JP2009064444A - タッチー回路基板及びタッチー・エレクトロウエッティングディスプレイ - Google Patents

タッチー回路基板及びタッチー・エレクトロウエッティングディスプレイ Download PDF

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Abstract

【課題】本発明はタッチセンサー機能を有するタッチー回路基板及び前記タッチー回路基板を採用したタッチー・エレクトロウエッティングディスプレイを提供することを目的とする。
【解決手段】本発明は、互いに相対する第一表面及び第二表面を備える透明基底と、前記透明基底の第二表面の上に配置された複数の薄膜トランジスタ構造と、容量式タッチー・センサー構造と、を備えるタッチー回路基板であって、前記容量式タッチー・センサー構造は、前記透明基底の第一表面の上に互いに平行するように配置された複数の第一導電電極及び前記透明基底の第二表面の上に互いに平行するように配置されるとともに前記第一導電電極と絶縁的に交差する複数の第二導電電極を備え、前記複数の第一導電電極、前記複数の第二導電電極及びその間に挟んでいる透明基底が一緒に複数のセンサーコンデンサーを構成することを特徴とするタッチー回路基板を提供する。
【選択図】図6

Description

本発明は、タッチー回路基板(Touch−Sensitive Circuit Substrate)及び前記タッチー回路基板を使うタッチー・エレクトロウエッティングディスプレイ(Touch−Sensitive Electro−wetting Display)に関するものである。
現在、いろいろな光電技術が迅速に発展し、且つプロジェクション・ディスプレイ(Projection Display)、可撓式ディスプレイ(Flexible Display)等のような次世代のフラットディスプレイに広く用いられている。なかでも、エレクトロウエッティングディスプレイ(Electro−wetting Display)は、近年表示装置に応用された新技術であって、低消費電力・広視角・速い応答時間などの特性を有するので、研究及び重視程度が倍増する。
図1は、従来のエレクトロウエッティングディスプレイの電圧無印加時の状態を示す一部拡大断面図である。前記エレクトロウエッティングディスプレイ10は、互いに対向配置された第一基板11及び第二基板18と、前記第一基板11と第二基板18との間に配置された第一流体13と、第二流体12と、疎水性絶縁層15と、複数の突起(Pixel Wall)16と、マトリックス形の回路層17と、を備える。前記回路層17は、前記第二基板18の表面に配置されており、複数の画素電極14及び複数の薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor,図示せず)を備える。前記複数の画素電極14は、前記第二基板18の表面にマトリックス形で配置されており、且つ前記薄膜トランジスタに対応的に電気接続される。前記疎水性絶縁層15は、前記回路層17を覆う。前記複数の突起16は、格子構造で前記疎水性絶縁層15の表面に配置されており、隣り合う突起16が限定する最小ユニットは、1つの画素ユニットRであって、且つ前記複数の画素ユニットRは、前記複数の画素電極14に対応的に配置される。前記第一流体13は、隣り合う突起16の間に封入され、一般的に不透明なオイルまたはセタンのようなパラフィンである。前記第二流体12は、前記第一流体13と前記第一基板11の間に封入され、前記第一流体13と互いに混和しない(Immiscible)透明導電性液体であって、水または塩の水溶液であることができ、例えば、水とエチルアルコールの混合物の中の塩化カリウムの水溶液である。
前記第二流体12と前記画素電極14に別々に電圧を印加し、前記第二流体12と前記画素電極14との間の電圧差が閾値電圧より小さい時、前記第二流体12と前記第一流体13が積み重ねて、且つ前記第一流体13が前記疎水性絶縁層15の上に平坦に配置されるため、入射光は、前記第一流体13に吸収されて、前記エレクトロウエッティングディスプレイ10の画素ユニットRが暗い状態になる。
