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CN107799547A - 有机发光二极管触控显示装置 - Google Patents

有机发光二极管触控显示装置 Download PDF

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CN107799547A
CN107799547A CN201610783799.5A CN201610783799A CN107799547A CN 107799547 A CN107799547 A CN 107799547A CN 201610783799 A CN201610783799 A CN 201610783799A CN 107799547 A CN107799547 A CN 107799547A
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CN
China
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electrode
light emitting
touch
emitting diode
organic light
Prior art date
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Application number
CN201610783799.5A
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Inventor
蔡嘉豪
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Innolux Corp
Original Assignee
Innolux Display Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Innolux Display Corp filed Critical Innolux Display Corp
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Abstract

一种有机发光二极管触控显示装置包括一有机发光二极管触控面板。有机发光二极管触控面板包括一薄膜晶体管基板、一发光元件、一传输电极、一感测电极、一保护基材、以及一封装层。发光元件设置于薄膜晶体管基板上，并具有一第一端点电极、一发光层与一第二端点电极，发光层设置于第一端点电极与第二端点电极之间。传输电极与感测电极分别设置于发光层的上方。保护基材与薄膜晶体管基板相对而设。封装层设置于第二端点电极和保护基板之间。

Description

有机发光二极管触控显示装置
技术领域
本发明关于一种显示装置，特别关于一种有机发光二极管触控显示装置。
背景技术
随着科技不断的进步，各种信息设备不断地推陈出新，例如手机、平板电脑、超轻薄笔记本、及卫星导航等。除了一般以键盘或滑鼠输入或操控之外，利用触控式技术来操控信息设备是一种相当直观且受欢迎的操控方式。其中，触控装置具有人性化及直观化的输入操作介面，使得任何年龄层的使用者都可直接以手指或触控笔选取或操控信息设备。
现今触控技术多为二维(2D)平面(XY平面)的多点触控(Multi-touch)，其利用例如手指碰触显示面来精确判断手指的碰触位置，进而产生对应的控制功能。在已知一种有机发光二极管显示装置的二维触控技术中是使用互电容(Mutual capacitance)式的触控控制，而且是另外设置一个触控面板来达成，因此，需要在有机发光二极管的工艺中再增加触控面板的工艺与零组件来完成触控感测的功能。并且，控制触控功能的电路与控制显示功能的电路需分别制作于不同的集成电路(IC)中，这样，将增加控制IC的成本。
另外，除了二维平面的触控技术中，为了感测垂直于显示面(Z轴)方向的按压力道，一般会利用电容式压力感测技术来感测Z轴方向的按压力量，进而产生对应的控制功能。已知技术中，为了加上垂直方向的触控控制，除了需使用额外相关零组件而增加生产成本外，Z轴方向的触控准度与精度也有待改进。
发明内容
本发明提供一种有机发光二极管触控显示装置，包括一有机发光二极管触控面板。有机发光二极管触控面板包括一薄膜晶体管基板、一发光元件、一传输电极、一感测电极、一保护基材以及一封装层。发光元件设置于薄膜晶体管基板上，并具有一第一端点电极、一发光层与一第二端点电极。第二端点电极位于第一端点电极之上，发光层设置于第一端点电极与第二端点电极之间。传输电极与感测电极分别设置于发光层的上方。保护基板与薄膜晶体管基板相对而设。封装层设置于第二端点电极和保护基板之间。
依据一些实施例，于本发明的有机发光二极管触控显示装置中，可将触控电极整合在有机发光二极管触控面板内。触控电极可为传输电极、感测电极、或其组合。其中，感测电极可设计为感测二维信号或三维信号、或者合并感测二维信号与三维信号。并且，利用互电容触控方式，可将控制触控功能的电路与控制显示功能的电路整合于同一个控制集成电路(IC)中，藉此减少二维或三维触控面板的工艺与控制IC的成本，使得本发明的有机发光二极管触控显示装置具有工艺简化及零组件较少的优点，而且可提供更好的触控精度与准度。
附图说明
图1A为本发明一实施例的有机发光二极管触控显示装置的部分剖视示意图。
图1B为本发明一实施例的有机发光二极管触控显示装置的一个像素结构的等效电路图。
图1C为本发明一实施态样的传输电极与感测电极的俯视示意图。
图2A与图2B分别为本发明不同实施例的有机发光二极管触控显示装置的部分剖视示意图。
