CN101510137B - 显示装置及触控检测方法 - Google Patents

Abstract

一种显示装置包括：多个像素单元、多条栅极线、一读取线以及多个触控单元。这些栅极线用于决定是否开启这些像素单元，这些触控单元分别电性耦接至读取线与这些栅极线的一相应者且包括一开关元件。当这些触控单元中的一个被触碰时，被触碰的触控单元的开关元件导通，以耦合与被触碰的触控单元相应的栅极线的波形至读取线上，并利用读取线上的波形的时序以判断被触碰的触控单元的位置。本发明还提供一种触控检测方法，其通过将栅极线的波形耦合至读取线上，再利用读取线上的波形来判断被触碰的触控单元的位置、数量、及/或触碰时间长度。

Description

显示装置及触控检测方法

技术领域

本发明涉及一种可执行触控屏幕功能的显示装置以及触控检测方法。

背景技术

触控屏幕提供了人机互动一个新的介面，在使用上更直觉、更符合人性。传统式的触控屏幕技术通过外加的铟锡氧化物(ITO)模块检测信号，具有成本高、对比低、模块厚度增加的缺点。为解决上述问题，许多将触控功能直接整合进入显示装置的面板制造中的对策已被提出。其中按压式(Press type)的触控屏幕有不受环境光线影响与使用上符合人性直觉的优势。例如，通过检测薄膜晶体管阵列(TFT Array)基板与彩色滤光片(Color Filter，CF)基板接触时所传递的共用电压(Vcom)电位来获得信号，进而得知按压的位置；或是利用按压前后液晶电容的改变配合共用电压摆幅(Vcom swing)的效果，所产生的电位差来检测按压位置。但是，以上方式均无法获得多点触控的功能，存在应用上的限制。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种显示装置，可执行触控屏幕功能且可达成多点触控的功能。

本发明的再一目的在于提供一种触控检测方法。

本发明一实施例提出一种显示装置，其包括：多个像素单元、多条栅极线、一读取线以及多个触控单元；这些栅极线用于决定是否开启这些像素单元，这些触控单元分别电性耦接至读取线与这些栅极线的一相应者且每一触控单元包括一开关元件。其中，当这些触控单元中的一个被触碰时，被触碰的触控单元的开关元件导通，以耦合与被触碰的触控单元相应的栅极线的波形至读取线上，并利用读取线上的波形的时序以判断被触碰的触控单元的位置。

在本发明一实施例中，前述的每一触控单元更包括一感应电容以及一与感应电容串联的液晶电容；感应电容的一第一端电性耦接至这些栅极线中的一相应者，感应电容的一第二端通过液晶电容而耦合至一预设电压，且感应电容的第二端通过开关元件电性耦接至读取线。

在本发明一实施例中，前述每一触控单元更包括一薄膜晶体管，薄膜晶体管的第一源/漏极电性耦接至这些栅极线中的一相应者，薄膜晶体管的第二源/漏极电性耦接至读取线，薄膜晶体管的栅极适于通过开关元件而耦合至一预设电压。进一步地，薄膜晶体管的第一源/漏极通过一感应电容与这些栅极线中的相应者电性耦接。

本发明再一实施例提出一种触控检测方法，执行于一显示装置；显示装置包括多个像素单元、多条栅极线、一读取线以及多个触控单元；这些栅极线用于决定是否开启这些像素单元，这些触控单元分别电性耦接至读取线与这些栅极线中的一相应者。触控检测方法包括步骤：当这些触控单元中的至少一个触控单元被触碰时，与被触碰的至少一个触控单元相应的至少一条栅极线的波形被耦合至读取线上；以及利用读取线上的波形的时序判断被触碰的至少一个触控单元的位置。

