專利名稱：圖像顯示系統(tǒng)以及相關(guān)的觸控感測電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明有關(guān)于一種顯示裝置，特別有關(guān)于一種將觸控面板與彩色濾光層 整合的顯示裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)今存在多種型式的輸入裝置用以執(zhí)行電腦系統(tǒng)中的動作，例如在一顯
示菱幕上移動指針(cursor)及/或進(jìn)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?zé)赡?..等等。特別是觸控 焚幕由于其操作上簡單、多用途以及價格下降已經(jīng)愈來愈受歡迎。觸控?zé)赡?使得使用者只要簡單地藉由手指或尖筆(styles)即可進(jìn)行選擇或移動指針。一 般而言，觸控?zé)赡粫孀R出觸控動作與觸碰到顯示熒幕上的位置，因此電腦 系統(tǒng)會解譯此觸控動作，并根據(jù)此觸控動作執(zhí)行一對應(yīng)的動作。
觸控?zé)赡煌ǔ０ㄒ挥|控面板、 一控制器以及一軟件驅(qū)動程式。此觸控 面板為具有觸控感測表面的一干凈平板，并且此觸控面板設(shè)置于顯示熒幕的 前方，使得觸控感測表面可以覆蓋住顯示熒幕的透光區(qū)域。觸控面板會記錄 下觸控動作，并將這些信號傳送給控制器?？刂破鲿幚磉@些信號，并將數(shù) 據(jù)傳送給電腦系統(tǒng)。軟件驅(qū)動程式則接著將這些觸控動作轉(zhuǎn)換成電腦動作。
然而，于顯示熒幕上外加觸控面板，將會造成整個觸控?zé)赡坏暮穸扰c體 積增力口。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種圖像顯示系統(tǒng)，包括觸控面板，該觸控面板包括透明基 板，具有第一表面以及相對于第一表面的第二表面；黑矩陣，設(shè)置于透明基 板的第二表面上，以便于透明基板上定義出透光區(qū)；保護(hù)層，順應(yīng)性地設(shè)置 于黑矩陣與透明基板的透光區(qū)之上；至少一透明電極，設(shè)置于保護(hù)層之上并
且位于透光區(qū)中，其中透明電極、透明基板以及外部電極構(gòu)成第一觸控感測 電容；平坦層，設(shè)置于保護(hù)層與透明電極之上；彩色濾光層，設(shè)置于平坦層之上；以及共用電極，設(shè)置于平坦層之上并包覆住彩色濾光層。
本發(fā)明亦提供一種圖像顯示系統(tǒng)，包括觸控面板，該觸控面板包括透明
基板，具有第一表面以及相對于第一表面的第二表面；黑矩陣，設(shè)置于透明 基板的第二表面上，以便于透明基板上定義出透光區(qū)；保護(hù)層，順應(yīng)性地設(shè)
置于黑矩陣與透明基板的透光區(qū)之上；至少一第一透明電極，設(shè)置于保護(hù)層
之上并且位于透光區(qū)中，其中透明電極、透明基壽反以及外部電極構(gòu)成第一觸
控感測電容，并且第一透明電極朝著第一方向延伸；平坦層，設(shè)置于保護(hù)層 與第一透明電極之上；至少一第二透明電明設(shè)置于平坦層之中，其中第二透 明電極朝著與第一方向交錯的第二方向延伸，并且第二透明電極、透明基板 以及外部電極構(gòu)成第二觸控感測電容；彩色濾光層，設(shè)置于平坦層之上；以 及共用電極，設(shè)置于平坦層之上并包覆住彩色濾光層。
本發(fā)明亦提供一種觸控感測電路，設(shè)置于觸控面板中，包括積分電路， 耦接至觸控面板中的感應(yīng)電極，用以根據(jù)交流驅(qū)動信號，累加由于感測電極 上的電容值變化所產(chǎn)生的電壓差值；以及放大器，用以放大積分電路所累積 的電壓差值。
為了讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征、和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特 舉一較佳實施例，并配合所附圖示，作詳細(xì)說明如下


