附图说明
图1所示为本发明触控显示装置的第一实施例的剖视示意图。
图2所示为本发明触控显示装置的第一实施例的组件配置示意图。
图3所示为本发明触控显示装置的第一实施例的局部放大示意图。
图4所示为本发明触控显示装置的第一实施例中不同感测组件区之间像素的公共电极的连接示意图。
图5所示为本发明触控显示装置的第一实施例中像素的结构剖视示意图。
图6所示为本发明触控显示装置的第二实施例的单一像素的剖视示意图。
图7所示为本发明触控显示装置进行触控感测的时序控制示意图。
图8所示为本发明触控显示装置进行触控感测的另一种时序控制的示意图。
图9所示为本发明触控显示装置的第三实施例的组件布局示意图。
图10所示为本发明触控显示装置的第三实施例的局部放大示意图。
主要元件符号说明
触控显示装置 |
10 |
下基底 |
12 |
上表面 |
12a |
上基底 |
14 |
显示介质层 |
16 |
框胶层 |
18 |
显示组件层 |
20 |
触控感测区域 |
22 |
周边电路区域 |
24 |
像素 |
26、26a、26b、26c、26d、26e、26f |
感测组件区 |
28 |
感测组件区的长边 |
28a |
感测组件区的短边 |
28b |
第一感测组件区 |
301、302、303、304 |
第一感测组件区第一端 |
301a |
第一感测组件区第二端 |
301b |
第二感测组件区 |
321、322、323、324 |
第二感测组件区第一端 |
321a |
第二感测组件区第二端 |
321b |
第二感测组件区第一端 |
322a |
第二感测组件区第二端 |
322b |
公共电极 |
34 |
横线 |
36 |
导线 |
38、40、68 |
触控感测组件 |
42、42a、42b |
芯片 |
44、66 |
闸极线 |
46 |
源极线 |
48 |
晶体管 |
50 |
通道区 |
50a |
源极 |
50b |
汲极 |
50c |
闸极 |
50d |
像素电极 |
52 |
电容 |
54 |
接触组件 |
56 |
绝缘层 |
58 |
保护层 |
60 |
虚设触控组件 |
62、64 |
虚设触控区 |
70 |
透明导电层 |
72 |
触控感测时间 |
T1 |
显示画面的时间/闸极线扫描时间 |
T2 |
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作具体介绍。
请参考图1与图2,图1所示为本发明的触控显示装置的第一实施例的剖视示意图,图2所示为本发明的触控显示装置的第一实施例的组件配置示意图。为了方便说明,本实施例的各附图仅为示意用以容易了解本发明,其详细的比例可依照设计的需求进行调整。本实施例的触控显示装置为触控液晶显示面板,优选为触控平面旋转(in-plane
switching, IPS)型液晶显示面板,但不限于此,在其它实施例中,本发明的触控显示装置也可以包括其它类型的显示面板,例如为主动阵列式有机发光显示面板。如图1所示,本发明的触控显示装置10包括一下基底12、一上基底14以及一显示介质层16,下基底12设置在上基底14的对侧并且具有一上表面12a,下基底12和上基底14之间通过一框胶层18来粘贴固定,而显示介质层16设置在上基底14与下基底12之间。在本实施例中,显示介质层16为液晶材料层。下基底12的上表面12a设置了多个显示组件,图1中仅先以一层显示组件层20表示,并且本发明触控显示装置10的触控感测组件也是设置在显示组件层20中。
