TW201413516A - 內嵌式觸控顯示器及其電子裝置 - Google Patents

Abstract

一種內嵌式觸控顯示器，其包括薄膜電晶體基板與控制單元。薄膜電晶體基板包括多個閘集線以及多個資料線。多個閘集線沿著第一軸向延伸，且彼此平行排列。多個資料線沿著第二軸向延伸，且彼此平行排列。多個資料線與多個閘極線交錯以定義出多個像素區。控制單元電性耦接多個閘極線與多個資料線，且用以使多個資料線分時操作於顯示模式與觸控模式。在顯示模式時，控制單元傳送多個資料信號至多個資料線；在觸控模式時，控制單元接收多個資料線上的多個觸控感測信號。

Description

內嵌式觸控顯示器及其電子裝置

本發明有關於一種觸控顯示器，且特別是一種內嵌式觸控顯示器及其電子裝置。

傳統觸控顯示器多半為外掛式觸控顯示器。外掛式觸控顯示器係由觸控面板與液晶顯示面板所組成，其中觸控面板係貼合於液晶顯示面板之上。觸控面板具有多個觸控驅動線與多個觸控感測線，控制單元會傳送多個觸控驅動信號給多個觸控驅動線，而多個觸控感測線則用以接收多個觸控感測信號，並將多個觸控感測信號送給控制單元，以讓控制單元據此判斷至少一觸碰位置。

由於外掛式觸控顯示器係由觸控面板與液晶顯示面板所組成，因此會具有三層以上的玻璃，故較為厚重，而不符合目前產品輕薄短小的趨勢。

另外，雖然目前有人提出內嵌式觸控顯示器的架構，將觸控感測層直接內嵌於液晶顯示面板中。然而，若觸控感測層採用透明導電層作為觸控感測線與觸控驅動線，則內嵌式觸控顯示器的穿透率將因此下降；相反地，若觸控感測層不採用透明導電層作為觸控感測線與觸控驅動線，則內嵌式觸控顯示器的開口率將因此下降。

本發明實施例提供一種內嵌式觸控顯示器，所述內嵌式觸控顯示器包括薄膜電晶體基板與控制單元。薄膜電晶體基板包括多個閘集線以及多個資料線。多個閘集線沿著第一軸向延伸，且彼此平行排列。多個資料線沿著 第二軸向延伸，且彼此平行排列。多個資料線與多個閘極線交錯以定義出多個像素區。控制單元電性耦接多個閘極線與多個資料線，且用以使多個資料線分時操作於顯示模式與觸控模式。在顯示模式時，控制單元傳送多個資料信號至多個資料線；在觸控模式時，控制單元接收多個資料線上的多個觸控感測信號。

本發明實施例提供一種電子裝置，所述電子裝置包括電子裝置本體與所述的內嵌式觸控顯示器，其中內嵌式觸控顯示器電性連接電子裝置本體。

綜上所述，本發明實施例所提供的內嵌式觸控顯示器不需要額外設計的觸控感測線，甚至不需要額外設計的觸控驅動線，因此所述內嵌式控制顯示器可以維持一定的開口率與穿透率，且還能夠不改變薄膜電晶體的製程。

為使能更進一步瞭解本發明之特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明之詳細說明與附圖，但是此等說明與所附圖式僅係用來說明本發明，而非對本發明的權利範圍作任何的限制。

請參照圖1與圖2，圖1是本發明實施例的內嵌式觸控顯示器之薄膜電晶體基板的平面圖，而圖2本發明實施例的內嵌式觸控顯示器的堆疊結構示意圖。內嵌式觸控顯示器1包括薄膜電晶體基板、液晶層113(圖1未繪示)、彩色濾光基板(圖1未繪示)與控制單元21，其中液晶層係位於薄膜電晶體基板與彩色濾光基板(由圖2的彩色濾波片114與玻璃115所組成)之間，亦即位於薄膜電晶體基板之上。以本實施例而言，薄膜電晶體基板包括一整層的共電 極110(圖1未繪示)、多個像素電極112、多個觸控驅動線102、多個閘極線104與多個資料線107與控制單元21。共電極110、多個像素電極112、多個觸控驅動線102、多個閘極線104與多個資料線107彼此位於不同層。值得說明的是，控制單元21透過分時多工的方式控制多個資料線107於顯示模式中傳送多個資料信號寫入多個像素電極112，以及於觸控模式接收多個觸控感測信號。亦即控制單元21係分別在不同時間點透過多個資料線107進行傳送多個資料信號寫入多個像素電極112的動作，以及接收多個觸控感測信號的動作。

