TW201715371A - 內嵌式觸控裝置 - Google Patents

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Abstract

一種內嵌式觸控裝置，包括一主動元件陣列基板、至少一閘極驅動電路、一對向基板與一屏蔽層。主動元件陣列基板具有一顯示區與連接顯示區的一周邊區。閘極驅動電路配置於主動元件陣列基板上且位於周邊區。對向基板配置於主動元件陣列基板的對向。屏蔽層配置於主動元件陣列基板與對向基板之間。屏蔽層於主動元件陣列基板上的正投影至少部分重疊於閘極驅動電路於主動元件陣列基板上的正投影。

Description

內嵌式觸控裝置
本發明是有關於一種觸控裝置，且特別是有關於一種內嵌式觸控裝置。
在面板設計時，直接將閘極驅動電路製作在主動元件陣列基板上，以代替外接之驅動晶片的技術，被稱為閘極驅動電路基板技術(Gate drive on Array, GOA)。在共平面切換式(In-Plane Switching, IPS)型態或邊際場切換式(Fringe Field Switching, FFS)型態的顯示裝置中，閘極驅動電路通常是配置於主動元件陣列基板的周邊區，而其上方並沒有任何的屏蔽元件，因此閘極驅動電路容易受到靜電放電(Electrostatic Discharge, ESD)的損害。
為了解決上述的問題，習知透過在彩色濾光基板相對遠離主動元件陣列基板的外表面上形成一透明導電層，以全面性地覆蓋在顯示區以及閘極驅動電路所在的周邊區。上述方式確實可以避免閘極驅動電路受到靜電放電的損害。然而。在現今電子產品多功能的訴求下，通常會在顯示裝置中附設有觸控功能，如內嵌式觸控顯示裝置。由於內嵌式觸控顯示裝置具有嵌入式的觸控電極，因此不可能在彩色濾光基板的外表面上設置用來屏蔽靜電的全面性透明導電層，因為這樣會影響元件電性及觸控電極的觸控功能。如此一來，內嵌式觸控顯示裝置的閘極驅動電路要如何才能有效避免靜電放電的損害是一個重要的課題。
本發明提供一種內嵌式觸控裝置，其可有效避免閘極驅動電路受到靜電放電的損害。
本發明的內嵌式觸控裝置，其包括主動元件陣列基板、至少一閘極驅動電路、對向基板與屏蔽層。主動元件陣列基板具有顯示區與周邊區，且周邊區與顯示區連接。閘極驅動電路配置於主動元件陣列基板上且位於周邊區。對向基板配置於主動元件陣列基板的對向。屏蔽層配置於主動元件陣列基板與對向基板之間。屏蔽層於主動元件陣列基板上的正投影至少部分重疊於閘極驅動電路於主動元件陣列基板上的正投影。
在本發明的一實施例中，上述的主動元件陣列基板包括基板、多個主動元件、多個畫素電極、共用電極以及接地環。主動元件陣列排列於基板上且位於顯示區。畫素電極配置於基板上且位於顯示區，其中畫素電極分別與對應的主動元件電性連接。共用電極配置於基板與畫素電極之間，或是對向基板與畫素電極之間且位於顯示區。接地環配置於基板上且位於周邊區，其中閘極驅動電路位於接地環與顯示區之間。
在本發明的一實施例中，上述的屏蔽層結構性且電性連接共用電極，且屏蔽層與共用電極或畫素電極屬於同一膜層。
在本發明的一實施例中，上述的屏蔽層電性連接接地環，且屏蔽層與畫素電極或共用電極屬於同一膜層。
在本發明的一實施例中，上述的屏蔽層與畫素電極或共用電極屬於同一膜層，且屏蔽層電性浮置。
在本發明的一實施例中，上述的屏蔽層配置於對向基板上，且透過導電結構與接地環電性連接。
在本發明的一實施例中，上述的屏蔽層於主動元件陣列基板上的正投影完全覆蓋閘極驅動電路於主動元件陣列基板上的正投影。
在本發明的一實施例中，上述的屏蔽層配置於對向基板上，且屏蔽層電性浮置。
