JP2009104131A - 画像表示システム - Google Patents

Abstract

【課題】 画像表示システムを提供する。
【解決手段】 タッチパネルを含む画像表示システムであって、前記タッチパネルは、第１面と前記第１面に相対した第２面を含む透明基板、前記透明基板の前記第２面上に設置され、少なくとも１つの透明領域を定義するブラックマトリクス、前記ブラックマトリクスと前記透明領域上に設置された保護層、前記保護層上で前記透明領域内に設置され、前記第１透明電極と、前記透明基板と、外部電極が第１タッチセンサコンデンサを形成する少なくとも１つの第１透明電極、前記保護層と前記第１透明電極上に設置された平坦化層、前記平坦化層上に設置されたカラーフィルター、及び前記平坦化層に設置され、前記カラーフィルターを覆う共通電極を含む画像表示システム。
【選択図】 図３

Description

本発明は、画像表示システムに関し、特に、タッチパネルを有する画像表示システムに関するものである。

現在、コンピュータ操作を実行するさまざまなタイプの入力装置が存在する。操作は、通常、表示画面上でカーソルを移動と／または選択を行うことに対応している。例えば、入力装置は、ボタン、キー、マウス、トラックボール、タッチパッド、ジョイスティック、タッチスクリーンなどを含むことができる。特にタッチスクリーンは、使いやすさと、操作上の多用途性と、低価格化などにより、ますます人気が出てきている。タッチスクリーンは、指、またはスタイラスによって、使用者が表示画面に接触することで、簡単に選択を行ったり、カーソルを動かすことができる。通常、タッチスクリーンは、接触の動作と、表示画面上で接触された領域の位置とを認識して、コンピュータシステムがこの接触を解読した後、この接触された動作に基づいて動作を実行する。

タッチスクリーンは、通常、タッチパネルと、制御器と、ソフトウェアドライバを含む。タッチパネルは、タッチセンサー面を有するクリアパネルである。タッチパネルは、表示画面の前方に設置され、タッチセンサー面が表示画面の可視領域を覆う。また、タッチパネルは、接触動作を記録して、これらの信号を制御器に伝送する。制御器は、これらの信号を処理してデータをコンピュータシステムに伝送する。続いて、ソフトウェアドライバが接触の動作をコンピュータの動作内に変換する。

しかし、表示画面の前方にタッチパネルを取り付けてタッチスクリーンの機能を実行すると、タッチスクリーンの厚さと体積が増加する。

画像表示システムを提供する。

本発明の画像表示システムは、透明基板と、ブラックマトリクスと、保護層と、少なくとも１つの第１透明電極と、平坦化層と、カラーフィルターと、共通電極とを含むタッチパネルを含む。透明基板は、第１面と第１面に相対した第２面を含み、ブラックマトリクスは、透明基板の第２面上に設置され、少なくとも１つの透明領域を定義する。保護層は、ブラックマトリクスと透明領域上に設置され、第１透明電極は、保護層上で透明領域内に設置され、第１透明電極と、透明基板と、外部電極は、第１タッチセンサコンデンサを形成する。平坦化層は、保護層と第１透明電極上に設置され、カラーフィルターは、平坦化層上に設置され、共通電極は、平坦化層に設置され、カラーフィルターを覆う。