图2C与图2D分别为本发明不同实施例的有机发光二极管触控显示装置的示意图。
图2E为本发明不同实施态样的传输电极与水平感测电极的俯视示意图。
图3A至图3N分别为本发明不同实施例的有机发光二极管触控显示装置的示意图。
图4A与图4B分别为本发明不同实施态样的传输电极与三维感测电极的俯视示意图。
图4C至图4E分别为本发明不同实施态样的传输电极、水平感测电极与垂直感测电极的俯视示意图。
图5A至图5J分别为本发明不同实施例的有机发光二极管触控显示装置的示意图。
图6A至图6C分别为本发明不同实施态样的参考电极的示意图。
图7A至图7C分别为本发明的有机发光二极管触控显示装置中，以三维感测电极感测二维与三维碰触的情况下，在无碰触、有二维碰触与有三维碰触时的控制电路示意图。
图7D为在无碰触、有二维碰触与有三维碰触时输出的触控信号的波形示意图。
图8A与图8B分别为本发明的有机发光二极管触控显示装置中，二维感测与三维感测为不同感测电极的情况下，在无碰触与有二维碰触时的控制电路示意图。
图8C为无碰触与有二维碰触时输出的触控信号的波形示意图。
图9A与图9B分别为本发明的有机发光二极管触控显示装置中，二维感测与三维感测为不同感测电极的情况下，在无碰触与有垂直方向碰触时的控制电路示意图。
图9C为在无碰触与有垂直方向碰触时输出的触控信号的波形示意图。
图10为为本发明一实施例的有机发光二极管触控显示装置的触控检测电路与感测电极的功能方块示意图。
具体实施方式
以下将参照相关图式，说明依本发明一些实施例的有机发光二极管触控显示装置，其中相同的元件将以相同的参照符号加以说明。本发明所有实施态样的图示只是示意，不代表真实尺寸与比例。另外，以下实施例的内容中所称的方位“上”及“下”只是用来表示相对的位置关系。再者，一个元件形成在另一个元件“上”、“之上”、“下”或“之下”可包括实施例中的一个元件与另一个元件直接接触，或也可包括一个元件与另一个元件之间还有其他额外元件使一个元件与另一个元件无直接接触。
请参照图1A、图1B及图1C所示，其中，图1A为本发明一实施例的有机发光二极管触控显示装置1的部分剖视示意图，图1B为本发明一实施例的有机发光二极管触控显示装置1的一个像素结构的等效电路图，而图1C为本发明一实施态样的传输电极与感测电极的俯视示意图。于此，图1C只显示俯视情况下，传输电极TX与感测电极RX的相对关系，并没有显示其他膜层，例如图1C没有显示两者之间的膜层。
有机发光二极管触控显示装置1为一主动矩阵式有机发光二极管(AMOLED)显示装置，例如可为智能型手机、平板电脑、超轻薄笔记本或穿戴式装置，或其他具有触控功能的显示器，并不限定。
如图1A所示，有机发光二极管触控显示装置1包括一有机发光二极管触控面板100。有机发光二极管触控面板100包括一薄膜晶体管基板11、一发光元件12、一传输电极TX与一感测电极RX。另外，本实施例的有机发光二极管触控显示装置1更包括一像素定义层PDL、一封装层FL与一保护基材13。
薄膜晶体管基板11具有一基板111与一薄膜晶体管结构112，薄膜晶体管结构112设置于基板111上。基板111可为硬板或软板，并为可透光或不透光。其中，硬板例如为玻璃，而软板例如为具有可挠性的软性基板，其材料例如但不限于为聚亚酰胺(Polyimide,PI)。另外，薄膜晶体管结构112具有分别对应于多个发光元件12的多个晶体管结构，该些晶体管结构分别与该些发光元件12组成多个像素结构，并排列成二维阵列的矩阵状。
于此，如图1B所示，一个像素结构的等效电路是以2T1C的电路为例，并包含一控制晶体管T1、一驱动晶体管T2、一储存电容CS与一发光元件12。其中，控制晶体管T1的栅极连接一条扫描线SL，控制晶体管T1的第一端连接一数据线DL，控制晶体管T1的第二端连接驱动晶体管T2的栅极。驱动晶体管T2的第一端连接至一第一电源VDD，而储存电容CS的两端分别连接于驱动晶体管T2的栅极与驱动晶体管T2的第一端，而驱动晶体管T2的第二端连接发光元件12的阳极，且发光元件12的阴极连接至第二电源VSS。在本实施例中，控制晶体管T1与驱动晶体管T2是分别以PMOS晶体管为例，当然，在不同的实施例中，控制晶体管T1与驱动晶体管T2亦可分别为NMOS晶体管，并不限定。另外，当扫描线SL与数据线DL分别为复数时，该些扫描线SL与该些数据线DL为交错设置，以定义出该些像素结构的区域。此外，在不同的实施例中，像素结构的等效电路亦可例如为4T2C、或5T1C、或6T1C、或7T2C、或其他态样，亦不限定。
请再参照图1A，于图1A中显示了一个像素结构中，薄膜晶体管结构112的驱动晶体管T2与发光元件12的结构，图1A并未显示控制晶体管T1与储存电容CS。其中，发光元件12设置于薄膜晶体管结构112上，并具有一第一端点电极121、一第二端点电极122与一发光层123。第一端点电极121与驱动晶体管T2的第二端电连接。第二端点电极122位于第一端点电极121之上，且发光层123设置于第一端点电极121与第二端点电极122之间。于此，发光元件12为一有机发光二极管(OLED)，且当其顺向偏压时，发光元件12可发出光线。
除了驱动晶体管T2之外，薄膜晶体管结构112更包括一缓冲层B、一第一介电层ILD1、一第二介电层ILD2及一平坦化层PLN。缓冲层B设置于基板111上，而驱动晶体管T2设置于缓冲层B之上。其中，驱动晶体管T2包含一栅极G、一栅极绝缘层GI、一通道层A、一第一电极E1及一第二电极E2。于此，驱动晶体管T2是以上栅极(Top-gate)型薄膜晶体管为例。在不同的实施例中，驱动晶体管T2亦可为下栅极(Bottom-gate)型薄膜晶体管，并不限制。
