具有压力感测器的触控显示面板的制作方法

本发明涉及一种具有压力感测器的触控显示面板，尤其是涉及一种将压力感测器整合进触控显示面板内的触控显示面板。

背景技术：

现今触控面板的技术发展非常多样化，其中电容式触控面板由于具有高准确率、多点触控、高耐用性以及高触控分辨率等特点，已成为目前中高阶消费性电子产品使用的主流触控技术。然而，现今的触控面板仅能通过侦测到触控的位置来执行对应的单一指令，但并无法通过触控的动作进一步执行其他指令。为此，目前发展出额外配置一压力感测器，以同时侦测触控时施压的压力大小，并依据压力大小执行对应的指令。不过，现有的压力感测器设置于触控显示面板外，而压力感测器与触控显示面板之间的贴合稳定度会影响到产品的良率或可靠度，因此如何将压力感测器整合进触控显示面板为目前的挑战。

技术实现要素：

本发明的目的之一在于提供一种具有压力感测器的触控显示面板，其中压力感测器整合于触控显示面板中，用于缩小触控显示面板的整体厚度。

为达上述目的，本发明提供一种具有压力感测器的触控显示面板，其包括第一基板、第二基板、显示介质层、透明电极层、第一导电层、控制单元与接地电极层。第一基板与第二基板平行相对设置，其中第一基板表面具有显示区与周围区，且周围区围绕显示区设置。显示介质层设于第一基板与第二基板之间。透明电极层设于第一基板的内表面，透明电极层包括多个触控电极互相并排设置于显示区内，其中第一基板的内表面是第一基板面向显示介质层的表面。第一导电层设于第一基板表面，且位于透明电极层的一侧。第一导电层包括多个触控导线与多个压力感测线。触控导线分别电连接于触控电极的其中一者。压力感测线与触控导线电性隔绝。控制单元设于周围区，且部分压力感测线由显示区延伸至周围区而连接至控制单元。接地电极层设于第二基板的表面，且接地电极、压力感测线及控制单元构成压力感测器。

附图说明

图1为本发明第一实施例的具有压力感测器的触控显示面板的分解示意图；

图2为本发明第一实施例的第一基板的示意图；

图3a为图2中透明电极层与第一导电层在单一像素区域的局部放大示意图；

图3b为本发明第一实施例的第一基板沿图3a切线a-a’的剖面示意图；

图3c为本发明第一实施例的第一基板沿图3a切线b-b’的剖面示意图；

图4a为本发明第一实施例的第一变化实施例的剖面示意图；

图4b为本发明第一实施例的第一变化实施例的另一剖面示意图；

图5为本发明第一实施例的第二变化实施例的分解示意图；

图6为本发明第二实施例的第一基板的示意图；

图7为本发明第二实施例的第一基板于图6区域x的剖面放大示意图；

图8为本发明第三实施例的第一基板的示意图；

图9为本发明第四实施例的第一基板的示意图；

图10为本发明第五实施例的具有压力感测器的触控显示面板的分解示意图；

图11为本发明第五实施例的剖面示意图；

图12为本发明第五实施例的第一变化实施例的分解示意图。

符号说明

1a、1b、2a、2b触控显示面板

10a、10b、10c直行

100第一基板

100d显示区

100p周围区

102第二基板

104显示介质层

106透明电极层

106b、126b分支电极

108第一导电层

110接地电极层

112、113偏光片

114触控电极

116触控导线

118压力感测线

120控制单元

122虚置电极

124开关元件层

126像素电极层

128第一绝缘层

130第二绝缘层

132平坦层

134第三绝缘层

136数据线

138压力感测电极

140连接导线

142第四绝缘层

144彩色滤光片

146导电遮蔽层

148第四绝缘层

150第二导电层

d1第一方向

d2第二方向

g1第一感测组

g2第二感测组

g3第三感测组

s狭缝

s11、s21内表面

s12、s22表面

tft薄膜晶体管

v1、v2、v3介层洞

x区域

z方向

具体实施方式

为使熟悉本发明所属技术领域的一般技术者能更进一步了解本发明，下文特列举本发明的较佳实施例，并配合所附附图，详细说明本发明的构成内容及所欲达成的功效。此外，为了突显本发明的特征，附图中的具有压力感测器的触控显示面板以示意的方式绘示，其详细的比例并不以附图为限。

