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CN102646005B - 双模式触控感应模组及显示器 - Google Patents

双模式触控感应模组及显示器 Download PDF

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CN102646005B
CN102646005B CN201110456291.1A CN201110456291A CN102646005B CN 102646005 B CN102646005 B CN 102646005B CN 201110456291 A CN201110456291 A CN 201110456291A CN 102646005 B CN102646005 B CN 102646005B
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wires
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Abstract

本发明涉及一种双模式触控感应模组及显示器，该显示器包含一用以显示画面的显示模组，及一设于显示模组中的触控感应模组，该触控感应模组包括数条第一导线、数条第二导线、一绝缘层及一感测单元，所述第一导线相互并排并以一第一方向延伸；所述第二导线相互并排并以一与第一方向相交的第二方向延伸，所述第二导线与所述第一导线相互交错但不相交，且其交错区以绝缘层间隔着；感测单元耦接于所述第一导线及所述第二导线，用以感测所述第一导线及第二导线上的感应信号。

Description

双模式触控感应模组及显示器
技术领域
本发明涉及一种显示器，特别是涉及一种双模式触控感应模组及双模式触控感应的显示器。
背景技术
触控面板(touch screen panel)是一种可供使用者经由手指(finger)或尖笔(stylus)触碰(touch)感应的面板，使用者可利用触控面板上写字元、画图，或者借由画面中的画像(icon)执行指令等，而一般常见的触控面板分为电磁感应模式、电容感应模式，以及兼具电磁感应模式与电容感应模式的双感应模式三种。
参阅图1，为现有电磁感应式触控感应线路900，其中包括数条第一感应线911、数条与第一感应线911相互交错的第二感应线912，及两个分别耦接于第一感应线911及第二感应线912的感应电路913，该感应线路900是利用两个感应电路913分别感应第一感应线911及第二感应线912的电流、频率、磁通量变化，以感测一具磁性、或电感电容震荡器(LC Loop)、磁通量元件的磁性笔或电磁笔(图未示)的尖笔的触控位置。
参阅图2，为现有电容感应式触控感应线路920，其中包括数个相互平行的第一电极图样921，及数个相互平行且与第一图样921交错的第二电极图样922，该感应线路920是利用第一电极图样921及第二电极图样922相互重叠部分和相邻电极的电容来感测使用者以手指触控面板时所产生的电荷重新分布变化，以感测使用者触控的动作。
然而，在现有技术中，如图3所示，双感应模式的触控面板是通过将电容感应线路920与电磁感应线路900分别布设于一液晶显示模组(Liquid Crystal Display Module，LCM)930的上方及下方的方式来达到兼具电磁感应与电容感应的功能，但是如此的设计会使显示器整体的厚度增加，也提高了制作成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可以降低整体厚度以减少制作成本的双模式触控感应的显示器。
本发明的另一目的，即在于提供一种可以多点式的兼具笔式输入和手指触控输入的双模式触控感应的显示器。
本发明双模式触控感应的显示器，至少包含一用以显示画面的显示模组，及一设于显示模组中的触控感应模组，该触控感应模组至少包括数条第一导线、数条第二导线、一绝缘层及一感测单元，所述第一导线相互并排并以一第一方向延伸；所述第二导线相互并排并以一与第一方向相交的第二方向延伸，所述第二导线与所述第一导线相互交错但不相导通，且其交错区间隔着绝缘层；感测单元耦接于所述第一导线及所述第二导线，用以感测所述第一导线及第二导线上的感应信号，例如：电压、电流、电容、电荷、磁通量或频率等感应信号。
较佳地，显示器可为液晶显示器、主动矩阵式有机发光二极管显示器(Active Matrix Organic Light Emitting Display，AMOLED)、电子泳动法显示器、电湿法显示器等。
较佳地，所述第一导线及所述第二导线的材质为金属、合金导线或透明导电材料，例如：铟锡氧化物(Indium Tin Oxide，ITO)、铟锌氧化物(Indium Zinc Oxide，IZO)、纳米碳管(CarbonNano-Tube，CNT)等，所述第一导线及所述第二导线可分别制作于不同层，且两层之间由绝缘层相隔；或是各该第一导线或各该第二导线其中的部分导线制作于不同层，并利用在绝缘层上设置数个穿孔，再将其中的另一部分导线跨接以电性连接。
较佳地，触控感应模组还包括一开关单元，开关单元包括一耦接于所述第一导线的第一开关电路，及一耦接于所述第二导线的第二开关电路，第一开关电路及第二开关电路可分别将至少部分的第一导线及至少部分的第二导线电相连接导通而形成感应回路，以供感测单元分别感测所述第一导线及第二导线上的感应回路信号。
