TWI469028B - 顯示裝置及觸控偵測方法 - Google Patents

Description

顯示裝置及觸控偵測方法

本發明是有關於可執行觸控螢幕功能之顯示裝置以及觸控偵測方法。

觸控螢幕提供了人機互動一個新的介面，在使用上更直覺、更符合人性。傳統式之觸控螢幕技術係藉由外加的銦錫氧化物(ITO)模組偵測訊號，具有成本高、對比低、模組厚度增加之缺點。為解決上述問題，許多將觸控功能直接整合進入顯示裝置之面板製造中的對策已被提出。其中按壓式(Press type)的觸控螢幕有不受環境光線影響與使用上符合人性直覺的優勢。例如，藉由偵測薄膜電晶體陣列(TFT Array)基板與彩色濾光片(Color Filter,CF)基板接觸時所傳遞的共用電壓(Vcom)電位來獲得訊號，進而得知按壓的位置；或是利用按壓前後液晶電容之改變配合共用電壓擺幅(Vcom swing)之效果，所產生的電位差來偵測按壓位置。惟，以上方式均無法獲得多點觸控的功能，存在應用上之限制。

本發明的目的之一就是在提供一種顯示裝置，可執行觸控螢幕功能且可達成多點觸控的功能。

本發明的再一目的是提供一種觸控偵測方法。

本發明一實施例提出一種顯示裝置，其包括：多個像素單元、多條閘極線、一讀取線以及多個觸控單元；這些閘極線用於決定是否開啟這些像素單元，這些觸控單元分別電性耦接至讀取線與這些閘極線之 一相應者且每一觸控單元包括一開關元件。其中，當這些觸控單元中之一者被觸碰時，被觸碰之觸控單元之開關元件導通，以耦合與被觸碰之觸控單元相應之閘極線之波形至讀取線上，並利用讀取線上之波形的時序以判斷被觸碰之觸控單元之位置。

在本發明一實施例中，前述之每一觸控單元更包括一感應電容以及一與感應電容串聯之液晶電容；感應電容之一第一端電性耦接至這些閘極線中之一相應者，感應電容之一第二端透過液晶電容而耦合至一預設電壓，且感應電容之第二端透過開關元件電性耦接至讀取線。

在本發明一實施例中，前述每一觸控單元更包括一薄膜電晶體，薄膜電晶體之第一源/汲極電性耦接至這些閘極線中之一相應者，薄膜電晶體之第二源/汲極電性耦接至讀取線，薄膜電晶體之閘極適於透過開關元件而耦合至一預設電壓。進一步地，薄膜電晶體之第一源/汲極係透過一感應電容與這些閘極線中之相應者相電性耦接。

本發明再一實施例提出一種觸控偵測方法，執行於一顯示裝置；顯示裝置包括多個像素單元、多條閘極線、一讀取線以及多個觸控單元；這些閘極線用於決定是否開啟這些像素單元，這些觸控單元分別電性耦接至讀取線與這些閘極線中之一相應者。觸控偵測方法包括步驟：當這些觸控單元中之至少一個觸控單元被觸碰時，耦合與被觸碰之至少一個觸控單元相應之至少一條閘極線之波形至讀取線上；以及利用讀取線上之波形的時序判斷被觸碰之至少一個觸控單元之位置。

在本發明一實施例中，前述之觸控偵測方法更包括步驟：利用讀取線上之波形於一預定時間間隔內的脈衝數判斷被觸碰之至少一個觸控單元的數量。

在本發明一實施例中，前述之觸控偵測方法更包括步驟：利用讀取線上之波形中對應同一閘極線之波形的脈衝數判斷被觸碰之至少一個觸控單元之觸碰時間長度。

本發明又一實施例提出的一種顯示裝置，其包括一第一基板以及一第二基板，第二基板與第一基板一起夾設一液晶層。第一基板包括一閘極線、一讀取線及一導電體，導電體與閘極線之間夾設有一介電層而 形成一感應電容，導電體預設為不與讀取線電性相通；第二基板包括一電極層及一與電極層電性絕緣之電連接件，電極層與前述導電體之間因液晶層之存在而形成一與感應電容串聯之液晶電容。其中，當一外力作用於電連接件時，電連接件使導電體與讀取線電性相通，以耦合閘極線之波形至讀取線上。進一步地，電連接件可設置為包括一突設於第二基板之突起物及一覆蓋突起物之導電層。

