TWI576729B - 觸控顯示面板及觸控顯示裝置 - Google Patents

Description

觸控顯示面板及觸控顯示裝置

本發明係關於一種觸控顯示面板及觸控顯示裝置，特別關於感測線路係位於基材側面上形成單一層結構的觸控顯示面板及觸控顯示裝置。

應用於觸控顯示面板的觸控技術大抵分成電容式與電阻式兩種，近年來電容式的觸控顯示面板的市場佔有率係逐漸成長，有機會超越電阻式觸控顯示面板而成為市場的主流技術。電容感應式的觸控係利用改變面板的電容造成電流變化，進而轉換成電位變化，以判斷使用者的觸碰座標。

其中，電容感應式的觸控顯示面板更可進一步細分成單層電容式觸控顯示面板以及雙層觸控式面板，雙層電容式的觸控顯示面板的感應電極分別設置成二感應電極層，中間並間隔一絕緣材料。透過二感應電極層上的導電圖案交錯設置，以感測並判斷使用者手指觸控的位置。然而，此種雙層的感應電極層卻因製程較複雜，因此製程成本相對也較高。

單層電容式觸控顯示面板因其輕薄化、窄邊框以及製造成本低等特性成為近年熱門的技術。但依然存在著一些問題，例如電阻值依存性高、阻容負載(RC loading)高等。

本發明之目的為提供一種具有感測線路於基材側面上形成單一層結構觸控顯示面板及觸控顯示裝置。

本發明提出一種觸控顯示面板，觸控顯示面板包括基材、遮光矩陣層及感測線路，感測線路係位於基材一側面上形成一單一層結構，且感測線路位於遮光矩陣層的垂直投影處。

感測線路包括複數個驅動電極、複數個感測電極及複數條導線，且該等驅動電極以及該等感測電極係彼此絕緣間隔，該等導線分別連接各該驅動電極與各該感測電極。其中，該等感測電極、該等驅動電極及該等感測電極皆位於單一層。

在一實施例中，其中部分該等導線係具有分支。

在一實施例中，該等驅動電極及該等感測電極至少70%的面積位於遮光矩陣層的投影處。

在一實施例中，該等驅動電極、該等感測電極及該等導線之線寬介於3微米至50微米。其中，該等驅動電極與該等感測電極係配置成矩形、ㄈ型和梳狀。此外，該等感測電極、該等驅動電極及該等導線皆係由位於遮光矩陣層垂直投影處的一走線線路所組成。

其中走線線路的形狀包括有開口、鋸齒狀、閃電狀、多邊形、封閉曲線所形成圖案、或填滿遮光矩陣層。且其中走線線路所組成的圖案包括封閉曲線、開放曲線、網狀結構、樹枝狀結構

在一實施例中，其中該等感測線路的材質為金、銀、銅、錫、鉬、鋁、合金、石墨、石墨烯或其組合。

在一實施例中，其中感測線路包括複數接地電極，位於該等驅動電極與該等感測電極之間且與該等感測電極與該等驅動電極絕緣間隔。

在一實施例中，遮光矩陣層係設置於基材的另一側面處。

在一實施例中，遮光矩陣層係設置於基材的側面上。

在一實施例中，觸控顯示面板更包括一顯示面板，基材係設置於顯示面板一入光側。

本發明更提出一種觸控顯示裝置，且觸控顯示裝置包括：一如上述所述的觸控顯示面板、一背光模組以及至少一控制單元。且背光模組位於觸控顯示面板的一側，控制單元則與感測線路電性相連。

綜上所述，本發明提供了一種觸控顯示面板及觸控顯示裝置，藉由於顯示面板的遮光矩陣層的投影處，形成單一層的感測線路，可在不增加光穿透耗損的情況下，增加感測線路的佈設面積，以達成增加觸 控顯示面板及觸控顯示裝置的靈敏度，使整體阻容負載下降並提升整體效能的目的。

