CN1801067A - 显示设备及其驱动方法 - Google Patents

Abstract

一种显示板，包括阵列基板、相对基板、和安排在阵列基板和相对基板之间的液晶层。感测阵列在初始化时间期间响应于液晶层的初始厚度而输出初始电压，并在感测时间期间响应于由于外力引起的液晶层的变化厚度而输出感测电压。控制部分比较该感测电压和初始电压，确定是否有外力施加到显示板，并产生指示外力所施加到的位置的信息。由此，显示设备可改善对通过其显示板输入的外部信号的感测能力。

Description

显示设备及其驱动方法

技术领域

本发明涉及一种显示设备及其驱动方法。更具体地，本发明涉及一种能够改善对通过其显示板输入的外部信号的感测能力的显示设备以及驱动该显示设备的方法。

背景技术

一般来说，触板被安排在显示设备的最上面的表面(或屏幕)上，以接收当例如人手指或光笔的对象触摸该触板时所产生的输入数据。该触摸面板感测对象与屏幕接触的位置，并输出对应于该对象与触板接触的位置的位置信号，由此操作该显示设备。

由于具有触板的显示设备不需要与该显示设备电连接的附加数据输入设备(例如键盘、鼠标等)，所以它们得到普及并广泛用于各种产品中。

然而，由于触板与显示板分离并安装于显示板上，所以采用触板的显示设备的厚度增加。

发明内容

本发明提供了一种能够改善对通过其显示板输入的外部信号的感测能力的显示设备。

本发明还提供了一种适于驱动以上显示设备的方法。

在示范性实施例中，显示设备包括显示板、安排在显示板中的感测阵列和控制部分。该显示板包括具有像素电极的阵列基板、具有面对该像素电极的公共电极的相对基板、和安排在阵列基板和相对基板之间的液晶层。

该感测阵列在初始化时间期间响应于液晶层的初始厚度而输出初始电压，并在感测时间期间响应于由于外力引起的液晶层的变化厚度而输出感测电压。该控制部分比较该感测电压和初始电压，以确定是否有外力施加到显示板。该控制部分产生指示外力施加到显示板上的位置的信息。

在另一示范性实施例中，显示设备在初始化时间期间响应于液晶层的初始厚度而产生初始电压。该显示设备在感测时间期间响应于由于外力引起的液晶层的变化厚度而产生感测电压。该显示设备比较该初始电压和感测电压，以确定是否有外力施加到显示板。该显示设备产生指示外力施加到显示板上的位置的信息。

在另一示范性实施例中，显示设备可在外力施加到显示板的同时基于液晶层的变化厚度而产生输入信号的精确位置信息，由此改善对显示设备的外力的感测能力。

附图说明

当结合附图考虑时，通过参考以下详细描述，本发明的以上和其他优点将变得显而易见，其中：

图1是示出了根据本发明的显示设备的示范性实施例的平面图；

图2是示出了图1的显示板的显示区域和外围区域的示范性实施例的部分放大图；

图3是示出了图2中的阵列基板的部分“A”的示范性实施例的布局图；

图4是沿图3的线I-I’的剖视图；

图5是示出了图2中的阵列基板的部分“B”的示范性实施例的布局图；

图6是沿图5的线II-II’的剖视图；

图7是示出了图2中的阵列基板的部分“C”的示范性实施例的布局图；

图8是示出了根据本发明的与图2中的部分“A”对应的阵列基板的示范性实施例的布局图；

图9是沿图8的线III-III’的剖视图；

图10是图示了图1的显示设备的感测阵列和控制部分的示范性实施例的方框图；

图11是图示了图10的感测阵列的示范性实施例的电路图；

图12是图示了图10的运算放大器的示范性实施例的输出电压的图表；

图13是示出了根据本发明的显示板的电路图的示范性实施例；

图14是示出了根据本发明的显示设备的另一示范性实施例的平面图；

图15是图示了图14的感测阵列和运算放大器的示范性实施例的电路图；

图16是示出了根据本发明的显示设备的另一示范性实施例的平面图；

图17是图示了图16的感测阵列和运算放大器的电路图的示范性实施例；和

图18是图示了根据本发明的感测阵列的电路图的另一示范性实施例。

具体实施方式

以下参考其中示出了本发明的示范性实施例的附图而更全面地描述本发明。然而，本发明可以以许多不同的形式实施，并不应被解释为限于这里提出的示范性实施例。相反，提供这些实施例，使得该公开将更透彻和完整，并且将向本领域普通技术人员全面地传达本发明的范围。在图中，为了清楚可以放大各层和区的尺寸和相对尺寸。

应该理解，当元件或层被称作为在另一元件或层“之上”或与另一元件或层“相连”时，所述元件或层可以直接在另一元件或层“之上”或与另一元件或层直接“相连”，或者存在居间元件或层。相反，当元件被称作为“直接”在另一元件或层“之上”或与另一元件或层“直接相连”时，不存在居间元件或层。相同的标号始终表示相同的元件。如这里所使用的，术语“和/或”包括一个或多个关联列表项目的任何和所有组合。

