TWI472969B - 觸控面板及包含其之觸控顯示裝置 - Google Patents

Description

觸控面板及包含其之觸控顯示裝置

本發明係有關於觸控面板，且特別是有關於一種可防護靜電瞬間擊穿的觸控面板。

觸控面板已被廣泛用於家庭用品、通訊裝置及電子資訊裝置的領域。目前，觸控面板可與顯示面板形成觸控顯示面板，其可允許使用者直接以手指或接觸筆選取面板上顯示的圖像，因而可逐漸取代實體鍵盤作為各類電子產品之輸入界面，並提供有效率的操作系統。

觸控面板包含電阻式觸控面板、電容式觸控面板、聲波式觸控面板及光學觸控面板，而電容式觸控面板係為近來的市場主流。例如，如第1圖所示，其顯示傳統的電容式觸控面板100之平面示意圖。觸控面板100包含一透明基板(未顯示)，並包含複數個第一感測電極102及複數個第二感測電極104，其係相互交錯排列，且每一第一感測電極102通常被四個第二感測電極104所圍繞。第一感測電極102具有連接部分105以互相連接。第二感測電極104彼此相互分開。絕緣層130包含複數個絕緣區，各自覆蓋第一感測電極102之連接部分105。複數條跨接線150各自設置於絕緣區130上，且各自連接任兩相鄰的第二感測電極104。保護層170覆蓋於該第一感測電極102、第二感測電極104、絕緣層及跨接線150上。

參見第2圖，其顯示沿著第1圖的剖面線A-A’，傳統觸控面板100的剖面示意圖。兩相鄰的第二感測電極104設置於透明基板101上且相互分開。第一感測電極102之連接部分105夾於此兩相鄰的第二感測電極104之間。絕緣層130圍繞並覆蓋此第一感測電極102之連接部分105，以將第一感測電極102之連接部分105與第二感測電極130電性隔離。跨接線150設置於絕緣層130上並跨越絕緣層之兩端，電性連接此兩相鄰的第二感測電極104。

目前，隨著各類電子裝置，且特別是隨身電子裝置不斷地輕薄化，亦需縮減觸控面板的厚度來滿足輕薄化的需求。因此，縮減絕緣層的厚度成為目前的趨勢。然而，既然絕緣層的厚度不斷縮減，其能提供的電性隔離效果亦隨之降低，增加了崩潰的風險。如第1及2圖所示，相鄰的第二感測電極104係藉由跨接線150作電性連接，但第二感測電極104通常由經摻雜的導電材料(例如氧化銦錫)形成，其電阻相較於跨接線150(例如銅)較高。此外，跨接線150會與其下方的第一感測電極102之連接部分105形成電容。因此，電荷易於累積在跨接線150上。當觸控面板在操昨時，第一感測電極102及第二感測電極104具有不同電位。由於絕緣層130之厚度不斷縮減，當電荷持續累積在跨接線150上時，易發生靜電瞬間擊穿(ESD)，使絕緣層130崩潰，而造成第一感測電極102及第二感測電極104的短路。此外，只要其中一條跨接線150產生靜電瞬間擊穿(ESD)，整列的第二感測電極104的訊號即無法繼續傳遞，而導致觸控面板感應失靈。

因此，業界所需的是一種能夠克服上述靜電瞬間擊穿的問題，且不需增加絕緣層厚度的觸控面板。

本發明係提供一種觸控面板，包括複數個排列成行的第一感測電極及複數個排列成列的第二感測電極位於一水平面上交錯排列，其中這些第一感測電極具有一第一連接部分以彼此互相連接，這些第二感測電極互相分開，且其中每一此第一感測電極包括一感測部分及一延伸部分，其中此延伸部分延伸至各自相鄰的第二感測電極中，且其中這些第一感測電極與這些第二感測電極係彼此電性絕緣；一絕緣層，包含一第一部分及一第二部分，此絕緣層之此第一部分覆蓋於這些第一感測電極之此第一連接部分上，此絕緣層之第二部分位於此第一部分之一側，並覆蓋於這些第一感測電極之此延伸部分上，其中此絕緣層之此第一部分與此第二部分係彼此分離並暴露出部分的第二感測電極；以及複數條跨接線，位於此些絕緣層與部分的第二感測電極上，以電性連接任兩相鄰的第二感測電極。

