TWI395008B - 觸控面板及觸控顯示器裝置 - Google Patents

Description

觸控面板及觸控顯示器裝置

本發明係有關於一種含有觸控面板之觸控顯示器裝置，特別有關於一種具有定位及按壓感測結構之觸控面板。

傳統的觸控面板一般為電容式感應觸控面板，電容式感應觸控面板是利用偵測手指與感應電極之間的電容來判定手指的位置。請參閱第1圖，其係顯示傳統的電容式感應觸控面板之感應電極的平面示意圖，感應電極包括複數個X軸感應電極10及Y軸感應電極20。當訊號掃瞄到某一條X軸感應電極時，其餘的X軸感應電極及Y軸感應電極皆接地，此掃瞄的X軸感應電極與其餘接地的Y軸感應電極會產生電容Cx-y，但當此掃瞄的X軸感應電極上方有手指觸碰時，則除了會偵測到電容Cx-y之外，還會偵測到手指與此掃瞄的X軸感應電極之間所產生的電容Cx-f，因此透過電路上的分析，即可得知此X軸感應電極發生的電容變化。同理，當偵測Y軸感應電極時，也可得知某條Y軸感應電極發生了電容變化，因此可定位出一個二維座標，判定手指的座標。

然而，電容式感應觸控面板只能針對電容變化判定手指的座標，無法感應壓力。因此傳統的觸控面板在輸入系統軟體執行指令(Enter)時，必須依靠手指在同一位置按兩次，並且需要軟體輔助判斷，但是若按兩次產生位置偏移，或是時間間距太長或太短，均不易判斷此手指要求的執行指令。

因此，業界亟需一種觸控面板，其同時具有定位感測及按壓感測功能，來偵測手指要求的執行指令，並且不會使面板的開口率下降。

本發明係提供一種觸控面板，包括：第一基板，具有內表面及外表面，定位感測結構設置於第一基板之內表面或外表面之上，第二基板與第一基板對向設置，且面對第一基板之內表面，複數個按壓感測結構設置於第一基板與第二基板之間，以及訊號連接線串聯所有的按壓感測結構。

此外，本發明又提供一種觸控顯示器裝置，包括：第一基板，具有內表面及外表面，定位感測結構設置於第一基板之內表面或外表面之上，第二基板與第一基板對向設置，且面對第一基板之內表面，複數個按壓感測結構設置於第一基板與第二基板之間，訊號連接線串聯所有的按壓感測結構，以及顯示元件用以顯示影像。

本發明之觸控顯示器裝置更包括一積體電路，電性連接訊號連接線與顯示元件，其中積體電路接收來自訊號連接線的指令訊號，以判斷顯示影像。

為了讓本發明之上述目的、特徵、及優點能更明顯易懂，以下配合所附圖式，作詳細說明如下：

本發明提供一種兼具定位與按壓感測的觸控面板，請參閱第2A圖，其係顯示本發明一實施例之觸控面板的剖面示意圖。首先，提供第一基板100，其例如為玻璃基板，具有內表面100a及外表面100b，在內表面100a上設置彩色濾光片層106，並在外表面100b上設置定位感測結構102。定位感測結構102可感測面板被觸碰的位置，其可以是如第1圖所示之電容式感測元件，藉由感測手指觸碰面板所產生的電容值，以判定觸控位置。此外，在另一實施例中，定位感測結構102也可以是光感測元件(未繪示)，在X與Y方向分別設置兩組光發射器與光接收器，藉由感測面板受到手指觸碰時遮蔽光線所產生的光亮度差異，以判定觸控位置。

另外，觸控面板還具有第二基板110與第一基板100對向設置，且面對第一基板100的內表面100a。第二基板110例如為玻璃基板，其上可形成複數個薄膜電晶體以及複數條電極線(未顯示)。在第一基板100與第二基板110之間具有複數個按壓感測結構108，以陣列方式排列，其可以感測觸控面板受到按壓時產生的電性差異，藉此判定觸控面板上顯示的指令是否執行。在一實施例中，觸控面板可以為液晶顯示面板，此時液晶層與按壓感測結構108設置於同一層結構中。此外，觸控面板還可以具有一對上下偏光片104和112夾設第一基板100與第二基板110，其中上偏光片104鄰近第一基板100，下偏光片112鄰近第二基板110。

