TWI683245B - 觸控顯示裝置 - Google Patents

Abstract

一種觸控顯示裝置包括顯示面板以及電極層。顯示面板包括多個子畫素。電極層位於顯示面板上，且具有虛設電極區以及觸控電極區。電極層包括多個重複單元以及多個連接結構。重複單元位於虛設電極區以及觸控電極區中。每個重複單元重疊於對應的至少一個子畫素。每個重複單元包括多個狹縫。狹縫包括直線狹縫以及與直線狹縫相連的彎折狹縫。連接結構位於觸控電極區之重複單元的狹縫中。每個位於觸控電極區之重複單元中具有至少一個連接結構。

Description

觸控顯示裝置

本發明是有關於一種觸控顯示裝置，且特別是有關於一種具有虛設電極區以及觸控電極區的觸控顯示裝置。

隨著科技的進展，觸控裝置在市面上的出現率逐漸增加，且各種有關的技術也層出不窮。在一些個人用電器（如手機、平板電腦、智慧型手錶等）中，會將觸控電極與顯示面板結合，以形成同時具有觸控功能與顯示功能的電子裝置。

然而，若將觸控電極形成於顯示面板上，顯示面板被觸控電極遮住的部分與沒被觸控電極遮住的部分穿透率不一致，這些問題嚴重的影響了裝置的顯示品質。因此，目前亟需一種能解決前述問題的方法。

本發明提供一種觸控顯示裝置，可以改善穿透率不均而影響顯示品質的問題。

本發明的一種觸控顯示裝置包括顯示面板以及電極層。顯示面板包括多個子畫素。電極層位於顯示面板上，且具有虛設電極區以及觸控電極區。電極層包括多個重複單元以及多個連接結構。重複單元位於虛設電極區以及觸控電極區中。每個重複單元重疊於對應的至少一個子畫素。每個重複單元包括多個狹縫。狹縫包括直線狹縫以及與直線狹縫相連的彎折狹縫。連接結構位於觸控電極區之重複單元的狹縫中。每個位於觸控電極區之重複單元中具有至少一個連接結構。

為讓本發明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1A是依照本發明的一實施例的一種觸控顯示裝置的剖面示意圖。圖1B是依照本發明的一實施例的一種顯示面板的上視示意圖。其中圖1B省略繪示了顯示面板中的部分構件。

觸控顯示裝置10包括顯示面板100以及電極層200。在本實施例中，觸控顯示裝置10更包括偏光片P1以及偏光片P2。

顯示面板100包括多個子畫素P。在本實施例中，顯示面板100包括第一基板SB1、第二基板SB2、顯示介質層L、色彩轉換元件C以及主動元件層AL。顯示介質層L、色彩轉換元件C以及主動元件層AL位於第一基板SB1與第二基板SB2之間。

主動元件層AL位於第一基板SB1上，且包括多條掃描線SL1～SLn、多條資料線DL1～DLm以及多個子畫素P。掃描線SL1～SLn與資料線DL1～DLm彼此交錯設置。子畫素P包括主動元件以及畫素電極。主動元件可以是底部閘極型薄膜電晶體或是頂部閘極型薄膜電晶體，其包括閘極、通道、源極以及汲極。主動元件與對應的一條掃描線SL1～SLn及對應的一條資料線DL1～DLm電性連接。另外，主動元件與畫素電極電性連接。

在本實施例中，第一基板SB1上還具有驅動電路GD以及驅動電路DD。驅動電路GD電性連接至掃描線SL1～SLn。驅動電路DD電性連接至資料線DL1～DLm。

顯示介質層L位於第一基板SB1與第二基板SB2之間。顯示介質層L例如是液晶或其他顯示介質。

色彩轉換元件C位於第二基板SB2上。色彩轉換元件C例如包括紅色濾光圖案、綠色濾光圖案以及藍色濾光圖案。在一些實施例中，色彩轉換元件C還可以包括其他顏色的濾光圖案。在一些實施例中，黑色矩陣位於不同顏色的濾光圖案之間。雖然在本實施例中是以色彩轉換元件C位於第二基板SB2上為例，但本發明不以此為限。在其他實施例中，色彩轉換元件C位於第一基板SB1上，並構成彩色濾光層於畫素陣列上（color filter on array, COA）之結構。

偏光片P1以及偏光片P2分別設置於第一基板SB1與第二基板SB2上。電極層200位於顯示面板100上。在本實施例中，電極層200設置於偏光片P2與第二基板SB2之間，但本發明不以此為限。在一些實施例中，偏光片P1以及偏光片P2設置於第一基板SB1與第二基板SB2之間。電極層200可以是金屬、金屬氧化物（例如氧化銦錫）、半導體、石墨稀…等透光或不透光導電材料。

