具有以进阶边缘电场切换的液晶结构的触控显示器的制造方法
具有以进阶边缘电场切换的液晶结构的触控显示器的制造方法
【专利摘要】一种具有以进阶边缘电场切换的液晶结构的触控显示器，其具有一像素单元及一多工器电路，其中该多工器电路是用以在一显示期间使所述的像素单元与一源极驱动单元耦接以提供一边缘电场切换式显示功能，及在一触控侦测期间使所述的像素单元与一触控单元耦接以提供一触控感测功能。
【专利说明】具有以进阶边缘电场切换的液晶结构的触控显示器
【技术领域】
[0001]本发明是有关于一种触控装置，特别是关于一种以进阶边缘电场切换(AFFS-advanced fringe field switching)的液晶结构的触控显示器。
【背景技术】
[0002]—般的触控屏幕装置是在一液晶屏幕上叠加一触控模块。然而此类的触控屏幕装置厚度较大，不能满足轻、薄的市场需求，且其成本亦较高。
[0003]为解决此问题，已知有将液晶屏幕与触控模块的同性质材料层整合在一起的设计。然而，此做法对触控屏幕装置所能降低的厚度仍不能满足某些高档产品的要求。
[0004]已知亦有尝试在液晶显示器上实现触控功能的设计，其一般的做法乃在薄膜晶体管层增加额外的电极以形成触控电容。然而，此类做法会降低产品良率，增加成本。
[0005]为解决前述的问题，我们亟需一种新颖、低厚度、且容易生产的触控屏幕装置。
【发明内容】
[0006]本发明的一目的在于揭露一种具有以进阶边缘电场切换的液晶结构的触控显示器，其可利用一边缘电场切换式液晶结构提供一触控功能。
[0007]本发明的另一目的在于揭露一种具有以进阶边缘电场切换的液晶结构的触控显示器，其可利用一边缘电场切换式液晶结构的二电极层执行一自电容或互电容触控侦测程序。
[0008]本发明的另一目的在于揭露一种以进阶边缘电场切换的液晶结构的触控显示器，其可利用一边缘电场切换式液晶结构的一像素电极层、一对向电极层、及一保护电极层执行一自电容或互电容触控侦测程序。
[0009]本发明的另一目的在于揭露一种以进阶边缘电场切换的液晶结构的触控显示器，其可利用一偏压技术提高触控可靠度。
[0010]本发明的又一目的在于揭露一种以进阶边缘电场切换的液晶结构的触控显示器，其可简化触控屏幕的结构以降低产品厚度、提高良率、及降低成本。
[0011]为达到上述的目的，一种具有以进阶边缘电场切换的液晶结构的触控显示器乃被提出，其具有一像素单元及一多工器电路以提供一显示功能及一触控感测功能，其中该像素单元具有:
[0012]一第一基板；
[0013]—对向电极，位于该第一基板上方；
[0014]—对向电极连接线,与该对向电极电气相接；
[0015]一绝缘层，位于该对向电极上方；
[0016]一薄膜晶体管，位于该绝缘层上方且具有一栅极、一源极、及一漏极；
[0017]一像素电极，位于该绝缘层上方且与该漏极电气相接；
[0018]一栅极连接线，与该栅极电气相接；
[0019]一源极连接线，与该源极电气相接；以及
[0020]一液晶层，位于该薄膜晶体管、该像素电极、及该绝缘层上方；以及该多工器电路具有:
[0021]—第一多工器,其具有一第一接点、一第二接点、以及一第三接点，其中，该第一接点与该源极连接线耦接，该第二接点与一源极驱动单元耦接，该第三接点与一触控单元耦接，该第一接点在一显示期间与该第二接点电气相接，及该第一接点在一触控侦测期间与该第三接点电气相接；以及
[0022]一第二多工器，其具有一第四接点、一第五接点、以及一第六接点，其中，该第四接点与该对向电极连接线耦接，该第五接点与一共通电压耦接，该第六接点与该触控单元耦接，该第四接点在所述的显示期间与该第五接点电气相接，及该第四接点在所述的触控侦测期间与该第六接点电气相接。
[0023]在一实施例中，该像素单元进一步具有:
[0024]一保护电极，位于该液晶层上方；以及
[0025]—保护电极连接线，与该保护电极电气相接且与该触控单元f禹接。
[0026]在一实施例中，该像素单元进一步具有一第二基板，其位于该液晶层上方。
[0027]在一实施例中，该像素单元进一步具有一第二基板，其位于该保护电极上方。
[0028]为达到上述的目的，另一种具有以进阶边缘电场切换的液晶结构的触控显示器乃被提出，其具有:
[0029]一像素阵列，其具有多条源极外接线、多条栅极外接线、至少一条对向电极外接线、及多个像素单元，各所述像素单元具有:
[0030]一第一基板；
[0031]—对向电极，位于该第一基板上方；
[0032]—对向电极连接线，与该对向电极电气相接，且与所述至少一条对向电极外接线的一耦接；
[0033]一绝缘层，位于该对向电极上方；
[0034]一薄膜晶体管，位于该绝缘层上方且具有一栅极、一源极、及一漏极；
[0035]一像素电极，位于该绝缘层上方且与该漏极电气相接；
[0036]一栅极连接线，与该栅极电气相接且与一所述栅极外接线耦接；
[0037]—源极连接线，与该源极电气相接且与一所述源极外接线耦接；以及
[0038]一液晶层，位于该薄膜晶体管、该像素电极、及该绝缘层上方；
[0039]一栅极驱动单元，与所述栅极外接线耦接；
[0040]一多工器电路，与所述源极外接线及所述至少一条对向电极外接线耦接；
[0041]一源极驱动单元，与该多工器电路耦接；以及
[0042]一触控单元，与该多工器电路耦接；
[0043]其中该多工器电路在一显示期间使所述源极外接线及所述至少一条对向电极外接线与该源极驱动单元耦接，及在一触控侦测期间使所述源极外接线及所述至少一条对向电极外接线与该触控单元耦接。
[0044]在一实施例中，该触控单元在所述触控侦测期间执行一触控侦测程序，且该触控侦测程序由自电容触控侦测程序、互电容触控侦测程序、和二者的任一组合所组成的群组中所选择的一种控侦测程序。
[0045]在一实施例中，各所述像素单元进一步具有一第二基板，其是位于该液晶层上方。
[0046]为达到上述的目的，另一种具有以进阶边缘电场切换的液晶结构的触控显示器乃被提出，其具有:
[0047]一像素阵列，其具有多条源极外接线、多条栅极外接线、至少一条对向电极外接线、多条保护电极外接线、及多个像素单元，各所述像素单元具有:
[0048]一第一基板；
[0049]一对向电极，位于该第一基板上方；
[0050]—对向电极连接线，与该对向电极电气相接，且与所述至少一条对向电极外接线的一耦接；
[0051]一绝缘层，位于该对向电极上方；
[0052]一薄膜晶体管，位于该绝缘层上方且具有一栅极、一源极、及一漏极；
[0053]一像素电极，位于该绝缘层上方且与该漏极电气相接；
[0054]一栅极连接线，与该栅极电气相接且与一所述栅极外接线耦接；
[0055]一源极连接线，与该源极电气相接且与一所述源极外接线耦接；
[0056]一液晶层，位于该薄膜晶体管、该像素电极、及该绝缘层上方；
[0057]—保护电极，位于该液晶层上方；以及
[0058]一保护电极连接线，与该保护电极电气相接且与一所述保护电极外接线耦接；
[0059]一栅极驱动单元，与所述栅极外接线耦接；
[0060]一多工器电路，与所述源极外接线、所述保护电极外接线、及所述至少一条对向电极外接线耦接；
[0061]一源极驱动单元，与该多工器电路耦接；以及
[0062]一触控单元，与该多工器电路耦接；
[0063]其中该多工器电路用以使所述保护电极外接线与该触控单元耦接，在一显示期间使所述源极外接线及所述至少一条对向电极外接线与该源极驱动单元耦接，及在一触控侦测期间使所述源极外接线及所述至少一条对向电极外接线与该触控单元耦接。
[0064]在一实施例中，该触控单元在所述触控侦测期间执行一触控侦测程序，且该触控侦测程序由自电容触控侦测程序、互电容触控侦测程序、和二者的任一组合所组成的群组中所选择的一种侦测程序。
[0065]在一实施例中，各所述像素单元进一步具有一第二基板，其位于该保护电极上方。
【专利附图】
【附图说明】
[0066]为能进一步了解本发明的结构、特征及其目的，以下结合附图及较佳具体实施例，详细说明如后，其中:
[0067]图1为本发明所采用的一像素单元的一实施例的结构示意图。
[0068]图2(a)为本发明具有以进阶边缘电场切换的液晶结构的触控显示器的一实施例的示意图。
[0069]图2(b)_2(g)为图2(a)架构所提供的自电容触控侦测模式的六实施例的示意图。
[0070]图2(h)_2(i)为图2(a)架构所提供的互电容触控侦测模式的二实施例的示意图。
[0071]图3为本发明所采用的所述像素单元的另一实施例的结构示意图。
[0072]图4(a)为本发明具有以进阶边缘电场切换的液晶结构的触控显示器另一实施例的示意图。
[0073]图4(b)_4(g)为图4(a)架构所提供的自电容触控侦测模式的六实施例的示意图。
[0074]图4(h)_4(k)为图4(a)架构所提供的互电容触控侦测模式的四实施例的示意图。
[0075]图5(a)为本发明具有以进阶边缘电场切换的液晶结构的触控显示器的另一实施例的示意图。
[0076]图5(b)为图5(a)的细部示意图。