请参考图1至图3c，图1为本发明第一实施例的具有压力感测器的触控显示面板的分解示意图，其主要绘示出与压力感测器和触控感应装置有关的膜层，图2为本发明的第一实施例的第一基板的示意图，图3a为图2中透明电极层与第一导电层在单一像素区域的局部放大示意图，图3b为本发明的第一实施例的第一基板沿图3a切线a-a’的剖面示意图，以及图3c为本发明第一实施例的第一基板沿图3a切线b-b’的剖面示意图。如图1所示，本实施例的触控显示面板1a包括第一基板100、第二基板102、显示介质层104、透明电极层106、第一导电层108、接地电极层110与偏光片112、113。第一基板100与第二基板102平行相对设置，且显示介质层104设于第一基板100与第二基板102之间。第一基板100与第二基板102可包括透明基板例如玻璃基板或塑胶基板，但不以此为限。本实施例的显示介质层104为液晶层，但不以此为限。显示介质层104也可视触控显示面板1a的类型不同而为其它显示介质层，例如是电泳材料层、电润湿材料层或者是电激发光材料层等。透明电极层106设于第一基板100的内表面s11上，其中第一基板100的内表面s11是指面向显示介质层104的表面。透明电极层106的材料可包括例如氧化铟锡(indiumtinoxide,ito)、氧化铟锌(indiumzincoxide,izo)或其它具有高透光性及良好导电性的透明导电材料。第一导电层108设于第一基板100的内表面s11上，且位于透明电极层106的一侧，本实施例的第一导电层108设于第一基板100与透明电极层106之间。第一导电层108的材料可包括金属，但不以此为限。触控显示面板1a具有两个偏光片112、113，其中偏光片112位于第一基板100相反于显示介质层104的表面s12上，而偏光片113位于第二基板102相反于显示介质层104的表面s22上。接地电极层110设于第二基板102相反于显示介质层104的表面s22上，且本实施例的接地电极层110为偏光片113的一部分，例如为偏光片113中的膜层之一，举例来说可将偏光片113中面对第二基板102的表面的黏着胶层做为导电胶，以作为接地电极层110，但不以此为限。接地电极层110可为整面式的膜层，在触控显示面板1a操作时可具有大致上固定的电位，或是接地电极层110在触控显示面板1a操作时将其接地。接地电极层110的导电材料可例如具有10⁸～10⁹ω/□(10⁸～10⁹ω/sq)的阻抗，但不以此为限。

