TWI490736B - 顯示裝置與反應裝置 - Google Patents

Description

顯示裝置與反應裝置

本發明是有關於一種顯示裝置，且特別是有關於一種具有反饋功能的顯示裝置。

隨著資訊技術、無線行動通訊和資訊家電的快速發展與應用，為了達到攜帶更便利、體積更輕巧化以及操作更人性化的目的，許多資訊產品已由傳統之鍵盤或滑鼠等輸入裝置，轉變為使用觸控面板作為輸入裝置。現今的觸控技術已經相當發達，從手機、電腦、螢幕、觸控板都廣泛的應用觸控的技術。由於其便利的特性以及直覺式的操作，漸漸的成為市場上的主流。

目前的觸控面板大致可區分為電阻式、電容式、紅外線式及超音波式等觸控面板，以上四種型態的觸控板，優缺各有不同，但皆無力反饋裝置，所以無法讓使用者憑藉觸覺即可辨別是否正確的輸入訊息。例如使用者在擊打傳統鍵盤時，會有反饋的力量產生，讓使用者認知到自己已有擊打到，但觸控板或觸控螢幕，則需透過影像的變化，才能辨別出是否有正確的按壓或者觸控到。

本發明提供一種顯示裝置，其具有一反應裝置，可以讓使用者憑藉觸覺即可辨別是否正確的輸入訊息。

本發明提供一種反應裝置，適用於一顯示面板，可以讓使用者憑藉觸覺即可辨別是否正確的輸入訊息。

本發明提出一種顯示裝置，包括一顯示面板與一反應裝置。其中，反應裝置包括一反饋單元陣列及一控制單元。反饋單元陣列具有多個反饋單元，以陣列方式排列在顯示面板上，而使得顯示區域被分為多個子顯示區域，且每一子顯示區域分別對應此些反饋單元其中之一。當此些子顯示區域其中之一被觸碰時，控制單元輸出一控制訊號至反饋單元陣列，使得被觸碰之子顯示區域所對應反饋單元產生一微電流。

本發明提出一種反應裝置，適於一顯示面板。反應裝置包括一反饋單元陣列及一控制單元。反饋單元陣列具有多個反饋單元，以陣列方式排列在顯示面板上，而使得顯示面板上的顯示區域被分為多個子顯示區域，且每一子顯示區域分別對應此些反饋單元其中之一。當此些子顯示區域其中之一被觸碰時，控制單元輸出一控制訊號至反饋單元陣列，使得被觸碰之子顯示區域所對應反饋單元產生一微電流。

在本發明之一實施例中，上述之反應裝置更包括一觸控模組，其耦接控制單元，使得控制單元依據觸控模組的輸出而判斷每一子顯示區域是否被觸碰。

在本發明之一實施例中，上述之觸控模組包括一觸控感應單元陣列，其具有多個觸控感應單元，是以陣列方式配置於顯示面板上，且每一觸控感應單元分別耦接控制單元，使得控制單元得以依據每一觸控感應單元的狀態，而判斷各子顯示區域是否被碰觸。

在本發明之一實施例中，上述之觸控模組包括訊號發射器及訊號接收器。訊號發射器配置在顯示面板上，以發射物理波在顯示面板上。訊號接收器則耦接控制單元，接收從訊號發射器發射的物理波，以輸出感測訊號給控制單元，使得控制單元 依據感測訊號的變化來判斷每一子顯示區域是否被碰觸。

在本發明之一實施例中，上述之顯示面板更包括觸控感應單元陣列，其具有多個觸控感應單元，分別耦接控制單元，使得控制單元得以依據每一觸控感應單元的狀態，而判斷各子顯示區域是否被碰觸。

在本發明之一實施例中，上述之反饋單元包括電極及電晶體。其中，電極配置在顯示面板上。電晶體之閘極端耦接至控制單元，其源極端耦接至第一電壓，其汲極端則耦接電極。

在本發明之一實施例中，上述之反饋單元包括電極、電阻、切換單元以及電容。其中，電阻之第一端耦接至第一電壓。切換單元具有第一端至第四端，其第一端耦接至電阻之第二端，其第二端耦接至電極，其第三端耦接至控制單元，並接收控制單元所輸出之控制訊號而將其第四端導通至其第一端或第二端。另外，電容之第一端耦接至切換單元之第四端，其第二端則耦接至接地電壓，以儲存與釋放電荷。

