TW591504B - The input system of liquid crystal display screen with a light-pen - Google Patents

Description

591504 五、發明說明（1) 本發明係一種光筆液晶顯示器螢幕手寫輸入系統，尤 指一種可直接在液晶顯示器（LCD)面板之螢幕上用光筆輸 入，俾其更具人性化之輸入系統。 因應3G的到來及資訊E化趨勢，PC、NOTE BOOK、電子 書、個人數位助理（PDA)、資訊家電（I a )產品等，勢必朝 向更人性化操作的簡易人機介面。目前此人機介面主要為 螢幕觸控面板，目前之觸控板技術均集中在日本（電阻式 觸控面板）及美國（電容式觸控面板），其中電阻式觸控面 板之缺失在於耐用強度弱、多點觸碰時，會造成輸入無法 辨別、解析度不高或手寫系統建立不易；祖於電容式觸控 面板則有價格昂貴（相當於LCD板同尺寸價格）之問題，同 時，亦有上述應用之困難。 緣疋’本發明人乃特潛心的研究並配合學理之運用， 以設計出一不同於上述之觸控面板技術之輸入系統，俾其 更具人性化，而可直接在LCD面板之螢幕上用光筆輸入。 本發明之主要目的，在於發展出一可直接在LCD面板 之螢幕上用光筆輸入之人機介面，其係針對lcd面板之薄 膜電b曰體（TFT)層進行加工改造，意即，在gTFT —M〇s的洩 極與源極間塗覆上一層光阻材料，由於其受光筆發射光照 射後會呈導通狀態，而使汽極與源極間短路，故造成Lcd 之驅動IC輸出於τ F T層液晶偏壓下降，將此下降電壓作號 j由=數位轉換器轉換成數位信I，並傳丄器、 Γ來Κί之數位信號做運算’㈣此一運算結果定-閥 疋卜在光信號輸入與否，再將判斷結果傳送至影像

第7頁 591504 五、發明說明（2) 卡’以對應出手寫輸入資料之位置，再重新顯像於螢幕 上。 本發明之另一目的，在於提供一新的LCD面板結構（原 LCD面板結構由背光板、含透明導電膜之薄膜電晶體板、 液晶板、透明導電膜板及濾光板依序組成），其$將光開 關薄膜電晶體（PS-TFT)板塗覆在原LCD面板之'上層，並改 變濾光板、液晶板及透明導電膜板的位置，俾供^用者可 直接在其螢幕上用光筆輸入。 為了使貝審查委員能更進一步了解本發明之特徵及 技術内容，請摻閱以下有關本發明之詳細說明與附圖，然 而所附圖示僅供摻考與說明用，並非用來對本發明加以限 制者。 請參閱第一圖，係本發明之光開關薄膜電晶體液晶顯 示器（TFT-PS-LCD)螢幕之架構圖，該薄膜電晶體液晶顯示 器面板1包括一背光板11、一濾光板12、一透明導電膜板 13、一液晶板14及一含有透明導電膜之光開關薄膜電晶體广 板15，其中在光開關薄膜電晶體板15上具設有一由多數個， 薄膜電晶體元件（TFT-M0S)16形成之矩陣，如第二圖。 請參閱第四及第五圖，各薄膜電晶體（TFT)元件16由 一玻璃層161、一絕緣層162、一氬矽（A-Si)層1 63及一光 阻材料層164依序組成，且在玻璃層161與絕緣層162之間 形成一閘極G，氬矽層1 6 3及光阻材料層1 6 4之間形成一泡 極D與一源極S，其中該光阻材料層1 64係由一不導電之保

第8頁 591504 發明說明（3) ”蒦層1 6 5 (如第二圖）摻雜光阻材料（如第四圖）而形成，該 光阻材料僅針對特定強度波長之光（如光筆發射光）具有反 應，對LCD發射光不反應，其光阻材料層具有如后述之特 性： 文光筆發射光照射後呈導通狀態，阻抗值約等於零歐 姆，可視為短路； 未文光筆發射光照射時，其阻抗值約大於丨〇 X 1 〇6歐 姆，可視為開路；

Λ思即，各薄膜電晶體元件1 6在未經特定波長光源（光 筆發射光）照射時，其作用如同原保護層丨65，而經特定波 長光源照射後呈導通，造成D — s間短路，進而促使其間電 壓改變，如此即在TFT層上形成開關。

