CN102314248A - 触控面板及其像素阵列 - Google Patents

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Abstract

一种像素阵列，包括多个像素、多条数据线、多条读取线及多条栅极线；其中，每两相邻像素间轮流配置数据线及读取线；每一数据线两侧的两相邻像素耦接同一条数据线但耦接不同栅极线；至少一部分该读取线耦接其两侧的两相邻像素其中之一。本发明还提供一种包括上述像素阵列的触控面板。

Description

触控面板及其像素阵列
技术领域
本发明涉及一种触控装置，特别是涉及一种内嵌式触控面板及其像素阵列。
背景技术
液晶显示器为目前广泛使用的显示装置，随着触控屏幕技术的成熟，使得各种移动电子装置，例如多媒体播放器、移动电话及个人数字助理(PDA)，几乎均搭载有触控式液晶屏幕以增加使用便利性。
现有触控式液晶屏幕在显示面板外侧额外设置触控面板(touch panel)，其称为外挂式触控屏幕，其中电阻式及电容式触控面板因制程简单且成本较低而被广泛使用于不同的终端应用上。然而，由于额外的触控面板会增加触控屏幕的整体厚度及降低显示装置的透光率而影响其亮度表现，因此业界提出了内嵌式触控面板(In-cell touch panel)以解决此问题。
参照图1所示，其显示一种现有内嵌式触控面板中像素阵列9的示意图。该像素阵列9一般包括多个子像素群且每一子像素群包括红色子像素R、绿色子像素G及蓝色子像素B，其中红色子像素R及蓝色子像素B不具有触控感测单元而绿色子像素G具有触控感测单元90。该像素阵列9包括多条数据线91及多条栅极线92以定义这些红色子像素R、绿色子像素G及蓝色子像素B，其中，水平依次排列的三个相邻的红色子像素R、绿色子像素G及蓝色子像素B，可定义为一个子像素群。如图1所示，每一子像素群还包括读取线93，位于子像素区域内，例如位于该绿色子像素G内，以输出触控感测单元90所读取的触控信号；像素晶体管94用以控制数据线91的灰阶数据输入至像素电极95。由于每一子像素群中包括读取线93，其位于子像素区内，这将导致像素开口率(aperture ratio)降低；再者，如果要再增加面板触控能力的分辨率，则每一子像素群必须再增加至少一个触控感测单元和与其耦接的读取线，例如在每一子像素群的红色子像素R内再增加触控感测单元和读取线(图未示)，此时像素开口率将再降低。此外，由于读取线93与数据线91皆位于同一像素区内(例如在绿色子像素G内)，两者相互平行且相隔距离甚近，两导线间所存在的耦合效应可能会导致触控信号失真而造成误判触碰事件的情形。
有鉴于此，有必要提出一种触控面板，其相较于传统内嵌式触控面板具有较高开口率且可降低读取线与数据线间的耦合效应。
发明内容
本发明的目的在于提出一种触控面板及其像素阵列，其可增加内嵌式触控面板的像素开口率。
本发明另一目的在于提出一种双栅极线式触控面板及其像素阵列，其可降低像素间耦合效应，由此增加显示画面的均匀度。
本发明提出一种触控面板的像素阵列，包括沿水平方向依次配置的第一像素、第二像素、第三像素及第四像素、第一数据线、第二数据线、读取线、第一栅极线及第二栅极线。该第一数据线延伸于垂直方向设置于该第一像素及该第二像素间并耦接该第一像素及该第二像素。该第二数据线延伸于该垂直方向设置于该第三像素及该第四像素间并耦接该第三像素及该第四像素。该读取线延伸于该垂直方向设置于该第二像素及该第三像素间并耦接该第二像素或第三像素，其中该第二像素与该第三像素间并无设置任何数据线。该第一栅极线耦接该第一像素及该第三像素。该第二栅极线耦接该第二像素及该第四像素。
