TWM522415U - 觸控顯示面板 - Google Patents

Description

觸控顯示面板

本新型創作是有關於一種觸控顯示面板，且特別是有關於一種可進行觸控位置感測以及觸控壓力感測的雙層觸控導電層的觸控顯示面板。

因觸控面板的技術日新月異，而現今觸控面板大多朝著功能性整合的方向發展，以達到節省成本、智能化、便利性等的目標。習知電容式觸控面板在單層基板或雙層基板上配置兩組相互垂直的圖案化電極。當導電體(如手指)接近觸控面板時會帶走些微電流造成圖案化電極所耦合的電容值的改變。此時，觸控控制器便可通過圖案化電極所耦合的電容值的改變估計觸碰點所在的位置。

習知的觸控感測技術能感測螢幕上發生的一個或多個觸控物的位置並提供精確的觸碰位置感測。此外，這樣的技術能夠間接的評估與觸控物關聯的力或壓力的量級。舉例來說，習知的觸控感測技術可以利用接觸面積估算出的觸控壓力。不過，相較於觸碰位置的感測而言，這種間接的力道測量較不精確。

本新型創作提供一種觸控顯示面板，其不僅能偵測觸控位置的訊號，更能進一步的感測觸控壓力以達成三維觸控感測。

本新型創作提供一種觸控顯示面板，其包括顯示面板、第一導電層、第二導電層、絕緣層以及彈性間隔層。第一導電層配置於顯示面板上並包括多個第一電極，其中各第一電極沿第一延伸方向延伸。第二導電層配置於第一導電層與顯示面板之間，並包括多個第二電極與獨立於第二電極的多個第三電極，其中各第二電極沿第二延伸方向延伸而與第一電極交錯設置，第一電極與第二電極經交錯設置而定義出多個重疊區，且各第三電極位於其中一個重疊區中。絕緣層配置於第一導電層與第二導電層之間。彈性間隔層配置於顯示面板與第二導電層之間，並在顯示面板與第二導電層之間維持可變動間隙。

在本新型創作的一實施例中，上述的第三電極位於顯示面板的角落。在本新型創作的另一實施例中，上述的第三電極位於顯示面板的周邊。

在本新型創作的一實施例中，上述的各第三電極藉由一開口與對應的其中一個第二電極分隔開來，且開口圍繞第三電極的輪廓。

在本新型創作的一實施例中，上述的第一導電層更包括一承載基材且第一電極配置於承載基材上。

在本新型創作的一實施例中，上述的絕緣層包括一光學膠層，將第一導電層與第二導電層貼合在一起。

在本新型創作的一實施例中，上述的第二導電層更包括一承載基材且第二電極與第三電極配置於該承載基材上。

在本新型創作的一實施例中，上述的彈性間隔層圍繞於顯示面板周邊而呈框形。在本新型創作的另一實施例中，上述的彈性間隔層整面地配置於第二導電層與顯示面板之間。

在本新型創作的一實施例中，上述的可變動間隙中填充氣體。

在本新型創作的一實施例中，上述的第二電極傳遞掃描訊號並由第一電極感測一第一感測電容。

在本新型創作的一實施例中，上述的第三電極驅動時與顯示面板之間形成一第二感測電容。

基於上述，本新型創作實施例提供的觸控顯示面板，在具有雙層觸控導電層的觸控面板結構中的第一電極與第二電極的重疊區處設置與第二電極獨立的第三電極。第三電極的位置可設置為對應於顯示面板的角落或周邊，並在第二導電層與顯示面板之間設置彈性間隔層以維持可變動間隙。藉此，在雙層觸控導電層的觸控面板結構下，不僅能偵測觸控位置的訊號，更能進一步的感測觸控壓力以達到三維觸控感測的功能。

為讓本新型創作的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

圖1是參照本新型創作的一實施例的觸控顯示面板100的俯視圖。圖2A是沿圖1的剖面線A-A’的一實施例的觸控顯示面板100的剖面圖。圖2B是沿圖1’的剖面線A-A’的另一實施例的觸控顯示面板100’的剖面圖。

請同時參照圖1及圖2A，本新型創作的一實施例的觸控顯示面板100具有顯示面板110、第一導電層M1、第二導電層M2、絕緣層150以及彈性間隔層120。第一導電層M1配置於顯示面板110上並包括多個第一電極160，且各第一電極160沿第一延伸方向D1延伸；第二導電層M2配置於第一導電層M1與顯示面板110之間，並包括多個第二電極130與獨立於第二電極130的多個第三電極140，其中各第二電極130沿第二延伸方向D2延伸而與第一電極160交錯設置。第一電極160與第二電極130經交錯設置而定義出多個重疊區OR，且各第三電極140位於其中一個重疊區OR中。絕緣層150配置於第一導電層M1與第二導電層M2之間。彈性間隔層120配置於顯示面板110與第二導電層M2之間，並在顯示面板110與第二導電層M2之間維持可變動間隙W。另外，觸控顯示面板100更可包括保護層170，且第一導電層M1與第二導電層M2夾於保護層170與顯示面板110之間。

