JP7095038B2 - 入力機能付き透明ディスプレイ - Google Patents

入力機能付き透明ディスプレイ Download PDF

Info

Publication number
JP7095038B2
JP7095038B2 JP2020138162A JP2020138162A JP7095038B2 JP 7095038 B2 JP7095038 B2 JP 7095038B2 JP 2020138162 A JP2020138162 A JP 2020138162A JP 2020138162 A JP2020138162 A JP 2020138162A JP 7095038 B2 JP7095038 B2 JP 7095038B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electrode
pixel
signal line
sensor electrode
video signal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2020138162A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2021005088A (ja
JP2021005088A5 (ja
Inventor
貴之 中西
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Japan Display Inc
Original Assignee
Japan Display Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Japan Display Inc filed Critical Japan Display Inc
Priority to JP2020138162A priority Critical patent/JP7095038B2/ja
Publication of JP2021005088A publication Critical patent/JP2021005088A/ja
Publication of JP2021005088A5 publication Critical patent/JP2021005088A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7095038B2 publication Critical patent/JP7095038B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)
  • Electroluminescent Light Sources (AREA)

Description

本発明の一実施形態は、タッチセンサを含み、表示画面が透光性を有する表示装置に関する。
表示画面に画像を表示させつつ当該表示画面を通してその背面にある景色を視認できる表示装置が知られている。このような表示装置は透明ディスプレイとも呼ばれている。透明ディスプレイとして、例えば、表示素子に有機エレクトロルミネセンス素子を用いた表示装置が開示されている(特許文献1,2参照)。
特開2011-228249号公報 特開2012-238544号公報
これまで透明ディスプレイにおいては、表示画面の透明性と画像の表示品質の両立を図ることに開発の重点がおかれてきた。しかし、表示装置の用途の拡大に伴い、透明ディスプレイにおいても薄型化、軽量化を実現しつつ、多機能化を図ることが重要である。例えば、透明ディスプレイにタッチ入力機能を付加しようとすると、タッチパネルを表示パネルの外面に取り付ける必要があり、厚みが増加してしまうことが考えられる。そこで、本発明の一実施形態は、このような問題を解決することを課題の一つとする。
本発明の一実施形態に係る入力機能付き表示装置は、一方向及び一方向と交差する方向に間隔を置いて配置された複数の画素部と、画素部の間隙部に配置された複数の透光性部とを含む表示領域を有し、画素部は、少なくとも一つの発光素子が設けられた画素を含み、透光性部は、静電容量を検出するセンサ電極を含んでいる。
本発明の一実施形態に係る入力機能付き表示装置は、一方向及び一方向と交差する方向に間隔を置いて配置された複数の画素部と、画素部の間隙部に配置された複数の透光性部とを含む表示領域を有し、複数の画素部のそれぞれは、少なくとも一つの発光素子が設けられた画素を含み、複数の透光性部のそれぞれは、静電容量を検出する、一方向に配設される第1センサ電極と、一方向と交差する方向に配設される第2センサ電極とを含み、第1センサ電極と第2センサ電極とは、絶縁層を挟んで交差している。
本発明の一実施形態に係る入力機能付き表示装置は、第1基板と第2基板との間に、一方向及び一方向と交差する方向に間隔を置いて配置された複数の画素部と、画素部の間隙部に配置された複数の透光性部とを含む表示領域を有し、複数の画素部のそれぞれは、少なくとも一つの発光素子が設けられた画素を含み、複数の透光性部のそれぞれは、第1基板と第2基板との間において、電磁界を遮蔽するシールド電極を含み、シールド電極を挟む、第1センサ電極とダウ2センサ電極とを含む。
本発明の一実施形態に係る入力機能付き表示装置の構成を示す図であり、(A)は平面図を示し、(B)は断面図を示す。 本発明の一実施形態に係る入力機能付き表示装置の表示領域の詳細を示す平面図である。 本発明の一実施形態に係る入力機能付き表示装置の画素の構成を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る入力機能付き表示装置の画素の等価回路を示す図である。 本発明の一実施形態に係る入力機能付き表示装置の表示領域における透光性部の構成を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る入力機能付き表示装置の構成を示す平面図である。 本発明の一実施形態に係る入力機能付き表示装置の表示領域の構成を示す平面図である。 本発明の一実施形態に係る入力機能付き表示装置の構成を示す図であり、(A)は平面図を示し、(B)は断面図を示す。 本発明の一実施形態に係る入力機能付き表示装置の表示領域における透光性部の構成を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る入力機能付き表示装置の表示領域における透光性部の構成を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る入力機能付き表示装置の表示領域における透光性部の構成を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る入力機能付き表示装置の構成を示す図であり、(A)は平面図を示し、(B)は断面図を示す。 本発明の一実施形態に係る入力機能付き表示装置の表示領域における透光性部の構成を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る入力機能付き表示装置の表示領域における透光性部の構成を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る入力機能付き表示装置の表示領域における透光性部の構成を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る入力機能付き表示装置の表示領域における透光性部の構成を示す平面図である。 本発明の一実施形態に係る入力機能付き表示装置の構成を示す図であり、(A)は平面図を示し、(B)は断面図を示す。 本発明の一実施形態に係る入力機能付き表示装置の表示領域の構成を示す平面図である。 本発明の一実施形態に係る入力機能付き表示装置の構成を示す図であり、(A)は平面図を示し、(B)は断面図を示す。 本発明の一実施形態に係る入力機能付き表示装置の画素の構成を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る入力機能付き表示装置の構成を示す図であり、(A)は平面図を示し、(B)は断面図を示す。 本発明の一実施形態に係る入力機能付き表示装置の画素の構成を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る入力機能付き表示装置の表示領域における透光性部の構成を示す平面図である。 本発明の一実施形態に係る入力機能付き表示装置の構成を示す図であり、(A)は平面図を示し、(B)は断面図を示す。
以下、本発明の実施の形態を、図面等を参照しながら説明する。但し、本発明は多くの異なる態様で実施することが可能であり、以下に例示する実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。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(又は数字の後にa、bなどを付した符号)を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。さらに各要素に対する「第1」、「第2」と付記された文字は、各要素を区別するために用いられる便宜的な標識であり、特段の説明がない限りそれ以上の意味を有しない。
本明細書において、ある部材又は領域が他の部材又は領域の「上に(又は下に)」あるとする場合、特段の限定がない限りこれは他の部材又は領域の直上(又は直下)にある場合のみでなく他の部材又は領域の上方(又は下方)にある場合を含み、すなわち、他の部材又は領域の上方(又は下方)において間に別の構成要素が含まれている場合も含む。なお、以下の説明では、特に断りのない限り、断面視においては、基板に対して第2基板が配置される側を「上」又は「上方」といい、その逆を「下」又は「下方」として説明する。
[第1実施形態]
図1(A)は、本発明の一実施形態に係る入力機能付き表示装置100aを示し、図2は、入力機能付き表示装置100aの表示領域102aの詳細を示す。以下の説明では、この両図面を参照する。表示領域102aは、複数の画素部104を含む。画素部104は表示領域102において、離散的に配置される。すなわち、ある画素部104と、これに隣合う他の画素部104とは離間して配置されている。そして、ある一つの画素部104と他の画素部との間には透光性部106aが配置されている。画素部104は少なくとも一つの画素108が配置される。また、透光性部106aは可視光を透過可能な領域を含み、センサ電極118が配置される。
