JP2018036896A - タッチセンサ及び表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】表示装置からの電磁ノイズの影響を受けにくい静電容量型タッチセンサを提供する。【解決手段】タッチセンサ３２は、それぞれ第１方向に延在し、第１方向に交差する第２方向に配列された、静電容量方式タッチセンサの複数本の駆動電極である第１電極７０と、第１電極７０に積層された絶縁膜８０と、絶縁膜８０上に形成され、第１電極７０の一部領域と重なりを有し、それぞれ第２方向に延在し、第１方向に配列された、タッチセンサの複数本の検出電極である第２電極７２と、絶縁膜８０上にて、第１電極７０の他の一部領域と重なりを有して第２電極７２の隙間に形成された複数本の電極であり、それぞれ第２方向に延在し、第１方向に配列された第３電極７４と、を有する。タッチセンサ３２は、第１電極７０と第３電極７４との間の絶縁膜８０は、膜厚が変化し、第１電極７０と第３電極７４と共に圧力を検知する静電容量型タッチセンサである。【選択図】図８

Description

本発明はタッチセンサ及び、当該タッチセンサを備えた表示装置に関する。

近年の電子デバイスにおける入力手段として、画面を直接指ないしはポインティングデバイスで接触指示することによって対象選択等を行うタッチ操作が広まっており、それらの電子デバイスには、接触した座標を検出するためのタッチセンサが設けられている。図１５は、従来の投影型静電容量方式のタッチセンサの電極構造の例を示す模式的な平面図である。図１５に示すタッチセンサ１はタッチパネルなどにて用いられる。

タッチセンサ１は、基板の片側の面に形成されたセンサ用電極２を有する。電極２は、Ｘ軸方向に沿って延在し、Ｙ軸方向に互いに間隔をあけて複数配列されたＸ電極２ｘと、Ｙ軸方向に沿って延在し、Ｘ軸方向に互いに間隔をあけて複数配列されたＹ電極２ｙとを含む。

Ｘ電極２ｘは、Ｘ軸方向に配列された複数のパッド電極部４ｘと、隣り合うパッド電極部４ｘ同士を接続するブリッジ配線部６とを含む。一方、Ｙ電極２ｙは、Ｙ軸方向に配列された複数のパッド電極部４ｙと、隣り合うパッド電極部４ｙ同士を接続するブリッジ配線部８とを含む。パッド電極部４ｘ，４ｙは平面視でひし形に形成され、２つの対角線がＸ軸及びＹ軸に沿うように配置されている。パッド電極部４ｘとパッド電極部４ｙとは、Ｘ軸方向及びＹ軸方向において互い違いに配置（市松状配置）されている。パッド電極部４ｘ，４ｙ及びブリッジ配線部６は同一の透明導電膜で形成され、ブリッジ配線部８は当該導電膜とは別層の導電材で形成されてブリッジ配線部６を跨ぎパッド電極部４ｙ間を接続する。Ｘ電極２ｘ、Ｙ電極２ｙはそれぞれタッチセンサの駆動電極、検出電極として用いられる。

特開２０１３−２０６１９８号公報

タッチセンサを他の装置と組み合わせて用いる場合に、検出電極にて、他の装置における電気信号に起因する電磁ノイズを拾いやすく、信号対雑音比 (signal-to-noise ratio：ＳＮ比) が低下してタッチ検出精度が低下し得るという問題があった。

例えば、タッチパネルでは、透明基板や透明導電膜などを用いて作られたタッチセンサが表示装置の表示面に配置される。そのため、タッチセンサの検出電極の電位が表示装置の駆動信号により変動してＳＮ比が低下し得る。

本発明は上記問題を解決するものであり、裏面側からの電磁ノイズの影響を受けにくいタッチセンサを提供し、またタッチセンサを搭載した表示装置におけるタッチ検出精度の向上を図る。

（１）本発明に係るタッチセンサは、静電容量方式タッチセンサの複数本の駆動電極であり、それぞれ第１方向に延在し、当該第１方向に交差する第２方向に配列された第１電極と、前記第１電極に積層された絶縁膜と、前記タッチセンサの複数本の検出電極であり、前記絶縁膜上に形成され、前記第１電極の一部領域と重なりを有し、それぞれ前記第２方向に延在し、前記第１方向に配列された第２電極と、前記絶縁膜上にて、前記第１電極の他の一部領域と重なりを有して前記第２電極の隙間に形成された複数本の電極であり、それぞれ前記第２方向に延在し、前記第１方向に配列された第３電極と、を有し、前記第１電極と前記第３電極との間の前記絶縁膜は、膜厚方向の押圧に対して膜厚が変化し、前記第１電極と前記第３電極と共に静電容量型圧力センサを構成する。

（２）本発明に係る表示装置は、基板上に形成された、それぞれが発光素子を有する複数の画素と、前記複数の画素を覆うように設けられた封止層と、静電容量方式タッチセンサの複数本の駆動電極であり、前記封止層上に形成され、それぞれ第１方向に延在し、当該第１方向に交差する第２方向に配列された第１電極と、前記第１電極に積層された絶縁膜と、前記タッチセンサの複数本の検出電極であり、前記絶縁膜上に形成され、前記第１電極の一部領域と重なりを有し、それぞれ前記第２方向に延在し、前記第１方向に配列された第２電極と、前記絶縁膜上にて、前記第１電極の他の一部領域と重なりを有して前記第２電極の隙間に形成された複数本の電極であり、それぞれ前記第２方向に延在し、前記第１方向に配列された第３電極と、を有し、前記第１電極と前記第３電極との間の前記絶縁膜は、膜厚方向の押圧に対して膜厚が変化し、前記第１電極と前記第３電極と共に静電容量型圧力センサを構成する。

