WO2015177678A1 - タッチセンサー及びタッチパネル - Google Patents

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WO2015177678A1
WO2015177678A1 PCT/IB2015/053467 IB2015053467W WO2015177678A1 WO 2015177678 A1 WO2015177678 A1 WO 2015177678A1 IB 2015053467 W IB2015053467 W IB 2015053467W WO 2015177678 A1 WO2015177678 A1 WO 2015177678A1
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transistor
film
wiring
electrically connected
oxide semiconductor
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PCT/IB2015/053467
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Inventor
高橋　圭
英明 宍戸
Original Assignee
株式会社半導体エネルギー研究所
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    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/044—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means
    • G06F3/0446—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means using a grid-like structure of electrodes in at least two directions, e.g. using row and column electrodes
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means

Definitions

  • One embodiment of the present invention relates to a touch sensor and a touch panel.
  • one embodiment of the present invention is not limited to the above technical field.
  • One embodiment of the invention disclosed in this specification and the like relates to an object, a method, or a manufacturing method.
  • One aspect of the present invention relates to a process, a machine, a manufacture, or a composition (composition of matter). Therefore, the technical field of one embodiment of the present invention disclosed in this specification more specifically includes a semiconductor device, a display device, a light-emitting device, a power storage device, a memory device, an electronic device, a lighting device, an input device, and an input / output device.
  • a detection device, a driving method thereof, or a manufacturing method thereof can be given.
  • a semiconductor device refers to any device that can function by utilizing semiconductor characteristics.
  • a semiconductor element such as a transistor, a semiconductor circuit, an arithmetic device, and a memory device are one embodiment of the semiconductor device.
  • An imaging device, a display device, a liquid crystal display device, a light emitting device, an electro-optical device, a power generation device (including a thin film solar cell, an organic thin film solar cell, and the like) and an electronic device may include a semiconductor device.
  • Touch sensors are widely used as input devices for electronic devices.
  • touch panels are widely used as input devices for electronic devices having a display device.
  • Patent Document 1 a configuration in which an input unit is provided in a display unit of a display device is known.
  • ESD Electro Static Discharge
  • An object of one embodiment of the present invention is to improve resistance to electrostatic discharge of a touch sensor at the time of input by touching a touch panel.
  • One embodiment of the present invention is an active matrix touch sensor including a transistor, a capacitor, and a protection circuit.
  • the transistor, the capacitor, and the protection circuit are electrically connected.
  • One embodiment of the present invention is an active matrix touch sensor including a transistor, a capacitor, and a diode.
  • the transistor, the capacitor, and the diode are electrically connected.
  • One embodiment of the present invention is an active matrix touch sensor including a transistor and a capacitor.
  • the transistor and the capacitor are electrically connected.
  • Another embodiment of the present invention is a touch sensor including the first to third transistors, the capacitor, and the protection circuit, and one of a source and a drain of the first transistor is electrically connected to the first wiring. And the other of the source and the drain of the first transistor is electrically connected to one of the source and the drain of the second transistor, and the gate of the first transistor is connected to one of the source and the drain of the third transistor,
  • the capacitor is electrically connected to the first electrode and the protection circuit, the other of the source and the drain of the second transistor is electrically connected to the second wiring, and the gate of the second transistor is connected to the third electrode
  • the other of the source and the drain of the third transistor is electrically connected to the fourth wiring, and the gate of the third transistor is connected to the fifth wiring. Wiring electrically connected, the second electrode of the capacitor is electrically connected to the sixth wiring, a touch sensor.
  • Another embodiment of the present invention is a touch sensor including first to third transistors, a capacitor, and a diode, and one of a source and a drain of the first transistor is electrically connected to the first wiring.
  • the other of the source and the drain of the first transistor is electrically connected to one of the source and the drain of the second transistor, and the gate of the first transistor has a capacitance of one of the source and the drain of the third transistor.
  • the first electrode of the element and the first electrode of the diode are electrically connected, the other of the source and the drain of the second transistor is electrically connected to the second wiring, and the gate of the second transistor is The other of the source and the drain of the third transistor is electrically connected to the fourth wiring, and is electrically connected to the third wiring.
  • the capacitor is electrically connected to the fifth wiring
  • the second electrode of the capacitor is electrically connected to the sixth wiring
  • the second electrode of the diode is electrically connected to the seventh wiring.
  • One embodiment of the present invention is a touch sensor including the first to fourth transistors and a capacitor, and one of a source and a drain of the first transistor is electrically connected to the first wiring, The other of the source and the drain of one transistor is electrically connected to one of the source and the drain of the second transistor, and the gate of the first transistor is connected to one of the source and the drain of the third transistor, the fourth transistor One of the source and the drain of the transistor is electrically connected to the gate of the fourth transistor and the first electrode of the capacitor, and the other of the source and the drain of the second transistor is electrically connected to the second wiring.
  • the gate of the second transistor is electrically connected to the third wiring, and the other of the source and the drain of the third transistor is the fourth wiring.
  • the gate of the third transistor is electrically connected to the fifth wiring
  • the second electrode of the capacitor is electrically connected to the sixth wiring
  • the fourth transistor is electrically connected to the wiring.
  • the other of the source and the drain is a touch sensor that is electrically connected to the seventh wiring.
  • Another embodiment of the present invention is a touch sensor including first to third transistors, a capacitor, and a diode, and one of a source and a drain of the first transistor is electrically connected to the first wiring.
  • the other of the source and the drain of the first transistor is electrically connected to one of the source and the drain of the second transistor, and the gate of the first transistor has a capacitance of one of the source and the drain of the third transistor.
  • the first electrode of the element and the first electrode of the diode are electrically connected, the other of the source and the drain of the second transistor is electrically connected to the second wiring, and the gate of the second transistor is The other of the source and the drain of the third transistor is electrically connected to the fourth wiring, and is electrically connected to the third wiring.
  • the capacitor is electrically connected to the fifth wiring
  • the second electrode of the capacitor is electrically connected to the sixth wiring
  • the second electrode of the diode is electrically connected to the third wiring.
  • One embodiment of the present invention is a touch sensor including the first to fourth transistors and a capacitor, and one of a source and a drain of the first transistor is electrically connected to the first wiring, The other of the source and the drain of one transistor is electrically connected to one of the source and the drain of the second transistor, and the gate of the first transistor is connected to one of the source and the drain of the third transistor, the fourth transistor One of the source and the drain of the transistor is electrically connected to the gate of the fourth transistor and the first electrode of the capacitor, and the other of the source and the drain of the second transistor is electrically connected to the second wiring.
  • the gate of the second transistor is electrically connected to the third wiring, and the other of the source and the drain of the third transistor is the fourth wiring.
  • the gate of the third transistor is electrically connected to the fifth wiring
  • the second electrode of the capacitor is electrically connected to the sixth wiring
  • the fourth transistor is electrically connected to the wiring.
  • the other of the source and the drain is a touch sensor that is electrically connected to the third wiring.
  • the diode or the fourth transistor functions as a protection circuit.
  • any one of the first to fourth transistors preferably includes an oxide semiconductor layer.
  • one electrode of the capacitor may have an oxide conductor layer.
  • the other electrode of the capacitor may have an oxide conductor layer.
  • Another embodiment of the present invention is a touch panel including the touch sensor and the display element each having the above structure.
  • the display element is an organic EL element or a liquid crystal element.
  • the touch sensor having each configuration described above is provided on a plastic substrate.
  • the touch panel of each said structure has flexibility.
  • Another embodiment of the present invention is a semiconductor device, a light-emitting device, a display device, a touch panel, an electronic device, or a lighting device having the touch sensor with any of the above structures.
  • a highly reliable touch sensor and touch panel can be provided.
  • a novel semiconductor device, light-emitting device, display device, touch sensor, touch panel, electronic device, or lighting device can be provided.
  • FIG. 9 illustrates an example of a method for manufacturing a touch sensor.
  • FIG. 9 illustrates an example of a method for manufacturing a touch sensor.
  • FIG. 9 illustrates an example of a method for manufacturing a touch sensor.
  • FIG. 9 illustrates an example of a method for manufacturing a touch sensor.
  • FIG. 9 illustrates an example of a method for manufacturing a touch sensor.
  • FIG. 9 shows an example of a touch panel.
  • FIG. 6 illustrates an example of an electronic device and a lighting device.
  • FIG. 14 illustrates an example of an electronic device.
  • the circuit diagram which shows an example of a touch sensor The circuit diagram which shows an example of a touch sensor.
  • the circuit diagram which shows an example of a touch sensor The circuit diagram which shows an example of a touch sensor.
  • a transistor is an element having at least three terminals including a gate, a drain, and a source.
  • a channel region is provided between the drain (drain terminal, drain region or drain electrode) and the source (source terminal, source region or source electrode), and a current flows through the drain, channel region, and source. It is something that can be done.
  • a channel region refers to a region through which a current mainly flows.
  • the functions of the source and drain may be switched when transistors having different polarities are employed or when the direction of current changes during circuit operation. Therefore, in this specification and the like, the terms source and drain can be used interchangeably.
  • “electrically connected” includes a case of being connected via “something having an electric action”.
  • the “thing having some electric action” is not particularly limited as long as it can exchange electric signals between connection targets.
  • “thing having some electric action” includes electrodes, wiring, switching elements such as transistors, resistance elements, inductors, capacitors, and other elements having various functions.
  • the source (or the first terminal) of the transistor is electrically connected to X through (or not through) Z1, and the drain (or the second terminal or the like) of the transistor is connected to Z2.
  • Y is electrically connected, or the source (or the first terminal, etc.) of the transistor is directly connected to a part of Z1, and another part of Z1 Is directly connected to X, and the drain (or second terminal, etc.) of the transistor is directly connected to a part of Z2, and another part of Z2 is directly connected to Y.
  • X and Y, and the source (or the first terminal or the like) and the drain (or the second terminal or the like) of the transistor are electrically connected to each other.
  • the drain of the transistor (or the second terminal, etc.) and the Y are electrically connected in this order.
  • the source (or the first terminal or the like) of the transistor is electrically connected to X
  • the drain (or the second terminal or the like) of the transistor is electrically connected to Y
  • X or the source ( Or the first terminal or the like, the drain of the transistor (or the second terminal, or the like) and Y are electrically connected in this order.
  • X is electrically connected to Y through the source (or the first terminal) and the drain (or the second terminal) of the transistor, and X is the source of the transistor (or the first terminal). Terminal, etc.), the drain of the transistor (or the second terminal, etc.), and Y are provided in this connection order.
  • the source (or the first terminal, etc.) and the drain (or the second terminal, etc.) of the transistor are separated. Apart from that, the technical scope can be determined.
  • these expression methods are examples, and are not limited to these expression methods.
  • X, Y, Z1, and Z2 are objects (for example, devices, elements, circuits, wirings, electrodes, terminals, conductive films, layers, and the like).
  • One embodiment of the present invention is an active matrix touch sensor including a transistor, a capacitor, and a protection circuit.
  • the transistor, the capacitor, and the protection circuit are electrically connected.
  • the protection circuit includes a diode or an element having diode characteristics.
  • a transistor may be used as an element having diode characteristics.
  • FIG. 1A illustrates a circuit configuration of a touch sensor 10U which is one embodiment of the present invention.
  • FIG. 1A illustrates an example in which a diode is used as the protection circuit.
  • the touch sensor 10U includes a transistor M1, a transistor M2, a transistor M3, a capacitor C, a diode D, a wiring VPI, a wiring ML, a wiring G1, a wiring VRES, a wiring RES, a wiring CS, Wiring VDD.
  • One of the source and the drain of the transistor M1 is electrically connected to the wiring VPI
  • the other of the source and the drain of the transistor M1 is electrically connected to one of the source and the drain of the transistor M2
  • the gate of the transistor M1 is One of the source and the drain of the transistor M3 is electrically connected to the first electrode of the capacitor C and the first electrode of the diode D
  • the other of the source and the drain of the transistor M2 is electrically connected to the wiring ML.
  • the gate of the transistor M2 is electrically connected to the wiring G1
  • the other of the source and drain of the transistor M3 is electrically connected to the wiring VRES
  • the gate of the transistor M3 is electrically connected to the wiring RES.
  • the second electrode of C is electrically connected to the wiring CS
  • the second electrode of the diode D is the wiring DD and are electrically connected to each other.
  • FIG. 1B shows an example in which the protection circuit is constituted by a transistor M4.
  • the protection circuit is constituted by a transistor M4.
  • one of the source and the drain of the transistor M4 is electrically connected to the gate of the transistor M1, the one of the source and the drain of the transistor M3, the first electrode of the capacitor C, and the gate of the transistor M4.
  • the other of the source and the drain of the transistor M4 is electrically connected to the wiring VDD.
  • the gate of the transistor M1, the source or drain of the transistor M3, and the first electrode of the capacitor C are electrically connected to form the node A.
  • the protection circuit is provided between the node A and the wiring VDD.
  • the touch sensor of one embodiment of the present invention can be provided. Since the touch sensor of one embodiment of the present invention includes the protection circuit, it is possible to provide a touch sensor with improved resistance to electrostatic discharge when input is performed by touching the touch sensor.
  • the potential of the wiring VDD may be changed to a power supply voltage on the low potential side to be the wiring VSS.
  • the connection structure of the diode D and the transistor M4 may be changed.
  • both the wiring VDD and the wiring VSS may be used to combine FIG. 15A and FIG.
  • the anode of the diode D1 is electrically connected to the node A
  • the cathode is electrically connected to the wiring VDD
  • the anode of the diode D2 is electrically connected to the wiring VSS
  • the cathode is connected to the node A. Good.
  • FIG. 15B and FIG. 1B may be combined.
  • one of the source and the drain of the transistor M4 and the gate are electrically connected to the node A
  • the other of the source and the drain is electrically connected to the wiring VDD
  • one of the source and the drain of the transistor M6 and the gate are wired. It may be electrically connected to VSS and the other of the source and the drain may be electrically connected to the node A.
  • a p-channel transistor M7 can be used for the protective circuit included in the touch panel of one embodiment of the present invention.
  • one of the source and the drain of the transistor M7 and the gate may be electrically connected to the wiring VDD, and the other of the source and the drain may be electrically connected to the node A.
  • FIG. 17B illustrates an example in which a diode D1 and a diode D2 are connected in series between the node A and the wiring VDD.
  • FIG. 17C illustrates an example in which transistors M4 and M6 are connected in series between the node A and the wiring VDD.
  • FIG. 17D illustrates an example in which p-channel transistors M7 and M9 are connected in series between the node A and the wiring VDD.
  • FIG. 17E illustrates an example in which a resistor R is connected between the node A and the wiring VDD.
  • FIG. 17F illustrates an example in which the diode D and the transistor M4 are connected in series between the node A and the wiring VDD.
  • FIG. 17G illustrates an example in which a diode D and a resistor R are connected in series between the node A and the wiring VDD.
  • FIG. 17H illustrates an example in which the transistor M4 and the resistor R are connected in series between the node A and the wiring VDD.
  • FIG. 17I illustrates an example in which the diode D and the transistor M4 are connected in parallel between the node A and the wiring VDD.
  • FIG. 17J illustrates an example in which a diode D and a resistor R are connected in parallel between the node A and the wiring VDD.
  • FIG. 17K illustrates an example in which the transistor M4 and the resistor R are connected in parallel between the node A and the wiring VDD.
  • One embodiment of the present invention is an active matrix touch sensor including a transistor, a capacitor, and a protection circuit.
  • the transistor, the capacitor, and the protection circuit are electrically connected.
  • the protection circuit includes a diode or an element having diode characteristics.
  • a transistor may be used as an element having diode characteristics.
  • FIG. 2A illustrates a circuit configuration of the touch sensor 10U of one embodiment of the present invention.
  • FIG. 2A illustrates an example in which a diode is used as the protection circuit.
  • the touch sensor 10U includes a transistor M1, a transistor M2, a transistor M3, a capacitor C, a diode D, a wiring VPI, a wiring ML, a wiring G1, a wiring VRES, a wiring RES, a wiring CS, have.
  • One of the source and the drain of the transistor M1 is electrically connected to the wiring VPI
  • the other of the source and the drain of the transistor M1 is electrically connected to one of the source and the drain of the transistor M2
  • the gate of the transistor M1 is One of the source and the drain of the transistor M3 is electrically connected to the first electrode of the capacitor C and the first electrode of the diode D
  • the other of the source and the drain of the transistor M2 is electrically connected to the wiring ML.
  • the gate of the transistor M2 is electrically connected to the wiring G1
  • the other of the source and drain of the transistor M3 is electrically connected to the wiring VRES
  • the gate of the transistor M3 is electrically connected to the wiring RES.
  • the second electrode of C is electrically connected to the wiring CS
  • the second electrode of the diode D is the wiring 1 and are electrically connected to each other.
  • FIG. 2B shows an example in which the protection circuit is formed of a transistor M4.
  • one of the source and the drain of the transistor M4 is electrically connected to the gate of the transistor M1, the one of the source and the drain of the transistor M3, the first electrode of the capacitor C, and the gate of the transistor.
  • the other of the source and the drain of the transistor M4 is electrically connected to the wiring G1.
  • the gate of the transistor M1, the source or drain of the transistor M3, and the first electrode of the capacitor C are electrically connected to form the node A.
  • the protection circuit is provided between the node A and the wiring G1.
  • the wiring VDD can be omitted, the circuit configuration of the touch sensor can be simplified and the area occupied by the touch sensor can be reduced.
  • the touch sensor of one embodiment of the present invention can be provided. Since the touch sensor of one embodiment of the present invention includes the protection circuit, it is possible to provide a touch sensor with improved resistance to electrostatic discharge when input is performed by touching the touch sensor.
  • FIG. 3A illustrates a touch panel including the touch sensor of one embodiment of the present invention.
  • FIG. 3B illustrates an example of a converter connected to the touch sensor of one embodiment of the present invention.
  • 3C and 3D are timing charts illustrating a driving method. Note that as the touch sensor used in this embodiment, the touch sensor described in Embodiment 1 or 2 can be used. In this case, duplicate description for the same reference numerals is omitted. In FIG. 3B, the touch sensor shown in FIG. 1B is used as an example.
  • the touch sensor 10U arranged in a matrix on the substrate 16, the converter CONV connected to the touch sensor 10U via the wiring ML, and the touch sensor 10U via the wiring G1.
  • a drive circuit GD to be connected is provided.
  • a ground potential is supplied to the wiring VPI.
  • the wiring ML functions as a signal line and can supply a detection signal DATA to a converter or the like to be described later.
  • the wiring G1 functions as a scanning line and is supplied with a selection signal.
  • a ground potential is supplied to the wiring VRES.
  • a reset signal is supplied to the wiring RES.
  • a control signal is supplied to the wiring CS.
  • a constant potential is supplied to the wiring VDD (FIG. 3B).
  • the electrostatic capacitance between the first electrode of the capacitor C and a capacitor having a dielectric constant different from that of the atmosphere is reduced.
  • the capacitance changes. Specifically, when an object such as a finger approaches the capacitive element C, the capacitance between the finger and the first electrode of the capacitive element C changes. By detecting this change in capacitance, the touch sensor can be used as a proximity detector.
  • a reset signal for turning on and off the transistor M3 is supplied to the gate, and the potential of the first electrode of the capacitor C is set to a predetermined potential (period (C) in FIG. 3). T1).
  • a reset signal is supplied to the wiring RES.
  • the transistor M3 to which the reset signal is supplied sets the potential of the node A to, for example, the ground potential.
  • Second Step a selection signal for turning on the transistor M2 is supplied to the gate, and the other of the source and the drain of the transistor M1 is electrically connected to the wiring ML (signal line).
  • a selection signal is supplied to the wiring G1 (scanning line).
  • the transistor M2 to which the selection signal is supplied electrically connects the other of the source and the drain of the transistor M1 to the wiring ML (signal line) (see period T2 in FIG. 3C).
  • a control signal is supplied to the second electrode of the capacitor C, and a potential that changes based on the control signal and the capacitance of the capacitor C is supplied to the gate of the transistor M1.
  • a rectangular control signal is supplied to the wiring CS.
  • the capacitor C to which the rectangular control signal is supplied to the second electrode raises the potential of the node A based on the capacitance of the capacitor C (see the second half of the period T2 in FIG. 3C).
  • the sensing element when the sensing element is placed in the atmosphere, if a sensor having a dielectric constant higher than that of the atmosphere is disposed in the vicinity of the first electrode of the capacitive element C, the capacitance of the capacitive element C is apparently increased. .
  • the change in the potential of the node A caused by the rectangular control signal is smaller than that in the case where a substance having a dielectric constant higher than that of the atmosphere is not arranged in proximity (see the solid line in FIG. 3D).
  • a signal (detection signal DATA) caused by a change in the gate potential of the transistor M1 is supplied to the wiring ML (signal line).
  • a change in current caused by a change in the gate potential of the transistor M1 is supplied to the wiring ML (signal line).
  • ⁇ 5th step a selection signal for turning off the transistor M2 is supplied to the gate.
  • FIG. 3B shows an example in which the converter CONV is connected to the wiring ML (signal line).
  • the converter CONV converts a change in current flowing through the wiring ML (signal line) into a change in voltage and supplies it to the terminal OUT.
  • the wiring VPO and the wiring BR can supply a high power supply potential, for example.
  • FIG. 3A illustrates an example in which the touch sensors described in Embodiment 1 or 2 are arranged in a matrix.
  • a plurality of wirings G1 (1) to G1 (n) are provided.
  • the wiring G1 (1) to the wiring G1 (n) are selected in order, and the detection signal DATA is supplied to the wiring ML.
  • the first to fourth steps are executed.
  • the wiring G1 (2) to the wiring G1 (n) are selected, the second to fourth steps are performed. These steps are repeated for each wiring G1.
  • the wiring G1 functions as a scanning line.
  • electrostatic breakdown of the touch sensor due to electrostatic discharge may occur.
  • the electric potential of a finger or the like having a dielectric constant different from that of the atmosphere is very high compared to the electric potential of the first electrode of the capacitor C
  • the electrostatic charge of the touch sensor is discharged by discharging the positive charge. May happen. More specifically, the positive charge may destroy the gate insulating film of the transistor M1 and the insulating film (dielectric) of the capacitor C, thereby destroying the touch sensor.
  • the touch sensor described in this embodiment includes a protection circuit that is electrically connected to the node A, and has a positive charge accumulated in the node A (a charge necessary for changing a potential supplied to the gate of the transistor M1). This charge, sometimes referred to as “excessive positive charge”, or “destructive level positive charge”) can be released.
  • a protection circuit By providing the protection circuit, it is possible to prevent the elements included in the touch sensor and the touch sensor from being destroyed.
  • the protection circuit can be configured using a diode.
  • the anode may be electrically connected to the node A, and the cathode may be electrically connected to the wiring VDD or the wiring G1.
  • the protection circuit can be formed using a transistor.
  • the transistor M4 is used as the protective circuit, one of a source and a drain and a gate are electrically connected to the node A, and the other of the source and the drain is electrically connected to the wiring VDD or the wiring G1.
  • the touch sensor of one embodiment of the present invention can be driven.
  • the touch sensor of one embodiment of the present invention includes the protection circuit, an element included in the touch sensor or the touch sensor can be prevented from being destroyed by electrostatic discharge during driving (at the time of touch input). According to one embodiment of the present invention, a highly reliable touch sensor can be provided.
  • FIG. 4A illustrates the transistor 102 and the capacitor 105 included in the touch sensor of one embodiment of the present invention.
  • the transistor 102 and the capacitor 105 are provided in, for example, a sensor unit of a touch sensor or a protection circuit.
  • the touch sensor of one embodiment of the present invention includes a bottom-gate transistor.
  • the structure of the transistor included in the touch sensor of one embodiment of the present invention there is no particular limitation on the structure of the transistor included in the touch sensor of one embodiment of the present invention.
  • a staggered transistor or an inverted staggered transistor may be used.
  • the structure is not limited to the bottom gate structure, and a top gate transistor structure may be employed.
  • an oxide semiconductor is used as the semiconductor layer of the transistor included in the touch sensor of one embodiment of the present invention; however, a semiconductor material used for the transistor is not particularly limited. Silicon, germanium, or the like may be used as the semiconductor material.
  • crystallinity of a semiconductor material used for the transistor included in the touch sensor of one embodiment of the present invention there is no particular limitation on the crystallinity of a semiconductor material used for the transistor included in the touch sensor of one embodiment of the present invention; an amorphous semiconductor, a semiconductor having crystallinity (a microcrystalline semiconductor, a polycrystalline semiconductor, a single crystal semiconductor, or a semiconductor) Any of the semiconductors having a crystalline region in part of the layer may be used. It is preferable to use a crystalline semiconductor because deterioration of transistor characteristics can be suppressed.
  • CAAC-OS C Axis Aligned Crystalline Oxide Semiconductor
  • the CAAC-OS film is one of oxide semiconductor films having a plurality of c-axis aligned crystal parts.
  • the c-axis is oriented in a direction parallel to the normal vector of the surface to be formed or the upper surface, and the ab surface is parallel to the surface to be formed or the upper surface.
  • a microcrystalline oxide semiconductor film may be used.
  • the microcrystalline semiconductor film includes a crystal part with a size of 1 nm to 100 nm, or 1 nm to 10 nm.
  • a microcrystalline semiconductor film whose crystal part has a size of greater than or equal to 1 nm and less than or equal to 10 nm, or greater than or equal to 1 nm and less than or equal to 3 nm may be referred to as an nc-OS (nanocrystalline Oxide Semiconductor) film.
  • the transistor 102 includes a conductive film 304 functioning as a gate electrode, an insulating film 305 functioning as a gate insulating film over the conductive film 304, an oxide semiconductor layer 308a over the insulating film 305, and a source over the oxide semiconductor layer 308a.
  • Conductive films 310a and 310b functioning as electrodes and drain electrodes.
  • insulating films 312 and 314 are provided as protective films over the transistor 102, more specifically, over the oxide semiconductor layer 308a and the conductive films 310a and 310b.
  • An insulating film 348 is provided over the insulating film 314.
  • the capacitor 105 has a dielectric layer between a pair of electrodes.
  • the capacitor 105 includes the conductive film 350 as one of the pair of electrodes, and the oxide conductor layer 308b as the other of the pair of electrodes.
  • the dielectric layers of the capacitor 105 are insulating films 314 and 348. That is, the insulating films 314 and 348 are provided in common for the transistor 102 and the capacitor 105.
  • 4A illustrates the stacked structure of the insulating films 314 and 348 as the dielectric layer, the present invention is not limited thereto, and a single-layer structure or a stacked structure of three or more layers may be used.
  • the oxide conductor layer 308b is formed in the same step as the oxide semiconductor layer 308a and is provided over the insulating film 305 functioning as a gate insulating film. Note that one embodiment of the present invention is not limited to this. A film different from the oxide semiconductor layer 308a may be formed in a different step to be the oxide conductor layer 308b. Alternatively, a conductor other than the oxide conductor may be used as the other of the pair of electrodes of the capacitor 105. As the electrode of the capacitor 105, a light-transmitting conductive film or a thin conductive film can be used.
  • the electrode of the capacitor 105 can be formed by, for example, a sputtering method.
  • a stacked structure including three layers of the conductive films 310a and 310b functioning as the source electrode and the drain electrode is described; however, the present invention is not limited thereto.
  • the conductive films 310a and 310b may be a single layer or a stacked structure including two layers or four or more layers.
  • the conductive film 310b functioning as the drain electrode of the transistor 102 is electrically connected to the oxide conductor layer 308b. Although an example in which part of the conductive film 310b is provided in contact with the oxide conductor layer 308b is shown here, the conductive film 310b and the oxide conductor layer 308b are electrically connected to each other through another conductive film. May be connected. The conductive film 310b may be electrically connected to the conductive film 350.
  • the oxide semiconductor layer 308a and the oxide conductor layer 308b can be processed into island shapes through the same film formation step and the same etching step, respectively.
  • An oxide semiconductor is a semiconductor material whose resistance can be controlled by oxygen vacancies in the film and / or the concentration of impurities such as hydrogen and water in the film. Therefore, each oxide semiconductor layer processed into an island shape is formed in the same process by selecting a process for increasing oxygen deficiency or / and impurity concentration or a process for decreasing oxygen deficiency or / and impurity concentration.
  • the resistivity of the oxide semiconductor layer 308a and the oxide conductor layer 308b can be controlled.
  • plasma treatment is performed on the island-shaped oxide semiconductor layer serving as the oxide conductor layer 308b functioning as an electrode of the capacitor to increase oxygen vacancies in the oxide semiconductor layer, and / or the oxide.
  • impurities such as hydrogen and water in the semiconductor layer
  • an oxide semiconductor layer with high carrier density and low resistance can be obtained.
  • an oxide semiconductor layer is formed in contact with an oxide semiconductor layer, and hydrogen is diffused from the hydrogen-containing insulating film into the oxide semiconductor layer. can do.
  • Oxygen vacancies in the oxide semiconductor layer increase due to plasma treatment of the oxide semiconductor layer or film formation damage in forming an insulating film containing hydrogen over the oxide semiconductor layer.
  • an impurity such as hydrogen or water or hydrogen diffused from an insulating film containing hydrogen enters the oxygen vacancy, the oxide semiconductor layer has a high carrier density and low resistance.
  • an insulating film 312 is provided over the transistor 102 so that the oxide semiconductor layer 308a is not exposed to the plasma treatment.
  • the insulating film 312 is provided so that the oxide semiconductor layer 308a is not in contact with the insulating film 314 containing hydrogen.
  • oxygen can be supplied to the oxide semiconductor layer 308a.
  • the oxide semiconductor layer 308a to which oxygen is supplied becomes a high-resistance oxide semiconductor with reduced oxygen vacancies in the film or at the interface.
  • the insulating film from which oxygen can be released for example, a silicon oxide film or a silicon oxynitride film can be used.
  • the plasma treatment performed on the oxide conductor layer 308b typically, a kind selected from a rare gas (He, Ne, Ar, Kr, Xe), phosphorus, boron, hydrogen, and nitrogen is used.
  • a plasma treatment using a gas containing the gas can be given. More specifically, plasma treatment in an Ar atmosphere, plasma treatment in a mixed gas atmosphere of Ar and hydrogen, plasma treatment in an ammonia atmosphere, plasma treatment in a mixed gas atmosphere of Ar and ammonia, or nitrogen For example, plasma treatment in an atmosphere.
  • oxygen vacancies are formed in the oxide conductor layer 308b in the lattice from which oxygen is released (or a portion from which oxygen is released).
  • the oxygen deficiency may be a factor that generates carriers.
  • hydrogen is supplied from an insulating film in contact with the oxide conductor layer 308b, more specifically, below or above the oxide conductor layer 308b. When hydrogen enters the oxygen vacancies, carriers are formed. It may generate electrons. Therefore, the oxide conductor layer 308b in which oxygen vacancies are increased by plasma treatment has a higher carrier density than the oxide semiconductor layer 308a.
  • the oxide semiconductor layer 308a in which oxygen vacancies are reduced and the hydrogen concentration is reduced can be said to be a highly purified intrinsic or substantially highly purified intrinsic oxide semiconductor layer.
  • substantially intrinsic means that the carrier density of the oxide semiconductor is less than 1 ⁇ 10 17 / cm 3 , preferably less than 1 ⁇ 10 15 / cm 3 , and more preferably 1 ⁇ 10 10. It indicates less than 13 / cm 3 .
  • a low impurity concentration and a low density of defect states (small number of oxygen vacancies) is referred to as high purity intrinsic or substantially high purity intrinsic.
  • An oxide semiconductor that is highly purified intrinsic or substantially highly purified intrinsic has few carrier generation sources, and thus can have a low carrier density.
  • a transistor in which a channel region is formed in the oxide semiconductor film easily has electrical characteristics (also referred to as normally-off characteristics) in which the threshold voltage is positive. Further, the oxide semiconductor layer 308a which is highly purified intrinsic or substantially highly purified intrinsic has a low density of defect states, so that the trap level density can be reduced.
  • the oxide semiconductor layer 308a which is highly purified intrinsic or substantially highly purified intrinsic has an extremely small off-state current, an element having a channel width of 1 ⁇ 10 6 ⁇ m and a channel length L of 10 ⁇ m.
  • the off-state current can be less than the measurement limit of the semiconductor parameter analyzer, that is, 1 ⁇ 10 ⁇ 13 A or less. Therefore, the transistor 102 in which a channel region is formed in the oxide semiconductor layer 308a has little change in electrical characteristics and has high reliability.
  • the insulating film 312 is provided so that a region overlapping with the oxide conductor layer 308b functioning as an electrode of the capacitor is selectively removed.
  • the insulating film 314 may be formed over the oxide conductor layer 308b and then removed from the oxide conductor layer 308b.
  • an insulating film containing hydrogen in other words, an insulating film capable of releasing hydrogen, typically a silicon nitride film, is used to supply hydrogen to the oxide conductor layer 308b.
  • the insulating film capable of releasing hydrogen preferably has a hydrogen concentration in the film of 1 ⁇ 10 22 atoms / cm 3 or more.
  • the oxide conductor layer 308b can effectively contain hydrogen.
  • the resistance of the oxide semiconductor layer (or oxide conductor layer) is reduced by changing the configuration of the insulating film in contact with the oxide semiconductor layer (or oxide conductor layer) in combination with the plasma treatment described above. It can be adjusted arbitrarily.
  • Hydrogen contained in the oxide conductor layer 308b reacts with oxygen bonded to metal atoms to become water, and forms oxygen vacancies in a lattice from which oxygen is released (or a portion from which oxygen is released). When hydrogen enters the oxygen vacancies, electrons serving as carriers may be generated. In some cases, a part of hydrogen is bonded to oxygen bonded to a metal atom, so that an electron serving as a carrier is generated. Therefore, the oxide conductor layer 308b containing hydrogen has a higher carrier density than the oxide semiconductor layer 308a.
  • the hydrogen concentration obtained by secondary ion mass spectrometry is 2 ⁇ 10 20 atoms / cm 3 or less, preferably 5 ⁇ 10 19 atoms. / Cm 3 or less, more preferably 1 ⁇ 10 19 atoms / cm 3 or less, preferably less than 5 ⁇ 10 18 atoms / cm 3 , preferably 1 ⁇ 10 18 atoms / cm 3 or less, more preferably 5 ⁇ 10 17 atoms / cm 3. 3 or less, more preferably 1 ⁇ 10 16 atoms / cm 3 or less.
  • SIMS secondary ion mass spectrometry
  • the oxide conductor layer 308b functioning as an electrode of the capacitor has a higher hydrogen concentration and / or oxygen deficiency than the oxide semiconductor layer 308a and has a low resistance.
