TWI406071B - Built-in touch panel - Google Patents

Description

內嵌式觸控面板

本發明是有關於一種觸控面板，特別是有關於一種將觸控結構內建於顯示面板的觸控面板。

目前，一般的觸控面板係如第1圖所示，觸控面板10至少包含一觸控感應層11及一液晶顯示層13。觸控感應層11上有若干觸控感應線12，觸控感應線12之結構常見的有電阻式觸控感應線、電容式觸控感應線及光學式觸控感應線。若為內嵌電阻式易有可靠度問題，內嵌光學式則易受環境光影響。液晶顯示層13包含液晶驅動電路與液晶層，液晶顯示層13上有多個畫素結構，每一個畫素結構至少包含三(Red,Green,Blue,RGB)畫素電路，亦即紅色畫素電路、綠色畫素電路與藍色畫素電路。

然而，習知之觸控面板10因為至少具有一觸控感應層11及一液晶顯示層13，所以不可避免的較一般液晶顯示面板為厚。當然，兩種不同厚度之顯示裝置，一般液晶顯示面板與觸控面板，亦衍生了不同規格之週邊配套裝置，例如顯示裝置之外殼。此外，習知之觸控面板10因為必須具有一觸控感應層11而導致造價較為昂貴。

有鑑於上述習知技藝之問題，本發明之目的就是在提供一種內嵌式觸控面板，以解決習知之觸控面板至少需具備一觸控感應層與一液晶顯示層之缺陷。

根據本發明之目的，提出一種內嵌式觸控面板，係於一 畫素結構內設置一觸控電路，畫素結構至少包含一紅色畫素電路、一綠色畫素電路及一藍色畫素電路，觸控電路包含一第一薄膜電晶體、一第二薄膜電晶體、一可變電容、一耦合電容及一訊號輸出線。第一薄膜電晶體之一控制端係電性連接於一第一閘極線，第一薄膜電晶體之一輸入端係電性連接於一第一導線。第二薄膜電晶體之一控制端係電性連接於一第二閘極線，第二薄膜電晶體之一輸入端係電性連接於一第二導線。可變電容之一第一端係電性連接於第一薄膜電晶體之一輸出端，可變電容之一第二端係電性連接於一參考電位，且參考電位係受控於一觸控動作。耦合電容之一第一端係電性連接於第一薄膜電晶體之輸出端，耦合電容之一第二端係電性連接於第二薄膜電晶體之一輸出端，耦合電容係用以耦合可變電容。訊號輸出線係電性連接第一薄膜電晶體之輸出端，以輸出一觸控訊號。

承上所述，依本發明之內嵌式觸控面板，其可具有下述優點：

(1)本發明之內嵌式觸控面板，係於液晶顯示層內嵌一觸控電路，進而取代習知之觸控感應層，因而使內嵌式觸控面板的厚度與一般液晶顯示面板無異。

(2)本發明之內嵌式觸控面板，係利用既已成熟之畫素電路製程，於畫素結構內安裝一觸控電路，因而與一般液晶顯示面板相較下，不需增加額外之成本，且造價遠低於一般觸控面板。

請參閱第2圖，其係為本發明之觸控電路之結構示意圖。圖中，觸控電路100係位於內嵌式觸控面板之一畫素結構內，畫素結構至少包含一紅色畫素電路、一綠色畫素電路及一藍色畫素電路，觸控電路100包含一第一薄膜電晶體110、一第二薄膜電晶體120、一可變電容130、一耦合電容140及一訊號輸出線150。第一薄膜電晶體110之一控制端係電性連接於一第一閘極線210，第一薄膜電晶體110之一輸入端係電性連接於一第一導線111。第二薄膜電晶體120之一控制端係電性連接於一第二閘極線220，第二薄膜電晶體120之一輸入端係電性連接於一第二導線121。可變電容130之一第一端係電性連接於第一薄膜電晶體110之一輸出端，可變電容130之一第二端係電性連接於一參考電位Vref，可變電容130之電容值係受控於一觸控動作，其中可變電容係包含一觸控電極132及一參考電極131。耦合電容140之一第一端係電性連接於第一薄膜電晶體110之輸出端，耦合電容140之一第二端係電性連接於第二薄膜電晶體120之一輸出端，耦合電容140係用以耦合可變電容130。訊號輸出線150係電性連接第一薄膜電晶體110之輸出端，以輸出一觸控訊號。