多個閘極線104沿著第一軸向(例如X軸)延伸，而彼此平行排列。多個資料線107係沿著第二軸向(例如Y軸)延伸，而彼此平行排列。多個閘極線104與多個資料線107於平面上交叉，而定義出多個像素區，多個像素電極112則位於多個像素區內。多個觸控驅動線102沿著第一軸向延伸，而彼此平行排列，並與該些資料線107交錯設置。

於此實施例中，多個觸控驅動線102於平面上係未重疊於閘極線104，其中兩個觸控驅動線102連接以接收相同的觸控驅動信號TX(i)，且其中另外兩個觸控驅動線102連接以接收相同的觸控驅動信號TX(i+1)。本實施例係以其中兩個觸控驅動線102連接以接收相同的觸控驅動信號TX(i)，亦可讓兩個以上的觸控驅動線102連接以接收相同觸控驅動信號，藉由多個觸控驅動線連接以接收相同觸控驅動信號使其與資料線107的感測電容值具有較大變化而易於判別是否有觸碰的動作，並可減少提供觸控驅動信號的驅動元件的針腳(pin)數目來達到節省成本的目的。於其他實 施例中，亦可讓每一觸控驅動線102單獨接收一觸控驅動信號，故本發明並不以此為限。

在此請注意，多個觸控驅動線102於平面上是否有避開閘極線104的設計方式亦並非用以限制本發明。於本實施例，觸控驅動線102可以為透明導電電極，如ITO、IZO等，由於透明導電電極具有透光性，因此可如圖1所示，可與像素電極112垂直疊置而不影響開口率。於其他實施例，觸控驅動線102可以為不透光導電電極，如Cu、Al等，可與閘極線104垂直疊置而不影響開口率。觸控驅動線102亦可是透明導電電極並與閘極線104垂直疊置，或是觸控驅動線102為不透光導電電極與像素電極112垂直疊置，視不同的設計而定。除此之外，其中兩個觸控驅動線102是否接收相同的觸控驅動信號TX(i)且其中另外兩個觸控驅動線102是否接收相同的觸控驅動信號TX(i+1)的設計方式也並非用以限制本發明。

於此實施例中，多個資料線107電性連接控制單元21，故內嵌式觸控顯示器1的控制單元21經由多個資料線107於顯示模式中的一段時間內傳送多個資料信號以將多個資料信號寫入多個像素電極112，而於觸控模式中的一段時間內，係用以接收由多個觸控驅動信號所感應產生於資料線107上的多個觸控感測信號。換言之，多個資料線107除了可以作為像素電壓寫入之電壓源外，亦可以切換為多個觸控感測線用以接收觸控感測信號。

相較於傳統內嵌式觸控顯示器的架構，內嵌式觸控顯示器1並不需要額外的觸控感測線，而僅是於薄膜電晶體製程中加入多個觸控驅動線102的走線。總而言之，內嵌 式觸控顯示器1能夠維持穿透率與開口率，且僅具有兩層玻璃，故具有輕薄化的優勢。另外，上述內嵌式觸控顯示器1可以設置於電子裝置中，並與電子裝置的電子裝置本體電性連接。

請接著參照圖2，圖2本發明實施例的內嵌式觸控顯示器的堆疊結構示意圖。如圖2所示，於此實施例中，內嵌式觸控顯示器1包括由下往上排列的薄膜電晶體基板、液晶層113、彩色濾波片114與玻璃115。薄膜電晶體基板包括由下往上排列的玻璃101、觸控驅動線102、絕緣層103、閘極線104、閘極絕緣層105、通道層106、資料線107、保護層108、平坦層109、共電極110、保護層111與像素電極112。

於此實施例中，由於共電極110位於液晶層113與資料線107與觸控驅動線102之間，因此可能會對資料線107與觸控驅動線102具有屏蔽作用，因此內嵌式觸控顯示器1可能需要倒過來使用，亦即玻璃101作為保護蓋板，而背光源係由玻璃115側入射內嵌式觸控顯示器1。共電極110、資料線107、閘極線104、像素電極112與觸控驅動線102的材料可以為透明導電體，如銦錫氧化物，然而本發明卻不限定於此。另外，於其他實施例，共電極110亦可位於液晶層113與彩色濾光基板(由彩色濾波片114與玻璃115所組成)之間，亦即製作於彩色濾光基板上。

