TWI741129B - 電子機器 - Google Patents

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TWI741129B
TWI741129B TW107101506A TW107101506A TWI741129B TW I741129 B TWI741129 B TW I741129B TW 107101506 A TW107101506 A TW 107101506A TW 107101506 A TW107101506 A TW 107101506A TW I741129 B TWI741129 B TW I741129B
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Abstract

本發明的電子機器具備:從觀察方向觀看的平面視圖中之顯示區域、與位於前述顯示區域的周圍之邊框區域;第1基板,具備第1面和第2面;第2基板,具備第3面和第4面;第3基板,具備第5面和第6面;及控制部,控制觸控感測功能、顯示功能、通訊功能及非接觸式充電功能。從前述觀察方向觀看,依序積層有前述第1基板、前述第2基板及前述第3基板。前述第1基板係穿透可見光區的光,且在前述第2面具備包含靜電電容方式的觸控感測配線單元及第1天線單元之觸控感測功能層。在前述第2面與前述第3面之間,設置有顯示功能層。前述第2基板係在前述第3面具備驅動前述顯示功能層之薄膜電晶體陣列及第3天線單元。前述第3基板係在前述第5面至少具備環形天線和第2天線單元和第4天線單元,該環形天線係進行前述電子機器的外部與內部之間的通訊功能及來自前述電子機器的外部之非接觸式充電功能。前述第1天線單元及前述第2天線單元在從前述觀察方向觀看的平面視圖中係重疊。前述第3天線單元及前述第4天線單元在從前述觀察方向觀看的平面視圖中係重疊。

Description

電子機器
本發明係關於具備顯示部,並可進行觸控感測及非接觸式充電之電子機器。
具備利用靜電電容方式之觸控感測功能的智慧型手機或平板電腦終端等可透過手指或指示器(pointer)於顯示畫面直接輸入的顯示裝置係日益普及中。以觸控感測功能而言,已知有在液晶或有機EL(有機電致發光)等顯示器表面貼附觸控面板而成的on-cell(內嵌)方式,和在液晶或有機EL之顯示裝置的內側具有觸控感測功能之in-cell(內嵌)方式。近年來,正從on-cell方式轉移到in-cell方式。
觸控感測的方式已知有:自電容型(self-capacitance type)的觸控感測方式、和互電容型(mutual-capacitance type)的觸控感測方式。自電容型的觸控感測方式,係使用將以ITO等形成的透明導電電極等電性獨立所形成的各個電極圖案,來檢測各個電極的靜電電容之方式。互電容型的觸控感測方式,係在X方向及Y方向上排列觸控感測配線(以下,簡稱觸控配線),檢測出X方向配線與Y方向配線之間的靜電電容之方 式。
in-cell方式係與附接於顯示裝置外部的觸控面板不同,具有在靠近液晶層等的顯示功能層的位置形成有觸控配線之構造。由於in-cell方式不需要觸控面板之類的構件,故可提供薄型且輕量的顯示裝置或電子機器。在in-cell方式中,觸控配線係設置在接近液晶層等顯示功能層的位置,故容易在構成驅動顯示功能層的薄膜電晶體之閘極配線、源極配線等的配線、與觸控配線之間產生寄生電容。因此,會有降低觸控感測(以下,稱為觸控)的S/N比之傾向。要將寄生電容設小時,以確保形成觸控配線的面與形成閘極線及源極線的面之間的空間的距離者較佳。確保有此種空間的距離之構成係揭示於專利文獻1。又,如專利文獻2的圖12、圖13所示,具備觸控感測功能的顯示基板22、與具備薄膜電晶體的陣列基板23,係藉液晶層24在空間上隔開。專利文獻2揭示了使用以銅作為主材所構成的合金層來形成屬觸控配線之金屬層圖案的技術。
專利文獻1所揭示的構成中,具有設置於顯示基板22之複數個金屬層圖案(相當於第1觸控感測配線)的端子部61、和具有設置於顯示基板22之複數個透明電極圖案(相當於第2觸控感測配線)的端子部,係與位於陣列基板的液晶密封部之連接端子導通。然而,為了擴大有效顯示區域,形成陣列基板的液晶密封部之邊框區域的寬度會變窄(窄邊框化),難以將金屬層圖案及透明電極圖案的所有端子部完全地經由液晶密封部導通 轉移。
使用金屬球或金粒珠等的導電粒子使上述端子部與陣列基板之液晶密封部的連接端子導通時,難以使超過數百或數千條數的微細端子部,在厚度方向上均勻地透過液晶密封部與對向之基板(陣列基板)的連接端子導通。只有顯示裝置的端子部所位在的邊可使基板延長並使用FPC等的撓性電路基板獲得導通,而在此種導通構造中難以使邊框部寬度變窄。近年來,以設置於顯示裝置之有效顯示區域周圍的遮光性邊框區域的寬度而言,要求5mm以下之窄寬度。窄邊框化或窄邊框構造意指,藉由將邊框區域的寬度變窄來擴大有效顯示區域之顯示裝置。
除了利用手指的觸控輸入之外,要實現利用筆的觸控輸入、或指紋識別,例如需要有提高延伸於X方向及Y方向之各方向的複數條觸控配線之配線密度的構造。於此情況,變得需要與高精細的液晶顯示裝置相同程度,例如2400畫素×1200畫素這樣的畫素數。又,如上述,為了實現可利用筆進行觸控輸入之觸控螢幕,必須有提高延伸於X方向及Y方向的每一方向之複數條觸控配線的配線密度之構造。再者,也必須有可適用於上述之窄邊框構造的構造。此外,專利文獻1完全沒有關於設成可攜式顯示裝置或電子機器時的充電方法。
在可攜式顯示裝置或電子機器中,因為從100V的外部電源進行充電很麻煩,所以要求非接觸式充電。又,在智慧型手機或平板電腦終端等大多數的可攜 式機器中,通訊功能與利用手指等的指示器之觸控感測功能日益變得不可或缺。
專利文獻2揭示有在透明的觸控感測器的外側周緣部位具備平面天線之構成。專利文獻2的[0006]段落記載有藉由將天線與觸控感測器一體化,有助於節省顯示器的外殼內部之空間的主旨。
專利文獻3係如[0017]段落所記載,揭示有埋設於陶瓷層的電子零件110,再者,如[0020]段落的記載所示,記載有電子零件110亦可含有一條或複數條天線。專利文獻3並未有關於天線形狀的充分記載。
專利文獻4揭示有包含發光面板、二次電池、具有天線的電路、及密封體之構成。專利文獻4的請求項2中記載天線的一部分位於發光面板與二次電池之間。專利文獻4的[0043]段落記載有以無線方式(非接觸)對二次電池進行充電。
專利文獻5揭示了包含螺旋狀第1天線與漩渦狀第2天線之構成,又揭示了藉由使用環狀第1磁性體片與平面狀第2磁性體片,防止複數條天線彼此的干涉之技術。
專利文獻6係如圖2等所示,揭示了有機EL使用於發光層之一般的顯示裝置的構成。使用有機EL或LED(Light Emitting Diode)等的發光元件(發光層)時,作為畫素電極(專利文獻6中,稱為光反射層),係使用鋁或銀等可見光反射率高的電極材料。即便將具有此種構成之顯示裝置的電源關閉(電源開啟的情況也同 樣),室內光等的外光會被畫素電極反射,而造成視認性降低。為了防止此種外光反射,圓偏光板(專利文獻6中,為反射防止體)被貼附於顯示裝置表面。圓偏光板係以樹脂當作基材使用。因此,為了防止觸控感測輸入時因筆或手指等指示器的接觸所導致之刮傷,通常,將蓋玻璃等的保護基板配設於顯示裝置的最表面。被要求高強度之蓋玻璃的密度高,為2.4g/cm3左右。例如,具有1mm至0.7mm左右的厚度之蓋玻璃的重量,在畫面尺寸為6吋左右的顯示裝置中,為20g左右。因此,具備上述之蓋玻璃的顯示裝置的重量會增加,厚度也會增加。
專利文獻7揭示了在導電性框體之顯示裝置的外側表面,具備平面天線(a planar antenna)之電子機器。
專利文獻1至專利文獻7的任一者皆未揭示在以下詳述的複數個天線單元的每一者中藉由個別地進行之信號的收發、及個別地進行的電力供給,來實現觸控感測功能及顯示功能之技術。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利第6020571號
[專利文獻2]日本實用新案第3171994號
[專利文獻3]日本特表2016-540257號
[專利文獻4]日本特開2016-110075號
[專利文獻5]國際公開第2013/011709號公報
[專利文獻6]日本特開2009-20140號
[專利文獻7]美國專利7973722
本發明係鑑於上述課題而完成者,提供一種具備能利用手指進行觸控輸入及利用筆進行觸控輸入、或者也能進行指紋識別的顯示部之電子機器。再者,提供一種具備具有觸控感測配線單元的基板、和具有驅動發光二極體元件或液晶層等複數個顯示功能層之主動元件的基板、和天線,並能以非接觸方式實施信號的收發及電力供給,且薄型、輕量具有小邊框區域之電子機器。
本發明第1態樣的電子機器具備:從觀察方向觀看的平面視圖中之顯示區域、與位於前述顯示區域的周圍之邊框區域;第1基板,具備第1面和第2面;第2基板,具備第3面和第4面;第3基板,具備第5面和第6面;及控制部,控制觸控感測功能、顯示功能、通訊功能及非接觸式充電功能;從前述觀察方向觀看,依序積層有前述第1基板、前述第2基板及前述第3基板;前述第1基板係穿透可見光區的光,且在前述第2面具備包含靜電電容方式的觸控感測配線單元及第1天線單元之觸控感測功能層;在前述第2面與前述第3面之間,設置有顯示功能層;前述第2基板係在前述第3面具備驅動前述顯示功能層之薄膜電晶體陣列及第3天線單元;前述第3基板係在前述第5面至少具備環形天 線和第2天線單元和第4天線單元,該環形天線係進行前述電子機器的外部與內部之間的通訊功能及來自前述電子機器的外部之非接觸式充電功能;前述第1天線單元及前述第2天線單元在從前述觀察方向觀看的平面視圖中係重疊;前述第3天線單元及前述第4天線單元在從前述觀察方向觀看的平面視圖中係重疊。
在本發明第1態樣的電子機器中,前述顯示功能層亦可由複數個發光二極體元件構成。
在本發明第1態樣的電子機器中,前述顯示功能層亦可由複數個有機EL元件構成。
在本發明第1態樣的電子機器中,前述觸控感測配線單元亦可具有:複數條第1導電配線,係與第1方向平行地延伸;絕緣層;及複數條第2導電配線,係隔介前述絕緣層積層於前述第1導電配線,且與正交於前述第1方向的第2方向平行地延伸。
在本發明第1態樣的電子機器中,亦可具備從前述觀察方向觀看,配置於前述第1導電配線上及前述第2導電配線上之光吸收層。
在本發明第1態樣的電子機器中,前述第1導電配線及前述第2導電配線亦可具有至少包含銅層或銅合金層之2層以上的多層構成。
在本發明第1態樣的電子機器中,前述第1導電配線及前述第2導電配線亦可具備:至少銅層或銅合金層;及從前述觀察方向觀看,設置於前述第1導電配線及前述第2導電配線之每一者的表側及背側之光吸 收層。
在本發明第1態樣的電子機器中,前述第1天線單元、前述第2天線單元、前述第3天線單元、及前述第4天線單元之每一者的尺寸亦可小於前述環形天線的尺寸;前述第1天線單元、前述第2天線單元、前述第3天線單元及前述第4天線單元,在從前述觀察方向觀看的平面視圖中,亦可配設於未與前述環形天線重疊的位置。
在本發明第1態樣的電子機器中,亦可為前述第1天線單元係包含捲繞數為2以上且捲繞方向彼此相反之兩個第1環形天線;前述第2天線單元係包含捲繞數為2以上且捲繞方向彼此相反之兩個第2環形天線;前述兩個第1環形天線中的一者及前述兩個第2環形天線中的一者,捲繞方向相同,且在平面視圖中重疊,以非接觸方式進行關於觸控感測之信號的收發;前述兩個第1環形天線中的另一者及前述兩個第2環形天線中的另一者,捲繞方向相同且在平面視圖中重疊,以非接觸方式進行觸控感測所需之電力的供給及接收。
在本發明第1態樣的電子機器中,亦可為前述第3天線單元係包含捲繞數為2以上且捲繞方向彼此相反之兩個第3環形天線;前述第4天線單元係包含捲繞數為2以上且捲繞方向彼此相反之兩個第4環形天線;前述兩個第3環形天線中的一者及前述兩個第4環形天線中的一者,捲繞方向相同,且在平面視圖中重疊,以非接觸方式進行關於顯示功能層的驅動之信號的收 發;前述兩個第3環形天線中的另一者及前述兩個第4環形天線中的另一者,捲繞方向相同,且在平面視圖中重疊,以非接觸方式進行顯示功能層的驅動所需之電力的供給及接收。
