JP2015521772A - 静電容量方式のインセル型タッチスクリーンパネル及び表示装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、静電容量方式のインセル型タッチスクリーンパネル及び表示装置を提供する。ＴＦＴアレイ基板の少なくとも１本のゲートラインがタッチ走査線として設置され、タッチ走査線にタッチ走査信号を印加するための、タッチ走査線に接続するタッチ駆動回路を備える。従来のＧＯＡによって小さいサイズのタッチスクリーンパネルのタッチ走査線にタッチ走査信号を提供することに対して、単独のタッチ駆動回路によってタッチ走査線とするゲートラインにタッチ走査信号を提供することで、信号遅延の発生を防止できる。

Description

本発明は、静電容量方式のインセル型タッチスクリーンパネル及び表示装置に関する。

表示技術の迅速な発展につれて、タッチスクリーンパネル（Ｔｏｕｃｈ Ｓｃｒｅｅｎ Ｐａｎｅｌ）は次第に生活に普及されている。従来、タッチスクリーンパネルは、動作原理により、抵抗膜方式、静電容量方式、赤外線方式及び表面弾性波方式に分けられている。そのうち、静電容量方式のタッチスクリーンパネルはその独特なタッチ原理で、高感度、長寿命、高光透過率などのメリットにより、業内で大変大きな人気を集めている。

従来、静電容量方式のタッチスクリーンパネルのパネルをより薄くするために、タッチ電極をカラーフィルタ基板内に形成する静電容量方式のインセル（ｉｎ ｃｅｌｌ）型タッチスクリーンパネルが現れた。例えば、従来のＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ、薄膜電界効果トランジスタ）アレイ基板に、別途にタッチ走査線とタッチ誘導線を直接に追加することによってタッチ機能を実現し、即ち、ＴＦＴアレイ基板の表面に２層の互いに異なる面が交差するストライプ状のＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅｓ、インジウムスズ金属酸化物）電極を形成し、この２層のＩＴＯ電極をそれぞれタッチスクリーンパネルのタッチ走査線とタッチ誘導線とし、２本のＩＴＯ電極の互いに異なる面が交差する部位に誘導容量素子を形成する。

また、例えば、タッチスクリーンパネルのタッチ精度は通常ミリレベルであるが、ＴＦＴアレイ基板の表示精度は通常ミクロンレベルであることから分かるように、タッチスクリーンパネルに必要なタッチ走査線とタッチ誘導線は、ＴＦＴアレイ基板の表示に必要な駆動線（データラインとゲートライン）より遥かに少ない。更に、ＴＦＴアレイ基板において、各ＴＦＴに対応するデータラインとゲートラインは異なる面に位置するように交差し、即ち、２本のラインは互に絶縁され、且つ垂直方向の投影は交差する。従って、ＴＦＴアレイ基板における一部の駆動線（データラインとゲートライン）をタッチスクリーンパネルのタッチ線（タッチ走査線とタッチ誘導線）とし、データラインとゲートラインの異なる面に位置するように交差する部位に誘導容量素子を形成することができ、それによって静電容量方式のタッチスクリーンパネルの機能を実現する。

上記２種の静電容量方式のインセル型タッチスクリーンパネルは、タッチ走査線とするＩＴＯ電極にタッチ走査信号を印加するときに、タッチ誘導線が誘導容量素子によって結合した電圧信号を検出し、この過程において、人体がタッチスクリーンパネルに接触する場合、人体の電界が誘導容量素子に作用し、誘導容量素子の容量値を変化させ、タッチ誘導線が結合した電圧信号を変化させ、電圧信号の変化によって接触点の位置を確定できるように動作する。

