JP2018060404A - 表示装置およびタッチ操作の補正方法 - Google Patents

表示装置およびタッチ操作の補正方法 Download PDF

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Abstract

【課題】画面が湾曲している場合でも、ユーザのタッチ面積やタッチ位置を正確に決定することができる表示装置を提供する【解決手段】発光素子を含有する表示パネルと、表示パネルと重なるタッチセンサと、表示パネルに取り付けられる第1のセンサと第2のセンサを有する表示装置が提供される。第1のセンサは、曲率が増大するにつれて抵抗が増大する、可撓性の抵抗である。第2のセンサは、加速度センサである。第1のセンサは、表示パネル上、あるいは表示パネル下に設けられる。【選択図】図4

Description

本発明の実施形態の一つは、タッチセンサが搭載された表示装置に関する。
ユーザが表示装置に対して情報を入力するためのインターフェースとして、タッチセンサが知られている。タッチセンサを表示装置の画面と重なるように設置することで、画面上に表示される入力ボタンやアイコンなどをユーザが操作することができ、表示装置へ容易に情報を入力することができる。タッチセンサの代表例として投影型静電容量方式のタッチセンサが知られている。この方式のタッチセンサでは、ストライプ状に形成された複数の送信電極(Tx)と受信電極(Rx)が互いに交差するように配置されており、TxとRx間で容量が形成される。人の指などがタッチセンサに直接あるいは間接的に触れる(以下、タッチ、あるいはタッチ操作と記す)ことでこの容量が変化し、その変化を測定することでタッチの位置(以下、タッチ位置と記す)、すなわち、タッチセンサにおけるx座標とy座標を決定することができる。
表示装置の画面が曲面を有するように形成され、その上にタッチセンサを搭載する場合、ユーザの指などがタッチセンサと接触する面積(以下、タッチ面積と記す)は、タッチ位置によって異なることがある。また、画面の場所によっては、ユーザがタッチを意図した位置と実際のタッチ位置がずれる場合がある。このようなタッチ面積の変化、タッチ位置ずれなどを補正するため、例えば特許文献1では、Tx電極、および/あるいはRx電極の間隔を連続的に変化させている。
特開2013−25626号公報
本発明は、画面が湾曲している場合でも、タッチ面積やタッチ位置を正確に決定することができる表示装置を提供することを目的の一つとする。あるいは、タッチ面積やタッチ位置を補正するためのタッチ操作の補正方法を提供することを目的の一つとする。
本発明の実施形態の一つは、発光素子を含む表示パネルと、表示パネルと重なるタッチセンサと、表示パネルとタッチセンサを格納する筐体と、表示パネルの形状変化に伴って形状が変化するように据え付けられた第1のセンサと、筐体内の第2のセンサを有する表示装置である。第1のセンサは、曲率が増大するにつれて抵抗が増大する可撓性の抵抗であり、第2のセンサは、加速度センサである。
本発明の実施形態の一つは、表示装置のタッチ操作の補正方法である。表示装置は、発光素子を含む表示パネルと、表示パネルと重なるタッチセンサと、表示パネルとタッチセンサを格納する筐体と、表示パネルの形状変化に伴って形状が変化するように据え付けられ、曲率が増大するにつれて抵抗が増大する可撓性の抵抗である第1のセンサと、筐体内に位置し、加速度センサである第2のセンサを有する。当該補正方法は、表示装置の態様を第1のセンサと第2のセンサを用いて判断し、表示パネルへのタッチのx座標とy座標をタッチセンサを用いて決定し、態様に基づいてx座標とy座標を補正することを含む。態様は表示装置の形状と姿勢を含む。
本発明の実施形態の表示装置の斜視図。 本発明の実施形態の表示装置の上面図と底面図。 本発明の実施形態の表示装置の態様を説明する図。 本発明の実施形態の表示装置の態様を説明する図。 本発明の実施形態の表示装置の態様を説明する図。 本発明の実施形態の表示装置の使用形態、および姿勢を説明する図。 本発明の実施形態の表示装置の使用形態を説明する図。 本発明の実施形態の表示装置の補正システム。 本発明の実施形態の表示装置のタッチセンサの上面図。 本発明の実施形態の表示装置の断面図。 本発明の実施形態の表示装置の発光素子の断面図。 本発明の実施形態の表示装置の断面図。 本発明の実施形態の表示装置の斜視図。
以下、本発明の各実施形態について、図面等を参照しつつ説明する。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。
本発明において、ある一つの膜を加工して複数の膜を形成した場合、これら複数の膜は異なる機能、役割を有することがある。しかしながら、これら複数の膜は同一の工程で同一層として形成された膜に由来し、同一の層構造、同一の材料を有する。したがって、これら複数の膜は同一層に存在しているものと定義する。
本明細書および特許請求の範囲において、ある構造体の上に他の構造体を配置する態様を表現するにあたり、単に「上に」と表記する場合、特に断りの無い限りは、ある構造体に接するように、直上に他の構造体を配置する場合と、ある構造体の上方に、さらに別の構造体を介して他の構造体を配置する場合との両方を含むものとする。
(第1実施形態)
[1.全体構成]
図1は、本発明の第1実施形態のタッチセンサ搭載の表示装置(以下、単に表示装置と記す)100の模式的な斜視図である。表示装置100は、映像を表示するための表示パネル102と、表示パネル102上に位置し、タッチを認識するためのタッチセンサ200(後述)を有している。表示パネル102とタッチセンサ200は可撓性を有することができ、これらは筐体104内に格納することができる。
筐体104は可撓性を有してもよく、あるいは、任意に形状を変化できない程度に剛性を有してもよい。筐体104が可撓性を有する場合、ユーザは表示装置100を任意の形状に変化させることができ、湾曲した壁や円柱状の柱、あるいは身体の一部などに自由に設置、装着することができる。一方、筐体104が剛性を有する場合、表示パネル102とタッチセンサ200を平坦な状態で筐体104に格納してもよく、あるいは任意の形状へ成型したのちに筐体104へ格納してもよい。この場合、平坦な、あるいは屈曲した状態の表示パネル102やタッチセンサ200の形状が筐体104によって保持される。筐体104の形状は、表示装置100を設置する場所の形状を考慮して決定すればよい。
図示していないが、筐体104には、表示装置100を駆動するためのバッテリーや回路基板、あるいはカメラや音声出力部などの付属品が搭載されていてもよい。