本発明の画像表示システムによれば、タッチパネルが表示パネルの上基板内に統合されているため、タッチスクリーン全体の厚さと、体積と、コストを減少することができる。

本発明についての目的、特徴、長所が一層明確に理解されるよう、以下に実施形態を例示し、図面を参照にしながら、詳細に説明する。

本発明の実施例では、タッチパネルは、表示パネルの上基板内に統合されており、タッチスクリーン全体の厚さと、体積と、コストが減少されることができる。図１は、本発明に基づいた表示パネルの実施例を示している。図に見られるように、表示パネル１００Ａは、アレイ基板１０と、タッチパネル２０と、回路板３０と４０とを含む。アレイ基板１０は、複数のデータラインと、複数のスキャンラインと、複数の画素素子とを有する画素アレイ１１を含むが、これを限定するものではない。回路板４０は、アレイ基板１０に接続されて、第１制御器４１を含み、ホスト（図示せず）からのデータに基づいてアレイ基板１０を駆動する。タッチパネル２０は、基板上に形成された複数の誘導電極２１と、基板上に形成された複数のカラーフィルター２２と、タッチセンサー回路２３を含む。タッチセンサー回路２３は、複数の変換素子を含み、誘導電極によって検出された容量変化を対応する電圧値に変換する。回路板３０は、タッチパネル２０に接続されて、第２制御器を含み、タッチセンサー回路２３によって発生された電圧値に基づいて対応する信号をホストに出力する。

図１Ｂは、表示パネルのもう１つの実施例を示している。図に示されるように、表示パネル１００Ｂは、図１Ａに示されたパネルと類似する。異なる点は、回路板３０が回路板４０の中に統合され、タッチパネル２０上のタッチセンサー回路２３”がアレイ基板１０の中に統合されているところである。この実施例では、回路板４０上の第１制御器４１”は、ホスト（図示せず）からのデータに基づいてアレイ基板１０を駆動するだけでなく、タッチセンサー回路２３”によって発生された電圧値に基づいて、対応する信号をホストにも出力する。

図２Ａは、タッチセンサー回路２３の変換素子の実施例を示している。図に示されるように、変換素子２４は、集積回路２５と、共通電極２６と、交流（ＡＣ）駆動信号ＣＥと、増幅器２７と、スイッチング素子ＳＷ１と、コンデンサＣ_ｆとを含む。変換素子２４は、接合コンデンサＣ_{ｃｏｕｐｌｅ}によって、図１Ａまたは図１Ｂに示されたタッチパネル２０上の誘導電極２１（即ち、コンデンサＣ_{ｓｅｎｓｅ}の１つの電極）に接続される。使用者の指、またはスタイラスがタッチパネル２０に接触した時、指、またはスタイラスと、タッチパネル２０上の透明電極と誘導電極とがコンデンサＣ_{ｓｅｎｓｅ}を形成する。つまり、指、またはスタイラスがタッチパネル２０に接触した時、コンデンサＣ_{ｃｏｕｐｌｅ}とＣ_{ｓｅｎｓｅ}の総電気容量が増加されて、電圧差が節点ＮＤ１上で発生される。集積回路２５は、節点ＮＤ１上の電圧差を蓄積し、スイッチング素子ＳＷ１は、各既定の時間間隔で、蓄積された電圧差を集積回路２５から増幅器２７に出力する。増幅器２７とコンデンサＣ_ｆは、集積回路２５から蓄積された電圧差を増幅して、出力電圧にし、回路板３０上の第２制御器３２、または回路板４０上の第１制御器４１”に出力する。いくつかの実施例では、コンデンサＣ_{ｃｏｕｐｌｅ}は、省かれることができる。また、実際には、図２Ｂに示されるように、コンデンサＣ_{ｃｏｕｐｌｅ}とＣ_{ｓｅｎｓｅ}と、共通電極２６との間には、寄生容量が存在する。

図３は、本発明に基づいたタッチパネルの実施例を示している。ここでは、図を簡易化するために、全体のタッチパネル２０Ａの一部のみが表示される。タッチパネル２０Ａは、透明基板５０と、ブラックマトリクスＢＭと、保護層５２と、誘導電極５４と、平坦化層５６と、カラーフィルター５８と、共通電極６０とを含む。透明基板５０は、ガラス基板であることができ、透明基板５０は、第１面６１と第１面６１に相対した第２面６２を有する。ブラックマトリクスＢＭは、透明基板５０の第２面６２上に設置され、透明基板５０上に少なくとも１つの透明領域ＴＡを定義する。保護層５２は、ブラックマトリクスＢＭと透明領域ＴＡ上に形成され、誘導電極５４は、保護層５２とブラックマトリクスＢＭ上に設置される。例えば、誘導電極５４は、透明領域ＴＡからブラックマトリクスＢＭの上に延伸される。透明領域ＴＡと、誘導電極５４と、外部電極（即ち、指、またはスタイラス）は、コンデンサＣ_{ｓｅｎｓｅ}を形成する。例えば、誘導電極５４は、例えばインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）などの透明電極であるが、これを限定するものではない。平坦化層５６は、保護層５２と誘導電極５４上に設置され、開口６３を有して誘導電極５４の一部を露出する。カラーフィルター５８は、平坦化層５６上に設置され、透明領域ＴＡとそろえられ、赤色領域と、緑色領域と、青色領域とを含む。共通電極６０は、平坦化層５６に設置され、カラーフィルター５８を覆い、ＡＣ駆動信号ＣＥ（図２Ａと図２Ｂに示されるように）に電気的接続される。

