彦根藩二代当主である井伊直孝公をお寺の門前で手招き雷雨から救ったと
伝えられる招と、井伊軍団のシンボルとも言える赤備え(戦国時代の井伊
軍団編成の一種、あらゆる武具を朱りにした部隊編成のこと)と兜(かぶ
と)を合体させて生まれたキャラクタ-
【季語と短歌:12月18日】
蛋白や 九億種類 実南天
高山 宇 (赤鬼)
【関連特許最新技術】
5. 特開2022-158973 表示装置、表示モジュール、電子機器、及び、表
示装置の作製方法 株式会社半導体エネルギー研究所
【詳細説明】
【0524】また、絶縁層426が絶縁層452及び導電層453を覆っ
て設けられている。絶縁層426上には、導電層454a及び導電層45
4bが設けられる。導電層454a及び導電層454bは、絶縁層426
及び絶縁層452に設けられた開口部において、半導体層451と電気的
に接続されている。導電層454aの一部は、ソース電極及びドレイン電
極の一方として機能し、導電層454bの一部は、ソース電極及びドレイ
ン電極の他方として機能する。また、導電層454a、導電層454b、
及び絶縁層426を覆って、絶縁層423が設けられている。
図26(A)乃至図26(D)は、トランジスタの一例を示す断面図
【0525】ここで、トランジスタ410aと電気的に接続する導電層4
14a及び導電層414bは、導電層454a及び導電層454bと、同
一の導電膜を加工して形成することが好ましい。図26(C)では、導電
層414a、導電層414b、導電層454a、及び導電層454bが、
同一面上に(すなわち絶縁層426の上面に接して)形成され、且つ、同
一の金属元素を含む構成を示している。このとき、導電層414a及び導
電層414bは、絶縁層426、絶縁層452、絶縁層422、及び絶縁
層412に設けられた開口を介して、低抵抗領域411nと電気的に接続
する。これにより、作製工程を簡略化できるため好ましい。
【0526】 また、トランジスタ410aの第1のゲート電極として機能
する導電層413と、トランジスタ450の第2のゲート電極として機能
する導電層455とは、同一の導電膜を加工して形成することが好ましい。
図26(C)では、導電層413と導電層455とが、同一面上に(すな
わち絶縁層412の上面に接して)形成され、且つ、同一の金属元素を含
む構成を示している。これにより、作製工程を簡略化できるため好ましい。
【0527】図26(C)では、トランジスタ450の第1のゲート絶縁
層として機能する絶縁層452が、半導体層451の端部を覆う構成とし
たが、図26(D)に示すトランジスタ450aのように、絶縁層452
が、導電層453と上面形状が一致または概略一致するように加工されて
いてもよい。
【0528】なお、本明細書等において「上面形状が概略一致」とは、積
層した層と層との間で少なくとも輪郭の一部が重なることをいう。例えば、
上層と下層とが、同一のマスクパターン、または一部が同一のマスクパタ
ーンにより加工された場合を含む。ただし、厳密には輪郭が重なり合わず、
上層が下層の内側に位置すること、または、上層が下層の外側に位置する
こともあり、この場合も「上面形状が概略一致」という。
【0529】なお、ここではトランジスタ410aが、図25で示したト
ランジスタM2に対応し、画素電極と電気的に接続する例を示したが、こ
れに限られない。例えば、トランジスタ450またはトランジスタ450a
が、トランジスタM2に対応する構成としてもよい。このとき、トランジ
スタ410aは、トランジスタM1、トランジスタM3、またはその他の
トランジスタに対応する。
【0530】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。
【0531】(実施の形態6)
本実施の形態では、上記の実施の形態で説明したOSトランジスタに用い
ることができる金属酸化物(酸化物半導体ともいう)について説明する。
【0532】金属酸化物は、少なくともインジウムまたは亜鉛を含むこと
が好ましい。特にインジウム及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、スズなどが含まれ
ていることが好ましい。また、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、マグネシウム、コバルトなど
から選ばれた一種、または複数種が含まれていてもよい。
【0533】また、金属酸化物は、スパッタリング法、MOCVD法などの
CVD法、または、ALD法などにより形成することができる。
【0534】<結晶構造の分類>
酸化物半導体の結晶構造としては、アモルファス(completely
amorphousを含む)、CAAC(C-Axis-Aligned
Crystalline)、nc(nanocrystalline)、
CAC(Cloud-Aligned Composite)、単結晶(
single crystal)、及び多結晶(poly crystal)
等が挙げられる。
【0535】なお、膜または基板の結晶構造は、X線回折(XRD:X-
Ray Diffraction)スペクトルを用いて評価することがで
きる。例えば、GIXD(Grazing-Incidence XRD)
測定で得られるXRDスペクトルを用いて評価することができる。なお、
GIXD法は、薄膜法またはSeemann-Bohlin法ともいう。
【0536】例えば、石英ガラス基板では、XRDスペクトルのピークの
状がほぼ左右対称である。一方で、結晶構造を有するIGZO膜では、X
RDスペクトルのピークの形状が左右非対称である。XRDスペクトルの
ピークの形状が左右非対称であることは、膜中または基板中の結晶の存在
を明示。別言すると、XRDスペクトルのピークの形状が左右対称でないと、
膜または基板は非晶質状態であるとは言えない。
