TWI539351B - 觸控裝置 - Google Patents

Description

觸控裝置

本發明是有關於一種感測裝置，且特別是有關於一種觸控裝置。

在現今之資訊社會下，人們對電子產品之依賴性與日俱增。舉凡行動電話(mobile phone)、掌上型電腦(handheld PC)、個人化數位助理(Personal Digital Assistance,PDA)或是智慧型手機(smart phone)等電子產品在生活中隨處可見。為了達到更便利、體積更輕巧化以及更人性化的目的，許多資訊產品已由傳統之鍵盤或滑鼠等輸入裝置，轉變為使用觸控面板(touch panel)作為輸入裝置，其中同時具有觸控與顯示功能的觸控顯示器更是成為現今最流行的產品之一。

觸控面板可大致上區分為外貼式與內嵌式(in-cell)兩種。內嵌式觸控面板具有厚度較薄與重量較輕的優點，因此被廣泛地應用且逐漸取代外貼式觸控面板。一般來說，在內嵌式觸控面板中，會使用顯示面板的透明導電層(諸如共用電極層)作為觸控墊，且加入金屬導線層來串聯觸控墊，以降低透明觸控墊的串聯 阻值。然而，透明導電層與主動元件及金屬導線層與主動元件之間的重疊面積是負載電容的來源，也就是說，導致電阻電容負載(RC loading)的增加，因而限制了內嵌式觸控面板朝向大尺寸的發展。

本發明提供一種觸控裝置，以降低電阻電容負載，進而提升元件效能。

本發明的觸控裝置包括一畫素陣列與一觸控元件層。畫素陣列位於一基板上，畫素陣列包括多個畫素組，每一畫素組包括兩條掃描線、一條資料線以及兩個畫素單元。資料線不平行於掃描線設置。畫素單元包括一主動元件以及與主動元件電性連接的一畫素電極，其中一畫素單元的主動元件與掃描線中一者以及資料線電性連接，另一畫素單元的主動元件與掃描線中另一者以及資料線電性連接。觸控元件層位於畫素陣列上方，包括多個觸控墊以及多條訊號傳輸線。訊號傳輸線僅與觸控墊中一者電性連接，各訊號傳輸線配置於位於同一列的兩相鄰畫素組之間，且相鄰的訊號傳輸線之間配置有一條資料線，各訊號傳輸線包括一第一導體層與一第二導體層，其中第一導體層的材料與資料線的材料相同，第二導體層的阻值低於觸控墊的材料的阻值。

在本發明的一實施例中，上述的資料線與訊號傳輸線交錯配置。

在本發明的一實施例中，上述的畫素電極配置於相鄰的資料線與訊號傳輸線之間。

在本發明的一實施例中，更包括一第一保護層與一第二保護層。第一保護層配置於基板上且覆蓋訊號傳輸線與資料線，第一保護層具有暴露出訊號傳輸線的多個開口，觸控墊配置於第一保護層上，且觸控墊經由開口與訊號傳輸線電性連接。第二保護層配置於第一保護層上且覆蓋觸控墊，其中畫素電極配置於第二保護層上。

在本發明的一實施例中，上述的觸控墊延伸至開口中， 且配置於第二導體層與第一導體層之間，且第二保護層覆蓋第二導體層。

在本發明的一實施例中，更包括一第一保護層與一第二 保護層。第一保護層配置於基板上且覆蓋訊號傳輸線與資料線，第一保護層具有暴露出訊號傳輸線的多個第一開口，畫素電極配置於第一保護層上。第二保護層配置於第一保護層上且覆蓋畫素電極，具有多個第二開口，觸控墊配置於第二保護層上且觸控墊經由第一開口與第二開口與訊號傳輸線電性連接。

在本發明的一實施例中，上述的觸控墊延伸至第二開口 與第一開口中，第二導體層配置於觸控墊與第一導體層之間。

在本發明的一實施例中，更包括一保護層，配置於基板 上，覆蓋且接觸訊號傳輸線、資料線以及畫素電極，保護層具有暴露出訊號傳輸線的多個開口，觸控墊配置於保護層上且與訊號 傳輸線電性連接。

在本發明的一實施例中，上述的觸控墊延伸至開口中，第二導體層配置於觸控墊與第一導體層之間。

在本發明的一實施例中，更包括一保護層，配置於基板上且覆蓋觸控墊與資料線，觸控墊覆蓋訊號傳輸線，保護層具有暴露出觸控墊的多個開口，第二導體層經由開口與觸控墊電性連接，畫素電極配置於保護層上。

