專利名稱：內(nèi)嵌式觸控液晶顯示器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種內(nèi)嵌式觸控液晶顯示器。
技術(shù)背景
隨著觸控技術(shù)的成熟，市場可見的觸控應(yīng)用產(chǎn)品非常廣泛，顯示了觸控面板顯示 器未來市場的成長可期。傳統(tǒng)的觸控面板主要分為外掛電容式與外掛電阻式，然而，不論是 采用前述任何一種方式，因為都必須將觸控面板模組外加在顯示器模組的顯示面，因此對 觸控顯示器產(chǎn)品造成不良的影響，諸如增加顯示器的總厚度及重量、降低顯示器的亮度、降 低對比度、提升生產(chǎn)整合困難度進而提高成本等缺點。
為了解決前述的問題，平面顯示器的相關(guān)廠商無不競相開發(fā)內(nèi)含觸控感應(yīng)功能 的整合型平面顯示器。請參考圖IA及圖1B，是一種現(xiàn)有技術(shù)內(nèi)嵌式(in-cell)電阻式 觸控液晶顯示器的示意圖。該液晶顯示器80的主要原理是在一薄膜晶體管(Thin Film Transistor，TFT)基板81 上制作多條χ感應(yīng)線(χ sensor lines)811 與y感應(yīng)線(y sensor lines) 812，并以銦錫氧化物(Indium Tin Oxide, I TO)在該χ感應(yīng)線811及y感應(yīng)線812 側(cè)邊分別形成多個感應(yīng)電極813。該液晶顯示器80的一彩色濾光片(Color filter, CF)基 板82則包含多個柱電極821。該柱電極821與彩色濾光片基板82上的一共電極層(圖未 示)相連接。使用時，當(dāng)使用者觸碰該彩色濾光片基板82的外表面時，使用者所觸碰位置 的對應(yīng)的柱電極821朝向薄膜晶體管基板81移動而接觸到某一或某些感應(yīng)電極813，因此 彩色濾光片基板82的共電極層的電位會傳送到這些感應(yīng)電極813，使與這些感應(yīng)電極813 連接的x，y感應(yīng)線811、812的電位改變，該液晶顯示器80再利用外部電路將此感應(yīng)結(jié)果的 電壓讀出，即可判定出該液晶顯示器80受到使用者的觸控位置。
雖然前述的技術(shù)可以將觸控功能整合、內(nèi)嵌于液晶顯示器，但是，前述技術(shù)因為既 需要χ感應(yīng)線811又需要y感應(yīng)線812，且χ感應(yīng)線811及y感應(yīng)線812更分別需要連接專 用的感應(yīng)電極813，除大大降低了該液晶顯示器80的開口率之外，也因為感應(yīng)線數(shù)太多而 增加控制芯片(IC)的成本，以及因為線路布局密集而降低制程良率。而且，由于柱電極821 在觸控時是直接短路于x，y感應(yīng)線811、812，因此，該柱電極821所連接的共電極層在接觸 瞬間的電位會受到影響，導(dǎo)致共電極層與該液晶顯示器80的像素電極(pixel electrode) 的電壓差飄移改變，而造成顯示光學(xué)特性變異。發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)中內(nèi)嵌式觸控顯示器的感應(yīng)線數(shù)及感應(yīng)電極數(shù)量過多而導(dǎo)致 控制芯片成本增力口、開口率下降、制程良率降低，以及在觸控時會造成施加于液晶兩側(cè)的偏 壓改變而影響顯示光學(xué)特性等的問題，有必要提供一種可達到降低成本、提升開口率、良率 及穩(wěn)定顯示光學(xué)特性的內(nèi)嵌式觸控顯示器。
一種內(nèi)嵌式觸控液晶顯示器，其包含一第一基板、一第二基板以及密封填充于該 第一基板與第二基板之間的液晶層，其中該第一基板包含多個掃描線、多個數(shù)據(jù)線及多個觸控感應(yīng)模組，每一觸控感應(yīng)模組包含一觸控數(shù)據(jù)讀取線、一觸控讀取晶體管以及一接觸 電極，該觸控數(shù)據(jù)讀取線與該數(shù)據(jù)線間隔設(shè)置；該觸控讀取晶體管是鄰近設(shè)于該觸控數(shù)據(jù) 讀取線及其中的一條掃描線，且該觸控讀取晶體管與鄰近的該觸控數(shù)據(jù)讀取線、鄰近的其 