进一步地，第一开关电路至少包括一第一共用线、数条第一控制线、数个第一开关元件，及一耦接于所述第一控制线的第一驱动器，所述第一开关元件的数量与所述第一导线的数量相对应，所述第一开关元件的一端分别对应耦接所述第一导线的一端，另一端皆耦接于第一共用线，各个第一开关元件的一控制端对应耦接于一条第一控制线。
第二开关电路至少包括一第二共用线、数条第二控制线、数个第二开关元件，及一耦接于所述第二控制线的第二驱动器，所述第二开关元件的数量与所述第二导线的数量相对应，所述第二开关元件的一端分别对应耦接所述第二导线的一端，另一端皆耦接于第二共用线，各个第二开关元件的一控制端对应耦接于至少一条第二控制线。
在一第一较佳实施例中，显示模组为一液晶显示模组，且其中依序至少包括一第一偏光片、第一基板、一彩色滤光片、一共电极层、一液晶层、一像素阵列层、一第二基板及一第二偏光片，触控感应模组的所述第一导线及所述第二导线可分别布设于第二基板与第二偏光片之间或像素阵列层与第二基板之间。
在一第二较佳实施例中，显示模组为一液晶显示模组，且其中依序至少包括一第一偏光片、一第一基板、一像素阵列层、一液晶层、一共电极层、一保护层、一彩色滤光片、一第二基板及一第二偏光片，触控感应模组的所述第一导线及所述第二导线可分别布设于第二基板与第二偏光片之间，或
彩色滤光片与第二基板之间，或
保护层与彩色滤光片之间。
在一第三较佳实施例中，显示模组为一液晶显示模组，且其中依序至少包括一第一偏光片、一第一基板、一共电极及像素阵列层、一液晶层、一平坦层、一彩色滤光片、一第二基板及一第二偏光片，触控感应模组的所述第一导线及所述第二导线可分别布设于
第二基板与第二偏光片之间，或
彩色滤光片与第二基板之间，或
平坦层与彩色滤光片之间，或
液晶层与平坦层之间。
在上述第一、第二、第三较佳实施例中，该液晶显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显示器。当该液晶显示器为反射式的液晶显示器时，可以无需上述的第一偏光片；当该液晶显示器为穿透式的、部分穿透部分反射式的液晶显示器，更可以于其下方置放一背光模组。
在一第四较佳实施例中，显示模组为一主动矩阵式有机发光二极管显示面板，其中依序至少包括有一第一基板、一有机发光单元、一保护层及一第二基板，触控感应模组的所述第一导线及所述第二导线可分别布设于第二基板远离保护层的一侧壁上，或布设于第二基板与保护层之间。
在一第五较佳实施例中，触控感应模组还更包括一电磁感应单元及一电容感应单元，触控感应模组中的感测单元至少包括一第一感测电路及一第二感测电路。
电容感应单元至少包括数个相互平行且延一第一方向延伸并电性连接的第一电极图样，及数个相互平行且延一第二方向延伸并电性连接的第二电极图样，各该第一电极图样的其中一端电性连接第一感测电路，各该第二电极图样的其中一端电性连接第二感测电路；电磁感应单元中至少包含所述第一导线与所述第二导线，各条第一导线围绕形成一感应回圈，且各条第一导线的两端电性连接于第一感测电路，各条第二导线围绕形成一感应回圈，且各条第二导线的两端电性连接于第二感测电路；第一感测电路及第二感测电路用以分别感测所述第一导线所形成的感应回圈及第二导线所形成的感应回圈的电流、磁通量、电压及频率的电磁感应信号，以及分别感测所述第一电极图样与所述第二电极图样相互重叠部分及相邻电极的感应电容，和经手指接地的电荷重新分布的触控感应电压、电流、电荷、电容等感应信号。
显示模组为一液晶显示模组，且其中至少包括一用以提供光源的背光源，以及由远离背光源的方向依序还包括一第一偏光片、一第一基板、一像素阵列层、一液晶层、一共电极层、一绝缘层或且一保护层、一彩色滤光片、一第二基板及一第二偏光片，
电磁感应单元的所述第一导线及所述第二导线可分别布设于：
第二基板与第二偏光片之间，或
彩色滤光片与第二基板之间，或
保护层与彩色滤光片之间，或
绝缘层与保护层之间，或
第一基板与像素阵列层之间，或
第一偏光片与第一基板之间，或
第一偏光片相反于第一基板的一侧壁上，或
背光源的内部结构中；
电容感应单元的所述第一电极图样及所述第二电极图样可分别布设于
第二基板与第二偏光片之间，或
彩色滤光片与第二基板之间，或
保护层与彩色滤光片之间，或
绝缘层与保护层之间。
在一第六较佳实施例中，显示模组为一液晶显示模组，且其中包括一用以提供光源的背光源，以及由远离背光源的方向依序还至少包括一第一偏光片、一第一基板、一共电极及像素阵列层、一液晶层、一平坦层、一彩色滤光片、一第二基板及一第二偏光片，
电磁感应单元的所述第一导线及所述第二导线可分别布设于：
第二基板与第二偏光片之间，或
彩色滤光片与第二基板之间，或
平坦层与彩色滤光片之间，或
液晶层与平坦层之间，或
共电极及像素阵列层与液晶层之间，或
第一基板与共电极及像素阵列层之间，或
第一偏光片与第一基板之间，或
背光源与第一偏光片之间，或
背光源的内部结构中；
电容感应单元所述第一电极图样及所述第二电极图样可分别布设于：
第二基板与第二偏光片之间，或
彩色滤光片与第二基板之间，或
平坦层与彩色滤光片之间，或
液晶层与平坦层之间。
在一第七较佳实施例中，显示模组为一主动矩阵式有机发光显示面板，其中至少包括一第一基板、一有机发光单元、一保护层及一第二基板，电磁感应单元的所述第一导线及所述第二导线可分别布设于：
第二基板远离保护层的一侧壁上，或
第二基板与保护层之间，或
有机发光单元与第一基板之间，或
第一基板离有机发光单元的一侧壁上；
电容感应单元所述第一电极图样及所述第二电极图样可分别布设于第二基板远离保护层的一侧壁上，或是布设于第二基板与保护层之间。