在本發明的一實施例中，上述的訊號傳輸線與主動元件不重疊。

在本發明的一實施例中，上述的觸控墊覆蓋至少兩個相鄰的畫素單元。

基於上述，本發明藉由整合半源極驅動面板(half source driving,HSD)與內嵌式觸控面板，將訊號傳輸線配置於位於同一列的兩相鄰畫素組之間，以及利用多層結構來製作訊號傳輸線。如此一來，能縮減訊號傳輸線的整體數量以及降低電阻電容負載，進而提升元件效能。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

100‧‧‧觸控裝置

102‧‧‧基板

110‧‧‧畫素陣列

112‧‧‧畫素組

114A、114B‧‧‧掃描線

116‧‧‧資料線

118A、118B‧‧‧畫素單元

120‧‧‧主動元件

122‧‧‧畫素電極

124‧‧‧閘絕緣層

130‧‧‧觸控元件層

132‧‧‧觸控墊

134‧‧‧訊號傳輸線

134a‧‧‧第一導體層

134b‧‧‧第二導體層

136‧‧‧連接線

PV‧‧‧保護層

OP‧‧‧開口

PV1‧‧‧第一保護層

PV2‧‧‧第二保護層

OP1‧‧‧第一開口

OP2‧‧‧第二開口

PV-1、PV2-1‧‧‧第一層

PV-2、PV2-2‧‧‧第二層

圖1A繪示為本發明一實施例之觸控裝置的示意圖，以及圖 1B為沿圖1A之A-A’線的剖面示意圖。

圖2繪示為本發明一實施例之觸控裝置的示意圖。

圖3繪示為本發明一實施例之觸控裝置的示意圖。

圖4繪示為本發明一實施例之觸控裝置的示意圖。

圖5繪示為本發明一實施例之觸控裝置的示意圖。

圖1A繪示為本發明一實施例之觸控裝置的示意圖，以及圖1B為沿圖1A之A-A’線的剖面示意圖。請同時參照圖1A與圖1B，觸控裝置100包括畫素陣列110與觸控元件層130。畫素陣列110位於基板102上。畫素陣列110包括多個畫素組112，每一畫素組112包括兩條掃描線114A、114B、一條資料線116以及兩個畫素單元118A、118B。資料線116不平行於掃描線114A、114B設置。畫素單元118A、118B可包括主動元件120、與主動元件120電性連接的畫素電極122。其中，一畫素單元118A的主動元件120與掃描線114A、114B中一條掃描線114A以及資料線116電性連接，另一畫素單元118B的主動元件120與掃描線114A、114B中另一條掃描線114B以及資料線116電性連接。詳細地說，畫素單元118A的畫素電極122經由汲極(未標示)與主動元件120電性連接，畫素單元118B的畫素電極122經由另一汲極(未標示)與另一主動元件120電性連接。掃描線114A、114B與資料線116用以驅動畫素單元顯示畫素資料。在本實施例中，觸控裝置100為一半 源極驅動(Half Source Driving，HSD)設計，亦即兩相鄰的畫素單元118A、118B共用一條資料線116，因而得以使資料線數目減半。

觸控元件層130位於畫素陣列110上方，包括多個觸控墊132以及多條訊號傳輸線134。訊號傳輸線134僅與觸控墊132中一者電性連接。也就是說，訊號傳輸線134與觸控墊132具有一對一的關係。各訊號傳輸線134配置於位於同一列的兩相鄰畫素組112之間。相鄰的訊號傳輸線134之間配置有一條資料線116。資料線116與訊號傳輸線134例如是交錯配置。因此，訊號傳輸線134與主動元件120不重疊。畫素電極122例如是配置於相鄰的資料線116與訊號傳輸線134之間。畫素電極122的材料例如是透明導電材料，諸如銦錫氧化物等金屬氧化物。

