JP2013224977A - 表示パネル及び表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】検出機能を有する高画質の表示パネル及び表示装置を提供する。
【解決手段】実施形態によれば、基板と、スイッチング素子と、画素電極と、有機発光層と、対向電極と、検出用電極と、絶縁層と、を備えた表示パネルが提供される。基板は、主面を有し、光透過性である。スイッチング素子は、主面上に設けられ、半導体層を含む。画素電極は、主面上に設けられ、スイッチング素子に電気的に接続され、光透過性である。有機発光層は、画素電極の上に設けられる。対向電極は、有機発光層の上に設けられる。検出用電極は、画素電極の少なくとも一部と、基板と、の間に設けられ、半導体層に含まれる少なくともいずれかの元素を含み、光透過性である。絶縁層は、画素電極と検出用電極との間に設けられ、光透過性である。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、表示パネル及び表示装置に関する。

有機ＥＬ（Electro-Luminescence）素子に流れる電流を、薄膜トランジスタによって制御するアクティブマトリクス方式の表示パネル、及び、この表示パネルを用いた表示装置がある。このような表示パネル及び表示装置において、タッチ操作を検出する検出機能を有することが望まれる。検出機能を持たせた場合、開口率が低下し、画質が低下する。

特開２０１１−５４９６２号公報

本発明の実施形態は、検出機能を有する高画質の表示パネル及び表示装置を提供する。

本発明の実施形態によれば、基板と、スイッチング素子と、画素電極と、有機発光層と、対向電極と、検出用電極と、絶縁層と、を備えた表示パネルが提供される。前記基板は、主面を有し、光透過性である。前記スイッチング素子は、前記主面上に設けられ、半導体層を含む。画素電極は、前記主面上に設けられ、前記スイッチング素子に電気的に接続され、光透過性である。前記有機発光層は、前記画素電極の上に設けられる。前記対向電極は、前記有機発光層の上に設けられる。前記検出用電極は、前記画素電極の少なくとも一部と、前記基板と、の間に設けられ、前記半導体層に含まれる少なくともいずれかの元素を含み、光透過性である。前記絶縁層は、前記画素電極と前記検出用電極との間に設けられ、光透過性である。

図１（ａ）及び図１（ｂ）は、第１の実施形態に係る表示パネルの構成を例示する模式図である。 第１の実施形態に係る表示パネルの構成を例示する等価回路図である。 第１の実施形態に係る表示パネルの構成を例示する等価回路図である。 第１の実施形態に係る表示パネルの特性を例示するグラフ図である。 第２の実施形態に係る表示装置の構成を例示する模式図である。 第２の実施形態に係る表示装置の制御の一部を例示するタイミングチャート図である。

以下に、各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願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を付して詳細な説明は適宜省略する。

（第１の実施形態）
図１（ａ）及び図１（ｂ）は、第１の実施形態に係る表示パネルの構成を例示する模式図である。
図１（ａ）は、模式的断面図である。図１（ｂ）は、模式的平面図である。図１（ａ）は、図１（ｂ）のＡ１−Ａ２線断面を模式的に表す。
図１（ａ）及び図１（ｂ）に表したように、本実施形態に係る表示パネル１１０は、基板１０と、スイッチング素子１２と、画素電極１６と、有機発光層１８と、対向電極２０と、検出用電極５０と、絶縁層５２と、を備える。
画素電極１６と、有機発光層１８と、対向電極２０と、により、有機ＥＬ型の発光素子部２４が形成される。発光素子部２４の発光が、スイッチング素子１２によって制御され、駆動される。表示パネル１１０において、複数のスイッチング素子１２と複数の発光素子部２４との組み合わせが、マトリクス状に並べて配置される。表示パネル１１０では、複数のスイッチング素子１２の駆動、及び、それにともなう複数の発光素子部２４の発光を制御することにより、画像の表示が行われる。表示パネル１１０は、有機ＥＬを用いたアクティブマトリクス型の表示パネルである。

また、画素電極１６と、検出用電極５０と、絶縁層５２と、により、検出用電極５０に近接する被検出物の有無を検出するための検出用キャパシタ７０（図２参照）が形成される。検出用キャパシタ７０による被検出物の検出は、例えば、指や専用のペンなどで画面上を触ることにより、表示パネル１１０に操作指示を入力する、いわゆるタッチ操作を実現する。すなわち、表示パネル１１０は、タッチ操作を検出する検出機能付きの表示パネル（タッチパネルディスプレイ）である。

基板１０は、第１主面（主面）１０ａと、第１主面１０ａの反対側の第２主面１０ｂと、を有する。基板１０は、例えば、光透過性を有する。本願明細書において、光透過性とは、発光素子部２４から放出される光が透過可能であることをいう。基板１０は、例えば、透明である。基板１０には、例えば、ポリイミド樹脂やアラミド樹脂などの樹脂材料が用いられる。これにより、可撓性を有する表示パネル１１０を実現することができる。基板１０に用いられる材料は、ガラス材料や硬質な樹脂材料など、可撓性を持たない材料でもよい。基板１０の厚さは、薄いほど好ましく、例えば、０．５ｍｍ以下である。

