具有壓力感測器的觸控顯示面板的制作方法

本發明涉及一種具有壓力感測器的觸控顯示面板，尤其是涉及一種將壓力感測器整合進觸控顯示面板內的觸控顯示面板。

背景技術：

現今觸控面板的技術發展非常多樣化，其中電容式觸控面板由于具有高準確率、多點觸控、高耐用性以及高觸控分辨率等特點，已成為目前中高階消費性電子產品使用的主流觸控技術。然而，現今的觸控面板僅能通過偵測到觸控的位置來執行對應的單一指令，但并無法通過觸控的動作進一步執行其他指令。為此，目前發展出額外配置一壓力感測器，以同時偵測觸控時施壓的壓力大小，并依據壓力大小執行對應的指令。不過，現有的壓力感測器設置于觸控顯示面板外，而壓力感測器與觸控顯示面板之間的貼合穩定度會影響到產品的良率或可靠度，因此如何將壓力感測器整合進觸控顯示面板為目前的挑戰。

技術實現要素：

本發明的目的之一在于提供一種具有壓力感測器的觸控顯示面板，其中壓力感測器整合于觸控顯示面板中，用于縮小觸控顯示面板的整體厚度。

為達上述目的，本發明提供一種具有壓力感測器的觸控顯示面板，其包括第一基板、第二基板、顯示介質層、透明電極層、第一導電層、控制單元與接地電極層。第一基板與第二基板平行相對設置，其中第一基板表面具有顯示區與周圍區，且周圍區圍繞顯示區設置。顯示介質層設于第一基板與第二基板之間。透明電極層設于第一基板的內表面，透明電極層包括多個觸控電極互相并排設置于顯示區內，其中第一基板的內表面是第一基板面向顯示介質層的表面。第一導電層設于第一基板表面，且位于透明電極層的一側。第一導電層包括多個觸控導線與多個壓力感測線。觸控導線分別電連接于觸控電極的其中一者。壓力感測線與觸控導線電性隔絕。控制單元設于周圍區，且部分壓力感測線由顯示區延伸至周圍區而連接至控制單元。接地電極層設于第二基板的表面，且接地電極、壓力感測線及控制單元構成壓力感測器。

附圖說明

圖1為本發明第一實施例的具有壓力感測器的觸控顯示面板的分解示意圖；

圖2為本發明第一實施例的第一基板的示意圖；

圖3a為圖2中透明電極層與第一導電層在單一像素區域的局部放大示意圖；

圖3b為本發明第一實施例的第一基板沿圖3a切線a-a’的剖面示意圖；

圖3c為本發明第一實施例的第一基板沿圖3a切線b-b’的剖面示意圖；

圖4a為本發明第一實施例的第一變化實施例的剖面示意圖；

圖4b為本發明第一實施例的第一變化實施例的另一剖面示意圖；

圖5為本發明第一實施例的第二變化實施例的分解示意圖；

圖6為本發明第二實施例的第一基板的示意圖；

圖7為本發明第二實施例的第一基板于圖6區域x的剖面放大示意圖；

圖8為本發明第三實施例的第一基板的示意圖；

圖9為本發明第四實施例的第一基板的示意圖；

圖10為本發明第五實施例的具有壓力感測器的觸控顯示面板的分解示意圖；

圖11為本發明第五實施例的剖面示意圖；

圖12為本發明第五實施例的第一變化實施例的分解示意圖。

符號說明

1a、1b、2a、2b觸控顯示面板

10a、10b、10c直行

100第一基板

100d顯示區

100p周圍區

102第二基板

104顯示介質層

106透明電極層

106b、126b分支電極

108第一導電層

110接地電極層

112、113偏光片

114觸控電極

116觸控導線

118壓力感測線

120控制單元

122虛置電極

124開關元件層

126像素電極層

128第一絕緣層

130第二絕緣層

132平坦層

134第三絕緣層

136數據線

138壓力感測電極

140連接導線

142第四絕緣層

144彩色濾光片

146導電遮蔽層

148第四絕緣層

150第二導電層

d1第一方向

d2第二方向

g1第一感測組

g2第二感測組

g3第三感測組

s狹縫

s11、s21內表面

s12、s22表面

tft薄膜晶體管

v1、v2、v3介層洞

x區域

z方向

具體實施方式

為使熟悉本發明所屬技術領域的一般技術者能更進一步了解本發明，下文特列舉本發明的較佳實施例，并配合所附附圖，詳細說明本發明的構成內容及所欲達成的功效。此外，為了突顯本發明的特征，附圖中的具有壓力感測器的觸控顯示面板以示意的方式繪示，其詳細的比例并不以附圖為限。

