CN103123548A - 触控显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种触控显示装置，包括有一像素控制层，其中该像素控制层包括复数个像素电极、以及一触控感测层，与该像素控制层相对设置，其中该触控感测层包括复数个感测垫，且各该感测垫对应于各该像素电极。上述触控显示装置可避免习知触控感测元件影响到显示画面的问题，而达成视觉的一致性并提升显示品质。

Description

触控显示装置
技术领域
本发明涉及输出入整合装置，特别是一种触控显示装置。
背景技术
在现今各式消费性电子产品市场中，个人数位助理(personal digitalassistant，PDA)、行动电话(mobile phone)及笔记型电脑(notebook)等可携式电子产品乃至于个人电脑、数位家电***已逐渐使用触控面板(touch panel)作为使用者与电子装置间之资料沟通介面工具。使用触控面板时，使用者可直接透过萤幕上显示的物件进行操作与下达指令，因此可提供使用者更人性化的操作介面。此外电子产品的设计皆以轻、薄、短、小为方向，因此搭配触控面板的显示装置已逐渐成为各式电子产品的关键零件。
习知的触控显示装置依据其结构，可以分为外加式触控显示装置以及内嵌式触控显示装置。外加式触控显示装置除了一显示面板外，还需再外加一独立的触控面板于显示面板之显示面上，因此使用者在观看显示面板所呈现之影像时，可藉由触控面板来感测其触控位置。内嵌式触控显示装置则是将触控功能整合于显示面板内部，使同一面板同时具有输入与输出之功能，可以减少触控显示装置的整体厚度。
然而，习知的触控显示装置并没有考量到触控面板中的触控感测元件与下方显示面板中的显示元件的对应关系，也没有考虑到触控感测元件与遮光区和透光区的对应关系，因此在某些角度的光线下，使用者会观察到触控感测元件，因此降低了触控显示装置的显示品质。
发明内容
有鉴于此，本发明于是提出一种触控显示装置，利用触控感测元件与显示元件的对应关系，以解决前述触控感测元件影响显示画面的问题。
根据本发明之一实施例，本发明系提供一种触控显示装置，包括有一像素控制层，其中所述像素控制层包括复数个像素电极、以及一触控感测层，与所述像素控制层相对设置，其中所述触控感测层包括复数个感测垫，且各所述感测垫对应于各所述像素电极。
本发明之触控显示装置，由于感测垫会对应于各像素电极，也就是对应于显示面板之开口区，故感测垫之图形不会影响到下方显示之画面，而达成视觉的一致性。
附图说明
下面结合具体实施方式及附图，对本发明作进一步详细说明。
图1为本发明触控显示装置第一实施例的示意图。
图2为本发明触控显示装置第一实施例的分解示意图。
图3为本发明触控显示装置第二实施例的示意图。
图4为本发明触控显示装置第三实施例的示意图。
图5为本本发明触控显示装置第四实施例的示意图。
具体实施方式
为使熟习本发明所属技术领域之一般技艺者能更进一步了解本发明，下文特列举本发明之数个较佳实施例，并配合所附图式，详细说明本发明的构成内容及所欲达成之功效。
本发明提供的一种触控显示装置，包括像素控制层及与该像素控制层相对设置的触控感测层，其中像素控制层包括复数个像素电极，触控感测层包括复数个感测垫，且各感测垫对应于各像素电极。其中，当该触控显示装置为外加式触控显示装置时，像素控制层设置于显示面板内部，而触控感测层设置于触控面板内部；当该触控显示装置为内嵌式触控显示装置时，像素控制层与触控感测层共同设置于显示面板内部。
请参考第1图，所绘示为本发明触控显示装置之第一实施例的结构示意图。如第1图所示，本实施例的触控显示装置300由下而上依序包括有一第一基板302、一像素控制层400、一液晶层306、一共通电极层308、一触控感测层500、复数个彩色滤光片312、一黑色矩阵314以及一第二基板316。
第一基板302与第二基板316大体上平行且相对设置。第一基板302与第二基板316可以是各种透明的软质基板，也可以是透明的硬质基板，例如玻璃基板、塑胶基板或石英基板等。于本实施例中，第一基板302例如为一薄膜电晶体基板。
请参考第2图，所绘示为本发明触控显示装置300的分解示意图。为了清楚显示，第2图仅绘示了像素控制层400、触控感测层500、彩色滤光片312以及黑色矩阵314。此外，第2图中定义有一第一方向600(例如z轴方向)、一第二方向602(例如x轴方向)以及一第三方向604(例如y轴方向)，且依照黑色矩阵314所在的位置，在第二方向602以及第三方向604之平面(即xy平面)上又可划分为一遮光区318以及复数个透光区320，黑色矩阵314所在的位置为遮光区，黑色矩阵314未覆盖的位置为复数个透光区320。彩色滤光片312对应设置于各该透光区320中
