TWI547845B - 觸控面板及其驅動方法 - Google Patents

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TWI547845B
TWI547845B TW104116467A TW104116467A TWI547845B TW I547845 B TWI547845 B TW I547845B TW 104116467 A TW104116467 A TW 104116467A TW 104116467 A TW104116467 A TW 104116467A TW I547845 B TWI547845 B TW I547845B
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黑川義元
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半導體能源研究所股份有限公司
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Description

觸控面板及其驅動方法
本發明係有關於一種包括一觸碰感測器的觸控面板及關於一種驅動該觸控面板的方法。詳言之，本發明有關於一種觸控面板，其中像素被設置成矩陣，每一像素被設置有一觸碰感測器，及關於一種驅動該觸控面板的方法。又，本發明係有關於包括此觸控面板的電子裝置。
在最近幾年，設置有觸碰感測器的顯示裝置受到關注。設置有觸碰感測器的顯示裝置被稱為觸控面板，觸控螢幕，或類此者(在下文中被統稱為觸控面板)。觸碰感測器依照操作原理被分類為電阻式觸碰感測器，電容式觸碰感測器，光學觸碰感測器，及類此者。在許多感測器中，資料可在一物件與一顯示裝置接觸或在該顯示裝置附近時被輸入。
在一觸控面板中提供一可偵測光線的感測器(該感測器亦被稱為“光感測器”)作為一光學觸碰感測器亦可讓該顯示螢幕作為一輸入區域。一包括此光學觸碰感測器的 裝置的一個例子為一具有影像捕捉功能的顯示裝置，其係藉由設置來捕捉影像的接觸區感測器來達成(參見專利文獻1)。對於包括光學觸碰感測器的觸控面板而言，在該物件存在的區域中的光線會被該物件遮擋住，且部分光線被反射。一可偵測光線的光感測器(其亦被稱為光電轉換元件)被設置在該觸控面板的一像素內，且該光感測器能夠辨識出該物件存在於該區域內，在該區域中光線係藉由偵測被反射的光線而被偵測到。
此外，提供電子裝置(譬如，行動電話或可攜式資訊終端器)一種個人辨識功能或類似功能是一直以來的嘗試(參見專利文獻2)。指紋、臉、手印、掌紋、手部血管圖案，及類此者都被用於個人辨識。當個人辨識功能被設置在一個不同於顯示部分的部分中時，構件的數量就會增加，且該電子裝置的重量或價格亦會提高。
此外，在一觸碰感測器系統中，根據外部光線的亮度來選擇用於偵測指尖的位置的影像處理模式的技術是已知的(參見專利文獻3)。
參考資料
[專利文獻1]日本公開專利申請案第2001-292276號。
[專利文獻2]日本公開專利申請案第2002-033823號。
[專利文獻3]日本公開專利申請案第2007-183706 號。
當一觸控面板被用於一具有個人辨識功能的電子裝置上時，有必要收集光感測器藉由偵測光線而產生的電子訊號並實施影像處理，其中每一光感測器係被設置在該觸控面板的每一像素中。詳言之，光感測器必需具有更高的敏感度用以實現該具有個人辨識功能的電子裝置的高解析度及高速操作。此外，為了要實現高階的個人辨識功能，收集彩色資料，而非單色資料，是有必要的。又，提供一便宜的觸控面板是有必要的。
有鑑於上述的問題，本發明的一個實施例的揭示內容目的是要提供一種便宜的觸控面板，其包括一具有高敏感度及彩色成像功能的光感測器，及提供一種驅動該觸控面板的方法。
一依據本發明的實施例的觸控面板包括一顯示元件及一光感測器於每一像素中。一包括在該光感測器內的光電二極體及一包括在該顯示元件內的薄膜電晶體是用同一半導體膜製成。背光係從一相對的基材側照射且一物件被放置在一TFT基材側上。包括在該背光中之特定顏色的光源被依序地點亮。在特定顏色的光源被點亮的期間，從該物件被反射的光線被該光感測器偵測到，以形成該顏色的影像資料。所有顏色的影像資料提供一彩色影像。此外，在依據本發明的一實施例的觸控面板中，該光電二極體的 一遮蔽膜是用一導電膜製成，該導電膜被用於該薄膜電晶體的閘極電極。
本發明可提供一種能夠以高解析度彩色成像之便宜的觸控面板。本發明可提供一種能夠以高解析度彩色成像之便宜的觸控面板的驅動方法。
100‧‧‧觸控面板
101‧‧‧像素電路
102‧‧‧顯示元件控制電路
103‧‧‧光感測器控制電路
104‧‧‧像素
105‧‧‧顯示元件
106‧‧‧光感測器
107‧‧‧顯示元件驅動電路
108‧‧‧顯示元件驅動電路
109‧‧‧光感測器讀取電路