請參考圖1至圖3c，圖1為本發明第一實施例的具有壓力感測器的觸控顯示面板的分解示意圖，其主要繪示出與壓力感測器和觸控感應裝置有關的膜層，圖2為本發明的第一實施例的第一基板的示意圖，圖3a為圖2中透明電極層與第一導電層在單一像素區域的局部放大示意圖，圖3b為本發明的第一實施例的第一基板沿圖3a切線a-a’的剖面示意圖，以及圖3c為本發明第一實施例的第一基板沿圖3a切線b-b’的剖面示意圖。如圖1所示，本實施例的觸控顯示面板1a包括第一基板100、第二基板102、顯示介質層104、透明電極層106、第一導電層108、接地電極層110與偏光片112、113。第一基板100與第二基板102平行相對設置，且顯示介質層104設于第一基板100與第二基板102之間。第一基板100與第二基板102可包括透明基板例如玻璃基板或塑膠基板，但不以此為限。本實施例的顯示介質層104為液晶層，但不以此為限。顯示介質層104也可視觸控顯示面板1a的類型不同而為其它顯示介質層，例如是電泳材料層、電潤濕材料層或者是電激發光材料層等。透明電極層106設于第一基板100的內表面s11上，其中第一基板100的內表面s11是指面向顯示介質層104的表面。透明電極層106的材料可包括例如氧化銦錫(indiumtinoxide,ito)、氧化銦鋅(indiumzincoxide,izo)或其它具有高透光性及良好導電性的透明導電材料。第一導電層108設于第一基板100的內表面s11上，且位于透明電極層106的一側，本實施例的第一導電層108設于第一基板100與透明電極層106之間。第一導電層108的材料可包括金屬，但不以此為限。觸控顯示面板1a具有兩個偏光片112、113，其中偏光片112位于第一基板100相反于顯示介質層104的表面s12上，而偏光片113位于第二基板102相反于顯示介質層104的表面s22上。接地電極層110設于第二基板102相反于顯示介質層104的表面s22上，且本實施例的接地電極層110為偏光片113的一部分，例如為偏光片113中的膜層之一，舉例來說可將偏光片113中面對第二基板102的表面的黏著膠層做為導電膠，以作為接地電極層110，但不以此為限。接地電極層110可為整面式的膜層，在觸控顯示面板1a操作時可具有大致上固定的電位，或是接地電極層110在觸控顯示面板1a操作時將其接地。接地電極層110的導電材料可例如具有10⁸～10⁹ω/□(10⁸～10⁹ω/sq)的阻抗，但不以此為限。

