JP2019191212A - タッチ検出機能付き表示装置及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本実施形態は、画面へのタッチを検知するタッチセンサ機能と、画面に画像を表示する表示機能とを有する、タッチ検出機能付き表示装置について説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係るタッチ検出機能付き表示装置100の構成を示す。タッチ検出機能付き表示装置100は、透明樹脂基板124の第1面に、表示部102、駆動回路部104、端子部106、タッチセンサ108を有する。表示部102は複数の画素110を含む。複数の画素110は、第1方向(例えば、図1に示すX方向)と、第1方向と交差する第2方向(例えば、図1に示すY方向)に配列される。複数の画素110の配列は任意であり、例えば、ストライプ配列、デルタ配列、ベイヤー配列、ペンタイル配列、ダイヤモンドペンタイル配列等の各種配列が適用される。
図3は、画素110aの等価回路の一例を示す。画素110aは、有機EL素子134、選択トランジスタ136、駆動トランジスタ138、容量素子140を含む。選択トランジスタ136及び駆動トランジスタ138は、半導体層(又は「活性層」とも呼ばれる。)が、2つのゲート電極で挟まれたデュアルゲート構造を有する。駆動トランジスタ138は、第1ゲート電極154及び第2ゲート電極166を有し、選択トランジスタ136は、第1ゲート電極156及び第2ゲート電極168を有する。
図4は、図3に示す等価回路に対応する画素110aの平面構造の一例を示す。図5(A)は、図4に示すA1−A2線に対応する画素110aの断面構造を示す。図5(B)は、図4に示すB1−B2線に対応する画素110aの断面構造を示す。図5(A)は選択トランジスタ136及び容量素子140の断面構造を示し、図5(B)は、駆動トランジスタ138及び有機EL素子134の断面構造を示す。以下の説明では、図4、図5(A)及び図5(B)を適宜参照して説明する。なお、図4で示す画素110aの平面図において、第1センサ電極114、第2センサ電極116、及び有機EL素子134の構造は省略されている。
透明樹脂基板124は、複数の透明樹脂層が積層された構造を有する。第1センサ電極114と第2センサ電極116とは、複数の透明樹脂層150に挟まれて設けられる。例えば、図5(A)及び図5(B)に示すように、第1透明樹脂層150aと第2透明樹脂層150bとの間に、第1センサ電極114が設けられる。また、第2透明樹脂層150bと第3透明樹脂層150cとの間に第2センサ電極116が設けられる。このように、透明樹脂基板124を、複数の透明樹脂層150で形成することで、第1センサ電極114及び第2センサ電極116を基板内に埋め込むことができる。
図5(A)及び図5(B)に示すように、透明樹脂基板124の上には、駆動トランジスタ138、選択トランジスタ136、容量素子140、及び有機EL素子134が設けられる。本実施形態において、駆動トランジスタ138、選択トランジスタ136は、デュアルゲート構造を有し、有機EL素子134は、陰極側から有機エレクトロルミネセンス層が積層された、所謂逆積み構造を有する。
駆動トランジスタ138は、第1ゲート電極154、第1絶縁層158、第1酸化物半導体層162a、第2絶縁層164、第2ゲート電極166が積層された構造を有する。第1ゲート電極154は第1絶縁層158を介して第1酸化物半導体層162aと重なるように配置され、第2ゲート電極166は第2絶縁層164を介して第1酸化物半導体層162aと重なるように配置される。第1ゲート電極154、第2ゲート電極166、及び第1酸化物半導体層162aは、相互に重畳する領域を有する。駆動トランジスタ138は、第1酸化物半導体層162aが、第1ゲート電極154及び第2ゲート電極166と重なる領域にチャネルが形成される。第1ゲート電極154は、第1開口部152aの内側に配置され、第4透明樹脂層150dで埋め込まれている。第2ゲート電極166は、第2絶縁層164の上層(透明樹脂基板124と反対側の面)に配置される。