较佳地，双模式触控感应的显示器还包含一供显示模组及触控感应模组设置于其中的壳体，壳体包括一位置对应显示模组的保护面板，该保护面板可为一上盖造型片(Cover Glass)，触控感应模组是布设于保护面板与触控感应模组之间，或布设于保护面板远离触控感应模组的一侧壁上，或布设于保护面板的内部结构。
此外，本发明的另一目的，即在于提供一种兼具电容感应式触控功能及电磁感应式触控功能的双模式触控感应模组。
于是，本发明双模式触控感应模组，包含：数条第一导线、数条第二导线、一绝缘层及一开关单元。
所述第一导线相互并排，并以一第一方向延伸；所述第二导线相互并排，并以一与第一方向相交的第二方向延伸，所述第二导线与所述第一导线相互交错但不相导通，且其交会处有绝缘层间隔着；开关单元包括一耦接于所述第一导线的第一开关电路，及一耦接于所述第二导线的第二开关电路，该第一开关电路能将至少部分的第一导线电性相连接而导通形成感应回路，该第二开关电路能将至少部分的第二导线电性相连接而导通形成感应回路。
本发明双模式触控感应模组，所述第一导线的数量为M条，所述第二导线的数量为N条，M及N皆为大于一的正整数，所述第一导线与所述第二导线相互交错形成一M×N的感应矩阵，且该第一方向与该第二方向相互交错，使所述第一导线与所述第二导线相互交错的夹角的角度为60度到120度。
本发明双模式触控感应模组，该第一开关电路包括至少一条第一共用线、至少一条第一控制线、数个第一开关元件，及一耦接于所述第一控制线的第一驱动器，所述第一开关元件的数量与所述第一导线的数量相对应，所述第一开关元件的一端分别对应耦接所述第一导线的一端，另一端皆耦接于该第一共用线，各该第一开关元件的一控制端对应耦接于一条第一控制线。
本发明双模式触控感应模组，该第二开关电路包括至少一条第二共用线、至少一条第二控制线、数个第二开关元件，及一耦接于所述第二控制线的第二驱动器，所述第二开关元件的数量与所述第二导线的数量相对应，所述第二开关元件的一端分别对应耦接所述第二导线的一端，另一端皆耦接于该第二共用线，各该第二开关元件的一控制端对应耦接于一条第二控制线。
本发明双模式触控感应模组，该双模式触控感应模组还包含一耦接于所述第一导线及所述第二导线的感测单元，该感测单元根据该开关单元的切换，以感测所述第一导线及所述第二导线上的信号。
本发明双模式触控感应模组，所述第一导线及所述第二导线的材质为金属、合金导线、铟锡氧化物、铟锌氧化物、纳米碳管或其组合材料。
本发明双模式触控感应模组，所述第一导线及所述第二导线分别位于不同层，且两层之间由该绝缘层相隔；或是该绝缘层上设置数个穿孔，所述第一导线通过穿设于穿孔及位于该绝缘层两侧的不同层而跨接；或是该绝缘层上设置数个穿孔，所述第二导线通过穿设于穿孔及位于该绝缘层两侧的不同层而跨接。
本发明提供的另一种双模式触控感应模组，包含一感测单元、一切换单元、一电容感应单元及一电磁感应单元。
该感测单元，包括一第一感测电路及一第二感测电路；
该切换单元，包括一电性连接于该第一感测电路的第一切换电路，及一电性连接于该第二感测电路的第二切换电路；
该电容感应单元，包括数条相互平行且延一第一方向延伸并电性连接的第一电极图样，及数条相互平行且延一第二方向延伸并电性连接的第二电极图样，各该第一电极图样电性连接该第一切换电路，各该第二电极图样电性连接该第二切换电路，所述第一电极图样与第二电极图样相叠；
该电磁感应单元，包括数条第一导线及数条第二导线，各该第一导线围绕形成一感应回圈，且各该第一导线的两端电连接于该第一切换电路，各该第二导线围绕形成另一感应回圈，且各该第二导线的两端电连接于该第二切换电路；
其中，通过该第一切换电路及该第二切换电路的切换控制，使该第一感测电路及该第二感测电路可分别感测所述第一导线所形成的感应回圈及第二导线所形成的感应回圈的电流、频率、磁通量、电磁感应的信号或回路的变化，以及感测所述第一电极图样与所述第二电极图样相互重叠部分及相邻电极的感应电容所感应的电荷、电容或电压的感应信号的变化。
本发明的有益效果在于：将触控感应模组布设于显示模组中，以降低显示器的整体厚度，减少制作成本。此外，另提供双模式触控感应的显示模组，可以兼具多点式的电磁笔式输入及或多手指式的触控感应，便利人们的使用习惯。
附图说明
图1是说明现有电磁感应式的触控感应线路；
图2是说明现有电容感应式的触控感应线路；
图3是说明现有双模式触控面板的内部构造；
图4是说明本发明第一较佳实施例中显示模组的内部构造的剖面示意图；
图5是说明第一较佳实施例中触控感应模组的内部元件的电路示意图；
图6是说明第一导线、第二导线及保护层制作于不同层的示意图；
图7是说明第一导线、第二导线及保护层制作于同一层的示意图；
图8是说明第一较佳实施例中开关单元的内部元件的电路示意图；
图9是说明第Xj条与第Xj+2条的第一导线、第Xj+1条与第Xj+3条的第一导线，及第XK条与第XK+1条的第一导线所形成的回路的示意图；
图10是说明本发明第二较佳实施例中显示模组的内部构造的剖面示意图；
图11是说明本发明第三较佳实施例中显示模组的内部构造的剖面示意图；
图12是说明本发明第四较佳实施例中显示器的剖面示意图；
图13是说明本发明第五较佳实施例中显示器的剖面示意图；
图14是说明第五较佳实施例中触控感应模组的内部元件的电路示意图；
图15是说明第五较佳实施例中电磁感应单元的内部构造示意图；
图16是说明第五较佳实施例中电容感应单元的内部构造示意图；
图17是说明本发明第六较佳实施例中显示模组的内部构造的剖面示意图；
图18是说明本发明第七较佳实施例中显示器的剖面示意图；
图19是说明本发明第八较佳实施例中显示器的剖面示意图；及
