觸控螢幕面板和包括該觸控螢幕面板的顯示裝置的製作方法
2023-04-24 21:59:16
本發明涉及一種具有尾部區域的觸控螢幕面板和包括該觸控螢幕面板的顯示裝置。
背景技術：
用戶界面(UI)能夠使人(用戶)與各種電氣和電子裝置進行交互並易於按照他們所希望的對其進行控制。用戶界面的通常例子包括小鍵盤、鍵盤、滑鼠、在屏顯示(OSD)、以及具有紅外通訊能力或射頻(RF)通訊能力的遙控器。用戶界面技術不斷發展，以提高用戶感覺和操作的便利性。近來，用戶界面已涉及觸摸UI、聲音識別UI、3D UI等。
觸摸UI不可缺少地用在可攜式信息器件中，而且已廣泛地用在幾乎所有類型的家用器件中。利用可賦予比傳統電阻觸摸感測系統更高的耐用性和光學透明度並且能夠進行多點檢測和懸停檢測(hover detection)的觸控螢幕面板結構，電容觸摸感測系統能夠用在多種器件中。
由於這種觸控螢幕面板中安裝有許多部件，所以其面臨很多問題。這些問題的例子包括：由於部件數量增加導致製造成本上升、用於安裝這些部件的工藝數量增加及最終工藝缺陷增加、以及對部件放置的結構限制增加。這可降低產品的安全性和可靠性，從而需要解決這些問題的方案。
技術實現要素：
本發明力求提供一種在觸摸傳感器與主板之間提供簡化連接的觸控螢幕面板和包括該觸控螢幕面板的顯示裝置。
一種觸控螢幕面板，所述觸控螢幕面板包括位於基膜上的觸摸傳感器以及連接至所述觸摸傳感器的布線，其中所述基膜包括主區域和從所述主區域突出的尾部區域，所述主區域包括設置所述觸摸傳感器的有效區域以及位於所述有效區域外部的邊框區域，所述布線經過所述邊框區域和所述尾部區域，並且所述布線將所述觸摸傳感器和設置在所述尾部區域的一端的端子連接。
附圖說明
給本發明提供進一步理解並併入本說明書構成本說明書一部分的附圖圖解了本發明的實施方式，並與說明書一起用於解釋本發明的原理。在附圖中：
圖1到6是用於解釋具有焊盤部和柔性印刷電路板的觸控螢幕面板所遭受的問題的示圖；
圖7是根據本發明的觸控螢幕面板的透視圖；
圖8和9是圖解根據本發明一典型實施方式的觸控螢幕面板的示圖；
圖10是用於解釋根據本發明一典型實施方式的觸控螢幕面板的優點的示圖；
圖11是用於解釋基膜的各種形狀的示圖；
圖12到15是用於解釋根據本發明第一典型實施方式的包括觸控螢幕面板的顯示裝置的示圖；
圖16是用於解釋根據本發明第二典型實施方式的包括觸控螢幕面板的顯示裝置的示圖；
圖17是用於解釋根據本發明第三典型實施方式的包括觸控螢幕面板的顯示裝置的示圖。
具體實施方式
現在詳細描述本發明的實施方式，附圖中圖解了這些實施方式的一些例子。只要可能，將在整個附圖中使用相同的參考標記表示相同或相似的部分。注意，如果確定已知技術的詳細描述可能誤導本發明的實施方式，則將省略已知技術的詳細描述。在描述各實施方式時，將在第一典型實施方式中代表性地描述相同或相似的部分，而在其他實施方式中省略。
在描述本發明的典型實施方式之前，將討論與形成用於觸控螢幕面板的焊盤部佔據部分的空間相關的問題、以及在將焊盤部和柔性印刷電路板連接時發生的問題。
下文中，將參照圖1到6描述具有焊盤部和柔性印刷電路板的觸控螢幕面板。圖1到6是用於解釋具有焊盤部和柔性印刷電路板的觸控螢幕面板所遭受的問題的示圖。
參照圖1和2，觸控螢幕面板包括電極部A、布線部B、焊盤部C和驅動部D。
