本發(fā)明涉及顯示裝置。尤其涉及在形成了有機(jī)el元件的顯示區(qū)域上搭載有觸摸傳感器的顯示裝置。

背景技術(shù)：

移動(dòng)設(shè)備用的顯示裝置要求薄型化、輕質(zhì)化，從該觀點(diǎn)出發(fā)比較液晶顯示裝置和有機(jī)el顯示裝置，考慮到在不需要背光源這一點(diǎn)上，有機(jī)el顯示裝置是有利的。另外，近年來，在柔性基板上形成像素驅(qū)動(dòng)電路及有機(jī)el元件的技術(shù)的開發(fā)不斷推進(jìn)，與以往的使用玻璃基板的情況相比，實(shí)現(xiàn)了更薄、更輕的顯示器。在這樣的趨勢下，對于顯示設(shè)備以外的部件、例如觸摸傳感器、偏振片等也期望薄型化，尤其是，若將觸摸傳感器作為獨(dú)立部件粘貼安裝于顯示裝置上，則會(huì)導(dǎo)致厚度增大，因此要求將觸摸傳感器內(nèi)置于顯示裝置。

關(guān)于在有機(jī)el顯示裝置中內(nèi)置觸摸傳感器的方式，例如在專利文獻(xiàn)1中有所公開。在該發(fā)明中，示出了將形成有機(jī)el元件的一個(gè)電極形成為帶狀來作為觸摸傳感器的電極使用的方案。另一方面，在專利文獻(xiàn)2中公開了在觸摸傳感器與顯示裝置之間設(shè)置低介電常數(shù)的層的結(jié)構(gòu)。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本專利第5778961號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)2：日本特開2014-56566號(hào)公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

由于在有機(jī)el顯示裝置中內(nèi)置觸摸傳感器，而產(chǎn)生了新的課題。作為課題之一，具有如下情況：由于觸摸傳感器的電極與有機(jī)el元件之間的距離接近，因此由信號(hào)向驅(qū)動(dòng)有機(jī)el元件的像素驅(qū)動(dòng)電路的輸入以及電路動(dòng)作引起的噪聲增大。由此，會(huì)導(dǎo)致觸摸傳感器的s/n比降低、傳感性能惡化。有機(jī)el層為由多層形成的層疊構(gòu)造，但通常在最上層同樣地形成陰極或陽極的導(dǎo)電膜，在觸摸傳感器與該導(dǎo)電膜之間產(chǎn)生的寄生電容增大。

寄生電容的增大會(huì)導(dǎo)致時(shí)間常數(shù)的增加、檢測信號(hào)電平的降低，從而因檢測時(shí)間增大、s/n比降低導(dǎo)致傳感性能惡化。還考慮到如專利文獻(xiàn)2那樣通過夾入低介電常數(shù)的層來削減寄生電容，但仍留有薄型化的課題并且需要追加部件。

本發(fā)明鑒于上述課題，研究通過改良觸摸傳感器的電極構(gòu)造來良好地削減寄生電容的結(jié)構(gòu)，并提供具有該結(jié)構(gòu)的顯示裝置。

本發(fā)明的顯示裝置的特征在于，具有：顯示區(qū)域，其以矩陣狀配置有具有發(fā)光元件及晶體管的多個(gè)像素；和觸摸傳感器，其設(shè)于上述顯示區(qū)域上，上述觸摸傳感器具有多個(gè)第1電極和多個(gè)第2電極，上述多個(gè)第1電極具有環(huán)狀形狀的電極相連而成的形狀。

