JP2019028095A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】非矩形の表示領域に対応するタッチセンシング機能付きの表示装置を提供することを目的とする。【解決手段】異なる色を発光する複数の副画素ＳＰがマトリクス状に配列された表示領域ＤＡと、端子や駆動回路が形成される周辺領域ＰＡを有する表示パネル１０と、表示パネル１０上に配置されるタッチセンシング用の金属配線４２を有する表示装置において、表示パネル１０は、平面視で外形に曲線部を有する非矩形形状を有し、金属配線４２は、少なくとも２方向に延伸した配線が複数の箇所で交差するように網目状に形成され、副画素ＳＰは、曲線部に隣接する表示領域ＤＡの輪郭部において、階段状に配置され、階段状に配置された副画素ＳＰ上では、金属配線４２は、非形成領域Ｅを有する。【選択図】図７

Description

本発明は、表示装置に関する。

平面ディスプレイとして代表的な液晶表示装置は、軽量、薄型、低消費電力などの特徴を生かして、パーソナルコンピュータやテレビなどのＯＡ（Office Automation）機器などの表示装置として各種分野で利用されている。近年では、液晶表示装置は、携帯電話などの携帯端末機器や、カーナビゲーション装置、ゲーム機などの表示装置として利用されている。

画像を表示する表示領域の形状は、四隅が直角の矩形に留まらず、円形や楕円形などといった非矩形にも対応することが求められるようになってきた。

特開２０１４−１９１６５０号公報

特にモバイル用途で用いられる表示装置は、タッチセンシング機能を有することが多い。タッチセンシングのための方式は、表示装置に組み込まれる場合は、主として静電容量方式が用いられる。更に静電容量方式には、相互容量方式と自己容量方式がある。たとえば相互容量方式では、送信電極Ｔｘと受信電極Ｒｘを有し、これらの電極間の電界変化を検出することで、タッチ位置を検出する。従来は、これらの電極は表示に影響がないようにＩＴＯ（Indium Tin Oxide）などの透明電極で形成されることが多かった。しかしながら、近年は、受信電極Ｒｘの電気抵抗を下げるために金属で形成する例がある（特許文献１）。

受信電極Ｒｘを金属で構成した場合、電気抵抗は下げることができるものの、不透明であるため、表示に影響しない工夫が必要である。特に、矩形ではなく、周辺に曲線部が形成されるような非矩形の表示装置では、曲線部の画素上にある不透明の検出電極Ｒｘの存在が表示に影響を与える場合がある。

本発明は、非矩形の表示領域に対応するタッチセンシング機能付き表示装置を提供することを目的とする。

本発明に係る液晶表示装置は、異なる色を発光する複数の副画素がマトリクス状に配列された表示領域と、端子や駆動回路が形成される周辺領域を有する表示パネルと、前記表示パネル上に配置されるタッチセンシング用の金属配線を有する表示装置において、前記表示パネルは、平面視で外形に曲線部を有する非矩形形状を有し、前記金属配線は、少なくとも２方向に延伸した配線が複数の箇所で交差するように網目状に形成され、前記副画素は、前記曲線部に隣接する前記表示領域の輪郭部において、階段状に配置され、前記階段状に配置された前記副画素上では、前記金属配線は、非形成領域を有することを特徴とする。

本発明によれば、外形が非矩形になっている領域において、タッチセンシング用の金属配線が表示の妨げにならない。

本発明を適用した実施形態に係る表示装置の概略を示す平面図である。 図１に示す表示パネルの回路図である。 図２に示す回路の一部を詳細に示す図である。 図１に示す表示装置のIV−IV線断面図である。 タッチセンシングのための構造を説明する図である。 図１に示す表示パネルのVIで指す部分を拡大した図である。 タッチ電極の詳細を示す図である。

