TWI410702B - 觸控顯示面板 - Google Patents

Description

觸控顯示面板

本發明係關於一種觸控顯示面板，特別是一種具有高開口率與高透光率之觸控顯示面板。

在現今各式消費性電子產品市場中，個人數位助理(personal digital assistant，PDA)、行動電話(mobile Phone)及筆記型電腦(notebook)等可攜式電子產品乃至於個人電腦、數位家電系統已逐漸使用觸控面板(touch display panel)作為使用者與電子裝置間之資料溝通介面工具。使用觸控面板時，使用者可直接透過螢幕上顯示的物件進行操作與下達指令，因此可提供使用者更人性化的操作介面。此外電子產品的設計皆以輕、薄、短、小為方向，因此在產品設計上希望能節省如按鍵、鍵盤、滑鼠等傳統輸入裝置的設置空間，因此搭配觸控式面板的顯示裝置已逐漸成為各式電子產品的關鍵零件。

觸控顯示面板依據其結構，可以分為外加式觸控顯示面板以及內嵌式觸控顯示面板。外加式觸控顯示面板除了一顯示面板外，還需再外加一獨立的觸控面板於顯示面板之顯示面上，因此使用者在觀看顯示面板所呈現之影像時，可藉由觸控面板來感測其觸控位置。但由於其觸控面板係設置在顯示面板的顯示面上，因此會降低整個觸控顯示面板的透光率，進而影響其畫面品質。內嵌式觸控螢幕，則整合其觸控功能於習知的顯示面板內部，故同一面板即同時具有輸入與輸出之功能。但是若將觸控感測元件與顯示元件一起形成在基板上時，則會有開口率降低的問題，同樣也會影響其顯示品質。

本發明於是提出一種觸控顯示面板，不僅不會降低顯示面板的透光率，也不會犧牲其開口率，且同時具有多點觸控的功能。

本發明所提出的觸控顯示面板，其包含有一顯示面板、一第二基板、至少一第一間隙物以及至少一觸控感測元件。顯示面板包含一第一基板與複數個顯示元件。第一基板具有一顯示面以及一非顯示面，顯示元件設置在第一基板的顯示面上。第二基板與第一基板相對設置，且設置在第一基板之非顯示面之一側。第一間隙物設置在第一基板與第二基板之間，並使第一基板與第二基板之間維持一間距。觸控感測元件包含一感應導電墊以及一觸控凸塊，其中感應導電墊與觸控凸塊之間具有一間隙。

本發明所提供的觸控顯示面板，係藉由觸控感測元件中的感應導電墊與觸控凸塊來感測觸控位置，感測的方式可透過兩者之電性接觸或者偵測兩者之間電容值的改變來達成。本發明的觸控顯示面板由於位在顯示面板之非顯示面之一側，因此不會有習知外加式觸控顯示面板透光率下降的問題，也不會有習知內嵌式觸控顯示面板開口率降低的情況，因此可以達到最佳的顯示品質。

為使熟習本發明所屬技術領域之一般技藝者能更進一步了解本發明，下文特列舉本發明之數個較佳實施例，並配合所附圖式，詳細說明本發明的構成內容及所欲達成之功效。

請參考第1圖，其繪示為本發明第一實施例之觸控顯示面板結構示意圖。如第1圖所示，本發明的觸控顯示面板100包含一顯示面板102、一第二基板104，以及位於顯示面板102與第二基板104之間的至少一第一間隙物106、至少一接觸凸塊108、一導電層110以及至少一感應導電墊112。顯示面板102較佳為一可撓式面板，或者是其他略可彎曲之面板，例如一有機電激發光顯示面板、一反射式液晶顯示面板或一電泳顯示面板，但不以此為限。顯示面板102包含一第一基板114以及複數個顯示元件116。第一基板114較佳者為一軟質基板，但也可以是或硬質基板例如玻璃基板、塑膠基板或石英基板等。第一基板114具有一顯示面118以及一非顯示面120，其中各顯示元件116會設置在第一基板114面對顯示面118之一側上。顯示元件116包含各種具有顯示功能之元件與其組合，例如當顯示面板102為有機電激發光顯示面板時，顯示元件116可以是有機二極體發光元件。第二基板104與顯示面板102相對平行設置，並位於第一基板114之非顯示面120之一側。第二基板104可以為各種透明或不透明基板，較佳者為一硬質基板，但也可以是軟質基板。

