TWI686738B - 觸控顯示裝置 - Google Patents

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余悌魁
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友達光電股份有限公司
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Abstract

一種觸控顯示裝置包括第一基板、第二基板、顯示介質、多個畫素結構、多個觸控結構及介電層。第一基板的外表面為觸控面。多個畫素結構設置於第一基板與顯示介質之間，或設置於第二基板與顯示介質之間。每一畫素結構包括資料線、第一掃描線、第一電晶體及畫素電極。每一觸控結構包括第二電晶體、讀取線、第二掃描線及第一觸控電極。第一觸控電極及第二電晶體設置於第一基板的內表面。第一觸控電極設置於第一基板與介電層之間。介電層設置於第一觸控電極與一畫素結構的第一電晶體之間。

Description

觸控顯示裝置
本發明是有關於一種顯示裝置，且特別是有關於一種觸控顯示裝置。
一般而言，觸控顯示裝置包括外掛式（out-cell）、晶胞上式（on-cell）和內嵌式（in-cell）。內嵌式觸控顯示裝置是目前整合度較高且厚度較小的一種觸控顯示面板，其是將觸控電極製作於顯示面板內。然而，如何將觸控電極整合於顯示面板內，並達成良好的顯示及觸控效果，實為一大課題。
本發明提供一種觸控顯示裝置，顯示及觸控性能俱佳。
本發明的觸控顯示裝置，包括第一基板、第二基板、顯示介質、多個畫素結構、第一觸控電極、第二電晶體、讀取線、第二掃描線以及介電層。第一基板具有相對的外表面及內表面，其中外表面為觸控面。第二基板設置於第一基板的對向。顯示介質設置於第一基板的內表面與第二基板之間。多個畫素結構設置於第一基板與顯示介質之間，或設置於第二基板與顯示介質之間。多個畫素結構的每一個包括資料線、第一掃描線、第一電晶體及畫素電極。第一電晶體具有第一端、第二端及控制端。資料線電性連接至第一電晶體的第一端。第一掃描線電性連接至第一電晶體的控制端。畫素電極電性連接至第一電晶體的第二端。第一觸控電極設置於第一基板的內表面上。第二電晶體設置於第一基板的內表面上，且具有第一端、第二端及控制端。讀取線及第二掃描線設置於第一基板的內表面上。讀取線電性連接至第二電晶體的第一端。第二掃描線電性連接至第二電晶體的控制端。第一觸控電極電性連接至第二電晶體的第二端。第一觸控電極與多個畫素結構之第一畫素結構的畫素電極重疊。第一觸控電極設置於第一基板與介電層之間，且介電層設置於第一觸控電極與第一畫素結構的第一電晶體之間。
在本發明的一實施例中，上述的介電層設置於第一觸控電極上，且第一畫素結構的第一電晶體設置於介電層上。
在本發明的一實施例中，上述的介電層設置於第一觸控電極上，且第二電晶體設置於介電層上。
在本發明的一實施例中，上述的觸控顯示裝置更包括第一連接圖案，電性連接至第二電晶體的第二端，其中第一連接圖案透過介電層的接觸窗電性連接至第一觸控電極。
在本發明的一實施例中，上述的觸控顯示裝置更包括絕緣層，設置於第二電晶體上，其中第一連接圖案設置於絕緣層上，且透過絕緣層的接觸窗電性連接至第一觸控電極。
在本發明的一實施例中，上述的觸控顯示裝置更包括彩色濾光層，設置於介電層及第二電晶體上，其中第一連接圖案設置於彩色濾光層上，且透過彩色濾光層的接觸窗電性連接至第一觸控電極。
在本發明的一實施例中，上述的第一連接圖案的材質與第一畫素結構之畫素電極的材質相同。
在本發明的一實施例中，上述的介電層設置於讀取線上。觸控顯示裝置更包括第二連接圖案，設置於介電層上，電性連接至第二電晶體的第二端，且透過介電層的接觸窗電性連接至讀取線。
在本發明的一實施例中，上述的觸控顯示裝置更包括絕緣層，設置於介電層及第二電晶體上，其中第二連接圖案設置於絕緣層上，且透過絕緣層的接觸窗電性連接至讀取線。
在本發明的一實施例中，上述的觸控顯示裝置更包括彩色濾光層，設置於介電層及第二電晶體上，其中第二連接圖案設置於彩色濾光層上，且透過彩色濾光層的接觸窗電性連接至讀取線。
在本發明的一實施例中，上述的第二連接圖案的材質與第一畫素結構之畫素電極的材質相同。
在本發明的一實施例中，上述的第一畫素結構的資料線及讀取線在第一方向上排列，第一畫素結構的第一掃描線及第二掃描線在第二方向上排列，且第一方向與第二方向交錯。
在本發明的一實施例中，上述的第一畫素結構的資料線與讀取線大致上平行。
在本發明的一實施例中，上述的第一畫素結構的第一掃描線與第二掃描線大致上平行。
在本發明的一實施例中，上述的讀取線跨越第一畫素結構之畫素電極的中心部。
在本發明的一實施例中，上述的第一畫素結構的畫素電極包括第一主幹部、第二主幹部及多個分支部，第一主幹部與第二主幹部交錯，多個分支部連接至第一主幹部及第二主幹部，且讀取線與畫素電極的第一主幹部重疊。
在本發明的一實施例中，上述的第一畫素結構的第一掃描線於第一基板上的垂直投影及第二掃描線於第一基板上的垂直投影分別位於第一畫素結構之畫素電極於第一基板上的垂直投影的相對兩側。
在本發明的一實施例中，上述的觸控顯示裝置，更包括第二觸控電極，設置於第一基板的內表面上。多個畫素結構包括第二畫素結構。第二觸控電極與第二畫素結構的畫素電極重疊。第二觸控電極設置於第一基板與介電層之間。介電層設置於第二觸控電極與第一畫素結構的第一電晶體之間。第二觸控電極電性連接至第二掃描線。
