JP6130501B2 - 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そのタッチ位置決め方法、並びに表示装置 - Google Patents

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そのタッチ位置決め方法、並びに表示装置に関する。

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、静電容量方式のインセル（ｉｎ ｃｅｌｌ）型タッチスクリーンパネルは、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実現され、即ち、ＴＦＴアレイ基板の表面に２層の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電極は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され、２本のＩＴＯ電極の異なる面が相互に交差する部位に誘導容量素子を形成する。該インセル型タッチスクリーンパネルの動作過程は以下の通りである。即ち、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、人体電界は誘導容量素子に作用し、誘導容量素子の容量値を変換させ、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。

開口率は、各画素の配線部、トランジスタ部（通常はブラックマトリックスによって隠されている）を除いた後の光線が通過する部分の面積と各画素全体の面積との比である。開口率が高いほど、光線の通過効率が高い。上記静電容量方式のインセル型タッチスクリーンパネルは、ＴＦＴアレイ基板にタッチ走査線、タッチ誘導線及び駆動回路を別途に追加する必要があるため、ＴＦＴアレイ基板の開口率が下がる。それにより、ＴＦＴアレイ基板の光透過性が影響される。

また、上記静電容量方式のインセル型タッチスクリーンパネルに追加された２層のＩＴＯ電極は、ＴＦＴアレイ基板に元々あるデータライン及びゲートラインと垂直方向に重なる。従って、ＩＴＯ電極はタッチ走査信号を伝送するときに、ＴＦＴアレイ基板に元々ある表示駆動信号に対して強い信号干渉を与え、ＴＦＴアレイ基板が正常に動作できなくなる可能性がある。

本発明の実施例は、従来の静電容量方式のインセル型タッチスクリーンパネルの開口率を向上させ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そのタッチ位置決め方法、並びに表示装置を提供する。

本発明の実施例によれば、データラインとゲートラインを有するＴＦＴアレイ基板を備え、少なくとも１本の前記ゲートラインがタッチ走査線として設置され、少なくとも１本の前記データラインがタッチ誘導線として設置され、又は少なくとも１本の前記データラインがタッチ走査線として設置され、少なくとも１本の前記ゲートラインがタッチ誘導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、前記タッチ走査線はタッチ走査信号を伝送し、前記タッチ誘導線は誘導容量素子によって前記タッチ走査信号の電圧信号を結合して出力し、前記誘導容量素子は前記タッチ走査線と前記タッチ誘導線の異なる面が交差する部位に形成される。

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。

また、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に基づいたタッチ位置決め方法も提供する。該方法は、前記タッチスクリーンパネルに配置されたタッチ走査線にタッチ走査信号を印加するステップと、タッチ誘導線の誘導容量素子によって結合した前記タッチ走査信号の電圧信号を検出するステップと、検出された前記電圧信号の変化及び前記誘導容量素子の位置により、前記タッチスクリーンパネルの接触点の位置を確定するステップとを備える。
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分解概略図である。 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回路構成の概略図である。 図３に示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の駆動タイミング図である。 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タッチ位置決め方法のフローチャートである。

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。明らかに、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、当業者は進歩性のある労働が必要としない前提で獲得する他の実施例は全て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、本発明特許出願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。

次は、図面によって、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及びそのタッチ位置決め方法、並びに表示装置の具体的な実施形態について、詳しく説明する。

図面における各層の薄膜の厚さと領域の大きさ、形状はアレイ基板又はカラーフィルタ基板の実際の比例を反映しておらず、その目的は本発明の技術内容を説明することにある。

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によれば、図1に示すように、データラインとゲートラインを有するＴＦＴアレイ基板を備え、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、少なくとも１本のデータラインがタッチ誘導線として設置され、又は少なくとも１本のデータラインがタッチ走査線として設置され、少なくとも１本のゲートラインがタッチ誘導線として設置され、該静電容量方式のインセル型タッチスクリーンパネルにおいて、タッチ走査線はタッチ走査信号を伝送し、タッチ誘導線は誘導容量素子によって前記タッチ走査信号の電圧信号を結合して出力し、該誘導容量素子はタッチ走査線とタッチ誘導線の異なる面が交差する部位に形成される。

