(57)【要約】【課題】既存のタッチセンサ及びタッチパネルとは異なる構成を有する新規なタッチセンサ及びタッチパネルを提供する。【解決手段】タッチセンサは、検知回路と、変換回路と、検知回路及び変換回路の間の接続ノードと、を有する。そして、当該検知回路は、接続ノードの電位を変動させる機能を有し、当該変換回路は、接続ノードにおいて生じる電流を検出する機能を有する。当該タッチセンサは、新規なタッチセンサ及びタッチパネルの設計を可能とするものである。これにより、タッチセンサ及びタッチパネルの設計の自由度を向上させることが可能になる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
検知回路と、
変換回路と、
前記検知回路及び前記変換回路の間の接続ノードと、を有し、
前記検知回路は、前記接続ノードの電位を変動させる機能を有し、
前記変換回路は、前記接続ノードにおいて生じる電流を検出する機能を有するタッチセンサ。
【請求項２】
請求項１において、
前記検知回路は、浮遊状態となることが可能な入力検出ノードを有し、
浮遊状態における前記入力検出ノードの電位の変動に応じて前記接続ノードの電位を変動させる機能を有するタッチセンサ。
【請求項３】
請求項２において、
前記入力検出ノードは、酸化物導電膜を含むタッチセンサ。
【請求項４】
請求項２又は請求項３において、
前記入力検出ノードは、トランジスタのゲートに接続されているタッチセンサ。
【請求項５】
請求項４において、
前記トランジスタは、酸化物半導体膜を含むタッチセンサ。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか一項において、
前記変換回路は、前記接続ノードと容量結合されている電流検出ノードと、定電位が供給されている定電位ノードと、前記電流検出ノード及び前記定電位ノードの間のレジスタと、を有するタッチセンサ。
【請求項７】
請求項６において、
前記レジスタは、酸化物導電膜を含むタッチセンサ。
【請求項８】
検知回路と、
変換回路と、
前記検知回路及び前記変換回路の間の接続ノードと、を有し、
前記検知回路は、ゲートが浮遊状態となることが可能であり、且つソース及びドレインの一方が前記接続ノードと接続することが可能なトランジスタを有し、
前記変換回路は、
一対の電極の一方が前記接続ノードに接続されているキャパシタと、
一端が前記キャパシタの一対の電極の他方に接続され、且つ他端が定電位を供給するノードに接続されているレジスタと、を有するタッチセンサ。
【請求項９】
請求項８において、
前記トランジスタは、酸化物半導体膜を含み、
前記レジスタは、酸化物導電膜を含み、
前記酸化物半導体膜及び前記酸化物導電膜は、共通の膜を元に形成されたものであるタッチセンサ。
【請求項１０】
検知回路と、
変換回路と、
前記検知回路及び前記変換回路の間の接続ノードと、を有し、
前記検知回路は、
浮遊状態となることが可能な入力検出ノードと、
ゲートが前記入力検出ノードに接続され、且つソース及びドレインの一方が前記接続ノードと接続することが可能なトランジスタと、を有し、
前記変換回路は、
一対の電極の一方が前記接続ノードに接続されているキャパシタと、
一端が前記キャパシタの一対の電極の他方に接続され、且つ他端が定電位を供給するノードに接続されているレジスタと、を有するタッチセンサ。
【請求項１１】
請求項１０において、
前記入力検出ノードは、第１の酸化物導電膜を含み、
前記トランジスタは、酸化物半導体膜を含み、
前記レジスタは、第２の酸化物導電膜を含み、
前記第１の酸化物導電膜、前記酸化物半導体膜、及び前記第２の酸化物導電膜は、共通の膜を元に形成されたものであるタッチセンサ。
【請求項１２】
請求項１乃至請求項１１のいずれか一項に記載のタッチセンサと、
前記タッチセンサと重畳するディスプレイパネルを備えたタッチパネル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の一態様は、タッチセンサ及びタッチパネルに関する。
【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の技術分野は、物、方法、または、製造方法に関するものである。また、本発明の一態様は、プロセス、マシン、マニュファクチャ、または、組成物（コンポジション・オブ・マター）に関するものである。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、入力装置、入出力装置、それらの駆動方法、または、それらの製造方法、を一例として挙げることができる。
【背景技術】
【０００３】
