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TWI485595B - 具有與觸摸感應器整合在一起的顯示模組的電子裝置 - Google Patents

具有與觸摸感應器整合在一起的顯示模組的電子裝置 Download PDF

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TWI485595B
TWI485595B TW102113489A TW102113489A TWI485595B TW I485595 B TWI485595 B TW I485595B TW 102113489 A TW102113489 A TW 102113489A TW 102113489 A TW102113489 A TW 102113489A TW I485595 B TWI485595 B TW I485595B
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TW
Taiwan
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electrodes
electronic device
substrate
display module
liquid crystal
Prior art date
Application number
TW102113489A
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English (en)
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TW201433952A (zh
Inventor
Kuang Hua Lee
Te Mu Chen
Yi Fan Hsueh
Cheng Hsi Liu
Pi Lin Lo
Original Assignee
Htc Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Publication of TW201433952A publication Critical patent/TW201433952A/zh
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Description

具有與觸摸感應器整合在一起的顯示模組的電子裝 置
本發明是有關於一種具有顯示模組的電子裝置，且特別是有關於一種具有與觸摸感應器整合在一起的顯示模組的電子裝置。
目前有許多以觸摸顯示器為特徵的電子裝置，例如智慧型手機、個人數位助理以及平板電腦。典型的觸摸顯示器包含液晶模組(LCM：liquid crystal module)和觸摸感應器。LCM用於顯示電子裝置的圖形用戶界面(GUI：graphical user interface)。當用戶通過觸摸GUI來操作電子裝置時，觸摸感應器可以檢測由用戶引起的觸摸事件，這樣這些電子裝置可以根據觸摸事件來執行功能。
市場上對於更輕薄短小且更便宜的電子裝置的需求持續不斷。結果，出現的趨勢是將LCM和觸摸感應器整合在單一模組中，這樣從長遠來看可以有效地減小整合LCM的厚度並且降低其 成本。這樣的整合LCM可以歸類為兩種類型，即單元上(on-cell)LCM和單元內(in-cell)LCM。
圖1是具有整合LCM 120的傳統電子裝置100的示意圖。圖2是相同的傳統電子裝置100的剖面圖。電子裝置100包括覆蓋玻璃140、LCM 120、背光源160、兩個觸摸感應器150和170，以及導光板(light guide)180。覆蓋玻璃140包含第一部分141和第二部分142。第一部分141覆蓋LCM 120。LCM 120是與觸摸感應器150整合的單元內LCM或單元上LCM。換句話說，觸摸感應器150製造成LCM 120的一部分。LCM 120用作電子裝置100的觸摸顯示器。背光源160是LCM 120的光源。LCM 120用於顯示電子裝置100的GUI。觸摸感應器150檢測由用戶引起的觸摸事件，這樣電子裝置100可以根據觸摸事件來執行功能。