应理解，尽管这里可使用术语第一、第二、第三等来描述各种元件、组件、区、层和/或部件，但是这些元件、组件、区、层和/或部件不应受到这些术语的限制。这些术语仅用于区别一个元件、组件、区、层或部件与另一区、层或部件。由此，下述第一元件、组件、区、层或部件可被称为第二元件、组件、区、层或部件，而不背离本发明的教义。

这里可使用例如“上面”等空间相对的术语，以利于描述图中所示一个元件或特征与另外一个或多个元件或特征的关系。应理解，这些空间相对的术语意欲包含除了图中所示方位之外的使用或操作中的装置的不同方位。例如，如果图中的装置翻转，则描述为相对于其他元件或特征“上面”的元件可以被定位为相对于其他元件或特征的“下面”。该装置可以以别的方式定位(旋转90度或以其他方位)，并可以相应地解释这里使用的空间相对的描述符。

这里使用的术语仅是为了描述特定实施例的目的，而不意欲限制本发明。如这里所使用的，单数形式“a”、“an”和“the”意欲也包括复数形式，除非上下文中明确指示。还应理解，术语“comprises”和/或“comprising”，当在说明书中使用时，指定所阐明的特征、整数、步骤、操作、元件、和/或组件的存在，但不排除一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或其组合的存在或添加。

这里参考作为本发明的理想实施例(和中间结构)的示意性图示的代表性图示而描述本发明的实施例。这样，可期望例如作为制造技术和/或容差的结果的图示的形状的变化。由此，本发明的实施例不应被解释为限于这里所示区域的特定形状，而应包括例如制造过程导致的形状的变化。

其后，将参考附图详细说明本发明。

图1是示出了根据本发明的显示设备的示范性实施例的平面图。图2是示出了图1的显示板的显示区域和外围区域的示范性实施例的部分放大图。

参考图1和2，显示设备400包括具有阵列基板100、相对基板200和液晶层(未示出)的显示板300。

阵列基板100包括第一基板(未示出)、像素阵列120和感测阵列130。第一基板可以划分为显示区域DA和与该显示区域DA相邻的外围区域PA。像素阵列120以基本为矩阵的形状形成在第一基板的显示区域DA中。像素阵列120具有多个选通线GL1到GLn、多个数据线DL1到DLm、多个像素薄膜晶体管(TFT)PT和多个像素电极(未示出)。附图标记“GLn”中的“n”和附图标记“DLm”中的“m”表示正整数。

选通线GL1到GLn沿第一方向D1延伸，而数据线DL1到DLm沿第二方向D2延伸。第一方向D1和第二方向D2在图1中被示出为彼此基本正交。选通线GL1到GLn与数据线DL1到DLm电绝缘并交叉。在示范性实施例中，每个像素TFTPT与对应选通线和对应数据线电气连接。例如，第一像素TFTPT1可包括与第一选通线GL1电气连接的栅极、与第一数据线DL1电气连接的源极、以及与第一像素电极电气连接的漏极。

在其他示范性实施例中，每个像素电极可具有透射电极(未示出)和反射电极(未示出)。下面将参考图3和4描述像素电极。

如图1和2所示，感测阵列130具有感测电极SE、第一TFT ST1和第二TFT ST2。

感测电极SE形成在与显示区域DA对应的第一基板上。感测电极SE可包括但不限于透明且导电的材料。感测电极SE可沿第二方向D2延伸，使得感测电极SE基本与数据线DL1到DLm平行。第一和第二TFT ST1和ST2被安排在第一基板的外围区域PA中。第一TFT ST1形成在与数据线DL1到DLm的第一端部相邻的外围区域PA的第一区域A1中。第二TFT ST2形成在与数据线DL1到DLm的第二端部相邻的外围区域PA的第二区域A2中。

在示范性实施例中，感测阵列130还可包括驱动电压线VL、第一开关线SL1、第二开关线SL2和输出线OL。第一TFT ST1可包括电气连接到第一开关线SL1的栅极、电气连接到驱动电压线VL的漏极、和电气连接到感测电极SE的源极。在另一示范性实施例中，第二TFT ST2可包括电气连接到第二开关线SL2的栅极、电气连接到感测电极SE的漏极、和电气连接到输出线OL的源极。

参考图1，相对基板200包括第二基板(未示出)和公共电极(未示出)。公共电极可形成在第二基板上，并包括但不限于透明且导电的材料。液晶层可安排在阵列基板100和相对基板200之间。公共电极可面对像素电极和感测电极SE，使得液晶层被安排在像素电极和公共电极之间以及感测电极SE和公共电极之间。

在示范性实施例中，多个第一液晶电容器CIc1可由公共电极、液晶层和像素电极的透射电极定义。多个第二液晶电容器CIc2可由公共电极、液晶层和像素电极的反射电极定义。在替换示范性实施例中，感测电容器(未示出)可由公共电极、液晶层和感测电极SE定义。

