JP2015520898A - 投影式容量性タッチスクリーン及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
本発明の実施形態は、投影型容量性タッチスクリーン及びその製造方法を提供し、人間と機械の相互作用のために使用される入力装置に関連しており、並びに既存の投影型容量性タッチスクリーンの厚さが減少されたことに次いで、製造コスト及び保護レンズの機械的強度は共に考慮されることはできないという問題を解決する。検出電極及び偏光板は検出要素を形成するために積層され、既存の検出要素において使用される基板が省略されるだけでなく、保護レンズ上に検出電極を形成する必要もなく、それ故、タッチスクリーンの厚さが減少されるだけでなく、製造コストを増大させることなく既存の工程に従って保護レンズが準備されることができ、保護レンズは相対的に高い機械的強度を有することができ、それ故、投影型容量性タッチスクリーンの厚さが減少されたことに次いで、製造コストとカバーレンズの機械的強度の両方を考慮に入れた目的を達成している。
Description
この出願は、2012年6月29日に中国特許庁に提出された中国特許出願公開第201210222817.4「投影式容量性タッチスクリーン及びその製造方法」を優先権として主張し、その全体は参考としてここに組み込まれる。
本発明は、人間とコンピュータの相互作用のための入力装置、特に、投影式容量性タッチスクリーン及びその製造方法に関連している。
タッチスクリーンは、従来技術において、抵抗膜方式、静電容量方式、及び赤外線方式などに分類される。高速応答、高い信頼性、及び高い耐久性のような利点のために、容量性タッチスクリーンは広く電子製品に応用されている。容量性タッチスクリーンの中でも、投影式容量性タッチスクリーンは多点且つ精密座標検出を実装することができ、且つ単純な構造を有することができるので、現在のディスプレイタッチ技術の主流の開発動向となっている。
図1aは、従来技術の投影式容量性タッチスクリーンの構造であり、投影式容量性タッチスクリーンは下から上に順に、液晶ディスプレイ(Liquid Crystal Device、LCDと略する)1、上部偏光板(upper polarizer)2、第1方向検出電極3、基板4、第2方向検出電極5、結合層6、及びカバーレンズ(Cover Len)7を含む。第1方向検出電極3及び第2方向検出電極5は、基板4の上部及び下部表面上に、並びに特定方向に沿って形成されたITO(Indium tin oxide、インジウムスズ酸化物)導電回路である。さらに、第1方向検出電極3及び第2方向検出電極5は、電気的に分離されている。連続して重ね合せられた第1方向検出電極3、基板4、及び第2方向検出電極5は検出アセンブリを形成している。結合層6はカバーレンズ7を第2方向検出電極5に結合するように構成されている。液晶ディスプレイ装置は、2枚のガラスとそれらの間の液晶で形成されている。第1方向検出電極3の間の黒い区域は絶縁構造である。
図1bは、従来技術の投影式容量性タッチスクリーンの別の構造を示しており、図1aにおけるものと同じ機能層は、同じように記号が付けられている。図1aで示された構造との相違は、第1方向検出電極3と第2方向検出電極5が基板4の上部表面上に連続して重ね合されていること;各第1方向検出電極3の間、及び第1方向検出電極3と第2方向検出電極5との間の黒い区域は絶縁構造であること(他の機能層の厚さに対して、第1方向検出電極3と第2方向検出電極5の間の絶縁構造の厚さは無視してもよい);及び電磁遮蔽層8が基板の上部表面と反対の下部表面上に形成されていること、である。
使用者が指でカバーレンズ7をタッチするとき、タッチ位置における第1方向検出電極3と第2方向検出電極5との間の容量が変化し、人間の体から接地へ流れる静電誘導電流もそれに応じて変化する。回路を通して電流値の変化を測定することにより、接触が存在することを決定することができ、且つタッチ位置の座標を計算することができる。