本発明の実施形態に係るタッチパネルの模式的な平面図である。 本発明の実施形態に係るタッチパネルの模式的な垂直断面図である。 本発明の実施形態に係るタッチパネル及び駆動回路を含む表示装置の概略の構成を示す模式図である。 図３の構成のうち画像表示機能に関する部分を示した模式図である。 図３の構成のうちタッチセンサに関する部分を示した模式図である。 本発明の第１の実施形態における電極Ｔｘのパターンを示す模式的な平面図である。 本発明の第１の実施形態における電極Ｒｘ，Ｐｘのパターンを示す模式的な平面図である。 タッチセンサの模式的な垂直断面図であり、図５に示すＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿った部分断面図である。 タッチセンサの電極Ｔｘ，Ｒｘ，Ｐｘそれぞれのパッド電極部と表示パネルの画素との大小関係を示す模式的な平面図である。 本発明の実施形態に係るタッチパネルの模式的な部分断面図である。 本発明の第２の実施形態に係るタッチパネルにおける電極Ｔｘ，Ｒｘ，Ｐｘのパターンを示す模式的な部分平面図である。 図１１のＸＩ−ＸＩ線に沿ったタッチパネルの模式的な部分断面図である。 本発明に関連するタッチセンサの構成例の模式的な平面図である。 本発明に関連するタッチセンサの他の構成例の模式的な平面図である。 従来の投影型静電容量方式のタッチセンサの電極構造の例を示す模式的な平面図である。

以下、本発明の実施の形態（以下実施形態という。）について図面を参照して説明する。但し、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲において様々な態様で実施することができ、以下に例示する実施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。本明細書と各図において、既出の図に関して説明したものと同様の機能を備えた要素には、同一の符号を付して、重複する説明を省略することがある。

さらに、本発明の詳細な説明において、ある構成物と他の構成物の位置関係を規定する際、「上に」「下に」とは、ある構成物の直上あるいは直下に位置する場合のみでなく、特に断りの無い限りは、間にさらに他の構成物を介在する場合を含むものとする。

（第１の実施形態）
図１は実施形態に係る有機エレクトロルミネッセンス（electroluminescence：ＥＬ）表示装置の模式的な平面図である。図１に示す表示装置は表示パネルの上にタッチセンサが積層されたタッチパネル１０であり、矩形であるアレイ基板の上に発光素子、センサ等の構造が形成される。タッチパネル１０の表示領域１２には、自発光素子であるＯＬＥＤ（Organic Light Emitting Diode）を含んだ画素が配列された画素アレイ部が設けられ、画像が表示される。さらに表示領域１２の表示面側にタッチセンサが積層され、表示面へのユーザの指などの接近・接触やその位置を検知する。アレイ基板の一辺には部品実装領域１４が設けられ、表示領域１２につながる配線が配置される。さらに部品実装領域１４には駆動部を構成するドライバＩＣ１６が搭載されたり、フレキシブルプリント基板（Flexible Printed Circuit：ＦＰＣ）１８が接続されたりする。ドライバＩＣ１６は、ＦＰＣ１８の主面上に搭載される場合もある。ＦＰＣ１８はタッチパネル１０の動作に係る制御装置やその他の回路に接続される。

タッチセンサを形成されたアレイ基板の表示面側には、カバーガラスや樹脂フィルムなどからなる表示面保護膜が貼り付けられる。すなわち当該保護膜を介してタッチ検出が行われる。

図２は表示面保護膜が貼り付けられた状態でのタッチパネル１０の模式的な垂直断面図である。アレイ基板２０と表示面保護膜２２とは接着層２４を介して貼り合わせられる。ＦＰＣ１８がアレイ基板２０に接続されている箇所に、表示面保護膜２２が重畳しても良い。

図３は実施形態に係る表示装置の概略の構成を示す模式図である。図３には表示装置としてタッチパネル１０を駆動する回路も含んだ構成を示しており、具体的には、当該表示装置は、画素アレイ部３０、タッチセンサ３２、走査線駆動回路３４、映像線駆動回路３６、駆動電源回路３８、センサ制御回路４０及び制御装置４２を備える。

図４は図３の構成のうち画素アレイ部３０、つまり画像表示機能に関する部分を示した模式図である。画素アレイ部３０には画素に対応してＯＬＥＤ５０及び画素回路５２がマトリクス状に配置される。図４に示す例では画素回路５２は複数のＴＦＴ５４，５６やキャパシタ５８で構成される。

走査線駆動回路３４、映像線駆動回路３６、駆動電源回路３８及び制御装置４２は画素回路５２を駆動しＯＬＥＤ５０の発光を制御する。

走査線駆動回路３４は画素の水平方向の並び（画素行）ごとに設けられた走査信号線６０に接続されている。走査線駆動回路３４は制御装置４２から入力されるタイミング信号に応じて走査信号線６０を順番に選択し、選択した走査信号線６０に、点灯ＴＦＴ５４をオンする電圧を印加する。

映像線駆動回路３６は画素の垂直方向の並び（画素列）ごとに設けられた映像信号線６２に接続されている。映像線駆動回路３６は制御装置４２から映像信号を入力され、走査線駆動回路３４による走査信号線６０の選択に合わせて、選択された画素行の映像信号に応じた電圧を各映像信号線６２に出力する。当該電圧は、選択された画素行にて点灯ＴＦＴ５４を介してキャパシタ５８に書き込まれる。駆動ＴＦＴ５６は書き込まれた電圧に応じた電流をＯＬＥＤ５０に供給し、これにより、選択された走査信号線６０に対応する画素のＯＬＥＤ５０が発光する。

駆動電源回路３８は画素列ごとに設けられた駆動電源線６４に接続され、駆動電源線６４及び選択された画素行の駆動ＴＦＴ５６を介してＯＬＥＤ５０に電流を供給する。

ここで、ＯＬＥＤ５０の陽極（アノード）は駆動ＴＦＴ５６に接続される。一方、各ＯＬＥＤ５０の陰極（カソード）は一定電位に接続され、全画素のＯＬＥＤ５０の陰極は共通の電極で構成される。ここで一定電位とは、駆動電源線６４に対して、ＯＬＥＤの発光に必要なだけの電位差を有する値が選ばれる。例えば接地電位であっても良い。

