TWI391889B - 顯示裝置及其驅動裝置 - Google Patents

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Description

顯示裝置及其驅動裝置
本發明係關於一種顯示裝置及其驅動裝置。
一種液晶顯示器(LCD)包括提供有若干像素電極及一共同電極之一對面板及一插入於該等面板之間的帶有介電各向異性之液晶層。像素電極排列為一矩陣且連接至諸如薄膜電晶體(TFT)之切換元件使得像素電極一列接一列地接收影像資料電壓。共同電極覆蓋兩面板之一的整個表面且供應其一共同電壓。一像素電極、共同電極之一對應部分及液晶層之一對應部分形成一液晶電容器。此等組件加上一連接至其之切換元件形成一像素之基本元件。
一LCD藉由施加電壓至像素電極及一共同電極產生電場。電場之強度不同以調整穿過液晶層之光的傳輸，藉而顯示影像。
近來，已開發一併入感應器之LCD。感應器感應藉由一手指或一指示筆之觸碰造成的壓力或入射光之改變且提供對應於偵測出的壓力或光之改變之電訊號。LCD確定是否存在一基於電訊號之觸碰及該觸碰在哪里。LCD發送關於觸碰之資訊至一外部裝置。該外部裝置可返回基於資訊產生之影像訊號至LCD。雖然感應器可提供於一諸如一觸摸式螢幕面板之外部裝置上以附接至LCD，但是其可增加LCD之厚度及重量且其難以表示細微特徵或圖片。
一併入一LCD中之感應器可實施為一為顯示一影像安置於一像素中之薄膜電晶體(TFT)。然而，一用以讀取感應器之輸出訊號之讀取器附接至LCD面板，藉而增加面板之尺寸及其中之製造成本。
本發明提供一種根據本發明之一實施例之驅動一顯示裝置的裝置。該顯示裝置包括複數個顯示電路、複數個感應電路及複數個連接至該等顯示電路及該等感應電路之資料線。該驅動裝置包括：一將影像訊號轉換為影像資料訊號且應用該等影像資料訊號至一第一組該等資料線之影像資料驅動器；一自一第二組該等資料線接收類比感應器資料訊號且處理該等感應器資料訊號以產生數位感應器資料訊號的感應訊號處理器；及一接收該等影像訊號且控制該影像資料驅動器及該感應訊號處理器的訊號控制器，其中該影像資料驅動器、該感應訊號處理器及該訊號控制器整合於一單一積體電路晶片內。
一根據本發明之一實施例之顯示裝置包括：複數個顯示影像之顯示電路；複數個感應物理量之感應電路、複數個連接至該等顯示電路及該等感應電路之資料線；一將影像訊號轉換為影像資料訊號且應用該等影像資料訊號至一第一組該等資料線之影像資料驅動器；一自一第二組該等資料線接收類比感應器資料訊號且處理該等感應器資料訊號以產生數位感應器資料訊號的感應訊號處理器；及一接收該等影像訊號且控制該影像資料驅動器及該感應訊號處理器之訊號控制器，其中該影像資料驅動器、該感應訊號處理器及該訊號控制器整合於一單一積體電路晶片中。
感應訊號處理器可包括：複數個放大類比感應器資料訊號之放大器；一過濾放大的類比感應器資料訊號且對過濾的類比感應器資料訊號執行一取樣保持操作之取樣保持電路；及一將類比感應器資料訊號轉換為數位感應器資料訊號之類比數位轉換器。
驅動裝置可進一步包括一自取樣保持電路轉換類比感應器資料訊號之並聯至串聯轉換器。
影像資料驅動器可包括複數個輸出影像資料訊號之輸出緩衝器。
驅動裝置可進一步包括一耦接至資料線之切換單元且選擇地連接資料線至放大器及輸出緩衝器中之一者。
第一組資料線可包含連接於顯示電路與影像資料驅動器之間的影像資料線，且第二組資料線可包含連接於感應電路與感應訊號處理器之間的感應器資料線。
放大器可耦接至積體電路晶片之輸入端子且輸出緩衝器可耦接至積體電路晶片之輸出端子。積體電路晶片之輸入端子及輸出端子中之至少兩個輸出端子可交替地排列。
驅動裝置可進一步包括一整合於積體電路晶片中且供應影像掃描訊號至顯示電路的影像掃描驅動器。
驅動裝置可進一步包括一整合於積體電路晶片中且供應感應器掃描訊號至感應電路的感應器掃描驅動器。
感應電路可包括感光電路及感壓電路，其感應一觸碰。
兩個相鄰感應器資料線間的一距離可為自約0.1 mm至約5.0 mm。
本發明此後將更全面地參看展示本發明之較佳實施例的附圖加以描述。
在圖式中，為清晰起見放大層及區域之厚度。貫穿全文相同數字指相同元件。將瞭解，當將一諸如一層、區域或基板之元件稱作"於另一元件上"時，其可直接於該另一元件上或可亦存在介入元件。相反，當將一元件稱作"直接於另一元件上"時，不存在介入元件。
以下將參看圖1、2、3、4及5詳細描述一根據本發明之一實施例之液晶顯示器，作為一觸碰可偵測顯示裝置之實例。
圖1為一根據本發明之一實施例之LCD的方塊圖。圖2為一包括一根據本發明之一實施例之LCD的一感光電路的像素之等效電路圖。圖3為一包括一根據本發明之一實施例之LCD的一感壓電路的像素之等效電路圖。圖4為一包括一根據本發明之一實施例之LCD的一驅動裝置的複合積體電路(IC)之方塊圖。圖5為一包括一安置於一面板上的複合IC晶片之LCD之示意平面圖。
參看圖1，一根據一實施例之LCD包括一液晶(LC)面板組件300、一影像掃描驅動器400、一影像資料驅動器500、一感應器掃描驅動器700、一與該面板組件300耦接之感應訊號處理器800、一耦接至該影像資料驅動器500之灰度電壓產生器550及一控制上述元件的訊號控制器600。
