JP2023099644A - 検出装置付き表示機器 - Google Patents

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Abstract

【課題】指紋を好適に検出することができる検出装置付き表示機器を提供する。【解決手段】検出装置付き表示機器は、基板と、基板に設けられた複数の無機発光素子と、基板に平行な第1方向に配列された複数の検出電極と、第1方向と交差する第2方向に配列され、基板に垂直な方向からの平面視で、検出電極と交差して設けられる複数の駆動電極と、を有し、検出電極は、複数の第1直線部と、第1直線部と交差する方向に延びる複数の第2直線部と、第1直線部と第2直線部とを接続する屈曲部と、を有し、第2方向に隣り合う駆動電極の間に設けられたダミー電極を有し、複数の無機発光素子は、基板に垂直な方向からの平面視で、ダミー電極と重なる領域に配置される。【選択図】図12

Description

本発明は、検出装置付き表示機器に関する。
近年、表示素子として微小サイズの発光ダイオード(マイクロLED(micro LED))を用いたディスプレイが注目されている(例えば、特許文献1参照)。複数の発光ダイオードは、アレイ基板(特許文献1ではドライババックプレーン)に接続され、アレイ基板は、発光ダイオードを駆動するための画素回路(特許文献1では電子制御回路)を備える。
特表2017-529557号公報
発光ダイオードを用いたディスプレイにおいて、個人認証のために指紋センサを備えることが望まれている。
本発明は、指紋を好適に検出することができる検出装置付き表示機器を提供することを目的とする。
本発明の一態様の検出装置付き表示機器は、基板と、前記基板に設けられた複数の画素と、複数の前記画素の各々に設けられる無機発光素子と、前記基板に平行な第1方向に配列された複数の検出電極と、前記第1方向と交差する第2方向に配列され、前記基板に垂直な方向からの平面視で、前記検出電極と交差して設けられる複数の駆動電極と、を有し、前記検出電極は、複数の第1直線部と、前記第1直線部と交差する方向に延びる複数の第2直線部と、前記第1直線部と前記第2直線部とを接続する屈曲部と、を有し、複数の前記第1直線部及び複数の前記第2直線部は金属細線であり、前記駆動電極は、透光性導電体である。
本発明の一態様の検出装置付き表示機器は、基板と、前記基板に設けられた複数の画素と、複数の前記画素の各々に設けられる無機発光素子と、前記基板に平行な第1方向に配列された複数の検出電極と、前記第1方向と交差する第2方向に配列され、前記基板に垂直な方向からの平面視で、前記検出電極と交差して設けられる複数の駆動電極と、を有し、前記検出電極は、複数の第1直線部と、前記第1直線部と交差する方向に延びる複数の第2直線部と、前記第1直線部と前記第2直線部とを接続する第1屈曲部と、を有し、複数の前記第1直線部及び複数の前記第2直線部は金属細線であり、前記駆動電極は、複数の第3直線部と、前記第3直線部と交差する方向に延びる複数の第4直線部と、前記第3直線部と前記第4直線部とを接続する第2屈曲部と、を有し、複数の前記第3直線部及び複数の前記第4直線部は金属細線である。
図1は、第1実施形態に係る検出装置付き表示機器を示す平面図である。 図2は、図1のII-II’断面図である。 図3は、検出装置付き表示機器が有する表示装置を示す平面図である。 図4は、複数の画素を示す平面図である。 図5は、画素回路を示す回路図である。 図6は、図3のVI-VI’線に沿って切断した検出装置付き表示機器の断面図である。 図7は、複数の画素及びカソード電極を示す平面図である。 図8は、検出装置付き表示機器が有する検出装置を示す平面図である。 図9は、検出装置の構成例を示すブロック図である。 図10は、駆動電極及び検出電極を示す平面図である。 図11は、図10のXI-XI’断面図である。 図12は、駆動電極及び検出電極と、発光素子との配置関係を説明するための平面図である。 図13は、第1実施形態の第1変形例に係る検出装置を示す平面図である。 図14は、第1実施形態の第2変形例に係る検出装置付き表示機器を示す断面図である。 図15は、第1実施形態の第3変形例に係る検出装置付き表示機器を示す断面図である。 図16は、第1実施形態の第4変形例に係る検出装置付き表示機器を示す断面図である。 図17は、第2実施形態に係る検出装置付き表示機器が有する検出装置を示す平面図である。 図18は、第2実施形態に係る検出装置付き表示機器を示す断面図である。
本発明を実施するための形態(実施形態)につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。なお、開示はあくまで一例にすぎず、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、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。
(第1実施形態)
図1は、第1実施形態に係る検出装置付き表示機器を示す平面図である。図1に示すように、検出装置付き表示機器1は、画像を表示させるための表示領域AAと、検出領域FAと、表示領域AA及び検出領域FAの外側に設けられた周辺領域GAと、を有する。検出領域FAは、カバー部材80に接触又は近接する外部物体(指Fin)等の表面の凹凸を検出するための領域である。なお、外部物体は、指Finに限らず、表面の凹凸に応じて検出電極Rx又は駆動電極Txの少なくとも一方と形成する容量が変化すればよく、例えば、掌紋でも良い。
本実施形態の検出装置付き表示機器1では、表示領域AAと検出領域FAとが一致又はほぼ一致しており、表示領域AAの全面において、指Fin等の表面の凹凸の情報に基づいて指紋を検出することが可能となっている。表示領域AA及び検出領域FAの形状は、例えば矩形である。ただし、表示領域AAと検出領域FAとが一致する場合に限定されず、例えば、表示領域AAの一部に重なって検出領域FAが設けられていてもよい。
本明細書において、第1方向Dx及び第2方向Dyは、基板30(図3参照)の表面に対して平行な方向である。第1方向Dxは、第2方向Dyと直交する。ただし、第1方向Dxは、第2方向Dyと直交しないで交差してもよい。第3方向Dzは、第1方向Dx及び第2方向Dyと直交する方向である。第3方向Dzは、例えば、基板30の法線方向に対応する。なお、以下、平面視とは、第3方向Dzから見た場合の位置関係を示す。
図2は、図1のII-II’断面図である。図2に示すように、検出装置付き表示機器1は、表示装置2と、検出装置6と、円偏光板7と、カバー部材80とを有する。第3方向Dzにおいて、表示装置2、検出装置6、円偏光板7及びカバー部材80の順に積層されている。表示装置2と検出装置6、検出装置6と円偏光板7、円偏光板7とカバー部材80は、それぞれ透光性を有する接着層84、85、86により接着されている。
カバー部材80は、第1面80aと、第1面80aと反対側の第2面80bとを有する板状の部材である。カバー部材80の第1面80aは、接触又は近接する指Fin等の表面の凹凸を検出するための検出面であり、かつ、表示装置2の画像を観察者が視認するための表示面である。カバー部材80は、例えばガラス基板、又は樹脂基板である。なお、カバー部材80は、板状の部材に限らず、無機絶縁膜又は有機絶縁膜で構成されたコーティング層でも良い。
周辺領域GAにおいて、カバー部材80の第2面80bに加飾層81が設けられている。加飾層81は、カバー部材80よりも光の透過率が小さい着色層である。加飾層81は、周辺領域GAに重畳して設けられる配線や回路等が観察者に視認されることを抑制することができる。図2に示す例では、加飾層81は第2面80bに設けられているが、第1面80aに設けられていてもよい。また、加飾層81は、単層に限定されず、複数の層を重ねた構成であってもよい。
なお、カバー部材80、表示装置2及び検出装置6は、平面視で長方形状の構成に限られず、円形状、長円形状、或いは、これらの外形形状の一部を欠落させた異形状の構成であってもよい。また、カバー部材80は、平板状に限られない。例えば表示領域AA及び検出領域FAが曲面で構成され、或いは周辺領域GAが表示装置2側に湾曲する曲面で構成される場合、カバー部材80も曲面を有してもよい。この場合、検出装置付き表示機器1は、指紋検出機能を有する曲面ディスプレイとなり、曲面ディスプレイの曲面においても指紋を検出することが可能となる。
次に、表示装置2の詳細な構成について説明する。図3は、検出装置付き表示機器が有する表示装置を示す平面図である。図3に示すように、表示装置2は、アレイ基板3と、画素Pixと、駆動回路12と、駆動IC(Integrated Circuit)210と、カソード配線14と、を含む。アレイ基板3は、各画素Pixを駆動するための駆動回路基板であり、バックプレーン又はアクティブマトリックス基板とも呼ばれる。アレイ基板3は、基板30、複数のトランジスタ、複数の容量及び各種配線等を有する。
