内嵌式触摸显示装置的制作方法

本申请要求2015年9月30日提交的韩国专利申请第10-2015-0138060号的优先权，在此援引该专利申请作为参考，如同在这里完全阐述一样。

本公开内容涉及一种利用显示面板的公共电极来感测触摸的触感显示装置。

背景技术：

随着信息时代的到来，用于在视觉上显示电信息信号的显示技术快速发展。相应地，已进行了减小平板显示装置的体积、重量和功耗的尝试。

这种平板显示装置的一般例子可包括液晶显示器(lcd)、等离子显示面板(pdp)、场发射显示器(fed)、电致发光显示器(eld)、电润湿显示器(ewd)以及有机发光二极管(oled)显示器等。

在使用这种平板显示装置构成的诸如移动装置和tv这样的显示装置中，用于选择在显示屏幕上显示的对象或区域的输入界面可以以触摸方式来实现。为此，显示装置可具有单独的触摸面板贴附至显示面板的结构、在显示面板内设置单独的触摸电极的结构或者显示面板的一个部件用作触摸电极的结构(内嵌式触摸结构)。

平板显示装置包括显示图像的显示区域和包围显示区域的边框区域。平板显示装置一般进一步包括位于边框区域中的按键。按键用于接收用户对装置的控制输入。

这种按键以响应物理压力的点击方式实现。在该情形中，在边框区域的宽度能够被减小多少方面有限制，因而难于实现纤细的装置。

或者，以使用在边框区域中提供的单独的触摸面板和用于驱动所述触摸面板的触摸驱动电路的触摸方式来实现按键。即使在该情形中，在边框区域的宽度能够被减小多少方面有限制，因而很难实现纤细的装置。

或者，显示区域的一部分可被设计成用于接收用户对装置的控制输入的按键。然而，在该情形中，在显示区域中用于实际显示图像的有效区域的宽度减小，且边框区域的利用率降低。

技术实现要素：

本公开内容的目的是提供一种能够在边框区域中布置触摸型按键的同时减小边框区域的宽度并实现纤细装置的内嵌式显示装置。

为实现该目的，本公开内容的实施方式提供了一种内嵌式触摸显示装置，所述内嵌式触摸显示装置包括位于玻璃盖上的至少一个触摸电极，所述至少一个触摸电极对应于在边框区域中彼此分隔开的一个或多个触摸按键区域，所述至少一个触摸电极延伸至显示区域，并且与多个公共电极之中的与所述触摸按键区域相邻的公共电极重叠。

具体地说，本公开内容提供了一种内嵌式触摸显示装置，所述内嵌式触摸显示装置包括：显示面板，所述显示面板包括贴合在一起的第一基板和第二基板、位于所述第一基板上并且交叉以在显示区域中界定出多个像素区域的栅极线和数据线、多个公共电极，每个公共电极对应于两个或更多个相邻的像素区域和连接至所述公共电极的多条感测线；位于所述显示面板上的玻璃盖；和位于所述玻璃盖上的至少一个触摸电极，所述至少一个触摸电极对应于在包围所述显示区域的边框区域中彼此分隔开的一个或多个触摸按键区域，所述至少一个触摸电极延伸至所述显示区域，并且与所述多个公共电极之中的与所述触摸按键区域相邻的公共电极重叠。

根据本公开内容的实施方式的内嵌式触摸显示装置包括与位于边框区域中的至少一个触摸按键区域对应的至少一个触摸电极。每个触摸电极延伸至显示区域，并且与位于显示区域中的多个公共电极之中的与边框区域相邻的公共电极重叠。

因此，当触摸按键区域被触摸时，与触摸电极重叠的公共电极的电压发生变化，以感测触摸按键区域是否被触摸。

如上所述，尽管触摸按键区域位于边框区域中，但边框区域不包括用于触摸按键区域的额外的触摸面板和额外的触摸驱动电路。因此，能够减小边框区域的宽度，并能够实现纤细的显示装置。

