CN105824452B

CN105824452B - 触控显示装置

Info

Publication number: CN105824452B
Application number: CN201510669934.9A
Authority: CN
Inventors: 宋立伟; 高毓谦; 周协利; 黄郁迪; 张又哲; 陈忠乐; 陈弘勋
Original assignee: Innolux Display Corp
Current assignee: Innolux Corp
Priority date: 2015-01-27
Filing date: 2015-10-13
Publication date: 2019-03-01
Anticipated expiration: 2035-10-13
Also published as: CN105824452A; TW201627835A; TWI590117B

Abstract

一种触控显示装置包括一触控显示面板。触控显示面板包括一移位寄存单元。移位寄存单元包括一第一晶体管、一第二晶体管、一第三晶体管、一第四晶体管以及一电容。第一晶体管的漏极接收一时钟信号。第二晶体管的漏极及栅极耦接在一起，并接收一第一触发信号，其源极耦接第一晶体管的栅极。第三晶体管的漏极耦接第二晶体管的源极，其源极接收一第一操作电压，其栅极接收一第二触发信号。第四晶体管的漏极耦接第一晶体管的源极，其源极接收一第二操作电压，其栅极接收第二触发信号。电容耦接于第一晶体管的栅极与源极之间，并且由三金属层所构成。

Description

触控显示装置

技术领域

本发明涉及一种触控显示装置，特别涉及一种具有三层金属架构的电容的触控显示装置。

背景技术

当触控显示装置的触控结构为嵌入式(in-cell)触控显示面板时，触控检测操作通常是安插在每一显示帧期间(display frame)里的空白期间(blanking time)。每一显示帧期间通常具有一致能期间以及一空白期间。在致能期间，面板上的栅极线驱动电路产生相对应的扫描信号。在空白期间，栅极线驱动电路停止产生任何扫描信号。此时，开始进行触控检测操作，用以判断触控显示装置是否被触碰，以及被触碰的位置。待检测完毕后，再继续致能扫描信号。然而，由于栅极线驱动电路具有漏电流问题，因此，在完成触控检测操作后，栅极线驱动电路可能无法继续致能相对应的扫描信号。

发明内容

本发明提供一种触控显示装置，其包括一触控显示面板以及一数据线驱动电路。触控显示面板包括多个像素以及一第一移位寄存单元。第一移位寄存单元提供一第一移位信号给部分像素，并包括一第一晶体管、一第二晶体管、一第三晶体管、一第四晶体管以及一电容。第一晶体管的漏极接收一时钟信号，其源极耦接一输出节点，用以输出第一移位信号。第二晶体管的漏极及栅极耦接在一起，并接收一第一触发信号，其源极耦接第一晶体管的栅极。第三晶体管的漏极耦接第二晶体管的源极，其源极接收一第一操作电压，其栅极接收一第二触发信号。第四晶体管的漏极耦接第一晶体管的源极，其源极接收一第二操作电压，其栅极接收第二触发信号。电容耦接于第一晶体管的栅极与源极之间，并且由三金属层所构成。数据线驱动电路用以提供多个数据信号给像素。

本发明还提供一种触控显示装置，包括一基板、一数据线驱动电路、一检测电极、一液晶层以及一彩色滤波层。基板具有多个像素以及一栅极线驱动电路(GOP)。栅极线驱动电路包括一第一移位寄存单元，用以提供一第一移位信号给部分像素。第一移位寄存单元包括一第一晶体管、一第二晶体管、一第三晶体管、一第四晶体管以及一电容。第一晶体管的漏极接收一时钟信号，其源极耦接一输出节点，用以输出第一移位信号。第二晶体管的漏极与栅极耦接在一起，并接收一第一触发信号，其源极耦接第一晶体管的栅极。第三晶体管的漏极耦接第二晶体管的源极，其源极接收一第一操作电压，其栅极接收一第二触发信号。第四晶体管的漏极耦接第一晶体管的源极，其源极接收一第二操作电压，其栅极接收第二触发信号。电容耦接于第一晶体管的栅极与源极之间，并由三金属层所构成。数据线驱动电路用以提供多个数据信号给像素。检测电极形成在基板之上。液晶层设置在检测电极之上。彩色滤波层设置在液晶层之上。

