TW200811803A - Liquid crystal display with a liquid crystal touch panel having photosensors - Google Patents

Description

200811803 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係’-種液晶顯示器，尤指—種觸控式液晶顯示器。 【先前技術】 魏先義齡騎成為齡消㈣子產品的重要憾，其中液晶顯 示器已經逐漸成為各種電子設備如行動電話、個人數位助理(pda)、數位相 φ 貞'電腦螢幕或筆記型電腦螢幕所廣泛應用具有高解析度彩色發幕的顯示 器。 | ㈣現今減赫H為了讀齡與仙，者可直細碰的觸控 式液晶顯示面板域為市剩發的方向。傳統上的植式或電容式觸控液 晶顯示面板，其係在面板上設置額外的電阻電容元件，並透過細觸壓點 «働變化來判_壓的位置座標m於電阻電料鱗係直接 設置在面板上，故會導致液晶齡面板的光線？透率下降，並且增加面板 的整體厚度。另-種光學式觸控面_是在液晶顯示面_四周設置大量 的光源以及對朗光_測元件，细光學_元件是賴剩對應的光 源的光線來判斷觸壓點的位置座標。這樣的設計_不錄降低面板的光 線牙透率’但疋會大幅度增加產品的體積，因此也不適合用於一般可攜式 液晶顯示器的需求。 因此若能；}賊測元件整合至液晶面板之巾，不僅可減少液晶顯示器整 體重量以及體積，將有利於現今講求輕薄設計的液晶顯示器產品。 6 200811803 【發明内容】 本發明之目❸松触-麵控歧㉟顯示n，將光制喊接配置 於液晶顯示面板之内’使得外力觸壓於液晶顯示面板時，透過光感測器偵 測的光線強度來偵測外力觸壓的位置。， 本發明之一實施例係提供一種液晶顯示器，包含一第一基板、一第二 基板以及複數個畫素單元。該第二基板係平行且面向於該第一基板。複 數個晝素單元係形成於該第一基板與該第二基板之間，且每一該書素單元 具有一光反射件以及一光感測器。讀光反射件係設置於該第一基板上。該 光感測器係形成於該第二基板上，且該光感測器用來依據該光反射件反射 自該背光模組之光線，輸出一感測參數。當施加一外力於第一基板時，合 改變該光感測器輸出之該感測參數值，用以判斷相對於施加外力處之該書 素單元位置。 【實施方式】 請參閱第1圖，第1圖係本發明之液晶顯示器100之示意圖。液晶顯 示器100包含一光源130、一閘極驅動器102、一源極驅動器1〇4、一判斷 單元106以及一液晶顯示面板11〇。上述元件皆係包覆於一殼體(圖未示) 内。閘極驅動器102用來產生一掃描訊號，並透過掃描線112傳送至液晶 顯不面板110。源極驅動益104係用來產生一貧料訊號電壓，並透過資料線 114傳送至液晶顯示面板11〇。判斷單元106則透過傳輸線116耦接於液晶 200811803 顯示面板110，並用來偵測液晶顯示面板110被觸壓的位置。該光源130可 為冷陰極射線管，用來產生液晶顯示面板110所需要之背光。 請一併參閱第2圖，第2圖係第1圖之液晶顯示面板110與判斷單元 106之電路圖。