如第1圖所示，第一間隙物106設置在第一基板114與第二基板104之間，其主要作為主間隙物(main spacer)之用，故會平均地散布在第一基板114與第二基板104之間，並使第一基板114與第二基板104維持一固定之間距。第一間隙物106較佳選用具有彈性的材質，例如是橡膠。觸控凸塊108、導電層110與感應導電墊112三者形成一觸控感測元件113，為本發明觸控顯示面板100實現感測功能的主要物件。於本實施例中，觸控凸塊108設置在第二基板104面對第一基板114之一側，導電層110設置在第二基板104上，並至少覆蓋於觸控凸塊108的表面，而感應導電墊112則設置在第一基板114面對第二基板104之一側，並對應設置於觸控凸塊108之上方，使得感應導電墊112與導電層110的頂面間在無外力存在的情況下具有一間隙d。觸控凸塊108的材質可以和第一間隙物106一樣是彈性的材質，並利用相同的製程加以製作，但不以此為限；導電層110和感應導電墊112則包含各種導電材質。於本實施例中，導電層110作為一共通電極(common electrode)，並電性連接一共通電位，而感應導電墊112則會電性連接一訊號讀取元件(第1圖未示)，但不以此為限，舉例而言，感應導電墊112亦可作為共通電極並電性連接一共通電位，而導電層110則可電性連接一訊號讀取元件。

如第1圖所示，在第一基板114與第二基板104之間還具有一封膠126以及一流體層124。封膠126設置於第一基板114與第二基板104之外圍區域，使得第一基板114與第二基板104透過此封膠126而彼此接合。流體層124設置於第一基板114、第二基板104與封膠126所形成之腔室內，其可以是各種氣態或液態之流體物質，以不阻礙外力按壓為原則。

關於本發明觸控顯示裝置的觸控感測方式，請參考第2圖，其繪示為本發明觸控顯示面板於外力按壓時的結構示意圖。如第2圖所示，當使用者使用輸入裝置例如觸控筆或手指在顯示面板102之顯示面118之一側進行觸控輸入時，輸入裝置會按壓顯示面板102之某一位置，使此位置的顯示面板102因外力而產生形變。形變的結果會使得感應導電墊112往導電層110的方向移動，最後會直接接觸到導電層110。換句話說，按壓的結果將使導電層110與感應導電墊112電性連接。在本實施例中，由於導電層110係連接共通電位，故當外力按壓而使得導電層110與感應導電墊112電性連接時，連接於感應導電墊112的訊號讀取元件(第2圖未示)即可偵測到此共通電位所代表之觸控訊號，再經由相關電路進行運算，即可感測其觸控位置。另外，在外力按壓的過程中，第一間隙物106的設置可確保第一基板114與第二基板104之間維持固定的間距，以避免在無外力的情況下感應導電墊112和導電層110接觸導致誤動作。關於本發明觸控陣列中藉由感應導電墊112與訊號讀取元件感知平面位置的詳細說明，將在後文中描述。

