JP2005173709A

JP2005173709A - 表示装置

Info

Publication number: JP2005173709A
Application number: JP2003409150A
Authority: JP
Inventors: Hideki Yoshinaga; 秀樹吉永; Hideo Mori; 秀雄森
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2003-12-08
Filing date: 2003-12-08
Publication date: 2005-06-30

Abstract

【課題】表示を阻害することなく精度の高い座標位置検出ができるようにする。
【解決手段】表示装置は、走査電極１０６と情報電極１１１とがマトリクス状に配置された表示パネル１０と、前記走査電極１０６と情報電極１１１とを駆動する駆動手段１２５，１２６と、ループ状の配線１０２，１０４が形成されかつ専用ペンからの位置指示情報に基づき指示位置を検出する位置検出部１５０とを有している。そして、専用ペン側に内蔵された金属コイルと、ループ状の配線１０２，１０４との間の電磁誘導作用により、指示位置を検出して該検出位置を表示するものであり、表示パネル１０と位置検出部１５０とを同一のＳＵＳ基板１００上に積層配置することで、ループ状の配線１０２，１０４から発生した磁界が遮断されることなく位置検出を可能とする。
【選択図】図１

Description

本発明は表示装置に関し、特に位置指示手段側に設けられた金属コイルと位置検出部側に設けられたループ状金属コイルとの間の電磁誘導作用により指示位置を検出し、該検出位置を、例えば電気泳動粒子を利用して表示する表示装置に関する。

情報機器の発達に伴い、低消費電力且つ薄型の表示装置のニーズが増しており、これらニーズに合わせた表示装置の研究、開発が盛んに行われている。

特に、ウエアラブルＰＣや電子手帳等の用途から屋外で使用されることが多く、省消費電力かつ省スペースであることが望まれるため、例えば液晶ディスプレイ等の薄型ディスプレイによる表示機能と座標入力処理を一体化し、ディスプレイに表示された内容をペン或いは指で押圧操作することにより直接的に入力できる装置が製品化されている。

しかし、多くの液晶はいわゆるメモリー性がないため、表示期間中は液晶に対し電圧印加を行い続ける必要がある。一方で、メモリー性を有する液晶においては、ウエアラブルＰＣのように様々な環境における使用を想定した場合の信頼性を確保することが難しく実用化には至っていない。

そこで、メモリー性を有する薄型軽量ディスプレイ方式の一つとして、ＨａｒｏｌｄＤ．Ｌｅｅｓ等により電気泳動表示装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

この種の電気泳動表示装置は、所定間隙を空けた状態に配置された一対の基板と、これらの基板の間に充填された絶縁性液体と、該絶縁性液体に分散された多数の着色帯電泳動粒子と、それぞれの基板に沿うように各画素に配置された表示電極とを備えている。

この装置において、着色帯電泳動粒子は、正極性又は負極性に帯電されているため、表示電極に印加される電圧の極性に応じていずれかの表示電極に吸着され、例えば上部電極に着色粒子が吸着され着色粒子が見える状態と、下部電極に着色粒子が吸着され、絶縁性液の色が見える状態を印加電圧によって制御することで様々な画像を表示することを可能としている。そして、このタイプの装置を“上下移動型”と称している。

また、他の従来例として、図４に示すようなタイプの電気泳動表示装置が開示されている（例えば、特許文献２参照）。かかる電気泳動表示装置は、上述したタイプのように絶縁性液体を挟み込むように配置されているのではなく、例えば、同図４の第１の電極（共通電極）１１は画素間遮蔽層に沿うように配置され、同じく第２の電極（画素電極）１２は入射光を反射すべく画素表示部全体に配され、絶縁膜で覆われている。

このため、絶縁性液体は透明であれば良く、図４（ａ）に示すように、第２の電極１２を電気泳動粒子で覆うことで黒表示を行い、また、図４（ｂ）に示すように、着色した電気泳動粒子を画素間にある第１の電極１１，１１に集めることで、第２の電極１２を露出させ白表示を行う。これにより、印加電圧の極性を画素毎に制御することにより、画像を表示することができる。