複数の画素Pixは、基板30の表示領域AAにおいて、第1方向Dx及び第2方向Dyに配列される。駆動回路12は、基板30の周辺領域GAに設けられる。駆動回路12は、駆動IC210からの各種制御信号に基づいて複数のゲート線(例えば、発光制御走査線BG、リセット制御走査線RG、初期化制御走査線IG及び書込制御走査線SG(図5参照))を駆動する回路である。駆動回路12は、複数のゲート線を順次又は同時に選択し、選択されたゲート線にゲート駆動信号を供給する。これにより、駆動回路12は、ゲート線に接続された複数の画素Pixを選択する。
駆動IC210は、表示装置2の表示を制御する回路である。駆動IC210は、基板30の周辺領域GAにCOG(Chip On Glass)として実装される。これに限定されず、駆動IC210は、基板30の周辺領域GAに接続された配線基板の上にCOF(Chip On Film)として実装されてもよい。なお、基板30に接続される配線基板は、例えば、フレキシブルプリント基板やリジット基板である。
カソード配線14は、基板30の周辺領域GAに設けられる。カソード配線14は、表示領域AAの複数の画素Pix及び周辺領域GAの駆動回路12を囲んで設けられる。複数の発光素子5のカソード端子53(図6参照)は、共通のカソード配線14に電気的に接続され、固定電位(例えば、グランド電位)が供給される。なお、カソード配線14は、一部にスリットを有し、基板30上において、2つの異なる配線で形成されてもよい。
図4は、複数の画素を示す平面図である。図4に示すように、1つの画素Pixは、複数の画素11を含む。例えば、画素Pixは、第1画素11Rと、第2画素11Gと、第3画素11Bとを有する。第1画素11Rは、第1色としての原色の赤色を表示する。第2画素11Gは、第2色としての原色の緑色を表示する。第3画素11Bは、第3色としての原色の青色を表示する。図4に示すように、1つの画素Pixにおいて、第1画素11Rと第2画素11Gは第2方向Dyで並ぶ。また、第2画素11Gと第3画素11Bは第1方向Dxで並ぶ。なお、第1色、第2色、第3色は、それぞれ赤色、緑色、青色に限られず、補色などの任意の色を選択することができる。以下において、第1画素11Rと、第2画素11Gと、第3画素11Bとをそれぞれ区別する必要がない場合、画素11という。
画素11は、それぞれ発光素子5と、アノード電極21(第1電極)と、を有する。表示装置2は、第1画素11R、第2画素11G及び第3画素11Bにおいて、発光素子5R、5G、5Bごとに異なる光(例えば、赤色、緑色、青色の光)を出射することで画像を表示する。発光素子5は、複数の画素11の各々に設けられる。発光素子5は、平面視で、数μm以上、300μm以下程度の大きさを有する無機発光ダイオード(LED:Light Emitting Diode)チップであり、一般的には、一つのチップサイズが100μm以上の素子がミニLED(miniLED)であり、数μm以上100μm未満のサイズの素子がマイクロLED(micro LED)である。本発明ではいずれのサイズのLEDも用いることができ、表示装置2の画面サイズ(一画素の大きさ)に応じて使い分ければよい。各画素にマイクロLEDを備える表示装置2は、マイクロLED表示装置とも呼ばれる。なお、マイクロLEDのマイクロは、発光素子5の大きさを限定するものではない。
なお、複数の発光素子5は、4色以上の異なる光を出射してもよい。また、複数の画素11の配置は、図4に示す構成に限定されない。例えば、第1画素11Rは第2画素11G又は第3画素11Bと第1方向Dxに隣り合っていてもよい。また、第1画素11R、第2画素11G及び第3画素11Bが、この順で第1方向Dxに繰り返し配列されてもよい。
図5は、画素回路を示す回路図である。図5に示す画素回路PICAは、第1画素11R、第2画素11G及び第3画素11Bのそれぞれに設けられる。画素回路PICAは、基板30に設けられ、駆動信号(電流)を発光素子5に供給する回路である。なお、図5において、画素回路PICAについての説明は、第1画素11R、第2画素11G及び第3画素11Bのそれぞれが有する画素回路PICAに適用できる。
図5に示すように、画素回路PICAは、発光素子5と、5つのトランジスタと、2つの容量と、を含む。具体的には、画素回路PICAは、発光制御トランジスタBCT、初期化トランジスタIST、書込トランジスタSST、リセットトランジスタRST及び駆動トランジスタDRTを含む。一部のトランジスタは、隣接する複数の画素11で共有されていてもよい。
画素回路PICAが有する複数のトランジスタは、それぞれn型TFT(Thin Film Transistor)で構成される。ただし、これに限定されず、各トランジスタは、それぞれp型TFTで構成されてもよい。
発光制御走査線BGは、発光制御トランジスタBCTのゲートに接続される。初期化制御走査線IGは、初期化トランジスタISTのゲートに接続される。書込制御走査線SGは、書込トランジスタSSTのゲートに接続される。リセット制御走査線RGは、リセットトランジスタRSTのゲートに接続される。
発光制御走査線BG、初期化制御走査線IG、書込制御走査線SG及びリセット制御走査線RGは、それぞれ駆動回路12(図3参照)に接続される。駆動回路12は、発光制御走査線BG、初期化制御走査線IG、書込制御走査線SG及びリセット制御走査線RGに、それぞれ、発光制御信号Vbg、初期化制御信号Vig、書込制御信号Vsg及びリセット制御信号Vrgを供給する。
駆動IC210(図1参照)は、第1画素11R、第2画素11G及び第3画素11Bのそれぞれの画素回路PICAに、時分割で映像信号Vsigを供給する。第1画素11R、第2画素11G及び第3画素11Bの各列と、駆動IC210との間には、マルチプレクサ等のスイッチ回路が設けられる。映像信号Vsigは、映像信号線L2を介して書込トランジスタSSTに供給される。また、駆動IC210は、リセット信号線L3を介して、リセット電源電位VrstをリセットトランジスタRSTに供給する。駆動IC210は、初期化信号線L4を介して、初期化電位Viniを初期化トランジスタISTに供給する。
発光制御トランジスタBCT、初期化トランジスタIST、書込トランジスタSST、及びリセットトランジスタRSTは、2ノード間の導通と非導通とを選択するスイッチング素子として機能する。駆動トランジスタDRTは、ゲートとドレインとの間の電圧に応じて、発光素子5に流れる電流を制御する電流制御素子として機能する。
発光素子5のカソード(カソード端子53)は、カソード電源線L10に接続される。また、発光素子5のアノード(アノード端子52)は、駆動トランジスタDRT及び発光制御トランジスタBCTを介してアノード電源線L1(第1電源線)に接続される。アノード電源線L1には、アノード電源電位PVDD(第1電位)が供給される。カソード電源線L10には、カソード電源電位PVSS(第2電位)が供給される。アノード電源電位PVDDは、カソード電源電位PVSSよりも高い電位である。カソード電源線L10は、カソード配線14を含む。
また、画素回路PICAは、容量Cs1及び容量Cs2を含む。容量Cs1は、駆動トランジスタDRTのゲートとソースとの間に形成される容量である。容量Cs2は、駆動トランジスタDRTのソース及び発光素子5のアノードと、カソード電源線L10との間に形成される付加容量である。
リセット期間では、発光制御走査線BG及びリセット制御走査線RGの電位に応じて、発光制御トランジスタBCTがオフ(非導通状態)となり、リセットトランジスタRSTがオン(導通状態)となる。これにより、駆動トランジスタDRTのソースがリセット電源電位Vrstに固定される。リセット電源電位Vrstは、リセット電源電位Vrstとカソード電源電位PVSSとの電位差が、発光素子5が発光を開始する電位差よりも小さい電位である。
次に、初期化制御走査線IGの電位に応じて、初期化トランジスタISTは、オンとなる。初期化トランジスタISTを介して駆動トランジスタDRTのゲートが初期化電位Viniに固定される。また、駆動回路12は、発光制御トランジスタBCTをオンとし、リセットトランジスタRSTをオフとする。駆動トランジスタDRTは、ソース電位が(Vini-Vth)になるとオフになり、各画素11ごとの駆動トランジスタDRTのしきい値電圧Vthのばらつきがオフセットされる。
次に、映像信号書込動作期間では、発光制御トランジスタBCTがオフになり、初期化トランジスタISTがオフになり、書込トランジスタSSTがオンになる。映像信号Vsigが駆動トランジスタDRTのゲートに入力される。
次に、発光動作期間では、発光制御トランジスタBCTがオンになり、書込トランジスタSSTがオフになる。アノード電源線L1から、発光制御トランジスタBCTを介して駆動トランジスタDRTにアノード電源電位PVDDが供給される。駆動トランジスタDRTは、ゲートソース間の電圧に応じた電流を、発光素子5に供給する。発光素子5は、この電流に応じた輝度で発光する。