在本發明的一實施例中，上述的內嵌式觸控裝置還包括多個觸控驅動單元與多個觸控感測單元。觸控驅動單元及觸控感測單元其中之一者位於對向基板上，觸控驅動單元及觸控感測單元其中之另一者位於主動元件陣列基板上。
在本發明的一實施例中，上述的內嵌式觸控裝置為自容式觸控裝置。
基於上述，由於本發明的內嵌式觸控裝置具有屏蔽層，其中屏蔽層是配置於主動元件陣列基板與對向基板之間，且屏蔽層於主動元件陣列基板上的正投影至少部分重疊於閘極驅動電路於主動元件陣列基板上的正投影。如此一來，閘極驅動電路可受到屏蔽層的保護，以避免閘極驅動電路被靜電放電現象所破壞。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
圖1A繪示為本發明的一實施例的一種內嵌式觸控裝置的俯視示意圖。圖1B繪示為圖1A的內嵌式觸控裝置的局部剖面示意圖。為了方便說明起見，圖1A與圖1B中有省略繪示部分元件。請同時參考圖1A與圖1B，在本實施例中，內嵌式觸控裝置100a包括主動元件陣列基板110、至少一閘極驅動電路120(圖1A中示意地繪示兩個)、對向基板130與屏蔽層140a。主動元件陣列基板110具有顯示區AA及與顯示區AA連接的周邊區BB，於另一實施例中，週邊區BB可為環繞顯示區AA。閘極驅動電路120配置於主動元件陣列基板110上且位於周邊區BB。對向基板130配置於主動元件陣列基板110的對向。屏蔽層140a配置於主動元件陣列基板110與對向基板130之間。屏蔽層140a於主動元件陣列基板110上的正投影至少部分重疊於閘極驅動電路120於主動元件陣列基板110上的正投影。
詳細來說，請再參考圖1B，本實施例的主動元件陣列基板110包括基板112、多個主動元件114(圖1B示意地繪示一個)、多個畫素電極116(圖1B示意地繪示一個)、共用電極118以及接地環119。主動元件114陣列排列於基板112上，位於顯示區AA，且與閘極驅動電路120連接。每一主動元件114是由閘極G、閘絕緣層GI、主動層A、源極S與汲極D所組成。換言之，主動元件陣列基板110可視為是薄膜電晶體陣列基板。畫素電極116配置於基板112上且位於顯示區AA，其中畫素電極116分別與對應的主動元件114的汲極D電性連接。更詳細的說, 主動元件114上設置有絕緣層170, 絕緣層170上設置有畫素電極116, 其中畫素電極116是透過延伸至絕緣層170的開孔172內而與汲極D電性連接。共用電極118配置於對向基板130與畫素電極116之間且位於顯示區AA，其中共用電極118於基板112上的正投影至少部分重疊於畫素電極116於基板112上的正投影。於其他實施例中，共用電極118亦可配置於基板112與畫素電極116之間，於此並不加以限制共用電極118的位置。
具體來說，請同時參考圖1B與圖1C，本實施例的共用電極118是配置於畫素電極116的上方，且具有多個狹縫118a。當然，於其他未繪示的實施例中，亦可以是畫素電極116位於共用電極118的上方，且畫素電極116與共用電極118中至少一者可具有多個狹縫或多個分支圖案。此處, 共用電極118與畫素電極116之間具有絕緣層175以電性隔離共用電極118與畫素電極116。此外，接地環119是配置於基板112上且位於周邊區BB，其中閘極驅動電路120位於接地環119與顯示區AA之間。
