JP2020160477A - 表示装置の動作方法 - Google Patents

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健吾 秋元
寛暢 高橋
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寛暢 高橋
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Yuki Okamoto
佑樹 岡本
勇 茂森
Isamu Shigemori
勇 茂森
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Abstract

【課題】視認性が良好な可撓性を有する表示装置を提供する。【解決手段】第1の基板、第2の基板、第1の素子層、および第2の素子層を有する表示装置であって、第1の素子層は、第1の基板と第2の基板との間に設けられ、第2の素子層は、第1の基板と第2の基板との間に設けられ、第1の素子層と第2の素子層とは、互いに重なる領域を有し、第1の基板および第2の基板は可撓性を有し、第1の素子層は、表示素子および第1の回路を有し、表示素子は、第1の回路と電気的に接続され、第2の素子層はセンサ素子を有し、センサ素子は、歪を検出することができる機能を有する構成の表示装置とする。【選択図】図1

Description

本発明の一態様は、半導体装置、該半導体装置を用いた表示装置に関する。
なお、本発明の一態様は、上記の技術分野に限定されない。本明細書等で開示する発明の
一態様の技術分野は、物、方法、または、製造方法に関するものである。または、本発明
の一態様は、プロセス、マシン、マニュファクチャ、プログラムまたは、組成物(コンポ
ジション・オブ・マター)に関するものである。そのため、より具体的に本明細書で開示
する本発明の一態様の技術分野としては、半導体装置、表示装置、液晶表示装置、発光装
置、照明装置、蓄電装置、記憶装置、それらの駆動方法、または、それらの製造方法、を
一例として挙げることができる。
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、半導体回路は半導体装置の一態様である。また、記憶装置、
表示装置、電子機器は、半導体装置を有する場合がある。
半導体薄膜を用いたトランジスタは、集積回路や表示装置のような電子デバイスに広く応
用されている。当該トランジスタに適用可能な半導体薄膜としてシリコン系半導体材料が
広く知られているが、その他の材料として酸化物半導体が注目されている。
例えば、トランジスタの活性層として、インジウム(In)、ガリウム(Ga)、および
亜鉛(Zn)を含む非晶質酸化物半導体を用いたトランジスタが特許文献1に開示されて
いる。
また、表示装置においては、薄型軽量化に加えて、可撓性や耐衝撃性の向上が望まれてい
る。例えば、特許文献2には、フィルム基板上に、スイッチング素子であるトランジスタ
や有機EL素子を備えたフレキシブルなアクティブマトリクス型の発光装置が開示されて
いる。
特開2006−165528号公報 特開2003−174153号公報
可撓性を有する表示装置は、例えば曲面ディスプレイなどのように、可撓性の特徴を活か
した応用が望める。一方で、表示動作を行っているときに形状を変化させる、または形状
が変化してしまうようなディスプレイでは、その表示の視認性が悪化することがある。
したがって、本発明の一態様は、視認性が良好な表示装置を提供することを目的の一つと
する。または、可撓性を有する表示装置を提供することを目的の一つとする。または、軽
量の表示装置を提供することを目的の一つとする。または、信頼性の高い表示装置を提供
することを目的の一つとする。または、新規な表示装置などを提供することを目的の一つ
とする。または、上記表示装置の動作方法を提供することを目的の一つとする。または、
上記表示装置を動作させるためのプログラムを提供することを目的の一つとする。または
、新規な半導体装置などを提供することを目的の一つとする。または当該半導体装置など
の動作方法を提供することを目的の一つとする。または、当該半導体装置などを動作させ
るためのプログラムを提供することを目的の一つとする。
なお、これらの課題の記載は、他の課題の存在を妨げるものではない。なお、本発明の一
態様は、これらの課題の全てを解決する必要はないものとする。なお、これら以外の課題
は、明細書、図面、請求項などの記載から、自ずと明らかとなるものであり、明細書、図
面、請求項などの記載から、これら以外の課題を抽出することが可能である。
本発明の一態様は、歪センサを有する可撓性表示装置に関する。
本発明の一態様は、第1の基板、第2の基板、第1の素子層、および第2の素子層を有す
る表示装置であって、第1の素子層は、第1の基板と第2の基板との間に設けられ、第2
の素子層は、第1の基板と第2の基板との間に設けられ、第1の素子層と第2の素子層と
は、互いに重なる領域を有し、第1の基板および第2の基板は可撓性を有し、第1の素子
層は、表示素子および第1の回路を有し、表示素子は、第1の回路と電気的に接続され、
第2の素子層はセンサ素子を有し、センサ素子は、第1の基板または第2の基板の歪を検
出することができる機能を有することを特徴とする表示装置である。
なお、本明細書における「第1」、「第2」、などの序数詞は、構成要素の混同を避ける
ために付したものであり、数的に限定するものではないことを付記する。
第2の素子層は第2の回路を有し、第2の回路は、センサ素子と電気的に接続されている
構成としてもよい。
また、本発明の他の一態様は、第1の基板、第2の基板、および素子層を有する表示装置
であって、素子層は、第1の基板と第2の基板との間に設けられ、第1の基板および第2
の基板は可撓性を有し、素子層は、表示素子、センサ素子、第1の回路および第2の回路
を有し、表示素子は、第1の回路と電気的に接続され、センサ素子は、第2の回路と電気
的に接続され、センサ素子は、第1の基板または第2の基板の歪を検出することができる
機能を有することを特徴とする表示装置である。
第1の回路および第2の回路は、チャネル形成領域が酸化物半導体で設けられたトランジ
スタを有する構成とすることができる。
酸化物半導体は、InとZnと、M(MはAl、Ti、Ga、Sn、Y、Zr、La、C
e、NdまたはHf)とを有することが好ましい。
酸化物半導体はc軸に配向する結晶を有することが好ましい。
センサ素子としては、金属薄膜抵抗素子を用いることができる。
表示素子としては、有機EL素子を用いることができる。
また、本発明の他の一態様は、画像情報を取り込み、仮想画面を構成する第1のステップ
と、表示部の形状情報を取り込み、3次元形状モデルを構成する第2のステップと、視認
者の位置情報を取り込み、3次元形状モデルから二次元の表示部を想定し、当該表示部に
座標を割り当てる第3のステップと、表示部の、視認者の位置から見えない部分を算出す
る第4のステップと、仮想画面の座標を二次元の表示部の座標に変換する第5のステップ
と、第5のステップで得られた画像情報を表示部に出力する第6のステップと、を有する
ことを特徴とする表示装置の動作方法である。
また、本発明の他の一態様は、画像情報を取り込み、仮想画面を構成する第1のステップ
と、表示装置および視認者の状況を検出する第2のステップと、表示部の形状情報を取り
込み、3次元形状モデルを構成する第3のステップと、視認者の位置情報を取り込み、3
次元形状モデルから二次元の表示部を想定し、当該表示部に座標を割り当てる第4のステ
ップと、表示部の、視認者の位置から見えない部分を算出する第5のステップと、仮想画
面の座標を二次元の表示部の座標に変換する第6のステップと、第6のステップで得られ
た画像情報を表示部に出力する第7のステップと、を有し、第2のステップ乃至第7のス
テップを順に実行することを特徴とする表示装置の動作方法である。
また、表示装置および視認者の状況を検出する第2のステップは、表示部の形状が変化し
たか否かを判断する第8のステップと、視認者の位置が変化したか否かを判断する第9の
ステップと、画像変更命令が出たか否かを判断する第10のステップと、を有し、第8の
ステップにおいて、表示部の形状が変化した場合は、第3のステップに進み、表示部の形
状が変化していない場合は、第9のステップに進み、第9のステップにおいて、視認者の
位置が変化した場合は、第4のステップに進み、視認者の位置が変化していない場合は、
第10のステップに進み、第10のステップにおいて、画像変更命令が出た場合は、第1
のステップに進み、第1のステップの実行後に第6のステップに進み、画像変更命令が出
ていない場合は、第2のステップに戻る動作を行ってもよい。
上記表示装置の動作方法の一態様において、第7のステップから第2のステップに戻る動
作を行ってもよい。
本発明の一態様を用いることにより、視認性が良好な表示装置を提供することができる。
または、可撓性を有する表示装置を提供することができる。または、軽量の表示装置を提
供することができる。または、信頼性の高い表示装置を提供することができる。または、
新規な表示装置などを提供することができる。または、上記表示装置の動作方法を提供す
ることができる。または、上記表示装置を動作させるためのプログラムを提供することが
できる。または、新規な半導体装置などを提供することができる。または当該半導体装置
などの動作方法を提供することができる。または、当該半導体装置などを動作させるため
のプログラムを提供することができる。
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。
表示装置を説明する断面図。 表示装置を説明する上面図。 表示装置を説明する断面図および歪センサ素子の上面図。 表示装置を説明する断面図。 表示装置を説明するブロック図。 表示の形態を説明する図。 表示の形態を説明する図。 歪センサ回路を説明する図。 歪センサ回路および画素回路を説明する図。 歪センサ回路および画素回路を説明する図。 歪センサ回路および画素回路を説明する図。 歪センサ回路および画素回路を説明する図。 読み出し回路を説明する図。 歪センサ回路および画素回路を説明する図。 歪センサ回路および画素回路を説明する図。 トランジスタを説明する断面図。 トランジスタを説明する断面図。 トランジスタを説明する断面図。 トランジスタを説明する断面図。 トランジスタを説明する断面図。 トランジスタを説明する断面図。 トランジスタを説明する断面図。 トランジスタを説明する断面図。 トランジスタを説明する上面図。 表示モジュールを説明する斜視図。 タッチパネルの一例を示す図。 検知回路及び変換器の構成及び駆動方法の一例を示す図。 検知回路の一例を示す図。 タッチパネルを説明する断面図。 情報処理装置の構成を説明する図。 電子機器を説明する図。 表示装置の動作を説明する図。 表示装置の動作を説明するフローチャート。 表示装置の動作を説明するフローチャート。 表示装置の動作を説明するフローチャート。
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、本発明の趣旨およびその範囲から逸脱することなくその形態および詳細を様々に変
更し得ることは当業者であれば容易に理解される。したがって、本発明は以下に示す実施
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、同一部分また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ことがある。なお、図を構成する同じ要素のハ
ッチングを異なる図面間で適宜省略または変更する場合もある。
なお、本明細書等において、XとYとが接続されている、と明示的に記載する場合は、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を含むものとする。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。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含むものとする。
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。
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できる
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とが接続されている、と明示的に記載する場合は、XとYとが電気的に接続
されている場合(つまり、XとYとの間に別の素子また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との間に別の素子
または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との間に別の素子または別の回路を挟まずに接続されている場合
)とを含むものとする。つまり、電気的に接続されている、と明示的に記載する場合は、
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じであるとする。
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、およ
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。
なお、例えば、トランジスタのソース(または第1の端子など)が、Z1を介して(また
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(または第2の端子など)
が、Z2を介して(または介さず)、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(または第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(または第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できる。
例えば、「XとYとトランジスタのソース(または第1の端子など)とドレイン(または
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(ま
たは第1の端子など)、トランジスタのドレイン(または第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
(または第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(または
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(または第1の端
子など)、トランジスタのドレイン(または第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(
または第1の端子など)とドレイン(または第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(または第1の端子など)、トランジスタのドレイ
ン(または第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(または第1の端子など)と、ドレイン(また
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、「膜」という言葉と、「層」という言葉とは、場合によっては、または、状況に応
じて、互いに入れ替えることが可能である。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が可能な場合がある。または、例えば、「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、本発明の一態様の表示装置について図面を用いて説明する。
なお、本明細書中における表示装置とは、画像表示デバイス、もしくは光源(照明装置な
ども含む)を指す。また、コネクター、例えばFPC、TCP(Tape Carrie
r Package)が取り付けられたモジュール、TCPの先にプリント配線板が設け
られたモジュール、または表示素子にCOG方式により駆動回路が直接実装されたモジュ
ールも全て表示装置に含むものとする。
本発明の一態様である表示装置は、可撓性を有する。なお、可撓性とは、曲げ、撓めるこ
とが可能であることをいう。