本发明还提出一种触控面板的像素阵列，包括以阵列配置的多个像素、沿水平方向配置的多条数据线、多条读取线平行这些数据线及多条栅极线垂直这些数据线；其中，沿该水平方向的每两相邻像素间轮流配置数据线及读取线；每一数据线两侧的两相邻像素耦接同一条数据线但耦接不同栅极线；至少一部分读取线耦接该读取线两侧的两相邻像素其中之一。
本发明还提出一种触控面板，包括以阵列配置的多个像素、多条栅极线、耦接这些栅极线的栅极驱动器、多条数据线及多条读取线。这些像素中沿水平方向以每两像素为一像素组且每一像素均耦接一条栅极线。这些数据线分别设置于该像素组的两像素间，其中，每一像素组的两像素耦接同一条数据线但耦接不同栅极线。这些读取线设置于至少一部分两相邻像素组间且至少一部分读取线耦接与其相邻的两像素其中之一。
本发明的像素阵列适用于利用栅极驱动器，例如栅极驱动IC(gate driverIC)或集成栅极驱动电路(integrated gate driver)驱动的内嵌式触控面板(in celltouch panel)。
本发明的触控面板及其像素阵列中，当配置于该读取线两侧的两相邻像素其中之一为蓝色子像素时，该读取线耦接该蓝色子像素；当配置于该读取线两侧的两相邻像素其中之一为绿色子像素时，该读取线不耦接该绿色子像素。该读取线所耦接的像素还包括触控感测单元用以感测电压变化(例如电阻式触控面板或接触式触控面板)、电流变化(例如电容式触控面板)、光强度变化(例如光学式触控面板)或声波强度变化(例如表面声波式触控面板)等，该读取线耦接该触控感测单元以输出触控信号。此外，该读取线与该触控感测单元间可另设置读取晶体管，其受到该栅极线的控制以决定是否输出该触控信号至该读取线。
附图说明
图1为一种现有触控面板的像素阵列的示意图；
图2a为本发明第一实施例的触控面板的示意图；
图2b为本发明第一实施例的触控面板的另一示意图；
图3a～3b显示本发明实施例的触控面板中感测单元的示意图；
图4为本发明第二实施例的触控面板的示意图；
图5为本发明第二实施例的触控面板的另一示意图。
【主要元件符号说明】
10、10′触控面板            11      栅极驱动器
12      源极驱动器          13、13′像素阵列
130     感测单元            131     触控传感器
132     读取晶体管          14      像素晶体管
15      液晶电容            16      辅助电容
17      像素电极
W             像素宽度        W′         像素电极宽度
Gn～Gn+7      栅极线          Dn～Dn+5    数据线
Rn～Rn+2      读取线          R、R′、R″ 读取线
P1，1～P2，12 像素            9           像素阵列
90            触控感测单元    91          数据线
92            栅极线          93          读取线
94            像素晶体管      95          像素电极
具体实施方式
为了让本发明上述和其它目的、特征、和优点能更明显，下文将配合附图，作详细说明如下。在本发明的说明书中，相同构件以相同的符号表示。
此外，在本发明各图示中仅显示了部份构件并省略了与本发明说明不直接相关的构件。
参照图2a及图2b所示，其显示本发明第一实施例的触控面板10的示意图，其中图2a为本实施例的触控面板10的电路示意图，而图2b再将图2a的每一像素的像素结构进一步绘出示意。如图2a所示，该触控面板10包括栅极驱动器11、源极驱动器12及像素阵列13，其为主动式像素阵列(active matrix)。该栅极驱动器11通过延伸于水平方向且平行排列的多条栅极线Gn～Gn+5在扫描期间依次输出扫描信号至该像素阵列13的每行像素；该源极驱动器12通过延伸于垂直方向且平行排列的多条数据线Dn～Dn+5输出所欲显示的灰阶数据至该像素阵列13的每列像素，其中所述水平方向及垂直方向根据图2a及图2b来界定。可以了解的是，该栅极驱动器11及该源极驱动器12受到时序控制器(Tcon)的控制。这些栅极线Gn～Gn+5及这些数据线Dn～Dn+5大致相互垂直以界定该像素阵列13的多个像素。