如图2所示，第一基板100的内表面s11具有显示区100d与周围区100p，且周围区100p围绕显示区100d设置。透明电极层106包括多个触控电极114互相并排且设置于显示区100d内，但不以此为限。在其他变化实施例中，位于显示区100d边缘的触控电极114也可延伸至部分的周围区100p内。触控电极114彼此之间互相分离并电性隔绝，本实施例的触控电极114沿着第一方向d1延伸排列成多个直行10a，这些直行10a沿着第二方向d2平行并排，且第一方向d1不平行于第二方向d2，但触控电极114的配置方式不以此为限。第一导电层108包括多个触控导线116与多个压力感测线118。触控导线116分别电连接于触控电极114的其中一者，各触控电极114可通过一触控导线116与第一基板100的周围区100p内的控制单元120电连接。本实施例的触控导线116是由显示区100d沿着第一方向d1延伸至周围区100p而连接至控制单元120，但不以此为限。压力感测线118分布于显示区100d内并且大体上沿第一方向d1延伸且彼此平行，本实施例的压力感测线118与触控导线116是沿着第二方向d2轮流穿插并排，其中压力感测线118与触控导线116电性隔绝，然而，本发明并不特别限制压力感测线118与触控导线116的排列方式、彼此的排列顺序或相对关系，换言之，在其他实施例中，压力感测线118与触控导线116也可以不是轮流穿插并排的方式设置。在本实施例中，触控电极114的每一个直行10a对应于其中一部分的多条压力感测线118，且对应于同一个直行10a的该部分的压力感测线118彼此互相电连接，其中该部分的压力感测线118沿着第二方向d2均匀并排，而可于触控电极114的直行10a内具有例如梳子状的造型，但不以此为限，例如压力感测线118彼此之间可具有不完全相等的间距。此外，在本实施例中对应于同一个直行10a的多条压力感测线118之中，只有其中一条压力感测线118会由显示区100d延伸至周围区100p而连接至控制单元120，但不以此为限。触控显示面板1a的触控导线116与压力感测线118的配置方式并不以本实施例的作法为限，而可视需求而有不同的配置方式。另请一并参考图1与图2，接地电极层110、第一导电层108的压力感测线118及控制单元120构成本实施例的压力感测器，由于接地电极层110具有固定的电位，而压力感测线118可经由控制单元120提供一电压，因此可使得接地电极层110与压力感测线118之间形成电容，由此当手指按压时，接地电极层110与压力感测线118之间的距离变化即可通过电容的变化来判断，而可进一步判断按压的压力大小。

此外，本实施例的触控显示面板1a的第一导电层108可另选择性地包括虚置电极(dummyelectrode)122，虚置电极122可例如为线段状的电极，均匀排列于各个触控电极114所设置对应的区域内，并且可与压力感测线118沿着第二方向d2轮流穿插并排，但不以此为限。此外，虚置电极122的线段两端与对应的触控电极114电连接，但不以此为限。虚置电极122的配置方式并不以本实施例的作法为限，而可视需求而有不同的配置方式。

如图3a至图3c所示，触控显示面板1a另包括开关元件层124、像素电极层126、第一绝缘层128、第二绝缘层130与平坦层132。开关元件层124设于第一基板100的内表面s11上并设于第一基板100与第一导电层108之间。开关元件层124可包括如数据线136及扫描线(图未示)等导线与薄膜晶体管tft(仅示于图3c)及电容(图未示)等各种电子元件，上述导线与电子元件设置在第三绝缘层134与第四绝缘层148或未绘示的其他绝缘层之间。本实施例的数据线136于垂直于第一基板100的内表面s11的方向z上与触控导线116、压力感测线118或虚置电极122重叠，但不以此为限。本实施例的透明电极层106为触控显示面板1a的共通电极，并同时当作触控电极114使用。像素电极层126设于开关元件层124与透明电极层106之间并位于显示区100d内，像素电极层126与透明电极层106于垂直于第一基板100的内表面s11的方向z上至少部分重叠。此外，本实施例由透明电极层106构成的各触控电极114包括多条分支电极106b，且分支电极106b之间具有狭缝s。像素电极层126的材料为透明导电材料，例如氧化铟锡，但不以此为限。第一绝缘层128设于像素电极层126与透明电极层106之间，第二绝缘层130设于像素电极层126与第一导电层108之间，且像素电极层126设于透明电极层106与第一导电层108之间。如图3c所示，第一绝缘层128具有介层洞v1，其设置的位置可例如对应黑色矩阵层(未绘示)的图案设置。介层洞v1另贯穿第二绝缘层130并暴露出触控导线116的一部分的顶面，而透明电极层106可填入介层洞v1中并与触控导线116的一部分的顶面接触，使得触控导线116分别经由介层洞v1而电连接于对应的触控电极114。在变化实施例中，介层洞v1中也可填入其他导电膜层，以使第二绝缘层130上下两侧的透明电极层106与触控导线116电连接。平坦层132设于开关元件层124与第一导电层108之间。第一绝缘层128、第二绝缘层130、第三绝缘层134及第四绝缘层148可包括无机绝缘材料，但不以此为限。平坦层132可包括有机绝缘材料，但不以此为限。

