CN101320310A - 带触摸面板的显示装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种带触摸面板的显示装置，其采用新的检测结构。该显示装置包括触摸面板和配置在触摸面板的内表面上的显示面板，上述一方的基板具有形成在树脂上的金属布线，其中上述触摸面板包括在相对面上具有电极的一对基板和用于保持该一对基板之间的间隙的间隔物。
Description
技术领域
本发明涉及带触摸面板的显示装置，尤其涉及触摸面板的坐标检测结构。
背景技术
作为现有的触摸面板的主要方式，具有检测光的变化的方式和检测电特性的变化的方式。其中，检测光的变化的方式存在着检测精度不稳定的问题。
此外，作为检测电特性的变化的方式，以往具有电阻膜方式和电容方式。
图13示出现有的电容方式的触摸面板。在玻璃基板GSUB的内表面上具有覆盖检测区域整个面的透明电极TLINE，当用手指从玻璃基板GSUB的外侧触摸所期望的位置时，通过检测其手指与透明电极之间的电容来识别手指所处位置的坐标。
图14示出现有的电阻膜方式的触摸面板。具有如下结构：在玻璃基板GSUB上成膜覆盖检测区域整个面的透明电极TLINE，另一侧在具有光透射性的树脂RESIN上仍然成膜透明电极TLINE，并使之与玻璃基板GSUB上的透明电极相对重合而粘在一起。结构为：在面内设置透明的间隔物SPACER，保持一定间隔(数μm～数十μm)，以使各透明电极TLINE不会短路。
在该图14的电阻膜方式之前，存在如日本特开2002-342014号公报记载的那样，将透明电极加工成条纹(stripe)状，并使该条纹状电极交叉，呈矩阵状配置交点的方式。
发明内容
上述专利文献的方法使用条纹状透明电极，因此当要提高检测精度时，需要使条纹状透明电极的线宽度变细。但是，线宽度较窄的透明电极的电阻值较高，无法保持所期望的检测精度。此外，在形成得较厚的情况下，需要考虑基于蚀刻的锥度，因此无法减小间隙。
因此，出现上述电阻膜方式。该方式由于透明电极为高电阻，因此利用在其透明电极上施加电压的电位差，在一维上检测出输入点即上下透明电极的接触位置，对其进行X轴和Y轴的两次的施加电压～检测电位差，从而计算出二维坐标。
但是，存在以下问题。
A：该驱动原理由于透明电极为金属氧化物，是采用高电阻特性的，所以在低电阻的膜的情况下，在电压下降较小，无法进行检测。
B：由于透明电极为高电阻，所以难以大型化，实用性的尺寸极限一般被认为是17英寸(200×300mm左右)。
C：检测两处以上的输入点需要使检测频率为两倍以上，其检测精度下降。
D：透明电极的图形化和成膜会提高成本。
E：由于透明电极的光学透射率问题，透射率为75～80％左右。
F：触摸面板通常被集中使用一部分的区域，特别是在用触笔、手指等进行输入的情况下，它们的外力被集中施加在输入坐标上。由于该外力，以输入坐标为中心，透明电极弯曲，因此输入坐标附近的透明电极容易损坏。
G：通常，透明电极是金属氧化物，因此，伴随电极自身的电阻上升的恶化是不可避免的，所以在寿命可靠性上存在问题。
H：由于需要模拟检测电压下降，因此电路成本较高。
I：连接透明电极和电路的柔性线缆成本较高。
J：因在透明电极中流过电流而电阻上升。
K：因透明电极不透明而带有颜色，显示面板的色彩范围会发生偏离。
本发明的目的在于，鉴于以上问题提出一种采用新的检测结构的带触摸面板的显示装置。
本申请包含多项发明，下面对代表性的方式进行说明。
首先，第1方式在包括触摸面板和配置在上述触摸面板的内表面的显示面板的带触摸面板的显示装置中，使用在上述一方的基板上具有在树脂上形成的金属布线的结构，其中，上述触摸面板包括在相对面上具有电极的一对基板和保持该一对基板间的间隙的间隔物。
本发明通过隔着间隔物而粘贴具有金属布线的树脂膜，能实现基本的识别结构，因此，能够价格低廉地制造可多点输入、且耐用性较高的触摸面板。
此外，本发明是根据近年来的以下进展完成的，即：(1)由于金属材料的冷轧加工技术的进步，已可以使金属箔的厚度为5～10μm；(2)由于镀层钢板技术的进步，对于厚度为5～10μm的金属箔，PET等的高精度的粘在一起成为可能；(3)开发出可以实现基于蚀刻液的高温、高压喷射的陡峭的锥形角的湿法蚀刻技术，可使粘贴在PET膜上的金属箔实现接近90度的锥形角。通过这些技术，能够实现可作为触摸面板使用的长宽尺寸。
另外，可以在上述一方的基板的外侧具有偏振片。这样可以抑制外部光反射。
此外，可以在上述间隙具有间隔物。这样可以均匀地保持间隙。此外，可以使上述间隔物的从基板方向观察到的平面形状的最大宽度大于金属布线的间距(pitch)。这样，可以防止由树脂膜基板的变形导致的相对的金属布线间的短路，因此可有制触摸面板的误识别。
