CN101963715B - 触控显示器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种触控显示器，该触控显示器的上基板包括一公共电极层，其下基板包括多条扫描线和一触控感应模块。该触控感应模块包括多条触控数据读取线、多个触控读取组件和一触控判断模块。该触控读取组件设置于该触控数据读取线与该多条扫描线的交叉处。该触控感应组件根据其与该公共电极层之间的电场变化而改变本身的等效电阻，使该触控数据读取线的电压或输出电流产生变化。该触控判断模块与各条触控数据读取线电性连接，并根据电压或输出电流产生变化的触控数据读取线的位置和被扫描的扫描线的位置确定触控位置。本发明触控显示器的使用不易受环境光强度的限制，也不易产生误动作。

Description

触控显示器
技术领域
本发明是关于一种触控显示器。
背景技术
随触控技术的成熟，市场可见的触控应用产品非常广泛，触控显示器未来市场的成长可期。传统的触控面板主要分为外挂电容式与外挂电阻式，然而，不论是采用所述任何一种方式，均须外加触控面板模块于显示器模块的显示面，因此都会对于触控显示器产品造成一定的影响，诸如增加显示器的总厚度和重量、降低显示器的亮度和对比度、提升生产整合困难度进而提升成本等缺点。
为了解决所述的问题，平面显示器的相关厂商无不竞相开发内含触控感应功能的整合型平面显示器，例如由Pat Green Planar Systems公司提出的in-cell光感应式触控面板(AdiAbileah，Willem den Boer，Terrance Larsson，Tom Baker，Scott Robinson，RoySiegel，Noah Fickenscher，Brent Leback，Terry Griffin，Beaverton，OR，USA，Integrated Optical Touch Panel in a 14.1”AMLCD，SID 2004)即是一例。该in-cell光感应式触控面板所采用的技术是利用触控显示器内部的薄膜晶体管(TFT)的a-Si层容易依据受光线强度而改变本身输出的光漏电流，依此，当使用者的手遮断来自外部环境的光线时，薄膜晶体管输出不同的电流而藉以判定使用者的手部位置，达到判断触控位置的效果。然而，所述光感应式触控面板却存在两个主要的技术问题：
1)该光感应式触控面板是透过感应外部环境光的亮度变化而辨识触控位置，因此，对于环境光的亮度有相当高的要求，例如，在低亮度的环境下没有感应效果。
2)该光感应式触控面板内部的薄膜晶体管因长期暴露于外部的环境光，在使用一段时间后，该薄膜晶体管可能退化而持续产生漏电流，容易于长期使用后在控制或读取判断上产生误动作。
发明内容
为了解决现有in-cell光感应式显示器使用受到环境光强度变化的限制和易产生误动作的技术问题，有必要提供一种可使用于各种环境且不易产生误动作的触控显示器。
本发明提供一种触控显示器，其包括一上基板和一与该上基板相对设置的下基板。该上基板包括一公共电极层，该下基板包括多条扫描线、多条与该扫描线绝缘相交的数据线和一触控感应模块。该触控感应模块包括多条触控数据读取线、多个触控读取组件和一触控判断模块。该多条触控数据读取线分别与该等数据线间隔设置；该触控读取组件设置于该触控数据读取线与该多条扫描线的交叉处。每一触控读取组件为一双端组件，其第一端与其中的一触控数据读取线电性连接，其第二端与其中的一条扫描线电性连接。该触控感应组件根据其与该公共电极层之间的电场变化而改变本身的等效电阻，使该触控数据读取线的电压或输出电流产生变化。该触控判断模块与各条触控数据读取线电性连接，并根据电压或输出电流产生变化的触控数据读取线的位置和被扫描的扫描线的位置确定触控位置。
本发明提供一种触控显示器，其包括一上基板和一与该上基板相对设置的下基板。该上基板包括一公共电极层，该下基板包括多条扫描线、多条与该扫描线绝缘相交的数据线和一触控感应模块。该触控感应模块包括多条触控数据读取线、多个触控开关晶体管、多个触控读取组件和一触控判断模块。该多条触控数据读取线分别与该等数据线间隔设置；每一触控开关晶体管包括一栅极、一源极和一漏极。该栅极与该扫描线电性连接；该源极与该触控数据读取线电性连接。该触控读取组件设置于该触控数据读取线与该多条扫描线的交叉处，每一触控读取组件为一双端组件，其第一端与其中的一条扫描线电性连接，其第二端与该触控开关晶体管的漏极电性连接。该触控感应组件根据其与该公共电极层之间的电场变化而改变本身的等效电阻，使该触控数据读取线的电压或输出电流产生变化；该触控判断模块与各条触控数据读取线电性连接，并根据电压或输出电流产生变化的触控数据读取线的位置和被扫描的扫描线的位置确定触控位置。
