TW201504868A - 內嵌式觸控顯示面板 - Google Patents

Abstract

內嵌式觸控顯示面板包括主動元件陣列基板、對向基板以及顯示介質層。主動元件陣列基板包括基板、多個主動元件、多個畫素電極、多個共用電極、多個資料訊號線以及多個開關。畫素電極分別與對應的主動元件電性連接。共用電極排列成多個共用電極串列，其中每兩個以上的共用電極串列相連以形成第一觸控電極。資料訊號線分別透過對應的主動元件與畫素電極耦接。每兩個以上的資料訊號線電性連接至其中一個開關，其中耦接至同一開關的資料訊號線以及畫素電極形成一第二觸控電極。

Description

內嵌式觸控顯示面板

本發明是有關於一種顯示面板，且特別是有關於一種內嵌式觸控顯示面板。

依據觸控面板與顯示面板的設置關係，觸控面板大致上區分為外貼式、整合式(touch on-cell)以及內嵌式(touch in-cell)。外貼式的觸控面板通常是先於基板上製作觸控元件以形成觸控面板，再將此觸控面板貼附於顯示面板的外表面上。整合式的觸控面板將觸控元件整合於顯示面板上。內嵌式的觸控面板則是直接將觸控元件整合於顯示面板內部。與外貼式觸控面板相較，整合式及內嵌式觸控面板則十分有利於顯示器的薄化與輕量化。

然而，不論是外貼式、整合式還是內嵌式的觸控面板，若要形成觸控顯示面板的話，都必須要在原有顯示面板的架構下，再額外進行好幾道光罩製程才能完成觸控元件的製作。因此，觸控顯示面板普遍需要為數較多的製程才能完成。

本發明提供一種內嵌式觸控顯示面板，其將觸控元件整合於顯示面板的製作中，並且透過分時驅動實現觸控及顯示功能。

本發明的內嵌式觸控顯示面板包括一主動元件陣列基板、一對向基板以及顯示介質層。主動元件陣列基板包括一基板、多個主動元件、多個畫素電極、多個共用電極、多條資料訊號線以及多個開關。基板具有一顯示區以及與顯示區鄰接的周邊區。主動元件陣列排列於顯示區內。畫素電極位於顯示區內，且分別與對應的主動元件電性連接。共用電極位於顯示區內，且分別對應於畫素電極配置。共用電極排列成多個共用電極串列，且各共用電極串列沿一第一方向延伸，其中每兩個以上的共用電極串列相連，以形成一第一觸控電極，使主動元件陣列基板的所有共用電極形成沿一第二方向依序排列的多條第一觸控電極。資料訊號線位於顯示區內，且分別透過對應的主動元件與畫素電極耦接。每兩個以上的資料訊號線電性連接至其中一個開關，且耦接至同一開關的資料訊號線以及畫素電極形成一第二觸控電極，使主動元件陣列基板的所有資料訊號線以及所有畫素電極形成沿第一方向排列的多條第二觸控電極。對向基板與主動元件陣列基板對向設置。顯示介質層設置於主動元件陣列基板以及對向基板之間。

本發明的內嵌式觸控顯示面板的驅動方法，包括以下步驟。首先，於一顯示期間，獨立地驅動各資料訊號線。於一觸控 期間，依序地驅動這些第二觸控電極，其中各第二觸控電極被驅動時，對應各第二觸控電極的所有資訊訊號線同時被驅動，其中顯示期間與觸控期間不重疊。

基於上述，本發明的內嵌式觸控顯示面板於顯示期間，各資料訊號線被獨立地致能，以使共用電極與畫素電極驅動顯示介質以實現一般顯示功能。於觸控期間，連接至同一開關的數條資料訊被同時致能，以使連接至同一開關的資料訊號線以及畫素電極形成第一觸控電極。換言之，畫素電極可透過資料訊號線以及開關的設計來實現觸控功能。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