電極部A(或有效區域)包括形成在基膜BF上的多個觸摸傳感器。觸摸傳感器可包括互電容傳感器或自電容傳感器。布線部B(或邊框區域)位於電極部A外部。布線部B包括分別連接至電極部A中的觸摸傳感器的多條布線。焊盤部C設置於基膜BF的一側上。焊盤部C包括經由多條布線分別電連接至多個觸摸傳感器的多個焊盤。
驅動部D包括觸摸集成電路2和其上安裝觸摸集成電路2的柔性印刷電路板(FPCB)4。觸摸集成電路2與來自主板的控制信號同步地發送和接收用於激活觸摸傳感器的觸摸信號。為此，柔性印刷電路板4的一端電連接至基膜BF的焊盤部C，另一端電連接至主板。為了將柔性印刷電路板4的一端和焊盤部C電連接，在焊盤部C上的第一焊盤9與柔性印刷電路板4上的第二焊盤10之間插入ACF(各向異性導電膜)。為了將柔性印刷電路板4和顯示裝置的主板電連接，在柔性印刷電路板4的另一端設置端子8，並且端子8可拆卸地插入到主板上的連接器中。
如此構造的電容觸控螢幕面板面臨著為多個第一焊盤9形成足夠空間的問題，並且由於使第一焊盤9和第二焊盤10非導電的較差接觸，該電容觸控螢幕面板遭受較低的產品可靠性。
參照圖3和4，考慮到與柔性印刷電路板4上的第二焊盤10的對準和工藝裕度，每個第一焊盤9應當有足夠的寬度w和長度L，以確保足夠接觸面積，防止與第二焊盤的較差接觸。此外，第一焊盤9和第二焊盤10通過ACF 6中的導電球在一個方向D1上附接。然而，如果相鄰焊盤之間的距離p不夠，則第一焊盤9和第二焊盤10可能在其他方向D2上附接，導致較差的接觸。因而，每個第一焊盤9應當與相鄰的第一焊盤9保持足夠的距離p。
近來存在增加越來越多的觸摸傳感器以提高觸摸靈敏度的趨勢，因而導致經由布線連接至觸摸傳感器的第一焊盤9的數量增加。在該情形中，形成第一焊盤9的焊盤部C的面積將相當大地增加。焊盤部C的面積增加導致邊框區域的尺寸增加。邊框區域是顯示裝置中不顯示圖像的區域。邊框區域的尺寸增加劣化了顯示裝置的美感質量。
參照圖5，當前正在開發彎曲型顯示器。彎曲型顯示器具有用於感測彎曲區域BA中以及平坦區域FA中的觸摸輸入的彎曲型觸控螢幕面板。然而，因為在彎曲區域BA中，很難形成第一焊盤9並進行ACF接合，所以彎曲型顯示器具有空間限制。換句話說，在彎曲型顯示器的情形中，焊盤部C僅設置在平坦區域F中，從而用於焊盤部C的空間將增加顯示裝置的尺寸，如果不是彎曲型顯示器，這將不是必須的。
此外，當前正在開發可自由彎折的柔性顯示器。參照圖6，當使用柔性顯示裝置時，如果靠近焊盤部C的部分被彎折，則通過接合工藝接合在一起的第一焊盤9和第二焊盤10可能彼此分離，或者第一焊盤9和第二焊盤10可能具有裂縫。這可造成由於較差接觸等導致的觸摸靈敏度降低。已設計本發明來克服所述問題。
現在，將參照圖7描述根據本發明的觸控螢幕面板TSP。圖7是根據本發明的觸控螢幕面板的透視圖。
參照圖7，根據本發明的觸控螢幕面板包括形成在基膜BF上的觸摸傳感器和連接至觸摸傳感器的布線。
基膜BF由能夠彎曲的柔性材料製成。例如，基膜BF可包括聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、環烯烴聚合物(COP)、醋酸纖維素酞酸酯(CAP)、聚醚碸(PES)、聚丙烯酸酯(PAR)、聚醚醯亞胺(PEI)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚苯硫醚(PPS)、聚烯丙酯(polyallylate)、聚醯亞胺、三醋酸纖維素(TAC)、偏振膜等，但並不限於此。