図４Ａは、表示パネルのもう１つの実施例を示している。図に示されるように、タッチパネル２０Ａの誘導電極５４は、例えば金のボールなどの金属ボール６４によって、アレイ基板１０上の導電層６６に電気的接続される。即ち、タッチパネル２０Ａは、図１Ｂに示された実施例のように、金属ボール６４と導電層６６によって、誘導電極５４上の容量変化量をタッチセンサー回路２３”の集積回路２５に伝送するように用いられることができる。この場合、コンデンサＣ_{ｃｏｕｐｌｅ}は、省かれることができる。

図４Ｂは、表示パネルのもう１つの実施例を示している。図に示されるように、タッチパネル２０Ａは、図４Ａに示されたパネルと類似する。異なる点は、誘導電極５４が金属ボール６４でなく、空気によって導電層６６に接続され、導電層６６がアレイ基板１０上のタッチセンサー回路２３”の集積回路２５に接続されるところである。この状態では、誘導電極５４と、アレイ基板１０上の導電層６６と、その間の空気がコンデンサＣ_{ｃｏｕｐｌｅ}を形成する。

図５は、本発明に基づいたタッチパネルのもう１つの実施例を示している。図に示されるように、タッチパネル２０Ｂは、図３に示されたタッチパネル２０Ａに類似している。異なる点は、導電層６８がブラックマトリクスＢＭと誘導電極５４との間に設置されているところである。誘導電極５４は、導電層６８によって、タッチセンサー回路２３の集積回路２５に接続されることができる。タッチセンサー回路２３が図１Ａに示されるようにタッチパネル２０上に設置された時、誘導電極５４の容量変化は、タッチパネル２０のタッチセンサー回路２３の集積回路２５に接続されることができる。一方、タッチセンサー回路２３”が図１Ｂに示されるようにアレイ基板１０上に設置された時、タッチパネル２０Ｂは、空気または金属ボールによってアレイ基板１０に接続されるため、空気または金属ボールによって誘導電極５４の容量変化をタッチセンサー回路２３”の集積回路２５に伝送することもできる。

図６は、本発明に基づいたタッチパネルのもう１つの実施例を示している。図に示されるように、タッチパネル２０Ｃは、マルチタッチ型のタッチパネルである。タッチパネル２０Ｃは、図３に示されたパネルに類似している。異なる点は、誘導電極５４が保護層５２上の複数の誘導電極７０に置き換えられているところである。誘導電極７０は、透明領域ＴＡ内に設置されて、第１方向（紙面の中心に向いた方向）に沿って延伸され、各誘導電極７０と、透明基板５０と、外部電極（即ち、指、またはスタイラス）は、コンデンサＣ_{ｓｅｎｓｅ}を形成する。少なくとも１つの誘導電極７２が平坦化層５６の中に設置されて第２方向（紙面に平行な方向）に沿って延伸される。誘導電極７２と、透明基板５０と、外部電極（即ち、指、またはスタイラス）もコンデンサＣ_{ｓｅｎｓｅ}を形成する。例えば、第１方向は第２方向に垂直する。また、平坦化層５６は、開口７６を有して誘導電極７２の一部を露出する。この実施例では、タッチパネル２０Ｃの誘導電極７０と７２は、金属ボールまたは空気によってアレイ基板１０に接続されることができる。図１Ｂに示された実施例では、タッチセンサー回路２３”は、アレイ基板１０に設置され、タッチパネル２０Ｃは、金属ボールまたは空気によってアレイ基板１０に電気的接続されることもできる。よって、空気または金属ボールによって誘導電極７０と７２の容量変化をタッチセンサー回路２３”の集積回路２５に伝送することもできる。

