本發(fā)明涉及觸控面板，特別是涉及其結(jié)構(gòu)與包含其的觸控顯示設(shè)備。

背景技術(shù)：

觸控面板已廣泛應(yīng)用于家庭用品、通訊裝置、及電子信息裝置等電子產(chǎn)品，逐漸取代實(shí)體鍵盤與鼠標(biāo)等現(xiàn)有的輸入接口，并提供有效率的操作接口。目前的觸控面板已發(fā)展出直接將感測電極制作形成于保護(hù)蓋板上的單片基板結(jié)構(gòu)。此類結(jié)構(gòu)的觸控面板雖輕薄，但若感測電極為蝕刻圖案時，蝕刻區(qū)域與非蝕刻區(qū)域間的光反射不同，造成觸控面板的外觀具有色差等光學(xué)問題。因此在觸控面板中設(shè)有光學(xué)補(bǔ)償層來改善光學(xué)問題。

然而，目前具有光學(xué)補(bǔ)償層的觸控面板經(jīng)紫外光環(huán)境下使用有機(jī)會產(chǎn)生觸控不靈敏的問題，因此亟需新的觸控面板結(jié)構(gòu)以克服上述問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種觸控面板與觸控顯示設(shè)備，以解決由于目前具有光學(xué)補(bǔ)償層的觸控面板在紫外光環(huán)境下使用會產(chǎn)生觸控不靈敏的問題。

為達(dá)上述目的，本發(fā)明一實(shí)施例提供的觸控面板，包括：蓋板；折射率匹配層，位于蓋板下；觸控裝置，位于折射率匹配層下；以及光學(xué)匹配層，位于觸控裝置下，其中折射率匹配層包括第一低折射率介電層與第一高折射率介電層，其中第一低折射率介電層直接接觸觸控裝置的上表面，且第一高折射率介電層位于第一低折射率介電層與蓋板之間，其中光學(xué)匹配層包括第二低折射率介電層與第二高折射率介電層，其中第二低折射率介電層直接接觸觸控裝置的下表面，并位于觸控裝置與第二高折射率介電層之間，其中第二高折射率介電層的方阻值在照射紫外光后大于10⁹奧姆每方。

本發(fā)明再一實(shí)施例提供的觸控顯示設(shè)備，包括：上述的觸控面板；以及顯示面板，位于觸控面板下，其中觸控裝置包括：感測電極區(qū)；以及金屬走線區(qū)，位于感測電極區(qū)外圍；其中顯示面板包括：顯示區(qū)，實(shí)質(zhì)上對應(yīng)感測 電極區(qū)；以及邊框區(qū)，對應(yīng)金屬走線區(qū)。

由于本發(fā)明的第二高折射率介電層在照射紫外光后方阻值仍大于10⁹奧姆每方，減少光學(xué)膠和第二高折射率介電層照射紫外光后所產(chǎn)生的自由載流子對后端處理器偵測觸控裝置時的影響，增加觸控的靈敏度。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一實(shí)施例中，觸控面板的剖視圖；

圖2A至圖2D為本發(fā)明一實(shí)施例中，觸控裝置的制作工藝上視圖；

圖3為本發(fā)明一實(shí)施例中，觸控面板的剖視圖；

圖4為本發(fā)明一實(shí)施例中，觸控顯示設(shè)備的剖視圖；

圖5為本發(fā)明一實(shí)施例中，蓋板、反射層、與抗臟污層的復(fù)合結(jié)構(gòu)對不同波長的光的反射率的示意圖；

圖6為本發(fā)明一實(shí)施例中，蓋板與折射率匹配層的復(fù)合結(jié)構(gòu)對不同波長的光的反射率的示意圖；

圖7為本發(fā)明一實(shí)施例中，透明導(dǎo)電圖案與光學(xué)匹配層的復(fù)合結(jié)構(gòu)對不同波長的光的反射率的示意圖。

符號說明

10 觸控面板

21A、23A 觸控電極

21B、23B 連接電極

27A、27B 接觸孔

24 金屬走線

25 介電層

40 觸控顯示設(shè)備

45 顯示面板

45A 顯示區(qū)

45B 邊框區(qū)

47 光學(xué)膠

100 蓋板

101 折射率匹配層

101H、107H 高折射率介電層

101L、107L 低折射率介電層

103 觸控裝置

103A 感測電極區(qū)

103B 金屬走線區(qū)