請參閱第六圖，各薄膜電晶體元件16之光阻材料層 164受光筆之發射光照射後會呈導通狀態，進而導致洩極〇 與源極S間短路，造成LCD之源極驅動Ic 2輸出於TFT層之 液晶偏壓下降，將此下降電壓信號經由一類比/數位轉換 器3轉換成數位信號，並傳回一比較器4與原pc端傳送之數 位信，做AND運算，根據此一運算結果定一閥值來判定外 在光信號輸入與否，再將判斷結果（若有動作，令陣列值 全為〇或1，使該觸點為全黑或全白）傳送至一影像卡5之記 憶體’對應出手寫輸入資料的位置，重新顯像於螢幕上。 請參閱第七圖，本發明之光阻材料層丨64亦可由光阻 材料塗覆在氬矽層163及保護層165間而形成。 透過本發明之設計，可應用在具有螢幕手寫輸入介面

第9頁 591504

之設備，諸如PC至特定用途之 電子書一透過螢幕手寫系統可 網路檔案傳輸來往即可進行測 先紙張上的資料往來均可在電 另外，如黑板亦可改製成 板。而用手寫的優點除了供使 下每個人特定的筆跡，在講求 規則可尋的類比資訊還是相當 的特定資訊，在學校可令老師 (特別是學寫字小學生），在信 辨識’實際上很多的文件簽署 子’也都疋同樣的理由。利用 庫比對’可即時連線核對簽名 帳單，亦可立即確認簽署人身 在需要大量文件作業的單 能涵蓋很多文字及圖形，若能 文件’對醫生而言會很方便； 撰寫設計，可以開發出更理想 再加上醫學影像處理系統、專 錄的資料更完整，而不需像以 紙張上，醫生也可以隨心所欲 藥......。病歷完全電子化後， 多時間’病歷室也可用大型電 病歷可透過網路交流整合，醫 隨身微型電腦裝備等。如： 在其上寫筆記劃重點，透過 驗書寫、收發試卷，所有原 子書上完成。 、 大型液晶螢幕來替代傳統黑 用者方便輸入外，還可記錄 數位資訊的同時，事實上無 的重要，筆跡記錄著一個义 瞭解其學生的生字學習程度 用卡上則用做使用者的真偽 均是取手寫筆跡而捨電腦打 電腦網路連線，再透過資料 字跡；對重要文件或信用卡 份。 位’如醫院的病歷資料，可 在電腦螢幕上直接輸寫病歷 以螢幕手寫介面，配合軟體 之電子病歷使用介面，甚至 家系統等，將使得病歷能記 往列印出後，再黏貼在病歷 地書寫、圈點影像、勾選用 往後病歷調閱來往可省去很 腦儲存裝置替代，院際間的 生巡防有可用隨身型記憶裝

第10頁

五、發明說明（5) 置，透過無線（或有線）網 形等等。 又如 封 E-MAIL 路查看（下載）病歷、記 錄病 情 用再學習一 或圖形的信 製圖或繪圖 筆，則發揮 由此可 而且同樣地 地將替代現 途做變更應 综上所 多特點： 1、製 成0 個人PC 用手寫 些語言 :專業 ，若將 的空間 知，螢 具有滑 有電腦 用，對 述，透 亦可應 可以克 的鍵盤 製圖人 光筆的 將更加 幕手寫 鼠的功 週邊輸 現有之 過本發 用螢幕 服不會 輸入法 士使用 功用設 廣闊。 介面是 能，產 入裝置 觸控板 明之特 手寫輪入介面。例 打子的困擾，也就 ’即可寫一封有個 光葦’就能直接在 計的廣，像是水彩 一更人性化的輸入 品市場涵蓋廣泛， ，並還可以針封不 產業無疑是一衝擊 殊設計，具有如下 介面， 可預期 同的用 〇 述之諸 程簡單，光阻 材料塗覆在TFT製程中即可完 度及波長做 但更方便 2、 信號單一，以光開關可接受感應之強 為輸入信號’不會因手觸及螢幕造成輸入干擾 3、 解析度高，相當於LCD本身的像素。 4、 操作谷易，因為光筆就如同滑鼠一般 寫字、畫圖。 5、產業整合，LCD業者不用受限於觸控面 影響，即可生產出具輸入介面功能之螢幕。 是以，本發明完全符合專利申請之要件，充分具產業 591504 五、發明說明（6) 上之利用#，故爰依專利法提出中請，敬請詳查 案’以保障發明者之權益1肖局之貴審查委員有任： 的稽疑，請不吝來函指示。 7 按，以上所述，僅為本發明最佳之一的具體實施例， =本發明之特徵並不侷限於此，任何熟習該項技藝者 發明之領域内，可輕易思及之變化或修飾，嬖如 ^亦：：光阻材料塗覆在各薄臈電晶體元件之茂： 間，皆可涵蓋在以下本案之專利範圍。 ^源極

