本发明公开了一种触碰显示装置，该装置包括：一阵列基板，一相对基板，一公共电极，一显示材料，一栅极驱动电路，一源极驱动电路，至少一感测电路，以及一控制器，用以控制所述的源极驱动电路、所述的栅极驱动电路及所述的至少一感测电路。利用上下倒置的主动矩阵驱动结构或原始被动矩阵驱动结构，配合人体导体的特性及抗噪声的感测电路设计，达到同时处理显示与多点触碰感测的功效，减少硬件成本与节省能源。
1.一种主动矩阵式触碰显示装置，其特征在于，所述的装置包含：一阵列基板，其远离使用者的表面上，设有一信号层，包含多条数据线及多条扫描线，其中所述的数据线及所述的扫描线的每一交会处分别配置一像素单元，各像素单元设有一切换元件以及一像素电极；
一相对基板，平行相对于所述的阵列基板且位于远离使用者的一侧；
一公共电极，相对于所述的像素电极，设于所述的相对基板的靠近使用者的表面上；
一显示材料，夹于所述的阵列基板及所述的相对基板之间；
一栅极驱动电路，依序致能各所述的扫描线所连接的像素单元，其中，所述的栅极驱动电路的输出端与所述的扫描线间形成多个第一连接点；
一源极驱动电路，提供多个数据信号，并经由所述的数据线输出至对应的像素单元，其中，所述的源极驱动电路的输出端与所述的数据线间形成多个第二连接点；
至少一感测电路，用以对所述的数据线及所述的扫描线的至少其一进行触碰感测，每一感测电路包含：一探测电路，根据至少一频率，产生一探测信号以输出至所述的第一连接点及所述的第二连接点的至少其一；以及一感应电路，接收相对应连接点的至少一输出信号，进行信号撷取处理，以产生一量测值；以及一控制器，用以控制所述的源极驱动电路、所述的栅极驱动电路及所述的至少一感测电路；
2.如权利要求1所述的触碰显示装置，其特征在于，所述的探测电路包含：一波形产生器，根据所述的至少一频率，在一固定量测时间内，产生一数字信号；以及一电压驱动器，根据所述的数字信号，产生所述的探测信号。
3.如权利要求1所述的触碰显示装置，其特征在于，其中，在一画面显示期间内且所述的扫描线的其一系处于显示状态时，所述的感测电路对不相邻于所述的处于显示状态的扫描线的所述的扫描线的至少其一进行触碰感测。
4.如权利要求3所述的触碰显示装置，其特征在于，其中当同时进行触碰感测的所述的扫描线连接至不同感测电路时，进行触碰感测的各所述的扫描线间系不相邻，其中当进行触碰感测的所述的扫描线连接至同一感测电路时，进行触碰感测的各所述的扫描线间系相邻。
5.如权利要求1所述的触碰显示装置，其特征在于，所述的感应电路包含：一带通滤波器，用以根据一滤波频率，对所述的输出信号的至少其一进行滤波处理后，产生一滤波信号；以及一方均根电路，接收所述的滤波信号，进行方均根运算，以产生所述的量测值，其中，所述的至少一频率为一固定频率且所述的滤波频率等于所述的固定频率。
6.如权利要求1所述的触碰显示装置，其特征在于，所述的感应电路包含：一信号撷取器，接收所述的输出信号的至少其一，根据所述的探测信号，进行信号撷取处理，以产生所述的量测值；
其中，所述的至少一频率为一固定频率、或多个随机组合的频率。
7.如权利要求1所述的触碰显示装置，其特征在于，所述的探测信号包含二个共地的正相信号及反向信号。
8.如权利要求7所述的触碰显示装置，其特征在于，所述的感应电路包含：一差动放大器，接收所述的输出信号之二者，用以滤除低频噪声，以产生一感应信号；
一带通滤波器，用以根据一滤波频率，对所述的感应信号进行滤波处理后，产生一滤波信号；以及一方均根电路，接收所述的滤波信号，进行方均根运算，以产生所述的量测值，其中，所述的至少一频率为一固定频率且所述的滤波频率等于所述的固定频率。
9.如权利要求7所述的触碰显示装置，其特征在于，所述的感应电路包含：一差动放大器，接收所述的输出信号之二者，用以滤除低频噪声，以产生一感应信号；
一信号撷取器，接收所述的感应信号，根据所述的探测信号，进行信号撷取处理，以产生所述的量测值；
其中，所述的至少一频率为一固定频率、或多个随机组合的频率。
10.如权利要求1所述的触碰显示装置，其特征在于，其中，在一垂直空白期间的同一时间内，所述的至少一感测电路对所述的数据线及所述的扫描线的至少其一进行触碰感测。
