TWI611323B - 內嵌式互電容觸控面板 - Google Patents

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林依縈
江昶慶
許有津
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瑞鼎科技股份有限公司
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Abstract

本發明揭露一種內嵌式互電容觸控面板，包含複數個像素。每個像素之一疊層結構包含一基板、一薄膜電晶體元件層、一液晶層、一彩色濾光層及一玻璃層。薄膜電晶體元件層設置於基板上。薄膜電晶體元件層內設置有一第一導電層及一共同電壓電極。第一導電層係以網格狀排列或僅在內嵌式互電容觸控面板之一有效區域內沿一第一方向排列。液晶層設置於薄膜電晶體元件層上方。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。

Description

內嵌式互電容觸控面板
本發明係與觸控面板有關，尤其是關於一種內嵌式互電容觸控面板(In-cell mutual-capacitive touch panel)。
一般而言，電容式觸控面板大致可依照其疊層結構之不同而分為數種不同型式，例如：內嵌式(In-cell)的電容式觸控面板及On-cell的電容式觸控面板。
請參照圖1及圖2，圖1及圖2係分別繪示內嵌式的電容式觸控面板及On-Cell的電容式觸控面板的疊層結構示意圖。如圖1所示，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。如圖2所示，內嵌式的電容式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(TFT)元件層21、觸控感應層22、液晶層23、彩色濾光層24、玻璃層25、偏光片26、黏合劑27及上覆透鏡28。
比較圖1及圖2可知：內嵌式的電容式觸控面板係將觸控感應層22設置於液晶層23的下方，亦即設置於液晶顯示模組之內；On-Cell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。相較於傳統的單片式玻璃觸控面板(One Glass Solution,OGS)及On-Cell的電容式觸控面板，內嵌式的電容式觸控面板可達成最薄化的觸控面板設計，並可廣泛應用於手機、平板電腦及筆記型電腦等可攜式電子產品上。
因此，本發明提出一種內嵌式互電容觸控面板及其佈局，希望能透過其創新的佈局方式降低阻值及寄生電容之影響，以提升內嵌式的互電容觸控面板之整體效能。
有鑑於此，本發明提出一種內嵌式互電容觸控面板，以有效解決先前技術所遭遇到之上述種種問題。
根據本發明之一具體實施例為一種內嵌式互電容觸控面板。於此實施例中，內嵌式互電容觸控面板包含複數個像素。每個像素之一疊層結構包含一基板、一薄膜電晶體元件層、一液晶層、一彩色濾光層及一玻璃層。薄膜電晶體元件層設置於基板上。薄膜電晶體元件層內設置有一第一導電層及一共同電壓電極。第一導電層係以網格狀排列或僅在內嵌式互電容觸控面板之一有效區域內沿一第一方向排列。液晶層設置於薄膜電晶體元件層上方。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，內嵌式互電容觸控面板之觸控電極包含一第一方向電極及一第二方向電極，其中第一方向電極係由網格狀排列的第一導電層所形成且第二方向電極係由在有效區域內沿第一方向排列之第一導電層透過通孔(Via)電性連接共同電壓電極所形成。
於一實施例中，第一方向電極與第二方向電極分別為驅動電極與感測電極或第一方向電極與第二方向電極分別為感測電極與驅動電極。
於一實施例中，在第一方向電極與第二方向電極之間設置有一多功能電極，多功能電極係由在有效區域內沿第一方向排列之第一導電層透過通孔電性連接共同電壓電極所形成。
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，彩色濾光層包含一彩色濾光片(Color Filter)及一黑色矩陣光阻(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，未形成觸控電極之部分的第一導電層係電性連接對應於第一方向電極之部分的共同電壓電極，以降低共同電壓電極之電阻電容負荷(RC loading)。
