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CN105278730A - 触控显示装置及其驱动方法 - Google Patents

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CN105278730A
CN105278730A CN201510147460.1A CN201510147460A CN105278730A CN 105278730 A CN105278730 A CN 105278730A CN 201510147460 A CN201510147460 A CN 201510147460A CN 105278730 A CN105278730 A CN 105278730A
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liquid crystal
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display apparatus
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Abstract

本发明提供一种触控显示装置，包括一显示面板以及一透明导电图案层。显示面板具有彼此相对的一显示面以及一背面，且显示面板包括多条沿着一第一方向延伸数据线，用于传送多个触控信号以及显示信号。透明导电图案层设置于显示面上，且透明导电图案层包括多条沿着一第二方向延伸感测电极，其中感测电极与数据线彼此交错并电性绝缘，以构成一触控感测元件。

Description

触控显示装置及其驱动方法
技术领域
本发明系关于一种触控显示装置及其驱动方法，尤指一种利用显示面板的数据线与设置于显示面板上的透明导电图案层作为触控感测元件的触控显示装置及其驱动方法。
背景技术
随着科技日新月异，触控面板由于具有人机互动的特性，已被广泛应用于仪器的外埠输入接口上。近年来，随着消费性电子产品的应用面发展越广，将触控功能与显示器结合而形成触控显示装置的应用产品也越多，例如：移动电话(mobilephone)、卫星导航系统(GPSnavigatorsystem)、平板计算机(tabletPC)、个人数字助理(PDA)以及笔记本电脑(laptopPC)等。传统触控显示装置系由触控面板与显示面板直接贴合构成，面板整体厚度与重量均高于单一显示面板，造成用户携带上的负担。有鉴于此，降低触控显示装置的厚度实为业界努力的目标。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种触控显示装置，以降低触控显示装置的厚度。
为达上述的目的，本发明提供一种触控显示装置，包括一显示面板以及一透明导电图案层。显示面板具有彼此相对的一显示面以及一背面，且显示面板包括沿着一第一方向延伸的多条数据线，用于传送多个触控信号以及显示信号。透明导电图案层设置于显示面上，且透明导电图案层包括多条沿着一第二方向延伸的感测电极，其中感测电极与数据线彼此交错并电性绝缘，以构成一触控感测元件。
为达上述的目的，本发明另提供一种触控显示装置的驱动方法。触控显示装置包括一显示面板以及设置于显示面板的显示面上的一透明导电图案层，显示面板包括沿着一第一方向延伸的多条数据线，透明导电图案层包括沿着一第二方向延伸的多条感测电极，且感测电极与数据线彼此交错并电性绝缘。驱动方法包括下列步骤。于一显示时段内，传送一显示信号至数据线的其中至少一者。于一触控时段内，传送一触控信号至数据线的其中至少一者，且自对应数据线的其中至少一者的各感测电极接收一感测信号。
于本发明的触控显示装置中，透过利用数据线与透明导电图案层构成触控感测元件，本发明的触控显示装置可省略用于传递触控信号的触控电极层，进而可有效降低触控显示装置的厚度与制作成本。也就是说，本发明在不额外贴附触控电极层(ITO)的前提下，实现触控功能。