電子裝置100進一步包含用於接收用戶操作的虛擬鍵131-134。虛擬鍵131-134不是機械按鍵。相反，虛擬鍵131-134是印在覆蓋玻璃140的第二部分142上的圖案。第二部分142下方的觸摸感應器170是額外的觸摸感應器，它用於檢測由用戶按壓虛擬鍵131-134中的一個鍵而引起的觸摸事件。導光板180是虛擬鍵131-134的光源。
響應於由觸摸感應器170檢測到的觸摸事件，電子裝置100執行與虛擬鍵131-134相關的功能。當用戶按壓虛擬鍵131時，電子裝置100打開。當用戶按壓虛擬鍵132時，電子裝置100顯示用於開始打電話的GUI。當用戶按壓虛擬鍵133時，電子裝 置100顯示用於發送或接收郵件的GUI。當用戶按壓虛擬鍵134時，電子裝置100成為數位相機。
由於存在機械公差等製造因素，因此在觸摸感應器150與170之間通常有間隙。該間隙是用戶不希望有的觸摸不敏感區。觸摸感應器170與導光板180組合起來的厚度通常大於LCM 120與背光源160組合起來的厚度，如圖2所示，這也是用戶不希望的。
因此，本發明提供一種具有與觸摸感應器整合的顯示模組的電子裝置。所述電子裝置使用顯示模組的感測區來檢測GUI和虛擬鍵上的觸摸事件。因此，本發明提供的電子裝置無需用於虛擬鍵的額外觸摸感應器和額外導光板，這樣便消除了兩個觸摸感應器之間的間隙並有助於減小整個電子裝置的厚度。
本發明的電子裝置包含覆蓋玻璃、顯示模組和遮罩層。所述顯示模組與觸摸感應器整合在一起並且配置在所述覆蓋玻璃下方。所述顯示模組具有用於顯示影像的顯示區。所述觸摸感應器包含：形成與所述顯示區重疊的第一感測區的多個第一電極、形成不與所述顯示區重疊的第二感測區的多個第二電極、以及配置在所述多個第一電極與所述多個第二電極下方的多個第三電極。所述遮罩層配置在所述覆蓋玻璃與所述第二感測區之間。所述遮罩層包含至少一個不透明部分和至少一個透明部分。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
100‧‧‧電子裝置
120‧‧‧整合液晶模組
131~134‧‧‧虛擬鍵
140‧‧‧覆蓋玻璃
141、142‧‧‧覆蓋玻璃的兩部分
150‧‧‧觸摸感應器
160‧‧‧背光源
170‧‧‧觸摸感應器
180‧‧‧導光板
300、400、500、600、700‧‧‧電子裝置
310‧‧‧覆蓋玻璃
311、312‧‧‧覆蓋玻璃的兩部分
320‧‧‧觸摸感應器
330‧‧‧顯示模組
331、332‧‧‧顯示模組的兩部分
340‧‧‧背光模組
341、342‧‧‧背光模組的兩部分
350‧‧‧感測電路
360‧‧‧處理器
370‧‧‧驅動電路
510、610‧‧‧液晶層
800、1000、1100‧‧‧電子裝置
810‧‧‧覆蓋玻璃
815‧‧‧遮罩層
821‧‧‧第一感測區
822‧‧‧第二感測區
831‧‧‧第一電極
832‧‧‧第二電極
833‧‧‧第三電極
841、842‧‧‧基板
843‧‧‧濾光片
844‧‧‧液晶層
845‧‧‧背光模組
846、847‧‧‧背光模組的兩部分
850、1050、1150‧‧‧顯示模組
855‧‧‧顯示區
860‧‧‧感測電路
870、1070‧‧‧驅動電路
A、A'‧‧‧截面線
圖1是具有LCM的傳統電子裝置的示意圖。
圖2是具有LCM的傳統電子裝置的剖面圖。
圖3、圖4、圖5、圖6和圖7是根據本發明各實施例的電子裝置的示意圖。
圖8是根據本發明的一項實施例的整合在顯示模組中的觸摸感應器的示意圖。
圖9、圖10和圖11是根據本發明的一些實施例的電子裝置的示意圖。