タッチセンサ200が搭載された表示パネル102の上面図を図2(A)に、底面図を図2(B)に示す。図2(A)に示すように、表示パネル102は基板106上に表示領域108を有しており、表示領域108と重なるようにタッチセンサ200が設けられている。表示パネル102および表示領域108は、全体として四つの辺を備える四角形の形状をとることができる。表示領域108には複数の画素110が設けられる。画素110はマトリクス状に配置され、各画素110には液晶素子や発光素子などの表示素子が備えられる。これらの画素110により、映像が表示領域108上に再生される。
基板106上にはさらに、表示領域108に設けられる画素110の駆動を制御するための走査線側駆動回路112が設けられる。走査線側駆動回路112は基板106の上に直接形成される必要はなく、基板106とは異なる基板(半導体基板など)上に形成された駆動回路を基板106やコネクタ114上に設け、これらの駆動回路によって各画素110を制御してもよい。表示領域108からは図示しない配線が基板106の端部へ延びており、配線の末端には端子116が設けられる。端子116はコネクタ114と接続され、外部回路から表示領域108を駆動するための各種信号が端子116を介して供給される。コネクタ114としては、フレキシブル印刷回路(FPC)基板などが挙げられる。
タッチセンサ200は、行方向にストライプ状に配列される複数の第1のタッチ電極202と、列方向にストライプ状に配列され、第1のタッチ電極202と交差する複数の第2のタッチ電極204を有している。第1のタッチ電極202と第2のタッチ電極204のいずれか一方は送信電極(Tx)、他方は受信電極(Rx)とも呼ばれる。第1のタッチ電極202と第2のタッチ電極204は互いに離間しており、これらの間で容量が形成される。人の指などが第1のタッチ電極202と第2のタッチ電極204を介して表示領域108に直接、あるいは間接的にタッチすることで容量が変化し、この変化を読み取ることでタッチ位置(表示領域108上のx座標とy座標)が決定される。このように表示装置100では、第1のタッチ電極202と第2のタッチ電極204により、いわゆる投影型静電容量方式のタッチセンサ200が形成される。第1のタッチ電極202と第2のタッチ電極204は図示しない配線、および端子116を経由してコネクタ114および駆動IC118と電気的に接続され、これらを介して外部回路からタッチセンサ200用の種々の信号が供給される。
図2(B)の底面図を参照すると、基板106の下には第1のセンサ120、122、124、126が設けられる。第1のセンサ120、122、124、126はいわゆる曲率センサであり、屈曲して曲率が変化することでその電気抵抗(抵抗率)が変化するものである。具体的には、第1のセンサ120、122、124、126は、より大きく曲がる、すなわち、曲率が大きくなるほど抵抗率が大きくなるように構成される。例えば第1のセンサ120、122、124、126は、内部に設けられる導電体の断面積が曲げによって変化し、この断面積の変化に応じて抵抗が変化するよう構成することができる。後述するように、基板106が可撓性を有し屈曲できる場合、この第1のセンサ120、122、124、126により、表示パネル102の形状を認識、判断することができる。
図2(B)には第1のセンサ120、122、124、126が基板106の下(表示領域108に対し、基板106の反対側)に配置される例を示すが、これらのセンサの一部、あるいはすべてが基板106の上に設けられていてもよい。この場合、第1のセンサ120、122、124、126の一部は走査線側駆動回路112の上に位置し、走査線側駆動回路112と重なってもよい。また、図2(B)では第1のセンサ120、122、124、126が表示領域108を取り囲むように四つ設けられているが、表示パネル102には必ずしも四つの第1のセンサを設ける必要はなく、三つ以下、あるいは五つ以上の第1のセンサを設けてもよい。
基板106の下には、さらに第2のセンサ130が設けられる。第2のセンサ130はいわゆる加速度センサであり、静電容量型、ピエゾ抵抗型、ガス温度分布型など、様々なタイプの加速度センサを用いることができる。後述するように、この第2のセンサを用いることで、表示装置100の姿勢を認識することができる。第1のセンサ120、122、124、126と同様、第2のセンサ130を基板106の上に設けてもよく、この場合、第2のセンサ130は走査線側駆動回路112と重なってもよい。第2のセンサ130は複数設けてもよく、この場合には、基板106の上面と下面の両方に設置してもよい。
第1のセンサ120、122、124、126や第2のセンサ130は表示パネル102と接している必要はない。第1のセンサ120、122、124、126は、表示パネル102の形状の変化に伴って形状が変化するように、表示装置100に設けられれば良い。第2のセンサ130は、筐体104内に備え付けられていればよい。
[2.表示装置の態様]
上述したように、表示装置100を構成する表示パネル102、タッチセンサ200、および筐体104は可撓性を有することができる。このため、ユーザは任意の形状に表示装置100を変形して様々な態様(Configuration)で表示装置100を利用することができる。表示装置100の態様は、第1のセンサ120、122、124、126と第2のセンサ130の出力(あるいは情報)に基づいて判断することが可能である。ここで態様とは、表示装置100の形状、および姿勢である。形状は、表示領域108の四つの辺で定義される形状である。姿勢とは、表示領域108内のある一点を基準点として固定した時、基準点を通過する表示パネル102の法線のベクトルによって決定される。以下に、態様の具体例を図3(A)乃至図5(B)を用いて示す。なお、これらの図の一部では、タッチセンサ200やコネクタ114、筐体104などは省略されている。
<形状>
図3(A)は表示装置100を折り曲げたり湾曲することなく、表示パネル102のほぼ全体を平坦な状態で使用する場合である。ここで、基板106の表示領域108が形成されている側を上方向、その逆を下方向と定義する。表示領域108が上方向に突き出る凸部を形成するように表示パネル102のy方向を湾曲させることで、図3(B)に示す形状を得ることができる。逆に、表示領域108が下方向に窪んだ凹部を形成するように表示パネル102のy方向を湾曲させることで、図4(A)に示す形状が得られる。
