KR102330968B1 - 전자 기기 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 전자 기기는, 관찰 방향으로부터 본 평면으로 보아, 표시 영역과, 상기 표시 영역의 주위에 위치하는 프레임 영역과, 제1 면과 제2 면을 구비하는 제1 기판과, 제3 면과 제4 면을 구비하는 제2 기판과, 제5 면과 제6 면을 구비하는 제3 기판과, 터치 센싱 기능, 표시 기능, 통신 기능 및 비접촉 충전 기능을 제어하는 제어부를 구비한다. 상기 관찰 방향으로부터 보아, 상기 제1 기판, 상기 제2 기판 및 상기 제3 기판은 이 순으로 적층되어 있다. 상기 제1 기판은, 가시 영역의 광을 투과하고, 정전 용량 방식의 터치 센싱 배선 유닛 및 제1 안테나 유닛을 포함하는 터치 센싱 기능층을 상기 제2 면에 구비한다. 상기 제2 면과 상기 제3 면 사이에, 표시 기능층이 마련되어 있다. 상기 제2 기판은, 상기 표시 기능층을 구동하는 박막 트랜지스터 어레이 및 제3 안테나 유닛을 상기 제3 면에 구비한다. 상기 제3 기판은, 적어도, 상기 전자 기기의 외부와 내부 사이의 통신 기능 및 상기 전자 기기의 외부로부터의 비접촉 충전 기능을 행하는 루프 안테나와, 제2 안테나 유닛과, 제4 안테나 유닛을 상기 제5 면에 구비한다. 상기 제1 안테나 유닛 및 상기 제2 안테나 유닛은, 상기 관찰 방향으로부터 본 평면으로 보아 중첩된다. 상기 제3 안테나 유닛 및 상기 제4 안테나 유닛은, 상기 관찰 방향으로부터 본 평면으로 보아 중첩된다.
Description
본 발명은, 표시부를 구비함과 함께 터치 센싱 및 비접촉 충전이 가능한 전자 기기에 관한 것이다.
정전 용량 방식에 의한 터치 센싱 기능을 구비한 스마트폰이나 태블릿 단말기 등, 손가락이나 포인터로, 직접, 표시 화면에 입력할 수 있는 표시 장치가 일반화되고 있다. 터치 센싱 기능으로서, 액정이나 유기 EL(유기 일렉트로루미네센스) 등의 디스플레이 표면에 터치 패널을 첩부한 온 셀 방식이나, 액정이나 유기 EL의 표시 장치의 내측에 터치 센싱 기능을 갖게 한 인셀 방식이 알려져 있다. 근년에는, 온 셀 방식으로부터 인셀 방식으로 이행하고 있다.
터치 센싱의 방식에는, 자기 용량 타입의 터치 센싱 방식과, 상호 용량 타입의 터치 센싱 방식이 알려져 있다. 자기 용량 타입의 터치 센싱 방식은, ITO 등으로 형성된 투명 도전 전극 등을 전기적으로 독립하여 형성된 개개의 전극 패턴을 사용하여, 각각의 전극에 관한 정전 용량을 검출하는 방식이다. 상호 용량 타입의 터치 센싱 방식은, X방향 및 Y방향으로 터치 센싱 배선(이하, 터치 배선이라고 약칭함)을 나열하고, X방향 배선과 Y방향 배선 사이의 정전 용량을 검출하는 방식이다.
인셀 방식은, 표시 장치에 외부 부착된 터치 패널과는 달리, 액정층 등의 표시 기능층에 가까운 위치에 터치 배선이 형성된 구조를 갖는다. 인셀 방식은, 터치 패널과 같은 부재가 불필요하기 때문에, 얇고 경량인 표시 장치나 전자 기기를 제공할 수 있다. 인셀 방식에서는, 터치 배선이 액정층 등의 표시 기능층에 가까운 위치에 마련되어 있기 때문에, 표시 기능층을 구동하는 박막 트랜지스터를 구성하는 게이트 배선이나 소스 배선 등의 배선과, 터치 배선 사이에서 기생 용량이 생성되기 쉽다. 이 때문에, 터치 센싱(이하, 터치)의 S/N비를 저하시켜 버리는 경향이 있다. 기생 용량을 작게 하기 위해서는, 터치 배선이 형성되는 면과, 게이트선 및 소스선이 형성되는 면 사이의 공간적인 거리를 확보하는 것이 바람직하다. 이러한 공간적인 거리가 확보된 구성은, 특허문헌 1에 개시되어 있다. 또한, 특허문헌 2의 도 12이나 도 13에 도시한 바와 같이, 터치 센싱 기능을 구비하는 표시 기판(22)과, 박막 트랜지스터를 구비하는 어레이 기판(23)은, 액정층(24)에 의해 공간적으로 이격되어 있다. 특허문헌 2에는, 구리를 주재로 하여 구성된 합금층을 사용하여 터치 배선인 금속층 패턴을 형성하는 기술이 개시되어 있다.
특허문헌 1이 개시하는 구성에서는, 표시 기판(22)에 마련된 복수의 금속층 패턴(제1 터치 센싱 배선에 상당)을 갖는 단자부(61)와, 표시 기판(22)에 마련된 복수의 투명 전극 패턴(제2 터치 센싱 배선에 상당)을 갖는 단자부가, 어레이 기판의 액정 시일부에 위치하는 접속 단자에 도통되어 있다. 그러나, 유효 표시 영역의 확대를 위해 어레이 기판의 액정 시일부를 형성하는 프레임 영역의 폭은 좁게 되어 있고(프레임폭 협소화), 금속층 패턴 및 투명 전극 패턴의 단자부 모두를 완전히, 액정 시일부를 개재하여 도통 전이시키는 것은 매우 어렵다.
금속구나 금 비즈 등의 도전 입자를 사용하여 상기 단자부를 어레이 기판의 액정 시일부의 접속 단자에 도통시키는 경우, 수백 혹은 수천을 초과하는 개수의 미세한 단자부를, 두께 방향으로 균일하게, 액정 시일부를 개재하여 대향하는 기판(어레이 기판)의 접속 단자에 도통시키는 것은 곤란하다. 표시 장치의 단자부가 존재하는 변만, 기판을 연장시켜서 FPC 등의 유연한 회로 기판을 사용하여 도통을 얻는 것은 가능하지만, 이러한 도통 구조에서는 프레임부의 폭을 좁게 하는 것은 어렵다. 근년, 표시 장치의 유효 표시 영역의 주위에 마련된 차광성의 프레임 영역의 폭으로서는, 5㎜ 이하의 좁은 폭인 것이 요구되고 있다. 프레임폭 협소화 혹은 협프레임 구조란, 프레임 영역의 폭을 좁게 함으로써 유효 표시 영역을 넓힌 표시 장치인 것을 의미한다.
손가락에 의한 터치 입력 외에, 펜에 의한 터치 입력, 혹은 지문 인증을 실현 가능하게 하기 위해서는, 예를 들어 X방향 및 Y방향의 각각으로 연선되는 복수의 터치 배선의 배선 밀도를 높인 구조가 필요해진다. 이 경우, 고정밀의 액정 표시 장치와 동일 정도, 예를 들어 2400화소×1200화소라는 화소수가 필요해진다. 또한, 상기한 바와 같이 펜에 의한 터치 입력이 가능한 터치 스크린을 실현하기 위해서는, X방향 및 Y방향의 각각으로 연선되는 복수의 터치 배선의 배선 밀도를 높인 구조가 필요해진다. 또한, 상술한 협프레임 구조에 적용할 수 있는 구조도 필요해진다. 또한, 특허문헌 1은, 휴대할 수 있는 표시 장치, 전자 기기로 한 경우의, 충전 방법에 대해서는 전혀 개시되어 있지 않다.
휴대 가능한 표시 장치나 전자 기기에 있어서는, 100V의 외부 전원으로부터의 충전이 번거로운 점에서, 비접촉 충전이 요구되고 있다. 또한, 스마트폰이나 태블릿 단말기 등, 대부분의 휴대 기기에는, 통신 기능과 함께 손가락 등의 포인터에 의한 터치 센싱 기능이 필수로 되고 있다.
특허문헌 2에는, 투명한 터치 센서의 외측 주연 부위에 평면 안테나가 구비되는 구성을 개시하고 있다. 특허문헌 2의 [0006] 단락에는, 안테나와 터치 센서를 일체화함으로써, 디스플레이의 하우징 내부의 공간 절약에 기여하는 취지의 기재가 있다.
특허문헌 3은, [0017] 단락에 기재되어 있는 바와 같이, 세라믹층에 매립된 전자 부품(110)을 개시하고 있고, 또한 [0020] 단락에 기재되어 있는 바와 같이, 전자 부품(110)은, 하나 또는 복수의 안테나를 포함해도 된다고 기재되어 있다. 특허문헌 3은, 안테나 형상에 관한 기재가 충분히 이루어져 있지 않다.
특허문헌 4에는, 발광 패널, 이차 전지, 안테나를 갖는 회로 및 밀봉체를 포함하는 구성이 개시되어 있다. 특허문헌 4의 청구항 2에서는, 안테나의 일부가, 발광 패널과 이차 전지 사이에 위치하는 것이 개시되어 있다. 특허문헌 4의 [0043] 단락에는, 무선(비접촉)으로 이차 전지를 충전하는 것이 기재되어 있다.
특허문헌 5는, 나선상의 제1 안테나와 소용돌이 형상의 제2 안테나를 포함하는 구성을 개시하고, 또한 환상의 제1 자성체 시트와 평면상의 제2 자성체 시트를 사용함으로써, 복수의 안테나끼리의 간섭을 방지하는 기술을 개시하고 있다.
특허문헌 6은, 예를 들어 도 2 등에 도시되어 있는 바와 같이, 유기 EL이 발광층에 사용된 일반적인 표시 장치의 구성을 개시하고 있다. 유기 EL이나 LED(Light Emitting Diode) 등의 발광 소자(발광층)를 사용하는 경우, 화소 전극(특허문헌 6에서는, 광 반사층이라고 칭하고 있음)으로서, 알루미늄이나 은 등의 가시광의 반사율이 높은 전극 재료를 사용한다. 이러한 구성을 갖는 표시 장치의 전원을 오프로 해도(전원이 온인 경우도), 실내광 등의 외광이 화소 전극에 의해 반사되어 버려, 시인성이 저하된다. 이러한 외광 반사를 방지하기 위해, 원편광판(특허문헌 6에서는, 반사 방지체)이 표시 장치 표면에 첩부되어 있다. 원편광판은, 수지가 기재로서 사용되어 있다. 이 때문에, 터치 센싱 입력 시의 펜이나 손가락 등의 포인터의 접촉에 의한 흠집을 방지할 목적으로, 통상, 커버 유리 등의 보호 기판을 표시 장치의 최표면에 배치한다. 높은 강도가 요구되는 커버 유리의 밀도는 높고, 2.4g/㎤ 전후이다. 예를 들어, 1㎜ 내지 0.7㎜ 정도의 두께를 갖는 커버 유리의 무게는, 화면 사이즈가 6인치 정도인 표시 장치에 있어서 20g 전후이다. 이 때문에, 상기한 커버 유리를 구비하는 표시 장치의 중량이 증가하고, 두께도 증가한다.
특허문헌 7에는, 도전성 하우징의 표시 장치의 외측 표면에, 평면 안테나(a planar antenna)를 구비하는 전자 기기가 개시되어 있다.
특허문헌 1 내지 특허문헌 7의 어느 것에 있어서도, 이하에 상세하게 설명하는 복수의 안테나 유닛에 각각에 있어서 개별로 행해지는 신호의 송수신 및 개별로 행해지는 전력 공급에 의해, 터치 센싱 기능 및 표시 기능을 실현하는 기술이 개시 되어 있지 않다.
본 발명은, 상기한 과제를 감안하여 이루어진 것이며, 손가락에 의한 터치 입력 및 펜에 의한 터치 입력, 혹은 지문 인증도 가능한 표시부를 구비한 전자 기기를 제공한다. 또한, 터치 센싱 배선 유닛을 구비한 기판과, 발광 다이오드 소자 혹은 액정층 등의 복수의 표시 기능층을 구동하는 능동 소자를 구비한 기판과, 안테나를 구비하고, 신호의 송수신 및 전력 공급을 비접촉으로 실시할 수 있고, 얇고, 가볍고, 작은 프레임 영역을 갖는 전자 기기를 제공한다.
본 발명의 제1 형태에 관한 전자 기기는, 관찰 방향으로부터 본 평면으로 보아, 표시 영역과, 상기 표시 영역의 주위에 위치하는 프레임 영역과, 제1 면과 제2 면을 구비하는 제1 기판과, 제3 면과 제4 면을 구비하는 제2 기판과, 제5 면과 제6 면을 구비하는 제3 기판과, 터치 센싱 기능, 표시 기능, 통신 기능 및 비접촉 충전 기능을 제어하는 제어부를 구비하고, 상기 관찰 방향으로부터 보아, 상기 제1 기판, 상기 제2 기판 및 상기 제3 기판은 이 순으로 적층되어 있고, 상기 제1 기판은, 가시 영역의 광을 투과하고, 정전 용량 방식의 터치 센싱 배선 유닛 및 제1 안테나 유닛을 포함하는 터치 센싱 기능층을 상기 제2 면에 구비하고, 상기 제2 면과 상기 제3 면 사이에, 표시 기능층이 마련되어 있고, 상기 제2 기판은, 상기 표시 기능층을 구동하는 박막 트랜지스터 어레이 및 제3 안테나 유닛을 상기 제3 면에 구비하고, 상기 제3 기판은, 적어도, 상기 전자 기기의 외부와 내부 사이의 통신 기능 및 상기 전자 기기의 외부로부터의 비접촉 충전 기능을 행하는 루프 안테나와, 제2 안테나 유닛과, 제4 안테나 유닛을 상기 제5 면에 구비하고, 상기 제1 안테나 유닛 및 상기 제2 안테나 유닛은, 상기 관찰 방향으로부터 본 평면으로 보아 중첩되고, 상기 제3 안테나 유닛 및 상기 제4 안테나 유닛은, 상기 관찰 방향으로부터 본 평면으로 보아 중첩되어 있다.
본 발명의 제1 형태에 관한 전자 기기에 있어서는, 상기 표시 기능층은, 복수의 발광 다이오드 소자로 구성되어도 된다.
본 발명의 제1 형태에 관한 전자 기기에 있어서는, 상기 표시 기능층은, 복수의 유기 EL 소자로 구성되어도 된다.
본 발명의 제1 형태에 관한 전자 기기에 있어서는, 상기 터치 센싱 배선 유닛은, 제1 방향으로 평행하게 연장되는 복수의 제1 도전 배선과, 절연층과, 상기 절연층을 개재하여 상기 제1 도전 배선에 적층되고, 또한 상기 제1 방향에 직교하는 제2 방향으로 평행하게 연장되는 복수의 제2 도전 배선을 가져도 된다.
본 발명의 제1 형태에 관한 전자 기기에 있어서는, 상기 관찰 방향으로부터 보아, 상기 제1 도전 배선 상 및 상기 제2 도전 배선 상에 마련된 광흡수층을 구비해도 된다.
본 발명의 제1 형태에 관한 전자 기기에 있어서는, 상기 제1 도전 배선 및 상기 제2 도전 배선은, 적어도 구리층 혹은 구리 합금층을 포함하는 2층 이상의 다층 구성을 가져도 된다.
본 발명의 제1 형태에 관한 전자 기기에 있어서는, 상기 제1 도전 배선 및 상기 제2 도전 배선은, 적어도 구리층 혹은 구리 합금층과, 상기 관찰 방향으로부터 보아, 상기 제1 도전 배선 및 상기 제2 도전 배선의 각각의 표측 및 이측에 마련된 광흡수층을 구비해도 된다.
본 발명의 제1 형태에 관한 전자 기기에 있어서는, 상기 제1 안테나 유닛, 상기 제2 안테나 유닛, 상기 제3 안테나 유닛 및 상기 제4 안테나 유닛의 각각의 사이즈는, 상기 루프 안테나의 사이즈보다 작고, 상기 제1 안테나 유닛, 상기 제2 안테나 유닛, 상기 제3 안테나 유닛 및 상기 제4 안테나 유닛은, 상기 관찰 방향으로부터 본 평면으로 보아, 상기 루프 안테나와 중첩되지 않는 위치에 배치되어도 된다.
본 발명의 제1 형태에 관한 전자 기기에 있어서는, 상기 제1 안테나 유닛은, 감기 수가 2 이상이고, 또한 감기 방향이 서로 반대인, 2개의 제1 루프 안테나를 포함하고, 상기 제2 안테나 유닛은, 감기 수가 2 이상이고, 또한 감기 방향이 서로 반대인, 2개의 제2 루프 안테나를 포함하고, 상기 2개의 제1 루프 안테나 중 한쪽 및 상기 2개의 제2 루프 안테나 중 한쪽은, 감기 방향이 동일하고, 평면으로 보아 중첩되고, 터치 센싱에 관한 신호의 송수신을 비접촉으로 행하고, 상기 2개의 제1 루프 안테나 중 다른 쪽 및 상기 2개의 제2 루프 안테나 중 다른 쪽은, 감기 방향이 동일하고, 평면으로 보아 중첩되고, 터치 센싱에 필요한 전력의 공급 및 수전을 비접촉으로 행해도 된다.
본 발명의 제1 형태에 관한 전자 기기에 있어서는, 상기 제3 안테나 유닛은, 감기 수가 2 이상이고, 또한 감기 방향이 서로 반대인, 2개의 제3 루프 안테나를 포함하고, 상기 제4 안테나 유닛은, 감기 수가 2 이상이고, 또한 감기 방향이 서로 반대인, 2개의 제4 루프 안테나를 포함하고, 상기 2개의 제3 루프 안테나 중 한쪽 및 상기 2개의 제4 루프 안테나 중 한쪽은, 감기 방향이 동일하고, 평면으로 보아 중첩되고, 표시 기능층의 구동에 관한 신호의 송수신을 비접촉으로 행하고, 상기 2개의 제3 루프 안테나 중 다른 쪽 및 상기 2개의 제4 루프 안테나 중 다른 쪽은, 감기 방향이 동일하고, 평면으로 보아 중첩되고, 표시 기능층의 구동에 필요한 전력의 공급 및 수전을 비접촉으로 행해도 된다.
본 발명의 제1 형태에 관한 전자 기기에 있어서는, 상기 제1 안테나 유닛 및 상기 제2 안테나 유닛의 각각은, 평면으로 보아 도전 패턴으로 부분적으로 둘러싸이고, 상기 제3 안테나 유닛 및 상기 제4 안테나 유닛의 각각은, 평면으로 보아 도전 패턴으로 부분적으로 둘러싸여도 된다.
본 발명의 제1 형태에 관한 전자 기기에 있어서는, 상기 박막 트랜지스터 어레이를 구성하는 박막 트랜지스터는, 적어도, 산화물 반도체로 구성된 채널층을 가져도 된다.
본 발명의 제2 형태에 관한 전자 기기는, 이하의 구성을 갖는다.
[1] 전자 기기이며,
관찰 방향으로부터 본 평면으로 보아, 표시 영역과, 상기 표시 영역의 주위에 위치하는 프레임 영역과,
제1 면과 제2 면을 구비하는 제1 기판과,
제3 면과 제4 면을 구비하는 제2 기판과,
제5 면과 제6 면을 구비하는 제3 기판과,
터치 센싱 기능, 표시 기능, 통신 기능 및 비접촉 충전 기능을 제어하는 제어부
를 구비하고,
상기 관찰 방향으로부터 보아, 상기 제1 기판, 상기 제2 기판 및 상기 제3 기판은 이 순으로 적층되어 있고,
상기 제1 기판은, 가시 영역의 광을 투과하고, 정전 용량 방식의 터치 센싱 배선 유닛과 제1 안테나 유닛을 포함하는 터치 센싱 기능층을 상기 제2 면에 구비하고,
상기 제1 기판의 두께 및 상기 제3 기판의 두께의 각각은, 상기 제2 기판의 두께보다 크고,
상기 제2 면과 상기 제3 면 사이에, 표시 기능층이 마련되어 있고,
상기 제2 기판은, 상기 표시 기능층을 구동하는 박막 트랜지스터 어레이 및 제3 안테나 유닛을 상기 제3 면에 구비하고,
상기 제3 기판은, 적어도, 상기 전자 기기의 외부와 내부 사이의 통신 기능 및 상기 전자 기기의 외부로부터의 비접촉 충전 기능을 행하는 루프 안테나와, 제2 안테나 유닛과, 제4 안테나 유닛을, 상기 제5 면에 구비하고,
상기 제1 안테나 유닛 및 상기 제2 안테나 유닛은, 상기 관찰 방향으로부터 본 평면으로 보아 중첩되고,
상기 제3 안테나 유닛 및 상기 제4 안테나 유닛은, 상기 관찰 방향으로부터 본 평면으로 보아 중첩되고,
상기 제2 기판은, 도전성 실드층을 상기 제4 면에 구비하는,
전자 기기.
