TW200421156A - Display device with display panel processing input data - Google Patents

Description

200421156 玖、發明說明： 【明戶斤屬貝】 發明的技術領城 本發明係有關影像顯示裝置，且更確切來說，本發明係 5有關一種影像顯示裝置，該裝置係透過其一顯示面板來接 收輸入資料，而該裝置可隨後處理所輸入的資料。

發明的技術背t ίο 相關技藝之說明

一觸控面板大致上係用於影像顯示裝置中來作為一資 料輸入裝置。在具有觸控面板的典型影像顯示裝置中，觸 控面板係設置在影像顯示裝置的表面（或螢幕），並且由例 如手指、光筆等的一物件來觸碰以便接收輸入資料。大致 15上，一顯示選單係顯示在一螢幕上，且可利用該物件（例如 一光筆）來選出一個或數個選項。該觸控面板可感測到該物 件接觸於該螢幕的一位置，並且輸出對應於該物件接觸該 螢幕之位置的一位置信號，藉此來操作該影像顯示裝置。 因為具有一觸控面板的影像顯示裝置並不需要額外的 20資料輸入裝置（例如鍵盤、滑鼠等），它們相當受到歡迎且 已廣泛地用於各種不同產品中。近年來，觸控面板已經用 於液晶顯示（LCD)裝置中。一觸控面板係設置在用以顯示影 像的一 LCD面板上，並且可以檢測由使用者選定之—物件 的位置。 5 200421156 大致上，一觸控面板包括一第一基體、與該第一基體間 隔達一預定距離的一第二基體、以及個別地形成在該等第 一與第二基體上的第一與第二透明電極。為了耦合一 LCD 裝置的LCD面板與觸控面板，該LCD裝置將在該LCD面板 5 以及該觸控面板之間使用一框架或者黏著劑。然而，藉著 使用該種耦合方法，便可在該LCD面板與該觸控面板之間 形成一空間。因為該空間的折射率不同於該LCD面板與該 觸控面板的折射率，該LCD裝置的光學特性便會惡化。 同樣地，因為習知觸控面板具有一對基體以及在其間設 10 置的透明電極，使用該種觸控面板之習知LCD的厚度便會 增加，製造成本亦會增加。 L發明内容3 發明的概要說明 15 將可利用本發明的影像顯示裝置來克服或者減輕習知 技藝的上述與其他缺點。在一實施例中，一種影像顯示裝 置包括一顯示表面，而可透過此顯示表面從一外部物件施 加輸入光線；具有經配置以形成實質上平行於該顯示表面 之一平面表面的彩色像素的一彩色濾光片；以及具有經設 20 置以面對該等彩色像素之對應一像素之至少一光感測部分 的一基體，其中該至少一光感測部分將感測透過該對應彩 色像素而備置的光線。該基體亦包括呈矩陣形式設置的像 素部分以便顯示影像。 該等像素部分各包括：提供一閘信號的一閘極線；提供 6 200421156 一影像資料信號的一資料線；以及第一交換部件，其係具 有該資料線以及設置在該基體上之一像素電極之間的一傳 導路徑，其中該第一交換部件係由該閘信號來控制。該光 感測部分包括：受到透過該對應彩色像素而備置之光線所 5 控制的一第二交換部件，該光感測部分將同時傳輸透過一 資料線而備置的一第一信號以回應於該光線；電子性地連 接至該第二交換部件的一第一感測線；以及一第三交換部 件，其係由透過一閘極線而備置之一第二信號來控制且將 從該第二交換部件傳送該第一信號到一第二感測線以回應 10 於該第二信號。 可從例示實施例的詳細說明以及附錄的圖式而更清楚 地了解本發明的上述以及其他目的、特徵與優點。 