此外，可以使从间隔物的基板方向观察到的平面形状的最大宽度大于金属布线的间距。这样，可以降低短路的可能性。
此外，可以使金属布线的宽度不到金属布线的布线间距的50％。与ITO不同，金属布线不透光，因此透射率降低，但上述那样可抑制透射率的降低。此外，可使布线宽度取为13～20μm。这样可以使用廉价的乳状材料光掩模。
此外，可以将上述金属布线间距和显示面板的垂直或水平间距取为表1的关系。这样，可抑制波纹(moire)的产生。
表1
| 显示面板的垂直或水平间距P(μm) | 金属布线的间距 |
| P≤100 | 3.15mm以下 |
| 100＜P≤120 | 2.63mm以下 |
| 120＜P≤140 | 2.23mm以下 |
| 140＜P≤170 | 1.81mm以下 |
| 170＜P≤200 | 1.51mm以下 |
| 200＜P≤250 | 1.17mm以下 |
| 250＜P≤300 | 0.95mm以下 |
| 300＜P≤350 | 0.79mm以下 |
| 350＜P≤400 | 0.67mm以下 |
| 400＜P≤500 | 0.51mm以下 |
| 500＜P≤700 | 0.39mm以下 |
| 700＜P≤1000 | 0.17mm以下 |
| 1000＜P≤1500 | 0.07mm以下 |
| 1500＜P | 0.06mm以下 |
附图说明
图1是触摸面板的俯视示意图。
图2是带触摸面板的显示装置的剖视图。
图3是图1的AA范围内的第二基板SUB2的放大剖视图
图4是变形例的触摸面板的立体图。
图5是变形例的触摸面板的立体图。
图6是变形例的触摸面板的俯视示意图。
图7是变形例的触摸面板的俯视示意图。
图8是构成变形例的触摸面板的基板剖视图。
图9是构成变形例的触摸面板的基板剖视图。
图10是构成变形例的触摸面板的基板剖视图。
图11是构成变形例的触摸面板的基板剖视图。
图12是表示波纹抑制条件的图。
图13是现有的电容方式的原理图。
图14是现有电阻膜方式的原理图。
具体实施方式
以下对本发明的实施方式进行说明。
(布线布局的方式1)
图1示出本实施方式的触摸面板的俯视示意图。
本实施方式的触摸面板包括由PET构成的树脂膜即第一基板SUB1和第二基板SUB2、第一外围电路SC1、第二外围电路SC2、电源、检测信号输出端子。
该第一基板SUB1和第二基板SUB2为如下那样形成的柔性布线基板。即利用镀层钢板技术使通过冷轧加工被形成为10μm以下的铜箔与PET膜粘在一起。然后，通过在高温且高压下喷出蚀刻液的蚀刻技术使锥形角成为80～90度来将金属布线加工成条纹状。该第一基板SUB1和第二基板SUB2以如下方式配置：使各金属布线相对且各成金属布线的延伸方向交叉。
第一外围电路SC1与第一基板相连接，并按照线顺序选择金属布线来从电源输入电压。
第二外围电路SC2与第二基板相连接，并按照线顺序选择金属布线来检测电压。
图2示出本实施方式的带触摸面板的显示装置的剖视图。这是更详细地示出将图1的触摸面板粘贴在显示面板的表面的状态的剖视图。包括构成显示装置DISP的显示面板基板PSUB、第一基板SUB1、第二基板SUB2、间隔物SPACER、圆形偏振片CPOL。显示面板基板PSUB由无碱玻璃(non alkali glass)构成，如液晶显示装置的对置基板、顶部发光(top emission)型有机EL显示装置的密封基板那样，为显示面侧的基板。第一基板SUB1被粘接在显示面板基板之上。第二基板隔着间隔物SPACER以未图示的密封剂被固定在第一基板SUB1上，且位于显示面板基板PSUB的上方。第一基板SUB1被固定在显示面板基板PSUB之上。圆形偏振片CPOL被固定在第二基板SUB2之上。
图3示出图1的AA范围内的第二基板SUB2的放大剖视图。如上所述，在聚对苯二甲酸乙二酯PET上配置金属布线MLINE。表2示出该金属布线MLINE的布线间距PITCH、布线宽度WIDTH、布线高度HEIGHT、间隔物高度、树脂基板厚度的试制方法。
表2
| 布线间距 | 布线宽度 | 布线高度 | 间隔物高度 | 树脂基板厚度 | |
| A | 120μm | 10μm | 10μm | 15μm | 35μm |
| B | 80μm | 10μm | 10μm | 15μm | 35μm |
| C | 120μm | 10μm | 10μm | 15μm | 100μm |
| D | 80μm | 10μm | 10μm | 15μm | 100μm |
| E | 120μm | 10μm | 10μm | 15μm | 180μm |
