JP2017220174A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】薄さ、低コスト及び高い光学特性を備え持った構造で、表示素子への影響を考慮して、タッチセンサを表示装置に内蔵することを目的とする。
【解決手段】表示装置は、ストライプ状で第１方向Ｄ１に延びる複数の第１領域２８にそれぞれ配列されて第１方向Ｄ１に延びる複数の第１検出電極３２と、格子状領域２６に配置されて複数の第１検出電極３２を覆って複数の画素電極２４の周縁部に載る絶縁層３４と、格子状領域２６に含まれるストライプ状で第２方向Ｄ２に延びる複数の第２領域３０に沿って封止層４６の上にそれぞれ配列されて第２方向Ｄ２に延びる複数の第２検出電極４４と、を有する。複数の共通電極４２のそれぞれは、複数の第２バンク３８に載って第１方向Ｄ１に連続する。
【選択図】図２

Description

本発明は、表示装置に関する。

スマートホンなどのモバイルディスプレイのタッチパネルには、静電容量方式が広く採用されている（特許文献１）。タッチパネルは、従来ディスプレイとは別に形成することが多かったが、最近は、薄さ、低コスト、光学特性の優位性から内蔵化が要望されている。

特開２０１４−１８６７１１号公報

タッチパネルは、特に静電容量方式にあっては、表示面の近く、つまり、ディスプレイの素子の上方に配置することが望ましい。しかし、タッチパネルの電極をすべてディスプレイの上方に配置した構造は、別体のタッチパネルを搭載したのと同様に、薄さ、コスト及び光学特性において劣る。また、有機エレクトロルミネッセンス素子のように水分及び高温を避けるべき素子への影響を考慮する必要がある。

本発明は、薄さ、低コスト及び高い光学特性を備え持った構造で、表示素子への影響を考慮して、タッチセンサを表示装置に内蔵することを目的とする。

本発明に係る表示装置は、複数の画素電極と、隣り合う前記画素電極の間隔によって形成された格子状領域と、前記格子状領域に含まれるストライプ状で第１方向に延びる複数の第１領域にそれぞれ配列されて前記第１方向に延びる複数の第１検出電極と、前記格子状領域に配置されて、前記複数の第１検出電極を覆い、前記複数の画素電極の周縁部に載る絶縁層と、前記複数の画素電極に載る発光層と、前記複数の第１検出電極との重畳を避けて、前記複数の画素電極の上方で前記発光層にそれぞれ載る複数の共通電極と、前記複数の共通電極を覆う封止層と、前記格子状領域に含まれるストライプ状で第２方向に延びる複数の第２領域に沿って前記封止層の上にそれぞれ配列されて前記第２方向に延びる複数の第２検出電極と、を有し、前記絶縁層は、前記複数の第１領域に沿ってそれぞれ前記第１方向に連続的に延びる複数の第１バンクと、前記複数の第２領域に沿ってそれぞれ隣同士の前記第１バンクに接続する複数の第２バンクと、を有し、前記複数の共通電極のそれぞれは、前記複数の第２バンクに載って前記第１方向に連続することを特徴とする。

本発明によれば、複数の第１検出電極及び複数の画素電極は、同層に配置することができるので薄型化が可能であり、同時に形成すれば低コスト化を図ることができ、発光層に影響を与えないように先に形成することも可能である。また、第１検出電極は、隣同士の画素電極の間にあって発光領域と重ならないため、光学特性にも優れている。

本発明の第１の実施形態に係る表示装置の斜視図である。 図１においてIIで指す部分を示す拡大図である。 図２に示す表示装置のIII−III線断面の拡大図である。 図２に示す表示装置のIV−IV線断面の拡大図である。 図２に示す表示装置のＶ−Ｖ線断面の拡大図である。 本発明の第２の実施形態に係る表示装置を示す断面図である。 本発明の第３の実施形態に係る表示装置を示す断面図である。 本発明の第４の実施形態に係る表示装置を示す断面図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。但し、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲において様々な態様で実施することができ、以下に例示する実施形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。

図面は、説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。本明細書と各図において、既出の図に関して説明したものと同様の機能を備えた要素には、同一の符号を付して、重複する説明を省略することがある。

さらに、本発明の詳細な説明において、ある構成物と他の構成物の位置関係を規定する際、「上に」「下に」とは、ある構成物の直上あるいは直下に位置する場合のみでなく、特に断りの無い限りは、間にさらに他の構成物を介在する場合を含むものとする。

