CN101241254B

CN101241254B - 触控式显示装置

Info

Publication number: CN101241254B
Application number: CN2008100823821A
Authority: CN
Inventors: 刘柏源; 赖明升; 李信宏
Original assignee: AU Optronics Corp
Current assignee: AU Optronics Corp
Priority date: 2008-03-04
Filing date: 2008-03-04
Publication date: 2010-08-04
Anticipated expiration: 2028-03-04
Also published as: CN101241254A

Abstract

本发明是关于一种具有共同电压调变的触控式显示装置。触控式显示装置包含第一像素、至少一个感应器及一条第一导线。第一像素至少包含第一像素电极，且第一导线电性连接感应器。其中，第一导线与第一像素电极不互相重叠。

Description

触控式显示装置

技术领域

本发明关于一种触控式显示装置，具体而言，本发明关于一种可避免感应器的电压与显示装置的驱动电压产生耦合的触控式显示装置。

背景技术

目前市面上的包含有触控式液晶显示器的电子装置种类繁多，如个人数字助理(Personal Digital Assistant，PDA)、智能型手机(Smart Phone)、卫星导航(Global Positioning System，GPS)等，让使用者利用手指或笔触控即可以书写与操作此电子装置。因为此种触控式操作的电子装置十分容易使用，消费者的接受度高，且在市场上占有一定的市占率。

图1a所示为现有内建触控感应器的液晶显示器的面板中的局部像素阵列电路图。如图1a所示，像素阵列由复数个像素10依纵向及横向排列组合而成，其中像素阵列包含复数条栅极线30及复数条数据线50以阵列形式相互交叉地设置。以图1a所示的其中的一个像素10做说明，像素10包含薄膜晶体管(thin film transistor)11、储存电容13、液晶电容15、栅极线30及数据线50。薄膜晶体管11具有源极12、漏极14、与栅极16，其中源极12电连接至数据线50，且栅极16电连接至栅极线30。像素10更加包含像素电极17，其中像素电极17电连接漏极14、储存电容13及液晶电容15，使通过薄膜晶体管11的电流可经由像素电极17从薄膜晶体管11的漏极14流向至储存电容13及液晶电容15。

每条栅极线30输入电压以控制薄膜晶体管11的开启与关闭，当薄膜晶体管11被开启时，连接到此薄膜晶体管11的数据线50可传送像素信号(如像素的模拟灰阶电压等)通过薄膜晶体管11，并通过储存电容13与液晶电容15储存此像素信号，使像素在一个画面周期内维持住此像素所需要显示的信号。

而就输入或触控操作的部份，像素阵列中更加包含有感应器70、导线20及信号读取线40。如图1a所示，感应器70包含感应元件71、储存电容73及开关元件75。导线20分别电性连接感应元件71与储存电容73，且信号读取线40与开关元件75电性连接，其中导线20用以传送固定电压至感应器70，以提供感应器70所需的低准位参考电压。感应元件71可为光感应元件，当手指、笔尖、光源或其它物件在触控式液晶显示器的面板上接近或触碰到对应至光感应元件71的位置时，光感应元件71则可因为此接近或触碰动作而感应到光线亮度改变。此光线亮度改变可使光感应元件71的源极电压改变，且由于储存电容73电性耦接于感应元件71的源极，储存电容73的电压差也会同时改变。当栅极线30有电压开启开关元件75时，电性连接至开关元件75的信号读取线40则可读取到电容73的电压差改变，并可将之传送至处理器(可为触控式液晶显示器的处理器、使用此触控式液晶显示器的电子装置的处理器等)，以使触控式液晶显示器或使用此触控式液晶显示器的电子装置执行对应的工作。

