TWI471796B - 觸控顯示裝置 - Google Patents

Description

觸控顯示裝置

本發明關於一種觸控顯示裝置。

目前常見的觸控顯示裝置為一顯示面板加上外掛的觸控面板，故整體的厚度較高，且觸控顯示裝置因外加觸控面板或覆蓋板，以及面內反射的影響而容易造成穿透率的衰減。因此，若能將觸控功能直接整合於一顯示裝置即能避免上述問題。然而，目前將觸控感測單元整合於一液晶顯示器的設計，除原本的顯示線路外，需額外佈局觸控感測的驅動線路，因此除了會佔用液晶顯示器的顯示區域而降低開口率外，也會增加觸控感測信號與顯示信號間的交互干擾及推動負載。

本發明提供一種高良率、薄型化、高開口率以及低信號干擾的觸控顯示裝置。

本發明的一實施例提供一種觸控裝置，包含一濾光片基板、一陣列基板、一液晶層以及一觸控感測結構。陣列基板相對濾光片基板設置且與濾光片基板保持一間距，且液晶層夾設於濾光片基板與陣列基板之間。觸控感測結構設置於濾光片基板且包含一第一電極串列及疊合第一電極串列並與第一電極串列保持一間距的一第二電極串列。於進行觸控感測操作時第一電極串列接收一共用電壓掃描信號，且第二電極串列接收一感測信號以於共用電壓掃描信號驅動第一電極串列時感測因觸碰動作感應生成的耦合電容。

於進行觸控感測操作時該第一電極串列接收一共用電壓掃描信號，且該第二電極串列接收一感測信號以於該共用電壓掃描信號驅動該第一電極串列時感測因觸碰動作感應生成的耦合電容。

於一實施例中，第一電極串列設置於濾光片基板面向陣列基板的一側，且第二電極串列設置於濾光片基板背向陣列基板的一側。

於一實施例中，第一電極串列設置於濾光片基板背向陣列基板的一側，且第二電極串列設置於濾光片基板面向陣列基板的一側。

於一實施例中，第一電極串列包含n道(n為正整數)實質上平行排列的複數第一條狀電極，共用電壓掃描信號逐道驅動該些第一條狀電極，第二電極串列包含實質上平行排列的複數第二條狀電極，且第二條狀電極與第一條狀電極交錯設置。

於一實施例中，複數共用配線形成於陣列基板上，且第一電極串列電連接共用配線。複數導電媒介介設於濾光片基板與陣列基板之間以將第一電極串列電連接共用配線，且導電媒介例如可為一導電間隔物或銀膠。

於一實施例中，一裝飾層設置於濾光片基板的周緣，且裝飾層例如包含陶瓷、類鑽碳、顏色油墨、光阻以及樹脂材料的至少其中之一。

藉由上述實施例的設計，因為觸控感測結構的第一電極串列同時作為驅動液晶層所需的一共用電極，故可整合觸控感測結構的驅動線路與顯示結構的參考電壓線路，達到減少信號干擾及負載、降低線路佈局面積以提高開口率、以及減少模組尺寸及重量的效果。

本發明另一實施例提供一種觸控顯示裝置，包含一濾光片基板、一陣列基板、一液晶層、一覆蓋板以及一觸控感測結構。陣列基板相對濾光片基板設置且與濾光片基板保持一間距，且液晶層夾設於濾光片基板與陣列基板之間。覆蓋板設置於濾光片基板的背向陣列基板的一側。觸控感測結構包含一第一電極串列及疊合第一電極串列並與第一電極串列保持一間距的一第二電極串列，於進行觸控感測操作時第一電極串列接收一共用電壓掃描信號，第二電極串列接收一感測信號，以於共用電壓掃描信號驅動第一電極串列時感測因觸碰動作感應生成的耦合電容。

