TWI476454B

TWI476454B - 觸控顯示面板

Info

Publication number: TWI476454B
Application number: TW102117416A
Authority: TW
Inventors: Yu Ying Tang; An Cheng Chen; Ya Wei Deng; Shih Po Chou
Original assignee: Au Optronics Corp
Priority date: 2013-05-16
Filing date: 2013-05-16
Publication date: 2015-03-11
Also published as: CN103472941A; TW201445189A; US20140340364A1

Description

觸控顯示面板

本發明係有關於一種觸控顯示面板，尤指一種表面邊框區具有按鍵或者可以顯示特定圖案之觸控顯示面板。

觸控顯示面板已廣泛應用於各種應用資訊產品上，例如平板電腦、智慧型手機等。為了兼顧美觀與便利，顯示面板的周邊可能會設置觸控式按鍵來讓使用者進行操作。目前較流行的設計方式是當資訊產品處於操作模式時，利用背光使這些按鍵具有發光按鍵的形式，而當資訊產品處於休眠模式時，使這些按鍵因沒有背光而只在資訊產品表面約略顯示出按鍵圖案，甚至隱藏於資訊產品表面。為了達到上述功能，製造商必須在按鍵背側特別塗佈導光膜，以在操作模式下使按鍵的圖案有均勻的亮度。此外，為了達到在休眠模式時隱藏按鍵圖案的效果，導光膜的顏色需要與資訊產品表面其他不具有按鍵的部分有類似的顏色，因此製造商必須花額外的時間去比對或調配導光膜材料的顏色。由上述可知，傳統使用導光膜來製作發光按鍵的方式無法有效降低製作成本與時間，仍須業界進一步研究改來之結構與製作方法。

本發明的目的之一在於提供一種觸控顯示面板，其係利用遮光層來提供觸控顯示面板表面之按鍵的發光功能。

為達上述目的，本發明提供一種觸控顯示面板，其包括基板、複數個觸控感應單元、遮光層、第一圖案化遮光層及顯示模組。其中，基板具有顯示區與環繞顯示區之非顯示區，且非顯示區包含至少一第一圖案化透光區。觸控感應單元係設置於顯示區。遮光層覆蓋於基板之第一圖案化透光區，並具有第一透光率。第一圖案化遮光層係部分覆蓋遮光層，且未設置於第一圖案化透光區內，並具有第二透光率，其中第二透光率實質上小於第一透光率。顯示模組係設置於基板上，且觸控感應單元位於基板與顯示模組之間。

本發明係在觸控顯示面板之包含按鍵圖案的第一圖案化透光區內設置遮光層，並利用第一圖案化透光區與非顯示區的其他部分之膜層總厚度與透光率的差異，可以在有背光的情況下使按鍵圖案透光率較高而呈現發光按鍵的效果。根據本發明的觸控顯示面板結構，不需額外在按鍵背後另外塗佈導光膜，可以有效節省製程成本。

10‧‧‧觸控顯示面板

12‧‧‧顯示區

14‧‧‧非顯示區

16‧‧‧第一圖案化透光區

20‧‧‧基板

20a‧‧‧下表面

20b‧‧‧上表面

22、22’‧‧‧遮光層

24、24’‧‧‧第二圖案化遮光層

26‧‧‧第一圖案化遮光層

28‧‧‧觸控感應層

30‧‧‧觸控感應單元

32‧‧‧遮蔽層

38‧‧‧框膠

36‧‧‧顯示模組

40‧‧‧開口

42‧‧‧觸控按鍵

46‧‧‧第二圖案化透光區

50‧‧‧開口

T1‧‧‧遮光層厚度

T2‧‧‧第二圖案化遮光層厚度

T3‧‧‧第一圖案化遮光層厚度

第1圖至第5圖為本發明觸控顯示面板第一實施例的製程與結構示意圖。

第6圖為遮光層材料之透光率與膜厚關係的曲線圖。

第7圖為本發明觸控顯示面板在待機模式下的外觀俯視示意圖。

第8圖為本發明觸控顯示面板在操作模式下的外觀俯視示意圖。

第9圖至第11圖為本發明觸控顯示面板的第二實施例的示意圖。

第12圖為本發明觸控顯示面板的第三實施例的剖面示意圖。

請參考第1圖至第5圖，第1圖至第5圖是本發明之觸控顯示面板的製程與結構示意圖，其中第1圖為本發明第一實施例之觸控顯示面板10的俯視示意圖。如第1圖所示，觸控顯示面板10可應用於可攜式資訊產品中，例如智慧型手機，但不以此為限，其可以應用於任何需要顯示介面的裝置中。觸控顯示面板10包含基板20，其具有顯示區12與非顯示區14，且非顯示區14較佳係環繞顯示區12。非顯示區14包括至少一第一圖案化透光區16，其中，第一圖案化透光區16可視為預定製作觸控顯示面板10之按鍵或商標等圖案之發光圖案區，舉例來說，第一圖案化透光區16具有類似於房子的圖案，表示在其對應位置會設置具有回到主畫面(home)功能的按鍵。此外，基板20上非顯示區14內第一圖案化透光區16以外的其他區域都可以視為遮光區。