10‧‧‧內嵌式觸控顯示面板

100‧‧‧主動元件陣列基板

102‧‧‧基板

102a‧‧‧顯示區

102b‧‧‧周邊區

110‧‧‧資料訊號線

120‧‧‧掃描線

130‧‧‧主動元件

132‧‧‧閘極

133‧‧‧閘絕緣層

134‧‧‧通道層

136‧‧‧源極

138‧‧‧汲極

140‧‧‧畫素電極

145‧‧‧絕緣層

150‧‧‧共用電極

150S‧‧‧共用電極串列

160‧‧‧開關

170‧‧‧共用訊號線

180‧‧‧導電圖案

200‧‧‧對向基板

300‧‧‧顯示介質層

A-A’‧‧‧剖線

D1‧‧‧第一方向

D2‧‧‧第二方向

E1‧‧‧第一觸控電極

E2‧‧‧第二觸控電極

G‧‧‧間隙

S‧‧‧感測區域

P‧‧‧區域

圖1為本發明一實施例之內嵌式觸控顯示面板剖面示意圖。

圖2為本發明一實施例之主動元件陣列基板的局部上視示意圖。

圖3A至圖3E繪示圖2之各構件的配置示意圖。

圖4是本發明一實施例之共用電極的上視示意圖。

圖5為本發明一實施例之主動陣列基板的上視示意圖。

圖6為本發明另一實施例之主動陣列基板的上視示意圖。

圖1為本發明一實施例之內嵌式觸控顯示面板剖面示意圖。請參照圖1，本發明之內嵌式觸控顯示面板10包括一主動元件陣列基板100、一對向基板200以及一顯示介質層300。對向基板200與主動元件陣列基板100對向設置，且顯示介質層300設置於主動元件陣列基板100與對向基板200之間。在本實施例中，對向基板200例如是一彩色濾光基板，其具有一彩色濾光層以及一黑矩陣層。顯示介質層300例如是液晶分子層。但本發明不以此為限。

圖2為本發明一實施例之主動元件陣列基板的局部上視示意圖。圖3A至圖3E繪示圖2之各構件的配置示意圖。圖1的主動元件陣列基板100繪示沿圖2之剖線A-A’的剖面示意圖。請參照圖1、圖2以及圖3A至圖3E，主動元件陣列基板100包括一基板102、多條資料訊號線110以及多條掃描線120。基板102具有一顯示區102a以及鄰接於顯示區102a的一周邊區102b(繪示於圖5)。各掃描線120設置於基板102上且沿一第一方向D1延伸，各資料訊號線110設置於基板102上且沿一第二方向D2延伸。在本實施例中，第一方向D1較佳是與第二方向D2垂直，但本發明不以此限。

掃描線120與資料訊號線110交錯設置，以於基板102的顯示區102a中定義出多個陣列排列的子畫素區域。各子畫素區域中設置有一子畫素單元。具體而言，子畫素單元包括一主動元 件130、一畫素電極140以及一共用電極150。主動元件130與其中一條掃描線120以及其中一條資料訊號線110電性連接。畫素電極140例如是與其中一個主動元件130電性連接。共用電極150設置於畫素電極140上方且與畫素電極140電性絕緣。

主動元件130包括一閘極132、一通道層134、一源極136以及一汲極138。主動元件130陣列排列於顯示區102a中。閘極132設置於基板102上。一閘絕緣層133覆蓋閘極132以及基板102。通道層134設置於閘極132上方的閘絕緣層133上。源極136以及汲極138彼此分離且分別覆蓋通道層134的部分區域。主動元件130透過源極136與資料訊號線110連接，且透過閘極132與掃描線120連接。本實施例的主動元件130例如是以底閘極型薄膜電晶體為例說明，在其他實施例中，主動元件130可以是頂閘極型薄膜電晶體。本發明不以此為限。

畫素電極140與主動元件130的汲極138電性連接。具體而言，可先於閘絕緣層133上製作畫素電極140，接著，再製作汲極138且使汲極138覆蓋畫素電極140。換言之，汲極138可直接與畫素電極140接觸以使兩者電性連接。當主動元件130被啟動時，資訊訊號線110的訊號可透過主動元件130傳遞至畫素電極140以驅動畫素電極140。沿第二方向D2排列的同一欄畫素電極140耦接至同一條資料訊號線110，因此位於同一欄的畫素電極140是被同一條資料訊號線110所驅動。各資料訊號線110從顯示區102a延伸至周邊區102b，且與一開關160電性連接。

圖4是本發明一實施例之共用電極的上視示意圖。請參照圖1、圖2以及圖4，在每一個子畫素單元中，一個共用電極150與一個畫素電極140對應設置。共用電極150與畫素電極140之間設置一絕緣層145以使二者電性絕緣，如圖1所示。本實施例是先製作畫素電極140後再製作共用電極150，因此共用電極150位於畫素電極140的上方。其中，位於上方的畫素電極140為不具狹縫的連續圖案，共用電極150是具有多個狹縫的圖案，且由於畫素電極140與共用電極150設置於同一基板上並位於顯示介質層300的同一側，因此共用電極150與畫素電極140之間可形成橫向電場來驅動顯示介質層300中的顯示介質。

再者，在其他實施例中，也可以先製作共用電極150再製作畫素電極140，因此形成畫素電極140位於共用電極150上方的結構。在此，位於上方的共用電極150是不具狹縫的連續圖案，而畫素電極140是具有多個狹縫的圖案。同樣地，由於畫素電極140與共用電極150設置於同一基板上並位於顯示介質層300的同一側，因此共用電極150與畫素電極140之間可形成橫向電場來驅動顯示介質層300中的顯示介質。

