TWI819846B

TWI819846B - 觸控顯示裝置及其訊號控制方法

Info

Publication number: TWI819846B
Application number: TW111138621A
Authority: TW
Inventors: 吳佳蓉; 余悌魁; 徐雅玲
Original assignee: 友達光電股份有限公司
Priority date: 2022-10-12
Filing date: 2022-10-12
Publication date: 2023-10-21
Also published as: TW202416099A

Abstract

觸控顯示裝置包括基板、數條資料線、數條掃描線、儲存電容共同電極、數條觸控偵測線及控制器。此些資料線及此些掃描線形成在基板。此些資料線與此些掃描線定義數個畫素區。儲存電容共同電極形成在基板且位於對應之畫素區。此些觸控偵測線形成在基板且跨過此些畫素區與儲存電容共同電極。控制器電性耦接儲存電容共同電極及此些觸控偵測線且用以同步驅動此些觸控偵測線及儲存電容共同電極。

Description

觸控顯示裝置及其訊號控制方法

本揭露是有關於一種觸控顯示裝置及其訊號控制方法。

在觸控顯示裝置中，當一觸控發生時，會改變觸控處的電場，控制器依據電場變化據以判斷觸控之發生。然而，觸控顯示裝置也包含一些線路，此些線路的電場變化可能導致控制器誤判是觸控發生，此稱為誤報點。誤報必須儘可能地避免，因此如何降低誤報率無非是本技術領域業者努力目標之一。

因此，本揭露提出一種觸控顯示裝置及其訊號控制方法，可改善前述習知問題。

本揭露一實施例提出一種觸控顯示裝置。觸控顯示裝置包括一第一基板、數條資料線、數條掃描線、數個儲存電容共同電極、數條觸控偵測線及一控制器。此些資料線形成在第一基板。此些掃描線形成在第一基板且與此些資料線定義數個畫素區。儲存電容共同電極形成在第一基板且各儲存電容共同電極位於對應之畫素區。此些觸控偵測線形成在第一基板且跨過此些畫素區與此些儲存電容共同電極。控制器電性耦接儲存電容共同電極及觸控偵測線且用以同步驅動觸控偵測線及儲存電容共同電極。

本揭露另一實施例提出一種訊號控制方法。訊號控制方法包括以下步驟：提供一觸控顯示裝置，觸控顯示裝置包括一第一基板、數條資料線、數條掃描線、數個儲存電容共同電極、數條觸控偵測線及一控制器。此些資料線形成在第一基板。此些掃描線形成在第一基板且與此些資料線定義數個畫素區。儲存電容共同電極形成在第一基板且各儲存電容共同電極位於對應之畫素區。此些觸控偵測線形成在第一基板且跨過此些畫素區與此些儲存電容共同電極。控制器電性耦接儲存電容共同電極及觸控偵測線且用以同步驅動觸控偵測線及儲存電容共同電極；以及，控制器同步驅動此些觸控偵測線及儲存電容共同電極。

