TWI461792B - 具有內建觸控螢幕面板的液晶顯示器 - Google Patents

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Description

具有內建觸控螢幕面板的液晶顯示器
本發明的態樣涉及一種液晶顯示器(LCD)。
優先權宣告
本申請案宣告2010年10月29日在韓國知識產權局呈遞的申請案，並且其正式授與序列為第10-2010-0106736號的優先權以及優點，並將其所揭露的內容併入此處以作參考。
觸控螢幕是一種輸入裝置，透過選擇顯示在影像顯示的螢幕或類似物上的指示內容，可以使用用戶的手或物體讓用戶的指令被輸入。用戶的手或物體在接觸位置直接接觸觸控螢幕。
為此，觸控螢幕面板形成在影像顯示器的前面，將接觸位置轉換成電訊號。因此，在接觸位置所選擇的指示內容可以作為輸入訊號被輸入到影像顯示器。
由於這種觸控螢幕面板可以代替連接到的影像顯示器的分離的輸入裝置，如鍵盤或鼠標，其應用領域已越來越多地(或逐步)延伸。
觸控螢幕面板可分為(或分割)成不同的類型，如電阻式覆蓋觸控螢幕面板、感光觸控螢幕面板、電容式觸控螢幕面板等等。當 用戶的手或物體與觸控螢幕面板接觸時，電容式觸控螢幕面板透過感測形成在導電感測圖案和相鄰的感測圖案、接地電極或類似物之間的電容變化而將轉換接觸位置為電訊號。
這樣的觸控螢幕面板一般是附加到諸如液晶顯示器或有機發光顯示器的平板顯示器的外表面，這樣才能作為產品來實現。
然而，當觸控螢幕連接到平板顯示器的外面時，它可能需要提供在觸控螢幕面板和平板顯示器之間的黏著層，並且形成觸控螢幕面板的製程可能需要分離進行。因此，處理時間和成本可能會增加。
此外，在傳統的結構中，觸控螢幕面板被附加到平板顯示器的外表面，因此，整個平板顯示器的厚度增加。
實施本發明提供一種具有內建的觸控螢幕面板的液晶顯示器(LCD)，藉由使用提供給液晶顯示器以作為觸控螢幕面板的電極的共同電極圖案和黑色矩陣圖案，可無需透過額外的製程來實現。
本發明的實施例進一步也提供了一種具有內建的觸控螢幕面板的液晶顯示器，其中相鄰的彩色濾光片圖案係形成以相互重疊在黑色矩陣圖案之間的開放區域中，因此，它可能解決產生在開放區域的影像品質下降的這個問題。
本發明實施例的態樣提供了一種具有內建觸控螢幕面板的液晶顯示器(LCD)，該液晶顯示器包括：第一基板，其具有複數個像素，其中每個像素包括薄膜電晶體和像素電極；複數個共同電極圖案，其對應該像素電極並且沿第二方向彼此分離；第二基板， 其面對該第一基板，該第二基板具有彩色濾光片圖案，其中該彩色濾光片圖案對應該像素來排列；複數個黑色矩陣圖案，其在該彩色濾光片圖案之間，該些複數個黑色矩陣圖案沿穿過第二方向的第一方向彼此分離；以及液晶層，其在該第一和第二基板之間，其中該些複數個共同電極圖案和至少一個黑色矩陣圖案分別被作為驅動電極和感測電極使用。
該黑色矩陣圖案可包括第一黑色矩陣圖案和在該些第一黑色矩陣圖案之間的虛擬黑色矩陣圖案。該虛擬黑色矩陣圖案可保存在浮動狀態，或著接地電壓(GND)可應用於該虛擬黑色矩陣圖案。
該液晶顯示器可進一步包括：電壓應用墊，其耦合到該些複數個共同電極圖案；以及電壓感測墊，其耦合到該第一黑色矩陣圖案。至少一個電壓應用墊或著電壓感測墊可是在面對該第一基板的第二基板的表面上。
至少一個電壓應用墊或著電壓感測墊可透過密封構件電氣連接到在該第一基板上的金屬圖案。
該密封構件包括導電材料，並且該導電材料的一側可接觸該墊的對應一側，並且該導電材料的另一側可接觸該金屬圖案。該導電材料可包括導電球。
該金屬圖案可電氣連接到可撓性印刷電路板，其附著到該第一基板的一表面。
該第一黑色矩陣圖案可是在相鄰彩色濾波片圖案之間，並且可經配置以作為沿著第一方向彼此分離的黑色矩陣線來實施。該黑色矩陣線的兩個或兩個以上可耦合到同一個電壓應用墊，以作為感測電極來操作。
