TWI485588B - 具靜電放電保護之觸控面板及使用其之電子裝置 - Google Patents

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Kazuyuki Hashimoto
Chia Lin Liu
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Innolux Corp
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Description

具靜電放電保護之觸控面板及使用其之電子裝置
本發明一般是有關於一種觸控面板與一種電子裝置，且特別是有關於一種觸控面板與一種具有靜電放電(ESD)保護之電子裝置。
觸控螢幕為一種電子視頻顯示器，其可偵測在觸控式區域或顯示區域之內的碰觸之存在與位置。碰觸之專門用語一般表示以手指或手碰觸裝置之顯示器。觸控螢幕亦可感測其他物體(例如觸控筆)。觸控螢幕作為多個電子應用(例如手提式裝置或平板電腦)裝置之一使用者界面。
觸控螢幕具有兩個主要優點。首先，其可讓使用者直接與所顯示的資訊交互作用。其次，其可讓使用者在不需要任何例如滑鼠或實體鍵盤之中間裝置(其將需要手中握有)的情況下這樣做。這樣的顯示器可被裝設至電腦，或裝設至網路以作為終端機。它們亦在數位設備(例如個人數位助理(PDA)、衛星導航裝置、行動電話以及視頻遊戲)之設計上扮演一種卓越角色。觸控螢幕因為它們簡易以及多用途之操作而逐漸變得普遍。
目前現行有一種電容式觸控螢幕，其包括一個例如塗佈有透明性導體(例如由氧化銦錫(ITO)所構成之感測電極)之玻璃之絕緣體，以及一個與感測電極電連接之觸控感測器積體電路(IC)。因為人體亦為導電體，所以碰觸螢幕之表面導致螢幕的電場之改變，與感測電極上之電容的 改變。這種電容變化量可被轉換成一感測信號。然後，觸控感測器IC可接收感測信號並標出碰觸所在之位置。
有鑒於此，感測電極可表現為一種用以偵測電場或電容之變化量之觸控感測器。然而，感測電極之作用情形亦可被視為供觸控感測器IC用之天線，如果靜電電荷累積在感測電極上且瞬間放電或電流流向觸控感測器IC，則其會損壞感測電極及/或觸控感測器IC。這種情況在一種內嵌式觸控螢幕(in-cell touch screen)的情況下變得更糟，其乃因為感測電極是在螢幕之單元間隙內部，且通常是浮動的或與接地端絕緣。
本發明是有關於一種觸控面板及一種電子裝置，於此一靜電放電(ESD)保護電路可被使用以保護觸控螢幕免受靜電放電損壞。
依據本發明之一實施樣態，提供一觸控面板。觸控面板包括一感測電極陣列、一觸控控制器以及一靜電放電(ESD)保護電路。感測電極陣列排列成n列與m行之二維陣列，用以因應於觸控面板上之一碰觸來產生一感測信號。觸控控制器電連接至感測電極陣列，用以接收感測信號並確認觸控面板上之碰觸。ESD保護電路包括ESD保護單元，每個ESD保護單元電連接至感測電極陣列之一對應列或行與觸控控制器以供靜電放電保護用。
依據本發明之另一實施樣態，提供一電子裝置。電子裝置包括一觸控面板以及一處理器。觸控面板包括一感測 電極陣列、一觸控控制器以及一靜電放電(ESD)保護電路。感測電極陣列排列成n列與m行之二維陣列，用以因應於觸控面板上之一碰觸來產生一感測信號。觸控控制器電連接至感測電極陣列，用以接收感測信號並確認觸控面板上之碰觸。ESD保護電路包括ESD保護單元，每個ESD保護單元電連接至感測電極陣列之一對應列或行與觸控控制器以供靜電放電保護用。處理器與觸控面板電連接，用以控制其操作。
為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：
以下提供一種觸控面板與一種電子裝置之複數個實施例。在一實施例中，觸控面板具有一靜電放電(ESD)保護電路，其用以保護感測電極陣列與一觸控控制器，俾能使觸控面板或電子裝置可具有對於靜電放電損壞之提高的免疫力。以下參考附圖提供更進一步的說明。
第1圖為顯示依據本發明之一實施例之一電子裝置之方塊圖。電子裝置10可能是攜帶式裝置，例如PDA、數位照相機、筆記型電腦、平板電腦、行動電話、顯示監視器裝置或其他類似的裝置。電子裝置10包括一觸控面板14與一處理器16。處理器16可操作地與觸控面板14連接，用以控制它們的操作。
