TWI576746B - 雙模式觸控感應的顯示器 - Google Patents

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Description

雙模式觸控感應的顯示器
本發明是有關於一種顯示器，特別是指一種雙模式觸控感應的顯示器。
觸控面板(touch screen panel)是一種可供使用者經由手指(finger)或尖筆(stylus)觸碰(touch)感應的面板，使用者可利用觸控面板上寫字元、畫圖，或者藉由畫面中的畫像(icon)執行指令等，而一般常見的觸控面板分為電磁感應模式、電容感應模式，以及兼具電磁感應模式與電容感應模式的雙感應模式三種。
參閱圖1，為習知電磁感應式觸控感應線路900，其中包括多數條第一感應線911、多數條與第一感應線911相互交錯的第二感應線912，及二分別耦接於第一感應線911及第二感應線912的感應電路913，該感應線路900是利用二感應電路913分別感應第一感應線911及第二感應線912的電流、頻率、磁通量變化，以感測一具磁性、或電感電容震盪器(LC Loop)、磁通量元件之磁性筆或電磁筆(圖未示)的尖筆的觸控位置。
參閱圖2，為習知電容感應式觸控感應線路920，其中包括多數個相互平行的第一電極圖樣921，及多數個相互平行且與第一圖樣921交錯的第二電極圖樣922，該感應線路920是利用第一電極圖樣921及第二電極圖樣922相互重疊部分和相鄰電極的電容來感測使用者以手指觸控面板時所產生的電荷重新分布變化，以感測使用者觸控的動作。
然而，在習知技術中，雙感應模式的觸控面板係透過將電容感應線路920與電磁感應線路900分別佈設於一液晶顯示模組(Liquid Crystal Display Module，LCM)930的上方及下方的方式來達到兼具電磁感應與電容感應的功能，但是如此的設計會使顯示器整體的厚度增加，也提高了製作成本。
因此，本發明之目的，即在提供一種可以降低整體厚度以減少製作成本的雙模式觸控感應的顯示器。
本發明之另一目的，即在提供一種可以多點式的兼具筆式輸入和手指觸控輸入的雙模式觸控感應的顯示器。
於是，本發明雙模式觸控感應的顯示器，至少包含一用以顯示畫面的顯示模組，及一設於顯示模組中的觸控感應模組，該觸控感應模組至少包括多數條第一導線、多數條第二導線、一絕緣層及一感測單元，該等第一導線相互並排並以一第一方向延伸；該等第二導線相互並排並以一與第一方向相交的第二方向延伸，該等第二導線與該等第一導線相互交錯但不相導通，且其交錯區間隔著一絕緣層；感測單元耦接於該等第一導線及該等第二導線，用以感測該等第一導線及第二導線上的感應訊號，例如：電壓、電流、電容、電荷、磁通量或頻率等感應訊號。
較佳地，顯示器可為液晶顯示器、主動矩陣式有機發光二極體顯示器(Active Matrix Organic Light Emitting Display，AMOLED)、電子泳動法顯示器、電濕法顯示器等。
較佳地，該等第一導線及該等第二導線的材質為金屬、合金導線或透明導電材料，例如：銦錫氧化物(Indium Tin Oxide，ITO)、銦鋅氧化物(Indium Zinc Oxide，IZO)、奈米碳管(Carbon Nano-Tube，CNT)等，該等第一導線及該等第二導線可分別製作於不同層，且兩層之間由絕緣層相隔；或是各該第一導線或各該第二導線其中之部分導線製作於不同層，並利用在絕緣層上設置多數個穿孔，再將其中之另一部分導線跨接以電性連接。
較佳地，觸控感應模組還包括一開關單元，開關單元包括一耦接於該等第一導線的第一開關電路，及一耦接於該等第二導線的第二開關電路，第一開關電路及第二開關電路可分別將至少部分的第一導線及至少部分的第二導線電相連接導通而形成感應迴路，以供感測單元分別感測該等第一導線及第二導線上的感應迴路訊號。
進一步地，第一開關電路至少包括一第一共用線、多數條第一控制線、多數個第一開關元件，及一耦接於該等第一控制線的第一閘極驅動器，該等第一開關元件的數量與該等第一導線的數量相對應，該等第一開關元件的一端分別對應耦接該等第一導線的一端，另一端皆耦接於第一共用線，各個第一開關元件的一控制端對應耦接於一條第一控制線。
第二開關電路至少包括一第二共用線、多數條第二控制線、多數個第二開關元件，及一耦接於該等第二控制線的第二閘極驅動器，該等第二開關元件的數量與該等第二導線的數量相對應，該等第二開關元件的一端分別對應耦接該等第二導線的一端，另一端皆耦接於第二共用線，各個第二開關元件的一控制端對應耦接於至少一條第二控制線。
在本第一較佳實施例中，顯示模組係為一液晶顯示模組，且其中依序至少包括一第一偏光片、第一基板、一彩色濾光片、一共電極層、一液晶層、一畫素陣列層、一第二基板及一第二偏光片，觸控感應模組的該等第一導線及該等第二導線可分別佈設於第二基板與第二偏光片之間或畫素陣列層與第二基板之間。
在本第二較佳實施例中，顯示模組係為一液晶顯示模組，且其中依序至少包括一第一偏光片、一第一基板、一畫素陣列層、一液晶層、一共電極層、一保護層、一彩色濾光片、一第二基板及一第二偏光片，觸控感應模組的該等第一導線及該等第二導線可分別佈設於第二基板與第二偏光片之間，或彩色濾光片與第二基板之間，或保護層與彩色濾光片之間。
