TW201704962A - 觸控顯示裝置 - Google Patents

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劉同凱
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Abstract

本揭露提供一種觸控顯示裝置，其包括：一基板；一薄膜電晶體元件，設於該基板上；一第一絕緣層，設於該薄膜電晶體元件上；一觸控訊號線層，設於該第一絕緣層上；一第二絕緣層，設於該觸控訊號線層上；一第一透明導電層，設於該第二絕緣層上；一第三絕緣層，設於該第一透明導電層上；以及一第二透明導電層，設於該第三絕緣層上。

Description

觸控顯示裝置
本揭露係關於一種觸控顯示裝置，尤指一種內嵌式觸控的觸控顯示裝置。
近年來，隨著操作人性化、簡潔化之發展趨勢，帶有觸控面板之觸控顯示裝置被越來越廣泛地應用於生活中。由於用戶可以通過直接用手或者其他物體接觸觸控面板之方式輸入訊號，從而減少甚至消除用戶對其他輸入裝置(如鍵盤、滑鼠、遙控器等)之依賴，使用戶操作之便利性大幅提升。
觸控面板技術可由訊號產生原理、感測技術、螢幕組裝方式等三大面向區分不同種類。依訊號產生原理不同，可區分為數位式及類比式：數位式觸控訊號係採用透明ITO(Indium Tin Oxide；銦錫氧化物)導電薄膜，在透明導電玻璃上依X、Y軸方向分布導線，在線路交錯處形成開關，按壓時就感應觸碰訊號；而類比式觸控原理與數位式的差別係於上下層間設有隔球(dot spacer)，碰觸後上下層電極接通而產生電位差的訊號，再透過電路把訊號傳給控制器，以處理和計算觸碰點的座標位置。再者，觸控面板技術若依感測技術、製作技術及製程技術不同可區分為電訊號(包含電阻式、電容式、電磁式等)、光訊號(包含紅外線式等)、及聲訊號(包含表面聲波式、聲波導式、色散信號式、聲脈衝式等)。
然而，無論是前述何種形式的觸控面板技術，若觸控訊號線斷線，均會造成觸控感應不良，而降低觸控品質。有鑑於此，發展一種觸控顯示裝置，其可減少觸控訊號線斷線的風險，進而提升觸控良率是目前業界研發方向之一。
本揭露之主要目的係在提供一種觸控顯示裝置，其除了可避免觸控訊號線斷線外，更可同時兼顧畫素電極與共電極間的儲存電容。
本揭露之觸控顯示裝置包括：一基板；一薄膜電晶體元件，設於該基板上；一第一絕緣層，設於該薄膜電晶體元件上；一觸控訊號線層，設於該第一絕緣層上；一第二絕緣層，設於該觸控訊號線層上；一第一透明導電層，設於該第二絕緣層上；一第三絕緣層，設於該第一透明導電層上；以及一第二透明導電層，設於該第三絕緣層上。
於本揭露之一實施態樣中，該薄膜電晶體元件包括一源極汲極層，且該第一透明導電層可透過一畫素電極用接觸孔與該源極汲極層電性連接。同時，該第二透明導電層可包括一觸控電極及一共電極，且該觸控電極可透過一觸控電極用接觸孔與該觸控訊號線層電性連接。此時，可提供一共電極在上而畫素電極在下的觸控顯示裝置。
於本揭露之另一實施態樣中，該薄膜電晶體元件包括一源極汲極層，且該第二透明導電層可透過一畫素電極用接觸孔與該源極汲極層電性連接。同時，該第一透明導電層可包括一觸控電極及一共電極，且該觸控電極可透過一觸控電極用接觸孔與該觸控訊號線層電性連接。此時，可提供一畫素電極在上而共電極在下的觸控顯示裝置。
