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かつかげのしろ
7 years ago
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1 タッチパネル九州大学産学連携センタープロジェクト部門フォトニクシステム領域教授服部励治

2 内容 1. はじめに 1. タッチパネルの分類 2. 外付けタッチパネル技術 1. 静電容量式タッチパネル 2. ipone タッチパネル 3. オンセルタッチパネル技術 1. 問題点 2. 寄生容量キャンセリング 4. インセルタッチパネル技術 1. 光学式容量式抵抗式ハイブリッド 2. 電子ペーパータッチパネル 5. まとめ 2

3 タッチパネルの分類外付型内蔵型オンセル型インセル型タッチパネル偏光板ガラス液晶ガラス TFT 偏光板タッチパネルガラス液晶ガラス TFT 偏光板ガラス液晶ガラス TFT タッチ機能偏光板偏光板偏光板 LCDパネル LCDパネル LCDパネル TSPメーカー TFT/CFメーカー TFTメーカー TFT アレイプロセスの為 TFT ラインによって律速パネルとの寄生容量が問題となる厚さ / 重さ / コストで最も有望であるが厚さ重さコスト 3

4 外付けタッチパネルの分類抵抗膜方式静電容量方式光学方式音響方式電磁方式デジタル式アナログ式表面型投影型赤外線式再帰反射板表面音響波 (SAW) 屈曲波 4 線式 8 線式自己容量型相互容量型 4

5 抵抗式タッチパネル Digital Type Analog Type Detection of Y-axis V Detection of X-axis V X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7 X8 X9 X10 X11 Y13 Y12 Y11 Y10 Y9 Y8 Y7 Y6 Y5 Y4 Y3 Y2 Y1 Hard Coat (13um) Top Plate (PET um) Adhesive Dot Spacer(3050um) (75100um) Transparency Electrode (ITO A) Meter Meter Bottom Plate (GLS mm) Position Position 5

静電容量型タッチパネル表面型投影型 Cover Plate Transparency Electrode (ITO 100150A) Cover Plate Top Transparency

6 静電容量型タッチパネル表面型投影型 Cover Plate Transparency Electrode (ITO A) Cover Plate Top Transparency Electrode Pattern Insulation Layer Bottom Transparency Electrode Pattern GLS i 4 i 1 ITO i 2 i 3 Display 6

7 投影型一検出原理アナログ値を投影して電極ピッチ以上の分解能 C f Y 1 Y 2 Y 3 Y 4 (a) ヒステリシス発振 A C f (a) 弛張発振 B A R B カウンター Y 5 R A V ref B カウンター X 1 X 2 X 3 X 4 X 5 LSI 自己容量方式 C f V ref A B 7

8 自己容量方式 Sensing only 自己容量方式 / 相互容量方式 Ghost point 相互容量方式 Driving & Sensing Y Sensing Y スキャン Sensing Cypress Semicon. X Sensing X Sensing Analog Devices C f C p C f 電流波形タッチなしタッチあり電流波形タッチなしタッチあり 8

9 表面型タッチパネル表面容量方式 : 一つの電極に AC 電位を誘起しタッチの際インピーダンス変化により電流値の比により座標化 1 次元 2 次元 GLS i 4 i 1 ITO i 2 i 3 Display 9

iphone/ipod/ipad タッチパネル無線 LAN, 3.1 組み立て費, 3.5 その他, 7.8 添付アクセサリ, 2.9 ASIC, 7.5 2 次電池, 8.1 SDRAM, 2.8 NAND フラッシュ, 11.4 電源, 1.3 筺体など, 12.5 オーディオコーディック, 0.

10 iphone/ipod/ipad タッチパネル無線 LAN, 3.1 組み立て費, 3.5 その他, 7.8 添付アクセサリ, 2.9 ASIC, 次電池, 8.1 SDRAM, 2.8 NAND フラッシュ, 11.4 電源, 1.3 筺体など, 12.5 オーディオコーディック, 0.5 液晶モジュール, 25.0 タッチパネル, 13.7 下部筺体, その他, 次電池モジュール, メイン基板, 19.0 上部筺体 ( タッチパネル付きガラス ), 液晶モジュール, 製造原価中の比率 (%) 部品の質量 (g) 日経エレクトニクス月 3 日号より 10