值得一提的是，主動元件陣列基板110可不限於圖1B的設置方式，也可以是如以下的圖1D及圖1E的設置方式。詳細來說，請參考圖1D與圖1E，在內嵌式觸控裝置100a1、100a2中，主動元件陣列基板110’、110’’的主動層A’是使用低溫多晶矽(LTPS)，因此主動元件114’是採用上閘極式的配置方式，即主動層A’配置於基板112上，閘絕緣層GI’覆蓋主動層A’，閘極G’配置於閘絕緣層GI’上，內層介電層DI覆蓋閘極GI，而源極S’與汲極D’配置於內層介電層DI上且貫穿內層介電層DI與閘絕緣層GI’而與主動層A’接觸。此處，主動元件114’為雙閘極G’的結構，但於其他實施例中，亦可為單閘極G’的結構，於此並不加以限制。
更具體來說，圖1D與1E的差別在於，圖1D中共用電極118’是設置於畫素電極116與基板112之間，而屏蔽層140a1結構性且電性連接共用電極118'，且屏蔽層140a1與共用電極118’屬同一膜層。而，圖1E中共用電極118是設置於畫素電極116與對向基板130之間，而屏蔽層140a2結構性且電性連接共用電極118，且屏蔽層140a2與共用電極118屬同一膜層。再者，請參考圖1F，本實例的內嵌式觸控裝置100a還包括多個觸控單元T，其中觸控單元T配置於主動元件陣列基板110的顯示區AA。此處，觸控單元T依照其感測方式的不同而大致上區分為電阻式觸控單元、電容式觸控單元、光學式觸控單元、聲波式觸控單元或是電磁式觸控單元。需說明的是，圖1F所繪示的觸控單元T是表示觸碰感測點的位置，並不是表示觸控單元T的具體結構。舉例來說，若觸控單元T為互容式觸控單元，則其是由多個X方向的觸控驅動串列與多個Y方向的觸控感測串列所組成(可互換)，其中X方向的觸控驅動串列與Y方向的觸控感測串列可分別配置於主動元件陣列基板110與對向基板130上，且X方向的觸控驅動串列與Y方向的觸控感測串列其中之一與共用電極118或畫素電極116屬於同一膜層。；若觸控單元T為自容式觸控單元，則僅由共同電極118進行驅動及感測的動作。由於本實施例的觸控單元T是直接使用共同電極118進行驅動及感測的自容式觸控裝置，其不但可減少整體內嵌式觸控裝置100a的製程步驟，亦可有效降低整體內嵌式觸控裝置100a的製作成本與厚度。
特別是，請再參考圖1B，本實施例的屏蔽層140a具體化是結構性且電性連接共用電極118，此處屏蔽層140a與共用電極118屬於同一膜層，故是使用同一光罩，可有效降低製作成本。換言之，本實施例的屏蔽層140與共用電極118採用相同材料，如透明導電材料，即如銦錫氧化物(indium tin oxide, ITO)、銦鋅氧化物(indium zinc oxide, IZO)、氧化鋁鋅(Al doped ZnO, AZO)、銦鎵鋅氧化物(Indium-Gallium-Zinc Oxide, IGZO)、摻鎵氧化鋅(Ga doped zinc oxide, GZO)、鋅錫氧化物(Zinc-Tin Oxide, ZTO)、氧化銦(In2 O3 )、氧化鋅(ZnO)、或二氧化錫(SnO2 )，但並不此此為限。此外，屏蔽層140a於主動元件陣列基板110上的正投影具體化是完全覆蓋於閘極驅動電路120於主動元件陣列基板110上的正投影，也就是說，閘極驅動電路120於主動元件陣列基板110上的正投影完全位於屏蔽層140a於主動元件陣列基板110上的正投影內。當然，於其他未繪示的實施例中，屏蔽層140a於主動元件陣列基板110上的正投影亦可以是部分重疊於閘極驅動電路120於主動元件陣列基板110上的正投影，於此並不加以限制。
此外，本實施例的對向基板130具體化為彩色濾光基板，如圖1A所示，對向基板130的表面積具體化是小於主動元件陣列基板110的表面積。再者，內嵌式觸控裝置100a更包括顯示介質150，其中顯示介質150配置於主動元件陣列基板110與對向基板130之間。此處，顯示介質150例如是液晶層，但並不以此為限。此外，本實施例的內嵌式觸控裝置100a還包括密封膠層155，配置於主動元件陣列基板110與對向基板130之間，以至少將顯示介質150密封於主動元件陣列基板110與對向基板130之間。