在本第三較佳實施例中，顯示模組係為一液晶顯示模組，且其中依序至少包括一第一偏光片、一第一基板、一共電極及畫素陣列層、一液晶層、一平坦層、一彩色濾光片、一第二基板及一第二偏光片，觸控感應模組的該等第一導線及該等第二導線可分別佈設於第二基板與第二偏光片之間，或彩色濾光片與第二基板之間，或平坦層與彩色濾光片之間，或液晶層與平坦層之間。
在上述第一、第二、第三較佳實施例中，該液晶顯示器可以是穿透式的、反射式的、部分穿透部分反射式的液晶顯示器。當該液晶顯示器為反射式的液晶顯示器時，可以無需上述之第一偏光片；當該液晶顯示器為穿透式的、部分穿透部分反射式的液晶顯示器，更可以於其下方置放一背光模組。
在本第四較佳實施例中，顯示模組為一主動矩陣式有機發光二極體顯示面板，其中依序至少包括有一第一基板、一有機發光單元、一保護層及一第二基板，觸控感應模組的該等第一導線及該等第二導線可分別佈設於第二基板遠離保護層的一側壁上，或佈設於第二基板與保護層之間。
在本第五較佳實施例中，觸控感應模組還更包括一電磁感應單元及一電容感應單元，觸控感應模組中的感測單元至少包括一第一感測電路及一第二感測電路。
電容感應單元至少包括多數相互平行且延一第一方向延伸並電性連接的第一電極圖樣，及多數相互平行且延一第二方向延伸並電性連接的第二電極圖樣，各該第一電極圖樣的其中一端電性連接第一感測電路，各該第二電極圖樣的其中一端電性連接第二感測電路；電磁感應單元中至少包含該等第一導線與該等第二導線，各條第一導線圍繞形成一感應迴圈，且各條第一導線的兩端電性連接於第一感測電路，各條第二導線圍繞形成一感應迴圈，且各條第二導線的兩端電性連接於第二感測電路；第一感測電路及第二感測電路用以分別感測該等第一導線所形成之感應迴圈及第二導線所形成之感應迴圈的電流、磁通量、電壓及頻率之電磁感應訊號，以及分別感測該等第一電極圖樣與該等第二電極圖樣相互重疊部分及相鄰電極的感應電容，和經手指接地的電荷重新分布之觸控感應電壓、電流、電荷、電容等感應訊號。
顯示模組係為一液晶顯示模組，且其中至少包括一用以提供光源的背光源，以及由遠離背光源的方向依序還包括一第一偏光片、一第一基板、一畫素陣列層、一液晶層、一共電極層、一絕緣層或且一保護層、一彩色濾光片、一第二基板及一第二偏光片，電磁感應單元的該等第一導線及該等第二導線可分別佈設於第二基板與第二偏光片之間，或彩色濾光片與第二基板之間，或保護層與彩色濾光片之間，或絕緣層與保護層之間，或第一基板與畫素陣列層之間，或第一偏光片與第一基板之間，或第一偏光片相反於第一基板的一側壁上，或背光源之內部結構中；電容感應單元的該等第一電極圖樣及該等第二電極圖樣可分別佈設於第二基板與第二偏光片之間，或彩色濾光片與第二基板之間，或保護層與彩色濾光片之間，或絕緣層與保護層之間。
在本第六較佳實施例中，顯示模組係為一液晶顯示模組，且其中包括一用以提供光源的背光源，以及由遠離背光源的方向依序還至少包括一第一偏光片、一第一基板、一共電極及畫素陣列層、一液晶層、一平坦層、一彩色濾光片、一第二基板及一第二偏光片，電磁感應單元的該等第一導線及該等第二導線可分別佈設於第二基板與第二偏光片之間，或彩色濾光片與第二基板之間，或平坦層與彩色濾光片之間，或液晶層與平坦層之間，或第一基板與共電極及畫素陣列層之間，或第一偏光片與第一基板之間，或背光源與第一偏光片之間，或背光源的內部結構中；電容感應單元該等第一電極圖樣及該等第二電極圖樣可分別佈設於第二基板與第二偏光片之間，或彩色濾光片與第二基板之間，或平坦層與彩色濾光片之間，或液晶層與平坦層之間。
在本第七較佳實施例中，顯示模組為一主動矩陣式有機發光顯示面板，其中至少包括一第一基板、一有機發光單元、一保護層及一第二基板，電磁感應單元的該等第一導線及該等第二導線可分別佈設於第二基板遠離保護層的一側壁上，或第二基板與保護層之間，或有機發光單元與第一基板之間，或第一基板離有機發光單元的一側壁上；電容感應單元該等第一電極圖樣及該等第二電極圖樣可分別佈設於第二基板遠離保護層的一側壁上，或是佈設於第二基板與保護層之間。
較佳地，雙模式觸控感應的顯示器還包含一供顯示模組及觸控感應模組設置於其中的殼體，殼體包括一位置對應顯示模組的保護面板，該保護面板可為一上蓋造型片(Cover Glass)，觸控感應模組係佈設於保護面板與觸控感應模組之間，或佈設於保護面板遠離觸控感應模組的一側壁上，或佈設於保護面板的內部結構。
此外，本發明之另一目的，即在提供一種兼具電容感應式觸控功能及電磁感應式觸控功能的雙模式觸控感應模組。
於是，本發明雙模式觸控感應模組，包含：多數條第一導線、多數條第二導線、一絕緣層及一開關單元。
該等第一導線相互並排並以一第一方向延伸；多數條第二導線，該等第二導線相互並排並以一與第一方向相交的第二方向延伸，該等第二導線與該等第一導線相互交錯但不相導通，且其交會處有一絕緣層間隔著；開關單元包括一耦接於該等第一導線的第一開關電路，及一耦接於該等第二導線的第二開關電路，第一開關電路及第二開關電路可分別將至少部分的第一導線及至少部分的第二導線電性連接而導通形成感應迴路。
本發明之功效在於，將觸控感應模組佈設於顯示模組中，以降低顯示器的整體厚度，減少製作成本。此外，另提供雙模式觸控感應的顯示模組，可以兼具多點式的電磁筆式輸入及或多手指式的觸控感應，便利人們的使用習慣。
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七個較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。