栅极绝缘层GI设置于缓冲层B上，而通道层A相对栅极G位置设置于栅极绝缘层GI。本实施例的栅极绝缘层GI设置并包覆通道层A。缓冲层B与栅极绝缘层GI可为有机材质例如为有机硅氧化合物，或无机材质例如为氮化硅、氧化硅、氮氧化硅、碳化硅、氧化铝、氧化铪、或上述材质的多层结构。另外，在实施上，通道层A可为非晶硅层、多晶硅层、或氧化物半导体层。前述的氧化物半导体层的成份可为一金属氧化物，此金属可为铟、镓、锌、锡、或其组合。具体的氧化物半导体层例子可为氧化铟镓锌(Indium Gallium Zinc Oxide,IGZO)。
第一电极E1与第二电极E2分别设置于通道层A上，且第一电极E1和第二电极E2的一端分别与通道层A接触。于驱动晶体管T2的通道层A未导通时，第一电极E1和第二电极E2电性分离。第一电极E1与第二电极E2的材质可为金属(例如铝、铜、银、钼、或钛)或其合金所构成的单层或多层结构。此外，部分用以传输驱动信号的导线，可以使用与第一电极E1与第二电极E2同层且同一工艺的结构，例如数据线(图1A未显示)。
栅极G设置于栅极绝缘层GI，并与通道层A相对而设。于此，栅极G设置于通道层A之上。栅极G的材质可为金属(例如为铝、铜、银、钼、或钛)或其合金所构成的单层或多层结构。部分用以传输驱动信号的导线，可以使用与栅极G同层且同一工艺的结构，彼此电性相连，例如扫描线(图1A未显示)。另外，第一介电层ILD1覆盖栅极绝缘层GI与栅极G，且第二介电层ILD2覆盖于第一介电层ILD1上。
本实施例的第一电极E1与第二电极E2是分别通过栅极绝缘层GI、第一介电层ILD1与第二介电层ILD2的一穿孔(未标示)而与通道层A接触。在不同的实施例中，第一电极E1与第二电极E2的一端也可分别自一蚀刻阻挡(etch stop)层的开口而与通道层A接触，并不限定。
平坦化层PLN设置并覆盖于第二介电层ILD2上，而第一端点电极121设置于平坦化层PLN上，且通过平坦化层PLN的一穿孔(图未标示)而与第二电极E2连接。另外，像素定义层PDL设置于第一端点电极121，并填平坦化层PLN的穿孔，而发光层123与第二端点电极122依序叠设于第一端点电极121上，且第二端点电极122覆盖于像素定义层PDL上。在本实施例中，第一端点电极121例如为发光元件12的阳极，而第二端点电极122为阴极。不过，在不同的实施例中，第一端点电极121亦可为阴极，且第二端点电极122可为阳极，本发明并不限定。
第一端点电极121与第二端点电极122的材质例如可为透光的导电材料、金属材料、合金材料、或其组合。透光的导电材料例如可为铟锡氧化物(ITO)、铟锌氧化物(IZO)、铝锌氧化物(AZO)、镉锡氧化物(CTO)、氧化锡(SnO2)、或氧化锌(ZnO)。另外，有机发光二极管触控显示装置1可为向上发光或向下发光。此外，发光元件12的阳极可为ITO/Ag/ITO结构，阴极可为镁合金。
保护基材13与薄膜晶体管基板11相对而设，且发光元件12位于保护基材13与薄膜晶体管基板11之间。其中，保护基材13可为硬板或软板，硬板例如为玻璃，而软板例如为可挠性的软性基板。此外，封装层FL设置于保护基材13与第二端点电极122之间。封装层FL可为空气、惰性气体、有机层、无机层、黏着层、或其组合。惰性气体可为氮气。而黏着层可为光学胶(OCA,optical clear adhesive)或光学树脂(OCR,optical clear resin)。依据一实施例，封装层可为有机层和无机层的组合，例如无机/有机/无机的组合，作为阻水、阻氧之用。依据一实施例，封装层可为可压缩层，上述封装层的例子并具有可压缩性质者皆适用。
因此，当有机发光二极管触控显示装置1的该些扫描线SL分别接收扫描信号而分别导通该些控制晶体管T1时，对应的该些数据线DL可分别接收数据信号以对储存电容CS充电，使储存电容CS的储存电压可控制驱动晶体管T2导电，使得第一电源VDD(例如+5V)与第二电源VSS(例如0V)使各像素结构的发光元件12为正向偏压而发光，使有机发光二极管触控显示装置1可显示影像画面。或者，可于驱动晶体管T2的源极端再串联一开关晶体管(未显示)，以控制发光元件12的发光。
传输电极TX与感测电极RX分别设置于发光层123的上方。于此，是利用互电容(Mutual capacitance)式的触控控制达到二维(2D)平面(XY平面)的触控功能。其中，感测电极RX为水平感测电极，且通过感测电极RX与传输电极TX之间的电容变化可感测二个方向(即第一方向X与第二方向Y，构成XY平面)的触控动作。
再说明的是，图1A为依据本发明一实施例的有机发光二极管触控显示装置的剖面图，而图1C为一俯视示意图，其是显示传输电极TX与感测电极RX的排列方式。其中，图1A为图1C沿直线B-B的剖面图。传输电极TX与感测电极RX设置在发光层123的上方，且传输电极TX设置在保护基材13的外侧131，而感测电极RX在保护基材13的内侧132。虽然图中未显示，但依据另一实施例，传输电极TX可设置在保护基材13的内侧132，感测电极RX可设在保护基材13的外侧131。依据另一实施例，传输电极TX和感测电极RX可均设置在保护基材13的内侧132。依据另一实施例，传输电极TX和感测电极RX可均设置在保护基材13的外侧131。其中，外侧131指远离薄膜晶体管基板11的保护基材13的一侧，内侧132指朝向薄膜晶体管基板11的保护基材13的一侧。
在有机发光二极管触控显示装置1中，薄膜晶体管基板11和保护基材13组合成有机发光二极管触控面板100。例如，可通过框胶(未显示)将薄膜晶体管基板11和保护基材13组合在一起，并且将封装层FL密封于内。适用的框胶，例如可为UV胶、玻璃胶(frit)。如此，在有机发光二极管触控面板100中，已内建传输电极TX与感测电极RX。亦即，传输电极TX与感测电极RX已整合于有机发光二极管触控面板100的构造中。亦即，有机发光二极管触控显示装置1属于内嵌式(in-cell)触控显示装置。如此，有机发光二极管触控面板100本身即具有触控功能，而不需于保护基材13的外侧另外再设置一触控面板。再者，可将控制触控功能的电路与控制显示功能的电路整合于同一个控制集成电路(IC)中，藉此减少触控面板的工艺与材料，以及控制IC的成本。