本發明提供具有發光圖案或發光按鍵功能的觸控顯示面板10的製作方法，請參考第2圖至第4圖，第2圖至第4圖為第1圖觸控顯示面板10沿著切線2-2’的剖面放大示意圖，用來說明本發明觸控顯示面板10的製程。在第2圖中，基板20的下表面20a表示觸控顯示面板10的顯示面。首先，先於基板20的上表面20b的非顯示區14全面形成遮光層22，覆蓋第一圖案化透光區16，其形成方法可以包括塗佈或黃光製程。例如，在上表面20b全面形成遮光層22，再以黃光製程移除顯示區12內的遮光層22。或者，直接以網板印刷或塗佈方式在非顯示區14形成遮光層22。接著，請參考第3圖，於非顯示區14的遮光層22表面依序形成第二圖案化遮光層24與第一圖案化遮光層26。第二圖案化遮光層24僅部分覆蓋遮光層22，設置於第一圖案化透光區16以外的非顯示區14，亦即沒有設置在第一圖案化透光區16內。第一圖案化遮光層26則覆蓋在第二圖案化遮光層24表面，且第二圖案化遮光層24與第一圖案化遮光層26具有相同的圖案。換句話說，第二圖案化遮光層24與第一圖案化遮光層26具有開口40，而開口40的圖案相同於第一圖案化透光區16的圖案，亦即預定之發光按鍵的圖案，第二圖案化遮光層24與第一圖案化遮光層26的開口40暴露出第一圖案化透光區16的遮光層22。之後，如第4圖所示，可於基板20表面形成觸控感應層28，覆蓋第一圖案化透光區16的遮光層22與至少部分第一圖案化遮光層26，以使第一圖案化透光區16具有觸控按鍵之功用。

請再參考第4圖，遮光層22、第一圖案化遮光層26及第二圖案化遮光層24分別具有第一透光率、第二透光率及第三透光率，且第二透光率實質上小於第一透光率與該第三透光率之加成。值得注意的是，由於第一圖案化透光區16僅具有一層遮光層22，因此第一圖案化透光區16的透光率會大於同時具有遮光層22、第二圖案化遮光層24及第一圖案化遮光層26之第一圖案化透光區16以外的非顯示區14之透光率。在本實施例中，第一透光率範圍實質上為約10%至20%，遮光層22與第二圖案化遮光層24的材料相同，但不同於第一圖案化遮光層26的材料，例如，遮光層22與第二圖案化遮光層24的材料為白色塗料或白色光阻材料，兩者具有實質上相同的透光率或是不相同的透光率，而第一圖案化遮光層26包括黑色塗料、黑色光阻材料或其他可以作為黑色矩陣(black matrix，BM)層之材料，因此第二透光率實質上小於第一透光率。上述的白色塗料舉例為包括二氧化鈦與有機聚脂系樹脂，例如以有機聚脂系樹脂為基底，並摻入二氧化鈦以調色，而上述白色光阻材料舉例包括二氧化鈦與壓克力系樹脂，例如以壓克力系樹脂為基底，摻入二氧化鈦以調色。此外，上述黑色塗料舉例包括碳黑與有機聚脂系樹脂，而上述黑色光阻材料舉例包括碳黑與壓克力系樹脂，例如黑色塗料與黑色光阻材料分別以有機聚脂系樹脂與壓克力系樹脂為基底，並摻入碳黑來調色。當使用塗佈材料來製作第二圖案化遮光層24或第一圖案化遮光層26時，可以利用網版印刷方式來使第二圖案化遮光層24或第一圖案化遮光層26具有特定的圖案，亦即具有開口40，以暴露出第一圖案化透光區16的遮光層22。另一方面，若使用光阻材料來製作第二圖案化遮光層24或第一圖案化遮光層26，可以使用黃光製程來圖案化第二圖案化遮光層24或第一圖案化遮光層26。在本實施例中，設置第二圖案化遮光層24的目的之一是為了避免黑色或深色的第一圖案化遮光層26於遮光層22產生透色的問題。在其他實施例中，若遮光層22係使用色彩飽和度較高的塗料，例如藍色塗料或紅色塗料，則可以省略第二圖案化遮光層24，僅需設置透光率較低的第一圖案化遮光層26，以遮蔽觸控顯示面板10之非顯示區14的周邊線路，但不以此為限。