参考图1，显示设备400还包括选通驱动电路330和数据驱动电路350。选通驱动电路330电气连接到选通线GL1到GLn，以依次输出选通信号到选通线GL1到GLn。在示范性实施例中，选通驱动电路330通过形成像素阵列120时的薄膜处理而形成在第一基板上。

数据驱动电路350电气连接到数据线DL1到DLm，以依次输出数据信号到数据线DL1到DLm。在示范性实施例中，数据驱动电路350可集成在芯片中。其中集成数据驱动电路350的芯片可安装在与外围区域PA对应的第一基板上。

图3是示出了图2中的阵列基板的部分“A”的布局图。图4是沿图3的线I-I’的剖视图。

参考图3和4，在阵列基板100中，第i×(j-1)像素Pij-1和第i×j像素Pij形成在第一基板110的部分“A”上，其中“i和“j”表示正整数。

第i×(j-1)像素Pij-1包括第i选通线GLi、第j-1数据线DLj-1、第j-1像素TFT PTj-1、和第j-1像素电极PEj-1。第j-1像素电极PEj-1具有第j-1透射电极TEj-1和第j-1反射电极REj-1。第j-1反射电极REj-1被安排在第j-1透射电极TEj-1上，并具有穿过其部分暴露第j-1透射电极TEj-1的透射窗口TW。

第i×j像素Pij包括第i选通线GLi、第j数据线DLj、第j像素TFT PTj、和第j像素电极PEj。第j像素电极PEj具有第j透射电极TEj和第j反射电极REj。

在示范性实施例中，感测电极SE形成在第i×j像素Pij的一侧。感测电极SE可被安排在第j像素电极PEj和第j+1数据线DLj+1之间。感测电极SE可包括感测反射电极RE和感测透射电极TE。

参考图4，包括但不限于第一金属材料的第i选通线(未示出)形成在第一基板110上。选通绝缘层121形成在其上形成第i选通线的第一基板110上。包括但不限于第二金属材料的第j和第j+1数据线DLj和DLj+1形成在选通绝缘层121上。

有机绝缘层122形成在选通绝缘层121以及第j和第j+1数据线DLj和DLj+1上。在示范性实施例中，多个凹凸部分可通过凹凸轧花处理而形成在有机绝缘层122上。第j透射电极TEj和感测透射电极TE可以以均匀厚度形成在有机绝缘层122上。在其他示范性实施例中，第j透射电极TEj和感测透射电极TE可包括透明且导电的材料。

第j反射电极REj可以以均匀厚度形成在第j透射电极TEj上。感测反射电极RE也可以以均匀厚度形成在感测透射电极TE上。在示范性实施例中，第j反射电极REj和感测反射电极RE可包括但不限于具有高反射率的金属材料。穿过第j反射电极REj形成透射窗口TW，穿过该透射窗口TW部分暴露第j透射电极TEj。

参考图4，相对基板200包括第二基板210、滤色镜层220和公共电极230。滤色镜层220可具有在第二基板210上形成的红色像素、绿色像素和蓝色像素。公共电极230可以以均匀厚度形成在滤色镜层220上。

液晶层250被安排在阵列基板100和相对基板200之间。第一液晶电容器CIc1包括公共电极230、液晶层250和第j透射电极TEj。第二液晶电容器CIc2包括公共电极230、液晶层250和第j反射电极REj。感测电容器Cs包括公共电极230、液晶层250和感测电极SE。

图5是示出了图2中的阵列基板的部分“B”的布局图。图6是沿图5的线II-II’的剖视图。

参考图5和6，在阵列基板100中，第一开关线SL1、驱动电压线VL和第一开关TFT ST1被形成在第一基板110的部分“B”中。第一开关线SL1和驱动电压线VL可包括但不限于第一金属材料并可形成在第一基板110上。

第一开关TFT ST1的栅极ST1-G从第一开关线SL1分出支路，使得栅极ST1-G比第一开关线SL1宽。选通绝缘层121覆盖第一开关线SL1和栅极ST1-G。

在示范性实施例中，第一开关TFT ST1的源极ST1-S和漏极ST1-D包括但不限于第二金属材料，并形成在选通绝缘层121上。在形成栅极ST1-G的区域中，源极ST1-S与漏极ST1-D彼此隔开。

有机绝缘层122覆盖源极ST1-S与漏极ST1-D。有机绝缘层122可具有穿过其部分暴露源极ST1-S的第一接触孔122a、穿过其部分暴露漏极ST1-D的第二接触孔122b、和穿过其部分暴露驱动电压线VL的第三接触孔122c。