依据本发明一些实施例，第二端点电极122可与触控电极为共用。或者，传输电极与感测电极的至少一者，可与第二端点电极122为相同构件。以下兹举例说明。以下实施例中的有机发光二极管触控显示装置中，与图1A的有机发光二极管触控显示装置1有相同或类似的元件，在此不再赘述。
如图2A所示，本实施例的有机发光二极管触控显示装置1a与图1A的有机发光二极管触控显示装置1主要的不同在于，有机发光二极管触控显示装置1a的感测电极RX设置于保护基材13的外侧，且传输电极TX与第二端点电极122整合成单一构件(两者为相同构件)。于此，第二端点电极122为发光元件12的阴极。换言之，图2A是以发光元件12的第二端点电极122作为有机发光二极管触控显示装置1a的传输电极TX为例。于此，可将第二端点电极122，依需要而图案化为不同图案，本发明并不限制。依据一些实施例，例如，可采用分时驱动方式，使第二端点电极122在显示期间作为阴极，但触控期间作为传输电极TX。此外，在不同的实施例中，感测电极RX亦可设置于保护基材13的内侧，且传输电极TX与第二端点电极122整合成单一构件，本发明并不限制。
另外，如图2B所示，本实施例的有机发光二极管触控显示装置1b与有机发光二极管触控显示装置1a主要的不同在于，有机发光二极管触控显示装置1b的传输电极TX设置于保护基材13的内侧，且感测电极RX与第二端点电极122整合成单一构件。换言之，本实施例是以发光元件12的第二端点电极122作为有机发光二极管触控显示装置1b的感测电极RX为例。于此，可将第二端点电极122，依需要而图案化为不同图案，本发明并不限制。依据一些实施例，例如，可采用分时驱动方式，使第二端点电极122在显示期间作为阴极，在触控期间作为感测电极RX。在不同的实施例中，传输电极TX亦可设置于保护基材13的外侧，且感测电极RX与第二端点电极122整合成单一构件，本发明亦不限制。
依据本发明一些实施例，传输电极和感测电极的至少一者可设置于第二端点电极122和封装层FL之间。以下兹举例说明。
图2C显示本发明另一实施例的有机发光二极管触控显示装置1c的剖面图。在有机发光二极管触控显示装置1c中，与图1A的有机发光二极管触控显示装置1有相同或类似的元件，在此不再赘述。在此主要绘示传输电极和感测电极的位置。另外，图2E为俯视示意图，其显示传输电极TX与感测电极RX的排列方式，两个传输电极TX之间通过一导线C跨接于一个水平感测电极R-XY上。于此，图2C为图2E沿直线D-D的剖面图。
图2C与图1A主要的不同在于，传输电极TX与水平感测电极R-XY为同一层，且设置于第二端点电极122上并与第二端点电极122之间以一绝缘层IL作绝缘。传输电极TX与水平感测电极R-XY可为间隔设置，且可为由同一导电层经图案化而形成。于此，是通过水平感测电极R-XY感测XY平面的触控动作(二维触控)。另外，在一些实施例中，也可将传输电极TX与水平感测电极R-XY的其中的一设置于保护基材13的内侧或外侧上，且传输电极TX与水平感测电极R-XY的另一者设置于第二端点电极122和封装层FL之间，本发明亦不限制。
图2D显示本发明另一实施例的有机发光二极管触控显示装置1d的剖面图。其中，传输电极TX及水平感测电极R-XY分别与第二端点电极122整合成单一构件。于此，第二端点电极122为图案化，且将第二端点电极122当成传输电极TX或水平感测电极R-XY，而且传输电极TX或水平感测电极R-XY为间隔配置。其中，一个传输电极TX或一个水平感测电极R-XY可对应于一像素结构，或者，一个传输电极TX或一个水平感测电极R-XY可对应于多个像素结构，并不限制。
另外，在一些实施例中，有机发光二极管触控显示装置中的感测电极可感测三维触控信号，如此，此触控显示装置可应用于三维触控。另外，封装层FL可为可压缩层，当有机发光二极管触控显示装置被按压时，封装层FL可产生形变，使得位于封装层FL两侧的压力感测电极(垂直感测电极或三维感测电极)和另一电极之间产生电容变化。如上所述，封装层FL可为空气、惰性气体、有机层、无机层、黏着层、或其组合。
如图3A至图3N所示，其分别为本发明不同实施例的有机发光二极管触控显示装置1e～1r的示意图。感测电极可包含一水平感测电极R-XY与一垂直感测电极R-Z，或包含一三维感测电极R-XYZ。于此，可通过水平感测电极R-XY来感测二维的碰触动作，可通过垂直感测电极R-Z来感测第三方向Z的碰触动作，或者可通过三维感测电极R-XYZ来感测二维与三维的碰触动作。于此，有机发光二极管触控显示装置1e～1r除了分别具有二个方向(第一方向X与第二方向Y)的二维触控之外，更分别具有第三方向Z的触控控制，而且可提供更好的触控精度与准度。
在一些实施例中，感测电极可为三维感测电极R-XYZ。传输电极TX和三维感测电极R-XYZ的至少一者可设置在保护基材13的内侧或外侧。例如，传输电极TX和三维感测电极R-XYZ皆设置在保护基材13的内侧，或是皆设置在外侧，或是一者在外侧一者在内侧。以下兹以图3A、图3E举例说明。
如图3A所示，本实施例的有机发光二极管触控显示装置1e中，感测电极为三维感测电极R-XYZ。其中，传输电极TX与三维感测电极R-XYZ分别间隔配置于保护基材13的内侧。于此，以三维感测电极R-XYZ与第二端点电极122之间形成的互电容(CT)的变化量所造成的电压改变来感测二维与三维的碰触动作。由于封装层FL为一可压缩层，具有可压缩性质，故封装层FL可因按压而形变，造成三维感测电极R-XYZ与第二端点电极122之间的互电容变化。
