TWI452491B - 觸控面板及其製造方法 - Google Patents
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Description
本發明涉及一種觸控面板及其製造方法，尤其涉及一種使用壓電元件的觸控面板及其製造方法。
觸控面板在各種電子裝置上得到廣泛的應用。目前常見的觸控面板有電阻式觸控面板、電容式觸控面板、紅外線觸控面板、表面聲波觸控面板等很多種類，但各種觸控面板的組裝方式較為相近，一般都是將觸控面板獨立地製造完成後，再將其直接貼合在電子裝置的顯示屏上進行使用。然而，現有的觸控面板一般厚度較大，貼合到顯示屏上後將增大電子裝置的體積及重量，也可能對顯示效果造成不良影響。另外，貼合工序也可能會對顯示屏造成污染，影響其圖像顯示品質。
有鑒於此，有必要提供一種可以減小厚度、提高顯示效果的觸控面板及其製造方法。
一種觸控面板，其包括一基板、一感應區、一黑矩陣及一圖元區；其中該感應區具有矩陣形結構，其形成在該基板上以感測壓力並產生對應的壓電信號；該黑矩陣覆蓋該感應區，該圖元區形成在該基板上未被該感應區及該黑矩陣覆蓋的位置以顯示圖像。
一種觸控面板製造方法，其包括以下步驟：提供一基板；在該基
板上形成一壓電材料層及一遮光材料層；將該壓電材料層及遮光材料層部分移除，而形成一用於感測壓力並產生對應的壓電信號的感應區及一覆蓋該感應區的黑矩陣；在該基板上未被該感應區及該黑矩陣覆蓋的位置形成一用於顯示圖像的圖元區；在該黑矩陣及該圖元區上形成一透明導電層。
與習知技術相比，本發明提供的觸控面板與現有的液晶顯示屏整合在一起，只需在現有液晶顯示屏上增加一壓電材料層的極小厚度即可使其同時具備顯示屏與觸控面板的功能，可以明顯地減小電子裝置的體積及重量，節約製造成本。本發明提供的方法省去了現有的將觸控面板與顯示屏貼合的工序，從而避免了貼合過程中可能造成污染的風險，簡化了制程且有利於提高產品品質。
100、200‧‧‧觸控面板
11、21‧‧‧感應區
12、22‧‧‧絕緣層
13、23‧‧‧黑矩陣
14、24‧‧‧圖元區
15、25‧‧‧透明導電層
圖1為本發明觸控面板第一較佳實施例的結構示意圖。
圖2為本發明觸控面板第二較佳實施例的結構示意圖。
圖3為本發明觸控面板製造方法第一較佳實施例的步驟示意圖。
圖4為本發明觸控面板製造方法第二較佳實施例的步驟示意圖。
請參閱圖1，本發明觸控面板的第一較佳實施例為一觸控面板100，該觸控面板100包括一基板10、一感應區11、一絕緣層12、一黑矩陣(Black Matrix,BM)13、一圖元區14及一透明導電層15。
該基板10為採用玻璃製成的透明的光滑平板，該觸控面板100的其他部分均堆疊形成於該基板10上。在本實施例中，該基板10為一現有的液晶顯示屏的上基板。
該感應區11為採用壓電材料製成的矩陣結構，均勻佈設在基板10的表面上。該絕緣層12可採用樹脂等絕緣材料製成，其形成於該感應區11上，該黑矩陣13可採用黑色樹脂膜或鉻膜等遮光材料製成，其形狀與該感應區11及該絕緣層12完全相同，整個黑矩陣13都形成於該絕緣層12上，將該感應區11及該絕緣層12覆蓋。
該圖元區14由具有紅、綠、藍三原色透光性的彩色濾光膜(Color Filter,CF)層構成。該等彩色濾光膜層可採用彩色的樹脂等材料製成，其依照一般彩色濾光片的製造原理填充在基板10表面上未被感應區11、絕緣層12及黑矩陣13覆蓋的位置，亦即佈設在上述由感應區11、絕緣層12及黑矩陣13具有的矩陣結構的網格中，從而構成圖像顯示所需的多個圖元。例如，圖1中圖元區14處於防反射結構不同網格中的三個部分141、142及143可分別設置紅色、綠色及藍色的彩色濾光膜層，從而形成三個單色圖元，並進一步組成一個用於顯示彩色的全色光點。
