TWI587199B - 顯示裝置 - Google Patents

Description

顯示裝置

本案涉及一種電子裝置。具體而言，本案涉及一種顯示裝置。

隨著技術的發展，顯示裝置已廣泛地應用在人們的生活當中，諸如智慧型行動電話、桌上型電腦、筆記型電腦等。

在一些應用中，顯示裝置包括觸控模組。觸控模組用以接收來自驅動電路的觸控訊號，以對使用者的觸碰進行感測，並據以回報此些觸碰的位置資訊至驅動電路。觸控模組具有寄生電容，此些寄生電容會對驅動電路的輸入至觸控模組的觸控訊號產生負面效應(如使觸控訊號的轉態反應變慢或使觸控訊號的電位失準)。是以，如何設計具有更佳特性的顯示裝置及其觸控模組，為當前重要的研究議題。

本案的一實施態樣涉及一種顯示裝置。根據本案一實施例，該顯示裝置包括一液晶層、一顯示陣列層、一觸控/共用電極層以及複數條觸控訊號線。該觸控/共用電極層設置於該液晶層與該顯示陣列層之間。該觸控/共用電極層 包括複數個感測墊。該些感測墊中的每一者包括一第一電極以及一第二電極。該些觸控訊號線分別電性連接該些感測墊的該些第一電極，並用以提供複數筆觸控訊號至該些感測墊的該些第一電極，且不提供任何觸控訊號至該些感測墊的該些第二電極。

透過應用上述一實施例，即可減少感測墊中接收觸控訊號的部份的面積，以降低感測墊的寄生電容效應。

10‧‧‧驅動電路

10a‧‧‧驅動電路

100‧‧‧顯示裝置

100a‧‧‧顯示裝置

100b‧‧‧顯示裝置

100c‧‧‧顯示裝置

102‧‧‧第三電極

104‧‧‧接觸孔

110‧‧‧偏光片

120‧‧‧基板

130‧‧‧顯示陣列層

140‧‧‧觸控/共用電極層

142-11~142-nm‧‧‧感測墊

150‧‧‧液晶層

160‧‧‧基板

170‧‧‧偏光片

TPL‧‧‧觸控訊號線

PN‧‧‧接腳

PNa‧‧‧接腳

SED‧‧‧電極單元

FD‧‧‧第一電極

SD‧‧‧第二電極

200‧‧‧操作方法

S1‧‧‧步驟

S2‧‧‧步驟

S3‧‧‧步驟

S4‧‧‧步驟

第1A圖為根據本案一實施例所繪示的顯示裝置的示意圖；第1B圖為根據本案一實施例所繪示的顯示裝置的示意圖；第1C圖為根據本案一實施例所繪示的感測墊的示意圖；第2圖為根據本案另一實施例所繪示的顯示裝置的示意圖；第3圖為根據本案另一實施例所繪示的顯示裝置的示意圖；第4圖為根據本案一實施例所繪示的顯示裝置的操作方法的流程圖；第5圖為根據本案另一實施例所繪示的顯示裝置的示意圖；第6A圖為根據本案一實施例所繪示的顯示裝置的觸控及 顯示操作的示意圖；第6B圖為根據本案一實施例所繪示的顯示裝置的觸控操作的示意圖。

以下將以圖式及詳細敘述清楚說明本揭示內容之精神，任何所屬技術領域中具有通常知識者在瞭解本揭示內容之實施例後，當可由本揭示內容所教示之技術，加以改變及修飾，其並不脫離本揭示內容之精神與範圍。

關於本文中所使用之『電性連接』，可指二或多個元件相互直接作實體或電性接觸，或是相互間接作實體或電性接觸，而『電性連接』還可指二或多個元件元件相互操作或動作。

關於本文中所使用之『第一』、『第二』、...等，並非特別指稱次序或順位的意思，亦非用以限定本發明，其僅為了區別以相同技術用語描述的元件或操作。

關於本文中所使用之『包含』、『包括』、『具有』、『含有』等等，均為開放性的用語，即意指包含但不限於。

關於本文中所使用之『及/或』，係包括所述事物的任一或全部組合。

關於本文中所使用之方向用語，例如：上、下、左、右、前或後等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用來說明並非用來限制本案。

關於本文中所使用之用詞(terms)，除有特別註明外，通常具有每個用詞使用在此領域中、在此揭露之內容中與特殊內容中的平常意義。某些用以描述本揭露之用詞將於下或在此說明書的別處討論，以提供本領域技術人員在有關本揭露之描述上額外的引導。