该触控面板10还包括多条读取线Rn～Rn+2延伸于该垂直方向并与多条数据线Dn～Dn+5大致平行，用以输出与其耦接的感测单元130所感测的触控信号。可以了解的是，图2a及图2b中的这些栅极线Gn～Gn+5、数据线Dn～Dn+5、读取线Rn～Rn+2及感测单元130的数目仅为示例性，其实际数目根据触控面板10的尺寸及分辨率决定。本发明的触控面板10的主要特征在于，其栅极线G总数量约为传统触控面板的栅极线总数量的两倍，而其数据线D总数量约为传统触控面板的数据线总数量的一半，亦即水平方向上的两两相邻像素(像素P1，1和P1，12或像素P2，1和P2，12...等)将共享一条数据线而形成所谓的双栅极线架构(dual gate line type)；同时，本发明利用数据线变少后所多出来的空间来设置读取线R，因而可提升触控面板的开口率。另外，本发明中，两相邻像素间仅配置一条读取线或一条数据线，换言之，两相邻读取线与数据线间均相隔一个像素宽度W，以避免读取线与数据线间的耦合效应；亦即，像素宽度W为数据线与读取线间的距离(如图2b所示)。
像素阵列13包括多个像素以阵列配置，例如像素P1，1～P1，12沿该水平方向依次配置；像素P2，1～P2，12沿该水平方向依次配置…。图2a中，每一像素包括像素晶体管14、液晶电容15及辅助电容16，其中，液晶电容15为由像素电极和共同电极这两个电极板所构成。该像素晶体管14的控制端耦接至栅极线、第一端耦接至数据线，第二端耦接该液晶电容15及该辅助电容16。图2b再就图2a的每一像素内中，构成液晶电容15的电极板的像素电极17结构进一步绘出示意；其中，该像素晶体管14的控制端耦接至栅极线、第一端耦接至数据线，第二端耦接该像素电极17；其中，像素电极17的形状仅为示例性，并非用以限定本发明。以图2b中的像素P1，2为例，其像素边界分别由Dn、Rn、Gn+1及Gn+2所构成，其中，像素P1，2的像素宽度以W表示，而其内像素电极17的宽度以W′表示，在本实施例中每一像素的宽度皆为W，且每一像素的像素电极17的宽度亦皆为W′。另外，从图2b可知，两相邻数据线和读取线(例如Dn和Rn)相隔的距离等于像素宽度W或大于像素电极17的宽度W′。本实施中，沿水平方向的每四个像素可定义成一个子像素群，例如像素P1，1～P1，4、P1，5～P1，8、P1，9～P1，12…分别形成一个子像素群。
以下举出一个子像素群来说明本实施例，其它子像素群的结构亦相同。例如由P1，1～P1，4所形成的子像素群中，数据线Dn设置于像素P1，1及P1，2间且像素P1，1及P1，2耦接该数据线Dn，例如该像素P1，1及P1，2的像素晶体管14的第一端耦接同一条数据线Dn，即像素P1，1及P1，2共享该数据线Dn并分别受控于不同栅极线Gn+1及Gn+2，以进行像素数据写入。同理，数据线Dn+1设置于像素P1，3及P1，4间且像素P1，3及P1，4耦接该数据线Dn+1，例如该像素P1，3及P1，4的像素晶体管14的第一端耦接同一条数据线Dn+1，即像素P1，3及P1，4共享该数据线Dn+1并分别受控于不同栅极线Gn+1及Gn+2，以进行像素数据写入。由于像素P1，1和P1，2共享数据线Dn且像素P1，3和P1，4共享数据线Dn+1，以进行像素数据写入，因此像素P1，2和P1，3间将不需设置数据线，故读取线Rn则可进而置于像素P1，2及P1，3间，以降低读取线Rn对像素开口率的影响。如图2a及图2b所示，读取线Rn并耦接与其相邻像素的两像素至少其中之一的感测单元，例如图2a中读取线Rn耦接于像素P1，3内的感测单元130，用以检测触控信号(例如光电流或按压电压、电流等)。另外，如同前述，栅极线Gn+1耦接像素P1，1及P1，3而另一栅极线Gn+2耦接像素P1，2及P1，4；亦即本发明中，配置于一条数据线两侧的两相邻像素耦接同一条数据线但耦接不同栅极线。
