JP2022076254A - 表示装置および時計 - Google Patents
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Abstract
【課題】画像を表示する際の表示品位とタッチによる優れた操作性との両立を実現することが可能な表示装置および時計を提供すること。【解決手段】一実施形態に係る表示装置は、第1基板と、第1基板と対向して配置される第2基板と、第1基板と第2基板との間で挟持される液晶層と、画像を表示する表示領域を囲む周辺領域に配置される複数の検出電極と、第1基板上に配置され、かつ、周辺領域に配置される電極であって、所定の固定電位を有する第1シールド電極と、第2基板上に配置され、かつ、周辺領域に配置される電極であって、所定の固定電位を有する第2シールド電極と、を備え、第1シールド電極および第2シールド電極は共に、平面視において、各検出電極よりも表示領域側に配置される。【選択図】 図1
Description
本発明の実施形態は、表示装置および時計に関する。
近年、タッチ検出機能付きのウェアラブルデバイス(例えば腕時計型のウェアラブルデバイス、眼鏡型のウェアラブルデバイス等)が徐々に普及してきている。このようなウェアラブルデバイスでは、画像を表示する際の表示品位と、タッチによる優れた操作性との両立が求められており、種々様々な開発が進められている。
本開示は、画像を表示する際の表示品位とタッチによる優れた操作性との両立を実現することが可能な表示装置および時計を提供することを目的の1つとする。
本実施形態によれば、
第1基板と、前記第1基板と対向して配置される第2基板と、前記第1基板と前記第2基板との間で挟持される液晶層と、画像を表示する表示領域を囲む周辺領域に配置される複数の検出電極と、前記第1基板上に配置され、かつ、前記周辺領域に配置される電極であって、所定の固定電位を有する第1シールド電極と、前記第2基板上に配置され、かつ、前記周辺領域に配置される電極であって、前記所定の固定電位を有する第2シールド電極と、を具備し、前記第1シールド電極および前記第2シールド電極は共に、平面視において、前記各検出電極よりも前記表示領域側に配置される、表示装置が提供される。
本実施形態によれば、上記した表示装置を備える時計が提供される。
第1基板と、前記第1基板と対向して配置される第2基板と、前記第1基板と前記第2基板との間で挟持される液晶層と、画像を表示する表示領域を囲む周辺領域に配置される複数の検出電極と、前記第1基板上に配置され、かつ、前記周辺領域に配置される電極であって、所定の固定電位を有する第1シールド電極と、前記第2基板上に配置され、かつ、前記周辺領域に配置される電極であって、前記所定の固定電位を有する第2シールド電極と、を具備し、前記第1シールド電極および前記第2シールド電極は共に、平面視において、前記各検出電極よりも前記表示領域側に配置される、表示装置が提供される。
本実施形態によれば、上記した表示装置を備える時計が提供される。
本実施形態によれば、
表示装置であって、第1基板と、前記第1基板と対向して配置される第2基板と、前記第1基板と前記第2基板との間で挟持される液晶層と、前記第2基板側に配置され、かつ、画像を表示する表示領域を囲む周辺領域に配置される複数の検出電極と、前記第1基板上に配置され、かつ、前記周辺領域に配置される電極であって、所定の固定電位を有する第1シールド電極と、を具備し、前記表示装置は、平面視において、前記各検出電極と前記表示領域との間に、50μm~200μm幅のスペースを有し、前記第1シールド電極は、平面視において、前記各検出電極よりも前記表示領域側に配置される、表示装置が提供される。
表示装置であって、第1基板と、前記第1基板と対向して配置される第2基板と、前記第1基板と前記第2基板との間で挟持される液晶層と、前記第2基板側に配置され、かつ、画像を表示する表示領域を囲む周辺領域に配置される複数の検出電極と、前記第1基板上に配置され、かつ、前記周辺領域に配置される電極であって、所定の固定電位を有する第1シールド電極と、を具備し、前記表示装置は、平面視において、前記各検出電極と前記表示領域との間に、50μm~200μm幅のスペースを有し、前記第1シールド電極は、平面視において、前記各検出電極よりも前記表示領域側に配置される、表示装置が提供される。
本実施形態によれば、
表示装置であって、第1基板と、前記第1基板と対向して配置される第2基板と、前記第1基板と前記第2基板との間で挟持される液晶層と、画像を表示する表示領域を囲む周辺領域に配置される複数の検出電極と、前記第1基板上に配置され、かつ、前記周辺領域に配置される複数の回路配線と、を具備し、前記表示装置は、前記複数の回路配線のうち最外周に位置する回路配線と、前記第1基板および前記第2基板を接着するためのシール材の最外端との間に、50μm~200μm幅のスペースまたは所定の固定電位を有する第3シールド電極を備える、表示装置が提供される。
表示装置であって、第1基板と、前記第1基板と対向して配置される第2基板と、前記第1基板と前記第2基板との間で挟持される液晶層と、画像を表示する表示領域を囲む周辺領域に配置される複数の検出電極と、前記第1基板上に配置され、かつ、前記周辺領域に配置される複数の回路配線と、を具備し、前記表示装置は、前記複数の回路配線のうち最外周に位置する回路配線と、前記第1基板および前記第2基板を接着するためのシール材の最外端との間に、50μm~200μm幅のスペースまたは所定の固定電位を有する第3シールド電極を備える、表示装置が提供される。
いくつかの実施形態につき、図面を参照しながら説明する。
なお、開示はあくまで一例に過ぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は、説明をより明確にするため、実施の態様に比べ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一または類似した機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する詳細な説明を省略することがある。
