TWI656461B - 觸控顯示裝置 - Google Patents

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Abstract

一種觸控顯示裝置，具有一顯示區域及一非顯示區域，且包含有一觸控電極層，該觸控電極層設有複數個感應電極，各該感應電極由該顯示區域延伸至該非顯示區域，且各該感應電極經由一連接結構耦接於一驅動晶片；其中該連接結構位於該觸控顯示裝置的該非顯示區域。

Description

觸控顯示裝置
本發明係指一種觸控顯示裝置，尤指一種低成本且高開口率的觸控顯示裝置。
隨著觸控感應技術的發展，便利且實用的觸控裝置廣泛地應用在如行動電話、全球定位導航系統、平板電腦、個人數位助理、筆記型電腦等各式各樣的產品上。
隨著時間推進，面板製造商持續開發外型更輕薄且觸控精準度更高的觸控面板。近年來，內嵌式(In-Cell)架構的觸控面板蔚為風潮。透過在面板的顯示架構中設置感應元件，實現內嵌式架構的層數可減少一層。據此，使用者手指與顯示面板上使用者實際觸碰點間的可視距離獲得減少，從而讓使用者可更為直覺地點擊顯示內容且讓觸控面板更為容易地判斷點擊及手勢。此外，內嵌式架構所減少的層數也可使得觸控面板更為輕薄。
通常來說，現有技術通常會在顯示架構中利用導孔(Via)或導線形成的跳線連接構造來實現面板中的感應元件之間或感應元件與外部驅動晶片間的連結。舉例來說，台灣專利201624249、I537635、201616304均使用了包含有導 孔的跳線連接結構來實現面板中的感應元件之間或感應元件與外部驅動晶片間的連結。然而，採用跳線連接會增加多的走線空間-而在結構上減少像素穿透的空間，進而降低面板的開口率，還會增加製造面板時所需的光罩層數，進而提高面板的製造成本。因此，如何提高面板的開口率及降低面板的製造成本便成為業界亟欲探討的議題。
為了解決上述問題，本發明提供了一種觸控顯示裝置。
在一方面，本發明揭露一種觸控顯示裝置。所述觸控顯示裝置具有一顯示區域及一非顯示區域，並包含有一觸控電極層，該觸控電極層設有複數個感應電極，各該感應電極由該顯示區域延伸至該非顯示區域，且各該感應電極經由一連接結構耦接於一驅動晶片；其中該連接結構位於該非顯示區域。
在另一方面，本發明揭露一種觸控顯示裝置。所述觸控顯示裝置具有一顯示區域及一非顯示區域，且包含有一觸控電極層，該觸控電極層設有複數個感應電極；一驅動晶片；以及至少一個多工器，設置於該非顯示區域，其中該至少一個多工器透過複數個第一連接件耦接於數個感應電極，並透過一個第二連接件耦接於該驅動晶片。
10、70‧‧‧觸控顯示裝置
100、700‧‧‧面板
102、702‧‧‧驅動晶片
104、704‧‧‧連接結構
E1~E34‧‧‧感應電極
MUX‧‧‧多工器
第1圖為本發明實施例一觸控顯示裝置的示意圖。
第2圖為本發明實施例一觸控顯示裝置的示意圖。
第3圖為本發明實施例的觸控顯示裝置中部份感應電極的示意圖。
第4圖為第1圖所示觸控顯示裝置一實施例的剖面圖。
第5圖為第1圖所示觸控顯示裝置另一實施例的剖面圖。
第6圖為第1圖所示觸控顯示裝置又另一實施例的剖面圖。
第7圖為本發明實施例一觸控顯示裝置的示意圖。
第8圖為第7圖所示觸控顯示裝置一實施例的剖面圖。
第9圖為第7圖所示觸控顯示裝置另一實施例的剖面圖。
第10圖為第7圖所示觸控顯示裝置又另一實施例的剖面圖。
第11圖為本發明實施例一觸控顯示裝置的示意圖。
第12圖為本發明實施例中觸控顯示裝置運作時相關訊號的示意圖。
