內嵌式觸控顯示面板以及其製作方法與流程

2023-04-29 23:29:11 2

本說明書主要涉及內嵌式觸控顯示面板的技術，特別是涉及用以改善畫面色斑(mura)或是改善觸控效能(touch performance)變差的內嵌式觸控顯示面板技術。

背景技術：

內嵌式觸控顯示面板(In-Cell Touch Display)是同時將顯示功能與觸控功能整合於面板內的新式整合型顯示器。這種新式面板是通過將面板IC與觸控IC的整合，並搭配液晶面板廠的新式製作流程，所開發出的新式液晶面板之一。

內嵌觸控顯示面板，若以觸控信號的傳遞方式做為區分，可分為互容式與自容式。互容式的內嵌觸控顯示面板中，發出觸控信號與接收感測信號的路徑不同。自容式的內嵌觸控顯示面板則是發出觸控信號與接收感測信號的路徑相同。有一種現有的自容式內嵌觸控顯示面板，是將共用電極(或稱接地電極)分割成矩陣狀配置的多個電極塊，每一個電極塊在顯示期間仍做為一般的共用電極(common electrode)使用，而在觸控期間則做為觸控感測電極使用，通過檢測電極塊與外部的觸控物之間所形成的電容，來判斷觸控物的位置。

圖1是顯示一種現有的內嵌觸控顯示面板的部分概要上視圖。如圖1所示，每一塊矩陣共用電極塊S1、S2、…、Sn會利用多個接觸孔C分別連接到一條金屬導線T1、T2、…、Tn。在內嵌觸控顯示面板的顯示驅動期間，這些金屬導線T1、T2、…、Tn會輸出一既定的電壓，使所有的共用電極塊S1、S2、…、Sn維持在相同的電位；在內嵌觸控顯示面板的觸控驅動期間，這些金屬導線T1、T2、…、Tn會各自輸出觸控感測信號，用以獨立地感測各個共用電極塊S1、S2、…、Sn是否被觸控。

在傳統內嵌觸控顯示面板的製作中，為避免觸控信號(Sensing Signal)與薄膜電晶體(Thin Film Transistor，TFT)組件和數據信號(Data Signal)互相干 擾，會於觸控面板的結構中，設計一金屬層(例如：一M3層)，經由接觸孔(contact hole)傳遞觸控信號至共用電極塊。底下將以圖2舉例說明。

圖2是顯示一種現有的經由共用電極在像素電極上方(top com)的製作工藝方式製作的觸控顯示面板的剖視圖。如圖2所示，先沉積柵極電極金屬(gate electrode，GE)層210(可視為M1層)並圖形化，沉積柵極絕緣層(gate insulation(GI)layer)220與有源層(Active layer)230(或半導體層(semiconductor layer))，且圖形化有源層230和柵極絕緣層220，並在柵極絕緣層220挖接觸孔至柵極電極金屬層210。接著，沉積源極和漏極金屬層(Source/Drain(SD)metal layer)240(可視為M2層)，並圖形化源極和漏極金屬層240，且部分源極和漏極金屬層240會與柵極電極金屬210做連接(M1、M2轉接)。接著，在沉積第一保護層(passivation layer(BP1))250與平坦層(PFA)260後，圖形化第一保護層250和平坦層260，以挖接觸孔至源極和漏極金屬層240。此外，也會沉積像素電極層(ITO_pixel layer)270，並圖形化像素電極層270，作為觸控顯示面板的像素電極並使其通過接觸孔連接底層的源極和漏極金屬層240的薄膜電晶體漏極(TFT drain)端，其中ITO是表示銦錫氧化物(Indium Tin Oxide，ITO)。接著，沉積第二保護層(BP2)280，以及沉積一金屬層(M3layer)290(觸控信號線(touch line)的金屬導線)，並圖形化M3層290使其覆蓋於源極和漏極金屬層240的數據線(data line)上。接著，沉積第三保護層(BP3)295，並圖形化第三保護層295，以挖接觸孔於M3層上。最後，沉積共用電極層(ITO_Com layer)271，並圖形化共用電極層271使其形成ITO切口(slit)以作為顯示器共用電極，並通過其下層的第三保護層295的接觸孔連接底層的M3層290。

