JP5530515B2 - 液晶パネル、液晶表示装置 - Google Patents
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Description
従来の技術において、液晶表示装置に手書き入力機能を備えるために採用されている実施形態として次の数種類がある。
まず、手書き入力方法は作動原理により抵抗膜方法、静電容量方法および電磁誘導方法に分けられる。
抵抗膜方法と静電容量方法との手書き入力装置はタッチ動作を識別して入力信号を受信するため、通常、タッチ入力動作を受けるために独立した抵抗膜方法または静電容量方法の手書き入力パネルを液晶表示装置の外側、即ち、見る者に向かう側に設置している。
電磁誘導方法の手書きパネルは、電磁ペンの電磁信号を受信して入力場所を識別するため、通常、独立した部品として液晶表示装置の外側または背面、例えばバックライトモジュールの後ろに取り付けられる。
まず、手書き入力パネルが独立した部品であるためその厚みの分だけ液晶表示装置が厚くなり、液晶表示装置の軽薄化のトレンドに合わない。
また、手書き入力パネルと液晶表示装置とを組立てる際に生じる安定性や強度の問題などで入力の正確さを低下させるおそれがある。
前記第1基板は第1ベース基板および第1ベース基板に形成された複数の膜層を含み、前記第2基板は第2ベース基板および第2ベース基板に形成された複数の膜層を含む。
前記第1基板における前記第2基板と反対側の面に偏光板が貼り付けられている。
前記液晶パネルは、前記偏光板における前記第1基板と反対側の面に貼り付けられ、タッチ信号を識別するためのタッチ式入力構造と、少なくともそれぞれ導電性材料からなる第1方向導線および第2方向導線とを含み、前記第1ベース基板と第2ベース基板との間に配設される前記複数の膜層の1つに形成され、前記複数の膜層における導電材料と絶縁状態になり、電磁信号を識別するためのアレイアンテナをさらに備えている。
前記の目的を実現するために本発明に係る液晶表示装置は、本発明に係る液晶パネルを採用した液晶表示装置であって、フレームと制御装置とをさらに含み、前記液晶パネルが前記フレームに嵌設され、前記タッチ式入力構造および電磁式アレイアンテナがいずれも前記制御装置に接続され、タッチ信号と電磁信号とを伝送して識別する。
さらに、アレイアンテナを液晶パネルに集積させ、タッチ式入力構造を偏光板に集積させることで、液晶表示装置を厚くすることなく軽薄化を実現でき、組立てのコストを下げることができる。
また、アレイアンテナおよびタッチ式入力構造を液晶パネルと密接に結合させることで、組立ての際に生じた誤差を防止し、識別の正確さと信頼性とを向上させることができる。
第1基板は第1ベース基板および第1ベース基板に形成された複数の膜層を含み、第2基板は第2ベース基板および第2ベース基板に形成された複数の膜層を含む。
前記第1基板における前記第2基板と反対側の面に偏光板が貼り付けられる。
通常、第1基板はカラー膜基板であり、第2基板はアレイ基板である。
液晶パネルはタッチ式入力構造と電磁式アレイアンテナとを含む。
タッチ信号を識別するためのタッチ式入力構造は前記偏光板における前記第1基板と反対側の外側表面に貼り付けられる。
電磁信号を識別するためのアレイアンテナは少なくとも第1方向導線および第2方向導線を含み、第1方向導線および第2方向導線はそれぞれ導電性材料、好ましくは透明導電材料からなり、前記複数の膜層における導電材料と絶縁状態で前記第1ベース基板と第2ベース基板との間の一の膜層に配設される。
当該技術分野の常識からわかるように、該アレイアンテナは少なくとも2層の導線コイルからなり、そのうち各層の導線コイルは方向が一致する複数のU形コイルからなり、かつ、2層の導線コイルの方向が垂直となる。
電磁ペンが電磁信号を出した際に、アレイアンテナは電磁信号を受信でき、電磁信号の周波数や振幅などを識別し、かつ、電磁ペンの場所を識別して手書き入力を実現する。