該第一黑色矩陣圖案可包含不透明的導電材料，並且該虛擬黑色 矩陣圖案包括不透明的導電材料或不透明的有機材料。該不透明的導電材料可包括鉻(Cr)或鉻氧化物(CrOx)。
相鄰的彩色濾光片圖案可是在該黑色矩陣圖案之間的開放區域中相互重疊。
該液晶顯示器可進一步包括由形成在該黑色矩陣圖案之間的開放區域中非導電有機材料所製的附加的黑色矩陣圖案，以與該開放區域重疊。
複數個共同電極圖案可是在該第二基板上。在複數個共同電極圖案和複數個黑色矩陣圖案之間的該彩色濾光片圖案可是作為介電物質。
複數個共同電極圖案可是在該第一基板上。至少一個縫隙可是在對應每個像素的像素電極的共同電極圖案的區域中。
該液晶層可是在複數個共同電極圖案和該黑色矩陣圖案之間，並且作為介電物質。
該液晶顯示器可配置以在第一幀週期期間內執行顯示影像的操作，並且在第二幀週期期間內執行識別觸摸的操作，以及在第一幀週期期間內相同的電壓可施加到該共同電極圖案，並且在第二幀週期期間內驅動訊號可依序應用到該共同電極圖案。該第一和第二幀週期可依序且反覆地操作。
如上所述，根據本發明的實施例，形成於液晶顯示器中的共同電極圖案和黑色矩陣圖案可以被用作觸控螢幕面板的電極，因此它是可以實現一種具有內建的觸控螢幕面板的LCD，而無需額外的製程。此外，相鄰的彩色濾光片圖案係形成以相互重疊在黑色矩陣圖案之間的開放區域中，因此，它可能解決產生在開放區域的影像品質下降的這個問題。
1‧‧‧LCD
11‧‧‧第一基板
13‧‧‧金屬圖案
15‧‧‧閘極電極
20‧‧‧閘極絕緣層
23‧‧‧半導體層
23a‧‧‧主動層
23b‧‧‧歐姆接觸層
30‧‧‧數據線
33‧‧‧源極電極
35‧‧‧汲極電極
40‧‧‧保護層
43‧‧‧接觸孔
45‧‧‧絕緣層
50‧‧‧像素電極
61‧‧‧第二基板
63‧‧‧黑色矩陣
63a‧‧‧黑色矩陣圖案
63a'‧‧‧第一黑色矩陣圖案
63a"‧‧‧黑色矩陣線
63b‧‧‧虛擬黑色矩陣圖案
63b'‧‧‧虛擬黑色矩陣圖案
66‧‧‧彩色濾光片圖案
66a‧‧‧紅色濾光片圖案
66b‧‧‧綠色濾光片圖案
66c‧‧‧藍色濾光片圖案
68‧‧‧附加黑色矩陣圖案
70‧‧‧共同電極
70'‧‧‧共同電極
70a‧‧‧共同電極圖案
70a’‧‧‧共同電極圖案
71‧‧‧縫隙
90‧‧‧液晶層
100‧‧‧感測單元
150‧‧‧手指
180‧‧‧電壓應用墊
182‧‧‧電壓感測墊
185‧‧‧連接線
200‧‧‧電場線
210‧‧‧電場線
所附圖式再加上說明書來說明本發明的示範性實施例，並且連同描述而有助於解釋本發明的原則。
圖1是根據本發明的實施例來說明具有內建觸控螢幕面板的液晶顯示器(LCD)的區域的橫截面圖。
圖2是說明圖1所示的LCD中的共同電極圖案和黑色矩陣圖案的結構的透視圖。
圖3是根據本發明的另一實施例來說明具有內建觸控螢幕面板的LCD的區域的橫截面圖。
圖4是說明圖3所示的LCD中的共同電極圖案和黑色矩陣圖案的結構的透視圖。
圖5A是處於正常狀態(或無接觸條件)的感測單元的橫截面圖。
圖5B是呈現基於驅動訊號施加到如圖5A所示的感測單元的感測單元的感測結果的概略示意圖。
圖6A是在藉由手指接觸的條件下的感測單元的橫截面圖。
圖6B是呈現基於驅動訊號施加到如圖6A所示的感測單元的感測單元的感測結果的概略示意圖。
圖7是根據本發明的實施例來說明具有內建觸控螢幕面板的LCD中的第二基板的平面圖。
圖8是根據本發明的實施例來說明例如第一基板的電壓應用墊和金屬圖案之間的電氣連接的特定區域，其沿著圖7的II到II’的線截取的橫截面圖。
圖9A和9B是根據本發明的實施例來說明黑色矩陣圖案的形狀。
圖10A至10C是根據本發明的另一實施例來說明黑色矩陣圖案的形狀。
圖11A和11B是根據本發明的再另一實施例來說明黑色矩陣圖案的形狀。
