TWI461785B - 觸控顯示面板與相關方法 - Google Patents

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Description

觸控顯示面板與相關方法
本發明係有關一種整合觸控感測器的觸控顯示面板與相關方法，尤指一種以顯示面板的導體層製程形成觸控感測器導體層以整合觸控感測器的觸控顯示面板與相關方法。
觸控螢幕組合了觸控感測器的觸控感測功能與顯示面板的顯示功能，能為使用者提供友善、直覺的操控介面，已經成為現代社會最受歡迎的人機介面之一。如何以較低的成本實現性能佳的觸控螢幕，也成為現代資訊廠商的研發重點。
電容式觸控感測器是在感測區域中設置多個電極來感應由使用者觸控所引起的電容變化，進而計算/分析出受觸控的觸控位置。在觸控感測器中，其觸控位置的解析度與正確性會和其成本有關。要增加觸控位置的解析度，可以在感測區域中增設相互絕緣的電極，獨立地感測各電極上的電容變化以解析觸控位置。不過，此種技術下的觸控感測器(與相關的控制電路)都需要以較多的腳位來支援增設的電極，會大幅增加觸控感測機制的成本。另一種技術是以雙導體層上分別沿不同方向排列的電極來交織出觸控感測的解析度。不過，此種技術不僅腳位多，還需要另一層導體層，成本更高，良率也會因導體層增加而降低。
因此，本發明的目的之一，是提出一種較佳的單一導體層電容式觸控感測器，其能以較低的腳位數提供較佳的解析度。在本發明觸控感測器的一實施例中，其係沿感測區域的x方向(亦可視為一水平方向)設置複數個相互絕緣的感測群組，每一感測群組中進一步細分出複數個第一電極、複數個第二電極與複數個第三電極，各第一電極、各第二電極與各第三電極設置於同一導體層但彼此相互絕緣(彼此不會導通電流)。在各感測群組中，另設有一第一導線、一第二導線及一第三導線；第一導線耦接於各感測群組中的複數個第一電極，使這些第一電極能彼此導通電流(即電荷的流動)。同理，各感測群組中的第二導線將其複數個第二電極相互耦接在一起，第三導線則將複數個第三電極相互耦接為一體。
在前述觸控感測器中，各第一電極、第二電極與第三電極係沿感測區域的y方向(亦可視為一垂直方向)延伸，且各第一電極/第二電極與各第三電極係沿x方向交錯排列，使各第一電極/第二電極係沿x方向鄰接於各第三電極。在一實施例中，每一第一電極與一對應的第二電極分別位於一x方向對稱軸的相異兩側，兩者的形狀與位置即沿此對稱軸相互對稱，中間則有一絕緣隙將兩者分隔。相對地，第三電極則沿y方向延伸跨越此對稱軸的兩側，其形狀亦是沿此對稱軸對稱。若以y=0與y=H(H為一定值)來定義感測區域在y方向的下邊界與上邊界，前述對稱軸即對應於y=H/2，第一電極與對應的第二電極分別延伸於y=H/2至y=H與y=0至y=H/2的兩範圍中，第三電極則延伸於y=0至y=H的範圍內。
針對x方向的解析度，由於本發明在x方向排列的各感測群組中又再細分出複數個第一電極/第二電極與第三電極，故可改善x方向上的觸控位置感測誤差。此外，雖然各感測群組中有複數個第一電極、複數個第二電極與複數個第三電極，然而這複數個第一電極已彼此耦合，故只需一個腳位；同理，同一感測群組中複數個第二電極亦只需一個腳位，複數個第三電極也僅需一個腳位。同一感測群組總計僅需三個腳位即可。
針對y方向的解析度，本發明基本上只將感測區域分成y=H/2至y=H與y=0至y=H/2的兩範圍，再利用各第一電極、第二電極與第三電極的形狀使不同y座標的觸控位置會耦合不同的電容變化量，以此來增進y方向座標的解析度。譬如說，第一/第二電極在x方向的截面尺寸會隨著y方向改變，在不同的y座標有不同的截面尺寸；相對地，在第三電極與第一/第二電極鄰接的對應部份中，其x方向截面尺寸則沿y方向以相反的趨勢改變。由於各第三電極係沿y=H/2的對稱軸對稱，故第三電極的x方向截面尺寸會沿著y方向改變且於該對稱軸達到極值(極大值或極小值)。因為本發明在y方向上劃分了第一電極與第二電極，本發明在決定觸控位置的y座標時就可在y=H/2至y=H與y=0至y=H/2的兩範圍間進行加權平均，增進y方向的解析度。由於電極形狀的配合，即使同一感測群組只有三個腳位的輸出，本發明還是能夠精細地決定觸控位置的y座標。