図1(A)において示すように、表示領域102aには、複数の画素部104が一方向(x方向)及び一方向とは交差する方向(本実施形態においてはx方向に直交するy方向)に間隔を置いて配置される。画素部104は、少なくとも一つの画素108を内包する所定の面積を有する。x方向及びy方向のそれぞれの配列において、ある画素部と、これに隣合う画素部との間隔は、一つ又は複数の画素部を挿入することができる程度の間隔を有している。例えば、図1(A)は、x方向とy方向にそれぞれ3画素部分の間隔を空けて画素部104が配置される一例を示す。なお、x方向及びy方向に対する間隔は、図1(A)で示すように両方向で均等の間隔を有していてもよいし、x方向及びy方向のそれぞれで異なる間隔を有するように配置されていてもよい。なお、本発明の一実施形態において、画素部104の配列は、x方向とy方向が直交する配列に限定されず、直交以外の角度で交差する構成も採用可能である。
透光性部106aは、画素部104に隣合って配置される。図1(A)は、4つの画素部に囲まれて、一つの透光性部106aが配置される態様を示す。透光性部106aは、画素部が配置されない領域とみなすこともできる。一つの画素部104の面積と一つの透光性部106aとは、同一又は異なる面積を有している。好ましくは、一つの画素部104の面積に対し、一つの透光性部106aが占める面積が大きくなるように設けられている。表示領域102aにおいて、透光性部106aの総面積を大きくすれば透明性が向上し、小さくすれば透明性が低下する。すなわち、画素部104と透光性部106aとの面積比を変えることで、表示領域102aの透光性を調整することができる。例えば、表示領域102aにおいて透光性部106aの総面積を、画素部104の総面積より大きくすることで、透明ディスプレイとして背景の視認性を向上させることができる。
例えば、表示領域102aにおいて、一つの画素部104が占める面積に対し、その画素部104と隣合う一つの透光性部106aの面積は3倍以上とすることができる。一つの画素部104が占める面積と一つの透光性部106aとの面積比は1:3乃至1:80とすることができる。また、画素部の面積とセンサ電極118との比で述べると、一つの画素部104が占める面積に対し、その画素部104と隣合う一つの透光性部106aに設けられるセンサ電極118の面積は1倍以上であればよく、具体的には、画素部104の面積とセンサ電極118との面積比は、1:1乃至1:64とすることができる。図1中に示す如く、これら画素部104の面積とセンサ電極118との面積比は、1:9程度が好ましい。前述のように、画素部と透光性部の面積比を調整することで、表示領域102aの透明性を変えることができる。このことは、画素部の面積とセンサ電極の面積との関係でも同様である。画素部と透光性部又は画素部とセンサ電極の面積比が大きくなれば、画質は粗くなる方向に変化するが、高精細化が進めばこの面積比が大きくなっても画質をさほど低下させず十分に実用に耐えうる表示をすることができる。
図1(A)で示すように、画素部104のx方向の配列には、画素部が設けられない画素部間領域107aが含まれる。同様に、画素部104のy方向の配列においても、画素部が設けられない画素部間領域107bが含まれる。これらの画素部間領域107a、107bには、画素に信号を与える配線が設けられている。例えば、画素部104のx方向の配列における画素部間領域107aには走査信号線が配設され、y方向の配列における画素部間領域107bには映像信号線が配設される。画素部間領域107a、107bは、いずれも画素が配置されていないので、透光性部106aとして用いることも可能である。
一つの画素部104は、一つ又は複数の画素108を含む。図1(A)は、画素部104に、第1画素108a、第2画素108b、第3画素108cが含まれる態様を示す。これら複数の画素108は、例えば、RGB表色系に対応して配置される。すなわち、第1画素108aは赤色に対応する画素、第2画素108bは緑色に対応する画素、第3画素108cは青色に対応する画素として設けられる。画素部104には、さらに白色に対応する第4の画素が含まれていてもよい。表示領域102aは、このような画素部104が配列され、画素部104の各画素108が信号で制御されて駆動されることにより画像を表示する機能を有する。
複数の画素部104のそれぞれは、少なくとも一つの発光素子を含む。具体的には、各画素108に発光素子が設けられる。例えば、第1画素108aは赤色を発光する発光素子、第2画素108bは緑色を発光する発光素子、第3画素108cは青色を発光する発光素子が設けられる。さらに、画素108は、第4画素として白色光を出射する発光素子が設けられていてもよい。また、第1画素108a、第2画素108b及び第3画素108cのそれぞれに白色光を出射する発光素子を設け、各画素に対応してカラーフィルタが設けられた構成を有していてもよい。
透光性部106aにはセンサ電極118が設けられる。センサ電極118は、静電容量を検出する電極である。すなわち、センサ電極118はタッチセンサを構成する電極である。センサ電極118は、画素108の発光素子と干渉しない領域に並置される。別言すれば、発光素子とセンサ電極とは、平面視において隣合って配置されている。なお、平面視とは、表示領域に正対して直視すること、表示領域の表示面を法線方向から視認することをいう。
図1(A)は、自己容量方式のタッチセンサを形成するセンサ電極118を示す。図1(A)は、センサ電極118として、矩形の電極パターンを3×3に配置し、相互に接続した形態を示す。図1(A)は、センサ電極118が複数の矩形領域が連接された形態を示すが、このような形態に限定されずセンサ電極118の形状は任意である。例えば、センサ電極118は、透光性部106aの略全面に亘って形成されていてもよいし、金属細線により形成される線状のパターンを有していてもよい。センサ電極118を複数のブロック状の区画として形成し、当該ブロック状の区画を画素部104の面積と略同程度の面積、また同様の形状として形成することで、センサ電極118を視覚的にみえにくくすることが可能となる。図1(A)で示すように、センサ電極118を構成する各ブロクは隣合うもの同士が電気的に接続されるパターンを有することで、電気的には一つの電極とみなすことができる。
透光性部106aに設けられるセンサ電極118は透光性を有する。このようなセンサ電極118は、例えば、透明導電膜によって形成される。透明導電膜としては、酸化インジウムスズ(ITO)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化インジウム亜鉛(ZnO)などの導電性金属酸化物が用いられる。また、透明導電膜として、銀のナノワイヤーを有機樹脂中に分散させたものを用いてもよい。さらに、センサ電極118は、金、銀、アルミニウムなどを用い、半透明となるように薄膜化された金属膜、又は金属膜に複数の貫通孔が設けられることによって透光性を有するようにした金属電極を適用してもよい。あるいは、線幅の細い金属配線又は当該金属配線のパターン(例えば、メアンダ状のパターン)をセンサ電極118として用いてもよい。いずれにしても、透光性部106に設けられるセンサ電極118は、光透過性を有するように形成される。
図1(B)は、画素部104と透光性部106aの断面構造を模式的に示す。画素部104及び透光性部106aは、透光性の第1基板110に設けられる。画素部104は、第1基板110上に回路素子層112及び表示素子層114が積層された構造を有する。回路素子層112は、トランジスタなど能動素子及びキャパシタなどの受動素子により画素を駆動する回路(画素回路)が形成される層であり、半導体層、絶縁層及び導電層が適宜積層された構造を有する。表示素子層114は、表示素子が形成される層である。表示素子層114は、表示素子を形成する第1電極124及び第2電極128を含み、第1電極124及び第2電極128の間には有機層126が設けられる。第1電極124は、画素108ごとに電位が個別に制御される。一方、第2電極128は表示素子に共通の電位を与える電極である。第2電極128は、図1(A)で示すように、画素部104のx方向の配列に対して連続するように帯状の形状で配設される。また、別の態様として、第2電極128は、画素部104のy方向の配列に対して連続するように帯状の形状で配設される。このように各画素に対する共通電極(第2電極128)を帯状に設けることで、静電容量を検知するセンサ電極118と共通電極(第2電極128)とが平面視で重なり合わない構成となる。
図1(B)において、透光性部106aは絶縁層116及びセンサ電極118を含む。絶縁層116は、一つ又は複数の絶縁膜を含んで構成される。絶縁膜としては、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、又はポリイミドなどの有機絶縁膜が適用される。これらの絶縁膜はいずれも可視光線に対して透明である。センサ電極118は絶縁層116の上層側、下層側又は絶縁層中に設けられる。画素部104及び透光性部106aは、さらに封止材120によって封止されている。
図1(A)及び図1(B)で示すように、表示領域102aに、画素108が設けられる画素部104と、タッチセンサを形成するセンサ電極118が設けられる透光性部106aとを並置させることにより。または画素部104と透光性部106aを交互に配置することにより、所謂透明ディスプレイにおいて、画像表示に影響を与えることなくタッチセンサとしての機能を付加することができる。
図3は、画素部104に含まれる画素108の断面構造を示す。画素108は、第1基板110の第1面に設けられた回路素子層112、表示素子層114を含む。表示素子層114の上面には封止材120が設けられる。回路素子層112はトランジスタ130、キャパシタ133などの素子を含み、表示素子層114は表示素子として発光素子132を含む。トランジスタ130は、半導体層135、ゲート絶縁層136、ゲート電極138を含んで構成される。キャパシタ133は、例えば、半導体層135、ゲート絶縁層136、容量電極139が重畳する領域に形成される。半導体層135と第1基板110との間には、半導体層135の下層側の絶縁層として下地絶縁層134が設けられていてもよい。発光素子132は第1電極124及び第2電極128との間に、有機エレクトロルミネセンス材料を含む有機層126が設けられた構造を有する。発光素子132の第1電極124は、ソース・ドレイン電極142を介してトランジスタ130と電気的に接続される。
回路素子層112において、ゲート電極138とソース・ドレイン電極142との間には第1絶縁層140が設けられる。ソース・ドレイン電極142と発光素子132の第1電極124との間には、第2絶縁層144が設けられる。第1絶縁層140及び第2絶縁層144は、配線間又は素子間を絶縁する層間絶縁膜としての機能を有する。第1絶縁層140は無機絶縁材料で形成され、第2絶縁層144は有機絶縁材料で形成される。第2絶縁層144は、発光素子132の下地面を平坦化する平坦化膜の機構を有する。