於一實施例中，薄膜電晶體元件層中還包含一原有導電層，原有導電層係電性連接共同電壓電極，以降低共同電壓電極之電阻電容負荷。
於一實施例中，當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一源極線之空間可供薄膜電晶體元件層中之一原有導電層與第一導電層或共同電壓電極電性連接。
於一實施例中，原有導電層係與薄膜電晶體元件層中之 一源極及一汲極同時形成。
於一實施例中，第二方向電極係透過走線於內嵌式互電容觸控面板之一邊緣區域與同一通道的第二方向電極電性相連。
於一實施例中，對應於第一方向電極之部分的共同電壓電極係於內嵌式互電容觸控面板之一邊緣區域與其他部分的共同電壓電極電性相連。
於一實施例中，多功能電極係透過走線於內嵌式互電容觸控面板之一邊緣區域與其他多功能電極電性相連。
於一實施例中，第二方向電極之走線係均勻佈置或分區佈置不同數量。
於一實施例中，內嵌式互電容觸控面板之有效區域係被多功能電極於邊緣區域之走線所圍住。
於一實施例中，複數個該第一方向電極係分成一第一群電極與一第二群電極，且第一群電極之走線會穿過第二群電極，但不與第二群電極電性連接。
於一實施例中，第二群電極之兩個第一方向電極係彼此電性相連。
於一實施例中，對應於第一群電極之一部分的共同電壓電極與對應於第二群電極之另一部分的共同電壓電極係同屬於相同的共同電壓電極區域或分屬於不同的共同電壓電極區域。
於一實施例中，當內嵌式互電容觸控面板運作於一觸控模式時，共同電壓電極係切換為一浮接(Floating)狀態或施加與一觸控感 測訊號同頻、同幅或同相之一觸控相關訊號。
於一實施例中，內嵌式互電容觸控面板之一觸控模式與一顯示模式係分時驅動，並且內嵌式互電容觸控面板係利用顯示週期之一空白區間(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，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，共同電壓電極具有複數個共同電壓電極區域分別與內嵌式互電容觸控面板之複數個觸控電極重疊，當內嵌式互電容觸控面板運作於觸控模式時，複數個觸控電極係依序施加複數個觸控感測訊號且共同電壓電極係相對應地依序施加與複數個觸控感測訊號同頻、同幅或同相之複數個觸控相關訊號，或是共同電壓電極係呈現浮接(Floating)狀態。
於一實施例中，複數個觸控電極係為驅動電極或感測電極。
相較於先前技術，根據本發明之內嵌式互電容觸控面板具有下列優點及功效：
(1)觸控感應電極及其走線之設計簡單。
(2)佈局方式不影響內嵌式觸控面板原有的開口率。
(3)降低共同電壓電極本身的電阻電容負荷(RC loading)。
(4)當內嵌式互電容觸控面板運作於觸控模式時，同時控制共同電壓電極以降低內嵌式互電容觸控面板整體之電阻電容負荷。
(5)將觸控模式與顯示模式分時驅動以提升訊號-雜訊比(Signal-Noise Ratio,SNR)。
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、2、3、4‧‧‧疊層結構
10、20、30、40‧‧‧基板
11、21、31、41‧‧‧薄膜電晶體元件層
12、23、32、42‧‧‧液晶層
13、24、33、43‧‧‧彩色濾光層
14、25、34、44‧‧‧玻璃層
15、22‧‧‧觸控感應層
16、26‧‧‧偏光片
17、27‧‧‧黏合劑
18、28‧‧‧上覆透鏡
M3‧‧‧第一導電層
CITO‧‧‧共同電壓電極
M2‧‧‧原有導電層
BM‧‧‧黑色矩陣光阻
CF‧‧‧彩色濾光片
LC‧‧‧液晶單元
G‧‧‧閘極
S‧‧‧源極
D‧‧‧汲極
VIA‧‧‧通孔
5A~5E、6A~6D‧‧‧虛線標示的範圍
TE1‧‧‧第一方向電極
TE2‧‧‧第二方向電極
MFL‧‧‧多功能電極
TR、TR1~TR4‧‧‧走線
IC‧‧‧控制電路
RX1~RXm、RX1~RX14、RX1-1~RX24-1、RX1-14~RX12-14、RX1-13~RX24-13‧‧‧觸控感測電極
TX1-1~TX24-1、TX1~TX(n+1)、TX1~TX(2n)、TX1-15~TX24-15、TX1-m~TX4-m、TX1~TX30‧‧‧觸控驅動電極
EA、EB‧‧‧觸控電極
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