図７は、本発明に基づいたタッチパネルのもう１つの実施例を示している。図に示されるように、タッチパネル２０Ｄは、図６に示されたパネルに類似している。異なる点は、導電層７８がブラックマトリクスＢＭと誘導電極７２の間に設置されているところである。例えば、タッチパネル２０Ｄが図１Ａに示された実施例に用いられた時、誘導電極７２上の容量変化は、導電層７８によってタッチパネル２０Ｄ上のタッチセンサー回路２３の集積回路２５に接続されることができる。同じように、誘導電極７０上の容量変化は、ブラックマトリクスＢＭと誘導電極７０の間に設置されたもう１つの導電層（図示せず）によって、タッチパネル２０Ｄ上のタッチセンサー回路２３の集積回路２５に接続されることができる。一方、タッチパネル２０Ｄが図１Ｂに示された実施例に用いられた時、タッチパネル２０Ｄは、金属ボールまたは空気によって導電層（即ち、図４Ａに示された導電層６６）に接続されることができる。よって、空気または金属ボールによって誘導電極７０と７２の容量変化をタッチセンサー回路２３”の集積回路２５に伝送することができる。

図８は、本発明に基づいた電子システムの実施例を示している。画像表示システムは、電子素子として実施されることができる。図に示されるように、画像表示システム３００は、表示パネル１００Ａ／１００Ｂと、電力供給装置２００を含む。画像表示システム３００は、多数の素子を含んでいるが、簡易化のため、他の素子は図示されない。動作上、電力供給装置２００は、表示パネル１００Ａ／１００Ｂに電力を供給して画像を表示する。例えば、画像表示システム３００は、ノート型パソコン、携帯電話、デジタルカメラ、ＰＤＡ、デスクトップ型パソコン、ＴＶ、カーディスプレイ、グローバルポジショニングシステム（ＧＰＳ）、航空機用（ａｖｉａｔｉｏｎ）ディスプレイ、またはＤＶＤプレーヤーなどに用いられることができるが、これを限定するものではない。

以上、本発明の好適な実施例を例示したが、これは本発明を限定するものではなく、本発明の精神及び範囲を逸脱しない限りにおいては、当業者であれば行い得る少々の変更や修飾を付加することが可能である。従って、本発明が請求する保護範囲は、特許請求の範囲を基準とする。

表示パネルの実施例を示している。 表示パネルのもう１つの実施例を示している。 タッチセンサー回路の変換ユニットの実施例を示している。 タッチセンサー回路の変換ユニットのもう１つの実施例を示している。 タッチパネルの実施例を示している。 表示パネルのもう１つの実施例を示している。 表示パネルのもう１つの実施例を示している。 タッチパネルのもう１つの実施例を示している。 タッチパネルのもう１つの実施例を示している。 タッチパネルのもう１つの実施例を示している。 電子システムの実施例を示している。

符号の説明

１０ アレイ基板
１１ 画素アレイ
２０、２０Ａ〜２０Ｄ タッチパネル
２１、５４、７０、７２ 誘導電極
２２ カラーフィルター
２３、２３” タッチセンサー回路
２４ 変換ユニット、
２５ 集積回路
２６、６０ 共通電極
２７ 増幅器
３０、４０ 回路板
３２ 第２制御器
４１、４１” 第１制御器
５０ 透明基板
５２ 保護層
５６ 平坦化層
５８ カラーフィルター層
６１ 第１面
６２ 第２面
６３ 開口
６４ 金属ボール
６６、６８ 導電層
１００Ａ、１００Ｂ 表示パネル
３００ 表示システム
２００ 電力供給装置
ＢＭ ブラックマトリクス
ＴＡ 透明領域
ＳＷ スイッチング素子
ＮＤ１ 節点
Ｖｏｕｔ 出力電圧
ＣＥ 交流駆動信号
Ｃ_ｆ、Ｃ_{ｃｏｕｐｌｅ}、Ｃ_{ｓｅｎｓｅ}、Ｃ_ｐａｒ コンデンサ