如图2所示,在下基底12的上表面12a上可划分为触控感测区域22与周边电路区域24,其中触控感测区域22也是用来显示画面的区域。在下基底12的上表面12a上定义有多个像素26,排列成一阵列或者矩阵,各像素26内的方框表示了该像素26的公共电极34,并以相邻公共电极34之间的横线36来表示公共电极34之间的电连接状况。由于本发明的感测组件区28与像素26的对应关系影响了相邻像素26之间的公共电极34电连接状况,因此在后文中会再详细叙述。在下基底12的上表面12a进一步定义了多个感测组件区28,沿着图2中的垂直方向Y并排在下基底12上。各感测组件区28包括一第一端(举例如图2中的第一端321a)与一第二端(举例如图2中的第二端321b),其中同一感测组件区28的第一端小于第二端,并且感测组件区28的宽度(沿着图2垂直方向Y的尺寸)由第一端向第二端呈阶梯式逐渐增大,因此各感测组件区28都具有类三角形的形状,优选如图中所示以长虚线表示的类直角三角形形状,直角两边的长边28a平行于水平方向X,而短边28b平行于垂直方向Y。感测组件区28可以分为第一感测组件区301、302、303、303d以及第二感测组件区321、322、323、323,两者互相沿着垂直方向Y而间隔并排。以第一感测组件区301为例,第一感测组件区301具有第一端301a与第二端301b,在同一第一感测组件区301内,第一端301a的宽度小于第二端301b的宽度,并且第一感测组件区301的宽度由第一端301a向第二端301b呈阶梯式逐渐增大,其它感测组件区28的形状与第一感测组件区301相似,不再赘述。第一感测组件区301、302、303、304的第一端与第二感测组件区321、322、323、324的第二端相邻,而第一感测组件区301、302、303、304的第二端与第二感测组件区322、322、322、322的第一端相邻,例如第一感测组件区301的第一端301a与第二感测组件区321、322的第二端321b、322b相邻,而第一感测组件区301的第二端301b与第二感测组件区321、322的第一端321a、322a相邻。因此,第一感测组件区301、302、303、304的短边28b都是位在下基底12的左侧,而第二感测组件区321、322、323、324的短边28b都是位在下基底12的右侧。各感测组件区28分别包括一触控感测组件42,设置在该感测组件区28内的下基底12的上表面12a上,整体来看,各感测组件区28内的触控感测组件42和该感测组件区28具有相对应的形状或是约略相同的形状,也就是说,各触控感测组件42沿着所在的感测组件区28的形状设置在下基底12上,因此在图2中,各触控感测组件42和所在的感测组件区28以同样的图形表示。实际上,各触控感测组件42是由同一感测组件区28内所对应像素26内的彼此电性相连的公共电极34所构成。由于各触控感测组件42具有类三角形的形状,一触控感测组件42具有较大宽度的部分(如同第一感测组件区301的第二端301b)与相邻的另一触控感测组件42具有较小宽度的部分(如同第二感测组件区321的第一端321a)并排,在此设计下,当使用者碰触到触控显示装置10的触控感测区域22时,通过判断对应碰触点的是哪一个触控感测组件42以及依据比例计算出在该触控感测组件42中的实际碰触点,可以进一步判断出使用者碰触了整个触控感测区22的哪一个位置,用以对触控显示装置10进行触控操作。
各感测组件区28与像素26的对应状况说明如下。各感测组件区28分别对应于多个像素26,以图2中最上侧的第二感测组件区321为例,其中图2是以斜线底纹图案表示出对应于第二感测组件区321的像素26,第二感测组件区321内对应包括了112个像素26,其中包括由上至下的第一横排的36个像素26、第二横排的28个像素26、第三横排的21个像素26、第四横排的15个像素26以及第五横排的8个像素26。另一方面,接近上侧的第一感测组件区301内则对应包括了104个像素26,其中包括了第一感测组件区301内的上侧第一横排的7个像素26、第二横排的14个像素26、第三横排的20个像素26、第四横排的27个像素26以及第五横排的36个像素26。因此,实际上在相邻感测组件区28之间是以阶梯式形状去划分各相邻横排的像素26到不同的感测组件区28,例如,由上侧第一横排至第六横排,各横排中的像素26是以阶梯式渐次减少的数量划分到第二感测组件区321,而各横排中的像素26是以阶梯式渐次增加的数量划分到第一感测组件区301。然而,粗略来看,本发明也是以类三角形的感测组件区28去划分像素26,依照各像素26的位置与对应的感测组件区28用以将所有的像素26群组化。
