TWI435141B - 具有內嵌元件之液晶面板裝置及其設計方法 - Google Patents

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Description

具有內嵌元件之液晶面板裝置及其設計方法
本發明係有關於一種液晶面板裝置中次畫素面積佈局及其設計方法，特別是有關於一種具有內嵌元件之液晶面板裝置及其設計方法。
因為觸控面板可應用於可攜式產品上且具有操作人性化的優點，而有助於廣泛應用於各式電子產品，包括有個人數位助理(personal digital assistant，PDA)、掌上型電腦(palm sized PC)、行動電話、手寫輸入裝置、資訊家電(Information appliance)、自動金融機(automated teller machine，ATM)、以及店頭銷售櫃員機(point of sale，POS)等。可攜式之通訊及消費性電子產品數量日增，而且此類產品將會大量使用觸控面板作為其輸入裝置，因此近年來有許多業者投入與觸控面板有關的技術發展。
第1圖顯示一種觸控式液晶顯示器之主動元件基板之上視圖，相較於一般液晶顯示器，觸控式液晶顯示器102之次畫素104中除了作為畫素開關之電晶體110外，還需額外形成感測元件106以及讀取線108，作為觸控式面板的感應裝置，但感測元件106及讀取線108會佔據部分的次畫素104面積，而造成次畫素之透光開口率較同一畫素101內其他次畫素103、105的開口率低，易言之，無論感測元件106形成在任何一種次畫素區中，都會使所在次畫素之亮度降低，造成終端產品的標準白色座標偏移。
根據上述，一習知技術係提供一種的次畫素面積分配方式，用以解決上述色偏的問題，第2圖顯示該技術光感觸控式液晶顯示器中主動元件基板之上視圖，圖示中畫素202包括紅色次畫素204、綠色次畫素206以及藍色次畫素208。由於內嵌薄膜電晶體210以及讀取線212會佔據部分次畫素面積，造成其所在之次畫素區開口率降低，使亮度損失而產生標準白失真的問題。因此，該技術在畫素設計時，也就是在形成掃描線與訊號線時，調整其定義之次畫素的面積，以補償因包含內嵌薄膜電晶體之光感應區與讀取線的形成所造成開口率損失。將剩餘的畫素面積平均分給紅色次畫素204、綠色次畫素206以及藍色次畫素208。藉由畫素區面積的重新分配，使每一個次畫素可獲得相同開口面積，避免因內嵌薄膜電晶體佔據部分次畫素的面積，而造成標準白失真的問題，不需藉由色座標的調整來來補償色偏。雖然上述技術解決了標準白失真的問題，但此技術會造成亮度嚴重下降。舉例而言，當內嵌薄膜電晶體210以及讀取線212所佔據面積為畫素202總面積之六分之一時，剩餘面積再由紅色次畫素204、綠色次畫素206以及藍色次畫素208平均分配，此時亮度表現僅為一般面板(即未設置內嵌薄膜電晶體與讀取線之液晶面板)的87%。
有鑑於此，針對此種內嵌式觸控面板業界需要一新穎的設計方法。
根據上述問題，本發明提供一種內嵌式觸控面板的設計 方法，包括：提供一背光頻譜可調整之範圍；設計內嵌式觸控面板之一內嵌元件和一讀取線所佔據次畫素的面積比例，其中在設計內嵌式觸控面板時，係依據背光頻譜可調整之範圍，調整內嵌元件和讀取線所佔一第一次畫素，一第二次畫素和一第三次畫素的面積比例。
本發明提供一種內嵌式觸控面板，包括：一畫素，包括至少三個次畫素，上述次畫素包括一第一次畫素、一第二次畫素和一第三次畫素；一內嵌元件和一讀取線，其中內嵌元件和讀取線佔據面積為A，又佔據該第一次畫素之面積為A1 ，佔據該第二次畫素之面積為A2 ，佔據該第三次畫素之面積為A3 ，其中A1 、A2 和A3 總合為A，又A1 、A2 和A3 中至少兩者不為0。在一實施例中，A小於任一次畫素面積之一半。
為讓本發明之上述目的、特徵及優點能更明顯易懂，下文特舉一較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：
本發明係提供一種內嵌式觸控面板的設計方法，使內嵌式觸控面板中雖然內嵌元件及讀取線會佔據部分的次畫素面積，但仍可使白色色度點保持在一規範色座標，並儘可能減少面板穿透率因內嵌元件及讀取線佔據部分的次畫素面積所造成的損失，亦即，使亮度損失降到最小。
