TWI528075B - 顯示面板 - Google Patents
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Description
本發明係關於一種顯示面板,尤指一種具有梯度元素分布之透明導電層之顯示面板。
近年來,隨著操作人性化、簡潔化之發展趨勢,帶有觸控面板之觸控顯示裝置被越來越廣泛地應用於生產及生活中。由於用戶可以通過直接用手或者其他物體接觸觸控顯示裝置之方式輸入訊號,從而減少甚至消除用戶對其他輸入裝置(如鍵盤、滑鼠、遙控器等)之依賴,大大方便了用戶之操作。
觸控面板技術依訊號產生原理不同,主要可分為電容式及電阻式:電容式觸控係採用透明導電氧化物(Transparent conductive oxide,TCO)作為感應電極之材料,並在透明基板上依垂直、水平軸方向排列,且相鄰不同軸向的感應電極之間會產生電容,當導體(例:手指或觸控筆)靠近感應電極時會使該電容改變而產生觸碰訊號;而電阻式觸控包含有兩層電極,並於兩層電極間設有隔球(dot spacer)以將兩層電極絕緣,藉由物體碰觸產生的壓力將兩層電極接通而產生電位差的訊號,再透過電路把訊號傳給控制器,以處理和計算觸碰點的座標位置。
當使用透明導電氧化物作為觸控面板之感應電極時,為了提高其導電率,往往透過增加透明導電氧化物中金屬元素含量;然而,此作法會造成感應電極與其下方元件之附著性,而使得感應電極成膜性不佳,容易脫膜而導致導電率下降。
有鑑於此,目前亟需發展一種具有梯度元素(特別是,金屬元素)分布之透明氧化物膜,以期可同時達到高附著性及高導電率之目的。
本發明之主要目的係在提供一種顯示面板,其中透明導電層具有梯度之銦元素含量分佈,而可同時提高其與其他元件之附著性以及其導電率。
為達成上述目的,本發明之顯示面板包括:一第一基板,包括一第一表面及一與第一表面相對之第二表面;以及一第一圖案化透明導電層,設置於第一基板之第一表面上,第一圖案化透明導電層具有一第一厚度,第一圖案化透明導電層至少包括一第一區與一第二區,第一區位於第二區與第一基板之間,且第一區為第一圖案化透明導電層靠近第一基板三分之二該第一厚度之區域;其中,第一圖案化透明導電層之材料包括銦,且以該第一圖案化透明導電層之材料之元素總量為基準,第二區之銦元素含量大於第一區之銦元素含量。
於本發明之顯示面板中,第一區係位於第二區與第一基板之間,故由第一基板之角度來看,第一區係為
靠近基板之區域而為一底區,而第二區係為遠離基板之區域而為一頂區;且頂區之銦元素含量大於底區之銦元素含量。
此外,前述之第一圖案化透明導電層之第一區可包括一第一次區及第二次區,第二次區位於第二區及第一次區間,且第二次區之銦元素含量大於第一次區之銦元素含量。
於本發明之顯示面板中,第一圖案化透明導電層較佳為一觸控電極層,其中以第一圖案化透明導電層之材料之元素總量為基準,第二區(頂區)之銦元素含量為5~40%,第一區(底區)之銦元素含量為1~15%。
再者,於本發明之顯示面板中,第一圖案化透明導電層之材料可更包括鋅,且以第一圖案化透明導電層之材料之元素總量為基準,第二區之鋅元素含量大於第一區之鋅元素含量。或者,第一圖案化透明導電層之材料可更包括錫,且以第一圖案化透明導電層之材料之元素總量為基準,第二區之錫元素含量大於第一區之錫元素含量。
於本發明之顯示面板中,可選擇性的更包括一第二透明導電層,設於第一基板之第二表面上;亦即第一基板之相對兩表面分別設置有第一圖案化透明導電層及第二透明導電層。於此情形下,本發明之顯示面板可再更包括一彩色濾光層,設置於第一基板與該第二透明導電層間。
於本發明之顯示面板中,可選擇性的更包括一第二基板及一第二透明導電層,其中第二基板與第一基板