在本发明一实施例中，前述的触控检测方法更包括步骤：利用读取线上的波形在一预定时间间隔内的脉冲数判断被触碰的至少一个触控单元的数量。

在本发明一实施例中，前述的触控检测方法更包括步骤：利用读取线上的波形中对应同一栅极线的波形的脉冲数判断被触碰的至少一个触控单元的触碰时间长度。

本发明又一实施例提出的一种显示装置，其包括一第一基板以及一第二基板，第二基板与第一基板一起夹设一液晶层。第一基板包括一栅极线、一读取线及一导电体，导电体与栅极线之间夹设有一介电层而形成一感应电容，导电体预设为不与读取线电性相通；第二基板包括一电极层及一与电极层电性绝缘的电连接件，电极层与前述导电体之间因液晶层的存在而形成一与感应电容串联的液晶电容。其中，当一外力作用于电连接件时，电连接件使导电体与读取线电性相通，以耦合栅极线的波形至读取线上。进一步地，电连接件可设置为包括一突设于第二基板的突起物及一覆盖突起物的导电层。

本发明另一实施例提出的一种显示装置，其包括一第一基板以及一第二基板，第二基板与第一基板一起夹设一液晶层。第一基板包括一栅极线、一读取线及一薄膜晶体管，薄膜晶体管的第一源/漏极电性耦接至栅极线，薄膜晶体管的第二源/漏极电性耦接至读取线；第二基板包括一电连接件，电连接件预设为不与薄膜晶体管的栅极相连通。其中，当一外力作用于电连接件时，电连接件与薄膜晶体管的栅极相连通以提供一预设电压使薄膜晶体管导通，以耦合栅极线的波形至读取线上。进一步地，薄膜晶体管的第一源/漏极与栅极线之间夹设一介电层而形成一感应电容；电连接件可设置为包括一突设于第二基板的突起物及一覆盖突起物的导电层。

本发明实施例通过在触控单元被触碰时将栅极线的波形耦合至读取线上，再利用读取线上的波形来判断被触碰的触控单元的位置、数量、及/或触碰时间长度。例如，利用读取线上的波形的时序来判断被触碰的触控单元的位置、利用读取线上的波形于预定时间间隔内的脉冲数来判断被触碰的触控单元的数量、以及利用读取线上的波形中对应同一栅极线的波形的脉冲数来判断被触碰的触控单元的触碰时间长度。因此，本发明实施例提供的显示装置及触控检测方法，可达成多点触控的功能，可应用性大大增强。

为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

通过参照前述说明及下列附图，本发明的技术特征及优点得以获得完全了解。

图1为本发明实施例提出的一种显示装置的一局部示意图；

图2为相关于本发明第一实施例的图1的虚线圆圈部分的一放大示意图；

图3A及图3B为相关于本发明第一实施例的图1所示显示装置的局部结构示意图；

图4为相关于本发明第二实施例的图1的虚线圆圈部分的一放大示意图；

图5A及图5B为相关于本发明第二实施例的图1所示显示装置的局部结构示意图；

图6为相关于本发明第三实施例的图1的虚线圆圈部分的一放大示意图；

图7A及图7B为相关于本发明第三实施例的图1所示显示装置的局部结构示意图；

图8绘示本发明实施例提出的一种触控检测方法的利用读取线上的波形的时序判断被触碰的触控单元的位置的步骤；

图9绘示本发明实施例提出的触控检测方法的利用读取线上的波形于一预定时间间隔内的脉冲数判断被触碰的触控单元的数量的步骤；

图10绘示本发明实施例提出的触控检测方法的利用读取线上的波形中对应同一栅极线的波形的脉冲数判断被触碰的触控单元的触碰时间长度的步骤。

其中，附图标记

10：显示装置

12：薄膜晶体管阵列基板

GLm、GLm+1、...、Gn：栅极线

DL：数据线

R1、R2、R3：读取线

T1、T2：薄膜晶体管

G：栅极

D：漏极

S：源极

Cst：储存电容

Clc：液晶电容

C1：感应电容

C2：液晶电容

SW：开关元件

Vcom：预设电压

121：介电层

123：导电体

125：不连续的导电层

127：导电层

13：液晶层

14：彩色滤光片基板

141：电极层

143：电连接件

1430：突起物

1432：导电层

T：预定时间间隔

具体实施方式

有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图的一较佳实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如：上、下、左或右等，仅是参考附加附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明。