なお、開示はあくまで一例に過ぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は、説明をより明確にするため、実施の態様に比べ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一または類似した機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する詳細な説明を省略することがある。
各実施形態においては、表示装置の一例として、タッチ検出機能付きの表示装置について説明する。タッチ検出方式には、光学式、抵抗式、静電容量方式、電磁誘導方式、等の種々の方式がある。上記した各種検出方式のうちの静電容量方式は、物体(例えば指等)の近接または接触に起因して静電容量が変化することを利用する検出方式であり、比較的単純な構造で実現可能である、消費電力が少ない、等の利点を有している。各実施形態では、主に、静電容量方式を利用したタッチ検出機能付きの表示装置について説明する。
なお、静電容量方式は、互いに離間した状態で配置された一対の送信電極(駆動電極)と受信電極(検出電極)との間に電界を発生させ、物体の近接または接触に伴う当該電界の変化を検出する相互容量方式と、単一の電極を用いて、物体の近接または接触に伴う静電容量の変化を検出する自己容量方式とを含む。各実施形態では、主に、自己容量方式を利用したタッチ検出機能付きの表示装置について説明する。
(第1実施形態)
図1は、第1実施形態の表示装置DSP1の一構成例を示す平面図である。一例では、第1方向X、第2方向Y、および第3方向Zは、互いに直交しているが、90度以外の角度で交差していても良い。第1方向Xおよび第2方向Yは、表示装置DSP1を構成する基板の主面と平行な方向に相当し、第3方向Zは、表示装置DSP1の厚さ方向に相当する。本明細書においては、第3方向Zを示す矢印の先端に向かう方向を上方向、当該矢印の先端から反対に向かう方向を下方向と称することもある。また、本明細書では、第3方向Zを示す矢印の先端側に表示装置DSP1を観察する観察位置があるものとし、この観察位置から、第1方向Xおよび第2方向Yで規定されるX-Y平面に向かって見ることを平面視と言う。
図1は、第1実施形態の表示装置DSP1の一構成例を示す平面図である。一例では、第1方向X、第2方向Y、および第3方向Zは、互いに直交しているが、90度以外の角度で交差していても良い。第1方向Xおよび第2方向Yは、表示装置DSP1を構成する基板の主面と平行な方向に相当し、第3方向Zは、表示装置DSP1の厚さ方向に相当する。本明細書においては、第3方向Zを示す矢印の先端に向かう方向を上方向、当該矢印の先端から反対に向かう方向を下方向と称することもある。また、本明細書では、第3方向Zを示す矢印の先端側に表示装置DSP1を観察する観察位置があるものとし、この観察位置から、第1方向Xおよび第2方向Yで規定されるX-Y平面に向かって見ることを平面視と言う。
図1に示すように、表示装置DSP1は、表示パネルPNLと、フレキシブル配線基板FPC1と、回路基板PCBと、を備えている。表示パネルPNLと、回路基板PCBとは、フレキシブル配線基板FPC1を介して電気的に接続されている。より詳しくは、表示パネルPNLの端子部Tと、回路基板PCBの接続部CNとは、フレキシブル配線基板FPC1を介して電気的に接続されている。
表示パネルPNLは、画像を表示する表示部DAと、表示部DAを囲む額縁状の非表示部NDAと、を備えている。表示部DAは表示領域と称される場合もある。また、非表示部NDAは周辺部または周辺領域と称される場合もある。表示部DAには画素PXが配置されている。具体的には、表示部DAには、多数の画素PXが第1方向Xおよび第2方向Yに沿ってマトリクス状に配列されている。本実施形態において、画素PXは、赤色(R)、緑色(G)、青色(B)の副画素SPを含む。また、各副画素SPは、複数のセグメント画素SGを有する。各セグメント画素SGは、面積の異なる画素電極を有しており、これら複数のセグメント画素SGの表示/非表示を切り替えることで、副画素SPごとに階調が形成される。
図1に示す複数の同心円のうち、最も内側に位置する円の領域が表示部DAに相当し、最も外側に位置する円から最も内側に位置する円を除いた領域が非表示部NDAに相当する。なお、本実施形態では、表示部DAが円形状であり、かつ、表示部DAを囲む非表示部NDAもまた同系統の形状である場合を例示しているが、これに限定されず、表示部DAは円形状でなくてもよいし、非表示部NDAは表示部DAとは異なる系統の形状であってもよい。例えば、表示部DAおよび非表示部NDAは多角形状であってもよい。さらに、表示部DAが多角形状の場合に、非表示部NDAが表示部DAとは異なる系統の形状である円形状であってもよい。
図1に示すように、非表示部NDAには、複数の検出電極Rx1~Rx8が表示部DAを囲むように配置されている。なお、図1では、8個の検出電極Rx1~Rx8を例示しているが、非表示部NDAに配置される検出電極Rxの個数はこれに限定されず、任意の個数の検出電極Rxが表示部DAを囲むように配置されて構わない。複数の検出電極Rx1~Rx8は、Rx配線RL1~RL8を介して、非表示部NDAに配置される端子部Tと電気的に接続される。なお、図1では、Rx配線RL1~RL8が検出電極Rx1~Rx8の外周に沿って延出する形状を例示しているが、Rx配線RL1~RL8の形状はその他の形状であっても構わない。Rx配線RL1~RL8は、検出電極Rx1~Rx8への駆動信号Txの供給、および、検出電極Rx1~Rx8からの検出信号RxAFE1~RxAFE8の出力、のために使用される配線である。