該透明導電層15為採用銦錫金屬氧化物(Indium Tin Oxides,ITO)製成的透明導電薄膜，其通過濺鍍等方式形成在該黑矩陣13及該圖元區14表面上將黑矩陣13及圖元區14完全覆蓋，從而將感應區11、絕緣層12、黑矩陣13及圖元區14封裝在該透明導電層15與基板10之間。該透明導電層15可用作上述現有液晶顯示屏的電極，也可阻隔其工作過程中產生的有害輻射。
使用該觸控面板100時，可將其直接裝設在電子裝置上作為現有液晶顯示屏的一部分。如前所述，可以使用該基板10同時兼作液晶顯示屏的上基板，在基板10上形成觸控面板100的其他部件後將液晶封裝在該透明導電層15所在的一側。如此，該透明導電層
15、圖元區14及黑矩陣13即可起到現有的彩色濾光片的效果，從該基板10所在的一側即可觀察液晶顯示屏顯示的圖像。同時，從該透明導電層15所在側射來的液晶顯示屏背光因被黑矩陣13遮擋而不會照射到該感應區11及絕緣層12，因此該感應區11及絕緣層12並不會影響液晶顯示屏的圖像顯示效果。
該感應區11與電子裝置建立必要的電性連接後，該觸控面板100即可實現觸控功能。使用者依照從基板10的方向觀察到的圖像提示觸摸該基板10外側，基板10被觸摸的部分受到的壓力傳輸至其另一側的感應區11，被該感應區11轉換為壓電信號傳輸至電子裝置。電子裝置由該壓電信號的來源位置判斷出基板10上受到按壓的位置，即可確定使用者輸入的指令而執行相關的操作。
請參閱圖2，本發明觸控面板的第二較佳實施例為一觸控面板200，該觸控面板100包括一基板20、一感應區21、一絕緣層22、一黑矩陣23、一圖元區24及一透明導電層25。該基板20與基板10完全相同，而感應區21、絕緣層22、黑矩陣23、圖元區24及透明導電層25的材料亦與上述觸控面板100中對應的各部件均相同，其堆疊形成的順序也與觸控面板100相同，在基板20表面上依次形成感應區21、絕緣層22、黑矩陣23及透明導電層25，而圖元區24則形成在基板20上未被黑矩陣23覆蓋的部分上，亦即設置於黑矩陣23的網格中。
該觸控面板200與觸控面板100的不同之處在於，該感應區21以比觸控面板100的感應區11更加稀疏的矩陣結構形成在該基板20的表面上，該絕緣層22形成在該感應區21上，而該黑矩陣23則仍具有與觸控面板100的黑矩陣13相同的密度。這樣，部分黑矩陣23
被形成在絕緣層22上將感應區21及絕緣層22完全覆蓋，另一部分黑矩陣23則直接形成在基板20表面。圖元區24可以形成在該黑矩陣23的所有網格間，例如圖2中圖元區24的241及243部分形成在黑矩陣23覆蓋有感應區21及絕緣層22的網格間，242部分則形成在黑矩陣23完全沒有覆蓋感應區21及絕緣層22的網格間。該透明導電層25則與透明導電層15完全相同，形成在黑矩陣23及感應區24表面上將二者完全覆蓋。
該觸控面板200的使用原理與觸控面板100完全相同。由於液晶顯示屏的圖元及黑矩陣23的網格的尺寸遠小於用於觸控操作的手指或觸控筆的尺寸，當手指或筆尖接觸到基板20表面的某個觸控位置時，該位置的受壓面積將遠大於黑矩陣23網格的尺度。因此，對該觸控位置的觸控操作可以對該位置之下的多個網格同時產生壓力，只要在該多個網格中的一部分網格與基板20之間設置壓電材料製成的感應區21，即可感應到對該觸控位置的操作。所以，觸控面板200可以將感應區21設置得較為稀疏，並不一定需要和黑矩陣23具有完全重合的結構，只要確保所有觸控位置上在手指或筆尖能產生壓力的每個範圍內都設置有感應區21即可。這樣可以縮小感應區21的總面積，節省壓電材料的用量，降低製造成本。