110‧‧‧光感測器驅動電路
201‧‧‧電晶體
202‧‧‧儲存電容器
203‧‧‧液晶元件
204‧‧‧光電二極體
205‧‧‧電晶體
206‧‧‧電晶體
207‧‧‧閘極訊號線
210‧‧‧視訊資料訊號線
208‧‧‧光電二極體重設訊號線
209‧‧‧閘極訊號線
211‧‧‧光感測器輸出訊號線
212‧‧‧光感測器參考訊號線
300‧‧‧光感測器讀取電路
301‧‧‧P型TFT
302‧‧‧儲存電容器
303‧‧‧預充電訊號線
401‧‧‧訊號
402‧‧‧訊號
403‧‧‧訊號
405‧‧‧訊號
213‧‧‧閘極訊號線
1001‧‧‧基材(TFT基材)
1002‧‧‧光電二極體
1003‧‧‧電晶體
1004‧‧‧儲存電容器
1005‧‧‧液晶元件
1006‧‧‧半導體膜
1007‧‧‧像素電極
1008‧‧‧液晶
1009‧‧‧相對電極
1010‧‧‧導電膜
1011‧‧‧配向膜
1012‧‧‧配向膜
1013‧‧‧基材(相對的基材)
1014‧‧‧彩色濾光片
1015‧‧‧遮蔽膜
1016‧‧‧間隔件
1017‧‧‧偏光板
1018‧‧‧偏光板
1020‧‧‧箭頭
1021‧‧‧物件
1022‧‧‧箭頭
1601‧‧‧面板
1602‧‧‧第一擴散板
1603‧‧‧稜鏡片
1604‧‧‧第二擴散板
1605‧‧‧導光板
1606‧‧‧反射板
1607‧‧‧光源
1608‧‧‧背光
1609‧‧‧電路板
1611‧‧‧撓性印刷電路板(FPC)
1610‧‧‧撓性印刷電路板(FPC)
1612‧‧‧手指
5001‧‧‧罩框
5002‧‧‧顯示部分
5003‧‧‧支撐件
5101‧‧‧罩框
5102‧‧‧顯示部分
5103‧‧‧開關
5104‧‧‧操作按鍵
5105‧‧‧紅外線埠
5201‧‧‧罩框
5202‧‧‧顯示部分
5203‧‧‧投幣孔
5204‧‧‧紙鈔孔
5205‧‧‧卡片插槽
5206‧‧‧存摺插槽
5301‧‧‧罩框
5303‧‧‧顯示部分
5302‧‧‧罩框
5304‧‧‧顯示部分
5305‧‧‧麥克風
5306‧‧‧揚聲器
5307‧‧‧操作按鍵
5308‧‧‧觸寫筆
5401‧‧‧罩框
5402‧‧‧畫寫區
5403‧‧‧觸寫筆
圖1顯示一觸控面板的結構。
圖2顯示該觸控面板的結構。
圖3顯示該觸控面板的結構。
圖4為一時序圖。
圖5為該觸控面板的剖面圖。
圖6為一觸控面板的剖面圖。
圖7為一時序圖。
圖8顯示一觸控面板的結構。
圖9A至9E中的每一個圖式顯示其上設置有一觸控面板之電子裝置的例子。
在下文中，本發明的實施例將參考附圖加以詳細說明。然而，因為描述於下文中的實施例可在許多不同的模式中被體現，熟習此技藝者能夠輕易地瞭解的是，該模式及細節可在不偏離本發明的精神及範圍下作不同的改變。因此，本發明不應被解讀為被侷限於下面的描述中。在用 來說明實施例的圖式中，相同的部件或具有類似功能的部件被標示相同的標號，且其說明將不會被重復。
[實施例1]
在此實施例中，一觸控面板將參考圖1，圖2，圖3，圖4，及圖5來描述。
該觸控面板的結構將參考圖1來描述。一觸控面板100包括一像素電路101，一顯示元件控制電路102，及一光感測器控制電路103。該像素電路101包括多個像素104其被設置成列與行的矩陣。每一像素104都包括一顯示元件105及一光感測器106。
每一顯示元件105都包括一薄膜電晶體(TFT)，一儲存電容器，一液晶元件其包括一液晶層，及類此者。該薄膜電晶體具有控制電荷注入該儲電容器或電荷從該儲存電容器射出的功能。該儲存電容器具有儲存電荷的功能，它的電荷數量等於被施加至該液晶層的電壓數量。通過該液晶層的光線的對比(灰階)係藉由利用在偏極方向上的改變(其係因為一電壓施加至該液晶層的關係)來形成；以此方式，影像顯示及被實現。一光源從一液晶裝置的背側發出的光線被用來通過該液晶層。
應被提出的是，顯示彩色影像的方法包括一種使用彩色濾光片的方法，亦即，彩色濾光片方法。此方法可在已通過該液晶層的光線通過一彩色濾光片時產生一特定顏色(如，紅(R)，綠(G)，或藍(B))的灰階。當該彩 色濾光片方法被使用時，具有發射紅色(R)光的功能的像素104，具有發射綠色(G)光的功能的像素104，具有發射藍色(B)光的功能的像素104分別被稱為一R像素，一G像素及一B像素。
顯示彩色影像的方法亦包括一種特定顏色(如，紅色(R)，綠色(G)及藍色(B))之各自的光源被用作為背光，且被依序地點亮的方法，亦即，像場連續(field-sequential)方法。在該像場連續方法中，每一種顏色的灰階可藉由在其光源被啟動時製造通過該液晶層的光線的對比來產生。
雖然該等顯示元件105包括液晶元件的例子被描述，但該等顯示元件105包括其它元件(譬如，發光元件)亦是可接受的。發光元件為其亮度可被電流或電壓所控制之元件；詳言之，發光元件包括發光二極體，OLED(有機發光二極體)，及類此者。
