TW201839821A - 高觸控偵測靈敏度的顯示裝置 - Google Patents

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Abstract

一種顯示裝置包括一薄膜電晶體基板層、一顯示材料層、一共同電極層、一觸控電極層、一顯示控制電路及一觸控控制電路。共同電極層具有一共同電極；觸控電極層包括多個第一觸控電極和多個第二觸控電極；顯示控制電路包括一顯示電源；觸控控制電路包括一觸控電源獨立於顯示電源，觸控控制電路依序或隨機地耦合一觸控激勵信號至一選定的第一觸控電極，或接收來自一選定的第二觸控電極的一觸控感測信號，觸控感測信號由一同相放大器所驅動並耦合到共同電極層或顯示控制電路的一節點，以執行一觸控偵測操作，其中，在觸控偵測操作中，顯示控制電路與觸控電路之間沒有電流迴路存在。

Description

高觸控偵測靈敏度的顯示裝置
本揭露係關於一種觸控顯示面板，尤指一種高觸控偵測靈敏度的顯示裝置。
由於佈線少、成本低、及具有多點觸控功能，互電容觸控技術已廣泛用於平面顯示裝置。 而基於要求更輕、更薄的觸控顯示面板的趨勢，內嵌式(In-cell)觸控面板的使用已是不可避免的。但是，當將觸控電極放置在顯示面板結構中時，其將遭遇到觸控電極與共同電極之間存在有極大雜散電容的巨大挑戰。
一種通常的解決方案是將共同電極切割成許多片電極並採用分時技術。 亦即，共同電極也是作為觸控電極。其雖避免了上述的問題，但卻阻礙了顯示解析度的提高、降低了顯示品質、並增加了生產難度，進而導致成本的顯著增加。
圖1是一觸控顯示面板的示意圖。該觸控顯示面板100包括一觸控模組110和一顯示模組120，並具有互電容感應技術。 在觸控偵測操作中，一觸控激勵電路111輸出一觸控激勵信號至一觸控發射電極112，並且一觸控感測電路114從一觸控接收電極113接收一觸控感測信號Vrx。
如圖1所示，在觸控發射電極112、觸控接收電極113以及共同電極122當中，存在有寄生電容Ctr、Crc、Ctc，其中Ctr代表觸控發射電極112與觸控接收電極113之間的寄生電容，Crc代表觸控接收電極113和共同電極122之間的寄生電容，並且Ctc代表觸控發射電極112和共同電極122之間的寄生電容。由於共同電極非常接近觸控發射電極112 觸控接收電極113，且共同電極122的尺寸遠大於觸控發射電極112和觸控接收電極113的尺寸，因此Crc或Ctc的大小遠大於Ctr的大小。
圖2是說明圖1的等效電容的示意圖。 在圖2中，其顯示了觸控發射電極112、觸控接收電極113和共同電極122之間的等效寄生電容。由於共同電極122被視為導線，寄生電容Crc和Ctc為串聯連接。 寄生電容Crct等於Ctc串聯Crc。 在觸控發射電極112和觸控接收電極113之間，寄生電容Ctr和Crct並聯連接，並且Crct遠大於Ctr。因此，觸控發射電極112與觸控接收電極113之間的等效電容大約為Crct（= Crct + Ctr ≒ Crct）。
圖3是說明一手指觸摸圖1的觸控顯示面板的示意圖。如圖所示，當手指觸摸或接近觸控發射電極112和觸控接收電極113時，手指可吸收一部分電力線，從而減小觸控發射電極112和觸控接收電極113之間的寄生電容，亦即，手指觸摸或接近觸控發射電極112和觸控接收電極113時，對應的寄生電容Ctr1小於寄生電容Ctr。根據圖2中的等效電容的描述，當手指觸摸或接近觸控發射電極112和觸控接收電極113時，觸控發射電極112與觸控接收電極113之間的等效電容也接近Crct。因此，由於Crc和Ctc的大寄生電容，觸控顯示面板100將無法檢測到手指的觸摸。亦即，Crc和Ctc的背景寄生電容太大以致於無法在觸控顯示面板100上執行觸控偵測。
因此，實有必要提供一種改進的觸控面板裝置來減輕及/或消除上述問題。
本揭露的目的在於提供一種高觸控偵測靈敏度的顯示裝置，其能夠大幅度降低背景寄生電容，顯著提高觸控偵測精度，且相較於習知技術更適合於觸控偵測的趨勢。
依據本揭露之一特色，在此提供一種高觸控偵測靈敏度的顯示裝置，包括：一薄膜電晶體基板層，包括一第一基板具有一表面其上形成有多個顯示薄膜電晶體，多條閘極線和資料線，以及一畫素電極層具有多個顯示畫素電極；一顯示材料層，設置在該薄膜電晶體基板層的一側；一共同電極層，設置在該第一基板的一側；一觸控電極層，設置於該顯示材料層背向該TFT基板的一側，並包括：多個第一觸控電極，沿第一方向設置；及多個第二觸控電極，沿第二方向設置；一顯示控制電路，包括一顯示電源和一顯示驅動電路；以及一觸控控制電路，包括一觸控電源以及一互電容感測電路，該觸控控制電路依序或隨機地耦合一觸控激勵信號至一選定的第一觸控電極，並接收來自一選定的第二觸控電極的一觸控感測信號，該觸控感測信號由一同相放大器所驅動並耦合到該共同電極層或該顯示控制電路的一節點，以執行一觸控偵測操作，其中，在該觸控偵測操作中，該顯示控制電路與該觸控電路之間沒有電流迴路存在，或是該顯示控制電路與該觸控電路之間存在一高阻抗，且該高阻抗不小於100K歐姆。
