TWI591400B - 具有內建觸控螢幕面板之液晶顯示器及製造其之方法 - Google Patents

Description

具有內建觸控螢幕面板之液晶顯示器及製造其之方法

本發明的觀點係關於一液晶顯示器(LCD)與一製造其之方法，且更明確地說，係關於一具有內建觸控螢幕面板的一LCD及製造其之方法。

一觸控螢幕面板為一輸入裝置，其係用以於一影像顯示裝置的一螢幕上所顯示的內容做選擇，其係藉由一人手或一物件來輸入一使用者的指令。因此，該觸控螢幕面板係提供於該影像顯示裝置的一前平面之上，以將一點轉換為一電性信號，該點係一人手或一物件接觸該觸控螢幕面板之處。因此，於該接觸點選定的該內容係接收為一輸入信號。

由於該觸控螢幕面板可取代一額外的輸入裝置，例如一鍵盤或一滑鼠，其係連接至該影像顯示裝置，該觸控螢幕面板的使用率係增加。當該觸控螢幕面板係提供至該影像顯示裝置的該前平面之上，例如一液晶顯示器(LCD)，該影像顯示裝置的厚度係增加。

本發明係參考先前於韓國智慧財產局於2010年5月17日申請的10-2010-0046009，其揭示內容係合併於其中。

本發明的觀點提供一具有內建觸控螢幕面板的一液晶顯示器(LCD)，其厚度係減少且其耐用性、觸控靈敏性，與良率係提升，其係藉由利用該LCD的上基板作為一觸控螢幕面板的該基板。

根據本發明觀點，其係提供一具有內建觸控螢幕面板的一液晶顯示器(LCD)，其包含：一下基板，其上表面之上係形成一像素電極；一上基板，其底表面係面對該下基板，感測圖形、彩色濾光片以及一共電極係依序形成於該底表面之上；一液晶層係夾置於該下基板與該上基板之間。

根據本發明另一觀點，該上基板包含一主動區，一影像係顯示於其上，且一觸控輸入係供應至該區，且一非主動區係於該主動區外圍。該上基板的該主動區包含：該等感測圖形形成於該上基板的一底表面之上；一第一保護塗層形成於該等感測圖形之上；該等彩色濾光片形成於該第一保護塗層之上；一第二保護塗層形成於該等彩色濾光片之上；該共電極形成於該第二保護塗層之上。

根據本發明另一觀點，該上基板的該非主動區包含一黑色矩陣形成於該上基板的該底表面之上，以提供於該主動區的一外圍，該等感測圖形係形成於該主動區，且該等金屬電極係放置以與該黑色矩陣重疊並且耦合至該等感測圖形。

根據本發明另一觀點，具有內建觸控螢幕面板的該LCD進一步包含一地電極，其係形成於該第一保護塗層與該等彩色濾光片之間。

根據本發明另一觀點，該感測圖形包含：第一感測單元，其係經由線於一列中彼此耦合；第一耦合線，其係用以於該列中耦合該等第一感測單元；第二感測單元，其係經由線於一行中彼此耦合；第二耦合線，其係用以於該行中耦合該等第二感測單元。

根據本發明另一觀點，該等第二感測單元係與該等第二耦合線合併。

根據本發明另一觀點，一絕緣層可夾置於該等第一耦合線與該等第二耦合線的交點。

根據本發明觀點，其係提供一種具有一內建觸控螢幕的LCD的製造方法，其包含：提供一下基板，一像素電極係形成於其上；提供一上基板，感測圖形、彩色濾光片以及一共電極係依序形成於其一表面之上；將該下基板與該上基板貼合，使得該下基板的該像素電極面對該上基板的該共電極；將一液晶層注入至該下基板與該上基板之間。提供該上基板包含：形成該等感測圖形於該上基板的一表面之上；形成一第一保護塗層於該上基板的一表面之上，該處係形成該等感測圖形；形成該等彩色濾光片於該上基板的一表面之上，該處係形成該第一保護塗層；形成一第二保護塗層於該上基板的一表面之上，該處係形成該等彩色濾光片；形成該供電極於該上基板的一表面之上，該處係形成該第二保護塗層。