第2圖為顯示第1圖中之電子裝置之觸控面板之示意圖。觸控面板14包括感測電極陣列142、一觸控控制器 144以及一靜電放電(ESD)保護電路146。在某些實施例中，感測電極陣列142被配置在一主動區域A1之內。參考第3圖提供數個例子以供更進一步的圖例說明。
第3圖為顯示第2圖之觸控面板之一例子之示意圖。感測電極陣列142排列成n列142x與m行142y之二維陣列，用以因應於觸控面板14上之一碰觸來產生一感測信號。觸控控制器144連接至感測電極陣列142，用以接收感測信號並確認觸控面板14上之碰觸。ESD保護電路146包括至少n+m個ESD保護單元1462。每個ESD保護單元1462被配置於一非主動區域A2。每個ESD保護單元1462電連接至感測電極陣列142之一對應列142x或行142y與觸控控制器144以供靜電放電保護用。
依此方式，當異常高的靜電電荷被累積在感測電極陣列142上時，一對應的ESD保護單元1462可被啟動以將放電電流導引到接地端。因此，可保護感測電極陣列142與觸控控制器144免於靜電放電損壞，從而提供具有對於靜電放電損壞之提高的免疫力之觸控面板14。
列142x沿著X軸向而排列在觸控面板14上，而行142y沿著Y軸向而排列在觸控面板14上。每個列142x包括複數個列電極單元142x1與複數個列導電配線142x2，且鄰近兩個列電極單元142x1是藉由相對應的列導電配線142x2而電連接。每行142y包括複數個行電極單元142y1與複數個行導電配線142y2，且鄰近兩個行電極單元142y1是藉由相對應的行導電配線142y2而電連接。每列導電配線142x2是藉由一絕緣層(未顯示)而與相對應的行導電配 線142y2隔開，用以避免列142x與行142y之電性連接。列電極單元142x1與行電極單元142y1可能由例如一ITO之一透明性導體所製成。列導電配線142x2與行導電配線142y2可能由一金屬或ITO所製成。
於此例子中，觸控面板14包括8條信號線148。每條信號線148用以將感測電極陣列142之一對應列142x或行142y電連接至觸控控制器144，俾能傳送感測信號。
於此例子中，觸控面板14包括配置於一非主動區域A2之8個ESD保護單元1462。換言之，每個ESD保護單元1462可被配置於靠近或鄰接於主動區域A1外部之邊緣或邊境之一地點。如第3圖所示，每個ESD保護單元1462可譬如被配置於與一信號線148和感測電極陣列142之一列或行連接之處鄰接的一地點。此外，觸控面板14可更包括另一種配置在非主動區域A2之內的8個ESD保護單元1462。非主動區域A2譬如是一外引腳結合(OLB)區域，於此一信號線148與觸控控制器144連接。
依此方式，當異常高的靜電電荷被累積在感測電極陣列142上時，一對應的ESD保護單元1462可被啟動以將放電電流導引至接地端。因此，可保護感測電極陣列142與觸控控制器144免於靜電放電損壞，從而提供具有對於靜電放電損壞之提高的免疫力之觸控面板14。
參考第2圖。在某些實施例中，ESD保護電路146為軌道式，於此ESD電流被導引至一功率軌(power rail)，然後被轉入至接地端。參考第4A至4F圖提供數個例子如下。
第4A圖為顯示第2圖之一ESD保護單元之一例子之電路圖。於此例子中，設有一ESD保護單元1462A。ESD保護單元1462A包括兩個二極體連接式的電晶體T1與T2。電晶體T1連接於用以接收一功率信號Vdd之一功率軌181與用以偵測感測信號之一位準之一節點180之間。電晶體T2連接於用以接收一功率信號Vss之一功率軌182與節點180之間。電晶體T1譬如為一P型薄膜電晶體，而電晶體T2譬如為一N型薄膜電晶體。
第4B圖為顯示第2圖之一ESD保護單元之另一例子之電路圖。於此例子中，設有一ESD保護單元1462B。ESD保護單元1462B與ESD保護單元1462A不同之處在於ESD保護單元1462B具有連接於功率軌182與節點180之間之P型電晶體T1，以及連接於功率軌181與節點180之間的N型電晶體T2。
