触控显示装置的制作方法

本发明是有关于一种触控显示装置，特别是有关于一种能测试触控感测电极的触控显示装置。

背景技术：

现有的内嵌式触控显示装置无法检测触控感测电极，会导致后段模块良率低，造成生产成本的增加。因此，有必要提供一种方法进行触控感测电极的检测，并且在不增加复杂电路的情况下进行检测，以方便使用者快速且简单的测试而增加触控显示装置的良率。

技术实现要素：

根据本发明的一实施例，一触控显示装置包含多条数据线、多条扫描线及一基板。数据线及扫描线形成在基板上。触控显示装置更包含多个像素元件，配置成一矩阵阵列，像素元件耦接至相对应的数据线及扫描线。触控显示装置更包含多个触控感测电极，配置成一矩阵阵列。触控显示装置更包含一形成在基板上的触控栅极垫以及多个第一切换晶体管。每一第一切换晶体管包含一第一端、一第二端及一控制端。每一第一切换晶体管的第一端耦接触控感测电极的一第一行的其中一触控感测电极以及一触控显示驱动器。每一第一切换晶体管的第二端耦接一第一测试垫。每一第一切换晶体管的控制端用以耦接至触控栅极垫。

根据本发明的另一实施例，一触控显示装置包含多条数据线、多条扫描线及一基板。数据线及扫描线形成在基板上。触控显示装置更包含多个像素元件，配置成一矩阵阵列，像素元件耦接至相对应的数据线及扫描线。触控显示装置更包含多个触控感测电极，配置成一矩阵阵列。触控显示装置更包含一形成在基板上的触控栅极垫以及多个第一组切换晶体管。每一第一组切换晶体管包含 一第一端及一第二端及一控制端。每一第一组切换晶体管的第一端耦接触控感测电极的一第一行的一第一组的触控感测电极以及一触控显示驱动器。每一第一组切换晶体管的第二端耦接一第一测试垫。每一第一组切换晶体管的控制端用以耦接至触控栅极垫。

附图说明

为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明，其中：

图1绘示本发明一实施例的触控显示装置100的方块图。

图2绘示本发明一实施例的触控显示装置100的电路图。

图3A和图3B绘示本发明的两个实施例的切换晶体管与测试垫连接的示意图。

图4A绘示本发明的一实施例的切换晶体管与测试垫分组连接的示意图。

图4B绘示本发明的另一实施例的切换晶体管与测试垫连接的示意图。

图5绘示一种自容式触控架构的示意图。

图6绘示如图5的自容式触控架构执行测试的时序图。

图7绘示一种互容式触控架构的示意图。

图8绘示如图7的互容式触控架构执行测试的时序图。

图中元件标号说明如下：

100：触控显示装置

110：液晶显示模块

120、900：基板

130：玻璃基板

D₁、D₂、D₃、D₄、D_m、D：数据线

S₁、S₂、S₃、S₄、S_n、S：扫描线

P(x,y)、PE_ITO：像素元件

AA：有源区

COG：玻璃上芯片

TFT：切换晶体管

C、C-1、C-2、C-3、C-4、C-5、C-6、C-7、C-8、C-9、C-10、C-11、C-12、C-X、C-Y、C-Z、C-1-3、C-2-4：测试垫

T(x,y)：触控感测电极

T-1、T-2、T-3、T-4、T-5、T-6、T-7、T-8、T-n：第一行、第二行、…第n行的触控感测电极

TFT1：第一切换晶体管

TFT2：第二切换晶体管

DTFT：显示切换晶体管

D-R1、D-Rn：红色数据线

D-G1、D-Gn：绿色数据线

D-B1、D-Bn：蓝色数据线

S-Rn：红色扫描线

S-Gn：绿色扫描线

S-Bn：蓝色扫描线

TGate：触控栅极垫

SGate：显示晶体管的栅极垫

TDDI：触控显示驱动器

G1、G2、G3：第一组、第二组、第三组的触控感测电极

VGH、VGL：电压位准

Tx1、Tx2、Tx3、Tx4、Txm：传送端

Rx1、Rx2、Rx3、Rx4、Rxn：接收端

具体实施方式

请同时参照图1及图2。图1绘示本发明一实施例的触控显示装置100的方块图。图2绘示本发明一实施例的触控显示装置100的电路图。触控显示装置100包含一液晶显示模块110，多条数据线D₁～D_m及多条扫描线S₁～S_n形成在基板120上的有源区AA。有源区AA更包含多个像素元件P(x,y)，配置成一矩阵阵列，这些像素元件耦接至相对应的数据线及扫描线。液晶显示模块110更包含一触控栅极垫TGate及多个切换晶体管TFT。液晶显示模块110更包含 一显示晶体管的栅极垫SGate及多个测试垫C形成在玻璃基板130上。液晶显示模块110更包含一玻璃上芯片COG形成在玻璃基板130上，此时玻璃基板130与基板120可以是同一片基板，芯片COG可例如是整合型的一触控显示驱动器(Touch with Display Driver或是Touch and Display Driver Integration，简称TDDI)。