これらの表示装置と、いわゆる電磁誘導方式による座標位置検出装置を組み合わせることにより（例えば、特許文献３参照）、専用ペンよる手書き入力を可能とし、省消費電力かつ省スペースなウエアラブルＰＣや、例えばメモをとることを可能とする紙のようなディスプレイ装置の実現が考えられる。

しかし、座標位置検出装置として前述した電磁誘導方式を用いた場合、そのセンサ部は主にディスプレイの背後に配し、ディスプレイ越しに専用ペンを用いてセンシングする。
このため、ペーパーライクなディスプレイ装置として例えばある程度の曲げに対応すべく、基板として導電性のある金属板を用いた場合、センサ部とペンとの間に導電性の金属板が入ってしまうため、磁界が金属板にあたった時点で渦電流が発生し、電磁誘導方式のセンサ部から発生した磁界をうず電流の発生によって減衰させてしまうという課題が生じる。

そこで、電磁誘導方式におけるセンサ部をいわゆる抵抗膜方式のセンサ部と同様に、ディスプレイ部の前面に配することが考えられるが、ディスプレイ部の前面にループ状の金属コイルが配されることで表示画像を大きく阻害するおそれがある。また、複数の透明基板と透明電極によるコイルを組み合わせ、更には、透明電極の有無による透過率の変動を解消すべく、ダミー配線を配してセンサ部の透過率に変動が生じないようにしたものも提案されている（例えば、特許文献４参照）。

米国特許ＵＳＰ３６１２７５８公報特開平０９−２１１４９９号公報特開平０６−２３６２３１号公報特開平０８−２０２４８７号公報

しかし、上述したように、複数の透明基板と透明電極によるコイルを組み合わせたり、又はダミー配線を配してセンサ部を形成した場合、該センサ部が厚くなり、表示部と実際ペンが接触するセンサ部分の距離が離れることにより視差が生じ、ペン入力時に違和感が生じるおそれがあると共に、少なくとも透明電極を２層分通過することとなり、その膜厚にもよるが、得られる光量は表面にセンサを設けていない場合に比べて９０％程度に減少するという課題があった。

本発明は、斯かる課題を解決するためになされたもので、割れにくくかつしなやかな導電性のある薄型金属板を基板材料に用いたディスプレイ部を用い、かつ電磁誘導方式により位置検出を行うことで、表示を阻害することなく精度の高い座標位置検出を行うことのできる表示装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、走査電極と情報電極とがマトリクス状に配置された表示パネルと、前記走査電極と情報電極とを駆動する駆動手段と、ループ状金属コイルが形成され位置指示情報に基づき指示位置を検出する位置検出部と、を有し、前記位置指示情報を出力する位置指示手段側に設けられた金属コイルと前記ループ状金属コイルとの間の電磁誘導作用により、前記指示位置を検出して該指示位置を表示し得る表示装置において、
前記表示パネルと前記位置検出部とを同一のベース基板上に積層配置した、ことを特徴とする。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の表示装置において、
前記ベース基板は導電性を有している、ことを特徴とする。

請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載の表示装置において、
前記位置検出部は、前記ベース基板と前記表示パネルとの間に配置されている、ことを特徴とする。

請求項４に係る発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載の表示装置において、
前記表示パネルは、対向配置された一対の基板のうち少なくとも一方の基板に配置された一対の電極と、前記一対の基板間に配置された電気泳動粒子と、該電気泳動粒子を分散させている媒質と、を備えている、ことを特徴とする。

本発明によれば、割れにくく、しなやかな導電性のある薄型金属板を基板材料に用いたディスプレイ部と、電磁誘導方式による位置検出によりペン入力を可能とする表示装置において、精度の高い座標位置検出を、透過率を下げず違和感なく実現することができる。

