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TWM454587U - 具使用金屬線連接觸控感應層電極之內嵌式觸控顯示面板系統 - Google Patents

具使用金屬線連接觸控感應層電極之內嵌式觸控顯示面板系統 Download PDF

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TWM454587U
TWM454587U TW101217823U TW101217823U TWM454587U TW M454587 U TWM454587 U TW M454587U TW 101217823 U TW101217823 U TW 101217823U TW 101217823 U TW101217823 U TW 101217823U TW M454587 U TWM454587 U TW M454587U
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xiang-yu Li
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Inv Element Inc
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Description

具使用金屬線連接觸控感應層電極之內嵌式觸控顯示面板系統
本創作係關於一種具有觸控板的顯示螢幕之結構，尤指一種具使用金屬線連接觸控感應層電極之內嵌式觸控顯示面板系統。
習知之觸控式平面顯示器係將觸控面板與平面顯示器直接進行上下之疊合，因為疊合之觸控面板為透明之面板，因而影像可以穿透疊合在上之觸控面板顯示影像，再藉由觸控面板作為輸入之媒介或介面。然而這種習知之技藝，因為於疊合時，必須增加一個觸控面板之完整重量，使得平面顯示器重量大幅地增加，不符合現時市場對於顯示器輕薄短小之要求。而直接疊合觸控面板以及平面顯示器時，在厚度上，增加了觸控面板本身之厚度，降低了光線的穿透率，增加反射率與霧度，使螢幕顯示的品質大打折扣。
針對前述之缺點，觸控式平面顯示器改採嵌入式觸控技術。嵌入式觸控技術目前主要的發展方向可分為On-Cell及In-Cell兩種技術。On-Cell技術是將投射電容式觸控技術的感應電極(Sensor)製作在面板彩色濾光片(Color Filter,CF)的背面(即貼附偏光板面)，整合為彩色濾光片的結構。In-Cell技術則是將感應電極(Sensor)置入LCD Cell的結構當中，目前主要利用的感應方式也可分 為電阻(接觸)式、電容式與光學式三種，其中電阻式是利用LCD Cell上下兩基板電極的導通，計算分壓的變化來判定接觸位置座標，On Cell Touch的技術則是將觸控面板的Sensor作在薄膜上，然後貼合在最上層的第一基板的玻璃上， Out Cell Touch技術指的是外掛在顯示面板之外的觸控面板，也是目前最常見的，電阻式、電容式等技術都有，通常都是由另外的觸控面板廠商製造，再與顯示面板進行貼合、組裝。
In Cell Touch技術則是將觸控元件整合於顯示面板之內，使得顯示面板本身就具備觸控功能，因此不需要另外進行與觸控面板貼合或是組裝的製程，這樣技術通常都是由TFT LCD面板廠開發。
然而不論In Cell Touch技術、On Cell Touch技術、或Out Cell Touch技術，其均在LCD顯示面板的上玻璃基板或下玻璃基板設置感應電極層，此不僅增加成本，亦增加製程程序，容易導致製程良率降低及製程成本飆昇，以及開口率下降而須要更強的背光，也會增加耗電，不利於行動裝置的輕薄的需求。同時，該透明感應電極層與LCD顯示面板的共用電極層(V com)之間有一距離。當透明感應電極層在進行觸碰感測時，手指與該透明感應電極層所形成的電容遠小於該透明感應電極層與該共用電極層(V com)所形成的電容。此時，透過該透明感應電極層所進行的觸控偵測在計算座標位置時，不同的感應電極取得的數值差異會變得很小，不利於座標的計 算。亦即，該透明感應電極層與手指之間的電容遠小於該透明感應電極與該共用電極層之間的電容，因此，透明感應電極層與手指之間的電容容易受透明感應電極與共用電極層(V com)之間的電容的影響，而使觸碰感測的準確度受很大的影響，故習知電容式觸控面板的技術實仍有改善的空間。
