TWI355631B - Liquid crystal display with a liquid crystal touch - Google Patents

Description

1355631 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種液晶顯示器，尤指一種觸控式液晶顯示器。 【先前技術】 功能先進的顯示器漸成為現今消費電子產品的重要特色，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 籲機、電腦螢幕或筆記型電腦瑩幕所廣泛應用具有高解析度彩色營幕的顯示 器》 由於現今液晶顯示器為了方便攜帶與使用，使用者可直接觸碰的觸控 式液晶顯示面板也成為市場開發的方向。傳統上的電阻式或電容式觸控液 晶顯不面板，其係在面板上設置額外的電阻電容元件，並透過偵測觸壓點 電壓值的變化來判斷觸壓的位置座標。然而，由於電阻電容等元件係直接 设置在面板上’故會導致液晶顯示面板的光線穿透率下降，並且增加面板 的整體厚度。另-種光學式觸控面板肢在液晶顯示面板的四周設置大量 的光源以及對應的光學制元件，光學感測元件是否侧到對應的光 源的光線來判_壓關位置座標。這樣的設計軸不至於降低面板的光 線穿透率，但是會大幅度增加產品的體積，因此也不適合用於—般可攜式 液晶顯示器的需求。 因此方成將感測7L件整合至液晶面板之中’不僅可減少液晶顯示器整 體重量以及體積，將有册現今講求㈣設計驗晶顯示器產品。 1355631 ^年/月#曰修正替換頁 【發明内容】 ^發明之目的在域供—種觸控式液晶顯示器，將光感測器直接配置 〆.’ ®板之内，使得外力觸壓於液晶顯示面板時，透過光感測器谓 測的光線強度來偵測外力觸壓的位置。 本發明之-實施㈣提供-種液晶顯示器，包含—第—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-基板。複 數個畫素單元_成於該第-基板與該第二基板之間，且每—該畫素單元 具有-光反射件以及-光感測器。該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 之光線’輸出-感測參數。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畫素單元位置。 I 【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 顯示面板110。源極驅動器104係用來產生一資料訊號電壓，並透過資料線 114傳送至液晶顯示面板110。判斷單元106則透過傳輸線ι16耦接於液晶 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13〇可 1355631 曰修正替換頁 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包含複數個畫素單元200，每一畫素單元 200包含一開關電晶體2〇2、一儲存電容2〇4以及一液晶電容2〇6。液晶電 容206係由二電極組成，一電極連接到一共電壓端Vc〇m，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104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2〇6在開關電晶體2〇2 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11〇設有複數個電晶體211 鲁 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，畫素單元2⑻ 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。 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 1355631 : 月A修止減頁 源120之局部構造圖，第4圖係第3圖之液晶顯示面板則於一外力施墨 產生形變之不意圖。液晶顯示面板11G包含-第-基板15G、-第二基板 152以及-黑色矩陣層156。第一基板15〇與第二基板152係透明導電基板。 畫素單疋2〇〇係形成於第一基板ls〇以及第二基板⑸之間。每一畫素單 兀200包含一光感測器218以及一光反射件154。光感測器218係形成於第 一基板152上。光反射件154則係突出於第一基板15〇，並對應於光感測器 218的位置。光反射件154係用來反射光源130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可為不透光之樹脂，其 係形成於第一基板15〇且不形成在對應於光感測器218之位置上，用來遮 蔽光源130發出之光線。第一與第二基板150、152係為透明導電基板，兩 基板150、152之間係有液晶分子12〇。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130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152位於該觸壓點之間的距離會縮短。此時光源130射出之光線 會被光反射件154所反射，導致光感測器218接收到的光線強度較未施力 於該觸壓點時為弱。由於光感測器218係依據接收到的光線強度產生感測 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218 在未施力於觸壓點所產生的感測電流(如第3圖所示），係大於施力於觸壓點 所產生的感測電流(如第4圖所示）。 請參閱第2圖。光感測器218依據不同的光線強度產生不同的感測電 流，並將感測電流輸出至轉換電路212。轉換電路212包含一運算放大器 1355631 喻Ύ月Ά修正替換頁 214、-回授電容Cf以及-開關單元21卜運算放大器214包含一第—輸入 端22卜-第二輸入端拉以及一輸出端223。第一輸入端係搞接於一參考 電壓端Vref’該參考電壓端Vref係用來提供一直流參考電壓。整個轉換電 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216 會關閉(turn-off)。反之，當掃描線112未傳送掃描訊號時，開關單元216會 開啟(tum-on) ’使得第二輸入端222與輸出端223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(tum_〇均時，運算放