附图说明
图1为本发明第一实施例的触控显示装置的剖面示意图。
图2为本发明第一实施例的阵列基板的上视示意图。
图3为本发明第一实施例的数据线与透明导电图案层的上视示意图。
图4为本发明的触控显示装置的电路示意图。
图5为本发明的触控显示装置的驱动方法流程图。
图6为本发明的栅极线所传送的栅极信号、数据线所传送的触控信号以及显示信号以及感测电极所感应的感测信号的时序示意图。
图7为本发明第二实施例的感测电极的上视示意图。
图8为本发明第三实施例的触控显示装置的剖面示意图。
图9为本发明第四实施例的触控显示装置的剖面示意图。
符号说明
100、300、400触控显示装置102、302显示面板
102a、402a显示面102b、402b背面
104透明导电图案层106、304阵列基板
108、306彩色滤光片基板110液晶层
112第一基板112a第一内表面
114数据线116第一方向
118、202感测电极120第二方向
122栅极线124、308薄膜晶体管
126画素电极128、310栅极
130、326栅极绝缘层132、324半导体岛
134、312源极136、314漏极
138第二基板138a第二内表面
140黑色矩阵层142彩色滤光片层
144共通电极层146平坦层
148背光模块150第一偏光片
152第二偏光片154控制元件
204条状电极206连接电极
316画素电极图案318共通电极图案
320遮光层322绝缘层
328介电层C感测电容
Clc液晶电容Cst储存电容
D1～Dn触控信号以及显示G1～Gn栅极信号
信号
F显示信号M1第一金属图案层
M2第二金属图案层M3第三金属图案层
T触控信号DT显示时段
TT触控时段TH穿孔
Rx感测信号S10、S12步骤
具体实施方式
为使熟习本发明所属技术领域的一般技艺者能更进一步了解本发明，下文特列举本发明的数个较佳实施例，并配合所附图式，详细说明本发明的构成内容。
请参考图1，图1为本发明第一实施例的触控显示装置的剖面示意图。如图1所示，触控显示装置100包括显示面板102以及透明导电图案层104。显示面板102具有彼此相对的显示面102a与背面102b，且透明导电图案层104设置于显示面102a上。于本实施例中，显示面板102为液晶显示面板，例如：扭曲向列(twistednematic，TN)型液晶显示面板或垂直配向(verticallyaligned)型液晶显示面板，亦可为有机发光二极管显示面板。本实施例的显示面板102包括阵列基板106、彩色滤光片基板108以及液晶层110，其中阵列基板106与彩色滤光片基板108彼此相对设置，且液晶层110设置于阵列基板106与彩色滤光片基板108之间。于本实施例中，阵列基板106系位于彩色滤光片基板108上，因此阵列基板106的外表面系为显示面102a，而彩色滤光片基板108的外表面则为背面102b。
具体来说，请参考图2与图3，且一并参考图1。图2为本发明第一实施例的阵列基板的上视示意图，且图3为本发明第一实施例的数据线与透明导电图案层的上视示意图。如图1至图3所示，阵列基板106可包括第一基板112以及多条数据线114。第一基板112具有彼此相对的一第一内表面112a以及显示面102a。数据线114设置于第一基板112的第一内表面112a与液晶层110之间，并分别沿着第一方向116延伸。透明导电图案层104包括多条感测电极118，分别沿着不同于第一方向116的第二方向120延伸，因此感测电极118与数据线114可彼此交错，并透过第一基板112电性绝缘感测电极118与数据线114。于本实施例中，透明导电图案层104可包括氧化铟锡、氧化铟锌、氧化铝锌或氧化铝锡，但不以此为限。值得注意的是，感测电极118与数据线114彼此可相互耦合而于各感测电极118与各数据线114之间产生感测电容C，因此感测电极118与数据线114可构成触控感测元件。于本实施例中，数据线114可用于传送触控信号以及显示信号，不仅可让显示面板102可显示出画面，且触控感测元件可透过接收感测电极118的感测信号，以侦测出触摸物，例如手指或触控笔，触摸或接近触控显示装置100的位置。