表示面に接触することによって表示画像を変化させることができる表示装置が知られている。すなわち、信号の入力が当該表示面に接触することによって行われる表示装置が知られている。当該表示装置はタッチパネルとも呼ばれ、例えば、スマートフォン又はタブレット端末などとして適用されていることが多い。
【０００４】
タッチパネルの構成としては各種の構成が存在する。具体的には、タッチパネルの構成として、入力信号を検出するタッチセンサをディスプレイパネルに外付けする構造、及びタッチセンサがディスプレイパネルに内蔵される構造が存在する。さらに、入力信号の検出方式としては抵抗膜方式、静電容量方式、及び光方式などが存在し、タッチセンサがディスプレイパネルに内蔵される構造としてはインセル型及びオンセル型などが存在する。
【０００５】
例えば、特許文献１では、光方式のインセル型タッチパネルが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１１／０００１７２５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述したようにタッチパネルの構成として多数の構成が存在するのは、それらの構成のそれぞれに一長一短があるからである。そのため、タッチパネルを設計する際には、各種の状況に鑑みて、多数の構成の中から適当な構成が選択されている。故に、新たな構成のタッチセンサ及びタッチパネルを提案することができれば、設計の自由度を向上させることになる。そこで、本発明の一態様は、既存のタッチセンサ及びタッチパネルとは異なる構成を有する新規なタッチセンサ及びタッチパネルを提供することを目的の一とする。
【０００８】
なお、本明細書で開示される発明の目的は、上記の目的に限定されない。本明細書で開示される発明においては、明細書、図面、特許請求の範囲の記載から適宜課題を抽出することが可能であり、当該課題を解決することを目的とすることもある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様は、検知回路と、変換回路と、検知回路及び変換回路の間の接続ノードと、を有し、検知回路は、接続ノードの電位を変動させる機能を有し、変換回路は、接続ノードにおいて生じる電流を検出する機能を有するタッチセンサである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の一態様は、新規なタッチセンサ及びタッチパネルの設計を可能とするものである。これにより、設計の自由度を向上させることが可能になる。
【００１１】
なお、本明細書で開示される発明の効果は、上記の効果に限定されない。本明細書で開示される発明においては、明細書、図面、特許請求の範囲の記載から適宜効果を抽出することが可能であり、当該効果を奏することもある。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】（Ａ）タッチセンサの構成例を示す模式図、（Ｂ）接続ノードの電位及び接続ノードに生じる電流の一例を示す図、（Ｃ）検知回路の構成例を示す回路図、（Ｄ）検知回路を利用して構成される分圧回路の一例を示す図、（Ｅ）、（Ｆ）変換回路の構成例を示す回路図。
【図２】（Ａ）、（Ｂ）タッチセンサの構造例を示す断面図。
【図３】タッチパネルの構成例を示す模式図。
【図４】タッチセンサの構成例を示す模式図。
【図５】（Ａ）ディスプレイパネルの構成例を示す模式図、（Ｂ）画素の構成例を示す回路図。
【図６】タッチパネルの構造例を示す断面図。
【図７】（Ａ）−（Ｄ）最終製品の一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下では、本発明の一態様について詳細に説明する。ただし、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨およびその範囲から逸脱することなくその形態を様々に変更し得る。したがって、本発明は以下に示す記載内容に限定して解釈されるものではない。
【００１４】
＜１．タッチセンサ＞
まず、本発明の一態様のタッチパネルが有するタッチセンサについて説明する。
【００１５】
＜１−１．構成例＞
図１（Ａ）は、本発明の一態様のタッチパネルが有するタッチセンサの構成を示す模式図である。図１（Ａ）に示すタッチセンサは、利用者による接触の有無を検出する検知回路１と、当該接触があった場合に入力信号（Ｉｎｐｕｔ）を生成する変換回路２と、検知回路１と変換回路２の間に設けられた接続ノード３とを有する。
【００１６】
当該タッチセンサにおいては、検知回路１は利用者による接触に応じて接続ノード３の電位を変動させる機能を有し、変換回路２は接続ノード３に生じる電流を検出する機能を有する。例えば、図１（Ｂ）に示すように、検知回路１は接続ノード３の電位（Ｖ＿３）を上昇させた後、下降させる機能を有し、変換回路３はそれに伴って接続ノード３に生じる電流（Ｉ＿３）を検出する機能を有する。この場合、接続ノード３における電位の変動にＤＣオフセットが含まれている場合であっても変換回路２においてはその影響を抑制することが可能である。すなわち、変換回路２においては、利用者による接触を正確に検出することが可能となる。