2、2a、2b‧‧‧觸控顯示面板

20‧‧‧基材

21、21a、22b‧‧‧遮光矩陣層

22、22a‧‧‧彩色濾光層

24a‧‧‧液晶層

25b‧‧‧保護玻璃

3、3a、3b‧‧‧感測線路

30‧‧‧走線線路

31‧‧‧感測電極

32‧‧‧驅動電極

33‧‧‧網狀接地電極部

34‧‧‧導線

4‧‧‧背光模組

5‧‧‧控制單元

CG‧‧‧顯示面板

D、D1、D2‧‧‧觸控顯示裝置

圖1為本發明的觸控顯示裝置的剖面示意圖。

圖2為本發明的觸控顯示面板的部分立體示意圖。

圖3A為本發明的觸控顯示面板的感測線路配置示意圖。

圖3B為圖3A的局部放大示意圖。

圖4A為圖2的觸控顯示面板的感測線路的又一實施態樣示意圖。

圖4B為圖2的觸控顯示面板的感測線路的再一實施態樣示意圖。

圖4C為圖2的觸控顯示面板的感測線路的又一實施態樣示意圖。

圖4D為圖2的觸控顯示面板的感測線路的再一實施態樣示意圖。

圖4E為圖2的觸控顯示面板的感測線路的又一實施態樣示意圖。

圖4F為圖2的觸控顯示面板的感測線路的再一實施態樣示意圖。

圖5為本發明的觸控顯示裝置的又一實施例的剖面示意圖。

圖6為本發明的觸控顯示裝置的再一實施例的剖面示意圖。

以下將參照相關圖式，說明依本發明較佳實施例之觸控顯示面板及觸控顯示裝置，其中相同的元件將以相同的參照符號加以說明。另外，本發明所有實施態樣的圖示只是示意，不代表真實尺寸與比例。

請參照圖1、圖2、圖3A及圖3B所示，圖1為本發明的觸控顯示裝置的剖面示意圖，圖2為本發明的觸控顯示面板的部分立體示意圖。圖3A及圖3B則為觸控顯示面板中的感測線路配置示意圖及其局部放大圖。

本發明的觸控顯示裝置D，包括一觸控顯示面板2、一背光模組4及至少一控制單元5。其中，觸控顯示面板2包括一基材20、遮光矩陣層21以及感測線路3，且感測線路3係位於基材20一側面上形成一單一層結構，且位於遮光矩陣層21的垂直投影處。需注意的是，觸控顯示裝置D係指具有觸控感測電極的顯示裝置，不論是外掛式(out-cell)的觸控 顯示面板、內嵌式(in-cell)的觸控顯示面板或是將觸控感測電極直接製作於顯示面板上(Touch on display,TOD)的觸控顯示面板，均在觸控顯示裝置D的範圍內；且觸控顯示裝置D則可為任何型式的平面顯示裝置，例如為液晶顯示裝置以及電激發光顯示裝置等等，只要其觸控顯示面板中具有一遮光矩陣層即可。

本實施例中，為了方便示意及理解，係以觸控顯示裝置D為一TOD(touch on display)型的觸控顯示裝置為例，故感測線路3係為觸控感測電極；而觸控顯示面板2則以一液晶觸控顯示面板為例，其中觸控顯示面板2更包含一彩色濾光基材以及一薄膜電晶體基材。

基材20係為一透光基材，例如是塑膠基材或玻璃基材，當然，基材20也可以是聚亞醯胺(Polyimide,PI)或聚對苯二甲酸乙二酯(Polyethylene terephthalate,PET)薄膜等透明膜狀基材。此外，在其他實施例中，基材20亦可係指觸控顯示面板2內顯示面板中的一平坦層(例如：無機層、有機層等)以當做承載用，因此可製作感測線路於當做基材的平坦層上。換言之，基材20可選用硬性基材或軟性基材或顯示面板內，於此並不加以限制。

圖1中以箭頭示意背光模組4的光線方向。圖2則僅顯示基材20、遮光矩陣層21及感測線路3的配置。本實施中，觸控顯示面板2內的感測線路3設置基材20上方，而遮光矩陣層21設置於基材20相對感測線路3的另一側面處，換言之，遮光矩陣層21與感測線路3係設置於基材20的相異側。觸控顯示面板2更包括一彩色濾光層22，遮光矩陣層21與彩色濾光層22設置於基材20同一側面上，且遮光矩陣層21環繞彩色濾光層22上的各個彩色光阻設置，以提高次畫素的辨識度。