図2は、図1に示すエレクトロウエッティングディスプレイに電圧を印加した時の状態を示す一部拡大断面図である。前記第二流体12と前記画素電極14との間の電圧差が閾値電圧より大きい時、前記第二流体12の表面張力が改変されて前記画素ユニットR内の第一流体13を押し出し、前記第一流体13を隣り合う突起16側に移動させるため、入射光は、前記第二流体12から出射することができ、従って前記エレクトロウエッティングディスプレイ10の対応する画素ユニットRが明るい状態になる。
しかし、タッチセンサー(Touch−Sensitive)技術が発展するに従って、次第に消費者の多くが、携帯電話、ノートパソコン、情報携帯端末などの表示装置にタッチセンサー機能を付加して人と機械界面との間の取り交わせ功能の強化を求めてきている。従って、タッチセンサー機能を有するエレクトロウエッティングディスプレイに対する需要もだんだん強くなる。
本発明の第一目的は、前記課題を解決し、タッチセンサー機能を有するタッチー回路基板を提供することである。
本発明の第二目的は、前記課題を解決し、タッチセンサー機能を有するタッチー回路基板を採用したタッチーエレクトロウエッティングディスプレイを提供することである。
前記第一目的を達成するため、本発明は、互いに相対する第一表面及び第二表面を備える透明基底と、前記透明基底の第二表面の上に配置された複数の薄膜トランジスタ構造と、容量式タッチー・センサー構造と、を備えるタッチー回路基板であって、前記容量式タッチー・センサー構造は、前記透明基底の第一表面の上に互いに平行するように配置された複数の第一導電電極及び前記透明基底の第二表面の上に互いに平行するように配置されるとともに前記第一導電電極と絶縁的に交差する複数の第二導電電極を備え、前記複数の第一導電電極、前記複数の第二導電電極及びその間に挟んでいる透明基底が一緒に複数のセンサーコンデンサーを構成することを特徴とするタッチー回路基板を提供する。
前記第二目的を達成するため、本発明は、互いに対向配置された透明基板及びタッチー回路基板と、前記タッチー回路基板を覆う疎水性絶縁層と、前記疎水性絶縁層と前記透明基板との間に配置された非導電的な第一流体と、前記第一流体と前記透明基板の間に封入し、且つ前記第一流体と互いに混和しない導電的な第二流体と、を備えるタッチー・エレクトロウエッティングディスプレイであって、前記タッチー回路基板は、互いに相対する第一表面及び第二表面を備える透明基底と、前記透明基底の第二表面の上に配置された複数の薄膜トランジスタ構造と、容量式タッチー・センサー構造と、を備え、前記容量式タッチー・センサー構造は、前記透明基底の第一表面の上に互いに平行することに配置された複数の第一導電電極及び前記透明基底の第二表面の上に互いに平行することに配置されるとともに前記第一導電電極と絶縁的に交差する複数の第二導電電極を備え、前記複数の第一導電電極、前記複数の第二導電電極及びその間に挟んでいる透明基底が一緒に複数のセンサーコンデンサーを構成することを特徴とするタッチー・エレクトロウエッティングディスプレイを提供する。
前記第一目的を達成するため、本発明は、互いに相対する第一表面及び第二表面を備える透明基底と、互いに平行し且つ前記透明基底の第一表面の上に配置された複数の第一導電電極と、前記透明基底の第二表面の上にマトリックス形で配置された複数の画素ユニットと、を備えるタッチー回路基板であって、前記画素ユニットは、前記第一導電電極に垂直交差し且つ前記画素ユニットを貫く1つの共通信号ラインと、前記共通信号ラインを覆う少なくとも1つの第一絶縁層及び1つの積蓄容量を備え、前記積蓄容量は、前記共通信号ラインに対応して前記第一絶縁層の上に配置された1つの第二金属電極と、前記第二金属電極を覆う少なくとも1つの第二絶縁層と、前記画素ユニット内に設置されて且つ前記第二絶縁層を覆う1つの画素電極を備え、前記共通信号ラインは第二導電電極として、前記第二導電電極、前記第一導電電極及びその間に挟んでいる透明基底が一緒にセンサーコンデンサーを構成することを特徴とするタッチー回路基板を提供する。
