TWI594156B - 內嵌式觸控面板及其佈局 - Google Patents

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TWI594156B
TWI594156B TW104132146A TW104132146A TWI594156B TW I594156 B TWI594156 B TW I594156B TW 104132146 A TW104132146 A TW 104132146A TW 104132146 A TW104132146 A TW 104132146A TW I594156 B TWI594156 B TW I594156B
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林依縈
江昶慶
李昆倍
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瑞鼎科技股份有限公司
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Description

內嵌式觸控面板及其佈局
本發明係與觸控面板(Touch panel)有關，特別是關於一種內嵌式(In-cell)觸控面板及其佈局。
請參照圖1，圖1係繪示傳統具有On-Cell疊層結構的電容式觸控面板的疊層結構示意圖。如圖1所示，傳統On-Cell的電容式觸控面板之疊層結構1由下至上依序是：基板10、薄膜電晶體(TFT)元件層11、液晶層12、彩色濾光層13、玻璃層14、觸控感應層15、偏光片16、黏合劑17及上覆透鏡18。
由圖1可知：傳統具有On-Cell疊層結構的電容式觸控面板則是將觸控感應層15設置於玻璃層14的上方，亦即設置於液晶顯示模組之外。雖然傳統具有On-Cell疊層結構的電容式觸控面板之厚度已較單片式玻璃觸控面板(One Glass Solution,OGS)來得薄，但在現今手機、平板電腦及筆記型電腦等可攜式電子產品強調輕薄短小之趨勢下，傳統具有On-Cell疊層結構的電容式觸控面板已達到其極限，無法滿足最薄化的觸控面板設計之需求。
因此，本發明提出一種內嵌式(In-cell)觸控面板及其佈局，以改善先前技術所遭遇之種種問題。
根據本發明之一較佳具體實施例為一種內嵌式觸控面板。於此實施例中，內嵌式觸控面板包含複數個像素。每個像素之一疊層結構包含基板、薄膜電晶體元件層、液晶層、彩色濾光層及玻璃層。薄膜電晶體元件層設置於基板上。薄膜電晶體元件層內係設置有第一導電層及共同電壓電極，其中第一導電層係以網格狀排列。彩色濾光層設置於液晶層上方。玻璃層設置於彩色濾光層上方。
於一實施例中，內嵌式觸控面板係為內嵌式互電容(Mutual Capacitive)觸控面板，內嵌式互電容觸控面板之觸控電極係由網格狀排列的第一導電層所形成，觸控電極包含第一方向電極及第二方向電極。
於一實施例中，觸控電極中之第一方向電極與第二方向電極係互相交錯以增加有效觸控區域之面積。
於一實施例中，觸控電極之區域劃分係根據第一導電層之相連或斷開來決定。
於一實施例中，觸控電極間之空缺區域係設置有非形成觸控電極之部分的第一導電層，以與共同電壓電極相連。
於一實施例中，第一導電層係形成於共同電壓電極之後。
於一實施例中，第一導電層係形成於共同電壓電極之前。
於一實施例中，彩色濾光層包含彩色濾光片(Color Filter)及黑色矩陣光阻(Black Matrix Resist)，黑色矩陣光阻具有良好的光遮蔽性，第一導電層係位於黑色矩陣光阻之下方。
於一實施例中，薄膜電晶體元件層內還設置有第二導電 層，第二導電層係形成於第一導電層與共同電壓電極之前。
於一實施例中，第二導電層係與共同電壓電極相連以降低阻值。
於一實施例中，第二導電層係與薄膜電晶體元件層中之閘極同時形成。
於一實施例中，薄膜電晶體元件層中之閘極與另一閘極係彼此相鄰排列。
於一實施例中，第二導電層係與第一導電層重疊且相連形成並聯以降低阻值。
於一實施例中，第二導電層係與薄膜電晶體元件層中之源極及汲極同時形成。
於一實施例中，疊層結構具有半源極驅動(Half Source Driving,HSD)架構時，疊層結構會額外多空出源極線之空間。
於一實施例中，第二導電層係利用源極線空出的空間作為觸控電極之走線。
於一實施例中，第二導電層係利用源極線空出的空間與共同電壓電極相連以降低阻值。
於一實施例中，觸控電極之走線係採用集中佈局或均勻佈局之方式排列。
於一實施例中，觸控電極中之第一方向電極與第二方向電極之間係設置有至少一多功能電極(Multi-function Electrode)。
於一實施例中，觸控電極之形狀可為任意幾何圖形。
於一實施例中，觸控電極之邊緣係為不規則形狀。