在本發明的一實施例中，上述的觸控顯示裝置更包括第三連接圖案，電性連接至第二掃描線，其中第三連接圖案透過介電層的接觸窗電性連接至第二觸控電極。
在本發明的一實施例中，上述的觸控顯示裝置，更包括絕緣層，設置於介電層及第二電晶體上，其中第三連接圖案設置於絕緣層上，且透過絕緣層的接觸窗電性連接至第二觸控電極。
在本發明的一實施例中，上述的第三連接圖案的材質與第一畫素結構之畫素電極的材質相同。
在本發明的一實施例中，上述的觸控顯示裝置，更包括第二觸控電極及控制線。第二觸控電極設置於第一基板的內表面上。多個畫素結構包括第二畫素結構。第二觸控電極與第二畫素結構的畫素電極重疊。第二觸控電極設置於第一基板與介電層之間。介電層設置於第二觸控電極與第一畫素結構的第一電晶體之間。第二觸控電極電性連接至控制線。
在本發明的一實施例中，上述的觸控顯示裝置更包括第四連接圖案，電性連接至控制線，其中第四連接圖案透過介電層的接觸窗電性連接至第二觸控電極。
在本發明的一實施例中，上述的觸控顯示裝置，更包括絕緣層，設置於介電層及第二電晶體上，其中第四連接圖案設置於絕緣層上，且透過絕緣層的接觸窗電性連接至第二觸控電極。
在本發明的一實施例中，上述的第四連接圖案的材質與第一畫素結構之畫素電極的材質相同。
在本發明的一實施例中，上述的多個畫素結構的多條資料線及讀取線在第一方向上排列，多個畫素結構的多條第一掃描線、第二掃描線及控制線在第二方向上排列，且第一方向與第二方向交錯。
為讓本發明的上述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。
現將詳細地參考本發明的示範性實施例，示範性實施例的實例說明於附圖中。只要有可能，相同元件符號在圖式和描述中用來表示相同或相似部分。
應當理解，當諸如層、膜、區域或基板的元件被稱為在另一元件“上”或“連接到”另一元件時，其可以直接在另一元件上或與另一元件連接，或者中間元件可以也存在。相反，當元件被稱為“直接在另一元件上”或“直接連接到”另一元件時，不存在中間元件。如本文所使用的，“連接”可以指物理及/或電性連接。再者，“電性連接”或“耦合”係可為二元件間存在其它元件。
本文使用的“約”、“近似”、或“實質上”包括所述值和在本領域普通技術人員確定的特定值的可接受的偏差範圍內的平均值，考慮到所討論的測量和與測量相關的誤差的特定數量（即，測量系統的限制）。例如，“約”可以表示在所述值的一個或多個標準偏差內，或±30％、±20％、±10％、±5％內。再者，本文使用的“約”、“近似”或“實質上”可依光學性質、蝕刻性質或其它性質，來選擇較可接受的偏差範圍或標準偏差，而可不用一個標準偏差適用全部性質。
除非另有定義，本文使用的所有術語（包括技術和科學術語）具有與本發明所屬領域的普通技術人員通常理解的相同的含義。將進一步理解的是，諸如在通常使用的字典中定義的那些術語應當被解釋為具有與它們在相關技術和本發明的上下文中的含義一致的含義，並且將不被解釋為理想化的或過度正式的意義，除非本文中明確地這樣定義。
圖1為本發明第一實施例之觸控顯示裝置10的示意圖。圖1繪示第一基板110、多個觸控結構TS及一晶片IC，而省略觸控顯示裝置10的其它構件。
圖2為本發明第一實施例之觸控顯示裝置10之多個觸控結構TS的等效電路示意圖。
圖3為本發明第一實施例之觸控顯示裝置10的佈局（layout）示意圖。圖3對應圖1的局部R。須說明的是，圖3繪示與一個畫素電極190重疊之第一觸控電極120的主要部M而省略圖1之第一觸控電極120的其它部分。
圖4為本發明第一實施例之觸控顯示裝置10的剖面示意圖。圖4對應圖3的剖線A-A’及剖線B-B’。
請參照圖1至圖3，觸控顯示裝置10包括多個觸控結構TS。每一觸控結構TS包括第二電晶體T2、讀取線RL、第二掃描線SL2及第一觸控電極120。
請參照圖3及圖4，第二電晶體T2包括控制端142、閘絕緣層150、半導體圖案162、第一端172a及第二端172b。閘絕緣層150設置於控制端142與半導體圖案162之間。第一端172a及第二端172b分別電性連接至半導體圖案162的不同兩區。
請參照圖1、圖3及圖4，讀取線RL電性連接至第二電晶體T2的第一端172a。第二掃描線SL2電性連接至第二電晶體T2的控制端142。第一觸控電極120電性連接至第二電晶體T2的第二端172b。
請參照圖1及圖2，在本實施例中，觸控顯示裝置10的觸控結構TS為自容式（self-capacitance）。觸控結構TS的第一觸控電極120與觸摸件（未繪示）形成電容Cf。當觸摸件靠近第一觸控電極120時，產生電容Cf的變化。電容Cf的變化可經過第二電晶體T2及讀取線RL傳遞至晶片IC，進而判斷觸摸件的觸碰位置。舉例而言，在本實施例中，觸摸件可以是手指、觸控筆或其它物件。
請參照圖3，觸控顯示裝置10包括多個畫素結構PX。圖3繪出一個畫素結構PX為示例，本領域具有通常知識者應能理解觸控顯示裝置10的顯示部分係包括陣列排列的多個畫素結構PX。
請參照圖3及圖4，每一畫素結構PX包括資料線DL、第一掃描線SL1、第一電晶體T1及畫素電極190。第一電晶體T1具有控制端141、閘絕緣層150、半導體圖案161、第一端171a及第二端171b。閘絕緣層150設置於控制端141與半導體圖案161之間。第一端171a及第二端171b分別電性連接至半導體圖案161的不同兩區。資料線DL電性連接至第一電晶體T1的第一端171a。第一掃描線SL1電性連接至第一電晶體T1的控制端141。畫素電極190電性連接至第一電晶體T1的第二端171b。多個畫素結構PX包括第一畫素結構PX1。第一觸控電極120至少與第一畫素結構PX1的畫素電極190重疊。