図1(A)は、本発明の一態様の表示装置の断面を説明する模式図である。図1(A)に
示す表示装置は、第1の基板41と、第2の基板42と、素子層50を有する。当該素子
層50は、第1の基板41と、第2の基板42との間に設けられる。
第1の基板41および第2の基板42は可撓性を有する。第1の基板41および第2の基
板42は、熱膨張に起因する反りなどを防止するために、同じ材料および同じ厚さのもの
を用いることが好ましい。なお、当該二つの基板と素子層50とは、図示しない接着層を
用いて貼り合わすことができる。
素子層50は、表示素子と、歪センサ素子と、当該表示素子と電気的に接続される第1の
回路と、当該歪センサ素子と電気的に接続される第2の回路と、を有する。本発明の一態
様の表示装置では、歪センサ素子を有することにより第1の基板41および/または第2
の基板42の歪を検出することができる。したがって、表示部の形状を自己検知させ、当
該形状に従った適切な表示を行うことができる。
表示素子には、代表的には有機EL素子を用いることができる。また、有機EL素子に替
えて、無機EL素子を用いることもできる。また、液晶素子を用いてもよい。例えば、液
晶素子と反射電極と組み合すことで、反射型の表示装置とすることができる。また、液晶
素子と、有機EL素子などの薄型光源と組み合わすことで、透過型の表示装置とすること
ができる。また、液晶素子、反射電極および薄型光源を組み合わすことで、半透過型の表
示装置とすることができる。
歪センサ素子には、代表的には金属薄膜抵抗素子を用いることができる。当該金属薄膜抵
抗素子の抵抗変化量から、当該金属薄膜抵抗素子が設けられた領域近傍の歪量を検出する
ことができる。また、歪センサ素子として、圧電素子を用いることもできる。当該圧電素
子としては、チタン酸バリウム、チタン酸ジルコン酸鉛、酸化亜鉛などの圧電体を有する
素子を用いることができる。
上記表示素子と電気的に接続される第1の回路は、画素回路としての機能を有することが
できる。表示素子が有機EL素子であれば、例えば、二つのトランジスタおよび一つの容
量素子を含む回路構成とすることができる。また、表示素子が液晶素子であれば、一つの
トランジスタおよび一つの容量素子を含む回路構成とすることができる。
上記歪センサ素子と電気的に接続される第2の回路は、前述した歪センサ素子の抵抗変化
量を読み出す機能を有する。当該回路は、例えば、二つまたは三つのトランジスタを含む
構成とすることができる。
また、本発明の一態様の表示装置は、図1(B)に示す構成であってもよい。図1(B)
に示す表示装置は、第1の基板41と、第2の基板42と、第1の素子層51と、第2の
素子層52を有する。第1の素子層51および第2の素子層52は、第1の基板41と、
第2の基板42との間に設けられる。
第1の素子層51は、表示素子と、当該表示素子と電気的に接続される第1の回路を有す
る。第2の素子層52は歪センサ素子を有する。当該歪センサ素子からの抵抗変化量を読
み出す機能を有する第2の回路は、当該表示装置に外付けされる構成とすることができる
。また、第2の回路は、第2の素子層52に含まれる構成であってもよい。また、第2の
回路は、第1の素子層51に含まれる構成であってもよい。
図2(A)は、本発明の一態様の表示装置における画素部80および各駆動回路の上面図
の一例である。
画素部80は、マトリクス状に整列した画素81と、歪センサ素子82を有する。画素8
1は、前述した表示素子および第1の回路を有する。第1の回路は回路71および回路7
2と電気的に接続される。回路71は、例えば、信号線駆動回路(ソースドライバ)とし
ての機能を有することができる。回路72は、例えば、走査線駆動回路(ゲートドライバ
)としての機能を有することができる。
歪センサ素子82は、一部の画素81に含まれる、または一部の画素81と重なるように
設けられる。例えば、図2に図示するように水平垂直方向に隣接する計4個の画素につき
、一つの歪センサ素子82を設ける構成とすることができる。画素81の配置ピッチは非
常に小さいため、画素部80の歪を検出するには、歪センサ素子82を複数の画素81毎
に配置する構成で十分である。もちろん、全ての画素81の数と同数または同数以上の歪
センサ素子82を設けてもよい。
前述した第2の回路は、画素81に含むことができる。または、画素81と重ねて設ける
ことができる。または、外付けの回路とすることができる。回路73および回路74は、
歪センサ素子82を選択する回路、および信号を読み出すための回路である。回路73お
よび回路74のいずれかに第2の回路を含ませることもできる。
図2(B)は画素部80に配置される歪センサ素子82のみを表した図である。横向きの
矢印は水平方向の歪を検出できるように配置された歪センサ素子を示し、縦向きの矢印は
垂直方向の歪を検出できるように配置された歪センサ素子を示している。金属薄膜抵抗素
子では長軸方向の歪(曲げ)が検出されるため、図2(B)に図示したように順に向きを
変えて配置することで、水平方向および垂直方向のどちらの向きに対する形状変化に対し
ても、その情報を正確に読み出すことができる。また、水平方向のみ、または垂直方向の
みの変化が読み出せればよい場合は、その方向のみに対応する向きで歪センサ素子82を
配置すればよい。また、水平方向に対応する向きの歪センサ素子と垂直方向に対応する向
きの歪センサ素子を重ねて配置してもよい。
図3(A)は表示素子に有機EL素子を用いた表示装置の断面図の一例である。なお、図
3(A)では画素81の表示素子が含まれる領域302、歪センサ素子82を含む領域3
03、回路71を含む領域304、およびFPC(Flexible printed
circuit)接続領域305のそれぞれが有する代表的な構成の一部を図示している
。また、図3(B)は歪センサ素子82の上面図であり、矢印方向の形状変化を検出する
ことができる。なお、図示はしないが、回路72乃至回路74を含む領域も領域304と
同等の構成とすることができる。
図3(A)に示す表示装置は、図1(A)に示す表示装置の一例であり、第1の基板41
と、絶縁膜321aと、素子層50と、絶縁膜321bと、第2の基板42が、上記順序
で積層されている。なお、第1の基板41と絶縁膜321aとの間、および絶縁膜321
bと第2の基板42との間には図示されない接着層などが設けられていてもよい。また、
タッチセンサが設けられていてもよい。
絶縁膜321aおよび絶縁膜321bとしては、酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、
窒化シリコン膜、または窒化酸化シリコン膜の単層、またはこれらの積層を用いることが
できる。
図3(A)において素子層50は、トランジスタ350、トランジスタ352と、トラン
ジスタ354と、歪センサ素子82と、絶縁膜364、絶縁膜368と、平坦化絶縁膜3
70と、接続電極360と、導電膜372と、導電膜374と、絶縁膜334と、封止層
432と、着色層336(カラーフィルタ)と、遮光層338(ブラックマトリクス)を
有する。また、素子層50は、第1の基板41、第2の基板42、封止層432およびシ
ール材312によって密閉される。なお、素子層50においては、上記の要素の一部が含
まれない場合もある。また、上記以外の要素が含まれる場合もある。
絶縁膜364には、例えば、酸化シリコン、酸化窒化シリコン等を用いることができる。
絶縁膜364は、化学量論的組成を満たす酸素よりも多くの酸素を含む酸化物絶縁膜を用
いて形成することが好ましい。絶縁膜368は、酸素、水素、水、アルカリ金属、アルカ
リ土類金属等のブロッキングできる機能を有する。例えば、窒化絶縁膜などを用いること
が好ましい。
また、平坦化絶縁膜370としては、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、ポリイミドアミド
樹脂、ベンゾシクロブテン樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂等の耐熱性を有する有機
材料を用いることができる。なお、これらの材料で形成される絶縁膜を複数積層させるこ
とで、平坦化絶縁膜370を形成してもよい。
領域302において、トランジスタ350は第1の回路が有するトランジスタであり、有
機EL素子480と電気的に接続される。有機EL素子480は、導電膜372、EL層
446、および導電膜374を有する。図3(A)に示す表示装置は、有機EL素子48
0が有するEL層446が発光することによって、画像を表示することができる。
平坦化絶縁膜370上の導電膜372上には、絶縁膜430が設けられる。絶縁膜430
は、導電膜372の一部を覆っている。導電膜372にEL層446が発する光に対して
反射率の高い導電膜を用い、導電膜374に当該光に対して透光性が高い導電膜を用いる
ことで、有機EL素子480をトップエミッション構造とすることができる。また、導電
膜372に当該光に対して透光性の高い導電膜を用い、導電膜374に当該光に対して反
射率の高い導電膜を用いることで、有機EL素子480をボトムエミッション構造とする
ことができる。また、導電膜372および導電膜374の両方に当該光に対して透光性が
高い導電膜を用いることでデュアルエミッション構造とすることができる。
絶縁膜430としては、例えば、有機樹脂または無機絶縁材料を用いることができる。有
機樹脂としては、例えば、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、アクリル樹脂、シロキサン
樹脂、エポキシ樹脂、またはフェノール樹脂等を用いることができる。無機絶縁材料とし
ては、例えば、酸化シリコン、酸化窒化シリコン等を用いることができる。
また、有機EL素子480と重なる位置に、着色層336が設けられ、絶縁膜430と重
なる位置に遮光層338が設けられている。着色層336および遮光層338は、絶縁膜
334で覆われている。有機EL素子480と絶縁膜334の間は封止層432で充填さ
れている。
封止層432としては、可撓性を有する固体封止材料を用いることができる。例えば、ガ
ラスフリットなどのガラス材料や、二液混合型の樹脂などの常温で硬化する硬化樹脂、光
硬化性の樹脂、熱硬化性の樹脂などの樹脂材料を用いることができる。
なお、図3(A)に示す表示装置においては、着色層336を設ける構成について例示し
たが、これに限定されない。例えば、発光色の異なるEL層446を選択的に形成する場
合においては、着色層336を設けない構成としてもよい。着色層336の色は、RGB
(Rは赤、Gは緑、Bは青を表す)の三色に限定されない。例えば、Rの画素とGの画素
とBの画素とW(白)の画素の四画素から構成されてもよい。または、ペンタイル配列の
ように、RGBのうちの2色分で一つの色要素を構成し、色要素によって、異なる2色を
選択して構成してもよい。またはRGBに、イエロー、シアン、マゼンタ等を一色以上追
加してもよい。なお、色要素のドット毎にその表示領域の大きさが異なっていてもよい。
ただし、開示する発明はカラー表示の表示装置に限定されるものではなく、モノクロ表示
の表示装置に適用することもできる。
第1の基板41および第2の基板42には、それぞれ、靱性が高い材料を用いることが好
ましい。これにより、耐衝撃性に優れ、破損しにくい表示装置を実現できる。例えば、第
1の基板41および第2の基板42を有機樹脂基板とすることで、基材にガラス基板を用
いる場合に比べて、軽量であり、破損しにくい表示装置を実現できる。
第1の基板41と第2の基板42としては、例えば、可撓性を有する程度の厚さのガラス
、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)等のポ
リエステル樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリメチルメタクリレー
ト樹脂、ポリカーボネート(PC)樹脂、ポリエーテルスルホン(PES)樹脂、ポリア
ミド樹脂、シクロオレフィン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリ塩化
ビニル樹脂、およびポリエーテルエーテルケトン(PEEK)樹脂等から選ばれた材料を
用いることができる。とくに、熱膨張係数の低い材料を用いることが好ましく、例えば、
ポリアミドイミド樹脂、ポリイミド樹脂、PET等を用いることが好ましい。また、ガラ
ス繊維に有機樹脂を含浸した基板や、無機フィラーを有機樹脂に混ぜて熱膨張係数を小さ
くした基板を使用することもできる。
領域303において、トランジスタ352は第2の回路に含まれるトランジスタとするこ
とができる。歪センサ素子82の一方および他方の電極は異なる配線とそれぞれ電気的に
接続される。当該配線の一方はトランジスタ352のゲート電極と電気的に接続される。
領域304において、トランジスタ354は回路71に含まれるトランジスタとすること
できる。トランジスタ350、トランジスタ352およびトランジスタ354は、同一の
サイズ(チャネル長およびチャネル幅等)の構成として図示しているが、これに限定され
ない。それぞれのトランジスタは、適切なサイズを選択することができる。なお、回路7
2乃至回路74においても同様である。
また、図3(A)では、回路71が領域304に設けられる構成としたが、COG(Ch
ip On Glass)などでICチップを実装する構成であってもよい。または、T
CPなどを接続する構成であってもよい。回路72乃至回路74においても同様である。
FPC接続領域305は、接続電極360、異方性導電膜380、およびFPC316を
有する。また、接続電極360は、トランジスタのソース電極層およびドレイン電極層を
形成する工程で形成することができる。また、接続電極360は、FPC316が有する
端子と異方性導電膜380を介して、電気的に接続される。
なお、歪センサ素子82は金属薄膜の伸縮に伴う抵抗変化を検出するため、当該金属薄膜
が伸縮しやすいように一方の面と他方の面は機械的物性(弾性率、曲げ強さ、ヤング率、
ポアソン比、硬度など)が異なる材料と接していることが好ましい。例えば、図3の構成
では、一方の面が平坦化絶縁膜370と接し、他方の面が絶縁膜430と接している。こ
こで、平坦化絶縁膜370と絶縁膜430で機械的物性が異なる材料を用いることで、相
対的に当該金属薄膜の伸縮しやすい面が決定される。したがって、例えば、凸型に変形し
た場合に当該金属薄膜が伸び、凹型に変形した場合は当該金属薄膜が縮むことになり、両
者の抵抗値によって変形の方向を検出することができる。
また、本発明の一態様の表示装置は、図4に示す断面図の構成であってもよい。図4に示
す表示装置は図1(B)に示す表示装置の一例であり、図3(A)に示す表示装置の領域
303および領域304が積層された構成の領域306を有している。
領域306の下層にはトランジスタ354aおよびトランジスタ354bが設けられてお
り、当該トランジスタは回路71乃至回路74のいずれかを構成するトランジスタとする
ことができる。
また、絶縁層366を介した領域306の上層には、歪センサ素子82、トランジスタ3
52および平坦化絶縁膜371が設けられている。平坦化絶縁膜371は平坦化絶縁膜3
70と同様の材料で形成することができる。
また、歪センサ素子82およびトランジスタ352は、領域302において、有機EL素
子480から光が放出される面とは逆の面に設けられていてもよい。なお、トランジスタ
352を含む回路が外付けのICチップに設けられていてもよい。すなわち、トランジス
タ352が領域306の上層に設けられない構成とすることもできる。
また、図3および図4の構成において、第1の基板41および第2の基板42の間におい
て、高さ(厚み方向)の異なる位置に歪センサ素子を二つ以上設けてもよい。また、第1
の基板41上、第2の基板42上、または第1の基板41上および第2の基板42上に歪
センサ素子を設けてもよい。
上記表示装置が有するトランジスタは、チャネル形成領域が酸化物半導体層で形成された
トランジスタであることが好ましい。
酸化物半導体層を用いたトランジスタは移動度が高いためトランジスタの占有面積を小さ
くすることができ、開口率を向上させることができる。また、当該トランジスタを用いて
画素部80と同一基板上に回路71乃至回路74を形成することもできる。また、当該ト
ランジスタはオフ電流が極めて小さく、画像信号等の保持時間を長くすることができるこ
とから、フレーム周波数を低くすることができ、表示装置の消費電力を低減させることが
できる。
また、歪センサ素子82が電気的に接続されるトランジスタにも酸化物半導体層を用いた