図1に示すように、非表示部NDAには、第1シールド電極SE1および第2シールド電極SE2が表示部DAを囲むように配置されている。より詳細には、第1シールド電極SE1および第2シールド電極SE2は、平面視において、表示部DAと複数の検出電極Rx1~Rx8との間に位置するように、配置されている。図1では、第1シールド電極SE1が第2シールド電極SE2よりも外側に配置されている場合を例示しているが、これに限定されず、第2シールド電極SE2が第1シールド電極SE1よりも外側に配置されてもよい。また、図1では、1個の第1シールド電極SE1および1個の第2シールド電極SE2を例示しているが、非表示部NDAに配置される第1シールド電極SE1および第2シールド電極SE2の個数はこれに限定されず、複数の第1シールド電極SE1および複数の第2シールド電極SE2が、平面視において、表示部DAと複数の検出電極Rx1~Rx8との間に位置するように分割配置されても構わない。この場合、分割配置された複数の第1シールド電極SE1同士は、図示しない配線を介して電気的に接続される。また、分割配置された複数の第2シールド電極SE2同士も、図示しない配線を介して電気的に接続される。第1シールド電極SE1および第2シールド電極SE2には、GND電圧(検出電極Rxと同電位)または所定の直流電圧(固定電圧)が印加される。
図1において拡大して示すように、セグメント画素SGは、スイッチング素子SW、画素回路PC、画素電極PE、共通電極CE、液晶層LC等を備えている。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および信号線Sと電気的に接続されている。走査線Gは、第1方向Xに並んだセグメント画素SGの各々におけるスイッチング素子SWと電気的に接続されている。信号線Sは、第2方向Yに並んだセグメント画素SGの各々におけるスイッチング素子SWと電気的に接続されている。画素電極PEは、画素回路PCを介して、スイッチング素子SWと電気的に接続されている。画素電極PEの各々は、共通電極CEと対向し、画素電極PEと共通電極CEとの間に生じる電界によって液晶層LCを駆動している。なお、本実施形態では、画素電極PEが画素回路PCを介してスイッチング素子SWと電気的に接続される構成を例示したが、これに限定されず、画素電極PEは画素回路PCを介さずにスイッチング素子SWと電気的に接続されるとしてもよい。
図1に示すように、回路基板PCBには、タッチコントローラTCと、ディスプレイコントローラDCと、CPU1と、等が配置される。タッチコントローラTCは、表示パネルPNLに配置される複数の検出電極Rx1~Rx8に対して駆動信号Txを出力し、かつ、検出電極Rx1~Rx8からの検出信号(RxAFE信号)の入力を受け付ける(つまり、外部近接物体の近接または接触を検出する)。タッチコントローラTCは検出部と称されてもよい。ディスプレイコントローラDCは、表示パネルPNLの表示部DAに表示される画像を示す映像信号を出力する。CPU1は、タッチコントローラTCとディスプレイコントローラDCの動作タイミングを規定する同期信号の出力や、タッチコントローラTCにより検出されたタッチに応じた動作の実行、等を行う。
なお、図1では、タッチコントローラTCと、ディスプレイコントローラDCと、CPU1とが1つの半導体チップにより実現されている場合を例示しているが、これらの実装形態はこれに限定されず、例えば図2に示すように、タッチコントローラTCのみを別体として分けた上で各部を回路基板PCB上に実装するとしてもよいし、図3に示すように、回路基板PCB上にタッチコントローラTCとCPU1とを分けて実装し、表示パネルPNL上にディスプレイコントローラDCをCOG(Chip On Glass)により実装するとしてもよいし、図4に示すように、回路基板PCB上にCPU1のみを実装し、表示パネルPNL上にタッチコントローラTCとディスプレイコントローラDCとをCOGにより実装するとしてもよい。
図5は、本実施形態に係る表示装置DSP1の一構成例を示す断面図である。以下では、表示部DA側の構成と、非表示部NDA側の構成とのそれぞれについて説明する。
表示装置DSP1は、第1基板SUB1と、第2基板SUB2と、シール30と、液晶層LCと、カバー部材CMとを備えている。第1基板SUB1および第2基板SUB2は、X-Y平面と平行な平板状に形成されている。第1基板SUB1および第2基板SUB2は、平面視において重畳し、シール30によって接着されている。液晶層LCは、第1基板SUB1と第2基板SUB2との間に保持され、シール30によって封止されている。シール30には、ここでは図示しない導通材(金属でコーティングされた導電ビーズ)が含まれており、これにより、第1基板SUB1側の構成と、第2基板SUB2側の構成とが電気的に接続される。
表示装置DSP1は、第1基板SUB1と、第2基板SUB2と、シール30と、液晶層LCと、カバー部材CMとを備えている。第1基板SUB1および第2基板SUB2は、X-Y平面と平行な平板状に形成されている。第1基板SUB1および第2基板SUB2は、平面視において重畳し、シール30によって接着されている。液晶層LCは、第1基板SUB1と第2基板SUB2との間に保持され、シール30によって封止されている。シール30には、ここでは図示しない導通材(金属でコーティングされた導電ビーズ)が含まれており、これにより、第1基板SUB1側の構成と、第2基板SUB2側の構成とが電気的に接続される。
なお、図5では図示を省略しているが、第1基板SUB1の下には偏光板が設けられる。同様に図5では図示を省略しているが、第2基板SUB2とカバー部材CMとの間にも偏光板が設けられる。
また、図5では、表示装置DSP1が、バックライトユニットが配置されない反射型の表示装置である場合を例示しているが、これに限定されず、表示装置DSP1は、有機ELを画素として採用した表示装置や、バックライトユニットが配置された透過型の表示装置であってもよい。あるいは、表示装置DSP1は、反射型と透過型を組み合わせた表示装置であってもよい。バックライトユニットとしては、種々の形態のバックライトユニットが利用可能であり、例えば、光源として発光ダイオード(LED)を利用したものや、冷陰極管(CCFL)を利用したもの、などが利用可能である。