同時參照第1A-1C圖。在本實施例中，顯示裝置100包括驅動電路10、偏光片110、170、基板120、160、顯示陣列層130、觸控/共用電極層140、液晶層150、以及觸控訊號線TPL。在本實施例中，基板120設置於偏光片110之上，顯示陣列層130設置於基板120之上，觸控/共用電極層140設置於顯示陣列層130之上，液晶層150設置於觸控/共用電極層140之上，基板160設置於液晶層150之上，偏光片170設置於基板160之上。亦即，觸控/共用電極層140設置於顯示陣列層130與液晶層150之間，顯示陣列層130與液晶層150設置於基板120、160之間，基板120、160設置於偏光片110、170之間。觸控訊號線TPL可設置於顯示陣列層130中，並一對一地電性連接驅動電路10的接腳PN。另外，觸控訊號線TPL可電性連接觸控/共用電極層140。應注意到，在一些實施例中，觸控訊號線TPL可隨實際需求設置在不同區域中，故本案不以上述實施例為限。

在一實施例中，顯示裝置100更包括彩色濾光片(未繪示)，設置於液晶層150與基板160之間，然而本案不以此為限。

在一實施例中，顯示陣列層130可包括彼此電 性連接的像素電極(未繪示)與電晶體(未繪示)。電晶體用以接收並根據掃描訊號開啟，以提供資料電壓至像素電極。

在本實施例中，觸控/共用電極層140包括複數個感測墊142-11~142-nm，其中m、n為自然數。感測墊142-11~142-nm以矩陣方式排列。在本實施例中，感測墊142-11~142-nm中的每一者皆包括第一電極FD與第二電極SD。在一實施側中，第二電極SD(例如為中心電極)是設置於第一電極FD(例如為周圍電極)之中，亦即，第一電極FD是以包圍第二電極SD的方式設置。在一實施例中，第一電極FD可為「口」型。

在本實施側中，感測墊142-11~142-nm中的第一電極FD與第二電極SD皆可用以與顯示陣列層130中的像素電極形成電場，以控制液晶層150中液晶分子的扭轉角度。

另外，在本實施例中，感測墊142-11~142-nm中第一電極FD亦可進行觸控感測。感測墊142-11~142-nm中第一電極FD可一對一地電性連接觸控訊號線TPL，並透過觸控訊號線TPL一對一地電性連接驅動電路10的接腳PN。此些觸控訊號線TPL可用以各別提供驅動電路10產生的複數筆觸控訊號至感測墊142-11~142-nm中第一電極FD，以令感測墊142-11~142-nm中第一電極FD進行觸控感測。

另一方面，感測墊142-11~142-nm中第二電極SD並不電性連接觸控訊號線TPL，且觸控訊號線TPL亦不 提供驅動電路10產生的觸控訊號至感測墊142-11~142-nm中第二電極SD。亦即，感測墊142-11~142-nm中第二電極SD並不用以進行觸控感測。在一實施例中，感測墊142-11~142-nm中第二電極SD可浮接(floating)。

進一步來說，在一實施例中，感測墊142-11~142-nm是交替地進行顯示操作與觸控操作。亦即，感測墊142-11~142-nm在第一期間(又稱顯示期間)內進行顯示操作，在隨後的第二期間(又稱觸控期間)內進行觸控操作，並在隨後的第三期間(又稱顯示期間)內再次進行顯示操作(可參照第6A圖)。

在進行顯示操作時(即顯示期間中)，感測墊142-11~142-nm中的第一電極FD與第二電極SD皆用以與顯示陣列層130中的像素電極形成電場，以控制液晶層150中液晶分子的扭轉角度。

在進行觸控操作時(即觸控期間中)，感測墊142-11~142-nm中的第一電極FD接收來自驅動電路10與觸控訊號線TPL的觸控訊號，以進行觸控感測。感測墊142-11~142-nm中的第二電極SD則不電性連接觸控訊號線TPL，亦不接收來自驅動電路10的觸控訊號以進行觸控感測。在一實施例中，此時感測墊142-11~142-nm中的第二電極SD係處於浮接(floating)狀態。

透過上述的設置，即可在不影響(或微小地影響)感測墊142-11~142-nm的觸控感測能力的情況下，縮減 感測墊142-11~142-nm中用以接收觸控訊號的部份(如前述第一電極FD)的面積。

由於感測墊142-11~142-nm中用以接收觸控訊號的部份的面積正相關於觸控訊號輸入感測墊142-11~142-nm的輸入電容值，故感測墊142-11~142-nm中用以接收觸控訊號的部份的面積越小，觸控訊號進入感測墊142-11~142-nm的輸入電容值越小。如此一來，即可有效降低顯示裝置100中的寄生電容的負面效應。