なお、上述した図5に示す画素回路PICAの構成はあくまで一例であり、適宜変更することができる。例えば1つの画素11での配線の数及びトランジスタの数は異なっていてもよい。
次に、検出装置付き表示機器1の断面構成について説明する。図6は、図3のVI-VI’線に沿って切断した検出装置付き表示機器の断面図である。図6に示すように、表示装置2において、発光素子5は、アレイ基板3の上に設けられる。アレイ基板3は、基板30、アノード電極21、対向電極24、接続電極24a、各種トランジスタ、各種配線及び各種絶縁膜を有する。
基板30は絶縁基板であり、例えば、石英、無アルカリガラス等のガラス基板、又はポリイミド等の樹脂基板が用いられる。
なお、本明細書において、基板30の表面に垂直な方向において、基板30から発光素子5に向かう方向を「上側」又は単に「上」とする。また、発光素子5から基板30に向かう方向を「下側」又は単に「下」とする。また、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。
基板30の上にアンダーコート膜31が設けられる。アンダーコート膜31、絶縁膜32から絶縁膜34及び絶縁膜36、37は、無機絶縁膜であり、例えば、酸化シリコン(SiO)や窒化シリコン(SiN)等である。
駆動トランジスタDRTは、アンダーコート膜31の上に設けられる。なお、図6では、複数のトランジスタのうち、駆動トランジスタDRT及び書込トランジスタSSTを示しているが、画素回路PICAに含まれる発光制御トランジスタBCT、初期化トランジスタIST及びリセットトランジスタRSTも、駆動トランジスタDRTと同様の積層構造を有する。また、周辺領域GAには、駆動回路12に含まれるトランジスタTrが設けられている。
駆動トランジスタDRTは、半導体層25、第1ゲート電極26、第2ゲート電極27、ソース電極28及びドレイン電極29を有する。第1ゲート電極26は、アンダーコート膜31の上に設けられる。絶縁膜32は、第1ゲート電極26を覆ってアンダーコート膜31の上に設けられる。半導体層25は、絶縁膜32の上に設けられる。半導体層25は、例えば、ポリシリコンが用いられる。ただし、半導体層25は、これに限定されず、微結晶酸化物半導体、アモルファス酸化物半導体、低温ポリシリコン等であってもよい。
絶縁膜33は、半導体層25を覆って絶縁膜32の上に設けられる。第2ゲート電極27は、絶縁膜33の上に設けられる。半導体層25において、第1ゲート電極26と第2ゲート電極27とに挟まれた部分にチャネル領域25aが設けられる。なお、駆動トランジスタDRTとして、n型TFTのみ示しているが、p型TFTを同時に形成しても良い。
また、第2ゲート電極27と同層に第1配線27aが設けられる。第1ゲート電極26、第2ゲート電極27及び第1配線27aは、例えば、アルミニウム(Al)、銅(Cu)、銀(Ag)、モリブデン(Mo)又はこれらの合金膜で構成されている。駆動トランジスタDRTは、第1ゲート電極26及び第2ゲート電極27が設けられたデュアルゲート構造である。ただし、これに限定されず、駆動トランジスタDRTは、第1ゲート電極26のみが設けられたボトムゲート構造でもよく、第2ゲート電極27のみが設けられたトップゲート構造でもよい。
ソース電極28及びドレイン電極29は、絶縁膜33、34に設けられたコンタクトホールを介して、半導体層25に接続される。ソース電極28及びドレイン電極29は、例えば、チタンとアルミニウムとの積層構造であるTiAlTi又はTiAlの積層膜である。
絶縁膜34を介して対向する第1配線27aとソース電極28とで、保持容量Cs1が形成される。また、容量Cs1は、絶縁膜33を介して対向する半導体層25と第1配線27aとで形成される容量も含む。
なお、図6では、複数のトランジスタのうち駆動トランジスタDRTの構成について説明したが、書込トランジスタSST等の画素回路PICAに含まれるトランジスタ及び周辺領域GAに設けられたトランジスタTrも駆動トランジスタDRTと同様の断面構成であり、詳細な説明は省略する。
絶縁膜35は、駆動トランジスタDRTを覆って絶縁膜34の上に設けられる。絶縁膜35は、感光性アクリル等の有機材料が用いられる。絶縁膜35は、平坦化膜であり、駆動トランジスタDRTや各種配線により形成される凹凸を平坦化することができる。
絶縁膜35の上に、対向電極24、絶縁膜36、アノード電極21、絶縁膜37の順に積層される。対向電極24は、例えばITO(Indium Tin Oxide)等の透光性を有する導電性材料で構成される。対向電極24と同層に接続電極24aが設けられる。接続電極24aは、コンタクトホールの底部でソース電極28と接続される。
アノード電極21は、絶縁膜36に設けられたコンタクトホールを介して接続電極24a及びソース電極28と電気的に接続される。これにより、アノード電極21は、駆動トランジスタDRTと電気的に接続される。アノード電極21は、例えば、モリブデン(Mo)、アルミニウム(Al)の積層構造としている。なお、アノード電極21は、モリブデン、チタンのいずれか1つ以上を含む金属若しくは合金、又は、透光性導電材料であってもよい。
絶縁膜36を介して対向するアノード電極21と対向電極24との間に容量Cs2が形成される。絶縁膜37は、アノード電極21を覆って設けられる。絶縁膜37は、アノード電極21の周縁部を覆っており、隣り合う画素11のアノード電極21を絶縁する。
絶縁膜37は、アノード電極21と重なる位置に、発光素子5を実装するための開口を有する。絶縁膜37の開口の大きさは、発光素子5の実装工程における実装ズレ量等を考慮し、発光素子5よりも大きい面積の開口とする。
発光素子5は、半導体層51、アノード端子52(第1端子)及びカソード端子53(第2端子)を有する。各発光素子5は、アノード端子52がアノード電極21に接するように実装される。アノード電極21は、アノード端子52にアノード電源電位PVDDを供給する。半導体層51は、n型クラッド層、活性層及びp型クラッド層が積層された構成を採用することができる。
半導体層51は、例えば、窒化ガリウム(GaN)、アルミニウムインジウムガリウムリン(AlInGaP)あるいはアルミニウムガリウムヒ素(AlGaAs)あるいはガリウムヒ素リン(GaAsP)等の化合物半導体が用いられる。半導体層51は、発光素子5R、5G、5Bごとに異なる材料が用いられてもよい。また、活性層として、高効率化のために数原子層からなる井戸層と障壁層とを周期的に積層させた多重量子井戸構造(MQW構造)が採用されてもよい。
複数の発光素子5の間に素子絶縁膜38が設けられる。素子絶縁膜38は樹脂材料で形成される。素子絶縁膜38は、少なくとも発光素子5の側面を覆っており、発光素子5のカソード端子53の上には、素子絶縁膜38が設けられていない。素子絶縁膜38の上面と、カソード端子53の上面とが同一面を形成するように、素子絶縁膜38は平坦に形成される。ただし、素子絶縁膜38の上面の位置は、カソード端子53の上面の位置と異なっていてもよい。
カソード電極22(第2電極)は、複数の発光素子5及び素子絶縁膜38を覆って、複数の発光素子5に電気的に接続される。より具体的には、カソード電極22は、素子絶縁膜38の上面と、カソード端子53の上面とに亘って設けられる。カソード電極22は、カソード端子53にカソード電源電位PVSSを供給する。カソード電極22は、例えばITO等の透光性を有する導電性材料が用いられる。これにより、発光素子5からの出射光を効率よく外部に取り出すことができる。
カソード電極22は、表示領域AAの外側に設けられたコンタクトホールH11を介して、アレイ基板3側に設けられたカソード配線14と接続される。具体的には、コンタクトホールH11は、素子絶縁膜38及び絶縁膜35に設けられ、コンタクトホールH11の底面にカソード配線14が設けられる。カソード配線14は、絶縁膜34の上に設けられる。つまり、カソード配線14は、ソース電極28及びドレイン電極29と同層に設けられ、同じ材料で形成される。カソード電極22は、表示領域AAから周辺領域GAまで連続して設けられ、コンタクトホールH11の底部でカソード配線14と接続される。
カソード電極22の上に黒色部材23が設けられている。黒色部材23は、例えばアノード電極21よりも光の反射率が小さい材料で構成された低反射膜である。黒色部材23は、黒色に着色された樹脂材料や、カーボン又は薄膜干渉により黒色を呈する金属又は金属酸化物が用いられる。
黒色部材23には、発光素子5と重なる領域に開口OPが設けられる。つまり、開口OPにおいて、発光素子5の上側では、カソード電極22と接着層84とが接している。開口OP以外の部分では、カソード電極22の上に設けられた黒色部材23と、接着層84とが接している。発光素子5から出射された光は、開口OPを通って表示面側に進行し、表示画像として表示される。