此外，触控式液晶显示器需传送共同电压V_com至面板电路中的共同电极(common electrode)，作为面板的参考电压。由于液晶电容15可通过此共同电极及像素电极17重叠而形成，液晶电容15的电压也会受到驱动电压V_com所影响。在现有技术中，为了降低液晶显示器的功耗，驱动电压V_com可为交流电压调变。然而，如图1b所示，由于导线20与像素电极17重叠，每个像素10在重叠的区块会有可能产生电容耦合效应(在图1a及图1b中使用偏压电容C_bias作为代表)。此偏压电容C_bias可能会影响到像素电极17的电位，使得导线20所经过的像素10，其像素电极17的电位与其它没有导线20经过的像素有差异，造成显示上有横条线的异常发生。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有共同电压调变(common modulation)的触控式显示装置，该触控式显示装置包含第一像素、至少一个感应器及第一导线。该第一像素至少包含第一像素电极，且该第一导线电性连接该感应器。其中，第一导线与第一像素电极不互相重叠。

本发明的另一目的在于提供一种具有共同电压调变(common modulation)的触控式显示装置，该触控式显示装置包含第一像素、第二像素、感应器及第一导线。该第一像素至少包含一个第一像素电极，该第二像素至少包含一个第二像素电极，且该感应器配置于该第一像素与该第二像素之间。此外，该第一导线电性连接该感应器，且该第一导线通过该第一像素及该第二像素。其中，该第一导线与该第一像素电极不互相重叠，而该第一导线与第二像素电极不互相重叠。

本发明的更另一目的在于提供一种具有共同电压调变(commonmodulation)的触控式显示装置，该触控式显示装置包含第一像素、第二像素及第一导线。该第一像素具有第一像素电极及感应器，该第二像素相邻于该第一像素且具有第二像素电极，且该第一导线电性连接该第一像素的该感应器。其中，该第一像素中该第一导线回避该第一像素电极，亦即第一像素中该第一导线与第一像素电极不互相重叠；而该第二像素中该第一导线回避该第二像素电极，亦即第二像素中该第一导线与第二像素电极不互相重叠。

通过设置该第一导线回避该第一像素电极及该第二像素电极，触控式显示装置可以使感应器的电压与显示装置的驱动电压产生耦合的情况减少，以降低感应器的电压针对每一个像素可造成的影响。