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。

図１は、本発明を適用した実施形態に係る表示装置の概略を示す平面図である。本実施形態の表示装置は、平面視で外形に曲線となる部分を有する非矩形の表示パネルを有する。具体的には、形状角部がラウンドしており、且つ一部に切欠きを有するものを示す。表示パネル１０は、切り欠き１２を有する。切り欠き１２は、表示パネル１０の上側の第１方向Ｄ１（図１の横方向）に沿う端部の中間に形成されている。表示パネル１０は、画像が表示される表示領域ＤＡを有し、表示領域ＤＡの外側（周囲）に、駆動回路や外部からの信号を入力する端子などが形成される周辺領域ＰＡを有する。

切り欠き１２はＵ字状になっており、これに対応して、表示領域ＤＡの輪郭Ｏは、表示パネル１０の外形に沿った部分を有している。

図２は、図１に示す表示パネル１０の回路図である。図３は、図２に示すサブピクセルＳＰの回路構成を示す図である。表示パネル１０は、表示領域ＤＡにおいて、複数のサブピクセルＳＰを備えている。ここで、サブピクセルＳＰとは、映像信号に応じて個別に制御することができる最小単位の画素領域を示し、例えば、走査線Ｇと信号線Ｓとが交差する位置に配置されたスイッチング素子ＳＷを含む領域に存在する。複数のサブピクセルＳＰは、第１方向Ｄ１及び第２方向Ｄ２にマトリクス状に配置されている。走査線Ｇは、第１方向Ｄ１に延出し、第２方向Ｄ２に並んでいる。信号線Ｓは、各々第２方向Ｄ２に延出し、第１方向Ｄ１に並んでいる。なお、走査線Ｇ及び信号線Ｓは、必ずしも直線的に延出していなくても良く、それらの一部が屈曲していてもよい。走査線Ｇ及び信号線Ｓは、表示領域ＤＡの外側にある周辺領域ＰＡに引き出されている。周辺領域ＰＡにおいて、走査線Ｇは走査線駆動回路ＧＤに接続され、信号線Ｓは信号線駆動回路ＳＤに接続されている。

各サブピクセルＳＰは、それぞれ画素電極１４及び共通電極１６を有する。画素電極１４の各々は、共通電極１６と対向し、画素電極１４と共通電極１６との間に生じる電界によって液晶層１８を駆動する。保持容量ＣＳは、例えば、共通電極１６と画素電極１４との間に形成される。共通電極１６は、詳細は後述するが、複数のサブピクセルＳＰに跨って配置されている。共通電極１６は、周辺領域ＰＡにおいて、共通電極駆動回路ＣＤに接続される。

サブピクセルＳＰは、スイッチング素子ＳＷを備えている。スイッチング素子ＳＷは、例えば薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）によって構成され、走査線Ｇ及び信号線Ｓと電気的に接続されている。より具体的には、スイッチング素子ＳＷは、ゲート電極ＷＧ、ソース電極ＷＳ、及び、ドレイン電極ＷＤを備えている。ゲート電極ＷＧは、走査線Ｇと電気的に接続されている。図示した例では、信号線Ｓと電気的に接続された電極をソース電極ＷＳと称し、画素電極１４と電気的に接続された電極をドレイン電極ＷＤと称する。走査線Ｇは、第１方向Ｄ１に並んだサブピクセルＳＰの各々におけるスイッチング素子ＳＷと接続されている。信号線Ｓは、第２方向Ｄ２に並んだサブピクセルＳＰの各々におけるスイッチング素子ＳＷと接続されている。

図４は、図１に示す表示装置のIV−IV線断面図である。第１基板２０と第２基板２２の間に液晶層１８が介在する。本実施形態の表示パネル１０は、主面にほぼ平行な横電界を利用するＩＰＳ（In Plane Switching）モードに対応した構成を有している。横電界を利用するＩＰＳ表示モードでは、例えば第１基板２０の一方に画素電極１４及び共通電極１６の双方が備えられた構成が適用可能である。本実施形態では、特に、ＦＦＳ（Fringe Field Switching）モードを用いるため、画素電極１４はサブピクセルＳＰの個々に独立して配置されるが、共通電極１６は複数のサブピクセルＳＰに跨って平面状に形成される。