在本發明第1態樣的電子機器中,前述第1天線單元及前述第2天線單元的每一者,在平面視圖中亦可被導電圖案局部地包圍;前述第3天線單元及前述第4天線單元的每一者,在平面視圖中亦可被導電圖案局部地包圍。
在本發明第1態樣的電子機器中,構成前述薄膜電晶體陣列的薄膜電晶體亦可至少具有由氧化物半導體構成的通道層。
本發明第2態樣的電子機器具有以下之構成。
[1]一種電子機器,具備:從觀察方向觀看的俯視下之顯示區域、與位於前述顯示區域的周圍之邊框區域;第1基板,具備第1面和第2面;第2基板,具備第3面和第4面;第3基板,具備第5面和第6面;控制部,控制觸控感測功能、顯示功能、通訊功能及非接觸式充電功能;從前述觀察方向觀看,依序積層有前述第1基板、前述第2基板及前述第3基板,前述第1基板係穿透可見光區的光,且在前述第2 面具備包含靜電電容方式的觸控感測配線單元及第1天線單元之觸控感測功能層,前述第1基板的厚度及前述第3基板的厚度的每一者係大於前述第2基板的厚度,在前述第2面與前述第3面之間,設置有顯示功能層,前述第2基板係在前述第3面具備驅動前述顯示功能層之薄膜電晶體陣列及第3天線單元,前述第3基板係在前述第5面至少具備環形天線和第2天線單元和第4天線單元,該環形天線係進行前述電子機器的外部與內部之間的通訊功能及來自前述電子機器的外部之非接觸式充電功能,前述第1天線單元及前述第2天線單元在從前述觀察方向觀看的平面視圖中係重疊,前述第3天線單元及前述第4天線單元在從前述觀察方向觀看的平面視圖中係重疊,前述第2基板係在前述第4面具備導電性屏蔽層。
[2]如[1]之電子機器,其中前述導電性屏蔽層至少包含光吸收層與金屬層。
[3]如[1]之電子機器,其中前述導電性屏蔽層係包含熱傳導率為100W/(m‧K)以上之熱傳導層。
[4]如[1]之電子機器,其中前述第1基板、前述第2基板及前述第3基板之每一者的熱傳導率為1W/(m‧K)以上。
[5]如[1]之電子機器,其中構成前述第1基板及前述 第3基板之基板的莫氏硬度係在6~10的範圍。
根據本發明的態樣,可從設置有具備多數條導電配線(第1導電配線與第2導電配線)之觸控感測配線單元的第1基板對第3基板,經由天線單元以非接觸方式進行信號(觸控感測信號與電力信號)的收發。又,可從具備薄膜電晶體陣列的第2基板對第3基板,經由天線單元以非接觸方式進行信號(以薄膜電晶體驅動顯示功能層的信號與電力信號)的收發。此外,可使用設置於第3基板的環形天線,以非接觸方式進行電子機器的外部與內部之間的通訊、及電子機器與外部電源間之電力的供給及接收。
1‧‧‧第1基板
2‧‧‧第2基板
3‧‧‧第3基板
4‧‧‧觸控功能驅動部
5‧‧‧觸控感測配線單元
6‧‧‧顯示功能層
7‧‧‧顯示功能驅動部
8A‧‧‧第1導電性金屬氧化物層(導電性金屬氧化物層)
8B‧‧‧銅合金層
8C‧‧‧第2導電性金屬氧化物層(導電性金屬氧化物層)
10‧‧‧觸控感測部
13‧‧‧第3絕緣層
15‧‧‧電力接收部
16‧‧‧電源控制部
17‧‧‧觸控驅動控制部
18‧‧‧觸控驅動切換電路
19‧‧‧觸控檢測切換電路
20‧‧‧觸控信號收發控制部
21‧‧‧第1導電配線(導電配線)
22‧‧‧第2導電配線(導電配線)
23‧‧‧第1光吸收層(光吸收層)
24‧‧‧第2光吸收層(光吸收層)
25‧‧‧檢波-AD轉換部
26‧‧‧源極信號切換電路
27‧‧‧閘極信號切換電路
28‧‧‧第2電力接收部
29‧‧‧影像信號接收部
30‧‧‧系統控制部
31、32‧‧‧重疊部
34‧‧‧導電性屏蔽層
34A‧‧‧第1導電性金屬氧化物層(導電性金屬氧化物層)
34B‧‧‧銅合金層
34C‧‧‧第2導電性金屬氧化金層(導電性金屬氧化物層)
36‧‧‧密封部
37‧‧‧第4絕緣層
38‧‧‧第5絕緣層(絕緣層)
39‧‧‧第6絕緣層
40‧‧‧顯示部
41‧‧‧第1面
42‧‧‧第2面
43‧‧‧第3面
44‧‧‧第4面
45‧‧‧第5面
46‧‧‧第6面
47‧‧‧第4絕緣層
48‧‧‧第2絕緣層
49‧‧‧第1絕緣層
50、51‧‧‧電源線
51‧‧‧第1電源線(電源線)
52‧‧‧第2電源線(電源線)
54‧‧‧源極電極
55‧‧‧閘極電極
56‧‧‧汲極電極
58‧‧‧通道層
59‧‧‧第2電源控制部
60、61‧‧‧連接用墊
66‧‧‧源極配線
67‧‧‧第1薄膜電晶體(薄膜電晶體)
68‧‧‧第2薄膜電晶體(薄膜電晶體)
69‧‧‧閘極配線
71‧‧‧有效顯示區域
72‧‧‧邊框區域(邊框部)
74‧‧‧重疊部
75‧‧‧輔助導體
76‧‧‧透明導電膜
77‧‧‧接合層
78‧‧‧上面
79‧‧‧電容元件
81‧‧‧源極信號電路
82‧‧‧掃描驅動電路
86‧‧‧發光元件
87‧‧‧上部電極
88‧‧‧下部電極
89‧‧‧反射電極
90‧‧‧n型半導體層
91‧‧‧p型半導體層
92‧‧‧發光層
93‧‧‧接觸孔
94‧‧‧堤壩
95‧‧‧第2平坦化層
96‧‧‧第1平坦化層
97‧‧‧畫素開口部
108‧‧‧接著層
109‧‧‧密封層
110‧‧‧第1天線單元(天線單元)
111、112、113、114、115、116、117、118‧‧‧天線對
120‧‧‧第2天線單元(天線單元)
123‧‧‧充電控制部
124‧‧‧二次電池
125‧‧‧切換部
126‧‧‧NFC通訊部
127‧‧‧天線部
128‧‧‧環形天線
130‧‧‧第3天線單元(天線單元)
131‧‧‧磁性體層
132‧‧‧開口部
134‧‧‧金屬層
137、138、148、248‧‧‧導電圖案
140‧‧‧第4天線單元(天線單元)
141、142‧‧‧環形配線
143、144‧‧‧拉出線
150‧‧‧底座
151‧‧‧供電側天線(天線)
152‧‧‧配接器
153‧‧‧第3薄膜電晶體
154‧‧‧源極電極
155‧‧‧閘極電極
156‧‧‧汲極電極
157‧‧‧源極配線
158‧‧‧通道層
164、164A、164B、165、165A、165B‧‧‧小徑環形天線
166‧‧‧中心線
168‧‧‧薄膜電晶體
170‧‧‧重疊部
171‧‧‧角部
191‧‧‧電洞注入層
E1、E2‧‧‧電子機器
G‧‧‧開口部
PX‧‧‧畫素開口部(畫素)
圖1係表示本發明第1實施形態之電子機器的構成之方塊圖,係表示使用於電子機器的第1基板、第2基板及第3基板的位置關係、與構成電子機器的觸控感測部、顯示部、及系統控制部等的圖。
圖2係從觀察方向觀看本發明第1實施形態之電子機器所具備的第1基板之平面圖。
圖3係表示在構成本發明第1實施形態之電子機器的第1基板的第2面所形成之第3薄膜電晶體的構造之剖面圖。
圖4係表示在構成本發明第1實施形態之電子機器的第1基板的第2面所形成之觸控感測配線單元之局部 剖面圖。
圖5係從觀察方向觀看本發明第1實施形態之電子機器所具備的第2基板之平面圖。
圖6係表示在構成本發明第1實施形態之電子機器之第2基板的第4面所形成之導電性屏蔽層之局部剖面圖。
圖7係從觀察方向觀看本發明第1實施形態之電子機器所具備之第3基板之平面圖。
圖8係局部地顯示本發明第1實施形態之電子機器之圖,為沿著圖7的A-A’線之剖面圖。
圖9係局部地顯示本發明第1實施形態之電子機器之剖面圖,係表示圖8的符號B所示之區域的放大圖。
圖10係局部地顯示本發明第1實施形態之電子機器所具備的第2基板之放大圖,係局部地顯示第2薄膜電晶體之剖面圖。
圖11係顯示搭載於本發明第1實施形態的電子機器之發光二極體元件(LED)之剖面圖,係圖10的符號C所示之區域的放大圖。
圖12係將在構成本發明第1實施形態之電子機器之第1基板的第2面所形成的第1天線單元加以放大顯示之局部平面圖。
圖13係將在構成本發明第1實施形態之電子機器之第1基板的第2面所形成的第1天線單元加以放大顯示之圖,係表示沿著圖12的C-C’線之第1天線單元的剖面圖。
圖14係表示在構成本發明第1實施形態之電子機器之第1基板的第2面所形成之第1天線單元、與在第2基板的第3面所形成之第2天線單元的重疊之立體圖。
圖15係用以說明在以導體包圍環形天線的周圍時產生的渦電流之說明圖。
圖16係用以說明構成二次電池外殼之金屬層對磁通迴路的影響之說明圖,係示意地表示因無用的輻射波所致之磁通迴路的變形之圖。
圖17係用以說明在金屬層與環形天線之間加入磁性體層的情況下之磁通迴路形狀之圖。
圖18係具備驅動適用於本發明第1實施形態之電子機器的發光二極體元件之薄膜電晶體的代表性電路圖。
圖19係表示本發明第2實施形態的電子機器的剖面圖,表示採用有機EL層作為顯示功能層的構造圖。
圖20係表示本發明第2實施形態的電子機器所具備之第3基板的平面圖。
圖21係局部地顯示本發明第2實施形態的電子機器之剖面圖,係表示圖19的符號D所示之區域的放大圖。
圖22係局部地顯示本發明第2實施形態的電子機器所具備的第2基板之放大圖,係局部地顯示第2薄膜電晶體之剖面圖。
[實施發明之形態]
以下,一邊參照圖式,一邊就本發明的實施形態作說明。
以下的說明中,對相同或實質相同的功能及構成要素,係標註相同符號,並省略或簡化其說明,或者,僅於必要的情況進行說明。各圖中,為了將各構成要素設成可在圖面上辨識之程度的大小,所以使各構成要素的尺寸及比例與實際者適宜地相異。依照需要,省略了難以圖示的要素,例如形成半導體的通道層之複數層構成、以及形成導電層的複數層構成等的圖示或一部分的圖示。又,為了容易理解並說明本發明的實施形態,會有將電性的電路要素、顯示功能層等的圖示簡化的情況。
以下所述的各實施形態中,係就特徵的部分作說明,例如,關於使用於一般的電子機器之構成要素、與本實施形態的電子機器沒有差異的部分有時會省略其說明。
本發明之實施形態的電子機器係包含:智慧型手機、平板電腦終端、筆記型PC等的通訊終端、智慧型手錶或智慧型眼鏡等的可穿戴式終端、相機、遊戲機器、具有帶有顯示器部之IC卡或記憶卡等通訊功能之資訊媒體。再者,包含具備TV或廣告媒體等的顯示部等顯示功能,且具備靜電電容方式之輸入功能的電子機器。在此種電子機器中,從攜帶性和操作的便利性之觀點來看,以搭載非接觸式充電功能較佳。
以下的記載中,有時將關於觸控感測的配線、電極、及信號,僅稱為觸控感測配線、觸控驅動配線、觸控檢測配線、觸控配線、觸控電極、及觸控信號。將為了進行觸控感測驅動而施加於觸控感測配線的電壓 稱為觸控驅動電壓。觸控感測配線單元係由複數條平行的第1導電配線(第1觸控配線)、和隔介絕緣層之複數條平行的第2導電配線(第2觸控配線)所構成。第1導電配線、第2導電配線在以下的記載中,有時僅稱為導電配線或觸控配線。例如,有時將關於觸控感測的驅動控制部簡稱為觸控驅動控制部等。第1導電配線與第2導電配線在平面視圖中係呈正交。
此外,以下的說明中,「平面視圖」意指「從觀察者側觀看電子機器之觀察方向的平面視圖」。或者,有時將從觀察者方向(觀察者P觀看電子機器的方向)看到的圖簡稱為平面圖。
使用於第1基板、第2基板、第1配線、第2配線、第3配線等、或者第1導電性金屬氧化物層及第2導電性金屬氧化物層等之「第1」、「第2」等的序數詞,係為了避免構成要素的混淆而附上者,未限定數量。又,第1導電性金屬氧化物層及第2導電性金屬氧化物層,在以下的說明中,有時僅大致稱為導電性金屬氧化物層。
本發明實施形態之電子機器所具備之第1天線單元、第2天線單元、第3天線單元、及第4天線單元統稱而言,簡稱為天線單元。
作為本發明實施形態之電子機器所具備的顯示功能層,係可使用稱為LED(Light Emitting Diode)之複數個發光二極體元件、亦稱為OLED之複數個有機EL(有機電致發光)元件、或者液晶層。
有機EL元件係為在一對電極間賦予電場時,藉由從陽極(例如,上部電極)注入的電洞、與從陰極(例如,下部電極、畫素電極)注入的電子再結合而被激發,在畫素單位發光之使用有機材料的顯示功能層。有機EL的情況的顯示功能層係含有具有發光性質的材料(發光材料),且較佳為含有具有電子輸送性的材料。發光層係形成於陽極與陰極之間的層,在下部電極(正極)上形成有電洞注入層時,係在電洞注入層與上部電極(負極)之間形成發光層。又,在陽極上形成有電洞輸送層時,係在電洞輸送層與陰極之間形成發光層。上部電極與下部電極的角色可調換。
