TWI426322B - 觸控顯示面板 - Google Patents

Description

觸控顯示面板

本發明是有關一種觸控顯示面板(touch-sensing display panel)，且特別是有關一種電容式觸控顯示面板。

隨著顯示科技的日益進步，人們藉著顯示器的輔助可使生活更加便利，為求顯示器輕、薄之特性，促使平面顯示器(flat panel display,FPD)成為目前的主流。近年來，各式電子產品都不斷朝向操作簡便、小體積以及大螢幕尺寸的方向邁進，特別是攜帶式的電子產品對於體積及螢幕尺寸的要求更為嚴格。因此，許多電子產品都將觸控式的設計與顯示面板整合，以省略鍵盤或是操控按鍵所需的空間，進而使螢幕可配置的面積擴大。

一般而言，觸控顯示面板包括顯示面板與觸控面板，其中觸控面板可內建於顯示面板中或外貼於顯示面板上。目前，觸控面板依照其感測方式的不同而大致上區分為電阻式觸控面板、電容式觸控面板、光學式觸控面板、聲波式觸控面板以及電磁式觸控面板。由於電容式觸控面板具有反應時間快、可靠度佳以及耐用度高等優點，因此，電容式觸控面板已被廣泛地使用於電子產品中。

電容式觸控面板通常包括彼此絕緣的多條感測串列，當使用者以手指接觸觸控面板時，觸控面板會在手指所接觸的位置上產生感測串列之間的電容改變，此電容上 的改變會轉換為控制訊號傳送至外部電路，並經運算處理而輸出適當的指令以操作電子裝置。然而，由於顯示面板本身也是訊號產生源，尤其是觸控面板的感測串列與顯示面板的電極層之間的距離較靠近，容易產生更大的寄生電容。如此一來，將使得觸控面板所接收到的感測訊號受到嚴重干擾，進而導致感測靈敏度(sensitivity)降低的問題產生。

本發明提供一種觸控顯示面板，其可降低影響觸控功能的干擾訊號。

本發明提出一種觸控顯示面板，其具有顯示區以及周邊區。觸控顯示面板包括第一基板、第二基板、顯示介質層、觸控感測元件、遮蔽導電層、絕緣層、電極層、第一導電結構以及第二導電結構。第一基板具有多個畫素結構，位於顯示區內。第一基板具有第一接墊與第二接墊，位於第一基板之周邊區，第一接墊電性連接至第一電位，第二接墊電性連接至第二電位。第二基板位於第一基板的對向，且第二基板具有內表面以及外表面。顯示介質層位於第一基板與第二基板之間。觸控感測元件位於第二基板之外表面上。遮蔽導電層位於第二基板之內表面。絕緣層位於遮蔽導電層上，面向第一基板。電極層位於絕緣層上，面向第一基板。第一導電結構位於周邊區並且使遮蔽導電層電性連接至第一接墊。第二導電結構位於周邊區並且使 電極層電性連接至第二接墊。

基於上述，本發明之觸控顯示面板在第二基板之內表面設置遮蔽導電層，並利用位於周邊區之第一導電結構與第二導電結構使遮蔽導電層與電極層分別電性連接至第一電位及第二電位。因此，遮蔽導電層能夠產生屏蔽效應，以抑制電極層與觸控感測元件之間所產生的寄生電容，進而防止雜訊干擾觸控感測元件所感測到的觸控訊號。另外，觸控顯示面板之遮蔽導電層可以整合於現有的觸控顯示面板製程中，並應用到多種類的觸控顯示面板。

為讓本發明之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。

下文中參照隨附圖式來更充分地描述本發明實施例。然而，本發明可以多種不同的形式來實踐，並不限於文中所述之實施例。以下實施例中所提到的方向用語，例如「上」、「下」、「內」、「外」等，僅是參考附加圖式的方向，因此使用的方向用語是用來詳細說明，而非用來限制本發明。此外，在圖式中為明確起見可能將各層的尺寸以及相對尺寸作誇張的描繪。