於一實施例中，第一電極串列形成於濾光片基板上且第二電極串列形成於覆蓋板上。

於一實施例中，第一電極串列形成於覆蓋板上且第二電極串列形成於濾光片基板上。

於一實施例中，第一電極串列形成於濾光片基板的面向覆蓋板的一側，且第二電極串列形成於覆蓋板的面向濾光片基板的一側。

於一實施例中，第一電極串列形成於濾光片基板的面向陣列基板的一側並作為驅動液晶層所需的一共用電極，且第二電極串列形成於覆蓋板的面向濾光片基板的一側。

藉由上述實施例的設計，僅需將顯示面板及覆蓋板各別加入一道透明電極(例如ITO)製程後再組合，即可構成一觸控顯示裝置，如此製程數較少而可提高產品良率。

本發明另一實施例提供一種觸控顯示裝置，包含一第一基板、一第二基板、一液晶層、一觸控感測結構以及一信號處理單元。第二基板相對第一基板設置且與第一基板保持一間距，且液晶層夾設於第一基板與第二基板間。觸控感測結構至少設置於第一基板且具有複數驅動電極及疊合該些驅動電極並與該些驅動電極保持一間距的複數感測電極。信號處理單元設置於第二基板，信號處理單元適於輸出驅動液晶層以產生顯示效果的至少一閘極驅動信號、至少一畫素資料信號及至少一共用電壓掃描信號，且適於輸出偵測因觸碰動作感應生成的耦合電容的至少一感測信號。各個感測電極接收感測信號並於共用電壓掃描信號逐個驅動該些驅動電極時，感測因觸碰動作感應生成的該耦合電容。

於一實施例中，於共用電壓掃描信號的脈衝發生期間，閘極驅動信號為低電位。

於一實施例中，共用電壓掃描信號的脈衝平均內插於每一個顯示畫面的圖框時間內。

於一實施例中，每一個顯示畫面的圖框時間區分為一顯示區間及一觸控感測區間，且共用電壓掃描信號僅於觸控感測區間驅動該些驅動電極。

於一實施例中，一覆蓋板貼附於第一基板的背向第二基板的一側，且觸控感測結構設置於第一基板及覆蓋板。

本發明的其他目的和優點可以從本發明所揭露的技術特徵中得到進一步的了解。為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例並配合所附圖式，作詳細說明如下。

有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。以下實施例中所提到的方向用語，例如：上、下、左、右、前或後等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用來說明並非用來限制本發明。