圖1A為本發(fā)明的顯示面板的一實施例。
圖1B為本發(fā)明的顯示面板的另一實施例。
圖2A為觸控感測電路中轉(zhuǎn)換單元的一實施例。
圖2B為觸控感測電路中轉(zhuǎn)換單元的另一實施例。
圖3為本發(fā)明的觸控面板的一實施例。
圖4A為顯示面板的另一實施例。
圖4B為顯示面板的另一實施例。
圖5為本發(fā)明的觸控面板的另一實施例。
圖6為本發(fā)明的觸控面板的另一實施例。
圖7為本發(fā)明的觸控面板的另一實施例。
圖8為圖像顯示系統(tǒng)的一實施例。
主要元件符號說明10:陣列基板； 11:像素陣列；
20、 20A 20D:觸控面4反；
21、 54、 70、 72:感應(yīng)電極；
23、 23":觸控感測電路； 24:轉(zhuǎn)換單元； 25:積分電^各； 27:放大器； 32:第二控制器； 50:透明基板； 56:平坦層； 61:第一表面； 63:開口； 66、 68:導(dǎo)電層； 300:顯示系統(tǒng)； BM:黑矩陣； SW:開關(guān)元件； Vout:車敘出電壓； Cf、 Ccouple、 Csense、
26、60:共用電極；
30、40:電路板；
41、41":第一控制
52:保護(hù)層；
58:彩色濾光層；
62:第二表面；
64:金屬球；
IOOA、 100B:顯示面4反； 220:電源供應(yīng)器； TA:透光區(qū)； ND1:節(jié)點(diǎn)； CE:交流驅(qū)動信號； Cpan電容。
具體實施例方式
本發(fā)明將觸控面板與顯示熒幕的上板進(jìn)行整合，以便整個觸控?zé)赡坏暮?度、體積與成本皆能夠減少。圖1 A為本發(fā)明的顯示面板的一實施例。如圖 所示，顯示面板100A包括一陣列基板10、 一觸控面板20、以及電路板30 與40。陣列基板10包括像素陣列11，其中像素陣列11具有多個數(shù)據(jù)信號 線、多個掃描信號線以及多個像素單元，但不限定于此。電路板40耦接至 陣列基板10,并且包括一第一控制器41用以根據(jù)來自主機(jī)系統(tǒng)(未圖示)的 數(shù)據(jù)驅(qū)動陣列基板10。觸控面板20包括形成于一基板上的多個感應(yīng)電極21 、 形成于基板上的多個彩色濾光層以及一觸控感測電路23包括多個轉(zhuǎn)換單元， 用以將感測電極21所感測到的電容值變化轉(zhuǎn)換成電壓值。電路板30耦接至 觸控面板20,并且包括一第二控制器32用以根據(jù)觸控感測電路23所產(chǎn)生的 電壓值，輸出對應(yīng)的信號至主機(jī)系統(tǒng)。
圖1B為本發(fā)明的顯示面板的另一實施例。如圖所示，顯示面板100B與圖1A中的顯示面板相似，其差異在于電路板30整合至電路板40中，并 且觸控面板20上的觸控感測電路23"整合至陣列基板10之上。在此實施例 中，電路板40上的第一控制器41"除了能根據(jù)來自主機(jī)系統(tǒng)(未圖示)的數(shù) 據(jù)驅(qū)動陣列基^:反10，亦能根據(jù)觸控感測電路23"所產(chǎn)生的電壓值，輸出對 應(yīng)的信號至主機(jī)系統(tǒng)。
圖2A為觸控感測電路23中轉(zhuǎn)換單元的一實施例。如圖所示，轉(zhuǎn)換單元 24包括積分電^各25、共用電極26、交流驅(qū)動信號CE、放大器27、開關(guān)元 件SW1以及電容Cf。轉(zhuǎn)換單元24藉由耦合電容Ccouple耦接至圖1A或圖 1B中觸控面板20上的一感應(yīng)電極21(即電容Csense的一電極)。當(dāng)使用者的 手指或觸控筆(stylus)接觸至觸控面板20時，則會與觸控面板20中的透明基 板與感應(yīng)電極21構(gòu)成電容Csense。換言之，當(dāng)使用者的手指或觸控筆接觸 至觸控面板20時，電容Ccouple與Csense的總電容值會增加，因此將可于 節(jié)點(diǎn)ND1上造成一電壓差值。積分電路25用以累積節(jié)點(diǎn)ND1上的電壓差 值，而開關(guān)元件SW1每隔一既定時間之后，將積分電路25所累積的電壓差 值，輸出至放大器27。放大器27與電容Cf用以放大積分電路25所累積的 電壓差值，作為一輸出電壓Vout輸出至電路板30上的第二控制器32或電 路板40上的第一控制器41"。 在某些實施例中，電容Couple亦可被略除。 此外，在實際電^各中電容Csense與Ccouple的共用電極26之間亦會有寄生 電容Cpar存在，如圖2B所示。
