JP5697939B2 - タッチ表示パネル、タッチ表示装置及び平面表示パネル - Google Patents

Description

本発明は、タッチ表示技術に関し、特にタッチ表示パネル、そのタッチ表示パネルを用いるタッチ表示装置及び平面表示パネルに関する。

平面表示技術の発展及び製造のコストの低下に伴って、平面表示装置は、低放射性、薄型化及び低消費電力のような利点によって、携帯電話、ゲーム機、携帯情報端末（ＰＤＡ）のような電子部品に広く用いられている。一般的に、平面表示装置は、主にプラズマディスプレー（ＰＤＰ）、液晶ディスプレー（ＬＣＤ）及び有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）等である。前記液晶表示装置は、低コストであるため、現在の市場の主流となっている。

利便性又は直感的なヒューマンマシンインターフェースのような需要を満たすために、近来の市場には各種のタッチ機能を有するタッチ表示装置が次第に出現している。前記タッチ表示装置は、一般的に外付け式及び内蔵式に分類される。内蔵式タッチ表示装置とは、タッチ感知部品を液晶表示パネル内に直接的に製造することによってタッチパネル及び液晶表示パネルを形成する。具体的に説明すると、内蔵式タッチ表示装置のパネル（即ち、タッチ表示パネル）は、複数の画素ユニットを備える。タッチ感知部品は、部分的な画素ユニットに配置される。前記タッチ感知部品は、それに対応する画素ユニットの部分の面積を占用するため、この部分の画素ユニットの画素電極は、他の画素ユニットの画素電極より小さくなる。

画素電極の大きさが異なるため、従来のタッチ表示パネルにおいて、タッチ感知部品が配置されている画素ユニットの液晶コンデンサは、他の画素ユニットの液晶コンデンサと異なる。従って、従来のタッチ表示パネルを使用する時、走査電圧を高電圧と低電圧との間で切り替える場合、前記液晶コンデンサの相違性によって画素ユニットの間のフィードスルー（Ｆｅｅｄ−Ｔｈｒｏｕｇｈ）電圧が異なることによって、画面のフリッカー（Ｆｌｉｃｋｅｒ）現象が発生する。

以上の問題点に鑑みて、本発明は、タッチ表示装置の画面のフリッカー現象が効果的に削減され、表示品質が向上したタッチ表示パネル、タッチ表示装置及び平面表示パネルを提供することを目的とする。

前記問題を解決するために、本発明に係るタッチ表示パネルは、複数の走査線と、複数のデータ線と、複数のタッチ感知ユニットと、を備える。各タッチ感知ユニットは、第一画素ユニットと、第二画素ユニットと、第三画素ユニットと、を備える。各画素ユニットは、画素電極と、記憶コンデンサ電極と、補償コンデンサと、を備える。前記画素電極と前記記憶コンデンサ電極との間に記憶コンデンサが設置され、前記補償コンデンサは、前記画素電極と前記走査線との間に接続され、且つ前記第一画素ユニット、前記第二画素ユニット、前記第三画素ユニットの記憶コンデンサの静電容量の比及びそれらの補償コンデンサの静電容量の比は、全て前記画素電極の面積比と等しい。

また、本発明に係るタッチ表示装置は、走査駆動回路と、データ駆動回路と、前記走査駆動回路に接続される複数の走査線と、前記データ駆動回路に接続される複数のデータ線と、複数のタッチ感知ユニットと、を備えるタッチ表示パネルと、を備える。前記各タッチ感知ユニットは、第一画素ユニット及び第二画素ユニットを備える。各画素ユニットは、画素電極と、共通電極と、記憶コンデンサと、補償コンデンサと、を備える。前記画素電極と前記共通電極との間に液晶コンデンサが形成され、前記補償コンデンサは、画素電極と前記走査線との間に接続され、且つ前記第一画素ユニット及び前記第二画素ユニットの記憶コンデンサの静電容量の比及びそれらの補償コンデンサの静電容量の比は、液晶コンデンサの静電容量の比と等しい。

