JP7230250B2 - 情報端末 - Google Patents
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-
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Description
に限定されない。本明細書等で開示する発明の技術分野は、物、方法、または、製造方法
に関するものである。または、本発明の一形態は、プロセス、マシン、マニュファクチャ
、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。
全般を指す。表示装置、発光装置、記憶装置、電気光学装置、半導体回路及び電子機器は
、半導体装置を有する場合がある。
るい環境では反射型素子、暗い環境では発光型素子を用いることで、外光環境に依存しな
い良好な表示品質と、消費電力が少ない表示装置を提供することができる。
タ、以下、OSトランジスタと呼称する)を、液晶ディスプレイや有機EL(エレクトロ
ルミネッセンス)ディスプレイなどの表示装置に用いる技術が注目されている。
際のリフレッシュ頻度を少なくし、液晶ディスプレイや有機ELディスプレイの消費電力
を低減する技術が開示されている(特許文献2、特許文献3)。なお、本明細書において
、上述の表示装置の消費電力を減らす技術をアイドリングストップと呼称する。
提供することを課題の一とする。本発明の一形態は、消費電力の小さい情報端末を提供す
ることを課題の一とする。本発明の一形態は、新規な情報端末を提供することを課題の一
とする。また、本発明の一形態は、新規な半導体装置を提供することを課題の一とする。
形態は、これらの課題の全て解決する必要はない。また、列記した以外の課題が、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、これらの課題も、本発
明の一形態の課題となり得る。
末である。情報端末の使用者は、歪センサが歪を検知しないときに、有機EL素子の発光
を視認する。情報端末の使用者は、歪センサが歪を検知するときに、反射型の液晶素子の
反射光を視認する。
末である。情報端末の使用者は、歪センサが歪を検知しないときに、反射型の液晶素子の
反射光を視認する。情報端末の使用者は、歪センサが歪を検知するときに、有機EL素子
の発光を視認する。
の液晶素子と、有機EL素子と、第1トランジスタと、を有する。歪センサは、歪センサ
素子と、抵抗素子と、を有する。第1トランジスタは有機EL素子に流れる電流を制御す
る機能を有する。歪センサ素子は可変抵抗素子としての機能を有する。歪センサ素子の第
1端子は、抵抗素子の第1端子に電気的に接続される。第1トランジスタのゲートは、少
なくとも1つ以上のトランジスタを介して、歪センサ素子の第1端子に電気的に接続され
る。
好ましい。
末を提供することができる。本発明の一形態により、消費電力の小さい情報端末を提供す
ることができる。また、本発明の一形態により、新規な情報端末を提供することができる
。また、本発明の一形態により、新規な半導体装置を提供することができる。
形態は、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。
る形態で実施することが可能であり、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、
以下の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。
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。なお図面は、理想的な例を
模式的に示したものであり、図面に示す形状または値などに限定されない。
ル(又はGND)と呼ぶ場合がある。
の実施の形態の中に、複数の構成例が示される場合は、互い構成例を適宜組み合わせるこ
とが可能である。
本実施の形態は、本発明の一形態である情報端末について説明を行う。
図4(A)、(B)は情報端末10の形態および使用例を示している。情報端末10は表
示領域16を有する。
センサを有する。また、情報端末10は可撓性を有する。使用者が情報端末10を曲げる
と、情報端末10は歪が加えられた位置を検知し、画像の表示/非表示を切り替える機能
を有する。
4(A)は、情報端末10に歪が加えられていない状態であり、表示領域16には問題が
表示されている。使用者は枠17にあてはまるアルファベットを推測する。
し、歪が与えられた領域(枠17)の文字を表示する機能を有する。このとき、使用者は
、問題の回答を確認することができる。情報端末10に加えられる歪の向きは、枠17が
引き伸ばされる方向(手前からみて情報端末10が山型に折り曲げられる方向)でもよく
、枠17が圧縮される方向(手前からみて情報端末10が谷型に折り曲げられる方向)で
もよい。以降は、枠17が引き伸ばされる方向に歪が加えられる場合について説明を行う
。
生や未就学児の場合でも、使用者は回答の確認を容易に行うことができる。
。領域18および領域19が非可撓性であることで、使用者は情報端末10を把持するこ
とができる。また、プリント基板やバッテリーなど、曲げることができないモジュールを
