CN102109695B - 可切换式触控显示装置及其操作方法 - Google Patents

Abstract

本发明关于一种可切换式触控显示装置及其操作方法。可切换式触控显示装置包括至少一像素单元与操控模组。像素单元包括第一基板、第二基板、间隙物、共同电极及资料线。第二基板与第一基板平行设置。间隙物在像素单元中并设置于第一基板之上，间隙物与第二基板间隔一间隙。共同电极位于第一基板及间隙物之上。资料线设置于第二基板之上，且部份资料线位于间隙物正下方。操控模组用以切换像素单元操作于显示模式或触控模式。操控模组于显示模式使像素单元呈现预定亮度。操控模组还用以判断间隙物是否遭到外力按压而使共同电极及资料线电性接触。本发明利用显示器本身即具有的元件，再搭配上操控模组，使显示器可同时达到显示及触控功能。

Description

可切换式触控显示装置及其操作方法

技术领域

本发明关于一种可切换式触控显示装置及其操作方法，且特别是有关于一种具有间隙物的可切换式触控显示装置及其操作方法。

背景技术

随着科技的进步，显示器的设计已经不仅在于画面的显示，更需具有触控的功能，以满足使用者的需求。藉由触控功能的设计，使得使用者与显示器之间的隔阂变小，且让使用者在操作上更直觉，使用也更佳的方便。以往传统的显示器均藉由额外的红外线式或电阻式模组以达到侦测触控的效果。由于此些方式皆须设置额外的元件，因此成本较高，制程也较为麻烦。

发明内容

本发明有关于一种可切换式触控显示装置及其操作方法，其利用适当的间隙物搭配电路的设计，使显示装置同时具有触控及显示的功能。

根据本发明之一方面，提出一种可切换式触控显示装置，其特征在于包括至少一第一像素单元以及操控模组。该至少一第一像素单元，包括：第一基板；第二基板，与该第一基板平行设置；第一间隙物，位于该第一像素单元中，并设置于该第一基板之上，该第一间隙物与该第二基板间隔一间隙；共同电极，设置于该第一基板及该第一间隙物之上；及第一资料线，设置于该第二基板之上，且部份的该第一资料线位于该第一间隙物正下方；该操控模组用以切换该第一像素单元操作于显示模式或触控模式，该操控模组用以在该显示模式下控制该第一资料线的第一电压值，以使该第一像素单元呈现第一预定亮度，该操控模组还用以在该触控模式下读取该第一电压值，以判断该第一间隙物是否遭到外力按压而使该共同电极及该第一资料线电性接触。

根据所述的可切换式触控显示装置，该可切换式触控显示装置还包括：至少一第二像素单元，该第二像素单元包括：第二资料线，位于该第二像素单元中；其中，该操控模组控制该第二资料线的第二电压值，以使该第二像素单元呈现第二预定亮度。

根据所述的可切换式触控显示装置，该第二像素单元的面积与该第一像素单元的面积的比值介于[0.7，2.5]之间。

根据所述的可切换式触控显示装置，该操控模组控制该触控模式的该第一电压值高于该显示模式的该第二电压值。

根据所述的可切换式触控显示装置，该操控模组包括：积分单元；切换单元，连接该第一资料线；及控制单元，电性连接该积分单元及该第一资料线，该控制单元控制该切换单元，以使该切换单元选择性地在该第一资料线与该控制单元之间形成第一电性通道，或者在该第一资料线与该积分单元之间形成第二电性通道；其中，该控制单元透过该第一电性通道控制该第一电压值；该控制单元透过该第二电性通道读取该第一电压值。

根据所述的可切换式触控显示装置，该可切换式触控显示装置还包括：背光单元，该操控模组控制该触控模式的该背光单元的亮度高于该显示模式的该背光单元的亮度。

根据所述的可切换式触控显示装置，该可切换式触控显示装置还包括：彩色滤光片，设置于该第一基板上，该彩色滤光片具有容纳部，该第一间隙物设置于该容纳部内。

根据所述的可切换式触控显示装置，该可切换式触控显示装置还包括：第二间隙物，设置于该第一基板与该第二基板之间，该第二间隙物用以使该第一基板与该第二基板间隔开来；其中，该第一间隙物的数目至少为该第一间隙物数目与该第二间隙物数目总和的1/15。

