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TWI604362B - Touch display with liquid crystal structure with advanced fringe field switching - Google Patents

Touch display with liquid crystal structure with advanced fringe field switching Download PDF

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TWI604362B
TWI604362B TW102120157A TW102120157A TWI604362B TW I604362 B TWI604362 B TW I604362B TW 102120157 A TW102120157 A TW 102120157A TW 102120157 A TW102120157 A TW 102120157A TW I604362 B TWI604362 B TW I604362B
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TW
Taiwan
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electrode
touch
coupled
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TW102120157A
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English (en)
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TW201447699A (zh
Inventor
陳漢昌
杜彥宏
賈叢林
張仁杰
鄔志文
Original Assignee
麗智科技股份有限公司
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Publication date
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Priority to US14/020,349 priority patent/US9250755B2/en
Priority to CN201410177042.2A priority patent/CN104238168B/zh
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Description

具有以進階邊緣電場切換之液晶結構之觸控顯示器
本發明係有關於一種觸控裝置,特別是關於一種以進階邊緣電場切換(AFFS-advanced fringe field switching)之液晶結構之觸控顯示器。
一般的觸控螢幕裝置係在一液晶螢幕上疊加一觸控模組。然而此類的觸控螢幕裝置厚度較大,不能滿足輕、薄的市場需求,且其成本亦較高。
為解決此問題,習知有將液晶螢幕與觸控模組的同性質材料層整合在一起的設計。然而,此做法對觸控螢幕裝置所能降低的厚度仍不能滿足某些高檔產品的要求。
習知亦有嘗試在液晶顯示器上實現觸控功能的設計,其一般的做法乃在薄膜電晶體層增加額外的電極以形成觸控電容。然而,此類做法會降低產品良率,增加成本。
為解決前述之問題,吾人亟需一種新穎、低厚度、且容易生產的觸控螢幕裝置。
本發明之一目的在於揭露一種具有以進階邊緣電場切換之液晶結構之觸控顯示器,其可利用一邊緣電場切換式液晶結構提供一觸控功能。
本發明之另一目的在於揭露一種具有以進階邊緣電場切換之液晶結構之觸控顯示器,其可利用一邊緣電場切換式液晶結構之二電極層執行一自電容或互電容觸控偵測程序。
本發明之另一目的在於揭露一種以進階邊緣電場切換之液晶結構之觸控顯示器,其可利用一邊緣電場切換式液晶結構之一畫素電極層、一對向電極層、及一保護電極層執行一自電容或互電容觸控偵測程序。
本發明之另一目的在於揭露一種以進階邊緣電場切換之液晶結構之觸控顯示器,其可利用一偏壓技術提高觸控可靠度。
本發明之又一目的在於揭露一種以進階邊緣電場切換之液晶結構之觸控顯示器,其可簡化觸控螢幕之結構以降低產品厚度、提高良率、及降低成本。