根據本發明另一觀點，該方法進一步包含形成一黑色矩陣於該上基板的一非主動區的一表面之上，該上基板包含一主動區，該等感測圖形與該等彩色濾光片係形成於該主動區之中，而該非主動區係於該主動區的外圍之中。

根據本發明另一觀點，該黑色矩陣係沿著該上基板的一表面的外圍對應於該非主動區形成，其係於形成該等感測圖形之前形成。

根據本發明另一觀點，該方法進一步包含形成金屬電極耦合至該等感測圖形，並且係排列以與該上基板的該非主動區的一表面上的該黑色矩陣重疊。

根據本發明另一觀點，該方法進一步包含整體形成一地電極於該第一保護塗層之上，其係於該第一保護塗層的形成與該等彩色濾光片的形成之間形成。

如前文所述，根據本發明觀點，該LCD的該上基板係用以做為該觸控螢幕面板的該基板，以減少具有該內建螢幕面板的該LCD的厚度。此外，該感測圖形係排列於該LCD中以使得該觸控螢幕面板的一耐久性、一可靠性，與一製造良率可被改進。此外，該地電極係形成於該等感測圖形與該液晶面板之間以阻擋由該液晶面板產生的雜訊，並且改進該觸控螢幕面板的一觸控靈敏度。

該發明的額外觀點及/或優點會於下文中描述，其於描述中可明瞭，或可於本發明實作中習得。

10‧‧‧透明基板

20‧‧‧墊片單元

100‧‧‧下基板

110‧‧‧像素電極

200‧‧‧上基板

210‧‧‧黑色矩陣

220‧‧‧感測圖形

220a‧‧‧第一感測單元

220a1‧‧‧第一耦合線

220b‧‧‧第二感測單元

220b1‧‧‧第二耦合線

230‧‧‧位置偵測線

240‧‧‧絕緣層

250‧‧‧第一保護塗層

260‧‧‧地電極

270‧‧‧彩色濾光片

280‧‧‧第二保護塗層

290‧‧‧共電極

300‧‧‧液晶層

圖1所示係一觸控螢幕面板一範例的平面圖。

圖2所示係圖1中該感測圖形的一範例視圖，其主要部分係放大的。

圖3所示係根據本發明一實施例具有內建觸控螢幕面板的一液晶顯示器的截面圖。

本發明的這些及/或其他觀點與優點將配合附圖與下面的實施例描述而可更為清楚。

本發明本實施例將詳細描述於下文中以做參考，其範例將示於附圖中，其中於全文中相同圖示元件符號係指相同的元件。該等實施例將參考附圖描述於下文中，以解釋本發明。

本文中所指，當一第一元件、物件或層係稱為置於或形成於一第二元件、物件或層”之上”或”相鄰”，該第一元件、物件或層可為直接接觸該第二元件、物件或層，或可與該第二元件、物件或層分開，其間可有一或多個其他元件、物件或層。相對的，當一原件、物件或層係稱為”直接”形成或至於另一原件、物件或層”之上”，則其間並不會有中間元件、物件或層出現。

圖1所示為一觸控螢幕面板的一範例的平面圖。圖2所示為圖1的該感測圖形的一範例的視圖，其主要部分係經放大。為方便起見，僅一部分的感測圖形係圖示於圖2之中。然而，該觸控螢幕面板具有一結構，其中於圖2中所示的該等感測圖形係重複地排列。參考圖1與圖2，該觸控螢幕面板包含一透明基板10，一感測圖形形成於該透明基板10之上，且位置感測線230係耦合該感測圖形220置一外部驅動電路，其係經由一墊片單元20。該等位置偵測線230可為金屬電極。

如圖2中所示，該感測圖形220包含複數個第一感測單元220a，其係於一列方向中彼此耦合，且該等第一耦合線220a1於該列方向中將該等第一感測單元220a彼此耦合。該感測圖形220也包含第二感測單元220b，其係於一行方向中彼此耦合，且該等第二耦合線220b1於該行方向中將該等第二感測單元220b彼此耦合。

該等第一感測單元220a與該等第二感測單元220b係交互排列，以此彼此不會互相重疊。該等第一耦合線220a1與該等第二耦合線220b1彼此交叉。一絕緣層240(見圖3)係夾置於該等第一耦合線220a1與該等第二耦合線220b1之間以確保穩定性。