本發明實施例亦提供一種觸控顯示裝置，包括：如前述之觸控面板；一顯示面板，與該觸控面板相對設置；以及一控制單元，與該顯示面板耦接，其中該控制單元接收該觸控面板產生的一第一訊號，並傳輸一第二訊號至該顯示面板，以使該顯示面板顯示一影像。

為讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明顯易懂，下文特舉出較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：

本發明係提供一種能夠疏導跨接線上之累積電荷之觸控面板，其可有效解決靜電瞬間擊穿的問題，且不需增加絕緣層厚度。

參見第3圖，其顯示本發明一實施例的觸控面板300之平面示意圖。複數個排列成行的第一感測電極302及複數個排列成列的第二感測電極304設置於透明基板(未顯示)上，於一水平面上交錯排列。每一第一感測電極302包含一感測部分306及一延伸部分308。一列中的兩相鄰第一感測電極302，其感測部分係以一第一連接部分305互相連接。第二感測電極304係互相分開。每一第一感測電極302之感測部分306通常被四個第二感測電極304所圍繞。例如，這些第二感測電極304之其中一者，係可由奇數行之第一感測電極302之連續兩者與偶數行之第一感測電極302之連續兩者所可圍繞。以上視角度觀之，第一電極之感測部分306及/或第二感測電極304可為方形或菱形。第一感測電極302之感測部分306與該第二感測電極310之間具有例如約10~50 μm的間隙。每一第一感測電極302之延伸部分308可延伸至相鄰的第二感測電極306中。第一感測電極之延伸部分308包含末端部分310及第二連接部分312。末端部分310係位於該第二感測電極306中，但第一感測電極之末端部分310係與該第二感測電極306彼此電性絕緣，第二連接部分312穿越位於第一感測電極302及該第二感測電極304之間的間隙及部分的第二感測電極304，用以連接第一感測電極302之末端部分310及感測部分306。第一感測電極302之末端部分310可為矩形、方形、圓形或前述之組合，且在兩相鄰的第二感測電極304中的第一感測電極302中之末端部分310可具有相同或不同的圖案。第一感測電極302之末端部分與第二感測電極304之間可具有一間隙，例如約5~30 μm。第一感測電極302之第二連接部分312與第二感測電極304之間亦可具有一間隙，例如約1~20 μm，以避免第一感測電極302之延伸部分308與第二感測電極304接觸。第一感測電極302及第二感測電極304可由例如銦錫氧化物(ITO)、銦鋅氧化物(IZO)、鋅鋁氧化物(AZO)、氧化鋅(ZnO)等材料形成。

絕緣層330包含複數個絕緣區。每一絕緣區皆包含一第一部分332、一第二部分334及一第三部分336。值得注意的是，在此以絕緣層包含第一部分、第二部分及第三部分為例，若絕緣層僅包含第一部分及第二部分亦可解決靜電瞬間擊穿的問題，故不以此實施例為限。絕緣層330之第一部分332覆蓋於第一感測電極302之第一連接部分305上。絕緣層330之第二部分334及第三部分336分別位於第一部分332之兩側，並實質上覆蓋於第一感測電極302之末端部分310上。例如，參見第3A圖，其顯示為第3圖之區域A的放大圖。第奇數行之第一感測電極302之連續兩個感測部分306與第偶數行之第一感測電極302之連續兩個感測部分306係圍繞著第二感測電極304’之其中一者。位於第二感測電極304’對角側之兩第一感測電極302之延伸部分308係各自延伸至覆蓋於此第二感測電極304’上之絕緣層330之第二部分334及第三部分336的下方。另一對角側的兩第一感測電極302之延伸部分308則係各自延伸至覆蓋於其他的第二感測電極304”中。值得注意的是，第二感測電極304’及304”皆為第二感測電極304之一部分，在此使用不同標號僅是使本發明之概念易於瞭解。

