TWI585650B - 觸控顯示裝置 - Google Patents

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TWI585650B
TWI585650B TW105115700A TW105115700A TWI585650B TW I585650 B TWI585650 B TW I585650B TW 105115700 A TW105115700 A TW 105115700A TW 105115700 A TW105115700 A TW 105115700A TW I585650 B TWI585650 B TW I585650B
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戴呈安
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友達光電股份有限公司
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Description

觸控顯示裝置
本發明是有關於一種顯示裝置，尤其是有關於一種觸控顯示裝置。
隨著面板技術的進步，目前市面上有許多顯示器或是行動裝置都具有觸控的功能。大致上來說，目前的觸控面板主要是以on-cell、out-cell或是in-cell三種技術來實現。顧名思義，採用on-cell及out-cell技術的觸控面板是將觸控元件整合在面板的外部，而採用in-cell技術的觸控面板是在面板工程(cell engineering)階段時將觸控元件一併製作在面板之中，因此相較於採用on-cell及out-cell技術的觸控面板具有輕薄的優點，但是技術上相對困難，因此目前許多技術人員都在從事相關的研究。
此外，由於行動裝置的普及，使用者在公開場合使用智慧型手機或是平板電腦的機會大大地提高。然而，如果在人潮眾多的地方(例如擁擠的公車或是捷運上)透過行動裝置閱讀私人訊息，很難避免螢幕上的資訊被旁人看到，這時候為了顧及隱私，勢必需要具有防窺功能的觸控裝置。目前市面上有外貼式的防窺貼片，將防窺貼片貼在行動裝置的螢幕表面雖然具有防窺的效果，但是將使得螢幕的顯示亮度大大地降低，即使在沒有旁人窺探的情況下依舊使得觀賞體驗降低。
本發明提供一種觸控顯示裝置，利用其與防窺技術整合以達到輕薄及較佳的顯示品質。
本發明提出的一種觸控顯示裝置，其包括相對設置的第一基板及第二基板與夾設其間的液晶層。第一基板具有第一及第二表面。第一基板的第二表面上有多個開口區及一個環繞上述開口區的非開口區，還有黑色矩陣層、彩色濾光層、保護層、觸控電極層、第一平坦層、圖案化視角控制透明電極層及第二平坦層。圖案化視角控制透明電極層設置於第一平坦層上並具有多個控制電極部、多個第一連接電極部及多個第二連接電極部，控制電極部對應開口區設置，第一連接電極部對應非開口區沿第一方向延伸設置並電連接控制電極部，且第二連接電極部對應非開口區沿第二方向延伸設置並電連接第一連接電極部。第二基板包括畫素電極、絕緣層及共通電極設置於第二基板鄰近第一基板之第二表面之一側上，且絕緣層設置於畫素電極與共通電極之間。
本發明將圖案化視角控制透明電極層整合設置於觸控顯示裝置內。圖案化視角控制透明電極層對應其設置的位置及平坦層厚度的調整以達到較佳的液晶效率。因此當施加電壓於圖案化視角控制透明電極層的時候可以控制液晶的偏轉而達到防窺的功效。
10‧‧‧觸控顯示裝置
100、200、300‧‧‧第一基板
100a、200a、300a‧‧‧第一表面
100b、200b、300b‧‧‧第二表面
120‧‧‧第二基板
121‧‧‧畫素電極層
122‧‧‧絕緣層
123‧‧‧共通電極層
130‧‧‧液晶層
201、301‧‧‧開口區
202、302‧‧‧非開口區