圖式的簡要說明 15 將可從以下對照各個圖式來說明之例示較佳實施例的 詳細說明來更了解本發明的上述與其他目的與特徵，而在 圖式中： 第1圖為一概要橫截面圖，其根據本發明的一例示實施 例展示出一種LCD裝置； 20 第2圖為第1圖之彩色濾光片基體的一概要平面圖； 第3圖為第1圖之陣列基體的一概要平面圖； 第4圖為一波形圖，其展示出第1圖中R紅色、G綠色 與B藍色像素的傳送光譜； 第5圖為第1圖之該LCD裝置的一部分橫截面圖； 7 200421156 第6圖為第5圖之該陣列基體的一平面圖；以及 第70為概要電路圖，其展示出第6圖之該陣列基體 的像素部份與光感測部分。 I：實施方式】 5 較佳實施例的說明 在此將况明本發明所展示的實施例。然而，在本文中所 揭露的特定結構性與功能性細節僅為用以說明本發明例示 實施例的代表。 第1圖為一概要橫截面圖，其根據本發明的一例示實施 10例展不出一種液晶顯示（LCD)裝置。第2圖為第1圖中LCD 衣置之并：/色濾光片基體的一相兄要平面圖，而第3圖為第1 圖中LCD裝置之陣列基體的—概要平面圖。 現在睛參照第1圖至第3圖，該LCD裝置包括具有一 陣列基體伽的_ LCD面板備、面對該陣列基體的 15 ^色慮光片基體2GQ、以及插入在陣列基體1QQ與彩色 ;慮光片基體200之間的一液晶層300。LCD面板400將顯 示出影像以回應於從外部備置的影像資料與控制信號。 陣列基體100包括呈矩陣形式設置的多個像素部分pp 、便”、員示出衫像，以及用以感測透過LCD面板400之顯示 20表面410而輪入的光線以及用以產生位置資訊的多個光感 測部分LSP，而該位置資訊將指示出施加該光線到該顯示 表面41 〇的"位置。 在陣列基體100 +，光感測部分LSP的一真實區域係 小於该個別像素部分PP的〆真實區域。同樣地，在一單元 8 200421156 區域中，該光感測部分LSP的數量小於該像素部分pp的數 量。換言之，光感測部分LSP的密度小於該像素部分阼 的密度。例如，數個像素部分PP係設置在鄰近的光感7剛部P 分LSP之間。因著具備此種結構，便可避免L(：d面板4恥 5的穿透率（叩ening ratio)因為光感測部分lsp而惡化。 現在請參照第1圖與第2圖，彩色濾光片基體2〇〇包 括一彩色濾光片210,其上形成有紅色（R)、綠色（G)、以及 藍色⑻彩色像素。如第2圖所示，G綠色像素係形成為相 鄰於R紅色像素、B藍色像素係形成為相鄰於G綠色像素， 10而R紅色像素則形成為相鄰於B藍色像素。R紅色、G綠 色與B藍色像素各具有於彩色濾光片基體2〇〇之相對端點 之間呈預定方向延伸的一條狀。 在此實施例中，彩色濾光片210的各個R紅色像素以 及光感測部分LSP的對應像素係設置為彼此相對。因此， 15將藉著穿透過R紅色像素且備置到對應於R紅色像素的光 感測部分LSP，而把入射到LCD面板400之顯示表面410 的白光WL將會被改變為紅光rl。來自R紅色像素的紅光 RL具有介於大約600 nm至大約700 nm之間的波長。較 佳地，來自R紅色像素的紅光RL具有介於大約600 nm至 20 大約660 nm之間的波長。

白光WL係由外部光筆8〇〇而備置到LCD面板400。光 筆800包括發出白光WL的一發光二極體（LED)810。LED 810係設置在光筆800的一端點部分，其係與LCD面板400 的顯示表面410接觸。 9 200421156 從LED 810發出的白光WL將被改變為紅光RL，而同 時將穿透過R紅色像素，且紅光RL將被備置到光感測部分 LSP。因此，雖然LED 810將發出白光WL，光感測部分Lsp 可接收紅光RL。然而，在另一個實施例，光筆8〇〇可具有 5 一 LED，其將發出具有介於大約600 nm至大約7〇〇 nm之 間波長的紅光。

