JP-2026077765-A - 半導体装置

JP2026077765AJP 2026077765 AJP2026077765 AJP 2026077765AJP-2026077765-A

Abstract

【課題】厚さの薄いタッチパネルを提供する。または、視認性の高いタッチパネルを提供する。または、軽量なタッチパネルを提供する。または、消費電力が低減されたタッチパネルを提供する。【解決手段】静電容量式のタッチセンサを構成する一対の導電層を複数の開口を有するメッシュ状の形状とする。さらに、タッチセンサを構成する一対の導電層を、タッチパネルが有する一対の基板の内側に配置し、当該一対の導電層と、表示素子を駆動する回路との間に、定電位を供給可能な透光性を有する導電層を設ける。【選択図】図２

Inventors

平形吉晴
久保田大介
岡崎健一
山崎舜平

Assignees

株式会社半導体エネルギー研究所

Dates

Publication Date: 20260513
Application Date: 20260213
Priority Date: 20150317

Claims (2)

第１の基板と、第１の導電層と、第２の導電層と、第３の導電層と、第４の導電層と、第５の導電層と、絶縁層と、液晶表示素子と、を有し、前記第１の導電層、前記第２の導電層、及び前記第３の導電層は、同一面上に離間して設けられ、平面視において、前記第１の導電層と前記第３の導電層との間に、前記第２の導電層が位置し、前記第１の導電層と前記第４の導電層とは電気的に接続され、前記第３の導電層と前記第４の導電層とは電気的に接続され、前記第２の導電層と前記第４の導電層とは、前記絶縁層を介して重なる部分を有し、前記第１の導電層は、複数の開口を有するメッシュ状の形状を有し、前記開口と前記液晶表示素子、前記第５の導電層とは、互いに重なる領域を有し、前記第１の導電層と前記液晶表示素子との間に、前記第５の導電層が位置し、前記第５の導電層は、可視光を透過する機能を有し、前記液晶表示素子と電気的に接続するトランジスタが設けられ、前記トランジスタは、半導体層を有し、前記半導体層と、前記第５の導電層とは、同一の金属元素を含む酸化物を含み、前記第５の導電層は、定電位が供給される端子と電気的に接続され、前記トランジスタは、第１のゲート電極及び第２のゲート電極を有し、前記半導体層は、前記第１のゲート電極及び前記第２のゲート電極の間に位置し、前記第１のゲート電極または前記第２のゲート電極の一方は、前記金属元素を含む酸化物を含む、半導体装置。
請求項１において、タッチパネルが設けられ、前記タッチパネルは、前記第１の導電層と、前記第２の導電層と、前記第３の導電層と、前記第４の導電層と、前記第５の導電層と、前記絶縁層と、を有する、半導体装置。