在一个实施方式中，公开了一种触摸显示装置，所述触摸显示装置包括显示面板，所述显示面板具有与感测线连接的、经由所述感测线提供公共电压的多个公共电极。每个公共电极与显示区域中的多个像素区域中的各自的像素区域对应。所述触摸显示装置还包括触摸电极，所述触摸电极与在包围显示区域的边框区域中的触摸按键区域对应。所述触摸电极延伸至所述显示区域并所述公共电极中的一个公共电极重叠。

附图说明

图1是根据本公开内容的实施方式的内嵌式触摸装置的平面图。

图2是沿图1的线i-i’截取的剖面图。

图3是显示图2的第一基板的一部分的平面图。

图4a是图解未给图2的显示区域的一部分施加触摸的情形的示图。

图4b是图解给图2的显示区域的一部分施加触摸的情形的示图。

图5a是图解未给图2的边框区域中的触摸按键区域施加触摸的情形的示图。

图5b是图解给图2的边框区域中的触摸按键区域施加触摸的情形的示图。

图6是沿图1的线ii-ii’截取的剖面图。

图7a和7b是显示根据本公开内容的第一实施例的内嵌式触摸显示装置的剖面图。

图8a和8b是显示根据本公开内容的第二实施例的内嵌式触摸显示装置的剖面图。

图9是显示根据本公开内容的第三实施例的内嵌式触摸显示装置的剖面图。

图10是显示根据本公开内容的第四实施例的内嵌式触摸显示装置的剖面图。

具体实施方式

在本申请中，将理解到，当称一元件位于另一元件“上”时，该元件能够直接位于该另一元件上或者可在它们之间存在中间元件。

此外，使用序数“第一”、“第二”、“第三”等描述元件时，仅仅表示指代相同元件的不同情况，不旨在暗示所述的元件必须按给定的顺序。

将参照附图详细描述根据本公开内容的实施方式的内嵌式触摸显示装置。

图1是根据本公开内容的实施方式的内嵌式触摸装置的平面图。图2是沿图1的线i-i’截取的剖面图，图3是显示图2的第一基板的一部分的平面图。图4a是图解未给图2的显示区域的一部分施加触摸的情形的示图，图4b是图解给图2的显示区域的一部分施加触摸的情形的示图。图5a是图解未给图2的边框区域中的触摸按键区域施加触摸的情形的示图。图5b是图解给图2的边框区域中的触摸按键区域施加触摸的情形的示图。图6是沿图1的线ii-ii’截取的剖面图，图7a和7b是显示根据本公开内容的第一实施例的内嵌式触摸显示装置的剖面图。图8a和8b是显示根据本公开内容的第二实施例的内嵌式触摸显示装置的剖面图。图9是显示根据本公开内容的第三实施例的内嵌式触摸显示装置的剖面图，图10是显示根据本公开内容的第四实施例的内嵌式触摸显示装置的剖面图。

参照图1，根据本公开内容的实施方式的内嵌式触摸显示装置100包括与显示图像的显示平面对应的显示区域aa以及包围显示区域aa的边框区域ba。此外，内嵌式触摸显示装置100包括以间隔分隔开且位于边框区域ba中的一个或多个触摸按键区域ta。

当内嵌式触摸显示装置100应用于便携式电话时，内嵌式触摸显示装置100进一步包括彼此分隔开地位于边框区域中并且与至少一个触摸按键区域ta分开的扬声器区域speaker、标签区域label和摄像头区域camera。

如图1中所示，扬声器区域speaker、标签区域label和摄像头区域camera可设置在与显示区域aa的上端对应的边框区域ba的一部分中，并且至少一个触摸按键区域ta可设置在与显示区域aa的下端对应的边框区域ba的一部分中。至少一个触摸按键区域ta可进一步设置在与显示区域aa的左端和右端至少之一对应的显示区域aa的一部分中。