参见图1，其为本发明实施例提出的一种显示装置的一局部示意图。显示装置10包括一薄膜晶体管阵列基板12、一彩色滤光片基板(图1中未绘示)、以及夹设于薄膜晶体管阵列基板12与彩色滤光片基板之间的液晶层(图1中未绘示)。

如图1所示，薄膜晶体管阵列基板12上设置有多条栅极线GLm，GLm+1，...，GLn、多条数据线DL(图1中仅绘示一条作为举例)、以及多条读取线R1，R2，R3。数据线DL与栅极线GLm，GLm+1，...，GLn交叉设置，读取线R1，R2，R3与数据线DL基本平行设置。

参见图2，其为相关于本发明第一实施例的图1的虚线圆圈部分的一放大示意图。如图2所示，数据线DL与栅极线GLm的交叉位置设置有一像素单元(如图2中左侧虚线框所示)，像素单元包括一薄膜晶体管T1、一储存电容Cst及一液晶电容Clc。薄膜晶体管T1的栅极电性耦接至栅极线GLm，薄膜晶体管T1的漏极电性耦接至数据线DL，储存电容Cst及液晶电容Clc并联连接且电性耦接于薄膜晶体管T1的源极与预设电压Vcom(本实施例为共用电压)之间。读取线R1与栅极线GLm的交叉位置设置有一触控单元(如图2中右侧虚线框所示)，触控单元包括一开关元件SW、一感应电容C1及一与感应电容C1串联的液晶电容C2。感应电容C1的一端电性耦接至栅极线GLm，感应电容C1的另一端通过液晶电容C2而耦合至一预设电压Vcom且通过开关元件SW电性耦接至读取线R1。

参见图3A及图3B，其相关于本发明第一实施例的显示装置10的一局部结构示意图。如图3A所示，薄膜晶体管阵列基板12上设置有栅极线GLm、读取线R1、介电层121、导电体123及不连续的导电层125；栅极线GLm与导电体123之间因夹设介电层121而形成如图2所示的感应电容C1；不连续的导电层125的一部分与导电体123相电性耦接且另一部分与读取线R1相电性耦接，由于导电层125不连续而使导电体123预设为不与读取线R1电性相通。彩色滤光片基板14与薄膜晶体管阵列基板12一起夹设液晶层13，且其上设置有电极层141及电连接件143。电极层141作为一共用电极(例如ITO共用电极)而可提供预设电压Vcom，且电极层141与薄膜晶体管阵列基板12上的导电体123之间因液晶层13的存在而形成如图2所示的液晶电容C2。电连接件143与电极层141彼此电性绝缘，且电连接件143与薄膜晶体管阵列基板12上的不连续的导电层125共同形成如图2所示的开关元件SW。本实施例中，电连接件143设置为包括一突设于彩色滤光片基板14的突起物1430以及一覆盖突起物1430的导电层1432；导电层1432可为一ITO层。

如图3B所示，当一外力作用于电连接件143时，电连接件143使不连续的导电层125的分别与导电体123及读取线R1相电性耦接的两部分电性相通(亦即图2中的开关元件SW导通)，此时导电体123与读取线R1电性相通，将栅极线GLm的波形耦合至读取线R1上。

参见图4，其相关于本发明第二实施例的图1的虚线圆圈部分的一放大示意图。如图4所示，数据线DL与栅极线GLm的交叉位置设置有一像素单元(如图4中左侧虚线框所示)，像素单元包括一薄膜晶体管T1、一储存电容Cst及一液晶电容Clc。薄膜晶体管T1的栅极电性耦接至栅极线GLm，薄膜晶体管T1的漏极电性耦接至数据线DL，储存电容Cst及液晶电容Clc并联连接且电性耦接于薄膜晶体管T1的源极与预设电压Vcom(本实施例为共用电压)之间。读取线R1与栅极线GLm的交叉位置设置有一触控单元(如图4中右侧虚线框所示)，触控单元包括一开关元件SW及一薄膜晶体管T2。薄膜晶体管T2的源极电性耦接至栅极线GLm，薄膜晶体管T2的漏极电性耦接至读取线R1，薄膜晶体管T1的栅极适于通过开关元件SW而耦合至预设电压Vcom。