トランジスタを用いることが好ましい。当該トランジスタにオフ電流の極めて小さいトラ
ンジスタを用いることで、出力配線等に対する不必要な電荷の入出力を抑制することがで
きる。
また、酸化物半導体層としては、c軸に配向した結晶を有することが好ましい。トランジ
スタのチャネル形成領域に当該結晶を有する酸化物半導体層を用いると、例えば、表示装
置300を曲げる際に当該酸化物半導体層にクラック等が入りにくくなるため、信頼性を
向上させることができる。
なお、酸化物半導体層を有するトランジスタを用いることは一例であり、非晶質シリコン
層や多結晶シリコン層を有するトランジスタを用いてもよい。または、有機半導体を有す
るトランジスタを用いてもよい。有機半導体の例としては、テトラセンやペンタセンなど
のアセン類、オリゴチオフェン誘導体、フタロシアニン類、ペリレン誘導体、ルブレン、
Alq3、TTF−TCNQ、ポリチオフェン(ポリ(3−ヘキシルチオフェン)(P3
HT)など)、ポリアセチレン、ポリフルオレン、ポリフェニレンビニレン、ポリピロー
ル、ポリアニリン、アントラセン、テトラシアノキノジメタン(TCNQ)、ポリパラフ
ェニレンビニレン(PPV)、などがあげられる。
図5は本発明の一態様の表示装置のブロック図の一例である。表示装置5000は、表示
部5001、歪センサ部5002、回路5010、回路5020、回路5030、回路5
050を有する。なお、表示部5001および歪センサ部5002以外の要素は表示装置
5000に含まず、外付けされる構成であってもよい。また、表示装置5000には図示
しない様々な制御回路、演算回路、電源回路、記憶回路などを接続することができる。
ここで、回路5010は、表示部を制御する機能を有することができる。また、回路50
20は、画像処理を行う機能を有することができる。また、回路5030は、画像信号を
変換する機能を有することができる。また、回路5050は、歪センサ部5002を制御
する機能を有することができる。
例えば、カメラや映像再生装置等の映像信号出力装置5040から出力されたアナログビ
デオ信号は、回路5030に入力されてデジタルビデオ信号に変換される。当該デジタル
ビデオ信号は、回路5020および回路5010を介して表示部5001に伝達され、表
示部5001で画像が表示される。
また、可撓性を有する表示部5001の形状は歪センサ部5002で検出され、その形状
情報が回路5050を介して回路5020に入力される。
回路5020では、表示部の形状情報に関する処理を行う。歪センサ部5002から得ら
れた信号を2次元的に配列すると表示部5001の形状情報を得ることができる。なお、
用途に応じて、表示部5001の水平方向のみ、または垂直方向のみの形状情報を得ても
よい。そして、表示部の形状に対応させて画像信号を回路5010に出力する。
なお、回路5020には、制御装置5060から画像の表示形態を指示する信号が入力さ
れてもよい。制御装置5060は視認者が操作することもできる。また、制御装置506
0は視認者に対するセンシング機能を有し、自動的に視認者が存在する方向に対して視認
性のよい画像が表示されるように回路5020を制御することもできる。なお、制御装置
5060は表示装置5000に含まれていてもよい。また、制御装置5060は、表示装
置5000に無線通信によって信号を入力することもできる。
したがって、本発明の一態様の表示装置では、表示部の形状を自己検知させることができ
る。また、表示部の形状に従って適切な画像を表示させることができる。
本発明の一態様の表示装置において、表示部の形状を変化させたときの表示形態の例を説
明する。なお、初期状態は表示部が略平坦であり、図6(A)のような画像表示をしてい
る状態、または当該表示ができる状態とする。
例えば、表示部を山折りまたは谷折りで二つに分割するような形状とした場合、図6(B
)に示すように、一方の表示部のみに画像を縮小表示することができる。または、図6(
C)に示すように縦横を切り替えて表示することもできる。このとき、表示を行わない他
方の表示部はオフ状態として電力消費を低減することができる。なお、表示部の折り曲げ
位置や折り曲げによる分割の数は限定されない。
また、上記のように二つに分割された表示部に初期状態の画像を表示させる場合は、図6
(D)に示すように一定の方向から見た場合に画像が歪み、視認性が低下する。しかしな
がら、図6(E)に示すように画像を変形させて表示させることにより、同方向から見た
場合の画像の視認性を高めることができる。
また、表示部が曲面を有するように曲げられている場合は、図6(F)に示すように画像
を縮小し、表示部の視認しやすい領域に画像を縮小表示することができる。
また、図7(A)に示すように、表示部が波を打つような形状を有しており、視認者が矢
印の方向から見ている場合、視認者の位置から見えない領域の表示をオフ状態とし、視認
者が視認できる領域に表示を行うことができる。このような方式で表示を行うと、視認者
からは図7(B)に示すような視認性の高い画像を見ることができる。また、表示部の形
状に追随して画像を変化させることができるため、表示部の形状が常時変化する状態にお
いても、視認者は視認性の高い画像を見ることができる。
なお、折り曲げ等によって複数に分割された表示部において、画像表示を行う領域、画像
表示をオフとする領域、および画像を変形させる領域は任意に設定することができる。例
えば、予め上記動作をする領域を設定しておく方法や、タッチセンサを用いる機能や歪セ
ンサを用いる機能などにより上記動作をする領域を切り替える方法などがある。また、視
認者が存在する方向を認識するセンサを用い、自動的に上記動作をする領域を設定する方
法を用いてもよい。なお、当該センサは図5における制御装置5060に相当する。
本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態に示す構成と適宜組み合わせて用いることが
できる。
(実施の形態2)
本実施の形態では、本発明の一態様の表示装置を用いて、実施の形態1の図7(A)、(
B)に示す表示を行うための方法の一例について説明する。
図32は、図7(A)、(B)に示す表示を行うための処理の流れを図5に示したブロッ
ク図を用いて説明した図である。図32を図33に示すフローチャートを用いて説明する
。なお、図33に示すフローチャートは、回路5020における動作を主として説明して
いる。
映像信号出力装置5040から回路5030に入力された画像情報は回路5020に入力
されると、回路5020は仮想画面を構成する(S101)。当該仮想画面は、視認者が
最も視認しやすい画像が映し出された画面を想定したものであり、例えば、図6(A)に
示すような画像が映し出された画面に相当する。これは、平坦な画面に表示された画像を
視認者が正面から見ている状態であるともいえる。
次に、回路5020は、任意の形状を有する表示部5001(歪センサ部5002を含む
)から回路5050を介してその形状情報を取り出し、表示部5001の3次元形状モデ
ルを構成する(S102)。
次に、回路5020は、制御装置5060から視認者の位置情報を取り出す。なお、S1
01、S102、および当該視認者の位置情報の取り出しは、上記順序に限らず、時系列
的に並列で行ってもよいし、順不同で順次行ってもよい。
次に、回路5020は、視認者の方向から見た上記3次元形状モデルを2次元の表示部に
見立て、当該表示部に座標を割り当てる(S103)。
次に、表示部5001の、視認者の位置から見えない部分を算出する(S104)。
次に、回路5020は、仮想画面の座標を2次元に見立てた表示部の座標に変換する(S
105)。
そして、上記のように処理された画像情報は、回路5010を介して表示部5001に伝
達され、表示が行われる。このとき、表示部5001の、視認者の位置から見えない部分
の表示はオフとすることができる(S106)。
次に、上記の処理によって、例えば、表示部5001に画像が表示されている状態におい
て、想定される状況の変化(割り込み)があったときの処理を説明する。ここで、割り込
みとして、表示部5001の形状変化、視認者の位置変化、および画像変更命令における
処理を図34に示すフローチャートを用いて説明する。
図34に示すフローチャートでは、図33のフローチャートで示す処理によって、ある画
像が表示されている状態を初期状態とする。なお、画像が表示されていない状態を初期状
態としてもよい。当該状態において表示装置5000は、状況の検出を行う(S201)
まず、割り込みとして表示部5001の形状が変化したか否かを判断する。表示部500
1の形状が変化した場合は、表示部5001の形状情報を取り出して、新たに3次元形状
モデルを構成するステップに進む(S202)。
表示部5001の形状が変化していない場合は、視認者の位置が変化したか否かを判断す
る。視認者の位置が変化した場合は、視認者の位置情報を取り出して、新たに3次元形状
モデルを2次元の表示部に見立て、当該表示部に座標を割り当てるステップに進む(S2
03)。S203のステップ以降は、S204、S206、S207のステップを順次実
行する。
視認者の位置が変化していない場合は、画像変更命令が出たか否かを判断する。画像変更
命令が出た場合は、新たに画像情報を取得し、仮想画面を構成するステップに進む(S2
05)。S205のステップ以降は、S206、S207のステップを順次実行する。
割り込みが画像変更命令ではない場合は、S201に戻って次の割り込み処理に対応する
。または、S201に戻らずに終了してもよい。なお、S201は視認者が任意のタイミ
ングで行ってもよいし、タイマー等で定期的に行ってもよい。また、S201からS20
7までのステップを順次繰り返してもよい。
また、上記3次元形状モデルは図35に示すフローチャートに従って構成することができ
る。
まず、制御装置5060などを用いて、表示部5001と重なる歪センサ部5002の中
から視認者に最も近い歪センサ素子の位置を検出する(S301)。なお、視認者に最も
近い歪センサ素子の位置を検出するセンサの種類、位置は問わない。例えば、当該センサ
が表示部5001と接するように設けられていてもよい。
S301で検出された歪センサ素子の位置を原点とし(S302)、原点に近い歪センサ
素子から順次情報を取り出す。なお、情報を取り出す歪センサ素子は表示装置5000に
含まれる全ての歪センサ素子であってもよいし、指定された位置にある歪センサ素子のみ
であってもよい。
そして、情報を取り出した歪センサ素子の原点からの距離と歪の情報から3次元座標をプ
ロットする(S303)。以上によって、3次元形状モデルを構成することができる。
また、表示装置5000は、上記フローチャートに示すステップが記述されたプログラム
を有していてもよい。または、当該プログラムは、表示装置5000を制御する制御装置
が有していてもよい。または、当該プログラムは記憶媒体に格納されていてもよい。
本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態に示す構成と適宜組み合わせて用いることが
できる。
(実施の形態3)
本実施の形態では、実施の形態1で説明した歪センサ素子および歪センサ素子の抵抗変化
量を読み出す機能を有する第2の回路について説明する。なお、本実施の形態では歪セン
サ素子と電気的に接続された第2の回路を歪センサ回路と称する。
図8(A)は歪センサ素子として金属薄膜抵抗素子などの可変抵抗素子を用いた歪センサ
回路の一例である。当該歪センサ回路は、トランジスタ501、トランジスタ502、可
変抵抗素子510、抵抗素子520を有する。
トランジスタ501のソースまたはドレインの一方は配線540と電気的に接続され、ソ
ースまたはドレインの他方はトランジスタ502のソースまたはドレインの一方と電気的
に接続される。トランジスタ502のソースドレインの他方は配線550と電気的に接続
され、ゲートは配線530と電気的に接続される。可変抵抗素子510の一方の端子は配
線560と電気的に接続され、他方の端子は抵抗素子520の一方の端子およびトランジ
スタ501のゲートと電気的に接続される。抵抗素子520の他方の端子は配線570と
電気的に接続される。
ここで、配線530は歪センサ回路の選択信号線としての機能を有することができる。配
線540は高電源電位線としての機能を有することができる。配線550は出力信号線と
しての機能を有することができる。配線560は高電源電位線としての機能を有すること
ができる。配線570は低電源電位線としての機能を有することができる。なお、配線5
60を低電源電位線、配線570を高電源電位線としてもよい。
トランジスタ501はノードND1の電位により、導通、非導通が制御され、トランジス
タ502は配線530の電位により、導通、非導通が制御される。
例えば、配線540の電位Vpc2および配線550の初期の電位Viniの間にVin
i<Vpc2のような関係があるとする。そして、配線530を”H”レベルの電位とし
てトランジスタ502が導通すると、配線550の電位Voutは、トランジスタ501
の導通、非導通により変化することになる。すなわち、トランジスタ501のゲート電位
であるノードND1の電位V1に依存して、配線550の電位Voutが決定される。
ノードND1の電位は可変抵抗素子510の抵抗値R1および抵抗素子520の抵抗値R
2によって決まる。すなわち、配線560の電位をVex1、配線570の電位をVex
2とするとき、ノードND1の電位V1は、下記数式で表すことができる。
Figure 2020160477
上記数式より、可変抵抗素子510の抵抗値R1が正の方向に変化した場合、V1は減少
するように変化し、可変抵抗素子510の抵抗値R1が負の方向に変化した場合、V1は
増加するように変化する。当該歪センサ回路では、V1に応じた電位を配線550に出力
する。したがって、配線550に出力された電位によって、可変抵抗素子510にかかる
歪の変化量を感知することができる。
なお、本発明の一態様の歪センサ回路は、図8(B)に示す構成であってもよい。図8(
B)に示す歪センサ回路は、トランジスタ503を有する点が図8(A)に示す歪センサ
回路と異なる。トランジスタ503のソースまたはドレインの一方は可変抵抗素子510
の一方の端子と電気的に接続され、ソースまたはドレインの他方は配線560と電気的に
接続される。また、トランジスタ503のゲートは配線530と電気的に接続される。
トランジスタ503は配線530が”H”レベルの電位のとき、すなわち当該歪センサ回
路が選択されたときのみ導通する機能を有する。したがって、配線530が”L”レベル
の電位のときは非導通となるため、配線560および配線570間を流れる不必要な電流
を抑制することができる。
図9は図8(A)に示した回路と同様の歪センサ回路部91および有機EL素子を含む画
素回路部92を組み合わせた回路の一例である。画素回路部92は、トランジスタ504
、トランジスタ505、容量素子610、有機EL素子620を有する。
トランジスタ504のソースまたはドレインの一方は配線580と電気的に接続され、ソ
ースまたはドレインの他方はトランジスタ505のゲートおよび容量素子610の一方の
端子と電気的に接続される。また、トランジスタ504のゲートは配線590と電気的に
接続される。また、容量素子610の他方の端子およびトランジスタ505のソースまた
はドレインの一方は配線560に電気的に接続される。また、トランジスタ505のソー
スまたはドレインの他方は有機EL素子620の一方の端子と電気的に接続され、有機E
L素子620の他方の端子は配線570と電気的に接続される。
図9に示す回路では、有機EL素子620の他方の端子および抵抗素子520の他方の端
子は電気的に接続される構成とすることができる。
ここで、配線580は画素回路部92に画像信号を入力する信号線としての機能を有する
ことができる。また、配線590は画素回路部92の選択信号線としての機能を有するこ
とができる。
トランジスタ504は、配線590の電位が”H”レベルのときに導通し、配線580の
電位に応じたデータをノードND2に書き込むことができる。また、配線590の電位を
”L”レベルとすることで、ノードND2のデータを格納することができる。
ノードND2の電位に応じて、トランジスタ505の導通、非導通が制御される。したが
って、ノードND2の電位によって有機EL素子620の発光、非発光を制御することが
できる。
なお、当該回路は、図10に示すように、図8(B)に示した回路と同様の歪センサ回路
部91と有機EL素子を含む画素回路部92を組み合わせた構成であってもよい。容量素
