CN103677378B - 内嵌式触控显示器及具有内嵌式触控显示器的电子装置 - Google Patents

Abstract

一种内嵌式触控显示器及具有内嵌式触控显示器的电子装置，该内嵌式触控显示器包括薄膜晶体管基板与控制单元。薄膜晶体管基板包括多个栅极线以及多个数据线。多个栅极线沿着第一轴向延伸，且彼此平行排列。多个数据线沿着第二轴向延伸，且彼此平行排列。多个数据线与多个栅极线交错以定义出多个像素区。控制单元电性耦接多个栅极线与多个数据线，且用以使多个数据线分时操作于显示模式与触控模式。在显示模式时，控制单元传送多个数据信号至多个数据线；在触控模式时，控制单元接收多个数据线上的多个触控感测信号。

Description

内嵌式触控显示器及具有内嵌式触控显示器的电子装置

技术领域

本发明涉及一种触控显示器，且特别是一种内嵌式触控显示器及具有内嵌式触控显示器的电子装置。

背景技术

传统触控显示器多半为外挂式触控显示器。外挂式触控显示器由触控面板与液晶显示面板所组成，其中触控面板贴合于液晶显示面板之上。触控面板具有多个触控驱动线与多个触控感测线，控制单元会传送多个触控驱动信号给多个触控驱动线，而多个触控感测线则用以接收多个触控感测信号，并将多个触控感测信号送给控制单元，以使控制单元据此判断至少一触碰位置。

由于外挂式触控显示器由触控面板与液晶显示面板所组成，因此会具有三层以上的玻璃，故较为厚重，而不符合目前产品轻薄短小的趋势。

另外，虽然目前有人提出内嵌式触控显示器的架构，将触控感测层直接内嵌于液晶显示面板中。然而，若触控感测层采用透明导电层作为触控感测线与触控驱动线，则内嵌式触控显示器的穿透率将因此下降；相反地，若触控感测层不采用透明导电层作为触控感测线与触控驱动线，则内嵌式触控显示器的开口率将因此下降。

发明内容

本发明实施例提供一种内嵌式触控显示器，所述内嵌式触控显示器包括薄膜晶体管基板与控制单元。薄膜晶体管基板包括多个栅极线以及多个数据线。多个栅极线沿着第一轴向延伸，且彼此平行排列。多个数据线沿着第二轴向延伸，且彼此平行排列。多个数据线与多个栅极线交错以定义出多个像素区。控制单元电性耦接多个栅极线与多个数据线，且用以使多个数据线分时操作于显示模式与触控模式。在显示模式时，控制单元传送多个数据信号至多个数据线；在触控模式时，控制单元接收多个数据线上的多个触控感测信号。

本发明实施例提供一种电子装置，所述电子装置包括电子装置本体与所述的内嵌式触控显示器，其中内嵌式触控显示器电性连接电子装置本体。

综上所述，本发明实施例所提供的内嵌式触控显示器不需要额外设计的触控感测线，甚至不需要额外设计的触控驱动线，因此所述内嵌式控制显示器可以维持一定的开口率与穿透率，且还能够不改变薄膜晶体管的工艺。

为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，但是此等说明与所附图式仅是用来说明本发明，而非对本发明的权利要求范围作任何的限制。

附图说明

图1是本发明实施例的内嵌式触控显示器的薄膜晶体管基板的平面图。

图2本发明实施例的内嵌式触控显示器的堆叠结构示意图。

图3是本发明实施例的内嵌式触控显示器的信号的波形图。

图4是本发明另一实施例的内嵌式触控显示器的信号的波形图。

图5是本发明另一实施例的内嵌式触控显示器的薄膜电经体基板的平面图。

图6是本发明另一实施例的内嵌式触控显示器的信号的波形图。

【主要元件符号说明】

1：内嵌式触控显示器

101：玻璃

102：触控驱动线

103：绝缘层

104：栅极线

105：栅极绝缘层

106：通道层

107：数据线

108：保护层

109：平坦层

110：共电极

111：保护层

112：像素电极

113：液晶层

114：彩色滤波片

115：玻璃

21、61：控制单元

5：内嵌式触控显示器

501：数据线

502：栅极线

503：像素电极

具体实施方式

请参照图1与图2，图1是本发明实施例的内嵌式触控显示器的薄膜晶体管基板的平面图，而图2本发明实施例的内嵌式触控显示器的堆叠结构示意图。内嵌式触控显示器1包括薄膜晶体管基板、液晶层113（图1未示出）、彩色滤光基板（图1未示出）与控制单元21，其中液晶层位于薄膜晶体管基板与彩色滤光基板（由图2的彩色滤波片114与玻璃115所组成）之间，也即位于薄膜晶体管基板之上。以本实施例而言，薄膜晶体管基板包括一整层的共电极110（图1未示出）、多个像素电极112、多个触控驱动线102、多个栅极线104与多个数据线107与控制单元21。共电极110、多个像素电极112、多个触控驱动线102、多个栅极线104与多个数据线107彼此位于不同层。值得说明的是，控制单元21通过分时多工的方式控制多个数据线107于显示模式中传送多个数据信号写入多个像素电极112，以及于触控模式接收多个触控感测信号。也即控制单元21分别在不同时间点通过多个数据线107进行传送多个数据信号写入多个像素电极112的动作，以及接收多个触控感测信号的动作。