参照图2，内嵌式触摸显示装置100包括显示面板101、设置在显示面板101上的玻璃盖102以及位于玻璃盖102上的与按键区域ta对应的区域上的触摸电极te。此外，内嵌式触摸显示装置100可进一步包括用于将显示面板101粘合到玻璃盖102的粘合剂层103。

显示面板101包括彼此相对贴附的一对基板110和120，有发光材料或偏振材料插入在基板110和120之间。

显示面板101可以是液晶显示面板，液晶显示面板包括：第一基板110、第二基板120、由填充在第一基板110与第二基板120之间的液晶材料形成的液晶层130以及用于密封第一基板110和第二基板120的密封层140，第一基板110包括多个薄膜晶体管，第二基板120包括滤色器。在此，密封层140设置在显示区域aa的边缘。

第一基板110包括：位于显示区域aa中并且彼此交叉以界定多个像素区域的栅极线(未示出)和数据线(未示出)、设置在栅极线和数据线的交叉部分处的多个薄膜晶体管(未示出)、连接至薄膜晶体管的多个像素电极(未示出)以及与像素电极(未示出)以间隔分隔开并与像素电极绝缘的多个公共电极ce。像素电极(未示出)分别对应于像素区域，并且每个公共电极ce对应于两个或更多个相邻的像素区域。

就是说，每个公共电极ce对应于触摸区域，并且每个公共电极ce对应于两个或更多个像素区域。

驱动集成电路d-ic可安装在第一基板110的边框区域ba上，驱动集成电路d-ic用于驱动位于显示区域aa中的包括栅极线(未示出)和数据线(未示出)的信号线。

触摸电极te位于玻璃盖102上并且贴附到玻璃盖102。触摸电极te与触摸按键区域ta对应，并且延伸至显示区域aa，以与靠近边框区域ba的至少一个公共电极ce-e重叠。

因此，当触摸施加至触摸按键区域ta时，从公共电极ce-e经由触摸电极te观察到的有效电容发生变化，因而能够感测施加至触摸按键区域ta的触摸。

具体地说，如图3中所示，显示面板101的第一基板110包括：位于显示区域aa中并且彼此交叉的栅极线gl和数据线dl；由交叉的栅极线gl和数据线dl界定并且位于显示区域aa中的多个像素区域pa；设置在栅极线gl和数据线dl的每个交叉部分处并且分别对应于像素区域pa的多个薄膜晶体管tft；分别对应于像素区域pa并且各自连接至薄膜晶体管tft的多个像素电极pe；以间隔分隔开的多个公共电极ce，每个公共电极ce对应于两个或更多个像素区域pa；以及各自连接至公共电极ce的多条触摸感测线sl，使得每条触摸感测线与每个公共电极ce连接。

栅极线gl连接至栅极驱动器电路g-dr，栅极驱动器电路g-dr顺序地给栅极线gl提供栅极信号。

数据线dl连接至数据驱动器电路d-dr，数据驱动器电路d-dr给数据线dl提供数据信号。

作为相对简单电路的栅极驱动器电路g-dr可内置在第一基板110中。数据驱动器电路d-dr可以是其中安装有数据驱动集成电路d-ic并连接在第一基板110与主驱动器之间的柔性电路板，或者数据驱动器电路d-dr可包括安装在第一基板110上的数据驱动集成电路d-ic。

触摸感测线sl连接在公共电极ce与触摸驱动器电路(未示出)之间。在此，为了装置集成，触摸驱动器电路(未示出)可作为数据驱动器电路d-dr的一部分。公共电极ce用作显示电极和内嵌触摸电极。通过触摸感测线sl，用于图像显示的公共电压在显示周期期间被施加至公共电极ce。通过触摸感测线sl，公共电极ce的电压在触摸感测周期(触摸感测周期也可称作触摸驱动周期)期间被传递至触摸驱动器电路(未示出)。触摸驱动器电路(未示出)通过检测公共电极ce的电压的变化是否超过阈值来感测触摸位置。在一个实施方式中，为了感测触摸，触摸驱动器电路(未示出)通过各自的触摸感测线将触摸驱动信号驱动至公共电极ce，并基于触摸驱动信号感测触摸位置。