如圖2所示，第一基板100的內表面s11具有顯示區100d與周圍區100p，且周圍區100p圍繞顯示區100d設置。透明電極層106包括多個觸控電極114互相并排且設置于顯示區100d內，但不以此為限。在其他變化實施例中，位于顯示區100d邊緣的觸控電極114也可延伸至部分的周圍區100p內。觸控電極114彼此之間互相分離并電性隔絕，本實施例的觸控電極114沿著第一方向d1延伸排列成多個直行10a，這些直行10a沿著第二方向d2平行并排，且第一方向d1不平行于第二方向d2，但觸控電極114的配置方式不以此為限。第一導電層108包括多個觸控導線116與多個壓力感測線118。觸控導線116分別電連接于觸控電極114的其中一者，各觸控電極114可通過一觸控導線116與第一基板100的周圍區100p內的控制單元120電連接。本實施例的觸控導線116是由顯示區100d沿著第一方向d1延伸至周圍區100p而連接至控制單元120，但不以此為限。壓力感測線118分布于顯示區100d內并且大體上沿第一方向d1延伸且彼此平行，本實施例的壓力感測線118與觸控導線116是沿著第二方向d2輪流穿插并排，其中壓力感測線118與觸控導線116電性隔絕，然而，本發明并不特別限制壓力感測線118與觸控導線116的排列方式、彼此的排列順序或相對關系，換言之，在其他實施例中，壓力感測線118與觸控導線116也可以不是輪流穿插并排的方式設置。在本實施例中，觸控電極114的每一個直行10a對應于其中一部分的多條壓力感測線118，且對應于同一個直行10a的該部分的壓力感測線118彼此互相電連接，其中該部分的壓力感測線118沿著第二方向d2均勻并排，而可于觸控電極114的直行10a內具有例如梳子狀的造型，但不以此為限，例如壓力感測線118彼此之間可具有不完全相等的間距。此外，在本實施例中對應于同一個直行10a的多條壓力感測線118之中，只有其中一條壓力感測線118會由顯示區100d延伸至周圍區100p而連接至控制單元120，但不以此為限。觸控顯示面板1a的觸控導線116與壓力感測線118的配置方式并不以本實施例的作法為限，而可視需求而有不同的配置方式。另請一并參考圖1與圖2，接地電極層110、第一導電層108的壓力感測線118及控制單元120構成本實施例的壓力感測器，由于接地電極層110具有固定的電位，而壓力感測線118可經由控制單元120提供一電壓，因此可使得接地電極層110與壓力感測線118之間形成電容，由此當手指按壓時，接地電極層110與壓力感測線118之間的距離變化即可通過電容的變化來判斷，而可進一步判斷按壓的壓力大小。

此外，本實施例的觸控顯示面板1a的第一導電層108可另選擇性地包括虛置電極(dummyelectrode)122，虛置電極122可例如為線段狀的電極，均勻排列于各個觸控電極114所設置對應的區域內，并且可與壓力感測線118沿著第二方向d2輪流穿插并排，但不以此為限。此外，虛置電極122的線段兩端與對應的觸控電極114電連接，但不以此為限。虛置電極122的配置方式并不以本實施例的作法為限，而可視需求而有不同的配置方式。

如圖3a至圖3c所示，觸控顯示面板1a另包括開關元件層124、像素電極層126、第一絕緣層128、第二絕緣層130與平坦層132。開關元件層124設于第一基板100的內表面s11上并設于第一基板100與第一導電層108之間。開關元件層124可包括如數據線136及掃描線(圖未示)等導線與薄膜晶體管tft(僅示于圖3c)及電容(圖未示)等各種電子元件，上述導線與電子元件設置在第三絕緣層134與第四絕緣層148或未繪示的其他絕緣層之間。本實施例的數據線136于垂直于第一基板100的內表面s11的方向z上與觸控導線116、壓力感測線118或虛置電極122重疊，但不以此為限。本實施例的透明電極層106為觸控顯示面板1a的共通電極，并同時當作觸控電極114使用。像素電極層126設于開關元件層124與透明電極層106之間并位于顯示區100d內，像素電極層126與透明電極層106于垂直于第一基板100的內表面s11的方向z上至少部分重疊。此外，本實施例由透明電極層106構成的各觸控電極114包括多條分支電極106b，且分支電極106b之間具有狹縫s。像素電極層126的材料為透明導電材料，例如氧化銦錫，但不以此為限。第一絕緣層128設于像素電極層126與透明電極層106之間，第二絕緣層130設于像素電極層126與第一導電層108之間，且像素電極層126設于透明電極層106與第一導電層108之間。如圖3c所示，第一絕緣層128具有介層洞v1，其設置的位置可例如對應黑色矩陣層(未繪示)的圖案設置。介層洞v1另貫穿第二絕緣層130并暴露出觸控導線116的一部分的頂面，而透明電極層106可填入介層洞v1中并與觸控導線116的一部分的頂面接觸，使得觸控導線116分別經由介層洞v1而電連接于對應的觸控電極114。在變化實施例中，介層洞v1中也可填入其他導電膜層，以使第二絕緣層130上下兩側的透明電極層106與觸控導線116電連接。平坦層132設于開關元件層124與第一導電層108之間。第一絕緣層128、第二絕緣層130、第三絕緣層134及第四絕緣層148可包括無機絕緣材料，但不以此為限。平坦層132可包括有機絕緣材料，但不以此為限。