多个栅极线104沿着第一轴向（例如X轴）延伸，而彼此平行排列。多个数据线107沿着第二轴向（例如Y轴）延伸，而彼此平行排列。多个栅极线104与多个数据线107于平面上交叉，而定义出多个像素区，多个像素电极112则位于多个像素区内。多个触控驱动线102沿着第一轴向延伸，而彼此平行排列，并与这些数据线107交错设置。

于此实施例中，多个触控驱动线102于平面上未重叠于栅极线104，其中两个触控驱动线102连接以接收相同的触控驱动信号TX（i），且其中另外两个触控驱动线102连接以接收相同的触控驱动信号TX（i+1）。本实施例以其中两个触控驱动线102连接以接收相同的触控驱动信号TX（i），也可使两个以上的触控驱动线102连接以接收相同触控驱动信号，通过多个触控驱动线连接以接收相同触控驱动信号使其与数据线107的感测电容值具有较大变化而易于判别是否有触碰的动作，并可减少提供触控驱动信号的驱动元件的针脚（pin）数目来达到节省成本的目的。于其他实施例中，也可让每一触控驱动线102单独接收一触控驱动信号，故本发明并不以此为限。

在此请注意，多个触控驱动线102于平面上是否有避开栅极线104的设计方式也并非用以限制本发明。于本实施例，触控驱动线102可以为透明导电电极，如ITO、IZO等，由于透明导电电极具有透光性，因此可如图1所示，可与像素电极112垂直叠置而不影响开口率。于其他实施例，触控驱动线102可以为不透光导电电极，如Cu、Al等，可与栅极线104垂直叠置而不影响开口率。触控驱动线102也可是透明导电电极并与栅极线104垂直叠置，或是触控驱动线102为不透光导电电极与像素电极112垂直叠置，视不同的设计而定。除此之外，其中两个触控驱动线102是否接收相同的触控驱动信号TX（i）且其中另外两个触控驱动线102是否接收相同的触控驱动信号TX（i+1）的设计方式也并非用以限制本发明。

于此实施例中，多个数据线107电性连接控制单元21，故内嵌式触控显示器1的控制单元21经由多个数据线107于显示模式中的一段时间内传送多个数据信号以将多个数据信号写入多个像素电极112，而于触控模式中的一段时间内，用以接收由多个触控驱动信号所感应产生于数据线107上的多个触控感测信号。换言之，多个数据线107除了可以作为像素电压写入的电压源外，也可以切换为多个触控感测线用以接收触控感测信号。

相较于传统内嵌式触控显示器的架构，内嵌式触控显示器1并不需要额外的触控感测线，而仅是于薄膜晶体管工艺中加入多个触控驱动线102的走线。总而言之，内嵌式触控显示器1能够维持穿透率与开口率，且仅具有两层玻璃，故具有轻薄化的优势。另外，上述内嵌式触控显示器1可以设置于电子装置中，并与电子装置的电子装置本体电性连接。

请接着参照图2，图2本发明实施例的内嵌式触控显示器的堆叠结构示意图。如图2所示，于此实施例中，内嵌式触控显示器1包括由下往上排列的薄膜晶体管基板、液晶层113、彩色滤波片114与玻璃115。薄膜晶体管基板包括由下往上排列的玻璃101、触控驱动线102、绝缘层103、栅极线104、栅极绝缘层105、通道层106、数据线107、保护层108、平坦层109、共电极110、保护层111与像素电极112。

于此实施例中，由于共电极110位于液晶层113与数据线107与触控驱动线102之间，因此可能会对数据线107与触控驱动线102具有屏蔽作用，因此内嵌式触控显示器1可能需要倒过来使用，也即玻璃101作为保护盖板，而背光源由玻璃115侧入射内嵌式触控显示器1。共电极110、数据线107、栅极线104、像素电极112与触控驱动线102的材料可以为透明导电体，如铟锡氧化物，然而本发明却不限定于此。另外，于其他实施例，共电极110也可位于液晶层113与彩色滤光基板（由彩色滤波片114与玻璃115所组成）之间，也即制作于彩色滤光基板上。

