減させるには、例えば、スパッタリング法を用いて成膜を行う場合には、成膜室内を高真空排気するのみならずスパッタガスの高純度化も必要である。スパッタガスとして用いる酸素ガスやアルゴンガスは、露点が−40℃以下、好ましくは−80℃以下、より好ましくは−100℃以下、より好ましくは−120℃以下にまで高純度化したガスを用いることで酸化物半導体膜に水分等が取り込まれることを可能な限り防ぐことができる。
また、成膜室内の残留水分を除去するためには、吸着型の真空ポンプ、例えば、クライオポンプ、イオンポンプ、チタンサブリメーションポンプを用いることが好ましい。また、ターボ分子ポンプにコールドトラップを加えたものであってもよい。クライオポンプは、例えば、水素分子、水(HO)など水素原子を含む化合物(より好ましくは炭素原子を含む化合物も)等を排気する能力が高いため、クライオポンプを用いて排気された成膜室で成膜した膜中に含まれる不純物の濃度を低減できる。
また、酸化物半導体膜110として、酸化物半導体膜をスパッタリング法で成膜する場合、成膜に用いる金属酸化物ターゲットの相対密度(充填率)は90%以上100%以下、好ましくは95%以上100%以下とする。相対密度の高い金属酸化物ターゲットを用いることにより、成膜される膜を緻密な膜とすることができる。
なお、基板102を高温に保持した状態で酸化物半導体膜110として、酸化物半導体膜を形成することも、酸化物半導体膜中に含まれうる不純物濃度を低減するのに有効である。基板102を加熱する温度としては、150℃以上450℃以下とすればよく、好ましくは基板温度が200℃以上350℃以下とすればよい。
次に、第1の加熱処理を行うこがと好ましい。第1の加熱処理は、250℃以上650℃以下、好ましくは300℃以上500℃以下の温度で、不活性ガス雰囲気、酸化性ガスを10ppm以上含む雰囲気、または減圧状態で行えばよい。また、第1の加熱処理の雰囲気は、不活性ガス雰囲気で加熱処理した後に、脱離した酸素を補うために酸化性ガスを10ppm以上含む雰囲気で行ってもよい。第1の加熱処理によって、酸化物半導体膜110に用いる酸化物半導体の結晶性を高め、さらに第1の絶縁膜108及び酸化物半導体膜110から水素や水などの不純物を除去することができる。なお、酸化物半導体膜110を島状に加工する前に第1の加熱工程を行ってもよい。
《第1の電極、第2の電極》
第1の電極112aおよび第2の電極112bに用いることのできる導電膜112の材料としては、アルミニウム、チタン、クロム、ニッケル、銅、イットリウム、ジルコニウム、モリブデン、銀、タンタル、またはタングステンからなる金属、またはこれを主成分とする合金を単層構造または積層構造として用いることができる。とくに、アルミニウム、クロム、銅、タンタル、チタン、モリブデン、タングステンの中から選択される一以上の元素を含むと好ましい。例えば、アルミニウム膜上にチタン膜を積層する二層構造、タングステン膜上にチタン膜を積層する二層構造、銅−マグネシウム−アルミニウム合金膜上に銅膜を積層する二層構造、チタン膜または窒化チタン膜と、そのチタン膜または窒化チタン膜上に重ねてアルミニウム膜または銅膜を積層し、さらにその上にチタン膜または窒化チタン膜を形成する三層構造、モリブデン膜または窒化モリブデン膜と、そのモリブデン膜または窒化モリブデン膜上に重ねてアルミニウム膜または銅膜を積層し、さらにその上にモリブデン膜または窒化モリブデン膜を形成する三層構造等がある。なお、酸化インジウム、酸化錫または酸化亜鉛を含む透明導電材料を用いてもよい。また、導電膜は、例えば、スパッタリング法を用いて形成することができる。
《絶縁膜114、116》
第2の絶縁膜120は、絶縁膜114、116、118の3層の積層構造を例示している。なお、第2の絶縁膜120の構造はこれに限定されず、例えば、単層構造、2層の積層構造、または4層以上の積層構造としてもよい。
絶縁膜114、116としては、酸化物半導体膜110として用いる酸化物半導体との界面特性を向上させるため、酸素を含む無機絶縁材料を用いることができる。酸素を含む無機絶縁材料としては、例えば酸化シリコン膜、または酸化窒化シリコン膜等が挙げられる。また、絶縁膜114、116としては、例えば、PE−CVD法を用いて形成することができる。
絶縁膜114の厚さは、5nm以上150nm以下、好ましくは5nm以上50nm以下、好ましくは10nm以上30nm以下とすることができる。絶縁膜116の厚さは、30nm以上500nm以下、好ましくは150nm以上400nm以下とすることができる。
また、絶縁膜114、116は、同種の材料の絶縁膜を用いることができるため、絶縁膜114と絶縁膜116の界面が明確に確認できない場合がある。したがって、本実施の形態においては、絶縁膜114と絶縁膜116の界面は、破線で図示している。なお、本実施の形態においては、絶縁膜114と絶縁膜116の2層構造について、説明したが、これに限定されず、例えば、絶縁膜114の単層構造、絶縁膜116の単層構造、または3層以上の積層構造としてもよい。
絶縁膜118は、外部からの不純物、例えば、水、アルカリ金属、アルカリ土類金属等が、酸化物半導体膜110へ拡散するのを防ぐ材料で形成される膜であり、更には水素を含む。
絶縁膜118の一例としては、厚さ150nm以上400nm以下の窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜等を用いることができる。本実施の形態においては、絶縁膜118として、厚さ150nmの窒化シリコン膜を用いる。
また、上記窒化シリコン膜は、不純物等からのブロック性を高めるために、高温で成膜されることが好ましく、例えば基板温度100℃以上基板の歪み点以下、より好ましくは300℃以上400℃以下の温度で加熱して成膜することが好ましい。また高温で成膜する場合は、酸化物半導体膜110として用いる酸化物半導体から酸素が脱離し、キャリア濃度が上昇する現象が発生することがあるため、このような現象が発生しない温度とする。
《導電膜122a、ゲート電極122c》
導電膜122a、ゲート電極122cに用いることのできる導電膜としては、インジウムを含む酸化物を用いればよい。例えば、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。また、導電膜122a、122bに用いることのできる導電膜としては、例えば、スパッタリング法を用いて形成することができる。
なお、本実施の形態に示す構成及び方法などは、他の実施の形態に示す構成及び方法などと適宜組み合わせて用いることができる。
(実施の形態6)
本実施の形態では、本発明の一態様の入力装置または入出力装置を作製する際に用いることができる積層体の作製方法について、図8を参照しながら説明する。
