TWM521771U - 觸控面板與觸控顯示裝置 - Google Patents

Description

觸控面板與觸控顯示裝置

本創作係關於觸控面板，更特別關於其結構與包含其之觸控顯示裝置。

觸控面板已廣泛應用於家庭用品、通訊裝置、及電子資訊裝置等電子產品，逐漸取代實體鍵盤與滑鼠等習知的輸入介面，並提供有效率的操作介面。目前的觸控面板已發展出直接將感測電極製作形成於保護蓋板上的單片基板結構。此類結構之觸控面板雖輕薄，但若感測電極為蝕刻圖案時，蝕刻區域與非蝕刻區域間的光反射不同，造成觸控面板的外觀具有色差等光學問題。因此在觸控面板中設有光學補償層來改善光學問題。

然而，目前具有光學補償層的觸控面板經紫外光環境下使用有機會產生觸控不靈敏的問題，因此亟需新的觸控面板結構以克服上述問題。

由於目前具有光學補償層的觸控面板在紫外光環境下使用會機會產生觸控不靈敏的問題，因此本創作一實施例提供之觸控面板，包括：蓋板；折射率匹配層，位於蓋板下；觸控裝置，位於折射率匹配層下；以及光學匹配層，位於觸控 裝置下，其中折射率匹配層包括第一低折射率介電層與第一高折射率介電層，其中第一低折射率介電層直接接觸觸控裝置之上表面，且第一高折射率介電層位於第一低折射率介電層與蓋板之間，其中光學匹配層包括第二低折射率介電層與第二高折射率介電層，其中第二低折射率介電層直接接觸觸控裝置之下表面，並位於觸控裝置與第二高折射率介電層之間，其中第二高折射率介電層的方阻值在照射紫外光後大於10⁹歐姆每方。

本創作一實施例提供之觸控顯示裝置，包括：上述之觸控面板；以及顯示面板，位於觸控面板下，其中觸控裝置包括：感測電極區；以及金屬走線區，位於感測電極區外圍；其中顯示面板包括：顯示區，實質上對應感測電極區；以及邊框區，對應金屬走線區。

由於本揭露的第二高折射率介電層在照射紫外光後方阻值仍大於10⁹歐姆每方，減少光學膠和第二高折射率介電層照射紫外光後所產生的自由載子對後端處理器偵測觸控裝置時的影響，增加觸控的靈敏度。

10‧‧‧觸控面板

21A、23A‧‧‧觸控電極

21B、23B‧‧‧連接電極

27A、27B‧‧‧接觸孔

24‧‧‧金屬走線

25‧‧‧介電層

40‧‧‧觸控顯示裝置

45‧‧‧顯示面板

45A‧‧‧顯示區

45B‧‧‧邊框區

47‧‧‧光學膠

100‧‧‧蓋板

101‧‧‧折射率匹配層

101H、107H‧‧‧高折射率介電層

101L、107L‧‧‧低折射率介電層

103‧‧‧觸控裝置

103A‧‧‧感測電極區

103B‧‧‧金屬走線區

107‧‧‧光學匹配層

109‧‧‧透明保護層

301‧‧‧抗反射層

第1圖係本創作一實施例中，觸控面板之剖視圖。

第2A至2D圖係本創作一實施例中，觸控裝置之製程上視圖。

第3圖係本創作一實施例中，觸控面板之剖視圖。

第4圖係本創作一實施例中，觸控顯示裝置之剖視圖。

第5圖係本創作一實施例中，蓋板、反射層、與抗髒污層 之複合結構對不同波長之光的反射率。

第6圖係本創作一實施例中，蓋板與折射率匹配層之複合結構對不同波長之光的反射率。

第7圖係本創作一實施例中，透明導電圖案與光學匹配層之複合結構對不同波長之光的反射率。

下面內容將結合圖式與具體實施方式，以進一步詳述本創作。接下來將提供不同實施例以實施本創作。可以理解的是，這些實施例僅用以說明而非侷限本創作。此外，第一元件形成於第二元件上，指的是第一元件與第二元件可直接接觸，或具有額外元件夾設於第一元件與第二元件之間(無直接接觸)。另外，下述方向性用語「之上」及「之下」，僅用以說明圖式中的相對位置。當圖式中的裝置旋轉至其他方向，則可能具有其他相對方向。再者，為使圖式清晰簡潔，元件不一定依實際比例繪示。

