TWI428805B - 顯示裝置及電子機器 - Google Patents

Description

顯示裝置及電子機器

本發明係有關於一種具備觸控面板功能的顯示裝置。

近年來，具備觸控面板功能的顯示裝置廣泛地用於許多用途，其中，觸控面板功能係指藉由觸摸顯示螢慕所顯示的畫面便可操作該機器。就應用上述顯示裝置的機器而言，例如是金融機關的自動櫃員機(ATM)、車站的售票機、行動電話機、行動遊戲機、行動音樂播放器、自動導航系統、個人數位助理等。

觸控面板功能可以藉由類比電阻膜方式、光感測器方式、或靜電容量方式等各種方式而應用。

類比電阻膜方式係藉由將彼此間具有空隙而貼合之2片透明電極基板設在玻璃基板上，以實現觸控面板功能。在透明電極基板的呈現面亦可設置例如是PET等的極薄膜。一但對設有薄膜的面施加物理力的話，2片透明電極基板會接觸而有電流流動。由於透明電極基板之電阻引起的分壓比係因應基板彼此接觸的位置而改變，所以藉由測定分壓比，可以偵測外力施加之位置的座標。

光感測器方式係藉由在顯示裝置的各畫素置入光感測器，並偵測發自各畫素的光是否因為來自外部的接觸而被遮蔽，來實現觸控面板功能。

靜電容量方式係藉由在顯示面板的整體表面設置靜電感測器，並偵測顯示面板表面因任一物體靠近時發生放電現象所引起的電荷改變，來實現觸控面板功能。

相關內容可參考下列專利文獻：

專利文獻1：特開平07-302168號公報；以及

專利文獻2：特開平07-334289號公報。

但是，上述習知的方式必須在顯示面板的顯示區域設置用於實現觸控面板功能的構成，如此一來不僅對成本有不良影響，且有降低穿透率、對比及/或反射率等顯示性能的問題。

有鑒於上述問題，本發明提供一種不會降低顯示性能，又具備觸控面板功能的顯示裝置及具有該顯示裝置的電子機器。

本發明的顯示裝置具有相對配置之第1及第2透光基板，液晶層配置於第1及第2透光基板之間。至少一個觸控感測器配置於第1及第2透光基板之任一周緣部上。觸控感測器用來偵測因物體之接觸的外力而使第1及第2透光基板的作動。前述至少一個觸控感測器皆具有設在前述第1透光基板外側面之光感測器、對前述第2透光基板外側面照射光的光源、以及置於前述光感測器與前述光源之間的快門裝置。前述快門裝置根據因外力之作動所導致之第1及第2透光基板的變形，而改變前述光感測器從前述光源接收的光量。

如此一來，顯示裝置可以藉由光學方式偵測玻璃基板等透光基板因物體之接觸而產生之相對位置的改變，來實現觸控感測器功能。

在本發明之顯示裝置的一實施形態中，前述快門裝置係具有設於前述第1透光基板內側面的第1非透光層、以及設於前述第2透光基板內側面的第2非透光層。前述第1及第2非透光層係具有因應前述外力之作動所導致之前述第1及第2透光基板的變形而改變的幅寬，並以在前述第1及第2非透光層之間產生間隙的方式相互且相對地移動；前述快門裝置乃根據前述間隙的幅寬而改變前述光感測器自前述光源接受的光量。

在本實施形態中，前述第2非透光層在前述第1及第2透光基板相互為水平的情況下，以完全閉鎖前述間隙的方式，對著前述第1非透光層最多僅偏移相當於該第1非透光層水平方向之幅寬的量，並設於前述第2透光基板內側面。較佳者，前述第1及第2非透光層中之一個非透光層係具有以預定間隔的間隙而配置之2個以上的矩形部材；另外一個非透光層則具有1個以上的矩形部材，在前述第1及第2透光基板為水平狀態的情況下，以填補前述預定間隔之間隙的方式配置。

在其它實施形態中，前述第2非透光層係在前述第1及第2透光基板相互為水平的情況下，以前述間隙之幅寬為最大且至少部分地重疊前述第1非透光層的方式，設於前述第2透光基板內側面。較佳者，前述第1及第2非透光層皆具有以預定間隔配置之2個以上的矩形部材，且前述第2非透光層之部材係在前述第1及第2透光基板為水平狀態的情況下，以重疊前述第1非透光層之部材的方式配置。