請參考第1圖，第1圖為本發明實施例一觸控顯示裝置10的示意圖。觸控顯示裝置10可為如智慧型手機、平板電腦等具有觸控顯示面板的電子產品，且不限於此。如第1圖所示，觸控顯示裝置10包含有一面板100及一驅動晶片102。面板100包含有一顯示區域及一非顯示區域，其中顯示區域設置有顯示元件(如像素陣列(未繪示於第1圖))以及設置於一觸控電極層的複數個感應電極E1~E12。感應電極E1~E12用來感應電容變化量，以產生用於判斷觸控顯示裝置10是否被外界物體觸碰及觸碰位置的資訊。在一實施例中，觸控電極層為觸控顯示裝置10中用來提供一共同電壓的導電層。需注意的是，感應電極E1~E12可為提供驅動訊號的驅動電極或接收感測訊號的感測電極。舉例來說，當面板100為互感式觸控面板時，感應電極E1~E3、E5~E7、E9~E11可為驅動電極，而感應電極E4、E8、E12則可為感測電極；或者，請參照第2圖所示，而當面板100為自感式觸控面板時，觸控電極層則可分別於每個觸控點設置觸控電極E13 ~E30。此外，第1、2圖繪示感應電極E1~E30作為代表，觸控顯示裝置10所包含的感應電極不限於第1圖所示的感應電極E1~E12或第2圖所示的感應電極E13~E30。
在第1圖所示實施例中，感應電極E1~E12各自從面板100上的顯示區域延伸至非顯示區域，並透過非顯示區域中的一連接結構104連接至驅動晶片102，其中驅動晶片102可為利用覆晶玻璃(Chip on Glass，COG)製程、晶粒軟模接合(Chip on Film，COF)製程、捲帶式晶片載體封裝(Tape Carrier Package，TCP)製程、四方扁平封裝(Quad Flat Package，qfp)、晶片直接封裝(Chip on Board，COB)等製程構裝的驅動晶片，且不限於此。由於感應電極E1~E12直接延伸至非顯示區域，因此面板100上的顯示區域中不包含有利用導孔(Via)所形成的跳線連接構造。如此一來，面板100顯示區域的開口率可獲得提升，且製造面板100所需使用的光罩數量可獲得減少，從而降低面板100的製造成本。
根據不同應用及設計理念，感應電極的形狀可以各式各樣的方式實現。請參考第3圖，第3圖為本發明實施例中觸控顯示裝置中部份感應電極的示意圖。舉例來說，第3圖所示感應電極E31~E34可為第1圖的感應電極E1~E4，且不限於此。在第3圖中，每一方塊代表觸控顯示裝置中一顯示元件(如像素陣列的共用電極)。如第3圖所示，感應電極E31~E34相互交叉排列，並各自延伸至非顯示區域，以透過非顯示區域的連接結構耦接至觸控顯示裝置的驅動晶片。
請參考第4圖，第4圖為本發明一實施例中由第3圖所示剖面線AA'看入的剖面圖。在第4圖所示的觸控顯示裝置10中，彩色濾光片玻璃基板(CF glass)與薄膜電晶體玻璃基板(TFT glass)係以邊緣框膠連接，觸控電極層設置於彩色 濾光片玻璃基板上相對於薄膜電晶體玻璃基板的一側，用於顯示畫面的像素陣列則設置於薄膜電晶體玻璃基板上相對於彩色濾光片玻璃基板的一側上的一像素陣列隔離層。如第2圖所示，用於設置感應電極E1~E12的觸控電極層自顯示區域延伸至非顯示區域，並透過連接結構104及觸控顯示裝置10的一走線層與驅動晶片102相互耦接，其中連接結構104包含位於非顯示區域的導電粒子。舉例來說，導電粒子可由面板製程中的異方導電材來實現；走線層可為透明或金屬導電電極。由於在顯示區域中觸控電極層未設置額外的連接結構(如導孔或導線)，因此感應電極E1~E12與驅動晶片102間供像素穿透的空間不會被額外的連接結佔用，且製造面板100所需使用的光罩數量可獲得減少，從而降低面板100的製造成本。
請參考第5圖，第5圖為本發明另一實施例的剖面圖。在第5圖所示的觸控顯示裝置10與第4圖所示的觸控顯示裝置10相似，因此具有相似功能的元件沿用相同的名稱。相較於第4圖，第5圖所示實施例中觸控電極層改為設置於像素陣列隔離層的上方。在此實施例中，連接結構104包含位於非顯示區域且貫穿像素陣列隔離層的導孔，觸控電極層中的感應電極透過位於非顯示區域且貫穿像素陣列隔離層的導孔連接走線層後再連接至驅動晶片102。
