TWI673692B - 顯示裝置及其驅動方法 - Google Patents
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- H10K59/121—Active-matrix OLED [AMOLED] displays characterised by the geometry or disposition of pixel elements
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-
- H—ELECTRICITY
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-
- H—ELECTRICITY
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- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K59/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
- H10K59/80—Constructional details
- H10K59/8791—Arrangements for improving contrast, e.g. preventing reflection of ambient light
- H10K59/8792—Arrangements for improving contrast, e.g. preventing reflection of ambient light comprising light absorbing layers, e.g. black layers
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/549—Organic PV cells
Landscapes
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Abstract
本發明的一個方式提供一種可見度高的撓性顯示裝置。該撓性顯示裝置包括第一基板、第二基板、第一元件層以及第二元件層,第一元件層設置在第一基板與第二基板之間,第二元件層設置在第一基板與第二基板之間,第一元件層及第二元件層都具有彼此重疊的區域,第一基板及第二基板具有撓性,第一元件層包括顯示元件及第一電路,顯示元件與第一電路電連接,第二元件層包括感測器元件,感測器元件能夠檢測出變形。
Description
本發明的一個方式係關於一種半導體裝置及使用該半導體裝置的顯示裝置。
本發明的一個方式不侷限於上述技術領域。本說明書等所公開的發明的一個方式的技術領域係關於物體、方法或製造方法。本發明的一個方式係關於製程(process)、機器(machine)、產品(manufacture)、程式(program)或組合物(composition of matter)。由此,更明確而言,作為本說明書所公開的本發明的一個方式的技術領域的一個例子可以舉出半導體裝置、顯示裝置、液晶顯示裝置、發光裝置、照明設備、蓄電裝置、記憶體裝置、這些裝置的驅動方法或者這些裝置的製造方法。
注意,在本說明書等中,半導體裝置是指藉由利用半導體特性而工作的所有裝置。電晶體、半導體電路是半導體裝置的一個方式。另外,記憶體裝置、顯示裝置、電子裝置有時包括半導體裝置。
使用半導體薄膜的電晶體被廣泛地應用於如積體電路或顯示裝置等電子裝置。作為可以應用於該電晶體的半導體薄膜,矽類半導體材料被周知,而作為其他材料,氧化物半導體受到關注。
例如,專利文獻1公開了一種電晶體,該電晶體的活性層包括包含銦(In)、鎵(Ga)及鋅(Zn)的非晶氧化物半導體。
另外,在顯示裝置中,除了薄型輕量化以外,撓性及耐衝擊性的提高也被期待。例如,專利文獻2公開了在薄膜基板上具備用作切換元件的電晶體及有機EL元件的撓性主動矩陣型發光裝置。
[專利文獻1]日本專利申請公開第2006-165528號公報
[專利文獻2]日本專利申請公開第2003-174153號公報
撓性顯示裝置被期待藉由有效地利用其撓性而應用於各種裝置,例如用於曲面顯示器等。但是,在進行顯示工作時使形狀變化或形狀產生變化的顯示器有時可見度降低。
因此,本發明的一個方式的目的之一是提供一種可見度高的顯示裝置。另外,本發明的目的之一是提供一種撓性顯示裝置。另外,本發明的目的之一是提供一種輕量的顯示裝置。另外,本發明的目的之一是提供一種可靠性高的顯示裝置。另外,本發明的目的之一是提供一種新穎的顯示裝置等。另外,本發明的目的之一是提供一種上述顯示裝置的工作方法。另外,本發明的目的之一是提供一種用來使上述顯示裝置工作的程式。另外,本發明的目的之一是提供一種新穎的半導體裝置等。另外,本發明的目的之一是提供一種該半導體裝置等的工作方法。本發明的目的之一是提供一種用來使該半導體裝置等工作的程式。
注意,這些目的的記載不妨礙其他目的的存在。本發明的一個方式並不需要實現所有上述目的。另外,從說明書、圖式以及申請專利範圍等的記載中可明顯看出上述目的以外的目的,並可以從說明書、圖式以及申請專利範圍等的記載中抽出上述目的以外的目的。
本發明的一個方式係關於一種具有變形感測器的撓性顯示裝置。
本發明的一個方式是一種顯示裝置,包括第一基板、第二基板、第一元件層以及第二元件層,第一元件層設置在第一基板與第二基板之間,第二元件層設置在第一基板與第二基板之間,第一元件層及第二元件層都具有彼此重疊的區域,第一基板及第二基板具有撓性,第一元件層包括顯示元件及第一電路,顯示元件與第一電路電連接,第二元件層包括感測器元件,感測器元件能夠檢測出第一基板或第二基板的變形。
注意,在本說明書中使用的“第一”、“第二”等序數詞是為了方便識別構成要素而附加的,而不是為了在數目上進行限定的。
第二元件層也可以包括第二電路,第二電路也可以與感測器元件電連接。
本發明的其他方式是一種顯示裝置,包括第一基板、第二基板以及元件層,元件層設置在第一基板與第二基板之間,第一基板及第二基板具有撓性,元件層包括顯示元件、感測器元件、第一電路以及第二電路,顯示元件與第一電路電連接,感測器元件與第二電路電連接,感測器元件能夠檢測出第一基板或第二基板的變形。
第一電路及第二電路都可以包括包含氧化物半導體的通道形成區域的電晶體。
氧化物半導體較佳為包含In、Zn及M(M為Al、Ti、Ga、Sn、Y、Zr、La、Ce、Nd或Hf)。
氧化物半導體較佳為包含c軸配向的結晶。
作為感測器元件,可以使用金屬片電阻元件。
作為顯示元件,可以使用有機EL元件。
本發明的其他一個方式是一種顯示裝置的工作方法,包括如下步驟:獲得影像資料並形成虛擬畫面的第一步驟;獲得顯示部的形狀資料並形成三維形狀模型的第二步驟;獲得觀察者的位置資料,將三維形狀模型視作二維的顯示部並對該顯示部分配座標的第三步驟;計算出顯示
部中觀察者觀察不到的部分的第四步驟;將虛擬畫面的座標轉換為二維的顯示部的座標的第五步驟;以及將經過第五步驟獲得的影像資料輸出到顯示部的第六步驟。
本發明的其他一個方式是一種顯示裝置的工作方法,包括如下步驟:獲得影像資料並形成虛擬畫面的第一步驟;檢測出顯示裝置及觀察者的狀況的第二步驟;獲得顯示部的形狀資料並形成三維形狀模型的第三步驟;獲得觀察者的位置資料,將三維形狀模型視作二維的顯示部並對該顯示部分配座標的第四步驟;計算出顯示部中觀察者觀察不到的部分的第五步驟;將虛擬畫面的座標轉換為二維的顯示部的座標的第六步驟;以及將經過第六步驟獲得的影像資料輸出到顯示部的第七步驟,該顯示裝置依次進行第二步驟至第七步驟。
檢測出顯示裝置及觀察者的狀況的第二步驟包括如下步驟:判斷顯示部的形狀有沒有變化的第八步驟;判斷觀察者的位置有沒有變化的第九步驟;以及判斷有沒有發出影像變更命令的第十步驟,在第八步驟中,當顯示部的形狀有變化時進入第三步驟,當顯示部的形狀沒有變化時進入第九步驟,在第九步驟中,當觀察者的位置有變化時進入第四步驟,當觀察者的位置沒有變化時進入第十步驟,在第十步驟中,當發出有影像變更命令時進入第一步驟,在進行完第一步驟之後進入第六步驟,而當沒有發出影像變更命令時也可以返回第二步驟。
在上述顯示裝置的工作方法的一個方式中,也可以從第七步驟返回第二步驟。
藉由利用本發明的一個方式,可以提供一種可見度高的顯示裝置。此外,可以提供一種撓性顯示裝置。此外,可以提供一種輕量的顯示裝置。此外,可以提供一種可靠性高的顯示裝置。此外,可以提供一種新穎的顯示裝置等。此外,可以提供一種上述顯示裝置的工作方法。此外,可以提供一種用來使上述顯示裝置工作的程式。此外,可以提供一種
新穎的半導體裝置等。此外,可以提供一種該半導體裝置等的工作方法。此外,可以提供一種用來使該半導體裝置等工作的程式。
注意,這些效果的記載不妨礙其他效果的存在。注意,本發明的一個方式並不需要具有所有上述效果。另外,從說明書、圖式、申請專利範圍等的記載可明顯看出這些效果外的效果,而可以從說明書、圖式、申請專利範圍等的記載中抽出這些效果外的效果。
14‧‧‧視窗部
16‧‧‧基體材料
17‧‧‧保護基體材料
17p‧‧‧保護層
19‧‧‧檢測電路
41‧‧‧基板
42‧‧‧基板
50‧‧‧元件層
51‧‧‧元件層
52‧‧‧元件層
71‧‧‧電路
72‧‧‧電路
73‧‧‧電路
74‧‧‧電路
80‧‧‧像素部
81‧‧‧像素
82‧‧‧變形感測器元件
91‧‧‧變形感測器電路部
92‧‧‧像素電路部
92a‧‧‧像素電路部
92d‧‧‧像素電路部
100‧‧‧輸入裝置
300‧‧‧顯示裝置
302‧‧‧區域
303‧‧‧區域
304‧‧‧區域
305‧‧‧區域
306‧‧‧區域
312‧‧‧密封材料
316‧‧‧FPC
321a‧‧‧絕緣膜
321b‧‧‧絕緣膜
334‧‧‧絕緣膜
336‧‧‧彩色層
338‧‧‧遮光層
340‧‧‧電容元件
341‧‧‧電極
342‧‧‧電極
350‧‧‧電晶體
352‧‧‧電晶體
354‧‧‧電晶體
354a‧‧‧電晶體
354b‧‧‧電晶體
360‧‧‧連接電極
364‧‧‧絕緣膜
366‧‧‧絕緣層
368‧‧‧絕緣膜
370‧‧‧平坦化絕緣膜
371‧‧‧平坦化絕緣膜
372‧‧‧導電膜
374‧‧‧導電膜
380‧‧‧異方性導電膜
430‧‧‧絕緣膜
432‧‧‧密封層
446‧‧‧EL層
480‧‧‧有機EL元件
501‧‧‧電晶體
502‧‧‧電晶體
503‧‧‧電晶體
504‧‧‧電晶體
505‧‧‧電晶體
510‧‧‧可變電阻元件
520‧‧‧電阻元件
530‧‧‧佈線
540‧‧‧佈線
545‧‧‧佈線
550‧‧‧佈線
560‧‧‧佈線
570‧‧‧佈線
580‧‧‧佈線
590‧‧‧佈線
610‧‧‧電容元件
620‧‧‧有機EL元件
625‧‧‧液晶元件
630‧‧‧選擇器
640‧‧‧電晶體
650‧‧‧電晶體
660‧‧‧放大器
670‧‧‧類比-數位轉換器
700‧‧‧觸控面板
701‧‧‧顯示部
702‧‧‧像素
702B‧‧‧子像素
702G‧‧‧子像素
702R‧‧‧子像素
703g‧‧‧掃描線驅動電路
710‧‧‧基體材料
711‧‧‧佈線
719‧‧‧端子
767p‧‧‧防反射層
800‧‧‧檢測單元
900‧‧‧基板
915‧‧‧絕緣膜
920‧‧‧閘極電極層
921‧‧‧導電膜
930‧‧‧閘極絕緣膜
931‧‧‧絕緣膜
932‧‧‧絕緣膜
933‧‧‧絕緣膜
940‧‧‧氧化物半導體層
941a‧‧‧氧化物半導體層
941b‧‧‧氧化物半導體層
942a‧‧‧氧化物半導體層
942b‧‧‧氧化物半導體層
942c‧‧‧氧化物半導體層
950‧‧‧源極電極層
951‧‧‧源極區域
960‧‧‧汲極電極層
961‧‧‧汲極區域
970‧‧‧絕緣膜
975‧‧‧絕緣膜
980‧‧‧絕緣膜
990‧‧‧絕緣膜
5000‧‧‧顯示裝置
5001‧‧‧顯示部
5002‧‧‧變形感測器部
5010‧‧‧電路
5020‧‧‧電路
5030‧‧‧電路
5040‧‧‧影像信號輸出裝置
5050‧‧‧電路
5060‧‧‧控制裝置
6000‧‧‧資料處理裝置
6001‧‧‧外殼
6002‧‧‧鉸鏈
6010‧‧‧算術裝置
6010A‧‧‧天線
6010B‧‧‧電池
6020‧‧‧輸入/輸出裝置
6030‧‧‧顯示部
6031‧‧‧區域
6045‧‧‧按鈕
7100‧‧‧可攜式資訊終端
7101‧‧‧外殼
7102‧‧‧顯示部
7105‧‧‧揚聲器
7106‧‧‧麥克風
7107‧‧‧相機
7200‧‧‧大型顯示器
7201‧‧‧外殼
7202‧‧‧顯示部
7203‧‧‧感測器
7300‧‧‧袖標
7301‧‧‧筒狀體
7302‧‧‧顯示部
7400‧‧‧衣服
7401‧‧‧布料
7402‧‧‧顯示部
8000‧‧‧顯示模組
8001‧‧‧上蓋
8002‧‧‧下蓋
8003‧‧‧FPC
8004‧‧‧觸控面板
8005‧‧‧FPC
8006‧‧‧顯示面板
8007‧‧‧背光源
8008‧‧‧光源
8009‧‧‧框架
8010‧‧‧印刷電路板
8011‧‧‧電池
A‧‧‧節點
BM‧‧‧遮光層
C‧‧‧檢測元件
CFB,CFG,CFR‧‧‧彩色層
CM‧‧‧電極
CONV‧‧‧轉換器
CS‧‧‧佈線
DL‧‧‧信號線
FPC1,FPC2‧‧‧撓性基板
G1‧‧‧掃描線
ML‧‧‧佈線
M1,M2,M3‧‧‧電晶體
ND1,ND2‧‧‧節點
OUT‧‧‧端子
RES‧‧‧佈線
VPI‧‧‧佈線
VPO‧‧‧佈線
VRES‧‧‧佈線
WOS,WSD‧‧‧寬度