【００１７】
図１（Ｃ）は、図１（Ａ）に示す検知回路１の具体例を示す回路図である。図１（Ｃ）に示す検知回路１は、ソース及びドレインの一方が定電位（ＶＰ１）を供給するノードに接続されているトランジスタ１０と、ゲートが選択信号（Ｓｅｌ）を供給するノードに接続されているトランジスタ１１と、ゲートがリセット信号（Ｒｅｓ）を供給するノードに接続され、ソース及びドレインの一方が定電位（ＶＲｅｓ）を供給するノードに接続されているトランジスタ１２と、一対の電極の一方が定電位（Ｃｓ）を供給するノードに接続されているキャパシタ１３とを有する。
【００１８】
図１（Ｃ）に示す検知回路１の動作について説明する。図１（Ｃ）に示す検知回路１においては、トランジスタ１２をオフ状態とすることによって、トランジスタ１０のゲート、トランジスタ１２のソース及びドレインの他方、及びキャパシタ１３の一対の電極の他方が接続するノードＮ１を浮遊状態とすることが可能である。そして、浮遊状態にあるノードＮ１の電位は、利用者による接触に応じて変動する。これにより、トランジスタ１０のソースとドレイン間の抵抗値も変化する。ここで、予めトランジスタ１１をオン状態としておくことにより、接続ノード３の電位をトランジスタ１０のソースとドレイン間の抵抗値に応じた値とすることができる。例えば、図１（Ｄ）に示すように、トランジスタ１０と、検知回路１外にあるレジスタ１５とによって分圧回路を構成するようにすればよい。なお、レジスタ１５としては、受動素子を適用してもいいし、トランジスタをレジスタとして適用してもよい。その結果、接続ノード３の電位を利用者による接触に応じて変動させることが可能になる。
【００１９】
図１（Ｅ）は、図１（Ａ）に示す変換回路２の具体例を示す回路図である。図１（Ｅ）に示す変換回路２は、一対の電極の一方が接続ノード３に接続されているキャパシタ２０と、一端が定電位（ＶＰ２）を供給するノードに接続されているレジスタ２１とを有する。
【００２０】
図１（Ｅ）に示す変換回路２の動作について説明する。図１（Ｅ）に示す変換回路２においては、キャパシタ２０の一対の電極の他方及びレジスタ２１の他端に接続されているノードＮ２に、接続ノード３に生じる電流と同様の電流が生じる。これにより、利用者による接触を変換回路２においても検出することができ、変換回路２が入力信号（Ｉｎｐｕｔ）を出力することが可能となる。さらに、変換回路２において検出される信号には、ＤＣ成分が含まれていない。よって、変換回路２においては、利用者による接触を正確に検出することが可能となる。
【００２１】
なお、図１（Ｆ）に示すように変換回路２に、反転出力端子が定電位（ＶＰ３）を供給するノードに接続され、非反転入力端子がノードＮ２に接続されているコンパレータ２２を設けてもよい。この場合、コンパレータ２２の出力信号を入力信号（Ｉｎｐｕｔ）として適用することができ、当該入力信号（Ｉｎｐｕｔ）をデジタル信号とすることができる。
【００２２】
＜１−２．構造例＞
図２は、図１に示すタッチセンサの構造例を示す図である。具体的には、図２（Ａ）は、図１（Ｃ）に示すトランジスタ１０、１２及びキャパシタ１３の構造例を示す断面図であり、図２（Ａ）は、図１（Ｃ）に示すトランジスタ１１並びに図１（Ｄ）に示すキャパシタ２０及びレジスタ２１の構造例を示す断面図である。
【００２３】
図２（Ａ）に示すトランジスタ１２は、基板２００上の導電膜２０１ａと、導電膜２０１ａ上の絶縁膜２０２ａと、絶縁膜２０２ａ上の酸化物半導体膜２０３ａと、絶縁膜２０２ａ及び酸化物半導体膜２０３ａ上の導電膜２０４ａ、２０４ｂとを有する。また、酸化物半導体膜２０３ａ及び導電膜２０４ａ、２０４ｂ上には絶縁膜２０５ａが設けられ、絶縁膜２０５ａ上には絶縁膜２０６が設けられている。なお、導電膜２０１ａは、ゲート電極として機能する。また、絶縁膜２０２ａは、ゲート絶縁膜として機能する。また、酸化物半導体膜２０３ａは、活性層として機能する。また、導電膜２０４ａ、２０４ｂは、ソース電極及びドレイン電極として機能する。
【００２４】
なお、基板２００としては、ガラス基板などを適用すればよい。また、基板２００として、可撓性基板を適用してもよい。また、基板２００として、湾曲した基板を適用してもよい。
【００２５】
図２（Ａ）に示すキャパシタ１３は、基板２００上の導電膜２０１ｂと、導電膜２０１ｂ上の絶縁膜２０２ａと、絶縁膜２０２ａ上の導電膜２０４ｂとを有する。なお、導電膜２０１ｂ、２０４ｂは、キャパシタ１３を構成する一対の電極として機能する。また、絶縁膜２０２ａは、誘電体膜として機能する。
