TWI719521B - 內嵌式觸控顯示裝置 - Google Patents

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TWI719521B TW108123150A TW108123150A TWI719521B TW I719521 B TWI719521 B TW I719521B TW 108123150 A TW108123150 A TW 108123150A TW 108123150 A TW108123150 A TW 108123150A TW I719521 B TWI719521 B TW I719521B
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黃鴻運
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本發明提供的內嵌式觸控顯示裝置通過感應電荷消除組件或驅動組件發出的正負交替的電壓信號來消除背光模組中由於與觸控電極感應而產生的感應電荷，從而避免觸控電極與背光模組之間的靜電吸引力對顯示面板與背光模組之間的空氣間隙的壓縮進而避免了由於空氣間隙被壓縮導致的噪音，保障了產品的使用體驗。

Description

內嵌式觸控顯示裝置
本發明涉及觸控顯示領域，尤其涉及一種內嵌式觸控顯示裝置。
現有技術中對內嵌式觸控面板(In-cell touch panel)的觸控電極施加正電壓信號(電壓信號在零電位與正電壓之間交替變化)以感測可導電物體(例如，手指)與觸控電極之間的電容變化，若電容發生變化，則可判斷手指接觸了觸控面板。當正電壓信號作用於觸控電極上時，觸控電極可能會累積大量的正電荷，且背光模組在靠近觸控電極的一側受觸控電極的正電荷的影響會產生感應負電荷。當背光模組的導電性較差時，感應負電荷會逐漸累積在背光模組靠近觸控電極的一側，並與觸控電極上累積的正電荷之間產生靜電吸引力，靜電吸引力壓縮背光模組與觸控面板之間的空氣隙形成較密的空氣波，當靜電吸引力減少或為零時，空氣隙之間形成較疏的空氣波，當較密的空氣波和較疏的空氣波交替產生時即形成音波，若該音波的頻率處於人耳能夠聽見的頻率時則可被人耳所聽到，此將影響產品的使用體驗。
本發明第一方面提供一種內嵌式觸控顯示裝置，包括相互層疊設置的顯示面板和背光模組，所述顯示面板中設置有多個觸控電極，還包括：接地的感應電荷消除組件，設置於所述背光模組靠近所述顯示面板的一側，用於消除所述背光模組中由於與所述觸控電極感應而產生的感應電荷。
本發明第二方面提供一種內嵌式觸控顯示裝置，包括相互層疊設置的顯示面板和背光模組，所述顯示面板中設置有多個觸控電極，還包括：驅動組件，用於對所述觸控電極施加驅動信號，其中所述驅動信號為正負交替的電壓信號。
本發明提供的內嵌式觸控顯示裝置通過感應電荷消除組件和驅動組件發出的正負交替的電壓信號來消除背光模組中由於與觸控電極感應而產生的感應電荷，從而避免觸控電極與背光模組之間的靜電吸引力對顯示面板與背光模組之間的空氣間隙的壓縮進而避免了由於空氣間隙被壓縮導致的噪音，保障了產品的使用體驗。
100:內嵌式觸控顯示裝置
160:顯示面板
111:觸控電極
112:保護層
113、114:黏接層
115:遮蔽層
116:上偏光片
117:彩色濾光基板
118:第一介電層
119:第二介電層
120:薄膜晶體管陣列基板
121、132:下偏光片
122:柔性電路板
130:感應電荷消除組件
131:防靜電層
133:驅動組件
140:背光模組
141:光學膜片組
141a:第一擴散片
141b:棱鏡片
141c:第二擴散片
142:導光板
143:背板
143a:反光面
144:發光二極體
150:空氣間隙
A:每段正電壓信號與零電勢信號所在的水平線圍合的面積
B:每段負電壓信號與零電勢信號所在的水平線圍合的面積
VTP:高電平信號
-VTP:低電平信號
VG:零電勢信號
tA:正電壓信號對應的時間
tB:負電壓信號對應的時間
t0:驅動週期
圖1為本發明實施例一的內嵌式觸控顯示裝置的剖面結構示意圖。
圖2為本發明實施例一中觸控電極接收的正電壓信號的波形示意圖。
圖3為本發明實施例二的內嵌式觸控顯示裝置的剖面結構示意圖。