VCOM1~VCOMm、VCOM1~VCOMn‧‧‧共同電壓電極區域
G1~G3‧‧‧閘極驅動訊號
S1~S3‧‧‧源極驅動訊號
圖1及圖2係分別繪示傳統內嵌式的電容式觸控面板及On-Cell的電容式觸控面板的疊層結構示意圖。
圖3係繪示本發明之一具體實施例的內嵌式互電容觸控面板之疊層結構的剖面示意圖。
圖4係繪示本發明之另一具體實施例的內嵌式互電容觸控面板之疊層結構的剖面示意圖。
圖5係繪示本發明之內嵌式互電容觸控面板的畫素設計之一實施例。
圖6係繪示本發明之內嵌式互電容觸控面板的疊層結構具有半源極驅動(Half Source Driving,HSD)架構之示意圖。
圖7係繪示本發明之內嵌式互電容觸控面板的面板線路佈局之第一實施例。
圖8則係繪示觸控驅動電極(TX)沿垂直方向之通道數為24且觸控感測電極(RX)沿水平方向之通道數為14之示意圖。
圖9係繪示本發明之內嵌式互電容觸控面板的面板線路佈局之第二實施例。
圖10則係繪示觸控驅動電極(TX)沿水平方向之通道數為14且觸控感測電極(RX)沿垂直方向之通道數為24之示意圖。
圖11係繪示本發明之內嵌式互電容觸控面板的面板線路佈局之第三實施例。
圖12則係繪示觸控感測電極(RX)沿垂直方向之通道數為12且觸控驅動電極(TX)沿水平方向之通道數為30之示意圖。
圖13A及圖13B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14係繪示包含有多功能電極之內嵌式互電容網格觸控電極設計的示意圖。
圖15A係繪示內嵌式互電容觸控面板利用影像訊號中之空白區間(Blanking interval)輸出觸控驅動訊號，以運作於觸控模式下。
圖15B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16係繪示圖7之內嵌式觸控面板分別運作於顯示模式及觸控模式下之時序圖。
圖17A及圖17B係繪示圖9之內嵌式觸控面板分別運作於顯示模式及觸控模式下之時序圖。
圖18係繪示圖11之內嵌式觸控面板分別運作於顯示模式及觸控模式下之時序圖。
根據本發明之一具體實施例為一種內嵌式觸控面板。於此實施例中，內嵌式觸控面板係為內嵌式互電容觸控面板(In-cell mutual-capacitive touch panel)，但不以此為限。
此實施例中之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一基板、一薄膜電晶體元件層、一液晶層、一彩色濾光層及一玻璃層。薄膜電晶體元件層設置於基板上。液晶層設置於薄膜電晶體元件層上方。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。薄膜電晶體元件層內設置有一第一導電層及一共同電壓電極。
需說明的是，本發明之第一導電層係以網格狀排列或僅在內嵌式互電容觸控面板之一有效區域內沿一第一方向排列。內嵌式互電容觸控面板之觸控電極包含一第一方向電極及一第二方向電極，其中第一方向電極係由網格狀排列的第一導電層所形成且第二方向電極係由在有效區域內沿第一方向排列之第一導電層透過通孔(Via)電性連接共同電壓電極所形成。實際上，第一方向電極與第二方向電極可分別作為互電容感測之驅動電極與感測電極，或是第一方向電極與第二方向電極可分別作為互電容感測之感測電極與驅動電極，並無特定之限制。
請參照圖3，圖3係繪示根據本發明之一具體實施例的內嵌式互電容觸控面板之疊層結構的剖面示意圖。如圖3所示，內嵌式的電容式觸控面板之疊層結構3由下至上依序是：基板30、薄膜電晶體元件層31、液晶層32、彩色濾光層33及玻璃層34。彩色濾光層33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33中，作為區隔紅(R)、綠(G)、藍(B)三種顏色的彩色濾光片之材料。
於此實施例中，薄膜電晶體元件層31內設置有第一導電層M3及共同電壓電極CITO，並且第一導電層M3係形成於共同電壓電極CITO之後。第一導電層M3可以網格狀排列或僅在內嵌式互電容觸控面板之有效區域內沿第一方向排列。第一導電層M3係位於黑色矩陣光阻BM之下方，以受到黑色矩陣光阻BM之遮蔽。