為了對本揭露之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉實施例，並配合所附圖式詳細說明如下：

10:觸控顯示裝置

100:第一面板

100a1:第一孔

100a2:第二孔

110:第一基板

115:觸控電極

1151:突出部

1152:電極部

120:資料線

130:掃描線

140:儲存電容共同電極

141:突出部

142:第一延伸部

143:第二延伸部

144:第三延伸部

150:觸控偵測線

151:突出部

152:延伸部

160:控制器

170:屏蔽共同電極

171:突出部

172:第一延伸部

173:第二延伸部

174:第三延伸部

195:連接層

180:畫素電極

181:連接部

182:電極部

182r:貫穿槽

185:彩色濾光結構

190:保護層

200:第二面板

210:第二基板

220:遮光層

230:畫素共同電極

C:通道層

D:汲極

DT:驅動週期

LC:液晶層

LC1:液晶分子

G:閘極

TT:觸控週期

P1:畫素區

S:源極

S_G1,S_Gn:閘極驅動訊號

S₁₄₀:儲存電容共同電極驅動訊號

S₁₅₀:觸控偵測訊號

S₁₇₀:屏蔽共同電極驅動訊號

S₂₃₀:畫素共同電極驅動訊號

X,Y,Z:軸向

第1圖繪示依照本揭露一實施例之觸控顯示裝置的俯視圖。

第2圖繪示第1圖之觸控顯示裝置的局部2’的放大示意圖。

第3圖繪示第2圖之觸控顯示裝置沿方向3-3’的剖面圖。

第4圖繪示第1圖之觸控顯示裝置的控制訊號時序圖。

第5圖繪示第1圖之觸控顯示裝置的訊號控制方法的流程圖。

請參照第1~4圖，第1圖繪示依照本揭露一實施例之觸控顯示裝置10的俯視圖，第2圖繪示第1圖之觸控顯示裝置10的局部2’的放大示意圖，第3圖繪示第2圖之觸控顯示裝置10沿方向3-3’ 的剖面圖，而第4圖繪示第1圖之觸控顯示裝置10的控制訊號時序圖。

如第1~3圖所示，觸控顯示裝置10包括第一面板100、液晶層LC及第二面板200。液晶層LC配置於第一面板100與第二面板200之間。第一面板100包括第一基板110、至少一觸控電極115、至少一資料線120、至少一掃描線130(第2圖僅繪示一條)、至少一儲存電容共同電極140、至少一觸控偵測線150、控制器160、至少一屏蔽共同電極170、至少一畫素電極180、至少一彩色濾光結構185、至少一保護層190、至少一連接層195、至少一閘極G、至少一源極S、至少一汲極D及至少一通道層C。第一面板100同時包含觸控結構及顯示結構，也可稱為內嵌式觸控顯示面板(In Cell Touch Display Panel)。在本實施例中，第一面板100例如是聚合物穩定配向型(Polymer Sustained Alignment,PSA)觸控顯示面板。

圖示的XY平面例如是第一基板110的觸控面延伸方向，而Z軸向例如是垂直於XY平面，其中-Z軸向為觸控方向。

如第1及2圖所示，在本實施例中，數條資料線120、數條掃描線130、數個儲存電容共同電極140及數條觸控偵測線150形成在第一基板110。此些掃描線130與此些資料線120定義數個畫素區P1。各儲存電容共同電極140位於對應之畫素區P1。此些觸控偵測線150跨過此些畫素區P1與此些儲存電容共同電極140。控制器160電性耦接此些儲存電容共同電極140及此些觸控偵測線150。控制器160可同步驅動(或稱為同驅)此些觸控偵測線150及此些儲存電容共同電極140，以減少誤報率。

在本實施例中，同驅之觸控偵測線150及儲存電容共同電極140幾乎等電位，使二者電位差幾乎等於0，因此避免電位差(不等於0)影響傳輸於觸控偵測線150的觸控偵測訊號，進而降低控制器160對於觸控偵測的誤判。

如第2圖所示，在一畫素區P1中，可至少配置有一個儲存電容共同電極140、一個屏蔽共同電極170、一個畫素電極180及一個彩色濾光結構185以及一條觸控偵測線150跨過。此外，在一實施例中，數個畫素區P1內的數個”共同電極”的至少一者可彼此連接，或各畫素區P1內”共同電極”可彼此連接。

如第2及3圖所示，第一基板110例如是透光基板，材質例如是玻璃、塑膠或其它透光材質。觸控電極115包括突出部1151及電極部1152，電極部1152位於畫素區P1內，突出部1151從電極部1152之一邊突出，以與連接層195連接。觸控電極115例如是由導電材料形成，如金屬、透明導電材料(Transparent Conductive Oxide；TCO)或透明有機導電材料，其中透明導電材料如銦錫氧化物(Indium Tin Oxide,ITO)或銦鋅氧化物(indium zinc oxide，IZO)，而透明有機導電材料例如是聚乙撐二氧噻吩(PEDOT)。

如第2及3圖所示，數條資料線120沿Y軸向延伸。數條掃描線130沿X軸向延伸。此些掃描線130沿X軸向延伸，各閘極G沿Y軸向從對應之掃描線130之一邊突出，以與源極S、汲極D及通道層C沿Z軸向重疊。源極S耦接資料線120與通道層C之一側，而汲極D耦接畫素電極180與通道層C之另一側。閘極G、源極S、汲極D與通道層C形成一薄膜電晶體(Thin-Film Transistor,TFT)開關。以材料來說，資料線120、掃描線130、源極S及汲極D例如是由導電材料製成，如金屬，而通道層C例如是由氫化非晶矽(a-Si：H) 製成。