LED具有與有機EL元件同樣的電極構造,又,LED(顯示功能層、發光層)的驅動係以與有機EL元件同樣的方式進行。LED係使用氮化銦鎵(InGaN)、氮化鎵(GaN)、氮化鋁鎵(AlGaN)、砷化鋁鎵(AlGaAs)、磷砷化鎵(GaAsP)、磷化鎵(GaP)等化合物半導體的單層或積層構成。如後述,作為上述化合物半導體的構造,多使用積層有n型半導體層/發光層/p型半導體層的構成。在LED的電極構造中,已知有:以在上述積層構成的單側的面排列正極和負極的方式配置的構造,換言之,以在水平方向排列此等電極的方式配置之水平型發光二極體。或者,已知有上部電極/n型半導體層/發光層/p型半導體層/下部電極,在厚度上積層於垂直方向的垂直型發光二極體。如上所述,LED的發光層係以無機材料構成。
基板並不限定於透明的基板,例如,作為可 適用於第1基板、第2基板及第3基板的基板,係可列舉:玻璃基板、石英(含人工石英)基板、藍寶石基板、陶瓷基板等。第2基板、第3基板亦可為透明的基板,亦可為不透明的基板、著色的基板。聚醯亞胺、聚醚碸、聚醚醚酮、聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene)、聚醯胺、聚碳酸酯等的樹脂基板。
然而,作為省略了重量大的蓋玻璃之電子機器的顯示面的硬度,考量到使用尖端以金屬形成的筆之筆輸入之基板的硬度是必要的。一般而言,基板需要有鐵筆程度的硬度,例如莫氏硬度5.5以上的硬度。在莫氏硬度中,由於鑽石的硬度設為10,所以基板的硬度必須有6~10的莫氏硬度。
蓋玻璃的一般厚度係在1mm至0.5mm的範圍。因此,藉由將本發明實施形態之電子機器的第1基板的厚度設在1mm至0.5mm的範圍,可對第1基板賦予與蓋玻璃相當的強度。藉由將本發明實施形態之電子機器的第3基板的厚度,與第1基板同樣地設在1mm至0.5mm的範圍,即便在省略了蓋玻璃的構成中,也可對電子機器賦予行動機器所需之強度。藉由將第1基板及第3基板的厚度設為相同,且將第1基板及第3基板的材料設為相同,容易確保電子機器所需之強度。第2基板的厚度從輕量化的觀點來看,可薄於第1基板和第3基板的厚度。第2基板的厚度,例如可設為0.4mm至0.1mm的厚度。
在考量了高精細顯示下的對準(alignment) 時,第1基板、第2基板及第3基板的線膨脹係數較佳為例如在10×10-6/℃至5×10-6/℃的範圍內。藉由將莫氏硬度位在6~10的範圍內且厚度位在1mm至0.5mm的範圍內的基板使用作為第1基板與第3基板,可提供例如省略蓋玻璃且輕量的電子機器。此外,第1基板與第3基板亦可比1mm還厚。
在考量將需要散熱的LED和有機EL等的發光元件適用於電子機器時,為了避免蓄熱,使用於電子機器之基板的熱傳導率κ(W/m‧K)係以大於1較佳。一般的玻璃基板的熱傳導率為0.5~0.8W/m‧K左右,較佳為具有比此熱傳導率良好的熱傳導率之強化玻璃、石英基板、藍寶石玻璃等,作為使用於本發明實施形態的電子機器的基板。強化玻璃的硬度為大致6~7的莫氏硬度,石英基板的硬度為莫氏硬度7,藍寶石玻璃的硬度為莫氏硬度9。
形成於使用於本發明實施形態的電子機器之基板上的配線,例如第1導電配線、第2導電配線、驅動薄膜電晶體的源極配線、閘極配線、包含電源線或天線的配線,係以使用包含熱傳導性良好的銅配線或銅合金配線之配線較佳。較佳為在形成LED或有機EL等發光元件(發光二極體元件)之第2基板的第4面,將熱傳導性良好的金屬層或熱傳導性良好的光吸收層包含於導電性屏蔽層的構成。
(第1實施形態)
(電子機器的功能構成)
以下,參照圖1至圖18,說明關於本發明之第1實施形態的電子機器E1。在第1實施形態的電子機器E1中,作為顯示功能層,係使用被稱為微型發光二極體(micro LED)的複數個發光二極體元件。例如,在薄膜電晶體陣列上,將紅色發光二極體元件、綠色發光二極體元件、及藍色發光二極體元件配列成複數個矩陣狀而形成有顯示部。
圖1係表示本發明第1實施形態的電子機器E1之方塊圖。如圖1所示,本實施形態的電子機器E1具備:觸控感測部10、顯示部40、及系統控制部30(控制部)。
(觸控感測部)
觸控感測部10(觸控感測功能層)具備:第1天線單元110、觸控功能驅動部4、及觸控感測配線單元5。第1天線單元110及觸控感測配線單元5係與觸控功能驅動部4電性連接。在觸控感測部10中,觸控功能驅動部4係使用觸控感測配線單元5控制觸控感測功能(例如,靜電電容方式的觸控感測功能)。
第1天線單元110、觸控功能驅動部4及觸控感測配線單元5,係配設於後述的第1基板1的第2面42。第1天線單元110在從觀察者側觀看的平面視圖中,係與設置於後述的第3基板3之第2天線單元120重疊。
(顯示部)
顯示部40係配設於第1基板1的第2面42、與後述之第2基板2的第3面43之間,具備顯示功能層6、顯示功能驅動部7及第3天線單元130。第3天線單元130及顯示功能層6係與顯示功能驅動部7電性連接。在顯示部40中,顯示功能驅動部7(薄膜電晶體陣列)係控制顯示功能層6。
顯示功能層6、顯示功能驅動部7及第3天線單元130係配設於後述之第2基板2的第3面43。如上述,顯示功能層6係由複數個發光二極體元件和薄膜電晶體陣列構成。第3天線單元130在從觀察者側觀看的平面視圖中,係與設置於第3基板3的第4天線單元140重疊。
(系統控制部)
系統控制部30具備:CPU(Central Processing Unit)122、充電控制部123、切換部125、NFC通訊部126(Near Field Communication)、天線部127、第2天線單元120、及第4天線單元140、二次電池124。又,如後所述,二次電池124係設置於系統控制部30鄰接的位置。
CPU122係與二次電池124、第2天線單元120、第4天線單元140、充電控制部123、切換部125、及NFC通訊部126電性連接。充電控制部123及NFC通訊部126係與切換部125電性連接。天線部127係與充電控制部 123、切換部125及NFC通訊部126電性連接。
系統控制部30係控制觸控感測部10的觸控感測功能、顯示部40的顯示功能、通訊功能、及非接觸式充電功能。系統控制部30係在觸控感測部10與系統控制部30之間,如符號TR12的箭頭所示,經由第1天線單元110及第2天線單元120,以非接觸方式進行關於觸控感測之各種信號的收發,且以非接觸方式進行觸控感測所需之電力的供給及接收。系統控制部30係在顯示部40與系統控制部30之間,如符號TR34的箭頭所示,經由第3天線單元130及第4天線單元140,以非接觸方式進行關於顯示功能層的驅動之各種信號的收發,且以非接觸方式進行顯示功能層的驅動觸控感測所需之電力的供給及接收。
充電控制部123係如符號TR56的箭頭所示,經由構成天線部127的環形天線128,接收從100V等的外部電源(圖1中,為AC配接器(AC adapter)152或底座(cradle)150)所供給的電力。充電控制部123係包含監視整流功能或二次電池124的電壓之功能,從充電控制部123將電力供給至二次電池124並進行充電。二次電池124設置有溫度感測器,當在充電控制部123檢測出溫度異常時,充電控制部123會停止對於二次電池124之電力的供給及接受電力。
天線部127具備環形天線128,具有調整使用於共振的電容器或環形天線128的線圈長度等之功能。切換部125從系統控制部30接收信號,進行天線部 127的受電功能與近距離通訊(NFC通訊)功能之切換。環形天線128係進行電子機器E1的外部與內部之間的通訊功能、及來自電子機器E1的外部之非接觸式充電功能。
在利用天線部127的受電中,可採用基於Qi規格的頻率。例如,可使用100KHz至200KHz的頻率。或者,利用天線部127的受電,係可對應於之後預定的無線充電的國際標準規格。作為使用天線部127之近距離通訊的共振頻率,例如可採用13.56MHz或比此頻率高的頻率。近距離通訊係藉NFC通訊部126控制。NFC通訊部126具有用以進行近距離通訊的調變/解調功能。
(外部電源)
圖1所示的底座150具有對本發明第1實施形態的電子機器E1或智慧型手機等的攜帶終端、可穿戴式機器進行充電的功能,且發揮作為電力供電部之功能。底座150具備採用電磁感應方式的複數個供電側天線151,電子機器E1係可從此等一個以上的天線151以非接觸方式接收電力供給。底座150具有選擇複數個供電側天線151的任一者之天線切換部。底座150係經由例如AC配接器152,而與100V或220V等外部電源連接。
(第1基板)
圖2係表示構成電子機器E1之第1基板1的平面圖。此外,圖2係從觀察者觀看第1基板的平面圖,以透視具有遮光性的黑色矩陣之方式顯示設置第1基板上 的構成要素。
第1基板1為,穿透可見光區的光之光透射性透明基板,藉由公知的材料形成。如圖2所示,在第1基板1的第2面42上設置有:黑色矩陣BM、第1導電配線21、第2導電配線22、第1天線單元110、電力接收部15、電源控制部16、觸控驅動控制部17、觸控驅動切換電路18、觸控檢測切換電路19、觸控信號收發控制部20、及檢波-AD轉換部25。
黑色矩陣BM具備:矩形的有效顯示區域71、和包圍有效顯示區域71(顯示區域)的邊框區域72(邊框部)。在圖2所示的例子中,在第2面42上形成有黑色矩陣BM,惟亦可在第1基板1的第1面41形成黑色矩陣BM作為邊框區域72。
又,未必要形成黑色矩陣BM,也可不將黑色矩陣BM形成於第1基板1。邊框區域72亦可如後所述為含金屬的細的邊框,於此情況,可省去在邊框形成黑色矩陣BM。
(導電配線)
如圖2所示,觸控感測配線單元5係由平行延伸於X方向(第1方向)的複數條第1導電配線21、和並行地延伸於Y方向(第2方向)的複數條第2導電配線22所構成。亦即,複數條第1導電配線21及複數條第2導電配線22係以相互正交的方式延伸。
此外,在觸控感測配線單元5的積層構造中,複數 條第2導電配線22係隔介絕緣層38(第5絕緣層38,參照圖4),積層於複數條第1導電配線21上。
如圖2的實線所示,將第1天線單元110、觸控驅動切換電路18、觸控檢測切換電路19等的電路電性連接之引繞配線,係使用第1導電配線21的一部分及第2導電配線22的一部分。圖2所示的電力接收部15、電源控制部16、觸控驅動控制部17、觸控驅動切換電路18、觸控檢測切換電路19、觸控信號收發控制部20、檢波-AD轉換部25等,相當於本發明第1實施形態的觸控功能驅動部4。
控制觸控感測的電路(觸控功能驅動部4)係包含:第1導電配線21的一部分、第2導電配線22的一部分、和複數個第3薄膜電晶體。電力接收部15係將接收到的電壓予以平滑化、定電壓化,作為觸控驅動電壓輸出至電源控制部16。電源控制部16係以包含升壓電路較佳。
此外,第2導電配線22的一部分,係隔介電性連接用的貫穿孔和絕緣層,積層於構成第1天線單元110的第1導電配線,亦即可適用於2層構造的配線。
第1天線單元110含有兩組天線對(第1環形天線),該兩組天線對係由捲繞方向彼此相反且捲繞數為2以上的小徑環形天線成一對而構成。符號111所示之天線對,係為了在後述的第2天線單元120的天線對115與第1天線單元110的天線對111之間,以非接觸的方式進行關於觸控感測之信號的收發而使用者。
符號112所示之天線對,係為了在第2天線單元120的天線對116與第1天線單元110的天線對112之間,以非接觸方式進行觸控感測所需電力的供給及接收而使用者。
此外,小徑環形天線亦可為藉由將導電配線以螺旋狀形成於同一平面上而構成,且可安裝於第1基板的平面之小徑環形天線。
圖3係表示形成於第1基板1的第2面42之第3薄膜電晶體的構造之剖面圖。
如圖3所示,第3薄膜電晶體153具有底部閘極構造,且形成於第1基板1的邊框區域72。第3薄膜電晶體153係隔介第4絕緣層37形成於第1基板1的第2面42。此外,圖3所示的例子中,係採用在第2面42上形成有黑色矩陣BM,且在黑色矩陣BM上形成有第4絕緣層37之構造,惟亦可不將黑色矩陣形成於第2面42上。
在第3薄膜電晶體153中,閘極電極155係以與第1導電配線21相同構成的導電配線形成,且以與第1導電配線21相同的步驟形成。在閘極電極155上積層有閘極絕緣膜(第5絕緣層38),在第5絕緣層38上積層有通道層158、汲極電極156、及源極電極154。汲極電極156、源極電極154係以與第2導電配線22相同構成的導電配線形成,且在與第2導電配線22相同的步驟形成。在形成源極電極154之際,同時也形成源極配線157。
