TWI451315B - 內嵌式觸控面板 - Google Patents

Description

內嵌式觸控面板

本發明係有關於一種觸控面板，特別有關於一種電容式內嵌觸控面板的訊號傳遞方式。

目前的觸控面板可使用電阻式、電容式或其他方式，例如紅外線或表面聲波等，達到觸碰感應的效果，其中電容式觸控面板係利用監測觸碰處與電容式感應電極之間所產生的電容值來判定觸碰的位置，因為電容式觸控面板不需要施加壓力就能達到觸控效果，為未來觸控面板的發展主流。

目前的電容式觸控面板可分為兩種，一種為外掛式觸控面板，其係將電容式觸控面板外加於顯示面板外，但這種方式會造成觸控顯示裝置的整體厚度增加。另一種方式為將電容式觸控元件製作在彩色濾光片基板的背面(on cell)，但是這種方式會導致先製作的電容式觸控元件在後續彩色濾光片基板的製程中受到刮傷損害。

因此，業界亟需一種電容式觸控面板，其可以克服上述問題，降低觸控顯示裝置的整體厚度，並且避免電容式觸控元件在製作顯示器裝置的後續製程中受到損害。

依據本發明之一實施例，提供一種內嵌式觸控面板，其具有觸控訊號傳遞區及觸控感測區，此內嵌式觸控面板包括：第一基板，電容式感測電極設置於第一基板的觸控感測區上，第二基板與第一基板對向設置，導電層設置於第二基板的觸控訊號傳遞區上，突起物設置於第一基板與第二基板之間，且位於觸控訊號傳遞區上，其中突起物與電容式感測電極電性連接，並且與第二基板上的導電層接觸，使得電容式感測電極的觸控訊號經由突起物傳遞至第二基板。

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：

本發明之實施例係提供一種電容感應的內嵌式觸控面板，其係將電容式觸控感應電極設置在彩色濾光片基板的內側，與彩色濾光層位於彩色濾光片基板的同一側，藉此可解決傳統觸控面板將電容式觸控元件製作在彩色濾光片基板的背面(on cell)所造成的刮傷問題，避免電容式觸控感應電極受到損傷，同時相較於外掛式觸控面板，本發明實施例之內嵌式觸控面板可以降低觸控顯示裝置的整體厚度。

但是在本發明實施例之內嵌式觸控面板中，需要將彩色濾光片基板側的電容式觸控感應電極的觸控訊號傳遞至薄膜電晶體基板側。一般傳統的方法為透過顯示面板週邊區的框膠(seal)材料中的導電粒子，將彩色濾光片基板側的訊號傳送至薄膜電晶體基板側。然而，由於導電粒子在框膠材料中的摻雜量只有0.4wt%，因此在某些區域內可能無導電粒子存在，造成觸控訊號的傳遞不良；或者傳遞觸控訊號的每一條信號線(signal trace)所接觸的導電粒子之數目會不同，造成觸控訊號的傳遞不均勻等問題。此外，傳統的方法利用框膠中的導電粒子進行觸控訊號的傳遞，將會使得原本傳送顯示面板之共用電極的電壓(Vcom)訊號可使用面積減少，造成顯示面板的Vcom訊號傳送不良或不均，進而衍生顯示畫面品質不佳的問題。

因此，在本發明實施例之內嵌式觸控面板中，利用設置在彩色濾光片基板與薄膜電晶體基板之間的突起物，將彩色濾光片基板側的電容式觸控感應電極的觸控訊號傳遞至薄膜電晶體基板側。

請參閱第1圖，其係顯示本發明一實施例之觸控面板的平面示意圖。觸控面板100具有觸控感測區100A及觸控訊號傳遞區100B，此外還有用於輸入顯示訊號的週邊電路區100C。另外，在觸控面板100的觸控感測區100A及觸控訊號傳遞區100B的外圍具有框膠134。

在觸控面板100的上基板之觸控感測區100A內具有複數個電容式感應電極108，例如為菱形的銦錫氧化物(indium tin oxide；ITO)電極，這些電容式感應電極108分別以行及列的形式串連排列，每一行與每一列的電容式感應電極108所得到的觸控訊號可藉由觸控訊號傳遞區100B上的突起物114傳遞至下基板，並且觸控訊號可藉由下基板上的導電層傳送至軟性電路板(flexible print circuit；FPC)136，再經由軟性電路板136傳送至顯示裝置中的積體電路(IC)(未繪出)進行觸控訊號的處理。

