TWI539348B - 內嵌觸控式液晶顯示裝置 - Google Patents

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TWI539348B
TWI539348B TW103145315A TW103145315A TWI539348B TW I539348 B TWI539348 B TW I539348B TW 103145315 A TW103145315 A TW 103145315A TW 103145315 A TW103145315 A TW 103145315A TW I539348 B TWI539348 B TW I539348B
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蔡志恩
李泰根
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樂金顯示科技股份有限公司
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Description

內嵌觸控式液晶顯示裝置
本發明係關於一種液晶顯示裝置，特別是一種內嵌觸控式液晶顯示裝置，補償位於觸控區塊的內部區域的閘極線與位於觸控區塊的邊界區域的閘極線之間的負載差別，以及提高顯示品質。
近來，液晶顯示裝置已經顯然被視為下世代高科技顯示裝置，具有低功率消耗、可攜性好、高附加價值等優點。
液晶顯示裝置中，每一畫素中包含薄膜電晶體的主動矩陣型液晶顯示裝置被廣泛使用。
液晶顯示裝置被應用到各種器具例如電視、投影機、行動電話與個人數位助理，這些器具具有觸控功能以觸控螢幕以及進行作業。
觸控功能被嵌入其中的液晶顯示裝置被稱為內嵌觸控式(in-cell touch type)液晶顯示裝置。
內嵌觸控式液晶顯示裝置包含閘極線與資料線，此外還包含感測觸控的觸控區塊以及與觸控區塊連接的觸控線。
內嵌觸控式液晶顯示裝置中，共同電極在一個顯示週期被供應共同電壓以顯示影像。在未顯示影像的非顯示週期，共同電極用作觸控電極以感測觸控。
因此，舉個例子，當使用者利用使用者的手指觸碰一個觸 控區域時，各個觸控區塊處單獨形成的共同電極之間產生觸控電容。透過比較使用者的觸控導致的觸控電容與參考電容，可偵測觸控位置，以及依照觸控位置進行作業。
就這一點而言，透過比較觸控電容與參考電容，識別發生 使用者的觸碰的坐標，然後依照坐標進行作業。
因此，需要觸控線作為工具，將每一觸控區塊處形成的共 同電極的電容變化傳送到位於非顯示區域或者印刷電路板的感測電路部份。因為觸控線連接共同電極，觸控線無法形成在形成有共同電極的相同層處。
因此，本發明在於提供一種內嵌觸控式液晶顯示裝置，實質上避免習知技術之限制與缺陷所導致的一或多個問題。
本發明的優點在於提供一種內嵌觸控式液晶顯示裝置，可補償位於觸控區塊的內部區域的閘極線與位於觸控區塊的邊界區域的閘極線之間的負載差別，以及提高顯示品質。
本發明其他的優點和特徵將在如下的說明書中部分地加以闡述，並且本發明其他的優點和特徵對於本領域的普通技術人員來說，可以透過本發明如下的說明得以部分地理解或者可以從本發明的實踐中得出。本發明的目的和其它優點可以透過本發明所記載的說明書和申請專利範圍中特別指明的結構並結合圖式部份，得以實現和獲得。
為了獲得本發明的這些目的和其他特徵，現對本發明作具 體化和概括性的描述，本發明的一種內嵌觸控式液晶顯示裝置包含：閘極線與資料線，彼此交叉於基板上的畫素區域的邊界處，基板包含複數個觸控區塊，每一觸控區塊包含複數個畫素區域；薄膜電晶體，位於每一畫素區域中且連接閘極線與資料線；畫素電極，位於畫素區域中連接薄膜電晶體；第一鈍化層，位於畫素電極上；觸控線與虛擬觸控線，沿一個方向位於第一鈍化層上的鄰接畫素電極之間；第二鈍化層，位於觸控線與虛擬觸控線上；以及彼此分離的複數個共同電極，位於各自的觸控區塊中，每一個包含與每一畫素區域對應的第一開口以及與觸控線對應的第二開口，其中從觸控區塊的內部區域處的觸控線的一側在閘極線上方延伸的連接圖案透過觸控接觸孔連接共同電極，以及其中開口部份係位於觸控線與虛擬觸控線之間。