圖3是顯示一種現有的內嵌觸控顯示面板的金屬導線布局的示意圖。如圖3所示，排列成矩陣狀的共用電極塊配置於基板10的顯示區域11上，而用以共用電位及觸控感測信號的驅動晶片則配置於顯示區域11外的非顯示區域12。金屬導線在顯示區域11內均平行於行方向延伸，出了顯示區域11後在非顯示區域12以扇形的方式連接進驅動晶片。在傳統的布局下，連接至同一行的共用電極塊的金屬導線中，位於最左側的金屬導線Tmax連接到顯示區域11內最上方的共用電極塊，因此在顯示區域11內有最長的長度，同時該條金屬導線在非顯示區域12由於距離驅動晶片較遠，因此在非顯示區域12也有最長的長度。相對地，連接至同一行的共用電極塊的金屬導線 中，位於最右側的金屬導線Tmin連接到顯示區域11內最下方的共用電極塊，因此在顯示區域11內有最短的長度，同時該條金屬導線在非顯示區域12由於距離驅動晶片較近，因此在非顯示區域12也有最短的長度。

因此，因為在靠近驅動晶片及遠離驅動晶片的位置的金屬導線(M3走線)長度不一樣，所以會導致RC負載不均的問題產生。若RC負載不均的問題產生。當RC負載的差異過大時，將導致觸控顯示面板畫面容易產生色斑(mura)或是觸控效能(touch performance)變差的情況發生。

此外，圖4是顯示一種現有的內嵌觸控顯示面板的相關寄生電容的示意圖，如圖4所示，由於內嵌觸控顯示面板的相關寄生電容很多，例如：共用電極塊S1和數據線間的電容Cxd、共用電極塊S1和閘級線間的電容Cxg、共用電極塊S1和共用電極塊S2間的電容Cxv、金屬導線T1和數據線間的電容Cld以及金屬導線T1和柵極線間的電容Clg等等，因而導致觸控效能難以控制。

技術實現要素：

有鑑於上述先前技術的問題，本發明的目的在於提供一種內嵌式觸控顯示面板，以改善觸控顯示面板畫面容易產生色斑(mura)或是觸控效能(touch performance)變差的情況發生。

根據本發明的一較佳實施例提供了一種內嵌式觸控顯示面板。上述內嵌式觸控顯示面板包括一基板、多個共用電極塊、一驅動晶片以及多個金屬導線。上述基板具有一顯示區域以及一非顯示區域，其中上述非顯示區域圍繞上述顯示區域。上述多個共用電極塊配置於上述顯示區域內。上述驅動晶片配置於在上述非顯示區域。上述多個金屬導線用以將上述多個共用電極塊分別連接至上述驅動晶片。上述內嵌式觸控顯示面板更包括沿一第一方向延伸配置的多個柵極線；以及沿一第二方向延伸配置的多個數據線，其中上述多個共用電極塊分別沿著上述第一方向以及上述第二方向排列設置，以構成一像素矩陣。上述多個金屬導線向上述非顯示區域延伸，並以平行上述多個柵極線的方向進入上述顯示區域。上述多個金屬導線在上述非顯示區域包括一第一金屬層且/或一第二金屬層，且其中上述第一金屬層包含上述多個柵極線，且上述第二金屬層包含上述多個數據線。

在本發明一些實施例，上述多個金屬導線上的信號在上述顯示區域通過 上述第一金屬層傳輸。在上述顯示區域內，每一上述共用電極塊通過至少一接觸孔與對應的上述金屬導線連接。在本發明一些實施例，在上述顯示區域內，每一上述金屬導線部分重疊於上述柵極線。