［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態に係る表示装置の斜視図である。表示装置として、有機エレクトロルミネッセンス表示装置を例に挙げる。表示装置は、例えば、赤、緑及び青からなる複数色の単位画素（サブピクセル）を組み合わせて、フルカラーの画素を形成し、フルカラーの画像を表示するようになっている。表示装置は、第１基板１０を有する。第１基板１０には、画像を表示するための素子を駆動するための集積回路チップ１２が搭載され、外部との電気的接続のために図示しないフレキシブルプリント基板を接続してもよい。

図２は、図１においてIIで指す部分を示す拡大図である。図３は、図２に示す表示装置のIII−III線断面の拡大図である。第１基板１０は、樹脂又はガラスからなる。第１基板１０には、絶縁膜が形成され、その上に半導体層１４が形成されている。半導体層１４にソース電極１６及びドレイン電極１８が電気的に接続し、半導体層１４の上方にはゲート絶縁膜を介してゲート電極２０がある。半導体層１４、ソース電極１６、ドレイン電極１８及びゲート電極２０によって薄膜トランジスタ２２が構成される。

薄膜トランジスタ２２に接続するように、複数の画素電極２４が設けられている。複数の画素電極２４は、図２に示すようにマトリクス状に配列されており、格子状領域２６によって隣同士の間隔があく。格子状領域２６は、ストライプ状で第１方向Ｄ１に延びる複数の第１領域２８を含む。格子状領域２６は、ストライプ状で第２方向Ｄ２に延びる複数の第２領域３０を含む。第１方向Ｄ１と第２方向Ｄ２は交差（例えば直交）する。

複数の第１領域２８には、それぞれ、複数の第１検出電極３２が配列されている。第１検出電極３２は、第２方向Ｄ２に隣同士の画素電極２４の間にあり、第１方向Ｄ１に延びる。図３に示すように、複数の画素電極２４と複数の第１検出電極３２とは、同層上にあり、同じ材料から構成されている。したがって、画素電極２４と第１検出電極３２は、同時に形成することができる。

図４は、図２に示す表示装置のIV−IV線断面の拡大図である。図５は、図２に示す表示装置のＶ−Ｖ線断面の拡大図である。第１検出電極３２上および複数の画素電極２４の周縁部には絶縁層３４が載って、後述する共通電極４２との絶縁を図っている。絶縁層３４は、複数の第１バンク３６を有する。第１バンク３６は、第１領域２８に沿って第１方向Ｄ１に連続的に延びる。第１バンク３６は、第１領域２８に載り、第１領域２８からはみ出して画素電極２４の周縁部に載る。絶縁層３４は、複数の第２バンク３８を有する。第２バンク３８は、第２領域３０に載り、第２領域３０からはみ出して画素電極２４の周縁部に載る。第２バンク３８は、第２領域３０に沿って隣同士の第１バンク３６に接続する。複数の第１バンク３６及び複数の第２バンク３８は、格子状になっている。

図４と図５を比較して分かるように、第２バンク３８は、第１バンク３６よりも高さが低い。このような高さの異なる第１バンク３６及び第２バンク３８は、ハーフトーンマスクを使用した露光を含むフォトリソグラフィによって形成することができる。絶縁層３４は、複数の画素電極２４を相互に隔てる格子状領域２６（図２参照）に配置され、画素電極２４の周縁部に載り、画素電極２４の一部（例えば中央部）を開口させる。また、絶縁層３４（複数の第１バンク３６）は、複数の第１検出電極３２を覆う。

画素電極２４の上に発光層４０が設けられている。発光層４０は、画素電極２４ごとに別々に（分離して）設けられ、各画素に対応して青、赤、緑で発光層４０が発光するようになる。発光層４０は、第１検出電極３２との重畳を少なくとも部分的に（あるいは表示領域では完全に）避けている。

画素電極２４の上で、発光層４０に共通電極４２が載る。複数の共通電極４２のそれぞれは、図５に示すように、複数の第２バンク３８に載って第１方向Ｄ１に連続する。つまり、第１方向Ｄ１に隣り合う発光層４０の上では、共通電極４２が連続する。これに対して、図４に示すように、第２方向Ｄ２に隣り合う発光層４０の上にある隣り合う共通電極４２の間には、絶縁層３４（第１バンク３６）がある。第２方向Ｄ２に隣り合う共通電極４２は、少なくとも表示領域では全体的に分離されている。この形状により、共通電極４２は、第１検出電極３２との重畳を避けるようになる。