在本實施例中，顯示面板100包括液晶顯示面板(如TN顯示面板、MVA顯示面板、AHVA顯示面板…等)，但本發明不以此為限。在其他實施例中，顯示面板100可以為微型發光二極體顯示面板、有機發光二極體顯示面板或其他類型的顯示面板。

圖2A是本發明一實施例中電極層的上視示意圖。圖2B是圖2A的局部放大上視示意圖。圖2A省略繪示了虛設電極，圖2B省略繪示了虛設電極區以及觸控電極區上的狹縫。圖3A是觸控電極區中之電極層以及黑色矩陣的上視示意圖。圖3B是虛設電極區中之電極層以及黑色矩陣的上視示意圖。圖3A對應圖2B中的區域X，圖3B對應圖2B中的區域Y。

請參考圖2A和圖2B，電極層200具有虛設電極區DR以及觸控電極區TR。在本實施例中，電極層200的觸控電極區TR包括驅動電極TX與感應電極RX。驅動電極TX的延伸方向E1交錯於感應電極RX的延伸方向E2。驅動電極TX與感應電極RX分離。在本實施例中，在延伸方向E1上的驅動電極TX藉由橋接元件（未繪出）而連接在一起，在延伸方向E2上的感應電極RX藉由另一橋接元件（未繪出）而連接在一起，不同的橋接元件之間可以存在絕緣層。在本實施例中，電極層200在靠近驅動電極TX與感應電極RX交錯的地方包括四個類似T字形的結構，但本發明不以此為限。驅動電極TX與感應電極RX也可以包括其他幾何形狀。在此必須說明的是，區域X係以觸控電極區TR對應驅動電極TX以及黑色矩陣的一部分為例，然觸控電極區TR對應感應電極RX以及黑色矩陣的一部分也是類似或相同的結構。

電極層200的虛設電極區DR包括虛設電極DE，且虛設電極DE分離於驅動電極TX與感應電極RX。虛設電極DE、驅動電極TX與感應電極RX例如包括同樣的導電材料。於此實施例中，虛設電極DE為浮動電極。

請參考圖2B、圖3A與圖3B，電極層200包括多個重複單元RU以及多個連接結構CS。重複單元RU位於虛設電極區DR以及觸控電極區TR中。也可以說，虛設電極DE、驅動電極TX與感應電極RX皆包括多個重複單元RU。在本實施例中，黑色矩陣BM具有多個開口O，每個開口O對應一個子畫素P。每個重複單元RU重疊於對應的至少一個子畫素P。在本實施例中，每個重複單元RU的垂直投影與對應的子畫素P之的垂直投影略為錯開，舉例來說，每個重複單元RU重疊於兩個相鄰的子畫素P，但本發明不以此為限。在其他實施例中，每個重複單元RU重疊於一個子畫素P。

在一些實施例中，虛設電極DE與驅動電極TX之間、虛設電極DE與感應電極RX之間以及驅動電極TX與感應電極RX之間藉由相連的狹縫SS分離。每個重複單元RU包括多個狹縫S。狹縫S包括直線狹縫S1以及與直線狹縫S1相連的彎折狹縫S2。直線狹縫S1的一端與彎折狹縫S2的一端相連，且直線狹縫S1與彎折狹縫S2相交於一點。在本實施例中，直線狹縫S1與彎折狹縫S2的交點重疊於黑色矩陣BM，但本發明不以此為限。在一些實施例中，狹縫S的寬度W1為6微米至10微米。虛設電極DE上之狹縫S的設置可以使電極層200有較低的電容負載以達到高信噪比的功效。在本實施例中，狹縫S包括一個直線狹縫S1以及一個與直線狹縫S1相連的彎折狹縫S2，但本發明不限於此，在其他實施例中，除了一個直線狹縫S1與一個彎折狹縫S2，每個重複單元RU的狹縫S還可包括其他的直線狹縫或其他的彎折狹縫或上述二者組合。在一些實施例中，狹縫SS與狹縫S可以有相同或不同的形狀。

在本實施例中，彎折狹縫S2是由兩個延伸方向不同的直線狹縫所組成，但本發明不以此為限。在其他實施例中，彎折狹縫S2是弧形狹縫。在其他實施例中，彎折狹縫S2是由三個以上延伸方向不同的直線狹縫所組成。