根据所述的可切换式触控显示装置，该间隙的长度介于[0.1微米，0.4微米]之间。

根据本发明的另一方面，提出一种可切换式触控显示装置的操作方法，该可切换式触控显示装置包括像素单元，该像素单元包括共同电极及资料线，该共同电极与该资料线间隔一间隙且位于该像素单元中，该操作方法包括：切换该可切换式触控显示装置位于显示模式或触控模式；当该可切换式触控显示装置位于该显示模式，则控制该资料线的电压值，以使该像素单元呈现预定亮度；当该可切换式触控显示装置位于该触控模式，则读取该电压值；依据该电压值判断该共同电极及该资料线是否电性接触；当该共同电极及该资料线电性接触，则定义该可切换式触控显示装置的该像素单元被按压；以及当该共同电极及该资料线电性未接触，则定义该可切换式触控显示装置的该像素单元未被按压。

本发明所提供实施例，利用显示器本身即具有的元件，再搭配上操控模组，使显示器可同时达到显示及触控功能。例如将原本支撑第一基板与第二基板的间隙物，变为仅依附于第一基板或第二基板其中之一，并与另外一个基板间隔一间隙的间隙物。并在间隙物上设置共同电极，以使基板受外力触压时，可将共同电极上的共同电压传送至操控模组，用以判断是否有外力触压于基板。

于本发明的优点与精神可以由以下的附图说明及具体实施方式详述得到进一步的了解。

附图说明

图1A及图1B分别绘示依照本发明较佳实施例可切换式触控显示装置的像素单元未被按压及被按压的侧视图。

图2绘示依照本发明较佳实施例可切换式触控显示装置的像素单元的俯视图。

图3A及图3B分别绘示可切换式触控显示装置的像素单元于显示模式及触控模式的电路图。

图4绘示依照本发明较佳实施例可切换式触控显示装置的多个像素单元的电路图。

图5绘示依照本发明较佳实施例的可切换式触控显示装置的操作方法的流程图。

具体实施方式

请参照图1A，其绘示依照本发明较佳实施例的可切换式触控显示装置的像素单元未受按压的侧视图。可切换式触控显示装置1000包括至少一像素单元10。像素单元10包括第二基板100、第一基板200及液晶层300。第二基板100例如是阵列(array)基板，第一基板200例如是彩色滤光片(color filter，CF)基板。液晶层300则夹置于第二基板100及第一基板200之间。液晶层300中的液晶分子依据第二基板100及第一基板200的电性而旋转。

在第二基板100上，设置有薄膜电晶体110、第一资料线121、像素电极131、保护层140及背光单元150。薄膜电晶体110设置于第二基板100上且电性连接第一资料线121及像素电极131。薄膜电晶体110可控制第一资料线121端的电压可否传输至像素电极131端。保护层140设置于薄膜电晶体110上。第一资料线121及像素电极131设置于保护层140上。像素电极131的电压值的大小可控制液晶层300中液晶分子的旋转方向。背光单元150用以发出光线，此光线依序经过第二基板100、液晶层300及第一基板200。

在本实施例中，薄膜电晶体110包括闸极层111、绝缘层112及半导体层113。半导体层113电性连接第一资料线121及像素电极131。闸极层111可为金属。透过闸极层111的电压值大小的控制，可控制半导体层113中是否可形成电性通道于第一资料线121与像素电极131之间。绝缘层112设置于闸极层111之上，用以避免闸极层111与其他导电物接触造成短路。

在第一基板200上，设置有黑色矩阵(black matrix，BM)210、彩色滤光片220、间隙物230及共同电极240。彩色滤光片220设置于第一基板200上。彩色滤光片220具有容纳部220a，容纳部220a可例如为孔洞。黑色矩阵210设置于第一基板200上，以提高可切换式触控显示装置的显示画面的色彩对比性。间隙物230设置于容纳部220a内以及黑色矩阵210上，且部份的第一资料线121位于间隙物230正下方。共同电极240具有共同电压，且设置于黑色矩阵210、彩色滤光片220及间隙物230上。间隙物230上的共同电极240与第二基板100上的第一资料线121间隔一间隙G。此间隙G的长度实质上界在0.1至0.4微米(μm)之间。在另一实施例中，间隙G的长度实质上界在0.2至0.3微米之间。此外，可切换式触控显示装置1000还包括间隙物430。间隙物430设置于第一基板200与第二基板100之间，间隙物430用以支撑第一基板200与第二基板100，使第一基板200与第二基板100间隔开来。更进一步，间隙物430的上下端分别抵住共同电极240与第一资料线121，以使第一基板200与第二基板100之间维持特定距离。