除了上述藉由外力按壓使感應導電墊112與導電層110直接電性連接的方式外，於本發明另一實施例中，亦可透過偵測感應導電墊112與導電層110之間電容值變化的方式，來達成觸控感測的效果。請參考第3圖，其繪示為本發明另一實施例之觸控顯示面板的結構示意圖。如第3圖所示，調整第一基板114與第二基板104之間距、透過選擇第一基板114的材料以調整其可撓性或是調整第一間隙物106的配置位置，可使得顯示面板102於外力按壓時僅產生有限度的形變，此時感應導電墊112與觸控凸塊108並不會如第一實施例會彼此電性連接，而會具有一間隙d’。在本實施例中，由於外力按壓使得感應導電墊112與導電層110頂部的間隙改變，故感應導電墊112與導電層110之間的電容值也會隨之變化。連接於感應導電墊112的訊號讀取元件即可偵測此電容變化值，而感知外力的觸控位置。值得注意的是，在本實施例以電容改變值為偵測訊號時，流體層124較佳選用具有適當介電常數的液體材質，以增加觸控感測之靈敏度，但不以此為限。

請再參考第1圖、第2圖與第3圖，於本發明另一實施例中，觸控顯示面板100可選擇性地設置有一第二間隙物122。第二間隙物122會位於第二基板104面對第一基板114之一側上，並利用與第一間隙物106相同的製程加以製作，但不以此為限。第二間隙物122係作為副間隙物(sub spacer)之用，其功能在當顯示面板102受外力按壓時避免顯示面板102產生過度形變而導致顯示面板102或其他元件毀損。第一間隙物106、第二間隙物122與觸控凸塊108因具備不同功能而可具有不同之高度，舉例來說，在第2圖所繪示之導電層110與感應導電墊112因外力按壓而電性接觸的實施例中，第一間隙物106的高度大於第二間隙物122以及觸控凸塊108的高度，而第二間隙物122的高度小於或等於觸控凸塊108的高度，使得導電層110與感應導電墊112能順利接觸。而在第3圖所繪示之偵測導電層110與感應導電墊112電容變化值的實施例中，第一間隙物106的高度大於第二間隙物122以及觸控凸塊108的高度，而第二間隙物122的高度則會大於或等於觸控凸塊108的高度，以能順利偵測導電層110與感應導電墊112的電容改變值。

於本發明另一實施例中，觸控凸塊108和第二間隙物122的相對位置可以互換。請參考第4圖，其繪示為本發明之另一實施例之觸控顯示面板示意圖。如第4圖所示，觸控凸塊108以及第二間隙物122係設置第一基板114非顯示面120之一側，而感應導電墊112則設置在第二基板104面對第一基板114之一側並對應觸控凸塊108，同樣也可達到第2圖與第3圖中因外力按壓而偵測觸控位置的效果。

本發明另一實施例中，導電層110不僅設置在觸控凸塊108之表面，也可以視製程之需求而設置在第二基板104以及第二間隙物122之表面，甚至是第一間隙物106之表面，但以不妨礙各間隙物之功能行使為原則。或者，請參考第5圖，其繪示為本發明另一實施例之觸控顯示面板結構示意圖。於此實施例中，亦可毋需設置導電層110，而直接以有導電特性的觸控凸塊108來取代導電層110，並將觸控凸塊108直接連接至一共通電位。於此實施例中，觸控凸塊108係為導電材質，較佳者為具有彈性之導電材質。

如上述實施例所述，本發明由於將主要的觸控感測元件113，例如導電層110、觸控凸塊108以及感應導電墊112設置在顯示面板102之非顯示面120之一側，因此不會如習知外加式的觸控顯示面板透光率下降的問題。另一方面，觸控感測元件113也並非和顯示元件116設置在第一基板114之顯示面116上，因此也不會有內嵌式觸控顯示面板開口率變小的問題，故本發明的液晶顯示面板100並不會因導入了觸控元件而影響原先顯示面板的顯示品質。

