TWI742922B - 具有觸控感測器的顯示面板 - Google Patents

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Abstract

一種顯示面板，包含有一共電極層及一觸控感測器。該共電極層具有一導電材料。該觸控感測器設置於該共電極層上，其包含有複數個觸控感測電極及複數條導線，該複數條導線中的每一條導線耦接於該複數個觸控感測電極中的至少一者。其中，位於該共電極層上與該複數條導線的一部分重疊的區域之該導電材料被移除。

Description

具有觸控感測器的顯示面板
本發明係指一種顯示面板，尤指一種與觸控感測器整合的顯示面板。
近年來，觸控感應技術迅速地發展，許多消費性電子產品例如行動電話(mobile phone)、衛星導航系統(GPS navigator system)、平板電腦(tablet)、個人數位助理(Personal Digital Assistant，PDA)及筆記型電腦(laptop)等均內建有觸控功能。在上述各種電子產品中，原先顯示面板之區域被賦予觸控感應之功能，也就是說，將原先單純的顯示面板轉換成具有顯示及觸控辨識功能之觸控顯示面板。依據觸控面板之結構設計上的不同，一般可區分為外掛式(out-cell)與內嵌式(on-cell/in-cell)觸控面板。其中，外掛式觸控面板係將獨立的觸控面板與一般顯示面板組合而成，而內嵌式觸控面板則是將觸控感應裝置直接設置在顯示面板中基板內側或外側上。
由於觸控面板具有輕薄短小和可撓曲的趨勢，使得觸控感測層與顯示面板之間的距離愈來愈小。舉例來說，有機發光二極體面板的封裝層厚度可能到達10μm或更低，且/或新式內嵌式液晶顯示(Liquid Crystal Display，LCD)面板的玻璃基板可由玻璃薄化製程(glass thinning process)來實現。在新開發的觸控面板中，顯示電極與觸控感測器之間的寄生電容往往遠大於傳統觸控面板 上的寄生電容，這是因為寄生電容值與觸控層及顯示電極之間的距離成反比。 寄生電容的增加導致較高的電阻電容負載(RC loading)。在此情況下，驅動裝置需提供更高的驅動能力來驅動顯示畫素，造成電路成本的提高(例如驅動裝置需要較多耗電以及較大的電路區域)。
因此，實有必要提出一種新式的顯示面板，用來改善電阻電容負載過大的問題。
因此，本發明之主要目的即在於提供一種顯示面板，以解決上述問題。
本發明之一實施例揭露一種顯示面板，其包含有一共電極層及一觸控感測器。該共電極層具有一導電材料。該觸控感測器可設置於該共電極層上，其包含有複數個觸控感測電極及複數條導線，該複數條導線中的每一條導線耦接於該複數個觸控感測電極中的至少一者。其中，位於該共電極層上與該複數條導線的一部分重疊的區域之該導電材料被移除。
本發明之另一實施例揭露一種顯示面板，其包含有一共電極層及一觸控感測器。該觸控感測器可設置於該共電極層上，其包含有複數個觸控感測電極及複數條導線。該複數個觸控感測電極係由一導電材料所組成，該複數條導線中的每一條導線耦接於該複數個觸控感測電極中的至少一者。其中，位於該複數個觸控感測電極上與該複數條導線的一部分重疊的區域之該導電材料被移除。
10:有機發光二極體面板
100,300:基板
102,302,410,510,610,710,80:共電極層
104:封裝層
106,306,420,520,620,720:觸控感測層
110,310:驅動電路
30:液晶顯示面板
304:彩色濾光片層
40,50,60,70:顯示面板
第1圖為一有機發光二極體面板之示意圖。
第2圖為觸控感測層的詳細實施方式之示意圖。
第3圖為一液晶顯示面板之示意圖。
第4圖為本發明實施例一顯示面板之示意圖。
第5圖為一顯示面板上導電材料被移除而形成另一種圖案之示意圖。
第6圖為一顯示面板上導電材料被移除而形成又一種圖案之示意圖。
第7圖為本發明實施例另一顯示面板之示意圖。
第8圖為本發明實施例一共電極層之示意圖。