图20是说明显示器的壳体包括一对应液晶显示模组的保护面板的平面示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明。
参阅图4及图5，为本发明双模式触控感应的显示器100的第一较佳实施例，该显示器100为一液晶显示器且兼具电容感应式触控功能和电磁感应式触控功能。在本实施例中，显示器100至少包含一触控感应模组10，及一用于显示画面的显示模组20，及一用以提供光源的背光源(black light)30，其中本实施例的显示模组20为一液晶显示模组(Liquid Crystal Display Module，LCM)。
参阅图5及图6，触控感应模组10至少包括数条第一导线1、数条第二导线2、一开关单元3、一感测单元4，及一绝缘层5(insulatinglayer，如图6所示，也可为介电层)。第一导线1为金属线且数量为M条，M为大于一的正整数，并以X1～XM表示，每条第一导线1相互等距并排，并以一第一方向(即图5之中的纵向)延伸，第二导线2为金属线且数量为N条，N为大于一的正整数，并以Y1～YN表示，每条第二导线2相互等距并排，并以一与第一方向相交的第二方向(即图5之中的横向)延伸，在本实施例中，绝缘层5位于所述第一导线1与所述第二导线2之间，使第二导线2与第一导线1相互交错但不相导通，并形成一M×N的感应矩阵，本实施例中每一条第二导线2与每一条第一导线1之间相互夹一直角，即第一方向与第二方向相互垂直，但相互交错的夹角的角度并不以此为限，也可以为60度到120度等。
第一导线1及第二导线2的材质除为金属外，也可以为合金或是透明导电材质，例如：铟锡氧化物(Indium Tin Oxide，ITO)、铟锌氧化物(Indium Zinc Oxide，IZO)、纳米碳管(Carbon Nano Tube，CNT)等或其组合等。此外，所有的第一导线1及所有的第二导线2可分别制作于不同层，且两层之间由绝缘层5相隔，如图6所示；也可以是如图7所示，所有的第一导线1为一层，而第二导线2则制作于两不同层并利用在绝缘层5上设置数个穿孔，再将第二导线2跨接以电性连接。
参阅图5及图8，开关单元3包括一耦接于所述第一导线1的第一开关电路31，及一耦接于所述第二导线2的第二开关电路32，配合参阅图8，第一开关电路31具有至少一条第一共用线311、数条第一控制线312、数个第一开关元件313，及一耦接于所述第一控制线312的第一驱动器314，在本实施例中，第一控制线312、第一开关元件313的数量与第一导线1的数量相互对应，且在本实施例中，所述第一开关元件313可为金氧半场效应晶体管(MOS)、薄膜晶体管(TFT)或薄膜二极管(TFD)等切换开关的设计组合，其一端分别对应耦接所述第一导线1的一端，另一端皆耦接于第一共用线311，每个第一开关元件313的闸极(控制端)对应耦接于一条第一控制线312，第一驱动器314为闸极驱动器，本领域技术人员容易知道的是，第一驱动器314可根据不同类别的第一开关元件313而相应地调整。
第二开关电路32的内部架构与第一开关电路31相同，具有至少一第二共用线321、数条第二控制线322、数个第二开关元件323，及一耦接于所述第二控制线322的第二驱动器324，在本实施例中，第二控制线322、第二开关元件323的数量与第二导线2的数量相互对应，且所述第二开关元件323同样可为金氧半场效应晶体管、薄膜晶体管或薄膜二极管等切换开关的设计组合，其一端分别对应耦接所述第二导线2的一端，另一端皆耦接于第二共用线321，每个第二开关元件323的闸极(控制端)对应耦接于一条第二控制线322，第二驱动器324为闸极驱动器，本领域技术人员容易知道的是，第二驱动器324可根据不同类别的第二开关元件323而相应地调整。
特别说明的是，第一开关元件313(或第二开关元件323)与第一控制线312(或第二控制线322)之间的关系并不一定为1对1，也可以是部分多个或全部的第一开关元件313(或第二开关元件323)连接同一条第一控制线312(或第二控制线322)，所以只要有至少一条第一控制线312(或第二控制线322)就可以实施，当然还可以是对应一条或多条的第一共用线311(或第二共用线321)，并不以本实施例为限。
参阅图4、图5及图8，感测单元4用以感测各条第一导线1及第二导线2上的感应信号而判断一触控感应在显示模组中20的感应触压位置、相距高度或感应强度数值等，其中包括一耦接于所述第一导线1的另一端的第一感测电路41、一耦接于所述第二导线2的另一端的第二感测电路42，及一耦接于第一感测电路41、第二感测电路42、第一驱动器314及第二驱动器324的时序控制电路(TimingController，T-CON)43。
在实际操作时，以显示模组20为液晶显示模组(LCM)为例，其所显示的画面会以60Hz(间隔16.66ms)的频率更新，也就是时序控制电路43需要以60Hz的频率产生一个图框(frame)，因此，时序控制电路43会将画面扫描时间(frame time)分成三个时间周期，第一时间周期T1用于供显示模组20显示画面内容；第二时间周期T2为电磁感应侦测时间，时序控制电路43会先控制第一驱动器314依序将两相邻或两条特定间距的第一导线1电连接，以形成感应回路，并控制第一感测电路41发出侦测信号，以感测一磁性笔(或一具磁通量变化电磁笔，图未示)的纵向触压位置。