重新參見第3圖，在絕緣層330之第一部分332與第二部分334之間及在絕緣層330之第一部分332與第三部分之間334皆具有一開口340(圖中未顯示，請參見第5圖)，以暴露出部分的第二感測電極304。在一實施例中，絕緣層之第二部分334及第三部分336的面積可大於第一感測電極之末端部分310，且絕緣層之第二部分334及第三部分336可填入第一感測電極302之末端部分310與第二感測電極304之間的間隙中，圍繞第一感測電極302之末端部分310，以將第一感測電極302之末端部分310與第二感測電極304彼此電性隔離。絕緣層330之厚度可為1~5 um。絕緣層330由任意的絕緣材料形成，例如包括環氧樹脂、聚亞醯胺、甲基丙烯酸甲酯或光阻之有機材料或可為包括氧化矽、氮化物(SiNx)之無機材料等。

複數條跨接線350形成於絕緣層330之複數個絕緣區上。跨接線350可順應性地覆蓋於絕緣層330上，藉由開口340與第二感測電極304接觸，而電性連接兩相鄰的第二感測電極304。跨接線350可包含一第一跨接部352夾於一第二跨接部354及一第三跨接部356之間，且此第一跨接部352與第二跨接部354及第三跨接部356相連接。第一跨接部352可為一連接線。第二跨接部354及第三跨接部356可覆蓋於第一感測電極之末端部分310上，彼此相互重疊。藉由絕緣層330之第二部分334及第三部分336與底下的第一感測電極302之末端部分310電性隔離。

跨接線350之第二跨接部354及第三跨接部356可各自為矩形、方形、圓形或前述之組合。跨接線350之第二跨接部354及第三跨接部356之圖案可為相同或不同。因此，跨接線350可包含鏡像對稱結構，即跨接線350之第二跨接部354及第三跨接部356相對於跨接線350之第一跨接部352係為相對稱的。或者，跨接線350可包含鏡像非對稱結構，即跨接線350之第二跨接部354及第三跨接部356相對於跨接線350之第一跨接部352係為不對稱的。在一實施例中，跨接線350之第二跨接部354及第三跨接部356之寬度可大於跨接線350之第一跨接部352之寬度。例如，如以第3圖之上視角度觀之，跨接線350可包含例如啞鈴形(bar-bell shape)、狗骨頭形(dog bone shape)、T形、L形或其他不對稱的圖案。在另一實施例中，跨接線350之第二跨接部354及第三跨接部356之寬度可等同於跨接線350之第一跨接部352之寬度。例如，如第4圖所示，跨接線350可包含例如條狀的上視圖案。跨接線350由任意的導電性佳材料形成，例如包括鉬(Mo)、鎢(W)、鋁(Al)、鈦(Ti)、鉻(Cr)、銅(Cu)或其合金。

在一實施例中，跨接線350之第二跨接部354及第三跨接部356與其下方的第一感測電極302之末端部分310係具有相對應的圖案。值得注意的是，跨接線350之第二跨接部354及第三跨接部356與其下方的第一感測電極302之末端部分310係具有相對應的圖案，但跨接線350之第二跨接部354及第三跨接部356之面積可實質上小於或等於其下方的第一感測電極302之末端部分310的面積。

保護層370可全面性地覆蓋絕緣層330、跨接線350、第一感測電極302及第二感測電極304，且可填入第一感測電極302及第二感測電極304之間的間隙。例如，保護層370可填入第一感測電極302之第二連接部分312與第二感測電極304之間的間隙，且可填入第一感測電極302之感測部分306與第二感測電極304之間的間隙，以全面性地電性隔離這些第一感測電極302及第二感測電極304，並提供對各個元件的保護。保護層370由任意的絕緣材料形成，例如包括環氧樹脂、聚亞醯胺、甲基丙烯酸甲酯或光阻之有機材料或可為包括氧化矽、氮化物(SiNx)之無機材料等。