第1基板110としては、ガラス基板及びプラスチック基板などの板状部材、有機樹脂フィルム等の柔軟性を有するフィルム基材が適用される。半導体層135は、結晶質シリコン(多結晶シリコン)、非晶質シリコンなどのシリコン系半導体材料、半導体特性を示す金属酸化物(いわゆる酸化物半導体)などで形成される。下地絶縁層134、第1絶縁層140、ゲート絶縁層136は、酸化シリコン、窒化シリコン、窒酸化シリコンなどの無機絶縁材料で形成され、第2絶縁層144は、ポリイミド、アクリルなどの有機絶縁材料で形成される。
表示素子層114において、第1電極124は、絶縁性の第3絶縁層146によって端部が覆われる。別言すれば第3絶縁層146の開口部において第1電極124が露出され、この第1電極124が露出された領域に有機層126が設けられる。画素部104において、有機層126は画素毎に異なる材料を含んで形成される。例えば、有機エレクトロルミネセンス材料が、ゲスト・ホスト型の材料で形成される場合、各画素の発光色に合わせてゲスト・ホスト材料の組み合わせが選択される。第2電極128は、隣合う画素の発光素子と繋がるように、有機層126及び第3絶縁層146を覆うように設けられる。なお、第2電極128は、図1(A)で示すように隣合う画素部104との間で連続するように設けられる。第2電極128の上層には、窒化シリコン膜又は、窒化シリコン膜と有機絶縁膜とが積層された第4絶縁層148が設けられる。発光素子132は第1電極124と第2電極128と電位を制御して発光しきい値電圧以上の電圧を印加することにより発光する。第1電極124に印加される電位及び発光素子に流れる電流は、トランジスタ130によって制御される。
回路素子層112に含まれる下地絶縁層134、ゲート絶縁層136、第1絶縁層140及び第2絶縁層144、表示素子層114に含まれる、第3絶縁層146、第4絶縁層148は透光性部106にまで広がっている。これらの絶縁層は、透光性部106における絶縁層116として用いられる。また、センサ電極118は、表示素子層114の第1電極124又は第2電極128と同じ層によって形成される。
図4は、このような構成を有する画素108の等価回路(以下、「画素回路」ともいう。)の一例を示す。画素回路は、トランジスタ130、発光素子132、第1スイッチ129、第2スイッチ131、キャパシタ133を含む。発光素子132は、第1電極124がトランジスタ130を介して第1電源線152aと接続される。第2電源線152bは発光素子132の第2電極128の電位を制御する。第1電源線152aには高電位PVDDが与えられ、第2電源線152bには高電位PVDDより低い低電位PVSSが与えられる。第1スイッチ129及び第2スイッチ131は、3端子のスイッチング素子であり、好適にはトランジスタにより形成される。
トランジスタ130は、制御端子としてのゲートと、入出力端子としてのソース及びドレインを有する。トランジスタ130のソース及びドレインに相当する入出力端子の一方が、第2スイッチ131を介して第1電源線152aと電気的に接続される。また、トランジスタ130のソース及びドレインに相当する入出力端子の他方が、発光素子132の第1電極124と電気的に接続される。トランジスタ130のゲートは、第1スイッチ129を介して映像信号線151と電気的に接続される。第1スイッチ129は、第1走査信号線150aに与えられる制御信号SG(振幅VGH/VGLを有する)によってオンオフ(ON/OFF)の動作が制御される。制御信号VGHは第1スイッチ129をオンにする高電位の信号であり、制御信号VGLは第1スイッチ129をオフにする低電位の信号である。第1トランジスタ130がオンのとき、映像信号線151の電位がトランジスタ130のゲートに与えられる。なお、図4の画素回路において、トランジスタ130はnチャネル型であるものとする。トランジスタ130において、第1電源線152aと電気的に接続される側の入出力端子をドレイン、発光素子132に電気的に接続される側の入出力端子がソースであるものとする。
トランジスタ130のソースとゲートとの間には、キャパシタ133が設けられる。キャパシタ133によってトランジスタ130のゲート電位が制御される。発光素子132の発光強度は、トランジスタ130のドレイン電流によって制御される。トランジスタ130のゲートに映像信号に基づく電圧が与えられ、第2走査信号線150bから与えられる走査信号によって第2スイッチ131がオンになると、トランジスタ130のドレインは第1電源線152aと接続され、発光素子132へドレイン電流が流れる。これにより発光素子132はドレイン電流に応じて発光する。なお、トランジスタ130のゲート及びソースの電位は、映像信号線151に与えられる初期化信号、リセット信号線153に与えられるリセット電圧により1フレーム毎に初期化される。
本実施形態の一態様において、第1電極124及び第2電極128の双方を透明導電膜で形成される。これにより表示領域102の両面に画像を表示することが可能となる。また、他の形態として、第1電極124及び第2電極128の一方を金属膜、他方を透明導電膜で形成すると、表示領域102の一方の側に画像を表示することが可能となる。さらに、他の態様として、複数の画素部104を2組に分け、第1の組の発光素子は、第1電極を金属膜、第2電極を透明導電膜で形成し、第2の組の発光素子は、第1電極を透明導電膜、第2電極を金属膜で形成すると、表示領域102の一方の面と他方の面とで異なる画像を人間に視覚的に同時に表示することができる。
図5は、透光性部106aの断面構造を示す。透光性部106aは、センサ電極118が設けられる。センサ電極118の下層側には、例えば、画素部104から延長して設けられる下地絶縁層134、ゲート絶縁層136、第1絶縁層140、第2絶縁層144が設けられていてもよい。また、センサ電極118の上層には、第3絶縁層146、第4絶縁層148が設けられていてもよい。センサ電極118は静電容量の変化を検出するので、絶縁層に覆われていてもタッチセンサ用の電極として動作する。センサ電極118は、下層及び上層をこのような絶縁層で覆うことにより、外部に露出されず保護される。別言すれば、画素部104を形成する絶縁層を適宜用いることにより、センサ電極118の保護膜としても利用することができる。なお、これらの絶縁層は、可視光線に対して透光性を有するので、透光性部106に設けても透光性を著しく低下させるおそれはない。
センサ電極118と異なる層に、検出配線154が設けられる。検出配線154はセンサ電極118の電位を検知するための配線として設けられる。検出配線154は、例えば、第1絶縁層140と第2絶縁層144との間に設けられる。また、図示はされないが、検出配線は、ゲート絶縁層136と第1絶縁層140との間に設けられていてもよい。検出配線154は、ゲート電極を形成する導電層と同じ層、又はトランジスタ130のソース又はドレインに接続する配線(ソース・ドレイン電極142)を形成する導電層と同じ層によって形成されてもよい。すなわち、ゲート電極138、ソース・ドレイン電極142と同じ導電層をパターニングして検出配線154を形成することにより、層構造を簡略化し、製造コストを低減することができる。
図5で示す例では、センサ電極118は第2絶縁層144に設けられるコンタクトホール156aを介して検出配線154と電気的に接続される。センサ電極118は、透光性部106の略全面に広がるように設けることで、静電容量が増加し検出感度を高めることが可能となる。センサ電極118は透光性を有していることが好ましいため、ITO、ZnO、IZOなどの透明導電膜で形成される。センサ電極118が透明導電膜で形成されるのに対し、検出配線154は金属膜で形成することができるので、表示領域102を大面積化しても、配線抵抗による信号の遅延などの影響を低減することができる。
図6は、入力機能付き表示装置100aに設けられる駆動回路と表示領域の配線構造を示す。駆動回路としては、垂直駆動回路158、水平駆動回路160、コントローラ回路162が含まれる。垂直駆動回路158は走査信号線150に走査信号を出力し、水平駆動回路160は、映像信号線151を選択するセレクタ回路を含む。コントローラ回路162は、水平駆動回路160に映像信号を出力し、垂直駆動回路158に同期信号を出力する。また、コントローラ回路162は、センサ電極118に接続される検出配線154と接続され、タッチセンサの動作を制御する。さらに、コントローラ回路162は、複数の画素部104に亘って連続的に設けられる第2電極128の電位を制御する機能を有する。
走査信号線150は、画素部104のx方向の配列に沿って配設される。また、映像信号線151は、画素部104のy方向の配列に沿って配設される。検出配線154(154a、154b)は、映像信号線151と略平行に配設される。検出配線154a、154bは、映像信号線151と同じ導電層によって形成され得る。画素部104はx方向において離間して配設されるので、映像信号線151と検出配線154a、154bに同じ層構造を適用しても、相互に干渉しないで設けることができる。センサ電極118と検出配線154a、154bは絶縁層を挟んで異なる層に設けられる。例えば、検出配線154a、154bを映像信号線151と同じ層に設け、センサ電極118を発光素子132の第1電極124又は第2電極128によって形成すると、検出配線154a、154bに対しセンサ電極118は上層側に配置される。この場合、検出配線154a、154bとセンサ電極118の間に配置される絶縁層に設けられるコンタクトホール156を介して、検出配線154a、154bとセンサ電極118は電気的に接続される。このように、表示領域102は、複数の画素部104に信号を送信する走査信号線及び映像信号線と、走査信号線又は映像信号線と略平行に配設されたセンサ電極と接続される検出配線とを含む。なお、本発明の一実施形態において、検出配線154は映像信号線151と略平行に配設される形態に限定されない。例えば、図6において二点鎖線で示すように、走査信号線150と略平行に検出配線154c、154dを設けてもよい。この場合、検出配線154a、154bは、走査信号線150と同じ導電層によって形成され得る。画素部104はy方向においても離間して配設されるので、走査信号線150と検出配線154c、154dを同じ導電層で形成しても、相互に干渉しないで設けることができる。