高解像度を有するタッチスクリーンパネルの製造には、一体成型（ｏｎｅ ｃｈｉｐ）の技術の使用が必要であり、パネル周辺の回路板の面積が減少するようにゲート駆動回路を集積し、即ち、ゲートラインをタッチ走査線とする場合にも、集積されたゲート駆動回路からタッチ走査信号を提供する必要がある。例えば、ＧＯＡ（Ｇａｔｅ Ｄｒｉｖｅｒ ｏｎ Ａｒｒａｙ、アレイ基板の行駆動回路）の集積されたゲート駆動回路がゲートにゲート駆動信号を提供するときに、通常１つのＧＯＡ回路が１つのゲート駆動信号を出力するには、少なくとも１つのシフトレジスタ回路によって実現されるため、Ｎ本のゲートラインがあれば、Ｎ個のシフトレジスタ回路が必要である。外部のクロック信号が同時にこのＮ個のシフトレジスタ回路に入力する必要がある場合、信号遅延（ｄｅｌａｙ）の問題が発生する。タッチ走査線のタッチ走査信号のリアルタイム性に対する要求が高いため、従来の集積されたゲート駆動回路（例えばＧＯＡ）を利用して、タッチ走査線にタッチ走査信号を直接に提供する場合、信号遅延の問題が発生し、タッチ操作を正常に識別することができなくなる。

本発明の実施例は、従来のＧＯＡがタッチ走査線にタッチ走査信号を出力する時の遅延問題を解決するための静電容量方式のインセル型タッチスクリーンパネル及び表示装置を提供する。

本発明の１つの実施例は静電容量方式のインセル型タッチスクリーンパネルを提供し、ＴＦＴアレイ基板の少なくとも１本のゲートラインがタッチ走査線として設置され、該タッチスクリーンパネルは、前記タッチ走査線にタッチ走査信号を印加するための、前記タッチ走査線に接続するタッチ駆動回路を更に備える。
本発明の実施例は、本発明の実施例による静電容量方式のインセル型タッチスクリーンパネルを備える表示装置を更に提供する。
本発明の実施例の技術案をより明瞭に説明するために、実施例の図を以下のように簡単に紹介する。明らかに、下記の説明における図は本発明のいくつからの実施例だけに係り、本発明を制限するものではない。

本発明の実施例による静電容量方式のインセル型タッチスクリーンパネルの構成の概略図である。 本発明の実施例によるＧＯＡの回路構成の概略図である。 本発明の実施例による静電容量方式のインセル型タッチスクリーンパネルの駆動タイミング図である。

本発明の実施例の目的、技術案及びメリットをより明瞭にするために、本発明の実施例の図に基づき、本発明の実施例の技術案を明瞭に、完全に説明する。なお、説明する実施例は本発明の一部の実施例であり、全ての実施例ではない。説明する本発明の実施例に基づき、当業者は創造的労働が必要としない前提で獲得する他の全ての実施例は本発明の保護範囲に属する。別途に定義しない限り、ここで使う技術用語又は科学用語は、本発明の所属分野で一般的な技能を持っている人が理解する通常の意味である。本発明の明細書及び特許請求の範囲に使われる「第１」、「第２」及び類似する用語は順番、数又は重要性を表すのではなく、異なる構成部分を区別するためのものにしかない。同様に、「１つ」又は「１」などの類似する用語も数の制限を表すのではなく、少なくとも１つが存在することを表すものにしかない。

図面における各層の薄膜の厚さと領域の大きさ、形状はアレイ基板の実際の比例を反映しておらず、その目的は本発明に開示される技術内容を説明することにある。

本発明の実施例は静電容量方式のインセル型タッチスクリーンパネルを提供し、図１に示すように、ＴＦＴアレイ基板の少なくとも１本のゲートラインがタッチ走査線として設置され（図１において、Ｇ_Ｎはタッチ走査線として設置されたゲートラインを示す）、該タッチスクリーンパネルは、タッチ走査線にタッチ走査信号を印加するための、前記タッチ走査線に接続するタッチ駆動回路を更に備える。該タッチ駆動回路は図１の上部のフロックで示すように、ＣｌｏｃｋとＧ_Ｎにそれぞれ接続する。

タッチスクリーンパネルのタッチ精度は通常ミリレベルであるが、ＴＦＴアレイ基板の表示精度は通常ミクロンレベルであり、タッチスクリーンパネルに必要なタッチ走査線は、ＴＦＴアレイ基板の表示に必要な駆動線（データラインとゲートライン）より遥かに少ないため、配置されるタッチ走査線の数はゲートラインの数より遥かに少ない。従って、タッチ走査線とするゲートラインのタッチ機能を実現する必要があるときに、単独のタッチ駆動回路を利用してゲートラインにタッチ走査信号を印加することで、信号遅延の発生を防止できる。