[0077]图6为本发明具有以进阶边缘电场切换的液晶结构的触控显示器的另一实施例的示意图。
[0078]图7 (a) 7 (b)绘示图3保护电极的二实施例。
【具体实施方式】
[0079]请参照图1，其为本发明所采用的一像素单元的一实施例的结构示意图。如图1所示，一像素单元100具有一第一基板110、一对向电极121、一对向电极连接线122、一绝缘层130、一薄膜晶体管141、一像素电极142、一源极连接线143、一栅极连接线144、一液晶层150、以及一第二基板160。
[0080]第一基板110较佳为一玻璃基板，用以提供一第一触控平面。
[0081]对向电极121是位于第一基板110上方，其可为例如但不限于一 IT0(Indium TinOxide ;铟锡氧化物)电极、一纳米碳电极、或一纳米银电极。
[0082]对向电极连接线122可由例如但不限于金属制成，且其是与对向电极121电气相接。
[0083]绝缘层130是由一透明介电材料制成，且其是位于对向电极121上方。
[0084]薄膜晶体管141是位于绝缘层130上方且其具有一源极、一栅极、和一漏极。
[0085]像素电极142较佳为一 ITO电极，其是位于绝缘层130上方并与该漏极电气相接，且其是一梳状电极(comb-shaped electrode)-亦即，图1所示的二像素电极142是所述梳状电极的二分支。
[0086]源极连接线143可由例如但不限于金属制成，且其与该源极电气相接。
[0087]栅极连接线144可由例如但不限于金属制成，且其与该栅极电气相接。
[0088]液晶层150是位于薄膜晶体管141和像素电极142上方。
[0089]第二基板160是位于液晶层150上方,且其较佳为一玻璃基板,用以提供一第二触控平面，亦即，图1的结构可提供双触控平面。
[0090]请参照图2(a)，其为本发明具有以进阶边缘电场切换的液晶结构的触控显示器的一实施例的示意图。如图2(a)所示，该触控显示器是以一多工器电路搭配图1的像素单元实现一边缘电场切换式显不功能及一触控功能，该多工器电路包括一第一多工器170及一第二多工器190。
[0091]第一多工器170具有一第一接点、一第二接点、以及一第三接点，其中，所述的第一接点是与源极连接线143耦接，所述的第二接点是与一源极驱动单元182耦接，及所述的第三接点是与一触控单元181耦接；且在一显示期间，所述的第一接点是与所述的第二接点电气相接，及在一触控侦测期间，所述的第一接点是与所述的第三接点电气相接。
[0092]第二多工器190具有一第四接点、一第五接点、以及一第六接点，其中，所述的第四接点是与对向电极连接线122耦接，所述的第五接点是与一共通电压V.耦接，及所述的第六接点是与触控单元181耦接；且在所述的显示期间，所述的第四接点是与所述的第五接点电气相接，及在所述的触控侦测期间，所述的第四接点是与所述的第六接点电气相接。
[0093]图2(a)的架构可提供自电容触控侦测模式和互电容触控侦测模式。请参照图2(b)，其为图2(a)架构所提供的自电容触控侦测模式的一实施例的示意图。在图2(b)所示的一电容网络中，Cs为由像素电极142的底面和对向电极121所界定的电容，Cf为由像素电极142的侧边和对向电极121和所界定的电容，CFi为手指接近像素电极142时所产生的电容，Cf2为手指接近对向电极121时所产生的电容。触控单元181是通过使对向电极连接线122浮接，及利用源极连接线143对该电容网络执行一 CDC(charge t0 digitalconvers1n ;电荷至数字信号转换)操作以侦测是否有触控事件发生。
[0094]图2(c)为图2(a)架构所提供的自电容触控侦测模式的另一实施例的示意图。在图2(c)所示的一电容网络中，Cs为由像素电极142的底面和对向电极121所界定的电容，Cf为由像素电极142的侧边和对向电极121和所界定的电容，Cfi为手指接近像素电极142时所产生的电容。触控单元181是通过使对向电极连接线122接地，及利用源极连接线143对该电容网络执行一 CDC操作以侦测是否有触控事件发生。
[0095]图2(d)为图2(a)架构所提供的自电容触控侦测模式的另一实施例的示意图。在图2(d)所示的一电容网络中，Cs为由像素电极142的底面和对向电极121所界定的电容，Cf为由像素电极142的侧边和对向电极121和所界定的电容，Cfi为手指接近像素电极142时所产生的电容。触控单元181是通过使对向电极连接线122连接一镜像电压，及利用源极连接线143对该电容网络执行一 CDC操作以侦测是否有触控事件发生，其中该镜像电压是依像素电极142的电压而产生。
[0096]图2(e)为图2(a)架构所提供的自电容触控侦测模式的另一实施例的示意图。在图2(e)所示的一电容网络中，Cs为由像素电极142的底面和对向电极121所界定的电容，Cf为由像素电极142的侧边和对向电极121和所界定的电容，Cf2为手指接近对向电极121时所产生的电容。触控单元181是通过使源极连接线143接地，及利用对向电极连接线122对该电容网络执行一 CDC操作以侦测是否有触控事件发生。
[0097]图2(f)为图2(a)架构所提供的自电容触控侦测模式的另一实施例的示意图。在图2(f)所示的一电容网络中，Cs为由像素电极142的底面和对向电极121所界定的电容，Cf为由像素电极142的侧边和对向电极121和所界定的电容，Cf2为手指接近对向电极121时所产生的电容。触控单元181是通过使源极连接线143连接一镜像电压，及利用对向电极连接线122对该电容网络执行一 CDC操作以侦测是否有触控事件发生，其中该镜像电压是依对向电极121的电压而产生。
[0098]图2(g)为图2(a)架构所提供的自电容触控侦测模式的另一实施例的示意图。在图2(g)所示的一电容网络中，Cs为由像素电极142的底面和对向电极121所界定的电容，Cf为由像素电极142的侧边和对向电极121和所界定的电容，Cfi为手指接近像素电极142时所产生的电容，Cf2为手指接近对向电极121时所产生的电容。触控单元181是通过使源极连接线143浮接，及利用对向电极连接线122对该电容网络执行一⑶C操作以侦测是否有触控事件发生。
[0099]图2(h)为图2(a)架构所提供的互电容触控侦测模式的一实施例的示意图。在图2(h)所示的一电容网络中，Cs为由像素电极142的底面和对向电极121所界定的电容，Cf为由像素电极142的侧边和对向电极121和所界定的电容，Cfi为手指接近像素电极142时所产生的电容，以及Cf2为手指接近对向电极121时所产生的电容。触控单元181是以源极连接线143作为一信号传送端TX而以对向电极连接线122作为一信号接收端RX，以侦测是否有触控事件发生。当Cfi和Cf2因一触控操作而形成时，信号接收端RX的信号振幅会因Cfi和Cf2的分压作用而降低。依此，触控单元181即可侦测到该触控操作。
[0100]图2(i)为图2(a)架构所提供的互电容触控侦测模式的另一实施例的示意图。在图2(i)所示的一电容网络中，Cs为由像素电极142的底面和对向电极121所界定的电容，Cf为由像素电极142的侧边和对向电极121和所界定的电容，Cfi为手指接近像素电极142时所产生的电容，以及Cf2为手指接近对向电极121时所产生的电容。触控单元181是以对向电极连接线122作为一信号传送端TX而以源极连接线143作为一信号接收端RX，以侦测是否有触控事件发生。当Cfi和Cf2因一触控操作而形成时，信号接收端RX的信号振幅会因Cfi和Cf2的分压作用而降低。依此，触控单元181即可侦测到该触控操作。
[0101]请参照图3，其为本发明所采用的所述像素单元的另一实施例的结构示意图。如图3所示，一像素单元200具有一第一基板210、一对向电极221、一对向电极连接线222、一绝缘层230、一薄膜晶体管241、一像素电极242、一源极连接线243、一栅极连接线244、一液晶层250、一保护电极260、一保护电极连接线261、以及一第二基板270。
[0102]第一基板210较佳为一玻璃基板，用以提供一第一触控平面。
[0103]对向电极221是位于第一基板210上方,且其可为例如但不限于一 ITO电极、一纳米碳电极、或一纳米银电极。
[0104]对向电极连接线222可由例如但不限于金属制成，且其是与对向电极221电气相接。
[0105]绝缘层230是由一透明介电材料制成，且其是位于对向电极221上方。
[0106]薄膜晶体管241是位于绝缘层230上方且其具有一源极、一栅极、和一漏极。
[0107]像素电极242较佳为一 ITO电极，其是位于绝缘层230上方并与该漏极电气相接，且其是一梳状电极(comb-shaped electrode)-亦即，图3所示的二像素电极242是所述梳状电极的二分支。
[0108]源极连接线243可由例如但不限于金属制成，且其是与该源极电气相接。
[0109]栅极连接线244可由例如但不限于金属制成，且其是与该栅极电气相接。
