JPWO2016189426A1 - タッチパネル - Google Patents
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Abstract
Description
本実施の形態では、タッチセンサを搭載した表示装置(または表示モジュール)であるタッチパネルの構成例について、図面を参照して説明する。
本発明の一態様であるタッチパネルは、タッチセンサを搭載したEL表示装置である。このようなタッチパネルは、例えばEL素子、EL素子を駆動するためのトランジスタ、タッチセンサの電極を有する。
本発明の一態様では、図2に示す模式図の構成とすることで、上述したノイズの影響を抑制する。図2では、図1(A)、(B)で示した、駆動電極(Tx)として機能する電極20と,検出電極(Rx)として機能する電極30と、共通電極17と、共通電極線24とに加えて、積分回路500、レベルシフタ回路501を図示している。積分回路500は、一例として、容量502、スイッチ503を有する。積分回路500の出力は、信号AMP_OUTとして図示している。駆動電極(Tx)として機能する電極20にレベルシフタ回路510を介して与える信号は、信号TS_INとして図示している。
本発明の一態様では、図2に示す模式図の構成とすることで、上述したノイズの影響を抑制する。図37では、図1(A)、(B)で示した、駆動電極(Tx)として機能する電極20と、検出電極(Rx)として機能する電極30と、電流供給線23とに加えて、積分回路500、レベルシフタ回路510を図示している。積分回路500は、一例として、容量502、スイッチ503を有する。積分回路500の出力は、信号AMP_OUTとして図示している。駆動電極(Tx)として機能する電極20にレベルシフタ回路510を介して与える信号は、信号TS_INとして図示している。
図5(A)は、本発明の一態様のタッチパネル310の斜視概略図である。タッチパネル310は、フルインセル型のタッチパネルである。また図5(B)は、図5(A)を展開した斜視概略図である。なお明瞭化のため、代表的な構成要素のみを示している。
図6(A)は、図5(A)とは異なる構成の、本発明の一態様のタッチパネル320の斜視概略図である。タッチパネル320は、ハイブリッドインセル型タッチパネルである。また図6(B)は、図6(A)を展開した斜視概略図である。なお明瞭化のため、代表的な構成要素のみを示している。
以下では、本発明の一態様のタッチパネルのブロック図の構成例について説明する。なお以下で説明するタッチパネルのブロック図は、フルインセル型タッチパネルまたはハイブリッドインセル型タッチパネルに適用可能である。
以下では、本発明の一態様のタッチパネルの断面図について、フルインセル型のタッチパネル、ハイブリッドインセル型のタッチパネルについて複数の例に挙げて説明する。以下に示す断面構成例1乃至4がフルインセル型のタッチパネルに対応し、断面構成例5乃至6がハイブリッドインセル型のタッチパネルに対応する。
図9で例示するタッチパネルは、フルインセル型のタッチパネルとしての機能を有する。図9には、2つの副画素を含む領域の断面構成例を示している。図9の構成は、トランジスタ201等が形成された基板(素子基板)側に光を射出するボトムエミッション型の発光装置を含む。
図10は、図9における導電層352の位置が異なる点で相違している。図10において、導電層352及びトランジスタ201のゲート電極の一方は、絶縁層212と絶縁層213の間に設けられている。
図13は、タッチセンサを構成する導電層351と導電層352の両方が、導電層321と同一面上に形成されている場合の例を示している。
図14は、基板372側に光を射出するトップエミッション型の発光装置を含むタッチパネルの断面構成例である。
図16は、図14の構成において、タッチセンサを構成する導電層352が基板372(対向基板)側の一方の面上に形成されている場合の例を示している。また図16に示す構成は、トップエミッション型とした発光装置を含むタッチパネルである。
図20は、図14の構成において、タッチセンサを構成する導電層352が基板372(対向基板)側の一方の面上に形成され、タッチセンサを構成する導電層351が基板372(対向基板)側の一方の面上に形成され、トランジスタ201が有するソース又はドレインとなる電極と同一面上に形成されている場合の例を示している。また図20に示す構成は、トップエミッション型とした発光装置を含むタッチパネルである。
