JP2018004733A - 入力機能付き表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】透明ディスプレイにタッチ入力機能を付加する場合に、薄型化、軽量化を実現する入力機能付き表示装置を提供する。
【解決手段】一方向及び一方向と交差する方向に間隔を置いて配置された複数の画素部１０４と、画素部の間隙部に配置された複数の透光性部１０６ａとを含む表示領域１０２を有し、画素部は、発光素子１０８ａ，１０８ｂ，１０８ｃが設けられた画素１０８を含み、透光性部は、静電容量を検出するセンサ電極１１８を含んでいる。
【選択図】図１

Description

本発明の一実施形態は、タッチセンサを含み、表示画面が透光性を有する表示装置に関する。

表示画面に画像を表示させつつ当該表示画面を通してその背面にある景色を視認できる表示装置が知られている。このような表示装置は透明ディスプレイとも呼ばれている。透明ディスプレイとして、例えば、表示素子に有機エレクトロルミネセンス素子を用いた表示装置が開示されている（特許文献１，２参照）。

特開２０１１−２２８２４９号公報 特開２０１２−２３８５４４号公報

これまで透明ディスプレイにおいては、表示画面の透明性と画像の表示品質の両立を図ることに開発の重点がおかれてきた。しかし、表示装置の用途の拡大に伴い、透明ディスプレイにおいても薄型化、軽量化を実現しつつ、多機能化を図ることが重要である。例えば、透明ディスプレイにタッチ入力機能を付加しようとすると、タッチパネルを表示パネルの外面に取り付ける必要があり、厚みが増加してしまうことが考えられる。そこで、本発明の一実施形態は、このような問題を解決することを課題の一つとする。

本発明の一実施形態に係る入力機能付き表示装置は、一方向及び一方向と交差する方向に間隔を置いて配置された複数の画素部と、画素部の間隙部に配置された複数の透光性部とを含む表示領域を有し、画素部は、少なくとも一つの発光素子が設けられた画素を含み、透光性部は、静電容量を検出するセンサ電極を含んでいる。

本発明の一実施形態に係る入力機能付き表示装置は、一方向及び一方向と交差する方向に間隔を置いて配置された複数の画素部と、画素部の間隙部に配置された複数の透光性部とを含む表示領域を有し、複数の画素部のそれぞれは、少なくとも一つの発光素子が設けられた画素を含み、複数の透光性部のそれぞれは、静電容量を検出する、一方向に配設される第１センサ電極と、一方向と交差する方向に配設される第２センサ電極とを含み、第１センサ電極と第２センサ電極とは、絶縁層を挟んで交差している。

本発明の一実施形態に係る入力機能付き表示装置は、第１基板と第２基板との間に、一方向及び一方向と交差する方向に間隔を置いて配置された複数の画素部と、画素部の間隙部に配置された複数の透光性部とを含む表示領域を有し、複数の画素部のそれぞれは、少なくとも一つの発光素子が設けられた画素を含み、複数の透光性部のそれぞれは、第１基板と第２基板との間において、電磁界を遮蔽するシールド電極を含み、シールド電極を挟む、第１センサ電極とダウ２センサ電極とを含む。

本発明の一実施形態に係る入力機能付き表示装置の構成を示す図であり、（Ａ）は平面図を示し、（Ｂ）は断面図を示す。 本発明の一実施形態に係る入力機能付き表示装置の表示領域の詳細を示す平面図である。 本発明の一実施形態に係る入力機能付き表示装置の画素の構成を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る入力機能付き表示装置の画素の等価回路を示す図である。 本発明の一実施形態に係る入力機能付き表示装置の表示領域における透光性部の構成を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る入力機能付き表示装置の構成を示す平面図である。 本発明の一実施形態に係る入力機能付き表示装置の表示領域の構成を示す平面図である。 本発明の一実施形態に係る入力機能付き表示装置の構成を示す図であり、（Ａ）は平面図を示し、（Ｂ）は断面図を示す。 本発明の一実施形態に係る入力機能付き表示装置の表示領域における透光性部の構成を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る入力機能付き表示装置の表示領域における透光性部の構成を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る入力機能付き表示装置の表示領域における透光性部の構成を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る入力機能付き表示装置の構成を示す図であり、（Ａ）は平面図を示し、（Ｂ）は断面図を示す。 本発明の一実施形態に係る入力機能付き表示装置の表示領域における透光性部の構成を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る入力機能付き表示装置の表示領域における透光性部の構成を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る入力機能付き表示装置の表示領域における透光性部の構成を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る入力機能付き表示装置の表示領域における透光性部の構成を示す平面図である。 本発明の一実施形態に係る入力機能付き表示装置の構成を示す図であり、（Ａ）は平面図を示し、（Ｂ）は断面図を示す。 本発明の一実施形態に係る入力機能付き表示装置の表示領域の構成を示す平面図である。 本発明の一実施形態に係る入力機能付き表示装置の構成を示す図であり、（Ａ）は平面図を示し、（Ｂ）は断面図を示す。 本発明の一実施形態に係る入力機能付き表示装置の画素の構成を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る入力機能付き表示装置の構成を示す図であり、（Ａ）は平面図を示し、（Ｂ）は断面図を示す。 本発明の一実施形態に係る入力機能付き表示装置の画素の構成を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る入力機能付き表示装置の表示領域における透光性部の構成を示す平面図である。 本発明の一実施形態に係る入力機能付き表示装置の構成を示す図であり、（Ａ）は平面図を示し、（Ｂ）は断面図を示す。

以下、本発明の実施の形態を、図面等を参照しながら説明する。但し、本発明は多くの異なる態様で実施することが可能であり、以下に例示する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。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。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号（又は数字の後にａ、ｂなどを付した符号）を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。さらに各要素に対する「第１」、「第２」と付記された文字は、各要素を区別するために用いられる便宜的な標識であり、特段の説明がない限りそれ以上の意味を有さない。

本明細書において、ある部材又は領域が他の部材又は領域の「上に（又は下に）」あるとする場合、特段の限定がない限りこれは他の部材又は領域の直上（又は直下）にある場合のみでなく他の部材又は領域の上方（又は下方）にある場合を含み、すなわち、他の部材又は領域の上方（又は下方）において間に別の構成要素が含まれている場合も含む。なお、以下の説明では、特に断りのない限り、断面視においては、基板に対して第２基板が配置される側を「上」又は「上方」といい、その逆を「下」又は「下方」として説明する。

［第１実施形態］
図１（Ａ）は、本発明の一実施形態に係る入力機能付き表示装置１００ａを示し、図２は、入力機能付き表示装置１００ａの表示領域１０２ａの詳細を示す。以下の説明では、この両図面を参照する。表示領域１０２ａは、複数の画素部１０４を含む。画素部１０４は表示領域１０２において、離散的に配置される。すなわち、ある画素部１０４と、これに隣合う他の画素部１０４とは離間して配置されている。そして、ある一つの画素部１０４と他の画素部との間には透光性部１０６ａが配置されている。画素部１０４は少なくとも一つの画素１０８が配置される。また、透光性部１０６ａは可視光を透過可能な領域を含み、センサ電極１１８が配置される。

図１（Ａ）において示すように、表示領域１０２ａには、複数の画素部１０４が一方向（ｘ方向）及び一方向とは交差する方向（本実施形態においてはｘ方向に直交するｙ方向）に間隔を置いて配置される。画素部１０４は、少なくとも一つの画素１０８を内包する所定の面積を有する。ｘ方向及びｙ方向のそれぞれの配列において、ある画素部と、これに隣合う画素部との間隔は、一つ又は複数の画素部を挿入することができる程度の間隔を有している。例えば、図１（Ａ）は、ｘ方向とｙ方向にそれぞれ３画素部分の間隔を空けて画素部１０４が配置される一例を示す。なお、ｘ方向及びｙ方向に対する間隔は、図１（Ａ）で示すように両方向で均等の間隔を有していてもよいし、ｘ方向及びｙ方向のそれぞれで異なる間隔を有するように配置されていてもよい。なお、本発明の一実施形態において、画素部１０４の配列は、ｘ方向とｙ方向が直交する配列に限定されず、直交以外の角度で交差する構成も採用可能である。