圖3是根據本發明的一項實施例的電子裝置300的示意圖。電子裝置300包含覆蓋玻璃310、與觸摸感應器320整合在一起的顯示模組330、背光模組340、感測電路350、處理器360，以及驅動電路370。覆蓋玻璃310配置在顯示模組330上方。背光模組340配置在顯示模組330下方。感測電路350耦合到觸摸感應器320。驅動電路370耦合到顯示模組330和背光模組340。處理器360耦合到感測電路350和驅動電路370。
驅動電路370驅動顯示模組330以顯示電子裝置300的GUI。顯示模組330包括第一部分331和第二部分332。由於這兩部分331和332屬於同一LCM，因此在顯示模組330的第一部分331與第二部分332之間基本上沒有間隙。觸摸感應器320跨越顯示模組330的第一部分331和第二部分332。顯示模組330的第一部分331顯示電子裝置300的GUI。背光模組340是顯示模組330的光源。背光模組340的開關由驅動電路370來控制。感測電路350檢測由用戶操作引起的觸摸感應器320上的一個或多個觸摸事件。處理器360提供用於顯示GUI的影像資料。此外，處理器360根據感測電路350檢測到的一個或多個觸摸事件來執行電子裝置300的一個或多個功能。顯示模組330可以是LCM。此外，顯示模組330可以是單元上LCM或單元內LCM。
圖4是根據本發明的一項實施例的電子裝置400的示意圖。在電子裝置400中，覆蓋玻璃310包含第一部分311和第二部分312。顯示模組330的第一部分331配置在覆蓋玻璃310的第一部分311下方，顯示模組330的第二部分332配置在覆蓋玻璃310的第二部分312下方。覆蓋玻璃310的第一部分311是透明的。一個或多個圖案印在覆蓋玻璃310的第二部分312上。
這些圖案可以是虛擬鍵，例如圖1中所示的虛擬鍵131-134。這些圖案可以是透明的，而覆蓋玻璃310的第二部分312的其他區域可以是不透明的。當感測電路350在一個圖案上檢測到觸摸事件時，處理器360可以執行與該圖案相關的功能。
本發明不限於圖1中所示的圖案。其他圖案可以印在覆蓋玻璃310的第二部分312上。除了虛擬鍵以外，這些圖案還可以包含用於接收用戶操作的其他控制元件，例如滑杆(sliding bar)或捲動條(scroll bar)。
顯示模組330是這些圖案的光源，這樣用戶可以在昏暗的環境下看到這些圖案。驅動電路370可以驅動顯示模組330的第二部分332以只顯示單一顏色，這樣這些圖案具有統一的顏色。或者，驅動電路370可以驅動顯示模組330的第二部分332以顯示時間序列中的顏色，從而在圖案周圍產生霓虹燈效果。
在本發明的另一實施例中，這些圖案由顯示模組330顯示，而不是印在覆蓋玻璃310上。驅動電路370可以驅動顯示模組330的第二部分332以顯示一種或多種圖案，例如虛擬鍵、滑杆和/或捲動條。當感測電路350在一個圖案上檢測到觸摸事件時，處理器360可以執行與該圖案相關的功能。
在顯示模組330的第二部分332中顯示的圖案可以小於由顯示模組330的第一部分331顯示的GUI。因此，顯示模組330的第二部分332的顯示解析度可以低於顯示模組330的第一部分331的顯示解析度，從而降低顯示模組330的成本。
圖5是根據本發明的一項實施例的電子裝置500的示意圖。在該實施例中，圖案印在覆蓋玻璃310的第二部分312上。顯示模組330包含只跨越顯示模組330的第一部分331的液晶層510。顯示模組330的第二部分332不包括任何液晶。因此，顯示 模組330的第二部分332僅僅讓來自背光模組340的光穿過，而不旋轉光的偏光平面。覆蓋玻璃310的第二部分312上圖案的顏色由顯示模組330的第二部分332的濾光片來決定。
圖6是根據本發明的一項實施例的電子裝置600的示意圖。在該實施例中，圖案也印在覆蓋玻璃310的第二部分312上。顯示模組330包含跨越顯示模組330的第一部分331和第二部分332的液晶層610。驅動電路370控制顯示模組330的第一部分331中的液晶層610以顯示電子裝置600的GUI。驅動電路370不控制顯示模組330的第二部分332中的液晶層610。因此，顯示模組330的第二部分332僅僅讓來自背光模組340的光穿過，而不旋轉光的偏光平面(plane of polarization)。覆蓋玻璃310的第二部分312上圖案的顏色由顯示模組330的第二部分332的濾光片來決定。