該光感測器106包括一元件，譬如像是光電二極體，其具有藉由接受光線而產生電子訊號的功能，及一薄膜電晶體。應指出的是，當來自背光的光線照射於一物件上時所發生之被反射的光線可被利用，用以被該等光感測器106接受。
該顯示元件電路102是一用來控該等顯示元件105的電路且包括一顯示元件驅動電路107其經由訊號線(其亦被稱為源極訊號線)，譬如視訊資料訊號線，輸入一訊號至該等顯示元件105；及一顯示元件驅動電路108其經由 掃描線(scanning line)(其亦被稱為閘極訊號線)輸入一訊號至該等顯示元件105。例如，用來驅動掃描線的該顯示元件驅動電路108具有選擇被包括在設置於一特定的列(row)中之該等像素內的顯示元件的功能。用來驅動訊號線的該顯示元件驅動電路107具有施加一預定的電位至被包括在設置於一選定的列中的像素內的顯示元件的功能。應指明的是，在用來驅動該掃描線的該顯示元件驅動電路108施加高電位於其上的該顯示元件中，該薄膜電晶體是在導電狀態，使得該顯示元件被提供來自該用於驅動訊號線之顯示元件驅動電路107的電荷。
該光感測器控制電路103是一用來控制該等光感測器106的電路且包括一用來驅動一訊號線，譬如光感測器輸出訊號線或光感測器參考訊號線，的光感測器讀取電路109；及一用來驅動該掃描線的光感測器驅動電路110。例如，用來驅動該掃描線的該光感測器驅動電路110具有被包括在設置於一選定的列中的像素內的光感測器106的功能。用來驅動該訊號線之光感測器讀取電路109具有擷取被包括在一選定的列中之像素內的光感測器106的輸出訊號的功能。應指出的是，用來驅動該訊號線之光感測器讀取電路109可具有一系統，該光感測器的一類比訊號輸出在該系統中被一OP放大器擷取至該觸控面板的外部作為一類比訊號；或一系統，該輸出在該系統中被一A/D轉換器電路轉換成一數位訊號，然後被擷取至該觸控面板的外部。
該像素104的一電路圖將參考圖2來加以描述。像素104包括該顯示元件105其包括一電晶體201，一儲存電容器202，及一液晶元件203；及該光感測器106包括一光電二極體204，一電晶體205，及一電晶體206。
在該電晶體201中，一閘極被電連接至一閘極訊號線207，源極與汲極中的一者被電連接至一視訊資料訊號線210，及該源極與汲極中的另一者被電連接至該儲存電容器202的一個電極及該液晶元件203的一個電極。該儲存電容器202的另一個電極及該液晶元件203的另一個電極分別被保持在一特定的電位。該液晶元件203包括一對電極及一液晶層其被夾設在該對電極之間。
當一電位“H”(一在高位準的電位)被施加至該閘及訊號線207時，電晶體201即提供該視訊資料訊號線210的一電位至該儲存電容器202及該液晶元件203。該儲存電容器202維持住該被施加的電位。該液晶元件203依據該被施加的電位改變光線透光率。
在該光電二極體204中，一個電極被電連接至一光電二極體重設(reset)訊號線208，及另一電極被電連接至該電晶體205的閘極。在該電晶體205中，源極與汲極中的一者被電連接至一光感測器輸出訊號線211，及源極與汲極中的另一者被電連接至該電晶體206的源極與汲極中的一者。在該電晶體206中，閘極被電連接至一閘極訊號線209，及該源極與汲極中的另一者被電連接至一光感測器參考訊號線212。
接下來，該光感測器讀取電路109的結構將參考圖3來加以描述。在圖3中，一用於一行(column)像素的光感測器讀取電路300包括一P型TFT301及一儲存電容器302。又，該光感測器讀取電路300包括一光感測器輸出訊號線211及一預充電訊號線303，這兩條訊號線係用於一行像素。
在該光感測器讀取電路300中，該光感測器輸出訊號線211的電位在該像素內的光感測器操作之前係被設定在一參考電位。在圖3中，該預充電訊號線303的電位被設定在一電位“L”(在一低位準的電位)，藉以將該光感測器輸出訊號線211的電位設定在一高電位，其為該參考電位。應指出的是，該儲存電容器302沒有被提供是可接受的，如果該光感測器輸出訊號線211具有大的寄生電容的話。應指出的是，該參考電位可以是一低電位。在此例子中，使用一n型TFT可讓該預充電訊號線303的電位為“H”，藉以將該光感測器輸出訊號線211的電位設定在低一電位，其為該參考電位。
接下來，該觸控面板的光感測器的讀取操作將參考圖4的時序圖(timing chart)來描述。在圖4中，訊號401對應於圖2中之該光電二極體重設訊號線208的電位，訊號402對應於圖2中該電晶體206的閘極與之連接的閘極訊號線209的電位，訊號403對應於圖2中該電晶體205的閘極與之連接的閘極訊號線213的電位，及訊號404對應於圖2中的該光電感測器輸出訊號線211的電位。又， 訊號405對應於圖3中該預充電訊號線303的電位。