如图2所示，液晶显示模块110更包含多个触控感测电极T(x,y)配置成一矩阵阵列。这些触控感测电极T(x,y)可例如是内嵌式触控的电极结构，与像素元件P(x,y)整合并形成在基板120上，例如以像素元件P(x,y)中的共同电极(common ITO)予以图案化后当作触控感测电极T(x,y)。触控感测电极T(x,y)可以是自容式触控架构也可以是互容式触控架构，图2是以自容式触控架构为例说明。在有源区AA之外有多个切换晶体管TFT，其中第一切换晶体管TFT1(对应第一行的触控感测电极T-1)包含一第一端及一第二端及一控制端。对应第一行的触控感测电极T-1的每一第一切换晶体管TFT1的第一端耦接第一行的触控感测电极T-1的其中一个以及触控显示驱动器TDDI的多个接脚的其中一个接脚(Pin)，每一第一切换晶体管TFT1的第二端耦接第一测试垫，且这些第一切换晶体管的控制端耦接至触控栅极垫TGate。其中第一测试垫例如为用于液晶显示器点亮测试的测试垫，例如图2中的C-1～C-Z的其中之一皆可。

举例来说，触控显示装置的数据线包含一第一组数据线、一第二组数据线及一第三组数据线，例如分别为红色数据线D-Rn、绿色数据线D-Gn及蓝色数据线D-Bn，在进行液晶显示器点亮测试时，多个显示切换晶体管DTFT各包含一第一端及一第二端及一控制端，这些显示切换晶体管DTFT分别耦接到像素元件P(x,y)中对应的每一红色数据线D-R1～D-Rn(1～n行)、绿色数据线D-G1～D-Gn(1～n行)或蓝色数据线D-B1～D-Bn(1～n行)及对应红色数据线的测试垫C-1、对应绿色数据线的测试垫C-2或对应蓝色数据线的测试垫C-3，且每一显示切换晶体管DTFT的控制端耦接至显示晶体管的栅极垫SGate。在执行液晶显示器点亮测试时，从显示晶体管的栅极垫SGate于一显示测试周期传送一显示测试信号到这些显示切换晶体管DTFT以测试红色数据线D-Rn、绿色数据线D-Gn及蓝色数据线D-Bn。为了清楚简洁，像素元件P(x,y)在图2中省略不予绘示，而测试垫C-1～C-3可如图1所示，配置在基板120上的芯 片COG(或称TDDI)的两侧，并且借由走线与芯片COG电性连接(省略未绘示)。在一实施例中，触控显示装置更包含红色扫描线S-Rn、绿色扫描线S-Gn及蓝色扫描S-Bn。触控显示装置也可包含多个切换晶体管分别耦接到红色扫描线S-Rn、绿色扫描线S-Gn或蓝色扫描线S-Bn及对应红色扫描线的测试垫C-X、对应绿色扫描线的测试垫C-Y或对应蓝色扫描线的测试垫C-Z，且这些切换晶体管的控制端耦接至显示晶体管的栅极垫SGate。

在一些实施例中，对应第一行的触控感测电极T-1的第一切换晶体管耦接的第一测试垫可以为对应红色数据线的测试垫C-1、对应绿色数据线的测试垫C-2或对应蓝色数据线的测试垫C-3其中一个。在此实施例中，第一切换晶体管耦接至对应红色数据线的测试垫C-1，以在一触控测试周期时从触控栅极垫TGate于传送一触控测试信号到对应第一行的触控感测电极T-1的第一切换晶体管而测试第一行的触控感测电极T-1。

在一些实施例中，触控显示装置更包含对应第二行的触控感测电极T-2的多个第二切换晶体管TFT2，这些第二切换晶体管也包含一第一端及一第二端及一控制端。每一第二切换晶体管的第一端及第二端分别耦接到第二行的触控感测电极T-2的其中一个以及触控显示驱动器TDDI的其中一个接脚(Pin)，此接脚与前述第一切换晶体管TFT1的第一端所连接到TDDI的接脚是不相同的TDDI的接脚，每一第二切换晶体管TFT2的第二端耦接一第二测试垫，在此例中为对应绿色数据线的测试垫C-2，且每一第二切换晶体管的控制端耦接至触控栅极垫TGate。其中第二测试垫例如为用于液晶显示器点亮测试的测试垫，例如图2中的C-1～C-Z的其中之一皆可，但不与前述的第一测试垫重复。亦即，前述的第一测试垫若举例是C-1，则第二测试垫只能选择C-2～C-Z的其中之一。

