JP5454314B2 - 表示装置、および電子機器 - Google Patents
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Description
さらに、液晶表示パネルを用いていることに加えて、当該パネルの表示面上にタッチパネルを配置しているため、操作時においてタッチパネル上を指や、ペンでなぞると、その応力が直に液晶層に伝わってしまい、表示の滲みや、干渉縞などの異常表示を生じさせてしまうという問題もあった。
このように、従来の表示装置では、視差や、異常表示による違和感があり、操作フィーリングが良いとはいい難く、快適な操作感(性)を得ることは困難であるという課題もあった。
第1基板と、第1基板と対向する第2基板と、第1基板上に設けられた複数の画素電極と、第2基板における複数の画素電極と対向する面に設けられ、第1の方向に延在する複数の第1電極、および第1の方向と交差する第2の方向に延在する複数の第2電極と、複数の画素電極と、複数の第1電極および第2電極との間に挟持された電気泳動層と、複数の第1電極および第2電極に共通電圧を供給して電気泳動層を表示駆動する表示モードと、複数の第1電極および複数の第2電極に検査信号を順次供給し、複数の第1電極および/または複数の第2電極から出力される検出信号によって第2基板への操作位置を検出するセンサーモードとを切替える制御部と、を少なくとも備えることを特徴とする表示装置。
よって、第2基板と、第1電極および第2電極とから静電容量センサーを構成することが可能となり、別部品のタッチパネルを必要とせずに、薄型でタッチセンサー機能を有する表示装置を実現することができる。
また、液晶表示パネルの表示面上にタッチパネルが積層されていた従来の表示装置と異なり、第2基板の表面(表示面)がそのままタッチパネルの操作面となるため、独立したタッチパネルを接着層などで積層していた従来の表示装置と比べて、当該積層構造による反射や吸収などによる透過率の減少を防ぐことが可能となり、十分な表示品位を得ることができる。また、電気泳動層の上に構成される層が少ないことから、電気泳動層とタッチ部の距離が短くなるため視差によるズレが少なくなり、快適な操作感(性)を得ることができる。
さらに、電気泳動層を挟持した電気泳動パネルを用いているため、異常表示が低減され、快適な操作感(性)を得ることができる。詳しくは、操作時の外力によって液晶の配向状態が変化してしまう液晶表示パネルと異なり、電気泳動パネルは表示ホールド性が高いため、当該外力程度では電気泳動粒子が泳動しないからである。
従って、タッチセンサー機能を有し、薄型で、十分な表示品位が得られる表示装置を提供することができる。
また、センサーモードにおいて供給される検査信号の電圧は、電気泳動層に封入されている電気泳動粒子を駆動するのに必要な駆動電圧の閾値未満であることが好ましい。
これにより、センサーモードにおいて第1電極および第2電極に検査信号を入力しても、電気泳動粒子を駆動するのに必要な駆動電圧の閾値未満であるために表示が変化しないため、表示品質を向上させることができる。
このように隣り合う第1電極エリアと第2電極エリアとの間隙が電気泳動層の厚さよりも小さい構成となっていることで、第1電極と第2電極を表示モードにおける電気泳動パネルの共通電極とした際には、「第1電極と第2電極からなる共通電極」と「画素電極」との間における電気泳動層に対して均一に電界が印加されることになり、両電極エリア間の間隙に起因する表示ムラを減少させることができるため、表示品質を向上させることができる。さらに、第1電極エリアおよび第2電極エリアが同一層に形成されているため、断面構造において同一層に形成された両電極エリアから電気泳動層に共通電位が印加されることになり、表示ムラを防止することができる。
この構成によれば、第1電極および第2電極の本数を減少させることが可能となり、より少ないセンサー回路で位置検出を行う事ができる。
また、検査信号は、方形波、または正弦波であることが好ましい。
これにより、簡単な信号発生回路および信号検出回路を用いて容量センサーを用いた接触位置の検出を行うことが可能となる。
また、方形波、または正弦波の周波数は、1KHz以上の周波数であることが好ましい。電気泳動粒子は一般的に泳動速度が遅いため、1kHz程度以上高周波の電圧信号には応答することができずに表示が変化しない。
よって、1kHzの周波数を有する信号波形を用いることでセンサーモード時でも表示が変化しないため、表示品質を向上させることができる。
この構成によれば、第1電極および第2電極に対して電気泳動層が直接接触している場合に生ずる漏れ電流を減少させることが可能となり、センサーモードにおける操作位置の検出感度を高めることができる。詳しくは、両電極が電気泳動層に直接接触している場合には、電気泳動層を介して第1電極および第2電極間に漏れ電流が流れ、この漏れ電流がノイズとなって検出感度が低下していたが、透明絶縁層を設けることにより、漏れ電流を抑制することができるため、検出感度を向上させることができる。
また、第2基板と、複数の第1電極および第2電極との間にカラーフィルター層をさらに備え、カラーフィルター層には、複数色のカラーフィルターが画素電極のレイアウトに対応して配置されていることが好ましい。
また、電気泳動層は、平面的に複数の隔壁によって複数の小領域に区画されるとともに、小領域の各々には、複数の電気泳動粒子を含む分散媒が充満されてなり、複数の隔壁は、第1電極エリアと第2電極エリアとの間隙に沿って形成されていることが好ましい。