以複數個第3薄膜電晶體153、和藉由導電 性金屬氧化物層或氧化物半導體的膜的圖案化所形成的電阻元件,構成了圖2所示之觸控驅動切換電路18、觸控檢測切換電路19、觸控信號收發控制部20、檢波-AD轉換部25、電力接收部15、電源控制部16、觸控驅動控制部17等的電路。第1天線單元110所需的電容器(電容元件),係可在形成第1導電配線21及第2導電配線22之際形成。具體而言,可藉由圖案化形成電容器,俾使具有與第1導電配線21及第2導電配線22相同的構成且位於同一層的導電層,於第5絕緣層38的上下具有所期望的大小。構成第3薄膜電晶體153的通道層158係以氧化物半導體構成。
圖4係顯示形成於第1基板1的第2面42之觸控感測配線單元5的局部剖面圖。以下,使用圖4說明導電配線的構造。
第1導電配線21具有藉由第1導電性金屬氧化物層8A和第2導電性金屬氧化物層8C夾持銅合金層8B(或銅層)之構成。第1導電性金屬氧化物層8A及第2導電性金屬氧化物層8C之每一者的膜厚,係可選擇自例如10nm至100nm的範圍。銅合金層8B(或銅層)的膜厚,係可選擇自例如50nm至2000nm的範圍。或者,也可形成得比2000nm厚。作為此等導電性金屬氧化物層8A、8C或銅合金層8B的成膜方法,係可使用濺鍍等的真空成膜法。在銅合金層8B的形成併用鍍敷法的情況,亦可形成得比上述膜厚還厚。第2導電配線22亦為與第1導電配線21相同的構造。
如圖4所示,第1導電配線21係被第1光吸收層23(光吸收層)夾持。具體而言,作為導電配線(第1導電配線21、第2導電配線22)的構造,係可採用銅層或銅合金層被導電性金屬氧化物層覆蓋,再者,此導電性金屬氧化物層被光吸收層覆蓋之構造。亦即,在導電配線的表側及背側設置有光吸收層。
藉由以光吸收層覆蓋導電配線的表面(表側及背側),可提升視認性。從觀察者方向觀看,亦可在銅層或銅合金層的背面,另外形成導電性金屬氧化物層和光吸收氧化物層。以形成於銅層或銅合金層的背面之導電性金屬氧化物層而言,亦可將高熔點的金屬或銅合金層、與組成不同的銅合金層作置換。
一般而言,銅或銅合金對玻璃基板或黑色矩陣等光吸收層的密接性很差。本發明的第1實施形態中,係採用在與銅層或銅合金層的界面插入有導電性金屬氧化物層之構成。在此構成中,導電性金屬氧化物層係發揮所謂接著層的角色,可賦予實用的可靠性。再者,在銅層或銅合金層露出的面,隨時間經過形成銅的氧化物,在電性安裝上會產生不良情況。藉由以導電性金屬氧化物層覆蓋銅或銅合金的表面,可抑制銅層或銅合金層的氧化。藉由導電性氧化物的形成,可獲得歐姆接觸,可獲得電性安裝的優點。
(銅合金層)
其次,具體說明關於銅合金層8B。
銅合金層8B包含:例如固溶於銅之第1元素、和陰電性小於銅及第1元素之第2元素。第1元素及前述第2元素為添加於銅時的比電阻上升率是1μΩcm/at%以下之元素。銅合金層的比電阻係在1.9μΩcm至6μΩcm的範圍內。本實施形態中,和銅固溶的元素,例如,可換言之係包含適用於車載之電子機器的使用範圍、即-(負)40℃至+(正)80℃的溫度區域中,對銅獲得安定的取代型固溶之元素。又,元素(亦可為複數種)對銅的添加量,只要是在該銅合金的電阻係數(和比電阻同義)不超過6μΩcm的範圍即可。矩陣母材為銅的情況,對於銅具有廣固溶區域的金屬係可例示金(Au)、鎳(Ni)、鋅(Zn)、鎵(Ga)、鈀(Pd)、錳(Mn)。鋁(Al)雖不廣,但對於銅具有固溶區域。
電阻係數小的元素(銅的合金元素),可列舉:鈀(Pd)、鎂(Mg)、鈹(Be)、金(Au)、鈣(Ca)、鎘(Cd)、鋅(Zn)、銀(Ag)。此等元素對純銅添加1at%時,增加的電阻係數為大致1μΩcm以下。由於鈣(Ca)、鎘(Cd)、鋅(Zn)、銀(Ag)之電阻係數的增加為0.3μΩcm/at%以下,故作為合金元素是理想的。當考量經濟性及環境負荷時,使用鋅及鈣作為合金元素較佳。鋅及鈣可分別作為對銅添加至5at%之合金元素。
亦可依據上述添加量的範圍,增加鈣的添加量、或減少鋅的添加量等增減鋅及鈣的添加量。關於因對銅添加鋅及鈣而產生的效果,在各自為0.2at%以上的添加量之下可獲得顯著的效果。
對純銅添加合計0.4at%的鋅及鈣後之銅合金的電阻係數係約1.9μΩcm。因此,本發明的第1實施形態之銅合金層8B的電阻係數的下限係1.9μΩcm。此外,在將鈣(Ca)、鎘(Cd)、鋅(Zn)、銀(Ag)用作合金元素的情況,當對銅的添加量超過5at%時,銅合金的電阻係數會顯著增加,故以至少為5at%以下的添加量較佳。
陰電性係為原子(元素)吸引電子的強度之相對尺度。此值越小的元素,越容易成為陽離子。銅的陰電性為1.9。氧的陰電性為3.5。陰電性小的元素可列舉:鹼土類元素、鈦族元素、鉻族元素等。鹼元素的陰電性亦小,惟當在銅的附近存在有鹼元素或水分時,銅的擴散增長。因此,鈉或鉀等之鹼元素無法作為銅的合金元素使用。
鈣的陰電性係1.0的小值。在將鈣作為銅的合金元素使用之情況,鈣於熱處理時等會比銅先被氧化而成為氧化鈣,可抑制銅的擴散。在本發明之第1實施形態的導電配線中,可在未被導電性金屬氧化物層覆蓋之銅合金層的露出面、銅合金層和導電性金屬氧化物層之界面,選擇性地形成鈣氧化物。尤其,在未被導電性金屬氧化物層覆蓋之銅合金層的露出面形成鈣氧化物,有助於抑制銅的擴散、及可靠性之提升。本發明之第1實施形態的導電配線或銅合金層的導電係數,係藉由熱處理等退火來進行提升。上述的陰電性係以鮑林(Pauling)之陰電性的值表示。在本發明之第1實施形態的導電配線中,較佳為藉由導電配線的熱處理步驟等,使第2元 素比銅及第1元素先被氧化而形成氧化物較佳。又,以防止對銅或銅合金混入氫、氧較佳。
本發明的第1實施形態中,採用銅合金層8B被第1導電性金屬氧化物層8A和第2導電性金屬氧化物層8C所夾持之構成。在此構成中,藉由熱處理(退火)改善電阻係數之情況很多。換言之,本發明的第1實施形態中,銅合金層8B被導電性金屬氧化物所覆蓋,藉此可抑制銅合金層8B的表面氧化。又,藉由形成於銅合金層8B的表面及背面之導電性金屬氧化物層所產生的限制(anchoring:錨定),不會有銅合金層8B的晶粒極端粗大化之情況,銅合金層8B的表面不會變粗。即便為構成銅合金層8B的合金元素是以低濃度(例如,0.2at%左右)添加之銅合金層8B,結晶粒(晶粒)也難以變大,可抑制粗大化的粒界所致之載體散亂(電阻係數的劣化)。
本發明第1實施形態的導電配線中,藉由使用含鈣的銅合金作為銅合金層8B,會有在銅合金層8B與第1導電性金屬氧化物層8A的界面,及銅合金層8B與第2導電性金屬氧化物層8C的界面,又在銅合金層8B的側面,形成鈣氧化物的情況。鈣氧化物多藉由後述的低溫退火或熱處理而形成。藉由在銅合金層8B的表面、或在銅合金層與導電性金屬氧化物層的界面形成鈣氧化物,可抑制銅的擴散,有助於可靠性的提升。
本發明第1實施形態的導電配線係如上所述,可適用於第1基板1的第1導電配線及第2導電配線。再者,可將具有與上述之導電配線同樣構成的導電 配線,適用於第2基板2的源極配線66、電源線50、51、及閘極配線69。又,形成於第3基板3的配線,例如作為NFC通訊部126等的模組形成前之基底層的配線或天線單元的配線,亦可適用具有與上述之導電配線同樣的構成之導電配線。天線單元的配線由於要求低電阻,所以較佳為將導電配線的構成所含的銅層(或銅合金層)的膜厚形成較厚。
(導電性金屬氧化物層)
其次,說明關於上述之第1導電性金屬氧化物層8A及第2導電性金屬氧化物層8C、及後述之第3導電性金屬氧化物層及第4導電性金屬氧化物層的構造。以下,將第1~第4導電性金屬氧化物層簡稱為導電性金屬氧化物層。
作為導電性金屬氧化物層的材料,可採用例如:包含選自氧化銦、氧化鋅、氧化銻、氧化鎵、氧化錫之2種以上的金屬氧化物之複合氧化物。例如,氧化銻不易形成金屬銻與銅的固溶區域,會抑制積層構成中之銅的擴散,所以可加入上述導電性金屬氧化物層中。在導電性金屬氧化物層中,也可添加少量的鈦、鋯、鎂、鋁、鍺等其他的元素。
銅層或銅合金層對透明樹脂或玻璃基板(適用於第1基板、第2基板及第3基板)的密接性低。因此,將銅層或銅合金層原樣地適用於由透明樹脂或玻璃基板等所構成的顯示裝置基板時,難以實現實用的顯示裝置 基板。然而,上述的複合氧化物(導電性金屬氧化物)係充分地具有對光吸收性樹脂層、黑色矩陣、透明樹脂及玻璃基板等的密接性,且對於銅層或銅合金層的密接性也足夠。因此,將使用了上述複合氧化物的銅層或銅合金層適用於顯示裝置基板時,可實現實用的顯示裝置基板。
此外,有在銅層或銅合金層的表面,不具導電性的銅氧化物隨時間經過而形成,而使電性接觸變困難之情況。另一方面,氧化銦、氧化鋅、氧化銻、氧化鎵、氧化錫等的複合氧化物層,係可實現安定的歐姆接觸,在使用此種複合氧化物的情況,可容易地經由導通轉移(transfer)或接觸孔來進行電性安裝。
上述之導電配線的構造,並不限定於形成在第1基板1的導電配線21、22,可適用於形成在第2基板2或第3基板3的導電配線,再者構成天線單元的配線、構成薄膜電晶體的電極、與電極電性連接的配線等。
(第2基板)
圖5係顯示構成電子機器E1的第2基板2之平面圖。
如圖5所示,在第2基板2的第3面43上,設置有包含未圖示的薄膜電晶體陣列、發光元件CHIP(LED晶片、發光二極體元件)、第3天線單元130等的顯示部40。具體而言,在第3面43上設置有:第3天線單元130、源極信號切換電路26、閘極信號切換電路27、第2電力接收部28、影像信號接收部29、第2電源控制部59等 的電路等。第2電源控制部59係以包含升壓電路較佳。
圖5所示之源極信號切換電路26、閘極信號切換電路27、第2電力接收部28、影像信號接收部29、第2電源控制部59等,相當於本發明第1實施形態的顯示功能驅動部7。
在第2基板2,在與畫素開口部PX相當的位置,設置有驅動顯示功能層6的第1薄膜電晶體67(後述)和第2薄膜電晶體68(後述)。此外,圖5中,省略了第1薄膜電晶體67與第2薄膜電晶體68的圖示。
第3天線單元130含有兩組天線對(第3環形天線),該兩組天線對係由捲繞方向彼此相反,且捲繞數為2以上的小徑環形天線成一對而構成。符號113所示的天線對,係為了在與後述的第4天線單元140的天線對117之間,以非接觸的方式進行關於顯示功能層的驅動之信號的收發而使用者。
符號114所示的天線對,係為了在與第4天線單元140的天線對118之間,以非接觸的方式進行顯示功能層的驅動所需之電力的供給及接收而使用者。
小徑環形天線的捲繞數係可選擇自例如2至25的範圍。
圖6係例示設置於第2基板2的第4面44之導電性屏蔽層34的剖面圖。圖6中,導電性屏蔽層34具有從第4面44依序積層有第2光吸收層24(光吸收層)、第1導電性金屬氧化物層34A、銅合金層34B、及第2導電性金屬氧化金層34C之構成。如圖6所示,藉 由在導電性屏蔽層34的一部分採用低電阻的導電層(銅合金層34B),可減輕產生自系統控制部30或環形天線128的雜訊對觸控感測功能層(第1天線單元110、觸控功能驅動部4)或顯示功能層6造成的影響。
導電性屏蔽層34的導電層只要是具有100Ω/□(Ω/sq)以下的面積電阻之導電膜即可。導電性金屬氧化物層的構造可為積層構造,也可為單層構造。也能採用鉬、鋁、銅、銀、鎳等金屬層、合金層的單層、和此等金屬層積層複數層而成的構成。藉由在導電性屏蔽層加上熱導電性高的金屬層或合金層,能有助於發光元件的發光之熱的發散。
藉由在銅合金層34B與第2基板2之間插入第2光吸收層24,可實現省去上述專利文獻6所記載之圓偏光板的構成。圓偏光板,係為了藉由吸收畫素電極(反射電極)的外光反射而發出「黑色」而使用者。然而,圓偏光板係0.1mm至0.3mm之較厚的光學膜。若在此種圓偏光板的厚度加上蓋玻璃的厚度,電子機器的厚度會增加1mm左右。藉由不使用圓偏光板,而插入第2光吸收層24,可實現將發光二極體元件關閉時的「黑色」。又,藉由使第1基板1和第3基板3均變厚,可提高電子機器所需的強度,且藉由使第2基板2變薄,省去蓋玻璃,可提供輕且薄的電子機器。
(第3基板)
圖7係顯示構成電子機器E1的第3基板3之平面圖。
第3基板3具有:第5面45;和與第5面45為相反側的第6面46(參照圖8)。
如圖7所示,在第3基板3的第5面45上,設置有環形天線128、第2天線單元120、第4天線單元140、磁性體層131、二次電池124、系統控制部30等。又,如此形成於第3基板3上的構件,係如圖1所示,設置於第2基板2的第4面44和第3基板3的第5面45之間。