参考图6，感测电极SE和第一桥式电极BE1形成在有机绝缘层122上。感测电极SE通过第一接触孔122a电气连接到源极ST1-S。第一桥式电极BE1通过第二接触孔122b电气连接到漏极ST1-D，并通过第三接触孔122c电气连接到驱动电压线VL。漏极ST1-D可以经由第一桥式电极BE1而电气连接到驱动电压线VL。第一桥式电极BE1具有可包括但不限于透明且导电的材料的透射桥式电极TEb。第一桥式电极BE1也可具有可包括但不限于反射材料的反射桥式电极REb。

图7是示出了图2中的阵列基板的部分“C”的布局图。

参考图7，在阵列基板100中，第二开关线SL2、输出线OL和第二开关TFT ST2形成在第一基板110的部分“C”上。

在示范性实施例中，第二开关线SL2和输出线OL形成在第一基板110上，并可包括但不限于第一金属材料。第二开关TFT ST2的栅极ST2-G从第二开关线SL2分出支路，使得栅极ST2-G具有比第二开关线SL2的宽度大的宽度。

第二开关TFT ST2的源极ST2-S和漏极ST2-D包括但不限于第二金属材料。在形成栅极ST2-G的区域中，源极ST2-S与漏极ST2-D彼此隔开。

第二开关TFT ST2的漏极ST2-D电气连接到感测电极SE，而第二开关TFT ST2的源极ST2-S经由第二桥式电极BE2而电气连接到输出线OL。

图8是示出了根据本发明的与图2中的部分“A”对应的阵列基板的示范性实施例的布局图。图9是沿图8的线III-III’的剖视图。在图8和9中，相同的附图标记表示图3和4中的相同的元件，并由此将省略对相同元件的任何进一步重复描述。

参考图8和9，在根据本发明的阵列基板100的示范性实施例中，第i×(j-1)像素Pij-1和第i×j像素Pij形成在第一基板110的部分“A”上。

感测电极SE形成在第i×j像素Pij的一侧。感测电极SE可以安排在第j像素电极PEj和第j+1数据线DLj+1之间。

参考图9，包括但不限于第一金属材料的第i选通线(未示出)形成在第一基板110上。选通绝缘层121形成在其上形成第i选通线的第一基板110上。第j和第j+1数据线DLj和DLj+1可包括但不限于第二金属材料，并形成在选通绝缘层121上。感测电极SE可包括第二金属材料并形成在选通绝缘层121上。在示范性实施例中，感测电极SE以及第j和第j+1数据线DLj和DLj+1可形成在同一层上。

有机绝缘层122形成在选通绝缘层121以及第j和第j+1数据线DLj和DLj+1上。第j透射电极TEj可以以均匀厚度形成在有机绝缘层122上。第j反射电极REj可以以均匀厚度形成在第j透射电极TEj上，并具有穿过其部分暴露第j透射电极TEj的透射窗口TW。

在示范性实施例中，第j透射电极TEj和第j反射电极REj从其上形成感测电极SE的区域中去除。也就是说，在相对基板200的公共电极230和感测电极SE之间不形成第j透射电极TEj和第j反射电极REj。感测电容器Cs的感测电极SE面对相对基板200的公共电极230，并且液晶层250被安排在感测电极SE和公共电极230之间。

图10是图示了图1的显示设备的感测阵列和控制部分的示范性实施例的方框图。图11是图示了图10的感测阵列的示范性实施例的电路图。图12是图示了图10的运算放大器的示范性实施例的输出电压的图表。在图12中，X轴代表以毫秒(ms)为单位的时间，而Y轴代表以毫伏(mV)为单位的电压。

参考图10，感测阵列130形成在显示板(未示出)上并输出初始电压Vi和感测电压Vs。感测阵列130在初始化时间期间基于液晶层(未示出)的初始厚度而输出初始电压Vi，并在感测时间期间基于液晶层的变化厚度而输出感测电压Vs。

控制部分170包括运算放大器(OP-AMP)140、存储器150、和比较确定部分160。OP-AMP 140电连接到感测阵列130并向存储器150提供来自感测阵列130的初始电压Vi。存储器150存储从感测阵列130输出的初始电压Vi。

OP-AMP 140为比较确定部分160提供来自感测阵列130的感测电压Vs。比较确定部分160将来自存储器150的初始电压Vi与来自OP-AMP 140的感测电压Vs进行比较，以检测初始电压Vi与感测电压Vs之间的电压差。比较确定部分160将该电压差与预定电压差进行比较。基于比较结果，比较确定部分160确定是否有外力施加到该显示板。在示范性实施例中，当感测电压Vs与初始电压Vi之间的电压差大于参考电压时，比较确定部分160产生指示外力施加到显示板上的位置的信息。

参考图12，G1代表在初始化时间期间响应于液晶层的初始厚度的初始电压，而G2代表在感测时间期间响应于由于外力造成的液晶层的变化厚度的感测电压。

如图12的示范性实施例所示，在0.7434毫秒(ms)处，初始电压Vi具有大约301mV的电压电平，而感测电压Vs具有比初始电压Vi低的大约177mV的电压电平。所以，在0.7434毫秒(ms)处，感测电压Vs和初始电压Vi之间的电压差为大约124mV。