以下、図面に基づき本発明の実施の形態を説明する。

図２は、本実施形態における薄型表示装置の断面を模式的に示す図であり、同図において、薄型表示装置の構成は、ベース基板としての導電性のある薄型金属基板１００上に、例えばＳｉＮ等の絶縁層１０１を形成し、続いて該絶縁層１０１上に電磁誘導方式のセンサ線としてＸ軸センシング用のループ状の配線（金属コイル）１０２、又はＹ軸センシング用のループ状の配線（金属コイル）１０４のうちの一方（例えば、Ｘ軸センシング用の配線１０２）を形成する。

ここで、配線１０２の形成方法について簡単に説明すると、例えば、抵抗率の低いＡｌ配線を用い、その後のプロセスでＡｌの融点を超えるようなプロセスがある場合は、ＣｒやＴａ、Ａｌ−Ｎｄをスパッタリングにより蒸着し、続いて塗布したレジストを選択的に露光、現像して、形成された導電膜をエッチングにより配線形成する。続いて、ループ状の配線１０２を絶縁すべく絶縁層１０３を形成し、該絶縁層１０３上に電磁誘導方式のセンサ線としてＸ軸センシング用、又はＹ軸センシング用のループ状の配線１０２，１０４のうち、先に形成していない例えば他方のＹ軸のループ状の配線（金属コイル）１０４を形成する。続いて、該ループ状の配線１０４を絶縁すべく絶縁層１０５を形成し、位置検出部１５０とする。

続いて、該位置検出部１５０を含めてＴＦＴマトリクスアレイとすべく、該位置検出部１５０上に例えば、ボトムゲート構成のＴＦＴ（ＴｈｉｎＦｉｌｍＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ）の場合はゲート配線１０６を形成する。ここでも、上述したループ状の配線１０２，１０４の形成の場合と同様に、ゲート配線１０６は、例えばエッチングプロセスにより形成される。

更に、ゲート配線１０６を絶縁すべく絶縁膜１０８を形成し、その後、例えばアモルファス半導体層１０９を形成し、例えばイオン注入法によりオーミック接触層１１０の形成と、該オーミック層１１０の選択除去を行い、ソース電極１１１及びドレイン電極１１２の形成を行う。

つまり、本実施形態の表示装置は、導電性の薄型金属板１００上に、電磁誘導方式の位置検出部１５０を形成し、続いてＴＦＴマトリクスアレイを形成し、位置検出部１５０と一体のＴＦＴバックプレーンを有することを特徴としている。

図３は、本実施形態における３００行×２５０列のＴＥＴアクティブマトリクスアレイの一部分の模式図である。

同図において、表示パネル１０は、ゲート電極１０６とソース電極１１１とがマトリクス状に配置され、また、ゲート電極１０６を駆動するゲート線駆動回路１２５とソース電極１１１を駆動するソース線駆動回路１２６とを有している。例えば、ゲート線駆動電圧はオン電圧＋２０Ｖ、オフ電圧−２０Ｖであり、ソース線駆動電圧は０Ｖ〜１５Ｖである。なお、符号１０９はＴＦＴであり、符号１１４は画素電極を示している。

次に、本実施形態についてさらに詳細に説明する。

図１（ａ）（ｂ）は、メモリー性を有する表示素子として、電気泳動表示素子１２１を用い、該電気泳動表示素子１２１の駆動にはＴＦＴバックプレーンを用い、座標位置検出装置としては、電磁誘導方式のデジタイザとしての専用ペンを採用した際の、ある表示画素の断面の模式図である。以下に、導電性の薄型金属板１００上に、電磁誘導方式の位置検出部１５０を形成し、各画素を含むＴＦＴマトリクスアレイの形成までを説明する。