11 iphone/ipod/ipad タッチパネル強化ガラス (Corning 社 Gorilla) を採用光学粘着剤によるオプティカルボンディングで直接反射低減 ITO 電極パターニングの工夫により透過率の均一化 D&S 方式に適した電極構造強化ガラス0.78mm ITO タッチパネル基板 0.55mm ITO 光学粘着剤偏光板 LCDコモン電極強化ガラスによる厚さ重量コスト増タッチパネル製造は TFT アレイラインで行われるため供給不足上部電極下部電極がシールド下部電極透過率の均一化スキャン 11

12 内蔵型タッチパネルの分類と学会発表接触型マイクロスイッチ IDW 09, INP2 2 インセル型容量型光学型電圧検出 SID 09, 38.1 ハイブリッド SID 09, 32.1 光検出 IDW 09, INP2 3, INP2 4 オンセル型抵抗型容量型 IDW 10 The 17th International Display Workshops December 1 3, 2010 Fukuoka International Congress Center, Fukuoka, Japan 表面型 IDW 09, INP2 5 投影型 SID

13 オンセル化の課題投影型 C p C f 保護層偏光板 ITO 絶縁基材前面ガラス LCDコモン電極表面型 C p R 1 R 2 C f A i A i 1 i 2 A C p C p LCD コモン電極との寄生容量 C p の増大偏光板 AR フィルムによる浮遊容量 C f の減少投影型では高ビットセンシングが必要表面型ではセンシング不可能 13

14 オンセル ( 表面式 ) IDW 09, INP2 5:Touch Panel Embedded LCD using Conductive Overlay Hiroshi Haga et al., NEC, Japan PCR 技術を用いて寄生電流を 99% 減らすことによりノイズ回避及びタッチ感度を改善 On Cell 型の Surface capacitive のタッチセンサマルチタッチは不可 3.5 VGA (LTPS TN LCD), イメージ依存性なし筆圧に対する線形性もある Theory of Touch Detection x y f I I I I if 4 I n n1 then ( threshold) Touch State 14

オンセル ( 表面式 )2 Huge Parasitic Current Induced by parasitic capacitance Parasitic Current Reduction Technique Induced by parasitic capacitance LCD Operation V blank Addressable Conductive Overlay

15 オンセル ( 表面式 )2 Huge Parasitic Current Induced by parasitic capacitance Parasitic Current Reduction Technique Induced by parasitic capacitance LCD Operation V blank Addressable Conductive Overlay Voltage A ip>>if ip if Cf:10pF Polarizer Conductive Overlay CF CCF :100 1,000 pf Counter Electrode LC CLC : nf A Cf CCF CLC TFT Substrate Polarizer i0 if ip ( Cp Cf ) v i1 i2 if ( Cf ) v 15

16 オンセル ( 投影方式 ) SID 10, 45 3: On Cell Projected Capacitive Type Touch Sensor for NBPC Sang soo Hwang et al., LG Display@Paju, Korea CF 基板を形成する前に投影容量式タッチセンサを形成メタル層と ITO 層間の絶縁膜には無機の絶縁膜を用いたが最上部の ITO の保護膜は用いてない CF プロセス及び外部からの Scratch においては有利らしい光学特性の改善 Touch Sensor 試作プロセス電極構造 (Dual 構造 ) 16

17 インセル ( 容量式 ) SID 09, 38.1: Embedded Liquid Crystal Capacitive Touch Screen Technology for Large Size LCD Applications, Seiki Takahashi, Samsung Mobile Display, Korea 17

18 インセル ( コンタクト式 ) IDW 09, INP2 2: Low Temperature Poly Si TFT LCDs with Integrated Contact type Touch Sensor, Shuji Hayashi et al., SONY Mobile Display, Japan 2.5 QVGA 164ppi(Senssor 116 ppi) In Cell Micro Switch Type のタッチセンサ LTPS を用いた画素と回路を用いて透過率を高めることができたセンサシグナルを感知するため Blank Time をセットする必要があるが 6us 内に制限される a Si:H TFT では厳しいタッチ圧によりコンタクトセンサが増え筆圧対応のとした 18

