TWI626579B - 顯示面板 - Google Patents

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TWI626579B TW106142819A TW106142819A TWI626579B TW I626579 B TWI626579 B TW I626579B TW 106142819 A TW106142819 A TW 106142819A TW 106142819 A TW106142819 A TW 106142819A TW I626579 B TWI626579 B TW I626579B
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Abstract

一種顯示面板，其包括第一基板、第二基板以及顯示介質層。第二基板與第一基板相對，且顯示介質層位於第一基板與第二基板之間。第一基板包括複數個資料線、複數個閘極線、複數個子畫素單元以及複數個壓力感測電極。各畫素單元包括一主動元件及與主動元件電性連接的畫素電極，其中此些主動元件分別電性連接對應的資料線及閘極線。此些壓力感測電極實質上與此些資料線共平面。第二基板包括複數個觸控感測電極以及複數個驅動電極，此些驅動電極實質上相交於此些觸控感測電極。

Description

顯示面板
本發明係關於一種顯示面板，特別是一種整合有觸控感測功能與壓力感測功能之顯示面板。
隨著觸控技術發展漸趨成熟，將觸控感測功能應用於顯示面板而產生的消費性電子產品也越來越多，例如是智慧型手機、平板（tablet）以及平板電腦（tablet PC）等。現今之具有觸控感測功能的顯示面板係藉由觸控感測器來偵測手指或是觸控筆所觸控的位置。不過，透過觸控操作 （例如是滑移、單擊、雙擊或長按等）所能執行的指令有限。因此，目前顯示面板除了具有觸控感測功能之外，更發展出壓力感測功能，以於偵測觸控位置時同時偵測手指或是觸控筆所施加的壓力大小，並依據壓力大小執行對應的指令。
一般來說，壓力感測器（force sensor）係透過額外外掛的方式配置於顯示面板上。然，於此，將造成顯示面板的貼合工序增多，且顯示面板體積與重量亦隨之增加。
本發明一實施例提出一種顯示面板，其包括第一基板、第二基板以及顯示介質層。第二基板與第一基板相對，且顯示介質層位於第一基板與第二基板之間。第一基板包括複數個資料線、複數個閘極線、複數個子畫素單元以及複數個壓力感測電極。各畫素單元包括一主動元件及與主動元件電性連接的畫素電極，其中此些主動元件分別電性連接對應的資料線及閘極線。此些壓力感測電極實質上與此些資料線共平面。第二基板包括複數個觸控感測電極以及複數個驅動電極，此些驅動電極實質上相交於此些觸控感測電極。
綜上所述，本發明之一實施例之顯示面板，其第一基板包括與資料線共平面的壓力感測電極。於此，壓力感測電極與資料線可透過同一個製程工序中的導體層同步形成，故不需透過額外增加光罩製程來形成壓力感測電極，同時可以減少顯示面板內整體疊層的厚度，有助於顯示面板的薄型化。本發明之一實施例之顯示面板係藉由同一驅動晶片來提供觸控驅動訊號及接收觸控感測訊號，故可大幅度降低晶片數量，並節省製程步驟。
圖1為本發明一實施例的顯示面板的側視概略示意圖，為方便說明，部分元件未繪示於圖1中且部份膜層未標號於圖1中。請參閱圖1，顯示面板100包括第一基板110、第二基板120以及顯示介質層130。第一基板110和第二基板120對向設置。顯示介質層130位於第一基板110與第二基板120之間。於一實施態樣中，顯示介質層130包含多個液晶分子LC。於其他實施態樣中，顯示介質層130亦可視顯示面板100的類型不同而為其它種類的顯示介質材料，例如是電泳材料或者是電潤濕材料等。
圖2為本發明一實施例的顯示面板的第一基板的俯視概略示意圖。圖2的視角係自圖1的第二基板120朝向第一基板110。請參閱圖1及圖2。第一基板110係為主動元件陣列基板，其包括複數個資料線111、複數個閘極線112、複數個子畫素單元113、以及複數個壓力感測電極114。
