触控显示面板的制作方法

本发明涉及一种触控显示面板，且特别涉及一种使用数据线传送触控感测信号的触控显示面板。

背景技术：

内嵌触控显示面板(Touch In Display，TID)是同时具备显示功能与触控功能的新式整合型显示器。传统的电容式内嵌触控显示面板是将共用电极分割成矩阵状配置的多个电极块，每一个电极块在显示期间做为一般的共用电极使用，而在触控期间则做为触控感测电极使用，藉由检测电极块与外部的触控物之间所形成的电容，来判断触控物的位置。

分割为矩阵状配置的多个电极块分别会通过各别的金属导线连接到驱动芯片。这些金属导线在工艺中为第三金属层，形成于第一金属层(包括栅极线)与第二金属层(包括数据线)之上的保护层上。在这样的设计之下，驱动芯片需要较多的输出引脚，从驱动芯片到显示区之间走线必须扇形展开而占用过多的空间。再者，这些金属走线的长度差异大，也会造成画面显示的不均匀。若不增大驱动芯片面积则有可能无法提供足够的引脚，而无法提供高精细的触控功能。若增大驱动芯片面积，则可能因为芯片热压于玻璃的工艺上，因为热膨胀造成玻璃基板的边沿扭曲变形。又这些第三金属层的金属导线需要更多的工艺步骤，而增加成本，且第三金属层位于平坦层之上，从驱动芯片到达第三金属层需要向上延伸，容易产生断线或与其他电极形成短路，导致良率下降。最后，金属导线与其他线路之间易产生耦合电容，耦合电容会造成信号变异而造成噪声，进而影响触控感测的精确性。

本发明为了解决上述的问题，而提出一种不需要使用上述第三金属层的金属导线的触控显示面板。

技术实现要素：

本发明提出一种触控显示面板，包括：一共用电极；一第一开关元件， 连接于一电压线与该共用电极之间，一数据线，在一显示期间传送一数据信号，在一触控期间传送一触控感测信号；一像素电极；一第二开关元件，连接于该数据线该像素电极之间；以及一第三开关元件，连接于该数据线与该共用电极之间，其中在该显示期间，该第一开关元件及该第二开关元件导通，该第三开关元件不导通；在该触控期间，该第一开关元件及该第二开关元件不导通，该第三开关元件导通。

在上述触控显示面板中，该第一开关元件受到一第一控制信号控制，该第三开关元件受到一第二控制信号控制，该第一控制信号与该第二控制信号的相位实质上相反。

又，在上述触控显示面板中，该第二开关元件受到一栅极信号控制，该第一及第二控制信号的脉冲边沿可前后调整，该可前后调整的范围在该栅极信号的10个脉冲宽度以内。

在上述触控显示面板中，该第二及该第三开关配置在该共用电极的范围内，该第一开关则配置在该共用电极的范围外，该第一开关更通过一共用电极线与该共用电极连接。

根据一个实施例，上述触控显示面板中，还包括：一驱动芯片，包括：一输出端，连接该数据线；一数据信号暂存器，暂存该数据信号；一触控感测信号暂存器，暂存该触控感测信号；以及一切换开关，在该显示期间，将该数据信号暂存器连接至该输出端，在该触控期间，将该触控感测信号暂存器连接至该输出端。

根据另一个实施例，上述触控显示面板，还包括：一驱动芯片以及一第四开关元件，其中该驱动芯片包括：一数据信号输出端，连接该数据线，用以输出该数据信号；以及一触控感测信号输出端，用以输出该触控感测信号。该第四开关元件，连接于该数据线与该触控感测信号输出端之间。在该显示期间，该第四开关元件不导通，该数据信号输出端输出该数据信号至该数据线。在该触控期间，该第四开关元件导通，该触控感测信号输出端通过该第四开关元件输出该触控感测信号至该数据线，该数据信号输出端的电位浮动。

在上述触控显示面板中，该第一开关元件受到一第一控制信号控制，该第三开关元件及该第四开关元件受到一第二控制信号控制，该第一控制信号与该第二控制信号的相位实质上相反。该第二开关元件受到一栅极信号控制，该第一及第二控制信号的脉冲边沿可前后调整，该可前后调整的范围在该栅 极信号的10个脉冲宽度以内。