像素控制层400系设置于第一基板302上，其具有可驱动液晶层306的电子元件。如第2图所示，本实施例之像素控制层400包括复数条扫描线(scanline)402、复数条资料线(data line)404、复数个薄膜电晶体(thin-film-transistor，TFT)408以及复数个像素电极(pixel electrode)410。扫描线402彼此大体上平行且朝第二方向602延伸，资料线404彼此大体上平行且朝第三方向604延伸，其中各扫描线402与各资料线404相互交错，以在第二方向602以及第三方向604之平面上定义出复数个像素区406。于本实施例中，每个像素区406中设置有一个薄膜电晶体408以及一个像素电极410，两者电性相连。藉由各扫描线402与各资料线404所提供之讯号，可开启对应像素区406中的薄膜电晶体408，以导通其连接的像素电极410。于本实施例中，扫描线402与资料线404包括低电阻的导电材质，较佳是金属，例如金(Au)、银(Ag)、铜(Cu)、铝(Al)、钼(Mo)、钛(Ti)、钽(Ta)、镉(Cd)、或上述之氮化物、或上述之氧化物、或上述之合金、或上述之组合，且不以上述为限。像素电极410可以是单层或多层结构，可由一种材料或多种材料组合而成，其材料包括透明导电材质，例如是氧化铟锡(indium tin oxide，ITO)、氧化铟锌(indium zincoxide，IZO)、氧化镉锡(cadmium tin oxide，CTO)、氧化铝锌(aluminum zincoxide，AZO)、氧化铟锌锡(indium tin zinc oxide，ITZO)、氧化锌(zinc oxide)、氧化镉(cadmium oxide)、氧化铪(hafnium oxide，HfO)、氧化铟镓锌(indiumgallium zinc oxide，InGaZnO)、氧化铟镓锌镁(indium gallium zinc magnesiumoxide，InGaZnMgO)、氧化铟锌镁(indium gallium magnesium oxide，InGaMgO)或氧化铟镓铝(indium gallium aluminum oxide，InGaAlO)，但不以上述为限。
触控感测层500设置在共通电极层308上。关于触控感测层500的详细结构，请参考第2图。如第2图所示，触控感测层500包括复数条第一导线502、复数条第二导线504、复数个感测垫510以及复数个绝缘块512。于本发明较佳实施例中，第一导线502彼此大体上平行且延伸于第二方向602，第二导线504彼此大体上平行且延伸于第三方向604，其中各第一导线502与各第二导线504相互交错，以在第二方向602以及第三方向604之平面上定义出复数个感测垫区域506。每个感测垫区域506设置有一感测垫510。如第2图所示，每个感测垫510会分别连接一条第一导线502与一条第二导线504。于本发明较佳实施例中，每个感测垫510会藉由一第一辅助导线502a电性连接于一条第一导线502，藉由一第二辅助导线504a电性连接于一条第二导线504。于一实施例中，第一辅助导线502a大体上平行于第三方向604，第二辅助导线504a大体上平行于第二方向602。绝缘块512设置于第一导线502以及第二导线504交界处，使得第一导线502以及第二导线504能彼此电性绝缘。于一实施例中，第一导线502会跨坐在绝缘块512的上方，而第二导线504设置在绝缘块512的下方；而于另一实施例中，第一导线502设置在绝缘块512的下方，而第二导线504跨坐在绝缘块512的上方。于本发明较佳实施例中，感测垫510包括透明导电材质，而第一导线502、第二导线504包括低电阻的导电材质，较佳是金属。绝缘块512可以是绝缘材质例如氧化硅(SiO2)、氮化硅(SiN)、氮氧化硅(SiCN)、碳化硅(SiC)等，但不以上述为限。