於一實施例中，當內嵌式觸控面板運作於觸控模式時，共同電壓電極係切換為浮動電位(Floating)或施加觸控相關訊號。
於一實施例中，當內嵌式觸控面板運作於觸控模式時，源極線(Source line)可切換為浮動電位(Floating)或施加觸控相關訊號。
於一實施例中，內嵌式觸控面板之觸控模式與顯示模式係分時驅動，並且內嵌式觸控面板係利用顯示週期之空白區間(Blanking interval)運作於觸控模式。
於一實施例中，空白區間係包含垂直空白區間(Vertical Blanking Interval,VBI)、水平空白區間(Horizontal Blanking Interval,HBI)及長水平空白區間(Long Horizontal Blanking Interval)中之至少一種，長水平空白區間的時間長度等於或大於水平空白區間的時間長度，長水平空白區間係重新分配複數個水平空白區間而得或長水平空白區間包含垂直空白區間。
於一實施例中，第一方向電極為分區配置並與第二方向電極垂直交錯。
於一實施例中，內嵌式觸控面板進一步包含驅動晶片，設置於內嵌式觸控面板之有效區域(AA)之外。
於一實施例中，第一方向電極之每一分區電極之走線係各自獨立連接至驅動晶片。
於一實施例中，第一方向電極之至少兩分區電極之走線於有效區域之外彼此相連後再連接至驅動晶片。
於一實施例中，至少兩分區電極之走線於有效區域之外係透過薄膜電晶體元件層內原有的導電層彼此相連。
於一實施例中，至少兩分區電極之走線於有效區域之外彼此相連後係以一群或多群之形式連接至驅動晶片。
相較於先前技術，根據本發明之內嵌式觸控面板及其佈局具有下列優點：(1)觸控感應電極及其走線之設計簡單；(2)佈局方式不會影響顯示裝置原來的開口率；(3)降低公共電極本身的電阻電容負載(RC loading)；(4)在觸控作動時，同時控制共同電壓電極(Common electrode)以降低內嵌式觸控面板的整體電阻電容負載。
關於本發明之優點與精神可以藉由以下的發明詳述及所附圖式得到進一步的瞭解。
1~5‧‧‧疊層結構
10、20、30、40、50‧‧‧基板
11、21、31、41、51‧‧‧薄膜電晶體(TFT)元件層
12、22、32、42、52‧‧‧液晶層
13、23、33、43、53‧‧‧彩色濾光層
14、24、34、44、54‧‧‧玻璃層
15‧‧‧觸控感應層
16‧‧‧偏光片
17‧‧‧黏合劑
18‧‧‧上覆透鏡
CF‧‧‧彩色濾光片
BM‧‧‧黑色矩陣光阻
M1、M2、M3‧‧‧導電層
ISO1、ISO2、ISO3‧‧‧絕緣層
LC‧‧‧液晶單元
S‧‧‧源極
D‧‧‧汲極
G‧‧‧閘極
CITO、VCOM、VCOM1~VCOM5‧‧‧共同電壓電極
VIA‧‧‧通孔
2A~2C、3A~3C、4A~4C、5A~5C、6A~6C‧‧‧虛線範圍
EA~EB‧‧‧觸控電極
MFL‧‧‧多功能電極
9、10A、12A~12C‧‧‧內嵌式互電容觸控面板
TX1~TX3‧‧‧驅動電極
RX1~RX2‧‧‧感測電極
G1~G3‧‧‧閘極驅動訊號
S1~S3‧‧‧源極驅動訊號
VF‧‧‧浮動電位
SIM‧‧‧影像訊號
HSync‧‧‧水平同步訊號
VSync‧‧‧垂直同步訊號
STH‧‧‧觸控驅動訊號
VBI‧‧‧垂直空白區間
HBI‧‧‧水平空白區間
LHBI‧‧‧長水平空白區間
E1‧‧‧第一方向電極
E2‧‧‧第二方向電極
W2、W11~W13‧‧‧獨立走線
E11~E13‧‧‧分區電極
TPAA‧‧‧有效區域
IC‧‧‧控制晶片
L1~L3‧‧‧橫向走線
圖1係繪示傳統具有On-Cell疊層結構的電容式觸控面板的疊層結構示意圖。
圖2A係繪示根據本發明之第一具體實施例之內嵌式觸控面板的疊層結構示意圖。
圖2B係繪示第一具體實施例之畫素設計示意圖。
圖3A係繪示根據本發明之第二具體實施例之內嵌式觸控面板的疊層結構示意圖。
圖3B係繪示第二具體實施例之畫素設計示意圖。
圖4A係繪示根據本發明之第三具體實施例之內嵌式觸控面板的疊層結構示意圖。
圖4B係繪示第三具體實施例之畫素設計示意圖。
圖8A係繪示根據本發明之第四具體實施例之內嵌式觸控面板的疊層結構示意圖。
圖5B係繪示第四具體實施例之畫素設計示意圖。
圖6係繪示根據本發明之第五具體實施例之應用於半源極驅動(HSD)架構之畫素設計示意圖。
圖7A及圖7B係繪示包含有多功能電極(MFL)之內嵌式互電容網格觸控電極設計的示意圖。
圖8A及圖8B係繪示內嵌式互電容網格觸控電極之邊緣可設計為直線或非直線的示意圖。
圖9A及圖9B係分別繪示具有多個共同電壓電極區域之內嵌式互電容觸控面板的示意圖及其運作於觸控模式與顯示模式時之各訊號的時序圖。
圖10A及圖10B係分別繪示具有單一個共同電壓電極區域之內嵌式互電容觸控面板的示意圖及其運作於觸控模式與顯示模式時之各訊號的時序圖。