在本实施例中，可切换式触控显示装置1000还包括操控模组500。操控模组500用以切换像素单元10操作于显示模式或触控模式。操控模组500可用以于显示模式，控制第一资料线121的电压值。并藉由薄膜电晶体110使第一资料线121的电压传送到像素电极131。使液晶层300中的液晶分子依据像素电极131及共同电极240上的电压差改变旋转的方向，进而使像素单元10呈现预定亮度。

另一方面，操控模组500还可用以于触控模式，读取第一资料线121的电压值，以判断间隙物230是否遭到外力按压而使共同电极240电性接触于第一资料线121。为了方便说明在触控模式下，外力按压前后的结构，请继续参照图1A及图1B，图1A及图1B分别绘示依照本发明较佳实施例可切换式触控显示装置的像素单元未被按压及被按压的侧视图。在图1A中，于未受外力按压的情形下，间隙物230上的共同电极240与第一资料线121间隔一间隙G，因此共同电极240上的共同电位无法传送到第一资料线121。另一方面，在图1B中，由于第一基板200受外力按压，间隙物230上的共同电极240电性连接于第一资料线121，使共同电极240上的共同电压传送到第一资料线121。明显地，间隙物230上的共同电极240是否电性连接于第一资料线121，会影响到操控模组500从第一资料线121所读取到的电压值。因此，操控模组500可依据从第一资料线121所读取到的电压值判断第一基板200是否受到触压。

在一实施例中，可切换式触控显示装置1000中每1平方厘米至少需要设置1个间隙物230，用以让使用者于切换像素单元10操作于触控模式时可按压间隙物230作为触控点。且平均每9个像素10中具有3个间隙物(可包括间隙物230或430)。如此一来，可切换式触控显示装置1000中的间隙物430数目实质上至少为间隙物230数目与间隙物430数目总和的1/15。

在一实施例中，上述的像素单元10可应用在广视角液晶显示器中，广视角液晶显示器中一个像素区可分为两个范围(domain)。此两个范围中的液晶可分别设计不同的预倾角，以获得广视角的效果。请参照图2，其绘示依照本发明较佳实施例可切换式触控显示装置的像素单元的俯视图。如图2所示，此两个范围分别为像素单元10及20。在触控模式下，像素单元10可以用来判断可切换式触控显示装置1000是否被按压，而像素单元20则用来显示画面。在显示模式下，像素单元10及20皆可用来显示画面。因此可切换式触控显示装置1000不论是切换成触控模式或显示模式，皆可维持可切换式触控显示装置1000的显示功能。

如图2所示，第二资料线122、电晶体(未绘示于图2中)、像素电极132位于像素单元20中。而像素单元20操作于显示模式的方式，与像素单元10操作于显示模式的方式相同，因此不予赘述。

在本实施例中，由于像素单元10操作于触控模式时会失去显示画面能力，因此像素单元10的面积与像素单元20的面积的比值，会影响到可切换式触控显示装置1000操作于触控模式时的亮度。举例来说，如果像素单元10的面积远大于像素单元20的面积，则可切换式触控显示装置1000操作于触控模式时，亮度将大幅下降。相对地，如果像素单元10的面积远小于像素单元20的面积，则可切换式触控显示装置1000操作于触控模式时，亮度仅会小幅下降。在一实施例中，可切换式触控显示装置1000中的像素单元20的面积与像素单元10的面积的比值介于0.7到2.5之间。

在本实施例中，可切换式触控显示装置1000可以透过动态灰阶补正或背光单元150(绘示于图1A)的辉度调整，来使得可切换式触控显示装置1000在显示模式或触控模式的亮度实质上一样。举例来说，操控模组500控制于触控模式的第二资料线122的电压值高于显示模式的第二资料线122的电压值，使触控模式的像素单元20呈现的亮度高于显示模式的像素单元20呈现的亮度。或者例如是，操控模组500控制于触控模式的背光单元150的亮度高于显示模式的背光单元150的亮度。