一方、表示領域108が上方向に突き出る凸部を形成するように表示パネル102のx方向を湾曲させることで、図4(B)に示す形状を得ることができる。逆に、表示領域108が下方向に窪んだ凹部を形成するように表示パネル102のy方向を湾曲させることで、図5(A)に示す形状が得られる。さらに図5(B)に示すように、y方向を異なる方向に二度湾曲させることで表示パネル102は波型の形状を有することができる。この場合、表示パネル102には凸部と凹部が形成される。図示していないが、表示パネル102はx、y方向の両方が同時に湾曲した形状をとってもよい。
このような種々の形状は、表示パネル102の形状に合わせて形状を変化するように設けられる第1のセンサ120、122、124、126を用いることによって認識、判断することができる。
<姿勢>
上述したように、本明細書および請求項では、表示装置100の姿勢は、表示領域108内のある一点を基準点140として設定した時、基準点140を通過する表示パネル102の法線ベクトル、あるいは法線ベクトルと水平面の角度によって決定される。例えば表示装置100をユーザの腕などに装着した場合、図6(A)中の矢印で示すように、表示装置100は腕を軸として回転し、ユーザや水平面に対して異なる姿勢を取りうる。つまり、法線142のベクトルが変化する。この態様の断面模式図を図6(B)乃至(D)に示す。
ここでは一例として、基準点140をユーザの目に最も近い位置とし、この基準点140を通過し、かつ、表示領域108の辺から選択される一つの辺に平行な直線を基準線(あるいは正面位置)144として定義する。基準点140は、例えばタッチセンサ200の表面に位置することができる。この直線は、表示パネル102を平坦な状態にしたときに、上記選択された辺と平行となる。選択される辺は、表示パネル102が平坦な状態から変形されているときに直線を維持していてもよい。図6(B)に示すように、基準点140に接し、基準線144と直行する接線146と水平面148とがなす角度θを表示装置100の姿勢を表現する指標の一つとして利用することができる。図6(B)の状態を基準として考えると、図6(C)は表示パネル102は全体として下方を向いた状態であり、この時の角度θは図6(B)のそれよりも大きい。一方図6(D)の状態では、表示パネル102の正面は上方を向いた状態であり、角度θは図6(B)のそれよりも小さい。
この角度θを第2のセンサからの出力、あるいは情報に基づいて見積もることにより、表示装置100の姿勢を判断することが可能である。上述した形状とこの姿勢という二つの情報に基づき、表示装置100の態様が決定される。
[3.補正の概要]
以下、表示装置100へユーザがタッチする際の補正の概要を説明する。図7(A)に示すように、湾曲している表示パネル102上のタッチセンサ200を直接、あるいは間接的にユーザが指でタッチする場合、タッチする場所によってタッチ面積が異なる。より具体的には図7(A)の断面模式図である図7(B)に示すように、表示パネル102の中央(例えば先に定義した基準線144)付近をタッチする場合、指と表示パネル102が接触する面積であるタッチ面積150と比較し、表示パネル102の上部をタッチする際のタッチ面積152は大きくなる。これは、上部をタッチする際には指先よりも指の腹の部分がより表示パネル102に接触しやすく、また、指の腹は指先よりも一般的に柔らかく表示パネル102の形状に合わせて変形するためである。一方、表示パネル102の下部をタッチする場合のタッチ面積154は、タッチ面積150と比較して小さくなる。この理由の一つは、指先の面積が指の腹の面積よりも小さいからである。
したがって、ユーザが均一な力で表示パネル102をタッチしようとしても、タッチを意図する場所によってはタッチ面積が異なるため、表示装置100は、ユーザが意図しない場所までタッチ操作が行われたと認識することになる。あるいは表示装置100は、ユーザがタッチしたと認識した位置においてタッチ操作が行われていないと誤認することになる。また、タッチ面積がユーザの意図に反して変動すると、タッチセンサ200における容量変化もユーザの意図と無関係に変動するため、検出レベルが変動し、使用感が悪化する。
また、図7(C)に示すように、例えば表示パネル102の上部で再生される表示156に対してユーザがタッチを試みる場合、ユーザの目の位置によっては、表示156が再生される画素110に対応する位置ではなく、この位置よりも下方の位置158に表示156が再生されたとユーザが誤認し、その結果、表示156の位置を正確にタッチできず、タッチ位置のずれが発生する。
このようなタッチ面積の変化やタッチ位置のずれを防ぐために補正を行う。補正は、例えば基準線144に平行な行、あるいは列ごとに適切な補正係数を使用して行うことができる。具体的には、以下に示すようなシステム、あるいは回路を用いて補正を行う。
[3.システム構成および補正方法]
図8に、表示装置100に対するタッチを検知し、そのタッチ位置やタッチ面積を補正するための補正システム300の構成を示す。
<態様の決定>
x方向曲率センサ302、y方向曲率センサ304は、上述した第1のセンサを含む。表示領域108の一つの辺に平行な方向をx方向、x方向に垂直な方向をy方向とすると(図2(A)参照)、前者は第1のセンサ120、124を含み、後者は第1のセンサ122、126を含む。これらのセンサは、表示パネル102の変形に伴って変形し、その変形量(曲率)に基づいて抵抗率が変化する。この抵抗率の変化は、曲率検出回路306に備えられるx方向曲率検出回路308、y方向曲率検出回路310によってそれぞれ読み取られる。x方向に平行に二つの第1のセンサ(例えば第1のセンサ120、124)が設けられる場合、それぞれの第1のセンサの抵抗率をx方向曲率検出回路308によって読み取ればよい。
曲率検出回路306から出力される信号は、態様判定回路320に備えられる形状判定回路322に入力される。形状情報メモリ324には、x方向曲率検出回路308、y方向曲率検出回路310によって読み取られるx方向、y方向の抵抗率と、x方向、y方向の曲率との相関をまとめたデータテーブルが格納されている。あるいは、形状情報メモリ324には、抵抗率と曲率間の変換式が格納されていてもよい。さらに、表示パネル102のあらかじめ想定した形状や過去に使用した形状が与えるx方向、y方向の抵抗率が格納されていてもよい。形状判定回路322は形状情報メモリ324に格納されたx方向、y方向の抵抗率を参照し、x方向曲率検出回路308、y方向曲率検出回路310によって読み取られるx方向、y方向の抵抗率から表示パネル102の形状を判定する、あるいは読み取られた抵抗率から最も近い抵抗率を有する形状を、形状情報メモリ324から呼び出すように構成される。これにより、表示パネル102の形状が決定される。
