WO2017037583A1 - 表示装置 - Google Patents

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WO2017037583A1
WO2017037583A1 PCT/IB2016/055066 IB2016055066W WO2017037583A1 WO 2017037583 A1 WO2017037583 A1 WO 2017037583A1 IB 2016055066 W IB2016055066 W IB 2016055066W WO 2017037583 A1 WO2017037583 A1 WO 2017037583A1
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WO
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electrode
film
pixel
electrically connected
display device
Prior art date
Application number
PCT/IB2016/055066
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English (en)
French (fr)
Inventor
久保田大介
西毅
Original Assignee
株式会社半導体エネルギー研究所
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • GPHYSICS
    • G09EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09FDISPLAYING; ADVERTISING; SIGNS; LABELS OR NAME-PLATES; SEALS
    • G09F9/00Indicating arrangements for variable information in which the information is built-up on a support by selection or combination of individual elements
    • GPHYSICS
    • G09EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09FDISPLAYING; ADVERTISING; SIGNS; LABELS OR NAME-PLATES; SEALS
    • G09F9/00Indicating arrangements for variable information in which the information is built-up on a support by selection or combination of individual elements
    • G09F9/46Indicating arrangements for variable information in which the information is built-up on a support by selection or combination of individual elements in which the desired character is selected from a number of characters arranged one behind the other

Definitions

  • One embodiment of the present invention relates to an input device.
  • One embodiment of the present invention relates to a display device.
  • One embodiment of the present invention relates to an input / output device.
  • One embodiment of the present invention relates to a touch panel.
  • one embodiment of the present invention is not limited to the above technical field.
  • One embodiment of the invention disclosed in this specification and the like relates to an object, a method, or a manufacturing method.
  • One aspect of the present invention relates to a process, a machine, a manufacture, or a composition (composition of matter). Therefore, the technical fields of one embodiment of the present invention disclosed in this specification and the like more specifically include semiconductor devices, display devices, light-emitting devices, power storage devices, memory devices, electronic devices, lighting devices, input devices, input / outputs Devices, their driving methods or their manufacturing methods can be mentioned as examples.
  • a semiconductor device refers to all devices that can function by utilizing semiconductor characteristics.
  • a semiconductor element such as a transistor, a semiconductor circuit, an arithmetic device, and a memory device are one embodiment of the semiconductor device.
  • An imaging device, a display device, a liquid crystal display device, a light emitting device, an input device, an input / output device, an electro-optical device, a power generation device (including a thin film solar cell, an organic thin film solar cell, and the like), and an electronic device have a semiconductor device There may be.
  • a display device (or display module) on which a touch sensor is mounted is sometimes called a touch panel or a touch screen (hereinafter, this may be simply called a “touch panel”).
  • a touch panel or a touch screen
  • a touch panel in contrast to a member that does not have a display device and is configured only by a touch sensor, such a member may be referred to as a touch panel.
  • a display device equipped with a touch sensor may be called a display device with a touch sensor, a display device with a built-in touch sensor, a touch panel with a display device, or a display module.
  • a display device equipped with a touch sensor may be simply called a display device.
  • an in-cell touch sensor In the case where a touch sensor is incorporated in the display device, an in-cell touch sensor, an in-cell touch panel (or display device with an in-cell touch sensor), an on-cell touch sensor, or an on-cell touch panel (or on-cell) Type display device with a touch sensor).
  • a display device in which a touch sensor is incorporated inside the display device may be simply called a display device.
  • the in-cell touch sensor uses, for example, an electrode used in a liquid crystal element as an electrode for a touch sensor.
  • an electrode for a touch sensor is formed on the upper side of the counter substrate (the surface side where no display element is provided).
  • a portable information terminal provided with these touch panels, there are a smartphone, a tablet terminal, and the like.
  • liquid crystal display device including a liquid crystal element as one of display devices.
  • a liquid crystal element for example, an active matrix liquid crystal display device in which pixel electrodes are arranged in a matrix and a transistor is used as a switching element connected to each pixel electrode has attracted attention.
  • Patent Document 1 an active matrix liquid crystal display device using a transistor having a metal oxide as a channel formation region as a switching element connected to each pixel electrode is known (Patent Document 1 and Patent Document 2).
  • Patent Documents 3 to 7 describe touch panels to which liquid crystal elements are applied.
  • JP 2007-123861 A JP 2007-96055 A JP 2011-197685 A JP 2014-44537 A JP 2014-178847 A US Pat. No. 7,920,129 US Patent Application Publication No. 2013/0328812
  • a touch panel is desired in which a display panel (display device or display module) is added with a function to input by touching the screen with a finger or a stylus as a user interface.
  • a display panel display device or display module
  • touch panel itself is required to be thin and light.
  • the touch panel can be configured such that a touch sensor is provided on the viewing side (display surface side) of the display panel, that is, on the side touched by a human finger or pen.
  • a substrate having a touch sensor can be attached to the display surface side of the display panel. That is, as a configuration of the touch panel (or display module), the display panel and the touch sensor are configured as separate components, and the display panel and the touch sensor can be bonded to each other.
  • a touch sensor substrate is required in addition to the display panel substrate, so that the thickness of the touch panel (or display module) cannot be reduced, the number of components is increased, etc. There was a problem.
  • An object of one embodiment of the present invention is to provide a thin touch panel (or a display device with a touch sensor) or the like. Another object is to provide a touch panel (or a display device with a touch sensor) whose structure is simplified. Another object is to provide a touch panel (or a display device with a touch sensor) that can be easily incorporated into an electronic device. Another object is to provide a touch panel (or a display device with a touch sensor) or the like with a small number of components. Another object is to provide a lightweight touch panel (or a display device with a touch sensor) or the like.
  • Another object is to provide a new input device. Another object is to provide a novel input / output device. Another object is to provide a novel display device. Note that the description of these problems does not disturb the existence of other problems. Note that one embodiment of the present invention does not necessarily have to solve all of these problems. Issues other than these will be apparent from the description of the specification, drawings, claims, etc., and other issues can be extracted from the descriptions of the specification, drawings, claims, etc. It is.
  • One embodiment of the present invention is a display device including a signal line, a pixel, and a touch sensor.
  • the pixel is electrically connected to the signal line.
  • the pixel includes a first display element, a first conductive film, a second conductive film, two insulating films, a pixel circuit, and a second display element. Have.
  • the first conductive film is electrically connected to the first display element
  • the second conductive film includes a region overlapping with the first conductive film
  • the first insulating film includes the second conductive film and the first conductive film.
  • the pixel circuit includes a region sandwiched between the conductive films, the pixel circuit is electrically connected to the second conductive film, and the second display element is electrically connected to the pixel circuit.
  • the first insulating film includes an opening, the second conductive film is electrically connected to the first conductive film in the opening, and the pixel circuit is electrically connected to the signal line.
  • One embodiment of the present invention is the above display panel in which the pixel circuit includes a switch.
  • the switch includes a transistor, and the transistor includes an oxide semiconductor.
  • One embodiment of the present invention is the above display device in which the second display element has a function of displaying in the same direction as the direction in which the first display element displays.
  • One embodiment of the present invention is the above display device in which the second display element has a function of displaying in a region surrounded by a region in which the first display element displays.
  • One embodiment of the present invention is the above display device in which the first display element includes a reflective film and a function of controlling the intensity of reflected light.
  • One embodiment of the present invention is the above display device in which the first display element has a function as a touch sensor.
  • the reflective film has a function of reflecting incident light, and the reflective film has an opening.
  • the second display element has a function of emitting light toward the opening.
  • One embodiment of the present invention is the above display device including the pixel, a group of a plurality of pixels, another group of a plurality of pixels, and a scan line.
  • a group of a plurality of pixels includes the pixel and is arranged in the row direction.
  • Another group of a plurality of pixels includes the above-described pixels and is arranged in the column direction intersecting with the row direction.
  • the scanning line is electrically connected to a plurality of pixels arranged in the row direction.
  • Another group of a plurality of pixels arranged in the column direction is electrically connected to the signal line.
  • Another pixel adjacent in the row direction or the column direction of one pixel includes an opening portion arranged in another pixel so as to be different from the arrangement of the opening portion for the one pixel.
  • the display device of one embodiment of the present invention includes a first display element, a first conductive film electrically connected to the first display element, and a second region including a region overlapping with the first conductive film.
  • the film is electrically connected to the first conductive film through the opening.
  • the first display element and the second display element that displays using a method different from the first display element Can be driven.
  • the above-described display device in which the first display element functions as a touch sensor is also an embodiment of the present invention. As a result, a novel display device that is highly convenient or reliable can be provided.
  • a thin display device or a display device with a touch sensor or the like can be provided.
  • a display device or a display device with a touch sensor
  • a simplified configuration can be provided.
  • a display device or a display device with a touch sensor
  • a display device with a touch sensor that can be easily incorporated into an electronic device can be provided.
  • a display device with a small number of parts or a display device with a touch sensor
  • a lightweight display device or a display device with a touch sensor or the like can be provided.
  • a new input device can be provided.
  • a novel input / output device can be provided.
  • a new touch panel can be provided. Note that the description of these effects does not disturb the existence of other effects. Note that one embodiment of the present invention does not necessarily have all of these effects. It should be noted that the effects other than these are naturally obvious from the description of the specification, drawings, claims, etc., and it is possible to extract the other effects from the descriptions of the specification, drawings, claims, etc. It is.
  • FIG. 6 is a block diagram and a timing chart of a display device according to an embodiment.
  • 10A and 10B each illustrate a pixel including a display device according to Embodiment;
  • 10A and 10B each illustrate a pixel including a display device according to Embodiment;
  • 10A and 10B each illustrate operation of a display device and a pixel according to Embodiment;
  • FIG. 14 illustrates a pixel circuit of a display device according to Embodiment;
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view illustrating a structure of a display device according to an embodiment.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view illustrating a structure of a display device according to an embodiment.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view illustrating a structure of a display device according to an embodiment.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view illustrating a structure of a display device according to an embodiment.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view illustrating a structure of a display device according to an embodiment.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view illustrating a structure of a display device according to an embodiment.
  • FIG. 6 illustrates a structure of a display device according to Embodiment;
  • FIG. 6 illustrates a structure of a display device according to Embodiment;
  • FIG. 6 illustrates a structure of a display device according to Embodiment;
  • FIG. 14 is a perspective view illustrating a structure of a display device according to Embodiment;
  • FIG. 6 illustrates a structure of a display device according to Embodiment;
  • FIG. 6 illustrates a structure of a display device according to Embodiment;
  • FIG. 6 illustrates a structure of a display device according to Embodiment;
  • FIG. 6 illustrates a structure
  • FIG. 6 illustrates a structure of a display device according to Embodiment
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view illustrating a structure of a display device according to an embodiment.
  • FIG. 6 is a block diagram of a display device according to an embodiment. 4A and 4B each illustrate a pixel of a display device according to Embodiment; 4A and 4B each illustrate a pixel of a display device according to Embodiment;
  • FIG. 6 shows electro-optical characteristics of a liquid crystal element included in a display device according to an embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram of an electronic device using a display device according to an embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram of an electronic device using a display device according to an embodiment.
  • FIG. 6 illustrates a structure of a display device according to Embodiment;
  • FIG. 6 illustrates a structure of a display device according to Embodiment;
  • film and “layer” may be interchangeable in some cases.
  • conductive layer may be changed to the term “conductive film”
  • insulating film may be changed to the term “insulating layer”.
  • FIG. 1A is a block diagram illustrating a configuration of a mutual capacitive touch sensor.
  • a pulse voltage output circuit 601 and a current detection circuit 602 are shown.
  • the electrode 621 to which a pulse voltage is applied is shown as six wirings X1-X6, and the electrode 622 for detecting a change in current is shown as six wirings Y1-Y6. Note that the number of electrodes is not limited to this.
  • FIG. 1A illustrates a capacitor 603 formed by overlapping the electrode 621 and the electrode 622 or arranging the electrode 621 and the electrode 622 close to each other. Note that the functions of the electrode 621 and the electrode 622 may be interchanged. Alternatively, the pulse voltage output circuit 601 and the current detection circuit 602 may be replaced with each other.
  • the pulse voltage output circuit 601 is, for example, a circuit for sequentially applying pulses to the X1-X6 wiring.
  • a pulse voltage is applied to the wiring of X1-X6, a change occurs in the electric field between the electrode 621 and the electrode 622 forming the capacitor 603.
  • a current flows through the capacitor 603 by the pulse voltage.
  • the capacitance value of the capacitor 603 is changed by touching with a finger or a pen.
  • the magnitude of the current flowing through the capacitor 603 changes depending on the pulse voltage. In this manner, the proximity or contact of the detection object can be detected by utilizing the change in the capacitance value by touching with a finger or a pen.
  • the current detection circuit 602 is a circuit for detecting a change in current in the wiring of Y1-Y6 due to a change in capacitance value in the capacitor 603.
  • the current value detected when there is no proximity or contact with the detected object does not change, but the current value when the capacitance value decreases due to the proximity or contact with the detected object. Detect changes that decrease.
  • the current may be detected by detecting the total amount of current. In that case, detection may be performed using an integration circuit or the like. Alternatively, the current peak value may be detected. In that case, the peak value of the voltage value may be detected by converting the current into a voltage.
  • FIG. 1B shows a timing chart of input / output waveforms in the mutual capacitance type touch sensor shown in FIG.
  • the detection target is detected in each matrix in one frame period.
  • FIG. 1B shows two cases, that is, a case where the detected object is not detected (non-touch) and a case where the detected object is detected (touch).
  • the waveform made into the voltage value corresponding to the detected electric current value is shown.
  • a display operation is also performed on the display panel. It is desirable that the timing of the display operation and the timing of the touch sensor operate in synchronization.
  • FIG. 1B illustrates an example in which the display operation is not synchronized.
  • a pulse voltage is sequentially applied to the X1-X6 wiring, and the waveform of the Y1-Y6 wiring changes according to the pulse voltage.
  • the waveform of Y1-Y6 changes uniformly according to the change of the voltage of the wiring of X1-X6.
  • the waveform of the voltage value corresponding to this also changes.
  • the proximity or contact of the detected object can be detected by detecting the change in the capacitance value.
  • a detected object such as a finger or a pen may not detect contact with a touch sensor or a touch panel, and may detect a signal even when the object is close.
  • a pulse voltage may be simultaneously applied to a plurality of wirings. For example, first, a pulse voltage is applied to the wirings X1 to X3. Next, a pulse voltage is applied to the wires X2 to X4. Next, a pulse voltage is applied to the wirings X3 to X5. Thus, a pulse voltage may be simultaneously applied to a plurality of wirings. And the sensitivity of a sensor can be raised by calculating the read signal.
  • the pulse voltage output circuit 601 and the current detection circuit 602 are preferably formed in one IC.
  • the IC is preferably mounted on a touch panel, for example, or mounted on a substrate in a housing of an electronic device.
  • an IC to which a driving method that is not easily affected by noise is applied is used. It is preferable to use it.
  • a circuit for driving the display unit is provided.
  • the circuit is a gate line driver circuit, a source line driver circuit, or the like. These circuits may also be formed in the IC. Therefore, at least one of the pulse voltage output circuit 601 or the current detection circuit 602 and at least one of the gate line driver circuit or the source line driver circuit may be formed in one IC.
  • a source line driver circuit is often formed in an IC because of its high driving frequency.
  • the current detection circuit 602 is often formed in an IC because an operational amplifier or the like may be required. Therefore, the source line driver circuit and the current detection circuit 602 may be formed in one IC.
  • the gate line driver circuit and the pulse voltage output circuit 601 may be formed together with the pixel on the substrate on which the pixel is formed.
  • the source line driver circuit, the current detection circuit 602, and the pulse voltage output circuit 601 may be formed in one IC.
  • FIG. 1A shows a structure of a passive matrix touch sensor in which only a capacitor 603 is provided at a wiring intersection as a touch sensor; however, an active matrix touch sensor including a transistor and a capacitor may be used. .
  • FIG. 1 illustrates the driving method in the case of the mutual capacitance method
  • one embodiment of the present invention is not limited thereto.
  • a self-capacitance method may be used.
  • the pulse voltage output circuit 601 also has a function of detecting current.
  • the current detection circuit 602 has a function of outputting a pulse voltage.
  • the mutual capacitance method and the self-capacitance method may be switched and operated according to the situation.
  • FIG. 2A is an equivalent circuit diagram of a part of a pixel circuit provided in a display portion of a display device in which an in-cell type touch sensor exemplified in this configuration example is incorporated.
  • One pixel has at least a transistor 63 and a liquid crystal element 64. Note that the pixel may further have a storage capacitor.
  • a wiring 61 is electrically connected to the gate of the transistor 63, and a wiring 62 is electrically connected to one of the source and the drain.
  • the pixel circuit includes a plurality of wirings extending in the X direction (for example, the wiring 72_1 and the wiring 72_2) and a plurality of wirings extending in the Y direction (for example, the wiring 71_1 and the wiring 71_2), which cross each other. Is provided. A capacitor is formed between the wirings.
  • a part of a plurality of adjacent pixels is electrically connected to one electrode of a liquid crystal element provided in each pixel to form one block.
  • a plurality of linear blocks (for example, blocks 65_1 and 65_2) extending in the Y direction are formed.
  • FIG. 2A shows only a part of the pixel circuit, but actually these blocks are repeatedly arranged in the X direction.
  • a common electrode, a counter electrode, or the like can be given as an example.
  • examples of the other electrode of the liquid crystal element include a pixel electrode.
  • a pixel electrode one of a pair of electrodes included in a liquid crystal element is referred to as a pixel electrode, and the other is referred to as a common electrode or a common electrode.
  • common electrode and common electrode indicate the other electrode with respect to “pixel electrode” which is one of the electrodes, and unless otherwise noted, expressions can be replaced and there is no difference in function or the like.
  • the common electrode of the liquid crystal element 64 included in the plurality of pixels adjacent in the X direction across the blocks 65_1 and 65_2 is electrically connected to form one block. But it ’s okay.
  • Wirings 72_1 to 72_4 illustrated in FIG. 2B extend in the X direction and function as common electrodes in a region where the liquid crystal element 64 is formed. Blocks including a plurality of pixels sharing the common electrode by the wirings 72_1 to 72_4 are referred to as a block 67_1 to a block 67_4, respectively. Although only a part of the pixel circuit is shown in FIG. 2B, actually these blocks are repeatedly arranged in the X direction and the Y direction.
  • the electrode constituting the touch sensor can serve as one electrode of the liquid crystal element included in the pixel circuit.
  • the wiring 71_1 and the wiring 71_2 serve as one electrode of the liquid crystal element and an electrode included in the touch sensor.
  • the wiring 72_1 and the wiring 72_2 function as electrodes constituting the touch sensor. Therefore, the configuration of the touch panel can be simplified.
  • a plurality of wirings extending in the Y direction (for example, the wiring 71_1 and the wiring 71_2) serve as one electrode of the liquid crystal element and an electrode constituting the touch sensor.
  • One embodiment of the present invention is not limited to this.
  • a plurality of wirings extending in the X direction may serve as one electrode of the liquid crystal element and the electrode constituting the touch sensor.
  • An example of a circuit diagram in that case is shown in FIG.
  • FIGS. 2A and 3A illustrate an example in which the wiring serves as one electrode of the liquid crystal element and an electrode included in the touch sensor; Is not limited to this.
  • One electrode of the liquid crystal element and the electrode constituting the touch sensor may each be constituted by different wirings.
  • a wiring 66 that is electrically connected to one electrode of the liquid crystal element 64 may be used.
  • at least one of the wiring 66, one electrode constituting the liquid crystal element 64, or the other electrode constituting the liquid crystal element 64, and at least one of the wiring extending in the X direction or the wiring extending in the Y direction By processing the same conductive film and forming them simultaneously, the manufacturing process of the touch panel can be simplified.
  • the wiring 66 may be formed at the same time as the wiring 71_1 and the wiring 71_2, or the wiring 66 may be formed at the same time as the wiring 72_1 and the wiring 72_2.
  • FIG. 4A is an equivalent circuit diagram showing a connection configuration of a plurality of wirings 72 extending in the X direction and a plurality of wirings 71 extending in the Y direction.
  • An input voltage (or selection voltage) or a common potential (or a ground potential or a reference potential) can be input to each of the wirings 72 extending in the X direction.
  • a ground potential (or a reference potential) can be input to each of the wirings 71 extending in the Y direction, or the wiring 71 and the detection circuit can be electrically connected.
  • the wiring 71 and the wiring 72 can be interchanged. That is, the wiring 72 and the detection circuit may be connected.
  • one frame period is divided into a writing period and a detection period.
  • the writing period is a period in which image data is written to the pixels, and the wiring 61 (also referred to as a gate line or a scanning line) is sequentially selected.
  • the detection period is a period during which sensing is performed by the touch sensor, and the wiring 72 extending in the X direction is sequentially selected and an input voltage is input.
  • FIG. 4B is an equivalent circuit diagram in the writing period.
  • a common potential is input to both the wiring 72 extending in the X direction and the wiring 71 extending in the Y direction.
  • FIG. 4C is an equivalent circuit diagram at a certain point in the detection period.
  • each of the wirings 71 extending in the Y direction is electrically connected to the detection circuit.
  • the input voltage is input to the selected wiring 72 extending in the X direction, and the common potential is input to the other wirings.
  • the image writing period and the sensing period by the touch sensor are provided independently. For example, it is preferable to perform sensing during a display blanking period. Thereby, it is possible to suppress a decrease in sensitivity of the touch sensor due to noise at the time of pixel writing.
  • one frame period is divided into a writing period and a detection period
  • one horizontal period also referred to as one gate selection period
  • one gate selection period may be divided into a writing period and a detection period.
  • a pulse voltage may be simultaneously applied to the plurality of wirings 72.
  • a pulse voltage is applied to the first to third wirings 72.
  • a pulse voltage is applied to the second to fourth wirings 72.
  • a pulse voltage is applied to the third to fifth wirings 72.
  • a pulse voltage may be simultaneously applied to the plurality of wirings 72.
  • the sensitivity of a sensor can be raised by calculating the read signal.
  • FIG. 4 illustrates the driving method in the case of the mutual capacitance method
  • one embodiment of the present invention is not limited thereto.
  • a self-capacitance method may be used.
  • the circuit that outputs the pulse voltage also has a function of detecting current.
  • the detection circuit has a function of outputting a pulse voltage.
  • the mutual capacitance method and the self-capacitance method may be switched and operated according to the situation.
  • the touch panel has a function of displaying (outputting) an image or the like on a display surface, and a function as a touch sensor for detecting that a detection target such as a finger or a stylus touches or approaches the display surface. And having. Accordingly, the touch panel is an embodiment of an input / output device.
  • an IC integrated glass
  • a touch panel substrate to which a connector such as FPC (Flexible Print Circuit) or TCP (Tape Carrier Package) is attached, or a COG (Chip On Glass) method on the substrate.
  • a circuit on which a circuit) is mounted may be called a touch panel module or simply a touch panel.
  • a capacitive touch sensor applicable to one embodiment of the present invention includes a pair of conductive layers.
  • a capacitor is formed between the pair of conductive layers. Detection can be performed by utilizing the fact that the capacitance of the pair of conductive layers changes when the object to be detected touches or approaches the pair of conductive layers.
  • the capacitance method there are a surface capacitance method, a projection capacitance method, and the like.
  • the projected capacitance method there are a self-capacitance method, a mutual capacitance method, etc. mainly due to a difference in driving method. Use of the mutual capacitance method is preferable because simultaneous multipoint detection is possible.
  • the display element included in the touch panel of one embodiment of the present invention includes a liquid crystal element, an optical element using a micro electro mechanical system (MEMS), an organic EL (electro luminescence) element, a light emitting diode (LED), and the like.
  • MEMS micro electro mechanical system
  • organic EL electro luminescence
  • LED light emitting diode
  • Various display elements such as a light emitting element and an electrophoretic element can be used.
  • a liquid crystal element to which a horizontal electric field method is applied as a display element in the display device.
  • the pixel electrode and the common electrode can be used as a transmissive display device.
  • a reflective electrode is used in the pixel electrode or the common electrode, it can be used as a reflective display device.
  • both the pixel electrode and the common electrode may be reflective electrodes.
  • a reflective display device may be provided by providing a reflective electrode separately from the pixel electrode and the common electrode.
  • a reflective display device may be a transflective display device by providing a region through which light from a backlight can pass.
  • a part of the pixel electrode or the common electrode may be a transmission electrode and another part may be a reflection electrode. Note that even when a reflective electrode is used for the pixel electrode or the common electrode, the pixel electrode or the common electrode may be used as a transmissive display device depending on the operation mode of the liquid crystal.
  • a structure having a backlight may be a structure in which a backlight for irradiating the entire panel is attached to a panel on which a liquid crystal element is formed, but a touch sensor using a liquid crystal element of a display device and an electrode of the liquid crystal element.
  • a structure having a light-emitting element for each circuit to be formed is preferable because the display device can be easily reduced in thickness and weight.
  • the equivalent circuit 850 illustrated in FIG. 5 may include the display element 550.
  • the liquid crystal element and the light emitting element can be operated independently.
  • At least one of a pair of electrodes (also referred to as a conductive film or a wiring) included in the touch sensor is provided on one of the pair of substrates, whereby the display device and the touch sensor are integrated. It has the structure which became. Therefore, the thickness of the display device is reduced, and a lightweight display device can be realized.
  • FIG. 6A is a cross-sectional view illustrating a mode of the display device 10 of one embodiment of the present invention.
  • the display device 10 includes a substrate 11, a substrate 12, an FPC 13, a conductive layer 14, a colored film 31, and the like.
  • the display device 10 includes a pixel, and the pixel includes a liquid crystal element 20.
  • the liquid crystal element 20 includes a conductive layer 21, a conductive layer 22, and a liquid crystal 23.
  • FIG. 6A shows an example in which a liquid crystal element to which an FFS (Fringe Field Switching) mode is applied is used as the liquid crystal element 20.
  • a conductive layer 22 is disposed on the conductive layer 21 via an insulating layer.
  • the conductive layer 22 has a comb-like top surface shape or a top surface shape (also referred to as a planar shape) provided with a slit.
  • One of the conductive layer 21 and the conductive layer 22 functions as a common electrode, and the other functions as a pixel electrode.
  • the touch sensor can detect using a capacitance formed between the conductive layer 41 provided on the substrate 12 side and the conductive layer 21 functioning as one of the pair of electrodes of the liquid crystal element 20.
  • the conductive layer 41 is preferably provided on the surface of the substrate 12 on the substrate 11 side (that is, the surface on the lower side of the substrate 12).
  • the conductive layer 41 provided on the substrate 12 side is electrically connected to the conductive layer 14 provided on the substrate 11 side by the connection layer 15.
  • the conductive layer 14 is electrically connected to the FPC 13 attached to the substrate 11 side.
  • the touch panel for example, when a conductive layer functioning as an electrode of the touch sensor is disposed on the surface of the substrate 12 opposite to the substrate 11 (that is, the surface on the upper side of the substrate 12), It is necessary to attach an FPC to be connected to the substrate 12. Even when the connection layer 15 shown in FIG. 6A is not used, the FPC electrically connected to the conductive layer 41 needs to be attached to the substrate 12. In addition, when a conductive layer functioning as an electrode of the touch sensor is provided on a substrate different from the substrate 11 and the substrate 12, it is necessary to attach an FPC to the substrate.