此些資料線111的延伸方向實質上平行第一方向D1且彼此間隔配置。此些閘極線112的延伸方向實質上平行第二方向D2且彼此間隔配置。其中，第一方向D1與第二方向D2實質上互相垂直且彼此交錯設置，但不以此為限。此些子畫素單元113呈現陣列配置。各子畫素單元113包括主動元件TFT及畫素電極PE，並且主動元件TFT的汲極電極電性連接畫素電極PE。各子畫素單元113對應此些資料線111之一以及對應此些閘極線112之一。各主動元件TFT的源極電極電性連接對應的資料線111，及各主動元件TFT的閘極電極電性連接對應的閘極線112。
各壓力感測電極114與各資料線111實質上共平面。此些壓力感測電極114與此些資料線111間隔排列，各壓力感測電極114的延伸方向實質上平行第一方向D1。各壓力感測電極114與其相鄰的資料線111不重疊。在一實施態樣中，如圖2所繪示，至少一條壓力感測電極114係位於任兩相鄰之資料線111之間。在一實施態樣中，此些壓力感測電極114與此些資料線111係為同一材料層所形成。
在一實施態樣中，如圖2所繪示，顯示面板100可以為半源極驅動（Half source driving，HSD）架構的顯示面板，即同一列（row）中兩相鄰的子畫素單元113共用同一條資料線111，本發明不以此為限，於另一實施態樣中，顯示面板100可以為非半源極驅動架構的顯示面板。
於一實施態樣中，如圖2所繪示，於半源極驅動架構的顯示面板100中，此些壓力感測電極114其中之一條位於此些資料線111中之二相鄰資料線111之間且位於同一列（row）中之兩相鄰子畫素單元113之間。於其他實施態樣中（圖未繪示），壓力感測電極114可以視應用之顯示面板100的電性設計不同而具有不同的配置設計。
於又一實施態樣中，壓力感測電極114與資料線111兩者的材料可相同且於同一製程工序中製作。不過，於其他實施態樣中，為了製程方面的考量，壓力感測電極114與資料線111也可以於不同製程工序中製作。壓力感測電極114與資料線111的材料可以是但不限於透明導電材料、金屬材料、合金材料或其組合。
圖3為本發明一實施例的顯示面板的第二基板的俯視概略示意圖，為方便說明，部分元件未繪示於圖3中且部份膜層未標號於圖3中。且圖3的視角係自圖1的第一基板110朝向第二基板120。請參閱圖1及圖3。第二基板120係為彩色濾光片基板，其包括複數個觸控感測電極121、複數個驅動電極122以及載板127。此些觸控感測電極121及此些驅動電極122都位於載板127的相對於第一基板110的表面上。載板127為透明絕緣基板。
觸控感測電極121與驅動電極122實質上相交。於一實施態樣中，如圖1所繪示，在第二基板120的垂直投影方向上，此些觸控感測電極121的投影範圍與此些壓力感測電極114的投影範圍及/或此些資料線111的投影範圍至少部分重疊。於又一實施態樣中，此些驅動電極122的投影範圍分別與此些壓力感測電極114的投影範圍及/或此些資料線111的投影範圍至少部分重疊。
於一實施態樣中，如圖3所繪示，此些觸控感測電極121包括複數個第一電極121a以及複數個與第一電極121a電性連接的第一橋接電極121b。第一電極121a與此些驅動電極122實質上共平面。此些第一電極121a與此些驅動電極122間隔排列。各第一橋接電極121b電性連接兩相鄰第一電極121a。舉例來說，各第一橋接電極121b跨越此些驅動電極122中之至少一個且電性連接此些第一電極121a其中之二。換言之，在第二基板120的垂直投影方向上，各第一電極121a與驅動電極122不重疊並且第一橋接電極121b的投影範圍與第一電極121a的投影範圍部分重疊，且第一橋接電極121b與驅動電極122的投影範圍至少部分重疊。於一實施態樣中，第一電極121a與驅動電極122係為同一材料層所形成。此外，須說明的是，圖3所繪示之位於兩相鄰第一電極121a之間的驅動電極122的數量僅作為示例，而非對本發明實施例的限定。位於兩相鄰第一電極121a之間的驅動電極122的數量視應用之顯示面板100的電性設計而定。