【００２６】
なお、上述の通り、導電膜２０４ｂは、トランジスタ１２のソース電極又はドレイン電極として機能するとともにキャパシタ２０の一対の電極の一方としても機能する。同様に、絶縁膜２０２ａは、トランジスタ１０のゲート絶縁膜として機能するとともにキャパシタ２０の誘電体膜としても機能する。このように、本明細書で開示される発明においては、特定の物（例えば、導電膜２０４ｂ及び絶縁膜２０２ａ）が異なる機能を有する複数の部分を包含することがある。それゆえ、本明細書において「ＡとＢが接続する」と表現した場合には、当該Ａ、Ｂは、異なる２つの導電膜を意味するのみならず、単一の導電膜の一部と当該導電膜の他の一部を意味することもある。
【００２７】
図２（Ａ）に示すトランジスタ１０は、基板２００上の導電膜２０１ｃと、導電膜２０１ｃ上の絶縁膜２０２ｂと、絶縁膜２０２ｂ上の酸化物半導体膜２０３ｃと、絶縁膜２０２ｂ及び酸化物半導体膜２０３ｃ上の導電膜２０４ｃ、２０４ｄとを有する。また、酸化物半導体膜２０３ａ及び導電膜２０４ａ、２０４ｂ上には絶縁膜２０５ｂが設けられ、絶縁膜２０５ｂ上には絶縁膜２０６が設けられている。なお、導電膜２０１ｃは、ゲート電極として機能する。また、絶縁膜２０２ｂは、ゲート絶縁膜として機能する。また、酸化物半導体膜２０３ｃは、活性層として機能する。また、導電膜２０４ｃ、２０４ｄは、ソース電極及びドレイン電極として機能する。
【００２８】
なお、図２（Ａ）においては、絶縁膜２０２ａと絶縁膜２０２ｂは分離した膜として描かれているが、両者はそれぞれ単一の絶縁膜の一部であってもよい。この場合には、図２（Ａ）は、開口が存在する単一の絶縁膜の断面図を描いていることになる。同様に、図２（Ａ）において、絶縁膜２０５ａと絶縁膜２０５ｂがそれぞれ単一の絶縁膜の一部であってもよい。
【００２９】
また、図２（Ａ）においては、導電膜２０４ｂ及び導電膜２０１ｃに接する酸化物導電膜２０３ｂが設けられている。酸化物導電膜２０３ｂは図１（Ｃ）に示すノードＮ１として機能し、図２に示すタッチセンサにおいては利用者が接触した場合に酸化物導電膜２０３ｂの電位が変動することになる。なお、酸化物導電膜２０３ｂ上には絶縁膜２０６が直接接して設けられている。また、酸化物導電膜２０３ｂは透光性を有し、また、酸化物半導体膜２０３ａ、２０３ｃと共通の膜を元に形成される。当該形成方法については後述する。
【００３０】
図２（Ｂ）に示すトランジスタ１１は、基板２００上の導電膜２０１ｄと、導電膜２０１ｄ上の絶縁膜２０２ｂと、絶縁膜２０２ｂ上の酸化物半導体膜２０３ｄと、絶縁膜２０２ｂ及び酸化物半導体膜２０３ｄ上の導電膜２０４ｄ、２０４ｅとを有する。また、酸化物半導体膜２０３ｄ、導電膜２０４ｄ、２０４ｅ上には絶縁膜２０５ｂが設けられ、絶縁膜２０５ｂ上には絶縁膜２０６が設けられている。なお、導電膜２０１ｄは、ゲート電極として機能する。また、絶縁膜２０２ｂは、ゲート絶縁膜として機能する。また、酸化物半導体膜２０３ｄは、活性層として機能する。また、導電膜２０４ｄ、２０４ｅは、ソース電極及びドレイン電極として機能する。
【００３１】
図２（Ｂ）に示すキャパシタ２０は、基板２００上の導電膜２０１ｅと、導電膜２０１ｅ上の絶縁膜２０２ｂと、絶縁膜２０２ｂ上の導電膜２０４ｅとを有する。なお、導電膜２０１ｅ、２０４ｅは、一対の電極として機能する。また、絶縁膜２０２ｂは、誘電体膜として機能する。
【００３２】
図２（Ｂ）に示すレジスタ２１は、一端が導電膜２０１ｆと接し、他端が導電膜２０１ｅと接する酸化物導電膜２０３ｅを有する。なお、酸化物導電膜２０３ｅは、酸化物導電膜２０３ｂと同様の膜である。
【００３３】
なお、図２に示すタッチセンサにおいては、導電膜２０４ｅの一部（トランジスタ１１とキャパシタ２０の間の部分）が図１（Ａ）に示す接続ノード３に対応する。
【００３４】
また、図２においては、導電膜、絶縁膜、酸化物半導体膜、及び酸化物導電膜のそれぞれを単層膜として図示しているが、それぞれの膜を積層膜に置換してもよい。
【００３５】
また、トランジスタ１０，１１、１２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、トップゲート型又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、キャパシタ２０及びレジスタ２１の構造も特に限定されない。例えば、キャパシタ２０及びレジスタ２１の構造として、トランジスタ１０と同一工程で形成する際に好ましい構造を採用すればよい。
【００３６】
（酸化物半導体膜２０３ａ、２０３ｃ、２０３ｄと酸化物導電膜２０３ｂ、２０３ｅ）