図５は図３の構成のうちタッチセンサ３２に関する部分を示した模式図である。タッチセンサ３２は接触の有無を検知するタッチセンサの構造に加え、接触物体による押圧を検知する圧力センサの構造を有する。具体的にはタッチセンサ３２は投影型静電容量方式タッチセンサと、静電容量型圧力センサとを備える。

タッチセンサ３２には、投影型静電容量方式タッチセンサを構成する電極として、第１電極７０及び第２電極７２が設けられる。第１電極７０（電極Ｔｘ）は静電容量方式タッチセンサの複数本の駆動電極であり、それぞれ第１方向とする水平方向に延在し、当該第１方向に交差する第２方向である垂直方向に配列される。第２電極７２（電極Ｒｘ）は静電容量方式タッチセンサの複数本の検出電極であり、第１電極７０の一部領域と重なりを有し、それぞれ第２方向に延在し、第１方向に配列される。第１電極７０は表示パネルの絶縁材料からなる表面に形成される。第１電極７０はその上に積層された絶縁膜で覆われ、当該絶縁膜上に第２電極７２が形成される。

さらに、当該絶縁膜上には、静電容量型圧力センサを構成する第３電極７４が設けられる。第３電極７４（電極Ｐｘ）は、第１電極７０のうち第２電極７２と重なっていない他の一部領域と重なりを有して第２電極７２の隙間に形成された複数本の電極であり、それぞれ第２方向に延在し、第１方向に配列される。第３電極７４は静電容量型圧力センサにて対向配置され容量を形成する２電極の一方を構成し、第１電極７０が当該２電極の他方を構成する。なお、第１電極７０と第２電極７２及び第３電極７４との間の絶縁膜は少なくとも第１電極７０と第３電極７４とに挟まれる部分にて、膜厚方向の押圧に対して膜厚が変化し、これにより、対向配置された第１電極７０と第３電極７４との間の静電容量が変化する。この静電容量の変化を電気信号に変換することで圧力を計測することができる。ここで、基本的に、静電容量型圧力センサのキャパシタをなす第１電極７０及び第３電極７４のうち物体が接触する表面に近い第３電極７４が押圧に応じて変位する可動電極として機能し、第１電極７０は固定電極として機能する。

各電極Ｔｘ，Ｒｘ，Ｐｘの一方端、又は両端は配線を介してセンサ制御回路４０に接続される。センサ制御回路４０は制御装置４２から入力されるタイミング信号に応じてタッチセンサ３２を駆動し、タッチの有無や圧力の大きさに応じた電気信号を取得する。タッチセンサ３２の駆動については後述する。その際の説明の便宜のため、図５の電極Ｔｘには添字で上から順に番号を付けてＴｘ_１，Ｔｘ_２，…という記号を付し、また電極Ｒｘ，Ｐｘには添字で左から順に番号を付けてＲｘ_１，Ｒｘ_２，…、及びＰｘ_１，Ｐｘ_２，…という記号を付している。

なお、図５のタッチセンサ３２に示す電極Ｔｘ，Ｒｘ，Ｐｘは概念図であり、特に電極の本数や電極パターンの繰り返しの数は図に示されるものに限定されない。これは次に説明する図６及び図７においても同様である。本実施形態では電極Ｔｘはα本（Ｔｘ_１〜Ｔｘ_α）であり、電極Ｒｘはβ本（Ｒｘ_１〜Ｒｘ_β）であり、電極Ｐｘはβ−１本（Ｐｘ_１〜Ｐｘ_β−１）であるとする。α，βは２以上の自然数であり、図５に示す例では、α＝９，β＝４である。

図６は電極Ｔｘのパターンを示す模式的な平面図である。各電極Ｔｘは複数のパッド電極部７０ａと当該パッド電極部７０ａ間をつなぐブリッジ配線部７０ｂとからなる。複数のパッド電極部７０ａは基本的に同じ大きさで同じ形状のひし形であり、ひし形の対角線が水平方向に一直線に並ぶように配置される。隣接するパッド電極部７０ａはそれらのひし形の対向する頂点間で、ブリッジ配線部７０ｂによって接続される。各電極Ｔｘの端部には引出配線７６が接続される。引出配線７６は表示領域１２の外側、つまり表示パネルの額縁領域に設けられ、電極Ｔｘをセンサ制御回路４０に接続する。

奇数番目の電極Ｔｘとそれに隣接する偶数番目の電極Ｔｘとは互い違いに配置される。すなわち、電極Ｔｘにおけるパッド電極部７０ａの水平方向の配列周期をλ_ｘとすると、奇数番目の電極Ｔｘと偶数番目の電極Ｔｘとの間では、パッド電極部７０ａの水平方向の位置にλ_ｘ／２のずれが設けられる。そして、各電極Ｔｘは垂直方向の間隔を詰めて配置される。つまり、図６に示すように、２つの奇数番目の電極Ｔｘ_２ｋ−１及びＴｘ_２ｋ＋１（ｋは自然数である。）の水平方向の位置は、パッド電極部７０ａのひし形の垂直方向の対角線が同一直線上に並ぶように設定され、かつ当該２電極の垂直方向の位置は、当該直線上に並ぶパッド電極部７０ａのひし形の頂点が近接するように設定される。２つの偶数番目の電極Ｔｘ_２ｋ及びＴｘ_２ｋ＋２も同様に配置されるが、それらのパッド電極部７０ａは、奇数番目の電極Ｔｘ間に生じる略ひし形の隙間領域に形成される。これにより、電極Ｔｘはタッチパネル１０の表示領域１２に密に配置され、表示領域１２のほとんどは電極Ｔｘで覆われる。なお、パッド電極部の形状を略正方形とすると、奇数番目（又は偶数番目）の電極Ｔｘの垂直方向の配列周期λ_ｙがλ_ｘとおおよそ同じになる。