下面将参考图11描述感测阵列的工作原理的示范性实施例。

参考图11，第一开关TFT ST1具有向其施加第一开关信号S1的栅极、向其施加驱动电压VDD的漏极以及与第一节点N1相连的源极。第二开关TFT ST2具有向其施加第二开关信号S2的栅极、与第一节点N1相连的漏极以及与第二节点N2相连的源极。感测电容器Cs的第一电极电气连接到第一节点N1，而感测电容器Cs的第二电极接收公共电压Vcom。OP-AMP 140的第一输入端电气连接到第二节点N2，而OP-AMP 140的第二输入端接收参考电压Vref。

当第一开关TFT ST1在初始化时间期间响应于第一开关信号S1和驱动电压VDD而导通时，第一节点N1的电势由于感测电容器Cs而逐渐增加到初始电压Vi。第二开关TFT ST2响应于第二开关信号S2而导通，第二节点N2的电势增加到初始电压Vi。OP-AMP 140接收初始电压Vi和参考电压Vref。OP-AMP 140用参考电压Vref放大初始电压Vi，并输出所放大的初始电压Vi。所放大的初始电压Vi被存储在存储器150中(参考图10)。

在示范性实施例中，当第一和第二开关信号S1和S2维持低电平而液晶层的厚度在感测时间期间发生变化时，第一节点N1的电势由于感测电容器Cs而变化。液晶层的厚度由于外力而降低，而第一节点N1的电势被改变为具有比初始电压Vi低的电压电平的感测电压Vs。当第二开关TFT ST2响应于第二开关信号S2而导通时，第二节点N2的电势被改变为感测电压Vs。OP-AMP 140接收感测电压Vs和参考电压Vref，并用参考电压Vref放大感测电压Vs，以输出放大的感测电压Vs。

图13是示出了根据本发明的显示板的示范性实施例的电路图。在图13中，相同的附图标记表示与图2中相同的元件，并由此将省略对相同元件的任何进一步重复描述。

参考图13，该显示板包括其上形成的像素阵列120、感光阵列125和感测阵列130。

该感光阵列125被安排在显示板的显示区域DA中并包括感光TFT PST、第三开关TFT ST3、伪选通线DGL和读出线ROL。伪选通线DGL沿着与选通线GL1到GLn基本平行的方向延伸，并且读出线ROL沿着与数据线DL1到DLm基本平行的方向延伸。感光TFT PST包括与伪选通线DGL电气连接的栅极和漏极以及与第三开关TFT ST3电气连接的感光TFTPST的源极。第三开关TFT ST3包括与感光TFT PST的源极电连接的漏极、与对应选通线电连接的栅极、以及与读出线ROL电连接的源极。

在示范性实施例中，导通感光TFT PST的驱动电压被施加到伪选通线DGL，而感光TFT PST接收来自例如光笔的外部源的光。感光TFT PST输出与光的亮度对应的光电流，并且该光电流被施加到第三开关TFT ST3。当选通信号被施加到对应选通线时，第三开关TFT ST3响应于选通信号而为读出线ROL提供光电流。光电流经由读出线ROL而被施加到控制部分170(参考图10)，而控制部分170基于该光电流而产生指示从外部源向其提供光的位置的信息。

在另一示范性实施例中，当光笔接触显示板时，该感测阵列130感测液晶层的变化厚度。当由于光笔接触显示板而使得液晶层的厚度降低时，感测阵列130输出具有比初始电压Vi(参考图12)的电压电平低的电压电平的感测电压Vs(参考图12)。控制部分170比较该感测电压Vs和初始电压Vi，并确定是否有外力施加到显示板。有利的是，该控制部分170可利用光电流和液晶层的变化厚度而产生精确的位置信息，由此改善对通过显示设备的显示板输入的外部信号的感测能力。

图14是示出了根据本发明的显示设备的另一示范性实施例的平面图。图15是图示了图14的感测阵列和运算放大器的示范性实施例的电路图。在图14中，相同的附图标记表示与图1中相同的元件，并由此将省略对相同元件的任何进一步重复描述。

参考图14和15，感测阵列130包括感测电极SE和第一开关TFT ST1。感测电极SE形成在第一基板110的显示区域DA中，并沿着与数据线DL1到DLm基本平行的方向延伸。

第一开关TFT ST1形成在第一基板110的外围区域PA中。第一开关TFTST1被安排为与数据线DL1到DLm的第一端部相邻。

在示范性实施例中，感测阵列130还包括在外围区域PA中安排的驱动电压线VL、第一开关线SL1和输出线OL。第一开关TFT ST1可包括与第一开关线SL1电气连接的栅极、与驱动电压线VL电气连接的漏极、和与感测电极SE的第一端部电气连接的源极。感测电极SE的第二端部与输出线OL电气连接。感测电极SE面对公共电压所施加到的公共电极，并且液晶层被安排在感测电极SE和公共电极之间。感测电容器Cs可由感测电极SE、液晶层、和公共电极定义。