これにより、表示書き換え時に一部分の第1電極(共通電極)のみに共通電圧が印加されることになるため、共通電圧の印加回路規模を小型にすることが可能となると同時に、消費電力を減少させることができる。
「表示装置の概要」
図1は、本実施形態に係る表示装置の一態様を示す斜視図である。
まず、本発明の実施形態1に係る表示装置100の概要について説明する。
表示パネル18は、複数のアクティブ画素が形成された第1基板としての素子基板1と、第2基板としての対向基板10との間に電気泳動層を挟持した構成となっている。
表示パネル18は、マトリックス状に配置された複数の画素からなる表示領域Vを備えている。表示領域Vには、電気泳動層の白または黒の電気泳動粒子により、画像信号に応じたモノクロ画像が表示される。なお、モノクロ表示を行う表示パネルに限定するものではなく、EPD(Electrophoretic Display)であれば良く、例えば、カラー表示を行う表示パネルであっても良い。
表示領域Vは、横長の長方形をなしており、図1を含む各図においては、当該横方向をX軸方向とし、横方向よりも短い縦方向をY軸方向と定義している。また、表示パネル18の厚さ方向をZ軸方向としている。また、対向基板10における表示領域V側の面を表示面(操作面)という。
また、センサーモードでは、対向基板10と、複数の第1電極および第2電極とから投射型静電容量結合方式の静電容量センサーが形成されて、操作面(表示面)への操作を検知する。例えば、図1のように、対向基板10の表示面に入力ペン90が触れると、その近傍に位置する電極の静電容量が入力ペン90との容量結合によって変化する。この容量変化を電流量の比率として計測することにより、入力ペン90の位置を検出している。
フレキシブル基板30には、表示パネル18を駆動制御するためのIC(Integrated Circuit)31を含む複数の回路素子が実装されている。また、フレキシブル基板30の他端には、外部から駆動電力などを入力するための複数の端子が形成されている。
図2は、図1のf−f断面における側断面図である。
ここでは、表示パネル18の詳細な構成について説明する。
表示パネル18は、素子基板1、画素層5、電気泳動層20、対向基板10などから構成されている。
素子基板1は、ガラス、樹脂、または金属などの基板から構成されている。本実施形態では、好適例として、無アルカリガラスを用いているが、透明性は要求されないため、シリコン基板を用いても良い。なお、説明の都合上、画素層5が積層された状態の素子基板1のことも素子基板1と表現する場合がある。
画素層5は、素子層2、平坦化層4、画素電極6などから構成されている。
素子層2には、各画素をアクティブ駆動するための画素回路が形成されている。画素回路には、画素を選択駆動するためのTFT(Thin Film Transistor)からなる駆動トランジスター3や、保持容量(図示せず)などが含まれており、画素ごとに対応して形成されている。
平坦化層4の上層には、画素ごとに区画された画素電極6が形成されている。画素電極6は、アルミニウムなどの金属電極、または、ITO(Indium Tin Oxide)や、ZnOなどの透明電極から構成されており、画素ごとに素子層2の駆動トランジスター3のドレイン端子と平坦化層4を貫通するコンタクトホールにより接続されている。なお、本実施形態では、好適例として、アルミニウムを用いている。
画素電極6は、平面視において略正方形をなしており、マトリックス状に配置されている。また、本実施形態における画素とは、平面的に画素電極6に重なる領域において、1つの画素電極6から第1電極14または第2電極15までの積層構造を指す。
なお、初期状態におけるマイクロカプセル21は、図2の右上に矢印で示した拡大図のように、略球体をなしている。当該拡大図に示すように、マイクロカプセル21は、複数の白色粒子22と、複数の黒色粒子23とが拡散された分散媒24を略球体の被膜25の内部に封入した構成となっている。
マイクロカプセル21は、例えば、50μm程度の粒径を有する球状に形成されている。なお、白色粒子22および黒色粒子23は、電気泳動粒子の一例である。
分散媒24は、白色粒子22および黒色粒子23をマイクロカプセル21内(言い換えれば、被膜25内)に分散させる媒質である。分散媒24としては、水や、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノール、オクタノール、メチルセルソルブなどのアルコール系溶媒、酢酸エチル、酢酸ブチルなどの各種エステル類、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどのケトン類、ペンタン、ヘキサン、オクタンなどの脂肪族炭化水素、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサンなどの脂環式炭化水素、ベンゼン、トルエンや、キシレン、ヘキシルベンゼン、へブチルベンゼン、オクチルベンゼン、ノニルベンゼン、デシルベンゼン、ウンデシルベンゼン、ドデシルベンゼン、トリデシルベンゼン、テトラデシルベンゼンなどの長鎖アルキル基を有するベンゼン類などの芳香族炭化水素、塩化メチレン、クロロホルム、四塩化炭素、1、2−ジクロロエタンなどのハロゲン化炭化水素、カルボン酸塩やその他の油類を単独で又は混合して用いることができる。また、界面活性剤が配合されてもよい。
