JP7085810B2 - 入出力装置 - Google Patents
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Description
基板の1の面に第1のセンサ電極が形成される領域を備え、基板の別の面に第2の電極が形成される領域を備え、第2の電極と基板との間に第1の電極を挟む領域を備え、第2の電極と第1の電極との間に、発光性の材料を含む層を挟む領域を備える。
第1の電極は、第2のセンサ電極と同じ材料を含み、第2のセンサ電極は、第1のセンサ電極との間に容量を形成するように配置され、検知回路は、容量の変化を検知することが可能である。
本実施の形態では、入出力装置に用いることができる、入出力パネルについて説明する。特に該入出力パネルに適用することのできる、被検知体の近接または接触を検知可能なセンサ(以降、タッチセンサと呼ぶ)の構成例について説明する。
本発明の一態様であるタッチセンサは、2枚あるいは3枚の電極を有する。これら2枚あるいは3枚の電極の間に容量が形成されている。以下、電極の配置について、入出力パネル3551、3552を例として説明する(図1(A)、(B)参照)。
図2(A)、(B)は、相互容量方式のタッチセンサの構成を示す模式図と、入出力波形の模式図である。タッチセンサは一対の電極を備え、これらの間に容量が形成されている。一対の電極のうち一方の電極に入力電圧が入力される。また、他方の電極に流れる電流(または、他方の電極の電位)を検出する検知回路を備える。
図2(C)は、マトリクス状に配置された複数の容量を備えるタッチセンサの構成例を示す。
以下では、複数の画素を有する表示部とタッチセンサを備える入出力パネルの構成例と、該入出力パネルを電子機器に組み込む場合の例について説明する。
本実施の形態では、本発明の一態様の入出力パネルに用いることのできる、入出力パネル3551とは異なる画素の構成例について説明する。尚、いずれも1対の電極による容量の変化を検知することにより静電容量方式の検知を行う。
本発明の一態様の入出力パネルは、実施の形態1及び実施の形態2と異なる構成としても良い。
本実施の形態で説明する入出力パネル700は、表示領域231を有する(図9参照)。また、入出力パネル700は、駆動回路GDまたは駆動回路SDを備えることができる。
表示領域231は、一群の複数の画素702(i,1)乃至画素702(i,n)と、他の一群の複数の画素702(1,j)乃至画素702(m,j)と、走査線G1(i)と、を有する(図9、図14または図15参照)。また、走査線G2(i)と、配線CSCOMと、第3の導電膜ANOと、信号線S2(j)と、を有する。なお、iは1以上m以下の整数であり、jは1以上n以下の整数であり、mおよびnは1以上の整数である。
駆動回路GDは、制御情報に基づいて選択信号を供給する機能を有する。
駆動回路SDは、駆動回路SD1と、駆動回路SD2と、を有する。駆動回路SD1は、情報V11に基づいて画像信号を供給する機能を有し、駆動回路SD2は、情報V12に基づいて画像信号を供給する機能を有する(図9参照)。
画素702(i,j)は、第1の表示素子750(i,j)、第2の表示素子550(i,j)および機能層520の一部を備える(図11(C)、図12(A)および図13(A)参照)。
機能層520は、第1の導電膜と、第2の導電膜と、絶縁膜501Cと、画素回路530(i,j)と、を含む(図12(A)および図12(B)参照)。また、機能層520は、絶縁膜521と、絶縁膜528と、絶縁膜518および絶縁膜516を含む。
絶縁膜501Cは、第1の導電膜および第2の導電膜の間に挟まれる領域を備え、絶縁膜501Cは開口部591Aを備える(図13(A)参照)。
例えば、第1の表示素子750(i,j)の第1の電極751(i,j)を、第1の導電膜に用いることができる。第1の導電膜は、第1の電極751(i,j)と電気的に接続される。
例えば、導電膜512Bを第2の導電膜に用いることができる。第2の導電膜は、第1の導電膜と重なる領域を備える。第2の導電膜は、開口部591Aにおいて第1の導電膜と電気的に接続される。ところで、絶縁膜501Cに設けられた開口部591Aにおいて第2の導電膜と電気的に接続される第1の導電膜を、貫通電極ということができる。
画素回路530(i,j)は、第1の表示素子750(i,j)および第2の表示素子550(i,j)を駆動する機能を備える(図15参照)。