例えば、導電膜を絶縁層３４の全体を覆うように形成し、発光層４０及び第２バンク３８よりも高い位置にある第１バンク３６の上で、導電膜を機械的研磨又は機械的化学的研磨して除去し、発光層４０の上には導電膜を残すことで、複数の共通電極４２を形成することができる。

発光層４０並びに発光層４０を挟む画素電極２４及び共通電極４２を含む発光素子層４３が構成される。発光層４０は、画素電極２４及び共通電極４２に挟まれ、両者間を流れる電流によって輝度が制御されて発光する。発光層４０と画素電極２４との間には、図示しない正孔輸送層及び正孔注入層の少なくとも一層を設けてもよい。発光層４０と共通電極４２との間には、図示しない電子輸送層及び電子注入層の少なくとも一層を設けてもよい。

発光素子層４３は、共通電極４２に積層する封止層４６によって覆われることで封止されて水分から遮断される。封止層４６は、ＳｉＮなどの無機膜を含み、一対の無機層の間に樹脂などの有機膜を挟む構造であってもよい。封止層４６は、複数の共通電極４２を覆う。

封止層４６の上には、複数の第２検出電極４４が配置されている。第２検出電極４４は、図２に示すように、第２領域３０に沿って第２方向Ｄ２に延びる。例えば、複数の第２領域３０の直上に、それぞれ、複数の第２検出電極４４が配置される。第２検出電極４４は、第２領域３０からはみ出して、第２バンク３８又は画素電極２４の周縁部と重畳してもよい。第２検出電極４４は、酸化インジウムスズなどの透明導電膜で形成してもよいし、金属で形成してもよい。第２検出電極４４の周縁をジグザグに形成すれば、第２検出電極４４が視認されにくくなり、画像表示の妨げとならないようになる。

複数の第１検出電極３２及び複数の第２検出電極４４は、指などの導電体の接近によるタッチを検出するためのものであり、例えば、相互容量方式の原理が採用される。具体的には、複数の第１検出電極３２のそれぞれにパルスを印加し、電界を発生させる。第１検出電極３２の上には絶縁層３４および封止層４６があり、これらを誘電体として第１検出電極３２と第２検出電極４４の間に静電容量が形成される。第１検出電極３２と第２検出電極４４の間に形成される静電容量の変化を検知することで、タッチの有無を検出することができる。

複数の第２検出電極４４の上には第２基板４７がある。第２基板４７は、例えば樹脂からなるフィルムである。複数の第２検出電極４４に第２基板４７を貼り付けてもよい。あるいは、複数の第２検出電極４４を備える第２基板４７を用意し、これを封止層４６に貼り付けてもよい。

本実施形態によれば、複数の第１検出電極３２及び複数の画素電極２４は、同層に配置することができるので薄型化が可能であり、同時に形成すれば低コスト化を図ることができ、発光層４０に影響を与えないように先に形成することも可能である。また、第１検出電極３２は、隣同士の画素電極２４の間にあって発光領域と重ならないため、光学特性にも優れている。

［第２の実施形態］
図６は、本発明の第２の実施形態に係る表示装置を示す断面図である。本実施形態では、封止層２４６と複数の第２検出電極２４４との間に、外光の反射を低減するための円偏光板２４８が配置されている。この構造は、複数の第２検出電極２４４が形成された円偏光板２４８を用意し、これを封止層２４６に貼り合わせることで得られる。その他の内容は、上述した第１の実施形態で説明した内容が該当する。

［第３の実施形態］
図７は、本発明の第３の実施形態に係る表示装置を示す断面図である。本実施形態では、保護層３５０が、複数の共通電極３４２のそれぞれを覆っている。保護層３５０は、光透過性を有し、樹脂で形成することができ、形成時に表面張力で表面を湾曲させることでレンズを構成してもよい。保護層３５０は、共通電極３４２の全体を覆っている。製造プロセスでは、共通電極３４２にパターニングするための導電膜の上に、共通電極３４２の形状で保護層３５０を設け、保護層３５０をエッチングマスクとして導電膜をエッチングして共通電極４２を形成する。したがって、保護層３５０の周縁は、複数の共通電極３４２のそれぞれの周縁と一致する。なお、保護層３５０の形成にはインクジェット方式を適用することができる。その他の内容は、上述した第１の実施形態で説明した内容が該当する。