依據本揭露之另一特色，在此提供一種高觸控偵測靈敏度的顯示裝置，包括：一薄膜電晶體基板層，包括：一基板；一薄膜電晶體層，設置於該基板之一側，並包括多個顯示薄膜電晶體、多條閘極線和多條資料線；一共同電極層，設置在該TFT層背向該基板的一側，並包括一共同電極；一顯示電極及第一觸控電極層，設置在該共同電極層背向該基板的一側，並包括多個顯示畫素電極和多個第一透明網格電極，其沿一第一方向設置；及一第二電極層，設置於該顯示電極及第一觸控電極層背向該共同電極層的一側，並包括沿一第二方向設置的多個第二觸控電極；一彩色濾光基板層，包括一基板層、一黑矩陣層和一彩色濾光層；一顯示材料層，設置於該薄膜電晶體基板層與該彩色濾光基板層之間；一顯示控制電路，包括一顯示電源和一顯示驅動電路；以及一觸控控制電路，包括一觸控電源以及一互電容感測電路，該觸控控制電路依序或隨機地耦合一觸控激勵信號至一選定的第一透明網格電極，並接收來自一選定的第二觸控電極的一觸控感測信號，該觸控感測信號由一同相放大器所驅動並耦合到該共同電極層或該顯示控制電路的一節點，以執行一觸控偵測操作，其中，在該觸控偵測操作中，該顯示控制電路與該觸控電路之間沒有電流迴路存在，或是該顯示控制電路與該觸控電路之間存在一高阻抗，且該高阻抗不小於100K歐姆。
參考圖4A，其示意地顯示出依據本揭露的高觸控偵測靈敏度的顯示裝置的操作原理。 在本揭露中，其使用一同相放大器115來放大觸控感測信號Vrx以便產生一被驅動的觸控感測信號VR1並將該被驅動的觸控感測信號VR1耦合到共同電極122。該同相放大器 115係由一電力系統（Vdd和Gtouch）所供電，由於該電力系統（Vdd和Gtouch）係獨立且不同於顯示模組120的電力系統（Vcc和Gdisp），所以被驅動的觸摸感測信號VR1不會影響共同電極122上的共同電壓Vcom ，因此，顯示操作不會受到該被驅動的觸控感測信號VR1的干擾。
當觸控接收電極113上的電壓Vrx與共同電極122上的電壓VR1相同時，觸控接收電極113與共同電極122處於相同的電壓準位，故在觸控接收電極113以及共同電極122之間不存在電場。因此，觸控接收電極113與共同電極122之間的寄生電容Crc會消失，且觸控發射電極112與共同電極122之間的寄生電容Ctc會處於一浮動狀態， Crc和Ctc的背景寄生電容會被去除，在觸控發射電極112與觸控接收電極113之間僅存在寄生電容Ctr。據此，該高觸控偵測靈敏度的顯示裝置能夠以高觸控偵測靈敏度來實際且準確地執行觸控偵測。
圖4B是說明一手指觸摸依據本揭露的高觸控偵測靈敏度的顯示裝置的示意圖。 如圖所示，由於Crc和Ctc的背景寄生電容被去除，所以當手指觸摸或接近顯示裝置時，等效電容從Ctr變為Ctr1，因此其可以高觸控偵測靈敏度來執行觸控偵測。
圖5A是依據本揭露的高觸控偵測靈敏度的顯示裝置的第一示例性疊層圖。 如圖所示，顯示裝置500包括第一偏光片501、一薄膜電晶體（TFT）基板層520、一顯示材料層505、一共同電極層507、一保護層509、一觸控電極層511、一彩色濾光及黑矩陣層513、一第二基板515、及一第二偏光片517。
TFT基板層520包括一第一基板5201具有一表面其上形成有多條閘極線和資料線（其中之閘極線和資料線為顯示裝置領域的技術人員所熟知，故僅在圖12B中以圖號1120和1130顯示出）、一薄膜電晶體（TFT）層5202具有多個顯示薄膜電晶體5204、及一畫素電極層5203具有多個顯示畫素電極5205。
顯示材料層505設置於TFT基板層520的一側。
共同電極層507設置在顯示材料層505背向TFT層5202的一側上。
保護層509設置在共同電極層507的一側。
觸控電極層511設置在顯示材料層505背向TFT基板層520的一側。觸控電極層511包括多個第一觸控電極（如在圖10中的圖號XE01, XE02 ...，或在圖11中的圖號XE1-XEn）沿著第一方向（X軸方向）排列、和多個第二觸控電極（如在圖10中的圖號YE01, YE01 ...，或在圖11中的圖號YE1-YEm）沿著第二方向（Y軸方向）排列。
彩色濾光及黑矩陣層513設置在觸控電極層511背向TFT基板層520的一側上。第二基板515設置在彩色濾光及黑矩陣層513背向TFT基板的一側上 ，第二偏光片517設置在第二基板515背向TFT基板層520的一側。
圖5B是依據本揭露的高觸控偵測靈敏度的顯示裝置的第二示例性疊層圖。圖5B的顯示裝置500係相似於圖5A，其 不同之處在於： 在圖5A中，共同電極層507和畫素電極層5203是兩個分離的層，而在圖5B中，共同電極層係設置在畫素電極層中以形成一畫素及共同電極層5206。