另外，需要說明的是，觸控驅動線102的位置並非用以限制本發明。舉例來說，觸控驅動線102可以移至平坦層109與保護層108之間。除此之外，圖2之內嵌式觸控顯示器1的堆疊結構也並非用以限制本發明，此領域具有 通常知識者在參照前述說明後，可以針對內嵌式觸控顯示器1的堆疊結構進行修正，例如，將平坦層109移除或者設置其他的保護層或絕緣層等。

請參照圖1與圖3，圖3是本發明實施例之內嵌式觸控顯示器之信號的波形圖。於圖3中，控制單元可以透過分時多工的方式將多個資料信號於顯示模式中傳送給多個資料線107，以及於觸控模式中透過多個資料線107接收多個觸控感測信號。

更詳細地說，當多個閘極線104的閘極電壓信號G(N)為邏輯高電壓準位時，控制單元21會傳送多個資料信號傳送給多個資料線107至畫素電極112以驅動液晶偏轉而顯示欲呈現的影像。當多個閘極線104的閘極電壓信號G(N)為邏輯低電壓準位時，控制單元21會停止傳送多個資料信號傳送給多個資料線107，且將觸控驅動信號TX(i)傳送給觸控驅動線102，而控制單元21會透過多個資料線107接收多個觸控感測信號，當有物體觸碰內嵌式觸控顯示器時，會引起感側信號的變化而可以判斷至少一觸點位置。

接著，當閘極電壓信號G(N+1)為邏輯高電壓準位(於顯示模式)時，多個資料信號會被送至多個資料線107，而當閘極電壓信號G(N+1)為邏輯低電壓準位(於觸控模式)時，觸控驅動信號TX(i)傳送給觸控驅動線102，且多個資料線107係用以接收多個觸控感測信號。在此請注意，因為任兩個觸控驅動線102接收同一個觸控驅動信號TX(i)的原因，因此觸控驅動信號TX(i)會對應兩個閘極驅動電壓信號G(N)與G(N+1)。然而，本發明卻不限定於此。

當閘極線104的電壓信號G(N+2)為邏輯高電壓準位( 於顯示模式)時，控制單元21會傳送資料信號傳送給資料線107。當閘極線104的電壓信號G(N+2)為邏輯低電壓準位(於觸控模式)時，控制單元21會停止傳送多個資料信號傳送給多個資料線107，且將觸控驅動信號TX(i+1)傳送給觸控驅動線102，而控制單元會透過多個資料線107接收多個觸控感測信號，以判斷至少一觸點位置。

接著，當閘極電壓信號G(N+3)為邏輯高電壓準位(於顯示模式)時，多個資料信號會被送至多個資料線107，而當閘極電壓信號G(N+3)為邏輯低電壓準位(於觸控模式)時，觸控驅動信號TX(i+1)傳送給觸控驅動線102，且多個資料線107係用以接收多個觸控感測信號。附帶一提的是，閘極電壓信號G(N)為邏輯低電壓準位的時間可以透過輸出致能(output enable，OE)的邏輯控制方式來調整，以藉此調整用以感測觸控感測信號的時間。

請參照圖1與圖4，圖4是本發明另一實施例之內嵌式觸控顯示器之信號的波形圖。於圖4中，控制單元同樣是透過分時多工的方式將多個資料信號於顯示模式傳送給多個資料線107，以及於觸控模式透過多個資料線107接收多個觸控感測信號。然而，與圖3不同的是，顯示模式係於一畫面的顯示時間內，此時控制單元21會將閘極電壓信號G(0)~G(N)傳送給多個閘極線104，並傳送多個資料信號傳送給資料線107；觸控模式是在畫面的垂直遮沒(vertical blanking)時間內，此時，控制單元21會停止傳送多個資料信號傳送給多個資料線107，且將多個觸控驅動信號TX(i)、TX(i+1)傳送給多個觸控驅動線102，而控制單元21會透過多個資料線107接收多個觸控感測信號，以判斷 至少一觸點位置。