請參照圖4，觸控顯示裝置10包括第一基板110、第二基板210及顯示介質300。第一基板110具有相對的外表面112及內表面114。第二基板210設置於第一基板110的對向。顯示介質300設置於第一基板110的內表面114與第二基板210之間。第一基板110的外表面112為觸控面。也就是說，第一基板110的外表面112適於供觸摸件（未繪示）觸碰。
在本實施例中，顯示介質300可以是非自發光材料，例如但不限於：液晶。然而，本發明不限於此，根據其它實施例，顯示介質300也可以是自發光材料，例如但不限於：有機電致發光材料、微型發光二極體（µLED）等。
在本實施例中，第一基板110的材質可以是玻璃、石英、有機聚合物或是其它可適用的材料；第二基板210的材質可以是玻璃、石英、有機聚合物、或是不透光/反射材料（例如：導電材料、晶圓、陶瓷、或其它可適用的材料）或是其它可適用的材料。
多個觸控結構TS設置於第一基板110之內表面114上。具體而言，在本實施例中，第一觸控電極120設置於第一基板110的內表面114上。觸控顯示裝置10還包括介電層130，設置於第一觸控電極120上。第一觸控電極120設置於第一基板110與介電層130之間。畫素結構PX的第一電晶體T1設置於介電層130上。介電層130設置於第一觸控電極120與畫素結構PX的第一電晶體T1之間。
在本實施例中，第一觸控電極120例如是透明導電層，其包括金屬氧化物，例如：銦錫氧化物、銦鋅氧化物、鋁錫氧化物、鋁鋅氧化物、銦鍺鋅氧化物、其它合適的氧化物、或者是上述至少二者之堆疊層。
在本實施例中，觸控顯示裝置10更包括絕緣層180，設置於畫素結構PX的第一電晶體T1上。絕緣層180也可稱平坦層。
在本實施例中，觸控顯示裝置10更包括第一連接圖案191，電性連接至觸控結構TS之第二電晶體T2的第二端172b。第一連接圖案191設置於絕緣層180上，且透過絕緣層180的接觸窗181、閘絕緣層150的接觸窗151及介電層130的接觸窗131電性連接至第一觸控電極120。
多個畫素結構PX設置於第一基板110與顯示介質300之間，或設置於第二基板210與顯示介質300之間。
舉例而言，在本實施例中，多個畫素結構PX可設置於第一基板110與顯示介質300之間。亦即，在本實施例中，多個畫素結構PX及多個觸控結構TS可選擇性地皆設置於第一基板110的內表面114上，但本發明不以此為限。
具體而言，在本實施例中，畫素結構PX的第一電晶體T1設置於介電層130上。絕緣層180設置於畫素結構PX的第一電晶體T1上。畫素電極190設置於絕緣層180，且電性連接至第一電晶體T1的第二端171b。
在本實施例中，畫素結構PX之畫素電極190的材質與第一連接圖案191的材質可相同。也就是說，畫素電極190與第一連接圖案191可形成於同一膜層，而畫素電極190與第一連接圖案191可一起製作。藉此，能簡化製造觸控顯示裝置10的工序。
請參照圖3及圖4，在本實施例中，畫素結構PX的資料線DL及觸控結構TS的讀取線RL在第一方向x上排列，畫素結構PX的第一掃描線SL1及觸控結構TS的第二掃描線SL2在第二方向y上排列，其中第一方向x與第二方向y交錯。舉例而言，在本實施例中，第一方向x與第二方向y實質上可垂直，但本發明不以此為限。
另外，在本實施例中，畫素結構PX的資料線DL與觸控結構TS的讀取線RL大致上可平行；畫素結構PX的第一掃描線SL1與觸控結構TS的第二掃描線SL2大致上可平行；畫素結構PX的第一掃描線SL1於第一基板110上的一垂直投影及觸控結構TS的第二掃描線SL2於第一基板110上的一垂直投影可分別位於畫素結構PX之畫素電極190於第一基板110上的一垂直投影的相對兩側；但本發明不以此為限。
請參照圖3及圖4，在本實施例中，畫素結構PX更包括共用電極240。共用電極240與畫素電極190之間的電位差用以驅動顯示介質300。
舉例而言，在本實施例中，觸控顯示裝置10的顯示部分可以是多域垂直配向（multi-domain vertical alignment；MVA）型的液晶顯示器，畫素電極190包括第一主幹部190a、與第一主幹部190a交錯的第二主幹部190b以及連接至第一主幹部190a和第二主幹部190b的多個分支部190c，且畫素電極190及共用電極240可分別設置於第一基板110及第二基板210。然而，本發明不以此為限，根據其它實施例，畫素電極190也可以是其它形狀，及/或畫素電極190與共用電極240也可設置於同一基板。
值得注意的是，在本實施例中，觸控結構TS的讀取線RL與畫素電極190的第一主幹部190a可重疊。或者說，讀取線RL可跨越畫素電極190的中心部O。顯示介質300（例如：液晶）在第一主幹部190a上的分佈方向不一致而形成一暗線（disclination line），讀取線RL與畫素電極190之第一主幹部190a重疊，能減少讀取線RL對觸控顯示裝置10之穿透率的影響。
請參照圖4，在本實施例中，觸控顯示裝置10更包括遮光圖案220，具有一開口222。遮光圖案220的開口222與畫素電極190重疊。在本實施例中，觸控顯示裝置10更包括彩色濾光層230，與畫素電極190重疊。舉例而言，在本實施例中，遮光圖案220及彩色濾光層230可選擇性地設置於第二基板210上，但本發明不以此為限。