为了更进一步解释像素单元10及20操作于显示模式时的电路图，首先请参照图3A，其绘示可切换式触控显示装置的像素单元于显示模式的电路图。操控模组500包括控制单元510、切换单元520(为了清楚显示其内部的电性通道，切换单元520以虚线表示)及积分单元530。切换单元520连接第一资料线121。控制单元510电性连接积分单元530及第一资料线121。在图3A中，第一资料线121、扫描线610、电晶体621、液晶电容631及储存电容641位于像素单元10中。扫描线610可输入电压至电晶体621的闸极中。电晶体621依据扫描线610输入至闸极的电压，操控第一资料线121上的电压可否传输至液晶电容631及储存电容641。在显示模式下，控制单元510控制切换单元520，以使切换单元520在第一资料线121与控制单元510之间形成第一电性通道521。控制单元510透过第一电性通道521控制第一资料线121的电压值。第一资料线121的电压值经由电晶体621传输至液晶电容631及储存电容641，以使第一像素单元10呈现预定亮度。另一方面，第二资料线122、扫描线610、电晶体622、液晶电容632及储存电容642位于像素单元20中。像素单元20的第二资料线122直接电性连接于控制单元510。其余部分与像素单元10相同，因此不予赘述。

为了说明像素单元10及20操作于触控模式时的电路图，请参照图3B，其绘示可切换式触控显示装置的像素单元于触控模式的电路图。开关电路650位于像素单元10之中。开关单元650的一端为共同电位，另一端电性连接第一资料线121。当开关单元650为断路时，无法传输共同电位至第一资料线121。如同图1A所示，间隙物230上的共同电极240没有电性连接第一资料线121，使得共同电位无法传输至第一资料线121。另一方面，当开关单元650为通路时，可传输共同电位至第一资料线121。如同图1B所示，间隙物230上的共同电极240电性连接第一资料线121，使得共同电位可传输至第一资料线121。

请继续参照图3B，在触控模式下，控制单元510控制切换单元520，以使切换单元520在第一资料线121与积分单元530之间形成第二电性通道522。控制单元510系透过第二电性通道522读取第一资料线121的电压值。其中，第一资料线121将电压值经由第二电性通道522传送至积分单元530。积分单元530侦测第一资料线121的电压并与参考电压Vref比较后，积分单元530送出讯号至控制单元510。明显地，开关单元650为断路或是通路，影响共同电压是否会传输至第一资料线121以及最后传输到控制单元510的电压值大小。控制单元510便依据电压值的大小用以判断是否有外力按压可切换式触控显示装置1000。

请参照图4，其绘示依照本发明较佳实施例可切换式触控显示装置的多个像素单元的电路图。在本实施例中，各个像素单元10的第一资料线121电性连接于切换单元520。各个像素单元10依据控制单元510的指令，透过切换单元520选择性地与控制单元510或积分单元530电性连接，以使像素单元10操作于显示模式或触控模式。而像素单元20电性连接于控制单元510，并操作于显示模式。

以下更以搭配流程图详细说明上述各项元件的运作方式，然而此流程图并非限定应用于上述各项元件。请参照图5，其绘示依照本发明较佳实施例的可切换式触控显示装置的操作方法的流程图。

首先，在步骤S101中，判断可切换式触控显示装置1000位于触控模式或显示模式。若可切换式触控显示装置1000位于显示模式，则进入步骤S102；若可切换式触控显示装置1000位于触控模式，则进入步骤S103。

在步骤S102中，操控模组500控制第一及第二资料线121、122的电压值，以使像素单元10、20呈现预定亮度。

在步骤S103中，操控模组500读取第一资料线121的电压值。

然后，在步骤S104中，依据第一资料线121的电压值，判断共同电极240及第一资料线121是否电性接触。如否，继续执行步骤S105；如是，继续执行步骤S106。

在步骤S105中，定义可切换式触控显示装置1000的像素单元10未被按压。在步骤S106中，定义可切换式触控显示装置1000的像素单元10被按压。

以往传统的显示器均需花费额外的元件成本，以使用红外线式或电阻式模组的方式达到侦测触控的效果。本发明所提供实施例，利用显示器本身即具有的元件，再搭配上操控模组，使显示器可同时达到显示及触控功能。例如将原本支撑第一基板与第二基板的间隙物，变为仅依附于第一基板或第二基板其中之一，并与另外一个基板间隔一间隙的间隙物。并在间隙物上设置共同电极，以使基板受外力触压时，可将共同电极上的共同电压传送至操控模组，用以判断是否有外力触压于基板。