之第二表面相對,第二透明導電層設於第二基板上且與第一基板之第二表面相對;亦即第一基板與第二基板之同一側同時設有透明導電層。於此情形下,本發明之顯示面板可再更包括一薄膜電晶體元件層,設於第二基板與第二透明導電層間。
於前述之本發明之顯示面板中,第二透明導電層可具有一第二厚度,第二透明導電層至少包括一第三區與一第四區,第三區位於第四區與該第一基板間,且第三區為該第二透明導電層靠近第一基板三分之二該第二厚度之區域;其中,第二透明導電層之材料包括銦,且以第二透明導電層之材料之元素總量為基準,第四區之銦元素含量大於第三區之銦元素含量。
此外,於本發明之顯示面板中,較佳為,第三區之銦元素含量大於第一區之銦元素含量,且第四區之銦元素含量大於第二區之銦元素含量。
再者,於本發明之顯示面板中,第二透明導電層之材料可更包括鋅,且以第二透明導電層之材料之元素總量為基準,第四區之鋅元素含量大於第三區之鋅元素含量。或者,第二透明導電層之材料可更包括錫,且以第二透明導電層之材料之元素總量為基準,第四區之錫元素含量大於第三區之錫元素含量。
如本發明前述所提供之實施態樣,無論是第一圖案化透明導電層或第二透明導電層,靠近基板之一區(底區)之銦(及鋅或錫)之元素含量均較遠離基板之一區(頂區)
要低;藉此,可提升透明導電層底區與基板或其上方元件之附著性,同時提升透明導電層頂區之導電率。
此外,本發明更提供一包含前述顯示面板之顯示裝置,如液晶顯示裝置及有機發光二極體顯示裝置等。
11‧‧‧第一基板
111‧‧‧第一表面
112‧‧‧第二表面
12‧‧‧第一圖案化透明導電層
121‧‧‧觸控電極墊
122‧‧‧橋接部
123‧‧‧絕緣層
12a‧‧‧第一次區
12a’‧‧‧第二次區
12b‧‧‧第二區
12X‧‧‧第一方向電極
12Y‧‧‧第二方向電極
13‧‧‧第二基板
14‧‧‧彩色濾光層
15‧‧‧共電極層
15a,15a’‧‧‧第三區
15b‧‧‧第四區
16‧‧‧薄膜電晶體元件層
17‧‧‧畫素電極層
18‧‧‧液晶層
A,B,C‧‧‧區域
A-A’‧‧‧剖面線
T1‧‧‧第一厚度
T2,T3‧‧‧第二厚度
圖1係本發明一較佳實施例之顯示面板之示意圖。
圖2係本發明一較佳實施例之觸控電極層之示意圖。
圖3係本發明一較佳實施例之觸控電極層之剖面示意圖。
圖4係本發明一較佳實施例之觸控電極層之部分放大示意圖。
圖5係本發明一較佳實施例之共電極層之部分放大示意圖。
圖6係本發明一較佳實施例之畫素電極層之部分放大示意圖。
以下係藉由特定的具體實施例說明本發明之實施方式,熟習此技藝之人士可由本說明書所揭示之內容輕易地了解本發明之其他優點與功效。本發明亦可藉由其他不同的具體實施例加以施行或應用,本說明書中的各項細節亦可針對不同觀點與應用,在不悖離本創作之精神下進行各種修飾與變更。
圖1係本實施例之顯示面板之示意圖。本實施
例之顯示面板包括:一第一基板11,包括一第一表面111及一與第一表面111相對之第二表面112;以及一第一圖案化透明導電層12,設置於第一基板11之第一表面111上。於本實施例中,第一圖案化透明導電層12係為一觸控電極層,其結構係如圖2及圖3所示。
圖2係本實施例之觸控電極層之示意圖;而圖3係為沿圖2所示之A-A’剖面線之剖面示意圖。其中,於第一基板11上設置有用於進行觸控感應偵測的複數的第一方向電極12X與複數的第二方向電極12Y,兩者係沿不同方向延伸。其中,第一方向電極12X可包括兩相鄰之觸控電極墊121,並可藉由橋接部122電性連接。也就是說,橋接部122可先形成於第一基板11上,接著形成絕緣層123於橋接部122上並顯露出部分橋接部122;而後,可同時形成第一方向電極12X與第二方向電極12Y之觸控電極墊121,使觸控電極墊121可與自絕緣層123顯露之橋接部122接觸並電性連接。在此,僅提供一實施態樣之觸控電極層作為示例;於本發明之其他實施例中,觸控電極層之結構並不限於此。
