TWI723778B

TWI723778B - 觸控面板

Info

Publication number: TWI723778B
Application number: TW109105176A
Authority: TW
Inventors: 林哲民; 黃俊儒; 李家圻; 陳政德
Original assignee: 友達光電股份有限公司
Priority date: 2020-02-18
Filing date: 2020-02-18
Publication date: 2021-04-01
Also published as: TW202132955A; CN112000239B; CN112000239A

Abstract

一種觸控面板，包括多條掃描線、多條共用訊號線、多條資料線、多條觸控訊號線以及多個子畫素。掃描線以及共用訊號線沿著第一方向延伸。資料線以及觸控訊號線沿著第二方向延伸。各子畫素包括開關元件、畫素電極、觸控電極以及共用電極。開關元件電性連接至對應的一條掃描線以及對應的一條資料線。畫素電極電性連接至開關元件。觸控電極電性連接至對應的一條觸控訊號線。共用電極電性連接至對應的一條共用訊號線。共用電極沿著第二方向延伸且重疊於部分資料線。觸控電極與共用電極屬於相同膜層。

Description

觸控面板

本發明是有關於一種觸控面板，且特別是有關於一種包括多個子畫素的觸控面板。

內嵌式觸控顯示面板是一種將觸控感測裝置整合至液晶顯示面板的技術。觸控感測裝置的觸控電極是直接形成於液晶顯示面板的畫素電路基板上或是彩色濾光元件基板上，因此，相較於將額外的觸控面板黏貼至顯示面板的外掛式觸控顯示面板，內嵌式觸控顯示面板厚度較薄。然而，由於內嵌式觸控顯示面板中之觸控電極與畫素電路的距離較接近，因此，畫素電路上的訊號容易影響觸控電極，導致觸控訊號失真。

本發明提供一種觸控面板，能降低資料線與觸控電極之間的電容並提高子畫素開口率。

本發明的至少一實施例提供一種觸控面板，包括基板、多條掃描線、多條共用訊號線、多條資料線、多條觸控訊號線以及多個子畫素。掃描線以及共用訊號線位於基板上，且沿著第一方向延伸。資料線以及觸控訊號線沿著交錯於第一方向的第二方向延伸。各子畫素包括開關元件、畫素電極、觸控電極以及共用電極。開關元件電性連接至對應的一條掃描線以及對應的一條資料線。畫素電極電性連接至開關元件。觸控電極電性連接至對應的一條觸控訊號線。共用電極電性連接至對應的一條共用訊號線。共用電極沿著第二方向延伸且重疊於部分資料線。觸控電極與共用電極屬於相同膜層。觸控電極與共用電極結構上彼此分離。

以下將以圖式揭露本發明之多個實施方式，為明確說明，許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明。然而，應瞭解的是，這些實務上的細節不應用被以限制本發明。也就是說，在本發明部分實施方式中，這些實務上的細節是非必要的。此外，為簡化圖式起見，一些習知的結構與元件在圖式中將省略或以簡單示意的方式為之。

在整個說明書中，相同的附圖標記表示相同或類似的元件。在附圖中，為了清楚起見，放大了層、膜、面板、區域等的厚度。應當理解，當諸如層、膜、區域或基板的元件被稱為在另一元件「上」或「連接到」另一元件時，其可以直接在另一元件上或與另一元件連接，或者所述元件與所述另一元件中間可以也存在其他元件。相反，當元件被稱為「直接在另一元件上」或「直接連接到」另一元件時，所述元件與所述另一元件中間不存在其他元件。如本文所使用的，「連接」可以指物理及/或電性連接。再者，二元件互相「電性連接」或「耦合」係可為二元件間存在其它元件。

圖1是依照本發明的一實施例的一種觸控面板的上視示意圖。圖2A是沿著圖1中線a-a’的剖面示意圖。圖2B是沿著圖1中線b-b’的剖面示意圖。圖2C是沿著圖1中線c-c’的剖面示意圖。圖2D是沿著圖1中線d-d’的剖面示意圖。