在時間A，當該光電二極體重設訊號線208的電位(訊號401)被設定為“H”時，該光電二極體204導通，且該電晶體205的閘極與之連接的閘極訊號線213的電位(訊號403)變為“H”。又，當該預充電訊號線303的電位(訊號405)被設定為“L”時，該光電感測器輸出訊號線211的電位(訊號404)被預充電至“H”。
在時間B，當該光電二極體重設訊號線208的電位(訊號401)被設定為“L”時，該電晶體205的閘極與之連接的閘極訊號線213的電位(訊號403)因為該光電二極體204的關閉電流(off current)的關係而開始被降低。當光線照射於該光電二極體204上時，該光電二極體204的關閉電流會升高；因此，該電晶體205的閘極與之連接的閘極訊號線213的電位(訊號403)會根據照射在該光電二極體204上的光線量而改變。亦即，該電晶體205的源極-汲極電流會改變。
在時間C，當閘極訊號線209的電位(訊號402)被設定為“H”時，電晶體206導通，且介於該光感測器參考訊號線212與該光感測器輸出訊號線211之間的電氣導通(electrical continuity)透過電晶體205及電晶體206被建立。然後，該光感測器輸出訊號線211的電位(訊號404)變得愈來愈低。應指出的是，在時間C之前，該預充電訊號線303的電位(訊號405)被設定為“H”且該光感測器輸出訊號線211的預充電被完成。在此處，該光 感測器輸出訊號線211的電位(訊號404)被降低的速度與電晶體205的源極-汲極電流有關。亦即，該速度係根據照射在該光電二極體204上的光線量而改變。
在時間D，當閘極訊號線209的電位(訊號402)被設定為“L”時，電晶體206被關閉，且該光電感測器輸出訊號線211的電位(訊號404)從時間D開始具有一固定值。在此處，作為該固定值的數值係根據照射在該光電二極體204上的光線量而改變。因此，照射在該光電二極體204上的光線量可藉由獲得該光感測器輸出訊號線211的電位來找出來。
圖5顯示該觸控面板的剖面圖的一個例子。在圖5的觸控面板中，一光電二極體1002，一電晶體1003，一儲存電容器1004，及一液晶元件1005被設置在一具有一絕緣表面的基材(TFT基材)1001上。
該光電二極體1002及該儲存電容器1004可在製造該電晶體1003的處理中與電晶體1003同時間被形成。該光電二極體1002是一橫向PIN型二極體。一包括在該光電二極體1002內的半導體膜1006包括一具有p型導電性(p型層)的區域，一具有i型導電性(i型層)的區域，及一具有n型導電性(n型層)的區域。應指明的是，雖然在此實施例中該光電二極體1002是一PIN型二極體被顯示出作為一個例子，但該光電二極體1002亦可以是一PN型二極體。可藉由添加p型雜質及n型雜質至該半導體膜1006的個別的特定區域來形成一橫向PIN或PN二 極體。
又，可藉由以蝕刻或類此者處理(圖案化)一被沉積在該TFT基材1001上的半導體膜來在同一時間形成該光電二極體1002的一島型半導體膜及該電晶體1003的一島型半導體膜；因此，可省掉一通常被增加至面板製程中的步驟，並達到降低成本的功效。
一液晶元件1005包括一像素電極1007，一液晶1008，及一相對電極1009。該像素電極1007被形成在該基材1001上且經由該導電膜1010被電連接至該電晶體1003及該儲存電容器1004。又，該相對電極1009被形成在一基材(一相對的基材)1013上，且該液晶1008被夾設在該像素電極1007與該相對電極1009之間。應指出的是，一用於光感測器的電晶體(雖然未示於圖5中)可在製造該電晶體1003的處理中與該電晶體1003同一時間被形成在該基材(該TFT基材)1001上。
一介於該像素電極1007與該相對電極1009之間的單元間隙(cell gap)可使用一間隔件1016來控制。雖然該單元間隙是由該間隔件1016(其係藉由微影蝕刻來選擇性地形成且具有圖5所示的圓柱狀)來控制，但該單元間隙亦可用散佈在該像素電極1007與該相對電極1009之間的球形間隔件來控制。
又，介於該基材(TFT基材)1001與該基材(相對的基材)1013之間的該液晶1008被一密封化合物所包圍。該液晶1008的注入可用分配器方法(滴垂方法)或 浸漬方法(抽泵方法)來實施。
一透光的導電材料例如，氧化銦錫(ITO)；含有氧化矽之氧化銦錫(ITSO)；有機銦(organoindium)；有機錫；氧化鋅(ZnO)；含有氧化鋅(ZnO)之氧化銦鋅(IZO)；含有鎵(Ga)的氧化鋅(ZnO)；氧化錫(SnO2)；含有氧化鎢的氧化銦；含有氧化鎢的氧化銦鋅；含有氧化鈦的氧化銦；含有氧化鈦的銦錫；或類此者可被用作為該像素電極1007。
此外，因為該透光的液晶元件1005在此實施例中被顯示作為一個例子，所以就如同該像素電極1007般，上述之透光的導電材料可被用於該相對電極1009。