系統控制部30包含:CPU122、充電控制部123、切換部125、NFC通訊部126、天線部127、第2天線單元120、第4天線單元140、及二次電池124。CPU122係控制觸控感測部10中之觸控感測功能、顯示部40中之顯示功能、通訊功能、及非接觸式充電功能。
第2天線單元120含有兩組天線對(第2環形天線),具體而言具備天線對115、116,該兩組天線對係由捲繞方向彼此相反,且捲繞數為2以上之小徑環形天線成一對而構成。
第4天線單元140含有兩組天線對(第4環形天線),具體而言具備天線對117、118,該兩組天線對係由捲繞方向彼此相反,且捲繞數為2以上之小徑環形天線成一對而構成。
在第1基板1、第2基板2及第3基板3重疊而構成之電子機器E1的平面視圖中,第2天線單元120係與第1天線單元110重疊,第4天線單元140係與第3天線單元130重疊。
第2天線單元120的天線對115的捲繞方向係與第1天線單元110的天線對111相同且重疊。第2天線單元120的天線對116的捲繞方向係與第1天線單元110的天線對112相同且重疊。第4天線單元140的天線對117的捲繞方向係與第3天線單元130的天線對113相同且重疊。第4天線單元140的天線對118的捲繞方向係與第3天線單元130的天線對114相同且重疊。關於第1天線單元110和第2天線單元120之間的重疊關係、及第3天線單元130和第4天線單元140之間的重疊關係,將於後闡述。
環形天線128較佳為具有藉由將導電配線以螺旋狀形成於同一平面上而構成,可安裝於第3基板的平面,例如如圖7所示之收納於矩形邊框區域72的環形天線形狀。環形天線128係配設在與包圍有效顯示區域71的邊框區域72對應的位置。因此,環形天線128的外形係具有比顯示部40中的有效顯示區域71的大小稍微大的尺寸。
又,第1天線單元110、第2天線單元120、第3天線單元130及第4天線單元140之每一者的尺寸係小於環形天線128的尺寸。又,第1天線單元110、第2天線單元120、第3天線單元130及第4天線單元140在從觀察方向觀看的平面視圖中,係配設在沒有與環形天線128重疊的位置。
環形天線128的捲繞數係可設成例如2至10。本實施形態中,圖7所示之環形天線的捲繞數設為 5,惟天線的捲繞數係可選擇自例如1至25的範圍。關於捲繞數,係可依據共振頻率的選擇、與最適合於共振之天線的阻抗的設定條件,來選擇捲繞數。環形天線128的環形面積(Ax×Ay)係以大面積為佳。
圖7中所省略之電容元件的電容係為了進行共振而調整。具體而言,非接觸式充電時,係藉充電控制部123進行共振的調整。在NFC通訊的情況,係藉NFC通訊部126進行共振的調整。非接觸式充電與NFC通訊,係藉由切換部125進行切換來執行。
作為二次電池124,可列舉:鋰電池、鎳氫電池、有機自由基電池(organic radical battery)、鉛電池、鋰空氣電池、鎳鋅電池、鎳鎘電池、銀鋅電池等。例如,亦可採用尼龍、鋁等的金屬層、環對伸苯基(cycloparaphenylene;CPP)、電極、隔離膜(separator)、電解液等藉由外層包裝材層疊而形成的層疊型鋰電池。全固態型鋰電池係以例如將鋰硫電池等的二次電池適用於二次電池124較佳。此外,從空間(基板間的厚度)的觀點來看,難以設置二次電池124,在第1基板的第2面上、第2基板的第3面上,可具備例如大電容的電容器。大電容的電容器構成,係可使用利用真空成膜等方法成膜所得的薄膜。
亦可在第2基板2的第4面44與第3基板3的第5面45之間,進一步設置LTE通訊模組、WiFi通訊模組、GPS接收模組等的電子裝置,並安裝於第4面44或第5面45。
圖8係表示電子機器E1的剖面圖,為沿著圖7的A-A’線之剖面圖。從觀察者P視之,依序積層有第1基板1、第2基板2、及第3基板3。此外,圖8中,省略了黑色矩陣BM。
如圖8所示,在第3基板3的第5面45上,設置有環形天線128、第2天線單元120、及第4天線單元140。又,磁性體層131設置於第5面45上,以覆蓋環形天線128。又,在磁性體層131形成有開口部132,在開口部132的內側配置有第2天線單元120及第4天線單元140。換言之,第2天線單元120及第4天線單元140亦可被磁性體層131披覆。
在磁性體層131上,配置有系統控制部30及二次電池124。系統控制部30係經由設置於磁性體層131的貫穿孔,與環形天線128、第2天線單元120及第4天線單元140電性連接。在二次電池124及系統控制部30的上面,設有導電性屏蔽層34,換言之,在二次電池124及系統控制部30的上面與第2基板2的第4面44之間,配置有導電性屏蔽層34。
在第1基板1的第2面42上,具備有包含觸控感測配線單元5的觸控感測部10。在構成觸控感測配線單元5的第1導電配線21與第2導電配線22之間,於第1基板1的厚度方向(Z方向)配設有第5絕緣層38。又,在形成觸控感測配線單元5的步驟中,亦可在形成導電配線(第1導電配線21)前,先在第2的基板面上形成第4絕緣層37。較佳為在第2導電配線22上,形成 第6絕緣層39。
以下,參照圖9~圖11,說明發光元件CHIP(LED晶片、發光二極體元件)的周邊構造。
圖9係局部地顯示電子機器E1的剖面圖,為顯示圖8的符號B所示之區域的放大圖。此外,圖9中,省略了黑色矩陣BM。
圖10係局部地顯示電子機器E1所具備的第2基板2之放大圖,主要顯示設置於第2基板2上的發光元件CHIP及第2薄膜電晶體68(薄膜電晶體168)之剖面圖。
圖11係顯示搭載於電子機器E1之發光元件CHIP的圖,係將圖10的符號C所示之區域加以放大顯示之發光元件CHIP的剖面圖。
(發光元件)
構成發光元件CHIP的下部電極88係隔介接合層77而與反射電極89電性連接。反射電極89係隔介接觸孔93而與第2薄膜電晶體68連接,該第2薄膜電晶體68發揮作為驅動發光元件CHIP的驅動電晶體之功能。
發光元件CHIP係經由第2薄膜電晶體68接收來自第1電源線51之電源的供給。
上部電極87的表層(表面的層)係以導電性金屬氧化物形成。輔助導體75及透明導電膜76係為具有銅或銅合金被導電性金屬氧化物所夾持的構造之導電層,且在同一層以相同步驟形成。圖10中,輔助導體75係例如延伸於紙面的前後方向、即Y方向。輔助導體75係與延 伸於X方向的第2電源線52(參照圖18)相連。關於平面視圖中之第1電源線51及第2電源線52的配置,將參照圖18於後闡述。
接合層77係可適用例如在150℃至340℃的溫度範圍內,使發光元件CHIP的下部電極88與反射電極89熔接(fusion welding),並可進行電性連接的導電性材料。此導電性材料,亦可將銀、碳、石墨等的導電性骨材(conductive filler)分散於熱流動性樹脂。或者,可使用In(銦)、InBi合金、InSb合金、InSn合金、InAg合金、InGa合金、SnBi合金、SnSb合金等、或者屬於此等金屬的3元系、4元系之低熔點金屬,形成接合層77。
反射電極89的表面,係可以含銦氧化物的複合氧化物(導電性金屬氧化物)、或銀合金等形成。藉由以含銦氧化物的複合氧化物、或銀合金形成反射電極89的表面,上述之接合層77與反射電極89的電性連接變容易。此外,藉由縮小反射電極89的面積佔據開口部的比例,可活用利用第2光吸收層24所致之「黑色」。
此等低熔點金屬,由於對上述導電性金屬氧化物的濡濕性佳,所以可在進行下部電極88與反射電極89之大致的對準後,使下部電極88與反射電極89自動對準地熔接。關於熔接所需的能量,係可使用熱、加壓、電磁波、雷射光、或此等與超音波的併用等各種能量。此外,在垂直型發光二極體產生接合不良的情況下,會有容易進行修復(repair)之優點。在電極排列於同一方向 的水平型發光二極體中,在各個二極體的接合檢查難以進行的情況、與修復(不良二極體的交換等)時,會有電極容易短路的不良情形。在此觀點下,較佳係使用垂直型發光二極體。接合層77係可在真空成膜等膜形成後,利用周知的光微影方法、或剝離(lift-off)的手段來形成圖案。
本實施形態中,發光元件CHIP係作用為顯示功能層的垂直型發光二極體,且設置於複數個畫素PX的每一者。
發光元件CHIP係具有上部電極87、n型半導體層90、發光層92、p型半導體層91及下部電極88依序積層而成的構造。換言之,發光元件CHIP係具有p型半導體層91、發光層92、n型半導體層90、及上部電極87依序積層於下部電極88上的構成。如圖11所示,使用於LED發光的電極係形成於不同面,且形成於相互對向的面。又,在與以相互成為平行的方式積層之n型半導體層90及p型半導體層91的每一者對向之面的外側,配置有上部電極87及下部電極88。具有此種構造的發光元件CHIP在本實施形態中係稱為垂直型發光二極體。於剖面視圖中,在LED構造為角錐形狀等異型的情況,未包含於本發明的垂直型發光二極體。在LED構造中電極以排列於單側的面之方式形成的構造、或者電極以排列於水平方向的方式形成的構造係稱為水平型發光二極體。
如圖11所示,在發光元件CHIP上,透明導 電膜76係與上部電極87重疊且電性連接。發光元件CHIP的角部171係被第2平坦化層95所覆蓋。在發光元件CHIP上,形成有第2平坦化層95與上部電極87重疊的重疊部74。在上部電極87的兩端形成有重疊部74,所以在上部電極87上,第2平坦化層95具有凹部形狀。
作為透明導電膜76的構成,係可採用導電性金屬氧化物的單層或複數層。例如亦可採用藉由ITO等的導電性金屬氧化物夾持Ag或Ag合金層而成之構成。再者,亦可在透明導電膜76上積層含有金屬層之輔助導體75。藉由將含金屬層的輔助導體75形成於透明導電膜76上,可降低透明導電膜76的電阻值,並能有助於產生於發光元件CHIP之熱的發散。
透明導電膜76係圖18所示之電源線52。透明導電膜76係作用為發光元件(發光二極體、或有機EL)的陰極或共同電極。於此情況,透明導電膜76係作為觸控感測部10的屏蔽層,具有抑制發生自系統控制部30或NFC通訊部126之電性雜訊的影響之效果。
例如,圖11中,為了減少透明導電膜76的斷線風險,形成於上部電極87上的第2平坦化層95具有角度θ的錐形(taper),沿著第2平坦化層95的錐形面形成有透明導電膜76。
具體而言,重疊部74係在角部171位於透明導電膜76與上部電極87之間,例如,以5°至70°的角度θ相對於上部電極87的面傾斜。如此般藉由重疊部74具有傾 斜,可防止透明導電膜76的斷線。
當發光元件CHIP的上面78(表層)成為從第2平坦化層95突出而沒有與第2平坦化層95重疊的狀態時,亦即,在未形成有重疊部74的狀態下,會有透明導電膜76容易斷線,發光元件CHIP產生點亮不良之虞。
關於形成具有如上述的凹部形狀之第2平坦化層95的方法、或形成與發光元件CHIP重疊的重疊部74之方法,係採用周知的光微影。再者,除了周知的光微影方法外,亦可適用乾蝕刻技術或紫外線洗淨技術。
作為發光元件CHIP的形狀,係可適用例如在平面視圖中,1邊的長度為3μm至500μm的正方形形狀。惟,亦可適用正方形或矩形以外的形狀。或者,亦可將1邊的大小設為500μm以上。又,在平面視圖中,可在由第1配線與第2配線所劃分的畫素PX,安裝1個或2個以上的發光元件。關於發光元件CHIP的安裝,例如可使正方形形狀之發光元件CHIP的朝向,以90度單位隨機旋轉來安裝。藉由隨機安裝,可減輕由LED結晶成長之些微的參差不齊所產生之畫面整體的色斑、亮度不均。
就可適用於LED等發光元件的n型半導體、p型半導體而言,係可列舉:週期表的II族至VI族的元素之化合物、此等的氮化物、氧化物。例如:在GaN中摻雜有In、II元素或者IV元素等的導體、GaP、GaInP、AlGaInP等、再者在ZnO中摻雜有Ⅲ族元素的半導體等。例如:亦可使用發光效率高之近紫外光區域發光之 InGaN/GaN的LED。亦可在生物模版(biotemplate)技術,進一步併用中性射束蝕刻(neutral beam etching)技術,而使用具有奈米柱(nanopillar)構造之InGaN/GaN的LED。此外,發光層92亦可以單一的化合物半導體構成,亦可具有單一量子井構造或多量子井構造。發光元件CHIP係可將紅色發光LED、綠色發光LED、藍色發光LED配置成矩陣狀。又,亦可加上近紅外發光LED。或者,亦可在單色發光的LED發光元件上,積層量子點層作為波長轉換構件。