於另一變化實施態樣中，如圖4所繪示，此些驅動電極122包括複數個第二電極122a以及複數個與第二電極122a電性連接的第二橋接電極122b。第二電極122a與此些觸控感測電極121實質上共平面。此些第二電極122a與此些觸控感測電極121間隔排列。各第二橋接電極122b電性連接兩相鄰第二電極122a。舉例來說，各第二橋接電極122b跨越此些觸控感測電極121中之一且耦接此些第二電極122a其中之二。換言之，在第二基板120的垂直投影方向上，第二橋接電極122b的投影範圍與第二電極122a的投影範圍及觸控感測電極121的投影範圍部分重疊。於一實施態樣中，第二電極122a與觸控感測電極121係為同一材料層所形成。此外，須說明的是，圖4所繪示的位於兩相鄰第二電極122a之間的觸控感測電極121的數量僅作為示例，而非對本發明實施例的限定。位於兩相鄰第二電極122a之間的觸控感測電極121的數量視應用之顯示面板100的電性設計而定。
於一實施態樣中，第二基板120可以更包括絕緣層123，如圖1所繪示，第一橋接電極121b與此些驅動電極122透過絕緣層123相隔，舉例來說，絕緣層123覆蓋此些第一電極121a與此些驅動電極122，第一橋接電極121b位於絕緣層123上並且貫穿絕緣層123以電性連接兩相鄰第一電極121a。
又一實施態樣中，驅動電極122與觸控感測電極121兩者的材料可以是但不限於透明導電材料、金屬材料、合金材料或其組合。
於另一實施態樣中，第二基板120更包括遮光層124，遮光層124位於載板127相對於第一基板110的表面上。此些觸控感測電極121位於遮光層124以及顯示介質層130之間，於一實施態樣中，此些驅動電極122亦位於遮光層124以及顯示介質層130之間。換言之，於第二基板120的垂直投影方向上，此些觸控感測電極121的投影範圍與此些驅動電極122的投影範圍都位於遮光層124的投影範圍內。
於又一實施態樣中，於第二基板120的垂直投影方向上，此些壓力感測電極114的投影範圍與此些資料線111的投影範圍都位於遮光層124的投影範圍內。於一實施態樣中，遮光層124實質上可以為網格狀，由遮光層124劃分的對應複數個子畫素單元113並呈現陣列配置的複數個網格。於一實施態樣中，遮光層124的材料可以是但不限於黑色感光性樹脂、各色的光阻材料及/或金屬氧化物材料等。
於一實施態樣中，第二基板120可以更包括複數個彩色濾光片125，其中此些彩色濾光片125分別設置於由遮光層124所劃分出的網格內。此些彩色濾光片125可以為光阻材料，可分別具有不同顏色，例如為綠色、藍色、紅色及/或透明色等。
圖5為本發明一實施例的顯示面板的概略示意圖，為方便說明，部分元件未繪示於圖5中且部份膜層未標號於圖5中。請參閱圖5，顯示面板100更包括單一顆驅動晶片140，驅動晶片140電性連接此些壓力感測電極114、此些觸控感測電極121以及此些驅動電極122。其中，驅動電極122可以作為發射電極，觸控感測電極121可以作為接收電極，而壓力感測電極114可以作為另一接收電極。驅動晶片140傳送觸控驅動訊號S TX至此些驅動電極122且電位耦合來自觸控感測電極121的第一觸控感測訊號S RX1及電位耦合來自壓力感測電極114的第二觸控感測訊號S RX2。
圖6為本發明一實施例的顯示面板的驅動晶片的概略示意圖，為方便說明，圖6僅繪示電極接點。於一實施態樣中，驅動晶片140可以是積體電路（IC），舉例來說，驅動晶片140可以包括耦接驅動電極122的觸控驅動接點TX01~TX28、耦接觸控感測電極121的觸控感測接點RX01~RX36及耦接壓力感測電極114的壓力感測接點RX37~RX46。觸控驅動接點數，觸控感測接點數及壓力感測接點數，可依實施狀況調整，不限於此。於另一實施態樣中，觸控驅動接點耦接驅動電路（圖未繪示）、觸控感測接點耦接觸控感測電路且壓力感測接點耦接壓力感測電路（圖未繪示），於此，驅動電路可經由觸控驅動接點輸出觸控驅動訊號S TX，觸控感測電路可經由觸控感測接點接收第一觸控感測訊號S RX1，且壓力感測電路可經由壓力感測接點接收第二觸控感測訊號S RX2。