在本發明被詳細描述之前，要注意的是，在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。
參閱圖4及圖5，為本發明雙模式觸控感應的顯示器100之第一較佳實施例，該顯示器100係為一液晶顯示器且兼具電容感應式觸控功能和電磁感應式觸控功能。在本實施例中，顯示器100至少包含一觸控感應模組10，及一用於顯示畫面的顯示模組20，及一用以提供光源的背光源(black light)30，其中本實施例之顯示模組20係為一液晶顯示模組(Liquid Crystal Display Module，LCM)。
參閱圖5，觸控感應模組10至少包括多數條第一導線1、多數條第二導線2、一開關單元3、一感測單元4，及一絕緣層(insulating layer，如圖6，也可為介電層)5。第一導線1為金屬線且數量為M條，M為大於一的正整數，並以X1~XM表示，每條第一導線1相互等距並排並以一第一方向(即縱向)延伸，第二導線2為金屬線且數量為N條，N為大於一的正整數，並以Y1~YN表示，每條第二導線2相互等距並排並以一與第一方向相交的第二方向(即橫向)延伸，在本實施例中，絕緣層5位於該等第一導線1與該等第二導線2之間，使第二導線2與第一導線1相互交錯但不相導通，並形成一M×N的感應矩陣，兩導線之間相互夾一直角，即第一方向與第二方向相互垂直，但所夾角度並不以此為限，也可以為60度到120度等。
第一導線1及第二導線2的材質除為金屬外，也可以為合金或是透明導電材質，例如：銦錫氧化物(Indium Tin Oxide，ITO)、銦鋅氧化物(Indium Zinc Oxide，IZO)、奈米碳管(Carbon NanoTube，CNT)等或其組合等。此外，所有的第一導線1及所有的第二導線2可分別製作於不同層，且兩層之間由絕緣層5相隔，如圖6所示；也可以是所有的第一導線1為一層，而第二導線2則製作於兩不同層並利用在絕緣層5上設置多數個穿孔，再將第二導線2跨接以電性連接。
參閱圖5及圖8，開關單元3包括一耦接於該等第一導線1的第一開關電路31，及一耦接於該等第二導線2的第二開關電路32，配合參閱圖8，第一開關電路31具有至少一第一共用線311、至少一條第一控制線312、多數個第一開關元件313，及一耦接於該等第一控制線312的第一閘極驅動器314，在本實施例中，第一控制線312、第一開關元件313的數量與及第一導線1的數量是可相互對應的，且在本實施例中，該等第一開關元件313可為金氧半場效電晶體(MOS)或、薄膜電晶體(TFT)或薄膜二極體(TFD)等切換開關之設計組合，其一端分別對應耦接該等第一導線1的一端，另一端皆耦接於第一共用線311，每個第一開關元件313的閘極(控制端)對應耦接於一條第一控制線312。
第二開關電路32的內部架構與第一開關電路31相同，具有至少一第二共用線321、至少一條第二控制線322、多數個第二開關元件323，及一耦接於該等第二控制線322的第二閘極驅動器324，在本實施例中，第二控制線322、第二開關元件323的數量與及第二導線2的數量是可相互對應的，且該等第二開關元件323同樣可為金氧半場效電晶體、薄膜電晶體或薄膜二極體等切換開關之設計組合，其一端分別對應耦接該等第二導線2的一端，另一端皆耦接於第二共用線321，每個第二開關元件323的閘極(控制端)對應耦接於一條第二控制線322。
特別說明的是，第一開關元件313(或第二開關元件323)與第一控制線312(或第二控制線322)之間的關係並不一定為1對1，也可以是部分多個或全部的第一開關元件313(或第二開關元件323)連接同一條第一控制線312(或第二控制線322)，當然還可以是對應一條或多條的第一共用線311(或第二共用線321)，並不以本實施例為限。
感測單元4用以感測各條第一導線1及第二導線2上的感應訊號而判斷一觸控感應在顯示模組中20的感應觸壓位置、相距高度或感應強度數值等，其中包括一耦接於該等第一導線1的另一端的第一感測電路41、一耦接於該等第二導線2的另一端的第二感測電路42，及一耦接於第一感測電路41、第二感測電路42、第一閘極驅動器314及第二閘極驅動器324的時序控制電路(Timing Controller，T-CON)43。
在實際操作時，以顯示模組20為液晶顯示模組(LCM)為例，其所顯示的畫面會以60Hz(16.66ms)的頻率更新，也就是時序控制電路43需要以60Hz的頻率產生一個圖框(frame)，因此，時序控制電路43會將畫面掃描時間(frame time)分成三個時間週期，第一時間週期T1用於供顯示模組20顯示畫面內容；第二時間週期T2為電磁感應偵測時間，時序控制電路43會先控制第一閘極驅動器314依序將兩相鄰或兩條特定間距的第一導線1電連接，以形成感應迴路，並控制第一感測電路41發出偵測訊號，以感測一磁性筆(或一具磁通量變化電磁筆，圖未示)的縱向觸壓位置。
進一步配合圖9來說明，假設第Xj條的第一導線1與第Xj+2條的第一導線1因對應的第一開關元件313導通而電連接於第一共用線311，使得兩條第一導線1形成一可供偵測訊號之電流流通的感應迴路，此外，第Xj+1條的第一導線1與第Xj+3條的第一導線1也因對應的第一開關元件313導通而電連接於第一共用線311，使得兩條第一導線1形成一可供偵測訊號之電流流通的感應迴路，其中該兩迴路的偵測區域可以有一重疊區(Xj+1到Xj+2)，避免感應偵測死角。