进一步配合图9来说明，假设第Xj条的第一导线1与第Xj+2条的第一导线1因对应的第一开关元件313导通而电连接于第一共用线311，使得两条第一导线1形成一可供侦测信号的电流流通的感应回路，此外，第Xj+1条的第一导线1与第Xj+3条的第一导线1也因对应的第一开关元件313导通而电连接于第一共用线311，使得两条第一导线1形成一可供侦测信号的电流流通的感应回路，其中该两回路的侦测区域可以有一重叠区(Xj+1到Xj+2)，避免感应侦测死角。
当然，也可以是第Xj条、第Xj+1条的两条第一导线1与第Xk条、第Xk+1条的两条第一导线1因对应的第一开关元件313导通而电连接于第一共用线311，使得四条第一导线1形成两个可供侦测信号的电流流通且侦测区域互相间隔的感应回路。
第一感测电路41则可根据侦测电流通过各该感应回路所产生的电压、电流、频率等信号变化而判断电磁笔是否触压到该感应回路，以此来检测、感应触控的信号，以数值运算判断发生感应变化的位置、距离、触碰高度和触碰点强度。因此，第一驱动器314会依一定顺序将两两相邻或两条特定间距的第一导线1电连接于第一共用线311，使第一感测电路41可以针对所有纵向的第一导线1的信号进行感测。
同样地，当所有纵向的第一导线1感测结束后，时序控制电路43会改控制第二驱动器324依序将两相邻或两条特定间距的第二导线2电连接，以形成感应回路，使第二感测电路42可感测所有横向的第二导线2上的感应信号，以判断磁性笔的横向触压位置，如此双向感测后即可得知电磁笔的触压位置等信号。
特别说明的是，第一驱动器314(或第二驱动器324)在同一时间内并不仅限于感测一个感应回路，也可同步感测数个感应回路，例如：第Xj条及第Xj+3条所形成的回路可与第XK条及第XK+1条所形成的回路同步感测，且感应电路的形成也可以是两相邻的或两相距的第一导线1(或第二导线2)，例如：第Xj条及第Xj+1条，或是第XK条及第XK+5条，均不以本实施例为限。
第三时间周期T3为电容感应侦测时间，时序控制电路43会将第一驱动器314及第二驱动器324关闭，即所述第一导线1及第二导线2皆不会形成回路，第一感测电路41及第二感测电路42是利用第一导线1及第二导线2相互重叠部分的电容和导线间的感应电容，当手指触控时，因为手指接地而造成电荷、电容重新分布改变，进而感应发生信号变化，通过检测所发生的电荷量、电容感应、或电压、电流信号的变化，就能侦测触摸位置、相距高度、感应强度、感应强度差异等信号。
参阅图4，显示模组20依序包括有一第一偏光片(polarizer)201、一第一基板(substrate)202、一彩色滤光片(colorfilter)203、一共电极层(common electrodes layer)204、一液晶层205、一像素阵列层(pixel layer)206、一第二基板207及一第二偏光片208。在本实施例中，触控感应模组10中的第一导线1及第二导线2是布设于第二基板207与第二偏光片208之间，以防止触控感应模组10的电容感应效果受到共电极层204的屏蔽效应所影响，但第一导线1及第二导线2的布设位置并不以本实施例为限，也可以布设于第一基板202与第二基板207之间，也就是第一导线1及第二导线2可分别布设于第二偏光片208及第一基板202之间的任两相邻层之间。
因此，本实施例的第一导线1及第二导线2相互交错排列的感应线路，通过开关单元3中第一开关元件313及第二开关元件323的切换(即导通或不导通)，感测单元4可刺激、感应、侦测出以电磁笔或磁性元件笔输入的电磁感应(electromagnetic sensing)触控及以手指触控的电容感应(capacitance sensing)触控的感应信号的数值、大小(或相对大小)、峰值差异或平均值等相关数据，以达到本发明兼具电容感应式触控功能和电磁感应式触控功能的目的，再加上触控感应模组10布设于显示模组20中，更可以减少显示器100的整体厚度，减少制作成本。
特别说明的是，显示模组20可为穿透式、反射式或是部分穿透部分反射式的显示器面板，若为反射式显示器面板，则本实施例的显示器100将不需要背光源30，以及不需要第一偏光片201，显示模组20可利用外部光线(例如：阳光)当成光源使用。
参阅图10，为本发明双模式触控感应的显示器100的第二较佳实施例，大致与第一较佳实施例相同，其不同之处在于，本实施例的显示模组40依序包括有一第一偏光片401、一第一基板402、一像素阵列层403、一液晶层404、一共电极层405、一保护层(insulator)406、一彩色滤光片407、一第二基板408及一第二偏光片409。
在本实施例中，触控感应模组10的第一导线1及第二导线2(如图5)可分别布设于第二偏光片409与保护层406之间中任两相邻层之间，即第二基板408与第二偏光片409之间，或是彩色滤光片407与第二基板408之间，或是保护层406与彩色滤光片407之间，只要与共电极层405有所隔离以防止屏蔽效应即可，然并不以此为限制。
然而，该像素阵列层403还可以是具狭缝的电极层(Slit ITO)，以形成多域分割(Multi-Domain)的像素显示单元，本实施例的布设方式同样可以降低显示器100的整体厚度，减少制作成本。此外，在图10中，该显示模组40的第一基板402更可以是硅基板，该像素阵列层403为在硅基上的主动阵列，以此形成一硅基微型显示器。
参阅图11，为本发明双模式触控感应的显示器100的第三较佳实施例，大致与第二较佳实施例相同，其不同之处在于，本实施例的显示模组50依序包括有一第一偏光片501、一第一基板502、一共电极及像素阵列层503、一液晶层504、一平坦层505、一彩色滤光片506、一第二基板507及一第二偏光片508。特别说明的是，本实施例的共电极及像素阵列层503是将第二较佳实施例中像素阵列层403及共电极层405(如图10)整合于同一层中，因此显示器100的共电极及像素阵列层503可以是水平横向电场(In Plane Switching，IPS)架构，或是边际电场(Fringe Filed Switching，FFS)架构。