在本發明一些實施例，中上述內嵌式觸控顯示面板適用於共用電極在像素電極上方(top com)的製作工藝方式，或像素電極在共用電極上方(top pixel)的製作工藝方式。

根據本發明的一較佳實施例提供了一種內嵌式觸控顯示面板的製作方法。上述內嵌式觸控顯示面板的製作方法的步驟包括：在一基板產生一第一金屬層，其中上述第一金屬層包括多個金屬導線；在上述第一金屬層上方產生一第一絕緣層；在上述第一絕緣層上產生一半導體層、一像素電極以及一第二金屬層；產生一第二絕緣層；以及在上述第二絕緣層上產生一共用電極，其中上述多個金屬導線向上述基板的非顯示區域延伸，並以平行上述基板的一顯示區域的閘級線方向進入上述顯示區域，其中上述多個金屬導線在上述非顯示區域包括上述第一金屬層且/或上述第二金屬層，且其中上述第一金屬層包含多個柵極線，且上述第二金屬層包含多個數據線。

根據本發明的另一較佳實施例提供了一種內嵌式觸控顯示面板的製作方法。上述內嵌式顯示面板的製作方法的步驟包括：在一基板產生一第一金屬層，其中上述第一金屬層包括多個金屬導線；在上述第一金屬層上方產生一第一絕緣層；在上述第一絕緣層上產生一半導體層以及一第二金屬層；產生一第二絕緣層；在上述第二絕緣層上產生一第三絕緣層；在上述第三絕緣層上產生一共用電極；在上述共用電極上產生一第四絕緣層；以及在上述第四絕緣層上產生一像素電極，其中上述多個金屬導線向上述基板的非顯示區域延伸，並以平行上述基板的一顯示區域的閘級線方向進入上述顯示區域，其中上述多個金屬導線在上述非顯示區域包括上述第一金屬層且/或上述第二金屬層，且其中上述第一金屬層包含多個柵極線，且上述第二金屬層包含多個數據線。

關於本發明其他附加的特徵與優點，此領域的熟習技術人士，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可根據本案實施方法中所公開的執行聯繫程序的裝置以及方法，做些許的更動與潤飾而得到。

附圖說明

圖1是顯示一種現有的內嵌觸控顯示面板的部分概要上視圖；

圖2是顯示一種現有的經由共用電極在像素電極上方(top com)的製作工藝方式製作的觸控顯示面板的剖視圖；

圖3是顯示一種現有的內嵌觸控顯示面板的金屬導線布局的示意圖；

圖4是顯示一種現有的內嵌觸控顯示面板的相關寄生電容的示意圖；

圖5是顯示根據本發明的一實施例所述的觸控顯示面板100的金屬導線布局的示意圖；

圖6是顯示根據本發明的一實施例所述的經由共用電極在像素電極上方(top com)的製作工藝方式製作的觸控顯示面板100的剖視圖；

圖7是顯示根據本發明的另一實施例所述的經由像素電極在共用電極上方(top pixel)的製作工藝方式製作的觸控顯示面板100的剖視圖。

符號說明

100 觸控顯示面板

10、110 基板

11、200 顯示區域

111 第一金屬層

112 第一絕緣層

113 有源層

114 像素電極層

115 第二金屬層

116 第二絕緣層

117 共用電極層

118 第三絕緣層

119 第四絕緣層

12、300 非顯示區域

120-1～120-N、S1、S2、Sn 共用電極塊

130 驅動晶片

C 接觸孔

210 GE

220 GI

230 有源層(Active)

240 SD

250 BP1

260 PFA

270 像素電極層(ITO_Pixel)

280 BP2

290 M3

295 BP3

271 共用電極層(ITO_Com)