また、発光素子5から側方又は下側に向けて出射された光は、アレイ基板3の各種配線で反射される。アレイ基板3で反射された光は、黒色部材23により遮蔽され、表示面側に反射光が出射することを抑制できる。また、表示面から入射する外光は、黒色部材23により吸収され、アレイ基板3への侵入が抑制される。これにより、アレイ基板3で反射された反射光が観察者に視認されることを抑制できる。このため、表示装置2は、画素11間の光の混色や、意図しない不要な光が表示面から出射することを抑制することができるので、表示画像の品位の低下を抑制することができる。
カソード電極22及び黒色部材23の上には、接着層84を介して検出装置6が設けられる。検出装置6は、静電容量方式の指紋センサである。検出装置6は、センサ基板60と、駆動電極Txと、検出電極Rxと、絶縁膜68、69とを有する。第3方向Dzにおいて、センサ基板60、駆動電極Tx、絶縁膜68、検出電極Rx、絶縁膜69の順に積層される。
駆動電極Txは、ITO等の透光性を有する導電体であり、検出電極Rxは、金属細線で構成される。検出電極Rx及び駆動電極Txは、発光素子5と重ならない位置に設けられる。発光素子5は、隣り合う駆動電極Txの間の領域SPと重なる位置に設けられる。これにより、発光素子5から出射された光が、検出電極Rxで反射されてアレイ基板3側に戻ることを抑制できる。また、出射された光の強度が、駆動電極Txを透過する際に低下することを抑制できる。
円偏光板7は、接着層85を介して検出装置6の上に設けられる。言い換えると、基板30に垂直な方向で、複数の発光素子5、複数の検出電極Rx及び複数の駆動電極Txは、基板30と円偏光板7との間に設けられる。円偏光板7は、例えば、直線偏光板と、直線偏光板の一方の面側に設けられる1/4位相差板(1/4波長板ともいう)と、を備える。直線偏光板よりも1/4位相差板の方が、基板30に近い位置に設けられる。
例えば、外光(入射光)は直線偏光板を通過することにより、直線偏光に変更される。直線偏光は1/4位相差板を通過することにより、円偏光に変更される。円偏光は、検出電極Rxやアレイ基板3の配線で反射して、入射光と逆回りの円偏光(反射光)になる。反射光は、再び1/4位相差板を通過することにより、入射時と直交した直線偏光となり、直線偏光板に吸収される。これにより、検出装置付き表示機器1では、外光の反射が抑制される。
また、第3方向Dzにおいて、検出装置6とアレイ基板3との間にカソード電極22が設けられる。カソード電極22には固定電位が供給されるため、検出装置6のシールド層としても機能する。つまり、カソード電極22は、アレイ基板3が有する各トランジスタや各種配線で発生した電位の変動が、ノイズとして検出装置6に伝わることを抑制することができる。
図7は、複数の画素及びカソード電極を示す平面図である。なお、図7では、黒色部材23に斜線を付けて示している。図7に示すように、黒色部材23は、隣り合う複数の画素11の間に亘って連続して設けられる。開口OPが設けられた領域に、発光素子5が設けられる。平面視での開口OPの面積は、発光素子5の面積よりも大きい。平面視での開口OPの面積は、少なくとも発光素子5の上面の面積よりも大きい。
このような構成により、画素回路PICAに含まれる複数のトランジスタ及び各種配線(図5参照)が、黒色部材23により覆われる。このため、黒色部材23は、外光がアレイ基板3で反射することを良好に抑制できる。
次に、検出装置6の詳細な構成について説明する。図8は、検出装置付き表示機器が有する検出装置を示す平面図である。図8に示すように、検出装置6は、センサ基板60と、センサ基板60の第1面60a側に設けられたセンサ部64と、駆動電極ドライバ62と、検出電極選択回路63と、を備える。センサ部64は、駆動電極Txと、検出電極Rxと、を含む。センサ基板60は、可視光を透過可能な透光性を有するガラス基板である。又は、センサ基板60は、ポリイミド等の樹脂で構成された透光性の樹脂基板又は樹脂フィルムであってもよい。センサ部64は、透光性を有するセンサである。
駆動電極Tx及び検出電極Rxは、検出領域FAに設けられている。複数の駆動電極Txは、第2方向Dyに並んで配置されている。複数の駆動電極Txは、それぞれ第1方向Dxに延在している。複数の検出電極Rxは、第1方向Dxに並んで配置されている。複数の検出電極Rxは、それぞれ第2方向Dyに延在している。平面視で、複数の駆動電極Txは、複数の検出電極Rxと交差して設けられる。
駆動電極ドライバ62及び検出電極選択回路63は、センサ基板60の周辺領域GAに設けられる。駆動電極Txは、駆動電極ドライバ62に電気的に接続される。各検出電極Rxは、検出電極選択回路63を介して、センサ基板60の周辺領域GAに設けられた配線基板65に電気的に接続される。配線基板65は、例えば、フレキシブルプリント基板である。又は、配線基板65はリジッド基板でもよい。
検出電極Rxと駆動電極Txとの交差部分に、それぞれ静電容量が形成される。センサ部64において、相互静電容量方式のタッチ検出動作を行う際、駆動電極ドライバ62は、駆動電極Txを時分割的に順次選択し、選択された駆動電極Txに駆動信号Vsを供給する。そして、接触又は近接する指Fin等の表面の凹凸による、駆動電極Txと検出電極Rxとの間の容量変化に応じた検出信号Vdetが検出電極Rxから出力される。これにより、センサ部64により指紋検出が行われる。なお、駆動電極ドライバ62は、複数の駆動電極Txを含む駆動電極ブロックごとに順次選択して駆動してもよい。
図8では、駆動電極ドライバ62、検出電極選択回路63等の各種回路が、センサ基板60の周辺領域GAに設けられている場合を示しているが、これはあくまで一例である。各種回路の少なくとも一部は、配線基板65に実装された検出用ICに含まれていてもよい。又は、各種回路の少なくとも一部は、表示装置2の駆動IC210(図3参照)に含まれていてもよい。
図9は、検出装置の構成例を示すブロック図である。図9に示すように、検出装置6は、さらに、検出制御回路61と、検出回路40と、を有する。検出制御回路61は、センサ部64、検出電極選択回路63、駆動電極ドライバ62、検出回路40の各動作を制御する。
駆動電極ドライバ62は、検出制御回路61から供給される制御信号に基づいて、センサ部64の駆動電極Txに検出用の駆動信号Vsを供給する回路である。駆動信号Vsは、例えば、所定の周波数(例えば数kHz~数百kHz程度)の交流矩形波である。なお、駆動信号Vsの交流波形は、サイン波や三角波であってもよい。検出電極選択回路63は、検出制御回路61から供給される制御信号に基づいて、センサ部64の検出電極Rxを選択して、検出回路40に接続する。検出電極選択回路63は、例えば、マルチプレクサである。
検出回路40は、検出制御回路61から供給される信号と、検出電極Rxから出力される検出信号Vdetとに基づいて、指Finの形状や指紋を検出する回路である。例えば、検出回路40は、センサ部64に接触又は近接する指Fin等の表面の凹凸に応じた検出信号Vdetの変化を検出する。検出回路40は、検出信号増幅回路42と、A/D変換回路43と、信号処理回路44と、座標抽出回路45と、合成回路46と、検出タイミング制御回路47と、を備える。検出タイミング制御回路47は、検出制御回路61から供給されるクロック信号に基づいて、検出信号増幅回路42と、A/D変換回路43と、信号処理回路44と、座標抽出回路45と、合成回路46とが同期して動作するように制御する。
検出信号Vdetは、センサ部64から検出回路40の検出信号増幅回路42に供給される。検出信号増幅回路42は、検出信号Vdetを増幅する。検出信号増幅回路42は、例えば、複数の積分回路と、複数の積分回路とそれぞれ接続される複数の端子を有し、検出電極選択回路63は、当該複数の端子と、選択された検出電極Rxとを接続する。A/D変換回路43は、検出信号増幅回路42から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換する。検出信号増幅回路42及びA/D変換回路43は、例えば、アナログ・フロント・エンド(Analog Front End:AFE)回路である。
信号処理回路44は、A/D変換回路43の出力信号に基づいて、センサ部64に対する指Finの凹凸の接触又は近接の有無を検出する論理回路である。信号処理回路44は、指Finの凹凸による検出信号の差分の信号(絶対値|ΔV|)を取り出す処理を行う。信号処理回路44は、絶対値|ΔV|を所定のしきい値電圧と比較し、この絶対値|ΔV|がしきい値電圧未満であれば、指Finの凹部が接触状態であると判断する。一方、信号処理回路44は、絶対値|ΔV|がしきい値電圧以上であれば、指Finの凸部が接触状態であると判断する。このようにして、検出回路40は、指Finの凹凸の接触又は近接を検出することが可能となる。
座標抽出回路45は、信号処理回路44において指Finの凹凸の接触又は近接が検出されたときに、その検出座標を求める論理回路である。座標抽出回路45は、検出座標を合成回路46に出力する。合成回路46は、座標抽出回路45から出力された検出座標を組み合わせて、接触又は近接する指Finの形状や指紋を示す二次元情報を生成する。合成回路46は、二次元情報を検出回路40の出力信号Voutとして出力する。又は、合成回路46は、二次元情報に基づいた画像を生成し、画像情報を出力信号Voutとしてもよい。又は、検出回路40は、座標抽出回路45及び合成回路46を有さず、信号処理回路44により取り出された信号を出力信号Voutとして出力してもよい。