【0537】 また、膜または基板の結晶構造は、極微電子線回折法(NB
ED:Nano Beam Electron Diffraction)に
よって観察される回折パターン(極微電子線回折パターンともいう)にて
評価することができる。例えば、石英ガラス基板の回折パターンでは、ハ
ローが観察され、石英ガラスは、非晶質状態であることが確認できる。ま
た、室温成膜したIGZO膜の回折パターンでは、ハローではなく、スポ
ット状のパターンが観察される。このため、室温成膜したIGZO膜は、
結晶状態でもなく、非晶質状態でもない、中間状態であり、非晶質状態で
あると結論することはできないと推定される。
【0538】<<酸化物半導体の構造>>
なお、酸化物半導体は、構造に着目した場合、上記とは異なる分類となる
場合がある。例えば、酸化物半導体は、単結晶酸化物半導体と、それ以外
の非単結晶酸化物半導体と、に分けられる。非単結晶酸化物半導体として
は、例えば、上述のCAAC-OS、及びnc-OSがある。また、非単
結晶酸化物半導体には、多結晶酸化物半導体、擬似非晶質酸化物半導体(
a-like OS:amorphous-like oxide sem
iconductor)、非晶質酸化物半導体、などが含まれる。
【0539】ここで、上述のCAAC-OS、nc-OS、及びa-li
ke OSの詳細について、説明を行う。
【0540】[CAAC-OS]
CAAC-OSは、複数の結晶領域を有し、当該複数の結晶領域はc軸が
特定の方向に配向している酸化物半導体である。なお、特定の方向とは、
CAAC-OS膜の厚さ方向、CAAC-OS膜の被形成面の法線方向、
またはCAAC-OS膜の表面の法線方向である。また、結晶領域とは、
原子配列に周期性を有する領域である。なお、原子配列を格子配列とみな
すと、結晶領域とは、格子配列の揃った領域でもある。さらに、CAAC
-OSは、a-b面方向において複数の結晶領域が連結する領域を有し、
当該領域は歪みを有する場合がある。なお、歪みとは、複数の結晶領域が
連結する領域において、格子配列の揃った領域と、別の格子配列の揃った
領域と、の間で格子配列の向きが変化している箇所を指す。つまり、CA
AC-OSは、c軸配向し、a-b面方向には明らかな配向をしていない
酸化物半導体である。
【0541】なお、上記複数の結晶領域のそれぞれは、1つまたは複数の
微小な結晶(最大径が10nm未満である結晶)で構成される。結晶領域
が1つの微小な結晶で構成されている場合、当該結晶領域の最大径は10
nm未満となる。また、結晶領域が多数の微小な結晶で構成されている場
合、当該結晶領域の大きさは、数十nm程度となる場合がある。
【0542】 また、In-M-Zn酸化物(元素Mは、アルミニウム、ガ
リウム、イットリウム、スズ、チタンなどから選ばれた一種、または複数
種)において、CAAC-OSは、インジウム(In)、及び酸素を有す
る層(以下、In層)と、元素M、亜鉛(Zn)、及び酸素を有する層(
以下、(M,Zn)層)とが積層した、層状の結晶構造(層状構造ともい
う)を有する傾向がある。なお、インジウムと元素Mは、互いに置換可能で
ある。よって、(M,Zn)層にはインジウムが含まれる場合がある。また、
In層には元素Mが含まれる場合がある。なお、In層にはZnが含まれ
る場合もある。当該層状構造は、例えば、高分解能TEM(Transmi
ssion Electron Microscope)像において、格子
像として観察される。
【0543】CAAC-OS膜に対し、例えば、XRD装置を用いて構造解
析を行うと、θ/2θスキャンを用いたOut-of-plane XRD
測定では、c軸配向を示すピークが2θ=31°またはその近傍に検出され
る。なお、c軸配向を示すピークの位置(2θの値)は、CAAC-OS
を構成する金属元素の種類、組成などにより変動する場合がある。
【0544】また、例えば、CAAC-OS膜の電子線回折パターンにお
いて、複数の輝点(スポット)が観測される。なお、あるスポットと別の
スポットとは、試料を透過した入射電子線のスポット(ダイレクトスポッ
トともいう)を対称中心として、点対称の位置に観測される。
【0545】上記特定の方向から結晶領域を観察した場合、当該結晶領域
内の格子配列は、六方格子を基本とするが、単位格子は正六角形とは限ら
ず、非正六角形である場合がある。また、上記歪みにおいて、五角形、七
角形などの格子配列を有する場合がある。なお、CAAC-OSにおいて、
歪み近傍においても、明確な結晶粒界(グレインバウンダリー)を確認す
ることはできない。即ち、格子配列の歪みによって、結晶粒界の形成が抑
制されていることがわかる。これは、CAAC-OSが、a-b面方向に
おいて酸素原子の配列が稠密でないこと、金属原子が置換することで原子
間の結合距離が変化することなどによって、歪みを許容することができる
ためと考えられる。
【0546】なお、明確な結晶粒界が確認される結晶構造は、いわゆる多
結晶(polycrystal)と呼ばれる。結晶粒界は、再結合中心と
なり、キャリアが捕獲されトランジスタのオン電流の低下、電界効果移動
度の低下などを引き起こす可能性が高い。よって、明確な結晶粒界が確認
されないCAAC-OSは、トランジスタの半導体層に好適な結晶構造を
有する結晶性の酸化物の一つである。なお、CAAC-OSを構成するに
は、Znを有する構成が好ましい。例えば、In-Zn酸化物、及びIn
-Ga-Zn酸化物は、In酸化物よりも結晶粒界の発生を抑制できるた
め好適である。
【0547】CAAC-OSは、結晶性が高く、明確な結晶粒界が確認さ
れない酸化物半導体である。よって、CAAC-OSは、結晶粒界に起因
する電子移動度の低下が起こりにくいといえる。また、酸化物半導体の結
晶性は不純物の混入、欠陥の生成などによって低下する場合があるため、
