TWI409686B - 觸控液晶顯示裝置 - Google Patents

Description

觸控液晶顯示裝置

本發明係關於一種觸控液晶顯示裝置，尤指一種內嵌式(in-cell)觸控液晶顯示裝置。

在現今各式消費性電子產品如個人數位助理(personal digital assistant，PDA)、行動電話(mobile phone)、掌上型電腦(palm-sized PC)、衛星導航系統(global positioning address，GPA)及資訊家電(information appliance)等產品中，在其顯示面板(display panel)上設置觸控面板(touch panel)，以取代按鍵或滑鼠等傳統輸入裝置，讓使用者可利用手指或觸控筆等依照顯示之圖像及文字進行互動式輸入操作之途徑，係具有符合短小輕薄的產品要求、改善人與機器間溝通介面的友善度、並提升輸入操作效率等優點，故使觸控式面板成為關鍵的零組件之一。

請參閱圖1，圖1係一習知觸控液晶顯示裝置之剖面示意圖。習知觸控液晶顯示裝置100包括一液晶顯示面板110與一觸控面板120，觸控面板120的感應方式包括電阻型、電容型、電磁型、表面聲波型以及紅外線型。如圖1所示，觸控面板120包含一上基板122與一下基板124，上基板122與下基板124相對之表面則分別形成一透明導電層126、128，而在下基板124的透明導電層128上更設置有支撐用的間隔球130。當觸控面板120的上基板122受到一外力壓按時，上基板122即產生一局部彎曲形變，使得上基板122的透明導電層126得以與下基板124的透明導電層128電性連接，從而產生一訊號傳送至外接之讀取電路進行觸控位置的判讀。

如該技藝中具通常知識者所知，液晶顯示面板110與觸控面板120係於分別完成製作後，始如圖1所示，藉由一黏合層102堆疊黏接。觸控面板120所包括的各膜層如上基板122、下基板124、透明導電層126、128等與黏合層102的存在係增加了觸控液晶顯示裝置100之厚度與重量，且因其材料與結構限制而使得觸控液晶顯示裝置100的厚度難以降低。此外，觸控面板120與黏合層102更降低了觸控式液晶顯示裝置100的光穿透率，即降低了觸控液晶顯示裝置100的顯示效果。

有鑑於此，本發明之一目的係提供一種符合產品輕薄及良好顯示效果要求的內嵌式觸控液晶顯示裝置。

根據本發明之申請專利範圍，本發明係揭露一種觸控液晶顯示裝置，其包括一第一基板、一相對於該第一基板之第二基板、一設置於該第一基板與該第二基板間之液晶層、一設置於該第二基板上鄰近該液晶層之表面的第一傳感線(sensing line)與第二傳感線、一第一導電層與一第二導電層，該第一導電層與該第二導電層係分別與該第一傳感線與該第二傳感線電性連接，且該第一導電層與該第二導電層係藉由一空隙互相電性隔絕。該觸控液晶顯示裝置更包括一設置於該第一基板上，且對應於該空隙之間隙子，該間隙子係響應一外界壓力而與該第一導電層與該第二導電層電性連接。

根據本發明所提供之觸控液晶顯示裝置，係藉由間隙子電性連接原本藉由空隙電性隔絕的第一導電層與第二導電層，使得觸控訊號得以由第一傳感線經由第一導電層、間隙子與第二導電層傳送至第二傳感線，再傳送至讀取電路，供外接的讀取電路解碼判斷觸控的確切位置。故可成功地整合觸控面板與顯示面板，達到提供內嵌式觸控顯示裝置之目的，不僅可薄化實際觸控液晶顯示裝置的厚度，更不會造成觸控液晶顯示裝置的亮度的損失。

請參閱圖2至圖5，圖2所繪示為本發明所提供之觸控液晶顯示裝置之一較佳實施例之一示意圖，圖3為圖2所示之觸控液晶顯示裝置沿A-A’線之剖面示意圖；圖4則為圖3所示之觸控液晶顯示裝置之使用狀態之示意圖，另外圖5則為本較佳實施例之一變化型。首先請參閱圖3，本較佳實施例所提供之觸控液晶顯示裝置200包含有一第一基板202、一相對於第一基板202之第二基板204、與一設置於第一基板202與第二基板204間之液晶層206。第一基板202係一透明且具彈性之基板，其鄰近液晶層206之表面係設置有彩色濾光層208、如黑色矩陣之一遮光層210、一選擇性設置之平坦保護層(overcoat)(圖未示)、一間隙子212、一公共電極(common electrode)214以及一第三導電層215，第三導電層215可與公共電極214同時形成，且包括相同的導電材料，但彼此電性隔絕。彩色濾光層208一般可包括紅、綠、藍等顏色，用以實現不同色彩的顯示。公共電極214包括透明導電材料如銦錫氧化物(indium tin oxide，以下簡稱為ITO)或銦鋅氧化物(indium zinc oxide，以下簡稱為IZO)。公共電極214係如圖3所示，覆蓋第一基板202上的各膜層如遮光層210與彩色濾光層208，而與液晶層206接觸。在本發明中間隙子212係為一感光間隙子(photo spacer)，因此第三導電層215係覆蓋於間隙子212上，即第三導電層215設置於間隙子212與液晶層206之間。此外間隙子212但亦不限制為一導電型間隙子，當間隙子為導電型間隙子時，係可如圖5所示，將此導電型間隙子212a設置於第三導電層215與液晶層206之間。