（１）板厚０．２ｍｍのベース基板としてのＳＵＳ基板１００上にＣＶＤ（ｃｈｅｍｉｃａｌｖａｐｏｒｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）により、ＳｉＮ膜１０１を５００ｎｍ成膜する。
（２）ＳｉＮ膜１０１上に、Ａｌ―Ｎｄ３００ｎｍをスパッタリングにより成膜する。
（３）フォトマスクを用いてＸ軸センシング用の配線１０２を形成し、ＳｉＮ膜１０３を５００ｎｍ成膜する。
（４）ＳｉＮ膜１０３上に、Ａｌ―Ｎｄ３００ｎｍをスパッタリングにより成膜する。
（５）フォトマスクを用いてＹ軸センシング用の配線１０４を形成する。
（６）アクリル系樹脂１０５を絶縁かつ平滑層として２μｍ、スピナーによりコートする。なお、ここではアクリル系の樹脂を採用しているが、エポキシ系の樹脂でも何ら問題はなく、その後の工程（例えば成膜、焼成温度等）により膜状態が変化しなければ良い。また、ＳｉＮ膜を成膜してもよいが、ＳｉＮ膜を成膜する際に使用するＣＶＤでは、１μｍ以上の膜厚を実現することは成膜時間の観点からも困難であり、加えて、比誘電率εｒ＝４程度であることから、膜厚が薄すぎると、ゲート配線等に対する寄生容量が増大し駆動に問題が生じるおそれがあるため、設計時に注意が必要となる。
（７）アクリル系樹脂１０５上に、Ａｌ―Ｎｄ２００ｎｍをスパッタリングにより成膜し、フォトマスクを用いてゲート配線１０６及びＣｓ配線１０７等のＴＦＴの下電極を形成する。なお、本実施形態の電気泳動表示装置は、ＴＦＴの保持駆動を行う際の補助容量を必要とするため、ゲート配線１０６と同一のレイヤーにＣｓ配線を形成している。
（８）層間絶縁膜及び半導体層として、ＳｉＮ膜１０８／ａ−Ｓｉ膜１０９をそれぞれ２５０ｎｍ／２００ｎｍ、ＣＶＤにより成膜する。
（９）オーミックコンタクト層として、ａ−Ｓｉ（ｎ^＋）膜１１０、２０ｎｍをＣＶＤにより成膜する。
（１０）オーミックコンタクト層１１０の上にＡｌ―Ｎｄ２００ｎｍをスパッタリングにより成膜する。
（１１）フォトマスクを用い、ウエットエッチングによりＴＦＴ部を含むソース配線１１１、及びドレイン電極１１２を形成する。引き続いて、同レジストパターンを用いてドライエッチングによりＴＦＴチャネル部のａ−Ｓｉ（ｎ^＋）層１１０を除去し、ＳｉＮ膜１１３を３００ｎｍ成膜する。
（１２）ドライエッチングによりＳｉＮ膜１１３に、図１のａ部に示すようにコンタクトホールを作成し、ドレイン電極１１２を一部露出させる。
（１３）ＳｉＮ膜１１３の上に、Ａｌ―Ｎｄ２００ｎｍをスパッタリングにより成膜する。
（１４）フォトマスクを用い、ウエットエッチングにより画素電極１１４を形成する。
（１５）ＴｉＯ_２を含有したアクリル樹脂を４μｍ塗布し、白色散乱層１１５を形成する。
（１６）絶縁膜として、アクリル系の樹脂１１６を１μｍ成膜する。
（１７）白色散乱層１１５の上に、Ｔｉ１１７を３００ｎｍ成膜し、さらに、カーボンを含有したフォトレジスト１１８を３００ｎｍ成膜する。
（１８）厚膜フォトレジストを１５μｍ形成し、画素間の隔壁１１９とすべく、画素間部分を残し現像する。
（１９）厚膜フォトレジストで形成された隔壁１１９を用いて、Ｔｉ１１７とカーボン含有のフォトレジスト１１８を３００ｎｍをエッチングし、ＴＦＴバックプレーンを形成する。
（２０）最後に、パラフィン系炭化水素溶媒を主成分とする絶縁性液体１２０に、カーボンブラックを含有したポリスチレン樹脂から成る黒色の電気泳動粒子１２１を分散させた分散液を隔壁１１９で区画された空間に充填し、透明な第２基板１２２を隔壁１１９と接触させるようにして固定した。ここでは簡単のため図示していないが、隔壁１１９と第２基板１２２は接着剤で固定した。