一条读取线与相邻的两像素其中之一耦接的选择方式为，当位于该读取线两侧的两像素其中之一为蓝色子像素时，该读取线耦接该蓝色子像素(例如在本实施例中，像素P1，3为蓝色子像素)；当位于该读取线两侧的两像素其中之一为绿色子像素时，该读取线不耦接该绿色子像素而耦接另一像素，例如耦接红色子像素或蓝色子像素；其原因在于耦接于该读取线的像素包括感测单元130而降低像素开口率，因此优选选择人眼较为不敏感的颜色子像素以减少开口率降低所带来的影响。
如前述，读取线所耦接的像素，例如读取线Rn所耦接的像素P1，3内包括感测单元130耦接该读取线，其中，该感测单元130同时耦接栅极线并受其控制以输出触控信号至该读取线。感测单元130用以感测例如电压变化(例如电阻式触控面板或接触式触控面板)、电流变化(例如电容式触控面板)、光强度变化(例如光学式触控面板)或声波强度变化(例如表面声波式触控面板)等。例如，当该触控面板10为内嵌光学式触控面板时，该感测单元130内可如图3a所示包括触控传感器(photo sensor)131，触控传感器131可为光传感器，例如可为薄膜晶体管(TFT)、光电二极管(photo diode)或光敏电阻(light sensitive resistor)等，但本发明并不限于此。当该触控面板10为内嵌接触式触控面板(或称内嵌电阻式触控面板)时，感测单元130内的触控传感器131，将例如为具有开关元件(主动元件)的接触式结构或不具开关元件的接触式结构等，由于接触式感测单元的具体结构属于现有技术，在此将不再赘述。特别一提的是，当感测单元130为不具开关元件的接触式结构，感测单元130将不需如图2a、2b及3a所示与栅极线耦接。
此外，如图3b所示，无论触控面板10为光学式或接触式，其感测单元130内除包括触控传感器131外亦可另包括开关元件，例如读取晶体管(或称开关晶体管)132，其中读取晶体管132耦接于读取线R及触控传感器131间以控制是否输出触控信号至读取线R，该读取晶体管132例如为薄膜晶体管，其例如受所耦接的栅极线G控制。
综合上述，例如参照图3a～3b所示，感测单元130可以包括触控传感器131，直接耦接读取线R及栅极线G，或还包括读取晶体管132，耦接于读取线R及栅极线G，而触控传感器131则通过读取晶体管132将触控信号传输至读取线R。
第一实施例中，由于部分相邻像素间不具有数据线且这些读取线R仅设置于一部分相邻像素中不具有数据线的位置处，因此可得到较高的像素开口率。更具体来说，在该实施例中，优选如图2a及2b所示，读取线R设置在部分两相邻的像素电极17的空隙间，且该空隙内并不包括任何数据线，而两相邻读取线R与数据线D间的间距至少大于像素电极17的宽度W′或等于像素宽度W。另外，就同一像素而言，例如图2a及2b的像素P1，3，感测单元130与像素晶体管14的相对位置并无特定限制。虽然在该实施例中，感测单元130与像素晶体管14分别设置于对角位置，并耦接于不同栅极线Gn+1与Gn+2，然而在另一实施例中，感测单元130亦可与像素晶体管14耦接于同一栅极线Gn+1，但不限于此。