另外，特別參照1C圖，其以感測墊142-11做為說明上範例。在本實施例中，感測墊142-11~142-nm中的每一者皆包括複數個彼此分離的電極單元SED。此些電極單元SED以矩陣排列。電極單元SED中的第一部份(例如是位於感測墊142-11~142-nm的中心位置的部份)區分為第一電極FD，並電性連接觸控訊號線TPL。在一實施例中，感測墊142-11~142-nm中的每一者的第一電極FD中的電極單元SED係電性連接觸控訊號線TPL中的相同一者。電極單元SED中的第二部份(例如是位於感測墊142-11~142-nm的周圍位置的部份)區分為第二電極SD，並不電性連接觸控訊號線TPL，且不接收驅動電路10產生的觸控訊號。此外，第二電極SD中的電極單元SED可以矩陣形式排列。

藉由將第二電極SD設置於第一電極FD之中，可使進行觸控感測的第一電極FD仍均勻地密布於顯示裝置100上。如此一來，可減小因第二電極SD不接收觸控訊號，所造成對整體觸控感測的負面影響。

應注意到，在上述實施例中，僅以第二電極SD設置於第一電極FD之中為例進行說明。實際上，第二電極SD亦可設置於第一電極FD之周圍、側邊、及/或角落，本案不以上述實施例為限。此外，在本實施例中，感測墊142-11~142-nm、電極單元SED的數量及配置形式皆可依實際需要進行變換，故本案不以上述實施例為限。

第2圖為根據本案另一實施例所繪示的顯示裝置100a的示意圖。應注意到，顯示裝置100a大致相同於第1A-1C圖中實施例的顯示裝置100，故相同的部份在此不再贅述。

在本實施例中，顯示裝置100a更包括控制線CTL。驅動電路10a更包括單一接腳PNa。在本實施例中，控制線CTL電性連接於接腳PNa與感測墊142-11~142-nm的第二電極SD。在一實施例中，所有的感測墊142-11~142-nm的第二電極SD透過控制線CTL彼此電性連接。例如，所有的第二電極SD的電極單元SED透過控制線CTL彼此電性連接。

在一實施例中，感測墊142-11~142-nm的第二電極SD亦可先彼此分組並電性連接，而後再透過控制線CTL將分組後的第二電極SD彼此電性連接。例如，在一實施例中，感測墊142-11、142-21可透過群組連接線彼此電性連接、感測墊142-12、142-22可透過群組連接線彼此電性連接、感測墊142-1m、142-2m可透過群組連接線彼此電性連接、並以此類推。而後，再透過控制線CTL電性連接此些透過群組連接線彼此電性連接的感測墊 142-11-142-2m。藉由如此設置，即可節省控制線CTL的數量。

在一實施例中，可將驅動電路10a的接腳PNa設置為浮接狀態(floating)、高阻抗狀態(high impedance)、或接地狀態(GND)，然本案不以此為限。接腳PNa的其它設置亦在本案範圍之中。在一實施例中，接腳PNa可為一通用型輸入輸出(GPIO)腳位，然本案不以此為限。

在一實施例中，驅動電路10a可透過控制線CTL產生控制訊號至感測墊142-11~142-nm的第二電極SD，以令感測墊142-11~142-nm的第二電極SD的電壓變化與感測墊142-11~142-nm的第一電極FD的電壓變化大致相同。

舉例而言，在驅動電路10a提供一觸控訊號至感測墊142-11的第一電極FD時，驅動電路10a可提供相應於此一觸控訊號的控制訊號至感測墊142-11的第二電極SD，以令感測墊142-11的第一電極FD與感測墊142-11的第二電極SD的電壓變化大致相同。

如此一來，可避免感測墊142-11的第一電極FD與感測墊142-11的第二電極SD因電壓不同所產生的電容耦合效應。

應注意到，在本實施例中，僅以接腳PNa整合於驅動電路10a上為例進行說明。在不同實施例中，接腳PNa可設置於一獨立於驅動電路10a的控制電路(未繪示)上，且此一控制電路可將接腳PNa設置為前述的不同狀態，並可提供本案中所述的控制訊號至感測墊142-11~142-nm的第二電極 SD。是以，本案不以前述實施例為限。

第3圖為根據本案另一實施例所繪示的顯示裝置100b的示意圖。應注意到，顯示裝置100b大致相同於第1A-1C圖中實施例的顯示裝置100，故相同的部份在此不再贅述。