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によれば、図1に示すように、ＴＦＴアレイ基板の上方に配置され、且つ、ＴＦＴアレイ基板の大きさと同じであるカラーフィルタ基板を更に備えてもよく、該カラーフィルタ基板のＴＦＴアレイ基板に対する面の反対面に、電界を遮断するための金属層があり、該金属層の分布領域は誘導容量素子に対応する領域以外の領域であり、即ち、金属層の誘導容量素子に対応する領域にパターンがない。パターンがない領域は図1の点線ブロックで示されているようである。

具体的に実施する場合、例えば、該金属層の材料はＩＴＯであってもよく、金属層は外部からの電界の干渉を遮断できる。図2の構成の分解概略図に示すように、金属層の形成された誘導容量素子に対応する領域にパターンがなく（即ち、開口されていある）、人体電界は開口を通して誘導容量素子に作用することができる。このようにして、人体電界の作用は、対応する誘導容量素子の容量値を変換させ、結合した誘導容量素子の電圧変化によって接触点の有無を確定できる。

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る。そのため、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アレイ基板における各ＴＦＴに対応するデータラインとゲートラインは異なる面で交差し、即ち、２本のラインは相互に絶縁で、且つ垂直方向における投影は交差する。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で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。

例えば、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において、タッチ走査線とタッチ誘導線を設定するときに、一般的には、各タッチ走査線の間の間隔を均等に設置し、各タッチ誘導線の間の間隔を均等に設置する。

また、タッチスクリーンパネルのタッチ精度を統一するように、例えば、各タッチ走査線の間の間隔と各タッチ誘導線の間の間隔とを均等に設置してもよい。

他の実施形態により、ＴＦＴアレイ基板における一部のデータラインをタッチ走査線とし、該データラインと異なる面で交差するゲートラインをタッチ誘導線としてもよく、ＴＦＴアレイ基板における一部のゲートラインをタッチ走査線とし、該ゲートラインと異なる面で交差するデータラインをタッチ誘導線としてもよい。

以下、ゲートラインをタッチ走査線とし、対応するデータラインをタッチ誘導線とする例を挙げて、本発明に公開された技術を説明する。

例えば、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、配置されたタッチ誘導線に接続し、タッチ誘導線から出力される電圧信号を受信するためのタッチ受信器を更に備える。

他の実施形態により、該タッチ受信器をＴＦＴアレイ基板のデータラインを駆動するＩＣチップの内部に集積してもよく、単独に配置してもよい。

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、各タッチ誘導線とタッチ受信器との間に配置されたタッチスイッチを更に備え、該タッチスイッチは、タッチ走査線で伝送するタッチ走査信号の画素に対する放電が終了した後、タッチ誘導線とタッチ受信器との接続をオンにし、タッチ走査線で伝送するタッチ走査信号が画素に対して充電するときに、タッチ誘導線とタッチ受信器との接続をオフにする。

例えば、タッチスイッチをタッチ受信器の内部に配置してもよく、タッチ誘導線とタッチ受信器と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、配置するタッチ誘導線の数に一致すべきである。１つのタッチスイッチとして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、例えば、タッチ誘導線に接続する表示駆動器と、各タッチ誘導線と表示駆動器との間に配置される駆動スイッチとを更に備える。該表示駆動器はタッチ誘導線に表示駆動信号を印加し、該駆動スイッチは、タッチ走査線で伝送するタッチ走査信号の画素に対する放電が終了した後、タッチ誘導線と表示駆動器との接続をオフにし、タッチ走査線で伝送するタッチ走査信号が画素に対して充電するときに、タッチ誘導線と表示駆動器との接続をオンにする。

他の実施方法により、駆動スイッチを表示駆動器の内部に配置してもよく、タッチ誘導線と表示駆動器との接続部位に配置してもよい。

実施する場合、駆動スイッチの数を、配置するタッチ誘導線の数に一致すべきであり、１つの駆動スイッチとして１つのＴＦＴであってもよい。

タッチ走査線に信号を印加するときに、タッチとＬＣＤ表示の信号干渉を除去するように、時分割駆動方法によってタッチとＬＣＤ表示を駆動することができる。

図３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の回路構成の概略図である。図３に示すように、２本のデータラインを挟む毎にタッチ誘導線に設置し、即ち、第１本、第４本、第７本のデータラインをタッチ誘導線として設置する。そして、各タッチ誘導線はそれぞれタッチスイッチと表示スイッチを介してタッチ受信器と表示駆動器に接続する。Ｎ行のゲートラインを挟むゲートラインをタッチ走査線として設置し、即ち、第２行、第Ｎ＋２行のゲートラインはタッチ走査線である。