本發明的又一目的是提供一種感測觸控的方法，應用於前述的本發明觸控感測器。其主要步驟可簡述如下：感測各第一電極所耦合的電容變化量以取得一第一變化值；感測各第二電極所耦合的電容變化量以取得一第二變化值；感測各第三電極耦合的電容變化量以取得一第三變化值；根據第一變化值與第二變化值的差異獲得一增益值；而在計算觸控位置的y座標時，就可根據增益值補償y座標，計算該y座標與一基準座標間的差異，以決定觸控位置的y座標。由於第一電極與第二電極間有一絕緣隙隔離兩者，此絕緣隙可能會在計算觸控位置的y座標時引入誤差。而前述的增益值就是用來降低此絕緣隙引發的誤差。此增益值會隨第一變化值與第二變化值間的差異縮小而變小；更具體地說，這個增益值會符合下列條件：當第一變化值與第二變化值相互趨近時，增益值亦趨近於零；當第一變化值與第二變化值間的差異增大時，增益值則趨近於一固定值。
在計算觸控位置的y座標時，本發明可根據第一變化值、第二變化值與第三變化值決定一座標偏移量，再根據座標偏移量與增益值的乘積決定觸控位置y座標與一基準座標間的差異；事實上，此基準座標即y=H/2。
由以上敘述可知，本發明可在單一導體層上實現出腳位數低但解析度高的觸控感測器。由於僅需單一導體層，故本發明觸控感測器可以方便地和顯示面板整合在一起。在現行技術中，觸控感測器與顯示面板通常是由不同的廠商用不同的製程分別製造，再組合在一起以形成一觸控螢幕。此種技術會增加製造、加工、組裝的成本與時間，不利於觸控螢幕的普及。相較之下，在本發明中，實現觸控感測器的導體層與顯示面板的像素電極導體層係以相同製程整合於同一觸控顯示面板，故在顯示面板完成後，觸控感測功能就已經內建於其中，可降低觸控螢幕的製造成本與時間。
本發明的又一目的是提供一種整合有觸控感測器的觸控顯示面板，設有一第一偏極片、一上玻璃基板、一第一導體層、一濾色片、一第二導體層、一顯示單元結構、一下玻璃基板及一第二偏極片。第一偏極片用以使一第一極化方向的光線得以穿透，而第二偏極片則用以使一第二極化方向的光線得以穿透。第一極化方向與第二極化方向可以是相同或相異的。第一導體層設置有複數個電極，用以傳輸電子訊號以反應在該顯示面板上的觸控。第二導體層則設置顯示面板的像素電極。顯示單元結構用以形成複數個顯示單元。濾色片用以使不同顯示單元可呈現複數個色彩。
在一實施例中，第一導體層亦用來傳輸共同電壓，其係以複數個絕緣隙劃分出各電極。在另一實施例中，第一導體層與第二導體層間可增設一第三導體層，用以傳輸共同電壓。又一實施例中，此第三導體層以複數個絕緣隙劃分出複數個電極，並與第一導體層上的電極搭配交織出觸控感測的解析度，實現雙導體層的觸控感測器。再一實施例中，第三導體層不設絕緣隙，另增設一第四導體層並設置電極，以和第一導體層的電極一起實現雙導體層觸控感測器。
本發明的再一目的是提供一種製造上述觸控顯示面板的方法，其主要步驟可描述如下：在上玻璃基板上，以一導體製程形成一第一導體層，並設置複數個相互絕緣的電極；形成濾色片，並在下玻璃基板以該導體製程形成一第二導體層並設置像素電極。另外，亦可以該預設製程在第一導體層與第二導體層之間形成第三、第四導體層。在形成第一或第三導體層時，亦可用複數個絕緣隙劃分出複數個電極。
為了使　貴審查委員能更進一步瞭解本發明特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明的詳細說明與附圖，然而所附圖式僅提供參考與說明，並非用來對本發明加以限制。
請參考第1圖與第2圖，其所示意的是本發明觸控感測器一實施例10的示意圖。如第1圖所示，本發明觸控感測器10可用複數個電極U(1)至U(M*N)、複數個電極L(1)至L(M*N)與複數個電極D(1)至D(M*N)來實現；其中M、N為整數定值，M可以大於或等於1，N則可以大於1。這些電極可設置於單一導體層ITO1內的一感測區域SA中；此導體層可為氧化銦錫(indium tin oxide，ITO)透明導體層。在感測區域SA中，各電極可耦合使用者因觸控所導致的電荷與電容變化；而感測區域SA之外則可用其他構造(未繪出)與觸控操作隔離。在實現觸控螢幕時，感測區域SA也可視為一可視區域，讓顯示面板的影像能穿透感測區域SA以呈現予使用者。感測區域SA可定義出一個xy平面，觸控感測器10就是要在感測區域SA的範圍中感測觸控位置的x座標與y座標，而第2圖進一步示意本發明觸控感測器10的各電極在xy平面上的配置。