選択トランジスタ136は、第1ゲート電極156、第1絶縁層158、第2酸化物半導体層162b、第2絶縁層164、第2ゲート電極168が積層された構造を有する。選択トランジスタ136は、第2酸化物半導体層162bが、第1ゲート電極156及び第2ゲート電極168と重畳する領域にチャネルが形成される。第1ゲート電極156は、シールド電極126の第2開口部152bの内側に配置される。第1ゲート電極156は、第2開口部152bの内側において、シールド電極126と同じ透明導電膜で形成される第1ゲート電極層156aと金属膜で形成される第1ゲート電極層156bとが積層された構造を有していてもよい。第1絶縁層158と第2酸化物半導体層162bとの間に、第3透明導電層160c及び第4透明導電層160dが設けられる。第3透明導電層160c及び第4透明導電層160dは、第2酸化物半導体層162bと接して設けられることで、ソース領域、ドレイン領域として機能する。第3透明導電層160cと第4透明導電層160dとは、平面視において第1ゲート電極156及び第2ゲート電極168を両側から挟むように設けられる。
図5(B)に示すように、容量素子140は、第1容量電極170a、第1絶縁層158、第2容量電極170bが積層された構造を有する。第1容量電極170aは、第4透明導電層160d及び第2酸化物半導体層162bが、ドレイン電極169の外側に延長された領域に形成される。第1容量電極170aは、第4透明導電層160d及び第2酸化物半導体層162bが積層された構造を有する。第1容量電極170aは、選択トランジスタ136のドレインと電気的に接続される。第2容量電極170bは、第2ゲート電極168と同じ層に形成され、第1絶縁層158及び第4透明樹脂層150dに設けられたコンタクトホール153bを介して第1コモン配線146aと電気的に接続される。
図5(A)に示すように、有機EL素子134は、透明樹脂基板124の側から、陰極に相当する第1電極180、電子輸送層182、電子注入層184、発光層186、正孔輸送層188、正孔注入層190、陽極に相当する第2電極192が積層された構造を有する。
陰極に相当する第1電極180は透明導電膜で形成される。具体的には、第1透明導電層160aが有機EL素子134の領域まで延長され、第1電極180が形成される。第1透明導電層160aと第1電極180とが連続する透明導電膜で形成されることによって、駆動トランジスタ138と有機EL素子134との電気的な接続が形成される。有機EL素子134と駆動トランジスタ138とはコンタクトホールを介さずに直接的に接続される。このような構造によって、画素110aの構造が簡略化される。
電子輸送層182は、金属酸化物材料を用いて形成される。金属酸化物材料としては、酸化物半導体層162と同様の、四元系酸化物材料、三元系酸化物材料、二元系酸化物材料、および一元系酸化物材料を適用することができる。これらの金属酸化物材料は、アモルファスの形態であっても良く、結晶質の形態であっても良く、あるいはアモルファスと結晶質相の混合相の形態であっても良い。
有機EL素子において、電子注入層は、陰極から電子輸送層へ電子を注入するためのエネルギー障壁を小さくするために用いられる。電子注入層184は、酸化物半導体で形成される電子輸送層182から発光層186へ電子が注入されやすくするために設けられていることが好ましい。このため、有機EL素子134において、電子注入層184は、電子輸送層182と発光層186との間に設けられる。