需說明的是，本發明之內嵌式互電容觸控面板的觸控電極包含有第一方向電極及第二方向電極。圖3中未與共同電壓電極CITO電性連接的第一導電層M3係呈網格狀排列而形成第一方向電極；圖3中透過通孔VIA電性連接共同電壓電極CITO的第一導電層M3係在內嵌式互電容觸控面板的有效區域內沿第一方向排列而形成第二方向電極。
當本發明之內嵌式互電容觸控面板進行互電容感測時，若第一方向電極(亦即網格狀排列的第一導電層M3)作為驅動電極，則第二方向電極(亦即電性連接共同電壓電極CITO的第一導電層M3)作為感測電極；相反地，若第一方向電極作為感測電極，則第二方向電極作為驅動電極。
接著，請參照圖4，圖4係繪示根據本發明之另一具體實施例的內嵌式互電容觸控面板之疊層結構的剖面示意圖。如圖4所示，內嵌式的電容式觸控面板之疊層結構4由下至上依序是：基板40、薄膜電晶體元件層41、液晶層42、彩色濾光層43及玻璃層44。彩色濾光層43包含彩色濾光 片CF及黑色矩陣光阻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43中，作為區隔紅(R)、綠(G)、藍(B)三種顏色的彩色濾光片之材料。
於此實施例中，薄膜電晶體元件層41內設置有第一導電層M3及共同電壓電極CITO，並且第一導電層M3係形成於共同電壓電極CITO之前。第一導電層M3可以網格狀排列或僅在內嵌式互電容觸控面板之有效區域內沿第一方向排列。第一導電層M3係位於黑色矩陣光阻BM之下方，以受到黑色矩陣光阻BM之遮蔽。
需說明的是，本發明之內嵌式互電容觸控面板的觸控電極包含有第一方向電極及第二方向電極。圖4中未與共同電壓電極CITO電性連接的第一導電層M3係呈網格狀排列而形成第一方向電極；圖4中透過通孔VIA電性連接共同電壓電極CITO的第一導電層M3係在內嵌式互電容觸控面板的有效區域內沿第一方向排列而形成第二方向電極。
當本發明之內嵌式互電容觸控面板進行互電容感測時，若第一方向電極(亦即網格狀排列的第一導電層M3)作為驅動電極，則第二方向電極(亦即電性連接共同電壓電極CITO的第一導電層M3)作為感測電極；相反地，若第一方向電極作為感測電極，則第二方向電極作為驅動電極。
請參照圖5，圖5係繪示本發明之內嵌式互電容觸控面板的畫素設計之一實施例。如圖5所示，在第一方向電極TE1與第二方向電極TE2之間還可設置有多功能電極MFL。於實際應用中，多功能電極MFL可以由在內嵌式互電容觸控面板的有效區域內沿第一方向排列的第一導 電層M3透過通孔VIA電性連接共同電壓電極CITO而形成，但不以此為限。
於圖5中，虛線範圍5A所標示的是共同電壓電極CITO與第一導電層M3絕緣；虛線範圍5B及5C所標示的是共同電壓電極CITO斷開；虛線範圍5D所標示的是共同電壓電極CITO與第一導電層M3絕緣；虛線範圍5E所標示的是共同電壓電極CITO與第一導電層M3電性連接。
請參照圖6，圖6係繪示本發明之內嵌式互電容觸控面板的疊層結構具有半源極驅動(Half Source Driving,HSD)架構之示意圖。如圖6所示，由於採用半源極驅動架構之畫素設計，疊層結構會額外多空出一源極線之空間可供薄膜電晶體元件層中之一原有導電層與第一導電層或共同電壓電極電性連接，但不以此為限。實際上，原有導電層可與薄膜電晶體元件層中之一源極及一汲極同時形成，但不以此為限。
舉例而言，於圖6中，虛線範圍6A所標示的是將多出的原有導電層M2透過通孔VIA與第一導電層M3電性連接，使其具有與共同電壓電極CITO之走線並聯的雙層走線效果，在此第一導電層M3與共同電壓電極CITO電性連接，且僅有單一方向之走線；虛線範圍6B所標示的是第一導電層M3僅透過通孔VIA與電極範圍內的共同電壓電極CITO電性連接，在此第一導電層M3與共同電壓電極CITO電性連接，且僅有單一方向之走線；虛線範圍6C所標示的是利用原有導電層M2作為網格狀排列的第一導電層M3對應的共同電壓電極CITO之走線，藉以降低共同電壓電極CITO之電阻電容負荷；虛線範圍6D所標示的是利用未形成觸控電極之部分的第一導電層M3電性連接對應於第一方向電極之部分的共同電壓電 極CITO，以作為其走線並降低共同電壓電極CITO之電阻電容負荷。