なお、タッチセンサは、一本の検出配線154に対して一つのセンサ電極118が接続されていてもよいし、複数のセンサ電極118に対して一本の検出配線154が接続されていてもよい。一本の検出配線154が複数のセンサ電極118に接続されていることで、複数のセンサ電極118の集合がタッチセンサにおける自己容量電極として用いることができる。例えば、図6に示すセンサ電極118_1、118_2、118_3、118_4は、検出配線154aと電気的に接続されていてもよい。この場合、センサ電極118_1、118_2、118_3、118_4は、同電位となるように電気的に接続されていてもよい。例えば、下層に設けられる走査信号線と同層に設けられる配線によって接続されていてもよいし、センサ電極118のパターン自体が隣合うセンサ電極と電気的に接続されるように連続する形態を有していてもよい。別言すれば、複数の透光性部106のそれぞれは、センサ電極118が配置され、隣合うセンサ電極同士が電気的に接続される領域を含んでいてもよい。当該接続領域は、例えば、図2で示した画素部間領域107a、107bに対応する領域であってもよい。このように、検出配線154が複数のセンサ電極118と接続されることで、複数のセンサ電極118を実質的に一つのセンサ電極とみなして扱うことができる。別言すれば、センサ電極118のパターンを変更することなしに、一つのセンサ電極の面積を、検出配線154との接続数によって調整することができる。
また、図7で示すように、センサ電極118は、複数の画素部のうち、一つの画素部104を囲むように、複数の透光性部に亘って設けられ、画素部104を開口する開口部164aを有していてもよい。別言すれば、隣合うセンサ電極同士が電気的に接続されていてもよい。このような形態により、センサ電極118の面積を大きくすることができる。この場合、走査信号線150、映像信号線151と重なる領域は、開口部164bが設けられていることが好ましい。開口部164bにより、センサ電極118と、走査信号線150及び映像信号線151との間に発生する寄生容量を低減することができる。いずれにしても、画素部104が配列する間隔に対して、センサ電極が配列する間隔(ピッチ)は大きくてもよいので、タッチセンサに要求される分解能に応じて、複数のセンサ電極をまとめて一つのセンシング用の電極として用いることができる。
図6は、自己容量方式のタッチセンサを示す。自己容量方式では、センサ電極118は自己容量を有する(例えば、センサ電極と周辺部材との間で生じる寄生容量)。タッチ面に人体(指先等)が近づくとセンサ電極120aとの間に静電容量が発生し、センサ電極120aに発生する静電容量値が変化する。自己容量検出方式は、非タッチ時からタッチ時の静電容量の変化を測定する事により人体(指先等)の接近を検出する。自己容量方式は電極構造が簡単であるという利点を有している。
このような自己容量方式のタッチセンサの原理によれば、本実施形態に係る入力機能付き表示装置100aは、表示領域102の一方の面及び他方の面からのタッチを検出することが可能である。
本実施形態によれば、表示領域において、画像を表示するために配列される画素部の間隙部分に透光性部を設け、当該透光性部にタッチセンサを構成するセンサ電極を設けることで、表示装置にタッチセンサとしての機能を付加することができる。別言すれば、タッチセンサとしての部材を外付けすることなく、表示装置に入力機能を付加することができる。これにより、入力機能付き表示装置の薄型化、軽量化、低コスト化を図ることができる。
さらに、本実施形態に係る表示装置は、表示領域に画素部に加え透光性部を設けることで、透明ディスプレイを実現することができる。そして、タッチセンサを構成するセンサ電極118を透光性部に設けることで、表示領域の両面をタッチセンサ面として使用することができる。また、画素とセンサ電極とが並置されていることにより、画質に影響を与えることなく、タッチセンサを表示装置に内蔵させることができる。
[第2実施形態]
本実施形態は、入力機能付き表示装置として、表示領域の一方の面からのタッチを検出可能な構成について例示する。以下の説明では、第1実施形態と相違する部分を中心に説明する。
図8(A)は、本実施形態に係る、自己居容量方式のタッチセンサが設けられる入力機能付き表示装置100bの平面図を示す。図8で示す入力機能付き表示装置100bは、センサ電極118に重畳して電磁界を遮蔽するシールド電極168が設けられている点が、第1実施形態と相違する。シールド電極168は、少なくともセンサ電極118の全体を覆う面積を有し、センサ電極118の一方の側に設けられる。図8(B)は、画素部104と透光性部106bの断面構造を模式的に示す。シールド電極168は、例えば、絶縁層116の中に埋設されるように設けられる。なお、シールド電極168は、各センサ電極118に対応するように設けてもよいし、各センサ電極118に対応して設けられるシールド電極168が、隣合うシールド電極と連接するように設けられていてもよい。
シールド電極168は、一定の電位(例えば、接地電位)に固定されることにより、シールド電極168が設けられた側の面において、センサ電極118が静電容量の変化を検知できないようにする。シールド電極168の電位は、所定の電位間で変動してもよい。例えば、センサ電極118の動作に応じて変動してもよく、センサ電極118に入力されるセンサ信号と同じ信号を同位相で入力されることで電位を変動させる構成を採用することも可能である。例えば、センサ電極118は、タッチセンサのセンシング動作時と非動作時で電位が変動するように駆動されてもよい。
シールド電極168は、タッチセンサのタッチ面が、表示領域102bの一方の側のみに設けられるようにする。これにより、片面からのタッチのみに反応できる入力機能付き表示装置100bが実現される。
図9は、このような透光性部106bの断面構造の詳細を示す。シールド電極168は、例えば、ゲート絶縁層136と第1絶縁層140との間に設けられる。この場合、シールド電極168は、ゲート電極138と同じ導電層によって形成することが可能である。ゲート電極138は、モリブデン、タングステン、アルミニウムなどの金属材料で形成されるので、この場合、シールド電極168は格子状、櫛歯状、又はメッシュ状のパターンに成形されていることが好ましい。すなわち、金属膜で形成されるシールド電極168の面内に貫通する開口を複数設け、光透過性を有する形態を有していることが好ましい。また、シールド電極は、ITO、ZnO、IZO等の透明導電膜で形成されていてもよい。いずれにしても、シールド電極168を透光性が有するように設けることで、透光性部106bによる背面視認性を維持しつつ、タッチセンサのタッチ面を片面側のみとすることができる。
なお、図9は、シールド電極168をゲート絶縁層と第1絶縁層140との間に設ける構造を例示するが、本実施形態はこれに限定されない。センサ電極118及び検出配線154に干渉しない位置(すなわち、センサ電極118及び検出配線154と電気的に接触しない位置)に設けるのであれば、他の部位に設けられていてもよい。例えば、下地絶縁層134とゲート絶縁層との間、又は第1基板110と下地絶縁層134との間に設けられていてもよい。また、図10で示すように、シールド電極168は、第3絶縁層146の上に、第2電極128と同じ導電層によって形成されてもよい。
また、図11に示すように、シールド電極168は、回路素子層112及び表示素子層114が設けられる第1基板110の第1面とは反対側の第2面側に設けられていてもよい。この場合、シールド電極168は、少なくとも透光性部106と重なる領域に設けられる。第1基板110の第2面側にシールド電極168が設けられることで、第2面側からのタッチに対してセンサ電極118が反応することを確実に防止することができる。
本実施形態によれば、センサ電極118の片面にシールド電極168を設けることで、タッチセンサのタッチ面を片面側に設定することができる。この場合において、表示領域102では、画素部104と透光性部106bが互いに異なる領域に配置されるので、シールド電極168を設けたとしても、画像表示には何ら影響を与えないようにすることができる。また、シールド電極168の電位は、センサ電極118の検出動作に同期して変動させることができるので、タッチセンサの感度を向上させることができる。
[第3実施形態]
本実施形態は、入力機能付き表示装置として、第1実施形態とは透光性部の態様が異なる構成について例示する。以下の説明では、第1実施形態と相違する部分を中心に説明する。
図12(A)は、表示領域102cにおける画素部104と透光性部106cの態様を示す。ここで、画素部104の構成は第1実施形態と同様である。透光性部106cは、センサ電極118と、隣接間シールド電極170を含む。隣接間シールド電極170は、センサ電極118を囲むように設けられている。図12(B)は、このような透光性部106cの断面構造を模式的に示す。透光性部106cにおいては、センサ電極118と隣接間シールド電極170が並置されている。なお、図12(B)は、センサ電極118と隣接間シールド電極170とが絶縁層116の同層に配置される態様を示すが、本実施形態はこれに限定されず、双方の電極が異なる層に設けられていてもよい。
図13は、透光性部106cの断面構造の詳細を示し、隣接間シールド電極170がセンサ電極118に隣合って設けられる一例を示す。隣接間シールド電極170は、第2絶縁層144に設けられたコンタクトホール156bによってシールド配線172と接続され、センサ電極118とは異なる電位が印加される。例えば、隣接間シールド配線170は、一定電位(例えば、接地電位)が印加される。なお、図13は、隣接間シールド電極170がセンサ電極118と同じ導電層(例えば、第1電極と同じ導電層)で隣合って配置される態様を示す。この場合、隣接間シールド電極は、ITO、ZnO、IZO等の透明導電膜で形成されるため、透光性部106cの透過率を低下させないようにすることができる。他の態様として、隣接間シールド電極170はセンサ電極118と異なる層に配置されてもよい。例えば、センサ電極118よりも下層のソース・ドレイン電極と同じ導電層、ゲート電極と同じ導電層、あるいは画素部104の第2電極同じ導電層で形成されてもよい。隣接間シールド電極170が金属膜で形成される場合には、格子状、櫛歯状、又はメッシュ状のパターンに成形され透光性を有していることが好ましい。
図13に示す構成によれば、透光性部106cに隣接間シールド電極170が設けられ、一定電位(例えば、接地電位)に保持されることやセンサ電極118と同じ信号を同位相で供給されることで電位変動することにより、センサ電極118の周りからの電界の影響を軽減することができる。例えば、画素部104における第1電極124、第2電極128による電界の影響を軽減することができる。そのため、タッチセンサの誤動作を防ぎ、またセンシング感度を向上させることができる。