領域18または領域19の内部に設けることで、これらモジュールの破壊を防ぐことがで
きる。
ることができる。図4(A)、(B)に示す情報端末10は、短辺に領域18および領域
19が配置されている例を示している。この場合、情報端末10の使用者は短辺方向に曲
げることができる。
て可撓性のものに置き替えた場合、情報端末10は図5(A)、(B)に示すように、短
辺方向(図5(A))だけでなく、長辺方向(図5(B))に曲げることもできる。この
場合、領域18および領域19は非可撓性である必要はない。
ラスなどを使って、文字、線、または図形などの情報を入力することができる(図6)。
使用者が手描きで入力した情報は、タッチセンサで読み取られ、表示領域16で表示され
る。
2、FPC350に接続された表示パネル30、フレーム33、プリント基板34および
バッテリー35を有する。上部カバー31及び下部カバー36は、表示パネル30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31、下部カ
バー36、表示パネル30およびフレーム33は可撓性を有することが好ましい。これら
モジュールが可撓性を有することで、情報端末10も可撓性を有する。
プリント基板34およびバッテリー35が配置されている例を示している。
。表示パネル30は、表示領域16、FPC350、ゲートドライバ14およびソースド
ライバ15を有する。
画素11は表示素子(EL素子や液晶素子など)を備え、画像や文字などを表示する機能
を有する。
。検知画素130は歪センサ素子を有し、情報端末10に加えられた歪を検知する機能を
有する。
次に、表示画素11および検知画素130の回路構成例について、図1の回路図を用いて
説明を行う。
図1において、表示画素11は画素回路120および画素回路110を有する。
。また、液晶素子180の第1端子をノードFD1と呼称する。
を制御する機能を有する。配線GL_Lに与えられる電位によってトランジスタM1のオ
ン/オフが制御される。液晶素子180の第2端子は配線TCOMに電気的に接続される
。配線TCOMはある一定の電位が与えられる。
データ)が書き込まれる。ノードFD1へ書き込まれた電荷に応じて、液晶素子180の
配向が変化し、液晶素子180の光の透過率が変化する。
ことで、消費電力を低減することができる。または、外光が明るい環境下において高いコ
ントラストで画像を良好に表示することができる。なお、液晶素子180の代わりに、シ
ャッター方式のMEMS(Micro Electro Mechanical Sys
tem)素子、光干渉方式のMEMS素子、マイクロカプセル方式、電気泳動方式、エレ
クトロウェッティング方式、電子粉流体(登録商標)等、外光の反射を利用して画像を表
示する表示素子を用いてもよい。
て、情報端末10は外光が充分に明るい環境下で使用され、情報端末10の使用者は反射
型の液晶素子による表示を認識することができる前提で説明を行う。
ランジスタM5と、容量素子C2と、発光素子170と、を有する。なお、トランジスタ
M3のゲートをノードFD2と呼称する。
タM2は配線SLとノードFD2との導通状態を制御する機能を有する。配線GL_Eに
与えられる電位によってトランジスタM2のオン/オフが制御される。トランジスタM4
は配線VRESとノードFD2との導通状態を制御する機能を有する。配線RESに与え
られる電位によってトランジスタM4のオン/オフが制御される。トランジスタM3のソ
ースまたはドレインの一方は配線ANOに電気的に接続され、トランジスタM3のソース
またはドレインの他方は発光素子170の第1端子に電気的に接続される。発光素子17
0の第2端子は配線CATHに電気的に接続される。
オンになるとノードFD2が配線VRESの電位によって初期化される。
って、発光素子170に流れる電流を制御する機能を有する。
antum-dot Light Emitting Diode)など、自発光性の表
示素子を用いることができる。特に、有機EL素子は、低消費電力で且つ大面積の表示素
子を提供できるので好ましい。なお、以降において、発光素子170は有機EL素子とし
て説明を行う。
の陰極としての機能を有する。
データ)が書き込まれる。トランジスタM3は、ノードFD2の電位に応じてドレイン電
流を流す。発光素子170は、該ドレイン電流に応じて発光する。
図1の検知画素130は、抵抗素子R2と歪センサ素子190を有する。抵抗素子R2の
第1端子は配線SCATHに電気的に接続され、抵抗素子R2の第2端子は歪センサ素子
190の第1端子に電気的に接続され、歪センサ素子190の第2端子は配線SANOに
電気的に接続されている。なお、抵抗素子R2の第2端子と歪センサ素子190の第1端
子との結節点をノードFD3と呼称する。
歪センサ素子190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。金属薄膜
抵抗素子の抵抗変化量から、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。金属薄膜抵抗素子は、例えば、金属薄膜に引張力が加えられると抵抗値が増
大し、金属薄膜に圧縮力が加えられると抵抗値が減少する機能を有する。
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。