請參考圖1、圖2A、圖2B、圖2C與圖2D，觸控面板10包括基板SB、多條掃描線SL、多條共用訊號線CL、多條資料線DL、多條觸控訊號線TL以及多個子畫素SP，各子畫素SP包括開關元件T、畫素電極PE、觸控電極TE以及共用電極CE。在本實施例中，觸控面板10還包括絕緣層I1以及介電層I2。

請參考圖1、圖2A以及圖2B，開關元件T的閘極G、掃描線SL以及共用訊號線CL位於基板SB上，其中開關元件T的閘極G電性連接至對應的一條掃描線SL。在本實施例中，閘極G、掃描線SL以及共用訊號線CL屬於相同膜層。掃描線SL以及共用訊號線CL沿著第一方向D1延伸。畫素電極PE位於基板SB上。絕緣層I1覆蓋閘極G、掃描線SL、共用訊號線CL以及畫素電極PE。絕緣層I1的厚度例如為400奈米左右，但不以此為限，絕緣層I1不同厚度會影響開關元件T特性曲線，使開關元件T的工作區間改變。

閘極G、掃描線SL以及共用訊號線CL的材料例如包括鉻、金、銀、銅、錫、鉛、鉿、鎢、鉬、釹、鈦、鉭、鋁、鋅、上述金屬之合金、上述金屬之氧化物、上述金屬之氮化物或上述材料之組合或其他導電材料，但亦不以此為限。畫素電極PE的材料例如包括透明導電材料，舉例來說，銦錫氧化物、銦鋅氧化物、鋁錫氧化物、鋁鋅氧化物、銦鎵鋅氧化物、或是上述至少二者之堆疊層。

在本實施例中，畫素電極PE、閘極G、掃描線SL以及共用訊號線CL皆位於基板SB與絕緣層I1之間。藉此，可以簡化觸控面板10的製程。舉例來說，閘極G、掃描線SL、共用訊號線CL以及畫素電極PE可以於同一道圖案化製程中形成，在一些實施例中，先依序形成一透明透明導電材料與覆該透明透明導電材料的第一金屬層，接著再利用半色調（Halftone）光罩圖案化透明導電材料與金屬材料的堆疊層，殘留的透明導電材料包括畫素電極PE，而殘留的第一金屬層則包括閘極G、掃描線SL以及共用訊號線CL。在其他實施例中，畫素電極PE的圖案化製程不同於閘極G、掃描線SL以及共用訊號線CL的圖案化製程。

開關元件T的通道層CH位於絕緣層I1上。閘極G與通道層CH重疊，且閘極G與通道層CH之間夾有絕緣層I1。通道層CH例如包括經摻雜或未經摻雜的半導體材料。

請參考圖1、圖2A、圖2C以及圖2D，開關元件T的源極S、開關元件T的汲極D、資料線DL以及觸控訊號線TL位於絕緣層I1上，其中開關元件T的源極S電性連接至對應的一條資料線DL。源極S、汲極D、資料線DL以及觸控訊號線TL屬於相同膜層。資料線DL以及觸控訊號線TL沿著交錯於第一方向D1的第二方向D2延伸。

源極S、汲極D、資料線DL以及觸控訊號線TL的材料例如包括鉻、金、銀、銅、錫、鉛、鉿、鎢、鉬、釹、鈦、鉭、鋁、鋅、上述金屬之合金、上述金屬之氧化物、上述金屬之氮化物或上述材料之組合或其他導電材料。

開關元件T的源極S與汲極D電性連接通道層CH。在本實施例中，開關元件T為背通道蝕刻型薄膜電晶體，且源極S和通道層CH之間與汲極D和通道層CH之間可以選擇性地包括歐姆接觸層OC，但本發明不以此為限。在其他實施例中，開關元件T為頂部閘極型薄膜電晶體或其他形式的薄膜電晶體。