一配向膜(alignment film)1011被設置在該像素電極1007與該液晶1008之間，且一配向膜1012被設置在該相對電極1009與該液晶1008之間。該配向膜1011及配向膜1012可使用有機樹脂(譬如，聚醯亞胺或聚乙烯醇)來製造且具有已接受配向處理(譬如，搓揉(rubbing))的表面，用以將液晶分子配向於一特定的方向上。搓揉可藉由在壓力被施加於該配向膜時滾動一纏繞了一耐綸布料或類此者的滾子及藉由在一特定的方向上搓揉該配向膜的表面來實施。應指出的是，亦可藉由使用無機材料，譬如像是氧化矽，以蒸發方法(而無配向處理)來形成具有方位特徵之該配向膜1011及配向膜1012。
又，一能夠讓具有特定波長的光線透射之彩色濾光片 1014被形成在該基材(相對的基材)1013上，用以與該液晶元件1005重疊。該彩色濾光片1014可在該基材1013被塗覆一其內散佈了顏料的有機樹脂(譬如丙烯酸樹脂)之後藉由微影蝕刻被選擇性地形成。或者，該彩色濾光片1014可如下所述地被選擇性地形成：基材1013被塗覆一其內散佈了顏料的聚醯亞胺樹脂，然後蝕刻被實施於其上。或者該彩色濾光片1014可藉由液滴排出方法，譬如像是噴墨方法，而被選擇性地形成。
又，一能夠遮光的遮蔽膜1015被形成在該基材(相對的基材)1013上，用以與該光電二極體1002重疊。該遮蔽膜1015不只可以防止已通過該基材(相對的基材)1013且已進入到該觸控面板之來自該背光的光線直接撞擊該光電二極體1002，還可以防止導因於像素之間液晶1008的不正確配向所造成的向錯(disclination)。該遮蔽膜1015可使用含有黑色顏料(譬如像是碳黑)的有機樹脂或氧化數小於二氧化鈦的低氧化鈦(titanium lower oxide)來製造。或者，一使用鉻的膜可被用作為該遮蔽膜1015。
又，一偏光板1017被形成在該基材(TFT基材)1001之與像素電極1007相反的一側上，及一偏光板1018被形成在該基材(相對的基材)1013之與該相對電極1009相反的一側上。
該液晶元件可包括TN(扭轉向列型)液晶，VA(垂直配向型)液晶，OCB(光學補償雙折射型)液晶，IPS (平面轉換型)液晶，或MVA(多區域垂直配向型)液晶。應指出的是，雖然具有該液晶1008被夾設在該像素電極1007與該相對電極1009之間的結構的液晶元件1005被顯示作為此實施例的一個例子，但依據本發明的一實施例的觸控面板並不侷限於此結構，亦即，一液晶元件之電極對可被形成在該基材(TFT基材)1001側上，就如同在IPS液晶的例子中一樣。
此外，雖然一薄的半導體膜被用於該光電二極體1002，該電晶體1003，及該儲存電容器1004的例子被顯示作為此實施例的一個例子，但一單晶型半導體基材，一矽絕緣體(Silicon On Insulator,SOI)基材或類此者亦可被使用。
在此實施例所示的一剖面結構中，來自該背光的光線從該基材(該相對的基材)1013側被照射，亦即，在通過該液晶元件1005之後被照射在一在該基材(TFT基材)1001側上的物件1021上，如箭頭1020所示。然後，箭頭1022所示之被反射離開該物件1021的光線進入該光電二極體1002。
在此處，為了要讓特定顏色(如，紅色(R)，綠色(G)，或藍色(B))的光線被該光電二極體1002偵測到，箭頭1020所示之來自該背光的光線必需要通過該顏色的像素中之液晶元件1005且被照射在位在該基材(TFT基材)1001側的物件上，且箭頭1022所示之被反射的光線必需進入該像素中的光電二極體1002。如果箭頭1020所示之來自該背光的光線通過其它顏色的像素中 之液晶元件1005且被照射在位於該基材(TFT基材)1001側的物件上，且箭頭1022所示之被反射的光線進入該像素中的光電二極體1002的話，則不想要的顏色的光線就會被混入。亦即，在該像素中的光電二極體1002偵測到混合光線的強度，使得彩色成像變得很困難。
對於液晶面板或有機EL面板而言，一玻璃基材經常被用作為該基材(TFT基材)1001。目前大量製造的液晶面板或有機EL面板每一種面板在許多情形中都具有一厚度約為0.5至0.7mm的玻璃基材。在另一方面，在高解析度面板的例子中像素尺寸小於100微米。在彩色濾光器方法中，當像素以三個一組被設置時，三分之一像素尺寸的像素間距，亦即，數十微米被應用於每一顏色的像素上。
為了要讓箭頭1020所示之來自該背光的光線通過在該顏色的像素中的液晶元件1005且被照射在位於該基材(TFT基材)1001側的物件1021上，及為了要讓箭頭1022所示之被反射的光線進入該像素中的光電二極體1002，該光線在該基材(TFT基材)1001內的離開及進入的1.0至1.4mm的路途中被允許只延伸數十微米。換言之，深寬比變成30至35或更大，使得該光線必需在一極筆直的線上前進。