  • the FPC can be disposed only on one of the pair of substrates. Therefore, the number of parts can be reduced and the electronic device can be easily incorporated.
  • one electrode of the liquid crystal element 20 as a pair of electrodes functioning as a touch sensor, the process can be simplified, so that the yield can be improved and the manufacturing cost can be reduced.
  • FIG. 6B shows an example in which the conductive layer 41 functioning as an electrode of the touch sensor is arranged on the substrate 11 side.
  • the conductive layer 41 is electrically connected to the conductive layer 14.
  • the touch sensor can detect using a capacitance formed between the conductive layer 41 and the conductive layer 21 functioning as one of the pair of electrodes of the liquid crystal element 20 (for example, a common electrode). Even with this configuration, the FPC 13 can be arranged on the substrate 11 side. At this time, it is preferable that the surface on the substrate 11 side is a touch surface because detection sensitivity can be further increased.
  • FIG. 6C shows an example in which the conductive layer 41 is arranged on the same plane as the conductive layer 22.
  • the conductive layer 41 is electrically connected to the conductive layer 14 in a region not shown.
  • the conductive layer 41 and the conductive layer 22 are preferably formed simultaneously by processing the same conductive film.
  • the touch sensor can detect using a capacitance formed between the conductive layer 41 and the conductive layer 21.
  • the conductive layer 21 has a function as a common electrode of the liquid crystal element 20 and a function as an electrode of the touch sensor.
  • FIG. 6D shows an example in which an IPS (In-Plane-Switching) mode is applied to the liquid crystal element 20.
  • IPS In-Plane-Switching
  • the conductive layer 21 and the conductive layer 22 constituting the liquid crystal element 20 are provided on the same plane.
  • the conductive layer 21 and the conductive layer 22 each have a comb-like shape, and are disposed so as to mesh with each other.
  • the touch sensor can detect using a capacitance formed between the conductive layer 41 and the conductive layer 21.
  • the conductive layer 21 has, for example, a function as a common electrode of the liquid crystal element 20 and a function as an electrode of the touch sensor.
  • the conductive layer 41 functioning as one electrode of the touch sensor is disposed on the same plane as the conductive layer 21 and the conductive layer 22.
  • the conductive layer 41 is electrically connected to the conductive layer 14 in a region not shown.
  • the conductive layer 41, the conductive layer 21, and the conductive layer 22 are preferably formed simultaneously by processing the same conductive film.
  • FIG. 6E shows another example in which the liquid crystal element 20 to which the FFS mode is applied is applied.
  • the touch sensor can detect using a capacitance formed between the conductive layer 41a and the conductive layer 41b.
  • One of the conductive layer 21 and the conductive layer 22 has a function as a common electrode of the liquid crystal element 20, and the other has a function as a pixel electrode of the liquid crystal element 20.
  • the conductive layer 41 a is provided on the same plane as the conductive layer 22.
  • the conductive layer 41 b is provided on the same plane as the conductive layer 21.
  • the conductive layer 41a and the conductive layer 22 are preferably formed simultaneously by processing the same conductive film.
  • the conductive layer 41b and the conductive layer 21 are preferably formed simultaneously by processing the same conductive film.
  • FIG. 7A shows another example in which the liquid crystal element 20 to which the FFS mode is applied is applied.
  • the touch sensor can detect using a capacitance formed between the conductive layer 41a and the conductive layer 41b.
  • the conductive layer 21 has a function as a common electrode of the liquid crystal element 20, for example.
  • the conductive layer 41 a and the conductive layer 41 b are provided on the same plane as the conductive layer 22.
  • the conductive layer 41a, the conductive layer 41b, and the conductive layer 22 are preferably formed simultaneously by processing the same conductive film.
  • a pair of electrodes constituting the touch sensor can be formed at the same time in the step of forming the electrodes of the liquid crystal element 20, so that it has a function as a touch sensor without increasing the manufacturing process.
  • the display device 10 can be manufactured.
  • the conductive layer 41a is provided so as to overlap with the conductive layer 21, one embodiment of the present invention is not limited thereto.
  • the conductive layer 21 may be provided so as not to overlap with the conductive layer 41a. As a result, the parasitic capacitance of the conductive layer 41a can be reduced.
  • the conductive layer 21 may be provided so as not to overlap with the conductive layer 41b.
  • FIG. 7B shows another example in which the liquid crystal element 20 to which the FFS mode is applied is applied.
  • the touch sensor can detect using a capacitance formed between the conductive layer 41a and the conductive layer 41b.
  • One of the conductive layer 21 and the conductive layer 22 has a function as a common electrode of the liquid crystal element 20, and the other has a function as a pixel electrode of the liquid crystal element 20.
  • the conductive layer 41 a and the conductive layer 41 b are provided on the same plane as the conductive layer 21.
  • the conductive layer 41a, the conductive layer 41b, and the conductive layer 21 are preferably formed simultaneously by processing the same conductive film.
  • a pair of electrodes constituting the touch sensor can be formed at the same time in the step of forming the electrodes of the liquid crystal element 20, so that it has a function as a touch sensor without increasing the manufacturing process.
  • the display device 10 can be manufactured.
  • the touch sensor can detect using a capacitance formed between the conductive layer 41 and the conductive layer 21 functioning as one of the pair of electrodes of the liquid crystal element 20.
  • the conductive layer 21 has a function as a common electrode of the liquid crystal element 20 and a function as an electrode of the touch sensor.
  • the conductive layer 41 is provided on the same plane as the conductive layer 21.
  • the conductive layer 41 and the conductive layer 21 are preferably formed simultaneously by processing the same conductive film.
  • a pair of electrodes constituting the touch sensor can be formed at the same time in the step of forming the electrodes of the liquid crystal element 20, so that it has a function as a touch sensor without increasing the manufacturing process.
  • the display device 10 can be manufactured.
  • the upper electrode is a pixel electrode of the liquid crystal element 20 and the lower electrode is a common electrode of the liquid crystal element 20 are described, one embodiment of the present invention is not limited thereto.
  • the upper electrode may be a common electrode of the liquid crystal element 20, and the lower electrode may be a pixel electrode of the liquid crystal element 20.
  • FIG. 8 shows an example in which the upper electrode is a common electrode of the liquid crystal element 20 in FIG.
  • the conductive layer 21 has a function as a common electrode of the liquid crystal element 20 and a function as an electrode of the touch sensor.
  • FIG. 7A an example in which the upper electrode is a common electrode of the liquid crystal element 20 is illustrated in FIG.
  • the conductive layer 21 has a function as a common electrode of the liquid crystal element 20, for example.
  • the upper electrode is a common electrode of the liquid crystal element 20 in FIG. 7C is illustrated in FIG.
  • the conductive layer 21 has a function as a common electrode of the liquid crystal element 20 and a function as an electrode of the touch sensor.
  • a capacitor is formed between the conductive layer 41 and the conductive layer 21.
  • FIG. 10A illustrates another example of a liquid crystal element to which an FFS mode is applied.
  • a display device includes a light-emitting element in addition to a liquid crystal element.
  • the conductive layer 21 has light reflectivity and has an opening 25.
  • the light emitting element 27 is disposed below the conductive layer 21, and the light emitting element 27 is electrically connected to the conductive layer 14.
  • the light incident on the liquid crystal element 20 is reflected by the conductive layer 21 and is emitted through the liquid crystal element 20 to the outside of the display device 10 again. Further, light emitted from the light emitting element 27 provided in the display device 10 can be emitted to the outside of the display device 10 through the opening 25 independently of the light reflected by the conductive layer 21 described above. It is also possible to control.
  • the upper electrode may have a function as a common electrode of the liquid crystal element 20 and a function as an electrode of the touch sensor (FIG. 10B).
  • 11A, 11B, and 11C are conceptual diagrams of a touch panel according to one embodiment of the present invention as viewed from above. Therefore, the parts other than the touch sensor are greatly omitted.
  • the pixel electrode 51 may have a comb-like top surface shape or a top surface shape provided with a slit, but is omitted here.
  • the touch sensor has a sensor electrode 55 and a sensor electrode 56.
  • the sensor electrode 55 and the sensor electrode 56 are formed of the same conductive film as the pixel electrode 51.
  • the sensor electrode 55 and the sensor electrode 56 are provided on the same plane as the pixel electrode 51.
  • the plurality of sensor electrodes 55 arranged in the X direction are configured to be electrically connected.
  • the sensor electrode 55 is connected by the wiring 57.
  • the sensor electrode 56 is provided extending in the Y direction. That is, it can be said that FIG. 11A shows a plan view of FIG.
  • the sensor electrode 55 and the sensor electrode 56 may be formed of the same conductive film as the common electrode instead of the pixel electrode.
  • FIG. 11B shows an example in which the common electrode 52 and the sensor electrode 55 are formed of the same conductive film. Alternatively, the common electrode 52 and the sensor electrode 55 are provided on the same surface. Here, the common electrode 52 and the sensor electrode 55 have a belt-like shape extending in the X direction, and have a configuration intersecting with each sensor electrode 56. That is, it can be said that FIG. 11B shows a plan view of FIG.
  • FIG. 11C illustrates an example in which the common electrode 52 illustrated in FIG. 11B also serves as the sensor electrode 55. That is, it can be said that FIG. 11C shows a plan view of FIG.
  • FIGS. 11A, 11B, and 11C examples in the case of extending in the Y direction are shown in FIGS. 12A, 12B, and 12C, respectively. .
  • the upper electrode (the electrode closer to the liquid crystal layer, that is, the electrode closer to the object to be detected such as a finger or a pen) is the pixel electrode, and the lower electrode
  • the electrode on the side (the electrode far from the liquid crystal layer, that is, the electrode far from the object to be detected such as a finger or a pen) is a common electrode is shown. It is not limited.
  • the upper electrode (the electrode near the liquid crystal layer, that is, the electrode near the object to be detected such as a finger or pen) is the common electrode
  • the lower electrode (the electrode far from the liquid crystal layer, that is, the finger)
  • the electrode far from the object to be detected such as a pen or a pen) may be a pixel electrode.
  • FIGS. 13A and 13B show examples of application to FIGS. 11B and 11C, respectively.
  • the common electrode 52 may have a comb-shaped top surface shape or a top surface shape provided with a slit, but is omitted here.
  • FIG. 14A is a perspective view of the touch panel 310 of one embodiment of the present invention.
  • FIG. 14B is a developed perspective view of FIG. For the sake of clarity, only representative components are shown. Further, in FIG. 14B, only the outline of some components (substrate 372) is clearly shown by broken lines.
  • the touch panel 310 includes a substrate 371 and a substrate 372 provided to face each other.
  • a display portion 381, a drive circuit 382, a wiring 383, a drive circuit 384, and the like are provided over the substrate 371.
  • a conductive layer 332 functioning as one electrode of the touch sensor is formed in the display portion 381.
  • An FPC 373 that is electrically connected to the wiring 383 is provided on the substrate 371.
  • 14A and 14B illustrate an example in which an IC 374 is provided over the FPC 373.
  • the touch sensor includes a conductive layer 331 and a conductive layer 332 described later.
  • the touch sensor can detect the capacitance formed between the conductive layer 331 and the conductive layer 332.
  • the substrate 371 includes the conductive layer 332, a plurality of conductive layers 331, a plurality of conductive layers 335, a conductive layer 341, and the like are formed on the surface of the substrate 372 facing the substrate 371.
  • the conductive layer 341 is electrically connected to any of the plurality of conductive layers 331.
  • the conductive layer 341 is electrically connected to the FPC 373 provided on the substrate 371 through the connection portion 385.
  • the conductive layer 335 is disposed between the two conductive layers 331. Providing the conductive layer 335 has a function of suppressing a difference in transmittance between a region where the conductive layer 331 is provided and a region where the conductive layer 331 is not provided.
  • the conductive layer 335 is preferably electrically floating. Thus, a change in potential of one of the conductive layers 331 and 332 can be efficiently transmitted to the other through the conductive layer 335, and detection sensitivity can be increased. Note that the conductive layer 335 is not necessarily provided when not necessary.
  • the display unit 381 has at least a plurality of pixels.
  • the pixel has at least one display element.
  • the pixel preferably includes a transistor and a display element.
  • As the display element a light-emitting element such as an organic EL element, a liquid crystal element, or the like can be typically used.
  • the driving circuit 382 for example, a circuit that functions as a scanning line driving circuit, a signal line driving circuit, or the like can be used.
  • the wiring 383 has a function of supplying signals and power to the display unit 381 and the driving circuit 382.
  • the signal and power are input to the wiring 383 from the outside or the IC 374 through the FPC 373.
  • the driving circuit 384 has a function of sequentially selecting the conductive layer 332.
  • the drive circuit 384 has a function of switching and supplying a fixed potential or a signal used for sensing to the conductive layer 332. Note that the driver circuit 384 is not necessarily provided when a signal for driving the touch sensor is supplied from the IC 374 or the outside.
  • FIG. 14A and 14B show an example in which an IC 374 mounted on the FPC 373 by a COF (Chip On Film) method is provided.
  • the IC 374 for example, an IC having a function as a scan line driver circuit, a signal line driver circuit, or the like can be used.
  • the touch panel 310 includes a circuit that functions as a scan line driver circuit and a signal line driver circuit, or a circuit that functions as a scan line driver circuit or a signal line driver circuit is provided outside, the display unit 381 is driven via the FPC 373.
  • the IC 374 may not be provided when a signal for input is input.
  • the IC 374 may be directly mounted on the substrate 371 by a COG (Chip On Glass) method or the like.
  • the FPC connected to the touch panel 310 can be disposed only on one substrate side (here, the substrate 371 side).
  • the touch panel 310 is provided with one FPC 373, and the FPC 373 has a function of supplying signals to both the display panel and the touch sensor. This is preferable because the configuration can be simplified.
  • the IC 374 may have a function of driving the touch sensor, or an IC for driving the touch sensor may be further provided. Alternatively, an IC for driving the touch sensor may be mounted on the substrate 371.
  • the above structure illustrates the case where the conductive layer 331, 335, 341 is provided on the substrate 372.
  • a conductive layer electrically connected to the other electrode of the sensor may be formed over the substrate 371.
  • the conductive layers 331, 335, and the like may be provided over the conductive layer 332 provided over the substrate 371 with an insulating layer interposed therebetween.
  • FIG. 15 shows a top view of the touch panel 310 having a configuration different from that of FIG.
  • the touch panel shown in FIG. 15 shows an example in which a substrate 371 has a plurality of FPCs 373a and FPCs 373b.
  • the FPC 373 a has a function of supplying a signal for driving the display portion 381.
  • the FPC 373b has a function of supplying a signal and the like to the conductive layer 331 provided on the substrate 372 side.
  • the FPC 373 a along two or more sides of the display unit 381 of the touch panel 310, many signals can be supplied to the touch panel 310.
  • the display unit 381 has a high resolution
  • the parasitic capacitance between the wirings due to an increase in the wiring density can be reduced by supplying signals from two or more sides of the display unit 381 in this way.
  • the length of the wiring can be shortened with such a structure, so that the wiring resistance can be reduced and the influence of signal delay and the like can be suppressed.
  • FIG. 16 illustrates a structure of the display device 700 of one embodiment of the present invention.
  • a structure in which a light-emitting element is used for a display device including a liquid crystal element having a touch panel function is shown.
  • FIG. 16A is a bottom view of the display device 700 of one embodiment of the present invention.
  • FIG. 16B-1 is a bottom view illustrating part of FIG.
  • FIG. 16B-2 is a bottom view illustrating a part of the structure illustrated in FIG.
  • FIG. 17 illustrates a structure of a display device 700 of one embodiment of the present invention.
  • 17A is a cross-sectional view taken along cutting lines X1-X2, X3-X4, X5-X6, X7-X8, X9-X10, and X11-X12 in FIG.
  • FIG. 17B is a cross-sectional view illustrating the structure of part of the display panel
  • FIG. 17C is a cross-sectional view illustrating the structure of another part of the display device.
  • FIG. 5 illustrates the structure of the display device 700 of one embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a circuit diagram of a pixel circuit 530 (i, j) and a pixel circuit 530 (i, j + 1) that can be used for the pixel circuit included in the display device 700 of one embodiment of the present invention.
  • FIG. 18 illustrates a structure of a display device 700 of one embodiment of the present invention.
  • FIG. 18 is a block diagram illustrating the arrangement of pixels, wirings, and the like that can be used in the display device 700 of one embodiment of the present invention.
  • 18B-1 and 18B-2 are schematic views illustrating the arrangement of the opening 751H that can be used in the display device 700 of one embodiment of the present invention.
  • a display device 700 described in this embodiment includes a signal line S1 (j) and a pixel 702 (i, j) (see FIGS. 16B-1 and 16B-2). Note that the pixel 702 (i, j) also has a touch panel function as described later.
  • the pixel 702 (i, j) is electrically connected to the signal line S1 (j).
  • the pixel 702 includes a first display element 750 (i, j), a first conductive film, a second conductive film, a first insulating film 501C, and a pixel circuit 530 (i, j j) and a second display element 550 (i, j) (see FIGS. 17A and 18).
  • the first conductive film is electrically connected to the first display element 750 (i, j) (see FIG. 17A).
  • the first conductive film can be used for part of the first electrode 751 (i, j) of the first display element 750 (i, j).
  • FIG. 17A illustrates an example in which the first electrode 751 (i, j) includes four layers of a conductive film 751A, a conductive film 751B, a conductive film 751C, and a conductive film 751D.
  • the conductive films 751A and 751B are formed using a light-transmitting conductive film and the conductive films 751C and 751D are formed using a light-reflective conductive film, the conductive films 751C and 751D are the first It can function as a conductive film.
  • the second conductive film includes a region overlapping with the first conductive film.
  • the second conductive film can be used for the conductive film 512B functioning as a source electrode or a drain electrode of a transistor that can be used for the switch SW1.
  • the first insulating film 501C includes a region sandwiched between the second conductive film and the first conductive film.
  • the pixel circuit 530 (i, j) is electrically connected to the second conductive film.
  • a transistor in which the second conductive film is used for the conductive film 512B that functions as a source electrode or a drain electrode can be used for the switch SW1 of the pixel circuit 530 (i, j) (FIGS. 17A and 18). reference).
  • the second display element 550 (i, j) is electrically connected to the pixel circuit 530 (i, j).
  • the first insulating film 501C includes an opening 591A (see FIG. 17A).
  • the second conductive film is electrically connected to the first conductive film in the opening 591A.
  • the conductive film 512B is electrically connected to the first electrode 751 (i, j).
  • the pixel circuit 530 (i, j) is electrically connected to the signal line S1 (j) (see FIG. 18). Note that the conductive film 512A is electrically connected to the signal line S1 (j) (see FIGS. 17A and 18).
  • the first electrode 751 (i, j) includes a side end portion embedded in the first insulating film 501C.
  • the pixel circuit 530 (i, j) of the display panel described in this embodiment includes a switch SW1.
  • the switch SW1 includes a transistor, and the transistor includes an oxide semiconductor.
  • the second display element 550 (i, j) of the display panel described in this embodiment functions to display in the same direction as the display direction of the first display element 750 (i, j). Is provided.
  • the direction in which the first display element 750 (i, j) displays by controlling the intensity of reflecting external light is indicated by a broken-line arrow in the drawing.
  • the direction in which the second display element 550 (i, j) displays is indicated by a solid arrow in the drawing (see FIG. 17A).
  • an equivalent circuit composed of the second display element 550, the switch SW2, the transistor M, and the capacitor C2 is shown as an equivalent circuit 850.
  • the second display element 550 (i, j) of the display panel described in this embodiment displays an image in an area surrounded by an area in which the first display element 750 (i, j) displays.
  • a function is provided (see FIG. 18B-1 or FIG. 18B-2).
  • the first display element 750 (i, j) displays in a region overlapping with the first electrode 751 (i, j)
  • the second display element 550 (i, j) includes the opening 751H. Display in the overlapping area.
  • the first display element 750 (i, j) of the display panel described in this embodiment includes a reflective film having a function of reflecting incident light, a function of controlling the intensity of reflected light, Have The reflective film includes an opening 751H.
  • part of the first conductive film or the first electrode 751 (i, j) can be used for the reflective film of the first display element 750 (i, j).
  • the conductive film 751C and the conductive film 751D functioning as a reflective film in the first electrode 751 (i, j) may include an opening 751H (see FIG. 17A).
  • the second display element 550 (i, j) has a function of emitting light toward the opening 751H.
  • the display panel described in this embodiment includes a pixel 702 (i, j), a group of pixels 702 (i, 1) to 702 (i, n), and another group of pixels 702 (1, j) to pixel 702 (m, j) and a scanning line G1 (i) (see FIG. 18A).
  • i is an integer of 1 to m
  • j is an integer of 1 to n
  • m and n are integers of 1 or more.
  • the display panel described in this embodiment includes the scanning line G2 (i), the wiring CSCOM, and the wiring ANO.
  • the group of pixels 702 (i, 1) to 702 (i, n) includes the pixel 702 (i, j) and is arranged in the row direction (the direction indicated by the arrow R in the drawing).
  • Another group of the pixels 702 (1, j) to 702 (m, j) includes the pixel 702 (i, j), and a column direction (direction indicated by an arrow C in the drawing) intersecting the row direction. It is arranged.
  • the scan line G1 (i) is electrically connected to a group of the pixels 702 (i, 1) to 702 (i, n) arranged in the row direction.
  • Another group of the pixels 702 (1, j) to 702 (m, j) arranged in the column direction is electrically connected to the signal line S1 (j).
  • the pixel 702 (i, j + 1) adjacent to the pixel 702 (i, j) in the row direction is arranged in the pixel 702 (i, j + 1) so as to be different from the arrangement of the opening 751H with respect to the pixel 702 (i, j). (See FIG. 18B-1).
  • the pixel 702 (i + 1, j) adjacent to the pixel 702 (i, j) in the column direction is arranged in the pixel 702 (i + 1, j) so as to be different from the arrangement of the opening 751H with respect to the pixel 702 (i, j). (See FIG. 18B-2). Note that for example, part of the first electrode 751 (i, j) can be used for the reflective film.
  • the display panel of one embodiment of the present invention includes a first display element, a first conductive film electrically connected to the first display element, and a region overlapping with the first conductive film.
  • the first insulating film includes an opening, and the second conductive film is electrically connected to the first conductive film through the opening.
  • the first display element and the second display element that displays using a method different from the first display element can be driven.
  • a novel display panel that is highly convenient or reliable can be provided.
  • the display panel described in this embodiment includes a terminal 519B and a conductive film 511B (see FIG. 17A).
  • the first insulating film 501C includes a region sandwiched between the terminal 519B and the conductive film 511B.
  • the first insulating film 501C includes an opening 591B.
  • the terminal 519B is electrically connected to the conductive film 511B in the opening 591B.
  • the conductive film 511B is electrically connected to the pixel circuit 530 (i, j).
  • the surface functioning as a contact point of the terminal 519B is the first electrode 751 (i, j).
  • the first display element 750 (i, j) is directed in the same direction as the surface facing the light incident thereon.
  • the first display element 750 (i, j) of the display panel described in this embodiment includes a layer 753 containing a liquid crystal material, a first electrode 751 (i, j), and a second electrode 754. .
  • the second electrode 754 is disposed so that an electric field for controlling the alignment of the liquid crystal material is formed between the second electrode 754 and the first electrode 751 (i, j).
  • the display panel described in this embodiment includes an alignment film AF1 and an alignment film AF2.
  • the alignment film AF2 is disposed so as to sandwich a layer 753 containing a liquid crystal material between the alignment film AF1.
  • the second display element 550 (i, j) of the display panel described in this embodiment includes a third electrode 551 (i, j), a fourth electrode 552, and a light-emitting organic compound.
  • the fourth electrode 552 includes a region overlapping with the third electrode 551 (i, j).
  • the layer 553 (j) containing a light-emitting organic compound is provided between the third electrode 551 and the fourth electrode 552.
  • the third electrode 551 (i, j) is electrically connected to the pixel circuit 530 (i, j) at the connection portion 522.
  • the pixel 702 (i, j) of the display panel described in this embodiment includes a coloring film CF1, a light-shielding film BM, an insulating film 771, and a functional film 770P.
  • the colored film CF1 includes a region overlapping with the first display element 750 (i, j).
  • the light shielding film BM includes an opening in a region overlapping with the first display element 750 (i, j).
  • the insulating film 771 is disposed between the coloring film CF1 and the layer 753 containing a liquid crystal material or between the light shielding film BM and the layer 753 containing a liquid crystal material. Thereby, the unevenness
  • the functional film 770P includes a region overlapping with the first display element 750 (i, j).
  • the functional film 770P is disposed so as to sandwich the substrate 770 with the first display element 750 (i, j).
  • the display panel described in this embodiment includes a substrate 570, a substrate 770, and a functional layer 520.
  • the substrate 770 includes a region overlapping with the substrate 570.
  • the functional layer 520 is disposed between the substrate 570 and the substrate 770.
  • the functional layer 520 includes a pixel circuit 530 (i, j), a second display element 550 (i, j), an insulating film 521, and an insulating film 528.
  • the functional layer 520 includes an insulating film 518 and an insulating film 516.
  • the insulating film 521 is provided between the pixel circuit 530 (i, j) and the second display element 550 (i, j).
  • the insulating film 528 is provided between the insulating film 521 and the substrate 570 and includes an opening in a region overlapping with the second display element 550 (i, j).
  • the insulating film 528 formed along the periphery of the third electrode 551 can prevent a short circuit between the third electrode 551 and the fourth electrode.
  • the insulating film 518 includes a region disposed between the insulating film 521 and the pixel circuit 530 (i, j), and the insulating film 516 is disposed between the insulating film 518 and the pixel circuit 530 (i, j). A region to be provided.
  • the first display element has an electrode of a touch sensor.
  • FIG. 5 shows a pixel circuit having touch sensor electrodes.
  • FIG. 18 is a block diagram illustrating the arrangement of pixels, wirings, and the like that can be used in the display device 700 of one embodiment of the present invention as described above.
  • the pixel circuit including the electrodes of the touch sensor in FIG. An example in which the electrodes of the touch sensor are arranged is also shown. The configuration of the touch sensor will be described below.
  • FIG. 19 shows an example in which the electrodes of the touch sensor are arranged in the pixels.
  • the pixel circuit includes a wiring (for example, the wiring 82_1) extending in the X direction and a plurality of wirings (for example, the wiring 81_1 and the wiring 81_2) extending in the Y direction. It is provided crossing. A capacitor is formed between the wirings.
  • the electrode constituting the touch sensor can serve as one electrode of the liquid crystal element included in the pixel circuit.
  • the wiring 81 ⁇ / b> _ ⁇ b> 1 and the wiring 81 ⁇ / b> _ ⁇ b> 2 serve as one electrode of the liquid crystal element and an electrode constituting the touch sensor.
  • the wiring 82_1 functions as an electrode constituting the touch sensor. Therefore, the configuration of the touch panel can be simplified.
  • the plurality of wirings extending in the Y direction serve as one electrode of the liquid crystal element and the electrode constituting the touch sensor.
  • a plurality of wirings (for example, the wiring 82_1) extending in the X direction may serve as one electrode of the liquid crystal element and an electrode constituting the touch sensor.
  • a wiring (for example, the wiring 82_1) extending in the X direction is connected to the pulse voltage output circuit 601 and a wiring (for example, 81_1) extending in the Y direction is connected to the current detection circuit 602.
  • the reflective film included in the first display element 750 (i, j) can be used as a pixel electrode, and a second electrode 754 is provided above the pixel electrode.