基於上述，本發明利用顯示裝置中的反應裝置產生微電流，讓使用者在碰觸顯示面板時，藉由微電流刺激使用者的手指以產生震動感。如此，使用者憑藉觸覺即可辨別是否正確的輸入訊息。

為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

圖1繪示本發明第一實施例之顯示裝置的方塊圖。請參照圖1，顯示裝置100包括顯示面板102及反應裝置104。顯示面板102耦接反應裝置104。其中，顯示面板102可包括觸控 感應單元陣列106，而反應裝置104包括反饋單元陣列108及控制單元110。控制單元110耦接至反饋單元陣列108與觸控感應單元陣列106。其中，顯示面板102具有一顯示區域。反饋單元陣列108具有多個反饋單元，這些反饋單元會以陣列方式排列在顯示面板102上，顯示面板102的顯示區域會依據這些反饋單元之陣列排列方式而分為多個子顯示區域。亦即，每一子顯示區域分別對應這些反饋單元其中之一。觸控感應單元陣列106可內嵌配置於顯示面板102上。每一觸控感應單元之位置可以分別對應於此些子顯示區域其中之一。其中，觸控感應單元可為電阻式觸控感應單元或電容式觸控感應單元兩者其中之一。

控制單元110會偵測這些子顯示區域是否被觸碰。當這些子顯示區域其中之一被觸碰時，控制單元110即會輸出一控制訊號S2至反饋單元陣列108，使得被觸碰的子顯示區域所對應的反饋單元產生一微電流。

詳細來說，當使用者以一輸入工具(例如手指)觸碰顯示面板102時，將會造成觸控感應單元陣列106中觸控感應單元的電氣特性發生改變，控制單元110可依據觸控感應單元電氣特性的變化，輸出控制訊號S2給相對應於被觸碰的子顯示區域中的反饋單元。舉例來說，若觸碰顯示面板102為電阻式觸控面板，則當觸控面板被觸碰時，觸控面板中上下層的電極受到按壓而接觸，造成短路進而產生壓降，控制單元110依據電壓的變化來偵測觸壓點的座標位置。若觸碰顯示面板102為電容式觸控面板，則當觸控面板被觸碰時，觸控面板上的透明電極與人體之間的靜電結合所產生之電容變化將產生一電流，控制單元110依據所產生的電流來偵測觸壓點的座標位置。反饋單元 接收控制訊號S2後產生微電流刺激使用者的手指，使使用者的手指有震動的感覺。

圖2繪示本發明第二實施例之顯示裝置的方塊圖。請參照圖2，本實施例之顯示裝置200與圖1之顯示裝置100的不同之處在於，顯示面板102並無內建觸控感應單元陣列106。因此，本實施例所提供的反應裝置104則需要配置一觸控模組202。其中，觸控模組耦接控制單元110。

在本實施例中，觸控模組202包括觸控感應單元陣列204。同樣地，觸控感應單元陣列204包括多個觸控感應單元，是以陣列方式配置在顯示面板102上。如此，可使不具有觸控功能的顯示面板經由耦接反應裝置104後，而具有觸控及反饋的功能。

當使用者以手指觸碰顯示面板102時，控制單元110可依據觸控感應單元陣列204中觸控感應單元的狀態，輸出控制訊號S2給相對應於被觸碰的子顯示區域中的反饋單元，以控制反饋單元產生微電流刺激使用者的手指，使使用者的手指有震動的感覺。

圖3繪示本發明第三實施例之顯示裝置的方塊圖。請參照圖3，在本實施例中，觸控模組202包括訊號發射器302及訊號接收器304。其中，訊號接收器304耦接控制單元110。

