TWM464687U

TWM464687U - 液晶顯示面板觸控結構

Info

Publication number: TWM464687U
Application number: TW102205852U
Authority: TW
Inventors: xiang-yu Li
Original assignee: Superc Touch Corp
Priority date: 2013-03-29
Filing date: 2013-03-29
Publication date: 2013-11-01

Description

液晶顯示面板觸控結構

本創作係關於一種具有觸控板的顯示螢幕之結構，尤指一種適用於橫向電場液晶顯示的液晶顯示面板觸控結構。

液晶顯示器已經被廣泛的應用於各種領域。然而習知的液晶顯示器存在兩大問題，首先，當從某個角度觀看時，液晶顯示器的亮度將急劇的損失(變暗)及變色。特別對於較舊型的液晶顯示器通常只有90°視角，也就是左右兩邊各45°。該問題對於多個觀看者而言將無法同時觀看顯示器畫面。另一個主要的問題即是傳統的液晶顯示器響應時間較慢，該問題無法滿足影片及遊戲中快速移動的畫面顯示需求。

橫向電場液晶顯示裝置(In-Plane Switch LCD,IPS-LCD)係基於習知液晶顯示器之兩大問題而提出的解決方案。橫向電場液晶顯示裝置與一般的扭轉向列型(Twisted Nematic,TN)LCD的不同處在於，橫向電場液晶顯示裝置的共用電極與畫素電極是製作於同一TFT基板上，其係利用畫素中並列之共用電極與畫素電極於操作中所產生之水平電場驅動液晶層，使其在平面扭轉達到光通切換的目的。因液晶層在水平面同向之扭轉，較諸TN模式之三維扭轉在暗態下較不易漏光，而具有較大之視角範圍。此時液晶扭轉速度與電場強度呈正相關，直接反映在液晶反應速度。另外利用不同方向排列之水平電極可驅動液晶層往不同水平方向做扭轉，構成多維域(Multi-Domain)，此方式可增加更大之視角。

圖1係一習知之橫向電場液晶顯示裝置之示意圖，圖2一習知之橫向電場液晶顯示裝置之畫素的示意圖，圖3係一習知之橫向電場液晶顯示裝置之驅動的示意圖。如圖1及圖2所示，液晶層13位於上基板11與TFT基板12之間。該IPS-LCD之電極結構包括閘極驅動線14、源極驅動線15。二相鄰之閘極驅動線14與二相鄰之源極驅動線15構成一畫素區。梳狀共用電極16形成於TFT基板12上。梳狀畫素電極17形成於TFT基板12上。其中畫素電極17之梳齒插置於共用電極16的梳齒之間。該IPS-LCD利用畫素電極17與共用電極16間之水平電場，以驅動液晶層13的液晶18使之在水平面扭轉。在電壓驅動時(如圖3所示)，該畫素電極17與共用電極16間之水平電場並非理想平行電場，故，沿著Z軸方向，電場呈現曲線分佈，且強度沿著Z軸方向衰減。

習知的薄膜電晶體液晶顯示器(TFT LCD)在上基板下方有一共用電極層(Vcom)，該共用電極層可隔絕來自上基板上方的雜訊，並與畫素電極形成畫素電容，以控制液晶分子的轉動。而在橫向電場液晶顯示裝置(IPS-LCD)中，其共用電極與畫素電極是製作於同一TFT基板，因此會在橫向電場液晶顯示裝置(IPS-LCD)的上基板上方設置一遮罩透明層(transparent shielding)，以避免外界雜訊干擾。

習知之觸控式平面顯示器係將觸控面板與平面顯示器直接進行上下之疊合，因為疊合之觸控面板為透明之面板，因而影像可以穿透疊合在上之觸控面板顯示影像，再藉由觸控面板作為輸入之媒介或介面。然而這種習知之技藝，因為於疊合時，必須增加一個觸控面板之完整重量，使得平面顯示器重量大幅地增加，不符合現時市場對於顯示器輕薄短小之要求。而直接疊合觸控面板以及平面顯示器時，在厚度上，增加了觸控面板本身之厚度，降低了光線的穿透率，增加反射率與霧度，使螢幕顯示的品質大打折扣。

針對前述之缺點，觸控式平面顯示器改採嵌入式觸控技術。嵌入式觸控技術目前主要的發展方向主要為In-Cell技術。In-Cell技術則是將感應電極(Sensor)置入LCD Cell的結構當中。亦即，In-Cell Touch技術則是將觸控元件整合於顯示面板之內，使得顯示面板本身就具備觸控功能，因此不需要另外進行與觸控面板貼合或是組裝的製程，這樣技術通常都是由TFT LCD面板廠開發。

