TWM491878U - 以透明感應電極連接金屬走線的觸控顯示結構 - Google Patents

Description

以透明感應電極連接金屬走線的觸控顯示結構

本創作係關於一種具有觸控板的顯示螢幕之結構，尤指一種以透明感應電極連接金屬走線的觸控顯示結構。

現代消費性電子裝置多配備觸控板做為其輸入裝置之一。觸控板根據感測原理的不同可分為電阻式、電容式、音波式、及光學式等多種。

習知之觸控式平面顯示器係將觸控面板與平面顯示器直接進行上下之疊合，因為疊合之觸控面板為透明之面板，因而影像可以穿透疊合在上之觸控面板顯示影像，再藉由觸控面板作為輸入之媒介或介面。然而這種習知之技藝，因為於疊合時，必須增加一個觸控面板之完整重量，使得平面顯示器重量大幅地增加，不符合現時市場對於顯示器輕薄短小之要求。而直接疊合觸控面板以及平面顯示器時，不但增加觸控面板本身之厚度，且降低了光線的穿透率，還增加了反射率與霧度，使螢幕顯示的品質大打折扣。

針對前述之缺點，觸控式平面顯示器改採嵌入 式觸控技術。嵌入式觸控技術目前主要的發展方向可分為On-Cell及In-Cell兩種技術。On-Cell技術是將投射電容式觸控技術的感應電極(Sensor)製作在面板彩色濾光片(Color Filter,CF)的背面(即貼附偏光板的表面)，將感應電極整合到彩色濾光片的結構中。In-Cell技術則是將感應電極(Sensor)置入LCD晶胞(Cell)的結構當中，主要利用的感應方式也可分為電阻(接觸)式、電容式與光學式三種，其中電阻式是利用LCD Cell上下兩基板電極的導通，計算電壓分壓的變化來判定接觸位置座標，On-Cell Touch的技術則是先將觸控面板的Sensor做在薄膜上，然後貼合在第一基板的玻璃上或直接將Sensor用透明導電材料做在基板上。

而Out Cell Touch技術是將觸控面板外掛在顯示 面板上，是目前最常見的形式；電阻式、電容式等技術都有，通常都是由另外的觸控面板廠商製造，再與顯示面板進行貼合與組裝。

In-Cell Touch技術則是將觸控元件整合於顯示 面板之內，使得顯示面板本身就具備觸控功能，因此不需要另外進行與觸控面板貼合或組裝的製程，這樣技術通常都是由面板廠開發。

就感測方式而言，電容式觸控面板是利用排列 之透明電極與人體間的靜電結合引發之電容變化，轉化為電流或電壓來檢測其座標。習知雙層透明電極結構係依據X軸及Y軸方向佈植。不同透明電極層之間以絕緣體(例如玻璃 或塑膠)隔開。其缺點則是材料成本高，且製造工序繁瑣。

圖1係一習知單層透明電極結構之示意圖。圖1 的單層透明電極結構其具有節省材料成本及簡化製造工序的優點。然而，圖1的單層透明電極結構有著走線11複雜的缺點，也因為走線11佔據了部分面積，導致線性度變差。走線11所佔據的部分面積會形成死區(dead area)，亦即在死區(dead area)無法有效地偵測一手指的觸碰。因此，習知顯示觸控結構仍有改善的空間。

本創作之主要目的在提供一種以透明感應電極連接金屬走線的觸控顯示結構，無須於感應電極層上佈植走線，可使透明感應電極之間的距離有效地減少，而可減少死區的面積，增加感測線性度及感測正確性。

依據本創作之一特色，本創作提出一種以透明感應電極連接金屬走線的觸控顯示結構，包括有一第一基板、一第二基板、一感應電極層、一遮光層、及一金屬走線層。該第一基板及該第二基板以平行成對之配置將一顯示材料層夾置於二基板之間。該感應電極層位於該第一基板之面對於該顯示材料層之一側，以感測是否有一外部物件接近，該感應電極層具有複數個透明感應電極，每一個透明感應電極係一多邊型區域。該遮光層位於該感應電極層之面對於該顯示材料層之一側，該遮光層係由複數條遮光線條所構成。該金屬走線層位於該遮光層之面對於該顯 示材料層之一側，該金屬走線係由複數條金屬走線所構成。其中，該感應電極層之每一個透明感應電極經由一對應之該金屬走線層的一條金屬走線電氣連接，以傳輸該感應電極層所感測一訊號，俾在該感應電極層形成有單層感應觸控圖型結構。