接著，請參閱第2B圖，其係顯示依據本發明另一實施例之觸控面板的剖面示意圖，第2B圖與第2A圖的差異在於定位感測結構102係設置於第一基板100的內表面100a上，並且彩色濾光片層106設置於定位感測結構102與按壓感測結構108之間。

請參閱第2C圖，其係顯示依據本發明又另一實施例之觸控面板的剖面示意圖，第2C圖與第2A圖的差異在於定位感測結構102係形成於第三基板111上，並且第三基板111與定位感測結構102設置於上偏光片104上，第三基板111例如為玻璃基板。

接著，請參閱第3圖，其係顯示依據本發明一實施例之觸控面板的局部平面示意圖。觸控面板具有多個次畫素122，於次畫素122內具有按壓感測結構108，按壓感測結構108在各次畫素122的配置方式並不限定為第3圖的形式，可以相隔一個次畫素122設置一個按壓感測結構108，或者也可以採用其他方式配置按壓感測結構108，例如在每個次畫素122內都設置一個按壓感測結構108，或相隔一個以上的次畫素122設置一個按壓感測結構108，其中按壓感測結構108在觸控面板內以陣列方式排列。在本發明一實施例的觸控面板中，全部的按壓感測結構108係使用一訊號連接線114串聯在一起，並連接到積體電路116，此訊號連接線114的形狀可以是梳狀、網狀或不規則走向的連續線，只要可以將全部的按壓感測結構108串聯在一起即可。

在本發明之觸控面板中，第二基板110(如第2A圖所示)上還包括連接控制薄膜電晶體120的資料線118，在本發明之一實施例中，訊號連接線114係與資料線118平行設置，此時訊號連接線114可以與資料線118一起由同一層導電層形成。在本發明之另一實施例中，訊號連接線114可以與資料線118重疊，設置於資料線118之上，藉此可避免觸控面板的開口率降低，此時訊號連接線114與資料線118係由不同層的導電層所形成。

由於本發明之觸控面板中的按壓感測結構108係全部串聯在一起，因此當觸控面板的任何位置受到按壓時，都可藉由訊號連接線114將按壓感測訊號傳遞至積體電路116，以判定觸控面板中顯示的指令是否執行。另外，本發明之觸控面板中的定位感測結構102則可以判定觸控位置，因此，本發明之觸控面板不需要額外設置感測薄膜電晶體與較少的按壓感測結構108連接，藉此可避免觸控面板的開口率降低。

另外，在觸控面板的各次畫素122內還分別設置有主要支撐結構107與輔助支撐結構109A和109B，這些支撐結構107、109A及109B可以與按壓感測結構108分別設置在不同的次畫素122內。

接著，請參閱第4A圖，其係顯示依據本發明之一實施例，沿著第3圖中的四條剖面線1-1’、2-2’、3-3’以及4-4’之觸控面板的剖面示意圖，分別如第4A圖中的區域A、B、C及D所示。按壓感測結構108以陣列方式排列，每一個按壓感測結構108的剖面示意圖如第4A圖中的區域D所示，其包含感測間隔物150設置於第一基板100之上，第一基板100上可具有彩色濾光片層106和絕緣層124，感測間隔物150可設置於絕緣層124上或是彩色濾光片層106上。另外，按壓感測結構108還包含感測平台158設置於第二基板110上，感測平台158通常係由第一金屬層128、第一介電層130、第二金屬層142及第二介電層146所組成，或者也可以由其他材質或不同排列組合而成。

此外，在感測間隔物150及感測平台158上還分別具有第一透明導電層126及第二透明導電層148，第一透明導電層126及第二透明導電層148例如為銦錫氧化物(indium tin oxide，簡稱ITO)。於觸控面板未受到按壓時，感測間隔物150上的第一透明導電層126與感測平台158上的第二透明導電層148之間具有一感測間距P1，當觸控面板受到按壓時，第一透明導電層126與第二透明導電層148互相接觸，產生按壓感測訊號，例如為電流或電壓變化，並藉由訊號連接線114傳遞一指令訊號至積體電路116，以供積體電路116判斷所需顯示影像。