サ素子190の陰極としての機能を有する。
値をR1、抵抗素子R2の抵抗値をR2、配線SANOの電位をVa、配線SCATHの
電位をVcとするとき、ノードFD3の電位(VFD3)は以下の式で表せる。
場合、VFD3は減少する。逆に、歪センサ素子190のR1が減少した場合、VFD3
は増大する。
ノードFD2へ書き込まれる。すわなち、検知画素130のデータが、画素回路110へ
転送される。
ノードFD2との導通状態を制御する機能を有する。配線SENSに与えられる電位によ
って、トランジスタM5のオン/オフが制御される。
、歪センサ素子190の抵抗値は小さく、ノードFD3の電位は高電位になる。配線SE
NSにHレベルが与えられると、トランジスタM5がオンになり、ノードFD3の電位が
ノードFD2へ書き込まれる。ノードFD2は高電位となり、トランジスタM3は電流を
流す。発光素子170は強い光を発する。
画素11にある液晶素子180からの反射光が発光素子170からの光にかき消され、使
用者は、液晶素子180による表示を視認することができない。
7の外に配置されている発光素子170は発光していない。
80で表示されているが、枠17の中では、発光素子170が強い白色を発光しているた
め、アルファベット(D)の表示がかき消されている。
歪センサ素子190の抵抗値は大きくなり、ノードFD3の電位は低電位になる。配線S
ENSにHレベルが与えられると、トランジスタM5がオンになり、ノードFD3の電位
がノードFD2へ書き込まれる。ノードFD2は低電位となり、トランジスタM3は僅か
な電流を流す(またはオフになる)。発光素子170は弱く発光する(または発光しない
)。発光素子170の発光が弱まると、使用者は、液晶素子180の反射光を視認するこ
とができる。
発光素子170の発光が弱まり、使用者は液晶素子180の表示を視認することができる
。その結果、使用者は枠17の中のアルファベット(D)を読み取ることができる。
、表示画素11に直接伝えることができる。特殊な外部回路を必要としないので、情報端
末10は回路構成を単純にすることができる。
流れる電流(オフ電流)が小さいトランジスタを用いることが好適である。ここでは、オ
フ電流が小さいとは、ソースとドレインとの間の電圧を1.8Vとし、チャネル幅1μm
あたりの規格化されたオフ電流が、室温において1×10-20A以下、85℃において
1×10-18A以下、又は125℃において1×10-16A以下、であることをいう
。このようにオフ電流が低いトランジスタとしては、OSトランジスタが挙げられる。
路120および画素回路110は、先述のアイドリングストップを行うことができる。そ
の結果、消費電力の小さい情報端末10を提供できる。
Zn酸化物、In-M-Zn酸化物(Mは、Ti、Ga、Y、Zr、La、Ce、Nd、
SnまたはHf)などが挙げられる。また、上記酸化物半導体は、Inを含む酸化物に限
定されない。例えば、Zn酸化物、Zn-Sn酸化物、Ga-Sn酸化物であっても構わ
ない。
ned Composite)-OSを有することが好ましい。CAC-OSを有するO
Sトランジスタは、オン電流が大きく、信頼性が高い。なお、CAC-OSの詳細は後述
する実施の形態4で説明を行う。
SL)としているが、画素回路120と画素回路110は、それぞれ異なる信号線に接続
されていてもよい。例えば、画素回路120の信号線として配線SL_Lを設け、画素回
路110の信号線として配線SL_Eを設けてもよい(図2参照)。このようにすること
で、画素回路120と画素回路110をそれぞれ独立に駆動することができる。
い。その場合の、表示画素11および検知画素130の構成例を図3に示す。図3に示す
検知画素130は、図1に示す検知画素130と比べて、歪センサ素子190と抵抗素子
R2の位置が入れ替わっている点で異なる。こうすることで、歪センサ素子190が歪を
検知すると、ノードFD3の電位が高電位になる。トランジスタM5をオンにすると、ノ
ードFD3の電位がノードFD2へ伝えられ、トランジスタM3にオン電流が流れ、発光
素子170が強く発光する。
B)に示す情報端末10とは逆の機能を持たせることができる。図7(A)に示すように
、情報端末10に歪を加えていないときは、使用者は枠17の中のアルファベット(D)
の表示を視認することができる。つまり、液晶素子180の反射光を視認することができ
る。一方で図7(B)に示すように、情報端末10に歪を加えると、使用者は枠17の中
のアルファベットの表示を視認することができない。つまり、発光素子170の光を視認
し、液晶素子180の反射光を視認することができない。
図10は表示画素アレイ12および検知画素アレイ13の接続関係を表すブロック図であ
る。表示画素アレイ12は、m行n列(m、nは2以上の整数)のマトリクス状に配置さ
れた表示画素11を有する。検知画素アレイ13は、i行j列(i、jは2以上の整数)
のマトリクス状に配置された検知画素130を有する。
ENS[1]を共有している。同様に、縦に並んだ表示画素11[1、n]乃至11[m
、n]は、配線SL[n]および配線SENS[n]を共有している。
L_E[1]および配線ANOを共有している。同様に、横に並んだ表示画素11[m、