11‧‧‧走線

100‧‧‧以透明感應電極連接金屬走線的觸控顯示結構

110‧‧‧第一基板

120‧‧‧第二基板

130‧‧‧顯示材料層

140‧‧‧感應電極層

150‧‧‧遮光層

160‧‧‧金屬走線層

170‧‧‧彩色濾光層

180‧‧‧薄膜電晶體層

190‧‧‧保護層

200‧‧‧共通電極層

210‧‧‧第一偏光層

220‧‧‧第二偏光層

141‧‧‧透明感應電極

181‧‧‧薄膜電晶體

151‧‧‧遮光線條

153‧‧‧區域

155‧‧‧通孔

161‧‧‧金屬走線

51、52‧‧‧側翼

A、B、C‧‧‧橢圓

730‧‧‧顯示材料層

780‧‧‧薄膜電晶體層

800‧‧‧陰極層

810‧‧‧陽極層

781‧‧‧畫素驅動電路

7811‧‧‧閘極

7813‧‧‧汲極/源極

7815‧‧‧汲極/源極

811‧‧‧陽極畫素電極

AA'、BB'‧‧‧剖面處

731‧‧‧電洞傳輸子層

733‧‧‧發光層

735‧‧‧電子傳輸子層

1611、1612‧‧‧金屬走線

圖1係一習知單層透明電極結構之示意圖。

圖2係本創作之一種以透明感應電極連接金屬走線的觸控顯示結構一實施例的疊層示意圖。

圖3係一般習知遮光層的示意圖

圖4係本創作透明感應電極及金屬走線層的示意圖。

圖5係本創作圖4中AA'處的剖面圖。

圖6係本創作圖4中BB'處的剖面圖。

圖7係本創作之另一實施例之的疊層示意圖。

本創作是關於一種以透明感應電極連接金屬走線的觸控顯示結構。圖2係本創作之一種以透明感應電極連接金屬走線的觸控顯示結構100一實施例的疊層示意圖，如圖2所示，該以透明感應電極連接金屬走線的觸控顯示結構10包括有一第一基板110、一第二基板120、一顯示材料層130、一感應電極層140、一遮光層(black matrix)150、一金屬 走線層160、一彩色濾光層(color filter)170、一薄膜電晶體層180、一保護層(over coat)190、一共通電極層(Vcom)200、一第一偏光層(upper polarizer)210、及一第二偏光層(lower polarizer)220。

該第一基板110及該第二基板120較佳為玻璃 基板，該第一基板110及該第二基板120以平行成對之配置將該顯示材料層130夾置於二基板110,120之間。於本實施例中，該顯示材料層130為一液晶層。

該感應電極層140位於該第一基板110之面對 於該顯示材料層130之一側，以感測是否有一外部物件接近，該感應電極層140具有複數個透明感應電極141，每一個透明感應電極係一多邊型區域。該多邊型區域可為三角形、矩形、菱形、六角形、八角形、圓形其中之一，較佳為矩形或正方形。

該遮光層(black matrix)150係位於該感應電極層 140之面對於該顯示材料層130之一側，該遮光層150係由複數條遮光線條所構成。

圖3係該遮光層的示意圖，其係相同於一般所 知液晶顯示器之遮光層。如圖3所示，遮光層150係由不透光的黑色絕緣材質之線條構成複數條遮光線條151。該複數條遮光線條151設置於一第一方向(X)及一第二方向(Y)，以形成複數個包含遮光柵格與透光區之遮光區塊153。該等黑色絕緣材質之複數條遮光線條151係互相垂直分佈於該習知遮光層150，故此遮光層150又稱為黑矩陣(black matrix)。