在上述触控显示面板中，该第二及该第三开关配置在该共用电极的范围内，该第一开关及该第四开关则配置在该共用电极的范围外，该第一开关更通过一共用电极线与该共用电极连接。

根据另一个实施例，上述触控显示面板，还包括：一驱动芯片，包括：一数据信号输出端，连接该数据线，用以输出该数据信号；以及一触控感测信号输出端，连接该数据线，用以输出该触控感测信号，其中在该显示期间，该数据信号输出端输出该数据信号至该数据线，该触控感测信号输出端的电位浮动，在该触控期间，该数据信号输出端的电位浮动，该触控感测信号输出端输出该触控感测信号至该数据线。

根据本发明上述各项实施例，本发明提供了一种使用数据线传送触控感测信号的触控显示面板。藉由这种构造，能够得到减少工艺步骤以降低成本、增加穿透率、提高制造良率、避免画面显示不均、减少信号干扰等多个优点。

附图说明

图1是表示本发明第1实施例的触控显示面板的概要俯视图。

图2是将图1中4个区域的技术特征集中在一起的等效电路图。

图3A是区域1中的第一开关元件的俯视图。

图3B是图3A中A-A’线的剖面图。

图4A是区域2中的第二开关与第三开关元件的俯视图。

图4B是图4A中B-B’线的剖面图。

图5A是区域3中的第二开关以及共用电极线与共用电极之间的导通孔的俯视图。

图5B是图5A中C-C’线的剖面图。

图6A是区域4中的第二开关Pixel_TFT的俯视图。

图6B是图6A中D-D’线的剖面图。

图7A显示本发明第1实施例的驱动芯片的内部架构。

图7B显示本发明第1实施例的驱动芯片的内部架构。

图8A是显示图2的电路操作于显示期间的等效电路图。

图8B是显示图2的电路操作于触控期间的等效电路图。

图9是显示本发明第1实施例的触控显示面板的各个操作电压的波形图。

图10是表示本发明第2实施例的触控显示面板的概要俯视图。

图11是将图10中多个区域的技术特征集中在一起的等效电路图。

图12A是显示图11的电路操作于显示期间的等效电路图。

图12B是显示图11的电路操作于触控期间的等效电路图。

图13是显示本发明第2实施例的触控显示面板的各个操作电压的波形图。

图14是表示本发明第3实施例的触控显示面板的概要俯视图。

图15是将图14中多个区域的技术特征集中在一起的等效电路图。

图16A是显示图15的电路操作于显示期间的等效电路图。

图16B是显示图15的电路操作于触控期间的等效电路图。

图17是显示本发明第3实施例的触控显示面板的各个操作电压的波形图。

【符号说明】

10、20、30～触控显示面板；

11～显示区域；

12～周边区域；

111、113、117、123～导线；

112～共用电极线；

114～栅极；

115～漏极(源极)金属线；

116、120、121～主动层；

118～像素电极；

119、122、124～导通孔；

BP1～保护层；

Gx～栅极线；

GI～栅极绝缘层；

Dy～数据线；

DATA～数据信号；

Data_buffer～数据信号缓冲器；

IC1、IC2～驱动芯片；

Sn～共用电极/触控电极；

SW～切换开关；

Vcom～共用电位；

Vcom_TFT～第一开关元件；

Vcom_vgg～第一控制信号；

Pixel_TFT～第二开关元件；

TP_TFT1～第三开关元件；

TP_TFT2～第四开关元件；

TP_buffer～触控感测信号缓冲器；

TP_vgg～第二控制信号。

具体实施方式

以下根据附图说明本发明的触控显示面板及其显示方法。在不同的附图及对应的说明中标示相同的符号表示相同的元件而省略重复说明。

图1是表示本发明第1实施例的触控显示面板的概要俯视图。图1的触控显示面板10中具有显示区域(active area)11及位于围绕显示区域11的周边区域(peripheral area)12，显示区域11内共有9块(数量仅为举例)的共用电极/触控电极Sn。驱动芯片IC1位于周边区域12上，并通过多条数据线Dy连接至每个像素行上的像素。本发明的特征可藉由观察图1中标示1～4的4个区域来了解。图2是将图1中4个区域的技术特征集中在一起的等效电路图。