请同时参考图2与图3,其中图3为图2中像素26与感测组件区28的局部放大示意图,并且图3仅画出两个感测组件区28(第一感测组件区301与第二感测组件区321)作为说明。在图2与图3中,各像素26内公共电极34的电连接状况是以相邻公共电极34之间的横线36来表示。根据本发明,对应同一感测组件区28内的各像素26的公共电极34是互相电连接的,而不同感测组件区28内的像素26的公共电极34则不互相电连接。举例来说,因为图2与图3中最上面第一横排的像素26都属于第二感测组件区321,因此第一横排内各像素26的公共电极34是互相电连接的,共享同一个触控感测组件42;而第二横排中左侧第1至8个像素26属于第一感测组件区301,第二横排中左侧第9至36个像素26属于第二感测组件区321,因此在第二横排中左侧第8个像素26与第9个像素26内的公共电极34是断开而不会互相电连接的,如图3圆圈处,并且第二横排左侧第1至8个像素26因为都属于同一个第一感测组件区301,因此第二横排左侧第1至7个像素26的公共电极34彼此互相电连接,共享同一个触控感测组件42,而同一个第二感测组件区321内的第二横排左侧第9至36个像素26的公共电极34也彼此互相电连接,共享同一个触控感测组件42;第三横排左侧第1至15个像素26属于第一感测组件区301,第三横排左侧第16至36个像素26属于第二感测组件区321,因此在第三横排左侧第15个像素26与第16个像素26内的公共电极34彼此断开而没有互相电连接,并且第三横排左侧第1至15个像素26因为属于同一个第一感测组件区301内,因此这些像素26的公共电极34彼此互相电连接,共享同一个触控感测组件42,而同一个第二感测组件区321内的第三横排左侧第16至36个像素26的公共电极34彼此互相电连接,共享同一个触控感测组件42;以此类推。简而言之,每一横排的像素26可能依据所在的位置,会被区分成靠左侧而属于第一感测组件区301、302、303、304或是区分成靠右侧而属于第二感测组件区321、322、323、324,同一第一感测组件区301、302、303、304或同一第二感测组件区321、322、323、324的像素26内的公共电极34互相电连接而分别构成同一触控感测组件42。此外,在同一个第一感测组件区301、302、303、304内的不同横排之间的像素26的公共电极34也会互相电连接,构成同一个触控感测组件42,同一个第二感测组件区321、322、323、324内的不同横排之间的像素26的公共电极34也会互相电连接,构成同一个触控感测组件42,为了避免附图太过复杂,因此图2与图3没有特别画出不同横排之间公共电极34的电连接状况。再者,本发明相邻触控感测组件42之间的距离可以相邻像素26所包括组件的制造极限来设计,例如为约2至5微米,优选为约3至5微米。值得注意的是,本发明各感测组件区28所包括的像素26数量与排列方式并不限于以上所述,并且前述的像素26与感测组件区28的对应关系仅是用来举例说明本发明的技术。
此外,在下基底12的上表面12a,还设有多条导线38、40,分别电连接到一对应的感测组件区28内的触控感测组件42,用来将触控感测组件42所感测到的触控感测信号传送到芯片44,再通过芯片44将触控感测信号传送到处理单元中,并且在处理单元中,提供显示和进行触控的时序是分开的,彼此互不干涉,在显示时段内,提供原本的显示需要的共通电压,而在进行触控扫描时则提供触控的控制电压。在下基底12右侧的多条导线38分别电连接到第二感测组件区321、322、323、324中的触控感测组件42,而下基底12左侧的多条导线40分别电连接到第一感测组件区301、302、323、304中的触控感测组件42。此外,导线38、40也可用来分别提供共通电压给对应触控感测组件42,用以对各感测组件区28内的各像素26施加共通电压。在其它实施例中,导线38、40与各感测组件区28的触控感测组件42的电连接方式并不限于上述。