进一步来说，阵列基板106可另包括多条栅极线122、多个薄膜晶体管124以及多个画素电极126，设置于液晶层110与第一内表面112a之间。栅极线122沿着第二方向120延伸，因此与数据线114彼此交错。各薄膜晶体管124设置于任两相邻的栅极线122与任两相邻的数据线114所围绕的区域内。各薄膜晶体管124包括栅极128、栅极绝缘层130、半导体岛132、源极134与漏极136。其中，各栅极128连接至相对应的其中一栅极线122，也就是排列于同一列的薄膜晶体管124的栅极128电性连接至同一栅极线122。于本实施例中，栅极128与栅极线122系由第一金属图案层M1所形成。栅极绝缘层130覆盖于第一金属图案层M1与第一内表面112a上，且半导体岛132设置于对应栅极128的栅极绝缘层130上。半导体岛132可由非晶硅、已掺杂的非晶硅、多晶硅或氧化物半导体所构成，但不以此为限。各源极134与各漏极136设置于半导体岛132与栅极绝缘层130上，并对应栅极128的两侧设置。并且，各源极134电性连接至相对应的其中一数据线114，也就是排列于同一行的薄膜晶体管124的源极134电性连接至同一数据线114。源极134、漏极136以及数据线114系由第二金属图案层M2所形成，但不限于此。本发明的薄膜晶体管的类型并不以上述为限，亦可为其他类型，例如为顶栅型薄膜晶体管。于本实施例中，各画素电极126设置于各漏极136与栅极绝缘层130上，并电性连接至各漏极136。并且，各画素电极126延伸至与相对应的栅极线122重叠，以形成储存电容Cst。本发明的储存电容并不限由画素电极与栅极线所形成。于其他实施例中，阵列基板可另包括共通线，且储存电容系由各画素电极与共通线相互耦合所形成。
此外，彩色滤光片基板108可包括第二基板138、黑色矩阵层140、彩色滤光片层142以及共通电极层144。第二基板138具有彼此相对的第二内表面138a与背面102b。液晶层110设置于第一基板112的第一内表面112a与第二基板138的第二内表面138之间。黑色矩阵层140设置于液晶层110与第二内表面138a之间。彩色滤光片层142设置于液晶层110与第二内表面138a之间，并对应画素电极126设置。共通电极层144设置于黑色矩阵层140与液晶层110之间以及彩色滤光片层142与液晶层110之间。共通电极层144、各画素电极126与液晶层110可构成一液晶电容Clc。举例来说，为了平坦化共通电极层144，共通电极层144与彩色滤光片层以及黑色矩阵层140之间可另设置一平坦层146。藉此，共通电极层144可对液晶层110提供均匀的电场。于本实施例中，第一基板112与第二基板138可由透明基材所构成，例如：玻璃、压克力、石英、蓝宝石或塑料，但不以此为限。于其他实施例中，阵列基板与彩色滤光片基板可分别另包括一配向膜，用以决定液晶分子的配向方向。
于本实施例中，由于显示面板102为液晶显示面板，因此触控显示装置100可另包括一背光模块148，但不限于此。背光模块148面对背面102b设置，以用于提供显示画面的光线。并且，触控显示装置100可另包括一第一偏光片150与一第二偏光片152，分别设置于显示面102a与背面102b上，且透明导电图案层104设置于第一偏光片150与显示面板102之间。第一偏光片150的偏振方向与第二偏光片152的偏振方向可依据配向膜的配向方向以及显示面板102的工作原理来决定。举例来说，若配向膜的配向方向彼此垂直，且显示面板102为正常黑型(normallyblacktype)，则第一偏光片150的偏振方向系垂直于第二偏光片152的偏振方向。本发明不以此为限。
请参考图4，其为本发明的触控显示装置的电路示意图。如图4所示，本实施例的数据线114与感测电极118可分别电性连接至控制元件154，其中控制元件154系用于提供触控信号以及显示信号至各数据线，并自各感测电极118接收感测信号。
