CN102081248B - 显示装置及电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种不会降低显示性能又具备触控面板功能的显示装置以及具有该显示装置的电子设备。该显示装置具有相对配置的第1及第2透光基板，液晶层配置于第1及第2透光基板之间。至少一个触控传感器配置于第1及第2透光基板的任一周缘部上。触控传感器用来侦测因物体的接触的外力而使第1及第2透光基板的工作。触控传感器具有设在第1透光基板外侧面的光传感器、对第2透光基板外侧面照射光的光源、以及置于光传感器与光源之间的快门装置。快门装置根据因外力的动作所导致的第1及第2透光基板的变形，而改变光传感器从光源接收的光量。

Description

显示装置及电子设备

技术领域

本发明涉及一种具备触控面板功能的显示装置。

背景技术

近年来，具备触控面板功能的显示装置广泛地用于许多用途，其中，触控面板功能是指通过触摸显示荧幕所显示的画面便可操作该机器。就应用上述显示装置的机器而言，例如是金融机构的自动柜员机(ATM)、车站的售票机、移动电话机、移动游戏机、移动音乐播放器、自动导航系统、个人数字助理等。

触控面板功能可以通过模拟电阻膜方式、光传感器方式、或静电容量方式等各种方式而应用。

模拟电阻膜方式是通过将彼此间具有空隙而贴合的2片透明电极基板设在玻璃基板上，以实现触控面板功能。在透明电极基板的呈现面亦可设置例如是PET等的极薄膜。一但对设有薄膜的面施加物理力的话，2片透明电极基板会接触而有电流流动。由于透明电极基板的电阻引起的分压比对应基板彼此接触的位置而改变，所以通过测定分压比，可以侦测外力施加的位置的坐标。

光传感器方式是通过在显示装置的各像素置入光传感器，并侦测发自各像素的光是否因为来自外部的接触而被遮蔽，来实现触控面板功能。

静电容量方式是通过在显示面板的整体表面设置静电传感器，并侦测显示面板表面因任一物体靠近时发生放电现象所引起的电荷改变，来实现触控面板功能。

相关内容可参考下列专利文献：

专利文献1：特开平07-302168号公报；以及

专利文献2：特开平07-334289号公报。

发明内容

但是，上述已知的方式必须在显示面板的显示区域设置用于实现触控面板功能的构成，如此一来不仅对成本有不良影响，且有降低穿透率、对比及/或反射率等显示性能的问题。

有鉴于上述问题，本发明提供一种不会降低显示性能，又具备触控面板功能的显示装置及具有该显示装置的电子设备。

本发明的显示装置具有相对配置的第1及第2透光基板，液晶层配置于第1及第2透光基板之间。至少一个触控传感器配置于第1及第2透光基板的任一周缘部上。触控传感器用来侦测因物体的接触的外力而使第1及第2透光基板的工作。前述至少一个触控传感器皆具有设在前述第1透光基板外侧面的光传感器、对前述第2透光基板外侧面照射光的光源、以及置于前述光传感器与前述光源之间的快门装置。前述快门装置根据因外力的动作所导致的第1及第2透光基板的变形，而改变前述光传感器从前述光源接收的光量。

如此一来，显示装置可以通过光学方式侦测玻璃基板等透光基板因物体的接触而产生的相对位置的改变，来实现触控传感器功能。

在本发明的显示装置的实施示例中，前述快门装置具有设于前述第1透光基板内侧面的第1非透光层、以及设于前述第2透光基板内侧面的第2非透光层。前述第1及第2非透光层具有对应前述外力的动作所导致的前述第1及第2透光基板的变形而改变的幅宽，并以在前述第1及第2非透光层之间产生间隙的方式相互且相对地移动；前述快门装置乃根据前述间隙的幅宽而改变前述光传感器自前述光源接受的光量。