為達到上述之目的,一種具有以進階邊緣電場切換之液晶結構之觸控顯示器乃被提出,其具有一畫素單胞及一多工器電路以提供一顯示功能及一觸控感測功能,其中該畫素單胞具有:一第一基板;一對向電極,位於該第一基板上方;一對向電極連接線,與該對向電極電氣相接;一絕緣層,位於該對向電極上方;一薄膜電晶體,位於該絕緣層上方且具有一閘極、一源極、及一汲極;一畫素電極,位於該絕緣層上方且與該汲極電氣相接;一閘極連接線,與該閘極電氣相接;一源極連接線,與該源極電氣相接;以及一液晶層,位於該薄膜電晶體、該畫素電極、及該絕緣層上方;以及該多工器電路具有:一第一多工器,其具有一第一接點、一第二接點、以及一第三接點,其中,該第一接點係與該源極連接線耦接,該第二接點係與一源極驅動單元耦接,該第三接點係與一觸控單元耦接,該第一接點在一顯示期間係與該第二接點電氣相接,及該第一接點在一觸控偵測期間係與該第三接點電氣相接;以及一第二多工器,其具有一第四接點、一第五接點、以及一第六接點,其中,該第四接點係與該對向電極連接線耦接,該第五接點係與一共通電 壓耦接,該第六接點係與該觸控單元耦接,該第四接點在所述的顯示期間係與該第五接點電氣相接,及該第四接點在所述的觸控偵測期間係與該第六接點電氣相接。
在一實施例中,該畫素單胞進一步具有:一保護電極,位於該液晶層上方;以及一保護電極連接線,與該保護電極電氣相接且與該觸控單元耦接。
在一實施例中,該畫素單胞進一步具有一第二基板,其係位於該液晶層上方。
在一實施例中,該畫素單胞進一步具有一第二基板,其係位於該保護電極上方。
為達到上述之目的,另一種具有以進階邊緣電場切換之液晶結構之觸控顯示器乃被提出,其具有:一畫素陣列,其具有複數條源極外接線、複數條閘極外接線、至少一條對向電極外接線、及複數個畫素單胞,各所述畫素單胞具有:一第一基板;一對向電極,位於該第一基板上方;一對向電極連接線,與該對向電極電氣相接,且與所述至少一條對向電極外接線之一耦接;一絕緣層,位於該對向電極上方;一薄膜電晶體,位於該絕緣層上方且具有一閘極、一源極、及一汲極;一畫素電極,位於該絕緣層上方且與該汲極電氣相接;一閘極連接線,與該閘極電氣相接且與一所述閘極外接線耦接;一源極連接線,與該源極電氣相接且與一所述源極外接線耦接;以及一液晶層,位於該薄膜電晶體、該畫素電極、及該絕緣層上方; 一閘極驅動單元,與所述閘極外接線耦接;一多工器電路,與所述源極外接線及所述至少一條對向電極外接線耦接;一源極驅動單元,與該多工器電路耦接;以及一觸控單元,與該多工器電路耦接;其中該多工器電路在一顯示期間使所述源極外接線及所述至少一條對向電極外接線與該源極驅動單元耦接,及在一觸控偵測期間使所述源極外接線及所述至少一條對向電極外接線與該觸控單元耦接。
在一實施例中,該觸控單元在所述觸控偵測期間執行一觸控偵測程序,且該觸控偵測程序係由自電容觸控偵測程序、互電容觸控偵測程序、和二者之任一組合所組成之群組中所選擇的一種控偵測程序。
在一實施例中,各所述畫素單胞進一步具有一第二基板,其係位於該液晶層上方。
為達到上述之目的,另一種具有以進階邊緣電場切換之液晶結構之觸控顯示器乃被提出,其具有:一畫素陣列,其具有複數條源極外接線、複數條閘極外接線、至少一條對向電極外接線、複數條保護電極外接線、及複數個畫素單胞,各所述畫素單胞具有:一第一基板;一對向電極,位於該第一基板上方;一對向電極連接線,與該對向電極電氣相接,且與所述至少一條對向電極外接線之一耦接;一絕緣層,位於該對向電極上方;一薄膜電晶體,位於該絕緣層上方且具有一閘極、一源極、及一汲極;一畫素電極,位於該絕緣層上方且與該汲極電氣相接;一閘極連接線,與該閘極電氣相接且與一所述閘極外接線耦接; 一源極連接線,與該源極電氣相接且與一所述源極外接線耦接;一液晶層,位於該薄膜電晶體、該畫素電極、及該絕緣層上方;一保護電極,位於該液晶層上方;以及一保護電極連接線,與該保護電極電氣相接且與一所述保護電極外接線耦接;一閘極驅動單元,與所述閘極外接線耦接;一多工器電路,與所述源極外接線、所述保護電極外接線、及所述至少一條對向電極外接線耦接;一源極驅動單元,與該多工器電路耦接;以及一觸控單元,與該多工器電路耦接;其中該多工器電路係用以使所述保護電極外接線與該觸控單元耦接,在一顯示期間使所述源極外接線及所述至少一條對向電極外接線與該源極驅動單元耦接,及在一觸控偵測期間使所述源極外接線及所述至少一條對向電極外接線與該觸控單元耦接。
在一實施例中,該觸控單元在所述觸控偵測期間執行一觸控偵測程序,且該觸控偵測程序係由自電容觸控偵測程序、互電容觸控偵測程序、和二者之任一組合所組成之群組中所選擇的一種偵測程序。
在一實施例中,各所述畫素單胞進一步具有一第二基板,其係位於該保護電極上方。
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后。