根據本實施例，壓力感測線118與觸控導線116由同一層第一導電層108所構成，因此可同時制作，并不需額外的光掩模。此外，接地電極層110制作于偏光片113的表面上，而偏光片113也為一般顯示面板中常見的元件。因此在本實施例中，壓力感測器被整合進觸控顯示面板1a中，除了可提升產品的良率或可靠度外，也可具有較小的體積與重量。

本發明的觸控顯示面板并不以上述實施例為限。下文將依序介紹本發明的其它較佳實施例與變化實施例的觸控顯示面板，且為了便于比較各實施例與變化實施例的相異處并簡化說明，在下文的各實施例中使用相同的符號標注相同的元件，且主要針對各實施例的相異處進行說明，而不再對重復部分進行贅述。

請參考圖4a與圖4b，其皆為本發明第一實施例的第一變化實施例的剖面示意圖。如圖4a所示，本變化實施例與第一實施例不同的地方在于透明電極層106設于像素電極層126與第一導電層108之間，且第二絕緣層130設于透明電極層106與第一導電層108之間。像素電極層126具有多條分支電極126b，且分支電極126b之間具有狹縫s，而透明電極層106所構成的觸控電極114不具有狹縫。如圖4b所示，第一絕緣層128中不具有介層洞，而第二絕緣層130具有介層洞v2，其暴露出觸控導線116的一部分的頂面，而透明電極層106可填入介層洞v2中并與觸控導線116的一部分的頂面接觸，使得觸控導線116分別經由介層洞v2而電連接于對應的觸控電極114。在其他變化實施例中，介層洞v2中也可填入其他導電膜層，以使第二絕緣層130上下兩側的透明電極層106與觸控導線116電連接。本變化實施例的其余特征大體上可類似于第一實施例，并可參考圖1與圖2，在此不再贅述。此外，本變化實施例的特征也可應用于以下第二實施例至第四實施例。

請參考圖5，其為本發明第一實施例的第二變化實施例的分解示意圖，且圖5主要繪示出與壓力感測器和觸控感應裝置有關的膜層。如圖5所示，本變化實施例與第一實施例不同的地方在于，其中一片偏光片113位于觸控顯示面板1b的第二基板102相反于顯示介質層104的表面s22上，且接地電極層110設于偏光片113與第二基板102之間，并非偏光片113的一部分。接地電極層110可包括透明導電材料或其他適合的導電材料。本變化實施例的其余特征大體上可類似于上述實施例，在此不再贅述。此外，本變化實施例的特征也可應用于以下第二實施例至第四實施例。

請參考圖6與圖7，圖6為本發明第二實施例的第一基板的示意圖，以及圖7為本發明第二實施例的第一基板于圖6區域x的剖面放大示意圖，為了清楚表示本實施例的特征，圖6中省略繪示虛置電極。如圖6與圖7所示，本實施例與第一實施例不同的地方在于，透明電極層106另包括多個條狀的壓力感測電極138沿著第一方向d1延伸與配置，且每一個壓力感測電極138與壓力感測線118的至少其中一條電連接，例如可通過第一絕緣層128與第二絕緣層130中的介層洞使得壓力感測電極138與壓力感測線118電連接。在本實施例中，一個壓力感測電極138對應設置于一個觸控電極114的右側，且各觸控電極114與各壓力感測電極138分別具有數個分支電極(僅示于圖7)，但不以此為限。雖然壓力感測電極138與觸控電極114皆由同一透明電極層106所構成，但壓力感測電極138與觸控電極114之間為電性隔絕的。壓力感測電極138與觸控電極114的配置方式并不以本實施例為限，并可視需求而有不同的配置方式。如圖7所示，本實施例的第一導電層108也可選擇性地具有虛置電極122，并可參考第一實施例的作法。此外，在本實施例的變化實施例中，也可選擇性地將透明電極層106設于像素電極層126與第一導電層108之間，其作法可參考第一實施例的第一變化實施例、圖4a及圖4b。