11.如权利要求10所述的触碰显示装置，其特征在于，其中当同时进行触碰感测的所述的扫描线连接至不同感测电路时，进行触碰感测的各所述的扫描线间系不相邻，其中当进行触碰感测的所述的扫描线系连接至同一感测电路时，进行触碰感测的各所述的扫描线间系相邻。
12.如权利要求10所述的触碰显示装置，其特征在于，其中当同时进行触碰感测的所述的数据线系连接至不同感测电路时，进行触碰感测的各所述的数据线间系不相邻，其中当进行触碰感测的所述的数据线系连接至同一感测电路时，进行触碰感测的各所述的数据线间系相邻。
13.如权利要求10所述的触碰显示装置，其特征在于，所述的感应电路包含：一方均根电路，接收所述的输出信号的至少一者，进行方均根运算，以产生所述的量测值，其中，所述的至少一频率为一固定频率。
14.如权利要求13所述的触碰显示装置，其特征在于，其中当所述的探测信号包含二个共地的正相信号及反向信号时，所述的感应电路更包含一差动放大器，系所述的方均根电路的前级电路，接收所述的输出信号之两者，用以滤除低频噪声，产生一感应信号以传送至所述的方均根电路。
15.如权利要求1所述的触碰显示装置，其特征在于，所述的显示材料为多个微胶囊、多个电激发光元件及液晶之一者。
16.如权利要求15所述的触碰显示装置，其中当所述的显示材料为液晶时，所述的触碰显示装置更包含：一第一偏光片，设于所述的阵列基板的靠近使用者的表面上；
一第二偏光片，设于所述的相对基板的远离使用者的表面上；
一彩色滤光片，设于所述的相对基板的靠近使用者的表面及所述的公共电极之间或所述的信号层上；以及一背光模块，设于所述的相对基板的所述的第二偏光片上，用来产生光线以补偿一环境光源的强度。
17.如权利要求15所述的触碰显示装置，其特征在于，其中当所述的显示材料为多个发出白色光的电激发光元件且所述的触碰显示装置为一彩色显示器时，所述的触碰显示装置更包含一彩色滤光片，设于所述的相对基板的靠近使用者的表面及所述的公共电极之间或所述的信号层上。
18.如权利要求15所述的触碰显示装置，其特征在于，其中当所述的显示材料为所述的电激发光元件时，所述的电激发光元件为发光二极管、有机发光二极管以及高分子发光二极管之其一。
19.如权利要求1所述的触碰显示装置，其特征在于，其中馈入至所述的第一连接点的探测信号的电压值系低于馈入至所述的第二连接点的探测信号的电压值。
20.如权利要求1所述的触碰显示装置，其特征在于，其中，每一次进行触碰感测时，各所述的感测电路系分别对一感应通道进行触碰感测，其中，所述的感应通道包含多条相邻扫描线或多条相邻数据线。
21.如权利要求1所述的触碰显示装置，其特征在于，其中，所述的阵列基板的材质及所述的相对基板的材质是塑胶、玻璃及薄型金属之其一。
22.如权利要求1所述的触碰显示装置，其特征在于，其中，所述的切换元件为一薄膜晶体管。
23.一种被动矩阵式触碰显示装置，其特征在于，所述的装置包含：一第一基板，其远离使用者的表面上，设有一第一信号层，包含多条第一信号线；
一第二基板，平行相对于所述的第一基板且设于远离使用者的一侧，所述的第二基板的靠近使用者的表面上，设有一第二信号层，包含多条第二信号线，其中所述的第一信号线及所述的第二信号间相互交错排列；
一显示材料，夹于所述的第一基板及所述的第二基板之间；
一第一驱动电路，用以供应至少一第一电压信号至所述的第一信号线，其中，所述的第一驱动电路的输出端与所述的第一信号线间形成多个第一连接点；
一第二驱动电路，用以供应至少一第二电压信号至所述的第二信号线，其中，所述的第二驱动电路的输出端与所述的第二信号线形成多个第二连接点；
至少一感测电路，用以对所述的第一信号线及所述的第二信号线的至少其一进行触碰感测，每一感测电路包含：一探测电路，根据至少一频率，产生一探测信号以输出至所述的第一连接点及所述的第二连接点的至少其一；以及一感应电路，接收相对应连接点的至少一输出信号，进行信号撷取处理，以产生一量测值；以及一控制器，用以控制所述的第一驱动电路、所述的第二驱动电路及所述的至少一感测电路；
24.如权利要求23所述的触碰显示装置，其特征在于，所述的探测电路包含：一波形产生器，根据所述的至少一频率，在一固定量测时间内，产生一数字信号；以及一电压驱动器，根据所述的数字信号，产生所述的探测信号。
25.如权利要求23所述的触碰显示装置，其特征在于，所述的第一信号线层及所述的第二信号线层分别为一扫描线层或一数据线层，但所述的第一信号线层与所述的第二信号线层彼此不同，其中，所述的扫描线层包含多条扫描线且所述的数据线层包含多条数据线。