在圖式中:圖1A和圖1B是說明顯示裝置的剖面圖;圖2A和圖2B是說明顯示裝置的俯視圖;圖3A和圖3B是說明顯示裝置的剖面圖及變形感測器元件的俯視圖;圖4是說明顯示裝置的剖面圖;圖5是說明顯示裝置的方塊圖;圖6A至圖6F是說明顯示方式的圖;圖7A和圖7B是說明顯示方式的圖;圖8A和圖8B是說明變形感測器電路的圖;圖9是說明變形感測器電路及像素電路的圖;圖10是說明變形感測器電路及像素電路的圖;圖11是說明變形感測器電路及像素電路的圖;圖12是說明變形感測器電路及像素電路的圖;圖13是說明讀出電路的圖;圖14是說明變形感測器電路及像素電路的圖;圖15是說明變形感測器電路及像素電路的圖;圖16A和圖16B是說明電晶體的剖面圖;圖17A和圖17B是說明電晶體的剖面圖;
圖18A和圖18B是說明電晶體的剖面圖;圖19A和圖19B是說明電晶體的剖面圖;圖20A和圖20B是說明電晶體的剖面圖;圖21A和圖21B是說明電晶體的剖面圖;圖22A和圖22B是說明電晶體的剖面圖;圖23A和圖23B是說明電晶體的剖面圖;圖24A和圖24B是說明電晶體的俯視圖;圖25是說明顯示模組的透視圖;圖26A至圖26B是顯示觸控面板的一個例子的圖;圖27A是示出檢測電路的結構的圖,圖27B1和圖27B2是示出轉換器的結構的圖,圖27C是示出其驅動方法的一個例子的圖;圖28A至圖28C是示出檢測電路的一個例子的圖;圖29是說明觸控面板的剖面圖;圖30A至圖30C是說明資料處理裝置的結構的圖;圖31A至圖31D是說明電子裝置的圖;圖32是說明顯示裝置的工作的圖;圖33是說明顯示裝置的工作的流程圖;圖34是說明顯示裝置的工作的流程圖;圖35是說明顯示裝置的工作的流程圖。
參照圖式對實施方式進行詳細的說明。注意,本發明不侷限於下面的說明,所屬技術領域的普通技術人員可以很容易地理解一個事實就是其方式及詳細內容在不脫離本發明的精神及其範圍的情況下可以被變換為各種各樣的形式。因此,本發明不應該被解釋為僅侷限在以下所示的實施方式所記載的內容中。注意,在以下說明的發明的結構中,在不同
的圖式中共同使用相同的元件符號來表示相同的部分或具有相同功能的部分,而省略其重複說明。注意,有時在不同的圖式中適當地省略或改變相同構成要素的陰影。
注意,在本說明書等中,當明確地記載為“X與Y連接”時,包括X與Y電連接的情況、X與Y在功能上連接的情況以及X與Y直接連接的情況。這裡,X和Y為物件(例如,裝置、元件、電路、佈線、電極、端子、導電膜和層等)。因此,不侷限於圖式或文中所示的連接關係等規定的連接關係,還包括圖式或文中所示的連接關係以外的連接關係。
作為X與Y電連接的情況的一個例子,例如可以在X與Y之間連接一個以上的能夠電連接X與Y的元件(例如開關、電晶體、電容元件、電感器、電阻元件、二極體、顯示元件、發光元件和負載等)。另外,開關具有控制開啟和關閉的功能。換言之,藉由使開關處於導通狀態(開啟狀態)或非導通狀態(關閉狀態)來控制是否使電流流過。或者,開關具有選擇並切換電流路徑的功能。
作為X與Y在功能上連接的情況的一個例子,例如可以在X與Y之間連接一個以上的能夠在功能上連接X與Y的電路(例如,邏輯電路(反相器、NAND電路、NOR電路等)、信號轉換電路(DA轉換電路、AD轉換電路、伽瑪校正電路等)、電位位準轉換電路(電源電路(升壓電路、降壓電路等)、改變信號的電位位準的位準轉移電路等)、電壓源、電流源、切換電路、放大電路(能夠增大信號振幅或電流量等的電路、運算放大器、差動放大電路、源極隨耦電路、緩衝電路等)、信號產生電路、記憶體電路、控制電路等)。注意,例如,即使在X與Y之間夾有其他電路,當從X輸出的信號傳送到Y時,也可以說X與Y在功能上是連接著的。
此外,當明確地記載為“X與Y連接”時,包括如下情況:X與Y電連接的情況(換言之,以中間夾有其他元件或其他電路的方式連接X與Y的情況);X與Y在功能上連接的情況(換言之,以中間夾有其他元
件或其他電路的方式在功能上連接X與Y的情況);以及X與Y直接連接的情況(換言之,以中間不夾有其他元件或其他電路的方式連接X與Y的情況)。換言之,當明確記載為“電連接”時,與只明確記載為“連接”的情況相同。
另外,即使圖式示出在電路圖上獨立的構成要素彼此電連接,也有一個構成要素兼有多個構成要素的功能的情況。例如,在佈線的一部分被用作電極時,一個導電膜兼有佈線和電極的兩個構成要素的功能。因此,本說明書中的“電連接”的範疇內還包括這種一個導電膜兼有多個構成要素的功能的情況。
注意,例如,在電晶體的源極(或第一端子等)藉由Z1(或沒有藉由Z1)與X電連接,電晶體的汲極(或第二端子等)藉由Z2(或沒有藉由Z2)與Y電連接的情況下以及在電晶體的源極(或第一端子等)與Z1的一部分直接連接,Z1的另一部分與X直接連接,電晶體的汲極(或第二端子等)與Z2的一部分直接連接,Z2的另一部分與Y直接連接的情況下,可以描述為如下。
例如,可以表達為“X、Y、電晶體的源極(或第一端子等)及電晶體的汲極(或第二端子等)互相電連接,X、電晶體的源極(或第一端子等)、電晶體的汲極(或第二端子等)及Y依次電連接”。或者,可以表達為“電晶體的源極(或第一端子等)與X電連接,電晶體的汲極(或第二端子等)與Y電連接,X、電晶體的源極(或第一端子等)、電晶體的汲極(或第二端子等)及Y依次電連接”。或者,可以表達為“X藉由電晶體的源極(或第一端子等)及汲極(或第二端子等)與Y電連接,X、電晶體的源極(或第一端子等)、電晶體的汲極(或第二端子等)、Y依次設置為相互連接”。藉由使用與這種例子相同的表達方法規定電路結構中的連接順序,可以區別電晶體的源極(或第一端子等)與汲極(或第二端子等)而決定技術範圍。注意,這種表達方法只是一個例子而已,不侷限
於上述表達方法。在此,X、Y、Z1及Z2為物件(例如,裝置、元件、電路、佈線、電極、端子、導電膜和層等)。
另外,根據情況或狀態,可以互相調換“膜”和“層”。例如,有時可以將“導電層”調換為“導電膜”。此外,有時可以將“絕緣膜”調換為“絕緣層”。
實施方式1
在本實施方式中,參照圖式對本發明的一個方式的顯示裝置進行說明。
注意,本說明書中的顯示裝置是指影像顯示裝置或光源(包括照明設備等)。另外,顯示裝置還包括:安裝有諸如FPC或TCP(Tape Carrier Package:捲帶式封裝)的連接器的模組;在TCP的端部設置有印刷線路板的模組;或者藉由COG方式將驅動電路直接安裝到顯示元件的模組。
本發明的一個方式的顯示裝置具有撓性。注意,“具有撓性”是指能夠彎曲或扭曲。
圖1A是說明本發明的一個方式的顯示裝置的剖面的示意圖。圖1A所示的顯示裝置包括第一基板41、第二基板42以及元件層50。該元件層50設置在第一基板41與第二基板42之間。
第一基板41及第二基板42具有撓性。為了防止起因於熱膨脹的基板的翹曲,第一基板41及第二基板42較佳為使用相同材料及相同厚度的基板。此外,該兩個基板與元件層50可以使用未圖示的黏合層貼合。
元件層50包括顯示元件、變形感測器元件、與該顯示元件電連接的第一電路以及與該變形感測器元件電連接的第二電路。藉由使本發明的一個方式的顯示裝置包括變形感測器元件,可以檢測出第一基板41及/或第二基板42的變形。由此,可以使顯示裝置自我檢測出顯示部的形狀,並按照該形狀進行適當的顯示。
顯示元件典型地可以使用有機EL元件。另外,也可以使用
無機EL元件代替有機EL元件。也可以使用液晶元件。例如,藉由組合液晶元件與反射電極,可以形成反射型顯示裝置。另外,藉由組合液晶元件與有機EL元件等薄型光源,可以形成透過型顯示裝置。此外,藉由組合液晶元件、反射電極及薄型光源,可以形成半透過型顯示裝置。
變形感測器元件典型地可以使用金屬片電阻元件。根據該金屬片電阻元件的電阻變化量,可以檢測出設置有該金屬片電阻元件的區域附近的變形的量。另外,變形感測器元件也可以使用壓電元件。該壓電元件可以使用鈦酸鋇、鋯鈦酸鉛、氧化鋅等具有壓電體的元件。
與上述顯示元件電連接的第一電路可以被用作像素電路。如果顯示元件為有機EL元件,例如可以採用包括兩個電晶體及一個電容元件的電路結構。如果顯示元件為液晶元件,可以採用包括一個電晶體及一個電容元件的電路結構。
與上述變形感測器元件電連接的第二電路具有讀出上述變形感測器元件的電阻變化量的功能。該電路例如可以採用包括兩個或三個電晶體的結構。
此外,本發明的一個方式的顯示裝置也可以採用圖1B所示的結構。圖1B所示的顯示裝置包括第一基板41、第二基板42、第一元件層51以及第二元件層52。第一元件層51及第二元件層52設置在第一基板41與第二基板42之間。
第一元件層51包括顯示元件及與該顯示元件電連接的第一電路。第二元件層52包括變形感測器元件。具有讀出該變形感測器元件的電阻變化量的功能的第二電路可以設置在該顯示裝置的外部。第二電路既可以包括在第二元件層52中,也可以包括在第一元件層51。
圖2A是本發明的一個方式的顯示裝置中的像素部80及各驅動電路的俯視圖的一個例子。
像素部80包括以矩陣狀設置的像素81及變形感測器元件
82。像素81包括上述顯示元件及第一電路。第一電路與電路71及電路72電連接。電路71例如可以被用作信號線驅動電路(源極驅動器)。電路72例如可以被用作掃描線驅動電路(閘極驅動器)。
變形感測器元件82以包含在一部分像素81中或者與一部分像素81重疊的方式設置。例如,如圖2A和圖2B所示,可以對在水平垂直方向上彼此相鄰的每四個像素設置一個變形感測器元件82。由於像素81的間距非常小,所以為了檢測像素部80的變形,只要將變形感測器元件82按每多個像素81進行設置就足夠了。當然,也可以設置與全部的像素81的個數相同或相同個數以上的變形感測器元件82。
上述第二電路可以包含在像素81中。此外,可以與像素81重疊地設置上述第二電路。此外,上述第二電路可以設置在外部。電路73及電路74是選擇變形感測器元件82的電路以及讀出信號的電路。也可以使電路73和電路74中的任一包含第二電路。
圖2B僅示出配置在像素部80的變形感測器元件82。橫向箭頭表示以可以檢測出紙面水平方向的變形的方式配置的變形感測器元件,縱向箭頭表示以可以檢測出紙面垂直方向的變形的方式配置的變形感測器元件。在金屬片電阻元件中檢測出長軸方向的變形(彎曲),因此藉由如圖2B所示以交替改變金屬片電阻元件的方向配置金屬片電阻元件,對在水平方向及垂直方向上的形狀的變化都可以準確地讀出其變化的資料。當可以唯讀出在水平方向上的變化或者可以唯讀出在垂直方向上的變化時,在只對應該方向的方向上配置變形感測器元件82即可。此外,也可以將在對應水平方向的方向上的變形感測器元件與在對應垂直方向的方向上的變形感測器元件重疊而配置。
圖3A是將有機EL元件用於顯示元件的顯示裝置的剖面圖的一個例子。注意,在圖3A中,示出像素81的顯示元件所包括的區域302、包括變形感測器元件82的區域303、包括電路71的區域304以及FPC
(Flexible printed circuit:撓性印刷電路)連接區域305各具有的典型結構的一部分。此外,圖3B是變形感測器元件82的俯視圖,變形感測器元件82可以檢測出箭頭方向上的形狀變化。注意,雖然未圖示,但是包括電路72至電路74的區域也可以採用與區域304同樣的結構。
圖3A所示的顯示裝置是圖1A所示的顯示裝置的一個例子,其中依次層疊有第一基板41、絕緣膜321a、元件層50、絕緣膜321b以及第二基板42。此外,也可以在第一基板41與絕緣膜321a之間及在絕緣膜321b與第二基板42之間設置有未圖示的黏合層等。另外,也可以設置有觸控感測器。
絕緣膜321a及絕緣膜321b可以使用氧化矽膜、氧氮化矽膜、氮化矽膜或氮氧化矽膜的單層或者上述膜的疊層。
在圖3A中,元件層50包括電晶體350、電晶體352、電晶體354、變形感測器元件82、絕緣膜364、絕緣膜368、平坦化絕緣膜370、連接電極360、導電膜372、導電膜374、絕緣膜334、密封層432、彩色層336(濾色片)、遮光層338(黑矩陣)。另外,元件層50由第一基板41、第二基板42、密封層432及密封材料312密封。注意,元件層50有時不包括上述構成要素的一部分,有時還包括上述構成要素以外的構成要素。
作為絕緣膜364,例如可以使用氧化矽、氧氮化矽等。較佳為使用氧含量超過化學計量組成的氧化物絕緣膜來形成絕緣膜364。絕緣膜368具有能夠阻擋氧、氫、水、鹼金屬、鹼土金屬等的功能。例如,較佳為使用氮化絕緣膜等。
另外,作為平坦化絕緣膜370,可以使用具有耐熱性的有機材料如聚醯亞胺樹脂、丙烯酸樹脂、聚醯亞胺醯胺樹脂、苯并環丁烯類樹脂、聚醯胺樹脂、環氧樹脂等。也可以藉由層疊多個由這些材料形成的絕緣膜,形成平坦化絕緣膜370。
在區域302中,電晶體350為第一電路所包括的電晶體,
與有機EL元件480電連接。有機EL元件480包括導電膜372、EL層446以及導電膜374。圖3A所示的顯示裝置藉由有機EL元件480所包括的EL層446發射光可以顯示影像。
在平坦化絕緣膜370上的導電膜372上設置有絕緣膜430。絕緣膜430覆蓋導電膜372的一部分。當導電膜372使用對EL層446所發射的光的反射率高的導電膜而導電膜374使用對EL層446所發射的光的透光性高的導電膜時,可以使有機EL元件480具有頂部發射結構。另外,當導電膜372使用對該光的透光性高的導電膜而導電膜374使用對該光的反射率高的導電膜時,可以使有機EL元件480具有底部發射結構。另外,當導電膜372及導電膜374兩者使用對該光的透光性高的導電膜時,可以使有機EL元件480具有雙面發射結構。
作為絕緣膜430,例如,可以使用有機樹脂或無機絕緣材料。作為有機樹脂,例如,可以使用聚醯亞胺樹脂、聚醯胺樹脂、丙烯酸樹脂、矽氧烷樹脂、環氧樹脂或酚醛樹脂等。作為無機絕緣材料,例如,可以使用氧化矽、氧氮化矽等。