如第2及3圖所示，儲存電容共同電極140包括突出部141、第一延伸部142、第二延伸部143及第三延伸部144。第一延伸部142沿X軸向。突出部141沿Y軸向從第一延伸部142之一邊突出，以與畫素電極180沿Z軸向重疊。如此，當發現一畫素區P1損壞或不穩定(例如，薄膜電晶體開關損壞)時，可使用製程改良方式，使重疊之畫素電極180與儲存電容共同電極140(或突出部141)短路，進而使畫素電極180與儲存電容共同電極140等電位。如此，對應此損壞之畫素區P1之液晶分子LC1不受電場驅動，而常態顯示暗點，避免此損壞之畫素區P1影響整體顯示品質。

如第2及3圖所示，儲存電容共同電極140圍繞畫素區P1的至少一邊緣，可屏蔽畫素區P1的邊緣電場，減少或避免資料線120的電場干擾液晶層LC的液晶分子LC1(若液晶分子LC1受到電場干擾而轉動，會造成漏光)，進而減少畫素區P1之邊緣漏光量或甚至避免邊緣漏光。舉例來說，第二延伸部143及第三延伸部144沿Y軸向延伸且分別位於畫素區P1的二邊，例如，分別位於與畫素區P1重疊之觸控電極115的相對二側，以屏蔽資料線120的電場。此外，儲存電容共同電極140之一部分(例如，第二延伸部143及第三延伸部144)與畫素電極180沿Z軸向部分重疊，以於二者間形成一儲存電容。以材料來說，儲存電容共同電極140例如是由導電金屬製成，例如鋁、銅或其組合。

如第2及3圖所示，觸控偵測線150包括突出部151及延伸部152，延伸部152沿Y軸向延伸，而突出部151沿X軸向從延伸部152的一邊突出，以與連接層195沿Z軸向重疊，而耦接於連接層195。以材料來說，觸控偵測線150例如是由導電材料形成，如金屬，然亦可由前述透明導電材料製成。

如第1~3圖所示，控制器160電性連接所有資料線120、掃描線130、儲存電容共同電極140、觸控偵測線150、屏蔽共同電極170及/或畫素電極180，以接收此些元件的訊號及/或傳送訊號給此些元件。控制器160例如是採用半導體製程所形成之實體電路(circuit)。

如第2及3圖所示，屏蔽共同電極170與此些掃描線130及此些資料線120重疊，例如，沿Z軸向至少部分重疊。屏蔽共同電極170可屏蔽資料線120的電場，減少或避免資料線120的電場干擾液晶分子LC1(若液晶分子LC1受到電場干擾而轉動，會造成漏光)，進而減少畫素區P1之邊緣漏光量或甚至避免邊緣漏光。在本實施例中，屏蔽共同電極170包括突出部171、第一延伸部172、第二延伸部173及第三延伸部174，第一延伸部172沿X軸向延伸且與掃描線130沿Z軸向至少部分重疊，突出部171沿Y軸向從第一延伸部172之一邊突出。第二延伸部173及第三延伸部174沿Y軸向延伸且與對應之資料線120沿Z軸向至少部分重疊。以材料來說，屏蔽共同電極170例如是由前述透明導電材料製成。

在一種訊號控制方法中，控制器160可同步驅動前述觸控偵測線150、儲存電容共同電極140及屏蔽共同電極170，使三者幾乎等電位，以更減少誤報率。

如第2及3圖所示，畫素電極180包括連接部181及電極部182。電極部182位於畫素區P1內，且連接部181沿Y軸向從電極部182的一邊突出，以與汲極D沿Z軸向重疊，而耦接於汲極D。電極部182具有複數個細長型之貫穿槽182r，此些貫穿槽182r具有不同延伸方向，例如是具有4個不同延伸方向，以構成4維度(4-domain)的PSA顯示面板。

如第2及3圖所示，彩色濾光結構185對應畫素區P1配置。通過彩色濾光結構185的光線之特定波段光穿透。例如，彩色濾光結構185例如是紅光濾光結構，使穿透之光線中具紅光波段之紅光穿透。在另一實施例中，彩色濾光結構185例如是綠光濾光結構或藍光濾光結構。此外，至少一保護層190可形成於二導電層之間，以電性隔離此二導電層。