具體而言，本發明之觸控電路100的運作方式如下：提供第一閘極線210一驅動訊號以開啟第一薄膜電晶體110，此時第一導線111之初始化電壓會饋入第一薄膜電晶體110的輸入端，這個初始化電壓會被傳遞到第一薄膜電晶體110之輸出端，進而使耦合電容140之第一端與可變電容130之第一端皆具有初始化電壓。當停止提供第一閘極 線210驅動訊號後，此時提供一驅動訊號給第二閘極線220以開啟第二薄膜電晶體120。此時，此時第二導線121之耦合電壓會饋入第二薄膜電晶體120的輸入端，這個耦合電壓會被傳遞到第二薄膜電晶體120之輸出端，進而使耦合電容140之第二端具有耦合電壓。此時，由於可變電容130與耦合電容140的耦合效應，初始化電壓會被修正為一第一偵測電壓。亦即，訊號輸出線150之電壓值為第一偵測電壓。接下來，當可變電容130之第二端因為一觸控動作而使可變電容130之電容值發生改變時，基於耦合效應，訊號輸出線150之電壓值會被自動修正為一第二偵測電壓。因此，第一偵測電壓與第二偵測電壓之差值即形成一觸控訊號。藉此，訊號輸出線150可根據觸控動作產生觸控訊號。

請參閱第3圖，其係為本發明一實施例之觸控電路之結構示意圖。整體而言，本實施例之觸控電路100主要是利用可變電容130與耦合電容140的耦合效應來做觸控的感應。第一薄膜電晶體110的功用則在於將耦合電容140之第一端與可變電容130之第一端的電壓初始化，第二薄膜電晶體120則是用來提供耦合電壓給耦合電容140。值得一提的是，第一導線111與第二導線121皆可為資料線230。換句話說，當第一閘極線210輸出驅動訊號時，資料線230提供初始化電壓給第一薄膜電晶體110；而當第二閘極線220輸出驅動訊號時，資料線230提供耦合電壓給第二薄膜電晶體120。另外，在電路佈局上，訊號輸出線151較佳可平行於資料線230，以區別於閘極線的走向。

請參閱第4圖，其係為本發明另一實施例之觸控電路之結構示意圖。而耦合電容140之結構，於電路佈局上，則較佳可利用第一薄膜電晶體110之輸出端與第二薄膜電晶體120之輸出端，作為耦合電容140之兩端的導電極板。換句話說，第一薄膜電晶體110之寄生電容，會成為耦合電容140的一部分，而第二薄膜電晶體120之寄生電容，也會成為耦合電容140的一部分。值得注意的是，本實施例之第一導線111可直接用第一閘極線210來實現，而第二導線121亦可利用第二閘極線220來實現。

請參閱第5圖，其係為本發明又一實施例之觸控電路之結構示意圖。圖中，第二導線121可電性連接一校準電位Vcom以作為耦合電壓。換句話說，第一導線111可為第一閘極線210或資料線230；第二導線121可為第二閘極線220、資料線230或電性連接校準電位Vcom。

請參閱第6圖，其係為本發明一實施例之內嵌式觸控面板之結構示意圖。圖中，內嵌式觸控面板的一個畫素結構至少包含一紅色畫素電路240、一綠色畫素電路250、一藍色畫素電路260及一觸控電路100。為了不使觸控電路100驅動液晶後，在畫面上產生錯誤的顏色，本實施例利用一黑矩陣(Black Matrix)300遮蓋於觸控電路100之上。換句話說，在本實施例之內嵌式觸控面板中，紅色畫素電路240、綠色畫素電路250、藍色畫素電路260及觸控電路100係排列為一直線，且觸控電路100係位於黑矩陣300之下。

請參閱第7圖，其係為本發明另一實施例之內嵌式觸控面 板之結構示意圖。由於當紅色畫素電路240、綠色畫素電路250、藍色畫素電路260及觸控電路100排列為一直線，且黑矩陣300遮蓋於觸控電路100之上時，連接成一直線的若干個黑矩陣300可能在畫面上形成不雅觀的細微黑色直線。因此，本實施例可將紅色畫素電路240、綠色畫素電路250、藍色畫素電路260及觸控電路100排列為一個二乘二(2x2)的方格。

請參閱第8圖，其係為本發明另一實施例之內嵌式觸控面板之結構示意圖。圖中，內嵌式觸控面板包含一上基板1，一下基板2，一液晶層(未表示)係介於上基板1及下基板2之間，上基板1包含紅色彩色濾光層241，綠色彩色濾光層251，藍色彩色濾光層261及一黑矩陣300，下基板2包含對應於紅色彩色濾光層241，綠色彩色濾光層251，藍色彩色濾光層261及一黑矩陣300之畫素電極242、畫素電極252、畫素電極262及一觸控電極132，其中上基板1尚包含有一參考電極(未圖示)，且此參考電極係對應於下基板2之觸控電極132，一觸控電容(未圖示)係介於該觸控電極132及對應於該觸控電路之該參考電極，該觸控電容係以液晶為介電層而形成的觸控電容。因此，觸控電容會因為觸控動作而改變其電容間距(cell gap)，進而改變觸控電容之電容值大小。