此外,如圖1所示,本實施例之顯示面板更包括一第二基板13,與第一基板11之第二表面112相對。
於本發明中,第一基板11與第二基板13上可分別形成有本技術領域已知之元件。舉例而言,若本實施例之顯示面板為一液晶顯示面板時,第一基板11與第二基板13其中一者可為一上方可設置有薄膜電晶體單元層而另
一者上方可設置彩色濾光層及黑色矩陣層;或者第一基板11與第二基板13其中一者可為一上方設置有薄膜電晶體單元及彩色濾光層之陣列上彩色濾光層(COA)基板而另一者可為一形成有黑色矩陣層之基板;此時,第一基板11及第二基板13所定義的空間中更可填充有液晶分子。若本實施例之顯示面板為一有機發光二極體顯示面板,則第一基板11與第二基板13其中一者上方可更設置有有機發光層,而另一者上方可設置有黑色矩陣層並選擇性的設置有彩色濾光層。無論是液晶顯示面板或有機發光二極體顯示面板,均可具有本技術領域常見之用於液晶顯示裝置或有機發光二極體裝置之結構,故在此不再贅述。
於本實施例中,係以液晶顯示面板作為示例。如圖1所示,第一基板11之第二表面112上係設置有一彩色濾光層14及一作為一共電極層15之第二透明導電層,且彩色濾光層14設於第一基板11之第二表面112與共電極層15間。此外,於第二基板13上設置有一薄膜電晶體元件層16及一作為畫素電極層17之另一第二透明導電層,其中,畫素電極層17與第一基板11之第二表面112相對,且薄膜電晶體元件層16設於第二基板13與畫素電極層17間。再者,第一基板11與第二基板13間更夾置有一液晶層18。
於本實施例中,第一圖案化透明導電層12及第二透明導電層(包括共電極層15及畫素電極層17)之材料均為本技術領域常用之透明電極材料,如透明導電氧化物。其中,透明導電氧化物之例子可包括:In2O3、In2O3:Sn(氧
化銦錫、ITO)、ZnO:In(氧化銦鋅、IZO)、In2O3-ZnO、CdIn2O4等;然而,本發明不僅限於此,只要本發明形成透明導電層所使用之透明導電氧化物材料包含銦即可。
圖4為圖1之區域A之部分放大示意圖。其中,本實施例之第一圖案化透明導電層12具有一第一厚度T1至少包括:一包括一第一次區12a及一第二次區12a’之第一區與一第二區12b,包括第一次區12a及第二次區12a’之第一區位於第二區12b與第一基板11之間,且第一次區12a及第二次區12a’之第一區為第一圖案化透明導電層12靠近第一基板11三分之二之第一厚度T1之區域。此外,第二次區12a’位於第二區12b及第一次區12a間;且第一次區12a為第一圖案化透明導電層12靠近第一基板11三分之一之第一厚度T1之區域,而第二次區12a’為第一圖案化透明導電層12介於第一基板11三分之一至三分之二之第一厚度T1之區域。
其中,包括第一次區12a及第二次區12a’之第一區係為靠近第一基板11之區域而為一底區,而第二區12b係為遠離第一基板11之區域而為一頂區。以第一圖案化透明導電層12之材料之元素總量為基準,第二區12b(頂區)之銦元素含量大於包括第一次區12a及第二次區12a’之第一區(底區)之銦元素含量;此外,第二次區12a’之銦元素含量大於第一次區12a之銦元素含量;因此,由第一基板11起,第一圖案化透明導電層12材料中之銦元素含量逐漸增加。較佳為,第二區12b(頂區)之銦元素含量可為
5~40%,包括第一次區12a及第二次區12a’之第一區(底區)之銦元素含量可為1~15%。
同時,若第一圖案化透明導電層12材料中更包括鋅或錫等高價原子以提高載子濃度時,以第一圖案化透明導電層12之材料之元素總量為基準,第二區12b(頂區)之鋅或錫元素含量大於包括第一次區12a及第二次區12a’之第一區(底區)之鋅或錫元素含量;因此,由第一基板11一側起,第一圖案化透明導電層12材料中之鋅或錫元素含量亦逐漸增加。