當然，也可以是第Xj條、第Xj+1條的兩條第一導線1與第Xk條、第Xk+1條的兩條第一導線1因對應的第一開關元件313導通而電連接於第一共用線311，使得四條第一導線1形成一雙迴路可供偵測訊號之電流流通的感應迴路。
第一感測電路41則可根據偵測電流通過各該感應迴路所產生的電壓、電流、頻率等訊號變化而判斷電磁筆是否觸壓到該感應迴路，以此來檢測、感應觸控之訊號，以數值運算判斷發生感應變化之位置、距離、觸碰高度和觸碰點強度。因此，第一閘極驅動器314會依一定順序將兩兩相鄰或兩條特定間距的第一導線1電連接於第一共用線311，使第一感測電路41可以針對所有縱向的第一導線1的訊號進行感測。
同樣地，當所有縱向的第一導線1感測結束後，時序控制電路43會改控制第二閘極驅動器324依序將兩相鄰或兩條特定間距的第二導線2電連接，以形成感應迴路，使第二感測電路42可感測所有橫向的第二導線2上的感應訊號，以判斷磁性筆的橫向觸壓位置，如此雙向感測後即可得知電磁筆的觸壓位置等訊號。
特別說明的是，第一閘極驅動器314(或第二閘極驅動器324)在同一時間內並不僅限於感測一個感應迴路，也可同步感測多數個感應迴路，例如：第Xj條及第Xj+3條所形成之迴路可與第XK條及第XK+1條所形成之迴路同步感測，且感應電路的形成也可以是兩相鄰的或兩相距的第一導線1(或第二導線2)，例如：第Xj條及第Xj+1條，或是第XK條及第XK+5條，均不以本實施例為限。
第三時間週期T3為電容感應偵測時間，時序控制電路43會將第一閘極驅動器314及第二閘極驅動器324關閉，即該等第一導線1及第二導線2皆不會相互電連接，第一感測電路41及第二感測電路42係利用第一導線1及第二導線2相互重疊部分的電容和導線間的感應電容，當手指觸控時，因為手指接地而造成電荷、電容重新分布改變，以其所感應發生訊號變化，進行檢測所發生之電荷量、電容感應、或電壓、電流訊號之變化，而藉以偵測觸摸位置、相距高度、感應強度、數值等訊號。
參閱圖4，顯示模組20依序包括有一第一偏光片(polarizer)201、一第一基板(substrate)202、一彩色濾光片(color filter)203、一共電極層(common electrodes layer)204、一液晶層205、一畫素陣列層(pixel layer)206、一第二基板207及一第二偏光片208。在本實施例中，觸控感應模組10中的第一導線1及第二導線2係佈設於第二基板207與第二偏光片208之間，以防止觸控感應模組10的電容感應效果受到共電極層204的屏蔽效應所影響，但第一導線1及第二導線2的佈設位置並不以本實施例為限，也可以佈設於第一基板202與第二基板207之間，也就是第一導線1及第二導線2可分別佈設於第二偏光片208及第一基板202之間中任兩相鄰層之間。
因此，本實施例之第一導線1及第二導線2相互交錯排列的感應線路，透過開關單元3中第一開關元件313及第二開關元件323的切換(即導通或不導通)，感測單元4可刺激、感應、偵測出以電磁筆或磁性元件筆輸入的電磁感應(electromagnetic sensing)觸控及以手指觸控的電容感應(capacitance sensing)觸控的感應訊號的數值、大小(或相對大小)、峰值差異或平均值等相關數據，以達到本發明兼具電容感應式觸控功能和電磁感應式觸控功能之目的，再加上觸控感應模組10佈設於顯示模組20中，更可以減少顯示器100的整體厚度，減少製作成本。
特別說明的是，顯示模組20可為穿透式、反射式或是部分穿透部分反射式的顯示器面板，若為反射式顯示器面板，則本實施例之顯示器100將不需要背光源30，以及不需要第一偏光片201，顯示模組20可利用外部光線(例如：陽光)當成光源使用。
參閱圖10，為本發明雙模式觸控感應的顯示器100之第二較佳實施例，大致與第一較佳實施例相同，其不同之處在於，本實施例之顯示模組40依序包括有一第一偏光片401、一第一基板402、一畫素陣列層403、一液晶層404、一共電極層405、一保護層(insulator)406、一彩色濾光片407、一第二基板408及一第二偏光片409。
在本實施例中，觸控感應模組10的第一導線1及第二導線2(如圖5)可分別佈設於第二偏光片409與保護層406之間中任兩相鄰層之間，即第二基板408與第二偏光片409之間，或是彩色濾光片407與第二基板408之間，或是保護層406與彩色濾光片407之間，只要與共電極層405有所隔離以防止屏蔽效應即可，然並不以此為限制。
然而，該畫素陣列層403還可以是具狹縫的電極層(Slit ITO)，以形成多域分割(Multi-Domain)的畫素顯示單元，本實施例的佈設方式同樣可以降低顯示器100的整體厚度，減少製作成本。此外，在圖10中，該顯示模組40之第一基板402更可以是以矽基板，該畫素陣列層403為在矽基上之主動陣列，以此形成一矽基微型顯示器。