另外，需要说明的是，触控驱动线102的位置并非用以限制本发明。举例来说，触控驱动线102可以移至平坦层109与保护层108之间。除此之外，图2的内嵌式触控显示器1的堆叠结构也并非用以限制本发明，此领域的普通技术人员在参照前述说明后，可以针对内嵌式触控显示器1的堆叠结构进行修正，例如，将平坦层109移除或者设置其他的保护层或绝缘层等。

请参照图1与图3，图3是本发明实施例的内嵌式触控显示器的信号的波形图。于图3中，控制单元可以通过分时多工的方式将多个数据信号于显示模式中传送给多个数据线107，以及于触控模式中通过多个数据线107接收多个触控感测信号。

更详细地说，当多个栅极线104的栅极电压信号G（N）为逻辑高电压电平时，控制单元21会传送多个数据信号传送给多个数据线107至像素电极112以驱动液晶偏转而显示欲呈现的影像。当多个栅极线104的栅极电压信号G（N）为逻辑低电压电平时，控制单元21会停止传送多个数据信号传送给多个数据线107，且将触控驱动信号TX（i）传送给触控驱动线102，而控制单元21会通过多个数据线107接收多个触控感测信号，当有物体触碰内嵌式触控显示器时，会引起感侧信号的变化而可以判断至少一触点位置。

接着，当栅极电压信号G（N+1）为逻辑高电压电平（于显示模式）时，多个数据信号会被送至多个数据线107，而当栅极电压信号G（N+1）为逻辑低电压电平（于触控模式）时，触控驱动信号TX（i）传送给触控驱动线102，且多个数据线107用以接收多个触控感测信号。在此请注意，因为任两个触控驱动线102接收同一个触控驱动信号TX（i）的原因，因此触控驱动信号TX（i）会对应两个栅极驱动电压信号G（N）与G（N+1）。然而，本发明却不限定于此。

当栅极线104的电压信号G（N+2）为逻辑高电压电平（于显示模式）时，控制单元21会传送数据信号传送给数据线107。当栅极线104的电压信号G（N+2）为逻辑低电压电平（于触控模式）时，控制单元21会停止传送多个数据信号传送给多个数据线107，且将触控驱动信号TX（i+1）传送给触控驱动线102，而控制单元会通过多个数据线107接收多个触控感测信号，以判断至少一触点位置。

接着，当栅极电压信号G（N+3）为逻辑高电压电平（于显示模式）时，多个数据信号会被送至多个数据线107，而当栅极电压信号G（N+3）为逻辑低电压电平（于触控模式）时，触控驱动信号TX（i+1）传送给触控驱动线102，且多个数据线107用以接收多个触控感测信号。附带一提的是，栅极电压信号G（N）为逻辑低电压电平的时间可以通过输出使能（output enable，OE）的逻辑控制方式来调整，以藉此调整用以感测触控感测信号的时间。

请参照图1与图4，图4是本发明另一实施例的内嵌式触控显示器的信号的波形图。于图4中，控制单元同样是通过分时多工的方式将多个数据信号于显示模式传送给多个数据线107，以及于触控模式通过多个数据线107接收多个触控感测信号。然而，与图3不同的是，显示模式于一画面的显示时间内，此时控制单元21会将栅极电压信号G（0）～G（N）传送给多个栅极线104，并传送多个数据信号传送给数据线107；触控模式是在画面的垂直消隐（vertical blanking）时间内，此时，控制单元21会停止传送多个数据信号传送给多个数据线107，且将多个触控驱动信号TX（i）、TX（i+1）传送给多个触控驱动线102，而控制单元21会通过多个数据线107接收多个触控感测信号，以判断至少一触点位置。

请接着参照图5，图5是本发明另一实施例的内嵌式触控显示器的薄膜晶体管基板的平面图。内嵌式触控显示器5包括薄膜晶体管基板、液晶层（图5未示出）、彩色滤光基板（图5未示出）与控制单元61，其中液晶层位于薄膜晶体管基板与彩色滤光基板之间，也即位于薄膜晶体管基板之上。薄膜晶体管基板包括一整层的共电极（图5未示出）、多个像素电极503、多个栅极线501与多个数据线502。共电极、多个像素电极503、多个栅极线501与多个数据线502彼此可以位于不同层。

值得说明的是，控制单元61通过分时多工的方式于显示模式传送用以栅极电压信号，与于触控模式传送触控驱动信号给栅极线501。当栅极线501传送栅极电压信号（于显示模式）时，多个数据信号对应地被传送至多个数据线502，而当栅极线501传送触控驱动信号（于触控模式）时，多个数据线502用以接收多个触控感测信号。

多个栅极线501沿着第一轴向（例如X轴）延伸，而彼此平行排列。多个数据线502沿着第二轴向（例如Y轴）延伸，而彼此平行排列。多个栅极线501与多个数据线502于平面上交叉，而定义出多个像素区，多个像素电极503则位于多个像素区内。