參看圖1－3，面板組件300包括複數個顯示訊號線G1 －Gn 及D1 －Dm 、複數個感應器訊號線S1 －SN 、P1 －PM 、Psg 及Psd及複數個像素PX。像素PX連接至顯示訊號線G1 －Gn 及D1 －Dm 及感應器訊號線S1 －SN 、P1 －PM 、Psg及Psd且大體以一矩陣排列。
顯示訊號線包括複數個傳輸影像掃描訊號之影像掃描線G1 －Gn 及複數個傳輸影像資料訊號之影像資料線D1 －Dm 。
感應器訊號線包括複數個傳輸感應器掃描訊號之感應器掃描線S1 －SN 、複數個傳輸感應器資料訊號之感應器資料線P1 －PM 、複數個傳輸一感應器控制電壓的控制電壓線Psg及複數個傳輸一感應器輸入電壓的輸入電壓線Psd。
影像掃描線G1 －Gn 及感應器掃描線S1 －SN 大體在一列方向上延伸且大體相互平行，而影像資料線D1 －Dm 及感應器資料線P1 －PM 大體在一行方向上延伸且大體相互平行。兩相鄰感應器資料線P1 －PM 間的距離自約0.1 mm至約5.0 mm係較佳的。
參看圖2及3，每一像素PX(例如，一在第i列(i＝1,2,...,n)及第j行(j＝1,2,...,m)處之像素PX1或PX2)包括一連接至顯示訊號線Gi 及Dj 之顯示電路DC及一連接至感應器訊號線Si 、Pj 、Psg及Psd之感光電路SC1或一連接至感應器訊號線Si 、Pj 及Psg之感壓電路SC2。在某些實施例中，不是所有LC面板組件300中的像素PX皆包括感應電路SC1或SC2。換言之，感應電路SC1及SC2之集縮(concentration)可不同。因此，感應器掃描線S1 －SN 之數目N及感應器資料線P1 －PM 之數目M可變化。
舉例而言，在某些實施例中，LCD之解析度與具有每一點對應於三個像素PX之240×320點陣的QVGA(四分之一視訊繪圖陣列)相等。當感應電路SC1及SC2之解析度與QVGA相等時，指派一感應電路至每三個像素PX。當感應電路SC1及SC2之解析度與具有120×160點陣之QQVGA(四分之一QVGA)相等時，指派一感應電路至每十二像素PX。此處，一點係一用以表示一顏色之基本單元且包括一組三個像素，例如，紅、綠及藍像素。
感應電路SC1及SC2可自像素PX分離且可提供於像素PX之間或在單獨準備的區域中。
顯示電路DC包括一連接至一影像掃描線Gi 及一影像資料線Dj 之切換元件Qs1、一LC電容器Clc及一連接至該切換元件Qs1之儲存電容器Cst。在某些實施例中，儲存電容器Cst可省略。
切換元件Qs1具有三個端子，例如，一連接至影像掃描線Gi 之控制端子、一連接至影像資料線Dj 之輸入端子，及一連接至LC電容器Clc及儲存電容器Cst的輸出端子。
LC電容器Clc包括一對端子及一插入其間之液晶層(未圖示)。LC電容器Clc連接於切換元件Qs1與一共同電壓Vcom之間。LC電容器Clc之兩個端子可安置於面板組件300之兩個面板(未圖示)上。經常將該等兩個端子之一稱作一像素電極，且經常將該等兩個端子之另一稱作一共同電極。共同電極覆蓋兩個面板之一的整個區域且供應有一共同電壓Vcom。
儲存電容器Cst輔助LC電容器Clc且連接於切換元件Qs1與一諸如共同電壓Vcom之預定電壓之間。儲存電容器Cst可包括像素電極及一提供於兩個面板之一上且經由一絕緣體重疊像素電極之單獨訊號線。或者，儲存電容器Cst包括像素電極及一被稱為前一影像掃描線之經由一絕緣體重疊像素電極的相鄰影像掃描線。
對於一色彩顯示而言，每一像素PX唯一地表示若干主要色彩(意即，空間分割)之一或每一像素PX依次表示若干主要色彩(意即，時間分割)使得將主要色彩之一空間或時間總量認作一所要的色彩。舉例而言，該組主要色彩可包括紅、綠及藍色。在顯示之空間分割類型之一實例中，每一像素PX包括一表示在一面對像素電極190之區域中主要色彩之一的彩色濾光片。
圖2中所示的感光電路SC1包括一連接至一控制電壓線Psg及輸入電壓線Psd之感光元件Qp1、一連接至該感光元件Qp1之感應器電容器Cp1、一連接至一感應器掃描線Si 、感光元件Qp1及一感應器資料線Pj 的切換元件Qs2。
感光元件Qp1具有三個端子：一連接至控制電壓線Psg以藉由感應器控制電壓偏壓之控制端子、一連接至輸入電壓線Psd以藉由感應器輸入電壓偏壓之輸入端子及一連接至切換元件Qs2及電容器Cp1的輸出端子。感光元件Qp1包含一旦曝露於光則產生一光電流之一光電材料。一感光元件Qp1之實例為一具有一產生一光電流的非晶矽或多晶矽通道之薄膜電晶體。施加至感光元件Qp1之控制端子之感應器控制電壓足夠低或足夠高，以致當未偵測到入射光時保持感光元件Qp1處於一關閉狀態。施加至感光元件Qp1之輸入端子之感應器輸入電壓足夠高或足夠低以保持光電流在一單一方向上流動。感應器輸入電壓引起光電流流向切換元件Qs2。另外，光電流亦流入感應器電容器Cp1中以對感應器電容器Cp1充電。
感應器電容器Cp1連接於感光元件Qp1之控制端子與輸出端子之間。感應器電容器Cp1儲存自感光元件Qp1輸出之電荷以維持一預定電壓。在其它實施例中，感應器電容器Cp1可省略。
切換元件Qs2亦具有三個端子：一連接至感應器掃描線Si 之控制端子、一連接至感光元件Qp1之輸出端子的輸入端子及一連接至感應器資料線Pj 的輸出端子。切換元件Qs2回應於來自感應器掃描線Si 之感應器掃描訊號輸出一感應器輸出訊號至感應器資料線Pj 。來自切換元件Qs2之感應器輸出訊號係來自感光元件Qp1之感應電流或藉由儲存於感應器電容器Cp1中的電壓驅動之電流。
