TWI438692B - 包括感測元件之顯示器裝置 - Google Patents

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TWI438692B
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Hyung-Guel Kim
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Samsung Display Co Ltd
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Description

包括感測元件之顯示器裝置 發明領域
本發明係有關包括感測元件之一種顯示器裝置以及其驅動方法。
 發明背景
一液晶顯示器(LCD)包括設有像素電極與一共同電極之一對面板，以及具有插入該等面板間之電介質各向異性的一液晶層。該等像素電極安排於一矩陣中並連接至諸如薄膜電晶體(TFT)之切換元件，藉此該等像素電極逐列來接收影像資料電壓。該共同電極涵蓋該等兩面板其中之一的整個表面，並以一共同電壓來供應。該共同電極之對應部位、與該液晶層之對應部位的一像素電極形成一液晶電容器。該液晶電容器以及與其連接之一切換元件形成一像素之基本元件。
一LCD藉由施用電壓於像素電極與一共同電極來產生電場，並改變該電場強度來調整通過一液晶層之光線的透光率，因而可顯示影像。
一觸碰式螢幕面板是以手指或一尖筆觸碰來寫字、畫圖、或指示諸如電腦之一裝置來使用按鈕以執行指令的一種設備。該觸碰式螢幕面板具有其機構來判定是否存有觸碰及其位置。該觸碰式螢幕面板典型是附接於諸如一LCD之一顯示器裝置。然而，設有一觸碰式螢幕面板之一LCD 由於該觸碰式螢幕面板的成本使其製造成本相當高，由於該觸碰式螢幕面板附接於該LCD之額外步驟使其產量低，而且使該LCD之亮度降低、使該LCD之厚度增加、等等。
包括薄膜電晶體之光感測器已合併於一LCD之像素而非一觸碰式螢幕面板之像素。一光感測器感測該顯示器之一區域的光線變動事件時，會告知該LCD是否為一使用者手指或其他架構觸碰該螢幕，以及施加該觸碰之位置。
然而，一光感測器之特性取決於諸如外部光線之強度、背光燈之強度、溫度、等等的環境因素。結果是，該等因素會造成該光線感測功能存有許多誤差，藉此該光感測器會告知實際不存在之一觸碰的存在，或是未告知一實際觸碰的存在。
 發明概要
本案提供一種顯示器裝置，其包括：一顯示器面板單元；一第一感測器，於該顯示器面板單元形成，並根據一外部光線而產生一第一感測信號；以及一第二感測器，於該顯示器面板單元形成，並用以回應一觸碰而產生一第二感測信號。
該第一感測器可包括一開關，用以響應該觸碰，更特定於響應該觸碰之壓力而連接至一預定電壓。
該開關可包括一第一電極以及與該第一電極隔開之一第二電極，並連接至該預定電壓，而該第二電極與該第一電極用以響應施加至該第二感測器之壓力而形成一電氣連 接。
該顯示器面板單元可包括一第一面板與面對該第一面板並與該第一面板隔開之一第二面板，其中介於該第一面板與該第二面板間之距離可由施於該第二面板之壓力來改變。
該第一感測器可包括置於該第一面板之一第一感測電極，以及置於該第二面板之一第二感測電極。
該顯示器面板單元更可包括置於該等第一面板與第二面板間之一液晶層。
該顯示器面板單元更可包括置於該第一面板之一第一顯示器電極，以及置於該第二面板之一第二顯示器電極。
該第二感測電極與該第二顯示器電極可彼此連接並形成一連續平面。
介於該第一感測電極與該第二感測電極間之距離可以小於介於該第一顯示器電極與該第二顯示器電極間之距離。
該第二感測電極與該第一感測電極可用以響應其一施加壓力而形成一電氣連接。
該第二面板更可包含置於該第二感測電極下方，並面對該第一顯示器電極之一隆起。
介於該第一感測電極與該第二感測電極間之距離可以從約0.1微米至約1.0微米。
該顯示器面板單元更可包括置於該第一面板與該第二面板之一間隔件。
根據本發明之另一實施例，用於檢測一觸碰之一顯示器裝置包括：施以一觸碰之一顯示器面板；於該顯示器面板上形成並感測一第一實體量之一第一感測器；以及於該顯示器面板上形成並感測不同於該第一實體量之一第二實體量的一第二感測器，其中該觸碰會改變該等第一與第二實體量。
由該觸碰造成之第一實體量的變動，其範圍較由該觸碰造成之第二實體量的變動寬。
該第二實體量可包括光線之照度，而該第一實體量可包括壓力。
該第一感測器可包括一開關，用以響應該第二實體量之變動而產生一雙態輸出信號，而該第二感測器可產生一指示信號，其大小取決於該第二實體量之大小。
該第二實體量對於非觸碰之一刺激較該第一實體量敏感。
根據本發明之一實施例的一顯示器裝置包括：一顯示器面板單元；多個第一感測器，於該顯示器面板單元上形成並根據一外部光線而產生第一感測信號；以及多個第二感測器，於該顯示器面板單元上形成並用以響應一觸碰而產生第二感測信號。
該等第二感測器之每一個可包括用以響應該觸碰而連接至一預定電壓之一開關。
該第二感測器可包括一第一電極以及與該第一電極隔開並連接至該預定電壓之一第二電極，而該第二電極與該 第一電極可用以響應施於其上之一壓力而連接。