開關元件T的汲極D透過開口O3電性連接至畫素電極PE，其中開口O3貫穿絕緣層I1。

請參考圖1與圖2C，觸控訊號線TL重疊於畫素電極PE。在本實施例中，畫素電極PE具有狹縫t1，而狹縫t1重疊於觸控訊號線TL，因此，僅有小部分之畫素電極PE（靠近狹縫t1端點的部分畫素電極PE）重疊於觸控訊號線TL，藉此，降低畫素電極PE與觸控訊號線TL之間的負載（loading）。

介電層I2位於源極S、汲極D、資料線DL以及觸控訊號線TL上。

請參考圖1、圖2B、圖2C與圖2D，觸控電極TE以及共用電極CE位於介電層I2上。共用電極CE透過開口O1電性連接至共用訊號線CL中對應的一條，開口O1貫穿介電層I1。共用電極CE沿著第二方向D2延伸且重疊於部分資料線DL。藉由使共用電極CE重疊資料線DL，來避免資料線DL之電場影響液晶的轉向。觸控電極TE與共用電極CE屬於相同膜層。觸控電極TL透過開口O2電性連接至觸控訊號線TL中對應的一條，開口O2貫穿介電層I1。觸控電極TE重疊於畫素電極PE，且具有多個狹縫t2。狹縫t2的延伸方向實質上平行於第二方向D2。在一些實施例中，共用電極CE重疊於資料線DL的面積大於觸控電極TE重疊於觸控訊號線TL的面積。

觸控電極TE與共用電極CE的材料例如包括透明導電材料，舉例來說，銦錫氧化物、銦鋅氧化物、鋁錫氧化物、鋁鋅氧化物、銦鎵鋅氧化物、或是上述至少二者之堆疊層。在一些實施例中，共用電極CE與觸控電極TE之間的距離大於1.5微米。

在一些實施例中，觸控面板10適用於液晶顯示裝置，且液晶顯示裝置還包括彩色濾光元件基板（未示出）以及位於彩色濾光元件基板和觸控面板10之間的液晶層。在一些實施例中，觸控面板10包括顯示模式與觸控模式。在顯示模式中，藉由對觸控電極TE以及共用電極CE施加共用訊號，使畫素電極PE與觸控電極TE之間以及畫素電極PE與共用電極CE之間產生電場來控制液晶的轉向，藉此獲得欲顯示的影像。在觸控模式中，對觸控電極TE施加觸控訊號，當物體（例如手指或觸控筆）靠近對應的觸控電極TE時，對應的觸控電極TE上之電容產生變化，藉此偵測觸控位置。在一些實施例中，在觸控模式中，共用電極CE上可以與觸控電極TE一樣施加觸控訊號，但本發明不以此為限。在一些實施例中，不論是顯示模式還是觸控模式，共用電極CE上都是施加共用訊號。

在各子畫素SP中，開口O1以及開口O2分別位於畫素電極PE的相對兩側。開口O3與開口O2位於畫素電極PE的相同側，藉此，能提高子畫素SP的開口率。

在本實施例中，子畫素SP1～SP4具有類似的結構。子畫素SP2位於子畫素SP1的第二方向D2上。同一條觸控訊號線TL電性連接子畫素SP1之觸控電極TE與子畫素SP2之觸控電極TE。

在本實施例中，子畫素SP2中之開口O3與子畫素SP1中之開口O1分別位於對應之觸控訊號線TL的相對兩側。子畫素SP1中之開口O1與子畫素SP2中之開口O1分別位於對應之觸控訊號線TL的相對兩側。藉此，能提高子畫素SP1與子畫素SP2的開口率。

子畫素SP3位於子畫素SP1的第一方向D1上，子畫素SP4位於子畫素SP3的第二方向D2上。同一條觸控訊號線TL電性連接子畫素SP3之觸控電極TE與子畫素SP4之觸控電極TE。