圖3中所示的感壓電路SC2包括一連接至共同電壓Vcom及一控制電壓線Psg之感壓元件PU1及一連接至一感應器掃描線Si 、感壓元件PU1及一感應器資料線Pj 之切換元件Qs3。
感壓元件PU1包括一連接至共同電壓Vcom之壓力開關SW1及一連接於開關SW1與切換元件Qs3之間的驅動電晶體Qp2。
藉由一施加於面板組件300上的觸碰造成之施加至壓力開關SW1之壓力，造成壓力開關SW1連接驅動電晶體Qp2至共同電壓Vcom。舉例而言，壓力可使供應了共同電壓Vcom之一電極(未圖示)接近驅動電晶體Qp2之一端子以待與其接觸。或者，開關SW1可使用另一用以連接驅動電晶體Qp2至共同電壓Vcom之實體機構。
驅動電晶體Qp2具有三個端子：一連接至控制電壓線Psg以藉由感應器控制電壓偏壓之控制端子、一連接至開關SW1之輸入端子及一連接至切換元件Qs3的輸出端子。一旦自開關SW1接收共同電壓Vcom，驅動電晶體Qp2就產生且輸出一電流。
切換元件Qs3亦具有三個端子：一連接至感應器掃描線Si之控制端子、一連接至驅動電晶體Qp2之輸出端子的輸入端子及一連接至感應器資料線Pj的輸出端子。切換元件Qs3回應於來自感應器掃描線Si 之感應器掃描訊號輸出來自驅動電晶體Qp2之電流至感應器資料線Pj作為一感應器輸出訊號。
切換元件Qs1、Qs2及Qs3、感光元件Qp1及驅動電晶體Qp2可包含非晶矽或多晶矽薄膜電晶體(TFT)。
感壓電路SC2可準確地識別一觸碰之存在，但是由於藉由觸碰施加之壓力可覆蓋一寬區域，所以其可不有效地識別觸碰之精確位置。相反，感光電路SC1可藉由感應由一物件之陰影造成的光照度的變化識別該物件之觸碰的精確位置。然而，由於照度之變化可藉由各種起因而不是一觸碰產生，所以感光電路SC1可不準確地識別觸碰之存在。舉例而言，靠近面板組件300安置但不觸碰面板組件300的一物件可改變光照度。
一個或多個偏光器(未圖示)提供於面板組件300處。
灰度電壓產生器550產生兩組相關於像素之傳輸的灰度電壓。一第一組的灰度電壓具有一相對於共同電壓Vcom之正極性而一第二組的灰度電壓具有一相對於共同電壓Vcom之負極性。
影像掃描驅動器400連接至面板組件300之影像掃描線G1 －Gn 且合成一閘極開電壓及一間極關電壓以產生應用至影像掃描線G1 －Gn 之影像掃描訊號。
影像資料驅動器500連接至面板組件300之影像資料線D1 －Dm 且應用選自灰度電壓的影像資料訊號至影像資料線D1 －Dm 。
感應器掃描驅動器700連接至面板組件300之感應器掃描線S1 －SN 且合成一閘極開電壓及一間極關電壓以產生應用至感應器掃描線S1 －SN 之感應器掃描訊號。
感應訊號處理器800連接至顯示面板300之感應器資料線P1 －PM 且自感應器資料線P1 －PM 接收感應器資料訊號。感應訊號處理器800自感應器資料線P1 －PM 將類比感應器資料訊號轉換為數位訊號以產生數位感應器資料訊號DSN。藉由感應器資料線P1 －PM 載運之感應器資料訊號可包含電流訊號且在此情況下，感應訊號處理器800在類比數位轉換之前將電流訊號轉換為電壓訊號。每次藉由一感應器資料線P1 －PM 載運之一感應器資料訊號可包括一來自一切換元件Qs2的感應器輸出訊號或可包括自至少兩切換元件Qs2輸出的至少兩個感應器輸出訊號。
訊號控制器600控制影像掃描驅動器400、影像資料驅動器500、感應器掃描驅動器700及感應訊號處理器800。
處理單元400、500、600、700及800中之每一者可包含附著至面板組件300之安裝於LC面板組件300上或一捲帶式封裝(TCP)類型中的一可撓性印刷電路(FPC)薄膜上的至少一積體電路(IC)晶片。或者，處理單元400、500、600、700及800中至少一者可連同訊號線G1 －Gn 、D1 －Dm 、S1 －SN 、P1 －PM 、Psg及Psd、切換元件Qs1、Qs2及Qs3及感光元件Qp1整合於面板組件300中。或者，所有處理單元400、500、600、700及800可整合於一單一IC晶片中。或者，處理單元400、500、600、700及800之至少一者或處理單元400、500、600、700及800之至少一者中的至少一電路元件可安置於單一IC晶片的外部。
資料驅動器500、感應訊號處理器800及訊號控制器600整合於一如圖4中所示的複合IC 1000中。該複合IC 1000可如圖5中所示的一單一晶片來建構。
一圖4中所示的複合IC 1000包括一灰度電壓產生器550、一影像資料驅動器500、複數個輸出緩衝器510、複數個放大器810、一取樣保持電路820、一並聯至串聯轉換器830、一類比數位轉換器840、一介面610、一訊號控制器600及一電力單元900。此處，放大器810、取樣保持電路820、並聯至串聯轉換器830及類比數位轉換器840等為形成圖1中所示的感應訊號處理器800之電路。灰度電壓產生器550、影像資料驅動器500及訊號控制器600具有大體與上述相同之功能且其中的細節描述將省略。
輸出緩衝器510連接至資料線D1 －Dm 且自影像資料驅動器500輸出影像資料電壓至資料線D1 －Dm 。