本實施例的壓力感測線118區分為多個感測組，以圖6中感測電極114的其中一條直行10b為例，從顯示區100d往控制單元120的方向依序設有第一感測組g1、第二感測組g2及第三感測組g3，各個感測組中包括沿第一方向d1延伸的一至數條壓力感測線118以及一條連接導線140，其中各連接導線140電連接同一個感測組中的各壓力感測線118，在本實施例中，第一感測組g1的連接導線140從顯示區100d相反于控制單元120的一側的周圍區100p延伸至設有控制單元120一側的周圍區100p，第二感測組g2的連接導線140從顯示區100d延伸至周圍區100p，而第三感測組g3的連接導線140設置于靠近于控制單元120的周圍區100p內。連接導線140皆與控制單元120電連接，進而使得各感測組的壓力感測線118皆電連接于控制單元120。再者，雖然各感測組中的壓力感測線118互相電連接，但不同感測組的壓力感測線118彼此之間不互相電連接。本實施例的各感測組中的壓力感測線118與連接導線140構成梳子狀的結構，其中第三感測組g3與第一感測組g1及第二感測組g2顛倒設置，第一感測組g1與第三感測組g3的壓力感測線118橫跨兩個觸控電極114，而第二感測組g2的壓力感測線118僅設于一個觸控電極114中，但不以此為限。此外，本實施例第三感測組g3的連接導線140設于顯示區100d與控制單元120之間，為了避免連接導線140與觸控導線116交錯接觸而造成不必要的電連接，第三感測組g3的連接導線140的一部分或全部由第一導電層108以外的其他導電層(圖6以第二導電層150表示)所構成，例如，連接導線140可由開關元件層124中的數據線136或掃描線(圖未示)的導電層所構成，且第三感測組g3的連接導線140可例如通過介層洞(圖未示)而與壓力感測線118電連接。連接導線140與壓力感測線118所構成的感測組并不以本實施例的作法為限，并可依實際需求而有不同的配置方式。本實施例的其余特征大體上可類似于第一實施例，在此不再贅述。

請參考圖8，其為本發明第三實施例的第一基板的示意圖。如圖8所示，本實施例與第一實施例不同的地方在于，壓力感測線118區分為多個感測組，以圖8中感測電極114的其中一條直行10c為例，從顯示區100d往控制單元120的方向依序設有第一感測組g1與第二感測組g2，各個感測組中包括沿第一方向d1延伸的一至數條壓力感測線118以及一條連接導線140，并可通過連接導線140電連接相同感測組中的各壓力感測線118。本實施例的各感測組中的壓力感測線118與連接導線140構成梳子狀的結構，且第一感測組g1與第二感測組g2的壓力感測線118分別橫跨三個觸控電極114，但不以此為限。此外，本實施例第二感測組g2的連接導線140設于顯示區100d與控制單元120之間，為了避免連接導線140與觸控導線116交錯接觸而造成不必要的電連接，第二感測組g2的連接導線140由第一導電層108以外的其他導電層所構成，且連接導線140可例如通過介層洞(圖未示)而與壓力感測線118電連接。連接導線140與壓力感測線118所構成的感測組并不以本實施例的作法為限，并可依實際需求而有不同的配置方式。本實施例的其余特征大體上可類似于第一實施例，壓力感測線118與連接導線140的相對設置與連接關系可參考第二實施例，在此不再贅述。

請參考圖9，其為本發明第四實施例的第一基板的示意圖，為了清楚表示本實施例的特征，圖9中省略繪示虛置電極。本實施例與第二實施例不同的地方在于，透明電極層106在顯示區100d僅包含觸控電極114而不具有壓力感測電極138，而本實施例的壓力感測線118仍區分為多個感測組，各感測組中的壓力感測線118與連接導線140的對應連接關系類似于第二實施例，在此不再贅述。連接導線140與壓力感測線118所構成的感測組并不以本實施例的作法為限，并可依實際需求而有不同的配置方式。此外，本實施例的第一導電層108也可選擇性地具有虛置電極122，并可參考第一實施例的作法。