基板１０の第１主面１０ａの上に、例えば、不純物や水分などの透過を抑えるバリア層を設けてもよい。バリア層には、例えば、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜またはシリコン酸窒化膜などが用いられる。これにより、例えば、基板１０の上に設けられるスイッチング素子１２や発光素子部２４を不純物や水分などから保護することができる。

ここで、第１主面１０ａに対して垂直な第１方向をＺ軸方向とする。Ｚ軸方向に対して垂直な１つの方向をＸ軸方向とする。Ｚ軸方向及びＸ軸方向のそれぞれに対して垂直な方向をＹ軸方向とする。

スイッチング素子１２は、基板１０の主面１０ａの上に設けられる。
スイッチング素子１２は、第１導電部３１と、第２導電部３２と、ゲート電極３３と、ゲート絶縁膜３４と、半導体層３５と、チャネル保護膜３６と、を含む。
ゲート電極３３は、基板１０の主面１０ａの上に設けられる。ゲート電極３３には、例えば、モリブデンタングステン（ＭｏＷ）、モリブデンタンタル（ＭｏＴａ）及びタングステン（Ｗ）などの高融点金属が用いられる。ゲート電極３３には、例えば、ヒロック対策を施したＡｌを主成分とするＡｌ合金を用いてもよい。ゲート電極３３は、例えば、Ａｌと高融点金属との積層体でもよい。

ゲート絶縁膜３４は、ゲート電極３３の上に設けられる。この例においては、ゲート絶縁膜３４は、ゲート電極３３を覆うように主面１０ａの全体に設けられる。ゲート絶縁膜３４には、例えば、絶縁性と光透過性とを有する材料が用いられる。ゲート絶縁膜３４には、例えば、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜及びシリコン酸窒化膜などを用いることができる。ゲート絶縁膜３４は、例えば、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜及びシリコン酸窒化膜の少なくともいずれかを含む積層体でもよい。

半導体層３５は、ゲート絶縁膜３４の上に設けられる。ゲート絶縁膜３４は、ゲート電極３３と半導体層３５との間に設けられ、ゲート電極３３と半導体層３５とを絶縁する。半導体層３５には、例えば、Ｉｎ、Ｇａ及びＺｎの少なくともいずれかを含むアモルファス酸化物半導体が用いられる。すなわち、半導体層３５には、例えば、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ酸化物半導体、Ｉｎ−Ｇａ−Ｏ酸化物半導体、及び、Ｉｎ−Ｚｎ−Ｏ酸化物半導体のいずれかが用いられる。半導体層３５の膜厚は、例えば、５０ｎｍ程度である。これにより、半導体層３５の電気的特性が、良好になる。半導体層３５の膜厚は、より具体的には、例えば、１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下である。半導体層３５の材料は、例えば、光透過性を有し、かつ発光素子部２４の発光を制御可能な任意の材料でよい。

アモルファス酸化物半導体を含む半導体層３５においては、例えば、透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）やＸ線回折（ＸＲＤ）で観察しても、結晶性を示す回折パターンなどが観察されない。半導体層３５の膜質及び形状は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）やＴＥＭなどで観察できる。

半導体層３５は、上記のアモルファス酸化物半導体中に、上記の酸化物半導体の微結晶が分散された材料を用いても良い。

第１導電部３１は、半導体層３５と電気的に接続される。第２導電部３２は、半導体層３５と電気的に接続される。第１導電部３１及び第２導電部３２には、例えば、Ｔｉ、Ａｌ及びＭｏなどが用いられる。第１導電部３１及び第２導電部３２は、例えば、Ｔｉ、Ａｌ及びＭｏの少なくともいずれかを含む積層体でもよい。第１導電部３１は、スイッチング素子１２のソース電極及びドレイン電極の一方である。第２導電部３２は、スイッチング素子１２のソース電極及びドレイン電極の他方である。

チャネル保護膜３６は、半導体層３５の上に設けられている。チャネル保護膜３６は、半導体層３５を保護する。チャネル保護膜３６には、絶縁性の材料を用いる。チャネル保護膜３６には、例えば、シリコン酸化膜が用いられる。半導体層３５にアモルファス酸化物半導体を用いる場合、チャネル保護膜３６には、例えば、半導体層３５よりも耐酸性の強いシリコン酸化膜が用いられる。チャネル保護膜３６は、例えば、シリコン窒化膜やシリコン酸窒化膜でもよい。