本創作之主要目的係在提供一種具使用金屬線連接觸控感應層電極之內嵌式觸控顯示面板系統，可大幅降低TFT型觸控液晶顯示面板重量及厚度，同時可大幅節省材料成本，且可提高使觸碰感測的準確度。
依據本創作之特色，本創作提出一種具使用金屬線連接觸控感應層電極之內嵌式觸控顯示面板系統，包括有一第一基板、一第二基板、一遮光層、一感應電極走線層、一絕緣層、及一感應電極層。該第一基板及該第二基板並以平行成對之配置將一液晶層夾置於二基板之間。該遮光層位於該第一基板之相對於液晶層之同一側的表面，該遮光層係由多數條遮光線條所構成。該感應電極走線層位於遮光層之相對於液晶層之同一側的表面，該感應電極走線層係由多數條走線導體線所構成。該絕緣層位於該感應電極走線層之相對於液晶層之同一側的表面。該感應電極層位於該絕緣層之相對於液晶層之同一側的表面，該感應電極層係由原共用電極層(V com)經由圖案化處理後形成多數個透明感應電極所構 成，其中，每一個透明感應電極有至少一條走線導體線與之連接，該多數條走線導體線的位置係依據與該遮光層之該多數條遮光線條的位置相對應而設置。
有關本創作之具使用金屬線連接觸控感應層電極之內嵌式觸控顯示面板系統，請參照圖1所示本創作之具使用金屬線連接觸控感應層電極之內嵌式觸控顯示面板系統100的立體示意圖，如圖所示，該具使用金屬線連接觸控感應層電極之內嵌式觸控顯示面板系統100包括有一第一基板110、一第二基板120、一液晶層130、一遮光層140、一感應電極走線層150、一絕緣層160、一感應電極層170、一彩色濾光層180、一薄膜電晶體層190、一第一偏光層(upper polarizer)200、一第二偏光層(lower polarizer)210。
該第一基板110及該第二基板120較佳為玻璃基板，該第一基板110及該第二基板120並以平行成對之配置將該液晶層130夾置於二基板110,120之間。
該遮光層140係位於該第一基板110之相對於液晶層130之同一側的表面，該遮光層140係由多數條遮光線條所構成。
圖2係一般習知遮光層140的示意圖。如圖2所示，習知遮光層140係由不透光的黑色絕緣材質之線條構成多數條遮光線條250，該等黑色絕緣材質之多數條遮光線條250係互相垂直分佈於該習知遮光層140，故該習知遮光 層140又稱為黑矩陣(black matrix,BM)。在該等黑色絕緣材質之線條之間260則分佈有彩色濾光層(color filter)180。圖2中所示，並非是遮光線條250及空間260的實際尺寸及比例，圖2所繪僅用於方便說明本創作之技術。
本創作則將習知的共用電極層經由圖案化處理後成為一感應電極層170，並在該遮光層140相對於液晶層130之同一側的表面設置該感應電極走線層150，並於該感應電極層170上圖案化感應觸控圖型結構，其所感應之電氣訊號經由該感應電極走線層150傳輸至一控制器(圖未示)，以決定觸碰位置，如此，則無需於LCD顯示面板的上玻璃基板或下玻璃基板增加設置新感應電極層，據此降低成本，減少製程程序，提昇製程良率及降低製程成本。
圖3係本創作感應電極的示意圖。圖3係由該第一基板110往該第二基板120方向看過去，亦即由習知的上玻璃(第一基板110)往下玻璃(第二基板120)方向看過去。如圖3所示，該感應電極層170同於一共用電極(Vcom)層，該感應電極層170係由共用電極層圖案化後形成多數個透明感應電極310所構成。
該感應電極走線層150位於遮光層140之相對於液晶層130之同一側的表面，該感應電極走線層150係由多數條走線導體線330所構成。其中，該多數條走線導體線330的位置係依據與該遮光層140之該多數條遮光線條250的位置相對應而設置
