TW201024879A - TFT substrate capable to receive optical signals and method for processing optical signals - Google Patents

Description

201024879 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種顯示裝置與方法，特別是一種具有接收 功能所述之薄膜電晶體驅動面板與方法。 【先前技術】 ' 觸控式面板已被廣泛的應用於液晶顯示器上◊例如：手 機，PDA，數位相機等電子消費產品。而這類產品螢幕之觸控 .式面板所使用之技術主要可分為三種，第一種為電阻式螢幕， ❹ 用手指或觸控筆輕按產生電壓，多用於數位相機，PDA;如申 請號「TW-094102548」，2006年8月1日公開之「電阻式觸控 面板及其製作方法」已撟露相關技術。 第一種為電容式螢幕，利用手指為導體，吸取微小的電 流，常用於筆記型電腦之觸控板；如申請號「Tw_〇95108491」， 2007年9月16日公開之「電容式觸控面板」已揭露相關技術。 第二種為波動式螢幕，螢幕表面覆蓋著超音波或紅外線， 而手指阻斷駐波圖樣完成位置债測；如申請號 「顶-_15」，2006年4月i日公開之/表面 ❿ 面板及其系統」已揭露相關技術。 然無論是何種觸控式面板，皆須施加壓力於面板，亦造成 LCD面板之損傷。且大尺吋化之液晶螢幕更是發展之趨勢， 尤其在多數演講或展示會場’大尺吋液晶螢幕其使用率更大為 k升’若欲近距離接觸面板’亦有環境上之限制與不便。 由此可知，為了在使用大尺吋螢幕時能不受限於環境，以 • 螢幕巧介面直接進行操控，及避免施加壓力於螢幕或面板上而 • 造成損害’係為本案創作人及從事此相關行業之技術領域者， 虽欲改善之課題。 【發明内容】 201024879 有，於此’本剌之主要目的在於提供—種能 =ίί2ϊ電ί曰體驅動面板，利用於薄膜電晶體驅動面板上接 人之祕齡絲狀，達到無需 破環境空間上之限制；且因無缝力於 面板上，亦能避免造成面板之損害。 曰體目Li㈣提供—種可触光學域之薄膜電 ΐ電曰Ϊ液晶模組中，以構成—顯示裝置。薄 膜電阳體驅動面板用以驅動—液晶層，且可接收 一 秘具有缝健行顯狀像ί 畫素電晶體肋控制像素單紅 以接收光束而輸出—光束強度。訊號處理單元連ί irif單70 ’用以判斷光束之人射區域中心所對應之—座標 值及光束所對應之一動作指令。 ” 本發明更利用前述裝置之光學訊號處理方法，利用 所私之_齡並執行 接觸板要求’以突破環境空間上之限制；且 因無施壓力於©板上，亦朗免造成面板之損害。 參 述方法，係於接收—光學訊號後，將光學訊號轉換 二一值。接著轉換電流值為一數位訊號，並處理數位訊 ί動座標值及-動触令。齡—指標移至錄值及執 本發明之功效在於’不需要直接碰_示裝置，亦可遠距 離輸入座驗鱗絲作齡，魏游標湖或湖命令之 入，解決習知觸控顯示裝置所存在之問題。 有關本發明之較佳實施例及其功效，兹配合圖式說明如 后0 【實施方式】 201024879 請參照第1A圖、帛1B圖、及第2圖。 板1係可接收驅動訊號之顯示影像，以^潯膜電曰曰體驅動面 (Li_ QyS賴)改變極性 $ J晶層$ _ ❹ 單二：以解讀光束所攜帶二，並= 機:^2可為1射發射裝置，而^束 投射點與投^_^，綱^ 2改變 1 —座標值’依此座標 滑鼠之之游標’而執行游標控制裝置，例如 標』編r; 為i富ίηϊ鍵是系關_2卜三個圓形按鍵分別 ^ ^用，左單擊按鍵_ single click鍵)22、左雙擊按 =鍵)23、右軍擊按鍵_1 # _ 20之外田鍵被按下之後，光學控制器2除了發出光束 碼诵堂盔先ί/也會攜帶對應每一按鍵之訊息編碼，訊息編 -Hi：:編鳴’由光束2G之快速閃爍或變化強度表示 一進位中的〇與1。 3A圖、及第3B圖所示，可接收光學控制訊號 ，薄膜體驅動面板1包含-像素陣列、-源極驅動電路 11、一閘極驅動電路12、及一訊號處理單元30。 素陣列由複數個像素單元10組成，且該等像素單元呈 列。每一像素單元10包含一畫素電晶體101及一光學 辭凡102。