子610の他方の端子、トランジスタ505のソースまたはドレインの一方、およびトラ
ンジスタ503のソースまたはドレインの他方は電気的に接続される構成とすることがで
きる。
図9および図10に示す回路は、一つの画素回路部92と一つの歪センサ回路部91を組
み合わせた構成例であったが、図11に示すように複数の画素回路部92と一つの歪セン
サ回路部91を組み合わせた構成であってもよい。なお、図11では4つの画素回路部(
画素回路部92a乃至画素回路部92d)を例示したが、これに限らず二つ以上の画素回
路部と一つの歪センサ回路部91を組み合わせる構成とすることができる。なお、図12
に示すように、歪センサ回路部91がトランジスタ503を有する構成であってもよい。
なお、配線550には図13に示すような読み出し機能を有する回路を設けることができ
る。配線550はセレクタ630に接続され、選択された信号がトランジスタ640のゲ
ートに入力される。ここで、トランジスタ650はトランジスタ640のゲート電位を配
線545から供給される電位にリセットするためのスイッチである。トランジスタ640
から出力される信号はアンプ660およびアナログ−デジタル変換器670を介してデジ
タルデータとして出力することができる。配線545は低電源電位線としての機能を有す
ることができる。なお、配線540を低電源電位線、配線545を高電源電位線としても
よい。
また、上記は画素回路部92が有機EL素子620を有する例を示したが、図14および
図15に示すように画素回路部92が液晶素子625を有する構成とすることもできる。
もちろん、前述した回路と同様に図14および図15に示す回路にトランジスタ503を
設ける構成としてもよい。
本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態に示す構成と適宜組み合わせて用いることが
できる。
(実施の形態4)
本実施の形態では、本発明の一態様の表示装置に用いることのできるトランジスタおよび
該トランジスタを構成する材料について説明する。本実施の形態で説明するトランジスタ
は、先の実施の形態で説明したトランジスタ350、352、354、501、502、
503、504、505などに用いることができる。
図16(A)は、本発明の一態様である表示装置に用いることができる一例のトランジス
タの断面図である。当該トランジスタは、基板900上に形成された絶縁膜915と、ゲ
ート電極層920と、絶縁膜931および絶縁膜932の順で形成されたゲート絶縁膜9
30と、酸化物半導体層940と、酸化物半導体層940の一部と接するソース電極層9
50およびドレイン電極層960を有する。また、必要に応じて、ゲート絶縁膜930、
酸化物半導体層940、およびソース電極層950およびドレイン電極層960上に絶縁
膜980、絶縁膜990が形成されていてもよい。
また、本発明の一態様のトランジスタは、図16(B)に示すように、絶縁膜990上に
ゲート電極層920および酸化物半導体層940と重なるように導電膜921を備えてい
てもよい。導電膜921を第2のゲート電極層(バックゲート)として用いることで、オ
ン電流の増加や、しきい値電圧の制御を行うことができる。オン電流を増加させるには、
例えば、ゲート電極層920と導電膜921を同電位とし、ダブルゲートトランジスタと
して駆動させればよい。また、しきい値電圧の制御を行うには、ゲート電極層920とは
異なる定電位を導電膜921に供給すればよい。
また、本発明の一態様のトランジスタは、図17(A)、(B)に示すようなチャネル保
護型のボトムゲート構造であってもよい。ここで、絶縁膜933は、チャネル領域を保護
する機能を有する。したがって、絶縁膜933は、チャネル領域と重なる領域にのみ配置
されていてもよいし、図17(A)、(B)に示すように、それら以外の領域にも、配置
されていてもよい。
また、本発明の一態様のトランジスタは、図18(A)、(B)に示すようなセルフアラ
イン型のトップゲート構造であってもよい。図18(A)の構造において、ソース領域9
51およびドレイン領域961は、ソース電極層950およびドレイン電極層960の接
触による酸素欠損の生成、およびゲート電極層920をマスクとしてホウ素、リン、アル
ゴンなどの不純物を酸化物半導体層940へドーピングすることによって形成することが
できる。また、図18(B)の構造において、ソース領域951およびドレイン領域96
1は、上記ドーピングに替えて酸化物半導体層940の一部と接するように窒化珪素膜な
どの水素を含む絶縁膜975を形成し、水素を酸化物半導体層940の一部に拡散させる
ことで形成することができる。
また、本発明の一態様のトランジスタは、図19(A)に示すようなセルフアライン型の
トップゲート構造であってもよい。図19(A)の構造において、ソース領域951およ
びドレイン領域961は、ソース電極層950およびドレイン電極層960の接触による
酸素欠損の生成、およびゲート絶縁膜930をマスクとしてホウ素、リン、アルゴンなど
の不純物を酸化物半導体層940へドーピングすることによって形成することができる。
図19(A)の構造において、ソース電極層950、ドレイン電極層960およびゲート
電極層920は同一の工程で形成することができる。
また、本発明の一態様のトランジスタは、図19(B)に示すようなセルフアライン型の
トップゲート構造であってもよい。図19(B)の構造において、ソース領域951およ
びドレイン領域961は、ゲート絶縁膜930をマスクとしてホウ素、リン、アルゴンな
どの不純物をドーピングすることに加え、酸化物半導体層940の一部と接する窒化珪素
膜などの水素を含む絶縁膜975から水素を酸化物半導体層940の一部に拡散させるこ
とで形成することができる。当該構成では、より低抵抗のソース領域951およびドレイ
ン領域961を形成することができる。なお、上記不純物をドーピングしない構成、また
は絶縁膜975を形成しない構成とすることもできる。
また、本発明の一態様のトランジスタは、図20(A)、(B)に示すように、絶縁膜9
15を介して酸化物半導体層940と重なるように導電膜921を備えていてもよい。な
お、図20(A)、(B)では、図18(A)、(B)に示すトランジスタに導電膜92
1を備える例を示したが、図19(A)、(B)に示すトランジスタに導電膜921を備
えることもできる。
本発明の一態様である表示装置では、上述したように酸化物半導体を活性層に用いること
ができる。酸化物半導体層を用いたトランジスタは非晶質シリコンを用いたトランジスタ
よりも移動度が高いため、トランジスタを小さくすることが容易であり、画素を小さくす
ることができる。また、酸化物半導体層を用いたトランジスタは可撓性を有する表示装置
に優れた信頼性を与える。ただし、本発明の一態様は、これに限定されない。場合によっ
ては、または、状況に応じて、活性層は、酸化物半導体以外の半導体を有していてもよい
なお、図16(A)、(B)および図17(A)、(B)に示すトランジスタの断面の構
成においては、ゲート電極層920の幅は酸化物半導体層940の幅よりも大きくするこ
とが好ましい。バックライトを有する表示装置では当該ゲート電極層が遮光層となり、酸
化物半導体層940に光が照射されることによる電気特性の劣化を抑制することができる
。また、有機EL素子を用いた表示装置などでは、トップゲート型のトランジスタを用い
ることでゲート電極層を遮光層とすることができる。
以下に、発明の一態様のトランジスタの構成要素について、詳細に説明する。
基板900は、実施の形態1に示した第1の基板41および第2の基板42に用いること
ができる材料で形成することができる。なお、基板900は実施の形態1に示す第1の基
板41に相当する。
絶縁膜915には、例えば、酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、窒化シリコン膜、ま
たは窒化酸化シリコン膜の単層、またはこれらの積層を用いることができる。なお、絶縁
膜915は実施の形態1に示す絶縁膜321aに相当する。
ゲート電極層920および導電膜921には、クロム(Cr)、銅(Cu)、アルミニウ
ム(Al)、金(Au)、銀(Ag)、亜鉛(Zn)、モリブデン(Mo)、タンタル(
Ta)、チタン(Ti)、タングステン(W)、マンガン(Mn)、ニッケル(Ni)、
鉄(Fe)、コバルト(Co)から選ばれた金属元素、または上述した金属元素を成分と
する合金か、上述した金属元素を組み合わせた合金等を用いて形成することができる。ま
た、ゲート電極層920は、単層構造でも、二層以上の積層構造としてもよい。
また、ゲート電極層920および導電膜921には、インジウム錫酸化物、酸化タングス
テンを含むインジウム酸化物、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、酸化チタ
ンを含むインジウム酸化物、酸化チタンを含むインジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化
物、酸化シリコンを添加したインジウム錫酸化物、グラフェン等の透光性を有する導電性
材料を適用することもできる。また、上記透光性を有する導電性材料と、上記金属元素の
積層構造とすることもできる。
また、ゲート電極層920と絶縁膜932との間に、In−Ga−Zn系酸窒化物半導体
膜、In−Sn系酸窒化物半導体膜、In−Ga系酸窒化物半導体膜、In−Zn系酸窒
化物半導体膜、Sn系酸窒化物半導体膜、In系酸窒化物半導体膜、金属窒化膜(InN
、ZnN等)等を設けてもよい。
ゲート絶縁膜930として機能する絶縁膜931、932としては、プラズマ化学気相堆
積(PECVD:(Plasma Enhanced Chemical Vapor
Deposition))法、スパッタ法等により、酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン
膜、窒化酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、酸化アルミニウム膜、酸化ハフニウム膜、酸
化イットリウム膜、酸化ジルコニウム膜、酸化ガリウム膜、酸化タンタル膜、酸化マグネ
シウム膜、酸化ランタン膜、酸化セリウム膜および酸化ネオジム膜を一種以上含む絶縁層
を、それぞれ用いることができる。なお、ゲート絶縁膜930は、絶縁膜931、932
の積層構造とせずに、上述の材料から選択された単層の絶縁膜、または3層以上の絶縁膜
を用いてもよい。
なお、トランジスタのチャネル形成領域として機能する酸化物半導体層940と接する絶
縁膜932は、酸化物絶縁膜であることが好ましく、化学量論的組成よりも過剰に酸素を
含有する領域(酸素過剰領域)を有することがより好ましい。別言すると、絶縁膜932
は、酸素を放出することが可能な絶縁膜である。なお、絶縁膜932に酸素過剰領域を設
けるには、例えば、酸素雰囲気下にて絶縁膜932を形成すればよい。または、成膜後の
絶縁膜932に酸素を導入して、酸素過剰領域を形成してもよい。酸素の導入方法として
は、イオン注入法、イオンドーピング法、プラズマイマージョンイオン注入法、プラズマ
処理等を用いることができる。
また、絶縁膜931、932として、酸化ハフニウムを用いる場合、以下の効果を奏する
。酸化ハフニウムは、酸化シリコンや酸化窒化シリコンと比べて比誘電率が高い。したが
って、酸化シリコンに対して膜厚を大きくできるため、トンネル電流によるリーク電流を
小さくすることができる。
なお、本実施の形態では、絶縁膜931として窒化シリコン膜を形成し、絶縁膜932と
して酸化シリコン膜を形成する。窒化シリコン膜は、酸化シリコン膜と比較して比誘電率
が高く、酸化シリコン膜と同等の静電容量を得るのに必要な膜厚が大きいため、トランジ
スタのゲート絶縁膜930として、窒化シリコン膜を含むことで絶縁膜を物理的に厚膜化
することができる。よって、トランジスタの絶縁耐圧を向上させて、トランジスタの静電
破壊を抑制することができる。
酸化物半導体層940は、代表的には、In−Ga酸化物、In−Zn酸化物、In−M
−Zn酸化物(Mは、Ti、Ga、Y、Zr、La、Ce、Nd、SnまたはHf)があ
る。とくに、酸化物半導体層940としては、In−M−Zn酸化物(Mは、Ti、Ga
、Y、Zr、La、Ce、Nd、SnまたはHf)を用いると好ましい。
酸化物半導体層940がIn−M−Zn酸化物(Mは、Ti、Ga、Y、Zr、La、C
e、Nd、SnまたはHf)の場合、In−M−Zn酸化物を成膜するために用いるスパ
ッタターゲットの金属元素の原子数比は、In≧M、Zn≧Mを満たすことが好ましい。
また、当該スパッタターゲットは多結晶であることが好ましい。このようなスパッタター
ゲットの金属元素の原子数比として、In:M:Zn=1:1:1、In:M:Zn=5
:5:6、In:M:Zn=3:1:2、In:M:Zn=2:1:3などが好ましい。
なお、成膜される酸化物半導体層940の原子数比はそれぞれ、誤差として上記のスパッ
タターゲットに含まれる金属元素の原子数比のプラスマイナス40%の変動を含む。
なお、酸化物半導体層940がIn−M−Zn酸化物であるとき、ZnおよびOを除いて
のInとMの原子数比率は、Inが25atomic%より高く、Mが75atomic
%未満、さらに好ましくはInが34atomic%より高く、Mが66atomic%
未満とする。
また、酸化物半導体層940は、エネルギーギャップが2eV以上、好ましくは2.5e
V以上、より好ましくは3eV以上である。このように、エネルギーギャップの広い酸化
物半導体を用いることで、トランジスタのオフ電流を低減することができる。
また、酸化物半導体層940の厚さは、3nm以上200nm以下、好ましくは3nm以
上100nm以下、さらに好ましくは3nm以上50nm以下とする。
また、酸化物半導体層940としては、キャリア密度の低い酸化物半導体層を用いる。例
えば、酸化物半導体層940は、キャリア密度が1×1017個/cm以下、好ましく
は1×1015個/cm以下、さらに好ましくは1×1013個/cm以下、より好
ましくは1×1011個/cm以下とする。
なお、これらに限られず、必要とするトランジスタの半導体特性および電気特性(電界効
果移動度、しきい値電圧等)に応じて適切な組成のものを用いればよい。また、必要とす
るトランジスタの半導体特性を得るために、酸化物半導体層940のキャリア密度や不純
物濃度、欠陥密度、金属元素と酸素の原子数比、原子間距離、密度等を適切なものとする
ことが好ましい。
酸化物半導体層において、水素、窒素、炭素、シリコン、および主成分以外の金属元素は
不純物となる。例えば、水素および窒素は、ドナー準位の形成に寄与し、キャリア密度を
増大させてしまう。また、シリコンは、酸化物半導体層中で不純物準位を形成する。当該
不純物準位はトラップとなり、トランジスタの電気特性を劣化させることがある。酸化物
半導体層中や、他の層との界面において不純物濃度を低減させることが好ましい。
なお、酸化物半導体層をチャネルとするトランジスタに安定した電気特性を付与するため
には、酸化物半導体層中の不純物濃度を低減し、酸化物半導体層を真性または実質的に真
性にすることが有効である。ここで、実質的に真性とは、酸化物半導体層のキャリア密度
が、1×1017個/cm未満であること、好ましくは1×1015個/cm未満で
あること、さらに好ましくは1×1013個/cm未満であることを指す。
酸化物半導体層を真性または実質的に真性とするためには、SIMS(Secondar
y Ion Mass Spectrometry)分析において、例えば、酸化物半導
体層のある深さにおいて、または、酸化物半導体層のある領域において、シリコン濃度を
1×1019atoms/cm未満、好ましくは5×1018atoms/cm未満
、さらに好ましくは1×1018atoms/cm未満とする部分を有することとする
。また、水素濃度は、例えば、酸化物半導体層のある深さにおいて、または、酸化物半導
体層のある領域において、2×1020atoms/cm以下、好ましくは5×10
atoms/cm以下、より好ましくは1×1019atoms/cm以下、さら
に好ましくは5×1018atoms/cm以下とする部分を有することとする。また
、窒素濃度は、例えば、酸化物半導体層のある深さにおいて、または、酸化物半導体層の
ある領域において、5×1019atoms/cm未満、好ましくは5×1018at
oms/cm以下、より好ましくは1×1018atoms/cm以下、さらに好ま
しくは5×1017atoms/cm以下とする部分を有することとする。
また、酸化物半導体層が結晶を含む場合、シリコンや炭素が高濃度で含まれると、酸化物