210、310‧‧‧黑色矩陣層
220、320‧‧‧彩色濾光層
230、330‧‧‧保護層
240、340‧‧‧觸控電極層
240a、340a‧‧‧第一觸控電極
240b、340b‧‧‧第二觸控電極
251、351‧‧‧第一平坦層
252、352‧‧‧第二平坦層
260、360‧‧‧圖案化視角控制透明電極層
263、363‧‧‧控制電極部
261、361‧‧‧第一連接電極部
262、362‧‧‧第二連接電極部
264、364‧‧‧透明橋接線
370‧‧‧金屬層
371‧‧‧第一金屬線
372‧‧‧第二金屬線
373‧‧‧金屬橋接線
X‧‧‧第一方向
Y‧‧‧第二方向
A1-A2、B1-B2‧‧‧切線
圖1為本發明觸控顯示裝置的示意圖。
圖2A為本發明一實施例之黑色矩陣層的上視圖。
圖2B為本發明之觸控電極層設置於黑色矩陣層上的上視圖。
圖2C為本發明完成一實施例之第一基板的上視圖。
圖3A為本發明一實施例之第一基板沿圖2C之切線A1-A2的剖面示意圖。
圖3B為本發明一變化實施例之第一基板沿圖2C之切線A1-A2的剖面示意圖。
圖4A為本發明另一實施例之黑色矩陣層的上視圖。
圖4B為本發明另一實施例之觸控電極層設置於黑色矩陣層上的上視圖。
圖4C為本發明一實施例之金屬層設置於觸控電極層及黑色矩陣層上的上視圖
圖4D為本發明完成另一實施例之第一基板的上視圖。
圖5A為本發明另一實施例之第一基板沿圖4D切線B1-B2的剖面示意圖。
圖5B為本發明另一變化實施例之第一基板沿圖4D切線B1-B2的剖面示意圖。
圖1為本發明觸控顯示裝置的示意圖。觸控顯示裝置10包括第一基板100及與第一基板100相對設置之第二基板120，以及夾設於第一基板100及第二基板120之間的液晶層130。畫素電極層121、絕緣層122及共通電極層123設置於第二基板120面向第一基板100的第二表面100b之一側上，且絕緣層122設置於畫素電極層121及共通電極層123之間。在本實施例中，共通電極層123設置於第二基板120上且畫素電極層121設置於絕緣層122上。反之，亦可畫素電極層121設置於第二基板120上且共通電極層123設置於絕緣層122上，但本發明不限於此。第一基板100的詳細結構說明請參閱後續圖示及說明。
圖2A為本發明一實施例之黑色矩陣層的上視圖。圖2B 為本發明之觸控電極層設置於黑色矩陣層上的上視圖。圖2C為本發明完成一實施例之第一基板的上視圖。圖3A為本發明一實施例之第一基板沿圖2C之切線A1-A2的剖面示意圖。請同時參閱圖2A及圖3A，第一基板200具有第一表面200a及第二表面200b，其中第一基板200的第二表面200b上設有多個開口區201及非開口區202，且非開口區202環繞多個開口區201。黑色矩陣層210設置於第一基板200的第二表面200b上，其中黑色矩陣層210對應非開口區202設置以圍繞多個開口區201。接著，如圖3A所示，彩色濾光層220對應該開口區201設置於第一基板200的第二表面200b上，且部分位於黑色矩陣層210鄰近開口區201的邊緣上，但本發明不以此為限。詳細而言，本實施例之彩色濾光層220可包括紅色濾光層、綠色濾光層及藍色濾光層(圖未示)，其中紅色濾光層、綠色濾光層及藍色濾光層分別以島狀(island type)分別對應第一基板200的開口區201設置，且紅色濾光層、綠色濾光層及藍色濾光層的邊緣分別與黑色矩陣層210的邊緣部分重疊。然後，保護層230設置於黑色矩陣層210及彩色濾光層220上，且保護層230可為有機絕緣材料、無機絕緣材料或上述材料之組合。再同時參閱圖2B、圖2C及圖3A，觸控電極層240對應非開口區202設置於保護層230上，其材料可為銦錫氧化物(ITO)、銦鋅氧化物(IZO)或其他合適之透明導電材料。