表示部DA側において、第1基板SUB1は、図5に示すように、透明基板10と、スイッチング素子SWと、画素回路PCと、平坦化膜11と、画素電極PEと、配向膜AL1とを備えている。第1基板SUB1は、上記した構成の他に、図1に示した走査線Gや信号線S等を備えているが、図5ではこれらの図示を省略している。
透明基板10は、主面(下面)10Aと、主面10Aの反対側の主面(上面)10Bと、を備えている。スイッチング素子SWおよび画素回路PCは、主面10B側に配置されている。平坦化膜11は、少なくとも一つ以上の絶縁膜によって構成されており、スイッチング素子SWおよび画素回路PCを覆っている。画素電極PEは、平坦化膜11の上に配置され、平坦化膜11に形成されたコンタクトホールを介して画素回路PCに接続されている。スイッチング素子SW、画素回路PCおよび画素電極PEは、セグメント画素SG毎に配置されている。配向膜AL1は、画素電極PEを覆い、液晶層LCに接している。
なお、図5においては、スイッチング素子SWおよび画素回路PCを簡略化して図示しているが、実際にはスイッチング素子SWおよび画素回路PCは半導体層や各層の電極を含んでいる。また、図5においては図示を省略しているが、スイッチング素子SWと画素回路PCとは電気的に接続されている。さらに、上記したように、図5において図示を省略した走査線Gや信号線Sは、例えば、透明基板10と平坦化膜11との間に配置されている。
表示部DA側において、第2基板SUB2は、図5に示すように、透明基板20と、遮光膜BMと、カラーフィルタCFと、オーバーコート層OCと、共通電極CEと、配向膜AL2と、を備えている。
透明基板20は、主面(下面)20Aと、主面20Aの反対側の主面(上面)20Bと、を備えている。透明基板20の主面20Aは、透明基板10の主面10Bと対向している。遮光膜BMは、各セグメント画素SGを区画している。カラーフィルタCFは透明基板20の主面20A側に配置され、画素電極PEと対向し、その一部が遮光膜BMに重なっている。カラーフィルタCFは、赤色カラーフィルタ、緑色カラーフィルタ、青色カラーフィルタ、などを含む。オーバーコート層OCは、カラーフィルタCFを覆っている。共通電極CEは、複数のセグメント画素SG(複数の画素PX)に亘って配置され、第3方向Zにおいて複数の画素電極PEと対向している。共通電極CEはオーバーコート層OCの上に配置されている。配向膜AL2は、共通電極CEを覆い、液晶層LCに接している。
液晶層LCは、主面10Aと主面20Aとの間に配置されている。
液晶層LCは、主面10Aと主面20Aとの間に配置されている。
透明基板10および20は、例えばガラス基材やプラスチック基板などの絶縁基板である。平坦化膜11は、例えばシリコン酸化物、シリコン窒化物、シリコン酸窒化物またはアクリル樹脂などの透明な絶縁材料によって形成されている。一例では、平坦化膜11は、無機絶縁膜および有機絶縁膜を含んでいる。画素電極PEは、反射電極として形成され、例えば、インジウム亜鉛酸化物(IZO)、銀(Ag)、インジウム亜鉛酸化物(IZO)の三層積層構造になっている。共通電極CEは、例えばインジウム錫酸化物(ITO)やインジウム亜鉛酸化物(IZO)などの透明導電材料によって形成された透明電極である。配向膜AL1およびAL2は、X-Y平面にほぼ平行な配向規制力を有する水平配向膜である。配向規制力は、ラビング処理により付与されてもよいし、光配向処理により付与されてもよい。
非表示部NDA側において、第1基板SUB1は、図5に示すように、透明基板10と、Rx配線RLと、平坦化膜11と、検出電極Rxと、第1シールド電極SE1と、配向膜AL1とを備えている。以下では、表示部DA側において既に説明した構成については、その詳しい説明を省略する。
透明基板10の主面10B側には、Rx配線RLが配置されている。検出電極Rxは、平坦化膜11の上に配置され、平坦化膜11に形成されたコンタクトホールを介してRx配線RLに接続されている。なお、検出電極Rxは、第2基板SUB2側に配置されても構わない。この場合、検出電極Rxは、シール30まで延出し、シール30に含まれる導電ビーズによって、第1基板SUB1側に配置されるRx端子部およびRx配線と電気的に接続される。
第1シールド電極SE1は、平坦化膜11の上に配置されている。第1シールド電極SE1は、検出電極Rxと所定の間隔を介して隣接して配置されている。第1シールド電極SE1は、隣接する検出電極Rxよりも表示部DAの近くに配置されている。第1シールド電極SE1は、表示部DA側の画素電極PEと同層に配置されており、例えば画素電極PEと同じ透明導電材料によって形成されている。第1シールド電極SE1は、図5に描かれた断面とは別の断面において、平坦化膜11に形成されたコンタクトホールを介して図示しないシールド配線に接続されている。第1シールド電極SE1には、上記したシールド配線を介して、GND電圧または所定の直流電圧が印加される。これによれば、第1シールド電極SE1は、検出電極Rxが他の構成(例えば、表示部DAに配置された画素電極PEや共通電極CE)と容量結合してしまうことを抑制することが可能である。
配向膜AL1は、検出電極Rxおよび第1シールド電極SE1を覆い、液晶層LCに接している。
非表示部NDA側において、第2基板SUB2は、図5に示すように、透明基板20と、遮光膜BMと、オーバーコート層OCと、第2シールド電極SE2と、配向膜AL2とを備えている。以下では、表示部DA側において既に説明した構成については、その詳しい説明を省略する。
透明基板20の主面20A側には、遮光膜BMが配置されている。遮光膜BMは、非表示部NDAのほぼ全面に亘って配置されている。オーバーコート層OCは、表示部DA側のカラーフィルタCFと共に遮光膜BMを覆っている。第2シールド電極SE2はオーバーコート層OCの上に配置されている。第2シールド電極SE2は、平面視において、検出電極Rxよりも表示部DAの近くに配置されている。第2シールド電極SE2は、表示部DA側の共通電極CEと同層に配置されており、例えば共通電極CEと同じ透明導電材料によって形成されている。第2シールド電極SE2は、図5に描かれた断面とは別の断面において、シール30まで延出し、シール30に含まれる導電ビーズによって、第1基板SUB1側に配置されるシールド端子部およびシールド配線と電気的に接続されている。第2シールド電極SE2には、上記したシールド端子部、シールド配線および導電ビーズを介して、GND電圧または所定の直流電圧が印加される。これによれば、第2シールド電極SE2は、検出電極Rxが他の構成(例えば、表示部DAに配置された画素電極PEや共通電極CE)と容量結合してしまうことを抑制することが可能である。