[0110]液晶层250是位于薄膜晶体管241和像素电极242上方。
[0111]保护电极260是位于液晶层250上方，且其是一透明电极，可由ITO制成。
[0112]保护电极连接线261可由例如但不限于金属制成，且其是与保护电极260电气相接。
[0113]第二基板270较佳为一玻璃基板且其是位于保护电极260上方,用以提供一第二触控平面，亦即，图3的结构可提供双触控平面。另外，虽然在图3中保护电极260是位于第二基板270下方，但事实上其亦可位于第二基板270上方。
[0114]请参照图4(a)，其为本发明具有以进阶边缘电场切换的液晶结构的触控显示器另一实施例的示意图。如图4(a)所示，该触控显示器是以一多工器电路搭配图3的像素单元实现一边缘电场切换式显不功能及一触控功能，该多工器电路包括一第一多工器280、及一第二多工器290。
[0115]第一多工器280具有一第一接点、一第二接点、以及一第三接点，其中，所述的第一接点是与源极连接线243耦接，所述的第二接点是与一源极驱动单元282耦接，及所述的第三接点是与一触控单元281耦接；且在一显示期间，所述的第一接点是与所述的第二接点电气相接，及在一触控侦测期间，所述的第一接点是与所述的第三接点电气相接。
[0116]第二多工器290具有一第四接点、一第五接点、以及一第六接点，其中，所述的第四接点是与对向电极连接线222耦接，所述的第五接点是与一共通电压Vcom耦接，及所述的第六接点是与触控单元281耦接；且在所述显示期间，所述的第四接点是与所述的第五接点电气相接，及在所述触控侦测期间，所述的第四接点是与所述的第六接点电气相接。
[0117]另外，保护电极连接线261是与触控单元281耦接以同时提供一ESD(electrostatic discharge ;静电放电)路径及一触控侦测路径。
[0118]图4(a)的架构可提供自电容触控侦测模式和互电容触控侦测模式。请参照图4(b)，其为图4(a)架构所提供的自电容触控侦测模式的一实施例的示意图。在图4(b)中，所示的一电容网络是通过使源极连接线243浮接，使保护电极连接线261耦接一Q)C(charge to digital convers1n ;电荷至数字信号转换)单元,及使对向电极连接线222接地而形成。
[0119]图4(c)为图4(a)架构所提供的自电容触控侦测模式的另一实施例的示意图。在图4(c)中，所示的一电容网络是通过使源极连接线243浮接，使保护电极连接线261耦接一 Q)C(charge to digital convers1n ;电荷至数字信号转换)单元,及使对向电极连接线221耦接一镜像电压而形成，其中所述的镜像电压是依保护电极连接线261上的电压而产生，用以使由保护电极260和对向电极221所界定的电容失去作用，以提高触控操作所引起的电容变化率。当触控事件发生时的等效电容和触控事件未发生时的等效电容的差距越大时，触控侦测的可靠度就越高。
[0120]图4(d)为图4(a)架构所提供的自电容触控侦测模式的另一实施例的示意图。在图4(d)中，所示的一电容网络是通过使源极连接线243浮接，使保护电极连接线261耦接一 Q)C(charge to digital convers1n ;电荷至数字信号转换)单元,及使对向电极连接线222浮接而形成。
[0121]图4(e)为图4(a)架构所提供的自电容触控侦测模式的另一实施例的示意图。在图4(e)中，所示的一电容网络是通过使源极连接线243浮接，使对向电极连接线222耦接一 CDC(charge to digital convers1n ;电荷至数字信号转换)单元,及使保护电极连接线261接地而形成。
[0122]图4(f)为图4(a)架构所提供的自电容触控侦测模式的另一实施例的示意图。在图4(f)中，所示的一电容网络是通过使源极连接线243浮接，使对向电极连接线222耦接一 CDC(charge to digital convers1n ;电荷至数字信号转换)单元,及使保护电极连接线261浮接而形成。
[0123]图4(g)为图4(a)架构所提供的自电容触控侦测模式的又一实施例的示意图。在图4(g)中，所示的一电容网络是通过使源极连接线243浮接，使对向电极连接线222耦接一 CDC(charge to digital convers1n ;电荷至数字信号转换)单元,及使保护电极连接线261耦接一镜像电压而形成，其中所述的镜像电压是依对向电极连接线222上的电压而产生，用以使由保护电极260和对向电极221所界定的电容失去作用，以提高触控操作所引起的电容变化率。
[0124]图4(h)为图4(a)架构所提供的互电容触控侦测模式的一实施例的示意图。在图4(h)中，所示的一电容网络是通过使源极连接线243成为一信号传送端TX，保护电极连接线261成为一信号接收端RX，及对向电极连接线222耦接一直流电压而形成。
[0125]图4(i)为图4(a)架构所提供的互电容触控侦测模式的另一实施例的示意图。在图4(i)中，所示的一电容网络是通过使保护电极连接线261成为一信号传送端TX，源极连接线243成为一信号接收端RX，及对向电极连接线222耦接一直流电压而形成。
[0126]图4(j)为图4(a)架构所提供的互电容触控侦测模式的另一实施例的示意图。在图4(j)中，所示的一电容网络是通过使薄膜晶体管241断开，对向电极连接线222成为一信号传送端TX，及保护电极连接线261成为一信号接收端RX而形成。
[0127]图4(k)为图4(a)架构所提供的互电容触控侦测模式的另一实施例的示意图。在图4(k)中，所示的一电容网络是通过使薄膜晶体管241断开，保护电极连接线261成为一信号传送端TX，及对向电极连接线222成为一信号接收端RX而形成。
[0128]请参照图5(a)，其为本发明具有以进阶边缘电场切换的液晶结构的触控显示器的另一实施例的示意图。如图5(a)所示，该触控显示器具有一像素阵列500、一栅极驱动单元510、一多工器电路520、一源极驱动单元530、以及一触控单元540。
[0129]像素阵列500具有多条源极外接线S、多条栅极外接线G、至少一条对向电极外接线C、及多个像素单元100，其中各像素单元100 (请参照图1)具有:一第一基板110 ;—对向电极121，位于第一基板110上方；一对向电极连接线122，与对向电极121电气相接，且与所述至少一条对向电极外接线C的一f禹接；一绝缘层130,位于对向电极121上方；一薄膜晶体管141，位于绝缘层130上方且具有一栅极、一源极、及一漏极；一像素电极142，位于绝缘层130上方且与该漏极电气相接，且其是一梳状电极；一栅极连接线144，与该栅极电气相接且与一所述栅极外接线G耦接；一源极连接线143，与该源极电气相接且与一所述源极外接线S耦接；一液晶层150，位于薄膜晶体管141及像素电极142上方；以及一第二基板160,位于液晶层150上方。
[0130]栅极驱动单元510是与所述栅极外接线G耦接。
[0131]多工器电路520是与所述源极外接线S及所述至少一条对向电极外接线C耦接。
[0132]源极驱动单元530是与多工器电路520耦接。
[0133]触控单元540是与多工器电路520耦接。
[0134]其中，多工器电路520会在一显示期间使所述源极外接线S及所述至少一条对向电极外接线C与源极驱动单元530耦接，及在一触控侦测期间使所述源极外接线S及所述至少一条对向电极外接线C与触控单元540耦接；且触控单元540在所述触控侦测期间会执行一触控侦测程序，其是由自电容触控侦测程序、互电容触控侦测程序、和二者的任一组合所组成的群组中所选择的一种控侦测程序。
[0135]图5(b)为图5(a)的细部示意图，其中触控单元540具有一信号传送/接收单元5401、一电荷至数字信号转换单元5402、以及一偏压单元5403，其中，电荷至数字信号转换单元5402是用以执行所述的自电容触控侦测程序；信号传送/接收单元5401是用以执行所述的互电容触控侦测程序；以及偏压单元5403是用以使特定电容失去作用-例如，当偏压单元5403提供给像素阵列500的电压等于信号传送/接收单元5401提供给像素阵列500的电压时，就不会有电流流入由像素电极142和对向电极121界定的电容，亦即，由像素电极142和对向电极121所界定的电容就会失去作用。在触控侦测的过程中，由手指产生的电容量并不大，若能使像素阵列500内部的电容量降低，将可提升触控侦测的可靠度。
[0136]请参照图6，其为本发明具有以进阶边缘电场切换的液晶结构的触控显示器的另一实施例的示意图。如图6所示，该触控显示器具有一像素阵列600、一栅极驱动单元610、一多工器电路620、一源极驱动单兀630、以及一触控单兀640。
