(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記第1エッジは前記第1方向において第1最大幅を有し、前記第1エッジに対応する前記第2導電線は、前記第1最大幅と異なる導線幅を有することを特徴とする請求項1に記載のタッチ表示パネル。
前記第1エッジが前記第2エッジより突出/陥凹する範囲は前記第2方向において第2最大幅を有し、前記第1導電線は前記第2最大幅より大きい導線幅を有することを特徴とする請求項1に記載のタッチ表示パネル。
前記第1エッジは前記第1方向において第1最大幅を有し、前記第1エッジに対応する前記第2導電線は、前記第1最大幅と同じである導線幅を有し、前記第1エッジが前記第2エッジより突出/陥凹する範囲は、前記第2方向において第2最大幅を有し、前記第1導電線は前記第2最大幅より大きい導線幅を有することを特徴とする請求項1に記載のタッチ表示パネル。
近接する2つの前記感応電極の一方における最外側の前記第1導電線は、さらに互いに接続される複数の第1エッジ及び複数の第2エッジを有し、これらの第1エッジとこれらの第2エッジは互いに交差することを特徴とする請求項1に記載のタッチ表示パネル。
近接する2つの前記感応電極の一方における最外側の前記第1導電線は、さらに複数の第1エッジ及び複数の第2エッジを有し、これらの第1エッジは互いに近接し、これらの第2エッジは、これらの第1エッジ間の接続箇所として前記第2方向においてこれらの第1エッジより突出し、これらの接続箇所とこれらの第1エッジは交差して互いに接続されることを特徴とする請求項1に記載のタッチ表示パネル。
【発明の概要】
【0005】
本発明の目的は、タッチ検出電極の駆動能力及び検出感度を改善できるインセル型(In−cell)タッチ表示パネルを提供することにある。
【0006】
本発明の実施例が提供するタッチ表示パネルは、基板と、前記基板上に設置される第1電極層と、前記基板上に設置され、前記第1電極層に電気的に接続され、複数の感応電極を含み、各前記感応電極が互いに接続される複数の第1導電線及び複数の第2導電線を含み、これらの第1導電線が第1方向に平行し、これらの第2導電線は第2方向に平行し、かつ前記第1方向が前記第2方向と異なるように構成した第2電極層とを備え、近接する2つの前記感応電極の一方における最外側の前記第1導電線は、互いに接続される少なくとも1つの第1エッジ及び少なくとも1つの第2エッジを有し、前記第1エッジは他方の前記感応電極の前記第2導電線に
対向し、かつ前記第1エッジは弧線であり、前記第2方向において前記第2エッジより突出し、または陥凹している。
【0007】
実施例において、前記第1エッジは前記第1方向において第1最大幅を有し、前記第1エッジに対応する前記第2導電線は前記第1最大幅と異なっている導線幅を有する。
【0008】
実施例において、前記導線幅は前記第1最大幅より小さい。
【0009】
実施例において、前記第1エッジが前記第2エッジより突出/陥凹する範囲は前記第2方向において第2最大幅を有し、前記第1導電線は前記第2最大幅より大きい導線幅を有する。
【0010】
実施例において、前記第1エッジは前記第1方向において第1最大幅を有し、前記第1エッジに対応する前記第2導電線は、前記第1最大幅と同じである導線幅を有し、また前記第1エッジが前記第2エッジより突出/陥凹する範囲は前記第2方向において第2最大幅を有し、前記第1導電線は前記第2最大幅より大きい導線幅を有する。
【0011】
実施例において、近接する2つの前記感応電極の一方における最外側の前記第1導電線は、さらに互いに接続される複数の第1エッジ及び複数の第2エッジを有し、かつこれらの第1エッジとこれらの第2エッジとは互いに交差する。
【0012】
実施例において、これらの第1エッジは他方の前記感応電極のこれらの第2導電線に
対向する。
【0013】
実施例において、近接する2つの前記感応電極の一方における最外側の前記第1導電線は、さらに複数の第1エッジ及び複数の第2エッジを有し、これらの第1エッジは互いに近接し、これらの第2エッジはこれらの第1エッジ間の接続箇所として前記第2方向においてこれらの第1エッジより突出し、これらの接続箇所とこれらの第1エッジとは交差して互いに接続される。