圖1是依照本發明之第一實施例之一種觸控顯示面板的上視示意圖。圖2A及圖2B分別是沿著圖1之線段A-A’、B-B’的剖面示意圖。

請同時參照圖1、圖2A及圖2B，觸控顯示面板100 具有顯示區102以及顯示區102以外的周邊區104。觸控顯示面板100包括第一基板106、第二基板108、顯示介質層110、觸控感測元件112、遮蔽導電層114、絕緣層116、電極層118、第一導電結構120以及第二導電結構122。

第一基板106例如為主動元件陣列基板。第一基板106具有多個畫素結構124，其位於顯示區102內。畫素結構124例如是以陣列的方式而排列，且每個畫素結構124至少包含主動元件、畫素電極、掃描線(scan line)以及資料線(data line)，其中主動元件例如是薄膜電晶體。此外，第一基板106還具有第一接墊126與第二接墊128，其位於第一基板106之周邊區104。第一接墊126與第二接墊128例如是連接至不同的電位。

第二基板108例如為彩色濾光基板。第二基板108位於第一基板106的對向，且第二基板108具有內表面108a以及相對於內表面108a之外表面108b。第一基板106及第二基板108例如是透明基板，其可分別為如玻璃基板之硬質基板(rigid substrate)，或是如塑膠基板之可撓式基板(flexible substrate)。

顯示介質層110位於第一基板106與第二基板108之間。顯示介質層110例如式液晶材料、電漿材料、有機發光顯示材料或電泳材料。也就是說，觸控顯示面板100可以依顯示介質層110的不同而為液晶顯示面板、電漿顯示面板、有機發光顯示面板或是電泳顯示面板。

觸控感測元件112位於第二基板108之外表面108b 上。如圖2A及圖2B所示，在一實施例中，觸控顯示面板100更包括輔助基板130。輔助基板130位於第二基板108之外表面108b上，且觸控感測元件112是設置在該輔助基板130上。也就是說，藉由將觸控感測元件112先製作於輔助基板130上，再將此已製作有觸控感測元件112的輔助基板130貼附於第二基板108之外表面108b上，而形成外貼式(on-cell)的觸控顯示面板100。此外，在另一實施例中，觸控感測元件112也可以是直接設置在第二基板108之外表面108b上，而省略輔助基板130的設置。

觸控感測元件112包括表面電容式觸控感測元件(Surface capacitive type)、自感投射電容式觸控感測元件(Self projection capacitive type)、互感投射電容式觸控感測元件(Mutual projection capacitive type)與主動陣列電容式觸控感測元件(Active Matrix capacitive type)等。以自感投射電容式觸控感測元件為例，其至少包括多條交錯排列之感測串列。具體而言，為了實現電容式觸控感測功能，相互交錯排列之感測串列必須彼此分離且彼此電性絕緣。因此，當使用者碰觸到觸控顯示面板100時，可藉由使用者的碰觸改變觸控感測元件112中交錯之感測串列重疊處之間的耦合電容以產生訊號，進而控制電子裝置。觸控感測元件112之材質可以採用透明導電材料，其例如是銦錫氧化物(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(In₂O₃)、氧化鋅(ZnO)、或二氧化錫(SnO₂)等。觸控感測元件112的詳細結構為該項技藝者所熟知，因此不再贅述。

遮蔽導電層114位於第二基板108之內表面108a。遮蔽導電層114例如是全面地覆蓋在第二基板108，且同時位於顯示區102及周邊區104。遮蔽導電層114包括透明導電材料，且透明導電材料例如是上述之材料。

絕緣層116位於遮蔽導電層114上，且面向第一基板106。換言之，絕緣層116位於遮蔽導電層114與顯示介質層110之間。絕緣層116例如是彩色濾光陣列116a、平坦層116b、黑色樹脂116c或是其組合。舉例而言，作為遮光圖案之黑色樹脂116c在遮蔽導電層114面向第一基板106的表面上定義出對應畫素結構124之多個次畫素區，彩色濾光陣列116a對應各次畫素區配置在顯示區102內的黑色樹脂116c上，而平坦層116b則覆蓋彩色濾光陣列116a面向第一基板106之表面上。黑色樹脂116c除了可位於顯示區102內，還可以進一步延伸至周邊區104，而覆蓋部分位於周邊區104之遮蔽導電層114。平坦層116b例如是填入彩色濾光陣列116a及黑色樹脂116c之間的空隙，以提供更佳的平坦度。平坦層116b的材料例如是氧化矽、氮化矽、氮氧化矽或樹脂等介電材料。彩色濾光陣列116a可以是紅色濾光膜、綠色濾光膜及藍色濾光膜之組合。但在其他實施例中，彩色濾光陣列116a也可以是具有其他色彩組合，只要能夠達成全彩顯示的效果即可，本發 明並不以此為限。