以下将进一步说明本实施例的触控显示装置的驱动方法，以及如何同时具有显示画面与触控感测的功能。请参考图5，其为本发明的触控显示装置的驱动方法流程图。如图5所示，触控显示装置100的驱动方法可包括下列步骤：
步骤S10：于一显示时段DT内，传送一显示信号F至数据线114的其中至少一者，且传送一栅极信号至栅极线的其中至少一者；以及
步骤S12：于一触控时段TT内，传送一触控信号T至数据线114的其中至少一者，且自对应数据线114的其中此至少一者的各感测电极118接收一感测信号Rx。
请进一步参考图6，其为本发明的栅极线所传送的栅极信号、数据线所传送的触控信号以及显示信号以及自感测电极接收的感测信号的时序示意图。如图6所示，本实施例的触控显示装置100的驱动时段可包括显示时段DT与触控时段TT，显示时段DT与触控时段TT彼此不重叠。
请同时参考第4至6图。于步骤S10中，显示信号F可透过控制元件154传送至数据线114。除此之外，对应数据线114所传送的显示信号F的栅极信号G1～Gn可透过栅极驱动电路或其他控制元件传送至相对应的栅极线122，以开启相对应的薄膜晶体管124，进而可让画素电极126具有所欲的画素电压。并且，共通电极层144施以共通电压。此时，触控显示装置100可显示出画面。
于步骤S12中，由于触控时段TT不与显示时段DT重叠，因此控制元件154可传送不同于显示信号F的触控信号T至数据线114，且控制元件154同时自对应数据线114的各感测电极118接收感测信号Rx。藉此，控制元件154可侦测出触摸或接近触控显示装置100的物体的位置。值得一提的是，于触控时段TT内，栅极线122并不传送栅极信号，以避免开启薄膜晶体管124，进而可避免触控信号T影响画素电压与共通电压之间的电压差。藉此，触控显示装置100所显示的画面并不受触控感测的干扰。
于本实例中，显示时段DT为显示面板显示一个画面的时间，因此触控显示装置100可于显示不同画面的显示时段DT之间传送触控信号T至数据线114，并且接收感测信号Rx。于其他实施例中，显示时段可区分为两个时段，此两时段分别对应同一画面中的不同栅极信号；触控时段可位于任两相邻的显示信号的时间之间使所显示出的画面不会受到触控信号的干扰。
值得一提的是，于本实施例的触控显示装置中，由于显示信号F与触控信号T可整合为触控信号以及显示信号D1～Dn，因此数据线不仅可作为显示面板用于传递画素电压的导线，还可与透明导电图案层构成触控感测元件。如此一来，触控显示装置可省略用于传递触控信号的触控电极层但仍可实现触控感测，进而有效降低触控显示装置的厚度与制作成本。
本发明的触控显示装置并不以上述实施例为限。下文将继续揭示本发明的其它实施例，然为了简化说明并突显各实施例或变化形之间的差异，下文中使用相同标号标注相同元件，并不再对重复部分作赘述。
请参考图7，图7为本发明第二实施例的感测电极的上视示意图。如图7所示，相较于第一实施例，本实施例的感测电极202可具有一梳状图案。具体来说，各感测电极202包括多条条状电极204以及一连接电极206，其中条状电极204沿着第二方向120延伸，且连接电极206连接条状电极204的端点。
请参考图8，图8为本发明第三实施例的触控显示装置的剖面示意图。如图8所示，相较于第一实施例，本实施例的触控显示装置300的显示面板302可为横向电场效应(in-planeswitching，IPS)类型的液晶显示面板，且阵列基板304与彩色滤光片基板306的外表面分别为背面102b与显示面102a，因此透明导电图案层104设置于彩色滤光片基板306的外表面上。