例えば、光の反射または透過を制御する機能を備える表示素子を、第1の表示素子750(i,j)に用いることができる。具体的には、反射型の液晶表示素子を第1の表示素子750(i,j)に用いることができる。または、シャッター方式のMEMS表示素子等を用いることができる。反射型の表示素子を用いることにより、入出力パネルの消費電力を抑制することができる。
例えば、光を射出する機能を備える表示素子を第2の表示素子550(i,j)に用いることができる。具体的には、有機EL素子等を用いることができる。
また、本実施の形態で説明する入出力パネルは、中間膜754Aと、中間膜754Bと、中間膜754Cと、を有する。
また、本実施の形態で説明する入出力パネルは、絶縁膜501Aを有する(図12(A)参照)。
絶縁膜521は、画素回路530(i,j)および第2の表示素子550(i,j)の間に挟まれる領域を備える。
また、本実施の形態で説明する入出力パネルは、端子519Bおよび端子519Cを有する。
また、本実施の形態で説明する入出力パネルは、基板570と、基板770と、を有する。
また、本実施の形態で説明する入出力パネルは、接合層505と、封止材705と、構造体KB1と、を有する。
また、本実施の形態で説明する入出力パネルは、遮光膜BMと、絶縁膜771と、機能膜770Pと、機能膜770Dと、を有する。また、着色膜CF1および着色膜CF2を有する。
入出力パネル700は、基板570、基板770、構造体KB1、封止材705または接合層505を有する。
作製工程中の熱処理に耐えうる程度の耐熱性を有する材料を基板570等に用いることができる。例えば、厚さ0.7mm以下厚さ0.1mm以上の材料を基板570に用いることができる。具体的には、厚さ0.1mm程度まで研磨した材料を用いることができる。
例えば、透光性を備える材料を基板770に用いることができる。具体的には、基板570に用いることができる材料から選択された材料を基板770に用いることができる。
例えば、有機材料、無機材料または有機材料と無機材料の複合材料を構造体KB1等に用いることができる。これにより、所定の間隔を、構造体KB1等を挟む構成の間に設けることができる。
無機材料、有機材料または無機材料と有機材料の複合材料等を封止材705等に用いることができる。
例えば、封止材705に用いることができる材料を接合層505に用いることができる。
例えば、絶縁性の無機材料、絶縁性の有機材料または無機材料と有機材料を含む絶縁性の複合材料を、絶縁膜521等に用いることができる。
例えば、絶縁膜521に用いることができる材料を絶縁膜528等に用いることができる。具体的には、厚さ1μmのポリイミドを含む膜を絶縁膜528に用いることができる。
例えば、絶縁膜521に用いることができる材料を絶縁膜501Aに用いることができる。また、例えば、水素を供給する機能を備える材料を絶縁膜501Aに用いることができる。
例えば、絶縁膜521に用いることができる材料を絶縁膜501Cに用いることができる。具体的には、シリコンおよび酸素を含む材料を絶縁膜501Cに用いることができる。これにより、画素回路または第2の表示素子等への不純物の拡散を抑制することができる。
例えば、10nm以上500nm以下、好ましくは10nm以上100nm以下の厚さを有する膜を、中間膜754A、中間膜754Bまたは中間膜754Cに用いることができる。なお、本明細書において、中間膜754A、中間膜754Bまたは中間膜754Cを中間膜という。
導電性を備える材料を配線等に用いることができる。具体的には、導電性を備える材料を、信号線S1(j)、信号線S2(j)、走査線G1(i)、走査線G2(i)、配線CSCOM、第3の導電膜ANO、端子519B、端子519C、端子719、導電膜511Bまたは導電膜511C等に用いることができる。
例えば、配線等に用いることができる材料を第1の導電膜または第2の導電膜に用いることができる。
例えば、光の反射または透過を制御する機能を備える表示素子を、第1の表示素子750(i,j)に用いることができる。例えば、液晶素子と偏光板を組み合わせた構成またはシャッター方式のMEMS表示素子等を用いることができる。具体的には、反射型の液晶表示素子を第1の表示素子750(i,j)に用いることができる。反射型の表示素子を用いることにより、入出力パネルの消費電力を抑制することができる。