本發明另一實施例提出的一種顯示裝置，其包括一第一基板以及一第二基板，第二基板與第一基板一起夾設一液晶層。第一基板包括一閘極線、一讀取線及一薄膜電晶體，薄膜電晶體之第一源/汲極電性耦接至閘極線，薄膜電晶體之第二源/汲極電性耦接至讀取線；第二基板包括一電連接件，電連接件預設為不與薄膜電晶體之閘極相連通。其中，當一外力作用於電連接件時，電連接件與薄膜電晶體之閘極相連通以提供一預設電壓使薄膜電晶體導通，以耦合閘極線之波形至讀取線上。進一步地，薄膜電晶體之第一源/汲極與閘極線之間夾設一介電層而形成一感應電容；電連接件可設置為包括一突設於第二基板之突起物及一覆蓋突起物之導電層。

本發明實施例係藉由在觸控單元被觸碰時將閘極線之波形耦合至讀取線上，再利用讀取線上之波形來判斷被觸碰之觸控單元的位置、數量、及/或觸碰時間長度。例如，利用讀取線上之波形的時序來判斷被觸碰之觸控單元之位置、利用讀取線上之波形於預定時間間隔內的脈衝數來判斷被觸碰之觸控單元之數量、以及利用讀取線上之波形中對應同一閘極線之波形的脈衝數來判斷被觸碰之觸控單元之觸碰時間長度。因此，本發明實施例提供的顯示裝置及觸控偵測方法，可達成多點觸控的功能，可應用性大大增強。

為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

10‧‧‧顯示裝置

12‧‧‧薄膜電晶體陣列基板

GLm、GLm+1、…、GLn‧‧‧閘極線

DL‧‧‧資料線

R1、R2、R3‧‧‧讀取線

T1、T2‧‧‧薄膜電晶體

G‧‧‧閘極

D‧‧‧汲極

S‧‧‧源極

Cst‧‧‧儲存電容

C1c‧‧‧液晶電容

C1‧‧‧感應電容

C2‧‧‧液晶電容

SW‧‧‧開關元件

Vcom‧‧‧預設電壓

121‧‧‧介電層

123‧‧‧導電體

125‧‧‧不連續的導電層

127‧‧‧導電層

13‧‧‧液晶層

14‧‧‧彩色濾光片基板

141‧‧‧電極層

143‧‧‧電連接件

1430‧‧‧突起物

1432‧‧‧導電層

T‧‧‧預定時間間隔

圖1係本發明實施例提出的一種顯示裝置之一局部示意圖。

圖2係相關於本發明第一實施例之圖1的虛線圓圈部分之一放大示意圖。

圖3A及圖3B係相關於本發明第一實施例之圖1所示顯示裝置的局部結構示意圖。

圖4係相關於本發明第二實施例之圖1的虛線圓圈部分之一放大示意圖。

圖5A及圖5B係相關於本發明第二實施例之圖1所示顯示裝置的局部結構示意圖。

圖6係相關於本發明第三實施例之圖1的虛線圓圈部分之一放大示意圖。

圖7A及圖7B係相關於本發明第三實施例之圖1所示顯示裝置的局部結構示意圖。

圖8繪示本發明實施例提出之一種觸控偵測方法之利用讀取線上之波形的時序判斷被觸碰之觸控單元之位置的步驟。

圖9繪示本發明實施例提出之觸控偵測方法之利用讀取線上之波形於一預定時間間隔內的脈衝數判斷被觸碰之觸控單元的數量之步驟。

圖10繪示本發明實施例提出之觸控偵測方法之利用讀取線上之波形中對應同一閘極線之波形的脈衝數判斷被觸碰之觸控單元之觸碰時間長度的步驟。

有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之一較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。以下實施例中所提到的方向用語，例如：上、下、左或右等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用來說明並非用來限制本 發明。

參見圖1，其為本發明實施例提出的一種顯示裝置之一局部示意圖。顯示裝置10包括一薄膜電晶體陣列基板12、一彩色濾光片基板(圖1中未繪示)、以及夾設於薄膜電晶體陣列基板12與彩色濾光片基板之間的液晶層(圖1中未繪示)。