如第2圖所示，各電極U(1)至U(M*N)的形狀相同、電極L(1)至L(M*N)的形狀相同，而電極D(1)至D(M*N)的形狀亦相同。以第k個電極U(k)、L(k)與D(k)為例來說明(其中k可為1至M*N)，各電極U(k)、L(k)與D(k)係沿感測區域SA的y方向(亦可視為一垂直方向)呈指狀延伸。在第2圖的實施例中，電極U(k)對應於電極L(k)，兩者分別位於一x方向對稱軸A3的相異兩側，兩者的形狀與位置即沿對稱軸A3相互對稱，中間則有一絕緣隙將兩者分隔。相對地，電極D(k)則沿y方向延伸跨越此對稱軸A3的兩側，其形狀亦是沿此對稱軸A3對稱。若以y=0與y=H來定義感測區域SA在y方向的下邊界與上邊界，對稱軸A3即對應於y=H/2，電極U(k)延伸於y=H/2至y=H的範圍中，電極L(k)在y=0至y=H/2的範圍中延伸，電極D(k)則延伸於y=0至y=H的範圍內。
基於電極U(k)與L(k)的排列對稱性，以下將以電極U(k)為例來說明電極U(k)/L(k)與電極D(k)的排列、形狀與相對關係。在y=H/2至y=H的範圍中，電極U(k)與電極D(k)係沿x方向交錯排列，使各電極U(k)係沿x方向鄰接於電極D(k)。電極U(k)的側邊uR與電極D(k)的側邊dL可以是相互平行的，兩側邊間隔距離d0；電極D(k)的另一側邊dR和次一電極U(k+1)的側邊uL也可以是相互平行的，間隔距離d1(其可和距離d0相同或不同)。換句話說，電極U(k)、D(k)與U(k+1)是相互絕緣且沿x方向交錯排列。如第2圖所示，電極U(k)在x方向上的截面寬度(截面尺寸)w會沿著y方向改變，在不同的y座標有不同的截面寬度w；相對地，在y=H/2至y=H的範圍中，對於電極D(k)與電極U(k)鄰接的對應部份來說，其x方向截面寬度w’則沿y方向以相反的趨勢改變。在第2圖的實施例中，隨著電極U(k)的截面寬度w由寬度w2減少(譬如說是線性地遞減)至寬度w1時，電極D(k)的截面寬度則相對地增加(譬如說是線性地遞增)。由於電極U(k)係沿y=H/2的對稱軸A3對稱，故電極U(k)的截面寬度w會在y=H至y=H/2的範圍間沿著y方向改變，且於對稱軸A3達到極值(在第2圖的例子中是一極大值)。另外，電極U(k)/L(k)可以是沿著y方向對稱軸A1對稱的(呈一等腰三角形或等腰梯形)，電極D(k)則可以是沿著y方向對稱軸A2呈左右對稱的。於另一實施例中，電極U(k)/L(k)也不一定要是等腰三角形/梯形，同理，電極D(k)也不一定要左右對稱。
在電極U(1)至U(M*N)、電極L(1)至L(M*N)與電極D(1)至D(M*N)中，前M個電極U(1)至U(M)、電極L(1)至L(M)與電極D(1)至D(M)形成一感測群組；在此感測群組中，電極U(1)至U(M)以一導線12A耦合在一起，以使電極U(1)至U(M)間能彼此導通電流，並將各電極U(1)至U(M)耦合到的總電容變化值反應於電子訊號dCU(1)；同理，電極L(1)至L(M)以導線12B耦合在一起以在訊號dCL(1)中反應電極L(1)至L(M)耦合到的電容變化值，電極D(1)至D(M)也以導線12C耦合在一起以將其感應到的電容變化值反應至對應的訊號dCD(1)。
依循類似的架構，次M個電極U(M+1)至U(2M)、L(M+1)至L(2M)與D(M+1)至D(2M)亦形成次一感測群組，分別提供訊號dCU(2)、dCL(2)與dCD(2)。最後M個電極U((N-1)*M+1)至U(N*M)、L((N-1)*M+1)至L(N*M)與D((N-1)*M+1)至D(N*M)則形成第N個感測群組，提供訊號dCU(N)、dCL(N)與dCD(N)。
換句話說，本發明係沿感測區域SA的x方向設置N個感測群組，每一感測群組中進一步細分出M個電極U(k)、M個電極L(k)與M個電極D(k)；雖然各感測群組中有三組的複數個電極U(k)、L(k)與D(k)，但因為同類的電極是相互耦合的，故同一感測群組總計僅需三個腳位以傳輸三個訊號dCU(n)、dCL(n)與dCD(n)(其中n等於1到N)。
當要根據本發明觸控感測器10的感測結果來分析觸控位置的x座標時，就是根據各感測群組的x座標與各感測群組的訊號dCU(n)、dCL(n)與dCD(n)來進行加權平均以求出觸控位置的x座標。由於本發明在x方向排列的各感測群組中又再細分出M個電極U(k)、L(k)與D(k)，可以改善x方向上的觸控位置感測誤差。