圖3為本發(fā)明的觸控面板的一實施例。此處，為了簡化圖式，僅繪示出 整個觸控面板20A的一部分。觸控面板20A包括一透明基板50、 一黑矩陣 BM、 一保護(hù)層52、 一感應(yīng)電極54、 一平坦層56、 一彩色濾光層58以及一 共用電極60。透明基板50可為一玻璃基板，并且透明基板50具有一第一表 面61以及相對于第一表面61的一第二表面62。黑矩陣BM設(shè)置于透明基 板50的第二表面62上，以便于透明基板50上定義出至少一透光區(qū)TA。保 護(hù)層52順應(yīng)性地設(shè)置于黑矩陣BM與透明基4反50的透光區(qū)TA之上。感應(yīng) 電極54順應(yīng)性地設(shè)置于保護(hù)層52與黑矩陣的BM上。舉例而言，感應(yīng)電極 54由透光區(qū)TA延伸至黑矩陣BM之上。透明基板50、感應(yīng)電極54以及一 外部電極(例如人的手指或觸控筆)，構(gòu)成電容Csense。舉例而言，感應(yīng)電極 54為透明的，例如ITO，但不限定于此。平坦層56設(shè)置于保護(hù)層52與感應(yīng) 電極54之上，但平坦層56具有開口 63用以露出部分感應(yīng)電極54。彩色濾光層58設(shè)置于平坦層56之上，并且對準(zhǔn)于透光區(qū)TA,并且彩色濾光層58 包括紅色區(qū)、綠色區(qū)以及藍(lán)色區(qū)。共用電極60i殳置于平坦層56之上，并包 覆住彩色濾光層58，共用電極60電性連接至交流驅(qū)動信號CE(如圖2A及 2B所示)。
4圖A為顯示面板的另一實施例。如圖所示，觸控面板20A的感應(yīng)電極 54可為藉由金屬球64，例如金球(Au ball)，電性連接至陣列基板10上的一 導(dǎo)電層66。換言之，觸控面板20A可用于圖1B中所示的實施例，用以藉由 金屬球64與導(dǎo)電層66，將感應(yīng)電極54上的電容變化傳送至觸控感測電路 23"中的積分電路25。在此情況下，電容Ccouple可視為省略。
圖4B為顯示面板的另一實施例。如圖所示，觸控面板20A與圖4A中 所示的觸控面板相似，其差別在于感應(yīng)電極54并不藉由金屬球電性連接至 陣列基板IO,而是藉由空氣作為介質(zhì)耦接至導(dǎo)電層66，其中導(dǎo)電層66用以 耦接至陣列基板10上觸控感測電路23"中的積分電路25。在此情況下，感 應(yīng)電極54、陣列基板10中的導(dǎo)電層66以及位于其間的空氣將可構(gòu)成電容 Ccouple。
圖5為本發(fā)明的觸控面板的另一實施例。如圖所示，觸控面板20B與圖 3中的觸控面板20A相似，其差別在于還包括一導(dǎo)電層68設(shè)置于黑矩陣BM 與感應(yīng)電極54之間。感應(yīng)電極54可藉由導(dǎo)電層68耦接至觸控感測電路23 中的積分電路25。當(dāng)觸控感測電路23設(shè)置于觸4空面板20之上(如圖1A中 所示的實施例)時，感應(yīng)電極54上的電容變化可藉由導(dǎo)電層68耦接至觸控 面板20上觸控感測電路23中的積分電路25。當(dāng)觸控感測電路23設(shè)置于陣 列基板IO之上(如圖1B中所示的實施例)時，觸控面板20B亦可藉由金屬球 或空氣耦接至陣列基板10，以便將感應(yīng)電極54上的電容變化藉由金屬球或 空氣耦接至觸控感測電路23"中的積分電路25。