第4C圖為顯示第2圖之一ESD保護單元之另一例子之電路圖。於此例子中，設有一ESD保護單元1462C。ESD保護單元1462C包括四個二極體連接式的電晶體T1至T4。電晶體T1與T3串聯連接在功率軌181與節點180之間。電晶體T2與T4串聯連接在功率軌182與節點180之間。電晶體T2與T4譬如是N型薄膜電晶體。電晶體T1與T3譬如是P型薄膜電晶體。
第4D圖為顯示第2圖之一ESD保護單元之另一例子之電路圖。於此例子中，設有一ESD保護單元1462D。ESD保護單元1462D與ESD保護單元1462C不同之處在於ESD保護單元1462D具有串聯連接在功率軌182與節點180之 間之P型電晶體T1與T3，以及串聯連接在功率軌181與節點180之間的N型電晶體T2與T4。
第4E圖為顯示第2圖之一ESD保護單元之另一例子之電路圖。於此例子中，設有一ESD保護單元1462E。ESD保護單元1462E包括四個二極體連接式的電晶體T1至T4。N型電晶體T1與P型電晶體T4是串聯連接在功率軌181與節點180之間。N型電晶體T2與P型電晶體T3是串聯連接在功率軌182與節點180之間。P型電晶體T1與T3是串聯連接在N型電晶體T2與T4之間。
第4F圖為顯示一ESD保護單元之另一例子之電路圖。於此例子中，設有第2圖之一ESD保護單元1462F。ESD保護單元1462F與ESD保護單元1462E不同之處在於ESD保護單元1462F具有串聯連接在P型電晶體T1與T3之間的N型電晶體T2與T4。
在上述例子中，例示每個ESD保護單元是藉由二極體連接式的電晶體而被實施，但本發明並未受限於此。在其他例子中，一ESD保護單元可藉由一雙定態觸發電路、一緩衝電路及/或一箝位電路而被實施。在實際例子中，一ESD保護單元可包括例如二極體、電容器、電阻之元件，及/或例如閘流體與電晶體之主動裝置。
第5圖為顯示依據本發明之一實施例之一內嵌式觸控面板之分解圖。在第5圖中，顯示一內嵌式觸控面板50。
內嵌式觸控面板50更包括一第一基板521與一第二基板522。第一基板521與第二基板522彼此面對。第一基板521具有一內表面Sd3，而第二基板522具有一外表 面Sd1與一內表面Sd2。第二基板522之內表面Sd2面向第一基板521之內表面Sd3。外表面Sd1面向遠離第一基板521之內表面Sd3。
第一基板521可以是一畫素陣列玻璃基板。第一基板521可包括排列成一矩陣之複數個畫素元件，其每一個包括線、電極、薄膜、焊墊、絕緣或導電層、通道、開關，或其他形成於玻璃上之半導體裝置。第一基板521可具有例如第4A至4F圖所顯示之功率軌181與182之功率軌，其連接至例如一印刷電路板之一外部電路板，用以接收例如功率信號Vdd與Vss或未顯示在附圖中之一接地信號之電源。
第二基板522可以是一彩色濾光片玻璃基板或一透明玻璃基板。內嵌式觸控面板50具有：感測電極陣列542，其被配置在靠近第一基板521之第二基板522之一內表面Sd2上；以及一觸控控制器544，其被配置在第一基板521上，或在未顯示於圖中之一撓性印刷電路板上。
感測電極陣列542因應於碰觸而產生一感測信號。感測電極陣列542可以藉由塑形或蝕刻例如塗佈在一絕緣體(例如玻璃或第二基板522)上之氧化銦錫(ITO)層之一透明性導體而形成。
觸控控制器544可以是一積體電路(IC)。觸控控制器544可操作地與感測電極陣列542連接。觸控控制器544接收來自感測電極陣列542之感測信號並確認碰觸。於此例子中，例示觸控控制器544被配置在第一基板521上，但本發明並未受限於此。如果一放電路徑設置在觸控控制 器544與感測電極陣列542之間，則觸控控制器544位於何處就不會有差異，並可保護它們免於靜電放電損壞。
ESD保護電路546包括ESD保護單元5462、連接焊墊5464與5466以及一導電層5468。ESD保護單元5462被配置在第一基板521之內表面Sd3上。每個連接焊墊5464被配置在第一基板521之內表面Sd3上並連接至一對應的ESD保護單元5462。每個第二連接焊墊5466被配置在第二基板522之內表面Sd2上並連接至感測電極陣列542之一對應列(未顯示)或行(未顯示)。導電層5468配置於第一基板521與第二基板522之間並連接至第二連接焊墊5464與5466。