請參照圖1及圖3，觸控顯示裝置10共有在第二方向y上依序排列之多個畫素結構PX的第1條第一掃描線SL1～第n條第一掃描線SL1以及在第二方向y上依序排列之多個觸控結構TS的第1條第二掃描線SL2～第m條第二掃描線SL2，其中n及m為大於或等於2的正整數。
圖5示出本發明一實施例之第1條第一掃描線SL1～第n條第一掃描線SL1的第一掃描訊號VSL1-1～VSL1-n、第1條第二掃描線SL2的第二掃描訊號VSL2-1、第2條第二掃描線SL2的第二掃描訊號VSL2-2～第m條第二掃描線SL2的第二掃描訊號VSL2-m及觸控結構TS之讀取線RL上的觸控訊號VRL。
請參照圖1、圖3及圖5，在顯示區間t1，第一掃描線SL1～第n條第一掃描線SL1的第一掃描訊號VSL1-1～VSL1-n依時序具有第一閘極開啟電位，而依時序開啟第1至n個橫排之多個畫素結構PX的多個第一電晶體T1，以在顯示區間t1內顯示一個完整的圖框畫面。在接續顯示區間t1的觸控區間t2，第1條第二掃描線SL2～第m條第二掃描線SL2依時序具有第二閘極開啟電位，而依時序開啟第1至m個橫排之多個觸控結構TS的多個第二電晶體T2，以在觸控區間t2內偵測完整個觸控面。利用在觸控區間t2取得之讀取線RL上的觸控訊號VRL，便能判斷觸摸件的觸碰位置。
圖6示出本發明另一實施例之第1條第一掃描線SL1～第
Figure 02_image001
條第一掃描線SL1的第一掃描訊號VSL1-1～VSL1-
Figure 02_image003
、第
Figure 02_image004
條第一掃描線SL1～第n條第一掃描線SL1的第一掃描訊號VSL1-
Figure 02_image004
～VSL1-n、第1條第二掃描線SL2的第二掃描訊號VSL2-1、第2條第二掃描線SL2的第二掃描訊號VSL2-2～第m條第二掃描線SL2的第二掃描訊號VSL2-m以及觸控結構TS之讀取線RL的觸控訊號VRL。
請參照圖1、圖3及圖6，在第一子顯示區間t11，第1條第一掃描線SL1～第
Figure 02_image001
條第一掃描線SL1的第一掃描訊號VSL1-1～VSL1-
Figure 02_image003
依時序具有第一閘極開啟電位，而依序時序開啟第1至
Figure 02_image003
個橫排之多個畫素結構PX的多個第一電晶體T1，以在第一子顯示區間t11內顯示一個圖框畫面的一第一部分。在接續第一子顯示區間t11的觸控區間t2，第1條第二掃描線SL2～第m條第二掃描線SL2的第二掃描訊號VSL2-1～VSL2-m依時序具有第二閘極開啟電位，而依時序開啟第1至m個橫排的多個觸控結構TS的多個第二電晶體T2，以在觸控區間t2內偵測完整個觸控面。利用在觸控區間t2取得之讀取線RL上的觸控訊號VRL，便能判斷觸摸件的觸碰位置。在接續觸控區間t2的第二子顯示區間t12，第
Figure 02_image004
條第一掃描線SL1～第n條第一掃描線SL1的第一掃描訊號VSL1-
Figure 02_image004
～VSL1-n依時序具有第一閘極開啟電位，而依時序開啟第
Figure 02_image004
至n個橫排之多個畫素結構PX的多個第一電晶體T1，以在第二子顯示區間t12內顯示一個圖框畫面的一第二部分。在本實施例中，上述之一個圖框畫面的一第一部分及上述之一個圖框畫面的一第二部分可組成一個完整的圖框畫面。
圖7示出本發明再一實施例之第1條第一掃描線 SL1～第p第一掃描線SL1的第一掃描訊號VSL1-1～VSL1-p、第（p+1）條第一掃描線SL1～第2p條第一掃描線SL1的第一掃描訊號VSL1-（p+1）～VSL1-2p、第（n-p+1）條第一掃描線SL1～第n條第一掃描線SL1的第一掃描訊號VSL1-（n-p+1）～VSL1-n、第1條第二掃描線SL2、第2條第二掃描線SL2～第m條第二掃描線SL2的第二掃描訊號VSL2-1、VSL2-2～VSL2-m以及觸控結構TS之讀取線RL的觸控訊號VRL。
在圖7的實施例中，第1條第一掃描線 SL1～第n條第一掃描線 SL1分為k組，k為大於或等於3的正整數；每組第一掃描線 SL1包括p條第一掃描線 SL1，其中p為小於n且大於或等於2的正整數。
請參照圖1、圖3及圖7，在第一子顯示區間t11，第1條第一掃描線SL1至第p條第一掃描線SL1的第一掃描訊號VSL1-1～VSL1-p依時序具有第一閘極開啟電位，而依時序開啟第1至p個橫排的畫素結構PX的第一電晶體T1，以在第一子顯示區間t11內顯示一個圖框畫面的第一部分。在接續第一子顯示區間t11的第一子觸控區間t21，第1條第二掃描線SL2的第二掃描訊號VSL2-1具有第二閘極開啟電位，而開啟第1個橫排的多個觸控結構TS的多個第二電晶體T2，以在第一子觸控區間t21偵測第1個橫排之多個觸控結構TS的第一觸控電極120所在之觸控面的第一部分。在接續第一子觸控區間t21的第二子顯示區間t12，第（p+1）條第一掃描線SL1至第2p條第一掃描線SL1的第一掃描訊號VSL1-（p+1）～VSL1-2p依時序具有第一閘極開啟電位，而依時序開啟第（p+1）至2p 個橫排之多個畫素結構PX的多個第一電晶體T1，以在第二子顯示區間t12內顯示一個圖框畫面的第二部分。在接續第二子顯示區間t12的第二子觸控區間t22，第2條第二掃描線SL2的第二掃描訊號VSL2-2具有第二閘極開啟電位，而開啟第2個橫排的多個觸控結構TS的多個第二電晶體T2，以在第二子觸控區間t22偵測第2個橫排之多個觸控結構TS的第一觸控電極120所在的觸控面的第二部分。