26.如权利要求25所述的触碰显示装置，其特征在于，其中，在一画面显示期间内且所述的扫描线的其一处于显示状态时，所述的感测电路系对不相邻于所述的处于显示状态的扫描线的所述的扫描线的至少其一进行触碰感测。
27.如权利要求26所述的触碰显示装置，其特征在于，其中当同时进行触碰感测的所述的扫描线系连接至不同感测电路时，进行触碰感测的各所述的扫描线间系不相邻，当进行触碰感测的所述的扫描线系连接至同一感测电路时，进行触碰感测的各所述的扫描线间系相邻。
28.如权利要求23所述的触碰显示装置，其特征在于，所述的感应电路包含：一带通滤波器，用以根据一滤波频率，对所述的输出信号的至少其一进行滤波处理后，产生一滤波信号；以及一方均根电路，接收所述的滤波信号，进行方均根运算，以产生所述的量测值，其中，所述的至少一频率为一固定频率且所述的滤波频率等于所述的固定频率。
29.如权利要求23所述的触碰显示装置，其特征在于，所述的感应电路包含：一信号撷取器，接收所述的输出信号的至少其一，根据所述的探测信号，进行信号撷取处理，以产生所述的量测值；
其中，所述的至少一频率为一固定频率、或多个随机组合的频率。
30.如权利要求23所述的触碰显示装置，其特征在于，所述的探测信号包含二个共地的正相信号及反向信号。
31.如权利要求30所述的触碰显示装置，其特征在于，所述的感应电路包含：一差动放大器，接收所述的输出信号中之二者，用以滤除低频噪声，以产生一感应信号；
一带通滤波器，用以根据一滤波频率，对所述的感应信号进行滤波处理后，产生一滤波信号；以及一方均根电路，接收所述的滤波信号，进行方均根运算，以产生所述的量测值，其中，所述的至少一频率为一固定频率且所述的滤波频率等于所述的固定频率。
32.如权利要求30所述的触碰显示装置，其特征在于，所述的感应电路包含：一差动放大器，接收所述的输出信号中之二者，用以滤除低频噪声，以产生一感应信号；以及一信号撷取器，接收所述的感应信号，根据所述的探测信号，进行信号撷取处理，以产生所述的量测值；
其中，所述的至少一频率为一固定频率、或多个随机组合的频率。
33.如权利要求23所述的触碰显示装置，其特征在于，其中，在一垂直空白期间的同一时间内，各所述的感测电路系对所述的第一信号线及所述的第二信号线的至少其一进行触碰感测。
34.如权利要求33所述的触碰显示装置，其特征在于，其中当同时进行触碰感测的所述的第一信号线系连接至不同感测电路时，进行触碰感测的各所述的第一信号线间系不相邻，其中当进行触碰感测的所述的第一信号线系连接至同一感测电路时，进行触碰感测的各所述的第一信号线间系相邻。
35.如权利要求33所述的触碰显示装置，其特征在于，其中当同时进行触碰感测的所述的第二信号线系连接至不同感测电路时，进行触碰感测的各所述的第二信号线间系不相邻，其中当进行触碰感测的所述的第二信号线系连接至同一感测电路时，进行触碰感测的各所述的第二信号线间系相邻。
36.如权利要求33所述的触碰显示装置，其特征在于，所述的感应电路包含：一方均根电路，接收所述的输出信号的至少其一，进行方均根运算，以产生所述的量测值，其中，所述的至少一频率为一固定频率。
37.如权利要求36所述的触碰显示装置，其特征在于，其中当所述的探测信号包含二个共地的正相信号及反向信号时，所述的感应电路更包含一差动放大器，系所述的方均根电路的前级电路，接收所述的输出信号中之二者，用以滤除低频噪声，产生一感应信号以传送至所述的方均根电路。
38.如权利要求23所述的触碰显示装置，其特征在于，所述的显示材料为多个微胶囊、多个电激发光元件及液晶中的一种。
39.如权利要求23所述的触碰显示装置，其特征在于，其中当所述的显示材料为液晶时，所述的触碰显示装置更包含：一第一偏光片，设于所述的第一基板的靠近使用者的眼睛的表面上；
一第二偏光片，设于所述的第二基板的远离使用者的眼睛的表面上；
一彩色滤光片，设于所述的第一信号层上或所述的第二信号层上；以及一背光模块，设于所述的第二基板的所述的第二偏光片上，用来产生光线以补偿一环境光源的强度。
40.如权利要求38所述的触碰显示装置，其特征在于，其中当所述的显示材料为多个发出白色光的电激发光元件且所述的触碰显示装置为一彩色显示器时，所述的触碰显示装置更包含一彩色滤光片，设于所述的第一信号层上或所述的第二信号层上。