尽管图3图解了具有矩形形状的像素电极pe和公共电极ce，但这种形状只是一个实例。在另一个实例中，像素电极pe和/或公共电极ce可形成为包括至少一个狭缝的图案。

像素区域pa的薄膜晶体管tft被栅极线gl的栅极信号导通，并且数据线dl的数据信号通过导通的晶体管tft提供至像素电极pe。

当在显示周期期间公共电压被施加至公共电极ce并且数据信号被提供至像素电极pe时，在像素电极pe与公共电极ce之间产生预定电场。该电场使液晶层(图2的130)中的液晶分子旋转，以调整像素区域pa的透射率。

现在将描述根据本公开内容的实施方式的内嵌式触摸显示装置100的触摸感测方法。

参照图4a和4b，第一基板110包括下基板sub1和多个像素电极pe，多个像素电极pe位于下基板sub1上，与栅极线(图3中所示的gl)和数据线(图3中所示的dl)绝缘，并且对应于多个像素区域pa；第一基板110还包括以一定间隔彼此分隔开的公共电极ce。公共电极ce位于像素电极pe上并且与像素电极pe绝缘。每个公共电极ce对应于两个或更多个像素区域pa。

作为参考，尽管图4a和4b中未示出，但第一基板110可进一步包括：栅极线(图3中所示的gl)、覆盖栅极线gl的栅极绝缘层(未示出)、位于栅极绝缘层上的数据线(图3中所示的dl)、覆盖数据线dl的第一绝缘层(未示出)以及将像素电极pe与公共电极ce绝缘的第二绝缘层(未示出)。在此，像素电极pe位于第一绝缘层上，并且公共电极ce位于第二绝缘层上。

触摸感测线(图3中所示的sl)可位于任意层上，只要触摸感测线与栅极线gl和数据线dl绝缘即可。例如，触摸感测线sl可与公共电极ce一起位于第二绝缘层上。

此外，薄膜晶体管(图3中所示的tft)可具有顶栅结构和底栅结构中的任意一种。

尽管在图3、4a和4b中未示出，但当薄膜晶体管tft具有底栅结构时，薄膜晶体管tft可包括：形成在下基板sub1上的栅极电极，形成在栅极绝缘层上的半导体层，以及设置在栅极绝缘层上并且与半导体层的每一侧接触的源极电极和漏极电极。

第二基板120包括：上基板sub2；滤色器cf，滤色器cf位于上基板sub2的一侧上并且发射分别与像素区域pa对应的颜色(红色、绿色、蓝色和白色)r、g、b和w的光；以及黑矩阵bm，黑矩阵bm设置在上基板sub2的一侧并且对应于每个像素区域pa的边缘。尽管图4a图解了滤色器cf发射红色光、绿色光、蓝色光和白色光，但滤色器cf可交替地发射红色光、绿色光和蓝色光。

玻璃盖102设置在上基板sub2的另一侧。

如图4a中所示，当未施加触摸时，公共电极ce的电压受公共电极ce与下基板sub1上的相应栅极线(图3中所示的gl)之间的电容cg、公共电极ce与相应像素电极pe之间的电容cd以及公共电极ce与相邻的公共电极ce之间的电容cts影响。就是说，公共电极ce的电压根据栅极线gl与公共电极ce之间、像素电极pe与公共电极ce之间以及相邻公共电极ce之间的电容cg、cd、cts的组合而变化。

参照图4b，当与显示区域aa对应的玻璃盖102的预定点被外部元件(例如手指)300触摸时，在外部元件(例如手指)300与相应公共电极ce之间产生电容cf。因此，公共电极ce的电压进一步受产生触摸的外部元件300与公共电极ce之间的电容cf影响。