電極層118位於絕緣層116上，且面向第一基板106。換言之，電極層118位於絕緣層116與顯示介質層110之間。位於第二基板108內表面108a的電極層118例如是作為共通電極(common electrode)。如此一來，顯示介質層110配置在位於第二基板108的電極層118與位於第一基板106的畫素結構124之間，因此顯示介質層110會受到電極層118與畫素結構124中畫素電極之間所產生的電場控制，而可個別地被驅動達到顯示的功能。電極層118包括透明導電材料，且透明導電材料例如是上述之材料。

在一實施例中，觸控顯示面板100更包括框膠132，其配置於第一基板106與第二基板108之間，並環繞顯示介質層110。換言之，框膠132例如是配置於周邊區104內且環繞在顯示區102的周圍，以貼合第一基板106與第二基板108，並保持兩基板之間的間距恆定，因而定義出顯示介質層110的容納空間而用以密封顯示介質。

特別說明的是，觸控感測元件112是藉由感測耦合電容的改變以產生訊號，但在觸控顯示面板100中，離觸控感測元件112較近的電極層118本身會與觸控感測元件112產生寄生電容而形成干擾訊號，因此容易干涉到觸控感測元件112所接受到的訊號，造成觸控感測元件112發生接收異常的情況。然而，本實施例藉由在第二基板108之內表面108a上設置遮蔽導電層114，並使遮蔽導電層114與電極層118分別電性連接至不同的電位，因而能夠藉由 遮蔽導電層114產生的屏蔽效應而防止電極層118所產生的干擾訊號影響到觸控感測元件112所感測到的觸控訊號，而可有助於降低雜訊的產生。此外，上述使遮蔽導電層114與電極層118分別電性連接至不同的電位可以藉由第一導電結構120與第二導電結構122來達成，接下來將繼續以圖2A及圖2B為例來說明將遮蔽導電層114與電極層118分別電性連接至不同電位的實際應用。

如圖2A所示，第一導電結構120位於周邊區104，並且使遮蔽導電層114電性連接至第一基板106上的第一接墊126。在一實施例中，第一導電結構120包括第一導電圖案120a以及第一導電支撐物120b。第一導電圖案120a位於第二基板108上，並且與遮蔽導電層114電性接觸。而第一導電支撐物120b位於第一基板106與第二基板108之間，並且與第一導電圖案120a電性連接，其中第一接墊126與第一導電支撐物120b電性連接。具體而言，第一導電圖案120a例如是位於遮蔽導電層114的部分表面上，並延伸連接至黑色樹脂116c的部分表面上。第一導電支撐物120b例如是配置在位於黑色樹脂116c表面上的第一導電圖案120a上，以使第一導電圖案120a能夠透過第一導電支撐物120b而與第一接墊126電性連接，使訊號能夠傳送至外部電路。第一導電圖案120a的材料例如是透明導電材料或金屬，且其可以與電極層118在同一製程中同時形成。第一導電支撐物120b的材料例如是表層為金、銀、鋁、鉬等金屬材料或者是銦錫氧化物(ITO)等透明導電材料，內 部為光阻材料或是塑膠材料。第一導電支撐物120b例如是配置於框膠132內，並能夠以球狀或是間隙物的形式配置於第一基板106與第二基板108之間，而保持兩基板之間的間距。第一導電支撐物120b亦可為整體都是由導電材料所構成。

