CN102270069A - 集成有触摸面板的显示设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种集成有触摸面板的显示设备，该显示设备可以减小整体的厚度和质量，并且可以防止显示质量的劣化。该集成有触摸面板的显示设备包括：包括多个像素的显示面板，该显示面板用于显示图像；触摸面板，其形成在所述显示面板的顶部外围区域，用于感测在所述显示面板上产生的触摸。

Description

集成有触摸面板的显示设备

相关申请的交叉引用

本申请要求于2010年6月3日提交的韩国专利申请No.10-2010-0052250，以及于2011年5月20日提交的韩国专利申请No.10-2011-0048165的权益，这些专利申请的内容在此以引用的方式合并于此，如同在此进行了完整的阐述。

技术领域

本发明涉及可以减少整体厚度和重量、并能防止显示质量劣化的集成有触摸面板的显示设备。

技术背景

随着信息时代的真正开始，视觉地呈现电子信息信号的显示器领域得到了迅猛发展。已经发展出了尺寸紧凑、重量轻和低功耗的各种平板显示设备，并且这些设备取代了常规的阴极射线管(CRT)。

这类平板显示设备包括液晶显示设备(LCD)、等离子体显示面板设备(PDP)、场发射显示设备(FED)、电致发光显示设备(ELD)、以及电湿润显示器(electro-wettingdisplay，EWD)。这种平板显示设备必须具有被配置为显示图像的显示面板，显示面板具有彼此相对地接合的一对绝缘基板，该对绝缘基板之间设置有发光材料层或偏振材料层。

液晶显示设备是一种可以通过使用液晶的、能根据电场调节的透光率来显示图像的装置。液晶显示设备具有尺寸小、外观薄和功耗低的优点。因为此，液晶显示设备被广泛应用于笔记本电脑、办公自动化设备、以及音频/视频设备。

通常，个人电脑、便携式通信设备以及其他个人信息处理设备中的每一种通过包括键盘、鼠标、数字化仪等的输入设备来形成与用户的接口。近来，随着最近移动通信装置发展的加快，输入设备(比如键盘和鼠标)很难增强产品的完成度(degree ofcompletion)。正因为此，不断开发出使用更为简单且具有高便携性的输入设备，并提出了允许经由对屏幕的直接触摸、使用手指或笔来输入信息的触摸面板。

如果没有提供附加文字输入设备，触摸面板使得文字能被简单地进行输入且错误动作更少，并且便于携带和便于用户识别用户手册。由于这些优点，触摸面板近来已经被用于各种信息处理设备。尤其是，当用户选择屏幕上显示的一个图标或者键盘时，设置在触摸面板中的对应的图标或键盘可以被选择以输入信息。为了实现这样，包括这种触摸面板的平板显示设备常常被应用于便携式信息处理设备(如个人计算机和移动电话)。附有触摸面板的液晶显示设备包括附接到该液晶显示设备中设置的液晶面板的触摸面板，该液晶显示设备作为包括触摸面板的平板显示设备的一种被提出。

图1是示出了常规的附有触摸面板的液晶显示设备的图。

如图1所示，常规的附有触摸面板的液晶显示设备包括：液晶面板10，其被配置为通过利用液晶晶包(liquid crystal cell)的方向调整每个像素的透光率来显示图像；触摸面板20，其被配置为感测触摸；粘接层30，其被配置为将液晶面板10与触摸面板20接合到一起。

液晶面板10包括彼此相对地接合的一对基板，液晶层位于该对基板之间。在两个基板的任一个上设置有晶体管阵列，其限定与各像素对应的各像素区域，并控制各像素的亮度。在两个基板的任一个上设置有滤色器阵列，其分别透射与像素对应的各种颜色的光。第一偏振层11和第二偏振层12分别形成于液晶面板10的顶面和底面。第一偏振层11使入射到液晶面板10的光偏振，第二偏振层12使从液晶面板10发射出的光偏振。

触摸面板20包括：作为波导管(waveguide)而设置的透明基板21，以允许光以更少的损失进行透射；与透明基板21相邻的光源22，其将光投射到透明基板21中；与透明基板21相邻，并与光源22相对的反射板23，其对从透明基板21内部透射出的光进行反射，并提供平行于透明基板21的顶面直行的光；形成在透明基板21顶面外围区域，并与反射板23相对的传感器24，其用于收集沿透明基板21顶面而过的光。这种触摸面板20通过利用沿透明基板21顶面而过的光由透明基板21的预定区域处产生的触摸反射，来检测与没有接收到光的传感器24对应的坐标，而仅用于检测触摸点的坐标。

根据现有技术，从光源22发出的光可以仅通过在透明基板内部传输的过程、被反射板反射的过程，以及在透明基板21的顶面直线行进的过程而到达传感器24。也就是说，从光源22发出的光的很大百分比的辐射强度可能被通往传感器24的长的光通道减弱了。由此，传感器24收集的光只有相对少量的辐射强度，使得不能被控制单元(未示出)有效识别的可能性很高。结果，限制了对触摸面板的触摸感测灵敏度的提高。

此外，根据常规的附有触摸面板的液晶显示设备，包括一对基板的液晶面板10和包括辅助透明基板21的触摸面板20被独立地设置。此后，触摸面板20通过粘接层30粘接至液晶面板10。液晶面板10的该对基板和触摸面板20的透明基板21被独立地设置。因为此，使减小常规的集成有触摸面板的显示设备整体重量和厚度受到了限制。此外，还必须执行液晶面板10和触摸面板20间的接合处理。由此，制作过程会很复杂，并且很难提高产量。