在本實施例中，觸控電極層240包括多個第一觸控電極240a及多個第二觸控電極240b，其中多個第一觸控電極240a可為感測觸控電極而多個第二觸控電極240b則為驅動觸控電極，亦可反之。此外，本實施例亦可更包含設置另一觸控導電層(圖未示)於觸控電極層240上，但本發明並不以此為限。本領域技術人員可以考量設計時的觸控電容大小而決定是否設置另一觸控導電層。接著，如圖3A所示，第一平坦層251設置於觸控電極層240及保護層230上。在本實施例中，島狀設計之彩色濾光層220可以節省彩色濾光層的成本，而其彩色濾光 層220厚度不均勻可以透過後續製作觸控電極層210及第一平坦層251以降低膜厚不均的問題。但本發明並不以此為限，本領域技術人員可以依據設計考量調整彩色濾光層的製作方式。然後同時參閱圖2C及圖3A，圖案化視角控制透明電極層260設置於第一平坦層251上，其材料可為銦錫氧化物(ITO)、銦鋅氧化物(IZO)或其他合適之透明導電材料。在本實施例中，圖案化視角控制透明電極層260具有多個控制電極部263、多個第一連接電極部261及多個第二連接電極部262，其中控制電極部263對應於開口區201而設置，第一連接電極部261對應於非開口區202而沿第一方向X延伸設置並電性連接多個控制電極部263，且第二連接電極部262對應於非開口區202而沿第二方向Y延伸設置並電性連接多個第一連接電極部261。第一方向X及第二方向Y為互相交錯的方向。圖案化視角控制透明電極層260更包括複數條透明橋接線264，且透明橋接線264與控制電極部263、第一連接電極部261以及第二連接電極部262電性絕緣。透明橋接線264設置於任兩相鄰之第一連接電極部261之間且與觸控電極層240之任兩相鄰的第二觸控電極240b電性連接。最後參閱圖3A，第二平坦層252設置於圖案化視角控制透明電極層260及第一平坦層251上，其中第二平坦層252的厚度至少為3微米以上則可呈現較佳的液晶效率。
根據上述完成本發明之一實施例之第一基板200，本發明將觸控電極層240與圖案化視角控制透明電極層260同時整合於第一基板200上，且利用圖案化視角控制透明電極層260共同製作透明橋接線264、控制電極部263、第一連接電極部261以及第二連接電極部262進而減少一道製程。在本實例中，透明橋接線264用以傳遞第二觸控電極240b之間的訊號，則控制電極部263、第一連接電極部261以及第二連接電極部262用以傳遞第二基板120之共通電極層123的訊號。
請同時參閱圖1及圖3A，當施加壓差於共通電極層123 及畫素電極層121之間的時候可以控制液晶層130而產生不同的灰階。當施加壓差於圖案化視角控制透明電極層260及共通電極層123之間的時候可以進一步控制液晶層130而使得觸控顯示裝置10的視角變窄而處於防窺模式，而當圖案化視角控制透明電極層260及共通電極層123之間不具有壓差時，觸控顯示裝置10的視角維持正常而處於正常模式。在本實例中，圖案化視角控制透明電極層260與液晶層130之間的間距至少為3微米以上時可以維持較佳的液晶效率，亦即第二平坦層252的厚度至少為3微米以上。
圖3B為本發明一變化實施例之第一基板沿切線A1-A2的剖面示意圖。圖3B為圖3A之變化實施例，相同的元件符號及詳細說明於此不再贅述。如下僅對應相異之處進行說明。如圖3B所示，彩色濾光層220對應開口區201及非開口區202設置於圖案化視角控制透明電極層260及第一平坦層251上，但本發明不以此為限。詳細而言，本實施例之彩色濾光層220可包括紅色濾光層、綠色濾光層及藍色濾光層(圖未示)，其中紅色濾光層、綠色濾光層及藍色濾光層分別以連續狀(strip type)分別沿第一方向X或沿第二方向Y互相平行設置(參閱圖2C)，且紅色濾光層、綠色濾光層及藍色濾光層的邊緣分別於一垂直投影於黑色矩陣層210的方向上互相部分重疊。接著，第二平坦層252設置於彩色濾光層220上。在本實施例中，彩色濾光層220及第二平坦層252的總厚度至少為3微米以上以維持較佳的液晶效率。在本實施例中，彩色濾光層220以連續狀設計可以提高膜層的平坦度，以避免後續第二平坦層252厚度不足而影響到第二平坦層252的平坦度。但本發明並不以此為限，本領域技術人員可以依據設計考量調整彩色濾光層的製作方式。本發明之變化實施例藉由彩色濾光層220設置於圖案化視角控制透明電極層260與第二平坦層252之間，則可減少第二平坦層252的厚度以降低水氣入侵而避免液晶氣泡(LC Bubble)的形成。