於本揭露所提供的顯示面板中，無論是前述共電極在上而畫素電極在下的觸控顯示面板或是畫素電極在上而共電極在下的觸控顯示面板，由於觸控訊號線層上方層疊有第二絕緣層及第三絕緣層，即便在製程上有微粒附著在觸控訊號線層之觸控訊號線上，也不致於導致觸控訊號線有斷線的情形發生。此外，於本揭露所提供得顯示面板中，無論第一透明導電層與第二透明導電層何者作為畫素電極及共電極，由於兩透明導電層間僅設有一第三絕緣層，故兩者之間的儲存電容不會因設置多層絕緣層而降低，而可維持兩透明導電層間的儲存電容及彼此之間的電性。
11‧‧‧基板
12‧‧‧薄膜電晶體元件
121‧‧‧閘極金屬層
122‧‧‧閘極絕緣層
123‧‧‧半導體層
124‧‧‧源極汲極層
13‧‧‧第一絕緣層
131‧‧‧絕緣層
132‧‧‧平坦層
133‧‧‧絕緣層
14‧‧‧觸控訊號線
15‧‧‧第二絕緣層
16‧‧‧畫素電極
161‧‧‧接觸孔
17‧‧‧第三絕緣層
18‧‧‧第二透明導電層
181‧‧‧觸控電極圖案
1811‧‧‧觸控電極用接觸孔
19‧‧‧第一透明導電層
1911‧‧‧觸控電極用接觸孔
20‧‧‧畫素電極
201‧‧‧畫素電極用接觸孔
t1‧‧‧厚度
t2‧‧‧厚度
S1~Sn‧‧‧觸控電極
T1~Tn‧‧‧訊號
圖1為本揭露之觸控顯示裝置之上視示意圖。
圖2為本揭露之一實施例之觸控顯示裝置之剖面示意圖。
圖3為本揭露之一比較例之觸控顯示裝置之剖面示意圖。
圖4為本揭露之另一實施例之觸控顯示裝置之剖面示意圖。
圖5為本揭露之另一比較例之觸控顯示裝置之剖面示意圖。
圖6為施加於本揭露之觸控顯示裝置的訊號之時序圖
圖7係顯示實際觸控訊號線與相連接的觸控電極上的訊號之波形。
圖8係顯示當碰觸特定觸控電極時觸控訊號線與相連接的觸控電極上的訊號之波形。
以下係藉由特定的具體實施例說明本發明之實施方式，熟習此技藝之人士可由本說明書所揭示之內容輕易地了解本發明之其他優點與功效。本 揭露亦可藉由其他不同的具體實施例加以施行或應用，本說明書中的各項細節亦可針對不同觀點與應用，在不悖離本揭露之精神下進行各種修飾與變更。
再者，說明書與請求項中所使用的序數例如”第一”、”第二”、”第三”等之用詞，以修飾請求項之元件，其本身並不意含及代表該請求元件有任何之前的序數，也不代表某一請求元件與另一請求元件的順序、或是製造方法上的順序，該些序數的使用僅用來使具有某命名的一請求元件得以和另一具有相同命名的請求元件能作出清楚區分。
圖1為本揭露之觸控顯示裝置之上視示意圖。本揭露之觸控顯示裝置係為一自容式內嵌式觸控裝置，包括：複數觸控電極圖案181及觸控訊號線14，其中，每一觸控電極圖案181係透過觸控電極用接觸孔1811以與觸控訊號線14電性連接。訊號T1、T2至Tn由觸控訊號線14藉由觸控電極用接觸孔1811傳送至觸控電極圖案181，而一使用者碰觸觸控電極圖案181以提供觸控訊號給觸控電極圖案181並再藉由觸控電極用接觸孔1811連接至觸控訊號線14；藉由比較使用者碰觸前後的訊號變化，而可判斷使用者碰觸的位置。
圖2為本揭露之一實施例之觸控顯示裝置之剖面示意圖。如圖2所示，於本實施例之觸控顯示裝置之製作方法中，首先，提供一基板11。而後，於基板上形成一經圖案化之閘極金屬層121；於閘極金屬層121及基板11上形成一閘極絕緣層122；於閘極絕緣層122上形成一經圖案化之半導體層123，其中半導體層123與閘極金屬層121對應設置；於半導體層123上形成一圖案化之源極汲極層124；如此，則完成本實施例之基板11上的薄膜電晶體元件12製作。