検出回路40は、上述した検出用ICに含まれる。ただし、検出回路40の機能の一部は、駆動IC210に含まれていてもよく、外部のMPU(Micro-processing unit)の機能として設けられてもよい。
図10は、駆動電極及び検出電極を示す平面図である。図10に示すように、検出電極Rxの形状は、平面視で、ジグザグ状の金属細線である。検出電極Rxは、全体として第2方向Dyに延在している。具体的には、検出電極Rxは、複数の第1直線部RxL1と、複数の第2直線部RxL2と、複数の屈曲部RxBと、を有する。第2直線部RxL2は、第1直線部RxL1と交差する方向に延びている。第1直線部RxL1及び複数の第2直線部RxL2は、金属細線である。また、屈曲部RxBは、第1直線部RxL1と第2直線部RxL2とを接続している。
第1直線部RxL1は、第1方向Dx及び第2方向Dyと交差するD1方向に延びている。第2直線部RxL2は、第1方向Dx及び第2方向Dyと交差するD2方向に延びている。第2方向Dyに対して、D1方向は、D2方向とは反対側に傾斜する。D1方向と第2方向Dyとが成す角度は、D2方向と第2方向Dyとが成す角度と等しい。また、第1直線部RxL1と第2直線部RxL2は、第1方向Dxに平行な仮想線を軸に、左右対称となるように配置されている。
配置間隔Prxは、隣り合う検出電極Rx間において、第1方向Dxにおける屈曲部RxBの間隔である。また、配置間隔Pryは、複数の検出電極Rxの各々において、第2方向Dyにおける屈曲部RxBの間隔である。本実施形態では、例えば、配置間隔Prxは配置間隔Pryよりも小さい。
図10に示すように、複数の駆動電極Tx-1、Tx-2、Tx-3、Tx-4、…は、第2方向Dyに並んで配置される。駆動電極Tx-1、Tx-2は、検出電極Rxの第1直線部RxL1と交差する。駆動電極Tx-3、Tx-4は、検出電極Rxの第2直線部RxL2と交差する。なお、以下の説明において、駆動電極Tx-1、Tx-2、Tx-3、Tx-4、…を区別して説明する必要がない場合には、単に駆動電極Txと表す。
複数の駆動電極Tx-1、Tx-2、Tx-3、Tx-4、…は、それぞれ複数の電極部TxEと、複数の接続部TxCとをそれぞれ有する。複数の駆動電極Txの各々において、複数の電極部TxEは第1方向Dxに並んでおり、互いに離隔して配置されている。また、複数の駆動電極Txの各々において、接続部TxCは、複数の電極部TxEのうち隣り合う電極部TxE同士を接続している。また、第3方向Dzから見て、1本の検出電極Rxは、隣り合う電極部TxEの間を通って接続部TxCと交差している。複数の電極部TxE及び複数の接続部TxCは、ITO等の透光性を有する導電性材料で構成される。
電極部TxEは、第1電極部TxE1と、第1電極部TxE1とは異なる形状を有する第2電極部TxE2と、を含む。第3方向Dzから見て、第1電極部TxE1と、第2電極部TxE2はそれぞれ平行四辺形である。第1電極部TxE1を上下反転させた形状が、第2電極部TxE2の形状となっている。
駆動電極Tx-1、Tx-2は、複数の第1電極部TxE1を備える。複数の第1電極部TxE1は、第1直線部RxL1に沿って設けられ、それぞれ、第1直線部RxL1と平行な2辺と、第1直線部RxL1と直交する2辺とを有する四角形状である。また、駆動電極Tx-3、Tx-4は、複数の第2電極部TxE2を備える。複数の第2電極部TxE2は、第2直線部RxL2に沿って設けられ、それぞれ、第2直線部RxL2と平行な2辺と、第2直線部RxL2と直交する2辺とを有する四角形状である。
これにより、第1電極部TxE1及び第2電極部TxE2は、ジグザグ状の検出電極Rxに沿って配置される。また、検出電極Rxと、各電極部TxEとの離隔距離を一定の長さにすることができる。なお、1つの第1直線部RxL1又は第2直線部RxL2に対応する電極部TxEの数は、1つでも3以上の整数であってもよい。
また、第2方向Dyにおける駆動電極Txの配置間隔をPtとする。配置間隔Ptは、検出電極Rxの屈曲部RxBの配置間隔Pryの1/2程度である。なお、これに限定されず、配置間隔Ptは、配置間隔Pryの1/n(nは1以上の整数である)であってもよい。配置間隔Ptは、例えば50μm以上、100μm以下である。
また、複数の接続部TxCの長手方向は、一方向に揃っていることが好ましい。例えば、駆動電極Txが有する接続部TxCの長手方向は、全て第1方向Dxとなっている。また、複数の接続部TxCは同一直線上に配置される。これにより、検出電極Rxと交差する接続部TxCの形状が揃うため、検出電極Rxと接続部TxCとの間の容量のばらつきを抑制できる。また、複数の接続部TxCと重なる領域に金属層TxCaが設けられる。これにより、接続部TxCを細幅に設けた場合でも、接続部TxCと金属層TxCaとの積層体の抵抗値を抑制することができる。
なお、複数の接続部TxCが同一直線上に設けられる構成に限定されず、第1方向Dxに隣り合う複数の接続部TxCにおいて、第2方向Dyでの位置が異なって配置されていてもよい。この場合、電極部TxEと比べて光の透過率が低い金属層TxCaが一直線状に並ばないので、検出装置付き表示機器1はモアレ等の意図しない模様の発生を抑制することができる。
なお、電極部TxEは、それぞれ平行四辺形状であるが、矩形状、多角形状、異形状であってもよい。例えば、隣接する屈曲部RxB間に配置され、第1直線部RxL1と平行な2辺を有する第1部分と、第2直線部RxL2と平行な2辺を有する第2部分が結合した多角形状からなる第3電極部を有してもよい。言い換えると、1つの第1直線部RxL1と1つの第2直線部RxL2とこれらとつなぐ屈曲部RxBとからなる部分構造に隣接する電極部TxEの個数は偶数に限らず、奇数であってもよい。
ダミー電極TxD1、TxD2、TxD3は、第2方向Dyに隣り合う駆動電極Txの間に設けられる。具体的には、D1方向に隣り合う第1電極部TxE1の間には、ダミー電極TxD1が設けられ、D2方向に隣り合う第2電極部TxE2の間には、ダミー電極TxD2が設けられる。また、第1電極部TxE1と第2電極部TxE2との間には、ダミー電極TxD3が設けられる。ダミー電極TxD1、TxD2、TxD3と各電極部TxEとは、スリットSLにより離隔している。なお、以下の説明において、ダミー電極TxD1、TxD2、TxD3を区別して説明する必要がない場合には、単にダミー電極TxDと表す。ダミー電極TxDは、ITO等の透光性を有する導電性材料であり、駆動電極Txと同じ材料で形成される。
ダミー電極TxD1は、第1直線部RxL1と平行な2辺と、第1直線部RxL1と直交する2辺とを有する四角形状である。ダミー電極TxD2は、第2直線部RxL2と平行な2辺と、第2直線部RxL2と直交する2辺とを有する四角形状である。ダミー電極TxD1及びダミー電極TxD2の面積は、それぞれ第1電極部TxE1及び第2電極部TxE2の面積よりも小さい。ダミー電極TxD3は、第1直線部RxL1と直交する辺s1と、第2直線部RxL2と直交する辺s2と、第1直線部RxL1と平行な辺s3と、第2直線部RxL2と平行な辺s4と、を有する。第2方向Dyにおけるダミー電極TxDの配置間隔Pdは、駆動電極Txの配置間隔Ptと等しい。
検出電極Rxを挟んで配置された複数のスリットSLは、同一直線上に揃わないように配置される。言い換えると、スリットSLの延長方向には、検出電極Rxを挟んで電極部TxEが配置される。これにより、電極部TxE及びダミー電極TxDが設けられていない部分が、小さいピッチで屈曲するように配置されるので、検出装置6は、検出領域FAに意図しない模様(例えば、モアレ、光を反射した模様)が発生することを抑制することができる。
図10に示すセンサ部64では、駆動電極Txの形状と検出電極Rxの形状との位置関係が電極間で揃っているこのため、駆動電極Txの容量のばらつきや、検出電極Rxの容量のばらつきが小さい。また、センサ部64における座標の算出の補正等も実行し易いという利点がある。
図11は、図10のXI-XI’断面図である。なお、図11では、検出領域FAの層構造と周辺領域GAの層構造との関係を示すために、検出領域FAのXI-XI’線に沿う断面と、周辺領域GAのトランジスタTrSを含む部分の断面とを、模式的に繋げて示している。トランジスタTrSは、駆動電極ドライバ62が有する素子である。
図11に示すように、センサ基板60は、第1面60aと、第1面60aと反対側の第2面60bとを有する。駆動電極Tx及び検出電極Rxは、センサ基板60の第1面60a側に設けられる。具体的には、第1面60aには、絶縁膜66、67が積層される。駆動電極Txは、絶縁膜67の上に設けられる。電極部TxE及び金属層TxCaは、絶縁膜67の上に設けられ、接続部TxCは、金属層TxCaを覆って設けられる。絶縁膜68は、駆動電極Txを覆って絶縁膜67の上に設けられる。