相较于现有技术，本发明是以电阻感应式达到触控位置感应的技术效果，因此，可以解决习用技术的in-cell光感应式显示器使用受到环境光强度变化的限制和易产生误动作的技术问题。
附图说明
图1为本发明触控显示器第一实施例的部分结构示意图。
图2为图1所示触控显示器的等效电路的部分示意图。
图3为图1所示触控显示器受到触压时的结构示意图。
图4为本发明触控显示器第二实施例的部分结构示意图。
图5为本发明触控显示器第三实施例的等效电路的部分示意图。
图6为本发明触控显示器第四实施例的等效电路的部分示意图。
具体实施方式
请参考图1，是本发明触控显示器第一实施例的部分结构示意图。该触控显示器1包括一上基板20、一下基板10和密封夹置于两者之间的液晶层(图未示)。该上基板20包括一上基板本体21以及形成于该上基板本体21与该下基板10相对的内侧表面的一黑色矩阵(blackmatrix)22、一公共电极23以和一彩色滤光片24。该黑色矩阵22为非透光的网格，其布局于各彩色滤光片之间而分隔各彩色滤光片。该公共电极23镀设于该上基板20相对于该下基板10的最外层表面。
该下基板10包括一下基板本体11和自该下基板本体11朝向该上基板本体10依序层叠形成的一遮光层1848、一绝缘层(未标号)、一感应层1842、一奥姆接触层1846、一连接件1844和一保护层(未标号)。该感应层1842是采用该显示控制晶体管标准制程的非晶硅材料(amorphous silicon，a-Si)制作。为了避免该感应层1842因受到环境光照射而产生光致漏电流现象，各感应层1842的布局位置可以与该黑色矩阵22相对应。为了避免该感应层1842受到该触控显示器1的背光模块所产生光线的照射而引起光致漏电流(photo induced leakagecurrent)现象，从而使后续触控判断错误，于形成该感应层1842之前，先利用该显示控制晶体管标准制程的一栅极金属层(gate metal layer)布局铺设一形状与该感应层1842对应的一遮光层1848。之后依该显示控制晶体管标准制程步骤的顺序于该遮光层1848上铺设该绝缘层、该感应层1842、该奥姆接触层1846、该连接件1844和该保护层。
请一并参考图2，是该触控显示器1的等效电路的部分示意图。该下基板本体11上进一步设置有多条扫描线12、多条数据线14、多个个子像素控制模块16、多个个触控感应模块18和一触控判断模块19。
每一子像素控制模块16夹设于两条相邻的扫描线12和两条相邻的数据线14之间；每一子像素控制模块16包括一显示控制晶体管(未标号)以和一子像素电极(图未示)。该公共电极23与该下基板10的每一子像素电极之间可形成电场，控制该液晶层的分子转动。该显示控制晶体管位于该扫描线12和数据线14的交点位置，并分别与邻近的该扫描线12、该数据线14和该子像素电极电性连接。其中，该子像素电极的材质为一透明导电薄膜，如ITO(铟锡氧化物)、IZO(铟锌氧化物)等。该触控显示器的一驱动控制模块(图未示)连接各扫描线12和数据线14，控制各显示控制晶体管的开关状态和连接的该子像素电极的电压变化。
该多个触控感应模块18包括多条触控数据读取线182和多个触控读取组件184，该多条触控数据读取线182与该多条数据线14平行间隔设置。该触控读取组件184位于该触控数据读取线182和部分扫描线12的相交处，该触控读取组件184为具有两个端子(双端，two ports)的电阻式感应组件，其两个端子分别与该触控数据读取线182和该扫描线12电性连接。本实施例的每一触控读取组件184主要包括一感应层1842和两个连接件1844，该感应层的布局面积和形状可以搭配邻近的该子像素控制模块16而设置。举例而言，该感应层1842可以呈长条状且邻近设于其中的一的扫描线12或数据线14，感应层1842两端分别藉由连接件1844而与该触控数据读取线182和该扫描线12电性连接；该连接件1844可利用该显示控制晶体管标准制程的源/漏极金属层制成。为了让该连接件1844与该感应层1842之间的连接形成更低的接面电阻或避免形成非奥姆接触(non-ohmic contact)型态，该连接件1844与该感应层1842之间安插有一层奥姆接触层1846，该奥姆接触层1846是以该显示控制晶体管标准制程的掺杂非晶硅(n+a-Si)制程。
