CN102033347B - 内嵌式触控液晶显示器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种内嵌式触控液晶显示器。该内嵌式触控液晶显示器包含一第一基板、一第二基板，该第一基板包含多个触控感应模组，每一触控感应模组包含一触控数据读取线、一触控读取晶体管以及一接触电极；该第二基板包含多个凸块结构，每一个凸块结构表面导电且与一个接触电极相对设置；使用时，当该凸块结构接触某一或某些接触电极时，与被接触的接触电极连接的触控读取晶体管传送信号给触控数据读取线，一外部的驱动控制模组依据该扫描线及该触控数据读取线的位置判断触控位置。

Description

内嵌式触控液晶显示器
技术领域
本发明涉及一种内嵌式触控液晶显示器。
背景技术
随着触控技术的成熟，市场可见的触控应用产品非常广泛，显示了触控面板显示器未来市场的成长可期。传统的触控面板主要分为外挂电容式与外挂电阻式，然而，不论是采用前述任何一种方式，因为都必须将触控面板模组外加在显示器模组的显示面，因此对触控显示器产品造成不良的影响，诸如增加显示器的总厚度及重量、降低显示器的亮度、降低对比度、提升生产整合困难度进而提高成本等缺点。
为了解决前述的问题，平面显示器的相关厂商无不竞相开发内含触控感应功能的整合型平面显示器。请参考图1A及图1B，是一种现有技术内嵌式(in-cell)电阻式触控液晶显示器的示意图。该液晶显示器80的主要原理是在一薄膜晶体管(Thin Film Transistor，TFT)基板81上制作多条x感应线(x sensor lines)811与y感应线(y sensor lines)812，并以铟锡氧化物(Indium Tin Oxide，ITO)在该x感应线811及y感应线812侧边分别形成多个感应电极813。该液晶显示器80的一彩色滤光片(Color filter，CF)基板82则包含多个柱电极821。该柱电极821与彩色滤光片基板82上的一共电极层(图未示)相连接。使用时，当使用者触碰该彩色滤光片基板82的外表面时，使用者所触碰位置的对应的柱电极821朝向薄膜晶体管基板81移动而接触到某一或某些感应电极813，因此彩色滤光片基板82的共电极层的电位会传送到这些感应电极813，使与这些感应电极813连接的x，y感应线811、812的电位改变，该液晶显示器80再利用外部电路将此感应结果的电压读出，即可判定出该液晶显示器80受到使用者的触控位置。
虽然前述的技术可以将触控功能整合、内嵌于液晶显示器，但是，前述技术因为既需要x感应线811又需要y感应线812，且x感应线811及y感应线812更分别需要连接专用的感应电极813，除大大降低了该液晶显示器80的开口率之外，也因为感应线数太多而增加控制芯片(IC)的成本，以及因为线路布局密集而降低制程良率。而且，由于柱电极821在触控时是直接短路于x，y感应线811、812，因此，该柱电极821所连接的共电极层在接触瞬间的电位会受到影响，导致共电极层与该液晶显示器80的像素电极(pixel electrode)的电压差飘移改变，而造成显示光学特性变异。
发明内容
为了解决现有技术中内嵌式触控显示器的感应线数及感应电极数量过多而导致控制芯片成本增加、开口率下降、制程良率降低，以及在触控时会造成施加于液晶两侧的偏压改变而影响显示光学特性等的问题，有必要提供一种可达到降低成本、提升开口率、良率及稳定显示光学特性的内嵌式触控显示器。
一种内嵌式触控液晶显示器，其包含一第一基板、一第二基板以及密封填充于该第一基板与第二基板之间的液晶层，其中：该第一基板包含多个扫描线、多个数据线及多个触控感应模组，每一触控感应模组包含一触控数据读取线、一触控读取晶体管以及一接触电极，该触控数据读取线与该数据线间隔设置；该触控读取晶体管是邻近设于该触控数据读取线及其中的一条扫描线，且该触控读取晶体管与邻近的该触控数据读取线、邻近的其中的一条扫描线及该接触电极电性连接；该第二基板包含多个凸块结构，每一个凸块结构的位置与一个接触电极相对且每个凸块结构的表面导电；该触控读取晶体管接受该扫描线的输入电压控制而进入一触控读取等待状态下，至少一凸块结构电性接触相应的接触电极后，一触控电压信号由该凸块结构经由被接触的该接触电极而输予对应连接的该触控读取晶体管，使该触控读取晶体管受触发而输出一感应结果信号经由对应连接的该触控数据读取线至一驱动控制模组，使该驱动控制模组依据该扫描线及该触控数据读取线的位置判断触控位置。