在本發明之顯示裝置的一實施形態中，該顯示裝置更具有接觸位置偵測電路，其中此接觸位置偵測電路係根據前述光感測器自前述光源接受的光量而求出前述物體接觸的位置。

在本發明之顯示裝置的一實施形態中，該顯示裝置為穿透型或半穿透型的液晶顯示裝置；前述光源為設於前述液晶顯示裝置背面，且對著前述液晶層照射光的背光源。

另外，為了達成上述目的，提供具有上述本發明之顯示裝置的電子機器。該電子機器為適用觸控面板功能的電子機器，例如是金融機關的自動櫃員機(ATM)、車站的售票機、行動電話機、行動遊戲機、行動音樂播放器、自動導航系統、個人數位助理、手錶等。

根據本發明之實施形態的話，可以提供不會降低顯示性能又具備觸控面板功能的顯示裝置、以及其電子機器。

以下將參照附圖說明本發明之較佳實施形態。

圖1係繪示一實施形態之具備顯示裝置的電子機器。圖1之電子機器100雖表示為行動電話機，但亦可以是例如金融機關的自動櫃員機(ATM)、車站的售票機、行動電話機、行動遊戲機、行動音樂播放器、自動導航系統、個人數位助理、手錶等其它電子機器。

行動電話機100具有顯示裝置10，而顯示裝置10具備可以將資訊顯示為影像的顯示面板。在本例中，顯示裝置10除了電波狀況及電池残量等行動電話機100的狀態以及時刻等資訊，還顯示使用者藉由觸摸顯示面板表面而可以操作行動電話機100的數字小鍵盤等按鈕。

圖2係繪示圖1之電子機器(亦即行動電話機100)功能構成的方塊圖。行動電話機100具有控制部(CPU)101、記憶部(memory)102、使用者介面部103、及通訊部104。控制部101控制機器全體。記憶部102係記憶控制機器全體的控制程式及用於執行此程式的數據等。使用者介面部103係對使用者提示資訊且接受來自使用者的輸入。使用者介面部103包含圖1之顯示裝置10。通訊部104與行動電話網及數據通訊網等網路連接，並透過網路而與外部進行通訊。

在作動時，控制部101在顯示裝置10產生用於顯示資訊的資訊顯示訊號，並將資訊顯示訊號供給至顯示裝置10。顯示裝置10根據藉由控制部101而供給之資訊顯示訊號，在顯示面板將資訊顯示為影像。在可以操作行動電話機100之數字小鍵盤等按鈕藉由顯示裝置10而顯示的情況下，使用者可以藉由觸摸顯示有按鈕之顯示面板表面部分，而將對應此按鈕之預定功能發揮在行動電話機100。顯示裝置10偵測使用者所觸摸之顯示面板表面部分的位置，作為在顯示面板中之座標資訊而傳送至控制部101。控制部101辨識與座標資訊對應之使用者輸入，例如，執行控制通訊部104並與外部通訊裝置通訊的處理、在顯示裝置10產生用於顯示下一畫面之數據訊號的處理、及/或將使用者輸入記憶至記憶部102的處理等適宜的處理。因此，例如，記憶體102內記憶了在顯示面板中之座標資訊以及與使用者輸入相關的找查表(lookup table)。

顯示裝置10具有控制電路201、影像記憶體202、電源電路203、源極驅動器204、閘極驅動器205、顯示面板206、背光源207、及接觸位置偵測電路210。顯示面板206具有配置成行及列之矩陣狀的複数個畫素(圖未顯示)。各畫素係位於自源極驅動器204延伸之源極線以及自閘極驅動器205延伸之閘極線交錯的區域，且具有至少1個液晶胞等顯示元件以及至少1個使電流流至該顯示元件的驅動開關元件。

控制電路201從輸入之同步訊號產生用於控制影像記憶體202、電源電路203、源極驅動器204、閘極驅動器205、及背光源207的個別控制訊號，並將此些訊號供給至各部。

影像記憶體202暫時記憶輸入之顯示數據，使其與藉由控制電路201而供給之記憶體控制訊號同步，並將應在顯示面板206顯示之畫素數據輸出至源極驅動器204。在其它實施例中，影像記憶體202亦可包含在控制電路201中。