以下では、上記に示す各構成要素について説明する。
タッチパネルが有する基板には、平坦面を有する材料を用いることができる。表示素子からの光を取り出す側の基板には、該光を透過する材料を用いる。例えば、ガラス、石英、セラミック、サファイヤ、有機樹脂などの材料を用いることができる。また、シリコンや炭化シリコンからなる単結晶半導体基板、多結晶半導体基板、シリコンゲルマニウム等の化合物半導体基板、SOI基板等を適用することも可能であり、これらの基板上に半導体素子が設けられたものを、基板として用いてもよい。
トランジスタは、ゲート電極として機能する導電層と、半導体層と、ソース電極として機能する導電層と、ドレイン電極として機能する導電層と、ゲート絶縁層として機能する絶縁層と、を有する。上記では、ボトムゲート構造のトランジスタを適用した場合を示している。
トランジスタのゲート、ソースおよびドレインのほか、タッチパネルを構成する各種配線および電極などの導電層に用いることのできる材料としては、アルミニウム、チタン、クロム、ニッケル、銅、イットリウム、ジルコニウム、モリブデン、銀、タンタル、またはタングステンなどの金属、またはこれを主成分とする合金を単層構造または積層構造として用いる。例えば、シリコンを含むアルミニウム膜の単層構造、チタン膜上にアルミニウム膜を積層する二層構造、タングステン膜上にアルミニウム膜を積層する二層構造、銅−マグネシウム−アルミニウム合金膜上に銅膜を積層する二層構造、チタン膜上に銅膜を積層する二層構造、タングステン膜上に銅膜を積層する二層構造、チタン膜または窒化チタン膜と、そのチタン膜または窒化チタン膜上に重ねてアルミニウム膜または銅膜を積層し、さらにその上にチタン膜または窒化チタン膜を形成する三層構造、モリブデン膜または窒化モリブデン膜と、そのモリブデン膜または窒化モリブデン膜上に重ねてアルミニウム膜または銅膜を積層し、さらにその上にモリブデン膜または窒化モリブデン膜を形成する三層構造等がある。なお、酸化インジウム、酸化錫または酸化亜鉛を含む透明導電材料を用いてもよい。また、マンガンを含む銅を用いると、エッチングによる形状の制御性が高まるため好ましい。
各絶縁層、オーバーコート、スペーサ等に用いることのできる絶縁材料としては、例えば、アクリル、エポキシなどの樹脂、シロキサン結合を有する樹脂の他、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン、窒化シリコン、酸化アルミニウムなどの無機絶縁材料を用いることもできる。
接着層としては、熱硬化樹脂や光硬化樹脂、2液混合型の硬化性樹脂などの硬化性樹脂を用いることができる。例えば、アクリル樹脂、ポリウレタン、エポキシ樹脂、またはシロキサン結合を有する樹脂などの樹脂を用いることができる。
接続層としては、異方性導電フィルム(ACF:Anisotropic Conductive Film)や、異方性導電ペースト(ACP:Anisotropic Conductive Paste)などを用いることができる。
着色層に用いることのできる材料としては、金属材料、樹脂材料、顔料または染料が含まれた樹脂材料などが挙げられる。
発光素子としては、自発光が可能な素子を用いることができ、電流又は電圧によって輝度が制御される素子をその範疇に含んでいる。例えば、発光ダイオード(LED)、有機EL素子、無機EL素子等を用いることができる。
タッチセンサを構成する一対の導電層の少なくとも一つは、EL素子を構成する共通電極や画素電極などと同じ材料を用いることが好ましい。
タッチセンサのX方向の導電層またはY方向の導電層が交差する部分において、他の導電層を用いてブリッジ構造を実現する場合、例えば、トランジスタのゲート電極と同一面上の導電層で、ゲート線と平行に横方向に画素全体で引き回す。または、トランジスタのソース電極及びドレイン電極と同一面上の導電層で、ソース線と平行に、縦方向に画素全体で引き回す。このとき、画素内にコンタクト部を形成することができる。または、共通電極として機能する導電層と同一の導電層、または画素電極として機能する導電層と同一面上の導電層を用いてもよい。
トランジスタ等が設けられる基板(素子基板)と対向して設けられる基板(対向基板)にタッチセンサのX方向の導電層またはY方向の導電層を設ける場合、当該導電層よりも視認側に遮光層を配置することが好ましい。
