TWI493392B - 平面顯示器、觸控裝置及觸控偵測方法 - Google Patents
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Description
本發明是有關於觸控偵測領域,且特別是有關於一種具有觸控功能之平面顯示器、觸控裝置及相應的觸控偵測方法。
隨著科技的發展,平面顯示器(例如,液晶顯示器)因其具有高畫質、體積小、重量輕及應用範圍廣等優點,而被廣泛地應用於行動電話、筆記型電腦、桌上型顯示裝置以及電視等等各種消費性電子產品,並已經逐漸取代傳統的陰極射線管顯示裝置而成為顯示裝置的主流。
觸控裝置提供了一種新的人機互動的介面,其在使用上更直覺、更符合人性。而將觸控裝置與平面顯示器整合在一起,使平面顯示器具有觸控功能,是平面顯示器發展的一種趨勢。
請參見圖1與圖2,其中圖1繪示出一種現有的具有觸控功能之平面顯示器的示意圖,而圖2繪示出圖1所示之平面顯示器之掃描訊號的時序圖。平面顯示器10例如是液晶顯示器,包括薄膜電晶體(TFT)基板11、與薄膜電晶體基板11相對的彩色濾光片(CF)基板(圖未示)及夾設在兩基板間的液晶層(圖未示)。此外,平面顯示器10還進一步包括設置於薄膜電晶體基板11上的掃描線s(n-4)~s(n+4)、資料線d(n-4)~d(n+4)、畫素電晶體12、畫素電極13、感測元件15以及讀取線r(n-1)~r(n+1)。
其中,掃描線s(n-4)~s(n+4)與資料線d(n-4)~d(n+4)相互交叉設置從而將平面顯示器10分成多個畫素區域(未標示)。每個畫素區域分別設置一畫素電晶體12及一畫素電極13,且每個畫素電晶體12分別電性耦接於掃描線s(n-4)~s(n+4)中之一對應者及資料d(n-4)~d(n+4)中之一對應者,而每個畫素電極13分別電性耦接於一對應的畫素電晶體12。依次於掃描線s(n-4)~s(n+4)中通入掃描訊號Scan_1而控制與掃描線s(n-4)~s(n+4)電性耦接之畫素電晶體12是否導通,其中,掃描訊號Scan_1分別包括一開啟訊號display,以依次導通與掃描線s(n-4)~s(n+4)電性耦接之畫素電晶體12。也就是說,當掃描訊號Scan_1中的開啟訊號display依次通入掃描線s(n-4)~s(n+4)時,與掃描線s(n-4)~s(n+4)電性耦接之畫素電晶體12分別依次導通,從而可將資料線d(n-4)~d(n+4)中的資料訊號傳遞至相應的畫素電極13以使平面顯示器10顯示畫面。
此外,感測元件15分佈於薄膜電晶體基板11上,且每個感測元件15可分別對應於至少一個畫素區域。例如在圖1所示之平面顯示器10中,每個感測元件15分別對應於4X4個畫素區域A,即每隔4條掃描線及4條資料線才設置一個感測元件15,感測元件15分別電性耦接於掃描線s(n-4)、sn、s(n+4)及讀取線r(n-1)、rn、r(n+1)。當掃描訊號Scan_1中的開啟訊號display依次通入掃描線s(n-4)、sn、s(n+4)中時,與掃描線s(n-4)、sn、s(n+4)電性耦接之感測元件15依次開啟,從而可偵測其所對應區域是否被觸摸並產生相應之感測訊號。然後藉由讀取線r(n-1)、rn、r(n+1)而將感測元件15偵測產生之感測訊號傳遞至一偵測電路17中,並儲存於偵測電路17中。
因此,儲存於偵測電路17中之感測訊號的數目係由設置於平面顯示器10中的感測元件15的密度所決定的,而感測元件15的密度與平面顯示器10之解析度有關。舉例來說,如果平面顯示器10之解析度為240X320(即平面顯示器10包括240條資料線及320條掃描線從而將平面顯示器10劃分成240X320個畫素區域),則感測元件15的密度為60X80,而在一次掃描過後,偵測電路17所儲存之感測訊號的數目亦為60X80。