圖1為本發明一實施例的觸控顯示裝置的平面示意圖，圖2為圖1的觸控顯示裝置的一結構實施例的示意圖。請同時參考圖1及圖2，觸控顯示裝置10包含一濾光片基板12、一陣列基板14、一液晶層16以及一觸控感測結構20。陣列基板14相對濾光片基板12設置且與濾光片基板12保持一間距，且液晶層16夾設於濾光片基板12與陣列基板14間。一觸控感測結構20形成於濾光片基板12上且包含至少一電極串列22及至少一電極串列24，電極串列24疊合電極串列22並與電極串列22保持一間距。於本實施例中，電極串列22例如包含複數個透明電極22a且形成於濾光片基板12的面向陣列基板14的一側，電極串列24例如包含複數個透明電極24a且形成於濾光片基板12的背向陣列基板14的一側，且透明電極22a與透明電極24a交錯設置。觸控顯示裝置10可進行顯示及觸控感測操作，電極串列22及電極串列24可分別連接兩個不同的信號源，於本實施例中，電極串列22係為於顯示時驅動液晶層16的一共用電極(common electrode)。於進行觸控感測操作時，電極串列22接收一共用電壓掃描信號，且電極串列24接收一觸控操作所需的感測信號，以於共用電壓掃描信號驅動電極串列22時感測因觸碰動作感應生成的耦合電容。當然，於另一實施例中，於進行觸控感測操作時，電極串列24可接收一共用電壓掃描信號，且電極串列22可接收一觸控操作所需的感測信號，以於共用電壓掃描信號驅動電極串列24時感測因觸碰動作感應生成的耦合電容。換言之，電極串列22可作為觸控感測操作的掃描電極而電極串列24作為感測電極，或者電極串列24可作為觸控感測操作的掃描電極而電極串列22作為感測電極亦可。於本實施例中，複數透明電極22a可為實質平行排列的多個條狀透明電極。若電極串列22具有n個(n為正整數)透明電極22a，共用電壓掃描信號可視顯示畫面的更新方式，由第1個至第n個或由第n個至第1個順序逐道驅動各個透明電極22a，電極串列24的各個透明電極24a接收一感測信號，並依掃描的時序將各個透明電極24a因觸碰動作感應生成的耦合電容所導致的電壓變化，傳送到例如IC晶片26的信號處理單元，以偵測出觸碰位置。各個透明電極22a可藉由一信號傳遞墊(signal transfer pad)28電連接至陣列基板14的共用配線32。舉例而言，信號傳遞墊28可如圖2所示為介設於濾光片基板12與陣列基板14之間的複數導電媒介34，且導電媒介34例如可為導電間隔物或銀膠等。再者，透明電極24a可利用例如軟性電路板36或其他的導電媒介連接至陣列基板14上的複數導墊38，且導墊38與IC晶片26經由線路連接，如此透明電極24a即可接收來自IC晶片26的感測信號。於一實施例中，顯示及觸控感測的控制信號線可整合於例如IC晶片26的一信號處理單元，IC晶片26提供的共用電壓掃描信號可經由共用配線32、信號傳遞墊28傳遞至電極串列22，以逐級驅動各個透明電極22a並同時提供液晶驅動時的共用電壓，IC晶片26提供的感測信號可經由導墊38及軟性電路板36傳遞至電極串列24，且IC晶片26同時提供閘極驅動信號及畫素資料信號以驅動液晶層16俾提供顯示效果。再者，依本發明實施例之設計，利用自感式電容感測或互感式電容感測方式偵測觸碰位置均可。另外，雖然圖1例示為電極串列22包含複數道水平排列的透明電極22a，且電極串列24包含複數道垂直排列的透明電極22a，但其並不限定，於另一實施例中，電極串列22可包含複數道垂直排列的透明電極22a，且電極串列22可包含複數道水平排列的透明電極22a。於顯示畫面更新時，共用電極的電位不可任意變化，以免破壞了原本預期的週期性液晶極性反轉，因此一共用電壓掃描信號的大部份屬於固定電位，共用電壓掃描信號的脈衝只需維持足以發生電容耦合的時間即可(電壓掃描信號脈衝發生期間極低於液晶的反應時間)，且於共用電壓掃描信號的脈衝發生期間，閘極驅動信號可設為低電位以避免共用電壓掃描信號影響畫面顯示。於一實施例中，如圖3所示，共用電壓掃描信號的脈衝可以平均內插於每一個顯示畫面的圖框時間內，亦即可在每掃描固定數量的閘極線後，驅動至少一觸控感測結構的驅動線(透明電極22a)。或者，於圖4所示的另一實施例中，可將每一個顯示畫面的圖框時間區分為一顯示區間及一觸控感測區間，將一畫面更新的所有閘極線掃描後即產生一觸發信號以接著驅動所有的觸控感測結構驅動線(透明電極22a)，結束後再將信號輸出的控制權交回顯示驅動電路。

如圖2所示，位於濾光片基板12的兩相鄰透明電極22a彼此斷開以避免短路，且透明電極22a作為電容耦合感測動作的一驅動電極。於另一實施例中，如圖5A及圖5B所示，觸控顯示裝置40的黑矩陣層42可包含多個彼此斷開的區塊42a且可為例如鉻的導電金屬所構成，且透明電極22a可搭接導電黑矩陣層42以提高耦合電容量。另外，位於濾光片基板12周緣的黑矩陣層42可提供遮蔽走線的裝飾層44效果，當然，裝飾層44的材質不限定，例如可包含陶瓷、類鑽碳、顏色油墨、光阻以及樹脂材料的至少其中之一。再者，接收感測信號的透明電極24a的圖案外形並不限定為圖2所示的實質平行排列的條狀電極，例如亦可為圖6A所示的菱形或圖6B所示的多邊形均可。另外，各個透明電極24a間可填入輔助感應電極24b以補償視覺差異或提高耦合電容量。