Description

本発明の一態様は、入力装置に関する。本発明の一態様は、表示装置に関する。本発明の一態様は、入出力装置に関する。本発明の一態様は、タッチパネルに関する。なお、本発明の一態様は、上記の技術分野に限定されない。本明細書等で開示する本発明の一態様の技術分野としては、半導体装置、表示装置、発光装置、蓄電装置、記憶装置、電子機器、照明装置、入力装置、入出力装置、それらの駆動方法、又は、それらの製造方法、を一例として挙げることができる。なお、本明細書等において、半導体装置とは、半導体特性を利用することで機能しうる装置全般を指す。トランジスタなどの半導体素子をはじめ、半導体回路、演算装置、記憶装置は、半導体装置の一態様である。撮像装置、表示装置、液晶表示装置、発光装置、入力装置、入出力装置、電気光学装置、発電装置（薄膜太陽電池、有機薄膜太陽電池等を含む）、及び電子機器は、半導体装置を有している場合がある。近年、位置入力手段としてタッチセンサを搭載した表示装置が実用化されている。タッチセンサを搭載した表示装置は、タッチパネル、またはタッチスクリーンなどと呼ばれている（以下、これを単に「タッチパネル」とも呼ぶ）。例えば、タッチパネルを備える携帯情報端末としては、スマートフォン、タブレット端末などがある。表示装置の一つとして、液晶素子を備える液晶表示装置がある。例えば、画素電極をマトリクス状に配置し、画素電極の各々に接続するスイッチング素子としてトランジスタを用いたアクティブマトリクス型液晶表示装置が注目を集めている。例えば、画素電極の各々に接続するスイッチング素子として、金属酸化物をチャネル形成領域とするトランジスタを用いるアクティブマトリクス型液晶表示装置が知られている（特許文献１及び特許文献２）。液晶表示装置には大きく分けて透過型と反射型の二種類のタイプが知られている。透過型の液晶表示装置は、冷陰極蛍光ランプやＬＥＤなどのバックライトを用い、液晶の光学変調作用を利用して、バックライトからの光が液晶を透過して液晶表示装置外部に出力される状態と、出力されない状態とを選択し、明と暗の表示を行わせ、さらにそれらを組み合わせることで、画像表示を行うものである。また、反射型の液晶表示装置は、液晶の光学変調作用を利用して、外光、即ち入射光が画素電極で反射して装置外部に出力される状態と、入射光が装置外部に出力されない状態とを選択し、明と暗の表示を行わせ、さらにそれらを組み合わせることで、画像表示を行うものである。特開２００７－１２３８６１号公報特開２００７－９６０５５号公報実施の形態に係る、タッチパネルモジュールの構成例。実施の形態に係る、タッチパネルモジュールの構成例。実施の形態に係る、タッチパネルモジュールの構成例。実施の形態に係る、タッチパネルモジュールの構成例。実施の形態に係る、タッチパネルモジュールの構成例。実施の形態に係る、タッチパネルモジュールの構成例。実施の形態に係る、タッチパネルモジュールの構成例。実施の形態に係る、タッチパネルモジュールの構成例。実施の形態に係る、タッチパネルモジュールの構成例。実施の形態に係る、タッチパネルモジュールの構成例。実施の形態に係る、タッチパネルモジュールの構成例。実施の形態に係る、タッチパネルモジュールの構成例。実施の形態に係る、タッチパネルモジュールの構成例。実施の形態に係る、タッチセンサの構成例。実施の形態に係る、タッチセンサの構成例。実施の形態に係る、タッチセンサの構成例。実施の形態に係る、タッチセンサの構成例。実施の形態に係る、タッチセンサの構成例。実施の形態に係る、タッチセンサの構成例。実施の形態に係る、タッチパネルの構成例。実施の形態に係る、タッチセンサのブロック図及びタイミングチャート図。実施の形態に係る、タッチセンサの回路図。実施の形態に係る、タッチセンサを備える画素を説明する図。実施の形態に係る、タッチセンサ及び画素の動作を説明する図。実施の形態に係る表示モジュールを説明する図。実施の形態に係る電子機器を説明する図。実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。但し、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、以下に説明する発明の構成において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を異なる図面間で共通して用い、その繰り返しの説明は省略する。また、同様の機能を指す場合には、ハッチパターンを同じくし、特に符号を付さない場合がある。なお、本明細書で説明する各図において、各構成の大きさ、層の厚さ、または領域は、明瞭化のために誇張されている場合がある。よって、必ずしもそのスケールに限定されない。なお、本明細書等における「第１」、「第２」等の序数詞は、構成要素の混同を避けるために付すものであり、数的に限定するものではない。なお、「膜」という言葉と、「層」という言葉とは、互いに入れ替えることが可能である場合がある。例えば、「導電層」という用語を、「導電膜」という用語に変更することや、「絶縁膜」という用語を、「絶縁層」という用語に変更することが可能な場合がある。（実施の形態１）本実施の形態では、本発明の一態様の入力装置（タッチセンサ）の構成例、及び本発明の一態様の入力装置と表示装置（表示パネル）を備える入出力装置（タッチパネル）の構成例について、図面を参照して説明する。以下では、本発明の一態様のタッチセンサとして、静電容量方式のタッチセンサを適用した場合について説明する。なお、本明細書等において、タッチパネルは表示面に画像等を表示（出力）する機能と、表示面に指やスタイラスなどの被検知体が触れる、または接近することを検出するタッチセンサとしての機能と、を有する。