圖5C是依據本揭露的高觸控偵測靈敏度的顯示裝置的第三示例性疊層圖。圖5C的顯示裝置500係相似於圖5A，其 不同之處在於： 在圖5A中，共同電極層507設置在顯示材料層505和保護層509之間， 而在圖5C中，共同電極層507係設置於畫素電極層5203的下方。
圖6A是依據本揭露的高觸控偵測靈敏度的顯示裝置的第四示例性疊層圖，圖6A的顯示裝置500係相似於圖5A，其不同之處在於： 在圖5A中，觸控電極層511為一單一觸控電極層，而在圖6A中，觸控電極層511包括第一觸控電極層5111，一絕緣層5112和一第二觸控電極層5113。
圖6B是依據本揭露的高觸控偵測靈敏度的顯示裝置的第五示例性疊層圖， 圖6B的顯示裝置500係相似於圖6A，其不同之處在於：在圖6A中，共同電極層507和畫素電極層5203是兩個分離的層， 而在圖6B中，共同電極層係設置在畫素電極層中以形成一畫素及共同電極層5206。
圖6C是依據本揭露的高觸控偵測靈敏度的顯示裝置的第六示例性疊層圖。圖6C的顯示裝置500係相似於圖6A，其不同之處在於：在圖6A中，共同電極層507係設置在顯示材料層505和保護層509之間，而在圖6C中，共同電極層507係設置在畫素電極層5203的下方。
圖7A是依據本揭露的高觸控偵測靈敏度的顯示裝置的第七示例性疊層圖。圖7A的顯示裝置500係相似於圖5A，其不同之處在於：在圖5A中，彩色濾光及黑矩陣層513僅用於避免R、G、B彩色膜混合，據以減少來自相鄰子畫素的光的影響，而在圖7A中，彩色濾光及黑矩陣層被一彩色濾光及黑色金屬網格電極層521、以及一設置於彩色濾光及黑色金屬網格電極層521與觸控電極層511之間的絕緣層519所取代。彩色濾光及黑色金屬網格電極層521包括多個黑色金屬網格電極。彩色濾光及黑色金屬網格電極層521中的每一黑色金屬網格電極係由黑色金屬網格線所形成。黑色金屬網狀電極的黑色金屬網格線的一功能係相同於彩色濾光及黑矩陣層513的不透明線的功能，其用於避免R、G、B彩色膜混合，據以減少因相鄰子畫素的光的影響。黑色金屬網格線的另一個功能是感應觸控偵測。
圖7B是依據本揭露的高觸控偵測靈敏度的顯示裝置的第八示例性疊層圖，圖7B的顯示裝置500係相似於圖7A，其不同之處在於： 在圖7A中，共同電極層507和畫素電極層5203是兩個分離的層，而在圖7B中，共同電極層係設置在畫素電極層中以形成一畫素及共同電極層5206。
圖7C是依據本揭露的高觸控偵測靈敏度的顯示裝置的第九示例性疊層圖，圖7C的顯示裝置500係相似於於圖7A，其不同之處在於：在圖7A中，共同電極層507係設置在顯示材料層505和保護層509之間，而在圖7C中，共同電極層507係設置在畫素電極層5203的下方。
在圖7A、圖7B和圖7C中，觸控電極層511的每一個觸控電極可以是一金屬網格電極或一透明電極。
圖8A是依據本揭露的高觸控偵測靈敏度的顯示裝置的一示意圖。 如圖所示，顯示裝置500還包括一顯示控制電路820和一觸控控制電路810，顯示控制電路820包括一顯示電源821和一顯示驅動電路823。
顯示控制電路820的顯示驅動電路823依序輸出掃描信號至閘極線，輸出資料信號至對應的資料線，並輸出共同電壓信號VC至共同電極層507，以執行顯示操作。
觸控控制電路810包括一觸控電源811、一互電容電路813、和一同相放大器815，同相放大器的增益大於0，互電容電路813依序或隨機耦合一觸控激勵信號VTX至觸控電極層511中的一選定的第一觸控電極，或是從觸控電極層511的一選定的第二觸控電極接收一觸控感測信號VRX，觸控感測信號VRX由同相放大器815所驅動並且耦合至共同電極層507。在觸控偵測操作中，顯示控制電路820與觸控控制電路810之間沒有電流迴路存在，或是顯示控制電路820與觸控控制電路810之間存在一高阻抗，且該高阻抗不小於100KΩ（歐姆）。
觸控感測信號VRX由同相放大器815所驅動以產生一信號VR1。 觸控控制電路810將信號VR1耦合至共同電極層507。根據本揭露圖4A和圖4B之描述，共同電極層507與觸控電極層511中的第一觸控電極和第二觸控電極之間的寄生電容為零，其可以提高觸控偵測的準確性。
由於信號VR1來自觸控控制電路810，而觸控控制電路810係由不同於顯示控制電路820的顯示電源821的獨立觸控電源811所供電，因此信號VR1將不會影響共同電壓信號VC，並且顯示品質不會受到觸控操作的影響。在另一方面，共同電壓信號VC不會影響信號VR1，因此觸控偵測的準確性不會受到顯示操作的影響。
在本揭露中，觸控控制電路810將信號VR1耦合至共同電極層507，其表示觸控控制電路810直接輸出信號VR1至共同電極層507，或是觸控控制電路810經由一被動元件輸出信號 VR1至共同電極層507，其中被動元件可以是一電阻器、一電容器或一電感器。