在本实施示例中，前述第2非透光层在前述第1及第2透光基板相互为水平的情况下，以完全闭锁前述间隙的方式，对着前述第1非透光层最多仅偏移相当于该第1非透光层水平方向的幅宽的量，并设于前述第2透光基板内侧面。优选者，前述第1及第2非透光层中的一个非透光层具有以预定间隔的间隙而配置的2个以上的矩形部材；另外一个非透光层则具有1个以上的矩形部材，在前述第1及第2透光基板为水平状态的情况下，以填补前述预定间隔的间隙的方式配置。

在其它实施示例中，前述第2非透光层是在前述第1及第2透光基板相互为水平的情况下，以前述间隙的幅宽为最大且至少部分地重叠前述第1非透光层的方式，设于前述第2透光基板内侧面。优选者，前述第1及第2非透光层皆具有以预定间隔配置的2个以上的矩形部材，且前述第2非透光层的部材是在前述第1及第2透光基板为水平状态的情况下，以重叠前述第1非透光层的部材的方式配置。

在本发明的显示装置的实施示例中，该显示装置还具有接触位置侦测电路，其中此接触位置侦测电路根据前述光传感器自前述光源接受的光量而求出前述物体接触的位置。

在本发明的显示装置的实施示例中，该显示装置为穿透型或半穿透型的液晶显示装置；前述光源为设于前述液晶显示装置背面，且对着前述液晶层照射光的背光源。

另外，为了达成上述目的，提供具有上述本发明的显示装置的电子设备。该电子设备为适用触控面板功能的电子设备，例如是金融机构的自动柜员机(ATM)、车站的售票机、移动电话机、移动游戏机、移动音乐播放器、自动导航系统、个人数字助理、手表等。

根据本发明的实施示例的话，可以提供不会降低显示性能又具备触控面板功能的显示装置、以及其电子设备。

附图说明

图1绘示实施示例的具备显示装置的电子设备。

图2绘示图1的电子设备的功能构成的方块图。

图3绘示实施示例的显示装置全体构成的电路图。

图4绘示实施示例的触控传感器的构成。

图5绘示图4的触控传感器于物体接触情况下的状态。

附图标记说明

10显示装置

100电子设备

101控制部(CPU)

102存储部(memory)

103使用者接口部

104通信部

201控制电路

202影像存储器

203电源电路

204源极驱动器

205栅极驱动器

206显示面板

207光源(背光源)

208、209触控传感器

210接触位置侦测电路

301、302透光基板

303液晶层

304间隔物

305、306非透光层

307光传感器

310快门部

具体实施方式

以下将参照附图说明本发明的优选实施示例。

图1绘示实施示例的具备显示装置的电子设备。图1的电子设备100虽表示为移动电话机，但亦可以是例如金融机构的自动柜员机(ATM)、车站的售票机、移动电话机、移动游戏机、移动音乐播放器、自动导航系统、个人数字助理、手表等其它电子设备。

移动电话机100具有显示装置10，而显示装置10具备可以将信息显示为影像的显示面板。在本例中，显示装置10除了信号状况及电池残量等移动电话机100的状态以及时刻等信息，还显示使用者通过触摸显示面板表面而可以操作移动电话机100的数字小键盘等按钮。

图2绘示图1的电子设备(亦即移动电话机100)功能构成的方块图。行动电话机100具有控制部(CPU)101、存储部(memory)102、使用者接口部103及通信部104。控制部101控制机器全体。存储部102是存储控制机器全体的控制程序及用于执行此程序的数据等。使用者接口部103对使用者提示信息且接受来自使用者的输入。使用者接口部103包含图1的显示装置10。通信部104与移动电话网及数据通讯网等网络连接，并透过网络而与外部进行通讯。

在工作时，控制部101在显示装置10产生用于显示信息的信息显示信号，并将信息显示信号供给至显示装置10。显示装置10根据通过控制部101而供给的信息显示信号，在显示面板将信息显示为影像。在可以操作移动电话机100的数字小键盘等按钮通过显示装置10而显示的情况下，使用者可以通过触摸显示有按钮的显示面板表面部分，而将对应此按钮的预定功能发挥在移动电话机100。显示装置10侦测使用者所触摸的显示面板表面部分的位置，作为在显示面板中的坐标信息而传送至控制部101。控制部101辨识与坐标信息对应的使用者输入，例如，执行控制通信部104并与外部通讯装置通讯的处理、在显示装置10产生用于显示下一画面的数据信号的处理、及/或将使用者输入存储至存储部102的处理等适宜的处理。因此，例如，存储器102内存储了在显示面板中的坐标信息以及与使用者输入相关的查找表(lookup table)。

