(57)【要約】【課題】操作性の高いタッチ入力ペン、および電子機器へのタッチ入力ペンを用いた入力方法を提供する。【解決手段】タッチ入力ペンの先端に、電子機器の入力部表面に対して滑らない材質からなり、タッチ入力ペン内で回転可能なボールを設ける。ボールは弾性材料を有する。あるいは、タッチ入力ペンの先端を可動式とする。電子機器の入力部表面に対して滑らない材質を用いたボールが先端に設けられたタッチ入力ペンを用いて、タッチペンを動かして電子機器への入力を行う際、前記ボールは入力部表面を回転しながら入力を行う。【選択図】図１
2018032397.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の筐体と、
前記第１の筐体の端部に設けられた第２の筐体と、
ボールを有し、
前記ボールの少なくとも一部は前記第２の筐体の内側に設けられ、
前記ボールは弾性材料を含むことを特徴とするタッチ入力ペン。
【請求項２】
第１の筐体と、
第２の筐体と、
前記第１の筐体と前記第２の筐体の間に設けられたバネと、
ボールを有し、
前記第１の筐体に対して、前記第２の筐体が可動であり、
前記ボールの少なくとも一部は前記第２の筐体の内側に設けられることを特徴とするタッチ入力ペン。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、
前記ボールは複数の凹凸を有することを特徴とするタッチ入力ペン。
【請求項４】
請求項１または請求項２において、
前記第２の筐体内部は複数の凹凸を有することを特徴とするタッチ入力ペン。
【請求項５】
請求項１において、
前記ボールに含まれる弾性材料のヤング率は２８ＭＰａ以上１０７ＭＰａ以下であることを特徴とするタッチ入力ペン。
【請求項６】
請求項１または請求項２において、
前記ボールは、ゴムまたはプラスチックを有することを特徴とするタッチ入力ペン。
【請求項７】
請求項１または請求項２において、
前記ボールは第１の材料からなる中心部と、第２の材料からなる周辺部を有し、
前記第１の材料のヤング率は、前記第２の材料のヤング率と異なることを特徴とするタッチ入力ペン。
【請求項８】
請求項１または請求項２において、
前記ボールは第１のボールであり、
前記タッチ入力ペンは、さらに、第２のボールを有し、
前記第２の筐体内部に前記第２のボールが設けられ、
前記第２のボールは、前記第１のボール及び前記第２の筐体と接するように設けられることを特徴とするタッチ入力ペン。
【請求項９】
第１の筐体と、
前記第１の筐体の端部に設けられた第２の筐体と、
ボールを有し、
前記ボールの少なくとも一部は前記第２の筐体の内側に設けられ、
前記ボールは弾性材料を含むタッチ入力ペンを用いて、入力部が設けられた電子機器に入力を行う方法で、
前記ボールが前記第２の筐体内で回転しながら前記入力部上を移動することで入力を行うことを特徴とする電子機器への入力方法。
【請求項１０】
第１の筐体と、
第２の筐体と、
前記第１の筐体と前記第２の筐体の間に設けられたバネと、
ボールを有し、
前記第１の筐体に対して、前記第２の筐体が可動であり、
前記ボールの少なくとも一部は前記第２の筐体の内側に設けられるタッチ入力ペンを用いて、入力部が設けられた電子機器に入力を行う方法で、
前記ボールが前記第２の筐体内で回転しながら前記入力部上を移動することで入力を行うことを特徴とする電子機器への入力方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の一態様は、タッチ入力ペン、電子機器、およびタッチ入力ペンを用いた電子機器への入力方法に関する。
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【背景技術】
【０００４】
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。
【０００５】
例えば、表示部に入力部が設けられた表示装置へのペンを用いた入力が知られている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−２８７９００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ペンを用いてタッチパネルへの入力する際、タッチパネル上をペンが滑ってしまう、すなわちタッチパネルとペンの間の摩擦が小さいと、ユーザーにとって安定して文字を入力することが困難となる。特に、現在市販されているディスプレイには表面保護のため、強化ガラスが採用されていることが多い。タッチペンで文字などを書く場合を考えると、強化ガラスの表面が堅く、かつ表面が滑りやすい構造をとなっており、タッチペンで入力する時に非常に書き心地が悪い問題がある。
【０００８】
例えば、紙に鉛筆やボールペン、万年筆等の筆記具を用いて点や線、文字、図形、絵を書く際、紙と筆記具の間には適度な摩擦が働いており、ユーザーは思い通りの点や線、文字、図形、絵を書いている。ユーザーはこの書き心地に慣れているため、ペンを用いてタッチパネルに入力を行おうとすると、タッチパネルとペンの間の摩擦が小さく、タッチパネル上でペンが滑ってしまい、ユーザーは書き損じを起こしてしまう。
【０００９】
本発明の一態様は、タッチパネルへの入力の際、入力不良を少なくすることが可能なタッチ入力ペン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、操作性の高いタッチ入力ペン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、タッチ入力ペンを用いた、表示部に入力部が設けられた表示装置への入力方法を提供することを課題の一とする。
【００１０】
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。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一態様は、第１の筐体と、第１の筐体の端部に設けられた第２の筐体と、ボールを有するタッチ入力ペンであり、ボールの少なくとも一部は第２の筐体の内側に設けられ、ボールは弾性材料を含む。
【００１２】
本発明の一態様は、第１の筐体と、第２の筐体と、第１の筐体と第２の筐体の間に設けられたバネと、ボールを有するタッチ入力ペンであり、第１の筐体に対して、第２の筐体が可動であり、ボールの少なくとも一部は第２の筐体の内側に設けられる。
【００１３】
なお、タッチ入力ペンにおいて、ボールは複数の凹凸を有してもよい。
【００１４】
また、タッチ入力ペンにおいて、第２の筐体内部は複数の凹凸を有してもよい。
【００１５】
また、タッチ入力ペンにおいて、ボールのヤング率は２８ＭＰａ以上１０７ＭＰａ以下であることが好ましい。
【００１６】
また、タッチ入力ペンにおいて、ボールは、ゴムまたはプラスチックを有することが好ましい。
【００１７】
また、タッチ入力ペンにおいて、ボールは第１の材料からなる中心部と、第２の材料からなる周辺部を有し、第１の材料のヤング率は、第２の材料のヤング率と異なることが好ましい。
【００１８】
また、上記タッチ入力ペンにおいて、上記ボールは第１のボールであり、第２の筐体内部に第２のボールが設けられ、第２のボールは、第１のボールと、第２の筐体と接するように設けられてもよい。
【００１９】
また、本発明の一態様は、第１の筐体と、第１の筐体の端部に設けられた第２の筐体と、ボールを有し、ボールの少なくとも一部は第２の筐体の内側に設けられ、ボールは弾性材料を含む、タッチ入力ペンを用いて入力部が設けられた電子機器に入力を行う方法で、ボールが第２の筐体内で回転しながら入力部上を移動することで入力を行う。
【００２０】
また、本発明の一態様は、第１の筐体と、第２の筐体と、第１の筐体と第２の筐体の間に設けられたバネと、ボールを有し、第１の筐体に対して、第２の筐体が可動であり、ボールの少なくとも一部は第２の筐体の内側に設けられる、タッチ入力ペンを用いて入力部が設けられた電子機器に入力を行う方法で、ボールが第２の筐体内で回転しながら入力部上を移動することで入力を行う。
【００２１】
また、上記態様において、電子機器は表示部を有し、表示部に入力部が設けられている。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の一態様によれば、タッチパネルに入力が可能なタッチ入力ペンを提供することができる。本発明の一態様によれば、操作性の高いタッチ入力ペンを提供することができる。また、本発明の一態様によれば、タッチ入力ペンを用いた、入力部が設けられた電子機器への入力方法を提供することができる。
【００２３】
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。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】タッチ入力ペンの一例を示す図。
【図２】タッチ入力ペンの構成を示す図。
【図３】タッチ入力ペンの構成を示す図。
【図４】タッチ入力ペンの構成を示す図。
【図５】タッチ入力ペンの構成を示す図。
【図６】タッチ入力ペンの構成を示す図。
【図７】タッチ入力ペンの構成を示す図。
【図８】タッチ入力ペンの構成を示す図。
【図９】タッチパネルの構成を示す図。
【図１０】タッチパネルの一例を示す回路図。
【図１１】タッチパネルの一例を示す図。
【図１２】表示装置の一例を示す図。
【図１３】表示装置の一例を示す図。
【図１４】表示装置の一例を示す図。
【図１５】表示装置の一例を示す図。
【図１６】表示装置の構成を示す図。
【図１７】表示装置の一例を示す図。
【図１８】表示モジュールの一例を示す図。
【図１９】電子機器の一例を示す図。
【図２０】電子機器の一例を示す図。
【図２１】電子機器の一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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）の間にチャネル形成領域を有しており、チャネル形成領域を介して、ソースとドレインとの間に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、チャネル形成領域とは、電流が主として流れる領域をいう。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
（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入力ペンについて説明する。
【００３６】
図１（Ａ）および図１（Ｂ）は、それぞれ本発明のタッチ入力ペン１０１の正面図と側面図である。タッチ入力ペン１０１は、筐体１０３と、筐体１０３の端部に設けられたボールハウスとして機能する筐体（以下、ボールハウス１０５と示す。）と、ボールハウス１０５内に設けられたボール１０７を有している。また、図１（Ｃ）は、ボールハウス１０５とボール１０７の断面拡大図である。ボールハウス１０５は一部が筐体１０３内に設けられていてもよいし、筐体１０３外部に固定されていてもよい。また、ボール１０７はボールハウス１０５内で回転するように構成される。
【００３７】
筐体１０３には、金属や、プラスチックなどの樹脂を用いることができる。筐体１０３にはユーザーの手や指の滑りを防ぐためのグリップ１０９を設けてもよい。グリップ１０９は、筐体１０３と同じ材料あるいは異なる材料として、溝や凹凸が形成されたものでもよいし、ゴムなど、ユーザーの手や指が滑りにくい材料を用いてもよい。また、筐体１０３には、ポケットやペンケースからの落下防止のためのクリップ１１１が設けられてもよい。また、ボールハウス１０５には、金属や、プラスチックなどの樹脂を用いることができる。
【００３８】
ボール１０７は少なくとも一部に弾性材料が用いられており、電子機器の表面、あるいは電子機器の入力部であるタッチパネルの表面に接触、あるいは押し当てられることで、ボール１０７は形を変える。この結果、ユーザーはペン先がタッチパネルに押し込まれているように感じる。なお、以降の説明では、電子機器の表面、あるいは電子機器の入力部であるタッチパネルの表面をまとめてタッチパネル１１３（図２（Ａ）に示す。）の表面、あるいは、単に、タッチパネル１１３と記載することがある。これにより、ユーザーは、電子機器への入力中に、鉛筆やボールペン、万年筆等の筆記具が紙に食い込む感覚と同様の感覚を感じることができる。
【００３９】
図２（Ａ）は、タッチパネル１１３にボール１０７が接触した時の断面図、図２（Ｂ）は、ボール１０７とタッチパネル１１３の接触面をタッチパネル１１３側から見た図である。図２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、ボール１０７とタッチパネル１１３が接するときに、ボール１０７が変形することで、ボール１０７とタッチパネル１１３との接触面積１１５が増加する。ボール１０７とタッチパネル１１３との接触面積が増えることで、ボール１０７とタッチパネル１１３の間に摩擦が生じ、タッチパネル１１３上でボール１０７が滑ることを防ぐ。タッチ入力ペン１０１をタッチパネル１１３上で移動し、点や線、文字、図形、絵の入力を行う際、入力は、タッチ入力ペン１０１の移動に応じて、ボール１０７が滑ることなく、ボールハウス１０５内で回転することで行われる。よってユーザーは安定して電子機器への入力が行え、ユーザーにとって書き心地の向上が実現できると共に入力不良を低減することができる。
【００４０】
ボールとタッチパネル表面との間に生じる静止摩擦係数は、０．５以上を有することが好ましく、０．５以上０．７以下とすればよい。
【００４１】
図３は、ボール１０７の断面図である。図３（Ａ）に示すように、ボール１０７全体が、同一の弾性材料を有していてもよいし、図３（Ｂ）に示すように、中心部に核となる第１の材料１１７を有し、核の周辺部に第２の材料１１９を有する構造としてもよい。第１の材料１１７を非弾性材料とし、第２の材料１１９を弾性材料としてもよい。また、ヤング率の異なる２種類以上の弾性材料で形成されていてもよい。この場合、第１の材料１１７をヤング率の大きい弾性材料とし、第２の材料１１９をヤング率の小さい弾性材料とする構造でもよいし、第１の材料１１７をヤング率の小さい弾性材料とし、第２の材料１１９をヤング率の大きい弾性材料とする構造としてもよい。また、第１の材料１１７と第２の材料１１９の間にさらにヤング率の異なる材料を設けてもよい。
【００４２】
弾性材料として、ヤング率（弾性率）が２８ＭＰａ（シリコーンゴムの硬度６０に相当）以上１０７ＭＰａ（シリコーンゴムの硬度９０に相当）以下の材料を用いることができ、代表的には、ゴム、プラスチックなどを用いることができる。また、ボールがヤング率の異なる２種類以上の材料で構成される場合、ヤング率が２８ＭＰａ以上４０ＭＰａ（シリコーンゴムの硬度７０に相当）以下の材料と、ヤング率が６６ＭＰａ（シリコーンゴムの硬度８０に相当）以上１０７ＭＰａ以下の材料を組み合わせて用いればよい。非弾性材料としては、ヤング率が１００ＭＰａ以上３５０ＧＰａ以下、好ましくは０．５ＧＰａ以上１００ＧＰａ以下の材料を用いることができ、代表的には、金属、プラスチックなどを用いることができる。
【００４３】
また、タッチパネルに設けられるタッチセンサー方式ごとにボール１０７の材質を変えることができる。例えば、静電容量方式のタッチパネルに対しては、ボール１０７を導電性にする。例えば、ゴムや、プラスチック等の樹脂に導電性の粒子や繊維を混ぜることでボール１０７を形成すればよい。
【００４４】
導電性材料としては、例えば、銅、ニッケル、金、銀、鉄、アルミニウム、チタン、クロム、タンタル、タングステン、モリブデン等の金属、炭素、有機化合物等を用いることができる。
【００４５】
また、ボール１０７の大きさは、半径０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下とし、用途に応じて適宜選択できる。より繊細な点や線、文字を入力する必要があれば、ボール１０７の半径は０．５ｍｍ以上２．５ｍｍ以下が好ましい。一方、より大きい点、あるいは太い線や文字を入力するのであればボール１０７の半径は１ｍｍ以上５ｍｍ以下とすればよい。また、タッチ入力される電子機器により、タッチパネルから入力された点や線を、タッチパネルとボール１０７の接触面積以上の大きさに認識するように制御してもよい。この場合、電子機器に設けられたソフトウェアやアプリケーションにより制御すればよい。
【００４６】
このように、タッチ入力ペンのペン先を指より十分細くすることで、微細な線が描けるだけでなく、面積の小さいタッチパネルや、表示部に表示された小さいボタンやアイコンへの誤入力を防ぐこともできる。
【００４７】
一方、タッチ入力ペンとタッチパネルとの間の動摩擦係数は０．４以上０．６以下であることが好ましい。このような動摩擦係数とすることで、ユーザーは紙に筆記用具で点や線、文字、記号、絵を書くような感覚で、電子機器に入力を行うことができる。
【００４８】