したがってタッチパネルは入出力装置の一態様である。また、本明細書等では、タッチパネルの基板に、例えばＦＰＣ（ＦｌｅｘｉｂｌｅＰｒｉｎｔＣｉｒｃｕｉｔ）もしくはＴＣＰ（ＴａｐｅＣａｒｒｉｅｒＰａｃｋａｇｅ）などのコネクターが取り付けられたもの、または基板にＣＯＧ（ＣｈｉｐＯｎＧｌａｓｓ）方式によりＩＣ（集積回路）が実装されたものを、タッチパネルモジュール、または単にタッチパネルと呼ぶ場合がある。本発明の一態様に適用できる静電容量方式のタッチセンサは、一対の導電層を備える。一対の導電層間には容量が形成されている。一対の導電層に被検知体が触れる、または接近することにより一対の導電層間の容量の大きさが変化することを利用して、検出を行うことができる。静電容量方式としては、表面型静電容量方式、投影型静電容量方式等がある。投影型静電容量方式としては、自己容量方式、相互容量方式などがある。相互容量方式を用いると、同時多点検出が可能となるため好ましい。またタッチセンサを構成する一対の導電層は、それぞれ開口を有することが好ましい。より好ましくは、複数の開口を有するメッシュ状の形状を有することが好ましい。そして当該開口と、表示素子とが互いに重なるように配置する構成とすることが好ましい。こうすることで、表示素子からの光が当該開口を介して外部に射出されるため、タッチセンサを構成する一対の導電層は、透光性を有する必要がなくなる。すなわち、タッチセンサを構成する一対の導電層の材料として、透光性導電性材料よりも低抵抗な金属や合金などの材料を適用することが可能となる。したがって検知信号の遅延などの影響が低減され、タッチパネルの検出感度を高めることができる。さらに、このような構成は、携帯型の機器だけでなくテレビジョン等の大型の表示装置にも好適に適用することができる。また、タッチセンサを構成する一対の導電層よりも視認側には、可視光を遮光する機能を有する遮光層を設けることが好ましい。こうすることで、タッチセンサを構成する導電層として金属などの可視光を反射する材料を用いた場合であっても、当該導電層によって外光が反射され、視認性が低下してしまうことを抑制できる。また、タッチセンサを構成する一対の導電層は、平面視において、２つの表示素子の間の領域と重ねて配置することが好ましい。このとき、タッチセンサを構成する一対の導電層が、表示素子からの光の光路を避けて配置されているため、原理的にモアレが生じないという効果を奏する。ここでモアレとは、２以上の周期性を有するパターンを重ねたときに生じる干渉縞のことをいう。そのため、極めて表示品位の高いタッチパネルを実現することができる。また、本発明の一態様のタッチパネルが有する表示素子としては、液晶素子、ＭＥＭＳ（ＭｉｃｒｏＥｌｅｃｔｒｏＭｅｃｈａｎｉｃａｌＳｙｓｔｅｍ）を利用した光学素子、有機ＥＬ（ＥｌｅｃｔｒｏＬｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）素子や発光ダイオード（ＬＥＤ：ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ）等の発光素子、電気泳動素子など、様々な表示素子を用いることができる。ここで、タッチパネルには表示素子として液晶素子を用いた透過型または反射型の液晶表示装置を適用することが好ましい。さらに、タッチセンサを構成する一対の導電層を、タッチパネルが有する一対の基板の内側に配置することが好ましい。この時特に、タッチセンサを構成する導電層として複数の開口を有する形状とすること好ましい。このような導電層はその表面積を小さくすることができる。そのため例えば、タッチセンサを構成する導電層に開口を有さない透光性を有する導電膜を用いた場合に比べて、表示素子を駆動させる際の電気的なノイズが当該導電層へ伝わりにくい構成とすることができる。すなわち、一対の基板の間に表示素子とタッチセンサを構成する導電膜の両方を挟持しても、高い検出感度を実現することができる。その結果、薄い厚さと、高い検出感度が両立されたタッチパネルを実現することができる。そして、タッチセンサを構成する一対の導電層と、表示素子を駆動する回路との間に、定電位を供給可能な導電層を設けることがより好ましい。このような導電層は、シールド層として機能させることができる。具体的には、当該導電層により、表示素子を駆動する回路からのノイズがタッチセンサに伝わることを防ぐことができる。さらに、当該導電層により、タッチセンサを駆動した時のノイズが、表示素子や表示素子を駆動する回路、または当該回路を構成する配線などに伝わることを防ぐこともできる。そのため、例えば表示素子を駆動させるタイミングと、タッチセンサを駆動させるタイミングとをずらすことによりノイズの影響を抑制するなどといった対策を講じることなく、表示素子とタッチセンサの両方を同時に駆動させる（同期した駆動をさせる）ことや、これらの駆動のタイミングを同期させずに駆動することなどが可能となる。したがって、例えば表示素子の駆動周波数（フレームレートともいう）を高めることで滑らかな動画表示を行うことができる。また例えばタッチセンサの駆動周波数を高めることで、より検知精度を高めることが可能となる。また表示素子の駆動周波数と、タッチセンサの駆動周波数とをそれぞれ個別に自由に設定することができる。例えば、状況によりいずれか一方、または両方の駆動周波数を低く設定する期間を設けることで、消費電力の低減を図ることも可能となる。さらに、当該導電層と、タッチセンサを構成する一対の導電層の一部とを、同一の導電膜を加工して形成することが好ましい。例えば、一対の導電層の交差部に配置されるブリッジのための導電層と、当