放大器810連接至感應器資料線P1 －PM 且自感應器資料線P1 －PM 放大感應器資料訊號。
輸出緩衝器510之數目藉由資料線D1 －Dm 之數目確定。放大器810之數目藉由感應器資料線P1 －PM 之數目確定。在上述實例中，當LCD及感應電路之解析度與QVGA相等時，輸出緩衝器510之數目係放大器810之數目的三倍。在此情況下，耦接至輸出緩衝器510之複合IC 1000之輸出端子及耦接至放大器810的複合IC 1000之輸入端子以一方式交替地排列使得為每三個輸出端子提供一輸入端子。當LCD之解析度與QVGA相等且感應電路C1及C2之解析度與QQVGA相等時，為每六個輸出端子提供一輸入端子。然而，相關聯於輸出緩衝器510及放大器810之複合IC 1000之輸出端子及輸入端子的排列可視感應電路C1及C2之排列而變化。
取樣保持電路820過濾來自放大器810之訊號且取樣保持過濾的訊號。
並聯至串聯轉換器830將來自取樣保持電路820之並列訊號轉換為串列訊號。並聯至串聯轉換器830可包括一移位暫存器。
類比數位轉換器840將來自並聯至串聯轉換器830的串列感應器資料訊號轉換為數位感應器資料訊號DSN。
介面610自一外部裝置接收輸入影像訊號R、G及B及輸入控制訊號CNT且將接收的影像訊號R、G及B及控制訊號CNT轉換為一格式以藉由訊號控制器600及其它組件處理。
電力單元900供應電力PW至複合IC 1000。
處理單元500、600、800及900整合於複合IC 1000中可減少面板組件300之尺寸、電力消耗及製造成本。
處理單元500、600、800及900之至少一者或處理單元500、600、800及900之至少一者中的至少一電路元件可與單一IC晶片分離安置。在某些實施例中，影像掃描驅動器400及/或感應器掃描驅動器700可亦併入複合IC 1000中。複合IC 1000可進一步包括用於顯示操作及感應操作的閂鎖、暫存器或記憶體。
參看圖5，複合IC 1000可以一晶片之形式安裝於面板組件300上。面板組件300可包含一下部面板100及一上部面板200。該上部面板200具有一比該下部面板100更小的表面積以致將複合IC晶片1000安裝於其上的下部面板100之表面積之一部分曝露。像素PX及訊號線G1 －Gn 、D1 －Dm 、S1 －SN 、P1 －PM 、Psg及Psd之大多數部分安置於下部面板100與上部面板200相互重疊之一區域中。
以下將詳細描述上述LCD之運行。
訊號控制器600供應有輸入影像訊號R、G及B及輸入控制訊號CNT以自一外部圖形控制器(未圖示)控制其中的顯示。輸入控制訊號CNT包括一垂直同步訊號Vsync、一水平同步訊號Hsync、一主時脈MCLK及一資料啟用訊號DE。
在輸入控制訊號CNT及輸入影像訊號R、G及B之基礎上，訊號控制器600處理適合於顯示面板300之運行的影像訊號R、G及B且產生影像掃描控制訊號CONT1、影像資料控制訊號CONT2、感應器掃描控制訊號CONT3及感應器資料控制訊號CONT4。訊號控制器600發送掃描控制訊號CONT1至影像掃描驅動器400，發送處理的影像訊號DAT及資料控制訊號CONT2至影像資料驅動器500，發送感應器掃描控制訊號CONT3至感應器掃描驅動器700及發送感應器資料控制訊號CONT4至感應訊號處理器800。
影像掃描控制訊號CONT1包括一用以指示影像掃描之開始的影像掃描開始訊號STV及至少一用以控制閘極開電壓之輸出時間的時脈訊號。影像掃描控制訊號CONT1可包括一用以界定閘極開電壓之持續時間的輸出啟用訊號OE。
影像資料控制訊號CONT2包括一用以為一群像素PX指示影像資料傳輸之開始的水平同步開始訊號STH、一用以控制影像資料訊號之應用至影像資料線D1 －Dm 的負載訊號LOAD及一資料時脈訊號HCLK。影像資料控制訊號CONT2可進一步包括一用以反向影像資料訊號(相對於共同電壓Vcom)之極性的反轉訊號RVS。
回應於自訊號控制器600之影像資料控制訊號CONT2，影像資料驅動器500為此群像素PX自訊號控制器600接收數位影像訊號DAT之一封包。影像資料驅動器500將數位影像訊號DAT轉換為類比影像資料訊號且應用類比影像資料訊號至影像資料線D1 －Dm 。
影像掃描驅動器400回應於來自訊號控制器600之影像掃描控制訊號CONT1施加閘極開電壓至一影像掃描線G1 －Gn ，藉此打開連接至其的切換電晶體Qs1。應用至影像資料線D1 －Dm 之影像資料訊號接著藉由啟動的切換電晶體Qs1供應至像素PX之顯示電路DC。
將一影像資料訊號之電壓與共同電壓Vcom之間的差表示為LC電容器Clc上之電壓，其被稱作一像素電壓。LC電容器Clc中的LC分子視該像素電壓之量值而具有定向，且分子定向確定穿過LC層3之光的偏振。(多個)偏光器為顯示影像將光偏轉轉換為光透射。
藉由由一水平週期(亦稱作"1H"且與水平同步訊號Hsync及資料啟用訊號DE的一週期相等)之一單元重複此程序，依次對所有影像掃描線G1 －Gn 供應閘極開電壓，藉此應用影像資料訊號至所有像素PX以為一訊框顯示一影像。
當下一個訊框在一訊框結束後開始時，控制應用至影像資料驅動器500之反轉控制訊號RVS使得影像資料訊號之極性被反向(稱作"訊框反轉")。亦可控制反轉控制訊號RVS使得在一訊框期間週期地反向在一資料線中流動的影像資料訊號之極性(例如，列反轉且點反轉)或反向在一封包中的影像資料訊號之極性(例如，行反轉且點反轉)。