  • the oxide semiconductor layer 308a and the oxide conductor layer 308b typically include an In—Ga oxide, an In—Zn oxide, and an In—M—Zn oxide (M is Mg, Al, Ti, Ga, Y, Zr, La, Ce, Nd, or Hf). Note that the oxide semiconductor layer 308a and the oxide conductor layer 308b have a light-transmitting property.
  • the oxide semiconductor layer 308a is an In—M—Zn oxide
  • In is 25 atomic% or more
  • M is 75 atomic% or less
  • In is 34 atomic% or more
  • M Is 66 atomic% or less.
  • the oxide semiconductor layer 308a has an energy gap of 2 eV or more, 2.5 eV or more, or 3 eV or more.
  • the thickness of the oxide semiconductor layer 308a can be 3 nm to 200 nm, 3 nm to 100 nm, or 3 nm to 60 nm.
  • the atomic ratio of the metal elements of the sputtering target used to form the In-M-Zn oxide is In ⁇ M and Zn ⁇ M. It is preferable to satisfy.
  • the atomic ratio of the oxide semiconductor layer 308a to be formed includes a variation of plus or minus 40% of the atomic ratio of the metal element contained in the sputtering target as an error.
  • the oxide semiconductor layer is preferable because it easily forms a CAAC-OS and hardly forms a crystal structure other than the CAAC-OS (eg, a spinel crystal structure).
  • an oxide semiconductor when hydrogen is added to an oxide semiconductor in which oxygen vacancies are formed, hydrogen enters oxygen vacancy sites and donor levels are formed in the vicinity of the conduction band. As a result, the oxide semiconductor has high conductivity and becomes a conductor.
  • a conductive oxide semiconductor can be referred to as an oxide conductor.
  • an oxide semiconductor has a large energy gap and thus has a light-transmitting property with respect to visible light.
  • an oxide conductor is an oxide semiconductor having a donor level in the vicinity of the conduction band. Therefore, the influence of absorption due to the donor level is small, and the light transmittance is comparable to that of an oxide semiconductor with respect to visible light.
  • the touch sensor of one embodiment of the present invention has flexibility.
  • the layer to be peeled After the layer to be peeled is formed over the manufacturing substrate, the layer to be peeled can be peeled from the manufacturing substrate and transferred to another substrate. According to this method, for example, a layer to be peeled formed on a manufacturing substrate with high heat resistance can be transferred to a substrate with low heat resistance. For this reason, the manufacturing temperature of the layer to be peeled is not limited by the substrate having low heat resistance.
  • these elements are peeled from the manufacturing substrate.
  • a peeling layer may be formed over the formation substrate, a layer to be peeled may be formed over the peeling layer, and the layer to be peeled may be peeled from the peeling layer.
  • these elements are transferred to a flexible substrate using an adhesive, whereby the touch sensor illustrated in FIG. 4B can be manufactured.
  • the transistor 102 and the capacitor 105 are located between the flexible substrate 392 and the flexible substrate 398.
  • the flexible substrate 392 and the insulating film 338 are attached to each other with an adhesive layer 394.
  • the flexible substrate 398, the conductive film 350, the conductive film 303, and the insulating film 348 are attached to each other with an adhesive layer 396.
  • FIG. 4B illustrates a configuration example of the driver circuit portion including the terminal portion of the touch sensor and the transistor 103.
  • the structures of the transistor 102 and the capacitor 105 included in the sensor portion are the same as those in FIG.
  • the transistor 103 included in the driver circuit portion is different from the transistor 102 in that the conductive film 303 is provided over the insulating film 348.
  • the conductive film 303 can function as a second gate electrode.
  • the transistor 103 can have higher field-effect mobility than the transistor 102, and can increase on-state current.
  • a drive circuit portion capable of high speed operation can be manufactured.
  • a touch sensor with a small area occupied by the driver circuit portion can be manufactured. Note that here, an example in which transistors having different structures are used in the driver circuit portion and the sensor portion is described; however, the transistor included in the driver circuit portion and the transistor included in the sensor portion may have the same structure.
  • the plurality of transistors included in the driver circuit portion may all have the same structure, or two or more kinds of structures. Further, the plurality of transistors included in the sensor portion may all have the same structure, or two or more kinds of structures. Further, a transistor having one gate electrode may be used for the driver circuit portion, or a transistor having two gate electrodes may be used for the sensor portion.
  • the conductive film 303 which is the second gate electrode of the transistor 103 and the conductive film 350 which is the electrode of the capacitor 105 are preferably located on the same surface.
  • the electrode of the transistor and the electrode of the capacitor be formed in the same process, whereby a touch sensor can be manufactured with a small number of processes.
  • the conductive film 346 is electrically connected to an external input terminal that transmits an external signal or potential to the driver circuit portion.
  • an FPC 808 Flexible Printed Circuit
  • the conductive film 346 is preferably formed using the same material and the same steps as electrodes and wirings used for the sensor portion and the driver circuit portion.
  • the conductive film 346 is manufactured using the same material and the same process as the electrodes included in the transistors 102 and 103 is described.
  • connection body 825 is connected to the FPC 808.
  • the FPC 808 and the conductive film 346 are electrically connected through the connection body 825.
  • the conductive film 304 when external light enters from the flexible substrate 392 side, the conductive film 304 has a light-blocking property so that light is not applied to the oxide semiconductor layer 308a of the transistor 102 provided in the sensor portion. It is preferable to use these materials.
  • the entire bottom surface (the surface facing the conductive film 304) of the oxide semiconductor layer 308a preferably overlaps with the conductive film 304. Note that there is no limitation on the case where external light is not incident from the flexible substrate 392 side, and the planar relationship between the oxide semiconductor layer 308a and the conductive film 304 is not limited. In the transistor 103 in the driver circuit portion, the entire bottom surface of the oxide semiconductor layer 308a may overlap with the conductive film 304.
  • FIG. 5A illustrates the transistors 104 and 106 and the capacitor 105 included in the touch sensor of one embodiment of the present invention.
  • the touch sensor of one embodiment of the present invention includes a top-gate transistor.
  • the transistor 104 and the capacitor 105 are provided in a sensor portion of a touch sensor.
  • the transistor 106 is provided, for example, in a driver circuit portion of the touch sensor.
  • FIG. 5B is a top view of the transistor 104
  • the transistor 104 illustrated in FIG. 5A corresponds to a cross-sectional view taken along the dashed-dotted line X1-X2 in FIG.
  • FIG. 5C is a top view of the transistor 106
  • the transistor 106 illustrated in FIG. 5A corresponds to a cross-sectional view taken along dashed-dotted line X3-X4 in FIG.
  • FIG. 5E corresponds to a cross-sectional view taken along dashed-dotted line Y3-Y4 in FIG. 5A and 5E
  • illustration of the substrate and the like is omitted.
  • 5B and 5C the substrate and the insulating film are omitted for the sake of clarity.
  • the direction of the alternate long and short dash line X1-X2 may be referred to as a channel length direction
  • the direction of the alternate long and short dash line Y1-Y2 may be referred to as a channel width direction.
  • the transistor 104 illustrated in FIGS. 5A and 5B overlaps with the oxide semiconductor layer 308a over the insulating surface, the insulating film 305 over the oxide semiconductor layer 308a, and the oxide semiconductor layer 308a with the insulating film 305 provided therebetween.
  • insulating films 314 and 348 which cover the insulating film 312, the conductive film 310a, and the conductive film 310b may be provided over the transistor 104.
  • the conductive film 304 functions as a gate electrode (also referred to as a top gate electrode), the conductive film 310a functions as one of a source electrode and a drain electrode, and the conductive film 310b includes And function as the other of the source electrode and the drain electrode.
  • the insulating film 338 functions as a base film of the oxide semiconductor layer 308a, and the insulating film 305 functions as a gate insulating film.
  • the capacitor 105 includes the conductive film 350 as one of the pair of electrodes, and the oxide conductor layer 308b as the other of the pair of electrodes.
  • the dielectric layers of the capacitor 105 are insulating films 314 and 348. That is, the insulating films 314 and 348 are provided in common for the transistor 104 and the capacitor 105.
  • FIG. 5A illustrates an example in which the conductive film 310b and the conductive film 350 are in contact with each other.
  • the conductive film 310b and the conductive film 350 may be electrically connected through another conductive film.
  • the oxide semiconductor layer 308a and the oxide conductor layer 308b are layers processed into island shapes through the same film formation process and the same etching process. It is preferable that the semiconductor layer of the transistor and the electrode of the capacitor be formed in the same step, whereby a touch sensor can be manufactured with a small number of steps. Thereby, the manufacturing cost can be reduced.
  • an element that forms oxygen vacancies is included.
  • an element that forms an oxygen vacancy will be described as an impurity element.
  • the impurity element include hydrogen, boron, carbon, nitrogen, fluorine, aluminum, silicon, phosphorus, chlorine, and a rare gas element.
  • rare gas elements include helium, neon, argon, krypton, and xenon.
  • the bond between the metal element and oxygen in the oxide semiconductor film is cut, so that an oxygen vacancy is formed.
  • oxygen bonded to the metal element in the oxide semiconductor film is bonded to the impurity element, so that oxygen is released from the metal element and oxygen vacancies are formed. The As a result, the carrier density in the oxide semiconductor film is increased and the conductivity is increased.
  • a region where the carrier density of the oxide semiconductor film increases and conductivity becomes high (hereinafter referred to as a low resistance region) is formed.
  • the low-resistance region formed in the oxide semiconductor layer 308a has a plurality of structures, an example is illustrated in FIG. Note that in FIG. 5D, the channel length L is a region between a pair of low resistance regions.
  • the oxide semiconductor layer 308a includes a channel region 332a formed in a region overlapping with the conductive film 304 and a region including an impurity element with the channel region 332a interposed therebetween, that is, a low-resistance region 332b. 332c.
  • the boundary between the channel region 332a and the low resistance regions 332b and 332c is aligned with the lower end portion of the conductive film 304 with the insulating film 305 interposed therebetween. Or it is almost coincident. That is, in the upper surface shape, the boundary between the channel region 332 a and the low resistance regions 332 b and 332 c is coincident with or substantially coincides with the lower end portion of the conductive film 304.
  • the oxide semiconductor layer 308a may have a region where the thickness of a region that does not overlap with the insulating film 305 and the conductive film 304 is smaller than the thickness of a region that overlaps with the insulating film 305 and the conductive film 304 (FIG. 8). (See (E) etc.).
  • the thin region is smaller than the thickness of the oxide semiconductor film in a region overlapping with the insulating film 305 and the conductive film 304 in a range of 0.1 nm to 5 nm.
  • the low-resistance regions 332b and 332c in the oxide semiconductor layer 308a function as a source region and a drain region.
  • the low resistance regions 332b and 332c contain an impurity element.
  • the channel region 332a and the low resistance regions 332b and 332c each contain a rare gas element. Note that the concentration of the rare gas element is higher in the low resistance regions 332b and 332c than in the channel region 332a.
  • the oxide semiconductor layer 308a is formed by a sputtering method, a rare gas is used as a sputtering gas; thus, the oxide semiconductor layer 308a contains a rare gas and oxygen vacancies are formed in the low resistance regions 332b and 332c. This is because a rare gas is intentionally added in order to form.
  • the low resistance regions 332b and 332c include the above impurity element. Therefore, the concentration of the impurity element is higher in the low resistance regions 332b and 332c than in the channel region 332a. Note that in the low resistance regions 332b and 332c, the concentration of the impurity element obtained by the secondary ion mass spectrometry is 5 ⁇ 10 18 atoms / cm 3 or more and 1 ⁇ 10 22 atoms / cm 3 or less, or 1 ⁇ 10 19 atoms. / Cm 3 or more and 1 ⁇ 10 21 atoms / cm 3 or less, or 5 ⁇ 10 19 atoms / cm 3 or more and 5 ⁇ 10 20 atoms / cm 3 or less.
  • the low resistance regions 332b and 332c have a higher hydrogen concentration than the channel region 332a.
  • the concentration of hydrogen obtained by secondary ion mass spectrometry is 8 ⁇ 10 19 atoms / cm 3 or more, or 1 ⁇ 10 20 atoms / cm 3 or more, or 5 ⁇ 10 20. atoms / cm 3 or more.
  • the low resistance regions 332b and 332c have impurity elements, oxygen vacancies increase and carrier density increases. As a result, the low resistance regions 332b and 332c have high conductivity.
  • the impurity element may be one or more of hydrogen, boron, carbon, nitrogen, fluorine, aluminum, silicon, phosphorus, or chlorine and one or more of a rare gas.
  • oxygen deficiency formed by a rare gas and interaction with one or more of added hydrogen, boron, carbon, nitrogen, fluorine, aluminum, silicon, phosphorus, or chlorine
  • the low resistance regions 332b and 332c may further increase conductivity.
  • the low resistance regions 332b and 332c are regions made of an oxide conductor (or including an oxide conductor).
  • An oxide conductor is a degenerate semiconductor, and it is presumed that the conduction band edge and the Fermi level coincide or substantially coincide. Therefore, the contact between the oxide conductor and the conductive film functioning as the source electrode and the drain electrode is an ohmic contact, and the contact resistance between the oxide conductor and the conductive film functioning as the source electrode and the drain electrode can be reduced.
  • the carrier density of the oxide semiconductor film can be reduced. Therefore, in the oxide semiconductor layer 308a, particularly in the channel region 332a, the carrier density is 1 ⁇ 10 17 pieces / cm 3 or less, or 1 ⁇ 10 15 pieces / cm 3 or less, or 1 ⁇ 10 13 pieces / cm 3. cm 3 or less, or 1 ⁇ 10 11 pieces / cm 3 or less.
  • oxide semiconductor layer 308a By using an oxide semiconductor film with a low impurity concentration and a low density of defect states as the oxide semiconductor layer 308a, a transistor having more excellent electric characteristics can be manufactured.
  • the oxide semiconductor layer 308a may have a non-single crystal structure, for example.
  • the non-single crystal structure includes, for example, a CAAC-OS (C Axis Crystallized Oxide Semiconductor), a polycrystalline structure, a microcrystalline structure, or an amorphous structure.
  • CAAC-OS C Axis Crystallized Oxide Semiconductor
  • the amorphous structure has the highest density of defect states
  • the CAAC-OS has the lowest density of defect states.
  • the oxide semiconductor layer 308a is a mixed film including two or more of an amorphous structure region, a microcrystalline structure region, a polycrystalline structure region, a CAAC-OS region, and a single crystal structure region.
  • the mixed film has, for example, a single layer structure including two or more of an amorphous structure region, a microcrystalline structure region, a polycrystalline structure region, a CAAC-OS region, and a single crystal structure region.
  • the mixed film has a structure in which any two or more of an amorphous structure region, a microcrystalline structure region, a polycrystalline structure region, a CAAC-OS region, and a single crystal structure region are stacked. There is a case.
  • the channel region 332a and the low-resistance regions 332b and 332c may have different crystallinity in some cases. Specifically, in the oxide semiconductor layer 308a, the channel region 332a has higher crystallinity than the low-resistance regions 332b and 332c. This is because when the impurity element is added to the low resistance regions 332b and 332c, the low resistance regions 332b and 332c are damaged and the crystallinity is lowered.
  • a channel region 332a is sandwiched between a low resistance region 332b and a low resistance region 332c which function as a source region and a drain region. Therefore, the transistor 104 has a high on-state current and high field effect mobility.
  • an impurity element is added to the oxide semiconductor layer 308a using the conductive film 304 as a mask. That is, the low resistance region can be formed by self-alignment.
  • the transistor 104 has a structure in which the conductive film 304 functioning as a gate electrode does not overlap with the conductive films 310a and 310b functioning as a source electrode and a drain electrode. Therefore, parasitic capacitance between the conductive film 304 and the conductive films 310a and 310b can be reduced. As a result, when a large-area substrate is used as the substrate, signal delay in the conductive film 304 and the conductive films 310a and 310b can be reduced.
  • 5A, 5C, and 5E includes a conductive film 303 over an insulating film 338, an insulating film 301 over the insulating film 338 and the conductive film 303, and the conductive film 303 with the insulating film 301 interposed therebetween.
  • the insulating film 312 covering the conductive film 304 and conductive films 310a and 310b connected to the oxide semiconductor layer 308a through openings 140a and 140b provided in the insulating film 312 are provided.
  • insulating films 314 and 348 covering the insulating film 312, the conductive film 310a, and the conductive film 310b may be provided over the transistor 106.
  • the conductive film 303 functions as a first gate electrode (also referred to as a bottom gate electrode), and the conductive film 304 functions as a second gate electrode (also referred to as a top gate electrode).
  • the conductive film 310a functions as one of a source electrode and a drain electrode, and the conductive film 310b functions as the other electrode of the source electrode and the drain electrode.
  • the insulating film 301 functions as a first gate insulating film
  • the insulating film 305 functions as a second gate insulating film.
  • the transistor 106 illustrated in FIGS. 5A to 5E has a structure in which conductive films functioning as gate electrodes are provided above and below the oxide semiconductor layer 308a, unlike the transistor 104 described above. As illustrated in the transistor 106, two or more gate electrodes may be provided in the transistor included in the touch sensor of one embodiment of the present invention.
  • the conductive film 304 functioning as the second gate electrode is formed over the conductive film 303 functioning as the first gate electrode in the opening 139 provided in the insulating film 301 and the insulating film 305. Connected. Therefore, the same potential is applied to the conductive film 304 and the conductive film 303. Note that different potentials may be applied to the conductive film 304 and the conductive film 303 without providing the opening 139.
  • the oxide semiconductor layer 308a is opposed to the conductive film 303 functioning as the first gate electrode and the conductive film 304 functioning as the second gate electrode. And sandwiched between conductive films functioning as two gate electrodes.
  • the length in the channel width direction of the conductive film 304 functioning as the second gate electrode is longer than the length in the channel width direction of the oxide semiconductor layer 308a. It is covered with the conductive film 304 via.
  • the conductive film 304 functioning as the second gate electrode and the conductive film 303 functioning as the first gate electrode are connected to each other in the opening 139 provided in the insulating film 305; thus, the channel of the oxide semiconductor layer 308a One of the side surfaces in the width direction is opposed to the conductive film 304 functioning as the second gate electrode with the insulating film 305 interposed therebetween.
  • the conductive film 303 functioning as the first gate electrode and the conductive film 304 functioning as the second gate electrode in the channel width direction of the transistor 106 are formed of the insulating film 301 functioning as the first gate insulating film, And an insulating film 301 functioning as a first gate insulating film and an insulating film 305 functioning as a second gate insulating film, which are connected in an opening provided in the insulating film 305 functioning as a second gate insulating film.
  • the oxide semiconductor layer 308a is surrounded.
  • the oxide semiconductor layer 308a included in the transistor 106 is electrically connected to the conductive film 303 functioning as the first gate electrode and the conductive film 304 functioning as the second gate electrode. Can be enclosed.
  • a device structure of a transistor that electrically surrounds an oxide semiconductor film in which a channel region is formed by an electric field of the first gate electrode and the second gate electrode is referred to as a surrounded channel (s-channel) structure. Can be called.
  • the transistor 106 Since the transistor 106 has an s-channel structure, an electric field for inducing a channel by the conductive film 303 functioning as the first gate electrode or the conductive film 304 functioning as the second gate electrode is effectively oxidized. Since it can be applied to the semiconductor layer 308a, the current driving capability of the transistor 106 is improved, and high on-current characteristics can be obtained. Further, since the on-state current can be increased, the transistor 106 can be miniaturized. In addition, since the transistor 106 has a structure surrounded by the conductive film 303 functioning as the first gate electrode and the conductive film 304 functioning as the second gate electrode, the mechanical strength of the transistor 106 can be increased.
  • an opening which is different from the opening 139 may be formed on a side surface of the oxide semiconductor layer 308a where the opening 139 is not formed.
  • ⁇ Touch sensor manufacturing method example 1> An example of a method for manufacturing the touch sensor illustrated in FIG. 4A will be described with reference to FIGS.
  • a transistor (an insulating film, a semiconductor film, a conductive film, or the like) included in the transistor and the capacitor included in the touch sensor of one embodiment of the present invention can be formed by a sputtering method, a chemical vapor deposition (CVD) method, a vacuum evaporation method, a pulsed method, or the like. It can be formed using a laser deposition (PLD) method. Alternatively, it can be formed by a coating method or a printing method. As a film forming method, a sputtering method and a plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) method are typical, but a thermal CVD method may be used. As an example of the thermal CVD method, an MOCVD (metal organic chemical deposition) method or an ALD (atomic layer deposition) method may be used.
  • MOCVD metal organic chemical deposition
  • ALD atomic layer deposition
  • the inside of a chamber is set to atmospheric pressure or reduced pressure, and a source gas and an oxidizing agent are simultaneously sent into the chamber, reacted in the vicinity of the substrate or on the substrate, and deposited on the substrate.
  • the thermal CVD method is a film forming method that does not generate plasma, and thus has an advantage that no defect is generated due to plasma damage.
  • film formation is performed by setting the inside of the chamber to atmospheric pressure or reduced pressure, sequentially introducing source gases for reaction into the chamber, and repeating the order of introducing the gases. For example, by switching each switching valve (also referred to as a high-speed valve), two or more kinds of source gases are sequentially supplied to the chamber, and at the same time or after the first source gas so as not to mix a plurality of kinds of source gases.
  • An inert gas (such as argon or nitrogen) is introduced, and the second source gas is introduced.
  • the inert gas becomes a carrier gas, and the inert gas may be introduced at the same time when the second raw material gas is introduced.
  • the second raw material gas may be introduced after the first raw material gas is exhausted by evacuation.
  • the first source gas is adsorbed on the surface of the substrate to form a first monoatomic layer, and reacts with a second source gas introduced later, so that the second monoatomic layer becomes the first monoatomic layer.
  • a thin film is formed by being stacked on the atomic layer.
  • the insulating film 338 is formed over the substrate 302
  • the conductive film 304 is formed over the insulating film 338
  • the insulating film 305 is formed over the conductive film 304.
  • the oxide semiconductor layer 308 is formed over the insulating film 305 (FIG. 6A).
  • a semiconductor material used for the semiconductor layer is not particularly limited. Silicon, germanium, or the like may be used as the semiconductor material.
  • the substrate 302 is not limited to a specific substrate.
  • a semiconductor substrate for example, a single crystal substrate or a silicon substrate
  • an SOI substrate for example, a glass substrate, a quartz substrate, a plastic substrate, a metal substrate, a stainless steel substrate, a substrate having stainless steel foil, a tungsten substrate
  • Examples include a substrate having a tungsten foil, a flexible substrate, a laminated film, paper containing a fibrous material, or a base film.
  • the glass substrate include barium borosilicate glass, aluminoborosilicate glass, and soda lime glass.
  • the flexible substrate, the laminated film, and the base film include the following.
  • plastics represented by polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), and polyethersulfone (PES).
  • PET polyethylene terephthalate
  • PEN polyethylene naphthalate
  • PES polyethersulfone
  • Another example is a synthetic resin such as acrylic.
  • examples include polypropylene, polyester, polyvinyl fluoride, and polyvinyl chloride.
  • polyamide, polyimide, aramid, epoxy, an inorganic vapor deposition film, papers, and the like are examples.
  • a transistor and a capacitor using a semiconductor substrate, a single crystal substrate, an SOI substrate, or the like, there is little variation in characteristics, size, or shape, the current capability is high, and the transistor and the capacitor are small in size. Can be manufactured.
  • the power consumption of the circuit can be reduced or the circuit can be highly integrated.
  • a flexible substrate may be used as the substrate 302, and the transistor and the capacitor may be formed directly over the flexible substrate.
  • a separation layer may be provided between the substrate 302, the transistor, and the capacitor. The separation layer can be used to separate a part from the substrate 302 and transfer it to another substrate after part or all of functional elements such as transistors are completed thereon. At that time, the transistor and the capacitor can be transferred to a substrate having poor heat resistance or a flexible substrate.
  • a structure of a laminated structure of an inorganic film of a tungsten film and a silicon oxide film or a structure in which an organic resin film such as polyimide is formed over a substrate can be used for the above-described release layer.
  • the substrate on which the transistor and the capacitive element are transferred in addition to the substrate on which the transistor and the capacitive element can be formed, a paper substrate, a cellophane substrate, an aramid film substrate, a polyimide film substrate, a stone substrate, a wood substrate , Cloth substrates (including natural fibers (silk, cotton, hemp), synthetic fibers (nylon, polyurethane, polyester) or recycled fibers (including acetate, cupra, rayon, recycled polyester), leather substrates, rubber substrates, etc. .
  • a paper substrate including natural fibers (silk, cotton, hemp), synthetic fibers (nylon, polyurethane, polyester) or recycled fibers (including acetate, cupra, rayon, recycled polyester), leather substrates, rubber substrates, etc.
  • an insulating film 338 functioning as a base film is preferably provided.
  • an inorganic insulating film such as a silicon oxide film, a silicon nitride film, a silicon oxynitride film, a silicon nitride oxide film, an aluminum oxide film, a hafnium oxide film, a gallium oxide film, or a Ga—Zn oxide film is used.
  • a single layer or stacked layers can be used.
  • the insulating film 338 is formed by sputtering, CVD (Chemical Vapor Deposition) (plasma CVD, thermal CVD, MOCVD (Metal Organic CVD), etc.), ALD (Atomic Layer Deposition), vapor deposition, pulsed laser deposition (PLD). It can be formed using a method, a coating method, a printing method, or the like.
  • the conductive film 304 can be formed using a metal material such as molybdenum, titanium, tantalum, tungsten, aluminum, copper, chromium, neodymium, nickel, iron, cobalt, or scandium, or an alloy material containing any of these materials as its main component.
  • a metal element selected from one or more of manganese and zirconium may be used.
  • the conductive film 304 may be a semiconductor film typified by a polycrystalline silicon film doped with an impurity element such as phosphorus, or a silicide film such as nickel silicide.
  • the conductive film 304 may have a single-layer structure or a stacked structure.
  • the conductive film 304 may have a tapered shape, for example, a taper angle of 15 ° to 70 °.
  • the taper angle refers to an angle between the side surface of the layer having a taper shape and the bottom surface of the layer.
  • a film with low reflectivity or a film that absorbs light may be provided on the surface of the conductive film 304 where light is irradiated in order to prevent reflection of external light.
  • the light from the conductive film is formed using a film with low reflectivity or a film that absorbs light in order to prevent reflection of external light.
  • titanium nitride or tantalum nitride may be used.
  • a stacked structure in which a copper film is stacked on a titanium nitride film may be used.
  • the conductive film 304 for example, a single-layer structure of an aluminum film containing silicon, a single-layer structure of a copper film containing manganese, a two-layer structure in which a titanium film is stacked on an aluminum film, or a titanium film is stacked on a titanium nitride film
  • an alloy film or a nitride film in which one or a plurality of elements selected from titanium, tantalum, tungsten, molybdenum, chromium, neodymium, and scandium is combined with aluminum may be used.
  • the conductive film 304 includes indium tin oxide (ITO), indium oxide containing tungsten oxide, indium zinc oxide containing tungsten oxide, indium oxide containing titanium oxide, indium tin oxide containing titanium oxide, indium A light-transmitting conductive material such as zinc oxide or indium tin oxide containing silicon oxide can also be used. Alternatively, a stacked structure of the above light-transmitting conductive material and the above metal element can be employed.
  • conductive films 310a and 310b described later may be formed using a similar material.
  • the insulating film 305 is an insulating film corresponding to the gate insulating film of the transistor 102.
  • a silicon oxide film, a silicon oxynitride film, a silicon nitride oxide film, a silicon nitride film, an aluminum oxide film, a hafnium oxide film, an yttrium oxide film, a zirconium oxide film, an oxide film, or the like is formed by a plasma CVD method, a sputtering method, or the like.
  • a gallium film, a tantalum oxide film, a magnesium oxide film, a lanthanum oxide film, a cerium oxide film, a neodymium oxide film, or an insulating film containing at least one Ga—Zn oxide can be used.
  • the insulating film 305 may have a single-layer structure or a stacked structure.
  • the insulating film in contact with the oxide semiconductor layer 308 is preferably an oxide insulating film, and more preferably includes a region containing oxygen in excess of the stoichiometric composition (oxygen-excess region).
  • the insulating film 305 may be formed in an oxygen atmosphere.
  • oxygen may be introduced into the insulating film 305 after film formation to form an oxygen-excess region.
  • a method for introducing oxygen an ion implantation method, an ion doping method, a plasma immersion ion implantation method, a plasma treatment, or the like can be used.
  • a silicon nitride layer and a silicon oxide layer over the silicon nitride layer are formed as the insulating film 305. Since the silicon nitride layer has a higher relative dielectric constant than the silicon oxide layer and has a large film thickness necessary to obtain the same capacitance as the silicon oxide layer, the insulating film functions as a gate insulating film of the transistor 102 By including the silicon nitride layer as 305, the insulating film can be physically thickened. Accordingly, reduction in the withstand voltage of the transistor 102 can be suppressed, and further, the withstand voltage can be improved, so that electrostatic breakdown of the transistor 102 can be suppressed.
  • the oxide semiconductor layer 308 includes an In-M-Zn oxide containing at least indium (In), zinc (Zn), and M (metal such as Al, Ga, Ge, Y, Zr, Sn, La, Ce, or Hf). It is preferable that the film
  • the stabilizer examples include gallium (Ga), tin (Sn), hafnium (Hf), aluminum (Al), and zirconium (Zr).
  • Other stabilizers include lanthanoids such as lanthanum (La), cerium (Ce), praseodymium (Pr), neodymium (Nd), samarium (Sm), europium (Eu), gadolinium (Gd), terbium (Tb). ), Dysprosium (Dy), holmium (Ho), erbium (Er), thulium (Tm), ytterbium (Yb), lutetium (Lu), and the like.
  • oxide semiconductors included in the oxide semiconductor layer 308 include In—Ga—Zn-based oxides, In—Al—Zn-based oxides, In—Sn—Zn-based oxides, and In—Hf—Zn-based oxides.
  • an In—Ga—Zn-based oxide means an oxide containing In, Ga, and Zn as its main components, and there is no limitation on the ratio of In, Ga, and Zn. Moreover, metal elements other than In, Ga, and Zn may be contained.
  • a sputtering method As a method for forming the oxide semiconductor layer 308, a sputtering method, an MBE (Molecular Beam Epitaxy) method, a CVD method, a pulse laser deposition method, an ALD (Atomic Layer Deposition) method, or the like can be used as appropriate.
  • MBE Molecular Beam Epitaxy
  • CVD chemical vapor deposition
  • ALD Atomic Layer Deposition
  • the concentration of hydrogen contained in the film is preferably reduced as much as possible.
  • the oxygen gas or argon gas used as the sputtering gas a gas having a dew point of ⁇ 40 ° C. or lower, preferably ⁇ 80 ° C. or lower, more preferably ⁇ 100 ° C. or lower, more preferably ⁇ 120 ° C. or lower is used.
  • moisture and the like can be prevented from being taken into the oxide semiconductor layer 308 as much as possible.
  • an adsorption-type vacuum pump such as a cryopump, an ion pump, or a titanium sublimation pump is preferably used.
  • a turbo molecular pump provided with a cold trap may be used.
  • the cryopump has a high exhaust capability of, for example, a compound containing a hydrogen atom such as a hydrogen molecule or water (H 2 O) (more preferably a compound containing a carbon atom). Therefore, the deposition chamber is evacuated using the cryopump. It is possible to reduce the concentration of impurities contained in the film formed in step (1).
  • the relative density (filling rate) of the metal oxide target used for film formation is 90% to 100%, preferably 95% to 100%.
  • the temperature for heating the substrate 302 may be 150 ° C. or higher and 450 ° C. or lower, and preferably the substrate temperature may be 200 ° C. or higher and 350 ° C. or lower.
  • the oxide semiconductor layer 308 is processed into a desired region, so that the island-shaped oxide semiconductor layer 308a and the island-shaped oxide semiconductor layer 308c are formed (FIG. 6B).
  • the oxide semiconductor layer 308c and the oxide semiconductor layer 308a which are to be the oxide conductor layer 308b later are processed from the oxide semiconductor layer 308, the oxide semiconductor layer 308c includes at least the same metal element. Further, when the oxide semiconductor layer 308 is etched, part of the insulating film 305 (a region exposed from the oxide semiconductor layer 308a and the oxide semiconductor layer 308c) is etched by overetching the oxide semiconductor layer 308. The thickness may decrease.
  • heat treatment is performed.
  • the heat treatment is performed at a temperature of 250 ° C. or higher and 650 ° C. or lower, preferably 300 ° C. or higher and 400 ° C. or lower, more preferably 320 ° C. or higher and 370 ° C. or lower. Just do it.
  • the heat treatment may be performed in an atmosphere containing 10 ppm or more of an oxidizing gas in order to supplement the desorbed oxygen after the heat treatment is performed in an inert gas atmosphere.
  • impurities such as hydrogen and water can be removed from at least one of the insulating film 305 and the oxide semiconductor layers 308a and 308c.
  • the heat treatment may be performed before the oxide semiconductor layer 308 is processed into an island shape.
  • the transistor 102 including an oxide semiconductor as a channel it is effective to reduce the impurity concentration in the oxide semiconductor so that the oxide semiconductor is intrinsic or substantially intrinsic. is there.
  • conductive films 310a and 310b and an insulating film 312 are formed over the insulating film 305 and the oxide semiconductor layers 308a and 308c (FIG. 6C).
  • An opening 362 is formed in the insulating film 312 so that the oxide semiconductor layer 308c is exposed.
  • conductive films 310a and 310b As the conductive films 310a and 310b, a single layer structure of a film using a metal formed of aluminum, titanium, chromium, nickel, copper, yttrium, zirconium, molybdenum, silver, tantalum, or tungsten, or an alloy containing the same as a main component. Or it can form as a laminated structure.
  • FIG. 6C illustrates conductive films 310a and 310b having a three-layer structure; however, this embodiment is not limited to this.
  • a two-layer structure in which a titanium film is laminated on an aluminum film a two-layer structure in which a titanium film is laminated on a tungsten film, a two-layer structure in which a copper film is laminated on a copper-magnesium-aluminum alloy film, a titanium film, or nitriding
  • the insulating film 312 for example, a silicon oxide film, a silicon oxynitride film, an aluminum oxide film, or the like with a thickness of 150 nm to 400 nm can be used. In this embodiment, a 300-nm-thick silicon oxynitride film is used as the insulating film 312.
  • the insulating film 312 can be formed using, for example, a PE-CVD method.
  • a dry etching method can be used as a method for forming the opening 362.