請參考第1圖，第1圖為一有機發光二極體(Organic Light-Emitting Diode，OLED)面板10之示意圖。如第1圖所示，有機發光二極體面板10可以是具有觸控感測功能之一觸控面板，其簡略地由一基板100、一共電極層102、一封裝層104及一觸控感測層106組成。基板100通常是一玻璃基板，但若有機發光二極體面板10為可撓曲、可彎曲或可凹折之面板時，基板100亦可由具有彈性的材料所組成，例如聚醯亞胺薄膜(polyimide film)。共電極層102可由導電材料(如金屬)組成。在有機發光二極體面板10中，共電極層102可包含有機發光二極體中的每一顯示畫素的陰極或陽極，其它相關於有機發光二極體的電路則包含在封裝層104中。封裝層104可採用薄膜封裝(Thin Film Encapsulation，TFE)技術，其可使用有機材料、矽氧材料、及/或任何其它非導電材料來對電路導線和有機發光二極體元件進行封裝，封裝層104之目的在於隔離電路導線及元件 以避免其受到氧化。觸控感測層106可包含複數個觸控感測電極及複數條導線，其中，每一條導線連接於複數個觸控感測電極中的至少一者，用來傳送觸控驅動訊號及/或感測訊號。一驅動電路110耦接於共電極層102、封裝層104及觸控感測層106，可用來控制有機發光二極體面板10的顯示及觸控操作。驅動電路110可包含在有機發光二極體面板10中，抑或獨立於有機發光二極體面板10。在一實施例中，驅動電路110可由包含在晶片中的積體電路(Integrated Circuit，IC)來實現。
第2圖藉由上視角繪示觸控感測層106的詳細實施方式。詳細來說，觸控感測層106包含有兩層，觸控感測電極可設置於其中一層，而導線可設置於另一層。每一觸控感測電極可以是一導電區塊，其可實現為網格(mesh)或接墊(pad)。為了避免觸控感測元件影響影像顯示，觸控感測電極及導線可由透明材料(如氧化銦錫(Indium Tin Oxide，ITO))所構成。如第2圖所示，觸控感測器可以是一自容式觸控感測器(self-capacitance touch sensor)，其中，每一條導線皆可透過導孔(via)連接至一觸控感測電極。或者，每一觸控感測電極可同時連接於一驅動線及一感測線，以實現互容式觸控感測器(mutual-capacitance touch sensor)，其中，一驅動線或感測線可連接於一或多個觸控感測電極。需注意的是，第2圖為上視圖，且導線設置於觸控感測電極上方。在另一實施例中，亦可將部分或所有導線設置於觸控感測電極下方。
在有機發光二極體面板10中，各有機發光二極體皆可通過電流，以在每一顯示畫素上產生欲顯示的亮度。詳細來說，共電極層102可包含每一畫素中的有機發光二極體的陰極，或連接至每一畫素中的有機發光二極體的陰極。對應於顯示資料之電壓訊號可施加至畫素，以產生相對應的電流通過有機發光 二極體，使得有機發光二極體可依據電流大小來進行發光。共電極層102可包含由導電材料(如金屬)組成的大面積平面電極，可用來傳送有機發光二極體的電流。
如上所述，有機發光二極體面板10的封裝層104之厚度極薄，使得共電極層102十分接近於觸控感測層106，造成共電極層102與觸控感測層106之間龐大的寄生電容及電阻電容負載，特別是在共電極層102與觸控感測層106的導線之間，這是因為導線須是能夠穿過整片面板的長度。龐大的電阻電容負載對於觸控驅動及顯示驅動而言皆形成負擔，使得驅動電路110須提供更高的驅動能力，其伴隨的是較高電路成本，否則將造成觸控及顯示效能的下降。
請參考第3圖，第3圖為一液晶顯示(Liquid Crystal Display，LCD)面板30之示意圖。如第3圖所示，液晶顯示面板30可以是具有觸控感測功能之一觸控面板，其簡略地由一基板300、一共電極層302、一彩色濾光片(color filter)層304及一觸控感測層306組成。一般來說，基板300可以是一玻璃基板，其包含有一薄膜電晶體(Thin-Film Transistor，TFT)層，用以設置薄膜電晶體及其相關電路。共電極層302可包含液晶顯示面板30中的每一顯示畫素的共同電壓電極，共同電壓電極可用來發送一共同電壓VCOM至每一顯示畫素。彩色濾光片層304可包含黑色矩陣(black matrix)及彩色光阻(color resist)，其可透過特定方式進行設置，使液晶顯示面板30上的每一子畫素輸出欲顯示的顏色。觸控感測層306可包含複數個觸控感測電極及複數條導線，其相關的詳細實施方式類似於第1圖及第2圖所示的觸控感測層106，在此不贅述。一驅動電路310耦接於薄膜電晶體層、共電極層302及觸控感測層306，可用來控制液晶顯示面板30的顯示及觸控操作。驅動電路310可包含在液晶顯示面板30中，抑或獨立於液晶顯示 面板30。在一實施例中，驅動電路310可由包含在晶片中的積體電路來實現。