他の機能層の厚さよりずっと大きい厚さを有する基板は、投影式容量性タッチスクリーンを形成するために使用されているので、投影式容量性タッチスクリーンの全体の厚さは大きく、それに関する光学的浸透率を減らし、LCDのディスプレイ効果にさらに影響を及ぼす。この問題を解決するために、従来技術では第1方向検出電極と第2方向検出電極をカバーレンズの下部表面上に製造する解決方法が提案されており、その結果、図1a及び図1bで示された構造における基板は必要でなくなり、それによって投影式容量性タッチスクリーンの厚さを減少させている。
しかしながら、従来技術において、カバーレンズが製造されるとき、カバーレンズは切断され、それから(カバーレンズの強度を増大するために)強化される必要がある。カバーレンズが切断される前にITO導電回路が基板上に形成される場合、カバーレンズは強化することができない。カバーレンズが切断され強化された後で、各々のカバーレンズの表面上にITO導電回路を形成する場合、製造コストが大幅に増大する。ITO導電回路が基板上に形成される前に大きなレンズが強化され、それから小さなレンズに切断される場合、大きなレンズの高い硬度に起因して、製造困難性が増大し、それ故、ITO導電回路と共に最終的に形成されたカバーレンズの機械的強度は悪化する。
本発明の実施形態は、投影式容量性タッチスクリーン及びその製造方法を提供し、従来技術における問題、すなわち、投影式容量性タッチスクリーンの厚さが減少されたことに次いで、それと同時に製造コスト及びカバーレンズの機械的強度を考慮することができない、という問題を解決している。
前述の目的を達成するために、本発明の実施形態は以下の技術的解法を導入する。
投影式容量性タッチスクリーンは、下から上に順に、液晶ディスプレイ装置、検出アセンブリ、結合層、及びカバーレンズを備えており、前記検出アセンブリは、重ね合された上部偏光板、第1方向検出電極、及び第2方向検出電極から形成され、及び前記第1方向検出電極及び前記第2方向検出電極の少なくとも一つは、前記上部偏光板と前記結合層との間に配置されている。
投影式容量性タッチスクリーンを製造する方法は、検出アセンブリを製造する段階であって、前記検出アセンブリは、重ね合された上部偏光板、第1方向検出電極、及び第2方向検出電極から形成されており、及び前記第1方向検出電極及び前記第2方向検出電極の少なくとも一つは、前記上部偏光板の第1表面上に配置されている、検出アセンブリを製造する段階と、液晶ディスプレイ装置を、前記第1表面とは反対の、前記液晶ディスプレイ装置に面する前記上部偏光板の第2表面で検出アセンブリに取り付ける段階と、及び結合層を通して、前記結合層に面する前記上部偏光板の前記第1表面でカバーレンズを前記検出アセンブリに取り付ける段階と、を備えている。
本発明の実施形態で提供された、投影式容量性タッチスクリーン及びその製造方法によると、検出アセンブリを形成するように検出電極及び偏光板は重ね合され、その結果従来技術における検出アセンブリで使用される基板は必要とされず、検出電極はカバーレンズ上に形成される必要はない。それ故、カバーレンズは既存の工程に従って製造されることができるので、タッチスクリーンの厚さは、製造コストを増大させることなく減少される。さらに、カバーレンズの高い機械的強度は保証され、それ故、投影式容量性タッチスクリーンの厚さが減少されたことに次いで、製造コストとカバーレンズの機械的強度の両方を考慮に入れた目的を達成している。
本発明の実施形態、または従来技術における技術的解法を説明するために、以下は、実施形態または従来技術を説明するために必要となる添付の図面を簡潔に導入する。以下の説明における添付の図面は、本発明の実施形態を単に示すだけであり、当業者は創造的活動なくこれらの添付の図面に従って他の図面を導くことも依然として可能である。
以下では、本発明の実施形態において、添付の図面を参照して、本発明の実施形態における技術的解法を明確かつ完全に説明している。明らかなように、説明される実施形態は、本発明の全ての実施形態のうちの一部にすぎない。本発明の実施形態に基づいて、創造的活動なく当業者によって得られる全ての実施形態は、本発明の保護範囲内にある。