显示装置10具有控制电路201、影像存储器202、电源电路203、源极驱动器204、栅极驱动器205、显示面板206、背光源207、及接触位置侦测电路210。显示面板206具有配置成行及列的矩阵状的多个像素(图未显示)。各像素位于自源极驱动器204延伸的源极线以及自栅极驱动器205延伸的栅极线交错的区域，且具有至少1个液晶单元等显示元件以及至少1个使电流流至该显示元件的驱动开关元件。

控制电路201从输入的同步信号产生用于控制影像存储器202、电源电路203、源极驱动器204、栅极驱动器205、及背光源207的个别控制信号，并将此些信号供给至各部。

影像存储器202暂时存储输入的显示数据，使其与通过控制电路201而供给的存储器控制信号同步，并将应在显示面板206显示的像素数据输出至源极驱动器204。在其它实施例中，影像存储器202亦可包含在控制电路201中。

在此，同步信号及显示数据包含在自图2的控制部101输出的信息显示信号内。

电源电路203与通过控制电路201供给的电源控制信号同步，并产生源极驱动器204用的驱动电压Vs、栅极驱动器205用的驱动电压Vg、及显示面板206的公共电极用的公共电压Vcom，且将此些电压分别往源极驱动器204、栅极驱动器205、及显示面板206输出。

源极驱动器204与通过控制电路201供给的源极驱动器控制信号同步，并接收从影像存储器202输出的像素数据，且通过源极线将对应此像素数据的电压施加至显示面板206。

栅极驱动器205与通过控制电路201供给的栅极驱动器控制信号同步，并通过栅极线对显示面板206施加控制各像素的开关元件的扫描电压，以启动/关闭各像素的开关元件。

显示面板206具有由液晶物质构成的液晶层的方式且设置于相对配置具有穿透性的第1及第2基板(参照图4)间。第1基板设有呈矩阵状配置的像素电极，第2基板设有对向基板(亦称为公共电极)。通过在第1及第2基板之间置入液晶物质，形成上述像素的矩阵配置。对像素电极的电压施加回应通过栅极驱动器205供给的扫描电压进行开关元件启动/关闭控制的动作。在启动期间，数据电压施加于像素电极与对向电极之间时，液晶分子的配向以使背光源207发出的光产生偏光的方式而改变。如此一来，显示面板206可以显示影像。

显示面板206还在像素矩阵配置形成的影像显示区域的周缘部非显示区域，设置第1及第2触控传感器208、209。第1触控传感器208面对显示面板206的正面，配置于左端或右端中的至少一方；第2触控传感器209面对显示面板206的正面，配置于上端或下端的至少一方。通过触控传感器208及209的组合，在物体接触显示面板206表面的情况下，可以侦测显示面板206中的接触位置。

接触位置侦测电路210将触控传感器208及209所侦测的显示面板206中接触位置的信息，转换成控制电路201可以处理的形式，供给至控制电路201。控制电路201根据接触位置侦测电路210所供给的信息进行适当的处理。在本实施示例中，虽然接触位置侦测电路210与控制电路201分别设置，但是亦能以组入控制电路201的方式而构成。在其它实施例中，虽然接触位置侦测电路210可由低温多晶硅型的薄膜晶体管(TFT)而构成，但是也能以组入显示面板206的方式而构成。

图4绘示实施示例的触控传感器的构成。在图4中，此触控传感器的构成虽然以第1触控传感器208为例进行说明，但是请注意，第2触控传感器209亦具有同样构成。

如上述，显示面板206(图3)具有以夹住内封液晶物质的液晶层303的方式而相对配置的第1及第2透光基板301、302，而触控传感器208设于显示面板206周缘部的非显示区域。一般而言，基板301及302之间设有间隔物304以保留用于注入液晶物质的空隙，其中，间隔物304是以预定间隔而配置。