第１導電部３１は、チャネル保護膜３６の第１部分３６ａを覆う。第２導電部３２は、チャネル保護膜３６の第２部分３６ｂを覆う。第１導電部３１は、半導体層３５の第１領域３５ａを覆う。第２導電部３２は、半導体層３５の第２領域３５ｂを覆う。第２導電部３２は、第１導電部３１と離間して配置される。半導体層３５は、第１導電部３１及び第２導電部３２に覆われない第３領域３５ｃを有する。ゲート電極３３は、半導体層３５の膜面３５ｐに対して垂直な方向（Ｚ軸方向）にみたときに、第１導電部３１と第２導電部３２との間の部分３３ａを有する。すなわち、ゲート電極３３は、ゲート絶縁膜３４を挟んで、半導体層３５の第３領域３５ｃと対向する。

ゲート電極３３に電圧を印加することで、半導体層３５にチャネルが発生し、第１導電部３１と第２導電部３２との間で電流が流れる。この例において、スイッチング素子１２は、ボトムゲート型の薄膜トランジスタである。スイッチング素子１２は、ボトムゲート型の薄膜トランジスタに限ることなく、例えば、トップゲート型の薄膜トランジスタでもよい。スイッチング素子１２は、他の構造のトランジスタなどでもよい。ボトムゲート構造では、ゲート電極３３によって、外光の半導体層３５への入射による誤動作を抑制することができる。

検出用電極５０は、画素電極１６の少なくとも一部と、基板１０と、の間に設けられる。この例において、検出用電極５０は、ゲート絶縁膜３４の上に設けられる。検出用電極５０は、半導体層３５と同じ面上に設けられる。Ｚ軸方向に沿う検出用電極５０と基板１０との間の距離は、Ｚ軸方向に沿う半導体層３５と基板１０との間の距離と実質的に同じである。

検出用電極５０は、光透過性を有する。検出用電極５０は、例えば、透明である。検出用電極５０は、半導体層３５に含まれる少なくともいずれかの元素を含む。この例において、検出用電極５０は、Ｉｎ、Ｇａ及びＺｎの少なくともいずれかを含む。検出用電極５０には、アモルファス酸化物半導体が用いられる。検出用電極５０には、例えば、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ酸化物半導体、Ｉｎ−Ｇａ−Ｏ酸化物半導体、及び、Ｉｎ−Ｚｎ−Ｏ酸化物半導体のいずれかが用いられる。検出用電極５０には、半導体層３５と実質的に同じ材料が用いられる。検出用電極５０は、例えば、半導体層３５と同じ工程で形成される。

絶縁層５２は、画素電極１６と検出用電極５０との間に設けられる。絶縁層５２は、光透過性を有する。絶縁層５２は、例えば、透明である。この例において、絶縁層５２は、第１主面１０ａ全体の上に設けられ、検出用電極５０を覆うとともに、スイッチング素子１２を覆う。絶縁層５２は、隣接層５３と、有機層５４と、を含む。絶縁層５２は、隣接層５３と有機層５４とのいずれか一方のみでもよい。絶縁層５２は、光透過性と絶縁性とを有する他の層を、さらに含んでもよい。

隣接層５３は、検出用電極５０に接して設けられる。隣接層５３は、例えば、シリコン酸化膜、シリコン酸窒化膜及びシリコン窒化膜の少なくともいずれかを含む。隣接層５３のＺ軸方向に沿う厚さ（Ｚ軸方向に沿う長さ）は、例えば、１００ｎｍ以上２００ｎｍ以下である。隣接層５３は、例えば、ＣＶＤ法によって形成される。

隣接層５３に含まれる水素の濃度は、例えば、１×１０^１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以上である。この水素濃度の隣接層５３は、例えば、ＣＶＤ法によって隣接層５３を形成する際に、シラン流量の比を高くすることによって実現できる。これにより、隣接層５３に含まれる水素が、検出用電極５０に移動し、アモルファス酸化物半導体を含む検出用電極５０を低抵抗化させることができる。

一方、同じアモルファス酸化物半導体を含む半導体層３５の上には、チャネル保護膜３６が設けられており、チャネル保護膜３６によって水素の透過が抑制される。これにより、半導体層３５の低抵抗化が抑制される。すなわち、スイッチング素子１２をノーマリオン状態にさせてしまうことが抑制される。

有機層５４は、例えば、カラーフィルタＣＦである。カラーフィルタＣＦは、画素毎に異なる色を有する。カラーフィルタＣＦは、例えば、赤色、緑色及び青色のいずれかの色を含む。表示パネル１１０では、例えば、赤色、緑色及び青色のいずれかの色のカラーフィルタＣＦを複数の画素のそれぞれに所定のパターンで配置する。これにより、表示パネル１１０において、フルカラーの画像を表示することができる。カラーフィルタＣＦには、例えば、カラー樹脂膜（例えばカラーレジスト）が用いられる。カラーフィルタＣＦは、光透過性を有する。カラーフィルタＣＦの透過率は、波長によって異なる。