請參考第6圖，第6圖為本發明又另一實施例的剖面圖。在第6圖所示的觸控顯示裝置10與第5圖所示的觸控顯示裝置10相似，因此具有相似功能的元件沿用相同的名稱。在第6圖所示實施例中，包含有感應電極E1~E12的觸控電極層改為設置於像素陣列隔離層薄膜電晶體玻璃基板之間。在此實施例中，連接結構104同樣包含位於非顯示區域且貫穿像素陣列隔離層的導孔，觸控電極層中的感應電極透過位於非顯示區域且貫穿像素陣列隔離層的導孔及走線層連接 至驅動晶片102。
根據不同應用及設計理念，感應電極E1~E12與驅動晶片104間的連結可以不同的方式實現。在一實施例中，感應電極E1~E12中部份感應電極可相互連接。舉例來說，感應電極E1、E5、E9可延伸至非顯示區域後相互耦接，感應電極E2、E6、E10可延伸至非顯示區域後相互耦接，且感應電極E3、E7、E11可延伸至非顯示區域後相互耦接，使得觸控電極層上的觸控電極可於非顯示區域中並聯連接。藉由將部份感應電極相互連接，連結至驅動晶片102的接線數目可獲得減少，從而降低驅動晶片102所需的接腳數目。如此一來，驅動晶片102的尺寸可獲得縮小，且驅動晶片102設置(如接合(Bonding))於薄膜電晶體玻璃基板的良率也可獲得提升。
在另一實施例中，感應電極E1~E12中部份感應電極可於觸控晶片102內部相互連接。在此實施例中，感應電極E1~E12間的連結未佔用面板100上的面積，以利於面板100實現全屏或窄邊框等設計規格。
在又另一實施例中，感應電極E1~E12各自連結至觸控晶片102。在此實施例中，驅動晶片102可以對感應電極E1~E12作分區塊掃描；並且，驅動晶片102可連續且重覆對感應電極E1~E12中驅動電極所構成的驅動線及感應電極E1~E12中感測電極所構成的掃描線作分時掃描。
請參考第7圖，第7圖為本發明實施例一觸控顯示裝置70的示意圖。觸控顯示裝置70相似於第1圖所示的觸控顯示裝置10，因此功能相似的元件沿用相同的符號。相較於第1圖所示的觸控顯示裝置10，觸控顯示裝置70新增複數個 多工器MUX，以減少連結至驅動晶片702的接線數目。如第7圖所示，感應電極E1~E3由顯示區域直接延伸至非顯示區域後，透過一多工器MUX耦接於驅動晶片702；感應電極E4可以直接耦接於驅動晶片702；感應電極E5~E7由顯示區域直接延伸至非顯示區域後，並透過另一多工器MUX耦接於驅動晶片702；感應電極E8可以直接耦接於驅動晶片702；而感應電極E9~E11由顯示區域直接延伸至非顯示區域後，透過又另一多工器MUX耦接於驅動晶片702；感應電極E12可以直接耦接於驅動晶片702。在此實施例中，驅動晶片702可透過多工器MUX進行分區塊掃描或分時掃描來實現觸控功能。藉由新增多工器MUX，連結至驅動晶片702的接線數目可獲得減少，從而降低驅動晶片702所需的接腳數目。如此一來，驅動晶片702的尺寸可獲得縮小，且驅動晶片702設置於薄膜電晶體玻璃基板的良率也可獲得提升。此外，由於多工器MUX可與實現於面板700上的驅動電路(如閘極驅動電路)整合，因此新增多工器MUX不會增加光罩數目。換言之，新增多工器MUX可在不增加製造成本的條件下，提高觸控顯示裝置70的良率。
值得注意的是，多工器MUX的位置不限設置於面板700的底側，而可設置於非顯示區域中任意位置。舉例來說，多工器MUX可設置於面板700頂側、左側或右側的非顯示區域。此外，依據不同應用及設計理念，觸控顯示裝置中的多工器數目及每一多工器所耦接的感應電極數目都可被改變。
此外，第7圖所示的感應電極E1~E3、E5~E7、E9~E11可由複數個第一連接件直接或間接耦接於多工器MUX，且多工器MUX再透過一個第二連接件耦接於驅動晶片702。詳言之，複數個感應電極可以經由複數個第一連接件直接耦接於多工器MUX；或者，複數個感應電極可以經由數個第一連接件耦接於走線層，再間接經由走線層耦接於多工器MUX，本發明並不以此為限。第一連 接件可利用位於非顯示區域的導電粒子或導孔實現；第二連接件則可由走線層中的一導電路徑實現。由於採用多工器MUX可使得第二連接件的數目小於第一連接件的數目。因此，驅動晶片702所需的接腳數目仍可獲得減少，從而縮小驅動晶片702的尺寸並提高接合驅動晶片702及面板700的良率。