[2] 상기 도전성 실드층은, 적어도, 광흡수층과 금속층을 포함하는, [1]에 기재된 전자 기기.
[3] 상기 도전성 실드층은, 열전도율이 100W/(m·K) 이상인 열전도층을 포함하는, [1]에 기재된 전자 기기.
[4] 상기 제1 기판, 상기 제2 기판 및 상기 제3 기판의 각각의 열전도율은, 1W/(m·K) 이상인, [1]에 기재된 전자 기기.
[5] 상기 제1 기판 및 상기 제3 기판을 구성하는 기판의 모스 경도는, 6 내지 10의 범위에 있는, [1]에 기재된 전자 기기.
본 발명의 양태에 의하면, 다수개의 도전 배선(제1 도전 배선과 제2 도전 배선)을 구비한 터치 센싱 배선 유닛이 마련된 제1 기판으로부터 제3 기판에 대하여, 안테나 유닛을 통해 비접촉으로 신호(터치 센싱 신호와 전력 신호)의 송수신을 행할 수 있다. 또한, 박막 트랜지스터 어레이를 구비한 제2 기판으로부터 제3 기판에 대하여 안테나 유닛을 통해 비접촉으로 신호(박막 트랜지스터로 표시 기능층을 구동하는 신호와 전력 신호)의 송수신을 행할 수 있다. 또한, 제3 기판에 구비되는 루프 안테나를 사용하여, 비접촉으로, 전자 기기의 외부와 내부 사이의 통신 및 전자 기기와 외부 전원 사이의 전력의 공급 및 수전을 가능하게 한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 전자 기기의 구성을 도시하는 블록도이며, 전자 기기에 사용되는 제1 기판, 제2 기판 및 제3 기판의 위치 관계와, 전자 기기를 구성하는 터치 센싱부, 표시부 및 시스템 제어부 등을 도시하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 전자 기기가 구비하는 제1 기판을 관찰 방향으로부터 본 평면도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 전자 기기를 구성하는 제1 기판의 제2 면에 형성된 제3 박막 트랜지스터의 구조를 도시하는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 전자 기기를 구성하는 제1 기판의 제2 면에 형성된 터치 센싱 배선 유닛을 도시하는 부분 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 전자 기기가 구비하는 제2 기판을 관찰 방향으로부터 본 평면도이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 전자 기기를 구성하는 제2 기판의 제4 면에 형성된 도전성 실드층을 도시하는 부분 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 전자 기기가 구비하는 제3 기판을 관찰 방향으로부터 본 평면도이다.
도 8은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 전자 기기를 부분적으로 도시하는 도면이며, 도 7의 A-A'선을 따르는 단면도이다.
도 9는 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 전자 기기를 부분적으로 도시하는 단면도이며, 도 8의 부호 B로 나타낸 영역을 도시하는 확대도이다.
도 10은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 전자 기기가 구비하는 제2 기판을 부분적으로 도시하는 확대도이며, 제2 박막 트랜지스터를 부분적으로 도시하는 단면도이다.
도 11은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 전자 기기에 탑재되는 발광 다이오드 소자(LED)를 도시하는 단면도이며, 도 10의 부호 C로 나타낸 영역의 확대도이다.
도 12는 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 전자 기기를 구성하는 제1 기판의 제2 면에 형성된 제1 안테나 유닛을 확대하여 도시하는 부분 평면도이다.
도 13은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 전자 기기를 구성하는 제1 기판의 제2 면에 형성된 제1 안테나 유닛을 확대하여 도시하는 도면이며, 도 12의 C-C'선을 따르는 제1 안테나 유닛을 도시하는 단면도이다.
도 14는 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 전자 기기를 구성하는 제1 기판의 제2 면에 형성된 제1 안테나 유닛과, 제2 기판의 제3 면에 형성된 제2 안테나 유닛의 겹침을 도시하는 사시도이다.
도 15는 루프 안테나의 주위를 도체로 둘러싼 경우에 있어서 와전류의 발생을 설명하기 위한 설명도이다.
도 16은 이차 전지 케이싱을 구성하는 금속층의 자속 루프에 대한 영향을 설명하는 설명도이며, 불필요 사파(射波)에 의한 자속 루프의 변형을 모식적으로 도시하는 도면이다.
도 17은 금속층과 루프 안테나 사이에 자성체층을 더한 경우에 있어서의 자속 루프 형상을 설명하기 위한 도면이다.
도 18은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 전자 기기에 적용되는 발광 다이오드 소자를 구동하는 박막 트랜지스터를 구비한 대표적인 회로도이다.
도 19는 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 전자 기기를 도시하는 단면도이며, 표시 기능층으로서 유기 EL층이 채용된 구조를 도시하는 도면이다.
도 20은 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 전자 기기가 구비하는 제3 기판을 도시하는 평면도이다.
도 21은 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 전자 기기를 부분적으로 도시하는 단면도이며, 도 19의 부호 D로 나타낸 영역을 도시하는 확대도이다.
도 22는 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 전자 기기가 구비하는 제2 기판을 부분적으로 도시하는 확대도이며, 제2 박막 트랜지스터를 부분적으로 도시하는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 전자 기기가 구비하는 제1 기판을 관찰 방향으로부터 본 평면도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 전자 기기를 구성하는 제1 기판의 제2 면에 형성된 제3 박막 트랜지스터의 구조를 도시하는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 전자 기기를 구성하는 제1 기판의 제2 면에 형성된 터치 센싱 배선 유닛을 도시하는 부분 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 전자 기기가 구비하는 제2 기판을 관찰 방향으로부터 본 평면도이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 전자 기기를 구성하는 제2 기판의 제4 면에 형성된 도전성 실드층을 도시하는 부분 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 전자 기기가 구비하는 제3 기판을 관찰 방향으로부터 본 평면도이다.
도 8은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 전자 기기를 부분적으로 도시하는 도면이며, 도 7의 A-A'선을 따르는 단면도이다.
도 9는 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 전자 기기를 부분적으로 도시하는 단면도이며, 도 8의 부호 B로 나타낸 영역을 도시하는 확대도이다.
도 10은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 전자 기기가 구비하는 제2 기판을 부분적으로 도시하는 확대도이며, 제2 박막 트랜지스터를 부분적으로 도시하는 단면도이다.
도 11은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 전자 기기에 탑재되는 발광 다이오드 소자(LED)를 도시하는 단면도이며, 도 10의 부호 C로 나타낸 영역의 확대도이다.
도 12는 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 전자 기기를 구성하는 제1 기판의 제2 면에 형성된 제1 안테나 유닛을 확대하여 도시하는 부분 평면도이다.
도 13은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 전자 기기를 구성하는 제1 기판의 제2 면에 형성된 제1 안테나 유닛을 확대하여 도시하는 도면이며, 도 12의 C-C'선을 따르는 제1 안테나 유닛을 도시하는 단면도이다.
도 14는 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 전자 기기를 구성하는 제1 기판의 제2 면에 형성된 제1 안테나 유닛과, 제2 기판의 제3 면에 형성된 제2 안테나 유닛의 겹침을 도시하는 사시도이다.
도 15는 루프 안테나의 주위를 도체로 둘러싼 경우에 있어서 와전류의 발생을 설명하기 위한 설명도이다.
도 16은 이차 전지 케이싱을 구성하는 금속층의 자속 루프에 대한 영향을 설명하는 설명도이며, 불필요 사파(射波)에 의한 자속 루프의 변형을 모식적으로 도시하는 도면이다.
도 17은 금속층과 루프 안테나 사이에 자성체층을 더한 경우에 있어서의 자속 루프 형상을 설명하기 위한 도면이다.
도 18은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 전자 기기에 적용되는 발광 다이오드 소자를 구동하는 박막 트랜지스터를 구비한 대표적인 회로도이다.
도 19는 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 전자 기기를 도시하는 단면도이며, 표시 기능층으로서 유기 EL층이 채용된 구조를 도시하는 도면이다.
도 20은 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 전자 기기가 구비하는 제3 기판을 도시하는 평면도이다.
도 21은 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 전자 기기를 부분적으로 도시하는 단면도이며, 도 19의 부호 D로 나타낸 영역을 도시하는 확대도이다.
도 22는 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 전자 기기가 구비하는 제2 기판을 부분적으로 도시하는 확대도이며, 제2 박막 트랜지스터를 부분적으로 도시하는 단면도이다.
이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 실시 형태에 대하여 설명한다.
이하의 설명에 있어서, 동일하거나 또는 실질적으로 동일한 기능 및 구성 요소에는, 동일한 부호를 붙여, 그 설명을 생략 또는 간략화하고, 혹은 필요한 경우에만 설명을 행한다. 각 도면에 있어서는, 각 구성 요소를 도면상에서 인식할 수 있을 정도의 크기로 하기 위해, 각 구성 요소의 치수 및 비율을 실제의 것과는 적절하게 다르게 하고 있다. 필요에 따라, 도시가 어려운 요소, 예를 들어 반도체의 채널층을 형성하는 복수층의 구성, 또한 도전층을 형성하는 복수층의 구성 등의 도시나 일부의 도시가 생략되어 있다. 또한, 본 발명의 실시 형태를 이해하기 쉽게 설명하기 위해, 전기적인 회로 요소, 표시 기능층 등의 도시를 간략화하는 경우가 있다.
이하에 설명하는 각 실시 형태에 있어서는, 특징적인 부분에 대하여 설명하고, 예를 들어 통상의 전자 기기에 사용되고 있는 구성 요소와 본 실시 형태에 관한 전자 기기의 차이가 없는 부분에 대해서는 설명을 생략하는 경우가 있다.
본 발명의 실시 형태에 관한 전자 기기란, 스마트폰, 태블릿 단말기, 노트북 PC 등의 통신 단말기, 스마트 와치나 스마트 글라스 등의 웨어러블 단말기, 카메라, 게임기기, 디스플레이부를 갖는 IC 카드나 메모리 카드 등의 통신 기능을 갖는 정보 매체를 포함한다. 또한, TV나 광고 매체 등의 표시부 등의 표시 기능을 구비하고, 또한 정전 용량 방식의 입력 기능을 구비하는 전자 기기를 포함한다. 이러한 전자 기기에는, 운반이나 취급의 간편함의 관점에서 비접촉 충전 기능이 탑재되는 것이 바람직하다.
이하의 기재에 있어서, 터치 센싱에 관계되는 배선, 전극 및 신호를, 단순히, 터치 센싱 배선, 터치 구동 배선, 터치 검출 배선, 터치 배선, 터치 전극 및 터치 신호라고 칭하는 경우가 있다. 터치 센싱 구동을 행하기 위해 터치 센싱 배선에 인가되는 전압을 터치 구동 전압이라고 칭한다. 터치 센싱 배선 유닛은, 복수의 평행한 제1 도전 배선(제1 터치 배선)과, 절연층을 개재하여 복수의 평행한 제2 도전 배선(제2 터치 배선)으로 구성된다. 제1 도전 배선, 제2 도전 배선은, 이하의 기재에서, 단순히, 도전 배선 혹은 터치 배선이라고 호칭하는 경우가 있다. 예를 들어, 터치 센싱에 관한 구동 제어부를, 터치 구동 제어부 등이라고 약칭하는 경우가 있다. 제1 도전 배선과 제2 도전 배선은, 평면으로 보아, 직교한다.
또한, 이하의 설명에 있어서, 「평면으로 보아」는, 「관찰자측으로부터 전자 기기를 본 관찰 방향에 있어서의 평면으로 보아」를 의미하고 있다. 혹은, 관찰자 방향(관찰자 P가 전자 기기를 본 방향)으로부터 본 도면을, 단순히, 평면도라고 하는 경우가 있다.
제1 기판이나 제2 기판, 제1 배선, 제2 배선, 제3 배선 등, 혹은, 제1 도전성 금속 산화물층 및 제2 도전성 금속 산화물층 등에 사용되는 「제1」이나 「제2」 등의 서수사는, 구성 요소의 혼동을 피하기 위해 붙이고 있고, 수량을 한정하지 않는다. 또한, 제1 도전성 금속 산화물층 및 제2 도전성 금속 산화물층은, 이하의 설명에 있어서, 단순히 도전성 금속 산화물층이라고 약칭하는 경우가 있다.
본 발명의 실시 형태에 관한 전자 기기가 구비하는, 제1 안테나 유닛, 제2 안테나 유닛, 제3 안테나 유닛 및 제4 안테나 유닛을 총칭하여, 안테나 유닛이라고 약칭한다.
본 발명의 실시 형태에 관한 전자 기기가 구비하는 표시 기능층으로서는, LED(Light Emitting Diode)라고 호칭되는 복수의 발광 다이오드 소자, OLED라고도 호칭되는 복수의 유기 EL(유기 일렉트로루미네센스) 소자, 혹은 액정층을 사용할 수 있다.
유기 EL 소자는, 한 쌍의 전극 사이에 전계가 부여된 때에, 양극(예를 들어, 상부 전극)으로부터 주입되는 홀과, 음극(예를 들어, 하부 전극, 화소 전극)으로부터 주입되는 전자가 재결합함으로써 여기되고, 화소 단위로 발광하는, 유기 재료를 사용한 표시 기능층이다. 유기 EL의 경우 표시 기능층은, 발광의 성질을 갖는 재료(발광 재료)를 함유함과 함께, 바람직하게는 전자 수송성을 갖는 재료를 함유한다. 발광층은, 양극과 음극 사이에 형성되는 층이고, 하부 전극(정극) 위에 홀 주입층이 형성되어 있는 경우는, 홀 주입층과 상부 전극(부극) 사이에 발광층이 형성된다. 또한, 양극 상에 홀 수송층이 형성되어 있는 경우는, 홀 수송층과 음극 사이에 발광층이 형성된다. 상부 전극과 하부 전극의 역할은 교체할 수 있다.
LED는, 유기 EL 소자와 동일한 전극 구조를 갖고, 또한 LED(표시 기능층, 발광층)의 구동은, 유기 EL 소자와 마찬가지로 행해진다. LED는, 인듐질화갈륨(InGaN), 질화갈륨(GaN), 알루미늄질화갈륨(AlGaN), 알루미늄갈륨비소(AlGaAs), 갈륨비소인(GaAsP), 인화갈륨(GaP) 등, 화합물 반도체의 단층이나 적층 구성을 사용한다. 후술하는 바와 같이, 상기 화합물 반도체의 구조로서, n형 반도체층/발광층/p형 반도체층이 적층된 구성이 사용되는 경우가 많다. LED의 전극 구조에 있어서, 상기 적층 구성의 편측의 면에 정극과 부극이 나열되도록 배치되는 구조, 바꾸어 말하면, 수평 방향으로 이들 전극이 나열되도록 배치되는 수평형 발광 다이오드가 알려져 있다. 혹은, 상부 전극/n형 반도체층/발광층/p형 반도체층/하부 전극과, 두께에 수직 방향으로 적층되는 수직형 발광 다이오드가 알려져 있다. 이상과 같이 LED의 발광층은, 무기 재료로 구성된다.
기판은 투명한 기판에 한정할 필요는 없고, 예를 들어 제1 기판, 제2 기판 및 제3 기판에 적용 가능한 기판으로서, 유리 기판, 석영(인공석영 포함함) 기판, 사파이어 기판, 세라믹 기판 등을 들 수 있다. 제2 기판, 제3 기판은 투명해도 되고, 불투명한 기판, 착색된 기판이어도 된다. 폴리이미드, 폴리에테르술폰, 폴리에테르에테르케톤, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리아미드, 폴리카르보네이트 등의 수지 기판을 사용하는 것도 가능하다.
그러나, 중량이 큰 커버 유리가 생략된 전자 기기의 표시면의 경도로서, 선단이 금속으로 형성된 펜을 사용한 펜 입력을 고려한 기판의 경도가 필요하다. 일반적으로, 철필 정도의 경도, 예를 들어 모스 경도 5.5 이상의 경도가 기판에 필요해진다. 모스 경도에서는, 다이아몬드의 경도를 10으로 하므로, 기판의 경도로서, 6 내지 10의 모스 경도가 필요하다.
커버 유리의 일반적인 두께는, 1㎜ 내지 0.5㎜의 범위에 있다. 따라서, 본 발명의 실시 형태에 관한 전자 기기의 제1 기판의 두께를, 1㎜ 내지 0.5㎜의 범위로 함으로써, 제1 기판에 커버 유리 수준의 강도를 부여할 수 있다. 본 발명의 실시 형태에 관한 전자 기기의 제3 기판의 두께를, 제1 기판과 마찬가지로 1㎜ 내지 0.5㎜의 범위로 함으로써, 커버 유리를 생략한 구성에 있어서도, 모바일 기기에 요구되는 강도를 전자 기기에 부여할 수 있다. 제1 기판 및 제3 기판의 두께를 동일하게 하고, 또한 제1 기판 및 제3 기판의 재료를 동일하게 함으로써, 전자 기기에 요구되는 강도를 확보하기 쉽다. 제2 기판의 두께는, 경량화의 관점에서, 제1 기판과 제3 기판의 두께보다 얇게 할 수 있다. 제2 기판의 두께는, 예를 들어 0.4㎜ 내지 0.1㎜의 두께로 할 수 있다.
고정밀 표시에 의한 얼라인먼트를 고려한 경우에, 제1 기판, 제2 기판 및 제3 기판의 선팽창 계수는, 예를 들어 10×10-6/℃ 내지 5×10-6/℃의 범위 내에 있는 것이 바람직하다. 모스 경도가 6 내지 10의 범위 내에 있거나, 또한 두께가 1㎜ 내지 0.5㎜의 범위 내에 있는 기판을 제1 기판과 제3 기판에 사용함으로써, 예를 들어 커버 유리를 생략하여 가벼운 전자 기기를 제공할 수 있다. 또한, 제1 기판과 제3 기판은, 1㎜보다 두껍게 할 수도 있다.
열방산이 필요한 LED나 유기 EL 등의 발광 소자를 전자 기기에 적용하는 것을 고려하는 경우, 축열을 피하기 위해, 전자 기기에 사용되는 기판의 열전도율 κ(W/m·K)는, 1보다 큰 것이 바람직하다. 통상의 유리 기판의 열전도율은 0.5 내지 0.8W/m·K 전후이고, 이 열전도율보다도 양호한 열전도율을 갖는 강화 유리, 석영 기판, 사파이어 유리 등이, 본 발명의 실시 형태에 관한 전자 기기에 사용되는 기판으로서 바람직하다. 강화 유리의 경도는 약 6 내지 7의 모스 경도이고, 석영 기판의 경도는 모스 경도 7이고, 사파이어 유리의 경도는 모스 경도 9이다.
본 발명의 실시 형태에 관한 전자 기기에 사용되는 기판 상에 형성되는 배선, 예를 들어 제1 도전 배선, 제2 도전 배선, 박막 트랜지스터를 구동하는 소스 배선, 게이트 배선, 전원선이나 안테나를 포함하는 배선은, 열전도성이 양호한 구리 배선 혹은 구리 합금 배선을 포함하는 배선을 사용하는 것이 바람직하다. LED나 유기 EL 등의 발광 소자(발광 다이오드 소자)를 형성하는 제2 기판의 제4 면에, 열전도성이 양호한 금속층 혹은 열전도성이 양호한 광흡수층을 도전성 실드층의 구성에 포함하는 것이 바람직하다.
(제1 실시 형태)
(전자 기기의 기능 구성)
이하, 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 전자 기기 E1을, 도 1 내지 도 18을 참조하면서 설명한다. 제1 실시 형태에 관한 전자 기기 E1에 있어서는, 표시 기능층으로서, 마이크로 LED라고 호칭되는 복수개의 발광 다이오드 소자가 사용되고 있다. 예를 들어, 박막 트랜지스터 어레이 상에, 적색 발광 다이오드 소자, 녹색 발광 다이오드 소자 및 청색 발광 다이오드 소자를 복수 매트릭스상으로 배열하여 표시부가 형성되어 있다.