請參閱第2圖，其係顯示沿著第1圖的剖面線2-2’，本發明一實施例之觸控面板的剖面示意圖。觸控面板100包含第一基板102，例如為彩色濾光片(color filter substrate)基板，首先在第一基板102的內側形成電容式觸控感應電極結構S，其包含第一導電層104、第一絕緣層106、第二導電層108以及第二絕緣層110，其中第一導電層104可以是金屬層，其材料例如為金、銀、銅、鋁、鈦、鉬或鋁釹合金(AlNd)等金屬材料，第二導電層108例如為銦錫氧化物(ITO)層或其它材質之透明導電層，第一絕緣層106與第二絕緣層110的材料例如為壓克力樹脂、氮化矽、氧化矽或氮氧化矽等材料。第二導電層108為第1圖中所示之同一列(X方向)的菱形電容式感應電極，第一導電層104為連接同一列的菱形電容式感應電極108之架橋(bridge)結構，在第2圖中未顯示同一行(Y方向)的菱形電容式感應電極108。

接著，在第一基板102的電容式觸控感應電極結構S上方形成第三絕緣層112，第三絕緣層112的材料例如為壓克力樹脂、氮化矽、氧化矽或氮氧化矽等材料，然後在第三絕緣層112上形成彩色濾光層CF，其包含黑色矩陣層(black matrix；BM)116以及包括紅、綠、藍(R、G、B)三色的彩色濾光片(color filter：CF)118，彩色濾光層位於觸控面板100的觸控感測區100A內。

依據本發明之一實施例，在第一基板102的觸控訊號傳遞區100B內形成突起物114，其包含感光型間隔物(photo spacer)115，以及覆蓋在感光型間隔物115上的第一透明導電層120，例如為銦錫氧化物(ITO)層，其中感光型間隔物115係利用光阻塗佈與微影製程直接形成於第二導電層108上，而第一透明導電層120則覆蓋感光型間隔物115並延伸至第二導電層108上，因此突起物114與第一基板102上的電容式觸控感應電極結構S產生電性連接。

接著，提供第二基板130與第一基板102對向設置，第二基板130例如為薄膜電晶體陣列基板(thin-film transistor(TFT) array substrate)，具有複數個薄膜電晶體(未繪出)形成於其上。在第二基板130上形成導電層132，其材料例如為金、銀、銅、鋁、鈦、鉬或鋁釹合金(AlNd)等金屬材料，並且突起物114與第二基板130上的導電層132接觸，使得第一基板102上的電容式觸控感應電極結構S所產生的觸控訊號可經由突起物114傳遞至第二基板130側。

如第2圖所示，第二基板130上的導電層132與軟性電路板(FPC)136電性連接，因此電容式觸控感應電極結構S所產生的觸控訊號可經由突起物114以及導電層132傳送至軟性電路板136，再經由軟性電路板136傳送至顯示裝置中的積體電路(IC)(未繪出)進行觸控訊號的處理，並且設置於第二基板130上的薄膜電晶體與導電層132電性連接，以讀取電容式觸控感應電極結構S所產生的觸控訊號。

接著，在彩色濾光層CF上形成第二透明導電層122，例如為銦錫氧化物(ITO)層，第二透明導電層122與覆蓋在感光型間隔物115表面的第一透明導電層120可藉由全面性的沈積製程同時在第一基板102之上形成，並經由圖案化製程將第一透明導電層120與第二透明導電層122互相隔開彼此電性絕緣，其中第一透明導電層120用於傳遞電容式觸控感測電極結構S的觸控訊號，而第二透明導電層122則作為顯示裝置的共用電極(common electrode)。

