CN102446017A - 触控显示面板 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种触控显示面板，包括一第一基板、一第二基板、一显示介质层、一对向电极层以及一主动元件阵列。显示介质层配置于该二基板之间。对向电极层配置于第二基板与显示介质层之间。主动元件阵列配置于于第一基板与显示介质层之间。主动元件阵列包括多条扫描线、多条资料线以及多个主动元件。扫描线与资料线沿不同方向延伸，各主动元件电性连接其中一条扫描线以及其中一条资料线，其中触控显示面板被触碰时，依据被触碰的至少部分扫描线与资料线上的一RC时间常数变化判断一触碰位置。

Description

触控显示面板

技术领域

本发明涉及一种触控显示面板，尤其涉及一种构件简单、具有理想显示品质的触控显示面板。

背景技术

随着电子技术的蓬勃发展，以及无线通讯与网路的普及化，各式各样的电子装置逐渐成为生活不可或缺的工具。然而，一般常见的输入与输出(input/output，I/O)界面，像是键盘或是滑鼠，具有相当程度的操作困难。相形之下，触控面板是一种直观、简单的输入与输出界面。因此，触控面板常被应用作为人与电子装置之间的沟通界面，以执行控制。

一般来说，触控面板可以分为电阻式触控面板、电容式触控面板、光学式触控面板、声波式触控面板等。目前的产品趋势都不断地朝向将触控面板整合于显示面板内的技术迈进。以最常见的电阻式触控面板以及电容式触控面板来说，触控面板的设计是以两层电极层来进行扫描与感测的动作。因此，触控面板要整合于显示面板中，必须在显示面板上额外制作至少两层电极层而使制程复杂化。

除此之外，额外制作至少两层电极层将使触控面板与显示面板整合后在光线穿透率上的表现不佳而不利于显示效果。因此，如何在简易的制程以及不影响显示品质的前提下将触控面板与显示面板整合在一起成为备受注意的议题。

发明内容

本发明提供一种触控显示面板，不需增加额外的电极层即可实现触控感测的功能，而具有结构简单、制程简化及维持良好的显示品质等效果。

本发明提供一种触控显示面板，利用扫描线及资料线上的线负载的电容值变化进行触碰感测，具有提高感测灵敏度的效果。

本发明提出一种触控显示面板，包括一第一基板、一第二基板、一显示介质层、一对向电极层以及一主动元件阵列。第一基板与第二基板相向而设，而显示介质层配置于第一基板与第二基板之间。对向电极层配置于第二基板上并位于第二基板与显示介质层之间。主动元件阵列配置于第一基板上，位于第一基板与显示介质层之间。主动元件阵列包括多条扫描线、多条资料线以及多个主动元件。扫描线与资料线沿不同方向延伸，且各主动元件电性连接其中一条扫描线以及其中一条资料线，其中触控显示面板被触碰时，依据至少部分被触碰的各扫描线与对向电极层之间的电容值改变所造成的一第一RC时间常数变化，以及至少部分被碰触的各资料线与对向电极层之间的电容值改变所造成的一第二RC时间常数变化判断一触碰位置。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式作详细说明如下。