由於本實施例的屏蔽層140a是配置於主動元件陣列基板110與對向基板130之間，且屏蔽層140a於主動元件陣列基板110上的正投影重疊於閘極驅動電路120於主動元件陣列基板110上的正投影。因此，相較於習知設置於彩色濾光基板的外表面上的透明導電層而言，本實施例的屏蔽層140a的設置除了不會影響觸控單元T的觸控功能之外，亦可使閘極驅動電路120受到屏蔽層140a的保護，可有效避免被靜電放電現象所破壞。此外，由於本實施例的屏蔽層140a與共用電極118屬於同一膜層，因此可減少光罩的使用數量，可有效降低製作成本。
值得一提的是，於另一未繪示的實施例中，屏蔽層140a與畫素電極116屬於同一膜層，但屏蔽層140a與畫素電極116結構上且電性上並無相連接。此屏蔽層140是藉由畫素電極116與共同電極118之間的絕緣層的穿孔，而與共同電極118電性連接。於此實施例中，由於屏蔽層140a與畫素電極116屬於同一膜層，因此也可以減少光罩的使用數量，可有效降低製作成本。
在此必須說明的是，下述實施例沿用前述實施例的元件標號與部分內容，其中採用相同的標號來表示相同或近似的元件，並且省略了相同技術內容的說明。關於省略部分的說明可參考前述實施例，下述實施例不再重複贅述。
圖2繪示為本發明的一實施例的一種內嵌式觸控裝置的局部剖面示意圖。請參考圖2，本實施例的內嵌式觸控裝置100b與圖1B的內嵌式觸控裝置100a相似，惟二者主要差異之處在於：本實施例的屏蔽層140b電性連接接地環119，且屏蔽層140b與畫素電極116屬於同一膜層。於其他未繪示的實施例中，屏蔽層140b亦可以是共用電極118屬於同一膜層，於此並不加以限制。於其他未繪示的實施例中，亦可以是畫素電極116位於共用電極118的上方。如圖2所示，雖然本實施例的屏蔽層140b與畫素電極116屬於同一膜層，但是屏蔽層140b並沒有結構性與電性連接畫素電極116。此外，屏蔽層140b於主動元件陣列基板110上的正投影具體化是完全覆蓋閘極驅動電路120於主動元件陣列基板110上的正投影。當然，於其他未繪示的實施例中，屏蔽層140b於主動元件陣列基板110上的正投影亦可以是部分重疊於閘極驅動電路120於主動元件陣列基板110上的正投影，於此並不加以限制。
圖3繪示為本發明的另一實施例的一種內嵌式觸控裝置的局部剖面示意圖。請參考圖3，本實施例的內嵌式觸控裝置100c與圖1B的內嵌式觸控裝置100a相似，惟二者主要差異之處在於：本實施例的屏蔽層140c與共用電極118屬於同一膜層，且屏蔽層140c電性浮置(floating)。也就是說，本實施例的屏蔽層140c沒有與共用電極118、畫素電極116或者是接地環119電性連接。於其他未繪示的實施例中，屏蔽層140c亦可以與畫素電極116屬於同一膜層，於此並不加以限制。此外，屏蔽層140c於主動元件陣列基板110上的正投影具體化是部分重疊於閘極驅動電路120於主動元件陣列基板110上的正投影。當然，於其他未繪示的實施例中，屏蔽層140c於主動元件陣列基板110上的正投影亦可以是完全覆蓋閘極驅動電路120於主動元件陣列基板110上的正投影，於此並不加以限制。
