TWI605370B - Touch display device - Google Patents

Description

觸控顯示裝置

本發明係有關於一種觸控顯示裝置，特別是一種可藉由複數個彼此分離的電極間所形成之一互電容網路提供一交流電通路給一觸控感測信號，使所述複數個彼此分離的電極被視為單一觸控感測區的觸控顯示裝置。

習知觸控顯示裝置為了降低厚度，一般會在顯示器內嵌入觸碰感測電極或利用顯示器既有的信號線或顯示電極，並使各所述電極或信號線經由一導線與一觸控偵測電路電氣連接，以提供一觸碰感測功能。例如，US7705834專利揭露了一種觸控顯示裝置，其係藉由使各顯示電極連線至一觸碰感測電路以提供一觸碰感測功能。

另外，US2012/0249454專利揭露了一種觸控顯示裝置，其係藉由使各外加的觸碰感測電極連線至一觸碰感測電路以提供一觸碰感測功能。

另外，US2011/0109568專利揭露了一種觸控顯示裝置，其係藉由使各顯示驅動信號線連線至一觸碰感測電路以提供一觸碰感測功能。

另外，習知亦有透過將一玻璃基板上之複數個小電極連接在一起而提供單一觸控區塊的作法。

然而，上述的作法均會增加互連導線的數目，且可能會因而需要在製程中增加光罩數目，增加生產成本，且當互連導線數目很多時，也有可能會產生佈線空間不足的問題。

為解決前述的問題，本領域亟需一新穎的觸控顯示裝置。

本發明之一目的在於揭露一種觸控顯示裝置，其可藉由複數個彼此分離的電極間所形成之一互電容網路提供一交流電通路給一觸控感測信號，使所述複數個彼此分離的電極被視為單一觸控感測區。

本發明之另一目的在於揭露一種觸控顯示裝置，其可藉由一LED顯示結構之複數個彼此分離的電極提供至少一觸控區塊，以在不需將所述觸控區塊內的複數個彼此分離的電極以導線互連之情況下，使所述觸控區塊可被視為單一觸控區塊。

本發明之另一目的在於揭露一種觸控顯示裝置，其可藉由將一LED顯示結構之至少一電極層切割成複數個觸控區塊，各所述觸控區塊內所具之複數個彼此分離的電極均不以導線互連，而提供複數個單一觸控區塊。

本發明之另一目的在於揭露一種觸控顯示裝置，其可藉由一連結電路決定一顯示驅動回路或一觸控偵測回路。

本發明之又一目的在於揭露一種觸控顯示裝置，其可提供一高訊噪比的觸控感測區塊。

為達前述目的，一種觸控顯示裝置乃被提出，其具有：一基板；一第一電極層，位於該基板上；一LED顯示材料層，位於該第一電極層上；一第二電極層，位於該LED顯示材料層上；複數條第一導線，位於該基板上且與該第一電極層電氣連接；複數條第二導線，位於該基板上且與該第二電極層電氣連接；一顯示驅動單元，經由所述複數條第一導線與該第一電極層耦接及經由所述複數條第二導線與該第二電極層耦接；一觸控偵測單元，經由所述複數條第一導線與該第一電極層耦接及/或經由所述複數條第二導線與該第二電極層耦接，係在一感測值大於一閾值時判定與該感測值對應之一觸控區塊有被觸碰，在該感測值不大於該閾值時判定該觸控區塊未被觸碰；以及一蓋板，位於該觸控顯示裝置之最上層；其中，該基板和該蓋板兩者中至少有一為透明，且當該基板為透明時該第一電極層為透明，而當該蓋板為透明時該第二電極層為透明；以及其 中，該第一電極層及/或該第二電極層形成至少一所述觸控區塊，所述觸控區塊具有複數個彼此分離的電極，所述複數個彼此分離的電極間形成一互電容網路以提供一交流電通路給一觸控感測信號，且當一操作者的手指對所述觸控區塊進行一觸控操作而介入所述互電容網路時，該觸控偵測單元由該觸控感測信號所獲得之所述感測值會大於所述閾值，從而使所述觸控區塊被視為單一觸控感測區。

