JP6711657B2 - Touch panel - Google Patents

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Description

本発明の一態様は、表示装置、タッチパネル、入力装置等の半導体装置に関する。なお、本明細書等において、半導体装置とは、半導体特性を利用することで機能しうる装置全般を指す。トランジスタなどの半導体素子をはじめ、半導体回路、表示装置、タッチパネル、入出力装置、撮像装置、発光装置、および電子機器は、半導体装置の一態様である。半導体回路や、表示装置、タッチパネル及び電子機器等の装置は、半導体装置を有している場合がある。 One embodiment of the present invention relates to a semiconductor device such as a display device, a touch panel, or an input device. Note that in this specification and the like, a semiconductor device generally means a device that can function by utilizing semiconductor characteristics. A semiconductor circuit, a display device, a touch panel, an input/output device, an imaging device, a light-emitting device, and an electronic device, which are semiconductor elements such as transistors, are one mode of the semiconductor device. Devices such as semiconductor circuits, display devices, touch panels, and electronic devices may include semiconductor devices.

情報端末の大画面化、軽量化、および利便性のため、キーボードに代わる入力手段として、タッチセンサが搭載されている。このような情報端末としては、スマートフォン、ナビゲーションシステム、タブレット型情報端末、電子書籍端末などある。これらの情報端末では、表示部に重ねてタッチセンサを設けることから、情報端末が厚くなるという課題がある。 A touch sensor is mounted as an input means instead of a keyboard in order to increase the screen size, weight reduction, and convenience of the information terminal. Such information terminals include smartphones, navigation systems, tablet information terminals, electronic book terminals, and the like. These information terminals have a problem that the information terminal becomes thick because the touch sensor is provided so as to overlap the display unit.

このような課題を解決するため、例えば、特許文献1では、画像表示のための駆動回路が作製されている基板と、座標検出素子が作製されている基板を対向することで、薄型化された表示装置が提供できるとされている。 In order to solve such a problem, for example, in Patent Document 1, a substrate on which a drive circuit for displaying an image is formed and a substrate on which a coordinate detection element is formed face each other, thereby achieving a thin structure. It is said that a display device can be provided.

特開2003−196023JP-A-2003-196023

本発明の一形態の課題は、軽量なタッチパネルを提供すること、または薄いタッチパネルを提供すること、または、新規な半導体装置を提供することである。 An object of one embodiment of the present invention is to provide a lightweight touch panel, a thin touch panel, or a novel semiconductor device.

本発明の一形態は、第1基板、第2基板、液晶層、画素電極、コモン電極、及びタッチセンサを有するタッチパネルであって、第1基板と第2基板は互いに対向し、液晶層は第1基板と第2基板との間に設けられ、画素電極およびコモン電極は第1基板に設けられ、画素電極およびコモン電極と間の電界によって、液晶層の配向を制御することが可能とされ、タッチセンサは第2基板に設けられ、タッチセンサは、第1電極、2つの第2電極、第3電極、および第4電極を有し、第1電極と2つの第2電極とは第1導電膜から形成され、第3電極と第4電極とは第2導電膜から形成され、第1電極と2つの第2電極とは、複数の開口を有するメッシュ状の電極であり、第1電極は第1方向に延伸し、2つの第2電極は、第1電極を挟んで第2方向に沿って設けられ、2つの第2電極は第3電極によって電気的に接続され、第3電極は、第1電極と重なる領域を有し、第4電極は、液晶層を挟んで、画素電極およびコモン電極と対向するように設けられているタッチパネルである。 One embodiment of the present invention is a touch panel including a first substrate, a second substrate, a liquid crystal layer, a pixel electrode, a common electrode, and a touch sensor, the first substrate and the second substrate are opposite to each other, and the liquid crystal layer is the first substrate. The pixel electrode and the common electrode, which are provided between the first substrate and the second substrate, are provided on the first substrate, and the orientation of the liquid crystal layer can be controlled by the electric field between the pixel electrode and the common electrode. The touch sensor is provided on the second substrate, and the touch sensor has a first electrode, two second electrodes, a third electrode, and a fourth electrode, and the first electrode and the two second electrodes have first conductivity. Formed of a film, the third electrode and the fourth electrode are formed of a second conductive film, the first electrode and the two second electrodes are mesh-shaped electrodes having a plurality of openings, and the first electrode is Extending in the first direction, the two second electrodes are provided along the second direction with the first electrode interposed therebetween, the two second electrodes are electrically connected by the third electrode, and the third electrode is The fourth electrode is a touch panel that has a region overlapping with the first electrode and is provided so as to face the pixel electrode and the common electrode with the liquid crystal layer interposed therebetween.

または、上記の形態において、第2導電膜は金属酸化物膜を有することができる。 Alternatively, in the above embodiment, the second conductive film can include a metal oxide film.

または、上記の形態において、第2基板には、遮光層およびカラーフィルタが設けられてもよい。この場合、第1電極および2つの第2電極は、それぞれ、第1導電膜でなる部位が遮光層と重なり、かつ複数の開口がカラーフィルタと重なることができる。 Alternatively, in the above-described embodiment, the second substrate may be provided with the light shielding layer and the color filter. In this case, in each of the first electrode and the two second electrodes, a portion formed of the first conductive film can overlap the light shielding layer, and a plurality of openings can overlap the color filter.

本発明の一形態によって、軽量なタッチパネルを提供すること、または薄いタッチパネルを提供すること、新規な半導体装置を提供することが可能である。 According to one embodiment of the present invention, it is possible to provide a lightweight touch panel, a thin touch panel, or a novel semiconductor device.

タッチパネルモジュールの構成例を示す図。The figure which shows the structural example of a touch-panel module. タッチセンサの構成例を示す図。FIG. 3 is a diagram showing a configuration example of a touch sensor. タッチセンサの構成例を示す図。FIG. 3 is a diagram showing a configuration example of a touch sensor. タッチセンサ、カラーフィルタおよびブラックマトリクスのレイアウト例を説明する図。FIG. 6 is a diagram illustrating a layout example of a touch sensor, a color filter, and a black matrix. タッチパネルモジュールの構成例を示す断面図。Sectional drawing which shows the structural example of a touch-panel module. タッチパネルモジュールの構成例を示す断面図。Sectional drawing which shows the structural example of a touch-panel module. タッチパネルモジュールの構成例を示す断面図。Sectional drawing which shows the structural example of a touch-panel module. タッチパネルモジュールの構成例を示す断面図。Sectional drawing which shows the structural example of a touch-panel module. タッチパネルモジュールの構成例を示す断面図。Sectional drawing which shows the structural example of a touch-panel module. タッチパネルモジュールの構成例を示す断面図。Sectional drawing which shows the structural example of a touch-panel module. トランジスタの構成例を示す上面図、及び断面図。3A and 3B are a top view and a cross-sectional view illustrating a structural example of a transistor. トランジスタの構成例を示す上面図、及び断面図。3A and 3B are a top view and a cross-sectional view illustrating a structural example of a transistor. トランジスタの構成例を示す上面図、及び断面図。3A and 3B are a top view and a cross-sectional view illustrating a structural example of a transistor. トランジスタの構成例を示す上面図、及び断面図。3A and 3B are a top view and a cross-sectional view illustrating a structural example of a transistor. トランジスタの構成例を示す上面図、及び断面図。3A and 3B are a top view and a cross-sectional view illustrating a structural example of a transistor. トランジスタの構成例を示す断面図。FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a structural example of a transistor. タッチパネルモジュールを備えた表示モジュールの構成例を示す図。The figure which shows the structural example of the display module provided with the touch-panel module. 電子機器の構成例を説明する図。6A to 6C each illustrate a structural example of an electronic device.

以下に、本発明の実施の形態を説明する。ただし、本発明の一形態は、以下の説明に限定されず、本発明の趣旨およびその範囲から逸脱することなくその形態およ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。したがって、本発明の一形態は、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。 Embodiments of the present invention will be described below. However, one form of the present invention is not limited to the following description, and it is easily understood by those skilled in the art that the form and details can be variously changed without departing from the spirit and scope of the present invention. To be done. Therefore, one embodiment of the present invention should not be construed as being limited to the description of the embodiments below.

以下に示される複数の実施の形態は適宜組み合わせることが可能である。また1の実施の形態の中に、複数の構成例(作製方法例、動作方法例等も含む。)が示される場合は、互いに構成例を適宜組み合わせること、および他の実施の形態に記載された1または複数の構成例と適宜組み合わせることも可能である。 A plurality of embodiments shown below can be combined appropriately. In the case where a plurality of configuration examples (including an example of a manufacturing method, an example of an operation method, and the like) are shown in one embodiment, the configuration examples are appropriately combined with each other, and described in other embodiments. It is also possible to appropriately combine one or more configuration examples.

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

なお、本明細書で説明する各図において、各構成の大きさ、層の厚さ、または領域は、明瞭化のために誇張されている場合がある。よって、必ずしもそのスケールに限定されない。 Note that in each drawing described in this specification, the size, the layer thickness, or the region of each component is exaggerated for clarity in some cases. Therefore, it is not necessarily limited to that scale.