該等第二感測器可具有小於該等第一感測器之解析度。
該顯示器裝置更可包括顯示影像之多個像素，其中該等第一感測器之解析度約是該等像素之解析度的四分之一。
該等第二感測器之至少兩個可具有共同連接之輸出，並可同時輸出該等第二感測信號。
該顯示器裝置更可包括：連接至該等第一感測器之輸出的多條第一感測器資料線；連接至該等第二感測器之輸出，並替代安排為該等第一感測器資料線的多條第二感測器資料線；多條感測器感測線，連接至該等第二感測器單元，並發射使該等第二感測器輸出該等第二感測信號之信號。
該等第二感測器資料線之其中之二或該等感測器掃描線之其中之二可彼此連接。
該顯示器裝置更可包括於該顯示器面板上形成以顯示影像之多個像素。
該等像素可以一共同電壓來供應，而該等第二感測器可用以響應該觸碰而以該共同電壓來供應。
該共同電壓可於第一與第二準位間擺動，而該共同電壓具有該第一準位時，該等第一與第二感測器可輸出該等第二感測信號。
該等第一感測器與該等第二感測器可放置於該等像素 之外側。
圖式簡單說明
本發明根據以下詳述之實施例並參照伴隨圖式，會變得更加明顯，其中：第1圖是一根據本發明之一實施例的一LCD之方塊圖；第2圖是一根據本發明之一實施例，一LCD之一像素的等效電路圖；第3圖是一根據本發明之一實施例，一LCD中包括一光感測單元的一像素之等效電路圖；第4圖是一根據本發明之一實施例，一LCD中包括一壓力感測單元之一像素的等效電路圖；第5A圖與第5B圖是一第1圖所示包括壓力感測單元之面板組件，不具有觸碰與具有觸碰下的範例示意截面圖；第6圖繪示根據本發明之一實施例，一LCD之像素與感測單元的一安排；第7圖繪示根據本發明之另一實施例，一LCD之像素與感測單元的一安排；以及第8圖繪示根據本發明之一實施例的一共同電壓與掃描信號之範例波形。
 較佳實施例之詳細說明
參照伴隨圖式本發明將說明如下，其中亦顯示本發明之較佳實施例。
圖式中，層次與區域之厚度會誇大以求清晰呈現。所有圖式中相同數字表示相同元件。需了解當諸如一層、區域、或基體之一元件參照為在另一元件“上”時，其可直接於其他元件上或可出現插入元件。相較之下，當一元件參照為“直接”在另一元件上時，便不會出現插入元件。
現將參照第1、2、3與4圖來詳細說明根據本發明之一實施例的一液晶顯示器。
第1圖是一根據本發明之一實施例的一LCD之方塊圖，第2圖是一根據本發明之一實施例，一LCD之一像素的等效電路圖，第3圖是一根據本發明之一實施例，一LCD中包括一光感測單元的一像素之等效電路圖，第4圖是一根據本發明之一實施例，一LCD中包括一壓力感測單元之一像素的等效電路圖。
參照第1圖，根據一實施例之一LCD包括一液晶(LC)面板組件300。該LCD更包括一影像掃描驅動器400、一影像資料驅動器500、一感測器掃描驅動器700、以及與該面板組件300耦合之一感測信號處理器800、與該影像資料驅動器500耦合之一灰色電壓產生器550、以及控制上述元件之一信號控制器600。
參照第1圖至第4圖，該面板組件300包括多條顯示器信號線G1 －Gn 與D1 －Dm 、多條感測器信號線S1 －SN 、P1 －PM 、Psg與Psd、連接至該等顯示器信號線G1 －Gn 與D1 －Dm 並實質安排於一矩陣之多個像素PX、以及連接至該等感測器信號線S1 －SN 、P1 －PM 、Psg與Psd並實質安排於一矩陣之多個感測元件SC1與SC2。第2圖所示之架構圖中，該面板組件300包括彼此面對之一下面板100與一上面板200，以及插入該下面板100與該上面板200間之一液晶(LC)層3。
該等顯示器信號線包括發射影像掃描信號之多條影像掃描線G1 －Gn ，與發射影像資料信號之多條影像資料線D1 －Dm 。
該等感測器信號線包括發射感測器掃描信號之多條感測器掃描線S1 －SN 、發射感測器資料信號之多條感測器資料線P1 －PM 、發射一感測器控制電壓之多個控制電壓線Psg、與發射一感測器輸入電壓之多個輸入電壓線Psd。
該等影像掃描線G1 －Gn 與該等感測器信號線S1 －SN 實質地於一橫列方向延伸並實質地彼此平行，而該等影像資料線D1 －Dm 與該等感測器資料線P1 －PM 實質地於一直列方向延伸並實質地彼此平行。
參照第2圖，每一像素PX，例如，第i列(i＝1、2、...、n)與第j行(j＝1、2、...、m)之一像素包括連接至一影像掃描線Gi 與一影像資料線Dj 之一切換元件Qs1。此外，該像素PX包括連接至該切換元件Qs1之一LC電容器Clc與一儲存電容器Cst。某些實施例中，該儲存電容器Cst可忽略。
該切換元件Qs1放置於該下面板100上並具有三個端子：一控制端子連接至該影像掃描線Gi 、一輸入端子連接至該影像資料線Dj 、與一輸出端子連接至該LC電容器Clc與該儲存電容器Cst。
該LC電容器Clc包括放置於該下面板100上之一像素電極190，以及放置於該上面板200上之一共同電極270，其作為該電容器Clc之兩個端子。放置於該等兩電極190與270間之LC層3作為該LC電容器Clc之一電介質。該像素電極190連接至該切換元件Qs1，而該共同電極270以一共同電壓Vcom來供應並涵蓋該上面板200之一整個表面。其他實施例中，該共同電極270可設於該下面板100上，而該等電極190與270至少其中之一的外型可類似一條狀或帶狀。