值得注意的是，多工器MUX的數量可依據不同應用及設計理念而改變。舉例來說，面板700中所有的感應電極E1~E12可通過單一個多工器MUX連接至驅動晶片702。換言之，面板700最少僅需一個多工器MUX及多工器MUX與驅動晶片702間的單一個走線，即可完成所有感應電極E1~E12與驅動晶片702間的連結。
請參考第8圖，第8圖為第7圖所示觸控顯示裝置70一實施例的剖面圖。在第8圖所示的觸控顯示裝置70中，彩色濾光片玻璃基板與薄膜電晶體玻璃基板係以邊緣框膠連接，觸控電極層設置於彩色濾光片玻璃基板上相對於薄膜電晶體玻璃基板的一側，用於顯示畫面的像素陣列則設置於薄膜電晶體玻璃基板上相對於彩色濾光片玻璃基板的一側的像素陣列隔離層。如第8圖所示，用於設置感應電極E1~E12的觸控電極層自顯示區域延伸至非顯示區域後，透過導電粒子(即第一連接件)與多工器MUX耦接，再透過一走線層中的一導電路徑(即第二連接件)與驅動晶片702相互耦接。由於在顯示區域中觸控電極層未設置額外的連接結構(如導孔)，因此感應電極E1~E12與驅動晶片702間供像素穿透的空間不會被額外的連接結佔用，且製造面板700所需使用的光罩數量可獲得減少，從而降低面板700的製造成本。
請參考第9圖，第9圖為第7圖所示觸控顯示裝置70另一實施例的剖面 圖。在第9圖所示的觸控顯示裝置70與第8圖所示的觸控顯示裝置70相似，因此具有相似功能的元件沿用相同的名稱。相較於第8圖，第9圖所示實施例中觸控電極層改為設置於像素陣列隔離層的上方。在此實施例中，觸控電極層透過位於非顯示區域且貫穿像素陣列隔離層的導孔(即第一連接件)與多工器MUX耦接。接下來，多工器MUX再通過走線層中的一導電路徑(即第二連接件)連接驅動晶片702。
請參考第10圖，第10圖為第7圖所示觸控顯示裝置70的又一實施例的剖面圖。在第10圖所示的觸控顯示裝置70與第9圖所示的觸控顯示裝置70相似，因此具有相似功能的元件沿用相同的名稱。在第10圖所示實施例中，包含有感應電極E1~E12的觸控電極層改為設置於像素陣列隔離層和薄膜電晶體玻璃基板之間。在此實施例中，觸控電極層透過位於非顯示區域且貫穿像素陣列隔離層的導孔(即第一連接件)與多工器MUX耦接。然後，多工器MUX再通過走線層(即第二連接件)連接驅動晶片702。
請參考第11圖，第11圖為本發明實施例中一觸控顯示裝置包含自感式觸控面板的示意圖。在此實施例中，感應電極的形狀為鋸齒狀，惟該感應電極可以為各種能夠實現自感式觸控的電極形狀，本發明並不以此為限。且位於同一列感應電極通過感應電極間的間隙延伸至非顯示區域後連接至同一多工器MUX。透過耦接於多工器MUX，驅動晶片可採用分時掃描或分區塊掃描方式，實現觸控功能。
根據不同應用及設計理念，單一多工器MUX不限於耦接於同一列的 感應電極。在一實施例中，多工器MUX可改為耦接於位於同一行的感應電極。
為了降低感應電容變化量所接收到的雜訊，觸控顯示裝置中驅動晶片於產生驅動感應電極的驅動訊號時，會在觸控顯示裝置的顯示元件(如像素陣列)的驅動訊號上產生相同的波形。請參考第12圖，第12圖為本發明實施例中觸控顯示裝置運作時相關訊號的示意圖。為了方便說明，第12圖繪示有觸控顯示裝置中一顯示元件(如像素)的一資料訊號、一掃描訊號及共同電壓訊號，其中資料訊號用來調整像素中一像素電極上的資料電壓、掃描訊號用來調整像素中一閘極電極上的閘極電壓而共同電壓訊號則用來調整對應於此像素的一共同電極上的共同電壓。在本發明實施例中，像素中的共同電極即為感應電容變化量來產生判斷外界物體觸碰資訊的感應電極。如第12圖所示，在顯示模式時，共同電壓訊號維持為一定值，資料訊號及掃描訊號則根據顯示畫面及顯示掃描時序而變動。當進入觸控模式時，共同電壓訊號上會產生週期性的脈衝來感應電容變化量，並且資料訊號及掃描訊號上也會產生相同的波型。由於共同電極、像素電極及閘極電極在觸控模式中接收相同的波型，可降低共同電極、像素電極及閘極電極彼此之間的電壓差的變動幅度。在此狀況下，共同電極上的電容變化量不會受到像素電極及閘極電極影響，從而降低共同電極上的電容變化量受到環境的影響。如此一來，驅動晶片感應電容變化量所接收到的雜訊也會減少。