第一觸控感測訊號S RX1的電壓準位與觸控感測電極121與驅動電極122之間的電容值的變化量相關，因此可藉由偵測觸控感測電極121與驅動電極122之間的電容值的變化量，以判斷觸控顯示面板100的觸控位置。第二觸控感測訊號S RX2的電壓準位與驅動電極122與壓力感測電極114之間的電容值的變化量相關，因此可藉由偵測觸控感測電極121與壓力感測電極114之間的電容值的變化量、及/或驅動電極122與壓力感測電極114之間的電容值的變化量，以判斷對應觸控位置的觸控壓力。
於一實施態樣中，當使用者以手指或觸控筆接觸顯示面板100的第二基板120（感測狀態）時，觸控感測電極121與驅動電極122之間的電容值因觸控感測電極121與驅動電極122之間的電場發生變化而改變，依此，可藉由依據此電容值的變化量而判斷手指或觸控筆的觸控位置。於又一實施態樣中，當使用者以手指或觸控筆下壓顯示面板100以使得顯示介質層130的厚度D改變（壓力感測狀態）時，驅動電極122與壓力感測電極114之間的電容值便對應改變，依此，觸控顯示面板100可藉由此些電容值的改變量而判斷對應此壓力觸控位置的座標。
當顯示面板100受壓時，第一基板110與第二基板120之間的間隙改變，使得顯示介質層130的厚度D亦改變。在一非感測狀態（亦即，顯示面板100未受壓）下，顯示介質層130的厚度D約為1微米（μm）至10微米（μm）。在一壓力感測狀態（亦即，顯示面板100受壓）下，第一基板110與第二基板120之間的間隙變小，而顯示介質層130之厚度D亦變小，其厚度變化量約為0.01微米（μm）至1微米（μm）。
圖7為本發明一實施例的顯示面板的觸控驅動訊號的時序圖。圖8為本發明一實施例的顯示面板的第一觸控感測訊號及第二觸控感測訊號的時序圖。於每個畫面更新週期內的某一時段下，驅動晶片140提供觸控驅動訊號S TX至驅動電極122，觸控感測電極121基於觸控驅動訊號S TX而相應地輸出第一觸控感測訊號S RX1，且壓力感測電極114基於觸控驅動訊號S TX而相應地輸出第二觸控感測訊號S RX2。依此，驅動晶片140可以偵測觸控位置以及偵測壓力觸控之對應座標。
基此，在感測狀態下，亦即在驅動下且有觸控事件發生時，第一觸控感測訊號S RX1與第二觸控感測訊號S RX2的波形具有實質上相同的週期（時間間距T3+時間間距T4）與振幅A2；且，在非感測狀態下，亦即在驅動下且無觸控事件發生時，第一觸控感測訊號S RX1與第二觸控感測訊號S RX2的波形具有實質上相同的週期（時間間距T3+時間間距T4）與振幅A2。於一實施態樣中，如圖7，觸控驅動訊號S TX的波形包含週期（時間間距T1+時間間距T2）為0.0666毫秒至0.2毫秒且振幅A1為3.3至30伏特的方波。於一實施態樣中，如圖8，第一觸控感測訊號S RX1與第二觸控感測訊號S RX2的波形包含週期（時間間距T3+時間間距T4）為1毫秒至16毫秒且振幅A2為0.5至5.5伏特的方波，其中，第一觸控感測訊號S RX1與第二觸控感測訊號S RX2的波形的時間間距可以是相等，亦即，第一觸控感測訊號S RX1的波形的高電位的時間間距T3及/或低電位的時間間距T4與第二觸控感測訊號S RX2相等。在週期（時間間距T3+時間間距T4）為1毫秒時，第一觸控感測訊號S RX1與第二觸控感測訊號S RX2的波形係包括有1至10000個等時間間距的週期波。在週期（時間間距T3+時間間距T4）為16毫秒時，第一觸控感測訊號S RX1與第二觸控感測訊號S RX2的波形係包括有16至160000個等時間間距的週期波。
綜上所述，本發明之一實施例之顯示面板，其第一基板包括與資料線共平面的壓力感測電極。於此，壓力感測電極與資料線可透過同一個製程工序的中的導體層同步形成，故不需透過額外增加光罩製程來形成壓力感測電極且可節省製程步驟，同時可以減少顯示面板內整體疊層的厚度，有助於顯示面板的薄型化。本發明之一實施例之顯示面板的壓力感測電極、觸控感測電極以及驅動電極係藉由同一驅動晶片來提供觸控驅動訊號及接收觸控感測訊號，故可大幅度降低晶片數量，並節省製程步驟。