透光性部１０６ａは、画素部１０４に隣合って配置される。図１（Ａ）は、４つの画素部に囲まれて、一つの透光性部１０６ａが配置される態様を示す。透光性部１０６ａは、画素部が配置されない領域とみなすこともできる。一つの画素部１０４の面積と一つの透光性部１０６ａとは、同一又は異なる面積を有している。好ましくは、一つの画素部１０４の面積に対し、一つの透光性部１０６ａが占める面積が大きくなるように設けられている。表示領域１０２ａにおいて、透光性部１０６ａの総面積を大きくすれば透明性が向上し、小さくすれば透明性が低下する。すなわち、画素部１０４と透光性部１０６ａとの面積比を変えることで、表示領域１０２ａの透光性を調整することができる。例えば、表示領域１０２ａにおいて透光性部１０６ａの総面積を、画素部１０４の総面積より大きくすることで、透明ディスプレイとして背景の視認性を向上させることができる。

例えば、表示領域１０２ａにおいて、一つの画素部１０４が占める面積に対し、その画素部１０４と隣合う一つの透光性部１０６ａの面積は３倍以上とすることができる。一つの画素部１０４が占める面積と一つの透光性部１０６ａとの面積比は１：３乃至１：８０とすることができる。また、画素部の面積とセンサ電極１１８との比で述べると、一つの画素部１０４が占める面積に対し、その画素部１０４と隣合う一つの透光性部１０６ａに設けられるセンサ電極１１８の面積は１倍以上であればよく、具体的には、画素部１０４の面積とセンサ電極１１８との面積比は、１：１乃至１：６４とすることができる。図１中に示す如く、これら画素部１０４の面積とセンサ電極１１８との面積比は、１：９程度が好ましい。前述のように、画素部と透光性部の面積比を調整することで、表示領域１０２ａの透明性を変えることができる。このことは、画素部の面積とセンサ電極の面積との関係でも同様である。画素部と透光性部又は画素部とセンサ電極の面積比が大きくなれば、画質は粗くなる方向に変化するが、高精細化が進めばこの面積比が大きくなっても画質をさほど低下させず十分に実用に耐えうる表示をすることができる。

図１（Ａ）で示すように、画素部１０４のｘ方向の配列には、画素部が設けられない画素部間領域１０７ａが含まれる。同様に、画素部１０４のｙ方向の配列においても、画素部が設けられない画素部間領域１０７ｂが含まれる。これらの画素部間領域１０７ａ、１０７ｂには、画素に信号を与える配線が設けられている。例えば、画素部１０４のｘ方向の配列における画素部間領域１０７ａには走査信号線が配設され、ｙ方向の配列における画素部間領域１０７ｂには映像信号線が配設される。画素部間領域１０７ａ、１０７ｂは、いずれも画素が配置されていないので、透光性部１０６ａとして用いることも可能である。

一つの画素部１０４は、一つ又は複数の画素１０８を含む。図１（Ａ）は、画素部１０４に、第１画素１０８ａ、第２画素１０８ｂ、第３画素１０８ｃが含まれる態様を示す。これら複数の画素１０８は、例えば、ＲＧＢ表色系に対応して配置される。すなわち、第１画素１０８ａは赤色に対応する画素、第２画素１０８ｂは緑色に対応する画素、第３画素１０８ｃは青色に対応する画素として設けられる。画素部１０４には、さらに白色に対応する第４の画素が含まれていてもよい。表示領域１０２ａは、このような画素部１０４が配列され、画素部１０４の各画素１０８が信号で制御されて駆動されることにより画像を表示する機能を有する。

複数の画素部１０４のそれぞれは、少なくとも一つの発光素子を含む。具体的には、各画素１０８に発光素子が設けられる。例えば、第１画素１０８ａは赤色を発光する発光素子、第２画素１０８ｂは緑色を発光する発光素子、第３画素１０８ｃは青色を発光する発光素子が設けられる。さらに、画素１０８は、第４画素として白色光を出射する発光素子が設けられていてもよい。また、第１画素１０８ａ、第２画素１０８ｂ及び第３画素１０８ｃのそれぞれに白色光を出射する発光素子を設け、各画素に対応してカラーフィルタが設けられた構成を有していてもよい。

透光性部１０６ａにはセンサ電極１１８が設けられる。センサ電極１１８は、静電容量を検出する電極である。すなわち、センサ電極１１８はタッチセンサを構成する電極である。センサ電極１１８は、画素１０８の発光素子と干渉しない領域に並置される。別言すれば、発光素子とセンサ電極とは、平面視において隣合って配置されている。なお、平面視とは、表示領域に正対して直視すること、表示領域の表示面を法線方向から視認することをいう。

図１（Ａ）は、自己容量方式のタッチセンサを形成するセンサ電極１１８を示す。図１（Ａ）は、センサ電極１１８として、矩形の電極パターンを３×３に配置し、相互に接続した形態を示す。図１（Ａ）は、センサ電極１１８が複数の矩形領域が連接された形態を示すが、このような形態に限定されずセンサ電極１１８の形状は任意である。例えば、センサ電極１１８は、透光性部１０６ａの略全面に亘って形成されていてもよいし、金属細線により形成される線状のパターンを有していてもよい。センサ電極１１８を複数のブロック状の区画として形成し、当該ブロック状の区画を画素部１０４の面積と略同程度の面積、また同様の形状として形成することで、センサ電極１１８を視覚的にみえにくくすることが可能となる。図１（Ａ）で示すように、センサ電極１１８を構成する各ブロクは隣合うもの同士が電気的に接続されるパターンを有することで、電気的には一つの電極とみなすことができる。

透光性部１０６ａに設けられるセンサ電極１１８は透光性を有する。このようなセンサ電極１１８は、例えば、透明導電膜によって形成される。透明導電膜としては、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化インジウム亜鉛（ＺｎＯ）などの導電性金属酸化物が用いられる。また、透明導電膜として、銀のナノワイヤーを有機樹脂中に分散させたものを用いてもよい。さらに、センサ電極１１８は、金、銀、アルミニウムなどを用い、半透明となるように薄膜化された金属膜、又は金属膜に複数の貫通孔が設けられることによって透光性を有するようにした金属電極を適用してもよい。あるいは、線幅の細い金属配線又は当該金属配線のパターン（例えば、メアンダ状のパターン）をセンサ電極１１８として用いてもよい。いずれにしても、透光性部１０６に設けられるセンサ電極１１８は、光透過性を有するように形成される。

図１（Ｂ）は、画素部１０４と透光性部１０６ａの断面構造を模式的に示す。画素部１０４及び透光性部１０６ａは、透光性の第１基板１１０に設けられる。画素部１０４は、第１基板１１０上に回路素子層１１２及び表示素子層１１４が積層された構造を有する。回路素子層１１２は、トランジスタなど能動素子及びキャパシタなどの受動素子により画素を駆動する回路（画素回路）が形成される層であり、半導体層、絶縁層及び導電層が適宜積層された構造を有する。表示素子層１１４は、表示素子が形成される層である。表示素子層１１４は、表示素子を形成する第１電極１２４及び第２電極１２８を含み、第１電極１２４及び第２電極１２８の間には有機層１２６が設けられる。第１電極１２４は、画素１０８ごとに電位が個別に制御される。一方、第２電極１２８は表示素子に共通の電位を与える電極である。第２電極１２８は、図１（Ａ）で示すように、画素部１０４のｘ方向の配列に対して連続するように帯状の形状で配設される。また、別の態様として、第２電極１２８は、画素部１０４のｙ方向の配列に対して連続するように帯状の形状で配設される。このように各画素に対する共通電極（第２電極１２８）を帯状に設けることで、静電容量を検知するセンサ電極１１８と共通電極（第２電極１２８）とが平面視で重なり合わない構成となる。

図１（Ｂ）において、透光性部１０６ａは絶縁層１１６及びセンサ電極１１８を含む。絶縁層１１６は、一つ又は複数の絶縁膜を含んで構成される。絶縁膜としては、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、又はポリイミドなどの有機絶縁膜が適用される。これらの絶縁膜はいずれも可視光線に対して透明である。センサ電極１１８は絶縁層１１６の上層側、下層側又は絶縁層中に設けられる。画素部１０４及び透光性部１０６ａは、さらに封止材１２０によって封止されている。

図１（Ａ）及び図１（Ｂ）で示すように、表示領域１０２ａに、画素１０８が設けられる画素部１０４と、タッチセンサを形成するセンサ電極１１８が設けられる透光性部１０６ａとを並置させることにより。または画素部１０４と透光性部１０６ａを交互に配置することにより、所謂透明ディスプレイにおいて、画像表示に影響を与えることなくタッチセンサとしての機能を付加することができる。