なお、本明細書等における「第1」、「第2」等の序数詞は、構成要素の混同を避けるために付す場合があり、その場合は、数的に限定するものではない。 Note that the ordinal numbers such as “first” and “second” in this specification and the like are sometimes added to avoid confusion among components, and in that case, the ordinal numbers are not limited numerically.

なお、「膜」という言葉と、「層」という言葉とは、互いに入れ替えることが可能である場合がある。例えば、「導電層」という用語を、「導電膜」という用語に変更することや、「絶縁膜」という用語を、「絶縁層」という用語に変更することが可能な場合がある。 Note that the word "film" and the word "layer" may be interchangeable. For example, it may be possible to change the term "conductive layer" to the term "conductive film", or to change the term "insulating film" to the term "insulating layer".

〔実施の形態1〕
本実施の形態では、入力装置(タッチセンサ)の構成例、及び本発明の一態様の入力装置と表示装置(表示パネル)を備える入出力装置(タッチパネル)の構成例について説明する。
[Embodiment 1]
In this embodiment, an example of a structure of an input device (touch sensor) and an example of a structure of an input/output device (touch panel) including the input device of one embodiment of the present invention and a display device (display panel) will be described.

本明細書等において、タッチパネルは、表示面に画像等を表示(出力)する表示機能と、表示面に指やスタイラスなどの被検知体が触れる、または近接することを検知するタッチセンサの機能とを有する。したがって、タッチパネルは入出力装置の一態様である。 In this specification and the like, a touch panel has a display function of displaying (outputting) an image or the like on a display surface, and a touch sensor function of detecting that a detected object such as a finger or a stylus touches or approaches the display surface. Have. Therefore, the touch panel is an aspect of the input/output device.

本明細書等では、タッチパネルの基板に、例えばFPC(Flexible Printed Circuit)もしくはTCP(Tape Carrier Package)などのコネクターが取り付けられたもの、または基板にCOG(Chip On Glass)方式によりIC(集積回路)が実装されたものを、タッチパネルモジュール、または単にタッチパネルと呼ぶ場合がある。 In this specification and the like, a connector of a touch panel substrate such as an FPC (Flexible Printed Circuit) or a TCP (Tape Carrier Package) is attached, or an IC (integrated circuit) is attached to the substrate by a COG (Chip On Glass) method. In some cases, the one in which is mounted is referred to as a touch panel module, or simply a touch panel.

以下では、本発明の一態様のタッチセンサとして、静電容量方式のタッチセンサを適用した場合について説明する。静電容量方式には、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には、主に駆動方式の違いから、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。 Hereinafter, a case where a capacitive touch sensor is applied as the touch sensor of one embodiment of the present invention will be described. As the electrostatic capacity method, there are a surface type electrostatic capacity method, a projection type electrostatic capacity method and the like. The projected electrostatic capacitance method includes a self-capacitance method, a mutual capacitance method, etc., mainly due to the difference in driving method. The use of the mutual capacitance method is preferable because simultaneous multipoint detection is possible.

静電容量方式のタッチセンサは、誘電体を挟む一対の導電層を備える。これらにより、容量が形成される。一対の導電層に被検知体が触れる、または近接することにより、一対の導電層間の容量の大きさが変化することを利用して、検知を行うことができる。一対の導電層は、それぞれ開口を有することが好ましい。複数の開口を有するメッシュ状の形状を有することがより好ましい。当該開口と、表示素子とが互いに重なるように配置する構成とすることが好ましい。こうすることで、表示素子からの光が当該開口を介して外部に射出されるため、一対の導電層は透光性を有する必要がなくなる。よって、一対の導電層の材料に、透光性導電性材料よりも低抵抗な金属や合金などの材料を選択することが可能となる。したがって、検出信号の遅延が低減され、タッチパネルの検出感度を高めることができる。また、タッチセンサの大型化が容易となるため、携帯型電子機器だけでなくテレビジョン等の大画面を持つ電子機器にも、タッチセンサを好適に適用することができる。 A capacitance type touch sensor includes a pair of conductive layers sandwiching a dielectric. These form a capacitor. Detection can be performed by utilizing the fact that the size of the capacitance between the pair of conductive layers changes when the detection target touches or approaches the pair of conductive layers. It is preferable that the pair of conductive layers each have an opening. It is more preferable to have a mesh-like shape having a plurality of openings. It is preferable that the opening and the display element be arranged so as to overlap with each other. By doing so, light from the display element is emitted to the outside through the opening, so that the pair of conductive layers does not need to have a light-transmitting property. Therefore, it is possible to select a material such as a metal or an alloy having a resistance lower than that of the translucent conductive material as the material of the pair of conductive layers. Therefore, the delay of the detection signal is reduced and the detection sensitivity of the touch panel can be increased. Further, since the touch sensor can be easily increased in size, the touch sensor can be suitably applied not only to a portable electronic device but also to an electronic device having a large screen such as a television.

タッチセンサの一対の導電層がメッシュ状の形状を有する場合、一対の導電層は表示素子からの光の光路を避けて配置されることとなるので、原理的にモアレが生じないという効果を奏する。そのため、極めて表示品位の高いタッチパネルを実現することができる。ここでモアレとは、2以上の周期性を有するパターンを重ねたときに生じる干渉縞のことをいう。 In the case where the pair of conductive layers of the touch sensor has a mesh shape, the pair of conductive layers are arranged so as to avoid the optical path of light from the display element, and thus, in principle, moire does not occur. .. Therefore, a touch panel with extremely high display quality can be realized. Here, moire refers to interference fringes that occur when patterns having a periodicity of 2 or more are superposed.

タッチパネルの表示装置は、アクティブマトリクス型表示装置で構成することが好ましい。表示装置の表示素子としては、液晶素子、MEMS(Micro Electro Mechanical System)を利用した光学素子、有機EL(Electro Luminescence)素子や発光ダイオード(LED:Light Emitting Diode)等の発光素子、電気泳動素子など、様々な表示素子を用いることができる。 The display device of the touch panel is preferably composed of an active matrix type display device. As a display element of the display device, a liquid crystal element, an optical element using a Micro Electro Mechanical System (MEMS), a light emitting element such as an organic EL (Electro Luminescence) element or a light emitting diode (LED), an electrophoretic element, etc. Various display elements can be used.

タッチパネルの表示装置には、液晶素子を用いた反射型の液晶表示装置を適用することが好ましい。反射型の液晶表示装置を用いることで、透過型の液晶表示装置に比べて消費電力を著しく低減させることが可能となる。 A reflective liquid crystal display device using a liquid crystal element is preferably applied to the display device of the touch panel. By using the reflective liquid crystal display device, it is possible to significantly reduce power consumption as compared with the transmissive liquid crystal display device.

さらに、タッチセンサを構成する一対の導電層を、タッチパネルが有する一対の基板の内側に配置することが好ましい。この時特に、タッチセンサを構成する導電層として複数の開口を有する形状とすることが好ましい。このような導電層はその表面積を低減することができる。そのため例えば開口を有さない透光性を有する導電膜を用いた場合に比べて、表示素子を駆動させる際の電気的なノイズがタッチセンサを構成する導電層へ伝わりにくい構成とすることができる。すなわち、一対の基板の間に表示素子とタッチセンサを構成する導電層の両方を挟持しても、高い検知感度を実現することができる。その結果、薄さと、高い検知感度が両立されたタッチパネルを実現することができる。 Further, it is preferable that the pair of conductive layers forming the touch sensor be arranged inside the pair of substrates included in the touch panel. At this time, it is particularly preferable that the conductive layer forming the touch sensor has a shape having a plurality of openings. Such a conductive layer can reduce its surface area. Therefore, for example, compared to the case where a light-transmitting conductive film having no opening is used, electrical noise when driving a display element can be less likely to be transmitted to a conductive layer included in the touch sensor. .. That is, even if both the display element and the conductive layer forming the touch sensor are sandwiched between the pair of substrates, high detection sensitivity can be realized. As a result, it is possible to realize a touch panel having both thinness and high detection sensitivity.