タッチセンサの駆動は、例えば画素の駆動における1水平期間(1ゲート選択期間)の隙間で、対応する行のセンシングをすることができる。または、1フレーム期間を2つに分け、前半で全画素の書き込みを行い、後半でセンシングしてもよい。
本実施の形態では、上記実施の形態に示したトランジスタ201に置ぎ換えて用いることができるトランジスタの一例について、図面を用いて説明する。なお、本実施の形態で示すトランジスタは、上記実施の形態に示したトランジスタ11やトランジスタ12などにも用いることができる。なお本実施の形態で示すトランジスタは、画素が有するトランジスタに限らず、駆動回路が有するトランジスタにも適用可能である。
図24(A1)は、ボトムゲート型のトランジスタの一種であるチャネル保護型のトランジスタ810の断面図である。図24(A1)において、トランジスタ810は基板771上に形成されている。また、トランジスタ810は、基板771上に絶縁層772を介して電極746を有する。また、電極746上に絶縁層726を介して半導体層742を有する。電極746はゲート電極として機能できる。絶縁層726はゲート絶縁層として機能できる。
図25(A1)に、トップゲート型のトランジスタの一種であるトランジスタ830の断面図を示す。トランジスタ830は、絶縁層772の上に半導体層742を有し、半導体層742および絶縁層772上に、半導体層742の一部に接する電極744a、および半導体層742の一部に接する電極744bを有し、半導体層742、電極744a、および電極744b上に絶縁層726を有し、絶縁層726上に電極746を有する。
図27に、半導体層742として酸化物半導体を用いたトランジスタ構造の一例を示す。図27に例示するトランジスタ850は、半導体層742aの上に半導体層742bが形成され、半導体層742bの上面並びに半導体層742b及び半導体層742cの側面が半導体層742cに覆われた構造を有する。図27(A)はトランジスタ850の上面図である。図27(B)は、図27(A)中のX1−X2の一点鎖線で示した部位の断面図(チャネル長方向の断面図)である。図27(C)は、図27(A)中のY1−Y2の一点鎖線で示した部位の断面図(チャネル幅方向の断面図)である。
ここで、半導体層742a、半導体層742b、および半導体層742cの積層により構成される半導体層742の機能およびその効果について、図32(A)および図32(B)に示すエネルギーバンド構造図を用いて説明する。図32(A)は、図27(B)にD1−D2の一点鎖線で示す部位のエネルギーバンド構造図である。図32(A)は、トランジスタ850のチャネル形成領域のエネルギーバンド構造を示している。
本実施の形態では、本発明の一態様のタッチパネルモジュール及び電子機器について、図33乃至図35を用いて説明を行う。
AMP_1OUT4 出力信号
10 画素
11 トランジスタ
12 トランジスタ
13 EL素子
15 画素電極
16 発光層
17 共通電極
17_1 電極
17_2 電極
17_3 電極
17_4 電極
18 隔壁層
20 電極
21 走査線
22 信号線
23 電流供給線
23_1 電流供給線
23_2 電流供給線
23_3 電流供給線
23_4 電流供給線
24 共通電極線
30 電極
30_1 電極
30_2 電極
30_3 電極
30_4 電極
41 基板
42 基板
43 基板
201 トランジスタ
202 発光素子
212 絶縁層
213 絶縁層
231 着色層
310 タッチパネル
320 タッチパネル
321 導電層
322 EL層
323 導電層
324 光学調整層
351 導電層
352 導電層
371 基板
372 基板
373 FPC
374 IC
381 表示部
382 駆動回路
383 配線
384 駆動回路
385 導電層
386 導電層
387 導電層
388 接続部
389 接続部
400 タッチパネル
400A タッチパネルモジュール
400B タッチパネルモジュール
401 表示部
402 タッチセンサ部
411 表示駆動回路
412 タッチセンサ駆動回路
413 タイミングコントローラ
414 走査線駆動回路
415 信号線駆動回路
416A アナログ回路
416B アナログ回路
417 デジタル信号処理回路
420 ホストコントローラ
440 IC