附图说明

图1为本发明一实施例触控显示面板的局部剖面示意图，其中虚线框为触控显示面板的一电路示意图。

图2为图1的触控显示面板被触碰时的状态。

图3为本发明一实施例的触控显示面板的驱动电路示意图。

图4为图3触控面板中扫描线与资料线的驱动波形示意图。

图5为本发明另一实施例的触控显示面板的驱动电路示意图。

主要附图标记说明：

100、200、200A：      110：第一基板；       120：第二基板；

触控显示面板；

130：显示介质层；     140：主动元件阵列；   142：扫描线；

142(1)～142(n)：      144(1)～144(m)：      144：资料线；

驱动波形；            驱动波形；

146：主动元件；       148：像素电极；       150：对向电极层；

160：彩色滤光层；     210：栅极驱动电路；   220：源极驱动电路；

230：触控感测电路；   232：比较器；         234：计数器；

240：第一切换开关组； 242、252、260：       250：第二切换开关组；

                      切换开关；

a、b：                C：通道层；           C1、C1’：显示电容；

第一节点、第二节点；

C2、C2’、C3、C3’：  Ci：预设电容；        D：漏极；

耦合电容；

G：栅极；             I1、I2：绝缘层；       RP：电阻；

R1：开关；            S：源极；              T1：图框时间；

t1、t2：期间；        Vdd：初始电压；        Vref：预定电压。

具体实施方式

图1为本发明一实施例触控显示面板的局部剖面示意图，其中虚线框为触控显示面板的一电路示意图。另外，图2为图1的触控显示面板被触碰时的状态。请参照图1，触控显示面板100包括一第一基板110、一第二基板120、一显示介质层130、一主动元件阵列140以及一对向电极层150。第一基板110与第二基板120相向而设，而显示介质层130配置于第一基板110与第二基板120之间。对向电极层150配置于第二基板120上并位于第二基板120与显示介质层130之间。主动元件阵列140配置于第一基板110上，位于第一基板110与显示介质层130之间。显示介质层130的材质可以是一液晶材料、一电泳材料、一电湿润材料或其组合，其中显示介质层130可受到主动元件阵列140的驱动而呈现不同的状态以进行显示。在一实施例中，第二基板120上可选择性地配置有一彩色滤光层160以实现多彩化的显示效果。不过，在其他的实施例中，彩色滤光层160的配置也可以是COA(color filter on array)或AOC(array on color filter)等结构。

具体而言，主动元件阵列140包括多条扫描线142、多条资料线144以及多个主动元件146。扫描线142与资料线144沿不同方向延伸，且各主动元件146电性连接其中一条扫描线142以及其中一条资料线144。除此之外，主动元件阵列140还可包括多个像素电极148以及多层绝缘层I1、I2。各像素电极148电性连接于其中一个主动元件146。另外，绝缘层I1、I2用以维持各元件的电性独立，其中绝缘层I1覆盖栅极G，绝缘层I2则配置于像素电极148与源极S、漏极D之间。

主动元件146一般包括有一栅极G、一通道层C、一源极S以及一漏极D。通道层C位于栅极G上方，且源极S与漏极D配置于通道层C上并位于栅极G的相对两侧。栅极G电性连接其中一条扫描线142，而源极S电性连接其中一条资料线144。本实施例是以底闸型薄膜电晶体作为主动元件146。此外，像素电极148连接于漏极D。当扫描线142上传递的扫描讯号开启主动元件146时，资料线144上传递的资料讯号可以通过主动元件146传送至像素电极148。显示介质层130可随像素电极148上与对向电极层150之间的电压差变化而呈现不同的状态来进行显示。

在本实施例中，像素电极148与对向电极层150之间夹有显示介质层130而构成一显示电容C1。另外，扫描线142与对向电极层150之间也夹有显示介质层130而构成一耦合电容C2，且资料线144与对向电极层150之间也夹有显示介质层130而构成一耦合电容C3。在本实施例中，第二基板120例如具有可挠性。所以，请同时参照图1与图2，触控显示面板100被触碰时，第二基板120会被挠曲而使各元件的相对位置发生改变。例如，对向电极层150与第一基板110之间的距离因触碰动作而缩小。故，至少部分被碰触的扫描线142与至少部分被碰触的资料线144上的耦合电容C2与耦合电容C3电容值将会变大，如图2所示的耦合电容C2’与耦合电容C3’。此外，显示电容C1也改变成显示电容C1’。

通常，耦合电容C2表示为各扫描线142整条传输线上的线负载；而耦合电容C3则表示为各资料线144整条传输线上的线负载。因此，其电容值相较于显示电容C1来的要大，基本上，显示电容C1(即液晶电容)的典型值为0.5pF，而耦合电容C2与耦合电容C3典型值可以达到20pF左右。因此，在触控显示面板100被触碰的情形下，耦合电容C2’与耦合电容C3’的变化可以较显示电容C1’的变化更为显著。