図8は積層体を作製する工程を説明する模式図である。図8の左側に、加工部材および積層体の構成を説明する断面図を示し、対応する上面図を、図8(C)を除いて右側に示す。
<積層体の作製方法>
加工部材80から積層体81を作製する方法について、図8を参照しながら説明する。
加工部材80は、第1の基板F1と、第1の基板F1上の第1の剥離層F2と、第1の剥離層F2に一方の面が接する第1の被剥離層F3と、第1の被剥離層F3の他方の面に一方の面が接する接合層30と、接合層30の他方の面が接する基材S5と、を備える(図8(A−1)および図8(A−2))。
なお、加工部材80の構成の詳細は、実施の形態7で説明する。
《剥離の起点の形成》
剥離の起点F3sが接合層30の端部近傍に形成された加工部材80を準備する。
剥離の起点F3sは、第1の被剥離層F3の一部が第1の基板F1から分離された構造を有する。
第1の基板F1側から鋭利な先端で第1の被剥離層F3を刺突する方法またはレーザ等を用いる方法(例えばレーザアブレーション法)等を用いて、第1の被剥離層F3の一部を剥離層F2から部分的に剥離することができる。これにより、剥離の起点F3sを形成することができる。
《第1のステップ》
剥離の起点F3sがあらかじめ接合層30の端部近傍に形成された加工部材80を準備する(図8(B−1)および図8(B−2)参照)。
《第2のステップ》
加工部材80の一方の表層80bを剥離する。これにより、加工部材80から第1の残部80aを得る。
具体的には、接合層30の端部近傍に形成された剥離の起点F3sから、第1の基板F1を第1の剥離層F2と共に第1の被剥離層F3から分離する(図8(C)参照)。これにより、第1の被剥離層F3、第1の被剥離層F3に一方の面が接する接合層30および接合層30の他方の面が接する基材S5を備える第1の残部80aを得る。
また、第1の剥離層F2と第1の被剥離層F3の界面近傍にイオンを照射して、静電気を取り除きながら剥離してもよい。具体的には、イオナイザーを用いて生成されたイオンを照射してもよい。
また、第1の剥離層F2から第1の被剥離層F3を剥離する際に、第1の剥離層F2と第1の被剥離層F3の界面に液体を浸透させる。または液体をノズル99から噴出させて吹き付けてもよい。例えば、浸透させる液体または吹き付ける液体に水、極性溶媒等を用いることができる。
液体を浸透させることにより、剥離に伴い発生する静電気等の影響を抑制することができる。また、剥離層を溶かす液体を浸透しながら剥離してもよい。
特に、第1の剥離層F2に酸化タングステンを含む膜を用いる場合、水を含む液体を浸透させながらまたは吹き付けながら第1の被剥離層F3を剥離すると、第1の被剥離層F3に加わる剥離に伴う応力を低減することができ好ましい。
《第3のステップ》
第1の接着層31を第1の残部80aに形成し、第1の接着層31を用いて第1の残部80aと第1の支持体41を貼り合わせる(図8(D−1)および図8(D−2)参照)。これにより、第1の残部80aから、積層体81を得る。
具体的には、第1の支持体41と、第1の接着層31と、第1の被剥離層F3と、第1の被剥離層F3に一方の面が接する接合層30と、接合層30の他方の面が接する基材S5と、を備える積層体81を得る(図8(E−1)および図8(E−2)参照)。
なお、様々な方法を、接合層30を形成する方法に用いることができる。例えば、ディスペンサやスクリーン印刷法等を用いて接合層30を形成する。接合層30を接合層30に用いる材料に応じた方法を用いて硬化する。例えば接合層30に光硬化型の接着剤を用いる場合は、所定の波長の光を含む光を照射する。
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。
(実施の形態7)
本実施の形態では、本発明の一態様の入力装置または入出力装置を作製する際に用いることができる積層体の作製方法について、図9および図10を参照しながら説明する。
図9および図10は積層体を作製する工程を説明する模式図である。図9および図10の左側に、加工部材および積層体の構成を説明する断面図を示し、対応する上面図を、図9(C)、図10(B)および図10(C)を除いて右側に示す。
<積層体の作製方法>
加工部材90から積層体92を作製する方法について、図9乃至図10を参照しながら説明する。
加工部材90は、接合層30の他方の面が、基材S5に換えて第2の被剥離層S3の一方の面に接する点が加工部材80と異なる。
具体的には、基材S5に換えて、第2の基板S1、第2の基板S1上の第2の剥離層S2、第2の剥離層S2と他方の面が接する第2の被剥離層S3を有し、第2の被剥離層S3の一方の面が、接合層30の他方の面に接する点が、異なる。
加工部材90は、第1の基板F1と、第1の剥離層F2と、第1の剥離層F2に一方の面が接する第1の被剥離層F3と、第1の被剥離層F3の他方の面に一方の面が接する接合層30と、接合層30の他方の面に一方の面が接する第2の被剥離層S3と、第2の被剥離層S3の他方の面に一方の面が接する第2の剥離層S2と、第2の基板S1と、がこの順に配置される(図9(A−1)および図9(A−2)参照)。
なお、加工部材90の構成の詳細は、実施の形態7で説明する。
《第1のステップ》
剥離の起点F3sが接合層30の端部近傍に形成された加工部材90を準備する(図9(B−1)および図9(B−2)参照)。
剥離の起点F3sは、第1の被剥離層F3の一部が第1の基板F1から分離された構造を有する。
例えば、第1の基板F1側から鋭利な先端で第1の被剥離層F3を刺突する方法またはレーザ等を用いる方法(例えばレーザアブレーション法)等を用いて、第1の被剥離層F3の一部を剥離層F2から部分的に剥離することができる。これにより、剥離の起点F3sを形成することができる。
《第2のステップ》
加工部材90の一方の表層90bを剥離する。これにより、加工部材90から第1の残部90aを得る。
具体的には、接合層30の端部近傍に形成された剥離の起点F3sから、第1の基板F1を第1の剥離層F2と共に第1の被剥離層F3から分離する(図9(C)参照)。これにより、第1の被剥離層F3と、第1の被剥離層F3に一方の面が接する接合層30と、接合層30の他方の面に一方の面が接する第2の被剥離層S3と、第2の被剥離層S3の他方の面に一方の面が接する第2の剥離層S2と、第2の基板S1と、がこの順に配置される第1の残部90aを得る。
また、第2の剥離層S2と第2の被剥離層S3の界面近傍にイオンを照射して、静電気を取り除きながら剥離してもよい。具体的には、イオナイザーを用いて生成されたイオンを照射してもよい。
また、第2の剥離層S2から第2の被剥離層S3を剥離する際に、第2の剥離層S2と第2の被剥離層S3の界面に液体を浸透させる。または液体をノズル99から噴出させて吹き付けてもよい。例えば、浸透させる液体または吹き付ける液体に水、極性溶媒等を用いることができる。
