TWI397004B

TWI397004B - 整合按鍵的液晶顯示面板及整合按鍵於液晶顯示面板的方法

Info

Publication number: TWI397004B
Application number: TW098103860A
Authority: TW
Inventors: Chih Chiang Chen
Original assignee: Acer Inc
Priority date: 2009-02-06
Filing date: 2009-02-06
Publication date: 2013-05-21
Also published as: JP2010182286A; EP2216707A2; TW201030567A; US20100201648A1; EP2216707B1; EP2216707A3

Description

整合按鍵的液晶顯示面板及整合按鍵於液晶顯示面板的方法

本發明是有關於一種液晶顯示面板，特別是指一種整合按鍵的液晶顯示面板。

一般的電子產品，例如液晶顯示器、筆記型電腦、PDA、資訊家電、車用導航裝置等除了使用液晶顯示面板做為顯示介面外，也會設有一鍵盤或複數按鍵供使用者操作，而傳統的實體按鍵不外乎可分成機械式、薄膜式及電容式開關按鍵三種，但無論是那一類按鍵，都需要至少一組印刷電路板與軟排線，以將按鍵產生的訊號由印刷電路板透過軟排線傳至電腦或系統。然此等傳統按鍵由於佔用電子裝置的使用空間、增加電子裝置整體重量與成本，因此易使電子產品設計的自由度受限。

此外，由於電子產品的微型化(miniaturization)，導致按鈕和輸入鍵等輸入裝置的可用空間越趨縮小，易影響使用者的操作舒適度與便利性。因此，對於以液晶顯示面板做為顯示介面的電子產品，若能將原本的實體按鍵整合於液晶顯示面板中，將能大幅增加電子產品設計的自由度，並降低電子產品非顯示區的厚度與面積，並使整體使用的零組件數目(如實體按鍵所需的機械式開關、印刷電路板及軟排線等)可以相對減少許多。

因此，本發明的目的，即在提供一種整合按鍵的液晶顯示面板，其可藉由將構造簡單的按鍵結構整合於液晶顯示面板上，讓電子產品的實體按鍵可以減少，而進一步減少電子產品之非顯示區的面積與整體使用的零組件數目，而具有易客製化、輕薄、窄邊框等優點。

於是，本發明整合按鍵的液晶顯示面板，具有一電晶體基板及一疊設於電晶體基板一面的彩色濾光片基板，在電晶體基板面向該彩色濾光片基板的一面佈設有一載有一第一準位訊號的第一導線，且在彩色濾光片基板面向該電晶體基板的一面佈設有一載有一第二準位訊號的第二導線，第二導線並與第一導線相間隔地交會而構成一按鍵區，該按鍵區被按壓會使該第一導線與第二導線導接而改變其中之一的訊號準位，一控制器偵測該第一導線與第二導線其中之一的訊號準位是否改變，並於偵測到訊號準位改變時，輸出對應該按鍵區的一按鍵訊號。

較佳地，為進一步確保導接效果，可在第一導線與第二導線交會處設置一導電凸狀物，以在該按鍵區被按壓時，輔助導接該第一導線與第二導線。該導電凸狀物可設在該第一導線或第二導線其中之一，且該導電凸狀物可以是一表面塗佈導電材料的間隔體或一內混導電材料的間隔體。

且該第一準位訊號與該第二準位訊號其中之一是一高準位電壓，其中另一是一低準位電壓，且第一準位訊號與第二準位訊號之間的壓差足以讓控制器在按壓區被按壓時，偵測到該第一導線與第二導線其中之一的訊號準位已經改變。

本發明藉由在液晶顯示面板的電晶體基板和彩色濾光片基板上共同形成前述的按鍵結構以構成一個按鍵區供使用者按壓，可產生如同實體按鍵的效果，並透過控制器偵測按鍵區是否被按壓以產生對應該被按壓之按鍵區的按鍵訊號給系統，達成本發明之目的。

有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式的三個較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。