由于各扫描线142与各资料线144存有一电阻值R，各线上的电阻值R与各线上的耦合电容C2或C3分别构成一RC时间常数(如RC2或RC3)。在本实施例中，扫描线142与资料线144的线宽与长度为固定的，一般而言电阻值R不会有所变化。不过，扫描线142与资料线144上的电容值会受到触控显示面板100的碰触状态而发生改变。因此，扫描线142与资料线144的RC时间常数可能随着电容值变异而发生变化。

根据上述性质，本实施例的触控显示面板100被触碰时，可以依据至少部分被碰触的扫描线142与对向电极层150之间的电容值改变所造成的一第一RC时间常数变化，以及至少部分被碰触的资料线144与对向电极层150之间的电容值改变所造成的一第二RC时间常数变化来判断触碰位置。换言之，借着判断出这些线负载(也就是RC时间常数)发生变化的部分扫描线142以及部分资料线144即可以正确地判断出触碰位置所在。因此，本实施例不需通过其他的构件来进行触控感测，而可避免制作其他的构件所造成的不便，也可避免其他构件的配置对于显示品质所造成的不良影响。整体来说，触控显示面板100可维持理想的显示品质，而不受触控功能的影响。而且，相较于一般传统利用显示电容C1的变化值来作为触碰感测的手段，本发明通过侦测扫描线142与资料线144的线负载上电容因触碰而发生变化的感测方式，将具有灵敏度提高的效果。

另外，本发明并不限定在每一条扫描线142以及每一条资料线144上进行触控感测，也可以同时在相邻的多条扫描线142或相邻的多条资料线144上进行。即，相邻的多条扫描线142或相邻的多条资料线144可以同时地进行触控感测。

具体而言，图3为本发明一实施例的触控显示面板的驱动电路示意图。请参照图3，触控显示面板200例如包括有一主动元件阵列(未标示)、一对向电极层150、一栅极驱动电路210、一源极驱动电路220、一触控感测电路230、一第一切换开关组240以及一第二切换开关组250。主动元件阵列(未标示)包括多条扫描线142、多条资料线144、多个主动元件146以及多个像素电极148。在本实施例中，扫描线142、资料线144、主动元件146、像素电极148以及对向电极层150在结构上的相对关系可以参照前述实施例的描述，但不以此为限。

在本实施例中，扫描线142可以透过第一切换开关组240的配置而逐一地电性连接至触控感测电路230。另外，资料线144可以透过第二切换开关组250的配置而选择性地电性连接至源极驱动电路220或是逐一地连接至触控感测电路230。具体而言，第一切换开关组240与第二切换开关组250可以分别由多个切换开关242、252所组成。

具体而言，各扫描线142接连至栅极驱动电路210，而栅极驱动电路210会逐一地将扫描讯号传送至扫描线142中。在本实施例中，切换开关242也会随着扫描讯号的输入时序依序地将对应的扫描线142连接至触控感测电路230。换言之，扫描线142接收到扫描序讯号的同时可以连接至触控感测电路230以进行触控感测。此外，切换开关252在本实施例中可以是一对二切换开关，各切换开关252具有一第一节点a及一第二节点b，且每一条资料线144可以借着切换开关252选择性地切换至第一节点a或第二节点b，以便连接源极驱动电路220或是触控感测电路230。也就是说，资料线144在不同的时间分别进行显示以及触控感测。

由前述内容可知，触控显示面板200可以利用扫描线142以及资料线144上的电容值是否变化来作为触控感测的依据，因此触控感测电路230可以是一用以感测电容值变化的电路设计。举例而言，触控感测电路230可包括一预设电容Ci、与预设电容Ci连接的一电阻RP、一比较器232以及一计数器234，其中电阻RP可通过一开关R1的导通接地，以进行各扫描线142及各资料线144的触控感测作业。比较器232用以将建立在预设电容Ci上的电压与一预定电压Vref做比较，计数器234则用以记录预设电容Ci的电压由一初始电压Vdd下降至低于预定电压Vref的时间。另外，欲感测的扫描线142与资料线144例如透过一切换开关260的切换操作，而顺序连接至触控感测电路230，更进一步言之，切换开关260先连接到扫描线142的位置，待扫描线142扫描与侦测动作完成后，切换开关260再切换连接到资料线144的位置，以进行资料线144的侦测。