圖6為本發(fā)明的觸控面板的另一實施例。如圖所示，觸控面板20C為一 多點(diǎn)觸控型(multi-touch type)的觸控面板。觸控面4反20C與圖3中的觸控面 板20A相似，其差別在于以多個感應(yīng)電極70取〗、感應(yīng)電極54設(shè)置于保護(hù)層 52上，并且位于透光區(qū)TA中，感應(yīng)電極70朝著一第一方向(即進(jìn)入紙面的 方向)延伸，每個感應(yīng)電極70、透明基板50、以及外部電極(例如人的手指或 觸控筆)構(gòu)成一電容Csense。感應(yīng)電才及72設(shè)置于平坦層56中，并且感應(yīng)電 極72朝著一第二方向(即平行于紙面的方向)延伸，感應(yīng)電極72、透明基板50、以及外部電極亦構(gòu)成一電容Csense。舉例而言，第一方向垂直于第二方 向，但不限定于此。此外，平坦層56具有開口 76露出部分的感應(yīng)電極72。 在此實施例中，觸控面板20C中的感應(yīng)電極70與72亦可藉由金屬球或空氣 耦接至陣列基板10上。如圖1B中所示實施例中，觸控感測電路23"設(shè)置 于陣列基板IO之上，觸控面板20C亦可藉由金屬球或空氣耦接至陣列基板 10，以便將感應(yīng)電極70與72上的電容變化藉由金屬球或空氣耦接至觸控感 測電路23"中的積分電路25。
圖7為本發(fā)明的觸控面板的另一實施例。如圖所示，觸控面板20D與圖 6中的觸控面板20C相似，其差別在于還包括一導(dǎo)電層78設(shè)置于黑矩陣BM 與感應(yīng)電極72之間。舉例而言，當(dāng)觸控面板20D應(yīng)用于圖1A中所示的實 施例中時，感應(yīng)電極72上的電容變化可藉由金屬層78耦接至觸控面板20D 上觸控感測電路23中的積分電路25。同樣地，感應(yīng)電極72上的電容變化可 藉由設(shè)置于黑矩陣BM與感應(yīng)電極72之間的另一導(dǎo)電層(未圖示)耦接至觸控 感測電路23中的積分電路25。反言之，當(dāng)觸控面才反20D應(yīng)用于圖1B中所 示的實施例中時，觸控面板20D亦可藉由金屬3求或空氣耦接至陣列基板10 的導(dǎo)體層，例如圖4A中所示的導(dǎo)電層66，以便將感應(yīng)電極70或74上的電 容變化藉由金屬球或空氣耦接至陣列基板10上觸控感測電路23"中的積分 電路25。
圖S為圖像顯示系統(tǒng)的一實施例，其中該系統(tǒng)可實施成一電子裝置。如 圖所示，顯示系統(tǒng)300包括顯示面板100A/100B以及電源供應(yīng)器220,雖然 顯示系統(tǒng)300仍可包括許多元件，但為說明方便并未顯示于圖中。于動作上， 電源供應(yīng)器220系供電至顯示面板100A/100B以《更顯示圖像。舉例而言，顯 示系統(tǒng)300可實現(xiàn)成一電子裝置，例如筆記型電腦、手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、個人 數(shù)字助理(PDA)、桌上型電腦、電視機(jī)、車上型顯示器、全球定位系統(tǒng)(GPS)、 航空用顯示器或可攜式數(shù)位影碟(DVD)播放器，但不限定于此。
雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何 熟知技藝者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許更動與潤飾，因 此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視權(quán)利要求所界定者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1. 一種圖像顯示系統(tǒng)，包括觸控面板，包括透明基板，具有第一表面以及相對于該第一表面的第二表面；黑矩陣，設(shè)置于該透明基板的該第二表面上，以便于該透明基板上定義出透光區(qū)；保護(hù)層，順應(yīng)性地設(shè)置于該黑矩陣與該透明基板的該透光區(qū)之上；至少一透明電極，設(shè)置于該保護(hù)層之上并且位于該透光區(qū)中，其中該透明電極、該透明基板以及外部電極構(gòu)成第一觸控感測電容；平坦層，設(shè)置于該保護(hù)層與該透明電極之上；彩色濾光層，設(shè)置于該平坦層之上；以及共用電極，設(shè)置于該平坦層之上并包覆住該彩色濾光層。
