TWI357010B - Image displaying systems and the related touch sen - Google Patents

Description

1357010 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明有關於一種顯示裝置，特別係有關於一種將 觸控面板與彩色濾光層整合之一顯示裝置。 【先前技術】 現今存在多種型式的輸入裝置用以執行電腦系統中 =動作例如在一顯示螢幕上移動指標（curs〇r)及/或進行 選取。舉例而言，這些輸入裝置可包括按鈕、按鍵、滑 鼠、軌跡球、觸控板、搖桿、觸控螢幕…等等。特別是 觸控螢幕由於其操作上簡單、多用途以及價格下降已經 ^來愈受歡迎。觸控螢幕使得使用者只要簡單地藉由手 指或尖筆（styles)即可進行選擇或移動指標。一般而言， 觸控螢幕會辨冑出觸㈣作與觸4到顯示螢幕上的位 置’因此電腦系統會解譯此觸控動作，並根據此觸控動 作執行一對應的動作。 _觸控螢幕通常包括一觸控面板、一控制器以及一展 ，焉區動私式。此觸控面板係為具有觸控感測表面之一乾 =平板，並且此觸控面板係設置於顯示螢幕之前方，使 得觸控感測表面可以覆蓋住顯示螢幕之透光區域。觸控 面板^記錄下觸控動作，並將這些信號傳送給控制器。 控制器會處理這些信號，並將資料傳送給電腦系統。.軟 體驅動程式則接著將這些觸控動作轉換成電 腦動作。 而於顯示螢幕上外加觸控面板，將會造成整個 〇773-A33359TWF;P2007063 5 1357010 • 觸控螢幕的厚度與體積增加。 【發明内容】 本發明係提供一種影像顯示系統，包括一觸控面 _、板，該觸控面板包括一透明基板，具有一第一表面以及 相對於第一表面之一第二表面；一黑矩陣，設置於透明 基板的第二表面上’以便於透明基板上定義出一透光 區，一保護層，順應性地設置於黑矩陣與透明基板的透 光區之上；至少一透明電極，設置於保護層之上並且位 . 於透光區中，其中透明電極、透明基板以及一外部電極 係構成一第一觸控感測電容；一平坦層，係設置於保護 層與透明電極之上；一彩色濾光層，係設置於平坦層之 上’以及一共用電極，設置於平坦層之上並包覆住彩色 遽光層。 ¥發明亦提供一種影像顯示系統，包括一觸&面 鲁板，該觸控面板包括一透明基板，具有一第一表面以及 相對於第一表面之一第二表面；一黑矩陣，設置於透明 基板的第二表面上，以便於透明基板上定義出一透光 區，一保護層，順應性地設置於黑矩陣與透明基板的透 • 光區之上；至少一第一透明電極’設置於保護層之上並 - 且位於透光區中，其中透明電極、透明基板以及一外部 電極係構成一第一觸控感測電容，並且第一透明電極係 朝著一第一方向延伸；一平坦層，係設置於保護層與第 一透明電極之上；至少一第二透明電明設置於平坦層之 6 〇773-A33359TWF;P2007063 /ϋΐο :’其中第二透明電極係朝著與第—方向係交錯之一第 方向延伸，並且第二透明電極、透明基板以及外部電 極係構成第二觸控感測電容；一彩色濾光層，係設置於 平坦層之上；以及一共用電極，設置於平坦層之上並包 覆住彩色濾光層。 