为让本发明的特征和优点能更明显易懂，下文特举出优选实施例，并配合附图，作详细说明如下：

附图说明

图1为本发明的触控显示装置的示意图。

图2A、图2B为本发明的触控显示面板的示意图。

图3A、图5A及图5B为本发明的移位寄存单元的可能实施例。

图3B～图3D为本发明的时钟信号的示意图。

图3E为图3A所示的移位寄存单元的控制时序图。

图4为本发明的电容的剖面示意图。

【符号说明】

100：触控显示装置； 110：基板；

120：像素电极层； 140：液晶层；

150：彩色滤光层； 160：保护层；

EL：图案化的公共电极； 200：触控显示面板；

210：数据线驱动电路； 220：栅极线驱动电路；

P₁₁～P_nm：像素； DL₁～DL_m：数据线；

SL₁～SL_n：扫描线； T1～T6：晶体管；

CK、CK1～CK6：时钟信号； Cb：电容；

ND：输出节点； TR₁、TR₂：触发信号；

VGH：直流信号； VSS₁、VSS₂：操作电压；

M0～M2：金属层； pass0、pass1：绝缘层；

C2、C1：电容； 130：公共电极层；

B：节点； S1～S6：信号线；

G1～G6：群组； 131：触控处理器；

VL、VP、VH：电平；

SRA₁～SRA_n、SRB₁～SRB_n、SR、500A、500B：移位寄存单元；

S_S1～S_Sn、Out(n)、Out(n+1)、Out(n-1)、Out(34)、Out(35)：移位信号。

具体实施方式

图1为本发明的触控显示装置的示意图。如图所示，触控显示装置100 包括一基板110、一像素电极层120、一公共电极层130、一液晶层140、一彩色滤光层150以及一保护层160。在本实施例中，基板110为一嵌入式(in-cell) 触控显示面板，具有许多像素(未显示)以及驱动像素的元件(未显示)。

像素电极层120具有多个金属图案(未显示)，用以作为像素电极(pixelelectrode)。公共电极层130具有多个图案化的公共电极EL。在本实施例中，公共电极EL被区分成群组G1～G6。每一群组里的公共电极EL彼此电性连接。群组间电性隔离。举例而言，群组G1的公共电极并未电性连接至群组G2～G6 的公共电极。在本实施例中，每一群组具有九个公共电极EL，但并非用以限制本发明。在其它实施例中，每一群组具有至少一公共电极EL。

公共电极EL在不同期间具有不同的功用。举例而言，在一显示期间，公共电极EL作为共通电极，用以接收共通电压(common voltage)。在一触控检测期间，公共电极EL停止接收共通电压。此时，公共电极EL作为触控电极。触控处理器131通过信号线S1～S6提供驱动信号给群组G1～G6的公共电极EL，并检测每一群组里的公共电极EL与一触碰物(如手指)之间的容值变化，用以得知触控事件发生的位置。在一可能实施例中，每一公共电极EL覆盖至少一像素。

液晶层140设置在公共电极层130与彩色滤光层150之间，根据像素电极层120上的像素电极(未显示)与公共电极层130上的公共电极EL之间的压差而排列。保护层160设置在彩色滤光层150之上。在本实施例中，公共电极层130位于像素电极层120之上，故触控显示装置100可称为一上电极(top com)形式。在其它实施例中，当像素电极层120位于公共电极层130之上时，则触控显示装置100可称为一上像素(top pixel)结构。

图2A为本发明的基板的示意图。在本实施例中，基板为一触控显示面板200，其包括一数据线驱动电路210、一栅极线驱动电路(Gate On Panel； GOP)220、像素P₁₁～P_nm、数据线DL₁～DL_m以及扫描线SL₁～SL_n。数据线 DL₁～DL_m耦接在数据线驱动电路210与像素P₁₁～P_nm之间，用以传送数据线驱动电路210所产生的数据信号给像素P₁₁～P_nm。在一可能实施例中，数据线驱动电路210与栅极线驱动电路220同时存在或分别设置在触控显示面板200之中。

栅极线驱动电路220包括移位寄存单元SRA₁～SRA_n。扫描线SL₁～SL_n耦接在移位寄存单元SRA₁～SRA_n与像素P₁₁～P_nm之间，用以传送移位寄存单元 SRA₁～SRA_n所产生的移位信号S_S1～S_Sn给像素P₁₁～P_nm。在本实施例中，每一移位寄存单元提供一移位信号给下一级的移位寄存单元以及位于同一列(水平方向)的像素，并接收下一级的移位寄存单元所产生的移位信号。以移位寄存单元SRA₁为例，移位寄存单元SRA₁产生一移位信号S_S1，并提供移位信号S_S1给移位寄存单元SRA₂与第一列的像素(如P₁₁～P_1m)，并接收移位寄存单元SRA₂所产生的移位信号S_S2。