更进一步地，用于显示图像的从液晶面板10发出的光(下文称为“显示光”)必须经过粘接层30、触摸面板20发射出去。由此，降低了显示光的透射率，因而液晶面板10的图像质量可能被不利地劣化。

发明内容

因此，本发明致力于一种集成有触摸面板的显示设备。本发明的一个目标是提供一种集成有触摸面板的显示设备，即使该显示设备具有触摸面板和显示面板，但其与相关技术相比能减少整体重量和厚度；并且即使该显示设备具有触摸面板和液晶面板，其可以改善显示面板的图像质量和显示面板的触摸感测灵敏度。

本公开的附加优点、目的和特征将在下面的描述中部分地阐述且将对于本领域普通技术人员在研究下文后变得明显，或可以通过对本发明的实践来了解。通过书面的说明书及其权利要求以及附图中特别指出的结构可以实现和获得本发明的目的和其它优点。

为了实现这些目的和其它优点，根据本发明的目的，如本文具体体现和广义描述的，集成有触摸面板的显示设备包括：包括多个像素的显示面板，该显示面板用于显示图像；触摸面板，其形成在显示面板的顶部外围区域，用于感测在显示面板上产生的触摸。触摸面板可以包括：多个光源，其用于朝着显示面板的顶面发出光，该多个光源包括布置在显示面板的顶部外围区域的各个边缘的至少一个光源；布置在显示面板的顶部外围区域的各个边缘的多个传感器，彼此隔开相同的距离，用于收集从多个光源发出后在显示设备顶面上通过的光；波导管，其包括与多个传感器连接的多个芯以及被形成为围绕该多个芯的覆层，该覆层的折射率小于该多个芯的折射率；以及传感器控制器，其通过该多个芯与该多个传感器连接，用于感测各个传感器是否收集到了光，以计算触摸的坐标。

因此，根据本发明的集成有触摸面板的显示设备包括形成在显示面板顶面的外围区域的触摸面板。因此，可以省略设置在触摸面板中的辅助支撑基板。结果，可以减小集成有触摸面板的显示设备的整体厚度和重量，因而可以提高其便携性。

此外，根据常规技术，触摸面板和显示面板通过其间的粘接层附接在一起，使得从显示面板发出的光被粘接层和触摸面板的支撑基板反射或损耗。结果，可能使图像质量劣化。相比而言，根据本发明的集成有触摸面板的显示设备包括直接形成在显示面板上的触摸面板，而不需要针对触摸面板的辅助支撑基板，因而从显示面板发出的光可以直接向外发出，而不用经过粘接层和触摸面板的支撑基板。结果，图像质量可以得到增强。此外，省略了触摸面板的支撑基板和粘接层。结果，集成有触摸面板的显示设备的结构可以很简单，并易于执行制造过程。结果，可以提高产量。

更进一步地，根据本发明，从光源发出的光在通过显示面板的顶面后直接被传感器收集。因此，与常规技术相比，减小了光路产生的更低辐射强度，并可以增强触摸面板的触摸感测灵敏度。

应当理解，对本发明的上述一般描述和下述详细描述是示例性和说明性的，且旨在提供对所要求保护的本发明的进一步的解释。

附图说明

附图被包括在本公开中以提供对本公开的进一步理解，并结合到本申请中且构成本申请的一部分，附图示出了本公开的实施方式，且与说明书一起用于解释本发明的原理。

图中：

图1是示出了常规的附有触摸面板的液晶显示设备的图；

图2是示出了根据本发明第一实施方式的集成有触摸面板的显示设备的截面图；

图3是示出了根据本发明第一实施方式的集成有触摸面板的显示设备的TN模式液晶面板的立体图；

图4是示出了根据本发明第一实施方式的集成有触摸面板的显示设备的平面内转换(In-plain switching)型液晶面板的立体图；

图5是部分示出了根据本发明第一实施方式的集成有触摸面板的显示设备的触摸面板的立体图；

图6A是示出了对应于图5所示的I-I’线的第一基板、第二偏振层和触摸面板的YZ方向的截面图；图6B是示出了对应于图5所示的II-II’线的第一基板、第二偏振层和波导管的XZ方向的截面图；