酸化物半導体膜２０３ａ、２０３ｃ、２０３ｄと、酸化物導電膜２０３ｂ、２０３ｅ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。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、島状に加工された複数の酸化物半導体膜の一部に対して選択的に酸素欠損又は／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、処理物と非処理物の抵抗値を異ならせることができる。
【００３７】
具体的には、後に酸化物導電膜２０３ｂ、２０３ｅとなる島状の酸化物半導体膜にプラズマ処理を行い、酸化物半導体膜中の酸素欠損を増加させる、又は／及び酸化物半導体層膜の水素、水等の不純物を増加させることによって、キャリア密度を増加させ、抵抗値を低減することができる。また、酸化物半導体膜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膜に水素を拡散させることによって、キャリア密度を増加させ、抵抗値を低減することができる。
【００３８】
例えば、酸化物導電膜２０３ｂ、２０３ｅ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。
【００３９】
上記プラズマ処理によって、酸化物導電膜２０３ｂ、２０３ｅ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、酸化物導電膜２０３ｂ、２０３ｅの近傍、より具体的には、酸化物導電膜２０３ｂ、２０３ｅ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膜２０３ｂ、２０３ｅは、酸化物半導体膜１０２よりもキャリア密度が高くなる。
【００４０】
また、酸化物導電膜２０３ｂ、２０３ｅに行う水素を導入する処理としては、図２（Ａ）、（Ｂ）に示す絶縁膜２０６として水素を含む絶縁膜を適用することが挙げられる。なお、水素を含む絶縁膜として、例えば、窒化シリコン膜を用いることができる。他方、酸化物半導体膜２０３ａ、２０３ｃ、２０３ｄと絶縁膜２０６の間に絶縁膜２０５ａ、２０５ｂを設ける。これにより、酸化物半導体膜２０３ａ、２０３ｃ、２０３ｄにおける水素濃度を低減することができる。また、絶縁膜２０５ａ、２０５ｂとして、酸素を放出することが可能な絶縁膜を適用することが好ましい。これにより、酸化物半導体膜２０３ａ、２０３ｃ、２０３ｄに酸素を供給することができる。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。
【００４１】
上述した処理によって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膜２０３ａ、２０３ｃ、２０３ｄ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膜といえる。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、ノーマリーオフ特性（当該トランジスタがＮチャネル型である場合には、しきい値電圧がプラスとなる電気特性）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膜２０３ａ、２０３ｃ、２０３ｄ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。
【００４２】
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膜２０３ａ、２０３ｃ、２０３ｄ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、酸化物半導体膜１０２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。
【００４３】
トランジスタ１０、１１、１２のチャネル領域が形成される酸化物半導体膜２０３ａ、２０３ｃ、２０３ｄ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、酸化物半導体膜１０２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。
【００４４】
酸化物半導体膜２０３ａ、２０３ｃ、２０３ｄ及び酸化物導電膜２０３ｂ、２０３ｅ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、これらの材料は、透光性を有する。
【００４５】
なお、酸化物半導体膜２０３ａ、２０３ｃ、２０３ｄ及び酸化物導電膜２０３ｂ、２０３ｅ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％未満、又はＩｎが３４ａｔｏｍｉｃ％以上、Ｍが６６ａｔｏｍｉｃ％未満とする。