參閱圖11，為本發明雙模式觸控感應的顯示器100之第三較佳實施例，大致與第二較佳實施例相同，其不同之處在於，本實施例之顯示模組50依序包括有一第一偏光片501、一第一基板502、一共電極及畫素陣列層503、一液晶層504、一平坦層505、一彩色濾光片506、一第二基板507及一第二偏光片508。特別說明的是，本實施例之共電極及畫素陣列層503係將第二較佳實施例中畫素陣列層403及共電極層405(如圖10)整合於同一層中，因此顯示器100之共電極及畫素陣列層503可以是水平橫向電場(In Plan Switching，IPS)架構，或是邊際電場(Fringe Filed Switching，FFS)架構。
同理，觸控感應模組10的第一導線1及第二導線2(如圖5)可以分別佈設於第二偏光片508與液晶層504之間中任兩相鄰層之間，即第二基板507與第二偏光片508之間，或是彩色濾光片506與第二基板507之間，或是平坦層505與彩色濾光片506之間，或是液晶層504與平坦層505之間，如此同樣可以降低顯示器100的整體厚度，減少製作成本。
特別說明的是，畫素陣列層503可為穿透式畫素陣列層，也可以為反射式畫素陣列層，或是部分穿透部分反射式畫素陣列層。
特別說明的是，顯示器100除了是液晶顯示器外，也可以為有機發光二極體顯示器(Organic Light Emitting Display，OLED)、電子泳動法顯示器、電濕法(Electrode Wetting)顯示器、矽基微型顯示器(Micro Display Liquid Crystal on Silicon，LCoS)等，不以本實施例為限。
參閱圖12，為本發明雙模式觸控感應的顯示器100之第四較佳實施例，在本實施例中，該顯示器100包含一觸控感應模組10及一顯示模組60，觸控感應模組10的架構與第一較佳實施例相同，故不多加贅述；顯示模組60係為一主動矩陣式有機發光二極體(Active Matrix Organic Light Emitting Display，AMOLED)面板，其中依序包括一第一基板601、一有機發光單元610、一保護層607及一第二基板608，有機發光單元610包括一第一電極602、一電洞傳輸層603、一發光層604、一電子傳輸層605及一第二電極606。此外，第一電極602可以為主動式非晶矽(a-Si)TFT陣列或是低溫多晶矽(LTPS)TFT陣列等。
觸控感應模組10的第一導線1及第二導線2可分別佈設於第二基板608遠離保護層607的一側壁上，以防止第二電極606對電容感應時發生屏蔽效應，但並不限於此，還可以設置於第二基板608與保護層607之間，例如：設置於第二基板608靠近保護層607的一側壁上(如圖12中虛線觸控感應模組10’所示)，或是設置於保護層607靠近第二基板608的一側壁上(如圖12中虛線觸控感應模組10”所示)。
參閱圖13及圖14，為本發明雙模式觸控感應的顯示器100之第五較佳實施例，該顯示器100至少包含一觸控感應模組10、一用於顯示畫面的顯示模組70，及一設於顯示模組70的一側且供顯示模組70顯示畫面的背光源30。
配合參閱圖15及圖16，本實施例之觸控感應模組10至少包括一電磁感應單元11、一電容感應單元12、一感測單元4及一切換單元6，該感測單元4包括一第一感測電路41、一第二感測電路42及一時序控制電路43，切換單元6包括一電性連接於第一感測電路41的第一切換電路61，及一電性連接於第二感測電路42的第二切換電路62。
電磁感應單元11中具有多數條第一導線1及多數條第二導線2，該等第一導線1相互並排並以一第一方向(即縱向)延伸，該等二導線2相互並排並以一與第一方向相交的第二方向(即橫向)延伸，其排列方式大致與第一較佳實施例相同，不同的地方是，每條第一導線1分別圍繞形成一感應迴圈，且每條第一導線1的兩端電性連接於第一切換電路61，且該感應迴圈可以相互並排的交疊部分區域，每條第二導線2分別圍繞形成一感應迴圈，且每條第二導線2電性連接於第二切換電路62，且該感應迴圈可以相互並排的交疊部分區域。
參閱圖14及圖16，電容感應單元12包括多數條相互平行且延一第一方向延伸並電性連接的第一電極圖樣121、多數條相互平行且延一第二方向延伸並電性連接的第二電極圖樣122，及一介於該等第一電極圖樣121及第二電極圖樣122的介電層(或絕緣層，圖未示)，其中第一電極圖樣121與第二電極圖樣122相互交錯排列，且每條第一電極圖樣121的其中一端皆電性連接第一切換電路61，每條第二電極圖樣122的其中一端皆電性連接第二切換電路62，其中，該等第一電極圖樣121及第二電極圖樣122可以是菱形、鑽石形、矩形、多邊形、三角形等圖樣。
特別說明的是，圖15及圖16中的第一感測電路41、第二感測電路42、第一切換電路61及第二切換電路62係為同一個，也就是每條第一導線1的一端及每條第一電極圖樣121的一端係電性連接同一第一切換電路61，每條第二導線2的一端及每條第二電極圖樣122的一端係電性連接同一第二切換電路62。
同第一較佳實施例，時序控制單元43會將畫面掃描時間分成三個時間週期，第一時間週期T1用於供顯示模組70顯示畫面內容；第二時間週期T2為電磁感應偵測時間，第一感測電路41及第二感測電路42會分別感測第一導線1及第二導線2的電流、頻率或磁通量、電磁感應等感應迴路訊號，以判斷一電磁筆或磁性筆(圖未示)的觸壓位置訊號變化；第三時間週期T3為電容感應偵測時間，第一感測電路41及第二感測電路42會分別利用第一電極圖樣121及第二電極圖樣122相互重疊部分的電容、電極圖樣之間和其與手指相互感應所造成的電荷重分配，來感測使用者觸控液晶顯示模組70時的電荷、電容、電壓等感應信號，以判斷使用者的觸控動作。