  • the formation method of the opening 362 is not limited to this, and may be a wet etching method or a formation method combining a dry etching method and a wet etching method. Note that in some cases, the thickness of the oxide semiconductor layer 308c is reduced by an etching step for forming the opening 362.
  • oxygen vacancies may be formed in the oxide semiconductor layers 308a and 308c in the etching step or the like of the conductive films 310a and 301b and the insulating film 312. Therefore, it is preferable to perform heat treatment after this.
  • an insulating film capable of releasing oxygen is used as the insulating film 312
  • part of oxygen contained in the insulating film 312 is moved to the oxide semiconductor layer 308a by heat treatment, so that oxygen in the oxide semiconductor layer 308a is transferred. It is possible to reduce defects. As a result, the amount of oxygen vacancies contained in the oxide semiconductor layer 308a can be reduced.
  • the oxide semiconductor layer 308c contains more oxygen vacancies than the oxide semiconductor layer 308a.
  • the conditions for the heat treatment can be the same as those for the heat treatment after the oxide semiconductor layers 308a and 308c are formed.
  • the insulating film 314 is formed over the insulating film 312 and the oxide semiconductor layer 308c so as to cover the opening 362.
  • the oxide semiconductor layer 308c becomes the oxide conductor layer 308b (FIG. 6D).
  • the insulating film 314 includes hydrogen.
  • hydrogen in the insulating film 314 diffuses into the oxide semiconductor layer 308c, hydrogen is combined with oxygen vacancies in the oxide semiconductor layer 308c, and electrons serving as carriers are generated. As a result, the resistivity of the oxide semiconductor layer 308c is decreased, and the oxide conductor layer 308b is formed.
  • the resistivity of the oxide conductor layer 308b is at least lower than that of the oxide semiconductor layer 308a, preferably 1 ⁇ 10 ⁇ 3 ⁇ cm or more and less than 1 ⁇ 10 4 ⁇ cm, more preferably 1 ⁇ 10 ⁇ 3 ⁇ cm or more. It is good that it is less than ⁇ 10 ⁇ 1 ⁇ cm.
  • the insulating film 314 also has an effect of preventing impurities from the outside, for example, water, alkali metal, alkaline earth metal, and the like from diffusing into the oxide semiconductor layer 308a included in the transistor 102.
  • insulating film 314 for example, a silicon nitride film or a silicon nitride oxide film with a thickness of 50 nm to 400 nm can be used. In this embodiment, a silicon nitride film with a thickness of 100 nm is used as the insulating film 314.
  • the silicon nitride film is preferably formed at a high temperature in order to improve the block property.
  • the silicon nitride film is heated at a substrate temperature of 100 ° C. or higher and a substrate strain point or lower, more preferably 300 ° C. or higher and 400 ° C. or lower. It is preferable to form a film.
  • a phenomenon in which oxygen is desorbed from the oxide semiconductor layer 308a and a carrier concentration is increased may occur.
  • the insulating film 348 is formed over the insulating film 314, and the conductive film 350 is formed over the insulating film 348. (FIG. 7 (A)).
  • a material that can be used for the insulating film 348 a material similar to that of other insulating films can be given.
  • the conductive film 350 includes indium oxide, indium oxide including tungsten oxide, indium zinc oxide including tungsten oxide, indium oxide including titanium oxide, indium tin oxide including titanium oxide, and indium tin oxide (ITO).
  • ITO indium tin oxide
  • a conductive oxide such as indium zinc oxide, indium tin oxide to which silicon oxide is added, zinc oxide to which gallium is added, or a light-transmitting conductive material such as graphene can be used.
  • the conductive film 350 can be formed by, for example, a sputtering method.
  • an oxide semiconductor that can be used for the semiconductor layer of the above transistor may be used with a reduced resistance.
  • the transistor 102 and the capacitor 105 can be formed over the same substrate.
  • the substrate 342 may be attached to the insulating film 348 and the conductive film 350 using the adhesive layer 344 (FIG. 7B).
  • a material that can be used for the substrate 342 is similar to that of the substrate 302.
  • various curable adhesives such as a UV curable adhesive, a reactive curable adhesive, a thermosetting adhesive, and an anaerobic adhesive can be used.
  • these adhesives include epoxy resins, acrylic resins, silicone resins, phenol resins, polyimide resins, imide resins, PVC (polyvinyl chloride) resins, PVB (polyvinyl butyral) resins, EVA (ethylene vinyl acetate) resins, and the like.
  • a material with low moisture permeability such as an epoxy resin is preferable.
  • a two-component mixed resin may be used.
  • an adhesive sheet or the like may be used.
  • Example 2 of touch sensor manufacturing method An example of a method for manufacturing the transistor 104 illustrated in FIG. 5A will be described with reference to FIGS. Note that the same contents as in the touch sensor manufacturing method example 1 are referred to above, and detailed description thereof is omitted.
  • the insulating film 338 (the insulating film 338a and the insulating film 338b) is formed over the substrate 302 (FIG. 8A).
  • the insulating film 338 is formed by a chemical vapor deposition (CVD) method such as a thermal CVD method such as a sputtering method, a plasma chemical vapor deposition (PECVD) method, or a MOCVD (metal organic chemical deposition) method, a vacuum vapor deposition method, or a pulse laser deposition ( A PLD method, an atomic layer deposition (ALD) method, a coating method, or a printing method can be used.
  • CVD chemical vapor deposition
  • a PLD method an atomic layer deposition (ALD) method
  • ALD atomic layer deposition
  • At least a region in contact with the oxide semiconductor layer 308a in the insulating film 338 is preferably formed using an oxide insulating film.
  • oxygen contained in the insulating film 338 can be transferred to the oxide semiconductor layer 308a by heat treatment.
  • the thickness of the insulating film 338 can be greater than or equal to 50 nm, greater than or equal to 100 nm and less than or equal to 3000 nm, or greater than or equal to 200 nm and less than or equal to 1000 nm.
  • the amount of oxygen released from the insulating film 338 can be increased, the interface state at the interface between the insulating film 338 and the oxide semiconductor layer 308a, and the channel region of the oxide semiconductor layer 308a. It is possible to reduce oxygen vacancies contained in 332a.
  • oxygen may be added to the insulating film 338b after the insulating film 338b is formed.
  • oxygen added to the insulating film 338b include oxygen radicals, oxygen atoms, oxygen atom ions, and oxygen molecular ions.
  • the addition method include an ion doping method, an ion implantation method, and a plasma treatment method.
  • oxygen may be added to the insulating film 338b through the film.
  • an oxide semiconductor film is formed over the insulating film 338, and the oxide semiconductor film is processed into a desired shape, whereby the island-shaped oxide semiconductor layer 308a is formed.
  • the insulating film 305 is formed over the insulating film 338 and the oxide semiconductor layer 308a (FIG. 8B).
  • a method for forming the oxide semiconductor layer 308a is described below.
  • a chemical vapor deposition (CVD) method such as a thermal CVD method such as a sputtering method, a plasma chemical vapor deposition (PECVD) method, a MOCVD (metal organic chemical deposition) method, a vacuum vapor deposition method, a pulse laser deposition ( A PLD method, an atomic layer deposition (ALD) method, a coating method, or a printing method is used.
  • CVD chemical vapor deposition
  • a thermal CVD method such as a sputtering method, a plasma chemical vapor deposition (PECVD) method, a MOCVD (metal organic chemical deposition) method, a vacuum vapor deposition method, a pulse laser deposition ( A PLD method, an atomic layer deposition (ALD) method, a coating method, or a printing method.
  • a PLD method an atomic layer deposition
  • ALD atomic layer deposition
  • a coating method
  • the substrate temperature is set to 150 ° C. to 750 ° C., 150 ° C. to 450 ° C., or 200 ° C. to 350 ° C.
  • a CAAC-OS film can be formed.
  • the microcrystalline oxide semiconductor film can be formed by setting the substrate temperature to 25 ° C. or higher and lower than 150 ° C.
  • heat treatment may be performed to dehydrogenate or dehydrate the oxide semiconductor film.
  • the temperature of the heat treatment is typically 150 ° C. or higher and lower than the substrate strain point, or 250 ° C. or higher and 450 ° C. or lower, or 300 ° C. or higher and 450 ° C. or lower.
  • the heat treatment is performed in an inert gas atmosphere containing nitrogen or a rare gas such as helium, neon, argon, xenon, or krypton.
  • heating may be performed in an oxygen atmosphere.
  • the inert atmosphere and the oxygen atmosphere do not contain hydrogen, water, or the like.
  • the treatment time is 3 minutes or more and 24 hours or less.
  • an electric furnace, an RTA apparatus, or the like can be used for the heat treatment.
  • the RTA apparatus heat treatment can be performed at a temperature equal to or higher than the strain point of the substrate for a short time. Therefore, the heat treatment time can be shortened.
  • the hydrogen concentration obtained by secondary ion mass spectrometry in the oxide semiconductor film can be reduced. 5 ⁇ 10 19 atoms / cm 3 or less, or 1 ⁇ 10 19 atoms / cm 3 or less, 5 ⁇ 10 18 atoms / cm 3 or less, or 1 ⁇ 10 18 atoms / cm 3 or less, or 5 ⁇ 10 17 atoms / cm 3 or less, or 1 ⁇ 10 16 atoms / cm 3 or less.
  • the insulating film 305 can be formed using a single layer or a stacked layer of an oxide insulating film or a nitride insulating film. Note that in order to improve interface characteristics with the oxide semiconductor layer 308a, at least a region in contact with the oxide semiconductor layer 308a in the insulating film 305 is preferably formed using an oxide insulating film.
  • the insulating film 305 is formed by a chemical vapor deposition (CVD) method such as a thermal CVD method such as a sputtering method, a plasma chemical vapor deposition (PECVD) method, or a MOCVD (metal organic chemical deposition) method, a vacuum vapor deposition method, or a pulse laser deposition ( A PLD method, an atomic layer deposition (ALD) method, a coating method, or a printing method can be used.
  • CVD chemical vapor deposition
  • a thermal CVD method such as a sputtering method, a plasma chemical vapor deposition (PECVD) method, or a MOCVD (metal organic chemical deposition) method, a vacuum vapor deposition method, or a pulse laser deposition ( A PLD method, an atomic layer deposition (ALD) method, a coating method, or a printing method
  • PECVD plasma chemical vapor deposition
  • MOCVD metal organic chemical deposition
  • a PLD method an atomic layer
  • an insulating film having a blocking effect of oxygen, hydrogen, water, or the like as the insulating film 305, diffusion of oxygen from the oxide semiconductor layer 308a to the outside and hydrogen from the outside to the oxide semiconductor layer 308a are performed. Invasion of water, etc. can be prevented.
  • the insulating film having a blocking effect of oxygen, hydrogen, water, etc. include an aluminum oxide film, an aluminum oxynitride film, a gallium oxide film, a gallium oxynitride film, an yttrium oxide film, an yttrium oxynitride film, a hafnium oxide film, and a hafnium oxynitride film There are membranes.
  • hafnium silicate HfSiO x
  • hafnium silicate added with nitrogen HfSi x O y N z
  • hafnium aluminate added with nitrogen HfAl x O y N z
  • oxidation By using a high-k material such as hafnium or yttrium oxide, gate leakage of the transistor can be reduced.
  • oxygen contained in the insulating film 305 can be moved to the oxide semiconductor layer 308a by heat treatment.
  • the thickness of the insulating film 305 can be 5 nm to 400 nm, 5 nm to 300 nm, or 10 nm to 250 nm.
  • a silicon oxide film or a silicon oxynitride film can be used as the insulating film 305.
  • a silicon oxynitride film with a thickness of 100 nm is formed using a PECVD apparatus.
  • a conductive film 306 (a conductive film 306a and a conductive film 306b) is formed over the insulating film 305 (FIG. 8C).
  • the conductive film 306 is formed by a chemical vapor deposition (CVD) method such as a thermal CVD method such as a sputtering method, a plasma chemical vapor deposition (PECVD) method, or a MOCVD (metal organic chemical deposition) method, a vacuum vapor deposition method, a pulse laser deposition ( A PLD method, an atomic layer deposition (ALD) method, a coating method, or a printing method can be used.
  • CVD chemical vapor deposition
  • a thermal CVD method such as a sputtering method, a plasma chemical vapor deposition (PECVD) method, or a MOCVD (metal organic chemical deposition) method
  • a PLD method pulse laser deposition
  • ALD atomic layer deposition
  • a coating method or a printing method
  • a sputtering film is used to form a copper film with a thickness of 300 nm. Note that it is preferable that the conductive films 306a and 306b be formed successively in a vacuum because impurities at the interface between the conductive films 303a and 303b can be suppressed.
  • the conductive film 306b, the conductive film 306a, and the insulating film 305 are partly etched to form conductive films 304a and 304b (FIG. 8D )).
  • a wet etching method and / or a dry etching method can be used as appropriate.
  • the etching step of the conductive film 306 and the insulating film 305 part of the oxide semiconductor layer 308a is exposed. Note that as illustrated in FIG. 8E, the region where the oxide semiconductor layer 308a is partly exposed is more than the oxide semiconductor layer 308a which overlaps with the conductive film 304 by the etching process of the conductive film 304 and the insulating film 305. The film thickness may be reduced. 8E, part of the region exposed from the oxide semiconductor layer 308a of the insulating film 338b functioning as a base film is removed in the etching step of the conductive film 306 and the insulating film 305, so that the oxide film In some cases, the thickness of the region overlapping with the physical semiconductor layer 308a is thinner.
  • the impurity element 143 is added over the insulating film 338b, the insulating film 305, the oxide semiconductor layer 308a, the conductive film 304, and the mask 145 (FIG. 8F).
  • the impurity element 143 is added to the oxide semiconductor layer 308 a which is not covered with the conductive film 304, the insulating film 305, and the mask 145. Note that by the addition of the impurity element 143, oxygen vacancies are formed in the oxide semiconductor layer 308a.
  • the impurity element 143 As a method for adding the impurity element 143, there are an ion doping method, an ion implantation method, a plasma treatment method, and the like.
  • the impurity element can be added by performing plasma treatment by generating plasma in a gas atmosphere containing the impurity element to be added.
  • a dry etching apparatus, an ashing apparatus, a plasma CVD apparatus, a high-density plasma CVD apparatus, or the like can be used as an apparatus for generating the plasma.
  • source gases for the impurity element 143 B 2 H 6 , PH 3 , CH 4 , N 2 , NH 3 , AlH 3 , AlCl 3 , SiH 4 , Si 2 H 6 , F 2 , HF, H 2 and rare
  • One or more of the gases can be used.
  • one or more of B 2 H 6 , PH 3 , N 2 , NH 3 , AlH 3 , AlCl 3 , F 2 , HF, and H 2 diluted with a rare gas can be used.
  • the impurity element 143 is added to the oxide semiconductor layer 308a using one or more of B 2 H 6 , PH 3 , N 2 , NH 3 , AlH 3 , AlCl 3 , F 2 , HF, and H 2 diluted with a rare gas.
  • a rare gas and one or more of hydrogen, boron, carbon, nitrogen, fluorine, aluminum, silicon, phosphorus, and chlorine can be added to the oxide semiconductor layer 308a at the same time.
  • one or more of B 2 H 6 , PH 3 , CH 4 , N 2 , NH 3 , AlH 3 , AlCl 3 , SiH 4 , Si 2 H 6 , F 2 , HF, and H 2 may be added to the oxide semiconductor layer 308a.
  • a rare gas may be added to the oxide semiconductor layer 308a.
  • heat treatment may be performed to further increase the conductivity of the region to which the impurity element 143 is added.
  • the temperature of the heat treatment is typically 150 ° C. or higher and lower than the substrate strain point, or 250 ° C. or higher and 450 ° C. or lower, or 300 ° C. or higher and 450 ° C. or lower.
  • the insulating film 312a is formed over the insulating film 338b, the oxide semiconductor layer 308a, and the conductive film 304, and the insulating film 312b is formed over the insulating film 312a (FIG. 9B).
  • a method for forming the insulating film 338a and the insulating film 338b can be used as appropriate.
  • a 100 nm silicon nitride film is formed as the insulating film 312a using a PECVD apparatus. Further, as the insulating film 312b, a silicon oxynitride film is formed to a thickness of 300 nm using a PECVD apparatus.
  • silicon nitride film As the insulating film 312a, hydrogen in the silicon nitride film can enter the oxide semiconductor layer 308a, and the carrier concentration of the oxide semiconductor layer 308a in contact with the insulating film 312a can be further improved. Become.
  • the insulating film 312a and part of the insulating film 312b are etched to form openings 140a and 140b that reach the oxide semiconductor layer 308a (see FIG. FIG. 9C).
  • a conductive film 311 (a conductive film 311a and a conductive film 311b) is formed over the insulating film 312b so as to cover the opening 140a and the opening 140b (FIG. 9D).
  • a method for forming the conductive film 306 can be used as appropriate.
  • a 50-nm-thick tungsten film is formed as the conductive film 311a using a sputtering apparatus.
  • a 200 nm thick copper film is formed using a sputtering apparatus.
  • the conductive films 311a and 311b are partly etched to form the conductive films 310a and 310b (FIG. 9E).
  • the conductive film 310a has a stacked structure of a conductive film 310a1 and a conductive film 310a2 over the conductive film 310a1.
  • the conductive film 310b has a stacked structure of a conductive film 310b1 and a conductive film 310b2 over the conductive film 310b1.
  • the insulating film 314 is formed over the insulating film 312b, the conductive film 310a, and the conductive film 310b (FIG. 9F).
  • a method for forming the insulating film 338a can be used as appropriate.
  • a 200-nm-thick silicon nitride film is formed as the insulating film 314 using a PECVD apparatus.
  • the transistor 104 can be manufactured.
  • the transistor 106 when the transistor 106 is formed, an insulating film 338 is formed over the substrate 302. Next, a conductive film is formed over the insulating film 338 and processed into a desired shape, whereby the conductive film 303 is formed. Next, steps similar to those illustrated in FIGS. 8A to 8C are performed (the insulating film 338 formed in FIG. 8A corresponds to the insulating film 301 in the transistor 106). After that, after a mask is formed over the insulating film 305 by a lithography process, part of the insulating film 305 is etched to form an opening 139 that reaches the conductive film 303. For the subsequent steps, the transistor 106 can be manufactured by performing the same steps as those shown in FIG. 8D and the subsequent steps.
  • the touch sensor of one embodiment of the present invention includes a transistor and a capacitor, and can be manufactured by forming the semiconductor layer of the transistor and one electrode of the capacitor in the same step. Therefore, an active matrix touch sensor can be manufactured with a small number of steps. Alternatively, a touch sensor that can be used for a large touch panel can be provided. According to one embodiment of the present invention, it is possible to provide a touch sensor and a touch panel with improved resistance to electrostatic discharge during input by touching the touch panel.
  • the touch panel of one embodiment of the present invention includes an active matrix touch sensor and a display element between a pair of substrates.
  • the touch sensor may be a capacitive type, for example.
  • parasitic capacitance may be formed between the wiring and electrodes constituting the capacitive touch sensor and the wiring and electrodes constituting the display portion. . Noise generated when the display element is driven is transmitted to the touch sensor side through the parasitic capacitance, which may reduce the detection sensitivity of the touch sensor.
  • the thickness of the entire touch panel may increase.
  • an active matrix touch sensor in one embodiment, is provided.
  • the touch sensor includes a transistor and a capacitor.
  • the transistor and the capacitor are electrically connected.
  • the electrode included in the capacitor and the reading wiring can be formed in different layers.
  • the read wiring By forming the read wiring with a narrow width, the parasitic capacitance can be reduced and the influence of noise can be suppressed. Thereby, the fall of the detection sensitivity of a touch sensor can be suppressed. Further, the influence of noise can be suppressed by amplifying the detection signal and outputting it.
  • the touch panel of one embodiment of the present invention can reduce the distance between the sensor portion and the display portion by using an active matrix touch sensor, so that the touch panel can be thinned. Further, since the touch sensor and the display element can be disposed between the two substrates, the touch panel can be thinned.
  • a decrease in detection sensitivity of the touch sensor can be suppressed even when the distance between the sensor portion and the display portion is narrowed. Therefore, in one embodiment of the present invention, the touch sensor or the touch panel can be thinned and high detection sensitivity can be achieved.
  • a flexible touch panel can be obtained by using a flexible material for the pair of substrates.
  • a touch panel that is resistant to repeated bending can be provided.
  • a large touch panel can be provided.
  • a touch sensor and a touch panel with improved resistance to electrostatic discharge at the time of input by touching the touch panel can be provided.
  • an oxide conductor layer may be used as an electrode of the capacitor as described in detail in Embodiment 4.
  • a semiconductor layer or a conductive film included in a transistor and an electrode of a capacitor are preferably formed in the same step. Thereby, the number of processes for manufacturing the touch panel is reduced, and the manufacturing cost can be reduced.
  • an oxide conductor layer as an electrode of a capacitor may make the viewing angle dependency smaller than in the case of using other materials.
  • an NTSC ratio may be increased by using an oxide conductor layer as an electrode of a capacitor as compared to the case of using another material.
  • one embodiment of the present invention is a touch panel including a touch sensor, a light-blocking layer, and a display element between a pair of substrates, the light-blocking layer is located between the touch sensor and the display element,
  • the touch sensor has a portion overlapping with a transistor included in the touch sensor
  • the display element is a touch panel including a portion overlapping with a capacitor included in the touch sensor.
  • the display element includes the first electrode, the second electrode, and a layer containing a light-emitting organic compound, and includes an insulating film that covers an end portion of the first electrode.
  • the layer containing the organic compound may be located between the first electrode and the second electrode, and the insulating film may have a portion overlapping with a transistor included in the touch sensor.
  • FIG. 10 is a projection view illustrating a structure of a touch panel 500TP of one embodiment of the present invention. For convenience of explanation, a part of the touch sensor 602 and a part of the pixel 502 are shown enlarged.
  • FIG. 11A is a cross-sectional view illustrating a cross-sectional structure of Z1-Z2 of the touch panel 500TP of one embodiment of the present invention illustrated in FIG. 10, and FIGS. 11B and 11C are FIGS. It is sectional drawing which shows the some modification of the structure shown in FIG.
  • a touch panel 500TP described in this embodiment includes a display portion 500 and an input portion 600 that overlaps the display portion 500 (see FIG. 10).
  • the input unit 600 includes a plurality of touch sensors 602 arranged in a matrix.
  • a plurality of touch sensors 602 arranged in the row direction have a wiring G1 or a wiring RES that are electrically connected. Note that the wiring RES functions as a control line.
  • it includes a wiring ML to which a plurality of touch sensors 602 arranged in the column direction (indicated by an arrow C in the drawing) are electrically connected.
  • a transistor, a capacitor element, and the like can be used for the touch sensor 602.
  • a conductive film and a capacitor electrically connected to the conductive film can be used.
  • a capacitor and a transistor electrically connected to the capacitor can be used.
  • the capacitor 650 including the insulating layer 653, the first electrode 651 and the second electrode 652 which sandwich the insulating layer 653 can be used (see FIG. 11A).
  • the touch sensor includes a plurality of window portions 667 arranged in a matrix.
  • the window portion 667 may transmit visible light, and a light-blocking layer BM may be provided between the plurality of window portions 667.
  • a colored layer is provided at a position overlapping the window portion 667.
  • the colored layer transmits light of a predetermined color.
  • the colored layer can be referred to as a color filter.
  • a colored layer CFB that transmits blue light
  • a colored layer CFG that transmits green light
  • a colored layer CFR that transmits red light
  • a colored layer that transmits yellow light or a colored layer that transmits white light may be used.
  • the display unit 500 includes a plurality of pixels 502 arranged in a matrix.
  • the pixel 502 is disposed so as to overlap with the window portion 667 of the input unit 600.
  • the pixels 502 may be arranged with higher definition than the touch sensor 602.
  • a touch panel 500TP described in this embodiment includes a window portion 667 that transmits visible light, an input portion 600 including a plurality of touch sensors 602 arranged in a matrix, and a pixel 502 that overlaps the window portion 667.
  • a plurality of display portions 500 and includes a coloring layer between the window portion 667 and the pixel 502.
  • Each touch sensor is provided with a switch that can reduce interference with other touch sensors.
  • detection information detected by each touch sensor can be supplied together with position information of the touch sensor.
  • detection information can be supplied in association with position information of a pixel displaying an image.
  • interference with the touch sensor that supplies the detection signal can be reduced.
  • a novel touch panel 500TP that is highly convenient or reliable can be provided.
  • the input unit 600 of the touch panel 500TP can detect the detection information and supply it together with the position information.
  • the user of the touch panel 500TP can make various gestures (tap, drag, swipe, pinch in, etc.) using a finger or the like touching the input unit 600 as a pointer.
  • the input unit 600 can detect a finger or the like approaching or touching the input unit 600 and supply detection information including the detected position or locus.
  • the arithmetic device determines whether the supplied information satisfies a predetermined condition based on a program or the like, and executes a command associated with a predetermined gesture.
  • the user of the input unit 600 can supply a predetermined gesture using a finger or the like, and cause the arithmetic device to execute a command associated with the predetermined gesture.
  • the touch panel 500TP can supply the detection information by driving the touch sensor without depending on the size thereof.
  • the touch panel 500TP of various sizes can be provided from a size that can be used for a handheld type to a size that can be used for an electronic blackboard.
  • the touch panel 500TP can be in a folded state and an unfolded state, and the interference to the selected touch sensor caused by the unselected touch sensor differs between the folded state and the unfolded state
  • the touch sensor can be driven to supply the detection information without depending on the state of the touch panel 500TP.
  • the display unit 500 of the touch panel 500TP can be supplied with the display information V.
  • the arithmetic unit can supply the display information V.
  • the touch panel 500TP may include the following configuration.
  • the input unit 600 of the touch panel 500TP may include a drive circuit 603g or a drive circuit 603d. Moreover, you may electrically connect with flexible printed circuit board FPC1.
  • the display unit 500 of the touch panel 500TP may include a scan line driver circuit 503g, a wiring 511, or a terminal 519. Moreover, you may electrically connect with flexible printed circuit board FPC2.
  • a protective layer 670 may be provided that prevents the generation of scratches and protects the touch panel 500TP.
  • a ceramic coat layer or a hard coat layer can be used for the protective layer 670.
  • a layer containing aluminum oxide or a UV curable resin can be used.
  • the antireflection layer 670p that weakens the intensity of external light reflected by the touch panel 500TP can be used.
  • a circularly polarizing plate or the like can be used.
  • the input unit 600 including a colored layer at a position overlapping with the plurality of window portions 667 is not only the input unit 600 but also a color filter.
  • the touch panel 500TP in which the input unit 600 is superimposed on the display unit 500 is the input unit 600 and the display unit 500.
  • the touch panel 500TP described in this embodiment includes an input unit 600 or a display unit 500.
  • the input unit 600 includes a touch sensor 602, a wiring G1, a wiring ML, or a base material 610.
  • the input unit 600 may be formed by forming a film for forming the input unit 600 on the base 610 and processing the film.
  • the input unit 600 may be formed using a method in which a part of the input unit 600 is formed on another base material and the part is transferred to the base material 610.
  • Touch sensor For example, in the atmosphere, when an object having a dielectric constant greater than that of the atmosphere, such as a finger, approaches the conductive film, the capacitance between the finger and the conductive film changes.
  • the touch sensor 602 can detect the change in capacitance and supply detection information.
  • a circuit including a conductive film and a capacitor in which one electrode is connected to the conductive film can be used for the touch sensor 602.
  • charge is distributed to the capacitive element, and the voltage at the electrodes at both ends of the capacitive element changes.
  • This change in voltage can be used as a detection signal.
  • the voltage between the electrodes of the capacitor 650 is changed by the proximity of a conductive film electrically connected to one electrode (see FIG. 11A).
  • transistor ⁇ Touch sensor 602 includes a switch that can be turned on or off based on a control signal.
  • the transistor M12 can be used as a switch.
  • the transistor described in Embodiment 4 can be used as the transistor M12.
  • a transistor that amplifies the detection signal can be used for the touch sensor 602.
  • Transistors that can be manufactured in the same process can be used for transistors and switches that amplify a detection signal. Thereby, the input unit 600 with a simplified manufacturing process can be provided.
  • the input unit 600 includes a wiring G1, a wiring RES, a wiring ML, or the like.
  • a conductive material can be used for the wiring G1, the wiring RES, the wiring ML, or the like.
  • an inorganic conductive material an organic conductive material, a metal, a conductive ceramic, or the like can be used for the wiring.
  • an alloy or the like in which the above metal elements are combined can be used for the wiring or the like.
  • one or more elements selected from aluminum, chromium, copper, tantalum, titanium, molybdenum, and tungsten are included.
  • an alloy of copper and manganese is suitable for fine processing using a wet etching method.
  • a two-layer structure in which a titanium film is laminated on an aluminum film a two-layer structure in which a titanium film is laminated on a titanium nitride film, a two-layer structure in which a tungsten film is laminated on a titanium nitride film, a tantalum nitride film or A two-layer structure in which a tungsten film is stacked over a tungsten nitride film, a titanium film, and a three-layer structure in which an aluminum film is stacked over the titanium film and a titanium film is further formed thereon can be used.
  • a stacked structure in which an alloy film or a nitride film in which one or a plurality selected from titanium, tantalum, tungsten, molybdenum, chromium, neodymium, and scandium is combined is stacked over an aluminum film can be used.
  • a conductive oxide such as indium oxide, indium tin oxide, indium zinc oxide, zinc oxide, or zinc oxide to which gallium is added can be used.
  • the film containing graphene can be formed, for example, by reducing a film containing graphene oxide formed in a film shape.
  • Examples of the reduction method include a method of applying heat and a method of using a reducing agent.
  • a conductive polymer can be used.
  • the drive circuit 603g can supply a selection signal at a predetermined timing, for example. Specifically, the selection signal is supplied for each wiring G1 in a predetermined order.
  • Various circuits can be used for the driver circuit 603g. For example, a shift register, a flip-flop circuit, a combination circuit, or the like can be used.
  • the drive circuit 603g may supply the selection signal so that the input unit 140 operates based on a predetermined operation of the display unit 130. Specifically, the selection signal may be supplied so that the input unit 140 operates during the blanking period of the display unit 130. Thereby, the malfunction that the input part 140 detects the noise accompanying operation
  • the drive circuit 603d supplies detection information based on a detection signal supplied from the touch sensor 602.
  • Various circuits can be used for the driver circuit 603d.
  • a circuit that can form a source follower circuit or a current mirror circuit by being electrically connected to the touch sensor can be used for the driver circuit 603d.
  • the substrate 610 is not particularly limited as long as it has heat resistance enough to withstand the manufacturing process and a thickness and size applicable to the manufacturing apparatus.
  • the input unit 600 can be folded or unfolded.
  • a light-transmitting material is used for the base 610 in the case where the input unit 600 is arranged on the display side of the display unit 500.
  • An organic material, an inorganic material, or a composite material such as an organic material and an inorganic material can be used for the substrate 610.
  • an inorganic material such as glass, ceramics, or metal can be used for the base material 610.
  • alkali-free glass soda-lime glass, potash glass, crystal glass, or the like can be used for the base material 610.
  • a metal oxide film, a metal nitride film, a metal oxynitride film, or the like can be used for the substrate 610.
  • silicon oxide, silicon nitride, silicon oxynitride, an alumina film, or the like can be used for the base material 610.
  • an organic material such as a resin, a resin film, or plastic can be used for the base 610.
  • a resin film or a resin plate such as polyester, polyolefin, polyamide, polyimide, polycarbonate, or an acrylic resin can be used for the substrate 610.
  • a composite material in which a thin glass plate or a film of an inorganic material or the like is bonded to a resin film or the like can be used for the substrate 610.
  • a composite material in which a fibrous or particulate metal, glass, inorganic material, or the like is dispersed in a resin film can be used for the substrate 610.
  • a composite material in which a fibrous or particulate resin, an organic material, or the like is dispersed in an inorganic material can be used for the substrate 610.
  • a single layer material or a stacked material in which a plurality of layers are stacked can be used for the substrate 610.
  • a stacked material in which a base material and an insulating layer that prevents diffusion of impurities contained in the base material are stacked can be used for the base material 610.
  • a laminated material in which one or a plurality of films selected from glass, a silicon oxide film, a silicon nitride film, a silicon oxynitride film, or the like that prevents diffusion of impurities contained in the glass is laminated on the base material 610. Applicable.
  • a stacked material in which a silicon oxide film, a silicon nitride film, a silicon oxynitride film, or the like that prevents diffusion of resin and impurities that pass through the resin can be applied to the base 610.
  • a stack of a base material 610b having flexibility, a barrier film 610a that prevents diffusion of impurities, and a resin layer 610c that bonds the base material 610b and the barrier film 610a can be used (FIG. 11A). reference).
  • the flexible printed circuit board FPC1 supplies a timing signal, a power supply potential, and the like, and is supplied with a detection signal.
  • the display unit 500 includes a pixel 502 and a wiring or base material 510 (see FIG. 10).
  • a film for forming the display portion 500 may be formed over the base 510, and the display portion 500 may be formed by processing the film.
  • a part of the display autopsy 500 may be formed on another base material, and the part may be transferred to the base material 510 to form the display unit 500.
  • the pixel 502 includes a sub-pixel 502B, a sub-pixel 502G, and a sub-pixel 502R, and each sub-pixel includes a display element and a pixel circuit that drives the display element.
  • ⁇ Pixel circuit> An active matrix method in which an active element is included in a pixel or a passive matrix method in which an active element is not included in a pixel can be used for the display portion.
  • active elements and nonlinear elements can be used as active elements (active elements and nonlinear elements).
  • MIM Metal Insulator Metal
  • TFD Thin Film Diode
  • a passive matrix type that does not use an active element can be used. Since no active element (active element or non-linear element) is used, the number of manufacturing steps is small, so that manufacturing costs can be reduced or yield can be improved. Alternatively, since an active element (an active element or a non-linear element) is not used, an aperture ratio can be improved, power consumption can be reduced, or luminance can be increased.
  • the pixel circuit includes, for example, a transistor 502t.
  • the display portion 500 includes an insulating film 521 that covers the transistor 502t.
  • the insulating film 521 can be used as a layer for planarizing unevenness caused by the pixel circuit.
  • the insulating film 521 can be a stacked film including a layer that can suppress diffusion of impurities. Accordingly, a decrease in reliability of the transistor 502t and the like due to impurity diffusion can be suppressed.
  • a display element also referred to as electronic ink
  • a display element that performs display by an electrophoresis method, an electro-powder fluid (registered trademark) method, an electrowetting method, a shutter-type MEMS display device, an optical interference-type MEMS display device, a liquid crystal device Etc.