液体を浸透させることにより、剥離に伴い発生する静電気等の影響を抑制することができる。また、剥離層を溶かす液体を浸透しながら剥離してもよい。
特に、第2の剥離層S2に酸化タングステンを含む膜を用いる場合、水を含む液体を浸透させながらまたは吹き付けながら第2の被剥離層S3を剥離すると、第2の被剥離層S3に加わる剥離に伴う応力を低減することができ好ましい。
《第3のステップ》
第1の残部90aに第1の接着層31を形成し(図9(D−1)および図9(D−2)参照)、第1の接着層31を用いて第1の残部90aと第1の支持体41を貼り合わせる。これにより、第1の残部90aから、積層体91を得る。
具体的には、第1の支持体41と、第1の接着層31と、第1の被剥離層F3と、第1の被剥離層F3に一方の面が接する接合層30と、接合層30の他方の面に一方の面が接する第2の被剥離層S3と、第2の被剥離層S3の他方の面に一方の面が接する第2の剥離層S2と、第2の基板S1と、がこの順に配置された積層体91を得る(図9(E−1)および図9(E−2)参照)。
《第6のステップ》
積層体91の第1の接着層31の端部近傍にある第2の被剥離層S3の一部を、第2の基板S1から分離して、第2の剥離の起点91sを形成する。
例えば、第1の支持体41および第1の接着層31を、第1の支持体41側から切削し、且つ新たに形成された第1の接着層31の端部に沿って第2の被剥離層S3の一部を第2の基板S1から分離する。
具体的には、第2の剥離層S2上の第2の被剥離層S3が設けられた領域にある、第1の接着層31および第1の支持体41を、鋭利な先端を備える刃物等を用いて切削し、且つ新たに形成された第1の接着層31の端部に沿って、第2の被剥離層S3の一部を第2の基板S1から分離する(図10(A−1)および図10(A−2)参照)。
このステップにより、新たに形成された第1の支持体41bおよび第1の接着層31の端部近傍に剥離の起点91sが形成される。
《第7のステップ》
積層体91から第2の残部91aを分離する。これにより、積層体91から第2の残部91aを得る(図10(C)参照)。
具体的には、第1の接着層31の端部近傍に形成された剥離の起点91sから、第2の基板S1を第2の剥離層S2と共に第2の被剥離層S3から分離する。これにより、第1の支持体41bと、第1の接着層31と、第1の被剥離層F3と、第1の被剥離層F3に一方の面が接する接合層30と、接合層30の他方の面に一方の面が接する第2の被剥離層S3と、がこの順に配置される第2の残部91aを得る。
また、第2の剥離層S2と第2の被剥離層S3の界面近傍にイオンを照射して、静電気を取り除きながら剥離してもよい。具体的には、イオナイザーを用いて生成されたイオンを照射してもよい。
また、第2の剥離層S2から第2の被剥離層S3を剥離する際に、第2の剥離層S2と第2の被剥離層S3の界面に液体を浸透させる。または液体をノズル99から噴出させて吹き付けてもよい。例えば、浸透させる液体または吹き付ける液体に水、極性溶媒等を用いることができる。
液体を浸透させることにより、剥離に伴い発生する静電気等の影響を抑制することができる。また、剥離層を溶かす液体を浸透しながら剥離してもよい。
特に、第2の剥離層S2に酸化タングステンを含む膜を用いる場合、水を含む液体を浸透させながらまたは吹き付けながら第2の被剥離層S3を剥離すると、第2の被剥離層S3に加わる剥離に伴う応力を低減することができ好ましい。
《第9のステップ》
第2の残部91aに第2の接着層32を形成する(図10(D−1)および図10(D−2)参照)。
第2の接着層32を用いて第2の残部91aと第2の支持体42を貼り合わせる。このステップにより、第2の残部91aから、積層体92を得る(図10(E−1)および図10(E−2)参照)。
具体的には、第1の支持体41bと、第1の接着層31と、第1の被剥離層F3と、第1の被剥離層F3に一方の面が接する接合層30と、接合層30の他方の面に一方の面が接する第2の被剥離層S3と、第2の接着層32と、第2の支持体42と、をこの順に配置される積層体92を得る。
<支持体に開口部を有する積層体の作製方法>
開口部を支持体に有する積層体の作製方法について、図11を参照しながら説明する。
図11は、被剥離層の一部が露出する開口部を支持体に有する積層体の作製方法を説明する図である。図11の左側に、積層体の構成を説明する断面図を示し、対応する上面図を右側に示す。
図11(A−1)乃至図11(B−2)は、第1の支持体41bより小さい第2の支持体42bを用いて開口部を有する積層体92cを作製する方法について説明する図である。
図11(C−1)乃至図11(D−2)は、第2の支持体42に形成された開口部を有する積層体92dを作製する方法について説明する図である。
《支持体に開口部を有する積層体の作製方法の例1》
上記の第9のステップにおいて、第2の支持体42に換えて、第1の支持体41bより小さい第2の支持体42bを用いる点が異なる他は、同様のステップを有する積層体の作製方法である。これにより、第2の被剥離層S3の一部が露出した状態の積層体を作製することができる(図11(A−1)および図11(A−2)参照)。
液状の接着剤を第2の接着層32に用いることができる。または、流動性が抑制され且つあらかじめ枚葉状に成形された接着剤(シート状の接着剤ともいう)を用いることができる。シート状の接着剤を用いると、第2の支持体42bより外側にはみ出す接着層32の量を少なくすることができる。また、接着層32の厚さを容易に均一にすることができる。
また、第2の被剥離層S3の露出した部分を切除して、第1の被剥離層F3が露出する状態にしてもよい(図11(B−1)および図11(B−2)参照)。
具体的には、鋭利な先端を有する刃物等を用いて、露出した第2の被剥離層S3に傷を形成する。次いで、例えば、傷の近傍に応力が集中するように粘着性を有するテープ等を露出した第2の被剥離層S3の一部に貼付し、貼付されたテープ等と共に第2の被剥離層S3の一部を剥離して、その一部を選択的に切除することができる。
また、接合層30の第1の被剥離層F3に接着する力を抑制することができる層を、第1の被剥離層F3の一部に選択的に形成してもよい。例えば、接合層30と接着しにくい材料を選択的に形成してもよい。具体的には、有機材料を島状に蒸着してもよい。これにより、接合層30の一部を選択的に第2の被剥離層S3と共に容易に除去することができる。その結果、第1の被剥離層F3を露出した状態にすることができる。
なお、例えば、第1の被剥離層F3が機能層と、機能層に電気的に接続された導電層F3bと、を含む場合、導電層F3bを第2の積層体92cの開口部に露出させることができる。これにより、例えば開口部に露出された導電層F3bを、信号が供給される端子に用いることができる。