触控传感器208具有光传感器307、光源(在本实施示例中为图3的背光源207)、以及快门部310。光传感器307设于第1基板301外侧面。光源不限于背光源207，亦能以对着第2基板302外侧面照射光的方式而设置，如反射型液晶显示装置一样，在不用背光源的构造的显示装置中须设置触控传感器专用光源。相反地，如本例一样，在使用背光源207作为触控传感器用的光源的情况下，可以获得减少零件数目及基板面积等效果。快门部310设于光传感器307与光源之间，对应使用者手指等物体接触显示面板所引起的第1及第2透光基板301、302的变形，而改变光传感器307从光源接受的光量。

快门部310具有遮蔽光的性质的第1及第2非透光层305及306。第1非透光层305设于第1基板301内侧面(也就是与第2基板302相对的面)；第2非透光层306设于第2基板302内侧面(也就是与第1基板301相对的面)。在图示的实施示例中，第2非透光层306在第1及第2基板301、302为水平状态的情况下，对着第1非透光层305最多仅偏移相当于第1非透光层305水平方向的幅宽的量而配置。具体而言，第1非透光层305具有彼此以一定间隔而配置的矩形部材；另一方面，第2非透光层306具有以填补第1非透光层305的部材间的间隙的方式而配置的矩形部材。在此实施示例中，当显示面板未被物体接触时，因为第1及第2基板301、302保持水平状态，所以快门部310遮蔽自光源至光传感器307的光。结果，此时光传感器307从光源接受的光量为零。

图5绘示图4的触控传感器于物体接触情况下的状态。在使用者手指等物体接触显示面板的情况下，伴随物体的接触的外力在第1基板301工作，其作用透过间隔物304而于第2基板302工作。如此一来，第1及第2基板301、302如图所示般以接触位置为中心而挠曲。在第1及第2基板301、302挠曲成圆弧状的情况下，因为第1及第2基板301、302个别的曲率半径相异，所以各基板所设的第1及第2非透光层305、306的相对位置沿着基板的方向偏移。具体而言，第1非透光层305的位置向着显示面板的外侧方向而移位，第2非透光层306的位置向着显示面板的内侧方向而移位。因为上述第1及第2非透光层305、306相对位置的改变，快门部310产生了让自光源至光传感器307的光线穿透的间隙。光传感器307侦测通过快门部301的间隙的光线。

接触位置愈靠近触控传感器208则关于触控传感器208的第1及第2基板301、302的曲率半径愈短，第1及第2非透光层305、305的相对位置的偏移变大。快门部310所产生的间隙幅宽对应此相对位置偏移的程度而改变，结果，光传感器307从光源接受的光量也改变。

触控传感器208将表示通过光传感器307所侦测的光量的信号输出至接触位置侦测电路210(图3)。触控传感器209也同样地将侦测信号输出至接触位置侦测电路210。接触位置侦测电路210根据触控传感器208及209个别输出的信号，可以求算显示面板206中接触的位置。

在其它实施示例中，在第1及第2透光基板301、302为相互水平的情况下，第2非透光层306亦能以其与第1非透光层305之间所产生的间隙幅宽为最大的方式而设置。具体而言，在第1非透光层305具有彼此以一定间隔配置的矩形部材的实施示例中，第2非透光层306在第1及第2透光基板301、302呈水平状态的情况下具有与第1非透光层305的部材重叠而配置的矩形部材。在此实施示例中，在显示面板未受物体接触且第1及第2基板301、302保持水平状态的情况下，快门部310以光传感器307从光源接受的光量为最大的方式，使来自光源至光传感器307的光得以穿透。另一方面，在因物体接触引起的外力动作而导致第1及第2透光基板301、302变形的情况下，第1及第2非透光层305、306间的间隙幅宽变窄，光传感器307从光源接受的光量也减少。

如此一来，本实施示例的显示装置10通过侦测物理性外力施加时所导致的2片基板相对位置的改变，作为光学的改变，而可以实现触控面板功能。另外，本实施示例的显示装置10不同于已知技术，因为用于实现触控面板功能的构成不必设于显示面板的显示区域，所以不会降低显示性能。