第2のセンサ130が出力する信号は傾き検出回路340に入力されて処理され、その後、態様判定回路320に備えられる姿勢判定回路326へ姿勢情報として入力される。姿勢情報メモリ328には、傾き検出回路が出力する信号(例えばx、y、z方向の三軸の加速度信号)と、姿勢(例えば上述した角度θ)との相関をまとめたデータテーブルや変換式を格納することができる。あるいは、あらかじめ想定した姿勢、過去に使用した姿勢と、それに対応する信号を格納することができる。姿勢判定回路326は、姿勢情報メモリ328に格納された情報を参照し、傾き検出回路340から出力される信号に基づき、表示パネル102の姿勢を判定する、あるいは当該信号から最も近い信号を与える姿勢を呼び出すように構成される。これにより、表示パネル102の姿勢が決定される。
形状判定回路322、姿勢判定回路326で判定された表示パネル102の態様に関する情報は、正面位置判定回路330に入力される。正面位置メモリ332には、表示パネル102のあらかじめ想定される、あるいは過去に使用した態様、表示パネル102の基準点140、あるいは基準線144との相関をまとめたデータテーブルを格納することができる。正面位置判定回路330は正面位置メモリ332に格納された情報を参照し、表示パネル102の態様に関する情報に基づき、表示パネル102の基準線144(正面位置)を決定する。
<補正>
正面位置と表示パネル102の態様に関する情報は、正面位置判定回路330を介し、補正値選定回路350に備えられる選定回路352へ出力される。補正値メモリ354には、表示パネル102の態様、および正面位置に基づき、正面位置を基準とするx方向補正係数とy方向補正係数を補正係数として格納することができる。選定回路352は、このx方向補正係数とy方向補正係数を表示パネル102の態様と正面位置に基づいて呼び出し、それぞれx方向感度補正回路356とy方向感度補正回路358へ出力する。
タッチセンサ200においては、ユーザによるタッチにより、容量の変化が発生し、これがタッチ検出回路360によって読み取られ、タッチ位置のx座標とy座標が見積もられる。ここで見積もられたx座標、y座標のデータはそれぞれ、x方向感度補正回路356、y方向感度補正回路358へ出力される。
x方向感度補正回路356、y方向感度補正回路358では、タッチ検出回路360から入力されたタッチのx座標、y座標が、選定回路352から入力されるx方向補正係数とy方向補正係数に基づいて補正される。補正は、例えば基準線144から離れるほど、タッチセンサ200で実際に認識されたタッチ面積よりも大きくなる、あるいは小さくなるように補正することができる。この補正は、基準線144を基準として画素110のマトリクスの行、あるいは列ごとに補正係数を変化させて行うことができる。あるいは、基準線144から離れるほど、タッチセンサ200で実際に認識されたタッチ位置をx方向、あるいはy方向にシフトさせるように補正を行うことができる。
なお図8では、形状情報メモリ324、姿勢情報メモリ328、正面位置メモリ332、補正値メモリ354はそれぞれ独立したメモリとして記述されているが、これらが一つのメモリ内にまとめられ、このメモリを幾つかのセクタに分割し、分割されたセクタを形状情報メモリ324、姿勢情報メモリ328、正面位置メモリ332、補正値メモリ354として使用してもよい。
<設定>
上述した方法では、補正値であるx方向補正係数とy方向補正係数は、表示パネル102の態様、および正面位置によって決定されるが、これらの情報に依存せず、あるいはこれらの情報と連携しつつ、タッチ位置とタッチ面積の補正をユーザが能動的に設定するよう、回路を構成してもよい。例えばユーザが補正値の設定を行う場合、表示領域108に複数のアイコンや適当なトレースパターンなどを表示し、ユーザにアイコンへのタッチあるいはパターン上のトレースを要求する。この時、タッチセンサ200、およびタッチ検出回路360によって見積もられるタッチ位置と、実際に表示されるアイコンの位置に関する情報が選定回路352へ入力される。選定回路352では、ユーザの上記操作におけるタッチのずれに基づいて新たに補正係数を生成し、x方向感度補正回路356とy方向感度補正回路358へ補正係数を入力する。これにより、ユーザによる補正値の設定が可能となる。この設定操作においては、仮の補正値を選定回路352より生成し、これに基づいてタッチの補正を行ってもよい。
なお、ユーザによる補正値の設定は、表示装置100の起動時に行うよう、補正システム300が構成されていてもよい。
さらに、補正値の再設定が必要であるかを自動的に判断するよう、再設定判定回路370を補正システム300に設けてもよい。再設定判定回路370にはタッチ位置やタッチ面積のずれに伴うタッチ感度の変動を検知するためのプログラムを搭載することができる。例えば表示領域108に表示されるアイコンやバナーをユーザがタッチする際、アイコンやバナーが実施に表示される位置とユーザのタッチ位置やタッチ面積に関する情報を適宜格納するよう、再設定判定回路370を構成することができる。これらのずれが大きいと判断した場合に、ユーザに補正値の再設定を促してもよい。なお、自動再設定の頻度が高すぎるとユーザによる使用感を損ねるため、再設定をの要否判断には一定のヒステリシスを持つよう、再設定判定回路370を構成してもよい。
あるいは、再設定判定回路370は、一定時間ごとに再度表示パネル102の態様と姿勢、および正面位置に関する情報を形状判定回路322、正面位置判定回路330、姿勢判定回路326などから取得し、これらの情報を選定回路352へ入力するよう構成されてもよ。これにより、表示パネル102の態様と正面位置に関する新たな情報に基づき、新たな補正値が選定回路352で選び出される、あるいは生成される。これにより、表示装置100の態様の変化にタイムリーに追従して補正を行うことができる。
上述したように、本発明の実施形態である表示装置100は、表示パネル102の態様に基づき、タッチ位置やタッチ面積の補正を行う。このため、使用環境に従って表示装置100の形状や姿勢が変化しても正確なタッチを検知することができ、タッチセンサ200の使用感を損なうことがない。その結果、応用範囲の広い表示装置を提供することが可能となる。
(第2実施形態)
本実施形態では、第1実施形態で述べた表示装置100の構造の詳細を述べる。