在下面的詳細說明中，只有某些本發明的示範性實施例已被呈現和描述，以簡單說明為目的。由於該領域中技術人士會了解，所描述的實施例可以各種不同的方式修改，而未偏離本發明的精神和範圍。因此，圖式和說明是被視為說明性質，沒有任何限制性。此外，當一個元件被稱為是“在另一元件上”，它可以直接地在另一元件上或者藉由一個或複數個中間元件來間接地在另一元件上。此外，當一個元件被稱為是“連接到”或“耦合到”另一元件，它可以直接連接到另一元件或者藉由一個或複數個中間元件來間接地連接到另一元件。下文中，相似的參考數字是指相似的元件。
下文中的本發明的示範性實施例將參照附圖來詳細描述。
圖1是根據本發明的實施例來說明具有內建觸控螢幕面板的液晶顯示器(LCD)的區域的橫截面圖。圖2是說明圖1所示的LCD中的共同電極圖案和黑色矩陣圖案的結構的透視圖。
LCD是一種使用液晶的光學異向性和偏極特性來顯示影像的顯示器。具有細長的分子結構的液晶具有光學異向性，其中液晶分子的排列是定向導向，並且其中液晶分子的排列的偏極特性根據他們的尺寸在電場中的變化。
因此，LCD包括作為重要組成部分的液晶面板。在這裡，液晶面板可以透過加入分別具有像素電極和共同電極的第一基板(例如，陣列基板)和第二基板(例如，彩色濾光片基板)來配置。像 素電極和共同電極形成在彼此相對的表面上，具有液晶層插入其間。LCD是一種非致發光(non-luminescent)裝置，透過在像素與共同電極之間的電場的變化，人工控制液晶分子的排列方向，並使用相應改變(或更改)的光的透射度來顯示各種影像。
為此，參考圖1所示的實施例，LCD 1具有第一基板11是陣列基板並且第二基板61是彩色濾光片基板的配置，並且第一基板11和第二基板61是面對彼此來排列，並且具有插入其間的液晶層90。在這些基板之間，較低的第一基板11包括複數個閘極線(未顯示)和複數個數據線30，其相互交叉排列在第一基板11的頂表面上。薄膜電晶體Tr提供在閘極線和數據線的交錯點(或交錯區域)，以一對一地連接到形成在像素P中的像素電極50。
這種情況下，薄膜電晶體Tr包括連接到閘極線(未顯示)的閘極電極15、源極/汲極電極33和35和形成在閘極電極15和源極/汲極電極33和35之間的半導體層23。此處，半導體層23包括主動層23a和歐姆接觸層23b。
閘極絕緣層20形成在閘極電極15上，並且保護層40形成在源極/汲極電33和35上。接觸孔43形成在保護層40中，使得汲極電極35經此暴露。
像素電極50形成在保護層40的頂部並且透過接觸孔43連接到汲極電極35。
格子狀的黑色矩陣63、紅、綠、藍色濾光片圖案66a、66b、66c和共同電極(或透明電極)70形成在與第一基板11相對(例如，面對)的較高的第二基板61的相對表面上。格子狀的黑色矩陣63環繞每個像素P的周圍，以涵蓋包括閘極線、存儲線、數據線、薄膜電晶體等等的非顯示區域。紅、綠、藍色濾光片圖案66a、 66b、66c依序並重覆地排列，以對應在黑色矩陣63的內部的各自像素P。共同電極70由透明導電材料所形成，並且位於彩色濾光片圖案66a、66b、66c下方。
覆蓋層(未顯示)可進一步形成在彩色濾光片圖案666a、66b、66c和共同電極70之間。
在實施例中，根據LCD的驅動方法(例如，平面內切換(in-plane switching，IPS)方法、平面線切換(plane line switching，PLS)方法或者類似物)，共同電極70不是形成在第二基板61上，但是可形成在第一基板11上。這將是透過下列在圖3和4所示的實施例來詳細介紹。
圖3是根據本發明的另一實施例來說明具有內建觸控螢幕面板的LCD的區域的橫截面圖。圖4是說明圖3所示的LCD中的共同電極圖案和黑色矩陣圖案的結構的透視圖。
在圖3和4所示的實施例是不同於在圖1和2所示的實施例，在圖3和4所示的共同電極不形成在較高的基板上，即第二基板61，但不是形成在第一基板11上。因此，在這種實施例中，對那些在圖1和2所示的實施例中的相同部分被使用相同的參考數字所指示，並且它們的詳細說明將被忽略。