以此類推，直到在最後一個子顯示區間t1k，最後一組第一掃描線的第n-p+1條第一掃描線SL1至第n條第一掃描線SL1的第一掃描訊號VSL1-（n-p+1）～VSL1-n依時序具有第一閘極開啟電位，而依時序開啟第（n-p+1）至n個橫排的多個畫素結構PX的多個第一電晶體T1，以在最後一個子顯示區間t1k顯示一個圖框畫面的最後一部分（即一個圖框畫面的第k部分）；並且，在接續最後一個子顯示區間t1k的最後一個子觸控區間t2k，最後一條第二掃描線SL2的第二掃描訊號VSL2-m具有第二閘極開啟電位，而開啟最後1個橫排的多個觸控結構TS的多個第二電晶體T2，以在最後一個子觸控區間t2k偵測最後一個橫排之多個觸控結構TS的第一觸控電極120所在的觸控面的最後一部分。在本實施例中，上述之一個圖框畫面的一第一部分及上述之一個圖框畫面的一第二部分至一個圖框畫面的一第k部分可組成一個完整的圖框畫面。
在此必須說明的是，下述實施例沿用前述實施例的元件標號與部分內容，其中採用相同的標號來表示相同或近似的元件，並且省略了相同技術內容的說明。關於省略部分的說明可參考前述實施例，下述實施例不再重複贅述。
圖8為本發明第二實施例之觸控顯示裝置10A的剖面示意圖。圖8的觸控顯示裝置10A與圖4的觸控顯示裝置10類似，兩者的差異在於：圖8的觸控顯示裝置10A的彩色濾光層230設置於第一基板110上。
請參照圖8，具體而言，在本實施例中，第一觸控電極120設置第一基板110的內表面114上，介電層130設置第一基板110的內表面114及第一觸控電極120上，彩色濾光層230設置於第一電晶體T1及第二電晶體T2上。第一連接圖案191設置於彩色濾光層230上，且透過彩色濾光層230的接觸窗231、閘絕緣層150的接觸窗151及介電層130的接觸窗131電性連接至第一觸控電極120。
圖9為本發明第三實施例之觸控顯示裝置10B的佈局（layout）示意圖。圖10為本發明第三實施例之觸控顯示裝置10B的剖面示意圖。圖10對應圖9的剖線A-A’、剖線B-B’及剖線C-C’。
圖9及圖10的觸控顯示裝置10B與圖3及圖4的觸控顯示裝置10類似，兩者的差異在於，圖9及圖10之觸控顯示裝置10B的讀取線RL與第一掃描線SL1、第二掃描線SL2及資料線DL形成於不同膜層。在圖9及圖10的實施例中，第一掃描線SL1及第二掃描線SL2可形成於第一金屬層，資料線DL可形成於第二金屬層，而讀取線RL可形成於第一金屬層及第二金屬層之外的另一導電層。
請參照圖9及圖10，舉例而言，在本實施例中，讀取線RL設置於第一基板110的內表面114上，觸控顯示裝置10B更包括絕緣層195，絕緣層195設置於讀取線RL及第一基板110的內表面114上，第一觸控電極120設置於絕緣層195上，介電層130設置於第一觸控電極120上，第一電晶體T1及第二電晶體T2設置於介電層130上，而絕緣層180設置於第一電晶體T1及第二電晶體T2上。
觸控顯示裝置10B更包括第二連接圖案192，設置於絕緣層180上且電性連接至第二電晶體T2的第二端172b。第二連接圖案192透過絕緣層180的接觸窗182、閘絕緣層150的接觸窗152、介電層130的接觸窗132及絕緣層195的接觸窗195a電性連接至讀取線RL。
在本實施例中，第二連接圖案192與畫素電極190可形成於同一膜層，而第二連接圖案192的材質與畫素電極190的材質可相同，但本發明不以此為限。
圖11為本發明第四實施例之觸控顯示裝置10C的剖面示意圖。圖11的觸控顯示裝置10C與圖9的觸控顯示裝置10B類似，兩者的差異在於，圖11的觸控顯示裝置10C的彩色濾光層230設置於第一基板110上。
請參照圖11，在本實施例中，彩色濾光層230設置於第一電晶體T1及第二電晶體T2上。第二連接圖案192設置於彩色濾光層230上，且透過彩色濾光層230的接觸窗232、閘絕緣層150的接觸窗152、介電層130的接觸窗132及絕緣層195的接觸窗195a電性連接至讀取線RL。
圖12為本發明第五實施例之觸控顯示裝置20的示意圖。圖12繪示第一基板110、觸控結構TS及晶片IC，而省略觸控顯示裝置20的其它構件。
圖13為本發明第五實施例之觸控顯示裝置20之多個觸控結構TS的等效電路示意圖。
圖14A及圖14B為本發明第五實施例之觸控顯示裝置20之的佈局（layout）示意圖。圖14A及圖14B分別對應圖12的局部R1及圖12的局部R2。
須說明的是，圖14A及圖14B繪示圖12之第一觸控電極120的主要部M及第二觸控電極122的主要部M’，而省略圖12之第一觸控電極120的其它部分及圖12之第二觸控電極122的其它部分。
圖15為本發明第五實施例之觸控顯示裝置20的剖面示意圖。圖15對應圖14A及圖14B的剖線A-A’、剖線B-B’及剖線D-D’。
第五實施例的觸控顯示裝置20與第一實施例的觸控顯示裝置10類似，兩者的差異在於：第五實施例之觸控顯示裝置20的觸控結構TS為互容式（mutual-capacitance）。
請參照圖12、圖13、圖14A及圖14B，具體而言，觸控顯示裝置20的觸控結構TS除了包括第一觸控電極120外，更包括第二觸控電極122。第一觸控電極120與第一畫素結構PX1之畫素電極190重疊。第二觸控電極122與第二畫素結構PX2之畫素電極190重疊。觸控結構TS的第一觸控電極120與第二觸控電極122形成電容Cx（繪示於圖13）。當觸摸件靠近第一觸控電極120時，造成電容Cx的變化。電容Cx的變化可經過第二觸控電極122、第二電晶體T2及讀取線RL傳遞至晶片IC，進而判斷觸摸件的觸碰位置。