参照图4～5所示，其显示本发明第二实施例的触控面板10′的示意图。该触控面板10′包括栅极驱动器11、源极驱动器12及像素阵列13′。本实施例与第一实施例的差异在于，这些读取线设置于所有两相邻像素间或两相邻像素电极间不具有数据线的空间内；一种实施方式中，所有读取线均耦接至与其相邻的两像素其中之一，如此可提高触控面板10′的分辨率(如图4所示)。另一实施方式中，仅一部分读取线R(如图5所示的Rn、Rn+1和Rn+2)耦接至与其相邻的两像素其中之一，而未耦接至相邻像素的读取线(如图5所示的R′和R″)则可用以降低两相邻像素间的耦合效应(coupling effect)，以避免因电压泄漏所导致的电位变动，由此增加显示画面的均匀度。
像素阵列13′中，沿水平方向每两相邻像素间轮流设置数据线及读取线，例如像素P1，1与P1，2间设置数据线Dn；像素P1，2与P1，3间设置读取线Rn；像素P1，3与P1，4间设置数据线Dn+1；像素P1，4与P1，5间设置读取线R′；像素P1，5与P1，6间设置数据线Dn+2；像素P1，6与P1，7间设置读取线Rn+1；像素P1，7与P1，8间设置数据线Dn+3；像素P1，8与P1，9间设置读取线R″；…，其中该读取线R′及R″…可选择耦接或不耦接与其相邻的两像素其中之一的感测单元130，例如图4中该读取线R′耦接该像素P1，4的感测单元且该读取线R″耦接该像素P1，9的感测单元；而图5中该读取线R′不耦接该像素P1，4且该读取线R″不耦接该像素P1，9。在图4与图5的像素阵列13′中，配置于每一数据线Dn～Dn+5两侧的两相邻像素耦接同一条数据线但耦接不同的栅极线；例如该像素P1，1与P1，2耦接该数据线Dn，该像素P1，1耦接栅极线Gn+1而该像素P1，2耦接栅极线Gn+2。此外，本实施例其它特征相同于第一实施例，故在此不再赘述。如上所述，图4触控面板的感测单元130的密度将大于图5的触控面板，亦即其将具有较高的触控能力分辨率。
第二实施例中，由于这些读取线设置于所有相邻像素间(或两相邻像素电极间)不具有数据线的空间内，且两彼此相邻的数据线与读取线相隔的间距大于像素电极宽度W′及等于像素宽度W。因此可降低像素间的耦合效应，由此增加显示画面的均匀度；此外，由于该实施例中两相邻像素间(或两相邻像素电极间)不会同时具有数据线及读取线，因此相较于传统内嵌式触控面板仍具有较高开口率。
参照图2至5，综上所述，本发明的触控面板包括以阵列配置的多个像素、多条栅极线、栅极驱动器耦接这些栅极线、多条数据线及多条读取线等元件。这些像素沿水平方向以每两像素为像素组，例如像素P1，1与P1，2、像素P1，3与P1，4…，且每一像素均耦接一条栅极线；这些数据线分别设置于该像素组的两相邻像素间，例如数据线Dn设置于像素P1，1与P1，2间、数据线Dn+1设置于像素P1，3与P1，4间…，其中每一像素组的两相邻像素耦接同一条数据线但耦接不同栅极线，例如像素P1，1与P1，2耦接数据线Dn、像素P1，3与P1，4耦接数据线Dn+1…，像素P1，1耦接栅极线Gn+1，而像素P1，2耦接栅极线Gn+2，以及像素P1，3耦接栅极线Gn+1，而像素P1，4耦接栅极线Gn+2…；另外，这些读取线设置于至少一部分两相邻像素组间，例如图2a及2b中这些读取线设置于一部分两相邻像素组(或两相邻像素电极)间的不具有数据线存在的空间内，而图4及5中这些读取线设置于所有两相邻像素组(或两相邻像素电极)间的不具有数据线存在的空间内；且至少一部分读取线耦接与其相邻的两像素其中之一，例如图4中所有读取线均耦接与其相邻两像素其中之一的感测单元130，而图5中仅一部分读取线耦接与其相邻两像素其中之一的感测单元130。
如前所述，由于现有内嵌式触控面板具有像素开口率较低的问题；本发明还提出一种可增加触控面板的开口率及减少像素间耦合效应的触控面板及其像素阵列(图2、4及5)，其可应用于所有将感测单元设置于液晶面板内部的内嵌式触控面板。