請參照圖7，圖7係繪示本發明之內嵌式互電容觸控面板的面板線路佈局之第一實施例。於此實施例中，內嵌式互電容觸控面板係以第二方向電極作為觸控驅動電極(TX)並以第一方向電極作為觸控感測電極(RX)，但不以此為限。如圖7所示，假設觸控驅動電極TX1-1~TX1-m係屬同一個通道(Channe1)TX1、觸控驅動電極TX2-1~TX2-m係屬同一個通道TX2、觸控驅動電極TX3-1~TX3-m係屬同一個通道TX3且觸控驅動電極TX4-1~TX4-m係屬同一個通道TX4。若以通道TX1為例，無論在內嵌式互電容觸控面板的上方及下方，均設置有橫向的走線TR3將同屬通道TX1的觸控驅動電極TX1-1~TX1-m彼此相連接，藉以達到雙繞降低阻抗之設計。此外，由於位於左右兩側的觸控驅動電極TX1-1與TX1-m分別都有走線TR進入控制電路IC，故可實現多區驅動的目的，藉以達到降低電阻電容負荷之功效。關於其餘的通道TX2~TX4亦可依此類推，於此不另行贅述。至於觸控感測電極RX1與RXm之走線TR係各自進入控制電路IC；多功能電極MFL之走線TR則會先連接在一起後再各自進入控制電路IC。
觸控感測電極RX1及RXm係由網格狀排列的第一導電層M3形成，且對應於觸控感測電極RX1及RXm之部分的共同電壓電極CITO係於內嵌式互電容觸控面板之邊緣區域與其他部分的共同電壓電極CITO電性相連並利用未形成觸控電極之部分的第一導電層M3作為對應於觸控感測電極RX1及RXm之部分的共同電壓電極CITO之走線，藉以達到降低阻抗之設計；觸控驅動電極TX1-1~TX4-1與TX1-m~TX4-m係透過走線TR3於內嵌式互電容觸控面板之邊緣區域與同一通道(Channel)的觸控 驅動電極電性相連並利用走線TR1透過通孔VIA電性連接觸控驅動電極相對應區域內之共同電壓電極CITO，藉以達到雙繞降低阻抗之設計；多功能電極MFL係透過走線TR4於內嵌式互電容觸控面板之邊緣區域與其他多功能電極MFL電性相連並利用走線透過通孔VIA電性連接多功能電極MFL相對應區域內之共同電壓電極CITO，藉以達到雙繞降低阻抗之設計。
於實際應用中，觸控驅動電極TX1-1~TX4-1與TX1-m~TX4-m之走線TR1可以均勻佈置或分區佈置不同數量，藉以達到最佳的電阻電容負荷之設計。以觸控驅動電極TX1-1~TX4-1為例，觸控驅動電極TX1-1~TX2-1係分別佈置有2條走線TR1，而觸控驅動電極TX3-1~TX4-1則分別佈置有1條走線TR1，但不以此為限。此外，內嵌式互電容觸控面板之有效區域(Active area)係被多功能電極MFL於邊緣區域之走線TR4所圍住，藉以達到遮蔽(Shielding)效果。亦請參照圖8，圖8則係繪示觸控驅動電極(TX)沿垂直方向之通道數為24且觸控感測電極(RX)沿水平方向之通道數為14之示意圖。需說明的是，內嵌式互電容觸控面板之有效區域為左右對稱。
請參照圖9，圖9係繪示本發明之內嵌式互電容觸控面板的面板線路佈局之第二實施例。於此實施例中，內嵌式互電容觸控面板係以第一方向電極作為觸控驅動電極(TX)並以第二方向電極作為觸控感測電極(RX)，但不以此為限。如圖9所示，假設觸控感測電極RX1-1~RX1-m係屬同一個通道RX1、觸控感測電極RX2-1~RX2-m係屬同一個通道RX2、觸控感測電極RX3-1~RX3-m係屬同一個通道RX3且觸控感測電極 RX4-1~RX4-m係屬同一個通道RX4。若以通道RX1為例，無論在內嵌式互電容觸控面板的上方及下方，均設置有橫向的走線TR3將同屬通道RX1的觸控感測電極RX1-1~RX1-m彼此相連接，藉以達到雙繞降低阻抗之設計。此外，由於位於左右兩側的觸控感測電極RX1-1與RX1-m分別都有走線TR進入控制電路IC，故可實現多區驅動的目的，藉以達到降低電阻電容負荷之功效。關於其餘的通道RX2~RX4亦可依此類推，於此不另行贅述。至於觸控驅動電極TX1與TXm之走線TR係各自進入控制電路IC；多功能電極MFL之走線TR則會先連接在一起後再各自進入控制電路IC。
觸控驅動電極TX1與TXm係由網格狀排列的第一導電層M3形成，且對應於觸控驅動電極TX1與TXm之部分的共同電壓電極CITO係於內嵌式互電容觸控面板之邊緣區域與其他部分的共同電壓電極CITO電性相連並利用未形成觸控電極之部分的第一導電層M3作為對應於觸控驅動電極TX1與TXm之部分的共同電壓電極CITO之走線，藉以達到降低阻抗之設計；觸控感測電極RX1-1~RX4-1與RX1-m~RX4-m係透過走線TR3於內嵌式互電容觸控面板之邊緣區域與同一通道之觸控感測電極電性相連並利用走線TR1透過通孔VIA電性連接觸控感測電極相對應區域內之共同電壓電極CITO，藉以達到雙繞降低阻抗之設計；多功能電極MFL係透過走線TR4於內嵌式互電容觸控面板之邊緣區域與其他多功能電極MFL電性相連並利用走線透過通孔VIA電性連接多功能電極MFL相對應區域內之共同電壓電極CITO，藉以達到雙繞降低阻抗之設計。