在一實施例中，所述複數個彼此分離的電極分為與一觸控偵測導線連接的第一組電極及未與該觸控偵測導線連接的第二組電極，且當所述第二組電極的一部分或全部被觸碰時，該觸控偵測單元由該觸控偵測導線所獲得之所述感測值會大於所述閾值，且所述第一組電極係顯示用電極或非顯示用電極。

在一實施例中，所述第一電極層及/或該第二電極層複數個彼此分離的電極均透過一連結電路與一觸控偵測導線連接而形成一觸控單元，且當所述觸控單元被觸碰時，該觸控偵測單元由該觸控偵測導線所獲得之所述感測值會大於所述閾值。

在一實施例中，所述之觸控顯示裝置具有一連結電路以選擇性地使所述觸控區塊之所述第二組電極中之一部分電極與一參考地電位或一直流電壓耦接。

在一實施例中，所述之觸控顯示裝置具有一連結電路以選擇性地使所述觸控偵測導線與該觸控偵測單元耦接。

在一實施例中，所述之觸控顯示裝置進一步具有一輔助電容，用以在該顯示驅動單元和該第一電極層及該第二電極層斷開時提供一顯示電源。

在一實施例中，該顯示驅動單元和該觸控偵測單元係整合在同一積體電路中或設置在不同積體電路中或整合在一CPU中。

在一實施例中，該觸控偵測單元輸出原始感測資料或輸出經對所述原始感測資料進行一判斷程序後所產生的資訊。

在一實施例中，該LED顯示材料層係一OLED顯示材料層或一QLED顯示材料層或一Micro LED顯示材料層。

在一實施例中，該第一電極層及/或該第二電極層具有複數個三角形區塊以形成複數個所述觸控區塊，各所述三角形區塊均具有複數個彼此分離的電極，且所述複數個三角形區塊中至少有二個三角形區塊相鄰排列成一矩形。