도 1은, 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 전자 기기 E1을 도시하는 블록도이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에 관한 전자 기기 E1은, 터치 센싱부(10), 표시부(40) 및 시스템 제어부(30)(제어부)를 구비한다.
(터치 센싱부)
터치 센싱부(10)(터치 센싱 기능층)는, 제1 안테나 유닛(110), 터치 기능 구동부(4) 및 터치 센싱 배선 유닛(5)을 구비한다. 제1 안테나 유닛(110) 및 터치 센싱 배선 유닛(5)은, 터치 기능 구동부(4)와 전기적으로 접속되어 있다. 터치 센싱부(10)에 있어서, 터치 기능 구동부(4)는, 터치 센싱 배선 유닛(5)을 사용하여 터치 센싱 기능(예를 들어, 정전 용량 방식의 터치 센싱 기능)을 제어한다.
제1 안테나 유닛(110), 터치 기능 구동부(4) 및 터치 센싱 배선 유닛(5)은, 후술하는 제1 기판(1)의 제2 면(42)에 배치되어 있다. 제1 안테나 유닛(110)은, 관찰자측에서 본 평면으로 보아, 후술하는 제3 기판(3)에 마련된 제2 안테나 유닛(120)과 중첩된다.
(표시부)
표시부(40)는, 제1 기판(1)의 제2 면(42)과, 후술하는 제2 기판(2)의 제3 면(43) 사이에 배치되어 있고, 표시 기능층(6), 표시 기능 구동부(7) 및 제3 안테나 유닛(130)을 구비한다. 제3 안테나 유닛(130) 및 표시 기능층(6)은, 표시 기능 구동부(7)와 전기적으로 접속되어 있다. 표시부(40)에 있어서, 표시 기능 구동부(7)(박막 트랜지스터 어레이)는, 표시 기능층(6)을 제어한다.
표시 기능층(6), 표시 기능 구동부(7) 및 제3 안테나 유닛(130)은, 후술하는 제2 기판(2)의 제3 면(43)에 배치되어 있다. 상술한 바와 같이, 표시 기능층(6)은, 복수의 발광 다이오드 소자와 박막 트랜지스터 어레이로 구성된다. 제3 안테나 유닛(130)은, 관찰자측으로부터 본 평면으로 보아, 제3 기판(3)에 마련된 제4 안테나 유닛(140)과 중첩된다.
(시스템 제어부)
시스템 제어부(30)는, CPU(Central Processing Unit)(122), 충전 제어부(123), 전환부(125), NFC 통신부(126)(Near Field Communication), 안테나부(127), 제2 안테나 유닛(120) 및 제4 안테나 유닛(140), 이차 전지(124)를 구비한다. 또한, 후술하는 바와 같이, 이차 전지(124)는, 시스템 제어부(30)의 인접하는 위치에 마련되어 있다.
CPU(122)는, 이차 전지(124), 제2 안테나 유닛(120), 제4 안테나 유닛(140), 충전 제어부(123), 전환부(125) 및 NFC 통신부(126)와 전기적으로 접속되어 있다. 충전 제어부(123) 및 NFC 통신부(126)는, 전환부(125)와 전기적으로 접속되어 있다. 안테나부(127)는, 충전 제어부(123), 전환부(125) 및 NFC 통신부(126)와 전기적으로 접속되어 있다.
시스템 제어부(30)는, 터치 센싱부(10)에 있어서의 터치 센싱 기능, 표시부(40)에 있어서의 표시 기능, 통신 기능 및 비접촉 충전 기능을 제어한다. 시스템 제어부(30)는, 터치 센싱부(10)와 시스템 제어부(30) 사이에서, 부호 TR12의 화살표로 나타내는 바와 같이, 제1 안테나 유닛(110) 및 제2 안테나 유닛(120)을 통해, 터치 센싱에 관한 각종 신호의 송수신을 비접촉으로 행하고, 또한 터치 센싱에 필요한 전력의 공급 및 수전을 비접촉으로 행한다. 시스템 제어부(30)는, 표시부(40)와 시스템 제어부(30) 사이에서, 부호 TR34의 화살표로 나타내는 바와 같이, 제3 안테나 유닛(130) 및 제4 안테나 유닛(140)을 통해, 표시 기능층의 구동에 관한 각종 신호의 송수신을 비접촉으로 행하고, 또한 표시 기능층의 구동 터치 센싱에 필요한 전력의 공급 및 수전을 비접촉으로 행한다.
충전 제어부(123)는, 부호 TR56의 화살표로 나타내는 바와 같이, 안테나부(127)를 구성하는 루프 안테나(128)를 통해, 100V 등의 외부 전원(도 1에서는 AC 어댑터(152)나 크레이들(150))으로부터 공급되는 전력을 받는다. 충전 제어부(123)는, 정류 기능이나 이차 전지(124)의 전압을 감시하는 기능을 포함하고, 충전 제어부(123)로부터 전력을 이차 전지(124)로 공급하여 충전을 행한다. 이차 전지(124)에는 온도 센서가 설치되어 있고, 충전 제어부(123)에서 온도 이상을 검지한 경우, 충전 제어부(123)는 이차 전지(124)에 대한 전력의 공급 및 수전을 정지한다.
안테나부(127)는, 루프 안테나(128)를 구비하고, 공진에 사용되는 콘덴서나 루프 안테나(128)의 코일 길이 등을 조정하는 기능을 갖는다. 전환부(125)는, 시스템 제어부(30)로부터 신호를 수신하여, 안테나부(127)의 수전 기능과 근거리 통신(NFC 통신) 기능의 전환을 행한다. 루프 안테나(128)는, 전자 기기 E1의 외부와 내부 사이의 통신 기능 및 전자 기기 E1의 외부로부터의 비접촉 충전 기능을 행한다.
안테나부(127)에 의해 행해지는 수전에 있어서는, Qi 규격에 기초하는 주파수를 채용할 수 있다. 예를 들어, 100㎑ 내지 200㎑의 주파수를 사용할 수 있다. 혹은, 안테나부(127)에 의한 수전은, 금후에 예정되어 있는 와이어리스 충전의 국제 표준 규격에 대응할 수 있다. 안테나부(127)를 사용한 근거리 통신의 공진 주파수로서는, 예를 들어 13.56㎒, 혹은 이 주파수보다도 높은 주파수를 채용할 수 있다. 근거리 통신은, NFC 통신부(126)에서 제어된다. NFC 통신부(126)는, 근거리 통신을 행하기 위한 변복조 기능을 갖는다.
(외부 전원)
도 1에 도시되는 크레이들(150)은, 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 전자 기기 E1이나 스마트폰 등의 휴대 단말기, 웨어러블 기기를 충전하는 기능을 갖고 있고, 전력 급전부로서 기능한다. 크레이들(150)은, 전자기 유도 방식에 의한 복수의 급전측 안테나(151)를 구비하고, 전자 기기 E1은, 이들 1 이상의 안테나(151)로부터 비접촉에 의한 전력 공급을 받을 수 있다. 크레이들(150)은, 복수의 급전측 안테나(151)의 어느 것을 선택하는 안테나 전환부를 갖는다. 크레이들(150)은, 예를 들어 AC 어댑터(152)를 개재하여, 100V나 220V 등의 외부 전원과 접속되어 있다.
(제1 기판)
도 2는, 전자 기기 E1을 구성하는 제1 기판(1)을 도시하는 평면도이다. 또한, 도 2는, 관찰자로부터 제1 기판을 본 평면도이지만, 차광성을 갖는 블랙 매트릭스를 투시하도록 제1 기판 상에 마련된 구성 요소가 도시되어 있다.
제1 기판(1)은, 가시 영역의 광을 투과하는 광투과성의 투명 기판이고, 공지의 재료에 의해 형성되어 있다. 도 2에 도시한 바와 같이, 제1 기판(1)의 제2 면(42) 상에는, 블랙 매트릭스 BM, 제1 도전 배선(21), 제2 도전 배선(22), 제1 안테나 유닛(110), 전력 수전부(15), 전원 제어부(16), 터치 구동 제어부(17), 터치 구동 스위칭 회로(18), 터치 검지 스위칭 회로(19), 터치 신호 송수신 제어부(20) 및 검파·AD 변환부(25)가 마련되어 있다.
블랙 매트릭스 BM은, 직사각 형상의 유효 표시 영역(71)과, 유효 표시 영역(71)(표시 영역)을 둘러싸는 프레임 영역(72)(프레임부)을 구비한다. 도 2에 도시하는 예에서는, 제2 면(42) 상에 블랙 매트릭스 BM이 형성되어 있지만, 제1 기판(1)의 제1 면(41)에 프레임 영역(72)으로서 블랙 매트릭스 BM을 형성해도 된다.
또한, 블랙 매트릭스 BM을 반드시 형성할 필요는 없고, 블랙 매트릭스 BM을 제1 기판(1)에 형성하지 않아도 된다. 프레임 영역(72)은, 후술하는 바와 같이, 금속을 포함하는 가는 프레임이어도 되고, 이 경우, 프레임에는 블랙 매트릭스 BM의 형성을 생략할 수 있다.
(도전 배선)
도 2에 도시한 바와 같이, 터치 센싱 배선 유닛(5)은, X방향(제1 방향)으로 평행하게 연장되는 복수의 제1 도전 배선(21)과, Y방향(제2 방향)으로 병행으로 연장되는 복수의 제2 도전 배선(22)으로 구성된다. 즉, 복수의 제1 도전 배선(21) 및 복수의 제2 도전 배선(22)은, 서로 직교하도록 연장되어 있다.
또한, 터치 센싱 배선 유닛(5)의 적층 구조에 있어서는, 절연층(38)(제5 절연층(38), 도4 참조)을 개재하여, 복수의 제2 도전 배선(22)은, 복수의 제1 도전 배선(21) 상에 적층되어 있다.
도 2의 실선으로 나타낸 바와 같이, 제1 안테나 유닛(110), 터치 구동 스위칭 회로(18), 터치 검지 스위칭 회로(19) 등의 회로를 전기적으로 접속하는 가이드 배선은, 제1 도전 배선(21)의 일부 및 제2 도전 배선(22)의 일부가 사용되어 있다. 도 2에 도시되는 전력 수전부(15), 전원 제어부(16), 터치 구동 제어부(17), 터치 구동 스위칭 회로(18), 터치 검지 스위칭 회로(19), 터치 신호 송수신 제어부(20), 검파·AD 변환부(25) 등은, 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 터치 기능 구동부(4)에 상당한다.
터치 센싱을 제어하는 회로(터치 기능 구동부(4))는, 제1 도전 배선(21)의 일부와, 제2 도전 배선(22)의 일부와, 복수의 제3 박막 트랜지스터를 포함한다. 전력 수전부(15)는, 수신 전압을 평활화, 정전압화하고, 터치 구동 전압으로서 전원 제어부(16)에 출력한다. 전원 제어부(16)는, 승압 회로를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 제2 도전 배선(22)의 일부는, 전기적 접속용 스루홀과 절연층을 통해, 제1 안테나 유닛(110)을 구성하는 제1 도전 배선에 적층되어, 즉, 2층 구조의 배선에 적용할 수 있다.
제1 안테나 유닛(110)은, 감기 방향이 서로 반대이고, 또한 감기 수가 2 이상인 소경 루프 안테나가 한 쌍으로 되어 구성된 안테나쌍(제1 루프 안테나)을 2조 포함한다. 부호 111로 나타낸 안테나쌍은, 후술하는 제2 안테나 유닛(120)의 안테나쌍(115)과 제1 안테나 유닛(110)의 안테나쌍(111) 사이에서, 터치 센싱에 관한 신호의 송수신을 비접촉으로 행하기 위해 사용된다.
부호 112로 나타낸 안테나쌍은, 제2 안테나 유닛(120)의 안테나쌍(116)과 제1 안테나 유닛(110)의 안테나쌍(112) 사이에서, 터치 센싱에 필요한 전력의 공급 및 수전을 비접촉으로 행하기 위해 사용된다.
또한, 소경 루프 안테나는, 도전 배선을 동일 평면 상에 스파이럴상으로 형성함으로써 구성되고, 제1 기판의 평면에 실장 가능한 소경 루프 안테나여도 된다.
도 3은, 제1 기판(1)의 제2 면(42)에 형성된 제3 박막 트랜지스터의 구조를 도시하는 단면도이다.
도 3에 도시한 바와 같이, 제3 박막 트랜지스터(153)는, 보텀 게이트 구조를 갖고 있고, 제1 기판(1)의 프레임 영역(72)에 형성되어 있다. 제3 박막 트랜지스터(153)는, 제4 절연층(37)을 개재하여 제1 기판(1)의 제2 면(42)에 형성된다. 또한, 도 3에 도시하는 예에서는, 제2 면(42) 상에 블랙 매트릭스 BM이 형성되고, 블랙 매트릭스 BM 상에 제4 절연층(37)이 형성되어 있는 구조가 채용되어 있지만, 블랙 매트릭스를 제2 면(42) 상에 형성하지 않아도 된다.
제3 박막 트랜지스터(153)에 있어서, 게이트 전극(155)은, 제1 도전 배선(21)과 동일한 구성의 도전 배선으로 형성되고, 제1 도전 배선(21)과 동일한 공정으로 형성된다. 게이트 전극(155) 상에는, 게이트 절연막(제5 절연층(38))이 적층되고, 제5 절연층(38) 상에는, 채널층(158), 드레인 전극(156) 및 소스 전극(154)이 적층되어 있다. 드레인 전극(156), 소스 전극(154)은, 제2 도전 배선(22)과 동일한 구성의 도전 배선으로 형성되고, 제2 도전 배선(22)과 동일한 공정으로 형성된다. 소스 전극(154)을 형성할 때에, 동시에, 소스 배선(157)도 형성된다.
복수의 제3 박막 트랜지스터(153)와, 도전성 금속 산화물층 혹은 산화물 반도체의 막의 패터닝에 의해 형성된 저항 소자로, 도 2에 도시하는 터치 구동 스위칭 회로(18), 터치 검지 스위칭 회로(19), 터치 신호 송수신 제어부(20), 검파·AD 변환부(25), 전력 수전부(15), 전원 제어부(16), 터치 구동 제어부(17) 등의 회로가 구성되어 있다. 제1 안테나 유닛(110)에 필요한 콘덴서(용량 소자)는, 제1 도전 배선(21) 및 제2 도전 배선(22)을 형성할 때에 형성할 수 있다. 구체적으로, 제1 도전 배선(21) 및 제2 도전 배선(22)과 동일한 구성을 가짐과 함께 동일한 레이어에 위치하는 도전층을, 제5 절연층(38)의 상하에 원하는 크기를 갖도록, 패터닝에 의해, 콘덴서를 형성할 수 있다. 제3 박막 트랜지스터(153)를 구성하는 채널층(158)은, 산화물 반도체로 구성되어 있다.
도 4는, 제1 기판(1)의 제2 면(42)에 형성된 터치 센싱 배선 유닛(5)을 도시하는 부분 단면도이다. 이하, 도 4를 사용하여 도전 배선의 구조를 설명한다.
제1 도전 배선(21)은, 제1 도전성 금속 산화물층(8A)과 제2 도전성 금속 산화물층(8C)에 의해 구리 합금층(8B)(혹은 구리층)이 끼움 지지된 구성을 갖는다. 제1 도전성 금속 산화물층(8A) 및 제2 도전성 금속 산화물층(8C)의 각각의 막 두께는, 예를 들어 10㎚ 내지 100㎚의 범위로부터 선택할 수 있다. 구리 합금층(8B)(혹은 구리층)의 막 두께는, 예를 들어 50㎚ 내지 2000㎚의 범위로부터 선택할 수 있다. 혹은, 2000㎚보다 두껍게 형성할 수도 있다. 이들 도전성 금속 산화물층(8A, 8C)이나 구리 합금층(8B)의 성막 방법으로서는, 스퍼터링 등의 진공 성막법을 사용할 수 있다. 구리 합금층(8B)의 형성에 도금법을 병용하는 경우, 상기 막 두께보다 두껍게 형성해도 된다. 제2 도전 배선(22)도, 제1 도전 배선(21)과 동일한 구조이다.
도 4에 도시한 바와 같이 제1 도전 배선(21)은, 제1 광흡수층(23)(광흡수층)으로 끼움 지지되어 있다. 구체적으로, 도전 배선(제1 도전 배선(21), 제2 도전 배선(22))의 구조로서, 구리층 혹은 구리 합금층이 도전성 금속 산화물층으로 덮이고, 또한 이 도전성 금속 산화물층이 광흡수층으로 덮인 구조를 채용할 수 있다. 즉, 도전 배선의 표측 및 이측에 광흡수층이 마련되어 있다.
도전 배선의 표면(표측 및 이측)을 광흡수층으로 덮음으로써, 시인성을 향상시킬 수 있다. 관찰자 방향으로부터 보아, 구리층 혹은 구리 합금층의 이면에, 별도로, 도전성 금속 산화물층과 광흡수 산화물층을 형성해도 된다. 구리층 혹은 구리 합금층의 이면에 형성되는 도전성 금속 산화물층으로서는, 고융점의 금속이나 구리 합금층과, 조성이 다른 구리 합금층을 치환해도 된다.
일반적으로, 구리나 구리 합금은, 유리 기판이나 블랙 매트릭스 등 광흡수층에 대한 밀착성이 떨어진다. 본 발명의 제1 실시 형태에서는, 구리층 혹은 구리 합금층과의 계면에 도전성 금속 산화물층이 삽입된 구성이 채용되어 있다. 이 구성에서는, 도전성 금속 산화물층이, 말하자면 접착층의 역할을 하고, 실용적인 신뢰성을 부여할 수 있다. 또한, 구리층 혹은 구리 합금층이 노출된 면에는, 경시적으로 구리의 산화물이 형성되어, 전기적인 실장에 문제가 발생한다. 구리나 구리 합금의 표면을 도전성 금속 산화물층이 덮음으로써, 구리층 혹은 구리 합금층의 산화를 억제할 수 있다. 도전성 산화물의 형성에 의해, 오믹 콘택트를 얻는 것이 가능해, 전기적 실장에 있어서의 장점을 얻을 수 있다.
(구리 합금층)
이어서, 구리 합금층(8B)에 대하여 구체적으로 설명한다.
구리 합금층(8B)은, 예를 들어 구리에 고용하는 제1 원소와, 구리 및 제1 원소보다 전기 음성도가 작은 제2 원소를 포함한다. 제1 원소 및 상기 제2 원소는, 구리에 첨가하는 경우의 비저항 상승률이 1μΩ㎝/at％ 이하인 원소이다. 구리 합금층의 비저항은, 1.9μΩ㎝ 내지 6μΩ㎝의 범위 내에 있다. 본 실시 형태에 있어서, 구리와 고용하는 원소란, 차량 탑재용으로 포함하는 전자 기기의 사용 범위인 －(마이너스)40℃ 내지 ＋(플러스)80℃의 온도 영역에서, 구리에 대하여 안정된 치환형 고용이 얻어지는 원소라고 바꿔 말할 수 있다. 또한, 원소(복수종이어도됨)의 구리에 대한 첨가량은, 그 구리 합금의 전기 저항률(비저항과 동의)이 6μΩ㎝를 초과하지 않는 범위이면 된다. 매트릭스 모재를 구리로 하는 경우에, 구리에 대하여, 넓은 고용 영역을 갖는 금속은, 금(Au), 니켈(Ni), 아연(Zn), 갈륨(Ga), 팔라듐(Pd), 망간(Mn)을 예시할 수 있다. 알루미늄(Al)은 넓게는 아니지만, 구리에 대한 고용 영역을 갖는다.
전기 저항률이 작은 원소(구리의 합금 원소)는, 팔라듐(Pd), 마그네슘(Mg), 베릴륨(Be), 금(Au), 칼슘(Ca), 카드뮴(Cd), 아연(Zn), 은(Ag)을 들 수 있다. 이들 원소는, 순구리에 대하여 1at％ 첨가한 때에 전기 저항률의 증가가, 거의 1μΩ㎝ 이하로 된다. 칼슘(Ca), 카드뮴(Cd), 아연(Zn), 은(Ag)은 그 전기 저항률의 증가가, 0.3μΩ㎝/at％ 이하이므로, 합금 원소로서 바람직하다. 경제성 및 환경 부하를 고려하면, 아연 및 칼슘을 합금 원소로서 사용하는 것이 바람직하다. 아연 및 칼슘은, 각각, 5at％까지, 구리에 대한 합금 원소로서 첨가할 수 있다.