參考圖3，液晶驅動用PLS方法在其中一個顯示的影像邊緣施加電場，液晶分子之間形成的第一和第二基板。PLS方法可以達到(或取得)比其它驅動方式還高的開口率和透光率。
為此，如圖3所示，絕緣層45形成在具有薄膜電晶體Tr和像素電極50的第一基板11，並且共同電極70’形成在絕緣層45上。
共同電極70’由透明導電材料所形成。例如，共同電極70’可由銦錫氧化物(ITO)所形成。共同電極70’被定位以對應形成在 顯示區域中的每個像素P。
正如圖3所示，共同電極70’具有形成在其內部的複數個縫隙71，以致於形成具有對應於每個像素P的像素電極50的邊緣電場。雖然如圖3所示，三個縫隙71對應於每個像素P，這只是實施例並且縫隙的數量和排列可以各種不同的方式修改。
如上述配置的LCD的影像顯示操作將簡要說明如下。
首先，假如第一閘極訊號應用到提供於每個像素P中的薄膜電晶體Tr的閘極電極15，主動層23a被激活。因此，汲極電極35透過與汲極電極35分隔的源極電極33來接收從數據線30連接到源極電極33的數據訊號。這些數據訊號透過較低的主動層23a應用到間隔中(例如，預定的間隔)。
在這種情況下，汲極電極35透過接觸孔43電連接到像素電極50。因此，數據訊號的電壓應用到像素電極50。
因此，在像素電極50和共同電極70或70’之間的液晶分子的排列可根據分別應用於像素電極50和共同電極70或70’的電壓之間的電壓差異來控制，從而顯示影像(例如，預定的影像)。
在傳統的LCD中，共同電極70或70’可整合地形成在第二基板61的整個下表面上或著在第一基板11的整個上表面上，以接收相同的電壓等級。黑色矩陣63在浮動狀態，其中沒有施加任何電壓。與此相反地，在根據本發明實施例的LCD中，共同電極70或70’和黑色矩陣63如複數個彼此分離的圖案般形成以作為共有的電容式觸控螢幕面板的電極來使用。
例如，在圖2和4所示，共同電極70或70’可以作為排列以在第二方向(例如，Y軸方向)間隔處隔開(例如，一個預定的間隔)的複數個共同電極圖案70a或70a’來實現，黑色矩陣63可以作為 排列以在與第二方向交錯(或交叉)的第一方向(例如，X軸方向)間隔處隔開(例如，一個預定的間隔)的複數個黑色矩陣圖案63a來實現。
在這種情況下，黑色矩陣63可能由彩色的導電材料所製成。例如，黑色矩陣63可由鉻(Cr)和/或氧化鉻(CrOx)所形成。
在圖2的實施例中，形成在共同電極圖案70a和黑色矩陣圖案63a之間的彩色濾光片圖案66(顯示在圖1)可作為介電物質。在圖4的實施例中，形成在共同電極圖案70a’和黑色矩陣圖案63a之間的液晶層90(如圖3所示)可作為介電物質。
在圖4的實施例中，共同電極圖案70a’是提供具有複數個縫隙71在對應每個像素的區域中，以便執行PLS驅動。
因此，共同電極圖案70a或70a’可作為共有的電容式觸控螢幕面板的驅動電極來操作，黑色矩陣圖案63a可以作為共有的電容式觸控螢幕面板的感測電極來操作。
在共同電極圖案70a和黑色矩陣圖案63a之間的共有電容(CM)可分別形成在共同電極圖案70a和黑色矩陣圖案63a的交錯點(或交錯區域)處。共有電容所形成之處的交錯點(或交錯區域)作為用於執行觸摸識別的感測單元來實施。
在驅動訊號應用於連接到每個感測單元的共同電極圖案70a或70a’的這樣情況中，產生在每個感測單元中的共有電容產生感測訊號，其耦合到連接到每個感測單元的黑色矩陣圖案63a。
驅動訊號在一幀期間依序施加到共同電極圖案70a或70a’。因此，如果驅動訊號應用於任何一個驅動電極，其他驅動電極維持接地狀態。
因此，相互電容可分別形成於複數個交錯點(或交叉區域)，即 ，感測單元，透過交錯驅動線的複數個感測線，驅動訊號被應用。在手指或類似物接觸一個或複數個感測單元的這樣情況下，電容的變化產生在相應的感測單元中，並且電容的變化被感測。
透過上面所述的配置，LCD可以實現在共有的電容式觸控螢幕面板的實施例中。