然而,由於每個感測元件15所對應的4X4個畫素區域A比較大,則分佈於薄膜電晶體基板11上的感測元件15的密度不夠高,因此,如果使用者所觸摸之區域,例如區域B,離其所對應之感測元件15(n-4)比較遠時,則感測元件15(n-4)不易於偵測此4X4個畫素區域A是否被觸摸,平面顯示器10其觸控偵測能力較低。而為了提高平面顯示器10的觸控偵測能力,就需要增加感測元件15數目,提高感測元件15的密度,因此,偵測電路17所儲存之感測訊號的數目亦需要相應地增加,其需要相應地增加偵測電路17的儲存容量,提升偵測電路17的儲存能力。然而,提升偵測電路17的儲存能力相當地不易,因此也就不可能大量地增加感測元件15之數目,則平面顯示器10之觸控偵測能力的提升也比較有限。
本發明的目的就是在提供一種具有觸控功能之平面顯示器,其在不增加偵測電路之儲存容量的基礎上,可提升平面顯示器之觸控偵測能力。
本發明的再一目的是提供一種觸控裝置,其在不增加偵測電路之儲存容量的基礎上,提升其觸控偵測能力。
本發明的又一目的是提供一種觸控偵測方法,其可在不增加偵測電路之儲存容量的基礎上,提升其偵測能力。
本發明提出一種具有觸控功能之平面顯示器,其包括多條掃描線、多條資料線、多個畫素電晶體、多個畫素電極、多條讀取線以及多個感測元件。資料線與掃描線相互交叉設置從而將平面顯示器分成多個畫素區域。畫素電晶體分別設置於畫素區域內並分別電性耦接於對應的掃描線及資料線,而畫素電極分別設置於畫素區域內,且每個畫素電極分別電性耦接於對應的畫素電晶體。讀取線與掃描線相互交叉設置,而感測元件分別電性耦接於對應的掃描線及讀取線。其中,於掃描線中依次通入掃描訊號以控制感測元件是否開啟,且掃描訊號包括至少一第一第一開啟訊號及一第二開啟訊號以同時開啟至少兩個感測元件。上述被同時開啟的至少兩個感測元件與不同掃描線相電性耦接。
本發明還提出一種觸控裝置,其設置於具有多條掃描線之基板上。上述觸控裝置包括多條讀取線及多個感測元件。讀取線與掃描線相互交叉設置,而感測元件分別電性耦接於對應的掃描線及讀取線。其中,於掃描線中依次通入掃描訊號以控制感測元件是否開啟,且掃描訊號包括至少一第一開啟訊號及一第二開啟訊號以同時開啟至少兩個感測元件,且被同時開啟之至少兩個感測元件與不同掃描線相電性耦接。
在本發明的較佳實施例中,上述平面顯示器及觸控裝置更利用讀取線將感測元件充電至一預定電壓。且於掃描線中依次通入第二開啟訊號時,利用資料線將資料訊號傳遞至相應的畫素電極從而使平面顯示器顯示畫面。
在本發明的較佳實施例中,上述平面顯示器及觸控裝置進一步包括電性耦接讀取線之偵測電路以讀取感測元件所產生的感測訊號。
本發明另提出一種觸控偵測方法,其適用於上述之觸控裝置。上述觸控偵測方法包括:於掃描線中依次通入掃描訊號以控制感測元件是否開啟,其中掃描訊號包括至少一第一開啟訊號及一第二開啟以同時開啟與不同掃描線電性耦接的不同感測元件;以及偵測同時開啟之不同感測元件所產生的感測訊號以判斷是否有觸碰操作。
綜上所述,本發明之具有觸控功能之平面顯示器、觸控裝置及觸控偵測方法係藉由調整掃描線中的掃描訊號使掃描訊號具有至少一第一開啟訊號及一第二開啟訊號,以同時開啟與不同掃描線電性耦接之不同感測元件,從而可在不增加偵測電路的儲存容量的基礎上,提高感測元件的密度以提升觸控偵測能力。
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。
請參見圖3和圖4,其中圖3繪示出本發明一實施例所揭示之一種具有觸控功能之平面顯示器的示意圖,而圖4繪示出圖3所示之平面顯示器之掃描訊號的時序圖。本發明實施例所揭示之平面顯示器100與圖1所示之平面顯示器10相似,其亦可為一液晶顯示器,包括薄膜電晶體(TFT)基板110、掃描線S(n-4)~S(n+4)、資料線D(n-4)~D(n+4)、畫素電晶體112及畫素電極113。此外,平面顯示器100還包括構成觸控裝置之感測元件115、讀取線R(n-1)~R(n+1)及偵測電路120。