41.如权利要求38所述的触碰显示装置，其特征在于，其中当所述的显示材料为所述的电激发光元件时，所述的电激发光元件为发光二极管、有机发光二极管以及高分子发光二极管中的一种。
42.如权利要求23所述的触碰显示装置，其特征在于，其中，每一次进行触碰感测时，各所述的感测电路系分别对一感应通道进行触碰感测，其中，所述的感应通道包含多条相邻第一信号线或多条相邻第二信号线。
43.如权利要求23所述的触碰显示装置，其特征在于，其中，所述的第一基板的材质及所述的第二基板的材质是塑胶、玻璃及薄型金属中的一种。
触碰显示装置
技术领域
[0001] 本发明有关于触碰显示装置，尤其是关于一种整合显示与多点触碰功能的触碰显示装置。
背景技术
[0002] 图1A为传统薄膜晶体管液晶面板(thin film transistor LCD)的一个剖面结构示意图。图1B为图1A之一局部结构放大透视图，显示信号层、控制器、源极驱动电路及栅极驱动电路的电路图。图1C为图1B之像素阵列之一局部电路图。图1A～图1C中的TFT LCD系采用主动矩阵(Active Matrix)驱动方式来显示像素阵列。
[0003] 参考图1A，偏光片(polarizer)173设于相对基板(substrate)170上方，用以检测该入射偏振光经过液晶旋转过后的偏振方向，又称为检振片。偏光片183设于阵列基板180下方，用以改变入射光的偏振方向，又称为起振片。相对基板170上的元件包含三种颜色的彩色滤光片(color filter，CF)171，分别表示每个像素的RGB三原色；另外，彩色滤光片171上更设置一整片ITO透明导体薄膜，作为液晶电容116的公共电极(common electrode)172。背光(backlight)模块160系用来产生光线以补偿环境光源之强度。
[0004] 阵列基板180上方设置一信号层181，包含纵横交错的数据线D1～D3和扫描线G1～G3，形成一像素阵列。控制器130用以控制源极驱动电路110(source driver)及栅极驱动电路120(gate driver)，使其透过数据线D1～D3和扫描线G1～G3(图1B中仅以三条数据线及三条扫描线为例作说明)将显示影像值存入一像素阵列中的各像素单元。其中，每一个数据线与扫描线的交叉点附近(即各像素单元)均设置一个薄膜晶体管115、一液晶电容(capacitor)116与一储存电容117。薄膜晶体管115的栅极连接至扫描线G1，源极连接至数据线D1，汲极连接至液晶电容116的像素电极116a。液晶电容116是由像素电极116a、公共电极(common electrode，Vcom)172以及液晶层150所组成。薄膜晶体管115相当于开关的功能，能将显示电压(display voltage)储存于液晶电容116之中，而液晶电容116另一侧接到公共电极172作为所储存电压值的参考电位。液晶电容116所储存的显示电压值可以转动液晶的排列方向，进而改变入射光的偏振方向，搭配上下两片偏光片173、183，可以决定该点所显示的亮度值。储存电容117的功能是辅助液晶电容116来储存电荷。
[0005] 传统的触碰显示装置是在显示装置外加触碰装置，但是会造成显示亮度下降的缺点，同时也会增加硬件成本。
发明内容
[0006] 本发明之目的之一系提出一种主动矩阵式触碰显示装置，利用上下倒置的主动矩阵驱动结构，配合人体导体的特性及抗噪声的感测电路设计，来达到同时处理显示与多点触碰感测的功效。
[0007] 为达成上述目的，本发明主动矩阵式触碰显示装置，包含：一阵列基板，其远离使用者之表面上，设有一信号层，包含多条数据线及多条扫描线，其中该些数据线及该些扫描线之每一交会处分别配置一像素单元，各像素单元设有一切换元件以及一像素电极；一相对基板，平行相对于该阵列基板且位于远离使用者之一侧；一公共电极，相对于该些像素电极，设于该相对基板之靠近使用者之表面上；一显示材料，夹于该阵列基板及该相对基板之间；一栅极驱动电路，依序致能各该扫描线所连接之像素单元，其中，该栅极驱动电路的输出端与该些数据线间形成多个第一连接点；一源极驱动电路，提供多个数据信号，并经由该些数据线输出至对应的像素单元，其中，该源极驱动电路的输出端与该些数据线间形成多个第二连接点；至少一感测电路，用以对该些数据线及该些扫描线之至少其一进行触碰感测，每一感测电路包含：一探测电路，根据至少一频率，产生一探测信号以输出至该些第一连接点及该些第二连接点之至少其一；以及，一感应电路，接收相对应连接点之至少一输出信号，进行信号撷取处理，以产生一量测值；以及，一控制器，用以控制该源极驱动电路、该栅极驱动电路及该至少一感测电路。