如圖1所示，薄膜電晶體陣列基板12上設置有多條閘極線GLm,GLm+1,…,GLn、多條資料線DL(圖1中僅繪示一條作為舉例)、以及多條讀取線R1,R2,R3。資料線DL與閘極線GLm,GLm+1,…,GLn交叉設置，讀取線R1,R2,R3與資料線DL基本平行設置。

參見圖2，其係相關於本發明第一實施例之圖1的虛線圓圈部分之一放大示意圖。如圖2所示，資料線DL與閘極線GLm之交叉位置設置有一像素單元(如圖2中左側虛線框所示)，像素單元包括一薄膜電晶體T1、一儲存電容Cst及一液晶電容C1c。薄膜電晶體T1之閘極電性耦接至閘極線GLm，薄膜電晶體T1之汲極電性耦接至資料線DL，儲存電容Cst及液晶電容C1c並聯連接且電性耦接於薄膜電晶體T1之源極與預設電壓Vcom(本實施例為共用電壓)之間。讀取線R1與閘極線GLm之交叉位置設置有一觸控單元(如圖2中右側虛線框所示)，觸控單元包括一開關元件SW、一感應電容C1及一與感應電容C1串聯之液晶電容C2。感應電容C1之一端電性耦接至閘極線GLm，感應電容C1之另一端透過液晶電容C2而耦合至一預設電壓Vcom且透過開關元件SW電性耦接至讀取線R1。

參見圖3A及圖3B，其係相關於本發明第一實施例之顯示裝置10的一局部結構示意圖。如圖3A所示，薄膜電晶體陣列基板12上設置有閘極線GLm、讀取線R1、介電層121、導電體123及不連續的導電層125；閘極線GLm與導電體123之間因夾設介電層121而形成如圖2所示的感應電容C1；不連續的導電層125的一部分與導電體123相電性耦接且另一部分與讀取線R1相電性耦接，由於導電層125係不連續而使導電體123預設為不與讀取線R1電性相通。彩色濾光片 基板14與薄膜電晶體陣列基板12一起夾設液晶層13，且其上設置有電極層141及電連接件143。電極層141係作為一共用電極(例如ITO共用電極)而可提供預設電壓Vcom，且電極層141與薄膜電晶體陣列基板12上的導電體123之間因液晶層13之存在而形成如圖2所示之液晶電容C2。電連接件143與電極層141相電性絕緣，且電連接件143與薄膜電晶體陣列基板12上之不連續的導電層125共同形成如圖2所示之開關元件SW。本實施例中，電連接件143設置為包括一突設於彩色濾光片基板14的突起物1430以及一覆蓋突起物1430之導電層1432；導電層1432可係一ITO層。

如圖3B所示，當一外力作用於電連接件143時，電連接件143使不連續的導電層125之分別與導電體123及讀取線R1相電性耦接的兩部分電性相通(亦即圖2中的開關元件SW導通)，此時導電體123與讀取線R1電性相通，將閘極線GLm之波形耦合至讀取線R1上。

參見圖4，其係相關於本發明第二實施例之圖1的虛線圓圈部分之一放大示意圖。如圖4所示，資料線DL與閘極線GLm之交叉位置設置有一像素單元(如圖4中左側虛線框所示)，像素單元包括一薄膜電晶體T1、一儲存電容Cst及一液晶電容C1c。薄膜電晶體T1之閘極電性耦接至閘極線GLm，薄膜電晶體T1之汲極電性耦接至資料線DL，儲存電容Cst及液晶電容C1c並聯連接且電性耦接於薄膜電晶體T1之源極與預設電壓Vcom(本實施例為共用電壓)之間。讀取線R1與閘極線GLm之交叉位置設置有一觸控單元(如圖4中右側虛線框所示)，觸控單元包括一開關元件SW及一薄膜電晶體T2。薄膜電晶體T2之源極電性耦接至閘極線GLm，薄膜電晶體T2之汲極電性耦接至讀取線R1，薄膜電晶體T1之閘極適於透過開關元件SW而耦合至預設電壓Vcom。