附图说明

图1a为现有的一种像素阵列的局部电路示意图。

图1b为图1a中的像素阵列的结构俯视示意图。

图2a为本发明第一实施例的使用共同线储存电容方式的像素阵列的局部电路示意图。

图2b为图2a中的像素阵列的结构俯视示意图。

图2c为图2b中沿A-A’联机的剖面示意图。

图3a为本发明第一实施例的使用栅极线储存电容方式的像素阵列的局部电路示意图。

图3b为图3a中的像素阵列的结构俯视示意图。

图3c为图3b中沿B-B’联机的剖面示意图。

图4a为本发明第二实施例的使用共同线储存电容方式的像素阵列的局部电路示意图。

图4b为图4a中的像素阵列的结构俯视示意图。

图5a为本发明第二实施例的使用栅极线储存电容方式的像素阵列的局部电路示意图。

图5b为图5a中的像素阵列的结构俯视示意图。

图6a为本发明第三实施例的使用共同线储存电容方式的像素阵列的局部电路示意图。

图6b为图6a中的像素阵列的结构俯视示意图。

图6c为本发明第三实施例的使用栅极线储存电容方式的像素阵列的结构俯视示意图。

附图标号：

10像素 11薄膜晶体管

12源极 13储存电容

14漏极 15液晶电容

16栅极 17像素电极

20导线 30栅极线

40信号读取线 50数据线

70感应器 71感应元件

73储存电容 75开关元件

110第一栅极线 130第二栅极线

150第一数据线 160布线交叉部份

170第二数据线 300第一像素

310薄膜晶体管 312源极

314漏极 316栅极

317第一像素电极 330第一像素储存电容

331绝缘层 333保护层

335储存电容电极 337开口

350液晶电容 500感应器

510感应元件 530储存电容

550开关元件 600第二像素

610薄膜晶体管 617第二像素电极

630第二像素储存电容 650液晶电容

710第一导线 730信号读取线

750第二导线 C_bias偏压电容

V_com驱动电压

具体实施方式

本发明提供一种触控式显示装置。在较佳实施例中，本发明的触控式显示装置可为一种具有共同电压调变(common modulation)的触控式液晶显示装置。然而在不同实施例中，本发明的触控式显示装置可为一种具有直流共同电压(common DC)的触控式液晶显示装置。本发明的触控式显示装置可适用在各种不同的电子装置中，如个人数字助理(Personal Digital Assistant，PDA)、智能型手机(Smart Phone)、卫星导航(Global Positioning System，GPS)及个人计算机等可利用本发明所提供的触控式显示装置与使用者互动的电子装置。

本发明的第一实施例为一触控式液晶显示装置，且图2a至图3c说明本发明的第一实施例。如图2a所示，触控式液晶显示装置具有像素阵列，其中像素阵列至少包含第一栅极线110、一第二栅极线130及第一数据线150以阵列形式相互交叉地设置。像素阵列更加包含第一像素300、感应器500、第一导线710及信号读取线730。

以下将说明第一像素300的结构。第一像素300包含薄膜晶体管(thin filmtransistor)310、第一像素储存电容330、液晶电容350、第一栅极线110及第一数据线150。薄膜晶体管310具有源极312、漏极314与栅极316，其中源极312电连接至第一数据线150，且栅极316电连接至第一栅极线110。第一像素300更加包含第一像素电极317，其中第一像素电极317电连接漏极314、第一像素储存电容330及液晶电容350，使通过薄膜晶体管310的电流可经由第一像素电极317从薄膜晶体管310的漏极314流向第一像素储存电容330及液晶电容350。

第一栅极线110输入电压以控制薄膜晶体管310的开启与关闭，当薄膜晶体管310被开启时，连接到薄膜晶体管310的第一数据线150可传送像素信号(如像素的模拟灰阶电压等)经由薄膜晶体管310，此像素信号可被储存至第一像素储存电容330与液晶电容350，使第一像素300可在一个画面周期内维持住所需要显示的信号。

本实施例的触控式液晶显示装置的面板可具有上层基板、下层基板以及液晶层设置于该上层基板及该下层基板之间。第一像素300的薄膜晶体管310、第一像素电极317及对应至第一像素300的第一栅极线110及第一数据线150可设置于该下层基板上。此外，在该上层基板上对应至薄膜晶体管310及第一像素电极317的位置可设置有共同电极(common electrode)、色彩滤镜矩阵(Color Filter Array)及黑色矩阵(Black Matrix)，其中第一像素300的液晶电容350可通过此共同电极及第一像素电极317而形成。在触控式液晶显示器的运作过程中，触控式液晶显示器需传送电压至此共同电极及第一像素电极317，而此共同电极与第一像素电极317之间的电压差可在这两个电极之间产生电场。由于该液晶层的液晶分子顺着电场方向排列，当改变共同电极及第一像素电极317的电压时，电场的改变也会影响到液晶分子的排列方向。所以，该液晶层的光线穿透率也会因此而跟着改变。因此，触控式液晶显示器可利用改变在第一像素300中的共同电极及第一像素电极317的电压差，使液晶显示器产生所需的画面。在此实施例中，触控式液晶显示器传送驱动电压V_com至此共同电极。由于液晶电容350可通过此共同电极及第一像素电极317而形成，液晶电容350也接收此驱动电压V_com，如图2a所示。其中，驱动电压V_com在此实施例中较佳为交流电压；然而在不同实施例中，驱动电压V_com亦可为直流电压。

接着将说明像素阵列中第一像素300的第一像素储存电容330。本发明的第一实施例可利用两种方式形成第一像素储存电容330于像素阵列中。第一种方式为共同线储存电容(C_st on Common)，而第二种方式为栅极线储存电容(C_st on Gate)。共同线储存电容与栅极线储存电容的名称来自于C_st的电容电极位置，也就是第一像素储存电容330，所接收的信号来源。以下将说明这两种方式。