参见图5A及图5B，其为相关于本发明第二实施例的显示装置10的一局部结构示意图。如图5A所示，薄膜晶体管阵列基板12上设置有栅极线GLm、读取线R1、薄膜晶体管T2以及导电层127；薄膜晶体管T2的源极S通过导电层127电性耦接至栅极线GLm，薄膜晶体管T2的漏极D电性耦接至读取线R1。彩色滤光片基板14与薄膜晶体管阵列基板12一起夹设液晶层13，且其上设置有电极层141及电连接件143。电极层141为作为一共用电极(例如ITO共用电极)而可提供预设电压Vcom。电连接件143与电极层141相电性绝缘，其与薄膜晶体管T2的栅极G共同形成如图4所示的开关元件SW。电连接件143预设为不与薄膜晶体管T2的栅极G相连通。本实施例中，电连接件143设置为包括一突设于彩色滤光片基板14的突起物1430以及一覆盖突起物1430的导电层1432；导电层1432可为一ITO层。

如图5B所示，当一外力作用于电连接件143时，电连接件143与薄膜晶体管T2的栅极G相连通(亦即图4中的开关元件SW导通)以提供一预设电压Vcom使薄膜晶体管T2导通，以将栅极线GLm的波形耦合至读取线R1上。

参见图6，其为相关于本发明第三实施例的图1的虚线圆圈部分的一放大示意图。如图6所示，其与图4基本相同，数据线DL与栅极线GLm的交叉位置设置有一像素单元(如图6中左侧虚线框所示)，像素单元包括一薄膜晶体管T1、一储存电容Cst及一液晶电容Clc。读取线R1与栅极线GLm的交叉位置设置有一触控单元(如图6中右侧虚线框所示)，触控单元包括一开关元件SW及一薄膜晶体管T2。不同之处在于：图6所示薄膜晶体管T2的源极通过一感应电容C1而电性耦接至栅极线GLm，而非如图4所示的直接耦接至栅极线GLm。

参见图7A及图7B，其为相关于本发明第三实施例的显示装置10的一局部结构示意图。如图7A所示，薄膜晶体管阵列基板12上设置有栅极线GLm、读取线R1、薄膜晶体管T2以及介电层121；薄膜晶体管T2的源极S与栅极线GLm因夹设介电层121而形成如图6所示的感应电容C1，薄膜晶体管T2的漏极D电性耦接至读取线R1。彩色滤光片基板14与薄膜晶体管阵列基板12一起夹设液晶层13，且其上设置有电极层141及电连接件143。电极层141作为一共用电极(例如ITO共用电极)而可提供预设电压Vcom。电连接件143与电极层141相电性绝缘，其与薄膜晶体管T2的栅极G共同形成如图6所示的开关元件SW。电连接件143预设为不与薄膜晶体管T2的栅极G相连通。本实施例中，电连接件143设置为包括一突设于彩色滤光片基板14的突起物1430以及一覆盖突起物1430的导电层1432；导电层1432可为一ITO层。

如图7B所示，当一外力作用于电连接件143时，电连接件143与薄膜晶体管T2的栅极G相连通(亦即图6中的开关元件SW导通)以提供一预设电压Vcom使薄膜晶体管T2导通，以将栅极线GLm的波形耦合至读取线R1上。

参见图8、图9及图10，下面将结合相关图式具体描述一种执行于图1所示显示装置10的触控检测方法。

如图8所示，当显示装置10的与栅极线GLm+1及读取线R2相电性耦接的触控单元被触碰时，与此触控单元相应的栅极线GLm+1的波形将耦合至读取线R2上；从图8中可以得知读取线R2上的波形中的脉冲出现在对应栅极线GLm+1的波形的位置，因此根据读取线R2上的波形中的脉冲的位置(亦即波形的时序)即可判断与栅极线GLm+1及读取线R2相电性耦接的触控单元被触碰。简而言之，利用读取线上的波形的时序即可判断被触碰的触控单元的位置。