1]乃至11[m、n]は、配線GL_L[m]、配線GL_E[m]および配線ANO
を共有している。
有している。同様に、横に並んだ検知画素130[i、1]乃至130[i、j]は、配
線SANO[i]を共有している。
130[i、j]に接続されている。すなわち、複数の表示画素11が1つの検知画素1
30を共有している。
られている。配線SANO[1]乃至SANO[i]は、それぞれ、高電位(配線SCA
THよりも高い電位)または低電位(配線SCATHと同じ電位)のいずれか一が与えら
れることが好ましい。
THよりも高い電位が与えられることが好ましい。
無に関わらず発光素子170の発光を禁止する必要がある。図10は、上記領域の選択を
配線SANOと配線SENSで行うことができる。例えば、配線SANO[i]に低電位
が与えられると、配線SIN[i、j]の電位も低電位となり、配線SIN[i、j]に
接続された全ての表示画素11は、歪の有無に関わらず、発光素子170を発光させるこ
とができない。
与え、全ての配線SANOに共通の電位を与えてもよい。その場合のブロック図を図16
に示す。
Hよりも高い電位)または低電位(配線CATHと同じ電位)のいずれか一が与えられる
ことが好ましい。また、配線SANOは配線SCATHよりも高い電位が与えられること
が好ましい。
線ANO[m]に低電位が与えられると、表示画素11[m、n]は、歪の有無に関わら
ず、発光素子170を発光させることができない。
次に、図11のタイミングチャートを用いて、情報端末10の動作の一例について説明を
行う。図11は、配線GL_L[m-1]、配線GL_E[m-1]、配線GL_L[m
]、配線GL_E[m]、配線SL、配線SENS、ノードFD3およびノードFD2の
電位を表している。また、図11は、動作のタイミングを表すために、時刻T0乃至T5
を付している。また、図11中の期間P1は、情報端末10に歪が加えられていない期間
を表し、期間P2は、情報端末10に歪が加えられている期間を表す。
れ(Hレベルの電位が与えられ)、配線SLから表示画素11[m-1]、11[m]に
ビデオ信号が順次入力される。情報端末10は、液晶素子180による表示を行う。また
、このとき、配線SENS、配線GL_E[m-1]、GL_E[m]にはLレベルが与
えられ、発光素子170による表示は行われていない。
電位は高電位(VH)となる。
介して、ノードFD3とノードFD2が導通状態になる。ノードFD2の電位はVHとな
る。
ードFD2の電位はVHで固定され、発光素子170は発光する。VHは高電位であるの
で、発光素子170は、強く発光する。
位は低電位(VL)となる。
介して、ノードFD3とノードFD2が導通状態になる。ノードFD2の電位はVLとな
る。
ードFD2の電位はVLで固定され、発光素子170は非発光の状態になる。
示を切り替えることが可能な情報端末を提供することができる。また、消費電力の小さい
情報端末を提供することができる。また、新規な情報端末を提供することができる。
実施の形態1に示す情報端末10において、ノードFD3の電位はデジタルデータとして
出力されず、最終的に発光素子170の発光強度に変換されている。本実施の形態では、
ノードFD3の電位をデジタルデータとして取り出すことができる構成について説明を行
う。
、トランジスタM9、配線PC1、配線SSELおよび配線SOUTを追加した例である
。
タM8がオンになると、ノードFD3の電位に応じた信号が、配線SOUTから出力され
る。配線SOUTから出力された信号を、後述する論理回路23にて処理することで、情
報端末10の曲がり具合を検知することができる。
ン/オフも制御される。トランジスタM7がオフの場合、配線SANOと配線SCATH
の間に電流は流れないので、情報端末10は消費電力を抑制することができる。トランジ
スタM7がオンの場合、ノードFD3の電位は前述の式(1)で表すことができるので、
検知画素130は、歪をセンシングすることができる。
理回路23と、ホスト24と、ソースドライバ15を示している。検知画素アレイ13に
は、検知画素130がi行j列のマトリクス状に配置されている。
択し、配線OUTに信号を出力する機能を有する。
ランジスタM12を有する。配線SECに選択信号が入力されると、トランジスタM11
[1]乃至トランジスタM11[j]のうち何れか1つが選択され、オンになる。そして
配線OUTに信号が出力される。
れることが好ましい。
い、トランジスタM12のドレイン電流は変化する。トランジスタM12は電流源として
の機能を有し、それぞれの検知画素130におけるトランジスタM9との抵抗分割にて、
配線OUTに出力される電位が決定される。
。
に加えられた歪の位置や量を検知する機能を有する。
路23から送られてきた情報をもとに、画像処理を施し、ソースドライバ15にビデオ信
号を供給することができる。
本実施の形態では、上記実施の形態に示す表示パネルの構成例について、図14を用いて
説明を行う。
を有する。またフィルム200と絶縁層220の間に、歪センサ素子190、発光素子1
70、トランジスタ271、トランジスタ272、トランジスタ273、着色層241等
を有する。また絶縁層220とフィルム300の間に、液晶素子180、着色層311等
を有する。またフィルム300と絶縁層220は接着層302を介して接着され、フィル
