TWI457797B - 觸控面板 - Google Patents

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TWI457797B TW100123750A TW100123750A TWI457797B TW I457797 B TWI457797 B TW I457797B TW 100123750 A TW100123750 A TW 100123750A TW 100123750 A TW100123750 A TW 100123750A TW I457797 B TWI457797 B TW I457797B
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Description

觸控面板
本發明係關於一種低成本的觸控面板。
觸控面板(touch panel)結合了觸控技術與顯示技術，而普遍應用於電子裝置，例如電腦或手機中，同時作為輸入與顯示之用。
觸控面板可分為外掛式觸控面板(on cell touch panel)與內嵌式觸控面板(in cell touch panel)兩種。外掛式觸控面板包含一觸控裝置與一顯示裝置；前者通常具有許多透明導線形成觸控感應單元(touch sensor)，後者例如一液晶顯示器。內嵌式觸控面板則是將觸控感應單元或光感應單元(photo sensor)，結合於液晶顯示器的畫素結構中。
因為製程步驟增加，外掛式觸控面板的製造成本通常較高。圖1與圖2說明製造成本增加的原因，其中圖1為一種習知邊界電 場切換液晶顯示器(Fringe Field Switching，FFS)的剖面圖，圖2顯示在圖1的顯示器上製作一觸控裝置。
首先參見圖1，邊界電場切換液晶顯示器主要具有一下基板10、一上基板20，以及一液晶層30設置於兩基板(1、11)之間。於下基板10的內表面，一共通電極11(counter electrode)設置於下基板10上；一閘極絕緣層12設置於共通電極11上；複數個畫素電極13設置於閘極絕緣層12上；以及一配向層14覆蓋複數個畫素電極13。共通電極11與畫素電極13通常是由透明導電材質，例如氧化銦錫(Indium tin oxide)製成，用於驅動液晶層30，且共通電極11與畫素電極13之間的距離，小於上基板20與下基板10之間的距離。另外，下基板10還具有呈正交設置、但未繪出的複數條掃描線(gate line)與資料線(data line)以定義出複數個畫素單元，以及一薄膜電晶體設置於掃描線與資料線的交界區域。
於上基板20的內表面，複數個黑矩陣21形成在上基板20的內表面；複數個彩色濾光層22，包含紅(R)、綠(G)、藍(B)濾光層，分別設置於黑矩陣21之間；一覆蓋層23(over coating)形成於黑矩陣21與彩色濾光層22上，以保護彩色濾光層22並使平坦化；一配向層24形成於覆蓋層23上。另外，於下基板10與上基板20的外表面上，通常設置有偏光板(未圖示)。
當共通電極11與畫素電極13具有不同電壓，可產生一邊緣電場(fringe field)驅動液晶。但是由於兩電極(11、13)都設置於下 基板10上，會有靜電產生的問題；因此，通常會在上基板20的外表面，形成一透明導電層25，例如氧化銦錫，作為靜電防護層25。
接著參見圖2，如果要在邊界電場切換液晶顯示器(FFS)上形成觸控感應單元(touch sensor)，必須先形成一絕緣層40或覆蓋層40以隔離透明導電層25，接著依序形成透明導電層41、絕緣層42、透明導電層43、保護層44等等，以構成觸控感應單元。