為使 貴審查委員能進一步瞭解本發明之結構、特徵及其目的，茲附以圖式及較佳具體實施例之詳細說明如後。

100‧‧‧基板

110‧‧‧第一電極層

110a‧‧‧第一導線

120‧‧‧LED顯示材料層

130‧‧‧第二電極層

130a‧‧‧第二導線

140‧‧‧蓋板

150‧‧‧連結電路

160‧‧‧顯示驅動單元

170‧‧‧觸控偵測單元

151、152‧‧‧多工器

200‧‧‧輔助電容

圖1為本發明觸控顯示裝置之一實施例示意圖。

圖2a為圖1觸控顯示裝置之蓋板和第二電極層均為透明之一實施例示意圖。

圖2b為圖1觸控顯示裝置之基板和第一電極層均為透明之一實施例示意圖。

圖2c為圖1觸控顯示裝置之蓋板、第二電極層、基板和第一電極層均為透明之一實施例示意圖。

圖3為本發明所述觸控區塊之一實施例示意圖。

圖4a為本發明所述觸控區塊之另一實施例示意圖。

圖4b為本發明所述觸控區塊之另一實施例示意圖。

圖5為本發明所述觸控區塊之另一實施例示意圖。

圖6a為本發明所述觸控區塊之另一實施例示意圖。

圖6b為本發明所述觸控區塊之另一實施例示意圖。

圖7為本發明所述觸控區塊之另一實施例示意圖。

圖8a為本發明觸控顯示裝置之另一實施例示意圖。

圖8b為本發明觸控顯示裝置之另一實施例示意圖。

圖9為本發明觸控顯示裝置所提供之一多工功能示意圖。

圖10為本發明觸控顯示裝置之另一多工功能示意圖。

圖11a及圖11b為本發明觸控顯示裝置之第一電極層及/或第二電極層分成二個三角形區塊的示意圖。

圖12a為本發明觸控顯示裝置之另一實施例之觸碰偵測示意圖。

圖12b為圖12a觸控顯示裝置之第一電極層和第二電極層通過四個三角形區塊所提供的內插效果形成四個以上的等效觸控區塊之示意圖。

本發明的原理在於以複數個彼此分離的電極間所形成之一互電容網路提供一交流電通路給一觸控感測信號，使所述複數個彼此分離的電極被視為單一觸控感測區。亦即，雖然對直流電而言，所述複數個彼此分離的電極係彼此絕緣，但對交流電而言，所述複數個彼此分離的電極卻可藉著所述互電容網路電氣相通。因此，當一操作者的手指介入所述互電容網路以進行一觸控操作時(不論手指是否與所述互電容網路有直接接觸)，該觸控感測信號的感測參數(振幅、頻率或相位)會被改變，而藉由設定一適當的觸控感測閾值，一觸控偵測單元即可偵測到該觸控操作。

請參照圖1，其為本發明觸控顯示裝置之一實施例示意圖。如圖1所示，該觸控顯示裝置包括一基板100、一第一電極層110、複數條第一導線110a、一LED顯示材料層120、一第二電極層130、複數條第二導線130a、一蓋板140、一連結電路150、一顯示驅動單元160及一觸控偵測單元170。

第一電極層110係位於基板100上。

複數條第一導線110a係位於該基板100上且與該第一電極層110電氣連接。

LED(light emitting diode；發光二極體)顯示材料層120，可為一OLED(organic light emitting diode；有機電激發光二極體)顯示材料層或一QLED(quantum dot light emitting diode；量子點發光二極體)顯示材料層或一Micro LED(微發光二極體)顯示材料層，係位於第一電極層110上。

第二電極層130係位於LED顯示材料層120上。第一電極層110及/或第二電極層130形成至少一觸控區塊，所述觸控區塊具有複數個彼此分離的電極，所述複數個彼此分離的電極間形成一互電容網路以提供一交流電通路給一觸控感測信號，且當一操作者的手指對所述觸控區塊進行一觸控操作而介入所 述互電容網路時，觸控偵測單元170由該觸控感測信號所獲得之所述感測值會大於一閾值，從而使所述觸控區塊被視為單一觸控感測區。

複數條第二導線130a係位於該基板100上且與該第二電極層130電氣連接。

所述複數個彼此分離的電極可分為與一觸控偵測導線連接的第一組電極和未與該觸控偵測導線連接的第二組電極，且當所述第二組電極的一部分或全部被觸碰時，觸控偵測單元170由該觸控偵測導線所獲得之所述感測值會大於所述閾值，從而使所述觸控區塊被視為單一觸控感測區。另外，所述第一組電極可為至少一非顯示用電極。另外，在另一實施例中，所述第一電極層110及/或該第二電極層130的複數個彼此分離的電極均透過連結電路150與一觸控偵測導線連接而形成一觸控單元，俾以當所述觸控單元被觸碰時，該觸控偵測單元170由該觸控偵測導線所獲得之所述感測值會大於所述閾值。

蓋板140係位於該觸控顯示裝置之最上層。

基板100和蓋板140兩者中至少有一為透明，且當基板100為透明時第一電極層110為透明，而當蓋板140為透明時第二電極層130為透明。請參照圖2a，其為蓋板140和第二電極層130均為透明之一上發光OLED示意圖；圖2b，其為基板100和第一電極層110均為透明之一下發光OLED示意圖；以及圖2c，其為蓋板140、第二電極層130、基板100和第一電極層110均為透明之一雙面發光OLED示意圖，其可支援雙面顯示、雙面觸控。