前記タッチー・エレクトロウエッティングディスプレイ及び前記タッチー回路基板は、透明基板に配置されて画素ユニットの明るい状態と暗い状態を切り替えることに用いられた薄膜トランジスタと1つの容量式タッチー・センサー構造を観察面とする透明基底の上に整合することにより、表示装置に基板を増加しなくても、容量式タッチー・センサー機能を有するタッチー・エレクトロウエッティングディスプレイを実現できる。
図3は、本発明の第1実施形態に係るタッチー・エレクトロウエッティングディスプレイ(Touch−sensitive Electro−wetting Display)が暗い状態に処する構造を示す一部拡大断面図である。前記タッチー・エレクトロウエッティングディスプレイ20は、互いに対向配置された透明基板21及びタッチー回路基板22と、前記透明基板21と前記タッチー回路基板22との間に配置された疎水性絶縁層23と、複数の突起(Pixel Wall)24と、透光しない第一流体25と、透光する第二流体26と、を備える。前記タッチー回路基板22は、透明基板であって、且つ容量式タッチー・センサー構造を構成するタッチー部(図示せず)及びエレクトロウエッティングディスプレイが明るい状態になるか又は暗い状態になるかを制御する制御部(図示せず)を備える。前記疎水性絶縁層23は、前記透明基板21に向かう前記タッチー回路基板22の一つの表面を覆い、その材料は、AF1600のような疎水性の透明アモルファス・フルオロポリマーである。前記複数の突起24は、前記疎水性絶縁層23の上に格子構造で配置され、隣り合う突起24が限定する最小区域は、1つの画素ユニットPである。前記第一流体25は、各画素ユニットP内における疎水性絶縁層23の上に均一的に分布し、その材料は、色付けされたオイルまたはヘキサデカンのようなアルカンである。前記第二流体26は、前記第一流体25と前記第一基板21との間に封入され、前記第一流体25と互いに混和しない(Immiscible)透明導電性液体であって、水または塩の水溶液であることができ、例えば水とエチルアルコールの混合物の中の塩化カリウムの水溶液である。
図4〜図6を一緒に参照してください。図4は、図3に示すタッチー・エレクトロウエッティングディスプレイのタッチー回路基板の1つの画素ユニットPの構造を示す平面図であって、図5は、図4の線V−Vに沿った断面拡大図であって、図6は、図4の線VI−VIに沿った断面拡大図である。前記タッチー回路基板22は、相対的な第一表面(図に標識せず)と第二表面(図に標識せず)を備える透明基底220と、前記透明基底220の第二表面に配置された互いに平行する複数のゲートライン231と、前記ゲートライン231に絶縁的に直交する複数のデータライン232と、複数の共通信号ライン233と、前記複数のデータライン232に対応し且つ前記透明基底220の第一表面に配置される複数の駆動ライン234と、を備える。前記駆動ライン234は、前記タッチー・エレクトロウエッティングディスプレイ20のY方向に沿った第一導電電極とする。前記複数の共通信号ライン233は、互いに平行し、且つ相隣する2つのゲートライン231の間に別々に配置され、それは前記タッチー・エレクトロウエッティングディスプレイ20のX方向に沿った第二導電電極とする。前記共通信号ライン233、前記駆動ライン234及び両者の間の透明基底220は、一緒にタッチー・センサー機能を実現できるセンサーコンデンサーCsenseを形成する。前記センサーコンデンサーCsense、前記共通信号ライン233及び前記駆動ライン234は、容量式タッチー・センサー構造を構成する。
前記データライン232と前記ゲートライン231が交差して構成した最小区域は、前記画素ユニットPに対応する。各画素ユニットPは、1つの薄膜トランジスタ240と、1つの画素電極250と、1つの第二絶縁層246と、1つのダイオード260と、を備える。