第1圖係本創作一實施例中，觸控面板10之剖視圖。觸控面板10具有蓋板100、位於蓋板100下之折射率匹配層101、位於折射率匹配層101下的觸控裝置103、與位於觸控裝置103下之光學匹配層107。蓋板100可為強化蓋板，除了用來承載觸控裝置103之外，更可提供堅硬的保護作用。在一實施例中，強化蓋板之形成方法可為化學離子交換或類似製程。在一實施例中，蓋板100係透明板材如玻璃或高分子材料。在另一實施例中，蓋板100為丙烯酸酯類的熱塑性塑膠材料。此外，蓋板100的厚度可介於約0.2mm至2.0mm之間。若蓋板100的厚 度過厚，則會增加觸控面板10的重量與體積。若蓋板100的厚度過薄，可能無法支撐形成其下之觸控裝置103與其他單元。

在第1圖中，折射率匹配層101包括低折射率介電層101L與高折射率介電層101H之多層結構。如第1圖所示，低折射率介電層101L直接接觸觸控裝置103之上表面，且第一高折射率介電層101H位於低折射率介電層101L與蓋板100之間。雖然第1圖之折射率匹配層101僅為雙層結構，但應理解其可為更多層的結構(由下至上)可為101L/101H/101L/101H...的多層結構(最下層為低折射率介電層101L，而最上層為高折射率介電層101H)，其層數可為2至50之間。上述折射率匹配層101係用以避免在強環境光照射下，觸控裝置103之感測電極圖案干擾顯示裝置顯示之圖像的問題。在本創作一實施例中，低折射率介電層101L之厚度介於25nm至35nm，且折射率介於1.2至1.5之間；高折射率介電層101H之厚度介於5nm至15nm，且折射率介於1.8至2.5之間。舉例來說，低折射率介電層101L可為氧化矽，而高折射率介電層101H可為氧化鈮(例如Nb2Ox)或氮化矽(例如Si3N4)。若低折射率介電層101L或高折射率介電層101H之厚度過厚或過薄(或折射率過高或過低)，則無法達到抗反射的效果，即使用者在陽光下可能會目視到觸控裝置103之感測電極圖案。

第1圖之觸控裝置103分為感測電極區103A，與位於感測電極區103A外圍之金屬走線區103B。第2A-2D圖係本創作一實施例中，觸控裝置103之製程上視圖。如第2A圖所示，形成觸控電極21A與23A及連接電極23B於低折射率介電層 101L上的感測電極區103A。同一行之觸控電極23A之間，具有連接電極23B相連。觸控電極21A各自獨立而彼此不相連，且未接觸觸控電極23A與連接電極23B。雖然下述實施例及圖式中，觸控電極21A與23A為面積相同的菱形，但應理解觸控電極亦可採用其他形狀如三角形、四角形、六角形、或其他可能的形狀，且不一定面積相同，端視需要而定。在本創作一實施例中，觸控電極21A與23A與連接電極23B可為透明導電材料如銦錫氧化物(ITO)、銦鋅氧化物(IZO)、摻氟氧化錫(FTO)、摻鋁氧化鋅(AZO)、摻鎵氧化鋅(GZO)、或類似物，其形成方法可為濺鍍整片透明導電材料後光微影，或者直接網印形成觸控電極圖案。接著形成金屬走線24於金屬走線區103B中，其連接至末端之觸控電極21A上。上述觸控電極21A與23A與連接電極23B(即透明導電圖案)之厚度介於20nm至30nm之間。上述透明導電圖案之折射率大於低折射率介電層101L與低折射率介電層107L之折射率，高折射率介電層101H之折射率大於低折射率介電層101L與蓋板100之折射率，且高折射率介電層107H之折射率大於低折射率介電層107L之折射率。如此一來，觸控面板10之多層結構的折射率排列為鋸齒狀的高/低/高/低/高/低。

接著如第2B圖所示，形成絕緣層25於低折射率介電層101L、觸控電極21A與23A、連接電極23B、與金屬走線24上。絕緣層25之材質可為無機材料，例如氧化矽或氮化矽，或是有機材料，例如光阻，其形成方法可為化學氣相沉積製程、物理氣相沉積製程、或濺鍍。