相较于现有技术，本发明的内嵌式触控液晶显示器因其触控感应模组与子像素控制模组共享一扫描线而无须增设专门用于触控感应的x感应线，从而可以节省驱动电路及芯片的成本、降低布线密度而提升制程良率、提升开口率。
附图说明
图1A-图1B是现有技术一内嵌式电阻触控液晶显示器。
图2A是本发明内嵌式触控液晶显示器第一较佳实施例之一个子像素示意图。
图2B是图二A所示之子像素的局部剖面示意图。
图2C是图二B的触控状态示意图。
图3A是本发明内嵌式触控液晶显示器第二较佳实施例的一个子像素示意图。
图3B是图3A所示的子像素的局部剖面示意图。
图3C是图3B的触控状态示意图。
具体实施方式
请参考图2A-图2B，其中图2A是本发明内嵌式触控液晶显示器的第一实施例的一个子像素(sub-pixel)示意图，图2B是图2A所示子像素沿2B-2B线的剖面示意图。该内嵌式触控液晶显示器包含一第一基板10、一第二基板20以及密封填充在该第一基板10与该第二基板20之间的液晶层(图未示)。该第一基板10包含一第一基板本体11以及形成在该第一基板本体11的多条扫描线12、多条数据线14、多个子像素控制模组16以及多个触控感应模组18。
每一子像素控制模组16设在两条相邻的扫描线12及两条相邻的数据线14所围绕的区域之内。每一子像素控制模组16包含一显示控制晶体管162以及一子像素电极164。该显示控制晶体管162邻近设于其中之一扫描线12及与该扫描线12交错设置的数据线14中之一的交点位置处。该显示控制晶体管162分别与邻近的该扫描线12与该数据线14电性连接，且该显示控制晶体管162也与该子像素电极164电性连接。该内嵌式触控液晶显示器的各扫描线12及数据线14连接至一驱动控制芯片模组(图未示)，使各显示控制晶体管162的开关状态及子像素电极164的电压变化受该驱动控制芯片模组控制。
每一触控感应模组18包含一触控数据读取线182、一触控读取晶体管184以及一接触电极186。该触控数据读取线182是与该数据线14平行设置。该触控读取晶体管184是邻近设于该触控数据读取线182及与该触控数据读取线182交错设置的扫描线12中之一的交点位置处，且该触控读取晶体管184分别与邻近的该触控数据读取线182、扫描线12及该接触电极186电性连接。其中，该触控读取晶体管184接受该扫描线12的输入电压控制而进入一触控读取等待状态。当该触控读取晶体管184在该触控读取等待状态时，若一触控电压信号经由该接触电极186而输出予该触控读取晶体管184，使该触控读取晶体管184受触发而输出一感应结果信号予连接的该触控数据读取线182，如此，使外部的一驱动控制模组(图未示)可以依据该触控读取晶体管184相连的扫描线12及该触控数据读取线182的位置，判断得知哪一个或哪一些的触控读取晶体管184受到触控触发。
本实施例的该触控读取晶体管184是一金氧半薄膜晶体管(MOS Thin Film Transistor)，其包含一栅极(gate)1842、一源极(source)1844以及一漏极(drain)1846。该栅极1842与其中的一条扫描线12电性连接或可为自该扫描线12延伸而出的电极结构。该源极1844与该触控数据读取线182电性连接。该漏极1846与该接触电极186电性连接，其连接的方式可以将该漏极1846的一阻绝保护层1848贯穿一开孔(Via)，使镀制铺设该接触电极186时让该漏极1846通过该开孔而与该接触电极186电性连接。该触控读取晶体管184的结构不限定，可以配合制程需要而有所调整或改变，举例而言，该触控读取晶体管184可配合液晶面板制程所采取的四道光微影制程(fourth photo etching process，PEP4)或五道光微影制程而于结构上略有改变。又例如，该触控读取晶体管184也可依据元件特性需求而为各种不同型态，诸如后沟道蚀刻型(Back Channel Etching，BCE)、蚀刻截止型(Etching stop，ES)等型态。