[0008] 本发明之另一个目的是提供一种被动矩阵式触碰显示装置，包含：一第一基板，其远离使用者之表面上，设有一第一信号层，包含多条第一信号线；一第二基板，平行相对于该第一基板且设于远离使用者之一侧，该第二基板之靠近使用者之表面上，设有一第二信号层，包含多条第二信号线，其中该些第一信号线及该些第二信号间相互交错排列；一显示材料，夹于该第一基板及该第二基板之间；一第一驱动电路，用以供应至少一第一电压信号至该些第一信号线，其中，该第一驱动电路的输出端与该些第一信号线间形成多个第一连接点；一第二驱动电路，用以供应至少一第二电压信号至该些第二信号线，其中，该第二驱动电路的输出端与该些第二信号线形成多个第二连接点；至少一感测电路，用以对该些第一信号线及该些第二信号线之至少其一进行触碰感测，每一感测电路包含：一探测电路，根据至少一频率，产生一探测信号以输出至该些第一连接点及该些第二连接点之至少其一；以及，一感应电路，接收相对应连接点之至少一输出信号，进行信号撷取处理，以产生一量测值；以及，一控制器，用以控制该第一驱动电路、该第二驱动电路及该至少一感测电路。
[0009] 本发明的其他目的和优点可以从本发明所揭露的技术特征中得到进一步的了解。为让本发明之上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例并配合所附图式，作详细说明如下。
附图说明
[0010] 图1A为传统薄膜晶体管液晶面板的一个剖面结构示意图；
[0011] 图1B为图1A的一局部结构放大透视图，显示信号层、控制器、源极驱动电路及栅极驱动电路的电路图；
[0012] 图1C为图1B的像素阵列的一局部电路图；
[0013] 图2A为本发明主动矩阵式触碰显示装置的一实施例的一个剖面结构示意图；
[0014] 图2B为图2A的一局部结构放大透视图，显示信号层、控制器、源极驱动暨感测电路及栅极驱动暨感测电路的电路图；
[0015] 图2C显示主动矩阵式触碰显示装置的另一实施例的一个剖面结构示意图，其中，彩色滤光片系设置在公共电极及相对基板之间；
[0016] 图2D显示主动矩阵式触碰显示装置的另一实施例的一个剖面结构示意图，其中，彩色滤光片系设在信号层上；
[0017] 图3A为本发明主动矩阵式触碰显示装置的另一实施例的一个剖面结构示意图；
[0018] 图3B为图3A的一局部结构放大透视图，显示信号层、控制器、源极驱动暨感测电路及栅极驱动暨感测电路的电路图；
[0019] 图3C显示主动矩阵式触碰显示装置的另一实施例的一个剖面结构示意图，其中，彩色滤光片系设于阵列基板的信号层上；
[0020] 图4A为本发明被动矩阵式触碰显示装置的一实施例的一个剖面结构示意图；
[0021] 图4B为图4A的一局部结构放大透视图，显示信号层、控制器、第一驱动暨感测电路及第二驱动暨感测电路的电路图；
[0022] 图4C显示被动矩阵式触碰显示装置的另一实施例的一个剖面结构示意图，其中，彩色滤光片系设置在第二信号层上；
[0023] 图4D显示被动矩阵式触碰显示装置的另一实施例的一个剖面结构示意图，其中，彩色滤光片系设置在第一信号层上；
[0024] 图5A为本发明被动矩阵式触碰显示装置的一实施例的一个剖面结构示意图；
[0025] 图5B为图5A的一局部结构放大透视图，显示信号层、控制器、第一驱动暨感测电路及第二驱动暨感测电路的电路图；
[0026] 图5C显示被动矩阵式触碰显示装置的另一实施例的一个剖面结构示意图，其中，彩色滤光片系设于阵列基板的第一信号层上；
[0027] 图6A显示本发明栅极驱动暨感测电路的一实施例的电路架构图；
[0028] 图6B显示本发明源极驱动暨感测电路的一实施例的架构电路图；
[0029] 图6C为根据图6A的实施例，将三条扫描线组成一个感应通道时，电路的简单示意图；
[0030] 图7A显示本发明感测电路的第一实施例的电路架构图；