具体来说，于本实施例的阵列基板304中，第一基板112具有背面102b，且第二基板138具有显示面102a。透明导电图案层104设置于显示面102a与第一偏光片150之间。并且，本实施例的薄膜晶体管308为顶栅型薄膜晶体管，因此各栅极310设置于各源极312与液晶层110之间以及各漏极314与液晶层110之间。阵列基板304的画素电极图案316与共通电极图案318皆设置于液晶层110与第一内表面112a之间，其为图案化的电极，使得画素电极图案316与共通电极图案318之间的电压差可提供液晶层110水平方向上的电场，进而达到广视角的功效。举例来说，阵列基板304可另包括一遮光层320与一绝缘层322。遮光层320设置于第一内表面112a上，且绝缘层322覆盖于遮光层320与第一内表面112a上。遮光层320可由一第一金属图案层M1所形成。半导体岛324设置于绝缘层322上，且遮光层320设置于半导体岛324与第一内表面112a之间，使得遮光层320可用于将遮蔽设置于背面102b的背光模块148所产生的光线，以避免照射于做为通道的半导体岛324的部分。由第二金属图案层M2所形成的源极312与漏极314设置于半导体岛324上。栅极绝缘层326覆盖于第二金属图案层M2与半导体岛324上。各栅极310设置于栅极绝缘层326上，并对应于半导体岛324设置。栅极310可由第三金属图案层M3所形成。阵列基板304另包括一介电层328、画素电极图案316以及共通电极图案318。介电层328覆盖于栅极310与栅极绝缘层326上，且栅极绝缘层326与介电层328具有多个穿孔TH，分别暴露出漏极314，因此各画素电极图案316可透过各穿孔TH与各漏极314电性连接。画素电极图案316与共通电极图案318设置于介电层328上。于本实施例中，画素电极图案316与共通电极图案318可由同一透明导电图案层所构成，但不限于此。再者，由于本实施例的显示面板302为横向电场效应类型的液晶显示面板，因此彩色滤光片基板306并不需设置共通电极层。藉此，由透明导电图案层104与数据线114所形成的感测电容C并不会受到共通电极层的遮蔽而无法运作。于其他实施例中，薄膜晶体管亦可为底栅型晶体管，因此阵列基板可不包括遮光层与绝缘层。
请参考图9，图9为本发明第四实施例的触控显示装置的剖面示意图。如图9所示，本实施例的触控显示装置400的显示面板302亦为横向电场效应类型的液晶显示面板，但相较于第三实施例，本实施例的阵列基板304的外表面为显示面402a，且彩色滤光片基板306的外表面为背面402b，因此透明导电图案层104设置于阵列基板304的外表面上，且背光模块148面对彩色滤光片基板306的外表面设置。由于本实施例的阵列基板304以及彩色滤光片基板306与第三实施例相同，因此在此不多赘述。
综上所述，于本发明的触控显示装置中，由于数据线可用于传递含有触控信号与画面数据信号的触控信号以及显示信号，因此数据线不仅可作为显示面板用于传递画素电压的导线，还可与透明导电图案层构成触控感测元件。如此一来，本发明的触控显示装置可省略用于传递触控信号的触控电极层，进而可有效降低触控显示装置的厚度与制作成本。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (14)

1.一种触控显示装置，包括：
一显示面板，具有彼此相对的一显示面以及一背面，该显示面板包括沿着一第一方向延伸的多条数据线，用于传送多个触控信号以及显示信号；以及
一透明导电图案层，设置于该显示面上，该透明导电图案层包括沿着一第二方向延伸的多条感测电极，其中该等感测电极与该等数据线彼此交错并电性绝缘，以构成一触控感测元件。
2.如权利要求1所述的触控显示装置，其特征在于，该显示面板另包括：
一第一基板，具有彼此相对的一第一内表面与该显示面；
一第二基板，与该第一基板相对设置，且具有彼此相对的一第二内表面与该背面；以及
一液晶层，设置于该第一基板的该第一内表面与该第二基板的该第二内表面之间，其中该等数据线设置于该第一内表面与该液晶层之间。
3.如权利要求2所述的触控显示装置，其特征在于，该显示面板另包括：
多条栅极线，设置于该液晶层与该第一内表面之间，与该等数据线交错且电性绝缘；
多个薄膜晶体管，设置于该液晶层与该第一内表面之间，且各该薄膜晶体管包括一栅极、一源极以及一漏极，其中各该栅极电性连接至相对应的其中一该栅极线，且各该源极电性连接至相对应的其中一该数据线；