圖5為圖1之區域B之部分放大示意圖。其中,本實施例之作為共電極層15之第二透明導電層具有一第二厚度T2且至少包括一第三區15a,15a’與一第四區15b,第三區15a,15a’位於第四區15b與第一基板11間,且第三區15a,15a’為共電極層15靠近第一基板11三分之二之第二厚度T2之區域。
圖6為圖1之區域C之部分放大示意圖。其中,本實施例之作為畫素電極層17之第二透明導電層具有另一第二厚度T3且至少包括一第三區17a,17a’與一第四區17b,第三區17a,17a’位於第四區17b與第二基板13間,且第三區17a,17a’為畫素電極層17靠近第二基板13三分之二之第二厚度T3之區域。
於圖5及圖6中,第三區15a,15a’及第三區17a,17a’分別為靠近第一基板11及第二基板13之區域而為一底區,而第四區15b及第四區17b則分別為靠近第一基
板11及第二基板13之區域而為一頂區。以共電極層15或畫素電極層17之第二透明導電層之材料之元素總量為基準,第四區15b或第四區17b(頂區)之銦元素含量分別大於第三區15a,15a’或第三區17a,17a’(底區)之銦元素含量。
同時,若共電極層15或畫素電極層17之第二透明導電層之材料中更包括鋅或錫等高價原子以提高載子濃度時,以第二透明導電層之材料之元素總量為基準,第四區15b或第四區17b(頂區)之鋅或錫元素含量分別大於第三區15a,15a’或第三區17a,17a’(底區)之鋅或錫元素含量;因此,由第一基板11或第二基板13一側起,共電極層15或畫素電極層17之第二透明導電層材料中之鋅或錫元素含量亦逐漸增加。
在此,第一圖案化透明導電層12、共電極層15及畫素電極層17等透明導電層之形成方法可包使用沉積法。其中,於製程初期至製程中期時,藉由使用穩定的通氧分壓,使得銦(或鋅/錫)含量比例低,而得以使透明導電層與下方之基板或元件層之附著性增加;其原因在於,藉由通入較多的氧,使得透明導電層底區之氧原子配位較多,且氧原子電負度大,故金屬原子的價電子易被氧原子吸引而形成離子鍵,以增加透明導電層之附著力。相較於習知之透明導電層,因初期通氧分壓不穩定,造成成膜附著性不佳,容易脫膜,而影響導電率。
於製程後期及將結束前,設計成通氧分壓較製程初期至製程中期小,使得銦(或鋅/錫)含量比例變高,而
得以增加透明導電層之導電率;其原因在於,藉由通過較少量的氧,使得透明導電層頂區之氧原子配位較少,適當的氧原子空缺形成自由電子,而可提升頂區表面電子傳導率,以增加導電率。
此外,於第一圖案化透明導電層12、共電極層15及畫素電極層17等透明導電層中,較佳為第三區15a,15a’,17a,17a’之銦元素含量大於包括第一次區12a及第二次區12a’之第一區之銦元素含量,且第四區15b,17b之銦元素含量大於第二區12b之銦元素含量;以因應導電特性不同需求。
實施例1
於本實施例中,如圖1、圖4及圖5所示,作為觸控面板之第一圖案化透明導電層12係為一IZO薄膜;而作為共電極層15之第二透明導電層係為一ITO薄膜。
在此,係使用能量分散光譜(Energy Dispersive Spectroscopy,EDS)量測系統測量第一圖案化透明導電層12及共電極層15中之元素含量。其中,透過於觀察樣品表面形貌的場發射掃描式電子顯微鏡(field emission scanning electron microscope,FESEM)上加裝能量分散光譜(Energy Dispersive Spectroscopy,EDS)量測系統,可以偵測電子打到樣品而產生特性X光,因而獲得微小區域的元素成份。其中,第一圖案化透明導電層12之IZO薄膜之元素含量及共電極層15之ITO薄膜之元素含量係分別如下表1及表2所示。
