专利名称：具感应机制的液晶显示装置与其感应定位方法
技术领域：
本发明有关于一种液晶显示装置，尤指一种具感应机制的液晶显示装置 与其感应定位方法。
背景技术：
液晶显示装置(Liquid Crystal Display; LCD)具有外型轻薄、省电以及无辐 射等优点，因此已被广泛地应用于多媒体播放器、移动电话、个人数字助理 (PDA)、电脑显示器、或平面电视等电子产品上。此外，利用液晶显示装置 执行光感应式或触碰感应式输入运作的功能也渐成流行，亦即，越来越多电 子产品使用具感应机制的液晶显示装置作为其输入介面。
图1为现有具感应机制的液晶显示装置的结构示意图。如图1所示，液晶 显示装置IOO包含源极驱动器110、伽玛电压产生器105、栅极驱动器120、读 出电路195、以及影像显示区190。影像显示区190包含多个数据线130、多个 读出线140、多个栅极线150、多个像素单元160、以及多个感应单元170。源 极驱动器110包含多个数字/模拟转换器115，用来根据伽玛电压产生器105所 提供的多个伽玛电压，将数字影像数据转换为多个数据信号，经由多个数据线 130写入至多个像素单元160,而每一像素单元160即根据所接收的数据信号 以控制像素亮度。栅极驱动器120提供多个栅极信号，经由多个栅极线150馈 入至多个像素单元160与多个感应单元170。多个感应单元170执行感应运作 以产生多个读出信号，经由多个读出线140传输至读出电路195。然而在液晶 显示装置100的结构中，由于多个读出线140的设置，所以像素开口率(Ape加re Ratio)会因而縮小。此外，多个读出线140的读出信号传输，则会干扰数据线130的数据信号，使数据信号的模拟电压漂移而降低影像显示品质。
发明内容
依据本发明的实施例，其揭露一种具感应机制的液晶显示装置。此种液 晶显示装置包含数据线、感应单元、像素单元、第一栅极线、第二栅极线、 源极驱动器、读出信号处理单元、以及开关单元。数据线用以传输数据信号 或读出信号。感应单元电连接于数据线以输出读出信号。像素单元电连接于 数据线以接收数据信号。第一栅极线电连接于感应单元，用来传输第一栅极 信号以控制感应单元。第二栅极线电连接于像素单元，用来传输第二栅极信 号以控制像素单元。源极驱动器用以提供数据信号。读出信号处理单元用以 执行读出信号的信号处理。开关单元包含第一端、第二端与第三端，其中第 一端电连接于源极驱动器，第二端电连接于读出信号处理单元，第三端电连 接于数据线，开关单元用来使能第一端与第三端的电性连接，或使能第二端 与第三端的电性连接。
依据本发明的实施例，其另揭露一种感应定位方法，该方法包含提供 一液晶显示装置，此液晶显示装置包含数据线；第一栅极线；第二栅极线； 感应单元，电连接于该数据线与该第一栅极线；像素单元，电连接于该数据 线与该第二栅极线；源极驱动器；读出信号处理单元；以及开关单元，其包 含第一端、第二端与第三端，其中第一端电连接于源极驱动器，第二端电连 接于读出信号处理单元，第三端电连接于数据线；于第一时段，开关单元电 连接第二端与第三端，用以电连接读出信号处理单元与数据线；于第一时段， 第一栅极线传输第一栅极信号以使能感应单元输出读出信号至读出信号处理 单元；于第二时段，开关单元电连接第一端与第三端，用以电连接源极驱动 器与数据线；于第二时段，第二栅极线传输第二栅极信号以使能像素单元接 收由源极驱动器所输出的数据信号；以及于第三时段，读出信号处理单元执 行读出信号的感应位置分析；其中第一时段与第二时段不互相重叠。
图1为现有具感应机制的液晶显示装置的结构示意图2为本发明第一实施例的液晶显示装置的结构示意图3为图2的液晶显示装置的工作相关信号波形图，其中横轴为时间轴;
图4为本发明第二实施例的液晶显示装置的结构示意图5为本发明第三实施例的液晶显示装置的结构示意图6为本发明用于图2所示的液晶显示装置的感应定位方法流程图。
附图标号
100、 200、 400、 500液晶显示装置
105、 205伽玛电压产生器