ボールハウス１０５内でボール１０７が回転する時に、ボール１０７とボールハウス１０５の間で、適度な摩擦が生じるような構造としてもよい。図４は、ボール１０７の変形例を示す模式図である。例えば、図４（Ａ）乃至図４（Ｈ）に示すように、ボール１０７の表面に溝や凹凸を設けてもよい。図４（Ａ）は、ボール１０７の極点１５１あるいは、極点１５２を中心とした、円状の溝を有している。図４（Ｂ）は、ボール１０７の極点１５１および極点１５２を結ぶ溝を有している。ボール１０７に設けられる溝は、直線や曲線に限られない。図４（Ｄ）および図４（Ｅ）は図４（Ｃ）に示すボール１０７の表面の一部を拡大したものである。溝は、図４（Ｄ）に示すようにジグザグ形状を有していてもよいし、図４（Ｅ）に示すように波形を有していてもよい。あるいは、不規則な形状の溝を有していてもよい。
【００４９】
図４（Ｆ）乃至図４（Ｈ）は、ボール１０７の表面に凹凸を設けた場合の例で、図４（Ｃ）に示すボール１０７の表面の一部を拡大したものである。図４（Ｆ）および図４（Ｇ）は、ボール１０７の表面に、丸型の凹凸を設けたものである。図４（Ｆ）では、丸型部１５３が格子状に設けられているのに対し、図４（Ｇ）では、隣り合う丸型部１５３の距離が等間隔となるように設けられている。図４（Ｈ）は、ボール１０７の表面に、角型の凹凸を設けたものである。図４（Ｈ）では、角型部１５５の例として、正方形を格子状に設けているが、これに限定されない。角型部１５５として、正方形以外に、長方形や台形、平行四辺形、ひし形等の四角形を用いてもよいし、三角形や、五角形以上の多角形を用いてもよい。また、角型部１５５の並べ方は格子状には限られない。
【００５０】
また、丸型部１５３および角型部１５５が、ボール１０７に対して、凸部となっていてもよいし、凹部となっていてもよい。
【００５１】
図５（Ａ）、（Ｂ）に示すように、ボールハウス１０５の内側で、ボール１０７と接する面に、溝や凹凸を設ける構造としてもよい。さらに、ボール１０７の表面と、ボールハウス１０５の内側の両方に溝や凹凸を設けてもよい。なお、図５（Ａ）は、本実施の形態のタッチ入力ペン１０１の先端部の断面拡大図であり、図５（Ｂ）は、図５（Ａ）の一部をさらに拡大した図である。
【００５２】
ボール１０７の表面や、ボールハウス１０５の内側に設ける溝や凹凸の深さは、ボール１０７の大きさに応じて適宜調整できる。溝や凹凸の深さは、例えば、ボール１０７の半径の１００分の１以上１０分の１以下とすればよい。ボールハウス１０５の内側に設ける溝や凹凸の深さは、ボール１０７の表面に設ける溝や凹凸の深さと同程度とすればよいが、これに限らない。ボールハウス１０５の内側に設ける溝や凹凸の深さは、ボール１０７の表面に設ける溝や凹凸の深さより大きくしてもよいし、小さくしてもよい。
【００５３】
図５（Ｂ）では、ボールハウス１０５の内側に設ける溝や凹凸の形状として、曲率を持った形状の例を示しているが、形状はこれに限らない、先のとがった錐状の凸部を有していてもよいし、矩形の凸部を有していてもよい。
【００５４】
ボール１０７とボールハウス１０５の間で、適度な摩擦が生じることでタッチパネル１１３とタッチ入力ペン１０１の滑りが制御され、ユーザーにとって書き心地が向上する。
【００５５】
一方、ボール１０７とボールハウス１０５の間で生じる摩擦を極力減らしたい場合は、図６に示すように、ボールハウス１０５内に空間を設け、別のボール１２１を設けるような構造としてもよい。ボール１０７の動きに連動して、ボール１２１も回転することで、ボール１０７はボールハウス１０５内で回転しやすくなり、タッチパネル上でタッチ入力ペン１０１の動きが滑らかになり、ユーザーにとって書き心地が向上する。
【００５６】
ボール１２１は、金属を含むことが好ましい。また、ボール１２１に接するボールハウス１０５も金属を含むことが好ましい。あるいは、ボールハウス１０５のボール１２１に接する部分のみに金属を含む部品を設けてもよい。ボール１２１と接する部分を金属を含む材料とすることで、ボール１２１が回転しやすくなり、その結果、ボール１０７も回転しやすくなる。しかしながら本実施の形態はこれに限定されない。ボールハウス１０５内でボール１２１が滑らかに回転するならば、ボール１２１や、ボールハウス１０５などは、金属以外のプラスチックやガラスなどを含んでいてもよい。また、ボール１２１の大きさは、ボール１０７より大きいことが好ましいが、この限りではない。ボール１０７とボール１２１は同じ大きさでもよいし、ボール１２１の方が小さくてもよい。
【００５７】
以上により、本実施の形態のタッチ入力ペンを用いることで、ユーザーは、筆記具が紙に食い込むような感覚で、タッチパネルを用いて電子機器に点や線、文字、図形、絵を入力することができる。また、ボール１０７とタッチパネル１１３の間に摩擦が生じ、タッチパネル１１３上でボール１０７が滑ることを防ぐ。よってユーザーは安定して電子機器への入力が行える。また、タッチ入力ペン１０１をタッチパネル１１３上で移動し、点や線、文字、図形、絵の入力を行う際は、ボール１０７とボールハウス１０５の間の摩擦が制御され、タッチパネル１１３とタッチ入力ペン１０１の滑りが制御され、ユーザーにとって書き心地の向上が実現できる。
【００５８】
本実施の形態は、少なくともその一部を本明細書中に記載する他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することができる。
【００５９】
（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入力ペンについて説明する。
【００６０】
本実施の形態では、タッチ入力ペンに用いられるボール１０７がタッチパネルと接した時に、ボール１０７が変形しなくても滑らない程度の摩擦を有し、タッチパネルに設けられたセンサーが正確にボール１０７を検知できるならば、ボール１０７に弾性材料を用いる必要はない。具体的には、タッチ入力ペンのボールとタッチパネル表面との間に生じる静止摩擦係数が０．５以上０．７以下であればよい。
【００６１】
本実施の形態では、ユーザーが本実施の形態のタッチ入力ペンでタッチパネルから電子機器に入力を行う場合でも、筆記具が紙に食い込む感覚と同様の感覚が得られ、さらに、タッチパネル表面へのキズや破損を防ぐことが可能なタッチ入力ペンの一態様を示す。
【００６２】
図７に、本実施の形態のタッチ入力ペン１０１を示す。なお、実施の形態１と共通の部分は説明を省略することがある。図７に示すタッチ入力ペン１０１は、筐体１０３と、筐体１０３に設けられたホルダー１２３と、ボールハウス１０５と、ボールハウス１０５に設けられた軸１２７と、ボールハウス１０５とホルダー１２３の間に設けられたバネ１２５と、ボールハウス１０５内に設けられたボール１０７を有している。なお、図７において、タッチ入力ペンの内部構造を説明するため、筐体１０３、ホルダー１２３、およびボールハウス１０５は、断面図を示している。
【００６３】
また、ボールハウス１０５には軸１２７が設けられおり、ホルダー１２３には軸１２７を受ける穴１２９が設けられている。ホルダー１２３は筐体１０３と一体形成されていてもよいし、別々に形成され、ホルダー１２３が筐体１０３に組み込まれる構成としてもよい。
【００６４】
筐体１０３には、金属やプラスチックなどの樹脂を用いることができる。また、図示しないが、実施の形態１と同様に、筐体１０３にはユーザーの手や指の滑りを防ぐためのグリップ１０９を設けてもよい。グリップ１０９は、筐体１０３と同じ材料あるいは異なる材料として、溝や凹凸が形成されたものでもよいし、ゴムなど、ユーザーの手や指が滑りにくい材料を用いてもよい。また、筐体１０３には、ポケットやペンケースからの落下防止のためのクリップ１１１が設けられてもよい。また、ボールハウス１０５には、金属や、プラスチックなどの樹脂を用いることができる。
【００６５】
本実施の形態のタッチ入力ペンに用いられるボール１０７は、必ずしも弾性材料を用いる必要はない。タッチパネル表面との間に摩擦が生じることで、ユーザーは安定して表示装置への入力が行える。ボール１０７に要求される材料として、２８ＭＰａ以上３５０ＧＰａ以下のヤング率を有する材料を用いることができる。すなわち、弾性材料を用いてもよいし、弾性材料だけでなく、タッチパネルへの入力中に変形しないような非弾性材料を用いたボール１０７を用いることができる。代表的には、ゴム、プラスチック、金属などを用いることができる。
【００６６】
また、タッチパネルに入力するためのセンサー方式ごとにボール１０７の材質を変えることができる。例えば、静電容量方式のタッチパネルに対しては、ボール１０７を導電性にする。例えば、ゴムや、プラスチック等の樹脂に導電性の粒子や繊維を混ぜることでボール１０７を形成すればよい。
【００６７】
導電性材料としては、例えば、銅、ニッケル、金、銀、鉄、アルミニウム、チタン、クロム、タンタル、タングステン、モリブデン等の金属、炭素、有機化合物等を用いることができる。
【００６８】
また、ボール１０７の大きさは、半径０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下とし、用途に応じて適宜選択できる。より繊細な点や線、文字を入力する必要があれば、ボール１０７の半径は０．５ｍｍ以上２．５ｍｍ以下が好ましい。一方、より大きい点、あるいは太い線や文字を入力するのであればボール１０７の半径は１ｍｍ以上５ｍｍ以下とすればよい。また、タッチ入力される電子機器により、タッチパネルから入力された点や線をタッチパネルとボール１０７の接触面積以上の大きさに認識するように制御してもよい。この場合、電子機器に設けられたソフトウェアやアプリケーションにより制御すればよい。
【００６９】
このように、タッチ入力ペンのペン先を指より十分細くすることで、微細な線が描けるだけでなく、面積の小さいタッチパネルや、表示部に表示された小さいボタンやアイコンへの誤入力を防ぐこともできる。
【００７０】
一方、タッチ入力ペンとタッチパネルとの間の動摩擦係数は０．４以上０．６以下であることが好ましい。このような動摩擦係数とすることで、ユーザーは紙に筆記用具で点や線、文字、記号、絵を書くような感覚で、電子機器に入力を行うことができる。
【００７１】
ボールハウス１０５内でボール１０７が回転する時に、ボール１０７とボールハウス１０５の間で、適度な摩擦が生じるような構造としてもよい。ボール１０７とボールハウス１０５の構成は、実施の形態１と同様なものを用いることができる。例えば、図４（Ａ）乃至（Ｈ）に示すように、ボール１０７の表面に溝や凹凸を設けてもよいし、図５（Ａ）、（Ｂ）に示すように、ボールハウス１０５の内側で、ボール１０７と接する面に、溝や凹凸を設ける構造としてもよいし、ボール１０７の表面とボールハウス１０５の内側の両方に溝や凹凸を設けてもよい。
【００７２】
ボール１０７の表面や、ボールハウス１０５の内側に設ける溝や凹凸の深さは、ボール１０７の大きさに応じて適宜調整できる。溝や凹凸の深さは、例えば、ボール１０７の半径の１００分の１以上１０分の１以下とすればよい。ボールハウス１０５の内側に設ける溝や凹凸の深さは、ボール１０７の表面に設ける溝や凹凸の深さと同程度とすればよいが、これに限らない。ボールハウス１０５の内側に設ける溝や凹凸の深さは、ボール１０７の表面に設ける溝や凹凸の深さより大きくしてもよいし、小さくしてもよい。
【００７３】
図５（Ｂ）では、ボールハウス１０５の内側に設ける溝や凹凸の形状として、曲率を持った形状の例を示しているが、形状はこれに限らない、先のとがった錐状の凸部を有していてもよいし、矩形の凸部を有していてもよい。
【００７４】
ボール１０７とボールハウス１０５の間で、適度な摩擦が生じることでタッチパネル１３１とタッチ入力ペン１０１の滑りが制御され、ユーザーにとって書き心地が向上する。
【００７５】
一方、ボール１０７とボールハウス１０５の間で生じる摩擦を極力減らしたい場合は、実施の形態１と同様に、図６に示すように、ボールハウス１０５内に空間を設け、別のボール１２１を設けるような構造としてもよい。ボール１０７の動きに連動して、ボール１２１も回転することで、ボール１０７はボールハウス１０５内で回転しやすくなり、タッチパネル上でタッチ入力ペン１０１の動きが滑らかになり、ユーザーにとって書き心地が向上する。
【００７６】
図８は、本実施の形態のタッチ入力ペンを用いて、タッチパネル１３１へ入力している様子を示している。また、本実施の形態のタッチ入力ペンは、タッチパネル１３１に押し当てることで、ホルダー１２３とボールハウス１０５の間に設けられたバネ１２５が縮み、ボール１０７およびボールハウス１０５が筐体１０３の内側に押し込まれる。これにより、ユーザーは、電子機器への入力中に、鉛筆やボールペン、万年筆等の筆記具が紙に食い込む感覚と同じ感覚を得ることができる。
【００７７】
また、タッチ入力ペン１０１に用いられるボール１０７が非弾性材料からなる場合、ボール１０７がタッチパネル表面にキズをつける、またはタッチパネル表面の破損を引き起こす等の恐れがある。しかし、本実施の形態に示すタッチ入力ペン１０１にはホルダー１２３とボールハウス１０５の間にバネ１２５が設けられているため、タッチ入力ペン１０１によるタッチパネル表面への圧力を緩和し、タッチパネル表面のキズや破損を防ぐことができる。
【００７８】
以上により、本実施の形態のタッチ入力ペンを用いることで、ユーザーは、筆記具が紙に食い込むような感覚で、タッチパネルを用いて電子機器に点や線、文字、図形、絵を入力することができる。また、ボール１０７とタッチパネル１３１の間に摩擦が生じ、タッチパネル１３１上でボール１０７が滑ることを防ぐ。よってユーザーは安定して電子機器への入力が行える。また、タッチ入力ペン１０１をタッチパネル１３１上で移動し、点や線、文字、図形、絵の入力を行う際は、ボール１０７とボールハウス１０５の間の摩擦が制御され、タッチパネル１３１とタッチ入力ペン１０１の滑りが制御され、ユーザーにとって書き心地の向上が実現できる。
【００７９】
本実施の形態は、少なくともその一部を本明細書中に記載する他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することができる。
【００８０】
（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入力ペンを用いて入力を行う、電子機器、および電子機器に用いられるタッチパネルの例を示す。本実施の形態では、タッチパネルを搭載する電子機器の例として、表示装置を用いるが、これに限定されない。本実施の形態のタッチパネルは、表示装置以外の電子機器にも適用できる。
【００８１】
本実施の形態のタッチパネルとして、例えば、静電容量方式タッチパネル、抵抗膜方式タッチパネル、光学式タッチパネル、赤外線誘導方式タッチパネル、電磁誘導方式タッチパネル、超音波方式タッチパネルなどを用いることができる。
【００８２】
また、本実施の形態のタッチパネルは、表示装置の表示画面上に設けられる、所謂アウトセル方式とすればよい。また、表示装置の内部にタッチセンサーが組み込まれた、インセル型タッチパネル（またはインセル型タッチセンサー付表示装置）、または、オンセル型タッチパネル（またはオンセル型タッチセンサー付表示装置）を用いてもよい。
【００８３】
＜３−１．静電容量方式タッチパネルの例＞
図９（Ａ）乃至図９（Ｄ）に本実施の形態の一態様のタッチパネルを示す。図９（Ａ）および図９（Ｃ）は上面図を示し、図９（Ｂ）は図９（Ａ）のＡ−Ｂ断面を示し、図９（Ｄ）は図９（Ｃ）のＣ−Ｄ断面を示す。表示画面上に設けられるタッチパネル２０１には、基板２０２上に設けられた透明導電膜からなる第１の電極２０３と、透明導電膜からなる第２の電極２０５が互いに重ならないように設けられている。
【００８４】
透明導電膜として、例えば、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、亜鉛酸化物（ＺｎＯ）等の金属酸化物を用いることができる。
【００８５】
第１の電極２０３は、図中Ｘ方向に並んだ電極が互いに電気的に接続されており、第２の電極２０５は、図中Ｙ方向に並んだ電極が互いに電気的に接続され、マトリクス状に配置されている。このようなタッチパネルは静電容量方式タッチパネルと呼ばれている。
【００８６】
第１の電極２０３および第２の電極２０５上には、絶縁体として機能するカバー２０７が設けられている。カバー２０７にはガラスや、プラスチックなどの樹脂を用いることができる。
【００８７】
第１の電極２０３および第２の電極２０５は同一平面上に設けてもよい（図９（Ａ）、図９（Ｂ）参照）。この場合、隣り合う第１の電極の接続、あるいは隣り合う第２の電極を接続するための配線層２０９や配線層２１１を別途設けてもよい。
【００８８】
また、第１の電極２０３と第２の電極２０５を異なる層に設けてもよい（図９（Ｃ）、図９（Ｄ）参照）。この場合、第２の電極２０５に接続される配線層２１１の一部を第１の電極２０３と重なるように設けることができ、タッチパネル２０１の面積を小さくすることができ好ましい。
【００８９】
＜３−２．センサーの検知方法の例＞
静電容量方式を用いたタッチパネルにおいて、指やタッチ入力ペンによる入力部の検知方法として、自己容量方式と相互容量方式が挙げられる。
【００９０】