接著如第2C圖所示，形成接觸孔27A穿過末端之觸 控電極21A上的絕緣層25，並形成接觸孔27B穿過觸控電極21A兩側上的絕緣層25。形成接觸孔27A與27B之方法可為微影與蝕刻製程。接著如2D圖所示，形成連接電極21B與金屬走線24。在本創作一實施例中，連接電極21B與金屬走線24可為金屬如銀、銅、鋁、上述之合金、或上述之多層結構，其形成方法可為濺鍍整層金屬後光微影，或直接網印連接電極圖案。金屬走線區103B中的金屬走線24可進一步連接至接墊(未圖示)以電性連接至外部電路。可以理解的是，觸控電極23A亦可採用上述走線的設計，以電性連接至接墊與外部電路。連接電極21B位於絕緣層25上，經由接觸孔27B電性連接相鄰的觸控電極21A，使同一列的觸控電極11A電性相連。一般而言，為了避免高反射之金屬走線24反射環境光，通常會額外形成遮光元件(未圖示)對應金屬走線區103B。此遮光元件可為常見之黑色矩陣(BM)，其可位於金屬走線24與低折射率介電層101L之間、位於金屬走線與後述之低折射率介電層107L之間、或其他適當位置。

回到第1圖，光學匹配層107包含低折射率介電層107L與高折射率介電層107H。低折射率介電層107L直接接觸觸控裝置103之下表面，並位於觸控裝置103與高折射率介電層107H之間。上述光學匹配層107係用以與感測電極區103A形成光學匹配。當環境光穿透蓋板100及感測電極區103A後反射出一反射光時，可調和感測電極區103A中電極圖案與無電極圖案區的反射光色調差異。如此一來，光學匹配層107可補償電極圖案與無電極圖案區之間的反射率差異，使觸控面板10反射環 境光的的反射光色調接近自然光，而不會偏藍或偏黃。在本創作一實施例中，低折射率介電層107L之厚度介於15nm至35nm且折射率介於1.2至1.5之間，高折射率介電層107H之厚度介於10nm至20nm且折射率介於1.8至2.5之間。舉例來說，低折射率介電層107L可為氧化矽，而高折射率介電層107H可為氮化矽。若低折射率介電層107L或高折射率介電層107H之厚度過厚或過薄(或折射率過高或過低)，則無法達到調整反射光色調的效果，即使用者在陽光下可能會因感測電極區中電極圖案與無電極圖案區的反射率差異，看到偏藍或偏黃的影像。

值得注意的是，高折射率介電層107H之後會經光學膠黏合至顯示裝置。若高折射率介電層107H採用氧化鈮等金屬氧化物，在高折射率介電層107H接觸光學膠且照射紫外線硬化的製程中，高折射率介電層107H(如氧化鈮)可能會還原成半導體，或者高折射率介電層107H的載子(電子或電洞)經過經過紫外光照射後從價帶(valence band)躍遷至傳導帶(conduction band)，使得高折射率介電層107H的自由載子變多，且降低高折射率介電層107H的方阻值。再加上光學膠47在長時間照射紫外光(約480J/cm²以上)後，光學膠47表面也有可能會產生自由載子(或是因為高折射率介電層107H的材質與光學膠47互相影響緣故)，使得高折射率介電層107H與光學膠47之間的自由載子在觸控裝置103形成虛擬電容(virtual capacitor)，影響後端處理器量測觸控裝置103是否遭觸帶電物接近的精確度。

因此高折射率介電層107H的材料選用，原則上被照射紫外光後高折射率介電層107H的方阻值仍大於10⁹歐姆每 方(ohm per squre)(較佳實施例為大於10¹⁰歐姆每方)，氮化矽符合在照射紫外光後方阻值仍保持在10¹⁰歐姆，因此以氮化矽做為高折射率介電層107H減少被照射紫外光後所產生的自由載子對後端處理器偵測觸控裝置時的影響，增加觸控的靈敏度。此外，由於低介電系數材料也有助於避免在紫外光照射下降低電阻值(或稱增加導電率)，在某些實施例中，也可選用介電系數(dielectric value)比氧化鈮還低的材料當作高折射率介電層107H。除此之外，高折射率介電層101H也可選用在照射紫外光後方阻值仍大於10⁹歐姆每方的材料(例如Si3N4)，也可選用低介電系數的材料(例如K值(dielectric constant)為20以下)。