110、 210源极驱动器
115、 215数字/模拟转换器
120、 220栅极驱动器
130、 230数据线
140读出线
150栅极线
160、 260、 460像素单元
170、 270、 470、 570感应单元
190、 290影像显示区
195读出电路
251第一栅极线
252第二栅极线
280开关单元
295读出信号处理单元
461数据开关463液晶电容
465第二储存电容
471、 571读出晶体管
473、 573第一储存电容
477、 577感应晶体管
575第三储存电容
DLm、 DLm+l数据线
SDm、 SDm+l数据信号
SGl—n-l—SG1—n+l第一栅极信号
SG2—n-l — SG2—n+l第二栅极信号
SUm一n-l—SUm+l—n+l感应单元
Pm—n-l—Pm+l—n+l像素单元
SWm、 SWm+l开关单元
Tll、 T12、 T13第一时段
T21、 T22、 T23第二时段
Vcom共用电压
Vg第一偏压
Vgs栅源极压降
Vs第二偏压
具体实施例方式
下文依本发明具感应机制的液晶显示装置与其感应定位方法，特举实施 例配合所附图式作详细说明，但所提供的实施例并不用以限制本发明所涵盖 的技术范围，而方法流程步骤编号更非用以限制其执行先后次序，任何由方 法步骤重新组合的执行流程，所产生具有均等功效的方法，皆为本发明所涵 盖的技术范围。图2为本发明第一实施例的液晶显示装置的结构示意图。如图2所示， 液晶显示装置200包含源极驱动器210、伽玛电压产生器205、栅极驱动器220、 读出信号处理单元295、多个开关单元280、以及影像显示区290。影像显示 区290包含多个数据线230、多个第一栅极线251、多个第二栅极线252、多 个像素单元260、以及多个感应单元270。栅极驱动器220电连接于多个第一 栅极线251与多个第二栅极线252，用来提供多个第一栅极信号经由多个第一 栅极线251馈入至多个感应单元270，并用来提供多个第二栅极信号经由多个 第二栅极线252馈入至多个像素单元260。源极驱动器210包含多个数字/模 拟转换器215，用来根据伽玛电压产生器205所提供的多个伽玛电压，将数字 影像数据转换为多个数据信号，经由多个数据线230写入至多个像素单元260， 而每一像素单元260即根据所接收的数据信号以控制像素亮度。多个感应单 元270执行感应运作以产生多个读出信号，经由多个数据线230传输至读出 信号处理单元295。在一实施例中，读出信号处理单元295可通过检测供应至 每一感应单元270的充电电流以撷取相对应的读出信号。
读出信号处理单元295对所接收的多个读出信号执行感应位置分析，用 以定位感应位置。每一开关单元280用来将对应数据线230电连接至读出信 号处理单元295，或将对应数据线230电连接至源极驱动器210。举例而言， 当开关单元SWm电连接数据线DLm与读出信号处理单元295，且第一栅极 信号SGI—n为使能信号时，感应单元SUm—n所产生的读出信号即可经由数据 线DLm与开关单元SWm而传输至读出信号处理单元295,进而通过读出信 号处理单元295的感应位置分析，判断对应于感应单元SUm一n的面板位置是 否发生感应事件。或者，当开关单元SWm+l电连接数据线DLm+l与源极驱 动器210，且第二栅极信号SG2—n为使能信号时，源极驱动器210的对应数 字/模拟转换器215所输出的数据信号，可经由开关单元SWm+l与数据线 DLm+l而写入至像素单元Pm+l一n。在图2所示的实施例中，开关单元280 包含第一端、第二端与第三端，其中第一端电连接于源极驱动器210，第二端电连接于读出信号处理单元295，第三端电连接于数据线230,所以开关单元 280用来使能第一端与第三端的电性连接，或第二端与第三端的电性连接。