有機層５４（カラーフィルタＣＦ）のＺ軸方向に沿う厚さは、例えば、２μｍ以上である。これにより、検出用電極５０と対向電極２０との間に発生する寄生容量を低下できるため、タッチ操作の検出感度を向上させることができる。なお、有機層５４は、例えば、シリコーン樹脂などでもよい。有機層５４は、発光素子部２４から放出される光に対して光透過性を有し、上記の厚さを実現できる材料であればよい。

画素電極１６は、第１導電部３１と第２導電部３２との一方に電気的に接続される。この例では、画素電極１６は、第１導電部３１（例えばソース）と電気的に接続される。画素電極１６は、第１主面１０ａの上に設けられる。この例において、画素電極１６は、絶縁層５２の上に設けられる。画素電極１６は、Ｚ軸方向においてスイッチング素子１２と対向する対向領域１６ａと、対向しない非対向領域１６ｂとを有する。また、画素電極１６は、第１主面１０ａ（Ｘ−Ｙ平面）に投影したときに、非対向領域１６ｂにおいて、検出用電極５０と重なる。

画素電極１６には、例えば、導電性と光透過性とを有する材料が用いられる。画素電極１６には、例えば、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）、ＩＴＯ／Ａｇ／ＩＴＯの積層構造、及び、ＡｌがドープされたＺｎＯであるＡＺＯなどが用いられる。

隣接層５３及び有機層５４には、第１導電部３１の一部を露呈させる開口５３ａ及び開口５４ａが、それぞれ設けられている。画素電極１６の対向領域１６ａの一部１６ｃは、開口５３ａ及び開口５４ａにおいて、第１導電部３１に接触している。これにより、画素電極１６は、第１導電部３１と電気的に接続される。

画素電極１６及び有機層５４の上には、バンク層４０が設けられる。バンク層４０には、例えば、絶縁性と光透過性とを有する材料が用いられる。バンク層４０は、例えば、透明である。バンク層４０には、例えば、有機樹脂材料が用いられる。バンク層４０には、例えば、感光性アクリル樹脂や感光性ポリイミドなどが用いられる。バンク層４０は、画素電極１６の非対向領域１６ｂの一部を露呈させる開口４０ａを有する。

有機発光層１８は、バンク層４０の上に設けられる。有機発光層１８の一部１８ａは、開口４０ａ内に入り込む。有機発光層１８は、開口４０ａにおいて画素電極１６の非対向領域１６ｂと接触する。有機発光層１８は、例えば、開口４０ａにおいて画素電極１６と電気的に接続される。バンク層４０は、対向領域１６ａと有機発光層１８との接触を防ぐ。有機発光層１８には、例えば、正孔輸送層と、発光層と、電子輸送層と、を積層させた積層体が用いられる。有機発光層１８は、光透過性を有する。有機発光層１８は、例えば、透明である。

対向電極２０は、有機発光層１８の上に設けられる。対向電極２０には、導電性を有する材料が用いられる。対向電極２０には、例えば、ＡｌやＭｇＡｇなどの金属膜が用いられる。対向電極２０の膜厚は、例えば、５ｎｍ以上５００ｎｍ以下である。すなわち、本実施形態においては、画素電極１６を陽極とし、対向電極２０を陰極とする。画素電極１６を陰極とし、対向電極２０を陽極とすることも可能である。

例えば、非対向領域１６ｂにおいて、発光素子部２４が形成される。発光素子部２４では、画素電極１６と対向電極２０とに電圧を印加することにより、有機発光層１８から光が放出される。有機発光層１８から放出された光は、絶縁層５２、検出用電極５０、ゲート絶縁膜３４及び基板１０を透過して、外部に出射する。表示パネル１１０は、下面発光型の表示パネルである。表示パネル１１０では、第２主面１０ｂが、画像を表示する表示面となる。表示パネル１１０では、例えば、第２主面１０ｂに近接する被検出物を検出する。

対向電極２０の上には、封止層４２が設けられる。封止層４２は、例えば、不純物や水分などの透過を抑える。封止層４２は、例えば、スイッチング素子１２や発光素子部２４などを水分などから保護する。封止層４２には、絶縁性の材料が用いられる。封止層４２には、例えば、シリコン酸化膜、シリコン酸窒化膜、シリコン窒化膜、アルミナ及びタンタル酸化膜などが用いられる。

図２は、第１の実施形態に係る表示パネルの構成を例示する等価回路図である。
図２は、表示パネル１１０のタッチ検出機能の等価回路図を模式的に表す。
図２に表したように、表示パネル１１０は、増幅トランジスタ６０と、選択トランジスタ６１と、リセットトランジスタ６２と、給電線６３と、出力信号線６４と、リセット電源線６５と、リセット信号線６６と、読み出し信号線６７と、選択信号線６８と、をさらに備える。

