台湾专利TW201308137A 觸控顯示裝置

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专利摘要:
一種觸控顯示裝置，包括：一上基板、一下基板、一有機發光元件及一觸控感應元件。其中，下基板是設置於上基板下方，有機發光元件是設置於下基板的上方，而觸控感應元件是設置於上基板的上方或下方，並且觸控感應元件是採用一單層結構的設計。藉此，以達到觸控顯示裝置輕薄化及製程簡化的目的。
公开号:TW201308137A
申请号:TW100126712
申请日:2011-07-28
公开日:2013-02-16
发明作者:Chen-Yu Liu
申请人:Tpk Touch Solutions Inc；
IPC主号:G06F3-00

专利说明:
觸控顯示裝置
本發明係涉及一種顯示裝置，特別係指一種整合有觸控功能的有機發光顯示裝置。
近幾年來，隨著科技的快速發展，平面顯示器及觸控面板已經廣泛地被人們所接受及使用，並且分別取代了原本傳統的影像輸出裝置(如：映像管顯示器)及實體按鍵輸入裝置(如：鍵盤、滑鼠等)。
在平面顯示器的部分，目前雖然以液晶顯示器(Liquid Crystal Display，LCD)為主流。但是，由於液晶顯示器在顯示特性上仍存在有許多問題，使得液晶顯示器在實際應用上相對就會受到影響。因此，在市場發展上，眾多廠商已逐漸致力於開發研究有機發光顯示器(Organic Light-Emitting Display，OLED)。有機發光顯示器在設計架構上無需背光源，主要由有機材料塗層和玻璃基板所組成，當有電流通過時，有機材料便會發光。藉此，有機發光顯示器相對於液晶顯示器即具有許多優勢，例如：輕薄短小、靈敏、可視角度大、可彎曲等。
在有機發光顯示器與觸控面板整合的技術上，請參考第一圖，為習知技術觸控顯示裝置的剖視架構示意圖。如圖所示，觸控顯示裝置9包含一觸控面板91及一有機發光顯示器92，並且透過觸控面板91直接外貼於有機發光顯示器92，來達到讓顯示器兼具有觸控功能的效果。就具體架構來看，觸控面板91是例如為電容式觸控面板，其包括一觸控基板911、一第一透明導電層912及一第二透明導電層913。其中，第一透明導電層912及第二透明導電層913分別形成在觸控基板911的兩側(實際亦可形成在同側)，以進行感測觸控信號。
有機發光顯示器92包含一上基板921、一下基板922及一有機發光元件923。其中，有機發光元件923是堆疊於下基板922的上方，並且有機發光元件923進一步包含一畫素電極(Pixel Electrode)層9231、一中間層(Intermediate Layer)9232以及一對向電極(Counter Electrode)層9233，所謂的中間層9232則例如是包含電子注入層、電子傳輸層、有機發光層、電洞傳輸層以及電洞注入層等疊層。此外，上基板921進一步再設置於有機發光元件923的上方，並且觸控面板91是以貼合方式設置於上基板921的上方。藉此，以形成觸控顯示裝置9的整體架構。
由上述說明看來，將觸控面板整合於有機發光顯示器之後所形成的觸控顯示裝置，整體的體積及厚度將會增加。此外，在整體製程上，由於要先分別製作觸控面板及有機發光顯示器之後再進行相互貼合，導致製程上會過於繁雜。因此，對於目前觸控顯示裝置的設計，仍有進一步改善的空間。
有鑑於此，本發明在觸控顯示裝置的架構上來進行改良設計，將經設計的單層結構的觸控感應元件整合於有機發光顯示器內，讓觸控顯示裝置有效地形成輕薄化之態樣，並且讓觸控顯示裝置的製程也能更為簡化。
根據本發明所提出之一方案，提供一種觸控顯示裝置，其包括：一上基板、一下基板、一有機發光元件及一觸控感應元件。其中，下基板是對應於上基板來設置，有機發光元件是設置於下基板的上方，而觸控感應元件是設置於上基板的下方，並且觸控感應元件是採用一單層結構的設計。