虽然本发明已以前述实施例揭示，然其并非用以限定本发明，任何本发明所属技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，可作各种变型与修改。因此本发明的保护范围当视所附权利要求书的范围为准。

Claims (15)

1.一种触控面板的像素阵列，包括：
第一像素、第二像素、第三像素及第四像素，沿水平方向依次配置；
第一数据线，延伸于垂直方向设置于所述第一像素及所述第二像素间并耦接所述第一像素及所述第二像素；
第二数据线，延伸于所述垂直方向设置于所述第三像素及所述第四像素间并耦接所述第三像素及所述第四像素；
读取线，延伸于所述垂直方向设置于所述第二像素及所述第三像素间并耦接所述第二像素或第三像素，其中所述第二像素与所述第三像素间并无设置任何数据线；
第一栅极线，耦接所述第一像素及所述第三像素；以及
第二栅极线，耦接所述第二像素及所述第四像素。
2.根据权利要求1所述的像素阵列，其中所述读取线所耦接的像素还包括感测单元，耦接所述读取线以输出触控信号。
3.根据权利要求2所述的像素阵列，其中所述读取线与第一数据线及第二数据线间的间距大于像素电极宽度及等于像素宽度。
4.根据权利要求2所述的像素阵列，其中所述感测单元包括读取晶体管与触控传感器，所述读取晶体管耦接于所述读取线及对应的栅极线，以及所述触控传感器耦接所述读取晶体管。
5.根据权利要求2所述的像素阵列，其中每一像素还包括像素晶体管，分别耦接对应的栅极线，且在与所述读取线相耦接的像素内，所述像素晶体管与所述感测单元分别耦接不同栅极线。
6.根据权利要求1所述的像素阵列，其中当所述第二像素及所述第三像素其中之一为蓝色子像素时，所述读取线耦接所述蓝色子像素；当所述第二像素及所述第三像素其中之一为绿色子像素时，所述读取线不耦接所述绿色子像素。
7.一种触控面板的像素阵列，包括：
多个像素，以阵列配置；
多条数据线，沿水平方向配置；
多条读取线，平行这些数据线；以及
多条栅极线，垂直这些数据线；
其中，沿所述水平方向的每两相邻像素间轮流配置数据线及读取线；每一数据线两侧的两相邻像素耦接同一条数据线但耦接不同栅极线；至少一部分读取线耦接所述读取线两侧的两相邻像素其中之一。
8.根据权利要求7所述的像素阵列，其中配置于所述读取线两侧并耦接所述读取线的像素还包括感测单元，耦接所述读取线以输出触控信号。
9.根据权利要求8所述的像素阵列，其中所述感测单元用以感测电压变化、电流变化、光强度变化或声波强度变化。
10.根据权利要求8所述的像素阵列，其中所述感测单元包括读取晶体管与触控传感器，所述读取晶体管耦接于所述读取线及对应的栅极线，以及所述触控传感器耦接所述读取晶体管。
11.根据权利要求8所述的像素阵列，其中每一像素还包括像素晶体管，分别耦接对应的栅极线，且在与所述读取线相耦接的像素内，所述像素晶体管与所述感测单元分别耦接不同的栅极线。
12.根据权利要求7所述的像素阵列，其中当配置于所述读取线两侧的两相邻像素其中之一为蓝色子像素时，所述读取线耦接所述蓝色子像素；当配置于所述读取线两侧的两相邻像素其中之一为绿色子像素时，所述读取线不耦接所述绿色子像素。
13.根据权利要求7所述的像素阵列，其中所有所述读取线耦接所述读取线两侧的两相邻像素其中之一。
14.一种触控面板，包括：
多个像素，以阵列配置，沿水平方向以每两像素为一个像素组；
多条栅极线，每一像素均耦接一条栅极线；
栅极驱动器，耦接这些栅极线；
多条数据线，分别设置于所述像素组的两像素间，其中，每一像素组的两像素耦接同一条数据线但耦接不同栅极线；以及
多条读取线，设置于至少一部分两相邻像素组间且至少一部分读取线耦接与其相邻的两像素其中之一。
15.根据权利要求14所述的触控面板，其中这些读取线分别设置于所有两相邻像素组间。
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