圖4A為本發明另一實施例之黑色矩陣層的上視圖。圖4B為本發明另一實施例之觸控電極層設置於黑色矩陣層上的上視圖。圖4C為本發明一實施例之金屬層設置於觸控電極層及黑色矩陣層上的上視圖。圖4D為本發明完成另一實施例之第一基板的上視圖。圖5A為本發明另一實施例之第一基板沿圖4D切線B1-B2的剖面示意圖。請同時參閱圖4A、圖及圖5A，第一基板300具有第一表面300a及第二表面300b，其中第一基板300的第二表面300b上設有多個開口區301及非開口區302，且非開口區302環繞多個開口區301。黑色矩陣層310設置於第一基板300的第二表面300b上，其中黑色矩陣層310對應非開口區302設置以圍繞多個開口區301。接著，如圖5A所示，彩色濾光層320對應該開口區301設置於第一基板300的第二表面300b上，且部分位於黑色矩陣層310鄰近開口區301的邊緣上，但本發明不以此為限。詳細而言，本實施例之彩色濾光層320可包括紅色濾光層、綠色濾光層及藍色濾光層(圖未示)，其中紅色濾光層、綠色濾光層及藍色濾光層分別以島狀(island type)分別對應第一基板300的開口區301設置，且紅色濾光層、綠色濾光層及藍色濾光層的邊緣分別與黑色矩陣層310的邊緣部分重疊。然後，保護層330設置於黑色矩陣層310及彩色濾光層320上，且保護層330可為有機絕緣材料、無機絕緣材料或上述材料之組合。再同時參閱圖4B及圖5A，觸控電極層340對應非開口區302設置於保護層330上，其材料可為銦錫氧化物(ITO)、銦鋅氧化物(IZO)或其他合適之透明導電材料。在本實施例中，觸控電極層340包括多個第一觸控電極340a及多個第二觸控電極340b，其中多個第一觸控電極340a可為感測觸控電極，且而多個第二觸控電極340b則為驅動觸控電極，亦可反之。此外，本實施例亦可更包含設置另一觸控導電層(圖未示)於觸控電極層340上，但本發明並不以此為限。本領域技術人員可以考量設計時的觸控電容大小而決定是否設置另一觸控導電層。接著， 如圖5A所示，第一平坦層351設置於觸控電極層340及保護層330上。在本實施例中，島狀設計之彩色濾光層320可以節省彩色濾光層的成本，而其彩色濾光層320厚度不均勻可以透過後續製作觸控電極層310及第一平坦層351以降低膜厚不均的問題。但本發明並不以此為限，本領域技術人員可以依據設計考量調整彩色濾光層的製作方式。然後同時參閱圖4C及圖5A，金屬層370對應非開口區302設置於第一平坦層351上，其材料可為鉬(Mo)、鋁(Al)或其他合適之金屬導電材料及其組合。金屬層370具有多條金屬橋接線373、多條第一金屬線371及多條第二金屬線372，其中多條第一金屬線371沿第一方向X延伸及多條第二金屬線372沿第二方向Y延伸，且第二金屬線372電性連接於多條第一金屬線371。多條第一金屬線371及多條第二金屬線372與多條金屬橋接線373電性絕緣。第一方向x及第二方向Y為互相交錯的方向。在本實施例中，金屬橋接線373於垂直投影於第一基板300的方向上對應設置於任兩相鄰之第二觸控電極340b之間，且任兩相鄰之第二觸控電極340b透過金屬橋接線373電性連接。圖案化視角控制透明電極層360設置於金屬層370及第一平坦層351上，其材料可為銦錫氧化物(ITO)、銦鋅氧化物(IZO)或其他合適之透明導電材料。