由以上說明可知，因為結構層數增加，導致製程步驟與材料增加，進而導致良率降低與製造成本增加。因此，有需要提出一種新的、成本較低的觸控面板結構。
鑒於上述，本發明的目的在於提供一種觸控面板，具有較低的製造成本。
根據上述目的，本發明實施例提供一種觸控面板，包含：一觸控裝置，用於偵測一觸控位置；一顯示裝置，位於該觸控位置下方；其中該觸控裝置包含一圖案化、透明的第一導電層，該第一導電層包含一第一感應圖案與一防護圖案，該第一感應圖案作為該觸控裝置的一感應層，該防護圖案作為該顯示裝置的一靜電保護層。
1‧‧‧顯示裝置
2‧‧‧觸控裝置
10‧‧‧下基板
11‧‧‧共通電極
12‧‧‧閘極絕緣層
13‧‧‧畫素電極
14‧‧‧配向層
20‧‧‧上基板
21‧‧‧黑矩陣
22‧‧‧彩色濾光層
23‧‧‧覆蓋層
24‧‧‧配向層
25‧‧‧透明導電層/靜電防護層
30‧‧‧液晶層
40‧‧‧絕緣層/覆蓋層
41‧‧‧透明導電層
42‧‧‧絕緣層
43‧‧‧透明導電層
44‧‧‧保護層
50‧‧‧第一導電層
50a‧‧‧感應圖案
50b‧‧‧防護圖案
50c‧‧‧導線
51‧‧‧覆蓋層
52‧‧‧第二導電層
52a‧‧‧感應圖案
52b‧‧‧浮接圖案
53‧‧‧保護層
d1,d2,d3‧‧‧浮接次圖案
G1,G2,G3…‧‧‧掃描線
S‧‧‧狹縫
s1,s2,s3…‧‧‧防護圖案導線
T‧‧‧週期
T1‧‧‧畫素期間
TS‧‧‧感應期間
VA‧‧‧可視區域
VG‧‧‧閘極電壓
VS‧‧‧感應電壓
VP‧‧‧防護電壓
x1,x2,x3…‧‧‧感應圖案導線
y1,y2,y3…‧‧‧感應圖案導線
圖1為一種習知邊界電場切換液晶顯示器(Fringe Field Switching，FFS)的剖面圖。
圖2顯示在圖1的顯示器上製作一觸控裝置。
圖3顯示本發明較佳實施例觸控面板的剖面圖。
圖4為圖3中第一導電層的上視圖。
圖5為圖3中第二導電層的上視圖。
圖6為圖3中結合第一導電層與第二導電層52的示意圖。
圖7A為圖4至圖6所示觸控面板的驅動方法示意圖。
圖7B為圖7A的一範例。
以下將詳述本案的各實施例，並配合圖式作為例示。除了這些詳細描述之外，本發明還可以廣泛地施行在其他的實施例中，任何所述實施例的輕易替代、修改、等效變化都包含在本案的範圍內，並以之後的專利範圍為準。在說明書的描述中，為了使讀者對本發明有較完整的了解，提供了許多特定細節；然而，本發明可能在省略部分或全部這些特定細節的前提下，仍可實施。此外，眾所周知的步驟或元件並未描述於細節中，以避免造成本發明不必要之限制。
圖3顯示本發明較佳實施例觸控面板的剖面圖，其包含一觸控裝置2與一顯示裝置1。首先說明觸控裝置2的元件。一圖案化、 透明的第一導電層50，其材質例如氧化銦錫，被形成於一顯示裝置1上。一透明的覆蓋層51，例如環氧樹脂、壓克力樹脂類，或其他絕緣材質，或正/負型光阻，被形成於第一導電層50上。一圖案化、透明的第二導電層52，其材質例如氧化銦錫，被形成於第一覆蓋層51上。一硬度較高的保護層53，被形成於第二導電層52上方。第一導電層50、覆蓋層51、第二導電層52構成觸控裝置2的觸控感應單元。
另外，在保護層53上方可能還有未繪出的覆蓋鏡片(cover lens)，其材質例如聚乙烯對苯二甲酸酯(polyethyleneterephthalate，PET)，以及一或多個絕緣層可能設置於覆蓋鏡片與保護層53之間。