多个画素电极，设置于该液晶层与该第一内表面之间，且各该画素电极电性连接至各该漏极；
一黑色矩阵层，设置于该液晶层与该第二内表面之间；
一彩色滤光片层，设置于该液晶层与该第二内表面之间；以及
一共通电极层，设置于该液晶层与该彩色滤光片层之间。
4.如权利要求2所述的触控显示装置，其特征在于，该显示面板另包括：
多条栅极线，设置于该液晶层与该第一内表面之间，并与该等数据线交错且电性绝缘；
多个薄膜晶体管，设置于该液晶层与该第一内表面之间，且各该薄膜晶体管包括一栅极、一源极以及一漏极，其中各该栅极电性连接至相对应的其中一该栅极线，且各该源极电性连接至相对应的其中一该数据线；
多个画素电极图案，设置于该液晶层与该第一内表面之间，且各该画素电极图案电性连接至各该漏极；
一共通电极图案，设置于该液晶层与该第一内表面之间；
一黑色矩阵层，设置于该液晶层与该第二内表面之间；以及
一彩色滤光片层，设置于该液晶层与该第二内表面之间。
5.如权利要求1所述的触控显示装置，其特征在于，该显示面板另包括：
一第一基板，具有相对的一第一内表面与该背面；
一第二基板，与该第一基板相对设置，且具有相对的一第二内表面与该显示面；以及
一液晶层，设置于该第一基板的该第一内表面与该第二基板的该第二内表面之间，其中该等数据线设置于该第一内表面与该液晶层之间。
6.如权利要求5所述的触控显示装置，其特征在于，该显示面板另包括：
多条栅极线，设置于该液晶层与该第一内表面之间，并与该等数据线交错且电性绝缘；
多个薄膜晶体管，设置于该液晶层与该第一内表面之间，且各该薄膜晶体管包括一栅极、一半导体岛、一源极以及一漏极，其中各该栅极电性连接至相对应的其中一该栅极线，且各该源极电性连接至相对应的其中一该数据线；
多个画素电极图案，设置于该液晶层与该第一内表面之间，且各该画素电极图案电性连接至各该漏极；
一共通电极图案，设置于该液晶层与该第一内表面之间；
一黑色矩阵层，设置于该液晶层与该第二内表面之间；以及
一彩色滤光片层，设置于该液晶层与该第二内表面之间。
7.如权利要求6所述的触控显示装置，其特征在于，各该栅极设置于各该源极与该液晶层之间以及各该漏极与该液晶层之间，且该显示面板另包括一遮光层，设置于各该半导体岛与该第一内表面之间。
8.如权利要求1所述的触控显示装置，其特征在于，各该感测电极具有一梳状图案，且各该感测电极包括多条条状电极以及一连接电极，其中该等条状电极沿着该第二方向延伸，且该连接电极连接该等条状电极的端点。
9.如权利要求1所述的触控显示装置，其特征在于，该等数据线与该等感测电极分别电性连接至一控制元件，且该控制元件用于提供该触控信号以及显示信号。
10.如权利要求1所述的触控显示装置，其特征在于，另包括一背光模块，面对该背面设置。
11.如权利要求1所述的触控显示装置，其特征在于，另包括一第一偏光片与一第二偏光片，分别设置于该显示面与该背面上，且该透明导电图案层设置于该第一偏光片与该显示面板之间。
12.一种触控显示装置的驱动方法，该触控显示装置包括一显示面板以及设置于该显示面板的一显示面上的一透明导电图案层，该显示面板包括沿着一第一方向延伸的多条数据线，该透明导电图案层包括沿着一第二方向延伸的多条感测电极，且该等感测电极与该等数据线彼此交错并电性绝缘，该驱动方法包括：
于一显示时段内，传送一显示信号至该等数据线的其中至少一者；以及
于一触控时段内，传送一触控信号至该等数据线的其中至少一者，且自对应该等数据线的其中该至少一者的各该感测电极接收一感测信号。
13.如权利要求12所述的触控显示装置的驱动方法，其特征在于，该显示面板另包括多条栅极线，与该等数据线交错且电性绝缘，且于该显示时段内，传送一栅极信号至该等栅极线的其中至少一者。
14.如权利要求12所述的触控显示装置的驱动方法，其特征在于，该显示时段与该触控时段不重叠。
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