100、200‧‧‧畫素單胞
110、210‧‧‧第一基板
121、221‧‧‧對向電極
122、222‧‧‧對向電極連接線
130、230‧‧‧絕緣層
141、241‧‧‧薄膜電晶體
142、242‧‧‧畫素電極
143、243‧‧‧源極連接線
144、244‧‧‧閘極連接線
150、250‧‧‧液晶層
160、270‧‧‧第二基板
170、280‧‧‧第一多工器
181、281、540、640‧‧‧觸控單元
182、282、530、630‧‧‧源極驅動單元
190、290‧‧‧第二多工器
260‧‧‧保護電極
2601‧‧‧絕緣體
261‧‧‧保護電極連接線
500、600‧‧‧畫素陣列
510、610‧‧‧閘極驅動單元
520、620‧‧‧多工器電路
5401‧‧‧信號傳送/接收單元
5402‧‧‧電荷至數位信號轉換單元
5403‧‧‧偏壓單元
圖1為本發明所採用之一畫素單胞之一實施例之結構示意圖。
圖2(a)為本發明具有以進階邊緣電場切換之液晶結構之觸控顯示器之一實施例之示意圖。
圖2(b)-2(g)為圖2(a)架構所提供之自電容觸控偵測模式之六實施例之示意圖。
圖2(h)-2(i)為圖2(a)架構所提供之互電容觸控偵測模式之二實施例之示意圖。
圖3為本發明所採用之所述畫素單胞之另一實施例之結構示意圖。
圖4(a)為本發明具有以進階邊緣電場切換之液晶結構之觸控顯示器另一實施例之示意圖。
圖4(b)-4(g)為圖4(a)架構所提供之自電容觸控偵測模式之六實施例之示意圖。
圖4(h)-4(k)為圖4(a)架構所提供之互電容觸控偵測模式之四實施例之示意圖。
圖5(a)為本發明具有以進階邊緣電場切換之液晶結構之觸控顯示器之另一實施例之示意圖。
圖5(b)為圖5(a)之細部示意圖。
圖6為本發明具有以進階邊緣電場切換之液晶結構之觸控顯示器之另一實施例之示意圖。
圖7(a)-7(b)繪示圖3保護電極之二實施例。
請參照圖1,其為本發明所採用之一畫素單胞之一實施例之結構示意圖。如圖1所示,一畫素單胞100具有一第一基板110、一對向電極121、一對向電極連接線122、一絕緣層130、一薄膜電晶體141、一畫素電極142、一源極連接線143、一閘極連接線144、一液晶層150、以及一第二基板160。
第一基板110較佳為一玻璃基板,用以提供一第一觸控平面。
對向電極121係位於第一基板110上方,其可為例如但不限於一ITO(Indium Tin Oxide;銦錫氧化物)電極、一奈米碳電極、或一奈米銀電極。
對向電極連接線122可由例如但不限於金屬製成,且其係與對向電極121電氣相接。
絕緣層130係由一透明介電材料製成,且其係位於對向電極121上方。
薄膜電晶體141係位於絕緣層130上方且其具有一源極、一閘極、和一汲極。
畫素電極142較佳為一ITO電極,其係位於絕緣層130上方並與該汲極電氣相接,且其係一梳狀電極(comb-shaped electrode)-亦即,圖1所示之二畫素電極142係所述梳狀電極之二分支。
源極連接線143可由例如但不限於金屬製成,且其係與該源極電氣相接。
閘極連接線144可由例如但不限於金屬製成,且其係與該閘極電氣相接。
液晶層150係位於薄膜電晶體141和畫素電極142上方。
第二基板160係位於液晶層150上方,且其較佳為一玻璃基板,用以提供一第二觸控平面,亦即,圖1之結構可提供雙觸控平面。
請參照圖2(a),其為本發明具有以進階邊緣電場切換之液晶結構之觸控顯示器之一實施例之示意圖。如圖2(a)所示,該觸控顯示器係以一多工器電路搭配圖1之畫素單胞實現一邊緣電場切換式顯示功能及一觸控功能,該多工器電路包括一第一多工器170及一第二多工器190。
第一多工器170具有一第一接點、一第二接點、以及一第三接點,其中,所述的第一接點係與源極連接線143耦接,所述的第二接點係與一源極驅動單元182耦接,及所述的第三接點係與一觸控單元181耦接;且在一顯示期間,所述的第一接點係與所述的第二接點電氣相接,及在一觸控偵測期間,所述的第一接點係與所述的第三接點電氣相接。
第二多工器190具有一第四接點、一第五接點、以及一第六接點,其中,所述的第四接點係與對向電極連接線122耦接,所述的第五接點係與一共通電壓Vcom耦接,及所述的第六接點係與觸控單元181耦接;且在所述的顯示期間,所述的第四接點係與所述的第五接點電氣相接,及在所述的觸控偵測期間,所述的第四接點係與所述的第六接點電氣相接。