接著說明顯示裝置1的元件，本實施例觸控面板利用邊界電場切換液晶顯示器(FFS)作為顯示裝置1，但不限於此。顯示裝置1主要具有一下基板10、一上基板20，以及一液晶層30設置於兩基板(1、11)之間。於下基板10的內表面，一共通電極11設置於下基板10上；一閘極絕緣層12設置於共通電極11上；複數個畫素電極13設置於閘極絕緣層12上；以及一配向層14覆蓋複數個畫素電極13。共通電極11與畫素電極13通常是由透明導電材質，例如氧化銦錫製成，用於驅動液晶層30，且共通電極11與畫素電極13之間的距離，小於上基板20與下基板10之間的距離。另外，下基板10還具有呈正交設置、但未繪出的複數條掃描線與資料線以定義出畫素單元，以及一薄膜電晶體設置於掃描線與資料線的交界區域。
此外，於上基板20的內表面，複數個黑矩陣21形成在上基板20的內表面；複數個彩色濾光層22，包含紅(R)、綠(G)、藍(B)濾光層，分別設置於黑矩陣21之間；一覆蓋層23(over coating)形成於黑矩陣21與彩色濾光層22上，以保護彩色濾光層22並使平坦化；一配向層24形成於覆蓋層23上。另外，於下基板10與上基板20的外表面上，通常設置有偏光板(未圖示)。
如前所述，因為共通電極11與畫素電極13都設置於下基板10上，會有靜電產生的問題。為解決此問題，第一導電層50被設計成兼具一觸控感應與靜電防護一兩種功能。
圖4至圖7B說明如何使第一導電層50兼具兩種功能，其中圖4為圖3中第一導電層50的上視圖，圖5為圖3中第二導電層52的上視圖，圖6為圖3中結合第一導電層50與第二導電層52的示意圖，圖7A為圖4至圖6所示觸控面板的驅動方法示意圖，圖7B為圖7A的一範例。
參見圖4，在觸控面板的一可視區域VA內，第一導電層50包含兩個部分，一感應圖案50a與一防護圖案50b，且兩者之間沒有電性連接。感應圖案50a由複數條橫向設置的導線(y1,y2,y3…)構成，其彼此間沒有電性連接，但連接到相同的電壓源。防護圖案50b也是由複數條橫向設置的導線(s1,s2,s3…)構成，但彼此間經由設置於可視區域VA外的導線50c電性連接。不限於圖3所示的形狀，防護圖案50b與感應圖案50a被設計成使兩者之間的狹縫S較小，且狹縫S1設置於黑矩陣21上方；另外，防護圖案50b還作為感應圖案50a的一種浮接圖案(dummy pattern)；藉由上述設計，可避免使用者很容易區分具有導 線(y1,y2,y3…)與不具有導線(y1,y2,y3…)的區域。
參見圖5，在觸控面板的可視區域VA內，第二導電層52包含兩個部分，一感應圖案52a與一浮接圖案52b，且兩者之間沒有電性連接。感應圖案52a由複數條縱向設置的導線(x1,x2,x3…)構成，其彼此間沒有電性連接，但連接到相同的電壓源。浮接圖案50b包含複數條橫向設置於導線(x1,x2,x3…)之間的浮接次圖案(d1,d2,d3…)，且未連接電源。不限於圖5所示的形狀，感應圖案52a與浮接圖案52b被設計成使兩者之間的狹縫S2較小，且狹縫S2較佳地設置於黑矩陣21上方。注意在本發明其他實施例，浮接圖案52b可能被省略。
參見圖6，第一導電層50的感應圖案導線(y1,y2,y3…)與第二導電層52的感應圖案導線(x1,x2,x3…)構成複數個電容式或電阻式的觸控感應單元；使用者的觸碰位置會使其電容或電阻值產生變化。
注意在另一實施例，感應圖案50a與防護圖案50b可以是縱向設置、感應圖案52a與浮接圖案52b可以是橫向設置。