在另一实施例中，感应单元270可间隔多个数据线230而设置，或间隔 多个第二栅极线252而设置，亦即并非每一像素单元260均与感应单元270 相邻。同理，第一栅极线251可相对应地间隔多个第二栅极线252而设置。 由上述可知，在液晶显示装置200的电路结构中，每一感应单元270的读出 信号经由对应数据线230而传输至读出信号处理单元295，并不需要另设置读 出线，所以可避免限縮像素开口率，此外，因读出信号与数据信号不会同时 传输，所以可避免数据信号的模拟电压受读出信号传输千扰。
图3为图2的液晶显示装置的工作相关信号波形图，其中横轴为时间轴。 在图3中，由上往下的信号分别为第一栅极信号SGl一n-l、第二栅极信号 SG2一n-l 、第一栅极信号SG1—n、第二栅极信号802_11、第一栅极信号SG1—n+l 、 以及第二栅极信号802_11+1。如图3所示，于第一时段Tll内，第一栅极信 号SGl_n-l为高准位的使能信号，用来使能感应单元SUm一n-l与SUm+1—n-l 输出读出信号。此时，开关单元SWm电连接数据线DLm与读出信号处理单 元295，且开关单元SWm+l电连接数据线DLm+l与读出信号处理单元295。 所以，感应单元SUm一n-l所产生的读出信号可经由数据线DLm与开关单元 SWm而传输至读出信号处理单元295,且感应单元SUm+l_n-l所产生的读出 信号可经由数据线DLm+l与开关单元SWm+l而传输至读出信号处理单元 295，进而读出信号处理单元295可据以执行感应位置分析。
于第二时段T21内，第二栅极信号SG2一n-l为高准位的使能信号，用来 使能像素单元Pm—n-l与Pm+1—ri-l接收数据信号。此时，开关单元SWm电 连接数据线DLm与源极驱动器210，且开关单元SWm+l电连接数据线DLm+l 与源极驱动器210。所以，源极驱动器210所输出的数据信号SDm可经由开 关单元SWm与数据线DLm而写入像素单元Pm—n-l ，且源极驱动器210所输 出的数据信号SDm+l可经由开关单元SWm+l与数据线DLm+l而写入像素单元Pm+l—n-l，而像素单元Pm—n-l与Pm+l一n-l即可据以控制对应像素亮度。 于第一时段Tll与第二时段T21的间的过渡时段中，所有栅极信号均为除能 信号，可用以预充电每一数据线230至相对应的像素电压。
于第一时段T12内，第一栅极信号SGLn为高准位的使能信号，用来使 能感应单元SUm—n与SUm+l_n输出读出信号。此时，开关单元SWm电连 接数据线DLm与读出信号处理单元295，且开关单元SWm+l电连接数据线 DLm+l与读出信号处理单元295。所以，感应单元SUm一n所产生的读出信号 可经由数据线DLm与开关单元SWm而传输至读出信号处理单元295，且感 应单元SUm+l—n所产生的读出信号可经由数据线DLm+l与开关单元SWm+l 而传输至读出信号处理单元295，进而使读出信号处理单元295可据以执行感 应位置分析。于第二时段T21与第一时段T12之间的过渡时段中，所有栅极 信号均为除能信号，可用以预充电每一数据线230至感应单元270所需的重 置电压。
于第二时段T22内，第二栅极信号SG2j为高准位的使能信号，用来使 能像素单元PnUi与Pm+l—n接收数据信号。此时，开关单元SWm电连接数 据线DLm与源极驱动器210，且开关单元SWm+l电连接数据线DLm+l与源 极驱动器210。所以，源极驱动器210所输出的数据信号SDm可经由开关单 元SWm与数据线DLm而写入像素单元Pm一n，且源极驱动器210所输出的 数据信号SDm+l可经由开关单元SWm+l与数据线DLm+l而写入像素单元 Pm+l_n，而像素单元Pm一n与Pm+1—n即可据以控制对应像素亮度。同理， 于第一时段T12与第二时段T22之间的过渡时段中，所有栅极信号均为除能 信号，可用以预充电每一数据线230至相对应的像素电压。于第一时段T13、 第二时段T23、以及其余过渡时段的电路运作，可根据上述而同理类推，所以 不再赘述。请注意，当读出信号处理单元295于每一第一时段内撷取读出信 号后，即可进行读出信号的感应位置分析，而用以执行感应位置分析的时段 可部分重叠第一时段、第二时段或过渡时段。