图3A对应的俯视图为图4A。其中，图3A为图4A沿着直线F-F而视的剖面图。于此，传输电极TX为图案化排列，并与三维感测电极R-XYZ间隔配置，而且两个传输电极TX之间通过导线C跨接于一个三维感测电极R-XYZ上。或者，依据另一实施例，传输电极TX与三维感测电极R-XYZ可皆设置在保护基材13的外侧。或者，依据另一实施例，如图3E所示，传输电极TX与三维感测电极R-XYZ的其中的一者可设置在保护基材13的内侧，另一者设置在保护基板13的外侧。
于此，图3E对应的俯视图为图4B。图3E为图4B沿着直线4b-4b而视的剖面图。在此实施例中，为了区别XY平面的二维碰触或是包含Z方向的三维碰触动作，可使用扫描方式驱动传输电极TX，并以两阶段的触控电压门槛值的不同来区别是二维触控或是三维触控。具体而言，例如依序传送一脉冲信号至该些传输电极TX，且由三维感测电极R-XYZ与第二端点电极122之间形成的电容CT的改变所得到的输出电压值来判断是二维或三维的触控。举例来说，当得到的输出电压值大于或小于一水平方向碰触的检测门槛值，则该碰触为二维；当得到的输出电压的值大于垂直方向碰触的检测门槛值时，则该碰触为三维，藉此来区别二维或三维碰触，以产生对应的二维触控或三维触控动作。
在一些实施例中，感测电极也可包括水平感测电极R-XY和垂直感测电极R-Z。传输电极TX、水平感测电极R-XY、垂直感测电极R-Z的至少一者可设置在保护基材13的内侧或外侧。例如，传输电极TX、水平感测电极R-XY、垂直感测电极R-Z皆设置在保护基材13的内侧，或是皆设置在外侧，或是一者在外侧、两者在内侧，或是一者在内侧、两者在外侧，并不限制。以下兹以图3B、图3F举例说明。
图3B显示本发明另一实施例的有机发光二极管触控显示装置1f。与图3A的装置1e主要的不同在于，本实施例的有机发光二极管触控显示装置1f中，感测电极包括水平感测电极R-XY与垂直感测电极R-Z。以水平方向而言(在X-Y平面上)，水平感测电极R-XY与垂直感测电极R-Z可分别设置于两个传输电极TX之间。本实施例的水平感测电极R-XY、垂直感测电极R-Z、传输电极TX设置在保护基材13的内侧。图4C为对应的俯视图，图3B为沿着图4C的线G-G而视的剖面图。如图4C所示，传输电极TX为图案化排列，并与水平感测电极R-XY与垂直感测电极R-Z间隔配置，且两个传输电极TX之间通过导线C跨接于一个水平感测电极R-XY或跨接于一个垂直感测电极R-Z上。于此，以水平感测电极R-XY来感测二维的碰触动作，并以垂直感测电极R-Z与第二端点电极122之间形成的互电容(电容CT)的变化量来感测第三方向Z的碰触动作。
或者，依据另一实施例，传输电极TX与水平感测电极R-XY也可设置在保护基材13的外侧。或者，依据另一实施例，如图3F所示，传输电极TX与水平感测电极R-XY的其中的一者可设置在保护基材13的内侧，另一者设置在保护基材13的外侧。于此，图3F为沿着图4D的直线4d-4d而视的剖面图。如图4D所示，传输电极TX沿一方向间隔配置，水平感测电极R-XY与垂直感测电极R-Z分别沿另一方向间隔配置，且传输电极TX分别与水平感测电极R-XY及垂直感测电极R-Z交错配置。
依据一些实施例，传输电极、水平感测电极、垂直感测电极的至少一者，可与第二端点电极为相同构件。以下兹以图3C、图3G、图3J、图3N举例说明。
图3C显示本发明另一实施例的有机发光二极管触控显示装置1g的剖视示意图。感测电极包括水平感测电极R-XY与垂直感测电极R-Z。其中，传输电极TX与水平感测电极R-XY间隔配置于保护基材13的内侧，而第二端点电极122为图案化电极，且垂直感测电极R-Z与图案化的第二端点电极122整合成单一构件。依据一些实施例，例如，可采用分时驱动方式，使第二端点电极122在显示期间和触控期间分别作为阴极和作为垂直感测电极R-Z。于此，以传输电极TX与图案化的第二端点电极122(垂直感测电极R-Z)之间形成的互电容的变化量来感测第三方向Z的碰触动作。
依据一些实施例，传输电极TX和垂直感测电极R-Z的其中的一者设置在保护基材13的内侧或外侧，另一者为与第二端点电极122共用。水平感测电极R-XY可位于保护基材13的内侧或外侧，或者亦可与第二端点电极122共用。例如图3G所示，传输电极TX和水平感测电极R-XY分别位于保护基材13的外侧和内侧，而垂直感测电极R-Z为与第二端点电极122共用。图4E为图3G对应的俯视图，图3G为图4E沿着直线4e-4e而视的剖面图。如图4E所示，传输电极TX沿一方向间隔配置，而水平感测电极R-XY与垂直感测电极沿另一方向间隔配置且在垂直方向(Z方向)上可有部分重叠。此外，传输电极TX分别与水平感测电极R-XY及垂直感测电极R-Z交错配置。
又例如图3J所示，垂直感测电极R-Z和水平感测电极R-XY位于保护基材13的外侧，传输电极TX为与第二端点电极122共用。又例如图3N所示，传输电极TX设置在保护基材13的内侧，垂直感测电极R-Z和水平感测电极R-XY分别与第二端点电极122共用。于此，水平感测电极R-XY与垂直感测电极R-Z间隔配置，并与图案化的第二端点电极122整合成单一构件。
依据一些实施例，感测电极为三维感测电极R-XYZ。传输电极TX和三维感测电极R-XYZ的其中的一者可与第二端点电极122共用(为相同构件)。例如，传输电极TX和三维感测电极R-XYZ的其中的一者设置在保护基材13的内侧或外侧，另一者为与第二端点电极122共用(为相同构件)。例如图3I所示，三维感测电极R-XYZ设置在保护基材13的外侧，传输电极TX为与第二端点电极122共用。于此，传输电极TX与图案化的第二端点电极122整合成单一构件。例如图3M所示，传输电极TX设置在保护基材13的内侧，三维感测电极R-XYZ与第二端点电极122共用。于此，三维感测电极R-XYZ与图案化的第二端点电极122整合成单一构件。