于此实施例中，多个数据线502电性连接控制单元61，故内嵌式触控显示器5的数据线502同时作为各像素电极所对应的薄膜晶体管的数据线与用以感测触控感测信号的触控感测线使用。换言之，数据线502除了可以作为像素电压写入的途径外，也可以切换为触控用的触控感测线以接收触控感测信号。

另外，多个栅极线501也电性连接控制单元61，故内嵌式触控显示屏5的栅极线501同时作为各像素电极所对应的薄膜晶体管的栅极线与用以传送触控驱动信号的触控驱动线使用。换言之，栅极线501除了可以作为控制薄膜晶体管开关用的途径外，也可以切换为触控用的触控驱动线以传送触控驱动信号。

相较于传统内嵌式触控显示器的架构，内嵌式触控显示器5并不需要额外的触控感测线与触控驱动线，且不需要改变制造薄膜晶体管的工艺。总而言之，内嵌式触控显示器5能够维持穿透率、开口率，且仅具有两层玻璃，故具有轻薄化的优势。

请参照图5与图6，图6是本发明另一实施例的内嵌式触控显示器的信号的波形图。于图6中，数据线的数据信号为正负切换的方波信号，以相邻的两个栅极线G（N）与G（N+1）为例，控制单元61控制栅极线G（N）与G（N+1）上传送用以显示画面的显示驱动信号的开启时间使其小于数据线上数据信号正负切换的时间。因此当栅极线G（N）上用以显示画面的显示驱动信号的开启时间结束后，此时栅极线G（N）对应的数据线的数据信号尚未切换至另一极性且相邻的栅极线G（N+1）尚未传送用以显示画面的显示驱动信号，控制单元61会在在此时间内先行提供一个脉冲信号给栅极线G（N+1）当作触控用的触控驱动信号，如TX（i）。同样的，在此时间内，G（N）对应的数据线会被控制单元61切换当作触控感测线以接收因为G（N+1）上的触控驱动信号TX（i）造成的感应电容变化的触控感测信号。

换言之，栅极线G（N）与G（N+1）除了可以作为控制薄膜晶体管开关用的途径外，也可以切换为触控用的触控驱动线以传送触控驱动信号。数据线502除了可以作为像素电压写入的途径外，也可以切换为触控用的触控感测线以接收触控感测信号。

综上所述，本发明实施例所提供的内嵌式触控显示器不需要额外设计触控感测线，甚至还可以不需要额外设计触控驱动线，因此，所述内嵌式触控显示器可以维持开口率与穿透率，且不需要改变薄膜晶体管的工艺。除此之外，因为内嵌式触控显示器，可以仅具有两层玻璃，故符合电子产品轻薄短小的优势。

以上所述仅为本发明的实施例，其并非用以局限本发明的专利范围。

Claims (4)

1.一种内嵌式触控显示器，其特征在于，所述内嵌式触控显示器包括：

薄膜晶体管基板，包括：

多个栅极线，沿着第一轴向延伸，且彼此平行排列；以及

多个数据线，沿着第二轴向延伸，且彼此平行排列，所述数据线与所述栅极线交错地设置以限定出多个像素区；以及

控制单元，电性耦接所述栅极线与所述数据线，所述控制单元用以使所述数据线分时操作于显示模式与触控模式，

其中在所述显示模式时，所述控制单元传送多个显示数据信号至所述数据线，在所述触控模式时，所述控制单元接收所述数据线上的多个触控感测信号；

所述控制单元还用以使所述栅极线分时操作于所述显示模式和所述触控模式，其中在所述显示模式时，所述控制单元传送多个显示驱动信号至所述多个栅极线并传送多个所述显示数据信号至所述多个数据线，在所述触控模式时，在目前的所述栅极线开启时间结束后且下一个所述栅极线尚未开启时间前，送出脉冲信号给下一个所述栅极线作为触控驱动信号。

2.根据权利要求1所述的内嵌式触控显示器，其特征在于，所述薄膜晶体管基板还包括多个像素电极，位于所述像素区，其中所述像素电极、所述数据线和所述栅极线彼此位于不同层。

3.根据权利要求2所述的内嵌式触控显示器，其特征在于，所述内嵌式触控显示器还包括：

彩色滤光基板；

液晶层，位于所述彩色滤光基板与所述薄膜晶体管基板之间；以及

共电极，位于所述液晶层与所述薄膜晶体管基板之间。

4.一种电子装置，其特征在于，所述电子装置包括：

电子装置本体；

根据权利要求1至3中任一项所述的内嵌式触控显示器，所述内嵌式触控显示器与所述电子装置本体电性连接。