另外，除了按壓感測結構108之外，本發明之觸控面板中還包含主要支撐結構107與輔助支撐結構109A和109B，分別具有其他不同高度的間隔物及平台，與按壓感測結構108設置於同一層結構中，以提供第一基板100與第二基板110之間固定的間距，或者作為按壓感測結構108之緩衝結構，以避免按壓感測結構108於按壓時被破壞。主要支撐結構107的剖面示意圖如第4A圖中的區域A所示，其包括第一間隔物156及第一平台164，兩者對向設置並分別形成於第一基板100和第二基板110上。第一間隔物156及第一平台164於觸控面板未受到按壓時係互相接觸，以提供第一基板100與第二基板110之間固定的間距。第一平台164可由第一金屬層128、第一介電層130、半導體層140、第二金屬層142及第三介電層144及第二介電層146所組成，此外，在第一平台164上還可具有第二透明導電層148，但第一間隔物156上則不可以有第一透明導電層126。在另一實施例中，第一間隔物156與感測間隔物150可設計成相同的高度，由第一平台164與感測平台158的高度差來形成感測間距P1。

依據本發明之一實施例，觸控面板中還可以具有第二間隔物154及第二平台162，與按壓感測結構108設置於同一層結構中，以作為第一輔助支撐結構109A，其剖面示意圖如第4A圖中的區域B所示。第二間隔物154及第二平台162於觸控面板未受到按壓時具有第一輔助間距A1，第一輔助間距A1小於感測間距P1，其可以作為按壓感測結構108之緩衝結構，保護按壓感測結構108於按壓時不會被破壞。第一輔助支撐結構109A的第二間隔物154的高度可以與第一間隔物156相同，且第二平台162的高度小於第一平台164。第二平台162係由第一金屬層128、第一介電層130、第二金屬層142及第二介電層146所組成，並且於第二間隔物154及第二平台162上皆不具有透明導電層。

依據本發明之另一實施例，觸控面板中還可以具有第三間隔物152及第三平台160，與按壓感測結構108設置於同一層結構中，以作為第二輔助支撐結構109B，其剖面示意圖如第4A圖中的區域C所示。第三間隔物152及第三平台160於觸控面板未受到按壓時具有第二輔助間距A2，第二輔助間距A2大於感測間距P1，其同樣作為按壓感測結構108之緩衝結構，以保護按壓感測結構108。第三間隔物152的高度可以與感測間隔物150相同，且第三平台160的高度小於感測平台158。第三平台160係由第一介電層130、第二金屬層142及第二介電層146所組成，並且第三平台160上可以不具有透明導電層。

上述感測間隔物150、第一間隔物156、第二間隔物154及第三間隔物152可以是感光性間隔物(photo spacer)。此外，在本發明之觸控面板中，除了感測間隔物150、感測平台158、第一間隔物156及第一平台164必須設置之外，其他間隔物及平台可以選擇性的設置，並且感測間隔物與其他間隔物的分佈密度與配置也可以視情況需求而調整。

請參閱第4B圖，其係顯示依據本發明另一實施例，沿著第3圖中的四條剖面線1-1’、2-2’、3-3’以及4-4’之觸控面板的剖面示意圖，分別如第4B圖中的區域A、B、C及D所示。第4B圖與第4A圖的差異在於感測平台158、第二平台162及第三平台中的第一介電層130與第二介電層146之間設置有第三金屬層145，訊號連接線114(如第3圖中所示)係由第三金屬層145所形成，而資料線118(如第3圖中所示)則是由第二金屬層142所形成，因此訊號連接線114可以與資料線118重疊，並設置於資料線118之上，以提升觸控面板之開口率。

另外，在本發明之一實施例中，本發明提供一觸控顯示器裝置包含上述觸控面板。觸控面板中包含一顯示元件，此顯示元件電性連接至積體電路116，可接收來自積體電路116的訊號以顯示影像，顯示元件例如為電泳(electrophoretic)顯示元件、有機發光二極體顯示元件或液晶顯示元件，其通常係設置於第一基板100與第二基板110之間，以形成電泳顯示器裝置、有機發光二極體顯示器裝置或液晶顯示器裝置。積體電路116電性連接訊號連接線114與顯示元件，積體電路116接收來自訊號連接線114的指令訊號，以判斷後續需要顯示的影像。積體電路116可獨立接收訊號連接線114的指令訊號，亦可整合於顯示控制電路中，以縮小控制電路的體積。