  • an electrophoresis method an electrophoresis method
  • an electro-powder fluid registered trademark
  • an electrowetting method an electrowetting method
  • a shutter-type MEMS display device an optical interference-type MEMS display device
  • a liquid crystal device Etc liquid crystal device
  • a display element that can be used for a transmissive liquid crystal display, a transflective liquid crystal display, a reflective liquid crystal display, a direct-view liquid crystal display, or the like can be used.
  • an organic electroluminescence element that emits white light can be applied.
  • the light-emitting element 550R includes a lower electrode, an upper electrode, and a layer containing a light-emitting organic compound between the lower electrode and the upper electrode.
  • the subpixel 502R includes a light emitting module 580R.
  • the sub-pixel 502R includes a pixel circuit including a light-emitting element 550R and a transistor 502t that can supply power to the light-emitting element 550R.
  • the light emitting module 580R includes a light emitting element 550R and an optical element (for example, a colored layer CFR).
  • a microresonator structure can be provided in the light emitting module 580R so that light of a specific wavelength can be extracted efficiently.
  • a layer containing a light-emitting organic compound may be disposed between a film that reflects visible light and a semi-reflective / semi-transmissive film that is arranged so that specific light can be efficiently extracted.
  • the light emitting module 580R has a colored layer CFR in the direction of extracting light.
  • the colored layer may be any layer that transmits light having a specific wavelength.
  • a layer that selectively transmits light such as red, green, or blue can be used.
  • another sub-pixel may be arranged so as to overlap with a window portion where the colored layer is not provided, and light emitted from the light-emitting element may be emitted without passing through the colored layer.
  • the colored layer CFR is in a position overlapping the light emitting element 550R. Thus, part of the light emitted from the light emitting element 550R passes through the colored layer CFR and is emitted to the outside of the light emitting module 580R in the direction of the arrow shown in the drawing.
  • a light-shielding layer BM so as to surround the colored layer (for example, the colored layer CFR).
  • the sealing material 560 may be in contact with the light-emitting element 550R and the coloring layer CFR.
  • the lower electrode is disposed on the insulating film 521.
  • a partition wall 528 provided with an opening overlapping the lower electrode is provided. Note that a part of the partition wall 528 overlaps with an end portion of the lower electrode.
  • a light emitting element (for example, light emitting element 550R) is configured by sandwiching a layer containing a light emitting organic compound between the lower electrode and the upper electrode.
  • the pixel circuit supplies power to the light emitting element.
  • a spacer for controlling the distance between the base material 610 and the base material 510 may be provided over the partition wall 528.
  • part or all of the pixel electrode may have a function as a reflective electrode.
  • part or all of the pixel electrode may have aluminum, silver, or the like.
  • a memory circuit such as an SRAM can be provided under the reflective electrode. Thereby, power consumption can be further reduced.
  • a structure suitable for a display element to be applied can be selected from various pixel circuits and used.
  • Basis material A flexible material can be used for the substrate 510.
  • a material similar to a material that can be used for the substrate 610 can be used for the substrate 510.
  • the substrate 510 does not require translucency
  • a material that does not have translucency specifically, SUS or aluminum can be used.
  • a laminate in which a flexible base material 510b, a barrier film 510a that prevents diffusion of impurities, and a resin layer 510c that bonds the base material 510b and the barrier film 510a are laminated is suitably used as the base material 510. It can be used (see FIG. 11A).
  • the sealing material 560 bonds the base material 610 and the base material 510 together.
  • the encapsulant 560 has a higher refractive index than air. In the case where light is extracted to the sealing material 560 side, light can be efficiently extracted by reducing a difference in refractive index from a layer in contact with the sealing material 560 (for example, the colored layer CFR).
  • the pixel circuit or the light-emitting element (e.g., the light-emitting element 550 ⁇ / b> R) is between the base material 510 and the base material 610.
  • the scan line driver circuit 503g supplies a selection signal.
  • a transistor 503t and a capacitor 503c are included. Note that a transistor which can be formed over the same substrate in the same process as the pixel circuit can be used for the driver circuit.
  • the display unit 500 includes wiring such as scanning lines, signal lines, and power supply lines.
  • Various conductive films can be used.
  • a material similar to that of the conductive film that can be used for the input portion 600 can be used.
  • the display portion 500 is provided with a terminal 519 through which a signal can be supplied.
  • a flexible printed circuit board FPC2 capable of supplying signals such as an image signal and a synchronization signal is electrically connected to the terminal 519.
  • FIG. 11A illustrates an example in which the terminal 519 is formed using the same material as the gate electrodes of the transistors 502t and 503t; however, the present invention is not limited to this.
  • PWB printed wiring board
  • ⁇ Modification 1 of touch panel> Various transistors can be applied to the input unit 600 and / or the display unit 500.
  • FIG. 600 A structure in the case where a bottom-gate transistor is applied to the input portion 600 is illustrated in FIG.
  • FIGS. 1-10 A structure in the case of applying a bottom-gate transistor to the display portion 500 is illustrated in FIGS.
  • a semiconductor layer containing an oxide semiconductor, amorphous silicon, or the like can be applied to the transistor 502t and the transistor 503t illustrated in FIG.
  • an oxide semiconductor a semiconductor layer containing polycrystalline silicon which is crystallized by treatment such as laser annealing, can be applied to the transistor 502t and the transistor 503t illustrated in FIG.
  • FIG. 500 A structure in the case where a top-gate transistor is applied to the display portion 500 is illustrated in FIG.
  • the transistor illustrated in FIG. 11C includes a semiconductor layer including an oxide semiconductor, polycrystalline silicon crystallized by treatment such as laser annealing, or a single crystal silicon film transferred from a single crystal silicon substrate or the like. It can be applied to 502t and the transistor 503t.
  • ⁇ Modification 2 of touch panel> An example in which a liquid crystal element is used as a display element of the display portion 500 is shown in FIG.
  • liquid crystal element a liquid crystal element of each mode such as a TN (twisted nematic) mode, a VA (vertical alignment) mode, and an IPS (in plane switching) mode can be used.
  • TN twisted nematic
  • VA vertical alignment
  • IPS in plane switching
  • a first common electrode 570 over the insulating film 521, an insulating film 572 over the first common electrode, and a pixel electrode 574 over the insulating film 572 are provided.
  • the pixel electrode 574 is electrically connected to one of a source and a drain of the transistor 502t.
  • the display portion 500 is provided with a first alignment film so as to cover the insulating film 572 and the pixel electrode 574.
  • an insulating film 582 is provided so as to cover the colored layer CFR and the light-shielding layer BM.
  • a second common electrode 584 is provided on the surface of the insulating film 582.
  • a second alignment film 586 is provided so as to cover the second common electrode 584.
  • a liquid crystal layer 578 is provided between the first alignment film and the second alignment film.
  • the liquid crystal layer 578 is sealed with a sealant 588 provided between the base material 510 and the base material 610.
  • the insulating film 582 is provided to reduce unevenness due to the colored layer CFR and the light-shielding layer BM. However, the insulating film 582 is not necessarily provided when there is no unevenness or when the unevenness does not affect display.
  • the second common electrode 584 is preferably provided in order to control the alignment of the liquid crystal layer 578, but is not necessarily provided.
  • the second alignment film 586 may be provided directly so as to cover the colored layer CFR and the light-shielding layer BM.
  • FIG. 600 A structure in the case where a bottom-gate transistor is applied to the input portion 600 is illustrated in FIG.
  • FIGS. 1-10 A structure in the case of applying a bottom-gate transistor to the display portion 500 is illustrated in FIGS.
  • a semiconductor layer containing an oxide semiconductor, amorphous silicon, or the like can be applied to the transistor 502t and the transistor 503t illustrated in FIG.
  • an oxide semiconductor a semiconductor layer containing polycrystalline silicon which is crystallized by treatment such as laser annealing, can be applied to the transistor 502t and the transistor 503t illustrated in FIG.
  • FIG. 500 A structure in the case where a top-gate transistor is applied to the display portion 500 is illustrated in FIG.
  • the transistor illustrated in FIG. 12C includes a semiconductor layer including an oxide semiconductor, polycrystalline silicon crystallized by treatment such as laser annealing, or a single crystal silicon film transferred from a single crystal silicon substrate or the like. It can be applied to 502t and the transistor 503t.
  • the touch panel of one embodiment of the present invention has flexibility. Therefore, it can be suitably used for flexible electronic devices and lighting devices.
  • an electronic device or a lighting device with high reliability and resistance to repeated bending can be manufactured.
  • Examples of the electronic device include a television device (also referred to as a television or a television receiver), a monitor for a computer, a digital camera, a digital video camera, a digital photo frame, a mobile phone (also referred to as a mobile phone or a mobile phone device). ), Large game machines such as portable game machines, portable information terminals, sound reproducing devices, and pachinko machines.
  • the touch panel of one embodiment of the present invention has flexibility, it can be incorporated along an inner wall or an outer wall of a house or a building, or a curved surface of an interior or exterior of an automobile.
  • FIG. 13A illustrates an example of a mobile phone.
  • a mobile phone 1300 includes a display portion 1302 incorporated in a housing 1301 and operation buttons 1303, an external connection port 1304, a speaker 1305, a microphone 1306, and the like.
  • the mobile phone 1300 is manufactured using the touch panel of one embodiment of the present invention for the display portion 1302.
  • a highly reliable mobile phone including a curved display portion and high yield can be provided.
  • Information can be input to the cellular phone 1300 illustrated in FIG. 13A by touching the display portion 1302 with a finger or the like. Any operation such as making a call or inputting characters can be performed by touching the display portion 1302 with a finger or the like.
  • the operation of the operation button 1303 can switch the power ON / OFF operation and the type of image displayed on the display unit 1302.
  • the mail creation screen can be switched to the main menu screen.
  • FIG. 13B illustrates an example of a wristwatch-type portable information terminal.
  • a portable information terminal 1310 includes a housing 1311, a display portion 1312, a band 1313, a buckle 1314, operation buttons 1315, an input / output terminal 1316, and the like.
  • the portable information terminal 1310 can execute various applications such as mobile phone, e-mail, text browsing and creation, music playback, Internet communication, and computer games.
  • the display portion 1312 is provided with a curved display surface, and can perform display along the curved display surface. Further, the display portion 1312 includes a touch sensor and can be operated by touching the screen with a finger, a stylus, or the like. For example, an application can be activated by touching an icon 1317 displayed on the display unit 1312.
  • the operation button 1315 can have various functions such as time setting, power on / off operation, wireless communication on / off operation, manner mode execution / release, and power saving mode execution / release. .
  • the function of the operation button 1315 can be freely set by an operating system incorporated in the portable information terminal 1310.
  • the portable information terminal 1310 can execute short-range wireless communication with a communication standard. For example, it is possible to talk hands-free by communicating with a headset capable of wireless communication.
  • the portable information terminal 1310 includes an input / output terminal 1316, and can directly exchange data with other information terminals via a connector. Charging can also be performed via the input / output terminal 1316. Note that the charging operation may be performed by wireless power feeding without using the input / output terminal 7106.
  • the touch panel of one embodiment of the present invention is incorporated in the display portion 1312 of the portable information terminal 1310. According to one embodiment of the present invention, a highly reliable portable information terminal including a curved display portion and having high yield can be provided. According to one embodiment of the present invention, it is possible to provide a touch sensor and a touch panel with improved resistance to electrostatic discharge during input by touching the touch panel.
  • Each of the lighting device 1320, the lighting device 1330, and the lighting device 1340 includes a base portion 1321 including an operation switch 1323 and a light emitting portion supported by the base portion 1321.
  • a lighting device 1320 illustrated in FIG. 13C includes a light-emitting portion 1322 having a wavy light-emitting surface. Therefore, the lighting device has high design.
  • a light emitting portion 1332 included in the lighting device 1330 illustrated in FIG. 13D has a structure in which two light emitting portions curved in a convex shape are arranged symmetrically. Therefore, it is possible to illuminate all directions around the lighting device 1330.
  • a lighting device 1340 illustrated in FIG. 13E includes a light-emitting portion 1342 that is curved in a concave shape. Therefore, since the light emitted from the light emitting unit 1342 is condensed on the front surface of the lighting device 1340, it is suitable for brightly illuminating a specific range.
  • the light emitting unit is fixed with a member such as a plastic member or a movable frame, and is adapted to the use. It is good also as a structure which can bend the light emission surface of a light emission part freely.
  • a housing including the light emitting unit can be fixed to the ceiling or can be used to hang from the ceiling. Since the light emitting surface can be curved and used, the light emitting surface can be curved concavely to illuminate a specific area, or the light emitting surface can be curved convexly to illuminate the entire room.
  • the touch panel of one embodiment of the present invention is incorporated in each light-emitting portion.
  • a highly reliable lighting device including a curved display portion can be provided with high yield.
  • FIG. 13F illustrates an example of a portable touch panel.
  • the touch panel 1350 includes a housing 1351, a display unit 1352, operation buttons 1353, a drawer member 1354, and a control unit 1355.
  • the touch panel 1350 includes a flexible display portion 1352 wound in a roll shape within a cylindrical housing 1351.
  • the touch panel 1350 can receive a video signal by the control unit 1355, and can display the received video on the display unit 1352.
  • the control unit 1355 is equipped with a battery. Further, the control unit 1355 may be provided with a terminal unit for connecting a connector, and a video signal and power may be directly supplied from the outside by wire.
  • An operation button 1353 can be used to turn on / off the power, switch a displayed image, and the like.
  • FIG. 13G illustrates the touch panel 1350 in a state where the display portion 1352 is pulled out by the pull-out member 1354. In this state, an image can be displayed on the display portion 1352. Further, an operation button 1353 arranged on the surface of the housing 1351 can be easily operated with one hand. Further, as shown in FIG. 13F, the operation button 1353 is arranged close to one side instead of the center of the housing 1351, so that it can be easily operated with one hand.
  • a reinforcing frame may be provided on a side portion of the display portion 1352 in order to fix the display surface of the display portion 1352 so that the display surface is flat when the display portion 1352 is pulled out.
  • a speaker may be provided in the housing, and audio may be output by an audio signal received together with the video signal.
  • the display portion 1352 incorporates the touch panel of one embodiment of the present invention.
  • a lightweight and highly reliable touch panel can be provided with high yield.
  • FIG. 14A to 14C show a foldable portable information terminal 1410.
  • FIG. 14A shows the portable information terminal 1410 in a developed state.
  • FIG. 14B illustrates the portable information terminal 1410 in a state in which the state is changing from one of the developed state or the folded state to the other.
  • FIG. 14C illustrates the portable information terminal 1410 in a folded state.
  • the portable information terminal 1410 is excellent in portability in the folded state, and excellent in display listability due to the seamless wide display area in the expanded state.
  • the display panel 1416 is supported by three housings 1415 connected by a hinge 1413. By bending between the two housings 1415 via the hinge 1413, the portable information terminal 1410 can be reversibly deformed from the expanded state to the folded state.