图2B为本发明的基板的另一示意图。图2B相似图2A，不同之处在于移位寄存单元SRB₁～SRB_n提供与接收下二级移位寄存器元的移位信号。以移位寄存单元SRB₁为例，移位寄存单元SRB₁产生一移位信号S_S1，并提供移位信号S_S1给移位寄存单元SRB₃与第一列的像素(如P₁₁～P_1m)，并接收移位寄存单元SRB₃所产生的移位信号S_S3。

图3A为本发明的移位寄存单元的一可能实施例。由于移位寄存单元 SR₁～SR_n的内部架构均相同，故图3A仅显示单一移位寄存器的架构。如图所示，移位寄存单元SR包括晶体管T1～T4以及一电容Cb。在一可能实施例中，晶体管T1～T4均为N型薄膜晶体管(Thin-Film Transistor；TFT)，但并非用以限制本发明。在其它实施例中，晶体管T1～T4的至少一个为P型晶体管。

晶体管T1的漏极接收一时钟信号CK，其源极耦接一输出节点ND，用以输出一移位信号Out(n)。晶体管T2的漏极与栅极耦接在一起，并接收一触发信号TR₁，其源极耦接晶体管T1的栅极。在一可能实施例中，触发信号 TR₁为上一级的移位寄存单元所产生的移位信号Out(n-1)。在其它实施例中，触发信号TR₁为一直流信号VGH，直流信号VGH的电平保持不变。另外，当移位寄存单元SR作为第一级的移位寄存单元时，则触发信号TR₁为一预设的起始信号。

晶体管T3的漏极耦接晶体管T2的源极，其源极接收一操作电压VSS₁，其栅极接收一触发信号TR₂。在一可能实施例中，触发信号TR₂为下一级的移位寄存单元所产生的移位信号Out(n+1)。在另一可能实施例中，操作电压 VSS₁的电平为一负电平。

晶体管T4的漏极耦接晶体管T1的源极，其源极接收一操作电压VSS₂，其栅极接收触发信号TR₂。在一可能实施例中，操作电压VSS₂等于操作电压 VSS₁，但并非用以限制本发明。在本实施例中，在不同的操作期间下，操作电压VSS₂具有不同的电平。举例而言，在一显示期间下，操作电压VSS₂具有一第一电平。在一触控检测期间下，操作电压VSS₂具有一第二电平，其中第二电平不同于第一电平。在一可能实施例中，第一电平小于第二电平。举例而言，第一电平可能为一负电平，而第二电平可能为一接地电平或是一正电平。在其它实施例中，虽然操作电压VSS₂的电平可能是第一或第二电平，但操作电压VSS₁持续保持在第一电平。

电容Cb耦接于晶体管T1的栅极与源极之间，并由三金属层所构成。在一可能实施例中，构成电容Cb的三金属层分别为具有遮罩电极的第一金属层、具有扫描线的第二金属层以及具有数据线的第三金属层。在另一可能实施例中，构成电容Cb的三金属层分别为具有扫描线的第一金属层以及具有数据线的第二金属层以及具有公共电极EL的第三金属层。在一些实施例中，电容Cb设置在触控显示面板200的一边沿区域中，即非显示区中。

在一显示期间，电容Cb存储电荷，并推动晶体管T1，用以产生相对应的移位信号。在一触控检测期间，移位寄存单元SR停止产生移位信号。此时，电容Cb的电压因漏电流而逐渐变小。因此，当触控检测结束，进入显示操作时，电容Cb的电压将不足以提供推动晶体管T1其栅极所需的电压，造成移位寄存单元SR无法产生相对应的移位信号。然而，在本实施例中，由于电容Cb为三金属层架构，故具有较大的容值，可存储较大的电压。因此，当触控检测结束，进入显示操作时，电容Cb的电压足以推动晶体管T1。

另外，在触控检测期间，操作电压VSS₂的电平由第一电平变化至第二电平。根据电容耦合效应，当第二电平大于第一电平时，电容Cb的电压会被增加。因此，在结束触控检测操作后的显示操作下，电容Cb的电压足以推动晶体管T1。在其它实施例中，可加大晶体管T2与T3的通道长度，以减少漏电流现象。

图3B～图3D为本发明的时钟信号CK的不同实施例。在图3B中，时钟信号CK1作为奇数级的移位寄存单元的时钟信号CK，而时钟信号CK2作为偶数级的移位寄存单元的时钟信号CK。在此例中，时钟信号CK1与CK2为反相信号。