その結果、開口部に一部が露出した導電層F3bは、機能層が供給する信号を取り出すことができる端子に用いることができる。または、機能層が供給される信号を外部の装置が供給することができる端子に用いることができる。
《支持体に開口部を有する積層体の作製方法の例2》
第2の支持体42に設ける開口部と重なるように設けられた開口部を有するマスク48を、積層体92に形成する。次いで、マスク48の開口部に溶剤49を滴下する。これにより、溶剤49を用いてマスク48の開口部に露出した第2の支持体42を膨潤または溶解することができる(図11(C−1)および図11(C−2)参照)。
余剰の溶剤49を除去した後に、マスク48の開口部に露出した第2の支持体42を擦る等をして、応力を加える。これにより、マスク48の開口部に重なる部分の第2の支持体42等を除去することができる。
また、接合層30を膨潤または溶解する溶剤を用いれば、第1の被剥離層F3を露出した状態にすることができる(図11(D−1)および図11(D−2)参照)。
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。
(実施の形態8)
本実施の形態では、本発明の一態様の入力装置または入出力装置に加工することができる加工部材の構成について、図12を参照しながら説明する。
図12は積層体に加工することができる加工部材の構成を説明する模式図である。
図12(A−1)は、積層体に加工することができる加工部材80の構成を説明する断面図であり、図12(A−2)は、対応する上面図である。
図12(B−1)は、積層体に加工することができる加工部材90の構成を説明する断面図であり、図12(B−2)は、対応する上面図である。
<1.加工部材の構成例>
加工部材80は、第1の基板F1と、第1の基板F1上の第1の剥離層F2と、第1の剥離層F2に一方の面が接する第1の被剥離層F3と、第1の被剥離層F3の他方の面に一方の面が接する接合層30と、接合層30の他方の面が接する基材S5と、を有する図12(A−1)および図12(A−2)。
なお、剥離の起点F3sが、接合層30の端部近傍に設けられていてもよい。
《第1の基板》
第1の基板F1は、製造工程に耐えられる程度の耐熱性および製造装置に適用可能な厚さおよび大きさを備えるものであれば、特に限定されない。
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第1の基板F1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第1の基板F1に用いることができる。
具体的には、無アルカリガラス、ソーダ石灰ガラス、カリガラスまたはクリスタルガラス等を、第1の基板F1に用いることができる。
具体的には、金属酸化物膜、金属窒化物膜若しくは金属酸窒化物膜等を、第1の基板F1に用いることができる。例えば、酸化珪素、窒化珪素、酸窒化珪素、アルミナ膜等を、第1の基板F1に用いることができる。
具体的には、SUSまたはアルミニウム等を、第1の基板F1に用いることができる。
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第1の基板F1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、ポリカーボネート若しくはアクリル樹脂等の樹脂フィルムまたは樹脂板を、第1の基板F1に用いることができる。
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第1の基板F1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、第1の基板F1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、第1の基板F1に用いることができる。
また、単層の材料または複数の層が積層された積層材料を、第1の基板F1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層等が積層された積層材料を、第1の基板F1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膜、窒化シリコン膜または酸化窒化シリコン膜等から選ばれた一または複数の膜が積層された積層材料を、第1の基板F1に適用できる。
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積層材料を、第1の基板F1に適用できる。
《第1の剥離層》
第1の剥離層F2は、第1の基板F1と第1の被剥離層F3の間に設けられる。第1の剥離層F2は、第1の基板F1から第1の被剥離層F3を分離できる境界がその近傍に形成される層である。また、第1の剥離層F2は、その上に被剥離層が形成され、第1の被剥離層F3の製造工程に耐えられる程度の耐熱性を備えるものであれば、特に限定されない。
例えば無機材料または有機樹脂等を第1の剥離層F2に用いることができる。
具体的には、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を含む金属、該元素を含む合金または該元素を含む化合物等の無機材料を第1の剥離層F2に用いることができる。
具体的には、ポリイミド、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリカーボネート若しくはアクリル樹脂等の有機材料を用いることができる。
例えば、単層の材料または複数の層が積層された材料を第1の剥離層F2に用いることができる。
具体的には、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が積層された材料を第1の剥離層F2に用いることができる。
なお、タングステンの酸化物を含む層は、タングステンを含む層に他の層を積層する方法を用いて形成することができる。具体的には、タングステンの酸化物を含む層を、タングステンを含む層に酸化シリコンまたは酸化窒化シリコン等を積層する方法により形成してもよい。
また、タングステンの酸化物を含む層を、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)プラズマ処理または酸化力の強い溶液(例えば、オゾン水等)を用いる処理等により形成してもよい。
具体的には、ポリイミドを含む層を第1の剥離層F2に用いることができる。ポリイミドを含む層は、第1の被剥離層F3を形成する際に要する様々な製造工程に耐えられる程度の耐熱性を備える。
例えば、ポリイミドを含む層は、200℃以上、好ましくは250℃以上、より好ましくは300℃以上、より好ましくは350℃以上の耐熱性を備える。