在分析觸控位置的y座標時，本發明運作的原理則可用第3圖來示意說明。當觸控位置分別落在TPa與TPb時，觸控位置TPa與電極L(m)的重疊部份較少，觸控位置TPb與電極L(m)的重疊部份則較多。因此，在觸控位置TPb，電極L(m)所耦合到的電容變化量會較大。相對地，在觸控位置TPb，電極D(m)所耦合到的電容變化量則較少。相較之下，不論在觸控位置TPa或TPb，電極U(m)所耦合到的電容變化量則極少(或幾近於無)。根據各感測群組在訊號dCU(n)、dCL(n)與dCD(n)的大小相對關係，就可決定觸控位置的y座標。因為本發明在y方向上劃分了電極U(k)與L(k)，本發明在決定觸控位置的y座標時就可在y=H/2至y=H與y=0至y=H/2的兩範圍間進行加權平均，增進y方向的解析度。由於電極形狀的配合，即使同一感測群組只有三個腳位的輸出，本發明還是能夠精細地解析觸控位置的y座標。
另一方面，由於電極U(k)與L(k)間有絕緣隙來隔絕兩者，當觸控位置的y座標接近H/2時，此絕緣隙容易導入y座標的誤差。關於此情形，請參考第4圖。當觸控位置落在TPc時，由於電極U(k)與L(k)間的絕緣隙會減少觸控位置TPc所接觸到的電極面積，故電極U(m)、L(m)與D(m)在觸控位置TPc上所反應的電容變化量與在觸控位置TPb(第3圖)上所反應的電容變化量可能差不多，即使觸控位置TPc的y座標比觸控位置TPb的y座標更接近H/2。由電極U(k)與L(k)間的絕緣隙所引起的y座標誤差可進一步由第5圖來說明。第5圖的橫軸代表觸控位置實際的y座標，縱軸代表由各電極感測到的電容變化量所決定的y座標。在理想的情形下，觸控位置的實際y座標應該和感測的y座標一致。然而，就如前面討論過的，雖然觸控位置TPb與TPc的實際y座標有異，但因為絕緣隙的存在，在這兩個觸控位置感測的y座標會相當接近，導致y座標解析的誤差。
於此實施例中，為了改善前述的誤差，在分析觸控位置的y座標時引入一增益補償以進行誤差的修正。可比較各電極U(k)所反應的電容變化量與各電極L(k)所反應的電容變化量，根據兩者間的差異來計算增益值。第5圖中亦示意了本發明所設計的增益值；當電極U(k)、L(k)的電容變化量相互趨近時，代表觸控位置的y座標接近H/2，此時，增益值可以趨近於一固定值C0(譬如說是0)，以消除絕緣隙導致的誤差。當電極U(k)與L(k)所反應的電容變化量有較大的差異時，代表觸控位置的y座標已經傾向y=H或y=0而離開絕緣隙所在的y=H/2，故增益值可趨近另一固定值C1(譬如說是1)，不必再進行修正。在計算觸控位置的y座標時，本發明可根據各電極U(k)、L(k)與D(k)所反應的電容變化量計算一y座標偏移量Dy，再根據y座標偏移量Dy與增益值的乘積計算觸控位置y座標與一基準座標間的差異；事實上，此基準座標即y=H/2，代表絕緣隙之位置。也就是說，當觸控位置的y座標接近H/2時，即使y座標偏移量Dy有所誤差，但因為增益值也會減少以降低y座標偏移量Dy的影響，故感測到的y座標就會接近實際的y座標。經由增益值的修正後，本發明感測觸控位置y座標的情形就如第6圖所示；在修正後，感測到的y座標可以正常地符合觸控位置的實際y座標。
本發明應用觸控感測器10決定觸控位置y座標的運作可由第7圖的流程700加以說明。流程700的主要步驟可簡述如下：步驟702：感測各感測群組中由各電極U(k)所耦合的電容變化量、各電極L(k)所耦合的電容變化量與各電極D(k)所耦合的電容變化量。
步驟704：根據電極U(k)的電容變化量與電極L(k)的電容變化量計算兩者間的差異以獲得增益值，就如第5圖中所示。
步驟706：根據各感測群組中由各電極U(k)、電極L(k)與電極D(k)反應的電容變化量決定一y座標偏移量。此y座標偏移量代表觸控位置y座標與H/2間的偏移量。如第5圖中討論過的，由於電極U(k)與L(k)間的絕緣隙，根據此y座標偏移量計算出來的感測y座標會有所誤差。
步驟708：根據增益值來修正步驟706中的y座標偏移量，得出一個補償後的y座標偏移量。譬如說，可將步驟706中的y座標偏移量與步驟704中的增益值相乘，根據其乘積來決定修正後的y座標偏移量，並據此來決定觸控位置的y座標。