每個位於觸控電極區TR之重複單元RU中具有至少一個連接結構CS。連接結構CS位於觸控電極區TR之重複單元RU的狹縫S中。在本實施例中，連接結構CS位於觸控電極區TR之重複單元RU的直線狹縫S1中，並將直線狹縫S1分成兩段。在其他實施例中，連接結構CS位於觸控電極區TR之重複單元RU的彎折狹縫S2中，並將彎折狹縫S2分成兩段。在其他實施例中，每個位於觸控電極區TR之重複單元RU中具有兩個連接結構CS，兩個連接結構CS分別位於彎折狹縫S2以及直線狹縫S1中。在一些實施例中，連接結構CS的寬度W2為6微米至25微米。在本實施例中，連接結構CS、驅動電極TX、感應電極RX以及虛設電極DE屬於同一導電材料層。在其他實施例中，連接結構CS是於形成驅動電極TX、感應電極RX以及虛設電極DE之後才形成，且連接結構CS僅位於部分的彎折狹縫S2以及直線狹縫S1中。

在本實施例中，由於電極層200之虛設電極區DR以及觸控電極區TR具有類似的狹縫設置，也可以說有類似的狹縫切割規則，差異僅在於觸控電極區TR中具有連接結構CS，因此，電極層200上之有效最大穿透率與有效最小穿透率的差異可小於0.4%（例如為0.2%~0.4%，較佳小於0.24%），藉此能改善穿透率不均而影響顯示品質的問題。

圖4A是觸控電極區中之電極層以及黑色矩陣的上視示意圖。圖4B是虛設電極區中之電極層以及黑色矩陣的上視示意圖。在此必須說明的是，圖4A和圖4B的實施例沿用圖3A、圖3B的實施例的元件標號與部分內容，其中採用相同或近似的標號來表示相同或近似的元件，並且省略了相同技術內容的說明。關於省略部分的說明可參考前述實施例，在此不贅述。

請參考圖4A和圖4B，在本實施例中，電極層200包括由三個第一重複單元RU1、三個第二重複單元RU2、三個第三重複單元RU3以及三個第四重複單元RU4為單位重複排列所構成的結構。更具體地說，電極層200之虛設電極區DR包括由三個第一重複單元RU1、三個第二重複單元RU2、三個第三重複單元RU3以及三個第四重複單元RU4重複排列所構成的結構，且觸控電極區TR也包括由三個第一重複單元RU1、三個第二重複單元RU2、三個第三重複單元RU3以及三個第四重複單元RU4重複排列所構成的結構。

其中一個第一重複單元RU1、其中一個第二重複單元RU2、另一個第一重複單元RU1、其中一個第三重複單元RU3、其中一個第四重複單元RU4以及另一個第二重複單元RU2依序排成第一列L1。

另一個第四重複單元RU4、另一個第三重複單元RU3、再另一個第四重複單元RU4、再另一個第二重複單元RU2、再另一個第一重複單元RU1以及再另一個第三重複單元RU3依序排成相鄰於第一列L1的第二列L2。

相鄰的重複單元RU的狹縫S互相連接。第一列L1中相鄰重複單元RU的直線狹縫S1互相連接，且相鄰重複單元RU的彎折狹縫S2互相連接。第二列L2中相鄰重複單元RU的直線狹縫S1互相連接，且相鄰重複單元RU的彎折狹縫S2互相連接。第一列L1中之彎折狹縫S2與第二列L2中之直線狹縫S1互相連接。

第一重複單元RU1的狹縫S與第二重複單元RU2的狹縫S以第一方向X1（例如垂直方向）為對稱軸呈鏡像對稱。第一重複單元RU1的直線狹縫S1與第二重複單元RU2的直線狹縫S1以第一方向X1為對稱軸呈鏡像對稱，第一重複單元RU1的彎折狹縫S2與第二重複單元RU2的彎折狹縫S2以第一方向X1為對稱軸呈鏡像對稱。

第一重複單元RU1的直線狹縫S1與第三重複單元RU3的直線狹縫S1以第一方向X1為對稱軸呈鏡像對稱，第一重複單元RU1的彎折狹縫S2與第三重複單元RU3的彎折狹縫S2以第二方向X2為對稱軸呈鏡像對稱，第一方向X1正交於第二方向X2。