Vout = -Vc 大器214之輸出端223之輸出電壓v〇ut符合方程式1 : Ixt 方程式1 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所輪出之感測 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’運算放大器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 壓點的外力大小。 1355631 %年0月益修正朁換頁 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， 並藉由觸壓時光感測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。 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 Φ 何熟習此技藝者，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惫圖 【主要元件符號說明】 100 液晶顯示器 104 源極驅動器 110 液晶顯示面板 114 資料線 120 液晶分子 154 光反射件 200 .Φ. β» 一 量1單70 204 儲存電容 102 閘極驅動器 106 判斷單元 112 掃描線 116 傳輸線 130 光源 156 黑色矩陣層 202 開關電晶體 206 液晶電容 11 1355631 210 偵測電路 150 、 152 導電基板 212 轉換電路 250 決定單元 216 開關單元 218 光感測器 211 電晶體 214 運算放大器 221、222 輸入端 223 輸出端 月难修正替換頁

12

Claims (1)

1. 私仰約修土瞀換頁 、申請專利範圍： --- 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 複數個畫素單元，形成於該第一基板與該第二基板之間，且至少一晝 素單元包含： 一光反射件，設置於該第一基板上；以及 一光感測器’形成於該第二基板上，且該光感測器用來依據該光反射 件反射之光線，輸出一感測參數； 其中每-光反射件係突出自該第—基板，並聽於鱗紐測器之一 光感測器。 如申請專利範圍第1項所述之液晶顯示器，更包含一饋單元，用以 接收來自該光感測器輸出之該感測參數。 如申請專利細第2項所述之液關示器，其中制斷單元包含： 複數個積分電路’用來依據該感測參數輸出-感測電壓；以及 —決定單元’用來依據該複數個積分電路輸出之感測電壓判斷該感測 電壓來源之位置。 如申凊專利範圍第丨項所述之液晶顯示器，更包含複數做反射器， 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。 如申明專利fe圍第i項所述之液晶顯示器，其中該複數個光感測器係 -光感測電晶體’用來依據對應該絲測電晶體之該光反射器反射之 约修正势換頁 光線強度產生該感測參數。 —------ 如申請專利範圍第i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_於該等光感測器之—光感測器， 用來傳送該感測參數至該判斷單元。 如申請專利範圍第i項所述之液晶顯示器，其另包含一黑色矩陣層，形 成於該第-基板且不形成在對應於該複數個光感測器之位置上，用來 遮蔽該光源發出之光線。 如申請專利細第7項所述之液晶顯示器，其中該每—光反射器係突出 於該第-基板相對於該複數個光感測器之—光感測器之位置上，用來 反射該光源發出之光線。 如申凊專利範圍第7項所述之液晶顯示器，其中該複數個光感測器係 -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 光線強度產生該感測參數。 如申請專概圍第9項所述之液晶顯示器，其中該觸單元包含： 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 決疋單7L ’用來依據該複數個積分電路輸出之感測電壓判斷該感測 電壓來源之位置。 如申請專利範圍第9項所述之液晶顯示器，其中該第_、第二基板係 為透明基板。 1355631 %年蛤月 <曰修正替換頁 七、指定代表圖： - (一) 本案指定代表圖為：第（3 )圖。 (二) 本代表圖之元件代表符號簡單說明： 154 光反射件 156 黑色矩陣層 200 晝素單元 150 ' 152 導電基板 120 液晶分子 130 光源 218 光感測器 211 電晶體 110 液晶顯不面板

   八、本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵的化學式：