増幅トランジスタ６０のゲートは、リセットトランジスタ６２のソースに電気的に接続されている。増幅トランジスタ６０のドレインは、選択トランジスタ６１のソースに電気的に接続されている。増幅トランジスタ６０のソースは、読み出し信号線６４に電気的に接続されている。

選択トランジスタ６１のゲートは、選択信号線６８に電気的に接続されている。選択トランジスタ６１のドレインは、給電線６３に電気的に接続されている。リセットトランジスタ６２のゲートは、リセット信号線６６に電気的に接続されている。リセットトランジスタ６２のドレインは、リセット電源線６５に電気的に接続されている。

給電線６３は、所定の電源電圧（例えば、＋５Ｖ）を選択トランジスタ６１のドレインに供給する。リセット電源線６５は、所定の電圧をリセットトランジスタ６２のドレインに供給する。

増幅トランジスタ６０のゲートには、検出用キャパシタ７０が電気的に接続されている。検出用キャパシタ７０は、前述のように、画素電極１６と検出用電極５０と絶縁層５２とで構成される。検出用キャパシタ７０の静電容量は、検出用電極５０（第２主面１０ｂ）に近接する被検出物の有無によって変化する。

また、増幅トランジスタ６０のゲートには、読み出し用キャパシタ７１と、寄生容量７２と、が電気的に接続されている。読み出し用キャパシタ７１の他端は、読み出し信号線６７に電気的に接続されている。寄生容量７２は、例えば、検出用電極５０の形成などにともなって表れる浮遊容量である。寄生容量７２は、例えば、画素電極１６と検出用電極５０との重なる面積に応じて大きくなる。

表示パネル１１０においてタッチ操作を検出する場合には、まず、リセット信号線６６にリセットパルスを入力し、リセットトランジスタ６２をオン状態にする。リセットトランジスタ６２をオン状態にすると、増幅トランジスタ６０のゲート電位が、リセット電源線６５によって供給される所定の基準電位に設定される。

増幅トランジスタ６０のゲート電位を基準電位に設定した後、リセットトランジスタ６２をオフ状態にする。これにより、増幅トランジスタ６０のゲートを、電気的なフローティング状態にする。

リセットトランジスタ６２をオフ状態にした後、選択信号線６８に選択パルスを入力し、選択トランジスタ６１をオン状態にするとともに、読み出し信号線６７に読み出しパルスを入力する。読み出しパルスを入力すると、読み出し用キャパシタ７１の静電容量が、読み出しパルスに対応した値に設定される。これにより、検出用キャパシタ７０の静電容量と、読み出し用キャパシタ７１の静電容量と、寄生容量７２の静電容量と、読み出しパルスの電位と、に対応した電位が、増幅トランジスタ６０のゲートに設定される。そして、そのゲート電位に対応した電流が、増幅トランジスタ６０のドレイン−ソース間に流れる。

読み出しパルスを入力したときの増幅トランジスタ６０のゲート電位は、下式（１）で表される。（１）式において、ΔＶｐは、増幅トランジスタ６０のゲート電位である。Ｃｔは、検出用キャパシタ７０の静電容量である。Ｃｃは、読み出し用キャパシタ７１の静電容量である。Ｃｐは、検出用電極５０と画素電極１６との重なりに対応した寄生容量７２である。Ｃ０は、画素電極１６との重なり量に寄らない検出用電極５０の寄生容量である。ｋは、比例定数である。ΔＶｃは、読み出しパルスの電圧振幅である。

（１）式に表したように、増幅トランジスタ６０のゲート電位は、検出用キャパシタ７０の静電容量と、読み出し用キャパシタ７１の静電容量と、寄生容量７２の静電容量と、の容量比で設定される。このため、増幅トランジスタ６０のゲート電位は、検出用キャパシタ７０の静電容量によって変化する。検出用キャパシタ７０の静電容量によって、増幅トランジスタ６０のドレイン−ソース間に流れる電流が変化する。増幅トランジスタ６０のドレイン−ソース間に流れる電流により、検出用キャパシタ７０の静電容量を検出することができる。すなわち、被検出物の有無を検出することができる。これにより、タッチ操作の検出機能が実現される。

読み出し信号線６４は、コンパレータ７３の反転入力端子に電気的に接続されている。また、読み出し信号線６４には、増幅トランジスタ６０とコンパレータ７３との間に、出力用キャパシタ７４が電気的に接続されている。これにより、増幅トランジスタ６０のドレイン−ソース間に流れる電流に応じた電圧（以下、検出電圧と称す）が、コンパレータ７３の反転入力端子に印加される。