107 光學(xué)匹配層

109 透明保護(hù)層

301 抗反射層

具體實(shí)施方式

下面內(nèi)容將結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式，以進(jìn)一步詳述本發(fā)明。接下來將提供不同實(shí)施例以實(shí)施本發(fā)明?？梢岳斫獾氖?，這些實(shí)施例僅用以說明而非局限本發(fā)明。此外，第一組件形成于第二組件上，指的是第一組件與第二組件可直接接觸，或具有額外組件夾設(shè)于第一組件與第二組件之間(無直接接觸)。另外，下述方向性用語「之上」及「之下」，僅用以說明附圖中的相對位置。當(dāng)附圖中的裝置旋轉(zhuǎn)至其他方向，則可能具有其他相對方向。再者，為使附圖清晰簡潔，組件不一定依實(shí)際比例繪示。

圖1為本發(fā)明一實(shí)施例中，觸控面板10的剖視圖。觸控面板10具有蓋板100、位于蓋板100下的折射率匹配層101、位于折射率匹配層101下的觸控裝置103、與位于觸控裝置103下的光學(xué)匹配層107。蓋板100可為強(qiáng)化蓋板，除了用來承載觸控裝置103之外，更可提供堅(jiān)硬的保護(hù)作用。在一實(shí)施例中，強(qiáng)化蓋板的形成方法可為化學(xué)離子交換或類似制作工藝。在一實(shí)施例中，蓋板100為透明板材如玻璃或高分子材料。在另一實(shí)施例中，蓋板100為丙烯酸酯類的熱塑性塑料材料。此外，蓋板100的厚度可介于約0.2mm至2.0mm之間。若蓋板100的厚度過厚，則會增加觸控面板10的重量與體積。若蓋板100的厚度過薄，可能無法支撐形成其下的觸控裝置103與其他單元。

在圖1中，折射率匹配層101包括低折射率介電層101L與高折射率介電層101H的多層結(jié)構(gòu)。如圖1所示，低折射率介電層101L直接接觸觸控裝置103的上表面，且第一高折射率介電層101H位于低折射率介電層101L與蓋板100之間。雖然圖1的折射率匹配層101僅為雙層結(jié)構(gòu)，但應(yīng)理解其可為更多層的結(jié)構(gòu)(由下至上)可為101L/101H/101L/101H…的多層結(jié)構(gòu)(最下 層為低折射率介電層101L，而最上層為高折射率介電層101H)，其層數(shù)可為2至50之間。上述折射率匹配層101系用以避免在強(qiáng)環(huán)境光照射下，觸控裝置103的感測電極圖案干擾顯示設(shè)備顯示的圖像的問題。在本發(fā)明一實(shí)施例中，低折射率介電層101L的厚度介于25nm至35nm，且折射率介于1.2至1.5之間；高折射率介電層101H的厚度介于5nm至15nm，且折射率介于1.8至2.5之間。舉例來說，低折射率介電層101L可為氧化硅，而高折射率介電層101H可為氧化鈮(例如Nb₂O_x)或氮化硅(例如Si₃N₄)。若低折射率介電層101L或高折射率介電層101H的厚度過厚或過薄(或折射率過高或過低)，則無法達(dá)到抗反射的效果，即使用者在陽光下可能會目視到觸控裝置103的感測電極圖案。

圖1的觸控裝置103分為感測電極區(qū)103A，與位于感測電極區(qū)103A外圍的金屬走線區(qū)103B。圖2A～圖2D為本發(fā)明一實(shí)施例中，觸控裝置103的制作工藝上視圖。如圖2A所示，形成觸控電極21A與23A及連接電極23B于低折射率介電層101L上的感測電極區(qū)103A。同一行的觸控電極23A之間，具有連接電極23B相連。觸控電極21A各自獨(dú)立而彼此不相連，且未接觸觸控電極23A與連接電極23B。雖然下述實(shí)施例及附圖中，觸控電極21A與23A為面積相同的菱形，但應(yīng)理解觸控電極也可采用其他形狀如三角形、四角形、六角形、或其他可能的形狀，且不一定面積相同，端視需要而定。在本發(fā)明一實(shí)施例中，觸控電極21A與23A與連接電極23B可為透明導(dǎo)電材料如銦錫氧化物(ITO)、銦鋅氧化物(IZO)、摻氟氧化錫(FTO)、摻鋁氧化鋅(AZO)、摻鎵氧化鋅(GZO)、或類似物，其形成方法可為濺鍍整片透明導(dǎo)電材料后光刻，或者直接網(wǎng)印形成觸控電極圖案。接著形成金屬走線24于金屬走線區(qū)103B中，其連接至末端的觸控電極21A上。上述觸控電極21A與23A與連接電極23B(即透明導(dǎo)電圖案)的厚度介于20nm至30nm之間。上述透明導(dǎo)電圖案的折射率大于低折射率介電層101L與低折射率介電層107L的折射率，高折射率介電層101H的折射率大于低折射率介電層101L與蓋板100的折射率，且高折射率介電層107H的折射率大于低折射率介電層107L的折射率。如此一來，觸控面板10的多層結(jié)構(gòu)的折射率排列為鋸齒狀的高/低/高/低/高/低。