如图9所示，当只有单个触控单元被触碰时，读取线R2上的波形于预定时间间隔T内的脉冲数为一个；当有两个触控单元被触碰时，读取线R2上的波形于预定时间间隔T内的脉冲数有两个；当有三个触控单元被触碰时，读取线R2上的波形于预定时间间隔T内的脉冲数有三个，以此类推。换而言之，利用读取线上的波形在一预定时间间隔内的脉冲数即可判断被触碰的触控单元的数量。需要说明的是，当多个触控单元被触碰时，所触碰的多个触控单元并不仅限于如图9所示的电性耦接至同一读取线的多个触控单元，这些被触碰的触控单元亦可为电性耦接至不同读取线的多个触控单元。

如图10所示，显示装置10的与栅极线GLm+1及读取线R2相电性耦接的触控单元被触碰，读取线上的波形中对应栅极线GLm+1的波形的脉冲数为两个，据此可判断触控单元的触碰时间长度为2T。换而言之，利用读取线上的波形中对应同一栅极线的波形的脉冲数可判断被触碰的触控单元的触碰时间长度。

总上所述，本发明前述实施例通过在触控单元被触碰时将栅极线的波形耦合至读取线上，再利用读取线上的波形来判断被触碰的触控单元的位置、数量、及/或触碰时间长度。例如，利用读取线上的波形的时序来判断被触碰的触控单元的位置、利用读取线上的波形于预定时间间隔内的脉冲数来判断被触碰的触控单元的数量、以及利用读取线上的波形中对应同一栅极线的波形的脉冲数来判断被触碰的触控单元的触碰时间长度。因此，本发明前述实施例提供的显示装置及触控检测方法，可达成多点触控的功能，可应用性得到大大增强。

另外，本领域技术人员还可对本发明前述实施例提出的显示装置及触控检测方法做适当变更，例如适当改变像素单元及/或触控单元的结构配置、将各晶体管的源极与漏极的电连接关系互换、薄膜晶体管阵列基板的结构配置、及/或彩色滤光片基板的结构配置等等。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (12)

1.一种显示装置，其特征在于，包括：

多个像素单元；

多条栅极线，用于决定是否开启所述像素单元；

一读取线；以及

多个触控单元，分别电性耦接至该读取线以及所述栅极线的与所述触控单元相应的一相应栅极线，每一所述触控单元包括一开关元件；

其中，当所述触控单元中的一个被触碰时，被触碰的该触控单元的该开关元件导通，以耦合与被触碰的该触控单元相应的该栅极线的波形至该读取线上，并利用该读取线上的波形的时序以判断被触碰的该触控单元的位置；其中

每一所述触控单元还包括一感应电容以及一与该感应电容串联的液晶电容；该感应电容的一第一端电性耦接至所述栅极线中的与所述触控单元相应的一相应栅极线，该感应电容的一第二端通过该液晶电容而耦合至一预设电压，且该感应电容的该第二端通过该开关元件电性耦接至该读取线。

2.一种显示装置，其特征在于，包括：

多个像素单元；

多条栅极线，用于决定是否开启所述像素单元；

一读取线；以及

多个触控单元，分别电性耦接至该读取线以及所述栅极线的与所述触控单元相应的一相应栅极线，每一所述触控单元包括一开关元件；

其中，当所述触控单元中的一个被触碰时，被触碰的该触控单元的该开关元件导通，以耦合与被触碰的该触控单元相应的该栅极线的波形至该读取线上，并利用该读取线上的波形的时序以判断被触碰的该触控单元的位置；其中

每一所述触控单元还包括一薄膜晶体管，该薄膜晶体管的第一源/漏极电性耦接至所述栅极线中的与所述触控单元相应的一相应栅极线，该薄膜晶体管的第二源/漏极电性耦接至该读取线，该薄膜晶体管的栅极适于通过该开关元件而耦合至一预设电压。