  • the touch panel of one embodiment of the present invention can be used for the display panel 1416. For example, a touch panel that can be bent with a curvature radius of 1 mm to 150 mm can be applied. According to one embodiment of the present invention, it is possible to provide a touch sensor and a touch panel with improved resistance to electrostatic discharge during input by touching the touch panel.
  • one embodiment of the present invention may include a sensor that detects that the touch panel is folded or unfolded and supplies detection information.
  • the control device of the touch panel may acquire information indicating that the touch panel is in a folded state, and stop the operation of the folded portion (or the portion that is folded and cannot be visually recognized by the user). Specifically, the display may be stopped. Moreover, you may stop the detection by a touch sensor.
  • control device for the touch panel may acquire information indicating that the touch panel is in a developed state, and resume detection by the display or the touch sensor.
  • FIG. 14D and 14E show a foldable portable information terminal 1420.
  • FIG. FIG. 14D illustrates the portable information terminal 1420 which is folded so that the display portion 1422 is on the outside.
  • FIG. 14E illustrates the portable information terminal 1420 which is folded so that the display portion 1422 is located on the inner side.
  • the non-display portion 1425 is folded outward so that the display portion 1422 can be prevented from being dirty or damaged.
  • the touch panel of one embodiment of the present invention can be used for the display portion 1422. According to one embodiment of the present invention, it is possible to provide a touch sensor and a touch panel that have improved resistance to electrostatic discharge during input by touching the touch panel.
  • FIG. 14F is a perspective view illustrating the outer shape of portable information terminal 1430.
  • FIG. 14G is a top view of the portable information terminal 1430.
  • FIG. 14H is a perspective view illustrating the outer shape of portable information terminal 1440.
  • the portable information terminals 1430 and 1440 have one or a plurality of functions selected from, for example, a telephone, a notebook, an information browsing device, or the like. Specifically, each can be used as a smartphone.
  • the portable information terminals 1430 and 1440 can display characters and image information on a plurality of surfaces. For example, three operation buttons 1439 can be displayed on one surface (FIGS. 14F and 14H). Further, information 1437 indicated by a broken-line rectangle can be displayed on another surface (FIGS. 14G and 14H). Examples of the information 1437 include an SNS (social networking service) notification, an e-mail or a call notification, a title such as an e-mail, a sender name such as an e-mail, date / time, time, battery Remaining power, antenna reception strength, etc. Alternatively, an operation button 1439, an icon, or the like may be displayed instead of the information 1437 at a position where the information 1437 is displayed. 14F and 14G illustrate an example in which the information 1437 is displayed on the upper side; however, one embodiment of the present invention is not limited to this. For example, it may be displayed on the side as in the portable information terminal 1440 shown in FIG.
  • the user of the portable information terminal 1430 can check the display (information 1437 in this case) in a state where the portable information terminal 1430 is stored in the chest pocket of clothes.
  • the telephone number or name of the caller of the incoming call is displayed at a position where it can be observed from above portable information terminal 1430.
  • the user can check the display and determine whether to receive a call without taking out the portable information terminal 1430 from the pocket.
  • the touch panel of one embodiment of the present invention can be used for the display portion 1433 included in each of the housing 1435 of the portable information terminal 1430 and the housing 1436 of the portable information terminal 1440.
  • a highly reliable touch panel including a curved display portion can be provided with high yield.
  • information may be displayed on three or more surfaces as in a portable information terminal 1450 illustrated in FIG.
  • information 1455, information 1456, and information 1457 are displayed on different planes.
  • the touch panel of one embodiment of the present invention can be used for the display portion 1458 included in the housing 1454 of the portable information terminal 1450.
  • a highly reliable touch panel including a curved display portion can be provided with high yield.

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Abstract

タッチパネルへのタッチによる入力時における静電気放電への耐性が向上したタッチセンサー及び タッチパネルを提供する。 第１乃至第３のトランジスタ、 容量素子及び保護回路を有し、 第１のトランジスタのソースまたはド レインの一方は、 第２のトランジスタのソースまたはドレインの一方と電気的に接続し、 第１のトラ ンジスタのゲートは、 第３のトランジスタのソースまたはドレインの一方及び、 容量素子の第１の電 極と電気的に接続するタッチセンサーにおいて、 保護回路は、 第１のトランジスタのゲート、 第３の トランジスタのソースまたはドレインの一方及び、容量素子の第１の電極と電気的に接続する。

Description

タッチセンサー及びタッチパネル
本発明の一態様は、タッチセンサー及びタッチパネルに関する。
なお、本発明の一態様は、上記の技術分野に限定されない。本明細書等で開示する発明の一態様は、物、方法、又は、製造方法に関する。本発明の一態様は、プロセス、マシン、マニュファクチャ、又は、組成物（コンポジション・オブ・マター）に関する。そのため、より具体的に本明細書で開示する本発明の一態様の技術分野としては、半導体装置、表示装置、発光装置、蓄電装置、記憶装置、電子機器、照明装置、入力装置、入出力装置、検知装置、それらの駆動方法、又は、それらの製造方法、を一例として挙げることができる。
なお、本明細書等において、半導体装置とは、半導体特性を利用することで機能しうる装置全般を指す。トランジスタなどの半導体素子をはじめ、半導体回路、演算装置、記憶装置は、半導体装置の一態様である。撮像装置、表示装置、液晶表示装置、発光装置、電気光学装置、発電装置（薄膜太陽電池、有機薄膜太陽電池等を含む）、及び電子機器は、半導体装置を有している場合がある。
電子機器への入力装置としてタッチセンサーが普及している。特に表示装置を有する電子機器への入力装置として、タッチパネルが普及している。
例えば、表示装置の表示部に入力部が設けられた構成が知られている（特許文献１）。
特開２００２−２８７９００号公報
本発明の一態様は、信頼性の高いタッチセンサー及びタッチパネルを提供することを課題の一とする。また、本発明の一態様は、新規な半導体装置、発光装置、表示装置、タッチセンサー、タッチパネル、電子機器、又は照明装置を提供することを課題の一とする。
また、静電気放電（Ｅｌｅｃｔｒｏ　Ｓｔａｔｉｃ　Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ：ＥＳＤ）によるタッチセンサーの静電破壊（以下、ＥＳＤによる静電破壊を単にＥＳＤと表記する場合もある）が問題となることがある。
本発明の一態様は、タッチパネルへのタッチによる入力時における、タッチセンサーの静電気放電への耐性向上を課題の一とする。
なお、これらの課題の記載は、他の課題の存在を妨げるものではない。なお、本発明の一態様は、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、トランジスタ、容量素子及び保護回路を有する、アクティブマトリクス方式のタッチセンサーである。該トランジスタ、容量素子及び保護回路は電気的に接続する。
本発明の一態様は、トランジスタ、容量素子及びダイオードを有する、アクティブマトリクス方式のタッチセンサーである。該トランジスタ、容量素子及びダイオードは電気的に接続する。
本発明の一態様は、トランジスタ及び容量素子を有する、アクティブマトリクス方式のタッチセンサーである。該トランジスタ及び該容量素子は電気的に接続する。
また、本発明の一態様は、第１乃至第３のトランジスタ、容量素子及び保護回路を有するタッチセンサーであり、第１のトランジスタのソースまたはドレインの一方は、第１の配線と電気的に接続し、第１のトランジスタのソースまたはドレインの他方は、第２のトランジスタのソースまたはドレインの一方と電気的に接続し、第１のトランジスタのゲートは、第３のトランジスタのソースまたはドレインの一方、容量素子の第１の電極及び保護回路と電気的に接続し、第２のトランジスタのソースまたはドレインの他方は、第２の配線と電気的に接続し、第２のトランジスタのゲートは第３の配線と電気的に接続し、第３のトランジスタのソースまたはドレインの他方は、第４の配線と電気的に接続し、第３のトランジスタのゲートは第５の配線と電気的に接続し、容量素子の第２の電極は第６の配線と電気的に接続する、タッチセンサーである。
また、本発明の一態様は、第１乃至第３のトランジスタ、容量素子及びダイオードを有するタッチセンサーであり、第１のトランジスタのソースまたはドレインの一方は、第１の配線と電気的に接続し、第１のトランジスタのソースまたはドレインの他方は、第２のトランジスタのソースまたはドレインの一方と電気的に接続し、第１のトランジスタのゲートは、第３のトランジスタのソースまたはドレインの一方、容量素子の第１の電極及びダイオードの第１の電極と電気的に接続し、第２のトランジスタのソースまたはドレインの他方は、第２の配線と電気的に接続し、第２のトランジスタのゲートは第３の配線と電気的に接続し、第３のトランジスタのソースまたはドレインの他方は、第４の配線と電気的に接続し、第３のトランジスタのゲートは第５の配線と電気的に接続し、容量素子の第２の電極は第６の配線と電気的に接続し、ダイオードの第２の電極は第７の配線と電気的に接続する、タッチセンサーである。
また、本発明の一態様は、第１乃至第４のトランジスタ及び容量素子を有するタッチセンサーであり、第１のトランジスタのソースまたはドレインの一方は、第１の配線と電気的に接続し、第１のトランジスタのソースまたはドレインの他方は、第２のトランジスタのソースまたはドレインの一方と電気的に接続し、第１のトランジスタのゲートは、第３のトランジスタのソースまたはドレインの一方、第４のトランジスタのソースまたはドレインの一方、第４のトランジスタのゲート及び容量素子の第１の電極と電気的に接続し、第２のトランジスタのソースまたはドレインの他方は、第２の配線と電気的に接続し、第２のトランジスタのゲートは第３の配線と電気的に接続し、第３のトランジスタのソースまたはドレインの他方は、第４の配線と電気的に接続し、第３のトランジスタのゲートは第５の配線と電気的に接続し、容量素子の第２の電極は、第６の配線と電気的に接続し、第４のトランジスタのソースまたはドレインの他方は、第７の配線と電気的に接続する、タッチセンサーである。
また、本発明の一態様は、第１乃至第３のトランジスタ、容量素子及びダイオードを有するタッチセンサーであり、第１のトランジスタのソースまたはドレインの一方は、第１の配線と電気的に接続し、第１のトランジスタのソースまたはドレインの他方は、第２のトランジスタのソースまたはドレインの一方と電気的に接続し、第１のトランジスタのゲートは、第３のトランジスタのソースまたはドレインの一方、容量素子の第１の電極及びダイオードの第１の電極と電気的に接続し、第２のトランジスタのソースまたはドレインの他方は、第２の配線と電気的に接続し、第２のトランジスタのゲートは第３の配線と電気的に接続し、第３のトランジスタのソースまたはドレインの他方は、第４の配線と電気的に接続し、第３のトランジスタのゲートは第５の配線と電気的に接続し、容量素子の第２の電極は第６の配線と電気的に接続し、ダイオードの第２の電極は第３の配線と電気的に接続する、タッチセンサーである。
また、本発明の一態様は、第１乃至第４のトランジスタ及び容量素子を有するタッチセンサーであり、第１のトランジスタのソースまたはドレインの一方は、第１の配線と電気的に接続し、第１のトランジスタのソースまたはドレインの他方は、第２のトランジスタのソースまたはドレインの一方と電気的に接続し、第１のトランジスタのゲートは、第３のトランジスタのソースまたはドレインの一方、第４のトランジスタのソースまたはドレインの一方、第４のトランジスタのゲート及び容量素子の第１の電極と電気的に接続し、第２のトランジスタのソースまたはドレインの他方は、第２の配線と電気的に接続し、第２のトランジスタのゲートは第３の配線と電気的に接続し、第３のトランジスタのソースまたはドレインの他方は、第４の配線と電気的に接続し、第３のトランジスタのゲートは第５の配線と電気的に接続し、容量素子の第２の電極は、第６の配線と電気的に接続し、第４のトランジスタのソースまたはドレインの他方は、第３の配線と電気的に接続する、タッチセンサーである。
上記構成において、ダイオードまたは第４のトランジスタは、保護回路として機能する。
上記構成において、第１乃至第４のトランジスタのいずれか一は、酸化物半導体層を有することが好ましい。
上記構成において、容量素子の一方の電極が酸化物導電体層を有していてもよい。また、上記構成において、容量素子の他方の電極が、酸化物導電体層を有していてもよい。
また、本発明の一態様は、上記各構成のタッチセンサー及び表示素子を有するタッチパネルである。
上記構成において、表示素子は、有機ＥＬ素子または液晶素子である。
上記各構成のタッチセンサーはプラスチック基板上に設けられていることが好ましい。
上記各構成のタッチパネルは可撓性を有することが好ましい。
また、本発明の一態様は、上記各構成のタッチセンサー有する半導体装置、発光装置、表示装置、タッチパネル、電子機器、又は照明装置である。
本発明の一態様によれば、信頼性の高いタッチセンサー及びタッチパネルを提供することができる。本発明の一態様によれば、新規な半導体装置、発光装置、表示装置、タッチセンサー、タッチパネル、電子機器、又は照明装置を提供することができる。また、本発明の一態様によれば、タッチパネルへのタッチによる入力時における静電気放電への耐性が向上したタッチセンサー及びタッチパネル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。
タッチセンサーの一例を示す回路図。 タッチセンサーの一例を示す回路図。 タッチセンサー及び変換器の構成及び駆動方法の一例を示す図。 タッチセンサーの一例を示す図。 タッチセンサーの一例を示す図。 タッチセンサーの作製方法の一例を示す図。 タッチセンサーの作製方法の一例を示す図。 タッチセンサーの作製方法の一例を示す図。 タッチセンサーの作製方法の一例を示す図。 タッチパネルの一例を示す図。 タッチパネルの一例を示す図。 タッチパネルの一例を示す図。 電子機器及び照明装置の一例を示す図。 電子機器の一例を示す図。 タッチセンサーの一例を示す回路図。 タッチセンサーの一例を示す回路図。 タッチセンサーの一例を示す回路図。
実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。但し、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。
なお、以下に説明する発明の構成において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を異なる図面間で共通して用い、その繰り返しの説明は省略する。また、同様の機能を指す場合には、ハッチパターンを同じくし、特に符号を付さない場合がある。
また、図面等において示す各構成の、位置、大きさ、範囲などは、理解の簡単のため、実際の位置、大きさ、範囲などを表していない場合がある。このため、開示する発明は、必ずしも、図面等に開示された位置、大きさ、範囲などに限定されない。
また、本明細書にて用いる「第１」、「第２」、「第３」という序数詞は、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。
また、本明細書において、「上に」、「下に」などの配置を示す語句は、構成同士の位置関係を、図面を参照して説明するために、便宜上用いている。また、構成同士の位置関係は、各構成を描写する方向に応じて適宜変化するものである。従って、明細書で説明した語句に限定されず、状況に応じて適切に言い換えることができる。
また、本明細書等において、トランジスタとは、ゲートと、ドレインと、ソースとを含む少なくとも三つの端子を有する素子である。そして、ドレイン（ドレイン端子、ドレイン領域又はドレイン電極）とソース（ソース端子、ソース領域又はソース電極）の間にチャネル領域を有しており、ドレインとチャネル領域とソースとを介して電流を流すことができるものである。なお、本明細書等において、チャネル領域とは、電流が主として流れる領域をいう。
また、ソースやドレインの機能は、異なる極性のトランジスタを採用する場合や、回路動作において電流の方向が変化する場合などには入れ替わることがある。このため、本明細書等においては、ソースやドレインの用語は、入れ替えて用いることができるものとする。
　また、本明細書等において、「電気的に接続」には、「何らかの電気的作用を有するもの」を介して接続されている場合が含まれる。ここで、「何らかの電気的作用を有するもの」は、接続対象間での電気信号の授受を可能とするものであれば、特に制限を受けない。例えば、「何らかの電気的作用を有するもの」には、電極や配線をはじめ、トランジスタなどのスイッチング素子、抵抗素子、インダクタ、キャパシタ、その他の各種機能を有する素子などが含まれる。
なお、例えば、トランジスタのソース（又は第１の端子など）が、Ｚ１を介して（又は介さず）、Ｘと電気的に接続され、トランジスタのドレイン（又は第２の端子など）が、Ｚ２を介して（又は介さず）、Ｙと電気的に接続されている場合や、トランジスタのソース（又は第１の端子など）が、Ｚ１の一部と直接的に接続され、Ｚ１の別の一部がＸと直接的に接続され、トランジスタのドレイン（又は第２の端子など）が、Ｚ２の一部と直接的に接続され、Ｚ２の別の一部がＹと直接的に接続されている場合では、以下のように表現することが出来る。
例えば、「ＸとＹとトランジスタのソース（又は第１の端子など）とドレイン（又は第２の端子など）とは、互いに電気的に接続されており、Ｘ、トランジスタのソース（又は第１の端子など）、トランジスタのドレイン（又は第２の端子など）、Ｙの順序で電気的に接続されている。」と表現することができる。または、「トランジスタのソース（又は第１の端子など）は、Ｘと電気的に接続され、トランジスタのドレイン（又は第２の端子など）はＹと電気的に接続され、Ｘ、トランジスタのソース（又は第１の端子など）、トランジスタのドレイン（又は第２の端子など）、Ｙは、この順序で電気的に接続されている」と表現することができる。または、「Ｘは、トランジスタのソース（又は第１の端子など）とドレイン（又は第２の端子など）とを介して、Ｙと電気的に接続され、Ｘ、トランジスタのソース（又は第１の端子など）、トランジスタのドレイン（又は第２の端子など）、Ｙは、この接続順序で設けられている」と表現することができる。これらの例と同様な表現方法を用いて、回路構成における接続の順序について規定することにより、トランジスタのソース（又は第１の端子など）と、ドレイン（又は第２の端子など）とを、区別して、技術的範囲を決定することができる。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。
（実施の形態１）
本実施の形態では、本発明の一態様のタッチセンサーについて説明する。
本発明の一態様は、トランジスタ、容量素子及び保護回路を有する、アクティブマトリクス方式のタッチセンサーである。該トランジスタ、該容量素子及び該保護回路は電気的に接続する。保護回路はダイオードあるいはダイオード特性を有する素子を含む。また、ダイオード特性を有する素子として、トランジスタを用いても良い。
図１（Ａ）に本発明の一態様であるタッチセンサー１０Ｕの回路構成を説明する。図１（Ａ）では、保護回路としてダイオードを用いる例を示す。
タッチセンサー１０Ｕは、トランジスタＭ１と、トランジスタＭ２と、トランジスタＭ３と、容量素子Ｃと、ダイオードＤと、配線ＶＰＩと、配線ＭＬと、配線Ｇ１と、配線ＶＲＥＳと、配線ＲＥＳと、配線ＣＳと、配線ＶＤＤと、を有している。
トランジスタＭ１のソースまたはドレインの一方は、配線ＶＰＩと電気的に接続し、トランジスタＭ１のソースまたはドレインの他方は、トランジスタＭ２のソースまたはドレインの一方と電気的に接続し、トランジスタＭ１のゲートは、トランジスタＭ３のソースまたはドレインの一方、容量素子Ｃの第１の電極及びダイオードＤの第１の電極と電気的に接続し、トランジスタＭ２のソースまたはドレインの他方は、配線ＭＬと電気的に接続し、トランジスタＭ２のゲートは配線Ｇ１と電気的に接続し、トランジスタＭ３のソースまたはドレインの他方は、配線ＶＲＥＳと電気的に接続し、トランジスタＭ３のゲートは配線ＲＥＳと電気的に接続し、容量素子Ｃの第２の電極は配線ＣＳと電気的に接続し、ダイオードＤの第２の電極は配線ＶＤＤと電気的に接続している。
図１（Ｂ）は保護回路がトランジスタＭ４で構成されている例である。この場合、トランジスタＭ４のソースまたはドレインの一方は、トランジスタＭ１のゲート、トランジスタＭ３のソースまたはドレインの一方、容量素子Ｃの第１の電極及びトランジスタＭ４のゲートと電気的に接続している。また、トランジスタＭ４のソースまたはドレインの他方は、配線ＶＤＤと電気的に接続している。
トランジスタＭ１のゲート、トランジスタＭ３のソースまたはドレインの一方、及び容量素子Ｃの第１の電極が電気的に接続することにより、ノードＡを形成する。
すなわち、本実施の形態において、保護回路はノードＡと配線ＶＤＤの間に設けられている。
なお、配線、トランジスタ、ダイオードなど、上記タッチセンサー１０Ｕに含まれる各構成要素の機能や動作方法に関する詳細は、後述する実施の形態３で説明を行う。
以上のように、本発明の一態様のタッチセンサーを提供することができる。本発明の一態様のタッチセンサーは、保護回路を有しているため、タッチセンサーへのタッチによる入力時における静電気放電への耐性が向上したタッチセンサーを提供することができる。
なお、図１５（Ａ）及び、図１５（Ｂ）に示すように、配線ＶＤＤの電位を、低電位側の電源電圧に変更し、配線ＶＳＳとしてもよい。その場合、図１５（Ａ）及び、図１５（Ｂ）に示すように、ダイオードＤやトランジスタＭ４の接続構造を変更すればよい。なお、図１６（Ａ）に示すように、配線ＶＤＤと配線ＶＳＳの両方を用いて、図１５（Ａ）と図１（Ａ）とを組み合わせてもよい。この場合、ダイオードＤ１のアノードをノードＡに電気的に接続し、カソードを配線ＶＤＤに電気的に接続し、ダイオードＤ２のアノードを配線ＶＳＳに電気的に接続し、カソードをノードＡに接続すればよい。同様に、図１６（Ｂ）に示すように、図１５（Ｂ）と図１（Ｂ）とを、組み合わせてもよい。この場合、トランジスタＭ４のソースまたはドレインの一方とゲートをノードＡに電気的に接続し、ソースまたはドレインの他方を配線ＶＤＤに電気的に接続し、トランジスタＭ６のソースまたはドレインの一方とゲートを配線ＶＳＳに電気的に接続し、ソースまたはドレインの他方をノードＡに電気的に接続すればよい。
本発明の一態様のタッチパネルが有する保護回路にｐ−ｃｈａｎｎｅｌ型のトランジスタＭ７を用いることができる。この場合、図１７（Ａ）に示すように、トランジスタＭ７のソースまたはドレインの一方とゲートを配線ＶＤＤに電気的に接続し、ソースまたはドレインの他方をノードＡに電気的に接続すればよい。
本発明の一態様のタッチパネルが有する保護回路のその他の例を図１７（Ｂ）乃至（Ｋ）に示す。なお、図１７（Ａ）において、符号１７００は、ノードＡと配線ＶＤＤとその間の回路を示す。図１７（Ｂ）乃至（Ｋ）では、符号１７００の部分のみを示す。
図１７（Ｂ）はノードＡと配線ＶＤＤの間にダイオードＤ１及びダイオードＤ２が直列に接続される例を示す。図１７（Ｃ）はノードＡと配線ＶＤＤの間にトランジスタＭ４及びＭ６が直列に接続される例を示す。図１７（Ｄ）はノードＡと配線ＶＤＤの間にｐ−ｃｈａｎｎｅｌ型のトランジスタＭ７及びＭ９が直列に接続される例を示す。図１７（Ｅ）はノードＡと配線ＶＤＤの間に抵抗Ｒが接続される例を示す。図１７（Ｆ）はノードＡと配線ＶＤＤの間にダイオードＤ及びトランジスタＭ４が直列に接続される例を示す。図１７（Ｇ）はノードＡと配線ＶＤＤの間にダイオードＤ及び抵抗Ｒが直列に接続される例を示す。図１７（Ｈ）はノードＡと配線ＶＤＤの間にトランジスタＭ４及び抵抗Ｒが直列に接続される例を示す。図１７（Ｉ）はノードＡと配線ＶＤＤの間にダイオードＤ及びトランジスタＭ４が並列に接続される例を示す。図１７（Ｊ）はノードＡと配線ＶＤＤの間にダイオードＤ及び抵抗Ｒが並列に接続される例を示す。図１７（Ｋ）はノードＡと配線ＶＤＤの間にトランジスタＭ４及び抵抗Ｒが並列に接続される例を示す。
　本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
（実施の形態２）
本実施の形態では、実施の形態１とは異なる本発明の一態様のタッチセンサーについて説明する。
本発明の一態様は、トランジスタ、容量素子及び保護回路を有する、アクティブマトリクス方式のタッチセンサーである。該トランジスタ、該容量素子及び該保護回路は電気的に接続する。保護回路はダイオードあるいはダイオード特性を有する素子を含む。また、ダイオード特性を有する素子として、トランジスタを用いても良い。
図２（Ａ）に本発明の一態様のタッチセンサー１０Ｕの回路構成を説明する。図２（Ａ）では、保護回路としてダイオードを用いる例を示す。
タッチセンサー１０Ｕは、トランジスタＭ１と、トランジスタＭ２と、トランジスタＭ３と、容量素子Ｃと、ダイオードＤと、配線ＶＰＩと、配線ＭＬと、配線Ｇ１と、配線ＶＲＥＳと、配線ＲＥＳと、配線ＣＳと、を有している。
トランジスタＭ１のソースまたはドレインの一方は、配線ＶＰＩと電気的に接続し、トランジスタＭ１のソースまたはドレインの他方は、トランジスタＭ２のソースまたはドレインの一方と電気的に接続し、トランジスタＭ１のゲートは、トランジスタＭ３のソースまたはドレインの一方、容量素子Ｃの第１の電極及びダイオードＤの第１の電極と電気的に接続し、トランジスタＭ２のソースまたはドレインの他方は、配線ＭＬと電気的に接続し、トランジスタＭ２のゲートは配線Ｇ１と電気的に接続し、トランジスタＭ３のソースまたはドレインの他方は、配線ＶＲＥＳと電気的に接続し、トランジスタＭ３のゲートは配線ＲＥＳと電気的に接続し、容量素子Ｃの第２の電極は配線ＣＳと電気的に接続し、ダイオードＤの第２の電極は配線Ｇ１と電気的に接続している。
図２（Ｂ）は保護回路がトランジスタＭ４で構成されている例である。この場合、トランジスタＭ４のソースまたはドレインの一方は、トランジスタＭ１のゲート、トランジスタＭ３のソースまたはドレインの一方、容量素子Ｃの第１の電極及びトランジスタのゲートと電気的に接続している。また、トランジスタＭ４のソースまたはドレインの他方は、配線Ｇ１と電気的に接続している。
トランジスタＭ１のゲート、トランジスタＭ３のソースまたはドレインの一方、及び容量素子Ｃの第１の電極が電気的に接続することにより、ノードＡを形成する。
すなわち、本実施の形態において、保護回路はノードＡと配線Ｇ１の間に設けられている。本発明の一態様のタッチセンサーでは、配線ＶＤＤが省略できるため、タッチセンサーの回路構成を単純化でき、タッチセンサーの占有面積を小さくすることができる。
なお、配線、トランジスタ、ダイオードなど、上記タッチセンサー１０Ｕに含まれる各構成要素の機能や動作方法に関する詳細は、後述する実施の形態３で説明を行う。
以上のように、本発明の一態様のタッチセンサーを提供することができる。本発明の一態様のタッチセンサーは、保護回路を有しているため、タッチセンサーへのタッチによる入力時における静電気放電への耐性が向上したタッチセンサーを提供することができる。
本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
（実施の形態３）
本実施の形態では、本発明の一態様のタッチセンサーの駆動方法について図３を用いて説明する。図３（Ａ）は本発明の一態様のタッチセンサーを有するタッチパネルを示す。図３（Ｂ）は、本発明の一態様のタッチセンサーに接続される変換器の一例を示す。図３（Ｃ）及び図３（Ｄ）は駆動方法を説明するタイミングチャートである。なお、本実施の形態で用いるタッチセンサーは、実施の形態１、実施の形態２で説明したタッチセンサーを用いることができる。この場合、同じ符号に対する重複する説明は省略する。図３（Ｂ）では、例として図１（Ｂ）に示したタッチセンサーを用いる。
図３（Ａ）のタッチパネル１００において、基材１６にマトリクス状に配置されたタッチセンサー１０Ｕ、タッチセンサー１０Ｕと配線ＭＬを介して接続される変換器ＣＯＮＶ及び、タッチセンサー１０Ｕと配線Ｇ１を介して接続される駆動回路ＧＤが設けられている。
配線ＶＰＩには接地電位が供給される。配線ＭＬは信号線として機能し、後述する変換器などに検知信号ＤＡＴＡを供給することができる。配線Ｇ１は走査線として機能し、選択信号が供給される。配線ＶＲＥＳには接地電位が供給される。配線ＲＥＳにはリセット信号が供給される。配線ＣＳには制御信号が供給される。配線ＶＤＤには、一定の電位が供給される（図３（Ｂ））。
大気中に置かれた容量素子Ｃの第１の電極に、大気と異なる誘電率を有するものが近づくと、容量素子Ｃの第１の電極と大気と異なる誘電率を有するものとの間の静電容量が変化する。具体的には、指などのものが容量素子Ｃに近づくと、指と容量素子Ｃの第１の電極との間の静電容量が変化する。この静電容量の変化を検知することで、タッチセンサーを近接検知器に用いることができる。
　《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、容量素子Ｃの第１の電極の電位を所定の電位にする（図３（Ｃ）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。
　《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のソースまたはドレインの他方を配線ＭＬ（信号線）に電気的に接続する。
具体的には、配線Ｇ１（走査線）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Ｍ２は、トランジスタＭ１のソースまたはドレインの他方を配線ＭＬ（信号線）に電気的に接続する（図３（Ｃ）期間Ｔ２参照）。
　《第３のステップ》
第３のステップにおいて、制御信号を容量素子Ｃの第２の電極に供給し、制御信号及び容量素子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容量素子Ｃは、容量素子Ｃの容量に基づいてノードＡの電位を上昇させる（図３（Ｃ）期間Ｔ２の後半を参照）。
例えば、検知素子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、容量素子Ｃの第１の電極に近接して配置された場合、容量素子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３（Ｄ）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（検知信号ＤＡＴＡ）を配線ＭＬ（信号線）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配線ＭＬ（信号線）に供給する。
　《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３（Ｂ）は、配線ＭＬ（信号線）に変換器ＣＯＮＶが接続された例を示す。
変換器ＣＯＮＶは、配線ＭＬ（信号線）を流れる電流の変化を電圧の変化に変換して端子ＯＵＴに供給する。配線ＶＰＯ及び配線ＢＲは例えば高電源電位を供給することができる。
図３（Ａ）は、実施の形態１または実施の形態２で示したタッチセンサーがマトリクス状に配置される例を示す。
図中、複数の配線Ｇ１（１）乃至Ｇ１（ｎ）が設けられている。配線Ｇ１（１）乃至配線Ｇ１（ｎ）を順番に選択し、検知信号ＤＡＴＡを配線ＭＬに供給する。配線Ｇ１（１）を選択する場合は、上記の第１のステップから第４のステップを実行し、配線Ｇ１（２）乃至配線Ｇ１（ｎ）を選択する場合は、第２のステップから第４のステップを配線Ｇ１ごとに繰り返して実行する。なお、配線Ｇ１は走査線としての機能を有する。
指など大気と異なる誘電率を有するものが容量素子Ｃの第１の電極に近づく際、静電気放電によるタッチセンサーの静電破壊が起きることがある。具体的には、指など大気と異なる誘電率を有するものの電位が容量素子Ｃの第１の電極の電位に比べて非常に高い場合、プラス電荷のチャージが放電することによりタッチセンサーの静電破壊が起こることがある。さらに具体的には、プラス電荷のチャージがトランジスタＭ１のゲート絶縁膜や容量素子Ｃの絶縁膜（誘電体）を破壊し、タッチセンサーを破壊してしまうことがある。
本実施の態様で示すタッチセンサーは、ノードＡと電気的に接続する保護回路を有しており、ノードＡに溜まったプラス電荷（トランジスタＭ１のゲートに供給する電位を変化させるのに必要な電荷以上の電荷、「過剰なプラス電荷」、または「破壊レベルのプラス電荷」と呼ぶこともある）を放出することができる。保護回路を設けることで、タッチセンサーが有する素子やタッチセンサーの破壊を防ぐことができる。
保護回路の一方をノードＡに電気的に接続し、他方を配線ＶＤＤに電気的に接続することで、過剰なプラス電荷を配線ＶＤＤに放出させることができる。
あるいは、保護回路の一方をノードＡに電気的に接続し、他方を配線Ｇ１に電気的に接続することで、過剰なプラス電荷を配線Ｇ１に放出させることができる。
保護回路はダイオードを用いて構成することができる。保護回路としてダイオードＤを用いる場合、アノードをノードＡに電気的に接続し、カソードを配線ＶＤＤあるいは、配線Ｇ１に電気的に接続すればよい。
保護回路はトランジスタを用いて構成することができる。保護回路としてトランジスタＭ４を用いる場合、ソースまたはドレインの一方とゲートをノードＡに電気的に接続し、ソースまたはドレインの他方を配線ＶＤＤあるいは、配線Ｇ１に電気的に接続すればよい。
以上より、本発明の一態様のタッチセンサーを駆動することができる。また、本発明の一態様のタッチセンサーは保護回路を有しているので、駆動時（タッチ入力時）に静電気放電によりタッチセンサーが有する素子やタッチセンサーが破壊されるのを防ぐことができる。本発明の一態様により信頼性の高いタッチセンサーを提供することができる。
本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
（実施の形態４）
本実施の形態では、本発明の一態様のタッチセンサーの具体的な構成及び作製方法について図４乃至図９を用いて説明する。
＜タッチセンサーの構成例１＞
図４（Ａ）に、本発明の一態様のタッチセンサーが有するトランジスタ１０２及び容量素子１０５を示す。トランジスタ１０２及び容量素子１０５は、例えば、タッチセンサーのセンサー部や保護回路に設けられる。本発明の一態様のタッチセンサーは、ボトムゲート構造のトランジスタを有する。
なお、本発明の一態様のタッチセンサーが有するトランジスタの構造は特に限定されない。例えば、スタガ型のトランジスタとしてもよいし、逆スタガ型のトランジスタとしてもよい。また、ボトムゲート構造に限定されず、トップゲート型のトランジスタ構造としてもよい。
本発明の一態様のタッチセンサーが有するトランジスタの半導体層として、酸化物半導体を用いる例を示すが、トランジスタに用いる半導体材料は特に限定されない。半導体材料として、シリコン、ゲルマニウム等を用いても良い。
本発明の一態様のタッチセンサーが有するトランジスタに用いる半導体材料の結晶性についても特に限定されず、非晶質半導体、結晶性を有する半導体（微結晶半導体、多結晶半導体、単結晶半導体、又は半導体層の一部に結晶領域を有する半導体）のいずれを用いてもよい。結晶性を有する半導体を用いると、トランジスタ特性の劣化を抑制できるため好ましい。
半導体層に酸化物半導体を用いる場合、ＣＡＡＣ−ＯＳ（Ｃ　Ａｘｉｓ　Ａｌｉｇｎｅｄ　Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ　Ｏｘｉｄｅ　Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）膜を用いてもよい。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。特に、ｃ軸が被形成面又は上面の法線ベクトルに平行な方向を向き、ａｂ面が被形成面又は上面に平行であることが好ましい。