| F | 80μm | 10μm | 10μm | 15μm | 180μm |
| G | 120μm | 10μm | 10μm | 30μm | 35μm |
| H | 80μm | 10μm | 10μm | 30μm | 35μm |
| I | 120μm | 10μm | 10μm | 30μm | 100μm |
| J | 80μm | 10μm | 10μm | 30μm | 100μm |
| K | 120μm | 10μm | 10μm | 30μm | 180μm |
| L | 80μm | 10μm | 10μm | 30μm | 180μm |
能够适宜制造布线间距PITCH为80～1000μm、布线宽度WIDTH为8～50μm、布线高度HEIGHT为10～150μm、间隔物高度为5～50μm、树脂基板厚度为35～300μm的金属布线MLINE。
即本实施方式的带触摸面板的显示装置，包括触摸面板和配置在上述触摸面板的内表面上的显示面板，在上述一方的基板上具有形成在树脂上的金属布线，其中上述触摸面板包括：在相对面上具有电极的一对基板；和用于保持该一对基板之间的间隙的间隔物。
这样，本实施方式通过隔着间隔物而粘贴具有金属布线的树脂膜，能够实现基本的识别结构，因此，能够价格低廉地制造可高速的多点输入、且耐用性较高的触摸面板。
而且，若使金属布线的宽度小于金属布线的布线间距的50％，则可实现明亮的显示。
此外，由于在上述基板的一方的外侧具有偏振片，因此能抑制外部光反射。
此外，通过在上述间隙具有间隔物，能使间隙均匀化，并且，使间隔物的从基板方向观察到的平面形状的最大宽度大于金属布线的间距，因此可以防止由于树脂膜基板的变形导致的相对的金属布线间短路，可抑制触摸面板的误识别。
此外，使间隔物的从基板方向观察到的平面形状的最大宽度大于金属布线的间距，因此可降低短路的可能性。
此外，与ITO不同，金属布线不透光，因此使金属布线的宽度不到金属布线的布线间距的50％。由此，能够防止透射率的下降。此外，当布线宽度为13～20μm时，可以使用廉价的乳状材料光掩模。
此外，通过将上述金属布线的间距、显示面板的相邻的同色像素间的垂直或水平间距取为表1的关系，能够抑制波纹的产生。
对于金属布线，在不透明金属膜中除了铝AL之外，可以使用碳C、铜Cu、不锈钢SUS、铁Fe这样的非铁金属或铁。
此外，作为第一基板SUB1和第二基板SUB2的树脂，除了PET之外，也可以使用TAC(三乙酰纤维素)。如上述材料那样，只要是双折射较少的膜，也可以使用其他材料。
根据本实施方式，基于金属的微细布线图形可实现300lpi(line perinch)的精细度，可使现有例中的10ppi(point per inch)左右的分辨率提高为10倍以上。此外，该微细金属布线图形能够以宽度为10μm、厚度也为10μm左右来进行制作。因此，通过将分辨率设计为100lpi左右，相对于现有的电阻膜方式的触摸面板，能够提高透射率。
虽然存在成本问题，但金属布线不只是以蚀刻，还能够以析出、电镀法来进行制作。
并且，描述使用本实施方式获得的效果如下所述。
(1)通过使用被编址的金属布线，能够同时检测多个点。
(2)如上所述，由于可以利用数字电路进行检测，因此可以降低成本。
(3)因为不需要透明电极的图形，因此可以降低成本。
(4)而且，由于可同时成形成金属布线和柔性线缆的图形，因此可降低成本、提高可靠性。
(5)由于金属布线的低电阻，因此可实现40英寸以上的尺寸(对角1M以上)，应用(application)扩张到目前触摸面板的安装较困难的区域。
(6)由于金属布线可充分地达到300lpi以上精细度，因此相对于现在的分辨率为10ppi左右，可实现10倍以上的高分辨率化。
(7)使用上述高分辨率化和同时多点检测的功能，可利用检测点数量的大小的差别区分对触摸面板的输入物体、输入方法的差别，例如，如触笔那样的铁笔和手指的差别。
(8)如上所述，通过使金属布线黑色化，能够增加安装触摸面板的液晶等显示器的对比度。
(9)由于坐标检测为金属布线(厚度10μm)，因此与现有的透明电极(厚度100nm)相比，检测次数等寿命可靠性提高为10倍以上。
(10)由于金属布线为低电阻，可进行数字检测，因此与现有的电阻膜方式的模拟检测结构相比，可获得大约100倍以上的高速、高精度的检测速度。
(布线布局的方式2)
图4示出本实施方式的触摸面板的立体图。
该实施方式是变更相对的检测用布线的结构的方式1的变形例。
与图1的不同点在于，将配置在第一基板SUB1上的布线取为由ITO构成的透明电极，进而，使用ITO覆盖检测区域整个面。