依据一些实施例，传输电极、水平感测电极、垂直感测电极的至少其中的一者设置在第二端点电极122和封装层FL之间。依据一些实施例，传输电极TX和垂直感测电极R-Z的其中的一者设置在保护基材13的内侧或外侧，另一者设置在第二端点电极122之上，且以一绝缘层IL作绝缘，本发明均不限制。以下兹以图3D、图3H、图3L举例说明。
例如，图3D显示本发明另一实施例的有机发光二极管触控显示装置1h的剖视图。于此，垂直感测电极R-Z设置于第二端点电极122之上，且在第二端点电极122和封装层FL之间。而且，垂直感测电极R-Z和第二端点电极122之间有一绝缘层IL。传输电极TX和水平感测电极RXY皆设置在保护基材13的内侧。另外，例如图3H所示，传输电极TX设置在保护基材13的外侧，水平感测电极R-XY设置在保护基材13的内侧，垂直感测电极R-Z设置在第二端点电极122之上，且以一绝缘层IL作绝缘。例如图3L所示，垂直感测电极R-Z与水平感测电极R-XY皆设置在保护基材13的内侧，传输电极TX设置在第二端点电极122之上，且以一绝缘层IL作绝缘。
依据一些实施例，感测电极为三维感测电极R-XYZ。传输电极TX和三维感测电极R-XYZ的其中的一者可设置于第二端点电极122和封装层FL之间。例如，传输电极TX和三维感测电极R-XYZ的其中的一者设置在保护基材13的内侧或外侧，另一者为设置在第二端点电极122和封装层FL之间，且以一绝缘层IL作绝缘。例如图3K所示，三维感测电极R-XYZ设置在保护基材13的内侧，传输电极TX设置在第二端点电极122之上，且以一绝缘层IL作绝缘。
另外，请分别参照图5A至图5J所示，其分别为本发明不同实施例的有机发光二极管触控显示装置1s～1bb的示意图，其更可包括一参考电极。于此，有机发光二极管触控显示装置1s～1bb同样具有三维的触控。另外，图5A、图5G、图5I的驱动电极与感测电极是分别对应于图4A沿直线F-F的剖视结构，而图5B、图5H、图5J的驱动电极与感测电极是分别对应于图4C沿直线G-G的剖视结构。当然，在不同的实施例中，驱动电极与感测电极也可对应于图4B、图4D或图4E的驱动电极与感测电极的剖视结构，亦不限定。
另外，依据本发明一些实施例，有机发光二极管触控显示装置可更包括一参考电极，参考电极可设置在保护基材13的内侧或外侧，或者参考电极可设置在薄膜晶体管基板11远离发光元件12的一侧。
如图5A所示，本实施例的有机发光二极管触控显示装置1s更包括一参考电极14，参考电极14设置于保护基材13的内侧。另外，传输电极TX与三维感测电极R-XYZ分别间隔配置于第二端点电极122上(两者夹置一绝缘层IL)。于此，以三维感测电极R-XYZ与参考电极14之间形成的互电容的变化量所造成的电压改变来感测二维与三维的碰触动作。在不同的实施例中，传输电极TX与三维感测电极R-XYZ也可分别设置于保护基材13的外侧。或者，传输电极TX位于保护基材13的外侧，且三维感测电极R-XYZ位于第二端点电极122上。或者，三维感测电极R-XYZ位于保护基材13的外侧，传输电极TX位于第二端点电极122上，本发明皆不限制。
另外，如图5B所示，与有机发光二极管触控显示装置1s主要的不同在于，本实施例的有机发光二极管触控显示装置1t的感测电极包含水平感测电极R-XY与垂直感测电极R-Z，且传输电极TX、水平感测电极R-XY、传输电极TX与垂直感测电极R-Z依序排列、且间隔配置于第二端点电极122上。于此，以水平感测电极R-XY与参考电极14之间形成的互电容的变化量来感测二维的碰触动作，并以垂直感测电极R-Z与参考电极14之间形成的互电容的变化量来感测第三方向Z的碰触动作。当然，在不同的实施例中，参考电极14也可设置于保护基材14的外侧。
另外，如图5C所示，与有机发光二极管触控显示装置1s主要的不同在于，本实施例的有机发光二极管触控显示装置1u的三维感测电极R-XYZ与图案化的第二端点电极122整合成单一构件。另外，传输电极TX位于第二端点电极122之上，且以绝缘层IL而与第二端点电极122绝缘。于此，以参考电极14与图案化的第二端点电极122(三维感测电极R-XYZ)之间形成的互电容的变化量来感测第三方向Z的碰触动作。当然，在不同的实施例中，传输电极TX与水平感测电极R-XYZ的位置也可对调，如图5E所示。或者，可将传输电极TX设置于保护基板13的外侧，或其他设置方式，本发明并不限制。
另外，如图5D所示，与有机发光二极管触控显示装置1u主要的不同在于，本实施例的有机发光二极管触控显示装置1v不具有三维感测电极R-XYZ，而是具有水平感测电极R-XY与垂直感测电极R-Z。其中，水平感测电极R-XY与垂直感测电极R-Z间隔配置，并分别与图案化的第二端点电极122整合成单一构件。当然，在不同的实施例中，传输电极TX与水平感测电极R-XY、垂直感测电极R-Z的位置也可对调，如图5F所示。或者，可将传输电极TX设置于保护基材13的外侧，或其他设置方式，本发明并不限制。
另外，如图5G所示，与图5A的有机发光二极管触控显示装置1s主要的不同在于，本实施例的有机发光二极管触控显示装置1y的传输电极TX与三维感测电极R-XYZ分别与图案化的第二端点电极122整合成单一构件。
另外，如图5H所示，与图5B的有机发光二极管触控显示装置1t主要的不同在于，本实施例的有机发光二极管触控显示装置1z的传输电极TX、水平感测电极R-XY、垂直感测电极R-Z分别与图案化的第二端点电极122整合成单一构件。