本發明於第一基板與第二基板之間設置複數個按壓感測結構，利用訊號連接線串聯所有的按壓感測結構，藉由跟第一基板上的定位感測結構結合，可以直接偵測按壓指令訊號，以判斷使用者是否輸入執行指令，可以更準確的判斷使用者的指令，減少指令判斷錯誤造成錯誤做動的問題。

雖然本發明已揭露較佳實施例如上，然其並非用以限定本發明，任何熟悉此項技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可做些許更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定為準。

10．．．X軸感應電極

20．．．Y軸感應電極

30．．．次畫素

32．．．感測間隔物

34．．．感測平台

36．．．感測薄膜電晶體

37、38、39．．．訊號讀出線

40．．．積體電路

100．．．第一基板

100a．．．第一基板之內表面

100b．．．第一基板之外表面

102．．．定位感測結構

104．．．上偏光片

106．．．彩色濾光片層

107．．．主要支撐結構

108．．．按壓感測結構

109A‧‧‧第一輔助支撐結構

109B‧‧‧第二輔助支撐結構

110‧‧‧第二基板

111‧‧‧第三基板

112‧‧‧下偏光片

114‧‧‧訊號連接線

116‧‧‧積體電路

118‧‧‧資料線

120‧‧‧控制薄膜電晶體

122‧‧‧次畫素

124‧‧‧絕緣層

126‧‧‧第一透明導電層

128‧‧‧第一金屬層

130‧‧‧第一介電層

140‧‧‧半導體層

142‧‧‧第二金屬層

144‧‧‧第三介電層

145‧‧‧第三金屬層

146‧‧‧第二介電層

148‧‧‧第二透明導電層

P1‧‧‧感測間距

A1‧‧‧第一輔助間距

A2‧‧‧第二輔助間距

150‧‧‧感測間隔物

152‧‧‧第三間隔物

154‧‧‧第二間隔物

156‧‧‧第一間隔物

158‧‧‧感測平台

160‧‧‧第三平台

162‧‧‧第二平台

164‧‧‧第一平台

第1圖係顯示傳統的電容式觸控面板之感應電極的平面示意圖。

第2A圖係顯示依據本發明之一實施例，觸控面板的剖面示意圖。

第2B圖係顯示依據本發明另一實施例，觸控面板的剖面示意圖。

第2C圖係顯示依據本發明又另一實施例，觸控面板的剖面示意圖。

第3圖係顯示依據本發明之一實施例，觸控面板的局部平面示意圖。

第4A圖係顯示依據本發明之一實施例，沿著第3圖中的各剖面線1-1’、2-2’、3-3’以及4-4’之觸控面板的剖面示意圖。

第4B圖係顯示依據本發明另一實施例，沿著第3圖中的各剖面線1-1’、2-2’、3-3’以及4-4’之觸控面板的剖面示意圖。

107．．．主要支撐結構

108．．．按壓感測結構

109A．．．第一輔助支撐結構

109B．．．第二輔助支撐結構

114．．．訊號連接線

116．．．積體電路

118．．．資料線

120．．．薄膜電晶體

122．．．次畫素

150．．．感測間隔物

152．．．第三間隔物

154．．．第二間隔物

156．．．第一間隔物

Claims (22)