黒色粒子23は、例えば、アニリンブラック、カーボンブラックなどの黒色顔料からなる粒子(高分子或いはコロイド)であり、正に帯電されている。これらの顔料には、必要に応じて、電解質、界面活性剤、金属石鹸、樹脂、ゴム、油、ワニス、コンパウンドなどの粒子からなる荷電制御剤や、チタン系カップリング剤、アルミニウム系カップリング剤、シラン系カップリング剤などの分散剤、潤滑剤、および安定化剤などを添加しても良い。
このような、白色粒子22および黒色粒子23は、画素電極6と、第1電極14および第2電極15との間に電位差が生ずると、分散媒24中を移動することになる。
対向基板10上(Z軸(+)側)には、バイパス配線11、絶縁層12、コンタクトホール13、第1電極14、第2電極15などが形成されている。なお、説明の都合上、第1電極14および第2電極15までが積層された状態の対向基板10のことも対向基板10と表現する場合がある。
図4に示すように、第1電極14は、第1の方向としてのX軸方向に延在して複数形成されている。第1電極には、X軸方向において周期的に菱形の第1電極エリア14aが形成されている。第1電極エリア14aは、X軸方向およびY軸方向においてそれぞれ周期的に配置されており、平面視においてチェック模様をなしている。
また、第2電極15は、第2の方向としてのY軸方向に延在して複数形成されている。第2電極には、Y軸方向において周期的に菱形の第2電極エリア15aが形成されている。なお、図4では、第1電極エリア14aと区分けするために、第2電極エリア15aにドットハッチを付けているが、実際は視覚的な差異はない。第2電極エリア15aは、X軸方向およびY軸方向においてそれぞれ周期的に配置されており、平面視において、第1電極エリア14aによるチェック模様を補完するチェック模様をなしている。
また、第1電極エリア14a(第2電極エリア15a)のサイズは、複数の画素電極6が収まる大きさに設定されている。例えば、図4の態様では、4つの画素電極6が完全に収まる(重なる)サイズとなっている。なお、4つに限定するものではなく、複数が収まるサイズであれば良い。
バイパス配線11は、透明電極から構成されており、本実施形態では、好適例としてITOを用いている。
絶縁層12は、バイパス配線11を覆って形成されたシリコン酸化膜(SiO2)や、シリコン窒化膜(Si3N4)などの透明な絶縁層である。
コンタクトホール13は、バイパス配線11の両端部と電気的な接続を取るための絶縁層12に形成されたコンタクトホールであり、導電処理が施されている。
第1電極14は、透明電極から構成されており、本実施形態では、好適例としてITOを用いている。また、第1電極エリア14a(図4)は、絶縁層12上に形成されている。
第2電極15は、絶縁層12上に形成された透明電極(配線)である。本実施形態では、好適例としてITOを用いている。
シール材9は、本実施形態では、好適例として紫外線硬化と熱硬化とを併用した紫外線硬化型のエポキシ系接着剤を用いている。なお、紫外線硬化型、または熱硬化型の接着剤を単独で用いても良い。
続いて、このような構成の表示パネル18における表示態様について説明する。
図2において、画素電極6と共通電極(第1電極14または第2電極15)との間に、相対的に共通電極の電位が高くなるように電圧が印加された場合には、正に帯電された黒色粒子23はクーロン力によってマイクロカプセル21内で画素電極6側に引き寄せられると共に、負に帯電された白色粒子22はクーロン力によって共通電極側に引き寄せられる。この結果、マイクロカプセル21内の表示面側(Z軸(−)側)に白色粒子22が集まるため、例えば、図2の画素電極6bのように、この白色粒子22が外光を反射することにより、当該粒子の白色が表示される。
他方、画素電極6と共通電極との間に、相対的に画素電極6の電位が高くなるように電圧が印加された場合には、負に帯電された白色粒子22が画素電極6側に引き寄せられると共に、正に帯電された黒色粒子23は共通電極側に引き寄せられる。この結果、マイクロカプセル21の表示面側に黒色粒子23が集まるため、例えば、図2の画素電極6a,6c,6dのように、この黒色粒子23が外光を反射することにより、当該粒子の黒色が表示される。
詳しくは後述するが、本実施形態では、この特性を利用して、センサーモードにおける検出信号の電圧を定めている。
詳しくは、隣り合う第1電極エリア14a間における、第1電極14と第2電極15との間隔g2を電気泳動層20の厚さhよりも小さく設定している。好適例では電気泳動層20の厚さhが約50μmである場合、間隔g2を約10μmに設定している。また、この場合、図4の間隔g1は約15μmに設定している。
つまり、第1電極14と第2電極15との間隔g1,g2を電気泳動層20の厚さhよりも小さく設定している。
また、白色粒子22、黒色粒子23に用いる顔料を、例えば赤色、緑色、青色などの顔料に代えることによって、赤色、緑色、青色などを表示することも可能である。
図3は、表示装置の回路ブロック構成図である。
ここでは、前述したようなセンサーモードと表示モードとの切替え制御を含む表示パネル18の駆動制御を行う制御部33の構成について説明する。
制御部33は、フレキシブル基板30(図1)に実装されたIC31や、複数の回路素子から構成されている。なお、フレキシブル基板30の端子を介して接続された外部回路を用いた構成であっても良い。
制御部33は、CPU34、画像信号処理回路37、画素駆動回路39、共通電極駆動回路40、タッチセンサー駆動回路41、位置情報検出回路42などから構成されている。
