TWI425395B - 觸控顯示面板、觸控顯示裝置及平面顯示面板 - Google Patents

Description

觸控顯示面板、觸控顯示裝置及平面顯示面板

本發明係關於一種觸控顯示面板、使用該觸控顯示面板之觸控顯示裝置，以及一種平面顯示面板。

隨著平板顯示技術之蓬勃發展及製造成本之日益降低，具有輻射低、厚度小、功耗低等優點之平板顯示裝置越來越受到消費者之青睞，因此被廣泛地應用在電子產品，比如行動電話、數位相機等。通常來說，平板顯示裝置主要包括電漿顯示裝置(PDP)、液晶顯示裝置(LCD)及有機電致發光二極體顯示裝置(OLED)等。其中，液晶顯示裝置由於具有相對低廉之成本，逐漸成為目前市場上主流之平面顯示裝置。

為了符合現代人對於更加便利、更加直觀之人機界面之需要，近年來市場上逐漸推出各種各樣具有觸控功能之平板顯示裝置，即觸控顯示裝置。觸控顯示裝置一般可分為外置式及內嵌式兩種。其中，內嵌式觸控顯示裝置是將觸控感應元件直接製作在液晶顯示面板之中，從而實現觸控面板及液晶顯示面板二者之集成。具體而言，內嵌式觸控顯示裝置之面板(即觸控顯示面板)包括複數畫素單元，其中，觸控感應元件設置在部分畫素單元中。該觸控感應單元需要佔用其對應畫素單元之一部分面積，因此其會導致此部分畫素單元中之畫素電極小於其他畫素單元。

由於畫素電極之大小不同，現有之觸控顯示面板中設置有觸控感應元件之畫素單元之液晶電容也隨著與其他畫素單元不同。因此，現有之觸控顯示裝置在工作時，當掃描電壓在高電平及低電平之間進行切換時，上述液晶電容之差異性可能導致畫素單元之間之饋通(Feed-Through)電壓不一致，從而引起畫面閃爍(Flicker)。

有鑑於此，提供一種可以減少畫面閃爍之觸控顯示面板及觸控顯示裝置實為必要。

提供一種與該觸控顯示面板對應之平面顯示面板亦為必要。

一種觸控顯示面板包括複數掃描線、複數資料線及複數觸控感應單元，每個觸控感應單元包括一第一畫素單元、一第二畫素單元及一第三畫素單元，其中每個畫素單元包括一畫素電極、一存儲電容電極及一補償電容，該畫素電極及該存儲電容電極之間設置有一存儲電容，該補償電容連接在該畫素電極及該掃描線之間，且該第一、第二、第三畫素單元三者之存儲電容之電容比及三者之補償電容之電容比均等於三者之畫素電極之面積比。

一種觸控顯示裝置，其包括一觸控顯示面板、一掃描驅動電路及一資料驅動電路，該觸控顯示面板包括複數連接至該掃描驅動電路之掃描線、複數連接至該資料驅動電路之資料線及複數觸控感應單元。每個觸控感應單元包括一第一畫素單元及一第二畫素單元，其中每個畫素單元包括一畫素電極、一公共電極、一存儲電容及一補償電容，該畫素電極與該公共電極之間形成一液晶電容，該補償電容連接在該畫素電極及該掃描線之間，且該第一、第二畫素單元二者之存儲電容之電容比及二者之補償電容之電容比均等於二者之液晶電容之電容比。

一種平面顯示面板，其包括複數掃描線、複數資料線及複數畫素單元組，每個畫素單元組包括一第一畫素單元、一第二畫素單元及一第三畫素單元，其中每個畫素單元包括一畫素電極、一公共電極、一存儲電容電極及一補償電容，該畫素電極與該公共電極之間形成一液晶電容，該畫素電極及該存儲電容電極之間設置有一存儲電容，該補償電容連接在該畫素電極及該掃描線之間，且該第一、第二、第三畫素單元三者之存儲電容之電容比及三者之補償電容之電容比至少其中之一等於三者之液晶電容之電容比。