在左右两侧的周边区域12(区域1)上配置有第一开关元件Vcom_TFT，一端连接至提供共用电位Vcom的导线111，另一端连接一条共用电极线112，这条共用电极线112平行于列方向延伸并且电性连接至一块共用电极Sn。第一开关元件Vcom_TFT的控制端连接一条提供第一控制信号Vcom_vgg的导线113，第一控制信号Vcom_vgg的电平会控制第一开关元件Vcom_TFT的导通与否，而选择是否将共用电位Vcom提供到共用电极线112上。

图3A是区域1中的第一开关元件Vcom_TFT的俯视图，图3B是图3A中A-A’线的剖面图。其中元件符号114是第一开关元件Vcom_TFT的栅极，与共用电极线112同样以第一层金属层形成。元件符号GI为栅极绝缘层。提供共用电位Vcom的导线111连接至第一开关元件Vcom_TFT的漏极(源极)。元件符号115是第一开关元件Vcom_TFT的源极(漏极)金属线，与导线111 同样以第二层金属层形成。漏极(源极)金属线115会通过穿孔与位于第一层金属层的共用电极线112电性连接。元件符号116为第一开关元件Vcom_TFT的主动层(通道)。元件符号BP1为保护层，覆盖整个第一开关元件Vcom_TFT。

一块共用电极/触控电极Sn上会有多个像素，每个像素具有一像素电极118与一第二开关元件Pixel_TFT，第二开关元件Pixel_TFT连接于像素电极Pixel与数据线Dy之间。第二开关元件Pixel_TFT受到栅极线Gx的栅极信号控制而导通，藉此将数据线上传送的数据信号写入像素电极118。这些像素中更最少有一个像素(图1中显示9个)更具备第三开关元件TP_TFT1。第三开关元件TP_TFT1连接于数据线Dy与共用电极/触控电极Sn之间。第三开关元件TP_TFT1受到一条提供第二控制信号TP_vgg的导线117控制而导通，藉此将数据线上传送的触控感测信号送入共用电极/触控电极Sn来进行触控感测。

图4A是区域2中的第二开关元件Pixel_TFT与第三开关元件TP_TFT1的俯视图，图4B是图4A中B-B’线的剖面图。提供第二控制信号TP_vgg的导线117与栅极线Gx以第一金属层形成。连接于第二开关元件Pixel_TFT的两端的数据线Dy与像素电极118以第一金属层形成。元件符号121为第二开关元件Pixel_TFT的主动层。第三开关元件TP_TFT1的漏极(源极)连接数据线Dy，源极(漏极)通过导通孔119连接到共用电极/触控电极Sn。共用电极/触控电极Sn形成于覆盖第二开关元件Pixel_TFT与第三开关元件TP_TFT1的保护层BP1上。

区域3是共用电极线112通过导通孔122与共用电极/触控电极Sn连接的区域。图5A是区域3中的第二开关元件Pixel_TFT、以及共用电极线112与共用电极Sn之间的导通孔122的俯视图，图5B是图5A中C-C’线的剖面图。第二开关元件Pixel_TFT的部位与区域2相同故不重复说明。区域3中如图5A、图5B所示，在某些像素中，会有共用电极线112经过，导通孔122将位于第一导电金属层的共用电极线112与位于第三导电金属层的共用电极/触控电极Sn连接，使得共用电极线112所提供的共用电位Vcom可供给至共用电极/触控电极Sn。

区域4是不具备第三开关元件TP_TFT1也不具备导通孔122的像素的区域。图6A是区域4中的第二开关Pixel_TFT的俯视图，图6B是图6A中D-D’ 线的剖面图。第二开关元件与区域2、区域3相同故不重复说明。区域4中如图6A、6B所示，虽有共用电极线112经过，但在这个像素内并没有设置导通孔122。