圖7是根據本發明的一項實施例的電子裝置700的示意圖。在該實施例中，背光模組340包含第一部分341和第二部分342。背光模組340的第一部分341和第二部分342都耦合到驅動電路370。背光模組340的第一部分341配置在顯示模組330的第一部分331下方，而背光模組340的第二部分342配置在顯示模組330的第二部分332下方。背光模組340的第一部分341的開或關以及背光模組340的第二部分342的開或關可以分別由驅動電路370來控制。包含這兩部分341和342的背光模組340可以替換本發明的每個先前實施例中的背光模組340。
圖8是根據本發明的一項實施例的整合在顯示模組850 中的觸摸感應器的俯瞰示意圖。觸摸感應器包含：形成第一感測區821的多個第一電極831、形成第二感測區822的多個第二電極832、以及配置在所述多個第一電極831與所述多個第二電極832下方的多個第三電極833。
圖9是根據本發明的一項實施例的電子裝置800的示意圖。電子裝置800包含覆蓋玻璃810、顯示模組850和遮罩層815。圖9中所示的顯示模組850是圖8中沿AA’線的剖面圖。在該實施例中，顯示模組850是單元內顯示模組。
顯示模組850與前面提到的觸摸感應器整合在一起並且配置在覆蓋玻璃810下方。顯示模組850具有用於顯示影像的顯示區855。第一感測區821與顯示區855重疊。第二感測區822不與顯示區855重疊。多個第三電極833配置在多個第一電極831和多個第二電極832下方。
遮罩層815配置在覆蓋玻璃810與第二感測區822之間。遮罩層815可以包含至少一個不透明部分和至少一個透明部分。遮罩層815中的所述至少一個透明部分和所述至少一個不透明部分可以形成一個或多個圖案，例如圖1中的圖案131-134。
顯示模組850進一步包含兩個基板(substrate)841和842、濾光片843、液晶層844，以及背光模組845。第二基板842與第一基板841相對。濾光片843配置在感測區821下方，第二基板842與液晶層844之間。液晶層配置在感測區821下方，基板841與842之間。背光模組845配置在第一基板841下方。背 光模組845產生的光透射穿過感測區821以及遮罩層815中的透明部分。
多個第一電極831和多個第二電極832配置在第二基板842與覆蓋玻璃810之間。多個第三電極833配置在第一基板841上。從另一方面來看，多個第三電極833配置在液晶層844與第一基板841之間。
儘管在圖8中電極831、832和833的密度是均勻的，但是在本發明的其他實施例中電極831、832和833的密度可以是不均勻的。例如，多個第一電極831的密度可以大於多個第二電極832的密度。第一感測區821下方的多個第三電極833的密度可以大於第二感測區822下方的多個第三電極833的密度。
電子裝置800進一步包含驅動電路870和感測電路860。驅動電路870耦合到多個第三電極833。多個第三電極833用於檢測觸摸事件和用於驅動液晶層844。驅動電路870傳輸觸摸驅動信號以驅動多個第三電極833來檢測觸摸事件。此外，驅動電路870將驅動信號傳輸到多個第三電極833以驅動液晶層844顯示影像，例如電子裝置800的GUI。驅動信號可以是用於驅動液晶層844的共同電壓。
感測電路860耦合到多個第一電極831和多個第二電極832。感測電路860經配置以在多個第三電極833被觸摸驅動信號驅動時，從多個第一電極831和多個第二電極832接收感測信號以檢測觸摸事件。
圖10是根據本發明的另一項實施例的電子裝置1000的示意圖。電子裝置1000包含覆蓋玻璃810、遮罩層815、顯示模組1050、感測電路860，以及驅動電路1070。