使用该方式，可以提高可靠性及检测速度，并且可以实现简单的多点检测机构。
(布线布局的方式3)
图5示出本实施方式的触摸面板的俯视示意图。
该实施方式是变更相对的检测用布线的结构的方式1的变形例。
与图4的不同点在于，配置在第二基板SUB2上的布线为网状。
通过使金属布线图形呈网状(棋盘状)，替换电阻膜，可形成触摸面板，主要可以有助于检测速度和可靠性的提高。而且，通过在2维上进行图形化，即使在与现有的透明电极方式组合的情况下，也能够实现高速、高精度的多点检测机构。
而且，虽然在微细金属图形部涂敷透明电极的方式也是成本增加的方法，但是对于大型化是有效的。
(布线布局的方式4)
图6示出触摸面板的俯视示意图。
与图1的不同点在于，为了同时检测多条金属布线MLINE的电压，具有汇集多条金属布线MLINE的端子PAD，在每个该端子上输出检测信号。
在不需要精细度较高的坐标检测的情况下，当汇集多条金属布线MLINE时，可以提高识别率。
该方式可适用于(布线布局的方式1)～(布线布局的方式2)的条纹状金属布线。
(布线布局的方式5)
图7示出本实施方式的触摸面板的俯视示意图。
与图1不同点在于，在检测区域以外缩窄布线间距，在树脂上延伸到外部端子。即，不是在其他基板，而是在形成金属布线MLINE的基膜上，形成外部端子和到外部端子的布线MLINEF。
该方式可适用于(布线布局的方式1)～(布线布局的方式4)的条纹状金属布线。
这样，通过采用布线布局的方式1～方式4，可同时形成金属图形和用于连接到电路的柔性线缆图形。通过在一体的连续的树脂上形成触摸面板部和柔性线缆，可削减部件数量、提高连接可靠性、降低成本。
(布线布局的方式6)
图8示出构成触摸面板的基板的剖视图。
与图3的不同点在于，在金属布线MLINE之下配置同金属布线MLINE相同图形的条纹状透明布线TLINE。
该方式可适用于(布线布局的方式1)～(布线布局的方式5)的条纹状金属布线。
(布线布局的方式7)
图9示出构成触摸面板的基板的剖视图。
与图3不同点在于，在金属布线MLINE之下配置覆盖检测区域整个面的透明布线(电极)TLINE。
该方式可适用于(布线布局的方式1)～(布线布局的方式5)的条纹状金属布线。
(布线布局的方式8)
图10示出构成触摸面板的基板的剖视图。
与图3不同点在于，在金属布线MLINE之上配置覆盖检测区域整个面的透明布线(电极)TLINE。
该方式可适用于(布线布局的方式1)～(布线布局的方式5)的条纹状金属布线。
(布线布局的方式9)
图11示出构成触摸面板的基板的剖视图。
与图3不同点在于，在金属布线MLINE之上配置由覆盖检测区域整个面的SiO2薄膜构成的内表面防止反射膜REF。
该方式可适用于(布线布局的方式1)～(布线布局的方式5)的条纹状金属布线。
此外，现有触摸面板由于具有透明电极而成本较高。根据本实施方式，也可廉价地制造内表面防止反射膜，可以兼顾显示质量和成本。
(将本实施方式应用于带触摸面板的显示面板的情况下的波纹的解决方法)
如方式1～方式9那样，在使用金属布线作为坐标检测布线的情况下，将波纹抑制为无法识别的程度的条件如图12所示。
以上，基于上述实施例具体说明了本发明，但本发明不限于上述实施例，在不脱离其主旨的范围内，当然可以进行各种变更。
Claims (15)
1.一种带触摸面板的显示装置，包括触摸面板和配置在上述触摸面板的内表面上的显示面板，上述触摸面板包括在相对面上具有电极的一对基板和用于保持该一对基板之间的间隙的间隔物，
该显示装置的特征在于：
上述一方的基板具有形成在树脂上的金属布线。
2.根据权利要求1所述的带触摸面板的显示装置，其特征在于：
上述另一方的基板具有形成在树脂上的金属布线。
3.根据权利要求1所述的带触摸面板的显示装置，其特征在于：
在上述一方的基板的外侧具有偏振片。
4.根据权利要求1所述的带触摸面板的显示装置，其特征在于：
上述间隔物的从基板方向观察到的平面形状的最大宽度大于金属布线的间距。
5.根据权利要求1所述的带触摸面板的显示装置，其特征在于：
上述布线的宽度为上述金属布线的布线间距的50％以下。
6.根据权利要求4所述的带触摸面板的显示装置，其特征在于：
在上述显示面板的像素的垂直或水平间距为100μm以下的情况下，上述金属布线的间距为3.15mm以下。
7.根据权利要求4所述的带触摸面板的显示装置，其特征在于：
在上述显示面板的像素的垂直或水平间距为大于100μm且小于等于120μm的情况下，上述金属布线的间距为2.63mm以下。
8.根据权利要求4所述的带触摸面板的显示装置，其特征在于：
在上述显示面板的像素的垂直或水平间距为大于120μm且小于等于140μm的情况下，上述金属布线的间距为2.23mm以下。