自己容量方式においては、入力部の第１の電極２０３または第２の電極２０５と、入力に用いる指やタッチ入力ペンとの間に容量を形成し、容量を読み取ることで検知を行う。容量を形成するためには、タッチ入力ペンの先端、すなわち本発明のタッチ入力ペン１０１のボール１０７に導電性を持たせればよい。例えば、ゴムや、プラスチック等の樹脂に導電性の粒子や繊維を混ぜることでボール１０７を形成すればよい。
【００９１】
導電性材料としては、例えば、銅、ニッケル、金、銀、鉄、アルミニウム、チタン、クロム、タンタル、タングステン、モリブデン等の金属、炭素、有機化合物等を用いることができる。
【００９２】
このように形成されたボール１０７は導電性を有し、本発明のタッチ入力ペンを用いて自己容量方式のタッチパネルを有する表示装置等の電子機器に入力を行うことができる。
【００９３】
一方、相互容量方式においては、第１の電極と第２の電極の一方をパルス電圧出力回路５０１に接続し、他方を電流検出回路５０２に接続し、隣り合う第１の電極と第２の電極間の容量の変化を読み取ることで検知を行う。相互容量方式においても、本発明のタッチ入力ペンに上記のように形成した導電性を有するボール１０７を適用することで、表示装置に入力を行うことができる。
【００９４】
図１０（Ａ）は、相互容量方式のタッチセンサー部の構成を示すブロック図である。図１０（Ａ）では、パルス電圧出力回路５０１、電流検出回路５０２を示している。なお図１０（Ａ）では、パルス電圧が与えられる電極２１３、電流の変化を検出する電極２１５をそれぞれ、Ｘ１乃至Ｘ５の５本、Ｙ１乃至Ｙ８の８本の配線として示している。また図１０（Ａ）は、各電極２１３、および各電極２１５の交点付近に設けられる、容量５０３を図示している。
【００９５】
パルス電圧出力回路５０１は、Ｘ１乃至Ｘ５の配線に順にパルス電圧を印加するための回路である。Ｘ１乃至Ｘ５の配線にパルス電圧が印加されることで、容量５０３を形成する電極２１３及び電極２１５の間は、電界が生じる。この電極間に生じる電界が遮蔽等により容量５０３での相互容量に変化を生じさせることを利用して、指やタッチ入力ペン等、被検知体の近接、又は接触を検知することができる。
【００９６】
電流検出回路５０２は、容量５０３での相互容量の変化による、Ｙ１乃至Ｙ８の配線での電流の変化を検出するための回路である。Ｙ１乃至Ｙ８の配線では、被検知体の近接、又は接触が無い場合は、検出される電流値に変化はないが、検出する被検知体の近接、又は接触により相互容量が減少し、電流値が減少する。電流検出回路５０２では、この電流値の変化を検出する。なお電流の検出は、積分回路等を用いて行えばよい。
【００９７】
次いで図１０（Ｂ）に、図１０（Ａ）で示す相互容量方式のタッチセンサー部における入出力波形のタイミングチャート図を示す。図１０（Ｂ）では、１フレーム期間で各行列での被検知体の検出を行うものとする。また図１０（Ｂ）では、被検知体を検出する場合と、被検知体を検出しない場合と、に分けて示している。なおＹ１乃至Ｙ８の配線については、検出される電流値を電圧値として波形を示している。
【００９８】
Ｘ１乃至Ｘ５の配線には、順にパルス電圧が与えられ、該パルス電圧に従ってＹ１乃至Ｙ８の配線での波形が変化する。被検知体の近接、又は接触がない場合には、Ｘ１乃至Ｘ５の配線の電圧の変化に応じてＹ１乃至Ｙ８の波形が変化する。一方、被検知体の近接、又は接触がある場合には、被検知体の近接、又は接触する箇所では、電流値が減少するため、電圧値の波形も変化する。
【００９９】
このように、相互容量の変化を検出することにより、被検知体の近接、又は接触を検知することができる。
【０１００】
ユーザーは、カバー２０７の上から、指やタッチ入力ペンを用いて表示装置に点や線、文字、図形、絵を入力することができる。本発明のタッチ入力ペンを用いることで、ユーザーは紙に筆記具を用いて書いているような書き心地で表示装置に入力することができる。
【０１０１】
なお、本実施の形態のタッチパネル２０１では、透明導電膜からなる第１の電極２０３と、透明導電膜からなる第２の電極２０５を互いに重ならないように設けることで容量を形成しているが、本実施の形態はこれに限らない。第１の電極２０３及び第２の電極２０５は、基板２０２上に設けられた導電膜を配線形状や網目（メッシュ）形状に加工し、形成してもよい。また、基板２０２上にナノワイヤと呼ばれる直径１ｎｍ以上１００ｎｍ以下の微細なワイヤを用いて、配線形状やメッシュ形状の電極を形成してもよい。
【０１０２】
＜３−３．抵抗膜方式タッチパネルの例＞
図１１（Ａ）、（Ｂ）は本実施の形態の異なる態様のタッチパネルを示す。図１１（Ａ）はタッチパネルの断面図、図１１（Ｂ）はタッチパネルの斜視図を示す。なお、図１１（Ｂ）は本実施の形態のタッチパネルの説明がしやすいように一部の部品をずらして図示している。
【０１０３】
ガラス、プラスチック等の樹脂、あるいはフィルム等の基体２１７上に、例えば、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、亜鉛酸化物（ＺｎＯ）等の金属酸化物からなる導電膜２１９が設けられている。基体２１７上の対向する辺に沿って一対の電極２２１が設けられる。ここでは、図中のＹ方向に対して平行に設けられる。基体２１７に対向するようにフィルム２２３が設けられる。フィルム２２３の基体側の面には、例えば、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、亜鉛酸化物（ＺｎＯ）等の金属酸化物からなる導電膜２２５が設けられ、かつ対向する辺に沿って一対の電極２２７が設けられている。ここでは、図中のＸ方向に対して平行に設けられる。すなわち、フィルム２２３に設けられた一対の電極２２７は、基体２１７に設けられた一対の電極２２１と直交するように設けられる。基体２１７とフィルム２２３の間には、基体２１７とフィルム２２３の間隔を保つためのスペーサー２２９が設けられている。このようなタッチパネルは抵抗膜方式タッチパネルと呼ばれている。
【０１０４】
指やタッチ入力ペンをフィルム側から押し当て、基体２１７に設けられた導電膜２１９と、フィルム２２３に設けられた導電膜２２５が接することで、タッチ入力部が検出される。
【０１０５】
フィルム２２３側に設けられた電極２２７の一方に電圧を印加すると、導電膜２２５の抵抗によりＹ方向に電位の勾配ができる。タッチ入力部の電位は基体２１７側の導電膜２１９と電極２２１を通じて検出され、分圧により、Ｙ方向のタッチ入力部の座標が検出できる。また、基体２１７側に設けられた電極２２１の一方に電圧を印加することで、基体２１７に設けられた導電膜２１９の抵抗により、Ｘ方向に電位の勾配ができる。タッチ入力部の電位は、フィルム２２３側の導電膜２２５と電極２２７を通じて検出され、Ｘ方向のタッチ入力部の座標が検出できる。
【０１０６】
ユーザーは、フィルム２２３の上から、指やタッチ入力ペンを用いて表示装置に点や線、文字、図形、絵を入力することができる。本発明のタッチ入力ペンを用いることで、ユーザーは紙に筆記具を用いて書いているような書き心地で表示装置に入力することができる。
【０１０７】
＜３−４．アウトセル型タッチパネルを有する表示装置の例＞
図１２および図１３は、表示パネル上に本実施の形態のタッチパネルを設けた、所謂アウトセル型タッチパネルを有する表示装置の断面模式図である。図１２にＥＬ表示装置を、図１３に液晶表示装置を用いた例を示すが、表示装置はこれらに限らない。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装置（電子ペーパーともいう）、シャッター方式のＭＥＭＳ表示装置、光干渉方式のＭＥＭＳ表示装置等を用いることができる。
【０１０８】
また、液晶表示装置の場合、透過型液晶表示装置、半透過型液晶表示装置、反射型液晶表示装置、直視型液晶表示装置等を用いることができる。
【０１０９】
また、ＥＬ表示装置の場合、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し、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してもよい。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する場合、光の射出方向にカラーフィルターを設けることでカラー表示を行ってもよい。
【０１１０】
また、本実施の形態のタッチパネルを設ける電子機器は、表示装置に限らない。表示装置を有さない電子機器に本実施の形態のタッチパネルを設けてもよいし、表示装置の表示部以外に本実施の形態のタッチパネルを設けてもよい。
【０１１１】
まず、図１２のＥＬ表示装置と、図１３の液晶表示装置の共通部分について最初に説明し、次にこれらの異なる部分について以下説明する。
【０１１２】
＜３−５．表示装置の共通部分に関する説明＞
図１２及び図１３に示す表示装置７００は、引き回し配線部７１１と、画素部７０２と、ソースドライバ回路部７０４と、ＦＰＣ端子部７０８と、を有する。また、引き回し配線部７１１は、信号線７１０を有する。また、画素部７０２は、トランジスタ７５０及び容量素子７９０を有する。また、ソースドライバ回路部７０４は、トランジスタ７５２を有する。
【０１１３】
容量素子７９０は、トランジスタ７５０が有する第１のゲート電極と機能する導電膜と同一の導電膜を加工する工程を経て形成される下部電極と、トランジスタ７５０が有するソース電極及びドレイン電極として機能する導電膜と同一の導電膜を加工する工程を経て形成される上部電極と、を有する。また、下部電極と上部電極との間には、トランジスタ７５０が有する第１のゲート絶縁膜として機能する絶縁膜と同一の絶縁膜を形成する工程を経て形成される絶縁膜が設けられる。すなわち、容量素子７９０は、一対の電極間に誘電体膜として機能する絶縁膜が挟持された積層型の構造である。
【０１１４】
また、図１２及び図１３において、トランジスタ７５０、トランジスタ７５２、及び容量素子７９０上に平坦化絶縁膜７７０が設けられている。
【０１１５】
平坦化絶縁膜７７０としては、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、ポリイミドアミド樹脂、ベンゾシクロブテン樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂等の耐熱性を有する有機材料を用いることができる。なお、これらの材料で形成される絶縁膜を複数積層させることで、平坦化絶縁膜７７０を形成してもよい。また、平坦化絶縁膜７７０を設けない構成としてもよい。
【０１１６】
また、図１２及び図１３においては、画素部７０２が有するトランジスタ７５０と、ソースドライバ回路部７０４が有するトランジスタ７５２と、を同じ構造のトランジスタを用いる構成について例示したが、これに限定されない。例えば、画素部７０２と、ソースドライバ回路部７０４とは、異なるトランジスタを用いてもよい。具体的には、画素部７０２にスタガ型のトランジスタを用い、ソースドライバ回路部７０４に逆スタガ型のトランジスタを用いる構成、あるいは画素部７０２に逆スタガ型のトランジスタを用い、ソースドライバ回路部７０４にスタガ型のトランジスタを用いる構成などが挙げられる。なお、上記のソースドライバ回路部７０４を、ゲートドライバ回路部と読み替えてもよい。
【０１１７】
また、信号線７１０は、トランジスタ７５０、７５２のソース電極及びドレイン電極として機能する導電膜と同じ工程を経て形成される。信号線７１０として、例えば、銅元素を含む材料を用いた場合、配線抵抗に起因する信号遅延等が少なく、大画面での表示が可能となる。
【０１１８】
また、ＦＰＣ端子部７０８は、接続電極７６０、異方性導電膜７８０、及びＦＰＣ７１６を有する。なお、接続電極７６０は、トランジスタ７５０、７５２のソース電極及びドレイン電極として機能する導電膜と同じ工程を経て形成される。また、接続電極７６０は、ＦＰＣ７１６が有する端子と異方性導電膜７８０を介して、電気的に接続される。
【０１１９】
また、第１の基板７０１及び第２の基板７０５としては、例えばガラス基板を用いることができる。また、第１の基板７０１及び第２の基板７０５として、可撓性を有する基板を用いてもよい。該可撓性を有する基板としては、例えばプラスチック基板等が挙げられる。
【０１２０】
また、第１の基板７０１と第２の基板７０５は、シール材７１２により張り合わされている。また、第１の基板７０１と第２の基板７０５の間には、構造体７７８が設けられる。構造体７７８は、絶縁膜を選択的にエッチングすることで得られる柱状のスペーサーであり、第１の基板７０１と第２の基板７０５の間の距離（セルギャップ）を制御するために設けられる。なお、構造体７７８として、球状のスペーサーを用いていてもよい。
【０１２１】
また、第２の基板７０５側には、ブラックマトリクスとして機能する遮光層７３８と、カラーフィルターとして機能する着色層７３６が設けられる。遮光層７３８を覆うように絶縁膜７９２を設けてもよい。さらに、遮光層７３８と、着色層７３６の間に、平坦化膜として絶縁膜７９７を設けてもよい。また、遮光層７３８及び着色層７３６を覆う絶縁膜７３４が設けられる。
【０１２２】
また、第２の基板７０５上には、本実施の形態に記載したタッチパネル７９９が設けられる。本実施の形態に記載した表示装置に適用可能なタッチパネルは、静電容量方式タッチパネルおよび抵抗膜方式タッチパネルに限定されない。先にも述べたとおり、本実施の形態に記載した表示装置に適用可能なタッチパネル７９９として、例えば、光学式タッチパネル、赤外線誘導方式タッチパネル、電磁誘導方式タッチパネル、超音波方式タッチパネルなどを用いることができる。
【０１２３】
＜３−６．発光素子を用いる表示装置＞
図１２に示す表示装置７００は、発光素子７８２を有する、所謂ＥＬ表示装置である。発光素子７８２は、導電膜７７２、ＥＬ層７８６、及び導電膜７８８を有する。図１２に示す表示装置７００は、発光素子７８２が有するＥＬ層７８６が発光することによって、画像を表示することができる。なお、ＥＬ層７８６は、有機化合物、または量子ドットなどの無機化合物を有する。
【０１２４】
有機化合物に用いることのできる材料としては、蛍光性材料または燐光性材料などが挙げられる。また、量子ドットに用いることのできる材料としては、コロイド状量子ドット材料、合金型量子ドット材料、コア・シェル型量子ドット材料、コア型量子ドット材料、などが挙げられる。また、１２族と１６族、１３族と１５族、または１４族と１６族の元素グループを含む材料を用いてもよい。または、カドミウム（Ｃｄ）、セレン（Ｓｅ）、亜鉛（Ｚｎ）、硫黄（Ｓ）、リン（Ｐ）、インジウム（Ｉｎ）、テルル（Ｔｅ）、鉛（Ｐｂ）、ガリウム（Ｇａ）、ヒ素（Ａｓ）、アルミニウム（Ａｌ）、等の元素を有する量子ドット材料を用いてもよい。
【０１２５】
また、図１２に示す表示装置７００には、平坦化絶縁膜７７０及び導電膜７７２上に絶縁膜７３０が設けられる。絶縁膜７３０は、導電膜７７２の一部を覆う。なお、発光素子７８２はトップエミッション構造である。したがって、導電膜７８８は透光性を有し、ＥＬ層７８６が発する光を透過する。なお、本実施の形態においては、トップエミッション構造について、例示するが、これに限定されない。例えば、導電膜７７２側に光を射出するボトムエミッション構造や、導電膜７７２及び導電膜７８８の双方に光を射出するデュアルエミッション構造にも適用することができる。この場合、タッチパネル７９９は第１の基板７０１の下側に設ければよい。
【０１２６】
また、発光素子７８２と重なる位置に、着色層７３６が設けられ、絶縁膜７３０と重なる位置、引き回し配線部７１１、及びソースドライバ回路部７０４に遮光層７３８が設けられている。また、着色層７３６及び遮光層７３８は、絶縁膜７３４で覆われている。また、発光素子７８２と絶縁膜７３４の間は封止膜７３２で充填されている。なお、図１２に示す表示装置７００においては、着色層７３６を設ける構成について例示したが、これに限定されない。例えば、ＥＬ層７８６を塗り分けにより形成する場合においては、着色層７３６を設けない構成としてもよい。
【０１２７】
＜３−７．液晶素子を用いる表示装置の構成例＞
図１３に示す表示装置７００は、液晶素子７７５を有する。液晶素子７７５は、導電膜７７２、絶縁膜７７３、導電膜７７４、及び液晶層７７６を有する。導電膜７７４は、共通電極（コモン電極ともいう）としての機能を有し、絶縁膜７７３を介して、導電膜７７２と導電膜７７４との間に生じる電界によって、液晶層７７６の配向状態を制御することができる。図１３に示す表示装置７００は、導電膜７７２と導電膜７７４に印加される電圧によって、液晶層７７６の配向状態が変わることによって光の透過、非透過が制御され画像を表示することができる。
【０１２８】
また、導電膜７７２は、トランジスタ７５０が有するソース電極及びドレイン電極として機能する導電膜と電気的に接続される。導電膜７７２は、平坦化絶縁膜７７０上に形成され画素電極、すなわち表示素子の一方の電極として機能する。
【０１２９】
導電膜７７２としては、可視光において透光性のある導電膜、または可視光において反射性のある導電膜を用いることができる。可視光において透光性のある導電膜としては、例えば、インジウム（Ｉｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、錫（Ｓｎ）の中から選ばれた一種を含む材料を用いるとよい。可視光において反射性のある導電膜としては、例えば、アルミニウム、または銀を含む材料を用いるとよい。本実施の形態においては、導電膜７７２として、可視光において、反射性のある導電膜を用いる。