本發明實施例所揭示之平面顯示器100與圖1所示之平面顯示器10之不同在於,感測元件115於薄膜電晶體基板110上的分佈密度不同。在本實施例中,不但掃描線S(n-4)、Sn、S(n+4)分別電性耦接於感測元件115,而且掃描線S(n-2)及S(n+2)亦分別電性耦接於感測元件115。也就是說,本實施例之平面顯示器100是每2條掃描線及4條資料線就設置一個感測元件115。因此,如果平面顯示器100之解析度為240X320,則感測元件115的密度為60X160。
請參閱圖4,本發明實施例之掃描訊號Scan_2分別包括一第一開啟訊號pre-charge及一第二開啟訊號display。第一開
啟訊號pre-charge及第二開啟訊號display均開啟與掃描線電性耦接之畫素電晶體112及感測元件115,且當掃描線S(n-4)~S(n+4)中依次通入第二開啟訊號display時,平面顯示器100利用資料線D(n-4)~D(n+4)將資料訊號傳遞至相應的畫素電極113以使平面顯示器100顯示畫面。如圖4所示,當掃描線S(n-4)中所通入的掃描訊號Scan_2為第二開啟訊號display時,掃描線S(n-2)中所通入的掃描訊號Scan_2為第一開啟訊號pre-charge,此時與掃描線S(n-4)及S(n-2)電性耦接之感測元件115開啟。同理,當掃描線Sn中所通入的掃描訊號Scan_2為第二開啟訊號display時,掃描線S(n+2)中所通入的掃描訊號Scan_2為第一開啟訊號,此時與掃描線Sn及S(n+2)電性耦接之感測元件115開啟。因此,對於4X4個畫素區域A來說,其存在兩個感測元件115以同時感測此4X4個畫素區域A是否被觸摸並產生一感測訊號,並藉由讀取線R(n-1)~R(n+1)而被讀取至偵測電路120,且儲存於偵測電路120中。
由於本發明實施例所揭示之平面顯示器100於每4X4個畫素區域A內設置兩個感測元件115以同時感測此4X4個畫素區域A是否被觸摸,因此即使使用者所觸摸之區域B離此4X4個畫素區域中的感測元件115(n-4)比較遠,其不易被感測元件115(n-4)所偵測出,但是,區域B離此4X4畫素區域中的另一感測元件115(n-2)比較近,能夠被感測元件115(n-2)所偵測。因此,本發明之感測元件115的密度較大,其能夠提升平面顯示器10的觸控偵測能力。
此外,由於每4X4畫素區域A內設置之兩個感測元件115可同時開啟,且這兩個感測元件115(n-4)及115(n-2)是利用同一條讀取線Rn傳遞其感測訊號,因此,這兩個感測元件115(n-4)及115(n-2)只會同時傳遞同一感測訊號至偵測電路120。舉例來說,在掃描訊號Scan_2中的第一開啟訊號pre-charge及第二開啟訊號display傳遞至這些感測元件115之前,可先利用讀取線R(n-1)~R(n+1)將這些感測元件115充電至一預定電壓。當感測元件115(n-2)感測到區域B被觸摸,感測元件115(n-2)可藉由使用者的手指或觸摸筆的按壓而使感測元件115(n-2)放電(一般是放電至共同電壓(common voltage)),而即使另一感測元件115(n-4)並未對其上的預定電壓進行放電,感測元件115(n-4)上的預定電壓亦可藉由讀取線Rn而傳輸至感測元件115(n-2)從而進行放電。也就是說,感測元件115(n-2)及115(n-4)上的預定電壓均被拉低至一電壓位準,然後藉由讀取線Rn而被偵測電路120所讀取,並儲存於偵測電路120中。因此,本發明實施例所揭示之平面顯示器100在一次掃描過後,儲存於偵測電路120中的感測訊號的數目並未增加,其還是60X80,也就是說平面顯示器100在不增加偵測電路120的儲存容量的基礎上,可增加其感測元件115的密度,從而提高平面顯示器100的觸控偵測能力。