在流程700中，各步驟的順序可在適當的情形下加以改變。譬如說，步驟704與706的順序可以調換，或者，步驟704與706可同步進行。
請參考第8圖，其所示意的是本發明觸控感測器另一實施例20的示意圖。類似於第2圖中的觸控感測器10，第8圖中的觸控感測器20包含M*N個電極U(1)至U(M*N)、L(1)至L(M*N)與D(1)至D(M*N)，以M個電極U(k)、L(k)與D(k)為一感測群組以形成N個感測群組。於此實施例中，第8圖中各電極U(k)、L(k)與D(k)的形狀已經有所改變。譬如說，在第8圖中的電極D(k)，其沿x方向的截面寬度是在y=H/2的地方達到極大值。至於觸控感測器20的運作情形與原理與觸控感測器10相似，於此不再贅述。
由於本發明能以單一導體層實現的電極來製造低成本、高解析度的觸控感測器，進一步地可以將本發明觸控感測器整合在顯示面板的製程中；當本發明觸控顯示面板完成後，內部就已經內建觸控感測器的電極，可以直接實現觸控螢幕的功能。請參考第9圖，其係以一剖面結構來示意本發明觸控顯示面板一實施例30A。觸控顯示面板30A可以是一液晶顯示面板。在觸控顯示面板30A中，設有一覆鏡層(cover lens)32、一膠合層34、一偏極片36、一膠合層38、一上玻璃基板(top glass)40、一導體層ITO1、一保護膜(overcoat)42、一濾色片44、另一導體層VCOM_ITO、顯示單元結構46、導體層TFT_ITO、一下玻璃基板(bottom glass)48、一膠合層50及另一偏極片52。覆鏡層32可以是玻璃或壓克力塑膠(聚甲基丙烯酸甲酯，即Polymethylmethacrylate，簡稱PMMA)；偏極片36用以使一第一極化方向的光線得以穿透，而偏極片52則用以使一第二極化方向的光線得以穿透。第一極化方向與第二極化方向可以是相同或相異的。膠合層34膠合覆鏡層32與偏極片36，膠合層38則用以將偏極片36黏著於上玻璃基板40的一面；而在上玻璃基板40的另一面，即是用來實現本發明觸控感測器的導體層ITO1，其可為一氧化銦錫(indium tin oxide，ITO)透明導體層。
在導體層ITO1上，本發明可依據第2圖或第8圖的實施例來設置各電極U(k)、L(k)與D(k)，以實現本發明觸控感測器10或20。除此之外，第9圖右側也以平面圖來示意本發明觸控感測器又一實施例的電極。在第9圖的實施例中，導體層ITO1同樣可定義出一個xy平面的感測區域SA，其內則設置複數個形狀相同的電極T(1)、T(2)至T(k)等等，以及複數個形狀相同的電極B(1)、B(2)至B(k)等等。各電極T(k)與B(k)間相互絕緣；各電極T(k)與電極B(k)皆沿y方向呈指狀延伸，並沿x方向交錯排列。為了提供y方向的解析度，各電極T(k)的x方向截面尺寸(寬度)會沿y方向改變，各電極B(k)的x方向截面尺寸則沿y方向以相反趨勢改變。譬如說，電極T(k)的x方向截面寬度可以是朝著+y方向由極小值線性遞增至極大值；相對地，電極B(k)的x方向截面寬度則是沿+y方向由極大值線性遞減至極小值。
類似第2圖與第8圖中的感測群組，第9圖中也可設有M*N個電極T(k)與M*N個電極B(k)，以劃分為N個感測群組；在每一感測群組中有M個電極T(K)以導線相互連接以提供一對應的訊號來反應這些電極T(k)所耦合的總電容變化量，亦有M個相互連接的電極B(k)以提供另一訊號來反應其所耦合的總電容變化量。根據各感測群組提供的兩個訊號，實現於導體層ITO1的觸控感測器即可決定觸控位置的x座標與y座標。
在導體層ITO1下的保護膜42可用以保護導體層ITO1，此保護膜42亦可另包括一隔離層(insulation layer，未圖示)。濾色片44下的導體層VCOM_ITO用來傳輸/維持一共同電壓。如第9圖的右側所示，此導體層VCOM_ITO可以是延伸一整個平面的電極。導體層ITO1可以和導體層VCOM_ITO一樣以相同的導體製程與材料製作，也就是說，導體層ITO1可以直接整合在顯示面板的生產流程中。
顯示單元結構46中可以設有框膠(sealant)、間隔物(spacer)、液晶等，用以形成複數個顯示單元。導體層TFT_ITO上則設置複數個矩陣排列的像素電極，各像素電極對應於一顯示單元，可在薄膜電晶體(未示於第9圖)的控制下傳輸驅動電力(驅動電壓)，以便和導體層VCOM_ITO的共同電壓一起驅動顯示面板的各個顯示單元。而濾色片44則為不同的顯示單元濾去不同的色光，以使不同顯示單元能呈現複數個不同的色彩；譬如說，某些顯示單元為紅色，某些顯示單元為綠色。某些顯示單元則為藍色。膠合層50則將偏極片52黏著於下玻璃基板48的另一面。
