TWI406159B - 觸控式面板及觸控式顯示裝置 - Google Patents

Description

觸控式面板及觸控式顯示裝置

本發明係關於一種觸控式面板及觸控式顯示裝置。

隨著科技不斷的進步，使得各種資訊設備不斷地推陳出新。其中，以資料輸入設備而言，除了一般以鍵盤或滑鼠輸入資料之外，利用觸控式技術來輸入資料也是另一種輸入方式的選擇。由於人除了具有視覺及聽覺之外，尚具有觸覺，而隨著感測器技術不斷的更新突破，使得感觸式感測器成了人與資訊設備溝通的另一選擇。

另一方面，傳統的電腦輸入介面(例如鍵盤或滑鼠)對於不熟悉電腦者來說，於操作上存在一定的困難度，而造成電腦普及化的障礙之一。為了能夠提供更直覺式的操作設備，近來業者及積極的發展觸控式面板(touch panel)。觸控式面板具有人性化的輸入介面特性，使得任何年齡層的使用者可直接以手指或觸控筆輸入資料，或選取觸控式面板上的功能選項。

一般而言，觸控式面板是在一顯示面板(例如液晶顯示面板)的一顯示面之上另外設置一觸控板。然而，額外設置的觸控板除了會增加觸控式面板的整體厚度，且材料成本也會相對的增加。近來，有業者將觸控板整合至顯示面板中，藉此，以節省材料成本並減少觸控式面板的厚度。

請參照圖1所示，習知觸控式面板1係包含一薄膜電晶體基板101、一彩色濾光基板102、一觸碰感測控制單元103、一驅動單元104、一共同電壓電極105、一絕緣層106、一觸碰感測電極107、一主動元件裝置108以及一封膠109。

薄膜電晶體基板101與彩色濾光基板102相對而設，驅動單元104及主動元件裝置108設置於薄膜電晶體基板101之一側，其中主動元件裝置108係可包含複數薄膜電晶體及複數畫素電極，驅動單元104輸出一驅動訊號以驅動薄膜電晶體。觸碰感測控制單元103以及共同電壓電極105設置於彩色濾光基板102之一側。

於習知觸控式面板1架構中，薄膜電晶體基板101與彩色濾光基板102之間的距離係小於觸碰感測控制單元103與驅動單元104的高度總和，而使得觸碰感測控制單元103以及驅動單元104必須交錯設置。然而，現今的資訊設備係以輕、薄、短、小為設計趨勢，因此，以交錯方式設置的觸碰感測控制單元103以及驅動單元104將使得觸控式面板1的體積增加。

此外，若將觸碰感測控制單元103及驅動單元104分別設置在薄膜電晶體基板101與彩色濾光基板102上，則觸碰感測控制單元103及驅動單元104勢必要分別在薄膜電晶體基板101與彩色濾光基板102上進行接合(bonding)製程，這不但使得製程步驟增加，提高製程困難度，而且電路將不會相互連接。然而，若觸碰感測控制單元103及驅動單元104在同一基板上進行接合製程，則能夠簡化製程複雜度。

因此，如何提供一種能夠縮小體積以及簡化生產製程之觸控式面板及觸控式顯示裝置，實為現今的重要課題之一。

有鑑於上述課題，本發明之目的為提供一種能夠縮小體積及簡化生產製程之觸控式面板及觸控式顯示裝置。

為達上述目的，本發明提供一種觸控式面板，其係包含一薄膜電晶體基板、一彩色濾光基板、至少一第一觸碰感測電極以及至少一第一導電凸塊。彩色濾光基板與薄膜電晶體基板相對而設。第一觸碰感測電極設置於彩色濾光基板靠近薄膜電晶體基板之一側。第一導電凸塊設置於彩色濾光基板與薄膜電晶體基板之間，並分別與第一觸碰感測電極及薄膜電晶體基板電性連接。

於本發明之一實施例中，觸控式面板更包含一驅動單元，其設置於薄膜電晶體基板，並產生一驅動訊號驅動畫素電極。

於本發明之一實施例中，觸控式面板更包含一觸碰感測控制單元，其設置於薄膜電晶體基板，並經由第一導電凸塊與彩色濾光基板之第一觸碰感測電極電性連接。

為達上述目的，本發明提供一種觸控式顯示裝置，其係包含一背光模組以及一觸控式面板。觸控式面板與該背光模組相對設置。該觸控式面板具有一薄膜電晶體基板、一彩色濾光基板、至少一第一觸碰感測電極以及至少一第一導電凸塊。彩色濾光基板與薄膜電晶體基板相對而設。第一觸碰感測電極設置於彩色濾光基板靠近薄膜電晶體基板之一側。第一導電凸塊設置於彩色濾光基板與薄膜電晶體基板之間，並分別與第一觸碰感測電極及薄膜電晶體基板電性連接。