參見圖7A與圖7B，其分別顯示圖4至圖6所示觸控面板的驅動方法與範例。在一個畫面(frame)的週期T內，區分成畫素期間T1與感應期間TS。於畫素期間T1，依序提供一閘極電壓VG於下基板10的掃描線(G1,G2,G3…)，使其所連接的薄膜電晶體被打開，以寫入畫素電壓於所連接的畫素電極13。同時，提供一共通電極電壓VC於共通電極11。同時，提供一防護電壓VP，經由導線50c，提供給防護圖 案50b，使第一導電層50具有靜電防護功能。在感應期間TS內，有規則地提供導線(y1,y2,y3…)與導線(x1,x2,x3…)等一感應電壓VS，使第一導電層50與第二導電層52提供觸控感應功能。值得注意的是，圖7B所示僅為範例，根據顯示裝置模式，以及觸控感應單元的結構與原理，可有各種不同的驅動方法。
以上實施例應用於如圖1的邊界電場切換液晶顯示器，主要發明概念是將原有的靜電防護層25圖案化並分為兩部分，再搭配驅動方式使其中一部分作為觸控感應單元(touch sensor)的一感應層，另一部分作為靜電防護層，如此相較於習知技術可減少至少兩個結構層，進而提升良率、降低製造成本。根據相同原理，本發明的概念也可應用於具有靜電防護層的其他類型顯示裝置，較佳為廣視角模式液晶顯示器，例如共平面切換液晶顯示器(In-Plane Switching mode，IPS)。
以上所述僅為本發明之較佳實施例而已，並非用以限定本發明之申請專利範圍；凡其他未脫離發明所揭示之精神下所完成之等效改變或修飾，均應包含在下述之申請專利範圍內。
50‧‧‧第一導電層
50a‧‧‧感應圖案
50b‧‧‧防護圖案
50c‧‧‧導線
S1‧‧‧狹縫
s1,s2,s3…‧‧‧防護圖案導線
y1,y2,y3…‧‧‧感應圖案導線
VA‧‧‧可視區域

Claims (9)

  1. 一種觸控面板，包含：一觸控裝置，用於偵測一觸控位置；以及一顯示裝置，位於該觸控位置下方；其中該觸控裝置包含一圖案化、透明的第一導電層，該第一導電層包含一第一感應圖案與一防護圖案，該第一感應圖案作為該觸控裝置的一感應層，該防護圖案作為該顯示裝置的一靜電保護層；其中該顯示裝置包含一畫面週期，該畫面週期包含一畫素期間與一感應期間，該畫素期間用於驅動該顯示裝置的一液晶層，且提供一防護電壓給該防護圖案，該感應期間用於提供一感應電壓給該第一感應圖案。
  2. 如申請專利範圍第1項的觸控面板，尚包含：一透明的覆蓋層，位於該第一導電層上；一圖案化、透明的第二導電層，位於該覆蓋層上；該第一導電層、該覆蓋層、該第二導電層構成該觸控裝置的一觸控感應單元。
  3. 如申請專利範圍第2項的觸控面板，其中該第二導電層包含一第二感應圖案與一浮接圖案。
  4. 如申請專利範圍第3項的觸控面板，其中該第二感應圖案 包含複數個呈平行排列、且彼此間沒有電性連接的感應圖案導線；該浮接圖案包含複數個呈平行排列、且並未連接電源的浮接次圖案，該浮接次圖案設置於該感應圖案導線之間。
  5. 如申請專利範圍第1項的觸控面板，其中該第一感應圖案包含複數個呈平行排列、且彼此間沒有電性連接的感應圖案導線；該防護圖案包含複數個呈平行排列、彼此間電性連接的防護圖案導線，該防護圖案導線設置於該感應圖案導線之間。
  6. 如申請專利範圍第5項的觸控面板，其中該防護圖案還作為該第一感應圖案的一浮接圖案(dummy pattern)。
  7. 如申請專利範圍第1項的觸控面板，其中該顯示裝置包含一上基板、一下基板，以及一液晶層位於該上基板與該下基板之間，且該第一導電層位於該上基板相對於該下基板的外表面上。
  8. 如申請專利範圍第7項的觸控面板，其中該下基板包含一共通電極與複數個畫素電極。
  9. 如申請專利範圍第1項的觸控面板，其中該顯示裝置包含一邊界電場切換液晶顯示器(FFS)或一共平面切換液晶顯示器顯示器(IPS)。
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