圖2(a)之架構可提供自電容觸控偵測模式和互電容觸控偵測模式。請參照圖2(b),其為圖2(a)架構所提供之自電容觸控偵測模式之一實施例之示意圖。在圖2(b)所示之一電容網路中,CS為由畫素電極142之底面和對向電極121 所界定之電容,Cf為由畫素電極142之側邊和對向電極121和所界定之電容,CF1為手指接近畫素電極142時所產生之電容,CF2為手指接近對向電極121時所產生之電容。觸控單元181係藉由使對向電極連接線122浮接,及利用源極連接線143對該電容網路執行一CDC(charge to digital conversion;電荷至數位信號轉換)操作以偵測是否有觸控事件發生。
圖2(c)為圖2(a)架構所提供之自電容觸控偵測模式之另一實施例之示意圖。在圖2(c)所示之一電容網路中,CS為由畫素電極142之底面和對向電極121所界定之電容,Cf為由畫素電極142之側邊和對向電極121和所界定之電容,CF1為手指接近畫素電極142時所產生之電容。觸控單元181係藉由使對向電極連接線122接地,及利用源極連接線143對該電容網路執行一CDC操作以偵測是否有觸控事件發生。
圖2(d)為圖2(a)架構所提供之自電容觸控偵測模式之另一實施例之示意圖。在圖2(d)所示之一電容網路中,CS為由畫素電極142之底面和對向電極121所界定之電容,Cf為由畫素電極142之側邊和對向電極121和所界定之電容,CF1為手指接近畫素電極142時所產生之電容。觸控單元181係藉由使對向電極連接線122連接一鏡像電壓,及利用源極連接線143對該電容網路執行一CDC操作以偵測是否有觸控事件發生,其中該鏡像電壓係依畫素電極142之電壓而產生。
圖2(e)為圖2(a)架構所提供之自電容觸控偵測模式之另一實施例之示意圖。在圖2(e)所示之一電容網路中,CS為由畫素電極142之底面和對向電極121所界定之電容,Cf為由畫素電極142之側邊和對向電極121和所界定之電容,CF2為手指接近對向電極121時所產生之電容。觸控單元181係藉由使源極連接線143接地,及利用對向電極連接線122對該電容網路執行一CDC操作以偵測是否有觸控事件發生。
圖2(f)為圖2(a)架構所提供之自電容觸控偵測模式之另一實施例之示意圖。在圖2(f)所示之一電容網路中,CS為由畫素電極142之底面和對向電極121所界定之電容,Cf為由畫素電極142之側邊和對向電極121和所界定之電容,CF2為手指接近對向電極121時所產生之電容。觸控單元181係藉由使源極連接線143 連接一鏡像電壓,及利用對向電極連接線122對該電容網路執行一CDC操作以偵測是否有觸控事件發生,其中該鏡像電壓係依對向電極121之電壓而產生。
圖2(g)為圖2(a)架構所提供之自電容觸控偵測模式之另一實施例之示意圖。在圖2(g)所示之一電容網路中,CS為由畫素電極142之底面和對向電極121所界定之電容,Cf為由畫素電極142之側邊和對向電極121和所界定之電容,CF1為手指接近畫素電極142時所產生之電容,CF2為手指接近對向電極121時所產生之電容。觸控單元181係藉由使源極連接線143浮接,及利用對向電極連接線122對該電容網路執行一CDC操作以偵測是否有觸控事件發生。
圖2(h)為圖2(a)架構所提供之互電容觸控偵測模式之一實施例之示意圖。在圖2(h)所示之一電容網路中,Cs為由畫素電極142之底面和對向電極121所界定之電容,Cf為由畫素電極142之側邊和對向電極121和所界定之電容,CF1為手指接近畫素電極142時所產生之電容,以及CF2為手指接近對向電極121時所產生之電容。觸控單元181係以源極連接線143作為一訊號傳送端TX而以對向電極連接線122作為一訊號接收端RX,以偵測是否有觸控事件發生。當CF1和CF2因一觸控操作而形成時,訊號接收端RX之訊號振幅會因CF1和CF2之分壓作用而降低。依此,觸控單元181即可偵測到該觸控操作。
圖2(i)為圖2(a)架構所提供之互電容觸控偵測模式之另一實施例之示意圖。在圖2(i)所示之一電容網路中,CS為由畫素電極142之底面和對向電極121所界定之電容,Cf為由畫素電極142之側邊和對向電極121和所界定之電容,CF1為手指接近畫素電極142時所產生之電容,以及CF2為手指接近對向電極121時所產生之電容。觸控單元181係以對向電極連接線122作為一訊號傳送端TX而以源極連接線143作為一訊號接收端RX,以偵測是否有觸控事件發生。當CF1和CF2因一觸控操作而形成時,訊號接收端RX之訊號振幅會因CF1和CF2之分壓作用而降低。依此,觸控單元181即可偵測到該觸控操作。
請參照圖3,其為本發明所採用之所述畫素單胞之另一實施例之結構示意圖。如圖3所示,一畫素單胞200具有一第一基板210、一對向電極221、一對向電極連接線222、一絕緣層230、一薄膜電晶體241、一畫素電極242、一源 極連接線243、一閘極連接線244、一液晶層250、一保護電極260、一保護電極連接線261、以及一第二基板270。