상기 첨가량의 범위에 기초하여, 칼슘의 첨가량을 증가시키거나, 아연의 첨가량을 저감시키거나, 아연 및 칼슘의 첨가량을 증감해도 된다. 구리에 대한 아연 및 칼슘의 첨가에 기인하는 효과에 관하여, 각각, 0.2at％ 이상의 첨가량에 있어서, 현저한 효과가 얻어진다.
순수한 구리에 대하여 아연 및 칼슘을 합계 0.4at％ 첨가된 구리 합금의 전기 저항률은, 약 1.9μΩ㎝로 된다. 따라서, 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 구리 합금층(8B)의 전기 저항률의 하한은, 1.9μΩ㎝로 된다. 또한, 칼슘(Ca), 카드뮴(Cd), 아연(Zn), 은(Ag)을 합금 원소로서 사용한 경우에 있어서, 구리에 대한 첨가량이 5at％를 초과하면, 구리 합금의 전기 저항률이 현저하게 증가하므로, 적어도 5at％ 이하의 첨가량인 것이 바람직하다.
전기 음성도는, 원자(원소)가 전자를 끌어 당기는 강도의 상대 척도이다. 이 값이 작은 원소일수록, 양이온으로 되기 쉽다. 구리의 전기 음성도는, 1.9이다. 산소의 전기 음성도는, 3.5이다. 전기 음성도가 작은 원소에는, 알칼리 토류 원소, 티타늄족 원소, 크롬족 원소 등을 들 수 있다. 알칼리 원소의 전기 음성도도 작지만, 구리의 근처에 알칼리 원소나 수분이 존재하면, 구리의 확산이 증장된다. 이 때문에, 나트륨이나 칼륨 등의 알칼리 원소는, 구리의 합금 원소로서는 사용할 수 없다.
칼슘의 전기 음성도는, 1.0으로 작다. 칼슘을 구리의 합금 원소로서 사용한 경우, 열처리 시 등에 있어서 칼슘이 구리보다도 먼저 산화되어, 산화칼슘으로 되고, 구리의 확산을 억제하는 것이 가능해진다. 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 도전 배선에서는, 도전성 금속 산화물층으로 덮이지 않는 구리 합금층의 노출면이나, 구리 합금층과 도전성 금속 산화물층의 계면에, 선택적으로 칼슘 산화물을 형성시키는 것이 가능하다. 특히, 도전성 금속 산화물층으로 덮이지 않는 구리 합금층의 노출면에 칼슘 산화물을 형성하는 것이, 구리의 확산 억제 및 신뢰성의 향상에 기여한다. 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 도전 배선이나 구리 합금층의 도전율은, 열처리 등 어닐링에 의해 향상된다. 상술한 전기 음성도는, 폴링의 전기 음성도의 값으로 나타냈다. 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 도전 배선에 있어서는, 도전 배선의 열처리 공정 등에 의해, 제2 원소는, 구리 및 제1 원소보다도 먼저 산화되어 산화물을 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 구리나 구리 합금에 대한 수소·산소의 혼입을 방지하는 것이 바람직하다.
본 발명의 제1 실시 형태에 있어서는, 구리 합금층(8B)이 제1 도전성 금속 산화물층(8A)과 제2 도전성 금속 산화물층(8C)에 의해 끼움 지지된 구성을 채용하고 있다. 이 구성에서는, 열처리(어닐)에 의해 전기 저항률이 개선되는 경우가 많다. 바꾸어 말하면, 본 발명의 제1 실시 형태에 있어서, 구리 합금층(8B)이 도전성 금속 산화물으로 덮임으로써, 구리 합금층(8B)의 표면 산화가 억제된다. 또한, 구리 합금층(8B)의 표면 및 이면에 형성된 도전성 금속 산화물층에 의한 규제(앵커링)에 의해, 구리 합금층(8B)의 그레인이 극단적으로 조대화되는 경우가 없어, 구리 합금층(8B)의 표면이 거칠어지지 않는다. 구리 합금층(8B)을 구성하는 합금 원소가 낮은 농도(예를 들어, 0.2at％ 전후)로 첨가되어 있는 구리 합금층(8B)이라도, 결정립(그레인)이 커지기 어렵고, 조대화된 그레인 바운더리에 의한 캐리어 산란(전기 저항률의 악화)을 억제할 수 있다.
본 발명의 제1 실시 형태에 관한 도전 배선에 있어서, 구리 합금층(8B)으로서 칼슘을 포함하는 구리 합금을 사용함으로써 구리 합금층(8B)과 제1 도전성 금속 산화물층(8A)의 계면에, 및 구리 합금층(8B)과 제2 도전성 금속 산화물층(8C)의 계면에, 또한 구리 합금층(8B)의 측면에, 칼슘 산화물이 형성되는 경우가 있다. 칼슘 산화물은, 후술하는 저온 어닐링이나 열처리에 의해 형성되는 경우가 많다. 구리 합금층(8B)의 표면이나, 구리 합금층과 도전성 금속 산화물층의 계면에 칼슘 산화물이 형성됨으로써, 구리의 확산이 억제되어, 신뢰성의 향상에 기여시킬 수 있다.
본 발명의 제1 실시 형태에 관한 도전 배선은 상기한 바와 같이 제1 기판(1)의 제1 도전 배선 및 제2 도전 배선에 적용할 수 있다. 또한, 상술한 도전 배선과 동일한 구성을 갖는 도전 배선을, 제2 기판(2)의 소스 배선(66), 전원선(50, 51) 및 게이트 배선(69)에 적용할 수 있다. 또한, 제3 기판(3)에 형성되는 배선, 예를 들어 NFC 통신부(126) 등의 모듈 형성 전의 하지층으로서의 배선이나, 안테나 유닛의 배선에도, 상술한 도전 배선과 동일한 구성을 갖는 도전 배선을 적용할 수 있다. 안테나 유닛의 배선은, 낮은 저항이 요구되기 때문에, 도전 배선의 구성에 포함되는 구리층(혹은 구리 합금층)의 막 두께를 두껍게 형성하는 것이 바람직하다.
(도전성 금속 산화물층)
이어서, 상술한 제1 도전성 금속 산화물층(8A) 및 제2 도전성 금속 산화물층(8C) 및 후술하는 제3 도전성 금속 산화물층 및 제4 도전성 금속 산화물층의 구조에 대하여 설명한다. 이하, 제1 내지 제4 도전성 금속 산화물층을 단순히 도전성 금속 산화물층이라고 호칭한다.
도전성 금속 산화물층의 재료로서는, 예를 들어 산화인듐, 산화아연, 산화안티몬, 산화갈륨, 산화주석으로부터 선택되는 2종 이상의 금속 산화물을 포함하는 복합 산화물을 채용할 수 있다. 예를 들어, 산화안티몬은, 금속 안티몬이 구리와의 고용 영역을 형성하기 어려워, 적층 구성에서의 구리의 확산을 억제하기 위해, 상기 도전성 금속 산화물층에 더할 수 있다. 도전성 금속 산화물층에는, 티타늄, 지르코늄, 마그네슘, 알루미늄, 게르마늄 등의 다른 원소를 소량, 첨가할 수도 있다.
구리층 혹은 구리 합금층은, 투명 수지나 유리 기판(제1 기판, 제2 기판 및 제3 기판에 적용)에 대한 밀착성이 낮다. 이 때문에, 구리층 혹은 구리 합금층을 이대로 투명 수지나 유리 기판 등으로 구성되는 표시 장치 기판에 적용한 경우, 실용적인 표시 장치 기판을 실현하는 것은 어렵다. 그러나, 상술한 복합 산화물(도전성 금속 산화물)은, 광흡수성 수지층, 블랙 매트릭스, 투명 수지 및 유리 기판 등에 대한 밀착성을 충분히 갖고 있고, 또한 구리층이나 구리 합금층에 대한 밀착성도 충분하다. 이 때문에, 상기 복합 산화물을 사용한 구리층 혹은 구리 합금층을 표시 장치 기판에 적용한 경우, 실용적인 표시 장치 기판을 실현하는 것이 가능해진다.
또한, 구리층이나 구리 합금층의 표면에는, 도전성을 갖지 않는 구리 산화물이 경시적으로 형성되어, 전기적인 콘택트가 곤란해지는 경우가 있다. 한편, 산화인듐, 산화아연, 산화안티몬, 산화갈륨, 산화주석 등의 복합 산화물층은, 안정된 오믹 콘택트를 실현할 수 있고, 이러한 복합 산화물을 사용하는 경우에는, 도통 전이(트랜스퍼)나 콘택트 홀을 개재한 전기적 실장을 용이하게 행할 수 있다.
상술한 도전 배선의 구조는, 제1 기판(1)에 형성되는 도전 배선(21, 22)에 한정되지 않고, 제2 기판(2)이나 제3 기판(3)에 형성되는 도전 배선, 또한 안테나 유닛을 구성하는 배선, 박막 트랜지스터를 구성하는 전극, 전극에 전기적으로 접속되는 배선 등에 적용할 수 있다.
(제2 기판)
도 5는, 전자 기기 E1을 구성하는 제2 기판(2)을 도시하는 평면도이다.
도 5에 도시한 바와 같이, 제2 기판(2)의 제3 면(43) 상에는, 도시하지 않은 박막 트랜지스터 어레이, 발광 소자 CHIP(LED 칩, 발광 다이오드 소자), 제3 안테나 유닛(130) 등을 포함하는 표시부(40)가 마련되어 있다. 구체적으로, 제3 면(43) 상에는, 제3 안테나 유닛(130), 소스 신호 스위칭 회로(26), 게이트 신호 스위칭 회로(27), 제2 전력 수전부(28), 영상 신호 수신부(29), 제2 전원 제어부(59) 등의 회로 등이 마련되어 있다. 제2 전원 제어부(59)는, 승압 회로를 포함하는 것이 바람직하다.
도 5에 도시되는 소스 신호 스위칭 회로(26), 게이트 신호 스위칭 회로(27), 제2 전력 수전부(28), 영상 신호 수신부(29), 제2 전원 제어부(59) 등은, 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 표시 기능 구동부(7)에 상당한다.
제2 기판(2)에 있어서, 화소 개구부 PX에 상당하는 위치에는, 표시 기능층(6)을 구동하는 제1 박막 트랜지스터(67)(후술)와 제2 박막 트랜지스터(68)(후술)가 마련되어 있다. 또한, 도 5에 있어서, 제1 박막 트랜지스터(67)와 제2 박막 트랜지스터(68)의 도시는 생략하고 있다.
제3 안테나 유닛(130)은, 감기 방향이 서로 반대이고, 또한 감기 수가 2 이상인 소경 루프 안테나가 한 쌍으로 되어 구성된 안테나쌍(제3 루프 안테나)을 2조 포함한다. 부호 113으로 나타낸 안테나쌍은, 후술하는 제4 안테나 유닛(140)의 안테나쌍(117)과의 사이에서, 표시 기능층의 구동에 관한 신호의 송수신을 비접촉으로 행하기 위해 사용된다.
부호 114로 나타낸 안테나쌍은, 제4 안테나 유닛(140)의 안테나쌍(118)과의 사이에서, 표시 기능층의 구동에 필요한 전력의 공급 및 수전을 비접촉으로 행하기 위해 사용된다.
소경 루프 안테나의 감기 수는, 예를 들어 2 내지 25의 범위로부터 선택할 수 있다.
도 6은, 제2 기판(2)의 제4 면(44)에 마련된 도전성 실드층(34)의 단면도를 예시하고 있다. 도 6에 있어서, 도전성 실드층(34)은, 제4 면(44)으로부터 이 순으로, 제2 광흡수층(24)(광흡수층), 제1 도전성 금속 산화물층(34A), 구리 합금층(34B) 및 제2 도전성 금속 산화금층(34C)이 적층된 구성을 갖는다. 도 6에 도시한 바와 같이, 도전성 실드층(34)의 일부에 저저항인 도전층(구리 합금층(34B))을 채용함으로써, 터치 센싱 기능층(제1 안테나 유닛(110), 터치 기능 구동부(4))이나 표시 기능층(6)에 대한, 시스템 제어부(30)나 루프 안테나(128)로부터 발생하는 노이즈의 영향을 저감시킬 수 있다.
도전성 실드층(34)의 도전층은, 100Ω/□(Ω/sq) 이하의 면적 저항을 갖는 도전막이면 된다. 도전성 금속 산화물층의 구조는, 적층 구조여도 되고, 단층 구조여도 된다. 몰리브덴, 알루미늄, 구리, 은, 니켈 등의 금속층, 합금층의 단층, 이들 금속층이 복수의 적층된 구성도 채용할 수 있다. 도전성 실드층에 열 도전성이 높은 금속층이나 합금층을 더함으로써, 발광 소자의 발광에 관한 열의 방산에 기여할 수 있다.
구리 합금층(34B)과 제2 기판(2) 사이에 제2 광흡수층(24)을 삽입함으로써, 상술한 특허문헌 6에 기재되어 있는 원편광판을 생략하는 구성을 실현할 수 있다. 원편광판은, 화소 전극(반사 전극)에 있어서의 외광 반사를 흡수함으로써 「흑색」을 낼 목적으로 사용된다. 그러나, 원편광판은, 0.1㎜ 내지 0.3㎜로 비교적 두꺼운 광학 필름이다. 이러한 원편광판의 두께에 커버 유리의 두께가 더해지면, 1㎜ 전후, 전자 기기의 두께가 증가한다. 원편광판을 사용하지 않고, 제2 광흡수층(24)을 삽입함으로써, 발광 다이오드 소자를 오프한 때의 「흑색」을 실현할 수 있다. 또한, 제1 기판(1)과 제3 기판(3)을 모두 두껍게 함으로써, 전자 기기에 요구되는 강도를 높이고, 또한 제2 기판(2)을 얇게 하여, 커버 유리를 생략함으로써, 가볍고, 얇은 전자 기기를 제공할 수 있다.
(제3 기판)
도 7은, 전자 기기 E1을 구성하는 제3 기판(3)을 도시하는 평면도이다.
제3 기판(3)은, 제5 면(45)과, 제5 면(45)과는 반대측의 제6 면(46)을 갖는다(도 8 참조).
도 7에 도시한 바와 같이, 제3 기판(3)의 제5 면(45) 상에는, 루프 안테나(128), 제2 안테나 유닛(120), 제4 안테나 유닛(140), 자성체층(131), 이차 전지(124), 시스템 제어부(30) 등이 설치되어 있다. 또한, 이와 같이 제3 기판(3) 상에 형성되는 부재는, 도 1에 도시한 바와 같이, 제2 기판(2)의 제4 면(44)과 제3 기판(3)의 제5 면(45) 사이에 마련되어 있다.
시스템 제어부(30)는, CPU(122), 충전 제어부(123), 전환부(125), NFC 통신부(126), 안테나부(127), 제2 안테나 유닛(120), 제4 안테나 유닛(140) 및 이차 전지(124)를 포함한다. CPU(122)는, 터치 센싱부(10)에 있어서의 터치 센싱 기능, 표시부(40)에 있어서의 표시 기능, 통신 기능 및 비접촉 충전 기능을 제어한다.
제2 안테나 유닛(120)은, 감기 방향이 서로 반대이고, 또한 감기 수가 2 이상인 소경 루프 안테나가 한 쌍으로 되어 구성된 안테나쌍(제2 루프 안테나)을 2조 포함하고, 구체적으로, 안테나쌍(115, 116)을 구비한다.
제4 안테나 유닛(140)은, 감기 방향이 서로 반대이고, 또한 감기 수가 2 이상인 소경 루프 안테나가 한 쌍으로 되어 구성된 안테나쌍(제4 루프 안테나)을 2조 포함하고, 구체적으로, 안테나쌍(117, 118)을 구비한다.
제1 기판(1), 제2 기판(2) 및 제3 기판(3)이 중첩되어 구성되어 있는 전자 기기 E1의 평면으로 보아, 제2 안테나 유닛(120)은 제1 안테나 유닛(110)과 중첩되고, 제4 안테나 유닛(140)은 제3 안테나 유닛(130)과 중첩되어 있다.
제2 안테나 유닛(120)의 안테나쌍(115)은, 제1 안테나 유닛(110)의 안테나쌍(111)과, 감기 방향이 동일하고, 중첩되어 있다. 제2 안테나 유닛(120)의 안테나쌍(116)은, 제1 안테나 유닛(110)의 안테나쌍(112)과, 감기 방향이 동일하고, 중첩되어 있다. 제4 안테나 유닛(140)의 안테나쌍(117)은, 제3 안테나 유닛(130)의 안테나쌍(113)과, 감기 방향이 동일하고, 중첩되어 있다. 제4 안테나 유닛(140)의 안테나쌍(118)은, 제3 안테나 유닛(130)의 안테나쌍(114)과, 감기 방향이 동일하고, 중첩되어 있다. 제1 안테나 유닛(110)과 제2 안테나 유닛(120) 사이의 중첩 관계 및 제3 안테나 유닛(130)과 제4 안테나 유닛(140) 사이의 중첩 관계에 대해서는 후술한다.
루프 안테나(128)는, 도전 배선을 동일 평면 상에 스파이럴상으로 형성함으로써 구성되고, 제3 기판의 평면에 실장 가능하고, 예를 들어 도 7에 도시한 바와 같은 직사각형의 프레임 영역(72)에 들어가는 루프 안테나 형상을 갖는 것이 바람직하다. 루프 안테나(128)는, 유효 표시 영역(71)을 둘러싸는 프레임 영역(72)에 대응하는 위치에 배치된다. 따라서, 루프 안테나(128)의 외형은, 표시부(40)에 있어서의 유효 표시 영역(71)의 크기보다 약간 큰 사이즈를 갖는다.
또한, 제1 안테나 유닛(110), 제2 안테나 유닛(120), 제3 안테나 유닛(130) 및 제4 안테나 유닛(140)의 각각의 사이즈는, 루프 안테나(128)의 사이즈보다 작다. 또한, 제1 안테나 유닛(110), 제2 안테나 유닛(120), 제3 안테나 유닛(130) 및 제4 안테나 유닛(140)은, 관찰 방향으로부터 본 평면으로 보아, 루프 안테나(128)와 중첩되지 않는 위치에 배치되어 있다.
루프 안테나(128)의 감기 수는, 예를 들어 2 내지 10으로 할 수 있다. 본 실시 형태에 있어서, 도 7에 도시하는 루프 안테나의 감기 수는 5로 하고 있지만, 안테나의 감기 수는, 예를 들어 1 내지 25의 범위로부터 선택할 수 있다. 감기 수로서는, 공진 주파수의 선택과, 공진에 최적인 안테나의 임피던스 설정 조건에 기초하여, 감기 수를 선택할 수 있다. 루프 안테나(128)의 루프 면적(Ax×Ay)으로서는, 큰 면적인 것이 바람직하다.
도 7에 있어서 생략되어 있는 용량 소자의 용량은, 공진을 행하기 위해 조정된다. 구체적으로, 비접촉 충전 시에 있어서는, 충전 제어부(123)에서 공진의 조정이 행해진다. NFC 통신의 경우에는, NFC 통신부(126)에서 공진의 조정이 행해진다. 비접촉 충전과 NFC 통신은, 전환부(125)에 의해 전환하여 실행된다.
이차 전지(124)로서는, 리튬 전지, 니켈 수소 전지, 유기 라디칼 전지, 납 전지, 리튬 공기 전지, 니켈 아연 전지, 니켈 카드뮴 전지, 은 아연 전지 등을 들 수 있다. 예를 들어, 나일론, 알루미늄 등의 금속층, 시클로 파라페닐렌(CPP), 전극, 세퍼레이터, 전해액 등이 외장재에 의해 라미네이트되어 라미네이트형의 리튬 전지가 채용되어도 된다. 전고체형의 리튬 전지, 예를 들어 리튬 황 전지 등의 이차 전지를 이차 전지(124)에 적용하는 것이 바람직하다. 또한, 스페이스(기판 사이의 두께)의 관점에서, 이차 전지(124)를 마련하는 것이 어려운, 제1 기판의 제2 면 상, 제2 기판의 제3 면 상에는, 예를 들어 대용량의 콘덴서를 구비할 수 있다. 대용량의 콘덴서의 구성에는, 진공 성막 등의 방법에 의해 성막된 박막을 사용할 수 있다.
