JP6084615B2 - カラーフィルター基板とコンデンサ式タッチスクリーン - Google Patents

Description

本発明は液晶表示分野に係り、特にカラーフィルター基板及びコンデンサ式タッチスクリーンに係るものである。

タッチスクリーン液晶表示装置は迅速な発展を遂げ、次第に主流のフラットパネル表示装置となっている。液晶表示装置の生産過程は主に以下を含む。カラーフィルター基板（Ｃｏｌｏｒ Ｆｉｌｔｅｒ，ＣＦ）を製造し、基板上に順次ブラックマトリックス（Ｂｌａｃｋ Ｍａｔｒｉｘ，ＢＭ）、カラーフィルター層、平坦化層及び共通電極を形成する。アレイ基板を製造する。アレイ基板及びカラーフィルター基板に対し配向処理を行い、アレイ基板及びカラーフィルター基板の位置を揃えて貼り合わせてから、液晶を入れて、液晶セルを形成する。偏光板、バックライト、駆動電路を組み立て、独立した標準的外部インターフェースを有するモジュールとなる。図１に示すように、カラーフィルター基板を製造する際、まず基板１１上においてブラックマトリックス１２を製造し、各画素のサブピクセルで混色が起きることを防ぐ。しかしブラックマトリックス１２は、後にカラーフィルター層（Ｃｏｌｏｒ Ｇｅｌ ｌａｙｅｒ）を製作する際、即ち赤（Ｒｅｄ，Ｒ）、緑（Ｇｒｅｅｎ，Ｇ）、青（Ｂｌｕｅ，Ｂ）色の着色樹脂を製作する際、表面の平坦度が悪いため、平坦化層１３によって平坦化を行ってから、共通電極１４の製造を行うしかない。

タッチスクリーンは通常、液晶パネル上にタッチポイントを確定するためのセンサー層を設けることにより作製される。コンデンサ式タッチスクリーンの場合、通常はカラーフィルター基板の基板背面上にコンデンサセンサーを作る。図２に示すように、コンデンサセンサーは上下二層の透明導電膜１５（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅｓ，ＩＴＯ）と、二層の透明導電膜１５の間に挟まっている絶縁層１６とを有する。上下二層の透明導電膜１５は、それぞれコンデンサの上電極板１７及び下電極板１８となる。スクリーンがタッチされた場合、タッチポイントのコンデンサに変化が生じ、縦及び横方向の異なる行列の電流またはパルス信号に変化が生じ、よって横方向及び縦方向のセンサーがそれぞれ感知し、タッチポイントが発生している位置の縦横方向の座標を確定し、これにより位置決定を実現する。

上記タッチスクリーンの製造過程において、多くの層を製造する必要があり、工程が複雑であることなどの問題から、タッチスクリーンのコストの低下、並びにタッチスクリーンの軽量化及び薄型化に不利である。

本発明はカラーフィルター基板及びコンデンサ式タッチスクリーンを提供し、従来技術のカラーフィルター基板とコンデンサ式タッチスクリーンに比べて、軽量化、薄型化を実現し、同時に、製造過程において製造する層の数を減らし、生産工程を最適化し、コストを低減させた。

一つの側面において、本発明はカラーフィルター基板に係る。カラーフィルター基板は、基板、前記基板上に形成されるカラーフィルター層、及び前記基板上に形成されるセンサー層を含み、前記カラーフィルター層は複数のサブピクセルを含み、前記センサー層は第一金属層、第二金属層、及び前記第一金属層と前記第二金属層との間にある絶縁層を含み、前記第一金属層、前記第二金属層及び前記絶縁層の少なくとも一つは、遮光材料によって形成され、前記遮光材料のカラーフィルター層における投影は網目形状を形成し、さらに各サブピクセル間の位置に対応して遮蔽する。