請接著參照圖5，圖5是本發明另一實施例的內嵌式觸控顯示器之薄膜電晶體基板的平面圖。內嵌式觸控顯示器5包括薄膜電晶體基板、液晶層(圖5未繪示)、彩色濾光基板(圖5未繪示)與控制單元61，其中液晶層係位於薄膜電晶體基板與彩色濾光基板之間，亦即位於薄膜電晶體基板之上。薄膜電晶體基板包括一整層的共電極(圖5未繪示)、多個像素電極503、多個閘極線501與多個資料線502。共電極、多個像素電極503、多個閘極線501與多個資料線502彼此可以位於不同層。

值得說明的是，控制單元61透過分時多工的方式於顯示模式傳送用以閘極電壓信號，與於觸控模式傳送觸控驅動信號給閘極線501。當閘極線501傳送閘極電壓信號(於顯示模式)時，多個資料信號對應地被傳送至多個資料線502，而當閘極線501傳送觸控驅動信號(於觸控模式)時，多個資料線502用以接收多個觸控感測信號。

多個閘極線501沿著第一軸向(例如X軸)延伸，而彼此平行排列。多個資料線502係沿著第二軸向(例如Y軸)延伸，而彼此平行排列。多個閘極線501與多個資料線502於平面上交叉，而定義出多個像素區，多個像素電極503則位於多個像素區內。

於此實施例中，多個資料線502電性連接控制單元61，故內嵌式觸控顯示器5的資料線502係同時作為各像素電極所對應之薄膜電晶體的資料線與用以感測觸控感測信號的觸控感測線使用。換言之，資料線502除了可以作為像素電壓寫入之途徑外，亦可以切換為觸控用的觸控感測 線以接收觸控感測信號。

另外，多個閘極線501亦電性連接控制單元61，故內嵌式觸控顯示幕5的閘極線501係同時作為各像素電極所對應之薄膜電晶體的閘極線與用以傳送觸控驅動信號的觸控驅動線使用。換言之，閘極線501除了可以作為控制薄膜電晶體開關用的途徑外，亦可以切換為觸控用的觸控驅動線以傳送觸控驅動信號。

相較於傳統內嵌式觸控顯示器的架構，內嵌式觸控顯示器5並不需要額外的觸控感測線與觸控驅動線，且不需要改變製造薄膜電晶體的製程。總而言之，內嵌式觸控顯示器5能夠維持穿透率、開口率，且僅具有兩層玻璃，故具有輕薄化的優勢。

請參照圖5與圖6，圖6是本發明另一實施例之內嵌式觸控顯示器之信號的波形圖。於圖6中，資料線的資料信號係為正負切換的方波訊號，以相鄰的兩閘極線G(N)與G(N+1)為例，控制單元61控制閘極線G(N)與G(N+1)上傳送用以顯示畫面的顯示驅動信號的開啟時間使其小於資料線上資料信號正負切換的時間。因此當閘極線G(N)上用以顯示畫面的顯示驅動信號的開啟時間結束後，此時閘極線G(N)對應的資料線的資料信號尚未切換至另一極性且相鄰的閘極線G(N+1)尚未傳送用以顯示畫面的顯示驅動信號，控制單元61會在在此時間內先行提供一個脈衝訊號給閘極線G(N+1)當作觸控用的觸控驅動信號，如TX(i)。同樣的，在此時間內，G(N)對應的資料線會被控制單元61切換當作觸控感測線以接收因為G(N+1)上的觸控驅動信號TX(i)造成的感應電容變化的觸控感測信號。

換言之，閘極線G(N)與G(N+1)除了可以作為控制薄膜電晶體開關用的途徑外，亦可以切換為觸控用的觸控驅動線以傳送觸控驅動信號。資料線502除了可以作為像素電壓寫入之途徑外，亦可以切換為觸控用的觸控感測線以接收觸控感測信號。

綜上所述，本發明實施例所提供的內嵌式觸控顯示器不需要額外設計觸控感測線，甚至還可以不需要額外設計觸控驅動線，因此，所述內嵌式觸控顯示器可以維持開口率與穿透率，且不需要改變薄膜電晶體的製程。除此之外，因為內嵌式觸控顯示器，可以僅具有兩層玻璃，故符合電子產品輕薄短小的優勢。