発光層186としては種々の材料が適用可能である。例えば、蛍光を発光する蛍光性化合物、燐光を発光する燐光性化合物が、発光層186を形成する材料として用いられる。例えば、赤色に対応する発光層及び緑色に対応する発光層が燐光性化合物で形成され、青色に対応する発光層が蛍光性化合物で形成されてもよい。発光層186を白色発光層とするには、青色発光層と黄色発光層が積層された構造を有していてもよい。発光層186は、蒸着法、転写法、スピンコート法、スプレーコート法、グラビア印刷法等により作製することができる。発光層186の膜厚は適宜選択されればよいが、例えば、10nm〜100nmの範囲で設けられる。
正孔輸送層188は、正孔輸送性を有する材料を用いて形成される。正孔輸送層188は、例えば、アリールアミン系化合物、カルバゾール基を含むアミン化合物、およびフルオレン誘導体を含むアミン化合物等であっても良い。正孔輸送層188は、真空蒸着法、塗布法等によって作製される。正孔輸送層188は、このような成膜方法により、10nm〜500nmの膜厚で作製される。なお、正孔輸送層188は省略されてもよい。
正孔注入層190は、有機層に対して正孔注入性の高い物質を含む。正孔注入性の高い物質としては、モリブデン酸化物やバナジウム酸化物、ルテニウム酸化物、タングステン酸化物、マンガン酸化物等の金属酸化物を用いることができる。また、フタロシアニン(H2Pc)、銅(II)フタロシアニン(略称:CuPc)、ヘキサアザトリフェニレンヘキサカルボンニトリル(HAT−(CN)6)等の材料を用いることもできる。このような正孔注入層190は、真空蒸着法、塗布法等の成膜方法によって作製される。正孔注入層190は、このような成膜方法により、1nm〜100nmの膜厚で作製される。
陽極に相当する第2電極192としては、仕事関数の大きい(具体的には4.0eV以上)金属、合金、導電性化合物で作製される。第2電極192は、例えば、酸化インジウムスズ(ITO)、酸化インジウム亜鉛(IZO)、酸化タングステン及び酸化亜鉛を含有した酸化インジウム(IWZO)等が用いられる。これらの導電性金属酸化物材料が用いられる陽極に相当する第2電極192は、真空蒸着法、スパッタリング法により作製される。有機EL素子134はボトムエミッション型であるため、陽極に相当する第2電極192は光反射性を有しているか、光反射面を有していることが好ましい。酸化インジウムスズ(ITO)、酸化インジウム亜鉛(IZO)等の導電性金属酸化物の被膜は透光性を有するので、正孔注入層190と反対側の面に、アルミニウム(Al)、銀(Ag)等の金属膜が積層されていてもよい。なお、図4、図5(A)及び図5(B)では省略されているが、第2電極192の上層には、酸素(O2)や水分(H2O)の透過を遮断するパッシベーション層が設けられていてもよい。
図6を参照して説明したように、第1センサ電極114及び第2センサ電極116はマトリクスを形成するように交差して配置される。図7は、表示部102に重ねて配置されるタッチセンサ108と駆動回路112の構成を示す。
本発明の一実施形態に係るタッチ検出機能付き表示装置の製造方法の一例を、図面を参照して説明する。以下においては、図5に示す画素110aに対応する構造を参照して、本実施形態に係る製造方法を説明する。
本実施形態は、画面のタッチを検知するタッチセンサ機能と画面に画像を表示する表示機能とを有するタッチ検出機能付き表示装置において、第1実施形態と異なる画素の構造について例示する。以下の説明においては、第1実施形態と相違する部分について説明する。
本実施形態は、画面のタッチを検知するタッチセンサ機能と画面に画像を表示する表示機能とを有するタッチ検出機能付き表示装置において、第1実施形態と異なる画素の構造について例示する。以下の説明においては、第1実施形態と相違する部分について説明する。
本実施形態は、画面のタッチを検知するタッチセンサ機能と画面に画像を表示する表示機能とを有するタッチ検出機能付き表示装置において、第1実施形態と異なる画素の構造について例示する。以下の説明においては、第1実施形態と相違する部分について説明する。