在本實施例中，第二觸控電極122與第一觸控電極120可形成於同一膜層，且在結構上分離。第二觸控電極122設置於第一基板110的內表面114上，第二觸控電極122設置於第一基板110與介電層130之間。介電層130設置於第二觸控電極122與第一電晶體T1之間。
在本實施例中，第二觸控電極122可選擇性地電性連接至第二掃描線SL2。具體而言，觸控顯示裝置20更包括第三連接圖案193，可設置於絕緣層180上且電性連接至第二掃描線SL2。第三連接圖案193透過絕緣層180的接觸窗183、閘絕緣層150的接觸窗153及介電層130的接觸窗133電性連接至第二觸控電極122。也就是說，第二觸控電極122可透過第三連接圖案193電性連接至第二掃描線SL2。
在本實施例中，第三連接圖案193與畫素電極190可形成於同一膜層，而第三連接圖案193的材質與畫素電極190的材質可相同，但本發明不以此為限。
圖16為本發明第六實施例之觸控顯示裝置20A的示意圖。圖16繪示第一基板110、觸控結構TS及晶片IC，而省略觸控顯示裝置20A的其它構件。
圖17為本發明第六實施例之觸控顯示裝置20A之多個觸控結構TS的等效電路示意圖。
圖18A及圖18B為本發明第六實施例之觸控顯示裝置20A的佈局（layout）示意圖。圖18A及圖18B分別對應圖16的局部R3及圖16的局部R4。
須說明的是，圖18A及圖18B繪示圖16之第一觸控電極120的主要部M及第二觸控電極122的主要部M’，而省略圖16之第一觸控電極120的其它部分及圖16之第二觸控電極122的其它部分。
圖19為本發明第六實施例之觸控顯示裝置20A的剖面示意圖。圖19對應圖18A及圖18B的剖線A-A’、剖線B-B’及剖線E-E’。
第六實施例的觸控顯示裝置20A與第五實施例的觸控顯示裝置20類似，兩者的差異在於：第六實施例的觸控顯示裝置20A更包括控制線TL。
請參照圖16、圖17、圖18A、圖18B及圖19，在本實施例中，控制線TL與第二掃描線SL2可選擇性形成於同一膜層，且在結構上分離。資料線DL及讀取線RL在第一方向x上排列，第一掃描線SL1、第二掃描線SL2及控制線TL在第二方向y上排列，且第一方向x與第二方向y交錯。在本實施例中，第二觸控電極122電性連接至控制線TL，而非電性連接至第二掃描線SL2。
觸控顯示裝置20A更包括第四連接圖案194，設置於絕緣層180上且電性連接至控制線TL。第四連接圖案194透過絕緣層180的接觸窗184、閘絕緣層150的接觸窗154及介電層130的接觸窗134電性連接至第二觸控電極122。也就是說，第二觸控電極122可透過第四連接圖案194電性連接至控制線TL。
在本實施例中，第四連接圖案194與畫素電極190可形成於同一膜層，而第四連接圖案194的材質與畫素電極190的材質可相同，但本發明不以此為限。
圖20為本實施例第七實施例之觸控顯示裝置30的剖面示意圖。圖20的觸控顯示裝置30與圖4的觸控顯示裝置10類似，兩者的差異在於：在圖20的實施例中，觸控結構TS也設置於第一基板110的內表面114上，但畫素結構PX是設置於第二基板210上。請參照圖20，在本實施例中，觸控結構TS的第二電晶體T2與畫素結構PX的第一電晶體T1在一垂直投影方向z上係重疊，但本發明不以此為限。
圖21為本實施例第八實施例之觸控顯示裝置30A的剖面示意圖。圖21的觸控顯示裝置30A與圖20的觸控顯示裝置30類似，兩者的差異在於：在圖20的實施例中，遮光圖案220設置於第一基板110與觸控結構TS的第二電晶體T2之間；在圖21的實施例中，第二電晶體T2設置於第一基板110與遮光圖案220之間。
此外，在前述各實施例中，控制端141、控制端142、第一端171a、第一端172a、第二端171b、第二端172b、資料線DL、讀取線RL、第一掃描線SL1、第二掃描線SL2及/或控制線TL可包括黑化層，例如：MoTaO x，以降低反射率、提升顯示效果，但本發明不以此為限。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
10、10A、10B、10C、20、20A、30、30A:觸控顯示裝置 110:第一基板 112:外表面 114:內表面 120:第一觸控電極 122:第二觸控電極 130:介電層 141、142:控制端 150:閘絕緣層 161、162:半導體圖案 171a、172a:第一端 171b、172b:第二端 180、195:絕緣層 131、132、133、134、151、152、153、154、181、182、183、184、195a、231、232:接觸窗 190:畫素電極 190a:第一主幹部 190b:第二主幹部 190c:分支部 191:第一連接圖案 192:第二連接圖案 193:第三連接圖案 194:第四連接圖案 210:第二基板 220:遮光圖案 222:開口 230:彩色濾光層 240:共用電極 300:顯示介質 A-A’、B-B’、C-C’、D-D’、E-E’:剖線 Cf、Cx:電容 DL:資料線 IC:晶片 M、M’:主要部 O:中心部 TS:觸控結構 PX:畫素結構 PX1:第一畫素結構 PX2:第二畫素結構 RL:讀取線 R、R1、R2、R3、R4:局部 SL1:第一掃描線 SL2:第二掃描線 T1:第一電晶體 tl:顯示區間 t11:第一子顯示區間 t12:第二子顯示區間 t1k:最後一個子顯示區間 t2k:最後一個子觸控區間 T2:第二電晶體 t2:觸控區間 TL:控制線 VSL1-1、VSL1-p、VSL1-（p+1）、VSL1-2p、VSL1-