第3圖繪示本發明內嵌式觸控面板的設計方法之流程圖，請參照步驟S102，提供一具有內嵌元件之液晶面板， 其內嵌元件係配置於畫素面積中，此畫素面積包括至少三個次畫素，其至少包括第一次畫素，第二次畫素和第三次畫素。在本發明一實施例中，第一次畫素為紅色，第二次畫素為綠色，第三次畫素為藍色，但不以此為限。步驟S104為提供一背光頻譜(backlight spectrum)可調整之範圍，此係依據各液晶面板所配置之光源組成與特性而有所不同，背光頻譜可調整之範圍係為背光頻譜在特定波長可調整之相對強度範圍。以背光頻譜色度點(0.311，0.294)為參考基準，並以下述兩個實施例與比較例的條件為例，得到相對應背光頻譜的色度點座標如表1所示。接著，步驟S106係確定內嵌元件和讀取線所佔據之面積大小(以下簡稱為引入面積)，此內嵌元件可為任何嵌入至液晶面板像素單元中之功能性單元，例如感光元件或感壓元件等各種內嵌單元，視內嵌元件設計而定，可包括與該功能性單元連動的控制單元，例如將感應訊號輸出的開關元件。最後，以面板亮度損失量與白色色素點偏移量為最小值之原則，依據背光頻譜可調整的範圍，嘗試調整各次畫素的面積比例，獲得經調整分配後引入面積所佔第一次畫素，第二次畫素和第三次畫素的面積比例(步驟S108)。反之，若引入面積佔據各次畫素的面積因其它因素而無法變更，亦可藉由紅藍綠固定的次畫素面積比例來推算出所需的背光頻譜範圍。
第4A圖與第4B圖為本發明具有內嵌元件之液晶面板裝置之第一實施例與第二實施例之例示性上視圖。根據本發 明之第一實施例之液晶面板裝置400，具有複數條閘極線402且呈一方向延伸，以及複數條資料線404與該等閘極線402相交，以定義出複數個次畫素區域。另有一與資料線平行配置之讀取線406，係與內嵌元件408電性相連。此處所稱之次畫素區或次畫素面積，意指除去不透明區域外的各次畫素開口區域。在一般液晶顯示面板中，此開口區域的上方通常以具有紅色、綠色與藍色濾光層分別覆蓋，而形成紅色像素412、綠色像素414與藍色像素416以實現色彩，此紅綠藍色次畫素區域構成一個畫素區418。同一畫素區中的紅綠藍色次畫素面積各不相同，使不同顏色的次畫素區其上相對應的濾光層面積也隨著不同，但熟習此技藝人士應當明瞭各次畫素面積與其上的濾光層面積具有相對應的比例關係。如第4A圖所示，一畫素418中的各次畫素412、414、416面積的資料線間距比不同。因此，本發明的液晶面板裝置為了使置於面板陣列中的內嵌元件，不致嚴重影響此面板原有的色彩亮度表現，係依據背光頻譜設計各顏色次畫素的合適面積，恰使不同顏色次畫素面積呈現不同大小。應明瞭覆蓋在此面板上所有紅綠藍次畫素面積比係與同一畫素中紅綠藍不同顏色次畫素面積比相同。舉例而言，假設內嵌元件與讀取線佔據面積為0.5，又最大的顏色次畫素開口面積為1時，另兩種顏色次畫素面積各必定小於1，但大於0.5。較佳地，最大的次畫素面積為1時，另兩種顏色次畫素面積比可為0.7：0.8，然不以此為限。舉例而言，各顏色次畫素面積不同的呈現，可以從各次畫素開口的x方向(即延著閘極線平行)的距離 做調整，但閘極線間的距離仍維持不變，請參照第5圖。此時各次畫素面積比恰等於其x方向的長度比。
第5圖係延著第4A圖中的X-X’的虛線方向的橫切面例示圖，即第一實施例的剖面圖。根據本發明之第一實施例之液晶面板裝置400，其包括一下玻璃基材501，並且在下玻璃基材上具有兩相鄰閘極線402與兩相鄰資料線404係圍繞構成一次畫素區域。液晶面板顯示畫面即是靠此等次畫素所組成，每個次畫素需可獨立地改變灰階，故每個畫素電極(如標號412、414與416)是個別獨立的，再以二維的方式展開成陣列，並使相對應組的畫素電極可與各濾光層522、524與526(例如紅綠藍)相關聯。各濾光層間的黑色矩陣528可由不透明材料組成，使環境光不致照射到薄膜電晶體。第5圖僅為例示內嵌元件在面板結構中可能的示意圖，本發明液晶面板裝置中的內嵌元件408係根據其功能性與特性，有可能完全配置在此黑色矩陣中或部分配置在此黑色矩陣中，亦有可能配置在濾光層、透光層(例如平坦化層)下方或位於一開口下方，然不以此為限。