  • FIG. 19 shows an example of the second electrode 754. In FIG. 19, the components other than the first electrode 751 (i, j) and the second electrode 754 described above are omitted.
  • the pixel electrode has a slit and the direction in which the slit is formed is parallel to the Y direction.
  • the present invention is not limited to this, and the pixel electrode is rotated by 90 ° and parallel to the X axis. It may be formed in the direction.
  • FIG. 20 is an enlarged schematic diagram of the pixel of the display device shown in FIG. 16 to which the equivalent circuit of FIG. 5 is applied.
  • the slits of the second electrode 754 are omitted.
  • 20 is an enlarged view of the pixel of the display device when the upper surface of the display device shown in FIG. 16, that is, the second electrode 754 side is arranged upward.
  • the second electrode 754, the first electrode 751 (i, j), and electrodes other than those constituting the touch sensor are omitted.
  • FIG. 5 is a schematic diagram for one row of pixels extending in the X direction
  • FIG. 20 shows a state in which this is repeated two rows in the Y direction.
  • the second electrode is electrically connected to a conductive film formed in the display device, so that voltage can be applied.
  • FIG. 24A illustrates a method for electrical connection with a conductive film formed in the display device 700 so that a voltage can be applied to the second electrode 754.
  • the conductive film 755 that is electrically connected to the FPC or the like at the terminal 519B is electrically connected to the second electrode at the connection portion 758.
  • FIG. 24B is a schematic diagram of a W1-W2 cross section of the connection portion 758.
  • FIGS. 25A and 25B show a state in which pixels on which electrodes forming the touch sensor of the display device 700 shown in FIG. 24 are formed are enlarged.
  • FIG. 25B omits the second electrode 754 and the connection portion 762 from the schematic diagram shown in FIG. 25A, and shows only the wiring 764, the reflective film 766, and the opening 751H.
  • the second electrode 754 is electrically connected to the conductive film 755 at the connection portion 758.
  • the second electrode 754 extending in the Y direction is connected to the wiring 764 through a connection portion 762.
  • the method shown in FIG. 4 described above can be applied. That is, in the image writing period, the common potential is input to both the wiring 764 extending in the X direction and the wiring 756_1 extending in the Y direction. Note that the wiring 756 has the same elements as the second electrode 754.
  • each of the wirings 756 extending in the Y direction is electrically connected to the detection circuit.
  • an input voltage is input to the selected wiring 764, and a common potential is input to the other wirings 764.
  • the display panel described in this embodiment includes a bonding layer 505, a sealing material 705, and a structure KB1 (see FIG. 17).
  • the bonding layer 505 is provided between the functional layer 520 and the substrate 570 and has a function of bonding the functional layer 520 and the substrate 570 together.
  • the sealing material 705 is disposed between the functional layer 520 and the substrate 770 and has a function of bonding the functional layer 520 and the substrate 570 together.
  • the structure KB1 has a function of providing a predetermined gap between the functional layer 520 and the substrate 570.
  • the display panel described in this embodiment includes a terminal 519C, a conductive film 511C, and a structure CP.
  • the first insulating film 501C includes a region sandwiched between the terminal 519C and the conductive film 511C. In addition, the first insulating film 501C includes an opening 591C.
  • the terminal 519C is electrically connected to the conductive film 511C in the opening 591C.
  • the conductive film 511C is electrically connected to the pixel circuit 530 (i, j).
  • the structure body CP is sandwiched between the terminal 519C and the insulating film 771.
  • the display panel described in this embodiment includes a driver circuit GD and a driver circuit SD (see FIGS. 16A and 18A). Further, a pulse voltage output circuit 601 and a current detection circuit 602 are included (see FIG. 18A).
  • the drive circuit GD is electrically connected to the scanning line G1 (i).
  • the driver circuit GD includes, for example, a transistor MD (see FIG. 17A). Specifically, a transistor including a semiconductor film that can be formed in the same process as the transistor included in the pixel circuit 530 (i, j) can be used for the transistor MD (FIGS. 17A and 17C). )reference).
  • the drive circuit SD is electrically connected to the signal line S1 (j).
  • the driver circuit SD is electrically connected to a terminal that can be formed in the same process as the terminal 519B or the terminal 519C using a conductive material, for example.
  • the pulse voltage output circuit 601 and the current detection circuit 602 are illustrated in FIG. 18 as being formed in the same circuit as the display portion, as shown in FIG. 16, an IC 374 having functions of the pulse voltage output circuit and the current detection circuit. If it is used, it is not necessary to form it on a substrate having a display portion.
  • each element which comprises a display panel is demonstrated. Note that these configurations cannot be clearly separated, and one configuration may serve as another configuration or may include a part of another configuration.
  • the first conductive film can be used for the first electrode 751 (i, j).
  • the first conductive film can be used as a reflective film.
  • the second conductive film can be used for the conductive film 512B having the function of the source electrode or the drain electrode of the transistor.
  • the display panel of one embodiment of the present invention includes the substrate 570, the substrate 770, the structure KB1 sealing material 705, or the bonding layer 505.
  • the display panel of one embodiment of the present invention includes the functional layer 520, the insulating film 521, and the insulating film 528.
  • the display panel of one embodiment of the present invention includes the signal line S1 (j), the signal line S2 (j), the scan line G1 (i), the scan line G2 (i), the wiring CSCOM, and the wiring ANO.
  • the display panel of one embodiment of the present invention includes the first conductive film or the second conductive film.
  • the display panel of one embodiment of the present invention includes the terminal 519B, the terminal 519C, the conductive film 511B, or the conductive film 511C.
  • the display panel of one embodiment of the present invention includes the pixel circuit 530 (i, j) and the switch SW1.
  • the display panel of one embodiment of the present invention includes the first display element 750 (i, j), the first electrode 751 (i, j), the reflective film, the opening 751H, the layer 753 including a liquid crystal material, 2 electrodes 754.
  • the display panel of one embodiment of the present invention includes the alignment film AF1, the alignment film AF2, the coloring film CF1, the light-blocking film BM, the insulating film 771, and the functional film 770P.
  • the display panel of one embodiment of the present invention includes the second display element 550 (i, j), the three electrodes 551 (i, j), the fourth electrode 552, or the layer 553 including a light-emitting organic compound ( j).
  • the display panel of one embodiment of the present invention includes the first insulating film 501C.
  • the display panel of one embodiment of the present invention includes the driver circuit GD or the driver circuit SD.
  • Substrate 570 A material having heat resistance high enough to withstand heat treatment in the manufacturing process can be used for the substrate 570 or the like. Specifically, non-alkali glass having a thickness of 0.7 mm can be used.
  • a large glass substrate can be used for the substrate 570 or the like. Thus, a large display device can be manufactured.
  • An organic material, an inorganic material, a composite material of an organic material and an inorganic material, or the like can be used for the substrate 570 or the like.
  • an inorganic material such as glass, ceramics, or metal can be used for the substrate 570 or the like.
  • alkali-free glass, soda-lime glass, potash glass, crystal glass, quartz, sapphire, or the like can be used for the substrate 570 or the like.
  • an inorganic oxide film, an inorganic nitride film, an inorganic oxynitride film, or the like can be used for the substrate 570 or the like.
  • silicon oxide, silicon nitride, silicon oxynitride, an alumina film, or the like can be used for the substrate 570 or the like.
  • SUS, aluminum, or the like can be used for the substrate 570 or the like.
  • a single crystal semiconductor substrate made of silicon or silicon carbide, a polycrystalline semiconductor substrate, a compound semiconductor substrate such as silicon germanium, an SOI substrate, or the like can be used for the substrate 570 or the like.
  • a semiconductor element can be formed on the substrate 570 or the like.
  • an organic material such as a resin, a resin film, or plastic can be used for the substrate 570 or the like.
  • a resin film or a resin plate such as polyester, polyolefin, polyamide, polyimide, polycarbonate, or an acrylic resin can be used for the substrate 570 or the like.
  • a composite material in which a film such as a metal plate, a thin glass plate, or an inorganic material is bonded to a resin film or the like can be used for the substrate 570 or the like.
  • a composite material in which a fibrous or particulate metal, glass, inorganic material, or the like is dispersed in a resin film can be used for the substrate 570 or the like.
  • a composite material in which a fibrous or particulate resin, an organic material, or the like is dispersed in an inorganic material can be used for the substrate 570 or the like.
  • a single layer material or a material in which a plurality of layers are stacked can be used for the substrate 570 or the like.
  • a material in which a base material and an insulating film that prevents diffusion of impurities contained in the base material are stacked can be used for the substrate 570 or the like.
  • a material in which one or a plurality of films selected from a silicon oxide layer, a silicon nitride layer, a silicon oxynitride layer, or the like that prevents diffusion of impurities contained in glass is used for the substrate 570 or the like. be able to.
  • a material in which a silicon oxide film, a silicon nitride film, a silicon oxynitride film, or the like, which prevents resin and diffusion of impurities that permeate the resin from being stacked, can be used for the substrate 570 or the like.
  • a resin film such as polyester, polyolefin, polyamide, polyimide, polycarbonate, or an acrylic resin, a resin plate, a laminate, or the like can be used for the substrate 570 or the like.
  • a material containing a resin having a siloxane bond such as polyester, polyolefin, polyamide (nylon, aramid, etc.), polyimide, polycarbonate, polyurethane, acrylic resin, epoxy resin, or silicone is used for the substrate 570 or the like. it can.
  • PET polyethylene terephthalate
  • PEN polyethylene naphthalate
  • PES polyethersulfone
  • acrylic acrylic
  • paper, wood, or the like can be used for the substrate 570 or the like.
  • a flexible substrate can be used for the substrate 570 or the like.
  • a method of directly forming a transistor, a capacitor, or the like over a substrate can be used.
  • a method can be used in which a transistor, a capacitor, or the like is formed over a substrate for a process that has heat resistance to heat applied during the manufacturing process, and the formed transistor, capacitor, or the like is transferred to the substrate 570 or the like.
  • a transistor or a capacitor can be formed over a flexible substrate.
  • Substrate 770 For example, a material having a light-transmitting property can be used for the substrate 770. Specifically, a material selected from materials that can be used for the substrate 570 can be used for the substrate 770. Specifically, non-alkali glass polished to a thickness of about 0.7 mm or a thickness of about 0.1 mm can be used.
  • Structure KB1 For example, an organic material, an inorganic material, or a composite material of an organic material and an inorganic material can be used for the structure KB1 or the like. Thereby, a predetermined interval can be provided between the structures sandwiching the structure KB1 and the like.
  • polyester, polyolefin, polyamide, polyimide, polycarbonate, polysiloxane, acrylic resin, or a composite material of a plurality of resins selected from these can be used for the structure KB1 or the like.
  • a material having photosensitivity may be used.
  • Sealing material 705 An inorganic material, an organic material, a composite material of an inorganic material and an organic material, or the like can be used for the sealant 705 or the like.
  • an organic material such as a heat-meltable resin or a curable resin can be used for the sealing material 705 or the like.
  • an organic material such as a reactive curable adhesive, a photocurable adhesive, a thermosetting adhesive, and / or an anaerobic adhesive can be used for the sealing material 705 or the like.
  • an adhesive including epoxy resin, acrylic resin, silicone resin, phenol resin, polyimide resin, imide resin, PVC (polyvinyl chloride) resin, PVB (polyvinyl butyral) resin, EVA (ethylene vinyl acetate) resin, and the like. Can be used for the sealing material 705 or the like.
  • junction Layer 505 a material that can be used for the sealant 705 can be used for the bonding layer 505.
  • Insulating film 521 For example, an insulating inorganic material, an insulating organic material, or an insulating composite material including an inorganic material and an organic material can be used for the insulating film 521 or the like.
  • an inorganic oxide film, an inorganic nitride film, an inorganic oxynitride film, or the like, or a stacked material in which a plurality selected from these films is stacked can be used for the insulating film 521 and the like.
  • a silicon oxide film, a silicon nitride film, a silicon oxynitride film, an aluminum oxide film, or the like, or a film including a stacked material in which a plurality selected from these films is stacked can be used for the insulating film 521 or the like.
  • polyester, polyolefin, polyamide, polyimide, polycarbonate, polysiloxane, acrylic resin, or the like, or a laminated material or composite material of a plurality of resins selected from these can be used for the insulating film 521 and the like.
  • a material having photosensitivity may be used.
  • steps originating from various structures overlapping with the insulating film 521 can be planarized.
  • Insulating film 528 For example, a material that can be used for the insulating film 521 can be used for the insulating film 528 or the like. Specifically, a film containing polyimide with a thickness of 1 ⁇ m can be used for the insulating film 528.
  • First insulating film 501C a material that can be used for the insulating film 521 can be used for the first insulating film 501C.
  • a material containing silicon and oxygen can be used for the first insulating film 501C.
  • a 200-nm-thick film containing silicon, oxygen, and nitrogen can be used for the first insulating film 501C.
  • the first insulating film 501C includes the opening 591A, the opening 591B, or the opening 591C.
  • a conductive material can be used for the wiring or the like.
  • a material that can have conductivity is a signal line S1 (j), a signal line S2 (j), a scanning line G1 (i), a scanning line G2 (i), a wiring CSCOM, a wiring ANO, a terminal 519B, It can be used for the terminal 519C, the conductive film 511B, the conductive film 511C, or the like.
  • an inorganic conductive material an organic conductive material, a metal, a conductive ceramic, or the like can be used for the wiring.
  • a metal element selected from aluminum, gold, platinum, silver, copper, chromium, tantalum, titanium, molybdenum, tungsten, nickel, iron, cobalt, palladium, or manganese can be used for the wiring or the like.
  • an alloy containing the above metal element can be used for the wiring or the like.
  • an alloy of copper and manganese is suitable for fine processing using a wet etching method.
  • a two-layer structure in which a titanium film is laminated on an aluminum film a two-layer structure in which a titanium film is laminated on a titanium nitride film, a two-layer structure in which a tungsten film is laminated on a titanium nitride film, a tantalum nitride film or
  • a two-layer structure in which a tungsten film is stacked on a tungsten nitride film, a titanium film, and a three-layer structure in which an aluminum film is stacked on the titanium film and a titanium film is further formed thereon can be used for wiring or the like.
  • a conductive oxide such as indium oxide, indium tin oxide, indium zinc oxide, zinc oxide, or zinc oxide to which gallium is added can be used for the wiring or the like.
  • a film containing graphene or graphite can be used for the wiring or the like.
  • the film containing graphene can be formed.
  • the reduction method include a method of applying heat and a method of using a reducing agent.
  • a conductive polymer can be used for wiring or the like.
  • First conductive film, second conductive film For example, a material that can be used for a wiring or the like can be used for the first conductive film or the second conductive film.
  • the first electrode 571 (i, j), the wiring, or the like can be used for the first conductive film.
  • a conductive film 512B or a wiring of a transistor that can be used for the switch SW1 can be used for the second conductive film.
  • Pixel Circuit 530 (i, j) is electrically connected to the signal line S1 (j), the signal line S2 (j), the scanning line G1 (i), the scanning line G2 (i), the wiring CSCOM, and the wiring ANO. (See FIG. 5).
  • the pixel circuit 530 (i, j + 1) is electrically connected to the signal line S1 (j + 1), the signal line S2 (j + 1), the scanning line G1 (i), the scanning line G2 (i), the wiring CSCOM, and the wiring ANO. .
  • the signal line S1 (j + 1) is separated from the signal line S2 (j). Deploy. Specifically, the signal line S2 (j + 1) is disposed adjacent to the signal line S2 (j).
  • the pixel circuit 530 (i, j) includes a switch SW1, a capacitor C1, a switch SW2, a transistor M, and a capacitor C2.
  • a transistor including a gate electrode electrically connected to the scan line G1 (i) and a first electrode electrically connected to the signal line S1 (j) can be used for the switch SW1. .
  • the capacitor C1 includes a first electrode that is electrically connected to a second electrode of the transistor used for the switch SW1, and a second electrode that is electrically connected to the wiring CSCOM.
  • a transistor including a gate electrode electrically connected to the scan line G2 (i) and a first electrode electrically connected to the signal line S2 (j) can be used for the switch SW2.
  • the transistor M includes a gate electrode that is electrically connected to the second electrode of the transistor used for the switch SW2, and a first electrode that is electrically connected to the wiring ANO.
  • a transistor including a conductive film provided so that a semiconductor film is interposed between a gate electrode and the gate electrode can be used for the transistor M.
  • a conductive film that is electrically connected to a wiring that can supply the same potential as the first electrode of the transistor M can be used.
  • the capacitor C2 includes a first electrode that is electrically connected to the second electrode of the transistor used for the switch SW2, and a second electrode that is electrically connected to the first electrode of the transistor M. .
  • first electrode of the first display element 750 is electrically connected to the second electrode of the transistor used for the switch SW1, and the second electrode of the first display element 750 is electrically connected to the wiring 81 or the wiring 82. Connect. Accordingly, the first display element 750 can be driven.
  • the first electrode of the second display element 550 is electrically connected to the second electrode of the transistor M, and the second electrode of the second display element 550 is electrically connected to the wiring VCOM2. Accordingly, the second display element 550 can be driven.
  • Switch SW1, Switch SW2, Transistor M, Transistor MD For example, a bottom-gate or top-gate transistor can be used as the switch SW1, the switch SW2, the transistor M, the transistor MD, and the like.
  • a transistor in which a semiconductor containing a Group 14 element is used for a semiconductor film can be used.
  • a semiconductor containing silicon can be used for the semiconductor film.
  • a transistor in which single crystal silicon, polysilicon, microcrystalline silicon, amorphous silicon, or the like is used for a semiconductor film can be used.
  • a transistor in which an oxide semiconductor is used for a semiconductor film can be used.
  • an oxide semiconductor containing indium or an oxide semiconductor containing indium, gallium, and zinc can be used for the semiconductor film.
  • a transistor having a smaller leakage current in an off state than a transistor using amorphous silicon as a semiconductor film can be used as the switch SW1, the switch SW2, the transistor M, the transistor MD, and the like.
  • a transistor in which an oxide semiconductor is used for the semiconductor film 508 can be used for the switch SW1, the switch SW2, the transistor M, the transistor MD, and the like.
  • the time during which the pixel circuit can hold an image signal can be lengthened.
  • the selection signal can be supplied at a frequency of less than 30 Hz, preferably less than 1 Hz, more preferably less than once per minute while suppressing the occurrence of flicker.
  • fatigue accumulated in the user of the information processing apparatus can be reduced.
  • power consumption associated with driving can be reduced.
  • a transistor that can be used for the switch SW1 includes a semiconductor film 508 and a conductive film 504 including a region overlapping with the semiconductor film 508 (see FIG. 17B).
  • a transistor that can be used for the switch SW1 includes a conductive film 512A and a conductive film 512B.
  • the conductive film 504 has a function of a gate electrode
  • the insulating film 506 has a function of a gate insulating film.
  • the conductive film 512A has one of the function of the source electrode and the function of the drain electrode
  • the conductive film 512B has the other of the function of the source electrode and the function of the drain electrode.
  • a transistor including the conductive film 524 provided so as to sandwich the semiconductor film 508 with the conductive film 504 can be used for the transistor M (see FIG. 17C).
  • a conductive film in which a 10-nm-thick film containing tantalum and nitrogen and a 300-nm-thick film containing copper are stacked in this order can be used for the conductive film 504.
  • a material in which a 400-nm-thick film containing silicon and nitrogen and a 200-nm-thick film containing silicon, oxygen, and nitrogen are stacked can be used for the insulating film 506.
  • a 25-nm-thick film containing indium, gallium, and zinc can be used for the semiconductor film 508.
  • a conductive film in which a 50-nm-thick film containing tungsten, a 400-nm-thick film containing aluminum, and a 100-nm-thick film containing titanium are stacked in this order is used for the conductive film 512A or the conductive film 512B. Can do.
  • First display element 750 (i, j) For example, a display element having a function of controlling reflection or transmission of light can be used for the first display element 750 (i, j) or the like.
  • a structure in which a liquid crystal element and a polarizing plate are combined or a shutter-type MEMS display element or the like can be used.
  • a reflective display element By using a reflective display element, power consumption of the display panel can be suppressed.
  • a reflective liquid crystal display element can be used for the first display element 750.
  • IPS In-Plane-Switching
  • TN Transmission Nematic
  • FFS Fe Field Switched
  • ASM Analy Symmetrically Applied Micro-cell
  • OCB OpticBLC
  • a liquid crystal element that can be driven using a driving method such as a mode or an AFLC (Antiferroelectric Liquid Crystal) mode can be used.
  • VA vertical alignment
  • MVA Multi-Domain Vertical Alignment
  • PVA Plasma Vertical Alignment
  • ECB Electrical Controlled Birefringence ACP mode
  • CPB CPB mode
  • a liquid crystal element that can be driven by a driving method such as an (Advanced Super-View) mode can be used.
  • thermotropic liquid crystal a low molecular liquid crystal, a polymer liquid crystal, a polymer dispersed liquid crystal, a ferroelectric liquid crystal, an antiferroelectric liquid crystal, or the like
  • a liquid crystal material exhibiting a cholesteric phase, a smectic phase, a cubic phase, a chiral nematic phase, an isotropic phase, or the like can be used.
  • a liquid crystal material exhibiting a blue phase can be used.
  • the FFS mode When the FFS mode is used in the reflective liquid crystal element, it is preferable to use an operation mode in which the initial alignment state of the liquid crystal layer included in the liquid crystal element is vertical alignment. Note that this operation mode may be referred to as a VA-FFS mode. In the following description, the VA-FFS mode is indicated.
  • FIG. 21A shows electro-optical characteristics of the reflective VA-FFS mode.
  • the horizontal axis schematically shows the voltage applied to the liquid crystal element, and the vertical axis shows the reflectance.
  • FIG. 21B and FIG. 21C are schematic views of a VA-FFS mode liquid crystal element.
  • the liquid crystal layer 800 is sandwiched between the substrate 806 and the substrate 808.
  • the substrate 808 has a part or the whole of a light-transmitting region.
  • the substrate 806 includes an electrode 802 and an electrode 804.
  • the substrate 806, the electrode 802, and the electrode 804 have light reflectivity.
  • the substrate 806, the electrode 802, and the electrode 804 may be light-transmitting, and a reflector (not shown) or the like may be disposed below the substrate 806.
  • An alignment film may be formed on a part of or the entire surface of the substrate 806 and / or the substrate 808 that is in contact with the liquid crystal layer 800 on the liquid crystal layer 800 side.
  • the alignment film has a material exhibiting a characteristic that an axis indicating anisotropy of liquid crystal molecules included in the liquid crystal layer is aligned perpendicularly to the surface of the alignment film.
  • FIG. 21B and FIG. 21C show liquid crystal molecules 810 as schematic diagrams of liquid crystal molecules. The major axis of the liquid crystal molecules 810 is aligned in a direction perpendicular to the substrates 806 and 808.
  • tilt angle indicates not only the normal direction of the surfaces of the substrates 806 and 808 but also an inclination angle of about 3 ° therefrom. That is, the tilt angle of the liquid crystal molecules 810 from the normal direction of the surfaces of the substrates 806 and 808 can be set to ⁇ 3 ° to 3 °.
  • a circularly polarizing plate 812 is provided outside the liquid crystal element.
  • the electrodes 802 and 804 have conductivity.
  • a power supply device (not shown) or the like is electrically connected to the electrode 802 and the electrode 804 so that a voltage can be applied.
  • the circularly polarizing plate 812. is configured by combining a linearly polarizing plate and a quarter wavelength plate. The incident light first becomes linearly polarized light by passing through a linearly polarizing plate, and then becomes circularly polarized light by passing through a wave plate.
  • the tilt angle of the liquid crystal molecules 810 of the liquid crystal layer 800 with respect to the direction perpendicular to the surfaces of the substrates 806 and 808 hardly changes. Therefore, the liquid crystal layer 800 has no or almost no birefringence, and light is polarized. The substrate 806 is reached without changing the state.
  • the reached light is reflected, passes through the liquid crystal layer 800 again, and reaches the circularly polarizing plate 812.
  • the light passes through a quarter-wave plate included in the circularly polarizing plate 812, and further reaches a linearly polarizing plate.
  • the incident light is incident on the linearly polarizing plate again after being rotated by 90 ° with respect to the vibration direction of the linearly polarized light obtained by passing through the linearly polarizing plate, The light is blocked and no light is emitted to the outside.
  • the same result is obtained when the substrate 806, the electrode 802, and the electrode 804 are light-transmitting and a reflector or the like is disposed below the substrate 806.
  • the tilt angle of the liquid crystal molecules 810 increases, and as a result, the liquid crystal layer 800 exhibits birefringence. In this case, the light incident on the liquid crystal element changes the polarization state.
  • the reached light is reflected, passes through the liquid crystal layer 800 again, and reaches the circularly polarizing plate 812, but due to the birefringence exhibited by the liquid crystal layer 800 Since the polarization state has changed, even if light reaches the linearly polarized light polarizing plate of the circularly polarizing plate, it cannot be completely blocked. As a result, reflected light is emitted to the outside of the liquid crystal element.
  • electro-optical characteristics illustrated in FIG. 21A depend on characteristics of the liquid crystal layer 800.
  • the voltage range applied between the electrode 802 and the electrode 804 is increased, the power consumption is increased.
  • characteristics of the liquid crystal layer 800 a refractive index anisotropy, a dielectric anisotropy, an elastic constant, a thickness of the liquid crystal layer 800, and the like are appropriately selected so that the liquid crystal layer 800 can operate with an appropriate voltage.
  • First electrode 751 (i, j) For example, a material used for wiring or the like can be used for part of the first electrode 751 (i, j). Specifically, a reflective film can be used for part of the first electrode 751 (i, j).
  • a material that reflects visible light can be used for the reflective film.
  • a material containing silver can be used for the reflective film.
  • a material containing silver and palladium or a material containing silver and copper can be used for the reflective film.
  • the reflective film reflects light transmitted through the layer 753 containing a liquid crystal material.
  • the first display element 750 can be a reflective liquid crystal element.
  • a material having irregularities on the surface can be used for the reflective film. Thereby, incident light can be reflected in various directions to display white.
  • the present invention is not limited to the structure in which part of the first electrode 751 (i, j) is used for the reflective film.
  • a structure in which a reflective film is provided between the layer 753 containing a liquid crystal material and the first electrode 751 (i, j) can be used.
  • a structure in which the first electrode 751 (i, j) having a light-transmitting property is provided between the reflective film and the layer 753 containing a liquid crystal material can be used.
  • a light-transmissive conductive film may be used for the first electrode 751 (i, j).
  • Opening 751H When the value of the ratio of the total area of the opening 751H to the total area of the non-opening is too large, the display using the first display element 750 (i, j) becomes dark. If the ratio of the total area of the opening 751H to the total area of the non-opening is too small, the display using the second display element 550 (i, j) becomes dark.
  • the area of the opening 751H provided in the reflective film is too small, the efficiency of light that can be extracted from the light emitted from the second display element 550 is lowered.
  • a shape such as a polygon, a rectangle, an ellipse, a circle, or a cross can be used as the shape of the opening 751H.
  • an elongated stripe shape, a slit shape, or a checkered shape can be used as the shape of the opening 751H.
  • the opening 751H may be arranged close to adjacent pixels.
  • the opening 751H is arranged close to another pixel having a function of displaying the same color.
  • a phenomenon also referred to as crosstalk
  • Second electrode 754 For example, a material that transmits visible light and has conductivity can be used for the second electrode 754.