在較佳實施例中，遮光層22的厚度T1小於第二圖案化遮光層24的厚度T2或小於第一圖案化遮光層26的厚度T3，但不以此為限。在其他實施例中，遮光層22的厚度T1也可以相同於第一圖案化遮光層26的厚度T3，或者僅小於第二圖案化遮光層24的厚度T2但不小於第一圖案化遮光層26的厚度T3。在本實施例中，遮光層22係以白色塗料製成，其厚度T1之範圍為約4微米至約8微米。值得注意的是，本發明觸控顯示面板的結構是利用第一圖案化透光區16與非顯示區14的其他部分的遮光層厚度與膜層數量不同來使兩個區域具有不同的透光率。以本實施例來說，例如第一圖案化透光區16只有遮光層22，因此遮光層22的第一透光率可視為第一圖案化透光區16的透光率。另一方面，非顯示區14在第一圖案化透光區16以外的部分同時具有遮光層22、第二圖案化遮光層24及第一圖案化遮光層26，因此其透光率為三層遮光層的透光率的加成，亦即第一透光率、第二透光率及第三透光率之加成，會低於第一圖案化透光區16的透光率。

請參考第5圖，第5圖為第1圖中本發明觸控顯示面板10沿著切線4-4’的剖面結構示意圖。在製作好觸控感應層28後，可進一步於基板20的上表面20b製作顯示模組36，或是將基板20貼附於顯示模組36表面。顯示模組36可以包括顯示介質層、下基板與上基板。例如，若顯示模組36為液晶顯示模組，則顯示介質層可以為液晶層，下基板表面可以包括共用電極與彩色濾光層等元件，上基板表面可以包括開關元件與像素電極等元件，但不限於此。由第5圖可知，遮光層22、第二圖案化遮光層24及第一圖案化遮光層26可當作非顯示區14的遮蔽層32，以用來遮蔽非顯示區14的元件與金屬走線。再者，本發明觸控顯示面板10更包括複數個觸控感應單元30，設置於基板20與顯示模組36之間，其可以與觸控感應層28以相同材料或同一道製程所製做，且觸控感應層28較佳電性連接於至少一觸控感應單元30，但不以此為限。當使用者手指移動到觸控顯示面板10的顯示面(基板下表面20a)時，觸控感應單元30可以感應到手指位置以產生操作訊號給顯示模組36。此外，在基板20上表面20b之非顯示區14可設置有框膠38，位於基板20與顯示模組36之間。

根據本發明，第一圖案化透光區16的遮光層22係當作導光層使用，當光線從觸控顯示面板10的背側(即基板20的上表面20b)射向觸控顯示面板10時，因為光線會先經過遮光層22而被導光、呈現均勻的亮度，因此從前側(即基板20的下表面20a)可以看到亮度均勻的第一圖案化透光區16的圖案。為了使遮光層22具有良好的導光效果與透光率，其材料的選用、膜層厚度、材料濃度及原料顆粒大小都是製作膜層的考量，其中遮光層22的材料已敘述於前文中，以下進一步介紹其他會影響透光率的因素。請參考第6圖，第6圖為遮光層材料之透光率與膜厚關係的曲線圖，其係使用相同的材料但顆粒與濃度不同而製作的材料1與材料2。材料1的顏料顆粒較細緻，且濃度較稀。另一方面，相較於材料1，材料2的顆粒較粗而濃度較濃。經由實驗結果，材料1在膜厚約4微米至13微米的範圍內，可以使透光率在大約17%至8%之間，而材料2在膜厚約8微米至20微米的範圍內，可以使透光率在大約13%至5%之間。由第6圖可知，透光率會隨著膜層厚度呈非線性遞減。因此，藉由調整塗料的濃度、原料顆粒尺寸或是膜層的厚度可以控制各膜層的透光率。需注意的是，塗料濃度、原料顆粒尺寸和膜層的製作方式也可以視為影響膜層厚度的因素。

請參考第7圖與第8圖，第7圖與第8圖分別為本發明觸控顯示面板10在待機模式與操作模式下的外觀俯視示意圖。在第7圖中，觸控顯示面板10係在待機情況下，因此按鍵的背光不會開啟，沒有光線從第一圖案化透光區16(顯示於第1圖)穿透出來，因此由外觀看不到按鍵的圖案。在第8圖中，在操作模式下，按鍵的背光會被開啟，因此光線會由第一圖案化透光區16射出，顯示出第一圖案化透光區16的圖案，讓使用者可以清楚看到觸控按鍵42，其圖案也就是第一圖案化透光區16的圖案。

本發明之觸控顯示面板並不以上述實施例為限。下文將繼續揭示本發明之其它實施例，然為了簡化說明並突顯各實施例或變化形之間的差異，下文中使用相同標號標注相同元件，並不再對重覆部分作贅述。