在與有機EL元件480重疊的位置上設置有彩色層336,在與絕緣膜430重疊的位置上設置有遮光層338。彩色層336及遮光層338被絕緣膜334覆蓋。由密封層432填充有機EL元件480與絕緣膜334之間的空間。
作為密封層432,可以使用具有撓性的固體密封材料。例如,作為密封材料可以使用玻璃粉等玻璃材料或者兩液混合型樹脂等在常溫下固化的固化樹脂、光硬化性樹脂、熱固性樹脂等樹脂材料。
注意,雖然例示出在圖3A所示的顯示裝置中設置彩色層336的結構,但是並不侷限於此。例如,當選擇性地形成發光色不同的EL層446時,也可以採用不設置彩色層336的結構。彩色層336的顏色不侷限於RGB(R表示紅色,G表示綠色,B表示藍色)的三種顏色。例如,
可以由R像素、G像素、B像素及W(白色)像素的四個像素構成。或者,如PenTile排列那樣,也可以由RGB中的兩個顏色構成一個顏色要素,並根據顏色要素選擇不同的兩個顏色來構成。或者可以對RGB追加黃色(yellow)、青色(cyan)、洋紅色(magenta)等中的一種以上的顏色。另外,顏色要素的各點的顯示區域的大小可以不同。但是,所公開的發明不侷限於彩色顯示的顯示裝置,而也可以應用於黑白顯示的顯示裝置。
第一基板41及第二基板42較佳為使用韌性高的材料。由此,能夠實現抗衝擊性高且不易破損的顯示裝置。例如,藉由作為第一基板41及第二基板42使用有機樹脂基板,能夠實現與作為基板使用玻璃基板的情況相比更輕量且不容易破損的顯示裝置。
作為第一基板41及第二基板42,例如可以舉出如下材料:其厚度為足以具有撓性的玻璃、聚酯樹脂諸如聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)或聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)等、聚丙烯腈樹脂、聚醯亞胺樹脂、聚甲基丙烯酸甲酯樹脂、聚碳酸酯(PC)樹脂、聚醚碸(PES)樹脂、聚醯胺樹脂、環烯烴樹脂、聚苯乙烯樹脂、聚醯胺-醯亞胺樹脂、聚氯乙烯樹脂或聚醚醚酮(PEEK)樹脂等。尤其較佳為使用熱膨脹係數低的材料,例如較佳為使用聚醯胺-醯亞胺樹脂、聚醯亞胺樹脂以及PET等。另外,也可以使用將有機樹脂浸滲於玻璃纖維中而得到的基板或將無機填料混合到有機樹脂中來降低熱膨脹係數的基板。
在區域303中,可以使電晶體352為第二電路所包括的電晶體。變形感測器元件82中的一個電極及另一個電極分別與不同的佈線電連接。該佈線的一個與電晶體352的閘極電極電連接。
在區域304中,可以使電晶體354為電路71所包括的電晶體。雖然以相同的尺寸(通道長度及通道寬度等)圖示出電晶體350、電晶體352及電晶體354,但是不侷限於此。各電晶體可以選擇適當的尺寸而形成。電路72至電路74也是與此同樣。
在圖3A中,雖然電路71設置在区域304中,但是也可以使用COG(晶粒玻璃接合:Chip On Glass)方式等組裝IC晶片。也可以連接TCP(Tape Carrier Package:捲帶式封裝)等。電路72至電路74也是與此同樣。
FPC連接區域305包括連接電極360、異方性導電膜380以及FPC316。另外,連接電極360在形成電晶體的源極電極層及汲極電極層的製程中可以形成。連接電極360藉由異方性導電膜380與FPC316所具有的端子電連接。
變形感測器元件82檢測隨著金屬薄膜的伸縮的電阻變化,由此較佳為金屬薄膜的一個面及另一個面與機械物性(例如,彈性模量、耐受彎曲的強度、楊氏模量、泊松比、硬度等)不同的材料接觸,以使該金屬薄膜容易伸縮。例如,在圖3A和圖3B的結構中,金屬薄膜的一個面與平坦化絕緣膜370接觸,另一個面與絕緣膜430接觸。在此,平坦化絕緣膜370及絕緣膜430使用機械物性彼此不同的材料,由此相對決定該金屬薄膜的容易伸縮的面。因此,例如,當變形為凸型時該金屬薄膜伸展,而當變形為凹型時該金屬薄膜縮小,由此根據兩者的電阻值可以檢測出變形的方向。
另外,本發明的一個方式的顯示裝置也可以採用圖4所示的剖面圖的結構。圖4所示的顯示裝置為圖1B所示的顯示裝置的一個例子,其中包括層疊有圖3A所示的顯示裝置的區域303及區域304的區域306。
在區域306的下層中設置有電晶體354a及電晶體354b,該電晶體可以為構成電路71至電路74中的任一的電晶體。
在隔著絕緣層366的區域306的上層中設置有變形感測器元件82、電晶體352及平坦化絕緣膜371。平坦化絕緣膜371可以使用與平坦化絕緣膜370同樣的材料。
在區域302中,變形感測器元件82及電晶體352也可以設
置在與從有機EL元件480發射光的面相反的面。另外,包括電晶體352的電路也可以設置在外部IC晶片中。就是說,也可以採用電晶體352不設置在區域306的上層中的結構。
此外,在圖3A和圖3B及圖4的結構中,也可以在第一基板41與第二基板42之間的高度(厚度方向)不同的位置上設置兩個以上的變形感測器元件。另外,也可以在第一基板41上、第二基板42上或者第一基板41及第二基板42上設置變形感測器元件。
上述顯示裝置所包括的電晶體較佳為通道形成區域設置在氧化物半導體層中的電晶體。
由於使用氧化物半導體層的電晶體的移動率高,因此可以減小電晶體的所占面積,而可以提高開口率。另外,可以使用該電晶體在設置有像素部80的基板上形成電路71至電路74。另外,由於該電晶體的關態電流(off-state current)極小,可以長時間保持影像信號等,因此可以降低圖框頻率,而可以降低顯示裝置的功耗。
較佳為對電連接到變形感測器元件82的電晶體也採用使用氧化物半導體層的電晶體。藉由作為該電晶體使用關態電流極小的電晶體,可以抑制對輸出佈線等的不需要的電荷的輸入或輸出。
另外,氧化物半導體層較佳為具有c軸配向的結晶。當將具有該結晶的氧化物半導體層用於電晶體的通道形成區域時,例如在使顯示裝置300彎曲時可以使該氧化物半導體層不容易產生裂縫等,由此可以提高可靠性。
使用包括氧化物半導體層的電晶體是一個例子,也可以使用包括非晶矽層或多晶矽層的電晶體。另外,也可以使用包括有機半導體的電晶體。作為有機半導體的例子,可以舉出稠四苯、稠五苯等並苯類、寡聚噻吩衍生物、酞青類、苝衍生物、紅螢烯、Alq3、TTF-TCNQ、聚吩(聚(3-己基噻吩)(P3HT)等)、聚乙炔、聚茀、聚苯撐乙烯、聚吡咯、聚苯
胺、蒽、四氰基對醌二甲烷(TCNQ)、聚對苯乙撐(PPV)等。
圖5是本發明的一個方式的顯示裝置的方塊圖的一個例子。顯示裝置5000包括顯示部5001、變形感測器部5002、電路5010、電路5020、電路5030以及電路5050。此外,顯示部5001及變形感測器部5002以外的構成要素也可以不包括在顯示裝置5000中,而設置在顯示裝置5000的外部。另外,也可以將未圖示的各種控制電路、算術電路、電源電路及記憶體電路等連接到顯示裝置5000。
在此,電路5010可以具有控制顯示部的功能。電路5020可以具有進行影像處理的功能。電路5030可以具有轉換影像信號的功能。電路5050可以具有控制變形感測器部5002的功能。
例如,從照相裝置及影像再現裝置等影像信號輸出裝置5040輸出的類比視訊信號輸入到電路5030而轉換為數位視訊信號。該數位視訊信號經過電路5020及電路5010傳輸到顯示部5001,而在顯示部5001中顯示影像。
具有撓性的顯示部5001的形狀由變形感測器部5002檢測出,該形狀資料經過電路5050輸入電路5020。
在電路5020中進行與顯示部的形狀資料有關的處理。當將從變形感測器部5002獲得的信號二維排列時,可以獲得顯示部5001的形狀資料。此外,根據用途,可以只獲得顯示部5001的水平方向上的形狀資料或顯示部5001的垂直方向上的形狀資料。並且,將對應於顯示部的形狀的影像信號輸出到電路5010。
另外,指定影像的顯示方式的信號也可以從控制裝置5060輸入至電路5020。控制裝置5060也可以由觀察者操作。此外,控制裝置5060也可以具有檢測觀察者的檢測功能,以向觀察者所在的方向自動地顯示可見度高的影像的方式控制電路5020。控制裝置5060也可以包括在顯示裝置5000中。另外,控制裝置5060也可以藉由無線通訊對顯示裝置5000
輸入信號。
因此,在本發明的一個方式的顯示裝置中可以使顯示裝置自我檢測出顯示部的形狀。此外,可以按照顯示部的形狀顯示適當的影像。
在本發明的一個方式的顯示裝置中,說明使顯示部的形狀變化時的顯示方式的例子。注意,在初始狀態中顯示部為大致平坦,執行或者能夠執行如圖6A那樣的影像顯示。
例如,當採用將顯示部向外折或內折以分成兩個部分的形狀時,如圖6B所示,可以僅在一個顯示部中將影像縮小而顯示。另外,如圖6C所示,也可以將豎屏顯示狀態切換為橫屏顯示狀態。此時,使沒有顯示影像的另一個顯示部處於關閉狀態,由此可以減少功耗。注意,對顯示部的折疊位置及因折疊而分割的個數沒有特別的限制。
另外,當在如上所述那樣分成了兩個部分的顯示部中顯示初始狀態的影像時,如圖6D所示,在從所定方向觀察影像時該影像產生畸變,由此導致可見度降低。然而,如圖6E所示,藉由使影像變形而進行顯示,可以使從該所定方向觀察影像時的可見度得到提高。
另外,當使顯示部彎曲以使顯示部具有曲面時,如圖6F所示,可以縮小影像,而在顯示部中容易看見的區域中顯示該縮小的影像。
如圖7A所示,在顯示部具有波浪形並且觀察者從箭頭方向觀察時,可以使觀察者觀察不到的區域的顯示處於關閉狀態,而在觀察者能夠觀察到的區域中顯示影像。藉由採用上述方式顯示影像,觀察者可以看到如圖7B所示的可見度得到提高的影像。另外,可以隨著顯示部的形狀而使影像變化,由此即使顯示部的形狀始終都在變化,觀察者也可以看到可見度得到提高的影像。
注意,在由於折疊等而分割成多個部分的顯示部中,可以任意設定顯示影像的區域、使影像顯示處於關閉狀態的區域以及使影像變形的區域。例如有預先設定進行上述工作的區域的方法、以及藉由利用使
用觸控感測器的功能或使用變形感測器的功能等切換進行上述工作的區域的方法等。另外,也可以使用藉由使用檢測出觀察者的位置的感測器來自動設定進行上述工作的區域的方法。該感測器相當於圖5的控制裝置5060。
本實施方式所示的結構可以與其他實施方式所示的結構適當地組合而使用。
實施方式2
在本實施方式中,使用本發明的一個方式的顯示裝置對用來進行實施方式1的圖7A、7B所示的顯示的方法的一個例子進行說明。
在圖32中,使用圖5所示的方塊圖說明用來進行圖7A、7B所示的顯示的處理的流程。使用圖33所示的流程圖說明圖32。注意,在圖33所示的流程圖中,以電路5020的工作為主進行說明。
從影像信號輸出裝置5040輸入至電路5030的影像資料被輸入到電路5020,於是電路5020構成虛擬畫面(S101)。該虛擬畫面是假設顯示出觀察者最容易看見的影像的畫面,例如相當於顯示出圖6A所示的影像的畫面。這也可以說是觀察者從正面觀察顯示在平坦的畫面上的影像的狀態。
接著,電路5020從具有任意形狀的顯示部5001(包括變形感測器部5002)經過電路5050提取該形狀資料,以構成顯示部5001的三維形狀模型(S102)。
接著,電路5020從控制裝置5060的資料中提取觀察者的位置資料。另外,S101、S102以及該觀察者的位置資料的提取不侷限於上述順序,既可以同時進行,又可以不分先後依次進行。
接著,在電路5020中將從觀察者的方向觀察的上述三維形狀模型當做二維的顯示部,對該顯示部分配座標(S103)。
接著,計算出顯示部5001中觀察者觀察不到的部分(S104)。
接著,在電路5020中,將虛擬畫面的座標轉換為當做二維的顯示部的座標(S105)。
然後,進行了如上所述的處理的影像資料經過電路5010傳輸到顯示部5001,以進行顯示。此時,可以使成為顯示部5001的觀察者觀察不到的部分的顯示處於關閉狀態(S106)。
接著,說明藉由上述處理,例如在顯示部5001中顯示影像的狀態下發生預期狀況的變化(中斷)時的處理。在此,作為中斷,使用圖34所示的流程圖說明顯示部5001的形狀變化、觀察者的位置變化以及影像變更命令的處理。
在圖34所示的流程圖中,初始狀態為藉由進行圖33的流程圖所示的處理來顯示某個影像的狀態。另外,也可以使沒有顯示影像的狀態為初始狀態。處於上述狀態下的顯示裝置5000檢測出自身所處的狀況(S201)。
首先,作為中斷判斷顯示部5001的形狀有沒有變化。當顯示部5001的形狀有變化時,提取顯示部5001的形狀資料,進入重新構成三維形狀模型的步驟(S202)。
當顯示部5001的形狀沒有變化時,判斷觀察者的位置有沒有變化。當觀察者的位置有變化時,提取觀察者的位置資料,重新將三維形狀模型視作二維的顯示部,然後進入對該顯示部分配座標的步驟(S203)。S203的步驟以後依次進行S204、S206以及S207的步驟。
當觀察者的位置沒有變化時,判斷有沒有發出影像變更命令。當發出有影像變更命令時,重新取得影像資料,進入構成虛擬畫面的步驟(S205)。S205的步驟以後依次進行S206、S207的步驟。
當中斷不是影像變更命令時,返回S201對應下次的中斷處理。或者,也可以不返回S201而結束。另外,作為S201,觀察者既可以以任意的時機進行,又可以根據計時器等定期性地進行。此外,也可以依次
反復進行從S201至S207的步驟。
根據圖35所示的流程圖,可以構成上述三維形狀模型。
首先,利用控制裝置5060等檢測出與顯示部5001重疊的變形感測器部5002中離觀察者最近的變形感測器元件的位置(S301)。另外,對檢測離觀察者最近的變形感測器元件的位置的感測器的種類、位置沒有特別的限制。例如,也可以以接觸於顯示部5001的方式設置該感測器。