發(fā)明效果

通過上述方案，能夠減小觸摸傳感器電極的寄生電容，能夠提高傳感性能。

附圖說明

圖1是表示本發(fā)明的顯示裝置的概況的圖。

圖2是表示內(nèi)置于顯示裝置的觸摸電極的概況的圖。

圖3是表示顯示裝置的截面構(gòu)造的圖。

圖4是表示本發(fā)明的觸摸傳感器的電極形狀的一形態(tài)的圖。

圖5是表示檢測電極的形狀與靜電電容之間的關(guān)系的圖。

圖6是表示本發(fā)明的觸摸傳感器的電極形狀的一形態(tài)的圖。

圖7是表示本發(fā)明的觸摸傳感器的電極形狀的一形態(tài)的圖。

圖8是表示本發(fā)明的觸摸傳感器的電極形狀的一形態(tài)的圖。

圖9是表示本發(fā)明的觸摸傳感器的電極形狀的一形態(tài)的圖。

圖10是表示本發(fā)明的觸摸傳感器的電極形狀的一形態(tài)的圖。

附圖標(biāo)記說明

100：顯示裝置，101：基板，102：顯示區(qū)域，103、104：掃描線驅(qū)動(dòng)電路，105：驅(qū)動(dòng)ic，106：顯示用fpc，107：觸摸用fpc，108：對置基板，109：像素，109a：子像素，110：掃描線，120：影像信號(hào)線，201、404、602、702、903、1003：驅(qū)動(dòng)電極，202、401、402、601、701、801、901、1001：檢測電極，203、403：橋接布線，301：tft陣列，302：發(fā)光元件層，303：密封層，304：觸摸傳感器，305：圓偏振片，306：保護(hù)玻璃，610：突出部，802：肋，902、1002、1004：肋。

具體實(shí)施方式

以下，參照附圖來說明本發(fā)明的各實(shí)施方式。關(guān)于附圖，存在為了使說明更加明確而與實(shí)際情況相比示意地示出各部分的寬度、厚度、形狀等的情況，但只不過是一個(gè)示例，并不限定本發(fā)明的解釋。另外，在本說明書和各附圖中，對于與關(guān)于已出現(xiàn)的附圖進(jìn)行了說明的要素相同的要素，存在標(biāo)注相同的附圖標(biāo)記并省略詳細(xì)說明的情況。

另外，在本發(fā)明中，在表現(xiàn)“在”某結(jié)構(gòu)體之“上”配置其他結(jié)構(gòu)體的形態(tài)時(shí)，在簡單地記作“在……上”的情況下，只要沒有特別限定，則包括以與某結(jié)構(gòu)體接觸的方式在正上方配置其他結(jié)構(gòu)體的情況、和在某結(jié)構(gòu)體的上方進(jìn)一步隔著其他結(jié)構(gòu)體而配置其他結(jié)構(gòu)體的情況雙方。

圖1是本發(fā)明的顯示裝置的構(gòu)成例。顯示裝置100在基板101上分別形成有顯示區(qū)域102、及掃描線驅(qū)動(dòng)電路103、104，并與驅(qū)動(dòng)ic105、顯示用fpc(柔性印刷基板)106、及觸摸用fpc107連接。驅(qū)動(dòng)ic105在圖1中安裝于基板101上，但也可以安裝于顯示用fpc106上。另外，也可以以覆蓋顯示區(qū)域102的方式設(shè)置有對置基板108。在顯示區(qū)域102分別配置有多條沿行方向(圖1中的水平方向)延伸的掃描線、和沿列方向(圖1中的垂直方向)延伸的影像信號(hào)線。在掃描線與影像信號(hào)線的交點(diǎn)配置有子像素109a。子像素109a分別具有以不同顏色發(fā)光的發(fā)光元件，多個(gè)子像素109a聚集而形成1個(gè)像素109(在圖1中以虛線框示出)，由此進(jìn)行全彩顯示。在本例中，對每1行像素配置有3條掃描線110(g1、g2、g3)，對每1列像素配置有3條影像信號(hào)線120(r、g、b)。另外，雖未圖示，但在顯示區(qū)域102內(nèi)也存在用于對發(fā)光元件供給固定電壓的電源線等布線。在各子像素109a中，配置有以與從驅(qū)動(dòng)ic105經(jīng)由影像信號(hào)線120供給的信號(hào)相應(yīng)的亮度發(fā)光的方式進(jìn)行發(fā)光元件的亮度控制的像素電路。

顯示裝置100除顯示功能外還具備觸摸傳感器。在圖1中，為了特別進(jìn)行與顯示功能相關(guān)的說明而省略了觸摸傳感器，但如圖2的(a)所示，觸摸傳感器配置于發(fā)光元件的上層，即與發(fā)光元件相比配置于顯示面?zhèn)取Ｓ|摸傳感器例如由兩種電極形成，一方為沿行方向延伸的驅(qū)動(dòng)電極201，另一方為沿列方向延伸的檢測電極202。

圖2的(b)示出圖2的(a)中的虛線框210的放大圖。在圖2的(b)中，x方向與行方向相當(dāng)，y方向與列方向相當(dāng)。驅(qū)動(dòng)電極201及檢測電極202設(shè)于顯示裝置100的顯示區(qū)域上，因此由ito(銦錫氧化物)、izo(銦鋅氧化物)等的透明導(dǎo)電膜形成。作為形成透明導(dǎo)電膜的其他材料，可以考慮到ag納米線等。ag納米線是在溶劑中分散微細(xì)的纖維狀的ag而形成的材料，能夠涂布形成。另外，一方的電極之間構(gòu)成為越過另一方的電極，因此使用橋接布線203等來連接。在圖2的(b)中，為矩形狀的電極形狀，但驅(qū)動(dòng)電極及檢測電極的形狀不限定于此。通過對規(guī)定位置進(jìn)行觸摸而會(huì)引起該位置處的驅(qū)動(dòng)電極與檢測電極之間的電容發(fā)生變化，該觸摸傳感器通過對該電容變化進(jìn)行檢測來進(jìn)行被觸摸的位置的檢測。各個(gè)電極通過觸摸用fpc107而與觸摸驅(qū)動(dòng)電路及檢測電路連接。