１つの実施形態において、従来のゲートライン駆動回路を、ゲートラインとタッチ走査線の駆動回路として利用することができ、該駆動回路は、例えばＧＯＡ（Ｇａｔｅ Ｄｒｉｖｅｒ ｏｎ Ａｒｒａｙ、アレイ基板行駆動回路）、ＣＯＦ（Ｃｈｉｐ ｏｎ Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ、外付フレキシブル駆動回路）又はＣＯＧ（Ｃｈｉｐ ｏｎ Ｇｌａｓｓ、外付集積回路）であってよい。

図３に示される実施例の駆動タイミングは図４に示すようであり、まず、第１行のゲートラインＧ１に印加される信号が高いレベルであるときに、各タッチ誘導線に対応するタッチスイッチはオフとなり、表示スイッチはオンとなり、表示駆動器によって表示信号が印加され、即ち、各タッチ誘導線は第１行の画素に対して充電する。

そして、タッチ走査線とする第２行のゲートラインＧ２が走査し始めるときに、第１のパルスはリセット信号であり、その役割は該行の画素の電量を放電することであり、それによって、該行のゲートラインがタッチ走査するときに、対応するタッチ誘導線の電圧が同じであることを保証し、画面表示時、タッチ誘導線とする各データラインの電圧の差異に起因する問題の発生を防止する。放電が終了した後、第２行のゲートラインＧ２はタッチ走査をし始め、このとき、各タッチ誘導線に対応するタッチスイッチはオンとなり、表示スイッチはオフとなり、第２行のゲートラインＧ２に印加されるタッチ走査信号は誘導容量素子によって結合され、各タッチ誘導線を介してタッチ受信器に伝送され、該過程において指でのタッチがあれば、誘導容量素子の容量値は変化し、タッチ誘導線における電圧信号が異なるようになる。第２行のゲートラインＧ２に印加されるタッチ走査信号の最後に、該行の画素に対して充電し、このとき、各タッチ誘導線に対応するタッチスイッチはオフとなり、表示スイッチはオンとなり、即ち、各タッチ誘導線は表示駆動器に置かれ、このようにして、タッチ走査時、該行の画素が間違って充電されて表示画面が異常となることがない。

最後、第３行のゲートラインに正常の表示駆動信号を印加し、タッチ走査線である第Ｎ＋２行のゲートライン（Ｇｎ＋２）が走査し始めるまでに、タッチ誘導線の上記操作を繰り返す。

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。

本発明は、本発明の実施例におけ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タッチ位置決め方法を更に提供し、該方法によって課題を解決する原理と上記静電容量方式のインセル型タッチスクリーンパネルのと類似するため、該方法の実施については上記静電容量方式のインセル型タッチスクリーンパネルの動作原理を参照すればよい。

１つの実施形態において、前記タッチ位置決め方法は図５に示すように、例えば、ステップＳ５０１では、タッチスクリーンパネルに配置されたタッチ走査線にタッチ走査信号を印加する。ステップＳ５０２では、タッチ誘導線が誘導容量素子によって結合されたタッチ走査信号の電圧信号を検出し、該誘導容量素子はタッチ走査線とタッチ誘導線の異なる面で交差する部位に形成され、誘導容量素子に対応する領域にタッチがあるときに、誘導容量素子の容量値は変化する。ステップＳ５０３では、検出された電圧信号の変化及び誘導容量素子の位置により、タッチスクリーンパネルの接触点の位置を確定する。

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及びそのタッチ位置決め方法、並びに表示装置においては、ＴＦＴアレイ基板における少なくとも１本のゲートラインをタッチ走査線とし、少なくとも１本のデータラインをタッチ誘導線とし、又は、逆に、ＴＦＴアレイ基板における少なくとも１本のデータラインをタッチ走査線とし、少なくとも１本のゲートラインをタッチ誘導線とすることにより、タッチスクリーンパネルの機能を実現する。