在一些实施例中，触控显示装置更包含相邻第二行触控感测电极T-2且对应第三行的触控感测电极T-3的多个第三切换晶体管(未绘示)，这些第三切换晶体管也包含一第一端及一第二端及一控制端。每一第三切换晶体管的第一端及第二端分别耦接到第三行的触控感测电极T-3的其中一个以及触控显示驱动器TDDI的多个接脚的其中一个接脚(Pin)，每一第三切换晶体管TFT3的第二端耦接一第三测试垫，在此例中为对应蓝色数据线的测试垫C-3，且每一 第三切换晶体管的控制端耦接至触控栅极垫TGate。其中第三测试垫例如图2中的C-1～C-Z的其中之一皆可，但不与前述的第二测试垫重复。亦即，前述的第二测试垫若举例是C-2，则第三测试垫只能选择C-1、C-3～C-Z的其中之一。

也就是说，在一些实施例中，对应第一行的触控感测电极T-1的切换晶体管可耦接到测试垫C-1、测试垫C-2、测试垫C-3、测试垫C-X、测试垫C-或、测试垫C-z的其中一个，而对应第二行的触控感测电极T-2的切换晶体管可到测试垫C-1、测试垫C-2、测试垫C-3、测试垫C-X、测试垫C-Y或、测试垫C-Z的另外一个，……以此类推。请参照图3A，图3A绘示本发明的一实施例的切换晶体管与测试垫连接的示意图。如图3A所示，第一行的触控感测电极T-1透过多个切换晶体管TFT耦接到测试垫C-1，第二行的触控感测电极T-2透过多个切换晶体管TFT耦接到测试垫C-2，第三行的触控感测电极T-3透过多个切换晶体管TFT耦接到测试垫C-3，第四行的触控感测电极T-4透过多个切换晶体管TFT耦接到测试垫C-4，……以此类推。在此实施例中，每一行的触控感测电极共用一测试垫，而不同行的触控感测电极使用不同的测试垫。

在另一实施例中，若测试垫不足，可使每两行共用一测试垫。请参照图3B，图3B绘示本发明的另一实施例的切换晶体管与测试垫连接的示意图。如图3B所示，第一行的触控感测电极T-1及第三行的触控感测电极T-3透过多个切换晶体管TFT耦接到测试垫C-1-3，第二行的触控感测电极T-2及第四行的触控感测电极T-4透过多个切换晶体管TFT耦接到测试垫C-2-4，……以此类推。如此的配置可利用更少的测试垫测试更多的触控感测电极。以上图3A及图3B中的每一个切换晶体管TFT事实上是有连接到触控显示驱动器TDDI的对应接脚，但在此两图中为了清楚显示而省略没有绘示出来。

然而，本发明并不以此为限。请参照图4A与4B图，图4A绘示本发明的一实施例的切换晶体管与测试垫分组连接的示意图，图4B绘示本发明的另一实施例的切换晶体管与测试垫连接的示意图。在其他实施例中，可将一行的触控感测电极分组，例如可分为三组，每一组使用对应的切换晶体管。举例来说，假设第一行有9个触控感测电极，对应第一组G1的3个触控感测电极例如T(1,1)～T(1,3)有3个切换晶体管，这3个的每一个切换晶体管的第一端耦接第一行的一第一组的各个对应的触控感测电极T(1,1)～T(1,3)以及各个对应的触控 显示驱动器TDDI的一个接脚，且这3个切换晶体管的各个第二端皆共同耦接至测试垫C-1。同理，对应第二组G2的3个触控感测电极例如T(1,4)～T(1,6)有3个切换晶体管，这3个的每一个切换晶体管的第一端耦接第一行的一第二组的各个对应的触控感测电极T(1,4)～T(1,6)以及各个对应的触控显示驱动器TDDI的一个接脚，且这3个切换晶体管的各个第二端皆共同耦接至测试垫C-2。对应第三组G3的3个触控感测电极例如T(1,7)～T(1,9)有3个切换晶体管，这3个的每一个切换晶体管的第一端耦接第一行的一第三组的各个对应的触控感测电极T(1,7)～T(1,9)以及各个对应的触控显示驱动器TDDI的一个接脚，且这3个切换晶体管的各个第二端皆共同耦接至测试垫C-3。