另外，如图5I所示，与图5A的有机发光二极管触控显示装置1s主要的不同在于，本实施例的有机发光二极管触控显示装置1aa的参考电极14设置于薄膜晶体管基板11远离发光元件12的一侧。
另外，如图5J所示，与图5B的有机发光二极管触控显示装置1t主要的不同在于，本实施例的有机发光二极管触控显示装置1bb的参考电极14设置于薄膜晶体管基板11远离发光元件12的一侧。
另外，在不同的实施例中，也可将5C至图5H的有机发光二极管触控显示装置1s～1z，或其变化态样中的参考电极14设置于薄膜晶体管基板11远离发光元件12的一侧，本发明亦不限制。
在一些实施例中，参考电极14可为图6A至图6C的图案化电极(栅栏式或格子式)，或者，参考电极14亦可不是图案化，而是一整面的电极，本发明亦不限定。另外，也可利用显示装置本身的金属框(Metal frame)或金属膜(Metal film)当成参考电极14，且其材料可为透光(例如ITO)或不透光(例如金属)，本发明亦不限定。
以下，请分别参照图7A至图7D所示，其中，图7A至图7C分别为上述的有机发光二极管触控显示装置中，以三维感测电极R-XYZ感测二维与三维碰触的情况下，在使用者无碰触、有二维碰触与有三维碰触时的控制电路示意图，而图7D为输出的触控信号(Vout)的波形示意图。
如图7A所示，在无碰触下的触控信号Vout如下所示：
V＝VM+VR
Vout＝VR×n
另外，如图7B所示，有二维碰触的触控信号Vout1如下所示：
V＝VM+VR
Vout1＝VR1×n
另外，如图7C所示，有三维碰触的触控信号Vout2如下：
V＝VM+VR
Vout2＝VR2×n
其中，CM为两电极间的互电容，CT为传输电极TX本身的电容，CR为三维感测电极R-XYZ本身的电容，且CF为例如手指接触后所产生的电容，而n为IC内部放大倍率。
另外，先参照图10所示，其为本发明一实施例的有机发光二极管触控显示装置的触控检测电路15与感测电极RX的功能方块示意图。有机发光二极管触控显示装置更可包括一触控检测电路15，触控检测电路15与感测电极RX电连接，且触控检测电路15可提供一水平触控电压门槛值TH1及一垂直触控电压门槛值TH2。
当有机发光二极管触控显示装置被碰触时，其水平方向(二维)碰触的检测门槛值：水平触控电压门槛值TH1与垂直方向(三维)碰触的检测门槛值：垂直触控电压门槛值TH2不同。于此，是以两阶段的触控电压门槛值的不同来区别是二维触控或是三维触控。在本实施例中，如图7D所示，二维触控的触控信号的电压门槛值(水平触控电压门槛值)为TH1，三维触控的触控信号的电压门槛值(垂直触控电压门槛值)为TH2，两者不相同，而且当触控检测电路15检测到触控信号，例如Vout1的电压小于电压门槛值为TH1时，则可得知为二维触控；当触控检测电路15检测触控信号，例如Vout2的电压大于电压门槛值为TH2时，则可得知为三维触控。因此，通过触控信号(Vout)的电压值，控制电路可区别是二维的碰触或是三维的碰触，藉此产生对应的控制动作。相较于未触控时，触控后的信号有改变，可为变大或变小，本发明并不以此为限。例如，图7D的例子中，相较于无触控时，二维触控后的电压为变小，三维触控后的电压为变大，但本发明不以此为限。依据另一实施例，相较于无触控时，二维触控后的电压可为变大，三维触控后的电压可为变小。依据另一实施例，相较于无触控时，二维触控后的电压可为变大，三维触控后的电压也可为变大。依据另一实施例，相较于无触控时，二维触控后的电压可为变小，三维触控后的电压也可为变小。本发明均不限定。
另外，请分别参照图8A至图8C所示，其中，图8A与图8B分别为上述的有机发光二极管触控显示装置中，二维感测与三维感测为不同感测电极的情况下(即水平感测电极R-XY感测水平方向碰触，垂直感测电极R-Z感测垂直方向碰触，不整合)，在使用者无碰触与有二维碰触时的控制电路示意图，而图8C为输出的触控信号(Vout)的波形示意图。
如图8A所示，在无碰触下的触控信号Vout如下所示：
V＝VMa+VRa
Vout＝VRa×n
另外，如图8B所示，有二维碰触的触控信号Vout1如下所示：
V＝VMa1+VRa1
Vout1＝VRa1×n
另外，如图8C所示，在本实施例中，二维触控的触控信号的电压门槛值为TH1，当触控检测电路15检测触控信号Vout1的电压小于电压门槛值为TH1时，则可得知有二维触控，藉此产生对应的控制动作。
另外，请分别参照图9A至图9C所示，其中，图9A与图9B分别为上述的有机发光二极管触控显示装置中，二维感测与垂直方向感测为不同感测电极的情况下(即水平感测电极R-XY感测水平方向碰触，垂直感测电极R-Z感测垂直方向碰触，不整合)，在使用者无碰触与有垂直方向碰触时的控制电路示意图，而图9C为输出的触控信号(Vout)的波形示意图。
如图9A所示，在无碰触下的触控信号Vout如下所示：
V＝VM+VR
Vout＝VRb×n
另外，如图9B所示，有垂直方向碰触的触控信号Vout1如下所示：
V＝VM+VR
Vout1＝VRb1×n
另外，如图9C所示，在本实施例中，三维触控的触控信号的电压门槛值为TH2，当触控检测电路15检测触控信号Vout1的电压大于电压门槛值为TH2时，则可得知有三维触控，藉此产生对应的控制动作。
另外，依据一些实施例，有机发光二极管触控显示装置的驱动模式可采用全时驱动模式或者分时驱动模式。于全时驱动模式时，传输电极TX可于一图框时间内给予多个例如脉冲(Pulse)的信号(于以下称为驱动信号)，并由感测电极取得互电容变化的感测信号。另外，在分时驱动的模式中，每一图框时间可包含一显示期间与一感测期间。其中，感测期间即为传送驱动信号给传输电极TX，且由感测电极接收感测信号的时间。