图7A是示出了设置在图5所示触摸面板中的光源和传感器的布置的图；图7B至图7E是示出了光和传感器的布置的另一示例的图；

图8A和8B是示出了图5所示的波导管的XY方向的顶视图；

图9是示出了根据本发明第一实施方式的集成有触摸面板的显示设备的触摸面板的平面图；

图10A是示出了布置在图9的平面视图中的显示面板顶部上边缘和下边缘的光源的光量有效区域的图；

图10B是示出了布置在图9的平面视图中的显示面板顶部左边缘和右边缘的光源的光量有效区域的图；

图11是示意性地示出了根据图9中示出的第一实施方式使用触摸面板来检测触摸点的原理的图；

图12是示出了根据本发明的第二实施方式的集成有触摸面板的显示设备的触摸面板的平面图；

图13A和图13B是示出了常规的附有触摸面板的液晶显示面板的透光率与根据本发明实施方式的集成有触摸面板的显示设备的透光率之间的比较的示例图；以及

图14A和图14B是常规的附有触摸面板的液晶显示设备的光入射率与根据本发明实施方式的集成有触摸面板的显示设备的光入射率之间的比较的示例图。

具体实施方式

现在将详细描述本发明的具体实施方式，在附图中例示出了其示例。在可能的情况下，相同的标号在整个附图中代表相同或类似部件。

如下，将参考附图详细描述根据本发明的示例性实施方式的集成有触摸面板的显示设备。

图2是示出了根据本发明第一实施方式的集成有触摸面板的显示设备的截面图。图3是示出了根据本发明第一实施方式的集成有触摸面板的显示设备的TN模式液晶面板的立体图。图4是示出了根据本发明第一实施方式的集成有触摸面板的显示设备的平面内转换模式液晶面板的立体图。图5是部分示出了根据本发明第一实施方式的集成有触摸面板的显示设备的触摸面板的立体图。图6A是示出了对应于图5所示的I-I’线的第一基板、第二偏振层和触摸面板的YZ方向的截面图；图6B是对应于图5所示的II-II’线的第一基板、第二偏振层和波导管的XZ方向的截面图。图7A是示出了设置在图5所示触摸面板中的光源和传感器的布置的图；图7B至图7E是示出了光和传感器的布置其它示例的图。图8A和图8B是示出了图5所示的波导管的XY方向的顶视图。

如图2所示，根据本发明本实施方式的集成有触摸面板的显示设备包括：用于显示图像的液晶面板100；背光单元200，其布置在液晶面板100的背面，用于朝着液晶面板100投射光；设置在液晶面板100顶部外围区域的触摸部件300，用于检测在液晶面板100顶面产生的触摸。根据图2中所示的集成有触摸面板的显示设备，液晶面板100可以由诸如场发射显示面板、电致发光显示面板、电湿润显示面板、有机电致发光显示面板等其它代替。然而，为了方便起见下面将具体体现为液晶面板的显示面板。

如果液晶面板100是透射或半透射型，集成有触摸面板的显示设备必须包含背光单元200。相反，如果液晶面板100是反射型的，可以不设置背光单元200。此外，如果集成有触摸面板的显示设备包含自发光的显示面板，则该设备也可以不包含背光单元200。

根据本发明的触摸面板300直接形成于液晶面板100的第一基板121上，后面将详细描述。由此，触摸面板300可以不包含辅助支撑基板，然而为了方便起见，本说明书中被称之为“面板”。此处，第一基板121是设置在显示面板中的彼此相对地接合的那一对基板中的一个，第一基板121包括形成触摸区域和发射显示面板的光的表面。

图2中所示的液晶面板100包括：彼此相对地接合的薄膜阵列基板110(下文称之为“TFT基板”)和滤色器阵列基板120(下文称之为“CF基板”)；注入在TFT基板110和CF基板120之间的液晶层130；形成在TFT基板的背面的第一偏振层140，其用于使从背光单元200入射到液晶层130的光发生偏振；形成在CF基板120的顶面的第二偏振层141，其用于使从液晶层130向外发射的光发生偏振)。此处CF基板120包括由具有透射性并绝缘的材料形成的第一基板121。滤色器阵列部件122形成于第一基板121的背面，触摸部件300形成于第一基板121的顶面。

可以基于用于调整设置在液晶层130中的液晶晶包的方向的电场方向将这样的液晶面板100分为扭曲向列(TN)模式和平面内转换模式。

如图3所示，根据TN模式液晶面板，TFT基板110a包括：与第一基板121相对的第二基板111，在第二基板111上彼此交叉、以限定与多个像素相对应的多个像素区域(P)的多条选通线112和多条数据线113，分别形成在多条选通线112和多条数据线113之间的交叉点处的多个薄膜晶体管(T)，以及分别与多个像素区域(P)对应地形成的、分别与多个薄膜晶体管(T)连接的多个像素电极114。

根据TN模式液晶面板，CF基板120a包括第一基板121和形成于第一基板121背面的滤色器阵列单元122。滤色器阵列单元122包括：黑底层1220，其形成于第一基板121背面的像素区域(P)的外部区域中，用于防止像素区域的外部区域的光泄漏；滤色器层1221，其形成于第一基板121的背面的像素区域(P)中，与黑底层1220部分交迭，用于分别透射与各像素对应的预定颜色；平坦地形成在滤色器层1221上的涂覆层1222；以及与所有像素对应的、形成于涂覆层1222上的公共电极1223。此处，滤色器层1221可以被形成为发出分别与多个像素区域(P)对应的具有针对红、绿、蓝色中的一种的波长范围的光。

根据具有上述结构的TN模式液晶面板，可以基于通过施加于设置在液晶层130上面的公共电极1223的公共电压和施加于设置在液晶层130下面的像素电极114的像素电压对液晶层130所施加的电场，从设置在液晶层130中的液晶晶包方向被扭曲90°的状态来控制设置在液晶层130中的液晶晶包的方向。由此，调整各个像素区域(P)的透光率，并且控制各个像素的亮度，以显示图像。

同时，如图4所示，根据平面内转换模式液晶面板，TFT基板110b包括：第二基板111；在第二基板110b上相互交叉、以限定分别与多个像素对应的多个像素区域(P)的多条选通线112和多条数据线113；分别形成于多条选通线112和多条数据线113之间的交叉点处的多个薄膜晶体管(T)；分别形成在多个像素区域(P)中、分别与多个薄膜晶体管(T)连接的多个像素电极114；以及公共电极115，其形成于多个像素区域(P)中，以与多个像素电极交替。

根据平面内转换模式液晶面板，CF基板120a包括第一基板121和形成在第一基板121的背面的滤色器阵列单元122。滤色器阵列单元122包括黑底层1220，其形成于第一基板121背面的像素区域(P)的外部，用于防止像素区域的外部区域中的光泄漏；形成于各像素区域中的滤色器层1221，其与黑底层1220部分交迭，用于分别透射具有与所通过的像素区域(P)对应的颜色的预定光；以及平坦地形成于滤色器层1221上的涂覆层1222。也就是说，与TN模式不同，平面内转换模式液晶面板的CF基板120b可以不包含公共电极。滤色器层1221可以被形成为分别对应于多个像素区域(P)发射具有针对红、绿、蓝色中的一种的预定波长范围的可见光线。