该第二基板20包含一第二基板本体21以及固定形成于该第二基板本体21与该第一基板本体11相对的一内侧表面的一彩色滤光层25(未标示)、多个凸块结构22以及一共电极23。该彩色滤光层25由多个红、绿、蓝滤光单元(未标示)构成，每一滤光单元与一个子像素控制模组16相对设置。每一个凸块结构22与一个接触电极186相对设置。该共电极23镀制设在该第二基板彩色滤光层25及各凸块结构22，从而使各凸块结构22的表面可导电，同时该共电极23与该第一基板10的每一子像素电极164之间可形成夹压，控制该液晶层的分子偏转以显示画面。
请一并参考图2B及图2C，其中图2C是本发明内嵌式触控液晶显示器触控状态的示意图。当使用者按压触动该第二基板20，使该第二基板20局部区域挠曲而朝该第一基板10的方向移动，直至该凸块结构22接触与其位置对应的接触电极186时，该共电极23的电压(即该触控电压信号)则经由该接触电极186输出至该触控读取晶体管184。此时，由于该触控读取晶体管184处于触控读取等待状态下，该共电极23的电压会经由该触控读取晶体管184的漏极1846传到源极1844，再传到触控数据读取线182，然后由外部的驱动控制模组将电压读出(即该感应结果信号)，由此依据该触控读取晶体管184相连的扫描线12及该触控数据读取线182的位置，判断得知哪一个或哪一些的触控读取晶体管184受到触控触发。
在实际使用状况，为了让该内嵌式触控液晶显示器能够维持显示功能，该外部的驱动控制模组以扫描方式(频率可为60Hz，120Hz…等)逐一输出电压予该扫描线12。本实施例中的各触控读取晶体管184的栅极1842分别与其中的一条扫描线12连接，因此，当扫描线12被扫描时，与其连接的各触控读取晶体管184导通而进入该触控读取等待状态，由于扫描速度非常快速，因此，人类相对缓慢的触控行为均可以完成前述触控感应技术效果无疑。
补充说明一下，本实施例的触控感应模组18的数量与密度，可以依据显示器的开口率、透光率及灵敏度的规格设计要求而随之改变，如该触控感应模组18的数量可以与数据线14的数量相同或少于该数据线14的数量，且每一扫描线12上的触控读取晶体管184数量也可相同或少于该显示控制晶体管162的数量。其中，较少的触控感应模组18及触控读取晶体管162的数量让该内嵌式触控液晶显示器具备较佳的开口率、良率及成本，反之，则具有相对灵敏的触控感应效果。
因此，本实施例除了确实能够达到触控侦测感应的功效之外，相较于现有技术，其更因触控感应模组与子像素控制模组共享一扫描线而无须增设专门用于触控感应的x感应线，从而可提升显示器的开口率及制程良率等优点。同时，由于增设该触控读取晶体管184，该触控读取晶体管184的阻抗使该共电极23与该接触电极186接触时因为阻抗的限流作用，使该共电极23的电压不会因接触而受影响而相对地非常稳定，可大为减缓或甚至消除触控感应过程中共电极的电压偏移而造成光学特性改变的问题，达到稳定光显示特性的技术效果。
请参考图3A-图3C，其中图3A是本发明内嵌式触控液晶显示器的第二实施例的一个子像素示意图，图3B是图3A所示子像素沿3B 3B线的剖面示意图，图3C为图3A所示的子像素被触碰时的剖面结构示意图。第二实施例的内嵌式触控液晶显示器与第一实施例所述结构大致相同，主要区别在于该触控读取晶体管184的栅极1842一端所覆盖的一氧化层1849贯穿一开孔，而使镀制该接触电极186时，该栅极1842可与该接触电极186电性连接，用以将栅极1842裸露到第一基板10的最表层。该源极1844与该触控数据读取线182电性连接。该漏极1846则与其中的一条扫描线12电性连接。