圖4為本發明實施例三的內嵌式觸控顯示裝置的剖面結構示意圖。
圖5為本發明實施例三中觸控電極接收的驅動信號的的波形示意圖。
實施例一
如圖1所示，實施例一提供的內嵌式觸控顯示裝置100包括相互層疊設置的顯示面板160和背光模組140，背光模組140為顯示面板160提供顯示畫面所需的背光，顯示面板160設置於背光模組140的出光光路上。顯示面板160用於顯示畫面。
顯示面板160中設置有多個觸控電極111，內嵌式觸控顯示裝置100還包括接地的感應電荷消除組件130，感應電荷消除組件130設置於背光模組140靠近顯示面板160的一側，用於消除背光模組140中由於與觸控電極111上的電荷感應產生的感應電荷。本實施例中，感應電荷消除組件130為導電的防靜電層(Anti-Static Layer，ASL)131，防靜電層131設置於觸控電極111靠近背光模組140的一側。防靜電層131的表面電阻小於1010ohm/sq，優先地，防靜電層131的表面電阻介於107ohm/sq至1010ohm/sq，例如為108ohm/sq或109ohm/sq。防靜電層131為透明或半透明的材質，防靜電層131可例如為多晶矽或高阻抗聚合物。
顯示面板160包括彩色濾光(Color Filter)基板117、與彩色濾光基板117層疊設置的薄膜晶體管陣列基板120、設置在彩色濾光基板117和薄膜晶體管陣列基板120之間有液晶層(圖未示)、設置在薄膜晶體管陣列基板120靠近背光模組140一側的下偏光片121。本實施例中，觸控電極111設置於薄膜晶體管陣列基板120遠離背光模組140的一側，具體地，薄膜晶體管陣列基板120與彩色濾光基板117之間。本實施例中，防靜電層131設置於薄膜晶體管陣列基板120和下偏光片121之間。在另外實施例中，防靜電層131設置於下偏光片121靠近背光模組140的一側。
請參閱圖2，本實施例中，觸控電極111接收一如圖2所示的方波信號，圖2中的方波信號在高電平信號VTP和零電勢信號VG之間交替震盪，本實施例中高電平信號VTP為正電壓值。當觸控電極111接收到高電平信號VTP時，內嵌式觸控顯示裝置100可感測外界導電體(如，手指)觸摸顯示面板160時外界導電體與觸控電極111之間的電容變化，高電平信號VTP對應的電壓信號為有效的；當觸控電極111接收到零電勢信號VG時，內嵌式觸控顯示裝置100停止感測外界導電體與觸控電極111之間的電容變化，零電勢信號VG對應的電壓信號為無效的。可以理解，本實施例的內嵌式觸控顯示裝置100不局限于應用在如圖2所示的方波信號，還可應用於本領域常見的其他波形的施加於觸控電極上的電壓信號，觸控電極111還可接收在負電壓值和零電勢之間交替震盪的電壓信號。當高電平信號VTP為正電壓信號時，觸控電極111上逐漸累積大量的觸控電荷(如，正電荷)，則觸控電極111上的觸控電荷在背光模組140靠近觸控電極111的一側感應出與觸控電荷極性相反的感應電荷(如，負電荷)。若背光模組140本身的導電性較差(如，背光模組140的表面電阻大於1010ohm/sq)，背光模組140上被感應出的感應電荷(負電荷)無法及時消散，則觸控電極111上的觸控電荷(正電荷)與背光模組140上的感應電荷(負電荷)之間會產生靜電吸引力。
如圖1所示，顯示面板160和背光模組140之間通過黏接層114相互貼合，為了提高背光的透過率，黏接層114在本領域中常設於顯示面板160的邊緣區域，故顯示面板160和背光模組140之間因黏接層114的厚度及組裝工藝誤差會存在空氣間隙150。當觸控電極111與背光模組140之間產生靜電吸引力時，該靜電吸引力使得空氣間隙150壓縮形成較為緻密的空氣波，當觸控電極111接收的驅動信號值為零時(對應於接地端的零電位)，顯示面板160與背光模組140 之間的空氣間隙150不再壓縮，形成較為稀疏的空氣波，如此反復，較為緻密與較為稀疏的空氣波形成音波，當音波的頻率處於20Hz至20kHz時，人耳即接收到噪音，不利於產品的使用體驗。