【００４６】
また、酸化物半導体膜２０３ａ、２０３ｃ、２０３ｄ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。
【００４７】
また、酸化物半導体膜２０３ａ、２０３ｃ、２０３ｄ及び酸化物導電膜２０３ｂ、２０３ｅ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。
【００４８】
＜２．タッチパネル＞
次いで、本発明の一態様のタッチパネルについて説明する。
【００４９】
＜２−１．構成例＞
図３は、本発明の一態様のタッチパネルの構成例を示す模式図である。図３に示すタッチパネルは、タッチセンサ３００と、タッチセンサ３００と重畳するディスプレイパネル４００とを有する。
【００５０】
図４は、図３に示すタッチセンサ３００の構成例を示す模式図である。図４に示すタッチセンサは、マトリクス状に配設されている複数の検知回路１と、複数の検知回路１を駆動するための信号を出力する駆動回路３０１と、検知回路１で検出された情報を元に入力信号を生成する入力信号生成回路３０２とを有する。さらに、入力信号生成回路３０２は、当該マトリクスの列数と同数の変換回路２を有する。そして、各変換回路２は、マトリクス状に配設されている複数の検知回路１のうちいずれか一列に配設されている複数の検知回路１に接続されている。また、入力信号生成回路３０２は、図１（Ｄ）に示すレジスタ１５など必要な構成をさらに有する（当該構成は図示していない）。なお、図４に示すタッチセンサにおいては、検知回路１と変換回路２の間に設けられている配線が接続ノード３に該当する。
【００５１】
図４に示すタッチセンサにおいては、一つの変換回路２が接続ノード３を介して複数の検知回路１が接続されることになる。ここで、複数の検知回路１のそれぞれは、上述の通り、接続ノード３の電位を変動させる機能を有する。ただし、複数の検知回路１のそれぞれが、接続ノード３の電位に与える影響が同一であるとは限らない。具体的には、当該影響は、図１（Ｃ）に示すトランジスタ１０の電気特性（例えば、しきい値電圧）に依存して決まるが、複数の検知回路１のそれぞれに設けられるトランジスタ１０の電気特性が同一であるとは限らない。その結果、図４に示すタッチセンサにおいては、接続ノード３における電位の変動にＤＣオフセットが含まれる可能性がある。
【００５２】
これに対して、上述の通り、図１（Ｅ）、（Ｆ）に示す変換回路２において検出される信号には、ＤＣ成分が含まれていない。よって、当該ＤＣオフセットの影響を受けずに接続ノード３における電位の変動を検出することが可能である。
【００５３】
図５（Ａ）は、図３に示すディスプレイパネルの構成例を示す模式図である。図５（Ａ）に示すディスプレイパネルは、マトリクス状に配設されている複数の画素４と、複数の画素４のそれぞれに走査信号を供給する走査線駆動回路４０１と、複数の画素４のそれぞれに映像信号を供給する信号線駆動回路４０２とを有する。
【００５４】
図５（Ｂ）は、図５（Ａ）に示す画素４の具体例を示す回路図である。図５（Ｂ）に示す画素４は、ゲートが走査線駆動回路４０１に接続され、ソース及びドレインの一方が信号線駆動回路４０２に接続されているトランジスタ４１と、ゲートがトランジスタ４１のソース及びドレインの他方に接続され、ソース及びドレインの一方が第１の定電位を供給するノードに接続されているトランジスタ４２と、一対の電極の一方がトランジスタ４１のソース及びドレインの他方、及びトランジスタ４２のゲートに接続され、一対の電極の他方が第１の定電位を供給するノードに接続されているキャパシタ４３と、アノードがトランジスタ４２のソース及びドレインの他方に接続され、カソードが第２の定電位を供給するノードに接続されている有機ＥＬ素子４４とを有する。なお、第１の定電位は、第２の電位よりも高電位である。また、図５（Ｂ）に示す画素４においては、トランジスタ４１はＮチャネル型であり、トランジスタ４２はＰチャネル型であるとする。
【００５５】
なお、図５（Ｂ）では、画素４に有機ＥＬ素子が設けられる構成を示したが、本発明は当該構成に限定されない。例えば、画素に液晶素子が設けられる構成としてもよい。
【００５６】
＜２−２．構造例＞
図６は、図３に示すタッチパネルの構造例を示す断面図である。具体的には、図６に示すタッチパネルでは、図１（Ｃ）に示すノードＮ１と図５（Ｂ）に示したトランジスタ４２及び有機ＥＬ素子４４を重畳して設けられている。
【００５７】