カラー膜基板およびアレイ基板のベース基板は通常ガラスからなるものであって、複数の設計方式でベース基板に形成された多層膜構造パターンを形成でき、アレイアンテナの形成位置も複数ある。
絶縁を求めるために、液晶パネルにおいてアレイアンテナは複数の形成方法で形成できる。
そのうちの一つの形成方法として、アレイアンテナに含まれる第1方向導線および第2方向導線はそれぞれ、液晶パネルにおけるベース基板または膜層などの2つの絶縁材料の間に形成され、即ち、第1方向導線および第2方向導線はそれぞれ異なる場所に設置され、例えば、絶縁材料からなるベース基板と膜層との間に形成されたり、または絶縁材料からなる2つの膜層の間に形成されたりすることができる。
この場合、余分の絶縁膜層を増やす必要がない。
もう一つの形成方法として、アレイアンテナに含まれる第1方向導線および第2方向導線は液晶パネルにおけるベース基板または膜層などの2つの絶縁材料の間に形成され、かつ、第1方向導線と第2方向導線との間に内間隔絶縁層が形成されている。
この場合、第1方向導線および第2方向導線は一緒に形成され、かつ、互いに内間隔絶縁層で絶縁されている。
もう一つの形成方法として、アレイアンテナに含まれる第1方向導線および/又は第2方向導線は液晶パネルにおける導電材料の膜層と隣接して設置され、かつ、隣接する導電材料の膜層との間に外間隔絶縁層が形成されている。
この場合、第1方向導線および第2方向導線は一緒に設置することもでき、分けて設置することもできる。
また、如何なる場所に設置することができる。
外間隔絶縁層によってアレイアンテナと液晶パネルにおける導電材料との絶縁を実現する。
以下の実施例はいずれも、液晶パネルの第1基板をカラーフィルタ基板とし、第2基板をアレイ基板として説明するものである。
液晶パネルの平面は通常複数の画素ユニットに区分されるが、本実施例は典型的なTFT液晶表示装置を例として説明する。
図1に示すのは液晶パネルにおける1つの画素ユニットの構造である。
そのうちカラー樹脂およびブラックマトリックスの層12はカラー樹脂121とブラックマトリックス122とを含み、ブラックマトリックス122は一定の間隔でカラー樹脂121の間に設置される。
第1保護層13は通常有機絶縁材料で形成したもので、カラー樹脂およびブラックマトリックスの層12を保護するとともに、カラー樹脂およびブラックマトリックスの層12を平坦化させる役割も果している。
共通電極層14は透明導電材料で完成したもので、液晶分子63に共通電圧を提供する。
第1配向膜層15は通常絶縁材料で作られ、その上に配向溝が形成され、液晶層に密着して設置され、密着する液晶分子63の方向を限定できる。
薄膜トランジスタ駆動アレイ膜層22は複数の膜層パターンからなり、ゲート電極とゲート電極走査線、ゲート電極絶縁層、アクティブ層、ソース電極、ドレイン電極、パッシベーション層および画素電極などを含む。
薄膜トランジスタ駆動アレイ膜層22を第2保護層23でカバーし、第1保護層13と同じ第2保護層23も有機絶縁材料で形成したもので、薄膜トランジスタ駆動アレイ膜層22を保護し、平坦化させる役割を果す。
第2保護層23には第2配向膜層24が形成され、第2配向膜層24における配向溝は密着する液晶分子63の方向を限定する。
タッチ式入力構造80は上偏光板30に集積されてもよい。
具体的に画素電極、共通電極層14などと同じ材料を採用することができる。
例えば、ITO(Indium Tin Oxides)などが挙げられる。
本実施例では、アレイアンテナは互いに垂直な第1方向導線51と第2方向導線52とを含む。
該第1方向導線51および第2方向導線52はそれぞれ液晶パネルにおけるベース基板または膜層などの2つの絶縁材料の間に形成される。
例えば、第1方向導線51は第1ベース基板11に形成され、第1ベース基板11に隣接するのは絶縁材料で形成したカラー樹脂およびブラックマトリックスの層12であり、第2方向導線52は第2保護層23に形成され、第2保護層23に隣接するのは絶縁材料で形成した第2配向膜層24である。