一つの実施例中において、前記センサー層中の前記第一金属層及び前記第二金属層は、いずれも遮光材料によって形成されるものである。

一つの実施例中において、前記センサー層中の前記絶縁層は、透明絶縁材料によって形成されるものである。

一つの実施例中において、前記センサー層中の一部の前記絶縁層は、遮光材料によって形成されるものである。

一つの実施例中において、前記センサー層中の前記第一金属層及び第二金属層は、透明導電性材料によって形成されるものである。

一つの実施例中において、前記センサー層中の前記第一金属層及び一部の前記絶縁層は、遮光材料によって形成されるものである。

一つの実施例中において、前記センサー層中の前記第二金属層及び一部の前記絶縁層は、遮光材料によって形成されるものである。

一つの実施例中において、前記第一金属層は、第一方向において等間隔に配列している複数の第一金属線によって構成され、前記第一金属線は、複数の幅広部及び複数の幅狭部によって形成され、複数の前記幅広部と前記幅狭部分とは交互に配置され且つ順に連結され、前記第二金属層は、第二方向において等間隔に配列している複数の第二金属線によって構成され、前記第二金属線は、複数の幅広部及び複数の幅狭部によって形成され、複数の前記幅広部と前記幅狭部分とは交互に配置され且つ順に連結され、前記第二方向は前記第一方向に対して垂直であり、前記第一金属線及び前記第二金属線は、各サブピクセル間の位置に対応するように遮蔽し、前記第一金属線の幅広部と前記第二金属線の幅広部とは向かい合うように、それぞれ前記センサーのコンデンサの上電極板及び下電極板を形成し、前記第一金属線の幅狭部と前記第二金属線の幅狭部とは各前記コンデンサを連結するリード線を形成する。

一つの実施例中において、前記絶縁層は、シート状である。

一つの実施例中において、前記センサー層は、前記基板と前記カラーフィルター層との間に位置する。

一つの実施例中において、前記センサー層と前記カラーフィルター層とは、それぞれ前記基板の両側に位置する。

もう一つの側面において、本発明はコンデンサ式タッチスクリーンに係り、前記のカラーフィルター基板を含む。

本発明により、カラーフィルター基板及びコンデンサ式タッチスクリーンのセンサー層中の金属層または一部絶縁層は、遮光材料によって作られ、同じような遮蔽作用を果たす。本発明中のカラーフィルター基板及びコンデンサ式タッチスクリーンは、生産過程においてブラックマトリックスを省略することができ、効果的にカラーフィルター基板の厚さを減らすことができる。ブラックマトリックスを省略することにより、直接基板上においてカラーフィルター層を作ることができ、よってカラーフィルター層の表面平坦度が良く、さらにカラーフィルターに対して平坦化するための平坦化層を作る必要がないため、製造する層の数を減らすことができ、生産工程を最適化し、コストを下げ、従来技術と比較して軽量化、薄型化を実現した。

従来のコンデンサ式タッチスクリーンのカラーフィルター基板の側面断面模式図である。 従来のコンデンサ式タッチスクリーンのコンデンサ構造の側面断面模式図である。 本発明の第一実施例のカラーフィルター基板のセンサー層の側面模式図である。 本発明の第一実施例のカラーフィルター基板の側面断面模式図である。 本発明の第一実施例のカラーフィルター基板のセンサー層の上下二層の金属層の上面模式図である。 本発明の第二実施例のカラーフィルター基盤の側面断面模式図である。 本発明の第三実施例のカラーフィルター基板の側面断面模式図である。 本発明の第三実施例の絶縁層の上面模式図である。