タッチセンサを構成する一対の導電層が設けられる基板に、定電位を供給可能な導電層を設けてもよい。このような導電層は、シールド層として機能させることができる。具体的には、当該導電層により、表示素子を駆動する回路からのノイズがタッチセンサに伝わることを防ぐことができる。当該導電層により、タッチセンサを駆動した時のノイズが、表示素子や表示素子を駆動する回路などに伝わることを防ぐこともできる。そのため、例えば表示素子を駆動するタイミングと、タッチセンサを駆動するタイミングとをずらすことによりノイズの影響を抑制するなどといった対策を講じることなく、表示パネルとタッチセンサとを両方とも駆動させることや、これらを独立して駆動することなどが可能となる。したがって、例えば表示素子の駆動周波数(フレームレートともいう)を高めることで滑らかな動画表示を行うことができる。また例えばタッチセンサの駆動周波数を高くすることで、検出精度を上げることが可能となる。表示素子の駆動周波数と、タッチセンサの駆動周波数とをそれぞれ個別に自由に設定することができる。例えば、状況によりいずれか一方、または両方の駆動周波数を低く設定する期間を設けることで、消費電力の低減を図ることも可能となる。 A conductive layer capable of supplying a constant potential may be provided on a substrate provided with a pair of conductive layers that form the touch sensor. Such a conductive layer can function as a shield layer. Specifically, the conductive layer can prevent noise from a circuit for driving the display element from being transmitted to the touch sensor. The conductive layer can prevent noise generated when the touch sensor is driven from being transmitted to a display element, a circuit that drives the display element, or the like. Therefore, for example, without taking measures such as suppressing the influence of noise by shifting the timing of driving the display element and the timing of driving the touch sensor, and driving both the display panel and the touch sensor, It is possible to drive these independently. Therefore, for example, a smooth moving image can be displayed by increasing the drive frequency (also referred to as a frame rate) of the display element. Further, for example, by increasing the drive frequency of the touch sensor, it is possible to improve the detection accuracy. The drive frequency of the display element and the drive frequency of the touch sensor can be freely set individually. For example, depending on the situation, it is possible to reduce power consumption by providing a period in which either or both drive frequencies are set low.

[タッチパネルモジュールの構成例]
図1(A)は、本発明の一態様のタッチパネルモジュール10の斜視概略図である。図1(B)は、タッチパネルモジュール10の分解斜視概略図である。タッチパネルモジュール10は、基板31と基板21とが貼り合わされた構成を有する。タッチセンサ22は、基板21側に設けられている。基板31には、表示パネルを構成する回路が設けられている。
[Configuration example of touch panel module]
FIG. 1A is a schematic perspective view of a touch panel module 10 according to one embodiment of the present invention. FIG. 1B is a schematic exploded perspective view of the touch panel module 10. The touch panel module 10 has a configuration in which a substrate 31 and a substrate 21 are bonded together. The touch sensor 22 is provided on the substrate 21 side. Circuits that form a display panel are provided on the substrate 31.

基板21には、配線29、FPC41が設けられている。基板21の基板31と対向する側の面に、タッチセンサ22が設けられている。タッチセンサ22は、電極23―25等を有する。配線29はこれら電極とFPC41とを電気的に接続する。FPC41によって、タッチセンサ22に外部信号や電力が供給され、タッチセンサ22で生成された信号が外部に出力される。なお、FPC41を備えない形態も、タッチパネルモジュール、またはタッチパネルと呼ぶ場合がある。 Wiring 29 and FPC 41 are provided on the substrate 21. The touch sensor 22 is provided on the surface of the substrate 21 facing the substrate 31. The touch sensor 22 has electrodes 23-25 and the like. The wiring 29 electrically connects these electrodes and the FPC 41. An external signal or power is supplied to the touch sensor 22 by the FPC 41, and the signal generated by the touch sensor 22 is output to the outside. The form without the FPC 41 may also be referred to as a touch panel module or a touch panel.

タッチセンサ22が形成された基板21は、単体でタッチセンサ基板、またはタッチパネルモジュールとして機能することができる。そのため、例えば、このような基板を、表示パネルの表示面側に貼り付けることで、タッチパネルを形成することもできる。 The substrate 21 on which the touch sensor 22 is formed can function as a touch sensor substrate or a touch panel module by itself. Therefore, for example, a touch panel can be formed by attaching such a substrate to the display surface side of the display panel.

タッチセンサ22は、複数の電極23、複数の電極24、及び複数の電極25を有する。電極23は、一方向に延伸した形状を有する。複数の電極23は延伸方向と交差する方向に沿って配置されている。ここでは、複数の電極23の延伸方向を「Y方向」と呼び、Y方向と交差する方向(複数の電極23の配置方向)を「X方向」と呼ぶこととする。複数の電極24は、隣接する2つの電極23の間に位置するように設けられている。電極25は、X方向で隣接する2つの電極24を電気的に接続する。したがって、電極25によって電気的に接続されている複数の電極24はX方向に延伸された1の導電層を構成する。電極23と電極25とは互いに重なる領域を有する。電極23と電極25との間には絶縁層が設けられている。 The touch sensor 22 has a plurality of electrodes 23, a plurality of electrodes 24, and a plurality of electrodes 25. The electrode 23 has a shape extending in one direction. The plurality of electrodes 23 are arranged along a direction intersecting the extending direction. Here, the extending direction of the plurality of electrodes 23 is referred to as “Y direction”, and the direction intersecting the Y direction (arrangement direction of the plurality of electrodes 23) is referred to as “X direction”. The plurality of electrodes 24 are provided so as to be located between two adjacent electrodes 23. The electrode 25 electrically connects two electrodes 24 adjacent to each other in the X direction. Therefore, the plurality of electrodes 24 that are electrically connected by the electrodes 25 form one conductive layer extending in the X direction. The electrode 23 and the electrode 25 have a region overlapping with each other. An insulating layer is provided between the electrodes 23 and 25.

隣接する電極23と電極24との間には容量が形成されている。例えば、投影型静電容量方式の方法を用いる場合には、電極23と電極24のうち一方を送信側の電極として、他方を受信側の電極として用いることができる。 A capacitance is formed between the adjacent electrode 23 and electrode 24. For example, in the case of using the projection electrostatic capacitance method, one of the electrodes 23 and 24 can be used as the transmitting side electrode and the other can be used as the receiving side electrode.

なお、電極23、電極24、電極25に用いることができる材料は、抵抗率が低いものが望ましい。例えば、銀、銅、アルミニウムなどの金属を用いることができる。非常に細い(例えば、直径が数ナノメール)多数の導電体を用いて構成されるような金属ナノワイヤを用いてもよい。一例としては、Agナノワイヤ、Cuナノワイヤ、Alナノワイヤなどを用いてもよい。Agナノワイヤの場合、例えば光透過率は89%以上、シート抵抗値は40Ω/□以上100Ω/□以下を実現することができる。タッチパネルモジュール10を構成する配線や電極をこれらの材料で形成することができる。なお、このような金属ナノワイヤは透過率が高いため、表示素子に用いる電極、例えば、画素電極や共通電極に、当該金属ナノワイヤを用いてもよい。 It is desirable that the material used for the electrodes 23, 24, and 25 has a low resistivity. For example, a metal such as silver, copper or aluminum can be used. It is also possible to use metal nanowires that are composed of a large number of conductors that are very thin (eg, a diameter of several nanometers). As an example, Ag nanowires, Cu nanowires, Al nanowires, etc. may be used. In the case of Ag nanowires, for example, a light transmittance of 89% or more and a sheet resistance value of 40Ω/□ or more and 100Ω/□ or less can be realized. Wirings and electrodes forming the touch panel module 10 can be formed of these materials. Since such a metal nanowire has high transmittance, the metal nanowire may be used for an electrode used for a display element, for example, a pixel electrode or a common electrode.

基板31上には、表示部32、回路34、および配線35が設けられている。配線35はFPC42と電気的に接続されている。FPC42、および配線35を介して、表示部32および回路34に外部から信号および電力が供給される。表示部32には、複数の画素33がマトリックス状に配置されている。 The display unit 32, the circuit 34, and the wiring 35 are provided on the substrate 31. The wiring 35 is electrically connected to the FPC 42. Signals and electric power are externally supplied to the display unit 32 and the circuit 34 through the FPC 42 and the wiring 35. The display unit 32 has a plurality of pixels 33 arranged in a matrix.

表示部32でカラー表示を行う場合、画素33は、異なる色を表示する複数の副画素を含む。例えば、画素33は、異なる色を表示する3の副画素(33R、33G、33B)から構成することができる。副画素33R、副画素33G、副画素33Bの表示色は、それぞれ、赤、緑、青である。 When performing color display on the display unit 32, the pixel 33 includes a plurality of sub-pixels that display different colors. For example, the pixel 33 can be composed of three sub-pixels (33R, 33G, 33B) that display different colors. The display colors of the sub pixel 33R, the sub pixel 33G, and the sub pixel 33B are red, green, and blue, respectively.

回路34は、表示部32と同一工程で基板31に作製される。回路34としては、例えばゲート駆動回路を基板31に設ければよい。また、ソース駆動回路も基板31に設けてもよい。表示部32を駆動するための一部の回路をICチップに組み込み、このICチップをCOG方式により基板31に実装してもよいし、ICチップが実装されたFPC、TAB、またはTCP等を基板31に取り付けることもできる。 The circuit 34 is manufactured on the substrate 31 in the same process as the display unit 32. As the circuit 34, for example, a gate drive circuit may be provided on the substrate 31. Further, the source driver circuit may be provided on the substrate 31. A part of the circuit for driving the display unit 32 may be incorporated in an IC chip and the IC chip may be mounted on the substrate 31 by the COG method, or an FPC, TAB, TCP or the like on which the IC chip is mounted is mounted on the substrate. It can also be attached to 31.