連結電路150，可包含至少一多工電路，係分別與複數條第一導線110a及/或複數條第二導線130a、顯示驅動單元160及觸控偵測單元170耦接，用以選擇一顯示功能或一觸控偵測功能。另外，連結電路150可選擇性地使一所述觸控區塊中之一部分(或全部)電極與一參考地電位或一直流電壓耦接以禁能該部分電極，或選擇性地使觸控偵測單元170之一所述觸控偵測導線與一所述觸控區塊耦接。亦即，連結電路150具有規劃所述觸控區塊的功能及選擇任一所述觸控區塊以供觸控偵測單元170進行一觸碰偵測程序的功能。請參照圖3，其為連結 電路150使一觸控區塊B中之所有電極與一參考地電位或一直流電壓耦接以禁能觸控區塊B，且使觸控偵測單元170可選擇性地偵測觸控區塊A或C之示意圖。

顯示驅動單元160係與第一電極層110及第二電極層130耦接以提供一畫素驅動信號以進行一畫面顯示程序。

觸控偵測單元170係與第一電極層110及/或第二電極層130耦接以執行所述觸碰偵測程序，其係在一感測值大於所述閾值時判定與該感測值對應之一觸控區塊有被觸碰，在該感測值不大於所述閾值時判定該觸控區塊未被觸碰。經執行所述觸碰偵測程序後，觸控偵測單元170可輸出原始感測資料(raw data)或輸出經對所述原始感測資料再進行一判斷程序後所產生的觸控資訊。所述的觸控資訊可為座標資訊、手勢資訊或壓力資訊。

另外，所述觸控顯示裝置可進一步具有一輔助電容(未示於圖1中)，用以在顯示驅動單元160和第一電極層110及第二電極層130斷開時提供一顯示電源。

另外，顯示驅動單元160和觸控偵測單元170可整合在同一積體電路中或設置在不同的積體電路中。另外，在某些應用中，顯示驅動單元160和觸控偵測單元170亦可整合在一CPU中。

另外，該觸碰偵測程序可和該畫面顯示程序在時間上交錯。當所述觸控顯示裝置具有所述輔助電容時，由於所述輔助電容所儲存的能量可維持一顯示畫面，該觸碰偵測程序乃可有較長的觸碰偵測時間。

另外，由於本發明的觸控感測區塊可形成一互電容網路，故本發明的觸控顯示裝置乃可提供一高訊噪比的觸控感測功能。

請參照圖4a，其為本發明所述觸控區塊之一實施例示意圖。如圖4a所示，第一電極層110具有一整面未分割電極且第二電極層130具有複數個彼此分離的電極以藉由任二相鄰電極間的互電容而形成單一觸控感測區。

請參照圖4b，其為本發明所述觸控區塊之一實施例示意圖。如圖4b所示，第一電極層110被分割成分布於4個象限的4個區域且第二電極層130具有複數個彼此分離的電極，從而形成3個單一觸控感測區。

請參照圖5，其為本發明所述觸控區塊之另一實施例示意圖。如圖5所示，一長條形第一電極層110被分割成4個區域且第二電極層130具有複數個彼此分離的電極，從而形成4個單一觸控感測區。

請參照圖6a，其為本發明所述觸控區塊之另一實施例示意圖。如圖6a所示，第一電極層110具有4列彼此分離的電極且第二電極層130具有4行彼此分離的電極以藉由任二相鄰電極間的互電容而形成單一觸控感測區。

請參照圖6b，其為本發明所述觸控區塊之另一實施例示意圖。如圖6b所示，第一電極層110之4列電極被分割成左、右2個區域且第二電極層130之4行電極被分割成上、下2個區域，從而形成4個單一觸控感測區。

請參照圖7，其為本發明所述觸控區塊之另一實施例示意圖。如圖7所示，第一電極層110之4列長條形電極被分割成4個區域且第二電極層130在所述4個區域各具有4行電極，從而形成4個單一觸控感測區。

由上述諸實施例可知，由於所述的單一觸控感測區係藉由對既有的第一電極層110及第二電極層130做切割而形成，所述單一觸控感測區內之複數個彼此分離的電極並不需以導線互連，故本發明乃可以最少光罩數達成，從而降低生產成本。另外，在上述諸實施例中，第一電極層110及第二電極層130的角色可互相對調。