また、半導体層に酸化物半導体を用いる場合、微結晶酸化物半導体膜を用いてもよい。微結晶半導体膜は、１ｎｍ以上１００ｎｍ以下、又は１ｎｍ以上１０ｎｍ以下の大きさの結晶部を含む。結晶部の大きさが１ｎｍ以上１０ｎｍ以下、又は１ｎｍ以上３ｎｍ以下である微結晶半導体膜をｎｃ−ＯＳ（ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ　Ｏｘｉｄｅ　Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）膜と呼ぶ場合がある。
トランジスタ１０２は、ゲート電極として機能する導電膜３０４と、導電膜３０４上のゲート絶縁膜として機能する絶縁膜３０５と、絶縁膜３０５上の酸化物半導体層３０８ａと、酸化物半導体層３０８ａ上のソース電極及びドレイン電極として機能する導電膜３１０ａ、３１０ｂと、を有する。また、トランジスタ１０２上、より詳しくは、酸化物半導体層３０８ａ、導電膜３１０ａ、３１０ｂ上には、絶縁膜３１２、３１４が保護膜として設けられている。また、絶縁膜３１４上には、絶縁膜３４８が設けられている。
容量素子１０５は、一対の電極間に誘電体層を有する。容量素子１０５は、該一対の電極の一方として導電膜３５０を有し、該一対の電極の他方として酸化物導電体層３０８ｂを有する。また、容量素子１０５の誘電体層は、絶縁膜３１４、３４８である。すなわち、絶縁膜３１４、３４８は、トランジスタ１０２と容量素子１０５で共通して設けられている。なお、図４（Ａ）においては、誘電体層を、絶縁膜３１４、３４８の積層構造を図示しているが、これに限定されず、単層構造又は３層以上の積層構造としてもよい。
酸化物導電体層３０８ｂは、酸化物半導体層３０８ａと同一工程で成膜され、ゲート絶縁膜として機能する絶縁膜３０５上に設けられている。ただし、本発明の一態様はこれに限定されない。酸化物半導体層３０８ａとは異なる膜を別工程で成膜して、酸化物導電体層３０８ｂとしてもよい。また、酸化物導電体以外の導電体を用いて、容量素子１０５の一対の電極の他方としてもよい。容量素子１０５の電極には透光性を有する導電膜、あるいは、透光性を有する程度に薄い導電膜を用いることができる。透光性を有する導電膜として、酸化インジウム、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、インジウム錫酸化物（Ｉｎｄｉｕｍ　Ｔｉｎ　Ｏｘｉｄｅ、ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物、酸化ケイ素を添加したインジウム錫酸化物、ガリウムを添加した酸化亜鉛などの導電性酸化物、又はグラフェンなとの透光性を有する導電性材料を用いることができる。また、容量素子１０５の電極は、例えば、スパッタリング法を用いて形成することができる。
本発明の一態様では、ソース電極及びドレイン電極として機能する導電膜３１０ａ及び３１０ｂが３層からなる積層構造の例を示したが、これに限定されない。導電膜３１０ａ及び３１０ｂは、単層でもよいし、２層あるいは４層以上の積層構造としてもよい。
また、トランジスタ１０２のドレイン電極として機能する導電膜３１０ｂは、酸化物導電体層３０８ｂと電気的に接続する。ここでは、導電膜３１０ｂの一部が酸化物導電体層３０８ｂに接して設けられている例を示したが、他の導電膜を介して、導電膜３１０ｂと酸化物導電体層３０８ｂとが電気的に接続していてもよい。また、導電膜３１０ｂは、導電膜３５０と電気的に接続する構成としていてもよい。
酸化物半導体層３０８ａと、酸化物導電体層３０８ｂとは、同一の成膜工程及び同一のエッチング工程を経て、それぞれ島状に加工することができる。酸化物半導体は、膜中の酸素欠損又は／及び膜中の水素、水等の不純物濃度によって、抵抗を制御することができる半導体材料である。そのため、それぞれ島状に加工された酸化物半導体層へ酸素欠損又は／及び不純物濃度が増加する処理、又は酸素欠損又は／及び不純物濃度が低減する処理を選択することによって、同一工程で形成された酸化物半導体層３０８ａ及び酸化物導電体層３０８ｂの抵抗率を制御することができる。
具体的には、容量素子の電極として機能する酸化物導電体層３０８ｂとなる島状の酸化物半導体層にプラズマ処理を行い、酸化物半導体層中の酸素欠損を増加させる、又は／及び酸化物半導体層中の水素、水等の不純物を増加させることによって、キャリア密度が高く、低抵抗な酸化物半導体層とすることができる。また、酸化物半導体層に水素を含む絶縁膜を接して形成し、該水素を含む絶縁膜から酸化物半導体層に水素を拡散させることによって、キャリア密度が高く、低抵抗な酸化物半導体層とすることができる。
酸化物半導体層へのプラズマ処理、または、酸化物半導体層上に水素を含む絶縁膜を形成する際の成膜ダメージにより、酸化物半導体層中の酸素欠損が増加する。この酸素欠損に水素、水などの不純物や、水素を含む絶縁膜から拡散した水素が入ることで、酸化物半導体層はキャリア密度が高くなり、低抵抗となる。
一方、トランジスタ１０２上には、酸化物半導体層３０８ａが上記プラズマ処理に曝されないように、絶縁膜３１２を設ける。また、絶縁膜３１２を設けることによって、酸化物半導体層３０８ａが水素を含む絶縁膜３１４と接しない構成とする。絶縁膜３１２として、酸素を放出することが可能な絶縁膜を用いることで、酸化物半導体層３０８ａに酸素を供給することができる。酸素が供給された酸化物半導体層３０８ａは、膜中又は界面の酸素欠損が低減され高抵抗な酸化物半導体となる。なお、酸素を放出することが可能な絶縁膜として、例えば、酸化シリコン膜、又は酸化窒化シリコン膜を用いることができる。
また、酸化物導電体層３０８ｂに行うプラズマ処理としては、代表的には、希ガス（Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ）、リン、ボロン、水素、及び窒素の中から選ばれた一種を含むガスを用いたプラズマ処理が挙げられる。より具体的には、Ａｒ雰囲気下でのプラズマ処理、Ａｒと水素の混合ガス雰囲気下でのプラズマ処理、アンモニア雰囲気下でのプラズマ処理、Ａｒとアンモニアの混合ガス雰囲気下でのプラズマ処理、又は窒素雰囲気下でのプラズマ処理などが挙げられる。
上記プラズマ処理によって、酸化物導電体層３０８ｂは、酸素が脱離した格子（又は酸素が脱離した部分）に酸素欠損が形成される。当該酸素欠損は、キャリアを発生する要因になり得る場合がある。また、酸化物導電体層３０８ｂの近傍、より具体的には、酸化物導電体層３０８ｂの下側又は上側に接する絶縁膜から水素が供給され、上記酸素欠損に水素が入ると、キャリアである電子を生成する場合がある。したがって、プラズマ処理によって酸素欠損が増加された酸化物導電体層３０８ｂは、酸化物半導体層３０８ａよりもキャリア密度が高い。
一方、酸素欠損が低減され、水素濃度が低減された酸化物半導体層３０８ａは、高純度真性化、又は実質的に高純度真性化された酸化物半導体層といえる。ここで、実質的に真性とは、酸化物半導体のキャリア密度が、１×１０１７／ｃｍ３未満であること、好ましくは１×１０１５／ｃｍ３未満であること、さらに好ましくは１×１０１３／ｃｍ３未満であることを指す。または、不純物濃度が低く、欠陥準位密度の低い（酸素欠損の少ない）ことを高純度真性又は実質的に高純度真性とよぶ。高純度真性又は実質的に高純度真性である酸化物半導体は、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。従って、当該酸化物半導体膜にチャネル領域が形成されるトランジスタは、しきい値電圧がプラスとなる電気特性（ノーマリーオフ特性ともいう。）になりやすい。また、高純度真性又は実質的に高純度真性である酸化物半導体層３０８ａは、欠陥準位密度が低いため、トラップ準位密度を低減することができる。
また、高純度真性又は実質的に高純度真性である酸化物半導体層３０８ａは、オフ電流が著しく小さく、チャネル幅が１×１０６μｍでチャネル長Ｌが１０μｍの素子であっても、ソース電極とドレイン電極間の電圧（ドレイン電圧）が１Ｖから１０Ｖの範囲において、オフ電流が、半導体パラメータアナライザの測定限界以下、すなわち１×１０−１３Ａ以下という特性を得ることができる。したがって、酸化物半導体層３０８ａにチャネル領域が形成されるトランジスタ１０２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。
また、図４（Ａ）においては、絶縁膜３１２は、容量素子の電極として機能する酸化物導電体層３０８ｂと重なる領域が選択的に除去されるように設けられている。また、絶縁膜３１４は、酸化物導電体層３０８ｂと接して形成した後、酸化物導電体層３０８ｂ上から除去されてもよい。絶縁膜３１４として、例えば、水素を含む絶縁膜、換言すると水素を放出することが可能な絶縁膜、代表的には窒化シリコン膜を用いることで、酸化物導電体層３０８ｂに水素を供給することができる。水素を放出することが可能な絶縁膜は、膜中の含有水素濃度が１×１０２２ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上であると好ましい。このような絶縁膜を酸化物導電体層３０８ｂに接して形成することで、酸化物導電体層３０８ｂに効果的に水素を含有させることができる。このように、上述したプラズマ処理と合わせて、酸化物半導体層（又は酸化物導電体層）に接する絶縁膜の構成を変えることによって、酸化物半導体層（又は酸化物導電体層）の抵抗を任意に調整することができる。
酸化物導電体層３０８ｂに含まれる水素は、金属原子と結合する酸素と反応して水になると共に、酸素が脱離した格子（又は酸素が脱離した部分）に酸素欠損を形成する。当該酸素欠損に水素が入ることで、キャリアである電子が生成される場合がある。また、水素の一部が金属原子と結合する酸素と結合することで、キャリアである電子を生成する場合がある。したがって、水素が含まれている酸化物導電体層３０８ｂは、酸化物半導体層３０８ａよりもキャリア密度が高い。
トランジスタ１０２のチャネル領域が形成される酸化物半導体層３０８ａは水素ができる限り低減されていることが好ましい。具体的には、酸化物半導体層３０８ａにおいて、二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ：Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ　Ｉｏｎ　Ｍａｓｓ　Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）により得られる水素濃度を、２×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、好ましくは５×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、より好ましくは１×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、５×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３未満、好ましくは１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、より好ましくは５×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、さらに好ましくは１×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下とする。
一方、容量素子の電極として機能する酸化物導電体層３０８ｂは、酸化物半導体層３０８ａよりも水素濃度又は／及び酸素欠損量が多く、低抵抗化されている。
酸化物半導体層３０８ａ及び酸化物導電体層３０８ｂは、代表的には、Ｉｎ−Ｇａ酸化物、Ｉｎ−Ｚｎ酸化物、Ｉｎ−Ｍ−Ｚｎ酸化物（Ｍは、Ｍｇ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｇａ、Ｙ、Ｚｒ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、又はＨｆ）等の金属酸化物で形成される。なお、酸化物半導体層３０８ａ及び酸化物導電体層３０８ｂは、透光性を有する。
なお、酸化物半導体層３０８ａがＩｎ−Ｍ−Ｚｎ酸化物の場合、Ｉｎ及びＭの和を１００ａｔｏｍｉｃ％としたとき、Ｉｎが２５ａｔｏｍｉｃ％以上、Ｍが７５ａｔｏｍｉｃ％以下、又はＩｎが３４ａｔｏｍｉｃ％以上、Ｍが６６ａｔｏｍｉｃ％以下とする。
酸化物半導体層３０８ａは、エネルギーギャップが２ｅＶ以上、又は２．５ｅＶ以上、又は３ｅＶ以上である。
酸化物半導体層３０８ａの厚さは、３ｎｍ以上２００ｎｍ以下、又は３ｎｍ以上１００ｎｍ以下、又は３ｎｍ以上６０ｎｍ以下とすることができる。
酸化物下導体層３０８ａがＩｎ−Ｍ−Ｚｎ酸化物の場合、Ｉｎ−Ｍ−Ｚｎ酸化物を成膜するために用いるスパッタリング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。このようなスパッタリング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＝１：１：１．２、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝２：１：１．５、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝２：１：２．３、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝２：１：３、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝３：１：２、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝４：２：４．１等が好ましい。なお、成膜される酸化物半導体層３０８ａの原子数比はそれぞれ、誤差として上記のスパッタリング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。例えば、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝４：２：４．１のターゲットを用いて成膜された酸化物半導体層に含まれる金属元素の原子数比は、およそＩｎ：Ｍ：Ｚｎ＝４：２：３である。
前述のＩｎ：Ｍ：Ｚｎ＝４：２：３の原子数比をもつ酸化物半導体層は、Ｉｎの含有率が高く、トランジスタのオン電流を大きくすることができるため好ましい。また、該酸化物半導体層は、ＣＡＡＣ−ＯＳを形成しやすく、ＣＡＡＣ−ＯＳ以外の結晶構造（例えばスピネル型の結晶構造）を形成し難いため好ましい。
なお、図４（Ａ）に示すタッチセンサーのその他の構成要素については、タッチセンサーの作製方法の説明等において、詳述する。
また、酸素欠損が形成された酸化物半導体に水素を添加すると、酸素欠損サイトに水素が入り伝導帯近傍にドナー準位が形成される。この結果、酸化物半導体は、導電性が高くなり、導電体化する。導電体化された酸化物半導体を酸化物導電体ということができる。一般に、酸化物半導体は、エネルギーギャップが大きいため、可視光に対して透光性を有する。一方、酸化物導電体は、伝導帯近傍にドナー準位を有する酸化物半導体である。したがって、該ドナー準位による吸収の影響は小さく、可視光に対して酸化物半導体と同程度の透光性を有する。
＜タッチセンサーの変形例１＞
本発明の一態様のタッチセンサーは、可撓性を有する。
作製基板上に被剥離層を形成した後、被剥離層を作製基板から剥離して別の基板に転置することができる。この方法によれば、例えば、耐熱性の高い作製基板上で形成した被剥離層を、耐熱性の低い基板に転置することができる。このため、被剥離層の作製温度が、耐熱性の低い基板によって制限されない。
例えば、作製基板上にトランジスタ１０２及び容量素子１０５等の被剥離層を形成した後、これらの素子を作製基板から剥離する。作製基板上に剥離層を形成し、剥離層の上に被剥離層を形成し、剥離層から被剥離層を剥離してもよい。そして、接着剤を用いて、可撓性基板にこれらの素子を転置することで、図４（Ｂ）に示すタッチセンサーを作製できる。図４（Ｂ）において、トランジスタ１０２及び容量素子１０５は、可撓性基板３９２及び可撓性基板３９８の間に位置する。可撓性基板３９２及び絶縁膜３３８は、接着層３９４により貼り合わされている。可撓性基板３９８、導電膜３５０、導電膜３０３、及び絶縁膜３４８は、接着層３９６により貼り合わされている。
また、図４（Ｂ）には、タッチセンサーの端子部、及びトランジスタ１０３を有する駆動回路部の構成例を示す。センサー部に含まれるトランジスタ１０２及び容量素子１０５の構成は図４（Ａ）と同様のため、説明を省略する。
駆動回路部が有するトランジスタ１０３は、絶縁膜３４８上に導電膜３０３を有する点でトランジスタ１０２と異なる。導電膜３０３は第２のゲート電極として機能することができる。トランジスタ１０３は、トランジスタ１０２に比べ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。この結果、高速動作が可能な駆動回路部を作製することができる。また、駆動回路部の占有面積の小さいタッチセンサーを作製することができる。なお、ここでは、駆動回路部とセンサー部とで異なる構造のトランジスタを用いる例を示したが、駆動回路部が有するトランジスタと、センサー部が有するトランジスタは同じ構造であってもよい。また、駆動回路部が有する複数のトランジスタは、すべて同じ構造であってもよく、二種以上の構造であってもよい。また、センサー部が有する複数のトランジスタは、すべて同じ構造であってもよく、二種以上の構造であってもよい。また、駆動回路部に１つのゲート電極を有するトランジスタを用いてもよいし、センサー部に２つのゲート電極を有するトランジスタを用いてもよい。
トランジスタ１０３の第２のゲート電極である導電膜３０３と容量素子１０５の電極である導電膜３５０は、同一表面上に位置することが好ましい。
トランジスタの電極と容量素子の電極を同一工程で成膜することで、少ない工程数でタッチセンサーを作製することができ、好ましい。
導電膜３４６は、駆動回路部に外部からの信号や電位を伝達する外部入力端子と電気的に接続する。ここでは、外部入力端子としてＦＰＣ８０８（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ　Ｐｒｉｎｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔ）を設ける例を示している。工程数の増加を防ぐため、導電膜３４６は、センサー部や駆動回路部に用いる電極や配線と同一の材料、同一の工程で作製することが好ましい。ここでは、導電膜３４６を、トランジスタ１０２、１０３を構成する電極と同一の材料、同一の工程で作製した例を示す。
接続体８２５はＦＰＣ８０８に接続している。接続体８２５を介してＦＰＣ８０８と導電膜３４６は電気的に接続する。
本発明の一態様のタッチセンサーにおいて、可撓性基板３９２側から外光が入射する場合、センサー部に設けられるトランジスタ１０２の酸化物半導体層３０８ａに光が当たらないよう、導電膜３０４に遮光性の材料を用いることが好ましい。また、酸化物半導体層３０８ａの底面（導電膜３０４と対向する面）全体が導電膜３０４と重なることが好ましい。なお、可撓性基板３９２側から外光が入射しない場合などはこれに限られず、酸化物半導体層３０８ａと導電膜３０４の平面形状の大小関係は問わない。また、駆動回路部のトランジスタ１０３においても、酸化物半導体層３０８ａの底面全体が導電膜３０４と重なっていてもよい。
＜タッチセンサーの構成例２＞
図５（Ａ）に、本発明の一態様のタッチセンサーが有するトランジスタ１０４、１０６、及び容量素子１０５を示す。本発明の一態様のタッチセンサーは、トップゲート構造のトランジスタを有する。トランジスタ１０４及び容量素子１０５は、例えば、タッチセンサーのセンサー部に設けられる。トランジスタ１０６は、例えば、タッチセンサーの駆動回路部に設けられる。
図５（Ｂ）はトランジスタ１０４の上面図であり、図５（Ａ）に示すトランジスタ１０４は、図５（Ｂ）の一点鎖線Ｘ１−Ｘ２間の断面図に相当する。図５（Ｃ）はトランジスタ１０６の上面図であり、図５（Ａ）に示すトランジスタ１０６は、図５（Ｃ）の一点鎖線Ｘ３−Ｘ４間の断面図に相当する。また、図５（Ｅ）は、図５（Ｃ）の一点鎖線Ｙ３−Ｙ４間の断面図に相当する。なお、図５（Ａ）（Ｅ）では、基板等の図示を省略している。また、図５（Ｂ）（Ｃ）では、明瞭化のため、基板や絶縁膜などを省略している。また、一点鎖線Ｘ１−Ｘ２方向をチャネル長方向、一点鎖線Ｙ１−Ｙ２方向をチャネル幅方向と呼称する場合がある。
図５（Ａ）（Ｂ）に示すトランジスタ１０４は、絶縁表面上の酸化物半導体層３０８ａと、酸化物半導体層３０８ａ上の絶縁膜３０５と、絶縁膜３０５を介して酸化物半導体層３０８ａと重なる導電膜３０４と、酸化物半導体層３０８ａ、絶縁膜３０５、及び導電膜３０４を覆う絶縁膜３１２と、絶縁膜３１２に設けられる開口部を介して、酸化物半導体層３０８ａに接続される導電膜３１０ａ、３１０ｂと、を有する。なお、トランジスタ１０４上には、絶縁膜３１２、導電膜３１０ａ、及び導電膜３１０ｂを覆う絶縁膜３１４、３４８を設けてもよい。
トランジスタ１０４において、導電膜３０４は、ゲート電極（トップゲート電極ともいう）としての機能を有し、導電膜３１０ａは、ソース電極及びドレイン電極の一方の電極としての機能を有し、導電膜３１０ｂは、ソース電極及びドレイン電極の他方の電極としての機能を有する。また、トランジスタ１０４において、絶縁膜３３８は、酸化物半導体層３０８ａの下地膜としての機能を有し、絶縁膜３０５は、ゲート絶縁膜としての機能を有する。
容量素子１０５は、該一対の電極の一方として導電膜３５０を有し、該一対の電極の他方として酸化物導電体層３０８ｂを有する。また、容量素子１０５の誘電体層は、絶縁膜３１４、３４８である。すなわち、絶縁膜３１４、３４８は、トランジスタ１０４と容量素子１０５で共通して設けられている。図５（Ａ）では、導電膜３１０ｂと導電膜３５０とが接する例を示す。導電膜３１０ｂと導電膜３５０は、他の導電膜を介して電気的に接続していてもよい。
酸化物半導体層３０８ａと、酸化物導電体層３０８ｂとは、同一の成膜工程及び同一のエッチング工程を経て、それぞれ島状に加工された層である。トランジスタの半導体層と容量素子の電極を同一工程で成膜することで、少ない工程数でタッチセンサーを作製することができ、好ましい。これにより、製造コストの低減が可能である。
次に、トランジスタ１０４が有する酸化物半導体層３０８ａの詳細について、以下説明を行う。
トランジスタ１０４の酸化物半導体層３０８ａにおいて、導電膜３０４と重ならない領域には、酸素欠損を形成する元素を有する。以下、酸素欠損を形成する元素を、不純物元素として説明する。不純物元素の代表例としては、水素、ホウ素、炭素、窒素、フッ素、アルミニウム、シリコン、リン、塩素、希ガス元素等がある。希ガス元素の代表例としては、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン及びキセノンがある。
不純物元素が酸化物半導体膜に添加されると、酸化物半導体膜中の金属元素及び酸素の結合が切断され、酸素欠損が形成される。または、不純物元素が酸化物半導体膜に添加されると、酸化物半導体膜中の金属元素と結合していた酸素が不純物元素と結合し、金属元素から酸素が脱離され、酸素欠損が形成される。これらの結果、酸化物半導体膜においてキャリア密度が増加し、導電性が高くなる。
酸化物半導体層３０８ａのチャネル長方向の断面形状において、酸化物半導体膜のキャリア密度が増加し導電性が高くなる領域（以下、低抵抗領域という）が形成される。また、酸化物半導体層３０８ａ中に形成される低抵抗領域は、複数の構造があり、一例を図５（Ｄ）に示す。なお、図５（Ｄ）において、チャネル長Ｌは、一対の低抵抗領域に挟まれた領域である。
図５（Ｄ）に示すように、酸化物半導体層３０８ａは、導電膜３０４と重なる領域に形成されるチャネル領域３３２ａと、チャネル領域３３２ａを挟み、且つ不純物元素を含む領域、すなわち低抵抗領域３３２ｂ、３３２ｃとを有する。なお、図５（Ｄ）に示すように、チャネル長方向の断面形状において、チャネル領域３３２ａ及び低抵抗領域３３２ｂ、３３２ｃの境界が、絶縁膜３０５を介して、導電膜３０４の下端部と、一致又は概略一致している。すなわち、上面形状において、チャネル領域３３２ａ及び低抵抗領域３３２ｂ、３３２ｃの境界が、導電膜３０４の下端部と、一致又は概略一致している。
また、酸化物半導体層３０８ａは、絶縁膜３０５及び導電膜３０４と重ならない領域の膜厚が、絶縁膜３０５及び導電膜３０４と重なる領域の膜厚よりも薄い領域を有する場合がある（図８（Ｅ）等参照）。該薄い領域は、絶縁膜３０５及び導電膜３０４と重なる領域の酸化物半導体膜の膜厚よりも、厚さが０．１ｎｍ以上５ｎｍ以下の範囲で小さい。
なお、酸化物半導体層３０８ａ中の低抵抗領域３３２ｂ、３３２ｃは、ソース領域及びドレイン領域として機能する。また、低抵抗領域３３２ｂ、３３２ｃには不純物元素が含まれる。
不純物元素が希ガス元素であって、酸化物半導体層３０８ａがスパッタリング法で形成される場合、チャネル領域３３２ａ及び低抵抗領域３３２ｂ、３３２ｃは、それぞれ希ガス元素を含む。なお、チャネル領域３３２ａと比較して、低抵抗領域３３２ｂ、３３２ｃの方が希ガス元素の濃度が高い。
これは、酸化物半導体層３０８ａがスパッタリング法で形成される場合、スパッタリングガスとして希ガスを用いるため、酸化物半導体層３０８ａに希ガスが含まれること、並びに低抵抗領域３３２ｂ、３３２ｃにおいて、酸素欠損を形成するために、意図的に希ガスが添加されることが原因である。
また、不純物元素が、ホウ素、炭素、窒素、フッ素、アルミニウム、シリコン、リン、又は、塩素の場合、低抵抗領域３３２ｂ、３３２ｃは、上記の不純物元素を有する。このため、チャネル領域３３２ａと比較して、低抵抗領域３３２ｂ、３３２ｃの方が上記の不純物元素の濃度が高い。なお、低抵抗領域３３２ｂ、３３２ｃにおいて、二次イオン質量分析法により得られる不純物元素の濃度は、５×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上１×１０２２ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、又は１×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上１×１０２１ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、又は５×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上５×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下とすることができる。
また、不純物元素が、水素の場合、チャネル領域３３２ａと比較して、低抵抗領域３３２ｂ、３３２ｃの方が水素の濃度が高い。なお、低抵抗領域３３２ｂ、３３２ｃにおいて、二次イオン質量分析法により得られる水素の濃度は、８×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上、又は１×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上、又は５×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上とすることができる。
　低抵抗領域３３２ｂ、３３２ｃは不純物元素を有するため、酸素欠損が増加し、キャリア密度が増加する。この結果、低抵抗領域３３２ｂ、３３２ｃは、導電性が高くなる。
なお、不純物元素が、水素、ホウ素、炭素、窒素、フッ素、アルミニウム、シリコン、リン、又は塩素の一以上と、希ガスの一以上の場合であってもよい。この場合、低抵抗領域３３２ｂ、３３２ｃにおいて、希ガスにより形成された酸素欠損と、添加された水素、ホウ素、炭素、窒素、フッ素、アルミニウム、シリコン、リン、又は塩素の一以上との相互作用により、低抵抗領域３３２ｂ、３３２ｃは、導電性がさらに高まる場合がある。
低抵抗領域３３２ｂ、３３２ｃは、酸化物導電体からなる（又は酸化物導電体を含む）領域であるといえる。酸化物導電体は、縮退半導体であり、伝導帯端とフェルミ準位とが一致又は略一致していると推定される。このため、酸化物導電体とソース電極及びドレイン電極として機能する導電膜との接触はオーミック接触であり、酸化物導電体とソース電極及びドレイン電極として機能する導電膜との接触抵抗を低減できる。
酸化物半導体層３０８ａであって、特にチャネル領域３３２ａにおいて、不純物元素を低減することで、酸化物半導体膜のキャリア密度を低減することができる。このため、酸化物半導体層３０８ａであって、特にチャネル領域３３２ａにおいては、キャリア密度を１×１０１７個／ｃｍ３以下、又は１×１０１５個／ｃｍ３以下、又は１×１０１３個／ｃｍ３以下、又は１×１０１１個／ｃｍ３以下とすることができる。
酸化物半導体層３０８ａとして、不純物濃度が低く、欠陥準位密度の低い酸化物半導体膜を用いることで、さらに優れた電気特性を有するトランジスタを作製することができる。
また、酸化物半導体層３０８ａは、例えば非単結晶構造でもよい。非単結晶構造は、例えば、ＣＡＡＣ−ＯＳ（Ｃ　Ａｘｉｓ　Ａｌｉｇｎｅｄ　Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ　Ｏｘｉｄｅ　Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）、多結晶構造、微結晶構造、又は非晶質構造を含む。非単結晶構造において、非晶質構造は最も欠陥準位密度が高く、ＣＡＡＣ−ＯＳは最も欠陥準位密度が低い。
なお、酸化物半導体層３０８ａが、非晶質構造の領域、微結晶構造の領域、多結晶構造の領域、ＣＡＡＣ−ＯＳの領域、単結晶構造の領域の二種以上を有する混合膜であってもよい。混合膜は、例えば、非晶質構造の領域、微結晶構造の領域、多結晶構造の領域、ＣＡＡＣ−ＯＳの領域、単結晶構造の領域のいずれか二種以上の領域を有する単層構造の場合がある。また、混合膜は、例えば、非晶質構造の領域、微結晶構造の領域、多結晶構造の領域、ＣＡＡＣ−ＯＳの領域、単結晶構造の領域のいずれか二種以上が積層された構造の場合がある。
なお、酸化物半導体層３０８ａにおいて、チャネル領域３３２ａと低抵抗領域３３２ｂ、３３２ｃとの結晶性が異なる場合がある。具体的には、酸化物半導体層３０８ａにおいて、低抵抗領域３３２ｂ、３３２ｃよりもチャネル領域３３２ａの方が、結晶性が高い。これは、低抵抗領域３３２ｂ、３３２ｃに不純物元素が添加された際に、低抵抗領域３３２ｂ、３３２ｃにダメージが入ってしまい、結晶性が低下するためである。
本実施の形態に示すトランジスタ１０４は、チャネル領域３３２ａがソース領域及びドレイン領域として機能する低抵抗領域３３２ｂと低抵抗領域３３２ｃに挟まれる構造である。したがって、トランジスタ１０４は、オン電流が大きく、電界効果移動度が高い。また、トランジスタ１０４において、導電膜３０４をマスクとして、不純物元素が酸化物半導体層３０８ａに添加される。すなわち、セルフアラインで低抵抗領域を形成することができる。
また、トランジスタ１０４は、ゲート電極として機能する導電膜３０４と、ソース電極及びドレイン電極として機能する導電膜３１０ａ、３１０ｂとが重ならない構成である。したがって、導電膜３０４と、導電膜３１０ａ、３１０ｂとの間の寄生容量を低減することが可能である。この結果、基板として大面積基板を用いた場合、導電膜３０４と、導電膜３１０ａ、３１０ｂと、における信号遅延を低減することが可能である。
図５（Ａ）（Ｃ）（Ｅ）に示すトランジスタ１０６は、絶縁膜３３８上の導電膜３０３と、絶縁膜３３８及び導電膜３０３上の絶縁膜３０１と、絶縁膜３０１を介して導電膜３０３と重なる酸化物半導体層３０８ａと、酸化物半導体層３０８ａ上の絶縁膜３０５と、絶縁膜３０５を介して酸化物半導体層３０８ａと重なる導電膜３０４と、酸化物半導体層３０８ａ、絶縁膜３０５、及び導電膜３０４を覆う絶縁膜３１２と、絶縁膜３１２に設けられる開口部１４０ａ、１４０ｂを介して、酸化物半導体層３０８ａに接続される導電膜３１０ａ、３１０ｂと、を有する。なお、トランジスタ１０６上には、絶縁膜３１２、導電膜３１０ａ、及び導電膜３１０ｂ、を覆う絶縁膜３１４、３４８と、を設けてもよい。
トランジスタ１０６において、導電膜３０３は、第１のゲート電極（ボトムゲート電極ともいう）としての機能を有し、導電膜３０４は、第２のゲート電極（トップゲート電極ともいう）としての機能を有し、導電膜３１０ａは、ソース電極及びドレイン電極の一方の電極としての機能を有し、導電膜３１０ｂは、ソース電極及びドレイン電極の他方の電極としての機能を有する。また、トランジスタ１０６において、絶縁膜３０１は、第１のゲート絶縁膜としての機能を有し、絶縁膜３０５は、第２のゲート絶縁膜としての機能を有する。
なお、図５（Ａ）（Ｃ）（Ｅ）に示すトランジスタ１０６は、先に説明したトランジスタ１０４と異なり、酸化物半導体層３０８ａの上下にゲート電極として機能する導電膜を有する構造である。トランジスタ１０６に示すように、本発明の一態様のタッチセンサーが有するトランジスタには、２つ以上のゲート電極を設けてもよい。
図５（Ｅ）に示すように、第２のゲート電極として機能する導電膜３０４は、絶縁膜３０１及び絶縁膜３０５に設けられる開口部１３９において、第１のゲート電極として機能する導電膜３０３に接続される。よって、導電膜３０４と導電膜３０３には、同じ電位が与えられる。なお、開口部１３９を設けずに、導電膜３０４と導電膜３０３に異なる電位を与えてもよい。
また、図５（Ｅ）に示すように、酸化物半導体層３０８ａは、第１のゲート電極として機能する導電膜３０３と、第２のゲート電極として機能する導電膜３０４のそれぞれと対向するように位置し、２つのゲート電極として機能する導電膜に挟まれている。第２のゲート電極として機能する導電膜３０４のチャネル幅方向の長さは、酸化物半導体層３０８ａのチャネル幅方向の長さよりも長く、酸化物半導体層３０８ａのチャネル幅方向全体は、絶縁膜３０５を介して導電膜３０４に覆われている。また、第２のゲート電極として機能する導電膜３０４と第１のゲート電極として機能する導電膜３０３とは、絶縁膜３０５に設けられる開口部１３９において接続されるため、酸化物半導体層３０８ａのチャネル幅方向の側面の一方は、絶縁膜３０５を介して第２のゲート電極として機能する導電膜３０４と対向している。
別言すると、トランジスタ１０６のチャネル幅方向において、第１のゲート電極として機能する導電膜３０３及び第２のゲート電極として機能する導電膜３０４は、第１のゲート絶縁膜として機能する絶縁膜３０１、及び第２のゲート絶縁膜として機能する絶縁膜３０５に設けられる開口部において接続すると共に、第１のゲート絶縁膜として機能する絶縁膜３０１、及び第２のゲート絶縁膜として機能する絶縁膜３０５を介して酸化物半導体層３０８ａを囲む構成である。
このような構成を有することで、トランジスタ１０６に含まれる酸化物半導体層３０８ａを、第１のゲート電極として機能する導電膜３０３及び第２のゲート電極として機能する導電膜３０４の電界によって電気的に囲むことができる。トランジスタ１０６のように、第１のゲート電極及び第２のゲート電極の電界によって、チャネル領域が形成される酸化物半導体膜を電気的に囲むトランジスタのデバイス構造をｓｕｒｒｏｕｎｄｅｄ　ｃｈａｎｎｅｌ（ｓ−ｃｈａｎｎｅｌ）構造と呼ぶことができる。
トランジスタ１０６は、ｓ−ｃｈａｎｎｅｌ構造を有するため、第１のゲート電極として機能する導電膜３０３、又は第２のゲート電極として機能する導電膜３０４によってチャネルを誘起させるための電界を効果的に酸化物半導体層３０８ａに印加することができるため、トランジスタ１０６の電流駆動能力が向上し、高いオン電流特性を得ることが可能となる。また、オン電流を高くすることが可能であるため、トランジスタ１０６を微細化することが可能となる。また、トランジスタ１０６は、第１のゲート電極として機能する導電膜３０３及び第２のゲート電極として機能する導電膜３０４によって囲まれた構造を有するため、トランジスタ１０６の機械的強度を高めることができる。
なお、トランジスタ１０６のチャネル幅方向において、開口部１３９が形成されていない酸化物半導体層３０８ａの側面に、開口部１３９と異なる開口部を形成してもよい。
＜タッチセンサーの作製方法例１＞
図４（Ａ）に示すタッチセンサーの作製方法の一例について、図６及び図７を用いて説明する。
なお、本発明の一態様のタッチセンサーが有するトランジスタ及び容量素子を構成する膜（絶縁膜、半導体膜、導電膜等）は、スパッタリング法、化学気相堆積（ＣＶＤ）法、真空蒸着法、パルスレーザー堆積（ＰＬＤ）法を用いて形成することができる。あるいは、塗布法や印刷法で形成することができる。成膜方法としては、スパッタリング法、プラズマ化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ）法が代表的であるが、熱ＣＶＤ法でもよい。熱ＣＶＤ法の例として、ＭＯＣＶＤ（有機金属化学堆積）法やＡＬＤ（原子層成膜）法を使ってもよい。
熱ＣＶＤ法は、チャンバー内を大気圧又は減圧下とし、原料ガスと酸化剤を同時にチャンバー内に送り、基板近傍又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う。このように、熱ＣＶＤ法は、プラズマを発生させない成膜方法であるため、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、ＡＬＤ法は、チャンバー内を大気圧又は減圧下とし、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う。例えば、それぞれのスイッチングバルブ（高速バルブともよぶ。）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の原料ガスと同時又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の単原子層を成膜し、後から導入される第２の原料ガスと反応して、第２の単原子層が第１の単原子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、微細なトランジスタを作製する場合に適している。
まず、基板３０２上に絶縁膜３３８を形成し、絶縁膜３３８上に導電膜３０４を形成し、導電膜３０４上に絶縁膜３０５を形成する。その後、絶縁膜３０５上に酸化物半導体層３０８を形成する（図６（Ａ））。本実施の形態では、半導体層として、酸化物半導体層３０８を用いる例を示すが、半導体層に用いる半導体材料は特に限定されない。半導体材料として、シリコン、ゲルマニウム等を用いても良い。
基板３０２としては、様々な基板を用いることができ、特定のものに限定されることはない。基板の一例としては、半導体基板（例えば単結晶基板又はシリコン基板）、ＳＯＩ基板、ガラス基板、石英基板、プラスチック基板、金属基板、ステンレス・スチル基板、ステンレス・スチル・ホイルを有する基板、タングステン基板、タングステン・ホイルを有する基板、可撓性基板、貼り合わせフィルム、繊維状の材料を含む紙、又は基材フィルムなどがある。ガラス基板の一例としては、バリウムホウケイ酸ガラス、アルミノホウケイ酸ガラス、又はソーダライムガラスなどがある。可撓性基板、貼り合わせフィルム、基材フィルムなどの一例としては、以下のものがあげられる。例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）に代表されるプラスチックがある。または、一例としては、アクリル等の合成樹脂などがある。または、一例としては、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリフッ化ビニル、又はポリ塩化ビニルなどがある。または、一例としては、ポリアミド、ポリイミド、アラミド、エポキシ、無機蒸着フィルム、又は紙類などがある。特に、半導体基板、単結晶基板、又はＳＯＩ基板などを用いてトランジスタ及び容量素子を製造することによって、特性、サイズ、又は形状などのばらつきが少なく、電流能力が高く、サイズの小さいトランジスタ及び容量素子を製造することができる。このようなトランジスタ及び容量素子によって回路を構成すると、回路の低消費電力化、又は回路の高集積化を図ることができる。
また、基板３０２として、可撓性基板を用い、可撓性基板上に直接、トランジスタ及び容量素子を形成してもよい。または、基板３０２とトランジスタ及び容量素子の間に剥離層を設けてもよい。剥離層は、その上にトランジスタ等の機能素子を一部あるいは全部完成させた後、基板３０２より分離し、他の基板に転載するのに用いることができる。その際、トランジスタ及び容量素子は、耐熱性の劣る基板や可撓性の基板にも転載できる。なお、上述の剥離層には、例えば、タングステン膜と酸化シリコン膜との無機膜の積層構造の構成や、基板上にポリイミド等の有機樹脂膜が形成された構成等を用いることができる。
トランジスタ及び容量素子が転載される基板の一例としては、上述したトランジスタ及び容量素子を形成することが可能な基板に加え、紙基板、セロファン基板、アラミドフィルム基板、ポリイミドフィルム基板、石材基板、木材基板、布基板（天然繊維（絹、綿、麻）、合成繊維（ナイロン、ポリウレタン、ポリエステル）もしくは再生繊維（アセテート、キュプラ、レーヨン、再生ポリエステル）などを含む）、皮革基板、又はゴム基板などがある。これらの基板を用いることにより、特性のよいトランジスタの形成、消費電力の小さいトランジスタの形成、壊れにくい装置の製造、耐熱性の付与、軽量化、又は薄型化を図ることができる。
トランジスタの特性安定化等のため、下地膜として機能する絶縁膜３３８を設けることが好ましい。絶縁膜３３８は、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜、酸化アルミニウム膜、酸化ハフニウム膜、酸化ガリウム膜、又はＧａ−Ｚｎ酸化物膜などの無機絶縁膜を用い、単層で又は積層して作製することができる。絶縁膜３３８はスパッタリング法、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法（プラズマＣＶＤ法、熱ＣＶＤ法、ＭＯＣＶＤ（Ｍｅｔａｌ　Ｏｒｇａｎｉｃ　ＣＶＤ）法など）、ＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ　Ｌａｙｅｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、蒸着法、パルスレーザー堆積（ＰＬＤ）法、塗布法、印刷法等を用いて形成できる。