依據本發明之一實施例，在第一基板102與第二基板130之間可夾設液晶層128作為顯示元件，為了使液晶層128內的液晶分子產生規則排列，在第一基板102與第二基板130之上需分別形成第一配向層124與第二配向層126夾設液晶層128，第一配向層124與第二配向層126通常由聚亞醯胺(polyimide；PI)製成。一般而言，第一配向層124與第二配向層126的厚度會增加突出物114與第二基板130上的導電層132之接觸阻抗，導致觸控訊號的傳遞效能降低。因此，在本發明之實施例中，觸控面板100的觸控訊號傳遞區100B之設置避開第一配向層124與第二配向層126的位置。

依據本發明之一實施例，突起物114中的感光型間隔物115是經由光阻塗佈及微影製程形成，因此，突起物114與導電層132的接觸面積可經由感光型間隔物115的微影製程而固定，藉此可使得電容式感應電極的每一條訊號線經由突起物114與導電層132產生電性接觸的阻值固定，提升觸控面板的感測精準度。

依據本發明之另一實施例，突起物114可直接由導電材料製成，例如可經由沈積金屬層，並利用微影與蝕刻製程形成。在此實施例中，突起物114與導電層132的接觸面積也可經由微影製程而固定。

在其他實施例中，突起物114可以由具有導電性的有機或無機材料製成，例如為摻雜導電粒子的有機或無機材料，導電粒子例如為金、銀或碳黑粒子。

在本發明之實施例中，當突起物114本身具有導電性時，在突起物114表面可以不需要第一透明導電層120。

依據本發明之另一實施例，突起物114可以在第二基板130的導電層132上形成，並且與第一基板102的第二導電層108電性連接。

由於本發明實施例中的突起物114可以將第一基板102側的電性訊號傳送至第二基板130側，因此，依據本發明之一實施例，可額外形成其他的突起物(未繪出)與第一基板102上的共用電極122產生電性連接，將共用電極122的電壓(Vcom)訊號傳送至第二基板130側，藉此可使得框膠材料134中不需摻雜導電粒子，進而降低面板的製作成本，其中突起物114與用以傳遞共用電極122所需電壓之突起物彼此無電性接觸。

此外，依據本發明之一實施例，突起物114的製作方式為先製作感光型間隔物115，再形成第一透明導電層120，因此，本發明一實施例的製程可以與現有的液晶顯示面板之製程結合，於形成液晶層128內的間隔物(未繪出)時，同時形成突起物114的感光型間隔物115，並且在形成液晶顯示面板的共用電極122時，同時形成突起物114的第一透明導電層120，並且在此實施例中，突起物的製程順序與內嵌式電阻式感應觸控面板的按壓感測結構之製程順序相同，因此，在本發明之一實施例中，可以將電容式與電阻式觸控面板的製程結合，形成電容與電阻混合型的觸控面板。

綜上所述，本發明實施例之內嵌式觸控面板係將電容式觸控感應電極與彩色濾光層設置在彩色濾光片基板的同一側，相較於外掛式觸控面板，本發明之實施例可減少觸控顯示裝置的整體厚度。此外，本發明之實施例還可以避免目前觸控面板在彩色濾光片基板上進行雙面製程所造成的刮傷問題，藉此提高觸控面板的製造良率。

同時，本發明實施例之內嵌式觸控面板係利用突起物與第一基板上的電容式觸控感應電極以及第二基板上的導電層產生電性連接，進而將第一基板側的觸控訊號傳遞至第二基板側，藉此可避免傳統利用框膠中的導電粒子進行訊號傳遞所造成的訊號不均問題。

此外，依據本發明之一實施例，原本顯示裝置的共用電極之電壓(Vcom)訊號的傳遞區域之面積不會受到觸控訊號傳遞區域的影響，因此本發明實施例之觸控顯示面板可以改善傳統觸控顯示面板的Vcom訊號不均而衍生的顯示畫面品質不佳的問題。

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。

100．．．觸控面板

100A．．．觸控感測區

100B．．．觸控訊號傳遞區

100C．．．週邊電路區

102．．．第一基板

104．．．第一導電層

106、110、112．．．絕緣層

108．．．第二導電層

114．．．突起物

115．．．感光型間隔物

116．．．黑色矩陣層

118．．．彩色濾光片

120．．．第一透明導電層

122．．．第二透明導電層(共用電極)