當然,從上述說明中,本領域技術人員可知,本發明之掃描訊號Scan_2亦可包括多個第一開啟訊號pre-charge及一第二開啟訊號display,以同時開啟與兩條以上的不同掃描線相電性耦接之感測元件,從而進一步提高平面顯示器上感測元件的密度,提升平面顯示器的觸控偵測能力。
根據上述,本發明所揭示之主要由感測元件115所構成的觸控裝置,其設置於具有多條掃描線S(n-4)~S(n+4)的基板110上,利用平面顯示器100原有的掃描線S(n-4)、S(n-2)、Sn、S(n+2)及S(n+4)所傳遞之掃描訊號Scan_2來控制是否開啟與掃描線S(n-4)、S(n-2)、Sn、S(n+2)及S(n+4)電性耦接之感測元件115,並通過調整掃描訊號Scan_2而同時開啟感測元件115,且被同時開啟的感測元件115與不同掃描線相電性耦接。因此,本發明之感測裝置可與平面顯示器100整合在一起,使平面顯示器100具有觸控功能。且在不增加偵測電路120之儲存容量的基礎上,可增加感測元件115的密度從而提升平面顯示器100的觸控偵測能力。此外,需要指出的是,本發明之主要由感測元件115構成的觸控裝置,除了可應用於本發明前述所提出之液晶顯示器,亦可應用於例如是:有激發光二極體(organic light emitting device,OLED)、軟性顯示器(flexible display)等其他類型的平面顯示器,只要平面顯示器具有多條掃描線都可以使用本發明所提出之感測裝置,從而將觸控裝置與平面顯示器整合在一起。
此外,本發明還提供一種觸控偵測方法,其可用來驅動如圖3所示之平面顯示器。請參閱圖5,其繪示出上述觸控偵測方法之流程圖。上述觸控偵測方法包括:於掃描線S(n-4)~S(n+4)中依次通入掃描訊號Scan_2以控制感測元件115是否開啟,其中掃描訊號Scan_2包括至少一第一開啟訊號及一第二開啟訊號以同時開啟與不同掃描線電性耦接的不同感測元件;以及偵測同時開啟之不同感測元件所產生的感測訊號以判斷是否有觸碰操作。
其中,偵測同時開啟之不同感測元件所產生的感測訊號以判斷是否有觸碰操作的步驟包括:讀取讀取線所傳遞之感測元件所產生的感測訊號並將感測訊號儲存於偵測電路中;以及根據感測訊號判斷感測元件是否被觸碰及相關的觸碰位置。此外,上述觸控偵測方法還可進一步包括利用讀取線將感測元件充電至一預定電壓。
綜上所述,本發明之具有觸控功能之平面顯示器、觸控裝置及觸控偵測方法係藉由調整掃描線中的掃描訊號使掃描訊號具有至少一第一開啟訊號及一第二開啟訊號,以同時開啟與不同掃描線電性耦接之不同感測元件,從而可在不增加偵測電路的儲存容量的基礎上,提高感測元件的密度以提升觸控偵測能力。
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。
10、100...平面顯示器
11、110...薄膜電晶體基板
12、112...畫素電晶體
13、113...畫素電極
15、15(n-4)、115、115(n-4)、115(n-2)...感測元件
17、120...偵測電路
s(n-4)~s(n+4)、S(n-4)~S(n+4)...掃描線
d(n-4)~d(n+4)、D(n-4)~D(n+4)...資料線
r(n-1)~r(n+1)、R(n-1)~R(n+1)...讀取線
Scan_1、Scan_2...掃描訊號
pre-charge...第一開啟訊號
display...第二開啟訊號
A...4X4個畫素區域
B...使用者所觸摸之區域