請參照圖8a，其為本發明觸控顯示裝置之另一實施例示意圖。如圖8a所示，觸控偵測單元170係經由連結電路150之一多工器151及一多工器152與第一電極層110及/或第二電極層130電氣連接以執行一觸碰偵測程序。

請參照圖8b，其為本發明觸控顯示裝置之另一實施例示意圖。如圖8b所示，觸控偵測單元170係直接與第一電極層110及/或第二電極層130電氣連接以執行一觸碰偵測程序。

請參照圖9，其為本發明觸控顯示裝置所提供之一多工功能示意圖。如圖9所示，於操作時，本發明所述觸控區塊可電氣連接至顯示驅動單元160、觸控偵測單元170或一參考接地(或一直流電壓)，或呈一浮接狀態。

請參照圖10，其為本發明觸控顯示裝置之另一多工功能示意圖。如圖10所示，於進行一觸碰偵測程序時，一輔助電容200所儲存的能量可維持一顯示畫面，該觸碰偵測程序乃可有較長的觸碰偵測時間。

另外，本發明的原理亦可應用於PMOLED(passive matrix organic light emitting diode；被動矩陣有機電激發光二極體)或AMOLED(active matrix organic light emitting diode；主動矩陣有機電激發光二極體)或PMQLED(passive matrix quantum dot light emitting diode；被動矩陣量子點發光二極體)或AMQLED(active matrix quantum dot light emitting diode；主動矩陣量子點發光二極體)或Micro LED(微發光二極體)的顯示器中。

另外，第一電極層110或第二電極層130可具有複數個三角形區塊以形成複數個所述觸控區塊，其中，各所述三角形區塊均具有複數個彼此分離的電極，且所述複數個三角形區塊中至少有二個三角形區塊相鄰排列成一矩形。請參照圖11a及圖11b，其為第一電極層110及/或第二電極層130分成二個三角形區塊的示意圖。依此方式，本發明即可通過內插的方式使二個三角形區塊提供二個以上的等效觸控區塊。請參照圖12a，其為本發明觸控顯示裝置之另一實施例之觸碰偵測示意圖。如圖12a所示，第一電極層110係經一多工器151而耦接至一直流電壓或一參考地電壓，第二電極層130具有四個三角形區塊，各三角形區塊分別經一多工器152而耦接至觸控偵測單元170。依此，第一電極層110和第二電極層130即可通過四個三角形區塊所提供的內插效果形成四個以上的等效觸控區塊，其示意圖請參照圖12b。

藉由前述所揭露的設計，本發明乃具有以下的優點：

1.本發明的觸控顯示裝置可藉由複數個彼此分離的電極間所形成之一互電容網路提供一交流電通路給一觸控感測信號，使所述複數個彼此分離的電極被視為單一觸控感測區。

2.本發明的觸控顯示裝置可藉由一LED顯示結構之複數個彼此分離的電極提供至少一觸控區塊，以在不需將所述觸控區塊內的複數個彼此分離的電極以導線互連之情況下，使所述觸控區塊可被視為單一觸控區塊。

3.本發明的觸控顯示裝置可藉由將一LED顯示結構之至少一電極層切割成複數個觸控區塊，各所述觸控區塊內所具之複數個彼此分離的電極均不以導線互連，而提供複數個單一觸控區塊。

4.本發明的觸控顯示裝置可藉由一連結電路決定一顯示驅動回路或一觸控偵測回路。

5.本發明的觸控顯示裝置可提供一高訊噪比的觸控感測區塊。

本案所揭示者，乃較佳實施例，舉凡局部之變更或修飾而源於本案之技術思想而為熟習該項技藝之人所易於推知者，俱不脫本案之專利權範疇。

綜上所陳，本案無論就目的、手段與功效，在在顯示其迥異於習知之技術特徵，且其首先發明合於實用，亦在在符合發明之專利要件，懇請 貴審查委員明察，並祈早日賜予專利，俾嘉惠社會，實感德便。