根据以上具体实施方式的详述，希望能更加清楚描述本发明的特征与精神，而并非以上述所揭露的具体实施方式来对本发明加以限制。

Claims (9)

1.一种可切换式触控显示装置，其特征在于包括：

至少一第一像素单元包括：

第一基板；

第二基板，与该第一基板平行设置；

第一间隙物，位于该第一像素单元中，并设置于该第一基板之上，该第一间隙物与该第二基板间隔一间隙；

共同电极，设置于该第一基板及该第一间隙物之上；及

第一资料线，设置于该第二基板之上，且部份的该第一资料线位于该第一间隙物正下方；

至少一第二像素单元，一个该第一像素单元与一个该第二像素单元位于同一像素区，该第二像素单元包括：

第二资料线，位于该第二像素单元中；以及

操控模组，用以切换该第一像素单元操作于显示模式或触控模式，该操控模组用以在该显示模式下控制该第一资料线的第一电压值，以使该第一像素单元呈现第一预定亮度，该操控模组还用以在该触控模式下读取该第一电压值，以判断该第一间隙物是否遭到外力按压而使该共同电极及该第一资料线电性接触;

其中，该操控模组控制该第二资料线的第二电压值，以使该第二像素单元呈现第二预定亮度。

2.根据权利要求1所述的可切换式触控显示装置，其特征在于：该第二像素单元的面积与该第一像素单元的面积的比值为[0.7，2.5]。

3.根据权利要求1所述的可切换式触控显示装置，其特征在于：该操控模组控制该触控模式的该第一电压值高于该显示模式的该第二电压值。

4.根据权利要求1所述的可切换式触控显示装置，其特征在于：该操控模组包括：

积分单元；

切换单元，连接该第一资料线；及

控制单元，电性连接该积分单元及该第一资料线，该控制单元控制该切换单元，以使该切换单元选择性地在该第一资料线与该控制单元之间形成第一电性通道，或者在该第一资料线与该积分单元之间形成第二电性通道；

其中，该控制单元透过该第一电性通道控制该第一电压值；

该控制单元透过该第二电性通道读取该第一电压值。

5.根据权利要求1所述的可切换式触控显示装置，其特征在于该可切换式触控显示装置还包括：

背光单元，该操控模组控制该触控模式的该背光单元的亮度高于该显示模式的该背光单元的亮度。

6.根据权利要求1所述的可切换式触控显示装置，其特征在于该可切换式触控显示装置还包括：

彩色滤光片，设置于该第一基板上，该彩色滤光片具有容纳部，该第一间隙物设置于该容纳部内。

7.根据权利要求1所述的可切换式触控显示装置，其特征在于该可切换式触控显示装置还包括：

第二间隙物，设置于该第一基板与该第二基板之间，该第二间隙物用以使该第一基板与该第二基板间隔开来；

其中，该第一间隙物的数目至少为该第一间隙物数目与该第二间隙物数目总和的1/15。

8.根据权利要求1所述的可切换式触控显示装置，其特征在于：该间隙的长度为[0.1，0.4]微米。

9.一种可切换式触控显示装置的操作方法，该可切换式触控显示装置包括至少一第一像素单元，该第一像素单元包括共同电极及第一资料线，该共同电极与该第一资料线间隔一间隙且位于该第一像素单元中；以及至少一第二像素单元，一个该第一像素单元与一个该第二像素单元位于同一像素区，该第二像素单元包括第二资料线，其特征在于该操作方法包括：切换该可切换式触控显示装置位于显示模式或触控模式；

当该可切换式触控显示装置位于该显示模式，则控制该第一资料线的电压值，以使该第一像素单元呈现第一预定亮度，并控制该第二资料线的电压值，以使该第二像素单元呈现第二预定亮度；

当该可切换式触控显示装置位于该触控模式，则读取该第一资料线的电压值，并控制该第二资料线的电压值，以使该第二像素单元呈现第二预定亮度；

依据该第一资料线的电压值判断该共同电极及该第一资料线是否电性接触；

当该共同电极及该第一资料线电性接触，则定义该可切换式触控显示装置的该第一像素单元被按压；以及

当该共同电极及该第一资料线电性未接触，则定义该可切换式触控显示装置的该第一像素单元未被按压。

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