半導体層の結晶性を低下させることがある。酸化物半導体層の結晶性を低下させないため
には、例えば、酸化物半導体層のある深さにおいて、または、酸化物半導体層のある領域
において、シリコン濃度を1×1019atoms/cm未満、好ましくは5×10
atoms/cm未満、さらに好ましくは1×1018atoms/cm未満とす
る部分を有することとする。また、例えば、酸化物半導体層のある深さにおいて、または
、酸化物半導体層のある領域において、炭素濃度を1×1019atoms/cm未満
、好ましくは5×1018atoms/cm未満、さらに好ましくは1×1018at
oms/cm未満とする部分を有することとする。
具体的に、高純度化された酸化物半導体層をチャネル形成領域に用いたトランジスタのオ
フ電流が低いことは、いろいろな実験により証明できる。例えば、チャネル幅が1×10
μmでチャネル長が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以下という特性を得ることができる。こ
の場合、オフ電流をトランジスタのチャネル幅で規格化したオフ電流は、100zA/μ
m以下であることが分かる。また、容量素子とトランジスタとを接続して、容量素子に流
入または容量素子から流出する電荷を当該トランジスタで制御する回路を用いて、オフ電
流の測定を行った。当該測定では、上記トランジスタに高純度化された酸化物半導体層を
チャネル形成領域に用い、容量素子の単位時間あたりの電荷量の推移から当該トランジス
タのオフ電流を測定した。その結果、トランジスタのソース電極とドレイン電極間の電圧
が3Vの場合に、数十yA/μmという、さらに低いオフ電流が得られることが分かった
。したがって、高純度化された酸化物半導体層をチャネル形成領域に用いたトランジスタ
は、オフ電流が、結晶性を有するシリコンを用いたトランジスタに比べて著しく低い。
ソース電極層950およびドレイン電極層960には、酸化物半導体層から酸素を引き抜
く性質を有する導電膜を用いると好ましい。例えば、Al、Cr、Cu、Ta、Ti、M
o、W、Ni、Mn、Nd、Scなどを用いることができる。また、上記材料の合金や上
記材料の導電性窒化物を用いてもよい。また、上記材料、上記材料の合金、および上記材
料の導電性窒化物から選ばれた複数の材料の積層であってもよい。代表的には、特に酸素
と結合しやすいTiや、後のプロセス温度が比較的高くできることなどから、融点の高い
Wを用いることがより好ましい。また、低抵抗のCuまたはCu−X合金(Xは、Mn、
Ni、Cr、Fe、Co、Mo、Ta、またはTi)や上記材料とCuまたはCu−X合
金との積層を用いてもよい。
なお、Cu−X合金(Xは、Mn、Ni、Cr、Fe、Co、Mo、Ta、またはTi)
は、加熱処理により酸化物半導体層と接する領域、または絶縁膜と接する領域に被覆膜が
形成される場合がある。被覆膜は、Xを含む化合物で形成される。Xを含む化合物の一例
としては、Xの酸化物、In−X酸化物、Ga−X酸化物、In−Ga−X酸化物、In
−Ga−Zn−X酸化物等がある。被覆膜が形成されることで、被覆膜がブロッキング膜
となり、Cu−X合金膜中のCuが、酸化物半導体層に入り込むことを抑制することがで
きる。
酸化物半導体層から酸素を引き抜く性質を有する導電膜の作用により、酸化物半導体層中
の酸素が脱離し、酸化物半導体層中に酸素欠損が形成される。膜中に僅かに含まれる水素
と当該酸素欠損が結合することにより当該領域は顕著にn型化する。したがって、n型化
した当該領域はトランジスタのソースまたはドレインとして作用させることができる。
絶縁膜980、990は、保護絶縁膜としての機能を有する。絶縁膜980は、化学量論
的組成を満たす酸素よりも多くの酸素を含む酸化物絶縁膜を用いて形成する。化学量論的
組成を満たす酸素よりも多くの酸素を含む酸化物絶縁膜は、加熱により酸素の一部が脱離
する。化学量論的組成を満たす酸素よりも多くの酸素を含む酸化物絶縁膜は、TDS分析
にて、酸素原子に換算しての酸素の脱離量が1.0×1018atoms/cm以上、
好ましくは3.0×1020atoms/cm以上である酸化物絶縁膜である。なお、
上記TDS分析時における膜の表面温度としては100℃以上700℃以下、または10
0℃以上500℃以下の範囲が好ましい。
絶縁膜980としては、厚さが30nm以上500nm以下、好ましくは50nm以上4
00nm以下の、酸化シリコン、酸化窒化シリコン等を用いることができる。
また、絶縁膜980は、欠陥量が少ないことが好ましく、代表的には、ESR測定により
、シリコンのダングリングボンドに由来するg=2.001に現れる信号のスピン密度が
1.5×1018spins/cm未満、さらには1×1018spins/cm
下であることが好ましい。なお、絶縁膜980は、絶縁膜970と比較して酸化物半導体
層940から離れているため、絶縁膜970より、欠陥密度が多くともよい。
絶縁膜990は、酸素、水素、水、アルカリ金属、アルカリ土類金属等のブロッキングで
きる機能を有する。絶縁膜990を設けることで、酸化物半導体層940からの酸素の外
部への拡散と、外部から酸化物半導体層940への水素、水等の入り込みを防ぐことがで
きる。絶縁膜990としては、例えば、窒化物絶縁膜を用いることができる。該窒化物絶
縁膜としては、窒化シリコン、窒化酸化シリコン、窒化アルミニウム、窒化酸化アルミニ
ウム等がある。なお、酸素、水素、水、アルカリ金属、アルカリ土類金属等のブロッキン
グ効果を有する窒化物絶縁膜の代わりに、酸素、水素、水等のブロッキング効果を有する
酸化物絶縁膜を設けてもよい。酸素、水素、水等のブロッキング効果を有する酸化物絶縁
膜としては、酸化アルミニウム、酸化窒化アルミニウム、酸化ガリウム、酸化窒化ガリウ
ム、酸化イットリウム、酸化窒化イットリウム、酸化ハフニウム、酸化窒化ハフニウム等
がある。
また、酸化物半導体層940は、複数の酸化物半導体層が積層された構造でもよい。例え
ば、図21(A)に示すトランジスタのように、酸化物半導体層940を第1の酸化物半
導体層941aと第2の酸化物半導体層941bの積層とすることができる。第1の酸化
物半導体層941aと第2の酸化物半導体層941bに、異なる原子数比の金属酸化物を
用いてもよい。例えば、一方の酸化物半導体層に二種類の金属を含む酸化物、三種類の金
属を含む酸化物、四種類の金属を含む酸化物のうち一つを用い、他方の酸化物半導体層に
一方の酸化物半導体層と異なる二種類の金属を含む酸化物、三種類の金属を含む酸化物、
四種類の金属を含む酸化物を用いてもよい。
また、第1の酸化物半導体層941aと第2の酸化物半導体層941bの構成元素を同一
とし、両者の原子数比を異ならせてもよい。例えば、一方の酸化物半導体層の原子数比を
In:Ga:Zn=1:1:1、5:5:6、3:1:2または2:1:3とし、他方の
酸化物半導体層の原子数比をIn:Ga:Zn=1:3:2、1:3:4、1:3:6、
1:4:5、1:6:4、または1:9:6である酸化物半導体層で形成することができ
る。なお、各酸化物半導体層の原子数比は、誤差として上記の原子数比のプラスマイナス
40%の変動を含む。
このとき、一方の酸化物半導体層と他方の酸化物半導体層のうち、ゲート電極に近い側(
チャネル側)の酸化物半導体層のInとGaの原子数比をIn≧Ga(InはGa以上)
とし、ゲート電極から遠い側(バックチャネル側)の酸化物半導体層のInとGaの原子
数比をIn<Gaとすることで、電界効果移動度の高いトランジスタを作製することがで
きる。一方、チャネル側の酸化物半導体層のInとGaの原子数比をIn<Gaとし、バ
ックチャネル側の酸化物半導体層のInとGaの原子数比をIn≧Ga(InはGa以上
)とすることで、トランジスタの経時変化や信頼性試験によるしきい値電圧の変動量を低
減することができる。
また、トランジスタの半導体膜を第1の酸化物半導体層乃至第3の酸化物半導体層からな
る3層構造としてもよい。このとき、第1の酸化物半導体層乃至第3の酸化物半導体層の
構成元素を同一とし、且つそれぞれの原子数比を異ならせてもよい。半導体膜を3層構造
とするトランジスタの構成について、図21(B)および図22(A)、(B)を用いて
説明する。なお、半導体膜を多層構造とする構成は、本実施の形態に示す他のトランジス
タに適用することもできる。
図21(B)および図22(A)、(B)に示すトランジスタでは、第3の酸化物半導体
層942a、第2の酸化物半導体層942b、および第1の酸化物半導体層942cがゲ
ート絶縁膜側から順に積層されている。
第1の酸化物半導体層942cおよび第3の酸化物半導体層942aを構成する材料は、
InM1xZn(x≧1(xは1以上)、y>1、z>0、M=Ga、Hf等)
で表記できる材料を用いる。また、第2の酸化物半導体層942bを構成する材料は、I
nM2xZn(x≧1(xは1以上)、y≧x(yはx以上)、z>0、M2=G
a、Sn等)で表記できる材料を用いる。
第1の酸化物半導体層942cの伝導帯下端および第3の酸化物半導体層942aの伝導
帯下端に比べて第2の酸化物半導体層942bの伝導帯下端が真空準位から最も深くなる
ような井戸型構造を構成するように、第1、第2、および第3の酸化物半導体層の材料を
適宜選択する。
例えば、第1の酸化物半導体層942cおよび第3の酸化物半導体層942aを原子数比
がIn:Ga:Zn=1:1:1、1:3:2、1:3:4、1:3:6、1:4:5、
1:6:4、または1:9:6である酸化物半導体層で形成し、第2の酸化物半導体層9
42bの原子数比がIn:Ga:Zn=1:1:1、5:5:6、3:1:2または2:
1:3である酸化物半導体層で形成することができる。
第1の酸化物半導体層942c乃至第3の酸化物半導体層942aの構成元素は同一であ
るため、第2の酸化物半導体層942bは、第3の酸化物半導体層942aとの界面にお
ける欠陥準位(トラップ準位)が少ない。詳細には、当該欠陥準位(トラップ準位)は、
ゲート絶縁膜と第3の酸化物半導体層942aとの界面における欠陥準位よりも少ない。
このため、上記のように酸化物半導体層が積層されていることで、トランジスタの経時変
化や信頼性試験によるしきい値電圧の変動量を低減することができる。
また、第1の酸化物半導体層942cの伝導帯下端および第3の酸化物半導体層942a
の伝導帯下端に比べて第2の酸化物半導体層942bの伝導帯下端が真空準位から最も深
くなるような井戸型構造とすることが好ましい。第1、第2、および第3の酸化物半導体
層の材料を適宜選択することで、トランジスタの電界効果移動度を高めることが可能であ
ると共に、トランジスタの経時変化や信頼性試験によるしきい値電圧の変動量を低減する
ことができる。
また、第1の酸化物半導体層942c乃至第3の酸化物半導体層942aに、結晶性の異
なる酸化物半導体を適用してもよい。なお、少なくともチャネル形成領域となりうる第2
の酸化物半導体層942bは結晶性を有する膜であることが好ましく、表面に対して略垂
直方向にc軸配向した膜であることがより好ましい。
なお、図22(A)などに示すトップゲート型トランジスタのチャネル形成領域における
チャネル幅方向の断面は、図23に示すような構成であることが好ましい。当該構成にお
いて、ゲート電極層920は、酸化物半導体層940のチャネル幅方向を電気的に取り囲
み、オン電流が高められる。このようなトランジスタの構造を、surrounded
channel(s−channel)構造とよぶ。
また、図20(A)、(B)に示すような導電膜921を有するような構成において、ゲ
ート電極層920と導電膜921を同電位とする場合には図23(B)に示すように、コ
ンタクトホールを通じて両者を接続させてもよい。
また、本発明の一態様のトランジスタにおけるソース電極層950およびドレイン電極層
960は、図24(A)、(B)に示す上面図のような構成とすることができる。なお、
図24(A)、(B)では、酸化物半導体層940、ソース電極層950およびドレイン
電極層960のみを図示している。図24(A)に示すように、ソース電極層950およ
びドレイン電極層960の幅(WSD)は、酸化物半導体層940の幅(WOS)よりも
長く形成されていてもよい。また、図24(B)に示すように、WSDはWOSよりも短
く形成されていてもよい。WOS≧WSD(WSDはWOS以下)とすることで、ゲート
電界が酸化物半導体層940全体にかかりやすくなり、トランジスタの電気特性を向上さ
せることができる。
なお、本実施の形態で説明した金属膜、半導体膜、無機絶縁膜など様々な膜は、代表的に
はスパッタ法やプラズマCVD法により形成することができるが、他の方法、例えば、熱
CVD法により形成してもよい。熱CVD法の例としては、MOCVD(Metal O
rganic Chemical Vapor Deposition)法やALD(A
tomic Layer Deposition)法などがある。
熱CVD法は、プラズマを使わない成膜方法のため、プラズマダメージにより欠陥が生成
されることが無いという利点を有する。
また、熱CVD法では、原料ガスと酸化剤を同時にチャンバー内に送り、チャンバー内を
大気圧または減圧下とし、基板近傍または基板上で反応させて基板上に堆積させることで
成膜を行ってもよい。
ALD法は、チャンバー内を大気圧または減圧下とし、反応のための原料ガスが順次にチ
ャンバーに導入され、そのガス導入の順序を繰り返すことで成膜を行ってもよい。例えば
、それぞれのスイッチングバルブ(高速バルブとも呼ぶ)を切り替えて2種類以上の原料
ガスを順番にチャンバーに供給し、複数種の原料ガスが混ざらないように第1の原料ガス
と同時またはその後に不活性ガス(アルゴン、或いは窒素など)などを導入し、第2の原
料ガスを導入する。なお、同時に不活性ガスを導入する場合には、不活性ガスはキャリア
ガスとなり、また、第2の原料ガスの導入時にも同時に不活性ガスを導入してもよい。ま
た、不活性ガスを導入する代わりに真空排気によって第1の原料ガスを排出した後、第2
の原料ガスを導入してもよい。第1の原料ガスが基板の表面に吸着して第1の層を成膜し
、後から導入される第2の原料ガスと反応して、第2の層が第1の層上に積層されて薄膜
が形成される。このガス導入順序を制御しつつ所望の厚さになるまで複数回繰り返すこと
で、段差被覆性に優れた薄膜を形成することができる。薄膜の厚さは、ガス導入順序を繰
り返す回数によって調節することができるため、精密な膜厚調節が可能であり、微細なF
ETを作製する場合に適している。
MOCVD法やALD法などの熱CVD法は、これまでに記載した実施形態に開示された
金属膜、半導体膜、無機絶縁膜など様々な膜を形成することができ、例えば、In−Ga
−Zn酸化物膜を成膜する場合には、トリメチルインジウム、トリメチルガリウム、およ
びジメチル亜鉛を用いることができる。なお、トリメチルインジウムの化学式は、In(
CHである。また、トリメチルガリウムの化学式は、Ga(CHである。ま
た、ジメチル亜鉛の化学式は、Zn(CHである。また、これらの組み合わせに限
定されず、トリメチルガリウムに代えてトリエチルガリウム(化学式Ga(C
)を用いることもでき、ジメチル亜鉛に代えてジエチル亜鉛(化学式Zn(C
)を用いることもできる。
例えば、ALDを利用する成膜装置により酸化ハフニウム膜を形成する場合には、溶媒と
ハフニウム前駆体化合物を含む液体(ハフニウムアルコキシドや、テトラキスジメチルア
ミドハフニウム(TDMAH)などのハフニウムアミド)を気化させた原料ガスと、酸化
剤としてオゾン(O)の2種類のガスを用いる。なお、テトラキスジメチルアミドハフ
ニウムの化学式はHf[N(CHである。また、他の材料液としては、テトラ
キス(エチルメチルアミド)ハフニウムなどがある。
例えば、ALDを利用する成膜装置により酸化アルミニウム膜を形成する場合には、溶媒
とアルミニウム前駆体化合物を含む液体(トリメチルアルミニウムTMAなど)を気化さ
せた原料ガスと、酸化剤としてHOの2種類のガスを用いる。なお、トリメチルアルミ
ニウムの化学式はAl(CHである。また、他の材料液としては、トリス(ジメチ
ルアミド)アルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、アルミニウムトリス(2,2,
6,6−テトラメチル−3,5−ヘプタンジオナート)などがある。
例えば、ALDを利用する成膜装置により酸化シリコン膜を形成する場合には、ヘキサク
ロロジシランを被成膜面に吸着させ、吸着物に含まれる塩素を除去し、酸化性ガス(O
、一酸化二窒素)のラジカルを供給して吸着物と反応させる。
