JP2010164938A - タッチスクリーンパネル - Google Patents

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Seitetsu Kim
成 ▲徹▼ 金
Sang-Kook Kim
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Abstract

【課題】タッチスクリーンパネルの薄型化、製造費用の節減、構造の単純化を実現することのできるタッチスクリーンパネルを提供する。
【解決手段】本発明の実施形態に係るタッチスクリーンパネルは、透明基板と、前記透明基板の第１面上に形成され、かつ、第１方向に沿って接続されるように形成された複数の第１感知パターンと、前記透明基板の第１面上に形成され、かつ、第２方向に沿って接続されるものの、前記第１感知パターンと重ならないように第１感知パターンと交互に配置された複数の第２感知パターンと、前記透明基板の第１面上に形成され、かつ、前記透明基板の第２面に取り付けられる液晶表示パネルに備えられた液晶層の複屈折位相差を補償する位相差補償層と、が備えられる。
【選択図】図１

Description

本発明は、タッチスクリーンパネルに関し、特に、液晶表示装置上に結合されるタッチスクリーンパネルに関する。
タッチスクリーンパネルは、映像表示装置などの画面に現れた指示内容を人の手または物体で選択して、ユーザの命令を入力できるようにする入力装置である。
このため、タッチスクリーンパネルは、映像表示装置の前面に備えられ、人の手または物体に直接接触した接触位置を電気的信号に変換する。これにより、接触位置で選択された指示内容が入力信号として受信される。
このようなタッチスクリーンパネルは、キーボード及びマウスのように、映像表示装置に接続されて動作する別の入力装置を代替できることから、その使用範囲が次第に広がる傾向にある。
タッチスクリーンパネルを実現する方式では、抵抗膜方式、光感知方式、及び静電容量方式などが知られている。このうち、前記静電容量方式のタッチスクリーンパネルは、人の手または物体が接触したとき、導電性感知パターンが周辺の他の感知パターンまたは接地電極などと形成する静電容量の変化を感知することにより、接触位置を電気的信号に変換する。
ただし、タッチスクリーンパネルが映像表示装置上に取り付けられると、表示装置全体の体積が大きくなり、携帯の利便性が低下し得るため、薄型化したタッチスクリーンパネルの開発が求められている。
ここで、前記タッチスクリーンパネルの下に位置する映像表示装置は、液晶表示装置、有機電界発光表示装置などのような平板表示装置により実現されるが、前記映像表示装置が液晶表示装置により実現された場合は、前記液晶表示装置の光学特性を確保するために、位相差フィルムが追加でさらに形成されていなければならない。
大韓民国特許出願公開第２００７−０７８７０６Ａ号明細書 大韓民国特許出願公開第２００４−０１７１３９Ａ号明細書 大韓民国特許出願公開第１０−０３５６９８９Ｂ号明細書
本発明は、タッチスクリーンパネルを実現する透明基板上に、液晶表示パネルの光学特性、すなわち、前記液晶表示装置に形成された液晶層の複屈折位相差を補償する位相差補償層を形成することにより、別の位相差フィルムを追加で形成しなくて済むため、タッチスクリーンパネルの薄型化、製造費用の節減、構造の単純化を実現することのできるタッチスクリーンパネルを提供することを、その目的とする。
上記の目的を達成するために、本発明の実施形態に係るタッチスクリーンパネルは、透明基板と、前記透明基板の第１面上に形成され、かつ、第１方向に沿って接続されるように形成された複数の第１感知パターンと、前記透明基板の第１面上に形成され、かつ、第２方向に沿って接続されるものの、前記第１感知パターンと重ならないように第１感知パターンと交互に配置された複数の第２感知パターンと、前記透明基板の第１面上に形成され、かつ、前記透明基板の第２面に取り付けられる液晶表示パネルに備えられた液晶層の複屈折位相差を補償する位相差補償層と、が備えられることを特徴とする。