  • a conductive oxide, a metal film that is thin enough to transmit light, or a metal nanowire can be used for the second electrode 754.
  • a conductive oxide containing indium can be used for the second electrode 754.
  • a metal thin film with a thickness greater than or equal to 1 nm and less than or equal to 10 nm can be used for the second electrode 754.
  • metal nanowires containing silver can be used for the second electrode 754.
  • indium oxide, indium tin oxide, indium zinc oxide, zinc oxide, zinc oxide to which gallium is added, zinc oxide to which aluminum is added, or the like can be used for the second electrode 754.
  • Alignment film AF1 Alignment film AF2
  • a material containing polyimide or the like can be used for the alignment film AF1 or the alignment film AF2.
  • a material formed using a rubbing process or a photo-alignment technique so as to be aligned in a predetermined direction can be used.
  • a film containing soluble polyimide can be used for the alignment film AF1 or the alignment film AF2.
  • Colored film CF1 A material that transmits light of a predetermined color can be used for the colored film CF1. Thereby, the colored film CF1 can be used for a color filter, for example.
  • a material that transmits blue light, a material that transmits green light, a material that transmits red light, a material that transmits yellow light, or a material that transmits white light is used for the colored film CF1. it can.
  • Light shielding film BM A material that prevents light transmission can be used for the light-shielding film BM. Thereby, the light shielding film BM can be used for, for example, a black matrix.
  • Insulating film 771 For example, polyimide, epoxy resin, acrylic resin, or the like can be used for the insulating film 771.
  • ⁇ Functional film 770P For example, a polarizing plate, a retardation plate, a diffusion film, an antireflection film, a light collecting film, or the like can be used for the functional film 770P.
  • 770P may have a function as a circularly polarizing plate.
  • a polarizing plate including a dichroic dye can be used for the functional film 770P.
  • an antistatic film that suppresses adhesion of dust a water-repellent film that makes it difficult to adhere dirt, a hard coat film that suppresses generation of scratches due to use, and the like can be used for the functional film 770P.
  • Second display element 550 (i, j) For example, a light-emitting element can be used for the second display element 550 (i, j). Specifically, an organic electroluminescent element, an inorganic electroluminescent element, a light-emitting diode, or the like can be used for the second display element 550 (i, j).
  • a laminated body laminated to emit blue light a laminated body laminated to emit green light, or a laminated body laminated to emit red light, etc.
  • the layer 553 (j) containing a compound can be used.
  • a strip-like stacked body that is long in the column direction along the signal line S1 (j) can be used for the layer 553 (j) containing a light-emitting organic compound.
  • a strip-like stacked body that is long in the column direction along the signal line S1 (j + 1) that emits light of a color different from that of the layer 553 (j) including the light-emitting organic compound is formed into a layer including the light-emitting organic compound. 553 (j + 1).
  • a stack formed so as to emit white light can be used for the layer 553 (j) containing a light-emitting organic compound and the layer 553 (j + 1) containing a light-emitting organic compound.
  • a layer containing a light-emitting organic compound containing a fluorescent material that emits blue light, a layer containing a material other than a fluorescent material that emits green and red light, or a fluorescent material that emits yellow light A stack including a layer containing a material other than the above can be used for the layer 553 (j) containing a light-emitting organic compound and the layer 553 (j + 1) containing a light-emitting organic compound.
  • a material that can be used for wiring or the like can be used for the third electrode 551 (i, j) or the fourth electrode 552.
  • a material that transmits visible light and is selected from materials that can be used for wiring and the like can be used for the third electrode 551 (i, j).
  • a conductive oxide or a conductive oxide containing indium, indium oxide, indium tin oxide, indium zinc oxide, zinc oxide, zinc oxide to which gallium is added, or the like is used for the third electrode 551 (i , J).
  • a metal film that is thin enough to transmit light can be used for the third electrode 551 (i, j).
  • a material that reflects visible light selected from materials that can be used for wirings or the like can be used for the fourth electrode 552.
  • the second display element can be driven independently of the first display element.
  • ⁇ Drive circuit GD Various sequential circuits such as a shift register can be used for the drive circuit GD.
  • a transistor MD, a capacitor, or the like can be used for the drive circuit GD.
  • a transistor including a semiconductor film that can be formed in the same process as the transistor M can be used.
  • a structure different from that of the transistor that can be used for the switch SW1 can be used for the transistor MD.
  • a transistor including the conductive film 524 can be used for the transistor MD (see FIG. 17C).
  • a conductive film 524 is provided so as to sandwich the semiconductor film 508 between the conductive film 504, an insulating film 516 is provided between the conductive film 524 and the semiconductor film 508, and between the semiconductor film 508 and the conductive film 504.
  • An insulating film 506 is provided.
  • the conductive film 524 is electrically connected to a wiring that supplies the same potential as the conductive film 504.
  • Drive circuit SD For example, an integrated circuit can be used for the drive circuit SD. Specifically, an integrated circuit formed on a silicon substrate can be used for the drive circuit SD.
  • the driving circuit SD can be mounted on a pad electrically connected to the pixel circuit 530 (i, j) by using a COG (Chip on glass) method.
  • an integrated circuit can be mounted on the pad using an anisotropic conductive film.
  • the pad can be formed in the same step as the terminal 519B or the terminal 519C.
  • Pulse voltage output circuit 601, current detection circuit 602 are preferably formed in one IC.
  • the IC is preferably mounted on a touch panel, for example, or mounted on a substrate in a housing of an electronic device.
  • the parasitic capacitance increases at the bent portion, and the influence of noise may increase. It is preferable to use it.
  • a circuit for driving the display unit is provided.
  • the circuit is a gate line driver circuit, a source line driver circuit, or the like. These circuits may also be formed in the IC. Therefore, at least one of the pulse voltage output circuit 601 or the current detection circuit 602 and at least one of the gate line driver circuit or the source line driver circuit may be formed in one IC.
  • a source line driver circuit is often formed in an IC because of its high driving frequency.
  • the current detection circuit 602 is often formed in an IC because an operational amplifier or the like may be required. Therefore, the source line driver circuit and the current detection circuit 602 may be formed in one IC.
  • the gate line driver circuit and the pulse voltage output circuit 601 may be formed together with the pixel on the substrate on which the pixel is formed.
  • the source line driver circuit, the current detection circuit 602, and the pulse voltage output circuit 601 may be formed in one IC.
  • an active matrix touch sensor including a transistor and a capacitance may be used.
  • An oxide semiconductor film having a predetermined resistivity can be used for the semiconductor film 508, the conductive film 524, or the like.
  • a method for controlling the concentration of impurities such as hydrogen and water and / or oxygen vacancies in the oxide semiconductor film can be used as a method for controlling the resistivity of the oxide semiconductor.
  • the plasma treatment can be used for a method of increasing or reducing the concentration of impurities such as hydrogen and water and / or oxygen vacancies in the film.
  • plasma treatment performed using a gas including one or more selected from rare gases (He, Ne, Ar, Kr, Xe), hydrogen, boron, phosphorus, and nitrogen can be applied.
  • a gas including one or more selected from rare gases (He, Ne, Ar, Kr, Xe), hydrogen, boron, phosphorus, and nitrogen can be applied.
  • Plasma treatment or the like can be applied. Accordingly, an oxide semiconductor film with high carrier density and low resistivity can be obtained.
  • an oxide semiconductor film with low resistivity can be formed by implanting hydrogen, boron, phosphorus, or nitrogen into an oxide semiconductor film by an ion implantation method, an ion doping method, a plasma immersion ion implantation method, or the like. it can.
  • a method in which an insulating film containing hydrogen is formed in contact with the oxide semiconductor film and hydrogen is diffused from the insulating film to the oxide semiconductor film can be used. Accordingly, the carrier density of the oxide semiconductor film can be increased and the resistivity can be decreased.
  • a silicon nitride film can be used for an insulating film formed in contact with an oxide semiconductor film.
  • Hydrogen contained in the oxide semiconductor film reacts with oxygen bonded to metal atoms to become water, and forms oxygen vacancies in a lattice from which oxygen is released (or a portion from which oxygen is released). When hydrogen enters the oxygen vacancies, electrons serving as carriers may be generated. In some cases, a part of hydrogen is bonded to oxygen bonded to a metal atom, so that an electron serving as a carrier is generated. Accordingly, an oxide semiconductor film with high carrier density and low resistivity can be obtained.
  • the hydrogen concentration obtained by secondary ion mass spectrometry is 8 ⁇ 10 19 atoms / cm 3 or more, preferably 1 ⁇ 10 20 atoms / cm 3 or more, more preferably.
  • an oxide semiconductor with high resistivity can be used for a semiconductor film in which a channel of a transistor is formed. Specifically, it can be preferably used for the semiconductor film 508.
  • an insulating film containing oxygen in other words, an insulating film capable of releasing oxygen is formed in contact with an oxide semiconductor, and oxygen is supplied from the insulating film to the oxide semiconductor film. Can compensate for oxygen deficiency. Accordingly, an oxide semiconductor film with high resistivity can be obtained.
  • a silicon oxide film or a silicon oxynitride film can be used for the insulating film from which oxygen can be released.
  • An oxide semiconductor film in which oxygen vacancies are filled and the hydrogen concentration is reduced can be said to be a highly purified intrinsic or substantially highly purified intrinsic oxide semiconductor film.
  • substantially intrinsic means that the carrier density of the oxide semiconductor film is less than 8 ⁇ 10 11 / cm 3 , preferably less than 1 ⁇ 10 11 / cm 3 , and more preferably less than 1 ⁇ 10 10 / cm 3. It means that.
  • a highly purified intrinsic or substantially highly purified intrinsic oxide semiconductor film has few carrier generation sources, and thus can have a low carrier density.
  • a highly purified intrinsic or substantially highly purified intrinsic oxide semiconductor film has a low defect level density; therefore, the trap level density can be reduced.
  • a transistor including an oxide semiconductor film which is highly purified intrinsic or substantially highly purified intrinsic has an extremely small off-state current, a channel width of 1 ⁇ 10 6 ⁇ m, and a channel length L of 10 ⁇ m.
  • the off-current can have a characteristic that is less than the measurement limit of the semiconductor parameter analyzer, that is, 1 ⁇ 10 ⁇ 13 A or less.
  • a transistor in which the above-described high-purity intrinsic or substantially high-purity intrinsic oxide semiconductor film is used for a channel region is a highly reliable transistor with little variation in electrical characteristics.
  • the hydrogen concentration obtained by secondary ion mass spectrometry is 2 ⁇ 10 20 atoms / cm 3 or less, preferably 5 ⁇ 10 19 atoms / cm 3 or less, more preferably.
  • An oxide semiconductor with ⁇ 10 16 atoms / cm 3 or less can be preferably used for a semiconductor in which a channel of a transistor is formed.
  • an oxide semiconductor film having a higher hydrogen concentration and / or oxygen deficiency and lower resistivity than the semiconductor film 508 is used for the conductive film 524.
  • a film containing hydrogen at a concentration of 2 times or more, preferably 10 times or more than the concentration of hydrogen contained in the semiconductor film 508 can be used for the conductive film 524.
  • a film having a resistivity of 1 ⁇ 10 ⁇ 8 times or more and less than 1 ⁇ 10 ⁇ 1 times the resistivity of the semiconductor film 508 can be used for the conductive film 524.
  • 1 ⁇ 10 -3 1 ⁇ 10 4 less [Omega] cm or more [Omega] cm, preferably, a 1 ⁇ 10 -3 ⁇ cm or more 1 ⁇ 10 -1 ⁇ cm less than a is film, can be used for the conductive film 524.
  • X and Y are assumed to be objects (for example, devices, elements, circuits, wirings, electrodes, terminals, conductive films, layers, etc.).
  • an element that enables electrical connection between X and Y for example, a switch, a transistor, a capacitor, an inductor, a resistor, a diode, a display, etc.
  • Element, light emitting element, load, etc. are not connected between X and Y
  • elements for example, switches, transistors, capacitive elements, inductors
  • resistor element for example, a diode, a display element, a light emitting element, a load, or the like.
  • an element for example, a switch, a transistor, a capacitive element, an inductor, a resistance element, a diode, a display, etc.
  • the switch has a function of controlling on / off. That is, the switch is in a conductive state (on state) or a non-conductive state (off state), and has a function of controlling whether or not to pass a current. Alternatively, the switch has a function of selecting and switching a path through which a current flows.
  • the case where X and Y are electrically connected includes the case where X and Y are directly connected.
  • a circuit for example, a logic circuit (an inverter, a NAND circuit, a NOR circuit, etc.) that enables a functional connection between X and Y, signal conversion, etc.
  • Circuit (DA conversion circuit, AD conversion circuit, gamma correction circuit, etc.), potential level conversion circuit (power supply circuit (boost circuit, step-down circuit, etc.), level shifter circuit that changes signal potential level, etc.), voltage source, current source, switching Circuit, amplifier circuit (circuit that can increase signal amplitude or current amount, operational amplifier, differential amplifier circuit, source follower circuit, buffer circuit, etc.), signal generation circuit, memory circuit, control circuit, etc.)
  • a circuit for example, a logic circuit (an inverter, a NAND circuit, a NOR circuit, etc.) that enables a functional connection between X and Y, signal conversion, etc.
  • Circuit (DA conversion circuit, AD conversion circuit, gamma correction circuit, etc.), potential level conversion circuit (power supply circuit (boost circuit, step-down
  • X and Y are functionally connected.
  • the case where X and Y are functionally connected includes the case where X and Y are directly connected and the case where X and Y are electrically connected.
  • the source (or the first terminal) of the transistor is electrically connected to X through (or not through) Z1, and the drain (or the second terminal or the like) of the transistor is connected to Z2.
  • Y is electrically connected, or the source (or the first terminal, etc.) of the transistor is directly connected to a part of Z1, and another part of Z1 Is directly connected to X, and the drain (or second terminal, etc.) of the transistor is directly connected to a part of Z2, and another part of Z2 is directly connected to Y.
  • X and Y, and the source (or the first terminal or the like) and the drain (or the second terminal or the like) of the transistor are electrically connected to each other.
  • the drain of the transistor (or the second terminal, etc.) and the Y are electrically connected in this order.
  • the source (or the first terminal or the like) of the transistor is electrically connected to X
  • the drain (or the second terminal or the like) of the transistor is electrically connected to Y
  • X or the source ( Or the first terminal or the like, the drain of the transistor (or the second terminal, or the like) and Y are electrically connected in this order.
  • X is electrically connected to Y through the source (or the first terminal) and the drain (or the second terminal) of the transistor, and X is the source of the transistor (or the first terminal). Terminal, etc.), the drain of the transistor (or the second terminal, etc.), and Y are provided in this connection order.
  • Terminal, etc.), the drain of the transistor (or the second terminal, etc.), and Y are provided in this connection order.
  • a source (or a first terminal or the like of a transistor) is electrically connected to X through at least a first connection path, and the first connection path is The second connection path does not have a second connection path, and the second connection path includes a transistor source (or first terminal or the like) and a transistor drain (or second terminal or the like) through the transistor.
  • the first connection path is a path through Z1
  • the drain (or the second terminal, etc.) of the transistor is electrically connected to Y through at least the third connection path.
  • the third connection path is connected and does not have the second connection path, and the third connection path is a path through Z2.
  • the source (or the first terminal or the like) of the transistor is electrically connected to X via Z1 by at least a first connection path, and the first connection path is a second connection path.
  • the second connection path has a connection path through the transistor, and the drain (or the second terminal, etc.) of the transistor is at least connected to Z2 by the third connection path.
  • Y, and the third connection path does not have the second connection path.
  • the source of the transistor (or the first terminal or the like) is electrically connected to X through Z1 by at least a first electrical path, and the first electrical path is a second electrical path Does not have an electrical path, and the second electrical path is an electrical path from the source (or first terminal or the like) of the transistor to the drain (or second terminal or the like) of the transistor;
  • the drain (or the second terminal or the like) of the transistor is electrically connected to Y through Z2 by at least a third electrical path, and the third electrical path is a fourth electrical path.
  • the fourth electrical path is an electrical path from the drain (or second terminal or the like) of the transistor to the source (or first terminal or the like) of the transistor.
  • X, Y, Z1, and Z2 are objects (for example, devices, elements, circuits, wirings, electrodes, terminals, conductive films, layers, and the like).
  • FIG. 22A to 22H and FIG. 23 illustrate electronic devices. These electronic devices include a housing 5000, a display portion 5001, a speaker 5003, an LED lamp 5004, operation keys 5005 (including a power switch or operation switch), a connection terminal 5006, a sensor 5007 (force, displacement, position, speed, Measure acceleration, angular velocity, number of rotations, distance, light, liquid, magnetism, temperature, chemical, sound, time, hardness, electric field, current, voltage, power, radiation, flow rate, humidity, gradient, vibration, smell or infrared A microphone 5008, and the like.
  • a sensor 5007 force, displacement, position, speed, Measure acceleration, angular velocity, number of rotations, distance, light, liquid, magnetism, temperature, chemical, sound, time, hardness, electric field, current, voltage, power, radiation, flow rate, humidity, gradient, vibration, smell or infrared
  • a microphone 5008 and the like.
  • FIG. 22A illustrates a mobile computer which can include a switch 5009, an infrared port 5010, and the like in addition to the above components.
  • FIG. 22B illustrates a portable image reproducing device (eg, a DVD reproducing device) including a recording medium, which includes a second display portion 5002, a recording medium reading portion 5011, and the like in addition to the above components. it can.
  • FIG. 22C illustrates a television device which can include a stand 5012 and the like in addition to the above components. The television device can be operated with an operation switch provided in the housing 5000 or a separate remote controller 5013. Channels and volume can be operated with operation keys provided on the remote controller 5013, and an image displayed on the display portion 5001 can be operated.
  • the remote controller 5013 may be provided with a display unit that displays information output from the remote controller 5013.
  • FIG. 22D illustrates a portable game machine that can include the memory medium reading portion 5011 and the like in addition to the above objects.
  • FIG. 22E illustrates a digital camera with a television receiving function, which can include an antenna 5014, a shutter button 5015, an image receiving portion 5016, and the like in addition to the above objects.
  • FIG. 22F illustrates a portable game machine that can include the second display portion 5002, the recording medium reading portion 5011, and the like in addition to the above objects.
  • FIG. 22G illustrates a portable television receiver that can include a charger 5017 and the like that can transmit and receive signals in addition to the above components.
  • FIG. 22H illustrates a wristwatch type information terminal which can include a band 5018, a clasp 5019, and the like in addition to the above objects.
  • a display portion 5001 mounted on a housing 5000 that also serves as a bezel portion has a non-rectangular display region.
  • the display portion 5001 can display an icon 5020 representing time, other icons 5021, and the like.
  • FIG. 23A illustrates a digital signage (digital signage).
  • FIG. 23B illustrates a digital signage attached to a cylindrical column.
  • the electronic devices illustrated in FIGS. 22A to 22H and FIG. 23 can have a variety of functions. For example, a function for displaying various information (still images, moving images, text images, etc.) on the display unit, a touch panel function, a function for displaying a calendar, date or time, a function for controlling processing by various software (programs), Wireless communication function, function for connecting to various computer networks using the wireless communication function, function for transmitting or receiving various data using the wireless communication function, and reading and displaying programs or data recorded on the recording medium It can have a function of displaying on the section.
  • a function for displaying various information (still images, moving images, text images, etc.) on the display unit a touch panel function, a function for displaying a calendar, date or time, a function for controlling processing by various software (programs), Wireless communication function, function for connecting to various computer networks using the wireless communication function, function for transmitting or receiving various data using the wireless communication function, and reading and displaying programs or data recorded on the recording medium It can have
  • one display unit mainly displays image information and another one display unit mainly displays character information, or parallax is considered in the plurality of display units. It is possible to have a function of displaying a three-dimensional image, etc. by displaying the obtained image. Furthermore, in an electronic device having an image receiving unit, a function for capturing a still image, a function for capturing a moving image, a function for correcting a captured image automatically or manually, and a captured image in a recording medium (externally or incorporated in a camera) A function of saving, a function of displaying a photographed image on a display portion, and the like can be provided. Note that functions that the electronic device illustrated in FIGS. 22A to 22H and FIG. 23 can have are not limited to these, and can have various functions.
  • the electronic device of this embodiment has a display portion for displaying some information.
  • the touch panel of one embodiment of the present invention can be applied to the display portion.