於實際應用中，觸控感測電極RX1-1~RX4-1與RX1-m~RX4-m之走線TR1可以均勻佈置或分區佈置不同數量，藉以達到 最佳的電阻電容負荷之設計。以觸控感測電極RX1-1~RX4-1為例，觸控感測電極RX1-1~RX2-1係分別佈置有2條走線TR1，而觸控感測電極RX3-1~RX4-1則分別佈置有1條走線TR1，但不以此為限。此外，內嵌式互電容觸控面板之有效區域係被多功能電極MFL於邊緣區域之走線TR4所圍住，藉以達到遮蔽效果。亦請參照圖10，圖10則係繪示觸控驅動電極(TX)沿水平方向之通道數為14且觸控感測電極(RX)沿垂直方向之通道數為24之示意圖。需說明的是，內嵌式互電容觸控面板之有效區域為左右對稱。
請參照圖11，圖11係繪示本發明之內嵌式互電容觸控面板的面板線路佈局之第三實施例。於此實施例中，內嵌式互電容觸控面板係以第一方向電極作為觸控感測電極(RX)並以第二方向電極作為觸控驅動電極(TX)，但不以此為限。需說明的是，圖11與圖9不同之處在於：圖11中之觸控驅動電極(TX)可分成第一群電極TX1與第二群電極TX(n+1)，且第一群電極TX1之走線亦會穿過第二群電極TX(n+1)，但不會與第二群電極TX(n+1)電性相連。此實施例中之第一群電極TX1係由單一個觸控驅動電極TX1構成，而第二群電極TX(n+1)係由兩個觸控驅動電極TX(n+1)構成，但不以此為限。
實際上，第二群電極TX(n+1)之兩個觸控驅動電極TX(n+1)係彼此電性相連。同理，第二群電極TX(2n)之兩個觸控驅動電極TX(2n)係彼此電性相連，以此類推。此外，對應於第一群電極TX1之一部分的共同電壓電極與對應於第二群電極TX(n+1)之另一部分的共同電壓電極可同屬於相同的共同電壓電極區域或分屬於不同的共同電壓電極區域， 並無特定之限制。圖12則係繪示觸控感測電極(RX)沿垂直方向之通道數為12且觸控驅動電極(TX)沿水平方向之通道數為30之示意圖。需說明的是，內嵌式互電容觸控面板之有效區域為左右對稱。
值得注意的是，在上述第一實施例至第三實施例中所定義的觸控驅動電極(TX)，亦可在其他實施例中被定義為觸控感測電極(RX)，端視實際需求而定。同理，在上述第一實施例至第三實施例中所定義的觸控感測電極(RX)，亦可在其他實施例中被定義為觸控驅動電極(TX)，端視實際需求而定。
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13A所示)或是不規則的形狀(如圖13B所示)，並無特定之限制。
請參照圖14，圖14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14所示，觸控電極EA與EB可分別作為觸控驅動電極(TX)或觸控感測電極(RX)。舉例而言，觸控電極EA作為觸控驅動電極(TX)且觸控電極EB作為觸控感測電極(RX)，或是觸控電極EA作為觸控感測電極(RX)且觸控電極EB作為觸控驅動電極(TX)。
實際上，觸控電極EA與EB可均由第一導電層M3所形成之網格狀電極構成，或是如同上述實施例一樣，觸控電極EA與EB其中之一是由第一導電層M3所形成的網格狀電極構成，而另一個觸控電極則是與共同電壓電極CITO電性連接，並無特定之限制。至於多功能電極MFL則可佈置於 驅動電極(TX)與感測電極(RX)之間，並且多功能電極MFL亦可由第一導電層M3所形成之網格狀電極構成，但不以此為限。
需說明的是，於實際應用中，本發明之內嵌式互電容觸控面板中之共同電壓電極可具有單一個或複數個共同電壓電極區域，並無特定之限制。共同電壓電極之單一個或複數個共同電壓電極區域會與內嵌式互電容觸控面板之觸控電極重疊。本發明之內嵌式互電容觸控面板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的觸控模式與顯示模式係分時驅動。
請同時參照圖15A，內嵌式互電容觸控面板係利用影像訊號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會在非顯示時序(亦即空白區間)進行觸控感測。
亦請參照圖15B，圖15B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15B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。