圖11A係繪示內嵌式互電容觸控面板之觸控模式與顯示模式分時驅動的時序圖。
圖11B係分別繪示垂直空白區間、水平空白區間及長水平空白區間的 示意圖。
圖12A至圖12C係分別繪示第一方向觸控電極與第二方向觸控電極在內嵌式互電容觸控面板之有效區域外之不同走線配置的示意圖。
本發明之主要範疇在於提供一種創新的內嵌式互電容觸控面板之設計，藉以有效降低觸控顯示面板的阻值與寄生電容，並可在對液晶顯示裝置產生最小影響的狀況下實現單層內嵌式互電容觸控元件。本發明之內嵌式互電容觸控面板的主要技術特徵包含但不限於下列幾項：(1)採用第一導電層形成具有網格狀的觸控電極；(2)上述網格狀的觸控電極係佈局於彩色濾光片的遮光層(black matrix,BM)下方；(3)上述網格狀的觸控電極除了可包含驅動電極(TX)與感測電極(RX)之外，亦可視實際需求加入多功能電極(MFL)；(4)上述網格狀的觸控電極係為單層(Single layer)配置且驅動電極(TX)與感測電極(RX)可相互交錯排列，藉以增大觸控感測之有效區域並提升觸控感測之靈敏度；(5)上述第一導電層除了形成網格狀的觸控電極之外，其餘不屬於觸控電極的部分第一導電層亦可與共同電壓電極(Common electrode,VCOM)電性連接，藉以降低共同電壓電極的電阻電容負載(RC loading)；(6)當內嵌式互電容觸控面板運作於觸控模式時，共同電壓電極可同時施加一觸控相關訊號或切換為一浮動電位，藉以減少觸控感測時的寄生電容。
根據本發明之一較佳具體實施例為一種內嵌式互電容觸控面板。實際上，由於內嵌式互電容觸控面板可達成最薄化的觸控面板設計，可廣泛應用於智慧型手機、平板電腦及筆記型電腦等各種可攜式消費性電子產品上。
於此實施例中，內嵌式互電容觸控面板所適用的顯示器可以是採用橫向電場效應顯示技術(In-Plane-Switching Liquid Crystal，IPS)或由其延伸的邊界電場切換廣視角技術(Fringe Field Switching，FFS)或高階超廣視角技術(Advanced Hyper-Viewing Angle，AHVA)之顯示器，但不以此為限。
一般而言，目前市場上的主流電容式觸控感測技術應為投射式電容觸控感測技術，可分為互電容(Mutual capacitance)及自電容(Self capacitance)兩種。互電容觸控感測技術就是當觸碰發生時，鄰近兩電極間產生電容耦合的現象，當觸碰發生時會帶走兩電極間耦合之電力線，並由電容量變化來確定觸碰動作的發生；自電容觸控感測技術就是觸控物與電極間產生電容耦合，並量測電極的電容量變化，以確定觸碰動作的發生。
首先，請參照圖2A及圖2B，圖2A係繪示根據本發明之第一具體實施例之內嵌式互電容觸控面板的疊層結構2示意圖。圖2B則係繪示其畫素設計之示意圖。需說明的是，此實施例係以常見的TFT-LCD面板來說明本發明之內嵌式互電容觸控面板的疊層結構，但在實際面板設計時，將會依照不同種類的面板及其特性採用不同的設計方式。舉例而言，若將本發明實施於具有COA(Color filter On Array)結構的面板，甚至可再提升面板的開口率。
如圖2A所示，於此實施例中，內嵌式互電容觸控面板之疊 層結構2由下至上依序是：基板20、薄膜電晶體元件(TFT)層21、液晶層22、彩色濾光層23及玻璃層24。彩色濾光層23包含彩色濾光片(Color Filter)CF及黑色矩陣光阻(Black Matrix Resist)BM兩部分，其中黑色矩陣光阻BM具有良好的光遮蔽性，可應用於彩色濾光層23中，作為區隔紅(R)、綠(G)、藍(B)三種顏色的彩色濾光片之材料，但不以此為限。
於此實施例中，薄膜電晶體元件層21內設置有第一導電層M3及共同電壓電極CITO，其中第一導電層M3係形成於共同電壓電極CITO之後，並且第一導電層M3係以網格狀排列佈局形成單層的觸控電極圖案。更詳細地說，共同電壓電極CITO係形成於絕緣層ISO1之上，然後再形成絕緣層ISO2於共同電壓電極CITO之上，之後再形成第一導電層M3於絕緣層ISO2之上並形成絕緣層ISO3於第一導電層M3之上。
需說明的是，第一導電層M3設置於薄膜電晶體元件層21內的位置係對應於上方的彩色濾光層23中之黑色矩陣光阻BM，藉以透過具有良好光遮蔽性的黑色矩陣光阻BM來獲得遮蔽，但不以此為限。
此外，薄膜電晶體元件層21內還設置有第二導電層M2。需說明的是，第二導電層M2可以是薄膜電晶體元件層21內原有的任意導電層，故不會額外增加製程的複雜度，亦不會降低內嵌式互電容觸控面板的開口率。