CAAC-OSは不純物及び欠陥(酸素欠損など)の少ない酸化物半導体
ともいえる。従って、CAAC-OSを有する酸化物半導体は、物理的性
質が安定する。そのため、CAAC-OSを有する酸化物半導体は熱に強
く、信頼性が高い。また、CAAC-OSは、製造工程における高い温度
(所謂サーマルバジェット)に対しても安定である。従って、OSトラン
ジスタにCAAC-OSを用いると、製造工程の自由度を広げることが可
能となる。
【0548】[nc-OS]
nc-OSは、微小な領域(例えば、1nm以上10nm以下の領域、特
に1nm以上3nm以下の領域)において原子配列に周期性を有する。別
言すると、nc-OSは、微小な結晶を有する。なお、当該微小な結晶の
大きさは、例えば、1nm以上10nm以下、特に1nm以上3nm以下
であることから、当該微小な結晶をナノ結晶ともいう。また、nc-OS
は、異なるナノ結晶間で結晶方位に規則性が見られない。そのため、膜全
体で配向性が見られない。従って、nc-OSは、分析方法によっては、
a-like OSまたは非晶質酸化物半導体と区別が付かない場合があ
る。例えば、nc-OS膜に対し、XRD装置を用いて構造解析を行うと
、θ/2θスキャンを用いたOut-of-plane XRD測定では、
結晶性を示すピークが検出されない。また、nc-OS膜に対し、ナノ結
晶よりも大きいプローブ径(例えば50nm以上)の電子線を用いる電子
線回折(制限視野電子線回折ともいう。)を行うと、ハローパターンのよ
うな回折パターンが観測される。一方、nc-OS膜に対し、ナノ結晶の
大きさと近いかナノ結晶より小さいプローブ径(例えば1nm以上30n
m以下)の電子線を用いる電子線回折(ナノビーム電子線回折ともいう。
)を行うと、ダイレクトスポットを中心とするリング状の領域内に複数の
スポットが観測される電子線回折パターンが取得される場合がある。
【0549】[a-like OS]
a-like OSは、nc-OSと非晶質酸化物半導体との間の構造を
有する酸化物半導体である。a-like OSは、鬆または低密度領域を
有する。即ち、a-like OSは、nc-OS及びCAAC-OSと比
べて、結晶性が低い。また、a-like OSは、nc-OS及びCAA
C-OSと比べて、膜中の水素濃度が高い。
【0550】<<酸化物半導体の構成>>
次に、上述のCAC-OSの詳細について、説明を行う。なお、CAC-
OSは材料構成に関する。
【0551】[CAC-OS]
CAC-OSとは、例えば、金属酸化物を構成する元素が、0.5nm
以上10nm以下、好ましくは、1nm以上3nm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、金属酸化物に
おいて、一つまたは複数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3nm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。
【0552】 さらに、CAC-OSとは、第1の領域と、第2の領域と、
に材料が分離することでモザイク状となり、当該第1の領域が、膜中に分
布した構成(以下、クラウド状ともいう。)である。つまり、CAC-O
Sは、当該第1の領域と、当該第2の領域とが、混合している構成を有す
る複合金属酸化物である。
【0553】ここで、In-Ga-Zn酸化物におけるCAC-OSを構
成する金属元素に対するIn、Ga、及びZnの原子数比のそれぞれを、
[In]、[Ga]、及び[Zn]と表記する。例えば、In-Ga-Zn
酸化物におけるCAC-OSにおいて、第1の領域は、[In]が、CA
C-OS膜の組成における[In]よりも大きい領域である。また、第2
の領域は、[Ga]が、CAC-OS膜の組成における[Ga]よりも大
きい領域である。または、例えば、第1の領域は、[In]が、第2の領
域における[In]よりも大きく、且つ、[Ga]が、第2の領域におけ
る[Ga]よりも小さい領域である。また、第2の領域は、[Ga]が、
第1の領域における[Ga]よりも大きく、且つ、[In]が、第1の領
域における[In]よりも小さい領域である。
【0554】具体的には、上記第1の領域は、インジウム酸化物、インジ
ウム亜鉛酸化物などが主成分である領域である。また、上記第2の領域は、
ガリウム酸化物、ガリウム亜鉛酸化物などが主成分である領域である。つま
り、上記第1の領域を、Inを主成分とする領域と言い換えることができ
る。また、上記第2の領域を、Gaを主成分とする領域と言い換えること
ができる。
【0555】なお、上記第1の領域と、上記第2の領域とは、明確な境界
が観察できない場合がある。
【0556】また、In-Ga-Zn酸化物におけるCAC-OSとは、
In、Ga、Zn、及びOを含む材料構成において、一部にGaを主成分
とする領域と、一部にInを主成分とする領域とが、それぞれモザイク状
であり、これらの領域がランダムに存在している構成をいう。よって、C
AC-OSは、金属元素が不均一に分布した構造を有していると推測される。
【0557】CAC-OSは、例えば基板を加熱しない条件で、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、及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、成膜時の成膜ガスの総流量に対する酸
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。
【0558】また、例えば、In-Ga-Zn酸化物におけるCAC-O
Sでは、エネルギー分散型X線分光法(EDX:Energy Dispe
rsive X-ray spectroscopy)を用いて取得したE