検出領域FAにおいて、検出電極Rxは絶縁膜68の上に設けられている。検出電極Rxは、接続部TxC及び金属層TxCaと重なる位置に設けられる。絶縁膜68により、検出電極Rxと駆動電極Txとの間が絶縁されている。検出電極Rxは、例えば、第1金属層141、第2金属層142及び第3金属層143を有する。第3金属層143上に第2金属層142が設けられており、第2金属層142上に第1金属層141が設けられている。
例えば、第1金属層141、第3金属層143の材料には、モリブデン(Mo)又はモリブデン合金が用いられる。第2金属層142の材料には、アルミニウム(Al)又はアルミニウム合金が用いられる。第1金属層141は、第2金属層142よりも可視光の反射率が低い。
絶縁膜69は、検出電極Rx及び絶縁膜68の上に設けられる。絶縁膜69によって、検出電極Rxの上面及び側面は覆われている。絶縁膜69には、シリコン窒化膜あるいはシリコン酸窒化膜あるいはアクリル樹脂など、高屈折率で低反射率の膜が用いられる。
駆動電極Txは、検出領域FAから周辺領域GAまで延在し、トランジスタTrSに接続される。トランジスタTrSは、ゲート電極103、半導体層113、ソース電極123及びドレイン電極125を有する。ゲート電極103は、センサ基板60の上に設けられる。絶縁膜66は、ゲート電極103の上に設けられる。半導体層113は、絶縁膜66の上に設けられる。
絶縁膜67は、半導体層113の上に設けられる。ソース電極123及びドレイン電極125は、絶縁膜67の上に設けられる。ソース電極123は、絶縁膜67に設けられたコンタクトホール67H1を介して半導体層113と接続される。ドレイン電極125は、絶縁膜67に設けられたコンタクトホール67H2を介して半導体層113と接続される。
ソース電極123及びドレイン電極125の上に絶縁膜68Aが設けられる。駆動電極Txは、絶縁膜68Aに設けられたコンタクトホール68Hを介してドレイン電極125と接続される。
図12は、駆動電極及び検出電極と、発光素子との配置関係を説明するための平面図である。図12に示すように、複数の発光素子5は、平面視で、第1方向Dxに隣り合う複数の検出電極Rxの間に配置される。かつ、複数の発光素子5は、平面視で、第2方向Dyに隣り合う複数の駆動電極Txの間に設けられる。言い換えると、複数の発光素子5は、平面視で、複数の検出電極Rx及び複数の駆動電極Txと重ならない領域に設けられる。
具体的には、発光素子5G、5Bは、第1方向Dxに隣り合う複数の第1直線部RxL1の間に配置され、かつ、D1方向に隣り合う複数の第1電極部TxE1の間に配置される。又、発光素子5G、5Bは、第1方向Dxに隣り合う複数の第2直線部RxL2の間に配置され、かつ、D2方向に隣り合う複数の第2電極部TxE2の間に配置される。発光素子5Bと発光素子5Gとは検出電極Rxを挟んで第1方向Dxに隣り合って配置される。発光素子5G、5Bは、それぞれダミー電極TxD1又はダミー電極TxD2と重なる位置に配置される。
また、発光素子5Rは、第1方向Dxに隣り合う複数の屈曲部RxBの間に配置され、かつ、第2方向Dyに隣り合う第1電極部TxE1と第2電極部TxE2との間に配置される。発光素子5Rは、それぞれダミー電極TxD3と重なる位置に配置される。
第1方向Dxにおける発光素子5の配置間隔PLxは、検出電極Rxの配置間隔Prx(図10参照)と同程度である。第2方向Dyにおける発光素子5の配置間隔PLyは、検出電極Rxの配置間隔Pry(図10参照)の1/2程度である。また、発光素子5Rの第1方向Dxでの位置は、発光素子5Gの第1方向Dxでの位置とずれて配置される。
なお、配置間隔PLxは、1つの画素Pixを構成する複数の発光素子5のうち、第1方向Dxの一方に位置する発光素子5(例えば、発光素子5B)と、第1方向Dxの他方に位置する発光素子5(例えば、発光素子5R)との間の配置間隔である。配置間隔PLyは、同様に、1つの画素Pixを構成する複数の発光素子5のうち、第2方向Dyの一方に位置する発光素子5(例えば、発光素子5B)と、第2方向Dyの他方に位置する発光素子5(例えば、発光素子5R)との間の配置間隔である。
このような構成により、複数の発光素子5は、少なくとも検出電極Rxと重ならない位置に配置される。このため、発光素子5から出射された光が検出電極Rxで反射されることを抑制できる。また、第2方向Dyに配列された複数の発光素子5には、それぞれ異なる方向に傾斜する金属細線の第1直線部RxL1、第2直線部RxL2又は屈曲部RxBが隣り合って設けられる。
このため、複数の発光素子5に隣り合って1つの直線状の検出電極Rxが設けられた構成と比べて、検出装置付き表示機器1は、モアレ等の意図しない模様の発生を抑制することができる。したがって、検出装置付き表示機器1は、検出装置6により指紋を好適に検出するとともに、発光素子5から出射された光の不要な反射を抑制して、表示画像の品位の低下を抑制できる。
なお、図12に示す発光素子5の配置はあくまで一例であり、異なる配置としてもよい。例えば、1つの直線部(第1直線部RxL1又は第2直線部RxL2)と隣り合って2つ以上の発光素子5が配置されていてもよい。また、発光素子5R、5G、5Bの配置を入れ換えた構成であってもよい。
(第1変形例)
図13は、第1実施形態の第1変形例に係る検出装置を示す平面図である。なお、以下の説明では、上述した実施形態で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
図13に示すように、第1変形例に係る検出装置6は、第1実施形態に比べて、一部のダミー電極TxDが設けられていない構成が異なる。具体的には、複数の発光素子5Rと重なる部分で、ダミー電極TxD3が設けられていない。言い換えると、複数の発光素子5Rは、第2方向Dyに隣り合う駆動電極Tx(第1電極部TxE1と第2電極部TxE2)の間の領域SPに設けられる。発光素子5Rと重なる領域には検出装置6のセンサ基板60及び各絶縁膜66、67、68、69(図11参照)が設けられる。
このような構成により、発光素子5Rから出射された光は、ダミー電極TxD3を透過しないで表示面に進行する。つまり、第1変形例では、上述した第1実施形態に比べて発光素子5Rから出射された光の透過率の低下を抑制することができる。これにより、発光素子5Rの発光効率が、発光素子5G、5Bの発光効率よりも低い場合であっても、表示面に表示される赤色の光の輝度と、青色及び緑色の光の輝度との差を抑制することができる。
なお、図13では、発光素子5Rと重なる部分のダミー電極TxD3が設けられていない構成を示したが、これに限定されない。発光素子5Rに加え、発光素子5G、5Bと重なる部分のダミー電極TxD1、TxD2が設けられていない構成であってもよい。
(第2変形例)
図14は、第1実施形態の第2変形例に係る検出装置付き表示機器を示す断面図である。図14に示すように、第2変形例の検出装置付き表示機器1において、カソード電極22Aが黒色の導電体で構成される。黒色の導電体として、例えばカーボン又は薄膜干渉により黒色を呈する金属等が挙げられる。カソード電極22Aには、発光素子5のカソード端子53と重なる部分に開口22Aaが設けられる。カソード電極22Aは、カソード端子53の周縁でカソード端子53と接続される。第2変形例では、カソード電極22Aの上に黒色部材23(図6参照)が設けられず、接着層84は、カソード電極22Aの上及び開口22Aaに設けられる。
第2変形例では、第1実施形態に比べて、発光素子5の上にカソード電極22を構成する透光性の導電体が設けられていない。このため、検出装置付き表示機器1は、発光素子5から出射された光の取り出し効率を向上させることができる。なお、第2変形例の構成は、上述した第1変形例にも適用できる。
(第3変形例)
図15は、第1実施形態の第3変形例に係る検出装置付き表示機器を示す断面図である。図15に示すように、第3変形例の検出装置付き表示機器1において、検出電極Rxは、黒色の導電体を含む。具体的には、第1金属層141及び第3金属層143が黒色の導電体で構成される。検出電極Rxの、最表層に位置する第1金属層141及び第3金属層143に黒色の導電体が用いられ、第2金属層142には、上述のようにアルミニウム(Al)又はアルミニウム合金が用いられる。このため、黒色の導電体を用いた構成であっても、検出電極Rxの導電率の低下を抑制できる。
また、駆動電極Txは、黒色の導電体で形成された金属層TxCaを含む。金属層TxCaと接続部TxCとが積層される。
これにより、第3変形例では、表示面から入射した外光が、検出電極Rx及び金属層TxCaで反射することを抑制できる。この結果、検出装置付き表示機器1は、外光の反射を抑制して、表示面に表示される画像の輝度の低下を抑制することができる。また、第3変形例では、表示装置2での外光の反射が抑制され、かつ、検出装置6での外光の反射が抑制されるので、円偏光板7を設けない構成としてもよい。