例えば、サーモトロピック液晶、低分子液晶、高分子液晶、高分子分散型液晶、強誘電性液晶、反強誘電性液晶等を、液晶材料を含む層に用いることができる。または、コレステリック相、スメクチック相、キュービック相、カイラルネマチック相、等方相等を示す液晶材料を用いることができる。または、ブルー相を示す液晶材料を用いることができる。
例えば、配線等に用いる材料を第1の電極751(i,j)に用いることができる。具体的には、反射膜を第1の電極751(i,j)に用いることができる。例えば、透光性を備える導電膜と、開口部を備える反射膜と、を積層した材料を第1の電極751(i,j)に用いることができる。
例えば、可視光を反射する材料を反射膜に用いることができる。具体的には、銀を含む材料を反射膜に用いることができる。例えば、銀およびパラジウム等を含む材料または銀および銅等を含む材料を反射膜に用いることができる。
例えば、導電性を備える材料を、第2の電極752に用いることができる。可視光について透光性を備える材料を、第2の電極752に用いることができる。
例えば、ポリイミド等を含む材料を配向膜AF1または配向膜AF2に用いることができる。具体的には、液晶材料が所定の方向に配向するようにラビング処理または光配向技術を用いて形成された材料を用いることができる。
所定の色の光を透過する材料を着色膜CF1または着色膜CF2に用いることができる。これにより、着色膜CF1または着色膜CF2を例えばカラーフィルターに用いることができる。例えば、青色、緑色または赤色の光を透過する材料を着色膜CF1または着色膜CF2に用いることができる。また、黄色の光または白色の光等を透過する材料を着色膜に用いることができる。
光の透過を妨げる材料を遮光膜BMに用いることができる。これにより、遮光膜BMを例えばブラックマトリクスに用いることができる。
例えば、ポリイミド、エポキシ樹脂、アクリル樹脂等を絶縁膜771に用いることができる。
例えば、反射防止フィルム、偏光フィルム、位相差フィルム、光拡散フィルムまたは集光フィルム等を機能膜770Pまたは機能膜770Dに用いることができる。
例えば、発光素子を第2の表示素子550(i,j)に用いることができる。具体的には、有機エレクトロルミネッセンス素子、無機エレクトロルミネッセンス素子発光ダイオード、またはQLED(Quantum-dot Light Emitting Diode)などを、第2の表示素子550(i,j)に用いることができる。
シフトレジスタ等のさまざまな順序回路等を駆動回路GDに用いることができる。例えば、トランジスタMD、容量素子等を駆動回路GDに用いることができる。具体的には、スイッチSW1に用いることができるトランジスタまたはトランジスタMと同一の工程で形成することができる半導体膜を備えるトランジスタを用いることができる。
例えば、同一の工程で形成することができる半導体膜を駆動回路および画素回路のトランジスタに用いることができる。
本実施の形態では、本発明の一態様の入出力装置の構成について、図17乃至図20を参照しながら説明する。
本実施の形態で説明する入出力装置は、表示部230と、入力部240と、を有する(図17参照)。なお、入出力装置は、入出力パネル700TPを備える。
入力部240は、検知領域241、発振回路OSCおよび検知回路DCを備える(図17参照)。
検知素子775(g,h)は、制御線CL(g)および検知信号線ML(h)と電気的に接続される。
発振回路OSCは、制御線CL(g)と電気的に接続され、制御信号を供給する機能を備える。例えば、矩形波、のこぎり波また三角波等を制御信号に用いることができる。
検知回路DCは、検知信号線ML(h)と電気的に接続され、検知信号線ML(h)の電位の変化に基づいて検知信号を供給する機能を備える。なお、検知信号は、例えば、位置情報P1を含む。
実施の形態2において説明する入出力装置を表示部230に用いることができる。
入出力パネル700TPは、検知素子775(g,h)を備える点およびトップゲート型のトランジスタを有する点が、例えば、実施の形態3において説明する入出力パネル700とは異なる。ここでは、異なる部分について詳細に説明し、同様の構成を用いることができる部分について上記の説明を援用する。
また、本実施の形態で説明する入出力パネル700TPは、導電膜511Dを有す(図20参照)。
例えば、配線等に用いることができる材料を導電膜511Dに用いることができる。
また、本実施の形態で説明する入出力パネル700TPは、端子519Dを有する。端子519Dは、導電膜511Dと電気的に接続する。