參閱圖1~圖4所示，是本發明整合按鍵的液晶顯示面板的第一較佳實施例，其主要包括一電晶體基板(本實施例以薄膜電晶體(TFT)基板為例，下稱TFT基板)100、一彩色濾光片基板(下稱CF基板)200、填充於兩者之間的液晶分子層300，以及一按鍵結構400。其中圖1是液晶顯示面板1中的畫素(pixel)40示意圖，圖2是圖1中局部區域110的實際面板結構放大頂視圖，圖3是圖2之面板結構的平面分解圖，圖4是沿圖2中之3-3剖面線的面板結構剖視圖。

如圖4所示，TFT基板100朝向CF基板200的一面佈設有呈矩陣式的ITO電極10，且CF基板200朝向TFT基板的一面佈設有一ITO共電極層20，而在每一ITO電極層10與ITO共電極層20之間構成如圖1示意的每一畫素40，且如圖1及圖4所示，TFT基板100上相對於每一畫素40設有半導體製程形成之電晶體50用以驅動每一畫素40，且每一列的電晶體50之閘極經由每一列掃描線G₁ ~G_m 連接至一掃描驅動電路(圖未示)，每一行的電晶體之源極經由每一行掃描線S₁ ~S_n 連接至一數據驅動電路(圖未示)。掃描驅動電路一次驅動一條列掃描線G以驅動該列電晶體導通，數據驅動電路再經由行掃描線S送入視訊訊號給該列的各個畫素40，藉此使液晶顯示面板1顯示對應的畫面。

本實施例為了將實體按鍵整合於液晶顯示面板1中，於液晶顯示面板1中內建了按鍵結構400，如圖1~圖4所示，按鍵結構400包括設在TFT基板100朝向CF基板200的一面上的第一導線101及第二導線102，以及設在CF基板200朝向TFT基板100的一面上的第三導線201。

第一導線101及第二導線102由TFT基板100的一側相間隔且平行地橫向延伸於TFT基板100上，兩者之間的距離可根據所需按鍵範圍的大小而定，為了方便使用者操控，按鍵範圍涵蓋區域通常大約是一個手指頭的範圍。且為了不影響透光率(開口率)，如圖2~圖4所示，第一導線101及第二導線102是沿著CF基板200上的黑色光罩(Black Mask)202橫向延伸方向設置，亦即第一導線101及第二導線102是位於黑色光罩202底下。

第三導線201沿著CF基板200上的黑色光罩(Black Mask)202縱向延伸方向延伸形成於CF基板200上，並與第一導線101及第二導線102相間隔地交會，以於交會處構成一按鍵區120，當該按鍵區120被按壓時，會使第三導線201向下移動而與第一導線101及第二導線102導接。當然第一導線101與第二導線102也可以改設在CF基板200上，而第三導線201改設在TFT基板100上。

且為了更確保在按鍵區120被按壓時，第一導線101與第二導線102可以和第三導線201導接，本實施例在第三導線201與第一導線101交會處以及第三導線201與第二導線102交會處更設有至少一導電凸狀物123，當按鍵區120被按壓時，第三導線201可以很容易地透過該導電凸狀物123與第一導線102及第二導線201導接。在本實施例中，導電凸狀物123是設在第一導線101及第二導線102上且朝向第三導線201，並在按鍵區120未被按壓時與第三導線201保持相隔一間距D；當然如圖5所示，導電凸狀物123也可以設在第三導線201上且朝向第一導線101及第二導線102並在按鍵區120未被按壓時與第一導線101及第二導線102保持相隔一間距D。

本實施例的導物凸狀物103可以使用外表塗佈導電材料的間隔體(spacer)或內混導電材料的間隔體，並可依據導線交會重疊的面積來配置導電凸狀物的形式、數量與密度。

而為了偵測第三導線201與第一導線101及第二導線102是否導接，以判斷按鍵區120是否被按壓，本實施例將第一導線101及第二導線102位於TFT基板100側邊的一端連接至一控制器60，控制器60提供一第一準位訊號V1給第一導線101，提供一第二準位訊號V2給第二導線102，並偵測第一導線101的訊號準位，在本實施例中第一準位訊號V1為一高準位電壓，第二準位訊號V2為一低準位電壓(或接地電壓)，但並不以此為限，只要第一準位訊號V1與第二準位訊號V2之間的壓差可以被控制器60判斷出兩者為不同準位訊號即可。