因此，此實施例使用場序法(field-sequential method)：箭頭1022所示之被物件1021反射的光線在一特定顏色(如，紅色(R)，綠色(G)，或藍色(B))的背光的發射光線期間被該光電二極體1002偵測到。然 後，在該等顏色的光線被分別地偵測之後，它們被結合以形成一個影像，這可獲得色彩層次(color gradation)。因此，色彩層次可被輕易地獲得。
該光感測器的讀取操作及包括在一場序法的背光中的每一種顏色的光源的操作係參考圖7所示的時序圖來描述。例如，在背光具有一提供紅色(R)光至像素的光源，一提供綠色(G)光至像素的光源及一提供藍色(B)光至像素的光源的例子中，該場序法讓上述的光源在一個訊框週期(frame period)中被依序的開啟。
然後，在每一種顏色的光被提供至像素的該週期中，該等像素依照圖4的時序圖一列一列的依序操作以，獲得每一種顏色的影像資料。圖7顯示在每一列中的像素的光電二極體重設訊號線208的訊號401，及在每一列中的像素的閘極訊號線209(電晶體206的閘極與之相連接)的訊號402的時序圖。
為了影像顯示，一提供紅色(R)光至像素的光源，一提供綠色(G)光至像素的光源及一提供藍色(B)光至像素的光源被同時開啟，這可提供白光給該面板。
應提出的是，如果在一使用依據此實施例的成像方法的例子中影像是用該場序法來顯示的話，就不需要彩色濾光片。又，影像顯示的解析度被改善，因為該等像素無需依照特定的顏色(如，紅色(R)，綠色(G)，或藍色(B))被設置。
在另一方面，在成像的訊框頻率約等於或高於影像顯 示的訊框頻率的例子中，該彩色濾光片方法在影像顯示上是有效的。這是因為如果點亮的速度很快的話，則為了成像而被依序地點亮之該背光的該等特定顏色(如紅色(R)，綠色(G)，或藍色(B))的個別光線可被視覺地當作該影像顯示器的白光。在此例子中，在降低功率消耗上是很有效的，因為顯示元件控制電路的操作頻率可被降低。
又，藉由提供彩色濾光片給每一像素並控制與每一個與個別顏色相對應之像素的液晶元件的透射性，該場序法能夠在無需切換光源下獲得影像資料，即使是包括在該背光中的該等光源發射白光亦然。這可輕易地達成一結構，在該結構中該顯示區的一部分是一影像區域。
依據此實施例，可提供一種能夠以高解析度高速彩色成像之便宜的觸控面板。又，可提供一種驅動一能夠以高解析度高速彩色成像之便宜的觸控面板的驅動方法。
[實施例2]
圖6顯示一不同於實施例1之觸控面板的剖面圖。在圖6所示的觸控面板中，該光電二極體1002不同於圖5的光電二極體，因為它具有一使用導電膜形成的遮蔽膜，該導電膜被用於該電晶體1003的閘極電極。藉由在該光電二極體1002中的該遮蔽膜，來自背光的光線不能直接進入一具有i型導電性的區域(i型層)且只有被反射離開該物件的光線可被有效地偵測到。
又，在光電二極體1002作為一側向PIN二極體的例子中，一具有p型導電性的區域(p型層)及一具有n型導電性的區域(n型層)可藉由使用該遮蔽層作為一罩幕而自我對準(self-aligned)。這在製造小型光電二極體，在縮小像素尺寸及在改善孔徑比上是很有效的。
依據此實施例，可提供一種能夠以高解析度高速彩色成像之便宜的觸控面板。又，可提供一種驅動一能夠以高解析度高速彩色成像之便宜的觸控面板的驅動方法。
[例1]
在此例子中，在依據本發明的觸控面板內的面板及光源的配置將被描述。
圖8為此例子的一立體圖，其顯示依據本發明的一實施例的觸控面板的結構。示於圖8中的觸控面板包括一面板1601被形成在一對基材之間，該面板包括一像素其包含一液晶元件，一光電二極體，一薄膜電晶體，及類此者；一第一擴散板1602；一稜鏡片1603；一第二擴散板1604；一導光板1605；一反射板1606；一背光1608其包括多個光源1607；及一電路板1609。
該面板1601，該第一擴散板1602，該稜鏡片1603，該第二擴散板1604，該導光板1605，及該反射板1606依此順序被疊置。該等光源1607被設置在該導光板1605的端部。從該等光源1607被漫射至導光板1605中的光線從該相對的基材側在第一擴散板1602，該稜鏡片1603，該 第二擴散板1604的幫助下被均勻地照射到該面板1601上。
雖然在此例子中使用到該第一擴散板1602及第二擴散板1604，但擴散板的數量並不侷限於此，亦即，擴散板的數量可以是一個，或可以是三個或更多個。該擴散板可被設置在該導光板1605與該面板1601之間。因此，該擴散板可以只被設置在較靠近該面板1601而離該稜鏡片1603較遠的一側上，或可以只被設置在較靠近該導光板1605而離該稜鏡片1603較遠的一側上。
又，該稜鏡片1603的剖面的形狀(其被示於圖8中)鋸齒狀；該形狀可以是一種可讓來自導光板1605的裝線被聚集至該面板1601側的形狀。