中的一條掃描線及該接觸電極電性連接；該第二基板包含多個凸塊結(jié)構(gòu)，每一個凸塊結(jié)構(gòu) 的位置與一個接觸電極相對且每個凸塊結(jié)構(gòu)的表面導(dǎo)電；該觸控讀取晶體管接受該掃描線 的輸入電壓控制而進入一觸控讀取等待狀態(tài)下，至少一凸塊結(jié)構(gòu)電性接觸相應(yīng)的接觸電極 后，一觸控電壓信號由該凸塊結(jié)構(gòu)經(jīng)由被接觸的該接觸電極而輸予對應(yīng)連接的該觸控讀取 晶體管，使該觸控讀取晶體管受觸發(fā)而輸出一感應(yīng)結(jié)果信號經(jīng)由對應(yīng)連接的該觸控數(shù)據(jù)讀 取線至一驅(qū)動控制模組，使該驅(qū)動控制模組依據(jù)該掃描線及該觸控數(shù)據(jù)讀取線的位置判斷 觸控位置。
相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的內(nèi)嵌式觸控液晶顯示器因其觸控感應(yīng)模組與子像素控 制模組共享一掃描線而無須增設(shè)專門用于觸控感應(yīng)的X感應(yīng)線，從而可以節(jié)省驅(qū)動電路及 芯片的成本、降低布線密度而提升制程良率、提升開口率。


圖IA圖IB是現(xiàn)有技術(shù)一內(nèi)嵌式電阻觸控液晶顯示器。
圖2A是本發(fā)明內(nèi)嵌式觸控液晶顯示器第一較佳實施例之一個子像素示意圖。
圖2B是圖二 A所示之子像素的局部剖面示意圖。
圖2C是圖二 B的觸控狀態(tài)示意圖。
圖3A是本發(fā)明內(nèi)嵌式觸控液晶顯示器第二較佳實施例的一個子像素示意圖。
圖;3B是圖3A所示的子像素的局部剖面示意圖。
圖3C是圖;3B的觸控狀態(tài)示意圖。
具體實施方式
請參考圖2A圖2B，其中圖2A是本發(fā)明內(nèi)嵌式觸控液晶顯示器的第一實施例的一 個子像素(sub-pixel)示意圖，圖2B是圖2A所示子像素沿2B-2B線的剖面示意圖。該內(nèi) 嵌式觸控液晶顯示器包含一第一基板10、一第二基板20以及密封填充在該第一基板10與 該第二基板20之間的液晶層(圖未示)。該第一基板10包含一第一基板本體11以及形成 在該第一基板本體11的多條掃描線12、多條數(shù)據(jù)線14、多個子像素控制模組16以及多個 觸控感應(yīng)模組18。
每一子像素控制模組16設(shè)在兩條相鄰的掃描線12及兩條相鄰的數(shù)據(jù)線14所圍 繞的區(qū)域之內(nèi)。每一子像素控制模組16包含一顯示控制晶體管162以及一子像素電極164。 該顯示控制晶體管162鄰近設(shè)于其中之一掃描線12及與該掃描線12交錯設(shè)置的數(shù)據(jù)線14 中之一的交點位置處。該顯示控制晶體管162分別與鄰近的該掃描線12與該數(shù)據(jù)線14電 性連接，且該顯示控制晶體管162也與該子像素電極164電性連接。該內(nèi)嵌式觸控液晶顯 示器的各掃描線12及數(shù)據(jù)線14連接至一驅(qū)動控制芯片模組(圖未示)，使各顯示控制晶體 管162的開關(guān)狀態(tài)及子像素電極164的電壓變化受該驅(qū)動控制芯片模組控制。
每一觸控感應(yīng)模組18包含一觸控數(shù)據(jù)讀取線182、一觸控讀取晶體管184以及一 接觸電極186。該觸控數(shù)據(jù)讀取線182是與該數(shù)據(jù)線14平行設(shè)置。該觸控讀取晶體管184是鄰近設(shè)于該觸控數(shù)據(jù)讀取線182及與該觸控數(shù)據(jù)讀取線182交錯設(shè)置的掃描線12中之 一的交點位置處，且該觸控讀取晶體管184分別與鄰近的該觸控數(shù)據(jù)讀取線182、掃描線12 及該接觸電極186電性連接。其中，該觸控讀取晶體管184接受該掃描線12的輸入電壓控 制而進入一觸控讀取等待狀態(tài)。當(dāng)該觸控讀取晶體管184在該觸控讀取等待狀態(tài)時，若一 觸控電壓信號經(jīng)由該接觸電極186而輸出予該觸控讀取晶體管184，使該觸控讀取晶體管 184受觸發(fā)而輸出一感應(yīng)結(jié)果信號予連接的該觸控數(shù)據(jù)讀取線182，如此，使外部的一驅(qū)動 控制模組(圖未示)可以依據(jù)該觸控讀取晶體管184相連的掃描線12及該觸控數(shù)據(jù)讀取 線182的位置，判斷得知哪一個或哪一些的觸控讀取晶體管184受到觸控觸發(fā)。