図３は、画素部１０４に含まれる画素１０８の断面構造を示す。画素１０８は、第１基板１１０の第１面に設けられた回路素子層１１２、表示素子層１１４を含む。表示素子層１１４の上面には封止材１２０が設けられる。回路素子層１１２はトランジスタ１３０、キャパシタ１３３などの素子を含み、表示素子層１１４は表示素子として発光素子１３２を含む。トランジスタ１３０は、半導体層１３５、ゲート絶縁層１３６、ゲート電極１３８を含んで構成される。キャパシタ１３３は、例えば、半導体層１３５、ゲート絶縁層１３６、容量電極１３９が重畳する領域に形成される。半導体層１３５と第１基板１１０との間には、半導体層１３５の下層側の絶縁層として下地絶縁層１３４が設けられていてもよい。発光素子１３２は第１電極１２４及び第２電極１２８との間に、有機エレクトロルミネセンス材料を含む有機層１２６が設けられた構造を有する。発光素子１３２の第１電極１２４は、ソース・ドレイン電極１４２を介してトランジスタ１３０と電気的に接続される。

回路素子層１１２において、ゲート電極１３８とソース・ドレイン電極１４２との間には第１絶縁層１４０が設けられる。ソース・ドレイン電極１４２と発光素子１３２の第１電極１２４との間には、第２絶縁層１４４が設けられる。第１絶縁層１４０及び第２絶縁層１４４は、配線間又は素子間を絶縁する層間絶縁膜としての機能を有する。第１絶縁層１４０は無機絶縁材料で形成され、第２絶縁層１４４は有機絶縁材料で形成される。第２絶縁層１４４は、発光素子１３２の下地面を平坦化する平坦化膜の機構を有する。

第１基板１１０としては、ガラス基板及びプラスチック基板などの板状部材、有機樹脂フィルム等の柔軟性を有するフィルム基材が適用される。半導体層１３５は、結晶質シリコン（多結晶シリコン）、非晶質シリコンなどのシリコン系半導体材料、半導体特性を示す金属酸化物（いわゆる酸化物半導体）などで形成される。下地絶縁層１３４、第１絶縁層１４０、ゲート絶縁層１３６は、酸化シリコン、窒化シリコン、窒酸化シリコンなどの無機絶縁材料で形成され、第２絶縁層１４４は、ポリイミド、アクリルなどの有機絶縁材料で形成される。

表示素子層１１４において、第１電極１２４は、絶縁性の第３絶縁層１４６によって端部が覆われる。別言すれば第３絶縁層１４６の開口部において第１電極１２４が露出され、この第１電極１２４が露出された領域に有機層１２６が設けられる。画素部１０４において、有機層１２６は画素毎に異なる材料を含んで形成される。例えば、有機エレクトロルミネセンス材料が、ゲスト・ホスト型の材料で形成される場合、各画素の発光色に合わせてゲスト・ホスト材料の組み合わせが選択される。第２電極１２８は、隣合う画素の発光素子と繋がるように、有機層１２６及び第３絶縁層１４６を覆うように設けられる。なお、第２電極１２８は、図１（Ａ）で示すように隣合う画素部１０４との間で連続するように設けられる。第２電極１２８の上層には、窒化シリコン膜又は、窒化シリコン膜と有機絶縁膜とが積層された第４絶縁層１４８が設けられる。発光素子１３２は第１電極１２４と第２電極１２８と電位を制御して発光しきい値電圧以上の電圧を印加することにより発光する。第１電極１２４に印加される電位及び発光素子に流れる電流は、トランジスタ１３０によって制御される。

回路素子層１１２に含まれる下地絶縁層１３４、ゲート絶縁層１３６、第１絶縁層１４０及び第２絶縁層１４４、表示素子層１１４に含まれる、第３絶縁層１４６、第４絶縁層１４８は透光性部１０６にまで広がっている。これらの絶縁層は、透光性部１０６における絶縁層１１６として用いられる。また、センサ電極１１８は、表示素子層１１４の第１電極１２４又は第２電極１２８と同じ層によって形成される。

図４は、このような構成を有する画素１０８の等価回路（以下、「画素回路」ともいう。）の一例を示す。画素回路は、トランジスタ１３０、発光素子１３２、第１スイッチ１２９、第２スイッチ１３１、キャパシタ１３３を含む。発光素子１３２は、第１電極１２４がトランジスタ１３０を介して第１電源線１５２ａと接続される。第２電源線１５２ｂは発光素子１３２の第２電極１２８の電位を制御する。第１電源線１５２ａには高電位ＰＶＤＤが与えられ、第２電源線１５２ｂには高電位ＰＶＤＤより低い低電位ＰＶＳＳが与えられる。第１スイッチ１２９及び第２スイッチ１３１は、３端子のスイッチング素子であり、好適にはトランジスタにより形成される。

トランジスタ１３０は、制御端子としてのゲートと、入出力端子としてのソース及びドレインを有する。トランジスタ１３０のソース及びドレインに相当する入出力端子の一方が、第２スイッチ１３１を介して第１電源線１５２ａと電気的に接続される。また、トランジスタ１３０のソース及びドレインに相当する入出力端子の他方が、発光素子１３２の第１電極１２４と電気的に接続される。トランジスタ１３０のゲートは、第１スイッチ１２９を介して映像信号線１５１と電気的に接続される。第１スイッチ１２９は、第１走査信号線１５０ａに与えられる制御信号ＳＧ（振幅ＶＧＨ／ＶＧＬを有する）によってオンオフ（ＯＮ／ＯＦＦ）の動作が制御される。制御信号ＶＧＨは第１スイッチ１２９をオンにする高電位の信号であり、制御信号ＶＧＬは第１スイッチ１２９をオフにする低電位の信号である。第１トランジスタ１３０がオンのとき、映像信号線１５１の電位がトランジスタ１３０のゲートに与えられる。なお、図４の画素回路において、トランジスタ１３０はｎチャネル型であるものとする。トランジスタ１３０において、第１電源線１５２ａと電気的に接続される側の入出力端子をドレイン、発光素子１３２に電気的に接続される側の入出力端子がソースであるものとする。

トランジスタ１３０のソースとゲートとの間には、キャパシタ１３３が設けられる。キャパシタ１３３によってトランジスタ１３０のゲート電位が制御される。発光素子１３２の発光強度は、トランジスタ１３０のドレイン電流によって制御される。トランジスタ１３０のゲートに映像信号に基づく電圧が与えられ、第２走査信号線１５０ｂから与えられる走査信号によって第２スイッチ１３１がオンになると、トランジスタ１３０のドレインは第１電源線１５２ａと接続され、発光素子１３２へドレイン電流が流れる。これにより発光素子１３２はドレイン電流に応じて発光する。なお、トランジスタ１３０のゲート及びソースの電位は、映像信号線１５１に与えられる初期化信号、リセット信号線１５３に与えられるリセット電圧により１フレーム毎に初期化される。

本実施形態の一態様において、第１電極１２４及び第２電極１２８の双方を透明導電膜で形成される。これにより表示領域１０２の両面に画像を表示することが可能となる。また、他の形態として、第１電極１２４及び第２電極１２８の一方を金属膜、他方を透明導電膜で形成すると、表示領域１０２の一方の側に画像を表示することが可能となる。さらに、他の態様として、複数の画素部１０４を２組に分け、第１の組の発光素子は、第１電極を金属膜、第２電極を透明導電膜で形成し、第２の組の発光素子は、第１電極を透明導電膜、第２電極を金属膜で形成すると、表示領域１０２の一方の面と他方の面とで異なる画像を人間に視覚的に同時に表示することができる。

図５は、透光性部１０６ａの断面構造を示す。透光性部１０６ａは、センサ電極１１８が設けられる。センサ電極１１８の下層側には、例えば、画素部１０４から延長して設けられる下地絶縁層１３４、ゲート絶縁層１３６、第１絶縁層１４０、第２絶縁層１４４が設けられていてもよい。また、センサ電極１１８の上層には、第３絶縁層１４６、第４絶縁層１４８が設けられていてもよい。センサ電極１１８は静電容量の変化を検出するので、絶縁層に覆われていてもタッチセンサ用の電極として動作する。センサ電極１１８は、下層及び上層をこのような絶縁層で覆うことにより、外部に露出されず保護される。別言すれば、画素部１０４を形成する絶縁層を適宜用いることにより、センサ電極１１８の保護膜としても利用することができる。なお、これらの絶縁層は、可視光線に対して透光性を有するので、透光性部１０６に設けても透光性を著しく低下させるおそれはない。

センサ電極１１８と異なる層に、検出配線１５４が設けられる。検出配線１５４はセンサ電極１１８の電位を検知するための配線として設けられる。検出配線１５４は、例えば、第１絶縁層１４０と第２絶縁層１４４との間に設けられる。また、図示はされないが、検出配線は、ゲート絶縁層１３６と第１絶縁層１４０との間に設けられていてもよい。検出配線１５４は、ゲート電極を形成する導電層と同じ層、又はトランジスタ１３０のソース又はドレインに接続する配線（ソース・ドレイン電極１４２）を形成する導電層と同じ層によって形成されてもよい。すなわち、ゲート電極１３８、ソース・ドレイン電極１４２と同じ導電層をパターニングして検出配線１５４を形成することにより、層構造を簡略化し、製造コストを低減することができる。