子畫素SP1與子畫素SP2分別電性連接至不同條資料線DL。子畫素SP3與子畫素SP4分別電性連接至不同條資料線DL。在本實施例中，子畫素SP1～SP4是藉由欄反轉方式（Column inversion）操作。

在本實施例中，子畫素SP4中之開口O3與子畫素SP3中之開口O1分別位於對應之觸控訊號線TL的相對兩側。子畫素SP3中之開口O1與子畫素SP4中之開口O1分別位於對應之觸控訊號線TL的相對兩側。藉此，能提高子畫素SP3與子畫素SP4的開口率。

子畫素SP1之觸控電極TE與子畫素SP2之觸控電極TE彼此電性連接。子畫素SP3之觸控電極TE與子畫素SP4之觸控電極TE彼此電性連接。子畫素SP1之觸控電極TE與子畫素SP2之觸控電極TE在結構上分離於子畫素SP3之觸控電極TE與子畫素SP4之觸控電極TE。

在一些實施例中，各條共用訊號線CL電性連接至子畫素SP中的N個，各觸控訊號線TL電性連接至子畫素SP中的M個，N>M。舉例來說，在本實施例中，電性連接至子畫素SP1與子畫素SP3之共用訊號線CL以及電性連接至子畫素SP2與子畫素SP4之另一條共用訊號線CL彼此電性連接（於圖示中未繪出的地方透過其他導線而電性連接），且施加有相同訊號。換句話說，圖1中之各共用訊號線CL電性連接至四個子畫素SP（例如子畫素SP1～SP4），而各條觸控訊號線TL電性連接至兩個子畫素SP（例如子畫素SP1、SP2或子畫素SP3、SP4）。

基於上述，觸控電極TE電性連接至觸控訊號線TL中對應的一條，共用電極CE電性連接至共用訊號線CL中對應的一條，共用電極CE重疊於至少部分資料線DL，且觸控電極TE與共用電極CE結構上彼此分離，因此，能降低資料線DL與觸控電極TE之間的電容，並提高子畫素開口率。

圖3依照本發明的一實施例的一種觸控面板的上視示意圖。在此必須說明的是，圖3的實施例沿用圖1至圖2D的實施例的元件標號與部分內容，其中採用相同或近似的標號來表示相同或近似的元件，並且省略了相同技術內容的說明。關於省略部分的說明可參考前述實施例，在此不贅述。

圖3的觸控面板20與圖1的觸控面板10之差異在於：觸控面板20的觸控訊號線TL不重疊於畫素電極PE。

在本實施例中，子畫素SP1與子畫素SP2電性連接至同條資料線DL。子畫素SP3與子畫素SP4電性連接至同條資料線DL。在同一個子畫素SP中，觸控訊號線TL與資料線DL分別位於畫素電極PE的相對兩側。

在本實施例中，子畫素SP2中之開口O3與子畫素SP1中之開口O1位於對應之觸控訊號線TL的同一側。子畫素SP1中之開口O1與子畫素SP2中之開口O1位於對應之觸控訊號線TL的同一側。

在本實施例中，子畫素SP4中之開口O3與子畫素SP3中之開口O1位於對應之觸控訊號線TL的同一側。子畫素SP3中之開口O1與子畫素SP4中之開口O1位於對應之觸控訊號線TL的同一側。

圖4依照本發明的一實施例的一種觸控面板的上視示意圖。在此必須說明的是，圖4的實施例沿用圖1至圖2D的實施例的元件標號與部分內容，其中採用相同或近似的標號來表示相同或近似的元件，並且省略了相同技術內容的說明。關於省略部分的說明可參考前述實施例，在此不贅述。