例えば、具体的に実施する場合、該独立のタッチ駆動回路をＴＦＴアレイ基板のデータラインを駆動するＩＣチップ内部に集積すればよい。即ち、タッチ駆動回路はＴＦＴアレイ基板のソース電極駆動回路である。このようにして、回路配線のスペースを省くことができる。他の実施形態において、ＴＦＴアレイ基板と独立して前記タッチ駆動回路を配置してもよい。

本発明の実施例による静電容量方式のインセル型タッチスクリーンパネルは、例えば、各タッチ走査線とタッチ駆動回路との間に配置されるタッチスイッチを更に備え、前記タッチスイッチは、タッチ走査線でタッチ走査信号を伝送するときに、タッチ駆動回路とタッチ走査線との接続をオンにし、タッチ走査線でゲート駆動信号を伝送するときに、タッチ走査線とタッチ駆動回路との接続をオフにする。

例えば、タッチスイッチをタッチ駆動回路の内部に配置してもよく、タッチ走査線とタッチ駆動回路の接続部位に配置してもよい。

具体的に実施する場合、タッチスイッチの数を配置されたタッチ誘導線の数と一致させるべきである。タッチスイッチをタッチ走査線とタッチ駆動回路の接続部位に配置する場合、１つのタッチスイッチとして具体的に１つのＴＦＴであってもよい。

本発明の実施例による静電容量方式のインセル型タッチスクリーンパネルは、図1に示すように、タッチ走査線に接続する集積されたゲート駆動回路（図１の走査線Ｇ_Ｎの左側のフロックで示すように）と、各タッチ走査線と集積されたゲート駆動回路との間に配置された駆動スイッチ（図1に示していない）と、を更に備え、該集積されたゲート駆動回路はタッチ走査線にゲート駆動信号を印加し、該駆動スイッチはタッチ走査線でタッチ走査信号を伝送するときに、集積されたゲート駆動回路とタッチ走査線との接続をオフにし、タッチ走査線でゲート駆動信号を伝送するときに、タッチ走査線と集積されたゲート駆動回路との接続をオンにする。

異なる実施形態により、駆動スイッチを集積されたゲート駆動回路の内部に配置してもよく、タッチ走査線と集積されたゲート駆動回路の接続部位に配置してもよい。

具体的に実施する場合、駆動スイッチの数を配置されたタッチ走査線の数と一致させるべきである。駆動スイッチをタッチ走査線と集積されたゲート駆動回路の接続部位に配置する場合、１つの駆動スイッチとして１つのＴＦＴであってよい。

実施する場合、例えば、ゲート駆動回路はＧＯＡ（Ｇａｔｅ Ｄｒｉｖｅｒ ｏｎ Ａｒｒａｙ、アレイ基板の行駆動回路）であってもよい。

本発明の１つの実施形態において、ゲート駆動回路がＧＯＡである場合、駆動スイッチはそれぞれＧＯＡのプルアップノートＰｕｌｌ ｕｐとプルダウンノートＰｕｌｌ ｄｏｗｎに接続する。図２は、ＧＯＡ回路に駆動スイッチを加えた回路の概略図である。元のＧＯＡ回路は点線フロック内の回路に示された通りである。該駆動スイッチは２つのＴＦＴ（Ｔ１とＴ２）を備え、Ｔ１とＴ２のソース電極がそれぞれＧＯＡの共通接地ＶＳＳ端に接続し、ドレイン電極がそれぞれＧＯＡのプルアップノートＰｕｌｌ ｕｐとプルダウンノートＰｕｌｌ ｄｏｗｎに接続し、ゲート同士は相互に接続する。

駆動スイッチを加えた後、ＧＯＡはスイッチング機能を有し、即ち、ＧＯＡとゲートラインとの接続をオフする必要があるときに、ＥＮ_{Ｔｏｕｃｈ}でＴ１とＴ２を放電させるように制御し、ＧＯＡの出力Ｏｕｔｐｕｔ端の電圧をプルダウンすることにより、ＧＯＡ回路の出力信号を低く保持し、ＧＯＡの信号出力を停止する目的に達成する。