図５で示す例では、センサ電極１１８は第２絶縁層１４４に設けられるコンタクトホール１５６ａを介して検出配線１５４と電気的に接続される。センサ電極１１８は、透光性部１０６の略全面に広がるように設けることで、静電容量が増加し検出感度を高めることが可能となる。センサ電極１１８は透光性を有していることが好ましいため、ＩＴＯ、ＺｎＯ、ＩＺＯなどの透明導電膜で形成される。センサ電極１１８が透明導電膜で形成されるのに対し、検出配線１５４は金属膜で形成することができるので、表示領域１０２を大面積化しても、配線抵抗による信号の遅延などの影響を低減することができる。

図６は、入力機能付き表示装置１００ａに設けられる駆動回路と表示領域の配線構造を示す。駆動回路としては、垂直駆動回路１５８、水平駆動回路１６０、コントローラ回路１６２が含まれる。垂直駆動回路１５８は走査信号線１５０に走査信号を出力し、水平駆動回路１６０は、映像信号線１５１を選択するセレクタ回路を含む。コントローラ回路１６２は、水平駆動回路１６０に映像信号を出力し、垂直駆動回路１５８に同期信号を出力する。また、コントローラ回路１６２は、センサ電極１１８に接続される検出配線１５４と接続され、タッチセンサの動作を制御する。さらに、コントローラ回路１６２は、複数の画素部１０４に亘って連続的に設けられる第２電極１２８の電位を制御する機能を有する。

走査信号線１５０は、画素部１０４のｘ方向の配列に沿って配設される。また、映像信号線１５１は、画素部１０４のｙ方向の配列に沿って配設される。検出配線１５４（１５４ａ、１５４ｂ）は、映像信号線１５１と略平行に配設される。検出配線１５４ａ、１５４ｂは、映像信号線１５１と同じ導電層によって形成され得る。画素部１０４はｘ方向において離間して配設されるので、映像信号線１５１と検出配線１５４ａ、１５４ｂに同じ層構造を適用しても、相互に干渉しないで設けることができる。センサ電極１１８と検出配線１５４ａ、１５４ｂは絶縁層を挟んで異なる層に設けられる。例えば、検出配線１５４ａ、１５４ｂを映像信号線１５１と同じ層に設け、センサ電極１１８を発光素子１３２の第１電極１２４又は第２電極１２８によって形成すると、検出配線１５４ａ、１５４ｂに対しセンサ電極１１８は上層側に配置される。この場合、検出配線１５４ａ、１５４ｂとセンサ電極１１８の間に配置される絶縁層に設けられるコンタクトホール１５６を介して、検出配線１５４ａ、１５４ｂとセンサ電極１１８は電気的に接続される。このように、表示領域１０２は、複数の画素部１０４に信号を送信する走査信号線及び映像信号線と、走査信号線又は映像信号線と略平行に配設されたセンサ電極と接続される検出配線とを含む。なお、本発明の一実施形態において、検出配線１５４は映像信号線１５１と略平行に配設される形態に限定されない。例えば、図６において二点鎖線で示すように、走査信号線１５０と略平行に検出配線１５４ｃ、１５４ｄを設けてもよい。この場合、検出配線１５４ａ、１５４ｂは、走査信号線１５０と同じ導電層によって形成され得る。画素部１０４はｙ方向においても離間して配設されるので、走査信号線１５０と検出配線１５４ｃ、１５４ｄを同じ導電層で形成しても、相互に干渉しないで設けることができる。

なお、タッチセンサは、一本の検出配線１５４に対して一つのセンサ電極１１８が接続されていてもよいし、複数のセンサ電極１１８に対して一本の検出配線１５４が接続されていてもよい。一本の検出配線１５４が複数のセンサ電極１１８に接続されていることで、複数のセンサ電極１１８の集合がタッチセンサにおける自己容量電極として用いることができる。例えば、図６に示すセンサ電極１１８＿１、１１８＿２、１１８＿３、１１８＿４は、検出配線１５４ａと電気的に接続されていてもよい。この場合、センサ電極１１８＿１、１１８＿２、１１８＿３、１１８＿４は、同電位となるように電気的に接続されていてもよい。例えば、下層に設けられる走査信号線と同層に設けられる配線によって接続されていてもよいし、センサ電極１１８のパターン自体が隣合うセンサ電極と電気的に接続されるように連続する形態を有していてもよい。別言すれば、複数の透光性部１０６のそれぞれは、センサ電極１１８が配置され、隣合うセンサ電極同士が電気的に接続される領域を含んでいてもよい。当該接続領域は、例えば、図２で示した画素部間領域１０７ａ、１０７ｂに対応する領域であってもよい。このように、検出配線１５４が複数のセンサ電極１１８と接続されることで、複数のセンサ電極１１８を実質的に一つのセンサ電極とみなして扱うことができる。別言すれば、センサ電極１１８のパターンを変更することなしに、一つのセンサ電極の面積を、検出配線１５４との接続数によって調整することができる。

また、図７で示すように、センサ電極１１８は、複数の画素部のうち、一つの画素部１０４を囲むように、複数の透光性部に亘って設けられ、画素部１０４を開口する開口部１６４ａを有していてもよい。別言すれば、隣合うセンサ電極同士が電気的に接続されていてもよい。このような形態により、センサ電極１１８の面積を大きくすることができる。この場合、走査信号線１５０、映像信号線１５１と重なる領域は、開口部１６４ｂが設けられていることが好ましい。開口部１６４ｂにより、センサ電極１１８と、走査信号線１５０及び映像信号線１５１との間に発生する寄生容量を低減することができる。いずれにしても、画素部１０４が配列する間隔に対して、センサ電極が配列する間隔（ピッチ）は大きくてもよいので、タッチセンサに要求される分解能に応じて、複数のセンサ電極をまとめて一つのセンシング用の電極として用いることができる。

図６は、自己容量方式のタッチセンサを示す。自己容量方式では、センサ電極１１８は自己容量を有する（例えば、センサ電極と周辺部材との間で生じる寄生容量）。タッチ面に人体（指先等）が近づくとセンサ電極１２０ａとの間に静電容量が発生し、センサ電極１２０ａに発生する静電容量値が変化する。自己容量検出方式は、非タッチ時からタッチ時の静電容量の変化を測定する事により人体（指先等）の接近を検出する。自己容量方式は電極構造が簡単であるという利点を有している。

このような自己容量方式のタッチセンサの原理によれば、本実施形態に係る入力機能付き表示装置１００ａは、表示領域１０２の一方の面及び他方の面からのタッチを検出することが可能である。

本実施形態によれば、表示領域において、画像を表示するために配列される画素部の間隙部分に透光性部を設け、当該透光性部にタッチセンサを構成するセンサ電極を設けることで、表示装置にタッチセンサとしての機能を付加することができる。別言すれば、タッチセンサとしての部材を外付けすることなく、表示装置に入力機能を付加することができる。これにより、入力機能付き表示装置の薄型化、軽量化、低コスト化を図ることができる。

さらに、本実施形態に係る表示装置は、表示領域に画素部に加え透光性部を設けることで、透明ディスプレイを実現することができる。そして、タッチセンサを構成するセンサ電極１１８を透光性部に設けることで、表示領域の両面をタッチセンサ面として使用することができる。また、画素とセンサ電極とが並置されていることにより、画質に影響を与えることなく、タッチセンサを表示装置に内蔵させることができる。

［第２実施形態］
本実施形態は、入力機能付き表示装置として、表示領域の一方の面からのタッチを検出可能な構成について例示する。以下の説明では、第１実施形態と相違する部分を中心に説明する。

図８（Ａ）は、本実施形態に係る、自己居容量方式のタッチセンサが設けられる入力機能付き表示装置１００ｂの平面図を示す。図８で示す入力機能付き表示装置１００ｂは、センサ電極１１８に重畳して電磁界を遮蔽するシールド電極１６８が設けられている点が、第１実施形態と相違する。シールド電極１６８は、少なくともセンサ電極１１８の全体を覆う面積を有し、センサ電極１１８の一方の側に設けられる。図８（Ｂ）は、画素部１０４と透光性部１０６ｂの断面構造を模式的に示す。シールド電極１６８は、例えば、絶縁層１１６の中に埋設されるように設けられる。なお、シールド電極１６８は、各センサ電極１１８に対応するように設けてもよいし、各センサ電極１１８に対応して設けられるシールド電極１６８が、隣合うシールド電極と連接するように設けられていてもよい。