同理，触控感应模组10的第一导线1及第二导线2(如图5)可以分别布设于第二偏光片508与液晶层504之间中任两相邻层之间，即第二基板507与第二偏光片508之间，或是彩色滤光片506与第二基板507之间，或是平坦层505与彩色滤光片506之间，或是液晶层504与平坦层505之间，如此同样可以降低显示器100的整体厚度，减少制作成本。
特别说明的是，共电极及像素阵列层503可为穿透式像素阵列层，也可以为反射式像素阵列层，或是部分穿透部分反射式像素阵列层。
特别说明的是，显示器100除了是液晶显示器外，也可以为有机发光二极管显示器(Organic Light Emitting Display，OLED)、电子泳动法显示器、电湿法(Electrode Wetting)显示器、硅基微型显示器(Micro Display Liquid Crystal on Silicon，LCoS)等，不以本实施例为限。
参阅图12，为本发明双模式触控感应的显示器100的第四较佳实施例，在本实施例中，该显示器100包含一触控感应模组10及一显示模组60，触控感应模组10的架构与第一较佳实施例相同，所以不多加赘述；显示模组60为一主动矩阵式有机发光二极管(ActiveMatrix Organic Light Emitting Display，AMOLED)面板，其中依序包括一第一基板601、一有机发光单元610、一保护层607及一第二基板608，有机发光单元610包括一第一电极602、一电洞传输层603、一发光层604、一电子传输层605及一第二电极606。此外，第一电极602可以为主动式非晶硅(a-Si)TFT阵列或是低温多晶硅(LTPS)TFT阵列等。
触控感应模组10的第一导线1及第二导线2(如图5)可分别布设于第二基板608远离保护层607的一侧壁上，以防止第二电极606对电容感应时发生屏蔽效应，但并不限于此，还可以设置于第二基板608与保护层607之间，例如：设置于第二基板608靠近保护层607的一侧壁上(如图12中虚线触控感应模组10′所示)，或是设置于保护层607靠近第二基板608的一侧壁上(如图12中虚线触控感应模组10″所示)。
参阅图13及图14，为本发明双模式触控感应的显示器100的第五较佳实施例，该显示器100至少包含一触控感应模组10、一用于显示画面的显示模组70，及一设于显示模组70的一侧且供显示模组70显示画面的背光源30。
配合参阅图15及图16，本实施例的触控感应模组10至少包括一电磁感应单元11、一电容感应单元12、一感测单元4及一切换单元6，该感测单元4包括一第一感测电路41、一第二感测电路42及一时序控制电路43，切换单元6包括一电性连接于第一感测电路41的第一切换电路61，及一电性连接于第二感测电路42的第二切换电路62。
电磁感应单元11中具有数条第一导线1及数条第二导线2，所述第一导线1相互并排，并以一第一方向(即图15中所示的纵向)延伸，所述二导线2相互并排，并以一与第一方向相交的第二方向(即图15中所示的横向)延伸，其排列方式大致与第一较佳实施例相同，不同的地方是，每条第一导线1分别围绕形成一感应回圈，且每条第一导线1的两端电性连接于第一切换电路61，且该感应回圈可以相互并排地交叠部分区域，每条第二导线2分别围绕形成一感应回圈，且每条第二导线2电性连接于第二切换电路62，且该感应回圈可以相互并排地交叠部分区域。
参阅图14及图16，电容感应单元12包括数条相互平行且延一第一方向延伸并电性连接的第一电极图样121、数条相互平行且延一第二方向延伸并电性连接的第二电极图样122，及一介于所述第一电极图样121及第二电极图样122的介电层(或绝缘层，图未示)，其中第一电极图样121与第二电极图样122相互交错排列，且每条第一电极图样121的其中一端皆电性连接第一切换电路61，每条第二电极图样122的其中一端皆电性连接第二切换电路62，其中，所述第一电极图样121及第二电极图样122外露部分可以是菱形、钻石形、矩形、多边形、三角形等图样。
特别说明的是，图15及图16中的第一感测电路41、第二感测电路42、第一切换电路61及第二切换电路62为同一个，也就是每条第一导线1的一端及每条第一电极图样121的一端是电性连接同一第一切换电路61，每条第二导线2的一端及每条第二电极图样122的一端是电性连接同一第二切换电路62。
同第一较佳实施例，时序控制单元43会将画面扫描时间分成三个时间周期，第一时间周期T1用于供显示模组70显示画面内容；第二时间周期T2为电磁感应侦测时间，第一感测电路41及第二感测电路42会分别感测第一导线1及第二导线2的电流、频率或磁通量、电磁感应等感应回路信号，以判断一电磁笔或磁性笔(图未示)的触压位置信号变化；第三时间周期T3为电容感应侦测时间，第一感测电路41及第二感测电路42会分别利用第一电极图样121及第二电极图样122重叠部位所储存的电荷，与手指带给电极图样的电荷相互感应产生电荷重分配的作用，用来感测使用者触控液晶显示模组70时的电荷、电容、电压等感应信号，以判断使用者的触控动作。
参阅图13，显示模组70依序包括有一第一偏光片701、一第一基板702、一像素阵列层703、一液晶层704、一共电极层705、一绝缘层706、一保护层707、一彩色滤光片708、一第二基板709及一第二偏光片710，其中绝缘层706布设于共电极层705上侧，保护层707布设于彩色滤光片708上。