同樣地，根據本發明之第二實施例之液晶面板裝置401，具有複數條閘極線402且呈一方向延伸，以及複數條資料線404與該等閘極線402相交，以定義出複數個次畫素區域。另有一與資料線平行配置之讀取線406，係與內嵌元件408電性相連。各顏色次畫素面積不同的呈現，可以從各次畫素開口的y方向(即延著資料線平行)的距離做調整，例如第4B圖中的像素416。亦可將同一畫素中的另 一次畫素同時做x方向(即延著閘極線平行)的距離做調整，如同第4B圖的像素414。
已知目前一般面板所期望達到標準的白色色度座標值為(0.313，0.329)，請參考下表最右邊一欄的目標值，係目前一般面板在出廠時所依據的白色色座標值。現行面板所可容忍的變化範圍界於0.002至0.003之間，當白色色度點超過此範圍，將使得面板色彩的表現會有偏差，而造成面板在顯示影像上發生色彩改變。
以下實施例與比較例係參考CIE 1931標準光譜功率圖並配合第3圖所示之流程，經無數次驗證所得到之結果。以下茲藉由具體實施例，進一步詳述本發明之特點及功效。惟該等實施細節僅係用以說明本發明之特點，而非用以限制本發明之範疇。
【具體實施例】 實施例1 紅色次畫素面積：綠色次畫素面積：藍色次畫素面積=0.8：1：0.7
假設各次畫素面積為1(即100%)，內嵌元件和讀取線所佔據之面積大小(以下簡稱為引入面積)將近為單一次畫素面積的0.5倍。考量綠色次畫素對Y值貢獻比例最高，因此先嘗試設計一套引入面積分別佔據紅色次畫素面積20%，佔據藍色次畫素面積30%，意即綠色次畫素仍維持相同開口率，紅色與藍色次畫素開口率分別為未設置內嵌元件前的80%與70%。參考第3圖的設計流程，量測出亮度與白色色度座標點，並與一般未配置內嵌元件之液晶面度相較，以計算得到x與y的差值，如第1表所示。與標準白色色度座標值相較，其x座標的差值(△x)為萬分之二，由於符合可容忍範圍故以零表示，y座標的差值(△y)則約為千分之二。
實施例2 紅色次畫素面積：綠色次畫素面積：藍色次畫素面積=0.7：1：0.8
倘若引入面積分別佔據紅色次畫素面積30%，佔據藍色次畫素面積20%，意即綠色次畫素仍維持相同開口率，紅色與藍色次畫素開口率分別為未設置內嵌元件前的70%與80%。參考第3圖的設計流程，量測出亮度與白色色度座標點，並與一般未配置內嵌元件之液晶面度相較，以計算得到亮度下降比例，如第1表所示。與標準白色色度座標 值相較，其x座標的差值(△x)約為萬分之七，由於符合可容忍範圍故以零表示，而y座標的差值(△y)則約為千分之一。
比較例1紅色次畫素面積：綠色次畫素面積：藍色次畫素面積=0.5：1：1
倘若如習知技術將內嵌元件和讀取線只設計於紅色次畫素的區塊中，即紅色次畫素面積為50%，藍色次畫素與綠色次畫素仍維持相同面積。量測其亮度與白色色度座標點，並與一般未配置內嵌元件之液晶面度相較，以計算得到亮度下降比例，如第1表所示。與標準白色色度座標值相較，其y座標的差值(△y)約為0.0015，然而x座標的差值(△x)為0.021，遠超出可容忍範圍的0.002至0.003。
比較例2 紅色次畫素面積：綠色次畫素面積：藍色次畫素面積=1：1：0.5
倘若如習知技術將內嵌元件和讀取線只設計於藍色次畫素的區塊中，即藍色次畫素面積為50%，紅色次畫素與綠色次畫素仍維持相同面積。量測其亮度與白色色度座標點，並與一般未配置內嵌元件之液晶面度相較，以計算得到亮度下降比例，如第1表所示。與標準白色色度座標值相較，其x座標的差值(△x)雖為千分之一，然而y座標的差值(△y)為0.017，仍遠超出可容忍範圍。