第一基板210較佳為一玻璃基板,用以提供一第一觸控平面。
對向電極221係位於第一基板210上方,且其可為例如但不限於一ITO電極、一奈米碳電極、或一奈米銀電極。
對向電極連接線222可由例如但不限於金屬製成,且其係與對向電極221電氣相接。
絕緣層230係由一透明介電材料製成,且其係位於對向電極221上方。
薄膜電晶體241係位於絕緣層230上方且其具有一源極、一閘極、和一汲極。
畫素電極242較佳為一ITO電極,其係位於絕緣層230上方並與該汲極電氣相接,且其係一梳狀電極(comb-shaped electrode)-亦即,圖3所示之二畫素電極242係所述梳狀電極之二分支。
源極連接線243可由例如但不限於金屬製成,且其係與該源極電氣相接。
閘極連接線244可由例如但不限於金屬製成,且其係與該閘極電氣相接。
液晶層250係位於薄膜電晶體241和畫素電極242上方。
保護電極260係位於液晶層250上方,且其係一透明電極,可由ITO製成。
保護電極連接線261可由例如但不限於金屬製成,且其係與保護電極260電氣相接。
第二基板270較佳為一玻璃基板且其係位於保護電極260上方,用以提供一第二觸控平面,亦即,圖3之結構可提供雙觸控平面。另外,雖然在圖3中保護電極260係位於第二基板270下方,但事實上其亦可位於第二基板270上方。
請參照圖4(a),其為本發明具有以進階邊緣電場切換之液晶結構之觸控顯示器另一實施例之示意圖。如圖4(a)所示,該觸控顯示器係以一多工器電路搭配圖3之畫素單胞實現一邊緣電場切換式顯示功能及一觸控功能,該多工器電路包括一第一多工器280、及一第二多工器290。
第一多工器280具有一第一接點、一第二接點、以及一第三接點,其中,所述的第一接點係與源極連接線243耦接,所述的第二接點係與一源極驅動單元282耦接,及所述的第三接點係與一觸控單元281耦接;且在一顯示期間,所述的第一接點係與所述的第二接點電氣相接,及在一觸控偵測期間,所述的第一接點係與所述的第三接點電氣相接。
第二多工器290具有一第四接點、一第五接點、以及一第六接點,其中,所述的第四接點係與對向電極連接線222耦接,所述的第五接點係與一共通電壓Vcom耦接,及所述的第六接點係與觸控單元281耦接;且在所述顯示期間,所述的第四接點係與所述的第五接點電氣相接,及在所述觸控偵測期間,所述的第四接點係與所述的第六接點電氣相接。
另外,保護電極連接線261係與觸控單元281耦接以同時提供一ESD(electrostatic discharge;靜電放電)路徑及一觸控偵測路徑。
圖4(a)之架構可提供自電容觸控偵測模式和互電容觸控偵測模式。請參照圖4(b),其為圖4(a)架構所提供之自電容觸控偵測模式之一實施例之示意圖。在圖4(b)中,所示之一電容網路係藉由使源極連接線243浮接,使保護電極連接線261耦接一CDC(charge to digital conversion;電荷至數位信號轉換)單元,及使對向電極連接線222接地而形成。
圖4(c)為圖4(a)架構所提供之自電容觸控偵測模式之另一實施例之示意圖。在圖4(c)中,所示之一電容網路係藉由使源極連接線243浮接,使保護電極連接線261耦接一CDC(charge to digital conversion;電荷至數位信號轉換)單元,及使對向電極連接線221耦接一鏡像電壓而形成,其中所述的鏡像電壓係依保護電極連接線261上的電壓而產生,用以使由保護電極260和對向電極221所界定之電容失去作用,以提高觸控操作所引起的電容變化率。當觸控事件發生 時的等效電容和觸控事件未發生時的等效電容的差距越大時,觸控偵測的可靠度就越高。
圖4(d)為圖4(a)架構所提供之自電容觸控偵測模式之另一實施例之示意圖。在圖4(d)中,所示之一電容網路係藉由使源極連接線243浮接,使保護電極連接線261耦接一CDC(charge to digital conversion;電荷至數位信號轉換)單元,及使對向電極連接線222浮接而形成。
圖4(e)為圖4(a)架構所提供之自電容觸控偵測模式之另一實施例之示意圖。在圖4(e)中,所示之一電容網路係藉由使源極連接線243浮接,使對向電極連接線222耦接一CDC(charge to digital conversion;電荷至數位信號轉換)單元,及使保護電極連接線261接地而形成。
圖4(f)為圖4(a)架構所提供之自電容觸控偵測模式之另一實施例之示意圖。在圖4(f)中,所示之一電容網路係藉由使源極連接線243浮接,使對向電極連接線222耦接一CDC(charge to digital conversion;電荷至數位信號轉換)單元,及使保護電極連接線261浮接而形成。