就是说，公共电极ce的电压根据包括外部元件300与公共电极ce之间的电容cf在内的电容cg、cd、cts、cf的组合而变化。因此，通过检测其中公共电极ce的电压的变化大于阈值的位置就能够识别触摸位置。电压的变化与外部元件300和公共电极ce之间的电容对应。

参照图5a，当未给触摸按键区域ta施加触摸时，与显示区域aa中的其他公共电极ce一样，与边框区域ba相邻且与触摸电极te重叠的公共电极ce-e的电压受公共电极ce-e与相应栅极线(图3中所示的gl)之间、公共电极ce-e与相应像素电极pe之间以及公共电极ce-e与相邻公共电极ce之间的电容cg、cd、cts的组合影响。此外，与触摸电极te重叠的公共电极ce-e的电压进一步受公共电极ce-e与触摸电极te之间的电容cbt影响。就是说，公共电极ce-e的电压根据公共电极ce-e与栅极线gl之间、公共电极ce-e与相应像素电极pe之间、公共电极ce-e与相邻公共电极ce之间以及公共电极ce-e与触摸电极te之间的电容cg、cd、cts、cbt的组合而变化。

参照图5b，当触摸按键区域ta被外部元件300触摸时，产生外部元件300与触摸电极te之间的电容cbf。cbf与cbt串联，因而通过cbt观察到的有效电容发生变化。就是说，与触摸电极te重叠的公共电极ce-e的电压根据进一步包括外部元件300与触摸电极te之间的电容cbf在内的电容cg、cd、cts、cbt、cbf的组合而变化。因此，通过检测其中与触摸电极te重叠的公共电极ce-e的电压的变化是否大于阈值就可识别出是否给触摸按键区域ta施加了触摸。电压的变化与电容cg、cd、cts、cbt、cbf的组合对应。

尽管图4a到5b图解了公共电极ce位于像素电极pe的上方，但公共电极ce可位于像素电极pe的下方，或者公共电极ce和像素电极pe可位于同一层上。

如上所述，根据本公开内容的实施方式的内嵌式触摸显示装置包括触摸电极te，触摸电极te与位于边框区域ba中的至少一个触摸按键区域ta对应，并且延伸至显示区域以与显示面板101的最外侧的公共电极ce-e重叠。因此，当触摸按键区域ta被外部元件300触摸时，外部元件300与触摸电极te之间的电容cbf发生变化，因而通过cbt观察到的有效电容发生变化。于是通过公共电极ce-e的电压的变化能够感测触摸按键区域ta是否被触摸。

因为利用用于实现内嵌式触摸的公共电极ce-e能够感测触摸按键区域ta是否被触摸，所以在利用边框区域ba的一部分作为用于感测触摸的按键的同时，不需要在边框区域ba中布置额外的触摸面板和额外的触摸驱动电路。因此，能够减小边框区域ba的宽度，显示装置100能够变得更纤细，并且能够提高边框区域ba的利用率。

图2、5a和5b图解了位于与显示区域aa的下端对应的边框区域ba的一部分中的触摸按键区域ta以及安装驱动集成电路d-ic的区域。然而，如上面参照图1所述，触摸按键区域ta可位于与显示区域aa的左端或右端对应的边框区域ba的一部分中。

参照图6，触摸按键区域ta可位于与显示区域aa的左端对应的边框区域ba的一部分中。在该情形中，触摸电极te与触摸按键区域ta对应地位于玻璃盖102上并且延伸至显示区域aa，以和与边框区域ba相邻的至少一个公共电极ce-e重叠，如图5a和5b中所示。

此外，根据本公开内容的实施方式的内嵌式触摸显示装置100可进一步包括位于玻璃盖102上且对应于边框区域ba的第一印刷层p1、第二印刷层p2和第三印刷层p3以及覆盖触摸电极te的钝化层pas。