可以理解的是，如上所述的本發明之概括說明和隨後所述的本發明之詳細說明均是具有代表性和解釋性的說明，並且是為了進一步揭示本發明之申請專利範圍。
14‧‧‧閘極線
16‧‧‧資料線
17‧‧‧汲極
18‧‧‧畫素電極
T‧‧‧薄膜電晶體
A‧‧‧區域
130‧‧‧第一開口
135‧‧‧第二開口
150‧‧‧第三開口
155‧‧‧第四開口
170‧‧‧共同電極
190a‧‧‧觸控線
190b‧‧‧虛擬觸控線
190c‧‧‧連接圖案
TIA‧‧‧內部區域
TBA‧‧‧邊界區域
TB‧‧‧觸控區塊
TCH‧‧‧觸控接觸孔
OPEN‧‧‧開口部份
Gate a、Gate b‧‧‧閘極線
Va‧‧‧資料電壓
Vb‧‧‧資料電壓
Vcom‧‧‧共同電壓
114‧‧‧閘極線
116‧‧‧資料線
117‧‧‧汲極
118‧‧‧畫素電極
230‧‧‧第一開口
235‧‧‧第二開口
250‧‧‧第三開口
255‧‧‧第四開口
270‧‧‧共同電極
290a‧‧‧觸控線
290b‧‧‧虛擬觸控線
290c‧‧‧連接圖案
290d‧‧‧補償圖案
第1圖為根據本發明第一實施例的內嵌觸控式液晶顯示裝置的觸控區塊的結構示意圖。
第2圖為根據本發明第一實施例的內嵌觸控式液晶顯示裝置的示意圖。
第3A圖與第3B圖分別為根據本發明第一實施例的內嵌觸控式液晶顯示裝置的觸控區塊的內部區域與邊界區域的示意圖。
第4圖與第5圖分別為根據本發明第一實施例的內嵌觸控式液晶顯示 裝置的觸控區塊的內部區域與邊界區域的示意圖。
第6圖為根據本發明第一實施例的位於觸控區塊的內部區域的畫素區域與位於觸控區塊的邊界區域的畫素區域之間的亮度差的圖形。
第7圖為根據本發明第一實施例的內嵌觸控式液晶顯示裝置的示意圖。
第8圖為根據本發明第二實施例的內嵌觸控式液晶顯示裝置的觸控區塊的結構示意圖。
第9圖為根據本發明第二實施例的內嵌觸控式液晶顯示裝置的觸控區塊的內部區域的示意圖。
第10圖為根據本發明第二實施例的內嵌觸控式液晶顯示裝置的觸控區塊的邊界區域的示意圖。
現在將結合圖式部份對本發明的較佳實施方式作詳細說明。其中在這些圖式部份中所使用的相同的參考標號代表相同或同類部件。
[第一實施例]
第1圖為根據本發明第一實施例的內嵌觸控式液晶顯示裝置的觸控區塊的結構示意圖。第2圖為根據本發明第一實施例的內嵌觸控式液晶顯示裝置的示意圖，以及第3A圖與第3B圖分別為根據本發明第一實施例的內嵌觸控式液晶顯示裝置的觸控區塊的內部區域與邊界區域的示意圖。出於解釋的目的，第2圖中省略了觸控線與共同電極，以及第3A圖與第3B圖中省略了觸控線。
請參考第1圖至第3B圖，內嵌觸控式液晶顯示裝置包含具有複數個畫素區域的顯示區域與圍繞顯示區域的非顯示區域。
內嵌觸控式液晶顯示裝置中定義複數個觸控區塊TB。複數個觸控區塊TB各自包含一組畫素區域，沿列方向與行方向彼此鄰接。
閘極線14與資料線16形成於基板上且彼此交叉以定義畫素區域。
每一畫素區域包含薄膜電晶體T與畫素電極18，薄膜電晶體T連接對應的閘極線14與資料線16，畫素電極18連接薄膜電晶體T的汲極17。
觸控線190a與虛擬觸控線190b形成於畫素電極18之間的畫素區域的邊界處。鈍化層(圖中未表示)形成於觸控線190a、虛擬觸控線190b與畫素電極18上。
共同電極170形成於鈍化層上且位於各自的觸控區塊TB中，以及彼此分離。共同電極170包含對應每一畫素區域的第一開口130與對應觸控線190a的第二開口135。第二開口135具有與第一開口130類似的形狀。
觸控線190a位於共同電極170下方。透過觸控接觸孔TCH，觸控線190a連接對應的觸控區塊TB的共同電極170。觸控線190a未連接與其連接的對應觸控區塊TB以外的觸控區塊TB的共同電極170。觸控線190a傳送觸控訊號，即鄰接的共同電極170之間的電容變化。