DXマッピングにより、Inを主成分とする領域(第1の領域)と、Ga
を主成分とする領域(第2の領域)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。【0559】
ここで、第1の領域は、第2の領域と比較して、導電性が高い領域である。
つまり、第1の領域を、キャリアが流れることにより、金属酸化物としての
導電性が発現する。従って、第1の領域が、金属酸化物中にクラウド状に
分布することで、高い電界効果移動度(μ)を実現できる。
【0560】一方、第2の領域は、第1の領域と比較して、絶縁性が高い
領域である。つまり、第2の領域が、金属酸化物中に分布することで、リ
ーク電流を抑制することができる。
【0561】従って、CAC-OSをトランジスタに用いる場合、第1の
領域に起因する導電性と、第2の領域に起因する絶縁性とが、相補的に作
用することにより、スイッチングさせる機能(On/Offさせる機能)
をCAC-OSに付与することができる。つまり、CAC-OSとは、材
料の一部では導電性の機能と、材料の一部では絶縁性の機能とを有し、材
料の全体では半導体としての機能を有する。導電性の機能と絶縁性の機能
とを分離させることで、双方の機能を最大限に高めることができる。よっ
て、CAC-OSをトランジスタに用いることで、高いオン電流(Ion)
、高い電界効果移動度(μ)、低いリーク電流、及び良好なスイッチング
動作を実現することができる。
【0562】また、CAC-OSを用いたトランジスタは、信頼性が高い。
従って、CAC-OSは、表示装置をはじめとするさまざまな半導体装置
に最適である。
【0563】酸化物半導体は、多様な構造をとり、それぞれが異なる特性
を有する。本発明の一態様の酸化物半導体は、非晶質酸化物半導体、多結
晶酸化物半導体、a-like OS、CAC-OS、nc-OS、CAA
C-OSのうち、二種以上を有していてもよい。
【0564】<酸化物半導体を有するトランジスタ>
続いて、上記酸化物半導体をトランジスタに用いる場合について説明する。
【0565】上記酸化物半導体をトランジスタに用いることで、高い電界
効果移動度のトランジスタを実現することができる。また、信頼性の高い
トランジスタを実現することができる。
【0566】トランジスタには、キャリア濃度の低い酸化物半導体を用い
ることが好ましい。例えば、酸化物半導体のキャリア濃度は1×1017c
m-3以下、好ましくは1×1015cm-3以下、さらに好ましくは1×1013
cm-3以下、より好ましくは1×1011cm-3以下、さらに好ましく
は1×1010cm-3未満であり、1×10-9cm-3以上である。なお、
酸化物半導体膜のキャリア濃度を低くする場合においては、酸化物半導体
膜中の不純物濃度を低くし、欠陥準位密度を低くすればよい。本明細書等
において、不純物濃度が低く、欠陥準位密度の低いことを高純度真性また
は実質的に高純度真性と言う。なお、キャリア濃度の低い酸化物半導体を、
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場合がある。
【0567】また、高純度真性または実質的に高純度真性である酸化物半
導体膜は、欠陥準位密度が低いため、トラップ準位密度も低くなる場合が
ある。
【0568】また、酸化物半導体のトラップ準位に捕獲された電荷は、消
失するまでに要する時間が長く、あたかも固定電荷のように振る舞うこと
がある。そのため、トラップ準位密度の高い酸化物半導体にチャネル形成
領域が形成されるトランジスタは、電気特性が不安定となる場合がある。
【0569】従って、トランジスタの電気特性を安定にするためには、酸
化物半導体中の不純物濃度を低減することが有効である。また、酸化物半
導体中の不純物濃度を低減するためには、近接する膜中の不純物濃度も低
減することが好ましい。不純物としては、水素、窒素、アルカリ金属、ア
ルカリ土類金属、鉄、ニッケル、シリコン等がある。
【0570】<不純物>
ここで、酸化物半導体中における各不純物の影響について説明する。
【0571】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
または炭素が含まれると、酸化物半導体において欠陥準位が形成される。
このため、酸化物半導体におけるシリコンまたは炭素の濃度と、酸化物半
導体との界面近傍のシリコンまたは炭素の濃度(二次イオン質量分析法(
SIMS:Secondary Ion Mass Spectromet
ry)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。
【0572】 また、酸化物半導体にアルカリ金属またはアルカリ土類金
属が含まれると、欠陥準位を形成し、キャリアを生成する場合がある。従
って、アルカリ金属またはアルカリ土類金属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、S
IMSにより得られる酸化物半導体中の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2×1016
atoms/cm3以下にする。
【0573】また、酸化物半導体において、窒素が含まれると、キャリア
である電子が生じ、キャリア濃度が増加し、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半導体に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。または、酸化物半導体において、窒素が含ま
れると、トラップ準位が形成される場合がある。この結果、トランジスタ
の電気特性が不安定となる場合がある。このため、SIMSにより得られ
る酸化物半導体中の窒素濃度を、5×1019atoms/cm3未満、好