以下部電極88的構成材料而言,係可適用銀、銀合金、鋁、鋁合金。再者,關於下部電極88的構成,係如後述,亦可適用藉由導電性金屬氧化物層夾持銀或銀合金層之構成。亦可在下部電極88之構成的一部分,導入包含Ti層、Cr層、Pt層、AuGe層、Pd層、Ni層、TiW層、Mo層等的金屬層、或上述導電性金屬氧化物層的多層構成。此外,藉由在平面視圖中減少下部電極88的面積比例,可實現半透射型或透射型顯示裝置。上部電極87較佳為包含以導電性金屬氧化物形成的層之構成。
以導電性金屬氧化物而言,例如以氧化銦作為基材,可適用氧化錫、氧化鋅、氧化鎵、氧化鈦、氧化鋯、氧化鉬、氧化鎢、氧化鎂、氧化銻、氧化鈰等各種複合氧化物,具有容易調整上部電極87所必要的特性之優點。此特性係包含工作函數的值、光的透射率、折射率、導電性、蝕刻加工性等。亦可在上部電極之構成 的一部分,導入包含Ti層、Cr層、Pt層、AuGe層、AuSn層、Pd層、Ni層、TiW層、Mo層等的金屬層、或上述導電性金屬氧化物層的多層構成。此外,由於上部電極87的上面78係光的出射面,故以透明導電性金屬氧化物之層的面積比率大較為理想。此外,上部電極87的上面78(表層)係以在發光元件CHIP之光的出射面外的區域,與第6配線電性連接較佳,該第6配線係具有銅層或銅合金層被導電性金屬氧化物所夾持之構造。
作為堤壩(bank)94的材料,係可使用丙烯酸樹脂、聚醯亞胺樹脂、酚醛清漆酚樹脂等的有機樹脂。亦可在堤壩94,進一步積層氧化矽、氮氧化矽等的無機材料。
作為第1平坦化層96及第2平坦化層95的材料,係可使用:丙烯酸樹脂、聚醯亞胺樹脂、苯環丁稀樹脂、聚醯胺樹脂等。也可使用低介電常數材料(low-k材料)。
此外,為了提升視認性,第1平坦化層96、第2平坦化層95、密封層109或第2基板2的任一者亦可具有光散射功能。或者,亦可在第2基板2的上方形成光散射層。
(薄膜電晶體)
圖10係表示具有作為與反射電極89(畫素電極)連接之主動元件使用之頂閘構造的薄膜電晶體(TFT)構造的一例。此外,圖10中,省略了第1基板1或第3基板3 等的周邊構件。
第2薄膜電晶體68(168)係具有:通道層58;和在通道層58上積層有源極電極54與汲極電極56之構成。具體而言,第2薄膜電晶體68具備:與通道層58的一端(第一端,圖10中之通道層58的左端)連接之汲極電極56;與通道層58的另一端(第二端,圖10中之通道層58的右端)連接之源極電極54;以及隔介第3絕緣層13而與通道層58對向配置之閘極電極55。如後述,通道層58係由氧化物半導體構成,且與屬於閘極絕緣層的第3絕緣層13接觸。第2薄膜電晶體68係驅動發光元件CHIP。第1薄膜電晶體67與第2薄膜電晶體68的詳細內容將於後闡述。
雖然在圖10所示之通道層58的重疊部31、32的剖面、源極電極54、汲極電極56、閘極電極55之每一者所圖示之電極剖面,未形成有錐形面,但為了避免斷線等,較佳係形成有錐形面(傾斜面)。
圖10所示的源極電極54及汲極電極56係在同一步驟中,同時形成。又,源極電極54及汲極電極56係具備相同構成的導電層。亦即,第1實施形態中,關於源極電極54(第3配線)及汲極電極56(第4配線)的構造,均採用以第1導電性金屬氧化物層和第2導電性金屬氧化物層夾持銅層或銅合金層(第3導電層)之3層構成。此外,關於源極電極54及汲極電極56的構造,係可採用鈦/鋁合金/鈦、鉬/鋁合金/鉬等的3層構造。在此,鋁合金係以鋁-釹為代表的合金。從熱傳導率的觀點 來看,較佳係使用銅層或銅合金層作為配線材料。為了以接觸孔進行電性連接,以進一步積層導電性金屬氧化物者較佳。
為了獲得薄膜電晶體之臨界值電壓(Vth)的安定化、或安定的常關式(normally off)電晶體特性,亦可設置背閘極電極。背閘極電極亦可藉由以與圖10所示之閘極電極55對向的方式,在通道層58的相反側例如在第4絕緣層47與第2基板2的界面,將金屬膜圖案化,來形成背閘極電極。藉由以金屬膜形成背閘極電極,可防止外部光朝通道層58射入,而可獲得安定的「正(plus)」的Vth。此外,通常在背閘極電極,施加負的電壓。藉由形成於閘極電極55和背閘極電極之間的電場,可將通道層58電性包圍。藉由此電場,可加大第2薄膜電晶體68的汲極電流,並可縮小第2薄膜電晶體68之截止電流(off current)的漏電流。因此,對於第2薄膜電晶體68所要求之汲極電流,可縮小第2薄膜電晶體68的相對大小,可提升作為半導體電路的積體度。
位於閘極電極55下部的第2絕緣層48,亦可為具有與閘極電極55相同寬度之絕緣層。於此情況,例如進行使用閘極電極55作為遮罩的乾蝕刻,去除閘極電極55周圍的第2絕緣層48。藉此,可形成具有與閘極電極55相同寬度的絕緣層。使用閘極電極55作為遮罩並以乾蝕刻加工絕緣層之技術,在頂閘構造的薄膜電晶體中,一般稱為自我對準。又,如圖9及圖10所示,第1絕緣層49係以覆蓋閘極電極55的方式設置於第2 絕緣層48上。再者,在第1絕緣層49上設置有第1平坦化層96。
利用具備以氧化物半導體形成的通道層之薄膜電晶體所進行之LED的驅動,在耗電的觀點方面,係比利用具備以多晶矽半導體形成的通道層之薄膜電晶體所進行的驅動更佳。
例如,稱為IGZO的氧化物半導體係在濺鍍等真空成膜中一次形成。在氧化物半導體被成膜後,TFT等的圖案形成後的熱處理也一次進行。因此,關於通道層之電性特性(例如Vth)的偏差極少。關於LED的驅動方面,為了抑制其亮度的偏差,必須將薄膜電晶體之Vth的偏差抑制為小範圍。然而,如上述,被稱為IGZO的氧化物半導體,為了確保結晶化的可靠性,多在400℃至700℃的溫度範圍(高溫退火)內進行熱處理。在液晶顯示裝置等的製造步驟中,於此熱處理時,多會發生鈦及銅的相互擴散,且銅配線的導電率會大幅惡化。關於氧化物半導體,就抑制銅擴散的觀點而言,以也能夠進行在180℃~340℃的溫度範圍內的低溫退火之以氧化銦與氧化銻2種氧化物為中心之複合氧化物的氧化物半導體是更佳的。
此外,具備以氧化物半導體形成的通道層之薄膜電晶體,由於漏電流極少,所以掃描信號、影像信號輸入後的安定性高。具備以多晶矽半導體形成之通道層的薄膜電晶體,相較於氧化物半導體的電晶體,漏電流會大2位數以上。此較少的漏電流有助於高精度的觸 控感測,所以較為理想。
氧化物半導體係含有氧化銦及氧化銻作為主材的複合氧化物。亦可以僅有氧化銦及氧化銻的組成來形成氧化物半導體,但在具有此種組成的氧化物半導體中容易產生氧欠缺。為了減少氧化物半導體的氧欠缺,係以進一步將氧化鋯、氧化鉿、氧化鈧、氧化釔、氧化鑭、氧化鈰、氧化釹、氧化釤、氧化鎵、氧化鈦、氧化鎂添加於氧化物半導體作為氧化狀態的安定劑較佳。
此外,上述之圖10所示的薄膜電晶體也可適用於後述之第2實施形態的電子機器(參照圖22)。
(天線單元)
其次,使用圖12至圖15,說明構成電子機器E1之天線單元110、120、130、140的構成。
圖12係將在構成電子機器E1之第1基板1的第2面42所形成之第1天線單元110加以放大顯示之部分平面圖,係顯示構成第1天線單元110之2組環形天線中的單方的環形天線之圖。
圖13係將在構成電子機器E1之第1基板1的第2面42所形成之第1天線單元110加以放大顯示之圖,係顯示沿著圖12的C-C’線之第1天線單元110的剖面圖。
圖14係顯示形成在構成電子機器E1之第1基板1的第2面42之第1天線單元110的天線對、和形成於第2基板的第3面之第2天線單元120的天線對的重疊之立體圖。
圖15係用以說明在以導體包圍小徑環形天線的周圍之情況下產生的渦電流之說明圖。
第1天線單元110具備兩個天線對111、112。第2天線單元120具備兩個天線對113、114。第3天線單元130具備兩個天線對115、116。第4天線單元140具備兩個天線對117、118。
以下的說明中,係在第1天線單元110、第2天線單元120、第3天線單元130及第4天線單元140中,說明關於構成第1天線單元110的2組天線對111、112中之天線對111的構造作為代表,關於其他的天線單元也採用同樣的構造。
又,圖14中,以代表例而言,係說明關於第1天線單元110的天線對111、與第2天線單元120的天線對115的重疊,惟關於第1天線單元110的天線對112與第2天線單元120的天線對116的重疊、及關於第3天線單元130的天線對113、114與第4天線單元140的天線對117、118的重疊,也能採用同樣的構造。又,在以下的說明中,會有僅稱為「天線單元」的情況。
如圖12所示,天線對111的捲繞數為2以上且捲繞方向彼此相反,由一對小徑環形天線164、165所構成。反向捲繞的小徑環形天線164、165相對於中心線166,具有線對稱的天線圖案。
小徑環形天線164係具備:具有與上述導電配線相同的積層構造之環形配線141及拉出線143。環形配線141係經由連接用墊60而與拉出線143電性連接。
同樣地,小徑環形天線165係具備:具有與上述導電配線相同的積層構造之環形配線142及拉出線144。環形配線142係經由連接用墊61而與拉出線144電性連接。
再者,如後述,在本發明實施形態的天線單元中,以包圍小徑環形天線164、165的方式形成有大致U字形狀的導電圖案148(137、138)。
作為形成天線之導電配線的構造,係可使用以導電性金屬氧化物層夾持上述的銅合金層之3層構成的導電配線。例如,第1天線單元110係可以與第1導電配線21(或者第2導電配線22)相同層且相同步驟形成。第3天線單元130係可以與源極配線66(或者閘極配線69)相同層且相同步驟形成。上述導電配線亦可為銅或銅合金與鈦等高熔點金屬之2層以上的多層構成。
具體而言,如圖13所示,在第1天線單元110的情況,於第4絕緣層37上,第1導電配線21(閘極電極155等)、環形配線141、142、及導電圖案148同時被圖案化。又,形成有第5絕緣層38以覆蓋環形配線141、142之後,在連接用墊60、61的位置形成接觸孔。在第5絕緣層38上,第2導電配線22(汲極電極156、源極電極154等)與拉出線143、144同時被圖案化。藉此,拉出線143、144的每一者係隔著連接用墊60、61,與環形配線141、142電性連接。
本發明之實施形態的「天線單元」意指:為了信號的收發、電力的受電或供電等之目的,在同一面 上使彼此在相反的方向捲繞的小徑環形天線交替地鄰接兩個以上而成的構成。在此,「信號」意指有關:關於觸控感測之信號、關於顯示功能層的影像顯示之信號等通訊之信號。作為天線單元的構成,在採用環形(形成於同一平面的線圈狀、或者螺旋狀的平面圖案)形狀的天線構造之情況,使在彼此相反的方向捲繞成的兩個天線(環形天線)鄰接所得的構成,在通訊之穩定性確保的觀點上是較佳的。
也可使在相反的方向捲繞成的天線交替地鄰接兩個以上,選擇其中的1組天線來使用。以下,將具有天線單元中之環形形狀圖案的環形天線稱為「小徑環形天線」。因此,上述「天線單元」中的「天線」亦可與小徑環形天線作置換。此外,小徑環形天線的“小徑”意指小於圖7所示之環形天線128的尺寸,惟本發明並未限定環形天線的尺寸。
其次,如圖14所示,以捲繞方向彼此相同的小徑環形天線164A、164B的位置匹配且重疊的方式,且以捲繞方向彼此相同的小徑環形天線165A、165B的位置匹配且重疊的方式,使第1天線單元110的天線對111及第2天線單元120的天線對115重疊(重疊部170)。
在重疊部170中,由形成天線之導電配線的線寬為例如1μm至500μm之細的線寬、以及必須將天線單元收納於狹窄的邊框區域72內之情況考量,天線的位置精度係以±3μm以內的精度較佳。當位置匹配的精度變高時,可效率佳地進行信號的傳送和接收。藉由將2個 以上的小徑環形天線並聯,可使天線的小型化和低阻抗化、及非接觸資料傳送的高速化成為可能。此外,圖12~圖14中,係省略了第1天線單元110和第2天線單元120之間的共振電路、及用以形成第3天線單元130和第4天線單元140之間的共振電路的電容器或其他零件的圖示。