シールド電極１６８は、一定の電位（例えば、接地電位）に固定されることにより、シールド電極１６８が設けられた側の面において、センサ電極１１８が静電容量の変化を検知できないようにする。シールド電極１６８の電位は、所定の電位間で変動してもよい。例えば、センサ電極１１８の動作に応じて変動してもよく、センサ電極１１８に入力されるセンサ信号と同じ信号を同位相で入力されることで電位を変動させる構成を採用することも可能である。例えば、センサ電極１１８は、タッチセンサのセンシング動作時と非動作時で電位が変動するように駆動されてもよい。

シールド電極１６８は、タッチセンサのタッチ面が、表示領域１０２ｂの一方の側のみに設けられるようにする。これにより、片面からのタッチのみに反応できる入力機能付き表示装置１００ｂが実現される。

図９は、このような透光性部１０６ｂの断面構造の詳細を示す。シールド電極１６８は、例えば、ゲート絶縁層１３６と第１絶縁層１４０との間に設けられる。この場合、シールド電極１６８は、ゲート電極１３８と同じ導電層によって形成することが可能である。ゲート電極１３８は、モリブデン、タングステン、アルミニウムなどの金属材料で形成されるので、この場合、シールド電極１６８は格子状、櫛歯状、又はメッシュ状のパターンに成形されていることが好ましい。すなわち、金属膜で形成されるシールド電極１６８の面内に貫通する開口を複数設け、光透過性を有する形態を有していることが好ましい。また、シールド電極は、ＩＴＯ、ＺｎＯ、ＩＺＯ等の透明導電膜で形成されていてもよい。いずれにしても、シールド電極１６８を透光性が有するように設けることで、透光性部１０６ｂによる背面視認性を維持しつつ、タッチセンサのタッチ面を片面側のみとすることができる。

なお、図９は、シールド電極１６８をゲート絶縁層と第１絶縁層１４０との間に設ける構造を例示するが、本実施形態はこれに限定されない。センサ電極１１８及び検出配線１５４に干渉しない位置（すなわち、センサ電極１１８及び検出配線１５４と電気的に接触しない位置）に設けるのであれば、他の部位に設けられていてもよい。例えば、下地絶縁層１３４とゲート絶縁層との間、又は第１基板１１０と下地絶縁層１３４との間に設けられていてもよい。また、図１０で示すように、シールド電極１６８は、第３絶縁層１４６の上に、第２電極１２８と同じ導電層によって形成されてもよい。

また、図１１に示すように、シールド電極１６８は、回路素子層１１２及び表示素子層１１４が設けられる第１基板１１０の第１面とは反対側の第２面側に設けられていてもよい。この場合、シールド電極１６８は、少なくとも透光性部１０６と重なる領域に設けられる。第１基板１１０の第２面側にシールド電極１６８が設けられることで、第２面側からのタッチに対してセンサ電極１１８が反応することを確実に防止することができる。

本実施形態によれば、センサ電極１１８の片面にシールド電極１６８を設けることで、タッチセンサのタッチ面を片面側に設定することができる。この場合において、表示領域１０２では、画素部１０４と透光性部１０６ｂが互いに異なる領域に配置されるので、シールド電極１６８を設けたとしても、画像表示には何ら影響を与えないようにすることができる。また、シールド電極１６８の電位は、センサ電極１１８の検出動作に同期して変動させることができるので、タッチセンサの感度を向上させることができる。

［第３実施形態］
本実施形態は、入力機能付き表示装置として、第１実施形態とは透光性部の態様が異なる構成について例示する。以下の説明では、第１実施形態と相違する部分を中心に説明する。

図１２（Ａ）は、表示領域１０２ｃにおける画素部１０４と透光性部１０６ｃの態様を示す。ここで、画素部１０４の構成は第１実施形態と同様である。透光性部１０６ｃは、センサ電極１１８と、隣接間シールド電極１７０を含む。隣接間シールド電極１７０は、センサ電極１１８を囲むように設けられている。図１２（Ｂ）は、このような透光性部１０６ｃの断面構造を模式的に示す。透光性部１０６ｃにおいては、センサ電極１１８と隣接間シールド電極１７０が並置されている。なお、図１２（Ｂ）は、センサ電極１１８と隣接間シールド電極１７０とが絶縁層１１６の同層に配置される態様を示すが、本実施形態はこれに限定されず、双方の電極が異なる層に設けられていてもよい。

図１３は、透光性部１０６ｃの断面構造の詳細を示し、隣接間シールド電極１７０がセンサ電極１１８に隣合って設けられる一例を示す。隣接間シールド電極１７０は、第２絶縁層１４４に設けられたコンタクトホール１５６ｂによってシールド配線１７２と接続され、センサ電極１１８とは異なる電位が印加される。例えば、隣接間シールド配線１７０は、一定電位（例えば、接地電位）が印加される。なお、図１３は、隣接間シールド電極１７０がセンサ電極１１８と同じ導電層（例えば、第１電極と同じ導電層）で隣合って配置される態様を示す。この場合、隣接間シールド電極は、ＩＴＯ、ＺｎＯ、ＩＺＯ等の透明導電膜で形成されるため、透光性部１０６ｃの透過率を低下させないようにすることができる。他の態様として、隣接間シールド電極１７０はセンサ電極１１８と異なる層に配置されてもよい。例えば、センサ電極１１８よりも下層のソース・ドレイン電極と同じ導電層、ゲート電極と同じ導電層、あるいは画素部１０４の第２電極同じ導電層で形成されてもよい。隣接間シールド電極１７０が金属膜で形成される場合には、格子状、櫛歯状、又はメッシュ状のパターンに成形され透光性を有していることが好ましい。

図１３に示す構成によれば、透光性部１０６ｃに隣接間シールド電極１７０が設けられ、一定電位（例えば、接地電位）に保持されることやセンサ電極１１８と同じ信号を同位相で供給されることで電位変動することにより、センサ電極１１８の周りからの電界の影響を軽減することができる。例えば、画素部１０４における第１電極１２４、第２電極１２８による電界の影響を軽減することができる。そのため、タッチセンサの誤動作を防ぎ、またセンシング感度を向上させることができる。

図１４は、隣接間シールド電極１７０に加え、センサ電極１１８と絶縁層を介して重なるシールド電極１６８が付加される一例を示す。隣接間シールド電極１７０とセンサ電極１１８とは第２絶縁層１４４の上層に設けられ、シールド電極１６８はゲート絶縁層１３６の上に設けられる。シールド配線１７２は第１絶縁層１４０と第２絶縁層１４４との間に設けられる。シールド配線１７２は、第２絶縁層１４４に設けられたコンタクトホールを介して隣接間シールド電極１７０と接続され、第１絶縁層１４０に設けられたコンタクトホールを介してシールド電極１６８と接続される。

シールド配線１７２から一定の電位（例えば、固定電位）が印加されることにより、シールド電極１６８が設けられた側の面において、センサ電極１１８が静電容量の変化を検知されないようにすることができる。シールド配線１７２の電位は、所定の電位間で変動してもよい。例えば、センサ電極１１８の動作に応じて変動してもよい。例えば、センサ電極１１８は、タッチセンサのセンシング動作時と非動作時で電位が変動するように駆動されてもよい。この場合において、さらに、隣接間シールド電極１７０が設けられていることにより、センサ電極１１８の周りからの電界の影響を低減することができ、タッチセンサの誤動作を防ぎ、またセンシング感度を向上させることができる。

図１５は、隣接間シールド電極１７０に加え、センサ電極１１８に重なるシールド電極１６８ｂを設けた一例を断面図で示す。また、図１６は、隣接間シールド電極１７０に加え、センサ電極１１８に重なるシールド電極１６８ｂを設けた態様を平面図として示す。シールド電極１６８ｂはセンサ電極１１８と、コンタクトホールと重なる部分を除き略相似する形態で設けられる。センサ電極１１８とシールド電極１６８との間には第５絶縁層１４９が設けられ、相互に絶縁されている。センサ電極１１８と検出配線１５４とは同電位とされるので、シールド電極１６８ｂはセンサ電極１１８のみならず、検出配線１５４と重なるように設けられていることが好ましい。センサ電極１１８とシールド電極１６８ｂは、第５絶縁層１４９を介して近接して設けることができるので、センサ電極１１８が保持する静電容量を大きくすることができ、それにより検出感度を高めることができる。