類似地，如圖2B所示，第二導電結構122位於該周邊區104，並且使電極層118電性連接至第一基板106上的第二接墊128。在一實施例中，第二導電結構122包括第二導電圖案122a以及第二導電支撐物122b。第二導電圖案122a位於第二基板108上，並且與電極層118電性接觸。第二導電支撐物122b位於第一基板106與第二基板108之間，並且與第二導電圖案122a電性連接，其中第二接墊128與第二導電支撐物122b電性連接。詳言之，第二導電圖案122a例如是從電極層118位於顯示區102的邊緣連接至彩色濾光陣列116a的側壁並延伸至黑色樹脂116c的部分表面上。第二導電支撐物122b則例如是配置在位於黑色樹脂116c表面上的第二導電圖案122a上，以使第二導電圖案122a能夠透過第二導電支撐物122b而與第二接墊128電性連接，使訊號能夠傳送至外部電路。第二導電圖案122a的材料例如是透明導電材料或金屬，且其可以與電極層118在同一製程中同時形成。第二導電支撐物122b的材料例如表層為金、銀、鋁、鉬等金屬材料或者是銦錫氧化物(ITO)等透明導電材料，內部為光阻材料或是塑膠材料。此外，第二導電支撐物122b例如是配置於框膠132 內，並能夠以球狀或是間隙物的形式配置於第一基板106與第二基板108之間，而保持兩基板之間的間距。第二導電支撐物122b亦可為整體都是由導電材料所構成。

請參照圖2A及圖2B，由於第一接墊126與第二接墊128例如是連接至不同的電位，因此與第一接墊126電性連接之遮蔽導電層114的電位會不同於第二接墊128電性連接之電極層118。也就是說，當第一接墊126電性連接至第一電位且第二接墊128電性連接至第二電位時，遮蔽導電層114即是電性連接至第一電位，而電極層118即是電性連接至第二電位。在一實施例中，第二電位為共通電極之共用電位，而第一電位可以是共用電位的反相電位，亦即第一電位與第二電位例如是具有相同的數值但具有相反的極性。在其他實施例中，第一電位也可為接地電位或0伏特(V)電位。

此外，觸控顯示面板100的周邊區104還可以電性連接至線路層134及電路板136。線路層134例如是可撓性印刷線路(flexible printed circuit,FPC)，其連接於觸控顯示面板100的周邊區104與外部的電路板136之間，以使外部的電路板136之電訊號可藉由線路層134傳輸至觸控顯示面板100，或者使觸控感測元件112所感測到電容改變的電訊號藉由線路層134傳輸至外部的電路板136。具體而言，線路層134位於觸控顯示面板100側的其中兩個接腳例如是分別透過導線127、129而與第一基板106上的第一接墊126及第二接墊128電性連接，且線路層134位於 電路板136側的相對應接腳則電性連接至電路板136上不同的端點。如此一來，透過線路層134、電路板136以及導線127、129即可提供第一電位至第一接墊126及遮蔽導電層114，並提供第二電位至第二接墊128及電極層118，而使遮蔽導電層114與電極層118具有不同電位，可有助於使遮蔽導電層114產生屏蔽效應以降低寄生電容對觸控訊號的干擾。

在上述實施例中是以全面地覆蓋第二基板108之遮蔽導電層114為例來進行說明，然本發明並不限於此。本發明之觸控顯示面板的遮蔽導電層尚具有其他實施型態，以下將一一說明。圖3是依照本發明之第二實施例之一種觸控顯示面板的局部立體分解示意圖。圖4是依照本發明之第三實施例之一種觸控顯示面板的局部立體分解示意圖。須注意的是，在圖3及圖4中，與圖2A及圖2B相同的構件則使用相同的標號並省略其說明。為方便說明，在圖3及圖4中主要是繪示位於顯示區內的遮蔽導電層結構的變化，然其並非用以限定本發明之範圍。至於觸控顯示面板中的其他構件，所屬技術領域中具有通常知識者當可依前述實施例知其變化及應用，故於此不再贅述。

請參照圖3及圖4，組成圖3及圖4所示之觸控顯示面板的主要構件與組成圖2A、圖2B所示之觸控顯示面板的主要構件大致相同，然而兩者之間的差異主要是在於遮蔽導電層114、314、414的結構及相對配置關係。