平面内转换模式液晶面板向各公共电极115施加公共电压并向设置在相同平面上的各像素电极114施加像素电压。此后，平面内转换模式液晶面板可以根据水平电场，从设置在液晶层130的液晶晶包平行于对齐层(未示出)排列的状态来调整液晶层130中包含的液晶晶包的方向，并调整各像素区域(P)的透光率。由此控制各像素的亮度，以显示图像。

也就是说，TN模式液晶面板通过使用施加于液晶层130的垂直电场来调整各像素区域(P)的透光率。相反，平面内转换模式液晶面板通过使用液晶层130中产生的水平电场(平面内转换)来调整各像素区域(P)的透光率。

如上所述，第一基板121是由透射性和绝缘性的材料(比如玻璃、亚克力之类)来制成。由于第一基板121被形成为具有透射性和绝缘性，液晶面板100可以是电学上稳定的，并且从液晶层130发出的光可以以较小的损耗传输。由此可以改善液晶面板的图像质量。

同时，触摸面板300被设置于液晶面板100的顶部外围区域。也就是说，如果如图2所示第二偏振层141设置在液晶面板100的顶部，触摸面板300则形成于第二偏振层141顶面的边缘区域。另选地，如果液晶面板100不包括第二偏振层141(图中未额外示出)，触摸面板300则形成于第一基板121顶面的边缘区域。也就是说，触摸面板300由第一基板121支撑。

这种触摸面板300包括：多个光源310，该多个光源310包含布置在液晶面板100的顶部外围区域的各边缘的至少一个光源310，用于向液晶面板100的顶面发射光；多个传感器320，布置在液晶面板100的顶部外围区域的边缘，彼此隔开相同的距离，用于收集来自光源310的在液晶面板100顶部上通过的光；柔性印刷电路(下文称之为“FPC”)330，其与多个光源310和多个传感器320连接，用于提供驱动电压并且支撑多个光源310和多个传感器320；以及波导管340，用于将多个传感器320连接到传感器控制器(未示出，参考图5中的附图标记“350”)，以将输入到传感器320的光引导到至感器控制器(未示出)。此时，传感器控制器感测每个传感器是否收集到光，并且通过接合对应于未收集到光的传感器320的坐标来计算触摸的坐标。

如图5所示，波导管340围绕液晶面板(100，见图2)的顶部外围区域周围设置，FPC 330沿着波导管340的内表面附设。至少一个传感器控制器350位于液晶面板100的顶部外围区域上。

多个光源310可以朝着液晶面板100的顶部而被固定在FPC 330表面，不与波导管340接触。光源310中的一个光源发射的光不是被所有的传感器320作为有效光收集，而是只被位于与光源310中的该一个光源对应的辐射强度有效区域的传感器作为有效光而收集。

也就是说，液晶面板100的顶部被划分为分别与多个光源310对应的多个辐射强度有效区域。利用光源310的位置、高度和光发射方向，将多个辐射强度有效区域设置为不会互相交迭。在从一个光源310发出后，由设置在与一个光源对应的一个辐射强度有效区域中的传感器320所收集的光具有可被传感器控制器350有效地感测的辐射强度。后面将详细描述这个特征。

多个传感器320朝向液晶面板100的顶部而被固定在FPC 330的表面，像多个光源310一样，在液晶面板100顶部的各个边缘彼此隔开相同的距离。

如图6A和图6B所示，波导管340包括分别与多个传感器320连接的多个芯341；位于芯341周围的覆层342，其具有比芯的折射率低的折射率；以及形成于芯341和液晶面板100之间的缓冲层343。此时，调整缓冲层343的高度，使得芯341可以被布置为与FPC 330中布置的传感器320一样高。

在芯341与传感器320彼此对齐后，将其中布置有传感器320的FPC 330附接到波导管340。

同时，图7A和图7E示出了针对液晶面板100的顶部外围区域的边缘，布置在FPC 330上的光源310和传感器320的示例。

即，如图5和图7A所示，光源310可以沿着“X”方向平行地布置在FPC 330表面的上部区域。在FPC表面的位于光源310下方的下部区域，传感器320可以以相同的距离彼此隔开，沿着“X”方向排成一行(这里“行”是指沿着“XZ”平面的水平行)。

或者，如图7B所示，光源310和传感器320的位置可以相对地调换，使得光源310可以沿着“X”方向平行地布置在FPC 330表面的下部区域，而传感器320可以布置在FPC 330表面的上部区域，沿着“X”方向排成两行，彼此隔开相同的距离。

虽然没有另外在图中示出，布置在FPC 330表面的上部区域的传感器320可以沿着“X”方向排成一行，而不是两行，如图7A中所示。此外，可以在液晶面板100的顶部外围区域的不同部分设置至少两个传感器控制器350。设置在各边缘的传感器320可以被分类为相对的两侧的传感器，分别连接到不同的传感器控制器350(下文称为“分类结构”)。由此，可以将由连接到传感器控制器350的大量芯341造成的波导管340宽度增加减到最小。