なお、図5では、第2シールド電極SE2が、第1シールド電極SE1と平面視において重畳する構成を例示しているが、第2シールド電極SE2は第1シールド電極SE1と平面視において重畳していなくてもよい。また、図5では、第2シールド電極SE2が、検出電極Rxと平面視において重畳しない構成を例示しているが、第2シールド電極SE2は検出電極Rxと平面視において一部重畳していてもよい。但し、タッチ検出の観点によれば、第2シールド電極SE2は、検出電極Rxと平面視において重畳していない方が望ましい。
配向膜AL2は第2シールド電極SE2を覆い、液晶層LCに接している。
配向膜AL2は第2シールド電極SE2を覆い、液晶層LCに接している。
なお、図5では、液晶層LCに含まれる液晶分子の配向を変化させるための電界の印加方向によって2つに分類される液晶モードが、いわゆる縦電界モードである場合の構成を例示しているが、本構成は、液晶モードがいわゆる横電界モードの場合にも適用可能である。上記した縦電界モードは、例えばTN(Twisted Nematic)モードや、VA(Vertical Alignment)モードなどを含む。また、上記した横電界モードは、例えばIPS(In-Plane Switching)モードや、IPSモードの1つであるFFS(Fringe Field Switching)モードなどを含む。横電界モードを採用する場合、表示領域に設けられる共通電極CEは第1基板SUB1側に設けられ、薄い絶縁層を介して画素電極PEと対向する。
ここで、比較例を用いて、本実施形態に係る表示装置DSP1の効果について説明する。なお、比較例は、本実施形態に係る表示装置DSP1が奏し得る効果の一部を説明するためのものであって、比較例と本実施形態とで共通する効果を本願発明の範囲から除外するものではない。
比較例における表示装置DSP1’は、図6に示すように、第1シールド電極SE1および第2シールド電極SE2が配置されていない点で、図5に示した本実施形態の表示装置DSP1の構成と相違している。
比較例に係る表示装置DSP1’においては、電極同士が対向または隣接している関係上、図6の点線の矢印に示されるように、検出電極Rxと、画素電極PEおよび共通電極CEとの間において、フリンジ電界が形成されてしまっている。このフリンジ電界は、画像の表示に伴い液晶層LCに含まれる液晶分子の配向状態が変化した際に、その影響を受けてしまう。これによれば、検出電極Rxが、上記した影響に起因した誘電体たる液晶分子の容量変化を誤って検出してしまう場合があり、タッチの誤検出が発生してしまう場合がある。
これに対し、本実施形態に係る表示装置DSP1においては、検出電極Rxと表示部DAとの間に、第1シールド電極SE1および第2シールド電極SE2が配置されているため、図5の点線の矢印に示されるように、検出電極Rxと、画素電極PEおよび共通電極CEとの間で形成されてしまっていたフリンジ電界を、第1シールド電極SE1および第2シールド電極SE2でシールドすることが可能である。換言すると、第1シールド電極SE1および第2シールド電極SE2が配置されることにより、検出電極Rxと、画素電極PEおよび共通電極CEとの間でフリンジ電界が形成されてしまうことを抑制することが可能である。これによれば、画像の表示に伴い液晶層LCに含まれる液晶分子の配向状態が変化したとしても、検出電極Rxはその影響を受けにくく、Rx-SE1間およびRx-SE2間の容量が変化してしまうことを抑制することができるため、上記したタッチの誤検出の発生を抑制することが可能である。
(第2実施形態)
次に、第2実施形態について説明する。図7は第2実施形態の表示装置DSP2の一構成例を示す平面図であり、図8は第2実施形態の表示装置DSP2の一構成例を示す断面図である。
次に、第2実施形態について説明する。図7は第2実施形態の表示装置DSP2の一構成例を示す平面図であり、図8は第2実施形態の表示装置DSP2の一構成例を示す断面図である。
第2実施形態に係る表示装置DSP2は、図7および図8に示すように、第2シールド電極SE2が配置されない代わりに、検出電極Rxと表示部DAとの間に所定の距離D1を有したスペースSPA1が設けられている点で、上記した第1実施形態と相違している。また、第2実施形態に係る表示装置DSP2は、図8に示すように、検出電極Rxが第2基板SUB2側に設けられている点で、上記した第1実施形態と相違している。さらに、第2実施形態に係る表示装置DSP2は、図8に示すように、回路配線CL(額縁配線)が透明基板10の主面10Bの上に設けられている点で、上記した第1実施形態と相違している。なお、回路配線CLは、例えば信号線Sなど、画像を表示するにあたって使用される配線である。
図8に示すように、検出電極Rxは、オーバーコート層OCの上に配置されており、シール30と平面視において重畳する領域まで延出している。検出電極Rxは、シール30に含まれる導電ビーズ31を介して、平坦化膜11の上に設けられたRx端子部RTと電気的に接続される。Rx端子部RTは、平坦化膜11に形成されたコンタクトホールを介して、透明基板10の主面10Bの上に配置されたRx配線RLに接続される。
また、図8に描かれる断面において、第1シールド電極SE1は、平坦化膜11に形成されたコンタクトホールを介して、透明基板10の主面10Bの上に配置されたシールド配線SLに接続される。
検出電極Rxと表示部DAとの間のスペースSPA1は、例えば10μm~400μmのうちの任意の距離D1を有するように設定され、好ましくは、50μm~200μmのうちの任意の距離D1を有するように設定される。これによれば、検出電極Rxと、画素電極PEおよび共通電極CEとの間に十分な距離を設けることができるため、検出電極Rxと、画素電極PEおよび共通電極CEとの間でフリンジ電界が形成されてしまうことを抑制することが可能である。