제2 기판(2)의 제4 면(44)과 제3 기판(3)의 제5 면(45) 사이에, 또한 LTE 통신 모듈, WiFi 통신 모듈, GPS 수신 모듈 등의 전자 디바이스를 배치하고, 제4 면(44) 또는 제5 면(45)에 실장해도 된다.
도 8은, 전자 기기 E1을 도시하는 단면도이며, 도 7의 A-A'선을 따르는 단면도이다. 관찰자 P로부터 보아, 제1 기판(1), 제2 기판(2) 및 제3 기판(3)은 이 순으로 적층되어 있다. 또한, 도 8에서는, 블랙 매트릭스 BM이 생략되어 있다.
도 8에 도시한 바와 같이, 제3 기판(3)의 제5 면(45) 상에, 루프 안테나(128), 제2 안테나 유닛(120) 및 제4 안테나 유닛(140)이 마련되어 있다. 또한, 루프 안테나(128)를 덮도록, 자성체층(131)이 제5 면(45) 상에 마련되어 있다. 또한, 자성체층(131)에는 개구부(132)가 형성되어 있고, 개구부(132)의 내측에 제2 안테나 유닛(120) 및 제4 안테나 유닛(140)이 배치되어 있다. 환언하면, 제2 안테나 유닛(120) 및 제4 안테나 유닛(140)은, 자성체층(131)으로 덮여 있지 않다.
자성체층(131) 상에는, 시스템 제어부(30) 및 이차 전지(124)가 배치되어 있다. 시스템 제어부(30)는, 자성체층(131)에 마련된 스루홀을 개재하여, 루프 안테나(128), 제2 안테나 유닛(120) 및 제4 안테나 유닛(140)에 전기적으로 접속되어 있다. 이차 전지(124) 및 시스템 제어부(30)의 상면에는 도전성 실드층(34)이 마련되어 있고, 환언하면, 이차 전지(124) 및 시스템 제어부(30)의 상면과 제2 기판(2)의 제4 면(44) 사이에 도전성 실드층(34)이 배치되어 있다.
제1 기판(1)의 제2 면(42) 상에는, 터치 센싱 배선 유닛(5)을 포함하는 터치 센싱부(10)가 구비되어 있다. 터치 센싱 배선 유닛(5)을 구성하는 제1 도전 배선(21)과 제2 도전 배선(22) 사이에는, 제1 기판(1)의 두께 방향(Z방향)으로 제5 절연층(38)이 배치되어 있다. 또한, 터치 센싱 배선 유닛(5)을 형성하는 공정에 있어서는, 도전 배선(제1 도전 배선(21))을 형성하기 전에, 제2 기판면 상에 제4 절연층(37)을 형성해도 된다. 제2 도전 배선(22) 상에, 제6 절연층(39)을 형성하는 것은 바람직하다.
이하, 도 9 내지 도 11을 사용하여, 발광 소자 CHIP(LED 칩, 발광 다이오드 소자)의 주변 구조를 설명한다.
도 9는, 전자 기기 E1을 부분적으로 도시하는 단면도이며, 도 8의 부호 B로 나타낸 영역을 도시하는 확대도이다. 또한, 도 9에서는, 블랙 매트릭스 BM이 생략되어 있다.
도 10은, 전자 기기 E1이 구비하는 제2 기판(2)을 부분적으로 도시하는 확대도이고, 제2 기판(2) 상에 마련된 발광 소자 CHIP 및 제2 박막 트랜지스터(68)(박막 트랜지스터(168))를 중심적으로 도시한 단면도이다.
도 11은, 전자 기기 E1에 탑재되는 발광 소자 CHIP을 도시하는 도면이며, 도 10의 부호 C로 나타낸 영역을 확대하여 도시하는 발광 소자 CHIP을 도시하는 단면도이다.
(발광 소자)
발광 소자 CHIP을 구성하는 하부 전극(88)은, 접합층(77)을 개재하여 반사 전극(89)과 전기적으로 제휴되어 있다. 반사 전극(89)은, 콘택트 홀(93)을 개재하여, 발광 소자 CHIP을 구동하는 구동 트랜지스터로서 기능하는 제2 박막 트랜지스터(68)와 접속되어 있다.
발광 소자 CHIP은, 제2 박막 트랜지스터(68)를 통해 제1 전원선(51)으로부터 전원의 공급을 받는다.
상부 전극(87)의 표층(표면의 층)은, 도전성 금속 산화물로 형성되어 있다. 보조 도체(75) 및 투명 도전막(76)은, 구리 혹은 구리 합금이 도전성 금속 산화물로 끼움 지지된 구조를 갖는 도전층이고, 동일한 레이어, 동일한 공정으로 형성되어 있다. 도 10에 있어서, 보조 도체(75)는, 예를 들어 지면의 전후 방향, 즉, Y방향으로 연장되어 있다. 보조 도체(75)는, X방향으로 연장되는 제2 전원선(52)(도 18 참조)과 연락되어 있다. 평면에서 보면 제1 전원선(51) 및 제2 전원선(52)의 배치에 대해서는, 도 18을 참조하여 후술한다.
접합층(77)은, 예를 들어 150℃ 내지 340℃의 온도 범위 내에서, 발광 소자 CHIP의 하부 전극(88)과 반사 전극(89)을 융착시켜, 전기적인 접속을 할 수 있는 도전성 재료를 적용할 수 있다. 이 도전성 재료에는, 은이나 카본, 그래파이트 등의 도전성 골재(conductive filler)를 열 플로우성 수지에 분산해도 된다. 혹은, 접합층(77)을, In(인듐), InBi 합금, InSb 합금, InSn 합금, InAg 합금, InGa 합금, SnBi 합금, SnSb 합금 등, 혹은 이들 금속의 3원계, 4원계인 저융점 금속을 사용하여 형성할 수 있다.
반사 전극(89)의 표면은, 인듐 산화물을 포함하는 복합 산화물(도전성 금속 산화물), 혹은 은 합금 등으로 형성할 수 있다. 인듐 산화물을 포함하는 복합 산화물, 혹은 은 합금으로 반사 전극(89)의 표면을 형성함으로써, 상술한 접합층(77)과 반사 전극(89)의 전기적 접속이 용이해진다. 또한, 반사 전극(89)의 면적이 개구부에 차지하는 비율을 작게 함으로써, 제2 광흡수층(24)에 의한 「흑색」을 활용할 수 있다.
이들 저융점 금속은, 상술한 도전성 금속 산화물에 대한 습윤성이 양호하기 때문에, 하부 전극(88)과 반사 전극(89)의 대략의 얼라인먼트를 행한 후, 하부 전극(88)과 반사 전극(89)을 자기 정합적으로 융착시킬 수 있다. 융착에 필요한 에너지로서는, 열, 가압, 전자파, 레이저광이나 이것들과 초음파의 병용 등 다양한 에너지가 사용된다. 또한, 수직형 발광 다이오드는, 접합 불량이 발생한 경우, 리페어를 행하기 쉽다는 이점이 있다. 동일한 방향으로 전극이 나열되는 수평형 발광 다이오드에서는, 개개 다이오드의 접합 검사를 하기 어려운 것과, 리페어(불량 다이오드의 교환 등) 시에, 전극이 단락되기 쉬운 문제가 있다. 이 관점에서, 수직형 발광 다이오드가 바람직하게 사용된다. 접합층(77)은, 진공 성막 등의 막 형성 후, 주지의 포토리소그래피 방법이나, 리프트 오프의 수단으로 패턴 형성할 수 있다.
본 실시 형태에 있어서, 발광 소자 CHIP은, 표시 기능층으로서 기능하는 수직형 발광 다이오드이고, 복수의 화소 PX의 각각에 마련되어 있다.
발광 소자 CHIP는, 상부 전극(87), n형 반도체층(90), 발광층(92), p형 반도체층(91) 및 하부 전극(88)이, 이 순으로 적층된 구조를 갖는다. 환언하면, 발광 소자 CHIP은, 하부 전극(88) 상에, p형 반도체층(91), 발광층(92), n형 반도체층(90) 및 상부 전극(87)이 이 순으로 적층된 구성을 갖는다. 도 11에 도시한 바와 같이, LED 발광에 사용되는 전극은, 다른 면에 형성되고, 서로 대향하는 면에 형성되어 있다. 또한, 서로 평행이 되도록 적층되어 있는 n형 반도체층(90) 및 p형 반도체층(91)의 각각에 대향하는 면의 외측에 상부 전극(87) 및 하부 전극(88)이 배치되어 있다. 이러한 구조를 갖는 발광 소자 CHIP을 본 실시 형태에서는, 수직형 발광 다이오드라고 호칭하고 있다. 단면으로 보아, LED 구조가, 각뿔 형상 등의 이형인 경우, 본 발명의 수직형 발광 다이오드에 포함하지 않는다. LED 구조에 있어서 편측의 면에 전극이 나열되도록 형성되는 구조, 혹은 수평 방향으로 전극이 나열되도록 형성되는 구조는, 수평형 발광 다이오드라고 칭한다.
도 11에 도시한 바와 같이, 발광 소자 CHIP 상에 있어서, 투명 도전막(76)은 상부 전극(87)과 겹쳐 있고, 전기적으로 접속되어 있다. 발광 소자 CHIP의 코너부(171)는, 제2 평탄화층(95)으로 덮여 있다. 발광 소자 CHIP 상에는, 제2 평탄화층(95)과 상부 전극(87)이 겹치는 겹침부(74)가 형성되어 있다. 상부 전극(87)의 양단에 겹침부(74)가 형성되어 있으므로, 상부 전극(87) 상에 있어서 제2 평탄화층(95)은 오목부 형상을 갖고 있다.
투명 도전막(76)의 구성으로서는, 도전성 금속 산화물의 단층 또는 복수층이 채용된다. 예를 들어, ITO 등의 도전성 금속 산화물에 의해 Ag이나 Ag 합금층이 끼움 지지된 구성이 채용되어도 된다. 또한, 투명 도전막(76) 상에 금속층을 포함하는 보조 도체(75)를 적층해도 된다. 금속층을 포함하는 보조 도체(75)를 투명 도전막(76) 상에 형성함으로써, 투명 도전막(76)의 저항값을 내림과 함께, 발광 소자 CHIP에 발생하는 열의 방산에 기여할 수 있다.
투명 도전막(76)은, 도 18에 도시하는 전원선(52)이다. 투명 도전막(76)은, 발광 소자(발광 다이오드나 유기 EL)의 음극 혹은 공통 전극으로서 기능한다. 이 경우에, 투명 도전막(76)은, 터치 센싱부(10)의 실드층으로서, 시스템 제어부(30)나 NFC 통신부(126)로부터 발생하는 전기적 노이즈의 영향을 억제하는 효과를 갖는다.
예를 들어, 도 11에는, 투명 도전막(76)의 단선의 리스크를 저감시킬 목적으로, 상부 전극(87) 상에 형성되는 제2 평탄화층(95)은 각도 θ의 테이퍼를 갖고 있고, 제2 평탄화층(95)의 테이퍼면을 따라 투명 도전막(76)이 형성되어 있다.
구체적으로, 겹침부(74)는, 코너부(171)에 있어서 투명 도전막(76)과 상부 전극(87) 사이에 위치하고 있고, 예를 들어 5° 내지 70°의 각도 θ에서 상부 전극(87)의 면에 대하여 경사져 있다. 이렇게 겹침부(74)가 경사를 가짐으로써, 투명 도전막(76)의 단선을 방지할 수 있다.
발광 소자 CHIP의 상면(78)(표층)이, 제2 평탄화층(95)으로부터 돌출되어 제2 평탄화층(95)과 겹치지 않는 상태로 되면, 즉, 겹침부(74)가 형성되어 있지 않은 상태에서는, 투명 도전막(76)이 단선되기 쉬워져, 발광 소자 CHIP의 점등 불량이 발생할 우려가 있다.
상기와 같은 오목부 형상을 갖는 제2 평탄화층(95)을 형성하는 방법이나, 발광 소자 CHIP에 겹치는 겹침부(74)를 형성하는 방법으로서는, 주지의 포토리소그래피가 채용된다. 또한, 주지의 포토리소그래피 방법에 더하여, 건식 에칭 기술이나 자외선 세정 기술을 적용해도 된다.
발광 소자 CHIP의 형상으로서는, 예를 들어 평면으로 보아, 1변의 길이가 3㎛ 내지 500㎛인 정사각형 형상을 적용할 수 있다. 단, 정사각형이나 직사각형 이외의 형상이 적용되어도 된다. 혹은, 1변의 크기를 500㎛ 이상으로 해도 된다. 또한, 평면으로 보아, 제1 배선과 제2 배선으로 구획되는 화소 PX에는, 1개, 혹은 2개 이상의 발광 소자를 실장할 수 있다. 발광 소자 CHIP의 실장에서는, 예를 들어 정사각형 형상의 발광 소자 CHIP의 방향을, 90도 단위로 랜덤하게 회전시켜 실장할 수 있다. 랜덤 실장함으로써, LED 결정 성장의 약간의 변동으로부터 발생하는 화면 전체의 색 불균일, 휘도 불균일을 경감할 수 있다.
LED 등의 발광 소자에 적용할 수 있는 n형 반도체나 p형 반도체로서는, 주기율표의 II족으로부터 VI족의 원소 화합물이나 이것들의 질화물이나 산화물을 들 수 있다. 예를 들어, GaN에 In이나 II 원소 또는 IV 원소를 도프한 반도체, GaP, GaInP, AlGaInP 등, 나아가 ZnO에 III족 원소를 도프한 반도체 등을 들 수 있다. 예를 들어, 발광 효율이 높은 근자외 영역 발광의 InGaN/GaN의 LED를 사용해도 된다. 바이오 템플릿 기술에, 다시 중성 빔 에칭 기술을 병용하여, 나노 필러 구조를 갖는 InGaN/GaN의 LED를 사용해도 된다. 또한 발광층(92)은, 단일의 화합물 반도체로 구성되어도 되고, 단일 양자 웰 구조 혹은 다 양자 웰 구조를 갖고 있어도 된다. 발광 소자 CHIP은, 적색 발광 LED, 녹색 발광 LED, 청색 발광 LED를 매트릭스상으로 배치할 수 있다. 또한, 근적외 발광 LED를 더해도 된다. 혹은 단색 발광의 LED 발광 소자 상에, 파장 변환 부재로서 양자 도트층을 적층해도 된다.
하부 전극(88)의 구성 재료로서는, 은, 은 합금, 알루미늄, 알루미늄 합금을 적용할 수 있다. 또한, 하부 전극(88)의 구성으로서, 후술하는 바와 같이, 은 혹은 은 합금층이 도전성 금속 산화물층에 의해 끼움 지지된 구성이 적용되어도 된다. 하부 전극(88)의 구성의 일부에는, Ti층, Cr층, Pt층, AuGe층, Pd층, Ni층, TiW층, Mo층 등의 금속층이나, 상술한 도전성 금속 산화물층을 포함하는 다층 구성을 도입해도 된다. 또한, 평면으로 보아 하부 전극(88)의 면적 비율을 줄임으로써, 반투과형이나 투과형의 표시 장치를 실현할 수 있다. 상부 전극(87)은, 도전성 금속 산화물로 형성된 층을 포함하는 구성이 바람직하다.
도전성 금속 산화물로서는, 예를 들어 산화인듐을 기재로 하여, 산화주석, 산화아연, 산화갈륨, 산화티타늄, 산화지르코늄, 산화몰리브덴, 산화텅스텐, 산화마그네슘, 산화안티몬, 산화세륨 등 다양한 복합 산화물을 적용하는 것이 가능하고, 상부 전극(87)에 필요한 특성을 조정하기 쉬운 장점이 있다. 이 특성에는, 일함수의 값, 광의 투과율, 굴절률, 도전성, 에칭 가공성 등이 포함된다. 상부 전극의 구성의 일부에는, Ti층, Cr층, Pt층, AuGe층, AuSn층, Pd층, Ni층, TiW층, Mo층 등의 금속층이나, 상기 도전성 금속 산화물층을 포함하는 다층 구성을 도입해도 된다. 또한, 상부 전극(87)의 상면(78)은, 광의 출사면으로 되므로, 투명한 도전성 금속 산화물의 층의 면적 비율이 큰 것이 바람직하다. 또한, 상부 전극(87)의 상면(78)(표층)은, 발광 소자 CHIP의 광의 출사면 외의 영역에서, 구리층 혹은 구리 합금층이 도전성 금속 산화물로 끼움 지지된 구조를 갖는 제6 배선과 전기적으로 접속되는 것이 바람직하다.
뱅크(94)의 재료로서는, 아크릴 수지, 폴리이미드 수지, 노볼락 페놀 수지 등의 유기 수지를 사용할 수 있다. 뱅크(94)에는, 또한, 산화 실리콘, 산질화 실리콘 등의 무기 재료를 적층해도 된다.
제1 평탄화층(96) 및 제2 평탄화층(95)의 재료로서는, 아크릴 수지, 폴리이미드 수지, 벤조시클로부텐 수지, 폴리아미드 수지 등을 사용해도 된다. 저유전율 재료(low-k 재료)를 사용할 수도 있다.
또한, 시인성 향상을 위해, 제1 평탄화층(96), 제2 평탄화층(95), 밀봉층(109), 혹은 제2 기판(2)의 어느 것이, 광산란의 기능을 가져도 된다. 혹은, 제2 기판(2)의 상방에 광산란층을 형성해도 된다.
(박막 트랜지스터)
도 10은, 반사 전극(89)(화소 전극)에 접속되어 있는 능동 소자로서 사용되는 톱 게이트 구조를 갖는 박막 트랜지스터(TFT)의 구조의 일례를 도시하고 있다. 또한, 도 10에 있어서는, 제1 기판(1)이나 제3 기판(3) 등의 주변 부재를 생략하고 있다.
제2 박막 트랜지스터(68)(168)는, 채널층(58)과, 채널층(58) 상에, 소스 전극(54)과 드레인 전극(56)이 적층된 구성을 갖는다. 구체적으로, 제2 박막 트랜지스터(68)는, 채널층(58)의 일단(제1 단, 도 10에 있어서의 채널층(58)의 좌측단)에 접속된 드레인 전극(56)과, 채널층(58)의 타단(제2 단, 도 10에 있어서의 채널층(58)의 우측단)에 접속된 소스 전극(54)과, 제3 절연층(13)을 개재하여 채널층(58)에 대향 배치된 게이트 전극(55)을 구비한다. 후술하는 바와 같이, 채널층(58)은 산화물 반도체로 구성되어, 게이트 절연층인 제3 절연층(13)과 접촉하고 있다. 제2 박막 트랜지스터(68)는, 발광 소자 CHIP을 구동한다. 제1 박막 트랜지스터(67)와 제2 박막 트랜지스터(68)의 상세는 후술한다.
도 10에 도시되는 채널층(58)의 중첩부(31, 32)의 단면, 소스 전극(54), 드레인 전극(56), 게이트 전극(55)의 각각 도시되어 있는 전극 단면에는 테이퍼면이 형성되어 있지 않지만, 단선 등을 피할 목적으로 테이퍼면(경사면)이 형성되어 있는 것이 바람직하다.
도 10에 도시하는 소스 전극(54) 및 드레인 전극(56)은, 동일 공정에 있어서, 동시에 형성된다. 또한, 소스 전극(54) 및 드레인 전극(56)은, 동일한 구성의 도전층을 구비한다. 즉, 제1 실시 형태에서는, 소스 전극(54)(제3 배선) 및 드레인 전극(56)(제4 배선)의 구조로서, 모두 구리층 혹은 구리 합금층(제3 도전층)을 제1 도전성 금속 산화물층과 제2 도전성 금속 산화물층을 끼움 지지하는 3층 구성을 채용했다. 또한, 소스 전극(54) 및 드레인 전극(56)의 구조로서, 티타늄/알루미늄 합금/티타늄, 몰리브덴/알루미늄 합금/몰리브덴 등의 3층 구조를 채용할 수 있다. 여기서, 알루미늄 합금은, 알루미늄-네오디뮴이 대표적인 합금이다. 열전도율의 관점에서, 구리층 혹은 구리 합금층을 배선 재료로서 사용하는 것이 바람직하다. 콘택트 홀에서의 전기적 접속을 위해, 가일층의 도전성 금속 산화물의 적층은 바람직하다.