前記薄膜トランジスタ240は、前記共通信号ライン233から遠く離れるゲートライン231とデータライン232が交差する所に配置される。前記薄膜トランジスタ240は、ゲート電極241と、第一絶縁層242と、第一半導体層243と、ソース電極244と、ドレイン電極245と、を備える。前記ゲート電極241は、前記透明基底220の第二表面に配置され、且つ前記ゲートライン231に電気接続する。前記第一絶縁層242は、前記ゲート電極241と、前記共通信号ライン233と、前記透明基底220の第二表面を覆う。前記第一半導体層243は、前記第一絶縁層242の上に前記ゲート電極241に対応して配置される。前記ソース電極244は、前記データライン232に電気接続し、且つ前記ドレイン電極245に対向して第一半導体層243の両側に配置される。
第一金属電極261と、第一絶縁層242と、第二半導体層263と、第二金属電極264と、第一接続孔265と、を備える前記ダイオード260は、前記共通信号ライン233に対応して配置される。前記第一金属電極261は、前記共通信号ライン233の一部分であって、前記第一絶縁層242に覆われる。前記第一接続孔265は、前記第一絶縁層242を貫いて、前記画素ユニットPの辺縁に配置される。前記第二金属電極264は、前記第一絶縁層242の表面に前記第一金属電極261と対応的に配置され、前記第一接続孔265を通じて、前記第一金属電極261に電気接続する。前記第二金属電極264は、1つの窓口268を含む。前記第二半導体層263は、前記窓口268に対応して前記第一絶縁層242の上に配置される。前記窓口268の両側の第二金属電極264の一部分が前記第二半導体層263と重ねることにより、前記窓口268の両側の第二金属電極264は、前記第二半導体層263によって電気接続し、前記第一接続孔265に接続する第二金属電極264の一部分は、前記ダイオード260の正極として、他の一部分は、前記ダイオード260の負極とする。
前記第二絶縁層246は、前記薄膜トランジスタ240を覆い、且つ延び出して前記第一絶縁層242と前記ダイオード260の表面を覆って、前記薄膜トランジスタ240と前記ダイオード260を保護し、且つ前記ドレイン電極245に対応する所に前記第二絶縁層246を貫く第二接続孔247を有する。前記画素電極250は、前記ドレイン電極245と対応する前記第二絶縁層246を覆い、且つ延び出して前記ダイオード260の負極の表面を覆い、且つ前記第二接続孔247を介して、前記ドレイン電極245に電気接続する。前記画素電極250、前記第二金属電極264及び両者の間に配置される第二絶縁層246は、1つの積蓄容量Cstを構成する。
図7は、図3に示すタッチー・エレクトロウエッティングディスプレイの等効回路図である。前記第二流体26に共通電圧を持続的に印加し、前記ゲートライン231が伝送するゲート電圧によって前記薄膜トランジスタ240のオンとオフ状態を制御し、前記薄膜トランジスタ240がオン状態になると、データ電圧は、前記データライン232と、前記薄膜トランジスタ240のソース電極244及びドレイン電極245を順番に通じてから前記画素電極250に印加する。前記画素電極250と前記第二流体26との間の電圧差が閾値電圧より小さい時、前記第二流体26と前記第一流体25が積み重ねて、入射光は、前記第一流体25に吸収されるため、前記エレクトロウエッティングディスプレイ20が暗い状態になる。反して、前記画素電極250と前記第二流体26との間の電圧差が閾値電圧より大きい時、第二流体26が第一流体25を押し出すことにより、前記第一流体25が薄膜トランジスタ240領域に集まるため、入射光は、前記第二流体26を通じて出射し、前記エレクトロウエッティングディスプレイ20の対応する画素ユニットPが明るい状態になる。
同時に、外部制御回路によって、容量式タッチー・センサー構造のX方向に沿った第二導電電極とする共通信号ライン233及びY方向に沿った第一導電電極とする駆動ライン234を交互に走査させ、何れかタッチ動作がない時、前記タッチー回路基板22の各画素ユニットPのセンサーコンデンサーCsenseの容量値が恒定する。ところが、フィンガー又はタッチペンで前記タッチー回路基板22をタッチすると、フィンガー又はタッチペンと前記容量式タッチー・センサー構造との間にタッチコンデンサー(図示せず)が産生し、前記タッチコンデンサーは、タッチ区域のセンサーコンデンサーCsenseの容量値を改変させて、タッチ区域の位置を確定する。前記共通信号ライン233を前記容量式タッチー・センサー構造の第二導電電極とするため、前記共通信号ライン233が走査する時、前記走査信号は、前記ダイオード260をオンさせて、前記積蓄容量Cstの1つの電極端に印加し、即ち前記ダイオード260の第二金属電極264の上に印加する。したがって、前記積蓄容量Cstに共通電圧基準を提供する。前記共通信号ライン233が走査をしばらく停止する時、前記ダイオード260がオフされ、前記積蓄容量Cstが共通電圧基準を維持して、影響を受けない。