圖1繪示習知之具有觸控功能之平面顯示器的示意圖。
圖2繪示圖1所示之平面顯示器之掃描訊號的時序圖。
圖3繪示本發明一實施例所揭示之一種具有觸控功能之平面顯示器的示意圖。
圖4繪示圖3所示之平面顯示器之掃描訊號的時序圖。
圖5繪示本發明一實施例所揭示之一種觸控偵測方法之流程圖。
100...平面顯示器
110...薄膜電晶體基板
112...畫素電晶體
113...畫素電極
115、115(n-4)、115(n-2)...感測元件
120...偵測電路
S(n-4)~S(n+4)...掃描線
D(n-4)~D(n+4)...資料線
R(n-1)~R(n+1)...讀取線
A...4X4個畫素區域
B...使用者所觸摸之區域
Claims (10)
- 一種具有觸控功能之平面顯示器,包括:多條掃描線;多個資料線,與該些掃描線相互交叉設置從而將該平面顯示器分成多個畫素區域;多個畫素電晶體,分別設置於該些畫素區域內並分別電性耦接於對應的掃描線及資料線;多個畫素電極,分別設置於該些畫素區域內,且該些畫素電極之一電性耦接於該些畫素電晶體之一對應者;多條讀取線,與該些掃描線相互交叉設置;以及多個感測元件,分別電性耦接於對應的掃描線及讀取線;其中,於該些掃描線中依次通入一掃描訊號以控制該些感測元件是否開啟,該掃描訊號包括至少一第一開啟訊號及一第二開啟訊號以同時開啟至少兩個該些感測元件,且被同時開啟的至少兩個該些感測元件與不同掃描線相電性耦接。
- 如申請專利範圍第1項所述之具有觸控功能之平面顯示器,更利用該些讀取線將該些感測元件充電至一預定電壓。
- 如申請專利範圍第1項所述之具有觸控功能之平面顯示器,其中於該些掃描線中依次通入該第二開啟訊號時,利用該些資料線將資料訊號傳遞至相應的畫素電極以使該平面顯示器顯示畫面。
- 如申請專利範圍第1項所述之具有觸控功能之平面顯示器,其進一步包括:一偵測電路,電性耦接於該些讀取線以讀取該些感測元件所產生的感測訊號。
- 一種觸控裝置,其設置於一基板上,該基板上設置有多條掃描線,該觸控裝置包括:多條讀取線,與該些掃描線相互交叉設置;以及多個感測元件,分別電性耦接於對應的掃描線及讀取線;其中,於這些掃描線中依次通入一掃描訊號以控制該些感測元件是否開啟,該掃描訊號包括至少一第一開啟訊號及一第二開啟訊號以同時開啟與不同掃描線電性耦接的不同感測元件。
- 如申請專利範圍第5項所述之觸控裝置,更利用該些讀取線將該些感測元件充電至一預定電壓。
- 如申請專利範圍第5項所述之觸控裝置,其進一步包括:一偵測電路,電性耦接於該多條讀取線以讀取該些感測元件所產生的感測訊號。
- 一種觸控偵測方法,其適用於一觸控裝置,該觸控裝置設置於一具有多條掃描線之基板上,該觸控裝置包括多條讀取線以及多個感測元件,該些讀取線與該些掃描線相互交叉設置,該些感測元件分別電性耦接於對應的掃描線及讀取線,該觸控偵測方法包括:於該些掃描線中依次通入一掃描訊號以控制該些感測元件是否開啟,其中,該掃描訊號包括至少一第一開啟訊號及一第二開啟訊號以同時開啟與不同掃描線電性耦接的不同感測元件;以及偵測同時開啟之不同感測元件所產生的感測訊號以判斷是否有觸碰操作。
- 如申請專利範圍第8項所述之觸控偵測方法,其中該觸控裝置進一步包括一電性耦接於該多條讀取線之偵測電路,且前述偵測同時開啟之不同感測元件所產生的感測訊號以判斷是否有觸碰操作的步驟包括:讀取該些讀取線所傳遞之該些感測元件所產生的感測訊號並將該些感測訊號儲存於該偵測電路中;以及根據該些感測訊號判斷該些感測元件是否被觸碰及相關的觸碰位置。
- 如申請專利範圍第8項所述之觸控偵測方法,進一步包括:利用該些讀取線將該些感測元件充電至一預定電壓。
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