於此實施例中，第二導電層M2係形成於第一導電層M3與共同電壓電極CITO之前。舉例而言，第二導電層M2可與薄膜電晶體元件層21內的源極(Source)S及汲極(Drain)D相同材料且於同一道製程製成，抑或與薄膜電晶體元件層21內的閘極(Gate)G相同材料且於同一道製程製成，但不 以此為限。實際上，導電層M2可以是由任何導電材料構成，其排列可以是水平排列、垂直排列或交錯(Mesh)排列。
於實際應用中，第二導電層M2可作為由第一導電層M3所形成的單層網格狀觸控電極的走線(Traces)；第二導電層M2亦可作為與共同電壓電極CITO相連的走線，以降低共同電壓電極CITO之阻抗與負載；第二導電層M2亦可與第一導電層M3重疊且彼此並聯以降低阻值。
接著，如圖2B所示，於此實施例的畫素設計上，可利用第一導電層M3之連接或斷開來進行不同觸控電極區域之劃分。舉例而言，在圖2B中用虛線圈起來的虛線範圍2A內之第一導電層M3為上下相連接，故虛線範圍2A內之上下畫素屬於同一觸控電極之範圍；相反地，在圖2B中的虛線範圍2C內之第一導電層M3為上下斷開，故虛線範圍2C內之上下畫素屬於不同觸控電極之範圍。
此外，如圖2B中的虛線範圍2B所示，亦可在觸控電極間的空缺區域佈置不屬於觸控電極的部分第一導電層M3，使其透過通孔VIA與下方的共同電壓電極CITO電性相連。
接著，請參照圖3A及圖3B，圖3A係繪示根據本發明之第二具體實施例之內嵌式觸控面板的疊層結構3示意圖。圖3B則係繪示其畫素設計示意圖。
第二具體實施例與第一具體實施例不同之處僅在於：第二具體實施例的第一導電層M3係形成於共同電壓電極CITO之前。更詳細地說，第一導電層M3係形成於絕緣層ISO1之上，然後再形成絕緣層ISO2於第一導電層M3之上，之後再形成共同電壓電極CITO於絕緣層ISO2之上。
於此實施例的畫素設計上，如圖3B所示，同樣可利用第一導電層M3之連接或斷開來進行不同觸控電極區域之劃分。舉例而言，在圖3B中的虛線範圍3A內之第一導電層M3為上下相連接，故虛線範圍3A內之上下畫素屬於同一觸控電極之範圍；相反地，在圖3B中的虛線範圍3C內之第一導電層M3為上下斷開，故虛線範圍3C內之上下畫素屬於不同觸控電極之範圍。此外，如圖3B中的虛線範圍3B所示，亦可在觸控電極間的空缺區域佈置不屬於觸控電極的部分第一導電層M3，使其透過通孔VIA與上方的共同電壓電極CITO電性相連。
然後，請參照圖4A及圖4B，圖4A係繪示根據本發明之第三具體實施例之內嵌式觸控面板的疊層結構4示意圖。圖4B則係繪示其畫素設計示意圖。需說明的是，由於圖4A所繪示的內嵌式觸控面板的疊層結構4與圖2A所繪示的內嵌式觸控面板的疊層結構2大致相同，故於此不另行贅述。
需說明的是，如圖4B所示，於此實施例的畫素設計上，可透過將另一導電層M1所形成的閘極線G兩兩一組相鄰排列，藉以縮減位於上方的彩色濾光層43中之黑色矩陣光阻BM的寬度。此外，此一排列方式亦使得畫素另一端所空出的空間能夠佈置除了觸控電極(第一導電層M3)之外的其他導電層(例如導電層M1，但不以此為限)，並使導電層M1透過通孔VIA與上方的共同電壓電極CITO電性相連，藉以降低共同電壓電極CITO的阻抗與負載，如圖4B中的虛線範圍4B所示。
同樣地，此實施例亦可利用第一導電層M3之連接或斷開來進行不同觸控電極區域之劃分。舉例而言，在圖4B中的虛線範圍4C內之第一導電層M3為上下相連接，故虛線範圍4C內之上下畫素屬於同一觸控電 極之範圍；相反地，在圖4B中的虛線範圍4A內之第一導電層M3為上下斷開，故虛線範圍4A內之上下畫素屬於不同觸控電極之範圍。
接著，請參照圖5A及圖5B，圖5A係繪示根據本發明之第四具體實施例之內嵌式觸控面板的疊層結構示意圖。圖5B係繪示其畫素設計示意圖。需說明的是，由於圖5A所繪示的內嵌式觸控面板的疊層結構5與圖3A所繪示的內嵌式觸控面板的疊層結構3大致相同，故於此不另行贅述。
第四具體實施例與第三具體實施例不同之處僅在於：第三具體實施例的第一導電層M3係形成於共同電壓電極CITO之後，而第四具體實施例的第一導電層M3係形成於共同電壓電極CITO之前。
需說明的是，如圖5B所示，於此實施例的畫素設計上，同樣亦可透過將另一導電層M1所形成的閘極線G兩兩一組相鄰排列，藉以縮減位於上方的彩色濾光層53中之黑色矩陣光阻BM的寬度。此外，此一排列方式亦使得畫素另一端所空出的空間能夠佈置除了觸控電極(第一導電層M3)之外的其他導電層(例如導電層M1，但不以此為限)，並使導電層M1透過通孔VIA與上方的共同電壓電極CITO電性相連，藉以降低共同電壓電極CITO的阻抗與負載，如圖5B中的虛線範圍5B所示。
同樣地，此實施例亦可利用第一導電層M3之連接或斷開來進行不同觸控電極區域之劃分。舉例而言，在圖5B中的虛線範圍5C內之第一導電層M3為上下相連接，故虛線範圍5C內之上下畫素屬於同一觸控電極之範圍；相反地，在圖5B中的虛線範圍5A內之第一導電層M3為上下斷開，故虛線範圍5A內之上下畫素屬於不同觸控電極之範圍。