虛擬觸控線190b形成於共同電極170下方，且未連接任何共同電極170。換言之，虛擬觸控線190b不傳送觸控訊號。
就這一點而言，與觸控區塊TB的共同電極170連接的觸控線190a實質上非均勻地排列於陣列基板上，由此共同電極170與觸控線 190a之間的電容變得不同，因此顯示品質被劣化。為了避免這個問題，形成虛擬觸控線190b。
觸控線190a與虛擬觸控線190b並非彼此連接，以及觸控線190a與虛擬觸控線190b之間的開口部份OPEN形成於觸控區塊TB的邊界部份。
共同電極170包含每一畫素區域中的第一開口130，以及對應觸控線190a與虛擬觸控線190b的第二開口135。此外，共同電極170包含對應薄膜電晶體T的第三開口150，以及對應閘極線14的第四開口155。
在觸控區塊TB的內部區域TIA處形成的共同電極170在區域「A」上方延伸，其中區域「A」對應鄰接畫素區域的畫素電極18間的閘極線14。因此，與觸控區塊TB中的畫素區域對應的共同電極170的部份透過區域「A」彼此連接。
因此，與觸控區塊TB的內部區域TIA中的畫素區域對應的共同電極170的部份比與觸控區塊TB的邊界區域TBA處的畫素區域對應的共同電極170的部份面積大。
第4圖與第5圖分別為根據本發明第一實施例的內嵌觸控式液晶顯示裝置的觸控區塊的內部區域與邊界區域的示意圖。
請參考第4圖與第5圖，內嵌觸控式液晶顯示裝置中，連接圖案190c從對應觸控區塊TB的內部區域TIA處的觸控線190a延伸，以及透過觸控接觸孔TCH連接共同電極170。連接圖案190c被放置為對應閘極線14。開口部份OPEN形成於觸控線190a與虛擬觸控線190b之間。
第一鈍化層形成於畫素電極18上。觸控線190a與虛擬觸 控線190b形成於畫素區域的邊界處的第一鈍化層上。第二鈍化層形成於觸控線190a與虛擬觸控線190b上。共同電極170形成於第二鈍化層上。
從觸控線190a一側延伸的連接圖案190c連接共同電極170，以及觸控線190a傳送觸控訊號到感測電路。
觸控線190a與虛擬觸控線190b由低電阻金屬材料例如鋁或銅形成以避免觸控訊號的延遲較佳，但是並非限制於此。
觸控線190a與虛擬觸控線190b形成於畫素電極18之間的畫素區域的邊界處。觸控線190a與虛擬觸控線190b未連接鄰接的觸控區塊TB之間的區域。觸控線190a與虛擬觸控線190b之間的開口部份OPEN係形成於觸控區塊TB的邊界部份TBA處的閘極線14上方。
第6圖為根據本發明第一實施例的位於觸控區塊的內部區域的畫素區域與位於觸控區塊的邊界區域的畫素區域之間的亮度差的圖形。第6圖中，Vcom表示共同電壓。
請參考第4圖與第5圖，與觸控區塊TB的邊界區域TBA處的畫素電極對應的共同電極170相比，與觸控區塊TB的內部區域TIA處的畫素電極對應的共同電極170具有額外面積的區域「A」。
另外，在觸控區塊TB的內部區域TIA處，從觸控線190a在閘極線14(即，第6圖中的「Gate a」)上方延伸的連接圖案190c連接共同電極170。然而，在觸控區塊TB的邊界區域TBA處，形成開口部份OPEN，未形成連接圖案190c與共同電極170。
因此，在觸控區塊TB的內部區域TIA處，由於閘極線「Gate a」與區域A處連接圖案190c及共同電極之間的產生電容的緣故，觸控區 塊TB的內部區域TIA處閘極線「Gate a」的負載增加。
然而，在觸控區塊TB的邊界區域TBA處，連接圖案190c與共同電極170未形成於閘極線14(即，第6圖中的「Gate a」)上方，由此之間未產生電容，因此觸控區塊TB的邊界區域TBA處的閘極線「Gate b」的負載比觸控區塊TB的內部區域TIA處的閘極線「Gate a」的負載小。
因此，請參考第6圖，因為施加到小負載的閘極線「Gate b」的閘極訊號的輸出增加，邊界區域TBA處的畫素區域的畫素電極的資料電壓的充電時間增加，因此，這個畫素區域利用資料電壓Vb相對充電較高。