該儲存電容器Cst作為該LC電容器Clc之一輔助電容器。該儲存電容器Cst包括該像素電極190與一分離之信號線，其設於該下面板100上。該分離之信號線經由一絕緣體與該像素電極190重疊，並以一預定電壓供應，諸如該共同電壓Vcom。或者是，該儲存電容器Cst包括該像素電極190與一相鄰閘體線(參照為先前閘體線)，其經由一絕緣體與該像素電極190重疊。
對彩色顯示器而言，每一像素可單獨代表一主要色彩(亦即，空間分割)，或是每一像素可連續代表多個依次的主要色彩其中之一(亦即，時間分割)，藉此該等主要色彩之空間或時間總和可識別為一所欲之色彩。一組主要色彩之範例包括紅、綠、與藍。第2圖顯示彩色顯示器之空間分割類型的一範例，其中每一像素包括代表該等主要色彩其中之一的一彩色濾光鏡230。該彩色濾光鏡230設於面對該像素電極190之上面板200的一區域。或者是，該彩色濾光鏡230設於該下面板100之像素電極190之上或之下。
一或更多極化器(未顯示)附接於該等面板100與200至少其中之一。此外，用於補償折射各向異性之一或更多延遲膜(未顯示)可放置於該(等)極化器與該(等)面板之間。
該等感測單元包括多個光感測單元SC1與多個壓力感測單元SC2，其單獨放置藉此該光感測單元SC1與該壓力感測單元SC2不放置於相同位置。該等感測單元可包括在該等像素中、置於該等像素間、或置於一分開提供的空間。
第3圖所示之該等光感測單元SC1的每一個，包括連接至一控制電壓線Psg與一輸入電壓線Psd之一光感測元件Qp1、連接至該光感測元件Qp1之一感測器電容器Cp、以及連接至一感測器掃描線Si 、該光感測元件Qp1、與一感測器資料線Pj 之一切換元件Qs2。
該光感測元件Qp1具有三個端子：一控制端子，連接至該控制電壓線Psg並由該感測器控制電壓來偏壓、一輸入端子，連接至該輸入電壓線Psd並由該感測器輸入電壓來偏壓、與連接至該切換元件Qs2之一輸出端子。該光感測元件Qp1包含一光電材料來產生暴露於光線之一光電流。該光感測元件Qp1之一範例是一薄膜電晶體，其具有一非晶矽或多矽頻道以產生一光電流。施用於該光感測元件Qp1之控制端子的感測器控制電壓，需相當低或相當高來保持該光感測元件Qp1在無入射光下處於一截止狀態。施用於該光感測元件Qp1之輸入端子的感測器輸入電壓，需相當低或相當高來維持該光電流流動。該感測器輸入電壓使該光電流流向該切換元件Qs2。此外，該光電流亦流入該感測器電容器Cp來對該感測器電容器Cp充電。
該感測器電容器Cp連接於該光感測元件Qp1之控制端子與輸出端子之間。該感測器電容器Cp儲存從該光感測元件Qp1輸出之電荷，以維持一預定電壓。其他實施例中，該感測器電容器Cp可忽略。
該切換元件Qs2亦具有三個端子：連接至該感測器掃描線Sj 之一控制端子、連接至該光感測元件Qp1之輸出端子的一輸入端子、與連接至該感測器資料線Pj 之一輸出端子。該切換元件Qs2用以響應來自該感測器掃描線Sj 之感測器掃描信號，而輸出一感測器輸出信號至該感測器資料線Pj 。來自該切換元件Qs2之感測器輸出信號是來自該光感測元件Qp1之感測電流，或是由儲存於該感測器電容器Cp之電壓驅動的一電流。
第4圖所示之該等光感測單元SC2的每一個，包括連接至該共同電壓Vcom與一控制電壓線Psg之一壓力感測元件PU、以及連接至一感測器掃描線Si 、該壓力感測元件PU、與一感測器資料線Pj 之一切換元件Qs3。
該壓力感測元件PU包括連接至該共同電壓Vcom之一壓力開關SW、以及連接該開關SW與該切換元件Qs3之一驅動電晶體Qp2。
施於該壓力開關SW之壓力是由施於該面板組件300之一觸碰所造成，該壓力會使該壓力開關SW連接該驅動電晶體Qp2與該共同電壓Vcom。例如，該壓力可使以該共同電壓Vcom供應之一電極(未顯示)靠近該驅動電晶體Qp2之一端子並與其接觸。或者是，該開關SW可使用其他機構來連接該驅動電晶體Qp2與該共同電壓Vcom。
該驅動電晶體Qp2具有三個端子：一控制端子，連接至該控制電壓線Psg並由該感測器控制電壓來偏壓、連接至該開關SW之一輸入端子、與連接至該切換元件Qs3之一輸出端子。該驅動電晶體Qp2因接收來自該開關SW之共同電壓Vcom而產生並輸出一電流。
該切換元件Qs3亦具有三個端子：連接至該感測器掃描線Sj 之一控制端子、連接至該驅動電晶體Qp2之輸出端子的一輸入端子、與連接至該感測器資料線Pj 之一輸出端子。該切換元件Qs3用以響應來自該感測器掃描線Sj 之掃描器掃描信號，而輸出來自該驅動電晶體Qp2之電流至該感測器資料線Pj ，以作為一感測器輸出信號。
該等切換元件Qs1、Q2、與Qs3、該光感測元件Qp1、以及該驅動電晶體Qp2可包含非晶矽或多矽薄膜電晶體(TFT)。
該壓力感測單元之一範例架構與一操作，將參照第5A圖與第5B圖以及第1圖至第4圖來詳加說明。
第5A圖與第5B圖是一第1圖所示包括壓力感測單元之面板組件的範例示意截面圖。第5A圖顯示於一預設未觸碰狀態之面板組件。第5B圖顯示當一使用者觸碰該顯示器時該面板組件之狀態。