触控感测电路230连接至欲感测的扫描线142或资料线144时，预设电容Ci会与图1中所示的耦合电容C2或是C3并联。预设电容Ci的电压由初始电压Vdd下降至低于预定电压Vref的时间会受到对应的耦合电容C2或是C3的大小所影响。因此，本实施例可透过量测预设电容Ci的电压由初始电压Vdd下降至于预定电压Vref的时间来估计耦合电容C2或是C3是否变化(也就是估计扫描线142与资料线144的第一与第二RC时间常数的变化)，并借以判断出触碰位置。当然，触控感测电路230也可以通过其他布局方式来实现，而本发明不限于此。

具体而言，图4为图3触控面板中扫描线与资料线的驱动波形示意图。请同时参照图3与图4，在本实施例中，扫描线142例如有n条，而资料线144例如有m条，且触控显示面板200例如以一图框时间T1为更新周期来进行显示与触控感测。此时，这些扫描线142的驱动波形分别为142(1)、142(2)、...、142(n)，而这些资料线144的驱动波形分别为144(1)、144(2)、...、144(m)。以本实施例而言，图框时间T1可以划分为期间t1与期间t2。在期间t1时，图3中的切换开关260例如是将第一切换开关组240连接至触控感测电路230，而在期间t2时，图3中的切换开关260例如是将第二切换开关组250连接至触控感测电路230。期间t1时，扫描线142(1)至142(n)会依序地被输入扫描讯号，此时，第二切换开关组250中的全部切换开关252被控制连接到第一节点a，以便源极驱动电路220可透过第二切换开关组250将资料送到各主动元件146，以进行显示。此外，每一条扫描线142接收到扫描讯号时，对应的切换开关242会被致动而将此一扫描线142连接至触控感测电路230。换言之，本实施例是使扫描线142在扫描同时进行触控感测。

接着，在期间t2中，切换开关252利用一移位暂存器顺序被控制连接到第二节点b，以逐一地将对应的资料线144连接至触控感测电路230以进行感测。也就是说，触控感测电路在期间t1中会逐步地感测扫描线142的线负载的电容变化，而期间t2中则逐步地感测资料线144上的线负载的电容变化。

在一实施例中，假设触控显示面板200中对应于扫描线142(1)与142(2)以及资料线144(m-1)与144(m)的位置上被使用者触碰，则扫描线142(1)与142(2)上的耦合电容(例如图2中的C2’)会大于其余扫描线142上的耦合电容(例如图1中的C2)。因此，触控感测电路230的计数器234在感测扫描线142(1)与142(2)时所读取的计数值较感测其余扫描线142时的计数值为大，而可将扫描线142(1)与142(2)作为触控位置的判断依据。相似地，资料线144(m-1)与144(m)上的耦合电容(例如图2中的C3’)会大于其余资料线144上的耦合电容(例如图1中的C3)。因此，触控感测电路的计数器234在感测资料线144(m-1)与144(m)时所读取的计数值较感测其余资料线144时的计数值大，而可将资料线144(m-1)与144(m)作为触控位置的判断依据。因此，本实施例就可以判断出触碰位置所在。在本实施例中，触控显示面板200将所有的扫描线142都透过第一切换开关组240来连接至触控感测电路230，并且将所有的资料线144都透过第二切换开关组250连接至源极驱动电路220以及触控感测电路230。不过，触控显示面板200也可以通过切换开关组以外的其他方式将扫描线142逐一地连接至触控感测电路230。当然，资料线144也可以通过切换开关组以外的其他方式选择地连接至源极驱动电路220与触控感测电路230。