在實施例中，相同的電壓等級應用於在LCD執行用於顯示影像的操作的第一幀週期中的共同電極圖案70a或70a’，並且驅動訊號依序應用到在LCD執行觸摸識別的第二幀週期中的共同電極圖案70a或70a’。
LCD可以實現，致使第一和第二幀週期不互相重疊。例如，第一和第二幀週期可能交替反覆。
在下文中，共有的電容式觸控螢幕面板的運作將參照圖5A、5B、6A和6B來詳細地描述。
圖5A是處於正常狀態(或無接觸條件)的感測單元的橫截面圖。圖5B是呈現基於驅動訊號施加到如圖5A所示的感測單元的感測單元的感測結果的概略示意圖。
在這裡，圖5A是從圖2的I到I’線截取以說明如圖2所示的透視區域的橫截面圖。
參考圖5A，顯示用於在共同電極圖案70a和黑色矩陣圖案63a之間的共有電容的電場線200。共同電極圖案70a與黑色矩陣圖案63透過彩色濾光片圖案66相互分離，其可作為介電材料。
在這裡，共同電極圖案70a是如上所述被排列以彼此分開的共同電極圖案之一，並且黑色矩陣圖案63a對應於與共同電極圖案交錯的黑色矩陣圖案。
在實施例中，黑色矩陣圖案63a形成在圖5A所示的第二基板61的 底表面上。
在這種情況下，共同電極圖案70a和黑色矩陣圖案63a相互交叉的點(或區域)是感測單元100。如圖5A所示，共有電容CM形成在對應於感測單元100的共同電極圖案70a和黑色矩陣圖案63a之間。
產生於每個感測單元100中的共有電容CM是被產生當驅動訊號施加到連接到每個感測單元100的共同電極圖案共同電極圖案70a時。
那就是，參考圖5B，驅動訊號(例如，3V電壓)依序應用到每個驅動電極X1到Xn。當驅動訊號施用於任何一對驅動電極X1到Xn，其他的驅動電極維持接地狀態。在參考圖5B，驅動訊號應用到第一驅動電極X1的例子將加以說明。
因此，共有電容可分別形成於複數個交錯點(或交叉區域)，即，感測單元S11至Sm1，藉由穿越第一驅動電極X1的複數個感測電極Y1至Ym使得該驅動訊號被應用。因此，對應共有電容的電壓(例如，0.3V)從連接到每個感測單元的感測電極Y1至Ym所感測，使得驅動訊號被應用。
圖6A是藉由手指接觸的條件下的感測單元的橫截面圖。圖6B是呈現基於驅動訊號施加到如圖6A所示的感測單元的感測單元的感測結果的概略示意圖。
參考圖6A，當手指150接觸至少一個感測單元100時，手指是低阻抗的物體，在黑色矩陣圖案63a及人體之間具有AC電容C1。人體相對於接地具有約200pF的自我電容(self-capacitance)，而自我電容遠大於電容C1。
在由於手指150的接觸所致的在共同電極圖案70a和黑色矩陣圖案 63a之間的電場線210屏蔽的這樣情況下，電場線210透過存在於手指150和人體中的電容路徑分支到地面，因此，如圖3A所示的正常狀態下的共有電容CM是藉由電容C1所減少(CM1=CM-C1)。
另外，在每個感測單元100中的共有電容的變化改變提供給連接到感測單元100的黑色矩陣圖案63a的電壓。
那就是，如圖6B所示，驅動訊號(例如，3V電壓)依序應用到每個驅動電極X1到Xn，使得共有電容CM藉由穿越第一驅動電極X1的複數個感測線Y1到Ym分別形成在複數個感測單元S11至Sm1，使得驅動訊號被應用。在手指150接觸一個或複數個感測單元(例如，S12和S1m)的這樣情況下，共有電容下降，因此，電壓(如0.1V)，對應於減少的共有電容CM1的電壓從分別連接到經接觸的感測單元S12和S1m的感測電極Y2和Ym被感測到。
然而，由於現有的共有電容CM是維持在其他感測單元，其連接到第一驅動電極接觸X1，但沒有透過手指150接觸，現有的電壓(例如，0.3V)是由分別連接到其他感測單元的感測電極所感測。也就是說，精確的觸摸位置可以透過在應用到感測電極的電壓之間的差異所感測。
圖7是根據本發明的實施例來說明具有內建觸控螢幕面板的LCD中的第二基板的平面圖。
在圖7，在圖1和2所示的實施例，即其中共同電極圖案形成在第二基板上的結構，被描述為例子。然而，實施例是不限於此。也就是說，共同電極圖案可能形成在第一基板上，如圖3和4所示的實施例中的描述。