第1天線單元110、第2天線單元120、第3天線單元130及第4天線單元140的每一者,係以反向捲繞的小徑環形天線成一對所構成之天線對所構成。因為反向捲繞之小徑環形天線的磁場的產生方向為反向,故可進行雜訊產生少之穩定的收發。換言之,在彼此反向捲繞的兩個小徑環形天線中,藉由形成於彼此不同方向的磁場,可獲得外部磁場的遮蔽效果,並可降低外部雜訊的影響。以圖12所示的天線單元來說,反向捲繞的小徑環形天線164、165相對於中心線166具有線對稱的天線圖案,故會消除因外部磁場所產生的雜訊,增加遮蔽效果。
環形天線或小徑環形天線的捲繞數係以2以上或者3以上為佳。例如,在天線的外形為較小之10mm以下的尺寸的情況,可將捲繞線數設為3以上20以下。第1實施形態的捲繞數設為3捲。在此,捲繞數為2以上之環形天線的俯視形狀,係成為在同一平面上隨著迴旋而接近中心之曲線。可典型地例示線間為大致等間隔之阿基米德(Archimedes)的螺旋。上述環形天線的形狀係與後述之可平面安裝的螺旋狀天線同義。
一般而言,以RFID為代表的環形天線,為了獲得長的通訊距離,以下三點是必要的。
(a)增加捲繞數;(b)例如,以13.56MHz等頻率為前提,確保卡片尺寸(card size)等之大的天線直徑;(c)確保導電配線的導電係數。
在此,天線直徑係指在天線的平面視圖下以長軸和短軸的平均值為基準。另一方面,本發明實施形態之小徑環形天線的通訊距離,只要考量使用於有機EL層之密封層的厚度、液晶層的厚度、或者玻璃等基板的厚度來設定即可。例如,由於其距離可為1μm~10000μm左右的短距離,故上述的限制幾乎消失。換言之,本發明實施形態之小徑環形天線的通訊距離,與一般的RFID不同,可為1μm至10000μm左右的短距離,故可使雜訊對於顯示功能層等驅動電路的影響變得極小。本發明之實施形態的小徑環形天線的遠方放射強度小,幾乎不會受到通常的天線的共振頻率之法規限制。
環形天線或小徑環形天線,係在同一面使捲繞方向彼此相異的天線(環形天線或小徑環形天線)交替地且以並列的圖案配設2個以上之複數個。藉由使之並列複數個,可使天線的阻抗降低。
本發明之實施形態的小徑環形天線的共振頻率,例如,能夠以觸控感測驅動頻率的n倍(n為1以上的整數),選擇適合於觸控感測之頻率。
反之,為了減少來自顯示功能層等的驅動電 路、來自100V或220V的外部電源等之雜訊的影響,較佳為以圖12或圖14所示之大致U字形狀的導電圖案137、138平面地包圍小徑環形天線164、165。此外,有時將反向捲繞的小徑環形天線164、165稱為天線對。
例如,採用圖15所示之電氣閉合的形狀W(電性連接的形狀)作為導電圖案的形狀時,在與流過小徑環形天線的電流反向流動之電流E會流動於導電圖案,造成小徑環形天線的效率降低。因此,關於導電圖案137、138的形狀,較佳係利用大致U字形狀的導電圖案局部地包圍天線對(小徑環形天線對)的周圍,而非以環形的導電圖案來包圍天線或天線對。導電圖案137、138亦可接地於顯示裝置的框體等。
作為導電圖案137、138的構造,如上述,較佳為藉由第1導電性金屬氧化物層和第2導電性金屬氧化物層夾持銅層或銅合金層之構成。
導電圖案137、138可使用熱傳導性佳的金屬,可賦予產生於小徑環形天線之熱的發散效果(散熱扇的角色)。
例如,小徑環形天線164、165的每一者在平面視圖中,可設成反向捲繞方向的天線對。反向捲繞係指:圖12所示之上下配置(或左右配置)的小徑環形天線164、165可藉中心線166在平面視圖中定義成成為線對稱的捲繞方向。彼此鄰接且捲繞方向彼此相異的兩個小徑環形天線,在施加電力(或信號)時會形成彼此逆向的磁場。換言之,彼此鄰接且捲繞方向彼此相異的兩個小 徑環形天線,可流動彼此相反的旋轉方向的電流。此外,由彼此反向捲繞的兩個小徑環形天線所構成的天線對的數量(組數),並不限定為一個,亦可在一個天線單元設置有複數個天線對。例如,藉由將反向捲繞的天線交替地且電性並聯地排列,可降低天線單元的阻抗。
在屬於第1天線單元110的天線對111與第2天線單元120的天線對115的重疊部之重疊部170,例如進行由系統控制部30輸出之觸控驅動信號的接收,或者進行由觸控檢測切換電路19經由觸控信號收發控制部20所輸出之觸控檢測信號朝系統控制部30之傳送。觸控驅動信號係經由觸控驅動控制部17驅動觸控驅動切換電路18。換言之,第1天線單元110的天線對111與第2天線單元120的天線對115的重疊部170,係具有觸控感測信號的收發功能。
在第1天線單元110的天線對112與第2天線單元120的天線對116的重疊部(重疊部),例如,經由系統控制部30接收從二次電池124所供給的電力。換言之,第1天線單元110的天線對111與第2天線單元120的天線對115的重疊部具有電力信號的供給及接收之功能。
此外,第1天線單元110之一方的天線對和第2天線單元120之一方的天線對的重疊部的角色、與第1天線單元110之另一方的天線對和第2天線單元120之另一方的天線對的重疊部的角色,係可替換。此外,共振用的電容則省略了圖示。
本發明的第1實施形態的電子機器E1,係使用天線單元以非接觸的方式進行關於觸控感測之信號的收發、觸控感測所需之電力的供給及接收、關於顯示功能層的驅動之信號的收發、以及顯示功能層的驅動所需之電力的供給及接收。
此外,可使用設置於第3基板3的環形天線128,進行與電子機器E1外部的通訊、及從外部電源朝電子機器E1的供電。
因此,在第1基板、第2基板及第3基板的每一者中,可省略使用了習知的FPC(撓性印刷基板)的安裝構造。再者,作為顯示裝置,可縮小邊框區域72的寬度,且電子機器的組裝變得極簡便。
(磁性體層)
如圖7及圖8所示,磁性體層131係設置於第5面45上。例如,在層疊於屬於二次電池124之鋰電池的封裝體(二次電池外殼)等的金屬層配置於環形天線128的附近時,磁性體層131係能夠為了改善天線效率而使用。
圖16係在與環形天線128對向的位置配置有金屬層134之情況的說明圖,係示意地表示因無用的輻射波所致之磁通迴路的變形。
在屬於充電台的底座150、或RF-ID的讀寫器作動,而在環形天線128形成磁場(磁通迴路)時,會在消除磁場的方向於金屬層134產生渦電流,形成同時的反磁 場。因此,會在環形天線128的磁通迴路產生變形,而造成天線的效率降低。此外,圖16所示的金屬層134意指:例如,鋰電池等以樹脂所層疊之金屬封裝體或固體鋰電池等的導電層。
圖17係用以說明在金屬層134與環形天線128之間配置有磁性體層131時之磁通迴路形狀的圖。
如圖17所示,藉由在金屬層134與環形天線128之間插入磁性體層131,可保持磁通迴路形狀,並可提高天線效率。
作為可適用於磁性體層131的構造及材料,係可使用將Ni-Zn鐵氧體(ferrite)、Mn-Zn鐵氧體、Fe-Si系的非晶材料、Fe-Ni系的高導磁合金(permalloy)等材料分散或配向於合成樹脂或橡膠等中而成的薄片(sheet)加工成所期望的形狀之構造。或者,亦可藉由真空成膜法,將以上述的材料構成的非晶膜形成於第5面45的表面。由非晶膜形成的磁性體層,在二次電池適用於固體型鋰電池時等,可較合適地使用作為全固體型電子機器。
(發光二極體元件的驅動)
圖18係驅動使用了薄膜電晶體的發光二極體元件之代表性電路圖。在本發明的第1實施形態中,作為發光二極體元件,係例示了LED或有機EL。複數個畫素PX係配置成矩陣狀。以下,有將畫素PX記載為畫素開口部PX的情況。
圖18中示意地顯示複數個畫素PX,各畫素PX係以屬於影像的信號線之源極配線66、與屬於掃描線的閘極配線69所劃分之畫素開口部PX。第1導電配線21和閘極配線69係平行地延伸於X方向。
源極配線66係與第2導電配線22平行地延伸於Y方向。在平面視圖中,例如,源極配線66係與第2導電配線22平行,第1導電配線21係與閘極配線69重疊。第2薄膜電晶體68係隔介源極電極54而與第1電源線51連接。第1電源線51係供給電力至發光元件86之電源線。第2電源線52係隔介透明導電膜76及輔助導體75,而與構成發光元件86(發光二極體元件)的上部電極87連接。第2電源線52係維持定電位,例如,亦可與地面(框體等)接地。此外,第1導電配線21與第2導電配線22亦可設成取代90度朝向之構成。輔助導體75係可使用導電性良好的金屬配線,且可避開畫素開口部(畫素PX),在平面視圖中形成於與第1導電配線21或第2導電配線22重疊的位置。圖9所示的輔助導體75係作成導電性金屬氧化物與銅合金與導電性金屬氧化物之積層構成。藉由輔助導體75之構成的一部分使用熱傳導性高的銅或銅合金,可幫助發光二極體元件散熱,而可獲得穩定的發光。
如圖18所示,在由源極配線66和閘極配線69所劃分的畫素PX(畫素開口部)內,配置有第1薄膜電晶體67、第2薄膜電晶體68、發光元件86(與發光元件CHIP對應)、電容元件79等。
第1薄膜電晶體67係與源極配線66和閘極配線69電性連接。第2薄膜電晶體68係與第1薄膜電晶體67及第1電源線51電性連接,並接收來自第1薄膜電晶體67的信號而驅動屬於垂直型發光二極體之發光元件86。本實施形態中,有時將第1薄膜電晶體67及第2薄膜電晶體68稱為薄膜電晶體168。薄膜電晶體168係構成薄膜電晶體陣列。
圖18係表示包含第1電源線51在內,為配設於第2基板2的第2面43上的主要電氣要素。配列成矩陣狀的複數個畫素PX係形成了有效顯示區域71。除了圖18所示的薄膜電晶體67、68以外,能以進一步進行電容的重置(reset)處理之薄膜電晶體等另外作為切換元件,將重置信號線等形成於第2基板2的第2面43上。發光元件86為上述之垂直型發光二極體。
閘極配線69係與包含移位暫存器的掃描驅動電路82(閘極信號切換電路,顯示功能驅動部7)連接,源極配線66係與包含移位暫存器、視訊線(video line)、類比開關(analog switch)的源極信號切換電路連接。源極信號電路81及掃描驅動電路82,係接收來自顯示控制部的信號以控制屬於顯示功能層的發光元件86。
本實施形態中,第1電源線51及源極配線66係延伸於Y方向(第2方向),且與上述的第2導電配線22平行。又,閘極配線69係延伸於X方向(第1方向),且與上述的第1導電配線21平行。
此外,本發明實施形態中,並未限定上述之第1導 電配線21、第2導電配線22、源極配線66、閘極配線69、及電源配線的位置關係。
例如,電源線51及源極配線66亦可與第1導電配線21平行。藉由一畫素內之薄膜電晶體個數、或輔助導體75的朝向,可改變透明導電膜之圖案的朝向。
在複數個畫素PX的每一者中,當第1薄膜電晶體67接收來自閘極配線69的閘極信號及來自源極配線66的影像信號而成為導通(on)時,導通的信號會被輸入到供給電力至畫素之第2薄膜電晶體68的閘極電極55。電流經由第2薄膜電晶體68的通道層58從第1電源線51被供給至發光元件86,畫素PX(發光元件86)依據該電流量而發光。
此外,來自屬於切換電晶體的第1薄膜電晶體67之信號(來自汲極電極的輸出),係被輸出到未圖示的接觸孔及由第4導電層所形成的閘極電極55。屬於驅動電晶體的第2薄膜電晶體68係接收來自閘極電極55的信號,將電源從第1電源線51供給至發光元件86,發光元件86係依據該電流量而發光。
(第1實施形態的變形例)
在上述實施形態中,係說明將作為發光元件CHIP的紅色發光LED、綠色發光LED、藍色發光LED以矩陣狀配置複數個之構造。本發明不受限於上述之第1實施形態的構造。例如,也可採用後述的變形例。
將作為發光元件CHIP的藍色發光二極體或 藍紫色發光二極體配設於第2基板2。在配設藍色發光二極體或藍紫色發光二極體後,於綠色畫素積層綠色螢光體,於紅色發光的畫素積層紅色螢光體。藉此,可在第2基板2簡單地形成無機LED。在使用此種螢光體的情況,藉由產生自藍紫色發光二極體的光所產生的激發,可從綠色螢光體及紅色螢光體分別獲得綠色發光及紅色發光。
亦可將作為發光元件CHIP的紫外發光二極體配設於第2基板2。進一步,在藍色畫素積層藍色螢光體,在綠色畫素積層綠色螢光體,在紅色畫素積層紅色螢光體。使用此種螢光體時,例如藉由印刷法等簡單的方法,可形成綠色畫素、紅色畫素、或藍色畫素。此等畫素若從各色的發光效率或色彩平衡(color balance)的觀點考量,係以調整畫素的大小、或者配置於一畫素之發光元件CHIP的個數、面積較為理想。