藉此，當按鍵區120未被按壓時，控制器60會持續收到來自第一導線101的第一準位訊號V1，控制器60即得知按鍵區120未被按壓；反之，當按鍵區120被按壓時，第三導線201被下壓並透過導電凸突物103導接第一導線101與第二導線102形成一封閉迴路，使第一導線101上的訊號準位從第一準位訊號V1被下拉至第二準位訊號V2並傳給控制器60，控制器60根據第一導線101上的電壓準位改變即得知按鍵區120被按壓，而發送對應按鍵區120的一按鍵編碼(亦即按鍵區的定義，若有多個按鍵區，則每一個按鍵區所對應的按鍵編碼都是獨一無二的)給電腦或系統，使產生對應的動作或反應。當然，控制器60也可以只根據從第一導線101上偵測到的訊號準位改變，就直接對電子裝置系統本身進行預設的硬體或軟體控制，而不一定要發出一按鍵訊號。

因此，依照上述按鍵結構400的設計方式，如圖6~圖9所示，設計者可以在液晶顯示面板1的TFT基板100與CF基板200上設計多組按鍵結構61~63、71~73、81~83及91~93以構成不同的按鍵區64~66、74~76、84~86及94~96，當該等按鍵區其中之一被按壓時，控制器60可藉由偵測對應該按鍵區之按鍵結構傳來的電壓改變而得知按鍵區被按壓。

此外，為了讓按鍵的範圍大小更有彈性，如圖10所示，按鍵結構也可以用多重迴圈來製作，例如在TFT基板側設置平行且間隔排列的三條第一導線103~105及三條第二導線106~108，以及在CF基板側設置三條第三導線202~204，其中第三導線202用以在受壓時導接第一導線103及第二導線106，第三導線203用以在受壓時導接第一導線104及第二導線107，以及第三導線204用以在受壓時導接第一導線105及第二導線108，而構成範圍不同但重疊的三個按鍵區111~113，因此，按壓這三個按鍵區111~113其中任一個，控制器60會判定為同一個按鍵被作動。

而且各組按鍵結構的導接方式可以如圖11所示，各別使用一第一導線151~153及一第二導線154~156，而各第三導線157~159則在受按壓時分別透過兩個導電凸狀物(圖未示)導接各第一導線151~153及各第二導線154~156；或者如圖12，各按鍵結構各別使用一第一導線161~163並共用一第二導線164，且各按鍵結構的第三導線165~167一端可先藉導電膠(圖未示)連接至第二導線164，另一端受按壓時則透過導電凸狀物(圖未示)與對應的第一導線161~163導接；或者如圖13所示，各別具有一第一導線131~133，一第二導線134~136及一第三導線137~139，各第三導線137~139的一端藉導電膠(圖未示)連接至各對應的第二導線134~136，各第三導線137~139的另一端受按壓時則分別透過導電凸狀物(圖未示)導接各對應的第一導線131~133。

另外如圖14所示，是本發明之第二較佳實施例所提出的另一種按鍵結構500。與第一實施例不同的是，該按鍵結構500是在TFT基板或CF基板其中之一佈設一載有一第一準位訊號V1(圖未示)的第一導線501，並在TFT基板或CF基板其中另一佈設一載有一第二準位訊號V2(圖未示)的第二導線502，第二導線502呈L型，其一部分線段與第一導線501平行，一部分線段與第一導線501垂直而與第一導線502相間隔地交會，而於交會處構成一按鍵區503，其中第一準位訊號V1及第二準位訊號V2可以是由控制器60或其它電路提供。同樣地，第一導線501與第二導線502其中之一可於交會處設置一導電凸狀物504，當按鍵區503被壓時，控制器60會偵測到第一導線501的訊號準位改變而得知按壓區503被按壓，而同樣能夠達到第一實施例之按鍵結構的目的。

再者，若所要設置的按鍵數量較多，本發明的第三較佳實施例是採用矩陣排列方式搭配掃描機制來設計按鍵結構，以在液晶顯示面板中設計呈二維方式排列的九個按鍵為例，如圖15所示，可以在TFT基板100上設置三條相間隔且橫向並排的第一導線R1~R3，以及三條與該等第一導線R1~R3相間隔且橫向並排的第二導線C1~C3，並在CF基板200上設置三條與該等第一導線R1~R3及第二導線C1~C3垂直且相交的第三導線D1~D3，而在該等第三導線D1~D3與該等第一導線R1~R3交會處構成由按鍵區K1、K2、K3、...K9形成的一按鍵矩陣。