請同時參照圖7及圖16，假設圖7中之觸控感測電極 RX1~RXm分別對應於不同的共同電壓電極區域VCOM1~VCOMm。如圖16所示，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，觸控驅動電極TX1~TX2係分別施加觸控感測訊號且共同電壓電極區域VCOM1~VCOMm會切換為浮動電位。
請同時參照圖9及圖17A~圖17B，假設圖9中之觸控感測電極TX1~TX2分別對應於不同的共同電壓電極區域VCOM1~VCOM2。如圖17A~圖17B所示，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，觸控感測電極TX1~TX2係分別施加觸控感測訊號且共同電壓電極區域VCOM1~VCOM2係相對應地依序施加與觸控感測訊號同頻、同幅或同相之觸控相關訊號(如圖17A所示)，或是共同電壓電極區域VCOM1~VCOM2係呈現浮接狀態(如圖17B所示)。
請同時參照圖11及圖18，假設圖11中之觸控感測電極TX1及TX(n+1)均對應於共同電壓電極區域VCOM1且觸控感測電極TXn及TX(2n)均對應於共同電壓電極區域VCOMn。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，觸控感測電極TX1~TX(2n)係分別施加觸控感測訊號且共同電壓電極區域 VCOM1~VCOMn係呈現浮接狀態(如圖18所示)。
相較於先前技術，根據本發明之內嵌式互電容觸控面板具有下列優點及功效：
(1)觸控感應電極及其走線之設計簡單。
(2)佈局方式不影響內嵌式觸控面板原有的開口率。
(3)降低共同電壓電極本身的電阻電容負荷。
(4)當內嵌式互電容觸控面板運作於觸控模式時，同時控制共同電壓電極以降低內嵌式互電容觸控面板整體之電阻電容負荷。
(5)將觸控模式與顯示模式分時驅動以提升訊號-雜訊比。
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。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。
TX1-1~TX4-1、TX1-m~TX4-m‧‧‧觸控驅動電極
RX1~RXm‧‧‧觸控感測電極
MFL‧‧‧多功能電極
M3‧‧‧第一導電層
TR、TR1~TR4‧‧‧走線
IC‧‧‧控制電路

Claims (23)

  1. 一種內嵌式互電容觸控面板，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)排列或僅在該內嵌式互電容觸控面板之一有效區域(Active Area)內沿一第一方向排列；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；其中該內嵌式互電容觸控面板之觸控電極包含一第一方向電極及一第二方向電極，其中該第一方向電極係由網格狀排列的該第一導電層所形成且該第二方向電極係由在該有效區域內沿該第一方向排列之該第一導電層透過通孔(Via)電性連接該共同電壓電極所形成。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之內嵌式互電容觸控面板，其中該第一方向電極與該第二方向電極分別為驅動電極與感測電極或該第一方向電極與該第二方向電極分別為感測電極與驅動電極。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之內嵌式互電容觸控面板，其中在該第一方向電極與該第二方向電極之間設置有一多功能電極，該多功能電極係由在該有效區域內沿該第一方向排列之該第一導電層透過一通孔電性連接該共同電壓電極所形成。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之內嵌式互電容觸控面板，其中該第一導電層係形成於該共同電壓電極之後。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之內嵌式互電容觸控面板，其中該第一導電層係形成於該共同電壓電極之前。