導電膜３０４は、モリブデン、チタン、タンタル、タングステン、アルミニウム、銅、クロム、ネオジム、ニッケル、鉄、コバルト、スカンジウム等の金属材料又はこれらを主成分とする合金材料を用いて形成することができる。また、マンガン、ジルコニウムのいずれか一又は複数から選択された金属元素を用いてもよい。また、導電膜３０４としてリン等の不純物元素をドーピングした多結晶シリコン膜に代表される半導体膜、ニッケルシリサイド等のシリサイド膜を用いてもよい。導電膜３０４は、単層構造としてもよいし、積層構造としてもよい。導電膜３０４は、テーパ形状としてもよく、例えばテーパ角を１５°以上７０°以下とすればよい。ここで、テーパ角とは、テーパ形状を有する層の側面と、当該層の底面との間の角度を指す。
なお、導電膜３０４に外光が照射される場合は、外光の反射を防ぐため、反射性の低い膜や光を吸収する膜を導電膜３０４の光が照射される面側に設けてもよい。なお、本発明の一態様において、他の導電膜についても、外光が照射される場合は、外光の反射を防ぐため、反射性の低い膜や光を吸収する膜を導電膜の光が照射される面側に設けてもよい。例えば、窒化チタン、窒化タンタルを用いてもよい。例えば、窒化チタン膜上に銅膜を積層する積層構造としてもよい。
導電膜３０４としては、例えば、シリコンを含むアルミニウム膜の単層構造、マンガンを含む銅膜の単層構造、アルミニウム膜上にチタン膜を積層する二層構造、窒化チタン膜上にチタン膜を積層する二層構造、窒化チタン膜上にタングステン膜を積層する二層構造、窒化タンタル膜又は窒化タングステン膜上にタングステン膜を積層する二層構造、マンガンを含む銅膜上に銅膜を積層する二層構造、チタン膜と、そのチタン膜上にアルミニウム膜を積層し、さらにその上にチタン膜を形成する三層構造、マンガンを含む銅膜上に銅膜を積層し、さらにその上にマンガンを含む銅膜を形成する三層構造等がある。また、アルミニウムに、チタン、タンタル、タングステン、モリブデン、クロム、ネオジム、スカンジウムから選ばれた元素の一又は複数組み合わせた合金膜、もしくは窒化膜を用いてもよい。
また、導電膜３０４は、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、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、酸化シリコンを含むインジウム錫酸化物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。
なお、後述の導電膜３１０ａ、３１０ｂも同様の材料を用いて形成すればよい。
絶縁膜３０５は、トランジスタ１０２のゲート絶縁膜に相当する絶縁膜である。絶縁膜３０５としては、プラズマＣＶＤ法、スパッタリング法等により、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、酸化ネオジム膜、又はＧａ−Ｚｎ酸化物を一種以上含む絶縁膜を用いることができる。なお、絶縁膜３０５は、単層構造としてもよいし、積層構造としてもよい。
なお、酸化物半導体層３０８と接する絶縁膜は、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。絶縁膜３０５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３０５を形成すればよい。または、成膜後の絶縁膜３０５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。
本実施の形態では、絶縁膜３０５として窒化シリコン層と、該窒化シリコン層上の酸化シリコン層と、を形成する。窒化シリコン層は、酸化シリコン層と比較して比誘電率が高く、酸化シリコン層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１０２のゲート絶縁膜として機能する絶縁膜３０５として、窒化シリコン層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１０２の絶縁耐圧の低下を抑制、さらには絶縁耐圧を向上させて、トランジスタ１０２の静電破壊を抑制することができる。
酸化物半導体層３０８は、少なくともインジウム（Ｉｎ）、亜鉛（Ｚｎ）及びＭ（Ａｌ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｙ、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｌａ、Ｃｅ又はＨｆ等の金属）を含むＩｎ−Ｍ−Ｚｎ酸化物で表記される膜を含むことが好ましい。または、ＩｎとＺｎの双方を含むことが好ましい。また、該酸化物半導体を用いたトランジスタの電気特性のばらつきを減らすため、それらと共に、スタビライザーを含むことが好ましい。
スタビライザーとしては、ガリウム（Ｇａ）、スズ（Ｓｎ）、ハフニウム（Ｈｆ）、アルミニウム（Ａｌ）、又はジルコニウム（Ｚｒ）等がある。また、他のスタビライザーとしては、ランタノイドである、ランタン（Ｌａ）、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジム（Ｐｒ）、ネオジム（Ｎｄ）、サマリウム（Ｓｍ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、テルビウム（Ｔｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、ホルミウム（Ｈｏ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、イッテルビウム（Ｙｂ）、ルテチウム（Ｌｕ）等がある。
酸化物半導体層３０８を構成する酸化物半導体として、例えば、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ａｌ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｈｆ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｌａ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｃｅ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｐｒ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｎｄ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｓｍ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｅｕ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｇｄ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｔｂ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｄｙ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｈｏ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｅｒ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｔｍ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｙｂ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｌｕ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｈｆ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ａｌ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｓｎ−Ａｌ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｈｆ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｈｆ−Ａｌ−Ｚｎ系酸化物を用いることができる。
なお、ここで、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物とは、ＩｎとＧａとＺｎを主成分として有する酸化物という意味であり、ＩｎとＧａとＺｎの比率は問わない。また、ＩｎとＧａとＺｎ以外の金属元素が入っていてもよい。
酸化物半導体層３０８の成膜方法は、スパッタリング法、ＭＢＥ（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ　Ｂｅａｍ　Ｅｐｉｔａｘｙ）法、ＣＶＤ法、パルスレーザ堆積法、ＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ　Ｌａｙｅｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法等を適宜用いることができる。
酸化物半導体層３０８を成膜する際、できる限り膜中に含まれる水素濃度を低減させることが好ましい。水素濃度を低減させるには、例えば、スパッタリング法を用いて成膜を行う場合には、成膜室内を高真空排気するのみならずスパッタガスの高純度化も必要である。スパッタガスとして用いる酸素ガスやアルゴンガスは、露点が−４０℃以下、好ましくは−８０℃以下、より好ましくは−１００℃以下、より好ましくは−１２０℃以下にまで高純度化したガスを用いることで酸化物半導体層３０８に水分等が取り込まれることを可能な限り防ぐことができる。
また、成膜室内の残留水分を除去するためには、吸着型の真空ポンプ、例えば、クライオポンプ、イオンポンプ、チタンサブリメーションポンプを用いることが好ましい。また、ターボ分子ポンプにコールドトラップを加えたものであってもよい。クライオポンプは、例えば、水素分子、水（Ｈ２Ｏ）など水素原子を含む化合物（より好ましくは炭素原子を含む化合物も）等の排気能力が高いため、クライオポンプを用いて排気した成膜室で成膜された膜中に含まれる不純物の濃度を低減できる。
また、酸化物半導体層３０８をスパッタリング法で成膜する場合、成膜に用いる金属酸化物ターゲットの相対密度（充填率）は９０％以上１００％以下、好ましくは９５％以上１００％以下とする。相対密度の高い金属酸化物ターゲットを用いることにより、成膜される膜を緻密な膜とすることができる。
なお、基板３０２を高温に保持した状態で酸化物半導体層３０８を形成することも、酸化物半導体層３０８中に含まれうる不純物濃度を低減するのに有効である。基板３０２を加熱する温度は、１５０℃以上４５０℃以下とすればよく、好ましくは基板温度が２００℃以上３５０℃以下とすればよい。
次に、酸化物半導体層３０８を所望の領域に加工することで、島状の酸化物半導体層３０８ａ及び島状の酸化物半導体層３０８ｃを形成する（図６（Ｂ））。
また、のちに酸化物導電体層３０８ｂとなる酸化物半導体層３０８ｃと、酸化物半導体層３０８ａは、酸化物半導体層３０８より加工して形成されるため、少なくとも同一の金属元素を有する。また、酸化物半導体層３０８のエッチング加工の際に、酸化物半導体層３０８のオーバーエッチングによって絶縁膜３０５の一部（酸化物半導体層３０８ａ及び酸化物半導体層３０８ｃから露出した領域）がエッチングされ膜厚が減少することがある。
島状の酸化物半導体層３０８ａ及び酸化物半導体層３０８ｃを形成後、熱処理を行う。熱処理は、２５０℃以上６５０℃以下、好ましくは３００℃以上４００℃以下、より好ましくは３２０℃以上３７０℃以下の温度で、不活性ガス雰囲気、酸化性ガスを１０ｐｐｍ以上含む雰囲気、又は減圧雰囲気で行えばよい。また、熱処理の雰囲気は、不活性ガス雰囲気で熱処理を行った後に、脱離した酸素を補うために酸化性ガスを１０ｐｐｍ以上含む雰囲気で行ってもよい。ここでの加熱処理によって、絶縁膜３０５、及び酸化物半導体層３０８ａ、３０８ｃの少なくとも一から水素や水などの不純物を除去することができる。なお、当該熱処理は、酸化物半導体層３０８を島状に加工する前に行ってもよい。
なお、酸化物半導体をチャネルとするトランジスタ１０２に安定した電気特性を付与するためには、酸化物半導体中の不純物濃度を低減し、酸化物半導体を真性又は実質的に真性にすることが有効である。
次に、絶縁膜３０５、及び酸化物半導体層３０８ａ、３０８ｃ上に導電膜３１０ａ、３１０ｂ、及び絶縁膜３１２を形成する（図６（Ｃ））。絶縁膜３１２には、酸化物半導体層３０８ｃが露出するように、開口部３６２を形成する。
導電膜３１０ａ、３１０ｂとしては、アルミニウム、チタン、クロム、ニッケル、銅、イットリウム、ジルコニウム、モリブデン、銀、タンタル、又はタングステンからなる金属、又はこれを主成分とする合金を用いた膜を単層構造又は積層構造として形成することができる。図６（Ｃ）では三層構造からなる導電膜３１０ａ、３１０ｂを図示するが、本実施の形態はこれに限定されない。例えば、アルミニウム膜上にチタン膜を積層する二層構造、タングステン膜上にチタン膜を積層する二層構造、銅−マグネシウム−アルミニウム合金膜上に銅膜を積層する二層構造、チタン膜又は窒化チタン膜と、そのチタン膜又は窒化チタン膜上に重ねてアルミニウム膜又は銅膜を積層し、さらにその上にチタン膜又は窒化チタン膜を形成する三層構造、モリブデン膜又は窒化モリブデン膜と、そのモリブデン膜又は窒化モリブデン膜上に重ねてアルミニウム膜又は銅膜を積層し、さらにその上にモリブデン膜又は窒化モリブデン膜を形成する三層構造等がある。なお、酸化インジウム、酸化錫又は酸化亜鉛を含む透明導電材料を用いてもよい。また、導電膜３１０ａ、３１０ｂは、例えば、スパッタリング法を用いて形成することができる。
絶縁膜３１２としては、例えば、厚さ１５０ｎｍ以上４００ｎｍ以下の酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、酸化アルミニウム膜等を用いることができる。本実施の形態においては、絶縁膜３１２として、厚さ３００ｎｍの酸化窒化シリコン膜を用いる。また、絶縁膜３１２は、例えば、ＰＥ−ＣＶＤ法を用いて形成することができる。
開口部３６２の形成方法としては、例えば、ドライエッチング法を用いることができる。ただし、開口部３６２の形成方法としては、これに限定されず、ウエットエッチング法、又はドライエッチング法とウエットエッチンク法を組み合わせた形成方法としてもよい。なお、開口部３６２を形成するためのエッチング工程によって、酸化物半導体層３０８ｃの膜厚が減少する場合がある。
なお、導電膜３１０ａ、３０１ｂ、絶縁膜３１２のエッチング工程等において、酸化物半導体層３０８ａ、３０８ｃ中に酸素欠損が形成される場合がある。したがって、この後、熱処理を行うことが好ましい。絶縁膜３１２として、酸素を放出することが可能な絶縁膜を用いる場合、熱処理によって、絶縁膜３１２に含まれる酸素の一部を酸化物半導体層３０８ａに移動させ、酸化物半導体層３０８ａ中の酸素欠損を低減することが可能である。この結果、酸化物半導体層３０８ａに含まれる酸素欠損量を低減することができる。一方、絶縁膜３１２と接しない酸化物半導体層３０８ｃの酸素欠損量は低減されないため、酸化物半導体層３０８ｃは、酸化物半導体層３０８ａより多くの酸素欠損を含有することとなる。熱処理の条件は、酸化物半導体層３０８ａ、３０８ｃを形成後の熱処理と同様とすることができる。
次に、開口部３６２を覆うように、絶縁膜３１２、及び酸化物半導体層３０８ｃ上に絶縁膜３１４を形成する。絶縁膜３１４を形成することによって、酸化物半導体層３０８ｃは、酸化物導電体層３０８ｂとなる（図６（Ｄ））。
絶縁膜３１４は、水素を含んで構成される。絶縁膜３１４の水素が酸化物半導体層３０８ｃに拡散すると、酸化物半導体層３０８ｃにおいて水素は酸素欠損と結合し、キャリアである電子が生成される。その結果、酸化物半導体層３０８ｃの抵抗率が低下し、酸化物導電体層３０８ｂとなる。
酸化物導電体層３０８ｂの抵抗率は、少なくとも酸化物半導体層３０８ａよりも低く、好ましくは、１×１０−３Ωｃｍ以上１×１０４Ωｃｍ未満、さらに好ましくは、１×１０−３Ωｃｍ以上１×１０−１Ωｃｍ未満であるとよい。なお、絶縁膜３１４は、外部からの不純物、例えば、水、アルカリ金属、アルカリ土類金属等が、トランジスタ１０２に含まれる酸化物半導体層３０８ａへ拡散するのを防ぐ効果も奏する。
絶縁膜３１４としては、例えば、厚さ５０ｎｍ以上４００ｎｍ以下の窒化シリコン膜、又は窒化酸化シリコン膜等を用いることができる。本実施の形態においては、絶縁膜３１４として、厚さ１００ｎｍの窒化シリコン膜を用いる。
また、上記窒化シリコン膜は、ブロック性を高めるために、高温で成膜されることが好ましく、例えば基板温度１００℃以上基板の歪み点以下、より好ましくは３００℃以上４００℃以下の温度で加熱して成膜することが好ましい。但し、高温で成膜する場合は、酸化物半導体層３０８ａから酸素が脱離し、キャリア濃度が上昇する現象が発生することがあるため、このような現象が発生しない温度とする。
次に、絶縁膜３１４上に絶縁膜３４８を形成し、絶縁膜３４８上に導電膜３５０を形成する。（図７（Ａ））。
絶縁膜３４８に用いることができる材料としては、他の絶縁膜と同様の材料が挙げられる。
導電膜３５０には、酸化インジウム、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、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物、酸化ケイ素を添加したインジウム錫酸化物、ガリウムを添加した酸化亜鉛などの導電性酸化物、又はグラフェンなどの透光性を有する導電性材料を用いることができる。また、導電膜３５０は、例えば、スパッタリング法を用いて形成することができる。また、前述のトランジスタの半導体層に用いることが可能な酸化物半導体を低抵抗化させて用いてもよい。
以上の工程によって、トランジスタ１０２と、容量素子１０５と、を同一基板上に形成することができる。
その後、接着層３４４を用いて基板３４２を絶縁膜３４８及び導電膜３５０上に貼り合わせてもよい（図７（Ｂ））。
基板３４２に用いることができる材料は、基板３０２と同様である。接着層３４４には、紫外線硬化型等の光硬化型接着剤、反応硬化型接着剤、熱硬化型接着剤、嫌気型接着剤などの各種硬化型接着剤を用いることができる。これら接着剤としてはエポキシ樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、イミド樹脂、ＰＶＣ（ポリビニルクロライド）樹脂、ＰＶＢ（ポリビニルブチラル）樹脂、ＥＶＡ（エチレンビニルアセテート）樹脂等が挙げられる。特に、エポキシ樹脂等の透湿性が低い材料が好ましい。また、二液混合型の樹脂を用いてもよい。また、接着シート等を用いてもよい。
＜タッチセンサーの作製方法例２＞
図５（Ａ）に示すトランジスタ１０４の作製方法の一例について、図８及び図９を用いて説明する。なお、タッチセンサーの作製方法例１と同様の内容は上記を参照することとし、詳細な記載を省略する。
まず、基板３０２上に絶縁膜３３８（絶縁膜３３８ａ及び絶縁膜３３８ｂ）を形成する（図８（Ａ））。絶縁膜３３８は、スパッタリング法、プラズマ化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ）法、ＭＯＣＶＤ（有機金属化学堆積）法等の熱ＣＶＤ法等の化学気相堆積（ＣＶＤ）法、真空蒸着法、パルスレーザー堆積（ＰＬＤ）法、原子層成膜（ＡＬＤ）法、塗布法や印刷法を用いて形成することができる。
酸化物半導体層３０８ａとの界面特性を向上させるため、絶縁膜３３８において少なくとも酸化物半導体層３０８ａと接する領域は酸化物絶縁膜で形成することが好ましい。また、絶縁膜３３８として加熱により酸素を放出する酸化物絶縁膜を用いることで、加熱処理により絶縁膜３３８に含まれる酸素を、酸化物半導体層３０８ａに移動させることが可能である。
絶縁膜３３８の厚さは、５０ｎｍ以上、又は１００ｎｍ以上３０００ｎｍ以下、又は２００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下とすることができる。絶縁膜３３８を厚くすることで、絶縁膜３３８の酸素放出量を増加させることができると共に、絶縁膜３３８と酸化物半導体層３０８ａとの界面における界面準位、並びに酸化物半導体層３０８ａのチャネル領域３３２ａに含まれる酸素欠損を低減することが可能である。
また、絶縁膜３３８ｂを形成した後、絶縁膜３３８ｂに酸素を添加してもよい。絶縁膜３３８ｂに添加する酸素としては、酸素ラジカル、酸素原子、酸素原子イオン、酸素分子イオン等がある。また、添加方法としては、イオンドーピング法、イオン注入法、プラズマ処理法等がある。また、絶縁膜上に該絶縁膜からの酸素の脱離を抑制する膜を形成した後、該膜を介して絶縁膜３３８ｂに酸素を添加してもよい。
次に、絶縁膜３３８上に酸化物半導体膜を形成し、該酸化物半導体膜を所望の形状に加工することで、島状の酸化物半導体層３０８ａを形成する。こののち、絶縁膜３３８及び酸化物半導体層３０８ａ上に絶縁膜３０５を形成する（図８（Ｂ））。
酸化物半導体層３０８ａの形成方法について以下に説明する。絶縁膜３３８ｂ上にスパッタリング法、プラズマ化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ）法、ＭＯＣＶＤ（有機金属化学堆積）法等の熱ＣＶＤ法等の化学気相堆積（ＣＶＤ）法、真空蒸着法、パルスレーザー堆積（ＰＬＤ）法、原子層成膜（ＡＬＤ）法、塗布法や印刷法を用いて形成する。次に、酸化物半導体膜上にリソグラフィ工程によりマスクを形成した後、該マスクを用いて酸化物半導体膜の一部をエッチングすることで、図６（Ｂ）に示すように、酸化物半導体層３０８ａを形成することができる。この後、マスクを除去する。なお、酸化物半導体層３０８ａを形成した後、加熱処理を行ってもよい。
なお、酸化物半導体膜を形成する際に、例えば、スパッタリング法を用いる場合、基板温度を１５０℃以上７５０℃以下、又は１５０℃以上４５０℃以下、又は２００℃以上３５０℃以下として、酸化物半導体膜を成膜することで、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜を形成することができる。また、基板温度を２５℃以上１５０℃未満とすることで、微結晶酸化物半導体膜を形成することができる。
また、酸化物半導体膜を形成した後、加熱処理を行い、酸化物半導体膜の脱水素化又は脱水化処理をしてもよい。加熱処理の温度は、代表的には、１５０℃以上基板歪み点未満、又は２５０℃以上４５０℃以下、又は３００℃以上４５０℃以下とする。脱水素化又は脱水化処理により、水素、水等の含有量が低減された酸化物半導体膜を得ることが可能である。すなわち、不純物濃度が低く、欠陥準位密度の低い酸化物半導体膜を形成することができる。
加熱処理は、ヘリウム、ネオン、アルゴン、キセノン、クリプトン等の希ガス、又は窒素を含む不活性ガス雰囲気で行う。または、不活性ガス雰囲気で加熱した後、酸素雰囲気で加熱してもよい。なお、上記不活性雰囲気及び酸素雰囲気に水素、水などが含まれないことが好ましい。処理時間は３分以上２４時間以下とする。
該加熱処理は、電気炉、ＲＴＡ装置等を用いることができる。ＲＴＡ装置を用いることで、短時間に限り、基板の歪み点以上の温度で熱処理を行うことができる。そのため加熱処理時間を短縮することができる。
酸化物半導体膜を加熱しながら成膜することで、さらには酸化物半導体膜を形成した後、加熱処理を行うことで、酸化物半導体膜において、二次イオン質量分析法により得られる水素濃度を５×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、又は１×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、５×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、又は１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、又は５×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、又は１×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下とすることができる。
絶縁膜３０５は、酸化物絶縁膜又は窒化物絶縁膜を単層又は積層して形成することができる。なお、酸化物半導体層３０８ａとの界面特性を向上させるため、絶縁膜３０５において少なくとも酸化物半導体層３０８ａと接する領域は酸化物絶縁膜を用いて形成することが好ましい。絶縁膜３０５は、スパッタリング法、プラズマ化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ）法、ＭＯＣＶＤ（有機金属化学堆積）法等の熱ＣＶＤ法等の化学気相堆積（ＣＶＤ）法、真空蒸着法、パルスレーザー堆積（ＰＬＤ）法、原子層成膜（ＡＬＤ）法、塗布法や印刷法を用いて形成することができる。
また、絶縁膜３０５として、酸素、水素、水等のブロッキング効果を有する絶縁膜を設けることで、酸化物半導体層３０８ａからの酸素の外部への拡散と、外部から酸化物半導体層３０８ａへの水素、水等の侵入を防ぐことができる。酸素、水素、水等のブロッキング効果を有する絶縁膜としては、酸化アルミニウム膜、酸化窒化アルミニウム膜、酸化ガリウム膜、酸化窒化ガリウム膜、酸化イットリウム膜、酸化窒化イットリウム膜、酸化ハフニウム膜、酸化窒化ハフニウム膜等がある。
また、絶縁膜３０５の材料として、ハフニウムシリケート（ＨｆＳｉＯｘ）、窒素が添加されたハフニウムシリケート（ＨｆＳｉｘＯｙＮｚ）、窒素が添加されたハフニウムアルミネート（ＨｆＡｌｘＯｙＮｚ）、酸化ハフニウム、酸化イットリウムなどのｈｉｇｈ−ｋ材料を用いることでトランジスタのゲートリークを低減できる。
また、絶縁膜３０５として、加熱により酸素を放出する酸化物絶縁膜を用いることで、加熱処理により絶縁膜３０５に含まれる酸素を、酸化物半導体層３０８ａに移動させることが可能である。
絶縁膜３０５の厚さは、５ｎｍ以上４００ｎｍ以下、又は５ｎｍ以上３００ｎｍ以下、又は１０ｎｍ以上２５０ｎｍ以下とすることができる。
絶縁膜３０５として、酸化シリコン膜又は酸化窒化シリコン膜を用いることができる。
ここでは、絶縁膜３０５として、ＰＥＣＶＤ装置を用い、厚さ１００ｎｍの酸化窒化シリコン膜を形成する。
次に、絶縁膜３０５上に導電膜３０６（導電膜３０６ａ及び導電膜３０６ｂ）を形成する（図８（Ｃ））。
導電膜３０６は、スパッタリング法、プラズマ化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ）法、ＭＯＣＶＤ（有機金属化学堆積）法等の熱ＣＶＤ法等の化学気相堆積（ＣＶＤ）法、真空蒸着法、パルスレーザー堆積（ＰＬＤ）法、原子層成膜（ＡＬＤ）法、塗布法や印刷法を用いて形成することができる。本実施の形態においては、導電膜３０６ａとして、スパッタリング装置を用い、窒化タンタル膜を１０ｎｍ形成する。また、導電膜３０６ｂとして、スパッタリング装置を用い、銅膜を３００ｎｍ形成する。なお、導電膜３０６ａと導電膜３０６ｂを真空中で連続して形成すると、導電膜３０３ａと導電膜３０３ｂの界面の不純物が抑制できるため好適である。
次に、導電膜３０６ｂ上にリソグラフィ工程によりマスク１４５を形成した後、導電膜３０６ｂ、導電膜３０６ａ、及び絶縁膜３０５の一部をエッチングし、導電膜３０４ａ、３０４ｂを形成する（図８（Ｄ））。
導電膜３０６及び絶縁膜３０５をエッチングする方法は、ウエットエッチング法又は／及びドライエッチング法を適宜用いることができる。
また、導電膜３０６及び絶縁膜３０５のエッチング工程において、酸化物半導体層３０８ａの一部を露出させる。なお、図８（Ｅ）に示すように、酸化物半導体層３０８ａの一部が露出した領域は、導電膜３０４及び絶縁膜３０５のエッチング工程により、導電膜３０４と重なる酸化物半導体層３０８ａよりも膜厚が薄くなる場合がある。また、図８（Ｅ）に示すように、導電膜３０６及び絶縁膜３０５のエッチング工程において、下地膜として機能する絶縁膜３３８ｂの酸化物半導体層３０８ａから露出した領域の一部が除去され、酸化物半導体層３０８ａと重畳する領域の膜厚よりも薄くなる場合がある。
次に、絶縁膜３３８ｂ、絶縁膜３０５、酸化物半導体層３０８ａ、導電膜３０４、及びマスク１４５上から不純物元素１４３を添加する（図８（Ｆ））。
不純物元素１４３の添加工程において、導電膜３０４、絶縁膜３０５、及びマスク１４５に覆われていない酸化物半導体層３０８ａに不純物元素が添加される。なお、不純物元素１４３の添加により、酸化物半導体層３０８ａには酸素欠損が形成される。
不純物元素１４３の添加方法としては、イオンドーピング法、イオン注入法、プラズマ処理法等がある。プラズマ処理法の場合、添加する不純物元素を含むガス雰囲気にてプラズマを発生させて、プラズマ処理を行うことによって、不純物元素を添加することができる。上記プラズマを発生させる装置としては、ドライエッチング装置、アッシング装置、プラズマＣＶＤ装置、高密度プラズマＣＶＤ装置等を用いることができる。
なお、不純物元素１４３の原料ガスとして、Ｂ２Ｈ６、ＰＨ３、ＣＨ４、Ｎ２、ＮＨ３、ＡｌＨ３、ＡｌＣｌ３、ＳｉＨ４、Ｓｉ２Ｈ６、Ｆ２、ＨＦ、Ｈ２及び希ガスの一以上を用いることができる。または、希ガスで希釈されたＢ２Ｈ６、ＰＨ３、Ｎ２、ＮＨ３、ＡｌＨ３、ＡｌＣｌ３、Ｆ２、ＨＦ、及びＨ２の一以上を用いることができる。希ガスで希釈されたＢ２Ｈ６、ＰＨ３、Ｎ２、ＮＨ３、ＡｌＨ３、ＡｌＣｌ３、Ｆ２、ＨＦ、及びＨ２の一以上を用いて不純物元素１４３を酸化物半導体層３０８ａに添加することで、希ガスと、水素、ホウ素、炭素、窒素、フッ素、アルミニウム、シリコン、リン、及び塩素の一以上とを同時に酸化物半導体層３０８ａに添加することができる。
又は、希ガスを酸化物半導体層３０８ａに添加した後、Ｂ２Ｈ６、ＰＨ３、ＣＨ４、Ｎ２、ＮＨ３、ＡｌＨ３、ＡｌＣｌ３、ＳｉＨ４、Ｓｉ２Ｈ６、Ｆ２、ＨＦ、及びＨ２の一以上を酸化物半導体層３０８ａに添加してもよい。
又は、Ｂ２Ｈ６、ＰＨ３、ＣＨ４、Ｎ２、ＮＨ３、ＡｌＨ３、ＡｌＣｌ３、ＳｉＨ４、Ｓｉ２Ｈ６、Ｆ２、ＨＦ、及びＨ２の一以上を酸化物半導体層３０８ａに添加した後、希ガスを酸化物半導体層３０８ａに添加してもよい。
こののち、加熱処理を行い、不純物元素１４３が添加された領域の導電性をさらに高めてもよい。上記加熱処理の温度は、代表的には、１５０℃以上基板歪み点未満、又は２５０℃以上４５０℃以下、又は３００℃以上４５０℃以下とする。
次に、マスク１４５を除去する（図９（Ａ））。
次に、絶縁膜３３８ｂ、酸化物半導体層３０８ａ、及び導電膜３０４上に絶縁膜３１２ａを形成し、絶縁膜３１２ａ上に絶縁膜３１２ｂを形成する（図９（Ｂ））。
絶縁膜３１２ａ及び絶縁膜３１２ｂは、絶縁膜３３８ａ及び絶縁膜３３８ｂの形成方法を適宜用いることができる。
本実施の形態においては、絶縁膜３１２ａとして、ＰＥＣＶＤ装置を用い、窒化シリコン膜を１００ｎｍ形成する。また、絶縁膜３１２ｂとして、ＰＥＣＶＤ装置を用い、酸化窒化シリコン膜を３００ｎｍ形成する。
絶縁膜３１２ａとして窒化シリコン膜を用いることで、該窒化シリコン膜中の水素が酸化物半導体層３０８ａ中に入り込み、絶縁膜３１２ａに接する酸化物半導体層３０８ａのキャリア濃度をさらに向上させることが可能となる。
次に、絶縁膜３１２ｂ上にリソグラフィ工程によりマスクを形成した後、絶縁膜３１２ａ及び絶縁膜３１２ｂの一部をエッチングして、酸化物半導体層３０８ａに達する開口部１４０ａ及び開口部１４０ｂを形成する（図９（Ｃ））。
次に、開口部１４０ａ及び開口部１４０ｂを覆うように、絶縁膜３１２ｂ上に導電膜３１１（導電膜３１１ａ及び導電膜３１１ｂ）を形成する（図９（Ｄ））。
導電膜３１１には、導電膜３０６の形成方法を適宜用いることができる。ここでは、導電膜３１１ａとして、スパッタリング装置を用い、厚さ５０ｎｍのタングステン膜を形成する。また、導電膜３１１ｂとして、スパッタリング装置を用い、厚さ２００ｎｍの銅膜を形成する。
次に、導電膜３１１ｂ上にリソグラフィ工程によりマスクを形成した後、導電膜３１１ａ及び導電膜３１１ｂの一部をエッチングして、導電膜３１０ａ及び導電膜３１０ｂを形成する（図９（Ｅ））。
なお、導電膜３１０ａは、導電膜３１０ａ１と導電膜３１０ａ１上の導電膜３１０ａ２の積層構造となる。また、導電膜３１０ｂは、導電膜３１０ｂ１と導電膜３１０ｂ１上の導電膜３１０ｂ２の積層構造となる。
次に、絶縁膜３１２ｂ、導電膜３１０ａ及び導電膜３１０ｂ上に絶縁膜３１４を形成する（図９（Ｆ））。
絶縁膜３１４は、絶縁膜３３８ａの形成方法を適宜用いることができる。ここでは、絶縁膜３１４として、ＰＥＣＶＤ装置を用い、厚さ２００ｎｍの窒化シリコン膜を形成する。
以上の工程により、トランジスタ１０４を作製することができる。
なお、トランジスタ１０６を形成する場合には、基板３０２上に絶縁膜３３８を形成する。次に絶縁膜３３８上に導電膜を形成し、該導電膜を所望の形状に加工することで、導電膜３０３を形成する。次に、図８（Ａ）乃至図８（Ｃ）に示す工程と同様の工程を行う（図８（Ａ）で形成する絶縁膜３３８はトランジスタ１０６における絶縁膜３０１に相当することになる）。その後、絶縁膜３０５上にリソグラフィ工程によりマスクを形成した後、絶縁膜３０５の一部をエッチングして導電膜３０３に達する開口部１３９を形成する。その後の工程については、図８（Ｄ）以降に示す工程と同様の工程を行うことで、トランジスタ１０６を作製することができる。
以上のように、本発明の一態様のタッチセンサーは、トランジスタ及び容量素子を有し、トランジスタの半導体層と容量素子の一方の電極とを同一工程で成膜することで作製ができる。よって、少ない工程数でアクティブマトリクス方式のタッチセンサーを作製することができる。または、大型のタッチパネルに用いることができるタッチセンサーを提供することができる。また、本発明の一態様によれば、タッチパネルへのタッチによる入力時における静電気放電への耐性が向上したタッチセンサー及びタッチパネルを提供することができる。
本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
（実施の形態５）
本実施の形態では、本発明の一態様の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ーと表示素子と、を有する。タッチセンサーは、例えば、静電容量方式であってもよい。
センサー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ー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ー側に伝わることで、タッチセンサーの検出感度が低下する恐れがある。
また、センサー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、タッチセンサー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ーを提供する。該タッチセンサーは、トランジスタ及び容量素子を有する。該トランジスタ及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ーは、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、タッチセンサー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ーを用いることで、センサー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ー及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ーを用いることで、センサー部と表示部の距離を狭くしても、タッチセンサー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、タッチセンサー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。また、本発明の一態様では、タッチパネルへのタッチによる入力時における静電気放電への耐性が向上したタッチセンサー及び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ーには、実施の形態４で詳述した通り、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ーにおいて、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、一対の基板間にタッチセンサー、遮光層、及び表示素子を有するタッチパネルであり、遮光層は、タッチセンサーと表示素子の間に位置し、遮光層は、タッチセンサーが有するトランジスタと重なる部分を有し、表示素子は、タッチセンサー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。
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。したがって、上記構成において、表示素子は、第１の電極、第２の電極、及び発光性の有機化合物を含む層を有し、第１の電極の端部を覆う絶縁膜を有し、発光性の有機化合物を含む層は、第１の電極及び第２の電極の間に位置し、絶縁膜は、タッチセンサーが有するトランジスタと重なる部分を有していてもよい。
＜タッチパネルの構成例＞
本実施の形態では、本発明の一態様のタッチパネルの構成について、図１０及び図１１を参照しながら説明する。
図１０は本発明の一態様のタッチパネル５００ＴＰの構成を説明する投影図である。なお、説明の便宜のためにタッチセンサー６０２の一部及び画素５０２の一部を拡大して図示している。
図１１（Ａ）は図１０に示す本発明の一態様のタッチパネル５００ＴＰのＺ１−Ｚ２における断面の構造を示す断面図であり、図１１（Ｂ）及び図１１（Ｃ）は図１１（Ａ）に示す構造の一部の変形例を示す断面図である。
＜タッチパネルの構成例＞
本実施の形態で説明するタッチパネル５００ＴＰは、表示部５００及び表示部５００に重なる入力部６００を有する（図１０参照）。
入力部６００は、マトリクス状に配設される複数のタッチセンサー６０２を有する。
また、行方向（図中に矢印Ｒで示す）に配置される複数のタッチセンサー６０２が電気的に接続される配線Ｇ１または配線ＲＥＳなどを有する。なお、配線ＲＥＳは制御線としての機能を有する。
また、列方向（図中に矢印Ｃで示す）に配置される複数のタッチセンサー６０２が電気的に接続される配線ＭＬなどを有する。
トランジスタまたは／及び容量素子等をタッチセンサー６０２に用いることができる。例えば、導電膜と当該導電膜に電気的に接続される容量素子を用いることができる。また、容量素子と当該容量素子に電気的に接続されるトランジスタを用いることができる。
絶縁層６５３、絶縁層６５３を挟持する第１の電極６５１及び第２の電極６５２を備える容量素子６５０を用いることができる（図１１（Ａ）参照）。
また、タッチセンサーはマトリクス状に配置された複数の窓部６６７を有する。窓部６６７は可視光を透過し、複数の窓部６６７の間に遮光性の層ＢＭを配設してもよい。
窓部６６７に重なる位置に着色層を備える。着色層は、所定の色の光を透過する。なお、着色層はカラーフィルタということができる。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を用いることができる。また、黄色の光を透過する着色層や白色の光を透過する着色層を用いてもよい。
表示部５００は、マトリクス状に配置された複数の画素５０２を有する。画素５０２は入力部６００の窓部６６７と重なるように配置されている。
画素５０２は、タッチセンサー６０２に比べて高い精細度で配設されてもよい。
本実施の形態で説明するタッチパネル５００ＴＰは、可視光を透過する窓部６６７を具備し、マトリクス状に配設される複数のタッチセンサー６０２を備える入力部６００と、窓部６６７に重なる画素５０２を複数備える表示部５００と、を有し、窓部６６７と画素５０２の間に着色層を含んで構成される。また、それぞれのタッチセンサーに他のタッチセンサーへの干渉を低減することができるスイッチが配設されている。
これにより、各タッチセンサーが検知する検知情報をタッチセンサーの位置情報と共に供給することができる。また、画像を表示する画素の位置情報に関連付けて検知情報を供給することができる。また、検知情報を供給させないタッチセンサーと信号線を非導通状態にすることで、検知信号を供給させるタッチセンサーへの干渉を低減することができる。その結果、利便性または信頼性に優れた新規なタッチパネル５００ＴＰを提供することができる。
例えば、タッチパネル５００ＴＰの入力部６００は検知情報を検知して位置情報と共に供給することができる。具体的には、タッチパネル５００ＴＰの使用者は、入力部６００に触れた指等をポインタに用いて様々なジェスチャー（タップ、ドラッグ、スワイプまたはピンチイン等）をすることができる。
入力部６００は、入力部６００に近接または接触する指等を検知して、検知した位置または軌跡等を含む検知情報を供給することができる。
演算装置は供給された情報が所定の条件を満たすか否かをプログラム等に基づいて判断し、所定のジェスチャーに関連付けられた命令を実行する。
これにより、入力部６００の使用者は、指等を用いて所定のジェスチャーを供給し、所定のジェスチャーに関連付けられた命令を演算装置に実行させることができる。
これにより、タッチパネル５００ＴＰはその大きさに依存することなく、タッチセンサーを駆動して、検知情報を供給させることができる。例えば、ハンドヘルド型に用いることができる大きさから、電子黒板に用いることができる大きさまで、さまざまな大きさのタッチパネル５００ＴＰを提供することができる。
また、タッチパネル５００ＴＰが折り畳まれた状態及び展開された状態にすることができ且つ折り畳まれた状態と展開された状態とで選択されていないタッチセンサーがもたらす選択されたタッチセンサーへの干渉が異なる場合においても、タッチパネル５００ＴＰの状態に依存することなくタッチセンサーを駆動して、検知情報を供給させることができる。
また、タッチパネル５００ＴＰの表示部５００は表示情報Ｖを供給されることができる。例えば、演算装置は表示情報Ｖを供給することができる。
以上の構成に加えて、タッチパネル５００ＴＰは以下の構成を備えることもできる。
タッチパネル５００ＴＰの入力部６００は、駆動回路６０３ｇまたは駆動回路６０３ｄを備えてもよい。また、フレキシブルプリント基板ＦＰＣ１と電気的に接続されてもよい。
タッチパネル５００ＴＰの表示部５００は、走査線駆動回路５０３ｇ、配線５１１または端子５１９を備えてもよい。また、フレキシブルプリント基板ＦＰＣ２と電気的に接続されてもよい。
また、傷の発生を防いでタッチパネル５００ＴＰを保護する保護層６７０を備えてもよい。例えば、セラミックコート層またはハードコート層を保護層６７０に用いることができる。具体的には、酸化アルミニウムを含む層またはＵＶ硬化樹脂を用いることができる。また、タッチパネル５００ＴＰが反射する外光の強度を弱める反射防止層６７０ｐを用いることができる。具体的には、円偏光板等を用いることができる。