圖2的(b)所示的觸摸傳感器是互電容方式的觸摸傳感器。觸摸驅(qū)動(dòng)電路向驅(qū)動(dòng)電極輸入驅(qū)動(dòng)信號(hào)。驅(qū)動(dòng)信號(hào)是脈沖狀的信號(hào)，具有上升、下降，通過該上升、下降，檢測電極的電位因與驅(qū)動(dòng)電極的耦合而會(huì)發(fā)生變動(dòng)。檢測電極的電位變動(dòng)通過檢測電路而被增幅、檢測，從而判斷有無觸摸。

搭載有觸摸傳感器的顯示裝置的截面構(gòu)造的例子如圖3所示。在圖3中，從下方起配置有基板101、tft陣列301、發(fā)光元件層302、密封層303、觸摸傳感器304、圓偏振片305、保護(hù)玻璃306。此外，未記載在貼合形成的情況下所需的粘結(jié)層。保護(hù)玻璃306不僅形成于顯示區(qū)域，還延伸至安裝有驅(qū)動(dòng)ic105及顯示用fpc106的區(qū)域之上。

在該構(gòu)造中，在tft陣列301、發(fā)光元件層302之上隔著密封層303配置有觸摸傳感器304。在使形成觸摸傳感器304的基板薄型化的情況、或?qū)⒂|摸傳感器的驅(qū)動(dòng)電極和檢測電極直接形成在密封層303上的情況下，觸摸傳感器304與tft陣列301和發(fā)光元件層302所包含的電極非常接近地配置。結(jié)果是，兩者之間電氣地形成強(qiáng)電容耦合。伴隨著顯示動(dòng)作，對tft陣列301輸入各種各樣的信號(hào)且內(nèi)部電路動(dòng)作，但這些信號(hào)和電路動(dòng)作時(shí)的電位變化成為噪聲，使觸摸傳感器304的s/n比降低。另外，由于該寄生電容，導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)電極及檢測電極的時(shí)間常數(shù)增加，從而觸摸檢測動(dòng)作本身也花費(fèi)時(shí)間。

觸摸傳感器的檢測信號(hào)是檢測在對1條驅(qū)動(dòng)電極施加了驅(qū)動(dòng)信號(hào)時(shí)因電容耦合而在檢測電極中產(chǎn)生的電位的變化而得到的信號(hào)。若將針對檢測電極的寄生電容設(shè)為cp、將驅(qū)動(dòng)電極與檢測電極的耦合電容設(shè)為cxy、將與檢測電極交叉的驅(qū)動(dòng)電極的條數(shù)設(shè)為n條、將施加于驅(qū)動(dòng)電極的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的振幅設(shè)為vin，則觸摸傳感器的檢測信號(hào)的變化量δvsense由以下數(shù)式表示。

【數(shù)式1】

由于寄生電容cp處于該數(shù)式的分母，因此檢測信號(hào)會(huì)因寄生電容的增大而降低。

為了良好地削減檢測電極中的寄生電容，在本發(fā)明中，研究了檢測電極的新的構(gòu)造。在圖4中示出本發(fā)明的構(gòu)成的一例。圖4的(a)與圖2的(b)同樣地，示出觸摸傳感器電極的平面構(gòu)成。圖4的(b)是圖4的(a)的z-z’之間的截面構(gòu)造。

在圖4的(b)中，基板101、tft陣列301、發(fā)光元件層302、密封層303與圖3所示的構(gòu)成相同，更詳細(xì)地示出觸摸傳感器304的構(gòu)造。檢測電極401、402和驅(qū)動(dòng)布線404配置于同層，檢測電極401與402之間由越過驅(qū)動(dòng)布線404的橋接布線403連接。

如圖4的(a)所示，檢測電極401、402的形狀為環(huán)狀形狀。具體而言，是電極的外周形狀保持不變并將內(nèi)部區(qū)域設(shè)為中空的環(huán)狀形狀。與以往那樣內(nèi)部區(qū)域?yàn)閷?shí)心的檢測電極相比較，電極面積縮小，因此能夠使該檢測電極與下層的發(fā)光元件層302等之間的寄生電容cp減小。