在本发明第1实施例当中，驱动芯片IC1是通过相同的输出端(通道)提供数据信号与触控感测信号至数据线Dy。图7A及图7B分别显示本发明第1实施例的驱动芯片IC1的两种内部架构。在图7A中，驱动芯片IC1共有多个输出端，连接至多条数据线Dy。驱动芯片IC1也具有与输出端相同数目的数据信号缓冲器Data_buffer以及触控感测信号缓冲器TP_buffer。每个数据信号缓冲器Data_buffer连接一个输出端，用以将存储的数据信号送至数据线Dy。每个触控感测信号缓冲器TP_buffer会通过切换开关SW连接一个输出端，用以将存储的触控感测信号送至数据线Dy。在显示期间，切换开关SW会断开，使得仅数据信号缓冲器Data_buffer能够输出数据信号。在触控期间，切换开关SW会接上，使得触控感测信号缓冲器TP_buffer将触控感测信号输出，此时数据信号缓冲器Data_buffer会暂停动作。图7B中，与图7A不同的是触控感测信号缓冲器TP_buffer的数目比输出端(或数据线Dy)的数目少。因为传送触控感测信号的通道不需要跟传送数据信号的通道一样多，因此可以藉由一对多的切换开关SW，将一个触控感测信号缓冲器TP_buffer的触控感测信号送至两条以上的数据线Dy。

接着说明本发明第1实施例的触控显示面板的动作。图8A是显示图2的电路操作于显示期间的等效电路图。图8B是显示图2的电路操作于触控期间的等效电路图。图9是显示本发明第1实施例的触控显示面板的各个操作电压的波形图。如图8A、9所示，在显示期间，显示面板动作状态(以符号LCD表示)为ON，表示显示面板动作。第一控制信号Vcom_vgg为高电平H，将第一开关元件Vcom_TFT导通，使得共用电位Vcom经由共用电极线112输入到共用电极/触控电极Sn。此时第二控制信号TP_vgg为低电平L，使第三开关元件TP_TFT1不导通。因此共用电极/触控电极Sn会处于共用电位Vcom。在显示期间，数据线Dy送出数据信号DATA，各个像素的第二开关元件Pixel_TFT会受到栅极线Gx的栅极信号的控制而依序导通，藉此将数据信号DATA写入像素电极118。如图8B、9所示，在触控期间，显示面板动作状态(以符号LCD表示)为OFF，表示显示面板停止动作。第一控制信号Vcom_vgg为低电平L，使第一开关元件Vcom_TFT不导通，将共用电极/ 触控电极Sn与共用电位Vcom隔离。此时第二控制信号TP_vgg为高电平H，使第三开关元件TP_TFT1导通。在触控期间，数据线Dy送出触控感测信号TP Sensing，并通过第三开关元件TP_TFT1到达共用电极/触控电极Sn，藉此进行触控感测。栅极线Gx的栅极信号会使全部像素的第二开关元件Pixel_TFT不导通，使像素电极118的电位浮动。

需注意的是，在图9当中，第一控制信号Vcom_vgg与第二控制信号TP_vgg完全反相，也就是第一控制信号Vcom_vgg的下降(上升)边沿会与第二控制信号TP_vgg的上升(下降)边沿重叠于同一时间点。然而在设计上，因应于实际情况的各种考虑，第一控制信号Vcom_vgg的下降(上升)边沿与第二控制信号TP_vgg的上升(下降)边沿均可做前后的调整。两个信号不需要恰好完全反相，两信号在高电平的时间可以重叠或不重叠。具体来说，第一控制信号Vcom_vgg的下降(上升)边沿与第二控制信号TP_vgg的上升(下降)边沿均可前后调整10个栅极脉冲的宽度以内。

又，上述显示期间与触控期间的长度关系并不代表实施的时间长度。本发明并没有限定显示期间与触控期间的配置方式。例如，可在一个显示期间显示完整的一张画面后再进入触控期间。也可以在一个显示期间仅显示一部分的画面即进入触控期间，然后在下一个显示期间显示其他部分的画面。

根据本发明第1实施例的触控显示面板，藉由第一开关元件Vcom_TFT与第三开关元件TP_TFT1的设置，驱动芯片IC1通过第二层金属层的数据线Dy送至触控感测信号来进行触控感测。因此不需要像已知技术一样使用第三层金属层的金属导线来传送触控感测信号。因此能够解决已知技术因为第三层金属层的金属导线所带来的问题，进而得到减少工艺步骤以降低成本、增加穿透率、提高制造良率、避免画面显示不均、减少信号干扰等多个优点。