根据本实施例，压力感测线118与触控导线116由同一层第一导电层108所构成，因此可同时制作，并不需额外的光掩模。此外，接地电极层110制作于偏光片113的表面上，而偏光片113也为一般显示面板中常见的元件。因此在本实施例中，压力感测器被整合进触控显示面板1a中，除了可提升产品的良率或可靠度外，也可具有较小的体积与重量。

本发明的触控显示面板并不以上述实施例为限。下文将依序介绍本发明的其它较佳实施例与变化实施例的触控显示面板，且为了便于比较各实施例与变化实施例的相异处并简化说明，在下文的各实施例中使用相同的符号标注相同的元件，且主要针对各实施例的相异处进行说明，而不再对重复部分进行赘述。

请参考图4a与图4b，其皆为本发明第一实施例的第一变化实施例的剖面示意图。如图4a所示，本变化实施例与第一实施例不同的地方在于透明电极层106设于像素电极层126与第一导电层108之间，且第二绝缘层130设于透明电极层106与第一导电层108之间。像素电极层126具有多条分支电极126b，且分支电极126b之间具有狭缝s，而透明电极层106所构成的触控电极114不具有狭缝。如图4b所示，第一绝缘层128中不具有介层洞，而第二绝缘层130具有介层洞v2，其暴露出触控导线116的一部分的顶面，而透明电极层106可填入介层洞v2中并与触控导线116的一部分的顶面接触，使得触控导线116分别经由介层洞v2而电连接于对应的触控电极114。在其他变化实施例中，介层洞v2中也可填入其他导电膜层，以使第二绝缘层130上下两侧的透明电极层106与触控导线116电连接。本变化实施例的其余特征大体上可类似于第一实施例，并可参考图1与图2，在此不再赘述。此外，本变化实施例的特征也可应用于以下第二实施例至第四实施例。

请参考图5，其为本发明第一实施例的第二变化实施例的分解示意图，且图5主要绘示出与压力感测器和触控感应装置有关的膜层。如图5所示，本变化实施例与第一实施例不同的地方在于，其中一片偏光片113位于触控显示面板1b的第二基板102相反于显示介质层104的表面s22上，且接地电极层110设于偏光片113与第二基板102之间，并非偏光片113的一部分。接地电极层110可包括透明导电材料或其他适合的导电材料。本变化实施例的其余特征大体上可类似于上述实施例，在此不再赘述。此外，本变化实施例的特征也可应用于以下第二实施例至第四实施例。

请参考图6与图7，图6为本发明第二实施例的第一基板的示意图，以及图7为本发明第二实施例的第一基板于图6区域x的剖面放大示意图，为了清楚表示本实施例的特征，图6中省略绘示虚置电极。如图6与图7所示，本实施例与第一实施例不同的地方在于，透明电极层106另包括多个条状的压力感测电极138沿着第一方向d1延伸与配置，且每一个压力感测电极138与压力感测线118的至少其中一条电连接，例如可通过第一绝缘层128与第二绝缘层130中的介层洞使得压力感测电极138与压力感测线118电连接。在本实施例中，一个压力感测电极138对应设置于一个触控电极114的右侧，且各触控电极114与各压力感测电极138分别具有数个分支电极(仅示于图7)，但不以此为限。虽然压力感测电极138与触控电极114皆由同一透明电极层106所构成，但压力感测电极138与触控电极114之间为电性隔绝的。压力感测电极138与触控电极114的配置方式并不以本实施例为限，并可视需求而有不同的配置方式。如图7所示，本实施例的第一导电层108也可选择性地具有虚置电极122，并可参考第一实施例的作法。此外，在本实施例的变化实施例中，也可选择性地将透明电极层106设于像素电极层126与第一导电层108之间，其作法可参考第一实施例的第一变化实施例、图4a及图4b。