本発明の実施形態は投影式容量性タッチスクリーンを提供する。図2に示すように、投影式容量性タッチスクリーンは、下から上に(X方向に)順に、液晶ディスプレイ装置21、検出アセンブリ22、結合層23、及びカバーレンズ24を含み、検出アセンブリ22は、重ね合された上部偏光板221、第1方向検出電極222、及び第2方向検出電極223からなり、第1方向検出電極222及び第2方向検出電極223の少なくとも一つは上部偏光板221及び結合層23の間に配置される。
前述の「重ね合された」との意味は、特定の方向に従って、第2の層が第1の層上に配置され、第3の層が第2の層上に配置されることなどを意味している。しかしながら、重ね合されることが、図2に示された偏光板221、第1方向検出電極222、及び第2方向検出電極223の配列に従って実施されることを必ずしも意味していない。実際、重ね合せることは三つの層の任意の配列で実施されてもよい。例えば、第1方向検出電極222、偏光板221、及び第2方向検出電極223が下から上に連続的に重ね合される。図2において、各第1方向検出電極222の間、及び第1方向検出電極222及び第2方向検出電極223の間の黒い区域は絶縁構造である(他の層の厚さに対して、第1方向検出電極222と第2方向検出電極223との間の絶縁構造の厚さは無視できる)。
第1方向検出電極及び第2方向検出電極の少なくとも一つは、上部偏光板と結合層との間に配置されることが特定されているので、二つの構造の検出アセンブリが定義されうる。
図2は、第1構造の投影式容量性タッチスクリーンを示しており、検出アセンブリ22は、下から上へX方向に、連続的に重ね合された上部偏光板221、第1方向検出電極222、及び第2方向検出電極223で形成されている。
図3は、第2構造の投影式容量性タッチスクリーンを示しており、検出アセンブリ22’は、下から上へX方向に、連続的に重ね合された第1方向検出電極222、上部偏光板221、及び第2方向検出電極223で形成されており、検出電極222の間の黒い区域は絶縁構造である。
図3における構造で図2における構造と同じ部分は、同じように記号が付けられていることに留意すべきである。
第1構造の投影式容量性タッチスクリーンに対して、電磁遮蔽層25が上部偏光板221と液晶ディスプレイ装置21との間に配置されてもよい。図2に示された構造において、第1方向検出電極222及び第2方向検出電極223はいずれも上部偏光板221の同一側面上に形成され、検出電極は導電体であり、及び上部偏光板221は絶縁体である。それ故、液晶ディスプレイ装置21の側面からの電気及び磁気ノイズは、検出アセンブリ22に不利な影響を与える原因となりうる。検出電極のない上部偏光板221の別の側面上に配置されている電磁遮蔽層25は、検出アセンブリ22上への電気及び磁気ノイズの不利な影響を与えることを避けることができる。
第2構造の投影式容量性タッチスクリーンにおいて、第1方向検出電極は、上部偏光板の下に広い面積で分布されてもよく、すなわち、回路幅は大きくてもよいが、間隔は小さくてもよく、その結果、第1方向検出電極は、電磁遮蔽層として見られることもできる。加えて、一般的に、第1方向検出電極は駆動信号を受け、第2方向検出電極は受信信号を受け、及び駆動信号は干渉を受けない。それ故、第1方向検出電極は電磁遮蔽層として共有されることができる。
本発明のこの実施形態で提供された投影式容量性タッチスクリーンにおいて、検出電極及び上部偏光板は検出アセンブリを形成するために重ね合され、その結果、従来技術において検出アセンブリ内で用いられた基板は必要とされず、及び検出電極はカバーレンズ上に形成される必要はない。それ故、カバーレンズは既存プロセスに従って製造されることができるので、タッチスクリーンの厚さは、製造コストを増大せることなく減少される。さらに、カバーレンズの高い機械的強度は保証され、それ故、投影式容量性タッチスクリーンの厚さが減少されたことに次いで、製造コストとカバーレンズの機械的強度の両方を考慮に入れた目的を達成している。
本発明の実施形態はさらに、投影式容量性タッチスクリーンを製造する方法を提供する。図4に示されているように、方法は以下のステップを含む。
401.検出アセンブリの製造:検出アセンブリは、重ね合された上部偏光板、第1方向検出電極、及び第2方向検出電極で形成され、第1方向検出電極及び第2方向検出電極の少なくとも一つは上部偏光板の第1表面上に配置される。