図1の領域132の拡大図を図9に模式的に示す。上述したように、タッチセンサ200は複数の第1のタッチ電極202と複数の第2のタッチ電極204を有している。複数の第1のタッチ電極202は互いに、実質的に等間隔で配置される。同様に、複数の第2のタッチ電極204も互いに、実質的に等間隔で配置される。
1のタッチ電極202と複数の第2のタッチ電極204いずれも、ほぼ四角形の形状を有する複数の四角形領域(ダイヤモンド電極)206と、隣接するダイヤモンド電極206間の接続領域208を有している。ダイヤモンド電極206と接続領域208は互いに交互する。第1のタッチ電極202、第2のタッチ電極204は互いに離間しており、電気的に独立している。第1のタッチ電極202、第2のタッチ電極204のダイヤモンド電極206は同一の層内に形成してもよく、異なる層内に形成してもよい。図9ではこれらが同一の層内に形成された例が示されており、この場合、第1のタッチ電極202、第2のタッチ電極の一方において、隣接するダイヤモンド電極206同士がブリッジ配線210によって電気的に接続される。
第1のタッチ電極202は、表示領域108外から延びる第1の配線212と電気的に接続される。第1の配線212は表示領域108の外を延伸し、コンタクトホール216において第1の端子配線218と電気的に接続される。第1の端子配線218は表示パネル102の端部付近で露出されて端子116を形成する。
同様に、第2のタッチ電極204は、表示領域108外から延びる第2の配線214と電気的に接続される。第2の配線214は表示領域108の外を延伸し、コンタクトホール220において第2の端子配線222と電気的に接続される。第2の端子配線222は表示パネル102の端部付近で露出されて端子116を形成する。
図10に表示装置100の断面模式図を示す。図10は、図9における鎖線A−A´に沿った断面であり、表示領域108から第2の配線214、第2の端子配線222、端子116に至る断面を模式的に示す。
表示装置100は基板106を有し、この上に、任意の構成である下地膜160を介して、画素110を制御するためのトランジスタ170や、走査線側駆動回路112のトランジスタ180が設けられる。基板106には、例えばポリイミドやポリアミド、ポリカーボナート、ポリエステルなどの高分子材料を含んでもよい。この場合、基板106が可撓性を有することができるので、基板106はベースフィルムや、シート基材と呼ばれることもある。表示装置100に可撓性を付与しない場合には、基板106はガラスや石英、金属、セラミックなどを含むことができる。
下地膜160は、基板106からアルカリ金属などの不純物がトランジスタ170、180などへ拡散することを防ぐための膜であり、窒化ケイ素や酸化ケイ素、窒化酸化ケイ素、酸化窒化系をなどの無機化合物を用いることができ、単層、あるいは積層構造で形成される。下地膜160は化学気相成長法(CVD法)やスパッタリング法などを適用して形成することができる。
トランジスタ170は半導体膜172、ゲート絶縁膜174、ゲート電極176、ソース/ドレイン電極178などを含む。ゲート電極176はゲート絶縁膜174を介して半導体膜172と重なっており、ゲート電極176と重なる領域が半導体膜172のチャネル領域である。半導体膜172はチャネル領域を挟むようにソース/ドレイン領域を有してもよい。ゲート電極176上には層間膜162を設けることができ、層間膜162とゲート絶縁膜174に設けられる開口において、ソース/ドレイン電極178は半導体膜172と電気的に接続される。なお、半導体膜172の一部は、端子116が設けられる領域に形成してもよい。
半導体膜172は例えばケイ素などの14族元素を含むことができる。あるいは半導体膜172は酸化物半導体を含んでもよい。酸化物半導体としては、インジウムやガリウムなどの第13族元素を含むことができ、例えばインジウムとガリウムの混合酸化物(IGO)が挙げられる。酸化物半導体を用いる場合、半導体膜172はさらに12族元素を含んでもよく、一例としてインジウム、ガリウム、および亜鉛を含む混合酸化物(IGZO)が挙げられる。半導体膜172の結晶性に限定はなく、半導体膜172は単結晶、多結晶、微結晶、あるいはアモルファスのいずれの結晶場外と含んでもよい。
半導体膜172がケイ素を含む場合、半導体膜172は、シランガスなどを原料として用い、CVD法によって形成すればよい。得られるアモルファスシリコンに対して加熱処理、あるいはレーザなどの光を照射することで結晶化を行ってもよい。半導体膜172が酸化物半導体を含む場合、スパッタリング法などを利用して形成することができる。
ゲート絶縁膜174は単層構造、積層構造のいずれの構造を有していてもよく、下地膜160と同様の手法で形成することができる。
ゲート電極176はスパッタリング法やCVD法を用いて形成することができる。ゲート電極176はチタンやアルミニウム、銅、モリブデン、タングステン、タンタルなどの金属やその合金などを用い、単層、あるいは積層構造を有するように形成することができる。例えばチタンやタングステン、モリブデンなどの比較的高い融点を有する金属でアルミニウムや銅などの導電性の高い金属を挟持する構造を採用することができる。
層間膜162は単層構造、積層構造のいずれの構造を有していてもよく、下地膜160と同様の手法で形成することができる。積層構造を有する場合、例えば有機化合物を含む層を形成したのち、無機化合物を含む層を積層してもよい。
層間膜162とゲート絶縁膜174には、トランジスタ170の半導体膜172、および端子116を形成する半導体膜172に達する開口部が設けらる。開口部はエッチング、例えばフッ素含有炭化水素を含むガス中でのプラズマエッチングによって形成することができる。この開口部を覆うようにソース/ドレイン電極178、および第2の端子配線222の一部が設けられる。すなわち、第2の端子配線222は二つの層を有しており、そのうちの下層がソース/ドレイン電極178と同時に形成される。
さらに、ソース/ドレイン電極178と第2の端子配線222の形成時、発光素子190の第2の電極196に電位を与えるための陰極コンタクト182の一部が同時に形成される。陰極コンタクト182も二層構造を有することができ、ソース/ドレイン電極178の形成の際、二層構造の下層が形成される。ソース/ドレイン電極178、第2の端子配線222の下層、陰極コンタクト182の下層は、ゲート電極176と同様の構造、手法で形成することができる。例えばチタン/アルミニウム/チタンの積層構造、モリブデン/アルミニウム―ネオジウム合金/モリブデンの積層構造などを採用することができる。