然而由於橫向電場液晶顯示裝置(IPS-LCD)具有該遮罩透明層(transparent shielding)，此會使得觸控訊號被該該遮罩透明層(transparent shielding)遮罩，而會使得In-Cell嵌入式觸控技術難以應用在橫向電場液晶顯示裝置(IPS-LCD)上。因此，習知橫向電場液晶顯示面板結構仍有改善的空間。

本創作之主要目的係在提供一種液晶顯示面板觸控結構，可讓In-Cell嵌入式觸控技術應用在橫向電場液晶顯示面板上，同時可大幅節省材料成本及加工成本，無須改變製程，即可使橫向電場液晶顯示面板有觸控功能。

為達成上述之目的，本創作提出一種液晶顯示面板觸控結構，包括有：一第一基板、一第二基板、一薄膜電晶體層、及一遮罩透明層。該第一基板及該第二基板並以平行成對之配置將一液晶層夾置於二基板之間。該薄膜電晶體層位於該第二基板之相對於液晶層之同一側的表面，該薄膜電晶體層具有K條閘極驅動線及L條源極驅動線，依據一顯示像素訊號及一顯示驅動訊號，用以驅動對應之畫素電晶體及畫素電容，進而執行顯示操作，其中，K、L為正整數。該遮罩透明層位於該第一基板之相對於液晶層之另一側的表面，該遮罩透明層具有複數個多邊形通孔，該複數個多邊形通孔設置位置係相對於該薄膜電晶體層的至少一部份閘極驅動線及至少一部份源極驅動線。

11‧‧‧上基板

12‧‧‧TFT基板

13‧‧‧液晶層

14‧‧‧閘極驅動線

15‧‧‧源極驅動線

16‧‧‧梳狀共用電極

17‧‧‧梳狀畫素電極

18‧‧‧液晶

400‧‧‧液晶顯示面板觸控結構

110‧‧‧第一基板

120‧‧‧第二基板

130‧‧‧液晶層

140‧‧‧遮光層

150‧‧‧彩色濾光層

160‧‧‧保護層

170‧‧‧薄膜電晶體

180‧‧‧遮罩透明層

190‧‧‧第一偏光層

200‧‧‧第二偏光層

171‧‧‧薄膜電晶體

172‧‧‧畫素電極

181‧‧‧多邊形通孔

205‧‧‧共用電極

203‧‧‧閘極驅動線

204‧‧‧源極驅動線

圖1係一習知之橫向電場液晶顯示裝置之示意圖。

圖2一習知之橫向電場液晶顯示裝置之畫素的示意圖。

圖3係一習知之橫向電場液晶顯示裝置之驅動的示意圖。

圖4係本創作之一種液晶顯示面板觸控結構的立體示意圖。

圖5係本創作之遮罩透明層的示意圖。

圖6係本創作之遮罩透明層及薄膜電晶體層的示意圖。

圖7係本創作另一實施例的示意圖。

圖8係本創作又一實施例的示意圖。

圖4係本創作之一種液晶顯示面板觸控結構400的立體示意圖，此液晶顯示面板觸控結構400係屬於橫向電場液晶顯示之類型，如圖所示，該液晶顯示面板觸控結構400包括有一第一基板110、一第二基板120、一液晶層130、一遮光層(black matrix)140、一彩色濾光層(color filter)150、一保護層(over coat)160、一薄膜電晶體170、一遮罩透明層180、一第一偏光層(upper polarizer)190、及一第二偏光層(lower polarizer)200。

該第一基板110及該第二基板120較佳為玻璃基板，該第一基板110及該第二基板120以平行成對之配置將該液晶層130夾置於二基板110,120之間。

該薄膜電晶體層170位於該第二基板120之相對於液晶層130之同一側的表面。該薄膜電晶體層170具有K 條閘極驅動線(圖未示)及L條源極驅動線(圖未示)，依據一顯示像素訊號及一顯示驅動訊號，用以驅動對應之畫素電晶體(圖未示)及畫素電容(圖未示)，進而執行顯示操作，其中，K、L為正整數。該薄膜電晶體層170除具有K條閘極驅動線及L條源極驅動線外，更包含薄膜電晶體171及電極陣列(圖未示)，該電極陣列可參閱圖2。該電極陣列包括複數共用電極(Vcom)及複數畫素電極172，以形成該畫素電容。其中，該共用電極及該畫素電極172均為梳子狀。