L1、L2、Ln、T1、T2、Tn、Tmax、Tmin 金屬導線

具體實施方式

本章節所敘述的是實施本發明的最佳方式，目的在於說明本發明的精神而非用以限定本發明的保護範圍，本發明的保護範圍當視所附的權利要求所界定的為準。

圖5是顯示根據本發明的一實施例所述的觸控顯示面板100的示意圖。觸控顯示面板100是一自容式(self-capacitance)內嵌式觸控顯示面板(In-Cell Touch Display)，且其是利用GOP(gate on panel)技術，也就是將柵極電路做進薄膜電晶體陣列(TFT Array)的方式來製作。如圖5所示，觸控顯示面板100中包含一基板110、多個共用電極塊(或觸控單元)120-1、120-2…120-N、一驅動晶片130，以及多個金屬導線L1、L2…Ln。注意地是，在圖5中的示意圖，僅是為了方便說明本發明的實施例，但本發明並不以此為限。

如圖5所示，基板110具有一顯示區域200以及一非顯示區域300，其中非顯示區域300圍繞在顯示區域200的四周。在顯示區域200中，配置了共用電極塊120-1～120-N、多個柵極線(gate line)以及多個數據線(data line)。柵極線是沿一第一方向(例如：一列方向)延伸配置，且數據線是沿一第二方向(例如：一行方向)延伸配置以和柵極線互相垂直。共用電極塊120-1～120-N是以一矩陣方式排列。具體來說，共用電極塊120-1～120-N分別沿著第一方向以及第二方向排列設置，以構成一像素矩陣。

根據本發明的一實施例，多個金屬導線L1、L2…Ln可視為電極信號線(Vcom line)以及觸控信號線(sensing line)，其連接於共用電極塊120-1～120-N 和驅動晶片130之間，用以提供電極信號(Vcom)或觸控信號(sensing signal)給共用電極塊120-1～120-N。根據本發明的一實施例，多個金屬導線L1、L2…Ln從驅動晶片130向非顯示區域300延伸，並以平行顯示區域200的柵極線的方向進入顯示區域200。

根據本發明的一實施例，觸控顯示面板100適用於經由共用電極在像素電極上方(top com)的製作工藝方式所製作而成的觸控顯示面板，或經由像素電極在共用電極上方(top pixel)的製作工藝方式所製作而成的觸控顯示面板。以下將有更詳細的說明。

圖6是顯示根據本發明的一實施例所述的經由共用電極在像素電極上方(top com)的製作工藝方式製作的觸控顯示面板100的剖視圖。如同圖5所示，在製作觸控顯示面板100時，會先在基板110上產生一第一金屬層111。根據本發明的一實施例，第一金屬層111包含了柵極電極，以與門極線。此外，第一金屬層111也包含了用以傳送電極信號(Vcom)和觸控信號(sensing signal)的多個金屬導線L1、L2…Ln(例如：電極信號線以及觸控信號線)。當第一金屬層產生後，會在第一金屬層111上產生一第一絕緣層112，並在第一絕緣層112上挖一接觸孔(contact hole)至第一金屬層111。第一絕緣層112可視為一柵極絕緣層(gate insulation layer)。接著，會產生一有源層(Active layer)(或半導體層)113，一像素電極層(ITO_pixel layer)114以及一第二金屬層115。像素電極層114在圖形化後可做為觸控顯示面板100的像素電極。第二金屬層115包含源極電極、漏極電極以及數據線。接著會產生一第二絕緣層116(例如一保護層(BP))，並在第二絕緣層116上挖一接觸孔至第二金屬層115。最後，產生一共用電極層(ITO_Com layer)117。共用電極層117在圖形化後可做為觸控顯示面板100的共用電極。