コンパレータ７３の非反転入力端子には、所定の閾値電圧が印加されている。従って、コンパレータ７３の出力端子には、検出電圧が閾値電圧以下である場合に、「Ｈｉｇｈ」が出力され、検出電圧が閾値電圧以上である場合に、「Ｌｏｗ」が出力される。これにより、コンパレータ７３の出力が、「Ｈｉｇｈ」である場合に、被検出物が検出されていない状態であると判定することができる。コンパレータ７３の出力が、「Ｌｏｗ」である場合に、被検出物が検出されている状態であると判定することができる。

図３は、第１の実施形態に係る表示パネルの構成を例示する等価回路図である。
図３は、表示パネル１１０の発光素子部２４を発光させる発光機能の等価回路図を模式的に表す。
図３に表したように、表示パネル１１０は、スイッチトランジスタ８０と、映像信号線８１と、ゲート線８２と、給電線８３と、キャパシタ８７と、をさらに備える。

スイッチング素子１２のソース（第１導電部３１）は、発光素子部２４のアノード（画素電極１６）に電気的に接続されている。スイッチング素子１２のドレイン（第２導電部３２）は、電源電圧を供給する給電線８３に電気的に接続されている。スイッチング素子１２のゲート（ゲート電極３３）は、スイッチトランジスタ８０のソースに電気的に接続されている。

発光素子部２４のカソード（対向電極２０）は、コモン電源（例えばグラウンド）に電気的に接続されている。スイッチトランジスタ８０のドレインは、信号線８１に電気的に接続されている。スイッチトランジスタ８０のゲートは、ゲート線８２に電気的に接続されている。

キャパシタ８７の一端は、スイッチング素子１２のゲートと、スイッチトランジスタ８０のソースと、に電気的に接続されている。キャパシタ８７の他端は、スイッチング素子１２のソースと、発光素子部２４のアノードと、に電気的に接続されている。

表示パネル１１０において発光素子部２４を発光させる場合には、まず、ゲート線８２に電圧を印加してスイッチトランジスタ８０をオン状態にするとともに、所定の映像信号に応じた電圧（以下、映像信号パルスと称す）を映像信号線８１に印加し、映像信号線８１及びオン状態のスイッチトランジスタ８０を介してスイッチング素子１２のゲート及びキャパシタ８７に電圧を印加する。これにより、映像信号線８１の電圧に対応した電荷をキャパシタ８７に蓄積させる。

キャパシタ８７に電荷を蓄積させた後、スイッチトランジスタ８０をオフ状態に切り替える。スイッチトランジスタ８０をオフ状態に切り替えると、キャパシタ８７に蓄積された電荷に対応した電圧が、スイッチング素子１２のゲートに印加される。これにより、スイッチトランジスタ８０のゲートの電圧に対応した電流が発光素子部２４に流れる。その電流に対応した輝度で発光素子部２４の有機発光層１８が発光する。

タッチ検出機能付きの有機ＥＬ型の表示パネルにおいて、発光素子部２４と検出用電極５０とを並べて配置する構成がある。この構成では、画素の面積を同じとした場合に、検出機能を持たない表示パネルに比べて発光素子部２４の面積が狭くなり、画質の低下を招いてしまう。また、有機ＥＬ型の表示パネルにおいて発光素子部２４の面積が狭くなると、ＥＬの寿命低下も招いてしまう。

これに対し、本実施形態に係る表示パネル１１０では、第１主面１０ａ（Ｘ−Ｙ平面）に投影したときに、検出用電極５０が、発光素子部２４と重なる。これにより、検出機能を持たせた場合にも、発光素子部２４の面積の低下、及び、それにともなう画質の低下を抑えることができる。

また、本実施形態に係る表示パネル１１０では、半導体層３５と検出用電極５０とを同じアモルファス酸化物半導体で形成している。これにより、表示パネル１１０では、例えば、半導体層３５と検出用電極５０とを同じ工程で形成することができる。これにより、例えば、表示パネル１１０の製造工程を簡略化できる。

図４は、第１の実施形態に係る表示パネルの特性を例示するグラフ図である。
図４において、横軸は、画素の面積に対する検出用電極５０の面積の比率ＳＲである。縦軸は、被検出物を検出していない状態における増幅トランジスタ６０のゲート電位ΔＶｐ１と、被検出物を検出している状態における増幅トランジスタ６０のゲート電位ΔＶｐ２と、の差分ΔＶｐ１−ΔＶｐ２である。

ＳＲ＝０のときは、検出用電極５０が設けられていない状態を表す。ＳＲ＝０．５のときは、画素の半分の面積の検出用電極５０が設けられている状態を表す。そして、ＳＲ＝１のときは、画素と同じ面積の検出用電極５０が設けられている状態を表す。ΔＶｐ１−ΔＶｐ２は、すなわち被検出物の検出感度である。ΔＶｐ１−ΔＶｐ２が高いほど、検出感度が高い。