值得注意的是，金屬走線區103B之金屬走線24具有一定厚度，如第1圖所示。如此一來，光學匹配層107對應金屬走線區103B之厚度，將小於光學匹配層107對應感測電極區103A之厚度。在某些情況下，光學匹配層107對應金屬走線區103B之厚度小於10nm。在這種情況下，光學匹配層107無法有效保護金屬走線24。如此一來，可採用透明保護層109(如光油)保護金屬走線24。在本創作一實施例中，透明保護層109之厚度介於20至30nm之間。若透明保護層109之厚度過薄，則無法進一步保護金屬走線24。若透明保護層109之厚度過厚，則增加材料成本。值得注意的是，上述透明保護層109僅對應金屬走線24而不對應感測電極區103A。若透明保護層109整片地形成於光學匹配層107上，則會破壞光學匹配的效果，造成影像偏藍或偏黃。

在本創作另一實施例中，可在蓋板100上形成抗反射層301以進一步降低環境光對影像的影響，且其折射率高於蓋板100之折射率。

上述折射率匹配層101可有效遮掩感測電極區103A中的電極圖案，並降低環境光入射的光反射率。上述光學匹配層107除了可保護感測電極區103A外，還可改善影像色偏的問題。另一方面，由於光學匹配層107中的高折射率介電層107H在照射紫外線後方阻值仍大於10⁹歐姆每方，可避免後端處理器誤判斷觸控裝置103的電性大小。另一方面，透明保護層109可進一步保護金屬走線24不致因薄層的光學匹配層107導致電性不良、金屬走線脫落、或金屬走線斷裂等問題。

在本創作一實施例中，上述觸控面板10之形成方式如下：提供蓋板100，形成折射率匹配層101於蓋板100上，形成觸控裝置103於折射率匹配層101上，以及形成光學匹配層107於觸控裝置103上。在本創作其他實施例中，可進一步形成透明保護層109於光學匹配層107上，且透明保護層109僅對應金屬走線24而未對應觸控裝置103之感應電極區103A。

上述觸控面板10可搭配顯示面板45，形成觸控顯示裝置40。顯示面板45具有顯示區45A，與邊框區45B。顯示區45A通常具有多個畫素，其控制單元(如TFT)經由閘極線、共同電極線、與資料線連接至邊框區45B的控制電路。上述顯示面板45可藉由光學膠47貼合至觸控面板10，且光學膠47直接接觸高折射率介電層107H。由於高折射率介電層107H採用接觸光學膠47及照射紫外線也高折射率介電層107H的方電阻大於 10⁹歐姆每方的材質(如氮化矽)，可避免光學膠47及照射紫外線造成觸控裝置103電性失效。上述顯示區45A實質上對應感測電極區103A，而邊框區45B對應金屬走線區103B。在本創作一實施例中，顯示面板45可為液晶顯示器(LCD)。在另一實施例中，顯示面板45亦可為電子紙、電子閱讀器、電致發光顯示器(ELD)、有機電致發光顯示器(OELD)、真空螢光顯示器(VFD)、發光二極體(LED)、陰極射線管(CRT)、電漿顯示面板(PDP)、數位光學處理器(DLP)、矽基板上液晶顯示器(LCoS)、有機發光二極體(OLED)、表面傳導電子發射顯示器(SED)、場發射顯示器(FED)、量子點雷射電視、液晶雷射電視、鐵電液晶顯示器(FLD)、干涉測量調節顯示器(iMOD)、厚膜介電電致發光器(TDEL)、量子點發光二極體(QD-LED)、屈伸畫素顯示器(TPD)、有機發光電晶體(OLET)、光致變色顯示器、雷射螢光體顯示器(LPD)、或類似物。上述觸控顯示裝置40可包括但不限於應用在互動廣告系統、賣場優惠訂購系統、門禁識別系統、資訊查詢系統、提款系統、或可攜式行動裝置。

為了讓本創作之上述和其他目的、特徵、和優點能更明顯易懂，下文特舉數實施例配合所附圖示，作詳細說明如下：

實施例 實施例1

取玻璃基板作為第3圖所示之蓋板100，並於蓋板100上依序形成14.5nm厚之高折射材料(例如Ti3O5)、24.5nm厚之低折射材料(例如SiO2)、110nm之高折射材料(例如Ti3O5)、與84nm 之低折射材料(例如SiO2)作為抗反射層301，並形成14nm之抗髒污層於抗反射層301上，抗髒污層可以是氟聚醚類材料，例如全氟聚醚有機矽氧烷。上述結構對應不同波長之光的反射率如第5圖所示。

實施例2

取玻璃基板作為第1圖所示之蓋板100，並於蓋板100上依序形成9nm之氧化鈮(作為高折射率介電層101H)，與28nm之氧化矽(作為低折射率介電層101L)作為折射率匹配層101。上述結構對應不同波長之光的反射率如第6圖所示。