同時，感應器掃描驅動器700應用閘極開電壓至感應器掃描線S1 －SN 以回應於感應控制訊號CONT3打開連接至其的切換元件Qs2及Qs3。接著，切換元件Qs2及Qs3輸出感應器輸出訊號至感應器資料線P1 －PM 以形成感應器資料訊號且將感應器資料訊號輸入感應訊號處理器800中。
藉由放大器810放大感應器資料訊號以具有適合的位準。接著，藉由取樣保持電路820過濾該等訊號且取樣保持該等訊號。取樣保持的感應器資料訊號藉由並聯至串聯轉換器830轉換為串列訊號，且並列類比感應器資料訊號接著藉由類比數位轉換器840轉換為數位感應器資料訊號DSN以發送至一外部裝置。該外部裝置適當地處理數位感應器資料訊號DSN以確定是否存在一觸碰及哪里存在一觸碰。外部裝置發送基於關於該觸碰之資訊產生的影像訊號至LCD。
以下將參看圖6、7、8、9、10A及10B詳細描述一根據本發明之另一實施例之觸碰可偵測液晶顯示器。
圖6為一根據本發明之另一實施例之LCD的方塊圖。圖7為一包括一根據本發明之另一實施例之LCD的一感光電路的像素之等效電路圖。圖8為一包括一根據本發明之另一實施例之LCD的一感壓電路的像素之等效電路圖。圖9為一包括一根據本發明之另一實施例之LCD的一驅動裝置的複合積體電路(IC)之方塊圖。圖10A及10B為說明一包括一複合IC晶片之LCD的各種訊號之例示時序圖。
參看圖6，一根據另一實施例之LCD包括一液晶(LC)面板組件300、一影像掃描驅動器400、一感應器掃描驅動器700、一與該面板組件300耦接之切換單元850、一與該切換單元850耦接的影像資料驅動器500、一與切換單元850耦接之感應訊號處理器800、一與該影像資料驅動器500耦接之灰度電壓產生器550及一控制上述元件的訊號控制器600。
參看圖6－8，面板組件300包括複數個訊號線G1 －Gn 、Y1 －Ym 、S1 －SN 、Psg及Psd及複數個連接至該等訊號線G1 －Gn 、Y1 －Ym 、S1 －SN 、Psg及Psd且大體排列為一矩陣的像素PX。
訊號線包括複數個傳輸影像掃描訊號之影像掃描線G1 －Gn 、複數個傳輸影像資料訊號及感應器資料訊號之資料線Y1 － Ym 、複數個傳輸感應器掃描訊號的感應器掃描線S1 －SN 、複數個傳輸一感應器控制電壓之控制電壓線Psg及複數個傳輸一感應器輸入電壓之輸入電壓線Psd。
影像掃描線G1 －Gn 及感應器掃描線S1 －SN 大體在一列方向上延伸且大體相互平行，而影像資料線Y1 －Ym 大體在一行方向上延伸且大體相互平行。
參看圖7及8，每一像素PX(例如，一在第i列(i＝1,2,...,n)及第j行(j＝1,2,...,m)處之像素PX3或PX4)包括一連接至訊號線Gi 及Yj 的顯示電路DC及一連接至訊號線Si 、Yj 、Psg及Psd之感光電路SC3或一連接至感應器訊號線Si 、Yj 、及Psg之感壓電路SC4。在某些實施例中，並非所有LC面板組件300中的像素PX包括感應電路SC3或SC4。換言之，感應電路SC3及SC4之集縮可變化。因此，感應器掃描線S1 －SN 之數目N可變化。
感應電路SC3及SC4可自像素PX分離且可提供於像素PX之間或在單獨準備的區域中。
顯示電路DC包括一連接至一影像掃描線Gi 及一影像資料線Yj 之切換元件Qs1、一LC電容器Clc及一連接至該切換元件Qs1之儲存電容器Cst。
切換元件Qs1具有三個端子：一連接至影像掃描線Gi 之控制端子、一連接至影像資料線Yj 之輸入端子，及一連接至LC電容器Clc及儲存電容器Cst的輸出端子。
LC電容器Clc包括一對端子且一液晶層(未圖示)插入其間。LC電容器Clc連接於切換元件Qs1與一共同電壓Vcom之間。
儲存電容器Cst輔助LC電容器Clc且連接於切換元件Qs1與一諸如共同電壓Vcom之預定電壓之間。
圖7中所示的感光電路SC3包括一連接至一控制電壓線Psg及一備入電壓線Psd之感光元件Qp3、一連接至該感光元件Qp3之感應器電容器Cp2、一連接至一感應器掃描線Si 、感光元件Qp3及一實料線Yj 的切換元件Qs4。
感光元件Qp3具有三個端子：一連接至控制電壓線Psg以藉由感應器控制電壓偏壓之控制端子、一連接至輸入電壓線Psd以藉由感應器輸入電壓偏壓之輸入端子，及一連接至切換元件Qs4及電容器Cp2的輸出端子。感光元件Qp3包含一旦曝露於光中則產生一光電流之一光電材料。一感光元件Qp3之實例為一具有一產生光電流的非晶矽或多晶矽通道之薄膜電晶體。施加至感光元件Qp3之控制端子之感應器控制電壓足夠低或足夠高，使得當未偵測到入射光時保持感光元件Qp3處於一關閉狀態。施加至感光元件Qp3之輸入端子之感應器輸入電壓足夠高或足夠低以保持光電流在一單一方向上流動。感應器輸入電壓造成光電流流向切換元件Qs4。另外，光電流亦流入感應器電容器Cp2中以對感應器電容器Cp2充電。
感應器電容器Cp2連接於感光元件Qp3之控制端子與輸出端子之間。感應器電容器Cp2儲存自感光元件Qp3輸出之電荷以維持一預定電壓。在其它實施例中，感應器電容器Cp2可省略。