請參照圖4及表1,於本實施例中,以透明導電層材料之元素總量為基準,第一次區12a之銦元素含量為13.26%且鋅元素含量為2.98%;第二次區12a’之銦元素含量為19.61%且鋅元素含量為4.84%;而第二區12b之銦元素含量為24.37%且鋅元素含量為6.39%。
請參照圖5及表2,於本實施例中,以透明導電層材料之元素總量為基準,第三區15a之銦元素含量為34.42%且錫元素含量為4.04%;第三區15a’之銦元素含量為32.86%且錫元素含量為3.54%;而第四區15b之銦元素含量為36.07%且錫元素含量為4.91%。
實施例2
於本實施例中,如圖1、圖4及圖6所示,作為觸控面板之第一圖案化透明導電層12及作為畫素電極層17之第二透明導電層均為一ITO薄膜。在此,係使用與前述實施例1相同的方法,測量第一圖案化透明導電層12及畫素電極層17中之元素含量。其中,第一圖案化透明導電層12之ITO薄膜之元素含量及畫素電極層17之ITO薄膜之元素含量係分別如下表3及表4所示。
請參照圖4及表3,於本實施例中,以透明導電層材料之元素總量為基準,第一次區12a之銦元素含量為7.37%且錫元素含量為0.75%;第二次區12a’之銦元素含量
為11.60%且錫元素含量為0.98%;而第二區12b之銦元素含量為12.04%且錫元素含量為1.90%。
請參照圖6及表4,於本實施例中,以透明導電層材料之元素總量為基準,第三區17a之銦元素含量為16.86%且錫元素含量為1.21%;第三區17a’之銦元素含量為20.88%且錫元素含量為1.89%;而第四區17b之銦元素含量為23.69%且錫元素含量為2.24%。
實施例3
於本實施例中,如圖1及圖4所示,作為觸控面板之第一圖案化透明導電層12為一ITO薄膜。在此,係使用與前述實施例1相同的方法,測量第一圖案化透明導電層12中之元素含量。其中,第一圖案化透明導電層12之ITO薄膜之元素含量如下表5所示。
請參照圖4及表5,於本實施例中,以透明導電層材料之元素總量為基準,第一次區12a之銦元素含量為4.22%且錫元素含量為0.69%;第二次區12a’之銦元素含量為4.22%且錫元素含量為0.85%;而第二區12b之銦元素含量為8.17%且錫元素含量為1.43%。
實施例4
於本實施例中,如圖1及圖4所示,作為觸控面板之第一圖案化透明導電層12為一In2O3-ZnO薄膜。在此,係使用與前述實施例1相同的方法,測量第一圖案化透明導電層12中之元素含量。其中,第一圖案化透明導電層12之In2O3-ZnO薄膜之元素含量如下表6所示。
請參照圖4及表6,於本實施例中,以透明導電層材料之元素總量為基準,第一次區12a之銦元素含量為18.74%、鋅元素含量為0.01%而錫元素含量為2.1%;第二次區12a’之銦元素含量為14.39%、鋅元素含量為0.2%而錫元素含量為0.79%;而第二區12b之銦元素含量為18.81%、鋅元素含量為2.32%而錫元素含量為4.14%。
此外,於前述所製得之顯示面板,可應用於如配備有液晶顯示器或有機發光二極體顯示器之電子產品等;實際應用例如:車用顯示器、隔離電磁波玻璃、手機、太陽能電池、攜帶式液晶電玩、家電用品液晶面板、儀器
用顯示器、有機發光二極體顯示器、液晶顯示器、筆記型電腦、電視、或彩色濾鏡用電極等。
上述實施例僅係為了方便說明而舉例而已,本發明所主張之權利範圍自應以申請專利範圍所述為準,而非僅限於上述實施例。
11‧‧‧第一基板
111‧‧‧第一表面
112‧‧‧第二表面
12‧‧‧第一圖案化透明導電層
13‧‧‧第二基板
14‧‧‧彩色濾光層
15‧‧‧共電極層
16‧‧‧薄膜電晶體元件層
17‧‧‧畫素電極層
18‧‧‧液晶層
A,B,C‧‧‧區域
Claims (15)