該等第三導線D1~D3與該等第一導線R1~R3交會處設有一導電突狀物(可設在第一導線R1~R3側或第三導線D1~D3側)，且其中第三導線D1的一端藉導電膠與第二導線C1電連接，第三導線D2的一端藉導電膠與第二導線C2電連接，第三導線D3的一端藉導電膠與第二導線C3電連接。

當控制器60要偵測按壓區K1~K9是否被按壓以及何者被按壓時，控制器60會提供第一準位電壓V1給該等第一導線R1~R3，並依序送第二準位電壓V2給第二導線C1~C3其中之一，而其中另外兩條第二導線則提供第一準位電壓V1。藉此，當其中一按鍵區例如K5被按壓時，第一導線R2、第二導線C2及第三導線D2導接構成一封閉迴路，控制器60可由第一導線R2的電壓準位由第一準位電壓V1改變為第二準位電壓V2而得知按鍵區K5被按壓。

因此，藉由上述矩陣式按鍵結構設計，可以在按鍵數量較多時減少佈線的數量。

所以，對應上述按鍵區的位置，設計者可以在電子裝置的液晶顯示面板1上預先印刷特定按鍵圖像對應各個按鍵區的位置，或者藉由預先載置於電子裝置中的一軟體程式產生虛擬按鍵圖像顯示在液晶顯示器上對應各個按鍵區的位置，藉此以導引使用者透過按壓該按鍵圖像以作動對應的按鍵區，使控制器60可以偵測到某一按鍵區被按壓並送出一對應該按鍵圖像的按鍵訊號(按鍵編碼)給系統，使系統產生對應該按鍵圖像的功能，該按鍵圖像根據電子裝置的系統或功能需求而定，例如可以是一般鍵盤按鍵、多媒體功能鍵、或金融交易介面中的功能鍵...等，而在此所謂的電子裝置可以是使用液晶顯示面板做為顯示介面的可攜式消費性電子產品、智慧化遙控器、資訊家電、金融商業交易機器、車用導航裝置、辦公室自動化設備、公共顯示服務站裝置...等工商業應用的電子設備。且同一電子裝置中產生虛擬按鍵圖像的軟體程式可以因應不同功能需要變換顯示不同的虛擬按鍵圖像，以供電子裝置進行多種類別的輸入以使同一按鍵結構達到多種用途。

而且當電子裝置改變其液晶顯示器的顯示方向(例如90度或180度旋轉)或調整其解析度時，其中產生虛擬按鍵圖像的軟體程式會重新調整虛擬按鍵圖像的位置及範圍使恆對齊於所對應的按鍵區位置。

此外，電子裝置上亦可另外設置一觸發按鍵(圖未示)來喚起整合於液晶顯示面板1中的按鍵功能，亦即在液晶顯示面板1一般顯示情況下，整合於液晶顯示面板1中的按鍵功能被禁能且虛擬按鍵圖像不顯示，當觸發按鍵被按壓後，整合於液晶顯示面板1中的按鍵功能才被致能且同時顯示出虛擬按鍵圖像供使用者操作，當使用者未操作達一定時間，例如2分鐘後，整合於液晶顯示面板1中的按鍵功能自動回到禁能狀態且虛擬按鍵圖像消失，直到觸發按鍵被再次按壓。

此外，為了適當控制液晶顯示面板上可按壓的按鍵區面積，同時維持面板的TFT基板與CF基板之間的間隙與面板耐壓強度及壽命，本實施例可以適當設計面板中的間隔體(spacer)的高度、大小與密度。例如圖16之電子裝置的液晶顯示面板1內建有五個按鍵結構，其對應的虛擬按鍵圖像171~175位置如圖所示，則可在液晶顯示面板1的TFT基板100與CF基板200之間適當安排間隔體(spacer)的密度，如圖17所示，其中液晶顯示面板1中的間隔體密度以H(高)、M(中)、L(低)來表示，由圖中可知，在虛擬按鍵圖像171~175的中間位置間隔體密度是L最低，虛擬按鍵圖像171~175的外圍位置間隔體密度是H最高，因此虛擬按鍵圖像171~175的中間區域較軟，以提供適當的按壓彈性係數來呈現出按鍵的特性，除了可以有效提供使用者知覺或觸覺的反饋外，而且可以避免相鄰按鍵的誤觸。