綜上所述，觸控顯示裝置的感應電極各自從面板上的顯示區域延伸至非顯示區域之後，透過設置於非顯示區域的連接結構耦接於觸控顯示裝置的驅動晶片。在此狀況下，面板上的顯示區域中不包含有利用導孔所形成的跳線連接構造，從而提升面板顯示區域的開口率。此外，製造面板所需使用的光罩 數量也可獲得減少，從而降低面板的製造成本。進一步地，連接結構可採用多工器來減少連接至驅動晶片的路徑數目，以達到提高接合驅動晶片及面板的良率。以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

Claims (13)

  1. 一種觸控顯示裝置，該觸控顯示裝置具有一顯示區域及一非顯示區域，且包含有：一觸控電極層，該觸控電極層設有複數個感應電極，各該感應電極由該顯示區域延伸至該非顯示區域，且各該感應電極經由一連接結構耦接於一驅動晶片；其中該連接結構位於該非顯示區域。
  2. 如請求項1所述的觸控顯示裝置，其中在該觸控顯示裝置的該顯示區域中的觸控電極層不存在導孔(Via)或導線。
  3. 如請求項1所述的觸控顯示裝置，其中該連接結構包含有設置於該非顯示區域的複數個導電粒子。
  4. 如請求項3所述的觸控顯示裝置，其中該觸控電極層設置於一彩色濾波片玻璃基板，且該連接結構透過一薄膜電晶體玻璃基板上的一走線層耦接於該驅動晶片。
  5. 如請求項1所述的觸控顯示裝置，其中該連接結構包含有設置於該非顯示區域的導孔(Via)。
  6. 如請求項5所述的觸控顯示裝置，其中該觸控電極層設置於一薄膜電晶體玻璃基板上一像素陣列隔離層的一第一側，耦接於該驅動晶片的一走線層設置於該像素陣列隔離層的一第二側，且該連接結構的導孔貫穿該像素陣列隔離層連接該觸控電極層及該走線層。
  7. 如請求項1所述的觸控顯示裝置，其中該複數個感應電極中一第一感應電極及一第二感應電極於該非顯示區域內相互耦接。
  8. 如請求項1所述的觸控顯示裝置，其中該複數個感應電極中一第一感應電極及一第二感應電極於該驅動晶片內相互耦接。
  9. 一種觸控顯示裝置，該觸控顯示裝置具有一顯示區域及一非顯示區域，且包含有：一觸控電極層，該觸控電極層設有複數個感應電極；一驅動晶片；以及至少一個多工器，設置於該非顯示區域，其中該至少一個多工器透過複數個第一連接件耦接於數個感應電極，並透過一個第二連接件耦接於該驅動晶片。
  10. 如請求項9所述的觸控顯示裝置，其中在該觸控顯示裝置的該顯示區域中的觸控電極層不存在導孔(Via)或導線。
  11. 如請求項9所述的觸控顯示裝置，其中各該感應電極由該顯示區域延伸至該非顯示區域，且該複數個第一連接件之至少一個第一連接件位於該觸控顯示裝置的非顯示區域。
  12. 如請求項11所述的觸控顯示裝置，其中該觸控電極層設置於一彩色濾波片玻璃基板，該至少一個多工器與該第二連接件設置於一薄膜電晶體玻璃基板上，且該複數個第一連接件為複數個導電粒子，使該複數個多工器透過該非顯示區域中複數個導電粒子耦接於該複數個感應電極，並透過該第二連接件耦接於該驅動晶片。
  13. 如請求項11所述的觸控顯示裝置，其中該觸控電極層設置於一薄膜電晶體玻璃基板上一像素陣列隔離層的一第一側，該多工器設置於該像素陣列隔離層的一第二側，該複數個第一連接件包含有貫穿該像素陣列隔離層的複數個導孔，且該第二連接件設置於該像素陣列隔離層該第二側的一走線層。
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