以上所述僅為本發明之實施例，其並非用以侷限本發明之專利範圍。

1‧‧‧內嵌式觸控顯示器

101‧‧‧玻璃

102‧‧‧觸控驅動線

103‧‧‧絕緣層

104‧‧‧閘極線

105‧‧‧閘極絕緣層

106‧‧‧通道層

107‧‧‧資料線

108‧‧‧保護層

109‧‧‧平坦層

110‧‧‧共電極

111‧‧‧保護層

112‧‧‧像素電極

113‧‧‧液晶層

114‧‧‧彩色濾波片

115‧‧‧玻璃

21、61‧‧‧控制單元

5‧‧‧內嵌式觸控顯示器

501‧‧‧資料線

502‧‧‧閘極線

503‧‧‧像素電極

圖1是本發明實施例的內嵌式觸控顯示器之薄膜電晶體基板的平面圖。

圖2本發明實施例的內嵌式觸控顯示器的堆疊結構示意圖。

圖3是本發明實施例之內嵌式觸控顯示器之信號的波形圖。

圖4是本發明另一實施例之內嵌式觸控顯示器之信號的波形圖。

圖5是本發明另一實施例的內嵌式觸控顯示器之薄膜電經體基板的平面圖。

圖6是本發明另一實施例之內嵌式觸控顯示器之信號的波形圖。

1‧‧‧內嵌式觸控顯示器

102‧‧‧觸控驅動線

104‧‧‧閘極線

107‧‧‧資料線

112‧‧‧像素電極

21‧‧‧控制單元

Claims (10)

1. 一種內嵌式觸控顯示器，包括：一薄膜電晶體基板，包括：多個閘極線，沿著一第一軸向延伸，且彼此平行排列；以及多個資料線，沿著一第二軸向延伸，且彼此平行排列，該些資料線與該些閘極線交錯以定義出多個像素區；以及一控制單元，電性耦接該些閘極線與該些資料線，該控制單元用以使該些資料線分時操作於一顯示模式與一觸控模式，其中在該顯示模式時，該控制單元傳送多個顯示資料信號至該些資料線，在該觸控模式時，該控制單元接收該些資料線上的多個觸控感測信號。
2. 如申請專利範圍第1項所述之內嵌式觸控顯示器，其中該薄膜電晶體基板更包括多個觸控驅動線，該些觸控驅動線沿著該第一軸向延伸，且彼此平行排列。
3. 如申請專利範圍第2項所述之內嵌式觸控顯示器，其中在該顯示模式時，該些閘極線的一閘極電壓信號為邏輯高電壓準位，該些資料線用以傳送該些顯示資料信號；在該觸控模式時，該些閘極線的該閘極電壓信號為邏輯低電壓準位，且對應的該些觸控驅動線傳送一觸控驅動信號，且該些資料線用以接收該些觸控感測信號。
4. 如申請專利範圍第2項所述之內嵌式觸控顯示器，其中該顯示模式係於一畫面的顯示時間內，該些閘極線用 以傳送多個閘極電壓信號，且該些顯示資料信號被傳送至該些資料線；該觸控模式係在該畫面的一垂直遮沒(vertical blanking)時間內，多個觸控驅動信號被傳送給該些觸控驅動線，且該些資料線接收該些觸控感測信號。
5. 如申請專利範圍第2項所述之內嵌式觸控顯示器，其中該薄膜電晶體更包括多個像素電極，位於該些像素區，其中該些像素電極、該些資料線、該些閘極線與該些觸控驅動線彼此位於不同層。
6. 如申請專利範圍第2項所述之內嵌式觸控顯示器，其中至少任兩個觸控驅動線接收同一個觸控驅動信號。
7. 如申請專利範圍第5項所述之內嵌式觸控顯示器，更包括：一彩色濾光基板；一液晶層，位於該彩色濾光基板與薄膜電晶體基板之間；以及一共電極，位於該液晶層與該薄膜電晶體基板之間。
8. 如申請專利範圍第2項所述之內嵌式觸控顯示器，其中該些觸控驅動線於平面上避開該些閘極線。
9. 如申請專利範圍第1項所述之內嵌式觸控顯示器，其中該控制單元更用以使該些閘極線分時操作於一顯示模式與一觸控模式，其中在該顯示模式時，該控制單元傳送多個顯示驅動信號至該些閘極線並傳送多個顯示資料信號至該些資料線，在該觸控模式時，該控制單元傳送多個觸控驅動信號至該些閘極線並接收該些資料線上的多個觸控感測信號。
10. 一種電子裝置，包括：一電子裝置本體；一如申請專利範圍第1至9項其中之一所述的內嵌式觸控顯示器，其中該內嵌式觸控顯示器電性連接該電子裝置本體。