【0014】
実施例において、前記第1エッジに対応する前記第2導電線は弧形エッジを有する。
【0015】
実施例において、前記第1電極層の材料は透明導電材料であり、前記第2電極層の材料は金属材料である。
【発明を実施するための形態】
【0017】
本発明の上記及び他の目的、特徴及びメリットを明瞭にするように、以下、好適な実施例を挙げて、図面を参照し、次のように詳細に説明する。
【0018】
以下に説明する本発明の様々な実施例において、所謂の方位「上」、「下」はただ相対の位置関係を表し、本発明を限定するものではない。第1材料層が第2材料層上に位置すると記載する場合に、第1材料層と第2材料層とが直接接触する、あるいは1つまたは複数の他の材料層を隔てる場合を含む。
【0019】
また、図面または明細書の記載において、類似または同一の要素は同一符号を用いる。図面において、簡素または利便のために、実施例の形状または厚みを拡大してもよい。図面に示さないまたは明細書に記載しない素子は、当業者により知られる形態である。
【0020】
まず説明したいのは、本発明の目的がタッチ検出電極の駆動能力及び検出感度を改善できるインセル型(In−cell)タッチ表示パネルを提供することにある。
【0021】
インセル型タッチ表示パネルについて、そのタッチ検出電極が表示パネルの表示画素積み重ね内に整合される。つまり、表示パネルの元の構成は適当に設計されてタッチ検出できる構成になる。例えば、表示パネルはフリンジフィールドスイッチング型(fringe−field switching,FFS)表示パネルであると、タッチ検出電極としてFFS表示パネルのコモン電極を用いてもよい。明瞭されたいのは、表示画素積み重ねは通常、導電材料(例えば、金属、透明導体)、半導体材料(例えば、ポリシリコン(Poly−Si)及び誘電材料(例えば、SiO
2)の沈積、遮蔽、エッチング、混合等の製造工程により形成されてもよく、また、表示画素積み重ね内に形成される一部の素子は、消費性電子製品の表示器に影像を生じるように、タッチ表示パネルの表示システムの回路として動作してもよく、表示器上または表示器に近接する1つまたは複数のタッチ位置を検出するように、他の素子はタッチ検出システムの回路として動作してもよい。
【0022】
図1を参照し、
図1は本発明の実施例によるタッチ表示パネルのタッチユニットを示す上面図である。FFS表示パネルを例とし(これにより限られない)、タッチ表示パネル1はコモン電極(common electrode)を複数のタッチ検出電極になすようにパターン化して、これらのタッチ検出電極は相互容量式(mutual−capacitive)のタッチ検出構成になるように電気的に接続されてもよく、即ち、当該タッチ検出電極は複数の駆動電極ユニット10及び複数の検出電極ユニット20を含み、ここで、駆動電極ユニット10は複数列に形成されるが、検出電極ユニット20は複数行に形成されるが(互いに直交する)、本発明はこれによって限定されない。また、各駆動電極ユニット10は複数の駆動電極部分12により構成され、かつこれらの駆動電極部分12は接続ライン14(点線で示す)及び接続点16により電気的に接続され、ここで、接続ライン14は検出電極ユニット20を避けて、検出電極ユニット20に電気的に接続されなくてもよい。
【0023】
これによって、駆動電極ユニット10及び検出電極ユニット20の間にエッジ容量効果が形成され、この形態でタッチ表示パネル1の複数のタッチ検出ノード30(タッチ画素とも称する)を形成する。例えば、駆動信号(例えば、AC波形)を提供することによって駆動電極ユニット10を励起し、それに近接する検出電極ユニット20とともに相互容量(mutual−capacitance)をタッチ画素30の列と行との間に形成する。物(例えば、指またはタッチペン)がタッチ画素30に接近する際、タッチ画素30の列と行との間に結合される一部の電荷が当該物に結合し、タッチ画素30の列と行との間に渡る電力線を低減させ、タッチ画素30に結合される電圧波形を変更させ(例えば、小さくなる)、これによって、当該物のタッチ位置を検出する。