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Abstract

利便性または信頼性に優れた新規な表示装置を提供する。 タッチセンサの機能を有する第1の表示素子と、第1の表示素子と電気的に接続される第1の導電膜 と、 第1の導電膜と重なる領域を備える第2の導電膜と、 第2の導電膜と第1の導電膜の間に挟まれ る領域を備える第1の絶縁膜と、 第2の導電膜と電気的に接続される画素回路と、 画素回路と電気的 に接続される第2の表示素子と、 を含み、 第1の絶縁膜は開口部を備え、 第2の導電膜は第1の導電 膜と開口部で電気的に接続される構成に想到した。

Description

表示装置
 本発明の一態様は、入力装置に関する。本発明の一態様は、表示装置に関する。本発明の一態様は、入出力装置に関する。本発明の一態様は、タッチパネルに関する。
 なお、本発明の一態様は、上記の技術分野に限定されない。本明細書等で開示する発明の一態様は、物、方法、又は、製造方法に関する。本発明の一態様は、プロセス、マシン、マニュファクチャ、又は、組成物(コンポジション・オブ・マター)に関する。そのため、より具体的に本明細書等で開示する本発明の一態様の技術分野としては、半導体装置、表示装置、発光装置、蓄電装置、記憶装置、電子機器、照明装置、入力装置、入出力装置、それらの駆動方法、又は、それらの製造方法、を一例として挙げることができる。
 なお、本明細書等において、半導体装置とは、半導体特性を利用することで機能しうる装置全般を指す。トランジスタなどの半導体素子をはじめ、半導体回路、演算装置、記憶装置は、半導体装置の一態様である。撮像装置、表示装置、液晶表示装置、発光装置、入力装置、入出力装置、電気光学装置、発電装置(薄膜太陽電池、有機薄膜太陽電池等を含む)、及び電子機器は、半導体装置を有している場合がある。
 近年、位置入力手段としてタッチセンサを搭載した表示装置(または表示モジュール)が実用化されている。タッチセンサを搭載した表示装置(または表示モジュール)は、タッチパネル、またはタッチスクリーンなどと呼ばれている場合がある(以下、これを単に「タッチパネル」とも呼ぶ場合がある)。なお、表示装置を有しておらず、タッチセンサのみで構成されている部材に対して、そのような部材のことをタッチパネルと呼ぶ場合もある。または、タッチセンサを搭載した表示装置は、タッチセンサ付表示装置、タッチセンサ内蔵型表示装置、表示装置付タッチパネル、または、表示モジュール、などとも呼ばれる場合がある。または、タッチセンサを搭載した表示装置は、単に、表示装置と呼ばれる場合もある。また、表示装置の内部にタッチセンサが組み込まれている場合には、インセル型タッチセンサ、インセル型タッチパネル(またはインセル型タッチセンサ付表示装置)、オンセル型タッチセンサ、または、オンセル型タッチパネル(またはオンセル型タッチセンサ付表示装置)などとも呼ばれる場合がある。または、表示装置の内部にタッチセンサが組み込まれている表示装置は、単に、表示装置と呼ばれる場合もある。インセル型タッチセンサは、例えば、液晶素子で用いられる電極をタッチセンサ用の電極としても用いているものである。一方、オンセル型タッチセンサは、例えば、対向基板の上側(表示素子が設けられていない面側)に、タッチセンサ用の電極が形成されているものである。例えば、これらのタッチパネルなどを備える携帯情報端末としては、スマートフォン、タブレット端末などがある。
 表示装置の一つとして、液晶素子を備える液晶表示装置がある。例えば、画素電極をマトリクス状に配置し、画素電極の各々に接続するスイッチング素子としてトランジスタを用いたアクティブマトリクス型液晶表示装置が注目を集めている。
 例えば、画素電極の各々に接続するスイッチング素子として、金属酸化物をチャネル形成領域とするトランジスタを用いるアクティブマトリクス型液晶表示装置が知られている(特許文献1及び特許文献2)。
 また特許文献3乃至7には、液晶素子が適用されたタッチパネルが記載されている。
特開2007−123861号公報 特開2007−96055号公報 特開2011−197685号公報 特開2014−44537号公報 特開2014−178847号公報 米国特許第7920129号明細書 米国特許出願公開第2013/0328812号明細書
 表示パネル(表示装置、または、表示モジュール)に、ユーザーインターフェースとして画面に指やスタイラス等で触れることで入力する機能を付加したタッチパネルが望まれている。
 また、タッチパネルが適用された電子機器の薄型化、軽量化が求められている。そのため、タッチパネル自体の薄型化、軽量化が求められている。
 例えば、タッチパネルは、表示パネルの視認側(表示面側)、つまり、人の指やペンが触る側にタッチセンサを設ける構成とすることができる。
 例えばタッチパネル(または表示モジュール)の構成として、表示パネルの表示面側にタッチセンサを有する基板を貼り付ける構成とすることができる。つまり、タッチパネル(または表示モジュール)の構成として、表示パネルとタッチセンサとが別々の部品として構成されており、表示パネルとタッチセンサと貼り合わせるような構成とすることができる。しかしながら、このような構成の場合、表示パネル用の基板とは別に、タッチセンサ用の基板が必要であるため、タッチパネル(または表示モジュール)の厚さを薄くできない、部品点数が多くなる、などの問題があった。
 本発明の一態様は、厚さの薄いタッチパネル(またはタッチセンサ付表示装置)などを提供することを課題の一とする。または、構成が簡素化したタッチパネル(またはタッチセンサ付表示装置)などを提供することを課題の一とする。または、電子機器に組み込みやすいタッチパネル(またはタッチセンサ付表示装置)などを提供することを課題の一とする。または、部品点数の少ないタッチパネル(またはタッチセンサ付表示装置)などを提供することを課題の一とする。または、軽量なタッチパネル(またはタッチセンサ付表示装置)などを提供することを課題の一とする。
 または、新規な入力装置を提供することを課題の一とする。または、新規な入出力装置を提供することを課題の一とする。または、新規な表示装置を提供することを課題の一とする。なお、これらの課題の記載は、他の課題の存在を妨げるものではない。なお、本発明の一態様は、必ずしも、これらの課題の全てを解決する必要はない。なお、これら以外の課題は、明細書、図面、請求項などの記載から、自ずと明らかとなるものであり、明細書、図面、請求項などの記載から、これら以外の課題を抽出することが可能である。
(1)本発明の一態様は、信号線と、画素と、タッチセンサを有する表示装置である。
画素は信号線と電気的に接続され、画素は第1の表示素子と、第1の導電膜と、第2の導電膜と、2の絶縁膜と、画素回路と、第2の表示素子と、を有する。
第1の導電膜は第1の表示素子と電気的に接続され、第2の導電膜は第1の導電膜と重なる領域を備え、第1の絶縁膜は第2の導電膜と第1の導電膜の間に挟まれる領域を備え、画素回路は第2の導電膜と電気的に接続され、第2の表示素子は画素回路と電気的に接続される。
第1の絶縁膜は開口部を備え、第2の導電膜は開口部において第1の導電膜と電気的に接続され、画素回路は信号線と電気的に接続される。
(2)また、本発明の一態様は、上記画素回路がスイッチを備える上記の表示パネルである。スイッチはトランジスタを含み、トランジスタは、酸化物半導体を含む。
(3)また、本発明の一態様は、上記第2の表示素子が第1の表示素子が表示をする方向と同一の方向に表示をする機能を備える、上記の表示装置である。
(4)また、本発明の一態様は、上記第2の表示素子が第1の表示素子が表示をする領域に囲まれた領域に表示をする機能を備える、上記の表示装置である。
(5)また、本発明の一態様は、上記第1の表示素子が反射膜と、反射する光の強さを制御する機能と、を有する上記の表示装置である。
(6)また、本発明の一態様は、上記第1の表示素子はタッチセンサとしての機能を有する、上記の表示装置である。
反射膜は入射する光を反射する機能を備え、反射膜は開口部を備える。第2の表示素子は、開口部に向けて光を射出する機能を有する。
(7)また、本発明の一態様は、上記画素と、一群の複数の画素と、他の一群の複数の画素と、走査線と、を有する上記の表示装置である。
一群の複数の画素は上記画素を含み、行方向に配設される。他の一群の複数の画素は上記画素を含み、行方向と交差する列方向に配設される。
走査線は行方向に配設される複数の画素と電気的に接続される。
列方向に配設される他の一群の複数の画素は、信号線と電気的に接続される。
一の画素の行方向または列方向に隣接する他の画素は、一の画素に対する開口部の配置と異なるように他の画素に配置された開口部を備える。
上記本発明の一態様の表示装置は、第1の表示素子と、第1の表示素子と電気的に接続される第1の導電膜と、第1の導電膜と重なる領域を備える第2の導電膜と、第2の導電膜と第1の導電膜の間に挟まれる領域を備える第1の絶縁膜と、第1の導電膜と第1の絶縁膜の間に挟まれる領域を備え、第2の導電膜と電気的に接続される画素回路と、画素回路と電気的に接続される第2の表示素子と、を含み、第1の絶縁膜は開口部を備え、第2の導電膜は第1の導電膜と開口部で電気的に接続される。
これにより、例えば同一の工程を用いて形成することができる画素回路を用いて、第1の表示素子と、第1の表示素子とは異なる方法を用いて表示をする第2の表示素子と、を駆動することができる。
また、第1の表示素子は、タッチセンサとしての機能を有する前述の表示装置も、本発明の一態様である。その結果、利便性または信頼性に優れた新規な表示装置を提供することができる。
 本発明の一態様によれば、厚さの薄い表示装置(またはタッチセンサ付表示装置)などを提供できる。または、構成が簡素化した表示装置(またはタッチセンサ付表示装置)などを提供できる。または、電子機器に組み込みやすい表示装置(またはタッチセンサ付表示装置)などを提供できる。または、部品点数の少ない表示装置(またはタッチセンサ付表示装置)などを提供できる。または、軽量な表示装置(またはタッチセンサ付表示装置)などを提供できる。
 または、新規な入力装置を提供できる。または、新規な入出力装置を提供できる。または、新規なタッチパネルを提供できる。なお、これらの効果の記載は、他の効果の存在を妨げるものではない。なお、本発明の一態様は、必ずしも、これらの効果の全てを有する必要はない。なお、これら以外の効果は、明細書、図面、請求項などの記載から、自ずと明らかとなるものであり、明細書、図面、請求項などの記載から、これら以外の効果を抽出することが可能である。
実施の形態に係る、表示装置のブロック図及びタイミングチャート図。 実施の形態に係る、表示装置を備える画素を説明する図。 実施の形態に係る、表示装置を備える画素を説明する図。 実施の形態に係る、表示装置及び画素の動作を説明する図。 実施の形態に係る、表示装置の画素回路を示す図。 実施の形態に係る、表示装置の構造を示す断面の模式図。 実施の形態に係る、表示装置の構造を示す断面の模式図。 実施の形態に係る、表示装置の構造を示す断面の模式図。 実施の形態に係る、表示装置の構造を示す断面の模式図。 実施の形態に係る、表示装置の構造を示す断面の模式図。 実施の形態に係る、表示装置の構成を説明する図。 実施の形態に係る、表示装置の構成を説明する図。 実施の形態に係る、表示装置の構成を説明する図。 実施の形態に係る、表示装置の構成を説明する斜視図。 実施の形態に係る、表示装置の構成を説明する図。 実施の形態に係る、表示装置の構成を説明する図。 実施の形態に係る、表示装置の構造を示す断面の模式図。 実施の形態に係る、表示装置のブロック図。 実施の形態に係る、表示装置の画素を説明する図。 実施の形態に係る、表示装置の画素を説明する図。 実施の形態に係る、表示装置が有する液晶素子の電気光学特性を示す図。 実施の形態に係る、表示装置を用いた電子機器の図。 実施の形態に係る、表示装置を用いた電子機器の図。 実施の形態に係る、表示装置の構成を説明する図。 実施の形態に係る、表示装置の構成を説明する図。
 実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。但し、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。
 なお、以下に説明する発明の構成において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を異なる図面間で共通して用い、その繰り返しの説明は省略する。また、同様の機能を指す場合には、ハッチパターンを同じくし、特に符号を付さない場合がある。
 なお、本明細書で説明する各図において、各構成の大きさ、層の厚さ、または領域は、明瞭化のために誇張されている場合がある。よって、必ずしもそのスケールに限定されない。
 なお、本明細書等における「第1」、「第2」等の序数詞は、構成要素の混同を避けるために付すものであり、数的に限定するものではない。
 なお、「膜」という言葉と、「層」という言葉とは、互いに入れ替えることが可能である場合がある。例えば、「導電層」という用語を、「導電膜」という用語に変更することや、「絶縁膜」という用語を、「絶縁層」という用語に変更することが可能な場合がある。
(実施の形態1)
 本実施の形態では、本発明の一態様の入力装置または入出力装置の駆動方法、モード、及び構成例の説明を行い、さらに前述の入力装置、入出力装置の駆動方法、モードを適用した表示装置についての説明を、図面を参照して行う。
[センサの検知方法の例]
 図1(A)は、相互容量方式のタッチセンサの構成を示すブロック図である。図1(A)では、パルス電圧出力回路601、電流検出回路602を示している。なお図1(A)では、一例として、パルス電圧が与えられる電極621をX1−X6の6本の配線、電流の変化を検知する電極622をY1−Y6の6本の配線として示している。なお、電極の数は、これに限定されない。また図1(A)は、電極621および電極622が重畳すること、または、電極621および電極622が近接して配置されることで形成される容量603を図示している。なお、電極621と電極622とはその機能を互いに置き換えてもよい。または、パルス電圧出力回路601と電流検出回路602とは、互いに置き換えてもよい。
 パルス電圧出力回路601は、一例としては、X1−X6の配線に順にパルスを印加するための回路である。X1−X6の配線にパルス電圧が印加されることで、容量603を形成する電極621および電極622の間の電界に、変化が生じる。そしてパルス電圧によって容量603に電流が流れる。このとき、指やペンなどが近傍に存在するかどうかに応じて、この電極間に生じる電界が、指やペンなどのタッチによる遮蔽等により変化する。つまり、指やペンなどのタッチなどにより、容量603の容量値が変化する。その結果、パルス電圧によって容量603に流れる電流の大きさが変化する。このように、指やペンなどのタッチなどにより、容量値に変化を生じさせることを利用して、被検知体の近接、または接触を検出することができる。
 電流検出回路602は、容量603での容量値の変化による、Y1−Y6の配線での電流の変化を検出するための回路である。Y1−Y6の配線では、被検知体の近接、または接触がないと検出される電流値に変化はないが、検出する被検知体の近接、または接触により容量値が減少する場合には電流値が減少する変化を検出する。なお電流の検出は、電流量の総和を検出してもよい。その場合には、積分回路等を用いて検出を行えばよい。または、電流のピーク値を検出してもよい。その場合には、電流を電圧に変換して、電圧値のピーク値を検出してもよい。
 次いで図1(B)には、図1(A)で示す相互容量方式のタッチセンサにおける入出力波形のタイミングチャートを示す。図1(B)では、1フレーム期間で各行列での被検知体の検出を行うものとする。また図1(B)では、被検知体を検出しない場合(非タッチ)と被検知体を検出する場合(タッチ)との2つの場合について示している。なおY1−Y6の配線については、検出される電流値に対応する電圧値とした波形を示している。なお、表示パネルにおいても、表示動作が行われている。この表示動作のタイミングと、タッチセンサのタイミングとは、同期させて動作することが望ましい。なお、図1(B)では、表示動作とは同期させていない場合の例を示す。
 X1−X6の配線には、順にパルス電圧が与えられ、該パルス電圧にしたがってY1−Y6の配線での波形が変化する。被検知体の近接または接触がない場合には、X1−X6の配線の電圧の変化に応じてY1−Y6の波形が一様に変化する。一方、被検知体が近接または接触する箇所では、電流値が減少するため、これに対応する電圧値の波形も変化する。
 このように、容量値の変化を検出することにより、被検知体の近接または接触を検知することができる。なお、指やペンなどの被検知体は、タッチセンサやタッチパネルに接触せず、近接した場合でも、信号が検出される場合がある。
 なお、図1(B)において、X1−X6の配線には、順にパルス電圧が与えられた場合の例を示したが、本発明の一態様は、これに限定されない。例えば、複数の配線に同時にパルス電圧を与えてもよい。例えば、まず、X1乃至X3の配線にパルス電圧を与える。次に、X2乃至X4の配線にパルス電圧を与える。その次に、X3乃至X5の配線にパルス電圧を与える。このように、複数の配線に同時にパルス電圧を与えてもよい。そして、読み取った信号を演算処理することにより、センサの感度を高めることができる。
 またパルス電圧出力回路601及び電流検出回路602は、一例としては、1つのICの中に形成されていることが好ましい。該ICは、例えばタッチパネルに実装されること、若しくは電子機器の筐体内の基板に実装されることが好ましい。また可撓性を有するタッチパネルとする場合には、曲げた部分では寄生容量が増大し、ノイズの影響が大きくなってしまう恐れがあるため、ノイズの影響を受けにくい駆動方法が適用されたICを用いることが好ましい。例えばシグナル−ノイズ比(S/N比)を高める駆動方法が適用されたICを用いることが好ましい。
 なお、インセル型タッチセンサの場合には、表示部を駆動するための回路が設けられている。例えば、その回路は、ゲート線駆動回路、ソース線駆動回路などである。これらの回路も、ICの中に形成されている場合がある。よって、パルス電圧出力回路601または電流検出回路602の少なくとも一つと、ゲート線駆動回路またはソース線駆動回路の少なくとも一つとが、1つのICの中に形成されていてもよい。例えば、ソース線駆動回路は、駆動周波数が高いため、ICの中に形成される場合が多い。また、電流検出回路602は、オペアンプなどが必要となる場合があるため、ICの中に形成される場合が多い。したがって、ソース線駆動回路と電流検出回路602とが、1つのICの中に形成されていてもよい。この場合には、ゲート線駆動回路およびパルス電圧出力回路601は、画素が形成されている基板上に、画素と一緒に形成されていてもよい。または、ソース線駆動回路と電流検出回路602とパルス電圧出力回路601とが、1つのICの中に形成されていてもよい。
 また、図1(A)ではタッチセンサとして配線の交差部に容量603のみを設けるパッシブマトリクス型のタッチセンサの構成を示したが、トランジスタと容量とを備えたアクティブマトリクス型のタッチセンサとしてもよい。
 なお、図1においては、相互容量方式の場合の駆動方法について述べたが、本発明の一態様は、これに限定されない。例えば、自己容量方式を用いてもよい。その場合には、パルス電圧出力回路601は、電流を検出する機能も有することとなる。同様に、電流検出回路602も、パルス電圧を出力する機能を有することとなる。または、状況に応じて、相互容量方式と自己容量方式とを切り替えて動作させてもよい。
[インセル型のタッチセンサの構成例]
 ここでは、表示素子やトランジスタ等が設けられる基板(以下、素子基板とも記す)上に、タッチセンサを構成する一対の電極のうちの少なくとも一つを配置する例について説明する。
 以下では、複数の画素を有する表示部にタッチセンサを組み込んだインセル型の構成例について説明する。ここでは、画素に設けられる表示素子として、液晶素子を適用した例を示す。ただし、本発明の一態様は、これに限定されず、様々な表示素子を適用することができる。
 図2(A)は、本構成例で例示するインセル型のタッチセンサを組み込んだ表示装置の表示部に設けられる画素回路の一部における等価回路図である。
 一つの画素は少なくともトランジスタ63と液晶素子64を有する。なお、画素は、さらに、保持容量を有する場合もある。またトランジスタ63のゲートに配線61が、ソースまたはドレインの一方には配線62が、それぞれ電気的に接続されている。
 画素回路は、X方向に延在する複数の配線(例えば、配線72_1、配線72_2)と、Y方向に延在する複数の配線(例えば、配線71_1、配線71_2)を有し、これらは互いに交差して設けられている。そして、配線の間に容量が形成される。
 また、一例としては、画素回路に設けられる画素のうち、一部の隣接する複数の画素は、それぞれに設けられる液晶素子の一方の電極が電気的に接続され、一つのブロックを形成する。ここで、例えば、Y方向に延在するライン状の複数のブロック(例えば、ブロック65_1、65_2)が形成される。なお、図2(A)では、画素回路の一部のみを示しているが、実際にはこれらのブロックがX方向に繰り返し配置される。ここで、液晶素子の一方の電極としては、一例としては、コモン電極、または、対向電極などがあげられる。一方、液晶素子の他方の電極としては、一例としては、画素電極などがあげられる。
なお、本明細書においては、液晶素子が有する一対の電極のうち、一方を画素電極とし、他方をコモン電極、もしくは共通電極と表す。特に「コモン電極」と「共通電極」については、一方の電極である「画素電極」に対する他方の電極を示し、断りが無い限りは、表現の置き換えが可能であり、機能等の差異はないものとする。
 また、図2(B)のように、ブロック65_1、65_2をまたいでX方向に隣接する複数の画素が有する液晶素子64のコモン電極が電気的に接続され、一つのブロックを形成するような構成でも良い。図2(B)に示す配線72_1乃至72_4はX方向に延在して設けられ、液晶素子64が構成される領域においてコモン電極として機能する。配線72_1乃至72_4によってコモン電極を共有する複数の画素を含むブロックをそれぞれブロック67_1乃至ブロック67_4とする。図2(B)では画素回路の一部のみを示しているが、実際にはこれらのブロックがX方向及びY方向に繰り返し配置される。
 このような構成とすることで、タッチセンサを構成する電極と、画素回路が有する液晶素子の一方の電極とを兼ねることができる。図2(A)では、配線71_1、配線71_2は、液晶素子の一方の電極と、タッチセンサを構成する電極とを兼ねている。一方、配線72_1、配線72_2は、タッチセンサを構成する電極として機能している。そのためタッチパネルの構成を簡略化できる。なお、図2(A)では、Y方向に延在する複数の配線(例えば、配線71_1、配線71_2)が、液晶素子の一方の電極と、タッチセンサを構成する電極とを兼ねていたが、本発明の一態様は、これに限定されない。例えば、X方向に延在する複数の配線(例えば、配線72_1、配線72_2)が、液晶素子の一方の電極と、タッチセンサを構成する電極とを兼ねていてもよい。その場合の回路図の例を、図3(A)に示す。
 なお、図2(A)および図3(A)では、配線が、液晶素子の一方の電極と、タッチセンサを構成する電極とを兼ねている場合の例を示したが、本発明の一態様は、これに限定されない。液晶素子の一方の電極と、タッチセンサを構成する電極とは、それぞれ、別の配線で構成してもよい。例えば、図3(B)に示すように、液晶素子64の一方の電極と電気的に接続する配線66を有する構成としてもよい。このとき配線66、液晶素子64を構成する一方の電極、または、液晶素子64を構成する他方の電極の少なくとも一つと、X方向に延在する配線またはY方向に延在する配線の少なくとも一つと、を同一の導電膜を加工して同時に形成することで、タッチパネルの作製工程を簡略化できる。例えば、配線66を配線71_1及び配線71_2と同時に形成してもよいし、または配線66を配線72_1及び配線72_2などと同時に形成してもよい。
 図4(A)は、X方向に延在する複数の配線72と、Y方向に延在する複数の配線71の接続構成を示した等価回路図である。なお、一例として、タッチセンサが、投影型であり、相互容量方式である場合を示している。X方向に延在する配線72の各々には、入力電圧(または、選択電圧)または共通電位(または、接地電位、もしくは、基準となる電位)を入力することができる。また、Y方向に延在する配線71の各々には接地電位(または、基準となる電位)を入力することができ、または配線71と検出回路とを電気的に接続することができる。なお、配線71と配線72とは入れ替えることが可能である。つまり、配線72と検出回路とを接続してもよい。
 以下、図4(B)、(C)を用いて、上述したタッチパネルの動作について説明する。
 ここでは一例として、1フレーム期間を、書き込み期間と検知期間とに分ける。書き込み期間は画素への画像データの書き込みを行う期間であり、配線61(ゲート線、または走査線ともいう)が順次選択される。一方、検知期間は、タッチセンサによるセンシングを行う期間であり、X方向に延在する配線72が順次選択され、入力電圧が入力される。
 図4(B)は、書き込み期間における等価回路図である。書き込み期間では、X方向に延在する配線72と、Y方向に延在する配線71の両方に、共通電位が入力される。
 図4(C)は、検知期間のある時点における等価回路図である。検知期間では、Y方向に延在する配線71の各々は、検出回路と導通する。また、X方向に延在する配線72のうち、選択されたものには入力電圧が入力され、それ以外のものには共通電位が入力される。
 このように、画像の書き込み期間とタッチセンサによるセンシングを行う期間とを、独立して設けることが好ましい。例えば、表示の帰線期間にセンシングを行うことが好ましい。これにより、画素の書き込み時のノイズに起因するタッチセンサの感度の低下を抑制することができる。
 なお、ここでは、1フレーム期間を、書き込み期間と検知期間とに分ける場合の例を示したが、本発明の一態様は、これに限定されない。例えば、1水平期間(1ゲート選択期間とも言う)を、書き込み期間と検知期間とに分けて動作させてもよい。
 なお、配線72には、順にパルス電圧が与えられた場合の例を示したが、本発明の一態様は、これに限定されない。例えば、複数の配線72に同時にパルス電圧を与えてもよい。例えば、まず、1個目乃至3個目の配線72にパルス電圧を与える。次に、2個目乃至4個目の配線72にパルス電圧を与える。その次に、3個目乃至5個目の配線72にパルス電圧を与える。このように、複数の配線72に同時にパルス電圧を与えてもよい。そして、読み取った信号を演算処理することにより、センサの感度を高めることができる。
 なお、図4においては、相互容量方式の場合の駆動方法について述べたが、本発明の一態様は、これに限定されない。例えば、自己容量方式を用いてもよい。その場合には、パルス電圧を出力する回路は、電流を検出する機能も有することとなる。同様に、検出回路も、パルス電圧を出力する機能を有することとなる。または、状況に応じて、相互容量方式と自己容量方式とを切り替えて動作させてもよい。
[タッチパネルの方式について]
 以下では、本発明の一態様のタッチパネルに適用可能ないくつかの方式について説明する。
 なお、本明細書等において、タッチパネルは表示面に画像等を表示(出力)する機能と、表示面に指やスタイラスなどの被検知体が触れる、または近接することを検知するタッチセンサとしての機能と、を有する。したがってタッチパネルは入出力装置の一態様である。
 また、本明細書等では、タッチパネルの基板に、例えばFPC(Flexible Print Circuit)もしくはTCP(Tape Carrier Package)などのコネクターが取り付けられたもの、または基板にCOG(Chip On Glass)方式によりIC(集積回路)が実装されたものを、タッチパネルモジュール、または単にタッチパネルと呼ぶ場合がある。
 本発明の一態様に適用できる静電容量方式のタッチセンサは、一対の導電層を備える。一対の導電層間には容量が形成されている。一対の導電層に被検知体が触れる、または近接することにより一対の導電層間の容量の大きさが変化することを利用して、検知を行うことができる。
 静電容量方式としては、表面型静電容量方式、投影型静電容量方式等がある。投影型静電容量方式としては、主に駆動方式の違いから、自己容量方式、相互容量方式などがある。相互容量方式を用いると、同時多点検出が可能となるため好ましい。
 また、本発明の一態様のタッチパネルが有する表示素子としては、液晶素子、MEMS(Micro Electro Mechanical System)を利用した光学素子、有機EL(Electro Luminescence)素子や発光ダイオード(LED:Light Emitting Diode)等の発光素子、電気泳動素子など、様々な表示素子を用いることができる。
 ここで、表示装置には表示素子として横電界方式が適用された液晶素子を用いることが好ましい。なお、画素電極、および、コモン電極において、透明導電膜を用いる場合には、透過型の表示装置として使用することができる。一方、画素電極、または、コモン電極において、反射電極を用いる場合には、反射型の表示装置として使用することができる。なお、画素電極およびコモン電極の両方を反射電極としてもよい。または、画素電極およびコモン電極とは別に、反射電極を設けることによって、反射型の表示装置としてもよい。なお、反射型の表示装置において、バックライトの光が透過できる領域を設けることによって、半透過型の表示装置としてもよい。例えば、画素電極またはコモン電極の一部を透過電極とし、別の一部を反射電極としてもよい。なお、画素電極、または、コモン電極において、反射電極を用いる場合であっても、液晶の動作モードによっては、透過型の表示装置として使用する場合もある。
なお、バックライトを有する構造として、液晶素子が形成されたパネルに、パネル全体を照射するバックライトを貼り付ける構造でもよいが、表示装置の液晶素子と、液晶素子の電極を用いたタッチセンサを構成する回路ごとに発光素子を有する構成とすることで、表示装置の薄型化、軽量化が容易になり好適である。
例えば、図5に示す等価回路850が表示素子550を有していてもよい。
また、図5に示す等価回路の構成を用いることで液晶素子と、発光素子と、を独立に動作させることが可能となる。
 本発明の一態様の表示装置は、一対の基板の一方にタッチセンサを構成する一対の電極(導電膜または配線ともいう)の少なくとも一つを設けることにより、表示装置とタッチセンサとが一体となった構成を有する。そのため、表示装置の厚さが低減され、軽量な表示装置を実現できる。
 図6(A)は、本発明の一態様の表示装置10のモードを説明する断面図である。
 表示装置10は、基板11、基板12、FPC13、導電層14、着色膜31等を有する。また、表示装置10は画素を有し、当該画素は液晶素子20を有する。
 液晶素子20は、導電層21、導電層22及び液晶23により構成される。図6(A)では液晶素子20としてFFS(Fringe Field Switching)モードが適用された液晶素子を用いた場合の例を示している。導電層21上には絶縁層を介して導電層22が配置されている。導電層22は、一例としては、櫛歯状の上面形状、またはスリットが設けられた上面形状(平面形状ともいう)を有する。導電層21および導電層22は、一方が共通電極として機能し、他方が画素電極として機能する。