圖4(g)為圖4(a)架構所提供之自電容觸控偵測模式之又一實施例之示意圖。在圖4(g)中,所示之一電容網路係藉由使源極連接線243浮接,使對向電極連接線222耦接一CDC(charge to digital conversion;電荷至數位信號轉換)單元,及使保護電極連接線261耦接一鏡像電壓而形成,其中所述的鏡像電壓係依對向電極連接線222上的電壓而產生,用以使由保護電極260和對向電極221所界定之電容失去作用,以提高觸控操作所引起的電容變化率。
圖4(h)為圖4(a)架構所提供之互電容觸控偵測模式之一實施例之示意圖。在圖4(h)中,所示之一電容網路係藉由使源極連接線243成為一訊號傳送端TX,保護電極連接線261成為一訊號接收端RX,及對向電極連接線222耦接一直流電壓而形成。
圖4(i)為圖4(a)架構所提供之互電容觸控偵測模式之另一實施例之示意圖。在圖4(i)中,所示之一電容網路係藉由使保護電極連接線261成為一訊 號傳送端TX,源極連接線243成為一訊號接收端RX,及對向電極連接線222耦接一直流電壓而形成。
圖4(j)為圖4(a)架構所提供之互電容觸控偵測模式之另一實施例之示意圖。在圖4(j)中,所示之一電容網路係藉由使薄膜電晶體241斷開,對向電極連接線222成為一訊號傳送端TX,及保護電極連接線261成為一訊號接收端RX而形成。
圖4(k)為圖4(a)架構所提供之互電容觸控偵測模式之另一實施例之示意圖。在圖4(k)中,所示之一電容網路係藉由使薄膜電晶體241斷開,保護電極連接線261成為一訊號傳送端TX,及對向電極連接線222成為一訊號接收端RX而形成。
請參照圖5(a),其為本發明具有以進階邊緣電場切換之液晶結構之觸控顯示器之另一實施例之示意圖。如圖5(a)所示,該觸控顯示器具有一畫素陣列500、一閘極驅動單元510、一多工器電路520、一源極驅動單元530、以及一觸控單元540。
畫素陣列500具有複數條源極外接線S、複數條閘極外接線G、至少一條對向電極外接線C、及複數個畫素單胞100,其中各畫素單胞100(請參照圖1)具有:一第一基板110;一對向電極121,位於第一基板110上方;一對向電極連接線122,與對向電極121電氣相接,且與所述至少一條對向電極外接線C之一耦接;一絕緣層130,位於對向電極121上方;一薄膜電晶體141,位於絕緣層130上方且具有一閘極、一源極、及一汲極;一畫素電極142,位於絕緣層130上方且與該汲極電氣相接,且其係一梳狀電極;一閘極連接線144,與該閘極電氣相接且與一所述閘極外接線G耦接;一源極連接線143,與該源極電氣相接且與一所述源極外接線S耦接;一液晶層150,位於薄膜電晶體141及畫素電極142上方;以及一第二基板160,位於液晶層150上方。
閘極驅動單元510係與所述閘極外接線G耦接。
多工器電路520係與所述源極外接線S及所述至少一條對向電極外接線C耦接。
源極驅動單元530係與多工器電路520耦接。
觸控單元540係與多工器電路520耦接。
其中,多工器電路520會在一顯示期間使所述源極外接線S及所述至少一條對向電極外接線C與源極驅動單元530耦接,及在一觸控偵測期間使所述源極外接線S及所述至少一條對向電極外接線C與觸控單元540耦接;且觸控單元540在所述觸控偵測期間會執行一觸控偵測程序,其係由自電容觸控偵測程序、互電容觸控偵測程序、和二者之任一組合所組成之群組中所選擇的一種控偵測程序。
圖5(b)為圖5(a)之細部示意圖,其中觸控單元540具有一信號傳送/接收單元5401、一電荷至數位信號轉換單元5402、以及一偏壓單元5403,其中,電荷至數位信號轉換單元5402係用以執行所述的自電容觸控偵測程序;信號傳送/接收單元5401係用以執行所述的互電容觸控偵測程序;以及偏壓單元5403係用以使特定電容失去作用一例如,當偏壓單元5403提供給畫素陣列500的電壓等於信號傳送/接收單元5401提供給畫素陣列500的電壓時,就不會有電流流入由畫素電極142和對向電極121界定之電容,亦即,由畫素電極142和對向電極121所界定之電容就會失去作用。在觸控偵測的過程中,由手指產生的電容量並不大,若能使畫素陣列500內部的電容量降低,將可提升觸控偵測的可靠度。
請參照圖6,其為本發明具有以進階邊緣電場切換之液晶結構之觸控顯示器之另一實施例之示意圖。如圖6所示,該觸控顯示器具有一畫素陣列600、一閘極驅動單元610、一多工器電路620、一源極驅動單元630、以及一觸控單元640。