切換元件Qs4亦具有三個端子：一連接至感應器掃描線Si 之控制端子、一連接至感光元件Qp3之輸出端子的輸入端子及一連接至資料線Yj 的輸出端子。切換元件Qs4回應於來自感應器掃描線Si 之感應器掃描訊號輸出一感應器輸出訊號至資料線Yj 。來自切換元件Qs4之感應器輸出訊號係來自感光元件Qp3之感應電流或藉由儲存於感應器電容器Cp2中的電壓驅動之電流。
圖8中所示的感壓電路SC4包括一連接至共同電壓Vcom及一控制電壓線Psg之感壓元件PU2及一連接至一感應器掃描線Si 、感壓元件PU2及一資料線Yj 之切換元件Qs5。
感壓元件PU2包括一連接至共同電壓Vcom之壓力開關SW2及一連接於開關SW2與切換元件Qs5之間的驅動電晶體Qp4。
藉由一施加於面板組件300上的觸碰造成之施加至壓力開關SW之壓力引起壓力開關SW2連接驅動電晶體Qp4至共同電壓Vcom。舉例而言，壓力可使供應有共同電壓Vcom之一電極(未圖示)接近驅動電晶體Qp4之一端子以與其接觸。或者，開關SW2可使用另一用以連接驅動電晶體Qp4至共同電壓Vcom之實體機構。
驅動電晶體Qp4具有三個端子：一連接至控制電壓線Psg以藉由感應器控制電壓偏壓之控制端子、一連接至開關SW2之輸入端子及一連接至切換元件Qs5的輸出端子。一旦自開關SW2接收到共同電壓Vcom，驅動電晶體Qp4就產生且輸出一電流。
切換元件Qs5亦具有三個端子：一連接至感應器掃描線Si 之控制端子、一連接至驅動電晶體Qp4之輸出端子的輸入端子及一連接至資料線Yj 的輸出端子。切換元件Qs5回應於來自感應器掃描線Si 之感應器掃描訊號輸出來自驅動電晶體Qp4的電流至資料線Yj 作為一感應器輸出訊號。
一個或多個偏光器(未圖示)提供於面板組件300處。
切換單元850與面板組件300之影像資料線Y1 －Ym 耦接且連接影像資料線Y1 －Ym 至影像資料驅動器500或感應訊號處理器800。
影像掃描驅動器400連接至面板組件300之影像資料線Y1 －Ym 且合成一閘極開電壓及一閘極關電壓以產生應用至影像資料線Y1 －Ym 之影像資料訊號。
影像資料驅動器500與切換單元850耦接且藉由切換單元850應用選自灰度電壓之影像資料訊號至影像資料線Y1 －Ym 。
感應器掃描驅動器700連接至面板組件300之感應器掃描線S1 －SN 且合成一閘極開電壓及一閘極關電壓以產生應用至感應器掃描線S1 －SN 之感應器掃描訊號。
感應訊號處理器800與切換單元850耦接且藉由切換單元850自資料線Y1 －Ym 接收感應器資料訊號。感應訊號處理器800將來自資料線Y1 －Ym 的類比感應器資料訊號轉換為數位訊號以產生數位感應器資料訊號DSN。藉由資料線Y1 －Ym 載運之感應器資料訊號可包含電流訊號且在此情況下，感應訊號處理器800在類比數位轉換之前將電流訊號為轉換電壓訊號。每次藉由一資料線Y1 －Ym 載運之一感應器資料訊號可包括一來自一切換元件Qs4的感應器輸出訊號或可包括自至少兩個切換元件Qs4輸出的至少兩個感應器輸出訊號。
訊號控制器600控制影像掃描驅動器400、影像資料驅動器500、感應器掃描驅動器700、感應訊號處理器800及切換單元850。
處理單元400、500、600、700、800及850中之每一者可包含附接至面板組件300之安裝於LC面板組件300上或一捲帶式封裝(TCP)類型中的一可撓性印刷電路(FPC)薄膜上的至少一積體電路(IC)晶片。或者，處理單元400、500、600、700、800及850中至少一者可連同訊號線G1 －Gn 、Y1 －Ym 、S1 －SN 、Psg及Psd、切換元件Qs1、Qs4及Qs5及感光元件Qp3整合於面板組件300中。或者，所有處理單元400、500、600、700、800及850可整合於一單一IC晶片中。或者，處理單元400、500、600、700、800及850之至少一者或處理單元400、500、600、700、800及850之至少一者中的至少一電路元件可安置於單一IC晶片的外部。
如圖9中所示，資料驅動器500、感應訊號處理器800、切換單元850及訊號控制器600整合於一複合IC 2000中。該複合IC 2000可建構為一單一晶片。
圖9中所示的複合IC 2000包括一灰度電壓產生器550、一影像資料驅動器500、複數個輸出緩衝器510、複數個放大器810、一取樣保持電路820、一並聯至串聯轉換器830、一類比數位轉換器840、一切換單元850、一介面610、一訊號控制器600及一電力單元900。
切換單元850與資料線Y1 －Ym 耦接且包括複數個連接資料線Y1 －Ym 至輸出緩衝器510及放大器810中之任一者之開關。
輸出緩衝器510藉由切換單元850自影像資料驅動器500輸出影像資料電壓至資料線Y1 －Ym 。
放大器810藉由切換單元850放大來自資料線Y1 －Ym 的感應器資料訊號。此等放大的感應器資料訊號傳遞至並聯至串聯轉換器830。
切換單元850之開關之數目可藉由感應電路SC3及SC4的列之解析度確定。在上述實例中，當LCD與感應電路之解析度皆與QVGA相等時，輸出緩衝器510之數目為放大器810及開關之數目的三倍。因此，資料線Y1 －Ym 之三分之二不與任何開關耦接且可直接連接至輸出緩衝器510。
複合IC 2000之其它元件之功能大體與圖4中所示的彼等元件相同且其中之詳細描述將省略。
在此實施例中，訊號線之數目減少以增加像素PA之孔徑比及減少複合IC 2000的輸入/輸出端子之數目。