請參照圖6，圖6係繪示根據本發明之第五具體實施例之應用 於半源極驅動(HSD)架構之畫素設計示意圖。
如圖6所示，此實施例亦可利用第一導電層M3之連接或斷開來進行不同觸控電極區域之劃分。如圖6中的虛線範圍6A與6B所示，由於多出了一條源極線(Source line)的空間，故可用來佈置除了觸控電極(第一導電層M3)之外的其他導電層(例如M2)作為觸控電極的走線，藉此可避免走線造成的觸控失效區，以提升線性度表現。此外，如圖6中的虛線範圍6C所示，多出來的源極線空間亦可用來佈置除了觸控電極(第一導電層M3)之外的其他導電層(例如M2)作為走線並透過通孔VIA與上方的共同電壓電極CITO電性相連，藉以降低共同電壓電極CITO之阻抗。
請參照圖7A及圖7B，圖7A及圖7B係繪示包含有多功能電極(MFL)之內嵌式互電容網格觸控電極設計的示意圖。如圖7A及圖7B所示，觸控電極EA與EB可分別為驅動電極(TX)與感測電極(RX)，並且均為第一導電層M3所形成之網格狀圖案化的單層觸控電極。
於實際應用中，於驅動電極(TX)與感測電極(RX)之間亦可佈置多功能電極(MEL)，並且多功能電極(MFL)同樣是由第一導電層M3所形成之網格狀圖案化的單層觸控電極。
此外，於本發明之內嵌式互電容網格觸控電極設計中，可包含或不包含恰當佈局於觸控電極空缺處的第一導電層，用以電性連接共同電壓電極以降低其阻抗。至於第二導電層所形成的走線可視實際需求採取集中佈局或均勻佈局之方式，並無特定之限制。
需說明的是，本發明所揭露的內嵌式互電容觸控面板的疊層結構可實現各種單層觸控電極的圖案。實際上，觸控電極EA與EB的形狀 可依照實際需求設計為任意的幾何圖形，無論是規則的形狀或不規則的形狀均可，並且其邊緣的形狀亦可依照實際需求設計為規則的形狀，例如直線(如圖8A所示)或是不規則的形狀(如圖8B所示)，並無特定之限制。
接著，請參照圖9A及圖9B，圖9A及圖9B係分別繪示具有多個共同電壓電極區域之內嵌式互電容觸控面板9的示意圖及其運作於觸控模式與顯示模式時之各訊號的時序圖。
如圖9A所示，內嵌式互電容觸控面板9之共同電壓電極可在適當位置斷開而形成五個共同電壓電極區域VCOM1~VCOM5。其中，共同電壓電極區域VCOM1~VCOM3為與驅動電極TX1~TX3畫素重疊之部分；共同電壓電極區域VCOM4~VCOM5為與感測電極RX1~RX2畫素重疊之部分。當內嵌式互電容觸控面板9運作於觸控模式時，不同的共同電壓電極區域VCOM1~VCOM5可分別接收不同的訊號，例如觸控相關的驅動訊號或定電壓訊號，但不以此為限。
如圖9B所示，內嵌式互電容觸控面板9可於不同時間分別運作於顯示模式與觸控模式下，亦即內嵌式互電容觸控面板9的觸控模式與顯示模式係分時驅動。需說明的是，請同時參照圖11A，內嵌式互電容觸控面板9係利用影像訊號SIM中之空白區間(Blanking interval)輸出觸控驅動訊號STH，以運作於觸控模式下。內嵌式互電容觸控面板9會在非顯示時序(亦即空白區間)進行觸控感測。
當內嵌式互電容觸控面板運作於顯示模式時，會由閘極驅動器及源極驅動器分別輸出閘極驅動訊號G1~G3及源極驅動訊號S1~S3，以驅動內嵌式觸控面板的畫素顯示畫面；當內嵌式互電容觸控面 板運作於觸控模式時，會對與驅動電極TX1~TX3畫素重疊的共同電壓電極區域VCOM1~VCOM3分別施加與驅動電極TX1~TX3觸控相關的驅動訊號，並對與感測電極RX1~RX2畫素重疊的共同電壓電極區域VCOM4~VCOM5施加一定電壓訊號，而源極線(Source Line)亦選擇是否切換至浮動電位(Floating)或部分切換至與觸控訊號同相、同振幅及同頻之訊號。
接著，請參照圖10A及圖10B，圖10A及圖10B係分別繪示具有單一個共同電壓電極區域之內嵌式互電容觸控面板10A的示意圖及其運作於觸控模式與顯示模式時之各訊號的時序圖。
如圖10A所示，此實施例之共同電壓電極VCOM係佈置於一整片區域而會與驅動電極TX1~TX3及感測電極RX1~RX2均畫素重疊。
如圖10B所示，內嵌式互電容觸控面板10A可於不同時間分別運作於顯示模式與觸控模式下，亦即內嵌式互電容觸控面板10A的觸控模式與顯示模式係分時驅動。需說明的是，請同時參照圖11A，內嵌式互電容觸控面板10A係利用影像訊號SIM中之空白區間(Blanking interval)輸出觸控驅動訊號STH，以運作於觸控模式下。內嵌式互電容觸控面板10A會在非顯示時序(亦即空白區間)進行觸控感測。
當內嵌式互電容觸控面板運作於顯示模式時，會由閘極驅動器及源極驅動器分別輸出閘極驅動訊號G1~G3及源極驅動訊號S1~S3，以驅動內嵌式互電容觸控面板的畫素顯示畫面；當內嵌式互電容觸控面板運作於觸控模式時，共同電壓電極區域VCOM會切換為一浮動電位VF，而源極線(Source Line)亦選擇是否切換至浮動電位或部分切換至與觸控訊號同相、同振幅及同頻之訊號。