以下において図面を参照しながら、本発明のカラーフィルター基板及びコンデンサ式タッチスクリーンについて詳細に説明する。

図３は本発明の第一実施例のカラーフィルター基板のセンサー層を示している。図４は本発明の第一実施例のカラーフィルター基板の側面断面模式図である。図５は本発明の第一実施例のカラーフィルター基板のセンサー層の上下二層の金属層の上面模式図である。カラーフィルター基板は基板１１、カラーフィルター層２０及びセンサー層１９を含む。カラーフィルター層２０は、複数のサブピクセルを含み、例えば図４におけるＲＧＢサブピクセルである。センサー層１９は第一金属層２１、第二金属層２２及び絶縁層１６を含む。第一金属層２１及び第二金属層２２はいずれも遮光材料によって作られ、第一金属層２１及び第二金属層２２は互いに重なり、図５の上面図のように網目構造を形成する。即ち第一金属層２１及び第二金属層２２からなる遮光材料は、カラーフィルター層２０上の投影で網目構造を形成し、さらには各サブピクセル間の位置に対応するように遮蔽する。センサー層１９の絶縁層１６の材質は透明絶縁材料であって、絶縁層１６はシート状を呈し、第一金属層２１と第二金属層２２との間に挟まれるように位置する。図４に示すように、第一金属層２１及び第二金属層２２はカラーフィルター基板の各サブピクセル間の位置に対応するように遮蔽し、例えば、サブピクセルＲとサブピクセルＧとの境界及びサブピクセルＧとサブピクセルＢとの境界である。

さらに、図５に示すように、第一金属層２１は、等間隔に水平方向に沿って配列する複数の第一金属線を含み、第一金属線は複数の幅広部及び複数の幅狭部を含み、幅広部と幅狭部とは交互に配置され且つ順に連結されている。

第二金属層２２は等間隔に垂直方向に配列する複数の第二金属線を含み、第二金属線は複数の幅広部及び複数の幅狭部を含み、幅広部と幅狭部とは交互に配置され且つ順に連結されている。

第一金属線と第二金属線とは重なり、図５の上面図において網目構造を形成し、さらに各サブピクセル間の位置に対応するように遮蔽し、第一金属線と第二金属線とのそれぞれの交差箇所においてコンデンサ２４を形成し、タッチポイントの確定に用いる。第一金属線の幅広部と第二金属線の幅広部とは向かい合うように、それぞれセンサー層のコンデンサの上電極板１７及び下電極板１８を形成する。第一金属線の幅狭部及び第二金属線の幅狭部は各コンデンサを連結するリード線を形成する。

タッチした場合、タッチポイントのコンデンサ２４は変化し、水平及び垂直方向の異なる行列の電流またはパルス信号に変化が生じ、且つ各コンデンサ間のリード線によって出力され、これにより水平及び垂直方向のセンサーがそれぞれ感知し、タッチポイントが発生した座標を確定して、位置決定を行う。また、第一金属線及び第二金属線は囲い込んで光透過領域２３を形成し、各光透過領域２３は一つのサブピクセル領域に対応する。第一金属層２１と第二金属層２２は、隣接する光透過領域２３間に対応し、且つ第二金属層は遮光材料によって形成される。よって各サブピクセル領域は透明であり、且つ各サブピクセル間領域は金属層によって遮蔽される。よってある光透過領域２３（あるサブピクセルに対応する部分）から透過した光と、周囲のその他の光透過領域（その他の隣接するサブピクセルに対応する領域）から透過した光とが混色を起こすことを防ぐ。これによって、コンデンサの両極板を形成する上下金属層は、同時にブラックマトリックスとしての役割を果たす。

本発明の第一実施例のカラーフィルター基板のセンサー層も遮蔽機能を有し、従来技術におけるカラーフィルター基板のブラックマトリックスの代替となり、カラーフィルター基板の生産過程におけるブラックマトリックスを製作するステップを省略でき、よって直接基板上においてカラーフィルター層を形成することができる。このように製作したカラーフィルター層の表面は平坦であり、平坦層を別途製作する必要はない。これにより製造する層の数を減らし、生産工程を最適化し、コストを下げ、従来技術のカラーフィルター基板の軽量化及び薄型化を実現した。