本实施例的压力感测线118区分为多个感测组，以图6中感测电极114的其中一条直行10b为例，从显示区100d往控制单元120的方向依序设有第一感测组g1、第二感测组g2及第三感测组g3，各个感测组中包括沿第一方向d1延伸的一至数条压力感测线118以及一条连接导线140，其中各连接导线140电连接同一个感测组中的各压力感测线118，在本实施例中，第一感测组g1的连接导线140从显示区100d相反于控制单元120的一侧的周围区100p延伸至设有控制单元120一侧的周围区100p，第二感测组g2的连接导线140从显示区100d延伸至周围区100p，而第三感测组g3的连接导线140设置于靠近于控制单元120的周围区100p内。连接导线140皆与控制单元120电连接，进而使得各感测组的压力感测线118皆电连接于控制单元120。再者，虽然各感测组中的压力感测线118互相电连接，但不同感测组的压力感测线118彼此之间不互相电连接。本实施例的各感测组中的压力感测线118与连接导线140构成梳子状的结构，其中第三感测组g3与第一感测组g1及第二感测组g2颠倒设置，第一感测组g1与第三感测组g3的压力感测线118横跨两个触控电极114，而第二感测组g2的压力感测线118仅设于一个触控电极114中，但不以此为限。此外，本实施例第三感测组g3的连接导线140设于显示区100d与控制单元120之间，为了避免连接导线140与触控导线116交错接触而造成不必要的电连接，第三感测组g3的连接导线140的一部分或全部由第一导电层108以外的其他导电层(图6以第二导电层150表示)所构成，例如，连接导线140可由开关元件层124中的数据线136或扫描线(图未示)的导电层所构成，且第三感测组g3的连接导线140可例如通过介层洞(图未示)而与压力感测线118电连接。连接导线140与压力感测线118所构成的感测组并不以本实施例的作法为限，并可依实际需求而有不同的配置方式。本实施例的其余特征大体上可类似于第一实施例，在此不再赘述。

请参考图8，其为本发明第三实施例的第一基板的示意图。如图8所示，本实施例与第一实施例不同的地方在于，压力感测线118区分为多个感测组，以图8中感测电极114的其中一条直行10c为例，从显示区100d往控制单元120的方向依序设有第一感测组g1与第二感测组g2，各个感测组中包括沿第一方向d1延伸的一至数条压力感测线118以及一条连接导线140，并可通过连接导线140电连接相同感测组中的各压力感测线118。本实施例的各感测组中的压力感测线118与连接导线140构成梳子状的结构，且第一感测组g1与第二感测组g2的压力感测线118分别横跨三个触控电极114，但不以此为限。此外，本实施例第二感测组g2的连接导线140设于显示区100d与控制单元120之间，为了避免连接导线140与触控导线116交错接触而造成不必要的电连接，第二感测组g2的连接导线140由第一导电层108以外的其他导电层所构成，且连接导线140可例如通过介层洞(图未示)而与压力感测线118电连接。连接导线140与压力感测线118所构成的感测组并不以本实施例的作法为限，并可依实际需求而有不同的配置方式。本实施例的其余特征大体上可类似于第一实施例，压力感测线118与连接导线140的相对设置与连接关系可参考第二实施例，在此不再赘述。