請參考圖4，觸控面板30具有顯示區AA與位於顯示區AA至少一側的周邊區BA。多個觸控電極組100設置於顯示區AA中，各觸控電極組100是由多個子畫素（繪於圖1）之觸控電極彼此電性連接所構成。各觸控電極組100透過對應的觸控訊號線TL而電性連接至位於周邊區BA的驅動電路DR之訊號輸出端P。在本實施例中，各觸控電極組100電性連接至對應的一條觸控訊號線TL，但本發明不以此為限。在其他實施例中，各觸控電極組100電性連接至一條以上的觸控訊號線TL。每個觸控電極組100電性連接至不同條觸控訊號線TL。在一些實施例中，虛設訊號線TLd重疊部分觸控電極組100，藉此減少不同觸控電極組100所對應之子畫素的開口率差異，虛設訊號線TLd不與驅動電路DR或觸控電極組100電性連接。在本實施例中，虛設訊號線TLd電性連接觸控電極組100，然而，虛設訊號線TLd與驅動電路DR分離。

在本實施例中，在顯示區AA中沿著第一方向D1延伸的共用訊號線CL於周邊區BA彼此電性連接，並電性連接至驅動電路DR。換句話說，顯示區AA中的沿著第一方向D1延伸的多條共用訊號線CL上施加有相同的訊號。在本實施例中，多條共用訊號線CL彼此電性連接以構成一個共用訊號串列200，但本發明不以此為限。在其他實施例中，觸控面板可以包括多個互相分離的共用訊號串列200。

在本實施例中，共用訊號串列200所重疊之子畫素的數量大於各觸控電極組100所重疊之子畫素的數量。

綜上所述，觸控電極電性連接至觸控訊號線中對應的一條，共用電極電性連接至共用訊號線中對應的一條，共用電極重疊於至少部分資料線，且觸控電極與共用電極結構上彼此分離，因此，能降低資料線與觸控電極之間的電容，並提高子畫素開口率。

10、20、30:觸控面板 100:觸控電極組 200:共用訊號串列 AA:顯示區 BA:周邊區 CH:通道層 CE:共用電極 CL:共用訊號線 D:汲極 DL:資料線 DR:驅動電路 D1:第一方向 D2:第二方向 G:閘極 I1:絕緣層 I2:介電層 P:訊號輸出端 PE:畫素電極 OC:歐姆接觸層 O1、O2、O3:開口 S:源極 SB:基板 SL:掃描線 SP:子畫素 SP1:第一子畫素 SP2:第二子畫素 SP3:第三子畫素 SP4:第四子畫素 T:開關元件 TE:觸控電極 TL:觸控訊號線 TLd:虛設訊號線 t1、t2:狹縫

圖1是依照本發明的一實施例的一種觸控面板的上視示意圖。圖2A是沿著圖1中線a-a’的剖面示意圖。圖2B是沿著圖1中線b-b’的剖面示意圖。圖2C是沿著圖1中線c-c’的剖面示意圖。圖2D是沿著圖1中線d-d’的剖面示意圖。圖3是依照本發明的一實施例的一種觸控面板的上視示意圖。圖4依照本發明的一實施例的一種觸控面板的上視示意圖。