本發明亦提供一種觸控感測電路，設置於一觸控面 板中’包括-積分電路，祕至觸控面板中之—感應電 極，用以根據一交流驅動信號，累加由於感測電極上之 電容值變化所產生之電壓差值；以&一放大3，用以放 大積分電路所累積之電壓差值。 為了讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能 更明顯易懂，下文特舉一較佳實施例，並配合所附圖示， 作詳細說明如下： 【實施方式】 本發明係將觸控面板與顯示螢幕之上板進行整合， 以便整個觸控螢幕的厚度、體積與成本皆能夠減少。第 1A圖係為本發明之顯示面板之一實施例。如圖所示，顯 示面板100A係包括一陣列基板1〇、一觸控面板2〇、以 及電路板30與40。陣列基板10係包括畫素陣列u，其 中晝素陣列11係具有複數資料信號線、複數掃描信號線 以及複數畫素單元，但不限定於此。電路板40係耦接至 陣列基板10,並且包括一第一控制器41用以根據來自主 機系統（未圖示）之資料驅動陣列基板10。觸控面板20係 0773-A33359TWF;P2007063 7 1357010 包，形成於-基板上之複數感應電極21、形成於基板上 之複數彩色it光層以及-觸控感測電路23係包括複數轉 換單元，用以將感測電極21所感測到之電容值變化轉換 成電壓值。電路板3G仙接至觸控面板2()，並且包括一 第二控制器32用以根據觸控感測電路23所產生之壓 值，輸出對應的信號至主機系統。 第1B圖係為本發明之顯示面板之另一實施例。如 圖所示，顯示面板麵係與第1A圖中之顯示面板相似， 其差異在於電路板3G係整合至電路板4()中，並且觸斤 面板20上之觸控感測電路23，，係整合至陣列基板ι〇 : 上。在此實施例中，電路板40上之第一控制@ 41,，除了 能根據來自主機系統（未圖示）之資料驅動陣列基板1〇, 亦能根據觸控感測電路23”所產生之電壓I，輸出對應的 信號至主機系統。 第2A圖係為觸控感測電路23中轉換單元之一實施 •例。如圖所示，轉換單元24係、包括積分電路25、共南電 極26、交流驅動信號CE、放大器27、開關元件swi以 及電容cf。轉換單元24係藉由麵合電μ—輛接至第 1Α圖或第1Β圖中觸控面板2〇上之-感應電極21(即電 -谷Csense之-電極）。當使用者之手指或觸控筆⑽㈣接 -觸至觸控面板20時，則會與觸控面板2〇中之透明基板 與感應電極21構成電容換言之，當使用者之手 筆接觸至觸控面板2〇時，電…處⑽ 之〜電谷值曰增加’因此將可於節點細上造成一電壓 0773-A33359TWF；P2007063 8 1357010 差值。積分電路25係用以累積節點ND1上之電壓差值， 而開關兀件swi每隔一既定時間之後，將積分電路25 所累積之電壓差值，輸出至放大器27。放大器27與電容 cf係用以放大積分電路25所累積之電壓差值，作為一輸 出電壓V0ut輸出至電路板3〇上之第二控制器32或電路 板40上之第一控制器41”。在某些實施例中，電容 亦可被略除。此外’在實際電路中電容Csense與Cc —