［第４の実施形態］
図８は、本発明の第４の実施形態に係る表示装置を示す断面図である。本実施形態では、導電層４５２が、複数の第１バンク４３６のそれぞれの上に積層しており、第１検出電極４３２を覆うようになっている。ただし、導電層４５２は、隣同士の共通電極４４２から分離して、電気的に孤立している（配線や電極に接続されない）ので、第１検出電極４３２からの電界を遮蔽しない。

本実施形態では、第１バンク４３６の側面が急峻に立ち上がるようになっている。例えば、側面の傾斜角度αは、少なくとも８０°以上（例えば９０°）であることが望ましく、９０°を超えてもよい。この形状であるため、共通電極４４２にパターニングするための導電膜を全面に設けたときに、この導電膜は、第１バンク４３６の側面に付着せずに段切れする。これにより、第１バンク４３６の上に導電層４５２を孤立させて残すことができる。その他の内容は、上述した第１の実施形態で説明した内容が該当する。

なお、表示装置は、有機エレクトロルミネッセンス表示装置には限定されず、量子ドット発光素子（ＱＬＥＤ：Quantum‐Dot Light Emitting Diode）のような発光素子を各画素に備えた表示装置であってもよいし、液晶表示装置であってもよい。

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく種々の変形が可能である。例えば、実施形態で説明した構成は、実質的に同一の構成、同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成で置き換えることができる。

１０ 第１基板、１２ 集積回路チップ、１４ 半導体層、１６ ソース電極、１８ ドレイン電極、２０ ゲート電極、２２ 薄膜トランジスタ、２４ 画素電極、２６ 格子状領域、２８ 第１領域、３０ 第２領域、３２ 第１検出電極、３４ 絶縁層、３６ 第１バンク、３８ 第２バンク、４０ 発光層、４２ 共通電極、４３ 発光素子層、４４ 第２検出電極、４６ 封止層、４７ 第２基板、２４４ 第２検出電極、２４６ 封止層、２４８ 円偏光板、３４２ 共通電極、３５０ 保護層、４３２ 第１検出電極、４３６ 第１バンク、４４２ 共通電極、４５２ 導電層。

Claims (7)

1. 複数の画素電極と、
   隣り合う前記画素電極の間隔によって形成された格子状領域と、
   前記格子状領域に含まれるストライプ状で第１方向に延びる複数の第１領域にそれぞれ配列されて前記第１方向に延びる複数の第１検出電極と、
   前記格子状領域に配置されて前記複数の第１検出電極を覆って前記複数の画素電極の周縁部に載る絶縁層と、
   前記複数の画素電極に載る発光層と、
   前記複数の第１検出電極との重畳を避けて前記複数の画素電極の上方で前記発光層にそれぞれ載る複数の共通電極と、
   前記複数の共通電極を覆う封止層と、
   前記格子状領域に含まれるストライプ状で第２方向に延びる複数の第２領域に沿って前記封止層の上にそれぞれ配列されて前記第２方向に延びる複数の第２検出電極と、
   を有し、
   前記絶縁層は、前記複数の第１領域に沿ってそれぞれ前記第１方向に連続的に延びる複数の第１バンクと、前記複数の第２領域に沿ってそれぞれ隣同士の前記第１バンクに接続する複数の第２バンクと、を有し、
   前記複数の共通電極のそれぞれは、前記複数の第２バンクに載って前記第１方向に連続することを特徴とする表示装置。
2. 請求項１に記載された表示装置において、
   前記複数の第２バンクは、前記複数の第１バンクよりも高さが低いことを特徴とする表示装置。
3. 請求項１又は２に記載された表示装置において、
   前記複数の画素電極と、前記複数の第１検出電極とは、同層上にあることを特徴とする表示装置。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載された表示装置において、
   前記複数の共通電極のそれぞれを覆う保護層をさらに有し、
   前記保護層の周縁は、前記複数の共通電極のそれぞれの周縁と一致することを特徴とする表示装置。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載された表示装置において、
   前記複数の第１バンクのそれぞれの上に積層し、隣同士の前記共通電極から分離して、電気的に孤立する導電層をさらに有することを特徴とする表示装置。
6. 請求項１から５のいずれか１項に記載された表示装置において、
   前記封止層と前記複数の第２検出電極との間に円偏光板をさらに有することを特徴とする表示装置。
7. 請求項１から６のいずれか１項に記載された表示装置において、
   前記発光層は、前記複数の第１検出電極との重畳を避けていることを特徴とする表示装置。

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