由上可知，內嵌元件和讀取線只佔據單一顏色次畫素面積的設計，即比較例1與比較例2，在調整背光頻譜後仍 不能使白色色度座標接近目標色座標值(0.313，0.329)，而依據背光頻譜可調整之範圍，調整至少兩個顏色次畫素面積的設計，即實施例1和實施例2，均可以使白色色度座標接近目標色座標值。以此具體實施例條件為例，並不排除有其它同樣接近目標色座標值的可能組合，只要在背光頻譜可調整的範圍內，熟悉此技藝之人士通常會選擇最低的亮度損失組合，以使具有內嵌元件之面板具有最佳的色彩與亮度表現。由於各種顏色次畫素對於液晶面板整體的色彩表現各有其貢獻，然而本發明僅例示紅藍兩種顏色次畫素面積的調配，熟知此技藝之人士應當明瞭可任選其中兩種顏色次畫素面積，亦或是將所有顏色次畫素面積皆納入調整考量。另外，內嵌元件和讀取線所佔面積將隨著其功能性與技術發展而有所不同，上述實施例乃為方便揭示本發明之技術手段，熟悉此技藝之人士可由本說明書所揭示之內容輕易地了解本發明之其他優點與功效。
雖然本發明已揭露較佳實施例如上，然其並非用以限定本發明，任何熟悉此項技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可做些許更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定為準。
101‧‧‧畫素
105‧‧‧次畫素
102‧‧‧感觸控式液晶顯示器
103‧‧‧次畫素
104‧‧‧次畫素
105‧‧‧次畫素
106‧‧‧感測元件
108‧‧‧讀取線
110‧‧‧電晶體
202‧‧‧畫素
204‧‧‧紅色次畫素
206‧‧‧綠色次畫素
208‧‧‧藍色次畫素
210‧‧‧內嵌薄膜電晶體
212‧‧‧讀取線
400‧‧‧液晶面板裝置
401‧‧‧液晶面板裝置
402‧‧‧閘極線
404‧‧‧資料線
406‧‧‧讀取線
408‧‧‧內嵌元件
412‧‧‧紅色像素
414‧‧‧綠色像素
416‧‧‧藍色像素
501‧‧‧下玻璃基材
522‧‧‧濾光層
524‧‧‧濾光層
526‧‧‧濾光層
528‧‧‧黑色矩陣
第1圖顯示一種習知感應式液晶顯示器之主動元件基板之上視圖。
第2圖顯示一習知感應式液晶顯示器中主動元件基板之 上視圖。
第3圖顯示本發明內嵌式觸控面板的設計方法之流程圖。
第4A圖顯示本發明第一實施範例之例示性上視圖。
第4B圖顯示本發明第二實施範例之例示性上視圖。
第5圖顯示本發明第一實施範例之例示性剖面圖。

Claims (8)

  1. 一種配置內嵌元件於液晶面板的設計方法，該液晶面板包括複數個畫素，該畫素包括至少3個不同顏色之次畫素，該方法包括：a)提供一背光頻譜可調整之範圍；b)依據該背光頻譜可調整之範圍內之一特定背光頻譜，決定該液晶面板之一內嵌元件佔據各次畫素的面積比例；c)推算該液晶面板之白色色座標值，並計算該白色色座標值與一目標色座標值之差值；d)確認該差值小於一容忍界限；及e)依據該面積比例和該特定背光頻譜，配置各畫素中的內嵌元件。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之設計方法，其中該些次畫素包括一紅色次畫素、一藍色次畫素和一綠色次畫素。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之設計方法，其中該方法之步驟b)僅調整該內嵌元件佔據該紅色次畫素和該藍色次畫素之面積比例，該內嵌元件不佔據該綠色次畫素之面積。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之設計方法，其中該背光頻譜可調整之範圍係為該背光頻譜在特定波長可調整之相對強度範圍。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之設計方法，其中該目標色座標值為(0.313，0.329)。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之設計方法，其中更包括一步驟d1)法，係使降低該觸控面板因該內嵌元件佔據該畫素部分面積所導致的亮度損失。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之設計方法，其中該內嵌元件是感光式內嵌元件。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之設計方法，其中該內嵌元件為感壓式內嵌元件。
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