請參考圖10與圖11，圖10為本發明第五實施例的具有壓力感測器的觸控顯示面板的分解示意圖，其主要繪示出與壓力感測器和觸控感應裝置有關的膜層，以及圖11為本發明第五實施例的剖面示意圖。在本實施例中，觸控顯示面板的共用電極與像素電極設置于不同的基板表面，亦即分別設置在顯示介質層的兩側。如圖10與圖11所示，本實施例觸控顯示面板2a與第一實施例不同的地方在于，開關元件層124設于第二基板102的內表面s21，其是第二基板102面對顯示介質層104的表面。像素電極層126設于開關元件層124與顯示介質層104之間，且顯示介質層104設于像素電極層126與透明電極層106之間，其中在顯示區100d內，像素電極層126與透明電極層106于垂直于第一基板100的內表面s11的方向z上至少部分重疊。此外，第二絕緣層130設于第一導電層108與透明電極層106之間，且第二絕緣層130具有多個介層洞v4，而觸控導線116分別經由介層洞v4而電連接于透明電極層106的觸控電極114。接地電極層110設于第二基板102的內表面s21上，且第四絕緣層142設置于像素電極層126與接地電極層110之間，接地電極層110與壓力感測線118于垂直于第一基板100的內表面s11的方向z上至少部分重疊。接地電極層110也可選擇性地與像素電極層126設置于同一平面上，亦即接地電極層110與像素電極層126可整合為同一層，此情況下則可省略設置第四絕緣層142，但接地電極層110與像素電極層126彼此之間需電性隔絕。在其他變化實施例中，接地電極層110也可整合于開關元件層124內、設置于開關元件層124與第二基板102之間或是第二基板102外。本實施例的觸控顯示面板2a另包括彩色濾光片144設置于第一基板100的內表面s11上。此外，由于本實施例的控制元件120(圖未示)設置于第二基板102的內表面s21上，而第一導電層108位于第一基板100，因此壓力感測線118與觸控導線116可通過介層洞以及第二基板102上的其他導線(圖未示)而與控制單元120電連接，但不以此為限。本實施例的其余特征大體上可類似于第一實施例，在此不再贅述。

此外，本實施例的觸控顯示面板2a在畫面顯示期間時，透明電極層106當作共用電極而接收固定的電位，而接地電極層110不具電位或是接地。在壓力感測期間時，壓力感測線118接收壓力感測信號，而接地電極層110接地。在觸控感測期間時，透明電極層106是觸控電極114，而接地電極層110不具電位或是接地。

請參考圖12，其為本發明第五實施例的第一變化實施例的分解示意圖，且圖12主要繪示出與壓力感測器和觸控感應裝置有關的膜層。如圖12所示，本變化實施例與第五實施例不同的地方在于觸控顯示面板2b另包括導電遮蔽層146設于第一基板100相反于顯示介質層104的表面s12上，并設于偏光片113與第一基板100之間。導電遮蔽層146可包括金屬或其他合適的導電材料。本實施例的其余特征大體上可類似于第五實施例，在此不再贅述。

綜上所述，本發明具有壓力感測器的觸控顯示面板將壓力感測器與觸控元件整合進顯示面板內，其中壓力感測線與觸控導線由同一層第一導電層所構成，因此可同時制作并整合進現有的觸控顯示面板的制作方法，并不需額外的光掩模，也可以達到節省膜層材料和降低整體裝置的厚度的效果。此外，由于偏光片為一般顯示面板中常見的元件，當接地電極層整合制作于偏光片的表面上時，也可降低整體裝置的厚度。因此在本發明中，壓力感測器被整合進觸控顯示面板中，除了可提升產品的良率或可靠度外，也可具有較小的體積與重量。

以上所述僅為本發明的較佳實施例，凡依本發明權利要求所做的均等變化與修飾，皆應屬本發明的涵蓋范圍。