CN101414067A

CN101414067A - 图像显示系统以及相关的触控感测电路

Info

Publication number: CN101414067A
Application number: CNA2008100895069A
Authority: CN
Inventors: 林韦丞; 常鼎国
Original assignee: Toppoly Optoelectronics Corp
Current assignee: Chi Mei Optoelectronics Corp
Priority date: 2007-10-19
Filing date: 2008-04-03
Publication date: 2009-04-22
Anticipated expiration: 2028-04-03
Also published as: TWI357010B; CN101414067B; TW200919285A

Abstract

一种图像显示系统，包括触控面板，该触控面板包括透明基板，具有第一表面以及相对于第一表面的第二表面；黑矩阵，设置于透明基板的第二表面上，以便于透明基板上定义出透光区；保护层，顺应性地设置于黑矩阵与透明基板的透光区之上；至少一透明电极，设置于保护层之上并且位于透光区中；平坦层，设置于保护层与透明电极之上；彩色滤光层，设置于平坦层之上；以及共用电极，设置于平坦层之上并包覆住彩色滤光层。

Description

图像显示系统以及相关的触控感测电路

技术领域

本发明有关于一种显示装置，特别有关于一种将触控面板与彩色滤光层整合的显示装置。

背景技术

现今存在多种型式的输入装置用以执行电脑系统中的动作，例如在一显示荧幕上移动指针(cursor)及/或进行选取。举例而言，这些输入装置可包括按钮、按键、滑鼠、轨迹球、触控板、摇杆、触控荧幕...等等。特别是触控荧幕由于其操作上简单、多用途以及价格下降已经愈来愈受欢迎。触控荧幕使得使用者只要简单地藉由手指或尖笔(styles)即可进行选择或移动指针。一般而言，触控荧幕会辨识出触控动作与触碰到显示荧幕上的位置，因此电脑系统会解译此触控动作，并根据此触控动作执行一对应的动作。

触控荧幕通常包括一触控面板、一控制器以及一软件驱动程式。此触控面板为具有触控感测表面的一干净平板，并且此触控面板设置于显示荧幕的前方，使得触控感测表面可以覆盖住显示荧幕的透光区域。触控面板会记录下触控动作，并将这些信号传送给控制器。控制器会处理这些信号，并将数据传送给电脑系统。软件驱动程式则接着将这些触控动作转换成电脑动作。

然而，于显示荧幕上外加触控面板，将会造成整个触控荧幕的厚度与体积增加。

发明内容

本发明提供一种图像显示系统，包括触控面板，该触控面板包括透明基板，具有第一表面以及相对于第一表面的第二表面；黑矩阵，设置于透明基板的第二表面上，以便于透明基板上定义出透光区；保护层，顺应性地设置于黑矩阵与透明基板的透光区之上；至少一透明电极，设置于保护层之上并且位于透光区中，其中透明电极、透明基板以及外部电极构成第一触控感测电容；平坦层，设置于保护层与透明电极之上；彩色滤光层，设置于平坦层之上；以及共用电极，设置于平坦层之上并包覆住彩色滤光层。

本发明亦提供一种图像显示系统，包括触控面板，该触控面板包括透明基板，具有第一表面以及相对于第一表面的第二表面；黑矩阵，设置于透明基板的第二表面上，以便于透明基板上定义出透光区；保护层，顺应性地设置于黑矩阵与透明基板的透光区之上；至少一第一透明电极，设置于保护层之上并且位于透光区中，其中透明电极、透明基板以及外部电极构成第一触控感测电容，并且第一透明电极朝着第一方向延伸；平坦层，设置于保护层与第一透明电极之上；至少一第二透明电明设置于平坦层之中，其中第二透明电极朝着与第一方向交错的第二方向延伸，并且第二透明电极、透明基板以及外部电极构成第二触控感测电容；彩色滤光层，设置于平坦层之上；以及共用电极，设置于平坦层之上并包覆住彩色滤光层。

本发明亦提供一种触控感测电路，设置于触控面板中，包括积分电路，耦接至触控面板中的感应电极，用以根据交流驱动信号，累加由于感测电极上的电容值变化所产生的电压差值；以及放大器，用以放大积分电路所累积的电压差值。