図６に示すトランジスタ４２は、基板４５０上に設けられた単結晶シリコンを母体とするｐ型不純物領域２０２１、２０２２及びチャネル形成領域２０２０を含む半導体膜と、当該半導体膜上のゲート絶縁膜として機能する絶縁膜２０２３と、絶縁膜２０２３上のゲート電極として機能する導電膜２０２４とを有する。なお、基板４５０としては、ガラス基板などを適用すればよい。また、基板４５０として、可撓性基板を適用してもよい。また、基板４５０として、湾曲した基板を適用してもよい。また、ここでは、トランジスタ４２が単結晶シリコンを用いて構成される例について示したが、これが多結晶シリコン又は非晶質シリコンを用いて構成される構成とすることも可能である。また、ここでは、トランジスタ４２がトップゲート型のトランジスタである例について示したが、トランジスタ４２の構造はトップゲート型のトランジスタに限定されずボトムゲート型のトランジスタなどであってもよい。
【００５８】
図６に示すトランジスタ４２上には、絶縁膜２３０が設けられている。また、絶縁膜２３０上には導電膜２４１、２４２が設けられ、それぞれは、絶縁膜２３０の開口においてトランジスタ４２が有するｐ型不純物領域２０２１、２０２２に接している。さらに、電極層２４１、電極層２４２上には絶縁膜２５０が設けられている。
【００５９】
有機ＥＬ素子４４は、絶縁膜２５０の開口において導電膜２４２に接続された導電膜２６１と、導電膜２６１上の有機発光層２７０と、有機発光層２７０上の導電膜２８０とを有する。また、導電膜２６１と有機発光層２７０の間には隔壁層２９１、２９２、２９３が設けられている。なお、隔壁層としては、有機又は無機の絶縁物からなる層を適用すればよい。隔壁層２９１乃至隔壁層２９３を設けることによって、導電膜２６１及び導電膜２８０の短絡を防止すること、並びに有機発光層２７０の段切れを抑制することが可能になる。また、ここでは、有機ＥＬ素子４４が、トランジスタ４２と重畳して設けられる。これにより、有機ＥＬ素子４４の面積（ディスプレイパネルの開口率）を向上させることが可能である。
【００６０】
なお、ここでは、有機発光層２７０は、導電膜２６１及び導電膜２８０の間に生じる電流によって白色を呈する光を発光することが可能であり、且つ当該白色を呈する光が少なくとも赤色を呈する光の波長、緑色を呈する光の波長、青色を呈する光の波長、及び黄色を呈する光の波長を有する光であることとする。また、ここでは、導電膜２８０は透光性を有する材料によって形成される。これにより、発光素子４４は、少なくとも導電膜２８０が設けられた方向に対して白色を呈する光を放射することが可能である。
【００６１】
さらに、図６に示すタッチパネルにおいては、トランジスタ４２及び有機ＥＬ素子４４と重畳する位置に酸化物導電膜２０３ｂが配置されている。また、酸化物導電膜２０３ｂ上には、絶縁膜２０６を介して平坦化膜２２０が設けられている（なお、図６に示すタッチセンサは、図２に示すタッチセンサと上下が反転している。そのため、基板２００に設けられている構造物については、図６における「上」を「下」と表現し、図６における「下」を「上」と表現している）。そして、平坦化膜２２０上にはカラーフィルタが設けられている。
【００６２】
図６に示すタッチパネルにおいては、有機ＥＬ素子４４が発する光を用いて表示を行うとともに、図６における上側から利用者が接触することによって酸化物導電膜２０３ｂの電位を変動させることが可能である。そして、当該電位の変動を利用してタッチセンサにおいて入力信号を生成し、ディスプレイパネルに入力することが可能である。ディスプレイパネルにおいては、当該入力信号に応じて表示画像を変化させることが可能である。
【００６３】
＜３．最終製品＞
最後に、本発明の一態様のタッチパネルを用いて構成される最終製品の一例について説明する。
【００６４】
当該最終製品として、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。なお、これらの最終製品は、表示面が曲面形状を備える又は表示面を任意に折り曲げることが可能な製品とすることも可能である。
【００６５】
図７（Ａ）は、携帯電話機の一例を示す図である。携帯電話機７４００は、筐体７４０１に組み込まれた表示部７４０２の他、操作ボタン７４０３、外部接続ポート７４０４、スピーカ７４０５、マイク７４０６などを備えている。なお、携帯電話機７４００では、上述したタッチパネルが表示部７４０２内に組み込まれている。
【００６６】
図７（Ａ）に示す携帯電話機７４００では、表示部７４０２の表面を指などで触れることで、表示される画像を変化させるなどの操作をすることができる。また、電話を掛ける、又は文字を入力するなどの操作も、表示部７４０２を指などで触れることにより行うことができる。また、操作ボタン７４０３の操作により、携帯電話機７４００の起動及び停止、並びに上述した操作を行うことができる。
【００６７】
図７（Ｂ）は、表示部を備えた環装用製品の一例を示す図である。環装用製品７１００は、筐体７１０１、表示部７１０２、操作ボタン７１０３、及び送受信装置７１０４を備える。なお、環装用製品７１００では、上述したタッチパネルが表示部７１０２内に組み込まれている。