訊號發射器302用以發射物理波W1於顯示面板102上。訊號接收器304接收從訊號發射器302發射的物理波W1，以輸出感測訊號S1給控制單元110，使得控制單元110依據感測訊號S1的變化來判斷每一子顯示區域是否被碰觸。其中，訊號發射器302所發射之物理波W1可以為光波和超音波二者其中之一。

舉例來說，使用者可利用超音波發射器與超音波接收器來偵測顯示面板102被觸碰的位置。使用者可於顯示面板102對角線上的兩個角落各設置一超音波發射器，並於另外兩個角落其中之一設置一超音波接收器。對角線上的兩個超音波發射器可於顯示面板102的顯示區域形成一均勻的聲力波場。當聲波碰到手指或軟性物質時，聲波將被吸收。如此，超音波接收器可根據所接收到的聲波變化輸出感測訊號S1。

另外，使用者也可利用紅外線發射器與紅外線接收器來偵測顯示面板102被觸碰的位置。使用者可於顯示面板102的兩對邊上各設置紅外線發射器與紅外線接收器，以形成縱向與橫向交錯的紅外線感應網。當物體碰觸顯示面板102時，顯示面板102上的光線將被遮斷。如此，紅外線接收器可根據被遮斷的光線位置而判別出顯示面板102所被碰觸位置，並輸出感測訊號S1。

控制單元110可根據訊號接收器304所輸出的感測訊號S1而判別顯示面板102被觸碰的位置，並輸出控制訊號S2給反饋單元陣列108，以控制被觸碰的顯示面板102上子顯示區域所對應的反饋單元產生微電流刺激使用者的手指，使使用者的手指有震動的感覺。

為了使本領域具有通常知識者能夠更明瞭本發明的操作原理，以下以幾個實施例來說明反饋單元陣列108中各反饋單元的電路架構。

圖4繪示本發明之第一實施例之反饋單元的電路圖。請參照圖4，反饋單元可包括電晶體402及電極404。其中，電極404配置在顯示面板102上。電晶體402之閘極端耦接至控制單元110，其源極端耦接至第一電壓VS1，其汲極端則耦接電 極404。電晶體402依據控制單元110所輸出的控制訊號S2於電極404上產生微電流。其中，電晶體402可為薄膜電晶體，而第一電壓VS1為操作電壓。

詳細來說，當使用者的手指觸碰顯示面板102時，控制單元110可偵測反饋單元陣列108中觸控感應單元的狀態，並輸出控制訊號S2給相對應於被觸碰的子顯示區域中的反饋單元。此時反饋單元中電晶體402的閘極端接收控制訊號S2而打開電晶體通道。電晶體402的源極端所耦接的第一電壓VS1可在電晶體402的源極端與汲極端間產生電壓差，以在電極404上產生微電流，以刺激使用者的手指，使使用者的手指有震動的感覺。

圖5繪示本發明之第二實施例之反饋單元的電路圖。請參照圖5，反饋單元可包括電阻R1、電容C1、切換單元502以及電極504。電阻R1的第一端耦接至第一電壓VS1。其中，第一電壓VS1為操作電壓。切換單元502具有第一端T51至第四端T54，其第一端T51耦接至電阻R1的第二端，其第二端T52耦接電極504，其第三端T53耦接至控制單元110，其第四端T54耦接至電容C1的第一端。電容C1的第二端則耦接至接地電壓GND。其中，切換單元502的第三端T53可接收控制單元110所輸出的控制訊號S2而將切換單元502的第四端T54導通至其第一端T51或第二端T52。電容C1則用以儲存與釋放電荷。

詳細來說，在顯示面板102位被觸碰前，切換單元502的第四端T54為導通至其第一端T51，此時電容C1儲存由第一電壓VS1所提供的電荷。當使用者的手指觸碰顯示面板102時，控制單元110依據反饋單元陣列108中觸控感應單元的狀 態，輸出控制訊號S2給相對應於被觸碰的子顯示區域中的反饋單元。反饋單元中切換單元502的第三端T53接收控制訊號S2而將切換單元502的第四端T54導通至其第二端T52。此時儲存在電容C1中的電荷將被釋放出，移動的電荷形成微電流而流向切換單元502的第二端T52，以在電極504上產生微電流，進而刺激使用者的手指，使使用者的手指有震動的感覺。