在液晶顯示面板30中，共電極層302可將共同電壓VCOM傳送至每一顯示畫素或子畫素中液晶電容的一端，對應於顯示資料之電壓訊號則施加至液晶電容的另一端，用以決定通過電容的電場，以進一步控制液晶分子旋轉來控制光線穿透率，進而產生欲顯示的亮度。共電極層302可包含由導電材料(如氧化銦錫)組成的大面積平面電極，可用來傳送共同電壓VCOM。
如上所述，在內嵌式(on-cell/in-cell)液晶顯示面板中，共電極層302十分接近於觸控感測層306，造成共電極層302與觸控感測層306之間龐大的寄生電容及電阻電容負載，特別是在共電極層302與觸控感測層306的導線之間，這是因為導線須是能夠穿過整片面板的長度。龐大的電阻電容負載對於觸控驅動及顯示驅動而言皆形成負擔，使得驅動電路310須提供更高的驅動能力，其伴隨的是較高電路成本，否則將造成觸控及顯示效能的下降。
在一實施例中，為了降低寄生電容，可對共電極層中的導電材料進行修改。詳細來說，可移除位於共電極層上與觸控感測器的導線重疊的區域之導電材料。在此情況下，可減少導電材料中與導線重疊的區域，進而降低導電材料與導線之間的寄生電容。
請參考第4圖，第4圖為本發明實施例一顯示面板40之示意圖。如第4圖所示，顯示面板40包含有一共電極層410及一觸控感測層420。共電極層410可以是有機發光二極體面板10所包含的共電極層102或液晶顯示面板30所包含的共電極層302。觸控感測層420可以是有機發光二極體面板10所包含的觸控感測 層106或液晶顯示面板30所包含的觸控感測層306。共電極層410可由導電材料組成。觸控感測層420包含有設置觸控感測電極的一層以及設置導線的另一層。其它可能的分層或元件，如基板、封裝層、薄膜電晶體層及彩色濾光片等，可根據面板的類型進行設置，在不影響本實施例的說明下，這些元件省略於第4圖。
如第4圖所示，在共電極層410的導電材料中，與導線重疊的區域被移除。需注意的是，寄生電容主要來自於最接近導線的導電材料，也就是與導線重疊區域的導電材料，因此，將重疊部分移除可大幅降低寄生電容。此重疊區域僅佔據整片平面電極的一小部分比例，因而移除此區域不致明顯影響顯示效能。
值得注意的是，移除的部分可具有任何可行的圖案。舉例來說，可將共電極層上所有與導線重疊的區域之導電材料移除，亦即，導電材料移除的部分與所有導線重疊。導電材料的移除可在導線對應的區域上產生複數個細長的間隙。在另一實施例中，可移除位於共電極層上與導線重疊的區域之一部分導電材料；亦即，導電材料移除的部分與部分導線重疊。第5圖是一種範例設置方式，其繪示具有一共電極層510及一觸控感測層520之一顯示面板50。共電極層510與共電極層410之間的差異在於，在共電極層510中，每一間隙皆被一或多條導線分割以形成多個較小的間隙。這些導線可在不額外增加寄生電容的情況下改善共電極層510的傳導能力之完整性，同時，間隙兩側的導電材料彼此相連，可減少共電極層510所需的輸入節點數量。
如上所述，由於間隙上的導線可藉由在移除過程中保留間隙上特定位置的導電材料來實現，使得導電材料移除的部分可能少於重疊的部分。在另 一實施例中，導電材料移除的部分亦可多於重疊部分，第6圖是一種範例設置方式，其繪示具有一共電極層610及一觸控感測層620之一顯示面板60。共電極層610與共電極層410之間的差異在於，在共電極層610中，每一間隙皆被延伸而具有相同長度，此實施方式亦可改善整體面板上的電場均勻性及對稱性。
由此可知，導電材料可被移除而具有任何可行的圖案，其可完全相同或不同於與導線重疊的區域。只要是因耦合電容的緣故而移除位於與觸控感測器的導線重疊的區域之導電材料，被移除的圖案非用以限制本發明的範疇。