一般而言,LED元件在使用藍寶石基板等的製造步驟中,因藍寶石基板面內的參差不齊,會有發光元件的發光波峰波長無法均一的情況。此外,根據製造批之不同,也會有產生發光波峰波長的不均一性、結晶軸之微妙的偏移等發光的不均一性之情況。結晶軸、結晶成長的參差不齊,會有造成自發光元件的發光層射出之光的偏斜,並造成顯示裝置之視角特性的偏離之情況。為了將這樣的參差不齊均一化,也可在一畫素配設複數個相同顏色的發光元件。
此外,在發光元件CHIP配設成矩陣狀之第2 基板2的檢查中,係可使用近紫外發光LED、紫色發光LED或藍色發光LED作為光源,可將發射自此光源的發光照射到第2基板2,並利用LED(發光元件CHIP)的激發發光。亦可依需要,預先將Lambda轉換器(Lambda converter)組入此光源,觀察來自作為發光元件CHIP之紅色發光LED、綠色發光LED及藍色發光LED之每一者的激發發光,利用於不良晶片的檢查。藉由利用激發發光的檢查,可進行發光元件CHIP的發光不良、產生缺口等的外觀檢查等。
(採用薄膜電晶體之電路形成)
在上述的實施形態中,係可藉由將導電性金屬氧化物層或氧化物半導體的膜形成所期望的圖案來形成電阻元件。又,在第2基板2上形成有以多晶矽半導體作為通道層之薄膜電晶體(主動元件)的矩陣後,可在絕緣層形成貫穿孔,並經由貫穿孔,積層使用作為前述通道層的氧化物半導體之薄膜電晶體(主動元件)的矩陣。在以多晶矽半導體作為通道層之薄膜電晶體的矩陣上,進一步積層使用氧化物半導體之薄膜電晶體的矩陣之兩層構成中,例如,可將多晶矽薄膜電晶體的閘極配線或閘極電極的層、與氧化物半導體薄膜電晶體的源極配線、源極電極、汲極電極之各配線層,以相同材料、相同構成、共同為同一層的層分別形成圖案。
在使用了電阻元件或n型薄膜電晶體的習知技術中,可構成反相器電路(inverter circuit)或SRAM。 同樣地,可構成ROM電路、NAND電路、NOR電路、正反器(flip-flop)、移位暫存器(shift register)等邏輯電路。氧化物半導體由於漏電流極少,故可形成低耗電的電路。此外,由於具有矽半導體沒有的記憶性(電壓保持性),所以可提供良好的記憶體元件。或者,在第2基板2中,將以多晶矽半導體作為通道層之主動元件的矩陣形成於第一層,將使用了作為通道層的氧化物半導體之主動元件的矩陣形成於第二層的積層構成中,也可形成上述記憶體或邏輯電路。也可依需要,以多晶矽半導體或非晶矽半導體形成通道層。
藉由上述技術,可在第1基板1的第2面或第2基板2的第3面,進行包含切換元件的電路形成。
(第2實施形態)
以下,一邊參照圖面,一邊就本發明的第2實施形態作說明。
在第2實施形態中,在與第1實施形態相同的構件附註相同的符號,其說明則省略或簡化。
圖19係表示本發明之第2實施形態的電子機器E2之剖面圖。
圖20係表示電子機器E2所具備之第3基板的平面圖。
圖21係局部地顯示電子機器E2之剖面圖,係顯示以圖19的符號D所示的區域之放大圖,且係沿著X方向的圖。此外,圖21中,省略了黑色矩陣BM。
圖22係局部地顯示電子機器E2所具備之第2基板的放大圖,係局部地顯示第2薄膜電晶體之剖面圖,且係沿著X方向之圖。
電子機器E2係具有具備有機EL之顯示部。具體而言,在電子機器E2中,在位於複數個堤壩94間的畫素開口部97,形成有有機EL發光層作為顯示功能層6。此外,圖19中,省略了第3基板3、和附隨於第3基板3之環形天線和二次電池等的圖示。第2實施形態中,設置於第1基板1的第2面42上之觸控感測部10、和驅動該觸控感測部10之觸控驅動切換電路18等的電路,係與第1實施形態同樣。又,第2實施形態中,設置於第2基板2的第3面43之閘極信號切換電路27等的電路係與第1實施形態同樣,不再詳述。
第1基板1的第2面42上設置有觸控功能驅動部4,在第2基板2的第3面43上設置有屬於有機EL的顯示功能層6等。在第3基板3的第5面45上,具備有環形天線128、磁性體層131、二次電池124、系統控制部30等。薄膜電晶體168(第1薄膜電晶體67及第2薄膜電晶體68)係使用圖18及圖22於後闡述。
在圖19所示的電子機器E2,設置有由金屬與樹脂等緩衝材所構成的邊框107。邊框之目的在於防止基板之角等產生缺口、破損。圖20係顯示環形天線128、二次電池124、磁性體層131在平面視圖中的配置。與第1實施形態不同,在第2實施形態中第2天線單元120及第4天線單元140係配置於環形天線128的外側。
又,第2實施形態之天線單元的導電圖案248,係具有使第1實施形態的導電圖案148的配置旋轉180°之圖案。具體而言,第2實施形態中,在U字形狀導電圖案的Y方向延伸的導體部分(連接在X方向延伸之兩條導體部分的端部之導體部分)係位在環形天線128的附近。
藉此,獲得在小徑環形天線164(165)與環形天線128之間配置有導電圖案的構造。藉由採用此種配置,可降低環形天線128對構成天線單元的導電配線之影響。
如圖19及圖20所示,磁性體層131係以覆蓋環形天線128的方式設置於第5面45上。例如,在層疊於屬於二次電池124之鋰電池的封裝體(二次電池外殼)等的金屬層134配置於環形天線128的附近時,磁性體層131係可為了改善天線效率而使用。在磁性體層131形成有開口部132,在開口部132的內側配置有第2天線單元120及第4天線單元140。換言之,第2天線單元120及第4天線單元140並未被磁性體層131覆蓋。在磁性體層131上,設置有二次電池124、系統控制部30。
環形天線128、第2天線單元120及第4天線單元140的每一者,係經由接觸孔、跨接線(jumper wire)等(未圖示)而與系統控制部30電性連接。此外,與第1實施形態同樣,第1天線單元110及第2天線單元120的小徑環形天線在平面視圖中係重疊,第2天線單元120及第4天線單元140的小徑環形天線在平面視圖中係重 疊。
如圖20所示,也可在第3基板3設置開口部G,並具備CMOS相機等。如圖21所示,電子機器E2係隔介屬於透明樹脂的接著層108貼合有第1基板1與第2基板2之有機EL(有機電致發光)顯示裝置。
如圖22所示,在第2基板2上,設置有薄膜電晶體168與顯示功能層6。顯示功能層6係由發光層92及電洞注入層191等所構成的有機EL,薄膜電晶體168係作為主動元件而驅動發光層92。
如上述,本發明實施形態的電子機器E2,係可經由天線單元,在第1基板1與第3基板3之間以非接觸方式進行關於觸控感測之信號的收發、觸控感測所需之電力的供給及接收。又,在具備薄膜電晶體陣列的第2基板2與第3基板3之間,可經由天線單元,以非接觸方式進行關於顯示功能層的驅動之信號的收發、及顯示功能層的驅動所需之電力的供給及接收。
此外,可使用設置於第3基板3的環形天線128,進行電子機器E2與外部的通訊、及從外部電源對電子機器E2的供電。
以往,關於第1基板1與第3基板3之間的電性連接、及第2基板2與第3基板3之間的電性連接,係進行使用FPC連接器之繁雜的安裝。對此,電子機器E2不僅具備進行利用非接觸方式之信號的收發的功能、以及利用非接觸方式之電力的供給及接收的功能,藉由採用邊框區域72的成批密封構造、亦即只形成密封 部36的密封構造,可使電子機器E2的構造極簡單化。又,藉由邊框區域72的邊框,可獲得能簡單地實現基板間的安裝之效果。由於可為成批密封構造,故可獲得高水準的防水性。此外,密封部36的密封劑(sealant),係可適用光硬化性或熱硬化性樹脂等。
此外,第1實施形態及第2實施形態的環形天線,亦可以比小徑環形天線之大小還大的尺寸,使彼此相異的捲繞方向(反向捲繞)的環形天線鄰接而配置。
此外,上述實施形態的電子機器,並未否定蓋玻璃或圓偏光板的使用,此等構件也能使用於電子機器。
例如,上述實施形態的顯示裝置係可進行多種應用。關於可適用上述實施形態之顯示裝置的電子機器,可列舉:行動電話、行動式遊戲機、行動資訊終端、個人電腦、電子書、視訊攝影機、數位相機、頭戴式顯示器、導航系統、音響再生裝置(汽車音響、數位聲訊播放機等)、複印機、傳真機、印表機、複合式印表機、自動販賣機、自動櫃員機(ATM)、個人認證設備、光通訊機器等。上述的各實施形態可自由組合使用。
說明本發明的較佳實施形態,已說明如上述,但應當理解此等形態乃係本發明的例示形態,不應考慮作為限定的形態。追加、省略、置換及其他的變更可在不脫離本發明的範圍下進行。因此,本發明不應被看作受前述的說明限定,而係受請求的範圍所限制。

Claims (12)

  1. 一種電子機器,具備:從觀察方向觀看的平面視圖中之顯示區域、與位於前述顯示區域的周圍之邊框區域;第1基板,具備第1面和第2面;第2基板,具備第3面和第4面;第3基板,具備第5面和第6面;及控制部,控制觸控感測功能、顯示功能、通訊功能及非接觸式充電功能;前述第3面係與前述第2面對向的面,前述第5面係與前述第4面對向的面;從前述觀察方向觀看,依序積層有前述第1基板、前述第2基板及前述第3基板,前述第1基板係穿透可見光區的光,且在前述第2面具備包含靜電電容方式的觸控感測配線單元及第1天線單元之觸控感測功能層,在前述第2面與前述第3面之間,設置有顯示功能層,前述第2基板係在前述第3面具備驅動前述顯示功能層之薄膜電晶體陣列及第3天線單元,前述第3基板係在前述第5面至少具備環形天線和第2天線單元和第4天線單元,該環形天線係進行前述電子機器的外部與內部之間的通訊功能及來自前述電子機器的外部之非接觸式充電功能,前述第1天線單元及前述第2天線單元在從前述 觀察方向觀看的平面視圖中係重疊,前述第3天線單元及前述第4天線單元在從前述觀察方向觀看的平面視圖中係重疊。
  2. 如請求項1之電子機器,其中前述顯示功能層係由複數個發光二極體元件構成。
  3. 如請求項1之電子機器,其中前述顯示功能層係由複數個有機EL元件構成。
  4. 如請求項1之電子機器,其中前述觸控感測配線單元具有:複數條第1導電配線,係與第1方向平行地延伸;絕緣層;及複數條第2導電配線,係隔介前述絕緣層積層於前述第1導電配線,且與正交於前述第1方向的第2方向平行地延伸。
  5. 如請求項4之電子機器,其具備從前述觀察方向觀看,配置於前述第1導電配線上及前述第2導電配線上之光吸收層。
  6. 如請求項4之電子機器,其中前述第1導電配線及前述第2導電配線具有至少包含銅層或銅合金層之2層以上的多層構成。
  7. 如請求項4之電子機器,其中前述第1導電配線及前述第2導電配線具備:至少銅層或銅合金層;及從前述觀察方向觀看,設置於前述第1導電配線及前述第2導電配線之每一者的表側及背側之光吸收 層。
  8. 如請求項1之電子機器,其中前述第1天線單元、前述第2天線單元、前述第3天線單元、及前述第4天線單元之每一者的尺寸係小於前述環形天線的尺寸,前述第1天線單元、前述第2天線單元、前述第3天線單元及前述第4天線單元,在從前述觀察方向觀看的平面視圖中,係配設於未與前述環形天線重疊的位置。
  9. 如請求項1之電子機器,其中前述第1天線單元係包含捲繞數為2以上且捲繞方向彼此相反之兩個第1環形天線,前述第2天線單元係包含捲繞數為2以上且捲繞方向彼此相反之兩個第2環形天線,前述兩個第1環形天線中的一者及前述兩個第2環形天線中的一者,捲繞方向相同,且在平面視圖中重疊,以非接觸方式進行關於觸控感測之信號的收發,前述兩個第1環形天線中的另一者及前述兩個第2環形天線中的另一者,捲繞方向相同且在平面視圖中重疊,以非接觸方式進行觸控感測所需之電力的供給及接收。
  10. 如請求項1之電子機器,其中前述第3天線單元係包含捲繞數為2以上且捲繞方向彼此相反之兩個第3環形天線,前述第4天線單元係包含捲繞數為2以上且捲繞 方向彼此相反之兩個第4環形天線,前述兩個第3環形天線中的一者及前述兩個第4環形天線中的一者,捲繞方向相同,且在平面視圖中重疊,以非接觸方式進行關於顯示功能層的驅動之信號的收發,前述兩個第3環形天線中的另一者及前述兩個第4環形天線中的另一者,捲繞方向相同,且在平面視圖中重疊,以非接觸方式進行顯示功能層的驅動所需之電力的供給及接收。
  11. 如請求項1之電子機器,其中前述第1天線單元及前述第2天線單元的每一者,在平面視圖中係被導電圖案局部地包圍,前述第3天線單元及前述第4天線單元的每一者,在平面視圖中係被導電圖案局部地包圍。
  12. 如請求項1之電子機器,其中構成前述薄膜電晶體陣列的薄膜電晶體至少具有由氧化物半導體構成的通道層。
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