本实施例之触控感测层500具有特殊的操作模式。举例来说，第一导线502以及第二导线504会连接至一控制器(图未示)，控制器会在不同的时间下给予第一导线502以及第二导线504感测讯号，以分别侦测感测垫510的触控情况。其中，在一第一时间模式中，控制器会给予第一导线502感测讯号，但是会切断第二导线504使之不具有感测讯号，此时，感测垫510可藉由第一导线502来感测第三方向604上的触控位置。接着，控制器会判断感测垫510是否感测到触控位置；若判断结果为是，则继续进行下个步骤；若判断结果为否，则继续提供第一导线502感测讯号。接着，在下个步骤的第二时间模式中，控制器会给予第二导线504感测讯号，但是会切断第一导线502使之不具有感测讯号，此时，感测垫510可藉由第二导线504来感测第二方向602上的触控位置。于是，在这样第一时间模式与第二时间模式交替执行的情况下，第一导线502以及第二导线504可「共用」感测垫510的感测功能，使得控制器能侦测第二方向602以及第三方向604上的触控位置，藉此运算出正确的触控位置。
本发明的触控感测层500具有特殊的结构，故能够与下方像素控制层400的元件具有对应一致性。如第2图所示，本实施例之触控感测层500的元件配置，类似于像素控制层400的元件配置，且两者在空间上具有对应的关系。举例来说，像素控制层400中的像素电极410的位置会对应于触控感测层500中感测垫510的位置，且两者都会对应于透光区320中，也就是说，像素区406、感测垫区域506及透光区320，三者于第一方向600上相互对应。于本发明较佳实施例中，像素电极410与感测垫510的形状相同，且两者于第一方向600上之投影重迭。如此一来，观察者在观看本发明之触控显示装置300时，不会因为感测垫510的图案配置和下方的像素电极410不一致，使得显示画面被影响而降低了显示品质。于本发明另一实施例中，像素控制层400中的扫描线402和资料线404的配置，也会分别对应于触控感测层500中的第一导线502以及第二导线504的配置，且都会位于触控显示装置300中的遮光区318中，因此，本发明之触控显示装置300可以得到最大的开口率(aperture ratio)以及最佳的显示品质。
参考第1图，本实施例之液晶层306设置在触控感测层500与像素控制层400之间，其内设置有液晶分子。液晶分子可以是各种类型的液晶材料，例如向列型(nematic)液晶、胆固醇型(cholesteric)液晶或层列型(smectic)液晶等，但不以上述为限。共通电极(common electrode)层308则设置于液晶层306与触控感测层500之间，其较佳为一平面电极，其系整片地覆盖在液晶层306上，并会电性连接一共通电极讯号(Vcom)。于本实施例中，共通电极层308包括透明导电材料。
请重新再参考第1图，本实施例之黑色矩阵314以及彩色滤光片312系设置于触控感测层500之上，且背向该液晶层之另一侧，位于第二基板316与触控感测层500之间。其中，黑色矩阵314与彩色滤光片312设置于同一层。黑色矩阵314可以选用各种遮光材料例如金属，或者掺有高遮光性颜色(例如黑色)染料的树脂。彩色滤光片312包括复数个红色滤光片、复数个绿色滤光片以及复数个蓝色滤光片，各红色滤光片、各绿色滤光片以及各蓝色滤光片分别对应于各像素区406。于本发明另一实施例中，在彩色滤光片312及黑色矩阵314与触控感测层500之间还可选择性的设置有一平坦层311，使得触控感测层500能形成在平坦层311之表面上。
此外，如第1图所示，在触控感测层500与共通电极层308之间可设置有一绝缘层310，使得触控感测层500与共通电极层308彼此绝缘，其中，绝缘层310的材料可以包括有机材质或无机材质，有机材质例如是苯并环丁烯(enzocyclobutane，BCB)、环烯类、聚酰亚胺类、聚酰胺类、聚酯类、聚醇类、聚环氧乙烷类、聚苯类、聚醚类、聚酮类等树脂，无机材质例如氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、碳化硅、氧化铝等，但不以上述为限。而于本发明另一实施例中，绝缘层310亦可选用折射率近似于感测垫510的绝缘材质，例如当感测垫510为氧化铟锡(ITO)时，绝缘层310可以是二氧化钛(TiO2)或二氧化锆(ZrO2)。而于另一实施例中，触控感测层500以及共通电极层308之间还可以选择性地设置有一平坦层304。
请参考第3图，所绘示为本发明之触控显示装置第二实施例的示意图。如第3图所示，第二实施例与第一实施例的主要结构相似，区别点包括但不限制于，平坦层304系设置在触控感测层500与绝缘层310之间，使得触控感测层500能与绝缘层310良好的接合。其他与第一实施例相似元件的材料、结构与操作模式，皆类似于第一实施例的说明，在此即省略不述。