導電層5468可包括複數個導電球5468A。導電球5468A可被分配在第一基板521與第二基板522之間。整體看來，導電球5468A可以由例如金(Au)或鎳(Ni)之金屬所構成，或由覆蓋或塗佈有導電粉末之一撓性或可持續橡膠或聚合物微粒所構成。在製造第一基板521之後及在將第二基板522配置在第一基板521上之前，導電球5468A可均勻地被噴灑在第一基板521上面。導電球5468A可具有類似於或大於一光間隙(photo spacer)之尺寸，兩個基板521與522被光間隙所隔開。這確保導電球5468A可堅穩地並穩定地介設在兩個基板521與522之間。依此方式，導電層5468不僅作為一條用以放電之放電路徑，而且作為一個用以支持第二基板522之固持器。
如此，ESD保護單元5462、連接焊墊5464與5466以及導電層5468可形成一條放電路徑，其為一條低歐姆路 徑，用以放電累積在感測電極陣列542上之靜電電荷，或用以避免電壓或電荷增加至潛在地損壞等級。依此方式，當異常高的靜電電荷被累積在感測電極陣列542上時，一對應的ESD保護單元5462可被啟動以將放電電流導引至第一基板521之接地端路徑。因此，可保護感測電極陣列542或觸控控制器544免於靜電放電損壞，藉以提供對於靜電放電損壞之提高的免疫力。
第6圖為顯示依據本發明之一實施例之一外掛式觸控面板之分解圖。在第6圖中，顯示一外掛式觸控面板60。
外掛式觸控面板60更包括一第一基板621與一第二基板622，其譬如分別是一畫素陣列玻璃基板與一彩色濾光片玻璃基板。基板621與622類似於基板521與522，且為了簡潔起見，並未重複它們之詳細說明。
外掛式觸控面板60包括：感測電極陣列642，其被配置在遠離第一基板621之第二基板622之一外表面Sd1上；以及一觸控控制器644，其被配置在第二基板622上，或在未顯示於圖中之一撓性印刷電路板上。
ESD保護電路646包括多個ESD保護單元6462。ESD保護單元6462被配置在第二基板622之外表面Sd1上。每個ESD保護單元6462是電連接至感測電極642之一對應列(未顯示)或行(未顯示)與觸控控制器644以供靜電放電保護用。
依此方式，當異常高的靜電電荷累積在感測電極陣列642上時，相對應的ESD保護單元6462可被啟動以將放電電流導引至接地端。因此，可保護感測電極陣列642與觸 控控制器644免於靜電放電損壞，從而提高對於靜電放電損壞之免疫力。
依據觸控面板與電子裝置之例示實施例，ESD保護電路用以保護感測電極陣列與觸控面板之觸控控制器，俾能使觸控面板或電子裝置可提高對於靜電放電損壞之免疫力。
綜上所述，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明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，當可作各種之更動與潤飾。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。
A1‧‧‧主動區域
A2‧‧‧非主動區域
Sd1‧‧‧外表面
Sd2‧‧‧內表面
Sd3‧‧‧內表面
T1至T4‧‧‧電晶體
Vdd‧‧‧功率信號
Vss‧‧‧功率信號
10‧‧‧電子裝置
14‧‧‧觸控面板
16‧‧‧處理器
50‧‧‧內嵌式觸控面板
60‧‧‧外掛式觸控面板
142‧‧‧感測電極陣列
142x‧‧‧列
142x1‧‧‧列電極單元
142y‧‧‧行
142y1‧‧‧行電極單元
142y2‧‧‧行導電配線
144‧‧‧觸控控制器
146‧‧‧靜電放電(ESD)保護電路
148‧‧‧信號線
180‧‧‧節點
181‧‧‧功率軌
182‧‧‧功率軌
521‧‧‧第一基板
522‧‧‧第二基板
542‧‧‧感測電極陣列
544‧‧‧觸控控制器
546‧‧‧ESD保護電路
621‧‧‧第一基板
622‧‧‧第二基板
642‧‧‧感測電極
642‧‧‧感測電極陣列
644‧‧‧觸控控制器
646‧‧‧ESD保護電路
1462‧‧‧ESD保護單元
1462A‧‧‧ESD保護單元
1462B‧‧‧ESD保護單元
1462C‧‧‧ESD保護單元