另一方面，該等第一感測單元220a與該等第二感測單元220b係各自與該等第一耦合線220a1與該等第二耦合線220b1整體地形成。換句話說，該等第一感測單元220a與該等第一耦合線220a1係形成為一體，且該等第二感測單元220b與該等第二耦合線220b1係形成為一體。該等第一與第二感測單元220a與220b係由一透明電極形成，例如一氧化銦錫(ITO)。然而，本發明觀點並不限於此，且該等第一與第二感測單元220a與220b可由其他適宜材料形成。

該等第二感測單元220b係與該等第二耦合線220b1整體圖形化於該行方向。該等第一感測單元220a係置於該等第二感測單元220b之間，以此該等第一感測單元220a的每一者係形成為一獨立的圖形。該等第一感測單元220a係彼此耦合，其係藉由該等第一耦合線220a1，其係置於該等第一感測單元220a之上或之下。

該等第一耦合線220a1係直接與該等第一感測單元220a接觸，其係於該等第一感測單元220a之上或之下，以此可電性耦合至該等第一感測單元 220a。或者，該等第一耦合線220a1可電性耦合至該等第一感測單元220a，其係藉由接觸孔(未顯示於圖中)。該等第一耦合線220a1係利用一透明電極材料形成，例如一ITO或一不透明低阻抗材料。該等第一耦合線220a1的寬度係經控制，以此可防止該等第一耦合線220a1的一圖形的可視性。

該等位置偵測線230係電性耦合至該等第一與第二感測單元220a與220b於列與行方向中。該等位置偵測線230將該等第一與第二感測單元220a與220b耦合置一外部驅動電路(未顯示於圖中)，如一位置偵測電路，其係經由該墊片單元20。該等位置偵測線230係排列於該觸控螢幕面板的周圍中，以此不會置於該觸控螢幕面板的一主動區之中，其中係顯示一影像。該等位置偵測線230係由一低阻抗材料形成，例如Mo、Ag、Ti、Cu、Al，與Mo/Al/Mo，其係不同於使用在形成該等感測圖形220的該透明電極材料的材料。

當上述的靜電電容型觸控螢幕面板被一物件接觸時，於一觸控位置的靜電電容會有變化，該物件例如一人手或一觸控筆。靜電電容的改變係自該等感測圖形220傳送至外部驅動電路，其係經由該等位置偵測線230與該墊片單元20。接著，靜電電容的改變係轉換為一電性信號，其係藉由一X與Y輸入處理電路(未顯示於圖中)。

該觸控螢幕面板傳統上係形成於一獨立基板之上，以貼合至該影像顯示裝置的該前表面之上。然而，此例子中，該顯示裝置或該LCD的一厚度係增加。因此，為了防止該LCD的厚度增加，根據本發明觀點，具有該內建觸控螢幕面板地該LCD的厚度係經減少，其係藉由利用該LCD的一上基板作為該觸控螢幕面板的一基板。

當該等感測圖形220係形成於該LCD的該上基板之上以形成具有該內建觸控螢幕面板的該LCD，由於該觸控螢幕面板的製造良率減低，該LCD的一製造良率可能會減低。舉例來說，在一例子中，該等感測圖形220與該等位置偵測線230係形成於其上形成有一共電極290與彩色濾光片270的該上基板之上，具有一像素電極110(見圖3)的一下部電極係形成於其上。於此例子中，該下基板係貼和至該上基板200以完成該觸控螢幕面板。然而，當實現該觸控螢幕面板時產生缺陷，該LCD的製造良率會減少。此外，當採用此一結構時，由於該LCD的一較下部分中的液晶所產生的雜訊，該觸控螢幕面板的靈敏度也會降低。

因此，根據本發明觀點，係提供一具有該內建觸控螢幕面板的該LCD，其耐久性、觸控敏感性，與製造良率皆增加。上述的詳細描述將配合圖3描述。圖3係一截面圖，其圖視具有一內建觸控螢幕的一液晶顯示器，其係根據本發明一實施例。為方便起見，該主動區的一部分係沿圖2的該線I-I’圖示於圖3之中。

參考圖3，具有該內建觸控螢幕面板的該LCD包含感測圖形220、彩色濾光片270，與共電極290連續形成於該LCD的該上基板之一底表面之上。意即，具有該內建觸控螢幕面板的該LCD中，該上基板200係用作為該觸控螢幕面板的一基板，且該等感測圖形220係形成於一表面之上，該表面上係形成有該等彩色濾光片270與該共電極290，其係為該下表面。