ム200と絶縁層220は接着層201を介して接着されている。
ム200およびフィルム300として、金属、合金、樹脂もしくはガラス、またはそれら
の繊維などを用いることができる。樹脂としては、例えば、ポリエステル、ポリオレフィ
ン、ポリアミド(ナイロン、アラミドなど)、ポリイミド、ポリカーボネート、アクリル
、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)などがある。
素子170と電気的に接続する。トランジスタ272とトランジスタ273は、いずれも
絶縁層220のフィルム200側の面上に形成されているため、これらを同一の工程を用
いて作製することができる。
電層191、導電層192aおよび導電層192bからなる。図14の歪センサ素子19
0は金属薄膜抵抗素子を用いた歪センサ素子である。図15に歪センサ素子190の上面
図を示す。歪センサ素子190は、図15の矢印方向の形状変化を検出することができる
。図15に示す一点鎖線での断面図が図14に相当する。
の共通電極として機能する導電層321、配向膜182、絶縁層314等が設けられてい
る。絶縁層314は、液晶素子180のセルギャップを保持するためのスペーサとして機
能する。
縁層214、絶縁層215等の絶縁層が設けられている。絶縁層211は、その一部が各
トランジスタのゲート絶縁層として機能する。絶縁層212、絶縁層213、及び絶縁層
214は、各トランジスタを覆って設けられている。また絶縁層214を覆って絶縁層2
15が設けられている。絶縁層214及び絶縁層215は、平坦化層としての機能を有す
る。なお、ここではトランジスタ等を覆う絶縁層として、絶縁層212、絶縁層213、
絶縁層214の3層を有する場合について示しているが、これに限られず4層以上であっ
てもよいし、単層、または2層であってもよい。また平坦化層として機能する絶縁層21
4は、不要であれば設けなくてもよい。
ートとして機能する導電層221、一部がソースまたはドレインとして機能する導電層2
22、半導体層231を有する。ここでは、同一の導電膜を加工して得られる複数の層に
、同じハッチングパターンを付している。
3、導電層321が積層された積層構造を有する。また導電層322のフィルム200側
に接して、可視光を反射する導電層323が設けられている。導電層323は開口330
を有する。また導電層322及び導電層321は可視光を透過する。また液晶183と導
電層322の間に配向膜181が設けられ、液晶183と導電層321の間に配向膜18
2が設けられている。また、フィルム300の外側の面には、偏光板301を有する。
可視光を透過する機能を有する。フィルム300側から入射した光は、偏光板301によ
り偏光され、導電層321、液晶183を透過し、導電層323で反射する。そして液晶
183及び導電層321を再度透過して、偏光板301に達する。このとき、導電層32
3と導電層321の間に与える電圧によって液晶の配向を制御し、光の光学変調を制御す
ることができる。すなわち、偏光板301を介して射出される光の強度を制御することが
できる。また光は着色層311によって特定の波長領域以外の光が吸収されることにより
、取り出される光は、例えば赤色を呈する光となる。
220側から導電層225、EL層173、及び導電層172の順に積層された積層構造
を有する。絶縁層216が導電層225の端部を覆っている。また導電層172を覆って
導電層171が設けられている。導電層171は可視光を反射する材料を含み、導電層2
25及び導電層172は可視光を透過する材料を含む。発光素子170が発する光は、着
色層241、絶縁層220、開口330、導電層321等を介して、フィルム300側に
射出される。
ていることが好ましい。これにより、開口330と重なる領域においてもそれ以外の領域
と同様に液晶183が配向するため、これらの領域の境界部で液晶の配向不良が生じ、意
図しない光が漏れてしまうことを抑制できる。
よいが、円偏光板を用いることもできる。円偏光板としては、例えば直線偏光板と1/4
波長位相差板を積層したものを用いることができる。これにより、外光反射を抑制するこ
とができる。また、偏光板の種類に応じて、液晶素子180に用いる液晶素子のセルギャ
ップ、配向、駆動電圧等を調整することで、所望のコントラストが実現されるようにすれ
ばよい。
70の導電層225と電気的に接続されている。
3と電気的に接続されている。導電層323と導電層322は接して設けられ、これらは
電気的に接続されている。ここで、接続部252は、絶縁層220に設けられた開口を介
して、絶縁層220の両面に設けられる導電層同士を接続する部分である。
。接続部251は、接続層260を介してFPC350と電気的に接続されている。接続
部251の上面は、導電層322と同一の導電膜を加工して得られた導電層が露出してい
る。これにより、接続部251とFPC350とを接続層260を介して電気的に接続す
ることができる。
3を介して、導電層322と同一の導電膜を加工して得られた導電層と、導電層321の
一部とが、電気的に接続されている。したがって、フィルム200側に接続されたFPC
350から入力される信号または電位は、接続体303を介して、フィルム300側に形