第１基板２０は、信号線Ｓ、共通電極１６、金属層Ｍ、画素電極１４、第１絶縁膜ＩＮ１、第２絶縁膜ＩＮ２、第３絶縁膜ＩＮ３、第１配向膜ＡＬ１などを備えている。なお、ここでは、スイッチング素子ＳＷや走査線Ｇ、これらの間に介在する各種絶縁膜等の図示を省略している。第１絶縁膜ＩＮ１は、第１基板２０の上に位置している。図示しない走査線Ｇやスイッチング素子ＳＷの半導体層は、第１基板２０と第１絶縁膜ＩＮ１の間に位置している。信号線Ｓは、第１絶縁膜ＩＮ１の上に位置している。第２絶縁膜ＩＮ２は、信号線Ｓ、及び、第１絶縁膜ＩＮ１の上に位置している。共通電極１６は、第２絶縁膜ＩＮ２の上に位置している。金属層Ｍは、共通電極１６の低抵抗化および信号印加のために配置されるものであり、信号線Ｓの直上において共通電極１６に接触している。図示した例では、金属層Ｍは、共通電極１６の上に位置しているが、共通電極１６と第２絶縁膜ＩＮ２との間に位置していても良い。第３絶縁膜ＩＮ３は、共通電極１６、及び、金属層Ｍの上に位置している。画素電極１４は、第３絶縁膜ＩＮ３の上に位置している。画素電極１４は、第３絶縁膜ＩＮ３を介して共通電極１６と対向している。また、画素電極１４は、共通電極１６と対向する位置にスリットＳＬを有している。第１配向膜ＡＬ１は、画素電極１４及び第３絶縁膜ＩＮ３を覆っている。

走査線Ｇ、信号線Ｓ、及び、金属層Ｍは、モリブデン、タングステン、チタン、アルミニウムなどの金属材料によって形成され、単層構造であっても良いし、多層構造であっても良い。共通電極１６及び画素電極１４は、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）やＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）などの透明な導電材料によって形成されている。第１絶縁膜ＩＮ１及び第３絶縁膜ＩＮ３は無機絶縁膜であり、第２絶縁膜ＩＮ２は有機絶縁膜である。

第２基板２２は、ブラックマトリクス層２４、カラーフィルタ層２６、オーバーコート層ＯＣ、第２配向膜ＡＬ２などを備えている。ブラックマトリクス層２４及びカラーフィルタ層２６は、第２基板２２の第１基板２０と対向する側に位置している。ブラックマトリクス層２４は、サブピクセルＳＰを区画し、信号線Ｓ、走査線Ｇ及びスイッチング素子ＳＷの直上に位置している。カラーフィルタ層２６は、画素電極１４と対向し、その一部がブラックマトリクス層２４に重なっている。オーバーコート層ＯＣは、カラーフィルタ層２６を覆っている。第２配向膜ＡＬ２は、オーバーコート層ＯＣを覆っている。

第２基板２２の液晶層１８側と反対側の面には、タッチセンシングの受信電極Ｒｘとして用いるために複数の検出電極２８が積層されている。検出電極２８は、第２基板２２の主面に位置している。検出電極２８は、金属や、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）又はＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）等の透明導電材料によって形成される場合もあるが、低抵抗化のためにＡｌ（Aluminum）などの不透明の金属材料で形成される場合もある。本実施形態では、検出電極２８には、不透明の金属材料を用いる。

第１偏光板を含む第１光学素子ＯＤ１は、第１基板２０と照明装置ＢＬとの間に位置している。第２偏光板を含む第２光学素子ＯＤ２は、検出電極２８の上に位置している。第１光学素子ＯＤ１及び第２光学素子ＯＤ２は、必要に応じて位相差板を含んでいても良い。