將在S301中檢測出的變形感測器元件的位置作為原點(S302),從離原點近的變形感測器元件依次提取資料。另外,提取資料的變形感測器元件既可以是顯示裝置5000所包括的所有變形感測器元件,又可以只是設置在所定的位置上的變形感測器元件。
然後,根據提取了資料的變形感測器元件與原點之間的距離及變形資料,繪製出三維座標(S303)。藉由如上步驟,可以構成三維形狀模型。
此外,顯示裝置5000也可以具有寫有上述流程圖所示的步驟的程式。另外,控制顯示裝置5000的控制裝置也可以具有該程式。另外,該程式也可以儲存於儲存介質。
本實施方式所示的結構可以與其他實施方式所示的結構適當地組合而使用。
實施方式3
在本實施方式中,對實施方式1所說明的變形感測器元件及具有讀出變形感測器元件的電阻變化量的功能的第二電路進行詳細的說明。注意,在本實施方式中,將與變形感測器元件電連接的第二電路稱為變形感測器電路。
圖8A是作為變形感測器元件使用金屬片電阻元件等可變電阻元件的變形感測器電路的一個例子。該變形感測器電路包括電晶體501、電晶體502、可變電阻元件510以及電阻元件520。
電晶體501的源極和汲極中的一個與佈線540電連接,源極和汲極中的另一個與電晶體502的源極和汲極中的一個電連接。電晶體502的源極和汲極中的另一個與佈線550電連接,電晶體502的閘極與佈線530電連接。可變電阻元件510的一個端子與佈線560電連接,另一個端子與電阻元件520的一個端子及電晶體501的閘極電連接。電阻元件520的另一個端子與佈線570電連接。
在此,佈線530可以具有變形感測器電路的選擇信號線的功能。佈線540可以具有高電源電位線的功能。佈線550可以具有輸出信號線的功能。佈線560可以具有高電源電位線的功能。佈線570可以具有低電源電位線的功能。也可以將佈線560用作低電源電位線,而將佈線570用作高電源電位線。
電晶體501根據節點ND1的電位被控制為導通或非導通,電晶體502根據佈線530的電位被控制為導通或非導通。
例如,假設在佈線540的電位Vpc2與佈線550的初期電位Vini之間有Vini<Vpc2的關係。當佈線530成為H位準電位而電晶體502導通時,佈線550的電位Vout根據電晶體501的導通或非導通而變化。就是說,由作為電晶體501的閘極電位的節點ND1的電位V1決定佈線550的電位Vout。
節點ND1的電位取決於可變電阻元件510的電阻值R1及電阻元件520的電阻值R2。就是說,當佈線560的電位為Vex1且佈線570的電位為Vex2時,節點ND1的電位V1可以以下面算式表示。
根據上述算式,當可變電阻元件510的電阻值R1向正方向變化時,V1示出減小的趨向,而當可變電阻元件510的電阻值R1向負方
向變化時,V1示出增加的趨向。在該變形感測器電路中給佈線550輸出對應於V1的電位。由此,根據輸出至佈線550的電位,可知變電阻元件510的變形的變化量。
另外,本發明的一個方式的變形感測器電路也可以採用圖8B所示的結構。圖8B所示的變形感測器電路與圖8A所示的變形感測器電路的不同之處在於圖8B所示的變形感測器電路具有電晶體503。電晶體503的源極和汲極中的一個與可變電阻元件510的一個端子電連接,源極和汲極中的另一個與佈線560電連接。電晶體503的閘極與佈線530電連接。
電晶體503具有只在佈線530成為H位準電位時,即該變形感測器電路被選擇時成為導通的功能。由此,當佈線530成為L位準電位時電晶體503成為非導通,所以可以抑制流過佈線560與佈線570之間的不需要的電流。
圖9是組合與圖8A所示的電路相同的變形感測器電路部91和包含有機EL元件的像素電路部92的電路的一個例子。像素電路部92包括電晶體504、電晶體505、電容元件610以及有機EL元件620。
電晶體504的源極和汲極中的一個與佈線580電連接,源極和汲極中的另一個與電晶體505的閘極及電容元件610的一個端子電連接。電晶體504的閘極與佈線590電連接。電容元件610的另一個端子及電晶體505的源極和汲極中的一個與佈線560電連接。電晶體505的源極和汲極中的另一個與有機EL元件620的一個端子電連接,有機EL元件620的另一個端子與佈線570電連接。
圖9所示的電路可以具有有機EL元件620的另一個端子與電阻元件520的另一個端子電連接的結構。
在此,佈線580可以具有對像素電路部92輸入影像信號的信號線的功能。佈線590可以具有像素電路部92的選擇信號線的功能。
電晶體504在佈線590的電位成為H位準時導通,可以對
節點ND2寫入對應於佈線580的電位的資料。另外,藉由使佈線590的電位成為L位準,可以儲存節點ND2的資料。
電晶體505的導通或非導通由節點ND2的電位控制。由此,根據節點ND2的電位,可以控制有機EL元件620的發光或非發光。
另外,該電路也可以如圖10所示採用組合與圖8B所示的電路相同的變形感測器電路部91和包含有機EL元件的像素電路部92的結構。電容元件610的另一個端子、電晶體505的源極和汲極中的一個以及電晶體503的源極和汲極中的另一個可以彼此電連接。
圖9及圖10所示的電路是組合一個像素電路部92與一個變形感測器電路部91的結構實例,但是也可以如圖11所示採用組合多個像素電路部92與一個感測器電路部91的結構。注意,在圖11中雖然例示出四個像素電路部(像素電路部92a至像素電路部92d),但是不侷限於此,可以採用組合兩個以上的像素電路部與一個變形感測器電路部91的結構。另外,如圖12所示,也可以採用變形感測器電路部91具有電晶體503的結構。
可以對佈線550設置圖13所示的具有讀出功能的電路。佈線550與選擇器630連接,被選擇的信號輸入電晶體640的閘極。在此,電晶體650是用作將電晶體640的閘極電位重設到佈線545供應的電位的開關。從電晶體640輸出的信號可以經過放大器660及類比-數位轉換器670作為數位資料輸出。佈線545可以具有低電源電位線的功能。也可以將佈線540用作低電源電位線,而將佈線545用作高電源電位線。
以上示出像素電路部92具有有機EL元件620的例子,但是也可以採用如圖14及圖15所示的像素電路部92具有液晶元件625的功能。當然,也可以與上述電路同樣地採用對圖14及圖15所示的電路設置電晶體503的結構。
本實施方式所示的結構可以與其他實施方式所示的結構適
當地組合而使用。
實施方式4
在本實施方式中,說明可以用於本發明的一個方式的顯示裝置的電晶體及構成該電晶體的材料。可以將在本實施方式中說明的電晶體用於前面的實施方式中所說明的電晶體350、352、354、501、502、503、504、505等。
圖16A是可以用於本發明的一個方式的顯示裝置的電晶體的一個例子的剖面圖。該電晶體包括:形成在基板900上的絕緣膜915;閘極電極層920;依次形成有絕緣膜931及絕緣膜932的閘極絕緣膜930;氧化物半導體層940;以及接觸於氧化物半導體層940的一部分的源極電極層950及汲極電極層960。此外,根據需要也可以在閘極絕緣膜930、氧化物半導體層940、源極電極層950以及汲極電極層960上形成絕緣膜980以及絕緣膜990。
另外,如圖16B所示,本發明的一個方式的電晶體也可以在絕緣膜990上具備與閘極電極層920及氧化物半導體層940重疊的導電膜921。藉由將導電膜921用作第二閘極電極層(背閘極),能夠增加通態電流且控制臨界電壓。為了增加通態電流,例如,使閘極電極層920和導電膜921具有相同的電位來實現雙閘極(double-gate)電晶體以進行驅動即可。另外,為了控制臨界電壓,對導電膜921供應與閘極電極層920不同的恆電位即可。
另外,本發明的一個方式的電晶體也可以是如圖17A及圖17B所示的通道保護型的底閘極結構。在此,絕緣膜933具有保護通道區域的功能。因此,絕緣膜933既可以只配置在與通道區域重疊的區域,又可以如圖17A及圖17B所示地配置在其他區域。
另外,本發明的一個方式的電晶體也可以是如圖18A和圖18B所示的自對準型的頂閘極結構。在圖18A的結構中,源極區域951及汲極區域961可以藉由生成因源極電極層950及汲極電極層960與氧化物
半導體層940的接觸而產生的氧缺損,並以閘極電極層920為遮罩而對氧化物半導體層940摻雜硼、磷、氬等雜質的方式來形成。此外,在圖18B的結構中,源極區域951及汲極區域961可以藉由如下方式形成:不摻雜雜質而以與氧化物半導體層940的一部分接觸的方式形成氮化矽膜等包含氫的絕緣膜975,並使氫擴散到氧化物半導體層940的一部分。
另外,本發明的一個方式的電晶體也可以是如圖19A所示的自對準型的頂閘極結構。在圖19A的結構中,源極區域951及汲極區域961可以藉由生成因源極電極層950及汲極電極層960與氧化物半導體層940的接觸而產生的氧缺損,並以閘極絕緣膜930為遮罩而對氧化物半導體層940摻雜硼、磷、氬等雜質的方式來形成。在圖19A的結構中,源極電極層950、汲極電極層960以及閘極電極層920可以在同一製程中形成。
另外,本發明的一個方式的電晶體也可以是如圖19B所示的自對準型的頂閘極結構。在圖19B的結構中,源極區域951及汲極區域961可以藉由如下方式形成:以閘極絕緣膜930為遮罩而對其摻雜硼、磷、氬等雜質,從與氧化物半導體層940的一部分接觸的氮化矽膜等包含氫的絕緣膜975使氫擴散到氧化物半導體層940的一部分。藉由採用該結構,可以形成電阻更低的源極區域951及汲極區域961。注意,也可以採用不摻雜上述雜質的結構或不形成絕緣膜975的結構。
另外,如圖20A和圖20B所示,本發明的一個方式的電晶體也可以以隔著緣膜915與氧化物半導體層940重疊的方式設置導電膜921。雖然在圖20A和圖20B中示出對圖18A和圖18B所示的電晶體設置導電膜921的例子,但是也可以對圖19A和圖19B所示的電晶體設置導電膜921。
在本發明的一個方式的顯示裝置中,如上所述可以將氧化物半導體用於活性層。因為使用氧化物半導體層的電晶體的移動率比使用非晶矽的電晶體高,所以可以容易實現電晶體的小型化,而可以實現像素的小型化。此外,使用氧化物半導體層的電晶體對具有撓性的顯示裝置賦
予良好的可靠性。注意,本發明不侷限於此。根據情況或狀況,活性層也可以包括氧化物半導體以外的半導體。
在圖16A和圖16B及圖17A和圖17B所示的電晶體的剖面結構中,較佳為使閘極電極層920的寬度大於氧化物半導體層940的寬度。在具有背光源的顯示裝置中,該閘極電極層成為遮光層,可以抑制因對氧化物半導體層940照射光而產生的電特性劣化。此外,在使用有機EL元件的顯示裝置等中,藉由使用頂閘極型電晶體可以將閘極電極層用作遮光層。
下面,詳細地說明發明的一個方式的電晶體的構成要素。
基板900可以使用可用於實施方式1所示的第一基板41及第二基板42的材料形成。注意,基板900相當於實施方式1所示的第一基板41。
作為絕緣膜915例如可以使用氧化矽膜、氧氮化矽膜、氮化矽膜或氮氧化矽膜的單層或疊層。注意,絕緣膜915相當於實施方式1所示的絕緣膜321a。
作為閘極電極層920及導電膜921,可以使用:選自鉻(Cr)、銅(Cu)、鋁(Al)、金(Au)、銀(Ag)、鋅(Zn)、鉬(Mo)、鉭(Ta)、鈦(Ti)、鎢(W)、錳(Mn)、鎳(Ni)、鐵(Fe)和鈷(Co)中的金屬元素;以上述金屬元素為成分的合金;或者組合上述金屬元素的合金等。此外,閘極電極層920可以具有單層結構或兩層以上的疊層結構。
作為閘極電極層920及導電膜921,也可以使用銦錫氧化物、包含氧化鎢的銦氧化物、包含氧化鎢的銦鋅氧化物、包含氧化鈦的銦氧化物、包含氧化鈦的銦錫氧化物、銦鋅氧化物、添加有氧化矽的銦錫氧化物、石墨烯等透光導電材料。另外,還可以採用上述透光導電材料與上述金屬元素的疊層結構。
另外,可以在閘極電極層920和絕緣膜932之間設置
In-Ga-Zn類氧氮化物半導體膜、In-Sn類氧氮化物半導體膜、In-Ga類氧氮化物半導體膜、In-Zn類氧氮化物半導體膜、Sn類氧氮化物半導體膜、In類氧氮化物半導體膜、金屬氮化膜(InN、ZnN等)等。
作為用作閘極絕緣膜930的絕緣膜931、932,可以藉由電漿化學氣相沉積(PECVD:(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition))法、濺射法等分別使用包括氧化矽膜、氧氮化矽膜、氮氧化矽膜、氮化矽膜、氧化鋁膜、氧化鉿膜、氧化釔膜、氧化鋯膜、氧化鎵膜、氧化鉭膜、氧化鎂膜、氧化鑭膜、氧化鈰膜和氧化釹膜中的一種以上的絕緣層。注意,閘極絕緣膜930也可以不採用絕緣膜931與絕緣膜932的疊層結構而使用選自上述材料中的單層的絕緣膜或三層以上的絕緣膜。
接觸於用作電晶體的通道形成區域的氧化物半導體層940的絕緣膜932較佳為氧化物絕緣膜,更佳為包括包含超過化學計量組成的氧的區域(氧過剩區域)。換言之,絕緣膜932是能夠釋放氧的絕緣膜。為了在絕緣膜932中設置氧過剩區域,例如在氧氛圍下形成絕緣膜932即可。或者,也可以對成膜後的絕緣膜932引入氧形成氧過剩區域。作為氧的引入方法,可以使用離子植入法、離子摻雜法、電漿浸沒離子佈植技術、電漿處理等。
此外,作為絕緣膜931、932,當使用氧化鉿時可以發揮如下效果。氧化鉿的相對介電常數比氧化矽或氧氮化矽高。因此,當使用氧化鉿時,可以使其厚度比使用氧化硅時的厚度大,由此可以減少穿隧電流引起的洩漏電流。
注意,在本實施方式中,作為絕緣膜931形成氮化矽膜,作為絕緣膜932形成氧化矽膜。與氧化矽膜相比,氮化矽膜的相對介電常數高且為了得到與氧化矽膜相等的靜電容量需要的厚度大,因此,藉由使電晶體的閘極絕緣膜930包括氮化矽膜,可以增加絕緣膜的物理厚度。因此,藉由提高電晶體的絕緣耐壓可以抑制電晶體的靜電破壞。