各訊號傳輸線134包括第一導體層134a與第二導體層134b。第一導體層134a的材料與資料線116的材料相同。第一導體層134a的材料例如為金屬。第二導體層134b的阻值低於觸控墊132的材料的阻值。觸控墊132的材料例如是透明導電材料，諸如銦錫氧化物等金屬氧化物。第二導體層134b的材料例如是金屬。也就是說，可以藉由製作資料線116的製程一併製作第一導體層134a，以及藉由製作其他導線的製程一併製作第二導體層134b，以形成訊號傳輸線134。如此一來，可以避免增加觸控裝置100的製程步驟，且使得訊號傳輸線134具有適當的阻值。此外，如圖2所示，一個觸控墊132實質上對應於基板102的一區域，此區域中配置有多個畫素單元118A、118B。也就是說，一個觸控 墊132實質上是對應於多個畫素單元(於圖2中省略繪示)。因此，為了使得對應於同一觸控墊132的多條訊號傳輸線134彼此電性連接，會配置連接同一區域的多條訊號傳輸線134的連接線136。 連接線136例如是配置於兩相鄰的掃描線114A、114B之間，以橫向串接對應於同一觸控墊132的訊號傳輸線。此外，雖然在圖2是將觸控墊132繪示為一整體，但實質上觸控墊可以是不連續的多個次單元，而藉由訊號傳輸線134與連接線136彼此電性連接。 連接線136的材料例如是與第二導體層134b的材料相同，因此具有低阻值，有利於降低電阻電容負載。

在本實施例中，如圖1B所示，觸控裝置100更包括第一 保護層PV1與第二保護層PV2。第一保護層PV1配置於基板102上且覆蓋訊號傳輸線134與資料線116，第一保護層PV1具有暴露出訊號傳輸線134的第一導體層134a的多個第一開口OP1。觸控墊132配置於第一保護層PV1上。在本實施例中，第一開口OP1暴露出第一導體層134a，觸控墊132延伸至第一開口OP1中與第一導體層134a接觸。第二導體層134b配置於第一開口OP1中且位於觸控墊132上，並與觸控墊132接觸。換言之，觸控墊132配置於第二導體層134b與第一導體層134a之間且與第一導體層134a及第二導體層134b電性連接。如此一來，觸控墊132與訊號傳輸線134電性連接。第二保護層PV2配置於第一保護層PV1上且覆蓋觸控墊132與第二導體層134b。在本實施例中，畫素電極122配置於第二保護層PV2上。

在本實施例中，觸控墊132同時可作為共同電極，以提供驅動液晶所需的共同電壓Vcom，且亦需用以傳輸觸控掃描訊號。詳細地說，藉由開關單元(未繪示)來切換，其中當觸控裝置100處於顯示期間時，開關單元將訊號傳輸線切換連接至共同電壓Vcom，而當觸控裝置處於觸控期間時，開關單元將訊號傳輸線切換連接至觸控元件層130的控制單元(未繪示)。其中，開關單元的切換動作並不會對顯示畫面或觸控操作造成顯著的影響，而降低觸控裝置的使用品質。

在本實施例中，是以畫素電極122位於觸控墊132上方為例，又稱為頂畫素電極結構，但本發明不以此為限。圖3繪示為本發明一實施例之觸控裝置的剖面示意圖。在本實施例中，亦可作為共用電極的觸控墊132例如是位於畫素電極122上方，又稱為頂共用電極結構。其中，第一保護層PV1具有多個第一開口OP1。畫素電極122配置於第一保護層PV1上。第二保護層PV2配置於第一保護層PV1上且覆蓋畫素電極122，第二保護層PV2具有多個第二開口OP2，第二開口OP2與第一開口OP1實質上對準。觸控墊132配置於第二保護層PV2上且經由第一開口OP1與第二開口OP2與訊號傳輸線134電性連接。詳細地說，在本實施例中，第一開口OP1暴露出第一導體層134a。第二保護層PV2例如是包括第一層PV2-1與第二層PV2-2。第二導體層134b位於第一保護層PV1與第一層PV2-1上且位於第一開口OP1與第二開口OP2中。第二導體層134b經由第一開口OP1與第一導體層134a 電性連接。觸控墊132延伸至第二開口OP2與第一開口OP1中經由第二導體層134b與第一導體層134a電性連接，換言之，第二導體層134b配置於觸控墊132與第一導體層134a之間。如此一來，觸控墊132與訊號傳輸線134電性連接。在本實施例中，畫素電極122例如是位於觸控墊132與基板102之間。

在前述的實施例中，都是以觸控墊132與基板102之間 或畫素電極122與基板102之間配置有保護層PV1為例，但本發明不以此為限。圖4的架構與圖1B大致相同，主要不同處在於觸控墊132與基板102之間不具有保護層。在本實施例中，保護層PV配置於基板102上，同時覆蓋訊號傳輸線134的第一導體層134a、資料線116以及觸控墊132。也就是說，觸控墊132與資料線116實質上位於閘絕緣層124上且與閘絕緣層124接觸。詳細地說，保護層PV例如是包括第一層PV-1與第二層PV-2，第二導體層134b配置於第一層PV-1與第二層PV-2之間。第一層PV-1的開口OP暴露出覆蓋於第一導體層134a上的觸控墊132，第二導體層134b經由開口OP與觸控墊132電性連接。換言之，觸控墊132配置於第二導體層134b與第一導體層134a之間且與第一導體層134a及第二導體層134b電性連接。如此一來，觸控墊132與訊號傳輸線134電性連接。在本實施例中，觸控墊132例如是位於畫素電極122與基板102之間。