クロック回路35は、水晶振動子などの発振子を含んだ発振回路や、分周回路などを含んで構成されており、CPU34を含む各部の動作の基準となるクロック信号を生成する。なお、さらに逓倍回路を備えていても良い。
記憶回路36は、例えば、フラッシュメモリーなどの不揮発性のメモリーにより構成されている。記憶回路36には、第1電極14および第2電極15(図4)を表示モードにおける共通電極と、センサーモードにおける検出電極として時系列に使い分けるための順序と内容を規定したモード切替えプログラムを含み、表示パネル18の動作(機能)を制御するための様々なプログラムおよび付随するデータが記憶されている。当該プログラムには、表示パネル18に操作用のアイコン(ボタン)を表示させるOSD(On-Screen Display)処理プログラムや、位置情報検出回路42によって検出された位置と、表示されているアイコンの位置とを照合して操作内容を確定する操作検出プログラムなどが含まれている。
CPU34は、記憶回路36のこれらのプログラムを実行することよって、各部の動作を制御する。
画像信号処理回路37は、CPU34からの制御信号に従い、フレームメモリー38を用いて、入力された画像信号に対して、データの補完、または間引き、切り出しなどを含むスケーリング処理を行い、表示パネル18の解像度に合わせた画像データ(階調データ)を出力する。また、合せて、生成された画像データにアイコンを表示させるためのOSD処理を施す。詳しくは、記憶回路36に記憶されているアイコンを表す画像データを生成された画像データに重畳させる画像処理を行う。
画素駆動回路39は、表示モードにおいて、表示パネル18の走査線駆動回路44に対して複数の走査線を駆動するための起点となるスタート信号を含むタイミング信号を供給する。また、表示パネル18のデータ駆動回路45に対して各画素電極6に印加される駆動電圧を供給する。なお、画素駆動回路39は、センサーモードにおいては動作を停止している。
タッチセンサー駆動回路41は、センサーモードにおいて2つの走査駆動/検出回路43のうち、いずれか一方を走査駆動回路とし、いずれか他方を検出回路に切替える。また、走査駆動回路として選択された走査駆動/検出回路43には、複数の電極を走査駆動するためのスタート信号を含むタイミング信号を供給する。
位置情報検出回路42は、検出回路として選択された走査駆動/検出回路43からの検出信号(電流)を計測し、電流量の比率データとして、CPU34に送信する。
なお、タッチセンサー駆動回路41および位置情報検出回路42は、表示モードにおいては動作を停止している。
図5は、第1電極および第2電極の等価回路図、および周辺回路の回路ブロック図である。図6は、モード切替えのタイミングを示したタイミングチャートである。
ここでは、図4〜6を用いて、第1電極14および第2電極15の等価回路や、位置検出原理、センサーモードと表示モードとのモード切替え方法などについて説明する。
図4を用いて前述したように、第1電極14および第2電極15は、X軸方向およびY軸方向にそれぞれ延在して複数本形成されている。また、菱形の第1電極エリア14aおよび第2電極エリア15aが周期的に設けられているのは、操作面(表示面)を広く覆うことにより、検出精度を高めるためである。なお、図4では、説明を容易にするために、第1電極14および第2電極15の本数を各4本ずつとしているが、実際には、表示パネル18の解像度やサイズに応じて適宜本数を定めれば良い。
図5は、このような第1電極14および第2電極15を電気的な等価回路として示している。当該図に示すように、第1電極14と第2電極15とが交差する部分(交差部)には、それぞれ容量Cが形成される。
ここで、指などで表示面を触れた(操作した)場合には、指と第1電極14および第2電極15との間にも、静電容量が形成されることになり、この静電容量の影響により、容量Cの容量が変化することになる。センサーモードでは、この容量Cの変化を検出することにより、操作位置を検出している。
図6に示すように、表示パネル18は、センサーモード期間Tsと表示モード期間Tdとから構成される1フレーム期間Tfを1単位として駆動される。換言すれば、1フレーム期間Tfごとに、時系列にセンサーモードと表示モードとを切替えている。
また、好適例における1フレーム期間Tfは、約66〜200msecとしている。これは、電気泳動層の応答速度(約50〜100msec)に準じたものであり、フレームレートでは5〜15fpsとなる。
なお、表示パネル18が電子書籍などの電子ペーパー用途に用いられる場合、スムーズな動画表示は求められないため、このフレームレートでも支障はない。また、このフレームレートであれば、対向基板10への操作をタイムラグなく検出することができる。
続いて、センサーモードにおける具体的な操作位置の検出方法について説明する。なお、これらの動作は、CPU34(図3)が記憶回路36のモード切替えプログラムを実行することにより行われる。換言すれば、制御部33によって駆動制御される。
まず、センサーモード期間Tsでは、タッチセンサー駆動回路41および位置情報検出回路42が動作状態となり、共通電極駆動回路40は停止する。
また、センサーモード期間Tsは、Y軸方向の位置検出期間Tyと、X軸方向の位置検出期間Txとに時系列に分かれている。