根據本發明所提出之另一方案，提供一種觸控顯示裝置，其包括：一上基板、一下基板、一有機發光元件及一觸控感應元件。其中，下基板是對應於上基板來設置，有機發光元件是設置於下基板的上方，而觸控感應元件是設置於上基板的上方，並且觸控感應元件是採用一單層結構的設計。
藉此，本發明所能達到的功效在於，讓整合後的觸控顯示裝置得以較為輕薄，容易且方便地應用於各種環境之中。此外，更可以有效地簡化觸控顯示裝置的整體製程，進而降低生產成本。
以上之概述與接下來的詳細說明及附圖，皆是為了能進一步說明本發明為達成預定目的所採取之方式、手段及功效。而有關本發明的其他目的及優點，將在後續的說明及圖式中加以闡述。
本發明是將經設計過的單層結構之觸控感應元件整合於有機發光顯示器(Organic Light-Emitting Display，OLED)，讓整合後的觸控顯示裝置除了兼具有影像輸出及觸控輸入的功能之外，在架構上更是具有輕薄化的效果。其中，本發明所提及的有機發光顯示器依據驅動方式大致可分為主動式(Active Matrix，即AM-OLED)及被動式(Passive Matrix，即PM-OLED)兩種，並且有機發光顯示器中的畫素結構圖形亦可依實際設計而佈局為不同的架構，在此皆非為本發明所限制。
本說明書中所稱的方位“上”及“下”，僅是用來表示相對的方位關係，對於本說明書的圖式而言，觸控顯示裝置的上方較接近觀看者，而下方則較遠離觀看者。
請參考第二圖，為本發明的第一實施例之觸控顯示裝置的架構示意圖。如圖所示，本實施例提供一種觸控顯示裝置1，包括：一上基板11、一下基板12、一有機發光元件13及一觸控感應元件14。其中，上基板11及下基板12是相對應的設置，以分別用來承載觸控感應元件14及有機發光元件13。另外，在材質方面，上基板11及下基板12分別可採用玻璃、塑料等材質來設計。
有機發光元件13是設置於下基板12的上方，並且進一步包含一畫素電極(Pixel Electrode)層131、一中間層132及一對向電極(Counter Electrode)層133。畫素電極層131可以採用透明導電材料如氧化銦錫(ITO)，設置於下基板12的上方。中間層132是設置於畫素電極層131的上方，並且中間層132包含但不限於電子注入層、電子傳輸層、有機發光層、電洞傳輸層以及電洞注入層(圖皆未示)等疊層的組合，實際亦可依設計而僅上述部分疊層來組合堆疊而成。此外，中間層132可依據有機發光層設計時所選用的材料來決定有機發光元件13自發一白色發射光、一紅綠藍發射光或一藍色發射光。另外，對向電極層133可例如是一金屬電極(如：銀、鎂或鈣等)，進一步設置於中間層132的上方。整體架構來看，畫素電極層131、中間層132及對向電極層133是在下基板12上由下而上依序堆疊而成。
請參考第二圖，有機發光元件13可進一步包含一保護層134，用來設置於對向電極層133的上方及/或進一步設置於畫素電極層131與下基板12之間。藉此以提高有機發光元件13的信賴性，並具有平坦化的效果。
觸控感應元件14是設置於上基板11的下方，並且觸控感應元件14可例如是電容式觸控感應元件，且採用一單層結構的設計，以藉由單層結構來實現感測觸碰信號的功能。請同時參考第三A圖，為本發明觸控感應元件的單層架構的實施例示意圖。如第三A圖所示，觸控感應元件14A包含複數個彼此分隔並列的感應電極141，並且每一感應電極141的一端是電性連接一導線142，而導線142是進一步電性連接於一控制單元(圖未示)。