図５は、タッチセンシングのための構造を説明する図である。本実施形態においては、一対の電極間の静電容量の変化に基づいて被検出物を検出する相互容量方式を用いる。タッチセンシングに用いる電極は、図５に示すように、共通電極１６と検出電極２８である。複数の共通電極１６は、前述のように、画面表示用の共通電極であるが、タッチセンシングの送信電極Ｔｘとしても共用される。一方の受信電極Ｒｘは、検出電極２８が相当する。検出電極２８は、複数の開口部を有する網目状（メッシュ状）になっている。複数の検出電極２８は、第１方向Ｄ１にそれぞれ延伸し、第２方向Ｄ２に並列して、表示パネル１０上で数組配置される。検出電極２８は、共通電極１６と電気的に対向している。共通電極１６は、それぞれ第２方向Ｄ２に延出した帯状の形状を有し、第１方向Ｄ１に間隔を置いて並んでいる。共通電極１６の各々は、図２に示す共通電極駆動回路ＣＤと電気的に接続されている。共通電極駆動回路ＣＤは、表示領域ＤＡに画像を表示する表示駆動時に、共通電極１６に対してコモン駆動信号を供給する。

共通電極駆動回路ＣＤは、タッチセンシングを行うセンシング駆動時に、共通電極１６に対してセンサ駆動信号を供給する。検出電極２８は、共通電極１６へのセンサ駆動信号の供給に伴って、センシングに必要なセンサ信号（つまり、共通電極（送信電極Ｔｘ）１６と検出電極２８との間の電極間容量の変化に基づいた信号）を出力する。

このように、共通電極１６は、画素電極１４との間で電界を発生させる機能を有するとともに、検出電極２８との間で容量を発生させることで被検出物の位置を検出するための機能を有している。尚、本実施形態の表示パネル１０は、図５に示すように切り欠き１２を有している。このため、切り欠き１２に位置する検出電極２８は、切り欠き１２によって途中で分断または一部狭小になるものがある。このように、切り欠き１２によって途中で分断される検出電極２８については、分断された検出電極２８を電気的に接続するために、切り欠き１２の周辺を迂回する輪郭配線２９を設けている（後述）。

図６は、図１に示す表示パネル１０の領域VIを拡大した図である。表示領域ＤＡは、ブラックマトリクス層２４の複数の開口３０が形成された領域である。輪郭Ｏは、複数の開口３０の最外辺である。複数の開口３０は、複数の画素電極１４（図３参照）にそれぞれ対応する。複数の開口３０は、それぞれ、第１方向Ｄ１の第１幅Ｗ１と、第２方向Ｄ２の第２幅Ｗ２と、を有する。

複数の開口３０は、それぞれ、複数色のサブピクセルＳＰ（図２参照）に対応する。具体的には、第１方向Ｄ１において、一つのピクセルを構成する単位である、赤色Ｒ、緑色Ｇ、青色Ｂの３色のカラーフィルタが順に並ぶように配置される。第２方向Ｄ２に沿う列には、同じ色のカラーフィルタが形成される。

図６に示す表示領域ＤＡは、切り欠き１２であるため、曲線に相当する位置の輪郭Ｏは、階段状になっており、ジャギー部Ｊを形成する。

更に、本実施形態におけるジャギー部Ｊに位置するブラックマトリクスの開口３０は、より滑らかな曲線の表示を行うため、図６に示すように、開口３０の大きさが位置によって異なっている。

具体的には、第２幅Ｗ２の大きさが、階段状になっている場所においては、他の場所よりも小さくなっている。ジャギー部Ｊにおける第２幅Ｗ２の大きさは、いくつかの大きさがあり、曲線の曲率に応じて、適切な大きさが選択される。