当传感器320被排列为多行时，传感器320的数量可以增加，因此可以增加对应于触摸区域的单位面积的触摸感测灵敏度。同时，可以减少波导管340中设置的芯341的截面积，并可以以多层结构布置芯341。因此，可以减小波导管340的边框宽度(bezel width)(或称“宽度”)。此外，在将设置在边缘(顶部外围区域的表面)的传感器320a分类为相对的两侧的传感器并分过类的传感器分别连接到不同的传感器控制器350的分类结构中，波导管340的边框宽度可以减小。

另选地，如图7C所示，光源310可以沿着“X”方向平行布置在FPC 330表面的上部区域，传感器320可以沿着“X”方向在FPC 330表面的下部区域按照曲折形状布置为两行，彼此隔开相同的距离。根据图7B，传感器320b可以沿着具有相同的“Z”方向线(此处“线”是指XZ平面的列)的“X”方向排成两行。也就是说，不同于示出了矩阵排列方式的图7B，传感器320可以排为X方向的两行，在Z方向线上交错。也就是，可以将沿两行中的上部X方向的第一行排列的传感器以偶数Z方向线布置，且可以将沿两行中的下部X方向的第二行排列的传感器320以奇数Z方向线布置。当传感器按照曲折形状布置时，可以在不增加芯341的截面积或者传感器320的数量的情况下保持触摸区域的单位面积的触摸感测灵敏度。因此，可以降低显示设备的制造成本，并且减少的传感器320的数量可以便于进行触摸感测的控制。

另选地，如图7D和图7E所示，可以选择具有圆形截面而不是矩形截面的传感器320。图7D中所示的传感器320除了其圆形XZ截面外，与图7B中所示的传感器320相同，因此省略了对传感器320的重复描述。

图7E中所示的传感器320d除了其圆形XZ截面外，与图7C中所示的传感器320相同，因此省略了对传感器320的重复描述。

同时，图8A和图8B示出了对应于传感器320布置的芯341的示例。

换言之，如图8A所示，可以沿着XY平面平行地布置芯341，芯341以相同的距离彼此隔开，而不相互干扰。另选地，如图8B所示，芯341可以沿着XY平面彼此部分重叠以减少波导管340的边框宽度，并且它们可以沿着z方向彼此隔开相同的距离，而不相互干扰。虽然没有在图中示出，将至少一个芯341划分为组，这些组可以沿着XY平面部分重叠，从z方向上相互隔开，以将波导管的边框宽度和高度调整到合适的水平。

如下，参照图9至图12，将详细描述根据本发明的第一和第二实施方式的触摸面板。图9和图12是平面视图。为了防止图9和图12中的元件相互混淆，以不同于图2至图8B中的模式来例示图9和图12中所示的元件。

图9是示出了根据本发明第一实施方式的集成有触摸面板的显示设备的触摸面板的平面视图。图10A是示出了布置在图9的平面视图中所示的显示面板顶部的上边缘和下边缘的光源的辐射强度有效区域的图。图10B是示出了布置在图9的平面视图所示的显示面板顶部的左边缘和右边缘的光源的辐射强度有效区域的图。图11是示意性示出了通过使用根据图9所示的本发明第一实施方式的触摸面板来检测触摸点的发明原理的图。

如图9所示，根据本发明第一实施方式的触摸面板300包括：多个彼此隔开的光源311～318(如图2、图3至图8B中所示的“310”)，其位于第一基板121顶面的外围区域周围，用于朝着第一基板121的顶面发射光；用于收集通过第一基板121的顶部的光的多个传感器320；波导管340，其包括分别与传感器320相连接的芯341；以及传感器控制器350，其通过波导管340与传感器320相连接，用于感测每个传感器320是否收集到光。波导管340包括多个芯341，芯341将各传感器320连接到传感器控制器350，芯341被定位在彼此不干扰的位置，并由覆层(342，见图6A和6B)包围。

多个光源311～318可以由多个发光元件制成，该发光元件能够发射具有对应于紫外线(UV)或红外线的波长的顶面光。发光元件可以是发光二极管(LED)或灯。该多个光源311～318发射具有对应于UV或红外线的波长范围的光，使得从光源311～318发出的光不影响液晶面板100的图像质量。

多个光源311～318可以布置在液晶面板100的顶部外围区域，并可以形成多个互不重叠的辐射强度有效区域。

例如，如图10A和图10B所示，第一光源311至第八光源318可以分别形成辐射强度有效区域A～H。

如图10A所示，第一光源311至第五光源315可以沿着垂直方向(图5中所示的“Y”方向)形成辐射强度有效区域A～E。如图10B所示，第六光源316至第八光源318可以沿着左右方向形成光量有效区域F～H。

详细描述图10A时，在第二偏振层141内形成的顶部外围区域的第一边缘(即如图10A中所示的上边缘)的一部分(即图10A中所示的左部分)处布置的第一光源311，可以发射向与第一边缘相对的第二边缘(即图10A中所示的下边缘)移动的顶面光，以形成光量有效区域“A”。此处，由布置在第二偏振层141的顶部外部区域的第二边缘的一部分中的某些传感器320所收集的区域A的顶面光可以由传感器控制器350有效地感测出。

尤其是，虽然辐射强度有效区域“A”的顶面光被位于与辐射强度有效区域“A”相邻的辐射强度有效区域“B”中的某些传感器320所收集，但是顶面光的辐射强度小于有效范围，因而并不能被传感器控制器350有效地感测出。