在第二實施例中，如圖3所示，觸控顯示面板中的遮 蔽導電層314例如是圖案化透明導電層。遮蔽導電層314具有多個開口314a，且每一開口314a例如是對應第一基板106上之其中一個畫素結構124。具體而言，遮蔽導電層314是使透明導電材料經由圖案化製程而設計成具有開口314a之型式，以暴露出對應彩色濾光陣列116a之第二基板108的部分內表面108a，因此自彩色濾光陣列116a射出的光線可以直接通過遮蔽導電層314的開口314a。在利用遮蔽導電層314產生的屏蔽效應防止電極層118所產生的干擾訊號影響觸控訊號的同時，還可以避免穿透光通過遮蔽導電層314，而能夠有效提高穿透率並改善色偏，進而確保觸控顯示面板獲得更佳的顯示品質。藉由具有開口314a之遮蔽導電層314的設計可以使穿透率提高約3%至6%，並減少遮蔽導電層314所造成的色偏，可以使色偏的情形降低至約千分之五。

在第三實施例中，如圖4所示，觸控顯示面板中的遮蔽導電層414例如是圖案化遮光層。遮蔽導電層414具有多個開口414a，且每一開口414a例如是對應第一基板106上之其中一個畫素結構124。具體而言，遮蔽導電層414可以採用同時具有導電及遮光效果的材質，其例如是金屬，比如是鋁、銅、金、銀、鈦、鉬、鎢等。如此一來，不但可以利用遮蔽導電層414的屏蔽效應來降低雜訊之外，自彩色濾光陣列116a射出的光線還可以直接通過遮蔽導電層414的開口414a，而有助於提高穿透率並改善色偏，使觸控顯示面板獲得更佳的顯示品質。此外，由於遮 蔽導電層414本身就具有遮光的效果，因此絕緣層還可以省略黑色樹脂的配置。換言之，在此實施例中，可以利用具遮光效果的遮蔽導電層414定義出對應畫素結構124之多個次畫素區，而能夠簡化製程步驟並降低製造成本。

綜上所述，本發明之觸控顯示面板藉由在第二基板之內表面設置遮蔽導電層，並利用位於周邊區之第一導電結構與第二導電結構使遮蔽導電層與電極層分別電性連接至不同的電位。如此一來，遮蔽導電層能夠產生屏蔽效應，而使電極層與觸控感測元件產生寄生電容被抑制在遮蔽導電層內，以防止雜訊干擾觸控感測元件所感測到的觸控訊號。

而且，上述之遮蔽導電層可以整合於現有的觸控顯示面板製程中，並可應用在多種形式的觸控顯示面板，因此本發明藉由簡單手段即能夠有效降低干擾觸控訊號之雜訊。

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，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧觸控顯示面板