为了让本发明的上述和其他目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并配合所附图示，作详细说明如下：

附图说明

图1A为本发明的显示面板的一实施例。

图1B为本发明的显示面板的另一实施例。

图2A为触控感测电路中转换单元的一实施例。

图2B为触控感测电路中转换单元的另一实施例。

图3为本发明的触控面板的一实施例。

图4A为显示面板的另一实施例。

图4B为显示面板的另一实施例。

图5为本发明的触控面板的另一实施例。

图6为本发明的触控面板的另一实施例。

图7为本发明的触控面板的另一实施例。

图8为图像显示系统的一实施例。

主要元件符号说明

10：阵列基板； 11：像素阵列；

20、20A～20D：触控面板；

21、54、70、72：感应电极；

23、23”：触控感测电路； 24：转换单元；

25：积分电路； 26、60：共用电极；

27：放大器； 30、40：电路板；

32：第二控制器； 41、41”：第一控制器；

50：透明基板； 52：保护层；

56：平坦层； 58：彩色滤光层；

61：第一表面； 62：第二表面；

63：开口； 64：金属球；

66、68：导电层； 100A、100B：显示面板；

300：显示系统； 220：电源供应器；

BM：黑矩阵； TA：透光区；

SW：开关元件； ND1：节点；

Vout：输出电压； CE：交流驱动信号；

Cf、Ccouple、Csense、Cpar：电容。

具体实施方式

本发明将触控面板与显示荧幕的上板进行整合，以便整个触控荧幕的厚度、体积与成本皆能够减少。图1A为本发明的显示面板的一实施例。如图所示，显示面板100A包括一阵列基板10、一触控面板20、以及电路板30与40。阵列基板10包括像素阵列11，其中像素阵列11具有多个数据信号线、多个扫描信号线以及多个像素单元，但不限定于此。电路板40耦接至阵列基板10，并且包括一第一控制器41用以根据来自主机系统(未图示)的数据驱动阵列基板10。触控面板20包括形成于一基板上的多个感应电极21、形成于基板上的多个彩色滤光层以及一触控感测电路23包括多个转换单元，用以将感测电极21所感测到的电容值变化转换成电压值。电路板30耦接至触控面板20，并且包括一第二控制器32用以根据触控感测电路23所产生的电压值，输出对应的信号至主机系统。

图1B为本发明的显示面板的另一实施例。如图所示，显示面板100B与图1A中的显示面板相似，其差异在于电路板30整合至电路板40中，并且触控面板20上的触控感测电路23”整合至阵列基板10之上。在此实施例中，电路板40上的第一控制器41”除了能根据来自主机系统(未图示)的数据驱动阵列基板10，亦能根据触控感测电路23”所产生的电压值，输出对应的信号至主机系统。

图2A为触控感测电路23中转换单元的一实施例。如图所示，转换单元24包括积分电路25、共用电极26、交流驱动信号CE、放大器27、开关元件SW1以及电容Cf。转换单元24藉由耦合电容Ccouple耦接至图1A或图1B中触控面板20上的一感应电极21(即电容Csense的一电极)。当使用者的手指或触控笔(stylus)接触至触控面板20时，则会与触控面板20中的透明基板与感应电极21构成电容Csense。换言之，当使用者的手指或触控笔接触至触控面板20时，电容Ccouple与Csense的总电容值会增加，因此将可于节点ND1上造成一电压差值。积分电路25用以累积节点ND1上的电压差值，而开关元件SW1每隔一既定时间之后，将积分电路25所累积的电压差值，输出至放大器27。放大器27与电容Cf用以放大积分电路25所累积的电压差值，作为一输出电压Vout输出至电路板30上的第二控制器32或电路板40上的第一控制器41”。在某些实施例中，电容Couple亦可被略除。此外，在实际电路中电容Csense与Ccouple的共用电极26之间亦会有寄生电容Cpar存在，如图2B所示。