第4圖為一波形圖，其展示出LCD面板4〇〇之R紅色、 G、、’彔色與B藍色像素的傳送光譜。在第4圖中，可從實驗 中取得傳送光譜，其中光線將從CIE標準發光體D65的一 1〇光源照射到LCD面板400的顯示表面410。在此，、'D65„ 表不的是具有6504k之色溫的日光。在第4圖中，實線 粗體虛線LG、以及細虛線Lb將代表個別地穿透過R紅色、 G綠色與B藍色像素之光線的傳送光譜。在第4圖中，X 弋表光、、泉的波長（nm)，而y軸代表彩色像素中光線的穿 15 透率。 〜§光線的波長介於大約4〇〇 nm與大約5〇〇 nm之間的 鼽圍日守，穿透過B藍色像素之藍光的穿透率將高於穿透過 。紅色像素之紅光以及穿透過G綠色像素之綠光的穿透 田光線的波長介於大約500 nm與大約600 nm之間的 0 範圍時，空诗、風^ ^ 牙遷過G綠色像素之綠光的穿透率將高於穿透過 、、工色像素之紅光以及穿透過B藍色像素之藍光的穿透 二田光線的波長介於大約600 nm與大約700 nm之間的 範圍時，空、泰 ^ ^ 牙遷過R紅色像素之紅光的穿透率將高於穿透過 《色像素之綠光以及穿透過B藍色像素之藍光的穿透率。 10 如第4圖所示’個別地穿透過G綠色與b藍色像素之 綠光與藍光的穿透率係小於穿透過R紅色像素之紅光的穿 透率，因為波長整體範圍的關係。尤其地，在介於大約600 nm至大約7GG nm之間的波長範圍内，穿透過R紅色像素 5之紅光的穿透率接近1〇〇%。同樣地，相較具有穿透過r 紅色、G綠色與B藍色像素之光線之高穿透率的波長頻寬 來說，穿透過R紅色像素之紅光的波長頻寬大於藍光與綠 光的波長頻寬。 因此，當具有介於大約6〇〇 nm至大約7〇〇门⑴之波長 10的紅光入射到R紅色像素時，光感測部分LSP便具有改良 的敏感度，因為穿透過R紅色像素之紅光的穿透率將變得 較大的關係。 在下面的圖表中，將顯示出對透過LCD面板4〇〇的顯 示表面410而設置於陣列基體100上之光感測部分Lsp提 15供光線的光源，以及根據對應於光感測部分LSP之彩色像 素而來自光感測部分LSP的光電流值。 R紅色像素 G綠色像素 B藍色像素 暗房 〇·872ηΑ 0_872nA 0·872ηΑ 房間 1〇ηΑ 14.9nA 14·9ηΑ 紅色LED 1250nA 99.4nA 55_9ηΑ 綠色LED 53.3nA 67.4nA 86·8ηΑ 紫外線LED ΙΟηΑ 11

紅雷射光 1410nA 105nA 10.9nA 現在請參照上面的圖表，當光感測部分LSP接收來自紅 色LED或者紅雷射光的光線時，相較於當光感測部分[SR 接收來自紫外線LED或者綠色LED的室内光線或光線來 5谠，光感測部分LSP的光電流較高。在此圖表中，從紅色 LED备出的紅光則具有大約為630nm的波長。 同樣地，當光感測部分LSP設置在對應於R紅色像素 的一位置上時，相較於光感測部分LSP設置在對應於G綠 色與B藍色像素的一位置來說，來自光感測部分LSp的光 10電流較高。尤其地，當從紅光LED或紅雷射光發出的紅光 穿透過R紅色像素時，來自光感測部分LSP的光電流會大 大地增加。 如上面圖表所示，當使用紅雷射光時，因為從紅雷射光 發出之光線的聚集率高於從紅光LED發出之光線的聚集 15率’來自光感測部分LSP的光電流便高於使用紅光LED時 之來自光感測部分LSP的光電流。當對LCD面板400的光 感測部分LSP提供紅光時，便直接地從該LED發出紅光， 或者將藉著穿透過R紅色像素而將白光改變為紅光。 在另一個實施例中，LED將發出紅光，且LCD裝置具 20有設置在對應於個別光感測部分LSP之一位置上的R紅色 像素。於此，在穿透過R紅色像素之後，將對光感測部分 LSP提供從該LED發出的紅光，藉此改進光感測部分LSP 的敏感度。 12 200421156 第5圖為第1圖中該LCD裝置之選定零件的一概要橫 截面圖，而第6圖為第5圖之陣列基體的一概要平面圖。 