由于电磁感应单元11的电磁感应效果并不会受导电薄膜屏蔽效应所影响，因此，电磁感应单元11的第一导线1及第二导线2布设的位置并不受限，可分别布设于第二基板709与第二偏光片710之间，或是彩色滤光片708与第二基板709之间，或是保护层707及彩色滤光片708之间，或是绝缘层706与保护层707之间，或是第一基板702及像素阵列层703之间，或是第一偏光片701与第一基板702之间，或是位于第一偏光片701相反于第一基板702的一侧壁上，即背光源30与第一偏光片701之间，甚至位在背光源30的内部结构中。
但是，电容感应单元12的电容感应效果会受到共电极层705的屏蔽效应所影响，所以电容感应单元12的较佳实施例需要与在共电极层705上方相隔离会有较佳效果，然并一定受此限制，电容感应单元12的第一电极图样121及第二电极图样122可分别布设于第二偏光片710与绝缘层706之间中任两相邻层之间，即第二基板709与第二偏光片710之间，或是彩色滤光片708与第二基板709之间，或是保护层707与彩色滤光片708之间，或是绝缘层706与保护层707之间。特别说明的是，第一感测电路41、第二感测电路42可与电磁感应单元11或电容感应单元12布设于同一层，或是在触控感应模组的周边，或是在其外部电路。
特别说明的是，第一较佳实施例是将第一导线1、第二导线2及开关单元3(如图5)整合于同一层(layer)中，并通过开关单元3的切换来达到兼具电容感应式触控功能和电磁感应式触控功能的双模式液晶显示器100，而本实施例则是将电磁感应单元11与电容感应单元12分开布设于不同层，并利用第一感测电路41及第二感测电路42分别感测电磁感应单元11中各条第一导线1及第二导线2的电流、频率、电压、磁通量等信号，以及电容感应单元12中第一电极图样121与第二电极图样122重叠部位所储存的电荷和相邻电极的电容所累积的电荷，或其电容、电荷的变化信号，同样能达到本发明兼具电容感应式触控功能和电磁感应式触控功能的目的，再加上触控感应模组10布设于显示模组20中，更可以减少显示器100的整体厚度，减少制作成本。
参阅图17，为本发明双模式触控感应的显示器的第六较佳实施例，大致与第五较佳实施例相同，其不同之处在于，本实施例的显示模组80依序包括有一第一偏光片801、一第一基板802、一共电极及像素阵列层803、一液晶层804、一平坦层805、一彩色滤光片806、一第二基板807及一第二偏光片808。
触控感应模组10的电磁感应单元11的第一导线1及第二导线2(如图15)可分别布设于任两相邻层之间，即第二基板807与第二偏光片808之间，或是彩色滤光片806与第二基板807之间，或是平坦层805与彩色滤光片806之间，或是液晶层804与平坦层805之间，或是共电极及像素阵列层803与液晶层804之间，或是第一基板802与共电极及像素阵列层803之间，或是第一偏光片801与第一基板802之间，或是位于第一偏光片801相反于第一基板802的一侧壁上，即背光源30与第一偏光片801之间，或是位在背光源30的内部结构中。
而电容感应单元12的第一电极图样121及第二电极图样122(如图16)可分别布设于第二偏光片808与液晶层804之间中任两相邻层之间，即第二基板807与第二偏光片808之间，或是彩色滤光片806与第二基板807之间，或是平坦层805与彩色滤光片806之间，或是液晶层804与平坦层805之间。
特别说明的是，除了本实施例外，此方式将触控感应模组10的电磁感应单元11的第一导线1及第二导线2设置方法，或是将触控感应模组10的电容感应单元12的第一电极图样121及第二电极图样122设置方法，可以用于各种显示器的内部元件上，并不以本实施例为限。
参阅图18，为本发明双模式触控感应的显示器100的第七较佳实施例，大致与第五较佳实施例相同，其不同之处在于，本实施例的显示模组90为主动矩阵式有机发光二极管面板，其中依序包括一第一基板901、一有机发光单元910、一保护层907及一第二基板908，有机发光单元910包括一第一电极902、一电洞传输层903、一发光层904、一电子传输层905及一第二电极906。
触控感应模组10的电磁感应单元11的第一导线1及第二导线2(如图14)可分别布设于第二基板908远离保护层907的一侧壁上，或第二基板908与保护层907之间，或保护层907与有机发光单元910之间，或有机发光单元910与第一基板901之间，或第一基板901远离有机发光单元910的一侧壁上；而电容感应单元12的第一电极图样121及第二电极图样122(如图14)则可分别布设于第二基板908远离保护层907的一侧壁上，或是布设于第二基板908与保护层907之间，以防止第二电极906对电容感应时发生屏蔽效应。
参阅图19，为本发明双模式触控感应的显示器100的第八较佳实施例，大致与第一较佳实施例相同，其不同之处在于，显示器100还包含一供触控感应模组10(由于尺寸的关系，图19中省略)、显示模组20及背光源30设置于其中的壳体110，配合参阅图20，该壳体110包括一位置对应液晶显示模组20的保护面板120，在本实施例中，保护面板120为一上盖造型片(Cover Glass)，触控感应模组10是布设于该保护面板120与显示模组20之间，或布设于保护面板120远离该显示模组20的一侧壁上，或布设于保护面板120之中(保护面板120可为数层结构)，或是将该触控感应模组10的第一导线1、第二导线2设置在保护面板120的两侧，如此同样可以降低显示器100的整体厚度，减少制作成本。