なお、シールド電極１６８ｂは、センサ電極１１８と検出配線１５４とのコンタクト部を覆うことができないので、このコンタクト部に重ねてシールド電極１６８を設けてもよい。また、シールド電極１６８は、第１絶縁層１４０に設けられたコンタクトホール１５６ｃによってシールド配線１７２を介して、隣接間シールド電極１７０と電気的に接続されていてもよい。図１５で示すように、シールド電極１６８ｂのみならず、センサ電極１１８の検出配線１５４とのコンタクト部に重ねてシールド電極１６８を設けることで、センサ電極１１８の片面側の電磁シールドを確実にすることができる。これにより、透明ディスプレイにおいて、表示領域の片面側のみをタッチセンサ面として機能させることができる。別言すれば、他方の面（裏面）からのタッチによってタッチセンサの誤動作を防止することが可能となる。

図２３に示すように、センサ電極１１８に重なるシールド電極１６８ｂは、走査信号線１５０及び映像信号線１５１の一方又は双方とも重なるように設けられていてもよい。すなわち、シールド電極１６８ｂは、センサ電極１１８と重なる領域のみでなく、走査信号線１５０、映像信号線１５１が配設される領域まで延在して設けられていてもよい。このような構成により、走査信号線１５０、映像信号線１５１による電磁界の影響を、センサ電極１１８に及ぼさないようにすることができる。この場合、シールド電極１６８ｂと重なる走査信号線１５０と映像信号線１５１は、タッチセンサのセンシング動作のタイミングに同期して、シールド電極１６８ｂと同電電位の信号が与えられてもよい。

［変形例１］
第１実施形態において、図７で示すセンサ電極１１８に重ねて、図１５及び図１６で示すようなシールド電極１６８ｂが設けられてもよい。センサ電極１１８は、シールド電極１６８ｂにより走査信号線１５０及び映像信号線１５１から遮蔽されるため、これらの信号線からの電磁界の影響が低減される。また、シールド電極１６８ｂと重なる走査信号線１５０と映像信号線１５１は、タッチセンサのセンシング動作のタイミングに同期して、シールド電極１６８ｂと同電電位の信号が与えることで寄生容量の影響を低減することができる。

［第４実施形態］
本実施形態は、入力機能付き表示装置として、表示領域の両方の面からのタッチを検出可能な構成について例示する。

図１７（Ａ）は、表示領域１０２ｄにおける画素部１０４と透光性部１０６ｄの態様を示す。ここで、画素部１０４の構成、画素部１０４と透光性部１０６ｄの配置の関係は第１実施形態と同様である。透光性部１０６ｄは、センサ電極１１８と、シールド電極１６８ｄを含む。シールド電極１６８ｄは、透光性部１０６ｄの略全面に設けられる。第１センサ電極１１８ａは、シールド電極１６８ｄを挟んで透光性部１０６ｄの一方の面側に設けられ、第２センサ電極１１８ｂはシールとシールド電極１６８ｄを挟んで透光性部１０６ｄの他方の面側に設けられる。第１センサ電極１１８ａ及び第２センサ電極１１８ｂは、シールド電極１６８ｄを挟んで設けられることにより、それぞれ独立してタッチをセンシングすることが可能となる。

図１７（Ｂ）は、表示領域１０２ｄの断面構造を模式的に示す。透光性部１０６ｄにおいて、シールド電極１６８ｄは、絶縁層１１６と封止材１２０との間に設けられる。第１センサ電極１１８ａは、封止材１２０の上面に設けられた第２基板１２２に設けられる。また、第２センサ電極１１８ｂは、第１基板１１０ａの第２面側に設けられる。このように、表示領域１０２ｄの両面に第１センサ電極１１８ａ、第２センサ電極１１８ｂを設け、パネルの内部にシールド電極を設けることにより、表示領域１０２ｄの両面で別々のタッチを検出することができる。別言すれば、第１基板１１０と第２基板１２２との間にシールド電極１６８を設け、このシールド電極１６８を挟むように第１センサ電極１１８ａと第２センサ電極１１８ｂとを設けることで、表示領域１０２ｄの両面で別々のタッチを検出することができる。すなわち、タッチセンサ面を２面に設けることができる。これにより、表示領域１０２ｄの一方の面側と他方の面側とで、異なるタッチ入力に対応することができる。なお、第１センサ電極１１８ａは第２基板１２２の外側の面に設けられているが、この形態に限定されず、例えば、第２基板１２２の内側の面（封止材１２０側の面）に第１センサ電極１１８ａが設けられていてもよい。

なお、シールド電極１６８ｄの電位が所定の電位に固定されている場合（例えば、接地電位）、第１センサ電極１１８ａと第２センサ電極１１８ｂは逆相で駆動することが好ましい。また、シールド電極１６８ｄの電位をセンサ電極の駆動に同期して変化させる場合には、第１センサ電極１１８ａと第２センサ電極１１８ｂは同相で駆動することができる。

図２４（Ａ）及び（Ｂ）は、図１７（Ａ）及び（Ｂ）で示す構成において、センサ電極１１８ａとセンサ電極１１８ｂとの間に設けられるシールド電極１６８ｄが省略された構成を示す。図２４（Ａ）は、透光性部１０６ｄの平面図を示し、センサ電極１１８ａとセンサ電極１１８ｂとが、平面視において略同じ位置に重なるように設けられる。図２４（Ｂ）は、表示領域１０２ｄの断面構造を模式的に示し、センサ電極１１８ａとセンサ電極１１８ｂとが、絶縁層１１６、封止材１２０、第２基板１２２などを間に挟んで設けられる態様を示す。このような構成の場合、タッチセンサのセンシング動作時において、一方のセンサ電極をセンサとして動作させるとき、他方のセンサ電極に所定の固定電位を与え電磁シールドとして用い、次のセンシングのタイミングで、一方のセンサ電極を電磁シールドとして用い、他方のセンサ電極をセンサとして動作させることで、表示領域１０２ｄの一方の面側と他方の面側とで、異なるタッチ入力に対応することができる。図２４（Ａ）及び（Ｂ）の構成によれば、表示領域の両面をタッチセンサ面とする場合において、センサ電極１１８ａとセンサ電極１１８ｂとの間のシールド電極を省略することが可能となり、表示パネルの構造を簡略化することができる。

［変形例２］
図１８は、本実施形態の第１センサ電極及び第２センサ電極に適用することのできるセンサ電極１１８ｃの一例を示す。タッチパネルにおいて、センサ電極の密度は画素の密度よりも低くてよい。このため、図１８に示すセンサ電極は、図示されるように複数の画素部１０４に亘って広がるパターンを有している。この場合、センサ電極１１８ｃのパターンは、画素部１０４の領域が開口される開口部を有していることが好ましい。また、ベタパターンで設けられるセンサ電極１１８ｃにおいて、走査信号線、映像信号線と重なると寄生容量が問題になるので、これらの信号線と重なる領域（画素部間領域１０７ａ、１０７ｂ）に開口部が設けられていることが好ましい。別言すれば、第１センサ電極１１８ａ及び第２センサ電極１１８ｂの一方又は双方は、複数の画素部のうち、少なくとも一つの画素部１０４を囲むように複数の透光性部に亘って設けられ、一つの画素部１０４を開口する開口部１７４を含むように設けられていてもよい。

図１８は、センサ電極１１８ｃが、画素部１０４、画素部間領域１０７ａ、１０７ｂと重なる領域に開口部１７４有する態様を示す。画素部間領域１０７ａ、１０７ｂの全体を開口すると、センサ電極のパターンが分離してしまうので、開口部１７４は、隣合うパターンを繋ぐように連結部が設けられている。このように、複数の画素部１０４を包含するようなセンサ電極１１８ｃのパターンを用いることにより、タッチセンサの感度を高めることができる。

なお、第４実施形態において、図２３で示すように、センサ電極１１８ｃに重なるシールド電極１６８ｂを設け、走査信号線１５０及び映像信号線１５１の一方又は双方とも重なるように設けることで、開口部１７４を省略することができる。すなわち、シールド電極１６８ｂは、センサ電極１１８と重なる領域のみでなく、走査信号線１５０、映像信号線１５１が配設される領域まで延在して設けられることで、走査信号線１５０、映像信号線１５１による電磁界の影響を、センサ電極１１８に及ぼさないようにすることができる。この場合、シールド電極１６８ｂと重なる走査信号線１５０と映像信号線１５１は、タッチセンサのセンシング動作のタイミングに同期して、シールド電極１６８ｂと同電電位の信号が与えることで寄生容量の影響を低減することができる。