请参考图4与图5,图4所示为本实施例中不同感测组件区28之间像素26的公共电极34的连接示意图,而图5是本实施例中像素26的结构剖视示意图。图4与图5中各像素26内的组件布局与结构仅为示意,并不会用来限制本发明触控显示装置10中各像素26的结构配置与布局。举例而言,本实施例的各像素26基本由一个栅极线46、一源极线48、一晶体管50以及一像素电极52所组成。然而,在其它实施例中,各像素可以同时包括多个栅极线、多个源极线、多个晶体管与多个像素电极,但不限于此。在本实施例中,各像素电极52电连接到晶体管50的漏极,用来驱动液晶材料层并显示画面,为了简化附图,图4中没有画出晶体管50的通道区、漏极、源极、接触洞等组件。此外,举例而言,图4中的六个像素26a、26b、26c、26d、26e、26f分别代表了图2中上面第二横排第8至10个像素26与第三横排第8至第10个像素,因此像素26a、26d、26e、26f对应于第一感测组件区301,而像素26b、26c对应于第二感测组件区321,所以像素26a、26d、26e、26f之内的公共电极34是彼此相连接的,构成同一触控感测组件42a,即像素26a、26d、26e、26f共享同一触控感测组件42a,而像素26b、26c之内的公共电极34也是彼此相连接,构成同一触控感测组件42b,即像素26b、26c共享同一触控感测组件42b。然而,像素26a、26d、26e、26f的公共电极34并不会与像素26b、26c的公共电极34相连接,例如像素26a与像素26b的公共电极34互相断开,如图4中箭头标示处。
单一像素26中公共电极34与像素电极52的相对关系请参考图5,为了简化说明,图5中省略了下基底12上其它与本发明主要技术精神比较没有关系的组件。如图5所示,一像素26包括至少一栅极线46与一源极线48,栅极线46与源极线48电连接到晶体管50,本实施例中像素26包括晶体管50,而晶体管50包括栅极50d、通道区50a、源极50b以及漏极50c,其中栅极50d可以是栅极线46的一部分,而漏极50c可以通过一接触组件56而穿过绝缘层58并且电连接到像素电极52,此外像素26更包含一电容54。本实施例中的触控显示装置10具有底部公共电极(bottom Vcom)结构,因此各像素26更包括一公共电极34设在像素电极52的下方,像素电极52与公共电极34之间设置了保护层60,通过公共电极34与像素电极52之间形成近似水平的电场,可以驱动液晶分子。在优选实施例中,公共电极34与像素电极52分别由不同的透明导电层所构成,例如包括氧化铟锡(indium
tin oxide, ITO)材料,但不以此为限。此外,像素26的公共电极34即本发明中的触控感测组件42,在同一感测组件区28中各像素26的公共电极34互相连接,形成同一个触控感测组件42。根据本发明,各感测组件区28中的各触控感测组件42是由同一层透明导电层所形成,所以在制作触控感测组件42时,可以在绝缘层58表面先全面形成一透明导电层72,然后通过例如光刻工艺来图案化透明导电层72,使剩下的透明导电层70分别具有各触控感测组件42的图案,但不以此为限。
请参考图6,图6为本发明触控显示装置的第二实施例的单一像素剖视示意图。与第一实施例不同的是,本实施例像素26具有顶部公共电极(top Vcom)结构,所以像素电极52设置在绝缘层58表面,而公共电极34设置在像素电极52的上方,位在保护层60的表面,公共电极34与像素电极52同样可以形成类似水平的电场来驱动液晶分子。同样的,公共电极34也当作本发明触控显示装置10的触控感测组件42,并且在同一感测组件区28中的各像素26内的公共电极34彼此互相连接,即共享同一个触控感测组件42,由同一层透明导电层72所构成。
由于本发明触控显示装置系利用下基底表面的公共电极当作触控感测组件,因此进行触控感测与显示画面的时间需要错开,以下将举例本发明触控显示装置在进行触控感测与显示影像时的时序控制,但本发明并不受以下叙述所限制。请参考图7,图7为本发明触控显示装置进行触控感测的时序控制示意图。举例而言,本发明触控显示装置可以利用各闸极线在进行扫瞄之间的间隔来进行触控感测。如图7所示,假设触控显示装置包括三条闸极线:闸极线1、闸极线2与门极线3,三条闸极线依序轮流进行扫瞄,各电位波形高起时代表处于高电位,在进行扫瞄,波形低点表示处于低电位,没有进行扫瞄,横轴代表时间,其中T2表示一条闸极线进行一次扫瞄的时间。在闸极线1、闸极线2与门极线3进行扫瞄时,所对应的晶体管会开启。另一方面,触控感测是利用一条闸极线(例如闸极线1)扫瞄后以及下一条闸极线(例如闸极线2)进行扫瞄之前的时间间隔来进行感测,如图7中触控感测波形高起的部份,其中T1表示进行感测的时间,此时晶体管会关闭。