基板21、31には、平坦面を有する材料を用いることができる。表示素子からの光を取り出す側の基板には、該光を透過する材料を用いる。例えば、ガラス、石英、セラミック、サファイヤ、有機樹脂などの材料を用いることができる。ガラスとしては、例えば、無アルカリガラス、バリウムホウケイ酸ガラス、アルミノホウケイ酸ガラス等を用いることができる。可撓性及び可視光に対する透過性を有する材料としては、例えば、可撓性を有する程度の厚さのガラスや、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、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)樹脂等が挙げられる。特に、熱膨張係数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、ガラス繊維に有機樹脂を含浸した基板や、無機フィラーを有機樹脂に混ぜて熱膨張係数を下げた基板を使用することもできる。このような材料を用いた基板は、重量が軽いため、該基板を用いたタッチパネルも軽量にすることができる。 A material having a flat surface can be used for the substrates 21 and 31. A material that transmits the light is used for the substrate on the side from which the light from the display element is extracted. For example, materials such as glass, quartz, ceramics, sapphire, and organic resin can be used. As the glass, for example, non-alkali glass, barium borosilicate glass, aluminoborosilicate glass or the like can be used. Examples of the material having flexibility and transparency to visible light include, for example, glass having a thickness of flexibility, polyester resins such as polyethylene terephthalate (PET) and polyethylene naphthalate (PEN), and polyacrylonitrile resin. , Polyimide resin, polymethylmethacrylate resin, polycarbonate (PC) resin, polyethersulfone (PES) resin, polyamide resin, cycloolefin resin, polystyrene resin, polyamideimide resin, polyvinyl chloride resin, polytetrafluoroethylene (PTFE) resin Etc. In particular, it is preferable to use a material having a low coefficient of thermal expansion, and for example, a polyamideimide resin, a polyimide resin, PET or the like can be preferably used. It is also possible to use a substrate in which glass fibers are impregnated with an organic resin or a substrate in which an inorganic filler is mixed with an organic resin to reduce the coefficient of thermal expansion. Since a substrate using such a material has a low weight, a touch panel using the substrate can also be lightweight.

薄い基板を用いることで、タッチパネルの軽量化、薄型化を図ることができる。さらに、可撓性を有する程度の厚さの基板を用いることで、可撓性を有するタッチパネルを実現できる。 By using a thin substrate, the touch panel can be reduced in weight and thickness. Further, a flexible touch panel can be realized by using a substrate having a thickness that is flexible.

また、発光を取り出さない側の基板は、透光性を有していなくてもよいため、上記に挙げた基板の他に、金属材料や合金材料を用いた金属基板、セラミック基板、または半導体基板等を用いることもできる。金属材料や合金材料は熱伝導性が高く、封止基板全体に熱を容易に伝導できるため、タッチパネルの局所的な温度上昇を抑制することができ、好ましい。可撓性や曲げ性を得るためには、金属基板の厚さは、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。 In addition, since the substrate from which light is not emitted does not have to have a light-transmitting property, a metal substrate using a metal material or an alloy material, a ceramic substrate, or a semiconductor substrate in addition to the above substrates. Etc. can also be used. Metallic materials and alloy materials are preferable because they have high thermal conductivity and can easily conduct heat to the entire sealing substrate, so that local temperature rise of the touch panel can be suppressed. In order to obtain flexibility and bendability, the thickness of the metal substrate is preferably 10 μm or more and 200 μm or less, and more preferably 20 μm or more and 50 μm or less. The material forming the metal substrate is not particularly limited, but for example, aluminum, copper, nickel, or an alloy of a metal such as an aluminum alloy or stainless steel can be preferably used.

また、導電性の基板の表面を酸化する、又は表面に絶縁膜を形成するなどにより、絶縁処理が施された基板を用いてもよい。例えば、スピンコート法やディップ法などの塗布法、電着法、蒸着法、又はスパッタリング法などを用いて絶縁膜を形成してもよいし、酸素雰囲気で放置する又は加熱するほか、陽極酸化法などによって、基板の表面に酸化膜を形成してもよい。 Alternatively, a substrate that has been subjected to an insulation treatment by oxidizing the surface of a conductive substrate or forming an insulating film on the surface may be used. For example, the insulating film may be formed by using a coating method such as a spin coating method or a dipping method, an electrodeposition method, a vapor deposition method, or a sputtering method. Alternatively, the insulating film may be left standing in an oxygen atmosphere or heated, or an anodizing method may be used. For example, an oxide film may be formed on the surface of the substrate.

可撓性を有する基板としては、上記材料を用いた層が、タッチパネル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。また、水分等による表示素子の寿命の低下等を抑制するために、窒化シリコン膜、酸化窒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の透水性の低い絶縁膜を有していてもよい。 As a flexible substrate, a layer using the above material is a hard coat layer (for example, a silicon nitride layer) that protects the surface of the touch panel from scratches, or a layer of a material that can disperse pressure (for example, Aramid resin layer or the like) and the like. In addition, in order to suppress a decrease in life of the display element due to moisture or the like, a water-permeable film such as a film containing nitrogen and silicon such as a silicon nitride film or a silicon oxynitride film or a film containing nitrogen and aluminum such as an aluminum nitride film is used. You may have the insulating film with low property.

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、信頼性の高いタッチパネルとすることができる。 The substrate can also be used by stacking a plurality of layers. In particular, with a structure having a glass layer, the barrier property against water and oxygen can be improved and a highly reliable touch panel can be obtained.

例えば、ガラス層、接着層、及び有機樹脂層の順に積層した基板を用いることができる。当該ガラス層の厚さは、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タッチパネルモジュール10とすることができる。 For example, a substrate in which a glass layer, an adhesive layer, and an organic resin layer are stacked in this order can be used. The thickness of the glass layer is 20 μm or more and 200 μm or less, preferably 25 μm or more and 100 μm or less. The glass layer having such a thickness can simultaneously realize high barrier properties against water and oxygen and flexibility. The thickness of the organic resin layer is 10 μm or more and 200 μm or less, preferably 20 μm or more and 50 μm or less. By providing such an organic resin layer, cracks and cracks in the glass layer can be suppressed and mechanical strength can be improved. By applying such a composite material of the glass material and the organic resin to the substrate, the flexible touch panel module 10 having extremely high reliability can be obtained.

タッチパネルモジュール10の導電層に用いる材料としては、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などの金属、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。例えば、シリコンを含むアルミニウム膜の単層構造、チタン膜上にアルミニウム膜を積層する二層構造、タングステン膜上にアルミニウム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、チタン膜上に銅膜を積層する二層構造、タングステン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、マンガンを含む銅を用いると、エッチングによる形状の制御性が高まるため好ましい。 As a material used for the conductive layer of the touch panel module 10, a metal such as aluminum, titanium, chromium, nickel, copper, yttrium, zirconium, molybdenum, silver, tantalum, or tungsten, or an alloy containing this as a main component has a single-layer structure. Alternatively, it can be used as a laminated structure. For example, a single-layer structure of an aluminum film containing silicon, a two-layer structure of laminating an aluminum film on a titanium film, a two-layer structure of laminating an aluminum film on a tungsten film, and a copper film on a copper-magnesium-aluminum alloy film. Stacked two-layer structure, two-layer structure in which a copper film is stacked on a titanium film, two-layer structure in which a copper film is stacked on a tungsten film, a titanium film or a titanium nitride film, and the titanium film or the titanium nitride film A three-layer structure in which an aluminum film or a copper film is further laminated, and a titanium film or a titanium nitride film is further formed thereon, a molybdenum film or a molybdenum nitride film, and an aluminum film or a copper film overlaid on the molybdenum film or the molybdenum nitride film. There is a three-layer structure in which films are stacked and a molybdenum film or a molybdenum nitride film is further formed thereover. Note that a transparent conductive material containing indium oxide, tin oxide, or zinc oxide may be used. Further, it is preferable to use copper containing manganese because controllability of a shape by etching is improved.

また、透光性を有する導電性材料としては、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またはグラフェンを用いることができる。または、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、またはチタンなどの金属材料や、該金属材料を含む合金材料を用いることができる。または、該金属材料の窒化物(例えば、窒化チタン)などを用いてもよい。なお、金属材料、合金材料(またはそれらの窒化物)を用いる場合には、透光性を有する程度に薄くすればよい。また、上記材料の積層膜を導電層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インジウムスズ酸化物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。 As the light-transmitting conductive material, a conductive oxide such as indium oxide, indium tin oxide, indium zinc oxide, zinc oxide, or zinc oxide to which gallium is added, or graphene can be used. Alternatively, a metal material such as gold, silver, platinum, magnesium, nickel, tungsten, chromium, molybdenum, iron, cobalt, copper, palladium, or titanium, or an alloy material containing the metal material can be used. Alternatively, a nitride of the metal material (for example, titanium nitride) or the like may be used. Note that when a metal material or an alloy material (or a nitride thereof) is used, it may be thin enough to have a light-transmitting property. Alternatively, a stacked film of any of the above materials can be used as the conductive layer. For example, it is preferable to use a stacked film of an alloy of silver and magnesium and indium tin oxide because conductivity can be increased.