基膜BF包括主區域MA和從主區域MA突出的尾部區域TA。尾部區域TA從主區域MA的一側延伸。主區域MA包括設置觸摸傳感器的有效區域A、以及位於有效區域A外部的邊框區域B。有效區域A對應於顯示面板上的圖像顯示區域。
多個觸摸傳感器設置在有效區域A中。觸摸傳感器可至少包括自電容傳感器或互電容傳感器。互電容傳感器包括發生在兩個電極之間的互電容。在互電容感測電路中，激活信號(或激勵信號)被施加至兩個電極中的一個電極，並且基於互電容處的電荷量的變化，經由另一個電極感測觸摸輸入。當導體靠近互電容時，互電容處的電荷量減少。如此，能夠檢測觸摸輸入或手勢。
自電容傳感器包括發生在每個傳感器電極處的自電容。在自電容感測電路中，電荷被提供至每個傳感器電極，並且基於自電容處的電荷量的變化檢測觸摸輸入。當導體靠近自電容時，由導體導致的電容與傳感器的電容並聯，所以電容增加。就是說，在自電容感測電路中，當檢測到觸摸輸入時傳感器的電容增加。
邊框區域B位於有效區域A的外部上。分別連接至有效區域A中的觸摸傳感器的多條布線設置在邊框區域B中。
為了使邊框區域B最小，布線可具有工藝所允許的最小線寬度以及彼此之間的最小距離。但是，可考慮到電阻確定布線的線寬度和厚度。布線可由柔性材料製成。例如，布線可包括下述之一：金屬納米線、金屬網(metal mesh)和碳納米管(CNT)，但並不限於此。
尾部區域TA包括設置在一端的端子和連接至端子的布線。形成在邊框區域B中的布線延伸並設置在尾部區域TA中。布線經過主區域MA的邊框區域B和尾部區域TA，並且將觸摸傳感器和設置在尾部區域TA的一端的端子連接。
尾部區域TA的寬度w2小於主區域MA的寬度w1。尾部區域TA可具有僅夠包含分別連接至觸摸傳感器的布線的最小可能寬度w2。因此，本發明賦予了尾部區域TA柔性。
現在，將進一步參照圖8和9詳細描述根據本發明的觸控螢幕面板TSP。圖8和9是圖解根據本發明一典型實施方式的觸控螢幕面板的示圖。
參照圖8和9，根據本發明的觸控螢幕面板TSP可包括基膜BF、第一電極線Tx、以及與第一電極線Tx交叉的第二電極線Rx。第一電極線Tx設置在基膜BF的上表面上。第二電極線Rx設置在基膜BF的下表面上。
連接至第一電極線Tx的第一布線經過邊框區域B和尾部區域TA並且連接至設置在尾部區域TA的一端頂部上的端子TM。連接至第二電極線Rx的第二布線LN經過邊框區域B和尾部區域TA並且連接至設置在尾部區域TA的一端頂部上的端子TM。第二布線LN經由貫穿基膜BF的通孔將第二電極線Rx和設置在尾部區域TA的一端頂部上的端子TM連接。
尾部區域TA可對應於主板MB的位置進行彎曲。設置在尾部區域TA的一端的端子TM可拆卸地插入主板MB上的連接器CN中。例如，觸摸集成電路可安裝在主板MB上。觸摸集成電路可與控制信號同步地發送和接收用於激活觸摸傳感器的觸摸信號。
如上所述，基膜BF和布線可由柔性材料製成並且可在各種方向上彎曲。因此，本發明能夠防止在彎曲時尾部區域TA和/或布線可能發生的破裂或斷開。