液晶顯示面板110包含複數個晝素單元200，每一畫素單元 200包含一開關電晶體202、一儲存電容204以及一液晶電容206。液晶電 容206係由二電極組成，一電極連接到一共電壓端Vcom，另一電極則連接 到開關電晶體202，二電極之間分佈有液晶分子。當開關電晶體202之閘極 接收到掃描線112傳來閘極驅動器102產生的掃描訊號時，會經由資料線 114導通由源極驅動器1〇4產生的資料訊號電壓予液晶電容206。而液晶電 容206的液晶分子則依據共電壓端Vcom產生之共電壓以及資料訊號電壓 的電壓差產生不同的排列方向，以控制通過液晶分子的光線強度。而儲存 電容204則用來儲存該資料訊號電壓，使得液晶電容206在開關電晶體202 關閉時仍能維持該資料訊號電壓與共電壓之間的電壓差，而使通過液晶分 子的光線強度保持固定。此外，液晶顯示面板110設有複數個電晶體211 以及複數個光感測器218。光感測器218用來依據光線強度大小產生不同的 感測參數。舉例來說，光感測器218可為一光感測電晶體，其耦接於一偏 壓端Vbias，用來依據光線強度大小產生不同的感測電流。電晶體211則用 來於開啟時，導通光感測器218產生之感測電流。除此之外，晝素單元200 另包含一儲存電容219，用來儲存光感測器218產生之感測電流。 200811803 請參閱第3圖以及第4圖，第3圖係第1圖之液晶顯示面板110與光 源120之局部構造圖，第4圖係第3圖之液晶顯示面板11〇於一外力施壓 產生形變之示意圖。液晶顯示面板110包含一第一基板15〇、一第二基板 152以及一黑色矩陣層156。第一基板150與第二基板152係透明導電基板。 晝素單元200係形成於第一基板150以及第二基板152之間。每一晝素單 元200包^一光感測器218以及一光反射件154。光感測器218係形成於第 二基板152上。光反射件154則係突出於第一基板150，並對應於光感測器 218的位置。光反射件154係用來反射光源13〇射出之光線，故其材質可為 具有較佳反射係數之金屬。此外，黑色矩陣層156可為不透光之；^脂，其 係形成於第一基板150且不形成在對應於光感測器218之^：置上，用來遮 蔽光源130發出之光線。第一與第二基板15〇、152係為透明導電基板，兩 基板150、152之間係有液晶分子120。如第3圖所示，當沒有外力施加於 第一基板150時，光感測器218可以接收到光源13〇發出之光線。如第4 圖所示，當一外力A施加於第一基板150之一觸壓點時，第一基板15〇與 第二基板I52錄該讎點之間的距離會縮短。此時光源13〇射出之光線 會被光反射件⑼所反射，導致光感測器训接收到的光雜度較未施力 於該罐點時為弱。由於域_ 218係依據接收_光線強度產生感測 電流’且接收到的光線強度越強，則感測電流越大，因此，光感測器別 在未施力酬壓點所產生的感測電流(如第3 _示），係大於施力於觸壓點 所產生的感測電流(如第4圖所尹）。 請參《2 _。蝴請術鴨_输棚感測電 200811803