ましくは5×1018atoms/cm3以下、より好ましくは1×1018
atoms/cm3以下、さらに好ましくは5×1017atoms/cm3
以下にする。
【0574】また、酸化物半導体に含まれる水素は、金属原子と結合する
酸素と反応して水になるため、酸素欠損を形成する場合がある。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して、キャリアである電
子を生成することがある。従って、水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、酸化物
半導体中の水素はできる限り低減されていることが好ましい。具体的には、
酸化物半導体において、SIMSにより得られる水素濃度を、1×1020
atoms/cm3未満、好ましくは1×1019atoms/cm3未満、
より好ましくは5×1018atoms/cm3未満、さらに好ましくは1×
1018atoms/cm3未満にする。
【0575】 不純物が十分に低減された酸化物半導体をトランジスタのチ
ャネル形成領域に用いることで、安定した電気特性を付与することができる。
【0576】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。
【0577】(実施の形態7)
本実施の形態では、本発明の一態様の電子機器について、図27乃至図
31を用いて説明する。
【0578】本実施の形態の電子機器は、表示部に本発明の一態様の表示
装置を有する。本発明の一態様の表示装置は、高精細化及び高解像度化が
容易である。したがって、様々な電子機器の表示部に用いることができる。
【0579】電子機器としては、例えば、テレビジョン装置、デスクトッ
プ型もしくはノート型のパーソナルコンピュータ、コンピュータ用などの
モニタ、デジタルサイネージ、パチンコ機などの大型ゲーム機などの比較
的大きな画面を備える電子機器の他、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、携帯型ゲーム機、携帯情報
端末、音響再生装置、などが挙げられる。
【0580】特に、本発明の一態様の表示装置は、精細度を高めることが
可能なため、比較的小さな表示部を有する電子機器に好適に用いることが
できる。このような電子機器としては、例えば、腕時計型及びブレスレッ
ト型の情報端末機(ウェアラブル機器)、並びに、ヘッドマウントディス
プレイなどのVR向け機器、メガネ型のAR向け機器、及び、MR(Mi
xed Reality)向け機器など、頭部に装着可能なウェアラブル機
器等が挙げられる。
【0581】本発明の一態様の表示装置は、HD(画素数1280×720)
、FHD(画素数1920×1080)、WQHD(画素数2560×14
40)、WQXGA(画素数2560×1600)、4K(画素数3840×
2160)、8K(画素数7680×4320)といった極めて高い解像度
を有していることが好ましい。特に4K、8K、またはそれ以上の解像度
とすることが好ましい。また、本発明の一態様の表示装置における画素密
度(精細度)は、100ppi以上が好ましく、300ppi以上が好ま
しく、500ppi以上がより好ましく、1000ppi以上がより好ま
しく、2000ppi以上がより好ましく、3000ppi以上がより好
ましく、5000ppi以上がより好ましく、7000ppi以上がさら
に好ましい。このように高い解像度及び高い精細度の一方または双方を有
する表示装置を用いることで、臨場感及び奥行き感などをより高めること
が可能となる。また、本発明の一態様の表示装置の画面比率(アスペクト
比)については、特に限定はない。例えば、表示装置は、1:1(正方形
)、4:3、16:9、16:10など様々な画面比率に対応することが
できる。
【0582】本実施の形態の電子機器は、センサ(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、
においまたは赤外線を測定する機能を含むもの)を有していてもよい。
【0583】本実施の形態の電子機器は、様々な機能を有することができ
る。例えば、様々な情報(静止画、動画、テキスト画像など)を表示部に
表示する機能、タッチパネル機能、カレンダー、日付または時刻などを表
示する機能、様々なソフトウェア(プログラム)を実行する機能、無線通
信機能、記録媒体に記録されているプログラムまたはデータを読み出す機
能等を有することができる。
【0584】図27(A)、図27(B)及び図28(A)、図28(B)
を用いて、頭部に装着可能なウェアラブル機器の一例を説明する。これら
ウェアラブル機器は、ARのコンテンツを表示する機能、及びVRのコン
テンツを表示する機能の一方または双方を有する。なお、これらウェアラ
ブル機器は、AR、VRの他に、SR(Substitutional
Reality)またはMRのコンテンツを表示する機能を有していても
よい。電子機器が、AR、VR、SR、MRなどのコンテンツを表示する
機能を有することで、使用者の没入感を高めることが可能となる。
【0585】図27(A)に示す電子機器700A、及び、図27(B)
に示す電子機器700Bは、それぞれ、一対の表示パネル751と、一
対の筐体721と、通信部(図示しない)と、一対の装着部723と、制
御部(図示しない)と、撮像部(図示しない)と、一対の光学部材753
と、フレーム757と、一対の鼻パッド758と、を有する。
【0586】表示パネル751には、本発明の一態様の表示装置を適用す
ることができる。したがって極めて精細度の高い表示が可能な電子機器と
することができる。
【0587】電子機器700A、及び、電子機器700Bは、それぞれ、光
学部材753の表示領域756に、表示パネル751で表示した画像を投