例えば、ALDを利用する成膜装置によりタングステン膜を成膜する場合には、WF
スとBガスを順次繰り返し導入して初期タングステン膜を形成し、その後、WF
ガスとHガスを同時に導入してタングステン膜を形成する。なお、Bガスに代え
てSiHガスを用いてもよい。
例えば、ALDを利用する成膜装置により酸化物半導体膜、例えばIn−Ga−Zn酸化
物膜を成膜する場合には、In(CHガスとOガスを順次繰り返し導入してIn
−O層を形成し、その後、Ga(CHガスとOガスを同時に導入してGaO層を
形成し、更にその後Zn(CHとOガスを同時に導入してZnO層を形成する。
なお、これらの層の順番はこの例に限らない。また、これらのガスを混ぜてIn−Ga−
O層やIn−Zn−O層、Ga−Zn−O層などの混合化合物層を形成しても良い。なお
、Oガスに変えてAr等の不活性ガスでバブリングして得られたHOガスを用いても
良いが、Hを含まないOガスを用いる方が好ましい。また、In(CHガスにか
えて、In(Cガスを用いても良い。また、Ga(CHガスにかえて、
Ga(Cガスを用いても良い。また、Zn(CHガスを用いても良い。
本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態に示す構成と適宜組み合わせて用いることが
できる。
(実施の形態5)
以下では、本発明の一態様に用いることのできる酸化物半導体膜の構造について説明する
なお、本明細書において、「平行」とは、二つの直線が−10°以上10°以下の角度で
配置されている状態をいう。したがって、−5°以上5°以下の場合も含まれる。また、
「垂直」とは、二つの直線が80°以上100°以下の角度で配置されている状態をいう
。したがって、85°以上95°以下の場合も含まれる。
また、本明細書において、結晶が三方晶または菱面体晶である場合、六方晶系として表す
酸化物半導体膜は、非単結晶酸化物半導体膜と単結晶酸化物半導体膜とに大別される。非
単結晶酸化物半導体膜とは、CAAC−OS(C Axis Aligned Crys
talline Oxide Semiconductor)膜、多結晶酸化物半導体膜
、微結晶酸化物半導体膜、非晶質酸化物半導体膜などをいう。
まずは、CAAC−OS膜について説明する。
CAAC−OS膜は、c軸配向した複数の結晶部を有する酸化物半導体膜の一つである。
透過型電子顕微鏡(TEM:Transmission Electron Micro
scope)によって、CAAC−OS膜の明視野像および回折パターンの複合解析像(
高分解能TEM像ともいう。)を観察することで複数の結晶部を確認することができる。
一方、高分解能TEM像によっても明確な結晶部同士の境界、即ち結晶粒界(グレインバ
ウンダリーともいう。)を確認することができない。そのため、CAAC−OS膜は、結
晶粒界に起因する電子移動度の低下が起こりにくいといえる。
試料面と概略平行な方向から、CAAC−OS膜の断面の高分解能TEM像を観察すると
、結晶部において、金属原子が層状に配列していることを確認できる。金属原子の各層は
、CAAC−OS膜の膜を形成する面(被形成面ともいう。)または上面の凹凸を反映し
た形状であり、CAAC−OS膜の被形成面または上面と平行に配列する。
一方、試料面と概略垂直な方向から、CAAC−OS膜の平面の高分解能TEM像を観察
すると、結晶部において、金属原子が三角形状または六角形状に配列していることを確認
できる。しかしながら、異なる結晶部間で、金属原子の配列に規則性は見られない。
CAAC−OS膜に対し、X線回折(XRD:X−Ray Diffraction)装
置を用いて構造解析を行うと、例えばInGaZnOの結晶を有するCAAC−OS膜
のout−of−plane法による解析では、回折角(2θ)が31°近傍にピークが
現れる場合がある。このピークは、InGaZnOの結晶の(009)面に帰属される
ことから、CAAC−OS膜の結晶がc軸配向性を有し、c軸が被形成面または上面に概
略垂直な方向を向いていることが確認できる。
なお、InGaZnOの結晶を有するCAAC−OS膜のout−of−plane法
による解析では、2θが31°近傍のピークの他に、2θが36°近傍にもピークが現れ
る場合がある。2θが36°近傍のピークは、CAAC−OS膜中の一部に、c軸配向性
を有さない結晶が含まれることを示している。CAAC−OS膜は、2θが31°近傍に
ピークを示し、2θが36°近傍にピークを示さないことが好ましい。
CAAC−OS膜は、不純物濃度の低い酸化物半導体膜である。不純物は、水素、炭素、
シリコン、遷移金属元素などの酸化物半導体膜の主成分以外の元素である。特に、シリコ
ンなどの、酸化物半導体膜を構成する金属元素よりも酸素との結合力の強い元素は、酸化
物半導体膜から酸素を奪うことで酸化物半導体膜の原子配列を乱し、結晶性を低下させる
要因となる。また、鉄やニッケルなどの重金属、アルゴン、二酸化炭素などは、原子半径
(または分子半径)が大きいため、酸化物半導体膜内部に含まれると、酸化物半導体膜の
原子配列を乱し、結晶性を低下させる要因となる。なお、酸化物半導体膜に含まれる不純
物は、キャリアトラップやキャリア発生源となる場合がある。
また、CAAC−OS膜は、欠陥準位密度の低い酸化物半導体膜である。例えば、酸化物
半導体膜中の酸素欠損は、キャリアトラップとなることや、水素を捕獲することによって
キャリア発生源となることがある。
不純物濃度が低く、欠陥準位密度が低い(酸素欠損の少ない)ことを、高純度真性または
実質的に高純度真性と呼ぶ。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。したがって、
当該酸化物半導体膜を用いたトランジスタは、しきい値電圧がマイナスとなる電気特性(
ノーマリーオンともいう。)になることが少ない。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、キャリアトラップが少ない。そのため、当該酸化物半導
体膜を用いたトランジスタは、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。なお、酸化物半導体膜のキャリアトラップに捕獲された電荷は、放出するまでに要す
る時間が長く、あたかも固定電荷のように振る舞うことがある。そのため、不純物濃度が
高く、欠陥準位密度が高い酸化物半導体膜を用いたトランジスタは、電気特性が不安定と
なる場合がある。
また、CAAC−OS膜を用いたトランジスタは、可視光や紫外光の照射による電気特性
の変動が小さい。
次に、微結晶酸化物半導体膜について説明する。
微結晶酸化物半導体膜は、高分解能TEM像において、結晶部を確認することのできる領
域と、明確な結晶部を確認することのできない領域と、を有する。微結晶酸化物半導体膜
に含まれる結晶部は、1nm以上100nm以下、または1nm以上10nm以下の大き
さであることが多い。特に、1nm以上10nm以下、または1nm以上3nm以下の微
結晶であるナノ結晶(nc:nanocrystal)を有する酸化物半導体膜を、nc
−OS(nanocrystalline Oxide Semiconductor)
膜と呼ぶ。また、nc−OS膜は、例えば、高分解能TEM像では、結晶粒界を明確に確
認できない場合がある。
nc−OS膜は、微小な領域(例えば、1nm以上10nm以下の領域、特に1nm以上
3nm以下の領域)において原子配列に周期性を有する。また、nc−OS膜は、異なる
結晶部間で結晶方位に規則性が見られない。そのため、膜全体で配向性が見られない。し
たがって、nc−OS膜は、分析方法によっては、非晶質酸化物半導体膜と区別が付かな
い場合がある。例えば、nc−OS膜に対し、結晶部よりも大きい径のX線を用いるXR
D装置を用いて構造解析を行うと、out−of−plane法による解析では、結晶面
を示すピークが検出されない。また、nc−OS膜に対し、結晶部よりも大きいプローブ
径(例えば50nm以上)の電子線を用いる電子回折(制限視野電子回折ともいう。)を
行うと、ハローパターンのような回折パターンが観測される。一方、nc−OS膜に対し
、結晶部の大きさと近いか結晶部より小さいプローブ径の電子線を用いるナノビーム電子
回折を行うと、スポットが観測される。また、nc−OS膜に対しナノビーム電子回折を
行うと、円を描くように(リング状に)輝度の高い領域が観測される場合がある。また、
nc−OS膜に対しナノビーム電子回折を行うと、リング状の領域内に複数のスポットが
観測される場合がある。
nc−OS膜は、非晶質酸化物半導体膜よりも規則性の高い酸化物半導体膜である。その
ため、nc−OS膜は、非晶質酸化物半導体膜よりも欠陥準位密度が低くなる。ただし、
nc−OS膜は、異なる結晶部間で結晶方位に規則性が見られない。そのため、nc−O
S膜は、CAAC−OS膜と比べて欠陥準位密度が高くなる。
次に、非晶質酸化物半導体膜について説明する。
非晶質酸化物半導体膜は、膜中における原子配列が不規則であり、結晶部を有さない酸化
物半導体膜である。石英のような無定形状態を有する酸化物半導体膜が一例である。
非晶質酸化物半導体膜は、高分解能TEM像において結晶部を確認することができない。
非晶質酸化物半導体膜に対し、XRD装置を用いた構造解析を行うと、out−of−p
lane法による解析では、結晶面を示すピークが検出されない。また、非晶質酸化物半
導体膜に対し、電子回折を行うと、ハローパターンが観測される。また、非晶質酸化物半
導体膜に対し、ナノビーム電子回折を行うと、スポットが観測されず、ハローパターンが
観測される。
なお、酸化物半導体膜は、nc−OS膜と非晶質酸化物半導体膜との間の物性を示す構造
を有する場合がある。そのような構造を有する酸化物半導体膜を、特に非晶質ライク酸化
物半導体(amorphous−like Oxide Semiconductor:
a−like OS)膜と呼ぶ。
a−like OS膜は、高分解能TEM像において鬆(ボイドともいう。)が観察され
る場合がある。また、高分解能TEM像において、明確に結晶部を確認することのできる
領域と、結晶部を確認することのできない領域と、を有する。a−like OS膜は、
TEMによる観察程度の微量な電子照射によって、結晶化が起こり、結晶部の成長が見ら
れる場合がある。一方、良質なnc−OS膜であれば、TEMによる観察程度の微量な電
子照射による結晶化はほとんど見られない。
なお、a−like OS膜およびnc−OS膜の結晶部の大きさの計測は、高分解能T
EM像を用いて行うことができる。例えば、InGaZnOの結晶は層状構造を有し、
In−O層の間に、Ga−Zn−O層を2層有する。InGaZnOの結晶の単位格子
は、In−O層を3層有し、またGa−Zn−O層を6層有する、計9層がc軸方向に層
状に重なった構造を有する。よって、これらの近接する層同士の間隔は、(009)面の
格子面間隔(d値ともいう。)と同程度であり、結晶構造解析からその値は0.29nm
と求められている。そのため、高分解能TEM像における格子縞に着目し、格子縞の間隔
が0.28nm以上0.30nm以下である箇所においては、それぞれの格子縞がInG
aZnOの結晶のa−b面に対応する。
なお、酸化物半導体膜は、例えば、非晶質酸化物半導体膜、a−like OS膜、微結
晶酸化物半導体膜、CAAC−OS膜のうち、二種以上を有する積層膜であってもよい。
本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態に示す構成と適宜組み合わせて用いることが
できる。
(実施の形態6)
本実施の形態では、本発明の一態様の表示装置を用いることができる表示モジュールにつ
いて説明を行う。
図25に示す表示モジュール8000は、上部カバー8001と下部カバー8002との
間に、FPC8003に接続されたタッチパネル8004、FPC8005に接続された
表示パネル8006、バックライト8007、フレーム8009、プリント基板8010
、バッテリー8011を有する。
本発明の一態様の表示装置は、例えば、表示パネル8006に用いることができる。
上部カバー8001および下部カバー8002は、タッチパネル8004および表示パネ
ル8006のサイズに合わせて、形状や寸法を適宜変更することができる。また、上部カ
バー8001および下部カバー8002は可撓性を有する。
タッチパネル8004は代表的には抵抗膜方式または静電容量方式のものを用い、表示パ
ネル8006に重畳することができる。また、表示パネル8006の対向基板(封止基板
)に、タッチパネル機能を持たせるようにすることも可能である。また、表示パネル80
06の各画素内に光センサを設け、光学式のタッチパネルとすることも可能である。また
、タッチパネル8004は、可撓性を有していてもよい。また、本発明の一態様の歪セン
サ素子を用いることによってタッチパネルとして機能させてもよい。
バックライト8007は、光源8008を有する。なお、図25において、バックライト
8007上に光源8008を配置する構成について例示したが、これに限定さない。例え
ば、バックライト8007の端部に光源8008を配置し、さらに光拡散板を用いる構成
としてもよい。なお、有機EL素子等の自発光型の発光素子を用いる場合、または反射型
パネル等の場合においては、バックライト8007を設けない構成としてもよい。また、
バックライト8007は、可撓性を有していてもよい。
フレーム8009は、表示パネル8006の保護機能の他、プリント基板8010の動作
により発生する電磁波を遮断するための電磁シールドとしての機能を有する。またフレー
ム8009は、放熱板としての機能を有していてもよい。また、フレーム8009は、可
撓性を有していてもよい。
プリント基板8010は、電源回路、ビデオ信号およびクロック信号を出力するための信
号処理回路を有する。電源回路に電力を供給する電源としては、外部の商用電源であって
も良いし、別途設けたバッテリー8011による電源であってもよい。バッテリー801
1は、商用電源を用いる場合には、省略可能である。プリント基板8010は、FPCで
あってもよい。
また、表示モジュール8000は、偏光板、位相差板、プリズムシートなどの部材を追加
して設けてもよい。
本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態に示す構成と適宜組み合わせて用いることが
できる。
(実施の形態7)
本実施の形態では、本発明の一態様の歪センサ素子を備える表示装置を用いることのでき
るタッチパネルについて説明する。
本発明の一態様のタッチパネルは、一対の基板間にアクティブマトリクス方式のタッチセ
ンサと表示素子と歪センサ素子と、を有する。タッチセンサは、例えば、静電容量方式で
あってもよい。当該タッチパネルは、表示部を局所的に触れることによる入力機能を有す
るほか、歪センサ素子を動作させることにより、表示部の曲げ動作に対して入力機能を持
たせることもできる。なお、以下の説明では、先の実施の形態に示した歪センサ素子に関
する説明は省略する。
タッチセンサ部と表示部を重ねて有するタッチパネルにおいて、静電容量方式のタッチセ
ンサを構成する配線や電極と、表示部を構成する配線や電極との間には、寄生容量が形成
される場合がある。表示素子を駆動させたときに生じるノイズが、寄生容量を通してタッ
チセンサ側に伝わることで、タッチセンサの検出感度が低下する恐れがある。
また、タッチセンサ部と表示部の距離を十分広くすることで、ノイズの影響を避け、タッ
チセンサの検出感度の低下を抑制することができるが、タッチパネル全体の厚さが厚くな
る場合がある。
本発明の一態様では、アクティブマトリクス方式のタッチセンサを提供する。当該タッチ
センサは、トランジスタおよび容量素子を有する。該トランジスタおよび該容量素子は電
気的に接続する。
本発明の一態様のアクティブマトリクス方式のタッチセンサは、容量素子を構成する電極
と、読み出し配線が別の層で形成することができる。読み出し配線を細い幅で形成するこ
とで、寄生容量を小さくでき、ノイズの影響を抑制することができる。これにより、タッ
チセンサの検出感度の低下を抑制できる。また、検出信号を増幅して出力させることでも
、ノイズの影響を抑制することができる。
本発明の一態様のタッチパネルは、アクティブマトリクス方式のタッチセンサを用いるこ
とで、センサ部と表示部の距離を狭くし、タッチパネルを薄型化することができる。また
、2枚の基板の間にタッチセンサおよび表示素子を配置することができることからも、タ
ッチパネルを薄型化することができる。ここで、本発明の一態様のタッチセンサを用いる
ことで、センサ部と表示部の距離を狭くしても、タッチセンサの検出感度の低下を抑制で