請參考第6圖，其繪示為本發明觸控顯示面板之感測陣列結構示意圖。如第6圖所示，本發明之觸控顯示面板100包含複數條掃描線140(包含GL1至GLn)、複數條讀取線142(包含RL1至RLn)、複數個訊號讀取元件132、複數個感應導電墊112以及複數個第一間隙物106。各掃描線140與各讀取線142大體上彼此垂直，而形成棋盤狀的陣列結構。依照各感應導電墊112與各第一間隙物106的相對位置，可在觸控感測陣列上劃分出複數個感測單元130。每個感測單元130內設置有一第一間隙物106以及一感應導電墊112，但並不以此為限。於本發明另一實施例中，感測單元130內也可以設置有一感應導電墊112以及複數個第一間隙物106，或者，於另一實施例中，也可以是多個感測單元130共用同一個第一間隙物106，例如在四個感測單元130中對應設置一個第一間隙物106。上述不同的實施方式可依產品設計而做不同的調整。可以了解的是，感測單元130內也會具有一感應凸塊108以及一導電層110，對應設置於感應導電墊112之另一側，但為了清楚描述，第6圖並未繪示感應凸塊108與導電層110。

如第6圖所示，每個感應導電墊112電性連接一訊號讀取元件132，例如一薄膜電晶體，其包含一閘極134、一源極136以及一汲極138。訊號讀取元件132中的閘極134會電性連接至掃描線140，源極136電性連接至感應導電墊112，而汲極138則電性連接至讀取線142。因此，當感應導電墊112接收一觸控訊號(例如是第2圖的導電層110與感應導電墊112的電性接觸，或者是第3圖的電容變化值)時，此訊號會經由訊號讀取元件132之源極136，傳至汲極138，再經由讀取線142傳送至相關電路，並利用掃描線140的掃描時間配合讀取線142所讀取的觸控訊號，即可偵測出輸入訊號的位置。

藉由上述的結構，本發明之觸控顯示面板100也可提供多點觸控的功能。如第6圖所示，當觸碰於觸控顯示面板100上同一行之感測單元130，例如同時觸碰A、B兩處，掃描線140之GL1在進行掃描時同時驅動此行之訊號讀取元件132之閘極134，而觸碰點A、B兩處感測單元130內的感應導電墊112偵測到觸控訊號，其觸控訊號則分別透過讀取線142中的RL1以及RL3輸出，再藉由相關電路即可分別感知其觸碰位置。而當手指觸碰於觸控顯示面板100同一列之感測單元130時，例如同時觸碰A、C兩處時，掃描線140之GL1會先開啟，讀取線142之RL1會感知一觸控訊號，而隨著掃描線140依序往下掃描，當掃描至GL3時，讀取線RL1也會感知一觸控訊號，因此藉由不同的掃描時間點，雖然同一列的感測單元130共用同一讀取線142，但在相關電路於不同時間點接受訊息的情況下，仍可感知多點觸碰之位置。

綜上而言，本發明的觸控顯示面板藉由感應導電墊與導電層之間的電性連接或是電容改變值來偵測觸碰位置，並支援多點觸控的功能。且觸控感測單元係設置於顯示面板的非顯示面，因此不會影響顯示面板的顯示品質，可有效克服習知因加入觸控功能而犧牲顯示品質的問題。

以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

100．．．觸控顯示面板

102．．．顯示面板

104．．．第二基板

106．．．第一間隙物

108．．．觸控凸塊

110．．．導電層

112．．．感測導電墊

113．．．觸控感測元件

114．．．第一基板

116．．．顯示元件

118．．．顯示面

120．．．非顯示面

122．．．第二間隙物

124．．．流體層

126．．．封膠

130．．．感測單元

132．．．訊號讀取元件

134．．．閘極

136．．．源極

138．．．汲極

140．．．掃描線

142．．．讀取線

第1圖繪示了本發明第一實施例之觸控顯示面板結構示意圖。

第2圖與第3圖繪示了本發明觸控顯示面板於外力按壓時的結構示意圖。

第4圖繪示了本發明另一實施例之觸控顯示面板示意圖。

第5圖繪示了本發明另一實施例之觸控顯示面板示意圖。

第6圖繪示了本發明觸控顯示面板之感測陣列結構示意圖。

100．．．觸控顯示面板

102．．．顯示面板

104．．．第二基板

106．．．第一間隙物

108．．．觸控凸塊

110．．．導電層

112．．．感測導電墊

113．．．觸控感測元件

114．．．第一基板

116．．．顯示元件

118．．．顯示面

120．．．非顯示面

122．．．第二間隙物

124．．．流體層

126．．．封膠

Claims (19)