參照第5A圖與第5B圖，一LC面板組件300包括一下面板100與一上面板200。該LC面板組件300更包括放置於該等面板100與200間之多個彈性間隔件320與一LC層3。
考慮該下面板100，像素元件115放置於包含，例如，透明玻璃或塑膠之一絕緣基體110上。該像素元件115包括像素電極(第2圖中190)、切換元件Qs1、光感測單元SC1、與壓力感測單元SC2。
多個切換電極196，其連接至該壓力感測單元SC2中之驅動電晶體Qp2的輸入端子，放置於該像素元件115上。該等切換電極196可形成該驅動電晶體Qp2之輸入端子。
考慮該上面板200，用於防止光遺漏之一阻光元件220(參照為一黑色矩陣)於包括，例如，透明玻璃或塑膠之一絕緣基體210上形成。該阻光元件220定義面對該等像素電極190之多個開放區域。
多個彩色濾光鏡230亦於該基體210上形成。該等彩色濾光鏡230實質放置於該阻光元件220環繞之開放區域。
一保護膜250於該等彩色濾光鏡230與該阻光元件220上形成。該保護膜250較佳包含一(有機)絕緣體並保護該等彩色濾光鏡230，以防止該等彩色濾光鏡230暴露，並提供該上面板200之一扁平低表面。
多個隆起240於該保護膜250上形成。該等隆起240較佳包含一有機絕緣體並面向該下面板100上之切換電極196。
一共同電極270於該保護膜250與該等隆起240上形成。該共同電極270較佳包含諸如ITO(氧化銦錫)與IZO(氧化銦鋅)之一透明傳導材料，並以一共同電壓Vcom來供應。該共同電極270可包括放置於該等隆起240與該保護膜250間之部位。此架構可藉由於該等隆起240形成前與形成後兩者存放一透明導體來達成。該等隆起240形成後存放之透明導體的厚度可大約是10-130奈米。
該等間隔件320分離該TFT陣列面板100與該共同電極面板200，來於之間形成一間隙。該等間隔件320可包含展開於該面板組件300之球形或橢球形珠子。或者是，該等間隔件320可包含以一規則方式排列之圓柱型或堅硬的間隔件。
該LC層3填充於該等面板100與200間、由該等間隔件320形成之間隙。該LC層3可接受一垂直排列或一平行排列。介於該等切換電極196與該等隆起240間之LC層3的厚度可等於約0.01-1.0微米。
該等切換電極196與於該等隆起240上形成之共同電極270的部位，於該等壓力感測單元SC2中形成開關SW。
第5A圖顯示於一預設未觸碰狀態之面板組件300。該等面板100與200由該等間隔件320來分開。因此，介於該共同電極270與該等切換電極196間之分開距離會保持固定。
第5B圖顯示一使用者之手指壓下該面板組件300時的狀態。該等間隔件320會因該手指施加之壓力而變形。於是，該上面板200於接近該壓下點處靠近該下面板100。因此，介於該共同電極270與該等切換電極196間之距離縮小，藉此一或更多該等切換電極196與該共同電極270接觸。結果是，該共同電壓Vcom發射至該切換電極196。之後，對應至受接觸切換電極196之驅動電晶體Qp2產生輸出電流。
該壓力感測單元SC2可有效指出一觸碰之存在。然而， 既然該觸碰造成與該下面板100切換電極接觸之該上面板200的區域可涵蓋一較寬區，該等壓力感測單元SC2便可能無法提供該觸碰之精確位置的正確指示。相形之下，該光感測單元SC1可藉由感測一物件之陰影造成的光線照度之變化，來提供該物件之觸碰的精確位置之一正確指示。然而，既然該照度變化可能由並非一觸碰之各種不同原因產生，則該光感測單元SC1可能無法有效指出該觸碰之存在。例如，放置接近該面板組件300之一物件並不接觸該面板組件300，但會改變該光感測單元SC1上之光線照度。該光感測單元SC1與該壓力感測單元SC2之組合可提供該面板組件300上一接觸之存在與位置的有效與正確的指示。
其他實施例中，上述該光感測單元SC1與該壓力感測單元SC2之架構可由感測兩個實體量而非壓力與光線之感測單元來替代。感測該等兩個實體量其中之一可提供一觸碰之存在的有效指示，而感測另一數量可提供該觸碰之位置的一正確指示。前者之實體量可能無法輕易由並非一觸碰之一刺激來改變，而後者之實體量可輕易由並非一觸碰之一刺激來改變。用於感測前者之實體量的感測單元可包括，例如，可導通/截止之一開關，用以響應該前者之實體量的變動大於一預定值時而產生一雙狀態輸出信號。用於感測後者之實體量的感測單元可根據該後者之實體量的大小，可產生具有連續或多個數值之一指示信號。
再次參照第1圖，該灰色電壓產生器550產生兩組與該等像素之透光率相關的多個灰色電壓。一組灰色電壓相對該共同電壓Vcom具有一正極性，而另一組灰色電壓相對該共同電壓Vcom具有一負極性。
該影像掃描驅動器400連接至該面板組件300之影像掃描線G1 －Gn ，並且合成一閘體導通電壓Von與一間體截止電壓Voff，以產生施用於該等影像掃描線G1 －Gn 之影像掃描信號。
該影像資料驅動器500連接至該面板組件300之影像資料線D1 －Dm ，並且施用影像資料信號至該等影像資料線D1 －Dm ，該等影像資料信號是從由該灰色電壓產生器550供應之灰色電壓中來選定。