[0137]像素阵列600具有多条源极外接线S、多条栅极外接线G、至少一条对向电极外接线C、多条保护电极外接线E、及多个像素单元200，其中各像素单元200(请参照图3)具有:一第一基板210 ;—对向电极221,位于第一基板210上方；一对向电极连接线222,与对向电极221电气相接，且与所述至少一条对向电极外接线C的一耦接；一绝缘层230，位于对向电极221上方；一薄膜晶体管241,位于绝缘层230上方且具有一栅极、一源极、及一漏极；一像素电极242，位于绝缘层230上方且与该漏极电气相接，且其是一梳状电极；一栅极连接线244，与该栅极电气相接且与一所述栅极外接线G耦接；一源极连接线243，与该源极电气相接且与一所述源极外接线S耦接；一液晶层250，位于薄膜晶体管241和像素电极242上方；一保护电极260，位于液晶层250上方；一保护电极连接线261，与保护电极260电气相接且与一所述保护电极外接线E耦接；以及一第二基板270，位于保护电极260上方。另外，虽然在图3中保护电极260是位于第二基板270下方，但事实上其亦可位于第二基板270上方，且保护电极260可沿列的方向或行的方向或任一歪斜的方向排列，且其图形可为长条形、三角形、或其他任一形状。请参照图7 (a)-7(b)，其绘示图3保护电极260的二实施例。在图7(a)中，保护电极260是由三角形的ITO构成。在图7(b)中，保护电极260是由网状的导体构成，且二相邻保护电极260间设置有绝缘体2601。
[0138]栅极驱动单元610是与所述栅极外接线G耦接。
[0139]多工器电路620是与所述源极外接线S、所述至少一条对向电极外接线C、以及所述保护电极外接线E耦接。
[0140]源极驱动单元630是与多工器电路620耦接。
[0141]触控单元640是与多工器电路620耦接。
[0142]其中，多工器电路620会使所述保护电极外接线E与触控单元640耦接；在一显示期间使所述源极外接线S以及所述至少一条对向电极外接线C与源极驱动单元630耦接；以及在一触控侦测期间使所述源极外接线S及所述至少一条对向电极外接线C与触控单元640耦接。触控单元640在所述触控侦测期间会执行一触控侦测程序，其是由自电容触控侦测程序、互电容触控侦测程序、和二者的任一组合所组成的群组中所选择的一种控侦测程序。
[0143]如图5(b)的触控单元540，触控单元640亦具有一信号传送/接收单元、一电荷至数字信号转换单元、以及一偏压单元(未示于图中)，其中，电荷至数字信号转换单元是用以执行所述的自电容触控侦测程序；信号传送/接收单元是用以执行所述的互电容触控侦测程序；以及偏压单元是用以使特定电容失去作用。由于触控单元640的原理已见于图5(b)的说明中，故在此不拟赘述。
[0144]本发明因其新颖的设计而具有以下的优点:
[0145]1.本发明的触控显示器可利用一边缘电场切换式液晶结构提供触控功能。
[0146]2.本发明的触控显示器可利用一边缘电场切换式液晶结构的二电极层执行一自电容或互电容触控侦测程序。
[0147]3.本发明的触控显示器可利用一边缘电场切换式液晶结构的一像素电极层、一对向电极层、及一保护电极层执行一自电容或互电容触控侦测程序。
[0148]4.本发明的触控显示器可利用一偏压技术提高触控可靠度。
[0149]5.本发明的触控显示器可提供双触控平面。
[0150]6.本发明的触控显示器可简化触控屏幕的结构以降低产品厚度、提高良率、及降低成本。
[0151]本发明所揭示的，乃较佳实施例，凡是局部的变更或修饰而源于本发明的技术思想而为熟习该项技术的人所易于推知的，俱不脱本发明的权利要求范畴。
【权利要求】
1.一种具有以进阶边缘电场切换的液晶结构的触控显示器，其具有一像素单元及一多工器电路以提供一显示功能及一触控感测功能，其中该像素单元具有: 一第一基板; 一对向电极，位于该第一基板上方； 一对向电极连接线，与该对向电极电气相接； 一绝缘层，位于该对向电极上方； 一薄膜晶体管，位于该绝缘层上方且具有一栅极、一源极、及一漏极； 一像素电极，位于该绝缘层上方且与该漏极电气相接； 一栅极连接线，与该栅极电气相接； 一源极连接线，与该源极电气相接；以及 一液晶层，位于该薄膜晶体管、该像素电极、及该绝缘层上方；以及该多工器电路具有: 一第一多工器，其具有一第一接点、一第二接点、以及一第三接点，其中，该第一接点与该源极连接线稱接，该第二接点与一源极驱动单元稱接，该第三接点与一触控单元稱接，该第一接点在一显示期间与该第二接点电气相接，及该第一接点在一触控侦测期间与该第三接点电气相接；以及 一第二多工器，其具有一第四接点、一第五接点、以及一第六接点，其中，该第四接点与该对向电极连接线耦接，该第五接点与一共通电压耦接，该第六接点与该触控单元耦接，该第四接点在所述的显示期间与该第五接点电气相接，及该第四接点在所述的触控侦测期间与该第六接点电气相接。
2.如权利要求1所述的具有以进阶边缘电场切换的液晶结构的触控显示器，其中该像素单元进一步具有: 一保护电极，位于该液晶层上方；以及 一保护电极连接线，与该保护电极电气相接且与该触控单元耦接。
3.如权利要求1所述的具有以进阶边缘电场切换的液晶结构的触控显示器，其中该像素单元进一步具有一第二基板，其位于该液晶层上方。
4.如权利要求2所述的具有以进阶边缘电场切换的液晶结构的触控显示器，其中该像素单元进一步具有一第二基板，其位于该保护电极上方。
5.一种具有以进阶边缘电场切换的液晶结构的触控显示器，其具有: 一像素阵列，其具有多条源极外接线、多条栅极外接线、至少一条对向电极外接线、及多个像素单元，各所述像素单元具有: 一第一基板; 一对向电极，位于该第一基板上方； 一对向电极连接线，与该对向电极电气相接，且与所述至少一条对向电极外接线的一率禹接； 一绝缘层，位于该对向电极上方； 一薄膜晶体管，位于该绝缘层上方且具有一栅极、一源极、及一漏极； 一像素电极，位于该绝缘层上方且与该漏极电气相接； 一栅极连接线，与该栅极电气相接且与一所述栅极外接线耦接； 一源极连接线，与该源极电气相接且与一所述源极外接线耦接；以及 一液晶层，位于该薄膜晶体管、该像素电极、及该绝缘层上方； 一栅极驱动单元，与所述栅极外接线耦接； 一多工器电路，与所述源极外接线及所述至少一条对向电极外接线耦接； 一源极驱动单元，与该多工器电路耦接；以及 一触控单元，与该多工器电路耦接； 其中该多工器电路在一显示期间使所述源极外接线及所述至少一条对向电极外接线与该源极驱动单元耦接，及在一触控侦测期间使所述源极外接线及所述至少一条对向电极外接线与该触控单元耦接。
6.如权利要求5所述的具有以进阶边缘电场切换的液晶结构的触控显示器，其中该触控单元在所述触控侦测期间执行一触控侦测程序，且该触控侦测程序由自电容触控侦测程序、互电容触控侦测程序、和二者的任一组合所组成的群组中所选择的一种控侦测程序。
7.如权利要求5所述的具有以进阶边缘电场切换的液晶结构的触控显示器，其中各所述像素单元进一步具有一第二基板，其位于该液晶层上方。
8.一种具有以进阶边缘电场切换的液晶结构的触控显示器，其具有: 一像素阵列，其具有多条源极外接线、多条栅极外接线、至少一条对向电极外接线、多条保护电极外接线、及多个像素单元，各所述像素单元具有: 一第一基板; 一对向电极，位于该第一基板上方； 一对向电极连接线，与该对向电极电气相接，且与所述至少一条对向电极外接线的一率禹接； 一绝缘层，位于该对向电极上方； 一薄膜晶体管，位于该绝缘层上方且具有一栅极、一源极、及一漏极； 一像素电极，位于该绝缘层上方且与该漏极电气相接； 一栅极连接线，与该栅极电气相接且与一所述栅极外接线耦接； 一源极连接线，与该源极电气相接且与一所述源极外接线耦接； 一液晶层，位于该薄膜晶体管、该像素电极、及该绝缘层上方； 一保护电极，位于该液晶层上方；以及 一保护电极连接线，与该保护电极电气相接且与一所述保护电极外接线耦接； 一栅极驱动单元，与所述栅极外接线耦接； 一多工器电路，与所述源极外接线、所述保护电极外接线、及所述至少一条对向电极外接线耦接； 一源极驱动单元，与该多工器电路耦接；以及 一触控单元，与该多工器电路耦接； 其中该多工器电路用以使所述保护电极外接线与该触控单元耦接，在一显示期间使所述源极外接线及所述至少一条对向电极外接线与该源极驱动单元耦接，及在一触控侦测期间使所述源极外接线及所述至少一条对向电极外接线与该触控单元耦接。
9.如权利要求8所述的具有以进阶边缘电场切换的液晶结构的触控显示器，其中该触控单元在所述触控侦测期间执行一触控侦测程序，且该触控侦测程序由自电容触控侦测程序、互电容触控侦测程序、和二者的任一组合所组成的群组中所选择的一种侦测程序。
10.如权利要求8所述的具有以进阶边缘电场切换的液晶结构的触控显示器，其中各所述像素单元进一步具有一第二基板，其位于该保护电极上方。
【文档编号】G06F3/041GK104238168SQ201410177042
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年4月29日 优先权日:2013年6月6日
【发明者】陈汉昌, 杜彦宏, 贾丛林, 张仁杰, 邬志文 申请人:丽智科技股份有限公司