【0024】
図2は本発明の実施例によるタッチ検出電極のコモン電極及び導線を示す上面図である。
図2に示すように、本実施例のタッチ検出電極は複数の表示画素に対応し、コモン電極40はタッチ表示パネルの表示画素積み重ね内の表示システムの回路素子であってもよく、かつ表示システムの他の回路素子、例えば、画素電極と配合して動作し、影像を表示する。了解されたいのは、コモン電極40がタッチ表示パネルの表示画素に対応する。また、コモン電極40は他のコモン電極40とともにタッチ表示パネルのタッチ検出電極として動作してもよい。例えば、コモン電極40は組に分けることによってタッチ検出電極の駆動電極部分12及び検出電極ユニット20における部分(
図1及び
図2)を形成する。つまり、各駆動電極部分12は複数のコモン電極40を含んでもよく、かつ各駆動電極部分12における複数のコモン電極40は共同して電気的に接続されてもよい。同じく、各検出電極ユニット20におけるコモン電極40は共同して電気的に接続されてもよい。これによって、各コモン電極40は多機能回路素子であってもよく、かつ表示段階及びタッチ検出段階の両者において動作し、表示段階及びタッチ検出段階は時分割多重化である。
【0025】
第1及び2図を参照し続け、本実施例のタッチ検出電極はさらに、第1方向(例えば、x方向)に沿う複数の第1金属線52及び第2方向(例えば、y方向)に沿う複数の第2金属線54を含む。具体的には、タッチ検出電極の各駆動電極部分12において、各コモン電極40は第1金属線52及び第2金属線54により互いに接続され、かつ同一列(x方向上)に位置する駆動電極部分12は検出電極ユニット20に渡る(即ち、電気的に接続されない)第1金属線52(
図1の接続ライン14に相当)により接続されて駆動電極ユニット10を形成する。また、同一行(y方向上)に位置して近接する駆動電極部分12の第2金属線54は開路(open circuit)54Aを含む。タッチ検出電極の各検出電極ユニット20において、各コモン電極40は開路を含まない第2金属線54により互いに接続され、また検出電極ユニット20における複数の第2金属線54は外部接続(図示せず)により互いに接続される。これによって、上記の水平方向に沿う第1金属線52及び垂直方向に沿う第2金属線54は容量形態でタッチ検出パネルのタッチ画素30を形成できる。例えば、タッチ検出段階期間において、第1金属線52は駆動信号を伝達して駆動電極ユニット10を励起し、かつ励起された駆動電極ユニット10と検出電極ユニット20との間に電界が形成されてタッチ画素30を生じる。
【0026】
了解されたいのは、上記の導線(駆動電極ユニット10及び検出電極ユニット20を含む)は実際に、表示画素積み重ね内のコモン電極40の下方に形成する。そして、
図3Aを参照し、
図3Aは
図2において駆動電極部分12中に位置する表示画素60を示す断面図である。
図3Aに示すように、表示画素60の表示画素積み重ねは上から下まで、第1金属層M1中に形成されるゲート電極線602及び第1金属線52、第2金属層M2中に形成されるソース電極線604、ドレイン電極線606及び第2金属線54、及び第1、第2金属層M1及びM2の上方に形成されるコモン電極40及び少なくとも1つの表示画素電極608が含まれる。さらに具体的には、ゲート電極線602及び第1金属線52はゲート電極誘電層I1上に形成されてゲート電極カバー層I2により覆われ、ここで、ゲート電極誘電層I1内に半導体通路層610を有し、薄膜トランジスタ(TFT)Tの通路を形成することに用いられる。ソース電極線604、ドレイン電極線606及び第2金属線54はゲート電極カバー層I2上に形成され、ここで、ソース電極線604及びドレイン電極線606は導電材料から構成される導電柱Vにより半導体通路層610に接続され、かつ第2金属線54は導電柱Vにより第1金属線52に接続されてもよい。また、ソース電極線604、ドレイン電極線606及び第2金属線54は層間絶縁層I3により覆われ、コモン電極40は層間絶縁層I3上に形成されて導電柱Vにより第2金属線54に接続される。また、コモン電極40は層間絶縁層I4により覆われ、表示画素電極608は層間絶縁層I4上に形成されて導電柱Vによりドレイン電極線606に接続される。