作為氧化物半導體層940,典型為In-Ga氧化物、In-Zn氧化物、In-M-Zn氧化物(M為Ti、Ga、Y、Zr、La、Ce、Nd、Sn或Hf)。氧化物半導體層940較佳為使用In-M-Zn氧化物(M為Ti、Ga、Y、Zr、La、Ce、Nd、Sn或Hf)。
當氧化物半導體層940為In-M-Zn氧化物(M為Ti、Ga、Y、Zr、La、Ce、Nd、Sn或Hf)時,用來形成In-M-Zn氧化物膜的濺射靶材的金屬元素的原子數比較佳為滿足InM及ZnM。另外,該靶材較佳為多晶。這種濺射靶材的金屬元素的原子個數比較佳為In:M:Zn=1:1:1、In:M:Zn=5:5:6、In:M:Zn=3:1:2、In:M:Zn=2:1:3等。注意,所形成的氧化物半導體層940的原子數比分別包含上述濺射靶材中的金屬元素的原子數比的±40%的範圍內的誤差。
此外,當氧化物半導體層940是In-M-Zn氧化物時,作為除了Zn和O以外的In和M的原子個數百分比,較佳為In為25at.%以上且M低於75at.%,更佳為In為34at.%以上且M低於66at.%。
此外,氧化物半導體層940的能隙為2eV以上,較佳為2.5eV以上,更佳為3eV以上。如此,藉由使用能隙寬的氧化物半導體,可以減少電晶體的關態電流。
另外,氧化物半導體層940的厚度為3nm以上且200nm以下,較佳為3nm以上且100nm以下,更佳為3nm以上且50nm以下。
作為氧化物半導體層940,使用載子密度低的氧化物半導體層。例如,氧化物半導體層940使用載子密度為1×1017個/cm3以下,較佳為1×1015個/cm3以下,更佳為1×1013個/cm3以下,進一步佳為1×1011個/cm3以下的氧化物半導體層。
本發明不侷限於上述記載,可以根據所需的電晶體的半導體特性及電特性(場效移動率、臨界電壓等)來使用具有適當的組成的材料。另外,較佳為適當地設定氧化物半導體層940的載子密度、雜質濃度、
缺陷密度、金屬元素與氧的原子個數比、原子間距離、密度等,以得到所需的電晶體的半導體特性。
在氧化物半導體層中,氫、氮、碳、矽以及主要成分以外的金屬元素都是雜質。例如,氫和氮引起施體能階的形成,而增高載子密度。此外,矽在氧化物半導體層中形成雜質能階。該雜質能階成為陷阱,有可能使電晶體的電特性劣化。在氧化物半導體層中或與其他層的介面中較佳為降低雜質濃度。
此外,為了對將氧化物半導體層用作通道的電晶體賦予穩定的電特性,藉由降低氧化物半導體層中的雜質濃度,來實現氧化物半導體層的本質或實質上本質是有效的。在此,“實質上本質”是指氧化物半導體層的載子密度低於1×1017個/cm3,較佳為低於1×1015個/cm3,更佳為低於1×1013個/cm3。
為了使氧化物半導體層實現本質或實質上本質,在SIMS(Secondary Ion Mass Spectrometry:二次離子質譜)分析測定中,例如在氧化物半導體層的某個深度或氧化物半導體層的某個區域中包含矽濃度低於1×1019atoms/cm3,較佳為低於5×1018atoms/cm3,更佳為低於1×1018atoms/cm3的部分。此外,例如在氧化物半導體層的某個深度或氧化物半導體層的某個區域中包含氫濃度為2×1020atoms/cm3以下,較佳為5×1019atoms/cm3以下,更佳為1×1019atoms/cm3以下,進一步佳為5×1018atoms/cm3以下的部分。此外,例如在氧化物半導體層的某個深度或氧化物半導體層的某個區域中包含氮濃度低於5×1019atoms/cm3,較佳為5×1018atoms/cm3以下,更佳為1×1018atoms/cm3以下,進一步佳為5×1017atoms/cm3以下的部分。
另外,在氧化物半導體層包含結晶時,若以高濃度包含矽或碳,則有時會使氧化物半導體層的結晶性降低。為了防止氧化物半導體層的結晶性的降低,例如在氧化物半導體層的某個深度或氧化物半導體層的某個區域中包含矽濃度低於1×1019atoms/cm3,較佳為低於
5×1018atoms/cm3,更佳為低於1×1018atoms/cm3的部分。此外,例如在氧化物半導體層的某個深度或氧化物半導體層的某個區域中包含碳濃度低於1×1019atoms/cm3,較佳為低於5×1018atoms/cm3,更佳為低於1×1018atoms/cm3的部分。
明確而言,根據各種實驗可以證明將被高度純化的氧化物半導體層用於通道形成區域的電晶體的關態電流低。例如,通道寬度為1×106μm且通道長度為10μm的元件也可以在源極電極與汲極電極之間的電壓(汲極電壓)為1V至10V的範圍內獲得關態電流為半導體參數分析儀的測量極限以下,即1×10-13A以下的特性。在此情況下,可知以電晶體的通道寬度標準化的關態電流為100zA/μm以下。此外,藉由使用如下電路來進行關態電流的測量:在該電路中,使電容元件與電晶體連接,並由該電晶體來控制流入到電容元件的電荷或從電容元件流出的電荷。在該測量中,將被高度純化的氧化物半導體層用於上述電晶體的通道形成區域,並且根據電容元件的每單位時間的電荷量推移測量該電晶體的關態電流。其結果是,可知當電晶體的源極電極與汲極電極之間的電壓為3V時,可以獲得如幾十yA/μm那樣的更低的關態電流。由此,將被高度純化的氧化物半導體層用於通道形成區域的電晶體的關態電流比使用具有結晶性的矽的電晶體的關態電流低得多。
較佳為將具有從氧化物半導體層抽出氧的性質的導電膜用於源極電極層950及汲極電極層960。例如,可以使用Al、Cr、Cu、Ta、Ti、Mo、W、Ni、Mn、Nd、Sc等。此外,也可以使用上述材料的合金或上述材料的導電性氮化物。此外,也可以是上述材料、上述材料的合金及選自上述材料的導電性氮化物的多個材料的疊層。典型的是,尤其較佳為使用容易與氧鍵合的Ti或在後面能以較高的溫度進行處理的熔點高的W。此外,也可以使用低電阻的Cu或Cu-X合金(X為Mn、Ni、Cr、Fe、Co、Mo、Ta或Ti)或上述材料與Cu或Cu-X合金的疊層。
注意,在Cu-X合金(X為Mn、Ni、Cr、Fe、Co、Mo、Ta或Ti)中有時因加熱處理而在與氧化物半導體層接觸的區域或與絕緣膜接觸的區域形成覆蓋膜。覆蓋膜由包含X的化合物形成。作為包含X的化合物的一個例子,有X的氧化物、In-X氧化物、Ga-X氧化物、In-Ga-X氧化物、In-Ga-Zn-X氧化物等。藉由形成覆蓋膜,覆蓋膜成為障壁膜,而可以抑制Cu-X合金膜中的Cu進入到氧化物半導體層中。
借助於具有從氧化物半導體層抽出氧的性質的導電膜的作用,氧化物半導體層中的氧脫離,而在氧化物半導體膜中形成氧缺損。包含於膜中的微量的氫與該氧缺損鍵合而使該區域明顯地n型化。因此,可以使成為n型的該區域用作電晶體的源極或汲極。
絕緣膜980、990具有保護絕緣膜的功能。絕緣膜980使用氧含量超過化學計量組成的氧化物絕緣膜形成。藉由加熱,氧的一部分從氧含量超過化學計量組成的氧化物絕緣膜脫離。包含超過化學計量組成的氧的氧化物絕緣膜在TDS分析中,換算為氧原子的氧的脫離量為1.0×1018atoms/cm3以上,較佳為3.0×1020atoms/cm3以上。注意,上述TDS分析時的膜的表面溫度較佳為100℃以上且700℃以下或100℃以上且500℃以下。
絕緣膜980可以使用厚度為30nm以上且500nm以下,較佳為50nm以上且400nm以下的氧化矽、氧氮化矽等。
此外,較佳為使絕緣膜980中的缺陷量較少,典型的是,較佳為在ESR測量中,使在起因於矽的懸空鍵的g=2.001處呈現的信號的自旋密度低於1.5×1018spins/cm3,更佳為1×1018spins/cm3以下。注意,由於絕緣膜980與絕緣膜970相比離氧化物半導體層940較遠,因此絕緣膜980的缺陷密度也可以比絕緣膜970大。
絕緣膜990具有能夠阻擋氧、氫、水、鹼金屬、鹼土金屬等的功能。藉由設置絕緣膜990,可以防止氧從氧化物半導體層940擴散到
外部,且能防止氫、水等從外部進入到氧化物半導體層940中。作為絕緣膜990,例如可以使用氮化物絕緣膜。該氮化物絕緣膜可以使用氮化矽、氮氧化矽、氮化鋁、氮氧化鋁等形成。另外,也可以設置對氧、氫、水等具有阻擋效果的氧化物絕緣膜代替對氧、氫、水、鹼金屬、鹼土金屬等具有阻擋效果的氮化物絕緣膜。作為具有阻擋氧、氫、水等的效果的氧化物絕緣膜,有氧化鋁膜、氧氮化鋁膜、氧化鎵膜、氧氮化鎵膜、氧化釔膜、氧氮化釔膜、氧化鉿膜、氧氮化鉿膜等。
另外,氧化物半導體層940也可以採用層疊有多個氧化物半導體層的結構。例如,如圖21A所示的電晶體那樣,氧化物半導體層940可以採用第一氧化物半導體層941a和第二氧化物半導體層941b的疊層。可以將原子數比不同的金屬氧化物用於第一氧化物半導體層941a和第二氧化物半導體層941b。例如,作為一個氧化物半導體層,可以使用包含兩種金屬的氧化物、包含三種金屬的氧化物或者包含四種金屬的氧化物,而作為另一個氧化物半導體層,可以使用包含與一個氧化物半導體層不同的兩種金屬的氧化物、三種金屬的氧化物或者包含四種金屬的氧化物。
此外,也可以使第一氧化物半導體層941a和第二氧化物半導體層941b的構成元素相同,並使兩者的原子數比不同。例如,可以將一個氧化物半導體層的原子數比設定為In:Ga:Zn=1:1:1、5:5:6、3:1:2或2:1:3,而將另一個氧化物半導體層的原子數比設定為In:Ga:Zn=1:3:2、1:3:4、1:3:6、1:4:5、1:6:4或1:9:6,而形成氧化物半導體層。另外,各氧化物半導體層的原子數比作為誤差包括上述原子數比的±40%的變動。
此時,藉由將一個氧化物半導體層和另一個氧化物半導體層中的離閘極電極較近的一側(通道一側)的氧化物半導體層的In和Ga的原子數比設定為InGa(在原子數比中,In是Ga以上),並且將離閘極電極較遠的一側(背後通道一側)的氧化物半導體層的In和Ga的原子數比設定為In<Ga,可以製造場效移動率高的電晶體。另一方面,藉由將通道
一側的氧化物半導體層的In和Ga的原子數比設定為In<Ga,並將背後通道一側的氧化物半導體層的In和Ga的原子數比設定為InGa(在原子數比中,In是Ga以上),可以減少電晶體的經時變化或因可靠性測試導致的臨界電壓的變動的量。
另外,電晶體的半導體膜也可以是由第一氧化物半導體層至第三半導體層構成的三層結構。此時,也可以使第一氧化物半導體層至第三氧化物半導體層的構成元素相同,並使它們的原子數比彼此不同。參照圖21B及圖22A和圖22B說明半導體膜為三層的電晶體的結構。另外,也可以將多層結構的半導體膜用於本實施方式所示的其他電晶體。
在圖21B及圖22A和圖22B所示的電晶體中,從閘極絕緣膜一側依次層疊有第三氧化物半導體層942a、第二氧化物半導體層942b及第一氧化物半導體層942c。
作為構成第一氧化物半導體層942c及第三氧化物半導體層942a的材料使用能夠以InM1xZnyOz(x1(x是1以上),y>1,z>0,M1=Ga、Hf等)表示的材料。此外,作為構成第二氧化物半導體層942b的材料使用能夠以InM2xZnyOz(x1(x是1以上),yx(y是x以上),z>0,M2=Ga、Sn等)表示的材料。
適當地選擇第一、第二以及第三氧化物半導體層的材料,以構成如下井結構:第二氧化物半導體層942b的導帶底與第一氧化物半導體層942c的導帶底以及第三氧化物半導體層942a的導帶底相比離真空能階最深。
例如,可以使用原子數比為In:Ga:Zn=1:1:1、1:3:2、1:3:4、1:3:6、1:4:5、1:6:4或1:9:6的氧化物半導體層來形成第一氧化物半導體層942c及第三氧化物半導體層942a,並且可以使用原子數比為In:Ga:Zn=1:1:1、5:5:6、3:1:2或2:1:3的氧化物半導體層來形成第二氧化物半導體層942b。
由於第一氧化物半導體層942c至第三氧化物半導體層942a
的構成元素相同,所以第二氧化物半導體層942b與第三氧化物半導體層942a之間的介面的缺陷態密度(陷阱態密度)低。詳細地說,該缺陷態密度(陷阱態密度)比閘極絕緣膜與第三氧化物半導體層942a之間的介面的缺陷態密度還低。由此,如上所述藉由層疊氧化物半導體層,可以減少電晶體的經時變化或因可靠性測試導致的臨界電壓的變動的量。
另外,較佳為採用構成與第一氧化物半導體層942c的導帶底以及第三氧化物半導體層942a的導帶底相比第二氧化物半導體層942b的導帶底離真空能階最深的井結構。藉由適當地選擇第一、第二以及第三氧化物半導體層的材料,可以提高電晶體的場效移動率,並可以減少電晶體的經時變化或因可靠性測試導致的臨界電壓的變動的量。
另外,也可以作為第一氧化物半導體層942c至第三氧化物半導體層942a使用結晶性不同的氧化物半導體。注意,至少可能成為通道形成區域的第二氧化物半導體層942b較佳是具有結晶性的膜,更佳是使c軸朝向大致垂直於表面的方向的膜。
注意,圖22A等所示的頂閘極型電晶體的通道形成區域中的通道寬度方向的剖面較佳為如圖23A和圖23B所示的結構。在該結構中,在通道寬度方向上由閘極電極層920電性上包圍氧化物半導體層940,從而可以提高通態電流。將這種電晶體結構稱為surrounded channel(s-channel)結構。
另外,在如圖20A和圖20B所示地具有導電膜921的結構中,若使閘極電極層920與導電膜921為相同電位,則可以如圖23B所示藉由接觸孔使兩者連接。
另外,在本發明的一個方式的電晶體中,源極電極層950及汲極電極層960可以採用圖24A和圖24B所示的俯視圖的結構。注意,圖24A和圖24B只示出氧化物半導體層940、源極電極層950以及汲極電極層960。如圖24A所示,源極電極層950以及汲極電極層960的寬度(WSD)