Figure 02_image003
、VSL1-
Figure 02_image004
、VSL1-（n-p+1）、VSL1-n:第一掃描訊號 VSL2-1、VSL2-2、VSL2-m:第二掃描訊號 VRL:觸控訊號 x:第一方向 y:第二方向 z:垂直投影方向
圖1為本發明第一實施例之觸控顯示裝置10的示意圖。 圖2為本發明第一實施例之觸控顯示裝置10之多個觸控結構TS的等效電路示意圖。 圖3為本發明第一實施例之觸控顯示裝置10的佈局示意圖。 圖4為本發明第一實施例之觸控顯示裝置10的剖面示意圖。 圖5示出本發明一實施例之第1條第一掃描線SL1～第n條第一掃描線SL1的第一掃描訊號VSL1-1～VSL1-n、第1條第二掃描線SL2的第二掃描訊號VSL2-1、第2條第二掃描線SL2的第二掃描訊號VSL2-2～第m條第二掃描線SL2的第二掃描訊號VSL2-m及觸控結構TS之讀取線RL上的觸控訊號VRL。 圖6示出本發明另一實施例之第1條第一掃描線SL1～第
Figure 02_image001
條第一掃描線SL1的第一掃描訊號VSL1-1～VSL1-
Figure 02_image003
、第
Figure 02_image004
條第一掃描線SL1～第n條第一掃描線SL1的第一掃描訊號VSL1-
Figure 02_image004
～VSL1-n、第1條第二掃描線SL2的第二掃描訊號VSL2-1、第2條第二掃描線SL2的第二掃描訊號VSL2-2～第m條第二掃描線SL2的第二掃描訊號VSL2-m以及觸控結構TS之讀取線RL的觸控訊號VRL。 圖7示出本發明再一實施例之第1條第一掃描線 SL1～第p第一掃描線SL1的第一掃描訊號VSL1-1～VSL1-p、第（p+1）條第一掃描線SL1～第2p條第一掃描線SL1的第一掃描訊號VSL1-（p+1）～VSL1-2p、第（n-p+1）條第一掃描線SL1～第n條第一掃描線SL1的第一掃描訊號VSL1-（n-p+1）～VSL1-n、第1條第二掃描線SL2、第2條第二掃描線SL2～第m條第二掃描線SL2的第二掃描訊號VSL2-1、VSL2-2～VSL2-m以及觸控結構TS之讀取線RL的觸控訊號VRL。 圖8為本發明第二實施例之觸控顯示裝置10A的剖面示意圖。 圖9為本發明第三實施例之觸控顯示裝置10B的佈局示意圖。 圖10為本發明第三實施例之觸控顯示裝置10B的剖面示意圖。 圖11為本發明第四實施例之觸控顯示裝置10C的剖面示意圖。 圖12為本發明第五實施例之觸控顯示裝置20的示意圖。 圖13為本發明第五實施例之觸控顯示裝置20之多個觸控結構TS的等效電路示意圖。 圖14A及圖14B為本發明第五實施例之觸控顯示裝置20之的佈局示意圖。 圖15為本發明第五實施例之觸控顯示裝置20的剖面示意圖。 圖16為本發明第六實施例之觸控顯示裝置20A的示意圖。 圖17為本發明第六實施例之觸控顯示裝置20A之多個觸控結構TS的等效電路示意圖。 圖18A及圖18B為本發明第六實施例之觸控顯示裝置20A的佈局示意圖。 圖19為本發明第六實施例之觸控顯示裝置20A的剖面示意圖。 圖20為本實施例第七實施例之觸控顯示裝置30的剖面示意圖。 圖21為本實施例第八實施例之觸控顯示裝置30A的剖面示意圖。
10:觸控顯示裝置
120:第一觸控電極
141、142:控制端
161、162:半導體圖案
171a、172a:第一端
171b、172b:第二端
190:畫素電極
190a:第一主幹部
190b:第二主幹部
190c:分支部
191:第一連接圖案
A-A’、B-B’:剖線
DL:資料線
M:主要部
TS:觸控結構
PX:畫素結構
PX1:第一畫素結構
RL:讀取線
SL1:第一掃描線
SL2:第二掃描線
T1:第一電晶體
T2:第二電晶體
x:第一方向
y:第二方向
O:中心部

Claims (26)

  1. 一種觸控顯示裝置，包括： 一第一基板，具有相對的一外表面及一內表面，其中該外表面為一觸控面； 一第二基板，設置於該第一基板的對向； 一顯示介質，設置於該第一基板的該內表面與該第二基板之間； 多個畫素結構，設置於該第一基板與該顯示介質之間，或設置於第二基板與該顯示介質之間，其中該些畫素結構的每一個包括一資料線、一第一掃描線、一第一電晶體及一畫素電極，該第一電晶體具有一第一端、一第二端及一控制端，該資料線電性連接至該第一電晶體的該第一端，該第一掃描線電性連接至該第一電晶體的該控制端，且該畫素電極電性連接至該第一電晶體的該第二端； 一第一觸控電極，設置於該第一基板的該內表面上； 一第二電晶體，設置於該第一基板的該內表面上，且具有一第一端、一第二端及一控制端； 一讀取線及一第二掃描線，設置於該第一基板的該內表面上，其中該讀取線電性連接至該第二電晶體的該第一端，該第二掃描線電性連接至該第二電晶體的該控制端，該第一觸控電極電性連接至該第二電晶體的該第二端，且該第一觸控電極與該些畫素結構之一第一畫素結構的一畫素電極重疊；以及 一介電層，其中該第一觸控電極設置於該第一基板與該介電層之間，且該介電層設置於該第一觸控電極與該第一畫素結構的一第一電晶體之間。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的觸控顯示裝置，其中該介電層設置於該第一觸控電極上，且該第一畫素結構的該第一電晶體設置於該介電層上。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的觸控顯示裝置，其中該介電層設置於該第一觸控電極上，且該第二電晶體設置於該介電層上。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的觸控顯示裝置，更包括： 一第一連接圖案，電性連接至該第二電晶體的該第二端，其中該第一連接圖案透過該介電層的一接觸窗電性連接至該第一觸控電極。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的觸控顯示裝置，更包括： 一絕緣層，設置於該第二電晶體上，其中該第一連接圖案設置於該絕緣層上，且透過該絕緣層的一接觸窗電性連接至該第一觸控電極。