該絕緣層160位於該感應電極走線層150之相對於液晶層130之同一側的表面。如圖1中橢圓A所示，該絕緣層160在沒有走線導體線330的位置則填滿絕緣物質。又如圖1中橢圓B所示，該絕緣層160在有走線導體線330的位置，由於需將走線導體線330與透明感應電極310絕緣，則填滿絕緣物質。如圖1中橢圓C所示，該絕緣層160在有走線導體線330的位置，則填滿銦錫氧化物(ITO)或其他導電物質如鋁，鋇，鉻等，以讓走線導體線330與透明感應電極310電氣連接。如圖1中橢圓D所示，由於該絕緣物質需讓光線通過，故該絕緣物質較佳為透明之絕緣物質。
如圖3所示，該感應電極層170的該多數個透明感應電極310係以一第一方向(X)及一第二方向(Y)設置。其中，該第一方向係垂直第二方向。該感應電極層170的該多數個透明感應電極310係由導電之銦錫氧化物(ITO)所製成。
該多數個透明感應電極310係為N個四邊型區域，而任兩個四邊型區域之間該感應電極層170中並未連接，以在該感應電極層170形成有單層感應觸控圖型結構，N為大於1之整數。該四邊型區域係為下列形狀其中之一：長方形、正方形、菱形。
每一個透明感應電極310經由至少一條走線導體線330連接，與不同透明感應電極310連接的走線導體線330之間並未連接。其中，該感應電極走線層150的該多數條 走線導體線330係由導電之金屬材料或合金材料所製成。該導電之金屬材料係為下列其中之一：鉻、鋇、鋁。
如圖3所示，走線導體線330,331與透明感應電極310,311係經由填充於其間的銦錫氧化物(ITO)或其他導電物質如鋁，鋇，鉻等，而電氣連接，如圖1中橢圓C所示。當走線導體線330,331往下走經過透明感應電極310,312時，由於走線導體線330,331及透明感應電極310,312均可導電，故於走線導體線330,331及透明感應電極310,312之間設置絕緣物質，如圖1中橢圓B所示。其餘，同理可知。在圖3中，為方便顯示走線導體線330,331及透明感應電極310,312之故，並未繪示該絕緣層160。
圖4(A)至圖4(G)係本創作之製程示意圖。如圖4(A)所示，其先於該第一基板110形成該遮光層140。如圖4(B)所示，再於該遮光層140的遮光線條250上形成該感應電極走線層150的走線導體線330。於圖4(C)中所示，於該遮光層140及走線導體線330上形成該彩色濾光層180。如圖4(D)所示，再於該彩色濾光層180上形成該絕緣層160。如圖4(E)所示，再於該絕緣層160上相對於走線導體線330位置進行蝕刻，橢圓C所示。如圖4(F)所示，使用銦錫氧化物(ITO)塗佈整層，以形成該感應電極層170，由於橢圓C處有缺口，故該感應電極層170會與該走線導體線330電氣連接。如圖4(G)所示，對該感應電極層170進行蝕刻，如橢圓E所示，以在該感應電極層170形成多數個透明感應電極310。
如圖3所示，透明感應電極310的大小約為5mm，而一個子像素350的大小約為50~100μm，因此，一個透明感應電極310的一邊可能對應50~100個子像素。亦即，一個透明感應電極310的一邊可能對應上百條的遮光線條250。本創作中，走線導體線330的寬度略小於遮光線條250的寬度。本創作即是將多數條走線導體線330的位置與遮光線條250重疊，以將透明感應電極310的感應電氣訊號經由該感應電極走線層150的走線導體線330傳輸至一控制器(圖未示)，以決定觸碰位置，亦即，本創作係於一習知的共用電極(Vcom)層上形成多數個透明感應電極310，而該多數個透明感應電極310構成所謂的該感應電極層170，如此，則無需於LCD顯示面板的上玻璃基板或下玻璃基板設置新感應電極層，據此降低成本，減少製程程序，提昇製程良率及降低製程成本，增加透光度，減少耗電。
當要進行顯示像素資料時，該控制器可將同一列(row)的多數個透明感應電極310進行電氣連接，如圖3中的列370所示，如此，同一列(row)的多數個透明感應電極310即可形成習知的共用電極(Vcom)。