承上所述，依據本發明之觸控式面板及觸控式顯示裝置，其係將第一觸碰感測電極的一感測訊號藉由第一導電凸塊傳送至薄膜電晶體基板。因此，驅動薄膜電晶體基板上之複數薄膜電晶體之一驅動單元，以及接收感測訊號之一觸碰感測控制單元係可分別設置於相同之基板上，且更可以將驅動單元及觸碰感測控制單元整合後再設置於同一基板上。相較於習知技術，本發明之觸控式面板及觸控式顯示裝置係可將觸碰感測控制單元以及驅動單元整合至薄膜電晶體基板，藉以節省空間並縮小觸控式面板及觸控式顯示裝置的體積，並且可以簡化驅動單元及觸碰感測控制單元的接合製程。

觸控技術依感應原理可分為電阻式(Resistive)、電容式(Capacitive)、音波式(Surface Acoustic Wave)及光學式(Optics)等四種。在此將針對公共使用層面應用較廣的電容式技術原理作介紹。以下將參照相關圖式，說明依據本發明較佳實施例之觸控式面板及觸控式顯示裝置。

請參照圖2A及圖2B所示，其中，圖2A係為本發明較佳實施例之觸控式面板2的上視圖，圖2B係為圖2A中A-A線的剖面圖。本發明之觸控式面板2包含一薄膜電晶體基板201、一彩色濾光基板202、至少一第一觸碰感測電極203、至少一第一導電凸塊204以及一共同電壓電極205。

薄膜電晶體基板201與彩色濾光基板202相對而設，於本實施例中，薄膜電晶體基板201可因應實際需求而具有不同的材質，例如薄膜電晶體基板21及彩色濾光基板202可分別為一玻璃基板或一塑膠基板。

第一觸碰感測電極203與共同電壓電極205分別設置於彩色濾光基板202靠近薄膜電晶體基板201之一側。第一導電凸塊204設置於彩色濾光基板202與薄膜電晶體基板201之間，並分別與第一觸碰感測電極203及薄膜電晶體基板201電性連接。於本實施例中，第一導電凸塊204之材質係包含金、錫、銅及其合金之至少其中之一，當然，第一導電凸塊204亦可包含其他的導電材質，在此通常利用在膠材中混入導電金球作為第一導電凸塊204。

請繼續參照圖2B所示，本實施例之觸控式面板2更包含一光阻層206、一液晶層207、一畫素電極208、一封膠209、一黑色矩陣210以及一偏光片211。

光阻層206設置於第一觸碰感測電極203以及共同電壓電極205之間。畫素電極208設置於薄膜電晶體基板201靠近彩色濾光基板202之一側，液晶層207設置於共同電壓電極205及畫素電極208之間。在本實施例中，光阻層206係可以為紅色光阻、綠色光阻、藍色光阻或平坦化光阻之一或者其任意之組合。

封膠209設置於薄膜電晶體基板201與彩色濾光基板202之間，以防止液晶層207洩漏。黑色矩陣210設置於彩色濾光基板202及第一觸碰感測電極203之間，以遮蔽顯示畫素以外的部分。偏光板211設置於彩色濾光基板202遠離薄膜電晶體基板201之一側。其中，黑色矩陣210亦可整合於光阻層206，於此並不加以限制其態樣。

請參照圖2C所示，圖2C係為圖2A中B-B線的剖面圖。本實施例之觸控式面板2更包含至少一第二導電凸塊212，其係設置於薄膜電晶體基板201與彩色濾光基板202之間。於實施上，第二導電凸塊212分別與共同電壓電極205及畫素電極208電性連接。於本實施例中，第二導電凸塊212係包含金、錫、銅及其合金之至少其中之一，當然，第二導電凸塊212亦可包含其他的導電材質，在此通常利用在膠材中混入導電金球作為第二導電凸塊212。在本實施例中，畫素電極208亦可延伸而與導電圖案(例如電路板上之訊號線)電性連接。