本実施形態によれば、少なくとも、透光性部１０６にシールド電極１６８ｄを設け、当該シールド電極１６８ｄを挟むように両面にセンサ電極（第１センサ電極１１８ａ、第２センサ電極１１８ｂ）を設けることで、表示領域１０２ｄの両面に、タッチのセンシングを独立して行うことのできる入力機能付き表示装置を実現することができる。本実施形態に係るセンサ電極の構成は、第１乃至第４実施形態に適宜組み合わせて実施することができる。

［第５実施形態］
本実施形態は、相互容量方式のタッチセンサを含む、入力機能付き表示装置の一例を示す。

本実施形態は、相互容量方式のタッチセンサを有する、入力機能付き表示装置の一例を示す。本実施形態における入力機能付き表示装置は、第１実施形態と同様に表示領域に画素部と透光性部を有する。

図１９（Ａ）は、本実施形態に係る入力機能付き表示装置１００ｅを示す。入力機能付き表示装置１００ｅは表示領域１０２に、画素部１０４と透光性部１０６ｅを含む。画素部１０４の構成は第１実施形態と同様である。表示領域１０２は、画素部１０４のｘ方向の配列には、画素部が設けられない画素部間領域１０７ａが含まれ、画素部１０４のｙ方向の配列においては、画素部が設けられない画素部間領域１０７ｂを含む。画素部間領域１０７ａには走査信号線が配設され、画素部間領域１０７ｂには映像信号線が配設される。

透光性部１０６ｅは、一方向に延びる第１センサ電極１７６（Ｔｘ電極）、および一方向と交差する方向に延びる第２センサ電極１７８（Ｒｘ電極）が設けられている。第１センサ電極１７６は、画素部間領域１０７ｂ及び透光性部１０６ｅを含む表示領域１０２の一端から他端にかけて（ｘ方向に）伸長している。また、第２センサ電極１７８は、画素部間領域１０７ａ及び透光性部１０６ｅを含む表示領域１０２ａの一端にかけて（ｙ方向に）伸長している。第１センサ電極１７６と第２センサ電極１７８とは交差しているが、互いに異なる層に設けられる。例えば、第１センサ電極１７６は、走査信号線と同じ層に設けられ、第２センサ電極１７８は映像信号線と同じ層に設けられる。表示領域１０２において、走査信号線が配設される画素部１０４及び画素部間領域１０７ａと透光性部１０６ｅは隣合って設けられるため、第１センサ電極１７６と走査信号線は干渉しないように配設することができる。同様に、映像信号線が配設される画素部及び画素部間領域１０７ｂと透光性部１０６ｅは隣合って設けられるため、映像信号線と第２センサ電極１７８とは干渉しないように配設することができる。このような、第１センサ電極１７６及び第２センサ電極１７８により相互容量方式のタッチセンサが構成される。

図１９（Ｂ）は、画素部１０４と透光性部１０６ｅの断面構造を模式的に示す。透光性部１０６ｅにおいて、第１センサ電極１７６と第２センサ電極１７８とは、絶縁層１１６を挟んで設けられる。上述のように、第１センサ電極１７６と第２センサ電極１７８とは、回路素子層１１２に含まれる配線によって形成することが可能である。

第１センサ電極１７６と第２センサ電極１７８は、マトリクスを形成するように交差して配置される。相互容量方式では、第１センサ電極１７６（Ｔｘ電極）にパルス信号を与え、第２センサ電極１７８（Ｒｘ電極）との間に電界を形成する。人体（指先）が近づくと電界が乱され第２センサ電極１７８で検知する電界強度が低下して静電容量が減少する。相互容量方式では、この静電容量の変化を捉えて、タッチ状態か否かを判別する。

図２０は、画素部１０４と透光性部１０６ｅの断面構造を示す。画素部１０４の構造は第１実施形態において示す図３と同様である。透光性部１０６ｅにおいては、第１センサ電極１７６と第２センサ電極１７８とが設けられている。第１センサ電極１７６は、例えば、ゲート電極１３８と同じ導電層によって形成される。また、第２センサ電極１７８は、ソース・ドレイン電極１４２と同じ導電層によって形成される。第１センサ電極１７６と第２センサ電極１７８との間には第１絶縁層１４０が設けられている。このため、第１センサ電極１７６と第２センサ電極１７８との交差部においても、両信号線は短絡しないように設けることができる。第１センサ電極１７６の下層側にはゲート絶縁層１３６が設けられ、第２センサ電極１７８の上には、第２絶縁層、第３絶縁層１４６が設けられるため、これらのセンサ信号線は絶縁層の中に埋設することができる。このような構造により、タッチセンサが形成される領域においても、Ｔｘ電極及びＲｘ電極として利用されるセンサ信号線は保護される。

なお、図２０は、第１センサ電極１７６をゲート電極と同じ層で形成する態様を示すが、本実施形態はこれに限定されず、他の導電層（例えば、ソース・ドレイン電極を形成する導電層）を用いて形成されてもよい。また、第２センサ電極１７８は、発光素子１３２の第１電極と同じ層によって形成してもよい。例えば、第１センサ電極１７６をゲート電極１３８と同じ導電層で形成し、第２センサ電極１７８を発光素子１３２の第１電極１２４と同じ導電層で形成することにより、両センサ信号線の間には第１絶縁層１４０、第２絶縁層１４４が介在することになり、交差部における寄生容量を低減することができる。また、図２０で示す配線構造に限定されず、回路素子層１１２がさらに多層配線構造を有する場合、異なる層に設けられる配線層を使って、第１センサ電極１７６及び第２センサ電極１７８を透光性部１０６ｅに設けることができる。

本実施形態のタッチセンサの構成によれば、表示領域１０２の一方の面及び他方の面からのタッチに対してセンシングをすることができる。すなわち表示領域１０２の両面をタッチセンサのタッチ面として用いることができる。

一方、図１１で示すように、シールド電極１６８が第１基板１１０に設けられてもよい。この場合、シールド電極１６８は、少なくとも透光性部１０６ｅと重なる領域に設けられる。第１基板１１０にシールド電極１６８が設けられることで、シールド電極１６８側からのタッチに対し、第１センサ電極１７６及び第２センサ電極１７８が反応することを確実に防止することができる。これにより、片面のタッチに感応するタッチセンサを設けることができる。

このように、本実施形態によれば、相互容量方式のタッチセンサを透明ディスプレイに設ける場合において、当該タッチセンサの電極を設ける際に、新たに導電層を追加することなく、画素部１０４の回路素子層１１２に含まれる層を用いてセンサ信号線を設けることができる。すなわち、画素部１０４と透光性部１０６ｅとを並置させ、透光性部１０６ｅにセンサ信号線を設けることにより、配線の積層数を減らし、入力機能付き表示装置の薄型化、低コスト化を図ることができる。

［第６実施形態］
本実施形態は、相互容量方式のタッチセンサを有する入力機能付き表示装置において、第５実施形態とは異なる態様を示す。本実施形態では、表示領域の一方の面と他方の面で異なるタッチ入力を可能とする構成を示す。

図２１（Ａ）は、本実施形態に係る入力機能付き表示装置１００ｆを示す。入力機能付き表示装置１００ｆは表示領域１０２に、画素部１０４と透光性部１０６ｆを含む。透光性部１０６ｆには、一方向に延びる第１センサ電極１１８（Ｔｘ電極）、および一方向と交差する方向に延びる第２センサ電極１７８ａ（Ｒｘ電極）及び第２センサ電極１７８ｂ（Ｒｘ電極）が設けられる。第１センサ電極１７６は、図中に示すｘ方向に配設され、第２センサ電極１７８ａ及び第２センサ電極１７８ｂは共にｙ方向に配設される。第２センサ電極１７８ａと第２センサ電極１７８ｂとは、表示領域１０２の一方の面側と他方の面側に設けられる。図２１（Ａ）は、第２センサ電極１７８ａと第２センサ電極１７８ｂとが横方向にずれて平行に配設される態様を示すが、これは一例であり、第２センサ電極１７８ａと第２センサ電極１７８ｂとが表示領域１０２を挟んで重なるように配設されていてもよい。

図２１（Ｂ）は、画素部１０４と透光性部１０６ｆの断面構造を模式的に示す。透光性部１０６ｆにおいて、第１センサ電極１７６は絶縁層１１６の上又は絶縁層１１６に埋設されて設けられる。一方、第２センサ電極１７８ａは第１基板１１０の第２面側に設けられ、第２センサ電極１７８ｂは、封止材１２０の上に設けられる第２基板１２２に設けられる。Ｔｘ線として動作する第１センサ電極１７６を挟んで、Ｒｘ線として動作する第２センサ電極１７８ａ及び第２センサ電極１７８ｂを設けることで、第１センサ電極１１８を共用して表示領域１０２の両面にタッチセンサのタッチ面を設けることができる。すなち、第１センサ電極１７６を送信電極として用い、受信電極としての第２センサ電極１７８ａと第２センサ電極１７８ｂとのセンシングのタイミングをずらすことで、表示領域１０２の一方と他方の面でそれぞれタッチの検出を行うことができる。