図７は電極Ｒｘ，Ｐｘのパターンを示す模式的な平面図である。電極Ｒｘ，Ｐｘを合わせた電極パターンは概念的には、上述した電極Ｔｘのパターンの水平方向と垂直方向とを入れ替えたものである。すなわち、各電極Ｒｘは複数のパッド電極部７２ａと当該パッド電極部７２ａ間をつなぐブリッジ配線部７２ｂとからなる。複数のパッド電極部７２ａは基本的に同じ大きさで同じ形状のひし形であり、ひし形の対角線が垂直方向に一直線に並ぶように配置される。隣接するパッド電極部７２ａはそれらのひし形の対向する頂点間をブリッジ配線部７２ｂで接続される。同様に、各電極Ｐｘは複数のパッド電極部７４ａと当該パッド電極部７４ａ間をつなぐブリッジ配線部７４ｂとからなる。複数のパッド電極部７４ａは基本的に同じ大きさで同じ形状のひし形であり、ひし形の対角線が垂直方向に一直線に並ぶように配置される。隣接するパッド電極部７４ａはそれらのひし形の対向する頂点間をブリッジ配線部７４ｂで接続される。

電極Ｒｘ，Ｐｘのパッド電極部７２ａ，７４ａは電極Ｔｘのパッド電極部７０ａに対向する位置に配置される。なお、パッド電極部７２ａ，７４ａの形状・大きさは互いに同じとすることができ、また、パッド電極部７０ａのそれとも同じにすることができる。

各電極Ｒｘ，Ｐｘの端部には引出配線７８が接続される。引出配線７８は引出配線７６と同様、表示領域１２の外側に設けられ、電極Ｒｘ，Ｐｘをセンサ制御回路４０に接続する。

本実施形態では電極Ｒｘと電極Ｐｘとは１本置きに交互に配列され、例えば、水平方向における電極の並びにて、奇数番目の電極が電極Ｒｘ、偶数番目の電極が電極Ｐｘとなる。図８はその場合におけるタッチセンサ３２の模式的な垂直断面図であり、図５に示すＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿った部分断面図である。第１電極７０と第２電極７２及び第３電極７４とが絶縁膜８０を挟んで対向配置される。なお、絶縁膜８０は上述したように少なくとも第１電極７０と第３電極７４とに挟まれる部分の膜厚が押圧に応じて変化するように構成される。例えば、絶縁膜８０は弾性材料で形成された膜とすることができる。

図５〜図７を用いて説明した本実施形態の電極パターンと図１５の従来例の電極パターンとを比較する。ここでは、図１５に示すタッチセンサ１においてＸ電極２ｘが駆動電極Ｔｘ、Ｙ電極２ｙが検出電極Ｒｘであるとする。従来例のタッチセンサ１では、電極Ｔｘのパッド電極部４ｘと電極Ｒｘのパッド電極部４ｙとが市松模様に配列されている。これに対し、本発明のタッチセンサ３２では、電極Ｔｘは電極Ｒｘとは別の層で、電極Ｒｘよりも表示パネル寄りに形成され、電極Ｔｘのパッド電極部７０ａは電極Ｒｘのパッド電極部７２ａの間隙領域だけでなくパッド電極部７２ａと重なる領域にも配置される。つまり、タッチセンサ３２の電極Ｔｘは電極Ｒｘの基本的に２倍の密度で表示領域１２に密に敷設される。さらに、この駆動電極Ｔｘはセンサ制御回路４０に接続され低インピーダンスに維持される。この低インピーダンスであり、かつ密に配置された電極Ｔｘは、表示パネルの駆動信号に起因するノイズから電極Ｒｘを遮蔽するシールド機能を有する。つまり、タッチセンサ３２の検出電極Ｒｘは、タッチセンサ３２の裏面側に位置する表示パネルからの電磁ノイズを拾いにくい。これにより、タッチセンサ３２のＳＮ比が向上し、ひいてはタッチセンサ３２又はタッチパネル１０におけるタッチ検出精度の向上が図られる。

図９はタッチセンサ３２の電極Ｔｘ，Ｒｘ，Ｐｘそれぞれのパッド電極部７０ａ，７２ａ，７４ａと表示パネルの画素アレイ部３０を構成する画素８２との大小関係を示す模式的な平面図であり、基本的にパッド電極部は画素に比べてはるかに大きいことを表している。例えば、画面サイズが５〜８インチである表示パネルに用いられるタッチセンサでは、パッド電極部の一辺は数ミリメートルとされ、一方、解像度が５００ｐｐｉ（pixel per inch）である表示パネルにおける画素ピッチは数十マイクロメートルであり、両サイズは２桁程度異なる。すなわち、画素アレイ部３０とタッチセンサ３２とが重畳した状態において、パッド電極部７０ａ，７２ａ，７４ａの一つは、複数の画素８２に亘って被さるような位置関係となる。

図１０はタッチパネル１０の模式的な垂直断面図であり、図１に示すタッチパネル１０にて垂直方向に沿った断面における表示領域１２、額縁領域及び端子部それぞれの部分８４，８６，８８を示している。

まず、表示領域１２の部分８４を説明する。アレイ基板２０は樹脂又はガラスからなる。アレイ基板２０は、ポリイミドやポリエチレンテレフタラート等の可撓性を有するフィルムなどを用いる事もできる。アレイ基板２０には、それ自体が含有する不純物に対するバリアとなるアンダーコート層１００が形成される。アンダーコート層１００は、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜等からなり、それらの積層構造であっても良い。

アンダーコート層１００の上には半導体層１０２が形成されている。半導体層１０２にソース電極１０４及びドレイン電極１０６が電気的に接続し、半導体層１０２を覆ってゲート絶縁膜１０８が形成されている。ゲート絶縁膜１０８の上にはゲート電極１１０が形成され、ゲート電極１１０を覆って層間絶縁膜１１２が形成されている。ソース電極１０４及びドレイン電極１０６は、ゲート絶縁膜１０８及び層間絶縁膜１１２を貫通している。半導体層１０２、ソース電極１０４、ドレイン電極１０６及びゲート電極１１０によってＴＦＴ１１４が構成される。ちなみに、図に示すＴＦＴ１１４はｎチャネル型として構成され、また、図４の駆動ＴＦＴ５６に該当する。