電子裝置1000類似於電子裝置800。電子裝置1000與電子裝置800之間的不同之處在於顯示模組1050的濾光片843配置在第一感測區821與第二感測區822下方，第二基板842與液晶層844之間。電子裝置1000與電子裝置800之間的另一個不同之處在於顯示模組1050的液晶層844配置在第一感測區821與第二感測區822下方，第一基板841與第二基板842之間。
在該實施例中，顯示模組1050是單元內顯示模組。電子裝置1000與電子裝置800之間的另一個不同之處在於顯示模組1050進一步包含配置在多個第三電極833與第一基板841之間的多個第四電極834。電子裝置1000與電子裝置800之間的另一個不同之處在於驅動電路870用驅動電路1070替換。驅動電路1070耦合到多個第三電極833和多個第四電極834。驅動電路1070傳輸觸摸驅動信號以驅動多個第三電極833。驅動電路1070還將驅動信號傳輸到多個第四電極834以驅動液晶層844。
圖11是根據本發明的另一項實施例的電子裝置1100的示意圖。電子裝置1100包含覆蓋玻璃810、遮罩層815、顯示模組1150、感測電路860，以及驅動電路1070。電子裝置1100類似於電子裝置1000。電子裝置1100與電子裝置1000之間的不同之處在於顯示模組1150中的多個第三電極833配置在液晶層844與 第二基板842之間。電子裝置1100與電子裝置1000之間的另一個不同之處在於顯示模組1150中的多個第四電極834配置在第一基板841與液晶層844之間。顯示模組1150是單元上顯示模組。
電子裝置1100與電子裝置1000之間的另一個不同之處在於顯示模組1150中的背光模組845進一步包含第一部分846和第二部分847。背光模組845的第一部分846配置在第一感測區821下方，而背光模組845的第二部分847配置在第二感測區822下方。背光模組845的第一部分846和第二部分847獨立受控。
在本發明的一些實施例中，電子裝置1100的背光模組845可以由電子裝置800或1000的背光模組845替換。或者，在本發明的一些實施例中，電子裝置1100的背光模組845可以替換電子裝置800或1000的背光模組845。
在本發明的一些實施例中，電子裝置800的濾光片843和液晶層844可以由電子裝置1000或1100的濾光片843和液晶層844替換。或者，在本發明的一些實施例中，電子裝置800的濾光片843和液晶層844可以替換電子裝置1000或1100的濾光片843和液晶層844。
總之，本發明提供的電子裝置使用顯示模組的觸摸感應器來檢測GUI上以及印在覆蓋玻璃上或由顯示模組顯示的圖案上的觸摸事件。因此，本發明提供的電子裝置無需用於傳統虛擬鍵的額外觸摸感應器和額外導光板，這樣便消除了兩個觸摸感應器之間的間隙並有助於減小整個電子裝置的厚度。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
800‧‧‧電子裝置
810‧‧‧覆蓋玻璃
815‧‧‧遮罩層
821‧‧‧第一感測區
822‧‧‧第二感測區
831‧‧‧第一電極
832‧‧‧第二電極
833‧‧‧第三電極
841、842‧‧‧基板
843‧‧‧濾光片
844‧‧‧液晶層
845‧‧‧背光模組
850‧‧‧顯示模組
855‧‧‧顯示區
860‧‧‧感測電路
870‧‧‧驅動電路

Claims (18)

  1. 一種電子裝置，包括：覆蓋玻璃；觸摸感測器，配置在該覆蓋玻璃下方，所述觸摸感測器包括第一感測區與第二感測區；顯示模組，與所述觸摸感應器整合在一起並且配置在所述覆蓋玻璃下方，所述第一感測區具有多個第一電極並且與所述顯示模組重疊，所述第二感測區具有多個第二電極並且不與所述顯示模組重疊，所述觸摸感測器包含配置在所述多個第一電極與所述多個第二電極下方的多個第三電極；以及遮罩層，配置在所述覆蓋玻璃與所述多個第二電極之間，其中所述遮罩層包括至少一個不透明部分和至少一個透明部分。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的電子裝置，其中所述顯示模組是單元上顯示模組或單元內顯示模組。