在本實施例中，感測墊142-11~142-nm的第一電極FD具有不同面積，且感測墊142-11~142-nm的第二電極SD具有不同面積。

舉例而言，感測墊142-11的第一電極FD具有第一面積A1，感測墊142-1m的第一電極FD具有第二面積A2。第一面積A1小於第二面積A2，且感測墊142-11的第一電極FD與驅動電路10的走線距離(例如是感測墊142-11的第一電極FD與驅動電路10觸控訊號線TPL的長度)大於感測墊142-1m的第一電極FD與驅動電路10的走線距離(例如是感測墊142-1m的第一電極FD與驅動電路10觸控訊號線TPL的長度)。

以另一角度而言，感測墊142-11的第二電極SD具有第三面積A3，感測墊142-1m的第二電極SD具有第四面積A4。第三面積A3小於第四面積A4，且感測墊142-11的第二電極SD與驅動電路10的距離大於感測墊142-1m的第二電極SD與驅動電路10的距離。

亦即，在本實施例中，較接近驅動電路10的感測墊(如感測墊142-1m)具有面積較大的第一電極FD與面積較小的第二電極SD，較遠離驅動電路10的感測墊(如感測墊142-11)具有面積較小的第一電極FD與面積較大的第二 電極SD。

藉由上述的設置，可使走線距離較長的第一電極FD具有較小面積，以平衡感測墊142-11~142-nm第一電極FD的電阻電容負載(RC loading)。

在一實施例中，可藉由調整感測墊142-11~142-nm的第一電極FD與第二電極SD的面積，使每一觸控訊號輸入感測墊142-11~142-nm的第一電極FD的輸入阻抗皆大致相同。

應注意到，在一些實施例中，顯示裝置100b與顯示裝置100a可彼此整合。亦即，顯示裝置100a中感測墊142-11~142-nm的第一電極FD與第二電極SD的面積亦可隨其與驅動電路10的距離變化。

以下將藉由第4圖中的顯示裝置的操作方法200以提供本案更具體細節，然本案不以下述實施例為限。

應注意到，此一操作方法200可應用於相同或相似於第1A-1C、2、3圖中所示結構之顯示裝置。而為使敘述簡單，以下將根據本發明一實施例，以第2圖中的顯示裝置100a為例進行對操作方法200敘述，然本發明不以此應用為限。

另外，應瞭解到，在本實施方式中所提及的操作方法200的步驟，除特別敘明其順序者外，均可依實際需要調整其前後順序，甚至可同時或部分同時執行。

再者，在不同實施例中，此些步驟亦可適應性地增加、置換、及/或省略。

在步驟S1中，感測墊142-11~142-nm的第一 電極FD進入待機狀態(或睡眠狀態)。此時，感測墊142-11~142-nm的第一電極FD不進行觸控偵測(例如，不接收觸控訊號)。在一實施例中，顯示裝置100b中的顯示電路(未繪示)此時亦不進行影像顯示的操作。

在步驟S2中，感測墊142-11~142-nm的第二電極SD透過控制線CTL，接收相同的控制訊號，以進行待機觸控感測。在一實施例中，驅動電路10a可藉由單一接腳PNa，提供此一控制訊號至感測墊142-11~142-nm的第二電極SD。在一實施例中，亦可僅利用感測墊142-11~142-nm的第二電極SD中的部份電極單元SED進行待機觸控感測，故本案不以上述實施例為限。

應注意到，在步驟S2中，由於待機觸控感測僅需偵測是否有觸碰，而不需得知觸碰的準確位置，故感測墊142-11~142-nm的第二電極SD可接收相同的控制訊號以進行待機觸控感測。此外，在一實施例中，由於驅動電路10a(或其它任何替代的電路)僅需以單一接腳PNa提供此一控制訊號至感測墊142-11~142-nm的第二電極SD，故可減少待機觸控感測的功耗。

在一實施例中，由於驅動電路10a(或其它任何替代的電路)僅以單一接腳PNa提供此一控制訊號至感測墊142-11~142-nm的第二電極SD，故驅動電路10a可提供具有較高電壓準位的控制訊號進行待機觸控感測。如此一來，即可在低功耗的情況下，增加待機觸控感測的靈敏度。

在步驟S3中，顯示裝置100a利用感測墊 142-11~142-nm的第二電極SD判斷顯示裝置100a上是否有觸碰。若是，則進行步驟S4；若否，則回到步驟S2。

在步驟S4中，在顯示裝置100a上有觸碰的情況下，顯示裝置100a喚醒感測墊142-11~142-nm的第一電極FD，以令感測墊142-11~142-nm的第一電極FD重新進行觸控感測，以偵測觸碰的準確位置。在一實施例中，此時，顯示裝置100a中的顯示電路亦可重新進行影像顯示的操作。