102‧‧‧顯示區

104‧‧‧周邊區

106‧‧‧第一基板

108‧‧‧第二基板

108a‧‧‧內表面

108b‧‧‧外表面

110‧‧‧顯示介質層

112‧‧‧觸控感測元件

114、314、414‧‧‧遮蔽導電層

116‧‧‧絕緣層

116a‧‧‧彩色濾光陣列

116b‧‧‧平坦層

116c‧‧‧黑色樹脂

118‧‧‧電極層

120‧‧‧第一導電結構

120a‧‧‧第一導電圖案

120b‧‧‧第一導電支撐物

122‧‧‧第二導電結構

122a‧‧‧第二導電圖案

122b‧‧‧第二導電支撐物

124‧‧‧畫素結構

126‧‧‧第一接墊

128‧‧‧第二接墊

127、129‧‧‧導線

130‧‧‧輔助基板

132‧‧‧框膠

134‧‧‧線路層

136‧‧‧電路板

314a、414a‧‧‧開口

圖1是依照本發明之第一實施例之一種觸控顯示面板的上視示意圖。

圖2A及圖2B分別是沿著圖1之線段A-A’、B-B’ 的剖面示意圖。

圖3是依照本發明之第二實施例之一種觸控顯示面板的局部立體分解示意圖。

圖4是依照本發明之第三實施例之一種觸控顯示面板的局部立體分解示意圖。

102‧‧‧顯示區

104‧‧‧周邊區

106‧‧‧第一基板

108‧‧‧第二基板

108a‧‧‧內表面

108b‧‧‧外表面

110‧‧‧顯示介質層

112‧‧‧觸控感測元件

114‧‧‧遮蔽導電層

116‧‧‧絕緣層

116a‧‧‧彩色濾光陣列

116b‧‧‧平坦層

116c‧‧‧黑色樹脂

118‧‧‧電極層

120‧‧‧第一導電結構

120a‧‧‧第一導電圖案

120b‧‧‧第一導電支撐物

124‧‧‧畫素結構

126‧‧‧第一接墊

127‧‧‧導線

130‧‧‧輔助基板

132‧‧‧框膠

134‧‧‧線路層

136‧‧‧電路板

Claims (15)

1. 一種觸控顯示面板，其具有一顯示區以及一周邊區，該觸控顯示面板包括：一第一基板，其具有多個畫素結構，位於該顯示區內，該第一基板具有一第一接墊與一第二接墊位於該第一基板之該周邊區，該第一接墊電性連接至一第一電位，該第二接墊電性連接至一第二電位；一第二基板，位於該第一基板的對向，且該第二基板具有一內表面以及一外表面；一顯示介質層，位於該第一基板與該第二基板之間；一觸控感測元件，位於該第二基板之該外表面上；一遮蔽導電層，位於該第二基板之該內表面；一絕緣層，位於該遮蔽導電層上，面向該第一基板；一電極層，位於該絕緣層上，面向該第一基板；一第一導電結構，位於該周邊區並且使該遮蔽導電層電性連接至該第一接墊，其中該第一導電結構包括：一第一導電圖案，位於該第二基板上並且與該遮蔽導電層電性接觸；以及一第一導電支撐物，位於該第一基板與該第二基板之間，並且與該第一導電圖案電性連接，其中該第一接墊與該第一導電支撐物電性連接；以及一第二導電結構，位於該周邊區並且使該電極層電性連接至該第二接墊，其中該第二導電結構包括：一第二導電圖案，位於該第二基板上並且與該電 極層電性接觸；以及一第二導電支撐物，位於該第一基板與該第二基板之間，並且與該第二導電圖案電性連接，其中該第二接墊與該第二導電支撐物電性連接。
2. 如申請專利範圍第1項所述之觸控顯示面板，其中該第二電位為一共用電位。
3. 如申請專利範圍第2項所述之觸控顯示面板，其中該第一電位為該共用電位的一反相電位。
4. 如申請專利範圍第1項所述之觸控顯示面板，其中該第一電位為一接地電位。
5. 如申請專利範圍第1項所述之觸控顯示面板，其中該第一電位為一0伏特電位。
6. 如申請專利範圍第1項所述之觸控顯示面板，其中該遮蔽導電層以及該電極層分別包括一透明導電材料。
7. 如申請專利範圍第1項所述之觸控顯示面板，其中該遮蔽導電層全面地覆蓋該第二基板。
8. 如申請專利範圍第1項所述之觸控顯示面板，其中該遮蔽導電層為一圖案化透明導電層。
9. 如申請專利範圍第8項所述之觸控顯示面板，其中該圖案化透明導電層具有多個開口，且每一開口對應該第一基板上之其中一個畫素結構。
10. 如申請專利範圍第1項所述之觸控顯示面板，其中該遮蔽導電層為一圖案化遮光層。
11. 如申請專利範圍第10項所述之觸控顯示面板，其 中該圖案化遮光層具有多個開口，且每一開口對應該第一基板上之其中一個畫素結構。
12. 如申請專利範圍第1項所述之觸控顯示面板，其中該絕緣層為一彩色濾光陣列、一平坦層、一黑色樹脂或是其組合。
13. 如申請專利範圍第1項所述之觸控顯示面板，其中該觸控感測元件是直接設置在該第二基板之該外表面上。
14. 如申請專利範圍第1項所述之觸控顯示面板，更包括一輔助基板，位於該第二基板之該外表面上，且該觸控感測元件是設置在該輔助基板上。
15. 如申請專利範圍第1項所述之觸控顯示面板，其中該觸控感測元件為一電容耦合觸控電極層。