該感測器掃描驅動器700連接至該面板組件300之感測器掃描線S1 －SN ，並且合成一閘體導通電壓Von與一閘體截止電壓Voff，以產生施用於該等感測器掃描線S1 －SN 之感測器掃描信號。
該感測信號處理器800連接至該面板組件300之感測器資料線P1 －PM ，並接收來自該等感測器資料線P1 －PM 之感測器資料信號。該感測信號處理器800將來自該等感測器資料線P1 －PM 之類比感測器資料信號，轉換成數位信號以產生數位感測器資料信號DSN。由該等感測器資料線P1 －PM 承載之感測器資料信號可包含電流信號，此狀況是進行類比至數位轉換前，該感測信號處理器800將該等電流信號轉換成電壓信號。由一感測器資料線P1 －PM 一次承載之一感測器資料信號可包括來自一切換元件Qs2之一感測器輸出信號，或可包括從至少兩個切換元件Qs2輸出之至少兩個感測器輸出信號。
該信號控制器600控制該影像掃描驅動器400、該影像資料驅動器500、該感測器掃描驅動器700、與該感測信號處理器800。
該等處理單元400、500、600、700、與800之每一個可包含至少一積體電路(IC)晶片，以一膠帶承載封裝(TCP)類型安裝於該面板組件300或一可饒性印刷電路(FPC)薄膜，該等積體電路附接於該面板組件300。或者，該等處理單元400、500、600、700、與800之至少一個可連同該等信號線G1 －Gn 、D1 －Dm 、S1 －SN 、P1 －PM 、Psg、與Psd、該等切換元件Qs1、Qs2、與Qs3、以及該光感測元件Qp1，整合於該面板組件300中。或者，所有該等處理單元400、500、600、700、與800可整合於一單一IC晶片中，但該等處理單元400、500、600、700、與800之至少一個，或是該等處理單元400、500、600、700、與800之至少一個的至少一電路元件，可放置於該單一IC晶片之外。
上述LCD之操作將於下文中詳細說明。
該信號控制器600以輸入影像信號R、G、與B以及輸入控制信號來供應，用於從一外部圖形控制器(未顯示)來控制該顯示器。該等輸入控制信號包括一垂直同步信號Vsync、一水平同步信號Hsync、一主要時鐘MCLK、與一資料允許信號DE。
基於該等輸入控制信號與該等輸入影像信號R、G、與B，該信號控制器600產生影像掃描控制信號CONT1、影像資料控制信號CONT2、感測器掃描控制信號CONT3、與感測器資料控制信號CONT4。此外，該信號控制器600處理該等影像信號R、G、與B來控制該面板組件300之操作。該信號控制器600將該掃描控制信號CONT1傳送至該影像掃描驅動器400、將該受處理之影像信號DAT與該影像資料控制信號CONT2傳送至該資料驅動器500、將該感測器掃描控制信號CONT3傳送至該感測器掃描驅動器700、將該感測器資料控制信號CONT4傳送至該感測信號處理器800。
該影像掃描控制信號CONT1包括一影像掃描啟動信號STV，用於指示該影像掃描驅動器400來啟動影像掃描、與至少一時鐘信號，用於控制該閘體導通電壓Von之輸出時間。該影像掃描控制信號CONT1可包括一輸出允許信號OE，用於定義該閘體導通電壓Von之期間。
該影像資料控制信號CONT2包括一水平同步啟動信號STH，用於指出一組像素PX之影像資料傳輸的開始、一負載信號LOAD，用於控制該等影像資料信號施用於該等影像資料線D1 －Dm 、與一資料時鐘信號HCLK。該影像資料控制信號CONT2更可包括一反相信號RVS，相對於該共同電壓Vcom，用於反轉該等影像資料信號之極性。
為了回應來自該信號控制器600之影像資料控制信號CONT2，該資料驅動器500為該組像素PX接收來自該信號控制器600之數位影像信號DAT之一封包，將該數位影像信號DAT轉換成從由該灰色電壓產生器550供應之灰色電壓中選定之類比影像資料信號，並施用該等類比影像資料信號至該等影像資料線D1 -Dm 。
該影像掃描驅動器400用以響應來自該信號控制器600之影像掃描控制信號CONT1，而施用該閘體導通電壓Von至一影像掃描線G1 -Gn ，因而導通與其連接之切換電晶體Qs1。施用於該等影像資料線D1 -Dm 之影像資料信號，之後透過該受啟動的切換電晶體Qs1而供應至該等像素PX。
一影像資料信號之電壓與該共同電壓Vcom間之差異，以橫跨該LC電容器Clc之電壓表示，其參照為一像素電壓。該LC電容器Clc之LC分子的定向由該像素電壓來控制，而該分子定向判定通過該LC層3之光線的極性。該(等)極化器將光線極性轉換成光線透光率以顯示影像。
同時，該感測器掃描驅動器700施用該閘體截止電壓至該等感測器掃描線S1 -SN ，用以響應該感測器掃描控制信號CONT3而導通與其連接之該等切換元件Qs2與Qs3。之後，該等切換元件Qs2與Qs3輸出該等感測器輸出信號至該等感測器資料線P1 -PM 以形成感測器資料信號，而該等感測器資料信號由該感測信號處理器800來接收。
該感測信號處理器800處理(例如，放大或濾光)該讀取之感測器資料信號，並用以響應該感測器資料控制信號CONT4，而將該等類比感測器資料信號轉換成傳送至一外部裝置(未顯示)之數位感測器資料信號DSN。該外部裝置處理來自該感測信號處理器800之數位感測器資料信號，以判定一觸碰是否存在與位於何處。該外部裝置根據送回至該LCD之觸壓資訊來傳送產生之影像信號。