參見第5圖，其顯示依據本發明一實施例，沿著第3圖的剖面線B-B’，觸控面板300的剖面示意圖。兩相鄰的第二感測電極304設置於透明基材301上。第一感測電極302之第一連接部分305夾於兩相鄰的第二感測電極304之間，並以絕緣層之第一部分332作間隙而電性隔離。第一感測電極302之延伸部分308之末端部分310分別位於兩相鄰的第二感測電極304中，並以分別絕緣層之第二部分334及第三部分336作間隙而與此兩相鄰的第二感測電極304電性隔離。跨接線350之第一跨接部352覆蓋第一感測電極302之第一連接部分305，藉由絕緣層之第一部分332與第一感測電極電性隔離。此外，跨接線350之第一跨接部352延伸至開口340中，與第二感測電極304的暴露表面直接接觸，以電性連接此兩相鄰的第二感測電極304。跨接線350之第二跨接部354及第三跨接部356分別位於絕緣層330之第二部分334及第三部分336上，並與第一感測電極302之末端部分310重疊。藉由絕緣層330之第二部分334及第三部分336與底下的第一感測電極302之末端部分310電性隔離。在一實施例中，當跨接線350之第二跨接部354及/或第三跨接部356的面積小於其下方的第一感測電極302之末端部分310的面積時，跨接線350之末端可不超過第一感測電極302之末端部分310的側邊邊緣。在另一實施中，跨接線350之末端可對齊於第一感測電極302之末端部分310的側邊邊緣。

在觸控面板300中，如第5圖所示，不僅在跨接線350之第一跨接部352與第一感測電極之第一連接部分305形成第一電容，在跨接線350之第一部分310的兩側，也就是跨接線350之第二跨接部354及第三跨接部356與第一感測電極302之末端部分亦可分別形成第二電容及第三電容。因此，原先易於累積在跨接線350之第一跨接部310的電荷，可被疏導至兩側的第二電容及第三電容，而降低了在跨接線350之第一跨接部352與第一感測電極之第一連接部分305之間發生靜電瞬間擊穿的機率。再者，就算電荷累積於跨接線350之第二跨接部352及第三跨接部354，致使第二電容及第三電容無法負荷而產生靜電瞬間擊穿時，靜電瞬間擊穿係發生於跨接線350之末端及第一感測電極302之末端部分，跨接線350的第一跨接部352仍可有效的電性連接此兩相鄰的第二感測電極304，因而不會犧牲整列的第二感測電極304。因此，就算發生靜電瞬間擊穿，整個觸控面板仍可繼續操作。

此外，第二電容及第三電容的電容量可由跨接線之第二跨接部及第三跨接部的面積決定，本領域具有通常知識者當可依照設計需要調整第二電容及第三電容的電容量，避免靜電瞬間擊穿產生。再者，本發明實施例所提供之觸控面板易於製造，僅需改變現有的觸控面板之製造方法中，形成各元件(例如第一感測電極、第二感測電極、絕緣層、跨接線)時的光罩圖案即可，因而可輕易地與現有的觸控面板之製造方法整合。

請參閱第6圖，其為依據本發明一實施例之觸控顯示裝置600的配置示意圖。觸控顯示裝置統600包含一顯示面板610以及一觸控面板620配置於該顯示面板610之上。顯示面板610可為液晶顯示面板或有機發光二極體顯示面板。觸控面板620可為依據前述之任意實施例之觸控面板。此外，一般而言，觸控顯示裝置600可更包一控制單元630。此控制單元630可與顯示面板610耦接，以傳輸可傳輸訊號至顯示面板610，使顯示面板顯示影像。此外，控制單元630還可以接收來自觸控面板620產生的第一訊號，並傳輸對應於第一訊號之第二訊號至顯示面板610，以使顯示面板610依據觸控動作而顯示影像。上述之觸控顯示裝置600可為行動電話、數位相機、個人數位助理(PDA)、筆記型電腦、桌上型電腦、電視、車用顯示器或可攜式DVD播放機。