明確地說，具有該內建觸控螢幕面板的該LCD包含一下基板100，其上表面之上形成一像素電極110。該LCD也包含一上基板200，其底表面之上有該等感測圖形220、該等彩色濾光片270，與該共電極290依序形成。該上 基板200的該底表面面對該下基板100的該上表面。此外，一液晶層300係夾置於該下基板100與該上基板200之間。

該上基板200包含一主動區與一非主動區。一影像係於該主動區中顯示，且一觸控輸入係實行於該主動區中顯示的該影像之上。該非主動區具有走線區，其具有該等位置偵測線230於該主動區的一周圍中。該上基板200的該主動區包含：該等感測圖形220，其係形成於該上基板200的該底表面之上；一第一保護塗層250，其係形成於該等感測圖形220之上；該等彩色濾光片270，其係形成於該第一保護塗層250之上；一第二保護塗層，其係形成於該等彩色濾光片270之上；該共電極290，其係形成於該第二保護塗層280之上。該等感測圖形220、該第一保護塗層250、該彩色濾光片270、該第二保護塗層280，與該共電極290係依序形成於該上基板200的該底表面之上。

如圖1至圖3中所圖示，該等感測圖形220包含：該等第一感測單元220a；該等第一耦合線220a1；其於一列方向中將該等第一感測單元220a耦合；該等第二感測單元220b；該等第二耦合線220b1，其於一行方向中將該等第二感測單元220b耦合。一絕緣層240係夾置於該等第一耦合線220a1與該等第二耦合線220b1的交叉處。

該上基板200的該非主動區包含一黑色矩陣210形成於該上基板200的該底表面之上。該黑色矩陣210係置於具有該等感測圖形220的該主動區的一周圍之中。金屬電極230係放置以與該黑色矩陣210重疊，且係耦合置該等感測圖形220。該黑色矩陣210防止圖形被看到，並且形成該主動區的一外圍，該等圖形係例如該等位置偵測線230，其也指該等金屬圖形230，其係形成於該非主動區中。

一地電極260係形成於該第一保護塗層250與該等彩色濾光片270之間。該地電極260係形成以整體於該第一保護塗層250之上，以防止一液晶面板的雜訊，並且防止各走線傳輸至該觸控螢幕面板。此外，該液晶面板包含一像素電極110、該共電極290、該液晶層300，與該驅動元件如薄膜電晶體(TFT)(未顯示於圖中)。

具有該內建觸控螢幕面板的該LCD的製造方法，包含提供具有該像素電極的該下基板100。該方法進一步包含提供該上基板200於其上依序形成有該等感測圖形220、該等彩色濾光片270，與該共電極290的該相同表面，將該下基板100與該上基板200彼此貼合。因此，於該下基板上的該像素電極110與該上基板上的該共電極290係彼此相對。此外，該方法包含於該下基板100與該上基板200之間注入該液晶層300。

明確地說，提供該上基板200包含：形成該等感測圖形220於該上基板200的一表面之上；形成該第一保護塗層250於該等感測圖形220的整體之上。提供該上基板200進一步包含：形成該地電極260於該第一保護塗層250的整體之上；形成該等彩色濾光片270於該地電極260之上。提供該上基板也包含：形成該第二保護塗層280於該上基板200的該表面之上，其具有該等彩色濾光片270與該地電極260；形成該共電極290於該第二保護塗層280之上。然而，本發明觀點並不限於此，且形成該地電極260於該第一保護塗層250之上係可忽略的。

如上文所述，提供該上基板200係指向該上基板200的該主動區。於該上基板的該非主動區中，該黑色矩陣210與該金屬電極230係形成於該上基板200的同一平面之上，其具有該等感測圖形220。換句話說，提供該上基板200進一步包含形成該黑色矩陣與該等金屬電極230於該上基板200的該非主動區之 中的該上基板200的該表面之上。雖然本發明觀點並不限於下文，該黑色聚鎮210可形成於該上基板200地該非主動區中，其係於形成該等感測圖形220之前形成。