タッチパネルモジュール10に用いられる絶縁材料としては、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、シロキサン結合を有する樹脂などの樹脂材料、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン、窒化シリコン、酸化アルミニウムなどの無機絶縁材料を用いることができる。 Examples of the insulating material used for the touch panel module 10 include resin materials such as acrylic resin, epoxy resin, polyimide resin, and resin having a siloxane bond, silicon oxide, silicon oxynitride, silicon nitride oxide, silicon nitride, aluminum oxide, and the like. An inorganic insulating material can be used.

表示パネルを液晶パネルとする場合、様々なモードの液晶パネルを適用することができる。液晶パネルには、例えばVA(Vertical Alignment)モード、TN(Twisted Nematic)モード、IPS(In−Plane−Switching)モード、FFS(Fringe Field Switching)モード、ASM(Axially Symmetric aligned Micro−cell)モード、OCB(Optically Compensated Birefringence)モード、FLC(Ferroelectric Liquid Crystal)モード、AFLC(AntiFerroelectric Liquid Crystal)モード等が適用された液晶素子を用いることができる。 When the display panel is a liquid crystal panel, liquid crystal panels of various modes can be applied. The liquid crystal panel has, for example, a VA (Vertical Alignment) mode, a TN (Twisted Nematic) mode, an IPS (In-Plane-Switching) mode, an FFS (Fringe Field Switching) mode, an ASM (Axially Symmetrical Organic), and an ASM (Axially Symmetrical Organic) mode. A liquid crystal element to which an (Optically Compensated Birefringence) mode, a FLC (Ferroelectric Liquid Crystal) mode, an AFLC (Antiferroelectric Liquid Crystal) mode, or the like is applied can be used.

また、タッチパネルモジュール10にノーマリーブラック型の液晶表示装置、例えば垂直配向(VA)モードを採用した透過型の液晶表示装置を適用してもよい。垂直配向モードとしては、MVA(Multi−Domain Vertical Alignment)モード、PVA(Patterned Vertical Alignment)モード、ASVモードなどを用いることができる。 Further, a normally black type liquid crystal display device, for example, a transmission type liquid crystal display device adopting a vertical alignment (VA) mode may be applied to the touch panel module 10. As the vertical alignment mode, MVA (Multi-Domain Vertical Alignment) mode, PVA (Patterned Vertical Alignment) mode, ASV mode and the like can be used.

液晶素子は、液晶の光学的変調作用によって光の透過または非透過を制御する素子である。なお、液晶の光学的変調作用は、液晶にかかる電界(横方向の電界、縦方向の電界又は斜め方向の電界を含む)によって制御される。液晶素子に用いる液晶としては、サーモトロピック液晶、低分子液晶、高分子液晶、高分子分散型液晶(PDLC:Polymer Dispersed Liquid Crystal)、強誘電性液晶、反強誘電性液晶等を用いることができる。これらの液晶材料は、条件により、コレステリック相、スメクチック相、キュービック相、カイラルネマチック相、等方相等を示す。 The liquid crystal element is an element that controls transmission or non-transmission of light by an optical modulation action of liquid crystal. Note that the optical modulation action of the liquid crystal is controlled by an electric field applied to the liquid crystal (including a horizontal electric field, a vertical electric field, or an oblique electric field). As the liquid crystal used in the liquid crystal element, thermotropic liquid crystal, low-molecular liquid crystal, polymer liquid crystal, polymer dispersed liquid crystal (PDLC: Polymer Dispersed Liquid Crystal), ferroelectric liquid crystal, antiferroelectric liquid crystal, or the like can be used. .. These liquid crystal materials show a cholesteric phase, a smectic phase, a cubic phase, a chiral nematic phase, an isotropic phase, etc. depending on the conditions.

また、液晶材料としては、ポジ型の液晶、またはネガ型の液晶のいずれを用いてもよく、適用するモードや設計に応じて最適な液晶材料を用いればよい。 Further, as the liquid crystal material, either a positive type liquid crystal or a negative type liquid crystal may be used, and an optimal liquid crystal material may be used depending on the mode and design to be applied.

また、横電界モードを採用する場合、配向膜を用いないブルー相を示す液晶を用いてもよい。ブルー相は液晶相の一つであり、コレステリック液晶を昇温していくと、コレステリック相から等方相へ転移する直前に発現する相である。ブルー相は狭い温度範囲でしか発現しないため、温度範囲を改善するために数重量%以上のカイラル剤を混合させた液晶組成物を液晶層に用いる。ブルー相を示す液晶とカイラル剤とを含む液晶組成物は、応答速度が短く、光学的等方性である。また、ブルー相を示す液晶とカイラル剤とを含む液晶組成物は、配向処理が不要であり、視野角依存性が小さい。また配向膜を設けなくてもよいのでラビング処理も不要となるため、ラビング処理によって引き起こされる静電破壊を防止することができ、作製工程中の液晶表示装置の不良や破損を軽減することができる。 In the case of adopting the horizontal electric field mode, liquid crystal exhibiting a blue phase for which an alignment film is unnecessary may be used. The blue phase is one of the liquid crystal phases, and is a phase that appears immediately before the transition from the cholesteric phase to the isotropic phase when the temperature of the cholesteric liquid crystal is increased. Since the blue phase appears only in a narrow temperature range, a liquid crystal composition in which a chiral agent of several wt% or more is mixed is used for the liquid crystal layer in order to improve the temperature range. A liquid crystal composition containing a liquid crystal exhibiting a blue phase and a chiral agent has a short response speed and is optically isotropic. A liquid crystal composition containing a liquid crystal exhibiting a blue phase and a chiral agent does not require alignment treatment and has small viewing angle dependence. Further, since it is not necessary to provide an alignment film, rubbing treatment is unnecessary, and thus electrostatic breakdown caused by the rubbing treatment can be prevented and defects and damages of the liquid crystal display device during a manufacturing process can be reduced. ..

図2(A)、図2(B)はタッチセンサの構成例を説明するための平面図である。図2(A)には、電極23と電極24のレイアウト例を示す。図2(B)は、電極23と電極25との交差部分を模式的に示した図である。 2A and 2B are plan views for explaining a configuration example of the touch sensor. FIG. 2A shows a layout example of the electrodes 23 and 24. FIG. 2B is a diagram schematically showing the intersection of the electrode 23 and the electrode 25.

電極23と電極24は、基板21の同じ絶縁表面上に設けられている。電極23、電極24は同一の工程で形成される。絶縁表面上に導電膜161を形成し、導電膜161を加工することで、これらが形成される。 The electrode 23 and the electrode 24 are provided on the same insulating surface of the substrate 21. The electrode 23 and the electrode 24 are formed in the same process. These are formed by forming the conductive film 161 on the insulating surface and processing the conductive film 161.

電極23は、タッチセンサ22のY方向電極として機能する。電極23は、複数の電極23AがY方向に並んだ構造を有する。電極23Aは、四角形状であり、格子状に配置された複数の配線23aでなる。電極24は電極23Aと同様の構造であり、格子状に配置された複数の配線24aで構成されている。タッチセンサ22のX方向電極は、複数の電極25によって接続された複数の電極24aで構成されることとなる。 The electrode 23 functions as a Y-direction electrode of the touch sensor 22. The electrode 23 has a structure in which a plurality of electrodes 23A are arranged in the Y direction. The electrode 23A has a quadrangular shape and includes a plurality of wirings 23a arranged in a grid pattern. The electrode 24 has the same structure as the electrode 23A, and is composed of a plurality of wirings 24a arranged in a grid pattern. The X-direction electrode of the touch sensor 22 is composed of a plurality of electrodes 24a connected by a plurality of electrodes 25.

電極23および電極24は四角形のメッシュ電極(網目状電極)と呼ぶことができる。電極23、電極24をこのような構造とすることで、タッチセンサ22を介して、表示部32で表示される画像を見ることが可能である。よって、電極23、電極24は光の透過性を持たなくてもよいため、導電膜161には、金属、合金、金属化合物などの抵抗率が低い導電体膜を適用することができる。 The electrode 23 and the electrode 24 can be called a square mesh electrode (mesh electrode). With such a structure of the electrodes 23 and 24, the image displayed on the display unit 32 can be viewed through the touch sensor 22. Therefore, the electrode 23 and the electrode 24 do not need to have a light-transmitting property, and thus a conductive film having a low resistivity such as a metal, an alloy, or a metal compound can be used for the conductive film 161.