10:觸控面板

CH:通道層

CE:共用電極

CL:共用訊號線

D:汲極

DL:資料線

D1:第一方向

D2:第二方向

G:閘極

PE:畫素電極

O1、O2、O3:開口

S:源極

SB:基板

SL:掃描線

SP:子畫素

SP1:第一子畫素

SP2:第二子畫素

SP3:第三子畫素

SP4:第四子畫素

T:開關元件

TE:觸控電極

TL:觸控訊號線

t1、t2:狹縫

Claims

一種觸控面板，包括：一基板；多條掃描線以及多條共用訊號線，位於該基板上，且沿著一第一方向延伸；多條資料線以及多條觸控訊號線，沿著交錯於該第一方向的一第二方向延伸；多個子畫素，各該子畫素包括：一開關元件，電性連接至該些掃描線中對應的一條以及該些資料線中對應的一條；一畫素電極，電性連接至該開關元件；一觸控電極，電性連接至該些觸控訊號線中對應的一條；以及一共用電極，電性連接至該些共用訊號線中對應的一條，且該共用電極沿著該第二方向延伸且重疊於至少部分該些資料線，其中該觸控電極與該共用電極屬於相同膜層，且該觸控電極與該共用電極結構上彼此分離；以及一介電層以及一絕緣層，其中在各該子畫素中：該共用電極透過一第一開口電性連接至該些共用訊號線中對應的一條，且該觸控電極透過一第二開口電性連接至該些觸控訊號線中對應的一條，該第一開口以及該第二開口貫穿該介電層，且該開關元件的汲極透過一第三開口電性連接至該畫素電極，該第三開口貫穿該絕緣層。
如申請專利範圍第1項所述的觸控面板，其中在各該子畫素中：該第一開口以及該第二開口分別位於該畫素電極的相對兩側。
如申請專利範圍第1項所述的觸控面板，其中該些子畫素包括一第一子畫素以及一第二子畫素，其中該第二子畫素相鄰於該第一子畫素且位於該第一子畫素之該第二方向上，且該些觸控訊號線中對應的該一條電性連接該第一子畫素與該第二子畫素，其中該第二子畫素中之該第三開口與該第一子畫素中之該第一開口分別位於該些觸控訊號線中對應的該一條的相對兩側。
如申請專利範圍第3項所述的觸控面板，其中該第一子畫素中之該第一開口與該第二子畫素中之該第一開口分別位於該些觸控訊號線中對應的該一條的相對兩側。
如申請專利範圍第1項所述的觸控面板，其中在各該子畫素中：該第三開口與該第二開口位於該畫素電極的相同側。
一種觸控面板，包括：一基板；多條掃描線以及多條共用訊號線，位於該基板上，且沿著一第一方向延伸；多條資料線以及多條觸控訊號線，沿著交錯於該第一方向的一第二方向延伸；多個子畫素，各該子畫素包括：一開關元件，電性連接至該些掃描線中對應的一條以及該些資料線中對應的一條；一畫素電極，電性連接至該開關元件；一觸控電極，電性連接至該些觸控訊號線中對應的一條；以及一共用電極，電性連接至該些共用訊號線中對應的一條，且該共用電極沿著該第二方向延伸且重疊於至少部分該些資料線，其中該觸控電極與該共用電極屬於相同膜層，且該觸控電極與該共用電極結構上彼此分離，其中至少部分該些共用訊號線彼此電性連接以構成至少一個共用訊號串列；以及多個觸控電極組，各該觸控電極組分別由部分該些子畫素的該些觸控電極彼此電性連接所構成，其中該至少一個共用訊號串列所重疊之子畫素的數量大於各該觸控電極組所重疊之子畫素的數量。
一種觸控面板，包括：一基板；多條掃描線以及多條共用訊號線，位於該基板上，且沿著一第一方向延伸；多條資料線以及多條觸控訊號線，沿著交錯於該第一方向的一第二方向延伸；以及多個子畫素，各該子畫素包括：一開關元件，電性連接至該些掃描線中對應的一條以及該些資料線中對應的一條；一畫素電極，電性連接至該開關元件；一觸控電極，電性連接至該些觸控訊號線中對應的一條；以及一共用電極，電性連接至該些共用訊號線中對應的一條，且該共用電極沿著該第二方向延伸且重疊於至少部分該些資料線，其中該觸控電極與該共用電極屬於相同膜層，且該觸控電極與該共用電極結構上彼此分離，其中在各該子畫素中：該些觸控訊號線中對應的該一條重疊於該畫素電極。
如申請專利範圍第1、6、7項中任一項所述的觸控面板，其中該些掃描線以及該些共用訊號線屬於相同膜層，且該些資料線以及該些觸控訊號線屬於相同膜層。
如申請專利範圍第1、6、7項中任一項所述的觸控面板，其中在各該子畫素中：該共用電極重疊於該些資料線的面積大於該觸控電極重疊於該些觸控訊號線中對應的該一條的面積。