該感測操作可獨立於該顯示操作而實行。該感測操作根據該等感測單元之集中程度而於一或數個水平週期中重複實行。該感測操作不可於每一圖訊中實行，但可於每兩個或更多圖訊中實行。
根據本發明之一實施例的一LCD，其像素與感測單元之安排將參照第6圖至第8圖於下文中詳加說明。
第6圖繪示根據本發明之一實施例，一LCD之像素與感測單元的一安排，第7圖繪示根據本發明之另一實施例，一LCD之像素與感測單元的一安排，以及第8圖繪示根據本發明之一實施例的一共同電壓與掃描信號之範例波形。
第6圖顯示包括感測單元之像素。
參照第6圖，一像素(以一矩形表示)指定至一橫列與一直行之相交點。第i列與第j行之相交點標示為(Ri 、Cj )。
代表一色彩之基本單位的一點，包括一組三像素，例如，紅、綠、與藍色像素。該等三像素可於一橫列中安排。
該等光感測單元之解析度可接近該LCD之解析度的四分之一。例如，具有解析度240x320 OVGA(四分之一視頻圖形陣列)之一LCD包括具有120x160 QQVGA(四分之一QVGA)之解析度的光感測單元。該類LCD可用於諸如字元識別之一精確應用中。其他實施例中，該等光感測單元之解析度可以更高或更低。
該等壓力感測單元之解析度可以等於或低於光感測單元之解析度。該等壓力感測單元可包括於不具有光感測單元之像素中。該等光感測單元與該等壓力感測單元之解析度彼此相同時，該等光感測單元與該等壓力感測單元可於該直行方向交替安排。例如，當該等光感測單元放置於奇數行時，該等壓力感測單元放置於偶數行。特別是，該等光感測單元可放置於相交點(R1、C2)、(R1、C8)、(R1、C14)、...(R3、C2)、(R3、C8)、(R3、C14)、...(R5、C2)、(R5、C8)、(R5、C14)、等等，而該等壓力感測單元可放置於相交點(R1、C5)、(R1、C11)、...(R3、C5)、(R3、C11)、...(R5、C5)、(R5、C11)、等等。其他實施例中，該等光感測單元與該等壓力感測單元之位置可改變。
根據本發明之一實施例，於一點之兩或三個像素包括具有共同連接之輸出的個別光感測單元。例如，連接至該等光感測單元之感測器資料線彼此連接。此組態可降低該等光感測單元特性之變化，與影像資料線之影像資料信號造成的干擾。此狀況中，當該等光感測單元之解析度受計算後，該等兩或三個光感測單元可視為一單一光感測單元。換言之，該等光感測單元之解析度取決於輸出感測器資料信號之數量，而非該等光感測單元本身之數量。
根據本發明之另一實施例，於該直行方向鄰近的點上之兩個像素可包括同時輸出感測器輸出信號之光感測單元。例如，連接至該等光感測單元之感測器掃描線彼此互連。之後，該等兩個光感測單元之輸出信號會於一感測器資料線中連結。此組態可產生具有一雙雜訊比之一感測器資料信號，以含有更多精確的觸碰資訊。此外，此組態可降低該等光感測單元特性之變化。後者情況中，一共同電壓Vcom與掃描信號之時序將參照第8圖詳細說明。
參照第8圖，該共同電壓Vcom在一2H週期中，介於一高準位與一低準位間擺動，而該共同電壓Vcom之波形於每一圖訊中反相。
該等影像掃描信號g1 －gn 連續控制具有一1H期間之一閘體導通電壓Von以施用至該等影像掃描線G1 －Gn 。
該等奇數圖訊中，該等感測器掃描信號gs1 －gsN 與該等奇數影像掃描信號g2 K － 1 同步以控制該閘體導通電壓Von，而於該等偶數圖訊中，其與該等偶數影像掃描信號g2 K 同步以控制該閘體導通電壓Von。之後，當該共同電壓Vcom於高準位時，所有該等感測單元實行感測操作。結果是，該等感測單元於該共同電壓Vcom造成之一致干擾下操作，因而降低該等感測器資料信號之失真。相形之下，當該共同電壓Vcom於低準位時，所有該等感測單元可操作來降低信號失真。
第7圖顯示與該等影像像素分開放置之感測單元。
參照第7圖，像素與感測單元單獨安排來形成個別的直行。第i列與第j個像素直行之相交點標示為(Ri 、Pj )，而第i列與第j個感測單元直行(下文中參照為〝感測器行〞)之相交點標示為(Rj 、Sj )。
一單一點包括安排於一列之一組三個像素，以及與該等像素相鄰之一感測單元。
該等光感測單元之解析度可以是該LCD之解析度的四分之一，而該等壓力感測單元之解析度可以等於或低於光感測單元之解析度。該等兩相鄰感測器行其中之一包括該等光感測單元，而另一感測器行包括該等壓力感測單元。例如，當該等光感測單元放置於奇數感測器行時，則該等壓力感測單元放置於偶數行。特別是，當該等壓力感測單元之解析度是該等光感測單元的一半時，該等光感測單元可放置於相交點(R1、S1)、(R1、S3)、...(R3、S1)、(R3、S3)、...(R5、S1)、(R5、S3)、等等，而該等壓力感測單元可放置於(R1、S2)、(R1、S4)、...(R5、S2)、(R5、S4)、等等。其他實施例中，該等光感測單元與該等壓力感測單元之位置可改變。
第7圖顯示於該等感測器行S2、S4等等之多個隆起240與多個直行間隔件245，該等直行包括該等壓力感測單元。三個直行間隔件245放置於該等不具有壓力感測單元之相交點的每一個，而一個直行間隔件245放置於該等具有壓力感測單元之相交點的每一個。然而，一相交點之直行間隔件245的數量可改變，而該等直行間隔件245可放置於該等感測器行S1、S3等等，該等直行包括該等光感測單元。