雖然本發明的技術內容已經以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神所作些許之更動與潤飾，皆應涵蓋於本發明的範疇內，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100‧‧‧顯示面板
110‧‧‧第一基板
111‧‧‧資料線
112‧‧‧閘極線
113‧‧‧子畫素單元
114‧‧‧壓力感測電極
120‧‧‧第二基板
121‧‧‧觸控感測電極
121a‧‧‧第一電極
121b‧‧‧第一橋接電極
122‧‧‧驅動電極
122a‧‧‧第二電極
122b‧‧‧第二橋接電極
123‧‧‧絕緣層
124‧‧‧遮光層
125‧‧‧彩色濾光片
127‧‧‧載板
130‧‧‧顯示介質層
140‧‧‧驅動晶片
A1、A2‧‧‧振幅
D1‧‧‧第一方向
D2‧‧‧第二方向
LC‧‧‧液晶分子
PE‧‧‧畫素電極
S TX‧‧‧觸控驅動訊號
S RX1‧‧‧第一觸控感測訊號
S RX2‧‧‧第二觸控感測訊號
D‧‧‧厚度
TFT‧‧‧主動元件
T1、T2、T3、T4‧‧‧時間間距
TX01~TX28‧‧‧觸控驅動接點
RX01~RX36‧‧‧觸控感測接點
RX37~RX46‧‧‧壓力感測接點
圖1為本發明一實施例的顯示面板的側視概略示意圖。 圖2為本發明一實施例的顯示面板的第一基板的俯視概略示意圖。 圖3為本發明一實施例的顯示面板的第二基板的俯視概略示意圖。 圖4為本發明另一實施例的顯示面板的第二基板的俯視概略示意圖。 圖5為本發明一實施例的顯示面板的概略示意圖。 圖6為本發明一實施例的顯示面板的驅動晶片的概略示意圖 圖7為本發明一實施例的顯示面板的觸控驅動訊號的時序圖。 圖8為本發明一實施例的顯示面板的第一觸控感測訊號及第二觸控感測訊號的時序圖。

Claims (10)

  1. 一種顯示面板，包括：一第一基板，包括：複數個資料線；複數個閘極線；複數個子畫素單元，各該子畫素單元包括一主動元件及與該主動元件電性連接的一畫素電極，該些主動元件分別電性連接對應的該資料線及該閘極線；以及複數個壓力感測電極，實質上與該些資料線共平面；一第二基板，與該第一基板相對，該第二基板包括：複數個觸控感測電極；以及複數個驅動電極，實質上相交於該些觸控感測電極；以及一顯示介質層，位於該第一基板與該第二基板之間。
  2. 如請求項1所述的顯示面板，其中各該驅動電極用以傳送一觸控驅動訊號，各該觸控感測電極用以傳送一第一觸控感測訊號，各該壓力感測電極用以傳送一第二觸控感測訊號，且在感測及/或非感測狀態下，該第一觸控感測訊號與該第二觸控感測訊號的波形有實質上相同的週期與振幅。
  3. 如請求項2所述的顯示面板，其中該波形包含週期為1毫秒至16毫秒且振幅為0.5伏特至5.5伏特之方波。
  4. 如請求項1所述的顯示面板，其中該些觸控感測電極包括：複數個第一電極，與該些驅動電極實質上共平面；以及複數個第一橋接電極，各該第一橋接電極用以電性連接兩相鄰之該第一電極。
  5. 如請求項1所述的顯示面板，其中各該驅動電極包括：複數個第二電極，與該些觸控感測電極實質上共平面；以及複數個第二橋接電極，各該第二橋接電極用以電性連接兩相鄰之該第二電極。
  6. 如請求項1所述的顯示面板，其中在一非感測狀態下，該顯示介質層之厚度為1微米至10微米；且在一壓力感測狀態下，該顯示介質層之厚度變化量為0.01微米至1微米。
  7. 如請求項1所述的顯示面板，其中該第二基板更包含一遮光層，該些觸控感測電極位於該遮光層以及該顯示介質層之間，其中該顯示介質層包含多個液晶分子。
  8. 如請求項7所述的顯示面板，其中該些驅動電極位於該遮光層以及該顯示介質層之間。
  9. 如請求項1所述的顯示面板，其中該些壓力感測電極中之至少一者係位於兩相鄰該資料線之間，且該些壓力感測電極與該些資料線具有相同的材料。
  10. 如請求項1所述的顯示面板，更包含單一顆驅動晶片，該驅動晶片包含複數個壓力感測接點、複數個觸控感測接點、複數個觸控驅動接點，分別電性連接該些壓力感測電極、該些觸控感測電極以及該些驅動電極。
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