首先将说明第一种方式。需首先说明的是，图2a的电路图中所示的第一像素储存电容330可为共同线储存电容的一种实施方式。在此实施例中，除了液晶电容350，第一像素储存电容330也接收由触控式液晶显示器所传送出的驱动电压V_com。接着说明本实施利如何以共同线储存电容的方式形成第一像素储存电容330。图2b为图2a所示的像素阵列的结构俯视示意图。如图2b所示，像素阵列更包含第二导线750，亦为共同电位线(common)。第二导线750通过第一像素300，且第一像素300的第一像素电极317与第二导线750的重叠部分为第一像素储存电容330。图2c所示为图2b中沿A-A’联机的的剖面示意图，亦说明第一像素储存电容330的剖面示意图。如图2c所示，第一像素储存电容330可利用第二导线750、第一像素电极317、绝缘层331及保护层333所形成。其中，第二导线750设置在最底层，接着形成绝缘层331在第二导线750上，而再接着形成保护层333在绝缘层331上，最后则覆盖第一像素电极317在保护层333上。

以下将说明第二种方式，为利用栅极线储存电容的方式形成第一像素300的第一像素储存电容330。在此方式中，第一像素储存电容330接收由像素阵列中的栅极线所送出的信号。因此，如图3a所示，第一像素储存电容330电连接至第二栅极线130，其中第二栅极线130可为连接至像素阵列中的其它像素的栅极线。图3b为图3a所示的像素阵列的结构俯视示意图。如图3b所示，第一像素300的第一像素电极317与第二栅极线130重叠的部分为第一像素储存电容330。图3c所示为图3b中沿B-B’联机的的剖面示意图，亦说明第一像素储存电容330的剖面示意图。如图3c所示，第一像素储存电容330可利用第二栅极线130、第一像素电极317、绝缘层331、保护层333及储存电容电极335所形成。其中，第二栅极线130设置在最底层，接着形成绝缘层331在第二栅极线130上，再接着形成储存电容电极335在绝缘层331上，最后则形成保护层333在绝缘层331及储存电容电极335上。之后，在保护层333上形成开口337，使储存电容电极335暴露在外。接着则覆盖第一像素电极317在保护层333上，且使第一像素电极317可通过开口337连接至储存电容电极335。

以下将说明像素阵列中的感应器500。如图2a所示，感应器500包含感应元件510、储存电容530及开关元件550，感应元件510可为一光感应元件。第一导线710分别电性连接感应元件510及储存电容530，且信号读取线730与开关元件550电性连接。第一导线710用以传送一固定电压至感应器500，以提供感应器500所需的低准位参考电压。如图2b所示，感应器500设置于第一像素300的一侧。当手指、笔尖、光源或其它对象在面板上接近或触碰到对应至感应元件510的位置时，感应元件510则可因为此接近或触碰动作而感应到光线亮度改变。此光线亮度改变可使感应元件510的源极电压改变，且由于储存电容530电性耦接于感应元件510的源极，储存电容530的电压差也会同时改变。由于储存电容530也同时电性耦接于开关元件550，当栅极线130有电压开启开关元件550时，电性连接至开关元件550的信号读取线730则可读取到储存电容530的电压差改变，并可将之传送至处理器(可为触控式液晶显示器的处理器、使用此触控式液晶显示器的电子装置的处理器等)，以使触控式液晶显示器或使用此触控式液晶显示器的电子装置执行对应的工作。

在此实施例中，如图2b及图2c所示(若使用共同线储存电容的方式形成第一像素储存电容330)，传送固定电压至感应器500的第一导线710设置于第一像素电极317的外侧，以不与第一像素电极317重叠。因此，第一导线710与第一像素电极317并不相互重叠。同样地，如图3b及图3c所示(若使用栅极线储存电容的方式形成第一像素储存电容330)，第一导线710与第一像素电极317也并不相互重叠。