第1方向導線51または第2方向導線52は、それぞれ第1ベース基板11とカラー樹脂およびブラックマトリックスの層12との間、カラー樹脂およびブラックマトリックスの層12と第1保護層13との間、第2保護層23と第2配向膜層24との間のいずれか2箇所に形成される。
一方、アレイアンテナと液晶パネルとが密接に結合するため、電磁信号の位置を識別するときの正確さと信頼性とを向上させることができるとともに、液晶パネルにタッチ信号と電磁信号とを同時に識別する機能を備えさせ、ユーザーの入力方式を豊かにした。
違いとしては、第1方向導線51および第2方向導線52が絶縁透明膜層にカバーされ、即ち、液晶パネルに第1方向導線51および第2方向導線52を形成する際に、第1方向導線51および第2方向導線52の両側にそれぞれ絶縁透明膜層を設置して、第1方向導線51および第2方向導線52と液晶パネルとの絶縁を保つことができる。
図2乃至図4はそれぞれ本発明に係る第2実施例に係る液晶パネルの具体的な実施形態の構造説明図であり、そのうちカラーフィルタ基板およびアレイ基板が第1実施例に記載の構造を備える。
または、図3に示されるように、第1方向導線51、内間隔絶縁層53および第2方向導線52は、カラー樹脂およびブラックマトリックスの層12と第1保護層13との間に形成することができる。
または、図4に示すように、第1方向導線51、内間隔絶縁層53および第2方向導線52を第2保護層23と第2配向膜層24との間に形成することができる。
前記実施例に記載の典型的なカラーフィルタ基板およびアレイ基板を例として説明する。
図5乃至図8は、それぞれ本発明に係る第3実施例に係る液晶パネルの各具体的な実施形態の構造説明図である。
または、図6に示すように、第1方向導線51、内間隔絶縁層53、第2方向導線52および外間隔絶縁層54は共通電極層14と第1配向膜層15との間に設置され、外間隔絶縁層54によって第1方向導線51と共通電極層14との絶縁を保つことができる。
または、図7に示すように、第1方向導線51、内間隔絶縁層53、第2方向導線52および外間隔絶縁層54は、第2ベース基板21と薄膜トランジスタ駆動アレイ膜層22との間に設置され、または薄膜トランジスタ駆動アレイ膜層22のうち何れか2つの膜層の間に設置されることができ、外間隔絶縁層54で絶縁を保つことができる。
または、図8に示すように、第1方向導線51、内間隔絶縁層53、第2方向導線52および外間隔絶縁層54は薄膜トランジスタ駆動アレイ膜層22と第2保護層23との間に設置され、外間隔絶縁層54で第2方向導線52と薄膜トランジスタ駆動アレイ膜層22との絶縁を保つことができる。
または第1方向導線51および第2方向導線52に外間隔絶縁層54をカバーして絶縁導線を形成することで絶縁を実現することができる。
また、1つまたは複数の外間隔絶縁層54で絶縁を保つことができる。
第1方向導線51および第2方向導線52はそれぞれカラーフィルタ基板における複数の膜層およびアレイ基板における複数の膜層のうち何れか1つの膜層の両面に形成し、または何れか2つの膜層の表面に形成することができる。
導線と導線との間、導線と液晶パネルの導電膜層との間に互いに絶縁状態を保ち、正常的に作動できればよい。
ブラックマトリックス122の範囲内に隠れたアレイアンテナは液晶パネルの透過光に大きな影響はない。
本実施例は、前記実施例を基礎とする実施例であって、具体的には、タッチ式入力構造80が抵抗膜方式タッチパネル構造であり、第1導電層81、第2導電層82および複数の測定回線83を含む。
そのうち、第1導電層81は透明導電材料であって、例えばITOからなり、カラー膜基板側の上偏光板30に形成されたものである。
第2導電層82は透明導電材料で透明弾性基板84上に形成されたものであり、かつ、第2導電層82が第1導電層81に対向して設置される。