これにより、ジャギー部Ｊが目立たなくなり、表示パネルを視る者からは、輪郭Ｏは、より滑らかな曲線として認識しやすくなる。

図７は、ジャギー部Ｊにおける検出電極２８の詳細を示す図である。検出電極２８は、図５に示されるように少なくとも２方向に延伸した金属配線４２が複数の箇所で交差するように網目状（メッシュ状）に形成されている。検出電極２８は、不透明の金属からなる多数の金属配線４２の組み合わせからできている。表示パネルによって一つのサブピクセルＳＰの大きさは様々であるが、通常は、検出電極２８の金属配線４２の幅は、ブラックマトリクスの開口部３０（Ｗ１，Ｗ２）よりも小さく形成されており、且つ、メッシュの開口領域は、サブピクセルＳＰの大きさよりも相当大きく形成される。

このため、表示領域ＤＡ内では、検出電極２８の金属配線４２は、ブラックマトリクスの開口３０と重なる部分もあるが、表示領域ＤＡ全体では、金属配線４２が開口部３０を遮蔽する割合は少ないため、表示への影響はあまり生じない。

しかしながら、図６で示したように、ジャギー部Ｊのように曲線の輪郭部分においては、ブラックマトリクスの開口３０の面積が通常のサイズより小さいものが複数存在している。このような場所に、検出電極２８の金属配線４２が重なると、ブラックマトリクスの開口３０が金属配線４２によって覆われる領域が高くなるため、開口率が著しく低下し、表示が不自然になってしまう。

本実施形態では、このような事態を回避するため、金属配線４２は、ジャギー部Ｊにおいては、ブラックマトリクスの開口３０上では、配線非形成部Ｅを形成するものである。

このような構成により、滑らかな曲線の表示領域ＤＡの輪郭Ｏを実現するために、開口サイズを小さくしたブラックマトリクスの開口３０が、不透明な金属配線からなる検出電極２８によって覆われることがないため、曲線の輪郭Ｏの表示品質を保つことができる。

尚、検出電極２８は、図７に示すように、切り欠き１２の形状に沿って、複数の金属配線４２に接続される輪郭配線２９が形成されている。上述したように、金属配線４２は、サイズの小さな開口３０上は配線非形成部Ｅとなっているが、切り欠き部１２の近傍全てが配線非形成部Ｅとなっているわけではなく、部分的には、輪郭配線２９まで接続されている。輪郭配線２９は、図５で示すような表示パネルの中間に切欠き部１２がある場合であっても、左右に分断された検出電極２８を切り欠き１２を迂回して電気的に接続する役割を担う（図示せず）。よって、部分的に配線非形成部Ｅが形成されていたとしても、受信電極Ｒｘとしての機能を損なうことはない。

尚、本実施形態においては、配線非形成部Ｅは、切り欠き１２近傍のジャギー部Ｊに配置する例を示した。しかし、この場所のみではなく、表示パネル１０の角部が曲線になっているような位置でも、本実施形態と同様に検出電極２８の配線非形成部Ｅを配置することができる。

また、本実施形態では、配線非形成部Ｅは、ブラックマトリクスの開口３０の面積が小さな画素領域上に配置する例を示した。しかし、表示領域ＤＡの全てのブラックマトリクスの開口３０が均一な表示パネルの場合であっても、ジャギー部ＪのようにサブピクセルＳＰが階段状に配置される個所は、検出電極２８に配線非形成部Ｅを用いても良い。この場合でも、表示領域ＤＡの曲線部の表示品質を向上することができる。