100‧‧‧基板

110‧‧‧第一電極層

110a‧‧‧第一導線

120‧‧‧LED顯示材料層

130‧‧‧第二電極層

130a‧‧‧第二導線

140‧‧‧蓋板

150‧‧‧連結電路

160‧‧‧顯示驅動單元

170‧‧‧觸控偵測單元

Claims (10)

1. 一種觸控顯示裝置，其具有：一基板；一第一電極層，位於該基板上；一LED顯示材料層，位於該第一電極層上；一第二電極層，位於該LED顯示材料層上；複數條第一導線，位於該基板上且與該第一電極層電氣連接；複數條第二導線，位於該基板上且與該第二電極層電氣連接；一顯示驅動單元，經由所述複數條第一導線與該第一電極層耦接及經由所述複數條第二導線與該第二電極層耦接；一觸控偵測單元，經由所述複數條第一導線與該第一電極層耦接及/或經由所述複數條第二導線與該第二電極層耦接，係在一感測值大於一閾值時判定與該感測值對應之一觸控區塊有被觸碰，在該感測值不大於該閾值時判定該觸控區塊未被觸碰；以及一蓋板，位於該觸控顯示裝置之最上層；其中，該基板和該蓋板兩者中至少有一為透明，且當該基板為透明時該第一電極層為透明，而當該蓋板為透明時該第二電極層為透明；以及其中，該第一電極層及/或該第二電極層形成至少一所述觸控區塊，所述觸控區塊具有複數個彼此分離的電極，所述複數個彼此分離的電極間形成一互電容網路以提供一交流電通路給一觸控感測信號，且當一操作者的手指對所述觸控區塊進行一觸控操作而介入所述互電容網路時，該觸控偵測單元由該觸控感測信號所獲得之所述感測值會大於所述閾值，從而使所述觸控區塊被視為單一觸控感測區。
2. 如申請專利範圍第1項所述之觸控顯示裝置，其中所述複數個彼此分離的電極係顯示用電極或非顯示用電極。
3. 如申請專利範圍第1項所述之觸控顯示裝置，其中所述第一電極層及/或該第二電極層複數個彼此分離的電極均透過一連結電路與一觸控偵測導線連接而形成一觸控單元，且當所述觸控單元被觸碰時，該觸控偵測單元由該 觸控偵測導線所獲得之所述感測值會大於所述閾值。
4. 申請專利範圍第2項所述之觸控顯示裝置，其具有一連結電路以選擇性地使所述觸控區塊之所述第二組電極中之一部分或全部電極與一參考地電位或一直流電壓耦接。
5. 如申請專利範圍第2項所述之觸控顯示裝置，其具有一連結電路以選擇性地使所述觸控偵測導線與該觸控偵測單元耦接。
6. 如申請專利範圍第1項所述之觸控顯示裝置，其進一步具有一輔助電容，用以在該顯示驅動單元和該第一電極層及該第二電極層斷開時提供一顯示電源。
7. 如申請專利範圍第1項所述之觸控顯示裝置，其中該顯示驅動單元和該觸控偵測單元係整合在同一積體電路中或設置在不同積體電路中或整合在一CPU中。
8. 如申請專利範圍第1項所述之觸控顯示裝置，其中該觸控偵測單元輸出原始感測資料或輸出經對所述原始感測資料進行一判斷程序後所產生的資訊。
9. 如申請專利範圍第1項所述之觸控顯示裝置，其中該LED顯示材料層係一OLED顯示材料層或一QLED顯示材料層或一Micro LED顯示材料層。
10. 如申請專利範圍第1項所述之觸控顯示裝置，其中該第一電極層及/或該第二電極層具有複數個三角形區塊以形成複數個所述觸控區塊，各所述三角形區塊均具有複數個彼此分離的電極，且所述複數個三角形區塊中至少有二個三角形區塊相鄰排列成一矩形。