包括該等光感測單元之感測器行的每一相交點可包括一光感測單元，而一感測器掃描線於兩相鄰橫列中連接至該等光感測單元，藉此於該直行方向相鄰之兩個光感測單元的輸出，會連結來形成一單一感測器資料信號。此狀況中，第8圖所示之共同電壓Vcom與該等感測器掃描信號可套用此組態。
如上所述，考慮一觸碰是否存在與其位置，該等光感測單元與該等壓力感測單元之安排可提供精確的觸碰資訊。
雖然本發明之較佳實施例已於上文中詳細說明，但應清楚了解如同申請專利範圍所定義，許多變動與/或修改仍將落於本發明之精神與範疇中。
3‧‧‧液晶層
100‧‧‧下面板
110‧‧‧絕緣基體
115‧‧‧像素元件
190‧‧‧像素電極
196‧‧‧切換電極
200‧‧‧上面板
210‧‧‧絕緣基體
220‧‧‧阻光元件
230‧‧‧彩色濾光鏡
240‧‧‧隆起
245‧‧‧直行間隔件
250‧‧‧保護膜
270‧‧‧共同電極
300‧‧‧液晶面板組件
320‧‧‧間隔件
400‧‧‧影像掃描驅動器
500‧‧‧影像資料驅動器
550‧‧‧灰色電壓產生器
600‧‧‧信號控制器
700‧‧‧感測器掃描驅動器
800‧‧‧感測信號處理器
CONT1、CONT2、CONT3、CONT4‧‧‧控制信號
DE‧‧‧資料允許信號
D1 -Dm ‧‧‧影像資料線
G1 -Gn ‧‧‧影像掃描線
P1 -PM ‧‧‧感測器資料線
S1 -SN ‧‧‧感測器掃描線
Psd‧‧‧輸入電壓線
Psg‧‧‧控制電壓線
Hsync‧‧‧水平同步信號
Vsync‧‧‧垂直同步信號
SC1‧‧‧光感測單元
SC2‧‧‧壓力感測單元
Cp‧‧‧感測器電容器
PU‧‧‧壓力感測元件
Qs1、Qs2、Qs3‧‧‧切換元件
Qp1‧‧‧光感測元件
Qp2‧‧‧驅動電晶體
SW‧‧‧開關
R、G、B‧‧‧輸入影像信號
DAT‧‧‧輸出影像信號
g1 -gn ‧‧‧影像掃描信號
gs1 -gsN ‧‧‧感測器掃描信號
Von‧‧‧閘體導通電壓
Voff‧‧‧閘體截止電壓
Vcom‧‧‧共同電壓
第1圖是一根據本發明之一實施例的一LCD之方塊圖；第2圖是一根據本發明之一實施例，一LCD之一像素的等效電路圖；第3圖是一根據本發明之一實施例，一LCD中包括一光感測單元的一像素之等效電路圖；第4圖是一根據本發明之一實施例，一LCD中包括一壓力感測單元之一像素的等效電路圖；第5A圖與第5B圖是一第1圖所示包括壓力感測單元之面板組件，不具有觸碰與具有觸碰下的範例示意截面圖；第6圖繪示根據本發明之一實施例，一LCD之像素與感測單元的一安排；第7圖繪示根據本發明之另一實施例，一LCD之像素與感測單元的一安排；以及第8圖繪示根據本發明之一實施例的一共同電壓與掃描信號之範例波形。
300．．．液晶面板組件
400．．．影像掃描驅動器
500．．．影像資料驅動器
550．．．灰色電壓產生器
600．．．信號控制器
700．．．感測器掃描驅動器
800．．．感測信號處理器

Claims (36)

  1. 一種顯示器裝置，其包含：一顯示器面板單元；多個感測器資料線；形成於該顯示器面板單元上的一第一感測器，該第一感測器連接至該等多個感測器資料線中之至少一感測器資料線，根據一外部光線而產生一第一感測信號，並將該第一感測信號輸出至該至少一感測器資料線；以及形成於該顯示器面板單元上的一第二感測器，該第二感測器連接至該等多個感測器資料線中之另外至少一感測器資料線，回應於一觸碰而產生一第二感測信號，並將該第二感測信號輸出至該另外至少一感測器資料線，其中連接至該第一感測器的該至少一感測器資料線係以與連接至該第二感測器的該至少一感測器資料線交替的方式配置。
  2. 如申請專利範圍第1項之顯示器裝置，其中該第一感測器包含一開關，該開關可回應於該觸碰而連接至一預定電壓。
  3. 如申請專利範圍第2項之顯示器裝置，其中該開關回應於由該觸碰所施之壓力而連接至該預定電壓。
  4. 如申請專利範圍第3項之顯示器裝置，其中該開關包含一第一電極和一第二電極，該第二電極與該第一電極隔 開並連接至該預定電壓，其中該第二電極與該第一電極回應於被施加至該第二感測器的壓力而形成一電氣連接。
  5. 如申請專利範圍第1項之顯示器裝置，其中該顯示器面板單元包含一第一面板和一第二面板，該第二面板面對該第一面板並與該第一面板隔開，其中介於該第一面板與該第二面板間之距離由於施於該第二面板上的壓力而改變。
  6. 如申請專利範圍第5項之顯示器裝置，其中該第一感測器包含置於該第一面板上的一第一感測電極、以及置於該第二面板上的一第二感測電極。
  7. 如申請專利範圍第6項之顯示器裝置，其中該顯示器面板單元進一步包含置於該第一面板與該第二面板間的一液晶層。
  8. 如申請專利範圍第7項之顯示器裝置，其中該顯示器面板單元進一步包含置於該第一面板上的一第一顯示器電極、以及置於該第二面板上的一第二顯示器電極。
  9. 如申請專利範圍第8項之顯示器裝置，其中該第二感測電極電氣連接至該第二顯示器電極，且該第二感測電極與該第二顯示器電極係在一連續平面中形感。