綜上所述，上述實施例的顯示裝置中的反應裝置可在使用者碰觸顯示面板時產生微電流，藉由微電流刺激使用者的手指以產生震動感。如此，使用者憑藉觸覺即可辨別是否正確的輸入訊息，提供類似按壓傳統按鍵的反饋感覺。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，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，故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。

100‧‧‧顯示裝置

102‧‧‧顯示面板

104‧‧‧反應裝置

106‧‧‧觸控感應單元陣列

108‧‧‧反饋單元陣列

110‧‧‧控制單元

200‧‧‧顯示裝置

202‧‧‧觸控模組

204‧‧‧觸控感應單元陣列

300‧‧‧顯示裝置

302‧‧‧訊號發射器

304‧‧‧訊號接收器

402‧‧‧電晶體

404‧‧‧電極

502‧‧‧切換單元

504‧‧‧電極

VS1‧‧‧第一電壓

S1‧‧‧感測訊號

S2‧‧‧控制訊號

W1‧‧‧物理波

T51~T54‧‧‧切換單元的端點

C1‧‧‧電容

R1‧‧‧電阻

GND‧‧‧接地電壓

圖1繪示本發明之第一實施例之顯示裝置的方塊圖。

圖2繪示本發明之第二實施例之顯示裝置的方塊圖。

圖3繪示本發明之第三實施例之顯示裝置的方塊圖。

圖4繪示本發明之第一實施例之反饋單元的電路圖。

圖5繪示本發明之第二實施例之反饋單元的電路圖。

100‧‧‧顯示裝置

102‧‧‧顯示面板

104‧‧‧反應裝置

106‧‧‧觸控感應單元陣列

108‧‧‧反饋單元陣列

110‧‧‧控制單元

S2‧‧‧控制訊號

Claims (21)