第1導電層81と第2導電層82との間に支持物85、例えば、球状粒子物が設置され、第1導電層81と第2導電層82との間に一定の間隔を保持し、かつ、第2導電層82がタッチされて変形した際に互いに接触できるようにする。
複数の測定回線83はそれぞれ第1導電層81および第2導電層82に接続されて、バイアス電圧を入力し、かつ、タッチ信号によって変化する測定電圧値を受信する。
抵抗膜方式タッチパネル構造は多種の方式を採用でき、例えば、4線式、5線式、7線式および8線式などを採用できる。
4線抵抗膜方式タッチパネル構造では、測定回線(83)は2本の第1の方向の導線831と2本の第2の方向の導線832とを含み、第1の方向の導線831が第1導電層81に設置され、かつ、それぞれ第1導電層81の両縁部に隣接し、第2の方向の導線832が第2導電層82に設置され、かつ、それぞれ第2導電層82両縁部に隣接し、第1の方向の導線831と第2の方向の導線832とが交替でバイアス電圧を入力し、かつ、交替で測定電圧値を受信する。
例えば、2本の第1の方向の導線831はそれぞれ、高電圧値と低電圧値とをバイアス電圧として入力することができ、この場合、第1導電層81と第2導電層82とが接触すると、第1導電層81の高電圧値および低電圧値を分圧したことにあたり、第2の方向の導線832を通じて分圧値を受信でき、分圧値は即ち測定電圧値である。
第1導電層81における抵抗値と距離とは正比例になるので、測定電圧値の大きさによってタッチ点の第1の方向上における位置を計算できる。
その後に交替して、第2の方向の導線832にそれぞれ高電圧値と低電圧値とを入力すると、同じくタッチ点の第2の方向における位置を計算してタッチ点の座標値を計算することができる。
5線抵抗膜方式タッチパネル構造では、測定回線(83)は1本の電圧測定回線834と、4本の電圧入力線833とを含み、電圧入力線833がいずれも第1導電層81に接続され、かつ、それぞれ矩形の第1導電層81の四つの角に隣接して設置され、電圧測定回線834が第2導電層82に接続されている。
電圧入力線833は交替でバイアス電圧を入力し、第2導電層82が測定電圧値を受信する。
具体的に、まず左上角と左下角に高電圧値を入力し、右上角および右下角に低電圧値を入力する。
前記分圧原理と同様、タッチする場合、第2導電層82から測定電圧値を受信してタッチ点の第1の方向上における位置を計算することができる。
それから、左上角と右上角に高電圧値を入力し、左下角および右下角に低電圧値を入力して、タッチ点の第2の方向における位置を計算できる。
前記の5線式の作動方法を参考にして、1対の対角にある入力電圧値は切り替えて変化している、即ち、対角に電圧入力線833を増設してもよく、回路の切り替えを行う必要がない。
本実施例は、前記の実施例を基礎としての実施例であって、具体的には、タッチ式入力構造80が静電容量方式タッチパネル構造であり、具体的に第1作動層86、隔離層87および第2作動層88を含む。
第1作動層86が透明導電材料、例えばITOからなり、上偏光板30に形成されたものであり、かつ、矩形の第1作動層86の四つの角がそれぞれ電極線89と接続されて高周波電流を入力される。
隔離層87は絶縁材料、例えばガラスからなるものであって、第1作動層86をカバーする。
第2作動層88が透明導電材料、例えばガラスからなり、隔離層87に形成されたものである。
指で第2作動層88をタッチする場合、人体波(電場)の働きで、ユーザーとタッチパネルの表面との間にカップリングコンデンサを形成し、高周波電流にとってコンデンサが導体であるため、指がタッチ点から小さな電流を吸収する。
この電流はそれぞれタッチパネルの四つの角における電極線89から流出し、かつ、この4つ電極線89から流出した電流は指から四つの角までの距離に正比例する。
この4つ電流比例を精確に計算することでタッチ点の位置を計算できる。
液晶パネルは、対向して設置される第1基板および第2基板と、その間に充填される液晶層とからなる。
液晶パネルがフレームに嵌め込んで固定され、フレームにはまた、バックライトモジュール、集積回路などその他部品を設置してもよい。