接著，同時參閱圖4D及圖5A，圖案化視角控制透明電極層360具有多個控制電極部363、多個第一連接電極部361及多個第二連接電極部362，其中多個控制電極部363對應於開口區301而設置，多條第一連接電極部361分別對應多條第一金屬線371設置並電性連接多個控制電極部263，且第二連接電極部362對應第二金屬線372設置並電性連接多條第一連接電極部361。圖案化視角控制透明電極層360更包括複數條透明橋接線364，且透明橋接線364與控制電極部363、第一連接電極部361以及第二連接電極部362電性絕緣。透明橋接線364對應金屬橋接線374重疊設置，且透過金屬橋接線374與任兩相鄰的第二觸控電極340b電 性連接。最後參閱圖5A，第二平坦層352設置於圖案化視角控制透明電極層360及第一平坦層351上，其中第二平坦層252的厚度至少為3微米以上則可維持較佳的液晶效率。
根據上述完成本發明之另一實施例之第一基板300。本發明將觸控電極層340與圖案化視角控制透明電極層360同時整合於第一基板300上，且於第一平坦層351與圖案化視角控制透明電極層360之間設置一層金屬層370可以降低圖案化視角控制透明電極層360的阻抗，但本發明不限於此。在本實例中，金屬橋接線374及透明橋接線364用以傳遞第二觸控電極340b之間的訊號，則控制電極部363、第一連接電極部361以及第二連接電極部362用以傳遞第二基板120之共通電極層123的訊號。本發明之圖案化視角控制透明電極層360設置於金屬層370上亦於製作過程中具有保護金屬層370避免受到腐蝕而產生斷線的問題。
圖5B為本發明另一變化實施例之第一基板沿切線B1-B2的剖面示意圖。圖5B為圖5A之另一變化實施例，相同的元件符號及詳細說明於此不再贅述。如下僅對應相異之處進行說明。如圖5B所示，彩色濾光層320對應開口區301及非開口區302設置於圖案化視角控制透明電極層360及第一平坦層351上，但本發明不以此為限。詳細而言，本實施例之彩色濾光層320可包括紅色濾光層、綠色濾光層及藍色濾光層(圖未示)，其中紅色濾光層、綠色濾光層及藍色濾光層分別以連續狀(strip type)分別沿第一方向X或沿第二方向Y互相平行設置(參閱圖4D)，且紅色濾光層、綠色濾光層及藍色濾光層的邊緣分別於一垂直投影於黑色矩陣層310的方向上互相部分重疊。接著，第二平坦層352設置於彩色濾光層320上。在本實施例中，彩色濾光層320及第二平坦層352的總厚度至少為3微米以上以維持較佳的液晶效率。在本實施例中，彩色濾光層320以連續狀設計可以提高膜層的平坦度，以避免後續 第二平坦層352厚度不足而影響到第二平坦層352的平坦度。但本發明並不以此為限，本領域技術人員可以依據設計考量調整彩色濾光層的製作方式。本發明之另一變化實施例藉由彩色濾光層320設置於圖案化視角控制透明電極層360與第二平坦層352之間，則可減少第二平坦層352的厚度以降低水氣入侵而避免液晶氣泡(LC Bubble)的形成。
綜上所述，本發明所提出的觸控顯示裝置藉由圖案化視角控制透明電極層而實現防窺的功效。利用調控圖案化視角控制透明電極層及共通電極層之間的壓差來控制液晶層的液晶轉動而使觸控顯示裝置的視角變窄，因此可以避免使用者附近的閒雜人等窺探螢幕上的私人資訊。圖案化視角控制透明電極層除了具有防窺的功效之外，其也可以做為觸控電極層上的觸控電極之間的跨橋，因此可以取代原本做為跨橋的金屬層，減少製程的複雜度。
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，當可作些許之更動與潤飾，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。
201‧‧‧開口區
202‧‧‧非開口區
200‧‧‧第一基板
200a‧‧‧第一表面
200b‧‧‧第二表面
210‧‧‧黑色矩陣層