【０１３０】
なお、図１３においては、導電膜７７２をトランジスタ７５０のドレイン電極として機能する導電膜に接続する構成について例示したが、これに限定されない。例えば、接続電極として機能する導電膜を間に挟んでトランジスタ７５０のドレイン電極として機能する導電膜と電気的に接続させる構成としてもよい。
【０１３１】
また、図１３において図示しないが、液晶層７７６と接する位置に、配向膜を設ける構成としてもよい。また、図１３において図示しないが、偏光部材、位相差部材、反射防止部材などの光学部材（光学基板）などは適宜設けてもよい。例えば、偏光基板及び位相差基板による円偏光を用いてもよい。また、光源としてバックライト、サイドライトなどを用いてもよい。
【０１３２】
表示素子として液晶素子を用いる場合、サーモトロピック液晶、低分子液晶、高分子液晶、高分子分散型液晶、強誘電性液晶、反強誘電性液晶等を用いることができる。これらの液晶材料は、条件により、コレステリック相、スメクチック相、キュービック相、カイラルネマチック相、等方相等を示す。
【０１３３】
また、横電界方式を採用する場合、配向膜を用いないブルー相を示す液晶を用いてもよい。ブルー相は液晶相の一つであり、コレステリック液晶を昇温していくと、コレステリック相から等方相へ転移する直前に発現する相である。ブルー相は狭い温度範囲でしか発現しないため、温度範囲を改善するために数重量％以上のカイラル剤を混合させた液晶組成物を液晶層に用いる。ブルー相を示す液晶とカイラル剤とを含む液晶組成物は、応答速度が短く、光学的等方性であるため配向処理が不要である。また配向膜を設けなくてもよいのでラビング処理も不要となるため、ラビング処理によって引き起こされる静電破壊を防止することができ、作製工程中の液晶表示装置の不良や破損を軽減することができる。また、ブルー相を示す液晶材料は、視野角依存性が小さい。
【０１３４】
また、表示素子として液晶素子を用いる場合、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ  Ｎｅｍａｔｉｃ）モード、ＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ−Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モード、ＦＦＳ（Ｆｒｉｎｇｅ  Ｆｉｅｌｄ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モード、ＡＳＭ（Ａｘｉａｌｌｙ  Ｓｙｍｍｅｔｒｉｃ  ａｌｉｇｎｅｄ  Ｍｉｃｒｏ−ｃｅｌｌ）モード、ＯＣＢ（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ  Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）モード、ＦＬＣ（Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ）モード、ＡＦＬＣ（ＡｎｔｉＦｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ）モードなどを用いることができる。
【０１３５】
また、ノーマリーブラック型の液晶表示装置、例えば垂直配向（ＶＡ）モードを採用した透過型の液晶表示装置としてもよい。垂直配向モードとしては、いくつか挙げられるが、例えば、ＭＶＡ（Ｍｕｌｔｉ−Ｄｏｍａｉｎ  Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モード、ＰＶＡ（Ｐａｔｔｅｒｎｅｄ  Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モード、ＡＳＶモードなどを用いることができる。
【０１３６】
上記の通り説明した表示装置に設けられたタッチパネルに対して、本発明のタッチ入力ペンを用いることができる。タッチ入力ペンに設けられたボール１０７は、タッチパネル表面あるいは表示装置表面を滑ることなく、タッチ入力ペンの移動に合わせて転がる。タッチパネル表面あるいは表示装置表面上でタッチ入力ペンを移動させることで、タッチ入力ペンに設けられたボール１０７が転がりながら、表示装置に入力を行うことができる。また、本発明のタッチ入力ペンを用いることで、ユーザーは紙に筆記具を用いて書いているような書き心地で表示装置に入力することができる。また、本発明のタッチ入力ペンを用いることで、タッチパネル表面あるいは表示装置表面に傷をつけたり、破損することなく、表示装置に入力することができる。
【０１３７】
＜３−８．各構成要素について＞
以下では、上記に示す各構成要素について説明する。
【０１３８】
〔基板〕
表示パネルが有する基板には、平坦面を有する材料を用いることができる。表示素子からの光を取り出す側の基板には、該光を透過する材料を用いる。例えば、ガラス、石英、セラミック、サファイヤ、有機樹脂などの材料を用いることができる。
【０１３９】
厚さの薄い基板を用いることで、表示パネルの軽量化、薄型化を図ることができる。さらに、可撓性を有する程度の厚さの基板を用いることで、可撓性を有する表示パネルを実現できる。
【０１４０】
また、発光を取り出さない側の基板は、透光性を有していなくてもよいため、上記に挙げた基板の他に、金属基板等を用いることもできる。金属基板は熱伝導性が高く、基板全体に熱を容易に伝導できるため、表示パネルの局所的な温度上昇を抑制することができ、好ましい。可撓性や曲げ性を得るためには、金属基板の厚さは、１０μｍ以上２００μｍ以下が好ましく、２０μｍ以上５０μｍ以下であることがより好ましい。
【０１４１】
金属基板を構成する材料としては、特に限定はないが、例えば、アルミニウム、銅、ニッケル等の金属、もしくはアルミニウム合金またはステンレス等の合金などを好適に用いることができる。
【０１４２】
また、金属基板の表面を酸化する、または表面に絶縁膜を形成するなどにより、絶縁処理が施された基板を用いてもよい。例えば、スピンコート法やディップ法などの塗布法、電着法、蒸着法、またはスパッタリング法などを用いて絶縁膜を形成してもよいし、酸素雰囲気で放置するまたは加熱するほか、陽極酸化法などによって、基板の表面に酸化膜を形成してもよい。
【０１４３】
可撓性を有し、可視光に対する透過性を有する材料としては、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）等のポリエステル樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）樹脂、ポリアミド樹脂、シクロオレフィン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）樹脂等が挙げられる。特に、熱膨張係数の低い材料を用いることが好ましく、例えば、熱膨張係数が３０×１０−６／Ｋ以下であるポリアミドイミド樹脂、ポリイミド樹脂、ＰＥＴ等を好適に用いることができる。また、ガラス繊維に有機樹脂を含浸した基板や、無機フィラーを有機樹脂に混ぜて熱膨張係数を下げた基板を使用することもできる。このような材料を用いた基板は、重量が軽いため、該基板を用いた表示パネルも軽量にすることができる。
【０１４４】
上記材料中に繊維体が含まれている場合、繊維体は有機化合物または無機化合物の高強度繊維を用いる。高強度繊維とは、具体的には引張弾性率またはヤング率の高い繊維のことを言い、代表例としては、ポリビニルアルコール系繊維、ポリエステル系繊維、ポリアミド系繊維、ポリエチレン系繊維、アラミド系繊維、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維、ガラス繊維、または炭素繊維が挙げられる。ガラス繊維としては、Ｅガラス、Ｓガラス、Ｄガラス、Ｑガラス等を用いたガラス繊維が挙げられる。これらは、織布または不織布の状態で用い、この繊維体に樹脂を含浸させ樹脂を硬化させた構造物を、可撓性を有する基板として用いてもよい。可撓性を有する基板として、繊維体と樹脂からなる構造物を用いると、曲げや局所的押圧による破損に対する信頼性が向上するため、好ましい。
【０１４５】
または、可撓性を有する程度に薄いガラス、金属などを基板に用いることもできる。または、ガラスと樹脂材料とが接着層により貼り合わされた複合材料を用いてもよい。
【０１４６】
可撓性を有する基板に、表示パネルの表面を傷などから保護するハードコート層（例えば、窒化シリコン、酸化アルミニウムなど）や、押圧を分散可能な材質の層（例えば、アラミド樹脂など）等が積層されていてもよい。また、水分等による表示素子の寿命の低下等を抑制するために、可撓性を有する基板に透水性の低い絶縁膜が積層されていてもよい。例えば、窒化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム等の無機絶縁材料を用いることができる。
【０１４７】
基板は、複数の層を積層して用いることもできる。特に、ガラス層を有する構成とすると、水や酸素に対するバリア性を向上させ、信頼性の高い表示パネルとすることができる。
【０１４８】
〔トランジスタ〕
トランジスタは、ゲート電極として機能する導電層と、半導体層と、ソース電極として機能する導電層と、ドレイン電極として機能する導電層と、ゲート絶縁層として機能する絶縁層と、を有する。上記では、ボトムゲート構造のトランジスタを適用した場合を示している。
【０１４９】
なお、本発明の一態様の表示装置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、プレーナ型のトランジスタとしてもよいし、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、トップゲート型またはボトムゲート型のいずれのトランジスタ構造としてもよい。または、チャネルの上下にゲート電極が設けられていてもよい。
【０１５０】
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、または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。
【０１５１】
また、トランジスタに用いる半導体材料としては、エネルギーギャップが２ｅＶ以上、好ましくは２．５ｅＶ以上、より好ましくは３ｅＶ以上である金属酸化物を用いることができる。代表的には、インジウムを含む酸化物半導体などであり、例えば、後述するＣＡＣ−ＯＳなどを用いることができる。
【０１５２】
シリコンよりもバンドギャップが広く、且つキャリア密度の小さい酸化物半導体を用いたトランジスタは、その低いオフ電流により、トランジスタと直列に接続された容量素子に蓄積した電荷を長期間に亘って保持することが可能である。
【０１５３】
半導体層は、例えばインジウム、亜鉛およびＭ（アルミニウム、チタン、ガリウム、ゲルマニウム、イットリウム、ジルコニウム、ランタン、セリウム、スズ、ネオジムまたはハフニウム等の金属）を含むＩｎ−Ｍ−Ｚｎ系酸化物で表記される膜とすることができる。
【０１５４】
半導体層を構成する酸化物半導体がＩｎ−Ｍ−Ｚｎ系酸化物の場合、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＝３：１：２、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝４：２：３、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝４：２：４．１、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝５：１：６、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝５：１：７、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝５：１：８等が好ましい。なお、成膜される半導体層の金属元素の原子数比はそれぞれ、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。
【０１５５】
本実施の形態で例示したボトムゲート構造のトランジスタは、作製工程を削減できるため好ましい。またこのとき酸化物半導体を用いることで、多結晶シリコンよりも低温で形成でき、半導体層よりも下層の配線や電極の材料、基板の材料として、耐熱性の低い材料を用いることが可能なため、材料の選択の幅を広げることができる。例えば、極めて大面積のガラス基板などを好適に用いることができる。
【０１５６】
半導体層としては、キャリア密度の低い酸化物半導体膜を用いる。例えば、半導体層は、キャリア密度が１×１０１７／ｃｍ３以下、好ましくは１×１０１５／ｃｍ３以下、さらに好ましくは１×１０１３／ｃｍ３以下、より好ましくは１×１０１１／ｃｍ３以下、さらに好ましくは１×１０１０／ｃｍ３未満であり、１×１０−９／ｃｍ３以上の酸化物半導体を用いることができる。そのような酸化物半導体を、高純度真性または実質的に高純度真性な酸化物半導体と呼ぶ。これにより不純物濃度が低く、欠陥準位密度が低いため、安定な特性を有する酸化物半導体であるといえる。
【０１５７】
なお、これらに限られず、必要とするトランジスタの半導体特性および電気特性（電界効果移動度、しきい値電圧等）に応じて適切な組成のものを用いればよい。また、必要とするトランジスタの半導体特性を得るために、半導体層のキャリア密度や不純物濃度、欠陥密度、金属元素と酸素の原子数比、原子間距離、密度等を適切なものとすることが好ましい。
【０１５８】
半導体層を構成する酸化物半導体において、第１４族元素の一つであるシリコンや炭素が含まれると、半導体層において酸素欠損が増加し、ｎ型化してしまう。このため、半導体層におけるシリコンや炭素の濃度（二次イオン質量分析法により得られる濃度）を、２×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、好ましくは２×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下とする。
【０１５９】
また、アルカリ金属およびアルカリ土類金属は、酸化物半導体と結合するとキャリアを生成する場合があり、トランジスタのオフ電流が増大してしまうことがある。このため半導体層における二次イオン質量分析法により得られるアルカリ金属またはアルカリ土類金属の濃度を、１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、好ましくは２×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下にする。
【０１６０】
また、半導体層を構成する酸化物半導体に窒素が含まれていると、キャリアである電子が生じ、キャリア密度が増加し、ｎ型化しやすい。この結果、窒素が含まれている酸化物半導体を用いたトランジスタはノーマリーオン特性となりやすい。このため半導体層における二次イオン質量分析法により得られる窒素濃度は、５×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下にすることが好ましい。
【０１６１】
また、半導体層は、例えば非単結晶構造でもよい。非単結晶構造は、例えば、ｃ軸に配向した結晶を有するＣＡＡＣ−ＯＳ（Ｃ−Ａｘｉｓ  Ａｌｉｇｎｅｄ  Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ、または、Ｃ−Ａｘｉｓ  Ａｌｉｇｎｅｄ  ａｎｄ  Ａ−Ｂ−ｐｌａｎｅ  Ａｎｃｈｏｒｅｄ  Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）、多結晶構造、微結晶構造、また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。
【０１６２】
非晶質構造の酸化物半導体膜は、例えば、原子配列が無秩序であり、結晶成分を有さない。または、非晶質構造の酸化物膜は、例えば、完全な非晶質構造であり、結晶部を有さない。
【０１６３】
なお、半導体層が、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うち、二種以上を有する混合膜であってもよい。混合膜は、例えば上述した領域のうち、いずれか二種以上の領域を含む単層構造、または積層構造を有する場合がある。
【０１６４】
＜ＣＡＣ−ＯＳの構成＞
以下では、本発明の一態様で開示されるトランジスタに用いることができるＣＡＣ（Ｃｌｏｕｄ−Ａｌｉｇｎｅｄ  Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）−ＯＳの構成について説明する。
【０１６５】