該電路板1609被設置有一用來產生或處理將被輸入至該面板1601之各式訊號的電路，一用來處理將從該面板1601被輸出的各式訊號的電路，及類此者。此外，在圖8中，該電路板1609及該面板1601經由一FPC(撓性印刷電路)1611而比此連接。應指出的是，上述電路可用玻璃上晶片(COG)方法而被連接至該面板1601，或上述電路的一部分可用玻璃上晶片(COF)方法而被連接至該FPC 1611。
圖8顯示一個例子，其中一用來控制該等光源1607的驅動的控制電路被提供給該電路板1609，且該控制電路及該等光源1607經由FPC 1610彼此連接。然而，上述控制電路可被形成在該面板1601上，且在該例子中，面 板1601及該等光源1607被作成是經由一FPC或類此者彼此相連接。
應指出的是，雖然圖8顯示一邊緣點亮(edge-lit)型觸控面板，在此類型觸控面板中該等光源1607被設置在面板1601的邊緣上，但依據本發明的觸控面板可以可以是直接型觸控面板，在此類型觸控面板中該等光源1607被直接設置在面板1601的底下。
例如，當手指1612(一物件)從該TFT基材側接近該面板1601時，從該背光1608通過該面板1601的光線的一部分反射離開該手指1612並再次進入該面板1601。該手指1612(該物件)的彩色影像資料可藉由依序地點亮與個別顏色相對應的該等光源1607並獲得每一顏色的影像資料而被獲得。
此例子可在適當的時候與上述實施例的任何一者結合來實施。
[例2]
一依據本發明的一個實施例的觸控面板的特徵在於獲得具高解析度的影像資料。因此，一種使用該依據本發明的一個實施例的觸控面板的電子裝置可藉由添加該觸控面板作為一構件而被配備一高效能應用。一依據本發明的一個實施例的觸控面板可被用於顯示裝置，膝上型電腦，及設置有記錄媒介的影像再生器(典型地為將記錄媒介(如DVD(數位影音多用途光碟)的內容再生且具有用來顯示 被再生的影像的顯示器的裝置)。此外，依據本發明的觸控面板可應用於其上的電子裝置的例子包括可攜式電話，可攜式遊戲主機，個人數位助理，電子書閱讀器，照相機(譬如攝影機或數位靜態照相機)，顯示眼罩(頭戴式顯示器)，導航系統，聲音系統(車用聲音系統，數位音訊播放器，或類此者)，影印機，傳真機，印表機，多功能印表機，自動櫃員機(ATM)，及自動販賣機。這些電子裝置的特定例子被示於圖9A至9E中。
圖9A顯示一顯示裝置其包括一罩框5001，一顯示部分5002，一支撐件5003，及類此者。一依據本發明的一個實施例的觸控面板可被用來當作該顯示部分5002。使用依據本發明的一個實施例的觸控面板來當作該顯示部分5002可提供一可獲得具有高解析度的影像資料且可配備有高效能應用的顯示裝置。應指出的是，該顯示裝置的例子包括所有用於個人電腦，TV播放接收器，廣告顯示器，或類此者之資訊顯示裝置。
圖9B顯示一個人數位助理其包括一罩框5101，一顯示部分5102，一開關5103，操作按鍵5104，紅外線埠5105，及類此者。一依據本發明的一個實施例的觸控面板可被用來當作該顯示部分5102。使用依據本發明的一個實施例的觸控面板來當作該顯示部分5102可提供一能夠獲得具有高解析度的影像資料且可配備有高效能應用的個人數位助理。
圖9C顯示一自動櫃員機其包括一罩框5201，一顯示 部分5202，一投幣孔5203，一紙鈔孔5204，一卡片插槽5205，一存摺插槽5206，及類此者。一依據本發明的一個實施例的觸控面板可被用來當作該顯示部分5202。使用依據本發明的一個實施例的觸控面板來當作該顯示部分5202可提供一能夠獲得具有高解析度的影像資料且可配備有高效能應用的自動櫃員機。一使用依據本發明的一實施例的觸控面板的自動櫃員機可用更高精確度讀取用於生物測定識別的生物資訊，譬如，指紋、臉、手印、掌印、手紋圖案、或虹膜。因此，可降低該生物測定識別系統將使用者誤認為其它人之錯誤拒絕的機率，及該生物測定識別系統將其它人誤認為使用者之錯誤接受的機率。
圖9D顯示一可攜式遊戲主機其包括一罩框5301，一罩框5302，一顯示部分5303，一顯示部分5304，一麥克風5305，一揚聲器5306，一操作按鍵5307，一觸控筆5308，及類此者。一依據本發明的一個實施例的觸控面板可被用來當作該顯示部分5303及5304。使用依據本發明的一個實施例的觸控面板來當作該顯示部分5203或5304可提供一能夠獲得具有高解析度的影像資料且可配備有高效能應用的可攜式遊戲主機。應指出的是，雖然示於圖9D中的可攜式遊戲主機包括兩個顯示部分(該顯示部分5303及5304)，但包括在該可攜式遊戲機中的顯示部分的數量並不侷限於此。
圖9E顯示一電子板其包括一罩框5401，一畫寫區5402及類此者。對於該電子板而言，資訊(譬如像是字 母或圖畫)可藉由使用觸寫筆(stylus)5403或使用可溶性墨水的標識物在畫寫區5402處書寫。又，該電子板可藉由使用光感測器將寫在畫寫區上的資訊轉換成電子資料。在使用觸寫筆5403的例子中，寫在畫寫區5402處的資訊在被光感測器轉換成電子資料之後被一顯示元件顯示於該畫寫區5402上。一依據本發明的一個實施例的觸控面板可被來當作該畫寫區5402。使用依據本發明的一個實施例的觸控面板來當作該畫寫區5402可提供一能夠獲得具有高解析度的影像資料且可配備有高效能應用的電子板。