きる。したがって、本発明の一態様では、タッチセンサもしくはタッチパネルの薄型化と
、高い検出感度を両立することができる。また、一対の基板に可撓性を有する材料を用い
ることで、可撓性を有するタッチパネルとすることもできる。また、本発明の一態様では
、繰り返しの曲げに強いタッチパネルを提供することができる。または、大型のタッチパ
ネルを提供することができる。
本発明の一態様のタッチパネルが有するタッチセンサには、容量素子の電極として酸化物
導電体層を用いてもよい。アクティブマトリクス方式のタッチセンサにおいて、トランジ
スタを構成する半導体層や導電膜と、容量素子の電極とを同一工程で成膜することが好ま
しい。これにより、タッチパネルを作製するための工程数が少なくなり、製造コストを低
減させることができる。
なお、本発明の一態様のタッチパネルは、容量素子の電極として酸化物導電体層を用いる
ことで、他の材料を用いる場合に比べて、視野角依存性が小さくなることがある。また、
本発明の一態様のタッチパネルは、容量素子の電極として酸化物導電体層を用いることで
、他の材料を用いる場合に比べて、NTSC比を大きくできることがある。
具体的には、本発明の一態様は、タッチセンサ、遮光層、および表示素子を有するタッチ
パネルであり、遮光層は、タッチセンサと表示素子の間に位置し、遮光層は、タッチセン
サが有するトランジスタと重なる部分を有し、表示素子は、タッチセンサが有する容量素
子と重なる部分を有する、タッチパネルである。なお、当該タッチパネルは、非接触で情
報を入力することもできる。
表示素子としては、特に限定はないが、例えば、有機EL素子を用いることができる。
<タッチパネルの構成例>
図26は本発明の一態様のタッチパネルの構成を説明する投影図および斜視図である。図
26(A)は本発明の一態様のタッチパネル700、およびタッチパネル700が備える
検知ユニット800の構成を説明する投影図である。
本実施の形態で説明するタッチパネル700は、可視光を透過する窓部14を具備し且つ
マトリクス状に配設される複数の検知ユニット800、行方向(図中に矢印Rで示す)に
配置される複数の検知ユニット800と電気的に接続する走査線G1、列方向(図中に矢
印Cで示す)に配置される複数の検知ユニット800と電気的に接続する信号線DL並び
に、検知ユニット800、走査線G1および信号線DLを支持する可撓性の基材16を備
える可撓性の入力装置100と、窓部14に重なり且つマトリクス状に配設される複数の
画素702および画素702を支持する可撓性の基材710を備える表示部701と、を
有する(図26(A)乃至図26(B))。
検知ユニット800は、窓部14に重なる検知素子Cおよび検知素子Cと電気的に接続さ
れる検知回路19を備える(図26(A))。
検知回路19は、選択信号を供給され且つ検知素子Cの容量の変化に基づいて検知信号D
ATAを供給する。
走査線G1は、選択信号を供給することができ、信号線DLは、検知信号DATAを供給
することができ、検知回路19は、複数の窓部14の間隙に重なるように配置される。
また、本実施の形態で説明するタッチパネル700は、検知ユニット800および検知ユ
ニット800の窓部14と重なる画素702の間に、着色層を備える。
本実施の形態で説明するタッチパネル700は、可視光を透過する窓部14を具備する検
知ユニット800を複数備える可撓性の入力装置100と、窓部14に重なる画素702
を複数備える可撓性の表示部701と、を有し、窓部14と画素702の間に着色層を含
んで構成される。
これにより、タッチパネルは容量の変化に基づく検知信号およびそれを供給する検知ユニ
ットの位置情報を供給すること、検知ユニットの位置情報と関連付けられた画像情報を表
示すること、並びに曲げることができる。その結果、利便性または信頼性に優れた新規な
タッチパネルを提供することができる。
また、タッチパネル700は、入力装置100が供給する信号を供給されるフレキシブル
基板FPC1または/および画像情報を含む信号を表示部701に供給するフレキシブル
基板FPC2を備えていてもよい。
また、傷の発生を防いでタッチパネル700を保護する保護層17pまたは/およびタッ
チパネル700が反射する外光の強度を弱める反射防止層767pを備えていてもよい。
また、タッチパネル700は、表示部701の走査線に選択信号を供給する走査線駆動回
路703g、信号を供給する配線711およびフレキシブル基板FPC2と電気的に接続
される端子719を有する。
以下に、タッチパネル700を構成する個々の要素について説明する。なお、これらの構
成は明確に分離できず、一つの構成が他の構成を兼ねる場合や他の構成の一部を含む場合
がある。
例えば、複数の窓部14に重なる位置に着色層を備える入力装置100は、入力装置10
0であるとともにカラーフィルタでもある。
また、例えば入力装置100が表示部701に重ねられたタッチパネル700は、入力装
置100であるとともに表示部701でもある。
タッチパネル700は、入力装置100と、表示部701と、を備える(図26(A))
入力装置100は複数の検知ユニット800および検知ユニットを支持する可撓性の基材
16を備える。例えば、40行15列のマトリクス状に複数の検知ユニット800を可撓
性の基材16に配設する。
窓部14は可視光を透過する。
例えば、可視光を透過する材料または可視光を透過する程度に薄い材料をそれぞれ用いた
基材16、検知素子C、および可撓性の保護基材17を、可視光の透過を妨げないように
重ねて配置して、窓部14を構成すればよい。
例えば、可視光を透過しない材料に開口部を設けて用いてもよい。具体的には、矩形など
さまざまな形の開口部を1つまたは複数設けて用いてもよい。
窓部14に重なる位置に所定の色の光を透過する着色層を備える。例えば、青色の光を透
過する着色層CFB、緑色の光を透過する着色層CFGまたは赤色の光を透過する着色層
CFRを備える(図26(A))。
なお、青色、緑色または/および赤色に加えて、白色の光を透過する着色層または黄色の
光を透過する着色層などさまざまな色の光を透過する着色層を備えることができる。
着色層に金属材料、樹脂材料、顔料または染料等を用いることができる。
窓部14を囲むように遮光層BMを備える。遮光層BMは窓部14より光を透過しにくい
。なお、本明細書等では、遮光層にブラックマトリクスを用いる例を示し、符号BMを付
すこととする。
カーボンブラック、金属酸化物、複数の金属酸化物の固溶体を含む複合酸化物等を遮光層
BMに用いることができる。
遮光層BMと重なる位置に走査線G1、信号線DL、配線VPI、配線RESおよび配線
VRES並びに検知回路19を備える。
なお、着色層および遮光層BMを覆う透光性のオーバーコートを備えることができる。
有機材料、無機材料または有機材料と無機材料の複合材料を可撓性の基材16、基材71
0に用いることができる。
5μm以上2500μm以下、好ましくは5μm以上680μm以下、より好ましくは5
μm以上170μm以下、より好ましくは5μm以上45μm以下、より好ましくは8μ
m以上25μm以下の厚さを有する材料を、基材16や基材710に用いることができる
また、不純物の透過が抑制された材料を基材16や基材710に好適に用いることができ
る。例えば、水蒸気の透過率が10−5g/(m・day)以下、好ましくは10−6
g/(m・day)以下である材料を好適に用いることができる。
また、基材710と基材16には、互いに線膨張率がおよそ等しい材料を好適に用いるこ
とができる。例えば、基材710及び基材16は、それぞれ、線膨張率が1×10−3
K以下、好ましくは5×10−5/K以下、より好ましくは1×10−5/K以下である
材料を好適に用いることができる。
例えば、樹脂、樹脂フィルムまたはプラスチックフィルム等の有機材料を、基材16や基
材710に用いることができる。
例えば、金属板または厚さ10μm以上50μm以下の薄板状のガラス板等の無機材料を
、基材16や基材710に用いることができる。
また、入力装置100は可撓性の保護基材17または/および保護層17pを備えること
ができる。可撓性の保護基材17または保護層17pは傷の発生を防いで入力装置100
を保護する。
表示部701は、マトリクス状に配置された複数の画素702を備える(図26(B))
。例えば、画素702は副画素702B、副画素702Gおよび副画素702Rを含み、
それぞれの副画素は表示素子と表示素子を駆動する画素回路を備える。
なお、画素702の副画素702Bは着色層CFBと重なる位置に配置され、副画素70
2Gは着色層CFGと重なる位置に配置され、副画素702Rは着色層CFRと重なる位
置に配置される。
表示部701は、反射防止層767pを画素に重なる位置に備えていてもよい。反射防止
層767pとして、例えば円偏光板を用いることができる。
表示部701は、信号を供給することができる配線711を備え、端子719が配線71
1に設けられている。なお、画像信号および同期信号等の信号を供給することができるフ
レキシブル基板FPC2が端子719に電気的に接続されている。
なお、フレキシブル基板FPC2にはプリント配線基板(PWB)が取り付けられていて
も良い。
《検知素子C》
検知素子Cについて、容量素子を用いた一例を挙げて説明する。当該容量素子は、一対の
電極を有する。一対の電極間には、誘電体層として絶縁膜を有する。
例えば、大気中に置かれた検知素子Cの一対の電極のどちらかに、大気と異なる誘電率を
有するものが近づくと、検知素子Cの容量が変化する。具体的には、指などが検知素子C
に近づくと、検知素子Cの容量が変化する。これにより、近接検知器に用いることができ
る。
また、検知素子Cが変形する場合、変形に伴って容量が変化する。
具体的には、指などが検知素子Cに触れることにより、一対の電極の間隔が狭くなると、
検知素子Cの容量は大きくなる。これにより、接触検知器に用いることができる。
具体的には、検知素子Cを折り曲げることにより、一対の電極の間隔が狭くなる。これに
より、検知素子Cの容量は大きくなる。これにより、屈曲検知器に用いることもできる。
《検知回路19および変換器CONV》
図27は本発明の一態様の検知回路19、変換器CONVの構成および駆動方法を説明す
る図である。
図27(A)は本発明の一態様の検知回路19および変換器CONVの構成を説明する回
路図であり、図27(B−1)および図27(B−2)は駆動方法を説明するタイミング
チャートである。また、図27(C)に図27(A)とは異なる変換器CONVを示し、
図28(A)にマトリクス状の検知回路19を示す。
検知回路19は例えばトランジスタM1乃至トランジスタM3を含む(図27(A)、図
28(A))。また、検知回路19は電源電位および信号を供給する配線を含む。例えば
、信号線DL、配線VPI、配線CS、走査線G1、配線RES、および配線VRESな
どを含む。
なお、検知回路19を窓部14と重ならない領域に配置してもよい。
また、トランジスタM1乃至トランジスタM3は半導体層を有する。例えば、14族の元
素、化合物半導体または酸化物半導体を半導体層に用いることができる。具体的には、シ
リコンを含む半導体、ガリウムヒ素を含む半導体またはインジウムを含む酸化物半導体な
どを適用できる。
例えば、同一の工程で形成することができるトランジスタをトランジスタM1乃至トラン
ジスタM3に用いることができる。
トランジスタM1乃至トランジスタM3のいずれか一は、酸化物半導体層を有することが
好ましい。このとき、該酸化物半導体層は、酸化物導電体層と同一表面上に位置すること
が好ましい。酸化物半導体層を有するトランジスタはオフ電流が小さいため、トランジス
タM1は該酸化物半導体層を有することが特に好ましい。
また、導電性を有する材料を配線に適用できる。例えば、無機導電性材料、有機導電性材
料、金属または導電性セラミックスなどを配線に用いることができる。具体的には、容量
素子の一対の電極に用いることができる材料と同一の材料を適用できる。
アルミニウム、金、白金、銀、ニッケル、チタン、タングステン、クロム、モリブデン、
鉄、コバルト、銅、またはパラジウム等の金属材料や、該金属材料を含む合金材料を走査
線G1、信号線DL、配線VPI、配線RESおよび配線VRESに用いることができる
基材16に形成した膜を加工して、基材16に検知回路19を形成してもよい。
または、他の基材に形成された検知回路19を基材16に転置してもよい。
検知ユニット800が供給する検知信号DATAを変換してフレキシブル基板FPC1に
供給することができるさまざまな回路を、変換器CONVに用いることができる(図26
(A))。例えば、トランジスタM4を変換器CONVに用いることができる。また図2
7(C)に示すように、トランジスタM4、M5を変換器CONVに用いることができる
本発明の一態様の検知回路19は、ゲートが検知素子Cの一方の電極と電気的に接続され
、第1の電極が例えば接地電位を供給することができる配線VPIと電気的に接続される
トランジスタM1を備える(図27(A))。
また、ゲートが選択信号を供給することができる走査線G1と電気的に接続され、第1の
電極がトランジスタM1の第2の電極と電気的に接続され、第2の電極が例えば検知信号
DATAを供給することができる信号線DLと電気的に接続されるトランジスタM2を備
える構成であってもよい。
また、ゲートがリセット信号を供給することができる配線RESと電気的に接続され、第
1の電極が検知素子Cの一方の電極と電気的に接続され、第2の電極が例えば接地電位を
供給することができる配線VRESと電気的に接続されるトランジスタM3を備える構成
であってもよい。
検知素子Cの容量は、例えば、一対の電極にものが近接すること、もしくは一対の電極の
間隔が変化することにより変化する。これにより、検知回路19は検知素子Cの容量の変
化に基づく検知信号DATAを供給することができる。
また、検知回路19は、検知素子Cの他方の電極の電位を制御することができる制御信号
を供給することができる配線CSを備える。
なお、検知素子Cの一方の電極、トランジスタM1のゲートおよびトランジスタM3の第
1の電極が電気的に接続される結節部をノードAという。
配線VRESおよび配線VPIは例えば接地電位を供給することができ、配線VPOおよ
び配線BRは例えば高電源電位を供給することができる。また、配線RESはリセット信
号を供給することができ、走査線G1は選択信号を供給することができる。また、信号線
DLは検知信号DATAを供給することができ、端子OUTは検知信号DATAに基づい
て変換された信号を供給することができる。
なお、検知信号DATAを変換して端子OUTに供給することができるさまざまな回路を
、変換器CONVに用いることができる。例えば、変換器CONVを検知回路19と電気
的に接続することにより、ソースフォロワ回路またはカレントミラー回路などが構成され
るようにしてもよい。
具体的には、トランジスタM4を用いた変換器CONVを用いて、ソースフォロワ回路を
構成できる(図27(A))。また、図27(C)に示すように、変換器CONVは、ト
ランジスタM4、M5を有していてもよい。なお、トランジスタM1乃至トランジスタM
3と同一の工程で作製することができるトランジスタをトランジスタM4、M5に用いて
もよい。
前述の通り、本発明の一態様のアクティブマトリクス方式のタッチセンサは、検知素子を
構成する電極と、読み出し配線が別の層で形成することができる。図28(B)に示すよ
うに、容量素子の一方の電極CMと配線MLとを別の層で形成し、配線MLを細い幅で形
成することで、寄生容量を小さくでき、ノイズの影響を抑制することができる。これによ
り、タッチセンサの検出感度の低下を抑制できる。なお、容量素子の一方の電極CMは図
28(C)に拡大図で示す複数の画素702と重なる。
<検知回路19の駆動方法>
検知回路19の駆動方法について説明する。
《第1のステップ》
第1のステップにおいて、トランジスタM3を導通状態にした後に非導通状態にするリセ
ット信号をゲートに供給し、検知素子Cの第1の電極の電位を所定の電位にする(図27
(B−1)期間T1参照)。
具体的には、リセット信号を配線RESに供給させる。リセット信号が供給されたトラン
ジスタM3は、ノードAの電位を例えば接地電位にする(図27(A))。
《第2のステップ》
第2のステップにおいて、トランジスタM2を導通状態にする選択信号をゲートに供給し
、トランジスタM1の第2の電極を信号線DLに電気的に接続する。
具体的には、走査線G1に選択信号を供給させる。選択信号が供給されたトランジスタM
2は、トランジスタM1の第2の電極を信号線DLに電気的に接続する(図27(B−1