[0031] 图7B显示本发明感测电路的第二实施例的电路架构图；
[0032] 图7C显示本发明感测电路的第三实施例的电路架构图；
[0033] 图7D显示本发明感测电路的第四实施例的电路架构图；
[0034] 图7E显示本发明感测电路的第五实施例的电路架构图；
[0035] 图7F显示本发明感测电路的第六实施例的电路架构图；
[0036] 图7G显示本发明感测电路的第七实施例的电路架构图；
[0037] 图7H显示本发明感测电路的第八实施例的电路架构图；
[0038] 图8显示信号撷取器进行信号撷取处理时，不同频率的噪声会正负项相消的一个示意图；
[0039] 图9A为根据图7E的实施例，在手指未触碰本发明触碰显示装置的情况下，电路的简单示意图；
[0040] 图9B为根据图7E的实施例，当连接差动放大器的二个输入端的二扫描线同时感应到手指触碰时，电路的简单示意图；
[0041] 图9C为根据图7E的实施例，当只有一条扫描线感应到手指触碰时，电路的简单示意图；
[0042] 图10A至图10C是本发明感测电路对扫描线进行手指感测的三种不同模式。
[0043] 主要元件符号说明：
[0044] 110源极驱动电路
[0045] 115薄膜晶体管
[0046] 116液晶电容
[0047] 116a像素电极
[0048] 117储存电容
[0049] 120栅极驱动电路
[0050] 130控制器
[0051] 150液晶层
[0052] 160背光模块
[0053] 170、270相对基板
[0054] 171彩色滤光片
[0055] 172公共电极
[0056] 173、183偏光片
[0057] 180、280阵列基板
[0058] 181信号层
[0059] 200、200’、200”主动矩阵式触碰显示装置
[0060] 210源极驱动暨感测电路
[0061] 220栅极驱动暨感测电路
[0062] 215、215’、710、720、730感测电路
[0063] 740、750、760、770、780感测电路
[0064] 250显示材料
[0065] 300、300’主动矩阵式触碰显示装置
[0066] 400、400’、400”被动矩阵式触碰显示装置
[0067] 410第一驱动暨感测电路
[0068] 420第二驱动暨感测电路
[0069] 415第一驱动电路
[0070] 425第二驱动电路
[0071] 470第二信号层
[0072] 480第一信号层
[0073] 500、500’被动矩阵式触碰显示装置
[0074] 610、610’探测电路
[0075] 620、620A、620B、620C、620D感应电路
[0076] 620E、620F、620G、620H感应电路
[0077] 630多工器
[0078] 651输出缓冲器
[0079] 711波形产生器
[0080] 712、712’电压驱动器
[0081] 713缓冲器
[0082] 714信号撷取器
[0083] 715数字类比转换器
[0084] 731带通滤波器
[0085] 732方均根电路
[0086] 733数字类比转换器/缓冲器
[0087] 742差动放大器
[0088] D1～Di数据线
[0089] G1～Gn扫描线
[0090] S1a～S1c第一信号线
[0091] S2a～S2c第二信号线
[0092] Cf耦合电容
[0093] Cb、Rb人体等效电路
[0094] 第一基板280a
[0095] 第二基板270a
具体实施方式
[0096] 以下的说明将举出本发明之数个较佳的示范实施例，例如：各种电子电路、元件以及相关方法。熟悉本领域者应可理解，本发明可采用各种可能的方式实施，并不限于下列示范之实施例或实施例中的特征。另外，众所知悉之细节不再重复显示或赘述，以避免模糊本发明之重点。