図14は、隣接間シールド電極170に加え、センサ電極118と絶縁層を介して重なるシールド電極168が付加される一例を示す。隣接間シールド電極170とセンサ電極118とは第2絶縁層144の上層に設けられ、シールド電極168はゲート絶縁層136の上に設けられる。シールド配線172は第1絶縁層140と第2絶縁層144との間に設けられる。シールド配線172は、第2絶縁層144に設けられたコンタクトホールを介して隣接間シールド電極170と接続され、第1絶縁層140に設けられたコンタクトホールを介してシールド電極168と接続される。
シールド配線172から一定の電位(例えば、固定電位)が印加されることにより、シールド電極168が設けられた側の面において、センサ電極118が静電容量の変化を検知されないようにすることができる。シールド配線172の電位は、所定の電位間で変動してもよい。例えば、センサ電極118の動作に応じて変動してもよい。例えば、センサ電極118は、タッチセンサのセンシング動作時と非動作時で電位が変動するように駆動されてもよい。この場合において、さらに、隣接間シールド電極170が設けられていることにより、センサ電極118の周りからの電界の影響を低減することができ、タッチセンサの誤動作を防ぎ、またセンシング感度を向上させることができる。
図15は、隣接間シールド電極170に加え、センサ電極118に重なるシールド電極168bを設けた一例を断面図で示す。また、図16は、隣接間シールド電極170に加え、センサ電極118に重なるシールド電極168bを設けた態様を平面図として示す。シールド電極168bはセンサ電極118と、コンタクトホールと重なる部分を除き略相似する形態で設けられる。センサ電極118とシールド電極168との間には第5絶縁層149が設けられ、相互に絶縁されている。センサ電極118と検出配線154とは同電位とされるので、シールド電極168bはセンサ電極118のみならず、検出配線154と重なるように設けられていることが好ましい。センサ電極118とシールド電極168bは、第5絶縁層149を介して近接して設けることができるので、センサ電極118が保持する静電容量を大きくすることができ、それにより検出感度を高めることができる。
なお、シールド電極168bは、センサ電極118と検出配線154とのコンタクト部を覆うことができないので、このコンタクト部に重ねてシールド電極168を設けてもよい。また、シールド電極168は、第1絶縁層140に設けられたコンタクトホール156cによってシールド配線172を介して、隣接間シールド電極170と電気的に接続されていてもよい。図15で示すように、シールド電極168bのみならず、センサ電極118の検出配線154とのコンタクト部に重ねてシールド電極168を設けることで、センサ電極118の片面側の電磁シールドを確実にすることができる。これにより、透明ディスプレイにおいて、表示領域の片面側のみをタッチセンサ面として機能させることができる。別言すれば、他方の面(裏面)からのタッチによってタッチセンサの誤動作を防止することが可能となる。
図23に示すように、センサ電極118に重なるシールド電極168bは、走査信号線150及び映像信号線151の一方又は双方とも重なるように設けられていてもよい。すなわち、シールド電極168bは、センサ電極118と重なる領域のみでなく、走査信号線150、映像信号線151が配設される領域まで延在して設けられていてもよい。このような構成により、走査信号線150、映像信号線151による電磁界の影響を、センサ電極118に及ぼさないようにすることができる。この場合、シールド電極168bと重なる走査信号線150と映像信号線151は、タッチセンサのセンシング動作のタイミングに同期して、シールド電極168bと同電電位の信号が与えられてもよい。
[変形例1]
第1実施形態において、図7で示すセンサ電極118に重ねて、図15及び図16で示すようなシールド電極168bが設けられてもよい。センサ電極118は、シールド電極168bにより走査信号線150及び映像信号線151から遮蔽されるため、これらの信号線からの電磁界の影響が低減される。また、シールド電極168bと重なる走査信号線150と映像信号線151は、タッチセンサのセンシング動作のタイミングに同期して、シールド電極168bと同電電位の信号が与えることで寄生容量の影響を低減することができる。
[第4実施形態]
本実施形態は、入力機能付き表示装置として、表示領域の両方の面からのタッチを検出可能な構成について例示する。
図17(A)は、表示領域102dにおける画素部104と透光性部106dの態様を示す。ここで、画素部104の構成、画素部104と透光性部106dの配置の関係は第1実施形態と同様である。透光性部106dは、センサ電極118と、シールド電極168dを含む。シールド電極168dは、透光性部106dの略全面に設けられる。第1センサ電極118aは、シールド電極168dを挟んで透光性部106dの一方の面側に設けられ、第2センサ電極118bはシールとシールド電極168dを挟んで透光性部106dの他方の面側に設けられる。第1センサ電極118a及び第2センサ電極118bは、シールド電極168dを挟んで設けられることにより、それぞれ独立してタッチをセンシングすることが可能となる。
図17(B)は、表示領域102dの断面構造を模式的に示す。透光性部106dにおいて、シールド電極168dは、絶縁層116と封止材120との間に設けられる。第1センサ電極118aは、封止材120の上面に設けられた第2基板122に設けられる。また、第2センサ電極118bは、第1基板110aの第2面側に設けられる。このように、表示領域102dの両面に第1センサ電極118a、第2センサ電極118bを設け、パネルの内部にシールド電極を設けることにより、表示領域102dの両面で別々のタッチを検出することができる。別言すれば、第1基板110と第2基板122との間にシールド電極168を設け、このシールド電極168を挟むように第1センサ電極118aと第2センサ電極118bとを設けることで、表示領域102dの両面で別々のタッチを検出することができる。すなわち、タッチセンサ面を2面に設けることができる。これにより、表示領域102dの一方の面側と他方の面側とで、異なるタッチ入力に対応することができる。なお、第1センサ電極118aは第2基板122の外側の面に設けられているが、この形態に限定されず、例えば、第2基板122の内側の面(封止材120側の面)に第1センサ電極118aが設けられていてもよい。
なお、シールド電極168dの電位が所定の電位に固定されている場合(例えば、接地電位)、第1センサ電極118aと第2センサ電極118bは逆相で駆動することが好ましい。また、シールド電極168dの電位をセンサ電極の駆動に同期して変化させる場合には、第1センサ電極118aと第2センサ電極118bは同相で駆動することができる。
図24(A)及び(B)は、図17(A)及び(B)で示す構成において、センサ電極118aとセンサ電極118bとの間に設けられるシールド電極168dが省略された構成を示す。図24(A)は、透光性部106dの平面図を示し、センサ電極118aとセンサ電極118bとが、平面視において略同じ位置に重なるように設けられる。図24(B)は、表示領域102dの断面構造を模式的に示し、センサ電極118aとセンサ電極118bとが、絶縁層116、封止材120、第2基板122などを間に挟んで設けられる態様を示す。このような構成の場合、タッチセンサのセンシング動作時において、一方のセンサ電極をセンサとして動作させるとき、他方のセンサ電極に所定の固定電位を与え電磁シールドとして用い、次のセンシングのタイミングで、一方のセンサ電極を電磁シールドとして用い、他方のセンサ電極をセンサとして動作させることで、表示領域102dの一方の面側と他方の面側とで、異なるタッチ入力に対応することができる。図24(A)及び(B)の構成によれば、表示領域の両面をタッチセンサ面とする場合において、センサ電極118aとセンサ電極118bとの間のシールド電極を省略することが可能となり、表示パネルの構造を簡略化することができる。
[変形例2]
図18は、本実施形態の第1センサ電極及び第2センサ電極に適用することのできるセンサ電極118cの一例を示す。タッチパネルにおいて、センサ電極の密度は画素の密度よりも低くてよい。このため、図18に示すセンサ電極は、図示されるように複数の画素部104に亘って広がるパターンを有している。この場合、センサ電極118cのパターンは、画素部104の領域が開口される開口部を有していることが好ましい。また、ベタパターンで設けられるセンサ電極118cにおいて、走査信号線、映像信号線と重なると寄生容量が問題になるので、これらの信号線と重なる領域(画素部間領域107a、107b)に開口部が設けられていることが好ましい。別言すれば、第1センサ電極118a及び第2センサ電極118bの一方又は双方は、複数の画素部のうち、少なくとも一つの画素部104を囲むように複数の透光性部に亘って設けられ、一つの画素部104を開口する開口部174を含むように設けられていてもよい。
図18は、センサ電極118cが、画素部104、画素部間領域107a、107bと重なる領域に開口部174有する態様を示す。画素部間領域107a、107bの全体を開口すると、センサ電極のパターンが分離してしまうので、開口部174は、隣合うパターンを繋ぐように連結部が設けられている。このように、複数の画素部104を包含するようなセンサ電極118cのパターンを用いることにより、タッチセンサの感度を高めることができる。
なお、第4実施形態において、図23で示すように、センサ電極118cに重なるシールド電極168bを設け、走査信号線150及び映像信号線151の一方又は双方とも重なるように設けることで、開口部174を省略することができる。すなわち、シールド電極168bは、センサ電極118と重なる領域のみでなく、走査信号線150、映像信号線151が配設される領域まで延在して設けられることで、走査信号線150、映像信号線151による電磁界の影響を、センサ電極118に及ぼさないようにすることができる。この場合、シールド電極168bと重なる走査信号線150と映像信号線151は、タッチセンサのセンシング動作のタイミングに同期して、シールド電極168bと同電電位の信号が与えることで寄生容量の影響を低減することができる。
本実施形態によれば、少なくとも、透光性部106にシールド電極168dを設け、当該シールド電極168dを挟むように両面にセンサ電極(第1センサ電極118a、第2センサ電極118b)を設けることで、表示領域102dの両面に、タッチのセンシングを独立して行うことのできる入力機能付き表示装置を実現することができる。本実施形態に係るセンサ電極の構成は、第1乃至第4実施形態に適宜組み合わせて実施することができる。
[第5実施形態]
本実施形態は、相互容量方式のタッチセンサを含む、入力機能付き表示装置の一例を示す。