在此，同步訊號及顯示數據係包含在自圖2之控制部101輸出的資訊顯示訊號內。

電源電路203與藉由控制電路201供給之電源控制訊號同步，並產生源極驅動器204用之驅動電壓Vs、閘極驅動器205用之驅動電壓Vg、及顯示面板206之共通電極用的共通電壓Vcom，且將此些電壓分別往源極驅動器204、閘極驅動器205、及顯示面板206輸出。

源極驅動器204與藉由控制電路201供給之源極驅動器控制訊號同步，並接收從影像記憶體202輸出之畫素數據，且藉由源極線將對應此畫素數據之電壓施加至顯示面板206。

閘極驅動器205與藉由控制電路201供給之閘極驅動器控制訊號同步，並藉由閘極線對顯示面板206施加控制各畫素之開關元件的掃描電壓，以啟動/關閉各畫素之開關元件。

顯示面板206具有由液晶物質構成之液晶層的方式且設置於相對配置具有穿透性的第1及第2基板(參照圖4)間。第1基板設有呈矩陣狀配置之畫素電極，第2基板設有對向基板(亦稱為共通電極)。藉由在第1及第2基板之間置入液晶物質，形成上述畫素之矩陣配置。對畫素電極之電壓施加係回應藉由閘極驅動器205供給之掃描電壓進行開關元件啟動/關閉控制的動作。在啟動期間，數據電壓施加於畫素電極與對向電極之間時，液晶分子之配向係以使背光源207發出之光產生偏光的方式而改變。如此一來，顯示面板206可以顯示影像。

顯示面板206更在畫素矩陣配置形成之影像顯示區域的周緣部非顯示區域，設置第1及第2觸控感測器208、209。第1觸控感測器208係面對顯示面板206之正面，配置於左端或右端之至少一方；第2觸控感測器209面對顯示面板206之正面，配置於上端或下端之之至少一方。藉由觸控感測器208及209之組合，在物體接觸顯示面板206表面的情況下，可以偵測顯示面板206中之接觸位置。

接觸位置偵測電路210將觸控感測器208及209所偵測之顯示面板206中接觸位置的資訊，轉換成控制電路201可以處理的形式，供給至控制電路201。控制電路201根據接觸位置偵測電路210所供給之資訊進行適當的處理。在本實施形態中，雖然接觸位置偵測電路210與控制電路201分別設置，但是亦能以組入控制電路201的方式而構成。在其它實施例中，雖然接觸位置偵測電路210可由低温多晶矽型之TFT而構成，但是也能以組入顯示面板206的方式而構成。

圖4係繪示一實施形態之觸控感測器的構成。在圖4中，此觸控感測器的構成雖然以第1觸控感測器208為例進行說明，但是請注意，第2觸控感測器209亦具有同様構成。

如上述，顯示面板206(圖3)係具有以夾住內封液晶物質之液晶層303的方式而相對配置之第1及第2透光基板301、302，而觸控感測器208設於顯示面板206周緣部的非顯示區域。一般而言，基板301及302之間設有間隔物304以保留用於注入液晶物質的空隙，其中，間隔物304係以預定間隔而配置。

觸控感測器208具有光感測器307、光源(在本實施形態中為圖3之背光源207)、以及快門部310。光感測器307設於第1基板301外側面。光源不限於背光源207，亦能以對著第2基板302外側面照射光的方式而設置，如反射型液晶顯示裝置一樣，在不用背光源之構造的顯示裝置中須設置觸控感測器專用光源。相反地，如本例一樣，在使用背光源207作為觸控感測器用之光源的情況下，可以獲得減少零件數目及基板面積等效果。快門部310設於光感測器307與光源之間，因應使用者手指等物體接觸顯示面板所引起之第1及第2透光基板301、302的變形，而改變光感測器307從光源接受的光量。