補充說明的是，由於感測線路3係設置於遮光矩陣層21的投影處範圍中，因此不論感測線路3是設置於遮光矩陣層21的一側/同側(入光側)或是另一側/異側(出光側)，均在本發明保護的態樣中。

請接著參考圖3A及圖3B，圖面係為例示一個觸控顯示面板的一個單位週期(pitch)內的感測線路之示意圖。其中，圖3B為圖3A之局部放大圖。於實際產品中，上述的觸控顯示面板中具有的感測線路3 所形成的單一層，可包含複數個圖3A所繪製的圖案。

本發明的感測線路3包括複數個驅動電極32、複數感測電極31以及複數條導線34。其中，更可包含複數接地電極33，位於該等驅動電極32與該等感測電極31之間，且與該等感測電極31與該等驅動電極32絕緣間隔。

於圖3A中，為了方便理解，係未顯示感測線路3的詳細電極圖案，由圖中可看出，感測線路3的驅動電極32與感測電極31係分別呈一維排列且彼此相鄰且絕緣間隔，驅動電極32與感測電極31係分別藉由導線34而與設置於側邊的控制單元5電性連接，當使用者觸碰或點擊觸控顯示裝置D之後，驅動電極32所產生之電容變化訊號則由感測電極31接收，並傳送至與感測電極31電性連接的控制單元5內之一訊號處理模組，經運算及處理而得到代表觸控輸入之一座標訊號。另外，驅動電極32及感測電極31的驅動感測方式，可為互電容式。在其他應用中，驅動電極32及感測電極31的驅動感測方式，亦可為自電容式，亦即驅動電極32及感測電極31皆可自行感測觸控而傳回觸控訊號。該等驅動電極32、感測電極31以及導線34係由一導體材料利用半導體製程或印刷方式等形成於單一層(也就是同一層)並由基材20所支持，進而使得形成一單一電極層。

值得注意的是，該等驅動電極32及該等感測電極31和導線34皆係由位於遮光矩陣層21垂直投影處的走線線路30分佈而形成，由於設計的不同，走線線路30所分佈所組成的該等驅動電極32及該等感測電極31和導線34形狀也不同，因此可形成不同的該等驅動電極32及該等感測電極31和導線34的配置圖案。

於本實施例中，驅動電極32及該等感測電極31的配置圖案為矩形方格搭配部分梳狀電極為例，其驅動電極32、感測電極31以及導線34的走線線路30的線寬介於3微米至50微米。較佳的線寬可為5微米至20微米。

承前，該等複數導線34分別電性連結至各該驅動電極32或各該感測電極31，而該等接地電極33係設置於該驅動電極32或各該感測電極31之間隔內。且為了達成阻抗匹配(避免阻抗匹配的線寬大於整體 金屬線路的面積)，該等導線34更可具有至少一分支的走線線路30，亦即導線34的走線線路30係分佈於至少一次畫素兩側遮光矩陣處以增加電流流通的面積，且離側邊的控制單元5愈遠，則導線34的分支數量也就越多，所佔的面積就愈多，換言之，若離側邊的控制單元5較近，則導線34所需走的走線線路30分支數量則較少。可改善習知需搭配較粗的導線給較遠的電極、較細的導線給較近的電極的增加整體的成本以及組裝速度的缺點。

補充說明的是，此處敘述的「單一層」指驅動電極32、感測電極31、接地電極33及導線34皆設置於同一表面上，例如藉由同一濺鍍製程而設置於同一基材20表面上，經蝕刻後一併形成感測線路3，故於驅動電極32、感測電極31、接地電極33及導線34並不相重疊。如此一來，即可節省製造習知技術中雙層觸控電極時所需的光罩數量、蝕刻時間以及架橋設置等等。

該等驅動電極32、該等感測電極31、接地電極33及導線34係位於遮光矩陣層21的投影處。其中，遮光矩陣層21的投影處係指遮光矩陣層21於垂直方向中經平行光線照射後所形成的假想面。由於該等驅動電極32、該等感測電極31、接地電極部33及導線34係對應設置於遮光矩陣層21的投影處範圍中，而遮光矩陣層21的面積佔整個有效顯示面積的40%左右，也就是說該等驅動電極32、該等感測電極31、接地電極部33及導線34的設置面積最多也能佔有效顯示面積的40%左右。