与第一光源311类似，第二光源312布置在第二偏振层141的顶部外围区域的第一边缘的相反部分(即如图10A中所示的右部分)处，可以发射“B”区域的顶面光，“B”区域的顶面光被形成于第二边缘的相反部分处的某些传感器320有效地收集。第三光源313布置在第二偏振层141的顶部外围区域的第二边缘的一部分处，可以发射“C”区域的顶面光，“C”区域的顶面光被布置在第二偏振层141的顶部外围区域的第一边缘的一部分处的某些传感器320有效地收集。第四光源314布置在第二偏振层141的顶部外围区域的第二边缘的中间部分处，可以发射“D”区域的顶面光，该“D”区域的顶面光被布置在第二偏振层141顶部外围区域的第一边缘的中间部分的某些传感器320有效地收集。第五光源315布置在第二偏振层141顶部外围区域的第二边缘的相反部分，可以发射“E”区域的顶面光，该“E”区域的顶面光被形成于第二偏振层141顶部外围区域的第一边缘的相反部分的某些传感器320有效地收集。

详细描述10B时，布置在第二偏振层141中形成的顶部外围区域的第三边缘(即如图10B中所示的右边)的一部分(即图10B中所示的上部)中的第六光源316，可以向着第二偏振层141顶部外围区域的第四边缘(与第三边缘相对)的一部分发射顶面光，以沿着左右方向形成与“F”区域对应的光量有效区域。此处，被布置在第二偏振层141顶部外围区域的第四边缘的一部分中的与第六光源316相对的某些传感器320有效地收集的“F”区域的顶面光可以被传感器控制器350有效地感测到。如果“F”区域的顶面光被与辐射强度有效区域“F”相邻的辐射强度有效区域“G”的传感器320收集，则辐射强度有效区域“F”的顶面光的辐射强度小于有效强度范围，并不能被传感器控制器350有效地感测到。

与第六光源316类似，布置在第二偏振层141中设置的顶部外围区域的第三边缘的相反部分(即如图10B中所示的下部)的第七光源317可以发射“G”区域的顶面光，该“G”区域的顶面光被布置在第二偏振层141中设置的顶部外围区域的第四边缘的对应部分的某些传感器320有效地收集。布置在第二偏振层141中设置的顶部外围区域的第四边缘的中间部分的第八光源318可以发射“H”区域的顶面光，该“H”区域的顶面光被布置在第二偏振层141中设置的顶部外围区域的第三边缘处的某些传感器321有效地收集。

如上所述，第二偏振层141的顶面被划分为与沿着垂直方向的第一光源311至第五光源315对应的辐射强度有效区域A～E，以及被划分为与沿左右方向的与第六光源316至第八光源318对应的辐射强度有效区域F～H。因此，当触摸位于第二偏振层141的顶面的任意点的触摸生成时，可以感测布置在第二偏振层141中设置的顶部外围区域的第一边缘及第二边缘处的、没有收集到该触摸产生的顶面光的至少一个传感器320，以及可以感测布置在第三边缘及第四边缘的、没有收集到触摸产生的顶面光的至少一个传感器320。此后，可以检测对应于感测的传感器的坐标，以计算触摸点的坐标。

也就是说，如图11所示，当生成触摸点(TP)时，布置在所述第一边缘及第二边缘的传感器320中的、辐射强度有效区域“D”的第一传感器321以及布置在第三边缘及第四边缘的传感器320中的、辐射强度有效区域“H”的第二传感器322收集不到顶面光。这时，触摸控制器350感测收集不到顶面光的第一传感器321和第二传感器322，并将第一传感器321和第二传感器322的位置相接合，使得可以计算出触摸点(TP)的坐标。

接下来，将参考图12描述根据本发明第二实施方式的触摸面板。

图12是示出了根据本发明第二实施方式的集成有触摸面板的显示设备的触摸面板的平面视图。

如图12所示，除了朝着辐射强度有效区域(A～H)的光源311～318弯曲的多个感测器320以外，根据本发明的第二实施方式的触摸面板300，与上述图2到11中所示的第一实施方式的触摸面板相同，因此将省略两个实施方式之间的重复描述。

换言之，与根据第一实施方式的控制面板一样，根据第二实施方式的控制面板300包括：沿着第二偏振层141的整个顶部外围区域以相同距离彼此间隔开的多个光源311～318，其用于发射顶面光；多个传感器320，其用于感测经过第二偏振层131顶面的顶面光；通过波导管340与多个传感器320相连接的传感器控制器350，其用于感测各传感器320是否感测到相应的顶面光。此时，波导管340包括将多个传感器320连接到传感器控制器350的多个芯341，该多个芯341被布置为互不干涉，且由覆层(342，见图6A和图6B)围绕。

相应的辐射强度有效区域的至少一个传感器320朝着形成该相应的辐射强度有效区域的光源弯曲。与辐射强度有效区域对应的传感器320整体得被布置为凹形。

特别地，用于有效地收集由第一光源311发出的“A”区域顶面光的第一组(①)传感器可以被布置为朝着第一光源311弯曲。辐射强度有效区域“A”和第一组(①)传感器可以整体地形成扇形。

用于有效地收集由第二光源312发出的辐射强度有效区域“B”的顶面光的第二组(②)传感器可以成凹形朝着第二光源312弯曲。辐射强度有效区域“B”和第二组(②)波导管可以整体地形成扇形。

同样的，有效地收集由第三光源313发出的辐射强度有效区域“C”的顶面光的第三组(③)传感器朝着第三光源313弯曲，以被布置为呈凹形。有效地收集由第四光源314发出的辐射强度有效区域“D”的顶面光的第四组(④)传感器可以朝着第四光源314弯曲，以被布置为呈凹形。有效地收集由第五光源315发出的辐射强度有效区域“E”的顶面光的第五组(⑤)传感器可以朝着第五光源315弯曲，以被布置为呈凹形。此时，辐射强度有效区域“C”和第三组(③)传感器的整体轮廓可以与辐射强度有效区域“E”和第五组(⑤)传感器的整体轮廓线对称，以形成分开的扇形。