圖5的架構與圖3大致相同，主要不同處在於畫素電極 122與基板102之間不具有保護層。在本實施例中，保護層PV配 置於基板102上，同時覆蓋上，同時覆蓋訊號傳輸線134的第一導體層134a、資料線116以及畫素電極122。保護層PV具有暴露出訊號傳輸線134的多個開口OP，畫素電極122配置於保護層PV上。詳細地說，保護層PV例如是包括第一層PV-1與第二層PV-2，開口OP暴露出第一導體層134a，第二導體層134b配置於第一層PV-1與第二層PV-2之間，且第二導體層134b經由開口OP與第一導體層134a電性連接。觸控墊132延伸至開口OP中經由第二導體層134b與第一導體層134a電性連接。換言之，第二導體層134b配置於觸控墊132與第一導體層134a之間。如此一來，觸控墊132與訊號傳輸線134電性連接。在本實施例中，畫素電極122例如是位於觸控墊132與基板102之間。

在上述的實施例中，是以自容式的觸控架構為例，但在 另一實施例中，上述的觸控墊架構也可以應用於互容式的觸控架構(未繪示)中。此外，觸控裝置可以採用邊緣電場切換(Fringe Field Switching，FFS)、共面轉換(In-Plane Switching，IPS)或視角高清晰(Advanced Hyper-Viewing Angle，AHVA)等技術，因此畫素電極等構件的構型也會隨著顯示方式而不同，但不以此為限。

以下藉由模擬實驗來驗證本發明的觸控裝置相較於習知 的觸控裝置架構具有較低的電阻電容負載。本發明的觸控裝置與習知的觸控裝置的主要差異在於本發明的觸控裝置是採用半源極驅動面板架構，其餘製程條件皆相同。表1顯示本發明與習知的觸控裝置的模擬條件與結果。

由表1可知，本發明的觸控裝置相較於習知的觸控裝置具有較小的電阻電容負載，以大幅降低驅動電路的負擔。

表2顯示以14吋的1366*768個畫素的尺寸來比較本發明與習知的觸控裝置的走線數目。

由表2可知，以前述的尺寸為例，走線(扇出線)數目減少1281條，其中資料線減少後所空出的空間足以用來配置訊號傳輸 線，以及減少外引腳接合區面積。

在上述的實施例中，採用半源極驅動面板架構，使得兩個畫素單元共用一條資料線，並以不同的掃描線來區分作動順序。如此一來，減少資料線的數量，並將因減少資料線數目所空出的空間用於配置訊號傳輸線。也就是說，本實施例之訊號傳輸線可配置於半源極驅動面板中原本被縮減掉的資料線的位置，亦即在兩相鄰資料線之間可配置一條訊號傳輸線，如此便可避免開口率的下降，並減少觸控裝置外圍邊框(border)的面積。再者，將用以串聯觸控墊的訊號傳輸線配置成不與主動元件重疊，如此可以大幅降低因重疊致的電容值並達到將觸控墊橫向串聯的目的，以降低阻值。此外，使得觸控墊與訊號傳輸線的搭接處不在主動元件的閘極上方，而是在畫素單元的外圍處，如此大幅降低因配置重疊所產生的電阻電容負載。另一方面，將訊號傳輸線設計為雙層金屬結構，以降低線阻值，進而改善電阻電容負載。此外，訊號傳輸線可以與其他走線一併製作，因此不會造成製程步驟的增加。換言之，觸控裝置具有較低的電阻電容負載，進而提升元件效能，且不會大幅增加製作成本。

綜上所述，本發明藉由整合半源極驅動面板與內嵌式觸控面板，將訊號傳輸線配置於位於同一列的兩相鄰畫素組之間，也就是利用因減少資料線數量所產生的空間來配置訊號傳輸線。如此一來，能避免開口率的下降，並減少觸控裝置外圍邊框的面積。再者，將訊號傳輸線配置成不與主動元件重疊，能避免電阻 電容負載的增加。此外，利用低阻值材料層來製作訊號傳輸線，能降低線阻值，進而改善電阻電容負載。換言之，觸控裝置具有縮減的訊號傳輸線數量以及降低的電阻電容負載，進而減少元件所需的配置空間且提升元件的作動效能。