在此，为了便于说明，虽然将第1及第2基板301、302的挠曲方式表示为圆弧状，但是也并非一定挠曲成圆弧状。随着第1及第2基板301、302个别的材料、厚度及/或设置位置等种种条件变化，两者的挠曲方式必然不同。因此，触控传感器的配置、构造及/或数目并不限于此所披露者，亦可对应第1及第2基板301、302个别的挠曲方式、或用途或所要求的精度等其它要因，以能适当地侦测上述基板间相对位置的改变的方式进行选择。例如，接触感度乃是根据在第1及第2基板301、302呈水平状态时，第2非透光层306对第1非透光层305如何偏移配置而决定。接触感度当第1非透光层305与第2非透光层306的重复部分愈狭窄时则愈敏感，且在小的外力下具有高的反应性。

以上，虽然说明了用于实施发明的最佳实施例，但是本发明并不限于此。在不损及本发明的主旨的范围内当可进行种种变更。

本发明的显示装置不限于上述实施示例的有源矩阵型液晶显示装置，也可以是具有夹着液晶层而相对配置的第1及第2透光基板的构成的显示装置。例如，本发明的显示装置亦可应用STN液晶、或可以仅显示计算机、数字式手表或计时器等预定数字、文字及/或记号的段式(segment)液晶。

虽然本案是以若干最佳实施例做说明，但本领域一般技术人员能在不脱离本案精神与范畴下做各种不同形式的改变。以上所举实施仅用以说明本案而已，非用以限制本案的范围。只要不违本案精神所从事的种种修改或变化，都属本申请的权利要求的范围。

Claims (8)

1.一种显示装置，具有相对配置以夹置液晶层的第一与第二透光基板，包括至少一触控传感器，配置于该第一与第二透光基板的边缘部的任一者，用以侦测因物体的接触伴随而产生的外力在该第一与第二透光基板上作用的情况，其中该至少一触控传感器各包括：

光传感器，设于该第一透光基板的外侧面；

光源，面向该第二透光基板的外侧面照光；以及

快门装置，设于该光传感器与该光源之间，对应该外力的作用所致第一与第二透光基板的形变，使该光传感器从该光源所接收到的光量产生变化，

其中该快门装置包括：

第一非透光层，设于该第一透光基板的内侧面；以及

第二非透光层，设于该第二透光基板的内侧面；

该第一与第二非透光层对应该外力的作用所致该第一与第二透光基板的形变而互相相对移动，使该第一与第二非透光层间产生间隙，

该快门装置对应该间隙的宽度而使该光传感器从该光源所接收到的光量产生变化。

2.如权利要求1的显示装置，其中该第二非透光层设于该第二透光基板的内侧面，以于该第一与第二透光基板互相呈水平的情况下，相对于该第一非透光层移动该第一非透光层的水平方向的最大宽度，以使该间隙完全闭锁。

3.如权利要求2的显示装置，其中该第一与第二非透光层中的非透光层包括两个以上以特定间隔间隙配置的矩形部材，另一非透光层包括一个以上在该第一与第二透光基板呈水平状态时填补该特定间隔间隙而配置的矩形部材。

4.如权利要求1的显示装置，其中该第二非透光层设于该第二透光基板的内侧面，以于该第一与第二透光基板互相呈水平的情况下至少部分与该第一非透光层重叠，以使该间隙的宽度最大化。

5.如权利要求4的显示装置，其中该第一与第二非透光层各包括两个以上以特定间隔配置的矩形部材，该第一非透光层的部材于该第一与第二透光基板呈水平状态时，与该第二非透光层的部材重叠配置。

6.如权利要求1的显示装置，还包括接触位置侦测电路，其根据该光传感器从该光源所接收到的光量而求得该物体的接触位置。

7.如权利要求1的显示装置，其中该显示装置为穿透型或半穿透型的液晶显示装置，该光源设于该液晶显示装置的背面，为朝向液晶层照光的背光源。

8.一种电子设备，具有如权利要求1的显示装置。

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