接著，請參照圖11B，圖11B係分別繪示垂直空白區間、水平空白區間及長水平空白區間的示意圖。於實際應用中，內嵌式互電容觸控面板可根據不同驅動方式調整其使用的空白區間種類多寡。如圖11B所示，空白區間可包含垂直空白區間(Vertical Blanking Interval)VBI、水平空白區間(Horizontal Blanking Interval)HBI及長水平空白區間LHBI(Long Horizontal Blanking Interval)中之至少一種。其中，長水平空白區間LHBI的時間長度等於或大於水平空白區間HBI的時間長度。長水平空白區間LHBI可以是重新分配複數個水平空白區間HBI而得或是長水平空白區間LHBI包含有垂直空白區間VBI。
請參照圖12A至圖12C，圖12A至圖12C係分別繪示第一方向觸控電極與第二方向觸控電極在內嵌式互電容觸控面板之有效區域外之不同走線配置的示意圖。
如圖12A所示，於一實施例中，內嵌式互電容觸控面板12A之觸控電極元件包含有第一方向電極E1與第二方向電極E2，並且第一方向電極E1與第二方向電極E2係互相交錯以增加有效觸控區域之面積。其中，每一個第一方向電極E1係分區配置為分區電極E11~E13並與第二方向電極E2垂直交錯。
需說明的是，此實施例中之第一方向電極E1的每一個分區電極E11~E13係分別透過各自的獨立走線W11~W13連接進入位於內嵌式互電容觸控面板12A的有效區域TPAA之外的控制晶片IC，並且每一個第二方向電極E2分別透過其獨立走線W2連接進入控制晶片IC，並由控制晶片IC內部控制觸控訊號。
如圖12B所示，於另一實施例中，內嵌式互電容觸控面板12B之觸控電極元件包含有第一方向電極E1與第二方向電極E2，並且第一方向與第二方向彼此交錯。其中，每一個第一方向電極E1係分區配置為分區電極E11~E13並與第二方向電極E2垂直交錯。
需說明的是，雖然圖12B中之第一方向電極E1的每一個分區電極E11~E13亦分別透過各自的獨立走線W11~W13連接進入位於內嵌式互電容觸控面板12B的有效區域TPAA之外的控制晶片IC，並且每一個第二方向電極E2分別透過其獨立走線W2連接進入控制晶片IC，但與圖12A不同之處在於：圖12B中之同一個第一方向電極E1的每一個分區電極E11~E13的獨立走線W11~W13會在有效區域TPAA之外透過同一條橫向走線(例如L1~L3)彼此橫向連接，並且該條橫向走線L1~L3可以是TFT LCD原有製程中的任意導電層，例如前述的導電層M1或M2，但不以此為限。
形成橫向連接後，每一個分區電極E11的獨立走線W11、每一個分區電極E12的獨立走線W12及每一個分區電極E13的獨立走線W13可以多群之形式分別連接進入控制晶片IC(如圖12B所示)或是僅有某一特定的分區電極的獨立走線(例如每一個分區電極E11的獨立走線W11)以一群之形式連接進入控制晶片IC(如圖12C所示)，可依照實際需求進行調整，藉以達到多驅功能。
相較於先前技術，根據本發明之內嵌式觸控面板及其佈局具有下列優點：(1)觸控感應電極及其走線之設計簡單；(2)佈局方式不會影響顯示裝置原來的開口率； (3)降低公共電極本身的電阻電容負載(RC loading)；(4)在觸控作動時，同時控制共同電壓電極(Common electrode)以降低內嵌式觸控面板的整體電阻電容負載。
藉由以上較佳具體實施例之詳述，係希望能更加清楚描述本發明之特徵與精神，而並非以上述所揭露的較佳具體實施例來對本發明之範疇加以限制。相反地，其目的是希望能涵蓋各種改變及具相等性的安排於本發明所欲申請之專利範圍的範疇內。
M1~M3‧‧‧導電層
G‧‧‧閘極
VIA‧‧‧通孔
CITO‧‧‧共同電壓電極
2A~2C‧‧‧範圍

Claims (35)

  1. 一種內嵌式觸控面板，包含：複數個像素(Pixel)，每個像素之一疊層結構包含：一基板；一薄膜電晶體元件層，設置於該基板上，該薄膜電晶體元件層內係設置有一第一導電層及一共同電壓電極(Common Electrode)，其中該第一導電層係以網格狀(Mesh type)排列；一液晶層，設置於該薄膜電晶體元件層上方；一彩色濾光層，設置於該液晶層上方；以及一玻璃層，設置於該彩色濾光層上方；其中，該第一導電層係形成於該共同電壓電極之後。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之內嵌式觸控面板，係為一內嵌式互電容觸控面板，該內嵌式互電容觸控面板之觸控電極係由網格狀排列的該第一導電層所形成，該觸控電極包含一第一方向電極及一第二方向電極。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之內嵌式觸控面板，其中該觸控電極中之該第一方向電極與該第二方向電極係互相交錯以增加有效觸控區域之面積。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之內嵌式觸控面板，其中該觸控電極之區域劃分係根據該第一導電層之相連或斷開來決定。