ＣＡＣ−ＯＳとは、例えば、酸化物半導体を構成する元素が、０．５ｎｍ以上１０ｎｍ以下、好ましくは、１ｎｍ以上２ｎｍ以下、またはその近傍のサイズで偏在した材料の一構成である。なお、以下では、酸化物半導体において、一つあるいはそれ以上の金属元素が偏在し、該金属元素を有する領域が、０．５ｎｍ以上１０ｎｍ以下、好ましくは、１ｎｍ以上２ｎｍ以下、またはその近傍のサイズで混合した状態をモザイク状、またはパッチ状ともいう。
【０１６６】
なお、酸化物半導体は、少なくともインジウムを含むことが好ましい。特にインジウムおよび亜鉛を含むことが好ましい。また、それらに加えて、アルミニウム、ガリウム、イットリウム、銅、バナジウム、ベリリウム、ホウ素、シリコン、チタン、鉄、ニッケル、ゲルマニウム、ジルコニウム、モリブデン、ランタン、セリウム、ネオジム、ハフニウム、タンタル、タングステン、またはマグネシウムなどから選ばれた一種、または複数種が含まれていてもよい。
【０１６７】
例えば、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物におけるＣＡＣ−ＯＳ（ＣＡＣ−ＯＳの中でもＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物を、特にＣＡＣ−ＩＧＺＯと呼称してもよい。）とは、インジウム酸化物（以下、ＩｎＯＸ１（Ｘ１は０よりも大きい実数）とする。）、またはインジウム亜鉛酸化物（以下、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２（Ｘ２、Ｙ２、およびＺ２は０よりも大きい実数）とする。）と、ガリウム酸化物（以下、ＧａＯＸ３（Ｘ３は０よりも大きい実数）とする。）、またはガリウム亜鉛酸化物（以下、ＧａＸ４ＺｎＹ４ＯＺ４（Ｘ４、Ｙ４、およびＺ４は０よりも大きい実数）とする。）などと、に材料が分離することでモザイク状となり、モザイク状のＩｎＯＸ１、またはＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２が、膜中に均一に分布した構成（以下、クラウド状ともいう。）である。
【０１６８】
つまり、ＣＡＣ−ＯＳは、ＧａＯＸ３が主成分である領域と、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、またはＩｎＯＸ１が主成分である領域とが、混合している構成を有する複合酸化物半導体である。なお、本明細書において、例えば、第１の領域の元素Ｍに対するＩｎの原子数比が、第２の領域の元素Ｍに対するＩｎの原子数比よりも大きいことを、第１の領域は、第２の領域と比較して、Ｉｎの濃度が高いとする。
【０１６９】
なお、ＩＧＺＯは通称であり、Ｉｎ、Ｇａ、Ｚｎ、およびＯによる１つの化合物をいう場合がある。代表例として、ＩｎＧａＯ３（ＺｎＯ）ｍ１（ｍ１は自然数）、またはＩｎ（１＋ｘ０）Ｇａ（１−ｘ０）Ｏ３（ＺｎＯ）ｍ０（−１≦ｘ０≦１、ｍ０は任意数）で表される結晶性の化合物が挙げられる。
【０１７０】
上記結晶性の化合物は、単結晶構造、多結晶構造、またはＣＡＡＣ構造を有する。なお、ＣＡＡＣ構造とは、複数のＩＧＺＯのナノ結晶がｃ軸配向を有し、かつａ−ｂ面においては配向せずに連結した結晶構造である。
【０１７１】
一方、ＣＡＣ−ＯＳは、酸化物半導体の材料構成に関する。ＣＡＣ−ＯＳとは、Ｉｎ、Ｇａ、Ｚｎ、およびＯを含む材料構成において、一部にＧａを主成分とするナノ粒子状に観察される領域と、一部にＩｎを主成分とするナノ粒子状に観察される領域とが、それぞれモザイク状にランダムに分散している構成をいう。従って、ＣＡＣ−ＯＳにおいて、結晶構造は副次的な要素である。
【０１７２】
なお、ＣＡＣ−ＯＳは、組成の異なる二種類以上の膜の積層構造は含まないものとする。例えば、Ｉｎを主成分とする膜と、Ｇａを主成分とする膜との２層からなる構造は、含まない。
【０１７３】
なお、ＧａＯＸ３が主成分である領域と、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、またはＩｎＯＸ１が主成分である領域とは、明確な境界が観察できない場合がある。
【０１７４】
なお、ガリウムの代わりに、アルミニウム、イットリウム、銅、バナジウム、ベリリウム、ホウ素、シリコン、チタン、鉄、ニッケル、ゲルマニウム、ジルコニウム、モリブデン、ランタン、セリウム、ネオジム、ハフニウム、タンタル、タングステン、またはマグネシウムなどから選ばれた一種、または複数種が含まれている場合、ＣＡＣ−ＯＳは、一部に該金属元素を主成分とするナノ粒子状に観察される領域と、一部にＩｎを主成分とするナノ粒子状に観察される領域とが、それぞれモザイク状にランダムに分散している構成をいう。
【０１７５】
ＣＡＣ−ＯＳは、例えば基板を意図的に加熱しない条件で、スパッタリング法により形成することができる。また、ＣＡＣ−ＯＳをスパッタリング法で形成する場合、成膜ガスとして、不活性ガス（代表的にはアルゴン）、酸素ガス、および窒素ガスの中から選ばれたいずれか一つまたは複数を用いればよい。また、成膜時の成膜ガスの総流量に対する酸素ガスの流量比は低いほど好ましく、例えば酸素ガスの流量比を０％以上３０％未満、好ましくは０％以上１０％以下とすることが好ましい。
【０１７６】
ＣＡＣ−ＯＳは、Ｘ線回折（ＸＲＤ：Ｘ−ｒａｙ  ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）測定法のひとつであるＯｕｔ−ｏｆ−ｐｌａｎｅ法によるθ／２θスキャンを用いて測定したときに、明確なピークが観察されないという特徴を有する。すなわち、Ｘ線回折から、測定領域のａ−ｂ面方向、およびｃ軸方向の配向は見られないことが分かる。
【０１７７】
また、ＣＡＣ−ＯＳは、プローブ径が１ｎｍの電子線（ナノビーム電子線ともいう。）を照射することで得られる電子線回折パターンにおいて、リング状に輝度の高い領域と、該リング領域に複数の輝点が観測される。従って、電子線回折パターンから、ＣＡＣ−ＯＳの結晶構造が、平面方向、および断面方向において、配向性を有さないｎｃ（ｎａｎｏ−ｃｒｙｓｔａｌ）構造を有することがわかる。
【０１７８】
また、例えば、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物におけるＣＡＣ−ＯＳでは、エネルギー分散型Ｘ線分光法（ＥＤＸ：Ｅｎｅｒｇｙ  Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ  Ｘ−ｒａｙ  ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）を用いて取得したＥＤＸマッピングにより、ＧａＯＸ３が主成分である領域と、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、またはＩｎＯＸ１が主成分である領域とが、偏在し、混合している構造を有することが確認できる。
【０１７９】
ＣＡＣ−ＯＳは、金属元素が均一に分布したＩＧＺＯ化合物とは異なる構造であり、ＩＧＺＯ化合物と異なる性質を有する。つまり、ＣＡＣ−ＯＳは、ＧａＯＸ３などが主成分である領域と、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、またはＩｎＯＸ１が主成分である領域と、に互いに相分離し、各元素を主成分とする領域がモザイク状である構造を有する。
【０１８０】
ここで、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、またはＩｎＯＸ１が主成分である領域は、ＧａＯＸ３などが主成分である領域と比較して、導電性が高い領域である。つまり、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、またはＩｎＯＸ１が主成分である領域を、キャリアが流れることにより、酸化物半導体としての導電性が発現する。従って、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、またはＩｎＯＸ１が主成分である領域が、酸化物半導体中にクラウド状に分布することで、高い電界効果移動度（μ）が実現できる。
【０１８１】
一方、ＧａＯＸ３などが主成分である領域は、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、またはＩｎＯＸ１が主成分である領域と比較して、絶縁性が高い領域である。つまり、ＧａＯＸ３などが主成分である領域が、酸化物半導体中に分布することで、リーク電流を抑制し、良好なスイッチング動作を実現できる。
【０１８２】
したがって、ＣＡＣ−ＯＳを半導体素子に用いた場合、ＧａＯＸ３などに起因する絶縁性と、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、またはＩｎＯＸ１に起因する導電性とが、相補的に作用することにより、高いオン電流（Ｉｏｎ）、および高い電界効果移動度（μ）を実現することができる。
【０１８３】
また、ＣＡＣ−ＯＳを用いた半導体素子は、信頼性が高い。従って、ＣＡＣ−ＯＳは、ディスプレイをはじめとするさまざまな半導体装置に最適である。
【０１８４】
または、トランジスタのチャネルが形成される半導体にシリコンを用いてもよい。シリコンとしてアモルファスシリコンを用いてもよいが、特に結晶性を有するシリコンを用いることが好ましい。例えば、微結晶シリコン、多結晶シリコン、単結晶シリコンなどを用いることが好ましい。特に、多結晶シリコンは、単結晶シリコンに比べて低温で形成でき、且つアモルファスシリコンに比べて高い電界効果移動度と高い信頼性を備える。
【０１８５】
本実施の形態で例示したボトムゲート構造のトランジスタは、作製工程を削減できるため好ましい。またこのときアモルファスシリコンを用いることで、多結晶シリコンよりも低温で形成できるため、半導体層よりも下層の配線や電極の材料、基板の材料として、耐熱性の低い材料を用いることが可能なため、材料の選択の幅を広げることができる。例えば、極めて大面積のガラス基板などを好適に用いることができる。一方、トップゲート型のトランジスタは、自己整合的に不純物領域を形成しやすいため、特性のばらつきなどを低減することができるため好ましい。このとき特に、多結晶シリコンや単結晶シリコンなどを用いる場合に適している。
【０１８６】
〔導電層〕
トランジスタのゲート、ソースおよびドレインのほか、表示装置を構成する各種配線および電極などの導電層に用いることのできる材料としては、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、またはタングステンなどの金属、またはこれを主成分とする合金などが挙げられる。またこれらの材料を含む膜を単層で、または積層構造として用いることができる。例えば、シリコンを含むアルミニウム膜の単層構造、チタン膜上にアルミニウム膜を積層する二層構造、タングステン膜上にアルミニウム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、チタン膜上に銅膜を積層する二層構造、タングステン膜上に銅膜を積層する二層構造、チタン膜または窒化チタン膜と、その上に重ねてアルミニウム膜または銅膜を積層し、さらにその上にチタン膜または窒化チタン膜を形成する三層構造、モリブデン膜または窒化モリブデン膜と、その上に重ねてアルミニウム膜または銅膜を積層し、さらにその上にモリブデン膜また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、酸化錫または酸化亜鉛等の酸化物を用いてもよい。また、マンガンを含む銅を用いると、エッチングによる形状の制御性が高まるため好ましい。
【０１８７】
また、透光性を有する導電性材料としては、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またはグラフェンを用いることができる。または、金、銀、白金、マグネシウム、ニッケル、タングステン、クロム、モリブデン、鉄、コバルト、銅、パラジウム、またはチタンなどの金属材料や、該金属材料を含む合金材料を用いることができる。または、該金属材料の窒化物（例えば、窒化チタン）などを用いてもよい。なお、金属材料、合金材料（またはそれらの窒化物）を用いる場合には、透光性を有する程度に薄くすればよい。また、上記材料の積層膜を導電層として用いることができる。例えば、銀とマグネシウムの合金とインジウムスズ酸化物の積層膜などを用いると、導電性を高めることができるため好ましい。これらは、表示装置を構成する各種配線および電極などの導電層や、表示素子が有する導電層（画素電極や共通電極として機能する導電層）にも用いることができる。
【０１８８】
〔絶縁層〕
各絶縁層に用いることのできる絶縁材料としては、例えば、アクリル、エポキシなどの樹脂、シリコーンなどのシロキサン結合を有する樹脂の他、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン、窒化シリコン、酸化アルミニウムなどの無機絶縁材料を用いることもできる。
【０１８９】
また、発光素子は、一対の透水性の低い絶縁膜の間に設けられていることが好ましい。これにより、発光素子に水等の不純物が侵入することを抑制でき、装置の信頼性の低下を抑制できる。
【０１９０】
透水性の低い絶縁膜としては、窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜等の窒素と珪素を含む膜や、窒化アルミニウム膜等の窒素とアルミニウムを含む膜等が挙げられる。また、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てもよい。
【０１９１】
例えば、透水性の低い絶縁膜の水蒸気透過量は、１×１０−５［ｇ／（ｍ２・ｄａｙ）］以下、好ましくは１×１０−６［ｇ／（ｍ２・ｄａｙ）］以下、より好ましくは１×１０−７［ｇ／（ｍ２・ｄａｙ）］以下、さらに好ましくは１×１０−８［ｇ／（ｍ２・ｄａｙ）］以下とする。
【０１９２】
〔液晶素子〕
液晶素子としては、例えば垂直配向（ＶＡ：Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モードが適用された液晶素子を用いることができる。垂直配向モードとしては、ＭＶＡ（Ｍｕｌｔｉ−Ｄｏｍａｉｎ  Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モード、ＰＶＡ（Ｐａｔｔｅｒｎｅｄ  Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モード、ＡＳＶ（Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｓｕｐｅｒ  Ｖｉｅｗ）モードなどを用いることができる。
【０１９３】
また、液晶素子には、様々なモードが適用された液晶素子を用いることができる。例えばＶＡモードのほかに、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ  Ｎｅｍａｔｉｃ）モード、ＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ−Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モード、ＦＦＳ（Ｆｒｉｎｇｅ  Ｆｉｅｌｄ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モード、ＡＳＭ（Ａｘｉａｌｌｙ  Ｓｙｍｍｅｔｒｉｃ  ａｌｉｇｎｅｄ  Ｍｉｃｒｏ−ｃｅｌｌ）モード、ＯＣＢ（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ  Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ  Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）モード、ＦＬＣ（Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ）モード、ＡＦＬＣ（ＡｎｔｉＦｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ）モード等が適用された液晶素子を用いることができる。
【０１９４】
なお、液晶素子は、液晶の光学的変調作用によって光の透過または非透過を制御する素子である。なお、液晶の光学的変調作用は、液晶にかかる電界（横方向の電界、縦方向の電界または斜め方向の電界を含む）によって制御される。なお、液晶素子に用いる液晶としては、サーモトロピック液晶、低分子液晶、高分子液晶、高分子分散型液晶（ＰＤＬＣ：Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｄｉｓｐｅｒｓｅｄ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ）、強誘電性液晶、反強誘電性液晶等を用いることができる。これらの液晶材料は、条件により、コレステリック相、スメクチック相、キュービック相、カイラルネマチック相、等方相等を示す。
【０１９５】
また、液晶材料としては、ポジ型の液晶、またはネガ型の液晶のいずれを用いてもよく、適用するモードや設計に応じて最適な液晶材料を用いればよい。
【０１９６】