また、本発明に係る平面表示パネルは、複数の走査線と、複数のデータ線と、複数のタッチ感知ユニットと、を備える。各タッチ感知ユニットは、第一画素ユニットと、第二画素ユニットと、第三画素ユニットと、を備える。各画素ユニットは、画素電極と、共通電極と、記憶コンデンサ電極と、補償コンデンサと、を備える。前記画素電極と前記共通電極との間に液晶コンデンサが形成され、前記画素電極と前記記憶コンデンサ電極との間に記憶コンデンサが設置され、前記補償コンデンサは、前記画素電極と前記走査線との間に接続され、且つ前記第一画素ユニット、前記第二画素ユニット、前記第三画素ユニットの記憶コンデンサの静電容量の比及びそれらの補償コンデンサの静電容量の比の中の少なくとも１つは、液晶コンデンサの静電容量の比と等しい。

従来の技術に比べて、本発明に係るタッチ表示パネルでは、各タッチ表示ユニットの内部の第一、第二、第三画素ユニットの記憶コンデンサ及び補償コンデンサの静電容量の比の中の少なくとも１つは、液晶コンデンサの静電容量の比と等しい。従って、前記タッチ表示パネルが動作する過程において発生したフィードスルー電圧値は、おおよそ一致しているため、タッチ表示装置の画面のフリッカー現象が効果的に削減されて、表示品質が向上する。

本発明の実施形態に係るタッチ表示装置の等価回路を示す図である。 図１に示したタッチ表示装置のタッチ表示パネルのタッチ感知ユニットの平面構造を示す図である。 図１に示したタッチ表示装置が動作する場合のタッチ表示パネルの画素ユニットの波形図である。

以下、図面に基づいて、本発明に係るタッチ表示パネル、タッチ表示装置及び平面表示パネルについて詳細に説明する。

図１は、本発明の実施形態に係るタッチ表示装置の等価回路を示す図である。前記タッチ表示装置１００は、内蔵式タッチ表示装置であり、タッチ表示パネル１１０と、走査駆動回路１２０と、データ駆動回路１３０と、共通電圧回路１４０と、を備える。

前記タッチ表示パネル１１０は、液晶表示パネルのような平面表示パネルであり、平行に配列される複数の走査線１５０と、互いに平行し且つ前記走査線１５０と直交に配列される複数のデータ線１６０と、前記走査線１５０に平行し且つ前記走査線１５０と離間して配列される複数の共通線１７０と、前記複数の走査線１５０及び前記複数のデータ線１６０によって区切られ且つマトリックス状に配列される画素ユニット１８０と、を備える。各画素ユニット１８０は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）１８１と、画素電極１８２と、共通電極１８３と、記憶コンデンサ電極１８４と、補償コンデンサ１８７と、を備える。各薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）１８１の面積が同じである。

前記薄膜トランジスタ１８１において、ゲート電極は、それに対応する走査線１５０によって前記走査駆動回路１２０に接続され、ドレイン電極は、それに対応するデータ線１６０によって前記データ駆動回路１３０に接続され、ソース電極は、前記画素電極１８２に接続される。本実施形態において、前記薄膜トランジスタ１８１のゲート電極は、前記補償コンデンサ１８７によって前記ソース電極に接続され、且つ前記補償コンデンサ１８７は、前記走査線１５０と前記画素電極１８２との間に接続される。

前記共通電極１８３は、前記タッチ表示パネル１１０のカラーフィルター（ＣｏｌｏｒＦｉｌｔｅｒ、ＣＦ）基板（上基板という）に設置される。前記画素ユニット１８０の中において、前記共通電極１８３、前記画素電極１８２及び前記共通電極１８３と前記画素電極１８２との間に位置する液晶層は、液晶コンデンサ１８５を構成する。前記記憶コンデンサ電極１８４は、前記タッチ表示パネル１１０のＴＦＴ基板（下基板という）に設置される。前記画素ユニット１８０の中において、前記記憶コンデンサ電極１８４、前記画素電極１８２及び前記記憶コンデンサ電極１８４と前記画素電極１８２との間に位置する絶縁層は、記憶コンデンサ１８６を構成する。本実施形態において、前記記憶コンデンサ電極１８４は、共通線１７０から延在して形成される。前記共通電極１８３及び前記記憶コンデンサ電極１８４は、前記共通電圧回路１４０に接続される。