[0097] 图2A为本发明主动矩阵(Active Matrix)触碰显示装置之一实施例的一个剖面结构示意图。图2B为图2A之一局部结构放大透视图，显示信号层、控制器、源极驱动暨感测电路及栅极驱动暨感测电路的电路图。参考图2A及图2B，本发明主动矩阵式触碰显示装置200的结构从使用者的方向由上往下来看，主要分为：阵列基板280、显示材料250及相对基板270。相对基板270上方设置一公共电极172，而阵列基板280下方(远离使用者之表面上)设置一信号层181，包含纵横交错的数据线D1～D3和扫描线G1～G3(在此仅以三条数据线及三条扫描线为例作说明)，形成一像素阵列。其中，在每一个数据线与扫描线的交叉点附近每一交会处分别配置一像素单元，各像素单元设有一薄膜晶体管115以及一像素电极116a(如图1C所示)。在本说明书中，相同标号的元件具有相同功能、结构或材质，在此不于赘述。根据本发明，阵列基板280及相对基板270的材质可以是塑胶、玻璃及薄型金属之其一。
[0098] 在图1A的传统结构中，阵列基板180的信号层181和使用者手指之间由于隔了一层导体，即公共电极172，使数据线与扫描线无法感应到手指的触碰。本发明藉由将相对基板与阵列基板的位置上下对调后，如图2A所示，包含数据线与扫描线的阵列基板280位于上方(接近使用者之一侧)，而公共电极172所在的相对基板270则位于下方(远离使用者之一侧)，不但使信号层181更接近使用者手指，且公共电极172不再介于信号层181与使用者手指之间。因此，本发明就能利用数据线D1～D3与扫描线G1～G3相互交错的矩阵驱动结构，透过侦测人体漏电流的方式来正确感应手指的触碰了。须注意的是，本发明不需更改相对基板270与阵列基板280之原有制程，只需在封装时将相对基板270与阵列基板280的上下倒置，并在其间灌入或夹入一层显示材料250即可，同时，上下倒置的相对基板270与阵列基板280并不会影响显示品质。
[0099] 参考图2B，控制器130用以控制源极驱动暨感测电路210及栅极驱动暨感测电路220，源极驱动暨感测电路210连接至数据线D1～D3，而栅极驱动暨感测电路220连接至扫描线G1～G3。栅极驱动暨感测电路220包含一栅极驱动电路120及一感测电路215，而源极驱动暨感测电路210包含一源极驱动电路110及一感测电路215’。实际应用时，通常将源极驱动电路110暨感测电路215’整合至同一芯片210，而将栅极驱动电路120暨感测电路215整合至另一芯片220。而控制器130、芯片210、220可以设在阵列基板280或相对基板270上，或者设在阵列基板280之外部，例如，显示器的框架上。源极驱动电路110及栅极驱动电路120用于驱动该像素阵列之影像显示，而感测电路215’连接至源极驱动电路
110之输出缓冲器651的输出端及各数据线的连接点(如图6B所示)，以进行数据线的触碰感测。感测电路215连接至栅极驱动电路120之输出缓冲器651的输出端及各扫描线的连接点(如图6A所示)，以进行扫描线的触碰感测。本说明书中，感测电路215、215’的电路完全相同，只藉由不同标号表示所在之不同位置。至于感测电路215、215’的详细运作方式将在图6A至图6C及图7A至图7H作介绍。
[0100] 显 示 材 料250包 含 微 胶 囊(microcapsules)及 光 电 激 发 光 (electro luminescence)元件等，但是本发明之应用并不以此为限，现存或将来发展出来之其他显示材料亦可适用于本发明之概念。一实施例中，该显示材料250系利用微胶囊来实施，而主动矩阵式触碰显示装置200实现一个结合触碰与微胶囊电子墨水显示(electrophoretic display，EPD)功能之触碰显示装置。另一实施例中，该显示材料250系利用电激发光元件来实施，电激发光显示器可主动发光，以达到增强光亮度与省电的功能，而主动矩阵式触碰显示装置200实现一个结合触碰与电激发光显示功能之触碰显示装置，前提是该电激发光元件能发出RGB三原色的光或主动矩阵式触碰显示装置200只需单色显示。这是因为微胶囊本身带有颜色、或电激发光元件能自行发出RGB三原色的光、或触碰显示装置200只需单色显示，故主动矩阵式触碰显示装置200之结构中无须设置彩色滤光片。电激发光元件包含发光二极管(LED)、有机发光二极管(OLED)及高分子发光二极管(PLED)等，但是本发明之应用并不以此为限，现存或将来发展出来之其他电激发光元件亦可适用于本发明之概念。
[0101] 另一方面，当电激发光元件无法发出RGB三原色的光且触碰显示装置需要彩色显示时，触碰显示装置之结构中需另设置一彩色滤光片171，例如：主动矩阵式触碰显示装置200’之彩色滤光片171系设置在公共电极172及相对基板270之间(如图2C所示)，而主动矩阵式触碰显示装置200”之彩色滤光片171系设置在信号层181(如图2D所示)上。