為方便說明，只有構成在LCD的第二基板上的觸控螢幕面板的共同電極圖案(驅動電極)和黑色矩陣圖案(感測電極)顯示在圖 7。
參考圖7，複數個共同電極圖案(驅動電極)70a及黑色矩陣圖案(感測電極)63a互相交錯地形成在LCD的第二基板61上。
對應各自的共同電極圖案(驅動電極)70a的電壓應用墊180和對應各自的黑色矩陣圖案(感測電極)63a的電壓感測墊182是形成在第二基板61上。共同電極圖案(驅動電極)70a連接到電壓應用墊180，並且黑色矩陣圖案(感測電極)63a透過連接線185連接到電壓感測墊182。
在這種情況下，電壓應用墊180和電壓感測墊182形成在第二基板61的底表面上。因此，在用於施加訊號(例如，預定的訊號)到電壓應用墊180的可撓性印刷電路板(FPCB，未顯示)形成在第一基板11上的這樣情況下，電壓應用墊180和電壓感測墊182是電氣連接到FPCB。
因此，在實施例中，形成在第二基板61的底表面上的電壓應用墊180和電壓感測墊182以及電氣連接到接附到第一基板11的表面的FPCB的金屬圖案(未顯示)是使用形成於外部區域的密封件(未顯示)來電氣連接，使得第一和第二基板11和61結合在一起。
圖8是根據本發明的實施例來說明例如第一基板的電壓應用墊和金屬圖案之間的電氣連接的特定區域，其沿著圖7的II到II’的線截取的橫截面圖。
如上所述，共同電極圖案(驅動電極)70a可形成在第一基板11上。在這種情況下，電壓應用墊180形成在第一基板11上，因此，形成在第二基板61上的電壓感測墊182將被描述為圖8的目標。參考圖8，形成在第二基板61的底表面上的電壓感測墊182電連接到形成在第一基板11上的金屬圖案13，通過密封件190。為此， 密封構件190包含如導電球192的導電材料，並且導電球192的一側接觸電壓感測墊182，導電球192的另一側接觸金屬圖案13。
金屬圖案13電性連接到第一基板11的表面上的FPCB(未顯示)。因此，形成在第二基板61上的電壓感測墊182電氣連接到定位於第一基板11上的FPCB。
圖9A和9B是根據本發明的實施例來說明黑色矩陣圖案的形狀。
在此實施例，如圖9A和9B所示，黑色矩陣以一間隔(例如，預定的間隔)分開以形成複數個圖案。
在這種情況下，如光洩漏或條紋染色的影像品質退化可能發生在藉由分離黑色矩陣所創建(或打開)的開放區域A。
為了解決這樣的問題，在實施例中，相鄰的彩色圖案係形成以在開放區域A中相互重疊。
也就是說，如果相鄰的藍色和紅色濾光片圖案66c和66a在開放區域A相互重疊形成，光學黑色效果在藍色和紅色濾光片圖案66c和66a的重疊部分顯現。因此，由於開放的黑色矩陣，它是可以克服影像品質退化的發生。
取決於分開的黑色矩陣的結構，互相重疊的彩色濾光片圖案的形狀可能會更改(或改變)。圖9A顯示了在X軸上的黑色矩陣方向中開放的黑色矩陣。在圖9A中，鄰近的紅色濾光片圖案66a包括延伸到開放區域A的突出物以覆蓋開放區域A。鄰近的藍色濾光片圖案66c也包括與紅色濾光片圖案66a的突出物重疊的開放區域中的部分。在其它實施例中，藍色濾光片圖案66c可能有延伸到區域A的突出物，並且紅色濾光片圖案66a可能具有在區域A中的重疊部分。
圖9B顯示了在Y軸上的黑色矩陣方向中開放的黑色矩陣。在這種 情況下，彩色濾光片圖案的形狀是一樣的，即圖9A。然而，相鄰開放區域的彩色濾光片圖案的寬度係廣泛地形成以包括開放區域，從而使得相鄰的開放區域的彩色濾光片圖案互相重疊。換句話說，因為在Y軸方向延伸的部分黑色矩陣是不存在經過區域A的位置處，紅色和藍色濾光片圖案66a和66c沿Y軸方向相互重疊以擋光，彷彿黑色矩陣是沿Y軸方向存在。這種沿Y軸方向的重疊也可能將出現在圖9A的實施例中。
在圖9A及9B所示的實施例中，作為感測電極操作的每個黑色矩陣圖案63a是實施以具有對應包括紅、綠、藍濾光片圖案的像素(例如，像素單元)的寬度。然而，本發明是不限於此。