現在請參照第5圖與第6圖，LCD面板4〇〇包括陣列基體 1〇〇、面對該陣列基體_的彩色濾光片基體⑽、以及插 5入在陣列基體1〇〇與彩色濾光片基體200之間的液晶3〇〇。 彩色渡光片基體200包括其上係形成有R紅色、G綠色 與Bk色像素的彩色濾光片21〇,以及一共同電極挪。 彩色渡光片210的R紅色像素係設置在面對對應光感測部 分LSP的-位置上。因此，當穿透過R紅色像素時，透過 10 LCD面板400之顯示表面41〇而備置的白光說便被改變 為紅光RL，且隨後將對對應光感測部分LSp提供白光飢。 共同電極220 &括一種透明傳導材質，例如氧化鋼錫 _)、氧化銦鋅⑽)等，且該電極將形成在具有均句厚 度的彩色濾光片210上。 15 20

陣列基體100包括像素部分pp與光感測部分Lsp。 個像素部分PP包括往第-方向^延伸的1極線1 實質上垂直於該第-方向D1之第二方向D2延伸的1 線DL、連接至閘極線GL與資料線DL的一第—薄膜電曰 (ΤΡΓ)Τ1、連接至料—TFT T1的—制電極ΤΕ、、以2 接至该弟一 TFT Τ1的一反射電極re。 第-T FT Τ1包括從閘極線G L分出的_ _、從賣 線D L分出的-源極、連接至該等透明電極了 e與反射電 呀的-没極。例如，該第_ TFT n為一非晶啊a s听 各個光感測部分LSP包括往第—方向〇1延伸的一第 13 200421156 感測線SL1、往第二方向D2延伸的一第二感測線SL2、經 驅動以回應於透過R紅色像素而以外部方式備置之紅光 的一第二TFT T2、電子性地連接至第二TFT T2的一第三 TFT T3。例如，該等第二TFT T2與第三TFT T3為非晶石夕 5 (a-Si)TFT。 第二TFT T2包括共同連接至第一感測線SL1的閘極與 源極、連接至第三TFT T3的汲極。第一感測線sli則與閘 極線GL形成在相同表面上，且隔絕於閘極線gl。 第三TFT T3包括從閘極線GL分出的一閘極、連接至 10該第二TFT T2之汲極的一源極、從該第二感測線SL2分出 的一汲極。第二感測線SL2則與資料線dl形成在相同表面 上，且隔絕於資料線DL。 透明電極TE係形成在一絕緣層iiq上，其覆蓋住該等 第-TFTT1、第二TFTT2與第三TFTT3,且該透明電極 15 TE係電子性地透過一接觸孔CON連接至第一 TFT T1，而 該第- TFT T1的沒極則透過該接觸孔c〇N而暴露出來。 例如，透明電極TE包括IT0或izo。 反射電極RE係形成在該透明電極TE上，並且包括部 份地暴露透明電極TE的一傳導窗口 W1以及部份地暴露第 20二TFT 77的一開放窗口 W2。例如，反射電極RE包括歛 化鋁（AINd)的單一反射層，或者包括鈥化鋁（A|Nd)與鎢化鉬 (MoW)的一雙重反射層。 該傳導窗口 wi將傳送第—光線，其係透過LCD面板 400的一後表面而以外部方式備置。該反射電極RE將反射 14 200421156 第二光線，其係入射到LCD面板400的顯示表面410上。 因為第二TFT T2係透過開放窗口 W2而暴露出來，在藉著 穿透過R紅色像素而改變為紅光RL之後，透過該顯示表面 而以外部方式備置的白光WL將被備置到第二TFT T2。 5 同樣地，反射電極RE將覆蓋住該等第一 TFT T1與第 三TFT T3以防止該等第一 TFT T1與第三TFT T3接接觸 到紅光RL，而使該等第一 TFT T1與第三TFT T3能避免回 應於紅光RL而受到操作。 第7圖為一概要電路圖，其展示出第6圖之該陣列基體 10 的像素部份與光感測部分。