成された導電層321に供給することができる。
は、有機樹脂またはシリカなどの粒子の表面を金属材料で被覆したものを用いることがで
きる。金属材料としてニッケルや金を用いると接触抵抗を低減できるため好ましい。また
ニッケルをさらに金で被覆するなど、2種類以上の金属材料を層状に被覆させた粒子を用
いることが好ましい。また接続体303として、弾性変形、または塑性変形する材料を用
いることが好ましい。このとき導電性の粒子である接続体303は、図14に示すように
上下方向に潰れた形状となる場合がある。こうすることで、接続体303と、これと電気
的に接続する導電層との接触面積が増大し、接触抵抗を低減できるほか、接続不良などの
不具合の発生を抑制することができる。
の接着層302に接続体303を分散させておけばよい。
2を介して、導電層225と同一の導電膜を加工して得られた導電層と、導電層192b
の一部とが、電気的に接続されている。接続体202の詳細は接続体303の記載を参照
すればよい。
している。
れる半導体層231を2つのゲートで挟持する構成が適用されている。一方のゲートは導
電層221により、他方のゲートは絶縁層212を介して半導体層231と重なる導電層
223により構成されている。このような構成とすることで、トランジスタの閾値電圧を
制御することができる。このとき、2つのゲートを接続し、これらに同一の信号を供給す
ることによりトランジスタを駆動してもよい。このようなトランジスタは他のトランジス
タと比較して電界効果移動度を高めることが可能であり、オン電流を増大させることがで
きる。その結果、高速駆動が可能な回路を作製することができる。さらには、回路部の占
有面積を縮小することが可能となる。オン電流の大きなトランジスタを適用することで、
表示パネルを大型化、または高精細化したときに配線数が増大したとしても、各配線にお
ける信号遅延を低減することが可能であり、表示ムラを抑制することができる。
であることが好ましい。そのため、半導体層231は酸化物半導体を用いることが好まし
い。半導体層231に用いることが可能な酸化物半導体は、In-Ga酸化物、In-Z
n酸化物、In-M-Zn酸化物(Mは、Ti、Ga、Y、Zr、La、Ce、Nd、S
nまたはHf)などが挙げられる。また、上記酸化物半導体は、Inを含む酸化物に限定
されない。例えば、Zn酸化物、Zn-Sn酸化物、Ga-Sn酸化物であっても構わな
い。
は、同じ構造であってもよい。またゲートドライバ14が有する複数のトランジスタは、
全て同じ構造であってもよいし、異なる構造のトランジスタを組み合わせて用いてもよい
。また、表示画素11が有する複数のトランジスタは、全て同じ構造であってもよいし、
異なる構造のトランジスタを組み合わせて用いてもよい。
どの不純物が拡散しにくい材料を用いることが好ましい。すなわち、絶縁層212または
絶縁層213はバリア膜として機能させることができる。このような構成とすることで、
トランジスタに対して外部から不純物が拡散することを効果的に抑制することが可能とな
り、信頼性の高い表示パネルを実現できる。
れている。絶縁層313は、平坦化層としての機能を有していてもよい。絶縁層313に
より、導電層321の表面を概略平坦にできるため、液晶183の配向状態を均一にでき
る。
上に、導電層322、導電層323、絶縁層220を順に形成し、その後、トランジスタ
272、トランジスタ273、発光素子170、等を形成した後、接着層201を用いて
歪センサ素子190が形成されたフィルム200と支持基板を貼り合せる。その後、剥離
層と絶縁層220、及び剥離層と導電層322のそれぞれの界面で剥離することにより、
支持基板及び剥離層を除去する。またこれとは別に、着色層311、遮光層312、導電
層321等をあらかじめ形成したフィルム300を準備する。そしてフィルム200また
はフィルム300に液晶183を滴下し、接着層302によりフィルム200とフィルム
300を貼り合せることで、表示パネル30を作製することができる。
することができる。特に、剥離層としてタングステンなどの高融点金属材料を含む層と当
該金属材料の酸化物を含む層を積層して用い、剥離層上の絶縁層220として、窒化シリ
コンや酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン等を複数積層した層を用いることが好ましい
。剥離層に高融点金属材料を用いると、これよりも後に形成する層の形成温度を高めるこ
とが可能で、不純物の濃度が低減され、信頼性の高い表示装置を実現できる。
の酸化物または窒化物を用いることが好ましい。酸化物半導体を用いる場合には、水素、
ボロン、リン、窒素、及びその他の不純物の濃度、並びに酸素欠損量の少なくとも一が、
トランジスタに用いる半導体層に比べて高められた材料を、導電層322に用いればよい
。
提供することができる。また、視認性の優れた情報端末を提供することができる。また、
新規な情報端末を提供することができる。
<CAC-OSの構成>
以下では、本発明の一態様で開示されるトランジスタに用いることができるCAC(Cl
oud-Aligned Composite)-OSの構成について説明する。
下、好ましくは、1nm以上2nm以下、またはその近傍のサイズで偏在した材料の一構