觸控控制電路810可將信號VR1耦合至其他未被選定的第一觸控電極或其他未被選定的第二觸控電極，且信號VR1可與觸控感測信號VRX同相位，以進一步減少選定的第二觸控電極以及其他未選定的第一觸控電極之間的寄生電容、或是選定的第二觸控電極與其他未選定的第二觸控電極之間的寄生電容。
圖8B是依據本揭露的高觸控偵測靈敏度的顯示裝置的另一示意圖，其類似於圖8A， 不同之處在於： 在圖8A中，觸控電極層511為一單一觸控電極層，而在圖8B中，觸控電極層511包括一第一觸控電極層5111、一絕緣層5112和一第二觸控電極層5113。
互電容電路813依序或隨機地耦合觸控激勵信號VTX至第一觸控電極層5111中的一選定的第一觸控電極YTEn，並從第二觸控電極層5113中的一選定的第二觸控電極XTEm接收一觸控感測信號VRX ，觸控感測信號VRX係由同相放大器815所驅動並耦合至共同電極層507。
圖8C是依據本揭露的高觸控偵測靈敏度的顯示裝置的再一示意圖，其類似於圖8B， 不同之處在於：在圖8B中，觸控控制電路810將信號VR1耦合至共同電極層507，而在圖8C所示，觸控控制電路810將信號VR1耦接至顯示控制電路820的一節點，以進行觸控偵測操作，其中顯示控制電路820的節點為顯示控制電路820的一電源輸出節點、顯示控制電路820的一接地節點、或顯示控制電路820的一驅動輸出節點。
圖9是依據本揭露的顯示控制電路的信號VR1和節點的示意圖，如圖所示，信號VR1可以耦合到顯示控制電路820的電源輸出節點825、顯示控制電路820的接地節點827、或顯示控制電路820的驅動輸出節點829。
圖10為依據本揭露的觸控電極層與觸控控制電路的一示意圖，如圖所示，觸控電極層511是一單層，並且包括沿第一方向（X軸方向）設置的多個第一觸控電極XE01, XE02, ..., XE09、和沿第二方向（Y軸方向）設置的多個第二觸控電極YE01, YE02, ..., YE06。觸控電極YE01經由第一觸控架橋1010而連接到相鄰的觸控感測電極YE01，因此藉由連接的觸控電極YE01而形成在第一方向（X軸方向）延伸的一條狀觸控感測線。觸控電極XE02經由一第二觸控架橋1020而連接到相鄰的觸控感測電極XE02，因此藉由連接的觸控電極XE02而形成在第二方向（Y軸方向）延伸的一條狀觸控感測線。一絕緣材料設置於第一觸控架橋1010與第二觸控架橋1020之間，以絕緣第一觸控電極與第二觸控電極。
圖11為依據本揭露的觸控電極層與觸控控制電路的另一示意圖。 觸控電極層511包括第一觸控電極層5111和第二觸控電極層5113（如圖6A、圖6B、或圖6C所示）， 第一觸控電極層5111包括沿著第一方向（X軸方向）設置的多個第一觸控電極XE1, XE2, ..., XEn，每個第一觸控電極為一條狀線形狀， 第二觸控電極層5113包括沿著第二方向（Y軸方向）設置的多個第二觸控電極YE1, YE2, ..., YEm，每個第二觸控電極為一條狀線形狀。第一觸控電極XE1, XE2, ..., XEn和第二觸控電極YE1, YE2, ..., YEm中的每一個觸控電極為一透明導電電極。
圖12A為依據本揭露的觸控電極層與觸控控制電路的再一示意圖，圖12B是示意地顯示出圖12A中之顯示裝置的黑矩陣層、觸控電極層、以及資料線和閘極線的關係。如圖12A和圖12B所示，觸控電極層511包括第一觸控電極層5111和第二觸控電極層5113，第一觸控電極層5111包括沿著第一方向（X軸方向）設置的多個第一觸控電極XE1, XE2, ..., XEn，每個第一觸控電極為一金屬格網電極，較佳為一黑色金屬網格電極。第二觸控電極層5113包括沿著第二方向（Y軸方向）設置的多個第二觸控電極YE1, YE2, ..., YEm，每個第二觸控電極為一金屬網格電極，較佳為一黑色金屬網格電極。第一觸控電極XE1, XE2, ..., XEn和第二觸控電極YE1, YE2, ..., YEm中的每一個觸控電極是由網格線1201形成的金屬網格電極，並且金屬網格電極的網格線1201係位在對應於彩色濾光和黑矩陣層513的不透明線1203的相同位置。
圖13是依據本揭露圖6C所示的高觸控偵測靈敏度的顯示裝置的示意性橫截面圖， 如圖所示，圖13中的顯示裝置500是一邊緣場切換(fringe-field-switching)液晶面板，共同電極層507設置在畫素電極層的下方。第一觸控電極層5111和第二觸控電極層5113的每一個觸控電極可以為一如圖10和圖11中所示之透明電極，或是為一如圖12A和圖12B中所示之金屬網格電極。
圖14是依據本揭露圖5C所示的高觸控偵測靈敏度的顯示裝置的示意性橫截面圖， 如圖所示，圖14中的顯示裝置500包括： 14是一邊緣場切換(fringe-field-switching)液晶面板，共同電極層507設置在畫素電極層的下方，觸控電極層511為一單一電極層，且觸控電極層511的每一個觸控電極可以為一如圖10和圖11中所示之透明電極，或是為一如圖12A和圖12B中所示之金屬網格電極。