【００６８】
図７（Ａ）に示す携帯電話機７１００では、表示部７１０２の表面を指などで触れることで、表示される画像を変化させるなどの操作をすることができる。また、環装用製品７１００は、送受信装置７１０４によって映像信号を受信可能で、受信した映像を表示部７１０２に表示することができる。また、音声信号を他の送受信装置との間で送受信することもできる。また、操作ボタン７１０３によって、環装用製品７１００の起動及び停止、表示される画像を変化させるなどの操作、並びに音声の調整などを行うことができる。
【００６９】
図７（Ｃ）は、携帯用製品の一例を示す図である。携帯用製品７３００は、筐体７３０１、表示部７３０２、操作ボタン７３０３、引き出し部材７３０４、制御部７３０５を備える。なお、携帯用製品７３００では、上述したタッチセンサが表示部７３０２内に組み込まれている。
【００７０】
表示装置７３００は、筒状の筐体７３０１内にロール状に巻かれたフレキシブルな表示部７３０２を備える。表示部７３０２は、遮光層などが形成された第１の基板と、トランジスタなどが形成された第２の基板を有する。表示部７３０２は、筐体７３０１内において常に第２の基板が外側になるように巻かれている。
【００７１】
また、携帯用製品７３００は制御部７３０５によって映像信号を受信可能で、受信した映像を表示部７３０２に表示することができる。また、制御部７３０５にはバッテリーを備える。また、制御部７３０５にコネクタを備え、映像信号や電力を直接供給する構成としてもよい。
【００７２】
また、操作ボタン７３０３によって、起動及び停止、表示される画像を変化させるなどの操作を行うことができる。
【００７３】
図７（Ｄ）に、表示部７３０２を引き出し部材７３０４により引き出した状態を示す。この状態で表示部７３０２に映像を表示することができる。そして、図７（Ｃ）、（Ｄ）に示す携帯用製品７３００では、この状態で表示部７３０２の表面を指などで触れることで、表示される画像を変化させるなどの操作をすることができる。また、筐体７３０１の表面に配置された操作ボタン７３０３によって、片手で容易に操作することができる。
【００７４】
なお、表示部７３０２を引き出した際に表示部７３０２が湾曲しないよう、表示部７３０２の端部に補強のためのフレームを設けていてもよい。また、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。
【符号の説明】
【００７５】
＜図１＞
１：検知回路    ２：変換回路    ３：接続ノード    １０−１２：トランジスタ    １３、２０：キャパシタ    １５：レジスタ    ２１：レジスタ    ２２：コンパレータ
＜図２＞
２００：基板    ２０１ａ−２０１ｆ：導電膜    ２０２ａ、２０２ｂ：絶縁膜    ２０３ａ、２０３ｃ、２０３ｄ：酸化物半導体膜    ２０３ｂ、２０３ｄ：酸化物導電膜    ２０４ａ−２０４ｅ：導電膜    ２０５ａ、２０５ｂ：絶縁膜    ２０６：絶縁膜
＜図３＞
３００：タッチセンサ    ４００：ディスプレイパネル
＜図４＞
１：検知回路    ２：変換回路    ３：接続ノード    ３０１：駆動回路    ３０２：入力信号生成回路
＜図５＞
４：画素    ４１：トランジスタ    ４２：トランジスタ    ４３：キャパシタ    ４４：有機ＥＬ素子    ４０１：走査線駆動回路    ４０２：信号線駆動回路
＜図６＞
４２：トランジスタ    ４４：有機ＥＬ素子    ２００：基板    ２０３ｂ：酸化物導電膜    ２０６：絶縁膜    ２２０：平坦化膜    ２３０：絶縁膜    ２４１、２４２：導電膜    ２５０：絶縁膜    ２６１：導電膜    ２７０：有機発光層    ２８０：導電膜    ２９１、２９２、２９３：隔壁層    ３００：カラーフィルタ    ２０２０：チャネル形成領域    ２０２１、２０２２：ｐ型不純物領域    ２０２３：絶縁膜    ２０２４：導電膜
＜図７＞
（Ａ）７４００：携帯電話機    ７４０１：筐体    ７４０２：表示部    ７４０３：操作ボタン    ７４０４：外部接続ポート    ７４０５：スピーカ    ７４０６：マイク
（Ｂ）７１００：環装用製品    ７１０１：筐体    ７１０２：表示部    ７１０３：操作ボタン    ７１０４：送受信装置
（Ｃ）、（Ｄ）７３００：携帯用製品    ７３０１：筐体    ７３０２：表示部    ７３０３：操作ボタン    ７３０４：引き出し部材    ７３０５：制御部
【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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