402.液晶ディスプレイ装置を液晶ディスプレイ装置に面する上部偏光板の第2表面で検出アセンブリに取り付ける。第2表面は第1表面の反対である。
403.結合層を介して、結合層に面する上部偏光板の第1表面で、カバーレンズを検出アセンブリに取り付ける。
前述の方法において、検出アセンブリを製造する二つの特定の方法が存在してもよい。第1の方法は、図5に示されているように、以下のステップを含む。
501.上部偏光板の第1表面上に第1導電フィルムをめっきし、第1方向検出電極を形成するために第1導電フィルムをエッチングする。
502.第1方向検出電極が形成された上部偏光板の第1表面上に第1絶縁層をめっきし、第1方向検出電極を被覆する第1絶縁構造を形成するために、第1絶縁層をエッチングする。
503.第1絶縁構造が形成された上部偏光板の第1表面上に第2導電フィルムをめっきし、第2方向検出電極を形成するために第2導電フィルムをエッチングする。
504.第2方向検出電極が形成された上部偏光板の第1表面上に第2絶縁層をメッキする。
第1絶縁層は、第2方向検出電極と第1方向検出電極との間、並びに各第1方向検出電極間の電気的分離を保証するために使用される、第2絶縁層は各第2方向検出電極間の電気的分離を保証するために使用される。
検出アセンブリを製造する方法を用いて得られた検出アセンブリにおいて、検出電極は上部偏光板の同一側面上に形成され、検出電極は導電体であり、及び上部偏光板は絶縁体である。検出アセンブリに不利な影響を与えることをもたらす、液晶ディスプレイ装置の一側面からくる電気及び磁気ノイズを避けるために、投影式容量性タッチスクリーンを製造する方法において、液晶ディスプレイ装置を検出アセンブリに取り付けるステップの前に、方法は、電磁遮蔽層を形成するために上部偏光板の第2表面上に第3の導電フィルムをめっきするステップを含んでもよい。図4及び図5に示された方法及び電磁遮蔽層を形成する方法を利用することにより、図2に示された投影式容量性タッチスクリーンを得ることができる。ステップ402において、液晶ディスプレイ装置は、上部偏光板の第2表面上に結合接着剤を用いることで検出アセンブリに取り付けることができる。
図6に示されたような第2方法は、以下のステップを含む。
601.上部偏光板の第1表面上に第1導電フィルムをめっきし、エッチングの後に第2方向検出電極を形成する。
602.第2方向検出電極が形成された上部偏光板の第1表面上に第1絶縁層をめっきする。
第1絶縁層は、各第2方向検出電極間の電気的分離を保証するために使用される。
603.上部偏光板の第2表面上に第2導電フィルムをめっきし、エッチングの後に第1方向検出電極を形成する。
604.第1方向検出電極が形成された上部偏光板の第2表面上に第2絶縁層をめっきする。
第2絶縁層は、各第1方向検出電極間の電気的分離を保証するために使用される。
図4及び図6で示された方法を用いて、図3に示された投影式容量性タッチスクリーンを得ることができる。
本発明の実施形態による投影式容量性タッチスクリーンを製造する方法を用いて得られた投影式容量性タッチスクリーンにおいて、検出電極及び偏光板は検出アセンブリを形成するために重ね合されており、その結果、従来技術における検出アセンブリ内で用いられた基板は必要とされず、及び検出電極はカバーレンズ上に形成される必要もない。それ故、カバーレンズは既存プロセスに従って製造されることができるので、タッチスクリーンの厚さは、製造コストを増大せることなく減少される。さらに、カバーレンズの高い機械的強度は保証され、それ故、投影式容量性タッチスクリーンの厚さが減少されたことに次いで、製造コストとカバーレンズの機械的強度の両方を考慮に入れた目的を達成している。
前述の実施形態において、導電フィルムはインジウムスズ酸化物であってもよく、第1方向検出電極の伸張方向は第2方向検出電極の伸張方向と異なっており、一般的に第1方向と第2方向との間の角度は90°であり、及びその角度は性能要件に従って別の角度に設定されてもよいことに留意すべきである。前述の実施形態において、第1方向検出電極は、第2方向検出電極の下に配置されている。確かに、本発明はそれに制限されず、第2方向検出電極は第1方向検出電極の下に配置されてもよく、その結果、検出アセンブリは、下から上へ順に連続して重ね合された上部偏光板、第2方向検出電極、及び第1方向検出電極から形成され、または、検出アセンブリは、下から上へ連続して重ね合された第2方向検出電極、上部偏光板、及び第1方向検出電極から形成される。