ＴＦＴ１１４を覆うように平坦化層１１６が設けられている。平坦化層１１６の上には配線層１１８及びＯＬＥＤ（図４に示すＯＬＥＤ５０）の陽極１２０が設けられる。例えば、陽極１２０は複数の単位画素（サブピクセル）それぞれに対応するように構成された複数の画素電極である。平坦化層１１６は、少なくとも陽極１２０が設けられる面が平坦になるように形成される。平坦化層１１６としては、感光性アクリル樹脂等の有機材料が多く用いられる。

陽極１２０は、平坦化層１１６を貫通するコンタクトホール１２２を介して、ＴＦＴ１１４のソース電極１０４に電気的に接続される。具体的には、コンタクトホール１２２を形成した平坦化層１１６に酸化インジウム・スズ（Indium Tin Oxide：ＩＴＯ）からなる導電膜１２４、配線層１１８及びシリコン窒化膜（ＳｉＮ）からなる絶縁膜１２６を形成した後、陽極１２０が形成される。陽極１２０はコンタクトホール１２２内に形成された導電膜１２４を介してソース電極１０４に接続される。

また、絶縁膜１２６を間に挟んで陽極１２０と配線層１１８とが対向配置される部分が設けられる。当該部分はＯＬＥＤの保持容量を形成する。

平坦化層１１６及び陽極１２０上に、絶縁層１２８が形成されている。絶縁層１２８は、陽極１２０の周縁部を覆うと共に、陽極１２０の一部（例えば中央部）を露出する開口部を有するように形成されている。絶縁層１２８によって、陽極１２０の縁を囲むバンクが形成される。

絶縁層１２８からなるバンク、及び陽極１２０上にＯＬＥＤの発光層１３０が積層される。発光層１３０は表示領域１２を覆う全面に、つまり、発光層１３０は複数の画素に亘って連続して、絶縁層１２８からなるバンク及びその開口部に露出する陽極１２０の上に形成される。この場合、発光層１３０は例えば、蒸着により形成される。例えば、発光層１３０は全サブピクセルにおいて白色光を発し、カラーフィルタを用いてサブピクセルごとに所望の色波長部分を取り出す構成とすることができる。なお、発光層１３０は各画素に対応して青、赤、緑など異なる色で発光するものを別々に形成することができる。この場合、発光層１３０は、例えば、溶媒分散による塗布で形成することができる。

また、発光層１３０は、発光材料を含む有機材料の積層構成を有し、発光材料を含む層の他、正孔輸送層又は電子輸送層となるキャリア輸送材料層、正孔注入層又は電子注入層となるキャリア注入材料層等が積層構成に含まれていても良い。

発光層１３０の上にはＯＬＥＤの陰極１３２が設けられている。陰極１３２はバンクとなる絶縁層１２８の上方に載るように形成され、例えば、表示領域１２の全体の画素に亘る共通電極とすることができる。発光層１３０並びに発光層１３０を挟む陽極１２０及び陰極１３２を含む積層構造がＯＬＥＤ５０に該当し、発光層１３０は、陽極１２０と陰極１３２との間を流れる電流によって輝度が制御されて発光する。なお、タッチパネル１０は発光層１３０で生じた光が表示面から出射するように構成される。そのため、陰極１３２は透光性の導電材料で形成される。透光性の導電材料として例えば、ＩＴＯ、酸化インジウム・スズと酸化亜鉛の複合材料（Indium Zinc Oxide：ＩＺＯ）等が用いられる。

発光層１３０を含むＯＬＥＤは、陰極１３２に積層する絶縁膜１３４によって覆われることで封止されて水分から遮断される。絶縁膜１３４は、ＳｉＮなどの無機膜を含み、積層構造であっても良い。

平坦化層１３６により平坦化された表示パネルの表面にＳｉＮなどからなる絶縁膜１３８が形成され、絶縁膜１３８の表面にタッチセンサ３２の第１電極７０が形成される。表示領域１２の第１電極７０は上述したパッド電極部７０ａ及びブリッジ配線部７０ｂである。図１０の構成では、封止層として無機膜を含む絶縁膜１３４、平坦化層１３６、無機層を含む絶縁膜１３８の積層構造を有している。

このとき、平坦化層１３６の端部を、絶縁膜１３４，１３８の端部よりも内側、つまり表示領域に近い側とし、平坦化層１３６の端部の外側、つまり基板端に近い側で、絶縁膜１３４，１３８が互いに接するようにすることで、平坦化層１３６の端部から水分が侵入するのを防ぐことができる。

第１電極７０の上には図８に示した絶縁膜８０として弾性材料層１４０が積層される。弾性材料層１４０の材料としては誘電体を用いることができ、例えば、ポリウレタン、酢酸セルロース等を用いることができる。これらの材料は、水や高揮発性の溶媒（エタノール、アセトン等）を使用して層を形成することができるため、発光層１３０にダメージを与えない低温（約１００℃以下）で成膜することができる。

また、弾性材料層１４０は、弾性が高い粒子をバインダ材の中に分散させたものとすることもできる。バインダ材は熱や紫外線などで硬化するエポキシ樹脂やアクリル樹脂などの樹脂とすることができる。このバインダ材に弾性粒子を分散させて、第１電極７０が形成された面に塗布等により成膜し、硬化させる。当該膜を構成する硬化したバインダ材の弾性は低くても、その中に弾性が高い粒子が分散していることで、膜自体は指などの接触に応じて容易に厚みが変化する弾性を有することが可能であり、当該膜を弾性材料層１４０として用いることができる。なお、粒子はバインダ材との屈折率の差がないか小さい材料を用いることが好ましく、アクリルなどのビーズを使用してもよい。