在此，對檢測電極401、402的形狀進(jìn)行說明。在為了以減小寄生電容為目的而縮小檢測電極的面積時(shí)，即使簡單地縮小形狀，其效果也是同樣的。然而，對于在觸摸檢測動(dòng)作中尤為重要的驅(qū)動(dòng)電極與檢測電極的耦合電容cxy，兩者最接近的區(qū)域、即電極的周緣部處的貢獻(xiàn)大。因此，通過將檢測電極的內(nèi)部區(qū)域設(shè)為中空來縮小面積，能夠在不減小耦合電容cxy的情況下良好地減小寄生電容cp。

將檢測電極設(shè)為環(huán)狀形狀的情況、和設(shè)為以往形狀的情況下的、寄生電容cp和耦合電容cxy的變化如圖5所示。在圖4的(a)中，將檢測電極為環(huán)狀形狀的情況下的環(huán)的寬度設(shè)為a，將檢測電極的全寬設(shè)為b，橫軸取兩者之比a/b。在沒有中空部分的以往形狀的情況下，a/b最大，即a/b＝1/2。另外，縱軸取將檢測電極設(shè)為環(huán)狀形狀的情況與設(shè)為以往形狀的情況下的耦合電容之比(chollow/csolid)。在兩者的耦合電容相等的情況下，(chollow/csolid)最大，即(chollow/csolid)＝1。

若將檢測電極的全寬b設(shè)為固定且大于環(huán)的寬度a，則隨著檢測電極的面積增大，寄生電容cp增大。另一方面，耦合電容之比在環(huán)的寬度a成為某一程度的值后，相對于以往形狀大致達(dá)到1：1。即，通過將此時(shí)的環(huán)的寬度a1設(shè)為最小值而以使具有該最小值以上的值的方式?jīng)Q定檢測電極的形狀，而能夠在維持耦合電容cxy的情況下良好地減小寄生電容cp，能夠增大檢測信號(hào)的振幅。

作為一例，在圖4的(a)所示的觸摸傳感器上設(shè)有相對介電常數(shù)為5.7、板厚為700μm的保護(hù)玻璃的系統(tǒng)中，將檢測電極的全寬設(shè)為b＝3mm，根據(jù)該情況下的計(jì)算結(jié)構(gòu)，得到a1＝800μm。即，通過設(shè)為在3mm見方的檢測電極內(nèi)部設(shè)有1.4mm見方的孔的環(huán)狀構(gòu)造，能夠?qū)崿F(xiàn)與驅(qū)動(dòng)電極的耦合電容和以往等同且良好地減小寄生電容的結(jié)構(gòu)。

此外，在本構(gòu)造中，除了減小寄生電容之外，還一并具有減少來自對發(fā)光元件層302進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的tft陣列301的噪聲的效果。由tft陣列301的驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生的噪聲經(jīng)由發(fā)光元件層302傳遞到檢測電極401、402，但通過減小電極面積，能夠減小電容耦合，能夠減少噪聲。

在此，說明圖4所示的觸摸傳感器的形成方法。在此，省略tft陣列301、發(fā)光元件層302及密封層303的形成工序。

在密封膜表面形成檢測電極401、402、及驅(qū)動(dòng)電極404。在此，在通過濺射而成膜ito、izo等的透明導(dǎo)電材料后，通過光刻工藝來形成。由于形成在發(fā)光元件層302上的密封層303具有充分的被覆性和密接性，因此即使在形成發(fā)光元件層302之后，也能夠適用上述那樣的工藝。也可以取代之前的透明導(dǎo)電材料而印刷形成包含銀納米線的材料來形成檢測電極401、402、及驅(qū)動(dòng)電極404。接著，在形成絕緣膜后，形成到達(dá)至檢測電極401、402的接觸孔，形成橋接電極403。橋接電極403的面積小而難以視覺辨認(rèn)，因此在優(yōu)先考慮低電阻化而成膜鋁、銀、銅等金屬后，通過光刻工藝來形成。之后，在需要的情況下，也可以進(jìn)一步通過形成絕緣膜或粘貼膜等來進(jìn)行電極圖案的保護(hù)。通過以上的工序，能夠在顯示區(qū)域上形成觸摸傳感器。