感测阵列130在初始化时间期间输出初始电压Vi(参考图12)，并在感测时间期间输出具有比初始电压(参考图12)低的电压的感测电压Vs。初始化时间可指示用户触摸显示板之前的时间，而感测时间可指示用户触摸显示板的时间。OP-AMP 140在感测时间期间接收感测电压Vs和参考电压Vref，并用参考电压Vref放大感测电压Vs。

参考图15，在初始化时间期间，第一开关TFT ST1可响应于第一开关信号S1和驱动电压VDD而导通。当公共电压Vcom被施加到公共电极时，第一节点N1的电势由于感测电容器Cs而逐渐增加到初始电压Vi。在替换性示范实施例中，公共电压Vcom或第一开关信号可具有交流电压，或者驱动电压VDD或公共电压Vcom可具有交流电压。

在其他示范性实施例中，当液晶层的厚度由于感测时间期间用户的触摸而变化时，第一节点N1的电势变化。由于当用户触摸显示板时，液晶层的厚度降低，所以第一节点N1的电势改变为具有比初始电压Vi低的电压电平的感测电压Vs。

控制部分170(参考图10)比较该感测电压Vs和初始电压Vi，并确定是否有外力施加到显示板。有利的是，该控制部分170可基于液晶层的变化厚度而产生指示外力所施加到的位置的精确的信息。

图16是示出了根据本发明的显示设备的另一示范性实施例的平面图。图17是图示了图16的感测阵列和运算放大器的示范性实施例的电路图。在图16中，相同的附图标记表示与图14中相同的元件，并由此将省略对相同元件的任何进一步重复描述。

参考图16和17，感测阵列135被安排在显示设备401的显示板301上。感测阵列135包括感测电极SE、驱动电压线VL、输出线OL、第一子开关线SL1-1到第i子开关线SL1-i、以及第一子开关TFT ST1-1到第i子开关TFTST1-i。

第一开关TFT ST1-1到第i子开关TFT ST1-i的漏极可连接到驱动电压线VL，第一开关TFT ST1-1到第i子开关TFT ST1-i的栅极可分别电气连接到第一子开关线SL1-1到第i子开关线SL1-i，而第一子开关TFT ST1-1到第i子开关TFT ST1-i的源极可连接到感测电极SE。驱动电压VDD可施加到驱动电压线VL，而第一子开关信号S1-1到第i子开关信号S1-i可依次施加到第一子开关线SL1-1到第i子开关线SL1-i。

在示范性实施例中，感测电极SE面对公共电极，而液晶层(未示出)可安排在感测电极SE和公共电极之间。第一到第i感测电容器Cs1到Csi的每一个可包括感测电极SE、液晶层和公共电极。第一感测电容器Cs1到第i感测电容器Csi可分别电气连接到第一子开关TFT ST1-1到第i子开关TFTST1-i。第一电阻器R1到第i电阻器Ri也可与第一到第i感测电容器Cs1到Csi并联。

当在驱动电压VDD被施加到驱动电压线VL的同时、第一子开关信号S1-1到第i子开关信号S1-i被依次施加到第一子开关线SL1-1到第i子开关线SL1-i时，第一子开关TFT ST1-1到第i子开关TFT ST1-i响应于第一子开关信号S1-1到第i子开关信号S1-i而被依次导通。

在感测阵列135中，在初始化时间期间，第一到第i节点N1到Ni的电势响应于第一到第i开关信号S1-1到S1-i而逐渐增加到第一到第i初始电压。

当第一子开关信号S1-1到第i子开关信号S1-i被分别施加到第一子开关TFT ST1-1到第i子开关TFT ST1-i时，第一到第i节点N1到Ni的电势在感测时间期间被改变为第一到第i感测电压。在示范性实施例中，第一到第i感测电压具有比第一到第i初始电压小的电压电平。

显示设备401的控制部分170可比较第一到第i感测电压和第一到第i初始电压，并确定是否有外力施加到显示板301。有利的是，控制部分170可基于液晶层的变化厚度而产生指示外力所施加到的位置的精确信息。

在替换性示范实施例中，感测阵列135还可包括与第一到第i子开关TFTST1-1到ST1-i串联的第一到第i伪开关TFT(未示出)。

图18是图示了根据本发明的感测阵列的另一示范性实施例的电路图。在图18中，相同的附图标记表示与图17中相同的元件，并由此将省略对相同元件的任何进一步重复描述。

参考图18，感测阵列137包括感测电极SE、驱动电压线VL、输出线OL、第一子开关线SL1-1到第i子开关线SL1-i、第一子开关TFT ST1-1到第i子开关TFT ST1-i、和第二开关TFT ST2。