  5. 如申請專利範圍第2項所述之內嵌式觸控面板，其中該觸控電極間之一空缺區域係設置有非形成該觸控電極之部分的該第一導電層，以與該共同電壓電極相連。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之內嵌式觸控面板，其中該彩色濾光層包含一彩色濾光片(Color Filter)及一黑色矩陣光阻(Black Matrix Resist)，該 黑色矩陣光阻具有良好的光遮蔽性，該第一導電層係位於該黑色矩陣光阻之下方。
  7. 如申請專利範圍第2項所述之內嵌式觸控面板，其中該薄膜電晶體元件層內還設置有一第二導電層，該第二導電層係形成於該第一導電層與該共同電壓電極之前。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之內嵌式觸控面板，其中該第二導電層係與該共同電壓電極相連以降低阻值。
  9. 如申請專利範圍第7項所述之內嵌式觸控面板，其中該第二導電層係與該薄膜電晶體元件層中之一閘極同時形成。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之內嵌式觸控面板，其中該薄膜電晶體元件層中之該閘極與另一閘極係彼此相鄰排列。
  11. 如申請專利範圍第7項所述之內嵌式觸控面板，其中該第二導電層係與該第一導電層重疊且相連形成並聯以降低阻值。
  12. 如申請專利範圍第7項所述之內嵌式觸控面板，其中該第二導電層係與該薄膜電晶體元件層中之一源極及一汲極同時形成。
  13. 如申請專利範圍第7項所述之內嵌式觸控面板，其中當該疊層結構具有半源極驅動(Half Source Driving,HSD)架構時，該疊層結構會額外多空出一源極線之空間。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之內嵌式觸控面板，其中該第二導電層係利用該源極線空出的空間作為該觸控電極之走線。
  15. 如申請專利範圍第13項所述之內嵌式觸控面板，其中該第二導電層係利用該源極線空出的空間與該共同電壓電極相連以降低阻值。
  16. 如申請專利範圍第14項所述之內嵌式觸控面板，其中該觸控電極之 走線係採用集中佈局或均勻佈局之方式排列。
  17. 如申請專利範圍第2項所述之內嵌式觸控面板，其中該觸控電極中之該第一方向電極與該第二方向電極之間係設置有至少一多功能電極。
  18. 如申請專利範圍第2項所述之內嵌式觸控面板，其中該觸控電極之形狀係為任意幾何圖形。
  19. 如申請專利範圍第2項所述之內嵌式觸控面板，其中該觸控電極之邊緣係為不規則形狀。
  20. 如申請專利範圍第1項所述之內嵌式觸控面板，其中當該內嵌式觸控面板運作於一觸控模式時，一共同電壓電極係切換為一浮動電位(Floating)或施加一觸控相關訊號。
  21. 如申請專利範圍第1項所述之內嵌式觸控面板，其中當該內嵌式觸控面板運作於一觸控模式時，一源極線(Source line)可切換為一浮動電位(Floating)或施加一觸控相關訊號。
  22. 如申請專利範圍第1項所述之內嵌式觸控面板，其中該內嵌式觸控面板之一觸控模式與一顯示模式係分時驅動，並且該內嵌式觸控面板係利用顯示週期之一空白區間(Blanking interval)運作於該觸控模式。
  23. 如申請專利範圍第22項所述之內嵌式觸控面板，其中該空白區間係包含一垂直空白區間(Vertical Blanking Interval,VBI)、一水平空白區間(Horizontal Blanking Interval,HBI)及一長水平空白區間(Long Horizontal Blanking Interval)中之至少一種，該長水平空白區間的時間長度等於或大於該水平空白區間的時間長度，該長水平空白區間係重新分配複數個該水平空白區間而得或該長水平空白區間包含該垂直空白區間。
  24. 如申請專利範圍第2項所述之內嵌式觸控面板，其中該第一方向電極為分區配置並與該第二方向電極垂直交錯。
  25. 如申請專利範圍第24項所述之內嵌式觸控面板，進一步包含：一驅動晶片，設置於該內嵌式觸控面板之一有效區域之外。
  26. 如申請專利範圍第25項所述之內嵌式觸控面板，其中該第一方向電極之每一分區電極之走線係各自獨立連接至該驅動晶片。