前記タッチー・エレクトロウエッティングディスプレイ20及び前記タッチー回路基板22は、共に透明基板21に配置され、且つ画素ユニットPを明るい状態と暗い状態との間で互いに切り替えることに用いられる薄膜トランジスタと1つの容量式タッチー・センサー構造を観察面とする透明基底220の上に整合して、表示装置の基板を増加しなくても、容量式タッチー・センサー機能を有するタッチー・エレクトロウエッティングディスプレイ20を実現できる。
前記タッチー回路基板22は、薄膜トランジスタ液晶表示装置(TFT LCD)のような薄膜トランジスタマトリックスを含む他の表示装置に用いることができる。
従来のエレクトロウエッティングディスプレイの電圧を印加しない時の状態を示す一部拡大断面図である。 図1に示すエレクトロウエッティングディスプレイに電圧を印加した時の状態を示す一部拡大断面図である。 本発明の第1実施形態に係るタッチー・エレクトロウエッティングディスプレイが暗い状態に処する構造を示す一部拡大断面図である。 図3に示したタッチー・エレクトロウエッティングディスプレイのタッチー・回路基板の1つの画素ユニットPの構造を示す平面図である。 図4の線V−Vに沿った断面拡大図である。 図4の線VI−VIに沿った断面拡大図である。 図3に示すタッチー・エレクトロウエッティングディスプレイの等効回路図である。
符号の説明
20 タッチー・エレクトロウエッティングディスプレイ
21 透明基板
22 タッチー回路基板
23 疎水性絶縁層
24 突起
25 第一流体
26 第二流体
P 画素ユニット
220 透明基底
231 ゲートライン
232 データライン
233 共通信号ライン
234 駆動ライン
Csense センサーコンデンサー
Cst 積蓄容量
240 薄膜トランジスタ
241 ゲート電極
242 第一絶縁層
243 第一半導体層
244 ソース電極
245 ドレイン電極
246 第二絶縁層
247 第二接続孔
250 画素電極
260 ダイオード
261 第一金属電極
263 第二半導体層
264 第二金属電極
265 第一接続孔
268 窓口

Claims (15)

  1. 互いに相対する第一表面及び第二表面を備える透明基底と、前記透明基底の第二表面の上に配置された複数の薄膜トランジスタ構造と、容量式タッチー・センサー構造と、を備えるタッチー回路基板であって、
    前記容量式タッチー・センサー構造は、前記透明基底の第一表面の上に互いに平行するように配置された複数の第一導電電極、及び前記透明基底の第二表面の上に互いに平行するように配置されるとともに前記第一導電電極と絶縁的に直交する複数の第二導電電極を備え、前記複数の第一導電電極、前記複数の第二導電電極及び両者の間に挟んでいる透明基底が一緒に複数のセンサーコンデンサーを構成することを特徴とするタッチー回路基板。
  2. 前記透明基底の第二表面に配置された互いに平行する複数のゲートライン及び互いに平行し且つ前記ゲートラインと絶縁的に直交する複数のデータラインを更に備え、前記薄膜トランジスタは、前記データラインとゲートラインの直交所に配置され、前記複数の第一導電電極は、前記データラインと相応するように配置されていることを特徴とする請求項1に記載のタッチー回路基板。
  3. 相隣する2つのゲートラインの間に、前記薄膜トランジスタから遠く離れることに配置された共通信号ラインを更に備え、前記容量式タッチー・センサー構造の第二導電電極は、前記共通信号ラインの一部分であることを特徴とする請求項2に記載のタッチー回路基板。