以下將詳細描述圖6－9中所示之LCD之運行。
訊號控制器600產生一基於輸入控制訊號CNT之切換訊號SWS且供應切換訊號SWS至切換單元850。
當切換訊號SWS處於一高水平時，切換單元850啟動開關以連接資料線Y1 －Ym 至輸出緩衝器510。相反，當切換訊號SWS處於一低位準時，切換單元850啟動開關以連接資料線Y1 －Ym 至放大器810。如以上所描述，可存在比輸出緩衝器510更少的放大器810，所以某些資料線Y1 －Ym 不連接至開關而維持一至個別輸出緩衝器510之恆定連接。
回應於影像資料控制訊號CONT2，影像資料驅動器500為像素PX之群接收一數位影像訊號DAT之封包且將數位影像訊號DAT轉換為類比影像資料訊號。當切換訊號SWS處於高位準時，影像資料驅動器500藉由輸出緩衝器510及切換單元850應用類比影像資料訊號至影像資料線Y1 －Ym 。
影像掃描驅動器400回應於來自訊號控制器600之影像掃描控制訊號CONT1以一高位準進行供應掃描訊號g1 －gn 。此在切換訊號SWS之高位準週期期間打開連接至影像掃描線G1 －Gn 之切換電晶體Qs1。應用至影像資料線Y1 －Ym 之影像資料訊號接著藉由啟動的切換電晶體Qs1供應至像素PX之顯示電路DC。
感應器掃描驅動器700使感應器掃描訊號gs1 －gsN 在一高位準以在切換訊號SWS之低位準週期期間回應於感應控制訊號CONT3打開連接至感應器掃描線s1 －sN 之切換元件Qs4及Qs5。接著，切換元件Qs4及Qs5輸出感應器輸出訊號至資料線Y1 －Ym 以形成感應器資料訊號。感應器資料訊號輸入感應訊號處理器800中。
感應訊號處理器800在切換訊號SWS之低位準週期期間自放大器810讀取感應器資料訊號且回應於感應器資料控制訊號CONT4處理讀取的感應器資料訊號。
圖10A展示影像掃描訊號g1 －gn 及感應器掃描訊號gs1 －gsN 之實例。
圖10A中所示的切換訊號SWS在一1H週期中具有一高位準及一低位準。當LCD及感應電路之解析度皆與QVGA相等時，影像掃描訊號g1 －gn 及感應器掃描訊號gs1 －gsN 交替地變高以交替於用於顯示操作的影像資料訊號之應用與用於感應操作的感應器資料訊號之接收之間。當LCD之解析度與QVGA相等且感應電路C1及C2之解析度與QQVGA相等時，無論何時兩影像掃描訊號g1 －gn 變高，一感應器掃描訊號gs1 －gsN 變高。
圖10B展示影像掃描訊號g1 －gn 及感應器掃描訊號gs1 －gsN 之另一實例。
在圖10B中所示的實例中，在所有影像掃描訊號g1 －gn 順次變高後，接著感應器掃描訊號gs1 －gsN 順次變高。在此情況下，切換訊號SWS具有一訊框之一週期。
在一訊框期間，所有影像掃描線G1 －Gn 及所有感應器掃描線S1 －SN 供應有影像掃描訊號g1 －gn 及感應器掃描訊號gs1 －gsN 。然而，在其它實施例中，可每兩個或更多訊框地執行圖10A或圖10B中所示之感應操作。
圖10A及10B中所示之切換訊號SWS之高位準週期及低位準週期之比率可變化。
切換單元850可整合於面板組件300中自複合IC 2000分離。
複合IC 1000及2000可用於其它類型平板顯示器(諸如有機發光二極體(OLED)顯示器及電漿顯示面板(PDP))中。
雖然本發明之較佳實施例已在上文詳細加以描述，但是應清晰地瞭解許多本文教示的基本發明概念的可對於熟習此項技術者是顯而易見之變化及/或修改將仍然在附加申請專利範圍中界定的本發明之精神及範疇內。
100,200．．．面板
300．．．液晶面板組件
400．．．影像掃描驅動器
500．．．影像資料驅動器
510．．．輸出緩衝器
550．．．灰度電壓產生器
600．．．訊號控制器
610．．．介面
700．．．感應器掃描驅動器
800．．．感應訊號處理器
810．．．放大器
820．．．取樣保持電路
830．．．並聯至串聯轉換器
840．．．類比數位轉換器
1000,2000．．．複合積體電路
Clc．．．液晶電容器
CNT．．．輸入控制訊號
CONT1,CONT2,CONT3,CONT4．．．控制訊號
Cp1,Cp2．．．感應器電容器
Cst．．．儲存電容器
D1 －Dm ．．．影像資料線
DAT．．．輸出影像訊號
DC．．．顯示電路
DE．．．資料啟用訊號
DSN．．．數位感應器資料訊號
G1 －Gn ．．．影像掃描線
g1 －gN ．．．影像掃描訊號
gs1 －gsN ．．．感應器掃描訊號
Hsync．．．水平同步訊號
P1 －PM ．．．感應器資料線
Psd．．．輸入電壓線
Psg．．．控制電壓線
PU1,PU2．．．感壓元件
PW．．．電力
PX1,PX2．．．像素
Qp1,Qp3．．．感光元件
Qp2,Qp4．．．驅動電晶體
Qs1,Qs2,Qs3,Qs4,Qs5．．．切換元件
R,G,B．．．輸入影像訊號
S1 －SN ．．．感應器掃描線
SC1,SC3．．．感光電路
SC2,SC4．．．感壓電路
SW1,SW2．．．開關
SWS．．．切換訊號
Vcom．．．共同電壓
Voff．．．閘極關電壓
Von．．．閘極開電壓
Vsync．．．垂直同步訊號