之共用電極26之間亦會有寄生電容Cpar存在，如第2B 圖所示。 •、第3圖係為本發明之觸控面板之一實施例。此處， 為了簡化圖式，僅繪示出整個觸控面板2〇A之一部分。 觸控面板20A包括一透明基板5〇、一黑矩陣BM、一保 護層52、一感應電極54、一平坦層56、一彩色濾光層 58以及一共用電極6〇。透明基板5〇係可為一玻璃基板， 並且透明基板50具有一第一表面61以及相對於第一表 ❿面61之一第二表面62。黑矩陣BM係設置於透明基板 50的第二表面62上，以便於透明基板5〇上定義出至少 透光£ TA。保護層52係順庳性地設置於黑矩陣bm 與透明基板50的透光區TA之上。感應電極54係順應性 •地設置於保護層52與黑矩陣之BM上。舉例而言，感應 -電極54係由透光區TA延伸至黑矩陣BM之上。透明基 板50、感應電極54以及一外部電極（例如人的手指或觸 控筆），係構成電容Csense。舉例而言’感應電極μ係為 透明的，例如IT0，但不限定於此。平坦層56係設置於 〇773-A33359TWF;P2007063 9 1357010 保濩層52與感應電極54之上，但平坦層56具有開口 63 .用以路出部分感應電極54。彩色濾光層58係設置於平坦 f 56之上’並且對準於透光區TA，並且彩色濾光層％ ·' 括紅色區、綠色區以及藍色區。共用電極60係設置於 平坦層56之上，並包覆住彩色攄光層58,共用電極6〇 係電性連接至交流驅動信號CE(如第2人及2B圖所示卜 第4A圖係為顯示面板之另一實施例。如圖所示， φ觸控面板2〇A之感應電極54可係藉由金屬球64，例如 金球（Au ball)，電性連接至陣列基板1〇上之一導電層 66。換s之，觸控面板2〇a係可用於第圖中所示之實 施例，用以藉由金屬球64與導電層66，將感應電極％ 上之電容變化傳送至觸控感測電路23，，中之積分電路 25。在此情況下，電容（:咖咖可視為省略。 第4B圖係為顯示面板之另一實施例。如圖所示， 觸控面板20A係與第4A圖中所示之觸控面板相似，其 φ 差別在於感應電極54並不藉由金屬球電性連接至陣列基 板10,而是藉由空氣作為介質耦接至導電層66,其中導 電層66係用以耦接至陣列基板10上觸控感測電路23” 中之積分電路25。在此情況下，感應電極54、陣列基板 10中之導電層66以及位於其間的空氣將可構成電容 CC〇Uple 〇 第5圖係為本發明之觸控面板之另一實施例。如圖 所示’觸控面板20B係與第3圖中之觸控面板2〇A相似， 其差別在於更包括一導電層68設置於黑矩陣BM與感應 0773-A33359TWF;P2007063 10 1357010 電極54之間。感應電極54可藉由導電層68轉接至觸控 感測電路23令之積分電路25。當觸控感測電路23設置 於觸控面板20之上（如第1A圖中所示之實施例）時，感 應電極54上之電容變化係可藉由導電層68耦接至觸控 面板20上觸控感測電路23中之積分電路25。當觸控感 測電路23設置於陣列基板1〇之上(如第1B圖中所示之 實施例）時’觸控面板細亦可藉由金屬球或空氣麵接至 陣列基板10,以便將感應電極54上之電容變化係藉由金 屬球或空氣耦接至觸控感測電路23”中之積分電路25。 一第6圖係為本發明之觸控面板之另一實施例。如圖 所不，觸控面板2〇c係為一多點觸控型以^) 之觸控面板。觸控面板2〇c係與第3圖中之觸控面板說 相似’其差別在於以複數感應電極7G取代感應電極54 設置於保護層52上，並且位於透光區ta中，感應電極 7〇係朝著一第-方向(即進入紙面的方向)延伸，每個感 應電極70、透明基板5〇、以及外部電極(例如人的手指或 觸控筆）係構成-電容Csense。感應電極72係設置於平坦 層56中，並且感應電極72係朝著一第二方向（即平行於 ’氏面的方向）延伸，感應電極72、透明基板、以及外邛 電極亦係構成一電容C_e。舉例而言’第一方向係垂直 於第二方向，但不限定於此。此外，平坦層56係具有開 口 76路出部分的感應電極72。在此實施例巾，觸控面板 感應電極70與72亦可藉由金屬球或空氣輕接 至陣列基板1〇上。如第1B圖中所示實施例中，觸控感 0773-A33359TWF;P20〇7〇63 11 /010 ^A/1麵以便顯示影像。舉例而言，顯示系統300传 貫現成-電子裝置，例如筆記型電腦、手機、數位 H數位㈣⑽A)、桌上型電腦、電視機、^ =顯不、全球定位系統(GPS)、航空用顯示 二 式數位影碟（DVD)播放器，但不限定於此。 攜 、雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用 以限=本發明，任何熟知技藝者，在不脫離本發明之精 神和耗圍内，當可作些許更動與潤飾，因此本發明之保 護範圍當視後附之中請專利範圍所界定者為準。 ’、 【圖式簡單說明】 第1A圖係為本發明之顯示面板之一實施例。 第1B圖係為本發明之顯示面板之另一實施例。 第2A圖係為觸控感測電路中轉換單元之一實施例。 第2B圖係為觸控感測電路中轉換單元之另一實施 例。 第3圖係為本發明之觸控面板之一實施例。 第4A圖係為顯示面板之另一實施例。 第4B圖係為顯示面板之另一實施例。 第5圖係為本發明之觸控面板之另一實施例。 第6圖係為本發明之觸控面板之另一實施例。 第7圖係為本發明之觸控面板之另一實施例。 苐8圖係為影像顯示系統之一實施例。 【主要元件符號說明】 〇773-A33359TWF;P2007063 13 1357010