【0027】
補充して説明するのは、使用者が液晶層上方から表示器を見るために、液晶層(図示せず)がさらに表示画素電極608上に設置されてもよい。また、基板(図示せず)は表示画素60の表示画素積み重ねの底部に設置され、上記の表示画素積み重ね内の様々な素子を支持することに用いられ、ここで、基板は有機または無機基板であってもよく、有機基板は可塑化材料により製造され、無機基板はガラス材料により製造されてもよい。コモン電極40及び表示画素電極608は透明導電材料(例えば、ITO)により形成されてもよい。ゲート電極誘電層I1、ゲート電極カバー層I2、層間絶縁層I3及び層間絶縁層I4の材料は酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化シリコンまたは上記の組み合わせであってもよい。
【0028】
図3Bは
図2において検出電極ユニット20中に位置する表示画素62を示す断面図であり、ここで、
図3Bと
図3Aとの相違点は第2金属線54及び第1金属線52が導電柱Vにより接続されないことである。
図2〜
図3Bによれば、タッチ検出電極の駆動電極部分12の表示画素60において、第1金属線52、第2金属線54及びコモン電極40は互いに電気的に接続されるが、検出電極ユニット20の表示画素62において、第2金属線54のみがコモン電極40に電気的に接続されることが分かる。
【0029】
図3A及び第
図3Bに示す構成により、タッチ検出段階期間において表示器上または表示器に接近する1つまたは複数のタッチ位置を検出するために、第1金属線52、第2金属線54、コモン電極40及び導電柱Vはタッチ表示パネルのタッチ検出電極として動作してもよい。表示段階期間において表示器に影像を表示するために、薄膜トランジスタT(ゲート電極線602、ドレイン電極線606及びデータ線とするソース電極線604を含む)、表示画素電極608、コモン電極40及び導電柱Vはタッチ表示パネルの表示回路として動作してもよい。
【0030】
特に記載したいのは、
図3A及び第
図3Bに示す構成はFFSパネル技術に基づいて設計するものであるが、横電界切替型(In−panel Switching,IPS)及び垂直配向型(Vertical Alignment,VA)パネル技術により設計してもよい。
【0031】
図3A及び
図3Bを参照し続け、本実施例のタッチ表示パネルの表示画素積み重ねはさらに、コモン電極40上に形成されてコモン電極40に電気的に接続される第3金属層M3を含む。ここで、第3金属層M3(金属材料から形成される)の抵抗はコモン電極40(ITOから形成される)の抵抗より小さく、第3金属層M3は、例えば、金、銀、銅またはその合金から選ばれてもよく、または多層金属により積み重なってもよく、例えば、モリブデン/アルミニウム/モリブデン三層から構成され、このため、タッチ検出電極の全体抵抗を効果的に低減でき、タッチ検出電極の駆動能力及び感度を向上させる。
【0032】
図4は本発明の実施例によるタッチ検出電極のコモン電極層(即ち、
図3Aにおいて素子符号40により示される層構成は、複数のコモン電極40から構成されてもよい)及び第3金属層M3を示す上面図である。
図4に示すように、コモン電極層(第1電極層)上方に位置する第3金属層M3(第2電極層、
図3A及び
図3Bにおける第3金属層M3に相当)は開路70により離間される複数の感応電極を含み、ここで、各感応電極は互いに接続されて第1方向(例えば、x方向)に沿う複数の第1導電線72及び第2方向(例えば、y方向)に沿う複数の第2導電線74を含む。各駆動電極部分12及び各検出電極ユニット20において、第1導電線72及び第2導電線74は各コモン電極40に接続されてもよい。了解されたいのは、第3金属層M3の第1導電線72及び第2導電線74の位置は
図2に示す第1金属線52及び第2金属線54の位置におおよそ位置合わせる。他の実施例において、上記第1方向は第2方向と異なってもよく、互に直交することに限定されない。
【0033】
そして、