此外，本實施例之觸控式面板2更包含一驅動單元213以及一觸碰感測控制單元214，其係分別與導電圖案電性連接，以作訊號傳導。當有人觸碰面板2時，在第一觸碰感測電極203所產生的訊號會透過第一導電凸塊204與第二導電凸塊212而傳導至薄膜電晶體基板201，接著透過適當的導電圖案設計，即可將訊號送到觸碰感測控制單元214。

驅動單元213與觸碰感測控制單元214分別設置於薄膜電晶體基板201之一側，驅動單元213係產生一驅動訊號驅動薄膜電晶體基板201之至少一薄膜電晶體。於本實施例中，驅動單元213或觸碰感測控制單元214係包含一晶片或一積體電路。另外，驅動單元213及觸碰感測控制單元214亦可整合於同一積體電路中。

由於人體是一個帶電體，因此，人與觸控式面板2沒有接觸時，各種電極是同電位的，觸控式面板2上沒有電流通過。當與觸控式面板2接觸時，人體內的靜電流入地面而產生微弱電流通過。此時，觸碰感測控制單元214藉由第一導電凸塊204以及薄膜電晶體基板201接收第一觸碰感測電極203上的電荷改變量，並依據電荷改變量判斷觸碰位置。

請同時參照圖2C及圖2D所示，其中圖2D為圖2A中C-C線的剖面圖。由圖2C及圖2D可看出光阻層206係設置於第一觸碰感測電極203及共同電壓電極205之間。

本實施例之觸控式面板2除了設計為整片式的觸碰感測電極之外(如上所述)，亦可設計為交錯式的觸碰感測電極。請參照圖2E所示，其為本實施例之觸控式面板2之簡單上視示意圖。其中第一觸碰感測電極203與第二觸碰感測電極215係互相交錯排列。

圖2F為圖2E中A-A線的剖面圖。請參照圖2F所示，本實施例之觸控式面板2更包含至少一第二觸碰感測電極215以及一絕緣層216。其中，第二觸碰感測電極215係與第一觸碰感測電極203相對設置，絕緣層216設置於第一觸碰感測電極203與第二觸碰感測電極215之間。圖2G係為圖2E之區域B中第一觸碰感測電極203及第二觸碰感測電極215之上視放大圖。於圖2G中，部分的第一觸碰感測電極203與部分的第二觸碰感測電極215於一投影方向具有如區域B所示之重疊處。於重疊處之外，第一觸碰感測電極203及/或第二觸碰感測電極215具有一幾何圖案217，於本實施例中，幾何圖案217係可為一四邊形、三角形、圓形或多邊形，於此，幾何圖案217係以四邊形為例說明。

請同時參照圖2F及圖2G所示，第一觸碰感測電極203及第二觸碰感測電極215於重疊處係形成一電容效應。當重疊面積越大，會形成較大之一等效電容，相反的，當重疊面積越小，會形成較小之等效電容。

在交錯式觸碰感測電極的態樣中，是藉由按壓而使得第一觸碰感測電極203與第二觸碰感測電極215之間的距離改變，並藉由電阻-電容延遲(R-C delay)現象由觸碰感測控制單元214感測出是何點被按壓。

值得注意的是，本實施例之第一觸碰感測電極203及/或第二觸碰感測電極215於區域C中之電極寬度較窄。第一觸碰感測電極203及/或第二觸碰感測電極215於幾何圖案217遠離區域C之一端的電極寬度較寬，藉以降低第一觸碰感測電極203與第二觸碰感測電極215的重疊面積。因此，本實施例之觸控式面板2可以降低電容效應，並增加第一觸碰感測電極203及第二觸碰感測電極215的感測區域。

請同時參照圖3所示，本發明較佳實施例之觸控式顯示裝置3係包含一觸控式面板31以及一背光模組32。其中，背光模組32與觸控式面板31相對設置。

一般而言，背光模組32依據光源位置不同，而區分為直下式及側光式，於本實施例中，背光模組32係以直下式為例說明。背光模組32係包含一光源321、一擴散板322、至少一光學膜片組323以及一框體324。

當光源321產生一光線L1時，其係依序通過擴散板322以及光學膜片組323，以提供一均勻之光線L1至觸控式面板31。

於本實施例中，觸控式面板31即為先前實施例所述之觸控式面板2，其功能、電路及作動方式已於先前實施例中所敘述，在此不再贅述。

綜上所述，依據本發明之觸控式面板及觸控式顯示裝置係藉由第一導電凸塊將第一觸碰感測電極所感測之至少一感測訊號傳送至薄膜電晶體基板上，再將感測訊號傳送至觸碰感測控制單元。相較於習知技術，本發明之觸控式面板及觸控式顯示裝置係可將觸碰感測控制單元及驅動單元整合至薄膜電晶體基板，或可將觸碰感測控制單元及驅動單元整合於同一積體電路，藉以節省空間、簡化製程並縮小觸控式面板及觸控式顯示裝置的體積。