図２２は、画素部１０４と透光性部１０６ｆの断面構造を示す。透光性部１０６ｆにおいて、第１センサ電極１７６は、例えば、ゲート電極１３８と同じ導電層によって形成される。また、第２センサ電極１７８ａは第１基板１１０の一方の面に設けられ、第２センサ電極１７８ｂは、第２基板１２２の一方の面に設けられる。第２センサ電極１７８ａと第２センサ電極１７８ｂは、少なくとも一部が透光性部１０６に重なるように設けられる。したがって、第２センサ電極１７８ａと第２センサ電極１７８ｂとは、透光性を有するように透明導電膜で形成されることが好ましい。なお、Ｔｘ電極として用いる第１センサ電極１７６は、ゲート電極を形成する導電層に限定されず、ソース・ドレイン電極を形成する導電層、発光素子１３２の電極を形成する導電層（第１電極１２４、第２電極１２８）を用いることができる。また、本実施形態に係る表示領域は、画素部１０４に隣合って透光性部１０６が並置されるので、画素部１０４の回路素子層１１２が多層配線化される場合には、当該多層配線に含まれるその他の導電層を用いることができる。

本実施形態によれば、表示パネルの内部に送信用の配線を設け、その配線を挟むように表示パネルの両面に受信用の配線を設けることで、表示領域の両面をタッチ面とするタッチパネルを構成することができる。

本発明の一実施形態に係る入力機能付き表示装置は、デジタルサイネージ（電子看板又は電子広告板ともいう）、商業施設における案内板、空港、鉄道、バスなどの公共機関の案内板などに好適に用いることができる。

１００・・・入力機能付き表示装置、１０２・・・表示領域、１０４・・・画素部、１０６・・・透光性部、１０７・・・画素部間領域、１０８・・・画素、１１０・・・第１基板、１１２・・・回路素子層、１１４・・・表示素子層、１１６・・・絶縁層、１１８・・・センサ電極、１２０・・・封止材、１２２・・・第２基板、１２４・・・第１電極、１２６・・・有機層、１２８・・・第２電極、１２９・・・第１スイッチ、１３０・・・トランジスタ、１３１・・・第２スイッチ、１３２・・・発光素子、１３３・・・キャパシタ、１３４・・・下地絶縁層、１３５・・・半導体層、１３６・・・ゲート絶縁層、１３８・・・ゲート電極、１３９・・・容量電極、１４０・・・第１絶縁層、１４２・・・ソース・ドレイン電極、１４４・・・第２絶縁層、１４６・・・第３絶縁層、１４８・・・第４絶縁層、１４９・・・第５絶縁層、１５０・・・走査信号線、１５１・・・映像信号線、１５２・・・電源線、１５３・・・リセット信号線、１５４・・・検出配線、１５６・・・コンタクトホール、１５８・・・垂直駆動回路、１６０・・・水平駆動回路、１６２・・・コントローラ回路、１６４・・・開口部、１６８・・・シールド電極、１７０・・・隣接間シールド電極、１７２・・・シールド配線、１７４・・・開口部、１７６・・・第１センサ電極、１７８・・・第２センサ電極

Claims (20)

1. 一方向及び前記一方向と交差する方向に間隔を置いて配置された複数の画素部と、前記画素部の間隙部に配置された複数の透光性部と、を含む表示領域を有し、
   前記画素部は、少なくとも一つの発光素子が設けられた画素を含み、
   前記透光性部は、静電容量を検出するためのセンサ電極が設けられている、入力機能付き表示装置。
2. 前記表示領域は、前記複数の画素部に信号を送信する、前記一方向に延びる走査信号線及び前記一方向と交差する方向に延びる映像信号線と、前記走査信号線又は前記映像信号線と略平行に配設され前記センサ電極と接続される検出配線と、を含む、請求項１に記載の入力機能付き表示装置。
3. 前記検出配線は、複数の前記センサ電極と電気的に接続されている、請求項２に記載の入力機能付き表示装置。
4. 前記センサ電極は、前記複数の透光性部に対応して配置され、隣合うセンサ電極同士が電気的に接続されている領域を含む、請求項１に記載の入力機能付き表示装置。
5. 前記センサ電極は、前記複数の画素部のうち、少なくとも一つの画素部を囲むように複数の透光性部に亘って設けられ、前記一つの画素部を開口する開口部を含む、請求項１に記載の入力機能付き表示装置。
6. 前記複数の画素部のそれぞれは、第１電極と第２電極との間に発光材料を含む層が設けられた表示素子を含む、請求項１に記載の入力機能付き表示装置。
7. 前記第１電極及び前記第２電極の一方は、前記複数の画素部が、前記一方向又は前記一方向と交差する方向への配列に対応して設けられている、請求項６に記載の入力機能付き表示装置。
8. 前記複数の透光性部において、前記センサ電極の一方の側に、電磁界を遮蔽するシールド電極が設けられている、請求項１に記載の入力機能付き表示装置。
9. 前記複数の透光性部において、前記センサ電極の一方の側に、電磁界を遮蔽するシールド電極を含み、前記シールド電極は、前記センサ電極と前記検出配線との間に配置される絶縁層に埋設されている、請求項２に記載の入力機能付き表示装置。
10. 前記センサ電極と前記検出用配線とのコンタクト部に重ねて、さらに第２シールド電極が設けられている、請求項９に記載の入力機能付き表示装置。
11. 前記センサ電極を囲む隣接間シールド電極を含む、請求項１に記載の入力機能付き表示装置。
12. 前記発光素子と前記センサ電極とが、前記表示領域において平面視において隣合って配置されている、請求項１に記載の入力機能付き表示装置。
13. 一方向及び前記一方向と交差する方向に間隔を置いて配置された複数の画素部と、前記画素部の間隙部に配置された複数の透光性部と、を含む表示領域を有し、
    前記複数の画素部のそれぞれは、少なくとも一つの発光素子が設けられた画素を含み、
    前記複数の透光性部のそれぞれは、静電容量を検出する、前記一方向に配設される第１センサ電極と、前記一方向と交差する方向に配設される第２センサ電極と、を含み、
    前記第１センサ電極と前記第２センサ電極とは、絶縁層を挟んで交差している、入力機能付き表示装置。
14. 半導体層、ゲート絶縁層及びゲート電極が積層されたトランジスタと、前記トランジスタと接続する配線とを含む回路素子層と、
    第１電極と第２電極との間に発光材料を含む層が設けられた表示素子を含む表示素子層と、を有し、
    前記第１センサ電極は、前記ゲート電極と同じ層に設けられ、前記第２センサ電極は、前記トランジスタと接続する配線と同じ層に設けられる、請求項１３に記載の入力機能付き表示装置。
15. 前記表示領域は、前記複数の画素部に信号を送信する、前記一方向に延びる走査信号線及び前記一方向と交差する方向に延びる映像信号線と、を含み、
    前記第１センサ電極は、前記走査信号線と同じ層で配置され、前記第２センサ電極は、前記映像信号線と同じ層で配置される、請求項１３に記載の入力機能付き表示装置。
16. 前記１センサ電極及び前記第２センサ電極の一方が送信電極であり、他方が受信電極である、請求項１３に記載の入力機能付き表示装置。
17. 第１基板と第２基板との間に、一方向及び前記一方向と交差する方向に間隔を置いて配置された複数の画素部と、前記画素部の間隙部に配置された複数の透光性部と、を含む表示領域を有し、
    前記複数の画素部のそれぞれは、少なくとも一つの発光素子が設けられた画素を含み、
    前記複数の透光性部のそれぞれは、前記第１基板と前記第２基板との間において、電磁界を遮蔽するシールド電極を含み、
    前記シールド電極を挟む、第１センサ電極と第２センサ電極とを含む、入力機能付き表示装置。
18. 前記シールド電極は、前記複数の画素部のうち、少なくとも一つの画素部を囲むように複数の透光性部に亘って設けられ、前記一つの画素部を開口する開口部を含む、請求項１７に記載の入力機能付き表示装置。
19. 前記表示領域は、前記画素部の面積に対し、前記透光性部の面積が３倍以上、８０倍以下である、請求項１又は１７に記載の入力機能付き表示装置。
20. 前記表示領域は、前記画素部の面積に対し、前記センサ電極の面積が１倍以上６４倍以下である、請求項１又は１７に記載の入力機能付き表示装置。

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