当前行のゲートラインに接続するＧＯＡの出力端は、次の行のゲートラインのＧＯＡの入力端に接続して信号を入力する。タッチ走査線とする当前行のゲートラインがタッチ駆動回路に接続するときに、この行に接続するＧＯＡも次の行のゲートラインへのＧＯＡ信号入力を停止する。従って、タッチ駆動回路は、それに接続するタッチ走査線に信号を入力する以外に、タッチ走査線にタッチ走査信号が印加されるときに、該タッチ走査線（この行のゲートライン）の次の行のゲートラインに接続するＧＯＡのＩｎｐｕｔ端（入力端）に信号を入力することにも用いられ、これにより、次の行のゲートラインの正常的な動作を保証する。

以下、一つの例によって本発明の実施例に提供される静電容量方式のインセル型タッチスクリーンパネルを具体的に説明する。例えば、第Ｎ行のゲートラインをタッチ走査線とし、それに接続するＧＯＡの回路図は図２に示された通りである。該タッチスクリーンパネルの駆動波形は、図３に示すように、ＣＬＫとＣＬＫＢはＧＯＡの駆動クロック信号であり、タッチ走査線Ｇ_Ｎでタッチ走査信号を伝送するときに、駆動クロック信号は高いレベル又は低いレベルをそのまま保持することにより、信号ノイズを減少させる。

第Ｎ−１行のゲートラインＧ_Ｎ−１によるゲート駆動信号の伝送が終了した後、タッチ走査線Ｇ_Ｎに接続するＧＯＡはＥＮ_{Ｔｏｕｃｈ}の制御によってＴ１とＴ２を放電させることにより、該ＧＯＡはタッチ走査線Ｇ_Ｎの出力を低いレベルにし、即ち、該ＧＯＡはタッチ走査線に対する電気信号の出力を停止する。この場合、タッチ駆動回路はタッチ走査線Ｇ_Ｎに接続してタッチ走査信号を入力する。

例えば、１つのフレームの走査時間内に、タッチ走査信号をリセット段階（ｒｅｓｅｔ、図３においてＲＳＴで示す）と、タッチ走査段階（ｔｏｕｃｈ ｓｃａｎ、図３においてＴｏｕｃｈで示す）と、表示走査段階（ｄｉｓｐｌａｙ ｓｃａｎ、図３においてＤｉｓｐｌａｙで示す）との３つの段階に分けられる。Ｒｅｓｅｔ段階の機能は、第Ｎ−１行のゲートラインをリセットし、且つ、第Ｎ行のタッチ走査線の画素電圧を放電することにより、タッチ走査信号が画素電圧に影響されることと誤充電を防止する。タッチ走査段階では、第Ｎ行のタッチ走査線にタッチ走査信号を印加し、該第Ｎ行のタッチ走査線に対応するタッチ誘導線とするデータ（ｄａｔｅ）ラインがタッチ走査信号の電圧信号を受信し、即ち、形成された誘導容量素子によって前記タッチ走査信号の電圧信号と結合する。表示走査段階では、タッチ走査段階が終了した後、第Ｎ行のタッチ走査線に対して画素充電を行い、このとき、対応するタッチ誘導線は正常のゲート駆動信号を伝送し、タッチ誘導を終了させる。

同一の発明思想に基づき、本発明の実施例は表示装置を更に提供し、該表示装置は本発明の実施例に提供された静電容量方式のインセル型タッチスクリーンパネルを備える。

本発明の実施例は、静電容量方式のインセル型タッチスクリーンパネル及び表示装置を提供し、当該タッチスクリーンパネルにおいて、ＴＦＴアレイ基板の少なくとも１本のゲートラインがタッチ走査線として設置され、該タッチスクリーンパネル及び表示装置は、タッチ走査線にタッチ走査信号を印加するための、前記タッチ走査線に接続するタッチ駆動回路を更に備える。従来技術において従来のＧＯＡで小さいサイズのタッチスクリーンパネルのタッチ走査線にタッチ走査信号を提供することに対して、本発明に開示される技術は単独のタッチ駆動回路でタッチ走査線とするゲートラインにタッチ走査信号を提供する。タッチ走査線の数はゲートラインの数より遥かに少なく、タッチ駆動回路の提供する必要があるタッチ走査信号の数もゲート駆動回路より遥かに少ないため、本発明に開示された技術は信号遅延の問題を防止できる。