由於本實施例的感應電極141是例如採用垂直排列，因此每一感應電極141即可代表X軸的座標單位，當使用者觸碰操作觸控顯示裝置1而產生一觸碰點時，控制單元便可感測到該觸碰點所涵蓋到的感應電極141會發生電容量的變化，進而針對該些電容量發生變化的感應電極141來內差計算出觸碰點之X座標。另一方面，由於每一感應電極141是採用梯形設計，使得每一感應電極141的電容量會隨著梯形上下面積差異而呈現出線性變化(代表Y軸)。如此一來，控制單元在感測出該觸碰點所涵蓋到的感應電極141各自的線性電容量時，便可針對該些感應電極141的線性電容量來內差計算出觸碰點之Y座標。
請再同時參考第三B圖，為本發明觸控感應元件的單層架構的另一實施例示意圖。第三B圖所示的觸控感應元件14B的架構大致與第三A圖的觸控感應元件14A的架構相同，差異點在於，第三B圖中的每一感應電極141的兩端是分別電性連接一導線142，而導線142再進一步電性連接於一控制單元(圖未示)。
其中，第三B圖之實施例在計算觸碰點之X座標上也大致與第三A圖相同。然而，在計算觸碰點之Y座標上，由於每一感應電極141的兩端是分別電性連接有導線142，因此當觸碰點產生時，該觸碰點所涵蓋到的感應電極141，其兩端會因分別與該觸碰點的距離不同而形成不同的阻抗值，進而感應電極141的兩端會具有不同的電容量。因此，控制單元便得以針對該些感應電極141兩端的電容量來內差計算出觸碰點之Y座標。
附帶一提的是，由於第三B圖之實施例的座標計算方式是依據感應電極141兩端的電容量差異來計算出Y座標，因此在實際設計上，第三B圖之實施例的感應電極141亦可直接設計為長方形之態樣。
請參考第四圖，為本發明的第一實施例之觸控顯示裝置增設屏蔽層的架構示意圖。如第四圖所示，本實施例所提供的觸控顯示裝置1A，除了如第二圖之實施例所示的基本架構之外，更進一步包括一屏蔽層16。在架構上，屏蔽層16是設置於觸控感應元件14的下方，用來屏蔽有機發光元件13運作時所產生的雜訊，避免影響觸控感應元件14的運作。其中，所屬技術領域具有通常知識者可以了解，由於屏蔽層16與觸控感應元件14都是屬於導電材料，因此在實際設計上，屏蔽層16可進一步透過一絕緣材料(圖未示)來貼合於觸控感應元件14的下表面。
請參考第五圖，為本發明的第一實施例之觸控顯示裝置增設偏光層的架構示意圖。如第五圖所示，本實施例所提供的觸控顯示裝置1B，除了如第二圖之實施例所示的基本架構之外，更進一步包括一偏光層17，用來增加有機發光元件13的對比。在架構上，偏光層17是進一步設置於上基板11上方，實際也就是將偏光層17直接堆疊於上基板11的上表面；或者進一步設置於上基板11與觸控感應元件14之間，具體來講就是先將偏光層17堆疊於上基板11的下表面，再進一步將觸控感應元件14堆疊於偏光層17的下表面；亦或者是進一步設置於觸控感應元件14的下方，也就是將偏光層17直接堆疊於觸控感應元件14的下表面。
附帶一提的是，為了因應實際設計需求，偏光層17可以搭配一位相差板(Retardation Film)(圖未示)來實施。並且，位相差板在架構上可以是以外貼方式與偏光層17相互貼合，另外亦可是直接整合於偏光層17中，在此並無加以限制。
請參考第六圖，為本發明的第一實施例之觸控顯示裝置增設彩色濾光層的架構示意圖。如第六圖所示，本實施例是用來說明，當有機發光元件13中的中間層132是採用讓有機發光元件13自發白色發射光的材料時，觸控顯示裝置1C是進一步增設一彩色濾光層18，讓白色發射光通過彩色濾光層18而得以轉換出三基色發射光(紅、綠及藍)，以進而達到彩色化的顯示效果。
在架構上，彩色濾光層18是設置於觸控感應元件14的下方，也就是將彩色濾光層18直接堆疊於觸控感應元件14的下表面；或者進一步設置於觸控感應元件14與上基板11之間，更具體來講就是先將彩色濾光層18堆疊於上基板11的下表面，再進一步將觸控感應元件14堆疊於彩色濾光層18的下表面。