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之內嵌式互電容觸控面板，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1項所述之內嵌式互電容觸控面板，其中未形成該觸控電極之部分的該第一導電層係電性連接對應於該第一方向電極之部分的該共同電壓電極，以降低該共同電壓電極之電阻電容負荷(RC loading)。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之內嵌式互電容觸控面板，其中該薄膜電晶體元件層中還包含一原有導電層，該原有導電層係電性連接該共同電壓電極，以降低該共同電壓電極之電阻電容負荷(RC loading)。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之內嵌式互電容觸控面板，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可供該薄膜電晶體元件層中之一原有導電層與該第一導電層或該共同電壓電極電性連接。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之內嵌式互電容觸控面板，其中該原有導電層係與該薄膜電晶體元件層中之一源極(Source)及一汲極(Drain)同時形成。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之內嵌式互電容觸控面板，其中該第二方向電極係透過走線於該內嵌式互電容觸控面板之一邊緣區域(Border Area)與同一通道的該第二方向電極彼此電性相連。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之內嵌式互電容觸控面板，其中對應於該 第一方向電極之部分的該共同電壓電極係於該內嵌式互電容觸控面板之一邊緣區域與其他部分的該共同電壓電極電性相連。
  13. 如申請專利範圍第3項所述之內嵌式互電容觸控面板，其中該多功能電極係透過走線於該內嵌式互電容觸控面板之一邊緣區域與其他該多功能電極電性相連。
  14. 如申請專利範圍第11項所述之內嵌式互電容觸控面板，其中該第二方向電極之走線係均勻佈置或分區佈置不同數量。
  15. 如申請專利範圍第13項所述之內嵌式互電容觸控面板，其中該內嵌式互電容觸控面板之該有效區域係被該多功能電極於該邊緣區域之走線所圍住。
  16. 如申請專利範圍第12項所述之內嵌式互電容觸控面板，其中複數個該第一方向電極係分成一第一群電極與一第二群電極，且該第一群電極之走線會穿過該第二群電極，但不與第二群電極電性連接。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之內嵌式互電容觸控面板，其中該第二群電極之兩個該第一方向電極係彼此電性相連。
  18. 如申請專利範圍第16項所述之內嵌式互電容觸控面板，其中對應於該第一群電極之一部分的該共同電壓電極與對應於該第二群電極之另一部分的該共同電壓電極係同屬於相同的共同電壓電極區域或分屬於不同的共同電壓電極區域。
  19. 如申請專利範圍第1項所述之內嵌式互電容觸控面板，其中當該內嵌式互電容觸控面板運作於一觸控模式時，該共同電壓電極係切換為一浮接(Floating)狀態或施加與一觸控感測訊號同頻、同幅或同相之一觸控相關訊號。
  20. 如申請專利範圍第1項所述之內嵌式互電容觸控面板，其中該內嵌式 互電容觸控面板之一觸控模式與一顯示模式係分時驅動，並且該內嵌式互電容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。
  21. 如申請專利範圍第20項所述之內嵌式互電容觸控面板，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。
  22. 如申請專利範圍第20項所述之內嵌式互電容觸控面板，其中該共同電壓電極具有複數個共同電壓電極區域分別與該內嵌式互電容觸控面板之複數個觸控電極重疊，當該內嵌式互電容觸控面板運作於該觸控模式時，該複數個觸控電極係依序施加複數個觸控感測訊號且該共同電壓電極係相對應地依序施加與該複數個觸控感測訊號同頻、同幅或同相之複數個觸控相關訊號，或是該共同電壓電極係呈現浮接(Floating)狀態。
  23. 如申請專利範圍第22項所述之內嵌式互電容觸控面板，其中該複數個觸控電極係為驅動電極或感測電極。
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