なお、第3変形例において、検出電極Rx及び駆動電極Txの両方が黒色の導電体を含む構成に限定されない。検出電極Rx及び駆動電極Txのいずれか一方が、黒色の導電体を含んでいる構成であってもよい。また、第3変形例の構成は、上述した第1変形例及び第2変形例にも適用できる。
(第4変形例)
図16は、第1実施形態の第4変形例に係る検出装置付き表示機器を示す断面図である。図16に示すように、第4変形例の検出装置付き表示機器1において、検出装置6Aの積層構造が異なる。具体的には、センサ基板60の第1面60a側に検出電極Rxが設けられ、第2面60b側に駆動電極Txが設けられる。第3方向Dzにおいて、発光素子5の上に、駆動電極Tx、センサ基板60、検出電極Rxの順に設けられる。検出電極Rx及び駆動電極Txの平面視での構成及び発光素子5の配置は、図10、図12と同様であり、詳細な説明は省略する。
第4変形例では、センサ基板60の周辺領域GAに駆動電極ドライバ62(図8参照)が設けられず。駆動電極ドライバ62は配線基板65を介して接続されたICに設けられる。駆動電極Txは周辺領域GAに設けられた接続配線を介してICに接続される。
なお、検出電極Rx及び駆動電極Txの配置は逆であってもよい。つまり、センサ基板60の第1面60a側に駆動電極Txが設けられ、第2面60b側に検出電極Rxが設けられていてもよい。また、検出電極Rxは、絶縁膜68を介してセンサ基板60に設けられているが、絶縁膜68が設けられていなくてもよい。また、第4変形例の構成は、上述した第1変形例から第3変形例にも適用できる。
(第2実施形態)
図17は、第2実施形態に係る検出装置付き表示機器が有する検出装置を示す平面図である。図17に示すように、第2実施形態に係る検出装置付き表示機器1Aにおいて、複数の駆動電極TxAは、それぞれ金属細線で構成されている。
具体的には、駆動電極TxAは、複数の第3直線部TxL1と、複数の第4直線部TxL2と、複数の屈曲部TxB(第2屈曲部)と、を有する。第4直線部TxL2は、第3直線部TxL1と交差する方向に延在する。第3直線部TxL1及び第4直線部TxL2は、検出電極Rxの第1直線部RxL1及び第2直線部RxL2とも交差する方向に延在する。また、屈曲部TxBは、第3直線部TxL1と第4直線部TxL2とを接続している。
駆動電極TxAの配置間隔Ptxは、複数の駆動電極TxAの各々において、第1方向Dxにおける屈曲部TxBの間隔である。また、配置間隔Ptyは、隣り合う駆動電極TxA間において、第2方向Dyにおける屈曲部TxBの間隔である。本実施形態では、例えば、配置間隔Ptxは配置間隔Ptyよりも大きい。駆動電極TxAの配置間隔Ptxは、検出電極Rxの配置間隔Prxの2倍程度である。駆動電極TxAの配置間隔Ptyは、検出電極Rxの配置間隔Pryの1/2程度である。
複数の発光素子5は、第1方向Dxに隣り合う検出電極Rxの間、かつ、第2方向Dyに隣り合う駆動電極TxAの間に配置される。具体的には、発光素子5Gは、第2方向Dyに隣り合う第3直線部TxL1と、第1方向Dxに隣り合う第1直線部RxL1とで囲まれた領域に設けられる。発光素子5Bは、第2方向Dyに隣り合う第4直線部TxL2と、第1方向Dxに隣り合う第1直線部RxL1とで囲まれた領域に設けられる。発光素子5Rは、第2方向Dyに隣り合う第3直線部TxL1と、第1方向Dxに隣り合う第2直線部RxL2とで囲まれた領域に設けられる。
図18は、第2実施形態に係る検出装置付き表示機器を示す断面図である。図18に示すように、検出装置6Bにおいて、駆動電極TxAは、センサ基板60の第1面60aに設けられる。検出電極Rxは、絶縁膜68を介して駆動電極TxAの上に設けられる。駆動電極TxAは金属細線で構成されるので、検出電極Rxとの交差部分に金属層TxCa(図10参照)を設ける必要がない。
また、駆動電極TxA及び検出電極Rxは、黒色の導電体で構成される。この場合、円偏光板7が設けられず、検出装置6Bの上に接着層85を介してカバー部材80が設けられる。ただし、第2実施形態においても円偏光板7を設ける構成を採用することもできる。また、駆動電極TxAは、単層に限定されない。駆動電極TxAは、検出電極Rxと同様に複数の金属層が積層された積層構造とすることができる。
本実施形態において、検出装置6Bは、駆動電極TxAの抵抗を小さくすることができる。また、検出装置6Bは、駆動電極TxAと検出電極Rxとの間の容量を小さくすることができる。また、本実施形態の構成は、上述した第1変形例及び第4変形例にも適用できる。
これまでの説明において、アノード端子52、カソード端子53として表記してきた部分においては、発光素子5の接続方向、及び電圧の印加方向によっては明細書中の記載に限定するものではなく、逆転していても良い。また、図6、図14から図16、図18においては、発光素子5の一方の電極が下側に、他方の電極が上側にある構成を示しているが、その両方が下側、つまりアレイ基板3に対面する側に有る構成であっても良い。すなわち、検出装置付き表示機器1において、発光素子5の上部でカソード電極22に接続されるフェースアップ構造に限定されず、発光素子5の下部が、アノード電極21及びカソード電極22に接続される、いわゆるフェースダウン構造であってもよい。
以上、本発明の好適な実施の形態を説明したが、本発明はこのような実施の形態に限定されるものではない。実施の形態で開示された内容はあくまで一例にすぎず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で行われた適宜の変更についても、当然に本発明の技術的範囲に属する。上述した各実施形態及び各変形例の要旨を逸脱しない範囲で、構成要素の種々の省略、置換及び変更のうち少なくとも1つを行うことができる。
1 検出装置付き表示機器
2 表示装置
3 アレイ基板
5 発光素子
6 検出装置
7 円偏光板
11、Pix 画素
21 アノード電極
22 カソード電極
23 黒色部材
30 基板
38 素子絶縁膜
40 検出回路
51 半導体層
52 アノード端子
53 カソード端子
60 センサ基板
L1 アノード電源線
L10 カソード電源線
Rx 検出電極
RxL1 第1直線部
RxL2 第2直線部
RxB、TxB 屈曲部
Tx 駆動電極
TxE 電極部
TxE1 第1電極部
TxE2 第2電極部
TxC 接続部
TxD1、TxD2、TxD3 ダミー電極
TxL1 第3直線部
TxL2 第4直線部
DRT 駆動トランジスタ
SST 書込トランジスタ

Claims (25)

  1. 基板と、
    前記基板に設けられた複数の無機発光素子と、
    前記基板に平行な第1方向に配列された複数の検出電極と、
    前記第1方向と交差する第2方向に配列され、前記基板に垂直な方向からの平面視で、前記検出電極と交差して設けられる複数の駆動電極と、を有し、
    前記検出電極は、
    複数の第1直線部と、
    前記第1直線部と交差する方向に延びる複数の第2直線部と、
    前記第1直線部と前記第2直線部とを接続する屈曲部と、を有し、
    前記第2方向に隣り合う前記駆動電極の間に設けられたダミー電極を有し、
    複数の前記無機発光素子は、前記基板に垂直な方向からの平面視で、前記ダミー電極と重なる領域に配置される
    検出装置付き表示機器。
  2. 前記検出電極は、金属配線であり、
    前記駆動電極は、透光性導電体である
    請求項1に記載の検出装置付き表示機器。
  3. 基板と、
    前記基板に設けられた複数の無機発光素子と、
    前記基板に平行な第1方向に配列された複数の検出電極と、
    前記第1方向と交差する第2方向に配列され、前記基板に垂直な方向からの平面視で、前記検出電極と交差して設けられる複数の駆動電極と、を有し、
    前記検出電極は、
    複数の第1直線部と、
    前記第1直線部と交差する方向に延びる複数の第2直線部と、
    前記第1直線部と前記第2直線部とを接続する屈曲部と、を有し、
    複数の前記無機発光素子は、前記基板に垂直な方向からの平面視で、前記第2方向に隣り合う前記駆動電極の間に設けられる
    検出装置付き表示機器。
  4. 前記検出電極は、金属配線であり、
    前記駆動電極は、透光性導電体である
    請求項3に記載の検出装置付き表示機器。
  5. 前記駆動電極は、
    平面視で、互いに離隔して配置された複数の電極部と、
    前記複数の電極部のうち隣り合う電極部同士を接続する接続部と、を有し、
    前記検出電極は、前記基板に垂直な方向からの平面視で、前記隣り合う電極部の間を通って前記接続部と交差している
    請求項3に記載の検出装置付き表示機器。
  6. 基板と、
    前記基板に設けられた複数の無機発光素子と、
    前記基板に平行な第1方向に配列された複数の検出電極と、