成である。なお、以下では、酸化物半導体において、一つあるいはそれ以上の金属元素が
偏在し、該金属元素を有する領域が、0.5nm以上10nm以下、好ましくは、1nm
以上2nm以下、またはその近傍のサイズで混合した状態をモザイク状、またはパッチ状
ともいう。
よび亜鉛を含むことが好ましい。また、それらに加えて、アルミニウム、ガリウム、イッ
トリウム、銅、バナジウム、ベリリウム、ホウ素、シリコン、チタン、鉄、ニッケル、ゲ
ルマニウム、ジルコニウム、モリブデン、ランタン、セリウム、ネオジム、ハフニウム、
タンタル、タングステン、またはマグネシウムなどから選ばれた一種、または複数種が含
まれていてもよい。
a-Zn酸化物を、特にCAC-IGZOと呼称してもよい。)とは、インジウム酸化物
(以下、InOX1(X1は0よりも大きい実数)とする。)、またはインジウム亜鉛酸
化物(以下、InX2ZnY2OZ2(X2、Y2、およびZ2は0よりも大きい実数)
とする。)と、ガリウム酸化物(以下、GaOX3(X3は0よりも大きい実数)とする
。)、またはガリウム亜鉛酸化物(以下、GaX4ZnY4OZ4(X4、Y4、および
Z4は0よりも大きい実数)とする。)などと、に材料が分離することでモザイク状とな
り、モザイク状のInOX1、またはInX2ZnY2OZ2が、膜中に均一に分布した
構成(以下、クラウド状ともいう。)である。
またはInOX1が主成分である領域とが、混合している構成を有する複合酸化物半導体
である。なお、本明細書において、例えば、第1の領域の元素Mに対するInの原子数比
が、第2の領域の元素Mに対するInの原子数比よりも大きいことを、第1の領域は、第
2の領域と比較して、Inの濃度が高いとする。
合がある。代表例として、InGaO3(ZnO)m1(m1は自然数)、またはIn(
1+x0)Ga(1-x0)O3(ZnO)m0(-1≦x0≦1、m0は任意数)で表
される結晶性の化合物が挙げられる。
igned crystalline)構造を有する。なお、CAAC構造とは、複数の
IGZOのナノ結晶がc軸配向を有し、かつa-b面においては配向せずに連結した結晶
構造である。
a、Zn、およびOを含む材料構成において、一部にGaを主成分とするナノ粒子状に観
察される領域と、一部にInを主成分とするナノ粒子状に観察される領域とが、それぞれ
モザイク状にランダムに分散している構成をいう。従って、CAC-OSにおいて、結晶
構造は副次的な要素である。
例えば、Inを主成分とする膜と、Gaを主成分とする膜との2層からなる構造は、含ま
ない。
主成分である領域とは、明確な境界が観察できない場合がある。
、ホウ素、シリコン、チタン、鉄、ニッケル、ゲルマニウム、ジルコニウム、モリブデン
、ランタン、セリウム、ネオジム、ハフニウム、タンタル、タングステン、またはマグネ
シウムなどから選ばれた一種、または複数種が含まれている場合、CAC-OSは、一部
に該金属元素を主成分とするナノ粒子状に観察される領域と、一部にInを主成分とする
ナノ粒子状に観察される領域とが、それぞれモザイク状にランダムに分散している構成を
いう。
ができる。また、CAC-OSをスパッタリング法で形成する場合、成膜ガスとして、不
活性ガス(代表的にはアルゴン)、酸素ガス、及び窒素ガスの中から選ばれたいずれか一
つまたは複数を用いればよい。また、成膜時の成膜ガスの総流量に対する酸素ガスの流量
比は低いほど好ましく、例えば酸素ガスの流量比を0%以上30%未満、好ましくは0%
以上10%以下とすることが好ましい。
とつであるOut-of-plane法によるθ/2θスキャンを用いて測定したときに
、明確なピークが観察されないという特徴を有する。すなわち、X線回折から、測定領域
のa-b面方向、およびc軸方向の配向は見られないことが分かる。
射することで得られる電子線回折パターンにおいて、リング状に輝度の高い領域と、該リ
ング領域に複数の輝点が観測される。従って、電子線回折パターンから、CAC-OSの
結晶構造が、平面方向、および断面方向において、配向性を有さないnc(nano-c
rystal)構造を有することがわかる。
分光法(EDX:Energy Dispersive X-ray spectros
copy)を用いて取得したEDXマッピングにより、GaOX3が主成分である領域と
、InX2ZnY2OZ2、またはInOX1が主成分である領域とが、偏在し、混合し
ている構造を有することが確認できる。
ZO化合物と異なる性質を有する。つまり、CAC-OSは、GaOX3などが主成分で
ある領域と、InX2ZnY2OZ2、またはInOX1が主成分である領域と、に互い
に相分離し、各元素を主成分とする領域がモザイク状である構造を有する。
などが主成分である領域と比較して、導電性が高い領域である。つまり、InX2ZnY
2OZ2、またはInOX1が主成分である領域を、キャリアが流れることにより、酸化
物半導体としての導電性が発現する。従って、InX2ZnY2OZ2、またはInOX
1が主成分である領域が、酸化物半導体中にクラウド状に分布することで、高い電界効果
移動度(μ)が実現できる。
1が主成分である領域と比較して、絶縁性が高い領域である。つまり、GaOX3などが
主成分である領域が、酸化物半導体中に分布することで、リーク電流を抑制し、良好なス
イッチング動作を実現できる。