従来のＴＦＴアレイ基板におけるゲートラインとデータラインを利用してタッチ走査線とタッチ誘導線とするため、従来技術のインセル型タッチスクリーンパネルにとって配線を別途に追加する必要がない。従って、ＴＦＴアレイ基板の開口率を低下させることがない。

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。

Ｇ１〜Ｇｎ＋３ ゲートライン

Claims (10)

1. データラインとゲートラインを有するＴＦＴアレイ基板を備え、
   少なくとも１本の前記ゲートラインがタッチ走査線として設置され、少なくとも１本の前記データラインがタッチ誘導線として設置され、又は少なくとも１本の前記データラインがタッチ走査線として設置され、少なくとも１本の前記ゲートラインがタッチ誘導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、
   前記タッチ走査線は、タッチ走査信号を伝送し、
   前記タッチ誘導線は、誘導容量素子によって前記タッチ走査信号の電圧信号を結合して出力し、前記誘導容量素子は前記タッチ走査線と前記タッチ誘導線の異なる面で交差する部位に形成され、
   前記ＴＦＴアレイ基板の上方に配置され、且つ、前記ＴＦＴアレイ基板の大きさと同じであるカラーフィルタ基板と、
   前記カラーフィルタ基板の前記ＴＦＴアレイ基板に対する面の反対面に電界を遮断するための金属層と、を備え、
   前記金属層の分布領域は、前記誘導容量素子に対応する領域以外の領域であり、
   前記金属層は、開口部を有し、
   前記開口部は、前記誘導容量素子の領域に対応する位置に形成され、
   前記金属層は、前記誘導容量素子以外の、前記タッチ走査線と前記タッチ誘導線の部分を遮蔽す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. 各前記タッチ走査線の間の間隔は同じであり、各前記タッチ誘導線の間の間隔が同じ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. 各前記タッチ走査線の間の間隔と、各前記タッチ誘導線の間の間隔とが同じであ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. 前記タッチ誘導線から出力される前記電圧信号を受信するための、前記タッチ誘導線に接続されるタッチ受信器を更に備えることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のタッチスクリーンパネル。
5. 前記タッチ誘導線と前記タッチ受信器との間に配置されたタッチスイッチを更に備え、該タッチスイッチは、前記タッチ走査線で伝送するタッチ走査信号の画素に対する放電が終了した後、前記タッチ誘導線と前記タッチ受信器との接続をオンにし、前記タッチ走査線で伝送するタッチ走査信号が画素に対して充電するときに、前記タッチ誘導線と前記タッチ受信器との接続をオフにす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. 前記タッチ誘導線に接続する表示駆動器と、前記タッチ誘導線と前記表示駆動器との間に配置される駆動スイッチとを更に備え、
   前記表示駆動器は、前記タッチ誘導線に表示駆動信号を印加し、
   前記駆動スイッチは、前記タッチ走査線で伝送するタッチ走査信号の画素に対する放電が終了した後、前記タッチ誘導線と前記表示駆動器との接続をオフにし、前記タッチ走査線で伝送するタッチ走査信号が画素に対して充電するときに、前記タッチ誘導線と前記表示駆動器との接続をオンに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. 前記タッチスイッチを前記タッチ受信器の内部に配置し、又は前記タッチ誘導線と前記タッチ受信器との接続部位に配置し、
   前記駆動スイッチを前記表示駆動器の内部に配置し、又は前記タッチ誘導線と前記表示駆動器との接続部位に配置することを特徴とする請求項６に記載のタッチスクリーンパネル。
8. 前記タッチスイッチと前記駆動スイッチがＴＦＴであることを特徴とする請求項６又は７に記載のタッチスクリーンパネル。
9. 表示装置であって、請求項１〜８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。
10. 請求項１〜８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によるタッチ位置決め方法であり、
    前記タッチスクリーンパネルに配置されたタッチ走査線にタッチ走査信号を印加するステップと、
    タッチ誘導線が誘導容量素子によって結合した前記タッチ走査信号の電圧信号を検出するステップと、
    検出された前記電圧信号の変化及び前記誘導容量素子の位置により、前記タッチスクリーンパネルの接触点の位置を確定するステップとを備えることを特徴とするタッチ位置決め方法。

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