該金屬走線層160位於該遮光層150之面對於該 顯示材料層130之一側，該金屬走線層160係由複數條金屬走線161所構成。其中，該感應電極層140之每一個透明感應電極141經由一對應之該金屬走線層160的一條金屬走線161電氣連接，以傳輸該感應電極層140所感測一訊號，俾在該感應電極層140形成有單層感應觸控圖型結構。該金屬走線161之金屬材料係為下列其中之一：鉻、鋇、鋁、銀、銅、鈦、鎳、鉭、鈷、鎢、鎂(Mg)、鈣(Ca)、鉀(K)、鋰(Li)、銦(In)、與上述材料彼此做成的合金、氟化鋰(LiF)、氟化鎂(MgF2)、氧化鋰(LiO)。

在該等黑色絕緣材質之線條之間的區域153則 分佈有該金屬走線層160及彩色濾光層(color filter)170。如圖2所示，在橢圓A處則設置有一條金屬走線161，並經由一貫孔(via)155電氣連接至該透明感應電極141。在橢圓B處則沒有設置有金屬走線。

圖4係本創作透明感應電極及金屬走線層的示 意圖。其係由該第二基板120往該第一基板110方向看過去，因此會先看到金屬走線1611、1612、...。透明感應電極141係由透明導電材料(ITO)做成的，故其呈現透明狀，故以虛線繪示。

如圖4所示，該金屬走線161的位置係相對應 於該複數條遮光線條151的位置而設置。該金屬走線161的寬度可等於或小於遮光線條151的寬度。因此，當由該第一基板110往該第二基板120方向看過去時，該金屬走線161 會被遮光線條151所遮住，所以該金屬走線161並不會影響透光度。

圖5係本創作圖4中AA'處的剖面圖。如圖5 所示，該遮光線條151係設置於該透明感應電極141之面對於該顯示材料層130之一側，該金屬走線161係設置於該遮光線條151之面對於該顯示材料層130之一側，其中，該金屬走線161經由通孔155而與該透明感應電極141電氣連接。 圖4中僅繪示一個通孔155，而實際可設置多個通孔155，以減少該金屬走線161與該透明感應電極141之間的阻抗。

圖4中橢圓C處，該金屬走線161與該透明感 應電極141之間並非經由通孔155而電氣連接，其係在該金屬走線161的部分線段加寬，形成側翼且側翼的寬度較該遮光線條151的寬度為寬，該金屬走線161與該透明感應電極141之間則經該側翼而電氣連接。

圖6係本創作圖4中BB'處的剖面圖。如圖6 所示，該遮光線條151係設置於該透明感應電極141之面對於該顯示材料層130之一側，該金屬走線161係設置於該遮光線條151之面對於該顯示材料層130之一側，其中，該金屬走線161可經由側翼51、52而與該透明感應電極141電氣連接。圖4中僅繪示一個側翼，而實際可設置多個側翼。

該薄膜電晶體層(TFT)180位於該第二基板120 之面對於顯示材料層130之一側的表面。該薄膜電晶體層由薄膜電晶體181及透明畫素電極所組成。

該彩色濾光層170位於該遮光層150之面對於 該顯示材料層130之一側的表面上。該共通電極層(Vcom)200位於該第一基板110與第二基板120之間。該共通電極層200依平面顯示器結構的不同可位於第一基板上(VA模式)或第二基板上(IPS，FFS模式)。該第一偏光層210係位於該第一基板110之面對於該顯示材料層130之另一側的表面。該第二偏光層220係位於該第二基板120之背對於該顯示材料層130之一側的表面。

圖7係本創作之另一實施例之的疊層示意圖， 其係一種以透明感應電極連接金屬走線的觸控顯示結構700的疊層示意圖。如圖所示，該內嵌顯示觸控結構700包括有一上基板110、一下基板120、一顯示材料層730、一感應電極層140、一遮光層(black matrix)150、一金屬走線層160、一彩色濾光層(color filter)170、一薄膜電晶體層780、一保護層(over coat)190、一陰極層800、及一陽極層810。