圖1為一根據本發明之一實施例之LCD的方塊圖；圖2為一包括一根據本發明之一實施例之LCD的一感光電路的像素之等效電路圖；圖3為一包括一根據本發明之一實施例之LCD的一感壓電路的像素之等效電路圖；圖4為一包括一根據本發明之一實施例之LCD的一驅動裝置的複合積體電路(IC)之方塊圖；圖5為一包括一安置於一面板上的複合IC晶片之LCD之示意平面圖；圖6為一根據本發明之另一實施例之LCD的方塊圖；圖7為一包括一根據本發明之另一實施例之LCD的一感光電路的像素之等效電路圖；圖8為一包括一根據本發明之另一實施例之LCD的一感壓電路的像素之等效電路圖；圖9為一包括一根據本發明之另一實施例之LCD的一驅動裝置的複合積體電路(IC)之方塊圖；圖10A及10B為說明一包括一複合IC晶片之LCD的各種訊號之例示時序圖。
500．．．影像資料驅動器
510．．．輸出緩衝器
550．．．灰度電壓產生器
600．．．訊號控制器
610．．．介面
810．．．放大器
820．．．取樣保持電路
830．．．並聯至串聯轉換器
840．．．類比數位轉換器
900．．．電力單元
1000．．．複合積體電路

Claims (20)

  1. 一種用以驅動一顯示裝置之裝置，其包括複數個顯示電路、複數個感應電路及連接至該等顯示電路及該等感應電路之複數個資料線，該裝置包含：一影像資料驅動器，其將影像訊號轉換為影像資料訊號且將該等影像資料訊號應用至一第一組該等資料線；一感應訊號處理器，其自一第二組該等資料線接收類比感應器資料訊號且處理該等感應器資料訊號以產生數位感應器資料訊號；及一訊號控制器，其接收該等影像訊號且控制該影像資料驅動器及該感應訊號處理器，其中該影像資料驅動器、該感應訊號處理器及該訊號控制器整合於一單一積體電路晶片中。
  2. 如請求項1之裝置，其中該感應訊號處理器包含：複數個放大器，其放大該等類比感應器資料訊號；一取樣保持電路，其過濾該等放大的類比感應器資料訊號且對該等過濾的類比感應器資料訊號執行一取樣保持操作；及一類比數位轉換器，其將該等類比感應器資料訊號轉換為該等數位感應器資料訊號。
  3. 如請求項2之裝置，其進一步包含一轉換來自該取樣保持電路的該等類比感應器資料訊號之並聯至串聯轉換器。
  4. 如請求項2之裝置，其中該影像資料驅動器包含複數個輸出該等影像資料訊號之輸出緩衝器。
  5. 如請求項4之裝置，其進一步包含一耦接至該等資料線且選擇性地連接該等資料線至該等放大器及該等輸出緩衝器中之任一者之切換單元。
  6. 如請求項4之裝置，其中該第一組資料線包含連接於該等顯示電路與該等影像資料驅動器之間的影像資料線，且該第二組資料線包含連接於該等感應電路與該感應訊號處理器之間的感應器資料線。
  7. 如請求項6之裝置，其中該等放大器耦接至該積體電路晶片之輸入端子且該等輸出緩衝器耦接至該積體電路晶片之輸出端子。
  8. 如請求項7之裝置，其中該積體電路晶片之該等輸入端子及該等輸出端子中之至少兩個輸出端子交替地排列。
  9. 如請求項1之裝置，其進一步包含一整合於該積體電路晶片中且供應影像掃描訊號至該等顯示電路的影像掃描驅動器。
  10. 如請求項1之裝置，其進一步包含一整合於該積體電路晶片中且供應感應器掃描訊號至該等感應電路的感應器掃描驅動器。
  11. 如請求項1之裝置，其中該等感應電路包含感光電路及感壓電路，其感應一觸碰。
  12. 一種顯示裝置，其包含：複數個顯示影像之顯示電路；複數個感應物理量之感應電路；複數個連接至該等顯示電路及該等感應電路之資料線；一影像資料驅動器，其將影像訊號轉換為影像資料訊號且將該等影像資料訊號應用至一第一組該等資料線；一感應訊號處理器，其自一第二組該等資料線接收類比感應器資料訊號且處理該等感應器資料訊號以產生數位感應器資料訊號；及一訊號控制器，其接收該等影像訊號且控制該影像資料驅動器及該感應訊號處理器，其中該影像資料驅動器、該感應訊號處理器及該訊號控制器整合於一單一積體電路晶片中。
  13. 如請求項12之顯示裝置，其中該感應訊號處理器包含：複數個放大器，其放大該等類比感應器資料訊號；一取樣保持電路，其過濾該等放大的類比感應器資料訊號且對該等過濾的類比感應器資料訊號執行一取樣保持操作；及一類比數位轉換器，其將該等類比感應器資料訊號轉換為該等數位感應器資料訊號。
  14. 如請求項13之顯示裝置，其進一步包含一轉換來自該取樣保持電路的該等類比感應器資料訊號之並聯至串聯轉換器。
  15. 如請求項13之顯示裝置，其中該影像資料驅動器包含複數個輸出該等影像資料訊號之輸出緩衝器。
  16. 如請求項15之顯示裝置，其進一步包含一耦接至該等資料線且選擇性地連接該等資料線至該等放大器及該等輸出緩衝器中之任一者之切換單元。
  17. 如請求項15之顯示裝置，其中該第一組資料線包含連接於該等顯示電路與該等影像資料驅動器之間的影像資料線，且該第二組資料線包含連接於該等感應電路與該感應訊號處理器之間的感應器資料線。
  18. 如請求項17之顯示裝置，其中該等放大器耦接至該積體電路晶片之輸入端子且該等輸出緩衝器耦接至該積體電路晶片之輸出端子。
  19. 如請求項18之顯示裝置，其中該積體電路晶片之該等輸入端子及該等輸出端子之至少兩個輸出端子交替地排列。
  20. 如請求項8之顯示裝置，其中兩個相鄰感應器資料線間的一距離係自約0.1 mm至約5.0 mm。
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