第三重複單元RU3的狹縫S與第四重複單元RU4的狹縫以第一方向X1為對稱軸呈鏡像對稱。第三重複單元RU3的直線狹縫S1與第四重複單元RU4的直線狹縫S1以第一方向X1為對稱軸呈鏡像對稱，第三重複單元RU3的彎折狹縫S2與第四重複單元RU4的彎折狹縫S2以第一方向X1為對稱軸呈鏡像對稱。

在本實施例中，觸控電極區TR之第一重複單元RU1、第二重複單元RU2、第三重複單元RU3以及第四重複單元RU4的狹縫S中具有連接結構CS，因此觸控電極區TR中相鄰之重複單元RU電性連接。

虛設電極區DR之第一重複單元RU1、第二重複單元RU2、第三重複單元RU3以及第四重複單元RU4的狹縫S中沒有連接結構CS，因此，虛設電極區DR中之虛設電極DE包括多個被狹縫S分開的島狀結構。

在本實施例中，由於電極層200之虛設電極區DR以及觸控電極區TR具有類似的狹縫設置，差異僅在於觸控電極區TR中具有連接結構CS，因此，電極層200上之有效最大穿透率與有效最小穿透率的差異可小於0.4%（例如為0.2%~0.4%，較佳小於0.24%），藉此能改善穿透率不均而影響顯示品質的問題。

圖5是本發明一實施例中電極層的局部放大上視示意圖。在此必須說明的是，圖5的實施例沿用圖2B的實施例的元件標號與部分內容，其中採用相同或近似的標號來表示相同或近似的元件，並且省略了相同技術內容的說明。關於省略部分的說明可參考前述實施例，在此不贅述。

圖5省略繪示了虛設電極區DR以及觸控電極區TR上的狹縫。請參考圖5，在本實施例中，在延伸方向E1上的驅動電極TX並未斷開。或者，在其他實施例中，在延伸方向E2上的感應電極RX並未斷開。

圖6是本發明一實施例中電極層的局部放大上視示意圖。在此必須說明的是，圖6的實施例沿用圖5的實施例的元件標號與部分內容，其中採用相同或近似的標號來表示相同或近似的元件，並且省略了相同技術內容的說明。關於省略部分的說明可參考前述實施例，在此不贅述。

圖6省略繪示了虛設電極區DR以及觸控電極區TR上的狹縫。請參考圖6，在本實施例中，電極層200在靠近驅動電極TX與感應電極RX交錯的地方包括四個類似V字形的結構，且所述V字形的結構於邊緣處呈現鋸齒狀。

圖7是本發明一實施例中電極層的局部放大上視示意圖。在此必須說明的是，圖7的實施例沿用圖6的實施例的元件標號與部分內容，其中採用相同或近似的標號來表示相同或近似的元件，並且省略了相同技術內容的說明。關於省略部分的說明可參考前述實施例，在此不贅述。

圖7省略繪示了虛設電極區DR以及觸控電極區TR上的狹縫。請參考圖7，在本實施例中，電極層200在靠近驅動電極TX與感應電極RX交錯的地方，驅動電極TX包括兩個類似Y字形的結構，感應電極RX包括兩個類似V形的結構。

綜上所述，本發明的觸控顯示裝置中，電極層之虛設電極區以及觸控電極區具有類似的狹縫設置，差異僅在於觸控電極區中具有連接結構，因此，電極層上之有效最大穿透率與有效最小穿透率的差異可較小，藉此能改善穿透率不均而影響顯示品質的問題。