また、前記位相差補償層は、前記第１感知パターンと第２感知パターンとの間に形成され、かつ、前記液晶表示パネルに備えられた液晶層と同じ複屈折特性を有する物質で実現され、前記液晶表示パネルに備えられた液晶層及び前記位相差補償層は、同じモードの液晶分子で形成されることを特徴とする。
さらに、前記第２感知パターン上に絶縁層がさらに形成され、前記絶縁膜上に偏光板及びウィンドウが順次にさらに備えられ、前記ウィンドウは、ポリマー材質のアイコンシートで実現されることを特徴とする。
また、前記第１感知パターン及び前記第２感知パターンの各々は、Ｘ座標が同じ１列またはＹ座標が同じ１行単位で互いに接続されるように形成され、前記第１感知パターン及び前記第２感知パターンが形成される領域の縁に配置され、かつ、前記１列または１行単位の感知パターンを位置検出ラインと電気的に接続する複数の金属パターンがさらに備えられる。
本発明によれば、タッチスクリーンパネルの下に位置する液晶表示装置の光学特性を別の位相差フィルムを介在しなくても補償できるようになる。これにより、タッチスクリーンパネルの薄型化、製造費用の節減、構造の単純化を実現できるという長所がある。
本発明の実施形態に係るタッチスクリーンパネルの結合断面図である。 図１に示すタッチスクリーンパネルの一実施形態に係る分解平面図である。 図２に示すタッチスクリーンパネルの結合平面図である。
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態をより詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態に係るタッチスクリーンパネルの結合断面図である。
図１に示すように、本発明の実施形態に係るタッチスクリーンパネル１０は、その上に第２偏光板２０及びウィンドウ３０が取り付けられ、その下には、液晶表示パネル１００が取り付けられる。
前記液晶表示パネル１００は、ＴＦＴアレイ基板１０４とカラーフィルタ基板１０５とが密封材１０７により接合され、この密封材１０７により区画された領域内に液晶層１０６が封入された構成となっている。密封材１０７の内部には、ギャップ材１０８が設けられており、当該ギャップ材１０８により、ＴＦＴアレイ基板１０４とカラーフィルタ基板１０５との間にギャップが形成されている。密封材１０７に囲まれた領域は、画像や動画像などを表示する表示領域１０９となっている。このとき、前記液晶層１０６は、ＳＴＮ（Super Twisted Nematic）モードまたはＴＮ、ＶＡ、ＩＰＳなどのモードで実現され得る。
ＴＦＴアレイ基板１０４は、例えば、ガラスや石英などの透光性の高い材料で形成された基材１０４ａを主体として構成されている。この基材１０４ａの液晶側には、画素電極１１８と、この画素電極１１８を駆動するＴＦＴ素子１１７と、前記ＴＦＴ素子１１７にデータ信号を伝達するデータ線（図示せず）及び走査信号を伝達する走査線１１５と、これらの画素電極１１８、ＴＦＴ素子１１７、データ線及び走査線１１５を覆うように形成された配向膜１１６とが設けられている。
前記画素電極１１８は、例えば、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）などの透明導電材料により形成されている。また、ＴＦＴアレイ基板１０４の外側（液晶層１０６とは反対側）の面には、第１偏光板１１９が接着されている。
また、カラーフィルタ基板１０５は、ＴＦＴアレイ基板１０４と同じように、ガラスや石英などの透光性の高い材料からなる基材１０５ａを主体として構成されている。基材１０５ａの液晶層１０６側には、例えば、赤色層、緑色層、青色層の３色の色層からなるカラーフィルタ層１２０が形成されており、前記カラーフィルタ層１２０の周囲には、ブラックマトリクス１２１が形成されている。さらに、カラーフィルタ層１２０及びブラックマトリクス１２１を覆うように共通電極１２８が形成されており、当該共通電極１２８の上を配向膜１２６が覆っている。前記共通電極１２８は、画素電極１１８と同じように、例えば、ＩＴＯなどの透明導電材料により形成されている。
前記液晶層１０６は、ＳＴＮモードなどの液晶分子で構成されており、ＴＦＴアレイ基板１０４側の第１配向膜１１６と、カラーフィルタ基板１０５側の第２配向膜１２６との双方に接するように両基板の間に保持されている。液晶分子の配向は、非選択電圧を印加したとき、所定の方向に向かうように第１配向膜１１６及び第２配向膜１２６により規制されている。