作為本發(fā)明的其他示例，也可以設(shè)為圖6、圖7那樣的構(gòu)造。圖6設(shè)為如下形狀：在為環(huán)狀的檢測電極601的一部分上設(shè)置切缺部，驅(qū)動(dòng)電極602具有突出部610，該突出部610經(jīng)由該切缺部進(jìn)入到環(huán)的內(nèi)側(cè)。能夠減小檢測電極601的寄生電容，并且能夠在突出部610與檢測電極601之間進(jìn)一步增加耦合電容。圖7例示了在檢測電極701的基礎(chǔ)上，將驅(qū)動(dòng)電極702也設(shè)為環(huán)狀形狀的例子。驅(qū)動(dòng)電極以低阻抗被驅(qū)動(dòng)，因此并沒有如檢測電極那種程度地受到外部的電場變動(dòng)的影響，但在由透明導(dǎo)電材料形成驅(qū)動(dòng)電極的情況下，由于與金屬相比電阻更高，因此在面內(nèi)的中心區(qū)域、即距對驅(qū)動(dòng)電極進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的電路遠(yuǎn)的區(qū)域，容易受到來自tft陣列等的噪聲的影響。通過將驅(qū)動(dòng)電極702設(shè)為環(huán)狀形狀，能夠減輕噪聲的影響，能夠在面內(nèi)整個(gè)區(qū)域?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定的觸摸檢測。

圖8示出與上述不同的另一構(gòu)成例。在為環(huán)狀的檢測電極801的對角線上設(shè)有肋802，與環(huán)狀的檢測電極相比能夠減小時(shí)間常數(shù)。

如前所述，通過將檢測電極或驅(qū)動(dòng)電極設(shè)為環(huán)狀形狀，能夠在電氣方面期待顯著的功能提高，另一方面，由于分為設(shè)有驅(qū)動(dòng)電極的區(qū)域和沒有設(shè)置驅(qū)動(dòng)電極的區(qū)域，因此在兩者之間產(chǎn)生折射率的差異，存在會(huì)視覺觀察到檢測電極的環(huán)狀形狀的情況。因此，如圖9所示，在具有環(huán)狀形狀的檢測電極901的內(nèi)側(cè)，通過與檢測電極901同層的材料形成內(nèi)部電極902。通過設(shè)置內(nèi)部電極902，能夠使面內(nèi)的折射率均勻，因此能夠降低檢測電極的視認(rèn)性。

內(nèi)部電極902與檢測電極901及驅(qū)動(dòng)電極903均絕緣，處于浮置狀態(tài)，但當(dāng)內(nèi)部電極902與檢測電極901的距離短時(shí)，具有在檢測電極901與發(fā)光元件層302之間經(jīng)由內(nèi)部電極902而產(chǎn)生寄生電容的情況。

當(dāng)將環(huán)狀形狀的檢測電極901與驅(qū)動(dòng)電極903之間的距離設(shè)為gap1、將環(huán)狀形狀的檢測電極901與內(nèi)部電極902之間的距離設(shè)為gap2時(shí)，由于gap1會(huì)對檢測電極與驅(qū)動(dòng)電極之間的耦合電容產(chǎn)生影響，因此期望gap1窄。另外，考慮環(huán)狀形狀的檢測電極的視認(rèn)性，期望gap2窄。然而，若使gap2狹，則在環(huán)狀形狀的檢測電極901與發(fā)光元件層302之間經(jīng)由內(nèi)部電極902產(chǎn)生的寄生電容增加。因此，優(yōu)選使gap2比gap1寬。

圖10示出與圖9同樣地將設(shè)于檢測電極的環(huán)狀形狀及內(nèi)部電極也適用于驅(qū)動(dòng)電極側(cè)的例子。在環(huán)狀的檢測電極1001的內(nèi)側(cè)形成有內(nèi)部電極1002，在環(huán)狀的驅(qū)動(dòng)電極1003的內(nèi)側(cè)形成有內(nèi)部電極1004。

將環(huán)狀的驅(qū)動(dòng)電極1002與內(nèi)部電極1004之間的距離設(shè)為gap3。驅(qū)動(dòng)電極1002與檢測電極1001相比，來自tft陣列301和發(fā)光元件層302的噪聲的影響小，因此gap3可以比gap2小。只要將它們的關(guān)系設(shè)為例如gap1＜gap3≤gap2等即可。

在本發(fā)明的思想的范圍內(nèi)，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠想到各種變形例及修正例，應(yīng)了解這些變形例及修正例也屬于本發(fā)明的范圍。例如，本領(lǐng)域技術(shù)人員針對上述各實(shí)施方式適當(dāng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)要素的追加、刪除或設(shè)計(jì)變更而得到的方案、或者進(jìn)行工序的追加、省略或條件變更而得到的方案，只要具備本發(fā)明的主旨，則也包含在本發(fā)明的范圍內(nèi)。