第一導電層M1以及第二導電層M2構成雙層觸控導電層形式的觸控結構TP。顯示面板110可以是液晶顯示面板(LCD)、有機發光二極體顯示面板（Organic Light-Emitting Diode Display, OLED display）、電濕潤顯示面板、電泳顯示面板或是其他類型的顯示面板。換言之，顯示面板110可以是任何一種可以藉由電子訊號控制而顯示畫面的面板。

第一導電層M1包括多個第一電極160，其中第一電極160可為條狀電極並沿第一延伸方向D1延伸。第二導電層M2包括多個第二電極130以及多個獨立於第二電極130的第三電極140，其中第二電極130可為條狀電極並沿第二延伸方向D2延伸。此外，各第三電極140位於多個第一電極160與多個第二電極130經交錯設置而定義出的其中一個重疊區OR(繪示於圖1虛線區域)內。第一導電層M1與第二導電層M2都具有一定程度的透光性，可允許顯示面板110的光線通過而讓使用者看到顯示面板所呈現的畫面。在一實施例中，第一導電層M1與第二導電層M2可以由透明導電材料製作而成或是由不透明的導電材料所構成的網格導電層製作而成。透明導電材料可以包括金屬氧化物導電材料、有機導電材料等，其中金屬氧化物導電材料例如銦錫氧化物、銦鋅氧化物、氧化銦、氧化錫或其他。網格導電層可以是由金屬細絲交錯而成。

具體而言，第二導電層M2中設置有對應於第三電極140的開口141，且開口141圍繞第三電極140的輪廓，而使第三電極140與對應的第二電極130分開獨立設置。同時，位於對應的重疊區OR的部份第一電極160完全遮蔽第三電極140及開口141。在此實施例中，第三電極140是設置在顯示面板110的角落的重疊區OR。

絕緣層150的材料可為氧化矽、氮化矽、氮氧化矽或透明的有機材料，又，在一些實施例中，絕緣層150可為玻璃薄基板或透明薄膜材料(例如聚碳酸酯(Polycarbonate)、聚酯(Polythylene terphthalate)、聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethylmethacrylate)或環烯烴共聚合物(Cyclic Olefin Copolymer))。保護層170的材料可包括透明的柔性聚合材料，例如聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、 聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)或其他類似物。絕緣層150由薄基板構成時，可以將第一電極160形成於絕緣層150的一側表面，並將第二電極130及第三電極140形成於另一側的表面，形成雙面(double side)電極結構。之後，再將雙面電極結構貼附於保護層170與顯示面板110之間。另外，可以藉由薄膜形成的方式將第一導電層M1、絕緣層150與第二導電層M2依序製作於保護層170上以使觸控結構TP直接製作於保護層170上。之後，再以觸控結構TP位於保護層170與顯示面板110之間的方式，將已經製作有觸控結構TP的保護層170組裝至顯示面板110上。

位於觸控結構TP與顯示面板110之間的彈性間隔層120具備可被壓縮的性質。同時，彈性間隔層120不能太軟使得受壓時第二導電層M2與顯示面板110接觸，彈性間隔層120也不能太硬而致使觸控結構TP與顯示面板110之間的可變動間隙W無法改變。如此一來，觸控結構TP與顯示面板110之間的可變動間隙W能真實反應受力的情形。彈性間隔層120可包括不透明材料(例如：墊片、橡膠或是具形變能力的框膠)，但本新型創作不以此為限。當彈性間隔層120為不透明材料時，可設置成圍繞顯示面板110的周邊而成框型。在一些框型的彈性間隔層120的實施例中，可在第二導電層M2與顯示面板110之間未形成彈性間隔層120的空間填充氣體，氣體可包括空氣、氮氣或是惰性氣體。

請參照圖2B，觸控顯示面板100’相似於前述實施例的觸控面板100，因此兩實施例之間採用相同或相似的元件符號者來表示為相同或相似的構件。在本實施例中，彈性間隔層120’可包括透明材料(例如：聚酯、苯氧基樹脂、聚醯亞胺、矽膠或矽油)。當彈性間隔層120’為透明材料時，可整面地配置於第一導電層M1與第二導電層M2之間。