図４において、実線は、本実施形態に係る表示パネル１１０の特性を表す。一点鎖線は、発光素子部２４と検出用電極５０とを並べて配置した参考例の表示パネルの特性を表す。参考例の構成では、発光素子部２４と検出用電極５０とを並べて配置するため、画素と同じ面積の検出用電極５０を形成することはできない。表示パネル１１０では、発光素子部２４と検出用電極５０とを重ねて配置するため、画素と同じ面積の検出用電極５０も形成することができる。

図４に表したように、表示パネル１１０の感度は、検出用電極５０の面積を大きくしても、一定値以上上昇しない。これは、検出用電極５０の面積を大きくし、発光素子部２４と検出用電極５０との重なる面積が増えるほど、増幅トランジスタ６０のゲートに接続される寄生容量７２の静電容量Ｃｐが増加するためであると考えられる（上記の式（１）参照）。

しかしながら、表示パネル１１０においては、検出用電極５０による発光素子部２４の面積の低下（開口率の低下）がない。例えば、表示パネル１１０において検出用電極５０の面積を１００％とした場合の感度は、参考例の構成において検出用電極５０の面積を２０％程度とした場合の感度、すなわち、発光素子部２４の面積を２０％程度低下させた場合の感度と、実質的に同じである。例えば、後付けの静電容量タッチパネルの透過率は、約９０％である。従って、発光素子部２４の面積の低下を、後付けのタッチパネルを設けた場合の透過率の低下と同程度に抑えるためには、発光素子部２４の面積の低下を１０％以下にする必要がある。このため、表示パネル１１０の構成によって感度を確保することは、現実的に有効と考えられる。

（第２の実施形態）
図５は、第２の実施形態に係る表示装置の構成を例示する模式図である。
図５に表したように、表示装置２１０は、表示パネル１１０と、制御部１２０と、電源部１３０と、を備える。
制御部１２０は、表示パネル１１０と電気的に接続され、スイッチング素子１２の動作の制御を行うとともに、検出用キャパシタ７０の静電容量の検出を行う。すなわち、制御部１２０は、発光素子部２４の発光の制御と、タッチ操作の検出の制御と、を行う。

制御部１２０は、例えば、出力信号線６４、リセット信号線６６、読み出し信号線６７、及び、選択信号線６８に電気的に接続される。制御部１２０は、例えば、リセット信号線６６、読み出し信号線６７、及び、選択信号線６８のそれぞれに各種の信号を入力し、出力信号線６４から出力される信号を受け取ることにより、タッチ操作の検出の制御を行う。

制御部１２０は、例えば、映像信号線８１及びゲート線８２に電気的に接続される。制御部１２０は、例えば、映像信号線８１及びゲート線８２のそれぞれに、各種の信号を入力することにより、発光素子部２４の発光を制御する。

制御部１２０には、例えば、有線、無線または記憶媒体などを介して映像信号が入力される。制御部１２０は、入力された映像信号に対応して、表示パネル１１０に含まれる複数の発光素子部２４の発光を制御する。これにより、制御部１２０は、入力された映像信号に対応した画像を表示パネル１１０に表示させる。

電源部１３０は、表示パネル１１０と制御部１２０とに電気的に接続されている。電源部１３０は、表示パネル１１０及び制御部１２０のそれぞれに、必要な電力を供給する。電源部１３０は、例えば、給電線６３、リセット電源線６５、及び、給電線８３に電気的に接続される。電源部１３０は、例えば、給電線６３及び給電線８３に電源電圧を供給する。電源部１３０は、例えば、リセット電源線６５に所定のリセット電源を供給する。

図６は、第２の実施形態に係る表示装置の制御の一部を例示するタイミングチャート図である。
図６に表したように、制御部１２０は、検出用キャパシタ７０の静電容量の検出に続いて、発光素子部２４の有機発光層１８を所定の輝度で発光させるための信号である映像信号パルスをスイッチング素子１２のゲートに入力する。制御部１２０は、映像信号パルスの入力の直前に、検出用キャパシタ７０の静電容量の検出を行う。

１つの映像信号パルスの時間軸上の中心位置をＣ１ａとする。次の映像信号パルスの時間軸上の中心位置をＣ１ｂとする。中心位置Ｃ１ａと中心位置Ｃ１ｂとの間の時間軸上の中心位置をＣ２とする。中心位置Ｃ１ａと中心位置Ｃ２との間の区間を第１区間Ｓ１とする。中心位置Ｃ２と中心位置Ｃ１ｂとの間の区間を第２区間Ｓ２とする。読み出し信号線６７に入力される読み出しパルスの中心位置、及び、選択信号線６８に入力される選択パルスの時間軸上の中心位置を、Ｃ３とする。このとき、制御部１２０は、中心位置Ｃ３を第２区間Ｓ２に位置させる。