第1の基板F1に形成されたモノマーを含む膜を加熱し、縮合したポリイミドを含む膜を用いることができる。
《第1の被剥離層》
第1の被剥離層F3は、第1の基板F1から分離することができ、製造工程に耐えられる程度の耐熱性を備えるものであれば、特に限定されない。
第1の被剥離層F3を第1の基板F1から分離することができる境界は、第1の被剥離層F3と第1の剥離層F2の間に形成されてもよく、第1の剥離層F2と第1の基板F1の間に形成されてもよい。
第1の被剥離層F3と第1の剥離層F2の間に境界が形成される場合は、第1の剥離層F2は積層体に含まれず、第1の剥離層F2と第1の基板F1の間に境界が形成される場合は、第1の剥離層F2は積層体に含まれる。
無機材料、有機材料または単層の材料または複数の層が積層された積層材料等を第1の被剥離層F3に用いることができる。
例えば、金属酸化物膜、金属窒化物膜若しくは金属酸窒化物膜等の無機材料を、第1の被剥離層F3に用いることができる。
具体的には、酸化珪素、窒化珪素、酸窒化珪素、アルミナ膜等を、第1の被剥離層F3に用いることができる。
例えば、樹脂、樹脂フィルムまたはプラスチック等を、第1の被剥離層F3に用いることができる。
具体的には、ポリイミド膜等を、第1の被剥離層F3に用いることができる。
例えば、第1の剥離層F2と重なる機能層と、第1の剥離層F2と機能層の間に当該機能層の機能を損なう不純物の意図しない拡散を防ぐことができる絶縁層と、が積層された構造を有する材料を用いることができる。
具体的には、厚さ0.7mmのガラス板を第1の基板F1に用い、第1の基板F1側から順に厚さ200nmの酸化窒化珪素膜および30nmのタングステン膜が積層された積層材料を第1の剥離層F2に用いる。そして、第1の剥離層F2側から順に厚さ600nmの酸化窒化珪素膜および厚さ200nmの窒化珪素が積層された積層材料を含む膜を第1の被剥離層F3に用いることができる。なお、酸化窒化珪素膜は、酸素の組成が窒素の組成より多く、窒化酸化珪素膜は窒素の組成が酸素の組成より多い。
具体的には、上記の第1の被剥離層F3に換えて、第1の剥離層F2側から順に厚さ600nmの酸化窒化珪素膜、厚さ200nmの窒化珪素、厚さ200nmの酸化窒化珪素膜、厚さ140nmの窒化酸化珪素膜および厚さ100nmの酸化窒化珪素膜を積層された積層材料を含む膜を第1の被剥離層F3に用いることができる。
具体的には、第1の剥離層F2側から順に、ポリイミド膜と、酸化シリコンまたは窒化シリコン等を含む層と、機能層と、が順に積層された積層材料を用いることができる。
《機能層》
機能層は第1の被剥離層F3に含まれる。
例えば、機能回路、機能素子、光学素子または機能膜等もしくはこれらから選ばれた複数を含む層を、機能層に用いることができる。
具体的には、表示装置に用いることができる表示素子、表示素子を駆動する画素回路、画素回路を駆動する駆動回路、カラーフィルタまたは防湿膜等もしくはこれらから選ばれた複数を含む層を挙げることができる。
《接合層》
接合層30は、第1の被剥離層F3と基材S5を接合するものであれば、特に限定されない。
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接合層30に用いることができる。
例えば、融点が400℃以下好ましくは300℃以下のガラス層または接着剤等を用いることができる。
例えば、光硬化型接着剤、反応硬化型接着剤、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接合層30に用いることができる。
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用いることができる。
《基材》
基材S5は、製造工程に耐えられる程度の耐熱性および製造装置に適用可能な厚さおよび大きさを備えるものであれば、特に限定されない。
基材S5に用いることができる材料は、例えば、第1の基板F1と同様のものを用いることができる。
《剥離の起点》
加工部材80は剥離の起点F3sを接合層30の端部近傍に有していてもよい。
剥離の起点F3sは、第1の被剥離層F3の一部が第1の基板F1から分離された構造を有する。
第1の基板F1側から鋭利な先端で第1の被剥離層F3を刺突する方法またはレーザ等を用いる方法(例えばレーザアブレーション法)等を用いて、第1の被剥離層F3の一部を剥離層F2から部分的に剥離することができる。これにより、剥離の起点F3sを形成することができる。
<2.加工部材の構成例2>
積層体にすることができる、上記とは異なる加工部材の構成について、図12(B−1)および図12(B−2)を参照しながら説明する。
加工部材90は、接合層30の他方の面が、基材S5に換えて第2の被剥離層S3の一方の面に接する点が加工部材80と異なる。
具体的には、加工部材90は、第1の剥離層F2および第1の剥離層F2に一方の面が接する第1の被剥離層F3が形成された第1の基板F1と、第2の剥離層S2および第2の剥離層S2に他方の面が接する第2の被剥離層S3が形成された第2の基板S1と、第1の被剥離層F3の他方の面に一方の面を接し且つ第2の被剥離層S3の一方の面と他方の面が接する接合層30と、を有する。(図12(B−1)および図12(B−2)参照)。
《第2の基板》
第2の基板S1は、第1の基板F1と同様のものを用いることができる。なお、第2の基板S1を第1の基板F1と同一の構成とする必要はない。
《第2の剥離層》
第2の剥離層S2は、第1の剥離層F2と同様の構成を用いることができる。また、第2の剥離層S2は、第1の剥離層F2と異なる構成を用いることもできる。
《第2の被剥離層》
第2の被剥離層S3は、第1の被剥離層F3と同様の構成を用いることができる。また、第2の被剥離層S3は、第1の被剥離層F3と異なる構成を用いることもできる。
具体的には、第1の被剥離層F3が機能回路を備え、第2の被剥離層S3が当該機能回路への不純物の拡散を防ぐ機能層を備える構成としてもよい。
具体的には、第1の被剥離層F3が第2の被剥離層S3に向けて光を射出する発光素子、当該発光素子を駆動する画素回路、当該画素回路を駆動する駆動回路を備え、発光素子が射出する光の一部を透過するカラーフィルタおよび発光素子への不純物の拡散を防ぐ防湿膜を第2の被剥離層S3が備える構成としてもよい。なお、このような構成を有する加工部材は、可撓性を有する表示装置として用いることができる積層体にすることができる。
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。
(実施の形態9)
本実施の形態では、本発明の一態様の入出力装置を用いて構成することができる情報処理装置の構成について、図13を参照しながら説明する。
図13は本発明の一態様の情報処理装置を説明する図である。