該遮罩透明層180位於該第一基板110之相對於液晶層130之另一側的表面。同時，該遮罩透明層180位於該第一基板110與該第一偏光層190之間。該遮罩透明層180具有複數個多邊形通孔181，該複數個多邊形通孔181設置位置係相對於該薄膜電晶體層170的至少一部份閘極驅動線及至少一部份源極驅動線。

圖5係本創作之遮罩透明層180的示意圖。圖6係本創作之遮罩透明層180及薄膜電晶體層170的示意圖。由於該遮罩透明層180係由透明導電材料所形成，因此於圖6中可見該薄膜電晶體200層的閘極驅動線203、源極驅動線204、薄膜電晶體171及透明的畫素電極172、共用電極205。

由圖4、圖5及圖6所示可知，該遮罩透明層180位於該第一基板110與該第一偏光層190之間，該遮罩透明層180具有複數個多邊形通孔181，該複數個多邊形通孔181設置位置係相對於該薄膜電晶體170層的閘極驅動線203及源極驅動線204。

該遮罩透明層180係由透明導電材料所形成，該透明導電材料係選自下列群組其中之一：氧化銦錫(Indium-Tin-Oxide，ITO)、銦鋅氧化物(IZO)、氧化鋅錫(ZTO)、導電高分子、奈米碳管。其上的該複數個多邊形通孔181的任兩個多邊形通孔181之間並未連接。而由於該複數個多邊形通孔181的任兩個多邊形通孔181之間並未連接，該共通電極層181還都是整片電氣連接著，因此可作為遮罩(shielding)之用。該多邊形通孔181係為下列形狀其中之一：六角形、八角形、方形。

該薄膜電晶體層170的閘極驅動線203及源極驅動線204係以一第一方向(X方向)及一第二方向(Y方向)設置。其中，該第一方向係垂直第二方向。

圖7係本創作另一實施例的示意圖，其係在X方向上，每隔三條源極驅動線204設置一多邊形通孔181，在Y方向上，每隔二條閘極驅動線203設置一多邊形通孔181。圖8係本創作又一實施例的示意圖，其與圖7不同之處在於多邊形通孔181係一八角形。

本創作由於使用薄膜電晶體層170的閘極驅動線203及源極驅動線204作為一觸控系統(圖未示)中的驅動/感應導體線，因此需使用多工方式以使用閘極驅動線203及源極驅動線204。當於顯示期間，至少一部份閘極驅動線203及至少一部份源極驅動線204依據一顯示像素訊號及一顯示驅動訊號，用以驅動對應之畫素電晶體171及畫素電容172，進而執行顯示操作。而於觸控期間，該至少一部份閘極驅動線203及該至少一部份源極驅動線204係作為觸控驅動及感應之用，此時觸控系統可執行自電容(self capacitance)感測或是互電容(mutual capacitance)感測。而於其他實施例中，於觸控期間，該至少一部份閘極驅動線203及該至少一部份源極驅動線204亦可作為觸控感應之用，此時觸控系統可進行電場感應。

該遮光層(black matrix)140係位於該上基板110之相對於液晶層130之同一側的表面，該遮光層140係由多數條遮光線條所構成。

該彩色濾光層(color filter)150位於該遮光層140的多數條遮光導體線之間及多數條遮光導體線的表面。

該保護層(over coat)160位於該彩色濾光層(color filter)150的表面。

該第一偏光層(upper polarizer)190係位於該第一基板110之相對於液晶層130之另一側的表面。

該第二偏光層(lower polarizer)200係位於該第二基板120之相對於液晶層130之另一側的表面。

由前述說明可知，本創作可於該遮罩透明層180上形成有複數個多邊形通孔181，其優點為該薄膜電晶體170層的至少一部份閘極驅動線203及至少一部份源極驅動線204可有效地感應一手指的觸碰，而不會如習知遮罩透明層180因透明導電材質而形成障蔽，故其偵測觸碰位置能較習知技術更準確。同時本創作利用至少一部份閘極驅動線203及至少一部份源極驅動線204作為感測導體線，無需於 LCD顯示面板的上玻璃基板或下玻璃基板設置感應電極層，據此降低成本，減少製程程序。

上述實施例僅係為了方便說明而舉例而已，本創作所主張之權利範圍自應以申請專利範圍所述為準，而非僅限於上述實施例。