畫素陣列600具有複數條源極外接線S、複數條閘極外接線G、至少一條對向電極外接線C、複數條保護電極外接線E、及複數個畫素單胞200,其中各畫素單胞200(請參照圖3)具有:一第一基板210;一對向電極221,位於第一基板210上方;一對向電極連接線222,與對向電極221電氣相接,且與所述至少一條對向電極外接線C之一耦接;一絕緣層230,位於對向電極221上方;一薄膜電晶體241,位於絕緣層230上方且具有一閘極、一源極、及一汲極;一畫素電極 242,位於絕緣層230上方且與該汲極電氣相接,且其係一梳狀電極;一閘極連接線244,與該閘極電氣相接且與一所述閘極外接線G耦接;一源極連接線243,與該源極電氣相接且與一所述源極外接線S耦接;一液晶層250,位於薄膜電晶體241和畫素電極242上方;一保護電極260,位於液晶層250上方;一保護電極連接線261,與保護電極260電氣相接且與一所述保護電極外接線E耦接;以及一第二基板270,位於保護電極260上方。另外,雖然在圖3中保護電極260係位於第二基板270下方,但事實上其亦可位於第二基板270上方,且保護電極260可沿列的方向或行的方向或任一歪斜的方向排列,且其圖形可為長條形、三角形、或其他任一形狀。請參照圖7(a)-7(b),其繪示圖3保護電極260之二實施例。在圖7(a)中,保護電極260係由三角形之ITO構成。在圖7(b)中,保護電極260係由網狀之導體構成,且二相鄰保護電極260間設置有絕緣體2601。
閘極驅動單元610係與所述閘極外接線G耦接。
多工器電路620係與所述源極外接線S、所述至少一條對向電極外接線C、以及所述保護電極外接線E耦接。
源極驅動單元630係與多工器電路620耦接。
觸控單元640係與多工器電路620耦接。
其中,多工器電路620會使所述保護電極外接線E與觸控單元640耦接;在一顯示期間使所述源極外接線S以及所述至少一條對向電極外接線C與源極驅動單元630耦接;以及在一觸控偵測期間使所述源極外接線S及所述至少一條對向電極外接線C與觸控單元640耦接。觸控單元640在所述觸控偵測期間會執行一觸控偵測程序,其係由自電容觸控偵測程序、互電容觸控偵測程序、和二者之任一組合所組成之群組中所選擇的一種控偵測程序。
如圖5(b)之觸控單元540,觸控單元640亦具有一信號傳送/接收單元、一電荷至數位信號轉換單元、以及一偏壓單元(未示於圖中),其中,電荷至數位信號轉換單元係用以執行所述的自電容觸控偵測程序;信號傳送/接收單元係用以執行所述的互電容觸控偵測程序;以及偏壓單元係用以使特定電容失去作用。由於觸控單元640之原理已見於圖5(b)之說明中,故在此不擬贅述。
本發明因其新穎之設計而具有以下之優點:
1.本發明之觸控顯示器可利用一邊緣電場切換式液晶結構提供觸控功能。
2.本發明之觸控顯示器可利用一邊緣電場切換式液晶結構之二電極層執行一自電容或互電容觸控偵測程序。
3.本發明之觸控顯示器可利用一邊緣電場切換式液晶結構之一畫素電極層、一對向電極層、及一保護電極層執行一自電容或互電容觸控偵測程序。
4.本發明之觸控顯示器可利用一偏壓技術提高觸控可靠度。
5.本發明之觸控顯示器可提供雙觸控平面。
6.本發明之觸控顯示器可簡化觸控螢幕之結構以降低產品厚度、提高良率、及降低成本。
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。
121‧‧‧對向電極
122‧‧‧對向電極連接線
141‧‧‧薄膜電晶體
142‧‧‧畫素電極
143‧‧‧源極連接線
144‧‧‧閘極連接線
150‧‧‧液晶層
170‧‧‧第一多工器
181‧‧‧觸控單元
182‧‧‧源極驅動單元
190‧‧‧第二多工器

Claims (10)

  1. 一種具有以進階邊緣電場切換之液晶結構之觸控顯示器,其具有一畫素單胞及一多工器電路以提供一顯示功能及一觸控感測功能,其中該畫素單胞具有:一第一基板;一對向電極,位於該第一基板上方;一對向電極連接線,與該對向電極電氣相接;一絕緣層,位於該對向電極上方;一薄膜電晶體,位於該絕緣層上方且具有一閘極、一源極、及一汲極;一畫素電極,位於該絕緣層上方且與該汲極電氣相接;一閘極連接線,與該閘極電氣相接;一源極連接線,與該源極電氣相接;以及一液晶層,位於該薄膜電晶體、該畫素電極、及該絕緣層上方;以及該多工器電路具有:一第一多工器,其具有一第一接點、一第二接點、以及一第三接點,其中,該第一接點係與該源極連接線耦接,該第二接點係與一源極驅動單元耦接,該第三接點係與一觸控單元耦接,該第一接點在一顯示期間係與該第二接點電氣相接,及該第一接點在一觸控偵測期間係與該第三接點電氣相接;以及一第二多工器,其具有一第四接點、一第五接點、以及一第六接點,其中,該第四接點係與該對向電極連接線耦接,該第五接點係與一共通電壓耦接,該第六接點係與該觸控單元耦接,該第四接點在所述的顯示期間係與該第五接點電氣相接,及該第四接點在所述的觸控偵測期間係與該第六接點電氣相接。