图10是表示本发明第2实施例的触控显示面板的概要俯视图。图10的触控显示面板20中，驱动芯片IC2的输出端(通道)与驱动芯片IC1不同，且驱动芯片IC2的输出端与数据线Dy之间更配置有第四开关元件TP_TFT2，其余的特征与触控显示面板10相同。具体来说，如图11所示。

图11是将图10中多个区域的技术特征集中在一起的等效电路图。在第2实施例中。驱动芯片IC2由两个部分组成数据信号输出部(图11中标示Source output的部分)及触控感测信号输出部(图11中标示TP output的部分)。数据信号输出部具有对应数据线数目的输出端，用以输出数据信号。触 控感测信号输出部的输出端数目较少，用以输出触控感测信号。本实施例中，在连接数据信号输出部的输出端的导线(即数据线Dy)与触控感测信号输出部的输出端的导线123之间配置第四开关元件TP_TFT2。第四开关元件TP_TFT2的控制端可受到例如提供第二控制信号TP_vgg的导线117所控制而导通或非导通，导通时将触控感测信号输出部所输出的触控感测信号传送到数据线Dy上；非导通时将数据信号输出部所输出的数据信号传送到数据线Dy上。需注意的是，导线123可以是第一层金属层、第二层金属层、第三层金属层中的任一者。若导线123并非与数据线Dy相同的第二层金属层，则会通过导通孔124连接到第二层金属层，再与第四开关元件TP_TFT2连接。第四开关元件可置放于下边界任何一处。

接着说明本发明第2实施例的触控显示面板的动作。图12A是显示图11的电路操作于显示期间的等效电路图。图12B是显示图11的电路操作于触控期间的等效电路图。图13是显示本发明第2实施例的触控显示面板的各个操作电压的波形图。如第12A、13图所示，在显示期间，显示面板动作状态(以符号LCD表示)为ON，表示显示面板动作。第一控制信号Vcom_vgg为高电平H，将第一开关元件Vcom_TFT导通，使得共用电位Vcom经由共用电极线112输入到共用电极/触控电极Sn。此时第二控制信号TP_vgg为低电平L，使第三开关元件TP_TFT1及第四开关元件TP_TFT2不导通。因此共用电极/触控电极Sn会处于共用电位Vcom，数据线Dy也会与触控感测信号输出部的输出端隔离。在显示期间，数据线Dy送出数据信号DATA，各个像素的第二开关元件Pixel_TFT会受到栅极线Gx的栅极信号的控制而依序导通，藉此将数据信号DATA写入像素电极118。如第12B、13图所示，在触控期间，显示面板动作状态(以符号LCD表示)为OFF，表示显示面板停止动作。第一控制信号Vcom_vgg为低电平L，使第一开关元件Vcom_TFT不导通，将共用电极/触控电极Sn与共用电位Vcom隔离。此时第二控制信号TP_vgg为高电平H，使第三开关元件TP_TFT1及第四开关元件TP_TFT2导通。在触控期间，触控感测信号输出部的输出端会通过第四开关元件TP_TFT2将触控感测信号TP Sensing送到数据线Dy，并通过第三开关元件TP_TFT1到达共用电极/触控电极Sn，藉此进行触控感测。此时数据信号输出部的输出端会处于浮动的电位。另外，栅极线Gx的栅极信号会使全部像素的第二开关元件Pixel_TFT不导通，使像素电极118的电位浮动。

与第1实施例相同地，第一控制信号Vcom_vgg与第二控制信号TP_vgg不需要恰好完全的反相，两信号在高电平的时间可以重叠或不重叠。具体来说，第一控制信号Vcom_vgg的下降(上升)边沿与第二控制信号TP_vgg的上升(下降)边沿均可前后调整10个栅极脉冲的宽度以内。

根据上述第2实施例的触控显示面板，可以使用数据信号及触控感测信号各自具有输出端(频道)的驱动芯片，再加上设置于驱动芯片与数据线之间的第四开关元件，可达成与第1实施例相同的效果。