由於走線導體線330由導電之金屬材料或合金材料所製成，其阻抗遠較透明導電之銦錫氧化物(ITO)的阻抗小，故走線導體線330的線寬可以比較細，且可設置於遮光線條250的下方，而不會影響開口率。
圖5係本創作遮光層140、感應電極層170、與感應電極走線層150的示意圖。圖5係由該第二基板120往該第一 基板110方向看過去，因此，走線導體線330以虛線表示。如圖5所示，其係遮光層140、感應電極層170、與感應電極走線層150疊合時的示意圖。
如圖5所示，透明感應電極310在該感應電極層170形成有單層感應觸控圖型結構。
該走線導體線330的寬度略小於遮光線條250的寬度，當由該第一基板110往該第二基板120方向看時，該走線導體線330可被該多數條遮光線條250所遮蔽，使用者僅會看到該多數條遮光線條250，不會看到該走線導體線330。
習知技術中，感應電極層與共用電極層係分別設置，其間有一距離。當透明感應電極在進行觸碰感測時，透明感應電極與手指之間的電容遠小於透明感應電極與共用電極層之間的電容，因此，透明感應電極與手指之間的電容容易受透明感應電極與共用電極層之間的電容之影響，而使觸碰感測的準確度受很大的影響。而本創作，由於該感應電極層170係同於該共用電極層上，故透明感應電極310在進行觸碰感測時，透明感應電極310取代共用電極層所以不會形成電容，故透明感應電極310與手指(圖未示)之間的電容不易受透明感應電極與共用電極層之間的電容之影響，因此可提高使觸碰感測的準確度。
該彩色濾光層(color filter)180位於該遮光層140之相對於液晶層130之同一側的表面。
該薄膜電晶體層190位於該第二基板120之相對於液晶層130之同一側的表面。該薄膜電晶體層(TFT)190由薄膜電晶體192及透明電極191所組成。
該第一偏光層(upper polarizer)200係位於該第一基板110之相對於液晶層130之另一側的表面。
該第二偏光層(lower polarizer)210係位於該第二基板120之相對於液晶層130之另一側的表面。
由前述說明可知，本創作可於感應電極層170上形成有單層感應觸控圖型結構，其優點為無需於LCD顯示面板的上玻璃基板或下玻璃基板設置新感應電極層，據此降低成本，增加觸碰準確度。同時，該感應電極層170係同於該共用電極層，故透明感應電極310在進行觸碰感測時，透明感應電極310取代共用電極層，故透明感應電極310與手指(圖未示)之間的電容不易受透明感應電極與共用電極層之間的電容之影響，因此可提高使觸碰感測的準確度。
由上述可知，本創作無論就目的、手段及功效，均顯示其迥異於習知技術之特徵，極具實用價值。惟應注意的是，上述諸多實施例僅係為了便於說明而舉例而已，本創作所主張之權利範圍自應以申請專利範圍所述為準，而非僅限於上述實施例。
100‧‧‧具使用金屬線連接觸控感應層電極之內嵌式觸控顯示面板系統
110‧‧‧第一基板
120‧‧‧第二基板
130‧‧‧液晶層
140‧‧‧遮光層
150‧‧‧感應電極走線層
160‧‧‧絕緣層
170‧‧‧感應電極層
180‧‧‧彩色濾光層
190‧‧‧薄膜電晶體層
200‧‧‧第一偏光層
210‧‧‧第二偏光層
192‧‧‧薄膜電晶體
191‧‧‧透明電極
250‧‧‧多數條遮光線條
260‧‧‧空間
310‧‧‧透明感應電極
330‧‧‧走線導體線
311~31N‧‧‧四邊型區域
331~33N‧‧‧走線導體線
350‧‧‧子像素
370‧‧‧列
圖1所示本創作之具使用金屬線連接觸控感應層電極之內嵌式觸控顯示面板系統的立體示意圖。
圖2係一般習知遮光層的示意圖。
圖3係本創作感應電極的示意圖。
圖4(A)至圖4(G)係本創作之製程示意圖
圖5係本創作遮光層、感應電極層、與感應電極走線層的示意圖。
100‧‧‧具使用金屬線連接觸控感應層電極之內嵌式觸控顯示面板系統
110‧‧‧第一基板
120‧‧‧第二基板