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

10‧‧‧觸控顯示裝置

100‧‧‧顯示面板

200‧‧‧電極層

AL‧‧‧主動元件層

BM‧‧‧黑色矩陣

C‧‧‧色彩轉換元件

CS‧‧‧連接結構

DD、GD‧‧‧驅動電路

DE‧‧‧虛設電極

DL1～DLm‧‧‧資料線

DR‧‧‧虛設電極區

E1、E2‧‧‧延伸方向

L‧‧‧顯示介質層

L1‧‧‧第一列

L2‧‧‧第二列

O‧‧‧開口

P‧‧‧子畫素

P1、P2‧‧‧偏光片

RU‧‧‧重複單元

RU1‧‧‧第一重複單元

RU2‧‧‧第二重複單元

RU3‧‧‧第三重複單元

RU4‧‧‧第四重複單元

RX‧‧‧感應電極

S、SS‧‧‧狹縫

S1‧‧‧直線狹縫

S2‧‧‧彎折狹縫

SB1‧‧‧第一基板

SB2‧‧‧第二基板

SL1～SLn‧‧‧掃描線

TR‧‧‧觸控電極區

TX‧‧‧驅動電極

W1、W2‧‧‧寬度

X、Y‧‧‧區域

X1‧‧‧第一方向

X2‧‧‧第二方向

圖1A是依照本發明的一實施例的一種觸控顯示裝置的剖面示意圖。 圖1B是依照本發明的一實施例的一種顯示面板的上視示意圖。 圖2A是本發明一實施例中電極層的上視示意圖。 圖2B是圖2A的局部放大上視示意圖。 圖3A是觸控電極區中之電極層以及黑色矩陣的上視示意圖。 圖3B是虛設電極區中之電極層以及黑色矩陣的上視示意圖。 圖4A是觸控電極區中之電極層以及黑色矩陣的上視示意圖。 圖4B是虛設電極區中之電極層以及黑色矩陣的上視示意圖。 圖5是本發明一實施例中電極層的局部放大上視示意圖。 圖6是本發明一實施例中電極層的局部放大上視示意圖。 圖7是本發明一實施例中電極層的局部放大上視示意圖。

200‧‧‧電極層

BM‧‧‧黑色矩陣

CS‧‧‧連接結構

O‧‧‧開口

P‧‧‧子畫素

RU‧‧‧重複單元

S‧‧‧狹縫

S1‧‧‧直線狹縫

S2‧‧‧彎折狹縫

TR‧‧‧觸控電極區

W1、W2‧‧‧寬度

Claims (11)

1. 一種觸控顯示裝置，包括：一顯示面板，包括多個子畫素；以及一電極層，位於該顯示面板上，且具有一虛設電極區以及一觸控電極區，且該電極層包括：多個重複單元，位於該虛設電極區以及該觸控電極區中，每個該些重複單元重疊於對應的至少一個該子畫素，其中每個該些重複單元包括多個狹縫，該些狹縫包括一直線狹縫以及與該直線狹縫相連的一彎折狹縫；以及多個連接結構，位於該觸控電極區之該些重複單元的該些狹縫中，且每個位於該觸控電極區之該些重複單元中具有至少一個該連接結構，其中該連接結構將該直線狹縫或該彎折狹縫分成兩段。
2. 如申請專利範圍第1項所述的觸控顯示裝置，其中該電極層的該觸控電極區包括一驅動電極與一感應電極，該驅動電極的延伸方向交錯於該感應電極的延伸方向，且該驅動電極與該感應電極分離。
3. 如申請專利範圍第2項所述的觸控顯示裝置，其中該電極層的該虛設電極區包括一虛設電極，且該虛設電極分離於該驅動電極與該感應電極。
4. 如申請專利範圍第3項所述的觸控顯示裝置，其中該虛設電極包括多個島狀結構。
5. 如申請專利範圍第1項所述的觸控顯示裝置，其中每個位於該觸控電極區之該些重複單元中具有兩個該連接結構，且兩個該連接結構分別位於該彎折狹縫以及該直線狹縫中。
6. 如申請專利範圍第1項所述的觸控顯示裝置，其中該些重複單元包括三個第一重複單元、三個第二重複單元、三個第三重複單元以及三個第四重複單元，其中一個該第一重複單元、其中一個該第二重複單元、另一個該第一重複單元、其中一個該第三重複單元、其中一個該第四重複單元以及另一個該第二重複單元依序排成一第一列，另一個該第四重複單元、另一個該第三重複單元、再另一個該第四重複單元、再另一個該第二重複單元、再另一個該第一重複單元以及再另一個該第三重複單元依序排成相鄰於該第一列的一第二列。
7. 如申請專利範圍第6項所述的觸控顯示裝置，其中該些第一重複單元的該些狹縫與該些第二重複單元的該些狹縫以一第一方向為對稱軸呈鏡像對稱。
8. 如申請專利範圍第6項所述的觸控顯示裝置，其中該些第一重複單元的該些直線狹縫與該些第三重複單元的該些直線狹縫以一第一方向為對稱軸呈鏡像對稱，該些第一重複單元的該些彎折狹縫與該些第三重複單元的該些彎折狹縫以一第二方向為對稱軸呈鏡像對稱，該第一方向正交於該第二方向。
9. 如申請專利範圍第6項所述的觸控顯示裝置，其中 該些第三重複單元的該些狹縫與該些第四重複單元的該些狹縫以一第一方向為對稱軸呈鏡像對稱。
10. 如申請專利範圍第1項所述的觸控顯示裝置，其中該些狹縫的寬度為6微米至10微米。
11. 如申請專利範圍第1項所述的觸控顯示裝置，其中該些連接結構的寬度為6微米至25微米。

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