トランジスタ180もトランジスタ170と同様の構造を有するため、詳細な説明は割愛する。図10では、トランジスタ170、180はトップゲート型のトランジスタとして図示されているが、トランジスタ170、180の構造に限定はなく、ボトムゲート型トランジスタ、ゲート電極176を複数有するマルチゲート型トランジスタ、半導体膜172の上下を二つのゲート電極176で挟持する構造を有するデュアルゲート型トランジスタでもよい。
トランジスタ170、180上には、平坦化膜164が備えられる。平坦化膜164はトランジスタ170、180などの半導体素子に起因する凹凸を吸収して平坦な表面を与える機能を有する。平坦化膜164は有機絶縁体で形成することができる。有機絶縁体としてエポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド、ポリアミド、ポリエステル、ポリカーボナート、ポリシロキサンなどの高分子材料が挙げられ、スピンコート法、印刷法、インクジェット法などの湿式成膜法などによって形成することができる。
平坦化膜164には、トランジスタ170のソース/ドレイン電極178、および陰極コンタクト182、第2の端子配線222の下層、端子116の下層を露出するように開口部が設けられる。これらの開口部を覆うように、接続電極166が形成される。その結果、表示領域108では接続電極166がソース/ドレイン電極178と電気的に接続され、これと同時に陰極コンタクト182の上層と端子116の上層が形成される。接続電極166はインジウム―スズ酸化物(ITO)やインジウム―亜鉛酸化物(IZO)などの可視光を透過できる導電性酸化物を用いることができ、スパッタリング法によって形成することができる。接続電極166を用いることで、その後のプロセスにおいてソース/ドレイン電極178や陰極コンタクト182の下層、第2の端子配線222の下層を保護することができ、接触抵抗の低いコンタクトを実現することができる。
表示装置100はさらに、接続電極166の端部を覆うように、絶縁膜168を有する。絶縁膜168は下地膜160や層間膜162と同様の構造を有することができ、同様の方法で形成することができる。
表示装置100はさらに、ソース/ドレイン電極178と電気的に接続される接続電極166の上に、絶縁膜168の開口部を覆う第1の電極(画素電極)192を有する。発光素子190からの発光を第2の電極196から取り出す場合、第1の電極192は可視光を反射するように構成される。この場合、第1の電極192は、銀やアルミニウムなどの反射率の高い金属やその合金を用いる。あるいはこれらの金属や合金を含む膜上に、透光性を有する導電性酸化物の膜を形成する。例えば導電性酸化物/銀またはアルミニウム/導電性酸化物の三層構造や、銀またはアルミニウム/導電性酸化物の二層構造が挙げられる。発光素子190からの発光を第1の電極192から取り出す場合には、ITOやIZOを用いて第1の電極192を形成すればよい。表示パネル102はその上にタッチセンサ200が設けられるため、第1の電極192は可視光を反射する電極として設けられる。
表示装置100には、第1の電極192の端部を覆うように、隔壁198が設けられる。隔壁198により、第1の電極192などに起因する段差を吸収し、かつ、隣接する画素の第1の電極192を互いに電気的に絶縁することができる。隔壁198はエポキシ樹脂やアクリル樹脂、ポリイミドなど、平坦化膜164で使用可能な材料を用い、湿式成膜法で形成することができる。
発光素子190は、機能層194、および第2の電極196を有しており、これらは第1の電極192と隔壁198を覆うように備えられる。機能層194は主に有機化合物を含み、湿式成膜法、あるいは蒸着などの乾式成膜法を適用して形成することができる。発光素子190の構成は後述する。第2の電極196は、陰極コンタクト182の上層を覆い、陰極コンタクト182と電気的に接続されるように形成される。これにより、陰極コンタクト182を介して第2の電極196に電位を供給することができる。
発光素子190からの発光を第1の電極192から取り出す場合には、第2の電極196として、アルミニウムやマグネシウム、銀などの金属やこれらの合金を用いればよい。逆に発光素子190からの発光を第2の電極196から取り出す場合には、第2の電極196として、ITOなどの透光性を有する導電性酸化物などを用いればよい。あるいは、上述した金属を可視光が透過する程度の厚さで形成することができる。この場合、さらに透光性を有する導電性酸化物を積層してもよい。
図11(A)、(B)に発光素子190の構造を示す。発光素子190は、第1の電極192、第2の電極194、およびこれらに挟持される機能層194によって構成される。第1の電極192と第2の電極194から注入されるキャリア(電子、ホール)が機能層194内で再結合することで機能層194中の分子の励起状態が生成する。この励起状態が基底状態に緩和する際のエネルギー差が光として放出されることで、発光が認識される。
機能層194の構成は適宜選択することができ、例えばキャリア注入層、キャリア輸送層、発光層、キャリア阻止層、励起子阻止層などを組み合わせて構成することができる。図11(A)では、機能層194が三つの層194a、194b、194cを有する例が示されている。この場合、例えば層194aはキャリア(ホール)注入/輸送層、層194bは発光層、層194cはキャリア(電子)注入/輸送層とすることができる。これらの各層194a、194b、194cはそれぞれ複数の層で構成されていてもよい。
発光層である層194bは、図11(A)に示すように、隣接する画素110間で異なる材料を含むように構成することができる。この場合、他の層194aや194cは複数の画素110で共有されるよう、画素110および隔壁198上にわたって形成すればよい。層194bで用いる材料を適宜選択することで、画素110間で異なる発光色を得ることができる。あるいは、図11(B)に示すように、層194bの構造を画素110間で同一としてもよい。この場合、層194bも複数の画素110で共有されるよう、画素110および隔壁198上にわたって形成すればよい。このような構成では画素110の層194bから同一の発光色が出力されるため、例えば層194bを白色発光可能な構成とし、カラーフィルタを用いて種々の色(例えば、赤色、緑色、青色)を取り出してもよい。
表示装置100はさらに、発光素子190の上に封止膜240を有することができる。封止膜240の構造は任意であるが、一つの例として、無機化合物を含む第1の層242、有機化合物を含む第2の層244、無機化合物を含む第3の層246の積層構造が挙げられる。