 タッチセンサは、基板12側に設けられた導電層41と、液晶素子20の一対の電極の一方として機能する導電層21との間に形成される容量を利用して検知することができる。ここで、一例としては、導電層41は基板12の基板11側の面(つまり、基板12の下側の面)に設けられていることが好ましい。
 基板12側に設けられた導電層41は、接続層15により基板11側に設けられた導電層14と電気的に接続する。導電層14は基板11側に取り付けられたFPC13と電気的に接続する。このような構成とすることで、1つの基板にタッチセンサを駆動するためのFPCと、液晶素子20を駆動するためのFPCの両方を配置することができる。
 ここで、タッチパネルの構成として、例えば基板12の基板11側とは反対側の面(つまり、基板12の上側の面)にタッチセンサの電極として機能する導電層を配置した場合、これと電気的に接続するFPCを基板12に取り付ける必要がある。また図6(A)で示した接続層15を用いない場合であっても、導電層41と電気的に接続するFPCは、基板12に取り付ける必要がある。また、基板11及び基板12とは異なる基板に、タッチセンサの電極として機能する導電層を配置する場合も、当該基板にFPCを取り付ける必要がある。したがってこのような構成では部品点数が増加する、また電子機器に組み込む際にFPCの位置により制限が生じてしまう場合がある。一方、本発明の一態様では、一対の基板の一方にのみFPCを配置することが可能であるため、部品点数を低減し、電子機器に組み込みやすい構成とすることができる。
 また、液晶素子20の一方の電極を、タッチセンサとして機能する一対の電極と兼ねることにより、工程を簡略化することができるため歩留りの向上できまた製造コストを低減することができる。
 図6(B)では、タッチセンサの電極として機能する導電層41を、基板11側に配置した例を示している。導電層41は、導電層14と電気的に接続する。タッチセンサは、導電層41と、液晶素子20の一対の電極の一方(例えば、共通電極)として機能する導電層21との間に形成される容量を利用して検知することができる。このような構成とすることでも、FPC13を基板11側に配置することができる。またこのとき、基板11側の面をタッチ面とすると、より検出感度を高めることができるため好ましい。
 図6(C)に示す構成では、導電層41を導電層22と同一平面上に配置した例を示している。また導電層41は図示しない領域で導電層14と電気的に接続している。ここで、導電層41と導電層22とを同一の導電膜を加工して同時に形成されていることが好ましい。タッチセンサは、導電層41と導電層21の間に形成される容量を利用して検知することができる。導電層21は、例えば、液晶素子20の共通電極としての機能と、タッチセンサの電極としての機能とを有している。
 図6(D)に示す構成は、液晶素子20にIPS(In−Plane−Switching)モードを適用した場合の例を示している。
 液晶素子20を構成する導電層21と導電層22とは同一面状に設けられている。導電層21と導電層22とは、それぞれ櫛歯状の形状を有しており、これらが噛み合うように配置されている。タッチセンサは、導電層41と導電層21の間に形成される容量を利用して検知することができる。導電層21は、例えば、液晶素子20の共通電極としての機能と、タッチセンサの電極として機能とを有している。
 またタッチセンサの一方の電極として機能する導電層41は、導電層21及び導電層22と同一面上に配置されている。また導電層41は図示しない領域で導電層14と電気的に接続している。ここで導電層41、導電層21及び導電層22は、これらが同一の導電膜を加工して同時に形成されていることが好ましい。
 図6(E)に示す構成では、FFSモードが適用された液晶素子20を適用した他の例を示している。タッチセンサは、導電層41aと導電層41bとの間に形成される容量を利用して検知することができる。導電層21及び導電層22は、一方が液晶素子20の共通電極としての機能を有し、他方が液晶素子20の画素電極としての機能を有している。
 導電層41aは導電層22と同一面上に設けられている。また導電層41bは導電層21と同一面上に設けられている。ここで導電層41aと導電層22とを同一の導電膜を加工して同時に形成することが好ましい。同様に導電層41bと導電層21とを同一の導電膜を加工して同時に形成することが好ましい。このような構成とすることで、液晶素子20の一対の電極を形成する工程で、同時にタッチセンサを構成する一対の電極を形成することができるため、製造工程を増やすことなくタッチセンサとしての機能を有する表示装置10を作製することができる。
 図7(A)に示す構成では、FFSモードが適用された液晶素子20を適用した他の例を示している。タッチセンサは、導電層41aと導電層41bとの間に形成される容量を利用して検知することができる。導電層21は、例えば、液晶素子20の共通電極としての機能を有している。
 導電層41aおよび導電層41bは導電層22と同一面上に設けられている。ここで導電層41aと導電層41bと導電層22とを同一の導電膜を加工して同時に形成することが好ましい。このような構成とすることで、液晶素子20の電極を形成する工程で、同時にタッチセンサを構成する一対の電極を形成することができるため、製造工程を増やすことなくタッチセンサとしての機能を有する表示装置10を作製することができる。
なお、導電層41aは、導電層21と重なるように設けられているが、本発明の一態様は、これに限定されない。導電層21は、導電層41aと重ならないように設けてもよい。その結果、導電層41aの寄生容量を低減することができる。なお、導電層41bの場合も同様に、導電層21は、導電層41bと重ならないように設けてもよい。
 図7(B)に示す構成では、FFSモードが適用された液晶素子20を適用した他の例を示している。タッチセンサは、導電層41aと導電層41bとの間に形成される容量を利用して検知することができる。導電層21及び導電層22は、一方が液晶素子20の共通電極としての機能を有し、他方が液晶素子20の画素電極としての機能を有している。
 導電層41aおよび導電層41bは導電層21と同一面上に設けられている。ここで導電層41aと導電層41bと導電層21とを同一の導電膜を加工して同時に形成することが好ましい。このような構成とすることで、液晶素子20の電極を形成する工程で、同時にタッチセンサを構成する一対の電極を形成することができるため、製造工程を増やすことなくタッチセンサとしての機能を有する表示装置10を作製することができる。
 図7(C)に示す構成では、FFSモードが適用された液晶素子20を適用した他の例を示している。タッチセンサは、導電層41と、液晶素子20の一対の電極の一方として機能する導電層21との間に形成される容量を利用して検知することができる。導電層21は、例えば、液晶素子20の共通電極としての機能と、タッチセンサの電極としての機能とを有している。
 導電層41は、導電層21と同一面上に設けられている。ここで導電層41と導電層21とを同一の導電膜を加工して同時に形成することが好ましい。このような構成とすることで、液晶素子20の電極を形成する工程で、同時にタッチセンサを構成する一対の電極を形成することができるため、製造工程を増やすことなくタッチセンサとしての機能を有する表示装置10を作製することができる。
なお、上側の電極が液晶素子20の画素電極であり、下側の電極が液晶素子20の共通電極である場合の例を多く示したが、本発明の一態様は、これに限定されない。上側の電極が液晶素子20の共通電極であり、下側の電極が液晶素子20の画素電極となる構成としてもよい。
例えば、図6(C)において、上側の電極が液晶素子20の共通電極となるようにした例を、図8に示す。導電層21は、例えば、液晶素子20の共通電極としての機能と、タッチセンサの電極としての機能とを有している。
同様に、図7(A)において、上側の電極が液晶素子20の共通電極となるようにした例を、図9(A)に示す。導電層21は、例えば、液晶素子20の共通電極としての機能を有している。
同様に、図7(C)において、上側の電極が液晶素子20の共通電極となるようにした例を、図9(B)に示す。導電層21は、例えば、液晶素子20の共通電極としての機能と、タッチセンサの電極としての機能とを有している。導電層41と導電層21との間に容量を形成する。
図10(A)に示す構成では、FFSモードが適用された液晶素子の他の例を示している。表示装置が液晶素子に加えて発光素子を有する例である。導電層21は光反射性を有し、開口部25を有する。発光素子27を導電層21の下方に配置し、発光素子27は導電層14と電気的に接続している。液晶素子20に入射した光は導電層21にて反射され、再度、液晶素子20を通って表示装置10の外部へと放出される。また、表示装置10に設けられた発光素子27から放出される光は、前述の導電層21により反射される光とは独立に、開口部25を透過して表示装置10の外部に放出できるよう制御することも可能である。
また、上述の表示装置の例と同様に、上側の電極が液晶素子20の共通電極としての機能と、タッチセンサの電極としての機能とを有してもよい(図10(B))。
 図11(A)(B)(C)は、上面から見た本発明の一態様のタッチパネルの概念図である。したがって、タッチセンサ以外の部分については、大幅に省略して示している。また、画素電極51において、櫛歯状の上面形状、またはスリットが設けられた上面形状を有している場合があるが、ここでは、省略している。
 図11(A)に示す構成では、タッチセンサはセンサ電極55とセンサ電極56とを有する。ここで、センサ電極55及びセンサ電極56は、画素電極51と同一の導電膜により形成されている。または、センサ電極55及びセンサ電極56は、画素電極51と同一面上に設けられている。X方向に配列する複数のセンサ電極55は電気的に接続された構成を有する。このとき、センサ電極55は、配線57により、接続されている。また、センサ電極56は、Y方向に延在して設けられている。つまり、図11(A)は、図7(A)の平面図を示しているとも言える。なお、センサ電極55及びセンサ電極56は、画素電極ではなく、コモン電極と同一の導電膜により形成されてもよい。
 図11(B)に示す構成では、共通電極52とセンサ電極55が同一の導電膜により形成されている例を示している。または、共通電極52とセンサ電極55は、同一面上に設けられている。ここで共通電極52及びセンサ電極55はX方向に伸びた帯状の形状を有し、各センサ電極56と交差する構成を有する。つまり、図11(B)は、図7(C)の平面図を示しているとも言える。
 図11(C)では、図11(B)で示した共通電極52が、センサ電極55を兼ねる構成の例を示している。つまり、図11(C)は、図6(C)の平面図を示しているとも言える。
なお、センサ電極56は、Y方向に延在して設けられている場合の例を示したが、X方向に延在して設けられてもよい。図11(A)、図11(B)、図11(C)において、Y方向に延在した場合の例を、図12(A)、図12(B)、図12(C)にそれぞれ示す。
なお、図11(B)および図11(C)では、上側の電極(液晶層に近い側の電極、つまり、指やペンなどの被検知体に近い側の電極)が画素電極であり、下側の電極(液晶層から遠い側の電極、つまり、指やペンなどの被検知体から遠い側の電極)が共通電極である場合の例を示したが、本発明の一態様は、これに限定されない。上側の電極(液晶層に近い側の電極、つまり、指やペンなどの被検知体に近い側の電極)が共通電極であり、下側の電極(液晶層から遠い側の電極、つまり、指やペンなどの被検知体から遠い側の電極)が画素電極となるような構成としてもよい。図11(B)および図11(C)に適用した場合の例を、それぞれ、図13(A)および図13(B)に示す。なお、共通電極52において、櫛歯状の上面形状、またはスリットが設けられた上面形状を有している場合があるが、ここでは、省略している。
 以上が、表示装置が有するタッチパネルの方式についての説明である。
 図14(A)は、本発明の一態様のタッチパネル310の斜視図である。また図14(B)は、図14(A)を展開した斜視図である。なお明瞭化のため、代表的な構成要素のみを示している。また図14(B)では、一部の構成要素(基板372)を破線で輪郭のみ明示している。
 タッチパネル310は、対向して設けられた基板371と基板372とを有する。
 基板371上には、表示部381、駆動回路382、配線383、駆動回路384等が設けられている。また表示部381には、タッチセンサの一方の電極として機能する導電層332が形成されている。基板371には、配線383と電気的に接続されるFPC373が設けられている。また図14(A)(B)では、FPC373上にIC374が設けられている例を示している。
 タッチセンサは、導電層331と、後述する導電層332と、により構成される。導電層331と導電層332の間に形成される容量を利用して、タッチセンサは検出することができる。
 基板371に導電層332を有する場合、基板372の基板371と対向する面側には、複数の導電層331、複数の導電層335、導電層341等が形成されている。導電層341は複数の導電層331のいずれかと電気的に接続する。また導電層341は接続部385を介して基板371に設けられたFPC373と電気的に接続する。
 導電層335は、2つの導電層331の間に配置される。導電層335を設けることで導電層331が設けられている領域と設けられていない領域の間で透過率に差が生じることを抑制する機能を有する。また導電層335は電気的にフローティングであることが好ましい。こうすることで、導電層335を介して、導電層331及び導電層332の一方の電位の変化を他方に効率よく伝達することができ、検知感度を高めることができる。なお導電層335は不要である場合には設けなくてもよい。
 表示部381は、少なくとも複数の画素を有する。画素は、少なくとも一つの表示素子を有する。また、画素は、トランジスタ及び表示素子を備えることが好ましい。表示素子としては、代表的には有機EL素子などの発光素子や液晶素子などを用いることができる。
 駆動回路382は、例えば走査線駆動回路、信号線駆動回路等として機能する回路を用いることができる。
 配線383は、表示部381や駆動回路382に信号や電力を供給する機能を有する。当該信号や電力は、FPC373を介して外部、またはIC374から配線383に入力される。
 駆動回路384は、導電層332を順次選択する機能を有する。または、導電層332ではなく導電層331を順次選択することによりタッチセンサを駆動する場合には、駆動回路384は、導電層332に固定電位またはセンシングに用いる信号を切り替えて供給する機能を有する。なお、IC374や外部によりタッチセンサを駆動する信号が供給される場合には、駆動回路384を設けなくてもよい。
 また、図14(A)(B)では、FPC373上にCOF(Chip On Film)方式により実装されたIC374が設けられている例を示している。IC374は、例えば走査線駆動回路、または信号線駆動回路などとしての機能を有するICを適用できる。なおタッチパネル310が走査線駆動回路及び信号線駆動回路として機能する回路を備える場合や、走査線駆動回路や信号線駆動回路として機能する回路を外部に設け、FPC373を介して表示部381を駆動するための信号を入力する場合などでは、IC374を設けない構成としてもよい。また、IC374を、COG(Chip On Glass)方式等により、基板371に直接実装してもよい。
 このような構成とすることで、タッチパネル310に接続するFPCを1つの基板側(ここでは基板371側)にのみ配置することができる。また、図14(A)、(B)に示すように、タッチパネル310には1つのFPC373を設け、当該FPC373が、表示パネルとタッチセンサの両方に信号を供給する機能を有する構成とすると、より構成を簡略化できるため好ましい。
 またこのとき、IC374はタッチセンサを駆動する機能を有していてもよいし、タッチセンサを駆動するICをさらに設けてもよい。または、タッチセンサを駆動するICを基板371上に実装してもよい。
また、前述の構成は基板372に導電層331、335、341を有する場合を例示したものだが、導電層331、335、341等、タッチセンサの他方の電極、およびタッチセンサを機能させるためにタッチセンサの他方の電極に電気的に接続した導電層は、基板371に形成してもよい。この場合には、導電層331、335等は、絶縁層を介して基板371に設けられた導電層332の上部に設けてもよい。このような構成とすることで同一基板上にタッチセンサを構成する一対の導電層を配置することが可能となる。
 図15は、図14とは異なる構成を有するタッチパネル310の上面図を示している。
 図15に示すタッチパネルは、基板371に複数のFPC373aと、FPC373bとを有している場合の例を示している。FPC373aは表示部381を駆動するための信号を供給する機能を有する。またFPC373bは基板372側に配置された導電層331に信号等を供給する機能を有する。
 このように、タッチパネル310の表示部381の2以上の辺に沿ってFPC373aを配置することで、多くの信号をタッチパネル310に供給できる。例えば表示部381が高解像度である場合には、このように表示部381の2以上の辺から信号を供給する構成とすることで、配線の密度が高まることによる配線間の寄生容量を低減できる。また大型の表示装置とする場合には、このような構成とすることで配線の長さを短くできるため、配線抵抗を削減し、信号の遅延などの影響を抑制することができる。
〔断面構成例1〕
 以下では、本発明の一態様の表示装置の断面構成の例について、図面を参照して説明する。
図16は本発明の一態様の表示装置700の構成を説明する図である。ここではタッチパネルの機能を有する液晶素子を有する表示装置に、発光素子を利用した構成の例を示す。
図16(A)は本発明の一態様の表示装置700の下面図である。図16(B−1)は図16(A)の一部を説明する下面図である。さらに図16(B−2)は図16(B−1)に図示する一部の構成を省略して説明する下面図である。
図17は本発明の一態様の表示装置700の構成を説明する図である。図17(A)は図16(A)の切断線X1−X2、X3−X4、X5−X6、X7−X8、X9−X10、X11−X12における断面図である。図17(B)は表示パネルの一部の構成を説明する断面図であり、図17(C)は表示装置の他の一部の構成を説明する断面図である。
図5は本発明の一態様の表示装置700の構成を説明する図である。図5は本発明の一態様の表示装置700が備える画素回路に用いることができる画素回路530(i,j)および画素回路530(i,j+1)の回路図である。
図18は本発明の一態様の表示装置700の構成を説明する図である。図18は本発明の一態様の表示装置700に用いることができる画素および配線等の配置を説明するブロック図である。図18(B−1)および図18(B−2)は本発明の一態様の表示装置700に用いることができる開口部751Hの配置を説明する模式図である。
<表示装置の構成例1.>
本実施の形態で説明する表示装置700は、信号線S1(j)と、画素702(i,j)と、を有する(図16(B−1)および図16(B−2)参照)。なお、画素702(i,j)は後述のようにタッチパネルの機能も有する。
画素702(i,j)は、信号線S1(j)と電気的に接続される。
画素702(i,j)は、第1の表示素子750(i,j)と、第1の導電膜と、第2の導電膜と、第1の絶縁膜501Cと、画素回路530(i,j)と、第2の表示素子550(i,j)と、を有する(図17(A)および図18参照)。
第1の導電膜は、第1の表示素子750(i,j)と電気的に接続される(図17(A)参照)。例えば、第1の導電膜を、第1の表示素子750(i,j)の第1の電極751(i,j)の一部に用いることができる。なお、図17(A)では、第1の電極751(i,j)を導電膜751A、導電膜751B、導電膜751C、導電膜751Dの4層で構成する例を示している。例えば、導電膜751A及び導電膜751Bを透光性の導電膜で形成し、導電膜751C及び導電膜751Dを光反射性の導電膜で形成した場合、導電膜751C及び導電膜751Dが第1の導電膜として機能することができる。
第2の導電膜は、第1の導電膜と重なる領域を備える。例えば、第2の導電膜を、スイッチSW1に用いることができるトランジスタのソース電極またはドレイン電極として機能する導電膜512Bに用いることができる。
第1の絶縁膜501Cは、第2の導電膜と第1の導電膜の間に挟まれる領域を備える。
画素回路530(i,j)は、第2の導電膜と電気的に接続される。例えば、第2の導電膜をソース電極またはドレイン電極として機能する導電膜512Bに用いたトランジスタを、画素回路530(i,j)のスイッチSW1に用いることができる(図17(A)および図18参照)。
第2の表示素子550(i,j)は、画素回路530(i,j)と電気的に接続される。
第1の絶縁膜501Cは、開口部591Aを備える(図17(A)参照)。
第2の導電膜は、開口部591Aにおいて第1の導電膜と電気的に接続される。例えば、導電膜512Bは、第1の電極751(i,j)と電気的に接続される。
画素回路530(i,j)は、信号線S1(j)と電気的に接続される(図18参照)。なお、導電膜512Aは、信号線S1(j)と電気的に接続される(図17(A)および図18参照)。
第1の電極751(i,j)は、第1の絶縁膜501Cに埋め込まれた側端部を備える。
また、本実施の形態で説明する表示パネルの画素回路530(i,j)は、スイッチSW1を備える。スイッチSW1はトランジスタを含み、トランジスタは、酸化物半導体を含む。
また、本実施の形態で説明する表示パネルの第2の表示素子550(i,j)は、第1の表示素子750(i,j)が表示をする方向と同一の方向に表示をする機能を備える。例えば、外光を反射する強度を制御して第1の表示素子750(i,j)が表示をする方向を、破線の矢印で図中に示す。また、第2の表示素子550(i,j)が表示をする方向を、実線の矢印で図中に示す(図17(A)参照)。
なお、図5においては、第2の表示素子550とスイッチSW2、トランジスタM、容量素子C2にて構成される等価回路を、等価回路850で示している。
また、本実施の形態で説明する表示パネルの第2の表示素子550(i,j)は、第1の表示素子750(i,j)が表示をする領域に囲まれた領域に表示をする機能を備える(図18(B−1)または図18(B−2)参照)。なお、第1の表示素子750(i,j)は、第1の電極751(i,j)と重なる領域に表示をし、第2の表示素子550(i,j)は、開口部751Hと重なる領域に表示をする。
また、本実施の形態で説明する表示パネルの第1の表示素子750(i,j)は、入射する光を反射する機能を備える反射膜と、反射する光の強さを制御する機能と、を有する。そして、反射膜は、開口部751Hを備える。なお、例えば、第1の表示素子750(i,j)の反射膜に、第1の導電膜または第1の電極751(i,j)の一部を用いることができる。具体的には、第1の電極751(i,j)のうち、反射膜として機能する導電膜751C及び導電膜751Dは開口部751Hを備える構成としてもよい(図17(A)参照)。
また、第2の表示素子550(i,j)は、開口部751Hに向けて光を射出する機能を有する。
また、本実施の形態で説明する表示パネルは、画素702(i,j)と、一群の画素702(i,1)乃至画素702(i,n)と、他の一群の画素702(1,j)乃至画素702(m,j)と、走査線G1(i)と、を有する(図18(A)参照)。なお、iは1以上m以下の整数であり、jは1以上n以下の整数であり、mおよびnは1以上の整数である。
また、本実施の形態で説明する表示パネルは、走査線G2(i)と、配線CSCOMと、配線ANOと、を有する。
一群の画素702(i,1)乃至画素702(i,n)は、画素702(i,j)を含み、行方向(図中に矢印Rで示す方向)に配設される。
また、他の一群の画素702(1,j)乃至画素702(m,j)は、画素702(i,j)を含み、行方向と交差する列方向(図中に矢印Cで示す方向)に配設される。
走査線G1(i)は、行方向に配設される一群の画素702(i,1)乃至画素702(i,n)と電気的に接続される。
列方向に配設される他の一群の画素702(1,j)乃至画素702(m,j)は、信号線S1(j)と電気的に接続される。
例えば、画素702(i,j)の行方向に隣接する画素702(i,j+1)は、画素702(i,j)に対する開口部751Hの配置と異なるように画素702(i,j+1)に配置される開口部を備える(図18(B−1)参照)。
例えば、画素702(i,j)の列方向に隣接する画素702(i+1,j)は、画素702(i,j)に対する開口部751Hの配置と異なるように画素702(i+1,j)に配置される開口部を備える(図18(B−2)参照)。なお、例えば、第1の電極751(i,j)の一部を反射膜に用いることができる。
上記本発明の一態様の表示パネルは、第1の表示素子と、第1の表示素子と電気的に接続される第1の導電膜と、第1の導電膜と重なる領域を備える第2の導電膜と、第2の導電膜と第1の導電膜の間に挟まれる領域を備える絶縁膜と、第2の導電膜と電気的に接続される画素回路と、画素回路と電気的に接続される第2の表示素子と、を含み、第1の絶縁膜は開口部を備え、第2の導電膜は第1の導電膜と開口部で電気的に接続される。
これにより、例えば同一の工程を用いて形成することができる画素回路を用いて、第1の表示素子と、第1の表示素子とは異なる方法を用いて表示をする第2の表示素子と、を駆動することができる。その結果、利便性または信頼性に優れた新規な表示パネルを提供することができる。
また、本実施の形態で説明する表示パネルは、端子519Bと、導電膜511Bと、を有する(図17(A)参照)。
第1の絶縁膜501Cは、端子519Bおよび導電膜511Bの間に挟まれる領域を備える。また、第1の絶縁膜501Cは、開口部591Bを備える。
端子519Bは、開口部591Bにおいて導電膜511Bと電気的に接続される。また、導電膜511Bは、画素回路530(i,j)と電気的に接続される。なお、例えば、第1の電極751(i,j)の一部または第1の導電膜を反射膜に用いる場合、端子519Bの接点として機能する面は、第1の電極751(i,j)の、第1の表示素子750(i,j)に入射する光に向いている面と同じ方向を向いている。
これにより、端子を介して電力または信号を、画素回路に供給することができる。その結果、利便性または信頼性に優れた新規な表示パネルを提供することができる。
また、本実施の形態で説明する表示パネルの第1の表示素子750(i,j)は、液晶材料を含む層753と、第1の電極751(i,j)および第2の電極754と、を備える。なお、第2の電極754は、第1の電極751(i,j)との間に液晶材料の配向を制御する電界が形成されるように配置される。
また、本実施の形態で説明する表示パネルは、配向膜AF1および配向膜AF2を備える。配向膜AF2は、配向膜AF1との間に液晶材料を含む層753を挟むように配設される。
また、本実施の形態で説明する表示パネルの第2の表示素子550(i,j)は、第3の電極551(i,j)と、第4の電極552と、発光性の有機化合物を含む層553(j)と、を備える。
第4の電極552は、第3の電極551(i,j)と重なる領域を備える。発光性の有機化合物を含む層553(j)は、第3の電極551および第4の電極552の間に配設される。そして、第3の電極551(i,j)は、接続部522において、画素回路530(i,j)と電気的に接続される。
また、本実施の形態で説明する表示パネルの画素702(i,j)は、着色膜CF1と、遮光膜BMと、絶縁膜771と、機能膜770Pと、を有する。
着色膜CF1は、第1の表示素子750(i,j)と重なる領域を備える。遮光膜BMは、第1の表示素子750(i,j)と重なる領域に開口部を備える。
絶縁膜771は、着色膜CF1と液晶材料を含む層753の間または遮光膜BMと液晶材料を含む層753の間に配設される。これにより、着色膜CF1の厚さに基づく凹凸を平坦にすることができる。または、遮光膜BMまたは着色膜CF1等から液晶材料を含む層753への不純物の拡散を、抑制することができる。
機能膜770Pは、第1の表示素子750(i,j)と重なる領域を備える。機能膜770Pは、第1の表示素子750(i,j)との間に基板770を挟むように配設される。
また、本実施の形態で説明する表示パネルは、基板570と、基板770と、機能層520と、を有する。
基板770は、基板570と重なる領域を備える。機能層520は、基板570および基板770の間に配設される。
機能層520は、画素回路530(i,j)と、第2の表示素子550(i,j)と、絶縁膜521と、絶縁膜528と、を含む。また、機能層520は、絶縁膜518および絶縁膜516を含む。
絶縁膜521は、画素回路530(i,j)および第2の表示素子550(i,j)の間に配設される。
絶縁膜528は、絶縁膜521および基板570の間に配設され、第2の表示素子550(i,j)と重なる領域に開口部を備える。第3の電極551の周縁に沿って形成される絶縁膜528は、第3の電極551および第4の電極の短絡を防止することができる。
絶縁膜518は、絶縁膜521および画素回路530(i,j)の間に配設される領域を備え、絶縁膜516は、絶縁膜518および画素回路530(i,j)の間に配設される領域を備える。
さらに、第1の表示素子は、タッチセンサの電極を有する。図5にタッチセンサの電極を有した画素回路を示す。図18は前述のように本発明の一態様の表示装置700に用いることができる画素および配線等の配置を説明するブロック図であるが、図5のタッチセンサの電極を有する画素回路を参酌してタッチセンサの電極を配置した例も示している。以下にタッチセンサの構成について説明する。さらに図19はタッチセンサの電極を画素に配置した例を示す。
 画素回路は、図5に示すようにX方向に延在する配線(例えば、配線82_1)と、Y方向に延在する複数の配線(例えば、配線81_1、配線81_2)を有し、これらは互いに交差して設けられている。そして、配線の間に容量が形成される。
 このような構成とすることで、タッチセンサを構成する電極と、画素回路が有する液晶素子の一方の電極とを兼ねることができる。図5では、配線81_1、配線81_2は、液晶素子の一方の電極と、タッチセンサを構成する電極とを兼ねている。一方、配線82_1は、タッチセンサを構成する電極として機能している。そのためタッチパネルの構成を簡略化できる。
なお、図5では、Y方向に延在する複数の配線(例えば、配線81_1、配線81_2)が、液晶素子の一方の電極と、タッチセンサを構成する電極とを兼ねていたが、本発明の一態様は、これに限定されない。例えば、X方向に延在する複数の配線(例えば、配線82_1)が、液晶素子の一方の電極と、タッチセンサを構成する電極とを兼ねていてもよい。
また、図18に示すようにX方向に延在する配線(例えば、配線82_1)はパルス電圧出力回路601に接続し、Y方向に延在する配線(例えば81_1)電流検出回路602に接続する。
また、第1の表示素子750(i,j)の有する反射膜は画素電極として用いることが可能であり、さらに画素電極の上方には第2の電極754を有する。図19に第2の電極754の例を示す。図19では前述の、第1の電極751(i,j)と第2の電極754以外の構成要素等は省略して記載している。