影することができる。光学部材753は透光性を有するため、使用者は光
学部材753を通して視認される透過像に重ねて、表示領域756に表示
された画像を見ることができる。したがって、電子機器700A、及び、
電子機器700Bは、それぞれ、AR表示が可能な電子機器である。
【0588】電子機器700A、及び、電子機器700Bには、撮像部
として、前方を撮像することのできるカメラが設けられていてもよい。ま
た、電子機器700A、及び、電子機器700Bは、それぞれ、ジャイロ
センサなどの加速度センサを備えることで、使用者の頭部の向きを検知し
て、その向きに応じた画像を表示領域756に表示することもできる。
【0589】通信部は無線通信機を有し、当該無線通信機により映像信号
等を供給することができる。なお、無線通信機に代えて、または無線通信
機に加えて、映像信号及び電源電位が供給されるケーブルを接続可能なコ
ネクタを備えていてもよい。
【0590】また、電子機器700A、及び、電子機器700Bには、バ
ッテリが設けられており、無線及び有線の一方または双方によって充電す
ることができる。
【0591】筐体721には、タッチセンサモジュールが設けられていて
もよい。タッチセンサモジュールは、筐体721の外側の面がタッチされ
ることを検出する機能を有する。タッチセンサモジュールにより、使用者
のタップ操作またはスライド操作などを検出し、様々な処理を実行するこ
とができる。例えば、タップ操作によって動画の一時停止または再開など
の処理を実行することが可能となり、スライド操作により、早送りまたは
早戻しの処理を実行することなどが可能となる。また、2つの筐体721
のそれぞれにタッチセンサモジュールを設けることで、操作の幅を広げる
ことができる。
【0592】タッチセンサモジュールとしては、様々なタッチセンサを適
用することができる。例えば、静電容量方式、抵抗膜方式、赤外線方式、
電磁誘導方式、表面弾性波方式、光学方式等、種々の方式を採用すること
ができる。特に、静電容量方式または光学方式のセンサを、タッチセンサ
モジュールに適用することが好ましい。
【0593】光学方式のタッチセンサを用いる場合には、受光デバイスと
して、光電変換デバイス(光電変換素子ともいう)を用いることができる。
光電変換デバイスの活性層には、無機半導体及び有機半導体の一方または
双方を用いることができる。
【0594】図28(A)に示す電子機器800A、及び、図28(B
)に示す電子機器800Bは、それぞれ、一対の表示部820と、筐体
821と、通信部822と、一対の装着部823と、制御部824と、一
対の撮像部825と、一対のレンズ832と、を有する。
【0595】表示部820には、本発明の一態様の表示装置を適用するこ
とができる。したがって極めて精細度の高い表示が可能な電子機器とする
ことができる。これにより、使用者に高い没入感を感じさせることができる。
【0596】表示部820は、筐体821の内部の、レンズ832を通て
視認できる位置に設けられる。また、一対の表示部820に異なる画像を
表示させることで、視差を用いた3次元表示を行うこともできる。
【0597】電子機器800A、及び、電子機器800Bは、それぞれ、
VR向けの電子機器ということができる。電子機器800Aまたは電子機
器800Bを装着した使用者は、レンズ832を通して、表示部820に
表示される画像を視認することができる。
【0598】電子機器800A、及び、電子機器800Bは、それぞれ、
レンズ832及び表示部820が、使用者の目の位置に応じて最適な位置
となるように、これらの左右の位置を調整可能な機構を有していることが
好ましい。また、レンズ832と表示部820との距離を変えることで、
ピントを調整する機構を有していることが好ましい。
【0599】装着部823により、使用者は電子機器800Aまたは電子
機器800Bを頭部に装着することができる。なお、図28(A)などに
おいては、メガネのつる(ジョイント、テンプルなどともいう)のような
形状として例示しているがこれに限定されない。装着部823は、使用者
が装着できればよく、例えば、ヘルメット型またはバンド型の形状として
もよい。
【0600】撮像部825は、外部の情報を取得する機能を有する。撮像
部825が取得したデータは、表示部820に出力することができる。撮
像部825には、イメージセンサを用いることができる。また、望遠、広
角などの複数の画角に対応可能なように複数のカメラを設けてもよい。
【0601】なお、ここでは撮像部825を有する例を示したが、対象物
の距離を測定することのできる測距センサ(以下、検知部ともよぶ)を設
ければよい。すなわち、撮像部825は、検知部の一態様である。検知部
としては、例えばイメージセンサ、または、ライダー(LIDAR
:Light Detection And Ranging)などの距離
画像センサを用いることができる。カメラによって得られた画像と、距離
画像センサによって得られた画像とを用いることにより、より多くの情報
を取得し、より高精度なジェスチャー操作を可能とすることができる。
【0602】電子機器800Aは、骨伝導イヤフォンとして機能する振動
機構を有していてもよい。例えば、表示部820、筐体821、及び装着
部823のいずれか一または複数に、当該振動機構を有する構成を適用す
ることができる。これにより、別途、ヘッドフォン、イヤフォン、または
スピーカなどの音響機器を必要とせず、電子機器800Aを装着しただけ
で映像と音声を楽しむことができる。
【0603】電子機器800A、及び、電子機器800Bは、それぞれ、
入力端子を有していてもよい。入力端子には映像出力機器等からの映像信
号、及び、電子機器内に設けられるバッテリを充電するための電力等を供
給するケーブルを接続することができる。