该触控判断模块19与每一该触控数据读取线182电性连接，其根据各触控数据读取线182的电压准位或输出电流的差异，判断某一或某些触控数据读取线182上的触控读取组件184的对应位置是否受到触碰按压。在实施方面，本实施例的该触控判断模块19可包括一与各触控数据读取线182电性连接的一比较电路，该比较电路是用于找出所述发生电压或输出电流差异的触控数据读取线182；该触控判断模块19可再包括一触控读取芯片与该比较电路电性连接，其读取该比较电路的比较判断结果，配合该驱动控制芯片模块的讯号，而再判断读取该些具有电压或电流差异的触控数据读取线182上的哪些或哪一触控读取组件184的对应位置被触碰。
请一并参考图3，是本发明触控显示器1受到触压时的部分结构示意图。使用时，为了让该输出型显示器能够维持显示功能，该驱动控制模块以扫描方式逐一输入电压脉冲方波予该扫描线12，其中，该驱动控制模块扫描各扫描线12的扫描频率可为60Hz，120Hz…等。本实施例中的各触控读取组件184的一端分别与其中的一条扫描线12连接；因此，当使用者按压触动该上基板20，使该上基板20局部区域挠曲而朝该下基板10的方向移动接近，对应位置的该触控读取组件184的该感应层1842内的自由传导电荷因受该公共电极23的吸引而集中累积，进而改变该感应层1842两端的等效电阻。所述的公共电极23之所以可以吸引该感应层1842的自由传导电荷的累积，是因为该公共电极23与该下基板10的线路或导线布局形成电场，例如，该公共电极23也可与该遮光层1848形成电场，因此当该公共电极23的位置相对接近该感应层1842时因为电场改变而导致该感应层1842两端的等效电阻发生改变；在该感应层1842受到感应之时，若当其中之一的扫描线12处于输入电压脉冲周期时，该扫描线12连接的该触控读取组件184因电阻改变而使与该触控读取组件184连接的触控数据读取线182改变电压准位或输出电流。藉此，该触控判断模块19即可依据改变电压准位或输出电流的触控数据读取线182的位置和被扫描的该扫描线12的位置确定读取被触控的位置。换言之，该扫描线12的扫描周期对于该触控读取组件184而言是为一读取电压，使该触控读取组件184于输入该读取电压之时会因为受到触控而改变输出至该触控数据读取线182的电压或输出电流。
其中，较佳的状况为每一触控读取组件184所连接的触控数据读取线182连接该扫描线12所连接的低准位电压源。因此，当该扫描线12未被扫描前，该触控读取组件184的第一端点与第二端点为等电位，流经该触控读取组件184的该感应层1842的电流为零。当选取到该扫描线12，使得该扫描线12的电压从低准位电压变成高准位电压，该触控读取组件184的第一端点与第二端点有一压差，所以有电流输出。此时，若该触控读取组件184的区域未被触控到，该触控读取组件184的输出电流相对较小，反之，若该触控读取组件184的对应区域被触控，则该触控读取组件184的输出电流则相对较大，藉由所述比较输出电流的大小，可知道哪些该触控读取组件184所在区域是否有被触碰按压。补充说明，本实施例的触控读取组件184的数量不限定，该触控读取组件184的数量可以与数据线14的数量相同或少于该数据线14的数量，且与每一扫描线12连接的触控读取组件184数量也可相同或少于该显示控制晶体管的数量；其中，较少的触控感应模块18和触控读取组件184的数量让该触控显示器具备较佳的开口率、良率和成本，反之，则具有相对灵敏的触控感应效果。
请参考图4，是本发明触控显示器第二实施例的部分结构示意图。相较于第一实施例，其区别在于该触控显示器2的该触控读取组件184的该感应层1842下方未设置该遮光层1848，如此，由于本实施例的感应层1842可能持续接受该触控显示器的一背光模块(图未示)的照光，因此可藉此利用该背光模块的光线调变、降低该感应层1842的阻抗，因而可以缩小该感应层1842所需的面积或尺寸，而可提高该触控显示器的开口率和显示亮度。
请参考图5，是本发明触控显示器第三实施例的等效电路的部分结构示意图。相较于第一和第二实施例，其区别在于：触控显示器3的每一触控读取组件384与该触控数据读取线382连接的一端再串接一个触控开关晶体管388，其中，该触控开关晶体管388的漏极/源极(drain/source)分别连接于该触控读取组件384和该触控数据读取线382，该触控开关晶体管388的栅极(gate)则连接于该触控读取组件384所连接的该扫描线32。其中，增加该触控开关晶体管388的目的在于让该触控数据读取线382的电压、输出电流稳定，因为第一实施例的每一条触控数据读取线382连接许多个接于不同扫描线32的多个触控读取组件384，而该触控数据读取线382在该触控显示器没受触控按压的状况下，各触控读取组件384仍可能于各扫描线32扫描时，将漏电流输出至该触控数据读取线382进而影响该触控判断模块39的判读结果。在增加该触控开关晶体管388之后，每一个触控读取组件384只有在连接的该扫描线32的扫描周期内将触控感应结果传送给对应连接的该触控数据读取线382，因此，可大幅减少该触控数据读取线382的背景噪声，而进一步改善该触控判断模块39的判断错误的问题。