本実施形態は、駆動トランジスタ及び選択トランジスタの構造が、第1実施形態に係るタッチ検出機能付き表示装置と異なる態様を例示する。具体的には、駆動トランジスタ及び選択トランジスタが多結晶シリコン膜を用いて作製された例を示す。以下の説明においては、第1実施形態と同じ部分については説明を省略し、相違する部分を中心に説明をする。
本実施形態は、画面のタッチを検知するタッチセンサ機能と、画面に画像を表示する表示機能とを有する、タッチ検出機能付き表示装置において、第5実施形態と異なる画素の構造について例示する。以下の説明においては、第5実施形態と相違する部分について説明する。
本実施形態は、画面のタッチを検知するタッチセンサ機能と画面に画像を表示する表示機能とを有するタッチ検出機能付き表示装置において、第5実施形態と異なる画素の構造について例示する。以下の説明においては、第5実施形態と相違する部分について説明する。
本実施形態は、画面のタッチを検知するタッチセンサ機能と画面に画像を表示する表示機能とを有するタッチ検出機能付き表示装置において、第5実施形態と異なる画素の構造について例示する。以下の説明においては、第5実施形態と相違する部分について説明する。
本実施形態は、透明樹脂基板に埋め込まれたセンサ電極が、ダイヤモンド型電極の形状を有しているタッチ検出機能付き表示装置の一例を示す。以下の説明においては、第1実施形態及び第2実施形態と同じ部分については説明を省略し、相違する部分を中心に説明をする。
本実施形態は、透明樹脂基板に埋め込まれたセンサ電極が、ダイヤモンド型電極の形状を有しているタッチ検出機能付き表示装置の一例を示す。以下の説明においては、第5実施形態及び第6実施形態と同じ部分については説明を省略し、相違する部分を中心に説明をする。
本実施形態は、タッチセンサ108を構成する、第1センサ電極114及び第2センサ電極116の一態様を示す。
本実施形態は、タッチセンサ108を構成する、第1センサ電極114及び第2センサ電極116の一態様を示す。
本実施形態は、タッチセンサ108を構成する第1センサ電極114及び第2センサ電極116の一態様であって、ダイヤモンドペンタイルの画素配列に対応する構成を示す。
本実施形態は、第1センサ電極114、第2センサ電極116と引き出し配線との接続構造の一態様を示す。
Claims (36)
- 透明樹脂基板と、
前記透明樹脂基板に埋め込まれたタッチセンサと、
第1トランジスタと、前記第1トランジスタと電気的に接続される有機エレクトロルミネセンス素子とを含む画素と、
前記画素が配列された表示部と、
前記タッチセンサと前記表示部との間に配置されたシールド電極と、を有し、
前記画素は、前記透明樹脂基板側に光を出射する、ことを特徴とするタッチ検出機能付き表示装置。 - 前記タッチセンサは、第1方向に伸びる第1センサ電極と、前記第1方向と交差する第2方向に伸びる第2センサ電極と、を有する、請求項1に記載のタッチ検出機能付き表示装置。
- 前記透明樹脂基板は、第1透明樹脂層と、第2透明樹脂層と、第3透明樹脂層と、第4透明樹脂層と、を含み、
前記第1センサ電極は、前記第1透明樹脂層と、前記第2透明樹脂層との間に配置され、
前記第2センサ電極は、前記第2透明樹脂層と、前記第3透明樹脂層との間に配置され、
前記シールド電極は、前記第3透明樹脂層と、前記第4透明樹脂層との間に配置されている、請求項2に記載のタッチ検出機能付き表示装置。 - 前記第1透明樹脂層、前記第2透明樹脂層、前記第3透明樹脂層、及び前記第4透明樹脂層は、パラ系ポリアミド樹脂又はポリイミド樹脂である、請求項3に記載のタッチ検出機能付き表示装置。
- 前記第2透明樹脂層に代えて、無機絶縁層が設けられている、請求項4に記載のタッチ検出機能付き表示装置。
- 前記第1センサ電極及び前記第2センサ電極は、透光性を有する、請求項2に記載のタッチ検出機能付き表示装置。
- 前記シールド電極は、透光性を有する、請求項1に記載のタッチ検出機能付き表示装置。