其中，畫素電晶體101係用以控制像素單元10 201024879 之開關，而切換對應之液晶胞之極性，以改變液晶胞之透光 率。，學感測單元102，用以接收光學控制器2之光束而改變 其電氣特性’而輸出光束強度。晝素電晶體可為一 Nm〇s 型薄膜電晶體，而光學感測單元102包含一反向電晶體1〇2a 及一光電元件102b。其中，光學感測單元1〇2之反向電晶體 102a為一 PMOS電晶體’其閘極之開啟電麗與晝素電晶體 互為正負反向，此外，反向電晶體l〇2a之源極：：電壓v+取得 • 電力’汲極輸出至光電元件102b。 • 源極驅動電路11以複數條資料線（Data_l， Data_2，....Data_N)輸出驅動訊號至每一行的像素單元之 晝素電晶體101之源極，而閘極驅動電路12以複數條掃瞄線 jGate一1，Gate一2, .".Gate一M)輸出驅動訊號至每一列之像素 單元10之晝素電晶體101之閘極。每一像素單元1〇設置於掃 瞄線i資料線交會處，使每一個晝素電晶體101恰被一掃瞄線 及一資料線驅動。此外，而閘極驅動電路12亦以複數條掃瞄 線（Gate_l，Gate_2, ....Gate_M)輸出驅動訊號至每一列之反 向電晶體102a之閘極。光電元件i〇2b之另一端連接至訊號處 理單元30，用以輸出光束強度至訊號處理單元3〇。訊號處理 單元30包含一類比轉數位裝置3〇1及一處理器3〇2。類比轉 〇 數位裝置301透過複數條感測線(S-1, S-2,…..,S-N)連接於各光 學感測單元102之光電元件l〇2b。光電元件i〇2b接收光束強 度後’傳送對應光束強度之電流訊號至類比轉數位裝置3〇1 , 使類比轉數位裝置301轉換該電流訊號為一數位訊號^處理器 302接收並處理數位訊號’用以判斷光束2〇入射區域中心之 數座標值及光束20所對應之動作指令。 當掃猫線GATE_1輸出訊號啟動掃瞄時（晝素電晶體1〇ι 為NMOS時為正電麼）’此時位於Gate \1之各書素電晶體1〇1 便被導通’並依據資料線輸出之驅動訊號驅動液晶胞變化。此 時因液晶胞變化而通過之光干擾位於Gate一1之光學感測單元 6 201024879 102，但光學感測單元102之反向電晶體i〇2a於晝素電晶體 101導通時為斷路，因此光電元件l〇2b便無法工作，'而不受 影響。亦即’ PMOS電晶體之閘極收到掃瞄線之正電壓時斷 路無法導通’因此光電元件102b便無法接收工作電壓v+而無 法工作，以免產生誤動作。當掃描線GATEJ不輸出驅動信號 時’反向電晶體102a被導通而晝素電晶體ίο!斷路，光電元 件102b便可接收工作電力，並接收光束。其中’光電元件1〇2b 可為一光敏電阻’感應特定頻率之光波（例如紅光雷射），而 改變電阻。而訊號處理單元30便可接收光電元件1〇2b之電氣 特性變化’如電阻之變化，而取得於每一光學感測單元1〇2之 參 光束強度。於本實施例中，可於反向電晶體l〇2a (PMOS)之 基底通道加上正電壓’並將閘極接地，當掃瞄線Gate_i不輸 出正電壓時’反向電晶體l〇2a即可導通。或於掃猫線Gate 1 不需掃瞄輸出正電壓導通各畫素電晶體101時，提供一負^ 壓’使連接掃瞄線Gate_l之反向電晶體l〇2a導通。 而當光束20打至面板1之掃瞄線Gate一 1上時，雖掃猫線 Gate_l進行掃瞄，使晝素電晶體ιοί導通而反向電晶體i〇2a 斷路。Gate_2〜Gate一N之反向電晶體l〇2a仍為導通，使光學 感測單元102仍可作動接收光束。光束係投射於一區域，因此 9 鄰近掃瞄線Gate_l之其他掃瞄線之光學感測單元102,例如掃 瞄線Gate_2之光學感測單元102仍能接收到光束❶雖於垂直 方向上略有誤差’但此一誤差為掃猫線之間隔距離，遠小於人 眼可分辨之程度，可予以忽略不計。同時，垂直掃瞄頻率（掃 瞄線於單位時間輸出驅動訊號/正電壓之次數）約60Hz-90Hz， 因此掃瞄線於大多數時間下處於不進行掃瞄（不輸出驅動訊號 /正電壓）之狀態，其時間已足以供光學感測單元102感應^ 束而作動。 光束20是被投射於一入射區域，而非理想的投射點。