此外，觸控顯示裝置1C更可如第六圖所示，在彩色濾光層18中內設一遮光層181，用來區隔出上述所轉換出的三基色發射光，避免各基色發射光產生光線洩漏而有混色的情形，讓獨立的三基色發射光能較為純淨，並且也可以美化觸控顯示裝置1C的外觀。當然，若考慮彩色濾光層18的設計方便性的話，遮光層181亦可內設於觸控感應元件14中，如此同樣可以達到區隔及遮光的效果。
請參考第七圖，為本發明的第一實施例之觸控顯示裝置增設光色轉換材料膜的架構示意圖。如第七圖所示，本實施例有別於第六圖之實施例的是，當有機發光元件13中的中間層132是採用讓有機發光元件13自發藍色發射光的材料時，觸控顯示裝置1D是增設一光色轉換材料膜19，讓藍色發射光通過光色轉換材料膜19中的不同材料之配置而轉換出紅色發射光及綠色發射光，以同樣達到彩色化的顯示效果。
在架構上，光色轉換材料膜19是設置於觸控感應元件14的下方，也就是將光色轉換材料膜19直接堆疊於觸控感應元件14的下表面；或者進一步設置於觸控感應元件14與上基板11的下表面之間，更具體來講是先將光色轉換材料膜19堆疊於上基板11的下表面，再進一步將觸控感應元件14堆疊於光色轉換材料膜19的下表面。
綜觀上述第四圖至第七圖的實施例，分別是本發明在主要架構下的延伸設計。而基於前述屏蔽層16、偏光層17、彩色濾光層18及光色轉換材料膜19的功能及堆疊基礎下，所屬技術領域具有通常知識者可以了解，若有機發光元件13是設計為自發紅綠藍發射光時，可選擇性地將屏蔽層16及偏光層17整合於觸控顯示裝置1；若有機發光元件13是設計為自發白色發射光時，可選擇性地將屏蔽層16、偏光層17及彩色濾光層18整合於觸控顯示裝置1；以及若有機發光元件13是設計為自發藍色發射光時，可選擇性地將屏蔽層16、偏光層17及光色轉換材料膜19整合於觸控顯示裝置1。實際堆疊架構之態樣在此就不加以贅述。
請參考第八圖，為本發明的第二實施例之觸控顯示裝置的架構示意圖。如第八圖所示，本實施例所揭露的觸控顯示裝置1’的架構大致與第二圖之第一實施例所示的觸控顯示裝置1相同。差異點在於，本實施例的觸控顯示裝置1’的觸控感應元件14是設置在上基板11的上方。
在接下來的實施例中，有關屏蔽層16、偏光層17、彩色濾光層18及光色轉換材料膜19的功能皆是與前述的第一實施例相同。因此，以下僅針對架構上來進行說明。
請參考第九圖，為本發明的第二實施例之觸控顯示裝置增設屏蔽層的架構示意圖。本實施例所提供的觸控顯示裝置1A’除了如第八圖所示的基本架構之外，進一步包括一屏蔽層16。屏蔽層16是設置於上基板11的下方，也就是將屏蔽層16堆疊於上基板11的下表面；或者進一步設置於上基板11與觸控感應元件14之間，更具體來講是先將屏蔽層16堆疊於上基板11的上表面，並且再透過一絕緣材料(圖未示)來將觸控感應元件14貼合於屏蔽層16的上表面。
請參考第十圖，為本發明的第二實施例之觸控顯示裝置增設偏光層的架構示意圖。本實施例所提供的觸控顯示裝置1B’除了如第八圖所示的基本架構之外，進一步包含一偏光層17。在架構上，偏光層17是設置於上基板11的下方，也就是將偏光層17堆疊於上基板11的下表面；或者進一步設置於上基板11與觸控感應元件14之間，具體來講是先將偏光層17堆疊於上基板11的上表面，再將觸控感應元件14堆疊於偏光層17的上表面；更或者是進一步設置於觸控感應元件14的上方，具體而言是直接將偏光層17堆疊於觸控感應元件14的上表面。