現在請參照第7圖，各個像素 部分PP包括閘極線GL、資料線DL、當中閘極與源極係個 別地連接至閘極線GL與資料線DL的第一 TFT T1、以及連 接至該第一 TFT T1之汲極的一液晶電容器Clc。 各個光感測部分LSP包括第一感測線SL1、第二感測線 15 SL2、當中閘極係連接至第一感測線SL1的第二TFT T2、 以及當中源極與汲極係個別地連接至第二TFT T2與第二 感測線SL2的第三TFTT3。 當由使用者從光筆800備置白光WL到LCD面板400 的顯示表面410時，白光WL將被改變為紅光RL而同時穿 20 透過R紅色像素，且備置紅光到LCD面板400中的光感測 部分LSP。光感測部分LSP的第二TFT T2係由紅光RL來 控制。換言之，將開啟該第二TFT T2以進行運作而回應於 紅光RL。 當驅動該第二TFT Ί7時，將透過第二TFT T2的汲極 15 200421156 而輸出備置到該第二TFT T2之源極的一第一信號。將自驅 動該LCD面板400的一驅動零件驅動具有影像資訊的一影 像信號，且透過第一 TFT T1而施加該信號到液晶電容器 Clc作為一資料驅動電壓。 5 將驅動該第三TFT T3以回應於透過閘極線GL而備置 的一第二信號。從該第二TFT T2之汲極輸出的該第一信號 將被備置到該第三TFT T3的源極，且透過該第三TFT T3 的汲極來輸出該第一信號。將從該驅動零件驅動該第二信 號，且施加該信號到該第一 TFT T1的閘極作為一閘驅動電 10 壓。因此，該LCD裝置將使用LCD面板400中的光感測部 分LSP來感測外部備置的輸入信號（光線），且驅動該LCD 面板400以回應於該輸入信號。 根據本發明的LCD裝置，彩色濾光片基體包括R紅色、 G綠色與B藍色像素，且該陣列基體包括設置在對應R紅 15 色像素下面的該光感測部分以便感測穿透過R紅色像素的 紅光。當從一外部物件（例如一光筆）備置白光作為輸入資 料時，將藉著穿透過一對應R紅色像素的動作而將該白光 改變為紅光。隨後將備置該紅光到對應於R紅色像素的一 光感測部分。 20 藉著施加該紅光到光傳送部份，將可改進光功率與穿透 率。因此，可增加從該光感測部分之TFT產生的光電流， 藉此改進該光感測部分的敏感度以及該LCD裝置的運作特 性。 雖然已經如上說明了根據本發明之LCD裝置的例示實 16 200421156 施例，熟知技藝者將可依據上述的揭示來進行各種不同的 變化與修正。因此，能夠了解的是，在本發明申請專利範 圍的範圍内，可以利用本發明特別揭露方式以外的方法來 實施本發明。 5 【圖式簡單說明】 第1圖為一概要橫截面圖，其根據本發明的一例示實施 例展示出一種LCD裝置； 第2圖為第1圖之彩色濾光片基體的一概要平面圖； 第3圖為第1圖之陣列基體的一概要平面圖； 10 第4圖為一波形圖，其展示出第1圖中R紅色、G綠色 與B藍色像素的傳送光譜； 第5圖為第1圖之該LCD裝置的一部分橫截面圖； 第6圖為第5圖之該陣列基體的一平面圖；以及 第7圖為一概要電路圖，其展示出第6圖之該陣列基體 15 的像素部份與光感測部分。 【圖式之主要元件代表符號表】 100 陣列基體 810 發光二極體(LED) 110 絕緣層 Clc 液晶電容裔 200 彩色濾光片基體 CON 接觸孔 210 彩色濾光片 DL1 資料線 300 液晶層 DL2 資料線 400 LCD面板 GL 閘極線 410 顯示表面 LB 細虛線 800 光筆 LG 粗體虛線 17 200421156 LR 實線 LSP 光感測部分 PP 像素部分 RE 反射電極 RL 紅光 SL1 第一感測線 SL2 第二感測線 T1 第一薄膜電晶體(TFT) T2 第二薄膜電晶體(TFT) T3 第三薄膜電晶體(TFT) TE 透明電極 W1 傳導窗口 W2 開放窗口 WL 白光