第一子开关TFT ST1-1到第i子开关TFT ST1-i的漏极可连接到驱动电压线VL，第一子开关TFT ST1-1到第i子开关TFT ST1-i的栅极可分别电气连接到第一子开关线SL1-1到第i子开关线SL1-i，而第一子开关TFT ST1-1到第i子开关TFT ST1-i的源极可连接到感测电极SE。

第二开关TFT ST2可包括电气连接到感测电极SE的漏极。第二开关TFTST2具有向其施加第二开关信号S2的栅极，并且第二开关TFT ST2的源极也可电气连接到第i+1节点Ni+1。

在示范性实施例中，第二开关TFT ST2在感测时间期间响应于第二开关信号S2而输出感测时间期间的第一到第i感测电压，并输出初始化时间期间的第一到第i初始电压。

在上述示范性实施例中，感测阵列被安排在显示板的阵列基板上，并且感测阵列包括面对公共电极的感测电极和输出感测电压的开关TFT。

有利的是，显示设备可基于液晶层的变化厚度而产生指示外力所施加到的位置的精确信息，由此改善对显示设备的外部信号的感测能力。

在上述其他示范性实施例中，感光阵列和感测阵列被安排在阵列基板上。有利的是，与仅在阵列基板上安排感光阵列的情况相比，该显示设备可产生更精确的位置信息。

尽管已描述了本发明的示范性实施例，但是应理解，本发明不限于这些示范性实施例，在所要求保护的本发明的精神和范围的情况下，本领域普通技术人员可以进行各种改变和变形。

Claims (30)

1.一种显示设备，包括：

显示板，包括具有像素电极的阵列基板、具有面对该像素电极的公共电极的相对基板、和安排在阵列基板和相对基板之间的液晶层；

感测阵列，被配置为在初始化时间期间响应于液晶层的初始厚度而输出初始电压，并在感测时间期间响应于由于外力引起的液晶层的变化厚度而输出感测电压，该感测阵列形成在显示板上；和

控制部分，被配置为比较该感测电压和初始电压，以确定是否有外力施加到显示板，并产生指示外力所施加到的位置的信息。

2.根据权利要求1的显示设备，其中该感测阵列包括：

面对该公共电极的感测电极，液晶层安排在感测电极和公共电极之间；

与该感测电极电气连接的第一开关装置，被配置为响应于第一开关信号和驱动电压而为感测电极提供初始电压；和

与该感测电极电气连接的第二开关装置，被配置为响应于第二开关信号而输出在感测时间期间施加到感测电极的感测电压，并输出在初始化时间期间施加到感测电极的初始电压。

3.根据权利要求2的显示设备，其中该第一开关装置包括：

第一电极，接收驱动电压；

第二电极，被配置为在初始化时间期间接收第一开关信号；和

第三电极，与该感测电极电气连接，并且

其中该第二开关装置包括：

第四电极，与该感测电极电气连接；

第五电极，被配置为在感测时间期间接收第二开关信号；和

第六电极，与该控制部分电气连接。

4.根据权利要求3的显示设备，还包括：

选通绝缘层，安排在第一开关装置的第二电极上，该第一开关装置的第一和第三电极形成在该选通绝缘层上；

有机绝缘层，安排在第一开关装置的第一和第三电极上，感测电极被安排在该有机绝缘层上；和

桥式电极，安排在该有机绝缘层上，该桥式电极电气连接到第一开关装置的第三电极。

5.根据权利要求3的显示设备，其中该感测阵列还包括：

电气连接到第一开关装置的第一电极的驱动电压线，该驱动电压线为第一电极提供驱动电压；

电气连接到第一开关装置的第二电极的第一开关线，该第一开关线为第二电极提供第一开关信号；

电气连接到第二开关装置的第五电极的第二开关线，该第二开关线为第五电极提供第二开关信号；和

电气连接到第二开关装置的第六电极的输出线，该输出线输出初始电压和感测电压。

6.根据权利要求2的显示设备，其中该阵列基板包括：

第一基板，被划分为显示区域和与该显示区域相邻的外围区域；和

该第一基板的显示区域中的像素阵列。

7.根据权利要求6的显示设备，其中该感测电极安排在第一基板的显示区域中，而第一和第二开关装置安排在该第一基板的外围区域中。

8.根据权利要求6的显示设备，其中该像素阵列包括：

选通线；

数据线，与所述选通线交叉并电气绝缘；和

像素开关装置，电气连接到所述选通线和数据线，其中该像素电极电气连接到该像素开关装置。

9.根据权利要求8的显示设备，其中该感测电极包括与该数据线相同的材料，并且该感测电极和该数据线由同一层构成。

10.根据权利要求9的显示设备，其中该像素电极包括与其中形成感测电极的区域对应的开口。

11.根据权利要求10的显示设备，其中该感测电极与数据线基本平行地延伸，该第一开关装置安排在与外围区域的数据线的第一端部相邻的第一区域中，而该第二开关装置安排在与外围区域的数据线的第二端部相邻的第二区域中。