請參考第十一圖，為本發明的第二實施例之觸控顯示裝置增設彩色濾光層的架構示意圖。本實施例所提供的觸控顯示裝置1C’是用來說明，當有機發光元件13中的中間層132採用讓有機發光元件13自發白色發射光的材料時，觸控顯示裝置1C’是進一步增設一彩色濾光層18。在架構上，彩色濾光層18是設置於上基板11的下方，也就是將彩色濾光層18直接堆疊於上基板11的下表面。此外，本實施例的遮光層181同樣是以內設於彩色濾光層18來舉例說明，在實際設計上，遮光層181亦可內設於觸控感應元件14之中，在此並無加以限制。
請參考第十二圖，為本發明的第二實施例之觸控顯示裝置增設光色轉換材料膜的架構示意圖。本實施例有別於第十一圖之實施例的是，當有機發光元件13中的中間層132是採用讓有機發光元件13自發藍色發射光的材料時，觸控顯示裝置1D’是增設一光色轉換材料膜19。在架構上，光色轉換材料膜19同樣是設置於上基板11的下方，也就是將光色轉換材料膜19直接堆疊於上基板11的下表面。
最後，再次說明的是，基於前述有關屏蔽層16、偏光層17、彩色濾光層18及光色轉換材料膜19的功能及堆疊基礎，所屬技術領域具有通常知識者同樣可以依據實際設計需求來選擇性地進行組合以整合於觸控顯示裝置1’。
綜上所述，本發明將經設計過的單層結構之觸控感應元件整合於有機發光顯示器，讓整合後的觸控顯示裝置在架構上具有輕薄化的效果，容易且方便地應用於各種環境之中。此外，更可以有效地簡化觸控顯示裝置的整體製程，進而降低生產成本。
惟，以上所述，僅為本發明的具體實施例之詳細說明及圖式而已，並非用以限制本發明，本發明之所有範圍應以下述之申請專利範圍為準，任何熟悉該項技藝者在本發明之領域內，可輕易思及之變化或修飾皆可涵蓋在以下本案所界定之專利範圍。 [習知技術]
9．．．觸控顯示裝置
91．．．觸控面板
911．．．觸控基板
912．．．第一透明導電層
913．．．第二透明導電層
92．．．有機發光顯示器
921．．．上基板
922．．．下基板
923．．．有機發光元件
9231．．．畫素電極層
9232．．．中間層
9233．．．對向電極層 [本發明]
1，1’，1A至1D，1A’至1D’．．．觸控顯示裝置
11．．．上基板
12．．．下基板
13．．．有機發光元件
131．．．畫素電極層
132．．．中間層
133．．．對向電極層
134．．．保護層
14，14A，14B．．．觸控感應元件
141．．．感應電極
142．．．導線
16．．．屏蔽層
17．．．偏光層
18．．．彩色濾光層
181．．．遮光層
19．．．光色轉換材料膜
第一圖係習知技術觸控顯示裝置的架構示意圖；
第二圖係本發明的第一實施例之觸控顯示裝置的架構示意圖；
第三A圖係本發明觸控感應元件的單層架構的實施例示意圖；
第三B圖係本發明觸控感應元件的單層架構的另一實施例示意圖；
第四圖係本發明的第一實施例之觸控顯示裝置增設屏蔽層的架構示意圖；
第五圖係本發明的第一實施例之觸控顯示裝置增設偏光層的架構示意圖；
第六圖係本發明的第一實施例之觸控顯示裝置增設彩色濾光層的架構示意圖；
第七圖係本發明的第一實施例之觸控顯示裝置增設光色轉換材料膜的架構示意圖；
第八圖係本發明的第二實施例之觸控顯示裝置的架構示意圖；
第九圖係本發明的第二實施例之觸控顯示裝置增設屏蔽層的架構示意圖；
第十圖係本發明的第二實施例之觸控顯示裝置增設偏光層的架構示意圖；
第十一圖係本發明的第二實施例之觸控顯示裝置增設彩色濾光層的架構示意圖；及
第十二圖係本發明的第二實施例之觸控顯示裝置增設光色轉換材料膜的架構示意圖。
1．．．觸控顯示裝置
11．．．上基板
12．．．下基板
13．．．有機發光元件
131．．．畫素電極層
132．．．中間層
133．．．對向電極層
134．．．保護層
14．．．觸控感應元件

权利要求:
Claims (20)
[1] 一種觸控顯示裝置，包括：一上基板；一對應於該上基板的下基板；一有機發光元件，係設置於該下基板的上方；及一觸控感應元件，係設置於該上基板的下方，並且該觸控感應元件係一單層結構。