【专利摘要】一种具有以进阶边缘电场切换的液晶结构的触控显示器，其具有一像素单元及一多工器电路，其中该多工器电路是用以在一显示期间使所述的像素单元与一源极驱动单元耦接以提供一边缘电场切换式显示功能，及在一触控侦测期间使所述的像素单元与一触控单元耦接以提供一触控感测功能。
【专利说明】具有以进阶边缘电场切换的液晶结构的触控显示器
【技术领域】
[0001]本发明是有关于一种触控装置，特别是关于一种以进阶边缘电场切换(AFFS-advanced fringe field switching)的液晶结构的触控显示器。
【背景技术】
[0002]—般的触控屏幕装置是在一液晶屏幕上叠加一触控模块。然而此类的触控屏幕装置厚度较大，不能满足轻、薄的市场需求，且其成本亦较高。
[0003]为解决此问题，已知有将液晶屏幕与触控模块的同性质材料层整合在一起的设计。然而，此做法对触控屏幕装置所能降低的厚度仍不能满足某些高档产品的要求。
[0004]已知亦有尝试在液晶显示器上实现触控功能的设计，其一般的做法乃在薄膜晶体管层增加额外的电极以形成触控电容。然而，此类做法会降低产品良率，增加成本。
[0005]为解决前述的问题，我们亟需一种新颖、低厚度、且容易生产的触控屏幕装置。
【发明内容】
[0006]本发明的一目的在于揭露一种具有以进阶边缘电场切换的液晶结构的触控显示器，其可利用一边缘电场切换式液晶结构提供一触控功能。
[0007]本发明的另一目的在于揭露一种具有以进阶边缘电场切换的液晶结构的触控显示器，其可利用一边缘电场切换式液晶结构的二电极层执行一自电容或互电容触控侦测程序。
[0008]本发明的另一目的在于揭露一种以进阶边缘电场切换的液晶结构的触控显示器，其可利用一边缘电场切换式液晶结构的一像素电极层、一对向电极层、及一保护电极层执行一自电容或互电容触控侦测程序。
[0009]本发明的另一目的在于揭露一种以进阶边缘电场切换的液晶结构的触控显示器，其可利用一偏压技术提高触控可靠度。
[0010]本发明的又一目的在于揭露一种以进阶边缘电场切换的液晶结构的触控显示器，其可简化触控屏幕的结构以降低产品厚度、提高良率、及降低成本。
[0011]为达到上述的目的，一种具有以进阶边缘电场切换的液晶结构的触控显示器乃被提出，其具有一像素单元及一多工器电路以提供一显示功能及一触控感测功能，其中该像素单元具有:
[0012]一第一基板；
[0013]—对向电极，位于该第一基板上方；
[0014]—对向电极连接线,与该对向电极电气相接；
[0015]一绝缘层，位于该对向电极上方；
[0016]一薄膜晶体管，位于该绝缘层上方且具有一栅极、一源极、及一漏极；
[0017]一像素电极，位于该绝缘层上方且与该漏极电气相接；
[0018]一栅极连接线，与该栅极电气相接；
[0019]一源极连接线，与该源极电气相接；以及
[0020]一液晶层，位于该薄膜晶体管、该像素电极、及该绝缘层上方；以及该多工器电路具有:
[0021]—第一多工器,其具有一第一接点、一第二接点、以及一第三接点，其中，该第一接点与该源极连接线耦接，该第二接点与一源极驱动单元耦接，该第三接点与一触控单元耦接，该第一接点在一显示期间与该第二接点电气相接，及该第一接点在一触控侦测期间与该第三接点电气相接；以及
[0022]一第二多工器，其具有一第四接点、一第五接点、以及一第六接点，其中，该第四接点与该对向电极连接线耦接，该第五接点与一共通电压耦接，该第六接点与该触控单元耦接，该第四接点在所述的显示期间与该第五接点电气相接，及该第四接点在所述的触控侦测期间与该第六接点电气相接。
[0023]在一实施例中，该像素单元进一步具有:
[0024]一保护电极，位于该液晶层上方；以及
[0025]—保护电极连接线，与该保护电极电气相接且与该触控单元f禹接。
[0026]在一实施例中，该像素单元进一步具有一第二基板，其位于该液晶层上方。
[0027]在一实施例中，该像素单元进一步具有一第二基板，其位于该保护电极上方。
[0028]为达到上述的目的，另一种具有以进阶边缘电场切换的液晶结构的触控显示器乃被提出，其具有:
[0029]一像素阵列，其具有多条源极外接线、多条栅极外接线、至少一条对向电极外接线、及多个像素单元，各所述像素单元具有:
[0030]一第一基板；
[0031]—对向电极，位于该第一基板上方；
[0032]—对向电极连接线，与该对向电极电气相接，且与所述至少一条对向电极外接线的一耦接；
[0033]一绝缘层，位于该对向电极上方；
[0034]一薄膜晶体管，位于该绝缘层上方且具有一栅极、一源极、及一漏极；
[0035]一像素电极，位于该绝缘层上方且与该漏极电气相接；
[0036]一栅极连接线，与该栅极电气相接且与一所述栅极外接线耦接；
[0037]—源极连接线，与该源极电气相接且与一所述源极外接线耦接；以及
[0038]一液晶层，位于该薄膜晶体管、该像素电极、及该绝缘层上方；
[0039]一栅极驱动单元，与所述栅极外接线耦接；
[0040]一多工器电路，与所述源极外接线及所述至少一条对向电极外接线耦接；
[0041]一源极驱动单元，与该多工器电路耦接；以及
[0042]一触控单元，与该多工器电路耦接；
[0043]其中该多工器电路在一显示期间使所述源极外接线及所述至少一条对向电极外接线与该源极驱动单元耦接，及在一触控侦测期间使所述源极外接线及所述至少一条对向电极外接线与该触控单元耦接。
[0044]在一实施例中，该触控单元在所述触控侦测期间执行一触控侦测程序，且该触控侦测程序由自电容触控侦测程序、互电容触控侦测程序、和二者的任一组合所组成的群组中所选择的一种控侦测程序。
[0045]在一实施例中，各所述像素单元进一步具有一第二基板，其是位于该液晶层上方。
[0046]为达到上述的目的，另一种具有以进阶边缘电场切换的液晶结构的触控显示器乃被提出，其具有:
[0047]一像素阵列，其具有多条源极外接线、多条栅极外接线、至少一条对向电极外接线、多条保护电极外接线、及多个像素单元，各所述像素单元具有:
[0048]一第一基板；
[0049]一对向电极，位于该第一基板上方；
[0050]—对向电极连接线，与该对向电极电气相接，且与所述至少一条对向电极外接线的一耦接；
[0051]一绝缘层，位于该对向电极上方；
[0052]一薄膜晶体管，位于该绝缘层上方且具有一栅极、一源极、及一漏极；
[0053]一像素电极，位于该绝缘层上方且与该漏极电气相接；
[0054]一栅极连接线，与该栅极电气相接且与一所述栅极外接线耦接；
[0055]一源极连接线，与该源极电气相接且与一所述源极外接线耦接；
[0056]一液晶层，位于该薄膜晶体管、该像素电极、及该绝缘层上方；
[0057]—保护电极，位于该液晶层上方；以及
[0058]一保护电极连接线，与该保护电极电气相接且与一所述保护电极外接线耦接；
[0059]一栅极驱动单元，与所述栅极外接线耦接；
[0060]一多工器电路，与所述源极外接线、所述保护电极外接线、及所述至少一条对向电极外接线耦接；
[0061]一源极驱动单元，与该多工器电路耦接；以及
[0062]一触控单元，与该多工器电路耦接；
[0063]其中该多工器电路用以使所述保护电极外接线与该触控单元耦接，在一显示期间使所述源极外接线及所述至少一条对向电极外接线与该源极驱动单元耦接，及在一触控侦测期间使所述源极外接线及所述至少一条对向电极外接线与该触控单元耦接。
[0064]在一实施例中，该触控单元在所述触控侦测期间执行一触控侦测程序，且该触控侦测程序由自电容触控侦测程序、互电容触控侦测程序、和二者的任一组合所组成的群组中所选择的一种侦测程序。
[0065]在一实施例中，各所述像素单元进一步具有一第二基板，其位于该保护电极上方。
【专利附图】
【附图说明】
[0066]为能进一步了解本发明的结构、特征及其目的，以下结合附图及较佳具体实施例，详细说明如后，其中:
[0067]图1为本发明所采用的一像素单元的一实施例的结构示意图。
[0068]图2(a)为本发明具有以进阶边缘电场切换的液晶结构的触控显示器的一实施例的示意图。
[0069]图2(b)_2(g)为图2(a)架构所提供的自电容触控侦测模式的六实施例的示意图。
[0070]图2(h)_2(i)为图2(a)架构所提供的互电容触控侦测模式的二实施例的示意图。
[0071]图3为本发明所采用的所述像素单元的另一实施例的结构示意图。
[0072]图4(a)为本发明具有以进阶边缘电场切换的液晶结构的触控显示器另一实施例的示意图。
[0073]图4(b)_4(g)为图4(a)架构所提供的自电容触控侦测模式的六实施例的示意图。
[0074]图4(h)_4(k)为图4(a)架构所提供的互电容触控侦测模式的四实施例的示意图。
[0075]图5(a)为本发明具有以进阶边缘电场切换的液晶结构的触控显示器的另一实施例的示意图。
[0076]图5(b)为图5(a)的细部示意图。
[0077]图6为本发明具有以进阶边缘电场切换的液晶结构的触控显示器的另一实施例的示意图。