快門部310具有遮蔽光之性質的第1及第2非透光層305及306。第1非透光層305設於第1基板301內側面(也就是與第2基板302相對之面)：第2非透光層306設於第2基板302內側面(也就是與第1基板301相對之面)。在圖示之實施形態中，第2非透光層306在第1及第2基板301、302為水平狀態的情況下，對著第1非透光層305最多僅偏移相當於第1非透光層305水平方向之幅寬的量而配置。具體而言，第1非透光層305具有彼此以一定間隔而配置之矩形部材；另一方面，第2非透光層306具有以填補第1非透光層305之部材間之間隙的方式而配置的矩形部材。在此實施形態中，當顯示面板未被物體接觸時，因為第1及第2基板301、302保持水平狀態，所以快門部310遮蔽自光源至光感測器307的光。結果，此時光感測器307從光源接受的光量為零。

圖5係繪示圖4之觸控感測器於物體接觸情況下的狀態。在使用者手指等物體接觸顯示面板的情況下，伴隨物體之接觸的外力在第1基板301作動，其作用透過間隔物304而於第2基板302作動。如此一來，第1及第2基板301、302係如圖所示般以接觸位置為中心而撓曲。在第1及第2基板301、302撓曲成圓弧狀的情況下，因為第1及第2基板301、302個別之曲率半徑相異，所以各基板所設之第1及第2非透光層305、306的相對位置係沿著基板的方向偏移。具體而言，第1非透光層305之位置係向著顯示面板之外側方向而移位，第2非透光層306之位置係向著顯示面板之內側方向而移位。因為上述第1及第2非透光層305、306相對位置的改變，快門部310產生了讓自光源至光感測器307之光線穿透的間隙。光感測器307偵測通過快門部301之間隙的光線。

接觸位置愈靠近觸控感測器208則關於觸控感測器208之第1及第2基板301、302的曲率半徑愈短，第1及第2非透光層305、305之相對位置之偏移變大。快門部310所產生之間隙幅寬因應此相對位置偏移之程度而改變，結果，光感測器307從光源接受的光量也改變。

觸控感測器208將表示藉由光感測器307所偵測之光量的訊號輸出至接觸位置偵測電路210(圖3)。觸控感測器209也同様地將偵測訊號輸出至接觸位置偵測電路210。接觸位置偵測電路210根據觸控感測器208及209個別輸出之訊號，可以求算顯示面板206中接觸之位置。

在其它實施形態中，在第1及第2透光基板301、302為相互水平的情況下，第2非透光層306亦能以其與第1非透光層305之間所產生的間隙幅寬為最大的方式而設置。具體而言，在第1非透光層305具有彼此以一定間隔配置之矩形部材的實施形態中，第2非透光層306在第1及第2透光基板301、302呈水平狀態的情況下係具有與第1非透光層305之部材重疊而配置的矩形部材。在此實施形態中，在顯示面板未受物體接觸且第1及第2基板301、302保持水平狀態的情況下，快門部310以光感測器307從光源接受之光量為最大的方式，使來自光源至光感測器307的光得以穿透。另一方面，在因物體接觸引起之外力作動而導致第1及第2透光基板301、302變形的情況下，第1及第2非透光層305、306間之間隙幅寬變窄，光感測器307從光源接受的光量也減少。

如此一來，本實施形態之顯示裝置10係藉由偵測物理性外力施加時所導致之2片基板相對位置的改變，作為光學的改變，而可以實現觸控面板功能。另外，本實施形態之顯示裝置10不同於習知技術，因為用於實現觸控面板功能的構成不必設於顯示面板之顯示區域，所以不會降低顯示性能。

在此，為了便於說明，雖然將第1及第2基板301、302之撓曲方式表示為圓弧狀，但是也並非一定撓曲成圓弧狀。隨著第1及第2基板301、302個別之材質、厚度及/或設置位置等種種條件變化，兩者的撓曲方式必然不同。因此，觸控感測器之配置、構造及/或數目並不限於此所揭露者，亦可因應第1及第2基板301、302個別之撓曲方式、或用途或所要求之精度等其它要因，以能適當地偵測上述基板間相對位置之改變的方式進行選擇。例如，接觸感度乃是根據在第1及第2基板301、302呈水平狀態時，第2非透光層306對第1非透光層305如何偏移配置而決定。接觸感度當第1非透光層305與第2非透光層306之重複部分愈狹窄時則愈敏感，且在小的外力下具有高的反應性。