另外需注意的是，在共電極層中，導電材料被移除的部分可在顯示面板製作過程中以非導電材料自動填充。舉例來說，在有機發光二極體面板10中，共電極層102是一平面電極，且封裝層104的封裝材料係鍍在共電極層102的導電材料上，並透過蝕刻來產生導電材料的圖案。當導電材料中的重疊區域被移除之後，可執行封裝層104的電鍍流程。封裝材料可包含非導電材料，例如有機材料或矽氧材料等，而這些材料係一層一層地在封裝層104上結合。由於共電極層102的厚度極薄，使得封裝材料可在電鍍過程中輕易填入共電極層102中的導電材料之間隙。在此情況下，在製作過程中無須增加額外的材料及多餘的步驟，即可實現共電極層102中導電材料的移除。
當導電材料包含於液晶顯示面板30的共電極層302時，亦可透過類似方式來實現導電材料的移除。一般液晶顯示面板具有共同氧化銦錫層(如位於共電極層)以及一畫素氧化銦錫層(如位於薄膜電晶體層)，其中，此二氧化銦錫層之間可形成電場以旋轉液晶分子的角度。共同氧化銦錫、畫素氧化銦錫、及其相關電路元件和電路線(如源極線及閘極線)皆透過非導電材料(如有機 材料或矽氧材料)彼此隔離，其電路可藉由蝕刻產生，且非導電材料可填入氧化銦錫構成的電路及其相關元件和導線之間的間隙。此外，共電極層302中導電材料的圖案亦可透過蝕刻產生，若這些導電材料之間存在間隙時，即可在製作過程中將非導電材料填入間隙。在此情況下，在製作過程中無須增加額外的材料及多餘的步驟，即可實現共電極層302中導電材料的移除。
請參考第7圖，第7圖為本發明實施例另一顯示面板70之示意圖。如第7圖所示，顯示面板70包含有一共電極層710及一觸控感測層720，其中，觸控感測層720包含有設置觸控感測電極的一層以及設置導線的另一層。同樣地，共電極層710亦可以是有機發光二極體面板10所包含的共電極層102或液晶顯示面板30所包含的共電極層302，觸控感測層720亦可以是有機發光二極體面板10所包含的觸控感測層106或液晶顯示面板30所包含的觸控感測層306。觸控感測層720中的觸控感測電極可由導電材料(如氧化銦錫)所構成。其它可能的分層或元件，如基板、封裝層、薄膜電晶體層及彩色濾光片等，可根據面板的類型進行設置，在不影響本實施例的說明下，這些元件省略於第7圖。
如第7圖所示，在觸控感測電極的導電材料中，與觸控感測層720的導線重疊的區域可被移除。需注意的是，由於觸控感測器中的觸控感測電極與導線之間的距離十分接近，使得此二層之間亦產生寄生電容，因此，將重疊部分移除可大幅降低寄生電容。此重疊區域僅佔據整片觸控感測電極的一小部分比例，因而移除此區域不致明顯影響觸控感測效能。需注意的是，第7圖繪示觸控感測層720中的導線設置於觸控感測電極下方的一種實施方式。在一可替換的實施例中，亦可將導線設置於觸控感測電極上方。
同樣地，觸控感測電極中移除的部分亦可具有任何可行的圖案。更明確來說，第4~6圖所示的共電極層中導電材料的圖案皆同樣適用於觸控感測電極，其詳細實施方式可參見上述段落的說明，在此不贅述。
值得注意的是，本發明實施例之目的在於提供一種觸控面板，其可藉由移除導電材料中的重疊部分來降低寄生電容。本領域具通常知識者當可據以進行修飾或變化，而不限於此。舉例來說，在上述實施例中，移除共電極層或觸控感測電極中導電材料的重疊部分之方法皆可應用於有機發光二極體面板或液晶顯示面板。在另一實施例中，所提出的方法可應用於任何類型的面板，其不應受限於本揭露書描述的實施方式。除此之外，藉由移除共電極層上與導線重疊部分的導電材料或觸控感測電極中與導線重疊部分的導電材料可降低寄生電容。在一實施例中，可設計共電極層及觸控感測電極同時具有對應於導線的間隙，也就是說，第4圖及第7圖的移除方式可相結合以進一步降低寄生電容。再者，重疊部分的移除可在共電極層或觸控感測層上產生任何可行的圖案，此圖案可以是任何形狀。舉例來說，共電極層或觸控感測層可包含一虛設材料，虛設材料可位於重疊區域且由移除導電材料的位置包圍。
請參考第8圖，第8圖為本發明實施例一共電極層80之示意圖。如第8圖所示，共電極層80可以是有機發光二極體面板10所包含的共電極層102或液晶顯示面板30所包含的共電極層302。共電極層80中的導電材料包含有4個間隙，分別與觸控感測器的4條導線重疊。考慮導電材料的一致性，此4個間隙各自另包含有數個虛設材料，虛設材料不與共電極層80上施加電壓的任一導電材料相連，亦即，虛設材料為浮空狀態而未接收陰極電壓或共同電壓。