本實施例的該觸控讀取晶體管184是一金氧半薄膜晶體管(MOS Thin Film Transistor)，其包含一柵極(gate) 1842、一源極(source) 1844 以及一漏極(drain) 1846。 該柵極1842與其中的一條掃描線12電性連接或可為自該掃描線12延伸而出的電極結(jié)構(gòu)。 該源極1844與該觸控數(shù)據(jù)讀取線182電性連接。該漏極1846與該接觸電極186電性連 接，其連接的方式可以將該漏極1846的一阻絕保護層1848貫穿一開孔(Via)，使鍍制鋪設(shè) 該接觸電極186時讓該漏極1846通過該開孔而與該接觸電極186電性連接。該觸控讀取 晶體管184的結(jié)構(gòu)不限定，可以配合制程需要而有所調(diào)整或改變，舉例而言，該觸控讀取晶 體管184可配合液晶面板制程所采取的四道光微影制程(fourth photo-etching process, PEP4)或五道光微影制程而于結(jié)構(gòu)上略有改變。又例如，該觸控讀取晶體管184也可依據(jù)元 件特性需求而為各種不同型態(tài)，諸如后溝道蝕刻型(Back Channel Kching，BCE)、蝕刻截 止型(Etching stop, ES)等型態(tài)。
該第二基板20包含一第二基板本體21以及固定形成于該第二基板本體21與該 第一基板本體11相對的一內(nèi)側(cè)表面的一彩色濾光層25 (未標(biāo)示)、多個凸塊結(jié)構(gòu)22以及一 共電極23。該彩色濾光層25由多個紅、綠、藍濾光單元(未標(biāo)示)構(gòu)成，每一濾光單元與一 個子像素控制模組16相對設(shè)置。每一個凸塊結(jié)構(gòu)22與一個接觸電極186相對設(shè)置。該共 電極23鍍制設(shè)在該第二基板彩色濾光層25及各凸塊結(jié)構(gòu)22，從而使各凸塊結(jié)構(gòu)22的表面 可導(dǎo)電，同時該共電極23與該第一基板10的每一子像素電極164之間可形成夾壓，控制該 液晶層的分子偏轉(zhuǎn)以顯示畫面。
請一并參考圖2B及圖2C，其中圖2C是本發(fā)明內(nèi)嵌式觸控液晶顯示器觸控狀態(tài)的 示意圖。當(dāng)使用者按壓觸動該第二基板20，使該第二基板20局部區(qū)域撓曲而朝該第一基板 10的方向移動，直至該凸塊結(jié)構(gòu)22接觸與其位置對應(yīng)的接觸電極186時，該共電極23的電 壓(即該觸控電壓信號)則經(jīng)由該接觸電極186輸出至該觸控讀取晶體管184。此時，由于 該觸控讀取晶體管184處于觸控讀取等待狀態(tài)下，該共電極23的電壓會經(jīng)由該觸控讀取晶 體管184的漏極1846傳到源極1844，再傳到觸控數(shù)據(jù)讀取線182，然后由外部的驅(qū)動控制 模組將電壓讀出(即該感應(yīng)結(jié)果信號)，由此依據(jù)該觸控讀取晶體管184相連的掃描線12 及該觸控數(shù)據(jù)讀取線182的位置，判斷得知哪一個或哪一些的觸控讀取晶體管184受到觸 控觸發(fā)。
在實際使用狀況，為了讓該內(nèi)嵌式觸控液晶顯示器能夠維持顯示功能，該外部的 驅(qū)動控制模組以掃描方式(頻率可為60Hz，120Hz…等)逐一輸出電壓予該掃描線12。本 實施例中的各觸控讀取晶體管184的柵極1842分別與其中的一條掃描線12連接，因此，當(dāng) 掃描線12被掃描時，與其連接的各觸控讀取晶體管184導(dǎo)通而進入該觸控讀取等待狀態(tài)，5由于掃描速度非常快速，因此，人類相對緩慢的觸控行為均可以完成前述觸控感應(yīng)技術(shù)效 果無疑。