弾性材料層１４０は第１電極７０と第３電極７４とに挟まれる部分だけを弾性が大きな材料として、他の部分は弾性が小さな材料で形成してもよい。このような局所的な弾性材料層の形成は、例えばフォトリソグラフィ法、転写印刷法又はインクジェット法を用いて行うことができる。静電容量型圧力センサを構成する第３電極７４に対応して局所的に弾性材料層１４０の弾性を高めることにより、タッチパネル１０の表示面に接触する指などの物体がタッチセンサ３２に加える力が接触面のうち第３電極７４に対応する部分に集中し易くなり、圧力センサの感度を向上させることができる。

弾性材料層１４０（又は、局所的に弾性材料層を形成された絶縁膜８０）の上には第２電極７２及び第３電極７４が形成される。表示領域１２の第２電極７２、第３電極７４は上述したパッド電極部７２ａ，７４ａ及びブリッジ配線部７２ｂ，７４ｂである。

タッチパネル１０は少なくとも表示領域１２においては上述したように発光層１３０からの光を透過する必要があることから、タッチセンサ３２の第１電極７０、第２電極７２及び第３電極７４は透光性の導電材からなる透明導電膜で形成される。また、弾性材料層１４０は透光性を有する弾性材料で形成される。

タッチセンサ３２が形成されたアレイ基板２０は接着層２４を介して、表示面保護膜２２であるカバーガラスや樹脂フィルムと貼り合わせられる。

次に額縁領域の部分８６について上述した部分８４との相違点を中心に説明する。アンダーコート層１００の上には例えば、ｐチャネルのＴＦＴ１５０が形成される。平坦化層１１６の上には陰極コンタクト１５２が形成されている。陰極コンタクト１５２では陰極１３２が、絶縁層１２８を貫通するコンタクトホール１５６を介して、平坦化層１１６の上に形成された導電膜１２４に電気的に接続され、当該導電膜１２４に接続される配線層１１８を介して電源に接続される。

陰極コンタクト１５２の形成後、絶縁膜１３４、平坦化層１３６、絶縁膜１３８が積層され、絶縁膜１３８の表面に、タッチセンサ３２を構成する第１電極７０、弾性材料層１４０、第２電極７２及び第３電極７４が形成される。額縁領域に配置される第１電極７０は上述した引出配線７６を構成し、第２電極７２及び第３電極７４は上述した引出配線７８を構成する。

端子部８８は部品実装領域１４に位置する。端子部８８には、表示領域１２の表示パネルやタッチセンサ３２から引き出された配線１６０をタッチパネル１０の外の回路と接続する端子１６２が設けられる。タッチセンサ３２の構造は基本的に表示領域１２と額縁領域とに形成され、端子部８８又は部品実装領域１４には形成されていない。

端子部８８に接続される回路、又は部品実装領域１４のドライバＩＣ１６にセンサ制御回路４０などが設けられる。

タッチセンサ３２が静電容量方式タッチセンサの構造と、静電容量型圧力センサの構造とを備えることに対応して、センサ制御回路４０は、タッチの有無に応じた電気信号の変化を検知するタッチ検出の機能と、圧力の大きさに応じた電気信号の変化を検知する圧力検出の機能とを有する。

タッチセンサ３２におけるタッチ検出では、駆動電極Ｔｘに例えば、矩形パルス等の交流信号を入力し、検知電極Ｒｘに生じる電気信号を検出する。駆動電極Ｔｘとの間の容量結合により検知電極Ｒｘに生じる電圧変化は表示面に物体が接触した位置と接触しない位置とで違いが生じる。具体的には、物体が接触した位置では当該物体とＴｘとの間にも容量結合が生じるため、Ｔｘ−Ｒｘ間の容量結合が一部阻害されて弱まり、Ｔｘへの入力パルスに対しＲｘに生じる出力パルスの振幅が減少する。これを利用してセンサ制御回路４０は、駆動電極Ｔｘを順次選択して交流信号を印加し、検出電極Ｒｘの出力信号の振幅を参照値と比較することで、接触位置に対応する駆動電極Ｔｘと検知電極Ｒｘとの組を特定する。

タッチセンサ３２における圧力検出では、電極Ｔｘ，Ｐｘの一方に例えば、矩形パルス等の交流信号を入力したときの、電極Ｔｘ，Ｐｘ間の静電容量Ｃに応じた充放電電流を計測する。具体的には、電極Ｔｘ，Ｐｘ間には弾性材料層により間隙が形成され、Ｔｘ，Ｐｘの間隔ｄと弾性材料層の誘電率εとに応じた静電容量Ｃが生じる。表示面に物体が接触した部分では物体の押圧に応じて弾性材料層の厚み、すなわち間隔ｄが減少することで静電容量Ｃは増加し、充放電に伴う電流も増加する。そこでセンサ制御回路４０は、例えば、電極Ｔｘにパルスを印加して電極Ｐｘの充放電電流を計測する。この充放電の電流量から押圧を求めることができる。

センサ制御回路４０は、タッチセンサ３２のタッチ検出動作及び圧力検出動作を交互に行う構成とすることもできるし、同時に行う構成とすることもできる。タッチ検出と圧力検出との交互動作は例えば、電極Ｔｘ_１〜Ｔｘ_αに順次、パルスを印加して各電極Ｒｘの電圧を検出するタッチ検出動作と、電極Ｔｘ_１〜Ｔｘ_αを定電位に保持して、各電極Ｐｘにパルスを印加して各電極Ｐｘの充放電量を検出する圧力検出動作とを交互に行う動作とすることができる。また、電極Ｔｘ_１〜Ｔｘ_αを順番に選択し、選択したＴｘ_ｊについてパルスを印加して各電極Ｒｘの電圧を検出するタッチ検出動作と、各電極Ｐｘを定電位に保持して、電極Ｔｘ_ｊにパルスを印加して電極Ｔｘ_ｊの充放電量を検出する圧力検出動作とを順次に行う動作とすることもできる。一方、タッチ検出と圧力検出との同時動作は例えば、電極Ｔｘ_１〜Ｔｘ_αを順番に選択し、選択したＴｘ_ｊについてパルスを印加し、当該パルスに対する電極Ｒｘの応答と電極Ｐｘの応答とを同時に検出する動作とすることができる。