本実施形態においては、位置検出部１５０がＳＵＳ基板１００の上に搭載されており、第２基板１２２の上部より、位置指示手段としての金属コイルを有する専用ペン（図示せず）で書込みを行う際に、ループ状の配線１０２，１０４から発生した磁界が遮断されることはなく、これにより精度の高い位置検出を行うことができる。

なお、今回は電気泳動表示装置のバックプレーンとして作成したが、これに止まるものではなく、例えば反射型の液晶表示装置に対応することも可能である。この場合、簡単には例えば第２基板１２２にＩＴＯ（ｉｎｄｉｕｍｔｉｎｏｘｉｄｅ）膜のような透明な導電膜を形成してコモン電極とし、ドレイン電極との間に液晶を挟持し、ドレイン電極−コモン電極間に所望の電界をかけることで表示を行うことが可能である。

また、本実施形態においては、アモルファスシリコンを用いた逆スタガー型の構成を採用しているが、例えば、スタガー型、プレナー型、逆プレナー型等を採用しても何ら問題はない。加えて、アモルファスシリコンを用いたＴＦＴに限らず、例えば、レーザーアニールを用いたポリシリコンＴＦＴや、単結晶ＴＦＴの転写技術を用いても良い。

（ａ）（ｂ）は、本実施形態の表示装置の一例の部分断面図である。本実施形態の表示装置における各レイヤーの断面図である。ＴＦＴバックプレーンを模式的に示す図である。従来の電気泳動表示装置の水平型パネルを模式的に示す図である。

符号の説明

１０表示パネル
１００ＳＵＳ基板
１０１ＳｉＮ膜
１０２電磁誘導センサＸ軸配線
１０３ＳｉＮ膜
１０４電磁誘導センサＹ軸配線
１０５アクリル系樹脂
１０６ゲート配線
１０７Ｃｓ配線
１０８ＳｉＮ膜
１０９アモルファス半導体層
１１０オーミックコンタクト層（ａ−Ｓｉ（ｎ^＋））
１１１ソース配線
１１２ドレイン電極
１１３ＳｉＮ膜
１１４画素電極
１１５白色散乱層
１１６アクリル系樹脂（絶縁膜）
１１７Ｔｉ層
１１８カーボン含有のフォトレジスト
１１９絶縁性液体
１２０帯電性粒子
１２２第２基板
１２５ゲート線駆動回路
１２６ソース線駆動回路
１５０位置検出部

Claims

走査電極と情報電極とがマトリクス状に配置された表示パネルと、前記走査電極と情報電極とを駆動する駆動手段と、ループ状金属コイルが形成され位置指示情報に基づき指示位置を検出する位置検出部と、を有し、前記位置指示情報を出力する位置指示手段側に設けられた金属コイルと前記ループ状金属コイルとの間の電磁誘導作用により、前記指示位置を検出して該指示位置を表示し得る表示装置において、
前記表示パネルと前記位置検出部とを同一のベース基板上に積層配置した、
ことを特徴とする表示装置。
前記ベース基板は導電性を有している、
ことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
前記位置検出部は、前記ベース基板と前記表示パネルとの間に配置されている、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の表示装置。
前記表示パネルは、対向配置された一対の基板のうち少なくとも一方の基板に配置された一対の電極と、前記一対の基板間に配置された電気泳動粒子と、該電気泳動粒子を分散させている媒質と、を備えている、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の表示装置。