依据一些实施例，于分时驱动模式的感测期间时，传送至传输电极TX的驱动信号(例如脉冲信号)与第一电源VDD(图1B)的信号可为对应相同。于此，“对应相同”是表示，例如传送至传输电极TX的脉冲信号与第一电源VDD的脉冲信号于同一个时间传送，且其脉冲大小(电压差)也相同。换言之，即第一电源VDD的信号跟随传送给传输电极TX的驱动信号的变化。其原因在于，若只对传输电极TX传送驱动信号，可能会改变流过发光元件12的电流，进而影响其发光效果。因此，可使第一电源VDD的脉冲信号与传送至传输电极TX的驱动信号波形对应相同，藉此降低流过发光元件12的电流改变所造成的后果，使传送至传输电极TX的驱动信号不会影响发光元件12的发光效果。依据另一实施例，于感测期间时，传送至扫描线SL的扫描信号的信号波形与数据线DL的数据信号的信号波形可与驱动信号、第一电源VDD、第二电源VSS的信号波形对应相同，以更进一步避免触控电极的负载过大而影响有机发光二极管触控显示装置的触控品质。此外，在一些实施例中，也可于感测期间时，控制驱动晶体管T2为截止状态，使发光元件12不发光，这样做，在感测期间传送的驱动信号就不会影响发光元件12的发光。或者，可使发光元件12为逆向偏压而不发光，以避免影响发光元件12的发光效果。或者，将第一电源VDD或第二电源VSS浮接(Floating)，本发明均不限制。
此外，在已知技术中，不管是全时驱动模式或分时驱动模式，因为有机发光二极管触控显示装置的驱动晶体管中，因驱动晶体管可能因为工艺、材料…或元件特性不同等因素而可能造成晶体管的临界电压(threshold voltage,Vth)的偏移(shift)，间接使得相同的数据电压驱动下，每一个像素结构的有机发光二极管的驱动电流会有些微差异而造成有机发光二极管触控显示装置的显示画面亮度不均匀的现象(例如产生Mura)。为了改善上述现象，在一些实施例中，亦可通过一像素补偿电路，以补偿驱动晶体管的临界电压(Vth)的偏移所造成的画面亮度不均的现象。例如利用6T1C的像素电路与控制来补偿驱动晶体管T2的临界电压Vth偏移所造成的显示画面亮度不均现象。
综上所述，依据一些实施例，于本发明的有机发光二极管触控显示装置中，可将二维或三维的触控电极整合于有机发光二极管显示面板中，可不需使用外挂式的触控面板。而且，控制触控功能的电路与控制显示功能的电路，可整合于同一个控制集成电路(IC)中，藉此减少触控显示装置的工艺与控制IC的成本。
以上所述仅为举例性，而非为限制性者。任何未脱离本发明的精神与范畴，而对其进行的等效修改或变更，均应包含于权利要求范围中。

Claims (16)

1.一种有机发光二极管触控显示装置，其特征在于，包括：
一有机发光二极管触控面板，其包括：
一薄膜晶体管基板；
一发光元件，设置于该薄膜晶体管基板上，并具有一第一端点电极、一发光层与一第二端点电极，该第二端点电极位于该第一端点电极之上，该发光层设置于该第一端点电极与该第二端点电极之间；
一传输电极与一感测电极，分别设置于该发光层的上方；
一保护基材，与该薄膜晶体管基板相对而设；以及
一封装层，设置于该第二端点电极和该保护基板之间。
2.如权利要求1所述的有机发光二极管触控显示装置，其特征在于，该封装层为一可压缩层。
3.如权利要求1所述的有机发光二极管触控显示装置，其特征在于，该传输电极与该感测电极的至少一者设置于该第二端点电极和该封装层之间。
4.如权利要求1所述的有机发光二极管触控显示装置，其特征在于，该感测电极感测三维触控信号。
5.如权利要求4所述的有机发光二极管触控显示装置，其特征在于，该感测电极具有一水平感测电极与一垂直感测电极。
6.如权利要求5所述的有机发光二极管触控显示装置，其特征在于，该传输电极、该水平感测电极、该垂直感测电极的至少一者设置于该保护基材的内侧或外侧上。
7.如权利要求5所述的有机发光二极管触控显示装置，其特征在于，该传输电极、该水平感测电极、该垂直感测电极与的至少一者设置于该第二端点电极和该封装层之间。
8.如权利要求5所述的有机发光二极管触控显示装置，其特征在于，该传输电极、该水平感测电极、与该垂直感测电极的至少一者与该第二端点电极为相同构件。
9.如权利要求5所述的有机发光二极管触控显示装置，其特征在于，该传输电极和垂直感测电极的其中的一者设置在该保护基材的内侧或外侧上，另一者与该第二端点电极为相同构件。
10.如权利要求4所述的有机发光二极管触控显示装置，其特征在于，该感测电极具有一三维感测电极。
11.如权利要求10所述的有机发光二极管触控显示装置，其特征在于，该传输电极、该三维感测电极的至少一者设置于该保护基材的内侧或外侧上。
12.如权利要求10所述的有机发光二极管触控显示装置，其特征在于，该传输电极、该三维感测电极的至少一者设置于该第二端点电极和该封装层之间。
13.如权利要求10所述的有机发光二极管触控显示装置，其特征在于，该传输电极、三维感测电极的至少一者与该第二端点电极为相同构件。
14.如权利要求10所述的有机发光二极管触控显示装置，其特征在于，该传输电极和三维感测电极的其中的一者设置在该保护基材的内侧或外侧上，另一者与该第二端点电极为相同构件。
15.如权利要求4所述的有机发光二极管触控显示装置，其特征在于，更包括：
一参考电极，设置于该保护基材的内侧或外侧上、或设置于该薄膜晶体管基板远离该发光元件的一侧。
16.如权利要求4所述的有机发光二极管触控显示装置，其特征在于，更包括：
一触控检测电路，与该感测电极电连接，该触控检测电路提供一水平触控电压门槛值及一垂直触控电压门槛值，该水平触控电压门槛值和该垂直触控电压门槛值为不同。
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