以上は本発明の例示的な実施形態であり、本発明の保護範囲を制限するものではなく、本発明の保護範囲は特許請求の範囲により確定される。

Ｇ_Ｎ ゲートライン
ＣＬＫ、ＣＬＫＢ 駆動クロック信号

Claims (11)

1. ＴＦＴアレイ基板の少なくとも１本のゲートラインがタッチ走査線として設置される静電容量方式のインセル型タッチスクリーンパネルであって、
   前記タッチ走査線にタッチ走査信号を印加するための、前記タッチ走査線に接続するタッチ駆動回路を備えることを特徴とする静電容量方式のインセル型タッチスクリーンパネル。
2. 前記タッチ駆動回路は、前記ＴＦＴアレイ基板のソース電極駆動回路であ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. 前記タッチ走査線とタッチ駆動回路との間に配置されるタッチスイッチを更に備え、前記タッチスイッチは、前記タッチ走査線でタッチ走査信号を伝送するときに、前記タッチ駆動回路と前記タッチ走査線との接続をオンにし、前記タッチ走査線でゲート駆動信号を伝送するときに、前記タッチ走査線と前記タッチ駆動回路との接続をオフにすることを特徴とする請求項１又は２に記載のタッチスクリーンパネル。
4. 前記タッチスイッチを前記タッチ駆動回路の内部に配置し、又は前記タッチ走査線と前記タッチ駆動回路の接続部位に配置することを特徴とする請求項３に記載のタッチスクリーンパネル。
5. 前記タッチ走査線に接続する集積されたゲート駆動回路と、前記タッチ走査線と前記集積されたゲート駆動回路との間に配置された駆動スイッチと、を更に備え、
   前記集積されたゲート駆動回路は前記タッチ走査線にゲート駆動信号を印加し、
   前記タッチスイッチは、前記タッチ走査線でタッチ走査信号を伝送するときに、前記集積されたゲート駆動回路と前記タッチ走査線との接続をオフにし、前記タッチ走査線でゲート駆動信号を伝送するときに、前記タッチ走査線と前記集積されたゲート駆動回路との接続をオンにすることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載のタッチスクリーンパネル。
6. 前記駆動スイッチを前記集積されたゲート駆動回路の内部に配置し、又は前記タッチ走査線と前記集積されたゲート駆動回路の接続部位に配置することを特徴とする請求項５に記載のタッチスクリーンパネル。
7. 前記集積されたゲート駆動回路はアレイ基板の行駆動回路であることを特徴とする請求項５又は６に記載のタッチスクリーンパネル。
8. 前記駆動スイッチはそれぞれ前記アレイ基板の行駆動回路のプルアップノートＰｕｌｌ ｕｐとプルダウンノートＰｕｌｌ ｄｏｗｎに接続することを特徴とする請求項７に記載のタッチスクリーンパネル。
9. 前記駆動スイッチは、２つのＴＦＴを備え、前記２つのＴＦＴのソース電極がそれぞれ前記アレイ基板の行駆動回路の共通接地ＶＳＳ端に接続し、ドレイン電極がそれぞれ前記アレイ基板の行駆動回路のプルアップノートＰｕｌｌ ｕｐとプルダウンノートＰｕｌｌ ｄｏｗｎに接続し、ゲート同士は相互に接続することを特徴とする請求項８に記載のタッチスクリーンパネル。
10. 前記タッチ駆動回路は、前記タッチ走査線にタッチ走査信号を印加するときに、前記タッチ走査線の次の行のゲートラインに接続するアレイ基板の行駆動回路のＩｎｐｕｔ端に信号を入力することにも用いられることを特徴とする請求項７〜９の何れか１項に記載のタッチスクリーンパネル。
11. 表示装置であって、請求項１〜１０の何れか１項に記載の静電容量方式のインセル型タッチスクリーンパネルを備えることを特徴とする表示装置。

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