如圖4所示，共用電極150排列成多個共用電極串列150S，且這些共用電極串列150S沿第二方向D2排列，其中每一個共用電極串列150沿第一方向D1延伸。再者，每兩個以上的共用電極串列150S相連以形成一條第一觸控電極E1，不同第一觸控電極E1彼此分離且具有一間隙G。這些第一觸控電極E1沿第 二方向D2排列，且每一條第一觸控電極E1沿第一方向D1延伸。換言之，本實施例的所有共用電極150形成多條第一觸控電極E1。

圖5為本發明一實施例之主動陣列基板的上視示意圖。須說明的是，圖5僅示意地繪示畫素電極140與共用電極150的佈局設計，其並未繪示出詳細的構件形狀及配置關係。圖5的部分區域P可參考圖2的部分區域P，其中圖2是以較為詳細的方式來繪示構件形狀以及配置關係。

請參照圖5，多條第一觸控電極E1設置於基板102的顯示區102a中，而於周邊區102a中設置了多條共用訊號線170以分別與對應的第一觸控電極E1電性連接。這些共用訊號線170可傳遞訊號至對應的第一觸控電極E1。

在本實施例中，相鄰的數條資料訊號線110電性連接至同一開關160。在此，與這些資料訊號線110耦接的畫素電極140會形成電性連接至同一開關160的其中一條第二觸控電極E2。因此，本實施例的畫素電極140與資料訊號線110形成多條沿第一方向D1排列的第二觸控電極E2，各第二觸控電極E2沿第二方向D2延伸。本實施例是以相鄰的5條資料訊號線110電性連接至同一開關160為例說明，但本發明不以此為限。本領域人員可視設計需求調整連接至同一開關160的資料訊號線110的數目。

開關160例如是薄膜電晶體或是其他具有電路切換功能的電路設計。開關160可設置於基板102的周邊區102b中或者是整合於驅動晶片的製作中，其中驅動晶片可以是鍵結(bonding)於 基板102上或是透過可撓式印刷電路板(flexible printed circuit)來電性連接資料訊號線110與驅動晶片。換言之，本發明不限定開關160的實際配置位置，只要資料訊號線110能電性連接至對應的開關160即可實現本發明的設計精神。

如圖5所示，主動元件陣列基板10包括多條共用電極150構成的第一觸控電極E1，以及多條由畫素電極140與資料訊號線110構成的第二觸控電極E2。第一觸控電極E1沿第一方向D1延伸，第二觸控電極E2沿第二方向D2延伸。這些第一觸控電極E1與這些第二觸控電極E2交錯設置並於兩者重疊之處形成多個感測區域S。在一實施例中，每一第一觸控電極E1以及每一第二觸控電極E2的感測寬度(sensor pitch)分別約為4.5mm~5.5mm，因此感測區域S的大小約為4.5mm~5.5mm×4.5mm~5.5mm。當然，上述數值僅為示例說明，並非用以限制本發明，本領域技術人員可依設計需求調整。

請同時參考圖1、圖2以及圖5，本實施例的內嵌式觸控顯示面板10透過主動元件陣列基板100的結構設計可實現顯示以及觸控的功能。具體而言，本實施例的內嵌式觸控顯示面板10的一顯示期間與一觸控期間不重疊。換言之，顯示期間與觸控期間例如是分時進行。

於顯示期間，各條掃描線120依序被致能以開啟對應的主動元件130，且各條資料訊號線110彼此獨立地被致能，並透過源極136、通道層134以及汲極138將訊號傳遞至對應畫素電極 140，且各共用電極150透過共用訊號線170來傳遞訊號且具有一共用電位。此時，畫素電極140與對應的共用電極150之間形成橫向電場以驅動顯示介質層300中的顯示介質，以實現內嵌式觸控顯示面板10的顯示功能。

於觸控期間，依序地驅動第二觸控電極E2，其中各第二觸控電極E2被驅動時，對應各第二觸控電極E2的所有資料訊號線110同時被驅動。更詳細而言，透過開關160將連接至同一開關160的資料訊號線110電性連接在一起。因此，感測訊號可同時傳遞至連接至同一開關160的資料訊號線110。換言之，構成同一條第一觸控電極E2的所有畫素電極140可同時致能，而具有相同的電位。各第二觸控電極E2透過資料訊號線110來傳遞訊號。第一觸控電極E1與第二觸控電極E2重疊處之間具有絕緣層145。此時，位於第一觸控電極E1與第二觸控電極E2重疊處的感測區域S中存在一電容。當一觸控事件發生時，被觸控的感測區域S的電容會發生改變，因此觸控發生位置可藉此被偵測出。如此，可實現內嵌式觸控顯示面板10的觸控功能。具體而言，顯示期間與觸控期間交替進行，其中顯示期間的時間長度大於觸控期間的時間長度。