本发明的第二实施例为另一触控式液晶显示装置，且图4a至图5b说明本发明的第二实施例。第二实施例与第一实施例大致上相同，不同的地方是，如图4a所示，在第二实施例中像素阵列更包含第二像素600以及连接至第二像素600的第二数据线170。第二像素600的内部元件与第一像素300相同，其中第二像素600包含薄膜晶体管610、第二像素储存电容630、液晶电容650、第二像素电极617、第一栅极线110及第二数据线170。第一栅极线110、第二数据线170及第二像素600的连接关系和电流、电压运作可参考第一实施例中所描述的第一像素300、第一栅极线110及第一数据线150之间的电流、电压互动及连接关系。此外，如图4a所示，感应器500配置于第一像素300及及第二像素600之间，且本实施例利用共同线储存电容的方式形成第一像素300的第一像素储存电容330以及第二像素600的第二像素储存电容630。

图4b为图4a所示的像素阵列的结构俯视示意图，且可参考图4b以帮助说明本实施利如何以共同线储存电容的方式同时形成第一像素储存电容330及第二像素储存电容630。如图4b所示，第二导线750同时通过第一像素300及第二像素600，且为一共同电位线。其中，第一像素300的第一像素电极317与第二导线750的重叠部分为第一像素储存电容330，而第二像素600的第二像素电极617与第二导线750的重叠部分为第二像素储存电容630。此外，在第二导线750与第二数据线170布线交叉部份160可插入绝缘层，使第二导线750与第二数据线170不相互电导通。

本发明的第二实施例也可利用栅极线储存电容的方式形成第一像素储存电容330及第二像素储存电容630。图5a所示为此实施例中的像素阵列使用栅极线储存电容的方式的电路图。如图5a所示，第一像素储存电容330及第二像素储存电容630电连接至第二栅极线130。此外，图5b为图5a所示的像素阵列的结构俯视示意图。如图5b所示，第一像素300的第一像素电极317与第二栅极线130重叠的部分为第一像素储存电容330，且第二像素600的第二像素电极617与第二栅极线130重叠的部分为第二像素储存电容630。

在此实施例中，如图4b所示(若使用共同线储存电容的方式形成第一像素储存电容330及第二像素储存电容630)，传送固定电压至感应器500的第一导线710通过第一像素300及第二像素600且设置于第一像素电极317及第二像素电极617的外侧。因此，第一导线710与第一像素电极317及第二像素电极617并不相互重叠。同样地，如图5b所示(若使用栅极线储存电容的方式形成第一像素储存电容330及第二像素储存电容630)，第一导线710与第一像素电极317及第二像素电极617也并不相互重叠。

本发明的第三实施例为另一触控式液晶显示装置，且图6a至图6c说明本发明的第三实施例。第三实施例与第二实施例大致上相同，其中在此实施例中像素阵列也包含第一像素300及第二像素600。此外，本实施例与第一及第二实施例所不同的地方是，如图6a所示，第一像素300更加包含感应器500。图6b所示为本实施例中使用共同线储存电容的方式的像素阵列结构俯视示意图，且图6c所示为本实施例中使用栅极线储存电容的方式的像素阵列结构俯视示意。如图6b及图6c所示，感应器500的第一导线710通过第一像素300及第二像素600，且设置于第一像素电极317及第二像素电极617的外侧。因此，第一导线710与第一像素电极317及第二像素电极617并不相互重叠。

通过使感应器的导线与各个像素的像素电极不互相重叠，触控式显示装置可以使感应器的电压与显示装置的驱动电压产生耦合的情况减少，以降低感应器的电压针对每一个像素可造成的影响。

本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必须指出的是，已揭露的实施例并未限制本发明的范围。相反地，包含于权利要求范围的精神及范围的修改及均等设置均包含于本发明的范围内。