配線23a、配線24aの幅は50nm以上100μm以下とすることができる。これらの幅は、1μm以上50μm以下が好ましく、1μm以上20μm以下がより好ましい。このように、配線23a、配線24aの幅を小さくすることで、表示部32の画素33の間隔を狭めることが可能となるため、表示部32の開口率が向上される。よって、高精細な表示部32を実現できる。電極23の開口率(単位面積当たりの電極23の開口面積の割合)は20%以上100%未満とすることができる。開口率は、30%以上100%未満が好ましく、50%以上100%未満がより好ましい。電極24も同様である。 The width of the wiring 23a and the wiring 24a can be 50 nm or more and 100 μm or less. These widths are preferably 1 μm or more and 50 μm or less, and more preferably 1 μm or more and 20 μm or less. By thus reducing the widths of the wirings 23a and the wirings 24a, it becomes possible to narrow the interval between the pixels 33 of the display unit 32, and thus the aperture ratio of the display unit 32 is improved. Therefore, the high-definition display unit 32 can be realized. The aperture ratio of the electrode 23 (ratio of the aperture area of the electrode 23 per unit area) can be 20% or more and less than 100%. The aperture ratio is preferably 30% or more and less than 100%, more preferably 50% or more and less than 100%. The same applies to the electrode 24.

電極23、24を覆って絶縁層27が設けられている。絶縁層27上に、電極25、および電極26が形成される。電極25と電極26とは同一の工程で形成される。絶縁層27上の導電膜162を形成し、導電膜162を部分的に除去し、複数の開口162aを設けることで、1の電極26に対して、複数の電極25が形成される。 An insulating layer 27 is provided to cover the electrodes 23 and 24. The electrodes 25 and 26 are formed on the insulating layer 27. The electrode 25 and the electrode 26 are formed in the same process. The conductive film 162 is formed over the insulating layer 27, the conductive film 162 is partially removed, and a plurality of openings 162 a is provided, whereby a plurality of electrodes 25 is formed with respect to one electrode 26.

電極25と電極26は画素33の表示領域と重なるため、導電膜162は透光性を有する膜とする。よって、導電膜162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金属酸化物で形成することができる。また、In−Zn−Ga酸化物等の酸化物半導体と呼ばれている金属酸化物を低抵抗化することで、導電膜162に用いることができる。 Since the electrode 25 and the electrode 26 overlap with the display region of the pixel 33, the conductive film 162 is a light-transmitting film. Therefore, the conductive film 162 can be formed using a conductive metal oxide such as indium oxide, indium tin oxide, indium zinc oxide, zinc oxide, or zinc oxide to which gallium is added. Further, by reducing the resistance of a metal oxide called an oxide semiconductor such as an In—Zn—Ga oxide, the metal oxide can be used for the conductive film 162.

導電膜162に用いることができる金属酸化物は、酸素欠損及び/又は膜中の水素、水等の不純物濃度によって、抵抗率を制御することができる材料である。このような金属酸化物には、例えば、In−M−Zn酸化物(MはAl、Ti、Ga、Ge、Y、Zr、Sn、La、CeまたはHf等の金属)がある。金属酸化物の酸素欠損及び/又は不純物濃度が増加する処理を行うことで、金属酸化物の抵抗率を低くすることができる。例えば、導電膜162を金属酸化物から形成する場合、導電膜162の水素濃度は、8×1019atoms/cm以上、好ましくは1×1020atoms/cm以上、より好ましくは5×1020atoms/cm以上である。 The metal oxide that can be used for the conductive film 162 is a material whose resistivity can be controlled depending on oxygen vacancies and/or the concentration of impurities such as hydrogen and water in the film. Examples of such metal oxides include In-M-Zn oxides (M is a metal such as Al, Ti, Ga, Ge, Y, Zr, Sn, La, Ce, or Hf). The resistivity of the metal oxide can be lowered by performing the treatment for increasing the oxygen deficiency and/or the impurity concentration of the metal oxide. For example, when the conductive film 162 is formed of a metal oxide, the hydrogen concentration of the conductive film 162 is 8×10 19 atoms/cm 3 or higher, preferably 1×10 20 atoms/cm 3 or higher, more preferably 5×10 5. It is 20 atoms/cm 3 or more.

イオン注入法、イオンドーピング法、プラズマイマージョンイオンインプランテーション法などを用いて、水素、ボロン、リン、または窒素を金属酸化物に注入することで、金属酸化物の低抵抗化が可能である。 By implanting hydrogen, boron, phosphorus, or nitrogen into the metal oxide by an ion implantation method, an ion doping method, a plasma immersion ion implantation method, or the like, the resistance of the metal oxide can be reduced.

また、水素を放出することが可能な絶縁膜(代表的には窒化シリコン膜)を金属酸化物膜に接して形成し、加熱処理によって、低抵抗な金属酸化物膜を形成することができる。これは、絶縁膜から金属酸化物膜に水素を供給することができるからである。水素を放出することが可能な絶縁膜は、膜中の含有水素濃度が1×1022atoms/cm以上であると好ましい。このような絶縁膜を金属酸化物膜に接して形成することで、金属酸化物膜に効果的に水素を含有させることができる。 In addition, an insulating film capable of releasing hydrogen (typically a silicon nitride film) is formed in contact with the metal oxide film, and heat treatment is performed, whereby the metal oxide film having low resistance can be formed. This is because hydrogen can be supplied from the insulating film to the metal oxide film. The insulating film capable of releasing hydrogen preferably has a hydrogen concentration in the film of 1×10 22 atoms/cm 3 or more. By forming such an insulating film in contact with the metal oxide film, hydrogen can be effectively contained in the metal oxide film.

金属酸化物膜に含まれる水素は、金属原子と結合する酸素と反応して水になると共に、酸素が脱離した格子(または酸素が脱離した部分)に酸素欠損を形成する。該酸素欠損に水素が入ることで、キャリアである電子が生成される場合がある。また、水素の一部が金属原子と結合する酸素と結合することで、キャリアである電子を生成する場合がある。したがって、水素が含まれている絶縁膜と接して設けられた金属酸化物膜は、水素が含まれている絶縁膜と接していない金属酸化物膜よりもキャリア密度を高くすることができる。 Hydrogen contained in the metal oxide film reacts with oxygen bonded to a metal atom to be water, and also forms oxygen vacancies in a lattice from which oxygen is released (or a portion from which oxygen is released). When hydrogen enters the oxygen vacancies, electrons that are carriers may be generated. In addition, a part of hydrogen may be combined with oxygen which is combined with a metal atom to generate an electron which is a carrier. Therefore, the metal oxide film provided in contact with the insulating film containing hydrogen can have higher carrier density than the metal oxide film not in contact with the insulating film containing hydrogen.

また、プラズマ処理によって金属酸化物膜を低抵抗化することができる。例えば、プラズマ処理としては、希ガス(He、Ne、Ar、Kr、Xe)、水素、及び窒素の中から選ばれた一種以上を含むガスを用いたプラズマ処理が挙げられる。より具体的には、Ar雰囲気下でのプラズマ処理、Arと水素の混合ガス雰囲気下でのプラズマ処理、アンモニア雰囲気下でのプラズマ処理、Arとアンモニアの混合ガス雰囲気下でのプラズマ処理、または窒素雰囲気下でのプラズマ処理などが挙げられる。 Further, the resistance of the metal oxide film can be reduced by the plasma treatment. For example, as the plasma treatment, plasma treatment using a gas containing one or more selected from rare gases (He, Ne, Ar, Kr, and Xe), hydrogen, and nitrogen can be given. More specifically, plasma treatment under Ar atmosphere, plasma treatment under mixed gas atmosphere of Ar and hydrogen, plasma treatment under ammonia atmosphere, plasma treatment under mixed gas atmosphere of Ar and ammonia, or nitrogen. Examples include plasma treatment in an atmosphere.

上記プラズマ処理によって、金属酸化物膜は、酸素が脱離した格子(または酸素が脱離した部分)に酸素欠損を形成する。該酸素欠損は、キャリアを発生する要因になる場合がある。また、金属酸化物膜の近傍、より具体的には、金属酸化物膜の下側または上側に接する絶縁膜から水素が供給されると、上記酸素欠損と水素が結合することで、キャリアである電子を生成する場合がある。 By the above plasma treatment, the metal oxide film forms oxygen vacancies in the lattice from which oxygen is released (or the portion from which oxygen is released). The oxygen deficiency may cause carriers to be generated. Further, when hydrogen is supplied from the vicinity of the metal oxide film, more specifically, from the insulating film which is in contact with the lower side or the upper side of the metal oxide film, the oxygen vacancies and hydrogen are bonded to each other, which is a carrier. May generate electrons.

絶縁層27には、電極24と電極25とを接続するための開口27aが設けられている。一対の開口27aにおいて、電極25は隣接する2つの電極24を電気的に接続する。電極26は、表示パネルの対向基板側のコモン電極として機能させることができる。 The insulating layer 27 is provided with an opening 27a for connecting the electrode 24 and the electrode 25. In the pair of openings 27a, the electrode 25 electrically connects two adjacent electrodes 24. The electrode 26 can function as a common electrode on the counter substrate side of the display panel.