圖15A是依據本揭露圖7C所示的高觸控偵測靈敏度的顯示裝置的示意性橫截面圖，圖15B是示意地顯示出圖15A中之顯示裝置的黑矩陣層、觸控電極層、以及資料線和閘極線的關係。如圖15A和圖15B所示，共同電極層507設置在畫素電極層的下方。
彩色濾光和黑色金屬網格電極層521包括多個黑色金屬網格電極5211，每個黑色金屬網格電極5211係由黑色金屬網格線5213所形成，黑色金屬網格電極5211用於形成一第二觸控層以併同使用觸控電極層511來進行觸控偵測。觸控電極層511為一單一電極層，觸控電極層511的每一個觸控電極可以為一如圖10和圖11中所示的透明電極，或者為一如圖12A和圖12B中所示的金屬網狀電極。
圖16是依據本揭露的高觸控偵測靈敏度的顯示裝置的又一示意性橫截面圖。如圖所示，彩色濾光和黑色金屬網格電極層521包括多個黑色金屬網格電極5211，每一黑色金屬網格電極5211由黑色金屬網格線5213所形成。黑色金屬網格電極5211用於形成一 第二觸控電極層以併同使用觸控電極層511來進行觸控偵測。觸控電極層511為一單一電極層，且觸控電極層511的每一個觸控電極可為一在圖10和圖11中所示的透明電極，或是為一在圖12A和圖12B中所示的金屬網狀電極。
圖17是依據本揭露的高觸控偵測靈敏度的顯示裝置的更一示意性橫截面圖，不同於具有兩個分離的層，共同電極層係設置在畫素電極層中以形成一畫素和共同電極層5206，如圖所示，圖17中的顯示裝置500是一面內切換型(in-plane-switching)液晶面板，且畫素電極5205與共同電極52061在同一平面上。觸控電極層511包括一第一觸控電極層5111、一絕緣層5112、和一第二觸控電極層5113，第一觸控電極層5111和第二觸控電極層5113的每一個觸控電極51111, 51131可為一如圖10和圖11中所示的透明電極，或為一如圖12A和圖12B中所示的金屬網狀電極。
圖18是依據本揭露的高觸控偵測靈敏度的顯示裝置的更另一示意性橫截面圖， 如圖所示，圖18中的顯示裝置500是一扭曲向列（twisted nematic, TN）液晶面板或垂直取向（vertical alignment, VA）液晶面板，觸控電極層511包括一第一觸控電極層5111、一絕緣層5112、和一第二觸控電極層5113，第一觸控電極層5111和第二觸控電極層5113的每一個觸控電極51111, 51131可為一如圖10和圖11中所示的透明電極，或為一如圖12A和圖12B中所示的金屬網格電極。
圖19是依據本揭露的高觸控偵測靈敏度的顯示裝置的一運作示意圖，其中互電容電路813包括一觸控激勵信號產生器8131、一驅動器8133、和一放大器8135，觸控激勵信號產生器8131依序或隨機地產生觸控激勵信號VTX，驅動器8133將觸控激勵信號VTX耦合到觸摸電極層511中的一選定的第一觸控電極TXn，放大器8135從觸控電極層511中的一選定的第二觸控電極RXm接收一觸控感測信號VRX，觸控感測信號VRX由同相放大器815所驅動以產生一信號VR1，其中信號VR1與觸控感測信號VRX同相， 同相放大器815經由一開關SW1n和一被動元件1901將信號VR1耦合至其他未選定的第一觸控電極或其他未選定的第二觸控電極。
如圖19所示，在顯示控制電路820與觸控控制電路810之間設置有三個開關SW1, SW2, SW3。
當開關SW1處於導通(ON)狀態時，信號VR1可以耦合到顯示於圖9中的顯示控制電路820的電源輸出節點825， 在觸控偵測操作中，開關SW2和SW3處於斷開(OFF)狀態，並且在顯示控制電路820和觸控控制電路810之間沒有電流迴路存在，或者在顯示控制電路820和觸控控制電路810之間有一高阻抗之被動元件存在，其中高阻抗不小於100KΩ（歐姆）。
圖20是依據本揭露的高觸控偵測靈敏度的顯示裝置的另一運作示意圖， 如圖所示，在顯示控制電路820和共同電極層507之間設置有一開關SW4和一被動元件1907，同相放大器815經由開關SW4和被動元件1907將信號VR1耦合至共同電極層507。
圖21是依據本揭露的高觸控偵測靈敏度的顯示裝置的又另一示意性橫截面圖，如圖所示，顯示裝置500包括第一偏光片2110、一薄膜電晶體（TFT）基板層2120，一顯示材料層2130、一保護層2140、一彩色濾光基板層2150、和一第二偏光片2160。
TFT基板層2120設置在第一偏光片2110的一側，TFT基板層2120包括一基板2121、一TFT層2122、一共同電極層2123、一顯示電極及第一觸控電極層2124、以及一第二 電極層2125。