451 基板
452 対向基板
453 FPC
454 IC
454A IC
454B IC
455 IC
455B IC
456 表示部
457 タッチセンサ部
458 走査線駆動回路
459 PCB
460 IC
500 積分回路
500_1 積分回路
500_2 積分回路
500_3 積分回路
500_4 積分回路
501 オペアンプ
502 容量
503 スイッチ
510 レベルシフタ回路
723 電極
724 絶縁層
725 層
726 絶縁層
727 絶縁層
728 絶縁層
729 絶縁層
741 絶縁層
742 半導体層
742a 半導体層
742b 半導体層
742c 半導体層
743 電極
744a 電極
744b 電極
746 電極
747a 開口
747b 開口
747c 開口
747d 開口
755 不純物
771 基板
772 絶縁層
775 絶縁層
810 トランジスタ
811 トランジスタ
820 トランジスタ
821 トランジスタ
822 トランジスタ
825 トランジスタ
830 トランジスタ
831 トランジスタ
840 トランジスタ
841 トランジスタ
842 トランジスタ
843 トランジスタ
844 トランジスタ
845 トランジスタ
846 トランジスタ
847 トランジスタ
848 トランジスタ
850 トランジスタ
851 トランジスタ
852 トランジスタ
882 Ec
883a Ec
883b Ec
883c Ec
886 Ec
887 Ec
890 トラップ準位
4522 対向基板
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 スタンド
5013 リモコン操作機
5014 アンテナ
5015 シャッターボタン
5016 受像部
5017 充電器
5018 バンド
5019 留め金
5020 アイコン
5021 アイコン
6534 PCB
8000 タッチパネルモジュール
8001 上部カバー
8002 下部カバー
8003 FPC
8004 タッチパネル
8005 フレーム
8006 プリント基板
8007 バッテリ
Claims (7)
- 画素と、タッチセンサと、積分回路と、を有するタッチパネルであって、
前記画素は、トランジスタと、発光素子と、を有し、
前記発光素子は、画素電極と、共通電極との間に発光層を有し、
前記タッチセンサは、第1の電極と、第2の電極と、を有し、
前記第1の電極は、パルス信号を与えることができる機能を有し、
前記第2の電極は、前記パルス信号に応じた信号を検出することができる機能を有し、
前記積分回路は、オペアンプを有し、
前記オペアンプは、第1入力端子と、第2入力端子と、を有し、
前記第1入力端子は、前記第2の電極に電気的に接続され、
前記第2入力端子は、前記共通電極に電気的に接続される、タッチパネル。 - 画素と、タッチセンサと、積分回路と、を有するタッチパネルであって、
前記画素は、トランジスタと、発光素子と、を有し、
前記発光素子は、前記トランジスタを介して電流供給線に電気的に接続され、
前記タッチセンサは、第1の電極と、第2の電極と、を有し、
前記第1の電極は、パルス信号を与えることができる機能を有し、
前記第2の電極は、前記パルス信号に応じた信号を検出することができる機能を有し、
前記積分回路は、オペアンプを有し、
前記オペアンプは、第1入力端子と、第2入力端子と、を有し、
前記第1入力端子は、前記第2の電極に電気的に接続され、
前記第2入力端子は、前記電流供給線に電気的に接続される、タッチパネル。 - 請求項1または2において、
前記第1の電極と、前記第2の電極とは、前記トランジスタが形成される基板側に設けられる、タッチパネル。 - 請求項1または2において、
前記第1の電極または前記第2の電極の一方は、前記トランジスタを構成する導電層と同層に形成される電極である、タッチパネル。 - 請求項4において、
前記第1の電極または前記第2の電極の他方は、対向基板側に設けられる、タッチパネル。 - 請求項4において、
前記第1の電極または前記第2の電極の一方は、前記画素電極以下の層に設けられる電極である、タッチパネル。 - 請求項1または2のいずれか一において、
前記タッチセンサは、相互容量方式である、タッチパネル。
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