以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應包含於後附之申請專利範圍中。

1‧‧‧上基板

2‧‧‧下基板

10‧‧‧觸控面板

11‧‧‧觸控感應層

12‧‧‧觸控感應線

13‧‧‧液晶顯示層

100‧‧‧觸控電路

110‧‧‧第一薄膜電晶體

111‧‧‧第一導線

120‧‧‧第二薄膜電晶體

121‧‧‧第二導線

130‧‧‧可變電容

131‧‧‧參考電極

132‧‧‧觸控電極

140‧‧‧耦合電容

150、151‧‧‧訊號輸出線

210‧‧‧第一閘極線

220‧‧‧第二閘極線

230‧‧‧資料線

240‧‧‧紅色畫素電路

241‧‧‧紅色彩色濾光層

242‧‧‧畫素電極

250‧‧‧綠色畫素電路

251‧‧‧綠色彩色濾光層

252‧‧‧畫素電極

260‧‧‧藍色畫素電路

261‧‧‧藍色彩色濾光層

262‧‧‧畫素電極

300‧‧‧黑矩陣

Vcom‧‧‧校準電位

Vref‧‧‧參考電位

第1圖係為習知之觸控面板之結構示意圖；第2圖係為本發明之觸控電路之結構示意圖；第3圖係為本發明一實施例之觸控電路之結構示意圖；第4圖係為本發明另一實施例之觸控電路之結構示意圖；第5圖係為本發明又一實施例之觸控電路之結構示意圖；第6圖係為本發明一實施例之內嵌式觸控面板之結構示意圖；第7圖係為本發明另一實施例之內嵌式觸控面板之結構示意圖；以及第8圖係為本發明又一實施例之內嵌式觸控面板之結構示意圖。

100‧‧‧觸控電路

110‧‧‧第一薄膜電晶體

111‧‧‧第一導線

120‧‧‧第二薄膜電晶體

121‧‧‧第二導線

130‧‧‧可變電容

131‧‧‧參考電極

132‧‧‧觸控電極

140‧‧‧耦合電容

150‧‧‧訊號輸出線

210‧‧‧第一閘極線

220‧‧‧第二閘極線

Vref‧‧‧參考電位

Claims (14)

1. 一種內嵌式觸控面板，係於一畫素結構內設置一觸控電路，該畫素結構至少包含一紅色畫素電路、一綠色畫素電路及一藍色畫素電路，該觸控電路包含：一第一薄膜電晶體，該第一薄膜電晶體之一控制端係電性連接於一第一閘極線，該第一薄膜電晶體之一輸入端係電性連接於一第一導線；一第二薄膜電晶體，該第二薄膜電晶體之一控制端係電性連接於一第二閘極線，該第二薄膜電晶體之一輸入端係電性連接於一第二導線；一可變電容，該可變電容之一第一端係電性連接於該第一薄膜電晶體之一輸出端，該可變電容之一第二端係電性連接於一參考電位；一耦合電容，該耦合電容之一第一端係電性連接於該第一薄膜電晶體之該輸出端，該耦合電容之一第二端係電性連接於該第二薄膜電晶體之一輸出端，該耦合電容係用以耦合該可變電容；以及一訊號輸出線，係電性連接該第一薄膜電晶體之該輸出端，以輸出一觸控訊號。
2. 如申請專利範圍第1項所述之內嵌式觸控面板，其中該可變電容為一觸控電容。
3. 如申請專利範圍第1項所述之內嵌式觸控面板，其中該耦合電容包括該第一薄膜電晶體之一寄生電容。
4. 如申請專利範圍第1項所述之內嵌式觸控面板，其中該耦合電容包括該第二薄膜電晶體之一寄生電容。
5. 如申請專利範圍第1項所述之內嵌式觸控面板，其中該第一導線為一資料線。
6. 如申請專利範圍第1項所述之內嵌式觸控面板，其中該第一導線為該第一閘極線。
7. 如申請專利範圍第1項所述之內嵌式觸控面板，其中該第二導線係電性連接一校準電位。
8. 如申請專利範圍第1項所述之內嵌式觸控面板，其中該第二導線為一資料線。
9. 如申請專利範圍第1項所述之內嵌式觸控面板，其中該第二導線為該第二閘極線。
10. 如申請專利範圍第1項所述之內嵌式觸控面板，其中該觸控電路係位於一黑矩陣(Black Matrix)之下。
11. 如申請專利範圍第1項所述之內嵌式觸控面板，其中該紅色畫素電路、該綠色畫素電路、該藍色畫素電路及該觸控電路係排列為一直線。
12. 如申請專利範圍第1項所述之內嵌式觸控面板，其中該紅色畫素電路、該綠色畫素電路、該藍色畫素電路及該觸控電路係排列為一二乘二方格。
13. 如申請專利範圍第1項所述之內嵌式觸控面板，又包含一上基板及一下基板，一觸控電極係形成於該下基板，一參考電極對應於該觸控電極係形成於該上基板，一觸控電容係形成於該參考電極及該觸控電極之間。
14. 如申請專利範圍第13項所述之內嵌式觸控面板，又包含一液晶層，該觸控電容係以該液晶層為介電層。