图3为本发明的触控面板的一实施例。此处，为了简化图式，仅绘示出整个触控面板20A的一部分。触控面板20A包括一透明基板50、一黑矩阵BM、一保护层52、一感应电极54、一平坦层56、一彩色滤光层58以及一共用电极60。透明基板50可为一玻璃基板，并且透明基板50具有一第一表面61以及相对于第一表面61的一第二表面62。黑矩阵BM设置于透明基板50的第二表面62上，以便于透明基板50上定义出至少一透光区TA。保护层52顺应性地设置于黑矩阵BM与透明基板50的透光区TA之上。感应电极54顺应性地设置于保护层52与黑矩阵的BM上。举例而言，感应电极54由透光区TA延伸至黑矩阵BM之上。透明基板50、感应电极54以及一外部电极(例如人的手指或触控笔)，构成电容Csense。举例而言，感应电极54为透明的，例如ITO，但不限定于此。平坦层56设置于保护层52与感应电极54之上，但平坦层56具有开口63用以露出部分感应电极54。彩色滤光层58设置于平坦层56之上，并且对准于透光区TA，并且彩色滤光层58包括红色区、绿色区以及蓝色区。共用电极60设置于平坦层56之上，并包覆住彩色滤光层58，共用电极60电性连接至交流驱动信号CE(如图2A及2B所示)。

4图A为显示面板的另一实施例。如图所示，触控面板20A的感应电极54可为藉由金属球64，例如金球(Au ball)，电性连接至阵列基板10上的一导电层66。换言之，触控面板20A可用于图1B中所示的实施例，用以藉由金属球64与导电层66，将感应电极54上的电容变化传送至触控感测电路23”中的积分电路25。在此情况下，电容Ccouple可视为省略。

图4B为显示面板的另一实施例。如图所示，触控面板20A与图4A中所示的触控面板相似，其差别在于感应电极54并不藉由金属球电性连接至阵列基板10，而是藉由空气作为介质耦接至导电层66，其中导电层66用以耦接至阵列基板10上触控感测电路23”中的积分电路25。在此情况下，感应电极54、阵列基板10中的导电层66以及位于其间的空气将可构成电容Ccouple。

图5为本发明的触控面板的另一实施例。如图所示，触控面板20B与图3中的触控面板20A相似，其差别在于还包括一导电层68设置于黑矩阵BM与感应电极54之间。感应电极54可藉由导电层68耦接至触控感测电路23中的积分电路25。当触控感测电路23设置于触控面板20之上(如图1A中所示的实施例)时，感应电极54上的电容变化可藉由导电层68耦接至触控面板20上触控感测电路23中的积分电路25。当触控感测电路23设置于阵列基板10之上(如图1B中所示的实施例)时，触控面板20B亦可藉由金属球或空气耦接至阵列基板10，以便将感应电极54上的电容变化藉由金属球或空气耦接至触控感测电路23”中的积分电路25。

图6为本发明的触控面板的另一实施例。如图所示，触控面板20C为一多点触控型(multi-touch type)的触控面板。触控面板20C与图3中的触控面板20A相似，其差别在于以多个感应电极70取代感应电极54设置于保护层52上，并且位于透光区TA中，感应电极70朝着一第一方向(即进入纸面的方向)延伸，每个感应电极70、透明基板50、以及外部电极(例如人的手指或触控笔)构成一电容Csense。感应电极72设置于平坦层56中，并且感应电极72朝着一第二方向(即平行于纸面的方向)延伸，感应电极72、透明基板50、以及外部电极亦构成一电容Csense。举例而言，第一方向垂直于第二方向，但不限定于此。此外，平坦层56具有开口76露出部分的感应电极72。在此实施例中，触控面板20C中的感应电极70与72亦可藉由金属球或空气耦接至阵列基板10上。如图1B中所示实施例中，触控感测电路23”设置于阵列基板10之上，触控面板20C亦可藉由金属球或空气耦接至阵列基板10，以便将感应电极70与72上的电容变化藉由金属球或空气耦接至触控感测电路23”中的积分电路25。