第10圖以剖面結構來示意本發明觸控顯示面板另一實施例30B。觸控顯示面板30B中同樣設有覆鏡層32、膠合層34、偏極片36、膠合層38、導體層ITO1、上玻璃基板40、濾色片44、導體層VCOM_ITO、顯示單元結構46、導體層TFT_ITO、下玻璃基板48、膠合層50及另一偏極片52。與第9圖實施例不同的是，第10圖觸控顯示面板30B中用來實現觸控感測器的導體層ITO1與傳輸共同電壓的導體層VCOM_ITO分別設於上玻璃基板40的相異兩側；膠合層38用來保護導體層ITO1並固著偏極片36。另外，如第10圖圖右所示，不僅導體層ITO1設有複數個相互絕緣的直條狀電極，導體層VCOM_ITO也被細長的絕緣隙SLT劃分為複數個橫條。在此實施例中，導體層VCOM_ITO不僅用來維持驅動顯示單元的共同電壓，也和導體層ITO1的電極一起實現雙層電極的觸控感測器，以兩層導體層的縱橫電極交織出觸控感測器的觸控位置解析度。為了保持導體層VCOM_ITO傳輸共同電壓的完整性，可將絕緣隙SLT的寬度維持在一適當值之內。
請參考第11圖，其是以剖面結構來示意本發明觸控顯示面板另一實施例30C。觸控顯示面板30C類似於第9圖中的觸控顯示面板30A，但第11圖中的觸控顯示面板30C在保護膜42與濾色片44之間另增設一導體層ITO1’與一保護膜42’。導體層ITO1與ITO1’用來架構雙導體層的觸控感測器。如第11圖圖右所示，導體層ITO1上設置了複數個沿x軸延伸的長條電極，導體層ITO1’上則設有複數個沿y軸延伸的長條電極。
請參考第12圖，其所示意的是本發明觸控顯示面板又一實施例30D。觸控顯示面板30D類似於第10圖中的觸控顯示面板30B，但在上玻璃基板40與濾色片44之間額外增設另一導體層ITO1’與保護膜42’。導體層ITO1與ITO1’用來架構雙導體層的觸控感測器。如第12圖圖右所示，導體層ITO1上設置有複數個沿y軸延伸的長條電極，導體層ITO1’上則設有複數個沿x軸延伸的長條電極。在此實施例中，由於導體層ITO1’與ITO1即可實現觸控感測器，故導體層VCOM_ITO就可維持為一平面延伸的電極，不需以絕緣隙劃分出不同的電極。
請參考第13圖，其所示意的是本發明觸控顯示面板再一實施例30E。觸控顯示面板30E的構造類似於第10圖中的觸控顯示面板30B，但在膠合層38與上玻璃基板40間的導體層ITO1則已省去；如第13圖圖右所示，導體層VCOM_ITO是以各絕緣隙隔離出各電極T(1)至T(k)、B(1)至B(k)，來實現單一導體層的觸控感測器。另外，此種架構也可用來實現本發明於第2圖與第8圖的實施例。
請參考第14圖，其所示意的是本發明觸控顯示面板另一實施例30F。觸控顯示面板30F類似於第9圖中的觸控顯示面板30A。不過，在觸控顯示面板30F中，傳輸共同電壓的導體層VCOM_ITO被劃分為相鄰交錯排列的各電極SR與SK，導體層ITO1則設置複數個電極SG。在觸控顯示面板30F中，當要感測觸控位置時，是依據電極SG與電極SK之間的互耦電容(mutual capacitance)來進行觸控位置的定位。電極SK亦用以傳輸共同電壓，電極SR維持於固定電壓，可用來驅動像素並大幅減少背景電容。較佳地，在導體層VCOM_ITO上劃分電極的絕緣隙可以隱藏在顯示面板中不需透光的部份(例如用來形成黑色矩陣的部份)；也就是說，絕緣隙的位置和顯示面板不透光部份的平面投影可以重合。在此實施例中，電極SG在導體層ITO1的圖案(pattern)與電極SR在導體層VCOM_ITO的圖案可說是相互重合；電極SG的菱形部份平面投影被涵蓋在電極SR的菱形部份平面投影中。