  10. 如申請專利範圍第9項之顯示器裝置，其中介於該第一感測電極與該第二感測電極間之距離小於介於該第一顯示器電極與該第二顯示器電極間之距離。
  11. 如申請專利範圍第10項之顯示器裝置，其中該第二感測 電極與該第一感測電極回應於施於該第二面板上的壓力而形成一電氣連接。
  12. 如申請專利範圍第10項之顯示器裝置，其中該第二面板進一步包含置於該第二感測電極下方並面對該第一顯示器電極的一隆起。
  13. 如申請專利範圍第12項之顯示器裝置，其中介於該第一感測電極與該第二感測電極間之距離係從約0.1微米至約1.0微米。
  14. 如申請專利範圍第12項之顯示器裝置，其中該顯示器面板單元進一步包含置於該第一面板與該第二面板間的一間隔件。
  15. 一種用於檢測觸碰的顯示器裝置，其包含：一顯示器面板；多個感測器資料線；形成於該顯示器面板上的一第一感測器，該第一感測器連接至該等感測器資料線中之至少一感測器資料線，感測一第一實體量，根據該第一實體量而產生一第一感測信號，並將該第一感測信號輸出至該至少一感測器資料線；以及形成於該顯示器面板上的一第二感測器，該第二感測器連接至該等感測器資料線中之另外至少一感測器資料線，感測不同於該第一實體量的一第二實體量，根據該第二實體量而產生一第二感測信號，並將該第二感測信號輸出至該另外至少一感測器資料線， 其中在該顯示器面板上的一觸碰會改變該等第一與第二實體量，並且其中連接至該第一感測器的該至少一感測器資料線係以與連接至該第二感測器的該至少一感測器資料線交替的方式配置。
  16. 如申請專利範圍第15項之顯示器裝置，其中該觸碰會造成該第一實體量在比由該觸碰所造成的該第二實體量之變動大的區域上變動。
  17. 如申請專利範圍第16項之顯示器裝置，其中該第二實體量包含光線之照度。
  18. 如申請專利範圍第17項之顯示器裝置，其中該第一實體量包含壓力。
  19. 如申請專利範圍第15項之顯示器裝置，其中該第一感測器包含一開關，該開關回應於該第二實體量之變動而產生一雙態輸出信號。
  20. 如申請專利範圍第19項之顯示器裝置，其中該第二感測器產生一指示信號，該指示信號所具有之大小取決於該第二實體量之大小。
  21. 如申請專利範圍第20項之顯示器裝置，其中該第二實體量對於不為觸碰之刺激比該第一實體量敏感。
  22. 一種顯示器裝置，其包含：一顯示器面板單元；形成於該顯示器面板單元上的多個第一感測器，該等第一感測器根據一外部光線而產生第一感測信號；以 及形成於該顯示器面板單元上的多個第二感測器，該等第二感測器回應於一觸碰而產生第二感測信號；多個第一感測器資料線，該等第一感測器資料線中之各者各別地連接至該等第一感測器中之一者的一輸出；以及多個第二感測器資料線，該等第二感測器資料線中之各者各別地連接至該等第二感測器中之一者的一輸出，並且該等第二感測器資料線係以與該等第一感測器資料線交替的方式配置。
  23. 如申請專利範圍第22項之顯示器裝置，其中該等第二感測器各包含一開關，該開關可回應於該觸碰而連接至一預定電壓。
  24. 如申請專利範圍第23項之顯示器裝置，其中該開關可回應於由該觸碰所施之壓力而連接至該預定電壓。
  25. 如申請專利範圍第24項之顯示器裝置，其中該等第二感測器各包含一第一電極和一第二電極，該第二電極與該第一電極隔開並連接至該預定電壓，其中該第二電極與該第一電極回應於施加於該第二感測器上的一壓力而形成一電氣連接。
  26. 如申請專利範圍第22項之顯示器裝置，其中該等第二感測器所具有之解析度小於該等第一感測器之解析度。
  27. 如申請專利範圍第26項之顯示器裝置，其進一步包含用於顯示影像的多個像素，其中該等第一感測器之解析度 約是該等像素之解析度的四分之一。
  28. 如申請專利範圍第22項之顯示器裝置，其中該等第二感測器中之至少二者具有共同連接輸出。
  29. 如申請專利範圍第28項之顯示器裝置，其中該等第二感測器中之至少二者同時輸出該等第二感測信號。
  30. 如申請專利範圍第22項之顯示器裝置，其中該等第二感測器資料線中之至少二者彼此連接。
  31. 如申請專利範圍第30項之顯示器裝置，其進一步包含多條感測器掃描線，該等感測器掃描線連接至該等第二感測器單元，並發射致使該等第二感測器輸出該等第二感測信號的信號。
  32. 如申請專利範圍第31項之顯示器裝置，其中該等感測器掃描線中之至少二者彼此連接。
  33. 如申請專利範圍第32項之顯示器裝置，其進一步包含形成於該顯示器面板上的多個像素，用以顯示影像。
  34. 如申請專利範圍第33項之顯示器裝置，其中該等像素受一共同電壓供應，並且該等第二感測器回應於該觸碰而受該共同電壓供應。
  35. 如申請專利範圍第34項之顯示器裝置，其中該共同電壓於第一與第二準位間擺動，且該等第一與第二感測器在該共同電壓具有該第一準位時輸出該等第二感測信號。
  36. 如申請專利範圍第33項之顯示器裝置，其中該等第一感測器與該等第二感測器係置於該等像素之外側。
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