また、図１には示していないが、ＴＦＴアレイ基板１０４側には、バックライトが設けられており、当該バックライトの光が、ＴＦＴアレイ基板１０４、液晶層１０６、カラーフィルタ基板１０５を透過することにより、カラーフィルタ基板１０５側を介して表示される。
このような前記液晶表示パネル１００の上面、すなわち、前記カラーフィルタ基板１０５の上面には、本発明の実施形態に係るタッチスクリーンパネル１０が取り付けられる。
前記タッチスクリーンパネル１０は、透明基板１１と、透明基板１１上に順次形成された第１感知パターン１２と、位相差補償層１３と、第２感知パターン１４と、金属パターン（図示せず）と、絶縁膜１６とを備えて構成される。
図１に示す実施形態の場合、前記第１感知パターン１２及び前記第２感知パターン１４は、前記液晶表示パネル１００の表示領域１０９に対応する領域に形成されるものであり、位相差補償層１３を挟み、互いに異なるレイヤに交互に配置される。
このように、第１感知パターン１２及び第２感知パターン１４が互いに異なるレイヤに位置すると、パターニングステップにおいて、同じ列または行に位置する第１感知パターン１２または第２感知パターン１４を接続できるようになる。これにより、同じ列または行に位置する第１感知パターン１２または第２感知パターン１４を接続するためのコンタクトホールを形成する工程などが省略可能である。
ただし、これは、本発明で示す一実施形態であって、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、第１感知パターン１２及び第２感知パターン１４は、同じレイヤに形成され得る。この場合、第１感知パターン１２及び第２感知パターン１４のいずれか一種の感知パターンは、パターニングステップにおいて、第１方向または第２方向に接続されるように形成され、残りの感知パターンは、コンタクトホール及び接続パターンを形成するステップにおいて、第１方向または第２方向に接続され得る。
一方、第１感知パターン１２及び第２感知パターン１４が形成された透明基板１１の一面とは反対の他面、例えば、透明基板１１の下面には、透明接地電極（図示せず）と、透明接地電極を覆う絶縁膜（図示せず）とがさらに形成され得る。
このとき、前記透明接地電極は、タッチスクリーンパネル１０と液晶表示パネル１００との間で安定性を確保するのに使用可能であり、タッチスクリーンパネル１０の設計方式によっては、第１感知パターン１２及び第２感知パターン１４と静電容量を形成するのにも使用可能である。
すなわち、静電容量方式のタッチスクリーンパネル１０において、接触位置を感知するために、第１感知パターン１２と第２感知パターン１４との間の静電容量が使用されるか、あるいは第１及び第２感知パターン１２、１４と透明接地電極（図示せず）との間の静電容量が使用できるものであり、これは、多様な変形実施が可能である。
従来では、液晶表示パネル上にタッチスクリーンパネルを取り付ける場合、前記液晶表示パネルの光学特性、すなわち、液晶層の複屈折位相差を補償するために、別の位相差フィルムを取り付けていなければならなかった。しかし、このような位相差フィルムを取り付けることは、薄型化の傾向に逆行するとともに、製造費用が上昇するという短所があった。
そこで、本発明の実施形態では、前記位相差フィルムを除去し、前記液晶層の複屈折位相差を補償する物質をタッチスクリーンパネル１０内に形成することにより、前記短所を克服することを特徴とする。
すなわち、本発明の実施形態では、前記液晶層１０６の複屈折位相差を補償するために、これと同じ複屈折特性を有する物質を位相差補償層１３として形成する。
これにより、本発明の実施形態の場合、前記液晶層１０６がＳＴＮモードの液晶分子で形成された場合、前記液晶層１０６の複屈折位相差を克服するために、液晶表示パネルと同じＳＴＮモードの液晶層を前記位相差補償層１３として実現することが好ましい。
ただし、この場合、前記位相差補償層１３は、前記液晶表示パネル１００の液晶層１０６の複屈折位相差を補償するように設定される。一例として、前記位相差補償層１３としてのＳＴＮ液晶分子は、前記液晶表示パネル１００の液晶層１０６の複屈折位相差を補償できるように配向が調整される。