10 :陣列基板； 11 :晝素陣列； 20、 20A~20D :觸控面板； 21、 54、70、72 :感應電極； 23、23” ：觸控感測電路； 24 :轉換單元； 25 : 積分電路； 26、60 :共用電極； 27 : 放大器； 30、40 :電路板； 32 : 第二控制器； 41、41” ：第一控制器； 50 : 透明基板； 52 :保護層； 56 : 平坦層； 58 :彩色濾光層； 61 : 第一表面； 62 :第二表面； 63 : 開口； 64 :金屬球； 66、 68 :導電層； 100A、100B :顯示面板 ， 300 :顯示系統； 220 :電源供應器； BM :黑矩陣； ΤΑ : 透光區； SW :開關元件； ND1 :節點； Vout :輸出電壓； CE : 交流驅動信號； Cf ' Cc〇uple ' CSense ' ^par :電容。 0773-A33359TWF;P2007063 14

Claims (1)

1357010 修正本 月心修正本 第97U0530號 修正曰期:100.11.15 十、申請專利範圍： 1 · 一種影像顯示系統，包括： 一觸控面板，包括： 一透明基板，具有一第一表面以及相對於該第一表 面之—第二表面； 一黑矩陣，設置於該透明基板的該第二表面上，以 便於該透明基板上定義出一透光區； 一保護層，順應性地設置於該黑矩陣與該透明基板 的該透光區之上； i 至少一透明電極，設置於該保護層之上並且位於該 透光區中，其中該透明電極、該透明基板以及一外部雷 極係構成一第一觸控感測電容； 一平坦層，係設置於該保護層與該透明電極之上； 彩色慮光層，係設置於該平坦層之上，其中該平 坦層係夾設於該透明電極以及該彩色濾光層之間丨以及 一共用電極，設置於該平坦層之上並包覆住該彩色 濾光層。 2.如申請專利範圍第丨項所述之影像顯示系統，其 中該彩色濾光層係對準該透光區，並且至少包括一紅色 £、'一綠色區以及一藍色區。 3‘如申請專利範圍第2項所述之影像顯示系統，其 中該透明電極係順應性地設置於該透光區與該黑矩陣之 4.如申請專利範圍第3項所述之影像顯示系統，更 15 修正本 ’該陣列基板包 單元以及一觸控 第97110530號 修正日期:100JU5 匕括陣列基板與該觸控面板相對設置 ，複數資料、線 '複數掃描線、複數顯示 感測電路。 中4.::==:項所述之影像顯示系統，其 的透明：： 邛分該透明電極，並且該露出 路。，料性連接至料㈣板上制控感測電. 示系統，其 性耦接至該 更 •申請專利範圍第5項所述之影像顯 中該露出的透明電極係藉由金屬球或空氣電 陣列基板上該觸控感測電路。 -v , ^ ^ ^ ^ nr ϋϋ ^ 包括一顯示面板，該顯示面板包括： 該觸控面板； 該陣列基板；以及 「控，器，_至該陣列基板，用以控制該等顯示 早兀’使得該顯示面板顯示影像 、、、 電路所侍到之資料提供觸控功能。 、、 7項所述之 電子裝置， 影像顯示系統，其 並且該電子裳置包 8.如申請專利範圍第 中该影像顯示系統包括一 括該顯示面板。 9.如申請專利範圍第8項 中該電子裝置包括：筆記型電腦、手：像:：”，其 ,.,, 回卞微、數位相機、侗 人數位助理、桌上型電腦、電視機、車上型 球定位系統（gps)、航空用顯示器或可#y、态 '全 乂 j攜式數位影碟播放 16 1357010