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。

100‧‧‧觸控裝置

102‧‧‧基板

116‧‧‧資料線

118A、118B‧‧‧畫素單元

122‧‧‧畫素電極

124‧‧‧閘絕緣層

130‧‧‧觸控元件層

132‧‧‧觸控墊

134‧‧‧訊號傳輸線

134a‧‧‧第一導體層

134b‧‧‧第二導體層

PV1‧‧‧第一保護層

PV2‧‧‧第二保護層

OP1‧‧‧第一開口

Claims (12)

1. 一種觸控裝置，包括：一畫素陣列，位於一基板上，該畫素陣列包括多個畫素組，每一畫素組包括：兩條掃描線；一條資料線，其不平行於該些掃描線設置；以及兩個畫素單元，各該畫素單元包括一主動元件以及與該主動元件電性連接的一畫素電極，其中一畫素單元的該主動元件與該些掃描線中一者以及該資料線電性連接，另一畫素單元的該主動元件與該些掃描線中另一者以及該資料線電性連接；以及一觸控元件層，位於該畫素陣列上方，包括：多個觸控墊；以及多條訊號傳輸線，各該訊號傳輸線僅與該些觸控墊中一者電性連接，各該訊號傳輸線配置於位於同一列的兩相鄰畫素組之間，且相鄰的該些訊號傳輸線之間配置有一條資料線，各該訊號傳輸線包括一第一導體層與一第二導體層，其中該第一導體層的材料與該資料線的材料相同，該第二導體層的阻值低於該些觸控墊的材料的阻值。
2. 如申請專利範圍第1項所述的觸控裝置，其中該些資料線與該些訊號傳輸線交錯配置。
3. 如申請專利範圍第1項所述的觸控裝置，其中該畫素電極配置於相鄰的該資料線與該訊號傳輸線之間。
4. 如申請專利範圍第1項所述的觸控裝置，更包括：一第一保護層，配置於該基板上且覆蓋該些訊號傳輸線與該些資料線，該第一保護層具有暴露出該些訊號傳輸線的多個開口，該些觸控墊配置於該第一保護層上，且該些觸控墊經由該些開口與該些訊號傳輸線電性連接；以及一第二保護層，配置於該第一保護層上且覆蓋該些觸控墊，其中該些畫素電極配置於該第二保護層上。
5. 如申請專利範圍第4項所述的觸控裝置，其中該觸控墊延伸至該開口中，且配置於該第二導體層與該第一導體層之間，且該第二保護層覆蓋該第二導體層。
6. 如申請專利範圍第1項所述的觸控裝置，更包括：一第一保護層，配置於該基板上且覆蓋該些訊號傳輸線與該些資料線，該第一保護層具有暴露出該些訊號傳輸線的多個第一開口，該些畫素電極配置於該第一保護層上；以及一第二保護層，配置於該第一保護層上且覆蓋該些畫素電極，具有多個第二開口，該些觸控墊配置於該第二保護層上且該些觸控墊經由該些第一開口與該些第二開口與該些訊號傳輸線電性連接。
7. 如申請專利範圍第6項所述的觸控裝置，其中該觸控墊延伸至該第二開口與該第一開口中，該第二導體層配置於該觸控墊與該第一導體層之間。
8. 如申請專利範圍第1項所述的觸控裝置，更包括： 一保護層，配置於該基板上，覆蓋且接觸該些訊號傳輸線、該些資料線以及該畫素電極，該保護層具有暴露出該些訊號傳輸線的多個開口，該些觸控墊配置於該保護層上且與該些訊號傳輸線電性連接。
9. 如申請專利範圍第8項所述的觸控裝置，其中該觸控墊延伸至該開口中，該第二導體層配置於該觸控墊與該第一導體層之間。
10. 如申請專利範圍第1項所述的觸控裝置，更包括：一保護層，配置於該基板上且覆蓋該些觸控墊與該些資料線，該些觸控墊覆蓋該些訊號傳輸線，該保護層具有暴露出該些觸控墊的多個開口，該第二導體層經由該開口與該觸控墊電性連接，該些畫素電極配置於該保護層上。
11. 如申請專利範圍第1項所述的觸控裝置，其中該些訊號傳輸線與該些主動元件不重疊。
12. 如申請專利範圍第1項所述的觸控裝置，其中各該觸控墊覆蓋至少兩個相鄰的畫素單元。