图14是表示本发明第3实施例的触控显示面板的概要俯视图。图14的触控显示面板30中，不配置有第四开关元件TP_TFT2，其余的特征与第2实施例的触控显示面板20相同。具体来说，如图15所示。

图15是将图14中多个区域的技术特征集中在一起的等效电路图。在第3实施例中。驱动芯片IC2由两个部分组成数据信号输出部(图11中标示Source output的部分)及触控感测信号输出部(图11中标示TP output的部分)。数据信号输出部具有对应数据线数目的输出端，用以输出数据信号。触控感测信号输出部的输出端数目较少，用以输出触控感测信号。本实施例中，不配置第四开关元件TP_TFT2，而直接控制数据信号输出部的输出信号与触控感测信号输出部的输出信号。与第2实施例同样地，导线123可以是第一层金属层、第二层金属层、第三层金属层中的任一者。若导线123并非与数据线Dy相同的第二层金属层，则会通过导通孔124连接到第二层金属层。

接着说明本发明第3实施例的触控显示面板的动作。图16A是显示图15的电路操作于显示期间的等效电路图。图16B是显示图15的电路操作于触控期间的等效电路图。图17是显示本发明第3实施例的触控显示面板的各个操作电压的波形图。如图16A、17所示，在显示期间，显示面板动作状态(以符号LCD表示)为ON，表示显示面板动作。第一控制信号Vcom_vgg为高电平H，将第一开关元件Vcom_TFT导通，使得共用电位Vcom经由共用电极线112输入到共用电极/触控电极Sn。此时第二控制信号TP_vgg为低电平L，使第三开关元件TP_TFT1不导通。因此共用电极Sn会处于共用电位Vcom。在显示期间，数据信号输出部送出数据信号DATA至数据线Dy，触控感测信号输出部会处于浮动电位。各个像素的第二开关元件Pixel_TFT会受到栅极线Gx的栅极信号的控制而依序导通，藉此将数据信号DATA写入像素电极118。如第16B、17图所示，在触控期间，显示面板动作状态(以符号LCD 表示)为OFF，表示显示面板停止动作。第一控制信号Vcom_vgg为低电平L，使第一开关元件Vcom_TFT不导通，将共用电极/触控电极Sn与共用电位Vcom隔离。此时第二控制信号TP_vgg为高电平H，使第三开关元件TP_TFT1导通。在触控期间，触控感测信号输出部的输出端会将触控感测信号TP Sensing送到数据线Dy，并通过第三开关元件TP_TFT1到达共用电极/触控电极Sn，藉此进行触控感测。此时数据信号输出部的输出端会处于浮动的电位。另外，栅极线Gx的栅极信号会使全部像素的第二开关元件Pixel_TFT不导通，使像素电极118的电位浮动。

与第1、2实施例相同地，第一控制信号Vcom_vgg与第二控制信号TP_vgg不需要恰好完全的反相，两信号在高电平的时间可以重叠或不重叠。具体来说，第一控制信号Vcom_vgg的下降(上升)边沿与第二控制信号TP_vgg的上升(下降)边沿均可前后调整10个栅极脉冲的宽度以内。

根据上述第3实施例的触控显示面板，可以藉由直接控制数据信号输出部及触控感测信号输出部的输出信号，而省略第2实施例中的第四开关元件，进一步降低成本，也同样可达成与第2实施例相同的效果。

根据本发明各个实施例的触控显示面板，因为不需要像已知技术一样使用第三层金属层的金属导线来传送触控感测信号。因此能够解决已知技术因为第三层金属层的金属导线所带来的问题，进而得到减少工艺步骤以降低成本、增加穿透率、提高制造良率、避免画面显示不均、减少信号干扰等多个优点。

虽本发明以上述实施例来说明，但并不限于此。更进一步地说，在本领域技术人员不脱离本发明的概念与同等范围之下，权利要求书必须广泛地解释以包括本发明实施例及其他变形。例如，虽本发明皆以共用电极在像素电极之上的架构来说明，但在相同的电路下，本发明也可以应用于像素电极在共用电极之上的架构。