接下來請同時參閱圖2與圖3。第二基板204上係設置有複數個薄膜電晶體220、複數條第一傳感線(sensing line)230、複數條第二傳感線232、複數條資料線234與複數個畫素電極236。各薄膜電晶體220更包含有一閘極222、一源極224、與一汲極226。薄膜電晶體220之源極224係與資料線234電性連接；而其汲極226則與畫素電極236電性連接。值得注意的是，本較佳實施例中，第一傳感線230係一掃描線，掃描線/第一傳感線230係與閘極222電性連接，且掃描線/第一傳感線230與閘極222係藉由相同的製程形成，因此掃描線/第一傳感線230與閘極222包括相同的導電材料，且共平面。而第二傳感線232、資料線234、源極224與汲極226係藉由相同的製程形成，因此源極224、汲極226、第二傳感線232與資料線234包括相同的導電材料，且共平面。由於該等製程步驟係為熟習該領域之人士所熟知，故於此係不再贅述。另外如圖2所示，資料線234與第二傳感線232係互相平行且電性隔絕；而資料線234係與掃描線/第一傳感線230為垂直交錯設置，故第一傳感線230與第二傳感線232係互相垂直交錯。如前所述，由於第一傳感線230與閘極222同時形成，而第二傳感線232、資料線234、源極224與汲極226同時形成，因此第一傳感線230與第二傳感線232間更設置有一絕緣層238電性隔離兩者，即第一傳感線230與第二傳感線232係設置於不同平面。

接下來以一單一感測單元為例說明，請參閱圖3。第二基板204上設置有一平坦層240，且平坦層240包括有一對應於第一傳感線230之開口242與一對應於第二傳感線232之開口244。第二基板204上更包括一第一導電層250與一第二導電層252，第一導電層250與第二導電層252可與畫素電極236藉由相同的製程形成，故包括相同的透明導電材料如ITO或IZO等。第一導電層250係透過開口242與第一傳感線230電性連接；第二導電層252則透過開口244與第二傳感線232電性連接。值得注意的是，第一導電層250第二導電層252係如圖3所示，藉由一空隙254電性隔絕；而第一基板202上的間隙子212更是對應於空隙254設置。間隙子212之厚度係小於第三導電層215至第一導電層250與第二導電層252之距離，也就是說，包覆間隙子212之第三導電層215的底面與第一導電層250、第二導電層252的頂面之間在毫無外力存在的狀況下係具有一空隙d。

請參閱圖4。當一外界壓力施加於第一基板202上時，具有彈性的第一基板202因外力而向下產生局部之可逆形變，並使得間隙子212與第一導電層250、第二導電層252間的空隙d消失。換句話說，間隙子212係響應外界壓力而如圖4所示，使第三導電層215與第一導電層250、第二導電層252電性連接。

接下來請同時參閱圖4與圖6，圖6係本較佳實施例所提供之觸控液晶顯示裝置工作原理示意圖。如圖6所示，各第二傳感線232係分別與一第二讀取電路262電性連接；而各第一傳感線230則可選擇性地與一第一讀取電路260電性連接。如前所述，在本較佳實施例中第一傳感線230即觸控液晶顯示裝置200之掃描線，因此各第一傳感線230亦與一閘極驅動電路(圖未示)電性連接，並由該閘極驅動電路依序獲得一開啟電壓(turn-on voltage)。當外界壓力如圖4施加於第一基板202，並使得第一導電層250、包覆間隙子212的第三導電層215與第二導電層252電性連接時，第一傳感線230從閘極驅動電路所接收的開啟電壓會透過第一導電層250、包覆間隙子212的第三導電層215與第二導電層252傳送至第二傳感線232，隨後傳送至第二讀取電路262，而產生X方向的觸控訊號。另一方面，由於每一條平行X方向設置的第一傳感線230與每一條平行Y方向的的第二傳感線232係以兩兩為一組的方式定址出交錯位置的次畫素單元，且掃描線為依序掃描每一列，因此當第二讀取電路262獲得X方向的觸控訊號時，即可依接收到信號的時間點反向推測是哪一條第一傳感線230與第二傳感線232電性連接，使得電壓可由該第二傳感線232傳送至第二讀取電路262，故可反推得到Y方向的觸控訊號。然而由於上述的判讀方式係可根據不同的訊號解碼電路設計獲得，因此亦不限於上述所提及之判讀方法。