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之具有以進階邊緣電場切換之液晶結構之觸控顯示器,其中該畫素單胞進一步具有:一保護電極,位於該液晶層上方;以及一保護電極連接線,與該保護電極電氣相接且與該觸控單元耦接。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之具有以進階邊緣電場切換之液晶結構之觸控顯示器,其中該畫素單胞進一步具有一第二基板,其係位於該液晶層上方。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之具有以進階邊緣電場切換之液晶結構之觸控顯示器,其中該畫素單胞進一步具有一第二基板,其係位於該保護電極上方。
  5. 一種具有以進階邊緣電場切換之液晶結構之觸控顯示器,其具有:一畫素陣列,其具有複數條源極外接線、複數條閘極外接線、至少一條對向電極外接線、及複數個畫素單胞,各所述畫素單胞具有:一第一基板;一對向電極,位於該第一基板上方;一對向電極連接線,與該對向電極電氣相接,且與所述至少一條對向電極外接線之一耦接;一絕緣層,位於該對向電極上方;一薄膜電晶體,位於該絕緣層上方且具有一閘極、一源極、及一汲極;一畫素電極,位於該絕緣層上方且與該汲極電氣相接;一閘極連接線,與該閘極電氣相接且與一所述閘極外接線耦接;一源極連接線,與該源極電氣相接且與一所述源極外接線耦接;以及一液晶層,位於該薄膜電晶體、該畫素電極、及該絕緣層上方;一閘極驅動單元,與所述閘極外接線耦接;一多工器電路,具有一第一多工器以與所述源極外接線耦接及一第二多工器以與所述至少一條對向電極外接線耦接;一源極驅動單元,與該多工器電路耦接;以及一觸控單元,與該多工器電路耦接;其中該多工器電路在一顯示期間使所述源極外接線及所述至少一條對向電極外接線與該源極驅動單元耦接,及在一觸控偵測期間使所述源極外接線及所述至少一條對向電極外接線與該觸控單元耦接。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之具有以進階邊緣電場切換之液晶結構之觸控顯示器,其中該觸控單元在所述觸控偵測期間執行一觸控偵測程序,且該觸控偵測程序係由自電容觸控偵測程序、互電容觸控偵測程序、和二者之任一組合所組成之群組中所選擇的一種控偵測程序。
  7. 如申請專利範圍第5項所述之具有以進階邊緣電場切換之液晶結構之觸控顯示器,其中各所述畫素單胞進一步具有一第二基板,其係位於該液晶層上方。
  8. 一種具有以進階邊緣電場切換之液晶結構之觸控顯示器,其具有:一畫素陣列,其具有複數條源極外接線、複數條閘極外接線、至少一條對向電極外接線、複數條保護電極外接線、及複數個畫素單胞,各所述畫素單胞具有:一第一基板;一對向電極,位於該第一基板上方;一對向電極連接線,與該對向電極電氣相接,且與所述至少一條對向電極外接線之一耦接;一絕緣層,位於該對向電極上方;一薄膜電晶體,位於該絕緣層上方且具有一閘極、一源極、及一汲極;一畫素電極,位於該絕緣層上方且與該汲極電氣相接;一閘極連接線,與該閘極電氣相接且與一所述閘極外接線耦接;一源極連接線,與該源極電氣相接且與一所述源極外接線耦接;一液晶層,位於該薄膜電晶體、該畫素電極、及該絕緣層上方;一保護電極,位於該液晶層上方;以及一保護電極連接線,與該保護電極電氣相接且與一所述保護電極外接線耦接;一閘極驅動單元,與所述閘極外接線耦接;一多工器電路,具有一第一多工器以與所述源極外接線及所述保護電極外接線耦接以及一第二多工器以與所述至少一條對向電極外接線耦接;一源極驅動單元,與該多工器電路耦接;以及一觸控單元,與該多工器電路耦接;其中該多工器電路係用以使所述保護電極外接線與該觸控單元耦接,在一顯示期間使所述源極外接線及所述至少一條對向電極外接線與該源極驅動單元耦 接,及在一觸控偵測期間使所述源極外接線及所述至少一條對向電極外接線與該觸控單元耦接。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之具有以進階邊緣電場切換之液晶結構之觸控顯示器,其中該觸控單元在所述觸控偵測期間執行一觸控偵測程序,且該觸控偵測程序係由自電容觸控偵測程序、互電容觸控偵測程序、和二者之任一組合所組成之群組中所選擇的一種偵測程序。
  10. 如申請專利範圍第8項所述之具有以進階邊緣電場切換之液晶結構之觸控顯示器,其中各所述畫素單胞進一步具有一第二基板,其係位於該保護電極上方。
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