綜上所述，本實施例藉由在液晶顯示面板的TFT基板和CF基板上共同形成前述的按鍵結構以構成一個或多個按鍵區供使用者按壓，可產生如同實體按鍵的效果，並透過控制器60偵測各按鍵區是否被按壓以產生對應該被按壓之按鍵區的按鍵訊號給系統，而達成本發明之目的。

惟以上所述者，僅為本發明的較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

1．．．液晶顯示面板

10．．．ITO電極

20．．．ITO共電極層

40．．．畫素

50．．．電晶體

60．．．控制器

100．．．TFT基板

101、103~105、151~153、161~163．．．第一導線

131~133、501、R1~R3．．．第一導線

102、106~108、154~156、164．．．第二導線

134~136、502、C1~C3．．．第二導線

120、64~66、74~76、84~86．．．按鍵區

94~96、111~113、K1~K9．．．按鍵區

123、504．．．導電凸狀物

171~175．．．虛擬按鍵圖像

201、202~204、157~159．．．第三導線

165~167、137~139、D1~D3．．．第三導線

200．．．CF基板

202．．．黑色光罩

300．．．液晶分子層

400、61~63、71~73、81~83、91~93、500．．．按鍵結構

V1．．．第一準位訊號

V2．．．第二準位訊號

G₁ ~G_m 、G．．．列掃描線

S₁ ~S_n 、S．．．行掃描線

D．．．間距

圖1是本發明整合按鍵的液晶顯示面板的第一較佳實施例之示意圖，其中顯示液晶顯示面板中的畫素是呈矩陣式排列；

圖2是圖1中的液晶顯示面板之局部面板結構放大頂視圖；

圖3是圖2中的局部面板結構的平面分解圖；

圖4是沿圖2中之3-3剖面線的面板結構剖視圖；

圖5是圖4的另一變化實施例；

圖6~圖9是本實施例在液晶顯示面板的TFT基板與CF基板上設計多組按鍵結構以構成不同按鍵區的例子示意圖；

圖10是本實施例在液晶顯示面板中以多重迴圈製作按鍵結構的示意圖；

圖11~圖13是本實施例各按鍵結構中之第三導線與第一導線及第二導線導接的方法示意圖；

圖14是本發明整合按鍵的液晶顯示面板的第二較佳實施例之示意圖，其中顯示以分別佈設在TFT基板及CF基板的第一導線及第二導線構成一按鍵結構；

圖15是本發明整合按鍵的液晶顯示面板的第三較佳實施例之示意圖，其中顯示以矩陣排列方式設計之複數按鍵結構；

圖16繪示一應用本發明之液晶顯示器，其中顯示有多個對應至設於液晶顯示面板中的各按鍵結構之按鍵區的虛擬按鍵圖像；及

圖17繪示圖16之液晶顯示面板中的間隔體分佈密度示意圖。

1．．．液晶顯示面板

40．．．畫素

50．．．電晶體

60．．．控制器

101．．．第一導線

102．．．第二導線

201．．．第三導線

110．．．局部區域

120．．．按鍵區

V1．．．第一準位訊號

V2．．．第二準位訊號

G₁ ~G_m ．．．列掃描線

S₁ ~S_n ．．．行掃描線

Claims

一種整合按鍵的液晶顯示面板，包括：一電晶體基板；一彩色濾光片基板，疊設於該電晶體基板的一面上；一第一導線，佈設於該電晶體基板面向該彩色濾光片基板的一面，並載有一第一準位訊號；及一第二導線，佈設於該彩色濾光片基板面向該電晶體基板的一面並載有一第二準位訊號，且與該第一導線相間隔地交會而構成一按鍵區，該按鍵區被按壓會使該第一導線與第二導線導接而改變其中之一的訊號準位。