本発明の実施形態は、ディスプレイとタッチスクリーンの両方を必要とする装置、例えば、携帯電話、電話ディスプレイ、タブレットコンピュータ、コンピュータディスプレイ、テレビ、または家庭用器具に主に適用される。
前述の説明は、本発明の特定の実施形態だけであり、本発明の保護範囲を制限することを目的としていない。本発明において開示された技術範囲内で当業者によって容易に考え出されるいかなる変形及び置き換えは、本願発明の保護範囲の内にある。それ故、本発明の保護範囲は、特許請求の範囲の保護範囲にある。
1 液晶ディスプレイ
2 上部偏光板
3 第1方向検出電極
4 基板
5 第2方向検出電極
6 結合層
7 カバーレンズ
8 電磁遮蔽層
21 液晶ディスプレイ装置
22 検出アセンブリ
22’ 検出アセンブリ
23 結合層
24 カバーレンズ
25 電磁遮蔽層
221 上部偏光板
222 第1方向検出電極
223 第2方向検出電極
2 上部偏光板
3 第1方向検出電極
4 基板
5 第2方向検出電極
6 結合層
7 カバーレンズ
8 電磁遮蔽層
21 液晶ディスプレイ装置
22 検出アセンブリ
22’ 検出アセンブリ
23 結合層
24 カバーレンズ
25 電磁遮蔽層
221 上部偏光板
222 第1方向検出電極
223 第2方向検出電極
本発明の実施形態で提供された、投影式容量性タッチスクリーン及びその製造方法によると、検出アセンブリを形成するように検出電極及び上部偏光板は重ね合され、その結果従来技術における検出アセンブリで使用される基板は必要とされず、検出電極はカバーレンズ上に形成される必要はない。それ故、カバーレンズは既存の工程に従って製造されることができるので、タッチスクリーンの厚さは、製造コストを増大させることなく減少される。さらに、カバーレンズの高い機械的強度は保証され、それ故、投影式容量性タッチスクリーンの厚さが減少されたことに次いで、製造コストとカバーレンズの機械的強度の両方を考慮に入れた目的を達成している。
前述の「重ね合された」との意味は、特定の方向に従って、第2の層が第1の層上に配置され、第3の層が第2の層上に配置されることなどを意味している。しかしながら、重ね合されることが、図2に示された上部偏光板221、第1方向検出電極222、及び第2方向検出電極223の配列に従って実施されることを必ずしも意味していない。実際、重ね合せることは三つの層の任意の配列で実施されてもよい。例えば、第1方向検出電極222、上部偏光板221、及び第2方向検出電極223が下から上に連続的に重ね合される。図2において、各第1方向検出電極222の間、及び第1方向検出電極222及び第2方向検出電極223の間の黒い区域は絶縁構造である(他の層の厚さに対して、第1方向検出電極222と第2方向検出電極223との間の絶縁構造の厚さは無視できる)。
図3は、第2構造の投影式容量性タッチスクリーンを示しており、検出アセンブリ22’は、下から上へX方向に、連続的に重ね合された第1方向検出電極222、上部偏光板221、及び第2方向検出電極223で形成されており、第1方向検出電極222の間の黒い区域は絶縁構造である。
第1構造の投影式容量性タッチスクリーンに対して、電磁遮蔽層25が上部偏光板221と液晶ディスプレイ装置21との間に配置されてもよい。図2に示された構造において、第1方向検出電極222及び第2方向検出電極223はいずれも上部偏光板221の同一側面上に形成され、検出電極は導電体であり、及び上部偏光板221は絶縁体である。それ故、液晶ディスプレイ装置21の側面からの電磁ノイズは、検出アセンブリ22に不利な影響を与える原因となりうる。検出電極のない上部偏光板221の別の側面上に配置されている電磁遮蔽層25は、検出アセンブリ22上への電磁ノイズの不利な影響を与えることを避けることができる。