基板2121設置在第一偏光片2110的一側，TFT層2122設置在基板2121的一側，且包括多個顯示薄膜電晶體，多條閘極線和資料線（在圖12B中以圖號1120和1130顯示出）。
共同電極層2123設置於TFT層2122背向基板2121的一側，且包括一共同電極21231。
顯示電極及第一觸控電極層2124設置於共同電極層2123背向基板2121的一側，且包括多個畫素電極21241及多個第一透明網格電極21243，其沿第一方向（X軸方向）設置。
第二電極層2125設置於顯示電極及第一觸控電極層2124背向共同電極層2123的一側，並包括沿第二方向設置的多個第二觸控電極21251。 每個第二觸控電極21251為一透明網格導電電極，或者每個第二觸控電極21251為由網格線1201所形成的一金屬網格電極，且金屬網格電極21251的網格線1201係位在對應於黑矩陣層2152的不透明線1203的相同位置（如圖12A和圖12B所示）。
顯示材料層2130設置於TFT基板層2120背向第一偏光片2110的一側。保護層2140設置於顯示材料層2130的與第一偏光片2110的一側。
彩色濾光基板層2150設置於保護層2140背向第一偏光片2110的一側，且包括一基板層2151、一黑矩陣層2152、以及一彩色濾光層2153。彩色濾光層2153設置在保護層2140背向第一偏光片2110的一側。黑矩陣層2152設置在彩色濾光層2153背向第一偏光片2110的一側。基板層2151設置在黑矩陣層2152背向第一偏光片2110的一側。第二偏光片2160設置於基板層2151背向第一偏光片2110的一側。
圖21的顯示裝置500相似於先前實施例之顯示裝置，因此可參照圖8A、 圖9、圖19和圖19來說明本實施例的顯示裝置500，亦 即， 如圖8A所示，顯示裝置500還包括一顯示控制電路820和一觸控控制電路810。
顯示控制電路820包括一顯示電源821和一顯示驅動電路823。
觸控控制電路810包括一觸控電源811、一互電容感測電路813、以及一同相放大器815，觸控控制電路810依次或隨機地耦合觸控激勵信號VTX至一選定的第一透明網格電極TXn，並從一選定的第二觸控電極RXm接收觸控感測信號VRX。 觸控感測信號VRX由同相放大器815所驅動並且耦合到共同電極層2123或顯示控制電路820的一節點，以執行觸控偵測操作。同相放大器815具有一大於0的增益。
在觸控偵測操作中，顯示控制電路820與觸控控制電路810之間沒有電流迴路存在，或者顯示控制電路820與觸控控制電路810之間存在有一高阻抗，且高阻抗不小於 100KΩ（歐姆）。 觸控控制電路810將信號VR1耦合至其他未選定的第一透明網格電極或其他未選定的第二觸控電極，且信號VR1與觸控感測信號VRX同相。
顯示控制電路820依序輸出掃描信號至閘極線、輸出資料信號至對應的資料線、並輸出共同電壓信號VC至共同電極層2123，以進行一顯示操作。
接著，請參照圖9，顯示控制電路820的節點是顯示控制電路820的一電源輸出節點825、顯示控制電路820的一接地節點827、或顯示控制電路820的一驅動輸出節點829。
此外，參照圖19，在顯示控制電路820和觸控控制電路810之間設置有三個開關SW1、SW2和SW3，當開關SW1處於導通(ON)狀態時，信號VR1可以耦合到顯示控制電路820的電源輸出節點825，如圖9所示。在觸控偵測操作中，開關SW2和SW3處於斷開(OFF)狀態，並且在顯示控制電路820和觸控控制電路810之間沒有電流迴路存在，或者在顯示控制電路820和觸控控制電路810之間存在有一高阻抗 之被動元件，其中高阻抗不小於100KΩ（Ohm）。
由以上之說明可知，如圖3所示之習知設計會增加觸控面板的寄生電容，因此不適合觸控偵測的發展趨勢。在本揭露中，由於背景寄生電容被去除，所以根據本揭露的顯示裝置500可以執行高觸控偵測靈敏度的觸控檢測。
儘管已經說明本發明的較佳實施例，應該理解的是，在不背離本發明的精神及申請專利範圍下，可進行許多其他可能的修飾及變化。
100‧‧‧觸控顯示裝置
110‧‧‧觸控模組
111‧‧‧觸控激勵電路
112‧‧‧觸控發射電極
113‧‧‧觸控接收電極
114‧‧‧觸控感測電路
120‧‧‧顯示模組
122‧‧‧共同電極
500‧‧‧顯示裝置
501‧‧‧第一偏光片
5023‧‧‧畫素電極層
5024‧‧‧顯示薄膜電晶體
5025‧‧‧顯示畫素電極
505‧‧‧顯示材料層
507‧‧‧共同電極層
509‧‧‧保護層
511‧‧‧觸控電極層
5111‧‧‧第一觸控電極層
51111‧‧‧觸控電極
5112‧‧‧絕緣層
5113‧‧‧第二觸控電極層
51131‧‧‧觸控電極
513‧‧‧彩色濾光及黑矩陣層
515‧‧‧第二基板
517‧‧‧第二偏光片
519‧‧‧絕緣層
520‧‧‧薄膜電晶體（TFT）基板層
5201‧‧‧第一基板
5202‧‧‧薄膜電晶體（TFT）層