2. 如權(quán)利要求1所述的圖像顯示系統(tǒng)，還包括陣列基板與該觸控面板相 對設(shè)置，該陣列基板包括多個數(shù)據(jù)線、多個掃描線、多個顯示單元以及一觸 控感測電路，并且該平坦層具有開口露出部分該透明電極，并且該露出的透 明電極電性連接至該陣列基板上的該觸控感測電路。
3. 如權(quán)利要求2所述的圖像顯示系統(tǒng)，其中該露出的透明電極藉由金屬 球或空氣電性耦接至該陣列基板上的該觸控感測電路。
4. 如權(quán)利要求2所述的圖像顯示系統(tǒng)，還包括 觸控感測電路，設(shè)置于該透明基板上；以及陣列基板，該陣列基板包括多個數(shù)據(jù)線、多個掃描線、多個顯示單元， 其中該觸控面板還包括導(dǎo)電層設(shè)置于該黑矩陣與該透明電極之間，用以將該 透明電極電性連接至該透明基板上的該觸控感測電路。
5. 如權(quán)利要求1所述的圖像顯示系統(tǒng)，其中該透明電極、該透明基板以 及外部電極構(gòu)成第一觸控感測電容，并且該第一透明電極朝著第一方向延 伸，并且該觸控面板還包括平坦層，設(shè)置于該保護(hù)層與該第一透明電極之上；以及 至少一第二透明電極，設(shè)置于該平坦層之中，其中該第二透明電極朝著與該第一方向垂直的第二方向延伸，并且該第二透明電極、該透明基板以及該外部電極構(gòu)成第二觸控感測電容。
6. 如權(quán)利要求4所述的圖像顯示系統(tǒng)，其中該觸控面板還包括多個導(dǎo)電層設(shè)置于該黑矩陣與該第一透明電極之間以及該黑矩陣與該第二透明電極 之間，用以分別將該第一、第二透明電極電性連接至陣列基板上的觸控感測 電路。
7. 如權(quán)利要求4所述的圖像顯示系統(tǒng)，其中該平坦層具有開口露出部分 該第二透明電極，并且該露出的第二透明電極用以電性連接至陣列基板上的 觸控感測電路。
8. 如權(quán)利要求7所述的圖像顯示系統(tǒng)，其中被露出的該第二透明電極藉 由金屬球電性連接該陣列基板上的該觸控感測電路。
9. 一種觸控感測電路，設(shè)置于觸控面板中，包括積分電路，耦接至該觸控面板中的感應(yīng)電極，用以根據(jù)交流驅(qū)動信號， 累加由于該感測電極上的電容值變化所產(chǎn)生的電壓差值；耦合電容，耦接于上述感應(yīng)電極與上述積分電路之間；以及 放大器，用以放大該積分電路所累積的電壓差值。
10. 如權(quán)利要求9所述的觸控感測電路，還包括開關(guān)元件耦接于上述 積分電路與上述放大器之間，用以每隔一既定時間，將該積分電路所累積的 電壓差值傳輸至該放大器。
全文摘要
一種圖像顯示系統(tǒng)，包括觸控面板，該觸控面板包括透明基板，具有第一表面以及相對于第一表面的第二表面；黑矩陣，設(shè)置于透明基板的第二表面上，以便于透明基板上定義出透光區(qū)；保護(hù)層，順應(yīng)性地設(shè)置于黑矩陣與透明基板的透光區(qū)之上；至少一透明電極，設(shè)置于保護(hù)層之上并且位于透光區(qū)中；平坦層，設(shè)置于保護(hù)層與透明電極之上；彩色濾光層，設(shè)置于平坦層之上；以及共用電極，設(shè)置于平坦層之上并包覆住彩色濾光層。
文檔編號G02F1/13GK101414067SQ20081008950
公開日2009年4月22日 申請日期2008年4月3日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月19日
發(fā)明者常鼎國, 林韋丞 申請人:統(tǒng)寶光電股份有限公司