なお、第1シールド電極SE1が配置されることにより、検出電極Rxと、画素電極PEおよび共通電極CEとの間でフリンジ電界が形成されてしまうことを十分に抑制することができる場合、検出電極Rxと表示部DAとの間のスペースSPA1は、上記した値よりも小さな値に設定されても構わない。
なお、図9に示すように、検出電極Rxと表示部DAとの間に上記したスペースSPA1を設けた上で、当該スペースSPA1に第2シールド電極SE2がさらに配置されてもよい。これによれば、検出電極Rxと、画素電極PEおよび共通電極CEとの間でフリンジ電界が形成されてしまうことをさらに抑制することが可能である。
ここで、比較例を用いて、本実施形態に係る表示装置DSP2の効果について説明する。なお、比較例は、本実施形態に係る表示装置DSP2が奏し得る効果の一部を説明するためのものであって、比較例と本実施形態とで共通する効果を本願発明の範囲から除外するものではない。
比較例における表示装置DSP2’は、図10に示すように、第1シールド電極SE1が配置されていない点で、図8に示した本実施形態の表示装置DSP2の構成と相違している。
比較例に係る表示装置DSP2’においては、本実施形態に係る表示装置DSP2と同様に、検出電極Rxと表示部DAとの間に十分な距離が設けられているため、検出電極Rxと、画素電極PEおよび共通電極CEとの間でフリンジ電界が形成されてしまうことを抑制することは可能である。しかしながら、比較例に係る表示装置DSP2’においては、電極同士が対向している関係上、図10の点線の矢印に示されるように、検出電極Rxと、回路配線CLとの間において、フリンジ電界が形成されてしまっている。このフリンジ電界は、画像の表示に伴い回路配線CLの電位が変化した際の影響を受けてしまう。これによれば、検出電極Rxが、上記した影響に起因した誘電体たる液晶分子の容量変化を誤って検出してしまう場合があり、タッチの誤検出が発生してしまう場合がある。
これに対し、本実施形態に係る表示装置DSP2においては、検出電極Rxと回路配線CLとの間に、第1シールド電極SE1が配置されているため、図8の点線の矢印に示されるように、検出電極Rxと、回路配線CLとの間で形成されてしまっていたフリンジ電界を、第1シールド電極SE1でシールドすることが可能である。換言すると、第1シールド電極SE1が配置されることにより、検出電極Rxと、回路配線CLとの間でフリンジ電界が形成されてしまうことを抑制することが可能である。これによれば、画像の表示に伴い回路配線CLの電位が変化したとしても、検出電極Rxはその影響を受けにくく、Rx-SE1間の容量が変化してしまうことを抑制することができるため、上記したタッチの誤検出の発生を抑制することが可能である。
(第3実施形態)
続いて、第3実施形態について説明する。図11は第3実施形態に係る表示装置DSP3の一構成例を示す平面図であり、図12は第3実施形態に係る表示装置DSP3の一構成例を示す断面図である。
続いて、第3実施形態について説明する。図11は第3実施形態に係る表示装置DSP3の一構成例を示す平面図であり、図12は第3実施形態に係る表示装置DSP3の一構成例を示す断面図である。
第3実施形態に係る表示装置DSP3は、図11および図12に示すように、検出電極Rxを囲むように、第3シールド電極SE3がさらに設けられている点で、上記した第1実施形態と相違している。また、第3実施形態に係る表示装置DSP3は、図12に示すように、検出電極Rxが第2基板SUB2側に設けられている点で、上記した第1実施形態と相違している。さらに、第3実施形態に係る表示装置DSP3は、図12に示すように、第1回路配線CL1および第2回路配線CL2が透明基板10の主面10Bの上に設けられている点で、上記した第1実施形態と相違している。なお、第1回路配線CL1および第2回路配線CL2は、例えば信号線Sなど、画像を表示するにあたって使用される配線である。
上記したように、第1回路配線CL1は、透明基板10の主面10Bの上に配置されている。第1シールド電極SE1は、平坦化膜11の上に配置され、第1回路配線CL1と平面視において重畳する。これによれば、検出電極Rxと、第1回路配線CL1との間でフリンジ電界が形成されてしまうことを抑制することが可能であり、第1回路配線CL1の電位の変化に起因したタッチの誤検出の発生を抑制することが可能である。なお、第1シールド電極SE1は、第3方向Zにおいて、検出電極Rxと第1回路配線CL1との間に配置されていればよいため、第1シールド電極SE1と第1回路配線CL1とは必ずしも平面視において重畳していなくても構わない。
図12に示すように、第2回路配線CL2は、第1回路配線CL1と同層に配置されている。第2回路配線CL2は、第1回路配線CL1よりも外側に配置されている。より詳しくは、第2回路配線CL2は、シール30と平面視において重畳する位置に配置されている。
上記したように、第3シールド電極SE3は、検出電極Rxを囲むように配置されている。図12に示すように、第3シールド電極SE3は、第2回路配線CL2と同層に配置されている。第3シールド電極SE3は、第2回路配線CL2よりも外側に配置されている。
図12に示すように、検出電極Rxは、オーバーコート層OCの上に配置されており、シール30と平面視において重畳する領域まで延出している。検出電極Rxは、シール30に含まれる導電ビーズ31を介して、平坦化膜11の上に配置されたRx端子部RTと電気的に接続される。Rx端子部RTは、平坦化膜11に形成されたコンタクトホールを介して、透明基板10の主面10Bの上に設けられたRx配線RLに接続される。
ここで、比較例を用いて、本実施形態に係る表示装置DSP3の効果について説明する。なお、比較例は、本実施形態に係る表示装置DSP3が奏し得る効果の一部を説明するためのものであって、比較例と本実施形態とで共通する効果を本願発明の範囲から除外するものではない。