與先前技術相比較，本發明提供之觸控顯示面板或觸控顯示裝置中，每個觸控顯示單元內部之第一、第二、第三畫素單元三者之存儲電容及補償電容之電容比均等於其畫素電極之面積比，或者該第一、第二畫素單元二者之存儲電容及補償電容之電容比均等於其液晶電容之電容比。通過此結構，在工作過程中，同一個觸控顯示單元內部之各個畫素單元所產生之饋通電壓值基本保持一致，從而有效降低該觸控顯示面板或該觸控顯示裝置之畫面閃爍現象，提高其畫面顯示品質。

與先前技術相比較，本發明提供之平面顯示面板中，每個畫素單元組內部之第一、第二、第三畫素單元三者之存儲電容及補償電容之電容比之至少其中之一等於其液晶電容之電容比。由此，在該平面顯示面板之工作過程中，同一個畫素單元組之各個畫素單元所產生之饋通電壓值相差不大，從而降低該平面顯示面板之畫面閃爍現象，提高其畫面顯示品質。

請參閱圖1，其為本發明觸控顯示裝置一較佳實施方式之等效電路示意圖。所述觸控顯示裝置100為內嵌式觸控顯示裝置，其包括觸控顯示面板110、掃描驅動電路120、資料驅動電路130及公共電壓電路140。

該觸控顯示面板110可以為平面顯示面板，比如液晶顯示面板，其包括複數平行設置之掃描線150、複數相互平行並垂直於該掃描線150之資料線160、複數平行於該掃描線150並與該掃描線間隔設置之公共線170，以及複數由該掃描線150及資料線160分隔界定且呈矩陣分佈之畫素單元180。每個畫素單元180分別包括一薄膜電晶體(Thin Film Transistor, TFT)181、一畫素電極182、一公共電極183、一存儲電容電極184及一補償電容187。

其中，該薄膜電晶體181之閘極通過其對應之掃描線150連接至該掃描驅動電路120，其汲極通過其對應之資料線160連接至該資料驅動電路130，其源極連接至該畫素電極182。並且，本實施方式中，該薄膜電晶體181之閘極及源極相互交疊，並與夾於二者之間之閘極絕緣層共同形成一交疊電容，該交疊電容也可以稱為該該薄膜電晶體181之閘極及源極之間之寄生電容。於本實施方式中，該交疊電容作為上述補償電容187，且該補償電容187連接在該掃描線150及該畫素電極182之間。

該公共電極183設置在該觸控顯示面板110之彩色濾光片(Color Filter, CF)基板(通常稱為上基板)，且在每個畫素單元180中，該公共電極183、該畫素電極182以及夾在其間之液晶層構成一液晶電容185。另外，該存儲電容電極184設置在該觸控顯示面板110之TFT基板(通常稱為下基板)，且在每個畫素單元180中，該存儲電容電極184、該畫素電極182以及夾在其間之絕緣層構成一存儲電容186。其中，本實施方式中，該存儲電容電極184連接至對應之公共線170，具體而言，該存儲電容電極184是自該公共線170延伸出來的。並且，該公共電極183及該存儲電容電極184均連接至該公共電壓電路140。

在該觸控顯示面板110中，具體地，所述呈矩陣分佈之複數畫素單元180可以劃分為複數畫素單元組，每個畫素單元組可作為一個觸控感應單元190。在本實施方式中，如圖1所示，每3×1個畫素單元180可組成一個觸控感應單元190。

請一併參閱圖2，其為圖1所示觸控顯示裝置100之觸控顯示面板110中之觸控感應單元190之平面結構示意圖。該觸控感應單元190所包括之3×1個畫素單元可以分別記為第一畫素單元、第二畫素單元及第三畫素單元，本實施方式中，該第一畫素單元、第二畫素單元及第三畫素單元可以分別為綠(G)、藍(B)、紅(R)畫素單元，且此三個畫素單元均連接至同一條掃描線150。另外，每個觸控感應單元190還具有一觸控感應元件191。該觸控感應元件191可設置在該第一、第二、第三畫素單元三者中之一個，比如該第二畫素單元(藍畫素單元)之內部，並與該畫素單元之畫素電極182相鄰設置。該觸控感應元件191可以具有一薄膜電晶體結構，其用於當該觸控感應單元190受到外力作用時，如使用者通過手指或者觸控筆向該觸控感應單元190對應位置施加一觸控動作時，向外部控制電路輸出一觸控感應訊號，以使該外部控制電路可根據該觸控感應訊號判斷出該觸控動作指向位置(以下稱為觸控位置)之座標並據此提供相應之控制訊號控制該觸控顯示裝置或者使用該觸控顯示裝置之電子產品進行相應之操作。