流，並將感測電流輸出至轉換電路212。轉換電路2i2包含—運算放大器 214、-回授電容〇*以及一開關單元216。運算放大器214包含—第一輸入 端22卜-第二輪入端222以及一輸出端切。第一輸入端係輕接於一參考 電壓端财’該參考電壓料ef係用來提供一直流參考電壓。整個類電 路212可視為-積分電路。當掃描線112傳送一掃描訊號時，開關單元加 會關閉(tum-off)。反之，當掃描㈣2未傳送掃描訊號時，開關單元加會 開啟(tum-οη)，使得第二輸入端222與輪出端⑵之間短路，而此時輸出端 223之電壓等於該直流參考電壓。當開關單元训關閉㈣均時，運算放 大器214之輸出端223之輸出電壓Vout符合方程式1 : 方程式1

Vout = —Vc — —— Cf 其中I表示光感測器218產生之感測電流，t表示時間。 接下來，運算放大器214會將光感測器218傳送之感測電流轉換為一 感測電壓。因為對應於有外力施加的觸壓點的光感測器218所輸出之感測 電流較小，所以轉換電路輸出的感測電壓也較小。最後決定單元25〇會接 收各個運算放大器214所輸出的感測電壓，並依據感測電壓的大小判斷觸 壓點在液晶顯示面板110上的對應座標。 由於觸壓於第一基板150的不同外力大小，會使得第一基板15〇與第 二基板152之間的距離也不相同’連帶影響光感測器218感測的光線強度 大小以及其輸出之感測電流。所以’運异放大器214所輸出之感測電壓的 大小也不一樣。因此，在設計上，除了決定被觸壓點的座標之外，決定單 元250也可以依據各個運算放大器214的輸出電壓大小，決定施加於該觸 t 200811803 壓點的外力大小。 本發明之液晶顯示器係將複數個光感測器整合至液晶顯示面板之中， 並藉由觸壓時光感测器接收的光線強度的差異來判斷觸壓點在液晶顯示面 板的座標。由於光感測器係整合在液晶顯示面板中，不僅可減少液晶顯示 器整體重量以及體積’也有利於現今講求輕薄設計的液晶顯示器產品。 φ 雖然本發明已用較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任. 何4習此技藝者’在不脫離本發明之精神和範圍内，當可作各種之更動與 ^ 修改，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。 【圖式簡單說明】 第1圖係本發明之液晶顯示器之示意圖。 第2圖係第1圖之液晶顯示面板與判斷單元之電路圖。 第3圖係第1圖之液晶顯示面板與光源之局部構造圖。 第4圖係第3圖之液晶顯示面板於一外力施壓產生形變之示音圖。 【主要元件符號說明】 100 液晶顳示器 102 閘極驅動器 104 源極驅動器 106 判斷單元 110 液晶顯示面板 112 掃描線 114 資料線 116 傳輸線 120 液晶分子 130 光源 154 光反射件 156 黑色矩陣層 200 晝素單元 202 開關電晶體 11 200811803 204 儲存電容 210 偵測電路 212 轉換電路 216 開關單元 211 電晶體 221、222 輸入端 206 液晶電容 150、152 導電基板 250 決定單元 218 光感測器 214 運算放大器 223 輸出端

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Claims (1)

1. 200811803 十、申請專利範圍： 1·一種液晶顯示器，包含： 一第一基板； 一第二基板’平行且面向於該第一基板；以及 減健素單元，戰於娜_基減該仏基板之間，且每_該畫素單 元包含： 一光反射件，設置於該第一基板上；以及 、 _ 一光感測，形成於該第二基板上，且該光感測器用來依據該光反射 件反射自該背光模組之光線，輸出一感測參數； ‘ 其中當施加一外力於第一基板時，會改變該光感測器輸出之該感測參 _ 數值，用以判斷相對於施加外力處之該晝素單元位置。 2·如申請專利範圍第1項所述之液晶顯示器，更包含一判斷單元，用以 接收來自該光感測器輸出之該感測參數。 3·如申請專利範圍第2項所述之液晶顯示器，其中該判斷單元包含： • 複數個積分電路，用來依據該感測參數輸出一感測電壓；以及 一決定單元’用來依據該複數個積分電路輪出之感測電壓判斷該感测 電壓來源之位置。 4.如申請專利範圍第1項所述之液晶顯示器，更包含複數個光反射器， 每一光反射器係突出於該第一基板相對於該複數個光感測器之一光感 測器之位置上，用來反射該光源發出之光線。 5·如申請專利範圍第1項所述之液晶顯示器，其中該複數個光感測器係 一光感測電晶體，用來依據對應該光感測電晶體之該光反射器反射之 13 200811803 光線強度產生該感測參數。 •如申明專利I巳圍第1項所述之液晶顯示器，更包含複數個電晶體，每 -電晶體形成於該第二基板上並祕於該等域·之-光感測器， 用來傳送該感測參數至該判斷單元。 7.如申請專利範圍第！項所述之液晶顯示器，其另包含一黑色矩陣層，形 成於該帛-基板且不軸在對胁該絲個統順之位置上，用來 遮蔽該光源發出之光線。 8·如申請專利範圍第7項所述之液晶顯示器，其中該每一光反射器係突出 於該第-基她對於魏數個域測器之—域靡之位置上，用來 反射該光源發出之光線。 如申咕專她圍第7項所述之液晶顯示器，其中該複數個光感測器係 一光❹彳電晶體，用來雜職該光制^體之該統射器反射之 光線強度產生該感測參數。 如申明專利範圍第9項所述之液晶顯示器，其中該判斷單元包含： 複數個積分電路’用來依據該感測參數輸出一感測電壓丨以及 決疋單70 ’絲依據該複數個積分電路輸&之感戦關斷該感測 電壓來源之位置。 U·如申請專利範圍第9項所述之液晶顯示器，其中該第一、第二基板係 為透明基板。