圖4繪示為本發明的另一實施例的一種內嵌式觸控裝置的局部剖面示意圖。請參考圖4，本實施例的內嵌式觸控裝置100d與圖1B的內嵌式觸控裝置100a相似，惟二者主要差異之處在於：本實施例的屏蔽層140d是配置於對向基板130上，且屏蔽層140d是透過導電結構160與接地環119電性連接。詳細來說，導電結構160包括具有導電性質的密封膠層162、導電層164以及導電通孔166。具有導電性質的密封膠層162配置於屏蔽層140d與導電層164之間，而導電通孔166配置於導電層164與接地環119之間。屏蔽層140d依序透過具有導電性質的密封膠層162、導電層164以及導電通孔166而電性連接至接地環，此處，具有導電性質的密封膠層162的材質例如是是含有金粒或其他金屬粒子的黏著材料，而導電層164例如是與畫素電極116或共用電極118屬於同一膜層，於此並不加以限制。
圖5繪示為本發明的另一實施例的一種內嵌式觸控裝置的局部剖面示意圖。請參考圖5，本實施例的內嵌式觸控裝置100e與圖1B的內嵌式觸控裝置100a相似，惟二者主要差異之處在於：本實施例的屏蔽層140e是配置於對向基板130上，且屏蔽層140e電性浮置。也就是說，本實施例的屏蔽層140e沒有與共用電極118、畫素電極116或者是接地環119電性連接。由於密封膠層155a的材質為絕緣材料，因此屏蔽層140e並不能透過密封膠層155a與主動元件陣列基板110上的元件電性連接，故屏蔽層140e處於電性浮置的狀態。
綜上所述，本發明的內嵌式觸控裝置具有屏蔽層，其中屏蔽層是配置於主動元件陣列基板與對向基板之間，且屏蔽層於主動元件陣列基板上的正投影至少部分重疊於閘極驅動電路於主動元件陣列基板上的正投影。因此，相較於習知設置於彩色濾光基板的外表面上的透明導電層而言，本發明的屏蔽層的設置除了不會影響觸控單元的觸控功能之外，亦可使閘極驅動電路受到屏蔽層的保護，可有效避免被靜電放電現象所破壞。 再者，由於本發明的屏蔽層亦可以與主動元件陣列基板上的畫素電極與/或共用電極屬於同一膜層，因此可減少光罩的使用數量，可有效降低製作成本。此外，本發明的屏蔽層亦可設置於對向基板上，只要屏蔽層是配置於主動元件陣列基板與對向基板之間，且屏蔽層於主動元件陣列基板上的正投影重疊於閘極驅動電路於主動元件陣列基板上的正投影，皆屬於本發明所欲保護的範圍。屏蔽層配置於主動元件陣列基板與對向基板之間也可以使屏蔽層受到保護，不會因外部的刮傷而影響其屏蔽閘極驅動電路的功能，提供裝置的可靠度。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
100a、100a1、100a2、100b、100c、100d、100e‧‧‧內嵌式觸控裝置
110、110’、110’’‧‧‧主動元件陣列基板
112‧‧‧基板
114、114’‧‧‧主動元件
116‧‧‧畫素電極
118、118’‧‧‧共用電極
118a‧‧‧狹縫
119‧‧‧接地環
120‧‧‧閘極驅動電路
130‧‧‧對向基板
140a、140a1、140a2、140b、140c、140d、140e‧‧‧屏蔽層
150‧‧‧顯示介質
155、155a‧‧‧密封膠層
160‧‧‧導電結
162‧‧‧具有導電性質的密封膠層
164‧‧‧導電層
166‧‧‧導電通孔
170、175‧‧‧絕緣層
172‧‧‧開孔
AA‧‧‧顯示區
BB‧‧‧周邊區
A、A’‧‧‧主動層
D、D’‧‧‧汲極
DI‧‧‧內層介電層
G、G’‧‧‧閘極
GI、GI’‧‧‧閘絕緣層
S、S’‧‧‧源極
T‧‧‧觸控單元