具体的に説明すると、前記タッチ表示パネル１１０において、マトリックス状に配列される複数の画素ユニット１８０は、複数のタッチ感知ユニット１９０に分配される。本実施形態において、図１を示されたように、３×１個の画素ユニット１８０の各々は、１つのタッチ感知ユニット１９０を構成する。

図２は、図１に示したタッチ表示装置１００のタッチ表示パネル１１０のタッチ感知ユニット１９０の平面構造を示す。前記タッチ感知ユニット１９０の３×１個の画素ユニットの各々を、第一画素ユニット、第二画素ユニット及び第三画素ユニットと規定する。本実施形態において、前記第一画素ユニット、前記第二画素ユニット及び前記第三画素ユニットは、各々、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）、赤色（Ｒ）画素ユニットであり、且つその三個の画素ユニットは、同じ走査線１５０に接続される。前記タッチ感知ユニット１９０は、タッチ感知部品１９１を備える。前記タッチ感知部品１９１は、前記第一、第二、第三画素ユニットの１つに配置され、例えば、前記第二画素ユニットの内部に配置され、且つその中の画素電極１８２に隣接して配置される。前記タッチ部品１９１は、薄膜トランジスタ構造を有することができ、前記タッチ感知ユニット１９０が外力を受ける場合（例えば、使用者が指又はタッチペンで前記タッチ感知ユニット１９０の対応する位置に接触する場合）、外部制御回路にタッチ感知信号を出力し、前記外部制御回路は前記タッチ感知信号に基づいて接触された箇所（以下、接触箇所という）の座標を判断し、且つその座標に基づいて対応する制御信号を提供することによって前記タッチ表示装置１００又は前記タッチ表示装置１００を使用する電子部品を制御して対応する操作を行う。

図２を示されたように、前記タッチ感知部品１９１は、前記第二画素ユニットの部分の面積を占用するため、前記第二画素ユニットの画素電極１８２の面積Ｓ２は、前記第一、第三画素ユニットの中の画素電極１８２の面積Ｓ１、Ｓ３より小さく、即ち、Ｓ２＜Ｓ１、Ｓ２＜Ｓ３の条件式を満足し、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３は、各々、第一、第二、第三画素ユニットの画素電極１８２の面積を指す。又、Ｓ１とＳ３は、等しいことができる。分かり易く説明するために、前記第一画素ユニットの画素電極１８２の面積と第二画素ユニットの画素電極１８２の面積と第三画素ユニットの画素電極１８２の面積との比Ｓ１：Ｓ２：Ｓ３を１：ｍ：ｎと設定すれば、前記第一、第二、第三画素ユニットの液晶コンデンサ１８５のコンデンサの比も１：ｍ：ｎである。本実施形態において、前記タッチ表示パネル１１０のタッチ感知ユニット１９０の中で、前記第一、第二、第三画素ユニットの薄膜トランジスタ１８１のゲート電極とソース電極との交差重畳する箇所の面積を制御することによって、前記第一、第二、第三画素ユニットの補償コンデンサ１８７の静電容量値の比を１：ｍ：ｎとする。即ち、前記タッチ表示パネル１１０において、各タッチ感知ユニット１９０の第一、第二、第三画素ユニットの補償コンデンサ１８７の静電容量値の比は、その画素電極１８２の面積比と等しい。

本実施形態において、前記タッチ表示パネル１１０のタッチ感知ユニット１９０の中で、前記第一、第二、第三画素ユニットの記憶コンデンサ電極１８４と前記画素電極１８２との交差重畳する箇所の面積を制御することによって、前記第一、第二、第三画素ユニットの記憶コンデンサ１８６の静電容量値の比を１：ｍ：ｎとする。即ち、前記タット表示パネル１１０において、各タッチ感知ユニット１９０の第一、第二、第三画素ユニットの記憶コンデンサ１８６の静電容量値の比は、その画素電極１８２の面積比と等しい。