本実施形態は、相互容量方式のタッチセンサを有する、入力機能付き表示装置の一例を示す。本実施形態における入力機能付き表示装置は、第1実施形態と同様に表示領域に画素部と透光性部を有する。
図19(A)は、本実施形態に係る入力機能付き表示装置100eを示す。入力機能付き表示装置100eは表示領域102に、画素部104と透光性部106eを含む。画素部104の構成は第1実施形態と同様である。表示領域102は、画素部104のx方向の配列には、画素部が設けられない画素部間領域107aが含まれ、画素部104のy方向の配列においては、画素部が設けられない画素部間領域107bを含む。画素部間領域107aには走査信号線が配設され、画素部間領域107bには映像信号線が配設される。
透光性部106eは、一方向に延びる第1センサ電極176(Tx電極)、および一方向と交差する方向に延びる第2センサ電極178(Rx電極)が設けられている。第1センサ電極176は、画素部間領域107b及び透光性部106eを含む表示領域102の一端から他端にかけて(x方向に)伸長している。また、第2センサ電極178は、画素部間領域107a及び透光性部106eを含む表示領域102aの一端にかけて(y方向に)伸長している。第1センサ電極176と第2センサ電極178とは交差しているが、互いに異なる層に設けられる。例えば、第1センサ電極176は、走査信号線と同じ層に設けられ、第2センサ電極178は映像信号線と同じ層に設けられる。表示領域102において、走査信号線が配設される画素部104及び画素部間領域107aと透光性部106eは隣合って設けられるため、第1センサ電極176と走査信号線は干渉しないように配設することができる。同様に、映像信号線が配設される画素部及び画素部間領域107bと透光性部106eは隣合って設けられるため、映像信号線と第2センサ電極178とは干渉しないように配設することができる。このような、第1センサ電極176及び第2センサ電極178により相互容量方式のタッチセンサが構成される。
図19(B)は、画素部104と透光性部106eの断面構造を模式的に示す。透光性部106eにおいて、第1センサ電極176と第2センサ電極178とは、絶縁層116を挟んで設けられる。上述のように、第1センサ電極176と第2センサ電極178とは、回路素子層112に含まれる配線によって形成することが可能である。
第1センサ電極176と第2センサ電極178は、マトリクスを形成するように交差して配置される。相互容量方式では、第1センサ電極176(Tx電極)にパルス信号を与え、第2センサ電極178(Rx電極)との間に電界を形成する。人体(指先)が近づくと電界が乱され第2センサ電極178で検知する電界強度が低下して静電容量が減少する。相互容量方式では、この静電容量の変化を捉えて、タッチ状態か否かを判別する。
図20は、画素部104と透光性部106eの断面構造を示す。画素部104の構造は第1実施形態において示す図3と同様である。透光性部106eにおいては、第1センサ電極176と第2センサ電極178とが設けられている。第1センサ電極176は、例えば、ゲート電極138と同じ導電層によって形成される。また、第2センサ電極178は、ソース・ドレイン電極142と同じ導電層によって形成される。第1センサ電極176と第2センサ電極178との間には第1絶縁層140が設けられている。このため、第1センサ電極176と第2センサ電極178との交差部においても、両信号線は短絡しないように設けることができる。第1センサ電極176の下層側にはゲート絶縁層136が設けられ、第2センサ電極178の上には、第2絶縁層、第3絶縁層146が設けられるため、これらのセンサ信号線は絶縁層の中に埋設することができる。このような構造により、タッチセンサが形成される領域においても、Tx電極及びRx電極として利用されるセンサ信号線は保護される。
なお、図20は、第1センサ電極176をゲート電極と同じ層で形成する態様を示すが、本実施形態はこれに限定されず、他の導電層(例えば、ソース・ドレイン電極を形成する導電層)を用いて形成されてもよい。また、第2センサ電極178は、発光素子132の第1電極と同じ層によって形成してもよい。例えば、第1センサ電極176をゲート電極138と同じ導電層で形成し、第2センサ電極178を発光素子132の第1電極124と同じ導電層で形成することにより、両センサ信号線の間には第1絶縁層140、第2絶縁層144が介在することになり、交差部における寄生容量を低減することができる。また、図20で示す配線構造に限定されず、回路素子層112がさらに多層配線構造を有する場合、異なる層に設けられる配線層を使って、第1センサ電極176及び第2センサ電極178を透光性部106eに設けることができる。
本実施形態のタッチセンサの構成によれば、表示領域102の一方の面及び他方の面からのタッチに対してセンシングをすることができる。すなわち表示領域102の両面をタッチセンサのタッチ面として用いることができる。
一方、図11で示すように、シールド電極168が第1基板110に設けられてもよい。この場合、シールド電極168は、少なくとも透光性部106eと重なる領域に設けられる。第1基板110にシールド電極168が設けられることで、シールド電極168側からのタッチに対し、第1センサ電極176及び第2センサ電極178が反応することを確実に防止することができる。これにより、片面のタッチに感応するタッチセンサを設けることができる。
このように、本実施形態によれば、相互容量方式のタッチセンサを透明ディスプレイに設ける場合において、当該タッチセンサの電極を設ける際に、新たに導電層を追加することなく、画素部104の回路素子層112に含まれる層を用いてセンサ信号線を設けることができる。すなわち、画素部104と透光性部106eとを並置させ、透光性部106eにセンサ信号線を設けることにより、配線の積層数を減らし、入力機能付き表示装置の薄型化、低コスト化を図ることができる。
[第6実施形態]
本実施形態は、相互容量方式のタッチセンサを有する入力機能付き表示装置において、第5実施形態とは異なる態様を示す。本実施形態では、表示領域の一方の面と他方の面で異なるタッチ入力を可能とする構成を示す。
図21(A)は、本実施形態に係る入力機能付き表示装置100fを示す。入力機能付き表示装置100fは表示領域102に、画素部104と透光性部106fを含む。透光性部106fには、一方向に延びる第1センサ電極118(Tx電極)、および一方向と交差する方向に延びる第2センサ電極178a(Rx電極)及び第2センサ電極178b(Rx電極)が設けられる。第1センサ電極176は、図中に示すx方向に配設され、第2センサ電極178a及び第2センサ電極178bは共にy方向に配設される。第2センサ電極178aと第2センサ電極178bとは、表示領域102の一方の面側と他方の面側に設けられる。図21(A)は、第2センサ電極178aと第2センサ電極178bとが横方向にずれて平行に配設される態様を示すが、これは一例であり、第2センサ電極178aと第2センサ電極178bとが表示領域102を挟んで重なるように配設されていてもよい。
図21(B)は、画素部104と透光性部106fの断面構造を模式的に示す。透光性部106fにおいて、第1センサ電極176は絶縁層116の上又は絶縁層116に埋設されて設けられる。一方、第2センサ電極178aは第1基板110の第2面側に設けられ、第2センサ電極178bは、封止材120の上に設けられる第2基板122に設けられる。Tx線として動作する第1センサ電極176を挟んで、Rx線として動作する第2センサ電極178a及び第2センサ電極178bを設けることで、第1センサ電極118を共用して表示領域102の両面にタッチセンサのタッチ面を設けることができる。すなち、第1センサ電極176を送信電極として用い、受信電極としての第2センサ電極178aと第2センサ電極178bとのセンシングのタイミングをずらすことで、表示領域102の一方と他方の面でそれぞれタッチの検出を行うことができる。
図22は、画素部104と透光性部106fの断面構造を示す。透光性部106fにおいて、第1センサ電極176は、例えば、ゲート電極138と同じ導電層によって形成される。また、第2センサ電極178aは第1基板110の一方の面に設けられ、第2センサ電極178bは、第2基板122の一方の面に設けられる。第2センサ電極178aと第2センサ電極178bは、少なくとも一部が透光性部106に重なるように設けられる。したがって、第2センサ電極178aと第2センサ電極178bとは、透光性を有するように透明導電膜で形成されることが好ましい。なお、Tx電極として用いる第1センサ電極176は、ゲート電極を形成する導電層に限定されず、ソース・ドレイン電極を形成する導電層、発光素子132の電極を形成する導電層(第1電極124、第2電極128)を用いることができる。また、本実施形態に係る表示領域は、画素部104に隣合って透光性部106が並置されるので、画素部104の回路素子層112が多層配線化される場合には、当該多層配線に含まれるその他の導電層を用いることができる。
本実施形態によれば、表示パネルの内部に送信用の配線を設け、その配線を挟むように表示パネルの両面に受信用の配線を設けることで、表示領域の両面をタッチ面とするタッチパネルを構成することができる。
本発明の一実施形態に係る入力機能付き表示装置は、デジタルサイネージ(電子看板又は電子広告板ともいう)、商業施設における案内板、空港、鉄道、バスなどの公共機関の案内板などに好適に用いることができる。
100・・・入力機能付き表示装置、102・・・表示領域、104・・・画素部、106・・・透光性部、107・・・画素部間領域、108・・・画素、110・・・第1基板、112・・・回路素子層、114・・・表示素子層、116・・・絶縁層、118・・・センサ電極、120・・・封止材、122・・・第2基板、124・・・第1電極、126・・・有機層、128・・・第2電極、129・・・第1スイッチ、130・・・トランジスタ、131・・・第2スイッチ、132・・・発光素子、133・・・キャパシタ、134・・・下地絶縁層、135・・・半導体層、136・・・ゲート絶縁層、138・・・ゲート電極、139・・・容量電極、140・・・第1絶縁層、142・・・ソース・ドレイン電極、144・・・第2絶縁層、146・・・第3絶縁層、148・・・第4絶縁層、149・・・第5絶縁層、150・・・走査信号線、151・・・映像信号線、152・・・電源線、153・・・リセット信号線、154・・・検出配線、156・・・コンタクトホール、158・・・垂直駆動回路、160・・・水平駆動回路、162・・・コントローラ回路、164・・・開口部、168・・・シールド電極、170・・・隣接間シールド電極、172・・・シールド配線、174・・・開口部、176・・・第1センサ電極、178・・・第2センサ電極