请参考图8,图8为本发明触控显示装置进行触控感测的另一种时序控制的示意图。在图8中,本发明触控显示装置是利用显示每个画面(frame)之间的时间间隔来进行触控感测,T1代表触控感测的时间,而T2代表触控显示装置显示一个画面的时间,触控感测的波形高起时表示正进行触控感测,此时各像素中的晶体管关闭,而显示画面的波形高起时表示触控显示装置正在显示一个画面,此时像素中晶体管会轮流开启。
请参考图9与图10,图9为本发明触控显示装置的第三实施例的组件布局示意图,图10为图9所示触控显示装置的局部放大示意图,并且图10只画出两个感测组件区28与两个虚设触控区70作为说明,省略其它相邻的感测组件区28。为了简化说明,图9使用与前述实施例相同的符号来标注相同的组件,并且只针对与前述实施例相异处做说明,不再对重复部分进行赘述。在本实施例中,本发明触控显示装置10另包括多数个虚设(dummy)触控区70位于下基底12的上表面12a,各虚设触控区70内分别设置一虚设触控组件62或一虚设触控组件64,设置在各感测组件区28的触控感测组件42之间,避免相邻的触控感测组件42因为距离太近而使得触控感测组件42之间电容值太大,而一般触控笔或手指带电量相对较小,从而造成触控不灵敏的缺陷,影响触控感测效果。其中,虚设触控组件62具有类似平行四边形的图案,由下基底12的左侧往右侧呈阶梯式逐渐由上往下排布,而虚设触控组件64具有类似矩形的形状。各虚设触控区70分别对应多个像素26,类似于感测组件区28的情形,同一虚设触控区70内的各像素26中的公共电极34彼此互相电连接,并且构成同一虚设触控组件62或64,即各虚设触控区70内的虚设触控组件62或64是用来作为同一虚设触控区70内各像素26的公共电极34。在图9与图10中,分别以不同的网点图案表示感测组件区28与虚设触控区70内的像素26。如图10所示,第二触控感测区321与最上侧具有平行四边形的虚设触控区70(包括对应虚设触控组件62)所对应的像素26也是以阶梯式来区分,例如上侧第一横排所有像素26属于第二触控感测区321,第二横排的像素26分为左、右两侧群组,其中第1至8个像素26属于虚设触控区70,而第9至36个像素属于第二触控感测区321,上侧第三横排的第1至15个像素26属于虚设触控区70,而第16至36个像素26属于第二触控感测区321,…以此类推,所以在第二触控感测区321内,上侧第一至第五横排的像素26是渐次减少。另一方面,由于虚设触控组件64为矩形,所以上侧第九横排的像素26都属于虚设触控组件64所对应的虚设触控区70。再者,各虚设触控区70内的虚设触控组件62、64分别电连接到导线68,通过导线68而电连接芯片66。芯片66可以通过导线68以提供虚设触控组件62、64在当作公共电极34时所需要的共通电压,但不需要输出虚设触控组件62、64的触控感测信号。本实施例各像素26的像素电极52与公共电极34的相对设置位置、同一虚设触控区70或同一感测组件区28内各像素15的公共电极34之间的连接关系与共享触控感测组件42或虚设触控组件62、64的方式都类似于前述实施例,故在此不再赘述。此外,本发明的各感测组件区28与各虚设触控区70的尺寸和对应的像素26有多种排列与设计方式,不受本实施例所限制。
相比较于现有技术,本发明是利用显示面板中各像素的公共电极当作触控感测组件,各触控感测组件与各像素中的公共电极共享同一透明导电层,使得同一感测组件区内各像素的公共电极互相连接以构成本发明的类三角形触控感测组件,利用类三角形以及彼此并排的方式来感测触控位置。借此,可以减少整体触控显示装置的厚度,并且进一步降低制造成本。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。