図13(A)は本発明の一態様の情報処理装置K100の入出力装置K20が展開された状態を説明する投影図であり、図13(B)は図13(A)の切断線X1−X2における情報処理装置K100の断面図である。また、図13(C)は入出力装置K20が折り畳まれた状態を説明する投影図である。
<情報処理装置の構成例>
本実施の形態で説明する情報処理装置K100は、入出力装置K20と、演算装置K10と、筐体K01(1)乃至筐体K01(3)と、を有する(図13参照)。
《入出力装置》
入出力装置K20は、表示部K30および入力装置K40を備え、表示部K30は画像情報Vを供給され、入力装置K40は検知情報Sを供給する(図13(B)参照)。
入出力装置K20は、入力装置K40と、入力装置K40と重なる領域を備える表示部K30と、を有する。なお、入出力装置K20は、表示部K30であるとともに、入力装置K40でもある。また、入力装置K40にタッチセンサを用い、表示部K30に表示パネルを用いた入出力装置K20を、タッチパネルということができる。
具体的には、実施の形態4で説明する入出力装置500を入出力装置K20に用いることができる。
《表示部》
表示部K30は、第1の領域K31(11)、第1の屈曲できる領域K31(21)、第2の領域K31(12)、第2の屈曲できる領域K31(22)および第3の領域K31(13)がこの順で縞状に配置された領域K31を有する(図13(A)参照)。
表示部K30は、第1の屈曲できる領域K31(21)に形成される第1の畳み目および第2の屈曲できる領域K31(22)に形成される第2の畳み目で折り畳まれた状態および展開された状態にすることができる(図13(A)および図13(C)参照)。
《演算装置》
演算装置K10は、演算部および演算部に実行させるプログラムを記憶する記憶部を備える。また、画像情報Vを供給し且つ検知情報Sを供給される。
《筐体》
筐体は、筐体K01(1)、ヒンジK02(1)、筐体K01(2)、ヒンジK02(2)および筐体K01(3)を含み、この順に配置される。
筐体K01(3)は、演算装置K10を収納する。また、筐体K01(1)乃至筐体K01(3)は、入出力装置K20を保持し入出力装置K20を折り畳まれた状態または展開された状態にすることができる(図13(B)参照)。
本実施の形態では、3つの筐体と3つの筐体を接続する2つのヒンジを備える情報処理装置を例示する。これにより、入出力装置K20はヒンジが配置された2か所で屈曲して折り畳むことができる。
なお、n(nは2以上の自然数)個の筐体を(n−1)個のヒンジを用いて接続することができる。これにより、入出力装置K20を(n−1)箇所で屈曲して折り畳むことができる。
筐体K01(1)は、第1の領域K31(11)と重なる領域と、釦K45(1)を備える。
筐体K01(2)は、第2の領域K31(12)と重なる領域を備える。
筐体K01(3)は、第3の領域K31(13)と重なる領域と、演算装置K10、アンテナK10AおよびバッテリーK10Bを収納する領域と、を備える。
ヒンジK02(1)は、第1の屈曲できる領域K31(21)と重なる領域を備える。また、筐体K01(1)を筐体K01(2)に回動可能に接続する。
ヒンジK02(2)は、第2の屈曲できる領域K31(22)と重なる領域を備える。また、筐体K01(2)を筐体K01(3)に回動可能に接続する。
アンテナK10Aは、演算装置K10と電気的に接続され、信号を供給または供給される。
また、アンテナK10Aは、外部に配置された装置から無線で電力を供給され、電力をバッテリーK10Bに供給する。
バッテリーK10Bは、電力を供給し、演算装置K10は電力を供給される。
なお、筐体が折り畳まれた状態かまたは展開された状態かを検知し、筐体の状態を示す情報を供給する機能を備える折り畳みセンサを用いることができる。例えば、折り畳みセンサを筐体K01(3)に配置して用いることができる。これにより、筐体K01の状態を示す情報を演算装置K10に供給することができる。
例えば、筐体K01が折り畳まれた状態を示す情報を供給された演算装置K10は、第1の領域K31(11)に表示する画像情報Vを供給する(図13(C)参照)。
また、筐体K01の状態が展開された状態を示す情報を供給された演算装置K10は、表示部K30の領域K31に表示する画像情報Vを供給する(図13(A))。
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。
例えば、本明細書等において、XとYとが接続されている、と明示的に記載されている場合は、XとYとが電気的に接続されている場合と、XとYとが機能的に接続されている場合と、XとYとが直接接続されている場合とが、本明細書等に開示されているものとする。したがって、所定の接続関係、例えば、図または文章に示された接続関係に限定されず、図または文章に示された接続関係以外のものも、図または文章に記載されているものとする。
ここで、X、Yは、対象物(例えば、装置、素子、回路、配線、電極、端子、導電膜、層、など)であるとする。
XとYとが直接的に接続されている場合の一例としては、XとYとの電気的な接続を可能とする素子(例えば、スイッチ、トランジスタ、容量素子、インダクタ、抵抗素子、ダイオード、表示素子、発光素子、負荷など)が、XとYとの間に接続されていない場合であり、XとYとの電気的な接続を可能とする素子(例えば、スイッチ、トランジスタ、容量素子、インダクタ、抵抗素子、ダイオード、表示素子、発光素子、負荷など)を介さずに、XとYとが、接続されている場合である。
XとYとが電気的に接続されている場合の一例としては、XとYとの電気的な接続を可能とする素子(例えば、スイッチ、トランジスタ、容量素子、インダクタ、抵抗素子、ダイオード、表示素子、発光素子、負荷など)が、XとYとの間に1個以上接続されることが可能である。なお、スイッチは、オンオフが制御される機能を有している。つまり、スイッチは、導通状態(オン状態)、または、非導通状態(オフ状態)になり、電流を流すか流さないかを制御する機能を有している。または、スイッチは、電流を流す経路を選択して切り替える機能を有している。なお、XとYとが電気的に接続されている場合は、XとYとが直接的に接続されている場合を含むものとする。
XとYとが機能的に接続されている場合の一例としては、XとYとの機能的な接続を可能とする回路(例えば、論理回路(インバータ、NAND回路、NOR回路など)、信号変換回路(DA変換回路、AD変換回路、ガンマ補正回路など)、電位レベル変換回路(電源回路(昇圧回路、降圧回路など)、信号の電位レベルを変えるレベルシフタ回路など)、電圧源、電流源、切り替え回路、増幅回路(信号振幅または電流量などを大きく出来る回路、オペアンプ、差動増幅回路、ソースフォロワ回路、バッファ回路など)、信号生成回路、記憶回路、制御回路など)が、XとYとの間に1個以上接続されることが可能である。なお、一例として、XとYとの間に別の回路を挟んでいても、Xから出力された信号がYへ伝達される場合は、XとYとは機能的に接続されているものとする。なお、XとYとが機能的に接続されている場合は、XとYとが直接的に接続されている場合と、XとYとが電気的に接続されている場合とを含むものとする。