如此一來，即可提高該等驅動電極32以及感測電極31的覆蓋率，增加觸控顯示裝置的靈敏度。另外，由於該等驅動電極32、該等感測電極31、接地電極33及導線34係位於遮光矩陣層21的投影處，因此並不會阻擋到觸控顯示面板2的出光，也能減少習知以ITO當作感測電極的光穿透耗損。

再者，感測線路3之材質可為導體，例如可為金、銀、銅、錫、鉬、鋁、合金、石墨、石墨烯或其組合，上述的材質其電阻值均比金屬氧化物的電阻值小，故能使感測線路3的阻容負載(RC loading)下降並提升整體效能。於本實施例中，該等驅動電極32及該等感測電極31至少70%的面積位於遮光矩陣層21的投影處，但其比例可依據不同的需求調 整，將不以此比例為限。也就是說，可以全部在遮光矩陣區塊21的投影處，可以有一部分的驅動電極32或感測電極31係不在遮光矩陣區塊21的投影處。

接著請一併參考圖4A至圖4F，分別為圖2的觸控顯示面板2的感測線路3的不同實施態樣示意圖。其中，為了清楚示意，圖4E、圖4F係為局部放大圖。

承前所述，該等驅動電極32以及該等感測電極31和該等導線34係位於遮光矩陣層21的投影處。故驅動電極32以及感測電極31可依據次畫素的尺寸與形狀，並在遮光矩陣層21的投影處，對應遮光矩陣層21的形狀配置成矩形、ㄈ型或梳狀(如圖3B)，而組成驅動電極32以及感測電極31的走線線路30的形狀包括為有開口(如圖4E、圖4F)、鋸齒狀、閃電狀或多邊形、或封閉曲線所形成圖案(如圖4A、圖4C、及圖4D)或填滿遮光矩陣層(圖4D)均可，其中走線線路30的組成形狀可為封閉曲線、開放曲線、網狀結構、樹枝狀結構等等。其中，為了清楚示意開口，圖4E及圖4F係為局部放大示意圖。

再者，本實施例中並不限定各次畫素的周圍一定要對應設置有驅動電極32或感測電極31，可視實際需求來設計，而使得各個驅動電極32和感測電極31的走線線路30係分佈於整數倍次畫素周圍的遮光矩陣層的垂直投影處，例如圖2中的感測電極31的走線線路30即是對應設置於二個次畫素之周圍。上述圖面所例示之圖案皆為示意，實際的圖案設計以及配置將依據不同需求而調整，亦可將上述組合加以組合，以達到不同的覆蓋率以提高感應面積。

圖5及圖6為本發明的觸控顯示裝置的二不同實施例的剖面示意圖。

請先參考圖5，與前述實施例相異處在於：本實施例的觸控顯示裝置D1為一內嵌(in cell)型的觸控顯示裝置，其中觸控顯示面板2a的遮光矩陣層21a係設置於基材20a之側面(入光側)，該等感測線路3a亦設置於基材20a之一側面(換言之，遮光矩陣層21a與感測線路3a設置於同側)。此外，此種實施態樣的可依據不同需求採取，例如：先於彩色濾 光層22a內側形成感測線路3a，再覆蓋一平坦層(圖未示出)，再形成遮光矩陣層21a與彩色濾光層22a的色阻的方式為之。或者，亦可先行於彩色濾光層22a內側形成遮光矩陣層21a與彩色濾光層22a的色阻，再覆蓋一平坦層後再形成感測線路3a。

請參考圖6，與前述實施例相異處在於：本實施例的觸控顯示裝置D2為一外掛式(out-cell)的觸控顯示裝置，也是一種OGS(on glass sensor)型的觸控顯示裝置。在本實施例中觸控顯示裝置D2更包含一保護玻璃CG以及與保護玻璃CG對應設置的一觸控顯示面板2b。其中該保護玻璃CG於本實施例用以當作基材，因此該等感測線路3b設置於保護玻璃CG之一入光側，也就是保護玻璃CG的下表面。觸控顯示面板2b設置於保護玻璃CG的一入光側，本實施例遮光矩陣層21係設置於觸控顯示面板2b內。需注意者，前述的觸控顯示面板2a、2b，均以垂直驅動型的觸控顯示面板為例，因此在感測線路3b與液晶之間尚具有一共同電極層。而當觸控顯示面板為水平驅動型，例如為IPS顯示面板時，由於不具有共同電極層，因此感測線路3b與液晶之間，則需要額外製作一電性遮蔽層，以避免感測線路3b與畫素電極上的訊號相干擾。