根據本發明一觀點，該金屬電極230可於形成該等感測圖形220的形成期間形成。此例子中，該等金屬電極230係於形成該等第一耦合線220a1於該上基板的該主動區的一表面上之後形成，其具有該黑色矩陣210。接著，該絕緣層240係形成於該上基板200的該表面之上，其具有該等第一耦合線220a1，且該等金屬電極230係形成且圖形化且一層透明電極材料係形成且圖形化，因此該等第一與第二感測單元220a與220b與該等第二感測線220b1係形成。

如上文中所述，根據本發明實施例，該LCD的該上基板200係用做為該觸控面板的該基板，以此具有該內建觸控螢幕面板地該LCD的厚度可減少。該等感測圖形220係形成於該上基板200的該底表面之上，且係提供於該顯示裝置之中，以此該觸控螢幕面板地該耐久性與可靠性可被改進。該等感測圖形220係於形成該等彩色濾光片270與該供電極290之前形成，以此一製程良率可被改進。該地電極260係形成於該等感測圖形220與該液晶面板之間以阻擋由該液晶面板產生的雜訊，以改進該觸控螢幕面板的一觸控靈敏度。

雖然本發明的一些實施例已展示並描述於本文中，熟習本技藝人士應了解此實施例中可有改變而不會脫離本發明的原則與精神，本發明的範疇係定義於申請專利範圍中以及其等效者。

100‧‧‧下基板

110‧‧‧像素電極

200‧‧‧上基板

210‧‧‧黑色矩陣

220‧‧‧感測圖形

220a‧‧‧第一感測單元

220a1‧‧‧第一耦合線

220b1‧‧‧第二耦合線

230‧‧‧位置偵測線

240‧‧‧絕緣層

250‧‧‧第一保護塗層

260‧‧‧地電極

270‧‧‧彩色濾光片

280‧‧‧第二保護塗層

290‧‧‧共電極

300‧‧‧液晶層

Claims (18)