第1の層242は、発光素子190や陰極コンタクト182、第2の端子配線222の一部を覆うように形成することができる。第1の層242は、例えば窒化ケイ素や酸化ケイ素、窒化酸化ケイ素、酸化窒化ケイ素などの無機材料を含むことができ、下地膜160と同様の手法で形成することができる。
第2の層244は、アクリル樹脂やポリシロキサン、ポリイミド、ポリエステルなどを含む有機樹脂を含有することができる。また、図10に示すように、隔壁198に起因する凹凸を吸収するよう、また、平坦な面を与えるような厚さで形成してもよい。第2の層244は、表示領域108内に選択的に形成することが好ましい。すなわち第2の層244は、第2の端子配線222や端子116と重ならないように形成することが好ましい。第2の層244は、インクジェット法などの湿式成膜法によって形成することができる。あるいは、上記高分子材料の原料となるオリゴマーを減圧下で霧状あるいはガス状にし、これを第1の層242に吹き付けて、その後オリゴマーを重合することによって第2の層244を形成してもよい。
第3の層246は、第1の層242と同様の構造を有し、同様の方法で形成することができる。第3の層246も、第2の層244上だけでなく、第2の端子配線222を覆うように形成することができる。これにより、第1の層242や第3の層246と比較して親水性の高い第2の層244を第1の層242と第3の層246によって封止することができるため、外部からの不純物の侵入、ならびに表示領域108内での不純物の拡散をより効果的に防ぐことができる。
封止膜240上にタッチセンサ200が設けられる。図10に示した例では、タッチセンサ200は、同一の層内に設けられる第1のタッチ電極202と第2のタッチ電極204が封止膜240の第3の層246上に備えられている。第2のタッチ電極204の隣接するダイヤモンド電極206の間には、これらの端部を覆う層間絶縁膜224が設けられ、この上にダイヤモンド電極206間を電気的に接続するブリッジ配線210が形成される。なお、ブリッジ配線210の形成前に、第2の端子配線222の一部を露出するようにコンタクトホール220が設けられ、ブリッジ配線210の形成と同時に、第2のタッチ電極204と第2の端子配線222を電気的に接続するため第2の配線214が形成される。
第1のタッチ電極202と第2のタッチ電極204はITOやIZOなどの可視光を透過する導電酸化物を含むことができる。層間絶縁膜224は、酸化ケイ素や窒化ケイ素、窒化酸化ケイ素、酸化窒化ケイ素などの無機絶縁物、あるいはアクリル樹脂やエポキシ樹脂、ポリイミドなどの高分子材料で形成することができる。ブリッジ配線210および第2の配線214には、例えばモリブデンやタングステン、チタンなどの金属、あるいはこれらの合金を用いることが可能である。
第1のタッチ電極202と第2のタッチ電極204を異なる層に存在するように形成する場合には、第1のタッチ電極202と第2のタッチ電極204の間に層間絶縁膜224を形成すればよい。この場合、ブリッジ配線210は設ける必要はなく、第2の配線214は第1のタッチ電極202と第2のタッチ電極204のいずれか一方と同時に形成すればよい。
表示装置100はさらに、任意の構成として第1のタッチ電極202と第2のタッチ電極204上に第1の保護膜226を有してもよい。第1の保護膜226は窒化ケイ素や酸化ケイ素などの無機絶縁物を使用することができる。
第1の保護膜226上には、接着層228により第2の保護膜230が固定される。接着層228は典型的にはエポキシ系の接着剤を用いることができる。第2の保護膜230には可視光を透過する高分子材料を用いることができ、例えばポリエステルやポリカーボナート、ポリオレフィンなどを含むフィルムが挙げられる。
図10の構造では、第2の配線214と第2の端子配線222が接続されるコンタクトホール220は第2の保護膜230、および接着層228に覆われているが、表示装置100の構造はこれに限られず、コンタクトホール220が接続が第2の保護膜230、および接着層228に覆われない領域に形成されてもよい(図12参照)。
(第3実施形態)
本実施形態では、第1実施形態で述べた表示装置100の応用例を示す。本実施形態の表示装置400は広告(サイネージ)への応用が可能であり、その模式図を図13に示す。図13では、表示装置400が湾曲した壁や柱に張り付けられたた状態を図示しており、表示領域108が凸部を形成している。
表示装置400では、表示装置100と同様、第1のセンサ120、122、124、126が表示領域108、ならびにタッチセンサ200を取り囲むように設けられており、さらに、第2のセンサ130が複数設けられている。第1のセンサ120、122、124、126によって表示装置400の形状を判断することができる。一方、第2のセンサ130により、表示装置400の姿勢を判断することができる。表示装置400には、図示しない補正システム300が搭載されている。
このような大型のサイネージに対してタッチにより情報入力を行う場合、タッチする場所によってタッチの面積が大きく異なる。また、タッチ位置のずれも大きくなり、特に表示領域108の端部ではその差が顕著に現れる。しかしながら、補正システム300による補正が行われるため、タッチ位置がずれたり、タッチ面積が変動しても、違和感のないタッチ操作を行うことが可能となる。
さらに第1実施形態で述べたように、補正システム300は随時表示装置100や400の態様をモニターし、その態様に応じた補正係数を生成することができる。このため、表示装置400を任意の場所に任意の態様で設置しても、常に違和感のないタッチ操作を行うことが可能である。
本発明の実施形態として上述した各実施形態は、相互に矛盾しない限りにおいて、適宜組み合わせて実施することができる。また、各実施形態の表示装置を基にして、当業者が適宜構成要素の追加、削除もしくは設計変更を行ったもの、又は、工程の追加、省略もしくは条件変更を行ったものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含まれる。
本明細書においては、開示例として主にEL表示装置の場合を例示したが、他の適用例として、その他の自発光型表示装置、液晶表示装置、あるいは電気泳動素子などを有する電子ペーパ型表示装置など、あらゆるフラットパネル型の表示装置が挙げられる。また、中小型から大型まで、特に限定することなく適用が可能である。