タッチ式入力構造80および電磁式アレイアンテナはいずれも制御装置に接続されて制御装置にタッチ信号および電磁信号を伝送し、制御装置が受信したタッチ信号と電磁信号とを識別し、同時に識別結果を液晶表示装置の制御システムに伝送して、液晶パネルに相応する画像またはページを表示させる。
制御装置は具体的にタッチ識別モジュール101と、電磁識別モジュール102およびスイッチモジュール103とを含んでよい。
タッチ識別モジュール101がタッチ式入力構造80と接続され、具体的に、測定回線(83)を接続してタッチ信号を受信し、識別する。
電磁識別モジュール102がアレイアンテナと接続されて電磁信号を受信し、識別する。
スイッチモジュール103がそれぞれアレイアンテナおよびタッチ識別モジュール101と接続されて、電磁信号を受信した際にタッチ識別モジュール101をオフにし、またはタッチ式入力構造80とタッチ識別モジュール101との接続をオフにする。
これにより2種類の入力方式の抵触および電磁誘導式スタイラスペンを使用する際にその他物品のタッチによる操作ミスを防止することができる。
また、液晶表示装置にタッチ式入力構造80およびアレイアンテナを集積させて識別の正確さと信頼性とを向上させることができる。
複数の実施例を参照しながら本発明を説明したが、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲内で、本発明に係る技術方案を変形したり、また、技術特徴を部分的に均等なものに置き換えたりすることも本願発明の請求の範囲に属することは、当業者にとって理解されるものである。
12 ・・・ カラー樹脂およびブラックマトリックスの層
13 ・・・ 第1保護層
14 ・・・ 共通電極層
15 ・・・ 第1配向膜層
21 ・・・ 第2ベース基板
22 ・・・ 薄膜トランジスタ駆動アレイ膜層
23 ・・・ 第2保護層
24 ・・・ 第2配向膜層
30 ・・・ 上偏光板
40 ・・・ 下偏光板
51 ・・・ 第1方向導線
52 ・・・ 第2方向導線
53 ・・・ 内間隔絶縁層
54 ・・・ 外間隔絶縁層
61 ・・・ 隔離物
62 ・・・ シール剤
63 ・・・ 液晶分子
80 ・・・ タッチ式入力構造
81 ・・・ 第1導電層
82 ・・・ 第2導電層
83 ・・・ 測定回線
84 ・・・ 透明弾性基板
85 ・・・ 支持物
86 ・・・ 第1作動層
87 ・・・ 隔離層
88 ・・・ 第2作動層
89 ・・・ 電極線
101 ・・・ タッチ識別モジュール
102 ・・・ 電磁識別モジュール
103 ・・・ スイッチモジュール
121 ・・・ カラー樹脂
122 ・・・ ブラックマトリックス
831 ・・・ 第1の方向の導線
832 ・・・ 第2の方向の導線
833 ・・・ 電圧入力線
834 ・・・ 電圧測定回線
Claims (11)
- 第1ベース基板および該第1ベース基板上に形成された複数の膜層を有する第1基板と、該第1基板と対向して設置された第2ベース基板および該第2ベース基板上に形成された複数の膜層を有する第2基板と、前記第1基板と第2基板との間に充填された液晶層と、前記第1基板における前記第2基板と反対側の面に貼り付けた偏光板とを有する液晶パネルであって、
前記偏光板における前記第1基板と反対側の面に貼り付けられ、タッチ信号を識別するためのタッチ式入力構造と、
少なくともそれぞれ第1方向導線と第2方向導線とを含み、電磁信号を識別するための電磁式アレイアンテナと、をさらに備え、
前記第1方向導線および第2方向導線が、導電性材料からなり、前記第1ベース基板と第2ベース基板との間に配設される前記複数の膜層の1つに形成され、前記複数の膜層における導電材料と絶縁状態になり、
前記タッチ式入力構造が、抵抗膜式タッチパネル構造または静電容量式タッチパネル構造であり、
前記抵抗膜式タッチパネル構造が、
透明導電材料からなり、前記偏光板上に形成された第1導電層と、