【0604】本発明の一態様の電子機器は、イヤフォン750と無線通信
を行う機能を有していてもよい。イヤフォン750は、通信部(図示しな
い)を有し、無線通信機能を有する。イヤフォン750は、無線通信機能
により、電子機器から情報(例えば音声データ)を受信することができる。
例えば、図27(A)に示す電子機器700Aは、無線通信機能によって、
イヤフォン750に情報を送信する機能を有する。また、例えば、図28
(A)に示す電子機器800Aは、無線通信機能によって、イヤフォン75
0に情報を送信する機能を有する。
【0605】また、電子機器がイヤフォン部を有していてもよい。図27(
B)に示す電子機器700Bは、イヤフォン部727を有する。例えば、
イヤフォン部727と制御部とは、互いに有線接続されている構成とする
ことができる。イヤフォン部727と制御部とをつなぐ配線の一部は、筐
体721または装着部723の内部に配置されていてもよい。
【0606】同様に、図28(B)に示す電子機器800Bは、イヤフォ
ン部827を有する。例えば、イヤフォン部827と制御部824とは、
互いに有線接続されている構成とすることができる。イヤフォン部827
と制御部824とをつなぐ配線の一部は、筐体821または装着部823
の内部に配置されていてもよい。また、イヤフォン部827と装着部823
とがマグネットを有していてもよい。これにより、イヤフォン部827を
装着部823に磁力によって固定することができ、収納が容易となり好ましい。
【0607】なお、電子機器は、イヤフォンまたはヘッドフォンなどを接
続することができる音声出力端子を有していてもよい。また、電子機器は、
音声入力端子及び音声入力機構の一方または双方を有していてもよい。音
声入力機構としては、例えば、マイクなどの集音装置を用いることができ
る。電子機器が音声入力機構を有することで、電子機器に、いわゆるヘッ
ドセットとしての機能を付与してもよい。
【0608】このように、本発明の一態様の電子機器としては、メガネ型
(電子機器700A、及び、電子機器700Bなど)と、ゴーグル型(電
子機器800A、及び、電子機器800Bなど)と、のどちらも好適である。
【0609】また、本発明の一態様の電子機器は、有線または無線によっ
て、イヤフォンに情報を送信することができる。
【0610】 図29(A)に示す電子機器6500は、スマートフォンと
して用いることのできる携情報端末機である。
【0611】電子機器6500は、筐体6501、表示部6502、電源
ボタン6503、ボタン6504、スピーカ6505、マイク6506、
カメラ6507、及び光源6508等を有する。表示部6502はタッチ
パネル機能を備える。
【0612】表示部6502に、本発明の一態様の表示装置を適用するこ
とができる。
【0613】図29(B)は、筐体6501のマイク6506側の端部を
含む断面概略図である。
【0614】筐体6501の表示面側には透光性を有する保護部材6510
が設けられ、筐体6501と保護部材6510に囲まれた空間内に、表示
パネル6511、光学部材6512、タッチセンサパネル6513、プリ
ント基板6517、バッテリ6518等が配置されている。
【0615】保護部材6510には、表示パネル6511、光学部材651
2、及びタッチセンサパネル6513が接着層(図示しない)により固定
されている。
【0616】表示部6502よりも外側の領域において、表示パネル65
11の一部が折り返されており、当該折り返された部分にFPC6515
が接続されている。FPC6515には、IC6516が実装されている。
FPC6515は、プリント基板6517に設けられた端子に接続されて
いる。
【0617】表示パネル6511には本発明の一態様の表示装置を適用す
ることができる。そのため、極めて軽量な電子機器を実現できる。また、
表示パネル6511が極めて薄いため、電子機器の厚さを抑えつつ、大容
量のバッテリ6518を搭載することもできる。また、表示パネル651
1の一部を折り返して、画素部の裏側にFPC6515との接続部を配置
することにより、狭額縁の電子機器を実現できる。
【0618】図30(A)にテレビジョン装置の一例を示す。テレビジョ
ン装置7100は、筐体7101に表示部7000が組み込まれている。
ここでは、スタンド7103により筐体7101を支持した構成を示して
いる。
【0619】 表示部7000に、本発明の一態様の表示装置を適用する
ことができる。0620】図30(A)に示すテレビジョン装置7100
の操作は、筐体7101が備える操作スイッチ、及び、別体のリモコン操
作機7111により行うことができる。または、表示部7000にタッチ
センサを備えていてもよく、指等で表示部7000に触れることでテレビ
ジョン装置7100を操作してもよい。リモコン操作機7111は、当該
リモコン操作機7111から出力する情報を表示する表示部を有していて
もよい。リモコン操作機7111が備える操作キーまたはタッチパネルに
より、チャンネル及び音量の操作を行うことができ、表示部7000に表
示される映像を操作することができる。
【0622】図30(B)に、ノート型パーソナルコンピュータの一例を
示す。ノート型パーソナルコンピュータ7200は、筐体7211、キー
ボード7212、ポインティングデバイス7213、外部接続ポート72
14等を有する。筐体7211に、表示部7000が組み込まれている。
【0623】表示部7000に、本発明の一態様の表示装置を適用するこ
とができる。
【0625】図30(C)に示すデジタルサイネージ7300は、筐体7
301、表示部7000、及びスピーカ7303等を有する。さらに、L
EDランプ、操作キー(電源スイッチ、または操作スイッチを含む)、接
続端子、各種センサ、マイクロフォン等を有することができる。