本実施形態は、液晶表示装置を例にして説明したが、これに限らず、本発明は、有機ＥＬ表示装置でも適用することができる。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 表示パネル、１２ 切り欠き、１４ 画素電極、１６ 共通電極、１８ 液晶層、２０ 第１基板、２２ 第２基板、２４ ブラックマトリクス層、２６ カラーフィルタ層、２８ 検出電極、２９ 輪郭配線、３０ 開口、４２ 金属配線、ＡＬ１ 第１配向膜、ＡＬ２ 第２配向膜、ＢＬ 照明装置、ＣＤ 共通電極駆動回路、ＣＳ 保持容量、Ｄ１ 第１方向、Ｄ２ 第２方向、ＤＡ 表示領域、Ｅ 配線非形成部、Ｇ 走査線、ＧＤ 走査線駆動回路、ＩＮ１ 第１絶縁膜、ＩＮ２ 第２絶縁膜、ＩＮ３ 第３絶縁膜、Ｊ ジャギー部、Ｍ 金属層、Ｏ 輪郭、ＯＣ オーバーコート層、ＯＤ１ 第１光学素子、ＯＤ２ 第２光学素子、ＰＡ 周辺領域、Ｓ 信号線、ＳＤ 信号線駆動回路、ＳＬ スリット、ＳＰ サブピクセル、ＳＷ スイッチング素子、Ｗ１ 第１幅、Ｗ２ 第２幅、ＷＤ ドレイン電極、ＷＧ ゲート電極、ＷＳ ソース電極。

Claims (9)

1. 異なる色を発光する複数の副画素がマトリクス状に配列された表示領域と、端子や駆動回路が形成される周辺領域を有する表示パネルと、
   前記表示パネル上に配置されるタッチセンシング用の金属配線を有する表示装置において、
   前記表示パネルは、平面視で外形に曲線部を有する非矩形形状を有し、
   前記金属配線は、少なくとも２方向に延伸した配線が複数の箇所で交差するように網目状に形成され、
   前記副画素は、前記曲線部に隣接する前記表示領域の輪郭部において、階段状に配置され、前記階段状に配置された前記副画素上では、前記金属配線は、非形成領域を有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、
   前記副画素の発光する面積は、前記表示領域内において、複数のサイズを有し、
   前記階段状に配置された前記副画素の発光する面積は、前記表示領域内の他の場所に配置された前記副画素の発光する面積よりも小さいことを特徴とする表示装置。
3. 請求項２に記載された表示装置において、
   前記金属配線は、前記曲線部に隣接していない前記副画素上では重複して配置されることを特徴とする表示装置。
4. 請求項２に記載された表示装置において、
   前記金属配線は、前記曲線部に位置する前記表示領域の輪郭部において、前記曲線部の形状に沿った輪郭配線を有し、前記網目状の金属配線の何れかの配線は前記輪郭配線に接続されることを特徴とする表示装置。
5. 請求項２に記載された表示装置において、
   前記表示パネルは、第１の基板と、第２の基板と、前記第１及び第２の基板間に挟持された液晶層を有し、
   前記第１の基板は、複数の前記副画素毎に形成された画素電極と、前記複数の副画素に跨って形成された共通電極を有し、
   前記第２の基板は、複数の前記副画素毎に形成されたカラーフィルタと、複数の前記副画素を区画する遮光層を有し、
   前記副画素の発光する面積は、前記遮光層の開口の大きさで定義されることを特徴とする表示装置。
6. 請求項５に記載された表示装置において、
   前記第１の基板は、
   第１の方向に延伸し、第１の方向と直交する第２の方向に複数並べられた走査信号線と、
   前記第２の方向に延伸し、前記第１の方向に複数並べられた映像信号線を有し、
   前記遮光層の開口は、前記走査信号線に沿った辺と、前記映像信号線に沿った辺を有し、
   前記遮光層の開口の前記前記映像信号線に沿った辺は、前記表示領域内において、複数のサイズを有し、
   前記階段状に配置された前記副画素の前記開口の前記前記映像信号線に沿った辺は、前記表示領域内の他の場所に配置された前記開口の前記前記映像信号線に沿った辺よりも小さいことを特徴とする表示装置。
7. 請求項５に記載された表示装置において、
   前記金属配線は、前記遮光層が形成された前記第２の基板の面とは反対側の面に形成されることを特徴とする表示装置。
8. 請求項５に記載された表示装置において、
   前記金属配線は、タッチセンシングの受信電極であり、前記共通電極は、タッチセンシングの送信電極として機能することを特徴とする表示装置。
9. 請求項１に記載された表示装置において、
   前記表示パネルは、有機ＥＬ表示装置であることを特徴とする表示装置。

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