此外，图5为本发明另一实施例的触控显示面板的驱动电路示意图。请参照图5，触控显示面板200A与触控显示面板200相似，其差异在于触控显示面板200A中仅有部分的扫描线142(例如奇数条)可透过切换开关242连接至触控感测电路230，且部分的资料线144(例如奇数条)可透过切换开关252交替连接至源极驱动电路220与触控感测电路230。其余的扫描线142仅连接栅极驱动电路210，而其余的资料线144直接连接源极驱动电路220。

在本实施方式中，触控显示面板200A可以仅有部分的扫描线142与部分的资料线144透过切换开关242与切换开关252连接至触控感测电路230。其余的扫描线142与其余的资料线144则可以直接地连接至栅极驱动电路210与源极驱动电路220。如此一来，仅有部分的扫描线142与部分的资料线144兼具有触控感测功能与显示功能，其余的则作为显示之用。

综上所述，本发明利用显示面板中既有的元件(如扫描线与资料线)作为触控感测元件，因此显示面板可以兼具触控功能。当触控显示面板被触碰时，对应于触碰位置的扫描线与资料线会发生RC时间常数变化，借以作为触控感测的依据。值得一提的是，触控显示面板不需以独立的触控元件来实现触控感测功能，其有助于避免触控元件的配置对显示效果以及制程的不良影响。

虽然本发明已以实施例说明如上，然其并非用以限定本发明，任何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，当可作部分改动或等同替换，故本发明的保护范围以本申请权利要求所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种触控显示面板，其特征在于：包括：

一第一基板；

一第二基板，该第一基板与该第二基板相向而设；

一显示介质层，配置于该第一基板与该第二基板之间；

一对向电极层，配置于该第二基板上位于该第二基板与该显示介质层之间；以及

一主动元件阵列，配置于该第一基板上，位于该第一基板与该显示介质层之间，该主动元件阵列包括多条扫描线、多条资料线以及多个主动元件，该些扫描线与该些资料线沿不同方向延伸，且各该主动元件电性连接其中一条扫描线以及其中一条资料线；

其中该触控显示面板被触碰时，依据至少部分被碰触的各该扫描线与该对向电极层之间的电容值改变所造成的一第一RC时间常数变化，以及至少部分被碰触的各该资料线与该对向电极层之间的电容值改变所造成的一第二RC时间常数变化判断一触碰位置。

2.根据权利要求1所述的触控显示面板，其特征在于：更包括一栅极驱动电路、一源极驱动电路以及一触控感测电路，该些扫描线电性连接至该栅极驱动电路或是该触控感测电路，而该些资料线电性连接至该源极驱动电路或是该触控感测电路。

3.根据权利要求2所述的触控显示面板，其特征在于：更包括一第一切换开关组，至少部分该些扫描线连接至该第一切换开关组并透过该第一切换开关组电性连接至该栅极驱动电路或是该触控感测电路。

4.根据权利要求2所述的触控显示面板，其特征在于：更包括一第二切换开关组，至少部分该些资料线连接至该第二切换开关组并透过该第二切换开关组电性连接至该源极驱动电路或是该触控感测电路。

5.根据权利要求1所述的触控显示面板，其特征在于：其中该触控显示面板被触碰时，依据所有该些扫描线与所有该些资料线上的该第一RC时间常数变化与该第二RC时间常数变化判断该触碰位置。

6.根据权利要求1所述的触控显示面板，其特征在于：其中该主动元件阵列更包括多个像素电极，各该像素电极电性连接于其中一个主动元件。

7.根据权利要求1所述的触控显示面板，其特征在于：其中各该主动元件包括一栅极、一通道层、一源极以及一漏极，该通道层位于该栅极上方，且该源极与该漏极配置于该通道层上并位于该栅极的两侧，而该栅极电性连接其中一条扫描线，该源极电性连接其中一条资料线。

8.根据权利要求1所述的触控显示面板，其特征在于：更包括一彩色滤光层，配置于该第一基板上或该第二基板上。

9.根据权利要求1所述的触控显示面板，其特征在于：其中该显示介质层的材质包括一液晶材料、一电泳材料、一电湿润材料或其组合。

10.根据权利要求1所述的触控显示面板，其特征在于：其中该第二基板具有可挠性。

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