なお、上述のタッチ検出動作では、電極Ｒｘのパッド電極部７２ａと重なりを有する電極Ｔｘ（図５の例で奇数番目の電極Ｔｘ_２ｋ−１）と、電極Ｒｘのパッド電極部７２ａに隣接してパッド電極部７０ａが位置する電極Ｔｘ（図５の例で偶数番目の電極Ｔｘ_２ｋ）とに異なるタイミングでパルスを印加し、各パルスに対する電極Ｒｘの応答を検出している。これにより、表示面におけるタッチ位置、又はタッチ領域をＴｘ配列方向に関し、基本的にλ_ｙ／２の精度で求めることが可能となる。

上述の電極Ｔｘを１本ずつ順番に選択してパルスを印加する方法以外の走査方法とすることもできる。例えば、隣接する２本の電極Ｔｘからなる電極対を順番に選択して当該電極対に同時にパルスを印加する走査方法とすることができる。具体的には、例えば電極Ｔｘ_２ｋ−１，Ｔｘ_２ｋ（ｋは自然数である。）を第ｋ電極対とし、第ｋ電極対に同時にパルスを印加して電極Ｒｘの応答を検出すると共に、電極Ｔｘ_２ｋ−１又はＴｘ_２ｋの充放電電流量を取得し、続いて第（ｋ＋１）電極対に同時にパルスを印加して応答を検出するという動作を繰り返す。当該走査方法では、タッチ位置の検出精度はＴｘ配列方向に関し基本的にλ_ｙとなる一方、各Ｔｘを順次走査する方法よりも走査周期を短縮することが可能となる。

上述の実施形態では、電極Ｒｘと電極Ｐｘとが１本置きに交互に配列される例を説明したが、両電極の配列はこれに限られない。比較的単純な規則的な配列として例えば、互いに隣接配置されたｍ本（ｍは自然数である。）の電極Ｒｘと互いに隣接配置されたｎ本（ｎは自然数である。）の電極Ｐｘとを交互に配置することができる。また、より複雑な規則で電極Ｒｘと電極Ｐｘとを混在配列させてもよい。

（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態について、上述した第１の実施形態との相違点を中心に説明する。図１１は第２の実施形態に係るタッチパネルにおける電極Ｔｘ，Ｒｘ，Ｐｘのパターンを示す模式的な部分平面図であり、図１２は図１１のＸＩＩ−ＸＩＩ線に沿ったタッチパネルの模式的な部分断面図である。第１の実施形態との主たる相違点は、電極Ｔｘのパッド電極部７０ａの略ひし形の一辺の長さが電極Ｒｘ，Ｐｘのパッド電極部７２ａ，７４ａの一辺の長さの約２倍である点である。パッド電極部７０ａは第１の実施形態のパッド電極部７０ａと同様の略ひし形であるが、面積は約４倍であり、１つのパッド電極部７０ａに対向してパッド電極部７２ａ，７４ａがそれぞれ２個ずつ配置される。

具体的には、パッド電極部７２ａ，７４ａの配置には、パッド電極部７０ａの水平方向の対角線に沿って電極Ｒｘの２つのパッド電極部７２ａが並び、パッド電極部７０ａの垂直方向の対角線に沿って電極Ｐｘの２つのパッド電極部７４ａが並ぶ第１のパターン（図１１に示すパターン）と、パッド電極部７０ａの水平方向の対角線に沿って電極Ｐｘの２つのパッド電極部７４ａが並び、パッド電極部７０ａの垂直方向の対角線に沿って電極Ｒｘの２つのパッド電極部７２ａが並ぶ第２のパターンとがある。

いずれのパターンでも、第１の実施形態で述べた、隣接する２本の電極Ｔｘからなる電極対に同時にパルスを印加する走査方法と同様の走査周期とすることができ、高フレームレートでの走査に対応することが可能である。

ここで、第１のパターンでは、或る１つの電極Ｒｘの各パッド電極部７２ａは互いに異なる電極Ｔｘに対向する。また、或る１つのパッド電極部７０ａに対向する電極Ｒｘの２つのパッド電極部７２ａは別々の電極Ｒｘのものである。よって、パルスを印加した電極Ｔｘと出力パルスの振幅が減少した電極Ｒｘとの組を特定するという上述したタッチ検出動作において、電極Ｒｘの各パッド電極部７２ａに対するタッチを識別することができる。この点、第２のパターンでは、それら２つパッド電極部７２ａに対するタッチを区別することができない。つまり、第１のパターンは第２のパターンに比べて高精度のタッチ位置検出が可能である。具体的には、図１１の電極パターンを有するタッチセンサ３２は、水平方向にλ_ｘ、垂直方向にλ_ｙの分解能でタッチ位置を検出できる。

本実施形態の電極Ｔｘも第１の実施形態と同様、表示領域１２に密に敷設され、表示パネルの駆動信号に起因するノイズから電極Ｒｘを遮蔽するシールド機能を有する。

（本発明に関連する構成例）
図１３、図１４は第１の実施形態の構成から静電容量型圧力センサを省略したタッチセンサの模式的な平面図である。

図１３のタッチセンサ２００は、電極Ｒｘの隙間に電極Ｐｘを有していない点で第１の実施形態のタッチセンサ３２と相違する。すなわち、タッチセンサ２００の表面には、電極Ｔｘの一部領域と重なりを有する複数本の電極Ｒｘが配列されるが、それらの間に電極Ｐｘは配置されない。具体的には、上記実施形態の絶縁膜８０に対応する絶縁膜の裏側には、パッド電極部７０ａが水平方向にλ_ｘのピッチで並ぶ電極Ｔｘが垂直方向に配列周期λ_ｙ／２で配列され、当該絶縁膜の表面には、パッド電極部７２ａが垂直方向にλ_ｙのピッチで並ぶ電極Ｒｘが水平方向に配列周期λ_ｘで配列される。