接著如圖2B所示，形成絕緣層25于低折射率介電層101L、觸控電極21A與23A、連接電極23B、與金屬走線24上。絕緣層25的材質(zhì)可為無機(jī) 材料，例如氧化硅或氮化硅，或是有機(jī)材料，例如光致抗蝕劑，其形成方法可為化學(xué)氣相沉積制作工藝、物理氣相沉積制作工藝、或?yàn)R鍍。

接著如圖2C所示，形成接觸孔27A穿過末端的觸控電極21A上的絕緣層25，并形成接觸孔27B穿過觸控電極21A兩側(cè)上的絕緣層25。形成接觸孔27A與27B的方法可為光刻與蝕刻制作工藝。接著如圖2D所示，形成連接電極21B與金屬走線24。在本發(fā)明一實(shí)施例中，連接電極21B與金屬走線24可為金屬如銀、銅、鋁、上述的合金、或上述的多層結(jié)構(gòu)，其形成方法可為濺鍍整層金屬后光光刻，或直接網(wǎng)印連接電極圖案。金屬走線區(qū)103B中的金屬走線24可進(jìn)一步連接至接墊(未圖示)以電連接至外部電路?？梢岳斫獾氖?，觸控電極23A也可采用上述走線的設(shè)計(jì)，以電連接至接墊與外部電路。連接電極21B位于絕緣層25上，經(jīng)由接觸孔27B電連接相鄰的觸控電極21A，使同一列的觸控電極11A電性相連。一般而言，為了避免高反射的金屬走線24反射環(huán)境光，通常會額外形成遮光組件(未圖標(biāo))對應(yīng)金屬走線區(qū)103B。此遮光組件可為常見的黑色矩陣(BM)，其可位于金屬走線24與低折射率介電層101L之間、位于金屬走線與后述的低折射率介電層107L之間、或其他適當(dāng)位置。

回到圖1，光學(xué)匹配層107包含低折射率介電層107L與高折射率介電層107H。低折射率介電層107L直接接觸觸控裝置103的下表面，并位于觸控裝置103與高折射率介電層107H之間。上述光學(xué)匹配層107用以與感測電極區(qū)103A形成光學(xué)匹配。當(dāng)環(huán)境光穿透蓋板100及感測電極區(qū)103A后反射出一反射光時，可調(diào)和感測電極區(qū)103A中電極圖案與無電極圖案區(qū)的反射光色調(diào)差異。如此一來，光學(xué)匹配層107可補(bǔ)償電極圖案與無電極圖案區(qū)之間的反射率差異，使觸控面板10反射環(huán)境光的反射光色調(diào)接近自然光，而不會偏藍(lán)或偏黃。在本發(fā)明一實(shí)施例中，低折射率介電層107L的厚度介于15nm至35nm且折射率介于1.2至1.5之間，高折射率介電層107H的厚度介于10nm至20nm且折射率介于1.8至2.5之間。舉例來說，低折射率介電層107L可為氧化硅，而高折射率介電層107H可為氮化硅。若低折射率介電層107L或高折射率介電層107H的厚度過厚或過薄(或折射率過高或過低)，則無法達(dá)到調(diào)整反射光色調(diào)的效果，即使用者在陽光下可能會因感測電極區(qū)中電極圖案與無電極圖案區(qū)的反射率差異，看到偏藍(lán)或偏黃的影像。