なお、XとYとが電気的に接続されている、と明示的に記載されている場合は、XとYとが電気的に接続されている場合(つまり、XとYとの間に別の素子又は別の回路を挟んで接続されている場合)と、XとYとが機能的に接続されている場合(つまり、XとYとの間に別の回路を挟んで機能的に接続されている場合)と、XとYとが直接接続されている場合(つまり、XとYとの間に別の素子又は別の回路を挟まずに接続されている場合)とが、本明細書等に開示されているものとする。つまり、電気的に接続されている、と明示的に記載されている場合は、単に、接続されている、とのみ明示的に記載されている場合と同様な内容が、本明細書等に開示されているものとする。
なお、例えば、トランジスタのソース(又は第1の端子など)が、Z1を介して(又は介さず)、Xと電気的に接続され、トランジスタのドレイン(又は第2の端子など)が、Z2を介して(又は介さず)、Yと電気的に接続されている場合や、トランジスタのソース(又は第1の端子など)が、Z1の一部と直接的に接続され、Z1の別の一部がXと直接的に接続され、トランジスタのドレイン(又は第2の端子など)が、Z2の一部と直接的に接続され、Z2の別の一部がYと直接的に接続されている場合では、以下のように表現することが出来る。
例えば、「XとYとトランジスタのソース(又は第1の端子など)とドレイン(又は第2の端子など)とは、互いに電気的に接続されており、X、トランジスタのソース(又は第1の端子など)、トランジスタのドレイン(又は第2の端子など)、Yの順序で電気的に接続されている。」と表現することができる。または、「トランジスタのソース(又は第1の端子など)は、Xと電気的に接続され、トランジスタのドレイン(又は第2の端子など)はYと電気的に接続され、X、トランジスタのソース(又は第1の端子など)、トランジスタのドレイン(又は第2の端子など)、Yは、この順序で電気的に接続されている」と表現することができる。または、「Xは、トランジスタのソース(又は第1の端子など)とドレイン(又は第2の端子など)とを介して、Yと電気的に接続され、X、トランジスタのソース(又は第1の端子など)、トランジスタのドレイン(又は第2の端子など)、Yは、この接続順序で設けられている」と表現することができる。これらの例と同様な表現方法を用いて、回路構成における接続の順序について規定することにより、トランジスタのソース(又は第1の端子など)と、ドレイン(又は第2の端子など)とを、区別して、技術的範囲を決定することができる。
または、別の表現方法として、例えば、「トランジスタのソース(又は第1の端子など)は、少なくとも第1の接続経路を介して、Xと電気的に接続され、前記第1の接続経路は、第2の接続経路を有しておらず、前記第2の接続経路は、トランジスタを介した、トランジスタのソース(又は第1の端子など)とトランジスタのドレイン(又は第2の端子など)との間の経路であり、前記第1の接続経路は、Z1を介した経路であり、トランジスタのドレイン(又は第2の端子など)は、少なくとも第3の接続経路を介して、Yと電気的に接続され、前記第3の接続経路は、前記第2の接続経路を有しておらず、前記第3の接続経路は、Z2を介した経路である。」と表現することができる。または、「トランジスタのソース(又は第1の端子など)は、少なくとも第1の接続経路によって、Z1を介して、Xと電気的に接続され、前記第1の接続経路は、第2の接続経路を有しておらず、前記第2の接続経路は、トランジスタを介した接続経路を有し、トランジスタのドレイン(又は第2の端子など)は、少なくとも第3の接続経路によって、Z2を介して、Yと電気的に接続され、前記第3の接続経路は、前記第2の接続経路を有していない。」と表現することができる。または、「トランジスタのソース(又は第1の端子など)は、少なくとも第1の電気的パスによって、Z1を介して、Xと電気的に接続され、前記第1の電気的パスは、第2の電気的パスを有しておらず、前記第2の電気的パスは、トランジスタのソース(又は第1の端子など)からトランジスタのドレイン(又は第2の端子など)への電気的パスであり、トランジスタのドレイン(又は第2の端子など)は、少なくとも第3の電気的パスによって、Z2を介して、Yと電気的に接続され、前記第3の電気的パスは、第4の電気的パスを有しておらず、前記第4の電気的パスは、トランジスタのドレイン(又は第2の端子など)からトランジスタのソース(又は第1の端子など)への電気的パスである。」と表現することができる。これらの例と同様な表現方法を用いて、回路構成における接続経路について規定することにより、トランジスタのソース(又は第1の端子など)と、ドレイン(又は第2の端子など)とを、区別して、技術的範囲を決定することができる。
なお、これらの表現方法は、一例であり、これらの表現方法に限定されない。ここで、X、Y、Z1、Z2は、対象物(例えば、装置、素子、回路、配線、電極、端子、導電膜、層、など)であるとする。
なお、回路図上は独立している構成要素同士が電気的に接続しているように図示されている場合であっても、1つの構成要素が、複数の構成要素の機能を併せ持っている場合もある。例えば配線の一部が電極としても機能する場合は、一の導電膜が、配線の機能、及び電極の機能の両方の構成要素の機能を併せ持っている。したがって、本明細書における電気的に接続とは、このような、一の導電膜が、複数の構成要素の機能を併せ持っている場合も、その範疇に含める。
10U 検知ユニット
10UB 検知ユニット
11 電極
12 電極
13 絶縁層
14 窓部
16 基材
16a バリア膜
16b 基材
16c 樹脂層
17 基材
17p 保護層
19 検知回路
19B 検知回路
30 接合層
31 接着層
32 接着層
41 支持体
41b 支持体
42 支持体
42b 支持体
48 マスク
49 溶剤
80 加工部材
80a 残部
80b 表層
81 積層体
90 加工部材
90a 残部
90b 表層
91 積層体
91a 残部
91s 起点
92 積層体
92c 積層体
92d 積層体
99 ノズル
100 入力装置
100B 入力装置
102 基板
104a ゲート電極
106 絶縁膜
107 絶縁膜
108 絶縁膜
110 酸化物半導体膜
112 導電膜
112a 電極
112b 電極
114 絶縁膜
116 絶縁膜
118 絶縁膜
120 絶縁膜
122a 導電膜