請參考第15圖；第15圖示意的是製造本發明觸控顯示面板的流程1500。流程1500的主要步驟可簡述如下：步驟1502：在上玻璃基板40上以一導體製程形成導體層ITO1，並在此導體層ITO1上製作出各個電極，作為本發明觸控感測器的基礎。另外，亦可形成保護膜42來保護導體層ITO1上的電極。若有需要(如第11圖與第12圖的實施例)，可繼續依循前述的導體製程形成另一導體層ITO1’並設置電極，並形成相關的保護膜42’。在此步驟中，就可將觸控感測器的電極內建於顯示面板中了。另外，若要實現第13圖中的實施例，則可省略導體層ITO1的相關導體製程。步驟1504：形成濾色片44。步驟1506：以前述的導體製程形成共同電壓導體層VCOM_ITO。若要實現第10圖、第13圖與第14圖的實施例，則可進一步在導體層VCOM_ITO內分隔出各電極。步驟1508：形成顯示單元結構46中的部份結構，像是配向膜/配向製程(rubbing)、框膠之塗布等等。步驟1510：在下玻璃基板48上形成控制顯示單元的薄膜電晶體。步驟1512：以前述的導體製程形成導體層TFT_ITO，並為各個顯示單元劃分出像素電極。步驟1514：形成顯示單元結構46中的部份結構，像是配向膜/配向製程與銀膠、間隔物的塗布等。步驟1516：組合步驟1508與1514的完成品，注入液晶，並進行面板切割等相關製程。步驟1518：貼附偏極片36與52，以完成顯示面板的製作。
總結來說，相較於習知技術，本發明的觸控感測器可用單一導體層或雙導體層實現，並在有限的腳位數下改善訊號品質與觸控位置的感測解析度。本發明觸控感測器可以低成本地整合在顯示面板的製程中，以顯示面板既有的導體層製程即可將觸控感測器內建在顯示面板內。
綜上所述，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
本案圖式中所包含之各元件列示如下：
10、20．．．觸控感測器
12A-12C．．．導線
30A-30F．．．觸控顯示面板
32．．．覆鏡層
34、38、50．．．膠合層
36、52．．．偏極片
40．．．上玻璃基板
42、42’．．．保護膜
44．．．濾色片
46．．．顯示單元結構
48．．．下玻璃基板
ITO1、ITO1’、TFT_ITO、VCOM_ITO．．．導體層
700、1500．．．流程
702-708、1502-1518．．．步驟
U(1)-U(M*N)、L(1)-L(M*N)、D(1)-D(M*N)、T(1)-T(k)、B(1)-B(k)、SR、SG、SK．．．電極
SA．．．感測區域
dCU(1)-dCU(N)、dCL(1)-dCL(N)、dCD(1)-dCD(N)．．．訊號
A1-A3．．．對稱軸
uR、dL、dR、uL．．．側邊
d0、d1．．．距離
w、w’、w1-w2．．．寬度
TPa-TPc．．．觸控位置
C0、C1．．．固定值
SLT．．．絕緣隙
本案得藉由下列圖式及說明，俾得一更深入之了解：
第1圖示意的是本發明觸控感測器的一實施例。
第2圖是以平面圖來示意第一圖中的觸控感測器。
第3圖及第4圖示意的是第1圖觸控感測器在感測觸控位置y座標時的情形。
第5圖示意的是第1圖觸控感測器在未導入增益值前針對觸控位置計算得出的感測y座標與實際y座標，並示意了修正用的增益值。
第6圖示意的是第1圖觸控感測器在根據第5圖中增益值進行修正後使觸控位置的感測y座標趨近實際y座標的情形。
第7圖示意的是應用第1圖觸控感測器計算觸控位置y座標的流程。
第8圖為本發明觸控感測器另一實施例的示意圖。
第9圖至第14圖示意的是本發明顯示面板的實施例。
第15圖示意的是製作本發明顯示面板的流程。
30A．．．觸控顯示面板
32．．．覆鏡層
34、38、50．．．膠合層
36、52．．．偏極片
40．．．上玻璃基板
42．．．保護膜
44．．．濾色片
46．．．顯示單元結構
48．．．下玻璃基板
ITO1、TFT_ITO、VCOM_ITO．．．導體層
T(1)-T(k)、B(1)-B(k)．．．電極
SA．．．感測區域

Claims (13)