図19では画素電極がスリットを有していてスリットが形成された方向がY方向に平行な方向になっているが、これに限定されるものではなく、90°回転してX軸に平行な方向に形成されてもよい。
図20は図5の等価回路を適用した、図16に示す表示装置の、画素を拡大した模式図である。図20では、第2の電極754が有するスリットは省略して示している。また、図20に示す画素は図16に示す表示装置の上面、つまり、第2の電極754の側が上方になるように配置した場合の、表示装置の画素の拡大図である。図20において、第2の電極754、第1の電極751(i,j)、タッチセンサを構成する電極以外は省略して示す。図5はX方向に延在する画素の1行分の模式図であるが、図20はそれをY方向に2行繰り返した状態である。
Y方向に延在する第2の電極754と、X方向に延在する配線906が、点線で囲んだ領域908で重なっており、容量が形成されている。
第2の電極は、表示装置に形成された導電膜と電気的に接続し、電圧の印加が可能となっている。
図24(A)には第2の電極754に電圧を印加できるよう、表示装置700に形成された導電膜と電気的に接続する方法を例示する。端子519BにてFPC等と電気的に接続する導電膜755は接続部758にて第2の電極と電気的に接続する。図24(B)は接続部758のW1−W2断面の模式図である。
図25(A)、(B)には、図24に示した表示装置700のタッチセンサを構成する電極が形成された画素を拡大した状態を示す。図25においては第2の電極754、接続部762、配線764、第1の電極751(i,j)が有する反射膜766、第1の電極(i,j)に形成された開口部751H以外は省略している。特に図25(B)は図25(A)に示す模式図からさらに第2の電極754、接続部762を省略し、配線764、反射膜766、開口部751Hのみ示した。前述のように、第2の電極754は、接続部758において導電膜755と電気的に接続している。
さらに図25(A)に示すようにY方向に延在する第2の電極754は接続部762にて配線764と接続している。
表示装置700において、画像を表示する場合と、タッチセンサ動作する場合は、例えば上述の図4に示す方法を適用することができる。すなわち、画像の書き込み期間では、X方向に延在する配線764と、Y方向に延在する配線756_1の両方に、共通電位が入力される。なお、配線756は、第2の電極754と同様の要素を示す。
次に、検知期間では、Y方向に延在する配線756の各々は、検出回路と導通する。また、X方向に延在する配線764のうち、選択されたものには入力電圧が入力され、それ以外のものには共通電位が入力される。
また、本実施の形態で説明する表示パネルは、接合層505と、封止材705と、構造体KB1と、を有する(図17参照)。
接合層505は、機能層520および基板570の間に配設され、機能層520および基板570を貼り合せる機能を備える。
封止材705は、機能層520および基板770の間に配設され、機能層520および基板570を貼り合わせる機能を備える。
構造体KB1は、機能層520および基板570の間に所定の間隙を設ける機能を備える。
また、本実施の形態で説明する表示パネルは、端子519Cと、導電膜511Cと、構造体CPと、を有する。
第1の絶縁膜501Cは、端子519Cおよび導電膜511Cの間に挟まれる領域を備える。また、第1の絶縁膜501Cは、開口部591Cを備える。
端子519Cは、開口部591Cにおいて導電膜511Cと電気的に接続される。また、導電膜511Cは、画素回路530(i,j)と電気的に接続される。
構造体CPは、端子519Cと絶縁膜771の間に挟まれる。
また、本実施の形態で説明する表示パネルは、駆動回路GDと、駆動回路SDを有する(図16(A)および図18(A)参照)。さらにパルス電圧出力回路601と、電流検出回路602を有する(図18(A)参照)。
駆動回路GDは、走査線G1(i)と電気的に接続される。駆動回路GDは、例えばトランジスタMDを備える(図17(A)参照)。具体的には、画素回路530(i,j)に含まれるトランジスタと同じ工程で形成することができる半導体膜を含むトランジスタをトランジスタMDに用いることができる(図17(A)および図17(C)参照)。
駆動回路SDは、信号線S1(j)と電気的に接続される。駆動回路SDは、例えば端子519Bまたは端子519Cと同一の工程で形成することができる端子に導電材料を用いて電気的に接続される。
パルス電圧出力回路601と電流検出回路602は図18では表示部と同一の回路に形成することを例示しているが、図16に示すようにパルス電圧出力回路と電流検出回路の機能を有するIC374を用いれば、表示部を有する基板上に形成する必要が無くなる。
以下に、表示パネルを構成する個々の要素について説明する。なお、これらの構成は明確に分離できず、一つの構成が他の構成を兼ねる場合や他の構成の一部を含む場合がある。
例えば第1の導電膜を、第1の電極751(i,j)に用いることができる。また、第1の導電膜を、反射膜に用いることができる。
また、第2の導電膜を、トランジスタのソース電極またはドレイン電極の機能を備える導電膜512Bに用いることができる。
《構成例1.》
本発明の一態様の表示パネルは、基板570、基板770、構造体KB1封止材705または接合層505、を有する。
また、本発明の一態様の表示パネルは、機能層520、絶縁膜521、絶縁膜528、を有する。
また、本発明の一態様の表示パネルは、信号線S1(j)、信号線S2(j)、走査線G1(i)、走査線G2(i)、配線CSCOM、配線ANOを有する。
また、本発明の一態様の表示パネルは、第1の導電膜または第2の導電膜を有する。
また、本発明の一態様の表示パネルは、端子519B、端子519C、導電膜511Bまたは導電膜511Cを有する。
また、本発明の一態様の表示パネルは、画素回路530(i,j)、スイッチSW1、を有する。
また、本発明の一態様の表示パネルは、第1の表示素子750(i,j)、第1の電極751(i,j)、反射膜、開口部751H、液晶材料を含む層753、第2の電極754、を有する。
また、本発明の一態様の表示パネルは、配向膜AF1、配向膜AF2、着色膜CF1、遮光膜BM、絶縁膜771、機能膜770Pを有する。
また、本発明の一態様の表示パネルは、第2の表示素子550(i,j)、3の電極551(i,j)、第4の電極552または発光性の有機化合物を含む層553(j)を有する。
また、本発明の一態様の表示パネルは、第1の絶縁膜501Cを有する。
また、本発明の一態様の表示パネルは、駆動回路GDまたは駆動回路SDを有する。
《基板570》
作製工程中の熱処理に耐えうる程度の耐熱性を有する材料を基板570等に用いることができる。具体的には厚さ0.7mmの無アルカリガラスを用いることができる。
例えば、第6世代(1500mm×1850mm)、第7世代(1870mm×2200mm)、第8世代(2200mm×2400mm)、第9世代(2400mm×2800mm)、第10世代(2950mm×3400mm)等の面積が大きなガラス基板を基板570等に用いることができる。これにより、大型の表示装置を作製することができる。
有機材料、無機材料または有機材料と無機材料等の複合材料等を基板570等に用いることができる。例えば、ガラス、セラミックス、金属等の無機材料を基板570等に用いることができる。
具体的には、無アルカリガラス、ソーダ石灰ガラス、カリガラス、クリスタルガラス、石英またはサファイア等を、基板570等に用いることができる。具体的には、無機酸化物膜、無機窒化物膜または無機酸窒化物膜等を、基板570等に用いることができる。例えば、酸化シリコン、窒化シリコン、酸窒化シリコン、アルミナ膜等を、基板570等に用いることができる。SUSまたはアルミニウム等を、基板570等に用いることができる。
例えば、シリコンや炭化シリコンからなる単結晶半導体基板、多結晶半導体基板、シリコンゲルマニウム等の化合物半導体基板、SOI基板等を基板570等に用いることができる。これにより、半導体素子を基板570等に形成することができる。
例えば、樹脂、樹脂フィルムまたはプラスチック等の有機材料を基板570等に用いることができる。具体的には、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリイミド、ポリカーボネートまたはアクリル樹脂等の樹脂フィルムまたは樹脂板を、基板570等に用いることができる。
例えば、金属板、薄板状のガラス板または無機材料等の膜を樹脂フィルム等に貼り合わせた複合材料を基板570等に用いることができる。例えば、繊維状または粒子状の金属、ガラスもしくは無機材料等を樹脂フィルムに分散した複合材料を、基板570等に用いることができる。例えば、繊維状または粒子状の樹脂もしくは有機材料等を無機材料に分散した複合材料を、基板570等に用いることができる。
また、単層の材料または複数の層が積層された材料を、基板570等に用いることができる。例えば、基材と基材に含まれる不純物の拡散を防ぐ絶縁膜等が積層された材料を、基板570等に用いることができる。具体的には、ガラスとガラスに含まれる不純物の拡散を防ぐ酸化シリコン層、窒化シリコン層または酸化窒化シリコン層等から選ばれた一または複数の膜が積層された材料を、基板570等に用いることができる。または、樹脂と樹脂を透過する不純物の拡散を防ぐ酸化シリコン膜、窒化シリコン膜または酸化窒化シリコン膜等が積層された材料を、基板570等に用いることができる。
具体的には、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリイミド、ポリカーボネート若しくはアクリル樹脂等の樹脂フィルム、樹脂板または積層体等を基板570等に用いることができる。
具体的には、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリアミド(ナイロン、アラミド等)、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリウレタン、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、もしくは、シリコーンなどのシロキサン結合を有する樹脂を含む材料を基板570等に用いることができる。
具体的には、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリエーテルサルフォン(PES)またはアクリル等を基板570等に用いることができる。
また、紙または木材などを基板570等に用いることができる。
例えば、可撓性を有する基板を基板570等に用いることができる。
なお、トランジスタまたは容量素子等を基板に直接形成する方法を用いることができる。また、例えば作製工程中に加わる熱に耐熱性を有する工程用の基板にトランジスタまたは容量素子等を形成し、形成されたトランジスタまたは容量素子等を基板570等に転置する方法を用いることができる。これにより、例えば可撓性を有する基板にトランジスタまたは容量素子等を形成できる。
《基板770》
例えば、透光性を備える材料を基板770に用いることができる。具体的には、基板570に用いることができる材料から選択された材料を基板770に用いることができる。具体的には厚さ0.7mmまたは厚さ0.1mm程度まで研磨した無アルカリガラスを用いることができる。
《構造体KB1》
例えば、有機材料、無機材料または有機材料と無機材料の複合材料を構造体KB1等に用いることができる。これにより、構造体KB1等を挟む構成の間に所定の間隔を設けることができる。
具体的には、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリシロキサン若しくはアクリル樹脂等またはこれらから選択された複数の樹脂の複合材料などを構造体KB1等に用いることができる。また、感光性を有する材料を用いて形成してもよい。
《封止材705》
無機材料、有機材料または無機材料と有機材料の複合材料等を封止材705等に用いることができる。
例えば、熱溶融性の樹脂または硬化性の樹脂等の有機材料を、封止材705等に用いることができる。
例えば、反応硬化型接着剤、光硬化型接着剤、熱硬化型接着剤または/および嫌気型接着剤等の有機材料を封止材705等に用いることができる。
具体的には、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、イミド樹脂、PVC(ポリビニルクロライド)樹脂、PVB(ポリビニルブチラル)樹脂、EVA(エチレンビニルアセテート)樹脂等を含む接着剤を封止材705等に用いることができる。
《接合層505》
例えば、封止材705に用いることができる材料を接合層505に用いることができる。
《絶縁膜521》
例えば、絶縁性の無機材料、絶縁性の有機材料または無機材料と有機材料を含む絶縁性の複合材料を、絶縁膜521等に用いることができる。
具体的には、無機酸化物膜、無機窒化物膜または無機酸化窒化物膜等またはこれらから選ばれた複数を積層した積層材料を、絶縁膜521等に用いることができる。例えば、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、酸化アルミニウム膜等またはこれらから選ばれた複数を積層した積層材料を含む膜を、絶縁膜521等に用いることができる。
具体的には、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリシロキサン若しくはアクリル樹脂等またはこれらから選択された複数の樹脂の積層材料もしくは複合材料などを絶縁膜521等に用いることができる。また、感光性を有する材料を用いて形成してもよい。
これにより、例えば絶縁膜521と重なるさまざまな構造に由来する段差を平坦化することができる。
《絶縁膜528》
例えば、絶縁膜521に用いることができる材料を絶縁膜528等に用いることができる。具体的には、厚さ1μmのポリイミドを含む膜を絶縁膜528に用いることができる。
《第1の絶縁膜501C》
例えば、絶縁膜521に用いることができる材料を第1の絶縁膜501Cに用いることができる。具体的には、シリコンおよび酸素を含む材料を第1の絶縁膜501Cに用いることができる。これにより、画素回路または第2の表示素子等への不純物の拡散を抑制することができる。
例えば、シリコン、酸素および窒素を含む厚さ200nmの膜を第1の絶縁膜501Cに用いることができる。
なお、第1の絶縁膜501Cは、開口部591A、開口部591Bまたは開口部591Cを有する。
《配線、端子、導電膜》
導電性を備える材料を配線等に用いることができる。具体的には、導電性を備ええる材料を、信号線S1(j)、信号線S2(j)、走査線G1(i)、走査線G2(i)、配線CSCOM、配線ANO、端子519B、端子519C、導電膜511Bまたは導電膜511C等に用いることができる。
例えば、無機導電性材料、有機導電性材料、金属または導電性セラミックスなどを配線等に用いることができる。
具体的には、アルミニウム、金、白金、銀、銅、クロム、タンタル、チタン、モリブデン、タングステン、ニッケル、鉄、コバルト、パラジウムまたはマンガンから選ばれた金属元素などを、配線等に用いることができる。または、上述した金属元素を含む合金などを、配線等に用いることができる。特に、銅とマンガンの合金がウエットエッチング法を用いた微細加工に好適である。
具体的には、アルミニウム膜上にチタン膜を積層する二層構造、窒化チタン膜上にチタン膜を積層する二層構造、窒化チタン膜上にタングステン膜を積層する二層構造、窒化タンタル膜または窒化タングステン膜上にタングステン膜を積層する二層構造、チタン膜と、そのチタン膜上にアルミニウム膜を積層し、さらにその上にチタン膜を形成する三層構造等を配線等に用いることができる。
具体的には、酸化インジウム、インジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化物、酸化亜鉛、ガリウムを添加した酸化亜鉛などの導電性酸化物を、配線等に用いることができる。
具体的には、グラフェンまたはグラファイトを含む膜を配線等に用いることができる。
例えば、酸化グラフェンを含む膜を形成し、酸化グラフェンを含む膜を還元することにより、グラフェンを含む膜を形成することができる。還元する方法としては、熱を加える方法や還元剤を用いる方法等を挙げることができる。
具体的には、導電性高分子を配線等に用いることができる。
《第1の導電膜、第2の導電膜》
例えば、配線等に用いることができる材料を第1の導電膜または第2の導電膜に用いることができる。
また、第1の電極571(i,j)または配線等を第1の導電膜に用いることができる。
また、スイッチSW1に用いることができるトランジスタの導電膜512Bまたは配線等を第2の導電膜に用いることができる。
《画素回路530(i,j)》
画素回路530(i,j)は、信号線S1(j)、信号線S2(j)、走査線G1(i)、走査線G2(i)、配線CSCOMおよび配線ANOと電気的に接続される(図5参照)。
画素回路530(i,j+1)は、信号線S1(j+1)、信号線S2(j+1)、走査線G1(i)、走査線G2(i)、配線CSCOMおよび配線ANOと電気的に接続される。
なお、信号線S2(j)に供給する信号に用いる電圧が、信号線S1(j+1)に供給する信号に用いる電圧と異なる場合、信号線S1(j+1)を信号線S2(j)から離して配置する。具体的には、信号線S2(j+1)を信号線S2(j)に隣接するように配置する。
画素回路530(i,j)は、スイッチSW1、容量素子C1、スイッチSW2、トランジスタMおよび容量素子C2を含む。
例えば、走査線G1(i)と電気的に接続されるゲート電極と、信号線S1(j)と電気的に接続される第1の電極と、を有するトランジスタを、スイッチSW1に用いることができる。
容量素子C1は、スイッチSW1に用いるトランジスタの第2の電極に電気的に接続される第1の電極と、配線CSCOMに電気的に接続される第2の電極と、を有する。
例えば、走査線G2(i)と電気的に接続されるゲート電極と、信号線S2(j)と電気的に接続される第1の電極と、を有するトランジスタを、スイッチSW2に用いることができる。
トランジスタMは、スイッチSW2に用いるトランジスタの第2の電極に電気的に接続されるゲート電極と、配線ANOと電気的に接続される第1の電極と、を有する。
なお、半導体膜をゲート電極との間に挟むように設けられた導電膜を備えるトランジスタを、トランジスタMに用いることができる。例えば、トランジスタMの第1の電極と同じ電位を供給することができる配線と電気的に接続された導電膜を用いることができる。
容量素子C2は、スイッチSW2に用いるトランジスタの第2の電極に電気的に接続される第1の電極と、トランジスタMの第1の電極に電気的に接続される第2の電極と、を有する。
なお、第1の表示素子750の第1の電極をスイッチSW1に用いるトランジスタの第2の電極と電気的に接続し、第1の表示素子750の第2の電極を配線81または配線82と電気的に接続する。これにより、第1の表示素子750を駆動することができる。
また、第2の表示素子550の第1の電極をトランジスタMの第2の電極と電気的に接続し、第2の表示素子550の第2の電極を配線VCOM2と電気的に接続する。これにより、第2の表示素子550を駆動することができる。
《スイッチSW1、スイッチSW2、トランジスタM、トランジスタMD》
例えば、ボトムゲート型またはトップゲート型等のトランジスタをスイッチSW1、スイッチSW2、トランジスタM、トランジスタMD等に用いることができる。
例えば、14族の元素を含む半導体を半導体膜に用いるトランジスタを利用することができる。具体的には、シリコンを含む半導体を半導体膜に用いることができる。例えば、単結晶シリコン、ポリシリコン、微結晶シリコンまたはアモルファスシリコンなどを半導体膜に用いたトランジスタを用いることができる。
例えば、酸化物半導体を半導体膜に用いるトランジスタを利用することができる。具体的には、インジウムを含む酸化物半導体またはインジウムとガリウムと亜鉛を含む酸化物半導体を半導体膜に用いることができる。
一例を挙げれば、アモルファスシリコンを半導体膜に用いたトランジスタと比較して、オフ状態におけるリーク電流が小さいトランジスタをスイッチSW1、スイッチSW2、トランジスタM、トランジスタMD等に用いることができる。具体的には、酸化物半導体を半導体膜508に用いたトランジスタをスイッチSW1、スイッチSW2、トランジスタM、トランジスタMD等に用いることができる。
これにより、アモルファスシリコンを半導体膜に用いたトランジスタを利用する画素回路と比較して、画素回路が画像信号を保持することができる時間を長くすることができる。具体的には、フリッカーの発生を抑制しながら、選択信号を30Hz未満、好ましくは1Hz未満より好ましくは一分に一回未満の頻度で供給することができる。その結果、情報処理装置の使用者に蓄積する疲労を低減することができる。また、駆動に伴う消費電力を低減することができる。
スイッチSW1に用いることができるトランジスタは、半導体膜508および半導体膜508と重なる領域を備える導電膜504を備える(図17(B)参照)。また、スイッチSW1に用いることができるトランジスタは、導電膜512Aおよび導電膜512Bを備える。
なお、導電膜504はゲート電極の機能を備え、絶縁膜506はゲート絶縁膜の機能を備える。また、導電膜512Aはソース電極の機能またはドレイン電極の機能の一方を備え、導電膜512Bはソース電極の機能またはドレイン電極の機能の他方を備える。
また、導電膜504との間に半導体膜508を挟むように設けられた導電膜524を備えるトランジスタを、トランジスタMに用いることができる(図17(C)参照)。
タンタルおよび窒素を含む厚さ10nmの膜と、銅を含む厚さ300nmの膜と、をこの順で積層した導電膜を導電膜504に用いることができる。
シリコンおよび窒素を含む厚さ400nmの膜と、シリコン、酸素および窒素を含む厚さ200nmの膜と、を積層した材料を絶縁膜506に用いることができる。
インジウム、ガリウムおよび亜鉛を含む厚さ25nmの膜を、半導体膜508に用いることができる。
タングステンを含む厚さ50nmの膜と、アルミニウムを含む厚さ400nmの膜と、チタンを含む厚さ100nmの膜と、をこの順で積層した導電膜を、導電膜512Aまたは導電膜512Bに用いることができる。
《第1の表示素子750(i,j)》
例えば、光の反射または透過を制御する機能を備える表示素子を、第1の表示素子750(i,j)等に用いることができる。例えば、液晶素子と偏光板を組み合わせた構成またはシャッター方式のMEMS表示素子等を用いることができる。反射型の表示素子を用いることにより、表示パネルの消費電力を抑制することができる。具体的には、反射型の液晶表示素子を第1の表示素子750に用いることができる。
IPS(In−Plane−Switching)モード、TN(Twisted Nematic)モード、FFS(Fringe Field Switching)モード、ASM(Axially Symmetric aligned Micro−cell)モード、OCB(Optically Compensated Birefringence)モード、FLC(Ferroelectric Liquid Crystal)モード、AFLC(AntiFerroelectric Liquid Crystal)モードなどの駆動方法を用いて駆動することができる液晶素子を用いることができる。
また、例えば垂直配向(VA)モード、具体的には、MVA(Multi−Domain Vertical Alignment)モード、PVA(Patterned Vertical Alignment)モード、ECB(Electrically Controlled Birefringence)モード、CPA(Continuous Pinwheel Alignment)モード、ASV(Advanced Super−View)モードなどの駆動方法を用いて駆動することができる液晶素子を用いることができる。
例えば、サーモトロピック液晶、低分子液晶、高分子液晶、高分子分散型液晶、強誘電性液晶、反強誘電性液晶等を用いることができる。または、コレステリック相、スメクチック相、キュービック相、カイラルネマチック相、等方相等を示す液晶材料を用いることができる。または、ブルー相を示す液晶材料を用いることができる。
反射型の液晶素子でFFSモードを利用する場合、液晶素子が有する液晶層の初期の配向状態が垂直配向である動作モードを利用することが好ましい。なお、この動作モードをVA−FFSモードと示すこともある。以下の説明でもVA−FFSモードと示すこととする。
反射型のVA−FFSモードの特性について図21を用いて説明する。
図21(A)は反射型のVA−FFSモードの電気光学特性である。図21(A)の横軸は液晶素子に印加する電圧を、縦軸は反射率をそれぞれ模式的に示したものである。図21(B)、図21(C)はVA−FFSモードの液晶素子の概略図である。液晶層800を基板806と基板808が挟持している。基板808は光透過性を有する領域を一部、あるいは全部に有する。基板806は電極802、電極804を有する。基板806、電極802、電極804は光反射性を有する。また、基板806、電極802、電極804が光透過性を有し、基板806の下方に図示しない反射板等を配置してもよい。基板806および/または基板808の、液晶層800の側の液晶層800が接触する面の一部、または全面には配向膜が形成されていてもよい。配向膜は液晶層が有する液晶分子の異方性を示す軸が配向膜の表面に対して垂直に配向するような特性を示す材料を有する。図21(B)、図21(C)には液晶分子の模式的な図として液晶分子810を示す。液晶分子810の長軸が基板806、808に対して垂直な方向に配向している。
ここで「垂直」は基板806、基板808の表面の法線方向のみならず、そこから、3°程度の傾き角を示していてもよいこととする。すなわち液晶分子810の、基板806、808の表面の法線方向からの傾き角は−3°以上、3°以下とすることが可能である。
さらに液晶素子の外部には円偏光板812を有する。
電極802、804は導電性を有する。電極802、電極804には図示しない電源装置等が電気的に接続されており、電圧を印加することが可能になっている。
次に反射型のVA−FFSモードの電気光学特性を説明する。
電極802、電極804の間に電界を印加して、液晶分子810が電界との相互作用で配向方向を変化させ始めるまでの電圧(図21(A)の横軸に示したVminは)以下では反射率に変化はない。
液晶素子の外部から入射する光は円偏光板812を通過する。円偏光板は直線偏光の偏光板と1/4波長板を組み合わせた構成となっている。入射した光はまず直線偏光の偏光板を通過することで直線偏光となり、続いて波長板を通過することで円偏光となる。
Vmin以下では液晶層800の液晶分子810が基板806、808の表面に垂直な方向に対する傾き角がほとんど変化しないため、液晶層800の複屈折性は無い、あるいはほとんど無い状態であり、光は偏光状態を変化させることなく基板806に到達する。
基板806、電極802、電極804が光反射性を有する場合、到達した光は反射され、再度液晶層800を通過して、円偏光板812に到達する。
続いて円偏光板812が有する1/4波長板を通過し、さらに直線偏光の偏光板に到達する。このとき、入射光が直線偏光の偏光板を通過して得られた直線偏光の振動方向に対して、90°回転した状態で再び直線偏光の偏光板に入射する為、直線偏光の偏光板で光が遮断され、外部に光が放出されることは無い。
なお、基板806、電極802、電極804が光透過性を有し、基板806の下方に反射板等を配置した場合も同様の結果となる。
次に、電極802、電極804の間にVminよりも大きい電圧を印加すると、液晶分子810の傾き角が大きくなり、その結果、液晶層800において複屈折性を示すようになる。この場合、液晶素子に入射した光は、偏光状態を変化させる。
基板806、電極802、電極804が光反射性を有する場合、到達した光は反射され、再度液晶層800を通過して、円偏光板812に到達するが、液晶層800の示す複屈折性により偏光状態が変化しているため、円偏光板の有する直線偏光の偏光板に光が到達しても、遮断し切れない。その結果、液晶素子の外部に反射光が放出される。
電極802、電極804の間に印加する電圧の大きさをさらに大きくすることで、より高い反射率が得られるようになる。
なお、図21(A)に示す電気光学特性は液晶層800の特性に依存する。電極802、電極804の間に印加する電圧範囲が大きくなると消費電力が増大してしまう。適切な大きさの電圧で動作できるように液晶層800の特性として、屈折率異方性、誘電率異方性、弾性定数、さらには液晶層800の厚みなどを、適宜選択する。
《第1の電極751(i,j)》
例えば、配線等に用いる材料を第1の電極751(i,j)の一部に用いることができる。具体的には、反射膜を第1の電極751(i,j)の一部に用いることができる。
《反射膜》
例えば、可視光を反射する材料を反射膜に用いることができる。具体的には、銀を含む材料を反射膜に用いることができる。例えば、銀およびパラジウム等を含む材料または銀および銅等を含む材料を反射膜に用いることができる。
反射膜は、例えば、液晶材料を含む層753を透過してくる光を反射する。これにより、第1の表示素子750を反射型の液晶素子にすることができる。また、例えば、表面に凹凸を備える材料を、反射膜に用いることができる。これにより、入射する光をさまざまな方向に反射して、白色の表示をすることができる。
なお、第1の電極751(i,j)の一部を反射膜に用いる構成に限られない。例えば、液晶材料を含む層753と第1の電極751(i,j)の間に反射膜を配設する構成を用いることができる。または、反射膜と液晶材料を含む層753の間に透光性を有する第1の電極751(i,j)を配置する構成を用いることができる。
たとえば、後述の第2の電極754にて光反射性の導電膜を用いる場合には、第1の電極751(i,j)は光透過性の導電膜を用いてもよい。
《開口部751H》
非開口部の総面積に対する開口部751Hの総面積の比の値が大きすぎると、第1の表示素子750(i,j)を用いた表示が暗くなってしまう。また、非開口部の総面積に対する開口部751Hの総面積の比の値が小さすぎると、第2の表示素子550(i,j)を用いた表示が暗くなってしまう。
また、反射膜に設ける開口部751Hの面積が小さすぎると、第2の表示素子550が射出する光から取り出せる光の効率が低下してしまう。
多角形、四角形、楕円形、円形または十字等の形状を開口部751Hの形状に用いることができる。また、細長い筋状、スリット状、市松模様状の形状を開口部751Hの形状に用いることができる。また、開口部751Hを隣接する画素に寄せて配置してもよい。好ましくは、開口部751Hを同じ色を表示する機能を備える他の画素に寄せて配置する。これにより、第2の表示素子550が射出する光が隣接する画素に配置された着色膜に入射してしまう現象(クロストークともいう)を抑制できる。
 このような構成を用いることで、表示装置としてのコントラストや、色再現性が向上する。
《第2の電極754》
例えば、可視光について透光性を有し且つ導電性を備える材料を、第2の電極754に用いることができる。
例えば、導電性酸化物、光が透過する程度に薄い金属膜または金属ナノワイヤーを第2の電極754に用いることができる。
具体的には、インジウムを含む導電性酸化物を第2の電極754に用いることができる。または、厚さ1nm以上10nm以下の金属薄膜を第2の電極754に用いることができる。または、銀を含む金属ナノワイヤーを第2の電極754に用いることができる。