前記タッチ表示装置１００が画面を表示する時、前記走査駆動回路１２０は、高電圧を前記走査線１５０に順次に印加する。第ｉ行の走査線が前記高電圧を受けた場合、前記タッチ表示パネル１１０の第ｉ行画素ユニットの薄膜トランジスタ１８１を導通する。この時、データ駆動回路１３０は、前記第ｉ行画素ユニットにデータ信号をそれぞれ対応するデータ線１６０及び薄膜トランジスタ１８１によって入力して、前記タッチ表示パネル１１０には対応する画面が表示される。

図３は、タッチ表示装置が動作する場合の前記タット表示パネル１１０の中の１つの画素ユニット１８０の波形図である。Ｔ１は、前記走査駆動回路１２０が前記画素ユニット１８０に入力した走査信号であり、Ｔ２は、前記共通電圧回路１４０が前記画素ユニット１８０に入力した電圧信号であり、Ｔ３は、前記画素ユニット１８０の液晶コンデンサ１８５の電圧の変化曲線である。図３に示されたように、前記画素ユニット１８０は、隣接している２つのフレームで受信したデータ電圧信号の極性は相反する。

具体的に説明すると、第Ｎフレームの画面を表示する過程において、前記画素ユニット１８０は、高電圧Ｖｇｈの走査信号を受信し、この時、前記データ駆動回路１３０は、前記画素ユニット１８０にデータ信号を入力するとともに前記画素ユニット１８０の内部の液晶コンデンサ１８５を充電する。従って、前記液晶コンデンサ１８５の電圧は、前記走査信号が高電圧Ｖｇｈから低電圧Ｖｇｌに変換されるまで徐々に上昇する。前記走査信号が高電圧Ｖｇｈから低電圧Ｖｇｌに変換される時、前記液晶コンデンサ１８５の電圧は、最大値Ｖｍに到達してから前記データ駆動回路１３０が出力したデータ信号に対応する安定値Ｖｓまで低減し且つ安定する。これから、第Ｎフレーム画面の中で、前記画素ユニット１８０は前記安定値に対応するグレースケールを表示する。

前記最大値Ｖｍと安定値Ｖｓとの間の電圧差は、画素ユニット１８０のフィードスルー電圧値Ｖｐである。分析の結果、フィードスルー電圧値Ｖｐと前記画素ユニット１８０の液晶コンデンサ１８５とは、以下の式を満足する。

（式）
Ｖｐ＝Ｃｇｓ（Ｖｇｈ−Ｖｇｌ）／（Ｃｇｓ＋Ｃｌｃ＋Ｃｓｔ）

ただし、Ｃｌｃ、Ｃｓｔ、Ｃｇｓは、それぞれ前記画素ユニット１８０の内部の液晶コンデンサ１８５、記憶コンデンサ１８６、補償コンデンサ１８７の静電容量値である。（Ｖｇｈ−Ｖｇｌ）は、走査信号の高電圧と低電圧との間の電圧差であり、一般的に固定値である。

本実施形態の前記タッチ表示装置１００において、前記タッチ表示パネル１１０の各タッチ表示ユニット１９０の内部の第一、第二、第三画素ユニットの記憶コンデンサ１８６及び補償コンデンサ１８７の静電容量の比は、それぞれ第一、第二、第三画素ユニットの画素電極１８２の面積比と等しい。前記第一、第二、第三画素ユニットの画素電極１８２の面積比は、前記第一、第二、第三画素ユニットの液晶コンデンサ１８５の静電容量の比である。従って、上述した式に基づいて同じタッチ表示ユニット１９０の内部の各画素ユニットが動作する過程で発生したフィードスルー電圧値Ｖｐは、おおよそ一致するため、前記タッチ表示装置１００の画面のフリッカー現象は効果的に削減されて、表示品質が向上する。