请参考图9，其为本发明第四实施例的第一基板的示意图，为了清楚表示本实施例的特征，图9中省略绘示虚置电极。本实施例与第二实施例不同的地方在于，透明电极层106在显示区100d仅包含触控电极114而不具有压力感测电极138，而本实施例的压力感测线118仍区分为多个感测组，各感测组中的压力感测线118与连接导线140的对应连接关系类似于第二实施例，在此不再赘述。连接导线140与压力感测线118所构成的感测组并不以本实施例的作法为限，并可依实际需求而有不同的配置方式。此外，本实施例的第一导电层108也可选择性地具有虚置电极122，并可参考第一实施例的作法。

请参考图10与图11，图10为本发明第五实施例的具有压力感测器的触控显示面板的分解示意图，其主要绘示出与压力感测器和触控感应装置有关的膜层，以及图11为本发明第五实施例的剖面示意图。在本实施例中，触控显示面板的共用电极与像素电极设置于不同的基板表面，亦即分别设置在显示介质层的两侧。如图10与图11所示，本实施例触控显示面板2a与第一实施例不同的地方在于，开关元件层124设于第二基板102的内表面s21，其是第二基板102面对显示介质层104的表面。像素电极层126设于开关元件层124与显示介质层104之间，且显示介质层104设于像素电极层126与透明电极层106之间，其中在显示区100d内，像素电极层126与透明电极层106于垂直于第一基板100的内表面s11的方向z上至少部分重叠。此外，第二绝缘层130设于第一导电层108与透明电极层106之间，且第二绝缘层130具有多个介层洞v4，而触控导线116分别经由介层洞v4而电连接于透明电极层106的触控电极114。接地电极层110设于第二基板102的内表面s21上，且第四绝缘层142设置于像素电极层126与接地电极层110之间，接地电极层110与压力感测线118于垂直于第一基板100的内表面s11的方向z上至少部分重叠。接地电极层110也可选择性地与像素电极层126设置于同一平面上，亦即接地电极层110与像素电极层126可整合为同一层，此情况下则可省略设置第四绝缘层142，但接地电极层110与像素电极层126彼此之间需电性隔绝。在其他变化实施例中，接地电极层110也可整合于开关元件层124内、设置于开关元件层124与第二基板102之间或是第二基板102外。本实施例的触控显示面板2a另包括彩色滤光片144设置于第一基板100的内表面s11上。此外，由于本实施例的控制元件120(图未示)设置于第二基板102的内表面s21上，而第一导电层108位于第一基板100，因此压力感测线118与触控导线116可通过介层洞以及第二基板102上的其他导线(图未示)而与控制单元120电连接，但不以此为限。本实施例的其余特征大体上可类似于第一实施例，在此不再赘述。

此外，本实施例的触控显示面板2a在画面显示期间时，透明电极层106当作共用电极而接收固定的电位，而接地电极层110不具电位或是接地。在压力感测期间时，压力感测线118接收压力感测信号，而接地电极层110接地。在触控感测期间时，透明电极层106是触控电极114，而接地电极层110不具电位或是接地。

请参考图12，其为本发明第五实施例的第一变化实施例的分解示意图，且图12主要绘示出与压力感测器和触控感应装置有关的膜层。如图12所示，本变化实施例与第五实施例不同的地方在于触控显示面板2b另包括导电遮蔽层146设于第一基板100相反于显示介质层104的表面s12上，并设于偏光片113与第一基板100之间。导电遮蔽层146可包括金属或其他合适的导电材料。本实施例的其余特征大体上可类似于第五实施例，在此不再赘述。

综上所述，本发明具有压力感测器的触控显示面板将压力感测器与触控元件整合进显示面板内，其中压力感测线与触控导线由同一层第一导电层所构成，因此可同时制作并整合进现有的触控显示面板的制作方法，并不需额外的光掩模，也可以达到节省膜层材料和降低整体装置的厚度的效果。此外，由于偏光片为一般显示面板中常见的元件，当接地电极层整合制作于偏光片的表面上时，也可降低整体装置的厚度。因此在本发明中，压力感测器被整合进触控显示面板中，除了可提升产品的良率或可靠度外，也可具有较小的体积与重量。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。