在適當的時候，此例子可與上述的實施例及例子的任何一者結合實施。
此申請案與2009年7月2日提申之日本專利申請案號2009-157474號有關，該申請案的全部內容被併於本文中以為參考。
1001‧‧‧基材(TFT基材)
1002‧‧‧光電二極體
1003‧‧‧電晶體
1004‧‧‧儲存電容器
1005‧‧‧液晶元件
1006‧‧‧半導體膜
1007‧‧‧像素電極
1008‧‧‧液晶
1009‧‧‧相對電極
1010‧‧‧導電膜
1011‧‧‧配向膜
1012‧‧‧配向膜
1013‧‧‧基材(相對的基材)
1014‧‧‧彩色濾光片
1015‧‧‧遮蔽膜
1016‧‧‧間隔件
1017‧‧‧偏光板
1018‧‧‧偏光板
1020‧‧‧箭頭
1021‧‧‧物件
1022‧‧‧箭頭

Claims (12)

  1. 一種顯示裝置，包含：包含第一基材和第二基材之面板；在該面板的邊緣上之光源；於該第一基材的一側上之像素；以及於該第二基材的一側上之第一遮蔽膜，其中該像素包含光感測器和電晶體，其中該第一遮蔽膜組態成遮蔽來自該光源的光，其中該光感測器與該第一遮蔽膜重疊，其中該光感測器包含第二遮蔽膜，其中該第二遮蔽膜和該電晶體的閘極電極係設置在同一層中，且其中該光源包含發射紅色光的第一光源、發射綠色光的第二光源、及發射藍色光的第三光源。
  2. 如申請專利範圍第1項之顯示裝置，更包含在該第二基材的該一側上的彩色濾光片，其中該像素包含感測器區域和顯示區域，其中該第一光源、該第二光源及該第三光源組態以在一個訊框週期中被依序地開啟，其中該感測器區域係組態以當該光源提供該紅色光給該像素時，獲得第一影像資料，其中該感測器區域係組態以當該光源提供該綠色光給該像素時，獲得第二影像資料，其中該感測器區域係組態以當該光源提供該藍色光給 該像素時，獲得第三影像資料，其中該顯示區域係組態以藉由傳送白色光穿過該彩色濾光片來顯示影像，且其中該白色光係藉由混合該紅色光、該綠色光、及該藍色光所形成。
  3. 如申請專利範圍第1項之顯示裝置，更包含複數個彩色濾光片，其中該複數個彩色濾光片係設置在該第一基材和該第二基材之間。
  4. 如申請專利範圍第1項之顯示裝置，更包含在該第二基材的該一側上的彩色濾光片，其中該像素包含像素電極及儲存電容器，其中該像素電極係電性連接至該儲存電容器，且其中該像素電極與該彩色濾光片重疊。
  5. 如申請專利範圍第1項之顯示裝置，其中該光感測器包含光電二極體，且其中包括在該光電二極體中的島型半導體膜係設置在包括在該電晶體中的島型半導體膜的相同層中。
  6. 如申請專利範圍第5項之顯示裝置，其中該光電二極體及該電晶體設置在矽絕緣體基材上。
  7. 一種顯示裝置，包含：包含第一基材和第二基材之面板；在該面板的邊緣上之光源； 於該第一基材的一側上之像素；以及於該第二基材的一側上之第一遮蔽膜，其中該像素包含液晶元件、光感測器以及電晶體，其中該第一遮蔽膜組態成遮蔽來自該光源的光，其中該光感測器與該第一遮蔽膜重疊，其中該光感測器包含第二遮蔽膜，其中該第二遮蔽膜和該電晶體的閘極電極係設置在同一層中，且其中該光源包含發射紅色光的第一光源、發射綠色光的第二光源、及發射藍色光的第三光源。
  8. 如申請專利範圍第7項之顯示裝置，更包含在該第二基材的該一側上的彩色濾光片，其中該像素包含感測器區域和顯示區域，其中該第一光源、該第二光源及該第三光源組態以在一個訊框週期中被依序地開啟，其中該感測器區域係組態以當該光源提供該紅色光給該像素時，獲得第一影像資料，其中該感測器區域係組態以當該光源提供該綠色光給該像素時，獲得第二影像資料，其中該感測器區域係組態以當該光源提供該藍色光給該像素時，獲得第三影像資料，其中該顯示區域係組態以藉由傳送白色光穿過該彩色濾光片來顯示影像，且其中該白色光係藉由混合該紅色光、該綠色光、及該 藍色光所形成。
  9. 如申請專利範圍第7項之顯示裝置，更包含複數個彩色濾光片，其中該複數個彩色濾光片係設置在該第一基材和該第二基材之間。
  10. 如申請專利範圍第7項之顯示裝置，更包含在該第二基材的該一側上的彩色濾光片，其中該像素包含像素電極及儲存電容器，其中該像素電極係電性連接至該儲存電容器，且其中該像素電極與該彩色濾光片重疊。
  11. 如申請專利範圍第7項之顯示裝置，其中該光感測器包含光電二極體，且其中包括在該光電二極體中的島型半導體膜係設置在包括在該電晶體中的島型半導體膜的相同層中。
  12. 如申請專利範圍第11項之顯示裝置，其中該光電二極體及該電晶體設置在矽絕緣體基材上。
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