图4为本发明第二实施例的液晶显示装置的结构示意图。如图4所示， 液晶显示装置400类似于图2所示的液晶显示装置200，主要差异在于将像素 单元260与感应单元270置换为像素单元460与感应单元470。在图4所示的 实施例中，感应单元470包含读出晶体管471、第一储存电容473、以及感应 晶体管477，其中读出晶体管471可为薄膜晶体管(ThinFilmTransistor)或金属 氧化物半导体(Metal Oxide Semiconductor; MOS)晶体管，感应晶体管477可 为光感应薄膜晶体管。像素单元460包含数据开关461、液晶电容463、以及 第二储存电容465，其中数据开关461可为薄膜晶体管或金属氧化物半导体晶 体管。
读出晶体管471包含第一端、第二端与栅极端，其中第一端电连接于数 据线230，栅极端电连接于第一栅极线251。第一储存电容473包含第一端与 第二端，其中第一端电连接于读出晶体管471的第二端，第二端用以接收共 用电压Vcom。感应晶体管477包含第一端、第二端与栅极端，其中第一端电 连接于读出晶体管471的第二端，第二端与栅极端均用以接收共用电压Vcom。 数据开关461包含第一端、第二端与栅极端，其中第一端电连接于数据线230， 栅极端电连接于第二栅极线252。液晶电容463包含第一端与第二端，其中第 一端电连接于数据开关461的第二端，第二端用以接收共用电压Vcom。第二 储存电容465包含第一端与第二端，其中第一端电连接于数据开关461的第 二端，第二端用以接收共用电压Vcom。
图5为本发明第三实施例的液晶显示装置的结构示意图。如图5所示， 液晶显示装置500类似于图4所示的液晶显示装置400，主要差异在于将感应 单元470置换为感应单元570。在图5所示的实施例中，感应单元570包含读 出晶体管571、第一储存电容573、第三储存电容575、以及感应晶体管577， 其中读出晶体管571可为薄膜晶体管或金属氧化物半导体晶体管，感应晶体 管577可为光感应薄膜晶体管。
读出晶体管571包含第一端、第二端与栅极端，其中第一端电连接于数据线230，栅极端电连接于第一栅极线251。第一储存电容573包含第一端与 第二端，其中第一端电连接于读出晶体管571的第二端，第二端用以接收第 一偏压Vg。感应晶体管577包含第一端、第二端与栅极端，其中第一端电连 接于读出晶体管571的第二端，栅极端用以接收第一偏压Vg，第二端用以接 收第二偏压Vs。第三储存电容575电连接于感应晶体管577的第一端与第二 端之间。第一偏压Vg与第二偏压Vs可用以设定感应晶体管577的栅源极压 降Vgs，所以流经感应晶体管577的漏电流可被调整以控制第一储存电容573 与第三储存电容575的放电速度。在一实施例中，第一偏压Vg可为共用电压 Vcom，而栅源极压降Vgs由第二偏压Vs所设定。在另一实施例中，第二偏 压Vs可为共用电压Vcom，而栅源极压降Vgs由第一偏压Vg所设定。
图6为本发明用于图2所示的液晶显示装置200的感应定位方法流程图。 如图6所示，感应定位方法的流程900包含下列步骤
步骤S905:于第一时段，开关单元280电连接读出信号处理单元295与 数据线230;
步骤S910:于第一时段，第一栅极线251传输第一栅极信号以使能感应 单元270输出读出信号至读出信号处理单元295;
步骤S915:于第二时段，开关单元280电连接源极驱动器210与数据线
230;
步骤S920:于第二时段，第二栅极线252传输第二栅极信号以使能像素 单元260接收由源极驱动器210所输出的数据信号；
步骤S925:于第三时段，读出信号处理单元295执行读出信号的感应位 置分析；以及