於 入射區域中心之光束強度最大，隨著遠離入射區域中心強度遞 201024879 減’故相鄰於入射區域中心的光電元件l〇2a都能接收到光束 20 ’僅光束強度大小不同。 參閱第1A圖及第4圖所示，接收到光束20之光電元件 l〇2a會因而改變其電阻值，而使流過入射光區域的各個光電 元件102a之電流值，呈現一常態分配曲線。電流再經由訊號 處f單元30之類比轉數位裝置301轉換成數位信號並送至處 理器302，處理器302匯集了該些光電元件i〇2b經轉換後之 數位資料’便可依電流所呈現之常態分佈將數據作矩陣分析得 出光束20中心所在位置’藉此得以運算該座標值位置。有了 該座標就能移動指標至光束2〇所在位置。 確定位置後，由於入射光束係呈現快速閃爍或強度變化表 示二進位中的〇與1 ’因此於一定時間内反覆抓取面板光轉換 後之數位資料’再透過處理器3〇2處理該些數位資料，判斷^ 入之動作指令内容。例如：於lms時間内反覆抓取十次入射 光束並存入10個記憶矩陣，由入射光束閃爍所對應之1〇組數 位資料，以該10組數位資料判斷對應之動作指令。而該動作 指令内容為選取指令(對應於滑鼠常用功能為左單擊按鍵)、(對 應於滑鼠常用功能為左雙擊按鍵)執行指令、視窗選項指令(對 應於滑鼠常用功能為右單擊按鍵)及系統關閉指令其中之一。 請參照第4圖、第5圖、及第6圖所示。為利用本發明之 裝置據以達成其目的之實施方法，具體實施例步驟說明如下： S40:透過外部光學控制器2發出光束2〇至薄膜電晶體驅 動面板1，而薄膜電晶體驅動面板！包含有一像素陣列，而像 素卞列又由複數個像素單元10組成，並成行列排列。每一像 素單元10包含有畫素電晶體1〇1及光學感測單元1〇2。透過 光學感測單元102可用以接收光學訊號，而此光學感測單元 102因接收光學控制器2之光束2〇而改變其電氣特性，進而 輸出光束強度。又由上述裝置實施例可知，於同一像素單元 8 201024879 10中當晝素電晶體101啟動時，光學感測單元1〇2不啟動， 以免相鄰通過液晶之面板光，影響光學感測單元1〇2而產生誤 動作。由於入射光束係呈現一區域狀分佈，故此時在此入射光 區域内之光學感測單元102皆能接收光束2〇進而改變其電氣 特性。不同者在於入射光束2〇中心位置強度最強，向外則強 渡遞減’因此該些光學感測單元1〇2因接收之光束強度不同而 呈現不同之電氣特性變化。例如光學感測單元1〇2由一光電元 件102b連接一反向電晶體i〇2a所組成，光電元件i〇2b可為 - 一光敏電阻，於電晶體源極輸入V+，利用閘極控制光電元件 之工作與否’當工作時因光敏電阻值改變，通過此光敏電阻之 _ 電流對應光束強度而輸出不同之電流大小。 S42 ··該些光學感測單元1〇2接收光束2〇而改變電氣特 性’進而輸出之光束強度，例如輸出不同之電流大小，此時將 此電流傳送至訊號處理單元30中之類比轉數位裝置301將該 些電流值轉換為一對應之數位訊號，並傳送至訊號處理單元 30中之處理器302處理該些數位訊號。 S44:當處理器302匯集了該些光電元件i〇2b經轉換後之 數位資料，便可依電流所呈現之常態分佈將數據作矩陣分析得 出雷射光中心所在位置’藉此得以運算該座標值位置。有了該 ® 座標就能移動指標至光源所在位置。確定位置後，由於入射光 束係呈現快速閃爍或強度變化表示二進位中的0與1，因此於 一定時間内反覆抓取面板光轉換後之數位資料，再透過處理器 302處理該些數位資料，判斷輸入之動作指令内容。例如：於 lms時間内反覆抓取十次入射光束並存入10個記憶矩陣，由 入射光束閃爍所對應之1〇組數位資料，以該1〇組數位資料判 斷對應之動作指令。而該動作指令内容為選取指令(對應於滑 鼠常用功能為左單擊按鍵）、（對應於滑鼠常用功能為左雙擊按 鍵)執行指令、視窗選項指令(對應於滑鼠常用功能為右單擊按 鍵)及系統關閉指令其中之一。 201024879 辭44^上—处入射絲絲他雜，便可移動 游&至齡置，時魏行朗紅動仙令便叮移動 上述S44細部具體實施例如圖6所示，說明如下： 處理===、=記‘㈣組記•轉列為例，首先將 内0己隐陣列清除，使記憶陣列1至10初始值為零。 所== 著光理單元縣得由先學感測單元1〇2 貞刷射枝崎叙光束強度並觀叙數位訊號。