請參考第9圖至第11圖，第9圖至第11圖為本發明觸控顯示面板的第二實施例的示意圖，其中第9圖為觸控顯示面板的外觀俯視示意圖，第10圖與第11圖分別為第9圖之觸控顯示面板沿著切線9-9’與切線10-10’的剖面示意圖。如第9圖所示，觸控顯示面板10的非顯示區14包括三個不同圖案形狀的第一圖案化透光區16，其中第一圖案化透光區16為觸控按鍵的設置區，亦為觸控按鍵的圖案。本實施例之觸控顯示面板10還包括一第二圖案化透光區46，其中第二圖案化透光區46可以設計為一個不具觸控功能的發光圖案，例如用來顯示品牌商標或型號，但不以此為限。由於功能不同，本實施例之第一圖案化透光區16設於非顯示區14的下部，而第二圖案化透光區46設在非顯示區14的上部，但不限於此。如第10圖所示，第一圖案化透光區16的膜層堆疊相同於第一實施例中的第4圖，在基板20上方可設置觸控感應層28覆蓋第一圖案化透光區16與至少部分之第一圖案化遮光層26，當使用者的手指移動到第一圖案化透光區16時，觸控感應層28可以感應到使用者的動作，並且對觸控顯示面板10發出操作訊號。另一方面，如第11圖所示，基板20的第二圖案化透光區46表面也全面覆蓋設置了遮光層 22，而第二圖案化透光區46以外之非顯示區14內亦設置第二圖案化遮光層24與第一圖案化遮光層26，其中第二圖案化遮光層24與第一圖案化遮光層26具有開口50，對應於第二圖案化透光區46，亦即暴露出第二圖案化透光區46的遮光層22，因此第二圖案化透光區46內不具有第二圖案化遮光層24與第一圖案化遮光層26，其透光率即為遮光層22的第一透光率。在本實施例中，遮光層22與第二圖案化遮光層24為白色，第一圖案化遮光層26為黑色。在不同實施例中，第一圖案化透光區16與第二圖案化透光區46內可以具有不同膜層數、具有不同的透光率或是各膜層可以具有不完全相同的顏色，但不限於此。

請參考第12圖，第12圖為本發明觸控顯示面板的第三實施例的剖面示意圖。本實施例之觸控顯示面板10不具有第二圖案化遮光層，且遮光層22’與第一圖案化遮光層26包括相同的材料，具有相同的顏色，例如為黑色。在此設計下，遮光層22’不會有透色問題，因而可以省略前述實施例中的第二圖案化遮光層。遮光層22’與第一圖案化遮光層26可分別包括光阻材料，例如黑色矩陣光阻材料，以黃光製程製作，其原料可參考前文中有關黑色光阻材料的敘述。為了有良好遮蔽效果，可以藉由調整使第一圖案化遮光層26的厚度T3大於遮光層22’的厚度T1，以使第一圖案化遮光層26的第二透光率實質上小於遮光層22’的第一透光率，但不以此為限。遮光層22’的厚度T1可以為約0.3微米至約1微米，第一透光率範圍為約10%~20%。較佳的是，遮光層22’的厚度T1舉例可以為約0.3微米，第一透光率為約10%。第一圖案化遮光層26的厚度T3舉例可以為約1.2微米，透光率為約0.01%。類似地，在其他實施例中，即使遮光層22’與第一圖案化遮光層26的材料或顏色不同，如果第一圖案化遮光層26的顏色不容易由遮光層22’透出，或是第一圖案化遮光層26的顏色由遮光層22’透出是可以容許的，那麼便可以省略前述實施例中的第二圖案化遮光層，亦即具有類似第12圖所繪示的結構。然而，在某些實施例中，當遮光層22’與第一圖案化遮光層26使用相同材料製作時，觸控顯示面板10仍可包括第二圖案化遮光層設在遮光層22’與第一圖案化遮光層26之間，且第二圖案化遮光層也可以與遮光層22’與第一圖案化遮光層26具有相同的材料，但不以此為限。

綜上所述，由於本發明觸控顯示面板利用可大面積形成於觸控顯示面板基板表面的遮光層當作發光/觸控按鍵的導光層，再利用第一圖案化透光區與非顯示區的其他部分的膜層總厚度與透光率的差異，可以在有背光的情況下使第一圖案化透光區之透光率較高而呈現發光按鍵的效果。根據本發明的觸控顯示面板結構，在基板上以大面積或整面方式形成的遮光層本身不會有明顯色差，因此可以在待機模式下達到隱藏按鍵圖案的效果，不需像習知技術必須額外在按鍵背後另外塗佈導光膜而必須花費材料成本與顏色時間。由上述可知，本發明觸控顯示面板可以兼顧美觀與節省製程成本。

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，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。