请参考第4图，所绘示为本发明触控显示装置第三实施例的示意图。如第4图所示，第三实施例与第一实施例的主要结构相似，区别点包括但不限制于，本实施例的触控感测层500亦可设置在第二基板316以及彩色滤光片312之间，其中彩色滤光片312是对应设置在各透光区320中，而黑色矩阵314设置于触控感测层500与液晶层306之间，另一较佳实施方式是彩色滤光片312与黑色矩阵314可共同设置于触控感测层500与液晶层306之间。触控感测层500的上方会额外增设一遮光材料层315，且设置于触控感测层500背向液晶层306之另一侧，来遮蔽触控感测层500感测垫之间的导线部位。于本实施例中，由于触控感测层500较靠近触控处(即第二基板316)，故本发明之触控显示装置300可以得到较佳的感测效果，且在本实施例中，触控感测层500以及共通电极层308之间无须再设置绝缘层310。另，遮光材料层315与黑色矩阵314使用材料相似或相同，且均起到遮光的效果。因此，于本发明另一实施例中，黑色矩阵314不与彩色滤光片312设置于同层，而是上移至触控感测层500之导线部位上方，以省去遮光材料层315。触控感测层500亦可设置在第二基板316相较于第一基板302之另一侧，使得触控感测层500和彩色滤光片312能分别设置在第二基板316之两侧，两者的制程能不相互干扰。其他与第一实施例相似元件的材料、结构与操作模式，皆类似于第一实施例的说明，在此即省略不述。
请参考第5图，所绘示为本发明触控显示装置第四实施例的示意图。如第5图所示，第四实施例与第一实施例的主要结构相似，区别点包括但不限制于，本实施例的触控显示装置300之第一基板302亦可为彩色滤光片整合电晶体(color filter on array，COA)基板或是黑色矩阵整合电晶体(black matrix onar ray，BOA)，意即可将彩色滤光片312及/或黑色矩阵314整合至第一基板302上的像素控制层400中。如第5图所示，彩色滤光片312以及黑色矩阵314系设置在像素控制层400中的薄膜电晶体408以及像素电极410之间，而触控感测层500的上方同样会增设一遮光材料层315来遮蔽触控感测层500感测垫之间的导线部位。如此一来，彩色滤光片312以及像素电极410的对准(alignment)可以更加精确。另，黑色矩阵314同样可以不与彩色滤光片312设置于同层，而是上移至触控感测层500之导线部位上方，以省去遮光材料层315。其他与第一实施例相似元件的材料、结构与操作模式，皆类似于第一实施例的说明，在此即省略不述。
值得注意的是，本发明之特点在于感测垫510和像素电极410能够在立体空间上具有对应关系，故在不影响显示功能或者触控功能的情况下，像素控制层400以及触控感测层500可以具有不同配置，而不应限于第2图所示之实施方式。举例来说，本发明触控显示装置300之显示模式可以应用于各种显示模式，例如穿透型显示面板、半穿透型显示面板、反射型显示面板、垂直配向型(vertical alignment，VA)显示面板、平面扭转式(in plane switch，IPS)显示面板、多域垂直配向型(multi-domain vertical alignment，MVA)显示面板、扭曲向列型(twist nematic，TN)显示面板、超扭曲向列型(super twist nematic，STN)显示面板、图案垂直配向型(patterned-silt verti cal alignment，PVA)显示面板、超级图案垂直配向型(super patterned-sil tvertical alignment，S-PVA)显示面板、先进大视角型(advance super view，ASV)显示面板、边缘电场切换型(fringe field switching，FFS)显示面板、连续焰火状排列型(continuous pinwheel alignment，CPA)显示面板、轴对称排列微胞型(axiallysymmetric aligned micro-cell mode，ASM)显示面板、光学补偿弯曲排列型(optical compensation banded，OCB)显示面板、超级水平切换型(super inplane switching，S-IPS)显示面板、先进超级水平切换型(advanced super inplane switching，AS-IPS)显示面板、极端边缘电场切换型(ultra-fringe fieldswitching，UFFS)显示面板、高分子稳定配向型显示面板、电子纸、蓝相显示面板(blue phase display)、双视角型(dual-view)显示面板、三视角型(triple-view)显示面板、三维显示面板(three-dimensional)或其他类型的面板。在不影响显示功能的情况下，可任意将触控感测层500设置于各种类型的显示面板中，并可视情况做适当的调整。例如，若触控显示装置的显示模式为平面扭转式(IPS)面板时，由于共通电极层308系设置在像素控制层400中，因此无须额外再设置绝缘层310于共通电极308以及触控感测层500之间，可减少触控显示装置300的整体厚度。