박막 트랜지스터의 역치 전압(Vth)의 안정화, 혹은 안정된 노멀리 오프의 트랜지스터 특성을 얻기 위해, 백 게이트 전극을 마련해도 된다. 백 게이트 전극은, 도 10에 도시하는 게이트 전극(55)에 대향하도록 채널층(58)의 반대측, 예를 들어 제4 절연층(47)과 제2 기판(2)의 계면에, 금속막을 패터닝함으로써, 백 게이트 전극을 형성할 수 있다. 백 게이트 전극을 금속막으로 형성함으로써, 채널층(58)을 향하는 외부 광의 입사를 방지하여, 안정된 「정(플러스)」의 Vth를 얻을 수 있다. 또한, 백 게이트 전극에는, 통상, 부의 전압을 인가한다. 게이트 전극(55)과 백 게이트 전극 사이에 형성되는 전계에 의해, 채널층(58)을 전기적으로 둘러쌀 수 있다. 이 전계에 의해, 제2 박막 트랜지스터(68)의 드레인 전류를 크게 할 수 있어 제2 박막 트랜지스터(68)의 오프 전류인 누설 전류를 더욱 작게 할 수 있다. 따라서, 제2 박막 트랜지스터(68)에 요구되는 드레인 전류에 대하여, 제2 박막 트랜지스터(68)의 상대적인 크기를 작게 할 수 있고, 반도체 회로로서의 집적도를 향상시킬 수 있다.
게이트 전극(55)의 하부에 위치하는 제2 절연층(48)은, 게이트 전극(55)과 동일한 폭을 갖는 절연층이어도 된다. 이 경우, 예를 들어 게이트 전극(55)을 마스크로서 사용한 건식 에칭을 행하여, 게이트 전극(55)의 주위의 제2 절연층(48)을 제거한다. 이로써, 게이트 전극(55)과 동일한 폭을 갖는 절연층을 형성할 수 있다. 게이트 전극(55)을 마스크로서 사용하여 절연층을 건식 에칭으로 가공하는 기술은, 톱 게이트 구조의 박막 트랜지스터에 있어서, 일반적으로 자기 정합이라고 칭해진다. 또한, 도 9 및 도 10에 도시한 바와 같이, 제1 절연층(49)이 게이트 전극(55)을 덮도록 제2 절연층(48) 상에 마련되어 있다. 또한, 제1 절연층(49) 상에는 제1 평탄화층(96)이 마련되어 있다.
산화물 반도체로 형성된 채널층을 구비하는 박막 트랜지스터에 의한 LED의 구동은 소비 전력의 관점에서는, 폴리실리콘 반도체로 형성된 채널층을 구비하는 박막 트랜지스터에 의한 구동보다 바람직하다.
예를 들어, IGZO라고 칭해지는 산화물 반도체는, 스퍼터링 등의 진공 성막으로 일괄하여 형성된다. 산화물 반도체가 성막된 후에 있어서는, TFT 등의 패턴 형성 후의 열처리도 일괄하여 행해진다. 이 때문에, 채널층에 관계되는 전기적 특성(예를 들어, Vth)의 변동이 매우 적다. LED의 구동은 그 휘도의 변동을 억제하기 위해, 박막 트랜지스터의 Vth의 변동을 작은 범위로 억제할 필요가 있다. 단, 상술한 바와 같이, IGZO라고 칭해지는 산화물 반도체는, 결정화에 의한 신뢰성을 확보하기 위해, 400℃ 내지 700℃의 온도 범위(고온 어닐)에서 열처리를 행하는 경우가 많다. 액정 표시 장치 등의 제조 공정에서는, 이 열처리 시에, 티타늄 및 구리의 상호 확산이 발생하여, 구리 배선의 도전율이 대폭으로 악화되는 경우가 많다. 산화물 반도체는, 180℃ 내지 340℃의 온도 범위에서의 저온 어닐도 가능한 산화인듐과 산화안티몬의 2종 산화물을 중심으로 하는 복합 산화물의 산화물 반도체가, 구리의 확산을 억제하는 관점에서, 보다 바람직하다.
또한, 산화물 반도체로 형성된 채널층을 구비하는 박막 트랜지스터는 누설 전류가 매우 적기 때문에, 주사 신호나 영상 신호의 입력 후의 안정성이 높다. 폴리실리콘 반도체로 형성된 채널층을 구비하는 박막 트랜지스터는, 산화물 반도체의 트랜지스터와 비교하여 2자리 이상 누설 전류가 크다. 이 누설 전류가 적은 것은, 고정밀도의 터치 센싱에 기여하기 때문에, 바람직하다.
산화물 반도체는, 주재로서 산화인듐 및 산화안티몬을 함유하는 복합 산화물이다. 산화인듐 및 산화안티몬만의 조성으로 산화물 반도체가 형성되어도 되지만, 이러한 조성을 갖는 산화물 반도체에서는 산소 결손이 발생하기 쉽다. 산화물 반도체의 산소 결손을 줄이기 위해, 산화 상태의 안정제로서, 또한, 산화지르코늄, 산화하프늄, 산화스칸듐, 산화이트륨, 산화란탄, 산화세륨, 산화네오디뮴, 산화사마륨, 산화갈륨, 산화티타늄, 산화마그네슘을 산화물 반도체에 첨가하는 것이 바람직하다.
또한, 상술한 도 10에 도시하는 박막 트랜지스터는, 후술하는 제2 실시 형태에 관한 전자 기기(도 22 참조)에 적용할 수도 있다.
(안테나 유닛)
이어서, 도 12 내지 도 15를 사용하여, 전자 기기 E1을 구성하는 안테나 유닛(110, 120, 130, 140)의 구성을 설명한다.
도 12는, 전자 기기 E1을 구성하는 제1 기판(1)의 제2 면(42)에 형성된 제1 안테나 유닛(110)을 확대하여 도시하는 부분 평면도이고, 제1 안테나 유닛(110)을 구성하는 2조의 루프 안테나 중 한쪽의 루프 안테나를 도시하는 도면이다.
도 13은, 전자 기기 E1을 구성하는 제1 기판(1)의 제2 면(42)에 형성된 제1 안테나 유닛(110)을 확대하여 도시하는 도면이며, 도 12의 C-C'선을 따르는 제1 안테나 유닛(110)을 도시하는 단면도이다.
도 14는, 전자 기기 E1을 구성하는 제1 기판(1)의 제2 면(42)에 형성된 제1 안테나 유닛(110)의 안테나쌍과, 제2 기판의 제3 면에 형성된 제2 안테나 유닛(120)의 안테나쌍의 겹침을 도시하는 사시도이다.
도 15는, 소경 루프 안테나의 주위를 도체로 둘러싼 경우에 있어서 와전류의 발생을 설명하기 위한 설명도이다.
제1 안테나 유닛(110)은, 2개의 안테나쌍(111, 112)을 구비한다. 제2 안테나 유닛(120)은, 2개의 안테나쌍(113, 114)을 구비한다. 제3 안테나 유닛(130)은, 2개의 안테나쌍(115, 116)을 구비한다. 제4 안테나 유닛(140)은, 2개의 안테나쌍(117, 118)을 구비한다.
이하의 설명에서는, 제1 안테나 유닛(110), 제2 안테나 유닛(120), 제3 안테나 유닛(130) 및 제4 안테나 유닛(140) 중, 대표로서, 제1 안테나 유닛(110)을 구성하는 2조의 안테나쌍(111, 112) 중, 안테나쌍(111)의 구조에 대하여 설명하지만, 다른 안테나 유닛에 있어서도, 동일한 구조를 채용할 수 있다.
또한, 도 14에 있어서는, 대표로서, 제1 안테나 유닛(110)의 안테나쌍(111)과, 제2 안테나 유닛(120)의 안테나쌍(115)의 겹침에 대하여 설명하지만, 제1 안테나 유닛(110)의 안테나쌍(112)과, 제2 안테나 유닛(120)의 안테나쌍(116)의 겹침 및 제3 안테나 유닛(130)의 안테나쌍(113, 114)과, 제4 안테나 유닛(140)의 안테나쌍(117, 118)의 겹침에 대해서도, 동일한 구조를 채용할 수 있다. 또한, 이하의 설명에서는, 단순히 「안테나 유닛」이라고 칭하는 경우가 있다.
도 12에 도시한 바와 같이, 안테나쌍(111)은, 감기 수가 2 이상이고, 또한 감기 방향이 서로 반대인, 한 쌍의 소경 루프 안테나(164, 165)로 구성되어 있다. 역감기의 소경 루프 안테나(164, 165)는, 중심선(166)에 대하여, 선 대칭의 안테나 패턴을 갖는다.
소경 루프 안테나(164)는, 상술한 도전 배선과 동일한 적층 구조를 갖는 루프 배선(141) 및 인출선(143)을 갖는다. 루프 배선(141)은, 접속용 패드(60)를 개재하여, 인출선(143)과 전기적으로 접속되어 있다.
마찬가지로, 소경 루프 안테나(165)는, 상술한 도전 배선과 동일한 적층 구조를 갖는 루프 배선(142) 및 인출선(144)을 갖는다. 루프 배선(142)은, 접속용 패드(61)를 개재하여, 인출선(144)과 전기적으로 접속되어 있다.
또한, 후술하는 바와 같이, 본 발명의 실시 형태에 관한 안테나 유닛에 있어서는, 소경 루프 안테나(164, 165)를 둘러싸도록 대략 U자 형상의 도전 패턴(148)(137, 138)이 형성되어 있다.
안테나를 형성하는 도전 배선의 구조로서는, 상술한 구리 합금층을 도전성 금속 산화물층으로 끼움 지지하는 3층 구성의 도전 배선을 사용할 수 있다. 예를 들어, 제1 안테나 유닛(110)은, 제1 도전 배선(21)(혹은 제2 도전 배선(22))과 동일한 레이어에서 동일한 공정으로 형성할 수 있다. 제3 안테나 유닛(130)은, 소스 배선(66)(혹은 게이트 배선(69))과 동일한 레이어에서 동일한 공정으로 형성할 수 있다. 상기 도전 배선은, 구리나 구리 합금과 티타늄 등 고융점 금속의 2층 이상의 다층 구성이어도 된다.
구체적으로, 도 13에 도시한 바와 같이, 제1 안테나 유닛(110)의 경우에는, 제4 절연층(37) 상에, 제1 도전 배선(21)(게이트 전극(155) 등), 루프 배선(141, 142) 및 도전 패턴(148)이 동시에 패터닝되어 있다. 또한, 루프 배선(141, 142)을 덮도록 제5 절연층(38)이 형성된 후, 접속용 패드(60, 61)의 위치에 콘택트 홀이 형성된다. 제5 절연층(38) 상에, 제2 도전 배선(22)(드레인 전극(156), 소스 전극(154) 등)과 인출선(143, 144)이 동시에 패터닝되어 있다. 이로써, 인출선(143, 144)의 각각은, 접속용 패드(60, 61)를 개재하여, 루프 배선(141, 142)과 전기적으로 접속된다.
본 발명의 실시 형태에 관한 「안테나 유닛」이란, 신호의 송수신이나 전력의 수전 혹은 급전 등의 목적으로, 동일면 상에, 서로 역방향 방향으로 감긴, 소경 루프 안테나를 교대로 2 이상 인접시킨 구성을 의미한다. 여기서, 「신호」는, 터치 센싱에 관한 신호, 표시 기능층의 영상 표시에 관한 신호 등의 통신에 관한 신호를 의미한다. 안테나 유닛의 구성으로서, 루프(동일 평면에 형성된 코일상, 혹은 나선상의 평면 패턴) 형상의 안테나 구조가 채용되는 경우, 서로 역방향 방향으로 감긴 2개의 안테나(루프 안테나)를 인접시킨 구성이, 통신의 안정성 확보의 관점에서 바람직하다.
역방향 방향으로 감긴 안테나를 교대로 2이상 인접시키고, 그 중 1조의 안테나를 선택하여 사용하는 것도 가능하다. 이하, 안테나 유닛에 있어서의 루프 형상의 패턴을 갖는 루프 안테나를 「소경 루프 안테나」라고 호칭한다. 따라서, 상기 「안테나 유닛」에 있어서의 「안테나」는, 소경 루프 안테나라고 치환해도 된다. 또한, 소경 루프 안테나의 "소경"은, 도 7에 도시하는 루프 안테나(128)보다 작은 사이즈를 의미하지만, 본 발명은, 루프 안테나의 사이즈를 한정하지 않는다.
이어서, 도 14에 도시한 바와 같이, 감기 방향이 서로 동일한 소경 루프 안테나(164A, 164B)의 위치가 정합되어 겹치도록, 또한 감기 방향이 서로 동일한 소경 루프 안테나(165A, 165B)의 위치가 정합되어 겹치도록, 제1 안테나 유닛(110)의 안테나쌍(111) 및 제2 안테나 유닛(120)의 안테나쌍(115)은, 겹쳐 있다(중첩부(170)).
중첩부(170)에 있어서, 안테나를 형성하는 도전 배선의 선 폭이, 예를 들어 1㎛ 내지 500㎛라는 가는 선 폭인 것 및 좁은 프레임 영역(72) 내에 안테나 유닛을 수용할 필요가 있는 점에서, 안테나의 위치 정밀도는, ±3㎛ 이내의 정밀도가 바람직하다. 위치 정합의 정밀도가 높아지면, 신호의 송신이나 수신을 효율이 양호하게 행하는 것이 가능해진다. 2 이상의 소경 루프 안테나를 병렬로 접속함으로써, 안테나의 소형화와 저임피던스화 및 비접촉 데이터 전송의 고속화가 가능해진다. 또한, 도 12 내지 도 14에 있어서는, 제1 안테나 유닛(110)과 제2 안테나 유닛(120) 사이의 공진 회로 및 제3 안테나 유닛(130)과 제4 안테나 유닛(140) 사이의 공진 회로를 형성하기 위한 콘덴서나 다른 부품의 도시는 생략되어 있다.
제1 안테나 유닛(110), 제2 안테나 유닛(120), 제3 안테나 유닛(130) 및 제4 안테나 유닛(140)의 각각은, 역감기의 소경 루프 안테나가 한 쌍으로 되어 구성된 안테나쌍으로 구성되어 있다. 역감기의 소경 루프 안테나의 자계의 발생 방향이 역방향으로 됨으로써, 노이즈 발생이 적은, 안정된 송수신이 가능해진다. 바꾸어 말하면, 서로 역감기된 2개의 소경 루프 안테나에 있어서는, 서로 다른 방향으로 형성되는 자계에 의해, 외부 자계의 차폐 효과가 얻어져, 외부 노이즈의 영향을 저감시킬 수 있다. 도 12에 도시하는 안테나 유닛은, 역감기의 소경 루프 안테나(164, 165)는, 중심선(166)에 대하여, 선 대칭의 안테나 패턴을 갖기 때문에, 외부 자계에 의한 노이즈를 제거하여, 차폐 효과를 증장한다.
루프 안테나 혹은 소경 루프 안테나의 감기 수는, 2 이상, 혹은 3 이상이 바람직하다. 예를 들어, 안테나의 외형이 10㎜ 이하로 작은 사이즈인 경우, 권취선 수를 3 이상 20 이하로 할 수 있다. 제1 실시 형태에서의 감기 수는, 3감기로 했다. 여기서, 감기 수가 2 이상인 루프 안테나의 평면으로 본 형상은, 동일 평면 상에서 선회하는 것에 따라 중심에 가까워지는 곡선으로 된다. 선 사이가 거의 등간격으로 되는 아르키메데스의 나선을 전형적으로 예시할 수 있다. 상기 루프 안테나의 형상은, 후술하는 평면 실장 가능한 스파이럴상 안테나와 동의이다.
일반적으로, RFID로 대표되는 루프 안테나는, 긴 통신 거리를 얻기 위해, 다음의 3점이 필요하다.
(a) 감기 수를 증가시키는 것
(b) 예를 들어, 13.56㎒ 등의 주파수를 전제로 카드 사이즈 등의 큰 안테나 직경을 확보하는 것
(c) 도전 배선의 도전율을 확보하는 것 등
여기서, 안테나 직경이란, 안테나의 평면으로 보아, 장축과 단축의 평균값을 목표로 하고 있다. 한편, 본 발명의 실시 형태에 관한 소경 루프 안테나의 통신 거리는, 유기 EL층에 사용하는 밀봉층의 두께나 액정층의 두께, 혹은 유리 등의 기판의 두께를 고려하여 설정하면 된다. 예를 들어, 그 거리는, 1㎛ 내지 10000㎛ 정도의 짧은 거리이면 되므로, 상술한 제한은, 거의 없어진다. 바꾸어 말하면, 본 발명의 실시 형태에 관한 소경 루프 안테나의 통신 거리는, 일반적인 RFID와 달리 1㎛ 내지 10000㎛ 정도의 짧은 거리여도 되므로, 표시 기능층 등의 구동 회로에 대한 노이즈 영향을 매우 작게 할 수 있다. 본 발명의 실시 형태에 관한 소경 루프 안테나의 원방 방사 강도는 작아, 통상의 안테나 공진 주파수의 법적 제한을 거의 받지 않는다.
루프 안테나나 소경 루프 안테나는, 동일면에, 감기 방향이 서로 다른 안테나(루프 안테나 혹은 소경 루프 안테나)를 교대로, 또한 병렬되는 패턴으로 2개 이상, 복수개 배치할 수 있다. 복수개, 병렬시킴으로써 안테나의 임피던스를 저하시킬 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 관한 소경 루프 안테나의 공진 주파수는, 예를 들어 터치 센싱 구동 주파수의 n배(n은 1 이상의 정수)로서 터치 센싱에 적합한 주파수를 선택할 수 있다.
반대로, 표시 기능층 등의 구동 회로, 100V나 220V의 외부 전원 등으로부터 받는 노이즈의 영향을 줄이기 위해, 도 12나 도 14에 도시하는 대략 U자 형상의 도전 패턴(137, 138)으로 소경 루프 안테나(164, 165)를 평면적으로 둘러싸는 것이 바람직하다. 또한, 역감기의 소경 루프 안테나(164, 165)를 안테나의 쌍이라고 호칭하는 경우가 있다.
도전 패턴의 형상으로서, 예를 들어 도 15에 도시한 바와 같은 전기적으로 폐쇄된 형상 W(전기적으로 연결된 형상)를 채용하는 경우, 소경 루프 안테나를 흐르는 전류와는 역방향으로 흐르는 전류 E가 도전 패턴으로 흘러 버려, 소경 루프 안테나의 효율을 저하시켜 버린다. 이 때문에, 도전 패턴(137, 138)의 형상으로서는, 환상의 도전 패턴으로 안테나 혹은 안테나의 쌍을 둘러싸는 것이 아니라, 대략 U자 형상의 도전 패턴에 의해 안테나의 쌍(소경 루프 안테나의 쌍)의 주위를 부분적으로 둘러싸는 것이 바람직하다. 도전 패턴(137, 138)은, 표시 장치의 하우징 등에 접지해도 된다.
도전 패턴(137, 138)의 구조로서는, 상술한 바와 같이, 제1 도전성 금속 산화물층과 제2 도전성 금속 산화물층에 의해 구리층 혹은 구리 합금층이 끼움 지지된 구성이 바람직하다.
도전 패턴(137, 138)에는 열전도성이 양호한 금속을 사용할 수 있고, 소경 루프 안테나에 발생하는 열의 방산 효과(방열 핀의 역할)를 부여할 수 있다.
예를 들어, 소경 루프 안테나(164, 165)의 각각은, 평면으로 보아, 역감기 방향의 안테나의 쌍이라고 할 수 있다. 역감기란, 도 12에 도시하는 상하의 배치(혹은 좌우의 배치)의 소경 루프 안테나(164, 165)가, 중심선(166)에서 평면으로 보아, 선 대칭으로 되는 감기 방향이라고 정의할 수 있다. 서로 인접함과 함께 서로 감기 방향이 다른 2개의 소경 루프 안테나는, 전력(혹은 신호) 인가 시에, 서로 역방향의 자계를 형성한다. 바꾸어 말하면, 서로 인접함과 함께 서로 감기 방향이 다른 2개의 소경 루프 안테나에는, 서로 역의 회전 방향의 전류가 흐른다. 또한, 서로 역감기된 2개의 소경 루프 안테나로 구성되는 안테나쌍의 수(조수)는, 1개에 한정되지 않고, 하나의 안테나 유닛에 복수의 안테나쌍이 마련되어도 된다. 예를 들어, 역감기의 안테나를 교대로, 또한 전기적으로 병렬로 나열함으로써, 안테나 유닛의 임피던스를 낮출 수 있다.