タッチセンサー駆動回路41は、Y軸方向の位置検出期間Tyでは、第1電極14に対応した走査駆動/検出回路43yを走査駆動回路として、また、第2電極15に対応した走査駆動/検出回路43xを検出回路として機能させるために、切替えスイッチ43sを図5に示すように切替える。詳しくは、タッチセンサー駆動回路41が走査駆動/検出回路43yと接続され、位置情報検出回路42が走査駆動/検出回路43xと接続されるように切替える。なお、切替えスイッチ43sは、アナログスイッチなどから構成された切替えスイッチであり、走査駆動/検出回路43に附属している。また、図5では、2回路2接点のスイッチとして示しているが、この構成に限定するものではなく、実態に合せて必要なスイッチ構成とすれば良い。
また、並行して、位置情報検出回路42は、複数本の第2電極15における検出電流を逐次測定する。詳しくは、第2電極15からは、検査パルスの立上りおよび立下りをピークとした微分波形状の極性の異なる電流が検出される。なお、図6では、検査パルスの波形のみを示している。
ここで、表示面に指が触れていない未操作状態では、立上り電流と立下り電流とが略同じ大きさとなって相殺されるが、指が触れている場合には電流差が生じることになる。
位置情報検出回路42には、オペアンプを含む積分回路が内蔵されており、走査駆動/検出回路43xからの検出信号(電流)を第2電極15ごとに計測し、電流量の比率データとしてCPU34に送信する。CPU34では、記憶回路36のデータテーブルから検出された電流量の比率データを引き当て、Y軸方向の位置を特定する。
そして、タッチセンサー駆動回路41は、図6に示すように、X軸方向の位置検出期間Txにおいて、複数本の第2電極15(X1〜X4)に順次検査信号としての検査パルスを供給する。また、並行して、位置情報検出回路42が複数本の第1電極14における検出電流を同様に逐次測定することにより、X軸方向の位置が特定される。
このようにして、センサーモードにおいて操作位置が検出される。
例えば、複数の矩形波、またはノコギリ波、または三角波を印加した際の電流値から解析する手法や、サイン波のような信号波形を入力してインピーダンス解析を行う手法、発振回路の発振周波数を解析する方式(弛張発振方式)、または充電された電荷を別のコンデンサーに転送して電圧を少しずつ引き上げていき、この時間を計測する方法(チャージ・トランスファー方式)などを用いても良い。
続いて、表示モードにおける表示駆動方法について説明する。
まず、表示モード期間Tdでは、共通電極駆動回路40が動作状態となり、タッチセンサー駆動回路41および位置情報検出回路42は停止する。
共通電極駆動回路40は、図5の白抜きの矢印で示すように、走査駆動/検出回路43yおよび走査駆動/検出回路43xに対して、共通電圧を含む制御信号を供給する。
この制御信号により、走査駆動/検出回路43yおよび走査駆動/検出回路43xは、図6に示すように、表示モード期間Tdにおいて、全ての第1電極14および第2電極15に対して共通電圧を供給する。なお、図6においては、検査パルスの振幅と共通電圧の振幅とが同じ高さで示されているが、ここではON/OFF状態を示しているため、実際の電圧値とは異なる。
これにより、図6に示すように、素子基板1の各画素電極6に接続する複数の走査線Ps(Y1〜Yn)には、走査信号が順次供給される。また、並行して、各画素電極6に接続する複数のデータ線Pd(X1〜Xn)には、駆動電圧(データ信号)が供給されることにより、表示パネル18の表示が更新される。
図7(a),(b)は、一工程における対向基板の平面図である。図8(a)は、図7(b)のi−i断面における断面図である。図8(b)は、一工程における対向基板の側断面図である。
ここでは、表示パネル18の製造方法について、対向基板10を中心に説明する。
図7(a)は、対向基板10を裏面(Z軸(+)側)から観察した平面図である。
まず、バイパス配線形成工程では、スパッタリング法などを用いて対向基板10上に、ITO層を形成した後、フォトリソ法などを用いて島状のバイパス配線11を形成する。なお、バイパス配線11は平面積が小さいため、金属配線を用いても良い。
次に、絶縁層形成工程では、対向基板10およびバイパス配線11を覆って、酸化シリコンなどの透明な絶縁層12を形成する。また、絶縁層12の表面をCVD(Chemical Vapor Deposition)法などを用いて平坦化しても良い。
そして、電極形成工程では、スパッタリング法などを用いて、絶縁層12およびコンタクトホール13上に、ITO層を形成した後、フォトリソ法などを用いて、第2電極15および第1電極14の第1電極エリア14aを形成する。
これにより、図7(b)に示すように、隣り合う第1電極エリア14aの角部がコンタクトホール13と接続されるため、X軸方向に(電気的に)延在する第1電極14が形成される。
ここまでの工程により、積層構造を含む対向基板10が形成される。
まず、シール材形成工程では、上記工程で製造された対向基板10上において表示領域Vを囲うように、紫外線硬化型のエポキシ系接着剤をディスペンサー法などを用いて塗布した後、紫外線を照射して半硬化状態のシール材9を形成する。
次に、電気泳動層形成工程では、バーコーターなどを用いて、シール材9に囲まれた領域内に、マイクロカプセル21を塗布する。この際、揮発性および接着性を有するバインダーを添加することが好ましい。または、ディスペンサー法や、インクジェット法を用いて塗布しても良い。なお、この状態が図8(b)に示されている。