図2(B)の例では、各電極24において、1の配線24aに隣接する1の電極24との接続部を設けているが、複数の配線24aに、隣接する電極24との接続部を設けてもよい。図3に3の配線24aに接続部を設けた例を示す。図3の例では、2の中継配線24bおよび3の電極25によって、2の電極24間が接続されている。中継配線24bは、電極23、24と同じ工程で作製される。 In the example of FIG. 2B, each electrode 24 is provided with a connection portion with one electrode 24 adjacent to one wiring 24a, but a plurality of wirings 24a are provided with connection portions with adjacent electrodes 24. It may be provided. FIG. 3 shows an example in which a connection portion is provided on the wiring 24a of 3. In the example of FIG. 3, the two relay wirings 24 b and the three electrodes 25 connect the two electrodes 24. The relay wiring 24b is manufactured in the same process as the electrodes 23 and 24.

基板21には、カラーフィルタおよびブラックマトリクスが設けられている。ブラックマトリクスは遮光層の一種であり、副画素の混色を防ぐために設けられる。図4を参照して、電極24、カラーフィルタ、およびブラックマトリクス(BM)のレイアウトについて説明する。なお、電極23のレイアウトも電極24と同様である。図4(A)は、電極24とブラックマトリクスとのレイアウト例を示す模式図であり、図4(B)は、ブラックマトリクスとカラーフィルタのレイアウト例を示す模式図である。図4(A)、図4(B)には、4の配線24aによって形成される格子部分を示している。 The substrate 21 is provided with a color filter and a black matrix. The black matrix is a kind of light-shielding layer and is provided to prevent color mixture of subpixels. The layout of the electrodes 24, the color filters, and the black matrix (BM) will be described with reference to FIG. The layout of the electrode 23 is similar to that of the electrode 24. FIG. 4A is a schematic diagram showing a layout example of the electrodes 24 and the black matrix, and FIG. 4B is a schematic diagram showing a layout example of the black matrix and the color filter. 4(A) and 4(B) show a lattice portion formed by four wirings 24a.

BM160の形状も、電極24と同様に格子状である。4の配線24aで囲まれる領域内に、2行2列に画素33が設けられる。画素33は3の副画素で構成されている。画素33の開口率を低下させないようにするため電極24の各配線24aはBM160と重なるように設けられている。BM160の開口部に、層CR、層CG、層CBが設けられている。CR層、CG層、CB層はカラーフィルタを構成する着色層である。CR層、CG層、CB層は、赤色、緑色、青色の着色層である。 The shape of the BM 160 is also a grid shape like the electrode 24. Pixels 33 are provided in 2 rows and 2 columns in a region surrounded by four wirings 24a. The pixel 33 is composed of 3 sub-pixels. In order not to reduce the aperture ratio of the pixel 33, each wiring 24a of the electrode 24 is provided so as to overlap the BM 160. The layer CR, the layer CG, and the layer CB are provided in the opening of the BM 160. The CR layer, the CG layer, and the CB layer are colored layers forming a color filter. The CR layer, the CG layer, and the CB layer are red, green, and blue colored layers.

なお、電極24、BM160、カラーフィルタの積層順序は適宜設定することができる。例えば、基板21側から、BM160、カラーフィルタ、電極24の順に積層することができる。あるいは、BM160、電極24、カラーフィルタの順に積層することができる。 The order of laminating the electrode 24, the BM 160, and the color filter can be set appropriately. For example, the BM 160, the color filter, and the electrode 24 can be stacked in this order from the substrate 21 side. Alternatively, the BM 160, the electrode 24, and the color filter can be stacked in this order.

ここでは、画素33が有する3つの副画素の面積(BM160の開口部の面積)は、同じにしているが、副画素の面積を異ならせてもよい。例えば青色は視感度が比較的低いため、層CBの面積を最も広くしてもよい。あるいは、赤や緑は視感度が比較的高いため、層CRまたは層CGの面積を小さくすることもできる。 Here, the areas of the three sub-pixels included in the pixel 33 (the areas of the openings of the BM 160) are the same, but the areas of the sub-pixels may be different. For example, since blue has relatively low visibility, the layer CB may have the largest area. Alternatively, since red and green have relatively high visibility, it is possible to reduce the area of the layer CR or the layer CG.

また、画素33を構成する副画素の数は3に限定されない。例えば、4の副画素とすることができる。この場合、RGBを表示する3つの副画素に、白または黄を表示する副画素を追加することができる。 Further, the number of sub-pixels forming the pixel 33 is not limited to three. For example, there can be 4 sub-pixels. In this case, a sub-pixel displaying white or yellow can be added to the three sub-pixels displaying RGB.

以下に、図5―図10を参照して、タッチパネルモジュール10の幾つかのデバイス構造について説明する。ここでは、タッチパネルモジュール10の表示パネルが、FFS(Fringe Field Switching)モードの液晶パネルである例を示している。 Hereinafter, some device structures of the touch panel module 10 will be described with reference to FIGS. 5 to 10. Here, an example is shown in which the display panel of the touch panel module 10 is a liquid crystal panel in an FFS (Fringe Field Switching) mode.

<構成例1>
図5は、タッチパネルモジュール10の断面構造の概略図である。ここでは、図5に示すタッチパネルモジュール10を「タッチパネルモジュール10―1」と呼ぶこととする。
<Structure example 1>
FIG. 5 is a schematic diagram of a cross-sectional structure of the touch panel module 10. Here, the touch panel module 10 shown in FIG. 5 is referred to as “touch panel module 10-1”.

図5には、FPC42を含む領域、回路34を含む領域、表示部32およびタッチセンサ22を含む領域、FPC41を含む領域などの断面構造を示している。また、図5には、タッチセンサ22の部位22A、22Bの断面構造を示している。部位22Aは、2の電極24が電極25で接続されている部位であり、部位22Bは、電極24の開口部である。 FIG. 5 shows a cross-sectional structure of a region including the FPC 42, a region including the circuit 34, a region including the display unit 32 and the touch sensor 22, a region including the FPC 41, and the like. Further, FIG. 5 shows a cross-sectional structure of the portions 22A and 22B of the touch sensor 22. The part 22A is a part where the two electrodes 24 are connected by the electrode 25, and the part 22B is an opening of the electrode 24.

画素33は、3の副画素(33R、33G、33B)から構成されているとする。図5には、副画素33Rの断面構造を示している。副画素33Rは、トランジスタQ1、容量素子C1、液晶素子LC1、および層CRを有する。副画素33G、33Bも同様である。 The pixel 33 is assumed to be composed of three sub-pixels (33R, 33G, 33B). FIG. 5 shows a sectional structure of the sub-pixel 33R. The sub-pixel 33R includes a transistor Q1, a capacitor C1, a liquid crystal element LC1, and a layer CR. The same applies to the sub-pixels 33G and 33B.

基板21と、基板31とは、接着層141によって貼り合わされている。基板21、基板31、及び接着層141に囲まれた領域に、液晶層150が封止されている。なお、基板21、基板31に液晶層150の配向を制御するための配向膜が設けられていてもよい。 The substrate 21 and the substrate 31 are attached to each other with an adhesive layer 141. The liquid crystal layer 150 is sealed in a region surrounded by the substrate 21, the substrate 31, and the adhesive layer 141. Note that the substrate 21 and the substrate 31 may be provided with an alignment film for controlling the alignment of the liquid crystal layer 150.

ここでは、回路34が液晶層150と重なる領域を有しているが、回路34が液晶層150と重ならないように接着層141を設けることもできる。接着層141としては、熱硬化樹脂や光硬化樹脂、2液混合型の硬化性樹脂などの硬化性樹脂を用いることができる。例えば、アクリル樹脂、ポリウレタン、エポキシ樹脂、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。 Although the circuit 34 has a region which overlaps with the liquid crystal layer 150 here, the adhesive layer 141 can be provided so that the circuit 34 does not overlap with the liquid crystal layer 150. As the adhesive layer 141, a curable resin such as a thermosetting resin, a photocurable resin, or a two-component mixed curable resin can be used. For example, a resin such as an acrylic resin, a polyurethane, an epoxy resin, or a resin having a siloxane bond can be used.

基板31上には、絶縁層210−215等の絶縁層、導電層151、152、220―222等の導電層、半導体層155が設けられている。ここでは、同一の導電膜を加工して得られる複数の導電層に同じ符号を付して説明する場合がある。また、各導電層を構成する導電膜は単層、または2層であってもよい。これは、絶縁層や半導体層についても同様である。 On the substrate 31, an insulating layer such as the insulating layers 210-215, a conductive layer such as the conductive layers 151, 152 and 220-222, and a semiconductor layer 155 are provided. Here, a plurality of conductive layers obtained by processing the same conductive film may be denoted by the same reference numerals in some cases. The conductive film forming each conductive layer may be a single layer or two layers. The same applies to the insulating layer and the semiconductor layer.