包括 第 97110530 號 修正日期:100.11.15 修正本 10.如申請專利範圍第3項所述之影像顯示系統 又 一觸控感測電路，設置於該透明基板上；以及 陣列基板，該陣列基板包括複數資料線、複數掃 描線、複數顯示單元。 Π.如申請專利範圍第1〇項所述之影像顯示系統， 其中該觸控面板更包括一導電層設置於該黑矩陣與該透 月電極之間，用以將該透明電極電性連接至該透明基板 上該觸控感測電路。 如申請專利範圍第u項所述之影像顯示系統， 更包括一顯示面板，該顯示面板包括： 該觸控面板，與該陣列基板相對設置； 第—控制器，設置於一第一電路板上並耦接至該 板’用以控制該等顯示單元，使得該顯示面板 不景> 像；以及 透明制器，設置於—第二電路板，並且輕接該 处月基板上的該觸控感測電路，用以提供觸控功能。 Φ」3.如申請專利範圍第1項所述之影像顯示系統，其 -==電極、該透明基板以及—外部€極係構成-第 二S測電容，並且該第一透明電極係朝著—第— 向延伸’並且該觸控面板更包括： 厂平坦層，係設置於該保護層與該第一透明 上，以及 < 17 胗正曰期:100.11.15 弟 97110530 號 η 哕第-透明，―攻明電極’設置於該平坦層之中，其中 向延伸，並且該第二：明：ΓΓ交錯之一第二方 電極係構成一第二觸控感：電容該透明基板以及該外部 宜中13項所狀料顯示系統， /、中該弟一方向係垂直於該第二方向。 盆中翻範圍第13項所述之影像顯示系統， 第一透明電極之間以㈣層;^於該黑㈣與該 =分別將該第一、第二透明電極電性 歹J基板上之一觸控感測電路。 16.如申請專利範圍第Μ頂糾、+、 ^ 其中該平坦層具有開心系統， 該露:的第二透明電極係用以電性連接= 之一觸控感測電路。 土板上 二申請專利範圍第16項所述之影像顯 ， ，、中破路出之該第二透明電極係藉由一金 該陣列基板上之該觸控感測電路。 電&接 18.如申請專利範圍第者 系統，其中上賴㈣測電路^^項所权影像顯示 ，減至朗控岐him _據一父流驅動信號’累加由於該感測電極上之雷 容值變化所產生之電壓差值；以及 々上之電 一放大器’用以放大該齡電路所累積之電壓差值。 1357010 第 97110530 號 修正曰期:I00.IU5 修正本 19·如申請專利範圍第18項 其中上述觸控感測電路，更包括 ：^顯示系統， 感應電極與上述積分電路之間。^接於上述 20.如申請專利範圍苐19項 一 其中上述觸控感測電路，更包括 讀顯示系統， :分電路與上述放大二兀件耦接於上述 该積分電路所累積之電壓差值傳輸時間，將 19 13-57010 第971]053〇號 修正曰期:100.11.15 修正頁 /曰修(更)正替換頁

第1Β圖 1357010 [/年"月/日修OU正替換頁j ---* 20A 10 第 97110530 號 修正日期:100.11.15 BM 1 l BM 54

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100D 第4B圖