由於通過尾部區域TA的端子TM直接連接至主板MB，所以根據本發明的觸控螢幕面板TSP不需要諸如柔性印刷電路板之類的電連接器。因此，本發明能夠減少部件數量，由此降低製造成本並使顯示裝置輕量化和薄形化。
根據本發明的觸控螢幕面板TSP不需要諸如ACF接合之類的接合焊盤的工藝。因此，本發明能夠實現工藝簡化並減小製造產品的節拍時間(tact time)。而且，由於使工藝中的故障最小，所以本發明能夠提高產品可靠性。例如，在本發明中，如圖10中所示，彎曲型觸控螢幕面板TSP上的彎曲區域BA僅需要用於形成(圖9中的)布線LN的空間，所以能夠避免在彎曲區域BA中進行焊盤形成和接合過程中的任何故障。
因為佔用現有的用於形成(圖1的)焊盤部C的空間，所以本發明能夠減小空間限制並提高部件放置的自由度。此外，本發明通過去除現有的用於形成焊盤部的空間而具有減小邊框區域的優點。
參照圖11，現在將描述基膜BF的形狀。圖11是用於解釋基膜的各種形狀的示圖。
可根據設計者的需求在不用位置以不同形狀形成基膜BF。可考慮到包括主板的位置、與其他結構組件的關係等在內的空間和結構限制來形成設置在基膜BF的一側上的尾部區域TA。
參照圖11的(a)，尾部區域TA可從主區域MA的至少一側向外延伸。尾部區域TA可具有包括四邊形、五邊形等在內的平面多邊形形狀。
參照圖11的(b)，尾部區域TA可包括位於同一平面中的至少一個彎曲部CA。就是說，尾部區域TA可從主區域MA的一側延伸並且可連續在一個或多個不同方向上彎曲。
參照圖11的(c)，基膜BF可包括多個尾部區域TA。基膜BF可包括從主區域MA上的不同位置延伸並且彼此分離的多個尾部區域TA。
通常，需要電連接器(例如，柔性印刷電路板)將觸控螢幕面板TSP和主板連接。由於僅能夠放置在用於焊盤部的空間，所以這種電連接器具有一些空間限制。相比之下，在本發明中，在形成基膜BF時在主區域MA的一側上形成尾部區域TA就足以將觸控螢幕面板TSP與主板連接。因此，本發明能夠提高觸控螢幕面板TSP的自由度和設計便利性。
下文中，將通過本發明的典型實施方式描述根據本發明的觸控螢幕面板TSP的應用示例。
參照圖12到15，現在將描述根據本發明第一典型實施方式的包括觸控螢幕面板TSP的顯示裝置。圖12到15是用於解釋根據本發明第一典型實施方式的包括觸控螢幕面板的顯示裝置的示圖。
根據本發明第一典型實施方式的顯示裝置包括：嵌入有顯示輸入圖像的像素的顯示面板、以及結合到顯示面板上的觸控螢幕面板TSP。
本發明的顯示裝置可由液晶顯示器(LCD)、場發射顯示器(FED)、等離子顯示面板(PDP)、有機發光顯示器(OLED)、電泳(EPD)顯示器等實現。應當注意，以顯示面板包括液晶顯示器的例子描述了本發明的第一典型實施方式，但本發明的第一典型實施方式不限於此。
參照圖12，根據本發明第一典型實施方式的觸控螢幕面板TSP是外置型(add-on)觸控螢幕面板。在外置型觸控螢幕面板中，顯示面板和觸控螢幕面板TSP單獨製造，然後將觸控螢幕面板TSP附接至顯示面板的頂部。外置型顯示裝置進一步包括結合到顯示面板上的偏振膜POL1。在該情形中，觸控螢幕面板TSP結合到偏振膜POL1上。在圖12中，「SUB1」表示上基板，「SUB2」表示下基板，「POL2」表示下偏振膜。