從圖2可以看出，由於該觸控感應元件191需要佔用其所在之第二畫素單元之部分面積，因此，該第二畫素單元中之畫素電極182之面積小於該第一、第三畫素單元中之畫素電極182之面積，即S2<S1、S2<S3，其中，S1、S2、S3分別代表該觸控感應單元190中第一、第二、第三畫素單元之畫素電極182面積。另外，S1可等於S3。為便於描述，以下假設該第一、第二、第三畫素單元之畫素電極182面積比S1：S2：S3＝1：m：n，則該第一、第二、第三畫素單元182之液晶電容185之電容比也為1：m：n。本實施方式提供之觸控顯示面板110之觸控感應單元190中，通過對該第一、第二、第三畫素單元中之薄膜電晶體181之閘極及源極之間之交疊面積進行控制，可使得該第一、第二、第三畫素單元中之補償電容187之電容值之間之比例同樣滿足1：m：n。即，在該觸控顯示面板110中，每個觸控感應單元190中之第一、第二、第三畫素單元之補償電容187之電容比等於其畫素電極182之面積比。

另一方面，本實施方式提供之觸控顯示面板110之觸控感應單元190中，通過對該第一、第二、第三畫素單元之存儲電容電極184與該畫素電極182之間之交疊面積進行控制，可使得該第一、第二、第三畫素單元中之存儲電容186之電容值之間之比例同樣滿足1：m：n。即，在該觸控顯示面板110中，每個觸控感應單元190中之第一、第二、第三畫素單元之存儲電容186之電容比同樣等於其畫素電極182之面積比。

當該觸控顯示裝置100進行畫面顯示時，該掃描驅動電路120提供高電平並依序施加到該掃描線150，當第i條掃描線接收到該高電平時，該觸控顯示面板110中第i列畫素單元180之薄膜電晶體181導通，此時，資料驅動電路130便將資料訊號分別通過對應之資料線160及薄膜電晶體181提供給所述第i列畫素單元，以使所述觸控顯示面板110顯示對應之畫面。

請參閱圖3，其為該觸控顯示面板110中一個畫素單元180之實際工作波形圖。其中，T1為該掃描驅動電路120提供給該畫素單元180之掃描訊號，T2為該公共電壓電路140提供給畫素單元180之公共電壓訊號，T3表示該畫素單元180之液晶電容185之電壓之變化曲線。從圖3可以看出，該畫素單元180在相鄰兩幀接收之資料電壓訊號之極性相反。

具體而言，在進行第N幀畫面之顯示過程中，該畫素單元180接收到一個高電平Vgh之掃描訊號，此時該資料驅動電路130開始為該畫素單元180提供資料訊號並向其內部之液晶電容185充電，因此該液晶電容185之電壓逐漸增加，直至該掃描訊號從高電平Vgh轉換為低電平Vgl。在該掃描訊號從高電平轉換為低電平瞬間，該液晶電容185之電壓將達到最大值Vm，之後其便開始減小直到穩定至與該資料驅動電路130提供之資料訊號相對應之穩定值Vs。此後，在該第N幀畫面中，該畫素單元180便顯示一個與該穩定值Vs對應之灰階。

該最大值Vm及穩定值Vs之間之電壓差為該畫素單元180之饋通(Feed-Through)電壓值Vp。通過分析發現，Vp與該畫素單元180之液晶電容185之間之滿足以下關係(公式A)：

Vp＝Cgs(Vgh-Vgl)/(Cgs+Clc+Cst) （A）

其中，Clc、Cst Cgs、分別表示該畫素單元180內部之液晶電容185、存儲電容186及補償電容187之電容值。並且，(Vgh-Vgl)為掃描訊號之高電平及低電平之電壓差，其通常為一固定值。