比較例における表示装置DSP3’は、図13に示すように、第3シールド電極SE3が設けられておらず、第2回路配線CL2が本実施形態に係る表示装置DSP3に比べて外側に(具体的には、表示装置DSP3における第3シールド電極SE3が配置されている位置に)配置されている点で、図12に示した本実施形態の表示装置DSP3の構成と相違している。
比較例に係る表示装置DSP3’においては、図13の点線の矢印に示されるように、第2回路配線CL2と、検出電極Rxとの間において、フリンジ電界(換言すると、空気層を介した回り込み電界)が形成されてしまっている。このフリンジ電界は、画像の表示に伴い第2回路配線CL2の電位が変化した際の影響を受けてしまう。これによれば、検出電極Rxが、上記した影響に起因した誘電体たる液晶分子の容量変化を誤って検出してしまう場合があり、タッチの誤検出が発生してしまう場合がある。
これに対し、本実施形態に係る表示装置DSP3においては、第2回路配線CL2よりも外側に第3シールド電極SE3が配置されているため、図12の点線の矢印に示されるように、第2回路配線CL2と、検出電極Rxとの間で形成されてしまっていたフリンジ電界を、第3シールド電極SE3でシールドすることが可能である。換言すると、第3シールド電極SE3が配置されることにより、第2回路配線CL2と、検出電極Rxとの間でフリンジ電界が形成されてしまうことを抑制することが可能である。これによれば、画像の表示に伴い第2回路配線CL2の電位が変化したとしても、検出電極Rxはその影響を受けにくく、Rx-SE3間の容量が変化してしまうことを抑制することができるため、上記したタッチの誤検出の発生を抑制することが可能である。
なお、本実施形態では、図11および図12に示したように、検出電極Rxと表示部DAとの間に、第2シールド電極SE2が配置されている構成を例示したが、これに限定されず、第2シールド電極SE2の代わりに、所定の距離を有したスペース(より詳しくは、10μm~400μmのスペース、好ましくは、50μm~200μmのスペース)が設けられてもよい。また、検出電極Rxと表示部DAとの間に、上記所定の距離を有したスペースが設けられた上で、当該スペースに第2シールド電極SE2が配置されても構わない。この場合であっても、第3シールド電極SE3が第2回路配線CL2よりも外側に配置されている点に変わりはないため、上記した効果と同様な効果を得ることが可能である。
さらに、本実施形態では、図11および図12に示したように、第2回路配線CL2よりも外側に第3シールド電極SE3が配置されている構成を例示したが、これに限定されず、例えば図14に示すように、第2回路配線CL2をできるだけ内側に配置することで、第3シールド電極SE3の代わりに、所定の距離D2を有したスペースSPA2(より詳しくは、10μm~400μmのスペース、好ましくは、50μm~200μmのスペース)が設けられてもよい。この場合においても、第2回路配線CL2と、検出電極Rxとの間に(換言すると、第2回路配線CL2と、シール30の最外端との間に)十分な距離を設けることができるため、第2回路配線CL2と、検出電極Rxとの間でフリンジ電界が形成されてしまうことを抑制することが可能である。つまり、上記したタッチの誤検出の発生を抑制することが可能である。
また、本実施形態では、図12に示したように、検出電極Rxが第2基板SUB2側に配置されている構成を例示したが、これに限定されず、例えば図15に示すように、検出電極Rxは第1基板SUB1側に配置されてもよい。この場合であっても、第3シールド電極SE3が第2回路配線CL2よりも外側に配置されている点に変わりはないため、上記した効果と同様な効果を得ることが可能である。
図16は、各実施形態に係る表示装置DSPの適用例を示している。図16に示すように、表示装置DSPは、例えば腕時計100に適用される。この場合、表示装置DSPの表示部DAには、時刻等が表示され、表示装置DSPは、非表示部NDAに配置された検出電極がタッチされることにより所定のジェスチャを検出し(例えば時計の外周部を時計回りに1回転するように触れるジェスチャ、時計の外周部を反時計回りに1回転するように触れるジェスチャ、タップするジェスチャ等)、検出した所定のジェスチャに応じた動作を実現することが可能である。
図17は、各実施形態に係る表示装置DSPの別の適用例を示している。図17に示すように、表示装置DSPは、例えば車載バックミラー200に適用される。この場合、表示装置DSPの表示部DAには、車両に設置されたカメラにより撮影された車両後方の映像等が表示され、表示装置DSPは、非表示部NDAに配置された検出電極がタッチされることにより所定のジェスチャを検出し、検出した所定のジェスチャに応じた動作を実現することが可能である。
図18は、自己容量方式によるタッチ検出の原理の一例を説明するための図である。電源Vddの電圧を抵抗分割にて分圧した電圧をバイアス電圧として検出電極Rxに供給している。駆動回路300bからは容量結合等により所定の波形の駆動信号が検出電極Rxに供給され、検出電極Rxから所定の波形の検出信号が読み出される。このとき、指等による容量が検出電極Rxに負荷されると検出電極の振幅が変化する。図18においては検出電極Rxの振幅が低下する。従って、図18に例示する等価回路において、検出回路400bにて検出電極Rxの振幅を検出することで指等の外部近接物体の接触または近接の有無を検出する。尚、セルフ検出回路は、図18に例示する回路に限定されるものではなく、検出電極のみで指等の外部近接物体の有無を検出可能であればどのような回路方式を採用してもよい。
以上説明した一実施形態によれば、表示装置DSPは、第1基板SUB1および第2基板SUB2の両方において、検出電極Rxと表示部DAとの間に、シールド電極SEまたはシールド電極SEの設置に相当する所定の距離を有したスペースが設けられている。これによれば、検出電極Rxが他の構成と容量結合してしまうことを抑制することが可能となるので、タッチの誤検出の発生を抑制することが可能である。また、表示装置DSPは、シール30の最外端にもシールド電極SEまたはシールド電極SEの設置に相当する所定の距離を有したスペースを設けることが可能である。これによれば、所謂回り込み電界の発生を抑制することが可能となり、上記したタッチの誤検出の発生を抑制することが可能である。