具体的には、酸化インジウム、インジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化物、酸化亜鉛、ガリウムを添加した酸化亜鉛、アルミニウムを添加した酸化亜鉛などを、第2の電極754に用いることができる。
《配向膜AF1、配向膜AF2》
例えば、ポリイミド等を含む材料を配向膜AF1または配向膜AF2に用いることができる。具体的には、所定の方向に配向するようにラビング処理または光配向技術を用いて形成された材料を用いることができる。
例えば、可溶性のポリイミドを含む膜を配向膜AF1または配向膜AF2に用いることができる。
《着色膜CF1》
所定の色の光を透過する材料を着色膜CF1に用いることができる。これにより、着色膜CF1を例えばカラーフィルターに用いることができる。
例えば、青色の光を透過する材料、緑色の光を透過する材料、赤色の光を透過する材料、黄色の光を透過する材料または白色の光を透過する材料などを着色膜CF1に用いることができる。
《遮光膜BM》
光の透過を妨げる材料を遮光膜BMに用いることができる。これにより、遮光膜BMを例えばブラックマトリクスに用いることができる。
《絶縁膜771》
例えば、ポリイミド、エポキシ樹脂、アクリル樹脂等を絶縁膜771に用いることができる。
《機能膜770P》
例えば、偏光板、位相差板、拡散フィルム、反射防止膜または集光フィルム等を機能膜770Pに用いることができる。770Pは円偏光板としての機能を有していてもよい。または、2色性色素を含む偏光板を機能膜770Pに用いることができる。
また、ゴミの付着を抑制する帯電防止膜、汚れを付着しにくくする撥水性の膜、使用に伴う傷の発生を抑制するハードコート膜などを、機能膜770Pに用いることができる。
《第2の表示素子550(i,j)》
例えば、発光素子を第2の表示素子550(i,j)に用いることができる。具体的には、有機エレクトロルミネッセンス素子、無機エレクトロルミネッセンス素子または発光ダイオードなどを、第2の表示素子550(i,j)に用いることができる。
例えば、青色の光を射出するように積層された積層体、緑色の光を射出するように積層された積層体または赤色の光を射出するように積層された積層体等を、発光性の有機化合物を含む層553(j)に用いることができる。
例えば、信号線S1(j)に沿って列方向に長い帯状の積層体を、発光性の有機化合物を含む層553(j)に用いることができる。また、発光性の有機化合物を含む層553(j)とは異なる色の光を射出する信号線S1(j+1)に沿って列方向に長い帯状の積層体を、発光性の有機化合物を含む層553(j+1)に用いることができる。
また、例えば、白色の光を射出するように積層された積層体を、発光性の有機化合物を含む層553(j)および発光性の有機化合物を含む層553(j+1)に用いることができる。具体的には、青色の光を射出する蛍光材料を含む発光性の有機化合物を含む層と、緑色および赤色の光を射出する蛍光材料以外の材料を含む層または黄色の光を射出する蛍光材料以外の材料を含む層と、を積層した積層体を、発光性の有機化合物を含む層553(j)および発光性の有機化合物を含む層553(j+1)に用いることができる。
例えば、配線等に用いることができる材料を第3の電極551(i,j)または第4の電極552に用いることができる。
例えば、配線等に用いることができる材料から選択された、可視光について透光性を有する材料を、第3の電極551(i,j)に用いることができる。
具体的には、導電性酸化物またはインジウムを含む導電性酸化物、酸化インジウム、インジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化物、酸化亜鉛、ガリウムを添加した酸化亜鉛などを、第3の電極551(i,j)に用いることができる。または、光が透過する程度に薄い金属膜を第3の電極551(i,j)に用いることができる。
例えば、配線等に用いることができる材料から選択された可視光について反射性を有する材料を、第4の電極552に用いることができる。
 また、第2の表示素子は、第1の表示素子に対して独立に駆動させることが可能である。
《駆動回路GD》
シフトレジスタ等のさまざまな順序回路等を駆動回路GDに用いることができる。例えば、トランジスタMD、容量素子等を駆動回路GDに用いることができる。具体的には、トランジスタMと同一の工程で形成することができる半導体膜を備えるトランジスタを用いることができる。
または、スイッチSW1に用いることができるトランジスタと異なる構成をトランジスタMDに用いることができる。具体的には、導電膜524を有するトランジスタをトランジスタMDに用いることができる(図17(C)参照)。
導電膜504との間に半導体膜508を挟むように、導電膜524を配設し、導電膜524および半導体膜508の間に絶縁膜516を配設し、半導体膜508および導電膜504の間に絶縁膜506を配設する。例えば、導電膜504と同じ電位を供給する配線に導電膜524を電気的に接続する。
なお、トランジスタMと同一の構成を、トランジスタMDに用いることができる。
《駆動回路SD》
例えば、集積回路を駆動回路SDに用いることができる。具体的には、シリコン基板上に形成された集積回路を駆動回路SDに用いることができる。
例えば、COG(Chip on glass)法を用いて、画素回路530(i,j)と電気的に接続されるパッドに駆動回路SDを実装することができる。具体的には、異方性導電膜を用いて、パッドに集積回路を実装できる。
なお、パッドは、端子519Bまたは端子519Cと同一の工程で形成することができる。
《パルス電圧出力回路601、電流検出回路602》
 またパルス電圧出力回路601及び電流検出回路602は、一例としては、1つのICの中に形成されていることが好ましい。該ICは、例えばタッチパネルに実装されること、若しくは電子機器の筐体内の基板に実装されることが好ましい。また可撓性を有するタッチパネルとする場合には、曲げた部分では寄生容量が増大し、ノイズの影響が大きくなってしまう恐れがあるため、ノイズの影響を受けにくい駆動方法が適用されたICを用いることが好ましい。例えばシグナル−ノイズ比(S/N比)を高める駆動方法が適用されたICを用いることが好ましい。
 なお、インセル型タッチセンサの場合には、表示部を駆動するための回路が設けられている。例えば、その回路は、ゲート線駆動回路、ソース線駆動回路などである。これらの回路も、ICの中に形成されている場合がある。よって、パルス電圧出力回路601または電流検出回路602の少なくとも一つと、ゲート線駆動回路またはソース線駆動回路の少なくとも一つとが、1つのICの中に形成されていてもよい。例えば、ソース線駆動回路は、駆動周波数が高いため、ICの中に形成される場合が多い。また、電流検出回路602は、オペアンプなどが必要となる場合があるため、ICの中に形成される場合が多い。したがって、ソース線駆動回路と電流検出回路602とが、1つのICの中に形成されていてもよい。この場合には、ゲート線駆動回路およびパルス電圧出力回路601は、画素が形成されている基板上に、画素と一緒に形成されていてもよい。または、ソース線駆動回路と電流検出回路602とパルス電圧出力回路601とが、1つのICの中に形成されていてもよい。
 またタッチセンサとして配線の交差部に容量のみを設けるパッシブマトリクス型のタッチセンサの構成を示したが、トランジスタと容量とを備えたアクティブマトリクス型のタッチセンサとしてもよい。
<酸化物半導体の抵抗率の制御方法>
酸化物半導体膜の抵抗率を制御する方法について説明する。
所定の抵抗率を備える酸化物半導体膜を、半導体膜508または導電膜524等に用いることができる。
例えば、酸化物半導体膜に含まれる水素、水等の不純物の濃度及び/又は膜中の酸素欠損を制御する方法を、酸化物半導体の抵抗率を制御する方法に用いることができる。
具体的には、プラズマ処理を水素、水等の不純物濃度及び/又は膜中の酸素欠損を増加または低減する方法に用いることができる。
具体的には、希ガス(He、Ne、Ar、Kr、Xe)、水素、ボロン、リン及び窒素の中から選ばれた一種以上を含むガスを用いて行うプラズマ処理を適用できる。例えば、Ar雰囲気下でのプラズマ処理、Arと水素の混合ガス雰囲気下でのプラズマ処理、アンモニア雰囲気下でのプラズマ処理、Arとアンモニアの混合ガス雰囲気下でのプラズマ処理、または窒素雰囲気下でのプラズマ処理などを適用できる。これにより、キャリア密度が高く、抵抗率が低い酸化物半導体膜にすることができる。
または、イオン注入法、イオンドーピング法またはプラズマイマージョンイオンインプランテーション法などを用いて、水素、ボロン、リンまたは窒素を酸化物半導体膜に注入して、抵抗率が低い酸化物半導体膜にすることができる。
または、水素を含む絶縁膜を酸化物半導体膜に接して形成し、絶縁膜から酸化物半導体膜に水素を拡散させる方法を用いることができる。これにより、酸化物半導体膜のキャリア密度を高め、抵抗率を低くすることができる。
例えば、膜中の含有水素濃度が1×1022atoms/cm以上の絶縁膜を酸化物半導体膜に接して形成することで、効果的に水素を酸化物半導体膜に含有させることができる。具体的には、窒化シリコン膜を酸化物半導体膜に接して形成する絶縁膜に用いることができる。
酸化物半導体膜に含まれる水素は、金属原子と結合する酸素と反応して水になると共に、酸素が脱離した格子(または酸素が脱離した部分)に酸素欠損を形成する。該酸素欠損に水素が入ることで、キャリアである電子が生成される場合がある。また、水素の一部が金属原子と結合する酸素と結合することで、キャリアである電子を生成する場合がある。これにより、キャリア密度が高く、抵抗率が低い酸化物半導体膜にすることができる。
具体的には、二次イオン質量分析法(SIMS:Secondary Ion Mass Spectrometry)により得られる水素濃度が、8×1019atoms/cm以上、好ましくは1×1020atoms/cm以上、より好ましくは5×1020atoms/cm以上である酸化物半導体を導電膜524に好適に用いることができる。
一方、抵抗率の高い酸化物半導体をトランジスタのチャネルが形成される半導体膜に用いることができる。具体的には半導体膜508に好適に用いることができる。
例えば、酸素を含む絶縁膜、別言すると、酸素を放出することが可能な絶縁膜を酸化物半導体に接して形成し、絶縁膜から酸化物半導体膜に酸素を供給させて、膜中または界面の酸素欠損を補填することができる。これにより、抵抗率が高い酸化物半導体膜にすることができる。
例えば、酸化シリコン膜または酸化窒化シリコン膜を、酸素を放出することが可能な絶縁膜に用いることができる。
酸素欠損が補填され、水素濃度が低減された酸化物半導体膜は、高純度真性化、又は実質的に高純度真性化された酸化物半導体膜といえる。ここで、実質的に真性とは、酸化物半導体膜のキャリア密度が、8×1011/cm未満、好ましくは1×1011/cm未満、さらに好ましくは1×1010/cm未満であることを指す。高純度真性または実質的に高純度真性である酸化物半導体膜は、キャリア発生源が少ないため、キャリア密度を低くすることができる。また、高純度真性または実質的に高純度真性である酸化物半導体膜は、欠陥準位密度が低いため、トラップ準位密度を低減することができる。
また、高純度真性または実質的に高純度真性である酸化物半導体膜を備えるトランジスタは、オフ電流が著しく小さく、チャネル幅が1×10μmでチャネル長Lが10μmの素子であっても、ソース電極とドレイン電極間の電圧(ドレイン電圧)が1Vから10Vの範囲において、オフ電流が、半導体パラメータアナライザの測定限界以下、すなわち1×10−13A以下という特性を備えることができる。
上述した高純度真性または実質的に高純度真性である酸化物半導体膜をチャネル領域に用いるトランジスタは、電気特性の変動が小さく、信頼性の高いトランジスタとなる。
具体的には、二次イオン質量分析法(SIMS:Secondary Ion Mass Spectrometry)により得られる水素濃度が、2×1020atoms/cm以下、好ましくは5×1019atoms/cm以下、より好ましくは1×1019atoms/cm以下、5×1018atoms/cm未満、好ましくは1×1018atoms/cm以下、より好ましくは5×1017atoms/cm以下、さらに好ましくは1×1016atoms/cm以下である酸化物半導体を、トランジスタのチャネルが形成される半導体に好適に用いることができる。
なお、半導体膜508よりも水素濃度及び/又は酸素欠損量が多く、抵抗率が低い酸化物半導体膜を、導電膜524に用いる。
また、半導体膜508に含まれる水素濃度の2倍以上、好ましくは10倍以上の濃度の水素を含む膜を、導電膜524に用いることができる。
また、半導体膜508の抵抗率の1×10−8倍以上1×10−1倍未満の抵抗率を備える膜を、導電膜524に用いることができる。
具体的には、1×10−3Ωcm以上1×10Ωcm未満、好ましくは、1×10−3Ωcm以上1×10−1Ωcm未満である膜を、導電膜524に用いることができる。
なお、本実施の形態は、本明細書で示す他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
例えば、本明細書等において、XとYとが接続されている、と明示的に記載されている場合は、XとYとが電気的に接続されている場合と、XとYとが機能的に接続されている場合と、XとYとが直接接続されている場合とが、本明細書等に開示されているものとする。したがって、所定の接続関係、例えば、図または文章に示された接続関係に限定されず、図または文章に示された接続関係以外のものも、図または文章に記載されているものとする。
ここで、X、Yは、対象物(例えば、装置、素子、回路、配線、電極、端子、導電膜、層、など)であるとする。
XとYとが直接的に接続されている場合の一例としては、XとYとの電気的な接続を可能とする素子(例えば、スイッチ、トランジスタ、容量素子、インダクタ、抵抗素子、ダイオード、表示素子、発光素子、負荷など)が、XとYとの間に接続されていない場合であり、XとYとの電気的な接続を可能とする素子(例えば、スイッチ、トランジスタ、容量素子、インダクタ、抵抗素子、ダイオード、表示素子、発光素子、負荷など)を介さずに、XとYとが、接続されている場合である。
XとYとが電気的に接続されている場合の一例としては、XとYとの電気的な接続を可能とする素子(例えば、スイッチ、トランジスタ、容量素子、インダクタ、抵抗素子、ダイオード、表示素子、発光素子、負荷など)が、XとYとの間に1個以上接続されることが可能である。なお、スイッチは、オンオフが制御される機能を有している。つまり、スイッチは、導通状態(オン状態)、または、非導通状態(オフ状態)になり、電流を流すか流さないかを制御する機能を有している。または、スイッチは、電流を流す経路を選択して切り替える機能を有している。なお、XとYとが電気的に接続されている場合は、XとYとが直接的に接続されている場合を含むものとする。
XとYとが機能的に接続されている場合の一例としては、XとYとの機能的な接続を可能とする回路(例えば、論理回路(インバータ、NAND回路、NOR回路など)、信号変換回路(DA変換回路、AD変換回路、ガンマ補正回路など)、電位レベル変換回路(電源回路(昇圧回路、降圧回路など)、信号の電位レベルを変えるレベルシフタ回路など)、電圧源、電流源、切り替え回路、増幅回路(信号振幅または電流量などを大きく出来る回路、オペアンプ、差動増幅回路、ソースフォロワ回路、バッファ回路など)、信号生成回路、記憶回路、制御回路など)が、XとYとの間に1個以上接続されることが可能である。なお、一例として、XとYとの間に別の回路を挟んでいても、Xから出力された信号がYへ伝達される場合は、XとYとは機能的に接続されているものとする。なお、XとYとが機能的に接続されている場合は、XとYとが直接的に接続されている場合と、XとYとが電気的に接続されている場合とを含むものとする。
なお、XとYとが電気的に接続されている、と明示的に記載されている場合は、XとYとが電気的に接続されている場合(つまり、XとYとの間に別の素子又は別の回路を挟んで接続されている場合)と、XとYとが機能的に接続されている場合(つまり、XとYとの間に別の回路を挟んで機能的に接続されている場合)と、XとYとが直接接続されている場合(つまり、XとYとの間に別の素子又は別の回路を挟まずに接続されている場合)とが、本明細書等に開示されているものとする。つまり、電気的に接続されている、と明示的に記載されている場合は、単に、接続されている、とのみ明示的に記載されている場合と同様な内容が、本明細書等に開示されているものとする。
なお、例えば、トランジスタのソース(又は第1の端子など)が、Z1を介して(又は介さず)、Xと電気的に接続され、トランジスタのドレイン(又は第2の端子など)が、Z2を介して(又は介さず)、Yと電気的に接続されている場合や、トランジスタのソース(又は第1の端子など)が、Z1の一部と直接的に接続され、Z1の別の一部がXと直接的に接続され、トランジスタのドレイン(又は第2の端子など)が、Z2の一部と直接的に接続され、Z2の別の一部がYと直接的に接続されている場合では、以下のように表現することが出来る。
例えば、「XとYとトランジスタのソース(又は第1の端子など)とドレイン(又は第2の端子など)とは、互いに電気的に接続されており、X、トランジスタのソース(又は第1の端子など)、トランジスタのドレイン(又は第2の端子など)、Yの順序で電気的に接続されている。」と表現することができる。または、「トランジスタのソース(又は第1の端子など)は、Xと電気的に接続され、トランジスタのドレイン(又は第2の端子など)はYと電気的に接続され、X、トランジスタのソース(又は第1の端子など)、トランジスタのドレイン(又は第2の端子など)、Yは、この順序で電気的に接続されている」と表現することができる。または、「Xは、トランジスタのソース(又は第1の端子など)とドレイン(又は第2の端子など)とを介して、Yと電気的に接続され、X、トランジスタのソース(又は第1の端子など)、トランジスタのドレイン(又は第2の端子など)、Yは、この接続順序で設けられている」と表現することができる。これらの例と同様な表現方法を用いて、回路構成における接続の順序について規定することにより、トランジスタのソース(又は第1の端子など)と、ドレイン(又は第2の端子など)とを、区別して、技術的範囲を決定することができる。
または、別の表現方法として、例えば、「トランジスタのソース(又は第1の端子など)は、少なくとも第1の接続経路を介して、Xと電気的に接続され、前記第1の接続経路は、第2の接続経路を有しておらず、前記第2の接続経路は、トランジスタを介した、トランジスタのソース(又は第1の端子など)とトランジスタのドレイン(又は第2の端子など)との間の経路であり、前記第1の接続経路は、Z1を介した経路であり、トランジスタのドレイン(又は第2の端子など)は、少なくとも第3の接続経路を介して、Yと電気的に接続され、前記第3の接続経路は、前記第2の接続経路を有しておらず、前記第3の接続経路は、Z2を介した経路である。」と表現することができる。または、「トランジスタのソース(又は第1の端子など)は、少なくとも第1の接続経路によって、Z1を介して、Xと電気的に接続され、前記第1の接続経路は、第2の接続経路を有しておらず、前記第2の接続経路は、トランジスタを介した接続経路を有し、トランジスタのドレイン(又は第2の端子など)は、少なくとも第3の接続経路によって、Z2を介して、Yと電気的に接続され、前記第3の接続経路は、前記第2の接続経路を有していない。」と表現することができる。または、「トランジスタのソース(又は第1の端子など)は、少なくとも第1の電気的パスによって、Z1を介して、Xと電気的に接続され、前記第1の電気的パスは、第2の電気的パスを有しておらず、前記第2の電気的パスは、トランジスタのソース(又は第1の端子など)からトランジスタのドレイン(又は第2の端子など)への電気的パスであり、トランジスタのドレイン(又は第2の端子など)は、少なくとも第3の電気的パスによって、Z2を介して、Yと電気的に接続され、前記第3の電気的パスは、第4の電気的パスを有しておらず、前記第4の電気的パスは、トランジスタのドレイン(又は第2の端子など)からトランジスタのソース(又は第1の端子など)への電気的パスである。」と表現することができる。これらの例と同様な表現方法を用いて、回路構成における接続経路について規定することにより、トランジスタのソース(又は第1の端子など)と、ドレイン(又は第2の端子など)とを、区別して、技術的範囲を決定することができる。
なお、これらの表現方法は、一例であり、これらの表現方法に限定されない。ここで、X、Y、Z1、Z2は、対象物(例えば、装置、素子、回路、配線、電極、端子、導電膜、層、など)であるとする。
なお、回路図上は独立している構成要素同士が電気的に接続しているように図示されている場合であっても、1つの構成要素が、複数の構成要素の機能を併せ持っている場合もある。例えば配線の一部が電極としても機能する場合は、一の導電膜が、配線の機能、及び電極の機能の両方の構成要素の機能を併せ持っている。したがって、本明細書における電気的に接続とは、このような、一の導電膜が、複数の構成要素の機能を併せ持っている場合も、その範疇に含める。
(実施の形態2)
本実施の形態では、本発明の一態様の表示装置、または表示システムを有する表示モジュール及び電子機器について、図22、図23を用いて説明を行う。
図22(A)乃至(H)及び図23は、電子機器を示す図である。これらの電子機器は、筐体5000、表示部5001、スピーカ5003、LEDランプ5004、操作キー5005(電源スイッチ、又は操作スイッチを含む)、接続端子5006、センサ5007(力、変位、位置、速度、加速度、角速度、回転数、距離、光、液、磁気、温度、化学物質、音声、時間、硬度、電場、電流、電圧、電力、放射線、流量、湿度、傾度、振動、におい又は赤外線を測定する機能を含むもの)、マイクロフォン5008、等を有することができる。
図22(A)はモバイルコンピュータであり、上述したものの他に、スイッチ5009、赤外線ポート5010、等を有することができる。図22(B)は記録媒体を備えた携帯型の画像再生装置(たとえば、DVD再生装置)であり、上述したものの他に、第2表示部5002、記録媒体読込部5011、等を有することができる。図22(C)はテレビジョン装置であり、上述したものの他に、スタンド5012等を有することができる。また、テレビジョン装置の操作は、筐体5000が備える操作スイッチや、別体のリモコン操作機5013により行うことができる。リモコン操作機5013が備える操作キーにより、チャンネルや音量の操作を行うことができ、表示部5001に表示される映像を操作することができる。また、リモコン操作機5013に、当該リモコン操作機5013から出力する情報を表示する表示部を設ける構成としてもよい。図22(D)は携帯型遊技機であり、上述したものの他に、記録媒体読込部5011、等を有することができる。図22(E)はテレビ受像機能付きデジタルカメラであり、上述したものの他に、アンテナ5014、シャッターボタン5015、受像部5016、等を有することができる。図22(F)は携帯型遊技機であり、上述したものの他に、第2表示部5002、記録媒体読込部5011、等を有することができる。図22(G)は持ち運び型テレビ受像器であり、上述したものの他に、信号の送受信が可能な充電器5017、等を有することができる。図22(H)は腕時計型情報端末であり、上述したもののほかに、バンド5018、留め金5019、等を有することができる。ベゼル部分を兼ねる筐体5000に搭載された表示部5001は、非矩形状の表示領域を有している。表示部5001は、時刻を表すアイコン5020、その他のアイコン5021等を表示することができる。図23(A)はデジタルサイネージ(Digital Signage:電子看板)である。図23(B)は円柱状の柱に取り付けられたデジタルサイネージである。
図22(A)乃至(H)及び図23に示す電子機器は、様々な機能を有することができる。例えば、様々な情報(静止画、動画、テキスト画像など)を表示部に表示する機能、タッチパネル機能、カレンダー、日付又は時刻などを表示する機能、様々なソフトウェア(プログラム)によって処理を制御する機能、無線通信機能、無線通信機能を用いて様々なコンピュータネットワークに接続する機能、無線通信機能を用いて様々なデータの送信又は受信を行う機能、記録媒体に記録されているプログラム又はデータを読み出して表示部に表示する機能、等を有することができる。さらに、複数の表示部を有する電子機器においては、一つの表示部を主として画像情報を表示し、別の一つの表示部を主として文字情報を表示する機能、又は、複数の表示部に視差を考慮した画像を表示することで立体的な画像を表示する機能、等を有することができる。さらに、受像部を有する電子機器においては、静止画を撮影する機能、動画を撮影する機能、撮影した画像を自動又は手動で補正する機能、撮影した画像を記録媒体(外部又はカメラに内蔵)に保存する機能、撮影した画像を表示部に表示する機能、等を有することができる。なお、図22(A)乃至(H)及び図23に示す電子機器が有することのできる機能はこれらに限定されず、様々な機能を有することができる。
本実施の形態の電子機器は、何らかの情報を表示するための表示部を有することを特徴とする。該表示部に、本発明の一態様のタッチパネルを適用することができる。
本実施の形態は、少なくともその一部を本明細書中に記載する他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することができる。
10  表示装置
11  基板
12  基板
13  FPC
14  導電層
15  接続層
20  液晶素子
21  導電層
22  導電層
23  液晶
25  開口部
27  発光素子
31  着色膜
41  導電層
41a  導電層
41b  導電層
51  画素電極
52  共通電極
55  センサ電極
56  センサ電極
57  配線
61  配線
62  配線
63  トランジスタ
64  液晶素子
65_1  ブロック
65_2  ブロック
66  配線
67_1  ブロック
67_4  ブロック
71  配線
71_1  配線
71_2  配線
72  配線
72_1  配線
72_2  配線
72_4  配線
81  配線
81_1  配線
81_2  配線
82  配線
82_1  配線
310  タッチパネル
331  導電層
332  導電層
335  導電層
341  導電層
371  基板
372  基板
373  FPC
373a  FPC
373b  FPC
374  IC
381  表示部
382  駆動回路
383  配線
384  駆動回路
385  接続部
501C  絶縁膜
504  導電膜
505  接合層
506  絶縁膜
508  半導体膜
511B  導電膜
511C  導電膜
512A  導電膜
512B  導電膜
516  絶縁膜
518  絶縁膜
519B  端子
519C  端子
520  機能層
521  絶縁膜
522  接続部
524  導電膜
528  絶縁膜
530  画素回路
550  表示素子
551  電極
552  電極
553  層
570  基板
571  電極
591A  開口部
591B  開口部
591C  開口部
601  パルス電圧出力回路
602  電流検出回路
603  容量
621  電極
622  電極
700  表示装置
702  画素
705  封止材
750  表示素子
751  電極
751A 導電膜
751B 導電膜
751C 導電膜
751D 導電膜
751H  開口部
753  層
754  電極
755  導電膜
756  配線
756_1  配線
758  接続部
762  接続部
764  配線
766  反射膜
770  基板
770P  機能膜
771  絶縁膜
800  液晶層
802  電極
804  電極
806  基板
808  基板
810  液晶分子
812  円偏光板
850  等価回路
906  配線
908  領域
5000  筐体
5001  表示部
5002  表示部
5003  スピーカ
5004  LEDランプ
5005  操作キー
5006  接続端子
5007  センサ
5008  マイクロフォン
5009  スイッチ
5010  赤外線ポート
5011  記録媒体読込部
5012  スタンド
5013  リモコン操作機
5014  アンテナ
5015  シャッターボタン
5016  受像部
5017  充電器
5018  バンド
5019  留め金
5020  アイコン
5021  アイコン

Claims (6)

  1.  信号線と、画素と、タッチセンサを有し、
     前記画素は、前記信号線と電気的に接続され、
     前記画素は、第1の表示素子と、第1の導電膜と、第2の導電膜と、第1の絶縁膜と、画素回路と、第2の表示素子と、を有し、
     前記第1の導電膜は、前記第1の表示素子と電気的に接続され、
     前記第2の導電膜は、前記第1の導電膜と重なる領域を備え、
     前記第1の絶縁膜は、前記第2の導電膜と前記第1の導電膜の間に挟まれる領域を備え
     前記第1の絶縁膜は、開口部を備え。
     前記第2の導電膜は、前記開口部において前記第1の導電膜と電気的に接続され、
     前記画素回路は、前記第2の導電膜と電気的に接続され、
     前記画素回路は、前記信号線と電気的に接続され、
     前記第1の表示素子は、前記タッチセンサとしての機能を有し、
     前記第2の表示素子は、前記画素回路と電気的に接続される、表示装置。
  2.  前記画素回路は、スイッチを備え、
     前記スイッチはトランジスタを含み、
     前記トランジスタは、酸化物半導体を含む、請求項1に記載の表示装置。
  3.  前記第2の表示素子は、前記第1の表示素子が表示をする方向と同一の方向に表示をする機能を備える、請求項1に記載の表示装置。
  4.  前記第2の表示素子は、前記第1の表示素子が表示をする領域に囲まれた領域に表示をする機能を備える、請求項1に記載の表示装置。
  5.  前記第1の表示素子は、反射膜と、反射する光の強さを制御する機能と、を有し、
     前記反射膜は、入射する光を反射する機能を備え、
     前記反射膜は、開口部を備え、
     前記第2の表示素子は、
     前記開口部に向けて光を射出する機能を有する、請求項1に記載の表示装置。
  6.  前記画素と、一群の複数の画素と、他の一群の複数の画素と、走査線と、を有し、
     前記一群の複数の画素は、前記画素を含み、
     前記一群の複数の画素は、行方向に配設され、
     前記他の一群の複数の画素は、前記画素を含み、
     前記他の一群の複数の画素は、行方向と交差する列方向に配設され、
     前記走査線は、前記行方向に配設される複数の画素と電気的に接続され、
     前記列方向に配設される他の一群の複数の画素は、前記信号線と電気的に接続され、
     一の画素の行方向または列方向に隣接する他の画素は、前記一の画素に対する前記開口部の配置と異なるように前記他の画素に配置された開口部を備える、請求項1に記載の表示装置。
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