また、液晶の配向を制御するため、配向膜を設けることができる。なお、横電界方式を採用する場合、配向膜を用いないブルー相を示す液晶を用いてもよい。ブルー相は液晶相の一つであり、コレステリック液晶を昇温していくと、コレステリック相から等方相へ転移する直前に発現する相である。ブルー相は狭い温度範囲でしか発現しないため、温度範囲を改善するために数重量％以上のカイラル剤を混合させた液晶組成物を液晶層に用いる。ブルー相を示す液晶とカイラル剤とを含む液晶組成物は、応答速度が短く、光学的等方性である。また、ブルー相を示す液晶とカイラル剤とを含む液晶組成物は、配向処理が不要であり、視野角依存性が小さい。また配向膜を設けなくてもよいのでラビング処理も不要となるため、ラビング処理によって引き起こされる静電破壊を防止することができ、作製工程中の液晶表示装置の不良や破損を軽減することができる。
【０１９７】
また、液晶素子として、透過型の液晶素子、反射型の液晶素子、または半透過型の液晶素子などを用いることができる。
【０１９８】
〔発光素子〕
発光素子としては、自発光が可能な素子を用いることができ、電流または電圧によって輝度が制御される素子をその範疇に含んでいる。例えば、ＬＥＤ、有機ＥＬ素子、無機ＥＬ素子等を用いることができる。
【０１９９】
発光素子は、トップエミッション型、ボトムエミッション型、デュアルエミッション型などがある。光を取り出す側の電極には、可視光を透過する導電膜を用いる。また、光を取り出さない側の電極には、可視光を反射する導電膜を用いることが好ましい。
【０２００】
ＥＬ層は少なくとも発光層を有する。ＥＬ層は、発光層以外の層として、正孔注入性の高い物質、正孔輸送性の高い物質、正孔ブロック材料、電子輸送性の高い物質、電子注入性の高い物質、またはバイポーラ性の物質（電子輸送性および正孔輸送性が高い物質）等を含む層をさらに有していてもよい。
【０２０１】
ＥＬ層には低分子系化合物および高分子系化合物のいずれを用いることもでき、無機化合物を含んでいてもよい。ＥＬ層を構成する層は、それぞれ、蒸着法（真空蒸着法を含む）、転写法、印刷法、インクジェット法、塗布法等の方法で形成することができる。
【０２０２】
陰極と陽極の間に、発光素子の閾値電圧より高い電圧を印加すると、ＥＬ層に陽極側から正孔が注入され、陰極側から電子が注入される。注入された電子と正孔はＥＬ層において再結合し、ＥＬ層に含まれる発光物質が発光する。
【０２０３】
発光素子として、白色発光の発光素子を適用する場合には、ＥＬ層に２種類以上の発光物質を含む構成とすることが好ましい。例えば２以上の発光物質の各々の発光が補色の関係となるように、発光物質を選択することにより白色発光を得ることができる。例えば、それぞれＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）、Ｙ（黄）、Ｏ（橙）等の発光を示す発光物質、またはＲ、Ｇ、Ｂのうち２以上の色のスペクトル成分を含む発光を示す発光物質のうち、２以上を含むことが好ましい。また、発光素子からの発光のスペクトルが、可視光領域の波長（例えば３５０ｎｍ乃至７５０ｎｍ）の範囲内に２以上のピークを有する発光素子を適用することが好ましい。また、黄色の波長領域にピークを有する材料の発光スペクトルは、緑色および赤色の波長領域にもスペクトル成分を有する材料であることが好ましい。
【０２０４】
ＥＬ層は、一の色を発光する発光材料を含む発光層と、他の色を発光する発光材料を含む発光層とが積層された構成とすることが好ましい。例えば、ＥＬ層における複数の発光層は、互いに接して積層されていてもよいし、いずれの発光材料も含まない領域を介して積層されていてもよい。例えば、蛍光発光層と燐光発光層との間に、当該蛍光発光層または燐光発光層と同一の材料（例えばホスト材料、アシスト材料）を含み、且ついずれの発光材料も含まない領域を設ける構成としてもよい。これにより、発光素子の作製が容易になり、また、駆動電圧が低減される。
【０２０５】
また、発光素子は、ＥＬ層を１つ有するシングル素子であってもよいし、複数のＥＬ層が電荷発生層を介して積層されたタンデム素子であってもよい。
【０２０６】
可視光を透過する導電膜は、例えば、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を用いて形成することができる。また、金、銀、白金、マグネシウム、ニッケル、タングステン、クロム、モリブデン、鉄、コバルト、銅、パラジウム、もしくはチタン等の金属材料、これら金属材料を含む合金、またはこれら金属材料の窒化物（例えば、窒化チタン）等も、透光性を有する程度に薄く形成することで用いることができる。また、上記材料の積層膜を導電層として用いることができる。例えば、銀とマグネシウムの合金とインジウム錫酸化物の積層膜などを用いると、導電性を高めることができるため好ましい。また、グラフェン等を用いてもよい。
【０２０７】
可視光を反射する導電膜は、例えば、アルミニウム、金、白金、銀、ニッケル、タングステン、クロム、モリブデン、鉄、コバルト、銅、もしくはパラジウム等の金属材料、またはこれら金属材料を含む合金を用いることができる。また、上記金属材料や合金に、ランタン、ネオジム、またはゲルマニウム等が添加されていてもよい。また、チタン、ニッケル、またはネオジムと、アルミニウムを含む合金（アルミニウム合金）を用いてもよい。また銅、パラジウム、マグネシウムと、銀を含む合金を用いてもよい。銀と銅を含む合金は、耐熱性が高いため好ましい。さらに、アルミニウム膜またはアルミニウム合金膜に接して金属膜または金属酸化物膜を積層することで、酸化を抑制することができる。このような金属膜、金属酸化物膜の材料としては、チタンや酸化チタンなどが挙げられる。また、上記可視光を透過する導電膜と金属材料からなる膜とを積層してもよい。例えば、銀とインジウム錫酸化物の積層膜、銀とマグネシウムの合金とインジウム錫酸化物の積層膜などを用いることができる。
【０２０８】
電極は、それぞれ、蒸着法やスパッタリング法を用いて形成すればよい。そのほか、インクジェット法などの吐出法、スクリーン印刷法などの印刷法、またはメッキ法を用いて形成することができる。
【０２０９】
なお、上述した、発光層、ならびに正孔注入性の高い物質、正孔輸送性の高い物質、電子輸送性の高い物質、および電子注入性の高い物質、バイポーラ性の物質等を含む層は、それぞれ量子ドットなどの無機化合物や、高分子化合物（オリゴマー、デンドリマー、ポリマー等）を有していてもよい。例えば、量子ドットを発光層に用いることで、発光材料として機能させることもできる。
【０２１０】
なお、量子ドット材料としては、コロイド状量子ドット材料、合金型量子ドット材料、コア・シェル型量子ドット材料、コア型量子ドット材料などを用いることができる。また、１２族と１６族、１３族と１５族、または１４族と１６族の元素グループを含む材料を用いてもよい。または、カドミウム、セレン、亜鉛、硫黄、リン、インジウム、テルル、鉛、ガリウム、ヒ素、アルミニウム等の元素を含む量子ドット材料を用いてもよい。
【０２１１】
〔着色層〕
着色層に用いることのできる材料としては、金属材料、樹脂材料、顔料または染料が含まれた樹脂材料などが挙げられる。
【０２１２】
〔遮光層〕
遮光層として用いることのできる材料としては、カーボンブラック、チタンブラック、金属、金属酸化物、複数の金属酸化物の固溶体を含む複合酸化物等が挙げられる。遮光層は、樹脂材料を含む膜であってもよいし、金属などの無機材料の薄膜であってもよい。また、遮光層に、着色層の材料を含む膜の積層膜を用いることもできる。例えば、ある色の光を透過する着色層に用いる材料を含む膜と、他の色の光を透過する着色層に用いる材料を含む膜との積層構造を用いることができる。着色層と遮光層の材料を共通化することで、装置を共通化できるほか工程を簡略化できるため好ましい。
【０２１３】
以上が各構成要素についての説明である。
【０２１４】
本実施の形態は、少なくともその一部を本明細書中に記載する他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することができる。
【０２１５】
（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入力ペンを用いて入力を行う電子機器の異なる例として、表示装置にタッチセンサーが設けられた、インセル型の表示装置を示す。図１４はインセル型のタッチセンサーを有するＥＬ表示装置を示す。図１５はインセル型のタッチセンサーを有する液晶表示装置を示す。なお、実施の形態３における図１２及び図１３の説明と重複する説明は省略する。
【０２１６】
また、図１４及び図１５に示す表示装置７００には入出力装置として、タッチセンサー７９１が設けられている。
【０２１７】
図１４及び図１５に示すタッチセンサー７９１は、第２の基板７０５と着色層７３６との間に設けられる、所謂インセル型のタッチセンサーである。図１４及び図１５に示すタッチセンサー７９１は、遮光層７３８と着色層７３６の間に形成されているが、本実施の形態はこれに限らない。タッチセンサー７９１と着色層７３６の間にさらに遮光層を設けてもよいし、タッチセンサー７９１と着色層７３６の間に遮光層７３８が設けられてもよい。
【０２１８】
なお、タッチセンサー７９１は、遮光層７３８と、絶縁膜７９２と、電極７９３と、電極７９４と、絶縁膜７９５と、電極７９６と、絶縁膜７９７と、を有する。例えば、指やタッチ入力ペンなどの被検知体が近接することで、電極７９３と、電極７９４との相互容量の変化を検知することができる。
【０２１９】
また、図１４及び図１５に示すトランジスタ７５０の上方においては、電極７９３と、電極７９４との交差部を明示している。電極７９６は、絶縁膜７９５に設けられた開口部を介して、電極７９４を挟む２つの電極７９３と電気的に接続されている。なお、図１４及び図１５においては、電極７９６が設けられる領域を画素部７０２に設ける構成を例示したが、これに限定されず、例えば、ソースドライバ回路部７０４に形成してもよい。
【０２２０】
電極７９３及び電極７９４は、遮光層７３８と重なる領域に設けられる。また、図１４に示すように、電極７９３は、発光素子７８２と重ならないように設けられると好ましい。また、図１５に示すように、電極７９３は、液晶素子７７５と重ならないように設けられると好ましい。別言すると、電極７９３は、発光素子７８２及び液晶素子７７５と重なる領域に開口部を有する。すなわち、電極７９３はメッシュ形状を有する。このような構成とすることで、電極７９３は、発光素子７８２が射出する光を遮らない構成とすることができる。または、電極７９３は、液晶素子７７５を透過する光を遮らない構成とすることができる。したがって、タッチセンサー７９１を配置することによる輝度の低下が極めて少ないため、視認性が高く、且つ消費電力が低減された表示装置を実現できる。なお、電極７９４も同様の構成とすればよい。
【０２２１】
また、電極７９３及び電極７９４が発光素子７８２と重ならないため、電極７９３及び電極７９４には、可視光の透過率が低い金属材料を用いることができる。または、電極７９３及び電極７９４が液晶素子７７５と重ならないため、電極７９３及び電極７９４には、可視光の透過率が低い金属材料を用いることができる。
【０２２２】
そのため、可視光の透過率が高い酸化物材料を用いた電極と比較して、電極７９３及び電極７９４の抵抗を低くすることが可能となり、タッチパネルのセンサー感度を向上させることができる。
【０２２３】
例えば、電極７９３、７９４、７９６には、導電性のナノワイヤを用いてもよい。当該ナノワイヤは、直径の平均値が１ｎｍ以上１００ｎｍ以下、好ましくは５ｎｍ以上５０ｎｍ以下、より好ましくは５ｎｍ以上２５ｎｍ以下の大きさとすればよい。また、上記ナノワイヤとしては、Ａｇナノワイヤ、Ｃｕナノワイヤ、またはＡｌナノワイヤ等の金属ナノワイヤ、あるいは、カーボンナノチューブなどを用いればよい。例えば、電極７９３、７９４、７９６のいずれか一つあるいは全部にＡｇナノワイヤを用いる場合、可視光における光透過率を８９％以上、シート抵抗値を４０Ω／ｓｑｕａｒｅ（Ω／ｓｑ．）以上１００Ω／ｓｑ．以下とすることができる。
【０２２４】
また、図１４及び図１５においては、インセル型のタッチパネルの構成について例示したが、これに限定されない。例えば、タッチセンサーを表示装置７００上に形成する、所謂オンセル型のタッチパネルや、タッチセンサーを表示装置７００に貼り合わせて用いる、所謂アウトセル型のタッチパネルとしてもよい。
【０２２５】
上記の通り説明した表示装置に設けられたタッチパネルに対して、本発明のタッチ入力ペンを用いることができる。タッチ入力ペン１０１に設けられたボール１０７は、タッチパネル表面あるいは表示装置表面を滑ることなく、タッチ入力ペン１０１の移動に合わせて転がる。タッチパネル表面あるいは表示装置表面上でタッチ入力ペン１０１を移動させることで、タッチ入力ペン１０１に設けられたボール１０７が転がりながら、表示装置に入力を行うことができる。また、本発明のタッチ入力ペンを用いることで、ユーザーは紙に筆記具を用いて書いているような書き心地で表示装置に入力することができる。また、本発明のタッチ入力ペンを用いることで、タッチパネル表面あるいは表示装置表面に傷をつけることや、破損することなく、表示装置に入力することが可能となる。
【０２２６】
本実施の形態は、少なくともその一部を本明細書中に記載する他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することができる。
【０２２７】
（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入力ペンを用いて入力を行う表示装置の一例について、図１６及び図１７を用いて説明する。以下で例示する表示装置は、反射型の液晶素子と、発光素子との双方を有し、透過モードと反射モードの両方の表示を行うことができる、表示装置である。
【０２２８】
反射型の液晶表示装置では、表示パネルに画像を表示するには、太陽や照明からの外光を光源として用いるため、透過型液晶表示装置で用いられるバックライトが不要となり、消費電力を低減できる。一方、曇りの日や夜間等の屋外や、十分な照明の無い屋内等、光源として十分な外光が得られないと、鮮明な表示は得られない。一方、発光素子を用いた表示装置では、素子自体が発光するため、外光が無くても表示パネルに画像表示が可能であるが、その分消費電力が増加してしまう。さらに、太陽や照明からの外光が強すぎると、鮮明な表示が得られない。本実施の形態の表示パネルを用いることで、外光の強さや、外光の有無に対応して、透過モードと反射モードの切り替えや、透過モードと反射モードとの併用が可能となり、どのような環境でも鮮明な表示が得られ、消費電力の低減が実現できる。
【０２２９】
本実施の形態の表示装置は、消費電力が低く、外光の強い屋外でも鮮明な表示が得られるため、長時間の使用や、屋外での使用に適している。このような特徴は、電子書籍や電子教科書として用いるのに好適である。電子書籍や電子教科書に限らず、このような表示装置に対しては、線、記号、文字、図形、絵等の書き込み（入力）を行うことが考えられる。このような時に、本発明のタッチ入力ペンを用いることで、書き損じ無く、良好な書き心地で、表示装置に入力を行うことができる。
【０２３０】
＜５−１．表示パネルの構成例＞
図１６は、本発明の一態様の表示パネル６００の斜視概略図である。表示パネル６００は、基板６５１と基板６６１とが貼り合わされた構成を有する。図１６では、基板６６１を破線で明示している。
【０２３１】
表示パネル６００は、表示部６６２、回路６５９、配線６６６等を有する。基板６５１には、例えば回路６５９、配線６６６、及び画素電極として機能する導電膜６６３等が設けられる。また図１６では基板６５１上にＩＣ６７３とＦＰＣ６７２が実装されている例を示している。そのため、図１６に示す構成は、表示パネル６００とＦＰＣ６７２及びＩＣ６７３を有する表示モジュールと言うこともできる。
【０２３２】
また、表示部６６２上にタッチパネル６９９が設けられている。
【０２３３】
回路６５９は、例えば走査線駆動回路として機能する回路を用いることができる。
【０２３４】
配線６６６は、表示部や回路６５９に信号や電力を供給する機能を有する。当該信号や電力は、ＦＰＣ６７２を介して外部、またはＩＣ６７３から配線６６６に入力される。
【０２３５】
また、図１６では、ＣＯＧ（Ｃｈｉｐ  Ｏｎ  Ｇｌａｓｓ）方式等により、基板６５１にＩＣ６７３が設けられている例を示している。ＩＣ６７３は、例えば走査線駆動回路、または信号線駆動回路などとしての機能を有するＩＣを適用できる。なお表示パネル６００が走査線駆動回路及び信号線駆動回路として機能する回路を備える場合や、走査線駆動回路や信号線駆動回路として機能する回路を外部に設け、ＦＰＣ６７２を介して表示パネル６００を駆動するための信号を入力する場合などでは、ＩＣ６７３を設けない構成としてもよい。また、ＩＣ６７３を、ＣＯＦ（Ｃｈｉｐ  Ｏｎ  Ｆｉｌｍ）方式等により、ＦＰＣ６７２に実装してもよい。
【０２３６】
図１６には、表示部６６２の一部の拡大図を示している。表示部６６２には、複数の表示素子が有する導電膜６６３がマトリクス状に配置されている。導電膜６６３は、可視光を反射する機能を有し、後述する液晶素子６４０の反射電極として機能する。