在對該觸控面板100/200的觸控操作中，若該黑矩陣13/23由導電材料如鉻膜等製成，則該絕緣層12/22可以避免該感應區11/21與該黑矩陣13/23及該透明導電層15/25間發生短路。若該黑矩陣13/23由絕緣材料如樹脂等製成，則該絕緣層12/22也可以省略，將黑矩陣13直接形成在感應區11上，或將黑矩陣23直接形成在感
應區21及基板20上即可。
可以理解，在該觸控面板100/200中，其基板10/20、黑矩陣13/23、圖元區14/24及透明導電層15/25均為液晶顯示屏的必要部件，均可使用與現有的電子裝置顯示屏中對應的部件來充當。因此，只要在現有液晶顯示屏的制程中將感應區11/21加入其黑矩陣與上基板之間，即可構成本發明所提供的觸控面板100/200。與獨立製造後再組裝到顯示屏上的現有觸控面板相比，本發明所提供的觸控面板100/200與顯示屏整合在一起，只需在現有液晶顯示屏上增加極小的厚度即可使其同時具備顯示屏與觸控面板的功能，可以明顯地減小電子裝置的體積及重量，節約製造成本。
請參閱圖3，本發明提供的觸控面板製造方法的第一較佳實施例即一種製造上述觸控面板100的方法，該方法包括以下步驟：首先提供一上述的基板10，該基板10可以是現有液晶顯示屏的上基板。
在該基板10一表面上依次形成完全覆蓋該表面的一壓電材料層、一絕緣材料層及一黑色遮光材料層。
以蝕刻等現有方法將該壓電材料層、絕緣材料層及黑色遮光材料層部分移除，使該壓電材料層、絕緣材料層及黑色遮光材料層上開出多個網格，從而形成上述的感應區11、絕緣層12及黑矩陣13，三者構成矩陣形防反射結構。該網格的大小及數量可根據液晶顯示屏的圖元指標確定。
採用樹脂等彩色濾光材料填充在基板10表面上未被感應區11、絕
緣層12及黑矩陣13覆蓋的位置，亦即佈設在上述由感應區11、絕緣層12及黑矩陣13具有的矩陣結構的網格中，從而形成上述圖元區14。
最後，通過濺鍍等方式以銦錫金屬氧化物在該黑矩陣13及該圖元區14表面上形成一透明導電薄膜作為透明導電層15，即完成該觸控面板100的製造。另外，若該黑色遮光材料層採用絕緣材料如樹脂等形成，則上述該絕緣材料層可以取消，只需在基板上依次形成該壓電材料層及該黑色遮光材料層後再繼續進行後續步驟即可。
請參閱圖4，本發明提供的觸控面板製造方法的第二較佳實施例即一種製造上述觸控面板200的方法，該方法包括以下步驟：首先提供一上述的基板20，該基板20可以是現有液晶顯示屏的上基板。
在該基板20一表面上依次形成完全覆蓋該表面的一壓電材料層及一絕緣材料層。
以蝕刻等現有方法將該壓電材料層及該絕緣材料層部分移除，使該該壓電材料層及絕緣材料層上開出多個網格，從而形成上述的感應區21及絕緣層22。該網格的大小及數量可根據觸控面板200的觸控操作要求確定。
在該基板20及該絕緣層22上形成一黑色遮光材料層，將該基板20的上表面及該絕緣層22均完全覆蓋，然後以蝕刻等現有方法將該黑色遮光材料層直接覆蓋在該基板20表面上的區域中的一部分移除，使該黑色遮光材料層中未覆蓋該感應區21及絕緣層22的部分
開出多個網格，從而形成上述黑矩陣23。該等網格的大小及數量可根據液晶顯示屏的圖元指標確定。由於實際應用中顯示屏的圖元密度遠大於觸控所需的壓電感應材料分佈密度，故該黑矩陣23的結構較為密集，可以在開出更多網格的同時完全覆蓋較稀疏的感應區21及其絕緣層22。