そして、素子基板貼付け工程では、別工程にて製造された画素層5までが形成された素子基板1を電気泳動層20が形成された対向基板10に貼り合せた後、加熱してシール材9を本硬化させる。このようにして、図2に示す表示パネル18が形成される。
表示装置100によれば、制御部33によって、第1電極14および第2電極15の役割(機能)を表示モードにおける電気泳動パネルの共通電極と、センサーモードにおける検出電極とに切替えることができる。
よって、対向基板10と、第1電極14および第2電極15とから静電容量センサーを構成することが可能となり、別部品のタッチパネルを必要とせずに、薄型でタッチセンサー機能を有する表示装置100を実現することができる。
また、液晶表示パネルの表示面上にタッチパネルが積層されていた従来の表示装置と異なり、対向基板10の表面(表示面)がそのままタッチパネルの操作面となるため、表示パネル18の表示を直接観察することが可能となり、十分な表示品位を得ることができる。また、表示面が操作面を兼ねる構成であるため、視差によるズレを感じることなく、快適な操作感(性)を得ることができる。
また、センサーモードにおいて形成されるタッチセンサーは、投射型静電容量結合方式の静電容量センサーであるため、操作面への複数の同時操作を検出することができる。つまり、マルチタッチ対応が可能なタッチセンサーを形成できるため、様々なアプリケーションへ対応することができる。
従って、使い勝手の良いタッチセンサー機能を有し、薄型で、十分な表示品位が得られる表示装置100を提供することができる。
さらに、第1電極エリア14a(第2電極エリア15a)は、複数の画素電極6が完全に収まる(重なる)サイズに設定されているため、どこのエリアにおいても、略同等の表示品位を得ることができる。
従って、タッチセンサー機能を有し、十分な表示品位が得られる表示装置100を提供することができる。
前述したように、電気泳動層20の応答速度は約50〜100msecと遅いため、センサーモードにおいて1msec(1KHz)以下の検査パルスが印加されても殆ど応答しない。つまり、検査パルスのクロック周波数を1KHz以上に設定することにより、検査パルスが表示に及ぼす影響を低減することができる。
さらに、検査パルスの振幅(電圧)が駆動電圧の閾値未満に設定されているため、検査パルスが表示に及ぼす影響をより低減することができる。これは、駆動電圧の閾値未満であれば、殆ど表示が変化しないという電気泳動層20の特性(チクソ性など)を利用した設定である。
従って、タッチセンサー機能を有し、十分な表示品位が得られる表示装置100を提供することができる。
これにより、電気泳動層20の応答性に適合した表示更新時間を確保できるとともに、対向基板10への操作をタイムラグなく検出することができる。換言すれば、スムーズな表示書換えと、レスポンスの良いタッチパネルの操作性とを両立することができる。
従って、快適な操作性が得られるタッチセンサー機能と、十分な表示品位とを兼ね備えた表示装置100を提供することができる。
図9(a)は、実施形態2に係る電気泳動層における隔壁の平面図であり、図7(b)に対応している。図9(b)は、実施形態2に係る表示パネルの側断面図であり、図2に対応している。以下、実施形態2に係る表示装置110について説明する。なお、実施形態1と同一の構成部位については、同一の番号を附し、重複する説明は省略する。
隔壁51は、第1電極14および第2電極15までが形成された状態の対向基板10上に形成されている。また、隔壁51は、第1電極14と第2電極15との隙間部分と重なるように形成されている。詳しくは、隣り合う第1電極エリア14aと第2電極エリア15aとを区画して斜めの格子状に形成されている。
隔壁51は、光硬化性の黒色樹脂などから構成されている。好適例としては、光硬化性のアクリル樹脂を用いている。また、形成方法としては、フォトリソ法を用いる。詳しくは、当該樹脂をスピンコート法などにより塗布した後、格子状のマスクを用いて露光し、現像することによって格子状の隔壁51を形成する。
また、分散媒24の充填方法は、減圧環境下において、例えば、ディスペンサー法や、インクジェット法などを用いて、各区画領域内に分散媒24を充填する。
そして、引き続き減圧環境下において、画素層5までが形成された素子基板1を電気泳動層50が形成された対向基板10に貼り合せることにより、図9(b)に示す表示パネル28が形成される。
また、素子基板1に形成された画素電極26は、平面における配置態様が実施形態1の画素電極6と異なっている。詳しくは、図4の右下に示すように、実施形態1の画素電極6は各辺がX軸およびY軸に沿った略正方形状の配置態様であったのに対して、本実施形態の画素電極26は、図10の右下に示すように、第1電極エリア14a(第2電極エリア15a)を縮小した略菱形状の配置態様となっている。換言すれば、画素電極26は、実施形態1の略正方形状をなした画素電極6をその重心で約45°傾けた配置態様となっている。なお、この配置態様以外の構成は、実施形態1での説明と同様である。
そして、1つの第1電極エリア14a(第2電極エリア15a)内に、9つの画素電極26が収まるように設計されている。換言すれば、略菱形状の第1電極エリア14a(第2電極エリア15a)を各辺に沿って9等分したときに、各分割エリアに重なるように9つの画素電極26が略等間隔に配置されている。