また、本発明の実施形態では、前記絶縁膜１６上に第２偏光板２０及びウィンドウ３０が追加でさらに形成される。
ここで、前記ウィンドウ３０は、タッチスクリーンパネルの剛性の向上及びパネル保護のために備えられるものであり、透明材質のガラスまたはプラスチックで実現されることが一般的である。しかし、本発明は必ずしもこれに限定されるものではなく、ウィンドウ３０は、ロゴ及び縁飾りなどが印刷されたＰＥＴ（polyethylen terephthalate）などのようなポリマー材質のアイコンシートでも形成され得る。
図２は、図１に示すタッチスクリーンパネルの一実施形態に係る分解平面図であり、図３は、図２に示すタッチスクリーンパネルの結合平面図である。
図２及び図３に示すように、本発明の実施形態に係るタッチスクリーンパネル１０は、透明基板１１と、透明基板１１上に順次形成された第１感知パターン１２と、位相差補償層１３と、第２感知パターン１４と、金属パターン１５と、絶縁膜１６とを備える。
第１感知パターン１２は、透明基板１１の一面上に、第１方向に沿って接続されるように形成される。例えば、第１感知パターン１２は、透明基板１１の上面上に、ダイヤモンドパターンのように規則的なパターンで密接するように形成され得る。このような第１感知パターン１２は、Ｘ座標が同じ１列に位置する第１感知パターン１２同士で互いに接続されるように形成された複数のＸパターンで構成され得る。ここで、第１感知パターン１２の形状は、ダイヤモンド形状に限定されるものではなく、感知パターンが密接可能な多様な形状で実現され得る。
また、第１感知パターン１２は、列単位で金属パターン１５と電気的に接続できるようにパッド１２ａを備える。第１感知パターン１２のパッド１２ａは、列単位で上側及び下側に交番に備えるか、あるいは上側または下側にのみ備えるか、あるいは上下両側に備えることができる。
ただし、第１感知パターン１２は、接続部分を除けば、第２感知パターン１４と重ならないように形成される。すなわち、第１感知パターン１２と第２感知パターン１４とは、互いにずれるように交互に配置される。
位相差補償層１３は、第１感知パターン１２上に、これらを覆うように形成されるものであり、本発明の実施形態の場合、液晶表示パネル１００の液晶層１０６の複屈折位相差を補償するために、これと同じモードの液晶層で実現されることが好ましい。このような位相差補償層１３は、液晶注入またはコーティング法により形成され得る。
第２感知パターン１４は、位相差補償層１３上に、第２方向に沿って接続されるように形成されるものの、第１感知パターン１２と重ならないように前記第１感知パターン１２と交互に配置される。例えば、第２感知パターン１４は、第１感知パターン１２と同じダイヤモンドパターンで密接するように形成され、Ｙ座標が同じ１行に位置する第２感知パターン１４同士で互いに接続されるように形成された複数のＹパターンで構成され得る。
また、第２感知パターン１４は、行単位で金属パターン１５と電気的に接続できるようにパッド１４ａを備える。第２感知パターン１４のパッド１４ａは、行単位で左側及び右側に交番に備えるか、あるいは左右両側に備えることができる。
一方、第１及び第２感知パターン１２、１４と位相差補償層１３とは、タッチスクリーンパネル１０の下に配置される表示パネル（図示せず）などから放出される光が、タッチスクリーンパネル１０を透過できるように透明物質で形成される。すなわち、第１感知パターン１２及び第２感知パターン１４は、インジウム−酸化スズ（以下、ＩＴＯとする）のような透明電極物質で形成される。
また、第１及び第２感知パターン１２、１４と位相差補償層１３との厚さは、表示パネルからの光が透過する透過率を確保しながらも、タッチスクリーンパネル１０（特に、第１感知パターン１２及び第２感知パターン１４）が比較的低い面抵抗を有し得る範囲内で設定可能である。すなわち、第１及び第２感知パターン１２、１４と位相差補償層１３との厚さは、透過率及び面抵抗を考慮して最適化するように設定可能である。
例えば、第１感知パターン１２及び第２感知パターン１４は、それぞれ１００〜３００Åの厚さのＩＴＯパターンで形成される。ただし、これは、単に一実施形態であって、本発明はこれに限定されるものではなく、これらの厚さは、透過率及び／または面抵抗などを考慮して変更できることはいうまでもない。