  6. 如申請專利範圍第4項所述的觸控顯示裝置，更包括： 一彩色濾光層，設置於該介電層及該第二電晶體上，其中該第一連接圖案設置於該彩色濾光層上，且透過該彩色濾光層的一接觸窗電性連接至該第一觸控電極。
  7. 如申請專利範圍第4項所述的觸控顯示裝置，其中該第一連接圖案的材質與該第一畫素結構之該畫素電極的材質相同。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的觸控顯示裝置，其中該介電層設置於該讀取線上，而該觸控顯示裝置更包括： 一第二連接圖案，設置於該介電層上，電性連接至該第二電晶體的該第二端，且透過該介電層的一接觸窗電性連接至該讀取線。
  9. 如申請專利範圍第8項所述的觸控顯示裝置，更包括： 一絕緣層，設置於該介電層及該第二電晶體上，其中該第二連接圖案設置於該絕緣層上，且透過該絕緣層的一接觸窗電性連接至該讀取線。
  10. 如申請專利範圍第8項所述的觸控顯示裝置，更包括： 一彩色濾光層，設置於該介電層及該第二電晶體上，其中該第二連接圖案設置於該彩色濾光層上，且透過該彩色濾光層的一接觸窗電性連接至該讀取線。
  11. 如申請專利範圍第8項所述的觸控顯示裝置，其中該第二連接圖案的材質與該第一畫素結構之該畫素電極的材質相同。
  12. 如申請專利範圍第1項所述的觸控顯示裝置，其中該第一畫素結構的一資料線及該讀取線在一第一方向上排列，該第一畫素結構的一第一掃描線及該第二掃描線在一第二方向上排列，且該第一方向與該第二方向交錯。
  13. 如申請專利範圍第1項所述的觸控顯示裝置，其中該第一畫素結構的一資料線與該讀取線大致上平行。
  14. 如申請專利範圍第1項所述的觸控顯示裝置，其中該第一畫素結構的一第一掃描線與該第二掃描線大致上平行。
  15. 如申請專利範圍第1項所述的觸控顯示裝置，其中該讀取線跨越該第一畫素結構之該畫素電極的一中心部。
  16. 如申請專利範圍第1項所述的觸控顯示裝置，其中該第一畫素結構的該畫素電極包括一第一主幹部、一第二主幹部及多個分支部，該第一主幹部與該第二主幹部交錯，該些分支部連接至該第一主幹部及該第二主幹部，且該讀取線與該畫素電極的該第一主幹部重疊。
  17. 如申請專利範圍第1項所述的觸控顯示裝置，其中該第一畫素結構的一第一掃描線於該第一基板上的一垂直投影及該第二掃描線於該第一基板上的一垂直投影分別位於該第一畫素結構之該畫素電極於該第一基板上的一垂直投影的相對兩側。
  18. 如申請專利範圍第1項所述的觸控顯示裝置，更包括： 一第二觸控電極，設置於該第一基板的該內表面上，其中該些畫素結構包括一第二畫素結構，該第二觸控電極與該第二畫素結構的一畫素電極重疊，該第二觸控電極設置於該第一基板與該介電層之間，該介電層設置於該第二觸控電極與該第一畫素結構的該第一電晶體之間，其中該第二觸控電極電性連接至該第二掃描線。
  19. 如申請專利範圍第18項所述的觸控顯示裝置，更包括： 一第三連接圖案，電性連接至該第二掃描線，其中該第三連接圖案透過該介電層的一接觸窗電性連接至該第二觸控電極。
  20. 如申請專利範圍第19項所述的觸控顯示裝置，更包括： 一絕緣層，設置於該介電層及該第二電晶體上，其中該第三連接圖案設置於該絕緣層上，且透過該絕緣層的一接觸窗電性連接至該第二觸控電極。
  21. 如申請專利範圍第19項所述的觸控顯示裝置，其中該第三連接圖案的材質與該第一畫素結構之該畫素電極的材質相同。
  22. 如申請專利範圍第1項所述的觸控顯示裝置，更包括： 一第二觸控電極，設置於該第一基板的該內表面上，其中該些畫素結構包括一第二畫素結構，該第二觸控電極與該第二畫素結構的一畫素電極重疊，該第二觸控電極設置於該第一基板與該介電層之間，該介電層設置於該第二觸控電極與該第一畫素結構的該第一電晶體之間；以及 一控制線，其中該第二觸控電極電性連接至該控制線。
  23. 如申請專利範圍第22項所述的觸控顯示裝置，更包括： 一第四連接圖案，電性連接至該控制線，其中該第四連接圖案透過該介電層的一接觸窗電性連接至該第二觸控電極。
  24. 如申請專利範圍第23項所述的觸控顯示裝置，更包括： 一絕緣層，設置於該介電層及該第二電晶體上，其中該第四連接圖案設置於該絕緣層上，且透過該絕緣層的一接觸窗電性連接至該第二觸控電極。
  25. 如申請專利範圍第23項所述的觸控顯示裝置，其中該第四連接圖案的材質與該第一畫素結構之該畫素電極的材質相同。
  26. 申請專利範圍第22項所述的觸控顯示裝置，其中該些畫素結構的多條資料線及該讀取線在一第一方向上排列，該些畫素結構的多條第一掃描線、該第二掃描線及該控制線在一第二方向上排列，且該第一方向與該第二方向交錯。
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