圖7是顯示根據本發明的另一實施例所述的經由像素電極在共用電極上方(top pixel)的製作工藝方式製作的觸控顯示面板100的剖視圖。如同圖6所示，在製作觸控顯示面板100時，會先在基板110上產生一第一金屬層111。根據本發明的一實施例，第一金屬層111包含了柵極電極(GE)，以與門極線。此外，第一金屬層111也包含了用以傳送電極信號(Vcom)和觸控信號(sensing signal)的多個金屬導線L1、L2…Ln(例如：電極信號線以及觸控信號線)。當第一金屬層產生後，會在第一金屬層111上產生一第一絕緣層112，並在第一絕緣層112上挖一接觸孔至第一金屬層111。第一絕緣層112可視為一柵 極絕緣(GI)層。接著，會產生一有源層(或半導體層)113，以及一第二金屬層115。第二金屬層115包含源極電極、漏極電極以及數據線。接著，會產生一第二絕緣層116(例如一保護層(BP))，以及產生一第三絕緣層118(例如一平坦層(PFA))，並在第二絕緣層116和第三絕緣層118上挖接觸孔至第二金屬層115。接著，產生一共用電極層117。共用電極層117在圖形化後可做為觸控顯示面板100的共用電極。接著，產生一第四絕緣層119，並在第四絕緣層119(例如一保護層(BP))上一挖接觸孔至第二金屬層115。最後，產生像素電極層(ITO_pixel layer)114。像素電極層114在圖形化後可做為觸控顯示面板100的像素電極。

根據本發明的一實施例，當多個金屬導線L1、L2…Ln在非顯示區域300(即還未進顯示區域200)時，多個金屬導線L1、L2…Ln在非顯示區域300可包括第一金屬層111或第二金屬層115。根據本發明的另一實施例，當多個金屬導線L1、L2…Ln在非顯示區域300時，多個金屬導線L1、L2…Ln在非顯示區域300可包括第一金屬層111和第二金屬層115。

根據本發明的一實施例，當多個金屬導線L1、L2…Ln進入顯示區域200時，多個金屬導線L1、L2…Ln在顯示區域200可包括第一金屬層傳輸111。根據本發明的一實施例，每一共用電極塊120-1～120-N通過至少一接觸孔C與對應的金屬導線L1、L2…Ln的一者相連接。根據本發明的一實施例，每一金屬導線L1、L2…Ln會部分(例如：需要傳送觸控信號給共用電極塊之處)重疊於柵極線。

本發明提出了利用第一金屬層和第二金屬層取代原先的M3金屬層(如圖2所示)，金屬導線上的觸控信號可使用第一金屬層且/或第二金屬層走左右的非顯示區域，進入顯示區域區前再轉第一金屬層與柵極線平行，最後再與欲連接共用電極塊連接，以達成電極信號和觸控信號的傳輸。經由本發明所提出的觸控顯示面板100的製作方式以及金屬導線的布局方式，將使得金屬導線的走線較短外，金屬導線也僅須走到觸控顯示面板100的一半即可，因而減輕RC負載不均問題，並可改善畫面色斑或是觸控效能變差的問題。此外，因為觸控信號不走原先的M3金屬層，可大幅降低寄生電容，例如：Clg電容、Cld電容及Clx電容，在觸控的均勻性。

本說明書中所提到的「一實施例」或「實施例」，表示與實施例有關的所述特定的特徵、結構、或特性是包含根據本發明的至少一實施例中，但並 不表示它們存在於每一個實施例中。因此，在本說明書中不同地方出現的「在一實施例中」或「在實施例中」詞組並不必然表示本發明的相同實施例。

以上段落使用多種層面描述。顯然的，本文的教示可以多種方式實現，而在範例中公開的任何特定架構或功能僅為一代表性的狀況。根據本文的教示，任何熟知此技術的人士應理解在本文公開的各層面可獨立實作或兩種以上的層面可以合併實作。

雖然結合以上較佳實施例公開了本發明，然而其並非用以限定本發明，任何熟悉此技術者，在不脫離本發明的精神和範圍內，可作些許的更動與潤飾，因此本發明的保護範圍應以附上的權利要求所界定的為準。