- 一種顯示面板,包括:一第一基板,包括一第一表面及一與該第一表面相對之第二表面;以及一第一圖案化透明導電層,設置於該第一基板之該第一表面上,該第一圖案化透明導電層具有一第一厚度,該第一圖案化透明導電層至少包括一第一區與一第二區,該第一區位於該第二區與該第一基板之間,且該第一區為該第一圖案化透明導電層靠近該第一基板三分之二該第一厚度之區域;其中,該第一圖案化透明導電層之材料包括銦,且以該第一圖案化透明導電層之材料之元素總量為基準,該第二區之銦元素含量大於該第一區之銦元素含量。
- 如申請專利範圍第1項所述之顯示面板,其中該第一圖案化透明導電層之材料更包括鋅,且以該第一圖案化透明導電層之材料之元素總量為基準,該第二區之鋅元素含量大於該第一區之鋅元素含量。
- 如申請專利範圍第1項所述之顯示面板,其中該第一圖案化透明導電層之材料更包括錫,且以該第一圖案化透明導電層之材料之元素總量為基準,該第二區之錫元素含量大於該第一區之錫元素含量。
- 如申請專利範圍第1項所述之顯示面板,其中該第一圖案化透明導電層之該第一區包括一第一次區及第二次區,該第二次區位於該第二區及該第一次區間,且該第二次區之銦元素含量大於該第一次區之銦元素含量。
- 如申請專利範圍第1項所述之顯示面板,其中該第一圖案化透明導電層係為一觸控電極層,其中以該第一圖案化透明導電層之材料之元素總量為基準,該第二區之銦元素含量為5~40%,該第一區之銦元素含量為1~15%。
- 如申請專利範圍第1項所述之顯示面板,更包括一第二透明導電層,設置於該第一基板之該第二表面上,其中該第二透明導電層具有一第二厚度,該第二透明導電層至少包括一第三區與一第四區,該第三區位於該第四區與該第一基板間,且該第三區為該第二透明導電層靠近該第一基板三分之二該第二厚度之區域;其中,該第二透明導電層之材料包括銦,且以該第二透明導電層之材料之元素總量為基準,該第四區之銦元素含量大於該第三區之銦元素含量。
- 如申請專利範圍第6項所述之顯示面板,更包括一彩色濾光層,設於該第一基板與該第二透明導電層間。
- 如申請專利範圍第6項所述之顯示面板,其中該第三區之銦元素含量大於該第一區之銦元素含量,且該第四區之銦元素含量大於該第二區之銦元素含量。
- 如申請專利範圍第6項所述之顯示面板,其中該第二透明導電層之材料更包括鋅,且以該第二透明導電層之材料之元素總量為基準,該第四區之鋅元素含量大於該第三區之鋅元素含量。
- 如申請專利範圍第6項所述之顯示面板,其中該第二透明導電層之材料更包括錫,且以該第二透明導電層之材料 之元素總量為基準,該第四區之錫元素含量大於該第三區之錫元素含量。
- 如申請專利範圍第1項所述之顯示面板,更包括一第二基板及一第二透明導電層,其中該第二基板與該第一基板之該第二表面相對,該第二透明導電層設於該第二基板上且與該第一基板之該第二表面相對,其中該第二透明導電層具有一第二厚度,該第二透明導電層至少包括一第三區與一第四區,該第三區位於該第四區與該第一基板間,且該第三區為該第二透明導電層靠近該第一基板三分之二該第二厚度之區域;其中,該第二透明導電層之材料包括銦,且以該第二透明導電層之材料之元素總量為基準,該第四區之銦元素含量大於該第三區之銦元素含量。
- 如申請專利範圍第11項所述之顯示面板,更包括一薄膜電晶體元件層,設於該第二基板與該第二透明導電層間。
- 如申請專利範圍第12項所述之顯示面板,其中該第三區之銦元素含量大於該第一區之銦元素含量,且該第四區之銦元素含量大於該第二區之銦元素含量。
- 如申請專利範圍第11項所述之顯示面板,其中該第二透明導電層之材料更包括鋅,且以該第二透明導電層之材料之元素總量為基準,該第四區之鋅元素含量大於該第三區之鋅元素含量。
- 如申請專利範圍第11項所述之顯示面板,其中該第二透明導電層之材料更包括錫,且以該第二透明導電層之材料 之元素總量為基準,該第四區之錫元素含量大於該第三區之錫元素含量。
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