1. 一種具有內建觸控螢幕面板的液晶顯示器(LCD)，該LCD包含：一下基板，其具有一像素電極形成於該下基板的一上表面之上；一上基板，其具有感測圖形、彩色濾光片以及一共電極依序形成於該上基板的一底表面之上，其中該上基板更包含金屬電極，該金屬電極係放置以重疊一黑色矩陣並且耦合至該等感測圖形，該黑色矩陣係沿著該上基板的該底表面之邊緣形成；一液晶層，其係夾置於該下基板與該上基板之間；一地電極，其形成於該感測圖形與該彩色濾光片之間；其中該等感測圖形包含：第一感測單元，其係於一列方向中彼此耦合；第一耦合線係於該列方向中耦合該等第一感測單元；第二感測單元，其係於一行方向中彼此耦合；以及第二耦合線係於該行方向中耦合該等第二感測單元；以及其中沿著該上基板的該底表面形成該等第一耦合線之表面係與沿著該上基板的該底表面形成該黑色矩陣之表面相同。
2. 根據申請專利範圍第1項的該LCD，其中該上基板包含：一主動區，其顯示一影像並接收一觸控輸入，該主動區包含：該等感測圖形，形成於該上部基板的該底表面之上； 一第一保護塗層，形成於該等感測圖形之上；該等彩色濾光片，形成於該第一保護塗層之上；一第二保護塗層，形成於該等彩色濾光片之上；該共電極，形成於該第二保護塗層之上；以及一非主動區，其係置於該主動區的周圍中。
3. 根據申請專利範圍第2項的該LCD，其中該上基板的該非主動區包含：該黑色矩陣，形成於該上基板的該底表面之上，其係於該上基板的該底表面的一非主動區之中；以及該金屬電極，係重疊位於該非主動區之該黑色矩陣。
4. 根據申請專利範圍第2項的該LCD，其中該地電極形成於該第一保護塗層與該等彩色濾光片之間。
5. 根據申請專利範圍第1項的該LCD，其中該等第二感測單元與該等第二耦合線係形成為一體。
6. 根據申請專利範圍第1項的LCD，其進一步包含一絕緣層置於該等第一耦合線與該等第二耦合線之間，其係於該等第一耦合線與該等第二耦合線的交點。
7. 一種用以製造一具有內建觸控螢幕面板的LCD的方法，該方法包含：提供一下基板，其具有一像素電極形成於該下基板的一上表面之上；提供一上基板，其具有感測圖形、彩色濾光片以及一共電極依序形成於該上基板的一底表面之上，其中該上基板更包含金 屬電極，該金屬電極係放置以重疊一黑色矩陣並且耦合至該感測圖形，該黑色矩陣係沿著該上基板的該底表面之邊緣形成；將該下基板貼合至該上基板，以使得該下基板的該像素電極面對該上基板的該共電極；將一液晶層注入於該下基板與該上基板之間，其中該上基板的提供包含：形成該等感測圖形及該金屬電極於該上基板的該底表面之上；形成一第一保護塗層於該等感測圖形及該金屬電極之上；形成該等彩色濾光片於該第一保護塗層之上；形成一地電極於形成該第一保護塗層與形成該彩色濾光片之間；形成一第二保護塗層於該等彩色濾光片之上；形成該共電極於該第二保護塗層之上；其中該等感測圖形包含：第一感測單元，其係於一列方向中彼此耦合；第一耦合線係於該列方向中耦合該等第一感測單元；第二感測單元，其係於一行方向中彼此耦合；以及第二耦合線係於該行方向中耦合該等第二感測單元；以及其中沿著該上基板的該底表面形成該等第一耦合線之表面係與沿著該上基板的該底表面形成該黑色矩陣之表面相同。
8. 根據申請專利範圍第7項的該方法，進一步包含形成該黑色矩陣於該上基板的該底表面之上的一非主動區之中，其中該等感測圖形與該等彩色濾光片係形成於該上基板的一主動區之中，以及其中該非主動區係置於該主動區的周圍中。
9. 根據申請專利範圍第8項的該方法，其中該黑色矩陣係於形成該等感測圖形之前形成。
10. 根據申請專利範圍第8項的該方法，其中該金屬電極重疊該上基板的該底表面的該非主動區中的該黑色矩陣。
11. 根據申請專利範圍第7項的該方法，進一步包含形成該地電極於整個第一保護塗層之上。
12. 一種用以製造一具有內建觸控螢幕面板的LCD的方法，該方法包含：提供一下基板，其具有一像素電極形成於該下基板的一上表面之上；提供一上基板，其具有感測圖形、彩色濾光片以及一共電極依序形成於該上基板的一底表面之上，其中該上基板更包含金屬電極，該金屬電極係放置以重疊一黑色矩陣並且耦合至該等感測圖形，該黑色矩陣係沿著該上基板的該底表面之邊緣形成；以及將該下基板貼合至該上基板，以使得該下基板的該像素電極面對該上基板的該共電極；其中該上基板的提供更包含形成一地電極於該感測圖形與該彩色濾光片之間； 其中該等感測圖形包含：第一感測單元，其係於一列方向中彼此耦合；第一耦合線係於該列方向中耦合該等第一感測單元；第二感測單元，其係於一行方向中彼此耦合；以及第二耦合線係於該行方向中耦合該等第二感測單元；以及其中沿著該上基板的該底表面形成該等第一耦合線之表面係與沿著該上基板的該底表面形成該黑色矩陣之表面相同。
13. 根據申請專利範圍第12項的該方法，進一步包含注入一液晶層於該下基板與該上基板之間。
14. 根據申請專利範圍第12項的該方法，其中該上基板的提供包含：形成該等感測圖形及該金屬電極於該上基板的該底表面之上；形成一第一保護塗層於該等感測圖形及該金屬電極之上；形成該等彩色濾光片於該第一保護塗層之上；形成一第二保護塗層於該等彩色濾光片之上；形成該共電極於該第二保護塗層之上。
15. 根據申請專利範圍第14項的該方法，進一步包含形成該黑色矩陣於該上基板的該底表面之上的一非主動區之中，其中該等感測圖形與該等彩色濾光片係形成於該上基板的一主動區之中，其中該非主動區係置於該主動區的周圍中。
16. 根據申請專利範圍第15項的該方法，其中該黑色矩陣係於形 成該等感測圖形之前形成。
17. 根據申請專利範圍第15項的該方法，其中該金屬電極重疊該上基板的該底表面的該非主動區中的該黑色矩陣。
18. 根據申請專利範圍第14項的該方法，進一步包含形成該地電極於整個第一保護塗層之上，其係於該第一保護塗層的形成與該彩色濾光片的形成之間。