参照图7a和7b，根据第一实施例的内嵌式触摸显示装置100a包括：位于玻璃盖102上的与边框区域ba对应的区域中的第一印刷层p1、位于第一印刷层p1和玻璃盖102上的第二印刷层p2、设置在第一印刷层p1和第二印刷层p2上的第三印刷层p3、位于第三印刷层p3上的触摸电极te以及覆盖触摸电极te的钝化层pas。

第一印刷层p1使边框区域ba具有预定颜色，以改善显示装置100a的美感。

第二印刷层p2对应于触摸按键区域ta并且包括用于表述触摸按键区域ta的用途的印刷字母。

与第一印刷层p1一样，第三印刷层p3用于使边框区域ba的颜色清晰。

如上所述，根据第一实施例的内嵌式触摸显示装置100a包括：位于玻璃盖102的面对显示面板101的一侧上的第一印刷层p1、第二印刷层p2和第三印刷层p3、位于第三印刷层p3上的触摸电极te以及覆盖触摸电极te的钝化层pas。

参照图8a和8b，根据第二实施例的内嵌式触摸显示装置100b包括：位于玻璃盖102的面对显示面板101的一侧上的第一印刷层p1、第二印刷层p2和第三印刷层p3、位于玻璃盖102的与面对显示面板的一侧相对的另一侧上的触摸电极te以及覆盖触摸电极te的钝化层pas。就是说，根据第二实施例的内嵌式触摸显示装置100b与第一实施例相同，不同之处在于触摸电极te和钝化层pas位于暴露于外部的玻璃盖102的另一侧上。

在该情形中，与第一实施例相比，产生施加至触摸按键区域ta的触摸的外部元件(图5b中所示的300，例如手指)与触摸电极te之间的距离减小，因而可以以更高的灵敏度感测施加至触摸按键区域ta的触摸。

参照图9，根据第三实施例的内嵌式触摸显示装置100c与图7a中所示的第一实施例相同，不同之处在于与边框区域ba相邻且与触摸电极te重叠的公共电极ce-e延伸至边框区域且与密封层140重叠。在该情形中，可增加触摸电极te和公共电极ce-e的重叠宽度而不增加边框区域ba的宽度，因而可以以更高的灵敏度感测施加至触摸按键区域ta的触摸。

参照图10，根据第四实施例的内嵌式触摸显示装置100d包括：设置在玻璃盖102的一侧上的触摸电极te、覆盖触摸电极te的钝化层pas、以及位于钝化层pas上的第一印刷层p1、第二印刷层p2和第三印刷层p3。就是说，根据第四实施例的内嵌式触摸显示装置100d与图7a中所示的第一实施例相同，不同之处在于触摸电极te和钝化层pas位于玻璃盖102与第一印刷层p1之间，而不是设置在第三印刷层p3上。

在该情形中，与第一实施例相比，产生施加至触摸按键区域ta的触摸的外部元件(图5b中所示的300，例如手指)与触摸电极te之间的距离减小，因而能够以更高的灵敏度感测施加至触摸按键区域ta的触摸。此外，因为触摸电极te不暴露于外部，所以能够防止触摸电极te被损坏。

在一个实施方式中，可以根据印刷层p1-p3、触摸电极te、钝化层pas和玻璃盖102制造玻璃盖面板。然后利用粘合剂层103将该玻璃盖面板贴附到显示面板101。在其它一些实施方式中，可用非玻璃盖来取代玻璃盖102.

本领域技术人员将理解，在不背离本发明的精神和实质特点的情况下，本发明可以以除在此阐述的方式以外的其他特定方式来实施。因此，上面的实施方式在所有方面都解释为举例说明性的，而不是限制性的。本发明的范围应当由所附权利要求及其法律等同物确定，而不是由上面的说明书确定，在此旨在涵盖落入所附权利要求的含义和等同范围内的所有变化。