上述實施例的觸控顯示面板100、100’可依序進行觸控位置的感測以及觸控壓力的感測。進行觸控位置的感測時，第一導電層M1作為接受電極層(亦可簡稱為Rx電極)，第二導電層M2作為發射電極層(亦可簡稱為Tx電極)。第一導電層M1與第二導電層M2之間會產生第一感測電容。當一導體的觸控物例如手指接觸上述的觸控顯示面板100或100’時，觸控物與第一導電層M1之間會產生接觸電容，且接觸電容與第一感測電容串聯。此時，第一電極160感測到的電容值即與觸控物未接觸時不同。觸控顯示面板100或100’便可以依據第一電極160感測到的電容值變化量，計算出觸摸的位置。

此外，本實施例通過設置彈性間隔層120，使在第二導電層M2與顯示面板110之間的可變動間隙W提供受壓可形變的空間。在按壓發生時，觸控顯示面板100或100’可以在另一時序下進行觸控壓力的感測。

具體來說，進行觸控壓力的感測時，第一導電層M1作為屏蔽層(shielding ground)，且第三電極140用來進行觸控感測。進行觸控壓力的感測時，第三電極140與下方的顯示面板110間會形成電場，而在第三電極140與顯示面板110形成第二感測電容。第二導電層M2與顯示面板110之間的彈性間隔層120受力壓縮而產生形變下，可變動間隙W的變化將使得第二感測電容隨之產生變化。藉此，第三電極140感測到第二感測電容的電容值的變化量即可以計算出按壓的力道。

觸控顯示面板100或100’在既有的雙層觸控導電層的架構下，於第一電極160與第二電極130的重疊區OR處設置與第二電極130獨立的第三電極140。同時，在第二導電層M2與顯示面板110之間設置彈性間隔層120以使第二導電層M2與顯示面板110之間具有可變動間隙W。藉此，在雙層觸控導電層的架構下，不僅能偵測觸控位置，更能進一步的感測觸控壓力以實現三維觸控感測的功能。並且，在進行觸控壓力感測時，第一導電層M1可作為屏蔽層，因而不需額外設置屏蔽層，可減少製程，降低成本。進一步來說，將用以感測觸控壓力的第三電極140設置於顯示面板110的角落，可有效地評估觸控壓力的分布。此外，絕緣層150可選擇具有一固定厚度，這可避免第一感測電容受到絕緣層150產生形變造成的電容變化，進而干擾感測結果。

圖3A是再一實施例的觸控顯示面板100a的剖面圖，而圖3B是再另一實施例的觸控顯示面板100a’的剖面圖。圖3A~3B繪示的實施例的觸控顯示面板100a、100a’與前述圖2A~2B繪示的實施例的觸控顯示面板100、100’具有部分相似之處，因此相同或相似的元件以相同的符號表示，且不再重複對其材質及相對位置關係進行細部說明。

請參照圖1以及圖3A，在本新型創作的另一個實施例的觸控顯示面板100a中，第一導電層M1更包括一第一承載基材161，且多個第一電極160可為形成於第一承載基材161上的沿第一延伸方向D1的多個條狀電極圖案。同時，第二導電層M2更包括一第二承載基材131，且多個第二電極130以及多個第三電極140配置於第二承載基材上131，其中多個第二電極130可為形成於第二承載基材上131的沿第二延伸方向D2的多個條狀電極圖案。第一承載基材上161以及第二承載基材131可包括玻璃基板或透明薄膜材料(例如聚碳酸酯(Polycarbonate)、聚酯(Polythylene terphthalate)、聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethylmethacrylate)或環烯烴共聚合物(Cyclic Olefin Copolymer))。此外，彈性間隔層120在本實施例中以框形環繞顯示面板110周邊。圖3B中，彈性間隔層120’則整面地配置於第一導電層M1與第二導電層M2之間。

上述實施例的觸控顯示面板100a或100a’亦可在不同時序下進行觸控位置的感測以及觸控壓力的感測。同時，第一導電層M1與第二導電層M2的感測操作與前述觸控顯示面板100或100’相同。

圖4繪示的實施例的觸控顯示面板200與前述圖1繪示的實施例的觸控顯示面板100具有部分相似之處，因此相同或相似的元件以相同的符號表示，且不再重複對其材質及相對位置關係進行細部說明。在圖4中，觸控顯示面板200的各第三電極240位於其中一個重疊區OR中，並且各第三電極240藉由開口241與對應的第二電極130分隔開來。同時，第三電極240是設置在觸控顯示面板200的周邊，而不限定設置在角落處。雖然第三電極140、240的圖案、數量以及位置揭示如圖1、圖3，但本新型創作不限於此。在一些實施例中，第三電極140、240的圖案可為圓形、六角形、方形、其他多邊形或是不規則形。此外，本實施例的觸控顯示面板200可具備上述圖2A、2B、3A與3B中任一者的剖面結構。