綜上所述，本發明提供了一種觸控顯示面板及觸控顯示裝置，藉由於觸控顯示面板的遮光矩陣層的投影處，形成網電極部的單一層，可在不增加光穿透耗損的情況下，增加網電極部的佈設面積，以達成增加觸控顯示面板及觸控顯示裝置的靈敏度，使整體阻容負載下降並提升整體效能的目的。

以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應包括於後附之申請專利範圍中。

2‧‧‧顯示面板

20‧‧‧基材

21‧‧‧遮光矩陣層

22‧‧‧彩色濾光層

3‧‧‧感測線路

4‧‧‧背光模組

D‧‧‧觸控顯示裝置

Claims (13)

1. 一種觸控顯示面板，包括：一基材；一彩色濾光層，位於該基材之一側面上，具有複數個彩色光阻；一遮光矩陣層，位於該基材之該側面上，對應且環繞該些彩色光阻設置；一控制單元；以及一感測線路，係位於該基材之另一側面上形成一單一層結構，且位於該遮光矩陣層的垂直投影處，該控制單元電性連接該感測線路，該感測線路包括：複數個驅動電極，該等驅動電極係間隔設置；複數個感測電極，該等感測電極係間隔設置；及複數條導線，電性連接各該驅動電極、各該感測電極與該控制單元，其中，各該導線具有至少一分支，且該等導線中離該控制單元越遠則分支數量越多。
2. 如申請專利範圍第1項所述之觸控顯示面板，其中連接該等驅動電極的該等導線用以接收一驅動信號以感應觸碰，並將感應後的訊號經由連接該等感測電極的該等導線輸出。
3. 如申請專利範圍第1項所述之觸控顯示面板，其中各該導線的該等分支係部份分佈於相鄰的該遮光矩陣層的投影處。
4. 如申請專利範圍第1項所述之觸控顯示面板，其中該等驅動電極及該等感測電極至少70%的面積位於該遮光矩陣層的投影處。
5. 如申請專利範圍第1項所述之觸控顯示面板，其中該等驅動電極、該等感測電極及該等導線之線寬介於3微米至50微米。
6. 如申請專利範圍第1項所述之觸控顯示面板，其中該等感測線路的材質為金、銀、銅、錫、鉬、鋁、合金、石墨、石墨烯或其組合。
7. 如申請專利範圍第1項所述之觸控顯示面板，其中該感測線路包括：複數接地電極，位於該等驅動電極與該等感測電極之間，且與該等感測電極與該等驅動電極間隔設置。
8. 如申請專利範圍第1項所述之觸控顯示面板，其中該等驅動電極與該等 感測電極的配置形狀包括矩形、ㄈ型、和梳狀。
9. 如申請專利範圍第1項所述之觸控顯示面板，其中該等感測電極、該等驅動電極及該等導線皆係由位於該遮光矩陣層垂直投影處的一走線線路所組成，其中該觸控顯示面板包括複數個次畫素，該遮光矩陣層係位於該些次畫素的周圍，其中各個驅動電極和感測電極的走線線路係分佈於整數倍次畫素周圍的該遮光矩陣層的垂直投影處。
10. 如申請專利範圍第9項所述之觸控顯示面板，其中該走線線路的形狀包括有開口、鋸齒狀、閃電狀、多邊形、封閉曲線所形成圖案、或填滿該遮光矩陣層。
11. 如申請專利範圍第9項所述之觸控顯示面板，其中該走線線路所組成的圖案包括封閉曲線、開放曲線、網狀結構、樹枝狀結構。
12. 如申請專利範圍第1項所述之觸控顯示面板，更包括：一顯示面板，係設置於該基板的一入光側，且該遮光矩陣層位於該顯示面板內。
13. 一種觸控顯示裝置，包括：如申請專利範圍第1項所述之觸控顯示面板；以及一背光模組，位於該觸控顯示面板一側。