1462D‧‧‧ESD保護單元
1462E‧‧‧ESD保護單元
1462F‧‧‧ESD保護單元
5462‧‧‧ESD保護電路
5464、5466‧‧‧第二連接焊墊
5468‧‧‧導電層
5468A‧‧‧導電球
6462‧‧‧ESD保護電路
第1圖為顯示依據本發明之一實施例之一電子裝置之方塊圖。
第2圖為顯示第1圖中之電子裝置之觸控面板之示意圖。
第3圖為顯示第2圖之觸控面板之一例子之示意圖。
第4A至4F圖為電路圖，每個電路圖顯示第2圖之一ESD保護單元之一例子。
第5圖為顯示依據本發明之一實施例之一內嵌式觸控面板之分解圖。
第6圖為顯示依據本發明之一實施例之一外掛式觸控面板(on-cell touch panel)之分解圖。
14‧‧‧觸控面板
142‧‧‧感測電極陣列
144‧‧‧觸控控制器
146‧‧‧靜電放電(ESD)保護電路
1462‧‧‧ESD保護單元

Claims (10)

  1. 一種觸控面板，包括：一感測電極陣列，排列成n列與m行之二維陣列，用以因應該觸控面板上之一碰觸來產生一感測信號，其中n,m為正整數；一觸控控制器，可操作地連接至該感測電極陣列，用以接收該感測信號並確認該觸控面板上之該碰觸；以及一靜電放電(ESD)保護電路，包括多個ESD保護單元，每個ESD保護單元電連接至該感測電極陣列之一對應列或行與該觸控控制器以達靜電放電保護；一第一基板，具有一內表面；以及一第二基板，面對該第一基板，其中該第二基板具有面向該第一基板之該內表面之一內表面以及面向遠離該第一基板之該內表面之一外表面，用以接收該碰觸；其中，該些感測電極被配置在該第二基板之該內表面上；其中，該些ESD保護單元被配置在該第一基板之該內表面上；一第一連接焊墊，配置在該第一基板之該內表面上並連接至一對應的ESD保護單元；一第二連接焊墊，配置在該第二基板之該內表面上並連接至該感測電極陣列之一對應列或行；以及一導電層，配置於該第一基板與該第二基板之間並電連接至該第一連接焊墊與該第二連接焊墊。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之觸控面板，其中該 ESD保護電路具有至少n+m個ESD保護單元。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之觸控面板，其中該感測電極陣列被配置在一主動區域之內，且每個ESD保護單元被配置於一非主動區域。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之觸控面板，其中每個ESD保護單元包括：一第一二極體連接式的電晶體，連接於一第一功率軌與一節點之間，用以偵測該感測信號之一位準；以及一第二二極體連接式的電晶體，連接於一第二功率軌與該節點之間。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之觸控面板，其中該觸控面板為一內嵌式觸控面板。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之觸控面板，其中該觸控面板為一外掛式觸控面板。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之觸控面板，其中該第一基板是一畫素陣列玻璃基板，而該第二基板是一彩色濾光片玻璃基板。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之觸控面板，其中該導電層包括複數個導電球。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之觸控面板，其中該些導電球被分配在該第一基板與該第二基板之間。
  10. 一種電子裝置，包括：如在申請專利範圍第1項所述的觸控面板；以及一處理器，可操作地與該觸控面板連接，用以控制其操作。
TW101137521A 2011-11-03 2012-10-11 具靜電放電保護之觸控面板及使用其之電子裝置 TWI485588B (zh)

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