)期間T2参照)。
《第3のステップ》
第3のステップにおいて、制御信号を検知素子の第2の電極に供給し、制御信号および検
知素子Cの容量に基づいて変化する電位をトランジスタM1のゲートに供給する。
具体的には、配線CSに矩形の制御信号を供給させる。矩形の制御信号を第2の電極に供
給された検知素子Cは、検知素子Cの容量に基づいてノードAの電位を上昇する(図27
(B−1)期間T2の後半を参照)。
例えば、検知素子Cが大気中に置かれている場合、大気より誘電率の高いものが、検知素
子Cの第2の電極に近接して配置された場合、検知素子Cの容量は見かけ上大きくなる。
これにより、矩形の制御信号がもたらすノードAの電位の変化は、大気より誘電率の高い
ものが近接して配置されていない場合に比べて小さくなる(図27(B−2)実線参照)
《第4のステップ》
第4のステップにおいて、トランジスタM1のゲートの電位の変化がもたらす信号を信号
線DLに供給する。
例えば、トランジスタM1のゲートの電位の変化がもたらす電流の変化を信号線DLに供
給する。
変換器CONVは、信号線DLを流れる電流の変化を電圧の変化に変換して供給する。
《第5のステップ》
第5のステップにおいて、トランジスタM2を非導通状態にする選択信号をゲートに供給
する。
図29は上述したタッチパネルの構成を示す断面図である。図29では図3に示した表示
装置にタッチセンサを付加した例を図示している。当該タッチパネルでは、第2の基板4
2側に検知回路19が有するトランジスタおよび容量素子340が形成される。
容量素子340の一方の電極341は着色層336と重なるように形成され、着色層33
6を透過する光に対して透光性を有する材料で形成される。また、容量素子340の他方
の電極342は、例えばトランジスタが有する半導体層と同じ材質を用いて形成すること
ができる。例えば、酸素欠損を形成する不純物やドナー準位の形成に寄与する不純物など
を酸化物半導体層に添加した酸化物導電体層を用いることができる。
本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態に示す構成と適宜組み合わせて用いることが
できる。
(実施の形態8)
本実施の形態では、本発明の一態様の表示装置を用いて構成することができる情報処理装
置の構成について、図30を参照しながら説明する。
図30は本発明の一態様の表示装置を有する情報処理装置を説明する図である。
図30(A)は本発明の一態様の情報処理装置6000の入出力装置6020が展開され
た状態を説明する投影図であり、図30(B)は図30(A)の切断線X1−X2におけ
る情報処理装置6000の断面図である。図30(C)は入出力装置6020が折り畳ま
れた状態を説明する投影図である。
<情報処理装置の構成例>
本実施の形態で説明する情報処理装置6000は、画像情報Vを供給され、検知情報Sを
供給する入出力装置6020と、画像情報Vを供給し、検知情報Sを供給される演算装置
6010と、を有する。
そして、入出力装置6020は、画像情報Vを供給される表示部6030および検知情報
Sを供給する入力装置を備える。なお、当該入力装置は、先の実施の形態で説明した歪セ
ンサ素子に相当する。
表示部6030は、第1の領域6031(11)、第1の屈曲できる領域6031(21
)、第2の領域6031(12)、第2の屈曲できる領域6031(22)および第3の
領域6031(13)がこの順で縞状に配置された領域6031を有する(図30(A)
参照)。
表示部6030は、第1の屈曲できる領域6031(21)に形成される第1の畳み目お
よび第2の屈曲できる領域6031(22)に形成される第2の畳み目で折り畳まれた状
態および展開された状態にすることができる(図30(A)および図30(C)参照)。
前述した入力装置は、入出力装置6020が折り畳まれた状態かまたは展開された状態か
を検知し、且つ検知された状態を示す情報を含む検知情報Sを供給する。
また、演算装置6010は、検知情報Sが折り畳まれた状態を示す場合に、第1の領域6
031(11)に第1の画像を含む画像情報Vを供給し、検知情報Sが展開された状態を
示す場合に、表示部6030の領域6031に画像情報Vを供給する(図30(A)乃至
図30(C)参照)。
本実施の形態で説明する情報処理装置6000は、画像情報Vが供給され且つ折り畳むこ
とができる入出力装置6020と、画像情報Vを供給し検知情報Sを供給される演算装置
6010と、を含んで構成される。入出力装置6020は、折り畳まれた状態か展開され
た状態かを検知して、検知した状態を示す情報を含む検知情報Sを供給する入力装置を備
える。
これにより、折り畳まれた状態の表示部の第1の領域6031(11)に第1の画像を、
展開された状態の表示部6030の表示領域に第2の画像を表示することができる(図3
0(A)参照)。その結果、利便性または信頼性に優れた新規な情報処理装置を提供する
ことができる。
また、筐体6001(1)、ヒンジ6002(1)、筐体6001(2)、ヒンジ600
2(2)および筐体6001(3)がこの順に配置され、入出力装置6020を保持し且
つ入出力装置6020を折り畳まれた状態または展開された状態にすることができる(図
30(B)参照)。
本実施の形態では、3つの筐体が2つのヒンジを用いて接続される構成を備える情報処理
装置を例示する。この構成を備える情報処理装置は、入出力装置6020を2か所で折っ
て折り畳むことができる。
なお、n(nは2以上の自然数)個の筐体を(n−1)個のヒンジを用いて接続してもよ
い。この構成を備える情報処理装置は、入出力装置6020を(n−1)箇所で折って折
り畳むことができる。
なお、入出力装置6020または他の検知器が、入出力装置6020が折り畳まれた状態
または展開された状態であることを検知し、折り畳まれた状態であることを示す情報を供
給する構成としてもよい。折り畳まれた状態であることを示す情報を供給された演算装置
6010は、内側に折り畳まれた部分の動作を停止してもよい。具体的には、表示部60
30の動作または/および入力装置の動作を停止してもよい。これにより、情報処理装置
6000の使用者が、利用することができない部分(内側に折り畳まれた部分)が無駄に
消費する電力を低減することができる。
本発明の一態様の表示装置は、表示部の形状を歪センサ素子によって自己検知することが
できる。したがって、本実施の形態で説明した複数に折り畳む形状とすることができる情
報処理装置などにおいては、表示部の形状に対応して自動的に適切な画像を表示させるこ
とができる。
筐体6001(1)は、第1の領域6031(11)と重なり、ボタン6045(1)を
備える。
筐体6001(2)は、第2の領域6031(12)と重なる。
筐体6001(3)は、第3の領域6031(13)と重なり、演算装置6010、アン
テナ6010Aおよびバッテリー6010Bを収納する。
ヒンジ6002(1)は、第1の屈曲できる領域6031(21)と重なり、筐体600
1(1)を筐体6001(2)に対して回動可能に接続する。
ヒンジ6002(2)は、第2の屈曲できる領域6031(22)と重なり、筐体600
1(2)を筐体6001(3)に対して回動可能に接続する。
アンテナ6010Aは、演算装置6010と電気的に接続され、信号を供給または供給さ
れる。
また、アンテナ6010Aは、外部装置から無線で電力を供給され、電力をバッテリー6
010Bに供給する。
バッテリー6010Bは、演算装置6010と電気的に接続され、電力を供給または供給
される。
本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態に示す構成と適宜組み合わせて用いることが
できる。
(実施の形態9)
本実施の形態では、本発明の一態様が適用された電子機器について、図31を用いて説明
する。
本発明の一態様の表示装置を適用することで、信頼性の高いフレキシブルな電子機器を作
製することができる。
電子機器としては、例えば、テレビ、コンピュータ用などのモニタ、デジタルサイネージ
、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、デジタルフォトフレーム、携帯型電話機、携
帯型ゲーム機、携帯型情報端末、音響再生装置、大型ゲーム機などが挙げられる。
また、本発明の一態様の表示装置は可撓性を有するため、家屋やビルの内壁もしくは外壁
、または、自動車の内装もしくは外装の曲面に沿って組み込むことも可能である。また、
折り畳むまたはロール状に変形させて携帯が可能な表示装置とすることもできる。
図31(A)は、薄型の携帯型情報端末の一例を示している。携帯型情報端末7100は
、筐体7101に組み込まれた表示部7102の他、スピーカ7105、マイク7106
、カメラ7107などを備えている。なお、携帯型情報端末7100は、筐体7101お
よび表示部7102等は可撓性を有し、携帯性および落下などの衝撃耐性に優れる。表示
部7102は本発明の一態様の表示装置を有し、曲げ操作などに対して画像の切り替えな
どの機能を付与することができる。
図31(B)は、テレビまたはデジタルサイネージなどの大型ディスプレイの一例を示し
ている。大型ディスプレイ7200は、可撓性を有する筐体7201および本発明の一態
様の表示装置を用いた表示部7202を有する。大型ディスプレイ7200は折り畳み、
またはロール状に変形できる。また、図示するように湾曲した状態でも平坦とした場合と
同様の視認性の高い画像を表示することができる。また、視認者が存在する方向を検知す
るセンサ7203を機能させ、特定の視認者のみに視認性の高い画像を表示することもで
きる。
図31(C)は、表示機能を有する腕章の一例である。腕章7300は布または樹脂等で
形成された可撓性を有する筒状体7301および本発明の一態様の表示装置を用いた表示
部7302を有する。腕章7300は折り畳むことができる。また、湾曲の度合いによっ
て表示画像を拡大または縮小し、視認性の高い画像を表示することができる。
図31(D)は、表示機能を有する衣服の一例である。衣服7400は可撓性を有する布
地7401および本発明の一態様の表示装置を用いた表示部7402を有する。衣服74
00は容易に変形し、折り畳むことができる。また、表示装置の自己形状検知により衣服
7400の変形の度合いによらず、特定の方向に視認性の高い画像を表示することができ
る。
本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態に示す構成と適宜組み合わせて用いることが
できる。
14 窓部
16 基材
17 保護基材
17p 保護層
19 検知回路
41 基板
42 基板
50 素子層
51 素子層
52 素子層
71 回路
72 回路
73 回路
74 回路
80 画素部
81 画素
82 歪センサ素子
91 歪センサ回路部
92 画素回路部
92a 画素回路部
92d 画素回路部
100 入力装置
300 表示装置
302 領域
303 領域
304 領域
305 領域
306 領域
312 シール材
316 FPC
321a 絶縁膜
321b 絶縁膜
334 絶縁膜
336 着色層
338 遮光層
340 容量素子
341 電極
342 電極
350 トランジスタ
352 トランジスタ
354 トランジスタ
354a トランジスタ
354b トランジスタ
360 接続電極
364 絶縁膜
366 絶縁層
368 絶縁膜
370 平坦化絶縁膜
371 平坦化絶縁膜
372 導電膜
374 導電膜
380 異方性導電膜
430 絶縁膜
432 封止層
446 EL層
480 有機EL素子
501 トランジスタ
502 トランジスタ
503 トランジスタ
504 トランジスタ
505 トランジスタ
510 可変抵抗素子
520 抵抗素子
530 配線
540 配線
545 配線
550 配線
560 配線
570 配線
580 配線
590 配線
610 容量素子
620 有機EL素子
625 液晶素子
630 セレクタ
640 トランジスタ
650 トランジスタ
660 アンプ
670 アナログ−デジタル変換器
700 タッチパネル
701 表示部
702 画素
702B 副画素
702G 副画素
702R 副画素
703g 走査線駆動回路
710 基材
711 配線
719 端子
767p 反射防止層
800 検知ユニット
900 基板
915 絶縁膜
920 ゲート電極層
921 導電膜
930 ゲート絶縁膜
931 絶縁膜
932 絶縁膜
933 絶縁膜
940 酸化物半導体層
941a 酸化物半導体層
941b 酸化物半導体層
942a 酸化物半導体層
942b 酸化物半導体層
942c 酸化物半導体層
950 ソース電極層
951 ソース領域
960 ドレイン電極層
961 ドレイン領域
970 絶縁膜
975 絶縁膜
980 絶縁膜
990 絶縁膜
5000 表示装置
5001 表示部
5002 歪センサ部
5010 回路
5020 回路
5030 回路
5040 映像信号出力装置
5050 回路
5060 制御装置
6000 情報処理装置
6001 筐体
6002 ヒンジ
6010 演算装置
6010A アンテナ
6010B バッテリー
6020 入出力装置
6030 表示部
6031 領域
6045 ボタン
7100 携帯型情報端末
7101 筐体
7102 表示部
7105 スピーカ
7106 マイク
7107 カメラ
7200 大型ディスプレイ
7201 筐体
7202 表示部
7203 センサ
7300 腕章
7301 筒状体
7302 表示部
7400 衣服
7401 布地
7402 表示部
8000 表示モジュール
8001 上部カバー
8002 下部カバー
8003 FPC
8004 タッチパネル
8005 FPC
8006 表示パネル
8007 バックライト
8008 光源
8009 フレーム
8010 プリント基板
8011 バッテリー

Claims (4)

  1. 画像情報を取り込み、仮想画面を構成する第1のステップと、
    表示部の形状情報を取り込み、3次元形状モデルを構成する第2のステップと、
    視認者の位置情報を取り込み、前記3次元形状モデルから二次元の表示部を想定し、当該表示部に座標を割り当てる第3のステップと、
    前記表示部の、前記視認者の位置から見えない部分を算出する第4のステップと、
    前記仮想画面の座標を前記二次元の表示部の座標に変換する第5のステップと、
    前記第5のステップで得られた画像情報を前記表示部に出力する第6のステップと、を有する表示装置の動作方法。
  2. 画像情報を取り込み、仮想画面を構成する第1のステップと、
    表示装置および視認者の状況を検出する第2のステップと、
    表示部の形状情報を取り込み、3次元形状モデルを構成する第3のステップと、
    前記視認者の位置情報を取り込み、前記3次元形状モデルから二次元の表示部を想定し、当該表示部に座標を割り当てる第4のステップと、
    前記表示部の、前記視認者の位置から見えない部分を算出する第5のステップと、
    前記仮想画面の座標を前記二次元の表示部の座標に変換する第6のステップと、
    前記第6のステップで得られた画像情報を前記表示部に出力する第7のステップと、を有し、
    前記第2のステップ乃至前記第7のステップを順に実行する表示装置の動作方法。
  3. 請求項2において、
    前記第2のステップは、前記表示部の形状が変化したか否かを判断する第8のステップと、
    前記視認者の位置が変化したか否かを判断する第9のステップと、
    画像変更命令が出たか否かを判断する第10のステップと、を有し、
    前記第8のステップにおいて、
    前記表示部の形状が変化した場合は、前記第3のステップに進み、
    前記表示部の形状が変化していない場合は、前記第9のステップに進み、
    前記第9のステップにおいて、
    前記視認者の位置が変化した場合は、前記第4のステップに進み、
    前記視認者の位置が変化していない場合は、前記第10のステップに進み、
    前記第10のステップにおいて、
    前記画像変更命令が出た場合は、前記第1のステップに進み、
    前記第1のステップの実行後に前記第6のステップに進み、
    前記画像変更命令が出ていない場合は、前記第2のステップに戻る表示装置の動作方法。
  4. 請求項2または3において、
    前記第7のステップから前記第2のステップに戻る動作を有する表示装置の動作方法。
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