以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應包含於後附之申請專利範圍中。

1．．．觸控式面板

101．．．薄膜電晶體基板

102．．．彩色濾光基板

103．．．觸碰感測控制單元

104．．．驅動單元

105．．．共同電壓電極

106．．．絕緣層

107．．．觸碰感測電極

108．．．畫素電極

109．．．封膠

2．．．觸控式面板

201．．．薄膜電晶體基板

202．．．彩色濾光基板

203．．．第一觸碰感測電極

204．．．第一導電凸塊

205．．．共同電壓電極

206．．．光阻層

207．．．液晶層

208．．．畫素電極

209．．．封膠

210．．．黑色矩陣

211．．．偏光片

212．．．第二導電凸塊

213．．．驅動單元

214．．．觸碰感測控制單元

215．．．第二觸碰感測電極

216．．．絕緣層

217．．．幾何圖案

3．．．觸控式顯示裝置

31．．．觸控式面板

32．．．背光模組

321．．．光源

322．．．擴散板

323．．．光學膜片組

A‧‧‧區域

L1‧‧‧光線

圖1為顯示習知觸控式顯示裝置一示意圖；

圖2A至圖2G為顯示本發明較佳實施例之觸控式面板之一示意圖；以及

圖3為顯示本發明較佳實施例之觸控式顯示裝置之一示意圖。

2．．．觸控式面板

201．．．薄膜電晶體基板

202．．．彩色濾光基板

203．．．第一觸碰感測電極

204．．．第一導電凸塊

205．．．共同電壓電極

206．．．光阻層

207．．．液晶層

208．．．畫素電極

209．．．封膠

210．．．黑色矩陣

211．．．偏光片

Claims (30)