有效地收集由第六光源316发出的辐射强度有效区域“F”的顶面光的第六组(⑥)传感器可以朝着第六光源316弯曲，以被布置成呈凹形。有效地收集由第七光源317发出的辐射强度有效区域“G”的顶面光的第七组(⑦)传感器可以朝着第七光源317弯曲，以被配置成呈凹透镜形状。有效地收集由第八光源318发出的辐射强度有效区域“H”的顶面光的第八组(⑧)传感器可以朝着第八光源318弯曲，以被布置成呈凹透镜形状。此时，辐射强度有效区域“F”和第六组(⑥)传感器的整体轮廓可以与辐射强度有效区域“H”和第七组(⑦)传感器的整体轮廓形成按线对称被分开的扇形。

一般地，光具有直线传播特性，并且发光元件具有在光学角度范围内的各个方向上(向上、向下、向左、向右)发光的特性。从光源310(311～318)发出的顶面光以直线传输，在第二偏振层141的顶面上呈锥形散开，以输入到传感器320。在波导管为了使多个传感器的光收集面朝着光源310(311～318)而被弯曲地布置时，传感器320的、与“A”区域顶面光相接触的光收集面的面积可以足够宽，以增加传感器320所收集的顶面光的强度。因此，可以提高触摸面板的触摸感测灵敏度。

如上所述，根据本发明实施方式的集成有触摸面板的显示设备包括：第一基板，第一基板背面上形成有滤色器阵列122以及顶面上形成有触摸面板300，使滤色器阵列基板120和触摸面板300能够共享第一基板121。即，触摸面板300直接形成在第一基板121上。结果，可以省略用于将触摸面板300和滤色器阵列基板120接合到一起的粘接层，使集成有触摸面板的显示设备的结构更简单。此外，可以防止粘接层所产生的耐用性退化，并可以提高制作过程的效率，以提高产量。触摸面板300直接形成在第一基板121上，而不用附加基板。因此，与根据现有技术的附有触摸面板的液晶显示设备相比，集成有触摸面板的显示设备的整体重量和厚度都减小了。

从光源310产生的光可以沿着穿越液晶面板顶面的路径到达液晶面板100上的传感器320。因此，光路可以比现有技术的光路短，从而可以减小光路产生的辐射强度损耗。假设光源发出相同的辐射强度，到达传感器320的光强度与根据常规技术的常规光强度相比可以增加。结果，可以增强触摸感测灵敏度。

同时，如上所述，常规的附有触摸面板的液晶显示设备包括：分别设置在触摸面板和滤色器阵列基板上的两个基板，以及用于将触摸面板和滤色器阵列基板接合的粘接层。因此，从液晶面板产生的光只有通过大量的具有可变折射率的界面才可以发射出来。

然而，根据本发明第一和第二实施方式的集成有触摸面板的显示设备包括：共享单个基板121的触摸面板和滤色器阵列基板120。从液晶面板产生的光只通过少数的界面就可以发射出来。由此，可以提高透光率或光入射率。

将参照附图13A、13B、14A和14B详细描述上述特征。

图13A和13B是常规的附有触摸面板的液晶显示面板的透光率与根据本发明实施方式的集成有触摸面板的显示设备的透光率相比较的示例图。图14A和14B是常规的附有触摸面板的液晶显示设备的光入射率与根据本发明实施方式的集成有触摸面板的显示设备的光入射率相比较的示例图。

如上所述，常规的附有触摸面板的液晶显示设备包括分别设置在触摸面板和滤色器阵列基板中的两个基板，因此必须包括用于将这两个基板彼此接合的粘接层30。

如图13A所述，从液晶面板10产生的透射光(TL)只有通过粘接层30和触摸面板的基板才可以发射出来。此时，透射光(TL)由具有可变的光折射率的界面(即基板和粘接层之间的界面以及触摸面板20的基板和粘接层之间的界面)反射或损耗，使得透射光的透光率禁不住劣化，从而可能限制图像质量的提高。

相比而言，根据本发明第一和第二实施方式的集成有触摸面板的显示设备具有允许触摸面板300和滤色器阵列基板120共享第一基板121的结构。

因此，如图13B所示，从液晶面板10产生的透射光(TL)可以不通过触摸面板的基板而直接发射出来，使得与现有技术相比，可以提高透光率。尤其是，根据仿真结果，常规的附有触摸面板的液晶显示设备的结构中产生的透射光(TL)的透射率为92％。相比而言，确定在根据本发明实施方式的集成有触摸面板的显示装置的结构中产生的透射光(TL)具有100％的透射率，比常规的附有触摸面板的液晶显示设备的透射光的透射率增加了8％。

即使在常规的附有触摸面板的液晶显示设备包括类似于透射型液晶面板的反射式液晶面板，入射的外部光(IL)只有通过触摸面板30和粘接层40才可以入射在液晶面板10上。因此，入射光(IL)在折射率发生改变的外部与触摸基板30之间的边界面、触摸面板30与粘接层40之间的边界面、以及粘接层40与液晶面板10之间的边界面处被反射或损耗。

相比而言，根据如图14A所示的本发明的第一和第二实施方式，入射的外部光(IL)直接入射在液晶面板100上。因此，光仅由外部与液晶面板100之间的边界面反射或损耗。尤其是，根据仿真结果，确定了根据本发明实施方式的集成有触摸面板的显示设备入射的外部光(IL)的反射率，相对于常规的附有触摸面板的液晶显示设备的反射率，减小了7％。