這是，例如，當觸控螢幕面板的十個感測電極(或通道)是必需的，整個黑色矩陣被分成十個黑色矩陣圖案，從而使得分離的黑色矩陣圖案可能被作為各自的感測電極來使用。
如果黑色矩陣被分成具有相同的寬度的十個黑色矩陣圖案，作為感測電極的每個黑色矩陣圖案63a的寬度大大擴大，並且在相鄰的黑色矩陣圖案之間的間隔是大大縮小。因此，它可能難以如正常的感測電極來操作黑色矩陣圖案。
因此，在下面的實施例中，黑色矩陣分成如感測電極的第一黑色矩陣圖案和定位在各自的第一黑色矩陣圖案之間的虛擬黑色矩陣圖案。
圖10A至10C是根據本發明的另一實施例來說明黑色矩陣圖案的形狀。
參考圖10A，黑色矩陣63分為第一黑色矩陣圖案63a’和虛擬黑色矩陣圖案63b。這裡，第一黑色矩陣圖案63a’作為感測電極來操作並且電連接到電壓感測墊182。電壓不應用於在浮動狀態中的 虛擬黑色矩陣圖案63b，或著接地電壓GND可能被應用到虛擬黑色矩陣圖案63b。
也就是說，複數個黑色矩陣圖案63a’和63b中的只有一些第一黑色矩陣圖案63a’是用來作為感測電極，使得在感測電極之間的間隔可充分地間距。虛擬黑色矩陣圖案63b履行防止光線被傳輸穿過的作用。
因此，電壓感測墊182分別電氣連接到作為感測電極的第一黑色矩陣圖案63a’。電壓不應用於在浮動狀態中的虛擬黑色矩陣圖案63b，或著接地電壓GND可能被應用到虛擬黑色矩陣圖案63b。
應用到虛擬黑色矩陣圖案63b的接地電壓在當觸摸訊號感測不到的時間期間被施加，即當感測電極不操作的時期，因此，它是可以實現能夠承受來自外部供應的靜電而不必影響觸摸靈敏度的架構。
在圖10A所示的實施例的案例中，相鄰的彩色濾光片圖案係形成以在藉由如圖9A及9B所示的分離的黑色矩陣所開放的區域A中相互重疊，因此，它是可以克服開放區域A中的影像品質退化。
參考圖10B，如感測電極般運作的第一黑色矩陣圖案可以實現，因為只要有一線放置在第二方向(例如，Y軸方向)，即黑色矩陣線63a”提供在相鄰的彩色濾光片圖案(例如，綠色(G)和藍色(B)濾光片圖案)之間。其他黑色矩陣圖案是(或成為)虛擬黑色矩陣圖案63b。
在實施例中，黑色矩陣線63a”的寬度約6至7奈米，其是相對(例如，相當)薄的，因此，在觸摸感測度的觀點上是有缺點的。為了解決這個問題，以間隔(例如，預定的間隔)隔開的至少有兩個或以上的相鄰的黑色矩陣線63a”可作為如圖10C所示的感測 電極般接地。
在圖10C的實施例中，相鄰的黑色矩陣線63a”透過相同的連接線185連接到相同的電壓感測墊182，以作為感測電極來操作。
在圖10B及10C所示的實施例中，相鄰的彩色濾光片圖案係形成以在區域B中相互重疊，其是透過在圖9A及9B所示的分離的黑色矩陣所開放，因此，它是可以克服在開放區域B中的影像品質退化。
圖11A和11B是根據本發明的再另一實施例來說明黑色矩陣圖案的形狀。
參考圖11A，對應圖10B所示的實施例的實施例。在圖11A中，由導電有機材料所製成的附加黑色矩陣圖案68是另外形成在藉由分離的黑色矩陣所開放的區域B，以避免如光洩漏的影像品質下降。
參考圖11B，實施例也對應於圖10B所示的實施例。由於作為感測電極操作的黑色矩陣線63a”的數量和面積遠遠小於虛擬黑色矩陣圖案63b’的數量和面積，只有黑色矩陣線63a”可能由彩色導電材料(如鉻(Cr)和/或氧化鉻(CrOx))所形成並且虛擬黑色矩陣圖案63b’可能由非導電的有機材料所形成。因此，黑色矩陣不進一步分離，從而形成黑色矩陣線63a”，因此，有可能提前避免(或刪除)開放區域B。
本發明已被描述在連接的特定示範性實施例中，它是可以理解成本發明不僅限於披露的實施例，但與此相反，其意圖涵蓋包括在所附加的申請權利範圍中的精神和範疇及其等效物的各種修改和等效的排列。
63‧‧‧格子狀黑色矩陣
63a‧‧‧感測電極
70‧‧‧共同電極或透明電極
70a‧‧‧共同電極圖案或驅動電極

Claims (21)