19 インセル ( 光学式 ) IDW 10 INP2 3: AM displays with imbedded photo sensors Se Hwan Kim et. al., ADRC@Kyunghee Univ, Korea 500ppi a Si:H Photo sensor (IDW05) Pixel Layout 線形性は W を減らすことにより改善しかし感度が劣化する最適のサイズを選択する必要 AM LCD with Image Sensor (SID06) Device Structure TFT LCD + Photo Sensor Light Intensity: 200lux 19

20 インセル ( 光学式 ) IDW 09, INP2 4: A System LCD with Integrated Infra Red Sensing Optical Touch Panel Chris Brown et. al., Sharp Lab@Europe, United Kindom センサの感度を高めるため Voltage dependent MOS capacitor Structure を用いた Conventional Novel Pixel out voltage range と容量面積のトレードオフ関係感度を高めるのが難しい 1) Capacitance structure M2 is on during integration and at start of read out M2 on CINT Large M2 off CINT Small 2) M2 turns off during read out t t INT 3 INT 0 Signal Amplification 20

21 インセル ( ハイブリッド ) SID 09, 32.1: LCD Embedded Hybrid Touch Screen Panel Based on a Si:H TFT, Bong Hyun You, Samsung Electronics Co., Ltd. 21

22 インセル ( 電子ペーパー ) 九州大学服部研究室ではディスプレイとして電子ペーパ (QRLPD) を用いこれに適したパネル実状型の静電容量方式のタッチパネルを研究しているカラムドライバー交流電源なぜ静電容量方式なのか? QR-LPD ディスプレイは PM 構造 & バイステイブルなのでロウドライバー L ロウドライバー R 上部ロウ電極をタッチパネルとして利用タッチパネルをディスプレイに実状 A A 電流測定回路 L 交流電源電流測定回路 R Fig 6.1 タッチパネル使用時における QR-LPD の電極構成 22

23 QR LPD 電子ペーパとは QR-LPD とは電子ペーパの方式の 1 種で透明電極間の電子粉流体と呼ばれる高分子に電界を印加して移動させて表示を行うディスプレである 1) 閾値特性から TFT 配列が不要パッシブマトリクス配列が可能 2) 高流動性優れた帯電性 3) 安定性が高く応答速度が速い 4) 駆動に高電圧が必要 Black appearance White appearance Glass Rib -ー - ーー - ー -ーーーーーー Glass Air Rib ITO Liquid Powders Glass ーーーーーーーーーーーーーーーーー Rib Rib Glass ITO µm Fig 6.2 QR-LPD 電子ペーパの構成 Air 23

24 電子ペーパー ( ロウ / カラム間の画素容量 ) 選択したロウ電極以外を開放状態にしていると, 選択した電極上以外をタッチしたときにも矢印で示したような経路で電流が流れてしまい, 正確な位置検出ができないがすべての電極を同相同振幅の交流電圧で振れば, 非選択電極上をタッチしたときには電流が流れないため, 正確な位置検出を行うことができる Hi-Z Hi-Z Hi-Z Hi-Z Hi-Z C p C p C p C p C p C p C p C p Hi-Z C p C p C p C p C p C p C p C p A C f C p C p C p C p A C f C p C p C p C p Hi-Z C p C p C p C p C p C p C p C p 選択したロウ電極以外を開放状態すべての電極を同相同振幅の交流電圧 24

25 まとめ学会ではフレキシブルディスプレイや, インセル型タッチパネルに関する研究報告が盛んであるが, 現在タッチパネル市場をけん引している ipad は, 全くこれに逆行する強化ガラスを用いた外付け型タッチパネルを採用した. 厚さ, 重さ, コストの観点から, 外付けタッチパネルはフレキシブルディスプレイに内蔵されることが望まれる. インセルタッチパネルにおいて, 光学式, 容量式, 接点式, 何れにおいても周囲環境からの雑音が問題となりやすい. オンセルタッチパネルが最も現実的な解である. 電子ペーパーにおいてはインセルも現実的である. 25

PowerPoint 프레젠테이션

PowerPoint 프레젠테이션 2017 OLED Manufacturing Equipment Annual Report SAMPLE 2017.06 1 目次 1. エグゼクティブサマリ 4 2. 基板及びTFT 工程分析 6 2.1 フレキシブルOLED 用基板 2.1 LTPS TFT 2.2 Oxide TFT 3. OLED 画素工程分析 20 3.1 RGB OLED 3.2 WRGB OLED 3.3 ソリューションプロセスOLED