圖7與圖2主要差別在於該顯示材料層730、 該陰極層800、該陽極層810、及該薄膜電晶體層780。

該上基板110及該下基板120較佳為玻璃基板 或塑膠基板，該上基板110及該下基板120並以平行成對之配置將該顯示材料層730夾置於二基板110,120之間。其中於本實施例中，該顯示材料層730較佳為有機發光二極體所構成。

該感應電極層140之透明感應電極141與該金 屬走線層160之金屬走線161的電氣連接如圖4、圖5、及圖 6所揭露，不再贅述。

該薄膜電晶體層780位於該下基板120面對於 該顯示材料層730一側的表面，該薄膜電晶體層780具有複數條閘極驅動線(圖未示)、複數條源極驅動線(圖未示)、及複數個畫素驅動電路781，每一個畫素驅動電路781係對應至一畫素，依據一顯示像素訊號及一顯示驅動訊號，用以驅動對應之畫素驅動電路781，進而執行顯示操作。

依畫素驅動電路781設計的不同，例如2T1C 係由2薄膜電晶體與1儲存電容設計而成畫素驅動電路，6T2C係由6薄膜電晶體與2儲存電容設計而成畫素驅動電路。畫素驅動電路781中最少有一薄膜電晶體的閘極7811連接至一條閘極驅動線(圖未示)，依驅動電路設計的不同，控制電路中最少有一薄膜電晶體的汲極/源極7813連接至一條源極驅動線(圖未示)，畫素驅動電路781中最少有一薄膜電晶體的汲極/源極7815連接至該陽極層810中的一個對應的陽極畫素電極811。

該陰極層800位於該上基板110面對該顯示材 料層730一側的表面。同時，該陰極層800位於該上基板110與該顯示材料層730之間。該陰極層800係由金屬導電材料所形成。較佳地，該陰極層800係由厚度小於50奈米(nm)的金屬材料所形成，該金屬材料係選自下列群組其中之一：鋁(Al)、銀(Ag)、鎂(Mg)、鈣(Ca)、鉀(K)、鋰(Li)、銦(In)，上述材料之合金或使用氟化鋰(LiF)、氟化鎂(MgF2)、氧化鋰(LiO)與Al組合而成。由於該陰極層800的厚度小於50nm， 因此該顯示材料層730所產生的光仍可穿透陰極層800，於上基板110上顯示影像。該陰極層800係整片電氣連接著，因此可作為遮罩(shielding)之用。同時，該陰極層800亦接收由陽極畫素電極811來的電流。

該陽極層810位於該薄膜電晶體層780面對於 該顯示材料層730之一側。該陽極層810具有複數個陽極畫素電極811。該複數個陽極畫素電極811的每一個陽極畫素電極係與該薄膜電晶體層780的該畫素驅動電路781之一個畫素驅動電晶體對應，亦即該複數個陽極畫素電極的每一個陽極畫素電極係與對應的該畫素驅動電路781之該畫素驅動電晶體之源極/汲極連接，以形成一特定顏色的畫素電極，例如紅色畫素電極、綠色畫素電極、或藍色畫素電極或本案中使用的白色畫素電極。

該顯示材料層730包含一電洞傳輸子層(hole transporting layer,HTL)731、一發光層(emitting layer)733、及一電子傳輸子層(electron transporting layer,HTL)735。該顯示材料層730較佳為白色發光層，以產生白光，並使用該彩色濾光層(color filter)160過濾而產生紅、藍、綠三原色。

由前述說明可知，本創作可於遮光線條151的 下方設置金屬走線161，金屬走線161可傳輸透明感應電極141所感應的電氣訊號，該感應電極層140上的透明感應電極141無須於該感應電極層140上佈值走線，可使透明感應電極141之間的距離有效地減少，而可減少死區的面積，增加感測線性度及感測正確性。