제1 안테나 유닛(110)의 안테나쌍(111)과 제2 안테나 유닛(120)의 안테나쌍(115)의 겹침부인 중첩부(170)에서는, 예를 들어 시스템 제어부(30)로부터 출력되는 터치 구동 신호의 수신, 혹은 터치 검지 스위칭 회로(19)로부터 터치 신호 송수신 제어부(20)를 거쳐서 출력되는 터치 검출 신호의 시스템 제어부(30)에 대한 송신이 행해진다. 터치 구동 신호는, 터치 구동 제어부(17)를 거쳐서 터치 구동 스위칭 회로(18)를 구동한다. 바꾸어 말하면, 제1 안테나 유닛(110)의 안테나쌍(111)과 제2 안테나 유닛(120)의 안테나쌍(115)의 중첩부(170)는, 터치 센싱 신호의 송수신 기능을 갖는다.
제1 안테나 유닛(110)의 안테나쌍(112)과 제2 안테나 유닛(120)의 안테나쌍(116)의 겹침부(중첩부)에서는, 예를 들어 시스템 제어부(30)를 통해 이차 전지(124)로부터 공급되는 전력을 수전한다. 바꾸어 말하면, 제1 안테나 유닛(110)의 안테나쌍(111)과 제2 안테나 유닛(120)의 안테나쌍(115)의 중첩부는, 전력 신호의 공급 및 수전의 기능을 갖는다.
또한, 제1 안테나 유닛(110)의 한쪽의 안테나쌍과 제2 안테나 유닛(120)의 한쪽의 안테나쌍의 겹침부의 역할과, 제1 안테나 유닛(110)의 다른 쪽의 안테나쌍과 제2 안테나 유닛(120)의 다른 쪽의 안테나쌍의 겹침부의 역할은, 교체할 수 있다. 또한, 공진을 위한 캐패시터는, 도시를 생략하고 있다.
본 발명의 제1 실시 형태에 관한 전자 기기 E1은, 안테나 유닛을 사용하여, 터치 센싱에 관한 신호의 송수신, 터치 센싱에 필요한 전력의 공급 및 수전, 표시 기능층의 구동에 관한 신호의 송수신 및 표시 기능층의 구동에 필요한 전력의 공급 및 수전을, 비접촉으로 행할 수 있다.
또한, 제3 기판(3)에 마련된 루프 안테나(128)를 사용하여, 전자 기기 E1의 외부와의 통신 및 외부 전원으로부터 전자 기기 E1로의 급전을 행할 수 있다.
따라서, 종래의 FPC(플렉시블 프린트 기판)를 사용한 실장 구조를, 제1 기판, 제2 기판 및 제3 기판의 각각에 있어서, 생략할 수 있다. 또한, 표시 장치로서 프레임 영역(72)의 폭을 작게 할 수 있고, 또한 전자 기기의 조립이 매우 간편해진다.
(자성체층)
도 7 및 도 8에 도시한 바와 같이, 자성체층(131)은, 제5 면(45) 상에 마련되어 있다. 예를 들어, 이차 전지(124)인 리튬 전지의 패키지(이차 전지 케이싱) 등에 라미네이트되어 있는 금속층이 루프 안테나(128)의 근처에 배치되어 있는 경우에, 자성체층(131)은, 안테나 효율을 개선할 목적으로 사용할 수 있다.
도 16은, 루프 안테나(128)와 대향하는 위치에 금속층(134)이 배치되어 있는 경우의 설명도이며, 불필요 사파에 의한 자속 루프의 변형을 모식적으로 도시하는 도면이다.
충전대인 크레이들(150)이나, RF-ID의 리더라이터가 동작하여, 루프 안테나(128)에 자계(자속 루프)이 형성될 때에, 자계를 제거하는 방향으로 금속층(134)에 와전류가 발생하여, 동시의 반자계가 형성된다. 이 때문에, 루프 안테나(128)의 자속 루프에 변형을 발생시켜, 안테나의 효율을 저하시켜 버린다. 또한, 도 16에 도시하는 금속층(134)은, 예를 들어 리튬 전지 등의 수지로 라미네이트된 금속 패키지나 고체 리튬 전지 등의 도전층을 의미한다.
도 17은, 금속층(134)과 루프 안테나(128) 사이에 자성체층(131)이 배치된 경우에 있어서의 자속 루프 형상을 설명하기 위한 도면이다.
도 17에 도시한 바와 같이, 금속층(134)과 루프 안테나(128) 사이에 자성체층(131)을 삽입함으로써, 자속 루프 형상이 유지되어, 안테나 효율을 높일 수 있다.
자성체층(131)에 적용 가능한 구조 및 재료로서는, Ni-Zn 페라이트, Mn-Zn 페라이트, Fe-Si계의 아몰퍼스 재료, Fe-Ni계의 퍼멀로이 등의 재료를, 합성 수지나 고무 등 중에 분산 혹은 배향시킨 시트를 원하는 형상으로 가공한 구조를 사용할 수 있다. 혹은, 진공 성막법에 의해, 상기한 재료로 구성되는 아몰퍼스막을 제5 면(45)의 표면에 형성해도 된다. 아몰퍼스막으로 형성된 자성체층은, 이차 전지를 고체형의 리튬 전지에 적용하는 경우 등, 전고체형의 전자 기기로서 적합하게 사용할 수 있다.
(발광 다이오드 소자의 구동)
도 18은, 박막 트랜지스터를 사용한 발광 다이오드 소자를 구동하는 대표적인 회로도이다. 본 발명의 제1 실시 형태에서는 발광 다이오드 소자로서, LED 혹은 유기 EL을 예시하고 있다. 복수의 화소 PX는 매트릭스상으로 배치되어 있다. 이하, 화소 PX를 화소 개구부 PX라고 기재하는 경우가 있다.
도 18에 있어서는, 복수의 화소 PX가 모식적으로 도시되어 있고, 각 화소 PX는, 영상의 신호선인 소스 배선(66)과, 주사선인 게이트 배선(69)으로 구획된 화소 개구부 PX이다. 제1 도전 배선(21)과 게이트 배선(69)은 평행하게 X방향으로 연장되어 있다.
소스 배선(66)은, 제2 도전 배선(22)과 평행하게 Y방향으로 연장되어 있다. 평면으로 보아, 예를 들어 소스 배선(66)은 제2 도전 배선(22)에 평행이고, 제1 도전 배선(21)은 게이트 배선(69)과 중첩되어 있다. 제2 박막 트랜지스터(68)는, 소스 전극(54)을 개재하여 제1 전원선(51)과 접속되어 있다. 제1 전원선(51)은, 발광 소자(86)에 전력을 공급하는 전원선이다. 제2 전원선(52)은, 투명 도전막(76) 및 보조 도체(75)를 개재하여, 발광 소자(86)(발광 다이오드 소자)를 구성하는 상부 전극(87)과 접속되어 있다. 제2 전원선(52)은, 정전위로 유지되어 있고, 예를 들어 접지(하우징 등)에 접지해도 된다. 또한, 제1 도전 배선(21)과 제2 도전 배선(22)은, 90도 방향을 바꾼 구성으로 해도 된다. 보조 도체(75)는, 도전성 양호한 금속 배선을 사용할 수 있고, 화소 개구부(화소 PX)를 피하고, 평면으로 보아, 제1 도전 배선(21)이나 제2 도전 배선(22)과 중첩되는 위치에 형성할 수 있다. 도 9에 도시하는 보조 도체(75)는, 도전성 금속 산화물과 구리 합금과 도전성 금속 산화물의 적층 구성으로 하고 있다. 보조 도체(75)의 구성의 일부에 열전도성이 높은 구리나 구리 합금을 사용함으로써, 발광 다이오드 소자의 열방산을 도와, 안정된 발광을 얻을 수 있다.
도 18에 도시한 바와 같이, 소스 배선(66)과 게이트 배선(69)으로 구획되는 화소 PX(화소 개구부) 내에는, 제1 박막 트랜지스터(67), 제2 박막 트랜지스터(68), 발광 소자(86)(발광 소자 CHIP에 대응), 용량 소자(79) 등이 배치되어 있다.
제1 박막 트랜지스터(67)는, 소스 배선(66)과 게이트 배선(69)에 전기적으로 제휴되어 있다. 제2 박막 트랜지스터(68)는, 제1 박막 트랜지스터(67) 및 제1 전원선(51)과 전기적으로 연계되고, 또한 제1 박막 트랜지스터(67)로부터의 신호를 받아 수직형 발광 다이오드인 발광 소자(86)를 구동한다. 본 실시 형태에서는, 제1 박막 트랜지스터(67) 및 제2 박막 트랜지스터(68)를 박막 트랜지스터(168)라고 호칭하는 경우가 있다. 박막 트랜지스터(168)는, 박막 트랜지스터 어레이를 구성한다.
도 18은, 제1 전원선(51)을 포함하고, 제2 기판(2)의 제2 면(43) 상에 배치되는 주된 전기적 요소를 도시한다. 매트릭스상으로 배열된 복수의 화소 PX는, 유효 표시 영역(71)을 형성하고 있다. 도 18에 도시되어 있는 박막 트랜지스터(67, 68) 이외에, 다시 용량의 리셋 처리를 행하는 박막 트랜지스터 등을, 별도로 스위칭 소자로서, 리셋 신호선 등을 제2 기판(2)의 제2 면(43) 상에 형성할 수 있다. 발광 소자(86)는, 상술한 수직형 발광 다이오드이다.
게이트 배선(69)은 시프트 레지스터를 포함하는 주사 구동 회로(82)(게이트 신호 스위칭 회로, 표시 기능 구동부(7))에 접속되고, 소스 배선(66)은 시프트 레지스터, 비디오 라인, 아날로그 스위치를 포함하는 소스 신호 스위칭 회로에 접속되어 있다. 소스 신호 회로(81) 및 주사 구동 회로(82)는, 표시 제어부로부터의 신호를 받아 표시 기능층인 발광 소자(86)를 제어한다.
본 실시 형태에서는, 제1 전원선(51) 및 소스 배선(66)은, Y방향(제2 방향)으로 연장되어 있고, 상술한 제2 도전 배선(22)과 평행이다. 또한, 게이트 배선(69)은, X방향(제1 방향)으로 연장되어 있고, 상술한 제1 도전 배선(21)과 평행이다.
또한, 본 발명의 실시 형태에 있어서는, 상술한 제1 도전 배선(21), 제2 도전 배선(22), 소스 배선(66), 게이트 배선(69) 및 전원 배선의 위치 관계를 한정하지 않는다.
예를 들어, 전원선(51) 및 소스 배선(66)은, 제1 도전 배선(21)과 평행이어도 된다. 하나의 화소 내에서의 박막 트랜지스터 개수나, 혹은 보조 도체(75)의 방향에 의해, 투명 도전막의 패턴의 방향을 바꿀 수도 있다.
복수의 화소 PX의 각각에 있어서는, 게이트 배선(69)으로부터의 게이트 신호 및 소스 배선(66)으로부터의 영상 신호를 받아 제1 박막 트랜지스터(67)가 온으로 되면, 화소에 전력을 공급하는 제2 박막 트랜지스터(68)의 게이트 전극(55)에 온의 신호가 입력된다. 제2 박막 트랜지스터(68)의 채널층(58)을 통해 제1 전원선(51)으로부터 발광 소자(86)로 전류가 공급되고, 그 전류량에 따라 화소 PX(발광 소자(86))가 발광한다.
또한, 스위칭 트랜지스터인 제1 박막 트랜지스터(67)로부터의 신호(드레인 전극으로부터의 출력)는, 도시하고 있지 않은 콘택트 홀 및 제4 도전층으로 형성되는 게이트 전극(55)에 출력된다. 구동 트랜지스터인 제2 박막 트랜지스터(68)는 게이트 전극(55)으로부터의 신호를 받아, 제1 전원선(51)으로부터 발광 소자(86)로 전원 공급하고, 그 전류량에 따라 발광 소자(86)가 발광한다.
(제1 실시 형태의 변형예)
상기 실시 형태에서는, 발광 소자 CHIP으로서 적색 발광 LED, 녹색 발광 LED, 청색 발광 LED를 매트릭스상으로 복수 배치하는 구조를 설명했다. 본 발명은, 상술한 제1 실시 형태의 구조에 한정되지 않는다. 예를 들어, 후술하는 변형예를 채용할 수도 있다.
발광 소자 CHIP으로서 청색 발광 다이오드 혹은 청 자색 발광 다이오드를 제2 기판(2)에 배치한다. 청색 발광 다이오드 혹은 청 자색 발광 다이오드를 배치한 후, 녹색 화소에 녹색 형광체를 적층하고, 적색 발광의 화소에 적색 형광체를 적층한다. 이로써, 제2 기판(2)에 무기 LED를 간편하게 형성할 수 있다. 이러한 형광체를 사용하는 경우, 청 자색 발광 다이오드로부터 발생하는 광에 의한 여기에 의해, 녹색 형광체 및 적색 형광체의 각각으로부터 녹색 발광 및 적색 발광을 얻을 수 있다.
발광 소자 CHIP으로서 자외 발광 다이오드를 제2 기판(2)에 배치해도 된다. 또한, 청색 화소에 청색 형광체를 적층하고, 녹색 화소에 녹색 형광체를 적층하고, 적색 화소에 적색 형광체를 적층한다. 이러한 형광체를 사용하는 경우, 예를 들어 인쇄법 등의 간편한 방법으로, 녹색 화소, 적색 화소, 혹은 청색 화소를 형성할 수 있다. 이들 화소는, 각각의 색의 발광 효율이나 색 밸런스의 관점에서, 화소의 크기, 혹은 하나의 화소에 배치하는 발광 소자 CHIP의 개수나 면적을 조정하는 것은 바람직하다.
일반적으로 LED 소자는, 사파이어 기판 등을 사용한 제조 공정에 있어서, 사파이어 기판 면 내의 변동으로부터 발광 소자의 발광 피크 파장이 균일해지지 않는 경우가 있다. 또한, 제조 로트에 의해서도 발광 피크 파장의 불균일함이나, 결정축의 미묘한 어긋남 등의 발광의 불균일함을 발생시키는 경우가 있다. 결정축이나 결정 성장의 변동은, 발광 소자의 발광층으로부터 출사되는 광의 치우침으로 되고, 표시 장치로서 시야각 특성의 치우침으로 되는 경우가 있다. 이러한 변동을 균일화하기 위해, 하나의 화소에 동색의 발광 소자를 복수개, 배치하는 것도 가능하다.
또한, 발광 소자 CHIP이 매트릭스상으로 배치한 제2 기판(2)의 검사에 있어서는, 근자외 발광 LED, 자색 발광 LED, 혹은 청색 발광 LED를 광원으로서 사용하여, 이 광원으로부터의 발광을 제2 기판(2)에 조사하고, LED(발광 소자 CHIP)의 여기 발광을 이용할 수 있다. 필요에 따라, 이 광원에 미리, 람다 컨버터를 내장하고, 발광 소자 CHIP으로서 적색 발광 LED, 녹색 발광 LED 및 청색 발광 LED의 각각으로부터의 여기 발광을 관찰, 불량 칩의 검사에 이용해도 된다. 여기 발광을 이용하는 검사에서, 발광 소자 CHIP의 발광 불량, 절결 등의 외관 체크 등을 행할 수 있다.
(박막 트랜지스터에 의한 회로 형성)
상술한 실시 형태에 있어서는, 도전성 금속 산화물층 혹은 산화물 반도체의 막을 원하는 패턴으로 형성함으로써 저항 소자를 형성할 수 있다. 또한, 제2 기판(2) 상에 폴리실리콘 반도체를 채널층으로 하는 박막 트랜지스터(능동 소자)의 매트릭스를 형성한 후, 절연층에 스루홀을 형성하고, 스루홀을 개재하여, 상기 채널층으로서 산화물 반도체를 사용한 박막 트랜지스터(능동 소자)의 매트릭스를 적층할 수 있다. 폴리실리콘 반도체를 채널층으로 하는 박막 트랜지스터의 매트릭스 상에, 또한, 산화물 반도체를 사용한 박막 트랜지스터의 매트릭스를 적층하는 2층 구성에서는, 예를 들어 폴리실리콘 박막 트랜지스터의 게이트 배선이나 게이트 전극의 레이어와, 산화물 반도체 박막 트랜지스터의 소스 배선, 소스 전극, 드레인 전극의 각각의 배선층을, 동일한 재료, 동일한 구성, 동일한 레이어로서 공통된 층에서 각각 패턴 형성할 수 있다.
저항 소자나 n형의 박막 트랜지스터를 사용한 주지의 기술로, 인버터 회로나 SRAM을 구성할 수 있다. 마찬가지로, ROM 회로, NAND 회로, NOR 회로, 플립플롭, 시프트 레지스터 등의 논리 회로를 구성할 수 있다. 산화물 반도체는, 누설 전류가 매우 적기 때문에, 저소비 전력의 회로를 형성할 수 있다. 또한, 실리콘 반도체에는 없는 메모리성(전압 유지성)을 갖기 때문에, 양호한 메모리 소자를 제공할 수 있다. 혹은, 제2 기판(2)에 있어서, 폴리실리콘 반도체를 채널층으로 하는 능동 소자의 매트릭스를 1층째에 형성하고, 채널층으로서 산화물 반도체를 사용한 능동 소자의 매트릭스를 2층째에 형성하는 적층 구성으로, 상기 메모리나 논리 회로를 형성할 수도 있다. 필요에 따라, 채널층을 폴리실리콘 반도체나 아몰퍼스 실리콘 반도체로 형성할 수도 있다.
상기한 기술에 의해, 제1 기판(1)의 제2 면이나 제2 기판(2)의 제3 면에, 스위칭 소자를 포함하는 회로 형성을 할 수 있다.
(제2 실시 형태)
이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 제2 실시 형태에 대하여 설명한다.
제2 실시 형태에 있어서는, 제1 실시 형태와 동일 부재에는 동일 부호를 붙이고, 그 설명은 생략 또는 간략화한다.
도 19는, 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 전자 기기 E2를 도시하는 단면도이다.
도 20은, 전자 기기 E2가 구비하는 제3 기판을 도시하는 평면도이다.
도 21은, 전자 기기 E2를 부분적으로 도시하는 단면도이며, 도 19의 부호 D로 나타낸 영역을 도시하는 확대도이고, X방향을 따르는 도면이다. 또한, 도 21에서는, 블랙 매트릭스 BM이 생략되어 있다.
도 22는, 전자 기기 E2가 구비하는 제2 기판을 부분적으로 도시하는 확대도이며, 제2 박막 트랜지스터를 부분적으로 도시하는 단면도이고, X방향을 따르는 도면이다.
전자 기기 E2는, 유기 EL을 구비한 표시부를 갖는다. 구체적으로, 전자 기기 E2에 있어서는, 복수의 뱅크(94) 사이에 위치하는 화소 개구부(97)에, 표시 기능층(6)으로서, 유기 EL 발광층이 형성되어 있다. 또한, 도 19에서는, 제3 기판(3)이나 제3 기판(3)에 부수되는 루프 안테나나 이차 전지 등의 도시가 생략되어 있다. 제2 실시 형태에 있어서, 제1 기판(1)의 제2 면(42) 상에 마련된 터치 센싱부(10)나 이것을 구동하는 터치 구동 스위칭 회로(18) 등의 회로는 제1 실시 형태와 마찬가지이다. 또한, 제2 실시 형태에 있어서, 제2 기판(2)의 제3 면(43)에 마련된 게이트 신호 스위칭 회로(27) 등의 회로는 제1 실시 형태와 마찬가지이고, 상세히 기술하지 않는다.
제1 기판(1)의 제2 면(42) 상에는, 터치 기능 구동부(4)가 마련되어 있고, 제2 기판(2)의 제3 면(43) 상에는 유기 EL인 표시 기능층(6) 등이 마련되어 있다. 제3 기판(3)의 제5 면(45) 상에는, 루프 안테나(128), 자성체층(131), 이차 전지(124), 시스템 제어부(30) 등이 구비되어 있다. 박막 트랜지스터(168)(제1 박막 트랜지스터(67) 및 제2 박막 트랜지스터(68))는, 도 18 및 도 22를 사용하여 후술한다.
도 19에 도시하는 전자 기기 E2에는, 금속과 수지 등 완충재로 구성된 프레임(107)이 마련되어 있다. 프레임은, 기판의 코너 등의 절결, 파손 방지가 목적이다. 도 20은, 루프 안테나(128), 이차 전지(124), 자성체층(131)의 평면으로 본 배치를 도시한다. 제1 실시 형태와는 달리, 제2 실시 형태에서는 제2 안테나 유닛(120) 및 제4 안테나 유닛(140)은, 루프 안테나(128)의 외측에 배치되어 있다.