圖1A繪示為本發明的一實施例的一種內嵌式觸控裝置的俯視示意圖。 圖1B繪示為圖1A的內嵌式觸控裝置的局部剖面示意圖。 圖1C繪示為圖1B中畫素電極與共用電極的俯視示意圖。 圖1D繪示為本發明另一實施例的內嵌式觸控裝置的局部剖面示意圖。 圖1E繪示為本發明又一實施例的內嵌式觸控裝置的局部剖面示意圖。 圖1F繪示為圖1A的主動元件陣列基板的俯視示意圖。 圖2繪示為本發明的一實施例的一種內嵌式觸控裝置的局部剖面示意圖。 圖3繪示為本發明的另一實施例的一種內嵌式觸控裝置的局部剖面示意圖。 圖4繪示為本發明的另一實施例的一種內嵌式觸控裝置的局部剖面示意圖。 圖5繪示為本發明的另一實施例的一種內嵌式觸控裝置的局部剖面示意圖。
100a‧‧‧內嵌式觸控裝置
110‧‧‧主動元件陣列基板
112‧‧‧基板
114‧‧‧主動元件
116‧‧‧畫素電極
118‧‧‧共用電極
119‧‧‧接地環
120‧‧‧閘極驅動電路
130‧‧‧對向基板
140a‧‧‧屏蔽層
150‧‧‧顯示介質
155‧‧‧密封膠層
170、175‧‧‧絕緣層
172‧‧‧開孔
AA‧‧‧顯示區
BB‧‧‧周邊區
A‧‧‧主動層
D‧‧‧汲極
G‧‧‧閘極
GI‧‧‧閘絕緣層
S‧‧‧源極

Claims (10)

  1. 一種內嵌式觸控裝置，包括： 一主動元件陣列基板，具有一顯示區與一周邊區，該周邊區與該顯示區連接； 至少一閘極驅動電路，配置於該主動元件陣列基板上，且位於該周邊區； 一對向基板，配置於該主動元件陣列基板的對向；以及 一屏蔽層，配置於該主動元件陣列基板與該對向基板之間，其中該屏蔽層於該主動元件陣列基板上的正投影至少部分重疊於該閘極驅動電路於該主動元件陣列基板上的正投影。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的內嵌式觸控裝置，其中該主動元件陣列基板包括： 一基板； 多個主動元件，陣列排列於該基板上，位於該顯示區； 多個畫素電極，配置於該基板上，且位於該顯示區，其中該些畫素電極分別與對應的該些主動元件電性連接； 一共用電極，配置於該基板與該些畫素電極之間，或是該對向基板與該些畫素電極之間，且該共用電極位於該顯示區；以及 一接地環，配置於該基板上，且位於該周邊區，其中該至少一閘極驅動電路位於該接地環與該顯示區之間。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的內嵌式觸控裝置，其中該屏蔽層結構性且電性連接該共用電極，且該屏蔽層與該共用電極或該些畫素電極屬於同一膜層。
  4. 如申請專利範圍第2項所述的內嵌式觸控裝置，其中該屏蔽層電性連接該接地環，且該屏蔽層與該些畫素電極或該共用電極屬於同一膜層。
  5. 如申請專利範圍第2項所述的內嵌式觸控裝置，其中該屏蔽層與該些畫素電極或該共用電極屬於同一膜層，且該屏蔽層電性浮置。
  6. 如申請專利範圍第2項所述的內嵌式觸控裝置，其中該屏蔽層配置於該對向基板上，且透過一導電結構與該接地環電性連接。
  7. 如申請專利範圍第2項所述的內嵌式觸控裝置，更包括： 多個觸控驅動單元以及多個觸控感測單元，該些觸控驅動單元以及該些觸控感測單元其中之一者位於該對向基板上，該些觸控驅動單元以及該些觸控感測單元其中之另一者位於該主動元件陣列基板上。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的內嵌式觸控裝置，其中該屏蔽層於該主動元件陣列基板上的正投影完全覆蓋該閘極驅動電路於該主動元件陣列基板上的正投影。
  9. 如申請專利範圍第1項所述的內嵌式觸控裝置，其中該屏蔽層配置於該對向基板上，且該屏蔽層電性浮置。
  10. 如申請專利範圍第1項所述的內嵌式觸控裝置，其中該內嵌式觸控裝置為一自容式觸控裝置。
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