以下に、タッチパネル５００ＴＰ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６６７に重なる位置に着色層を備える入力部６００は、入力部６００であるとともにカラーフィルタでもある。
また、例えば入力部６００が表示部５００に重ねられたタッチパネル５００ＴＰは、入力部６００であるとともに表示部５００でもある。
　《全体の構成》
本実施の形態で説明するタッチパネル５００ＴＰは、入力部６００または表示部５００を有する。
　《入力部》
入力部６００は、タッチセンサー６０２、配線Ｇ１、配線ＭＬまたは基材６１０を備える。
なお、基材６１０に入力部６００を形成するための膜を成膜し、当該膜を加工する方法を用いて、入力部６００を形成してもよい。
または、入力部６００の一部を他の基材に形成し、当該一部を基材６１０に転置する方法を用いて、入力部６００を形成してもよい。
　《タッチセンサー》
例えば大気中において、指などの大気より大きな誘電率を備えるものが導電膜に近接すると、指と導電膜の間の静電容量が変化する。タッチセンサー６０２は、この静電容量の変化を検知して検知情報を供給することができる。具体的には、導電膜及び当該導電膜に一方の電極が接続された容量素子を含む回路をタッチセンサー６０２に用いることができる。
例えば、静電容量の変化に伴い容量素子との間で電荷の分配が引き起こされ、容量素子の両端の電極の電圧が変化する。この電圧の変化を検知信号に用いることができる。具体的には、容量素子６５０の電極間の電圧は一方の電極に電気的に接続された導電膜にものが近接することにより変化する（図１１（Ａ）参照）。
　《スイッチ、トランジスタ》
タッチセンサー６０２は、制御信号に基づいて導通状態または非導通状態にすることができるスイッチを備える。例えば、トランジスタＭ１２をスイッチに用いることができる。トランジスタＭ１２は、実施の形態４で示したトランジスタを用いることができる。
また、検知信号を増幅するトランジスタをタッチセンサー６０２に用いることができる。
同一の工程で作製することができるトランジスタを、検知信号を増幅するトランジスタ及びスイッチに用いることができる。これにより、作製工程が簡略化された入力部６００を提供できる。
　《配線》
入力部６００は、配線Ｇ１、配線ＲＥＳまたは配線ＭＬなどを備える。
導電性を有する材料を、配線Ｇ１、配線ＲＥＳまたは配線ＭＬ等に用いることができる。
例えば、無機導電性材料、有機導電性材料、金属または導電性セラミックスなどを、配線に用いることができる。
具体的には、アルミニウム、金、白金、銀、クロム、タンタル、チタン、モリブデン、タングステン、ニッケル、鉄、コバルト、イットリウム、ジルコニウム、パラジウムまたはマンガンから選ばれた金属元素、上述した金属元素を含む合金または上述した金属元素を組み合わせた合金などを配線等に用いることができる。特に、アルミニウム、クロム、銅、タンタル、チタン、モリブデン、タングステンの中から選択される一以上の元素を含むと好ましい。特に、銅とマンガンの合金がウェットエッチング法を用いた微細加工に好適である。
具体的には、アルミニウム膜上にチタン膜を積層する二層構造、窒化チタン膜上にチタン膜を積層する二層構造、窒化チタン膜上にタングステン膜を積層する二層構造、窒化タンタル膜または窒化タングステン膜上にタングステン膜を積層する二層構造、チタン膜と、そのチタン膜上にアルミニウム膜を積層し、さらにその上にチタン膜を形成する三層構造等を用いることができる。
具体的には、アルミニウム膜上にチタン、タンタル、タングステン、モリブデン、クロム、ネオジム、スカンジウムから選ばれた一または複数を組み合わせた合金膜、もしくは窒化膜を積層する積層構造を用いることができる。
または、酸化インジウム、インジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化物、酸化亜鉛、ガリウムを添加した酸化亜鉛などの導電性酸化物を用いることができる。
または、グラフェンまたはグラファイトを用いることができる。グラフェンを含む膜は、例えば膜状に形成された酸化グラフェンを含む膜を還元して形成することができる。還元する方法としては、熱を加える方法や還元剤を用いる方法等を挙げることができる。
または、導電性高分子を用いることができる。
　《駆動回路》
駆動回路６０３ｇは例えば所定のタイミングで選択信号を供給することができる。具体的には、選択信号を配線Ｇ１ごとに所定の順番で供給する。また、さまざまな回路を駆動回路６０３ｇに用いることができる。例えば、シフトレジスタ、フリップフロップ回路、組み合わせ回路などを用いることができる。例えば、入力部１４０が表示部１３０の所定の動作に基づいて動作するように、駆動回路６０３ｇが選択信号を供給してもよい。具体的には、表示部１３０の帰線期間中に入力部１４０が動作するように選択信号を供給してもよい。これにより、表示部１３０の動作に伴う雑音を入力部１４０が検知してしまう不具合を軽減できる。
駆動回路６０３ｄは、タッチセンサー６０２が供給する検知信号に基づいて検知情報を供給する。また、さまざまな回路を駆動回路６０３ｄに用いることができる。例えば、タッチセンサーと電気的に接続されることによりソースフォロワ回路やカレントミラー回路を構成することができる回路を、駆動回路６０３ｄに用いることができる。また、検知信号をデジタル信号に変換するアナログデジタル変換回路を備えていてもよい。
　《基材》
基材６１０は、製造工程に耐えられる程度の耐熱性及び製造装置に適用可能な厚さ及び大きさを備えるものであれば、特に限定されない。特に、可撓性を有する材料を２１０に用いると、入力部６００を折り畳んだ状態または展開された状態にすることができる。なお、表示部５００が表示をする側に入力部６００を配置する場合は、透光性を有する材料を基材６１０に用いる。
有機材料、無機材料または有機材料と無機材料等の複合材料等を基材６１０に用いることができる。
例えば、ガラス、セラミックスまたは金属等の無機材料を基材６１０に用いることができる。
具体的には、無アルカリガラス、ソーダ石灰ガラス、カリガラスまたはクリスタルガラス等を、基材６１０に用いることができる。
具体的には、金属酸化物膜、金属窒化物膜若しくは金属酸窒化物膜等を、基材６１０に用いることができる。例えば、酸化珪素、窒化珪素、酸窒化珪素、アルミナ膜等を、基材６１０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等の有機材料を基材６１０に用いることができる。
具体的には、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリイミド、ポリカーボネート若しくはアクリル樹脂等の樹脂フィルムまたは樹脂板を、基材６１０に用いることができる。
例えば、薄板状のガラス板または無機材料等の膜を樹脂フィルム等に貼り合わせた複合材料を基材６１０に用いることができる。
例えば、繊維状または粒子状の金属、ガラスもしくは無機材料等を樹脂フィルムに分散した複合材料を、基材６１０に用いることができる。
例えば、繊維状または粒子状の樹脂もしくは有機材料等を無機材料に分散した複合材料を基材６１０に用いることができる。
また、単層の材料または複数の層が積層された積層材料を、基材６１０に用いることができる。例えば、基材と基材に含まれる不純物の拡散を防ぐ絶縁層等が積層された積層材料を、基材６１０に用いることができる。
具体的には、ガラスとガラスに含まれる不純物の拡散を防ぐ酸化シリコン膜、窒化シリコン膜または酸化窒化シリコン膜等から選ばれた一または複数の膜が積層された積層材料を、基材６１０に適用できる。
または、樹脂と樹脂を透過する不純物の拡散を防ぐ酸化シリコン膜、窒化シリコン膜または酸化窒化シリコン膜等が積層された積層材料を、基材６１０に適用できる。
具体的には、可撓性を有する基材６１０ｂ、不純物の拡散を防ぐバリア膜６１０ａ及び基材６１０ｂとバリア膜６１０ａを貼り合わせる樹脂層６１０ｃの積層体を用いることができる（図１１（Ａ）参照）。
　《フレキシブルプリント基板》
フレキシブルプリント基板ＦＰＣ１は、タイミング信号、電源電位等を供給し、検知信号を供給される。
　《表示部》
表示部５００は、画素５０２、配線または基材５１０を備える（図１０参照）。
なお、基材５１０に表示部５００を形成するための膜を成膜し、当該膜を加工して表示部５００を形成してもよい。
または、表示剖５００の一部を他の基材に形成し、当該一部を基材５１０に転置して、表示部５００を形成してもよい。
　《画素》
画素５０２は副画素５０２Ｂ、副画素５０２Ｇ及び副画素５０２Ｒ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。
　《画素回路》
画素に能動素子を有するアクティブマトリクス方式、または、画素に能動素子を有しないパッシブマトリクス方式を表示部に用いることが出来る。
アクティブマトリクス方式では、能動素子（アクティブ素子、非線形素子）として、トランジスタだけでなく、さまざまな能動素子（アクティブ素子、非線形素子）を用いることが出来る。例えば、ＭＩＭ（Ｍｅｔａｌ　Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ　Ｍｅｔａｌ）、又はＴＦＤ（Ｔｈｉｎ　Ｆｉｌｍ　Ｄｉｏｄｅ）などを用いることも可能である。これらの素子は、製造工程が少ないため、製造コストの低減、又は歩留まりの向上を図ることができる。または、これらの素子は、素子のサイズが小さいため、開口率を向上させることができ、低消費電力化や高輝度化をはかることが出来る。
アクティブマトリクス方式以外のものとして、能動素子（アクティブ素子、非線形素子）を用いないパッシブマトリクス型を用いることも可能である。能動素子（アクティブ素子、非線形素子）を用いないため、製造工程が少ないため、製造コストの低減、又は歩留まりの向上を図ることができる。または、能動素子（アクティブ素子、非線形素子）を用いないため、開口率を向上させることができ、低消費電力化、又は高輝度化などを図ることが出来る。
画素回路は、例えば、トランジスタ５０２ｔを含む。
表示部５００はトランジスタ５０２ｔを覆う絶縁膜５２１を備える。絶縁膜５２１は画素回路に起因する凹凸を平坦化するための層として用いることができる。また、絶縁膜５２１に不純物の拡散を抑制できる層を含む積層膜を適用することができる。これにより、不純物の拡散によるトランジスタ５０２ｔ等の信頼性の低下を抑制できる。
　《表示素子》
さまざまな表示素子を表示部５００に用いることができる。例えば、電気泳動方式や電子粉流体（登録商標）方式やエレクトロウェッティング方式などにより表示を行う表示素子（電子インクともいう）、シャッター方式のＭＥＭＳ表示素子、光干渉方式のＭＥＭＳ表示素子、液晶素子などを用いることができる。
また、透過型液晶ディスプレイ、半透過型液晶ディスプレイ、反射型液晶ディスプレイ、直視型液晶ディスプレイなどに用いることができる表示素子を用いることができる。
例えば、射出する光の色が異なる有機エレクトロルミネッセンス素子を副画素毎に適用してもよい。
例えば、白色の光を射出する有機エレクトロルミネッセンス素子を適用できる。
例えば、発光素子５５０Ｒは、下部電極、上部電極、下部電極と上部電極の間に発光性の有機化合物を含む層を有する。
副画素５０２Ｒは発光モジュール５８０Ｒを備える。副画素５０２Ｒは、発光素子５５０Ｒ及び発光素子５５０Ｒに電力を供給することができるトランジスタ５０２ｔを含む画素回路を備える。また、発光モジュール５８０Ｒは発光素子５５０Ｒ及び光学素子（例えば着色層ＣＦＲ）を備える。
なお、特定の波長の光を効率よく取り出せるように、発光モジュール５８０Ｒに微小共振器構造を配設することができる。具体的には、特定の光を効率よく取り出せるように配置された可視光を反射する膜及び半反射・半透過する膜の間に発光性の有機化合物を含む層を配置してもよい。
発光モジュール５８０Ｒは、光を取り出す方向に着色層ＣＦＲを有する。着色層は特定の波長を有する光を透過するものであればよく、例えば赤色、緑色または青色等の光を選択的に透過するものを用いることができる。なお、他の副画素を着色層が設けられていない窓部に重なるように配置して、着色層を透過しないで発光素子の発する光を射出させてもよい。
着色層ＣＦＲは発光素子５５０Ｒと重なる位置にある。これにより、発光素子５５０Ｒが発する光の一部は着色層ＣＦＲを透過して、図中に示す矢印の方向の発光モジュール５８０Ｒの外部に射出される。
着色層（例えば着色層ＣＦＲ）を囲むように遮光性の層ＢＭがある。
なお、光を取り出す側に封止材５６０が設けられている場合、封止材５６０は発光素子５５０Ｒと着色層ＣＦＲに接してもよい。
下部電極は絶縁膜５２１の上に配設される。下部電極に重なる開口部が設けられた隔壁５２８を備える。なお、隔壁５２８の一部は下部電極の端部に重なる。
下部電極は、上部電極との間に発光性の有機化合物を含む層を挟持して発光素子（例えば発光素子５５０Ｒ）を構成する。画素回路は発光素子に電力を供給する。
また、隔壁５２８上に、基材６１０と基材５１０の間隔を制御するスペーサを設けてもよい。
なお、半透過型液晶ディスプレイや反射型液晶ディスプレイを実現する場合には、画素電極の一部、または、全部が、反射電極としての機能を有するようにすればよい。例えば、画素電極の一部、または、全部が、アルミニウム、銀、などを有するようにすればよい。
また、反射電極の下に、ＳＲＡＭなどの記憶回路を設けることも可能である。これにより、さらに、消費電力を低減することができる。また、適用する表示素子に好適な構成を様々な画素回路から選択して用いることができる。
　《基材》
可撓性を有する材料を基材５１０に用いることができる。例えば、基材６１０に用いることができる材料と同様の材料を基材５１０に適用することができる。
なお、基材５１０が透光性を必要としない場合は、例えば透光性を有しない材料、具体的にはＳＵＳまたはアルミニウム等を用いることができる。
例えば、可撓性を有する基材５１０ｂと、不純物の拡散を防ぐバリア膜５１０ａと、基材５１０ｂ及びバリア膜５１０ａを貼り合わせる樹脂層５１０ｃと、が積層された積層体を基材５１０に好適に用いることができる（図１１（Ａ）参照）。
　《封止材》
封止材５６０は基材６１０と基材５１０を貼り合わせる。封止材５６０は空気より大きい屈折率を備える。また、封止材５６０側に光を取り出す場合は、封止材５６０と接する層（たとえば着色層ＣＦＲ）との屈折率の差を小さくすることで、効率よく光を取り出すことができる。
なお、画素回路または発光素子（例えば発光素子５５０Ｒ）は基材５１０と基材６１０の間にある。
　《走査線駆動回路の構成》
走査線駆動回路５０３ｇは選択信号を供給する。トランジスタ５０３ｔ及び容量５０３ｃを含む。なお、画素回路と同一の工程で同一基板上に形成することができるトランジスタを駆動回路に用いることができる。
　《配線》
表示部５００は、走査線、信号線及び電源線等の配線を有する。さまざまな導電膜を用いることができる。例えば、入力部６００に用いることができる導電膜と同様の材料を用いることができる。
表示部５００は、信号を供給することができる端子５１９が設けられている。なお、画像信号及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プリント基板ＦＰＣ２が端子５１９に電気的に接続されている。図１１（Ａ）では、端子５１９がトランジスタ５０２ｔ及び５０３ｔのゲート電極と同じ材料で構成される例を示したが、これに限定されない。
なお、フレキシブルプリント基板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。
＜タッチパネルの変形例１＞
様々なトランジスタを入力部６００または／及び表示部５００に適用できる。
ボトムゲート型のトランジスタを入力部６００に適用する場合の構成を図１１（Ａ）に示す。
ボトムゲート型のトランジスタを表示部５００に適用する場合の構成を図１１（Ａ）及び図１１（Ｂ）に図示する。
例えば、酸化物半導体、アモルファスシリコン等を含む半導体層を図１１（Ａ）に図示するトランジスタ５０２ｔ及びトランジスタ５０３ｔに適用することができる。
例えば、酸化物半導体、レーザーアニールなどの処理により結晶化させた多結晶シリコンを含む半導体層を、図１１（Ｂ）に図示するトランジスタ５０２ｔ及びトランジスタ５０３ｔに適用することができる。
トップゲート型のトランジスタを表示部５００に適用する場合の構成を、図１１（Ｃ）に図示する。
例えば、酸化物半導体、レーザーアニールなどの処理により結晶化させた多結晶シリコン、または単結晶シリコン基板等から転置された単結晶シリコン膜等を含む半導体層を、図１１（Ｃ）に図示するトランジスタ５０２ｔ及びトランジスタ５０３ｔに適用することができる。
＜タッチパネルの変形例２＞
表示部５００の表示素子に液晶素子を用いる例を図１２に示す。
液晶素子には、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ　Ｎｅｍａｔｉｃ）モード、ＶＡ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ　Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モード、ＩＰＳ（Ｉｎ　Ｐｌａｎｅ　Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モードなど各モードの液晶素子を用いることができる。
表示部５００には、絶縁膜５２１の上の第１の共通電極５７０、第１の共通電極の上の絶縁膜５７２、絶縁膜５７２の上の画素電極５７４が設けられている。画素電極５７４は、トランジスタ５０２ｔのソースまたはドレインの一方に電気的に接続されている。
また、表示部５００には、絶縁膜５７２、及び画素電極５７４を覆うように第１の配向膜が設けられている。
入力部６００には、着色層ＣＦＲ及び遮光性の層ＢＭを覆うように絶縁膜５８２が設けられている。絶縁膜５８２の表面に第２の共通電極５８４が設けられている。第２の共通電極５８４を覆うように第２の配向膜５８６が設けられている。
第１の配向膜と第２の配向膜の間に液晶層５７８が設けられている。液晶層５７８は基材５１０と基材６１０の間に設けられたシール材５８８により封止されている。
絶縁膜５８２は、着色層ＣＦＲ及び遮光性の層ＢＭによる凹凸を緩和するために設けられているが、凹凸が無い場合、あるいは凹凸が表示に影響を及ぼさない場合は必ずしも設ける必要はない。
第２の共通電極５８４は液晶層５７８の配向を制御するために設けることが好ましいが、必ずしも設ける必要はない。すなわち、着色層ＣＦＲ及び遮光性の層ＢＭを覆うように直接第２の配向膜５８６を設ける構成としてもよい。
本実施の形態では、入力部６００に直接着色層ＣＦＲ、遮光性の層ＢＭ、絶縁膜５８２、第２の共通電極５８４、及び第２の配向膜５８６を設ける例を示したが、これに限らない。対向基板を用意し、対向基板に着色層ＣＦＲ、遮光性の層ＢＭ、絶縁膜５８２、第２の共通電極５８４、及び第２の配向膜５８６を設け、シール材５８８を用いて基材５１０と張り合わせ、液晶層５７８を注入して表示部５００を完成させた後、入力部６００を張り合わせてもよい。
＜タッチパネルの変形例３＞
様々なトランジスタを入力部６００または／及び表示部５００に適用できる。
ボトムゲート型のトランジスタを入力部６００に適用する場合の構成を図１２（Ａ）に示す。
ボトムゲート型のトランジスタを表示部５００に適用する場合の構成を図１２（Ａ）及び図１２（Ｂ）に図示する。
例えば、酸化物半導体、アモルファスシリコン等を含む半導体層を図１２（Ａ）に図示するトランジスタ５０２ｔ及びトランジスタ５０３ｔに適用することができる。
例えば、酸化物半導体、レーザーアニールなどの処理により結晶化させた多結晶シリコンを含む半導体層を、図１２（Ｂ）に図示するトランジスタ５０２ｔ及びトランジスタ５０３ｔに適用することができる。
トップゲート型のトランジスタを表示部５００に適用する場合の構成を、図１２（Ｃ）に図示する。
例えば、酸化物半導体、レーザーアニールなどの処理により結晶化させた多結晶シリコン、または単結晶シリコン基板等から転置された単結晶シリコン膜等を含む半導体層を、図１２（Ｃ）に図示するトランジスタ５０２ｔ及びトランジスタ５０３ｔに適用することができる。
なお、本実施の形態は、本明細書で示す他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
（実施の形態６）
本実施の形態では、本発明の一態様を適用して作製できる電子機器及び照明装置について、図１３及び図１４を用いて説明する。
本発明の一態様のタッチパネルは可撓性を有する。したがって、可撓性を有する電子機器や照明装置に好適に用いることができる。また、本発明の一態様を適用することで、信頼性が高く、繰り返しの曲げに対して強い電子機器や照明装置を作製できる。また、本発明の一態様によれば、タッチパネルへのタッチによる入力時における静電気放電への耐性が向上したタッチセンサー及びタッチパネルを提供することができる。
電子機器としては、例えば、テレビジョン装置（テレビ、又はテレビジョン受信機ともいう）、コンピュータ用などのモニタ、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、携帯電話機（携帯電話、携帯電話装置ともいう）、携帯型ゲーム機、携帯情報端末、音響再生装置、パチンコ機などの大型ゲーム機などが挙げられる。
また、本発明の一態様のタッチパネルは可撓性を有するため、家屋やビルの内壁もしくは外壁、又は、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。
図１３（Ａ）は、携帯電話機の一例を示している。携帯電話機１３００は、筐体１３０１に組み込まれた表示部１３０２のほか、操作ボタン１３０３、外部接続ポート１３０４、スピーカ１３０５、マイク１３０６などを備えている。なお、携帯電話機１３００は、本発明の一態様のタッチパネルを表示部１３０２に用いることにより作製される。本発明の一態様により、湾曲した表示部を備え、且つ信頼性の高い携帯電話機を歩留まりよく提供できる。また、本発明の一態様によれば、タッチパネルへのタッチによる入力時における静電気放電への耐性が向上したタッチセンサー及びタッチパネルを提供することができる。
図１３（Ａ）に示す携帯電話機１３００は、指などで表示部１３０２に触れることで、情報を入力することができる。また、電話を掛ける、或いは文字を入力するなどのあらゆる操作は、指などで表示部１３０２に触れることにより行うことができる。
また、操作ボタン１３０３の操作により、電源のＯＮ、ＯＦＦ動作や、表示部１３０２に表示される画像の種類を切り替えることができる。例えば、メール作成画面から、メインメニュー画面に切り替えることができる。
図１３（Ｂ）は、腕時計型の携帯情報端末の一例を示している。携帯情報端末１３１０は、筐体１３１１、表示部１３１２、バンド１３１３、バックル１３１４、操作ボタン１３１５、入出力端子１３１６などを備える。
携帯情報端末１３１０は、移動電話、電子メール、文章閲覧及び作成、音楽再生、インターネット通信、コンピュータゲームなどの種々のアプリケーションを実行することができる。
表示部１３１２はその表示面が湾曲して設けられ、湾曲した表示面に沿って表示を行うことができる。また、表示部１３１２はタッチセンサーを備え、指やスタイラスなどで画面に触れることで操作することができる。例えば、表示部１３１２に表示されたアイコン１３１７に触れることで、アプリケーションを起動することができる。
操作ボタン１３１５は、時刻設定のほか、電源のオン、オフ動作、無線通信のオン、オフ動作、マナーモードの実行及び解除、省電力モードの実行及び解除など、様々な機能を持たせることができる。例えば、携帯情報端末１３１０に組み込まれたオペレーティングシステムにより、操作ボタン１３１５の機能を自由に設定することもできる。
また、携帯情報端末１３１０は、通信規格された近距離無線通信を実行することが可能である。例えば無線通信可能なヘッドセットと相互通信することによって、ハンズフリーで通話することもできる。
また、携帯情報端末１３１０は入出力端子１３１６を備え、他の情報端末とコネクターを介して直接データのやりとりを行うことができる。また入出力端子１３１６を介して充電を行うこともできる。なお、充電動作は入出力端子７１０６を介さずに無線給電により行ってもよい。
携帯情報端末１３１０の表示部１３１２には、本発明の一態様のタッチパネルが組み込まれている。本発明の一態様により、湾曲した表示部を備え、且つ信頼性の高い携帯情報端末を歩留まりよく提供できる。また、本発明の一態様によれば、タッチパネルへのタッチによる入力時における静電気放電への耐性が向上したタッチセンサー及びタッチパネルを提供することができる。
図１３（Ｃ）乃至（Ｅ）は、照明装置の一例を示している。照明装置１３２０、照明装置１３３０、及び照明装置１３４０は、それぞれ、操作スイッチ１３２３を備える台部１３２１と、台部１３２１に支持される発光部を有する。
図１３（Ｃ）に示す照明装置１３２０は、波状の発光面を有する発光部１３２２を備える。したがってデザイン性の高い照明装置となっている。
図１３（Ｄ）に示す照明装置１３３０の備える発光部１３３２は、凸状に湾曲した２つの発光部が対称的に配置された構成となっている。したがって照明装置１３３０を中心に全方位を照らすことができる。
図１３（Ｅ）に示す照明装置１３４０は、凹状に湾曲した発光部１３４２を備える。したがって、発光部１３４２からの発光を、照明装置１３４０の前面に集光するため、特定の範囲を明るく照らす場合に適している。
また、照明装置１３２０、照明装置１３３０及び照明装置１３４０の備える各々の発光部はフレキシブル性を有しているため、発光部を可塑性の部材や可動なフレームなどの部材で固定し、用途に合わせて発光部の発光面を自在に湾曲可能な構成としてもよい。
なおここでは、台部によって発光部が支持された照明装置について例示したが、発光部を備える筐体を天井に固定する、又は天井からつり下げるように用いることもできる。発光面を湾曲させて用いることができるため、発光面を凹状に湾曲させて特定の領域を明るく照らす、又は発光面を凸状に湾曲させて部屋全体を明るく照らすこともできる。
ここで、各発光部には、本発明の一態様のタッチパネルが組み込まれている。本発明の一態様により、湾曲した表示部を備え、且つ信頼性の高い照明装置を歩留まりよく提供できる。また、本発明の一態様によれば、タッチパネルへのタッチによる入力時における静電気放電への耐性が向上したタッチセンサー及びタッチパネルを提供することができる。
図１３（Ｆ）には、携帯型のタッチパネルの一例を示している。タッチパネル１３５０は、筐体１３５１、表示部１３５２、操作ボタン１３５３、引き出し部材１３５４、制御部１３５５を備える。
タッチパネル１３５０は、筒状の筐体１３５１内にロール状に巻かれたフレキシブルな表示部１３５２を備える。
また、タッチパネル１３５０は制御部１３５５によって映像信号を受信可能で、受信した映像を表示部１３５２に表示することができる。また、制御部１３５５にはバッテリをそなえる。また、制御部１３５５にコネクターを接続する端子部を備え、映像信号や電力を有線により外部から直接供給する構成としてもよい。
また、操作ボタン１３５３によって、電源のＯＮ、ＯＦＦ動作や表示する映像の切り替え等を行うことができる。
図１３（Ｇ）には、表示部１３５２を引き出し部材１３５４により引き出した状態のタッチパネル１３５０を示す。この状態で表示部１３５２に映像を表示することができる。また、筐体１３５１の表面に配置された操作ボタン１３５３によって、片手で容易に操作することができる。また、図１３（Ｆ）のように操作ボタン１３５３を筐体１３５１の中央でなく片側に寄せて配置することで、片手で容易に操作することができる。
なお、表示部１３５２を引き出した際に表示部１３５２の表示面が平面状となるように固定するため、表示部１３５２の側部に補強のためのフレームを設けていてもよい。
なお、この構成以外に、筐体にスピーカを設け、映像信号と共に受信した音声信号によって音声を出力する構成としてもよい。
表示部１３５２には、本発明の一態様のタッチパネルが組み込まれている。本発明の一態様により、軽量で、且つ信頼性の高いタッチパネルを歩留まりよく提供できる。また、本発明の一態様によれば、タッチパネルへのタッチによる入力時における静電気放電への耐性が向上したタッチセンサー及びタッチパネルを提供することができる。
図１４（Ａ）乃至（Ｃ）に、折りたたみ可能な携帯情報端末１４１０を示す。図１４（Ａ）に展開した状態の携帯情報端末１４１０を示す。図１４（Ｂ）に展開した状態又は折りたたんだ状態の一方から他方に変化する途中の状態の携帯情報端末１４１０を示す。図１４（Ｃ）に折りたたんだ状態の携帯情報端末１４１０を示す。携帯情報端末１４１０は、折りたたんだ状態では可搬性に優れ、展開した状態では、継ぎ目のない広い表示領域により表示の一覧性に優れる。
表示パネル１４１６はヒンジ１４１３によって連結された３つの筐体１４１５に支持されている。ヒンジ１４１３を介して２つの筐体１４１５間を屈曲させることにより、携帯情報端末１４１０を展開した状態から折りたたんだ状態に可逆的に変形させることができる。本発明の一態様のタッチパネルを表示パネル１４１６に用いることができる。例えば、曲率半径１ｍｍ以上１５０ｍｍ以下で曲げることができるタッチパネルを適用できる。また、本発明の一態様によれば、タッチパネルへのタッチによる入力時における静電気放電への耐性が向上したタッチセンサー及びタッチパネルを提供することができる。
なお、本発明の一態様において、タッチパネルが折りたたまれた状態又は展開された状態であることを検知して、検知情報を供給するセンサーを備える構成としてもよい。タッチパネルの制御装置は、タッチパネルが折りたたまれた状態であることを示す情報を取得して、折りたたまれた部分（又は折りたたまれて使用者から視認できなくなった部分）の動作を停止してもよい。具体的には、表示を停止してもよい。また、タッチセンサーによる検知を停止してもよい。
同様に、タッチパネルの制御装置は、タッチパネルが展開された状態であることを示す情報を取得して、表示やタッチセンサーによる検知を再開してもよい。
図１４（Ｄ）（Ｅ）に、折りたたみ可能な携帯情報端末１４２０を示す。図１４（Ｄ）に表示部１４２２が外側になるように折りたたんだ状態の携帯情報端末１４２０を示す。図１４（Ｅ）に、表示部１４２２が内側になるように折りたたんだ状態の携帯情報端末１４２０を示す。携帯情報端末１４２０を使用しない際に、非表示部１４２５を外側に折りたたむことで、表示部１４２２の汚れや傷つきを抑制できる。本発明の一態様のタッチパネルを表示部１４２２に用いることができる。本発明の一態様によれば、タッチパネルへのタッチによる入力時における静電気放電への耐性が向上したタッチセンサー及びタッチパネルを提供することができる。
図１４（Ｆ）は携帯情報端末１４３０の外形を説明する斜視図である。図１４（Ｇ）は、携帯情報端末１４３０の上面図である。図１４（Ｈ）は携帯情報端末１４４０の外形を説明する斜視図である。
携帯情報端末１４３０、１４４０は、例えば電話機、手帳又は情報閲覧装置等から選ばれた一つ又は複数の機能を有する。具体的には、スマートフォンとしてそれぞれ用いることができる。
携帯情報端末１４３０、１４４０は、文字や画像情報をその複数の面に表示することができる。例えば、３つの操作ボタン１４３９を一の面に表示することができる（図１４（Ｆ）（Ｈ））。また、破線の矩形で示す情報１４３７を他の面に表示することができる（図１４（Ｇ）（Ｈ））。なお、情報１４３７の例としては、ＳＮＳ（ソーシャル・ネットワーキング・サービス）の通知、電子メールやや電話などの着信を知らせる表示、電子メールなどの題名、電子メールなどの送信者名、日時、時刻、バッテリの残量、アンテナ受信の強度などがある。または、情報１４３７が表示されている位置に、情報１４３７の代わりに、操作ボタン１４３９、アイコンなどを表示してもよい。なお、図１４（Ｆ）（Ｇ）では、上側に情報１４３７が表示される例を示したが、本発明の一態様は、これに限定されない。例えば、図１４（Ｈ）に示す携帯情報端末１４４０のように、横側に表示されていてもよい。
例えば、携帯情報端末１４３０の使用者は、洋服の胸ポケットに携帯情報端末１４３０を収納した状態で、その表示（ここでは情報１４３７）を確認することができる。
具体的には、着信した電話の発信者の電話番号又は氏名等を、携帯情報端末１４３０の上方から観察できる位置に表示する。使用者は、携帯情報端末１４３０をポケットから取り出すことなく、表示を確認し、電話を受けるか否かを判断できる。
携帯情報端末１４３０の筐体１４３５、携帯情報端末１４４０の筐体１４３６がそれぞれ有する表示部１４３３には、本発明の一態様のタッチパネルを用いることができる。本発明の一態様により、湾曲した表示部を備え、且つ信頼性の高いタッチパネルを歩留まりよく提供できる。また、本発明の一態様によれば、タッチパネルへのタッチによる入力時における静電気放電への耐性が向上したタッチセンサー及びタッチパネルを提供することができる。
また、図１４（Ｉ）に示す携帯情報端末１４５０のように、３面以上に情報を表示してもよい。ここでは、情報１４５５、情報１４５６、情報１４５７がそれぞれ異なる面に表示されている例を示す。
携帯情報端末１４５０の筐体１４５４が有する表示部１４５８には、本発明の一態様のタッチパネルを用いることができる。本発明の一態様により、湾曲した表示部を備え、且つ信頼性の高いタッチパネルを歩留まりよく提供できる。また、本発明の一態様によれば、タッチパネルへのタッチによる入力時における静電気放電への耐性が向上したタッチセンサー及びタッチパネルを提供することができる。
　本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
１０Ｕ　　タッチセンサー
１６　　基材
１００　　タッチパネル
１０２　　トランジスタ
１０３　　トランジスタ
１０４　　トランジスタ
１０５　　容量素子
１０６　　トランジスタ
１３０　　表示部
１３９　　開口部
１４０　　入力部
１４０ａ　　開口部
１４０ｂ　　開口部
１４３　　不純物元素
１４５　　マスク
３０１　　絶縁膜
３０１ｂ　　導電膜
３０２　　基板
３０３　　導電膜
３０３ａ　　導電膜
３０３ｂ　　導電膜
３０４　　導電膜
３０４ａ　　導電膜
３０４ｂ　　導電膜
３０５　　絶縁膜
３０６　　導電膜
３０６ａ　　導電膜
３０６ｂ　　導電膜
３０８　　酸化物半導体層
３０８ａ　　酸化物半導体層
３０８ｂ　　酸化物導電体層
３０８ｃ　　酸化物半導体層
３１０ａ　　導電膜
３１０ａ１　　導電膜
３１０ａ２　　導電膜
３１０ｂ　　導電膜
３１０ｂ１　　導電膜
３１０ｂ２　　導電膜
３１１　　導電膜
３１１ａ　　導電膜
３１１ｂ　　導電膜
３１２　　絶縁膜
３１２ａ　　絶縁膜
３１２ｂ　　絶縁膜
３１４　　絶縁膜
３３２ａ　　チャネル領域
３３２ｂ　　低抵抗領域
３３２ｃ　　低抵抗領域
３３８　　絶縁膜
３３８ａ　　絶縁膜
３３８ｂ　　絶縁膜
３４２　　基板
３４４　　接着層
３４６　　導電膜
３４８　　絶縁膜
３５０　　導電膜
３６２　　開口部
３９２　　可撓性基板
３９４　　接着層
３９６　　接着層
３９８　　可撓性基板
５００　　表示部
５００ＴＰ　　タッチパネル
５０２　　画素
５０２Ｂ　　副画素
５０２Ｇ　　副画素
５０２Ｒ　　副画素
５０２ｔ　　トランジスタ
５０３ｃ　　容量
５０３ｇ　　走査線駆動回路
５０３ｔ　　トランジスタ
５１０　　基材
５１０ａ　　バリア膜
５１０ｂ　　基材
５１０ｃ　　樹脂層
５１１　　配線
５１９　　端子
５２１　　絶縁膜
５２８　　隔壁
５５０Ｒ　　発光素子
５６０　　封止材
５７０　　共通電極
５７２　　絶縁膜
５７４　　画素電極
５７８　　液晶層
５８０Ｒ　　発光モジュール
５８２　　絶縁膜
５８４　　共通電極
５８６　　配向膜
５８８　　シール材
６００　　入力部
６０２　　タッチセンサー
６０３ｄ　　駆動回路
６０３ｇ　　駆動回路
６１０　　基材
６１０ａ　　バリア膜
６１０ｂ　　基材
６１０ｃ　　樹脂層
６５０　　容量素子
６５１　　電極
６５２　　電極
６５３　　絶縁層
６６７　　窓部
６７０　　保護層
６７０ｐ　　反射防止層
８０８　　　ＦＰＣ
８２５　　接続体
１３００　　携帯電話機
１３０１　　筐体
１３０２　　表示部
１３０３　　操作ボタン
１３０４　　外部接続ポート
１３０５　　スピーカ
１３０６　　マイク
１３１０　　携帯情報端末
１３１１　　筐体
１３１２　　表示部
１３１３　　バンド
１３１４　　バックル
１３１５　　操作ボタン
１３１６　　入出力端子
１３１７　　アイコン
１３２０　　照明装置
１３２１　　台部
１３２２　　発光部
１３２３　　操作スイッチ
１３３０　　照明装置
１３３２　　発光部
１３４０　　照明装置
１３４２　　発光部
１３５０　　タッチパネル
１３５１　　筐体
１３５２　　表示部
１３５３　　操作ボタン
１３５４　　部材
１３５５　　制御部
１４１０　　携帯情報端末
１４１３　　ヒンジ
１４１５　　筐体
１４１６　　表示パネル
１４２０　　携帯情報端末
１４２２　　表示部
１４２５　　非表示部
１４３０　　携帯情報端末
１４３３　　表示部
１４３５　　筐体
１４３６　　筐体
１４３７　　情報
１４３９　　操作ボタン
１４４０　　携帯情報端末
１４５０　　携帯情報端末
１４５４　　筐体
１４５５　　情報
１４５６　情報
１４５７　　情報
１４５８　　表示部
１７００　　符号
７１０６　　入出力端子

Claims (12)

  1. 第１のトランジスタと、
    第２のトランジスタと、
    第３のトランジスタと、
    容量素子と、
    保護回路と、
    第１の配線と、
    第２の配線と、
    第３の配線と、
    第４の配線と、
    第５の配線と、
    第６の配線と、を有し、
    前記第１のトランジスタのソースまたはドレインの一方は、前記第１の配線と電気的に接続され、
    前記第１のトランジスタのソースまたはドレインの他方は、前記第２のトランジスタのソースまたはドレインの一方と電気的に接続され、
    前記第１のトランジスタのゲートは、前記第３のトランジスタのソースまたはドレインの一方、前記容量素子の第１の電極及び前記保護回路と電気的に接続され、
    前記第２のトランジスタのソースまたはドレインの他方は、前記第２の配線と電気的に接続され、
    前記第２のトランジスタのゲートは前記第３の配線と電気的に接続され、
    前記第３のトランジスタのソースまたはドレインの他方は、前記第４の配線と電気的に接続され、
    前記第３のトランジスタのゲートは前記第５の配線と電気的に接続され、
    前記容量素子の第２の電極は前記第６の配線と電気的に接続される、タッチセンサー。
  2. 第１のトランジスタと、
    第２のトランジスタと、
    第３のトランジスタと、
    容量素子と、
    ダイオードと、
    第１の配線と、
    第２の配線と、
    第３の配線と、
    第４の配線と、
    第５の配線と、
    第６の配線と、
    第７の配線と、を有し、
    前記第１のトランジスタのソースまたはドレインの一方は、前記第１の配線と電気的に接続され、
    前記第１のトランジスタのソースまたはドレインの他方は、前記第２のトランジスタのソースまたはドレインの一方と電気的に接続され、
    前記第１のトランジスタのゲートは、前記第３のトランジスタのソースまたはドレインの一方、前記容量素子の第１の電極及び前記ダイオードの第１の電極と電気的に接続され、
    前記第２のトランジスタのソースまたはドレインの他方は、前記第２の配線と電気的に接続され、
    前記第２のトランジスタのゲートは前記第３の配線と電気的に接続され、
    前記第３のトランジスタのソースまたはドレインの他方は、前記第４の配線と電気的に接続され、
    前記第３のトランジスタのゲートは前記第５の配線と電気的に接続され、
    前記容量素子の第２の電極は前記第６の配線と電気的に接続され、
    前記ダイオードの第２の電極は前記第７の配線と電気的に接続される、タッチセンサー。
  3. 第１のトランジスタと、
    第２のトランジスタと、
    第３のトランジスタと、
    容量素子と、
    ダイオードと、
    第１の配線と、
    第２の配線と、
    第３の配線と、
    第４の配線と、
    第５の配線と、
    第６の配線と、を有し、
    前記第１のトランジスタのソースまたはドレインの一方は、前記第１の配線と電気的に接続され、
    前記第１のトランジスタのソースまたはドレインの他方は、前記第２のトランジスタのソースまたはドレインの一方と電気的に接続され、
    前記第１のトランジスタのゲートは、前記第３のトランジスタのソースまたはドレインの一方、前記容量素子の第１の電極及び前記ダイオードの第１の電極と電気的に接続され、
    前記第２のトランジスタのソースまたはドレインの他方は、前記第２の配線と電気的に接続され、
    前記第２のトランジスタのゲートは前記第３の配線と電気的に接続され、
    前記第３のトランジスタのソースまたはドレインの他方は、前記第４の配線と電気的に接続され、
    前記第３のトランジスタのゲートは前記第５の配線と電気的に接続され、
    前記容量素子の第２の電極は前記第６の配線と電気的に接続され、
    前記ダイオードの第２の電極は前記第３の配線と電気的に接続される、タッチセンサー。
  4. 請求項１乃至３の何れか一項において、前記第１のトランジスタ、前記第２のトランジスタ、及び前記第３のトランジスタの少なくとも一つは酸化物半導体層を有することが特徴のタッチセンサー。
  5. 請求項１乃至３の何れか一項において、前記容量素子の第１の電極または第２の電極は酸化物導電体層を有することが特徴のタッチセンサー。
  6. 請求項１乃至３の何れか一項において、前記第１のトランジスタ、第２のトランジスタ、第３のトランジスタ、及び容量素子はプラスチック基板上に設けられていることが特徴のタッチセンサー。
  7. 請求項２または請求項３において、前記ダイオードは保護回路として機能することが特徴のタッチセンサー。
  8. 請求項２、請求項３または請求項７において、前記ダイオードは第４のトランジスタを有することが特徴のタッチセンサー。
  9. 請求項８において、前記第４のトランジスタは、酸化物半導体層を有することが特徴のタッチセンサー。
  10. 請求項１乃至９の何れか一項に記載のタッチセンサー及び表示素子を有することが特徴のタッチパネル。
  11. 請求項１０において、前記表示素子は有機ＥＬ素子または液晶素子であることが特徴のタッチパネル。
  12. 請求項１０又は請求項１１において、前記タッチパネルは可撓性を有する。
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