參閱圖13，顯示模組70依序包括有一第一偏光片701、一第一基板702、一畫素陣列層703、一液晶層704、一共電極層705、一絕緣層706、一保護層707、一彩色濾光片708、一第二基板709及一第二偏光片710，其中絕緣層706佈設於共電極層705上側，保護層707佈設於彩色濾光片708上。
由於電磁感應單元11的電磁感應效果並不會受導電薄膜屏蔽效應所影響，因此，電磁感應單元11的第一導線1及第二導線2佈設的位置並不受限，可分別佈設於第二基板709與第二偏光片710之間，或是彩色濾光片708與第二基板709之間，或是保護層707及彩色濾光片708之間，或是絕緣層706與保護層707之間，或是第一基板702及畫素陣列層703之間，或是第一偏光片701與第一基板702之間，或是位於第一偏光片701相反於第一基板702的一側壁上，即背光源30與第一偏光片701之間，甚至位在背光源30的內部結構中。
但是，電容感應單元12的電容感應效果會受到共電極層705的屏蔽效應所影響，故電容感應單元12的較佳實施例需要與在共電極層705上方相隔離會有較佳效果，然並一定受此限制，電容感應單元12的第一電極圖樣121及第二電極圖樣122可分別佈設於第二偏光片710與絕緣層706之間中任兩相鄰層之間，即第二基板709與第二偏光片710之間，或是彩色濾光片708與第二基板709之間，或是保護層707與彩色濾光片708之間，或是絕緣層706與保護層707之間。特別說明的是，第一感測電路41、第二感測電路42係可與電磁感應單元11或電容感應單元12可以佈設於同一層，或是在觸控感應模組的周邊，或是在其外部電路。
特別說明的是，第一較佳實施例是將第一導線1、第二導線2及開關單元3(如圖5)整合於同一層(layer)中，並透過開關單元3的切換來達到兼具電容感應式觸控功能和電磁感應式觸控功能的雙模式液晶顯示器100，而本實施例則是將電磁感應單元11與電容感應單元12分開佈設於不同層，並利用第一感測電路41及第二感測電路42分別感測電磁感應單元11中各條第一導線1及第二導線2的電流、頻率、電壓、磁通量等訊號，以及電容感應單元12中第一電極圖樣121與第二電極圖樣122相互重疊部分和相鄰電極的電容所累積的電荷，或其電容、電荷之變化訊號，同樣能達到本發明兼具電容感應式觸控功能和電磁感應式觸控功能之目的，再加上觸控感應模組10佈設於顯示模組20中，更可以減少顯示器100的整體厚度，減少製作成本。
參閱圖17，為本發明雙模式觸控感應的顯示器之第六較佳實施例，大致與第五較佳實施例相同，其不同之處在於，本實施例之顯示模組80依序包括有一第一偏光片801、一第一基板802、一共電極及畫素陣列層803、一液晶層804、一平坦層805、一彩色濾光片806、一第二基板807及一第二偏光片808。
觸控感應模組10的電磁感應單元11的第一導線1及第二導線2(如圖15)可分別佈設於任兩相鄰層之間，即第二基板807與第二偏光片808之間，或是彩色濾光片806與第二基板807之間，或是平坦層805與彩色濾光片806之間，或是液晶層804與平坦層805之間，或是第一基板802與共電極及畫素陣列層803之間，或是第一偏光片801與第一基板802之間，或是位於第一偏光片801相反於第一基板802的一側壁上，即背光源30與第一偏光片801之間，或是位在背光源30的內部結構中。
而電容感應單元12的第一電極圖樣121及第二電極圖樣122(如圖16)可分別佈設於第二偏光片807與液晶層804之間中任兩相鄰層之間，即第二基板807與第二偏光片808之間，或是彩色濾光片806與第二基板807之間，或是平坦層805與彩色濾光片806之間，或是液晶層804與平坦層805之間。
特別說明的是，除了本實施例外，此方式將觸控感應模組10的電磁感應單元11之第一導線1及第二導線2設置方法，或是將觸控感應模組10的電容感應單元12之第一電極圖樣121及第二電極圖樣122設置方法，可以用於各種顯示器之內部元件上，並不以本實施例為限。
參閱圖18，為本發明雙模式觸控感應的顯示器100之第七較佳實施例，大致與第五較佳實施例相同，其不同之處在於，本實施例之顯示模組90係為主動矩陣式有機發光二極體面板，其中依序包括一第一基板901、一有機發光單元910、一保護層907及一第二基板908，有機發光單元910包括一第一電極902、一電洞傳輸層903、一發光層904、一電子傳輸層905及一第二電極906。
觸控感應模組10的電磁感應單元11的第一導線1及第二導線2(如圖14)可分別佈設於第二基板908遠離保護層907的一側壁上，或第二基板908與保護層907之間，或保護層907與有機發光單元910之間，或有機發光單元910與第一基板901之間，或第一基板901遠離有機發光單元910的一側壁上；而電容感應單元12的第一電極圖樣121及第二電極圖樣122(如圖14)則可分別佈設於第二基板908遠離保護層907的一側壁上，或是佈設於第二基板908與保護層907之間，以防止第二電極906對電容感應時發生屏蔽效應。