特别说明的是，显示模组20的构造可为上述第一至第七较佳实施例中任一实施例中所述的构造，且触控感应模组10可如第一较佳实施例般，包括开关单元3(如图5)，也可以如第五较佳实施例般，包括电磁感应单元11及电容感应单元12(如图15)，同样也不限于哪种结构。此外，参阅图20，保护面板120的造型可为椭圆形、近似矩形、多边形、圆弧型等，且其面积会大于显示模组20的显示区域，在保护面板120上也可以设有至少一孔洞130，以供摄像镜头、喇叭、麦克风等设置。
综上所述，本发明双模式触控感应的显示器100，借由将触控感应模组10布设于显示模组20、40、50、60、70、80、90中，以降低显示器100整体的厚度，减少制作成本，且还可兼具多点式的手指触控和笔写式输入的双重优点，可因应使用者不同的需求。此外，触控感应模组10可将第一导线1、第二导线2及开关单元3整合于同一层，并通过开关单元3的切换来达到兼具电容感应式触控功能和电磁感应式触控功能的双模式液晶显示器100，所以确实能达成本发明的目的。

Claims (9)

1.一种双模式触控感应的显示器，其特征在于包含：
一显示模组，用以显示画面；及
一双模式触控感应模组，包含：
数条第一导线，所述第一导线相互并排，并以一第一方向延伸；
数条第二导线，所述第二导线相互并排，并以一与该第一方向相交的第二方向延伸，所述第二导线与所述第一导线相互交错成一夹角但不相导通；
一绝缘层，位于所述第一导线与所述第二导线的交会处并间隔所述第一导线及所述第二导线；
一开关单元，包括一耦接于所述第一导线的第一开关电路，及一耦接于所述第二导线的第二开关电路，该第一开关电路能将至少部分的第一导线电性相连接而导通形成感应回路，该第二开关电路能将至少部分的第二导线电性相连接而导通形成感应回路；及
一感测单元，用以感测各条第一导线及第二导线上的感应信号，并包括一耦接于所述第一导线的一端的第一感测电路，一耦接于所述第二导线的一端的第二感测电路，及一耦接于该第一感测电路、该第二感测电路、该第一开关电路及该第二开关电路的时序控制电路；其中
该时序控制电路将画面扫描时间分成三个时间周期，第一时间周期用于供该显示模组显示画面内容，第二时间周期为电磁感应侦测时间，该时序控制电路会先控制该第一开关电路将两相邻或两条特定间距的第一导线电连接，以形成感应回路，并控制第一感测电路发出侦测信号，以感测所有的第一导线上的感应信号，并在所有的第一导线感测结束后，该时序控制电路控制第二开关电路将两相邻或两条特定间距的第二导线电连接，以形成感应回路，使第二感测电路感测所有的第二导线上的感应信号，藉此双向感测而得知电磁感应触压位置；第三时间周期为电容感应侦测时间，时序控制电路将第一开关电路及第二开关电路关闭，使所述第一导线及第二导线皆不会形成回路，且所述第一感测电路及所述第二感测电路利用所述第一导线及所述第二导线相互重叠部分的电容和导线间的感应电容，检测其间的电荷量、电容感应、或电压、电流信号的变化，以侦测触摸位置、相距高度、感应强度或感应强度差异。
2.根据权利要求1所述的双模式触控感应的显示器，其特征在于：该显示模组为一液晶显示模组，且其中依序至少包括一第一偏光片、一第一基板、一彩色滤光片、一共电极层、一液晶层、一像素阵列层、一第二基板及一第二偏光片，该触控感应模组的所述第一导线及所述第二导线分别布设于该第二偏光片及该像素阵列层之间中任两相邻层之间。
3.根据权利要求1所述的双模式触控感应的显示器，其特征在于：该显示模组为一液晶显示模组，且其中依序至少包括一第一偏光片、一第一基板、一像素阵列层、一液晶层、一共电极层、一保护层、一彩色滤光片、一第二基板及一第二偏光片，该触控感应模组的所述第一导线及所述第二导线分别布设于该第二偏光片与该保护层之间中任两相邻层之间。
4.根据权利要求1所述的双模式触控感应的显示器，其特征在于：该显示模组为一液晶显示模组，且其中依序至少包括一第一偏光片、一第一基板、一共电极及像素阵列层、一液晶层、一平坦层、一彩色滤光片、一第二基板及一第二偏光片，该触控感应模组的所述第一导线及所述第二导线分别布设于该第二偏光片与该液晶层之间中任两相邻层之间。
5.根据权利要求4所述的双模式触控感应的显示器，其特征在于：该显示器的共电极及像素阵列层为一水平电场电极架构或一边际电场电极架构。
6.根据权利要求2至5中任一权利要求所述的双模式触控感应的显示器，其特征在于：该液晶显示模组还包括一位于该第一偏光片相反于该第一基板的一侧的背光源，用以提供光源。
7.根据权利要求1所述的双模式触控感应的显示器，其特征在于：该显示模组为一主动矩阵式有机发光二极管面板，其中依序包括有一第一基板、一有机发光单元、一保护层及一第二基板，该触控感应模组的所述第一导线及所述第二导线分别布设于该第二基板远离该保护层的一侧壁上，或该第二基板与该保护层之间。
8.根据权利要求1所述的双模式触控感应的显示器，其特征在于：该显示模组为一电子泳动法显示器、一电湿法显示器、一有机发光二极管显示器或一硅基微型显示器。
9.根据权利要求1至5、7至8任一权利要求所述的双模式触控感应的显示器，其特征在于：该显示器还包含一供该显示模组及该触控感应模组设置于其中的壳体，该壳体至少包括一位置对应该显示模组的保护面板，该触控感应模组的所述第一导线及所述第二导线分别布设于该保护面板与该显示模组之间，或布设于该保护面板远离该显示模组的一侧壁上，或布设于该保护面板的内部。
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