结果，根据本发明第一和第二实施方式的集成有触摸面板的显示设备具有允许触摸面板和滤色器阵列基板共享单个基板的结构。因此，整体重量和厚度可以减小，通过轻薄设计，可以提高集成有触摸面板的显示设备的便携性。此外，该更简单的结构使得制造过程更顺利地进行，并且与常规的附有触摸面板的液晶显示设备的结构相比能够改善透射光的透光率或入射率，或者可以改善入射光。结果，可以提高图像质量，并且能够防止到达传感器的顶面光的强度通过光路而减小，以增强触摸感测效率。

同时，如图2至图15中所示的触摸部件300是用于示意性地解释本发明实施方式的而呈现的示例之一，并且根据本发明的集成有触摸面板的显示设备并不限于此。即，可以根据光源的能力来确定预定数目的光源，而不是8个光源，或者沿水平方向布置的光源和沿垂直方向布置的光源可以具有不同功能。因此，光量有效区域的形状和数目可以是可变的。此外，图10至图12中所示的触摸部件300呈现为包括两个传感器控制器350、322，这只是示例之一。在包括连接整个波导管的通道的情况下，可以根据可被处理的通道的数目来确定可以提供一个传感器控制器350，还是提供两个或者更多个传感器控制器350。

对本领域技术人员来说明显的是，可以在不偏离本发明的精神或范围的情况下做出各种变化或修改。因此，本发明旨在覆盖本发明这些的修改或变化，只要它们落入所附的权利要求及其等同物的范围内。

Claims (10)

1.一种集成有触摸面板的显示设备，该显示设备包括：

包括多个像素的显示面板，该显示面板用于显示图像；

触摸面板，其形成在所述显示面板的顶部外围区域，用于感测在所述显示面板上产生的触摸，

其中所述触摸面板包括：

多个光源，其用于朝着所述显示面板的顶面发出光，所述多个光源包括布置在所述显示面板的顶部外围区域的各个边缘处的至少一个光源；

多个传感器，该多个传感器布置在所述显示面板的顶部外围区域的各个边缘处，彼此隔开相同的距离，用于收集从所述多个光源发出后在所述显示面板的顶面上通过的光；

波导，其包括与所述多个传感器连接的多个芯，以及被形成为围绕所述多个芯的覆层，该覆层的折射率小于所述多个芯的折射率；以及

传感器控制器，其通过所述多个芯与所述多个传感器连接，用于感测各个传感器是否感测到收集，以计算触摸的坐标。

2.根据权利要求1所述的集成有触摸面板的显示设备，其中，所述多个光源为发出具有对应于紫外线或红外线的波长范围的光的多个发光元件。

3.根据权利要求1所述的集成有触摸面板的显示设备，其中，所述显示面板的顶面被划分为分别对应于所述多个光源的多个辐射强度有效区域；并且

从单个光源发出之后、由布置在对应于所述多个光源之一的单个辐射强度有效区域中的至少一个传感器收集的光具有可被所述传感器控制器有效地感测出的预定的辐射强度。

4.根据权利要求3所述的集成有触摸面板的显示设备，其中，所述多个传感器朝着分别对应于所述多个辐射强度有效区域的所述多个光源弯曲，以被布置成凹透镜形状。

5.根据权利要求1所述的集成有触摸面板的显示设备，其中，所述多个传感器以至少一行布置在所述显示面板的顶部外围区域的各个边缘。

6.根据权利要求1所述的集成有触摸面板的显示设备，其中，所述多个传感器以至少两行按照曲折形状布置在所述显示面板的顶部外围区域的各个边缘。

7.根据权利要求1所述的集成有触摸面板的显示设备，其中，与所述多个传感器相比，所述多个光源被布置在所述显示面板的顶部外围区域的各个边缘处的上部。

8.根据权利要求1所述的集成有触摸面板的显示设备，其中，所述显示面板是液晶面板，该液晶面板包括彼此相对地接合的晶体管阵列基板和滤色器阵列基板，以及填充在晶体管阵列基板和所述滤色器阵列基板之间的液晶层；并且

其中，所述晶体管阵列基板包括，

与第一基板相对的第二基板；

在所述第二基板上彼此交叉的多条数据线和多条选通线，用于限定与所述多个像素相对应的多个像素区域；

多个薄膜晶体管，其分别形成在所述多条选通线和所述多条数据线的交叉点处；以及

多个像素电极，其形成在所述第二基板上的多个像素区域处，用于分别与所述多个薄膜晶体管相连接；并且

其中，所述滤色器阵列基板包括：

滤色器阵列部，形成在所述第一基板的背面，与上面形成有触摸面板的表面相对。

9.根据权利要求8所述的集成有触摸面板的显示设备，其中，所述滤色器阵列部包括：

黑底层，其形成于所述第一基板的背面上形成的像素区的外部区域，用于阻止在所述像素区域的外部区域的光泄漏；

滤色器层，其形成于所述第一基板的背面上形成的像素区域中，用于透射对应于所述像素的波长范围的光；和

涂覆层，其平坦地形成在所述滤色器层上。

10.根据权利要求8所述的集成有触摸面板的显示设备，其中，所述液晶面板包括：

背光单元，其形成于所述晶体管阵列基板下方，用于向所述液晶层发出光；

第一偏振层，其形成于所述第二基板的背面，用于使所述背光单元发出的光发生偏振；以及

第二偏振层，其形成于所述第一基板的顶面，用于使穿过所述液晶层的光发生偏振。

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