口 S443 .將該些數位訊號送進處理器3〇 呈常態分布曲線，如第4圖所示，此時因光源強度 度最大，經由鮮運討^附近光強 S444 :透過計數器判斷數位訊號是 繼續存入；若是則進行下一步。 认十认，右否則 _S445 :判斷第1、2組記憶陣列内容是否相同，若否，則 將第2組記憶陣列輸出並回到S441步驟， 則進行下^。 啊仔入，右疋， S446 :判斷是否記憶陣列3、5、7、9無

=有相同數_容(表-），若是則啟動Left d〇uble _ 6事二 為一執行指令，並將第10組記憶陣列輸出回到S441步驟；若 否則進行下一步β

Ml M2 M3 Μ4 Μ5 Μ6 Μ7 Μ8 Μ9 Μ 10 100 100 Γο^ 100 0 100 0 100 0 100 S447 :判斷是否記憶陣列3、4、5、6無内容，1、2、7、 8、9、10有相同數值内容(表二）’若是則啟動Left single dick 事件，為一選取指令，並將第1〇組記憶陣列輸出回到S441 201024879 步驟；若否則進行下一步。

Ml M2 M3 100 100 0

M8 M9 Μ 10 100 100 100 ❹ S448 :判斷是否記憶陣列卜2 S若二丨°組記 表.

Ml 1 ΛΛ M2 M3 Μ4 二 Μ 5 Μ6 Μ7 Μ8 Μ 9 Μ ίο 1UU 100 100 100 0 0 100 0 100 0 S449 :判斷是否記憶陣列i、2、6、7、9有 3、4: 5、8、10無内容(表四），若是則啟動〇ff事件， ^-系:統關閉指令，並將第1〇組記憶陣列輸出回到賴步 驟，右否亦將第1〇組記憶陣列輸出回到S441步驟。 表四 ΜΙ M2 M3 Μ4 Μ5 Μ6 Μ7 Μ8 Μ9 Μ 10 100 1 100 Γ〇~ 'ο 0 100 100 0 100 0 經由以上之實施例可得知，利用本發明可在使用大尺吋螢 幕時此不受限於環境’以螢幕為介面透過一光學控制器如雷射 筆，直接進行操控，避免施加壓力於螢幕或面板上而造成損害。 雖本發明的技術内容已以較佳實施例揭露如上，然其並非 用以限定本發明’任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神 11 201024879 潤ϊ ’皆應涵蓋於本發明的範疇内，因此本 月之保護fc圍虽視後附之申請專利範圍所界定者為準 u 。此本 【圖式簡單說明】 第1A圖係為光學投影與接收面板正視示意圖。 第1B圖係為光學投影與接收面板側視示意圖。 第2圖係為光學控制器與按鍵示意圖。 第3A圖係為本發明薄膜電晶體驅動面板上單一像素元 結構示意圖。