也可以比氧化物半導體層940的寬度(WOS)長。如圖24B所示,WSD也可以比WOS短。藉由使WOS WSD(WSD為WOS以下),閘極電場容易施加到氧化物半導體層940整體,由此可以提高電晶體的電特性。
雖然本實施方式所說明的金屬膜、半導體膜及無機絕緣膜等各種膜可以典型地利用濺射法或電漿CVD法形成,但是也可以利用熱CVD法等其他方法形成。作為熱CVD法的例子,可以舉出MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition:有機金屬化學氣相沉積)法或ALD(Atomic Layer Deposition:原子層沉積)法等。
由於熱CVD法是不使用電漿的成膜方法,因此具有不產生因電漿損傷所引起的缺陷的優點。
可以以如下方法進行利用熱CVD法的成膜:將源氣體及氧化劑同時供應到腔室內,將腔室內的壓力設定為大氣壓或減壓,使其在基板附近或在基板上起反應。
可以以如下方法進行利用ALD法的成膜:將腔室內的壓力設定為大氣壓或減壓,將用於反應的源氣體依次引入腔室,並且按該順序反復地引入氣體。例如,藉由切換各開關閥(也稱為高速閥)來將兩種以上的源氣體依次供應到處理室內。為了防止多種源氣體混合,例如,在引入第一源氣體的同時或之後引入惰性氣體(氬或氮等)等,然後引入第二源氣體。注意,當同時引入第一源氣體及惰性氣體時,惰性氣體被用作載子氣體,另外,可以在引入第二源氣體的同時引入惰性氣體。另外,也可以利用真空抽氣將第一源氣體排出來代替引入惰性氣體,然後引入第二源氣體。第一源氣體附著到基板表面形成第一層,之後引入的第二源氣體與該第一層起反應,由此第二層層疊在第一層上而形成薄膜。藉由按該順序反復多次地引入氣體直到獲得所希望的厚度為止,可以形成步階覆蓋性良好的薄膜。由於薄膜的厚度可以根據按順序反復引入氣體的次數來進行調節,因此,ALD法可以準確地調節厚度而適用於製造微型FET。
利用MOCVD法或ALD法等熱CVD法可以形成以上所示的實施方式所公開的金屬膜、半導體膜、無機絕緣膜等的各種膜,例如,當形成In-Ga-Zn氧化物膜時,可以使用三甲基銦、三甲基鎵及二甲基鋅。三甲基銦的化學式為In(CH3)3。三甲基鎵的化學式為Ga(CH3)3。二甲基鋅的化學式為Zn(CH3)2。另外,不侷限於上述組合,也可以使用三乙基鎵(化學式為Ga(C2H5)3)代替三甲基鎵,並使用二乙基鋅(化學式為Zn(C2H5)2)代替二甲基鋅。
例如,在使用利用ALD法的成膜裝置形成氧化鉿膜時,使用如下兩種氣體:藉由使包含溶劑和鉿前體化合物的液體(鉿醇鹽或四二甲基醯胺鉿(TDMAH)等鉿醯胺)氣化而得到的源氣體;以及用作氧化劑的臭氧(O3)。四(二甲基胺基)鉿的化學式為Hf[N(CH3)2]4。另外,作為其它料液有四(乙基甲基胺基)鉿等。
例如,在使用利用ALD法的成膜裝置形成氧化鋁膜時,使用如下兩種氣體:藉由使包含溶劑和鋁前體化合物的液體(三甲基鋁TMA等)氣化而得到的源氣體;以及用作氧化劑的H2O。三甲基鋁的化學式為Al(CH3)3。另外,作為其它料液有三(二甲基醯胺)鋁、三異丁基鋁、鋁三(2,2,6,6-四甲基-3,5-庚二酮)等。
例如,在使用利用ALD法的成膜裝置形成氧化矽膜時,使六氯乙矽烷附著在被成膜面上,去除附著物所包含的氯,供應氧化性氣體(O2、一氧化二氮)的自由基使其與附著物起反應。
例如,在使用利用ALD法的成膜裝置形成鎢膜時,依次反復引入WF6氣體和B2H6氣體形成初始鎢膜,然後同時引入WF6氣體和H2氣體形成鎢膜。也可以使用SiH4氣體代替B2H6氣體。
例如,在使用利用ALD的成膜裝置形成氧化物半導體膜如In-Ga-Zn氧化物膜時,依次反復引入In(CH3)3氣體和O3氣體形成InO層,然後同時引入Ga(CH3)3氣體和O3氣體形成GaO層,之後同時引入Zn
(CH3)2氣體和O3氣體形成ZnO層。注意,這些層的順序不侷限於上述例子。此外,也可以混合這些氣體來形成混合化合物層如In-Ga-O層、In-Zn-O層、Ga-Zn-O層等。注意,雖然也可以使用利用Ar等惰性氣體進行起泡而得到的H2O氣體代替O3氣體,但是較佳為使用不包含H的O3氣體。還可以使用In(C2H5)3氣體代替In(CH3)3氣體。也可以使用Ga(C2H5)3氣體代替Ga(CH3)3氣體。另外,也可以使用Zn(CH3)2氣體。
本實施方式所示的結構可以與其他實施方式所示的結構適當地組合而實施。
實施方式5
以下,對可用於本發明的一個方式的氧化物半導體膜的結構進行說明。
在本說明書中,“平行”是指兩條直線形成的角度為-10°以上且10°以下的狀態。因此,也包括該角度為-5°以上且5°以下的狀態。另外,“垂直”是指兩條直線的角度為80°以上且100°以下的狀態。因此,也包括該角度為85°以上且95°以下的狀態。
在本說明書中,六方晶系包括三方晶系和菱方晶系。
氧化物半導體膜大致分為非單晶氧化物半導體膜和單晶氧化物半導體膜。非單晶氧化物半導體膜是指CAAC-OS(C Axis Aligned Crystalline Oxide Semiconductor,即c軸配向結晶氧化物半導體)膜、多晶氧化物半導體膜、微晶氧化物半導體膜以及非晶氧化物半導體膜等。
首先,說明CAAC-OS膜。
CAAC-OS膜是包含呈c軸配向的多個結晶部的氧化物半導體膜之一。
根據利用穿透式電子顯微鏡(TEM:Transmission Electron Microscope)觀察CAAC-OS膜的明視野影像及繞射圖案的複合分析影像(也稱為高解析度TEM影像),可以觀察到多個結晶部。但是,在高解析度TEM影像中觀察不到結晶部與結晶部之間的明確的邊界,即晶界(grain
boundary)。因此,在CAAC-OS膜中,不容易發生起因於晶界的電子移動率的降低。
根據從大致平行於樣本面的方向觀察的CAAC-OS膜的高解析度剖面TEM影像可知在結晶部中金屬原子排列為層狀。各金屬原子層具有反映了被形成CAAC-OS膜的面(也稱為被形成面)或CAAC-OS膜的頂面的凸凹的形狀並以平行於CAAC-OS膜的被形成面或CAAC-OS膜的頂面的方式排列。
另一方面,根據從大致垂直於樣本面的方向觀察的CAAC-OS膜的高解析度平面TEM影像可知在結晶部中金屬原子排列為三角形狀或六角形狀。但是,在不同的結晶部之間金屬原子的排列沒有規律性。
使用X射線繞射(XRD:X-Ray Diffraction)裝置對CAAC-OS膜進行結構分析。例如,當利用out-of-plane法分析包括InGaZnO4結晶的CAAC-OS膜時,在繞射角(2θ)為31°附近時會出現峰值。由於該峰值來源於InGaZnO4結晶的(009)面,由此可知CAAC-OS膜中的結晶具有c軸配向性,並且c軸朝向大致垂直於CAAC-OS膜的被形成面或頂面的方向。
注意,當利用out-of-plane法分析包括InGaZnO4結晶的CAAC-OS膜時,除了在2θ為31°附近的峰值之外,有時還在2θ為36°附近觀察到峰值。2θ為36°附近的峰值意味著CAAC-OS膜的一部分中含有不呈c軸配向的結晶。較佳的是,在CAAC-OS膜中在2θ為31°附近時出現峰值而在2θ為36°附近時不出現峰值。
CAAC-OS膜是雜質濃度低的氧化物半導體膜。雜質是指氫、碳、矽、過渡金屬元素等氧化物半導體膜的主要成分以外的元素。尤其是,矽等元素因為其與氧的結合力比構成氧化物半導體膜的金屬元素與氧的結合力更強而成為因從氧化物半導體膜奪取氧而打亂氧化物半導體膜的原子
排列使得結晶性降低的主要因素。此外,鐵或鎳等重金屬、氬、二氧化碳等因為其原子半徑(分子半徑)大而在包含在氧化物半導體膜內部時成為打亂氧化物半導體膜的原子排列使得結晶性降低的主要因素。注意,包含在氧化物半導體膜中的雜質有時成為載子陷阱或載子發生源。
此外,CAAC-OS膜是缺陷態密度低的氧化物半導體膜。例如,氧化物半導體膜中的氧缺損有時成為載子陷阱或者藉由俘獲氫而成為載子發生源。
將雜質濃度低且缺陷態密度低(氧缺損少)的狀態稱為“高純度本質”或“實質上高純度本質”。高純度本質或實質上高純度本質的氧化物半導體膜具有較少的載子發生源,因此可以具有較低的載子密度。因此,使用該氧化物半導體膜的電晶體很少具有負臨界電壓的電特性(也稱為常導通特性)。此外,高純度本質或實質上高純度本質的氧化物半導體膜具有較少的載子陷阱。因此,使用該氧化物半導體膜的電晶體的電特性變動小,而成為高可靠性電晶體。此外,被氧化物半導體膜的載子陷阱俘獲的電荷到被釋放需要長時間,有時像固定電荷那樣動作。因此,使用雜質濃度高且缺陷態密度高的氧化物半導體膜的電晶體的電特性有時不穩定。
此外,在使用CAAC-OS膜的電晶體中,起因於可見光或紫外光的照射的電特性的變動小。
接下來,說明微晶氧化物半導體膜。
在微晶氧化物半導體膜的高解析度TEM影像中有觀察到結晶部的區域及觀察不到明確的結晶部的區域。包含在微晶氧化物半導體膜中的結晶部的尺寸大多為1nm以上且100nm以下,或1nm以上且10nm以下。尤其是,將具有尺寸為1nm以上且10nm以下或1nm以上且3nm以下的微晶的奈米晶(nc:nanocrystal)的氧化物半導體膜稱為nc-OS(nanocrystalline Oxide Semiconductor:奈米晶氧化物半導體)膜。另外,
例如在nc-OS膜的高解析度TEM影像中,有時觀察不到明確的晶界。
nc-OS膜在微小區域(例如1nm以上且10nm以下的區域,特別是1nm以上且3nm以下的區域)中其原子排列具有週期性。另外,nc-OS膜在不同的結晶部之間觀察不到晶體配向的規律性。因此,在膜整體上觀察不到配向性。所以,有時nc-OS膜在某些分析方法中與非晶氧化物半導體膜沒有差別。例如,在藉由利用使用其束徑比結晶部大的X射線的XRD裝置的out-of-plane法對nc-OS膜進行結構分析時,檢測不出表示結晶面的峰值。此外,在對nc-OS膜進行使用其束徑比結晶部大(例如,50nm以上)的電子射線的電子繞射(選區電子繞射)時,觀察到類似光暈圖案的繞射圖案。另一方面,在對nc-OS膜進行使用其束徑近於結晶部或者比結晶部小的電子射線的奈米束電子繞射時,觀察到斑點。另外,在nc-OS膜的奈米束電子繞射圖案中,有時觀察到如圓圈那樣的(環狀的)亮度高的區域。而且,在nc-OS膜的奈米束電子繞射圖案中,有時還觀察到環狀的區域內的多個斑點。
nc-OS膜是其規律性比非晶氧化物半導體膜高的氧化物半導體膜。因此,nc-OS膜的缺陷態密度比非晶氧化物半導體膜低。但是,nc-OS膜在不同的結晶部之間觀察不到晶體配向的規律性。所以,nc-OS膜的缺陷態密度比CAAC-OS膜高。
接著,對非晶氧化物半導體膜進行說明。
非晶氧化物半導體膜是原子排列無序並不具有結晶部的氧化物半導體膜。其一個例子為具有如石英那樣的無定形態的氧化物半導體膜。
在非晶氧化物半導體膜的高解析度TEM影像中,觀察不到結晶部。
使用XRD裝置對非晶氧化物半導體膜進行結構分析。當利用out-of-plane法分析時,檢測不到表示結晶面的峰值。另外,在非晶氧化
物半導體膜的電子繞射圖案中,觀察到光暈圖案。另外,在非晶氧化物半導體膜的奈米束電子繞射圖案中,觀察不到斑點,而觀察到光暈圖案。
此外,氧化物半導體膜有時具有呈現nc-OS膜與非晶氧化物半導體膜之間的物性的結構。將具有這種結構的氧化物半導體膜特別稱為amorphous-like氧化物半導體(amorphous-like Oxide Semiconductor:a-like OS)膜。
在a-like OS膜的高解析度TEM影像中,有時觀察到空洞(也稱為空隙)。此外,在a-like OS膜的高解析度TEM影像中,有明確地確認到結晶部的區域及確認不到結晶部的區域。a-like OS膜有時因TEM觀察時的微量的電子照射而產生晶化,由此觀察到結晶部的生長。另一方面,在優質的nc-OS膜中,幾乎觀察不到因TEM觀察時的微量的電子照射而產生晶化。
此外,a-like OS膜及nc-OS膜的結晶部的尺寸的測量可以使用高解析度TEM影像進行。例如,InGaZnO4結晶具有層狀結構,在In-O層之間具有兩個Ga-Zn-O層。InGaZnO4結晶的單位晶格具有三個In-O層和六個Ga-Zn-O層的一共九個層在c軸方向上重疊為層狀的結構。因此,這些彼此相鄰的層之間的間隔與(009)面的晶格表面間隔(也稱為d值)大致相等,從結晶結構分析求出其值,即0.29nm。因此,著眼於高解析度TEM影像的晶格條紋,在晶格條紋的間隔為0.28nm以上且0.30nm以下的區域中,每個晶格條紋都對應於InGaZnO4結晶的a-b面。
注意,氧化物半導體膜例如可以是包括非晶氧化物半導體膜、a-like OS膜、微晶氧化物半導體膜和CAAC-OS膜中的兩種以上的疊層膜。
本實施方式所示的結構可以與其他實施方式所示的結構適當地組合而使用。
實施方式6
在本實施方式中,說明可以使用本發明的一個方式的顯示裝置的顯示模組。
圖25所示的顯示模組8000在上蓋8001與下蓋8002之間包括連接於FPC8003的觸控面板8004、連接於FPC8005的顯示面板8006、背光源8007、框架8009、印刷電路板8010、電池8011。
例如可以將本發明的一個方式的顯示裝置用於顯示面板8006。
上蓋8001及下蓋8002可以根據觸控面板8004及顯示面板8006的尺寸適當地改變其形狀或尺寸。此外,上蓋8001及下蓋8002具有撓性。
觸控面板8004典型地使用電阻膜式觸控面板或靜電容量式觸控面板,並且能夠以與顯示面板8006重疊的方式被形成。此外,也可以使顯示面板8006的相對基板(密封基板)具有觸控面板功能。另外,也可以在顯示面板8006的各像素內設置光感測器,以製成光學觸控面板。此外,觸控面板8004可以具有撓性。另外,藉由使用本發明的一個方式的變形感測器元件,觸控面板8004可以被用作觸控面板。