Claims (10)

1. タッチパネルを含む画像表示システムであって、
   前記タッチパネルは、
   第１面と前記第１面に相対した第２面を含む透明基板、
   前記透明基板の前記第２面上に設置され、少なくとも１つの透明領域を定義するブラックマトリクス、
   前記ブラックマトリクスと前記透明領域上に設置された保護層、
   前記保護層上で前記透明領域内に設置された少なくとも１つの第１透明電極であって、前記第１透明電極と、前記透明基板と、外部電極が第１タッチセンサコンデンサを形成する少なくとも１つの第１透明電極、
   前記保護層と前記第１透明電極上に設置された平坦化層、
   前記平坦化層上に設置されたカラーフィルター、及び
   前記平坦化層に設置され、前記カラーフィルターを覆う共通電極を含む画像表示システム。
2. 前記カラーフィルターは、前記透明領域と整合して設置され、赤色領域と、緑色領域と、青色領域とを含み、前記第１透明電極は、前記透明領域と前記ブラックマトリクス上に設置される請求項１に記載の画像表示システム。
3. 前記タッチパネルに相対して設置されたアレイ基板を更に含む請求項２に記載される画像表示システムであって、前記アレイ基板は、複数のデータラインと、複数のスキャンラインと、複数の画素素子と、タッチセンサー回路を含み、前記平坦化層は、少なくとも１つの開口を有して前記第１透明電極の一部を露出し、前記露出された第１透明電極は、前記アレイ基板上の前記タッチセンサー回路に電気接続される画像表示システム。
4. 前記透明電極上に設置されたタッチセンサー回路、及び
   複数のデータラインと、複数のスキャンラインと、複数の画素素子を含むアレイ基板を更に含む請求項２に記載の画像表示システム。
5. 前記タッチパネルは、前記ブラックマトリクスと前記第１透明電極との間に設置された導電層であって、前記第１透明電極を前記透明基板の前記タッチセンサー回路に電気的接続する導電層を更に含む請求項４に記載の画像表示システム。
6. 前記アレイ基板に相対して設置された前記タッチパネル、
   第１回路板上に設置され、前記アレイ基板に接続されて前記画素素子を制御することで前記ディスプレイパネルが画像を表示する第１制御器、及び
   第２回路板上に設置され、前記透明基板の前記タッチセンサー回路に接続され、タッチ機能を提供する第２制御器を含むディスプレイパネルを更に含む請求項５に記載の画像表示システム。
7. 前記第１透明電極と、前記透明基板と、外部電極は、第１タッチセンサコンデンサを形成し、前記第１透明電極は、第１方向に沿って延伸され、前記タッチパネルは、
   前記平坦化層に設置された少なくとも１つの第２透明電極を更に含み、前記第２透明電極は、前記第１方向に垂直な第２方向に沿って延伸され、前記第２透明電極と、前記透明基板と、前記外部電極は、第２タッチセンサコンデンサを形成する請求項１に記載の画像表示システム。
8. 前記タッチパネルは、前記ブラックマトリクスと前記第１透明電極との間と、前記ブラックマトリクスと前記第２透明電極との間とに設置された複数の導電層であって、前記第１と前記第２透明電極をアレイ基板上のタッチセンサー回路に電機接続する複数の導電層を更に含む請求項７に記載の画像表示システム。
9. 前記平坦化層は、少なくとも１つの開口を有して前記第２透明電極の一部を露出し、前記露出された第２透明電極は、前記アレイ基板上のタッチセンサー回路に電気接続される請求項７に記載の画像表示システム。
10. タッチパネルに設置され、
    誘導電極に接続され、交流駆動信号に基づいて、前記誘導電極上の容量変化により生じた電圧差を蓄積する集積回路、及び
    前記集積回路からの前記蓄積された電位差を増幅する増幅器を含むタッチセンサー回路。