[0078]图7 (a) 7 (b)绘示图3保护电极的二实施例。
【具体实施方式】
[0079]请参照图1，其为本发明所采用的一像素单元的一实施例的结构示意图。如图1所示，一像素单元100具有一第一基板110、一对向电极121、一对向电极连接线122、一绝缘层130、一薄膜晶体管141、一像素电极142、一源极连接线143、一栅极连接线144、一液晶层150、以及一第二基板160。
[0080]第一基板110较佳为一玻璃基板，用以提供一第一触控平面。
[0081]对向电极121是位于第一基板110上方，其可为例如但不限于一 IT0(Indium TinOxide ;铟锡氧化物)电极、一纳米碳电极、或一纳米银电极。
[0082]对向电极连接线122可由例如但不限于金属制成，且其是与对向电极121电气相接。
[0083]绝缘层130是由一透明介电材料制成，且其是位于对向电极121上方。
[0084]薄膜晶体管141是位于绝缘层130上方且其具有一源极、一栅极、和一漏极。
[0085]像素电极142较佳为一 ITO电极，其是位于绝缘层130上方并与该漏极电气相接，且其是一梳状电极(comb-shaped electrode)-亦即，图1所示的二像素电极142是所述梳状电极的二分支。
[0086]源极连接线143可由例如但不限于金属制成，且其与该源极电气相接。
[0087]栅极连接线144可由例如但不限于金属制成，且其与该栅极电气相接。
[0088]液晶层150是位于薄膜晶体管141和像素电极142上方。
[0089]第二基板160是位于液晶层150上方,且其较佳为一玻璃基板,用以提供一第二触控平面，亦即，图1的结构可提供双触控平面。
[0090]请参照图2(a)，其为本发明具有以进阶边缘电场切换的液晶结构的触控显示器的一实施例的示意图。如图2(a)所示，该触控显示器是以一多工器电路搭配图1的像素单元实现一边缘电场切换式显不功能及一触控功能，该多工器电路包括一第一多工器170及一第二多工器190。
[0091]第一多工器170具有一第一接点、一第二接点、以及一第三接点，其中，所述的第一接点是与源极连接线143耦接，所述的第二接点是与一源极驱动单元182耦接，及所述的第三接点是与一触控单元181耦接；且在一显示期间，所述的第一接点是与所述的第二接点电气相接，及在一触控侦测期间，所述的第一接点是与所述的第三接点电气相接。
[0092]第二多工器190具有一第四接点、一第五接点、以及一第六接点，其中，所述的第四接点是与对向电极连接线122耦接，所述的第五接点是与一共通电压V.耦接，及所述的第六接点是与触控单元181耦接；且在所述的显示期间，所述的第四接点是与所述的第五接点电气相接，及在所述的触控侦测期间，所述的第四接点是与所述的第六接点电气相接。
[0093]图2(a)的架构可提供自电容触控侦测模式和互电容触控侦测模式。请参照图2(b)，其为图2(a)架构所提供的自电容触控侦测模式的一实施例的示意图。在图2(b)所示的一电容网络中，Cs为由像素电极142的底面和对向电极121所界定的电容，Cf为由像素电极142的侧边和对向电极121和所界定的电容，CFi为手指接近像素电极142时所产生的电容，Cf2为手指接近对向电极121时所产生的电容。触控单元181是通过使对向电极连接线122浮接，及利用源极连接线143对该电容网络执行一 CDC(charge t0 digitalconvers1n ;电荷至数字信号转换)操作以侦测是否有触控事件发生。
[0094]图2(c)为图2(a)架构所提供的自电容触控侦测模式的另一实施例的示意图。在图2(c)所示的一电容网络中，Cs为由像素电极142的底面和对向电极121所界定的电容，Cf为由像素电极142的侧边和对向电极121和所界定的电容，Cfi为手指接近像素电极142时所产生的电容。触控单元181是通过使对向电极连接线122接地，及利用源极连接线143对该电容网络执行一 CDC操作以侦测是否有触控事件发生。
[0095]图2(d)为图2(a)架构所提供的自电容触控侦测模式的另一实施例的示意图。在图2(d)所示的一电容网络中，Cs为由像素电极142的底面和对向电极121所界定的电容，Cf为由像素电极142的侧边和对向电极121和所界定的电容，Cfi为手指接近像素电极142时所产生的电容。触控单元181是通过使对向电极连接线122连接一镜像电压，及利用源极连接线143对该电容网络执行一 CDC操作以侦测是否有触控事件发生，其中该镜像电压是依像素电极142的电压而产生。
[0096]图2(e)为图2(a)架构所提供的自电容触控侦测模式的另一实施例的示意图。在图2(e)所示的一电容网络中，Cs为由像素电极142的底面和对向电极121所界定的电容，Cf为由像素电极142的侧边和对向电极121和所界定的电容，Cf2为手指接近对向电极121时所产生的电容。触控单元181是通过使源极连接线143接地，及利用对向电极连接线122对该电容网络执行一 CDC操作以侦测是否有触控事件发生。
[0097]图2(f)为图2(a)架构所提供的自电容触控侦测模式的另一实施例的示意图。在图2(f)所示的一电容网络中，Cs为由像素电极142的底面和对向电极121所界定的电容，Cf为由像素电极142的侧边和对向电极121和所界定的电容，Cf2为手指接近对向电极121时所产生的电容。触控单元181是通过使源极连接线143连接一镜像电压，及利用对向电极连接线122对该电容网络执行一 CDC操作以侦测是否有触控事件发生，其中该镜像电压是依对向电极121的电压而产生。
[0098]图2(g)为图2(a)架构所提供的自电容触控侦测模式的另一实施例的示意图。在图2(g)所示的一电容网络中，Cs为由像素电极142的底面和对向电极121所界定的电容，Cf为由像素电极142的侧边和对向电极121和所界定的电容，Cfi为手指接近像素电极142时所产生的电容，Cf2为手指接近对向电极121时所产生的电容。触控单元181是通过使源极连接线143浮接，及利用对向电极连接线122对该电容网络执行一⑶C操作以侦测是否有触控事件发生。
[0099]图2(h)为图2(a)架构所提供的互电容触控侦测模式的一实施例的示意图。在图2(h)所示的一电容网络中，Cs为由像素电极142的底面和对向电极121所界定的电容，Cf为由像素电极142的侧边和对向电极121和所界定的电容，Cfi为手指接近像素电极142时所产生的电容，以及Cf2为手指接近对向电极121时所产生的电容。触控单元181是以源极连接线143作为一信号传送端TX而以对向电极连接线122作为一信号接收端RX，以侦测是否有触控事件发生。当Cfi和Cf2因一触控操作而形成时，信号接收端RX的信号振幅会因Cfi和Cf2的分压作用而降低。依此，触控单元181即可侦测到该触控操作。
[0100]图2(i)为图2(a)架构所提供的互电容触控侦测模式的另一实施例的示意图。在图2(i)所示的一电容网络中，Cs为由像素电极142的底面和对向电极121所界定的电容，Cf为由像素电极142的侧边和对向电极121和所界定的电容，Cfi为手指接近像素电极142时所产生的电容，以及Cf2为手指接近对向电极121时所产生的电容。触控单元181是以对向电极连接线122作为一信号传送端TX而以源极连接线143作为一信号接收端RX，以侦测是否有触控事件发生。当Cfi和Cf2因一触控操作而形成时，信号接收端RX的信号振幅会因Cfi和Cf2的分压作用而降低。依此，触控单元181即可侦测到该触控操作。
[0101]请参照图3，其为本发明所采用的所述像素单元的另一实施例的结构示意图。如图3所示，一像素单元200具有一第一基板210、一对向电极221、一对向电极连接线222、一绝缘层230、一薄膜晶体管241、一像素电极242、一源极连接线243、一栅极连接线244、一液晶层250、一保护电极260、一保护电极连接线261、以及一第二基板270。
[0102]第一基板210较佳为一玻璃基板，用以提供一第一触控平面。
[0103]对向电极221是位于第一基板210上方,且其可为例如但不限于一 ITO电极、一纳米碳电极、或一纳米银电极。
[0104]对向电极连接线222可由例如但不限于金属制成，且其是与对向电极221电气相接。
[0105]绝缘层230是由一透明介电材料制成，且其是位于对向电极221上方。
[0106]薄膜晶体管241是位于绝缘层230上方且其具有一源极、一栅极、和一漏极。
[0107]像素电极242较佳为一 ITO电极，其是位于绝缘层230上方并与该漏极电气相接，且其是一梳状电极(comb-shaped electrode)-亦即，图3所示的二像素电极242是所述梳状电极的二分支。
[0108]源极连接线243可由例如但不限于金属制成，且其是与该源极电气相接。
[0109]栅极连接线244可由例如但不限于金属制成，且其是与该栅极电气相接。
[0110]液晶层250是位于薄膜晶体管241和像素电极242上方。