検出アセンブリを製造する方法を用いて得られた検出アセンブリにおいて、検出電極は上部偏光板の同一側面上に形成され、検出電極は導電体であり、及び上部偏光板は絶縁体である。検出アセンブリに不利な影響を与えることをもたらす、液晶ディスプレイ装置の一側面からくる電磁ノイズを避けるために、投影式容量性タッチスクリーンを製造する方法において、液晶ディスプレイ装置を検出アセンブリに取り付けるステップの前に、方法は、電磁遮蔽層を形成するために上部偏光板の第2表面上に第3の導電フィルムをめっきするステップを含んでもよい。図4及び図5に示された方法及び電磁遮蔽層を形成する方法を利用することにより、図2に示された投影式容量性タッチスクリーンを得ることができる。ステップ402において、液晶ディスプレイ装置は、上部偏光板の第2表面上に結合接着剤を用いることで検出アセンブリに取り付けることができる。
Claims (8)
- 下から上に順に、液晶ディスプレイ装置、検出アセンブリ、結合層、及びカバーレンズを備えている投影式容量性タッチスクリーンであって
前記検出アセンブリは、重ね合された上部偏光板、第1方向検出電極、及び第2方向検出電極から形成され、及び前記第1方向検出電極及び前記第2方向検出電極の少なくとも一つは、前記上部偏光板と前記結合層との間に配置されている、投影式容量性タッチスクリーン。 - 下から上の方向で、前記検出アセンブリは、順に重ね合された前記上部偏光板、前記第1方向検出電極、及び前記第2方向検出電極から形成されている、請求項1に記載の投影式容量性タッチスクリーン。
- 前記上部偏光板と前記液晶ディスプレイ装置との間に電磁遮蔽層をさらに備えている、請求項2に記載の投影式容量性タッチスクリーン。
- 下から上の方向で、前記検出アセンブリは、順に重ね合された前記第1方向検出電極、前記上部偏光板、及び前記第2方向検出電極から形成されている、請求項1に記載の投影式容量性タッチスクリーン。
- 投影式容量性タッチスクリーンを製造する方法であって、
検出アセンブリを製造する段階であって、前記検出アセンブリは、重ね合された上部偏光板、第1方向検出電極、及び第2方向検出電極から形成されており、及び前記第1方向検出電極及び前記第2方向検出電極の少なくとも一つは、前記上部偏光板の第1表面上に配置されている、検出アセンブリを製造する段階と、
液晶ディスプレイ装置を、前記液晶ディスプレイ装置に面する前記上部偏光板の第2表面で前記検出アセンブリに取り付ける段階であって、前記第2表面は前記第1表面の反対側にある、取り付ける段階と、
結合層を通して、前記結合層に面する前記上部偏光板の前記第1表面でカバーレンズを前記検出アセンブリに取り付ける段階と、
を備えている方法。 - 前記検出アセンブリを製造する方法は特に、
前記上部偏光板の前記第1表面上に第1導電フィルムをめっきし、前記第1方向検出電極を形成するために前記第1導電フィルムをエッチングする段階と、
前記第1方向検出電極が形成された前記上部偏光板の前記第1表面上に第1絶縁層をめっきし、前記第1方向検出電極を被覆する第1絶縁構造を形成するために前記第1絶縁層をエッチングする段階と、
前記第1絶縁構造が形成された前記上部偏光板の前記第1表面上に第2導電フィルムをめっきし、前記第2方向検出電極を形成するために前記第2導電フィルムをエッチングする段階と、
前記第2方向検出電極が形成された前記上部偏光板の前記第1表面上に第2絶縁層をメッキする段階と、
を備えている、請求項5に記載の方法。 - 前記液晶ディスプレイ装置を前記検出アセンブリに取り付ける段階の前に、前記方法はさらに、
電磁遮蔽層を形成するために、前記上部偏光板の前記第2表面上に第3導電フィルムをめっきする段階、を備えている請求項6に記載の方法。 - 前記検出アセンブリを製造する方法は特に、
前記上部偏光板の前記第1表面上に第1導電フィルムをめっきし、エッチングの後に前記第2方向検出電極を形成する段階と、
前記第2方向検出電極が形成された前記上部偏光板の前記第1表面上に第1絶縁層をめっきする段階と、
前記上部偏光板の前記第2表面上に第2導電フィルムをめっきし、エッチングの後に前記第1方向検出電極を形成する段階と、及び
前記第1方向検出電極が形成された前記上部偏光板の前記第2表面上に第2絶縁層をめっきする段階と、
を備えている、請求項5に記載の方法。
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