在图3C中，时钟信号CK1～CK4分别提供给四个连续的移位寄存单元。以移位寄存单元SR₁～SR₈为例，时钟信号CK1～CK4分别作为移位寄存单元 SR₁～SR₄的时钟信号CK，以及作为移位寄存单元SR₅～SR₈的时钟信号CK。换句话说，移位寄存单元SR₁与SR₅接收相同的时钟信号(即CK1)；移位寄存单元SR₂与SR₆接收相同的时钟信号(即CK2)；移位寄存单元SR₃与SR₇接收相同的时钟信号(即CK3)；移位寄存单元SR₄与SR₈接收相同的时钟信号(即CK4)。在此例中，时钟信号CK1与CK3为反相信号，时钟信号CK2 与CK4为反相信号。另外，时钟信号CK1的上升边沿领先时钟信号CK2的上升边沿。

在图3D中，时钟信号CK1～CK6分别提供给六个连续的移位寄存单元。以移位寄存单元SR₁～SR₁₂为例，时钟信号CK1～CK6分别作为移位寄存单元 SR₁～SR₆的时钟信号CK，以及分别作为移位寄存单元SR₇～SR₁₂的时钟信号 CK。在此例中，时钟信号CK1与CK4为反相信号，时钟信号CK2与CK5 为反相信号，时钟信号CK3与CK6为反相信号。另外，时钟信号CK1的上升边沿领先时钟信号CK2的上升边沿，时钟信号CK2的上升边沿领先时钟信号CK3的上升边沿。

图3E为图3A所示的移位寄存单元的控制时序图。符号CK2表示第34 级的移位寄存单元所接收到的时钟信号。符号CK1表示第35级的移位寄存单元所接收到的时钟信号。符号Out(34)表示第34级的移位寄存单元所产生的移位信号。符号Out(35)表示第35级的移位寄存单元所产生的移位信号。

在期间311，由于移位信号Out(34)为电平VH，因此，第35级的移位寄存单元的晶体管T2导通，用以对第35级的移位寄存单元的电容Cb充电。因此，移位信号Out(35)由电平VL被预充电至电平VP。

在期间312，由于时钟信号CK2为低电平，故移位信号Out(34)由电平 VH变化至电平VL。因此，第35级的移位寄存单元的晶体管T2不导通。此时，由于第35级的移位寄存单元的电容Cb存储电荷，故可导通晶体管T1。由于时钟信号CK1为高电平，因此，第35级的移位寄存单元的晶体管T1完全导通，故移位信号Out(35)由电平VP上升至电平VH。

图4为电容Cb的一可能剖面图。首先，定义金属层M0的图案。然后沉积一绝缘层pass0在金属层M0之上。随后在绝缘层pass0上，定义金属层 M1的图案。此时，金属层M0、绝缘层pass0与金属层M1可定义出一电容 C1。然后，在金属层M1上沉积一绝缘层pass1。在一可能实施例中，绝缘层 pass1为一栅极介电层(gate nitride)。随后挖开绝缘层pass1，再沉积一导电通道层M2，使得导电通道层M2电性连接金属层M0。因此，由金属层M1、绝缘层pass1与导电通道层M2定义出的电容C2并联电容C1，作为电容Cb。由于电容C1与C2的大小与金属层M0、M1、导电通道层M2重叠的面积成正比，故可有效地减少电容Cb的面积。

在本实施例中，藉由调整金属层M0～M2的重叠面积，便可增加电容Cb 的容值，在一显示期间，存储更多的电荷在电容Cb中。在显示期间之后的一触控检测期间，即使电容Cb的电压因漏电流而降低时，其仍具有足够的电荷，用以在之后的显示期间，驱动晶体管T1，用以提供适当的移位信号。

在一可能实施例中，图案化金属层M0～M2后，便可在金属层M0上形成遮罩电极、在金属层M1上形成扫描电极与扫描线，并在金属层M2上形成数据电极与数据线。在另一可能实施例中，图案化金属层M0～M2后，在金属层M0上形成扫描电极与扫描线、在金属层M1上形成数据电极与数据线，并在金属层M2上形成触控信号线，即图1所示的信号线S1～S6。

图5A及图5B为本发明的移位寄存单元的其它示意图。图5A及图5B 相似图3A，不同之处在于图5A及图5B的移位寄存单元500A与500B多了晶体管T5与T6，用以减少移位寄存单元500A与500B的漏电流。