步骤S930:于第四时段，预充电数据线230至预定电压。 在感应定位方法的流程900中，第一时段、第二时段与第四时段不互相 重叠，第一时段可在第二时段之前或之后。第四时段在第二时段或第一时段 之后，预定电压可为用来充电感应单元270的储存电容所需的重置电压，或用来充电像素单元260的像素电容(譬如液晶电容与储存电容)所需的像素电 压。第三时段可部分重叠第一时段、第二时段或第四时段。第一时段的时间 长度可相同或相异于第二时段的时间长度。第一时段的时间长度可根据对应 于感应单元270的储存电容的容许充电时间或容许电压范围而设定。第二时 段的时间长度可根据对应于像素单元260的像素电容的容许充电时间或容许 电压范围而设定。
综上所述，在本发明具感应机制的液晶显示装置的电路结构中，每一感 应单元的读出信号经由对应数据线而传输，并不需要另设置读出线，所以可 避免限縮像素开口率。此外，于相对应的感应定位方法中，读出信号的传输 时段与数据信号的传输时段不互相重叠，因此可避免数据信号的模拟电压受 读出信号传输干扰。
虽然本发明己以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何本技 术领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种更动与润饰， 因此本发明的保护范围当以权利要求所界定的为准。
权利要求
1.一种具感应机制的液晶显示装置，其特征在于，所述的液晶显示装置包含一数据线，用以传输一数据信号或一读出信号；一感应单元，电连接于所述数据线以输出所述读出信号；一像素单元，电连接于所述数据线以接收所述数据信号；第一栅极线，电连接于所述感应单元，用来传输第一栅极信号以控制所述感应单元；第二栅极线，电连接于所述像素单元，用来传输第二栅极信号以控制所述像素单元；一源极驱动器，用以提供所述数据信号；一读出信号处理单元，用以执行所述读出信号的信号处理；以及一开关单元，包含第一端、第二端与第三端，其中所述第一端电连接于所述源极驱动器，所述第二端电连接于所述读出信号处理单元，所述第三端电连接于所述数据线，所述开关单元用来使能所述第一端与所述第三端的电性连接，或使能所述第二端与所述第三端的电性连接。
2. 如权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，所述感应单元包含-一读出晶体管，包含第一端、第二端与一栅极端，其中所述第一端电连接于所述数据线，所述栅极端电连接于所述第一栅极线；一储存电容，包含第一端与第二端，其中所述第一端电连接于所述读出 晶体管的第二端，所述第二端用以接收一共用电压；以及一感应晶体管，包含第一端、第二端与一栅极端，其中所述第一端电连 接于所述读出晶体管的第二端，所述第二端与所述栅极端用以接收所述共用 电压。
3. 如权利要求2所述的液晶显示装置，其特征在于，所述读出晶体管为一 薄膜晶体管或一金属氧化物半导体晶体管。
4. 如权利要求2所述的液晶显示装置，其特征在于，所述感应晶体管为一 光感应薄膜晶体管。
5. 如权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，所述感应单元包含 一读出晶体管，包含第一端、第二端与一栅极端，其中所述第一端电连接于所述数据线，所述栅极端电连接于所述第一栅极线；第一储存电容，包含第一端与第二端，其中所述第一端电连接于所述读 出晶体管的第二端，所述第二端用以接收第一偏压；以及一感应晶体管，包含第一端、第二端与一栅极端，其中所述第一端电连 接于所述读出晶体管的第二端，所述栅极端用以接收所述第一偏压，所述第 二端用以接收第二偏压。
6. 如权利要求5所述的液晶显示装置，其特征在于，所述感应单元还包含 第二储存电容，电连接于所述感应晶体管的第一端与第二端的间。
7. 如权利要求5所述的液晶显示装置，其特征在于，所述读出晶体管为一 薄膜晶体管或一金属氧化物半导体晶体管。
8. 如权利要求5所述的液晶显示装置，其特征在于，所述感应晶体管为一 光感应薄膜晶体管。
9. 如权利要求5所述的液晶显示装置，其特征在于所述第一偏压为一共用 电压。
10. 如权利要求5所述的液晶显示装置，其特征在于，所述第二偏压为一 共用电压。