InX2ZnY2OZ2、またはInOX1に起因する導電性とが、相補的に作用するこ
とにより、高いオン電流(Ion)、および高い電界効果移動度(μ)を実現することが
できる。
ィスプレイをはじめとするさまざまな半導体装置に最適である。
ときのドレイン電流をいう。オン状態(オンと略す場合もある)とは、特に断りがない場
合、nチャネル型トランジスタでは、ゲートとソースの間の電圧(VG)がしきい値電圧
(Vth)以上の状態、pチャネル型トランジスタでは、VGがVth以下の状態をいう
。例えば、nチャネル型のトランジスタのオン電流とは、VGがVth以上のときのドレ
イン電流を言う。また、トランジスタのオン電流は、ドレインとソースの間の電圧(VD
)に依存する場合がある。
ときのドレイン電流をいう。オフ状態(オフと略す場合もある)とは、特に断りがない場
合、nチャネル型トランジスタでは、VGがVthよりも低い状態、pチャネル型トラン
ジスタでは、VGがVthよりも高い状態をいう。例えば、nチャネル型のトランジスタ
のオフ電流とは、VGがVthよりも低いときのドレイン電流を言う。トランジスタのオ
フ電流は、VGに依存する場合がある。従って、トランジスタのオフ電流が10-21A
未満である、とは、トランジスタのオフ電流が10-21A未満となるVGの値が存在す
ることを言う場合がある。
電流は、特に記載がない場合、VDの絶対値が0.1V、0.8V、1V、1.2V、1
.8V、2.5V、3V、3.3V、10V、12V、16V、または20Vにおけるオ
フ電流を表す場合がある。または、当該トランジスタが含まれる半導体装置等において使
用されるVDにおけるオフ電流を表す場合がある。
を、「ソースまたはドレインの一方」(又は第1電極、又は第1端子)と表記し、ソース
とドレインとの他方を「ソースまたはドレインの他方」(又は第2電極、又は第2端子)
と表記している。これは、トランジスタのソースとドレインは、トランジスタの構造又は
動作条件等によって変わるためである。なおトランジスタのソースとドレインの呼称につ
いては、ソース(ドレイン)端子や、ソース(ドレイン)電極等、状況に応じて適切に言
い換えることができる。
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。
、など)であるとする。
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。
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。
C2 容量素子
FD1‐FD3 ノード
M1‐M9 トランジスタ
M11、M12 トランジスタ
P1、P2 期間
PC1、PC2 配線
R2 抵抗素子
T0‐T5 時刻
10 情報端末
11 表示画素
12 表示画素アレイ
13 検知画素アレイ
14 ゲートドライバ
15 ソースドライバ
16 表示領域
17 枠
18、19 領域
21 マルチプレクサ
22 A/Dコンバータ
23 論理回路
24 ホスト
30 表示パネル
31 上部カバー
32 タッチパネル
33 フレーム
34 プリント基板
35 バッテリー
36 下部カバー
110、120 画素回路
130 検知画素
170 発光素子
171、172 導電層
173 EL層
180 液晶素子
181、182 配向膜
183 液晶
190 歪センサ素子
191 導電層
192a、192b 導電層
200 フィルム
201 接着層
202 接続体
211‐216 絶縁層
220‐225 絶縁層
231 半導体層
241 着色層
251、252 接続部
260 接続層
271‐273 トランジスタ
300 フィルム
301 偏光板
302 接着層
303 接続体
311 着色層
312 遮光層
313、314 絶縁層
321‐323 導電層
330 開口
350 FPC
Claims (4)
- 表示部を有し、
前記表示部は、歪センサと重なる第1の領域を有し、
前記第1の領域において、前記歪センサ上方に位置した発光素子と、前記発光素子上方に位置した反射型の液晶素子と、を有する情報端末であって、
前記情報端末が曲げられずに前記歪センサが前記第1の領域の歪を検知しないときに、前記第1の領域では前記発光素子の発光が視認され、
前記情報端末が曲げられて前記歪センサが前記第1の領域の歪を検知したときに、前記第1の領域では前記反射型の液晶素子の反射光が視認される情報端末。 - 表示部を有し、
前記表示部は、歪センサと重なる第1の領域を有し、
前記第1の領域において、前記歪センサ上方に位置した発光素子と、前記発光素子上方に位置した反射型の液晶素子と、を有する情報端末であって、
前記情報端末が曲げられずに前記歪センサが前記第1の領域の歪を検知しないときに、前記第1の領域では前記反射型の液晶素子の反射光が視認され、
前記情報端末が曲げられて前記歪センサが前記第1の領域の歪を検知したときに、前記第1の領域では前記発光素子の発光が視認される情報端末。 - 請求項1または請求項2において、
前記歪センサは、金属薄膜抵抗素子を有する情報端末。 - 請求項1または請求項2において、前記歪センサは、圧電素子を有する情報端末。
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