1. 一種觸控顯示面板，包含：一顯示面板，包括一第一基板與複數個顯示元件，其中該第一基板具有一顯示面與一非顯示面，該顯示面與該非顯示面相對設置且該等顯示元件係設置於該第一基板之該顯示面上；一第二基板，與該第一基板相對設置，其中該第二基板係位於該第一基板之該非顯示面之一側；至少一第一間隙物，設置於該第一基板與該第二基板之間，且該第一基板與該第二基板藉由該第一間隙物維持一間距；以及至少一觸控感測元件，設置於該第一基板與該第二基板之間，該觸控感測元件包含：一感應導電墊；以及一觸控凸塊，與該感應導電墊相對設置，且該感應導電墊與該觸控凸塊之間具有一間隙。
2. 如申請專利範圍第1項所述之觸控顯示面板，其中該感應導電墊設置於該第一基板面對該第二基板之一側，該觸控凸塊設置於該第二基板面對該第一基板之一側。
3. 如申請專利範圍第1項所述之觸控顯示面板，其中該感應導電墊設置於該第二基板面對該第一基板之一側，該觸控凸塊設置於該第一基板面對該第二基板之一側。
4. 如申請專利範圍第1項所述之觸控顯示面板，更包含至少一第二間隙物，設置於該第一基板與該第二基板之間。
5. 如申請專利範圍第4項所述之觸控顯示面板，其中該第一間隙物具有一第一高度，該第二間隙物具有一第二高度，該觸控凸塊具有一第三高度。
6. 如申請專利範圍第5項所述之觸控顯示面板，其中該第一高度大於該第二高度與該第三高度。
7. 如申請專利範圍第5項所述之觸控顯示面板，其中該第二高度與該第三高度實質上相同。
8. 如申請專利範圍第1項所述之觸控顯示面板，更包含一封膠與一流體層，該封膠將該第一基板與該第二基板接合，且該流體層設置於該第一基板、該第二基板與該封膠之間。
9. 如申請專利範圍第1項所述之觸控顯示面板，其中該觸控凸塊更包含一導電層，設置於該觸控凸塊面對該感應導電墊之一側。
10. 如申請專利範圍第9項所述之觸控顯示面板，其中該導電層電性連接一共通電位。
11. 如申請專利範圍第1項所述之觸控顯示面板，其中該觸控凸塊包含導電材質。
12. 如申請專利範圍第11項所述之觸控顯示面板，其中該觸控凸塊電性連接一共通電位。
13. 如申請專利範圍第1項所述之觸控顯示面板，其中該第一間隙物包含彈性材質。
14. 如申請專利範圍第1項所述之觸控顯示面板，其中該顯示面板受一外界壓力按壓時，該觸控凸塊與該感應導電墊接觸。
15. 如申請專利範圍第1項所述之觸控顯示面板，其中該顯示面板受一外界壓力按壓時，該觸控凸塊與該感應導電墊之間的該間隙縮減。
16. 如申請專利範圍第1項所述之觸控顯示面板，另包含一訊號讀取元件，其中該感應導電墊電性連接該訊號讀取元件。
17. 如申請專利範圍第16項所述之觸控顯示面板，另包含一掃描線與一讀取線，其中該訊號讀取元件包含一閘極、一源極以及一汲極，該源極電性連接該感應導電墊，該閘極電性連接該掃描線，且該汲極電性連接該讀取線。
18. 如申請專利範圍第1項所述之觸控顯示面板，其中該顯示面板包含一可撓式面板。
19. 如申請專利範圍第1項所述之觸控顯示面板，其中該顯示面板包含一有機電激發光顯示面板、一反射式液晶顯示面板或一電泳顯示面板。