第5圖為根據本案另一實施例所繪示的顯示裝置100c的示意圖。在本實施例中，顯示裝置100c大致相同於第1A-1C圖中實施例的顯示裝置100，故相同的部份在此不再贅述。

在本實施例中，顯示裝置100c更包括複數個第三電極102，設置於基板160與液晶層150之間。在感測墊142-11~142-nm的第一電極FD進入待機狀態(或睡眠狀態)時，第三電極102可用以取代前一實施例中的第二電極SD(或其中部份的電極單元SED)，透過控制線CTL接收相同的控制訊號，以進行待機觸控感測。待機觸控感測的相關細節可參照先前段落，故在此不贅述。

在一實施例中，第三電極102可透過接觸孔104(via)電性連接至觸控/共用電極層140，然而本案不以此為限。

同時參照第6A、6B圖，第6A圖為根據本案一實施例所繪示的顯示裝置100的觸控及顯示操作的示意圖。第6B圖為根據本案一實施例所繪示的顯示裝置100的觸控操作的示 意圖。在本實施例中，顯示裝置100可交替地利用感測墊142-11~142-nm進行顯示操作與觸控操作。在每一次觸控操作中，顯示裝置100可逐列進行第1列感測墊142-11~142-n1至第m列感測墊142-1m~142-nm的觸控感測，而後再利用感測墊142-11~142-nm的第二電極SD進行雜訊感測，以令顯示裝置100可根據感測到的雜訊調整觸控感測的相關控制。

藉由上述的設置，由於感測墊142-11~142-nm的第二電極SD不進行觸控感測，故可避免因雜訊感測造成的額外的充放電等待時間。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

10‧‧‧驅動電路

100‧‧‧顯示裝置

142-11~142-nm‧‧‧感測墊

TPL‧‧‧觸控訊號線

PN‧‧‧接腳

FD‧‧‧第一電極

SD‧‧‧第二電極

Claims (9)

1. 一種顯示裝置，包括：一液晶層；一顯示陣列層；一觸控/共用電極層，設置於該液晶層與該顯示陣列層之間，其中該觸控/共用電極層包括：複數個感測墊，以矩陣方式排列，其中該些感測墊中的每一者包括：一第一電極；以及一第二電極；以及複數條觸控訊號線，分別電性連接該些感測墊的該些第一電極；其中，在一觸控期間中，該些感測墊的該些第一電極接收來自該些觸控訊號線的複數筆觸控訊號，以進行觸控感測，且該些感測墊的該些第二電極不接收來自該些觸控訊號線的任何觸控訊號，其中該些感測墊的該些第一電極具有不同面積，且該些感測墊的該些第二電極具有不同面積。
2. 如請求項1所述之顯示裝置，其中該些感測墊中的至少一者的該第二電極設置於該第一電極之中。
3. 如請求項1所述之顯示裝置，其中該些感測墊中的至少一者的該第二電極係電性連接至一驅動電路 的一接腳。
4. 如請求項3所述之顯示裝置，其中該接腳係設置為一浮接狀態、一高阻抗狀態、或一接地狀態。
5. 如請求項1所述之顯示裝置，其中該些感測墊中的至少一者的該第二電極用以接收一控制訊號，以令該些感測墊中的該者的該第二電極的電壓變化與該些感測墊中的該者的該第一電極的電壓變化大致相同。
6. 如請求項1所述之顯示裝置，其中該些感測墊中的一第一者的該第一電極具有一第一面積，該些感測墊中的一第二者的該第一電極具有一第二面積，該第一面積小於該第二面積，且該些感測墊中的該第一者的該第一電極與一驅動電路的走線距離大於該些感測墊中的該第二者的該第一電極與該驅動電路的走線距離。
7. 如請求項1所述之顯示裝置，其中在該些感測墊中的該些第一電極進入一待機狀態的情況下，該些感測墊中的該些第二電極更用以透過一控制線，接收一控制訊號，以進行一待機觸控感測。
8. 如請求項1所述之顯示裝置，更包括：複數個第三電極，設置於一基板與該液晶層之間，其 中在該些感測墊中的該些第一電極進入一待機狀態的情況下，該些第三電極更用以透過一控制線，接收一控制訊號，以進行一待機觸控感測。
9. 如請求項1所述之顯示裝置，其中該些感測墊中的該些第二電極彼此電性連接。