1. 一種觸控面板，包括：一第一基板，具有一內表面及一外表面；一定位感測結構，設置於該第一基板之該內表面或該外表面之上；一第二基板，與該第一基板對向設置，且面對該第一基板之該內表面；複數個按壓感測結構，以陣列方式排列，設置於該第一基板與該第二基板之間；以及一訊號連接線，串聯所有該些按壓感測結構，以輸出一指令訊號，其中該觸控面板不具有一感測薄膜電晶體與該些按壓感測結構連接。
2. 如申請專利範圍第1項所述之觸控面板，其中該定位感測結構係設置於該第一基板之該外表面上。
3. 如申請專利範圍第1項所述之觸控面板，更包括一彩色濾光片層，設置於該第一基板之該內表面之上。
4. 如申請專利範圍第3項所述之觸控面板，其中該定位感測結構係設置於該第一基板之該內表面上，且介於該第一基板與該彩色濾光片層之間。
5. 如申請專利範圍第1項所述之觸控面板，更包括一對上、下偏光片夾設該第一基板與該第二基板，其中該上偏光片鄰近該第一基板，該下偏光片鄰近該第二基板。
6. 如申請專利範圍第5項所述之觸控面板，其中該定位感測結構係設置於一第三基板上，且該定位感測結構與該第三基板係設置於該上偏光片上。
7. 如申請專利範圍第1項所述之觸控面板，其中該訊 號連接線的形狀包括梳狀、網狀或不規則走向的連續線。
8. 如申請專利範圍第1項所述之觸控面板，其中該訊號連接線係與一資料線平行。
9. 如申請專利範圍第1項所述之觸控面板，其中該訊號連接線係與一資料線重疊，且設置於該資料線之上。
10. 如申請專利範圍第1項所述之觸控面板，其中該按壓感測結構包括：一感測間隔物；一感測平台，設置於該感測間隔物之下；一第一透明導電層，設置該感測間隔物上，且面對該感測平台；以及一第二透明導電層，設置於該感測平台上，其中該第一透明導電層與該第二透明導電層於未按壓時具有一感測間距。
11. 如申請專利範圍第10項所述之觸控面板，更包括一第一間隔物與一第一平台對向設置，且該第一間隔物與該第一平台與該按壓感測結構位於同一層結構中，其中該第一間隔物上不具有該第一透明導電層，且該第一間隔物與該第一平台於未按壓時係互相接觸。
12. 如申請專利範圍第11項所述之觸控面板，更包括一第二間隔物與一第二平台對向設置，且該第二間隔物與該第二平台與該按壓感測結構位於同一層結構中，其中該第二間隔物上不具有該第一透明導電層，且該第二間隔物與該第二平台於未按壓時具有一第一輔助間距，該第一輔助間距小於該感測間距。
13. 如申請專利範圍第12項所述之觸控面板，其中該 第二間隔物的高度與該第一間隔物相同，且該第二平台的高度小於該第一平台。
14. 如申請專利範圍第11項所述之觸控面板，更包括一第三間隔物與一第三平台對向設置，且該第三間隔物與該第三平台與該按壓感測結構位於同一層結構中，其中該第三平台上不具有該第二透明導電層，且該第三間隔物與該第三平台於未按壓時具有一第二輔助間距，該第二輔助間距大於該感測間距。
15. 如申請專利範圍第14項所述之觸控面板，其中該第三間隔物的高度與該感測間隔物相同，且該第三平台的高度小於該感測平台相同。
16. 如申請專利範圍第1項所述之觸控面板，更包括一液晶層設置於該第一基板與該第二基板之間。
17. 如申請專利範圍第1項所述之觸控面板，其係藉由該定位感測結構判定一觸控位置。
18. 如申請專利範圍第1項所述之觸控面板，其係藉由該些按壓感測結構判定一指令是否執行。
19. 如申請專利範圍第1項所述之觸控面板，其中該定位感測結構包括一電容式感測元件或一光感測元件。
20. 一觸控顯示器裝置，包括：一第一基板，具有一內表面及一外表面；一定位感測結構，設置於該第一基板之該內表面或該外表面之上；一第二基板，與該第一基板對向設置，且面對該第一基板之該內表面；複數個按壓感測結構，以陣列方式排列，設置於該第 一基板與該第二基板之間；一訊號連接線，串聯所有該些按壓感測結構，以輸出一指令訊號；以及一顯示元件，設置於該第一基板與該第二基板之間，用以顯示影像，其中該觸控顯示器裝置不具有一感測薄膜電晶體與該些按壓感測結構連接。
21. 如申請專利範圍第20項所述之觸控顯示器裝置，其中該顯示元件包括一電泳顯示元件、一有機發光二極體顯示元件或一液晶顯示元件。
22. 如申請專利範圍第20項所述之觸控顯示器裝置，更包括一積體電路，電性連接該訊號連接線與該顯示元件，其中該積體電路接收來自該訊號連接線的該指令訊號，以判斷顯示影像。