使用时，当某一触控读取晶体管184处于扫描周期内，此时触控读取晶体管184的漏极1846的电位会变成高电位，且当该凸块结构22表面的该共电极23接触该接触电极186，该共电极23的电压(即该触控电压信号)会传到栅极1842，而使该触控读取晶体管184导通，此时该扫描线的电力则由漏极1846输至该源极1844而输出该感应结果信号与予连接的该触控数据读取线182，然后由外部的驱动控制模组将电压读出，由此依据该触控读取晶体管184相连的扫描线12及该触控数据读取线182的位置，判断得知哪一个或哪一些的触控读取晶体管184受到触控触发。在本实施例中，除因省去x感应线而可达到节省驱动电路暨芯片的成本、降低布线密度而提升制程良率、提升开口率的效果，更因该感应结果信号无须汲取该共电极23的电力，因此，共电极23的电压完全不会因为触控感应而受到影响，达到稳定光显示特性的技术效果。

Claims (9)

1.一种内嵌式触控液晶显示器，其包括：
一第一基板、一第二基板、一密封填充于该第一基板与第二基板之间的液晶层以及一驱动控制模组，其特征在于：
该第一基板包含第一基板上的多条扫描线、多条数据线及多个触控感应模组，每一触控感应模组包含一触控数据读取线、一触控读取晶体管以及一接触电极，该触控数据读取线与该数据线间隔设置；该触控读取晶体管邻近设置在该触控数据读取线及其中之一条扫描线，且该触控读取晶体管与邻近的该触控数据读取线、邻近的其中之一条扫描线及该接触电极电性连接；
该第二基板包含多个凸块结构，每一个凸块结构与一个接触电极相对设置且表面导电；及
该触控读取晶体管接收该邻近的其中之一条扫描线的输入电压控制而进入一触控读取等待状态下，其中当至少一凸块结构电性接触至少一相应的接触电极后，一触控电压信号由该凸块结构经由被接触的该接触电极而输予出至对应连接的触控读取晶体管，使该触控读取晶体管受触发而输出一感应结果信号予至对应连接的触控数据读取线，该一驱动控制模组依据该邻近的其中之一条扫描线及该对应连接的触控数据读取线的位置判断触控位置。
2.如权利要求1所述的内嵌式触控液晶显示器，其特征在于：每一触控读取晶体管包含一栅极、一源极以及一漏极，该栅极与该邻近的其中之一条扫描线电性连接，该源极与该对应连接的触控数据读取线电性连接，该漏极与该接触电极电性连接。
3.如权利要求2所述的内嵌式触控液晶显示器，其特征在于：一阻绝保护层覆盖于该漏极，其上贯穿开设一开孔，使在镀制铺设该接触电极时，该漏极通过该开孔与该接触电极电性连接。
4.如权利要求1所述的内嵌式触控液晶显示器，其特征在于：每一触控读取晶体管包含一栅极、一源极以及一漏极，该栅极与该接触电极电性连接，该源极与该对应连接的触控数据读取线电性连接，该漏极则与该邻近的其中之一条扫描线电性连接。
5.如权利要求4所述的内嵌式触控液晶显示器，其特征在于：该触控读取晶体管的栅极一端所覆盖的一氧化层贯穿一开孔，而使镀制该接触电极时，该栅极可与该接触电极电性接触连接。
6.如权利要求1、2、3、4或者5所述的内嵌式触控液晶显示器，其特征在于：该触控感应模组的数量小于或等于该数据线的数量。
7.如权利要求6所述的内嵌式触控液晶显示器，其特征在于：该第二基板包含一共电极，该共电极设于该第二基板的内侧表面并覆盖各凸块结构，形成各凸块结构表面导电。
8.如权利要求6所述的内嵌式触控液晶显示器，其特征在于：两条相邻的扫描线及两条相邻的数据线所围绕的区域之内设有一子像素控制模组，该子像素控制模组包含一显示控制晶体管，该显示控制晶体管邻近设于其中之一扫描线及与该扫描线交错设置的数据线中的一交点位置处。
9.如权利要求8所述的内嵌式触控液晶显示器，其特征在于：每一扫描线的触控读取晶体管数量相同或少于该显示控制晶体管的数量。
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