1. 一種觸控式面板，包含：一薄膜電晶體基板；一彩色濾光基板，與該薄膜電晶體基板相對而設；至少一第一觸碰感測電極，設置於該彩色濾光基板靠近該薄膜電晶體基板之一側；一共同電壓電極，設置於該彩色濾光基板靠近該薄膜電晶體基板之一側；一光阻層，設置於該第一觸碰感測電極與該共同電壓電極之間；以及至少一第一導電凸塊，設置於該彩色濾光基板與該薄膜電晶體基板之間，並分別與該第一觸碰感測電極及該薄膜電晶體基板電性連接。
2. 如申請專利範圍第1項所述之觸控式面板，更包含一封膠，設置於該薄膜電晶體基板與該彩色濾光基板之間。
3. 如申請專利範圍第1項所述之觸控式面板，更包含：至少一第二觸碰感測電極，與該第一觸碰感測電極相對設置；以及一絕緣層，設置於該第一觸碰感測電極與該第二觸碰感測電極之間。
4. 如申請專利範圍第3項所述之觸控式面板，其中部分的該第一觸碰感測電極與部分的該第二觸碰感測電極於一投影方向係為重疊。
5. 如申請專利範圍第4項所述之觸控式面板，其中於重 疊處之外的該第一觸碰感測電極具有一幾何圖案。
6. 如申請專利範圍第4項所述之觸控式面板，其中於重疊處之外的該第二觸碰感測電極具有一幾何圖案。
7. 如申請專利範圍第5項或第6項所述之觸控式面板，其中該幾何圖案係為一四邊形、三角形、圓形或多邊形。
8. 如申請專利範圍第1項所述之觸控式面板，更包含至少一第二導電凸塊，設置於該彩色濾光基板與該薄膜電晶體基板之間，並分別與該共同電壓電極及該薄膜電晶體基板電性連接。
9. 如申請專利範圍第8項所述之觸控式面板，其中該第二導電凸塊之材質係包含金、錫、銅及其合金之至少其中之一。
10. 如申請專利範圍第1項所述之觸控式面板，其中該第一導電凸塊之材質係包含金、錫、銅及其合金之至少其中之一。
11. 如申請專利範圍第1項所述之觸控式面板，更包含：一畫素電極，設置於該薄膜電晶體基板靠近該彩色濾光基板之一側；以及一液晶層，設置於該共同電壓電極及該畫素電極之間。
12. 如申請專利範圍第11項所述之觸控式面板，更包含一驅動單元，設置於該薄膜電晶體基板，該驅動單元係產生一驅動訊號驅動該畫素電極。
13. 如申請專利範圍第1項所述之觸控式面板，更包含一觸碰感測控制單元，設置於該薄膜電晶體基板，並經由該第一導電凸塊與該彩色濾光基板之該第一觸碰感測 電極電性連接。
14. 如申請專利範圍第1項所述之觸控式面板，更包含一偏光板，設置於該彩色濾光基板遠離該薄膜電晶體基板之一側。
15. 如申請專利範圍第1項所述之觸控式面板，更包含一黑色矩陣，設置於該彩色濾光基板及該第一觸碰感測電極之間。
16. 一種觸控式顯示裝置，包含：一背光模組；以及一觸控式面板，與該背光模組相對設置，該觸控式面板具有一薄膜電晶體基板、一彩色濾光基板、至少一第一觸碰感測電極、一共同電壓電極、一光阻層以及至少一第一導電凸塊，該彩色濾光基板與該薄膜電晶體基板相對而設，該第一觸碰感測電極設置於該彩色濾光基板靠近該薄膜電晶體基板之一側；該共同電壓電極設置於該彩色濾光基板靠近該薄膜電晶體基板之一側；該光阻層設置於該第一觸碰感測電極與該共同電壓電極之間；該第一導電凸塊設置於該彩色濾光基板與該薄膜電晶體基板之間，並分別與該第一觸碰感測電極及該薄膜電晶體基板電性連接。
17. 如申請專利範圍第16項所述之觸控式顯示裝置，其中該觸控式面板更包含一封膠，設置於該薄膜電晶體基板與該彩色濾光基板之間。
18. 如申請專利範圍第16項所述之觸控式顯示裝置，其中該觸控式面板更包含： 至少一第二觸碰感測電極，與該第一觸碰感測電極相對設置；以及一絕緣層，設置於該第一觸碰感測電極與該第二觸碰感測電極之間。
19. 如申請專利範圍第18項所述之觸控式顯示裝置，其中部分的該第一觸碰感測電極與部分的該第二觸碰感測電極於一投影方向係為重疊。
20. 如申請專利範圍第18項所述之觸控式顯示裝置，其中於重疊處之外的該第一觸碰感測電極具有一幾何圖案。
21. 如申請專利範圍第19項所述之觸控式顯示裝置，其中於重疊處之外的該第二觸碰感測電極具有一幾何圖案。
22. 如申請專利範圍第20項或第21項所述之觸控式顯示裝置，其中該幾何圖案係為一四邊形、三角形、圓形或多邊形。
23. 如申請專利範圍第16項所述之觸控式顯示裝置，其中該觸控式面板更包含至少一第二導電凸塊，設置於該彩色濾光基板與該薄膜電晶體基板之間，並分別與該共同電壓電極及該薄膜電晶體基板電性連接。
24. 如申請專利範圍第23項所述之觸控式顯示裝置，其中該第二導電凸塊之材質係包含金、錫、銅及其合金之至少其中之一。
25. 如申請專利範圍第16項所述之觸控式顯示裝置，其中該第一導電凸塊之材質係包含金、錫、銅及其合金之 至少其中之一。
26. 如申請專利範圍第16項所述之觸控式顯示裝置，其中該觸控式面板更包含：一畫素電極，設置於該薄膜電晶體基板靠近該彩色濾光基板之一側；以及一液晶層，設置於該共同電壓電極及該畫素電極之間。
27. 如申請專利範圍第26項所述之觸控式顯示裝置，其中該觸控式面板更包含一驅動單元，設置於該薄膜電晶體基板，該驅動單元係產生一驅動訊號驅動該畫素電極。
28. 如申請專利範圍第16項所述之觸控式顯示裝置，其中該觸控式面板更包含一觸碰感測控制單元，設置於該薄膜電晶體基板，並經由該第一導電凸塊與該彩色濾光基板之該第一觸碰感測電極電性連接。
29. 如申請專利範圍第16項所述之觸控式顯示裝置，其中該觸控式面板更包含一偏光板，設置於該彩色濾光基板遠離該薄膜電晶體基板之一側。
30. 如申請專利範圍第16項所述之觸控式顯示裝置，其中該觸控式面板更包含一黑色矩陣，設置於該彩色濾光基板及該之該第一觸碰感測電極之間。