雖然本發明已以數個較佳實施例揭露如上，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，當可作任意之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100．．．觸控面板

101．．．透明基板

102．．．第一感測電極

104．．．第二感測電極

105．．．連接部分

130．．．絕緣層

150．．．跨接線

170．．．保護層

300．．．觸控面板

301．．．透明基板

302．．．第一感測電極

304．．．第二感測電極

304’．．．第一感測電極

304”．．．第二感測電極

305．．．第一感測電極之第一連接部分

306．．．第一感測電極之感測部分

308．．．第一感測電極之延伸部分

310．．．第一感測電極之末端部分

312．．．第一感測電極之第二連接部分

330．．．絕緣層

332．．．絕緣層之第一部分

334．．．絕緣層之第二部分

336．．．絕緣層之第三部分

340．．．開口

350．．．跨接線

352．．．絕緣層之第一部分

354．．．絕緣層之第二部分

356．．．絕緣層之第三部分

370．．．保護層

600．．．觸控顯示裝置

610．．．顯示面板

620．．．觸控面板

630．．．控制單元

第1圖顯示傳統觸控面板之平面示意圖。

第2圖顯示沿著第1圖的剖面線A-A’，傳統觸控面板之剖面圖。

第3圖顯示依據本發明一實施例，所繪示的觸控面板之平面示意圖。

第3A圖顯示依據第3圖所繪示的觸控面板於區域A的放大示意圖。

第4圖顯示依據本發明另一實施例，所繪示的觸控面板之平面示意圖。

第5圖顯示顯示依據本發明一實施例，沿著第3圖的剖面線B-B’所繪示的觸控面板的剖面圖。

第6圖顯示顯示依據本發明之一實施例之觸控顯示裝置之示意圖。

300．．．觸控面板

302．．．第一感測電極

304．．．第二感測電極

305．．．第一感測電極之第一連接部分

306．．．第一感測電極之延伸部分

308．．．第一感測電極之延伸部分

310．．．第一感測電極之末端部分

312．．．第一感測電極之第二連接部分

330．．．絕緣層

332．．．絕緣層之第一部分

334．．．絕緣層之第二部分

336．．．絕緣層之第三部分

350．．．跨接線

352．．．絕緣層之第一部分

354．．．絕緣層之第二部分

356．．．絕緣層之第三部分

370．．．保護層

Claims (18)