図5A〜
図5Fを参照し、
図5A〜
図5Fは本発明の異なる実施例による
図4においてA部分を示す拡大図である。図面を簡素にして本発明の特徴を明瞭にするために、
図5A〜
図5Fにおいて第1導電線72及び第2導電線74下方に位置するコモン電極40を省略する。
【0034】
特に説明したいのは、
図4及び
図5Aをともに参照し、第2方向(y方向)に沿って近接する2つの駆動電極部分12における感応電極の一方(例えば、
図5Aにおいて下方の感応電極)において、最外側の第1導電線72は互いに接続される少なくとも1つの第1エッジE1及び少なくとも1つの第2エッジE2を有する。本実施例において、上記の最外側の第1導電線72は互いに接続されてかつ互いに交差する複数の第1エッジE1及び複数の第2エッジE2を有する。また、第1エッジE1は上記の第2方向に沿って近接する2つの駆動電極部分12における感応電極の他方(例えば、
図5Aにおいて上方の感応電極)の第2導電線74に対応する。
【0035】
図5Aに示すように、本実施例の特徴は、最外側の第1導電線72の第1エッジE1は弧線であり、かつ第2方向において第2エッジE2より突出する。さらに具体的には、第1エッジE1は第1方向(x方向)において第1最大幅W1を有し、第1エッジE1に対応する第2導電線74は導線幅W2を有し、ここで、第2導電線74の導線幅W2は第1エッジE1の第1最大幅W1にほぼ同一である。また、第1エッジE1が第2エッジE2より突出する範囲は第2方向において第2最大幅W3を有し、第1導電線72が導線幅W4を有し、ここで、導線幅W4が第2最大幅W3より大きい。
【0036】
図5Bを参照し、
図5Bの実施例と
図5Aとの相違点は、最外側の第1導電線72の第1エッジE1が第2方向(y方向)において第2エッジE2よりやや突出する。さらに具体的には、
図5Bに示す第1エッジE1の第1最大幅W1は第2導電線74の導線幅W2より大きいが、第1導電線72の導線幅W4は第1エッジE1が第2エッジE2より突出する範囲が第2方向において第2最大幅W3より大きいが、上記の第2最大幅W3は
図5Aに示す第2最大幅W3より小さい。
【0037】
再び
図5A及び
図5Bを参照し、従来の第1エッジE1と第2エッジE2とが位置合わせるように設計される場合に比べて、並び前記従来の設計が本発明の
図5A及び
図5Bと比較する条件を同一基準にし、例えば、第1導電線72と第2導電線74との間の距離が変更されない場合に、従来の設計はただ本発明の第1エッジE1の突出を第2エッジE2に位置合わせる設計に変更されるものであり、このようにして、本発明の
図5A及び
図5Bの設計は第1導電線72と第2導電線74との間の浮遊容量を前記従来の設計より小さくにする。
【0038】
図5Cを参照し、
図5Cの実施例と
図5Aとの相違点は、最外側の第1導電線72の第1エッジE1が第2方向(y方向)において第2エッジE2より陥凹する。さらに具体的には、
図5Cに示す第1エッジE1の第1最大幅W1は第2導電線74の導線幅W2にほぼ同一であるが、第1導電線72の導線幅W4は第1エッジE1が第2エッジE2より陥凹する範囲が第2方向において第2最大幅W3より大きい。
【0039】
図5Dを参照し、
図5Dの実施例と
図5Cとの相違点は、最外側の第1導電線72の第1エッジE1が第2方向(y方向)において第2エッジE2よりやや陥凹する。さらに具体的には、
図5Dに示す第1エッジE1の第1最大幅W1は第2導電線74の導線幅W2より大きいが、第1導電線72の導線幅W4は第1エッジE1が第2エッジE2より陥凹する範囲がy方向(または第2方向)において第2最大幅W3より大きいが、上記の第2最大幅W3は
図5Cに示す第2最大幅W3より小さい。
【0040】
図5Eを参照し、
図5Eの実施例と
図5Dとの相違点は、最外側の第1導電線72の近接する第1エッジE1は直接接続されて、かつその接続箇所C(第2エッジE2)は第2方向(y方向)において第1エッジE1よりやや突出する。また、接続箇所C及び第1エッジE1は交差(alternative)して互いに接続される。
【0041】
図5C〜