- 前記第1トランジスタは、第1ゲート電極と、第1ゲート電極上の第1絶縁層と、前記第1絶縁層上の半導体層と、前記半導体層上の第2絶縁層と、前記第2絶縁層上の第2ゲート電極と、を含む、請求項1に記載のタッチ検出機能付き表示装置。
- 前記シールド電極は、前記第1トランジスタと重なる領域に開口部を有し、
前記第1ゲート電極は、前記開口部の内側に配置されている、請求項8に記載のタッチ検出機能付き表示装置。 - 前記第1ゲート電極は、前記シールド電極と接して設けられている、請求項8に記載のタッチ検出機能付き表示装置。
- 前記第1ゲート電極と前記第2ゲート電極とが電気的に接続されている、請求項8に記載のタッチ検出機能付き表示装置。
- 前記第1トランジスタは、第1ゲート電極と、第1ゲート電極上の第1絶縁層と、前記第1絶縁層上の半導体層と、前記半導体層上の第2絶縁層と、前記第2絶縁層上の第2ゲート電極と、をそれぞれ含み、
前記第1ゲート電極は前記シールド電極と電気的に接続されている、請求項1に記載のタッチ検出機能付き表示装置。 - 前記第1トランジスタと、前記第1トランジスタのゲート電極と電気的に接続される第2トランジスタと、を少なくとも含み、
前記第1トランジスタと前記第2トランジスタとは、第1ゲート電極と、第1ゲート電極上の第1絶縁層と、前記第1絶縁層上の半導体層と、前記半導体層上の第2絶縁層と、前記第2絶縁層上の第2ゲート電極と、をそれぞれ含み、
前記第1トランジスタの第1ゲート電極は前記シールド電極と電気的に接続され、
前記第2トランジスタの第1ゲート電極と第2ゲート電極とは電気的に接続されている、請求項1に記載のタッチ検出機能付き表示装置。 - 前記第1トランジスタと、前記第1トランジスタのゲート電極と電気的に接続される第2トランジスタと、を少なくとも含み、
前記第1トランジスタと前記第2トランジスタとは、第1ゲート電極と、第1ゲート電極上の第1絶縁層と、前記第1絶縁層上の半導体層と、前記半導体層上の第2絶縁層と、前記第2絶縁層上の第2ゲート電極と、をそれぞれ含み、
前記第1トランジスタ及び前記第2トランジスタの第1ゲート電極は前記シールド電極と電気的に接続されている、請求項1に記載のタッチ検出機能付き表示装置。 - 前記第2センサ電極は、前記第1トランジスタと重なる領域に開口部を有する、請求項1に記載のタッチ検出機能付き表示装置。
- 前記有機エレクトロルミネセンス素子は、透光性を有する第1電極と、前記第1電極に対向して配置される第2電極と、前記第1電極と前記第2電極との間の発光層と、前記発光層と前記第1電極との間の電子輸送層と、を含み、
前記第1電極が前記透明樹脂基板側に配置されている、請求項1に記載のタッチ検出機能付き表示装置。 - 電子注入層がC12A7(12CaO・7Al2O3)エレクトライドである、請求項16に記載のタッチ検出機能付き表示装置。
- 前記第1透明樹脂層は透明ポリイミド樹脂であり、前記第4透明樹脂層は透明パラ系ポリアミド樹脂である、請求項3に記載のタッチ検出機能付き表示装置。
- 第1方向に伸びる第1センサ電極及び前記第1方向と交差する第2方向に伸びる第2センサ電極で構成されるタッチセンサを含む透明樹脂基板を形成し、
前記タッチセンサを覆うシールド電極を形成し、
前記透明樹脂基板上に、トランジスタと、前記トランジスタと電気的に接続される有機エレクトロルミネセンス素子とを含む画素が配列された表示部を形成する、タッチ検出機能付き表示装置の製造方法。 - 前記透明樹脂基板の形成は、
支持基板上に第1透明樹脂層を形成し、
前記第1透明樹脂層上に第1方向に伸びる第1センサ電極を形成し、
前記第1透明樹脂層及び前記第1センサ電極上に第2透明樹脂層を形成し、
前記第2透明樹脂層上に前記第1方向と交差する第2方向に伸びる第2センサ電極を形成し、
前記第2透明樹脂層及び前記第2センサ電極上に第3透明樹脂層を形成し、
前記第3透明樹脂層上に前記シールド電極を形成し、