しかし、本発明は、上述した第一実施形態に限定されるものではない。第二の実施形態において、補償コンデンサ１８７は、画素ユニット１８０の中の他の交差重畳コンデンサからなることができる。具体的に説明すると、走査線１５０は、複数の延伸電極をさらに備え、各延伸電極は、それぞれ対応する画素ユニット１８０の内部へ延伸されてその画素電極１８２と交差重畳されて交差重畳コンデンサを形成し、それを補償コンデンサ１８７とする。第三の実施形態において、補償コンデンサ１８７は、走査線１５０と画素電極１８２との間に形成される薄膜コンデンサであることもできる。

又、第四の実施形態において、各画素表示ユニット１９０の内部の第一、第二、第三画素ユニットの記憶コンデンサ１８６の静電容量の比を画素電極１８２の面積比と設定するか又は各画素表示ユニット１９０の内部の第一、第二、第三画素ユニットの補償コンデンサ１８７の静電容量の比を画素電極１８２の面積比と設定する。従って、タッチ表示パネル１１０が動作する過程において、同じ画素表示ユニット１９０の各画素ユニットにおいて発生したフィードスルー電圧値は、おおよそ一致するため、前記タッチ表示装置１１０の画面のフリッカー現象は効果的に削減されて、表示品質が向上する。

第一実施形態において、共通線１７０から延在した記憶コンデンサ電極１８４と前記画素電極１８２との間の交差重畳コンデンサは記憶コンデンサ１８６として構成される。しかし、第二、第三、第四実施形態において、前記走査線１５０から延在して記憶コンデンサ電極１８４を形成し、前記走査線１５０の記憶コンデンサ電極１８４と前記画素電極１８２との間の交差重畳コンデンサは記憶コンデンサ１８６として構成される。

以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変形又は修正が可能であり、該変形又は修正も又、本発明の特許請求の範囲内に含まれるものであることは、いうまでもない。

１００ タッチ表示装置
１１０ タッチ表示パネル
１２０ 走査駆動回路
１３０ データ駆動回路
１４０ 共通電圧回路
１５０ 走査線
１６０ データ線
１７０ 共通線
１８０ 画素ユニット
１８１ 薄膜トランジスタ
１８２ 画素電極
１８３ 共通電極
１８４ 記憶コンデンサ電極
１８５ 液晶コンデンサ
１８６ 記憶コンデンサ
１８７ 補償コンデンサ
１９０ タッチ感知ユニット
１９１ タッチ感知部品

Claims (12)