如第2及3圖所示，觸控顯示裝置10之第一面板100更具有至少一第一孔100a1及至少一第二孔100a2。第一孔100a1穿過彩色濾光結構185及至少一保護層190，以露出汲極D。畫素電極180之連接部181透過第一孔100a1連接於從第一孔100a1露出之汲極D。第二孔100a2穿過彩色濾光結構185及至少一保護層190，以露出觸控電極115之突出部1151及觸控偵測線150之突出部151。連接層195可透過第二孔100a2連接於從第二孔100a2露出之觸控電極115與觸控偵測線150。連接層195例如是由導電材料形成，如金屬，然亦可由前述透明導電材料製成。

如第3圖所示，第一孔100a1、汲極D與突出部141沿Z軸向重疊。在一實施例中，當發現一畫素區P1損壞(例如，薄膜電晶體開關損壞)時，可讓第一孔100a1延伸至儲存電容共同電極140之突出部141，以露出突出部141。畫素電極180可透過第一孔100a1連接於露出之儲存電容共同電極140，並使連接部181透過第一孔100a1連接於露出之儲存電容共同電極140，使畫素電極180與儲存電容共同電極140短路。如此，對應此損壞之畫素區P1之液晶分子 LC1不受驅動，而常態顯示暗點，進而避免此損壞之畫素區P1影響整體顯示品質

在觸控顯示裝置10之第一面板100的其中一種製作過程中，可先形成保護層190於第一基板110，然後形成觸控電極115，然後形成一保護層190覆蓋保護層190但露出突出部1151，然後形成閘極G、掃描線130及儲存電容共同電極140(同層結構)，然後形成一保護層190覆蓋閘極G、掃描線130及儲存電容共同電極140，然後形成通道層C，然後形成資料線120、觸控偵測線150、源極S及汲極D，然後形成一保護層190覆蓋通道層C、資料線120、觸控偵測線150、源極S及汲極D，然後形成彩色濾光結構185於保護層190上，然後形成至少一第一孔100a1以露出汲極D及至少一第二孔100a2以露出觸控電極115及觸控偵測線150，然後，形成畫素電極180連接汲極D以及形成連接層195連接觸控電極115及觸控偵測線150。

如第2及3圖所示，第二面板200包括第二基板210、光層220及畫素共同電極230。第二基板210的材質與第一基板110的材質相同或相似，於此不再贅述。遮光層220形成於第二基板210上。遮光層220例如是黑色矩陣(Black Matrix)，其具有一圖案。例如，遮光層220包括至少一鏤空部(未繪示)，鏤空部與畫素區P1沿Z軸向重疊，以允許光線穿透鏤空部及畫素區P1。遮光層220可吸收漏光，避免漏光從觸控顯示裝置10漏出。在本實施例中，由於第二延伸部173及第三延伸部174與資料線120重疊(已產生減少漏光量或甚至避免漏光的技術效果)，因此遮光層220與資料線120可不重疊，然亦可重疊。各畫素共同電極230與對應之畫素電極180相對配置。畫素共同電極230可提供一參考電位，以於畫素電極180與畫素共同電極230 之間形成一電位差，從而驅動液晶層LC之液晶分子LC1轉動。

控制器160可電性連接於畫素共同電極230。在一種訊號控制方法中，控制器160可同步驅動觸控偵測線150、儲存電容共同電極140、屏蔽共同電極170及畫素共同電極230，使四者幾乎等電位，以更減少誤報率。

在另一實施例中，前述同驅技術亦可應用於其它類型的顯示面板，例如，PSA 8-domain型觸控顯示面板或被動式矩陣驅動向列(TN)型觸控顯示面板。

以觸控顯示裝置10為PSA 8-domain型觸控顯示面板來說，觸控顯示裝置10可更包括至少一薄膜電晶體分壓線(TFT divider line,TD)。在一實施例中，薄膜電晶體分壓線可以是PSA 8-domain型觸控顯示面板中的一習知線路，於此不再贅述。控制器160可電性連接於薄膜電晶體分壓線。在一種訊號控制方法中，控制器160可同步驅動此些觸控偵測線150、儲存電容共同電極140、屏蔽共同電極170、畫素共同電極230及薄膜電晶體分壓線，使五者幾乎等電位，以更減少誤報率。