更明確來說，在第4~6圖所示的實施例中，每一條與導線重疊的間隙是空的，其在電鍍流程之後將以非導電材料進行填充。相較之下，如第8圖所示，移除部分包圍著虛設材料，亦即，在蝕刻流程中，虛設區域的導電材料未被移除，而是留在共電極層80中作為虛設材料。由於虛設材料為浮空狀態，而浮空的導電材料不會產生額外的寄生電容。虛設材料的設置使得共電極層80可填入更多導電材料，可提升光線穿透率的一致性，進而實現更佳的視效。
虛設區域可具有任何可行的圖案。如第8圖所示，每一間隙皆包含有多個浮空的虛設材料，其未彼此相連也未連接於施加共同電壓的共電極。在另一實施例中，每一間隙亦可包含與觸控感測器之導線重疊的一長條虛設電極。 在一實施例中，亦可透過一橋接線連接於二虛設電極之間，且/或可透過一橋接線將一虛設電極連接至大面積的共電極，使得此虛設電極不為浮空狀態，此實施方式可提升共電極上的訊號完整性，但可能產生較大的寄生電容問題。
值得注意的是，虛設區域的設置亦可用於觸控感測電極的導電材料在導線重疊區域被移除的實施例。在此例中，關於觸控感測器上虛設電極的詳細實施方式及變化方式皆相似於共電極層上的虛設電極，因此，本領域具通常知識者可根據上述段落及其圖示的說明而易於理解。
綜上所述，本發明的實施例提供了一種觸控面板，其可藉由移除導電材料中的重疊部分來降低寄生電容。導電材料可以是位於有機發光二極體面板或液晶顯示面板的共電極層中的大面積平面電極，或位於觸控面板上的觸控感測器。重疊部分可以是導電材料中與觸控感測器的導線部分或完全重疊的區域。寄生電容大小與導體之間的距離成反比，因此，移除位於重疊區域的導電 材料可大幅降低寄生電容，進而改善顯示及觸控效能。
以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
40:顯示面板
410:共電極層
420:觸控感測層

Claims (8)

  1. 一種顯示面板，包含有：一共電極層，具有一導電材料；以及一觸控感測器，設置於該共電極層上，該觸控感測器包含有：複數個觸控感測電極；以及複數條導線，其中每一導線耦接於該複數個觸控感測電極中的至少一者；其中，位於該共電極層上與該複數條導線的一部分重疊的區域之該導電材料被移除；其中，該共電極層包含有複數個虛設材料，該複數個虛設材料與該複數條導線的該部分重疊且處於浮空狀態。
  2. 如請求項1所述之顯示面板，其中該顯示面板是一有機發光二極體(Organic Light-Emitting Diode，OLED)面板，且該共電極層包含有該有機發光二極體面板上的一有機發光二極體的陰極。
  3. 如請求項1所述之顯示面板，其中該顯示面板是一液晶顯示(Liquid Crystal Display，LCD)面板，且該共電極層包含有該液晶顯示面板上的一顯示畫素的共同電壓電極。
  4. 如請求項1所述之顯示面板，其中該複數條導線的該部分包含有該複數條導線中的所有導線。
  5. 一種顯示面板，包含有： 一共電極層；以及一觸控感測器，設置於該共電極層上，該觸控感測器包含有：複數個觸控感測電極，由一導電材料所組成；以及複數條導線，其中每一導線耦接於該複數個觸控感測電極中的至少一者；其中，位於該複數個觸控感測電極上與該複數條導線的一部分重疊的區域之該導電材料被移除；其中，該觸控感測電極包含有複數個虛設材料，該複數個虛設材料與該複數條導線的該部分重疊且處於浮空狀態。
  6. 如請求項5所述之顯示面板，其中該顯示面板是一有機發光二極體(Organic Light-Emitting Diode，OLED)面板，且該共電極層包含有該有機發光二極體面板上的一有機發光二極體的陰極。
  7. 如請求項5所述之顯示面板，其中該顯示面板是一液晶顯示(Liquid Crystal Display，LCD)面板，且該共電極層包含有該液晶顯示面板上的一顯示畫素的共同電壓電極。
  8. 如請求項5所述之顯示面板，其中該複數條導線的該部分包含有該複數條導線中的所有導線。
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