图7为本发明的触控面板的另一实施例。如图所示，触控面板20D与图6中的触控面板20C相似，其差别在于还包括一导电层78设置于黑矩阵BM与感应电极72之间。举例而言，当触控面板20D应用于图1A中所示的实施例中时，感应电极72上的电容变化可藉由金属层78耦接至触控面板20D上触控感测电路23中的积分电路25。同样地，感应电极72上的电容变化可藉由设置于黑矩阵BM与感应电极72之间的另一导电层(未图示)耦接至触控感测电路23中的积分电路25。反言之，当触控面板20D应用于图1B中所示的实施例中时，触控面板20D亦可藉由金属球或空气耦接至阵列基板10的导体层，例如图4A中所示的导电层66，以便将感应电极70或74上的电容变化藉由金属球或空气耦接至阵列基板10上触控感测电路23”中的积分电路25。

图8为图像显示系统的一实施例，其中该系统可实施成一电子装置。如图所示，显示系统300包括显示面板100A/100B以及电源供应器220，虽然显示系统300仍可包括许多元件，但为说明方便并未显示于图中。于动作上，电源供应器220系供电至显示面板100A/100B以便显示图像。举例而言，显示系统300可实现成一电子装置，例如笔记型电脑、手机、数码相机、个人数字助理(PDA)、桌上型电脑、电视机、车上型显示器、全球定位系统(GPS)、航空用显示器或可携式数位影碟(DVD)播放器，但不限定于此。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟知技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求所界定者为准。

Claims

1.一种图像显示系统，包括：

触控面板，包括：

透明基板，具有第一表面以及相对于该第一表面的第二表面；

黑矩阵，设置于该透明基板的该第二表面上，以便于该透明基板上定义出透光区；

保护层，顺应性地设置于该黑矩阵与该透明基板的该透光区之上；

至少一透明电极，设置于该保护层之上并且位于该透光区中，其中该透明电极、该透明基板以及外部电极构成第一触控感测电容；

平坦层，设置于该保护层与该透明电极之上；

彩色滤光层，设置于该平坦层之上；以及

共用电极，设置于该平坦层之上并包覆住该彩色滤光层。

2.如权利要求1所述的图像显示系统，还包括阵列基板与该触控面板相对设置，该阵列基板包括多个数据线、多个扫描线、多个显示单元以及一触控感测电路，并且该平坦层具有开口露出部分该透明电极，并且该露出的透明电极电性连接至该阵列基板上的该触控感测电路。

3.如权利要求2所述的图像显示系统，其中该露出的透明电极藉由金属球或空气电性耦接至该阵列基板上的该触控感测电路。

4.如权利要求2所述的图像显示系统，还包括：

触控感测电路，设置于该透明基板上；以及

阵列基板，该阵列基板包括多个数据线、多个扫描线、多个显示单元，其中该触控面板还包括导电层设置于该黑矩阵与该透明电极之间，用以将该透明电极电性连接至该透明基板上的该触控感测电路。

5.如权利要求1所述的图像显示系统，其中该透明电极、该透明基板以及外部电极构成第一触控感测电容，并且该第一透明电极朝着第一方向延伸，并且该触控面板还包括：

平坦层，设置于该保护层与该第一透明电极之上；以及

至少一第二透明电极，设置于该平坦层之中，其中该第二透明电极朝着与该第一方向垂直的第二方向延伸，并且该第二透明电极、该透明基板以及该外部电极构成第二触控感测电容。

6.如权利要求4所述的图像显示系统，其中该触控面板还包括多个导电层设置于该黑矩阵与该第一透明电极之间以及该黑矩阵与该第二透明电极之间，用以分别将该第一、第二透明电极电性连接至阵列基板上的触控感测电路。

7.如权利要求4所述的图像显示系统，其中该平坦层具有开口露出部分该第二透明电极，并且该露出的第二透明电极用以电性连接至阵列基板上的触控感测电路。

8.如权利要求7所述的图像显示系统，其中被露出的该第二透明电极藉由金属球电性连接该阵列基板上的该触控感测电路。

9.一种触控感测电路，设置于触控面板中，包括：

积分电路，耦接至该触控面板中的感应电极，用以根据交流驱动信号，累加由于该感测电极上的电容值变化所产生的电压差值；

耦合电容，耦接于上述感应电极与上述积分电路之间；以及

放大器，用以放大该积分电路所累积的电压差值。

10.如权利要求9所述的触控感测电路，还包括开关元件耦接于上述积分电路与上述放大器之间，用以每隔一既定时间，将该积分电路所累积的电压差值传输至该放大器。