背光源8007包括光源8008。注意,雖然在圖25中例示出在背光源8007上配置光源8008的結構,但是不侷限於此。例如,可以在背光源8007的端部設置光源8008,並使用光擴散板。當使用有機EL元件等自發光型發光元件時,或者當使用反射型面板時,可以採用不設置背光源8007的結構。此外,背光源8007可以具有撓性。
框架8009除了具有保護顯示面板8006的功能以外還具有用來遮斷因印刷電路板8010的工作而產生的電磁波的電磁屏蔽的功能。此外,框架8009也可以具有散熱板的功能。此外,框架8009可以具有撓性。
印刷電路板8010包括電源電路以及用來輸出視訊信號及時脈信號的信號處理電路。作為對電源電路供應電力的電源,既可以使用外
部的商業電源,又可以使用另行設置的電池8011的電源。當使用商用電源時,可以省略電池8011。印刷電路板8010也可以是FPC。
此外,在顯示模組8000中還可以設置偏光板、相位差板、稜鏡片等構件。
本實施方式所示的結構可以與其他實施方式所示的結構適當地組合而實施。
實施方式7
在本實施方式中,對可以使用具備本發明的一個方式的變形感測器元件的顯示裝置的觸控面板進行說明。
本發明的一個方式的觸控面板在一對基板之間包括主動矩陣型的觸控感測器、顯示元件以及變形感測器元件。觸控感測器例如可以採用靜電容量式。該觸控面板的輸入功能不僅可以藉由局部性地觸摸顯示部實現,而且由於變形感測器元件的工作還可以藉由彎曲顯示部而實現。注意,在以下說明中,省略與上述實施方式所說明的變形感測器元件有關的說明。
在重疊有觸控感測器部與顯示部的觸控面板中,在構成靜電容量式的觸控感測器的佈線及電極與構成顯示部的佈線及電極之間有時形成寄生電容。驅動顯示元件時產生的噪音藉由寄生電容傳輸到觸控感測器一側,由此可能會降低觸控感測器的檢測靈敏度。
此外,藉由使觸控感測器部與顯示部之間有足夠的距離,可以避免噪音的影響而抑制觸控感測器的檢測靈敏度的降低,但是有時會使觸控面板整體的厚度增大。
在本發明的一個方式中提供一種主動矩陣型的觸控感測器,該觸控感測器包括電晶體及電容元件。該電晶體與該電容元件電連接。
在本發明的一個方式的主動矩陣型的觸控感測器中,可以將構成電容元件的電極及讀出佈線形成在不同的層中。藉由形成寬度細的
讀出佈線,可以使寄生電容小且可抑制噪音的影響。由此,可以抑制觸控感測器的檢測靈敏度的降低。此外,藉由放大檢測信號而輸出,也可以抑制噪音的影響。
藉由本發明的一個方式的觸控面板使用主動矩陣型的觸控感測器,可以將感測器部與顯示部之間的距離設定得窄,從而可以使觸控面板薄型化。此外,藉由可以在兩個基板之間配置觸控感測器及顯示元件,也可以使觸控面板薄型化。在此,藉由使用本發明的一個方式的觸控感測器,即使將感測器部與顯示部之間的距離設定得窄,也可以抑制觸控感測器的檢測靈敏度的降低。因此,藉由利用本發明的一個方式,除了可以實現觸控感測器或觸控面板的薄型化以外,還可以實現高檢測靈敏度。此外,藉由將具有撓性的材料用於一對基板,可以形成具有撓性的觸控面板。另外,在本發明的一個方式中可以提供一種能夠承受反復彎曲的觸控面板。另外,可以提供大型的觸控面板。
在本發明的一個方式的觸控面板所包括的觸控感測器中,作為電容元件的電極也可以使用氧化物導電體層。在主動矩陣型的觸控感測器中,較佳為以同一製程形成構成電晶體的半導體層及導電膜以及電容元件的電極。由此,可以減少製造觸控面板的製程數,而可以減少製造成本。
在本發明的一個方式的觸控面板中,作為電容元件的電極使用氧化物導電體層,由此與使用其他材料的情況相比,有時可以使視角依賴性小。另外,在本發明的一個方式的觸控面板中,藉由作為電容元件電極使用氧化物導電體層,與使用其他材料的情況相比,有時可以使NTSC比高。
明確而言,本發明的一個方式是包括觸控感測器、遮光層以及顯示元件的觸控面板,其中,遮光層設置在觸控感測器與顯示元件之間,遮光層具有與觸控感測器所包括的電晶體重疊的部分,顯示元件具有
與觸控感測器所包括的電容元件重疊的部分。該觸控面板也可以以非接觸的方式輸入資料。
對顯示元件沒有特別的限制,例如可以使用有機EL元件。
〈觸控面板的結構實例〉
圖26A及圖26B是說明本發明的一個方式的觸控面板的結構的投影圖及透視圖。圖26A是本發明的一個方式的觸控面板700的構成要素及觸控面板700所具備的檢測單元800的投影圖。
在本實施方式中說明的觸控面板700包括:具備使可見光透過的視窗部14且配置為矩陣狀的多個檢測單元800;與配置在行方向(圖中以箭頭R表示)上的多個檢測單元800電連接的掃描線G1;與配置在列方向(圖中以箭頭C表示)上的多個檢測單元800電連接的信號線DL;具備支撐檢測單元800、掃描線G1及信號線DL的撓性基體材料16的撓性輸入裝置100;以及具備重疊於視窗部14且配置為矩陣狀的多個像素702及支撐像素702的撓性基體材料710的顯示部701(參照圖26A至圖26B)。
檢測單元800具備重疊於視窗部14的檢測元件C及與檢測元件C電連接的檢測電路19(參照圖26A)。
檢測電路19被供應選擇信號並根據檢測元件C的電容的變化供應檢測信號DATA。
掃描線G1可以供應選擇信號,信號線DL可以供應檢測信號DATA,檢測電路19可以以重疊於多個視窗部14的間隙的方式配置。
另外,在本實施方式中說明的觸控面板700中,在檢測單元800與重疊於檢測單元800的視窗部14的像素702之間具備彩色層。
在本實施方式中說明的觸控面板700包括:具備多個包括使可見光透過的視窗部14的檢測單元800的撓性輸入裝置100;以及具備多個重疊於視窗部14的像素702的撓性顯示部701,其中在視窗部14與像素702之間包括彩色層。
由此,觸控面板可以供應基於電容的變化的檢測信號及供應該檢測信號的檢測單元的位置資料,並可以顯示與檢測單元的位置資料相關的影像資料,還可以被彎曲。其結果是,可以提供便利性或可靠性優異的新穎的觸控面板。
另外,觸控面板700也可以具備被供應輸入裝置100所供應的信號的撓性基板FPC1或/及對顯示部701供應包含影像資料的信號的撓性基板FPC2。
另外,也可以具備防止損傷的發生的保護觸控面板700的保護層17p或/及減弱觸控面板700所反射的外光的強度的防反射層767p。
另外,觸控面板700包括對顯示部701的掃描線供應選擇信號的掃描線驅動電路703g;供應信號的佈線711;以及與撓性基板FPC2電連接的端子719。
下面說明構成觸控面板700的各構成要素。注意,有時無法明確地區分上述構成要素,一個構成要素兼作其他構成要素或包含其他構成要素的一部分。
例如,在與多個視窗部14重疊的位置上具備彩色層的輸入裝置100既是輸入裝置100又是濾色片。
另外,例如輸入裝置100與顯示部701重疊的觸控面板700既是輸入裝置100又是顯示部701。
觸控面板700包括輸入裝置100及顯示部701(參照圖26A)。
輸入裝置100具備多個檢測單元800及支撐檢測單元的撓性基體材料16。例如,在撓性基體材料16上將多個檢測單元800配置為40行15列的矩陣狀。
視窗部14使可見光透過。
例如,將使用使可見光透過的材料或薄到允許可見光透過
的材料的基體材料16、檢測元件C及撓性保護基體材料17以不阻礙可見光的透過的方式重疊配置,以構成視窗部14即可。
例如,也可以在不使可見光透過的材料中設置開口部。明確而言,也可以設置一個或多個矩形等各種形狀的開口部。
在重疊於視窗部14的位置上具備使指定的顏色的光透過的彩色層。例如,具備使藍色的光透過的彩色層CFB、使綠色的光透過的彩色層CFG或使紅色的光透過的彩色層CFR(參照圖26A)。
另外,除了可以具備使藍色、綠色或/及紅色的光透過的彩色層,還可以具備使白色的光透過的彩色層或使黃色的光透過的彩色層等使各種顏色的光透過的彩色層。
可以對彩色層使用金屬材料、樹脂材料、顏料或染料等。
以圍繞視窗部14的方式具備遮光層BM。遮光層BM與視窗部14相比不容易使光透過。注意,在本說明書等中示出作為遮光層使用黑矩陣的例子,並使用符號BM表示遮光層。
可以將碳黑、金屬氧化物、包括多個金屬氧化物的固溶體的複合氧化物等用於遮光層BM。
在與遮光層BM重疊的位置上具備掃描線G1、信號線DL、佈線VPI、佈線RES、佈線VRES以及檢測電路19。
另外,可以具備覆蓋彩色層及遮光層BM的透光性的保護層。
可以將有機材料、無機材料或有機材料與無機材料的複合材料用於撓性基體材料16、基體材料710。
可以將具有如下厚度的材料用於基體材料16及基體材料710:5μm以上且2500μm以下,較佳為5μm以上且680μm以下,更佳為5μm以上且170μm以下,更佳為5μm以上且45μm以下,更佳為8μm以上且25μm以下。
另外,可以將抑制雜質透過的材料適用於基體材料16及基體材料710。例如,可以使用水蒸氣穿透率為10-5g/(m2.天)以下,較佳為10-6g/(m2.天)以下的材料。
另外,可以將線性膨脹係數彼此大致相等的材料用於基體材料16及基體材料710。例如,基體材料16及基體材料710都可以使用線性膨脹係數為1×10-3/K以下,較佳為5×10-5/K以下,更佳為1×10-5/K以下的材料。
例如,可以將樹脂、樹脂薄膜或塑膠薄膜等有機材料用於基體材料16及基體材料710。
例如,可以將金屬板或厚度為10μm以上且50μm以下的薄板狀的玻璃板等無機材料用於基體材料16及基體材料710。
輸入裝置100可以具備撓性的保護基體材料17或/及保護層17p。撓性的保護基體材料17或保護層17p防止損傷的發生來保護輸入裝置100。
顯示部701具備配置為矩陣狀的多個像素702(參照圖26B)。例如,像素702包括子像素702B、子像素702G及子像素702R,並且各子像素具備顯示元件及驅動顯示元件的像素電路。
像素702的子像素702B配置在與彩色層CFB重疊的位置,子像素702G配置在與彩色層CFG重疊的位置,子像素702R配置在與彩色層CFR重疊的位置。
顯示部701也可以在與像素重疊的位置上具有防反射層767p。防反射層767p例如可以使用圓偏光板。
顯示部701包括能夠供應信號的佈線711,佈線711中設置有端子719。能夠供應影像信號及同步信號等信號的撓性基板FPC2與端子719電連接。
另外,撓性基板FPC2中也可以安裝有印刷線路板(PWB)。
〈〈檢測元件C〉〉
對檢測元件C藉由舉出使用電容元件的一個例子進行說明。該電容元件具有一對電極。在一對電極之間具有作為介質層的絕緣膜。
例如,當介電常數與大氣不同的物質接近放置於大氣中的檢測元件C的一對電極中的一個時,檢測元件C的電容產生變化。明確而言,當手指等接近檢測元件C時,檢測元件C的電容產生變化。由此,可以將檢測元件C用於接近檢測器。
例如,當檢測元件C變形時,檢測元件C的電容隨著變形而變化。
明確而言,當用手指等接觸檢測元件C,一對電極之的間隔變窄,而檢測元件C的電容變大。由此,可以將檢測元件C用於接觸檢測器。
明確而言,藉由折疊檢測元件C,使一對電極的間隔變窄。由此,檢測元件C的電容變大。由此,也可以將檢測元件C用於彎曲感測器。
〈〈檢測電路19及轉換器CONV〉〉
圖27A至圖27C是說明本發明的一個方式的檢測電路19、轉換器CONV的結構及驅動方法的圖。
圖27A是說明本發明的一個方式的檢測電路19及轉換器CONV的結構的電路圖,圖27B1及圖27B2是說明驅動方法的時序圖。圖27C示出與圖27A不同的轉換器CONV,圖28A示出矩陣狀檢測電路19。
檢測電路19例如包含電晶體M1至電晶體M3(參照圖27A及圖28A)。另外,檢測電路19包含供應電源電位及信號的佈線。例如,包含信號線DL、佈線VPI、佈線CS、掃描線G1、佈線RES及佈線VRES等。
也可以將檢測電路19配置在不與視窗部14重疊的區域。
電晶體M1至電晶體M3包括半導體層。例如,可以將第14族的元素、化合物半導體或氧化物半導體用於半導體層。明確而言,可以使用包含矽的半導體、包含鎵砷的半導體或包含銦的氧化物半導體等。
例如,可以將能夠使用同一製程形成的電晶體用於電晶體M1至電晶體M3。
電晶體M1至電晶體M3中的任一較佳為包括氧化物半導體層。此時,該氧化物半導體層較佳為位於與氧化物導電體層相同的表面上。包括氧化物半導體層的電晶體的關態電流小,由此,特別較佳的是,電晶體M1包括該氧化物半導體層。
可以將具有導電性的材料用於佈線。例如,可以將無機導電材料、有機導電材料、金屬或導電陶瓷等用於佈線。明確而言,可以使用與能用於電容元件的一對電極的材料相同的材料。
可以將鋁、金、鉑、銀、鎳、鈦、鎢、鉻、鉬、鐵、鈷、銅或鈀等金屬材料或包含該金屬材料的合金材料用於掃描線G1、信號線DL、佈線VPI、佈線RES及佈線VRES。
也可以對形成於基體材料16上的膜進行加工,而在基體材料16上形成檢測電路19。
或者,也可以將形成在其他基體材料上的檢測電路19轉置到基體材料16上。
轉換器CONV可以使用能夠將檢測單元800所供應的檢測信號DATA轉換而供應到撓性基板FPC1的各種電路(參照圖26A)。例如,可以將電晶體M4用於轉換器CONV。另外,如圖27C所示,可以將電晶體M4、電晶體M5用於轉換器CONV。
本發明的一個方式的檢測電路19具備電晶體M1,作為電晶體M1,其閘極與檢測元件C的一個電極電連接,並且其第一電極例如與能夠供應接地電位的佈線VPI電連接(參照圖27A)。
另外,檢測電路19也可以具備電晶體M2,作為電晶體M2,其閘極與能夠供應選擇信號的掃描線G1電連接,其第一電極與電晶體M1的第二電極電連接,並且其第二電極例如與能夠供應檢測信號DATA的信號線DL電連接。