藉由上述實施例的設計，因為觸控感測結構20的電極串列22同時作為驅動液晶層16所需的一共用電極，故可整合觸控感測結構的驅動線路與顯示結構的參考電壓線路，達到減少信號干擾及負載、降低線路佈局面積以提高開口率、以及減少模組尺寸及重量的效果。

圖7為本發明另一實施例的觸控顯示裝置的示意圖。如圖7所示，觸控顯示裝置60包含一濾光片基板62、一陣列基板64、夾設於濾光片基板62與陣列基板64間的一液晶層66、一覆蓋板68以及一觸控感測結構70。再者，偏光片71a、71b可分別設置於濾光片基板62與陣列基板64的外側。覆蓋板68利用一光學膠73貼附於濾光片基板62的一側(背向陣列基板64的一側)，其中光學膠73可以是全面貼附或僅是周緣貼附均可。觸控感測結構70包含一電極串列72以及一電極串列74，於本實施例中，電極串列72形成於濾光片基板62其面向陣列基板64且形成有複數濾光片78及黑矩陣層79的一側，且電極串列74形成於覆蓋板68其面向濾光片基板62的一側。於本實施例中，電極串列72同樣作為驅動液晶層66所需的一共用電極。於進行觸控感測操作時，電極串列72接收一共用電壓掃描信號，且電極串列74接收一觸控操作所需的感測信號，以於共用電壓掃描信號驅動電極串列72時感測因觸碰動作感應生成的耦合電容。當然，於另一實施例中，於進行觸控感測操作時，電極串列74可接收一共用電壓掃描信號，且電極串列72可接收一觸控操作所需的感測信號，以於共用電壓掃描信號驅動電極串列74時感測因觸碰動作感應生成的耦合電容。觸控感測結構70的電極連接方式與圖2的實施例類似，故於此不再贅述。

如圖8所示，於另一實施例中，觸控顯示裝置80的電極串列72可形成於濾光片基板62其面向覆蓋板68的一側，電極串列74形成於覆蓋板68其面向濾光片基板62的一側，且驅動液晶層66所需的一共用電極81形成於濾光片基板62的面向陣列基板64的一側。電極串列72與共用電極81可接收同一共用電壓掃描信號以進行顯示及觸控感測的掃描操作。另外，如圖8所示，亦可將一裝飾層84形成於覆蓋板68的周緣以遮蔽走線，裝飾層84的材質不限定，例如可包含陶瓷、類鑽碳、顏色油墨、光阻以及樹脂材料的至少其中之一。

藉由上述實施例的設計，僅需將顯示面板及覆蓋板各別加入一道透明電極(例如ITO)製程後再組合，即可構成一觸控顯示裝置，如此製程數較少而可提高產品良率。

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。另外本發明的任一實施例或申請專利範圍不須達成本發明所揭露之全部目的或優點或特點。此外，摘要部分和標題僅是用來輔助專利文件搜尋之用，並非用來限制本發明之權利範圍。