參閱圖19，為本發明雙模式觸控感應的顯示器100之第八較佳實施例，大致與第一較佳實施例相同，其不同之處在於，顯示器100還包含一供觸控感應模組10(由於尺寸的關係，圖19中省略)、顯示模組20及背光源30設置於其中的殼體110，配合參閱圖20，該殼體110包括一位置對應液晶顯示模組20的保護面板120，在本實施例中，保護面板120為一上蓋造型片(Cover Glass)，觸控感應模組10係佈設於該保護面板110與顯示模組20之間，或佈設於保護面板120遠離該顯示模組20的一側壁上，或佈設於保護面板120之中(保護面板120可為多數層結構)，或是將該觸控感應模組10的第一導線1、第二導線2設置在保護面板120的兩側，如此同樣可以降低顯示器100的整體厚度，減少製作成本。
特明說明的是，顯示模組20的構造可為上述第一至第七較佳實施例中任一實施例中所述的構造，且觸控感應模組10可如第一較佳實施例般包括開關單元3(如圖5)，也可以如第五較佳實施例般包括電磁感應單元11及電容感應單元12(如圖15)，同樣也不限於哪種結構。此外，參閱圖20，保護面板120的造型可為橢圓形、近似矩形、多邊形、圓弧型等，且其面積會大於顯示模組20的顯示區域，在保護面板120上也可以設有至少一孔洞130，以供攝像鏡頭、喇叭、麥克風等設置。
綜上所述，本發明雙模式觸控感應的顯示器100，藉由將觸控感應模組10佈設於顯示模組20、40、50、60、70、80、90中，以降低顯示器100整體的厚度，減少製作成本，且還可兼具多點式的手指觸控和筆寫式輸入的雙重優點，可因應使用者不同的需求。此外，觸控感應模組10可將第一導線1、第二導線2及開關單元3整合於同一層，並透過開關單元3的切換來達到兼具電容感應式觸控功能和電磁感應式觸控功能的雙模式液晶顯示器100，故確實能達成本發明之目的。
惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。
100．．．顯示器
110．．．殼體
120．．．保護面板
130．．．孔洞
10．．．觸控感應模組
10’．．．觸控感應模組
10”．．．觸控感應模組
11．．．電磁感應單元
12．．．電容感應單元
121．．．第一電極圖樣
122．．．第二電極圖樣
16．．．感測單元
1．．．第一導線
2．．．第二導線
3．．．開關單元
31．．．第一開關電路
311．．．第一共用線
312．．．第一控制線
313．．．第一開關元件
314．．．第一閘極驅動器
32．．．第二開關電路
321．．．第二共用線
322．．．第二控制線
323．．．第二開關元件
324．．．第二閘極驅動器
4．．．感測單元
41．．．第一感測電路
42．．．第二感測電路
43．．．時序控制電路
5．．．絕緣層
6．．．切換單元
61．．．第一切換電路
62．．．第二切換電路
20．．．顯示模組
201．．．第一偏光片
202．．．第一基板
203．．．彩色濾光片
204．．．共電極層
205．．．液晶層
206．．．畫素陣列層
207．．．第二基板
208．．．第二偏光片
30．．．背光源
40．．．顯示模組
401．．．第一偏光片
402．．．第一基板
403．．．畫素陣列層
404．．．液晶層
405．．．共電極層
406．．．保護層
407．．．彩色濾光片
408．．．第二基板
409．．．第二偏光片
50．．．顯示模組
501．．．第一偏光片
502．．．第一基板
503．．．共電極及畫素陣列層
504．．．液晶層
505．．．平坦層
506．．．彩色濾光片
507．．．第二基板
508．．．第二偏光片
60．．．顯示模組
601．．．第一基板
602．．．第一電極
603．．．電洞傳輸層
604．．．發光層
605．．．電子傳輸層
606．．．第二電極
607．．．保護層
608．．．第二基板
610．．．有機發光單元
70．．．顯示模組
701．．．第一偏光片
702．．．第一基板
703．．．畫素陣列層
704．．．液晶層
705．．．共電極層
706．．．絕緣層
707．．．保護層
708．．．彩色濾光片
709．．．第二基板
710．．．第二偏光片
80．．．顯示模組
801．．．第一偏光片
802．．．第一基板
803．．．共電極及畫素陣列層
804．．．液晶層
805．．．平坦層
806．．．彩色濾光片
807．．．第二基板
808．．．第二偏光片
90．．．顯示模組
901．．．第一基板
902．．．第一電極
903．．．電洞傳輸層
904．．．發光層
905．．．電子傳輸層
906．．．第二電極
907．．．保護層
908．．．第二基板
910．．．有機發光單元
圖1是說明習知電磁感應式的感應電路；
圖2是說明習知電容感應式的感應電路；
圖3是說明習知雙模式觸控面板的內部構造；
圖4是說明第一較佳實施例中顯示模組的內部構造的剖面示意圖；
圖5是說明第一較佳實施例中觸控感應模組的內部元件的電路示意圖；
圖6是說明第一導線、第二導線及保護層製作於不同層之示意圖；
圖7是說明第一導線、第二導線及保護層製作於同一層之示意圖；
圖8是說明第一較佳實施例中開關單元的內部元件的電路示意圖；
圖9是說明第Xj條與第Xj+2條的第一導線、第Xj+1條與第Xj+3條的第一導線，及第XK條與第XK+1條的第一導線所形成之迴路的示意圖；
圖10是說明第二較佳實施例中顯示模組的內部構造的剖面示意圖；
圖11是說明第三較佳實施例中顯示模組的內部構造的剖面示意圖；
圖12是說明第四較佳實施例中顯示器的剖面示意圖；
圖13是說明第五較佳實施例中顯示器的剖面示意圖；