本實施例的內嵌式觸控顯示裝置100中增加了防靜電層131，防靜電層131有利於隔絕觸控電極111與背光模組140之間的感應，避免背光模組140靠近觸控電極111的一側被感應出感應電荷(負電荷)，從而有效避免了空氣間隙150的壓縮導致的噪音，保障了產品的使用體驗。具體地，防靜電層131連接至系統的接地端，有利於使防靜電層131上被觸控電極111的觸控電荷(正電荷)感應出的感應電荷(負電荷)導出至接地端，因而防靜電層131可起到隔絕觸控電極111的觸控電荷(正電荷)對背光模組140的感應作用。
如圖1所示，顯示面板160中，觸控電極111靠近彩色濾光基板117的一側設置有第一介電層118，觸控電極111靠近薄膜晶體管陣列基板120的一側設置有第二介電層119，第一介電層118和第二介電層119由透明的絕緣材料製成，第一介電層118用於電性隔離觸控電極111與彩色濾光基板117，第二介電層119用於電性隔離觸控電極111與薄膜晶體管陣列基板120。可以理解的，介電層也是可以不設置的。
可以理解的，觸控電極111的設置位置不限於本實施例所示，還可在顯示面板160的其他位置；感應電荷消除組件130的設置位置亦不限於本實施例所示，但應設置於觸控電極111和空氣間隙150之間。
顯示面板160還包括設置於彩色濾光基板117遠離觸控電極111一側的上偏光片116，以及包括設置於上偏光片116遠離彩色濾光基板117的一側的保護層112(cover glass)，保護層112通過黏接層113與上偏光片116黏接。黏接層113可例如為光學膠(Optically Clear Adhesive，OCA)，保護層112可例如為透明玻璃。保護層112靠近黏接層113的一側的邊緣區域設置有遮蔽層115，遮蔽層115用於遮蔽與觸控電極111連接的金屬導線(圖未示)，以美化顯示面板160的外觀。薄膜晶體管陣列基板120靠近觸控電極111的一側的邊緣可連接柔性電路板(Flexible Printed Circuit，FPC)122。可以理解，顯示面板160的具體結構可根據本領域常規的觸控顯示面板進行刪減，本發明對此不作限定。
本實施例中，背光模組140包括依次層疊設置的光學膜片組141(包括第一擴散片141a、棱鏡片141b、第二擴散片141c)、導光板142、背板143，其 中背板143底面上分佈有多個發光二極體(Light Emitting Diode，LED)144，背板143底面設為反光面143a，反光面143a用於將發光二極體144發出的光束反射至導光板142以提高背光的亮度。可以理解，光學膜片組141不局限於上述結構，其包括的層結構的具體數量可根據實際情況進行設計，光學膜片組141還可包括其他種類的光學膜片，例如增亮膜。可以理解，背光模組140可為本領域常規的背光模組，本發明對此不做限定。
實施例二
實施例二提供的內嵌式觸控顯示裝置100與實施例一的主要區別在於：如圖3所示，內嵌式觸控顯示裝置100未額外設置用於消除靜電荷組件防靜電層131，而是將下偏光片132充當感應電荷消除組件130，下偏光片132為導電的。下偏光片132設置於薄膜晶體管陣列基板120靠近背光模組140的一側，本實施例中下偏光片132設置於薄膜晶體管陣列基板120與背光模組140之間，觸控電極111設置於薄膜晶體管陣列基板120遠離下偏光片132的一側。下偏光片132的表面電阻小於1010ohm/sq，例如為107ohm/sq或109ohm/sq。下偏光片132能夠起到隔絕觸控電極111與背光模組140之間的感應的作用，使背光模組140靠近觸控電極111的一側不會產生感應的感應電荷(負電荷)，因而也有利於避免靜電吸引力壓縮空氣間隙150以產生噪音的現象。相較於實施例一，本實施例中下偏光片132可代替實施例一的下偏光片121使用，本實施例提供的內嵌式觸控顯示裝置100無需額外增加防靜電層131，故可使內嵌式觸控顯示裝置100保持輕薄化。
實施例三
實施例三提供的內嵌式觸控顯示裝置100與實施例一的主要區別在於：如圖4所示，本發明內嵌式觸控顯示裝置100未設置感應電荷消除組件，而是通過調整與觸控電極111電性連接的驅動組件133的驅動信號，從而避免背光模組140中產生感應電荷。驅動組件133用於對觸控電極111發出驅動信號，其中驅動信號為正負交替的電壓信號。