10、40、60、80．．．觸控顯示裝置

12、62．．．濾光片基板

14、64．．．陣列基板

16、66．．．液晶層

20、70．．．觸控感測結構

22、72．．．電極串列

22a．．．第一透明電極

24、74．．．電極串列

24a．．．第二透明電極

24b．．．輔助感應電極

26．．．IC晶片

28．．．信號傳遞墊

32．．．共用配線

34．．．導電媒介

36．．．軟性電路板

38．．．導墊

42、79．．．黑矩陣層

42a．．．黑矩陣層區塊

44、84．．．裝飾層

68．．．覆蓋板

71a、71b．．．偏光片

73．．．光學膠

78．．．濾光片

81．．．共用電極

圖1為依本發明一實施例的觸控顯示裝置的平面示意圖。

圖2為圖1的觸控顯示裝置的一結構實施例的示意圖。

圖3為本發明一實施例的顯示信號與觸控感測信號時序圖。

圖4為本發明另一實施例的顯示信號與觸控感測信號時序圖。

圖5A為本發明另一實施例的觸控顯示裝置平面示意圖，圖5B為圖5A的局部剖面示意圖。

圖6A及圖6B為本發明不同的感測電極結構實施例示意圖。

圖7為本發明另一實施例的觸控顯示裝置的示意圖。

圖8為本發明另一實施例的觸控顯示裝置的示意圖。

10．．．觸控顯示裝置

12．．．濾光片基板

14．．．陣列基板

16．．．液晶層

22．．．電極串列

22a．．．透明電極

24．．．電極串列

24a．．．透明電極

24b．．．輔助感應電極

28．．．信號傳遞墊

32．．．共用配線

34．．．導電媒介

36．．．軟性電路板

38．．．導墊

Claims (27)