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Claims (1)

1. 200421156 拾、申請專利範圍： 1_ 一種用以顯示影像以回應於影像與控制信號的顯示裝 置，其包含： 一顯示表面，可透過該顯示表面而從一外部物件來施加 5 輸入光線； 一彩色濾光片，其具有經配置以形成實質上平行於該顯 示表面之一平面表面的彩色像素；以及 一基體，其具有經設置以面對該等彩色像素中之一對應 像素的至少一光感測部分，而該至少一光感測部分可感 10 測到透過該對應彩色像素而備置的光線。 2, 如申請專利範圍第1項之顯示裝置，其另包含設置在該 彩色渡光片以及該基體之間的一液晶層。 3. 如申請專利範圍第1項之顯示裝置，其中該對應彩色像 素為一紅色像素以便能透過該紅色像素而對該至少一 15 光感測部分備置紅光。 4·如申請專利範圍第3項之顯示裝置，其中該紅光的波長 係介於600nm到700nm之間的一範圍中。 5,如申請專利範圍第3項之顯示裝置，其中從該外部物件 備置的該輸入光線為白光。 20 6.如申請專利範圍第1項之顯示裝置，其中從該外部物件 備置的該輸入光線為波長介於600nm到700nm之間之 一^色圍的紅光。 7.如申請專利範圍第1項之顯示裝置，其中該基體另包括 呈一矩陣形式設置的多個像素部分以根據該等影像與 19 200421156 控制信號來顯示影像。 8.如申請專利範圍第7項之顯示裝置，其中該至少一光感 測部分包括多個光感測部分，而各個該等部分係設置在 具有選定數量之像素部分的一區域中。 5 9.如申請專利範圍第8項之顯示裝置，其中在一單元區域 中該光感測部分的數量小於該像素部分的數量。 10_如申請專利範圍第8項之顯示裝置，其中該等各個光感 測部分的大小係小於該等個別像素部分的大小。 11·如申請專利範圍第7項之顯示裝置，其中該等像素部分 10 各包括： 備置一閘信號的一閘極線； 備置一影像資料信號的一資料線；以及 一第一交換部件，其係具有介於該資料線以及設置在該 基體上之一像素電極之間的一傳導路徑，而該第一交換 15 部件係由該閘信號來控制。 12.如申請專利範圍第1項之顯示裝置，其中該至少一光感 測部分包括= 一第二交換部件，其係由透過該對應彩色像素而備置的 該光線來控制，而該第二交換部件將產生一第一信號以 20 回應於該光線； 一第一感測線，其係電子性地連接至該第二交換部件； 以及 一第三交換部件，其係由透過一閘極線而備置的一第二 信號來控制，而該第三交換部件將從該第二交換部件傳 20 200421156 送該第一信號到一第二感測線以回應於該第二信號。 13. 如申請專利範圍第12項之顯示裝置，其中該第二交換 部件為包括下列部件的一電晶體： 共同地連接到該第一感測線的閘極與源極；以及 5 連接至該第三交換部件的一汲極。 14. 如申請專利範圍第13項之顯示裝置，其中該第三交換 部件為包括下列部件的一電晶體： 連接至該閘極線的一閘極；以及 在該第二交換部件以及該第二感測線之間連接的一傳 10 導路徑。 15. 如申請專利範圍第14項之顯示裝置，其中該資料線與 該閘極線係連接至一像素部分的一第一交換部件以顯 示一影像，該第一信號係備置到該第一交換部件作為一 資料驅動信號，而該第二信號則備置到該第一交換部件 15 作為一閘驅動信號。 16. 如申請專利範圍第14項之顯示裝置，其中該第一感測 線係以實質上平行於該閘極線的一方向而設置，而該第 二感測線係以實質上平行於該資料線的一方向而設置。 17. 如申請專利範圍第1項之顯示裝置，其中該外部物件為 20 具有一發光二極體以產生該輸入光線的一光筆。 21