以上，雖然說明了用於實施發明的最佳實施例，但是本發明並不限於此。在不損及本發明之主旨的範圍內當可進行種種變更。

本發明之顯示裝置不限於上述實施形態之主動矩陣型液晶顯示裝置，也可以是具有夾著液晶層而相對配置之第1及第2透光基板之構成的顯示裝置。例如，本發明之顯示裝置亦可應用STN液晶、或可以僅顯示計算機、數位式手錶或計時器等預定數字、文字及/或記號的段式(segment)液晶。

雖然本案是以若干最佳實施例做說明，但精於此技藝者能在不脫離本案精神與範疇下做各種不同形式的改變。以上所舉實施僅用以說明本案而已，非用以限制本案之範圍。舉凡不違本案精神所從事的種種修改或變化，俱屬本案申請專利範圍。

10．．．顯示裝置

100．．．電子機器

101．．．控制部(CPU)

102．．．記憶部(memory)

103．．．使用者介面部

104．．．通訊部

201．．．控制電路

202．．．影像記憶體

203．．．電源電路

204．．．源極驅動器

205．．．閘極驅動器

206．．．顯示面板

207．．．光源(背光源)

208、209．．．觸控感測器

210．．．接觸位置偵測電路

301、302．．．透光基板

303．．．液晶層

304．．．間隔物

305、306．．．非透光層

307．．．光感測器

310．．．快門部

圖1係繪示一實施形態之具備顯示裝置的電子機器。

圖2係繪示圖1之電子機器之功能構成的方塊圖。

圖3係繪示一實施形態之顯示裝置全體構成的電路圖。

圖4係繪示一實施形態之觸控感測器的構成。

圖5係繪示圖4之觸控感測器於物體接觸情況下的狀態。

301、302．．．透光基板

303．．．液晶層

304．．．間隔物

305、306．．．非透光層

307．．．光感測器

Claims (9)

1. 一種顯示裝置，具有相對配置以夾置液晶層的第一與第二透光基板，包括至少一觸摸感測器，配置於該第一與第二透光基板的邊緣部的任一者，用以偵測因物體的接觸伴隨而生的外力在該第一與第二透光基板上作用的情況，其中該至少一觸摸感測器各包括：一光感測器，設於該第一透光基板的外側面；一光源，面向該第二透光基板的外側面照光；以及一快門裝置，設於該光感測器與該光源之間，因應該外力的作用所致第一與第二透光基板的形變，使該光感測器從該光源所接收到的光量產生變化。
2. 如申請專利範圍第1項之顯示裝置，其中該快門裝置包括：第一非透光層，設於該第一透光基板的內側面；以及第二非透光層，設於該第二透光基板的內側面；該第一與第二非透光層因應該外力的作用所致第一與第二透光基板的形變而有寬度變化，並互相相對移動而使該第一與第二非透光層間產生間隙，該快門裝置因應該間隙的寬度而使該光感測器從該光源所接收到的光量產生變化。
3. 如申請專利範圍第2項之顯示裝置，其中該第二非透光層設於該第二透光基板的內側面，以於該第一與第二透光基板互相呈水平的情況下，相對於該第一非透光層移動該第一非透光層的水平方向的最大寬度，以使該間隙完全閉鎖。
4. 如申請專利範圍第3項之顯示裝置，其中該第一與第二非透光層中之一非透光層包括兩個以上以特定間隔間隙配置的矩形部材，另一非透光層包括一個以上在該第一與第二透光基板呈水平狀態時填補該特定間隔間隙而配置的矩形部材。
5. 如申請專利範圍第2項之顯示裝置，其中該第二非透光層設於該第二透光基板的內側面，以於該第一與第二透光基板互相呈水平的情況下至少部分與該第一非透光層重疊，以使該間隙的寬度最大化。
6. 如申請專利範圍第5項之顯示裝置，其中該第一與第二非透光層各包括兩個以上以特定間隔配置的矩形部材，該第一非透光層的部材於該第一與第二透光基板呈水平狀態時，與該第二非透光層的部材重疊配置。
7. 如申請專利範圍第1項之顯示裝置，更包括一接觸位置偵測電路，其根據該光感測器從該光源所接收到的光量而求得該物體的接觸位置。
8. 如申請專利範圍第1項之顯示裝置，其中該顯示裝置為穿透型或半穿透型的液晶顯示裝置，該光源設於該液晶顯示裝置的背面，為一朝向液晶層照光的背光源。
9. 一種電子機器，具有如申請專利範圍第1項之顯示裝置。