然而，因為施加到較大負載的閘極線「Gate a」的閘極訊號的輸出減少，內部區域TIA處的畫素區域的畫素電極的資料電壓的充電時間減少，由此這個畫素區域利用資料電壓Va相對充電較低。
因此，觸控區塊TB的邊界區域TBA處的畫素區域看起來比觸控區塊的內部區域TIA處的畫素區域更亮，由此顯示品質被劣化。
[第二實施例]
第7圖為根據本發明第二實施例的內嵌觸控式液晶顯示裝置的示意圖，以及第8圖為根據本發明第二實施例的內嵌觸控式液晶顯示裝置的觸控區塊的結構示意圖。出於解釋目的，第7圖中省略觸控線與共同電極。此外，可省略與第一實施例的部件相似的部件的解釋。
請參考第7圖與第8圖，內嵌觸控式液晶顯示裝置包含具有複數個畫素區域的顯示區域以及圍繞顯示區域的非顯示區域。
在內嵌觸控式液晶顯示裝置中定義複數個觸控區塊TB。複數個觸控區塊TB各自具有一組畫素區域，沿列方向與行方向彼此鄰接。
閘極線114與資料線116形成於基板上且彼此交叉以定義畫素區域。
每一畫素區域包含薄膜電晶體T與畫素電極118，其中薄膜電晶體T連接對應的閘極線114與資料線116，以及畫素電極118連接薄膜電晶體T的汲極117。
觸控線290a與虛擬觸控線290b形成於畫素區域118之間的畫素區域的邊界處。鈍化層(圖中未表示)形成於觸控線290a、虛擬觸控線290b與畫素區域118上。
共同電極270形成於鈍化層上且位於各自的觸控區塊TB中，且彼此分離。
觸控線290a位於共同電極270下方。透過觸控接觸孔TCH，觸控線290a連接對應的觸控區塊TB的共同電極270。觸控線290a未連接與其連接的對應觸控區塊TB以外的觸控區塊TB的共同電極270。觸控線290a傳送觸控訊號，即鄰接共同電極270之間的電容變化。
虛擬觸控線290b形成於共同電極270下方，且未連接任何共同電極270。換言之，虛擬觸控線190b不傳送觸控訊號。
就這一點而言，與觸控區塊TB的共同電極270連接的觸控線290a實質上非均勻地排列於陣列基板上，由此共同電極270與觸控線290a之間的電容變得不同，因此顯示品質被劣化。為避免這個問題，形成虛擬觸控線290b。
觸控線290a與虛擬觸控線290b未利用兩者之間的開口部份OPEN彼此連接。開口部份OPEN形成於閘極線114以外的區域中。換 言之，開口部份OPEN形成於觸控區塊TB的內部區域TIA處。
因此，從觸控線290a與虛擬觸控線290b延伸的補償圖案290d係形成為對應觸控區塊TB的邊界區域處的閘極線114。補償圖案290d形成為具有與從觸控區塊TB的內部區域處的觸控線290a延伸的連接圖案相同的形狀較佳。
第9圖為根據本發明第二實施例的內嵌觸控式液晶顯示裝置的觸控區塊的內部區域的示意圖，以及第10圖為根據本發明第二實施例的內嵌觸控式液晶顯示裝置的觸控區塊的邊界區域的示意圖。
請參考第9圖與第10圖，內嵌觸控式液晶顯示裝置中，連接圖案290c從對應的觸控區塊TB的內部區域TIA處的觸控線290a延伸，以及透過觸控接觸孔TCH連接共同電極270。連接圖案290c被放置為對應閘極線114。開口部份OPEN形成於觸控線290a與虛擬觸控線290b之間。
觸控線290a形成於畫素區域的邊界處，且沿一方向延伸。
共同電極270包含第一開口230與第二開口235，第一開口230位於每一畫素區域中，第二開口235對應觸控線290a與虛擬觸控線290b。另外，共同電極270包含第三開口250與第四開口255，第三開口250對應薄膜電晶體T，第四開口255對應閘極線114。共同電極270透過第四開口255被分離。
共同電極270包含與薄膜電晶體T對應的第三開口250，以及在觸控區塊TB的內部區域TIA處的閘極線114上方延伸。
從觸控線290a的一側延伸的連接圖案290c透過觸控接觸孔TCH連接共同電極270，以及觸控線290a傳送觸控訊號到感測電路。
觸控線290a與虛擬觸控線290b由低電阻的金屬材料例如鋁或銅形成以避免觸控訊號的延遲較佳，但是並非限制於此。