図４に示すように、基板１１に形成するセンサー層１９と、基板１１上に形成されるカラーフィルター層２０とは基板１１の両側に形成されている。

図６に示すように、本発明の第二実施例に基づけば、図３に示す基板１１上に形成されるセンサー層１９は、基板１１とカラーフィルター層２０との間に位置する。

本発明は第三実施例を提供し、図７に示すとおりである。図４及び図６に示す実施例とは異なるものであり、第三実施例のセンサー層中の一部絶縁層１６は、遮光材料によって作られ、且つ網状構造を形成し、各サブピクセル間の位置に対応するように遮蔽する。センサー層中の第一金属層１７、第二金属層１８の材料はいずれも透明導電材料であり、例えばＩＴＯである。

図７及び図８に示すように、本実施例中の絶縁層１６は、遮光機能を有する遮光部２５に囲まれて得られる光透過部を備え、光透過部は光透過領域２３を形成する。センサー層のコンデンサのショートを防ぐために、光透過部は透明の絶縁材料によって形成される。各光透過領域２３はカラーフィルター基板の一つのサブピクセルに対応する。光透過領域２３周囲の遮光部分２５は、不透明の絶縁材料によって形成され、サブピクセル間の位置に対応するように遮断し、光透過領域２３から透過した光（このサブピクセルからの光に対応する）と隣接するその他の光透過領域から透過した光（隣接するサブピクセルからの光に対応する）とが混色を起こすことを防ぐ。よって本実施例中で形成されるコンデンサの遮光部分２５は、同時にブラックマトリックスとしての機能を果たす。

図７において、センサー層１９とカラーフィルター層２０とは基板１１の両側に位置している。また、図６に示す実施例６と同様に、センサー層を基板１１とカラーフィルター層２０との間に設置することもできる。

本発明の第三実施例によれば、カラーフィルター基板センサー層中の一部絶縁層は、遮光材料によって作られ、且つ網目構造を形成し、各サブピクセル間の位置に対応するように遮蔽し、ブラックマトリックスとして遮蔽作用を果たす。よって本実施例のカラーフィルター基板の生産過程において、ブラックマトリックスの製作を省略することができ、これにより直接基板上においてカラーフィルター層を製作できる。このようにすることでカラーフィルター層の表面を平坦化させることができ、平坦化層を設ける必要がなく、製作する層の数を低減させ、よって生産工程を最適化し、コストを低下させる。

また、本発明の実施例中において、センサー層中の第一金属層及び一部の絶縁層は遮光材料で作製することができ、よって第一金属層及び一部絶縁層のカラーフィルター層上における投影は網目構造を形成する。またはセンサー層中の第二金属層及び一部絶縁層は遮光材料によって作られ、よって第二金属層及び一部絶縁層のカラーフィルター層上における投影は網目構造を形成する。開示された実施例中のカラーフィルター基板は、上記の精密な形式に限らず、第一金属層、第二金属層及び絶縁層の少なくとも一つが遮光材料によって形成され、且つ遮光材料のカラーフィルターにおける投影が、網目を形成し、さらに各サブピクセル間の位置に対応するように遮蔽していればよい。

本公開の実施例はさらに、コンデンサ式タッチスクリーンを提供し、カラーフィルターを含む。

本発明実施例のコンデンサ式タッチスクリーンにおいて、実施例中に記載の任意のカラーフィルター基板を使用している。カラーフィルター基板のセンサー層は、ブラックマトリックスと同様の遮蔽作用を果たす。よって本実施例中のコンデンサ式タッチスクリーンは生産過程においてブラックマトリックスの製造を省略することができ、効果的にカラーフィルター基板の厚さを減らせ、さらにブラックマトリックスを省略し、基板上においてカラーフィルターを製作することができ、カラーフィルターの表面は平坦であるため、平坦化層を作製してカラーフィルターに対して平坦化をする必要はなく、製造の層数を減らすことができ、生産工程を最適化し、コストを下げ、従来技術と比較して軽量化及び薄型化が可能である。