[2] 如申請專利範圍第1項所述之觸控顯示裝置，其中該觸控感應元件包含複數個彼此分隔並列的感應電極，並且每一該些感應電極的至少一端係電性連接導線。
[3] 如申請專利範圍第1項所述之觸控顯示裝置，進一步包含：一屏蔽層，係設置於該觸控感應元件的下方。
[4] 如申請專利範圍第1項所述之觸控顯示裝置，進一步包含：一偏光層，係設置於該上基板的上方、設置於該上基板與該觸控感應元件之間或者設置於該觸控感應元件的下方。
[5] 如申請專利範圍第1項所述之觸控顯示裝置，其中該有機發光元件進一步包含：一畫素電極層，係設置於該下基板的上方；一中間層，係設置於該畫素電極層的上方；及一對向電極層，係設置於該中間層的上方。
[6] 如申請專利範圍第5項所述之觸控顯示裝置，其中該有機發光元件進一步包含：一保護層，係設置於該對向電極層的上方及/或設置於該畫素電極層與該下基板之間。
[7] 如申請專利範圍第5項所述之觸控顯示裝置，其中該中間層係決定該有機發光元件自發一白色發射光、一紅綠藍發射光或一藍色發射光。
[8] 如申請專利範圍第7項所述之觸控顯示裝置，進一步包含：一彩色濾光層，係設置於該觸控感應元件的下方，或者設置於該觸控感應元件與該上基板之間，並且該彩色濾光層係將該白色發射光轉換成三基色發射光。
[9] 如申請專利範圍第8項所述之觸控顯示裝置，進一步包含：一遮光層，係內設於該彩色濾光層或該觸控感應元件，用以區隔該三基色發射光。
[10] 如申請專利範圍第7項所述之觸控顯示裝置，進一步包含：一光色轉換材料膜，係設置於該觸控感應元件的下方，或者設置於該觸控感應元件與該上基板之間，並且該光色轉換材料膜係將該藍色發射光轉換成紅色發射光及綠色發射光。
[11] 一種觸控顯示裝置，包括：一上基板；一對應於該上基板的下基板；一有機發光元件，係設置於該下基板的上方；及一觸控感應元件，係設置於該上基板的上方，並且該觸控感應元件係一單層結構。
[12] 如申請專利範圍第11項所述之觸控顯示裝置，其中該觸控感應元件包含複數個彼此分隔並列的感應電極，並且每一該些感應電極的至少一端係電性連接導線。
[13] 如申請專利範圍第11項所述之觸控顯示裝置，進一步包含：一屏蔽層，係設置於該上基板的下方或者設置於該上基板與該觸控感應元件之間。
[14] 如申請專利範圍第11項所述之觸控顯示裝置，進一步包含：一偏光層，係設置於該上基板的下方、設置於該上基板與該觸控感應元件之間或者設置於該觸控感應元件的上方。
[15] 如申請專利範圍第11項所述之觸控顯示裝置，其中該有機發光元件進一步包含：一畫素電極層，係設置於該下基板的上方；一中間層，係設置於該畫素電極層的上方；及一對向電極層，係設置於該中間層的上方。
[16] 如申請專利範圍第15項所述之觸控顯示裝置，其中該有機發光元件進一步包含：一保護層，係設置於該對向電極層的上方及/或設置於該畫素電極層與該下基板之間。
[17] 如申請專利範圍第15項所述之觸控顯示裝置，其中該中間層依材料係決定該有機發光元件自發一白色發射光、一紅綠藍發射光或一藍色發射光。
[18] 如申請專利範圍第17項所述之觸控顯示裝置，進一步包含：一彩色濾光層，係設置於該上基板的下方，並且該彩色濾光層係將該白色發射光轉換成三基色發射光。
[19] 如申請專利範圍第18項所述之觸控顯示裝置，進一步包含：一遮光層，係內設於該彩色濾光層或該觸控感應元件，用以區隔該三基色發射光。
[20] 如申請專利範圍第17項所述之觸控顯示裝置，進一步包含：一光色轉換材料膜，係設置於該上基板的下方，並且該光色轉換材料膜係將該藍色發射光轉換成紅色發射光及綠色發射光。

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