【０２３７】
また、図１６に示すように、導電膜６６３は開口を有する。さらに導電膜６６３よりも基板６５１側に、発光素子６６０を有する。発光素子６６０からの光は、導電膜６６３の開口を介して基板６６１側に射出される。
【０２３８】
＜５−２．断面構成例＞
図１７に、図１６で例示した表示パネルの、ＦＰＣ６７２を含む領域の一部、回路６５９を含む領域の一部、及び表示部６６２を含む領域の一部の断面の一例を示す。
【０２３９】
表示パネルは、基板６５１と基板６６１の間に、絶縁膜６２０を有する。また基板６５１と絶縁膜６２０の間に、発光素子６６０、トランジスタ６０１、トランジスタ６０５、トランジスタ６０６、着色層６３４等を有する。また絶縁膜６２０と基板６６１の間に、液晶素子６４０、着色層６３１等を有する。また基板６６１と絶縁膜６２０は接着層６４１を介して接着され、基板６５１と絶縁膜６２０は接着層６４２を介して接着されている。
【０２４０】
トランジスタ６０６は、液晶素子６４０と電気的に接続し、トランジスタ６０５は、発光素子６６０と電気的に接続する。トランジスタ６０５とトランジスタ６０６は、いずれも絶縁膜６２０の基板６５１側の面上に形成されているため、これらを同一の工程を用いて作製することができる。
【０２４１】
基板６６１には、着色層６３１、遮光層６３２、絶縁膜６２１、及び液晶素子６４０の共通電極として機能する導電膜６１３、配向膜６３３ｂ、絶縁膜６１７等が設けられている。絶縁膜６１７は、液晶素子６４０のセルギャップを保持するためのスペーサーとして機能する。
【０２４２】
絶縁膜６２０の基板６５１側には、絶縁膜６８１、絶縁膜６８２、絶縁膜６８３、絶縁膜６８４、絶縁膜６８５等の絶縁層が設けられている。絶縁膜６８１は、その一部が各トランジスタのゲート絶縁層として機能する。絶縁膜６８２、絶縁膜６８３、及び絶縁膜６８４は、各トランジスタを覆って設けられている。また絶縁膜６８４を覆って絶縁膜６８５が設けられている。絶縁膜６８４及び絶縁膜６８５は、平坦化層としての機能を有する。なお、ここではトランジスタ等を覆う絶縁層として、絶縁膜６８２、絶縁膜６８３、絶縁膜６８４の３層を有する場合について示しているが、これに限られず４層以上であってもよいし、単層、または２層であってもよい。また平坦化層として機能する絶縁膜６８４は、不要であれば設けなくてもよい。
【０２４３】
また、トランジスタ６０１、トランジスタ６０５、及びトランジスタ６０６は、一部がゲートとして機能する導電膜６５４、一部がソース又はドレインとして機能する導電膜６５２、半導体膜６５３を有する。ここでは、同一の導電膜を加工して得られる複数の層に、同じハッチングパターンを付している。
【０２４４】
液晶素子６４０は反射型の液晶素子である。液晶素子６４０は、導電膜６３５、液晶層６１２、導電膜６１３が積層された積層構造を有する。また導電膜６３５の基板６５１側に接して、可視光を反射する導電膜６６３が設けられている。導電膜６６３は開口６５５を有する。また導電膜６３５及び導電膜６１３は可視光を透過する材料を含む。また液晶層６１２と導電膜６３５の間に配向膜６３３ａが設けられ、液晶層６１２と導電膜６１３の間に配向膜６３３ｂが設けられている。また、基板６６１の外側の面には、偏光板６５６を有する。
【０２４５】
液晶素子６４０において、導電膜６６３は可視光を反射する機能を有し、導電膜６１３は可視光を透過する機能を有する。基板６６１側から入射した光は、偏光板６５６により偏光され、導電膜６１３、液晶層６１２を透過し、導電膜６６３で反射する。そして液晶層６１２及び導電膜６１３を再度透過して、偏光板６５６に達する。このとき、導電膜６６３と導電膜６１３の間に与える電圧によって液晶の配向を制御し、光の光学変調を制御することができる。すなわち、偏光板６５６を介して射出される光の強度を制御することができる。また光は着色層６３１によって特定の波長領域以外の光が吸収されることにより、取り出される光は、例えば赤色を呈する光となる。
【０２４６】
発光素子６６０は、ボトムエミッション型の発光素子である。発光素子６６０は、絶縁膜６２０側から導電膜６４３、ＥＬ層６４４、及び導電膜６４５ｂの順に積層された積層構造を有する。また導電膜６４５ｂを覆って導電膜６４５ａが設けられている。導電膜６４５ｂは可視光を反射する材料を含み、導電膜６４３及び導電膜６４５ａは可視光を透過する材料を含む。発光素子６６０が発する光は、着色層６３４、絶縁膜６２０、開口６５５、導電膜６１３等を介して、基板６６１側に射出される。
【０２４７】
ここで、図１７に示すように、開口６５５には可視光を透過する導電膜６３５が設けられていることが好ましい。これにより、開口６５５と重なる領域においてもそれ以外の領域と同様に液晶層６１２が配向するため、これらの領域の境界部で液晶の配向不良が生じ、意図しない光が漏れてしまうことを抑制できる。
【０２４８】
ここで、基板６６１の外側の面に配置する偏光板６５６として直線偏光板を用いてもよいが、円偏光板を用いることもできる。円偏光板としては、例えば直線偏光板と１／４波長位相差板を積層したものを用いることができる。これにより、外光反射を抑制することができる。また、偏光板の種類に応じて、液晶素子６４０に用いる液晶素子のセルギャップ、配向、駆動電圧等を調整することで、所望のコントラストが実現されるようにすればよい。
【０２４９】
また導電膜６４３の端部を覆う絶縁膜６４６上には、絶縁膜６４７が設けられている。絶縁膜６４７は、絶縁膜６２０と基板６５１が必要以上に接近することを抑制するスペーサーとしての機能を有する。またＥＬ層６４４や導電膜６４５ａを遮蔽マスク（メタルマスク）を用いて形成する場合には、当該遮蔽マスクが被形成面に接触することを抑制する機能を有していてもよい。なお、絶縁膜６４７は不要であれば設けなくてもよい。
【０２５０】
トランジスタ６０５のソース又はドレインの一方は、導電膜６４８を介して発光素子６６０の導電膜６４３と電気的に接続されている。
【０２５１】
トランジスタ６０６のソース又はドレインの一方は、接続部６０７を介して導電膜６６３と電気的に接続されている。導電膜６６３と導電膜６３５は接して設けられ、これらは電気的に接続されている。ここで、接続部６０７は、絶縁膜６２０に設けられた開口を介して、絶縁膜６２０の両面に設けられる導電層同士を接続する部分である。
【０２５２】
基板６５１と基板６６１が重ならない領域には、接続部６０４が設けられている。接続部６０４は、接続層６４９を介してＦＰＣ６７２と電気的に接続されている。接続部６０４は接続部６０７と同様の構成を有している。接続部６０４の上面は、導電膜６３５と同一の導電膜を加工して得られた導電層が露出している。これにより、接続部６０４とＦＰＣ６７２とを接続層６４９を介して電気的に接続することができる。
【０２５３】
接着層６４１が設けられる一部の領域には、接続部６８７が設けられている。接続部６８７において、導電膜６３５と同一の導電膜を加工して得られた導電層と、導電膜６１３の一部が、接続体６８６により電気的に接続されている。したがって、基板６６１側に形成された導電膜６１３に、基板６５１側に接続されたＦＰＣ６７２から入力される信号または電位を、接続部６８７を介して供給することができる。
【０２５４】
接続体６８６としては、例えば導電性の粒子を用いることができる。導電性の粒子としては、有機樹脂またはシリカなどの粒子の表面を金属材料で被覆したものを用いることができる。金属材料としてニッケルや金を用いると接触抵抗を低減できるため好ましい。またニッケルをさらに金で被覆するなど、２種類以上の金属材料を層状に被覆させた粒子を用いることが好ましい。また接続体６８６として、弾性変形、または塑性変形する材料を用いることが好ましい。このとき導電性の粒子である接続体６８６は、図１７に示すように上下方向に潰れた形状となる場合がある。こうすることで、接続体６８６と、これと電気的に接続する導電層との接触面積が増大し、接触抵抗を低減できるほか、接続不良などの不具合の発生を抑制することができる。
【０２５５】
接続体６８６は、接着層６４１に覆われるように配置することが好ましい。例えば硬化前の接着層６４１に接続体６８６を分散させておけばよい。
【０２５６】
図１７では、回路６５９の例としてトランジスタ６０１が設けられている例を示している。
【０２５７】
図１７では、トランジスタ６０１及びトランジスタ６０５の例として、チャネルが形成される半導体膜６５３を２つのゲートで挟持する構成が適用されている。一方のゲートは導電膜６５４により、他方のゲートは絶縁膜６８２を介して半導体膜６５３と重なる導電膜６２３により構成されている。このような構成とすることで、トランジスタのしきい値電圧を制御することができる。このとき、２つのゲートを接続し、これらに同一の信号を供給することによりトランジスタを駆動してもよい。このようなトランジスタは他のトランジスタと比較して電界効果移動度を高めることが可能であり、オン電流を増大させることができる。その結果、高速駆動が可能な回路を作製することができる。さらには、回路部の占有面積を縮小することが可能となる。オン電流の大きなトランジスタを適用することで、表示パネルを大型化、または高精細化したときに配線数が増大したとしても、各配線における信号遅延を低減することが可能であり、表示ムラを抑制することができる。
【０２５８】
なお、回路６５９が有するトランジスタと、表示部６６２が有するトランジスタは、同じ構造であってもよい。また回路６５９が有する複数のトランジスタは、全て同じ構造であってもよいし、異なる構造のトランジスタを組み合わせて用いてもよい。また、表示部６６２が有する複数のトランジスタは、全て同じ構造であってもよいし、異なる構造のトランジスタを組み合わせて用いてもよい。
【０２５９】
各トランジスタを覆う絶縁膜６８２、絶縁膜６８３のうち少なくとも一方は、水や水素などの不純物が拡散しにくい材料を用いることが好ましい。すなわち、絶縁膜６８２または絶縁膜６８３はバリア膜として機能させることができる。このような構成とすることで、トランジスタに対して外部から不純物が拡散することを効果的に抑制することが可能となり、信頼性の高い表示パネルを実現できる。
【０２６０】
基板６６１側において、着色層６３１、遮光層６３２を覆って絶縁膜６２１が設けられている。絶縁膜６２１は、平坦化層としての機能を有していてもよい。絶縁膜６２１により、導電膜６１３の表面を概略平坦にできるため、液晶層６１２の配向状態を均一にできる。
【０２６１】
表示パネル６００を作製する方法の一例について説明する。例えば剥離層を有する支持基板上に、導電膜６３５、導電膜６６３、絶縁膜６２０を順に形成し、その後、トランジスタ６０５、トランジスタ６０６、発光素子６６０等を形成した後、接着層６４２を用いて基板６５１と支持基板を貼り合せる。その後、剥離層と絶縁膜６２０、及び剥離層と導電膜６３５のそれぞれの界面で剥離することにより、支持基板及び剥離層を除去する。またこれとは別に、着色層６３１、遮光層６３２、導電膜６１３等をあらかじめ形成した基板６６１を準備する。そして基板６５１または基板６６１に液晶層６１２となる液晶を滴下し、接着層６４１により基板６５１と基板６６１を貼り合せることで、表示パネル６００を作製することができる。
【０２６２】
剥離層としては、絶縁膜６２０及び導電膜６３５それぞれとの界面で剥離が生じる材料を適宜選択することができる。特に、剥離層としてタングステンなどの高融点金属材料を含む層と当該金属材料の酸化物を含む層を積層して用い、剥離層上の絶縁膜６２０として、窒化シリコンや酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン等を複数積層した層を用いることが好ましい。剥離層に高融点金属材料を用いると、これよりも後に形成する層の形成温度を高めることが可能で、不純物の濃度が低減され、信頼性の高い表示パネルを実現できる。
【０２６３】
剥離層としては、金属酸化物、金属窒化物、または低抵抗化された酸化物半導体等の酸化物または窒化物を用いることが好ましい。酸化物半導体を用いる場合には、水素、ボロン、リン、窒素、及びその他の不純物の濃度、並びに酸素欠損量の少なくとも一が、トランジスタに用いる半導体層に比べて高められた材料を、剥離層に用いればよい。
【０２６４】
＜５−３．各構成要素について＞
以下では、上記に示す各構成要素について説明する。なお、先の実施の形態に示す機能と同様の機能を有する構成についての説明は省略する。
【０２６５】
〔液晶素子〕
液晶素子については先の実施の形態において説明しているが、本発明の一態様では、特に反射型の液晶素子を用いることができる。
【０２６６】
反射型の液晶素子を用いる場合には、表示面側に偏光板を設ける。またこれとは別に、表示面側に光拡散板を配置すると、視認性を向上させられるため好ましい。
【０２６７】
また、反射型の液晶素子を用いる場合、偏光板よりも外側に、フロントライトを設けてもよい。フロントライトとしては、エッジライト型のフロントライトを用いることが好ましい。ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）を備えるフロントライトを用いると、消費電力を低減できるため好ましい。
【０２６８】
〔接着層〕
接着層としては、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。
【０２６９】
また、上記樹脂に乾燥剤を含んでいてもよい。例えば、アルカリ土類金属の酸化物（酸化カルシウムや酸化バリウム等）のように、化学吸着によって水分を吸着する物質を用いることができる。または、ゼオライトやシリカゲル等のように、物理吸着によって水分を吸着する物質を用いてもよい。乾燥剤が含まれていると、水分などの不純物が素子に侵入することを抑制でき、表示パネルの信頼性が向上するため好ましい。
【０２７０】
また、上記樹脂に屈折率の高いフィラーや光散乱部材を混合することにより、光取り出し効率を向上させることができる。例えば、酸化チタン、酸化バリウム、ゼオライト、ジルコニウム等を用いることができる。
【０２７１】
〔接続層〕
接続層としては、異方性導電フィルム（ＡＣＦ：Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ  Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｆｉｌｍ）や、異方性導電ペースト（ＡＣＰ：Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ  Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｐａｓｔｅ）などを用いることができる。
【０２７２】
以上が各構成要素についての説明である。
【０２７３】
本実施の形態は、少なくともその一部を本明細書中に記載する他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することができる。
【０２７４】
（実施の形態６）
本実施の形態では、本発明の一態様のタッチ入力ペンを用いて入力を行う表示モジュール及び電子機器について、図１８乃至図２１を用いて説明を行う。
【０２７５】
＜６−１．表示モジュール＞
図１８に示す表示モジュール７０００は、上部カバー７００１と下部カバー７００２との間に、ＦＰＣ７００３に接続されたタッチパネル７００４、ＦＰＣ７００５に接続された表示パネル７００６、バックライト７００７、フレーム７００９、プリント基板７０１０、バッテリ７０１１を有する。
【０２７６】
上部カバー７００１及び下部カバー７００２は、タッチパネル７００４及び表示パネル７００６のサイズに合わせて、形状や寸法を適宜変更することができる。
【０２７７】
タッチパネル７００４は、先の実施の形態に記載のタッチパネルを表示パネル７００６に重畳して用いることができる。また、表示パネル７００６の対向基板（封止基板）に、タッチパネル機能を持たせるようにすることも可能である。また、表示パネル７００６の各画素内に光センサーを設け、光学式のタッチパネルとすることも可能である。
【０２７８】
バックライト７００７は、光源７００８を有する。なお、図１８において、バックライト７００７上に光源７００８を配置する構成について例示したが、これに限定さない。例えば、バックライト７００７の端部に光源７００８を配置し、さらに光拡散板を用いる構成としてもよい。なお、有機ＥＬ素子等の自発光型の発光素子を用いる場合、または反射型パネル等の場合においては、バックライト７００７を設けない構成としてもよい。
【０２７９】
フレーム７００９は、表示パネル７００６の保護機能の他、プリント基板７０１０の動作により発生する電磁波を遮断するための電磁シールドとしての機能を有する。またフレーム７００９は、放熱板としての機能を有していてもよい。
【０２８０】
プリント基板７０１０は、電源回路、ビデオ信号及びクロック信号を出力するための信号処理回路を有する。電源回路に電力を供給する電源としては、外部の商用電源であってもよいし、別途設けたバッテリ７０１１による電源であってもよい。バッテリ７０１１は、商用電源を用いる場合には、省略可能である。
【０２８１】