综上而言，本发明所提出之触控显示装置，可以应用于现有各种显示模式的面板，其中之一特征在于，触控感测层的感测垫会对应于像素控制层的像素电极，较佳者，两者会对应设置在透光区中。如此一来，即可避免习知触控感测元件影响到显示画面的问题，而达成视觉的一致性并提升显示品质。
以上所述，仅为本发明较佳实施例而已，故不能以此限定本发明的范围，即依本发明申请专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明专利涵盖的范围内。

Claims (21)

1.一种触控显示装置，包括：
一像素控制层，其中所述像素控制层包括复数个像素电极；以及
一触控感测层，与所述像素控制层相对设置，其中所述触控感测层包括复数个感测垫，且各所述感测垫对应于各所述像素电极。
2.根据权利要求1所述的触控显示装置，其特征在于，还包括一液晶层设置于所述像素控制层以及所述触控感测层之间。
3.根据权利要求1所述的触控显示装置，其特征在于，各所述感测垫于一第一方向上的投影与各所述像素电极重迭。
4.根据权利要求1所述的触控显示装置，其特征在于，各所述感测垫与各所述像素电极形状相同。
5.根据权利要求2所述的触控显示装置，其特征在于，还包括一黑色矩阵，所述黑色矩阵所在的位置形成遮光区，所述黑色矩阵未覆盖的位置形成复数个透光区。
6.根据权利要求5所述的触控显示装置，其特征在于，所述触控感测层还包括：复数条第一导线，所述等第一导线彼此平行且沿着一第二方向延伸；
复数条第二导线，所述等第二导线彼此平行且沿着一第三方向延伸，所述等第一导线与所述等第二导线彼此交错形成复数个感测垫区域；以及
其中，各所述感测垫分别设置于各所述感测垫区域内，且电性连接一条所述第一导线以及一条所述第二导线。
7.根据权利要求6所述的触控显示装置，其特征在于，各所述感测垫对应设置于所述透光区中，所述等第一导线以及所述等第二导线系设置于所述遮光区中。
8.根据权利要求5所述的触控显示装置，其特征在于，所述黑色矩阵设置于所述触控感测层背向所述液晶层之另一侧。
9.根据权利要求8所述的触控显示装置，其特征在于，还包括复数个彩色滤光片，且对应设置于各所述透光区中。
10.根据权利要求9所述的触控显示装置，其特征在于，所述黑色矩阵与所述彩色滤光片设置于同一层。
11.根据权利要求10述的触控显示装置，其特征在于，所述触控感测层与所述液晶层之间设置一共通电极层，且所述共通电极层与所述触控感测层之间设置一绝缘层。
12.根据权利要求9述的触控显示装置，其特征在于，所述彩色滤光片设置于所述触控感测层与所述液晶层之间。
13.根据权利要求9述的触控显示装置，其特征在于，所述彩色滤光片设置于所述像素控制层中。
14.根据权利要求5述的触控显示装置，其特征在于，所述黑色矩阵设置于所述触控感测层与所述液晶层之间。
15.根据权利要求14述的触控显示装置，其特征在于，还包括一遮光材料层设置于所述触控感测层背向所述液晶层之另一侧。
16.根据权利要求14所述的触控显示装置，其特征在于，还包括复数个彩色滤光片对应设置于各所述透光区中，且与所述黑色矩阵设置于同一层。
17.根据权利要求5述的触控显示装置，其特征在于，所述黑色矩阵设置于所述像素控制层中。
18.根据权利要求17述的触控显示装置，其特征在于，还包括复数个彩色滤光片对应设置于各所述透光区中，且与所述黑色矩阵共同设置于所述像素控制层中。
19.根据权利要求17述的触控显示装置，其特征在于，还包括一遮光材料层设置于所述触控感测层背向所述液晶层之另一侧。
20.根据权利要求2的触控显示装置，其特征在于，所述触控显示装置为平面扭转式(in-plane switching mode，IPS)触控显示装置。
21.根据权利要求1触控显示装置，其特征在于，所述触控显示装置还包括一第一基板及一第二基板，所述像素控制层及所述触控感测层设置于所述第一基板与所述第二基板之间。
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