絶縁層210上にトランジスタQ1−Q3等のトランジスタが設けられている。トランジスタQ1は液晶素子LC1を駆動するためのスイッチングトランジスタである。トランジスタQ1はnチャネル型トランジスタである。トランジスタQ2、Q3は回路34を構成するトランジスタである。トランジスタQ2はnチャネル型トランジスタであり、トランジスタQ3はpチャネル型である。ここでは、トランジスタQ2とトランジスタQ3は直列に電気的に接続され、インバータを構成している。 Transistors such as transistors Q1 to Q3 are provided over the insulating layer 210. The transistor Q1 is a switching transistor for driving the liquid crystal element LC1. The transistor Q1 is an n-channel type transistor. The transistors Q2 and Q3 are transistors that form the circuit 34. The transistor Q2 is an n-channel type transistor, and the transistor Q3 is a p-channel type. Here, the transistors Q2 and Q3 are electrically connected in series to form an inverter.

導電層220―222は、液晶パネルを構成する回路の電極や配線等を構成する。例えば、トランジスタQ1−Q3のゲート電極は、導電層220と導電層221との積層で構成される。これらのソース電極およびドレイン電極は導電層222で構成される。 The conductive layers 220-222 form electrodes, wirings, and the like of circuits that form a liquid crystal panel. For example, the gate electrodes of the transistors Q1 to Q3 are formed by stacking a conductive layer 220 and a conductive layer 221. These source electrode and drain electrode are composed of the conductive layer 222.

トランジスタQ1―Q3の半導体層155は、半導体膜から形成される。この半導体膜の結晶性は、非晶質、微結晶、多結晶または単結晶である。また、半導体層155の半導体材料は、特に制約はなく、例えば、第14族の元素でなる半導体材料(シリコン、ゲルマニウム、炭化シリコン、Si−Ge)、化合物半導体、金属酸化物(酸化物半導体)等が挙げられる。 The semiconductor layer 155 of the transistors Q1-Q3 is formed of a semiconductor film. The crystallinity of this semiconductor film is amorphous, microcrystalline, polycrystalline or single crystal. The semiconductor material of the semiconductor layer 155 is not particularly limited, and for example, a semiconductor material containing a Group 14 element (silicon, germanium, silicon carbide, Si-Ge), a compound semiconductor, a metal oxide (oxide semiconductor). Etc.

例えば、非晶質シリコンを成膜し、これを結晶化した多結晶シリコン膜から半導体層155を形成することができる。非晶質シリコン膜の結晶化方法には、波長400nm以下のレーザを照射するレーザ結晶化法、赤外光によるランプアニール結晶化法、400℃乃至600℃の熱処理による固相成長法、950℃程度の高温アニール結晶化などがある。固相成長法では、非晶質シリコン膜に、ニッケル等の触媒元素を添加した後、加熱処理を行う方法がある。また、複数の結晶化方法を用いて、非晶質シリコン膜を結晶化してもよい。例えば、ニッケル等の触媒元素を添加して、熱処理によって固相成長させて多結晶シリコン膜を得る。しかる後、多結晶シリコン膜中の欠陥を低減するため、レーザ光をこの多結晶シリコン膜に照射する。 For example, the semiconductor layer 155 can be formed from a polycrystalline silicon film obtained by crystallizing amorphous silicon. The amorphous silicon film is crystallized by a laser crystallization method in which a laser having a wavelength of 400 nm or less is irradiated, a lamp annealing crystallization method by infrared light, a solid phase growth method by heat treatment at 400° C. to 600° C., 950° C. High temperature annealing and crystallization. In the solid-phase growth method, there is a method in which a catalyst element such as nickel is added to an amorphous silicon film and then heat treatment is performed. Further, the amorphous silicon film may be crystallized by using a plurality of crystallization methods. For example, a catalytic element such as nickel is added and solid phase growth is performed by heat treatment to obtain a polycrystalline silicon film. Then, in order to reduce defects in the polycrystalline silicon film, the polycrystalline silicon film is irradiated with laser light.

また、単結晶(または多結晶)シリコンウェハに水素イオン等を注入して表層部を剥離して得られた単結晶(または多結晶)シリコン膜から、半導体層155を形成することもできる。 Alternatively, the semiconductor layer 155 can be formed from a single crystal (or polycrystal) silicon film obtained by implanting hydrogen ions or the like into a single crystal (or polycrystal) silicon wafer and separating the surface layer portion.

トランジスタQ2の半導体層155には、1のチャネル形成領域180、2の低濃度不純物領域181、および2の高濃度不純物領域182が形成されている。低濃度不純物領域181、および高濃度不純物領域182はn型の領域であり、ボロン(B)、アルミニウム(Al)、ガリウム(Ga)等が添加されている。低濃度不純物領域181はLDD(Lightly Doped Drain)領域とも呼ばれる。高濃度不純物領域182は、ソース領域、またはドレイン領域の機能を持つ。 In the semiconductor layer 155 of the transistor Q2, one channel forming region 180, two low concentration impurity regions 181, and two high concentration impurity regions 182 are formed. The low-concentration impurity region 181 and the high-concentration impurity region 182 are n-type regions, to which boron (B), aluminum (Al), gallium (Ga), or the like is added. The low concentration impurity region 181 is also called an LDD (Lightly Doped Drain) region. The high concentration impurity region 182 has a function of a source region or a drain region.

トランジスタQ3の半導体層155はLDD領域を持たない。半導体層155には、1のチャネル形成領域190、2の高濃度不純物領域192が形成されている。高濃度不純物領域192はp型の領域であり、リン(P)、ヒ素(As)等が添加されている。高濃度不純物領域192はソース領域またはドレイン領域として機能する。 The semiconductor layer 155 of the transistor Q3 has no LDD region. In the semiconductor layer 155, one channel forming region 190 and two high-concentration impurity regions 192 are formed. The high-concentration impurity region 192 is a p-type region to which phosphorus (P), arsenic (As), or the like is added. The high concentration impurity region 192 functions as a source region or a drain region.

トランジスタQ1は、1の半導体層に複数のチャネル形成領域を備えるマルチチャネル構造のトランジスタである。ゲート電極に対応して、半導体層155には、2のチャネル形成領域180、4の低濃度不純物領域181、3の高濃度不純物領域182が形成されている。マルチチャネル構造とすることで、トランジスタQ1のオフ状態でのリーク電流を低減することができる。 The transistor Q1 is a multi-channel transistor having a plurality of channel formation regions in one semiconductor layer. Corresponding to the gate electrode, in the semiconductor layer 155, the low-concentration impurity regions 181 of the second channel forming regions 180 and 4 and the high-concentration impurity regions 182 of the third channel forming regions 180 are formed. With the multi-channel structure, leakage current in the off state of the transistor Q1 can be reduced.

基板31の端部には、導電層222および導電層151により、端子243が構成されている。端子243は、導電層242によって、FPC42と電気的に接続されている。 A terminal 243 is formed by the conductive layer 222 and the conductive layer 151 at the end of the substrate 31. The terminal 243 is electrically connected to the FPC 42 by the conductive layer 242.

画素電極PIX(以下「電極PIX」と呼ぶ。)は、副画素ごとに設けられており、それぞれ、トランジスタQ1と電気的に接続されている。電極PIXは、櫛歯状の上面形状、またはスリットが設けられた平面形状を有する。電極PIXは導電層151で形成されている。導電層151は可視光を透過する材料で形成される。 The pixel electrode PIX (hereinafter referred to as “electrode PIX”) is provided for each sub-pixel and is electrically connected to the transistor Q1. The electrode PIX has a comb-like upper surface shape or a planar shape provided with slits. The electrode PIX is formed of the conductive layer 151. The conductive layer 151 is formed of a material that transmits visible light.

電極COMは、表示部32で1の導電層152から形成されている。また、電極COMも電極PIXと副画素ごとに分割してもよい。この場合、列方向(または行方向)に配線を設け、同じ列(または行)の電極COMをこの配線と電気的に接続するようにしてもよい。また、電極COMも電極PIXと同様、櫛歯状の部位、または、スリットが設けられた部位を有するようにしてもよい。 The electrode COM is formed of one conductive layer 152 in the display unit 32. Further, the electrode COM may be divided into the electrode PIX and the sub-pixel. In this case, wiring may be provided in the column direction (or row direction) and the electrodes COM in the same column (or row) may be electrically connected to this wiring. Further, the electrode COM may also have a comb tooth-shaped portion or a portion provided with a slit, like the electrode PIX.

電極PIX、COM、液晶層150により、液晶素子LC1が構成されている。電極PIXにおいて、絶縁層215を介して電極COMと重なっている部位が容量素子C1を構成する。可視光を反射する材料で導電層152を形成することで、反射型の液晶パネルが得られ、可視光を透過する材料で導電層152を形成することで、透過型の液晶パネルが得られる。 The electrodes PIX, COM, and the liquid crystal layer 150 form a liqu