顯示面板包括形成在兩個基板SUB1和SUB2之間的液晶層。顯示面板上的像素陣列包括形成在由數據線和柵極線界定的像素區域中的像素。每個像素包括：形成在數據線和柵極線的交叉部分處的TFT(薄膜電晶體)、要被充上數據電壓的像素電極、以及連接至像素電極以保持液晶單元的電壓的存儲電容器Cst。
在顯示面板的上基板SUB1上形成有黑矩陣、濾色器等。顯示面板的下基板SUB2可以以COT(TFT上濾色器)結構實現。在該情形中，濾色器可形成在顯示面板的下基板SUB2上。被提供公共電壓的公共電極可形成在顯示面板的上基板SUB1或下基板SUB2上。偏振膜分別附接至顯示面板的上基板SUB1和下基板SUB2，用於設定液晶的預傾角的取向膜分別形成在接觸液晶的內表面上。柱狀襯墊料形成在顯示面板的上基板SUB1和下基板SUB2之間以保持液晶單元的單元間隙。
可在顯示面板的背面下方設置背光單元。背光單元是照亮顯示面板的邊緣型或直下型背光單元。顯示面板可以以任何已知的液晶模式實現，諸如TN(扭曲向列)模式、VA(垂直取向)模式、IPS(共平面開關)模式、和FFS(邊緣場開關)模式。
參照圖13到15，現在將描述外置型觸控螢幕面板TSP的電極結構。根據本發明第一典型實施方式的觸控螢幕面板TSP可包括如圖13到15中所示的各種電極結構。
參照圖13，外置型觸控螢幕面板TSP包括基膜BF、第一電極線Tx、以及與第一電極線Tx交叉的第二電極線Rx。第一電極線Tx設置在基膜BF的上表面上。第二電極線Rx設置在基膜BF的下表面上。第一電極線Tx和第二電極線Rx彼此絕緣。
參照圖14，外置型觸控螢幕面板TSP包括第一基膜BF1和第二基膜BF2。第一電極線Tx設置在第一基膜BF1上，與第一電極線Tx交叉的第二電極線Rx設置在第二基膜BF2上。第一基膜BF1和第二基膜BF2可通過它們之間插入的粘合劑層結合在一起。
參照圖15，外置型觸控螢幕面板TSP包括基膜BF、第一電極線Tx、以及與第一電極線Tx交叉的第二電極線Rx。第一電極線Tx和第二電極線Rx設置在基膜BF的一個表面上。在該情形中，第一電極線Tx彼此分離或第二電極線Rx彼此分離，並且分離的電極線通過橋圖案電連接。第一電極線Tx和第二電極線Rx通過絕緣膜彼此絕緣。
參照圖16，現在將描述根據本發明第二典型實施方式的包括觸控螢幕面板TSP的顯示裝置。圖16是用於解釋根據本發明第二典型實施方式的包括觸控螢幕面板的顯示裝置的示圖。
根據本發明第二典型實施方式的顯示裝置可由有機發光二極體顯示器實現。根據本發明第二典型實施方式的顯示裝置包括顯示面板，顯示面板具有設置在薄膜電晶體(下文稱為「TFT」)基板SUB上的像素、以及設置在覆蓋像素的柔性材料的基膜BF上的觸摸傳感器。根據本發明第二典型實施方式的顯示裝置進一步包括設置在基膜BF上方的偏振膜POL，觸摸傳感器設置在基膜BF的上表面上並且位於基膜BF與偏振膜POL之間。
參照圖16，根據本發明第二典型實施方式的觸控螢幕面板TSP是盒上型(on-cell)觸控螢幕面板。在盒上型觸控螢幕面板中，組成觸摸傳感器的元件直接形成在顯示面板的封裝基板ECAP的上表面上。
顯示面板的TFT基板SUB包括形成在由數據線和柵極線界定的像素區域中的像素。每個像素包括作為自發光元件的OLED(有機發光二極體，下文稱為「OLED」)。OLED包括陽極、陰極、以及插入陽極與陰極之間的有機化合物層。有機化合物層可包括發光層EML並且可進一步包括公共層。公共層可包括選自由下述構成的組中的至少一個：空穴注入層HIL、空穴傳輸層HTL、電子傳輸層ETL和電子注入層EIL。