124、126．．．配向層

128．．．液晶層

130．．．第二基板

132．．．導電層

134．．．框膠

136．．．軟性電路板(FPC)

S‧‧‧電容式觸控感應電極結構

CF‧‧‧彩色濾光層

第1圖係顯示依據本發明一實施例之觸控面板的平面示意圖。

第2圖係顯示沿著第1圖的剖面線2-2’，本發明一實施例之觸控面板的剖面示意圖。

100．．．觸控面板

100A．．．觸控感測區

100B．．．觸控訊號傳遞區

102．．．第一基板

104．．．第一導電層

106、110、112．．．絕緣層

108．．．第二導電層

114．．．突起物

115．．．感光型間隔物

116．．．黑色矩陣層

118．．．彩色濾光片

120．．．第一透明導電層

122．．．第二透明導電層(共用電極)

124、126．．．配向層

128．．．液晶層

130．．．第二基板

132．．．導電層

134．．．框膠

136．．．軟性電路板(FPC)

S．．．電容式觸控感應電極結構

CF．．．彩色濾光層

Claims (13)

1. 一種內嵌式觸控面板，具有一觸控感測區及一觸控訊號傳遞區，包括：一第一基板；一電容式觸控感測電極，設置於該第一基板的該觸控感測區上；一第二基板，與該第一基板對向設置；一導電層，設置於該第二基板的該觸控訊號傳遞區上；以及一突起物，設置於該第一基板與該第二基板之間，且位於該觸控訊號傳遞區上，其中該突起物與該電容式觸控感測電極直接接觸產生電性連接，並且與該第二基板上的該導電層接觸，使得該電容式觸控感測電極的一觸控訊號經由該突起物傳遞至該第二基板。
2. 如申請專利範圍第1項所述之內嵌式觸控面板，更包括一彩色濾光層設置於該電容式觸控感測電極之上，面對該第二基板。
3. 如申請專利範圍第2項所述之內嵌式觸控面板，其中該突起物包括一感光型間隔物，以及一第一透明導電層覆蓋於該感光型間隔物上，且其中該第一透明導電層與該電容式觸控感測電極以及該第二基板上的該導電層電性連接。
4. 如申請專利範圍第3項所述之內嵌式觸控面板，更包括一第二透明導電層覆蓋於該彩色濾光層上，其中該第 二透明導電層與該第一透明導電層經由一圖案化製程而互相隔絕。
5. 如申請專利範圍第4項所述之內嵌式觸控面板，其中該第一透明導電層傳遞該電容式觸控感測電極的該觸控訊號，且該第二透明導電層為一共用電極。
6. 如申請專利範圍第5項所述之內嵌式觸控面板，更包含一另一突起物設置於該第一基板與該第二基板間，用以提供該第二透明導電層一共用電壓，且該突起物與該另一突起物彼此無電性連接。
7. 如申請專利範圍第1項所述之內嵌式觸控面板，其中該突起物包括一導電性突起物。
8. 如申請專利範圍第7項所述之內嵌式觸控面板，其中該導電突起物的材料包括金屬、摻雜導電粒子的有機材料或摻雜導電粒子的無機材料。
9. 如申請專利範圍第1項所述之內嵌式觸控面板，更包括一框膠設置於該第一基板與該第二基板之間，且其中該框膠內無導電粒子摻雜。
10. 如申請專利範圍第1項所述之內嵌式觸控面板，更包括：一第一配向層，設置於該第一基板之上；一第二配向層，設置於該第二基板之上，面對該第一配向層；以及一液晶層，夾設於該第一配向層與該第二配向層之間，其中該第一配向層與該第二配向層的位置與該觸控 訊號傳遞區隔開。
11. 如申請專利範圍第10項所述之內嵌式觸控面板，其中該液晶層內包括複數個間隔物，且該突起物包括一感光型間隔物，其中該些間隔物與該突起物之該感光型間隔物同時形成。
12. 如申請專利範圍第1項所述之內嵌式觸控面板，其中該突起物形成於該第一基板或該第二基板上。
13. 如申請專利範圍第1項所述之內嵌式觸控面板，其中該電容式觸控感測電極具有複數條信號線，且每一條信號線經由該突起物與該第二基板上的該導電層的接觸面積相同。