更进一步说明，加入该触控开关晶体管388的另一主要目的在于让触控数据读取线382的电位可随意调整，当某一触控开关晶体管388所连接的扫描线32没被选取扫描时，该触控开关晶体管388呈关闭状态，所以不会有漏电流，因此完全解决所述漏电流的问题，更可以让电路设计者可以有更多的调整空间选择该触控数据读取线382的电压准位。
请参考图6，是本发明触控显示器第四实施例的等效电路的部分结构示意图。相较于第一、第二和第三实施例，其区别在于：每一个触控读取组件484原接于其中之一的扫描线42的端点改接于一电压源VDD，该电压源489提供该读取电压，而该电压源489的电压准位不限定，可以依据需求，如布局的便利性或输出至该触控判断模块49的讯号强度等而改变。如此，输出至该触控数据读取线482的讯号则不再受到该扫描线42的最高电压的限制，可以依据所述的需求而调整。

Claims (10)

1.一种触控显示器，其包括一上基板和一与该上基板相对设置的下基板，该上基板包括一公共电极层，该下基板包括多条扫描线、多条与该扫描线绝缘相交的数据线和一触控感应模块，其特征在于：
该触控感应模块包括多条触控数据读取线，多个触控读取组件和一触控判断模块，该等触控数据读取线分别与该等数据线间隔设置；
该触控读取组件设置于该触控数据读取线与该多条扫描线的交叉处，每一触控读取组件为一双端组件，其第一端与其中之一条触控数据读取线电性连接，其第二端与其中之一条扫描线电性连接，该触控读取组件根据其与该公共电极层之间的电场变化而改变本身的等效电阻，使该触控数据读取线的电压或输出电流产生变化；
该触控判断模块与各条触控数据读取线电性连接，并根据电压或输出电流产生变化的触控数据读取线的位置和被扫描的扫描线的位置确定触控位置。
2.如权利要求1所述的触控显示器，其特征在于：每一触控读取组件包括一感应层，该感应层的材料是非晶硅。
3.如权利要求2所述的触控显示器，其特征在于：该触控读取组件进一步包括两个连接件，该触控读取组件的两端分别经由该两个连接件与该触控数据读取线和该扫描线连接。
4.如权利要求2所述的触控显示器，其特征在于：该触控感应模块进一步包括一位于该感应层下侧的遮光层，该遮光层用于防止该感应层下侧的光线照射。
5.如权利要求2至4任意一项所述的触控显示器，其特征在于：该触控显示器包括多个显示控制晶体管，各显示控制晶体管设于各扫描线和各数据线相交处，每一感应层是以显示控制晶体管标准制程的非晶硅层布局铺设。
6.如权利要求4所述的触控显示器，其特征在于：该遮光层是以显示控制晶体管标准制程的栅极金属层布局铺设。
7.如权利要求5所述的触控显示器，其特征在于：该触控显示器包括一黑色矩阵，各感应层与该黑色矩阵位置对应。
8.一种触控显示器，其包括一上基板和一与该上基板相对设置的下基板，该上基板包括一公共电极层，该下基板包括多条扫描线、多条与该扫描线绝缘相交的数据线和一触控感应模块，其特征在于：
该触控感应模块包括多条触控数据读取线，多个触控开关晶体管，多个触控读取组件和一触控判断模块，该等触控数据读取线分别与该等数据线间隔设置；
每一触控开关晶体管包括一栅极、一源极和一漏极，该栅极与该扫描线电性连接，该源极与该触控数据读取线电性连接；该触控读取组件设置于该触控数据读取线与该多条扫描线的交叉处，每一触控读取组件为一双端组件，其第一端与其中的一条扫描线电性连接，其第二端与该触控开关晶体管的漏极电性连接，该触控读取组件根据其与该公共电极层之间的电场变化而改变本身的等效电阻，使该触控数据读取线的电压或输出电流产生变化；
该触控判断模块与各条触控数据读取线电性连接，并根据电压或输出电流产生变化的触控数据读取线的位置和被扫描的扫描线的位置确定触控位置。
9.如权利要求8所述的触控显示器，其特征在于：每一触控读取组件的第二端与该触控显示器的扫描线电性连接，且该触控读取组件由对应连接的该扫描线提供读取电压。
10.如权利要求8所述的触控显示器，其特征在于：每一触控读取组件的第二端电性连接一电压源，该电压源提供读取电压。
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