值得注意的是，高折射率介電層107H之后會經(jīng)光學(xué)膠黏合至顯示設(shè)備。 若高折射率介電層107H采用氧化鈮等金屬氧化物，在高折射率介電層107H接觸光學(xué)膠且照射紫外線硬化的制作工藝中，高折射率介電層107H(如氧化鈮)可能會還原成半導(dǎo)體，或者高折射率介電層107H的載流子(電子或空穴)經(jīng)過紫外光照射后從價帶(valence band)躍遷至傳導(dǎo)帶(conduction band)，使得高折射率介電層107H的自由載流子變多，且降低高折射率介電層107H的方阻值。再加上光學(xué)膠47在長時間照射紫外光(約480J/cm²以上)后，光學(xué)膠47表面也有可能會產(chǎn)生自由載流子(或是因?yàn)楦哒凵渎式殡妼?07H的材質(zhì)與光學(xué)膠47互相影響緣故)，使得高折射率介電層107H與光學(xué)膠47之間的自由載流子在觸控裝置103形成虛擬電容(virtual capacitor)，影響后端處理器量測觸控裝置103是否遭觸帶電物接近的精確度。

因此高折射率介電層107H的材料選用，原則上被照射紫外光后高折射率介電層107H的方阻值仍大于10⁹奧姆每方(ohm per squre)(優(yōu)選實(shí)施例為大于10¹⁰奧姆每方)，氮化硅符合在照射紫外光后方阻值仍保持在10¹⁰奧姆，因此以氮化硅做為高折射率介電層107H減少被照射紫外光后所產(chǎn)生的自由載流子對后端處理器偵測觸控裝置時的影響，增加觸控的靈敏度。此外，由于低介電系數(shù)材料也有助于避免在紫外光照射下降低電阻值(或稱增加導(dǎo)電率)，在某些實(shí)施例中，也可選用介電系數(shù)(dielectric value)比氧化鈮還低的材料當(dāng)作高折射率介電層107H。除此之外，高折射率介電層101H也可選用在照射紫外光后方阻值仍大于10⁹奧姆每方的材料(例如Si₃N₄)，也可選用低介電系數(shù)的材料(例如K值(dielectric constant)為20以下)。

值得注意的是，金屬走線區(qū)103B的金屬走線24具有一定厚度，如圖1所示。如此一來，光學(xué)匹配層107對應(yīng)金屬走線區(qū)103B的厚度，將小于光學(xué)匹配層107對應(yīng)感測電極區(qū)103A的厚度。在某些情況下，光學(xué)匹配層107對應(yīng)金屬走線區(qū)103B的厚度小于10nm。在這種情況下，光學(xué)匹配層107無法有效保護(hù)金屬走線24。如此一來，可采用透明保護(hù)層109(如光油)保護(hù)金屬走線24。在本發(fā)明一實(shí)施例中，透明保護(hù)層109的厚度介于20nm至30nm之間。若透明保護(hù)層109的厚度過薄，則無法進(jìn)一步保護(hù)金屬走線24。若透明保護(hù)層109的厚度過厚，則增加材料成本。值得注意的是，上述透明保護(hù)層109僅對應(yīng)金屬走線24而不對應(yīng)感測電極區(qū)103A。若透明保護(hù)層109整片地形成于光學(xué)匹配層107上，則會破壞光學(xué)匹配的效果，造成影像偏藍(lán)或偏黃。

在本發(fā)明另一實(shí)施例中，可在蓋板100上形成抗反射層301以進(jìn)一步降低環(huán)境光對影像的影響，且其折射率高于蓋板100的折射率。

上述折射率匹配層101可有效遮掩感測電極區(qū)103A中的電極圖案，并降低環(huán)境光入射的光反射率。上述光學(xué)匹配層107除了可保護(hù)感測電極區(qū)103A外，還可改善影像色偏的問題。另一方面，由于光學(xué)匹配層107中的高折射率介電層107H在照射紫外線后方阻值仍大于10⁹奧姆每方，可避免后端處理器誤判斷觸控裝置103的電性大小。另一方面，透明保護(hù)層109可進(jìn)一步保護(hù)金屬走線24不致因薄層的光學(xué)匹配層107導(dǎo)致電性不良、金屬走線脫落、或金屬走線斷裂等問題。

在本發(fā)明一實(shí)施例中，上述觸控面板10的形成方式如下：提供蓋板100，形成折射率匹配層101于蓋板100上，形成觸控裝置103于折射率匹配層101上，以及形成光學(xué)匹配層107于觸控裝置103上。在本發(fā)明其他實(shí)施例中，可進(jìn)一步形成透明保護(hù)層109于光學(xué)匹配層107上，且透明保護(hù)層109僅對應(yīng)金屬走線24而未對應(yīng)觸控裝置103的感應(yīng)電極區(qū)103A。