上述實施例僅係為了方便說明而舉例而已，本創作所主張之權利範圍自應以申請專利範圍所述為準，而非僅限於上述實施例。

100‧‧‧以透明感應電極連接金屬走線的觸控顯示結構

110‧‧‧第一基板

120‧‧‧第二基板

130‧‧‧顯示材料層

140‧‧‧感應電極層

150‧‧‧遮光層

160‧‧‧金屬走線層

170‧‧‧彩色濾光層

180‧‧‧薄膜電晶體層

190‧‧‧保護層

200‧‧‧共通電極層

210‧‧‧第一偏光層

220‧‧‧第二偏光層

141‧‧‧透明感應電極

181‧‧‧薄膜電晶體

151‧‧‧遮光線條

A、B‧‧‧橢圓

155‧‧‧通孔

161‧‧‧金屬走線

Claims (11)

1. 一種以透明感應電極連接金屬走線的觸控顯示結構，包括有：一第一基板；一第二基板，該第一基板及該第二基板以平行成對之配置將一顯示材料層夾置於二基板之間；一感應電極層，位於該第一基板之面對於該顯示材料層之一側，以感測是否有一外部物件接近，該感應電極層具有複數個透明感應電極，每一個透明感應電極係一多邊型區域；一遮光層，位於該感應電極層之面對於該顯示材料層之一側，該遮光層係由複數條遮光線條所構成；以及一金屬走線層，位於該遮光層之面對於該顯示材料層之一側，該金屬走線層係由複數條金屬走線所構成；其中，該感應電極層之每一個透明感應電極經由一對應之該金屬走線層的一條金屬走線電氣連接，以傳輸該感應電極層所感測一訊號，俾在該感應電極層形成有單層感應觸控圖型結構。
2. 如申請專利範圍第1項所述之以透明感應電極連接金屬走線的觸控顯示結構，其中，該複數條金屬走線的位置係依據與該複數條遮光線條的位置相對應而設置。
3. 如申請專利範圍第2項所述之以透明感應電極連接金屬走線的觸控顯示結構，其中，任兩個多邊型區域之間並未電氣連接。
4. 如申請專利範圍第3項所述之以透明感應電極連接金屬走線的觸控顯示結構，其中，該多邊型區域係為下列形狀其中之一：三角形、矩形、菱形、六角形、八角形、圓形。
5. 如申請專利範圍第4項所述之以透明感應電極連接金屬走線的觸控顯示結構，其更包含：一薄膜電晶體層，位於該第二基板之面對於該顯示材料層之一側，該薄膜電晶體層具有複數條掃描線及複數條資料線，依據一顯示像素訊號及一顯示驅動訊號，用以驅動相對應之顯示電晶體及電容，俾執行顯示操作；以及一彩色濾光層，位於該遮光層之面對於該顯示材料層之一側的表面上；其中，該遮光層之該複數條遮光線條的位置係依據與該複數條掃描線及該複數條資料線的位置相對應而設置。
6. 如申請專利範圍第5項所述之以透明感應電極連接金屬走線的觸控顯示結構，其更包含：一共通電極層，位於該第一基板與第二基板之間；一第一偏光層，係位於該第一基板之面對於該顯示材料層之另一側的表面；以及一第二偏光層，係位於該第二基板之面對於該顯示材料層之另一側的表面。
7. 如申請專利範圍第6項所述之以透明感應電極連接金屬走線的觸控顯示結構，其中，該顯示材料層係由液晶所構成。
8. 如申請專利範圍第5項所述之以透明感應電極連接金屬走線的觸控顯示結構，其中，該顯示材料層係由白色有機發光二極體所構成。
9. 如申請專利範圍第8項所述之以透明感應電極連接金屬走線的觸控顯示結構，其更包含：一陰極層，其位於該第一基板面對該顯示材料層一側的表面，該陰極層係由金屬導電材料所形成；以及 一陽極層，其位於該薄膜電晶體層面對於該顯示材料層之一側。
10. 如申請專利範圍第5項所述之以透明感應電極連接金屬走線的觸控顯示結構，其中，該遮光層的該多數條遮光線條係以一第一方向及一第二方向設置。
11. 如申請專利範圍第10項所述之以透明感應電極連接金屬走線的觸控顯示結構，其中，該第一方向係垂直第二方向。