1. 複数の走査線と、複数のデータ線と、複数のタッチ感知ユニットと、を備えるタッチ表示パネルにおいて、
   各タッチ感知ユニットは、第一画素ユニットと、第二画素ユニットと、第三画素ユニットと、を備え、
   前記各画素ユニットは、画素電極と、記憶コンデンサ電極と、補償コンデンサと、を備え、
   前記画素電極と前記記憶コンデンサ電極との間に記憶コンデンサが設置され、前記補償コンデンサは、前記画素電極と前記走査線との間に接続され、且つ前記第一画素ユニット、前記第二画素ユニット、前記第三画素ユニットの記憶コンデンサの静電容量の比及び補償コンデンサの静電容量の比は、全て前記画素電極の面積比と等しいことを特徴とするタッチ表示パネル。
2. 前記各画素ユニットは、面積が同じである薄膜トランジスタを備え、前記薄膜トランジスタのゲート電極、ドレイン電極及びソース電極は、それぞれ対応する走査線、データ線及び画素電極に接続され、且つ前記補償コンデンサは、前記薄膜トランジスタのゲート電極とソース電極とが交差重畳されて形成された交差重畳コンデンサであることを特徴とする請求項１に記載のタッチ表示パネル。
3. 前記走査線は、前記画素ユニットまで延伸する複数の延伸電極を備え、且つ前記補償コンデンサは、前記走査線の延伸電極と前記画素電極とが交差重畳されて形成された交差重畳コンデンサであることを特徴とする請求項１に記載のタッチ表示パネル。
4. 前記画素ユニットの中のいずれか一つの画素ユニットの内部にタッチ感知部品が配置され、前記タッチ感知部品は、外力を受ける場合、タッチ感知信号を出力することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のタッチ表示パネル。
5. 走査駆動回路と、
   データ駆動回路と、
   前記走査駆動回路に接続される複数の走査線と、前記データ駆動回路に接続される複数のデータ線と、複数のタッチ感知ユニットと、を備えるタッチ表示パネルと、
   を備えるタッチ表示装置において、
   前記各タッチ感知ユニットは、第一画素ユニット及び第二画素ユニットを備え、
   前記各画素ユニットは、画素電極と、共通電極と、記憶コンデンサと、補償コンデンサと、を備え、
   前記画素電極と前記共通電極との間に液晶コンデンサが形成され、前記補償コンデンサは、画素電極と前記走査線との間に接続され、且つ前記第一画素ユニット及び前記第二画素ユニットの記憶コンデンサの静電容量の比及び補償コンデンサの静電容量の比は、液晶コンデンサの静電容量の比と等しいことを特徴とするタッチ表示装置。
6. 前記各画素ユニットは、面積が同じである薄膜トランジスタを備え、前記薄膜トランジスタのゲート電極、ドレイン電極及びソース電極は、それぞれ対応する走査線、データ線及び画素電極に接続され、且つ前記補償コンデンサは、前記薄膜トランジスタのゲート電極とソース電極とが交差重畳されて形成された交差重畳コンデンサであることを特徴とする請求項５に記載のタッチ表示装置。
7. 前記補償コンデンサは、前記走査線と前記画素電極とが交差重畳されて形成された交差重畳コンデンサであることを特徴とする請求項５に記載のタッチ表示装置。
8. 前記第一画素ユニット、前記第二画素ユニットは、同じ走査線に接続され、且つ前記第一画素ユニット、前記第二画素ユニットの中のいずれか一つの画素ユニットの内部にタッチ感知部品が配置され、前記タッチ感知部品は、外力を受ける場合、タッチ感知信号を出力することを特徴とする請求項５に記載のタッチ表示装置。
9. 複数の走査線と、複数のデータ線と、複数のタッチ感知ユニットと、を備える平面表示パネルにおいて、
   各タッチ感知ユニットは、第一画素ユニットと、第二画素ユニットと、第三画素ユニットと、を備え、
   前記各画素ユニットは、画素電極と、共通電極と、記憶コンデンサ電極と、補償コンデンサと、を備え、
   前記画素電極と前記共通電極との間に液晶コンデンサが形成され、前記画素電極と前記記憶コンデンサ電極との間に記憶コンデンサが設置され、前記補償コンデンサは、前記画素電極と前記走査線との間に接続され、且つ前記第一画素ユニット、前記第二画素ユニット、前記第三画素ユニットの記憶コンデンサの静電容量の比及び補償コンデンサの静電容量の比の中の少なくとも１つは、液晶コンデンサの静電容量の比と等しいことを特徴とする平面表示パネル。
10. 前記各画素ユニットは、面積が同じである薄膜トランジスタを備え、前記薄膜トランジスタのゲート電極、ドレイン電極及びソース電極は、それぞれ対応する走査線、データ線及び画素電極に接続され、且つ前記補償コンデンサは、前記薄膜トランジスタのゲート電極とソース電極とが交差重畳されて形成された交差重畳コンデンサであることを特徴とする請求項９に記載の平面表示パネル。
11. 前記走査線は、前記画素ユニットまで延伸する複数の延伸電極を備え、且つ前記補償コンデンサは、前記走査線の延伸電極と前記画素電極とが交差重畳されて形成された交差重畳コンデンサであることを特徴とする請求項９に記載の平面表示パネル。
12. 前記第一画素ユニット、前記第二画素ユニット、前記第三画素ユニットは、同じ走査線に接続され、且つ前記第一画素ユニット、前記第二画素ユニット、前記第三画素ユニットの中のいずれか一つの画素ユニットの内部にタッチ感知部品が配置され、前記タッチ感知部品は、外力を受ける場合、タッチ感知信号を出力することを特徴とする請求項９に記載の平面表示パネル。

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