晶体管T5耦接于晶体管T2与T3之间。晶体管T6耦接于晶体管T5与T3之间。在图5A中，晶体管T5的漏极与栅极耦接在一起，其源极耦接晶体管T6的漏极。晶体管T6的源极耦接晶体管T3的漏极，其栅极接收触发信号TR₂。在图5B中，晶体管T5的漏极耦接晶体管T2的源极，其栅极耦接晶体管T2的栅极，其源极耦接晶体管T6的漏极。藉由晶体管T5与T6，可减少电容Cb的漏电流。因此，在触控检测期间之后的显示期间，电容Cb具有足够的电压以产生相对应的移位信号，如Out(n)。

除非另作定义，在此所有词汇(包含技术与科学词汇)均属本发明所属领域技术人员的一般理解。此外，除非明白表示，词汇于一般字典中的定义应解释为与其相关技术领域的文章中意义一致，而不应解释为理想状态或过分正式的语态。

虽然本发明已以优选实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附权利要求书界定范围为准。

Claims

1.一种触控显示装置，包括：

触控显示面板，包括：

多个像素；以及

第一移位寄存单元，用以提供第一移位信号给所述像素中的第一部分像素，该第一移位寄存单元包括：

第一晶体管，具有第一漏极、第一源极以及第一栅极，该第一漏极接收时钟信号，该第一源极耦接输出节点，用以输出该第一移位信号；

第二晶体管，具有第二漏极、第二源极以及第二栅极，该第二漏极接收第一触发信号，并耦接该第二栅极，该第二源极耦接该第一栅极；

第三晶体管，具有第三漏极、第三源极以及第三栅极，该第三漏极耦接该第二源极，该第三源极接收第一操作电压，该第三栅极接收第二触发信号；

第四晶体管，具有第四漏极、第四源极以及第四栅极，该第四漏极耦接该第一源极，该第四源极接收第二操作电压，该第四栅极接收该第二触发信号；以及

电容，耦接于该第一栅极与该第一源极之间，并且由第一金属层、第二金属层以及第三金属层构成；以及

数据线驱动电路，用以提供多个数据信号给所述像素，其中该第一金属层具有遮罩电极，该第二金属层具有扫描线，该第三金属层具有数据线。

2.如权利要求1所述的触控显示装置，其中在显示期间，该第二操作电压具有第一电平，在触控检测期间，该第二操作电压具有第二电平，该第二电平大于该第一电平。

3.如权利要求2所述的触控显示装置，其中在该显示期间及该触控检测期间，该第一操作电压等于该第一电平。

4.如权利要求1所述的触控显示装置，其中该触控显示面板还包括：

第二移位寄存单元，根据起始信号，产生第二移位信号给所述像素的第二部分像素；以及

第三移位寄存单元，根据该第一移位信号，产生第三移位信号给所述像素的第三部分像素，其中该第三移位信号作为该第二触发信号。

5.如权利要求4所述的触控显示装置，其中该第二移位信号作为该第一触发信号，该第一触发信号为直流信号。

6.如权利要求1所述的触控显示装置，还包括：

第五晶体管，耦接于该第二与第三晶体管之间；以及

第六晶体管，耦接于该第五与第三晶体管之间，其中该第五晶体管具有第五漏极、第五源极以及第五栅极，该第五漏极耦接该第五栅极以及该第二源极，该第六晶体管具有第六漏极、第六源极以及第六栅极，该第六漏极耦接该第五源极，该第六源极耦接该第三漏极，该第六栅极接收该第二触发信号。

7.如权利要求1所述的触控显示装置，其中该扫描线用以传送该第一移位信号，该数据线用以传送所述数据信号中的一个。

8.一种触控显示装置，包括：

基板，具有多个像素以及栅极线驱动电路(GOP)，该栅极线驱动电路包括第一移位寄存单元，用以提供第一移位信号给所述像素中的第一部分像素，该第一移位寄存单元包括：

电容，耦接于该第一栅极与该第一源极之间，并且由第一金属层、第二金属层以及第三金属层构成；

数据线驱动电路，用以提供多个数据信号给所述像素；

检测电极，形成在该基板之上；

液晶层，设置在该检测电极之上；以及

彩色滤波层，设置在该液晶层之上，其中该第一金属层具有遮罩电极，该第二金属层具有扫描线，该第三金属层具有一数据线。

9.如权利要求8所述的触控显示装置，其中该扫描线用以传送该第一移位信号，该数据线用以传送所述数据信号中的一个。

10.如权利要求8所述的触控显示装置，其中该基板为嵌入式(in-cell)触控显示面板。