Claims (10)

  1. 第1方向及び前記第1方向と交差する第2方向に間隔を置いて配置された複数の画素を含む複数の画素部と、前記複数の画素部の間隙部に配置された複数の透光性部と、を含む表示領域を有し、
    前記表示領域は、前記第1方向に延びる複数の走査信号線と、前記第2方向に延びる複数の映像信号線を備え、前記複数の走査信号線と前記複数の映像信号線との交差部に前記複数の画素部のうちの一つの画素部が設けられており、
    前記複数の走査信号線は、前記第2方向に隣り合う第1走査信号線及び第2走査信号線を含み、
    前記複数の画素の各画素は、第1電極と、該第1電極に対向して設けられる第2電極と、第1電極と第2電極との間に発光材料を含む層と、が設けられた表示素子を備え、
    前記複数の映像信号線は、前記第1方向に順に隣り合う第1映像信号線、第2映像信号線及び第3映像信号線を含み、前記第2映像信号線と前記第3映像信号線との間隔は、前記第1映像信号線と前記第2映像信号線の間隔よりも大きく、
    前記透光性部は、前記第1走査信号線、前記第2走査信号線、前記第2映像信号線及び前記第3映像信号線によって区画される領域に形成され、
    前記区画される領域内であって、前記複数の画素部に重ならない位置に静電容量を検出するためのセンサ電極が設けられ、
    前記センサ電極の前記第1方向の長さ及び前記第2方向の長さは前記複数の画素部の各画素における前記第1方向の長さ及び前記第2方向の長さより大きく、かつ、前記センサ電極の面積は、前記複数の画素部のそれぞれの画素部の面積よりも大きく、
    前記表示素子及び前記センサ電極は、前記表示領域に広がる第1絶縁層と第2絶縁層との間に設けられている
    入力機能付き透明ディスプレイ。
  2. 前記複数の画素部のそれぞれは、前記第1方向に隣接して互いに前記第1走査信号線を共有する3つの画素を備え、
    前記センサ電極の面積は、前記3つの画素の合計面積よりも大きい、
    請求項1に記載の入力機能付き透明ディスプレイ。
  3. 前記第1映像信号線と第2映像信号線の間にはセンサ電極は設けられていない、
    請求項1又は請求項2に記載の入力機能付き透明ディスプレイ。
  4. 前記複数の画素部は、第1画素部と、前記第1画素部に対し前記第1方向に間隔を置いて配置された第2画素部を含み、
    前記第1画素部は、前記第1走査信号線と第1映像信号線の交差部に設けられる第1画素と、前記第1走査信号線と前記第1映像信号線に対し前記第1方向に隣接する第2映像信号線の交差部に設けられ、前記第1画素に隣り合う第2画素とを備え、前記第2画素部は、前記第1走査信号線と前記第2映像信号線に対し前記第1方向に離隔する第3映像信号線の交差部に設けられる第3画素を備え、
    前記第1画素部と前記第2画素部との間隔は、前記第1画素と前記第2画素の間隔よりも大きい、
    請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の入力機能付き透明ディスプレイ。
  5. 前記第1走査信号線と前記第2走査信号線の間隔は、前記複数の画素部のそれぞれの画素部の前記第2方向の長さよりも大きい、
    請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の入力機能付き透明ディスプレイ。
  6. 前記表示領域には、前記複数の走査信号線又は前記複数の映像信号線と略平行に配設され前記センサ電極と接続される検出配線が設けられている、
    請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の入力機能付き透明ディスプレイ。
  7. 前記検出配線は、複数の前記センサ電極の少なくとも1つと電気的に接続されている、
    請求項6に記載の入力機能付き透明ディスプレイ。
  8. 前記第2電極は、前記第1方向又は第2方向に延在し、当該延在方向に並ぶ複数の画素部に亘って設けられている、
    請求項に記載の入力機能付き透明ディスプレイ。
  9. 前記複数の透光性部には、前記センサ電極と重なる位置に電磁界を遮蔽するシールド電極が設けられている、
    請求項1乃至請求項のいずれかに記載の透明ディスプレイ。
  10. 前記センサ電極を囲む隣接間シールド電極をさらに備えている、
    請求項1乃至請求項のいずれかに記載の入力機能付き透明ディスプレイ。
JP2020138162A 2020-08-18 2020-08-18 入力機能付き透明ディスプレイ Active JP7095038B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020138162A JP7095038B2 (ja) 2020-08-18 2020-08-18 入力機能付き透明ディスプレイ