220‧‧‧彩色濾光層
230‧‧‧保護層
240‧‧‧觸控電極層
251‧‧‧第一平坦層
252‧‧‧第二平坦層
260‧‧‧圖案化視角控制透明電極層
261‧‧‧第一連接電極部
263‧‧‧控制電極部
A1-A2‧‧‧切線

Claims (10)

  1. 一種觸控顯示裝置，包括： 一第一基板，具有一第一表面及一第二表面，其中該第二表面上設有複數個開口區及一非開口區，且該非開口區環繞該等開口區設置，該第一基板包括：   一黑色矩陣層，對應該非開口區設置於該第一基板之該第二表面上；   一彩色濾光層，設置於該第一基板之該第二表面上；   一保護層，覆蓋該黑色矩陣層及該第一基板之該第二表面；   一觸控電極層，對應該非開口區設置於該保護層上；   一第一平坦層，覆蓋該保護層及該觸控電極層，其中該觸控電極層設置於該保護層以及該第一平坦層之間；   一圖案化視角控制透明電極層，設置於該第一平坦層上，該圖案化視角控制透明電極層具有複數個控制電極部、複數條第一連接電極部及複數條第二連接電極部，其中該等控制電極部對應該等開口區設置，該等第一連接電極部對應該非開口區沿一第一方向延伸設置並電性連接該等控制電極部，且該等第二連接電極部對應該非開口區沿一第二方向延伸設置並電性連接該等第一連接電極部；以及   一第二平坦層，設置於該圖案化視角控制透明電極層上； 一第二基板，與該第一基板之第二表面相對設置，其中該第二基板包括一畫素電極層、一絕緣層及一共通電極層設置於該第二基板鄰近該第一基板之第二表面之一側上，且該絕緣層設置於該畫素電極與該共通電極之間；以及 一液晶層，設置於該第一基板之該第二平坦層與該第二基板之間。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的觸控顯示裝置，其中該彩色濾光層設置於該黑色矩陣以及該保護層之間。
  3. 如申請專利範圍的1項所述的觸控顯示裝置，其中該彩色濾光層設置於該圖案化視角控制透明電極層以及該第二平坦層之間。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的觸控顯示裝置，其中該第一方向及該第二方向互相交錯設置。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的觸控顯示裝置，其中該圖案化視角控制透明電極層更包括複數條透明橋接線，該等透明橋接線設置於任兩相鄰之該等第一連接電極部之間且與該觸控電極層電性連接。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的觸控顯示裝置，更包括一金屬層，對應該非開口區設置於該第一平坦層以及該圖案化視角控制透明電極層之間，其中該金屬層具有複數條金屬橋接線、複數條第一金屬線及複數條第二金屬線，該等金屬橋接線對應該等透明橋接線重疊設置並與該觸控電極層電性連接，且該等第一金屬線沿該第一方向延伸與該等第二金屬線沿該第二方向延伸並與該觸控電極層電性絕緣。
  7. 如申請專利範圍第6項所述的觸控顯示裝置，其中該等第一金屬線對應該第一連接電極部重疊設置，且該等第二金屬線對應該第二連接電極部重疊設置。
  8. 如申請專利範圍第6項所述的觸控顯示裝置，其中該等透明橋接線透過該等金屬橋接線與該觸控電極層電性連接。
  9. 如申請專利範圍第5項所述的觸控顯示裝置，其中該等透明橋接線係用以傳遞一觸控訊號，且該等控制電極部、該等第一連接電極部及該等第二連接電極部係用以傳遞一共通電極訊號。
  10. 如申請專利範圍第1項所述的觸控顯示裝置，其中該共通電極層用以接收一第一電壓，該圖案化視角控制透明電極層用以接收一第二電壓，且該第一電壓及該第二電壓之間產生一壓差。
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