スイッチSW1に用いることができるトランジスタ、トランジスタMおよびトランジスタMDは、絶縁膜501Cと重なる領域を備える導電膜504と、絶縁膜501Cおよび導電膜504の間に挟まれる領域を備える半導体膜508と、を備える。なお、導電膜504はゲート電極の機能を備える(図19(B)参照)。
本実施の形態では、本発明の一態様の入出力パネルの有する、トランジスタ3521を例とするトランジスタの一構成について、図21(A)(B)(C)を用いて説明する。特に、ゲート電極を2つ有するトランジスタについて説明する。
本実施の形態では、本発明の一態様の入出力装置を有する電子機器について、図22を用いて説明を行う。
AF2 配向膜
C1 矢印
C2 矢印
R1 矢印
R2 矢印
C(g) 電極
CSCOM 配線
M(h) 電極
KB1 構造体
M トランジスタ
MD トランジスタ
SW1 スイッチ
SW2 スイッチ
VCOM1 配線
104 絶縁膜
108 酸化物半導体膜
108n 酸化物導電体膜
110 絶縁膜
116 絶縁膜
118 絶縁膜
122 絶縁膜
150 トランジスタ
230 表示部
501A 絶縁膜
501C 絶縁膜
506 絶縁膜
516 絶縁膜
518 絶縁膜
521 絶縁膜
528 絶縁膜
551 電極
552 電極
553 発光性の材料を含む層
700 入出力パネル
700B 入出力パネル
700TP 入出力パネル
751 電極
752 電極
753 液晶材料を含む層
771 絶縁膜
3510 配線
3511 配線
3521 トランジスタ
3522 電極
3523 電極
3523A 電極
3523B 電極
3524 液晶材料を含む層
3525 カラーフィルタ
3526 配線
3527 センサ電極
3528 副センサ電極
3529 インセルセンサ電極
3531 筐体
3532 入出力パネル
3535 配線
3536 配線
3551 入出力パネル
3552 入出力パネル
3553 入出力パネル
3554 入出力パネル
3555 入出力パネル
3556 入出力パネル
3557A 入出力パネル
3557B 入出力パネル
3557C 入出力パネル
3558A 入出力パネル
3558B 入出力パネル
3559 入出力パネル
3560 入出力パネル
3561 配向膜
3562 配向膜
3571 電極
3572 電極
3573 発光性の材料を含む層
3574 半導体層
3575 絶縁膜
3581 矢印
5000 筐体
5001 表示部
5002 表示部
5003 スピーカ
5004 LEDランプ
5005 操作キー
5006 接続端子
5007 センサ
5008 マイクロフォン
5009 スイッチ
5010 赤外線ポート
5011 記録媒体読込部
5012 支持部
5013 イヤホン
5014 アンテナ
5015 シャッターボタン
5016 受像部
5017 充電器
7302 筐体
7304 入出力パネル
7305 アイコン
7306 アイコン
7311 操作ボタン
7312 操作ボタン
7313 接続端子
7321 バンド
7322 留め金
Claims (3)
- 第1のセンサ電極と、
第2のセンサ電極と、
前記第1のセンサ電極または前記第2のセンサ電極に電気的に接続され、前記第1のセンサ電極と前記第2のセンサ電極との間で形成される容量の変化を検知する検知回路と、
液晶材料を含む層と、
前記液晶材料を含む層の配向を制御する第1の電極及び第2の電極と、
基板と、を有し、
前記第1の電極上に前記液晶材料を含む層は設けられ、
前記第1のセンサ電極上に前記液晶材料を含む層は設けられ、
前記液晶材料を含む層上に前記基板は設けられ、
前記基板上に前記第2のセンサ電極は設けられ、
前記第1の電極と前記第1のセンサ電極とは、同一面上に接して設けられ、且つ同じ材料を含み、
前記第2の電極は、前記同一面上に接して設けられ、
前記第2のセンサ電極は、前記第1の電極と重なる領域を有し、前記第2の電極と重なる領域を有する、入出力装置。 - 請求項1において、
前記第2のセンサ電極は、前記第1の電極と、電気的に接続しておらず、
前記第2のセンサ電極は、前記第2の電極と、電気的に接続していない入出力装置。 - 請求項1において、
前記液晶材料を含む層と前記基板との間にカラーフィルタを有する入出力装置。
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