なお、このようなレイアウトは、第1電極エリア14a(第2電極エリア15a)のサイズおよび配置ピッチ、および画素電極26のサイズおよび配置ピッチを表示パネル28の大きさや解像度を鑑みて設計すれば、実現することができる。また、1つの第1電極エリア14a(第2電極エリア15a)内に収まる画素電極26の数量は、9個に限定するものではなく、複数個であれば良く、例えば、4個や16個であっても良い。
表示装置110によれば、センサーモードにおける位置検出精度を高めることができる。詳しくは、図2のように、第1電極14と第2電極15との隙間部分が電気泳動層20と接触している場合、当該層に添加されているバインダーなどが若干電気を通すため、検出電流にノイズが入ってしまうことが想定される。これに対して表示装置110によれば、図9(b)に示すように、当該隙間部分と重なるように絶縁性の隔壁51が形成されているため、検出電流にノイズが入ることを防止することができる。
さらに、各電極エリアを区画して形成された黒色の隔壁51が、ブラックマトリックスの機能を果たすため、シャープな表示を得ることができる。
従って、位置検出精度が高いタッチセンサー機能と、十分な表示品位とを兼ね備えた表示装置110を提供することができる。
図11は、上述の表示装置を搭載したスマートフォンを示す斜視図である。
上述した表示装置100は、例えば、電子機器としてのスマートフォン(Smartphone)200に搭載して用いることができる。
スマートフォン200は、携帯電話機能と、PDA(Personal Digital Assistant)機能とを兼ね備えた携帯端末装置である。また、通常の音声通話などの通信機能だけでなく、ネットワーク機能や、スケジュール・個人情報の管理などの電子手帳としての機能も備えている。そして、このスマートフォン200には、操作部兼表示部として、表示装置100が搭載されている。
このような操作は、マルチタッチ対応が可能な表示装置100を搭載していることにより実現される。また、一対の基板から構成された通常の表示パネルと略同じ厚さでタッチパネル機能も実現しているため、スマートフォン200を薄く軽量に構成することができる。
従って、薄く、かつ軽量で、使い勝手が良いスマートフォン200を提供することができる。
または、カーナビゲーションシステム用の表示装置や、PDA(Personal Digital Assistants)、モバイルコンピューター、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、車載機器、オーディオ機器などの各種電子機器にも用いることができる。
図12は、変形例1に係る表示パネルの側断面図であり、図2に対応している。
上記実施形態1では、図2のように、第1電極14および第2電極15が電気泳動層20と接触している構成であるものとして説明したが、この構成に限定するものではない。
以下、変形例1に係る表示パネル68について説明する。なお、実施形態1と同一の構成部位については、同一の番号を附し、重複する説明は省略する。
絶縁層60としては、透明性と絶縁性を有する素材であれば、種類は特に限定されるものではなく、有機材料、無機材料のいずれを用いても良い。
例えば、対向基板10が無機ガラス基板から構成されている場合には、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸化アルミ、酸化タンタルなどの金属酸化物、チタン酸バリウムストロンチウム、ジルコニウムチタン酸鉛などの金属複合酸化物や、ベンゾシクロブテン、ポリシラザン化合物、ポリシラン化合物の塗布膜から得られるケイ素系絶縁膜などを用いて絶縁層60を形成することが好ましい。
また、対向基板10が樹脂フィルムなどの有機基板から構成されている場合には、ポリビニルフェノール、ポリイミド、ポリスチレン、ポリビニルアルコール、ポリメチルメタクリレート、ポリビニルアセテート等の高分子フィルム、またはパリレン膜などを用いて絶縁層60を形成することが好ましい。また、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることであっても良い。
表示パネル68によれば、第1電極14および第2電極15と、電気泳動層20との間に絶縁層60が設けられているため、センサーモードにおいて検出電流にノイズ(漏れ電流)が入ることを防止することができる。詳しくは、絶縁層60によって、電気泳動層20を介して第1電極14および第2電極間15に流れる電流(漏れ電流)を抑制することができる。
従って、位置検出精度が高いタッチセンサー機能と、十分な表示品位とを兼ね備えた表示装置(表示パネル68)を提供することができる。
図13は、変形例2に係る表示パネルの側断面図であり、図2に対応している。
上記各実施形態、および変形例では、表示パネルはモノクロ表示であるものとして説明したが、この構成に限定するものではなく、カラー表示を行うことであっても良い。
以下、変形例2に係る表示パネル78について説明する。なお、実施形態1と同一の構成部位については、同一の番号を附し、重複する説明は省略する。
CF層70には、赤色カラーフィルター70R、緑色カラーフィルター70G、青色カラーフィルター70Bが画素配置と同様に配置されている。詳しくは、各色のカラーフィルターは、それぞれが対応する画素電極6と重なるように配置されており、各カラーフィルター間には、ハッチングで示した遮光部が形成されている。遮光部は、平面的に各画素(画素電極6)を区画して格子状に形成されており、光学的には、ブラックマトリックスの機能を果たす。