參見圖5A及圖5B，其係相關於本發明第二實施例之顯示裝置10的一局部結構示意圖。如圖5A所示，薄膜電晶體陣列基板12上設置有閘極線GLm、讀取線R1、薄膜電晶體T2以及導電層127； 薄膜電晶體T2之源極S透過導電層127電性耦接至閘極線GLm，薄膜電晶體T2之汲極D電性耦接至讀取線R1。彩色濾光片基板14與薄膜電晶體陣列基板12一起夾設液晶層13，且其上設置有電極層141及電連接件143。電極層141係作為一共用電極(例如ITO共用電極)而可提供預設電壓Vcom。電連接件143與電極層141相電性絕緣，其與薄膜電晶體T2之閘極G共同形成如圖4所示之開關元件SW。電連接件143預設為不與薄膜電晶體T2之閘極G相連通。本實施例中，電連接件143設置為包括一突設於彩色濾光片基板14的突起物1430以及一覆蓋突起物1430之導電層1432；導電層1432可係一ITO層。

如圖5B所示，當一外力作用於電連接件143時，電連接件143與薄膜電晶體T2之閘極G相連通(亦即圖4中的開關元件SW導通)以提供一預設電壓Vcom使薄膜電晶體T2導通，以將閘極線GLm之波形耦合至讀取線R1上。

參見圖6，其係相關於本發明第三實施例之圖1的虛線圓圈部分之一放大示意圖。如圖6所示，其與圖4基本相同，資料線DL與閘極線GLm之交叉位置設置有一像素單元(如圖6中左側虛線框所示)，像素單元包括一薄膜電晶體T1、一儲存電容Cst及一液晶電容C1c。讀取線R1與閘極線GLm之交叉位置設置有一觸控單元(如圖6中右側虛線框所示)，觸控單元包括一開關元件SW及一薄膜電晶體T2。不同之處在於：圖6所示薄膜電晶體T2之源極係透過一感應電容C1而電性耦接至閘極線GLm，而非如圖4所示之直接耦接至閘極線GLm。

參見圖7A及圖7B，其係相關於本發明第三實施例之顯示裝置10的一局部結構示意圖。如圖7A所示，薄膜電晶體陣列基板12上設置有閘極線GLm、讀取線R1、薄膜電晶體T2以及介電層121；薄膜電晶體T2之源極S與閘極線GLm因夾設介電層121而形成如圖6所示之感應電容C1，薄膜電晶體T2之汲極D電性耦接至讀取線R1。彩色濾光片基板14與薄膜電晶體陣列基板12一起夾設液晶層13，且其上設置有電極層141及電連接件143。電極層141係作為一共用電極 (例如ITO共用電極)而可提供預設電壓Vcom。電連接件143與電極層141相電性絕緣，其與薄膜電晶體T2之閘極G共同形成如圖6所示之開關元件SW。電連接件143預設為不與薄膜電晶體T2之閘極G相連通。本實施例中，電連接件143設置為包括一突設於彩色濾光片基板14的突起物1430以及一覆蓋突起物1430之導電層1432；導電層1432可係一ITO層。

如圖7B所示，當一外力作用於電連接件143時，電連接件143與薄膜電晶體T2之閘極G相連通(亦即圖6中的開關元件SW導通)以提供一預設電壓Vcom使薄膜電晶體T2導通，以將閘極線GLm之波形耦合至讀取線R1上。

參見圖8、圖9及圖10，下面將結合相關圖式具體描述一種執行於圖1所示顯示裝置10的觸控偵測方法。

如圖8所示，當顯示裝置10之與閘極線GLm+1及讀取線R2相電性耦接的觸控單元被觸碰時，與此觸控單元相應之閘極線GLm+1之波形將耦合至讀取線R2上；從圖8中可以得知讀取線R2上之波形中的脈衝係出現在對應閘極線GLm+1之波形的位置，因此根據讀取線R2上之波形中的脈衝之位置(亦即波形的時序)即可判斷與閘極線GLm+1及讀取線R2相電性耦接的觸控單元被觸碰。簡而言之，利用讀取線上之波形的時序即可判斷被觸碰之觸控單元之位置。