図１４のタッチセンサ２０２は、第１の実施形態の電極Ｐｘを電極Ｒｘで置き換えた構成である。つまり、タッチセンサ２０２の表面に形成される電極Ｒｘの水平方向の配列周期が図１３の構成の半分となる点で図１３の構成と相違する。具体的には、タッチセンサ２０２の表面には、パッド電極部７２ａが垂直方向にλ_ｙのピッチで並ぶ電極Ｒｘが水平方向に配列周期λ_ｘ／２で配列される。

なお、図１３，図１４の構成では静電容量型圧力センサの機能を省略しているので、電極Ｔｘと電極Ｒｘとの間の絶縁膜には弾性材料層からなる部分を設ける必要がない。

このように図１３，図１４のタッチセンサ２００，２０２は圧力センサの機能を備えていない点で上記実施形態と相違する。一方、タッチセンサ２００，２０２の電極Ｔｘは上記実施形態と同様、表示領域に密に敷設される。これにより、タッチセンサ２００，２０２は上記実施形態と同様、その裏面側に配置される表示パネル等の装置の駆動信号等に起因するノイズから電極Ｒｘを遮蔽するシールド機能を有する。

さて、上述の実施形態においては、開示例として有機ＥＬ表示装置の場合を例示したが、その他の適用例として、液晶表示装置、その他の自発光型表示装置、或いは電気泳動素子等を有する電子ペーパー型表示装置等、あらゆるフラットパネル型の表示装置が挙げられる。また中小型から大型まで、特に限定することなく適用が可能であることは言うまでもない。

なお、表示装置は、有機エレクトロルミネッセンス表示装置には限定されず、量子ドット発光素子（ＱＬＥＤ：Quantum-Dot Light Emitting Diode）のような発光素子を各画素に備えた表示装置であってもよいし、液晶表示装置であってもよい。

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく種々の変形が可能である。例えば、実施形態で説明した構成は、実質的に同一の構成、同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成で置き換えることができる。

１０ タッチパネル、１２ 表示領域、１４ 部品実装領域、１６ ドライバＩＣ、１８ ＦＰＣ、２０ アレイ基板、２２ 表示面保護膜、２４ 接着層、３０ 画素アレイ部、３２ タッチセンサ、３４ 走査線駆動回路、３６ 映像線駆動回路、３８ 駆動電源回路、４０ センサ制御回路、４２ 制御装置、５０ ＯＬＥＤ、５２ 画素回路、５４，５６ ＴＦＴ、５８ キャパシタ、６０ 走査信号線、６２ 映像信号線、６４ 駆動電源線、７０ 第１電極、７２ 第２電極、７４ 第３電極、７６，７８ 引出配線、７０ａ，７２ａ，７４ａ パッド電極部、７０ｂ，７２ｂ，７４ｂ ブリッジ配線部、８０，１３４，１３８ 絶縁膜、１３６ 平坦化層、１４０ 弾性材料層。

Claims (8)

1. 静電容量方式タッチセンサの複数本の駆動電極であり、それぞれ第１方向に延在し、当該第１方向に交差する第２方向に配列された第１電極と、
   前記第１電極に積層された絶縁膜と、
   前記タッチセンサの複数本の検出電極であり、前記絶縁膜上に形成され、前記第１電極の一部領域と重なりを有し、それぞれ前記第２方向に延在し、前記第１方向に配列された第２電極と、
   前記絶縁膜上にて、前記第１電極の他の一部領域と重なりを有して前記第２電極の隙間に形成された複数本の電極であり、それぞれ前記第２方向に延在し、前記第１方向に配列された第３電極と、を有し、
   前記第１電極と前記第３電極との間の前記絶縁膜は、膜厚方向の押圧に対して膜厚が変化し、前記第１電極と前記第３電極と共に静電容量型圧力センサを構成すること、
   を特徴とするタッチセンサ。
2. 前記絶縁膜は弾性材料を含むことを特徴とする、請求項１に記載のタッチセンサ。
3. 前記絶縁膜は、前記第２電極と重なる領域と、前記第３電極と重なる領域とに亘って連続的に設けられていることを特徴とする、請求項１に記載のタッチセンサ。
4. 前記絶縁膜はポリウレタン又は酢酸セルロースを含むことを特徴とする、請求項２に記載のタッチセンサ。
5. 基板上に形成された、それぞれが発光素子を有する複数の画素と、
   前記複数の画素を覆うように設けられた封止層と、
   静電容量方式タッチセンサの複数本の駆動電極であり、前記封止層上に形成され、それぞれ第１方向に延在し、当該第１方向に交差する第２方向に配列された第１電極と、
   前記第１電極に積層された絶縁膜と、
   前記タッチセンサの複数本の検出電極であり、前記絶縁膜上に形成され、前記第１電極の一部領域と重なりを有し、それぞれ前記第２方向に延在し、前記第１方向に配列された第２電極と、
   前記絶縁膜上にて、前記第１電極の他の一部領域と重なりを有して前記第２電極の隙間に形成された複数本の電極であり、それぞれ前記第２方向に延在し、前記第１方向に配列された第３電極と、を有し、
   前記第１電極と前記第３電極との間の前記絶縁膜は、膜厚方向の押圧に対して膜厚が変化し、前記第１電極と前記第３電極と共に静電容量型圧力センサを構成すること、
   を特徴とする表示装置。
6. 前記絶縁膜は弾性材料を含むことを特徴とする、請求項５に記載の表示装置。
7. 前記絶縁膜は、前記第２電極と重なる領域と、前記第３電極と重なる領域とに亘って連続的に設けられていることを特徴とする、請求項５に記載の表示装置。
8. 前記絶縁膜はポリウレタン又は酢酸セルロースを含むことを特徴とする、請求項６に記載の表示装置。

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