補充說明一下，本實施例的觸控感應(yīng)模組18的數(shù)量與密度，可以依據(jù)顯示器的開 口率、透光率及靈敏度的規(guī)格設(shè)計要求而隨之改變，如該觸控感應(yīng)模組18的數(shù)量可以與數(shù) 據(jù)線14的數(shù)量相同或少于該數(shù)據(jù)線14的數(shù)量，且每一掃描線12上的觸控讀取晶體管184 數(shù)量也可相同或少于該顯示控制晶體管162的數(shù)量。其中，較少的觸控感應(yīng)模組18及觸控 讀取晶體管162的數(shù)量讓該內(nèi)嵌式觸控液晶顯示器具備較佳的開口率、良率及成本，反之， 則具有相對靈敏的觸控感應(yīng)效果。
因此，本實施例除了確實能夠達到觸控偵測感應(yīng)的功效之外，相較于現(xiàn)有技術(shù)，其 更因觸控感應(yīng)模組與子像素控制模組共享一掃描線而無須增設(shè)專門用于觸控感應(yīng)的X感 應(yīng)線，從而可提升顯示器的開口率及制程良率等優(yōu)點。同時，由于增設(shè)該觸控讀取晶體管 184，該觸控讀取晶體管184的阻抗使該共電極23與該接觸電極186接觸時因為阻抗的限 流作用，使該共電極23的電壓不會因接觸而受影響而相對地非常穩(wěn)定，可大為減緩或甚至 消除觸控感應(yīng)過程中共電極的電壓偏移而造成光學(xué)特性改變的問題，達到穩(wěn)定光顯示特性 的技術(shù)效果。
請參考圖3A-圖3C，其中圖3A是本發(fā)明內(nèi)嵌式觸控液晶顯示器的第二實施例的 一個子像素示意圖，圖3B是圖3A所示子像素沿: -; 線的剖面示意圖，圖3C為圖3A所示 的子像素被觸碰時的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。第二實施例的內(nèi)嵌式觸控液晶顯示器與第一實施例 所述結(jié)構(gòu)大致相同，主要區(qū)別在于該觸控讀取晶體管184的柵極1842—端所覆蓋的一氧化 層1849貫穿一開孔，而使鍍制該接觸電極186時，該柵極1842可與該接觸電極186電性連 接，用以將柵極1842裸露到第一基板10的最表層。該源極1844與該觸控數(shù)據(jù)讀取線182 電性連接。該漏極1846則與其中的一條掃描線12電性連接。
使用時，當(dāng)某一觸控讀取晶體管184處于掃描周期內(nèi)，此時觸控讀取晶體管184的 漏極1846的電位會變成高電位，且當(dāng)該凸塊結(jié)構(gòu)22表面的該共電極23接觸該接觸電極 186，該共電極23的電壓(即該觸控電壓信號)會傳到柵極1842，而使該觸控讀取晶體管 184導(dǎo)通，此時該掃描線的電力則由漏極1846輸至該源極1844而輸出該感應(yīng)結(jié)果信號與予 連接的該觸控數(shù)據(jù)讀取線182，然后由外部的驅(qū)動控制模組將電壓讀出，由此依據(jù)該觸控讀 取晶體管184相連的掃描線12及該觸控數(shù)據(jù)讀取線182的位置，判斷得知哪一個或哪一些 的觸控讀取晶體管184受到觸控觸發(fā)。在本實施例中，除因省去χ感應(yīng)線而可達到節(jié)省驅(qū) 動電路暨芯片的成本、降低布線密度而提升制程良率、提升開口率的效果，更因該感應(yīng)結(jié)果 信號無須汲取該共電極23的電力，因此，共電極23的電壓完全不會因為觸控感應(yīng)而受到影 響，達到穩(wěn)定光顯示特性的技術(shù)效果。
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)嵌式觸控液晶顯示器，其包括一第一基板、一第二基板、一密封填充于該第一基板與第二基板之間的液晶層以及一 驅(qū)動控制模組，其特征在于該第一基板包含第一基板上的多條掃描線、多條數(shù)據(jù)線及多個觸控感應(yīng)模組，每一觸 控感應(yīng)模組包含一觸控數(shù)據(jù)讀取線、一觸控讀取晶體管以及一接觸電極，該觸控數(shù)據(jù)讀取 線與該數(shù)據(jù)線間隔設(shè)置；該觸控讀取晶體管鄰近設(shè)置在該觸控數(shù)據(jù)讀取線及其中之一條掃 描線，且該觸控讀取晶體管與鄰近的該觸控數(shù)據(jù)讀取線、鄰近的其中之一條掃描線及該接 觸電極電性連接；該第二基板包含多個凸塊結(jié)構(gòu)，每一個凸塊結(jié)構(gòu)與一個接觸電極相對設(shè)置且表面導(dǎo) 電；及該觸控讀取晶體管接收該鄰近的其中之一條掃描線的輸入電壓控制而進入一觸控讀 取等待狀態(tài)下，其中當(dāng)至少一凸塊結(jié)構(gòu)電性接觸至少一相應(yīng)的接觸電極后，一觸控電壓信 號由該凸塊結(jié)構(gòu)經(jīng)由被接觸的該接觸電極而輸予出至對應(yīng)連接的觸控讀取晶體管，使該觸 控讀取晶體管受觸發(fā)而輸出一感應(yīng)結(jié)果信號予至對應(yīng)連接的觸控數(shù)據(jù)讀取線，該一驅(qū)動控 制模組依據(jù)該鄰近的其中之一條掃描線及該對應(yīng)連接的觸控數(shù)據(jù)讀取線的位置判斷觸控 位置。