1. 一種顯示裝置，包括：一顯示面板，具有一顯示區域；一反應裝置，耦接該顯示面板，並包括：一反饋單元陣列，具有多個反饋單元，以陣列方式排列在該顯示面板上，而使得該顯示區域被分為多個子顯示區域，且每一子顯示區域分別對應該些反饋單元其中之一；以及一控制單元，耦接該反饋單元陣列，並偵測該些子顯示區域是否被觸碰，其中當該些子顯示區域其中之一被觸碰時，則該控制單元輸出一控制訊號至該反饋單元陣列，使得被觸碰之子顯示區域所對應反饋單元產生一微電流用以刺激一使用者手指以提供震動感。
2. 如申請專利範圍第1項所述之顯示裝置，其中該反應裝置更包括：一觸控模組，耦接該控制單元，使得該控制單元依據該觸控模組的輸出而判斷該些子顯示區域是否被觸碰。
3. 如申請專利範圍第2項所述之顯示裝置，其中該觸控模組包括：一觸控感應單元陣列，具有多個觸控感應單元，是以陣列方式配置於該顯示面板上，且每一該些觸控感應單元分別耦接該控制單元，使得該控制單元得以依據該些觸控感應單元的狀態，而判斷各該子顯示區域是否被碰觸。
4. 如申請專利範圍第3項所述之顯示裝置，其中該些觸控感應單元分別為一電阻式觸控感應單元和一電容式觸控感應單元二者其中之一。
5. 如申請專利範圍第2項所述之顯示裝置，其中該觸控模組包括：一訊號發射器，配置在該顯示面板上，以發射一物理波在該顯示面板上；以及一訊號接收器，耦接該控制單元，並接收從該訊號發射器發射的該物理波，以輸出一感測訊號給該控制單元，使得該控制單元依據該感測訊號的變化來判斷該些子顯示區域是否被碰觸。
6. 如申請專利範圍第5項所述之顯示裝置，其中該物理波為光波和超音波二者其中之一。
7. 如申請專利範圍第1項所述之顯示裝置，其中該顯示面板更包括：一觸控感應單元陣列，具有多個觸控感應單元，分別耦接該控制單元，使得該控制單元得以依據該些觸控感應單元的狀態，而判斷各該子顯示區域是否被碰觸。
8. 如申請專利範圍第1項所述之顯示裝置，其中各該反饋單元包括：一電極，配置在該顯示面板上；以及一電晶體，其閘極端耦接至該控制單元，其源極端耦接至一第一電壓，其汲極端則耦接該電極。
9. 如申請專利範圍第8項所述之顯示裝置，其中該第一電壓為操作電壓。
10. 如申請專利範圍第8項所述之顯示裝置，其中該電晶體為薄膜電晶體。
11. 如申請專利範圍第8項所述之顯示裝置，其中反饋單元陣列中之各該反饋單元包括： 一電極；一電阻，其第一端耦接至該第一電壓；一切換單元，具有第一至第四端，其第一端耦接至該電阻之第二端，其第二端耦接至該電極，其第三端耦接至該控制單元，接收該控制單元所輸出之該控制訊號而將其第四端導通至其第一端或第二端；以及一電容，其第一端耦接至該切換單元之第四端，其第二端耦接至一接地電壓，以儲存與釋放電荷。
12. 一種反應裝置，適於一顯示面板，該反應裝置包括：一反饋單元陣列，具有多個反饋單元，以陣列方式排列在該顯示面板上，而使得顯示面板上的顯示區域被分為多個子顯示區域，且每一子顯示區域則分別對應該些反饋單元其中之一；以及一控制單元，耦接該反饋單元陣列，並偵測該些子顯示區域是否被觸碰，其中當該些子顯示區域其中之一被觸碰時，則該控制單元輸出一控制訊號至該反饋單元陣列，使得被觸碰之子顯示區域所對應反饋單元產生一微電流用以刺激一使用者手指以提供震動感。
13. 如申請專利範圍第12項所述之反應裝置，該反應裝置更包括：一觸控模組，耦接該控制單元，使得該控制單元依據該觸控模組的輸出而判斷該些子顯示區域是否被觸碰。
14. 如申請專利範圍第13項所述之反應裝置，其中該觸控模組包括：一觸控感應單元陣列，具有多個觸控感應單元，是以陣列 方式配置於該顯示面板上，且每一該些觸控感應單元分別耦接該控制單元，使得該控制單元得以依據該些觸控感應單元的狀態，而判斷各該子顯示區域是否被碰觸。
15. 如申請專利範圍第14項所述之反應裝置，其中該些觸控感應單元分別為一電阻式觸控感應單元和一電容式觸控感應單元二者其中之一。
16. 如申請專利範圍第13項所述之反應裝置，其中該觸控模組包括：一訊號發射器，配置在該顯示面板上，以發射一物理波在該顯示面板上；以及一訊號接收器，耦接該控制單元，並接收從該訊號發射器發射的該物理波，以輸出一感測訊號給該控制單元，使得該控制單元依據該感測訊號的變化來判斷該些子顯示區域是否被碰觸。
17. 如申請專利範圍第16項所述之反應裝置，其中該物理波為光波和超音波二者其中之一。
18. 如申請專利範圍第12項所述之反應裝置，其中各該反饋單元包括：一電極，配置在該顯示面板上；以及一電晶體，其閘極端耦接至該控制單元，其源極端耦接至一第一電壓，其汲極端則耦接該電極。
19. 如申請專利範圍第18項所述之反應裝置，其中該第一電壓為操作電壓。
20. 如申請專利範圍第18項所述之反應裝置，其中該電晶體為薄膜電晶體。
21. 如申請專利範圍第18項所述之反應裝置，其中反饋 單元陣列中之各該反饋單元包括：一電極；一電阻，其第一端耦接至該第一電壓；一切換單元，具有第一至第四端，其第一端耦接至該電阻之第二端，其第二端耦接至該電極，其第三端耦接至該控制單元，接收該控制單元所輸出之該控制訊號而將其第四端導通至其第一端或第二端；以及一電容，其第一端耦接至該切換單元之第四端，其第二端耦接至一接地電壓，以儲存與釋放電荷。