本實施方式提供之觸控顯示裝置100中，在觸控顯示面板110之每個觸控顯示單元190內部之第一、第二、第三畫素單元之存儲電容186及補償電容187之電容比均分別等於第一、第二、第三畫素單元之畫素電極182之面積比，其中該第一、第二、第三畫素單元之畫素電極182之面積比即為該第一、第二、第三畫素單元之液晶電容185之電容比，因此，根據以上公式A可以得出在同一個觸控顯示單元190內部之各個畫素單元在工作過程中所產生之饋通電壓值Vp將基本保持一致，從而有效降低該觸控顯示裝置100之畫面閃爍現象，提高該觸控顯示裝置100之顯示品質。

然而，本發明亦可具其他多種變更設計，比如：以上將該薄膜電晶體111之閘源交疊電容作為該補償電容187僅是本發明一種可選之實現方案，在其他替代實施方式中，該補償電容187還可以由該畫素單元180中之其他交疊電容構成，如，該掃描線150還可具有複數延伸電極，每個延伸電極分別延伸至一對應之畫素單元180內部並於其畫素電極182相互交疊，從而形成一交疊電容來作為該補償電容187。又如在另一種替代實施方式中，該補償電容187還可以為專門製作在該掃描線150及畫素電極182之間之薄膜電容。

此外，在另一種變形實施方式中，可以僅將每個畫素單元組內部之第一、第二、第三畫素單元三者之存儲電容186電容比設置為等於三者畫素電極182之面積比，或者僅將每個畫素單元組內部之第一、第二、第三畫素單元三者之補償電容187之電容比設置為等於三者畫素電極182之面積比。由此，在該觸控顯示面板110之工作過程中，同一個畫素單元組之各個畫素單元所產生之饋通電壓值相差不大，從而降低該觸控顯示面板110之畫面閃爍現象，提高其畫面顯示品質。

另外，本發明之較佳實施方式中，該公共線170延伸出之存儲電容電極184與該畫素電極182之間之交疊電容作為存儲電容186，然而，在替代實施方式中，也可以由該掃描線150延伸出一存儲電容電極，該掃描線150之存儲電容電極與該畫素電極182之間之交疊電容作為存儲電容。

綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，爰依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施方式，本發明之範圍並不以上述實施例為限，該舉凡熟悉本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。

100‧‧‧觸控顯示裝置

110‧‧‧觸控顯示面板

120‧‧‧掃描驅動電路

130‧‧‧資料驅動電路

140‧‧‧公共電壓電路

150‧‧‧掃描線

160‧‧‧資料線

170‧‧‧公共線

180‧‧‧畫素單元

181‧‧‧薄膜電晶體

182‧‧‧畫素電極

183‧‧‧公共電極

184‧‧‧存儲電容電極

185‧‧‧液晶電容

186‧‧‧存儲電容

187‧‧‧補償電容

190‧‧‧觸控感應單元

191‧‧‧觸控感應元件

圖1為本發明觸控顯示裝置一較佳實施方式的等效電路示意圖。

圖2為圖1所示觸控顯示裝置的觸控顯示面板中的觸控感應單元的平面結構示意圖。

圖3為圖1所示觸控顯示裝置的觸控顯示面板中的畫素單元的實際工作波形圖。

150‧‧‧掃描線

160‧‧‧資料線

170‧‧‧公共線

180‧‧‧畫素單元

181‧‧‧薄膜電晶體

182‧‧‧畫素電極

184‧‧‧存儲電容電極

186‧‧‧存儲電容

187‧‧‧補償電容

190‧‧‧觸控感應單元

191‧‧‧觸控感應元件

Claims (13)