綜上所述，本新型創作提供的觸控顯示面板在雙層觸控導電層的結構下，不僅可以進行觸控位置的感測，還可以進一步進行觸控壓力的感測。在進行觸控壓力的感測時，將第一導電層M1作為屏蔽層，因而不需額外於雙層感測電極結構外設置屏蔽層，這可減少製程，降低成本。本新型創作提供的觸控顯示面板確實可以整合觸控位置的感測以及觸控壓力的感測來實現三維觸控的功能，而不增加製作成本。

雖然本新型創作已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本新型創作，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本新型創作的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本新型創作的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

100、100’、100a、100a’、200‧‧‧觸控顯示面板
110‧‧‧顯示面板
120、120’‧‧‧彈性間隔層
130‧‧‧第二電極
131、161‧‧‧基材
140、240‧‧‧第三電極
141、241‧‧‧開口
150‧‧‧絕緣層
160‧‧‧第一電極
170‧‧‧保護層
A-A’‧‧‧剖面線
OR‧‧‧重疊區
D1、D2‧‧‧延伸方向
M1‧‧‧第一導電層
M2‧‧‧第二導電層
TP‧‧‧觸控結構
W‧‧‧可變動間隙

圖1是本新型創作的一實施例的觸控顯示面板的俯視圖。 圖2A是沿圖1的剖面線A-A’的一實施例的觸控顯示面板的剖面圖。 圖2B是沿圖1的剖面線A-A’的另一實施例的觸控顯示面板的剖面圖。 圖3A是沿圖1的剖面線A-A’的再一實施例的觸控顯示面板的剖面圖。 圖3B是沿圖1的剖面線A-A’的再另一實施例的觸控顯示面板的剖面圖。 圖4是本新型創作的觸控顯示面板的另一實施例的觸控顯示面板的俯視圖。

100‧‧‧觸控顯示面板

110‧‧‧顯示面板

130‧‧‧第二電極

140‧‧‧第三電極

141‧‧‧開口

160‧‧‧第一電極

A-A’‧‧‧剖面線

M1‧‧‧第一導電層

M2‧‧‧第二導電層

OR‧‧‧重疊區

D1、D2‧‧‧延伸方向

Claims (12)

1. 一種觸控顯示面板，包括： 一顯示面板； 一第一導電層，配置於該顯示面板上並包括多個第一電極，其中各該第一電極沿一第一延伸方向延伸； 一第二導電層，配置於該第一導電層與該顯示面板之間，並包括多個第二電極與獨立於該些第二電極的多個第三電極，其中各該第二電極沿一第二延伸方向延伸而與該些第一電極交錯設置，該些第一電極與該些第二電極經交錯設置而定義出多個重疊區，且該些第三電極位於該些重疊區中； 一絕緣層，配置於該第一導電層與該第二導電層之間；以及 一彈性間隔層，配置於該顯示面板與該第二導電層之間，並在該顯示面板與該第二導電層之間維持一可變動間隙。
2. 如申請專利範圍第1項所述的觸控顯示面板，其中該些第三電極位於該顯示面板的角落。
3. 如申請專利範圍第1項所述的觸控顯示面板，其中該些第三電極位於該顯示面板的周邊。
4. 如申請專利範圍第1至第3項中任一項所述的觸控顯示面板，其中各該第三電極藉由一開口與對應的其中一個第二電極分隔開來，且該開口圍繞該第三電極的輪廓。
5. 如申請專利範圍第4項所述的觸控顯示面板，其中該第一導電層更包括一承載基材且該些第一電極配置於該承載基材上。
6. 如申請專利範圍第5項所述的觸控顯示面板，其中該絕緣層包括一光學膠層，將該第一導電層與該第二導電層貼合在一起。
7. 如申請專利範圍第4項所述的觸控顯示面板，其中該第二導電層更包括一承載基材且該些第二電極與該些第三電極配置於該承載基材上。
8. 如申請專利範圍第4項所述的觸控顯示面板，其中該彈性間隔層圍繞於該顯示面板周邊而呈框形。
9. 如申請專利範圍第4項所述的觸控顯示面板，其中該彈性間隔層整面地配置於該第二導電層與該顯示面板之間。
10. 如申請專利範圍第4項所述的觸控顯示面板，其中該可變動間隙中填充氣體。
11. 如申請專利範圍第4項所述的觸控顯示面板，其中該些第二電極傳遞掃描訊號並由該些第一電極感測一第一感測電容。
12. 如申請專利範圍第4項所述的觸控顯示面板，其中該些第三電極驅動時與該顯示面板之間形成一第二感測電容。