これにより、例えば、被検出物の近接によって検出用キャパシタ７０に生じる静電容量が、キャパシタ８７に蓄積させる電荷に悪影響を与えることを抑制することができる。なお、有機発光層１８を発光させるための信号は、映像信号線８１に入力する映像信号パルスに限らない。有機発光層１８を発光させるための信号は、発光のためにスイッチング素子１２に入力する任意の信号でよい。

実施形態によれば、検出機能を有する高画質の表示パネル及び表示装置が提供される。

以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。
しかし、本発明の実施形態は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、表示パネル及び表示装置に含まれる、基板、スイッチング素子、画素電極、有機発光層、対向電極、検出用電極、絶縁層、有機層、隣接層及び制御部などの各要素の具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。

また、各具体例のいずれか２つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。

その他、本発明の実施の形態として上述した表示パネル及び表示装置を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての表示パネル及び表示装置も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。

その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１０…基板、 １０ａ…第１主面（主面）、 １０ｂ…第２主面、 １２…スイッチング素子、 １６…画素電極、 １６ａ…対向領域、 １６ｂ…非対向領域、 １６ｃ…一部、 １８…有機発光層、 １８ａ…一部、 ２０…対向電極、 ２４…発光素子部、 ３１…第１導電部、 ３２…第２導電部、 ３３…ゲート電極、 ３３ａ…部分、 ３４…ゲート絶縁膜、 ３５…半導体層、 ３５ａ…第１領域、 ３５ｂ…第２領域、 ３５ｃ…第３領域、 ３５ｐ…膜面、 ３６…チャネル保護膜、 ３６ａ…第１部分、 ３６ｂ…第２部分、 ４０…バンク層、 ４０ａ…開口、 ４２…封止層、 ５０…検出用電極、 ５２…絶縁層、 ５３…隣接層、 ５３ａ…開口、 ５４…有機層、 ５４ａ…開口、 ６０…増幅トランジスタ、 ６１…選択トランジスタ、 ６２…リセットトランジスタ、 ６３…給電線、 ６４…出力信号線、 ６５…リセット電源線、 ６６…リセット信号線、 ６７…読み出し信号線、 ６８…選択信号線、 ７０…検出用キャパシタ、 ７１…読み出し用キャパシタ、 ７２…寄生容量、 ７３…コンパレータ、 ７４…出力用キャパシタ、 ８０…スイッチトランジスタ、 ８１…映像信号線、 ８２…ゲート線、 ８３…給電線、 ８７…キャパシタ、 １１０…表示パネル、 １２０…制御部、 １３０…電源部、 ２１０…表示装置、 Ｃ１ａ、Ｃ１ｂ、Ｃ２、Ｃ３…中心位置、 ＣＦ…カラーフィルタ、 Ｓ１、Ｓ２…区間

Claims (8)

1. 主面を有する光透過性の基板と、
   前記主面上に設けられ、半導体層を含むスイッチング素子と、
   前記主面上に設けられ、前記スイッチング素子に電気的に接続された光透過性の画素電極と、
   前記画素電極の上に設けられた有機発光層と、
   前記有機発光層の上に設けられた対向電極と、
   前記画素電極の少なくとも一部と、前記基板と、の間に設けられ、前記半導体層に含まれる少なくともいずれかの元素を含む光透過性の検出用電極と、
   前記画素電極と前記検出用電極との間に設けられた光透過性の絶縁層と、
   を備えた表示パネル。
2. 前記主面に対して垂直な第１方向に沿う前記検出用電極と前記基板との間の距離は、前記第１方向に沿う前記半導体層と前記基板との間の距離と同じである請求項１記載の表示パネル。
3. 前記半導体層及び前記検出用電極は、アモルファス酸化物半導体を含む請求項１または２に記載の表示パネル。
4. 前記絶縁層は、有機層を含み、
   前記主面に対して垂直な第１方向に沿う前記有機層の厚さは、１μｍ以上１０μｍ以下である請求項１〜３のいずれか１つに記載の表示パネル。
5. 前記絶縁層は、前記検出用電極に接して設けられた隣接層を含み、
   前記隣接層は、シリコン酸化膜、シリコン酸窒化膜及びシリコン窒化膜の少なくともいずれかを含む請求項１〜４のいずれか１つに記載の表示パネル。
6. 前記隣接層は、１×１０^１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以上の濃度の水素を含む請求項５記載の表示パネル。
7. 請求項１〜６のいずれか１つに記載の表示パネルと、
   前記スイッチング素子の動作を制御して前記有機発光層の発光を制御するとともに、前記画素電極と前記検出用電極と前記絶縁膜とによって形成される検出用キャパシタの静電容量の検出を行う制御部と、
   を備えた表示装置。
8. 前記制御部は、前記検出用キャパシタの静電容量の検出に続いて、前記有機発光層を発光させるための信号を前記スイッチング素子に入力する請求項７記載の表示装置。

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