而後，於薄膜電晶體元件12上層疊一第一絕緣層13薄膜電晶體元件。於本實施例中，第一絕緣層13具有三層結構，包括依序疊置的絕緣層131、平坦層132、及另一絕緣層133。然而，於本揭露之其他實施例中，第一絕緣層13並不限於包括如圖2所示之三層結構。
接著，於第一絕緣層13上形成一包括觸控訊號線14之觸控訊號線層，再於第一絕緣層13及觸控訊號線14上形成一第二絕緣層15。而後，於第二絕緣層15形成一包括畫素電極16之第一透明導電層，其透過一接觸孔161以與源極汲極層124電性連接，接觸孔161是藉由圖案化第一絕緣層13與第二絕緣層15而成。接著，在第一透明導電層上形成一第三絕緣層17。最後，於第三絕緣層17上形成一作為觸控電極及共電極之第二透明導電層18，第二透明導電層18係透過一觸控電極用接觸孔1811與觸控訊號線14電性連接，其中，觸控電極用接觸孔1811是藉由圖案化第二絕緣層15與第三絕緣層17而成。
於本實施例中，基板11其可使用例如玻璃、塑膠、可撓性材質等基材材料所製成。閘極絕緣層122、絕緣層131、平坦層132、絕緣層133、第二絕緣層15及第三絕緣層17可使用如氧化物、氮化物或氮氧化物等絕緣層材料製作。閘極金屬層121、源極汲極層124及觸控訊號線14可使用導電材料，如金屬、合金、金屬氧化物、金屬氮氧化物、或其他電極材料所製成。半導體層123可使用非晶矽、低溫多晶矽、IGZO、或其他具有半導體性質的材料。畫素電極16及第二透明導電層18則可使用如ITO、IZO或ITZO等透明導電電極材料所製成。然而，於本發明之其他實施例中，前述元件之材料並不僅限於此。
經由上述製程，則完成本實施例之共電極在上而畫素電極在下的觸控顯示裝置，其包括：一基板11；一薄膜電晶體元件12，設於基板11上；一第一絕緣層13，設於薄膜電晶體元件12上；一包括觸控訊號線14之觸控訊號線層，設於第一絕緣層13；一第二絕緣層15，設於觸控訊號線層上；一包括畫素電極16之第一透明導電層，設於第二絕緣層15上；一第三絕緣層17，設於第一透明導電層上；以及一做為觸控電極及共電極之第二透明導電層18，設於第三絕緣層17上。其中，第二絕緣層15之厚度t1及第三絕緣層17之厚度t2可分別介於10nm至1000nm之間。
於本實施例中，薄膜電晶體元件12之源極汲極層124與畫素電極16透過一畫素電極用接觸孔161電性連接。此外，第二透明導電層18則透過一觸控電極用接觸孔1811與觸控訊號線14電性連接。再者，觸控訊號線層之觸控訊號線14，係與源極汲極層124之源極或汲極對應設置；更具體而言，觸控訊號線14係與源極或汲極重疊，藉此，可避免因觸控訊號線14而犧牲畫素單元的穿透率。
圖3為本揭露之一比較例之觸控顯示裝置之剖面示意圖。本比較例之觸控顯示裝置之製作方式與結構與圖2所示之實施例相似，除了下述不同點。
如圖2及圖3所示，於圖3比較例之觸控顯示裝置中，第一絕緣層13具有雙層結構，包括依序疊置的絕緣層131及平坦層132；而此雙層結構也可應用於圖2實施例之第一絕緣層13上。
此外，於圖3比較例之觸控顯示裝置中，於形成第一絕緣層13後，先形成包括畫素電極16之第一透明導電層，而後再依序形成第二絕緣層15、包括觸控訊號線14之觸控訊號線層、第三絕緣層17、及做為觸控電極及共電極之第二透明導電層18；然而，於圖2實施例之觸控顯示裝置中，則是於形成第一絕緣層13後，先形成包括觸控訊號線14之觸控訊號線層，而後再依序形成第二絕緣層15、包括畫素電極16之第一透明導電層、第三絕緣層17、及第二透明導電層18。