  27. 如申請專利範圍第25項所述之內嵌式觸控面板，其中該第一方向電極之至少兩分區電極之走線於該有效區域之外彼此相連後再連接至該驅動晶片。
  28. 如申請專利範圍第27項所述之內嵌式觸控面板，其中該至少兩分區電極之走線於該有效區域之外係透過該薄膜電晶體元件層內原有的導電層彼此相連。
  29. 如申請專利範圍第27項所述之內嵌式觸控面板，其中該至少兩分區電極之走線於該有效區域之外彼此相連後係以一群或多群之形式連接至該驅動晶片。
  30. 一種內嵌式觸控面板，包含：複數個像素(Pixel)，每個像素之一疊層結構包含：一基板；一薄膜電晶體元件層，設置於該基板上，該薄膜電晶體元件層內係設置有一第一導電層及一共同電壓電極(Common Electrode)，其中該第一導電層係以網格狀(Mesh type)排列；一液晶層，設置於該薄膜電晶體元件層上方；一彩色濾光層，設置於該液晶層上方；以及一玻璃層，設置於該彩色濾光層上方； 其中，該第一導電層係形成於該共同電壓電極之前。
  31. 一種內嵌式觸控面板，包含：複數個像素(Pixel)，每個像素之一疊層結構包含：一基板；一薄膜電晶體元件層，設置於該基板上，該薄膜電晶體元件層內係設置有一第一導電層及一共同電壓電極(Common Electrode)，其中該第一導電層係以網格狀(Mesh type)排列；一液晶層，設置於該薄膜電晶體元件層上方；一彩色濾光層，設置於該液晶層上方；以及一玻璃層，設置於該彩色濾光層上方；其中，該內嵌式觸控面板係為一內嵌式互電容觸控面板，該內嵌式互電容觸控面板之觸控電極係由網格狀排列的該第一導電層所形成，該觸控電極包含一第一方向電極及一第二方向電極，該薄膜電晶體元件層內還設置有一第二導電層，該第二導電層係形成於該第一導電層與該共同電壓電極之前。
  32. 一種內嵌式觸控面板，包含：複數個像素(Pixel)，每個像素之一疊層結構包含：一基板；一薄膜電晶體元件層，設置於該基板上，該薄膜電晶體元件層內係設置有一第一導電層及一共同電壓電極(Common Electrode)，其中該第一導電層係以網格狀(Mesh type)排列；一液晶層，設置於該薄膜電晶體元件層上方；一彩色濾光層，設置於該液晶層上方；以及一玻璃層，設置於該彩色濾光層上方；其中，該內嵌式觸控面板係為一內嵌式互電容觸控面板，該內嵌式 互電容觸控面板之觸控電極係由網格狀排列的該第一導電層所形成，該觸控電極包含一第一方向電極及一第二方向電極，該觸控電極中之該第一方向電極與該第二方向電極之間係設置有至少一多功能電極。
  33. 一種內嵌式觸控面板，包含：複數個像素(Pixel)，每個像素之一疊層結構包含：一基板；一薄膜電晶體元件層，設置於該基板上，該薄膜電晶體元件層內係設置有一第一導電層及一共同電壓電極(Common Electrode)，其中該第一導電層係以網格狀(Mesh type)排列；一液晶層，設置於該薄膜電晶體元件層上方；一彩色濾光層，設置於該液晶層上方；以及一玻璃層，設置於該彩色濾光層上方；其中，當該內嵌式觸控面板運作於一觸控模式時，一源極線(Source line)可切換為一浮動電位(Floating)或施加一觸控相關訊號。
  34. 一種內嵌式觸控面板，包含：複數個像素(Pixel)，每個像素之一疊層結構包含：一基板；一薄膜電晶體元件層，設置於該基板上，該薄膜電晶體元件層內係設置有一第一導電層及一共同電壓電極(Common Electrode)，其中該第一導電層係以網格狀(Mesh type)排列；一液晶層，設置於該薄膜電晶體元件層上方；一彩色濾光層，設置於該液晶層上方；以及一玻璃層，設置於該彩色濾光層上方；其中，該內嵌式觸控面板之一觸控模式與一顯示模式係分時驅動， 並且該內嵌式觸控面板係利用顯示週期之一空白區間(Blanking interval)運作於該觸控模式。
  35. 一種內嵌式觸控面板，包含：複數個像素(Pixel)，每個像素之一疊層結構包含：一基板；一薄膜電晶體元件層，設置於該基板上，該薄膜電晶體元件層內係設置有一第一導電層及一共同電壓電極(Common Electrode)，其中該第一導電層係以網格狀(Mesh type)排列；一液晶層，設置於該薄膜電晶體元件層上方；一彩色濾光層，設置於該液晶層上方；以及一玻璃層，設置於該彩色濾光層上方；以及一驅動晶片，設置於該內嵌式觸控面板之一有效區域之外；其中，該內嵌式觸控面板係為一內嵌式互電容觸控面板，該內嵌式互電容觸控面板之觸控電極係由網格狀排列的該第一導電層所形成，該觸控電極包含一第一方向電極及一第二方向電極，該第一方向電極為分區配置並與該第二方向電極垂直交錯，該第一方向電極之至少兩分區電極之走線於該有效區域之外彼此相連後再連接至該驅動晶片。
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