前記シールド電極上に第4透明樹脂層を形成すること、を含む、請求項19に記載のタッチ検出機能付き表示装置の製造方法。 - 前記第1透明樹脂層、前記第2透明樹脂層、前記第3透明樹脂層、及び前記第4透明樹脂層を、透明パラ系ポリアミド樹脂又は透明ポリイミド樹脂で形成する、請求項20に記載のタッチ検出機能付き表示装置の製造方法。
- 前記第1透明樹脂層を透明ポリイミド樹脂で形成し、前記第4透明樹脂層を透明パラ系樹脂で形成し、前記第2透明樹脂層及び前記第3透明樹脂層を透明パラ系ポリアミド樹脂又は透明ポリイミド樹脂で形成する、請求項20に記載のタッチ検出機能付き表示装置の製造方法。
- 前記第1透明樹脂層、及び前記第3透明樹脂層を、パラ系ポリアミド樹脂又はポリイミド樹脂で形成し、前記第2透明樹脂層を窒化シリコン膜又は酸化アルミニウム膜で形成する、請求項20に記載のタッチ検出機能付き表示装置の製造方法。
- 前記第1センサ電極及び前記第2センサ電極を透明導電膜で形成する、請求項19に記載のタッチ検出機能付き表示装置の製造方法。
- 前記第1センサ電極及び前記第2センサ電極を透明導電膜で形成し、前記画素と重なる位置に開口部を有するストラプ状又はメッシュ状のパターンで形成する、請求項19に記載のタッチ検出機能付き表示装置の製造方法。
- 前記シールド電極を透明導電膜で形成する、請求項19に記載のタッチ検出機能付き表示装置の製造方法。
- 前記トランジスタを、第1ゲート電極と、第1ゲート電極上の第1絶縁層と、前記第1絶縁層上の半導体層と、前記半導体層上の第2絶縁層と、前記第2絶縁層上の第2ゲート電極と、で形成する、請求項19に記載のタッチ検出機能付き表示装置の製造方法。
- 前記シールド電極に、前記トランジスタと重なる開口部を形成し、
前記第1ゲート電極は、前記開口部の内側に形成する、請求項27に記載のタッチ検出機能付き表示装置の製造方法。 - 前記第1ゲート電極を、前記シールド電極に接して形成する、請求項27に記載のタッチ検出機能付き表示装置の製造方法。
- 前記シールド電極の前記開口部と、前記第1ゲート電極とを、1枚のフォトマスクを用いてパターニングする、請求項28に記載のタッチ検出機能付き表示装置の製造方法。
- 前記フォトマスクとして多階調マスクを使用する、請求項30に記載のタッチ検出機能付き表示装置の製造方法。
- 前記第2センサ電極に、前記トランジスタと重なる領域に開口を形成する、請求項20に記載のタッチ検出機能付き表示装置の製造方法。
- 映像信号線及び走査信号線が配設された表示部と、
第1センサ電極(レシーバ電極)及び第2センサ電極(トランスミッタ電極)が配設されたタッチセンサと、
前記表示部及び前記タッチセンサの外側に配置された駆動回路と、を有し、
前記駆動回路は、
前記映像信号線に映像信号を出力する映像信号駆動回路と、
前記走査信号線に前記映像信号に同期するタイミング信号を出力する走査信号線駆動回路と、
前記第1センサ電極(レシーバ電極)から出力される検知信号を受信しセンシング信号を出力するセンシング回路と、
前記第2センサ電極(トランスミッタ電極)に駆動信号を出力するスキャン回路と、
を含み、
前記駆動回路は、前記映像信号駆動回路、前記走査信号駆動回路、前記センシング回路、及び前記スキャン回路が集積化されている、ことを特徴とするタッチ検出機能付き表示装置。 - 前記駆動回路が単一の半導体チップに集積化されている、請求項33に記載のタッチ検出機能付き表示装置。
- 前記駆動回路は、前記映像信号駆動回路、前記走査信号駆動回路、前記センシング回路、及び前記スキャン回路がブロック化され集積されている、請求項33に記載のタッチ検出機能付き表示装置。
- 前記表示部は、複数の画素が配列され、
前記複数の画素のそれぞれは、有機EL素子を含む、請求項33に記載のタッチ検出機能付き表示装置。
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