於圖3比較例之觸控顯示裝置中，為了避免觸控訊號線14因附著在上方的微粒導致觸控訊號線14刮傷而有斷線的風險產生，需增加第三絕緣層17的厚度t1以保護觸控訊號線14。然而，此第三絕緣層17的厚度t1增加，卻會導致畫素電極16與第二透明導電層18間的電場降低及儲存電容下降，而降低顯示 裝置的亮度及flicker水準；而為了提升亮度，勢必得增加畫素電極16與第二透明導電層18間的電壓差，造成耗電量增加。
然而，於圖2實施例之觸控顯示裝置中，由於先形成觸控訊號線14，而後才形成畫素電極16(第一透明導電層)與共電極182(第二透明導電層)，故觸控訊號線14上方層疊有第二絕緣層15及第三絕緣層17，使得觸控訊號線14上方絕緣層總厚度為t1加上t2；如此，不必特別增加第三絕緣層17的厚度t1，即可達到保護觸控訊號線14之目的，避免觸控訊號線14斷線的問題。
此外，於圖2實施例之觸控顯示裝置中，畫素電極16與第二透明導電層18間僅相隔一第三絕緣層17，厚度為t2；但於圖3比較例之觸控顯示裝置中，畫素電極16與第二透明導電層18間卻相隔了第二絕緣層15及第三絕緣層17，厚度為t1加上t2。因此，相較於圖3比較例之觸控顯示裝置，圖2實施例之觸控顯示裝置中畫素電極16與第二透明導電層18間絕緣層總厚度較小，故畫素電極16與第二透明導電層18間的儲存電容較高，而無需特別提高兩者之間的電壓差，即可達到預定的顯示亮度。
再者，於圖2實施例之觸控顯示裝置中，觸控訊號線14與第二透明導電層18間相隔了第二絕緣層15及第三絕緣層17，厚度為t1加上t2；但於圖3比較例之觸控顯示裝置中，觸控訊號線14與第二透明導電層18間僅相隔一第三絕緣層17，厚度為t1。因此，相較於圖3比較例之觸控顯示裝置，圖2實施例之觸控顯示裝置中因觸控訊號線14與第二透明導電層18間距離較遠，在其他未設有觸控電極用接觸孔1811的區域(請參考圖1)，可降低觸控訊號線14與第二透明導電層18間的寄生電容。
圖4為本揭露之另一實施例之觸控顯示裝置之剖面示意圖。本實施例之觸控顯示裝置之製作方式與結構與圖2所示之實施例相似，除了下述不同點。
於圖2實施例之觸控顯示裝置為一共電極在上而畫素電極在下的觸控顯示裝置，其中，第一透明導電層包括畫素電極16，而第二透明導電層做為觸控電極及共電極；但於圖4實施例之觸控顯示裝置為一畫素電極在上而共電極在下的觸控顯示裝置，其中，第一透明導電層19做為觸控電極及共電極，而第二透明導電層包括畫素電極20。因此，於圖4實施例之觸控顯示裝置中，第二透明導電層之畫素電極20透過一畫素電極用接觸孔201與源極汲極層124電性連接。此外，第一透明導電層19透過一觸控電極用接觸孔1911與觸控訊號線14電性連接。
圖5為本揭露之另一比較例之觸控顯示裝置之剖面示意圖。本比較例之觸控顯示裝置之製作方式與結構與圖4所示之實施例相似，除了下述不同點。
如圖4及圖5所示，於圖5比較例之觸控顯示裝置中，第一絕緣層13具有雙層結構，包括依序疊置的絕緣層131及平坦層132；而此雙層結構也可應用於圖4實施例之第一絕緣層13上。
此外，於圖5比較例之觸控顯示裝置中，於形成第一絕緣層13後，先形成做為觸控電極及共電極之第一透明導電層19，而後再依序形成第二絕緣層15、包括觸控訊號線14之觸控訊號線層、第三絕緣層17、及包括畫素電極20之第二透明導電層；然而，於圖4實施例之觸控顯示裝置中，於形成第一絕緣層13後，先形成包括觸控訊號線14之觸控訊號線層，而後再依序形成第二絕緣層15、第一透明導電層19、第三絕緣層17、及包括畫素電極20之第二透明導電層。