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020138162A JP7095038B2 (ja) 2020-08-18 2020-08-18 入力機能付き透明ディスプレイ

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016127469A Division JP6938119B2 (ja) 2016-06-28 2016-06-28 入力機能付き透明ディスプレイ

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2021005088A JP2021005088A (ja) 2021-01-14
JP2021005088A5 JP2021005088A5 (ja) 2021-05-27
JP7095038B2 true JP7095038B2 (ja) 2022-07-04

Family

ID=74099281

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020138162A Active JP7095038B2 (ja) 2020-08-18 2020-08-18 入力機能付き透明ディスプレイ

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7095038B2 (ja)

Citations (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003511799A (ja) 1999-10-08 2003-03-25 シナプティクス インコーポレイテッド 電子デバイスのためのフレキシブルで透明な接触検出システム
JP2003195783A (ja) 2001-12-26 2003-07-09 Sony Corp 表示装置及び表示装置の製造方法
JP2009277116A (ja) 2008-05-16 2009-11-26 Seiko Epson Corp 電気光学装置、電子機器および接触検出方法
JP2010039380A (ja) 2008-08-07 2010-02-18 Sony Corp 液晶表示装置およびその製造方法
JP2011054929A (ja) 2009-09-02 2011-03-17 Samsung Mobile Display Co Ltd タッチスクリーン機能を持つ有機発光ディスプレイ装置
JP2011076560A (ja) 2009-10-02 2011-04-14 Canon Inc 情報処理装置
JP2011100436A (ja) 2009-11-03 2011-05-19 Samsung Mobile Display Co Ltd タッチスクリーン内蔵型平板表示装置及びその駆動方法
JP2013008340A (ja) 2011-06-27 2013-01-10 Kyocera Corp 携帯端末装置、プログラムおよび表示制御方法
WO2013018736A1 (ja) 2011-07-29 2013-02-07 シャープ株式会社 表示装置
JP2013164744A (ja) 2012-02-10 2013-08-22 Dainippon Printing Co Ltd タッチパネル基板およびタッチパネル機能付き表示装置
JP2014006518A (ja) 2012-05-29 2014-01-16 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 半導体装置
JP2014164624A (ja) 2013-02-26 2014-09-08 Smk Corp 表示装置
US20150091842A1 (en) 2013-09-30 2015-04-02 Synaptics Incorporated Matrix sensor for image touch sensing
JP2015170435A (ja) 2014-03-06 2015-09-28 株式会社東海理化電機製作所 操作検出装置
US20150331508A1 (en) 2014-05-16 2015-11-19 Apple Inc. Integrated silicon-oled display and touch sensor panel
US20170269730A1 (en) 2016-03-21 2017-09-21 Boe Technology Group Co., Ltd. 3d touch panel and manufacturing method thereof, touch drive device and method, and display device

Patent Citations (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003511799A (ja) 1999-10-08 2003-03-25 シナプティクス インコーポレイテッド 電子デバイスのためのフレキシブルで透明な接触検出システム
JP2003195783A (ja) 2001-12-26 2003-07-09 Sony Corp 表示装置及び表示装置の製造方法
JP2009277116A (ja) 2008-05-16 2009-11-26 Seiko Epson Corp 電気光学装置、電子機器および接触検出方法
JP2010039380A (ja) 2008-08-07 2010-02-18 Sony Corp 液晶表示装置およびその製造方法
JP2011054929A (ja) 2009-09-02 2011-03-17 Samsung Mobile Display Co Ltd タッチスクリーン機能を持つ有機発光ディスプレイ装置
JP2011076560A (ja) 2009-10-02 2011-04-14 Canon Inc 情報処理装置
JP2011100436A (ja) 2009-11-03 2011-05-19 Samsung Mobile Display Co Ltd タッチスクリーン内蔵型平板表示装置及びその駆動方法
JP2013008340A (ja) 2011-06-27 2013-01-10 Kyocera Corp 携帯端末装置、プログラムおよび表示制御方法
WO2013018736A1 (ja) 2011-07-29 2013-02-07 シャープ株式会社 表示装置
JP2013164744A (ja) 2012-02-10 2013-08-22 Dainippon Printing Co Ltd タッチパネル基板およびタッチパネル機能付き表示装置
JP2014006518A (ja) 2012-05-29 2014-01-16 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 半導体装置
JP2014164624A (ja) 2013-02-26 2014-09-08 Smk Corp 表示装置
US20150091842A1 (en) 2013-09-30 2015-04-02 Synaptics Incorporated Matrix sensor for image touch sensing
JP2015170435A (ja) 2014-03-06 2015-09-28 株式会社東海理化電機製作所 操作検出装置
US20150331508A1 (en) 2014-05-16 2015-11-19 Apple Inc. Integrated silicon-oled display and touch sensor panel
US20170269730A1 (en) 2016-03-21 2017-09-21 Boe Technology Group Co., Ltd. 3d touch panel and manufacturing method thereof, touch drive device and method, and display device

Also Published As

Publication number Publication date
JP2021005088A (ja) 2021-01-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6938119B2 (ja) 入力機能付き透明ディスプレイ
KR102411704B1 (ko) 디스플레이 장치 및 그의 구동 방법
US20160132148A1 (en) Organic light-emitting diode (oled) display
KR20180025475A (ko) 터치스크린 내장형 표시패널, 터치스크린 내장형 표시장치, 통합 구동 회로 및 구동 방법
KR20160121659A (ko) 터치 센서를 포함하는 표시 장치
JP2012212076A (ja) 表示装置および電子機器
CN108091669A (zh) 有机发光显示装置
CN110737353B (zh) 具有触摸传感器的显示装置
KR102686637B1 (ko) 전자 장치
US20190302935A1 (en) Touch sensor feedlines for display
US10949039B2 (en) Display device
CN111430410A (zh) 显示装置
CN107621901A (zh) 显示装置以及包括其的便携式终端
US10664114B2 (en) Detection device and display device
KR20140109101A (ko) 터치 스크린 패널
KR20180039222A (ko) 지문 인식 센서를 포함하는 표시 장치
KR20210079614A (ko) 유기발광 표시장치
WO2020039816A1 (ja) 表示装置
JP7095038B2 (ja) 入力機能付き透明ディスプレイ
KR20200067523A (ko) 터치잡음을 감소시킬 수 있는 터치방식 표시장치
US10705637B2 (en) Detection device and display device
KR102530493B1 (ko) 디스플레이 장치 및 그의 구동 방법
US20240176446A1 (en) Electronic device
US20240329788A1 (en) Touch display device
KR102596381B1 (ko) 표시장치

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20200916

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210406

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20210525

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210719

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20220104

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220216

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20220607

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20220622

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7095038

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150