以觸控顯示裝置10為TN型觸控顯示面板來說，觸控顯示裝置10可省略屏蔽共同電極170，且彩色濾光結構185可形成於第一面板100之遮光層220上，畫素共同電極230形成於彩色濾光結構185上，且部分遮光層220可與資料線120重疊以吸收畫素區P1之邊緣漏光。在一種訊號控制方法中，控制器160可同步驅動此些觸控偵測線150、儲存電容共同電極140及畫素共同電極230，使三者幾乎等電位，以更減少誤報率。

如第4圖所示，閘極驅動訊號S_G1、閘極驅動訊號S_Gn、觸控偵測訊號S₁₅₀、儲存電容共同電極驅動訊號S₁₄₀、屏蔽共同電極驅動訊號S₁₇₀及畫素共同電極驅動訊號S₂₃₀由控制器160發出。閘極驅動訊號S_G1為對第1列畫素區P1的閘極G的驅動訊號(例如，電壓訊號)。閘極驅動訊號S_Gn為對第n列畫素區P1的閘極G的驅動訊號，其高位準的區域(驅動對應之開關導通)稱為驅動週期DT。觸控偵測訊號S₁₅₀為對觸控偵測線150的驅動訊號，其高位準的區域稱為觸控週期TT。屏蔽共同電極驅動訊號S₁₇₀為對屏蔽共同電極170的驅動訊號。畫素共同電極驅動訊號S₂₃₀為對畫素共同電極230的驅動訊號。以觸控偵測訊號S₁₅₀來說，當控制器160接收到觸控偵測訊號S₁₅₀與所發出的觸控偵測訊號S₁₅₀大致上相同時，表示對應之畫素區P1未受到觸控。當一觸控發生於一畫素區P1時，觸控偵測訊號S₁₅₀會因為電場變化而改變，致使觸控偵測訊號S₁₅₀改變，控制器160據以判斷該畫素區P1受到觸控。雖然未繪示，然第4圖可更包含一薄膜電晶體分壓線驅動訊號，其與儲存電容共同電極驅動訊號S₁₄₀、屏蔽共同電極驅動訊號S₁₇₀與畫素共同電極驅動訊號S₂₃₀中任一者相同或相似。

本文的同步驅動意指，前述共同電極驅動訊號與觸控偵測訊號S₁₅₀在時序上完全重合。在一實施例中，除了完全重合外，前述共同電極驅動訊號與觸控偵測訊號S₁₅₀重合的訊號波形可相同。以控制面來說，控制器160可發出一驅動訊號給觸控偵測線150，且同時發出至少一相同之驅動訊號給前述儲存電容共同電極140、畫素共同電極230、屏蔽共同電極170與薄膜電晶體分壓線中至少一者，以達到同驅的技術效果。

綜上，控制器可同步驅動觸控偵測線及儲存電容共同電極、畫素共同電極、屏蔽共同電極與薄膜電晶體分壓線中至少一者，使同驅的線路幾乎等電位，以減少誤報率。

請參照第5圖，其繪示第1圖之觸控顯示裝置10的訊號控制方法的流程圖。

在步驟S110中，提供一種如前述之觸控顯示裝置10。

在步驟S120中，控制器160同步驅動觸控偵測線150及儲存電容共同電極140。

本發明訊號控制方法的其它同驅實施例已於前述，於此便不再贅述。

綜上，本揭露實施例提出一種觸控顯示裝置及其訊號控制方法，視觸控顯示裝置的類型，觸控顯示裝置可至少包含控制器、觸控偵測線、儲存電容共同電極及畫素共同電極，控制器可同步驅動儲存電容共同電極與畫素共同電極中至少一者以及觸控偵測線，使同驅的線路幾乎等電位，以減少誤報率。在另一實施例中，視觸控顯示裝置的類型，觸控顯示裝置更包含屏蔽共同電極，控制器可同步驅動儲存電容共同電極、畫素共同電極與屏蔽共同電極中至少一者以及觸控偵測線，使同驅的線路幾乎等電位，以減少誤報率。在其它實施例中，視觸控顯示裝置的類型，觸控顯示裝置更包含薄膜電晶體分壓線，控制器可同步驅動儲存電容共同電極、畫素共同電極、屏蔽共同電極與薄膜電晶體分壓線中至少一者以及觸控偵測線，使同驅的線路幾乎等電位，以減少誤報率。

綜上所述，雖然本揭露已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本揭露。本揭露所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本揭露之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本揭露之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。