第3B圖係為本發明光學接收裝置薄膜電晶體驅動面板結 構示意圖。 第4圖係為本發明入射光束強度接收常態分佈曲線圖。 第5圖係為本發明之接收方法第一實施例流程圖。 第6圖係為本發明之接收方法第二實施例流程圖 【主要元件符號說明】 薄膜電晶體驅動面板 1 像素單元 10 晝素電晶體 101 光學感測單元 102 反向電晶體 102a 光電元件 102b 源極驅動電路 11 閘極驅動電路 12 光學控制器 2 12 201024879 光束 20 系統開關鍵 21 左單擊按鍵 22 左雙擊按鍵 23 右單擊按鍵 24 訊號處理單元 30 類比轉數位裝置 301 處理器 302

13

Claims (1)

1. 201024879 七、申請專利範圍： 1. 一種可接收光學訊號之薄膜電晶體驅動面板，用以接收一光 而產生一控制命令’該薄膜電晶體驅動面板包含： -像素_ ’包含複數健行列排狀騎 一該像素單元包含： 一畫素電晶體，用以控制該像素單元之開關；以及 ' 一光學感測單元，用以接收該光束而輸出一光束強 . 度，以及 一訊號處理單元，連接該光學感測單元，用以判斷該光束 之入射區域中心所對應之一座標值及該光束所對應之一動 指令。 2·如请求項1所述之薄膜電晶體驅動面板，更包含： 一源極驅動電路，以複數條資料線輸出驅動訊號至每一行 之該等像素单元之畫素電晶體之源極；以及 一閘極驅動電路，以複數條掃瞄線輸出驅動訊號至每一列 之該等像素單元之畫素電晶體之閘極； 其中’每一個該像素單元設置於該等掃瞄線及及該等資料 線交會處，使每一個該畫素電晶體恰被該等掃瞄線之一及該等 ® 資料線之一驅動。 3.如請求項2所述之薄膜電晶體驅動面板，其中該光學感測單元 包含： 一反向電晶體，於同一該像素單元中該畫素電晶體為斷路 時，該反向電晶體導通；以及 一光電元件，用以接收該光束而輸出該光束強度，其中該 光電元件之一端連接該反向電晶體之汲極，由該反向電晶體控 制該光電元件之開與關，且該光電元件之另一端連接至該訊號 處理單元，用以輸出光束強度至訊號處理單元。 201024879 4. 如請求項3所述之薄膜電晶體驅動面板，其中該反向電晶體之 開啟電壓與該晝素電晶體之開啟電壓互為正負反向。 5. 如請求項4之薄膜電晶體驅動面板，其中該晝素電晶體為 NMOS型電晶體，且該反向電晶體為PM0S型電晶體。 6·如請求項3所述之薄膜電晶體驅動面板，其中該光電元件為一 光敏電阻》 7. 如請求項3所述之薄膜電晶體驅動面板，其中該訊號處理單 . 包含： 一類比轉數位裝置，透過複數條感測線連接於各該光學元 件，接收各該光學元件輸出之光束強度，轉換為一數位訊號輸 出；以及 一處理器，接收處理該數位訊號，用以判斷該座標值及該 動作指令。 8. ίϊί項1所述之薄膜電晶體驅動面板，其中該光束強度係呈 態分佈於人射區域中心光強度最大，隨遠離人射區域中心 強度遞減，且該座標值係對應於該入射區域中心。 9. 一種利用如請求項1之裝置之光學訊號處理方法，其步驟包含: m f收一光學訊號，將該光學訊號轉換為一電流值； 轉換該電流值為一數位訊號； f理該數位識，取得-座概及—動作齡；以及 執仃一指標移至該座標值及執行該動作指令。 9所述之光學訊號處理方法，其中該處理該數位訊號 - 設定處理器一記憶陣列1至10初始值為裳. 由該訊號處理單元讀入該數位訊號；〜， 值，H hns内存人十次之贿位訊號料算取得該座標 判斷該記憶陣列内容取得該動作指令。 15 201024879 11.如請求項10所述之光學訊號處理方法，更包含：利用一計數 器判斷是否已存入十次該數位訊號。 12·如請求項9所述之光學訊號處理方法，其中該動作指令包含： 一選取指令，一執行指令，一視窗選項指令，一系統關閉指令 其中之一者。

   16