また、上述した各実施形態において、第1のセンサ、第2のセンサの一方のみを具備した表示装置としてもよい。例えば図13に示すような、広告に使用する場合、パネルを固定して設置する際には角度の検出は不要である。したがって、第1のセンサのみを具備する、あるいは、第1のセンサに加え使用者の位置を検出するセンサ、システムを備える構造、およびその構造を用いたタッチ操作の補正方法にすることが可能である。例えば図6に示すような、腕時計用などに使用する場合、曲面が固定されているものなら、第2のセンサによる角度検知によるタッチパネルの感度調整だけを行う構造、及びその構造を用いたタッチ操作の補正方法にすることが可能である。
上述した各実施形態の態様によりもたらされる作用効果とは異なる他の作用効果であっても、本明細書の記載から明らかなもの、又は、当業者において容易に予測し得るものについては、当然に本発明によりもたらされるものと解される。
100:表示装置、102:表示パネル、104:筐体、106:基板、108:表示領域、110:画素、112:走査線側駆動回路、114:コネクタ、116:端子、120:第1のセンサ、122:第1のセンサ、124:第1のセンサ、126:第1のセンサ、130:第2のセンサ、132:領域、140:基準点、142:法線、144:基準線、146:接線、148:水平面、150:タッチ面積、152:タッチ面積、154:タッチ面積、156:表示、158:位置、160:下地膜、162:層間膜、164:平坦化膜、166:接続電極、168:絶縁膜、170:トランジスタ、172:半導体膜、174:ゲート絶縁膜、176:ゲート電極、178:ソース/ドレイン電極、180:トランジスタ、182:陰極コンタクト、190:発光素子、192:第1の電極、194:機能層、194a:層、194b:層、194c:層、196:第2の電極、198:隔壁、200:タッチセンサ、202:第1のタッチ電極、204:第2のタッチ電極、206:ダイヤモンド電極、208:接続領域、210:ブリッジ配線、212:第1の配線、214:第2の配線、216:コンタクトホール、218:第1の端子配線、220:コンタクトホール、222:第2の端子配線、224:層間絶縁膜、226:第1の保護膜、228:接着層、230:第2の保護膜、240:封止膜、242:第1の層、244:第2の層、246:第3の層、300:補正システム、302:x方向曲率センサ、304:y方向曲率センサ、306:曲率検出回路、308:x方向曲率検出回路、310:y方向曲率検出回路、320:態様判定回路、322:形状判定回路、324:形状情報メモリ、326:姿勢判定回路、328:姿勢情報メモリ、330:正面位置判定回路、332:正面位置メモリ、340:検出回路、350:補正値選定回路、352:選定回路、354:補正値メモリ、356:x方向感度補正回路、358:y方向感度補正回路、360:タッチ検出回路、370:再設定判定回路、400:表示装置

Claims (16)

  1. 発光素子を含む表示パネルと、
    前記表示パネルと重なるタッチセンサと、
    前記表示パネルの形状変化に伴って形状が変化する第1のセンサと、
    加速度センサである第2のセンサを有する表示装置。
  2. 前記第1のセンサは、曲率が増大するにつれて抵抗が増大する、請求項1に記載の表示装置。
  3. 前記第1のセンサは前記表示パネルと重なる、請求項1に記載の表示装置。
  4. 前記表示パネルは、第1から第4の辺を有する四角形の形状を有する表示領域を備え、
    前記第1のセンサは、前記表示領域を囲むように複数設けられ、
    前記第1のセンサは、それぞれ前記第1から第4の辺のいずれかに対して平行に配置される、請求項1に記載の表示装置。
  5. 前記第2のセンサは、前記表示パネルと重なる、請求項1に記載の表示装置。
  6. 前記表示パネルは可撓性を有する、請求項1に記載の表示装置。
  7. 前記表示パネルと前記タッチセンサと前記第1のセンサと前記第2のセンサとを格納する筐体を有する、請求項1に記載の表示装置。
  8. 前記タッチセンサは、前記表示装置へのタッチのx座標とy座標を決定するように構成され、
    前記表示パネルはさらに、
    前記表示装置の態様を判断するように構成される第1の回路と、
    前記第1の回路の出力に基づき、前記x座標と前記y座標を補正するように構成される第2の回路を有し、
    前記態様は前記表示装置の形状と姿勢を含む、請求項1に記載の表示装置。
  9. 前記タッチセンサの表面に位置する任意の一点を通過し、かつ、前記表示パネルの一つの辺と平行な線を基準線とした場合、前記姿勢は、前記基準線に直交し、前記タッチセンサの前記表面と接する接線が水平面となす角度である、請求項8に記載の表示装置。
  10. 前記辺は、直線の辺である、請求項9に記載の表示装置。
  11. 前記姿勢は、前記タッチセンサの表面に位置する任意の一点を通過する、前記表示パネルの法線のベクトルと水平面とのなす角度である、請求項8に記載の表示装置。
  12. 発光素子を含む表示パネルと、
    前記表示パネルと重なるタッチセンサと、
    前記表示パネルの形状変化に伴って形状が変化する第1のセンサと、
    加速度センサである第2のセンサを有する表示装置において、
    前記表示装置の態様を前記第1のセンサと前記第2のセンサを用いて判断し、
    前記表示パネルへのタッチのx座標とy座標を前記タッチセンサを用いて決定し、
    前記態様に基づいて前記x座標と前記y座標を補正することを含み、
    前記態様は前記表示装置の形状と姿勢を含む、タッチ操作の補正方法。
  13. 前記第1のセンサは、曲率が増大するにつれて抵抗が増大する可撓性の抵抗である、請求項12に記載の補正方法。
  14. 前記表示装置は形状情報メモリを有し、
    前記形状情報メモリには、前記形状と、前記形状における前記第1のセンサの抵抗率が格納され、
    前記第1のセンサが示す抵抗率に最も近い前記抵抗率を有する前記形状を前記形状情報メモリから呼び出すことを含む、請求項13に記載の補正方法。
  15. 前記表示装置は姿勢情報メモリを有し、
    前記姿勢情報メモリには、前記姿勢と、前記姿勢における前記第2のセンサが出力する信号が格納され、
    前記第2のセンサが出力する信号に最も近い前記信号を与える前記姿勢を前記姿勢情報メモリから呼び出すことを含む、請求項12に記載の補正方法。
  16. 前記表示装置は補正値メモリを有し、
    前記補正値メモリには、前記態様と、前記態様における補正係数が格納され、
    判断された前記態様に対応する前記補正係数を前記補正値メモリから呼び出すことを含む、請求項12に記載の補正方法。
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