於圖5比較例之觸控顯示裝置中，為了避免觸控訊號線14因附著在上方的微粒導致觸控訊號線14刮傷而有斷線的風險產生，需增加第三絕緣層17的厚度t1以保護觸控訊號線14。然而，此第三絕緣層17的厚度t1增加，卻會導致畫素電極20與第一透明導電層19的距離增加，也就是說畫素電極與共電極間 的電場也會減弱而降低顯示裝置的亮度；而為了提升亮度，勢必得增加畫素電極20與第一透明導電層19間的電壓差，造成耗電量增加。
然而，於圖4實施例之觸控顯示裝置中，由於先形成觸控訊號線14，而後才形成共電極(第一透明導電層19)與畫素電極20(第二透明導電層)，故觸控訊號線14上方層疊有第二絕緣層15及第三絕緣層17，使得觸控訊號線14上方絕緣層總厚度為t1加上t2；如此，不必特別增加第三絕緣層17的厚度t1，即可達到保護觸控訊號線14之目的，避免觸控訊號線14斷線的問題。
此外，於圖4實施例之觸控顯示裝置中，畫素電極20與共電極(第一透明導電層19)間僅相隔一第三絕緣層17，厚度為t1；但於圖5比較例之觸控顯示裝置中，畫素電極20與共電極(第一透明導電層19)間卻相隔了第二絕緣層15及第三絕緣層17，厚度為t1加上t2。因此，相較於圖5比較例之觸控顯示裝置，圖4實施例之觸控顯示裝置中畫素電極20與共電極(第一透明導電層19)間絕緣層總厚度較小，故畫素電極20與共電極(第一透明導電層19)間的儲存電容較高，而無需特別提高兩者之間的電壓差，即可達到預定地顯示亮度。
圖6為施加於本揭露之觸控顯示裝置的訊號之時序圖。為方便說明，圖中係以S1~Sn代表多數個以行列排列之觸控電極圖案181，並以T1~Tn表示經由觸控訊號線14電性連接至觸控電極S1~Sn之訊號，且其中S1,S2,S3,S4...係表示第1行(column)之觸控電極圖案181，如圖6所示，施加於觸控電極圖案181之訊號係例如為一方波驅動訊號，對於同一行的觸控電極圖案181(例如S1,S2,S3,S4...)所連接的觸控訊號線14之訊號(例如T1,T2,T3,T4...)，相鄰的兩個觸控電極圖案181(S1及S2、S2及S3、S3及S4...)所連接的觸控訊號線14(T1及T2、T2及T3、T3及T4...)之訊號是反相的。亦即，訊號T1及T2是同步一起改變，但當訊號T1為高電位至低電位時，訊號T2則為低電位至高電位；同樣地，訊號T2及T3是同步一起改變，但當訊號T2為高電位至低電位時，訊號T3則為低電位至高電位； 訊號T3及T4是同步一起改變，但當訊號T3為高電位至低電位時，訊號T4則為低電位至高電位。而此反相的訊號由於RC負載訊號會造成衰減(distortion)，因此實際觸控訊號線14與相連接的觸控電極圖案181上的訊號係如圖7所示。而當碰觸特定觸控電極圖案181(S2或S3)時造成對應區域之電容/電荷/訊號改變，進而影響其所連接之觸控訊號線14上的訊號，而由於相鄰於觸控電極圖案181的兩個觸控電極圖案181所連接的觸控訊號線14的訊號是反相的，可使複數的觸控電極圖案181在被碰觸後，其連接的觸控訊號線14對未相連接的觸控電極圖案181產生的電容耦合具可抵消之功效，據以降低未被碰觸之觸控電極圖案181(例如S1及S4)其所連接之觸控訊號線14上訊號(T1及T4)的變化，如圖8所示，讓碰觸與未碰觸之觸控訊號線14上的訊號有較為顯著之差異，避免垂直串擾所造成之碰觸位置判斷錯誤。