130‧‧‧液晶層
140‧‧‧遮光層
150‧‧‧感應電極走線層
160‧‧‧絕緣層
170‧‧‧感應電極層
180‧‧‧彩色濾光層
190‧‧‧薄膜電晶體層
200‧‧‧第一偏光層
210‧‧‧第二偏光層
192‧‧‧薄膜電晶體
191‧‧‧透明電極

Claims (11)

  1. 一種具使用金屬線連接觸控感應層電極之內嵌式觸控顯示面板系統，包括有：一第一基板；一第二基板，該第一基板及該第二基板並以平行成對之配置將一液晶層夾置於二基板之間；一遮光層，位於該第一基板之相對於液晶層之同一側的表面，該遮光層係由多數條遮光線條所構成；一感應電極走線層，位於遮光層之相對於液晶層之同一側的表面，該感應電極走線層係由多數條走線導體線所構成；一絕緣層，位於該感應電極走線層之相對於液晶層之同一側的表面；以及一感應電極層，位於該絕緣層之相對於液晶層之同一側的表面，該感應電極層係由共用電極層圖案化後形成多數個透明感應電極所構成；其中，每一個透明感應電極有至少一條走線導體線與之連接，該多數條走線導體線的位置係依據與該遮光層之該多數條遮光線條的位置相對應而設置。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之具使用金屬線連接觸控感應層電極之內嵌式觸控顯示面板系統，其中，該多數個透明感應電極係為N個四邊型區域，而任兩個四邊型區域之間在該感應電極層並未連接，以在該感應電極層形成有單層感應觸控圖型結構，N為大於1之整數。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之具使用金屬線連接觸控感應層電極之內嵌式觸控顯示面板系統，其中，每一個走線導體線之間並未連接。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之具使用金屬線連接觸控感應層電極之內嵌式觸控顯示面板系統，其中，該感應電極層的該多數個透明感應電極係以一第一方向及一第二方向設置。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之具使用金屬線連接觸控感應層電極之內嵌式觸控顯示面板系統，其中，該第一方向係垂直第二方向。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之具使用金屬線連接觸控感應層電極之內嵌式觸控顯示面板系統，其更包含：一彩色濾光層，位於該遮光層之相對於液晶層之同一側的表面。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之具使用金屬線連接觸控感應層電極之內嵌式觸控顯示面板系統，其更包含：一薄膜電晶體層，位於該第二基板之相對於液晶層之同一側的表面。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之具使用金屬線連接觸控感應層電極之內嵌式觸控顯示面板系統，其中，該四邊型區域係為下列形狀其中之一：長方形、正方形、菱形。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之具使用金屬線連接觸控感應層電極之內嵌式觸控顯示面板系統，其中，該 感應電極走線層的該多數條走線導體線係由導電之金屬材料或合金材料所製成。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之具使用金屬線連接觸控感應層電極之內嵌式觸控顯示面板系統，其中，該導電之金屬材料係為下列其中之一：鉻、鋇、鋁。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之具使用金屬線連接觸控感應層電極之內嵌式觸控顯示面板系統，其中，該感應電極層的多數個透明感應電極係由導電之銦錫氧化物(ITO)所製成。
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