金属パターン１５は、第１感知パターン１２及び第２感知パターン１４が形成される領域の縁領域、特に、第１感知パターン１２及び第２感知パターン１４のパッド１２ａ及び１４ａに対応する領域に配置される。このような金属パターン１５は、１列または１行単位の第１感知パターン１２または第２感知パターン１４を各々の位置検出ライン（図示せず）と電気的に接続することにより、図示しない駆動回路などに接触位置検出信号が供給されるようにする。
絶縁膜１６は、第２感知パターン１４上に、これらを覆うように形成される。例えば、絶縁膜１６は、第２感知パターン１４上に、４００〜１０００Åの厚さの透明絶縁物質で形成され得る。このような絶縁膜１６は、製品設計によって省略可能である。
上述のようなタッチスクリーンパネル１０の各構成要素が図３に示すように結合された状態で、人の手または物体がタッチスクリーンパネル１０に接触すると、第１感知パターン１２及び第２感知パターン１４、金属パターン１５、並びに位置検出ラインを経由して駆動回路側へ、接触位置に応じた静電容量の変化が伝達される。また、Ｘ及びＹ入力処理回路（図示せず）などにより静電容量の変化が電気的信号に変換されることにより、接触位置が把握される。
このような本発明のタッチスクリーンパネル１０によれば、第１方向に沿って接続される第１感知パターン１２と、第２方向に沿って接続される第２感知パターン１４とを互いに異なるレイヤに配置することにより、マスクの数を低減し、工程を単純化することができる。
１０ タッチスクリーンパネル
１１ 透明基板
１２ 第１感知パターン
１３ 位相差補償層
１４ 第２感知パターン
１５ 金属パターン
１６ 絶縁膜
２０ 第２偏光板
３０ ウィンドウ
１００ 液晶表示パネル
１０４ ＴＦＴアレイ基板
１０５ カラーフィルタ基板
１０６ 液晶層
１０７ 密封材
１０８ ギャップ材
１０９ 表示領域
１１６ 第１配向膜
１１７ ＴＦＴ素子
１１８ 画素電極
１１９ 第１偏光板
１２０ カラーフィルタ層
１２１ ブラックマトリクス
１２６ 第２配向膜
１２８ 共通電極
１２ａ、１４ａ パッド
１０４ａ、１０５ａ 基材

Claims (6)

  1. 透明基板と、
    前記透明基板の第１面上に形成され、かつ、第１方向に沿って接続されるように形成された複数の第１感知パターンと、
    前記透明基板の第１面上に形成され、かつ、第２方向に沿って接続されるものの、前記第１感知パターンと重ならないように第１感知パターンと交互に配置された複数の第２感知パターンと、
    前記透明基板の第１面上に形成され、かつ、前記透明基板の第２面に取り付けられる液晶表示パネルに備えられた液晶層の複屈折位相差を補償する位相差補償層と、
    が備えられることを特徴とするタッチスクリーンパネル。
  2. 前記位相差補償層は、前記第１感知パターンと第２感知パターンとの間に形成され、かつ、前記液晶表示パネルに備えられた液晶層と同じ複屈折特性を有する物質で実現されることを特徴とする請求項１に記載のタッチスクリーンパネル。
  3. 前記液晶表示パネルに備えられた液晶層及び前記位相差補償層は、同じモードの液晶分子で形成されることを特徴とする請求項２に記載のタッチスクリーンパネル。
  4. 前記第２感知パターン上に絶縁層がさらに形成され、
    前記絶縁膜上に偏光板及びウィンドウが順次にさらに備えられることを特徴とする請求項１に記載のタッチスクリーンパネル。
  5. 前記ウィンドウは、ポリマー材質のアイコンシートで実現されることを特徴とする請求項４に記載のタッチスクリーンパネル。
  6. 前記第１感知パターン及び前記第２感知パターンの各々は、Ｘ座標が同じ１列またはＹ座標が同じ１行単位で互いに接続されるように形成され、
    前記第１感知パターン及び前記第２感知パターンが形成される領域の縁に配置され、かつ、前記１列または１行単位の感知パターンを位置検出ラインと電気的に接続する複数の金属パターンがさらに備えられることを特徴とする請求項１に記載のタッチスクリーンパネル。
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