第12頁 591504 五、發明說明（7) 圖號與名稱說明： 1 薄膜電晶體液晶顯示器（TFT-LCD)面板 11 背光板 12 濾光板 13 透明導電膜板 14 液晶板 15 光開關薄膜電晶體板 16 薄膜電晶體元件 161 玻璃層

162 絕緣層 163 氬矽層 164 光阻材料層 165 保護層

2 源極驅動I C 3 類比/數位轉換器 4 比較器 5 影像卡

第13頁 591504 圖式簡單說明 第一圖係本發明之光開關薄膜電晶體液晶顯示器 (TFT-PS-LCD)榮幕之架構圖。 第二圖係本發明薄膜電晶體元件形成之矩陣圖。 第三圖係第二圖之各薄膜電晶體元件（TFT-M0S)之結 構圖。 第四圖係本發明摻雜光電材料於薄膜電晶體元件保護 層之結構圖。 第五圖係本發明之單一光開關薄膜電晶體元件之等效 電路圖。

第六圖係本發明之光開關信號與電腦互動之連接圖。 第七圖係本發明之光阻材料覆在薄膜電晶體元件之上 層的結構圖。

第14頁

Claims (1)

1. 591504 六、申請專利範圍 1 :一種光筆液晶顯示器螢幕手寫輸入系統，包括： —薄膜電晶體液晶顯示器（TFT_LCD)面板，其具有一 由^數個溥膜電晶體元件形成之矩陣，各薄膜電晶體元件 中設有一氬矽層及一不導電之保護層，並在其間形 極；及 至少一光阻材料層，其係摻雜光阻材料於各薄膜電晶 一兀件之保護層，該光阻材料層受光筆發射光照射後，造 成兩電極間短路。 2 ·如申凊專利範圍第丄項所述之光筆液晶顯示器螢 ^手寫輸入系統，其中薄膜電晶體液晶顯示器面板係由背 光板、濾光板、透明導電膜板、液晶板及含有透明導電膜 之光開關薄膜電晶體板依序組成。 、 | ·如申請專利範圍第i項所述之光筆液晶顯示器螢 ::?入系統，其中各薄膜電晶體元件係由玻璃層、絕 Μ ^ 1虱矽層及保護層依序組成，且在玻璃層與絕緣層之 、曰=成一閘極，並於氬矽層及保護層之間形成一洩極與一 源極。 篡丰=如申請專利範圍第1項所述之光筆液晶顯示器螢 ”、、輪入系統，其中各薄膜電晶體元件係一TFT-M0S。 篡年如申請專利範圍第1項所述之光筆液晶顯示器螢 =輪入系統，其中光阻材料層亦可由光阻材料塗 鼠石夕層及保護層間。 暮丰1^如申凊專利範圍第1項所述之光筆液晶顯示器螢 .、、、輪入系統，其中光阻材料層亦可由光阻材料塗覆在

   第15頁 591504 六、申請專利範圍 各薄膜電晶體 7 ·如申 顯示器螢幕手 極與源極間呈 液晶偏壓下降 轉換成數位信 =運算，根據 八與否，$ 古，再將 為料位置， 元件之洩極與源極間。 =利範圍第…、6項所述 it糸、统，其中在各薄膜電晶體元件之； ，將此下降電ί 之驅動器輸出於以7層之 號，並傳回比_:::°透過類比/數位轉換器 此-運算結果端傳送之數位信號 列斷結果傳送至影=ί來匈定外在光信號輸 重新顯像於螢幕上。 即可對應出手寫輸