  1. 一種觸控顯示面板，包含有：一第一偏極片，用以使一第一極化方向的光線得以穿透；以及一第二偏極片，用以使一第二極化方向的光線得以穿透；一第一導體層，設於該第一偏極片與第二偏極片之間；該第一導體層具有複數個感測群組，沿一第一方向排列；各該感測群組包含：複數個相互絕緣的第一電極、第二電極與第三電極：該些第一電極共同耦接於一第一腳位，可提供一第一變化值以反映該些第一電極所耦合的電容變化量；該些第二電極共同耦接於一第二腳位，可提供一第二變化值以反映該些第二電極所耦合的電容變化量；該些第三電極共同耦接於一第三腳位，可提供一第三變化值以反映該些第三電極所耦合的電容變化量；各該第一電極沿該第一方向的截面尺寸係沿一第二方向改變，各該第二電極沿該第一方向的截面尺寸係沿該第二方向以相反趨勢改變，各該第三電極沿該第一方向的截面尺寸亦沿該第二方向變化，以和相鄰之該第一電極與相鄰之該第二電極的形狀互補；該第一方向與該第二方向垂直；其中，該第一變化值與該第二變化值的差異可提供一增益值，使得該增益值會在該第一變化值與該第二變化值相互趨近時趨近於零，並會在該第一變化值與該第二變化值間的差異增大時趨近於一固定值；該第一變 化值、該第二變化值與該第三變化值可提供一座標偏移量；該座標偏移量與該增益值的乘積可提供一座標差異，該座標差異可用以決定沿該第二方向的一觸控座標與一基準座標的差異；一顯示單元結構，設於該第一導體層與該第二偏極片之間，具有複數個顯示單元；一第二導體層，設於該顯示單元結構與該第二偏極片之間；該第二導體層內設置有複數個像素電極；以及一第三導體層，設於該第一導體層與該第二導體層之間，用以傳輸一共同電壓，或與該第一導體層中的該些電極共同作為感測觸控的電極。
  2. 如申請專利範圍第1項的觸控顯示面板，更包含有：一濾色片，設於該第一偏極片與該第二導體層之間，用以使該觸控顯示面板的該些顯示單元可呈現複數個色彩。
  3. 如申請專利範圍第1項的觸控顯示面板，其中，該第一導體層有複數個絕緣隙，用以將該第一導體層劃分為該些第一、第二與第三電極。
  4. 如申請專利範圍第3項的觸控顯示面板，其中該第一導體層之該些絕緣隙係位於該顯示單元結構中不需透光之處。
  5. 如申請專利範圍第1項的觸控顯示面板，更包含一第四導體層，設於該第一導體層與該第一偏極片之間，該第四導體層設置有複數個相互絕緣的電極，用以傳輸電子訊號以反應在該觸控顯示面板上的觸控。
  6. 如申請專利範圍第1項的觸控顯示面板，其中該第三導體層有複數個絕緣隙，用以將該第三導體層劃分為複數個電極。
  7. 如申請專利範圍第6項的觸控顯示面板，其中該第一導體層之該些電極之一圖案(pattern)係重合於該第三導體層之該些電極之一圖案。
  8. 如申請專利範圍第1項的觸控顯示面板，更包含有：一玻璃基板，設於該第二導體層與該第二偏極片之間。
  9. 如申請專利範圍第1項的觸控顯示面板，更包含有：一玻璃基板，設於該第一偏極片與該第一導體層之間。
  10. 一種製造一觸控顯示面板的方法，包含有：在一第一玻璃基板之表面形成一第一導體層、一呈現色彩的濾色片與一第三導體層，使該第一導體層內具有複數個感測群組，沿一第一方向排列；各該感測群組包含複數個相互絕緣的第一電極、第二電極與第三電極；使各該第一電極沿該第一方向的截面尺寸係沿一第二方向改變，使各該第二電極沿該第一方向的截面尺寸係沿該第二方向以相反趨勢改變，並使各該第三電極沿該第一方向的截面尺寸亦沿該第二方向變化，以和相鄰之該第一電極與相鄰之該第二電極的形狀互補；其中，該第一方向與該第二方向垂直；於各該感測群組中，使該些第一電極可共同耦接於一第一腳位以提供一第一變化值來反映該些第一電極所耦合的電容變化量，使該些第二電極可共同耦接於一第二腳位以提供一第二變化值來反映該些第二電極所耦合的電容變 化量，使該些第三電極可共同耦接於一第三腳位以提供一第三變化值來反映該些第三電極所耦合的電容變化量；其中，該第一變化值與該第二變化值的差異可提供一增益值，使得該增益值會在該第一變化值與該第二變化值相互趨近時趨近於零，並會在該第一變化值與該第二變化值間的差異增大時趨近於一固定值；並且，該第一變化值、該第二變化值與該第三變化值可提供一座標偏移量；該座標偏移量與該增益值的乘積可提供一座標差異，該座標差異可用以決定沿該第二方向的一觸控座標與一基準座標的差異；以及在一第二玻璃基板之表面形成一第二導體層，該第二導體層具有複數個像素電極。
  11. 如申請專利範圍第10項的方法，更包含有：以複數個絕緣隙將該第一導體層劃分為該些第一、第二與第三電極。
  12. 如申請專利範圍第10項的方法，更包含有：以複數個絕緣隙將該第三導體層劃分為複數個電極。
  13. 如申請專利範圍第10項的方法，更包含有：於該第一玻璃基板之外與該第二玻璃基板之外黏附一第一偏極片與一第二偏極片。
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