図5Eを参照し、従来の設計は第1エッジE1が第2エッジE2に位置合わせる場合に比べて、並びに前記従来の設計と本発明
図5C〜
図5Eとの比較条件を同一基準にし、例えば、第1導電線72と第2導電線74との間の距離は変更されない場合に、従来の設計はただ本発明の第2エッジE2の突出(第1エッジに対する)を第1エッジE1の凹みの最低部位に位置合わせる設計であり、このようにして、本発明の
図5C〜
図5Eの設計は第1導電線72と第2導電線74との間の浮遊容量を前記従来の設計より小さくにする。
【0042】
図5Fを参照し、
図5Fの実施例と
図5Aとの相違点は、最外側の第1導電線72の第1エッジE1に対応する他の感応電極の第2導電線74の端部は同様に弧形エッジを有する。同じく、上記の
図5B〜
図5Eにおいて、最外側の第1導電線72の第1エッジE1に対応する他の感応電極の第2導電線74の端部は弧形エッジを有する。
【0043】
前記によれば、
図5A〜
図5Fに示す構成により、従来の設計に比べて、第3金属層M3において近接する駆動電極部分12における感応電極の間の距離を変更させない条件下で、両者の間の浮遊容量(stray capacitance)を小さくにすることができる。
図5A〜
図5Fに示すように、上方に位置する感応電極の第2導電線74と下方に位置する感応電極における最外側の第1導電線72の弧形エッジE1との間の電力線経路Pを長くにすることができ、このようにして、近接する感応電極の間の容量を小さくにして、さらにタッチ検出電極の駆動能力及び検出感度を改善できる。
【0044】
図6を参照し、
図6は相互容量式タッチ技術を示す等価回路図であり、主に近接する2つの駆動電極部分12の間に形成される駆動電極容量C1、検出電極ユニット20が形成する検出電極容量C2、近接する駆動電極部分12及び検出電極ユニット20が形成する相互容量C3及びライン抵抗Rを含む。了解されたいのは、この等価回路は本質的に、RC回路(RC circuit)であるため、上記の浮遊する容量C1が小さくなる時、RC回路の充放電時間を短縮することに有利であり、かつタッチ検出電極の駆動能力及び検出感度を更に向上させることができる。
【0045】
特に記載したいのは、ある実施例において、駆動電極容量C1を小さくにして、タッチ検出電極の駆動能力及び検出感度を更に向上させるために、近接する駆動電極部分12における第1金属線52及び第2金属線54(
図2)は上記の第1導電線72及び第2導電線74に同一の構成設計を有してもよい。
【0046】
上記の実施例のタッチ検出電極は相互容量式のフレームワークであるが、自己容量式(self−capacitive)のフレームワークであってもよい。
図7を参照し、
図7は自己容量式のタッチ表示パネルを示す上面図である。
図7に示すように、自己容量式のタッチ表示パネル1’のタッチ検出電極は複数の互いに電気的に隔離されるコモン電極40を含み、タッチ位置(各コモン電極40がタッチ画素に相当)を個別に検出することに用いられる。さらに具体的には、各コモン電極40は金属導線Wに接続され、かつ各金属導線Wは外部制御チップ(図示せず)に接続されてもよい。物(手指またはタッチペン)は各コモン電極40に近接する際に、各コモン電極40と当該物との間に容量が形成され、この容量が充放電の速度に影響を与えるため、この外部制御チップはこれにより当該物のタッチ位置を判断する。同じく、自己容量式のタッチ表示パネル1’において、タッチ検出電極の全体抵抗を低減するために、コモン電極層(これらのコモン電極40から構成される)上方に第3金属層(図示せず)が設置されてもよく、かつ近接するコモン電極40上方の第3金属層において接続されない感応電極が弧形エッジを有するように設計され、このようにして、第3金属層において近接する感応電極の間の距離を変更させない条件下で、両者の間の浮遊容量を小さくにし、さらにタッチ検出電極の駆動能力及び検出感度を改善できる。
【0047】
たとえ本発明は上記のような実施例により開示されたが、本発明を限定する意図はない。当業者は、本発明の精神及び範囲から脱逸しない限り、変更または修飾してもよい。したがって、本発明の保護範囲は特許請求の範囲を基準とするものである。