また、表示モジュール７０００は、偏光板、位相差板、プリズムシートなどの部材を追加して設けてもよい。
【０２８２】
＜６−２．電子機器＞
次に、図１９（Ａ）乃至図２１（Ｆ）に電子機器の一例を示す。これらの電子機器は、筐体５０００、表示部５００１、スピーカ５００３、ＬＥＤランプ５００４、操作キー５００５（電源スイッチ、又は操作スイッチを含む）、接続端子５００６、センサー５００７（力、変位、位置、速度、加速度、角速度、回転数、距離、光、液、磁気、温度、化学物質、音声、時間、硬度、電場、電流、電圧、電力、放射線、流量、湿度、傾度、振動、におい又は赤外線を測定する機能を含むもの）、マイクロフォン５００８、等を有することができる。なお、表示部５００１にはタッチパネルが設けられている。
【０２８３】
表示部に設けられたタッチパネルに、指以外の入力手段として、本発明のタッチ入力ペンを用いて入力が可能である。本発明のタッチ入力ペンを用いることで、紙に筆記用具で書いているような書き心地で入力を行うことが可能になる。指より細いペン先で入力することで、誤入力を防ぐことができる。
【０２８４】
図１９（Ａ）は、情報端末の例として、タブレット型情報端末の一例を示している。図１９（Ｂ）は、情報端末の例として、スマートフォン、あるいは携帯電話機の一例を示している。
【０２８５】
図１９（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｅ）、（Ｆ）、（Ｇ）、および図２０（Ａ）に、図１９（Ａ）、（Ｂ）に示した情報端末の異なる例を示す。
【０２８６】
図１９（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｅ）は、折り畳み可能な情報端末５２０１を示す斜視図である。また、図１９（Ｃ）が情報端末５２０１を展開した状態の斜視図であり、図１９（Ｄ）が情報端末５２０１を展開した状態または折り畳んだ状態の一方から他方に変化する途中の状態の斜視図であり、図１９（Ｅ）が情報端末５２０１を折り畳んだ状態の斜視図である。情報端末５２０１は、折り畳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。情報端末５２０１が有する表示部５００１は、ヒンジ５０５５によって連結された３つの筐体５０００に支持されている。ヒンジ５０５５を介して２つの筐体５０００間を屈曲させることにより、情報端末５２０１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。例えば、情報端末５２０１は、曲率半径１ｍｍ以上１５０ｍｍ以下で曲げることができる。
【０２８７】
図１９（Ｆ）は、情報端末５１０１を示す斜視図である。情報端末５１０１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用いることができる。また、情報端末５１０１は、その一部が湾曲した表示部５００１を有しており、筐体５０００の一面だけでなく、その側面にも表示部５００１が設けられ、表示が可能となっている。なお、表示部５００１は、一側面だけでなく、筐体５０００の反対側の側面にも設けられていてもよい。表示部５００１には、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５０５０（操作アイコンまたは単にアイコンともいう）を表示部５００１の一の面に表示することができる。また、破線の矩形で示す情報５０５１を表示部５００１の他の面に表示することができる。なお、情報５０５１の一例としては、電子メールやＳＮＳ（ソーシャル・ネットワーキング・サービス）や電話などの着信を知らせる表示、電子メールやＳＮＳなどの題名、電子メールやＳＮＳ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５０５１が表示されている位置に、情報５０５１の代わりに、操作ボタン５０５０などを表示してもよい。
【０２８８】
図１９（Ｇ）は、情報端末５１０２を示す斜視図である。情報端末５１０２は、その一部が湾曲した表示部５００１を有しており、筐体５０００の一面だけでなく、３面以上に情報を表示する機能を有する。具体的には、筐体の一表面とその側面、さらに、一表面と側面に接する別の側面に情報を表示することができる。さらに、一表面と、それに接する３つの側面に表示部５００１を設け、全部で４面に情報が表示可能な機能を有する構成としてもよい。ここでは、情報５０５２、情報５０５３、情報５０５４がそれぞれ異なる面に表示されている例を示す。例えば、情報端末５１０２の使用者は、洋服の胸ポケットに情報端末５１０２を収納した状態で、その表示（ここでは情報５０５３）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、情報端末５１０２の上方から観察できる位置に表示する。使用者は、情報端末５１０２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。
【０２８９】
図２０（Ａ）は、二つ折り可能なタブレット型端末（開いた状態）の一例を示している。タブレット型端末５５００は、筐体５５０１ａ、筐体５５０１ｂ、表示部５５０２ａ、表示部５５０２ｂを有する。筐体５５０１ａと筐体５５０１ｂは、軸部５５０３により接続されており、該軸部５５０３を軸として開閉動作を行うことができる。よって、折り畳んだ状態では可搬性に優れ、展開した状態では、表示の一覧性に優れる。また、筐体５５０１ａは、電源５５０４、操作キー５５０５、スピーカ５５０６等を備えている。
【０２９０】
表示部５５０２ａや表示部５５０２ｂは、少なくとも一部をタッチパネルの領域とすることができ、表示された操作キーにふれることでデータ入力をすることができる。例えば、表示部５５０２ａの全面にキーボードボタンを表示させてタッチパネルとし、表示部５５０２ｂを表示画面として用いることができる。表示部に設けられたタッチパネルに、指以外の入力手段として、本発明のタッチ入力ペンを用いて入力が可能である。本発明のタッチ入力ペンを用いることで、紙に筆記用具で書いているような書き心地で入力を行うことが可能になる。また、指より細いペン先で入力することで、誤入力を防ぐことができる。
【０２９１】
図２０（Ｂ）はモバイルコンピュータであり、上述したものの他に、スイッチ５００９、赤外線ポート５０１０、等を有することができる。図２０（Ｃ）はコンピュータであり、上述したものの他に、ポインティングデバイス５０２０、外部接続ポート５０１９、リーダ／ライタ５０２１、等を有することができる。図２０（Ｄ）はディスプレイであり、上述したものの他に、支持台５０１８、等を有することができる。図２０（Ｅ）は携帯型遊技機であり、上述したものの他に、記録媒体読込部５０１１、等を有することができる。図２０（Ｆ）は携帯型遊技機であり、上述したものの他に、第２表示部５００２、記録媒体読込部５０１１、等を有することができる。図２１（Ａ）はカメラであり、上述したものの他に、外部接続ポート５０１９、シャッターボタン５０１５、受像部５０１６、等を有することができる。図２１（Ｂ）は携帯電話機であり、上述したものの他に、送信部、受信部、携帯電話・移動端末向けの１セグメント部分受信サービス用チューナ、等を有することができる。図２１（Ｃ）はテレビ受像器であり、上述したものの他に、チューナ、画像処理部、等を有することができる。図２１（Ｄ）はは持ち運び型テレビ受像器であり、上述したものの他に、信号の送受信が可能な充電器５０１７、等を有することができる。
【０２９２】
図２１（Ｅ）は、腕時計型の情報端末５２００を示す斜視図である。情報端末５２００は、腕にはめて持ち歩くことが可能であり、可搬性に優れた携帯型情報端末として用いることができる。情報端末５２００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。また、表示部５００１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、情報端末５２００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、情報端末５２００は、接続端子５００６を有し、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。また接続端子５００６を介して充電を行うこともできる。なお、充電動作は接続端子５００６を介さずに無線給電により行ってもよい。
【０２９３】
図２１（Ｆ）は、表示部を有さない電子機器の例として、ペンタブレットを示す斜視図である。筐体５０００に、タッチパネルを有する入力部５３０１、操作キー５００５（電源スイッチ、又は操作スイッチを含む）、出力ケーブル５３０５が設けられている。入力部５３０１や操作キー５００５から入力されたデータは、出力ケーブル５３０５を介して、コンピュータ等の電子機器に入力される。あるいは、ペンタブレットは、コンピュータ等の電子機器に組み込まれていても良く、例えば、図２０（Ｃ）に示すコンピュータのポインティングデバイス５０２０に用いてもよい。また、ペンタブレットが無線機能を有する場合は、出力ケーブル５３０５を設けなくてもよい。
【０２９４】
本実施の形態において述べた電子機器は、何らかの情報を表示するための表示部を有することを特徴とする。ただし、本発明の一態様のタッチ入力ペンを用いて入力を行う電子機器は、表示部を有さないものにも適用することができる。
【０２９５】
本実施の形態は、少なくともその一部を本明細書中に記載する他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することができる。
【０２９６】
なお、本明細書等においては、ある一つの実施の形態において述べる図又は文章において、その一部分を取り出して、発明の一態様を構成することは可能である。したがって、ある部分を述べる図又は文章が記載されている場合、その一部分の図又は文章を取り出した内容も、発明の一態様として開示されているものであり、発明の一態様を構成することが可能であるものとする。そのため、例えば、能動素子（トランジスタ、ダイオードなど）、配線、受動素子（容量素子、抵抗素子など）、導電層、絶縁層、半導体層、有機材料、無機材料、部品、装置、動作方法、製造方法などが単数又は複数記載された図面又は文章において、その一部分を取り出して、発明の一態様を構成することが可能であるものとする。例えば、Ｎ個（Ｎは整数）の回路素子（トランジスタ、容量素子等）を有して構成される回路図から、Ｍ個（Ｍは整数で、Ｍ＜Ｎ）の回路素子（トランジスタ、容量素子等）を抜き出して、発明の一態様を構成することは可能である。別の例としては、Ｎ個（Ｎは整数）の層を有して構成される断面図から、Ｍ個（Ｍは整数で、Ｍ＜Ｎ）の層を抜き出して、発明の一態様を構成することは可能である。さらに別の例としては、Ｎ個（Ｎは整数）の要素を有して構成されるフローチャートから、Ｍ個（Ｍは整数で、Ｍ＜Ｎ）の要素を抜き出して、発明の一態様を構成することは可能である。
【０２９７】
なお、本明細書等においては、ある一つの実施の形態において述べる図又は文章において、少なくとも一つの具体例が記載される場合、その具体例の上位概念を導き出すことは、当業者であれば容易に理解される。したがって、ある一つの実施の形態において述べる図又は文章において、少なくとも一つの具体例が記載される場合、その具体例の上位概念も、発明の一態様として開示されているものであり、発明の一態様を構成することが可能である。
【０２９８】
なお、本明細書等においては、少なくとも図に記載した内容（図の中の一部でもよい）は、発明の一態様として開示されているものであり、発明の一態様を構成することが可能である。したがって、ある内容について、図に記載されていれば、文章を用いて述べていなくても、その内容は、発明の一態様として開示されているものであり、発明の一態様を構成することが可能である。同様に、図の一部を取り出した図についても、発明の一態様として開示されているものであり、発明の一態様を構成することが可能である。
【符号の説明】
【０２９９】
１０１    タッチ入力ペン
１０３    筐体
１０５    ボールハウス
１０７    ボール
１０９    グリップ
１１１    クリップ
１１３    タッチパネル
１１５    接触面積
１１７    第１の材料
１１９    第２の材料
１２１    ボール
１２３    ホルダー
１２５    バネ
１２７    軸
１２９    穴
１３１    タッチパネル
１５１    極点
１５２    極点
１５３    丸型部
１５５    角型部
２０１    タッチパネル
２０２    基板
２０３    第１の電極
２０５    第２の電極
２０７    カバー
２０９    配線層
２１１    配線層
２１３    電極
２１５    電極
２１７    基体
２１９    導電膜
２２１    電極
２２３    フィルム
２２５    導電膜
２２７    電極
２２９    スペーサー
５０１    パルス電圧出力回路
５０２    電流検出回路
５０３    容量
６００    表示パネル
６０１    トランジスタ
６０４    接続部
６０５    トランジスタ
６０６    トランジスタ
６０７    接続部
６１２    液晶層
６１３    導電膜
６１７    絶縁膜
６２０    絶縁膜
６２１    絶縁膜
６２３    導電膜
６３１    着色層
６３２    遮光層
６３３ａ    配向膜
６３３ｂ    配向膜
６３４    着色層
６３５    導電膜
６４０    液晶素子
６４１    接着層
６４２    接着層
６４３    導電膜
６４４    ＥＬ層
６４５ａ    導電膜
６４５ｂ    導電膜
６４６    絶縁膜
６４７    絶縁膜
６４８    導電膜
６４９    接続層
６５１    基板
６５２    導電膜
６５３    半導体膜
６５４    導電膜
６５５    開口
６５６    偏光板
６５９    回路
６６０    発光素子
６６１    基板
６６２    表示部
６６３    導電膜
６６６    配線
６７２    ＦＰＣ
６７３    ＩＣ
６８１    絶縁膜
６８２    絶縁膜
６８３    絶縁膜
６８４    絶縁膜
６８５    絶縁膜
６８６    接続体
６８７    接続部
６９９    タッチパネル
７００    表示装置
７０１    第１の基板
７０２    画素部
７０４    ソースドライバ回路部
７０５    第２の基板
７０８    ＦＰＣ端子部
７１０    信号線
７１１    引き回し配線部
７１２    シール材
７１６    ＦＰＣ
７３０    絶縁膜
７３２    封止膜
７３４    絶縁膜
７３６    着色層
７３８    遮光層
７５０    トランジスタ
７５２    トランジスタ
７６０    接続電極
７７０    平坦化絶縁膜
７７２    導電膜
７７３    絶縁膜
７７４    導電膜
７７５    液晶素子
７７６    液晶層
７７８    構造体
７８０    異方性導電膜
７８２    発光素子
７８６    ＥＬ層
７８８    導電膜
７９０    容量素子
７９１    タッチセンサー
７９２    絶縁膜
７９３    電極
７９４    電極
７９５    絶縁膜
７９６    電極
７９７    絶縁膜
７９９    タッチパネル
５０００    筐体
５００１    表示部
５００２    表示部
５００３    スピーカ
５００４    ＬＥＤランプ
５００５    操作キー
５００６    接続端子
５００７    センサー
５００８    マイクロフォン
５００９    スイッチ
５０１０    赤外線ポート
５０１１    記録媒体読込部
５０１５    シャッターボタン
５０１６    受像部
５０１７    充電器
５０１８    支持台
５０１９    外部接続ポート
５０２０    ポインティングデバイス
５０２１    リーダ／ライタ
５０５０    操作ボタン
５０５１    情報
５０５２    情報
５０５３    情報
５０５４    情報
５０５５    ヒンジ
５１０１    情報端末
５１０２    情報端末
５２００    情報端末
５２０１    情報端末
５３０１    入力部
５３０５    出力ケーブル
５５００    タブレット型端末
５５０１ａ    筐体
５５０１ｂ    筐体
５５０２ａ    表示部
５５０２ｂ    表示部
５５０３    軸部
５５０４    電源
５５０５    操作キー
５５０６    スピーカ
７０００    表示モジュール
７００１    上部カバー
７００２    下部カバー
７００３    ＦＰＣ
７００４    タッチパネル
７００５    ＦＰＣ
７００６    表示パネル
７００７    バックライト
７００８    光源
７００９    フレーム
７０１０    プリント基板
７０１１    バッテリ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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