圖14是說明第五較佳實施例中觸控感應模組的內部元件的電路示意圖；
圖15是說明第五較佳實施例中電磁感應單元的內部構造示意圖；
圖16是說明第五較佳實施例中電容感應單元的內部構造示意圖；
圖17是說明第六較佳實施例中顯示模組的內部構造的剖面示意圖；
圖18是說明第七較佳實施例中顯示器的剖面示意圖；
圖19是說明第八較佳實施例中顯示器的剖面示意圖；及
圖20是說明顯示器之殼體包括一對應液晶顯示模組的保護面板的平面示意圖。
100．．．顯示器
10．．．觸控感應模組
20．．．顯示模組
201．．．第一偏光片
202．．．第一基板
203．．．彩色濾光片
204．．．共電極層
205．．．液晶層
206．．．畫素陣列層
207．．．第二基板
208．．．第二偏光片
30．．．背光源

Claims (9)

  1. 一種雙模式觸控感應的顯示器，至少包含：一顯示模組，用以顯示畫面；及一雙模式觸控感應模組，設於該顯示模組中，並至少包含：多數條第一導線，該等第一導線相互並排並以一第一方向延伸；多數條第二導線，該等第二導線相互並排並以一與該第一方向相交的第二方向延伸，該等第二導線與該等第一導線相互交錯成一夾角但不相導通；一絕緣層，位於該等第一導線與該等第二導線之交會處並間隔該等第一導線及該等第二導線；一開關單元，包括一耦接於該等第一導線的第一開關電路，及一耦接於該等第二導線的第二開關電路，該第一開關電路及該第二開關電路可分別將至少部分的第一導線及至少部分的第二導線電性相連接而導通形成感應迴路；及一感測單元，用以感測各條第一導線及第二導線上的感應信號，並包括一耦接於該等第一導線的一端的第一感測電路，一耦接於該等第二導線的一端的第二感測電路，及一耦接於該第一感測電路、該第二感測電路、該第一開關電路及該第二開關電路的時序控制電路；其中該時序控制電路將畫面掃描時間分成三個時間 週期，第一時間週期用於供該顯示模組顯示畫面內容，第二時間週期為電磁感應偵測時間，該時序控制電路會先控制該第一開關電路將兩相鄰或兩條特定間距的第一導線電連接，以形成感應回路，並控制第一感測電路發出偵測信號，以感測所有的第一導線上的感應信號，並在所有的第一導線感測結束後，該時序控制電路控制第二開關電路將兩相鄰或兩條特定間距的第二導線電連接，以形成感應回路，使第二感測電路感測所有的第二導線上的感應信號，藉此雙向感測而得知電磁感應觸壓位置；第三時間週期為電容感應偵測時間，該時序控制電路將第一開關電路及第二開關電路關閉，使該等第一導線及第二導線皆不會形成回路，且該等第一感測電路及該等第二感測電路利用該等第一導線及該等第二導線相互重疊部分的電容和導線間的感應電容，檢測其間的電荷量、電容感應、或電壓、電流信號的變化，以偵測觸模位置、相距高度、感應強度或感應強度差異。
  2. 依據申請專利範圍第1項所述之雙模式觸控感應的顯示器，其中，該顯示模組係為一液晶顯示模組，且其中依序至少包括一第一偏光片、一第一基板、一彩色濾光片、一共電極層、一液晶層、一畫素陣列層、一第二基板及一第二偏光片，該觸控感應模組的該等第一導線及該等第二導線可分別佈設於該第二偏光片及該畫素陣列 層之間中任兩相鄰層之間。
  3. 依據申請專利範圍第1項所述之雙模式觸控感應的顯示器，其中，該顯示模組係為一液晶顯示模組，且其中依序至少包括一第一偏光片、一第一基板、一畫素陣列層、一液晶層、一共電極層、一保護層、一彩色濾光片、一第二基板及一第二偏光片，該觸控感應模組的該等第一導線及該等第二導線可分別佈設於該第二偏光片與該保護層之間中任兩相鄰層之間。
  4. 依據申請專利範圍第1項所述之雙模式觸控感應的顯示器，其中，該顯示模組係為一液晶顯示模組，且其中依序至少包括一第一偏光片、一第一基板、一共電極及畫素陣列層、一液晶層、一平坦層、一彩色濾光片、一第二基板及一第二偏光片，該觸控感應模組的該等第一導線及該等第二導線可分別佈設於該第二偏光片與該液晶層之間中任兩相鄰層之間。
  5. 依據申請專利範圍第4項所述之雙模式觸控感應的顯示器，其中，該顯示器之共電極及畫素陣列層可為一水平電場電極架構或一邊際電場電極架構。
  6. 依據申請專利範圍第2~5項中任一項所述之雙模式觸控感應的液晶顯示器，其中，該液晶顯示模組還包括一位於該第一偏光片相反於該第一基板的一側的背光源，用以提供光源。
  7. 依據申請專利範圍第1項所述之雙模式觸控感應的顯示器，其中，該顯示模組係為一主動矩陣式有機發光二極 體面板，其中依序包括有一第一基板、一有機發光單元、一保護層及一第二基板，該觸控感應模組的該等第一導線及該等第二導線可分別佈設於該第二基板遠離該保護層的一側壁上，或該第二基板與該保護層之間。
  8. 依據申請專利範圍第1項中任一項所述之雙模式觸控感應的顯示器，其中，該顯示模組係為一電子泳動法顯示器、一電濕法顯示器或一矽基微型顯示器。
  9. 依據申請專利範圍第1~5、7~8項中任一項所述之雙模式觸控感應的顯示器，更包含一供該顯示模組及該觸控感應模組設置於其中的殼體，該殼體至少包括一位置對應該顯示模組的保護面板，該觸控感應模組的該等第一導線及該等第二導線可分別佈設於該保護面板與該顯示模組之間，或佈設於該保護面板遠離該顯示模組的一側壁上，或佈設於該保護面板之內部。
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