12.根据权利要求8的显示设备，其中该感测电极包括与该像素电极相同的材料，并且该感测电极与该像素电极由同一层构成。

13.根据权利要求12的显示设备，其中该像素电极包括：

透射电极，具有透明且导电的材料；和

透射电极上的反射电极，该反射电极具有反射材料。

14.根据权利要求12的显示设备，其中该感测电极包括：

感测透射电极，具有透明且导电的材料；和

透射电极上的感测反射电极，该反射电极具有反射材料。

15.根据权利要求14的显示设备，其中该反射电极以均匀厚度形成在透射电极上，并且该感测反射电极以均匀厚度形成在感测透射电极上。

16.根据权利要求1的显示设备，还包括阵列基板上的感光阵列，该感光阵列被配置为接收来自与显示板的表面接触的输入构件的光，并响应于该光的亮度而输出光电流。

17.根据权利要求16的显示设备，其中该阵列基板包括：

选通线，被配置为接收选通信号；

数据线，与该选通线交叉并电气绝缘，并被配置为接收数据信号；和

像素开关装置，电气连接到所述选通线和数据线，该像素开关装置被配置为接收所述选通信号和数据信号，

其中该像素电极电气连接到该像素开关装置。

18.根据权利要求17的显示设备，其中该感光阵列包括：

伪选通线，被配置为接收伪选通电压；

感光装置，电气连接到该伪选通线，并被配置为响应于该光和伪选通电压而输出与光的亮度对应的光电流；

第三开关装置，被配置为响应于来自选通线的选通信号而输出光电流；和

读出线，被配置为向控制部分提供光电流。

19.根据权利要求1的显示设备，其中该感测阵列包括：

阵列基板上的感测电极，该感测电极面对该公共电极，并且该液晶层安排在该感测电极和公共电极之间，以形成感测电容器；和

第一开关装置，被配置为响应于第一开关信号和驱动电压而为该感测电容器充电，该第一开关装置电气连接到该感测电极，并且

其中该公共电极接收公共电压。

20.根据权利要求19的显示设备，其中该公共电压、驱动电压、或者两者都具有交流电压。

21.根据权利要求20的显示设备，其中该第一开关信号、公共电压、或者两者都具有交流电压。

22.根据权利要求19的显示设备，其中该第一开关装置包括晶体管，该晶体管具有向其施加驱动电压的第一电极、在初始化时间期间向其施加第一开关信号的第二电极、和电气连接到该感测电极的第三电极。

23.根据权利要求22的显示设备，其中该感测阵列包括：

驱动电压线，被配置为向该第一开关装置的第一电极提供驱动电压；

开关线，被配置为向该第一开关装置的第二电极提供第一开关信号；和

输出线，电气连接到该感测电极，并被配置为输出所述感测电压和初始电压。

24.根据权利要求19的显示设备，还包括运算放大器，被配置为在初始化时间期间用供应到该运算放大器的参考电压放大供应到该运算放大器的初始电压，并在感测时间期间用该参考电压放大供应到该运算放大器的感测电压。

25.根据权利要求1的显示设备，其中该感测阵列包括：

感测电极，在该阵列基板上并面对该公共电极，其中该液晶层形成在该感测电极和公共电极之间；

多个子开关线，在该阵列基板上，并与所述感测电极交叉和电气绝缘，以依次接收多个子开关信号；和

多个子开关装置，具有电气连接到感测电极的第一电极、电气连接到所述多个开关线中的对应开关线的第二电极、和向其施加驱动电压的第三电极，所述子开关装置响应于该子开关信号而被依次导通。

26.根据权利要求25的显示设备，其中该感测阵列还包括驱动电压线，与所述子开关装置的第三电极相连，以向该第三电极提供驱动电压。

27.根据权利要求25的显示设备，其中该感测阵列还包括第二开关装置，具有与该感测电极相连的第一电极、接收第二开关信号的第二电极和输出感测电压的第三电极。

28.根据权利要求1的显示设备，其中该控制部分包括：

运算放大器，被配置为在初始化时间期间用供应到该运算放大器的参考电压放大供应到该运算放大器的初始电压，并在感测时间期间用该参考电压放大供应到该运算放大器的感测电压；

存储器，被配置为存储该运算放大器所放大的初始电压；和

比较确定部分，被配置为比较来自OP-AMP的感测电压和来自存储器的初始电压，确定是否有外力施加到该显示板，并产生指示外力所施加到的位置的信息。

29.一种驱动显示设备的方法，该方法包括：

在初始化时间期间响应于液晶层的初始厚度而产生初始电压；

在感测时间期间响应于由于外力引起的液晶层的变化厚度而产生感测电压；

比较该初始电压和感测电压，以确定是否有外力施加到显示板；和

产生指示外力施加到显示板上的位置的信息。

30.根据权利要求29的方法，其中该比较步骤包括：

产生感测电压和初始电压之间的电压差；和

比较该电压差和预定参考电压。

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