表示パネル78によれば、CF(カラーフィルター)層70を備えたことにより、カラー表示を行うことができる。また、対向基板10上に画素電極6と同じレイアウトのCF層70を形成した後、第1電極14および第2電極15を形成する工程順となるため、両者の位置合わせを精度良く行うことができる。
従って、タッチセンサー機能と、十分な表示品位とを兼ね備えたカラー表示の表示装置(表示パネル78)を提供することができる。なお、実施形態2の表示パネル28、および変形例1の表示パネル68にも、同様にCF層70を設けても良く、この場合であっても、同様な作用効果を得ることができる。
図4を用いて説明する。
上記各実施形態、および変形例では、表示モードにおいて、全ての第1電極14および第2電極15に共通電圧を印加することにより共通電極として用いていたが、この駆動方法に限定するものではなく、一部の第1電極14(第2電極15)のみに共通電圧を印加して、部分書換えを行う駆動方法を用いても良い。
表示装置100によれば、このような場合、デジタル時計表示の部分だけを効率良く部分書き換えすることができる。詳しくは、表示モードにおいて、デジタル時計表示をしている画素に重なる第1電極14のみに共通電圧を供給して表示書換えを行う。
この駆動方法によれば、全ての電極に共通電圧を印加した場合に比べて、消費電力を低減することができる。
この方法によれば、共通電圧の電源容量(ドライブ能力)が小さくて済むため、共通電圧生成回路をシンプルな構成とすることが可能となり、表示装置の軽量、小型化、低コスト化を図ることができる。
Claims (11)
- 第1基板と、
前記第1基板と対向する第2基板と、
前記第1基板上に設けられた複数の画素電極と、
前記第2基板における前記複数の画素電極と対向する面に設けられ、第1の方向に延在する複数の第1電極、および前記第1の方向と交差する第2の方向に延在する複数の第2電極と、
前記複数の画素電極と、複数の前記第1電極および前記第2電極との間に挟持された電気泳動層と、
複数の前記第1電極および前記第2電極に共通電圧を供給して前記電気泳動層を表示駆動する表示モードと、複数の前記第1電極および複数の前記第2電極に検査信号を順次供給し、複数の前記第1電極および/または複数の前記第2電極から出力される検出信号によって前記第2基板への操作位置を検出するセンサーモードとを切替える制御部と、を少なくとも備え、
前記第1電極には、前記第1の方向において周期的に菱形状の第1電極エリアが形成されており、
前記第2電極には、前記第2の方向において、隣り合う前記第1電極エリア間を補完する菱形状の第2電極エリアが周期的に形成されており、
前記第1電極エリアおよび前記第2電極エリアは、電気的に独立した状態で同一層に形成されるとともに、隣り合う前記第1電極エリアと前記第2電極エリアとの間には、容量を形成するための間隙が設けられていることを特徴とする表示装置。 - 前記センサーモードにおいては、前記第2基板と、複数の前記第1電極および前記第2電極とから投射型静電容量結合方式の静電容量センサーが形成されてなり、
前記第2基板における前記電気泳動層とは反対側の面である表示面への操作位置を検出することを特徴とする請求項1に記載の表示装置。 - 前記センサーモードにおいて供給される前記検査信号の電圧は、前記電気泳動層に封入されている電気泳動粒子を駆動するのに必要な駆動電圧の閾値未満であることを特徴とする請求項1または2に記載の表示装置。
- 1つの前記第1電極エリアまたは前記第2電極エリアに対して、複数の前記画素電極が重なるように配置されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の表示装置。
- 前記検査信号は、方形波、または正弦波であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の表示装置。
- 前記方形波、または正弦波の周波数は、1KHz以上であることを特徴とする請求項5に記載の表示装置。
- 複数の前記第1電極および前記第2電極と、前記電気泳動層との間に透明絶縁層をさらに備えることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の表示装置。
- 前記第2基板と、複数の前記第1電極および前記第2電極との間にカラーフィルター層をさらに備え、
前記カラーフィルター層には、複数色のカラーフィルターが前記画素電極のレイアウトに対応して配置されていることを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載の表示装置。 - 前記電気泳動層は、平面的に複数の隔壁によって複数の小領域に区画されるとともに、前記小領域の各々には、複数の前記電気泳動粒子を含む分散媒が充満されてなり、
前記複数の隔壁は、前記第1電極エリアと前記第2電極エリアとの前記間隙に沿って形成されていることを特徴とする請求項1〜8のいずれか一項に記載の表示装置。 - 前記表示モードにおいて、複数の前記第1電極のうちから選択された1つ以上の前記第1電極に対して前記共通電圧を供給するとともに、前記選択された前記第1電極と重なる部分の前記画素電極に対して前記駆動電圧を供給することにより、部分的に書き換えを行うことを特徴とする請求項1〜9のいずれか一項に記載の表示装置。
- 請求項1〜10のいずれか一項に記載の表示装置を備えることを特徴とする電子機器。
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