122b 導電膜
122c ゲート電極
142a 開口
142e 開口
151 トランジスタ
500 入出力装置
501 表示部
502 画素
502B 副画素
502G 副画素
502R 副画素
502t トランジスタ
503c 容量
503s 信号線駆動回路
503t トランジスタ
510 基材
510a バリア膜
510b 基材
510c 樹脂層
511 配線
519 端子
521 絶縁膜
528 隔壁
550R 発光素子
560 封止材
567p 反射防止層
580R 発光モジュール
F1 基板
F2 剥離層
F3 被剥離層
F3b 導電層
F3s 起点
S1 基板
S2 剥離層
S3 被剥離層
S5 基材
M1 トランジスタ
M2 トランジスタ
M3 トランジスタ
M4 トランジスタ
M5 トランジスタ
M6 トランジスタ
T1 期間
T2 期間
T3 期間
FPC1 フレキシブルプリント基板
FPC2 フレキシブルプリント基板
C1 第1の検知素子
C2 容量素子
PD 第2の検知素子
G1 走査線
DL 信号線
PCL 配線
OUT 端子
VPO 配線
BR 配線
CS 配線
EX 配線
RES 配線
VRES 配線
VPI 配線
K01 筐体
K02 ヒンジ
K10 演算装置
K10A アンテナ
K10B バッテリー
K20 入出力装置
K30 表示部
K31 領域
K40 入力装置
K45 釦
K100 情報処理装置

Claims (5)

  1. マトリクス状に配設される複数の検知ユニットと、
    行方向に配置される複数の前記検知ユニットが電気的に接続される走査線と、
    列方向に配置される複数の前記検知ユニットが電気的に接続される信号線と、
    前記検知ユニット、前記走査線および前記信号線が配設される基材と、を有し、
    前記検知ユニットは、可視光を透過する窓部、前記窓部に重なる第1の検知素子および前記窓部に重ならない第2の検知素子ならびに前記第1の検知素子および前記第2の検知素子と電気的に接続され且つ前記窓部に重ならない検知回路を備え、
    前記第1の検知素子は、絶縁層、前記絶縁層を挟持する第1の電極および第2の電極を備え、
    前記第2の検知素子は、光電変換素子を備え、
    前記検知回路は、選択信号を供給され且つ前記第1の検知素子に寄生する容量の変化または前記第2の検知素子を流れる電流に基づいて検知信号を供給し、
    前記走査線は、前記選択信号を供給することができ、
    前記信号線は、前記検知信号を供給することができる、入力装置。
  2. 前記検知回路が、
    ゲートが前記第1の検知素子の第1の電極と電気的に接続され、第1の電極が接地電位を供給することができる配線と電気的に接続される第1のトランジスタと、
    制御端子が選択信号を供給することができる配線と電気的に接続され、第1の端子が前記第1のトランジスタの第2の電極と電気的に接続され、第2の端子が検知信号を供給することができる配線と電気的に接続される第1のスイッチと、
    制御端子がリセット信号を供給することができる配線と電気的に接続され、第1の端子が前記第1の検知素子の第1の電極と電気的に接続され、第2の端子が第1のトランジスタを導通状態にする電位を供給することができる配線と電気的に接続される第2のスイッチと、
    制御端子が露光制御信号を供給することができる配線と電気的に接続され、第1の端子が前記第1の検知素子の第1の電極と電気的に接続される第3のスイッチと、
    第1の電極が前記第3のスイッチの第2の端子と電気的に接続され、第2の電極が接地電位を供給することができる配線と電気的に接続される第2の検知素子と、を備える請求項1に記載の入力装置。
  3. 前記検知回路が、
    第1の電極が接地電位を供給することができる配線と電気的に接続される第1のトランジスタと、
    制御端子が選択信号を供給することができる配線と電気的に接続され、第1の端子が前記第1のトランジスタの第2の電極と電気的に接続され、第2の端子が検知信号を供給することができる配線と電気的に接続される第1のスイッチと、
    制御端子がリセット信号を供給することができる配線と電気的に接続され、第1の端子が前記第1のトランジスタのゲートと電気的に接続され、第2の端子が第1のトランジスタを導通状態にする電位を供給することができる配線と電気的に接続される第2のスイッチと、
    制御端子が露光制御信号を供給することができる配線と電気的に接続され、第1の端子が前記第1のトランジスタのゲートと電気的に接続される第3のスイッチと、
    制御端子がモード切り替え信号を供給することができる配線と電気的に接続され、第1の端子が前記第1のトランジスタのゲートと電気的に接続される第4のスイッチと、
    第1の電極が前記第4のスイッチの第2の端子と電気的に接続され、第2の電極が接地電位を供給することができる配線と電気的に接続される第1の検知素子と、
    第1の電極が前記第3のスイッチの第2の端子と電気的に接続され、第2の電極が接地電位を供給することができる配線と電気的に接続される第2の検知素子と、
    第1の電極が前記第3のスイッチの第2の端子と電気的に接続され、第2の電極が接地電位を供給することができる配線と電気的に接続される容量素子と、を備える請求項1に記載の入力装置。
  4. 可視光を透過する窓部を具備し且つマトリクス状に配設される複数の検知ユニット、
    行方向に配置される複数の前記検知ユニットが電気的に接続される走査線、
    列方向に配置される複数の前記検知ユニットが電気的に接続される信号線ならびに
    複数の前記検知ユニット、前記走査線および前記信号線が配設される第1の基材を備える入力装置と、
    マトリクス状に配設され且つ前記窓部に重なる複数の画素および前記画素を支持する第2の基材を備える表示部と、を有し、
    検知ユニットは、前記窓部に重なる第1の検知素子および前記窓部に重ならない第2の検知素子ならびに前記第1の検知素子および前記第2の検知素子と電気的に接続され且つ前記窓部に重ならない検知回路を備え、
    前記第1の検知素子は、絶縁層、前記絶縁層を挟持する第1の電極および第2の電極を備え、
    前記第2の検知素子は、光電変換素子を備え、
    前記検知回路は、選択信号を供給され且つ前記第1の検知素子に寄生する容量の変化または前記第2の検知素子を流れる電流に基づいて検知信号を供給し、
    前記走査線は、前記選択信号を供給することができ、
    前記信号線は、前記検知信号を供給することができる、入出力装置。
  5. 前記検知ユニットおよび前記画素の間に、着色層を備える請求項4記載の入出力装置。
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