    前記第1方向と交差する第2方向に配列され、前記基板に垂直な方向からの平面視で、前記検出電極と交差して設けられる複数の駆動電極と、を有し、
    前記検出電極は、
    複数の第1直線部と、
    前記第1直線部と交差する方向に延びる複数の第2直線部と、
    前記第1直線部と前記第2直線部とを接続する屈曲部と、を有し、
    前記無機発光素子は、第1端子と第2端子とを有し、
    前記無機発光素子に電気的に接続されるトランジスタと、
    前記トランジスタに電気的に接続され、前記第1端子に第1電位を供給する第1電極と、
    前記第2端子に前記第1電位と異なる電位を有する第2電位を供給する第2電極とを有し、
    前記第2電極は、黒色の導電体であり、前記第2端子と重なる領域に開口が設けられる
    検出装置付き表示機器。
  7. 前記検出電極は、金属配線であり、
    前記駆動電極は、透光性導電体である
    請求項6に記載の検出装置付き表示機器。
  8. 基板と、
    前記基板に設けられた複数の無機発光素子と、
    前記基板に平行な第1方向に配列された複数の検出電極と、
    前記第1方向と交差する第2方向に配列され、前記基板に垂直な方向からの平面視で、前記検出電極と交差して設けられる複数の駆動電極と、を有し、
    前記検出電極は、
    複数の第1直線部と、
    前記第1直線部と交差する方向に延びる複数の第2直線部と、
    前記第1直線部と前記第2直線部とを接続する屈曲部と、を有し、
    前記駆動電極は、
    平面視で、互いに離隔して配置された複数の電極部と、
    複数の前記電極部よりも小さい幅で形成され、前記複数の電極部のうち隣り合う電極部同士を接続する接続部と、を有し、
    前記検出電極は、前記基板に垂直な方向からの平面視で、前記隣り合う電極部の間を通って前記接続部と交差し、
    複数の前記電極部は四角形状であり、複数の前記電極部の対向する2辺は前記検出電極の延在方向と平行に設けられる
    検出装置付き表示機器。
  9. 前記検出電極は、金属配線であり、
    前記駆動電極は、透光性導電体である
    請求項8に記載の検出装置付き表示機器。
  10. 複数の前記無機発光素子は、前記基板に垂直な方向からの平面視で、前記第1方向に隣り合う複数の前記検出電極の間に配置される
    請求項8に記載の検出装置付き表示機器。
  11. 前記複数の電極部は、
    複数の第1電極部と、
    平面視で、前記第1電極部とは形状が異なる複数の第2電極部と、を含み、
    複数の前記第1電極部は前記第1直線部に沿って設けられ、複数の前記第1電極部の平面視による形状は、前記第1直線部に平行な2辺を有する多角形であり、
    複数の前記第2電極部は前記第2直線部に沿って設けられ、前記第2電極部の平面視による形状は、前記第2直線部に平行な2辺を有する多角形である
    請求項8に記載の検出装置付き表示機器。
  12. 前記駆動電極は、黒色の導電体を含み、
    前記黒色の導電体と前記接続部とが積層される
    請求項8に記載の検出装置付き表示機器。
  13. 前記検出電極は、黒色の導電体を含む
    請求項8に記載の検出装置付き表示機器。
  14. 円偏光板を有し、
    前記基板に垂直な方向で、複数の前記無機発光素子、複数の前記検出電極及び複数の前記駆動電極は、前記基板と前記円偏光板との間に設けられる
    請求項8に記載の検出装置付き表示機器。
  15. 前記無機発光素子は、第1端子と第2端子とを有し、
    前記無機発光素子に電気的に接続されるトランジスタと、
    前記トランジスタに電気的に接続され、前記第1端子に第1電位を供給する第1電極と、
    前記第1電位と異なる電位を有する第2電位を前記第2端子に供給する第2電極とを有し、
    前記第2電極の上には黒色部材が設けられる
    請求項8に記載の検出装置付き表示機器。
  16. 第1面と、前記第1面と反対側の第2面とを備えるセンサ基板を有し、
    前記検出電極は、前記センサ基板の前記第1面に設けられ、
    前記駆動電極は、前記センサ基板の前記第2面に設けられる
    請求項8に記載の検出装置付き表示機器。
  17. 基板と、
    前記基板に設けられた複数の無機発光素子と、
    前記基板に平行な第1方向に配列された複数の検出電極と、
    前記第1方向と交差する第2方向に配列され、前記基板に垂直な方向からの平面視で、前記検出電極と交差して設けられる複数の駆動電極と、を有し、
    前記検出電極は、
    複数の第1直線部と、
    前記第1直線部と交差する方向に延びる複数の第2直線部と、
    前記第1直線部と前記第2直線部とを接続する屈曲部と、を有し、
    前記駆動電極は、
    平面視で、互いに離隔して配置された複数の電極部と、
    複数の前記電極部よりも小さい幅で形成され、前記複数の電極部のうち隣り合う電極部同士を接続する接続部と、を有し、
    前記検出電極は、前記基板に垂直な方向からの平面視で、前記隣り合う電極部の間を通って前記接続部と交差し、
    複数の前記電極部は四角形状であり、複数の前記電極部の対向する2辺は前記検出電極と平行に設けられ、
    前記無機発光素子は、第1端子と第2端子とを有し、
    前記無機発光素子に電気的に接続されるトランジスタと、
    前記トランジスタに電気的に接続され、前記第1端子に第1電位を供給する第1電極と、
    前記第1電位と異なる電位を有する第2電位を前記第2端子に供給する第2電極とを有し、
    前記第2電極の上には黒色部材が設けられ、
    複数の前記無機発光素子の間に設けられ、前記無機発光素子の少なくとも側面を覆う素子絶縁膜を有し、
    前記第2電極は、複数の前記無機発光素子及び前記素子絶縁膜を覆って設けられ、
    前記黒色部材は、前記第2端子と重なる領域に開口を有する
    検出装置付き表示機器。
  18. 基板と、
    前記基板に設けられた複数の画素と、
    複数の前記画素の各々に設けられる複数の発光素子と、
    前記基板に平行な第1方向に配列された複数の検出電極と、
    前記第1方向と交差する第2方向に配列され、前記基板に垂直な方向からの平面視で、前記検出電極と交差して設けられる複数の駆動電極と、を有し、
    前記複数の検出電極の各々は、
    複数の第1直線部と、前記第1直線部と交差する方向に延びる複数の第2直線部と、前記第1直線部と前記第2直線部とを接続する第1屈曲部と、を有し、複数の前記第1直線部及び複数の前記第2直線部は金属細線であり、
    前記複数の駆動電極の各々は、複数の第3直線部と、前記第3直線部と交差する方向に延びる複数の第4直線部と、前記第3直線部と前記第4直線部とを接続する第2屈曲部と、を有し、複数の前記第3直線部及び複数の前記第4直線部は金属細線である
    検出装置付き表示機器。
  19. 前記複数の発光素子は複数の無機発光素子である
    請求項18に記載の検出装置付き表示機器。
  20. 前記複数の検出電極のうち少なくとも1つの検出電極と前記複数の駆動電極のうち少なくとも1つの駆動電極は、前記第1屈曲部と前記第2屈曲部が平面視で重なっている
    請求項18に記載の検出装置付き表示機器。
  21. 前記複数の検出電極のうち少なくとも1つの検出電極と前記複数の駆動電極のうち少なくとも1つの駆動電極は、前記第1屈曲部と前記第2屈曲部が平面視で重なっており、
    前記複数の検出電極のうち他の少なくとも1つの検出電極は前記第1屈曲部が前記複数の駆動電極と平面視で重なっておらず、他の少なくとも1つの駆動電極の前記第2屈曲部は前記複数の検出電極と平面視で重なっていない
    請求項18に記載の検出装置付き表示機器。
  22. 前記複数の検出電極と前記複数の駆動電極は、平面視で前記複数の発光素子と重なっていない
    請求項21に記載の検出装置付き表示機器。
  23. 前記複数の検出電極と前記複数の駆動電極は、黒色の導電体である
    請求項18に記載の検出装置付き表示機器。
  24. 円偏光板を有し、
    前記基板に垂直な方向で、複数の前記発光素子、複数の前記検出電極及び複数の前記駆動電極は、前記基板と前記円偏光板との間に設けられる
    請求項18に記載の検出装置付き表示機器。
  25. 前記無機発光素子は、第1端子と第2端子とを有し、
    前記無機発光素子に電気的に接続されるトランジスタと、
    前記トランジスタに電気的に接続され、前記第1端子に第1電位を供給する第1電極と、
    前記第1電位と異なる電位を有する第2電位を前記第2端子に供給する第2電極とを有し、
    前記複数の駆動電極と前記複数の検出電極の上には黒色部材が設けられる
    請求項19に記載の検出装置付き表示機器。
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