第一鈍化層形成於畫素電極118上。觸控線290a與虛擬觸控線290b係形成於畫素區域的邊界處的第一鈍化層上。第二鈍化層形成於觸控線290a與虛擬觸控線290b上。共同電極270形成於第二鈍化層上。
補償圖案290d從觸控區塊TB的邊界區域TBA處的觸控線290a與虛擬觸控線290b的一側延伸，以及對應閘極線114。
觸控區塊TB的邊界區域TBA處的共同電極270之間的分離距離可減少到大約2微米，以避免共同電極270之間的短路。
因此，觸控區塊TB的邊界區域TBA處的閘極線114上方的共同電極270的面積幾乎等於觸控區塊TB的內部區域TIA處的閘極線114上方的共同電極270的面積。
因此，觸控區塊TB的邊界區域TBA處的閘極線114的負載等於觸控區塊TB的內部區域TIA處的閘極線114的負載，由此閘極線114的輸出波形變得相同，畫素電極118的資料電壓的充電時間變得相同，因此觸控區塊TB的內部區域TIA處的畫素區域的亮度與觸控區塊的邊界區域TBA處的畫素區域的亮度可變得相同。因此，可避免顯示品質的劣化。
另外，觸控線290a與虛擬觸控線290b之間的開口部份OPEN係形成於觸控區塊TB的邊界區域TBA處的閘極線114的區域外部。
開口部份OPEN形成於觸控區塊TB的邊界區域TBA處的閘極線下方以及畫素區域之間較佳。
開口部份OPEN形成於邊界區域TBA處的閘極線外部，由 此從觸控線290a與虛擬觸控線290b延伸的補償圖案290d可形成於邊界區域TBA處的閘極線上方。
如上所述，內嵌觸控式液晶顯示裝置中，觸控線與虛擬觸控線之間的開口部份形成於觸控區塊的邊界區域處的閘極線外部，以及與觸控區塊的內部區域處的連接圖案具有相同形狀的補償圖案形成於觸控區塊的邊界區域處的閘極線上方。因此，觸控區塊的內部區域處的畫素區域的亮度可等於觸控區塊的邊界區域處的畫素區域的亮度，由此可提高顯示品質。
雖然本發明以前述之實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。在不脫離本發明之精神和範圍內，所為之更動與潤飾，均屬本發明之專利保護範圍。關於本發明所界定之保護範圍請參考所附之申請專利範圍。
170‧‧‧共同電極
190a‧‧‧觸控線
190b‧‧‧虛擬觸控線
TB‧‧‧觸控區塊
TCH‧‧‧觸控接觸孔
OPEN‧‧‧開口部份

Claims (6)

  1. 一種內嵌觸控式液晶顯示裝置，包含：閘極線與資料線，彼此交叉於一基板上的一畫素區域的一邊界處，該基板包含複數個觸控區塊，該等觸控區塊各自包含複數個畫素區域；一薄膜電晶體，位於每一畫素區域中且連接該等閘極線與資料線；一畫素電極，位於該畫素區域中連接該薄膜電晶體；一第一鈍化層，位於該畫素電極上；一觸控線與一虛擬觸控線，沿一個方向位於該第一鈍化層上的鄰接的畫素電極之間；一第二鈍化層，位於該觸控線與該虛擬觸控線上；以及彼此分離的複數個共同電極，位於各自的觸控區塊中，每一個包含與每一畫素區域對應的第一開口以及與該觸控線對應的一第二開口，其中從該觸控區塊的一內部區域處的該觸控線的一側在該閘極線上方延伸的一連接圖案透過一觸控接觸孔連接該共同電極，以及其中一開口部份係位於該觸控線的一端與該虛擬觸控線的一端之間。
  2. 如請求項1所述之內嵌觸控式液晶顯示裝置，其中該開口 部份位於該觸控區塊的一邊界區域的該閘極線外部。
  3. 如請求項2所述之內嵌觸控式液晶顯示裝置，更包含一補償圖案，從該觸控區塊的該邊界區域處的該虛擬觸控線的一側在該閘極線上方延伸。
  4. 如請求項3所述之內嵌觸控式液晶顯示裝置，其中該補償圖案實質上具有與該連接圖案相同的形狀。
  5. 如請求項4所述之內嵌觸控式液晶顯示裝置，其中該觸控區塊的該邊界區域處的該閘極線上方的鄰接共同電極之間的一分離距離為至少2微米。
  6. 如請求項1所述之內嵌觸控式液晶顯示裝置，其中該觸控線與該虛擬觸控線的每一個由低電阻金屬材料形成。
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