在顯示面板上，每個都包括OLED的像素布置成矩陣，並且像素的亮度根據視頻數據的灰度值進行調整。每個像素包括：驅動TFT，驅動TFT根據柵極-源極電壓控制流過OLED的驅動電流；存儲電容器，存儲電容器在一個幀內保持驅動TFT的柵極-源極電壓恆定；以及至少一個開關TFT，至少一個開關TFT響應於柵極脈衝(或掃描脈衝)將驅動TFT的柵極-源極電壓編程。通過與數據電壓和驅動TFT的閾值電壓有關的驅動TFT的柵極-源極電壓確定驅動電流，像素的亮度與流過OLED的驅動電流的量成比例。
顯示面板的封裝基板ECAP設置在形成有像素的TFT基板SUB的頂部上。封裝基板ECAP設置成從外部保護顯示面板內部的元件。在盒上型觸控螢幕面板中，封裝基板ECAP可以是根據本發明的觸控螢幕面板TSP的基膜BF。就是說，根據本發明的基膜BF用作封裝基板ECAP，在封裝基板ECAP的上表面上設置電極線。
設置在封裝基板ECAP的上表面上的電極線包括第一電極線Tx以及與第一電極線Tx交叉的第二電極線Rx。在該情形中，第一電極線Tx彼此分離或第二電極線Rx彼此分離，並且分離的電極線通過橋圖案電連接。第一電極線Tx和第二電極線Rx通過絕緣膜彼此絕緣。
參照圖17，現在將描述根據本發明第三典型實施方式的包括觸控螢幕面板TSP的顯示裝置。圖17是用於解釋根據本發明第三典型實施方式的包括觸控螢幕面板的顯示裝置的示圖。在描述第三典型實施方式時，將省略第二典型實施方式與第三典型實施方式之間的重複內容。
根據本發明第三典型實施方式的顯示裝置可由有機發光二極體顯示器實現。根據本發明第三典型實施方式的顯示裝置包括顯示面板，顯示面板包括設置在薄膜電晶體(下文稱為「TFT」)基板SUB上的像素、以及設置在覆蓋像素的柔性材料的基膜BF上的觸摸傳感器。在根據本發明第三典型實施方式的顯示裝置中，觸摸傳感器設置在面對TFT基板SUB的基膜BF的下表面上。
參照圖17，根據本發明第三典型實施方式的觸控螢幕面板TSP是集成式觸控螢幕面板。在集成式觸控螢幕面板中，觸摸傳感器嵌入顯示裝置內部，由此使顯示器變薄並提高耐用性。
顯示面板的封裝基板ECAP設置在形成有像素的TFT基板SUB的頂部上。封裝基板ECAP設置成從外部保護顯示面板內部的元件。在集成式觸控螢幕面板中，封裝基板ECAP可以是根據本發明的觸控螢幕面板TSP的基膜BF。就是說，根據本發明的基膜BF用作封裝基板ECAP，在封裝基板ECAP的下表面上設置電極線。
設置在封裝基板ECAP的下表面上的電極線包括第一電極線Tx以及與第一電極線Tx交叉的第二電極線Rx。在該情形中，第一電極線Tx彼此分離或第二電極線Rx彼此分離，並且分離的電極線通過橋圖案電連接。第一電極線Tx和第二電極線Rx通過絕緣膜彼此絕緣。
儘管參照多個示例性的實施方式描述了實施方式，但應當理解，本領域技術人員能設計出多個其他修改例和實施方式，這落在本公開內容的原理的範圍內。更具體地說，在公開內容、附圖和所附權利要求的範圍內，在組成部件和/或主題組合構造的配置中可進行各種變化和修改。除了組成部件和/或配置中的變化和修改之外，替換使用對於本領域技術人員來說也將是顯而易見的。