或者，可将触控感测电极T(1,1),T(1,4),T(1,7)分为第一组、将触控感测电极T(1,2),T(1,5),T(1,8)分为第二组、将触控感测电极T(1,3),T(1,6),T(1,9)分为第三组，并将对应此三组的切换晶体管分别耦接到测试垫C-1、测试垫C-2及测试垫C-3。也就是说，可根据需要对一行内的触控感测电极进行分组分别进行测试，可更精确得知错误的触控感测电极所在位置，以对触控感测电极的良率分析有帮助。

以下举几个例子以说明测试触控感测电极的方法。请同时参照图5和图6。图5绘示一种自容式触控架构的示意图。图6绘示如图5的自容式触控架构执行测试的时序图。自容式触控架构以每行(T-1～T-8)为单位，可分别耦接到不同的测试垫，例如将第一行的触控感测电极T-1和第二行的触控感测电极T-2分别耦接到测试垫C-1和C-2。如图5的自容式触控架构可透过每一行进行自容式逻辑或互容式逻辑测试。如图6所示，在一触控测试周期中，触控栅极垫TGate传送一高位准的触控测试信号V_GH以测试触控感测电极，此时显示测试信号位于低位准V_GL而不进行显示测试，之后在一显示测试周期中，显示晶体管的栅极垫SGate传送一高位准的显示测试信号V_GH以进行液晶显示器点亮测试，此时触控测试信号位于低位准V_GL而不进行触控测试。在此为了清楚起见，省略包含触控栅极垫TGate、栅极垫SGate、切换晶体管以及触控显示驱动器TDDI接脚的电路，但电路原理与前述的实施例是一样的。

以自容式逻辑进行测试时，例如导通对应第一行的触控感测电极的切换晶体管而检测第一行的触控电极的感测信号，正常的感测波形如实线A所示。如 果第一行的触控感测电极中有瑕疵，例如有开路或短路的情形，则可能会检测到有误差的感测波形，如虚线B或虚线C所示。虚线波形B的相较于正常的感测波形充放电比较快。或者，也有可能检测到相较于正常的感测波形充放电比较慢的感测波形C，或者是电压较高或较低的感测波形。在一些实施例中，可重复执行多次的触控感测并进行累加或再平均之后与正常的感测波形进行比较以得到更精准的感测结果。

在另一实施例中，以互容式逻辑进行测试时，例如从第一行的触控感测电极T-1作为传送端T_x传送一测试信号D，而从第二行的触控感测电极T-2作为接收端R_X接收一感测信号，正常的感测信号波形如实线E所示。如果测试垫未收到信号，如图6的虚线波形F所示，则可能接收端R_X为开路而可判定为发生错误。又或者，相邻的其他测试垫有收到不同位准的信号，则可能相邻的两行之间为短路，也可判定为发生错误。

请同时参照图7和图8。图7绘示一种互容式触控架构的示意图。图8绘示如图7的互容式触控架构执行测试的时序图。互容式触控架构以耦接到测试垫C-1的一列的触控感测电极作为传送端，例如传送端T_x1传送一测试信号，而从耦接到测试垫C-2的一行的触控感测电极作为接收端，例如接收端R_x1接收一感测信号。其他传送端T_x2～T_xm以及接收端R_x2～R_xn的测试方式亦可类推，T_x2～T_xm分别耦接到测试垫C-11、C-12、….C-1m，R_x2～R_xn分别耦接到测试垫C-21、C-22、….C-2n(未绘示)。如图7的互容式触控架构也可透过T_x1～T_xm和R_x1～R_xn进行自容式逻辑或互容式逻辑测试。同样的，如图8所示，在一触控测试周期中，触控栅极垫TGate传送一高位准的触控测试信号V_GH以测试触控感测电极，之后在一显示测试周期中，栅极垫SGate传送一高位准的显示测试信号V_GH以进行液晶显示器点亮。正常的感测信号波形如实线G所示。同样的，其他电压位准的感测信号、放电较快的感测信号波形或者放电较慢的感测信号波形可判定为发生错误。在此为了清楚起见，省略包含触控栅极垫TGate、栅极垫SGate、切换晶体管以及触控显示驱动器TDDI接脚的电路，但电路原理与前述的实施例是一样的。

上述实施例提供一种触控显示装置，借由使用多个切换晶体管耦接到一行的触控感测电极以及触控显示装置进行液晶显示点亮测试的一测试垫，并从一 触控栅极垫传送一测试信号，而可进行触控感测电极的测试。如此，可快速及方便的测试触控感测电极，进一步降低生产成本及增加触控感测电极的良率。此外，本发明上述的测试电路，结构简单，可以在不增加电路复杂度的情况下做测试。本发明更可将到一行的触控感测电极的多个切换晶体管进行分组，分别耦接到不同的测试垫，可更精确地得知触控感测电极瑕疵或损坏的区域，对于制程上的良率分析也有帮助。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。