在另一實施例中，主動元件陣列基板100更包括與共用電極150電性連接的多個導電圖案180。具體而言，在形成共用電極150之前，可以先於絕緣層145上形成多個導電圖案180。導電圖案180與共用電極150彼此接觸，如圖6所示。在本實施例中， 導電圖案180的設置位置較佳是對應對向基板200上的黑矩陣層的分佈位置，據此，可以減少使用者看到導電圖案180的機率。而且，導電圖案180較佳是使用金屬材料或是其他導電性佳的導電材料，據此，可以降低第一觸控電極E1的傳導阻抗，進而提昇第一觸控電極E1的觸控靈敏度。

綜上所述，本發明的內嵌式觸控顯示面板於顯示期間，各資料訊號線被獨立地致能，以使共用電極與畫素電極驅動顯示介質以實現一般顯示功能。於觸控期間，連接至同一開關的數條資料訊號線被同時致能，以使連接至同一開關的資料訊號線以及畫素電極形成第二觸控電極，共用電極形成第一觸控電極，交錯設置的第一觸控電極與第二觸控電極的重疊之處即可形成多個感測區域。換言之，畫素電極可透過資料訊號線以及開關的設計來實現觸控功能。

100‧‧‧主動元件陣列基板

102‧‧‧基板

102a‧‧‧顯示區

102b‧‧‧周邊區

110‧‧‧資料訊號線

140‧‧‧畫素電極

150‧‧‧共用電極

160‧‧‧開關

170‧‧‧共用訊號線

D1‧‧‧第一方向

D2‧‧‧第二方向

E1‧‧‧第一觸控電極

E2‧‧‧第二觸控電極

G‧‧‧間隙

S‧‧‧感測區域

P‧‧‧區域

Claims (10)

1. 一種內嵌式觸控顯示面板，包括：一主動元件陣列基板，包括：一基板，具有一顯示區以及與該顯示區鄰接的一周邊區；多個主動元件，陣列排列於該顯示區內；多個畫素電極，位於該顯示區內，且分別與對應的該些主動元件電性連接；多個共用電極，位於該顯示區內，且分別對應於該些畫素電極配置，該些共用電極排列成多個共用電極串列，且各該共用電極串列沿一第一方向延伸，其中每兩個以上的該些共用電極串列相連，以形成一第一觸控電極，使該主動元件陣列基板的所有共用電極形成沿一第二方向依序排列的多條第一觸控電極；多條資料訊號線，位於該顯示區內，且分別透過對應的該些主動元件與該些畫素電極耦接；以及多個開關，每兩個以上的該些資料訊號線電性連接至其中一個開關，其中耦接至同一開關的該些資料訊號線以及該些畫素電極形成一第二觸控電極，使該主動元件陣列基板的所有資料訊號線以及所有畫素電極形成沿該第一方向排列的多條第二觸控電極；一對向基板，與該主動元件陣列基板對向設置；以及一顯示介質層，設置於該主動元件陣列基板以及該對向基板之間。
2. 如申請專利範圍第1項所述的內嵌式觸控顯示面板，其中各該主動元件包括一閘極、一通道層、一源極以及一汲極，各該資料訊號線與對應的該主動元件的該源極電性連接，且各該畫素電極與對應的該主動元件的該汲極電性連接。
3. 如申請專利範圍第2項所述的內嵌式觸控顯示面板，更包括多條掃描線，設置於該基板上，該些掃描線與該些資料訊號線交錯設置，其中各該掃描線與對應的該主動元件的該閘極電性連接。
4. 如申請專利範圍第1項所述的內嵌式觸控顯示面板，更包括多個導電圖案，分別與對應的該些共用電極電性連接。
5. 如申請專利範圍第1項所述的內嵌式觸控顯示面板，其中該些第一觸控電極彼此分離。
6. 如申請專利範圍第1項所述的內嵌式觸控顯示面板，其中該開關為具有電路切換功能的電路設計。
7. 如申請專利範圍第1項所述的內嵌式觸控顯示面板，其中該些畫素電極配置於該些共用電極下方。
8. 如申請專利範圍第1項所述的內嵌式觸控顯示面板，更包括多條共用訊號線，位於該周邊區內，且分別與其中一條第一觸控電極電性連接。
9. 一種用於驅動申請專利範圍第1項所述的內嵌式觸控顯示面板的驅動方法，包括：於一顯示期間，獨立地驅動各該資料訊號線；以及 於一觸控期間，依序地驅動該些第二觸控電極，其中各該第二觸控電極被驅動時，對應各該第二觸控電極的所有資料訊號線同時被驅動，其中該顯示期間與該觸控期間不重疊。
10. 如申請專利範圍第9項所述的內嵌式觸控顯示面板的驅動方法，其中該顯示期間的時間長度大於該觸控期間的時間長度。