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的電子裝置，其中所述顯示模組包括：第一基板；與所述第一基板相對的第二基板；配置在所述第一基板與所述第二基板之間的液晶層；以及配置在所述第一基板下方的背光模組，其中所述多個第一電極與所述多個第二電極配置在所述第二基板與所述覆蓋玻璃之間，其中所述多個第三電極配置在所述第一基板上。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的電子裝置，其中所述顯示模組更包括濾光片，所述濾光片配置在所述第一感測區下方以及所述第二基板與所述液晶層之間。
  5. 如申請專利範圍第3項所述的電子裝置，其中所述顯示模組更包括濾光片，所述濾光片配置在所述第一感測區和所述第二感測區下方以及所述第二基板與所述液晶層之間。
  6. 如申請專利範圍第3項所述的電子裝置，其中所述液晶層配置在所述第一感測區下方以及所述第一基板與所述第二基板之間。
  7. 如申請專利範圍第3項所述的電子裝置，其中所述液晶層配置在所述第一感測區和所述第二感測區下方以及所述第一基板與所述第二基板之間。
  8. 如申請專利範圍第3項所述的電子裝置，其中所述背光模組產生的光透射穿過所述第一感測區以及所述遮罩層的所述透明部分。
  9. 如申請專利範圍第3項所述的電子裝置，其中所述多個第三電極配置在所述液晶層與所述第一基板之間。
  10. 如申請專利範圍第9項所述的電子裝置，更包括：驅動電路，耦合到所述多個第三電極，傳輸觸摸驅動信號以驅動所述多個第三電極或將驅動信號傳輸到所述多個第三電極以驅動所述液晶層；以及感測電路，耦合到所述多個第一電極和所述多個第二電極， 經配置以在所述多個第三電極被所述觸摸驅動信號驅動時，從所述多個第一電極和所述多個第二電極接收感測信號。
  11. 如申請專利範圍第10項所述的電子裝置，其中所述驅動信號是用於驅動所述液晶層的共同電壓。
  12. 如申請專利範圍第9項所述的電子裝置，更包括：驅動電路，耦合到所述多個第三電極和多個第四電極，所述多個第四電極配置在所述多個第三電極與所述第一基板之間，所述驅動電路用於傳輸觸摸驅動信號以驅動所述多個第三電極並且將驅動信號傳輸到所述多個第四電極以驅動所述液晶層；以及感測電路，耦合到所述多個第一電極和所述多個第二電極並且經配置以在所述多個第三電極被所述觸摸驅動信號驅動時，從所述多個第一電極和所述多個第二電極接收感測信號。
  13. 如申請專利範圍第3項所述的電子裝置，其中所述多個第三電極配置在所述液晶層與所述第二基板之間。
  14. 如申請專利範圍第13項所述的電子裝置，更包括：驅動電路，耦合到所述多個第三電極和多個第四電極，所述多個第四電極配置在所述第一基板與所述液晶層之間，所述驅動電路用於傳輸觸摸驅動信號以驅動所述多個第三電極並且將驅動信號傳輸到所述多個第四電極以驅動所述液晶層；以及感測電路，耦合到所述多個第一電極和所述多個第二電極並且經配置以在所述多個第三電極被所述觸摸驅動信號驅動時，從所述多個第一電極和所述多個第二電極接收感測信號。
  15. 如申請專利範圍第3項所述的電子裝置，其中所述背光模組更包括第一部分和第二部分，所述背光模組的所述第一部分配置在所述第一感測區下方，所述背光模組的所述第二部分配置在所述第二感測區下方，所述背光模組的所述第一部分和所述第二部分獨立受控。
  16. 如申請專利範圍第1項所述的電子裝置，其中所述遮罩層的所述透明部分和所述不透明部分形成圖案。
  17. 如申請專利範圍第1項所述的電子裝置，其中所述多個第一電極的密度大於所述多個第二電極的密度。
  18. 如申請專利範圍第1項所述的電子裝置，其中在所述第一感測區下方的所述多個第三電極的密度大於在所述第二感測區下方的所述多個第三電極的密度。
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