  1. 一種具有內建觸控螢幕面板的液晶顯示器(LCD)，該液晶顯示器包括：第一基板，其具有複數個像素，其中每個像素包括薄膜電晶體和像素電極；複數個共同電極圖案，其對應該像素電極並且沿第二方向彼此分離；第二基板，其面對該第一基板，該第二基板具有彩色濾光片圖案，其中該彩色濾光片圖案對應該像素來排列；複數個黑色矩陣圖案，其在該彩色濾光片圖案之間，該些複數個黑色矩陣圖案沿與第二方向交錯的第一方向彼此分離；以及液晶層，其在該第一和第二基板之間，其中該些複數個共同電極圖案和至少一個黑色矩陣圖案分別作為驅動電極和感測電極使用；其中該液晶顯示器係配置以在第一幀週期期間內執行顯示影像的操作，並且在第二幀週期期間內執行識別觸摸的操作，以及其中在第一幀週期期間內相同的電壓施加到該共同電極圖案，並且在第二幀週期期間內驅動訊號是依序應用到該共同電極圖案。
  2. 如申請專利範圍第1項的液晶顯示器，其中，該黑色矩陣圖案包括第一黑色矩陣圖案和在該些第一黑色矩陣圖案之間的虛擬黑色矩陣圖案。
  3. 如申請專利範圍第2項的液晶顯示器，其中，該虛擬黑色矩陣圖 案保存在浮動狀態，或接地電壓(GND)應用於該虛擬黑色矩陣圖案。
  4. 如申請專利範圍第2項的液晶顯示器，進一步包括：電壓應用墊，其耦合到該些複數個共同電極圖案；以及電壓感測墊，其耦合到該第一黑色矩陣圖案。
  5. 如申請專利範圍第4項的液晶顯示器，其中，至少一電壓應用墊或電壓感測墊是在面對該第一基板的第二基板的表面上。
  6. 如申請專利範圍第5項的液晶顯示器，其中至少一電壓應用墊或電壓感測墊透過密封構件電氣連接到在該第一基板上的金屬圖案。
  7. 如申請專利範圍第6項的液晶顯示器，其中，該密封構件包括導電材料，並且該導電材料的一側接觸該墊的對應一側，並且該導電材料的另一側接觸該金屬圖案。
  8. 如申請專利範圍第7項的液晶顯示器，其中，該導電材料包括導電球。
  9. 如申請專利範圍第7項的液晶顯示器，其中，該金屬圖案電氣連接到可撓性印刷電路板，該可撓性印刷電路板附著到該第一基板的一表面。
  10. 如申請專利範圍第2項的液晶顯示器，其中，該第一黑色矩陣圖案是在相鄰彩色濾波片圖案之間，並且經配置以作為沿著第一方向彼此分離的黑色矩陣線來實施。
  11. 如申請專利範圍第10項的液晶顯示器，其中，兩個或兩個以上的該黑色矩陣線耦合到同一個電壓應用墊，以作為感測電極來操作。
  12. 如申請專利範圍第2項的液晶顯示器，其中，該第一黑色矩陣圖 案包含不透明的導電材料，並且該虛擬黑色矩陣圖案包括不透明的導電材料或不透明的有機材料。
  13. 如申請專利範圍第12項的液晶顯示器，其中，該不透明的導電材料包括鉻(Cr)或鉻氧化物。
  14. 如申請專利範圍第1項的液晶顯示器，其中，相鄰的彩色濾光片圖案是在該黑色矩陣圖案之間的開放區域中相互重疊。
  15. 如申請專利範圍第1項的液晶顯示器，進一步包括形成在該黑色矩陣圖案之間的開放區域中且由非導電有機材料所製的附加黑色矩陣圖案，以與該開放區域重疊。
  16. 如申請專利範圍第1項的液晶顯示器，其中，複數個共同電極圖案是在該第二基板上。
  17. 如申請專利範圍第16項的液晶顯示器，其中，在複數個共同電極圖案和複數個黑色矩陣圖案之間的該彩色濾光片圖案是作為介電物質。
  18. 如申請專利範圍第1項的液晶顯示器，其中，複數個共同電極圖案是在該第一基板上。
  19. 如申請專利範圍第18項的液晶顯示器，其中，至少一個縫隙是在對應每個像素之像素電極的共同電極圖案的區域中。
  20. 如申請專利範圍第18項的液晶顯示器，其中，該液晶層是在複數個共同電極圖案和該黑色矩陣圖案之間，並且作為介電物質。
  21. 如申請專利範圍第1項的液晶顯示器，其中，該第一和第二幀週期依序且反覆地操作。
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