9.根据权利要求4所述的带触摸面板的显示装置，其特征在于：
在上述显示面板的像素的垂直或水平间距为大于140μm且小于等于170μm的情况下，上述金属布线的间距为1.81mm以下。
10.根据权利要求5所述的带触摸面板的显示装置，其特征在于：
在上述显示面板的像素的垂直或水平间距为100μm以下的情况下，上述金属布线的间距为3.15mm以下。
11.根据权利要求5所述的带触摸面板的显示装置，其特征在于：
在上述显示面板的像素的垂直或水平间距为大于100μm且小于等于120μm的情况下，上述金属布线的间距为2.63mm以下。
12.根据权利要求5所述的带触摸面板的显示装置，其特征在于：
在上述显示面板的像素的垂直或水平间距为大于120μm且小于等于140μm的情况下，上述金属布线的间距为2.23mm以下。
13.根据权利要求5所述的带触摸面板的显示装置，其特征在于：
在上述显示面板的像素的垂直或水平间距为大于140μm且小于等于170μm的情况下，上述金属布线的间距为1.81mm以下。
14.根据权利要求5所述的带触摸面板的显示装置，其特征在于：
上述金属布线的宽度小于上述金属布线之间的宽度。
15.根据权利要求5所述的带触摸面板的显示装置，其特征在于：
检测区域内的上述金属布线的占用面积小于上述金属布线之间的占用面积。
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Address after: Tokyo port xixinqiao Japan three chome 7 No. 1 Patentee after: JAPAN DISPLAY Inc. Patentee after: Panasonic Liquid Crystal Display Co.,Ltd. Address before: Chiba County, Japan Patentee before: Japan Display East Inc. Patentee before: Panasonic Liquid Crystal Display Co.,Ltd. |
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| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract |
Application publication date: 20081210 Assignee: BOE TECHNOLOGY GROUP Co.,Ltd. Assignor: JAPAN DISPLAY Inc.|Panasonic Liquid Crystal Display Co.,Ltd. Contract record no.: 2013990000688 Denomination of invention: Display device provided with touch panel and method for manufacturing the display device Granted publication date: 20111109 License type: Common License Record date: 20131016 |
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| LICC | Enforcement, change and cancellation of record of contracts on the licence for exploitation of a patent or utility model | ||
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20231204 Address after: Tokyo, Japan Patentee after: JAPAN DISPLAY Inc. Patentee after: PANASONIC INTELLECTUAL PROPERTY CORPORATION OF AMERICA Address before: Tokyo port xixinqiao Japan three chome 7 No. 1 Patentee before: JAPAN DISPLAY Inc. Patentee before: Panasonic Liquid Crystal Display Co.,Ltd. |