5203‧‧‧畫素電極層
5204‧‧‧顯示薄膜電晶體
5205‧‧‧顯示畫素電極
5206‧‧‧畫素及共同電極層
521‧‧‧彩色濾光及黑色金屬網格電極層
810‧‧‧觸控控制電路
811‧‧‧觸控電源
813‧‧‧互電容電路
8131‧‧‧觸控激勵信號產生器
8133‧‧‧驅動器
8135‧‧‧放大器
815‧‧‧同相放大器
820‧‧‧顯示控制電路
821‧‧‧顯示電源
823‧‧‧顯示驅動電路
825‧‧‧電源輸出節點
827‧‧‧接地節點
1120‧‧‧閘極線
1130‧‧‧資料線
1010‧‧‧第一觸控架橋
1020‧‧‧第二觸控架橋
1201‧‧‧網格線
1203‧‧‧不透明線
1901‧‧‧被動元件
1907‧‧‧被動元件
2110‧‧‧第一偏光片
2120‧‧‧薄膜電晶體（TFT）基板層
2121‧‧‧基板
2122‧‧‧TFT層
2123‧‧‧共同電極層
21231‧‧‧共同電極
2124‧‧‧顯示電極及第一觸控電極層
21241‧‧‧畫素電極
21243‧‧‧透明網格電極
2125‧‧‧第二 電極層
2130‧‧‧顯示材料層
2140‧‧‧保護層
2150‧‧‧彩色濾光基板層
2151‧‧‧基板層
2152‧‧‧黑矩陣層
2153‧‧‧彩色濾光層
2160‧‧‧第二偏光片
圖1是一觸控顯示面板的示意圖。 圖2是說明圖1的等效電容的示意圖。 圖3是說明一手指觸摸圖1的觸控顯示面板的示意圖。 圖4A是依據本揭露的高觸控偵測靈敏度的顯示裝置的操作原理示意圖。 圖4B是說明一手指觸摸依據本揭露的高觸控偵測靈敏度的顯示裝置的示意圖。 圖5A是依據本揭露的高觸控偵測靈敏度的顯示裝置的第一示例性疊層圖。 圖5B是依據本揭露的高觸控偵測靈敏度的顯示裝置的第二示例性疊層圖。 圖5C是依據本揭露的高觸控偵測靈敏度的顯示裝置的第三示例性疊層圖。 圖6A是依據本揭露的高觸控偵測靈敏度的顯示裝置的第四示例性疊層圖。 圖6B是依據本揭露的高觸控偵測靈敏度的顯示裝置的第五示例性疊層圖。 圖6C是依據本揭露的高觸控偵測靈敏度的顯示裝置的第六示例性疊層圖。 圖7A是依據本揭露的高觸控偵測靈敏度的顯示裝置的第七示例性疊層圖。 圖7B是依據本揭露的高觸控偵測靈敏度的顯示裝置的第八示例性疊層圖。 圖7C是依據本揭露的高觸控偵測靈敏度的顯示裝置的第九示例性疊層圖。 圖8A是依據本揭露的高觸控偵測靈敏度的顯示裝置的一示意圖。 圖8B是依據本揭露的高觸控偵測靈敏度的顯示裝置的另一示意圖。 圖8C是依據本揭露的高觸控偵測靈敏度的顯示裝置的再一示意圖。 圖9是依據本揭露的顯示控制電路的信號VR1和節點的示意圖。 圖10為依據本揭露的觸控電極層與觸控控制電路的一示意圖。 圖11為依據本揭露的觸控電極層與觸控控制電路的另一示意圖。 圖12A為依據本揭露的觸控電極層與觸控控制電路的再一示意圖。 圖12B是示意地顯示出圖12A中之顯示裝置的黑矩陣層、觸控電極層、以及資料線和閘極線的關係。 圖13是依據本揭露圖6C所示的高觸控偵測靈敏度的顯示裝置的示意性橫截面圖。 圖14是依據本揭露圖5C所示的高觸控偵測靈敏度的顯示裝置的示意性橫截面圖。 圖15A是依據本揭露圖7C所示的高觸控偵測靈敏度的顯示裝置的示意性橫截面圖。 圖15B是示意地顯示出圖15A中之顯示裝置的黑矩陣層、觸控電極層、以及資料線和閘極線的關係。 圖16是依據本揭露的高觸控偵測靈敏度的顯示裝置的又一示意性橫截面圖。 圖17是依據本揭露的高觸控偵測靈敏度的顯示裝置的更一示意性橫截面圖。 圖18是依據本揭露的高觸控偵測靈敏度的顯示裝置的更另一示意性橫截面圖。 圖19是依據本揭露的高觸控偵測靈敏度的顯示裝置的一運作示意圖。 圖20是依據本揭露的高觸控偵測靈敏度的顯示裝置的另一運作示意圖。 圖21是依據本揭露的高觸控偵測靈敏度的顯示裝置的又另一示意性橫截面圖。

Claims (22)

  1. 一種高觸控偵測靈敏度的顯示裝置，包括： 一薄膜電晶體基板層，包括一第一基板具有一表面其上形成有多個顯示薄膜電晶體，多條閘極線和資料線，以及一畫素電極層具有多個顯示畫素電極； 一顯示材料層，設置在該薄膜電晶體基板層的一側； 一共同電極層，設置在該第一基板的一側； 一觸控電極層，設置於該顯示材料層背向該TFT基板的一側，並包括： 多個第一觸控電極，沿第一方向設置；及 多個第二觸控電極，沿第二方向設置； 一顯示控制電路，包括一顯示電源和一顯示驅動電路；以及 一觸控控制電路，包括一觸控電源以及一互電容感測電路，該觸控控制電路依序或隨機地耦合一觸控激勵信號至一選定的第一觸控電極，並接收來自一選定的第二觸控電極的一觸控感測信號，該觸控感測信號由一同相放大器所驅動並耦合到該共同電極層或該顯示控制電路的一節點，以執行一觸控偵測操作， 其中，在該觸控偵測操作中，該顯示控制電路與該觸控電路之間沒有電流迴路存在，或是該顯示控制電路與該觸控電路之間存在一高阻抗，且該高阻抗不小於100K歐姆。