實施例3

取25nm厚之ITO層作為第1圖所示之觸控裝置103的透明導電圖案，並於透明導電圖案上依序形成32nm之氧化矽(作為低折射率介電層107L)，與15nm之氮化矽(作為高折射率介電層107H)作為光學匹配層107。上述結構對應不同波長之光的反射率如第7圖所示。

由實施例2-3可知，折射率匹配層101與光學匹配層107對不同波長之光的反射率互補，兩者組合後可有效降低觸控面板之對環境光之反射率。

雖然本創作已以數個實施例揭露如上，然其並非用以限定本創作，任何本技術領域中具有通常知識者，在不脫離本創作之精神和範圍內，當可作任意之更動與潤飾，因此本創作之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

10‧‧‧觸控面板

24‧‧‧金屬走線

100‧‧‧蓋板

101‧‧‧折射率匹配層

101H、107H‧‧‧高折射率介電層

101L、107L‧‧‧低折射率介電層

103‧‧‧觸控裝置

103A‧‧‧感測電極區

103B‧‧‧金屬走線區

107‧‧‧光學匹配層

109‧‧‧透明保護層

Claims (13)

1. 一種觸控面板，包括：一蓋板；一折射率匹配層，位於該蓋板下；一觸控裝置，位於該折射率匹配層下；以及一光學匹配層，位於該觸控裝置下，其中該折射率匹配層包括一第一低折射率介電層與一第一高折射率介電層，其中該第一低折射率介電層直接接觸該觸控裝置之上表面，且該第一高折射率介電層位於該第一低折射率介電層與該蓋板之間，其中該光學匹配層包括一第二低折射率介電層與一第二高折射率介電層，其中該第二低折射率介電層直接接觸該觸控裝置之下表面，並位於該觸控裝置與該第二高折射率介電層之間，其中該第二高折射率介電層的方阻值在照射紫外光後大於10⁹歐姆每方。
2. 如申請專利範圍第1項所述之觸控面板，其中該觸控裝置包括：一感測電極區；以及一金屬走線區，位於該感測電極區外圍。
3. 如申請專利範圍第2項所述之觸控面板，更包括一透明保護層位於該光學匹配層下，且該透明保護層僅對應該金屬走線區而不對應該感測電極區。
4. 如申請專利範圍第3項述之觸控面板，其中該透明 保護層包括厚度介於20nm至30nm的光油。
5. 如申請專利範圍第2項所述之觸控面板，其中該感測電極區包含厚度介於20nm至30nm的透明導電圖案。
6. 如申請專利範圍第5項所述之觸控面板，其中該透明導電圖案之折射率大於該第一低折射率介電層與該第二低折射率介電層之折射率，該第一高折射率介電層之折射率大於該第一低折射率介電層與該蓋板之折射率，且該第二高折射率介電層之折射率大於該第二低折射率介電層之折射率。
7. 如申請專利範圍第1項所述之觸控面板，其中該第一低折射率介電層之厚度介於25nm至35nm且折射率介於1.2至1.5之間，且該第一高折射率介電層之厚度介於5nm至15nm且折射率介於1.8至2.5之間。
8. 如申請專利範圍第1項所述之觸控面板，其中該第一低折射率介電層包括氧化矽，且該第一高折射率介電層包括氧化鈮或氮化矽。
9. 如申請專利範圍第1項所述之觸控面板，其中該第二低折射率介電層之厚度介於15nm至35nm且折射率介於1.2至1.5之間，且該第二高折射率介電層之厚度介於10nm至20nm且折射率介於1.8至2.5之間。
10. 如申請專利範圍第1項所述之觸控面板，其中該第二低折射率介電層包括氧化矽，且該第二高折射率介電層包括氮化矽。
11. 如申請專利範圍第1項所述之觸控面板，更包括一 抗反射層位於該蓋板上，且該抗反射層之折射率大於該蓋板。
12. 一種觸控顯示裝置，包括：申請專利範圍第1項所述之觸控面板；以及一顯示面板，位於該觸控面板下，其中該觸控裝置包括：一感測電極區；以及一金屬走線區，位於該感測電極區外圍；其中該顯示面板包括：一顯示區，實質上對應該感測電極區；以及一邊框區，對應該金屬走線區。
13. 如申請專利範圍第12項所述之觸控顯示裝置，更包括一光學膠貼合該觸控面板與該顯示面板，且該光學膠直接接觸該第二高折射率介電層。