上記は本発明の具体的な実施形態に過ぎず、本発明の保護範囲はこれに限られず、いかなる当業者が、本発明の開示の技術範囲内において、容易に想到できる変更または代替案も、本発明の保護範囲に含まれる。よって、本発明の保護範囲は、請求の範囲の保護範囲を基準とする。

１１ 基板
１２ ブラックマトリックス
１３ 平坦化層
１４ 共通電極
１５ 透明導電膜
１６ 絶縁層
１７ 上電極板
１８ 下電極板
１９ センサー層
２０ カラーフィルター層
２１ 第１金属層
２２ 第２金属層
２３ 光透過領域
２４ コンデンサ
２５ 遮光部

Claims (12)

1. 基板、前記基板上に形成されるカラーフィルター層、及び前記基板上に形成されるセンサー層を含み、
   前記カラーフィルター層が、複数のサブピクセルを含み、
   前記センサー層が、第一金属層、第二金属層、及び前記第一金属層と前記第二金属層との間にある絶縁層を含み、
   前記第一金属層、前記第二金属層及び前記絶縁層の少なくとも一つが、遮光材料によって形成され、
   前記遮光材料のカラーフィルター層における投影が網目形状を形成し、さらに各サブピクセル間の位置に対応して遮蔽し、
   前記第一金属層が、第一方向において等間隔に配列している複数の第一金属線によって構成され、前記第一金属線が、複数の幅広部及び複数の幅狭部によって形成され、複数の前記幅広部と前記幅狭部とが交互に配置され且つ順に連結されることを特徴とする、カラーフィルター基板。
2. 前記センサー層中の前記第一金属層及び前記第二金属層が、いずれも遮光材料によって形成されることを特徴とする、請求項１に記載のカラーフィルター基板。
3. 前記センサー層中の前記絶縁層が、透明絶縁材料によって形成されることを特徴とする、請求項２に記載のカラーフィルター基板。
4. 前記センサー層中の一部の前記絶縁層が遮光材料によって形成され、且つ前記遮光材料によって網目形状を形成することを特徴とする、請求項１に記載のカラーフィルター基板。
5. 前記センサー層中の前記第一金属層及び前記第二金属層が、透明導電性材料によって形成されることを特徴とする、請求項４に記載のカラーフィルター基板。
6. 前記センサー層中の前記第一金属層及び一部の前記絶縁層が、遮光材料によって形成されることを特徴とする、請求項１に記載のカラーフィルター基板。
7. 前記センサー層中の前記第二金属層及び一部の前記絶縁層が、遮光材料によって形成されることを特徴とする、請求項１に記載のカラーフィルター基板。
8. 前記第二金属層が、第二方向において等間隔に配列している複数の第二金属線によって構成され、前記第二金属線が、複数の幅広部及び複数の幅狭部によって形成され、複数の前記幅広部と前記幅狭部分とが交互に配置され且つ順に連結され、
   前記第二方向が、前記第一方向に対して垂直であり、
   前記第一金属線及び前記第二金属線が、各サブピクセル間の位置に対応するように遮蔽し、前記第一金属線の幅広部と前記第二金属線の幅広部とが向かい合うように、それぞれ前記センサー層におけるコンデンサの上電極板及び下電極板を形成し、前記第一金属線の幅狭部と前記第二金属線の幅狭部とが各前記コンデンサを連結するリード線を形成することを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載のカラーフィルター基板。
9. 前記絶縁層が、シート状であることを特徴とする、請求項１から８のいずれか一項に記載のカラーフィルター基板。
10. 前記センサー層が、前記基板と前記カラーフィルター層との間に位置することを特徴とする、請求項１から９のいずれか一項に記載のカラーフィルター基板。
11. 前記センサー層と前記カラーフィルター層とが、それぞれ前記基板の両側に位置することを特徴とする、請求項１から１０のいずれか一項に記載の前記カラーフィルター基板。
12. 請求項１から１１のいずれか一項に記載のカラーフィルター基板を含む、コンデンサ式タッチスクリーン。

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