[0111]保护电极260是位于液晶层250上方，且其是一透明电极，可由ITO制成。
[0112]保护电极连接线261可由例如但不限于金属制成，且其是与保护电极260电气相接。
[0113]第二基板270较佳为一玻璃基板且其是位于保护电极260上方,用以提供一第二触控平面，亦即，图3的结构可提供双触控平面。另外，虽然在图3中保护电极260是位于第二基板270下方，但事实上其亦可位于第二基板270上方。
[0114]请参照图4(a)，其为本发明具有以进阶边缘电场切换的液晶结构的触控显示器另一实施例的示意图。如图4(a)所示，该触控显示器是以一多工器电路搭配图3的像素单元实现一边缘电场切换式显不功能及一触控功能，该多工器电路包括一第一多工器280、及一第二多工器290。
[0115]第一多工器280具有一第一接点、一第二接点、以及一第三接点，其中，所述的第一接点是与源极连接线243耦接，所述的第二接点是与一源极驱动单元282耦接，及所述的第三接点是与一触控单元281耦接；且在一显示期间，所述的第一接点是与所述的第二接点电气相接，及在一触控侦测期间，所述的第一接点是与所述的第三接点电气相接。
[0116]第二多工器290具有一第四接点、一第五接点、以及一第六接点，其中，所述的第四接点是与对向电极连接线222耦接，所述的第五接点是与一共通电压Vcom耦接，及所述的第六接点是与触控单元281耦接；且在所述显示期间，所述的第四接点是与所述的第五接点电气相接，及在所述触控侦测期间，所述的第四接点是与所述的第六接点电气相接。
[0117]另外，保护电极连接线261是与触控单元281耦接以同时提供一ESD(electrostatic discharge ;静电放电)路径及一触控侦测路径。
[0118]图4(a)的架构可提供自电容触控侦测模式和互电容触控侦测模式。请参照图4(b)，其为图4(a)架构所提供的自电容触控侦测模式的一实施例的示意图。在图4(b)中，所示的一电容网络是通过使源极连接线243浮接，使保护电极连接线261耦接一Q)C(charge to digital convers1n ;电荷至数字信号转换)单元,及使对向电极连接线222接地而形成。
[0119]图4(c)为图4(a)架构所提供的自电容触控侦测模式的另一实施例的示意图。在图4(c)中，所示的一电容网络是通过使源极连接线243浮接，使保护电极连接线261耦接一 Q)C(charge to digital convers1n ;电荷至数字信号转换)单元,及使对向电极连接线221耦接一镜像电压而形成，其中所述的镜像电压是依保护电极连接线261上的电压而产生，用以使由保护电极260和对向电极221所界定的电容失去作用，以提高触控操作所引起的电容变化率。当触控事件发生时的等效电容和触控事件未发生时的等效电容的差距越大时，触控侦测的可靠度就越高。
[0120]图4(d)为图4(a)架构所提供的自电容触控侦测模式的另一实施例的示意图。在图4(d)中，所示的一电容网络是通过使源极连接线243浮接，使保护电极连接线261耦接一 Q)C(charge to digital convers1n ;电荷至数字信号转换)单元,及使对向电极连接线222浮接而形成。
[0121]图4(e)为图4(a)架构所提供的自电容触控侦测模式的另一实施例的示意图。在图4(e)中，所示的一电容网络是通过使源极连接线243浮接，使对向电极连接线222耦接一 CDC(charge to digital convers1n ;电荷至数字信号转换)单元,及使保护电极连接线261接地而形成。
[0122]图4(f)为图4(a)架构所提供的自电容触控侦测模式的另一实施例的示意图。在图4(f)中，所示的一电容网络是通过使源极连接线243浮接，使对向电极连接线222耦接一 CDC(charge to digital convers1n ;电荷至数字信号转换)单元,及使保护电极连接线261浮接而形成。
[0123]图4(g)为图4(a)架构所提供的自电容触控侦测模式的又一实施例的示意图。在图4(g)中，所示的一电容网络是通过使源极连接线243浮接，使对向电极连接线222耦接一 CDC(charge to digital convers1n ;电荷至数字信号转换)单元,及使保护电极连接线261耦接一镜像电压而形成，其中所述的镜像电压是依对向电极连接线222上的电压而产生，用以使由保护电极260和对向电极221所界定的电容失去作用，以提高触控操作所引起的电容变化率。
[0124]图4(h)为图4(a)架构所提供的互电容触控侦测模式的一实施例的示意图。在图4(h)中，所示的一电容网络是通过使源极连接线243成为一信号传送端TX，保护电极连接线261成为一信号接收端RX，及对向电极连接线222耦接一直流电压而形成。
[0125]图4(i)为图4(a)架构所提供的互电容触控侦测模式的另一实施例的示意图。在图4(i)中，所示的一电容网络是通过使保护电极连接线261成为一信号传送端TX，源极连接线243成为一信号接收端RX，及对向电极连接线222耦接一直流电压而形成。
[0126]图4(j)为图4(a)架构所提供的互电容触控侦测模式的另一实施例的示意图。在图4(j)中，所示的一电容网络是通过使薄膜晶体管241断开，对向电极连接线222成为一信号传送端TX，及保护电极连接线261成为一信号接收端RX而形成。
[0127]图4(k)为图4(a)架构所提供的互电容触控侦测模式的另一实施例的示意图。在图4(k)中，所示的一电容网络是通过使薄膜晶体管241断开，保护电极连接线261成为一信号传送端TX，及对向电极连接线222成为一信号接收端RX而形成。
[0128]请参照图5(a)，其为本发明具有以进阶边缘电场切换的液晶结构的触控显示器的另一实施例的示意图。如图5(a)所示，该触控显示器具有一像素阵列500、一栅极驱动单元510、一多工器电路520、一源极驱动单元530、以及一触控单元540。
[0129]像素阵列500具有多条源极外接线S、多条栅极外接线G、至少一条对向电极外接线C、及多个像素单元100，其中各像素单元100 (请参照图1)具有:一第一基板110 ;—对向电极121，位于第一基板110上方；一对向电极连接线122，与对向电极121电气相接，且与所述至少一条对向电极外接线C的一f禹接；一绝缘层130,位于对向电极121上方；一薄膜晶体管141，位于绝缘层130上方且具有一栅极、一源极、及一漏极；一像素电极142，位于绝缘层130上方且与该漏极电气相接，且其是一梳状电极；一栅极连接线144，与该栅极电气相接且与一所述栅极外接线G耦接；一源极连接线143，与该源极电气相接且与一所述源极外接线S耦接；一液晶层150，位于薄膜晶体管141及像素电极142上方；以及一第二基板160,位于液晶层150上方。
[0130]栅极驱动单元510是与所述栅极外接线G耦接。
[0131]多工器电路520是与所述源极外接线S及所述至少一条对向电极外接线C耦接。
[0132]源极驱动单元530是与多工器电路520耦接。
[0133]触控单元540是与多工器电路520耦接。
[0134]其中，多工器电路520会在一显示期间使所述源极外接线S及所述至少一条对向电极外接线C与源极驱动单元530耦接，及在一触控侦测期间使所述源极外接线S及所述至少一条对向电极外接线C与触控单元540耦接；且触控单元540在所述触控侦测期间会执行一触控侦测程序，其是由自电容触控侦测程序、互电容触控侦测程序、和二者的任一组合所组成的群组中所选择的一种控侦测程序。
[0135]图5(b)为图5(a)的细部示意图，其中触控单元540具有一信号传送/接收单元5401、一电荷至数字信号转换单元5402、以及一偏压单元5403，其中，电荷至数字信号转换单元5402是用以执行所述的自电容触控侦测程序；信号传送/接收单元5401是用以执行所述的互电容触控侦测程序；以及偏压单元5403是用以使特定电容失去作用-例如，当偏压单元5403提供给像素阵列500的电压等于信号传送/接收单元5401提供给像素阵列500的电压时，就不会有电流流入由像素电极142和对向电极121界定的电容，亦即，由像素电极142和对向电极121所界定的电容就会失去作用。在触控侦测的过程中，由手指产生的电容量并不大，若能使像素阵列500内部的电容量降低，将可提升触控侦测的可靠度。
[0136]请参照图6，其为本发明具有以进阶边缘电场切换的液晶结构的触控显示器的另一实施例的示意图。如图6所示，该触控显示器具有一像素阵列600、一栅极驱动单元610、一多工器电路620、一源极驱动单兀630、以及一触控单兀640。