上述觸控面板10可搭配顯示面板45，形成觸控顯示設(shè)備40。顯示面板45具有顯示區(qū)45A，與邊框區(qū)45B。顯示區(qū)45A通常具有多個像素，其控制單元(如TFT)經(jīng)由柵極線、共同電極線、與數(shù)據(jù)線連接至邊框區(qū)45B的控制電路。上述顯示面板45可通過光學(xué)膠47貼合至觸控面板10，且光學(xué)膠47直接接觸高折射率介電層107H。由于高折射率介電層107H采用接觸光學(xué)膠47及照射紫外線也高折射率介電層107H的方電阻大于10⁹奧姆每方的材質(zhì)(如氮化硅)，可避免光學(xué)膠47及照射紫外線造成觸控裝置103電性失效。上述顯示區(qū)45A實(shí)質(zhì)上對應(yīng)感測電極區(qū)103A，而邊框區(qū)45B對應(yīng)金屬走線區(qū)103B。在本發(fā)明一實(shí)施例中，顯示面板45可為液晶顯示器(LCD)。在另一實(shí)施例中，顯示面板45也可為電子紙、電子閱讀器、電致發(fā)光顯示器(ELD)、有機(jī)電致發(fā)光顯示器(OELD)、真空熒光顯示器(VFD)、發(fā)光二極管(LED)、陰極射線管(CRT)、等離子體顯示面板(PDP)、數(shù)字光學(xué)處理器(DLP)、硅基板上液晶顯示器(LCoS)、有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)、表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射顯示器(SED)、場發(fā)射顯示器(FED)、量子點(diǎn)激光電視、液晶激光電視、鐵電液晶顯示器(FLD)、干涉測量調(diào)節(jié)顯示器(iMOD)、厚膜介電電致發(fā)光器(TDEL)、量子點(diǎn)發(fā)光二極管(QD-LED)、屈伸像素顯示器(TPD)、有機(jī)發(fā)光敏晶體管(OLET)、光致變色顯示器、激光熒光體顯示器(LPD)、或類似物。上 述觸控顯示設(shè)備40可包括但不限于應(yīng)用在互動廣告系統(tǒng)、賣場優(yōu)惠訂購系統(tǒng)、門禁識別系統(tǒng)、信息查詢系統(tǒng)、提款系統(tǒng)、或可攜式行動裝置。

為了讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征、和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉數(shù)實(shí)施例配合所附的附圖，作詳細(xì)說明如下：

實(shí)施例

實(shí)施例1

取玻璃基板作為圖3所示的蓋板100，并于蓋板100上依序形成14.5nm厚的高折射材料(例如Ti₃O₅)、24.5nm厚的低折射材料(例如SiO₂)、110nm的高折射材料(例如Ti₃O₅)、與84nm的低折射材料(例如SiO₂)作為抗反射層301，并形成14nm的抗臟污層于抗反射層301上，抗臟污層可以是氟聚醚類材料，例如全氟聚醚有機(jī)硅氧烷。上述結(jié)構(gòu)對應(yīng)不同波長的光的反射率如圖5所示。

實(shí)施例2

取玻璃基板作為圖1所示的蓋板100，并于蓋板100上依序形成9nm的氧化鈮(作為高折射率介電層101H)，與28nm的氧化硅(作為低折射率介電層101L)作為折射率匹配層101。上述結(jié)構(gòu)對應(yīng)不同波長的光的反射率如圖6所示。

實(shí)施例3

取25nm厚的ITO層作為圖1所示的觸控裝置103的透明導(dǎo)電圖案，并于透明導(dǎo)電圖案上依序形成32nm的氧化硅(作為低折射率介電層107L)，與15nm的氮化硅(作為高折射率介電層107H)作為光學(xué)匹配層107。上述結(jié)構(gòu)對應(yīng)不同波長的光的反射率如圖7所示。

由實(shí)施例2-3可知，折射率匹配層101與光學(xué)匹配層107對不同波長的光的反射率互補(bǔ)，兩者組合后可有效降低觸控面板的對環(huán)境光的反射率。

雖然結(jié)合以上數(shù)個實(shí)施例公開了本發(fā)明，然而其并非用以限定本發(fā)明，任何本技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，可作任意的更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以附上的權(quán)利要求所界定的為準(zhǔn)。