1. 一種觸控顯示面板，其包括複數掃描線、複數資料線及 複數觸控感應單元，每個觸控感應單元包括一第一畫素單元、一第二畫素單元及一第三畫素單元，其中每個畫素單元包括一畫素電極、一存儲電容電極及一補償電容，該畫素電極及該存儲電容電極之間設置有一存儲電容，該補償電容連接在該畫素電極及該掃描線之間，且該第一、第二、第三畫素單元三者之存儲電容之電容比及三者之補償電容之電容比均等於三者之畫素電極之面積比。
2. 如申請專利範圍第1項所述之觸控顯示面板，其中，該畫素單元還包括一薄膜電晶體，其閘極、汲極及源極分別連接至對應之掃描線、資料線及畫素電極，且該補償電容為由該薄膜電晶體之閘極及源極相互交疊而形成之交疊電容。
3. 如申請專利範圍第1項所述之觸控顯示面板，其中，該掃描線包括複數延伸至該畫素單元之延伸電極，且該補償電容為由該掃描線之延伸電極與該畫素電極相互交疊而形成之交疊電容。
4. 如申請專利範圍第1至3項所述之觸控顯示面板，其中，該第一、第二、第三畫素單元連接於同一掃描線，且分別為綠、藍、紅畫素單元。
5. 如申請專利範圍第4項所述之觸控顯示面板，其中，該綠、藍、紅畫素單元三者中之一個之內部設置有觸控感應元件，該觸控感應元件用於在該觸控感應單元受到外力作用時提供一觸控感應訊號。
6. 一種觸控顯示裝置，其包括一觸控顯示面板、一掃描驅動電路及一資料驅動電路，該觸控顯示面板包括複數連接至該掃描驅動電路之掃描線、複數連接至該資料驅動電路之資料線及複數觸控感應單元，每個觸控感應單元包括一第一畫素單元及一第二畫素單元，其中每個畫素單元包括一畫素電極、一公共電極、一存儲電容及一補償電容，該畫素電極與公共電極之間形成一液晶電容，該補償電容連接在該畫素電極及該掃描線之間，且該第一、第二畫素單元二者之存儲電容之電容比及二者之補償電容之電容比均等於二者之液晶電容之電容比。
7. 如申請專利範圍第6項所述之觸控顯示裝置，其中，該畫素單元還包括一薄膜電晶體，其閘極、汲極及源極分別連接至對應之掃描線、資料線及畫素電極，且該補償電容為由該薄膜電晶體之閘極及源極相互交疊而形成之交疊電容。
8. 如申請專利範圍第6項所述之觸控顯示裝置，其中，該補償電容為由該掃描線與該畫素電極相互交疊而形成之交疊電容。
9. 如申請專利範圍第6項所述之觸控顯示裝置，其中，該第一及第二畫素單元連接於同一掃描線，且該第一及第二像素單元二者中之一個之內部設置有觸控感應元件，該觸控感應元件用於在該觸控感應單元受到外力作用時提供一觸控感應訊號。
10. 一種平面顯示面板，其包括複數掃描線、複數資料線及複數畫素單元組，每個畫素單元組包括一第一畫素單元、一第二畫素單元及一第三畫素單元，其中每個畫素單元包括一畫素電極、一公共電極、一存儲電容電極及一補償電容，該畫素電極與公共電極之間形成一液晶電容，該畫素電極及該存儲電容電極之間設置有一存儲電容，該補償電容連接在該畫素電極及該掃描線之間，且該第一、第二、第三畫素單元三者之存儲電容之電容比及三者之補償電容之電容比至少其中之一等於三者之液晶電容之電容比。
11. 如申請專利範圍第10項所述之平面顯示面板，其中，該畫素單元還包括一薄膜電晶體，其閘極、汲極及源極分別連接至對應之掃描線、資料線及畫素電極，且該補償電容為由該薄膜電晶體之閘極及源極相互交疊而形成之交疊電容。
12. 如申請專利範圍第10項所述之平面顯示面板，其中，該掃描線包括複數延伸至該畫素單元之延伸電極，且該補償電容為由該掃描線之延伸電極與該畫素電極相互交疊而形成之交疊電容。
13. 如申請專利範圍第10項所述之平面顯示面板，其中，該第一畫素單元、一第二畫素單元及一第三畫素單元連接於同一掃描線，且該第一、第二及第三畫素單元三者中至少一個之內部設置有觸控感應元件，該觸控感應元件用於在該觸控感應單元受到外力作用時提供一觸控感應訊號。