如圖9所示，當只有單個觸控單元被觸碰時，讀取線R2上之波形於預定時間間隔T內的脈衝數為一個；當有兩個觸控單元被觸碰時，讀取線R2上之波形於預定時間間隔T內的脈衝數有兩個；當有三個觸控單元被觸碰時，讀取線R2上之波形於預定時間間隔T內的脈衝數有三個，以此類推。換而言之，利用讀取線上之波形於一預定時間間隔內的脈衝數即可判斷被觸碰之觸控單元的數量。需要說明的是，當多個觸控單元被觸碰時，所觸碰之多個觸控單元並不僅限於如圖9所示之電性耦接至同一讀取線之多個觸控單元，這些被觸碰之觸控單元亦可為電性耦接至不同讀取線之多個觸控單元。

如圖10所示，顯示裝置10之與閘極線GLm+1及讀取 線R2相電性耦接的觸控單元被觸碰，讀取線上之波形中對應閘極線GLm+1之波形的脈衝數為兩個，據此可判斷觸控單元之觸碰時間長度為2T。換而言之，利用讀取線上之波形中對應同一閘極線之波形的脈衝數可判斷被觸碰之觸控單元之觸碰時間長度。

總上所述，本發明前述實施例藉由在觸控單元被觸碰時將閘極線之波形耦合至讀取線上，再利用讀取線上之波形來判斷被觸碰之觸控單元的位置、數量、及/或觸碰時間長度。例如，利用讀取線上之波形的時序來判斷被觸碰之觸控單元之位置、利用讀取線上之波形於預定時間間隔內的脈衝數來判斷被觸碰之觸控單元之數量、以及利用讀取線上之波形中對應同一閘極線之波形的脈衝數來判斷被觸碰之觸控單元之觸碰時間長度。因此，本發明前述實施例提供的顯示裝置及觸控偵測方法，可達成多點觸控的功能，可應用性得到大大增強。

另外，熟習此技藝者還可對本發明前述實施例提出的顯示裝置及觸控偵測方法做適當變更，例如適當改變像素單元及/或觸控單元的結構配置、將各電晶體的源極與汲極之電連接關係互換、薄膜電晶體陣列基板之結構配置、及/或彩色濾光片基板之結構配置等等。

雖然本發明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和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

GLm、GLm+1‧‧‧閘極線

DL‧‧‧資料線

R1‧‧‧讀取線

T1‧‧‧薄膜電晶體

Cst‧‧‧儲存電容

C1c‧‧‧液晶電容

C1‧‧‧感應電容

C2‧‧‧液晶電容

SW‧‧‧開關元件

Vcom‧‧‧預設電壓

Claims (5)

1. 一種顯示裝置，其包括：一第一基板，包括一閘極線、一讀取線及一導電體，該導電體與該閘極線之間夾設有一介電層而形成一感應電容，該導電體預設為不與該讀取線電性相通；以及一第二基板，與該第一基板一起夾設一液晶層，該第二基板包括一電極層及一與該電極層電性絕緣之電連接件，該電極層與該導電體之間因該液晶層之存在而形成一與該感應電容串聯之液晶電容；其中，當一外力作用於該電連接件時，該電連接件使該導電體與該讀取線電性相通，以耦合該閘極線之波形至該讀取線上。
2. 如申請專利範圍第1項所述之顯示裝置，其中該電連接件包括一突設於該第二基板之突起物及一覆蓋該突起物之導電層。
3. 一種顯示裝置，其包括：一第一基板，包括一閘極線、一讀取線及一薄膜電晶體，該薄膜電晶體之第一源/汲極電性耦接至該閘極線，該薄膜電晶體之第二源/汲極電性耦接至該讀取線；以及一第二基板，與該第一基板一起夾設一液晶層，該第二基板包括一電連接件，該電連接件預設為不與該薄膜電晶體之閘極相連通；其中，當一外力作用於該電連接件時，該電連接件與該薄膜電晶體之閘極相連通以提供一預設電壓使該薄膜電晶體導通，以耦合該閘極線之波形至該讀取線上。
4. 如申請專利範圍第3項所述之顯示裝置，其中該薄膜電晶體之該第一源/汲極與該閘極線之間夾設一介電層而形成一感應電容。
5. 如申請專利範圍第3項所述之顯示裝置，其中該電連接件包括一突設於該第二基板之突起物及一覆蓋該突起物之導電層。