2.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)嵌式觸控液晶顯示器，其特征在于每一觸控讀取晶體管包 含一柵極、一源極以及一漏極，該柵極與該鄰近的其中之一條掃描線電性連接，該源極與該 對應(yīng)連接的觸控數(shù)據(jù)讀取線電性連接，該漏極與該接觸電極電性連接。
3.如權(quán)利要求2所述的內(nèi)嵌式觸控液晶顯示器，其特征在于一阻絕保護層覆蓋于該 漏極，其上貫穿開設(shè)一開孔，使在鍍制鋪設(shè)該接觸電極時，該漏極通過該開孔與該接觸電極 電性連接。
4.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)嵌式觸控液晶顯示器，其特征在于每一觸控讀取晶體管包 含一柵極、一源極以及一漏極，該柵極與該接觸電極電性連接，該源極與該對應(yīng)連接的觸控 數(shù)據(jù)讀取線電性連接，該漏極則與該鄰近的其中之一條掃描線電性連接。
5.如權(quán)利要求4所述的內(nèi)嵌式觸控液晶顯示器，其特征在于該觸控讀取晶體管的柵 極一端所覆蓋的一氧化層貫穿一開孔，而使鍍制該接觸電極時，該柵極可與該接觸電極電 性接觸連接。
6.如權(quán)利要求1、2、3、4或者5所述的內(nèi)嵌式觸控液晶顯示器，其特征在于該觸控感 應(yīng)模組的數(shù)量小于或等于該數(shù)據(jù)線的數(shù)量。
7.如權(quán)利要求6所述的內(nèi)嵌式觸控液晶顯示器，其特征在于該第二基板包含一共電 極，該共電極設(shè)于該第二基板的內(nèi)側(cè)表面并覆蓋各凸塊結(jié)構(gòu)，形成各凸塊結(jié)構(gòu)表面導(dǎo)電。
8.如權(quán)利要求6所述的內(nèi)嵌式觸控液晶顯示器，其特征在于兩條相鄰的掃描線及兩 條相鄰的數(shù)據(jù)線所圍繞的區(qū)域之內(nèi)設(shè)有一子像素控制模組，該子像素控制模組包含一顯示 控制晶體管，該顯示控制晶體管鄰近設(shè)于其中之一掃描線及與該掃描線交錯設(shè)置的數(shù)據(jù)線 中的一交點位置處，每一掃描線的觸控讀取晶體管數(shù)量相同或少于該顯示控制晶體管的數(shù) 量。
9.如權(quán)利要求8所述的內(nèi)嵌式觸控液晶顯示器，其特征在于每一掃描線的觸控讀取 晶體管數(shù)量相同或少于該顯示控制晶體管的數(shù)量。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種內(nèi)嵌式觸控液晶顯示器。該內(nèi)嵌式觸控液晶顯示器包含一第一基板、一第二基板，該第一基板包含多個觸控感應(yīng)模組，每一觸控感應(yīng)模組包含一觸控數(shù)據(jù)讀取線、一觸控讀取晶體管以及一接觸電極；該第二基板包含多個凸塊結(jié)構(gòu)，每一個凸塊結(jié)構(gòu)表面導(dǎo)電且與一個接觸電極相對設(shè)置；使用時，當(dāng)該凸塊結(jié)構(gòu)接觸某一或某些接觸電極時，與被接觸的接觸電極連接的觸控讀取晶體管傳送信號給觸控數(shù)據(jù)讀取線，一外部的驅(qū)動控制模組依據(jù)該掃描線及該觸控數(shù)據(jù)讀取線的位置判斷觸控位置。
文檔編號G02F1/1362GK102033347SQ20091030803
公開日2011年4月27日 申請日期2009年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月30日
發(fā)明者施博盛, 鄭嘉雄 申請人:群創(chuàng)光電股份有限公司, 群康科技(深圳)有限公司