依據申請專利範圍第1項所述整合按鍵的液晶顯示面板，更包括一控制器，其偵測該第一導線與第二導線其中之一的訊號準位是否改變，並於偵測到訊號準位改變時，輸出對應該按鍵區的一按鍵訊號。
依據申請專利範圍第1項所述整合按鍵的液晶顯示面板，更包括一設於該第一導線與第二導線之間的導電凸狀物，其在該按鍵區被按壓時，導接該第一導線與第二導線。
依據申請專利範圍第3項所述整合按鍵的液晶顯示面板，其中該導電凸狀物是設在該第一導線或第二導線其中之一。
依據申請專利範圍第4項所述整合按鍵的液晶顯示面板，其中該導電凸狀物是一表面塗佈導電材料的間隔體或一內混導電材料的間隔體。
依據申請專利範圍第1項所述整合按鍵的液晶顯示面板，其中該第一準位訊號與該第二準位訊號其中之一是一高準位電壓，其中另一是一低準位電壓。
一種整合按鍵的液晶顯示面板，包括：一電晶體基板；一彩色濾光片基板，疊設於該電晶體基板的一面上；一第一導線，佈設於該電晶體基板面向該彩色濾光片基板的一面，並載有一第一準位訊號；一第二導線，佈設於該電晶體基板面向該彩色濾光片基板的一面，並載有一第二準位訊號；及一第三導線，佈設於該彩色濾光片基板面向該電晶體基板的一面，並與該第一導線及第二導線相間隔地交會而構成一按鍵區，該按鍵區被按壓會使該第三導線與該第一導線及第二導線導接，而改變該第一導線與第二導線其中之一的訊號準位。
依據申請專利範圍第7項所述整合按鍵的液晶顯示面板，更包括一控制器，其偵測該第一導線與第二導線其中之一的訊號準位是否改變，並於偵測到訊號準位改變時，輸出對應該按鍵區的一按鍵訊號。
依據申請專利範圍第7項所述整合按鍵的液晶顯示面板，更包括兩個分別設於該第一導線與第三導線交會處以及第二導線與第三導線交會處的導電凸狀物，其在該按鍵區被按壓時，使該第三導線導接該第一導線與第二導線。
依據申請專利範圍第9項所述整合按鍵的液晶顯示面板，其中該二導電凸狀物可以設在該第一導線及第二導線側或設在該第三導線側。
依據申請專利範圍第7項所述整合按鍵的液晶顯示面板，其中該第三導線的一端與該第一導線或第二導線其中之一電連接，該第三導線的另一端與該第一導線或第二導線其中另一的交會處設有一導電凸狀物，該導電凸狀物在該按鍵區被按壓時，導接該第三導線與該第一導線或第二導線其中另一。
依據申請專利範圍第10或11項所述整合按鍵的液晶顯示面板，其中該導電凸狀物是一表面塗佈導電材料的間隔體或一內混導電材料的間隔體。
依據申請專利範圍第7項所述整合按鍵的液晶顯示面板，其中該第一準位訊號與該第二準位訊號其中之一是一高準位電壓，其中另一是一低準位電壓。
一種整合按鍵於液晶顯示面板的方法，該液晶顯示面板具有一電晶體基板及一疊設於該電晶體基板一面上的彩色濾光片基板；該方法包括：A、於該電晶體基板面向該彩色濾光片基板的一面上佈設一載有一第一準位訊號的第一導線；B、於該彩色濾光片基板面向該電晶體基板的一面上佈設一載有一第二準位訊號的第二導線，該第二導線與該第一導線相間隔地交會而構成一按鍵區，該按鍵區被按壓會使該第一導線與第二導線其中之一的訊號準位改變；及C、當偵測到該第一導線與第二導線其中之一的訊號準位改變時，輸出對應該按鍵區的一按鍵訊號。
依據申請專利範圍第14項所述的方法，更在該第一導線與第二導線之間設置一導電凸狀物，以在該按鍵區被按壓時，導接該第一導線與第二導線。
依據申請專利範圍第15項所述的方法，其中該導電凸狀物是設在該第一導線或第二導線其中之一。
依據申請專利範圍第16項所述的方法，其中該導電凸狀物是一表面塗佈導電材料的間隔體或一內混導電材料的間隔體。
依據申請專利範圍第14項所述的方法，其中該第一準位訊號與該第二準位訊號其中之一是一高準位電壓，其中另一是一低準位電壓。