Claims

1.一种触控式显示装置，其特征在于，所述的触控式显示装置包含：

一第一像素，所述的第一像素至少包含一第一像素电极；

至少一感应器，所述的感应器包括一感应元件、一储存电容与一开关元件；以及

一第一导线，所述的第一导线分别电性连接所述的感应元件与所述的储存电容，用以传送一固定电压至所述的感应器，以提供所述的感应器所需的低准位参考电压；

其中所述的第一像素电极的部分所述的第一导线与所述的第一像素电极不互相重叠。

2.如权利要求1所述的触控式显示装置，其特征在于，其中所述的触控式显示装置更包含一第二导线，所述的第二导线通过所述的第一像素，且所述的第一像素的所述的第一像素电极与所述的第二导线的重叠部分为一第一像素储存电容。

3.如权利要求1所述的触控式显示装置，其特征在于，其中所述的触控式显示装置更包含与所述的第一像素相邻的一第二像素，所述的第二像素包含一第二像素电极，其中于所述的第二像素的平面上，所述的第一导线与所述的第二像素电极不互相重叠。

4.如权利要求3所述的触控式显示装置，其特征在于，其中所述的触控式显示装置更包含一第二导线，所述的第二导线通过所述的第一像素及所述的第二像素，且所述的第一像素的所述的第一像素电极与所述的第二导线的重叠部分为一第一像素储存电容，所述的第二像素的所述的第二像素电极与所述的第二导线的重叠部分为一第二像素储存电容。

5.如权利要求4所述的触控式显示装置，其特征在于，其中所述的第二导线同时通过所述的第一像素及所述的第二像素，且为一共同电位。

6.如权利要求3所述的触控式显示装置，其特征在于，其中所述的第一导线分别横越所述的第一像素电极与所述的第二像素电极的顶端外侧。

7.一种具共同电压调变的触控式显示装置，其特征在于，所述的触控式显示装置包含：

一第一像素，所述的第一像素至少包含一第一像素电极；

一第二像素，所述的第二像素至少包含一第二像素电极；

一感应器，所述的感应器配置于所述的第一像素与所述的第二像素之间，所述的感应器包括一感应元件、一储存电容与一开关元件；以及

一第一导线，分别电性连接所述的感应元件与所述的储存电容，且所述的第一导线通过所述的第一像素与所述的第二像素，用以传送一固定电压至所述的感应器，以提供所述的感应器所需的低准位参考电压；

其中所述的第一像素电极的部分所述的第一导线与所述的第一像素电极不互相重叠，所述的第二像素电极的部分所述的第一导线与所述的第二像素电极不互相重叠。

8.如权利要求7所述的触控式显示装置，其特征在于，其中所述的触控式显示装置更包含一第二导线，所述的第二导线通过所述的第一像素及所述的第二像素，且所述的第一像素的所述的第一像素电极与所述的第二导线的重叠部分为一第一像素储存电容，所述的第二像素的所述的第二像素电极与所述的第二导线的重叠部分为一第二像素储存电容。

9.如权利要求8所述的触控式显示装置，其特征在于，其中所述的第二导线同时通过所述的第一像素及所述的第二像素，且为一共同电位。

10.一种具共同电压调变的触控式显示装置，其特征在于，所述的触控式显示装置包含：

一第一像素，包含一第一像素电极与一感应器；所述的感应器包括一光感应元件、一储存电容与一开关元件；

一第二像素，所述的第二像素相邻于所述的第一像素，并具有一第二像素电极；以及

一第一导线，所述的第一导线电性分别电性连接所述的光感应元件与所述的储存电容，用以传送一固定电压至所述的感应器，以提供所述的感应器所需的低准位参考电压；

11.如权利要求10所述的触控式显示装置，其特征在于，其中所述的触控式显示装置更包含一第二导线，所述的第二导线通过所述的第一像素及所述的第二像素，且所述的第一像素的所述的第一像素电极与所述的第二导线的重叠部分为一第一像素储存电容，所述的第二像素的所述的第二像素电极与所述的第二导线的重叠部分为一第二像素储存电容。

12.如权利要求11所述的触控式显示装置，其特征在于，其中所述的第二导线同时通过所述的第一像素及所述的第二像素，且为一共同电位。