另外,檢測電路19也可以具備電晶體M3,作為電晶體M3,其閘極與能夠供應重設信號的佈線RES電連接,其第一電極與檢測元件C的一個電極電連接,並且其第二電極例如與能夠供應接地電位的佈線VRES電連接。
檢測元件C的電容例如因物體接近一對電極而產生變化,或者因一對電極之間的間隔變化而產生變化。由此,檢測電路19能夠根據檢測元件C的電容的變化供應檢測信號DATA。
另外,檢測電路19具備可以供應能夠控制檢測元件C的另一個電極的電位的控制信號的佈線CS。
注意,將電連接檢測元件C的一個電極、電晶體M1的閘極及電晶體M3的第一電極的部分稱為節點A。
佈線VRES及佈線VPI例如可以供應接地電位,佈線VPO及佈線BR例如可以供應高電源電位。另外,佈線RES可以供應重設信號,掃描線G1可以供應選擇信號。另外,信號線DL可以供應檢測信號DATA,端子OUT可以供應根據檢測信號DATA轉換的信號。
注意,可以將能夠轉換檢測信號DATA而供應到端子OUT的各種電路用於轉換器CONV。例如,也可以藉由使轉換器CONV與檢測電路19電連接構成源極隨耦電路或電流鏡電路等。
明確而言,可以藉由使用包括電晶體M4的轉換器CONV構成源極隨耦電路(參照圖27A)。另外,如圖27C所示,轉換器CONV也可以包括電晶體M4、電晶體M5。此外,可以將能夠使用與電晶體M1至電晶體M3同一製程製造的電晶體用於電晶體M4、電晶體M5。
如上所述,在本發明的一個方式的主動矩陣型的觸控感測器中,可以將構成檢測元件的電極及讀出佈線形成在不同的層中。如圖28B所示,藉由將電容元件的一個電極CM及佈線ML形成在不同的層中,並且形成寬度細的佈線ML,可以使寄生電容小且可抑制噪音的影響。由此,可以抑制觸控感測器的檢測靈敏度的降低。此外,電容元件的一個電極CM與圖28C所示的放大圖中的多個像素702重疊。
〈檢測電路19的驅動方法〉
說明檢測電路19的驅動方法。
《第一步驟》
在第一步驟中,在開啟電晶體M3之後對閘極供應使其成為關閉狀態的重設信號,使檢測元件C的第一電極的電位成為預定的電位(參照圖27B1的期間T1)。
明確而言,將重設信號供應到佈線RES。被供應重設信號的電晶體M3例如將節點A的電位設定為接地電位(參照圖27A)。
《第二步驟》
在第二步驟中,對閘極供應使電晶體M2處於開啟狀態的選擇信號,並使電晶體M1的第二電極與信號線DL電連接。
明確而言,對掃描線G1供應選擇信號。被供應選擇信號的電晶體M2將電晶體M1的第二電極電連接於信號線DL(參照圖27B1期間T2)。
《第三步驟》
在第三步驟中,將控制信號供應到檢測元件C的第二電極,將根據控制信號及檢測元件C的電容而變化的電位供應到電晶體M1的閘極。
明確而言,從佈線CS供應矩形的控制信號。作為其第二電極被供應矩形的控制信號的檢測元件C,其節點A的電位根據檢測元件C的電容上升(參照圖27B1期間T2的後半部分)。
例如,當檢測元件C處於大氣中時,在介電常數高於大氣的物質接近檢測元件C的第二電極的情況下,檢測元件C的電容在外觀上變大。
由此,矩形的控制信號所導致的節點A的電位的變化比介電常數高於大氣的物質沒有接近檢測元件C的第二電極的情況小(參照圖27B2實線)。
《第四步驟》
在第四步驟中,將因電晶體M1的閘極的電位的變化而產生的信號供應到信號線DL。
例如,將起因於電晶體M1的閘極的電位的變化的電流變化供應到信號線DL。
轉換器CONV將流過信號線DL的電流的變化轉換成電壓的變化來供應電壓。
《第五步驟》
在第五步驟中,對電晶體M2的閘極供應使電晶體M2處於關閉狀態的選擇信號。
圖29是示出上述觸控面板的結構的剖面圖。在圖29中示出對圖3A和圖3B所示的顯示裝置附加了觸控感測器的例子。在該觸控面板中,在第二基板42一側形成有檢測電路19所包括的電晶體及電容元件340。
電容元件340的一個電極341以與彩色層336重疊的方式使用對透過彩色層336的光具有透過性的材料形成。另外,電容元件340的另一個電極342例如可以使用與電晶體所包括的半導體層相同的材料形成。例如,可以使用對氧化物半導體層添加了形成氧缺損的雜質或會引起施體能階的形成的雜質等的氧化物導電體層。
本實施方式所示的結構可以與其他實施方式所示的結構適
當地組合而使用。
實施方式8
在本實施方式中,參照圖30A至圖30C對可以使用本發明的一個方式的顯示裝置構成的資料處理裝置的結構進行說明。
圖30A至圖30C是說明包括本發明的一個方式的顯示裝置的資料處理裝置的圖。
圖30A是說明本發明的一個方式的資料處理裝置6000所包括的輸入/輸出裝置6020為展開狀態的投影圖,圖30B是沿著圖30A所示的切斷線X1-X2的資料處理裝置6000的剖面圖。圖30C為說明輸入/輸出裝置6020的折疊狀態的投影圖。
〈資料處理裝置的結構實例〉
在本實施方式中說明的資料處理裝置6000包括:被供應影像資料V且供應檢測資料S的輸入/輸出裝置6020;以及供應影像資料V且被供應檢測資料S的算術裝置6010。
輸入/輸出裝置6020包括被供應影像資料V的顯示部6030及供應檢測資料S的輸入裝置。該輸入裝置相當於上述實施方式所說明的變形感測器元件。
顯示部6030具有第一區域6031(11)、第一可彎曲區域6031(21)、第二區域6031(12)、第二可彎曲區域6031(22)以及第三區域6031(13)依次配置為條紋形狀的區域6031(參照圖30A)。
顯示部6030能夠沿形成在第一可彎曲區域6031(21)中的第一折痕及形成在第二可彎曲區域6031(22)中的第二折痕處於折疊狀態或展開狀態(參照圖30A及圖30C)。
上述輸入裝置檢測輸入/輸出裝置6020是折疊狀態還是展開狀態,並供應包括顯示所檢測出的狀態的資料的檢測資料S。
在檢測資料S示出是折疊狀態的資料時,算術裝置6010對
第一區域6031(11)供應包括第一影像的影像資料V,而在檢測資料S示出是展開狀態的資料時,算術裝置6010對顯示部6030的顯示區域6031供應影像資料V(參照圖30A至30C)。
在本實施方式中說明的資料處理裝置6000包括:被供應影像資料V且能夠折疊的輸入/輸出裝置6020;以及供應影像資料V並被供應檢測資料S的算術裝置6010。輸入/輸出裝置6020包括檢測輸入/輸出裝置6020是折疊狀態還是展開狀態並供應包括顯示所檢測出的狀態的資料的檢測資料S的輸入裝置。
藉由採用上述結構,可以在處於折疊狀態的顯示部的第一區域6031(11)上顯示第一影像且在處於展開狀態的顯示部6030的顯示區域上顯示第二影像(參照圖30A)。其結果是,可以提供一種方便性或可靠性優異的新穎的資料處理裝置。
另外,輸入/輸出裝置6020由依次配置的外殼6001(1)、鉸鏈6002(1)、外殼6001(2)、鉸鏈6002(2)以及外殼6001(3)保持且能夠處於折疊狀態或處於展開狀態(參照圖30B)。
在本實施方式中,例示出具備使用兩個鉸鏈使三個外殼連接的結構的資料處理裝置。具備該結構的資料處理裝置可以在兩處折疊輸入/輸出裝置6020。
另外,也可以使用(n-1)個鉸鏈使n(n為2以上的自然數)個外殼連接。具備該結構的資料處理裝置可以在(n-1)處折疊輸入/輸出裝置6020。
另外,輸入/輸出裝置6020或其他檢測器也可以檢測出輸入/輸出裝置6020處於折疊狀態或展開狀態而供應示出處於折疊狀態的資料。被供應示出處於折疊狀態的資料的算術裝置6010也可以停止折疊到內側的部分的工作。明確而言,也可以停止顯示部6030的工作或/及輸入裝置的工作。由此,可以降低資料處理裝置6000的使用者不能利用的部分(即,折
疊到內側的部分)浪費的電力。
在本發明的一個方式的顯示裝置中可以利用變形感測器元件自我檢測出顯示部的形狀。因此,在本實施方式所說明的其形狀為能夠折疊多次的資料處理裝置等中,可以對應於顯示部的形狀自動顯示適當的影像。
外殼6001(1)與第一區域6031(11)重疊且具備按鈕6045(1)。
外殼6001(2)與第二區域6031(12)重疊。
外殼6001(3)與第三區域6031(13)重疊且收納算術裝置6010、天線6010A以及電池6010B。
鉸鏈6002(1)與第一可彎曲區域6031(21)重疊,鉸鏈6002(1)將外殼6001(1)以可轉動的方式連接到外殼6001(2)。
鉸鏈6002(2)與第二可彎曲區域6031(22)重疊,鉸鏈6002(2)將外殼6001(2)以可轉動的方式連接到外殼6001(3)。
天線6010A與算術裝置6010電連接,並供應/被供應信號。
另外,天線6010A從外部裝置以無線方式被供應電力,並將電力供應到電池6010B。
電池6010B與算術裝置6010電連接,並供應/被供應電力。
本實施方式所示的結構可以與其他實施方式所示的結構適當地組合而使用。
實施方式9
在本實施方式中,使用圖31A至圖31D對應用本發明的一個方式的電子裝置進行說明。
藉由應用本發明的一個方式的顯示裝置,可以製造可靠性高的撓性電子裝置。
作為電子裝置,例如可以舉出電視機、用於電腦等的顯示
螢幕、數位標牌、數位相機、數位攝影機、數位相框、行動電話機、可攜式遊戲機、可攜式資訊終端、音頻再生裝置、大型遊戲機等。
此外,由於本發明的一個方式的顯示裝置具有撓性,因此也可以沿著房屋及高樓的內壁或外壁、或者汽車的內部裝飾或外部裝飾的曲面組裝該顯示裝置。另外,藉由使本發明的一個方式的顯示裝置處於折疊狀態或者變形為捲筒狀,也可以製造可攜帶的顯示裝置。
圖31A是薄型可攜式資訊終端的一個例子。可攜式資訊終端7100除了組裝在外殼7101的顯示部7102以外,還包括揚聲器7105、麥克風7106以及相機7107等。另外,在可攜式資訊終端7100中,外殼7101及顯示部7102等具有撓性,在耐受掉落等的抗衝擊性及可攜性上優異。顯示部7102包括本發明的一個方式的顯示裝置,例如可以藉由彎曲顯示部切換影像。
圖31B示出電視機或數位標牌等大型顯示器的一個例子。大型顯示器7200包括具有撓性的外殼7201以及使用本發明的一個方式的顯示裝置的顯示部7202。可以使大型顯示器7200處於折疊狀態或者變形為捲筒狀。另外,如圖式所示,即使大型顯示器處於彎曲狀態也可以與處於平坦狀態同樣地顯示可見度高的影像。此外,也可以使用檢測出觀察者的位置的感測器7203,以只對特定的觀察者顯示可見度高的影像。
圖31C是具有顯示功能的袖標的一個例子。袖標7300包括使用布或樹脂等形成的具有撓性的筒狀體7301以及使用本發明的一個方式的顯示裝置的顯示部7302。袖標7300可以折疊。另外,根據彎曲的程度,可以擴大或縮小顯示影像,從而可以顯示可見度高的影像。
圖31D是具有顯示功能的衣服的一個例子。衣服7400包括具有撓性的布料7401及使用本發明的一個方式的顯示裝置的顯示部7402。衣服7400容易變形,並可以折疊。此外,藉由使顯示裝置自我檢測出顯示部的形狀,可以與衣服7400的變形的程度無關而對特定的方向顯示可見度
高的影像。
本實施方式所示的結構可以與其他實施方式所示的結構適當地組合而使用。
Claims (13)
- 一種顯示裝置,包括:第一基板,具有撓性;第二基板,具有撓性;以及像素部,包括配置為矩陣狀的多個像素,該像素部包括:像素電路部,位於該第一基板與該第二基板之間的該多個像素的一像素內;以及變形感測器電路部,位於該第一基板與該第二基板之間,其中,該變形感測器電路部形成在該像素電路部上,該像素電路部包括第一電晶體及與該第一電晶體電連接的顯示元件,該變形感測器電路部包括感測器元件,該感測器元件被夾在第一絕緣膜與第二絕緣膜的中間,該感測器元件與該第一絕緣膜及該第二絕緣膜接觸,該感測器元件檢測出該第一基板或該第二基板的變形。
- 如申請專利範圍第1項所述之顯示裝置,其中該變形感測器電路部包括第二電晶體,並且該第二電晶體與該感測器元件電連接。
- 如申請專利範圍第1項所述之顯示裝置,更包括密封層,形成在該顯示元件上,其中該感測器元件形成在該密封層上。
- 一種顯示裝置,包括:第一基板,具有撓性;第二基板,具有撓性;以及像素部,包括配置為矩陣狀的多個像素,該像素部包括:像素電路部,位於該第一基板與該第二基板之間的該多個像素的一像素內;以及變形感測器電路部,位於該第一基板與該第二基板之間,該像素電路部包括第一電晶體及與該第一電晶體電連接的顯示元件, 該變形感測器電路部包括第二電晶體及與該第二電晶體電連接的感測器元件,該像素電路部與該變形感測器電路部電連接,該感測器元件被夾在第一絕緣膜與第二絕緣膜的中間,該感測器元件與該第一絕緣膜及該第二絕緣膜接觸,該感測器元件檢測出該第一基板或該第二基板的變形。
- 如申請專利範圍第2或4項所述之顯示裝置,其中該第一電晶體及該第二電晶體都包括包含氧化物半導體的通道形成區域。
- 如申請專利範圍第5項所述之顯示裝置,其中該氧化物半導體包含In、Zn及M,並且M為Al、Ti、Ga、Sn、Y、Zr、La、Ce、Nd或Hf。
- 如申請專利範圍第5項所述之顯示裝置,其中該氧化物半導體包含c軸配向的結晶。
- 如申請專利範圍第1或4項所述之顯示裝置,其中該感測器元件為金屬片電阻元件。
- 如申請專利範圍第1或4項所述之顯示裝置,其中該顯示元件為有機EL元件。
- 一種顯示模組,包括:申請專利範圍第1或4項之顯示裝置;以及FPC或框架。
- 一種電子裝置,包括:申請專利範圍第1或4項之顯示裝置;以及揚聲器、麥克風或相機。
- 如申請專利範圍第4項所述之顯示裝置,更包括形成在該第一電晶體與該第二電晶體上的絕緣膜,其中該顯示元件與該感測器元件形成於該絕緣膜上。
- 如申請專利範圍第4項所述之顯示裝置,其中該感測器元件與一電阻電 連接,該電阻與該顯示元件電連接。
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