3.根据权利要求2所述的显示装置，其特征在于，该薄膜晶体管的该第一源/漏极通过一感应电容与所述栅极线中的与所述触控单元相应的该相应栅极线电性耦接。

4.一种触控检测方法，执行于一显示装置，其特征在于，该显示装置包括多个像素单元、多条栅极线、一读取线以及多个触控单元，所述栅极线用于决定是否开启所述像素单元，所述触控单元分别电性耦接至该读取线与所述栅极线中的与所述触控单元相应的一相应栅极线；其中每一所述触控单元包括一开关元件、一感应电容以及一与该感应电容串联的液晶电容；该感应电容的一第一端电性耦接至所述栅极线中的与所述触控单元相应的一相应栅极线，该感应电容的一第二端通过该液晶电容而耦合至一预设电压，且该感应电容的该第二端通过该开关元件电性耦接至该读取线；

该触控检测方法包括步骤：

当所述触控单元中的至少一个触控单元被触碰时，耦合与该至少一个触控单元相应的至少一条该栅极线的波形至该读取线上；以及

利用该读取线上的波形的时序判断被触碰的该至少一个触控单元的位置。

5.一种触控检测方法，执行于一显示装置，其特征在于，该显示装置包括多个像素单元、多条栅极线、一读取线以及多个触控单元，所述栅极线用于决定是否开启所述像素单元，所述触控单元分别电性耦接至该读取线与所述栅极线中的与所述触控单元相应的一相应栅极线；其中每一所述触控单元包括一开关元件、一薄膜晶体管，该薄膜晶体管的第一源/漏极电性耦接至所述栅极线中的与所述触控单元相应的一相应栅极线，该薄膜晶体管的第二源/漏极电性耦接至该读取线，该薄膜晶体管的栅极适于通过该开关元件而耦合至一预设电压；

该触控检测方法包括步骤：

当所述触控单元中的至少一个触控单元被触碰时，耦合与该至少一个触控单元相应的至少一条该栅极线的波形至该读取线上；以及

利用该读取线上的波形的时序判断被触碰的该至少一个触控单元的位置。

6.根据权利要求4或5所述的触控检测方法，其特征在于，还包括步骤：

利用该读取线上的波形于一预定时间间隔内的脉冲数判断被触碰的该至少一个触控单元的数量。

7.根据权利要求4或5所述的触控检测方法，其特征在于，还包括步骤：

利用该读取线上的波形中对应同一该栅极线的波形的脉冲数判断被触碰的该至少一个触控单元的触碰时间长度。

8.一种显示装置，其特征在于，其包括：

一第一基板，包括一栅极线、一读取线及一导电体，该导电体与该栅极线之间夹设有一介电层而形成一感应电容，该导电体预设为不与该读取线电性相通；以及

一第二基板，与该第一基板一起夹设一液晶层，该第二基板包括一电极层及一与该电极层电性绝缘的电连接件，该电极层与该导电体之间因该液晶层的存在而形成一与该感应电容串联的液晶电容；

其中，当一外力作用于该电连接件时，该电连接件使该导电体与该读取线电性相通，以耦合该栅极线的波形至该读取线上。

9.根据权利要求8所述的显示装置，其特征在于，该电连接件包括一突设于该第二基板的突起物及一覆盖该突起物的导电层。

10.一种显示装置，其特征在于，其包括：

一第一基板，包括一栅极线、一读取线及一薄膜晶体管，该薄膜晶体管的第一源/漏极电性耦接至该栅极线，该薄膜晶体管的第二源/漏极电性耦接至该读取线；以及

一第二基板，与该第一基板一起夹设一液晶层，该第二基板包括一电连接件，该电连接件预设为不与该薄膜晶体管的栅极相连通；

其中，当一外力作用于该电连接件时，该电连接件与该薄膜晶体管的栅极相连通以提供一预设电压使该薄膜晶体管导通，以耦合该栅极线的波形至该读取线上。

11.根据权利要求10所述的显示装置，其特征在于，该薄膜晶体管的该第一源/漏极与该栅极线之间夹设一介电层而形成一感应电容。

12.根据权利要求10所述的显示装置，其特征在于，该电连接件包括一突设于该第二基板的突起物及一覆盖该突起物的导电层。

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