根據本發明所提供之觸控液晶顯示裝置，係藉由間隙子本身或由覆蓋間隙子的第三導電層電性連接原本藉由空隙電性隔絕的第一導電層與第二導電層，使得觸控訊號得以由第一傳感線經由第一導電層、間隙子或第三導電層與第二導電層傳送至第二傳感線，再傳送至讀取電路，供外接的讀取電路解碼判斷觸控的確切位置。且本發明所提供之觸控液晶顯示裝置除可採用薄膜電晶體基板之外，亦不限制採用彩色濾光陣列基板(color filter on array，COA)。另外，本發明所提供的觸控液晶顯示裝置利用間隙子與第一導電層、第二導電層的設置達到內嵌式觸控顯示裝置之功能，亦即成功地達到整合觸控面板與顯示面板之目的，不僅可薄化實際液晶顯示裝置的厚度，更不會造成液晶顯示裝置的亮度的損失。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

100．．．觸控液晶顯示裝置

102．．．黏合層

110．．．液晶顯示面板

120．．．觸控面板

122．．．上基板

124．．．下基板

126、128．．．透明導電層

130．．．間隔球

200．．．觸控液晶顯示裝置

202．．．第一基板

204．．．第二基板

206．．．液晶層

208．．．彩色濾光層

210．．．遮光層

212．．．間隙子

212a．．．導電型間隙子

214．．．公共電極

215．．．第三導電層

220．．．薄膜電晶體

222．．．閘極

224．．．源極

226．．．汲極

230．．．第一傳感線

232．．．第二傳感線

234．．．資料線

236．．．畫素電極

238．．．絕緣層

240．．．平坦層

242、244．．．開口

250．．．第一導電層

252．．．第二導電層

254．．．空隙

260．．．第一讀取電路

262．．．第二讀取電路

圖1係一習知觸控液晶顯示裝置之剖面示意圖。

圖2為本發明所提供之觸控液晶顯示裝置之第一較佳實施例之一示意圖。

圖3為圖2所示之觸控液晶顯示裝置沿A-A’線之剖面示意圖。

圖4為圖3所示之觸控液晶顯示裝置之使用狀態之示意圖。

圖5為第一較佳實施例之一變化型。

圖6係本第一較佳實施例所提供之觸控液晶顯示裝置之工作原理示意圖。

200．．．觸控液晶顯示裝置

202．．．第一基板

204．．．第二基板

206．．．液晶層

208．．．彩色濾光層

210．．．遮光層

212．．．間隙子

214．．．公共電極

215．．．第三導電層

230．．．第一傳感線

232．．．第二傳感線

238．．．絕緣層

240．．．平坦層

242、244．．．開口

250．．．第一導電層

252．．．第二導電層

254．．．空隙

Claims (12)

1. 一種觸控液晶顯示裝置，其包括：一第一基板，包括一公共電極與一第三導電層，且該公共電極與該第三導電層係電性隔絕；一相對於該第一基板之第二基板；一設置於該第一基板與該第二基板間之液晶層；一第一傳感線與第二傳感線，設置於該第二基板上鄰近該液晶層之表面；一第一導電層與一第二導電層，分別與該第一傳感線與該第二傳感線電性連接，且該第一導電層與該第二導電層係藉由一空隙電性隔絕；以及一感光間隙子，設置於該第一基板上，且對應於該空隙，其中該第三導電層係設置於該感光間隙子與該液晶層之間。
2. 如申請專利範圍第1項所述之觸控液晶顯示裝置，其中該第一傳感線係一掃描線。
3. 如申請專利範圍第2項所述之觸控液晶顯示裝置，其中該第二基板上更進一步包括一資料線。
4. 如申請專利範圍第3項所述之觸控液晶顯示裝置，其中該資料線與該第二傳感線包括相同之導電材料，且共平面。
5. 如申請專利範圍第4項所述之觸控液晶顯示裝置，其中該資料線與該第二傳感線互相平行且電性隔絕。
6. 如申請專利範圍第5項所述之觸控液晶顯示裝置，其中該第一傳感線與該第二傳感線係互相垂直。
7. 如申請專利範圍第1項所述之觸控液晶顯示裝置，其中該第二基板上更進一步包括一畫素電極。
8. 如申請專利範圍第7項所述之觸控液晶顯示裝置，其中該畫素電極、該第一導電層與該第二導電層包括相同的導電材料。
9. 如申請專利範圍第1項所述之觸控液晶顯示裝置，更進一步包括一讀取電路，且該讀取電路係與該第二傳感線電性連接。
10. 如申請專利範圍第1項所述之觸控液晶顯示裝置，其中該第三導電層與該公共電極包括相同的導電材料。
11. 如申請專利範圍第1項所述之觸控液晶顯示裝置，其中該感光間隙子之高度係小於該第三導電層至該第一導電層與該第二導電層之距離。
12. 如申請專利範圍第11項所述之觸控液晶顯示裝置，其中該感光間隙子係響應一外界壓力向該第二基板方向移動，使得該第三導電層與該第一導電層與該第二導電層電性連接。