本揭露前述實施例所製得之觸控顯示裝置，可應用於本技術領域已知之任何需要顯示螢幕之電子裝置上，如顯示器、手機、筆記型電腦、攝影機、照相機、音樂播放器、行動導航裝置、電視等需要顯示影像之電子裝置上。
上述實施例僅係為了方便說明而舉例而已，本發明所主張之權利範圍自應以申請專利範圍所述為準，而非僅限於上述實施例。
11‧‧‧基板
12‧‧‧薄膜電晶體元件
121‧‧‧閘極金屬層
122‧‧‧閘極絕緣層
123‧‧‧半導體層
124‧‧‧源極汲極層
13‧‧‧第一絕緣層
131‧‧‧絕緣層
132‧‧‧平坦層
133‧‧‧絕緣層
14‧‧‧觸控訊號線
15‧‧‧第二絕緣層
16‧‧‧畫素電極
161‧‧‧接觸孔
17‧‧‧第三絕緣層
18‧‧‧第二透明導電層
1811‧‧‧觸控電極用接觸孔
t1‧‧‧厚度
t2‧‧‧厚度

Claims (10)

  1. 一種觸控顯示裝置，包括：一基板；一薄膜電晶體元件，設於該基板上；一第一絕緣層，設於該薄膜電晶體元件上；一觸控訊號線層，設於該第一絕緣層上；一第二絕緣層，設於該觸控訊號線層上；一第一透明導電層，設於該第二絕緣層上；一第三絕緣層，設於該第一透明導電層上；以及一第二透明導電層，設於該第三絕緣層上。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之觸控顯示裝置，其中該薄膜電晶體元件包括一源極汲極層，且該第一透明導電層透過一畫素電極用接觸孔與該源極汲極層電性連接。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之觸控顯示裝置，其中該第二透明導電層包括複數觸控電極圖案，且每一觸控電極圖案透過一觸控電極用接觸孔與該觸控訊號線層電性連接。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之觸控顯示裝置，其中該源極汲極層包括一源極及一汲極，該觸控訊號線層包括一觸控訊號線，且該觸控訊號線係與該源極或該汲極對應設置。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之觸控顯示裝置，其中該觸控訊號線係與該源極或該汲極重疊。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之觸控顯示裝置，其中該薄膜電晶體元件包括一源極汲極層，且該第二透明導電層透過一畫素電極用接觸孔與該源極汲極層電性連接。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之觸控顯示裝置，其中該第一透明導電層包括複數觸控電極圖案，且每一觸控電極圖案透過一觸控電極用接觸孔與該觸控訊號線層電性連接。
  8. 如申請專利範圍第6項所述之觸控顯示裝置，其中該源極汲極層包括一源極及一汲極，該觸控訊號線層包括一觸控訊號線，且該觸控訊號線係與該源極或該汲極對應設置。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之觸控顯示裝置，其中該第二絕緣層之厚度係介於10nm至1000nm之間。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之觸控顯示裝置，其中該第三絕緣層之厚度係介於10nm至1000nm之間。
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