透明導電材料からなり、前記第1導電層と対向する透明弾性基板の第1導電層側に設置され、かつ、前記第1導電層との間に支持物が設置される第2導電層と、
それぞれ前記第1導電層と前記第2導電層とに接続され、バイアス電圧を入力し、かつ、前記タッチ信号によって変化する測定電圧値を受信するための数本の測定回線と、を備えていることを特徴とする液晶パネル。 - 前記測定回線が、2本または4本の第1の方向の導線と、前記第1の方向の導線に対応する2本または4本の第2の方向の導線とを含み、
前記第1の方向の導線が前記第1導電層に設置され、かつ、それぞれ前記第1導電層の縁部に隣接し、
前記第2の方向の導線が前記第2導電層に設置され、かつ、それぞれ前記第2導電層の縁部に隣接し、
前記第1の方向の導線と第2の方向の導線とが交替でバイアス電圧を入力し、かつ、測定電圧値を受信することを特徴とする請求項1に記載の液晶パネル。 - 前記測定回線が、1本の電圧測定回線と、4本または6本の電圧入力線とを含み、交替でバイアス電圧を入力するための前記電圧入力線が前記第1導電層に接続され、それぞれ矩形の前記第1導電層の四つの角の付近に設置され、前記電圧測定回線が測定電圧値を受信するための前記第2導電層に接続されていることを特徴とする請求項1に記載の液晶パネル。
- 前記静電容量方式タッチパネル構造が、
透明導電材料からなり、前記偏光板に形成され、かつ、四つの角部にそれぞれ電極線が接続される矩形の第1作動層と、
絶縁材料からなり、前記第1作動層をカバーする隔離層と、
透明導電材料からなり、前記隔離層上に形成される第2作動層と、を備えることを特徴とする請求項1に記載の液晶パネル。 - 前記第1基板における複数の膜層が、前記第1ベース基板に隣接する側から順次にカラー樹脂およびブラックマトリックスの層と、第1保護層と、共通電極層と、第1配向膜層とを備え、
前記第2基板における複数の膜層が、前記第2ベース基板に隣接する側から順次に薄膜トランジスタ駆動アレイ膜層と、第2保護層と、第2配向膜層とを備えていることを特徴とする請求項1に記載の液晶パネル。 - 前記第1方向導線および第2方向導線が、それぞれ前記液晶パネルにおける絶縁材料のベース基板または膜層のうちの2つの間に形成されることを特徴とする請求項1または請求項5に記載の液晶パネル。
- 前記第1方向導線および第2方向導線が、前記液晶パネルにおける絶縁材料のベース基板または膜層のうちの2つの間に形成され、前記第1方向導線と第2方向導線との間に内間隔絶縁層が形成されていることを特徴とする請求項1または請求項5に記載の液晶パネル。
- 前記第1方向導線および/又は前記第2方向導線が、前記液晶パネルにおける導電材料の膜層と隣接して設置され、隣接する導電材料の膜層との間に外間隔絶縁層が形成されていることを特徴とする請求項1または請求項5に記載の液晶パネル。
- 前記アレイアンテナが、透明導電材料からなることを特徴とする請求項1または請求項5に記載の液晶パネル。
- 請求項1乃至請求項9のいずれか1つに記載の液晶パネルを含む液晶表示装置であって、フレームと、制御装置とをさらに含み、前記液晶パネルが前記フレームに嵌め込まれ、タッチ信号と電磁信号とを伝送して識別するための前記タッチ式入力構造と電磁式アレイアンテナとがいずれも前記制御装置に接続されていること特徴とする液晶表示装置。
- 前記制御装置が、
前記タッチ式入力構造と接続され、前記タッチ信号を受信して識別するタッチ識別モジュールと、
前記アレイアンテナと接続され、前記電磁信号を受信して識別する電磁識別モジュールと、
それぞれ前記アレイアンテナと前記タッチ識別モジュールと接続され、電磁信号を受信した際に、前記タッチ識別モジュールをオフにし、または前記タッチ式入力構造と前記タッチ識別モジュールとの間の接続を切断するためのスイッチモジュールとを含むことを特徴とする請求項10に記載の液晶表示装置。
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