如圖5所示，一個驅動週期t0包括驅動信號中相鄰的一個正電壓信號(如，圖5中的電壓值為VTP的高電平信號)與一個負電壓信號(如，圖5中的電壓值為-VTP的低電平信號)對應的時間，一個驅動週期t0還包括零電勢信號VG對應的時間，相鄰的高電平信號VTP和低電平信號-VTP之間設有一段零電勢信號VG。在一個驅動週期t0內，觸控電極111上產生的正電荷的總量等於觸控電 極111上產生的負電荷的總量。優選地，在一個驅動週期t0中，正電壓信號對應的時間tA等於負電壓信號對應的時間tB。
觸控電極111在正電壓信號和負電壓信號的交替驅動下，產生的極性相反的正電荷和負電荷作為觸控電荷，觸控電荷中的正電荷和負電荷相互抵消，故觸控電極111上不再累積單一極性的觸控電荷，故而觸控電極111在背光模組140靠近觸控電極111的一側也不會感應出單一極性的感應電荷，進而避免了空氣間隙150被壓縮導致的噪音。本實施例中驅動信號的波形可如圖5所示，可以理解，本發明中驅動信號的波形不限於圖5所示的波形，驅動信號的每段正電壓信號與零電勢信號VG所在的水平線圍合的面積A等於每段負電壓信號與零電勢信號VG所在的水平線圍合的面積B即可。
本發明實施例提供的內嵌式觸控顯示裝置100通過感應電荷消除組件130和驅動組件133發出的正負交替的電壓信號來消除背光模組140中由觸控電極111感應產生的感應電荷，從而避免了觸控電荷與感應電荷之間的靜電吸引力對顯示面板160與背光模組140之間的空氣間隙150的壓縮導致的噪音，保障了產品的使用體驗。
100:內嵌式觸控顯示裝置
160:顯示面板
111:觸控電極
112:保護層
113、114:黏接層
115:遮蔽層
116:上偏光片
117:彩色濾光基板
118:第一介電層
119:第二介電層
120:薄膜晶體管陣列基板
121:下偏光片
122:柔性電路板
130:感應電荷消除組件
131:防靜電層
140:背光模組
141:光學膜片組
141a:第一擴散片
141b:棱鏡片
141c:第二擴散片
142:導光板
143:背板
143a:反光面
144:發光二極體
150:空氣間隙

Claims (9)

  1. 一種內嵌式觸控顯示裝置，包括相互層疊設置的顯示面板和背光模組，所述顯示面板中設置有多個觸控電極，其改良在於，所述顯示面板和所述背光模組之間具有空氣間隙，所述顯示面板還包括：接地的感應電荷消除組件，設置於所述背光模組靠近所述顯示面板的一側，用於消除所述背光模組中由於與所述觸控電極感應而產生的感應電荷；薄膜晶體管陣列基板；彩色濾光基板，所述彩色濾光基板與所述薄膜晶體管陣列基板層疊設置，所述彩色濾光基板遠離所述背光模組的一側具有觸摸面；以及下偏光片，所述下偏光片設置於所述薄膜晶體管陣列基板靠近所述背光模組的一側；其中，所述觸控電極設置於所述薄膜晶體管陣列基板遠離所述背光模組的一側。
  2. 如請求項1所述的內嵌式觸控顯示裝置，其中，所述感應電荷消除組件為導電的防靜電層，所述防靜電層設置於所述觸控電極靠近所述背光模組的一側。
  3. 如請求項2所述的內嵌式觸控顯示裝置，其中，所述防靜電層設置於所述薄膜晶體管陣列基板和所述下偏光片之間，或設置於所述下偏光片靠近所述背光模組的一側。
  4. 如請求項2所述的內嵌式觸控顯示裝置，其中，所述防靜電層的表面電阻小於1010ohm/sq。
  5. 如請求項4所述的內嵌式觸控顯示裝置，其中，所述防靜電層為透明或半透明的材質。
  6. 如請求項5所述的內嵌式觸控顯示裝置，其中，所述防靜電層為多晶矽或高阻抗聚合物。
  7. 如請求項1所述的內嵌式觸控顯示裝置，其中，所述下偏光片為所述感應電荷消除組件，所述下偏光片為導電的。
  8. 如請求項7所述的內嵌式觸控顯示裝置，其中，所述下偏光片的表面電阻小於1010ohm/sq。
  9. 一種內嵌式觸控顯示裝置，包括相互層疊設置的顯示面板和背光模組，所述顯示面板和所述背光模組之間具有空氣間隙，所述顯示面板中設置有多個觸控電極，其改良在於，還包括：驅動組件，用於對所述觸控電極施加驅動信號，其中所述驅動信號為正負交替的電壓信號；其中，一個驅動週期包括所述驅動信號中相鄰的一個正電壓信號與一個負電壓信號對應的時間，在一個驅動週期內，所述觸控電極上產生的正電荷的總量等於所述觸控電極上產生的負電荷的總量，以消除所述背光模組中由於與所述觸控電極感應而產生的感應電荷。
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