さらに、検出電極Rxと、表示部DAの構成(例えば、画素電極PEや共通電極CEなど)との間にフリンジ電界が形成されてしまうと、上記したタッチの誤検出だけでなく、表示部DA側の液晶層LCに含まれる液晶分子の配向状態も変化してしまい、表示品位が低下してしまう可能性があるが、上記した構成によれば、検出電極Rxが他の構成と容量結合してしまうことを抑制することが可能となるので、これも抑制することが可能である。
つまり、以上説明した一実施形態によれば、画像を表示する際の表示品位とタッチによる優れた操作性を両立させた表示装置および時計を提供することが可能である。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
DSP1…表示装置、PNL…表示パネル、DA…表示部、NDA…非表示部、Rx1~Rx8…検出電極、RL1~RL8…Rx配線、T…端子部、FPC1…フレキシブル配線基板、PCB…回路基板、CN…接続部、DC…ディスプレイコントローラ、TC…タッチコントローラ、1…CPU、SE1…第1シールド電極、SE2…第2シールド電極。
Claims (19)
- 第1基板と、
前記第1基板と対向して配置される第2基板と、
前記第1基板と前記第2基板との間で挟持される液晶層と、
画像を表示する表示領域を囲む周辺領域に配置される複数の検出電極と、
前記第1基板上に配置され、かつ、前記周辺領域に配置される電極であって、所定の固定電位を有する第1シールド電極と、
前記第2基板上に配置され、かつ、前記周辺領域に配置される電極であって、前記所定の固定電位を有する第2シールド電極と、
を具備し、
前記第1シールド電極および前記第2シールド電極は共に、平面視において、前記各検出電極よりも前記表示領域側に配置される、表示装置。 - 前記第1基板は、透明基板と、前記透明基板の上に配置される配線層と、前記配線層を覆う平坦化膜と、を備え、
前記各検出電極は、前記平坦化膜の上に配置される、請求項1に記載の表示装置。 - 前記第1基板は、透明基板と、前記透明基板の上に配置される配線層と、前記配線層を覆う平坦化膜と、を備え、
前記各検出電極は、前記第2基板上に配置される、請求項1に記載の表示装置。 - 前記第1基板は、前記第1シールド電極と同層に配置される画素電極を備え、
前記第2基板は、前記第2シールド電極と同層に配置される共通電極を備える、請求項1~請求項3のいずれか1項に記載の表示装置。 - 前記所定の固定電位は、前記各検出電極と同電位である、請求項1~請求項4のいずれか1項に記載の表示装置。
- 前記所定の固定電位は、所定の値を有した直流電位である、請求項1~請求項4のいずれか1項に記載の表示装置。
- 前記第1基板は、前記第1シールド電極と同層に配置される画素電極を備え、
前記画素電極は、反射電極を有する、請求項1~請求項6のいずれか1項に記載の表示装置。 - 請求項1~請求項7のいずれか1項に記載の表示装置を備える、時計。
- 表示装置であって、
第1基板と、
前記第1基板と対向して配置される第2基板と、
前記第1基板と前記第2基板との間で挟持される液晶層と、
前記第2基板側に配置され、かつ、画像を表示する表示領域を囲む周辺領域に配置される複数の検出電極と、
前記第1基板上に配置され、かつ、前記周辺領域に配置される電極であって、所定の固定電位を有する第1シールド電極と、
を具備し、
前記表示装置は、平面視において、前記各検出電極と前記表示領域との間に、50μm~200μm幅のスペースを有し、
前記第1シールド電極は、平面視において、前記各検出電極よりも前記表示領域側に配置される、表示装置。 - 前記第2基板側に設けられた前記スペースに配置される電極であって、前記所定の固定電位を有する第2シールド電極をさらに具備する、請求項9に記載の表示装置。
- 前記所定の固定電位は、前記各検出電極と同電位である、請求項9または請求項10に記載の表示装置。
- 前記所定の固定電位は、所定の値を有した直流電位である、請求項9または請求項10に記載の表示装置。
- 前記第1基板は、前記第1シールド電極と同層に配置される画素電極を備え、
前記第2基板は、前記スペースと同層に配置される共通電極を備える、請求項9~請求項12のいずれか1項に記載の表示装置。 - 表示装置であって、
第1基板と、
前記第1基板と対向して配置される第2基板と、
前記第1基板と前記第2基板との間で挟持される液晶層と、
画像を表示する表示領域を囲む周辺領域に配置される複数の検出電極と、
前記第1基板上に配置され、かつ、前記周辺領域に配置される複数の回路配線と、
を具備し、
前記表示装置は、前記複数の回路配線のうち最外周に位置する回路配線と、前記第1基板および前記第2基板を接着するためのシール材の最外端との間に、50μm~200μm幅のスペースまたは所定の固定電位を有する第3シールド電極を備える、表示装置。 - 前記第3シールド電極は、前記各回路配線と同層に配置される、請求項14に記載の表示装置。
- 前記第1基板は、前記スペースと同層に配置される画素電極を備え、
前記第2基板は、共通電極を備える、請求項14または請求項15に記載の表示装置。 - 前記第1基板は、透明基板と、前記透明基板の上に配置され、前記複数の回路配線とは異なる配線層と、前記配線層を覆う平坦化膜と、を備え、
前記各検出電極は、前記平坦化膜の上に配置される、請求項14~請求項16のいずれか1項に記載の表示装置。 - 前記第1基板は、透明基板と、前記透明基板の上に配置され、前記複数の回路配線とは異なる配線層と、前記配線層を覆う平坦化膜と、を備え、
前記各検出電極は、前記第2基板上に配置される、請求項14~請求項16のいずれか1項に記載の表示装置。 - 前記所定の固定電位は、前記各検出電極と同電位または所定の値を有した直流電位である、請求項14に記載の表示装置。
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