또한, 제2 실시 형태에 관한 안테나 유닛의 도전 패턴(248)은, 제1 실시 형태의 도전 패턴(148)의 배치를 180° 회전시킨 패턴을 갖는다. 구체적으로, 제2 실시 형태에서는, U자 형상의 도전 패턴에 있어서의 Y방향으로 연장되는 도체 부분(X방향으로 연장되는 2개의 도체 부분의 단부를 접속하는 도체 부분)이 루프 안테나(128)의 근처에 위치하고 있다.
이로써, 소경 루프 안테나(164)(165)와 루프 안테나(128) 사이에 도전 패턴이 배치된 구조가 얻어지고 있다. 이러한 배치를 채용함으로써, 안테나 유닛을 구성하는 도전 배선에 대한 루프 안테나(128)의 영향을 저감시킬 수 있다.
도 19 및 도 20에 도시한 바와 같이, 자성체층(131)은, 루프 안테나(128)를 덮도록 제5 면(45) 상에 마련되어 있다. 예를 들어, 이차 전지(124)인 리튬 전지의 패키지(이차 전지 케이싱) 등에 라미네이트되어 있는 금속층(134)이, 루프 안테나(128)의 근처에 배치되어 있는 경우에, 자성체층(131)은, 안테나 효율을 개선할 목적으로 사용할 수 있다. 자성체층(131)에는 개구부(132)가 형성되어 있고, 개구부(132)의 내측에 제2 안테나 유닛(120) 및 제4 안테나 유닛(140)이 배치되어 있다. 환언하면, 제2 안테나 유닛(120) 및 제4 안테나 유닛(140)은, 자성체층(131)으로 덮여 있지 않다. 자성체층(131) 상에는, 이차 전지(124), 시스템 제어부(30)가 마련되어 있다.
루프 안테나(128), 제2 안테나 유닛(120) 및 제4 안테나 유닛(140)의 각각은, 콘택트 홀이나 점프선 등(도시하지 않음)을 개재하여 시스템 제어부(30)와 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 제1 안테나 유닛(110) 및 제2 안테나 유닛(120)의 소경 루프 안테나는 평면으로 보아 겹쳐져 있고, 제2 안테나 유닛(120) 및 제4 안테나 유닛(140)의 소경 루프 안테나는 평면으로 보아 겹쳐져 있다.
도 20에 도시한 바와 같이, 제3 기판(3)에 개구부 G를 마련하고, CMOS 카메라 등을 구비시키는 것도 가능하다. 도 21에 도시한 바와 같이, 전자 기기 E2는, 투명 수지인 접착층(108)을 개재하여 제1 기판(1)과 제2 기판(2)을 접합한 유기 EL(유기 일렉트로루미네센스) 표시 장치이다.
도 22에 도시한 바와 같이, 제2 기판(2) 상에, 박막 트랜지스터(168)와, 표시 기능층(6)이 마련되어 있다. 표시 기능층(6)은, 발광층(92) 및 홀 주입층(191) 등이 구성되는 유기 EL이고, 박막 트랜지스터(168)는 능동 소자로서 발광층(92)을 구동한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시 형태에 관한 전자 기기 E2는, 안테나 유닛을 통해, 제1 기판(1)과 제3 기판(3) 사이에서, 비접촉으로, 터치 센싱에 관한 신호의 송수신, 터치 센싱에 필요한 전력의 공급 및 수전을 행할 수 있다. 또한, 박막 트랜지스터 어레이를 구비한 제2 기판(2)과 제3 기판(3) 사이에서, 안테나 유닛을 통해, 비접촉으로, 표시 기능층의 구동에 관한 신호의 송수신 및 표시 기능층의 구동에 필요한 전력의 공급 및 수전을 행할 수 있다.
또한, 제3 기판(3)에 마련된 루프 안테나(128)를 사용하여, 전자 기기 E2의 외부와의 통신 및 외부 전원으로부터 전자 기기 E2로의 급전을 행할 수 있다.
종래, 제1 기판(1)과 제3 기판(3) 사이의 전기적 접속 및 제2 기판(2)과 제3 기판(3) 사이의 전기적 접속에 있어서는, FPC 커넥터를 사용하는 번잡한 실장이 행해지고 있었다. 이에 비해, 전자 기기 E2는, 비접촉에 의한 신호의 송수신을 행하는 기능 및 비접촉에 의한 전력의 공급 및 수전을 행하는 기능을 구비할뿐만 아니라, 프레임 영역(72)에 있어서의 일괄 시일 구조, 즉, 시일부(36)만을 형성하는 것에 의한 밀봉 구조를 채용함으로써, 전자 기기 E2의 구조를 매우 간소하게 할 수 있다. 또한, 프레임 영역(72)에 있어서의 프레임에 의해, 기판 사이의 실장을 간단하게 실현할 수 있다는 효과가 얻어진다. 일괄 시일 구조가 가능하기 때문에, 높은 레벨의 방수성이 얻어진다. 또한, 시일부(36)의 실란트에는, 광경화성이나 열경화성의 수지 등을 적용할 수 있다.
또한, 제1 실시 형태 및 제2 실시 형태에 관한 루프 안테나는, 소경 루프 안테나의 크기보다 큰 사이즈로, 서로 다른 감기 방향(역감기)의 루프 안테나를 인접시켜 배치해도 된다.
또한, 상술한 실시 형태에 관한 전자 기기는, 커버 유리나 원편광판의 사용을 부정하는 것은 아니고, 이들 부재를 전자 기기에 사용해도 된다.
상술한 실시 형태에 관한 표시 장치는, 다양한 응용이 가능하다. 상술한 실시 형태에 관한 표시 장치가 적용 가능한 전자 기기로서는, 휴대 전화, 휴대형 게임 기기, 휴대 정보 단말기, 퍼스널 컴퓨터, 전자 서적, 비디오 카메라, 디지털 스틸 카메라, 헤드 마운트 디스플레이, 내비게이션 시스템, 음향 재생 장치(카 오디오, 디지털 오디오 플레이어 등), 복사기, 팩시밀리, 프린터, 프린터 복합기, 자동 판매기, 현금 자동 입출금기(ATM), 개인 인증 기기, 광통신 기기 등을 들 수 있다. 상기한 각 실시 형태는, 자유롭게 조합하여 사용할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시 형태를 설명하고, 상기에 설명해 왔지만, 이것들은 본 발명의 예시적인 것이고, 한정하는 것으로서 고려되어서는 안되는 것을 이해해야 한다. 추가, 생략, 치환 및 기타의 변경은, 본 발명의 범위로부터 일탈하지 않고 행할 수 있다. 따라서, 본 발명은, 전술한 설명에 의해 한정되어 있다고 간주되어서는 안되고, 청구범위에 의해 제한되어 있다.
1: 제1 기판
2: 제2 기판
3: 제3 기판
4: 터치 기능 구동부
5: 터치 센싱 배선 유닛
6: 표시 기능층
7: 표시 기능 구동부
8A: 제1 도전성 금속 산화물층(도전성 금속 산화물층)
8B: 구리 합금층
8C: 제2 도전성 금속 산화물층(도전성 금속 산화물층)
10: 터치 센싱부
13: 제3 절연층
15: 전력 수전부
16: 전원 제어부
17: 터치 구동 제어부
18: 터치 구동 스위칭 회로
19: 터치 검지 스위칭 회로
20: 터치 신호 송수신 제어부
21: 제1 도전 배선(도전 배선)
22: 제2 도전 배선(도전 배선)
23: 제1 광흡수층(광흡수층)
24: 제2 광흡수층(광흡수층)
25: 검파·AD 변환부
26: 소스 신호 스위칭 회로
27: 게이트 신호 스위칭 회로
28: 제2 전력 수전부
29: 영상 신호 수신부
30: 시스템 제어부
31, 32: 중첩부
34: 도전성 실드층
34A: 제1 도전성 금속 산화물층(도전성 금속 산화물층)
34B: 구리 합금층
34C: 제2 도전성 금속 산화금층(도전성 금속 산화물층)
36: 시일부
37: 제4 절연층
38: 제5 절연층(절연층)
39: 제6 절연층
40: 표시부
41: 제1 면
42: 제2 면
43: 제3 면
44: 제4 면
45: 제5 면
46: 제6 면
47: 제4 절연층
48: 제2 절연층
49: 제1 절연층
50, 51: 전원선
51: 제1 전원선(전원선)
52: 제2 전원선(전원선)
54: 소스 전극
55: 게이트 전극
56: 드레인 전극
58: 채널층
59: 제2 전원 제어부
60, 61: 접속용 패드
66: 소스 배선
67: 제1 박막 트랜지스터(박막 트랜지스터)
68: 제2 박막 트랜지스터(박막 트랜지스터)
69: 게이트 배선
71: 유효 표시 영역
72: 프레임 영역(프레임부)
74: 겹침부
75: 보조 도체
76: 투명 도전막
77: 접합층
78: 상면
79: 용량 소자
81: 소스 신호 회로
82: 주사 구동 회로
86: 발광 소자
87: 상부 전극
88: 하부 전극
89: 반사 전극
90: n형 반도체층
91: p형 반도체층
92: 발광층
93: 콘택트 홀
94: 뱅크
95: 제2 평탄화층
96: 제1 평탄화층
97: 화소 개구부
108: 접착층
109: 밀봉층
110: 제1 안테나 유닛(안테나 유닛)
111, 112, 113, 114, 115, 116, 117, 118: 안테나쌍
120: 제2 안테나 유닛(안테나 유닛)
123: 충전 제어부
124: 2차 전지
125: 전환부
126: NFC 통신부
127: 안테나부
128: 루프 안테나
130: 제3 안테나 유닛(안테나 유닛)
131: 자성체층
132: 개구부
134: 금속층
137, 138, 148, 248: 도전 패턴
140: 제4 안테나 유닛(안테나 유닛)
141, 142: 루프 배선
143, 144: 인출선
150: 크레이들
151: 급전측 안테나(안테나)
152: 어댑터
153: 제3 박막 트랜지스터
154: 소스 전극
155: 게이트 전극
156: 드레인 전극
157: 소스 배선
158: 채널층
164, 164A, 164B, 165, 165A, 165B: 소경 루프 안테나
166: 중심선
168: 박막 트랜지스터
170: 중첩부
171: 코너부
191: 홀 주입층
E1, E2: 전자 기기
G: 개구부
PX: 화소 개구부(화소)
2: 제2 기판
3: 제3 기판
4: 터치 기능 구동부
5: 터치 센싱 배선 유닛
6: 표시 기능층
7: 표시 기능 구동부
8A: 제1 도전성 금속 산화물층(도전성 금속 산화물층)
8B: 구리 합금층
8C: 제2 도전성 금속 산화물층(도전성 금속 산화물층)
10: 터치 센싱부
13: 제3 절연층
15: 전력 수전부
16: 전원 제어부
17: 터치 구동 제어부
18: 터치 구동 스위칭 회로
19: 터치 검지 스위칭 회로
20: 터치 신호 송수신 제어부
21: 제1 도전 배선(도전 배선)
22: 제2 도전 배선(도전 배선)
23: 제1 광흡수층(광흡수층)
24: 제2 광흡수층(광흡수층)
25: 검파·AD 변환부
26: 소스 신호 스위칭 회로
27: 게이트 신호 스위칭 회로
28: 제2 전력 수전부
29: 영상 신호 수신부
30: 시스템 제어부
31, 32: 중첩부
34: 도전성 실드층
34A: 제1 도전성 금속 산화물층(도전성 금속 산화물층)
34B: 구리 합금층
34C: 제2 도전성 금속 산화금층(도전성 금속 산화물층)
36: 시일부
37: 제4 절연층
38: 제5 절연층(절연층)
39: 제6 절연층
40: 표시부
41: 제1 면
42: 제2 면
43: 제3 면
44: 제4 면
45: 제5 면
46: 제6 면
47: 제4 절연층
48: 제2 절연층
49: 제1 절연층
50, 51: 전원선
51: 제1 전원선(전원선)
52: 제2 전원선(전원선)
54: 소스 전극
55: 게이트 전극
56: 드레인 전극
58: 채널층
59: 제2 전원 제어부
60, 61: 접속용 패드
66: 소스 배선
67: 제1 박막 트랜지스터(박막 트랜지스터)
68: 제2 박막 트랜지스터(박막 트랜지스터)
69: 게이트 배선
71: 유효 표시 영역
72: 프레임 영역(프레임부)
74: 겹침부
75: 보조 도체
76: 투명 도전막
77: 접합층
78: 상면
79: 용량 소자
81: 소스 신호 회로
82: 주사 구동 회로
86: 발광 소자
87: 상부 전극
88: 하부 전극
89: 반사 전극
90: n형 반도체층
91: p형 반도체층
92: 발광층
93: 콘택트 홀
94: 뱅크
95: 제2 평탄화층
96: 제1 평탄화층
97: 화소 개구부
108: 접착층
109: 밀봉층
110: 제1 안테나 유닛(안테나 유닛)
111, 112, 113, 114, 115, 116, 117, 118: 안테나쌍
120: 제2 안테나 유닛(안테나 유닛)
123: 충전 제어부
124: 2차 전지
125: 전환부
126: NFC 통신부
127: 안테나부
128: 루프 안테나
130: 제3 안테나 유닛(안테나 유닛)
131: 자성체층
132: 개구부
134: 금속층
137, 138, 148, 248: 도전 패턴
140: 제4 안테나 유닛(안테나 유닛)
141, 142: 루프 배선
143, 144: 인출선
150: 크레이들
151: 급전측 안테나(안테나)
152: 어댑터
153: 제3 박막 트랜지스터
154: 소스 전극
155: 게이트 전극
156: 드레인 전극
157: 소스 배선
158: 채널층
164, 164A, 164B, 165, 165A, 165B: 소경 루프 안테나
166: 중심선
168: 박막 트랜지스터
170: 중첩부
171: 코너부
191: 홀 주입층
E1, E2: 전자 기기
G: 개구부
PX: 화소 개구부(화소)
Claims (12)
- 전자 기기이며,
관찰 방향으로부터 본 평면으로 보아, 표시 영역과, 상기 표시 영역의 주위에 위치하는 프레임 영역과,
제1 면과 제2 면을 구비하는 제1 기판과,
제3 면과 제4 면을 구비하는 제2 기판과,
제5 면과 제6 면을 구비하는 제3 기판과,
터치 센싱 기능, 표시 기능, 통신 기능 및 비접촉 충전 기능을 제어하는 제어부
를 구비하고,
상기 관찰 방향으로부터 보아, 상기 제1 기판, 상기 제2 기판 및 상기 제3 기판은 이 순으로 적층되어 있고,
상기 제1 기판은, 가시 영역의 광을 투과하고, 정전 용량 방식의 터치 센싱 배선 유닛 및 제1 안테나 유닛을 포함하는 터치 센싱 기능층을 상기 제2 면에 구비하고,
상기 제2 면과 상기 제3 면 사이에, 표시 기능층이 마련되어 있고,
상기 제2 기판은, 상기 표시 기능층을 구동하는 박막 트랜지스터 어레이 및 제3 안테나 유닛을 상기 제3 면에 구비하고,
상기 제3 기판은, 적어도, 상기 전자 기기의 외부와 내부 사이의 통신 기능 및 상기 전자 기기의 외부로부터의 비접촉 충전 기능을 행하는 루프 안테나와, 제2 안테나 유닛과, 제4 안테나 유닛을 상기 제5 면에 구비하고,
상기 제1 안테나 유닛 및 상기 제2 안테나 유닛은, 상기 관찰 방향으로부터 본 평면으로 보아 중첩되고,
상기 제3 안테나 유닛 및 상기 제4 안테나 유닛은, 상기 관찰 방향으로부터 본 평면으로 보아 중첩되어 있는,
전자 기기. - 제1항에 있어서, 상기 표시 기능층은, 복수의 발광 다이오드 소자로 구성되는,
전자 기기. - 제1항에 있어서, 상기 표시 기능층은, 복수의 유기 EL 소자로 구성되는,
전자 기기. - 제1항에 있어서, 상기 터치 센싱 배선 유닛은,
제1 방향으로 평행하게 연장되는 복수의 제1 도전 배선과,
절연층과,
상기 절연층을 개재하여 상기 제1 도전 배선에 적층되고, 또한 상기 제1 방향에 직교하는 제2 방향으로 평행하게 연장되는 복수의 제2 도전 배선
을 갖는,
전자 기기. - 제4항에 있어서, 상기 관찰 방향으로부터 보아, 상기 제1 도전 배선 상 및 상기 제2 도전 배선 상에 마련된 광흡수층을 구비하는,
전자 기기. - 제4항에 있어서, 상기 제1 도전 배선 및 상기 제2 도전 배선은, 적어도 구리층 혹은 구리 합금층을 포함하는 2층 이상의 다층 구성을 갖는,
전자 기기. - 제4항에 있어서, 상기 제1 도전 배선 및 상기 제2 도전 배선은,
적어도 구리층 혹은 구리 합금층과,
상기 관찰 방향으로부터 보아, 상기 제1 도전 배선 및 상기 제2 도전 배선의 각각의 표측 및 이측에 마련된 광흡수층을 구비하는,
전자 기기. - 제1항에 있어서, 상기 제1 안테나 유닛, 상기 제2 안테나 유닛, 상기 제3 안테나 유닛 및 상기 제4 안테나 유닛의 각각의 사이즈는, 상기 루프 안테나의 사이즈보다 작고,
상기 제1 안테나 유닛, 상기 제2 안테나 유닛, 상기 제3 안테나 유닛 및 상기 제4 안테나 유닛은, 상기 관찰 방향으로부터 본 평면으로 보아, 상기 루프 안테나와 중첩되지 않는 위치에 배치되어 있는,
전자 기기. - 제1항에 있어서, 상기 제1 안테나 유닛은, 감기 수가 2 이상이고, 또한 감기 방향이 서로 반대인, 2개의 제1 루프 안테나를 포함하고,
상기 제2 안테나 유닛은, 감기 수가 2 이상이고, 또한 감기 방향이 서로 반대인, 2개의 제2 루프 안테나를 포함하고,
상기 2개의 제1 루프 안테나 중 한쪽 및 상기 2개의 제2 루프 안테나 중 한쪽은, 감기 방향이 동일하고, 평면으로 보아 중첩되고, 터치 센싱에 관한 신호의 송수신을 비접촉으로 행하고,
상기 2개의 제1 루프 안테나 중 다른 쪽 및 상기 2개의 제2 루프 안테나 중 다른 쪽은, 감기 방향이 동일하고, 평면으로 보아 중첩되고, 터치 센싱에 필요한 전력의 공급 및 수전을 비접촉으로 행하는,
전자 기기. - 제1항에 있어서, 상기 제3 안테나 유닛은, 감기 수가 2 이상이고, 또한 감기 방향이 서로 반대인, 2개의 제3 루프 안테나를 포함하고,
상기 제4 안테나 유닛은, 감기 수가 2 이상이고, 또한 감기 방향이 서로 반대인, 2개의 제4 루프 안테나를 포함하고,
상기 2개의 제3 루프 안테나 중 한쪽 및 상기 2개의 제4 루프 안테나 중 한쪽은, 감기 방향이 동일하고, 평면으로 보아 중첩되고, 표시 기능층의 구동에 관한 신호의 송수신을 비접촉으로 행하고,
상기 2개의 제3 루프 안테나 중 다른 쪽 및 상기 2개의 제4 루프 안테나 중 다른 쪽은, 감기 방향이 동일하고, 평면으로 보아 중첩되고, 표시 기능층의 구동에 필요한 전력의 공급 및 수전을 비접촉으로 행하는,
전자 기기. - 제1항에 있어서, 상기 제1 안테나 유닛 및 상기 제2 안테나 유닛의 각각은, 평면으로 보아 도전 패턴으로 부분적으로 둘러싸이고,
상기 제3 안테나 유닛 및 상기 제4 안테나 유닛의 각각은, 평면으로 보아 도전 패턴으로 부분적으로 둘러싸여 있는,
전자 기기. - 제1항에 있어서, 상기 박막 트랜지스터 어레이를 구성하는 박막 트랜지스터는, 적어도, 산화물 반도체로 구성된 채널층을 갖는,
전자 기기.
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