【0626】図30(D)は円柱状の柱7401に取り付けられたデジタ
ルサイネージ7400である。デジタルサイネージ7400は、柱740
1の曲面に沿って設けられた表示部7000を有する。
【0627】図30(C)、図30(D)において、表示部7000に、
本発明の一態様の表示装置を適用することができる。0628】表示部7
000が広いほど、一度に提供できる情報量を増やすことができる。また、
表示部7000が広いほど、人の目につきやすく、例えば、広告の宣伝効
果を高めることができる。
【0629】表示部7000にタッチパネルを適用することで、表示部7
000に画像または動画を表示するだけでなく、使用者が直感的に操作す
ることができ、好ましい。また、路線情報もしくは交通情報などの情報を
提供するための用途に用いる場合には、直感的な操作によりユーザビリテ
ィを高めることができる。
【0630】また、図30(C)、図30(D)に示すように、デジタル
サイネージ7300またはデジタルサイネージ7400は、使用者が所持
するスマートフォン等の情報端末機7311または情報端末機7411と
無線通信により連携可能であることが好ましい。例えば、表示部7000
に表示される広告の情報を、情報端末機7311または情報端末機741
1の画面に表示させることができる。また、情報端末機7311または情
報端末機7411を操作することで、表示部7000の表示を切り替える
ことができる。
【0631】また、デジタルサイネージ7300またはデジタルサイネー
ジ7400に、情報端末機7311または情報端末機7411の画面を操
作手段(コントローラ)としたゲームを実行させることもできる。これに
より、不特定多数の使用者が同時にゲームに参加し、楽しむことができる。
【0632】図31(A)乃至図31(G)に示す電子機器は、筐体90
00、表示部9001、スピーカ9003、操作キー9005(電源スイッ
チ、または操作スイッチを含む)、接続端子9006、センサ9007
(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、においまたは赤外線を測定する機能を含むもの)、
マイクロフォン9008、等を有する。
【0636】図31(A)は、携帯情報端末9101を示す斜視図である。
携帯情報端末9101は、例えばスマートフォンとして用いることができ
る。なお、携帯情報端末9101は、スピーカ9003、接続端子900
6、センサ9007等を設けてもよい。また、携帯情報端末9101は、
文字及び画像情報をその複数の面に表示することができる。図31(A)
では3つのアイコン9050を表示した例を示している。また、破線の矩
形で示す情報9051を表示部9001の他の面に表示することもできる。
情報9051の一例としては、電子メール、SNS、電話などの着信の通
知、電子メールまたはSNSなどの題名、送信者名、日時、時刻、バッテ
リの残量、電波強度などがある。または、情報9051が表示されている
位置にはアイコン9050などを表示してもよい。
【0637】図31(B)は、携帯情報端末9102を示す斜視図である。
携帯情報端末9102は、表示部9001の3面以上に情報を表示する機
能を有する。ここでは、情報9052、情報9053、情報9054がそ
れぞれ異なる面に表示されている例を示す。例えば使用者は、洋服の胸ポ
ケットに携帯情報端末9102を収納した状態で、携帯情報端末9102
の上方から観察できる位置に表示された情報9053を確認することもで
きる。使用者は、携帯情報端末9102をポケットから取り出すことなく
表示を確認し、例えば電話を受けるか否かを判断できる。
【0638】図31(C)は、タブレット端末9103を示す斜視図であ
る。タブレット端末9103は、一例として、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等
の種々のアプリケーションの実行が可能である。タブレット端末9103
は、筐体9000の正面に表示部9001、カメラ9002、マイクロフ
ォン9008、スピーカ9003を有し、筐体9000の左側面には操作
用のボタンとしての操作キー9005、底面には接続端子9006を有する。
【0639】図31(D)は、腕時計型の携帯情報端末9200を示す斜
視図である。携帯情報端末9200は、例えばスマートウォッチ(登録商
標)として用いることができる。また、表示部9001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、
携帯情報端末9200は、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9200は、接続端子9006により、他の情報端末と相互にデー
タ伝送を行うこと、及び、充電を行うこともできる。なお、充電動作は無
線給電により行ってもよい。
【0640】 図31(E)乃至図31(G)は、折り畳み可能な携帯情報
端末9201を示す斜視図である。また、図31(E)は携帯情報端末9
201を展開した状態、図31(G)は折り畳んだ状態、図31(F)は
図31(E)と図31(G)の一方から他方に変化する途中の状態の斜視
図である。携帯情報端末9201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。
携帯情報端末9201が有する表示部9001は、ヒンジ9055によって
連結された3つの筐体9000に支持されている。例えば、表示部9001
は、曲率半径0.1mm以上150mm以下で曲げることができる。
了
🪄光電融合時期あっての、光・音融合の双方向ワイヤレス情端末機器の必
需品である。
●今日の言葉:年末殺人事件も新時代 ?
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