1. 一種觸控顯示裝置，包含：一濾光片基板；一陣列基板，相對該濾光片基板設置且與該濾光片基板保持一間距；一液晶層，夾設於該濾光片基板與該陣列基板之間；一觸控感測結構，設置於該濾光片基板且包含一第一電極串列及疊合該第一電極串列並與該第一電極串列保持一間距的一第二電極串列，其中於進行觸控感測操作時該第一電極串列接收來自該陣列基板的一共用電壓掃描信號，且該第二電極串列接收一感測信號以於該共用電壓掃描信號驅動該第一電極串列時感測因觸碰動作感應生成的耦合電容；複數共用配線，形成於該陣列基板上並電連接該第一電極串列以傳遞來自該陣列基板的該共用電壓掃描信號；以及複數導墊，形成於該陣列基板上並電連接該第二電極串列以於該陣列基板及該第二電極串列間傳遞該感測信號。
2. 如請求項1所述之觸控顯示裝置，其中該第一電極串列設置於該濾光片基板面向該陣列基板的一側，該第二電極串列設置於該濾光片基板背向該陣列基板的一側。
3. 如請求項1所述之觸控顯示裝置，其中該第一電極串列設置於該濾光片基板背向該陣列基板的一側，該第二電極串列設置於該濾光片基板面向該陣列基板的一側。
4. 如請求項1所述之觸控顯示裝置，其中該第一電極串列包含n道(n為正整數)實質上平行排列的複數第一條狀電極，且該共用電壓掃描信號逐道驅動該些第一條狀電極。
5. 如請求項4所述之觸控顯示裝置，其中該第二電極串列包含實質上平行排列的複數第二條狀電極，且該些第二條狀電極與該些第一條狀電極交錯設置。
6. 如請求項1所述之觸控顯示裝置，其中該第一電極串列係為驅動該液晶層所需的一共用電極。
7. 如請求項6所述之觸控顯示裝置，更包含：複數導電媒介，介設於該濾光片基板與該陣列基板之間以將該第一電極串列電連接該些共用配線。
8. 如請求項7所述之觸控顯示裝置，其中各該導電媒介為一導電間隔物或銀膠。
9. 如請求項5所述之觸控顯示裝置，更包含：至少一軟性電路板，連接該第二電極串列及該些導墊。
10. 如請求項1所述之觸控顯示裝置，更包含：一裝飾層，設置於該濾光片基板的周緣。
11. 如請求項10所述之觸控顯示裝置，其中該裝飾層包含陶瓷、類鑽碳、顏色油墨、光阻以及樹脂材料的至少其中之一。
12. 一種觸控顯示裝置，包含：一濾光片基板； 一陣列基板，相對該濾光片基板設置且與該透明基板保持一間距；一液晶層，夾設於該濾光片基板與該陣列基板之間；一覆蓋板，設置於該濾光片基板的背向該陣列基板的一側；一觸控感測結構，包含一第一電極串列及疊合該第一電極串列並與該第一電極串列保持一間距的一第二電極串列，於進行觸控感測操作時該第一電極串列接收一共用電壓掃描信號，且該第二電極串列接收一感測信號以於該共用電壓掃描信號驅動該第一電極串列時感測因觸碰動作感應生成的耦合電容；以及一導電黑矩陣層，形成於該濾光片基板上且搭接該第一電極串列。
13. 如請求項12所述之觸控顯示裝置，其中該第一電極串列形成於該濾光片基板上且該第二電極串列形成於該覆蓋板上。
14. 如請求項12所述之觸控顯示裝置，其中該第一電極串列形成於該覆蓋板上且該第二電極串列形成於該濾光片基板上。
15. 如請求項12所述之觸控顯示裝置，其中該覆蓋板藉由一光學膠貼附於該濾光片基板的背向該陣列基板的一側。
16. 如請求項12所述之觸控顯示裝置，其中該第一電極 串列形成於該濾光片基板的面向該覆蓋板的一側，且該第二電極串列形成於該覆蓋板的面向該濾光片基板的一側。
17. 如請求項12所述之觸控顯示裝置，其中該第一電極串列形成於該濾光片基板的面向該陣列基板的一側並作為驅動該液晶層所需的一共用電極，且該第二電極串列形成於該覆蓋板的面向該濾光片基板的一側。
18. 如請求項12所述之觸控顯示裝置，其中該第一電極串列包含n道(n為正整數)實質上平行排列的複數第一條狀電極，且該共用電壓掃描信號逐道驅動該些第一條狀電極。
19. 如請求項18所述之觸控顯示裝置，其中該第二電極串列包含實質上平行排列的複數第二條狀電極，且該些第二條狀電極與該些第一條狀電極交錯設置。
20. 如請求項12所述之觸控顯示裝置，更包含：一裝飾層，設置於該覆蓋板的周緣以遮蔽走線。
21. 如請求項20所述之觸控顯示裝置，其中該裝飾層包含陶瓷、類鑽碳、顏色油墨、光阻以及樹脂材料的至少其中之一。
22. 一種觸控顯示裝置，包含：一濾光片基板；一陣列基板，相對該濾光片基板設置且與該濾光片基板保持一間距；一液晶層，夾設於該濾光片基板與該陣列基板間； 一覆蓋板，貼附於該濾光片基板的背向該陣列基板的一側且具有位於該覆蓋板周緣的一裝飾層；一觸控感測結構，具有複數驅動電極及疊合該些驅動電極並與該些驅動電極保持一間距的複數感測電極，其中該些驅動電極設置於該濾光片基板上且該些感測電極設置於該覆蓋板上；以及一信號處理單元，設置於該陣列基板，該信號處理單元適於輸出驅動該液晶層以產生顯示效果的至少一閘極驅動信號、至少一畫素資料信號及至少一共用電壓掃描信號，且適於輸出偵測因觸碰動作感應生成的耦合電容的至少一感測信號，其中各該感測電極接收該感測信號並於該共用電壓掃描信號逐個驅動該些驅動電極時，感測因觸碰動作感應生成的該耦合電容。
23. 如請求項22所述的觸控顯示裝置，更包含：複數導電媒介，介設於該濾光片基板與陣列基板之間，且該共用電壓掃描信號經由該些導電媒介傳遞至該些驅動電極。
24. 如請求項22所述的觸控顯示裝置，更包含：複數導墊，形成於該陣列基板上並連接該信號處理單元；以及至少一軟性電路板，連接該些感測電極與該些導墊。
25. 如請求項22所述的觸控顯示裝置，其中於該共用電 壓掃描信號的脈衝發生期間，該閘極驅動信號為低電位。
26. 如請求項22所述的觸控顯示裝置，其中該共用電壓掃描信號的脈衝平均內插於每一個顯示畫面的圖框時間內。
27. 如請求項22所述的觸控顯示裝置，其中每一個顯示畫面的圖框時間區分為一顯示區間及一觸控感測區間，且該共用電壓掃描信號僅於該觸控感測區間驅動該些驅動電極。