  4. 前記複数の第二導電電極の上に各々に配置された複数のダイオードを更に備えることを特徴とする請求項1に記載のタッチー回路基板。
  5. 前記ダイオードは、第二半導体層及び第二金属電極を備え、前記第二金属電極は、前記第二導電電極の上に配置され、且つ1つの窓口を含んであって、前記窓口の両側の前記第二金属電極は、前記第二半導体層によって電気的に接続することを特徴とする請求項4に記載のタッチー回路基板。
  6. 前記第二金属電極と第二導電電極との間に1つの第一絶縁層を更に備えることを特徴とする請求項5に記載のタッチー回路基板。
  7. 前記第一絶縁層は、前記第二金属電極と第二導電電極とを電気的に接続することに用いられる接続孔を含むことを特徴とする請求項6に記載のタッチー回路基板。
  8. 前記薄膜トランジスタ構造は、ゲート電極と、ソース電極と、ドレイン電極及び第一半導体層を備え、前記ゲート電極は、前記透明基底の第二表面に配置され、前記第一絶縁層を延びて前記ゲート電極を覆い、前記第一半導体層がゲート電極に対応して前記第一絶縁層の表面に配置され、前記ソース電極とドレイン電極に対向して、第一半導体層の両側に配置されることを特徴とする請求項7に記載のタッチー回路基板。
  9. 前記ドレイン電極と電気的に接続され、且つ前記第二導電電極に接続されない部分を覆う画素電極及び前記第二金属電極と前記画素電極との間に配置された第二絶縁層を更に備えることを特徴とする請求項8に記載のタッチー回路基板。
  10. 前記画素電極、前記第二金属電極及び両者の間に配置する第二絶縁層が一緒に1つの積蓄容量を構成することを特徴とする請求項9に記載のタッチー回路基板。
  11. 互いに対向配置された透明基板及びタッチー回路基板と、前記タッチー回路基板の1つの表面を覆う疎水性絶縁層と、前記疎水性絶縁層と透明基板との間に配置された非導電的な第一流体と、前記第一流体と前記透明基板の間に封入され、且つ前記第一流体と互いに混和しない導電的な第二流体と、を備えるタッチー・エレクトロウエッティングディスプレイであって、
    前記タッチー回路基板は、請求項1〜10のいずれかの一項に記載のタッチー回路基板であり、且つタッチー回路基板の透明基底の第二表面は、前記透明基板に向かうように配置されることを特徴とするタッチー・エレクトロウエッティングディスプレイ。
  12. 互いに相対する第一表面及び第二表面を備える透明基底と、互いに平行し且つ前記透明基底の第一表面の上に配置された複数の第一導電電極と、前記透明基底の第二表面の上にマトリックス形で配置された複数の画素ユニットと、を備えるタッチー回路基板であって、
    前記画素ユニットは、前記第一導電電極に垂直交差し、且つ前記画素ユニットを貫く1つの共通信号ラインと、前記共通信号ラインを覆う少なくとも1つの第一絶縁層及び1つの積蓄容量を備え、
    前記積蓄容量は、前記共通信号ラインに対応して前記第一絶縁層の上に配置された1つの第二金属電極と、前記第二金属電極を覆う少なくとも1つの第二絶縁層と、前記画素ユニット内に設置されて且つ前記第二絶縁層を覆う1つの画素電極を備え、
    前記共通信号ラインは第二導電電極として、前記第二導電電極、前記第一導電電極及びその間に挟んでいる透明基底が一緒にセンサーコンデンサーを構成することを特徴とするタッチー回路基板。
  13. 前記共通信号ラインに対応して配置されたダイオードを更に備えることを特徴とする請求項12に記載のタッチー回路基板。
  14. 前記ダイオードは、第二半導体層及び第二金属電極を備え、前記第二金属電極は、前記第二導電電極の上に配置され、且つ1つの窓口を含んであって、前記窓口の両側の前記第二金属電極は、前記第二半導体層によって電気的に接続することを特徴とする請求項13に記載のタッチー回路基板。
  15. 前記第二金属電極と第二導電電極との間に、前記第二金属電極と第二導電電極とを電気的に接続することに用いられる接続孔を含む1つの第一絶縁層を更に備えることを特徴とする請求項14に記載のタッチー回路基板。
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