1. 一種觸控面板，包括：複數個排列成行的第一感測電極，其中該些第一感測電極具有一第一連接部分以互相連接，且其中該些第一感測電極之任一第一感測電極包括一感測部分及一延伸部分；複數個排列成列的第二感測電極，其中該些第二感測電極與該些第一感測電極於一水平面上交錯排列，且其中該延伸部分係延伸至相鄰的第二感測電極中，且該些第一感測電極與該些第二感測電極係彼此電性絕緣；複數個絕緣層，其中該些絕緣層之任一絕緣層包含一第一部分及一第二部分，該第一部分覆蓋於該第一連接部分上，該第二部分位於該第一部分之一側，並覆蓋於該延伸部分上，其中該第一部分與該第二部分係彼此分離並暴露出部分的該些第二感測電極；以及複數條跨接線，位於該些絕緣層與部分的該些第二感測電極上，以電性連接任兩相鄰的第二感測電極。
2. 如申請專利範圍第1項所述之觸控面板，其中該些絕緣層之任一絕緣層更包含一第三部分，該第三部分位於該第一部分之另一側，並覆蓋於該延伸部分上，其中該第一部分與該第三部分係彼此分離並暴露出部分的該些第二感測電極，且其中該些跨接線係位於該些絕緣層與部分的該些第二感測電極上，以電性連接任兩相鄰的第二感測電極。
3. 如申請專利範圍第2項所述之觸控面板，其中該延伸部分包含一末端部分及一第二連接部分，且其中該第二連接部分係為一連接線，連接該些第一感測電極之該末端部分及該感測部分。
4. 如申請專利範圍第2項所述之觸控面板，其中該些跨接線之任一跨接線包含一第一跨接部夾於一第二跨接部及一第三跨接部之間，且該第一跨接部與該第二跨接部及該第三跨接部相連接，其中該第二跨接部及該第三跨接部係為對稱結構。
5. 如申請專利範圍第2項所述之觸控面板，其中該些跨接線之任一跨接線包含一第一跨接部夾於一第二跨接部及一第三跨接部之間，且該第一跨接部與該第二跨接部及該第三跨接部相連接，其中該第二跨接部及該第三跨接部係為非對稱結構。
6. 如申請專利範圍第2項所述之觸控面板，其中該些跨接線之任一跨接線包含一第一跨接部夾於一第二跨接部及一第三跨接部之間，且該第一跨接部與該第二跨接部及該第三跨接部相連接，且其中該第二跨接部及該第三跨接部之寬度大於該第一跨接部之寬度。
7. 如申請專利範圍第2項所述之觸控面板，其中該些跨接線之任一跨接線包含一第一跨接部夾於一第二跨接部及一第三跨接部之間，且該第一跨接部與該第二跨接部及該第三跨接部相連接，且其中該第二跨接部及該第三跨接部之寬度等於該第一跨接部之寬度。
8. 如申請專利範圍第3項所述之觸控面板，其中該些 跨接線之任一跨接線包含一第一跨接部夾於一第二跨接部及一第三跨接部之間，且該第一跨接部與該第二跨接部及該第三跨接部相連接，其中該些跨接線之該第二跨接部及該第三跨接部的面積實質上小於或等於該末端部分的面積。
9. 如申請專利範圍第3項所述之觸控面板，其中該些第一感測電極之該第二連接部分的寬度為約5~10um。
10. 如申請專利範圍第3項所述之觸控面板，其中該些第一感測電極之該第二連接部分與該些第二感測電極之間具有一間隙，且該間隙中填有一保護層。
11. 如申請專利範圍第3項所述之觸控面板，其中該絕緣層係圍繞該些第一感測電極之該末端部分。
12. 如申請專利範圍第2項所述之觸控面板，其中第奇數行之第一感測電極之連續兩個感測部分與第偶數行之第一感測電極之連續兩個感測部分係圍繞該些第二感測電極其中之一，其中位於該第二感測電極對角側之兩第一感測電極之該延伸部分係各自延伸至該絕緣層之該第二部分下方及該絕緣層之該第三部分下方。
13. 如申請專利範圍第1項所述之觸控面板，更包括一保護層，隔離該水平面上的該些第一感測電極及該些第二感測電極。
14. 如申請專利範圍第13項所述之觸控面板，其中該保護層更全面性地覆蓋該些第一感測電極、該些第二感測電極、該絕緣層及該跨接線。
15. 如申請專利範圍第2項所述之觸控面板，其中該 些跨接線之上視圖案可包含條形(stripe shape)、狗骨頭形(dog bone shape)、啞鈴形(bar-bell shape)、T形或L形。
16. 一種觸控顯示裝置，包括：一如申請專利範圍第1項所述之觸控面板；一顯示面板，與該觸控面板相對設置；以及一控制單元，與該顯示面板耦接，其中該控制單元接收該觸控面板產生的一第一訊號，並傳輸一第二訊號至該顯示面板，以使該顯示面板顯示一影像。
17. 如申請專利範圍第16項所述之觸控顯示裝置，其中該顯示面板一為液晶顯示面板。
18. 如申請專利範圍第16項所述之觸控顯示裝置，其中該顯示面板一為有機發光二極體顯示面板。