採用樹脂等彩色濾光材料填充在基板20表面上未被感應區21、絕緣層22及黑矩陣23覆蓋的位置，形成上述圖元區24。
最後，通過濺鍍等方式以銦錫金屬氧化物在該黑矩陣23及該圖元區24表面上形成一透明導電薄膜作為透明導電層25，即完成該觸控面板100的製造。另外，若該黑色遮光材料層採用絕緣材料如樹脂等形成，則上述該絕緣材料層可以取消，只需在基板上先形成該壓電材料層，開出網格形成感應區21後再可直接在基板10及感應區21形成該黑色遮光材料層，然後繼續進行後續步驟即可。
可以理解，本發明提供的觸控面板製造方法中，除了形成感應區11/21及其絕緣層12/22的步驟之外，其他步驟均為製造現有的液晶顯示屏的必要步驟。換言之，只要在現有的製造液晶顯示屏的方法中引入形成感應區11/21及其絕緣層12/22的步驟，即可製成上述的觸控面板100/200。同時，由於本發明提供的觸控面板製造方法是將觸控面板與現有顯示屏完全整合在一起，與獨立製造觸控面板後再將其組裝到顯示屏上的現有技術相比，本發明提供的方法不僅節約成本，而且省去了將獨立製造的觸控面板與現有顯示屏貼合的工序，也就避免了貼合過程中可能造成污染的風險，簡化了制程且有利於提高產品品質。
綜上所述，本發明符合發明專利要件，爰依法提出專利申請。惟
，以上所述者僅為本發明之較佳實施例，本發明之範圍並不以上述實施例為限，舉凡熟悉本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。
100‧‧‧觸控面板
11‧‧‧感應區
12‧‧‧絕緣層
13‧‧‧黑矩陣
14‧‧‧圖元區
15‧‧‧透明導電層
Claims (6)
- 一種觸控面板，其包括一基板，其改良在於：該觸控面板還包括一感應區、一黑矩陣及一圖元區；其中該感應區具有開設有網格的矩陣形結構，其形成在該基板上以感測壓力並產生對應的壓電信號；該黑矩陣覆蓋該感應區，該圖元區形成在該基板上未被該感應區及該黑矩陣覆蓋的位置以顯示圖像；其中，該黑矩陣的形狀與該感應區完全相同，且全部形成在該感應區上並將該感應區完全覆蓋，或者該黑矩陣的網格數量多於該感應區的網格數量，且該黑矩陣一部分形成在該感應區上並將該感應區完全覆蓋，另一部分直接形成在該基板上。
- 如申請專利範圍第1項所述之觸控面板，其中該基板為一液晶顯示屏的上基板。
- 如申請專利範圍第1項所述之觸控面板，其中該觸控面板還包括一絕緣層，該絕緣層形成在該感應區與該黑矩陣之間。
- 如申請專利範圍第1項所述之觸控面板，其中該觸控面板還包括一形成於該黑矩陣及該圖元區上將二者覆蓋的透明導電層。
- 一種觸控面板製造方法，該方法包括以下步驟：提供一基板；在該基板上形成一壓電材料層及一遮光材料層；將該壓電材料層及遮光材料層部分移除，在該壓電材料層及該遮光材料層上均開出多個網格而形成一用於感測壓力並產生對應的壓電信號的感應區及一覆蓋該感應區的黑矩陣；其中，該黑矩陣的形狀與該感應區完全相同，且全部形成在該感應區上並將該感應區完全覆蓋，或者該黑矩陣的網格數量多於該感應區的網格數量，且該黑矩陣一部分形成在該感應區上並將該感應區完全覆蓋，另一部分直接形成在該基板上；在該基板上未被該感應區及該黑矩陣覆 蓋的位置形成一用於顯示圖像的圖元區；在該黑矩陣及該圖元區上形成一透明導電層。
- 如申請專利範圍第5項所述之觸控面板製造方法，其中該方法還包括一在該感應區及該黑矩陣之間形成一絕緣層的步驟。
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