[0137]像素阵列600具有多条源极外接线S、多条栅极外接线G、至少一条对向电极外接线C、多条保护电极外接线E、及多个像素单元200，其中各像素单元200(请参照图3)具有:一第一基板210 ;—对向电极221,位于第一基板210上方；一对向电极连接线222,与对向电极221电气相接，且与所述至少一条对向电极外接线C的一耦接；一绝缘层230，位于对向电极221上方；一薄膜晶体管241,位于绝缘层230上方且具有一栅极、一源极、及一漏极；一像素电极242，位于绝缘层230上方且与该漏极电气相接，且其是一梳状电极；一栅极连接线244，与该栅极电气相接且与一所述栅极外接线G耦接；一源极连接线243，与该源极电气相接且与一所述源极外接线S耦接；一液晶层250，位于薄膜晶体管241和像素电极242上方；一保护电极260，位于液晶层250上方；一保护电极连接线261，与保护电极260电气相接且与一所述保护电极外接线E耦接；以及一第二基板270，位于保护电极260上方。另外，虽然在图3中保护电极260是位于第二基板270下方，但事实上其亦可位于第二基板270上方，且保护电极260可沿列的方向或行的方向或任一歪斜的方向排列，且其图形可为长条形、三角形、或其他任一形状。请参照图7 (a)-7(b)，其绘示图3保护电极260的二实施例。在图7(a)中，保护电极260是由三角形的ITO构成。在图7(b)中，保护电极260是由网状的导体构成，且二相邻保护电极260间设置有绝缘体2601。
[0138]栅极驱动单元610是与所述栅极外接线G耦接。
[0139]多工器电路620是与所述源极外接线S、所述至少一条对向电极外接线C、以及所述保护电极外接线E耦接。
[0140]源极驱动单元630是与多工器电路620耦接。
[0141]触控单元640是与多工器电路620耦接。
[0142]其中，多工器电路620会使所述保护电极外接线E与触控单元640耦接；在一显示期间使所述源极外接线S以及所述至少一条对向电极外接线C与源极驱动单元630耦接；以及在一触控侦测期间使所述源极外接线S及所述至少一条对向电极外接线C与触控单元640耦接。触控单元640在所述触控侦测期间会执行一触控侦测程序，其是由自电容触控侦测程序、互电容触控侦测程序、和二者的任一组合所组成的群组中所选择的一种控侦测程序。
[0143]如图5(b)的触控单元540，触控单元640亦具有一信号传送/接收单元、一电荷至数字信号转换单元、以及一偏压单元(未示于图中)，其中，电荷至数字信号转换单元是用以执行所述的自电容触控侦测程序；信号传送/接收单元是用以执行所述的互电容触控侦测程序；以及偏压单元是用以使特定电容失去作用。由于触控单元640的原理已见于图5(b)的说明中，故在此不拟赘述。
[0144]本发明因其新颖的设计而具有以下的优点:
[0145]1.本发明的触控显示器可利用一边缘电场切换式液晶结构提供触控功能。
[0146]2.本发明的触控显示器可利用一边缘电场切换式液晶结构的二电极层执行一自电容或互电容触控侦测程序。
[0147]3.本发明的触控显示器可利用一边缘电场切换式液晶结构的一像素电极层、一对向电极层、及一保护电极层执行一自电容或互电容触控侦测程序。
[0148]4.本发明的触控显示器可利用一偏压技术提高触控可靠度。
[0149]5.本发明的触控显示器可提供双触控平面。
[0150]6.本发明的触控显示器可简化触控屏幕的结构以降低产品厚度、提高良率、及降低成本。
[0151]本发明所揭示的，乃较佳实施例，凡是局部的变更或修饰而源于本发明的技术思想而为熟习该项技术的人所易于推知的，俱不脱本发明的权利要求范畴。
【权利要求】
1.一种具有以进阶边缘电场切换的液晶结构的触控显示器，其具有一像素单元及一多工器电路以提供一显示功能及一触控感测功能，其中该像素单元具有: 一第一基板; 一对向电极，位于该第一基板上方； 一对向电极连接线，与该对向电极电气相接； 一绝缘层，位于该对向电极上方； 一薄膜晶体管，位于该绝缘层上方且具有一栅极、一源极、及一漏极； 一像素电极，位于该绝缘层上方且与该漏极电气相接； 一栅极连接线，与该栅极电气相接； 一源极连接线，与该源极电气相接；以及 一液晶层，位于该薄膜晶体管、该像素电极、及该绝缘层上方；以及该多工器电路具有: 一第一多工器，其具有一第一接点、一第二接点、以及一第三接点，其中，该第一接点与该源极连接线稱接，该第二接点与一源极驱动单元稱接，该第三接点与一触控单元稱接，该第一接点在一显示期间与该第二接点电气相接，及该第一接点在一触控侦测期间与该第三接点电气相接；以及 一第二多工器，其具有一第四接点、一第五接点、以及一第六接点，其中，该第四接点与该对向电极连接线耦接，该第五接点与一共通电压耦接，该第六接点与该触控单元耦接，该第四接点在所述的显示期间与该第五接点电气相接，及该第四接点在所述的触控侦测期间与该第六接点电气相接。
2.如权利要求1所述的具有以进阶边缘电场切换的液晶结构的触控显示器，其中该像素单元进一步具有: 一保护电极，位于该液晶层上方；以及 一保护电极连接线，与该保护电极电气相接且与该触控单元耦接。
3.如权利要求1所述的具有以进阶边缘电场切换的液晶结构的触控显示器，其中该像素单元进一步具有一第二基板，其位于该液晶层上方。
4.如权利要求2所述的具有以进阶边缘电场切换的液晶结构的触控显示器，其中该像素单元进一步具有一第二基板，其位于该保护电极上方。
5.一种具有以进阶边缘电场切换的液晶结构的触控显示器，其具有: 一像素阵列，其具有多条源极外接线、多条栅极外接线、至少一条对向电极外接线、及多个像素单元，各所述像素单元具有: 一第一基板; 一对向电极，位于该第一基板上方； 一对向电极连接线，与该对向电极电气相接，且与所述至少一条对向电极外接线的一率禹接； 一绝缘层，位于该对向电极上方； 一薄膜晶体管，位于该绝缘层上方且具有一栅极、一源极、及一漏极； 一像素电极，位于该绝缘层上方且与该漏极电气相接； 一栅极连接线，与该栅极电气相接且与一所述栅极外接线耦接； 一源极连接线，与该源极电气相接且与一所述源极外接线耦接；以及 一液晶层，位于该薄膜晶体管、该像素电极、及该绝缘层上方； 一栅极驱动单元，与所述栅极外接线耦接； 一多工器电路，与所述源极外接线及所述至少一条对向电极外接线耦接； 一源极驱动单元，与该多工器电路耦接；以及 一触控单元，与该多工器电路耦接； 其中该多工器电路在一显示期间使所述源极外接线及所述至少一条对向电极外接线与该源极驱动单元耦接，及在一触控侦测期间使所述源极外接线及所述至少一条对向电极外接线与该触控单元耦接。
6.如权利要求5所述的具有以进阶边缘电场切换的液晶结构的触控显示器，其中该触控单元在所述触控侦测期间执行一触控侦测程序，且该触控侦测程序由自电容触控侦测程序、互电容触控侦测程序、和二者的任一组合所组成的群组中所选择的一种控侦测程序。
7.如权利要求5所述的具有以进阶边缘电场切换的液晶结构的触控显示器，其中各所述像素单元进一步具有一第二基板，其位于该液晶层上方。
8.一种具有以进阶边缘电场切换的液晶结构的触控显示器，其具有: 一像素阵列，其具有多条源极外接线、多条栅极外接线、至少一条对向电极外接线、多条保护电极外接线、及多个像素单元，各所述像素单元具有: 一第一基板; 一对向电极，位于该第一基板上方； 一对向电极连接线，与该对向电极电气相接，且与所述至少一条对向电极外接线的一率禹接； 一绝缘层，位于该对向电极上方； 一薄膜晶体管，位于该绝缘层上方且具有一栅极、一源极、及一漏极； 一像素电极，位于该绝缘层上方且与该漏极电气相接； 一栅极连接线，与该栅极电气相接且与一所述栅极外接线耦接； 一源极连接线，与该源极电气相接且与一所述源极外接线耦接； 一液晶层，位于该薄膜晶体管、该像素电极、及该绝缘层上方； 一保护电极，位于该液晶层上方；以及 一保护电极连接线，与该保护电极电气相接且与一所述保护电极外接线耦接； 一栅极驱动单元，与所述栅极外接线耦接； 一多工器电路，与所述源极外接线、所述保护电极外接线、及所述至少一条对向电极外接线耦接； 一源极驱动单元，与该多工器电路耦接；以及 一触控单元，与该多工器电路耦接； 其中该多工器电路用以使所述保护电极外接线与该触控单元耦接，在一显示期间使所述源极外接线及所述至少一条对向电极外接线与该源极驱动单元耦接，及在一触控侦测期间使所述源极外接线及所述至少一条对向电极外接线与该触控单元耦接。
9.如权利要求8所述的具有以进阶边缘电场切换的液晶结构的触控显示器，其中该触控单元在所述触控侦测期间执行一触控侦测程序，且该触控侦测程序由自电容触控侦测程序、互电容触控侦测程序、和二者的任一组合所组成的群组中所选择的一种侦测程序。
10.如权利要求8所述的具有以进阶边缘电场切换的液晶结构的触控显示器，其中各所述像素单元进一步具有一第二基板，其位于该保护电极上方。
【文档编号】G06F3/041GK104238168SQ201410177042
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年4月29日 优先权日:2013年6月6日
【发明者】陈汉昌, 杜彦宏, 贾丛林, 张仁杰, 邬志文 申请人:丽智科技股份有限公司
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