  2. 如請求項1所述的高觸控偵測靈敏度的顯示裝置，其中，該共同電極層設置在該顯示材料層背向該TFT層的一側、該畫素電極層中、或該顯示材料層與 該第一基板之間。
  3. 如請求項1所述的高觸控偵測靈敏度的顯示裝置，其中，該顯示控制電路依序輸出一掃描信號至一閘極線、輸出資料信號至對應的資料線、並輸出一共同電壓信號至該共同電極層，以執行一顯示操作。
  4. 如請求項1所述的高觸控偵測靈敏度的顯示裝置，其中，該同相放大器具有一大於0的增益。
  5. 如請求項1所述的高觸控偵測靈敏度的顯示裝置，其中，該觸控控制電路耦合一信號至其他未選定的第一觸控電極或其他未選定的第二觸控電極，且該信號與該觸控感測信號同相。
  6. 如請求項1所述的高觸控偵測靈敏度的顯示裝置，其中，該顯示控制電路的該節點為該顯示控制電路的一電源輸出節點、該顯示控制電路的一接地節點、或該顯示控制電路的一驅動輸出節點。
  7. 如請求項1所述的高觸控偵測靈敏度的顯示裝置，更包括： 一開關裝置，設置在該觸控電路與該共同電極層之間。
  8. 如請求項1所述的高觸控偵測靈敏度的顯示裝置，更包括： 至少一個開關裝置，設置於該觸控控制電路與該顯示控制電路之間。
  9. 如請求項1所述的高觸控偵測靈敏度的顯示裝置，其中，每一第一觸控電極或每一第二觸控電極為一透明導電電極。
  10. 如請求項1所述的高觸控偵測靈敏度的顯示裝置，其中，該多個第一觸控電極或該多個第二觸控電極分別是一黑色金屬網格電極。
  11. 如請求項1所述的高觸控偵測靈敏度的顯示裝置，更包括： 一彩色濾光和黑矩陣層，設置在該顯示材料層背向該TFT基板層的一側。
  12. 如請求項11所述的高觸控偵測靈敏度的顯示裝置，其中，每一觸控電極為一由網格線形成的金屬網格電極，且該金屬網格電極的網格線係位於對應於該黑矩陣層的不透明線的相同位置。
  13. 如請求項1所述的高觸控偵測靈敏度的顯示裝置，更包括： 一絕緣層，設置在該多個第一觸控電極與該多個第二觸控電極之間。
  14. 一種高觸控偵測靈敏度的顯示裝置，包括： 一薄膜電晶體基板層，包括： 一基板； 一薄膜電晶體層，設置於該基板之一側，並包括多個顯示薄膜電晶體、多條閘極線和多條資料線； 一共同電極層，設置在該TFT層背向該基板的一側，並包括一共同電極； 一顯示電極及第一觸控電極層，設置在該共同電極層背向該基板的一側，並包括多個顯示畫素電極和多個第一透明網格電極，其沿一第一方向設置；及 一第二電極層，設置於該顯示電極及第一觸控電極層背向該共同電極層的一側，並包括沿一第二方向設置的多個第二觸控電極； 一彩色濾光基板層，包括一基板層、一黑矩陣層和一彩色濾光層； 一顯示材料層，設置於該薄膜電晶體基板層與該彩色濾光基板層之間； 一顯示控制電路，包括一顯示電源和一顯示驅動電路；以及 一觸控控制電路，包括一觸控電源以及一互電容感測電路，該觸控控制電路依序或隨機地耦合一觸控激勵信號至一選定的第一透明網格電極，並接收來自一選定的第二觸控電極的一觸控感測信號，該觸控感測信號由一同相放大器所驅動並耦合到該共同電極層或該顯示控制電路的一節點，以執行一觸控偵測操作， 其中，在該觸控偵測操作中，該顯示控制電路與該觸控電路之間沒有電流迴路存在，或是該顯示控制電路與該觸控電路之間存在一高阻抗，且該高阻抗不小於100K歐姆。
  15. 如請求項14所述的高觸控偵測靈敏度的顯示裝置，其中，該顯示控制電路依序輸出一掃描信號至一閘極線、輸出資料信號至對應的資料線、並輸出一共同電壓信號至該共同電極層，以執行一顯示操作。
  16. 如請求項14所述的高觸控偵測靈敏度的顯示裝置，其中，該同相放大器具有一大於0的增益。
  17. 如請求項14所述的高觸控偵測靈敏度的顯示裝置，其中，該觸控控制電路耦合一信號至其他未選定的第一透明網格電極或其他未選定的第二觸控電極，且該信號與該觸控感測信號同相。
  18. 如請求項14所述的高觸控偵測靈敏度的顯示裝置，其中，該顯示控制電路的該節點為該顯示控制電路的一電源輸出節點、該顯示控制電路的一接地節點、或該顯示控制電路的一驅動輸出節點。
  19. 如請求項14所述的高觸控偵測靈敏度的顯示裝置，更包括： 一開關裝置，設置在該觸控電路與該共同電極層之間。
  20. 如請求項1所述的高觸控偵測靈敏度的顯示裝置，更包括： 一開關裝置，設置於該觸控控制電路與該顯示控制電路之間。
  21. 如請求項14所述的高觸控偵測靈敏度的顯示裝置，其中，每一第二觸控電極為一透明導電電極。
  22. 如請求項14所述的高觸控偵測靈敏度的顯示裝置，其中，每一第二觸控電極為一由網格線形成的金屬網格電極，且該金屬網格電極的網格線係位於對應於該黑矩陣層的不透明線的相同位置。
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