11. 如权利要求l所述的液晶显示装置，其特征在于，所述像素单元包含 一数据开关，包含第一端、第二端与一栅极端，其中所述第一端电连接于所述数据线，所述栅极端电连接于所述第二栅极线；一液晶电容，包含第一端与第二端，其中所述第一端电连接于所述数据 开关的第二端，所述第二端用以接收一共用电压；以及一储存电容，包含第一端与第二端，其中所述第一端电连接于所述数据开关的第二端，所述第二端用以接收所述共用电压。
12. 如权利要求11所述的液晶显示装置，其特征在于，所述数据开关为一 薄膜晶体管或一金属氧化物半导体晶体管。
13. 如权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，所述的液晶显示装 置包含一栅极驱动器，电连接于所述第一栅极线与所述第二栅极线，用来提供 所述第一栅极信号与所述第二栅极信号。
14. 一种感应定位方法，其特征在于，所述的感应定位方法包含 提供一液晶显示装置，所述液晶显示装置包含—数据线；第一栅极线；第二栅极线；一感应单元，电连接于所述数据线与所述第一栅极线； 一像素单元，电连接于所述数据线与所述第二栅极线；一源极驱动器； 一读出信号处理单元；以及一开关单元，包含第一端、第二端与第三端，其中所述第一端电连接于 所述源极驱动器，所述第二端电连接于所述读出信号处理单元，所述第三端 电连接于所述数据线；于一第一时段，所述开关单元电连接所述第二端与所述第三端，用以电 连接所述读出信号处理单元与所述数据线；于所述第一时段，所述第一栅极线传输第一栅极信号以使能所述感应单 元输出一读出信号至所述读出信号处理单元；于一第二时段，所述开关单元电连接所述第一端与所述第三端，用以电 连接所述源极驱动器与所述数据线；于所述第二时段，所述第二栅极线传输第二栅极信号以使能所述像素单元接收由所述源极驱动器所输出的一数据信号；以及于第三时段，所述读出信号处理单元执行所述读出信号的感应位置分析; 其中所述第一时段与所述第二时段不互相重叠。
15. 如权利要求14所述的感应定位方法，其特征在于，所述第一时段在所 述第二时段之前或之后。
16. 如权利要求14所述的感应定位方法，其特征在于，所述第三时段部分 重叠所述第一 时段或所述二第时段。
17. 如权利要求14所述的感应定位方法，其特征在于，所述第一时段的时 间长度相同或相异于所述第二时段的时间长度。
18. 如权利要求14所述的感应定位方法，其特征在于，所述的感应定位方 法包含根据对应于所述感应单元的储存电容的容许充电时间或容许电压范围， 以设定所述第一时段的时间长度。
19. 如权利要求14所述的感应定位方法，其特征在于，所述的感应定位方 法包含根据对应于所述像素单元的像素电容的容许充电时间或容许电压范围， 以设定所述第二时段的时间长度。
20. 如权利要求14所述的感应定位方法，其特征在于，所述的感应定位方 法还包含于一第四时段，预充电所述数据线至一预定电压； 其中所述第四时段、所述第一时段与所述第二时段不互相重叠。
全文摘要
本发明提供一种具感应机制的液晶显示装置与其感应定位方法，该液晶显示装置包含数据线、感应单元、像素单元、第一栅极线、第二栅极线、源极驱动器、读出信号处理单元以及开关单元。数据线用以传输数据信号或读出信号。感应单元用以产生读出信号。像素单元用来根据数据信号以控制像素亮度。第一栅极线用来传输第一栅极信号以控制感应单元。第二栅极线用来传输第二栅极信号以控制像素单元。源极驱动器用以提供数据信号。读出信号处理单元用来接收读出信号以执行感应位置分析。开关单元用来电连接源极驱动器与数据线，或用来电连接读出信号处理单元与数据线。本发明可避免限缩像素开口率，避免数据信号的模拟电压受读出信号传输干扰。
文档编号G02F1/13GK101609220SQ20091016102
公开日2009年12月23日 申请日期2009年7月30日 优先权日2009年7月30日
发明者张宇萱, 黄雪瑛 申请人:友达光电股份有限公司