[0102] 图3A为本发明主动矩阵式触碰显示装置之另一实施例的一个剖面结构示意图。图3B为图3A之一局部结构放大透视图，显示信号层、控制器、源极驱动暨感测电路及栅极驱动暨感测电路的电路图。参考图3A，本发明主动矩阵式触碰显示装置300的结构从使用者的方向由上往下来看，主要分为：阵列基板280、液晶层150、相对基板270及背光模块
160。根据本发明，阵列基板280及相对基板270的材质可以是塑胶、玻璃及薄型金属之其一。
[0103] 阵列基板280的下方(远离使用者之表面上)设置一信号层181，阵列基板280的上方(靠近使用者之表面上)设置一偏光片183。偏光片183上形成一反射防止(AR)膜，而反射防止膜上更形成一雾面防眩(AG)膜(图未示)。反射防止膜用以防止光线反射，而雾面防眩膜则用以防止眩光，当然，基于成本考量，可以无须镀膜或只镀上反射防止膜及雾面防眩膜之其一。相对基板270上方(靠近使用者之表面上)设置一彩色滤光片171，在彩色滤光片171上更设置一公共电极172。另外，相对基板270下方(远离使用者之表面上)设置一偏光片173。背光模块160系位于主动矩阵式触碰显示装置300的最底层。由于图3B中数据线D1～D3、扫描线G1～G3、控制器130、源极驱动暨感测电路210及栅极驱动暨感测电路220的电路架构与图2B完全相同，在此不于赘述。
[0104] 在另一实施例中，彩色滤光片171系设于阵列基板280的信号层181上，如图3C所示。当然，若主动矩阵式触碰显示装置300只需单色显示时，就无需设置彩色滤光片171。
[0105] 上述所有实施例皆属于主动矩阵结构，主动矩阵结构系利用TFT来将显示电压储存于液晶电容116之中，该电容116可用于持续维持‘使液晶转动’的电压值。相对地，被动矩阵(passive matrix)结构没有设置TFT与公共电极，而是直接加电压于x方向电极及y方向电极上，使各交叉点(即各像素)的颜色产生变化，以作为显示，故制作简单、成本低廉，一般应用于扭曲配向(twisted nematic，TN)LCD、超扭曲配向(supertwisted nematic，STN)LCD之中。由于被动矩阵结构原本就没有设置公共电极，本发明可直接利用数据线及扫描线之被动矩阵结构，并透过侦测人体漏电流的方式来正确感应手指的触碰。
[0106] 图4A为本发明被动矩阵式(Passive Matrix)触碰显示装置之一实施例的一个剖面结构示意图。图4B为图4A之一局部结构放大透视图，显示信号层、控制器、第一驱动暨感测电路及第二驱动暨感测电路的电路图。
[0107] 参考图4A，本发明被动矩阵式触碰显示装置400的结构从使用者的方向由上往下来看，主要分为：第一基板280a、显示材料250及第二基板270a。第一基板280a下方(远离使用者之表面上)设置一第一信号层480，包含几乎平行的多条第一信号线。第二基板270a上方(接近使用者之表面上)设置一第二信号层470，包含几乎平行的多条第二信号线，而且，该些第一信号线与该些第二信号线在空间上相互交错排列。如上所述，被动矩阵结构并没有设置公共电极，因此无论第一信号层480或第二信号层470和使用者手指之间并不会被任何导体隔离，即使第二信号层470和使用者之距离稍远，依然能利用第一信号线与第二信号线相互交错的矩阵驱动结构并透过侦测人体漏电流的方式，正确感应手指的触碰了。
[0108] 显 示 材 料250包 含 微 胶 囊(microcapsules)及 光 电 激 发 光 (electro luminescence)元件等，但是本发明之应用并不以此为限，现存或将来发展出来之其他显示材料亦可适用于本发明之概念。一实施例中，该显示材料250系利用微胶囊来实施，而被动矩阵式触碰显示装置400实现一个结合触碰与微胶囊电子墨水显示功能之触碰显示装置。另一实施例中，该显示材料250系利用电激发光元件来实施，电激发光显示器可主动发光，以达到增强光亮度与省电的功能，而被动矩阵式触碰显示装置400实现一个结合触碰与电激发光显示功能之触碰显示装置，前提是该电激发光元件能发出RGB三原色的光或触碰显示装置400只需单色显示。这是因为微胶囊本身带有颜色、或电激发光元件能自行发出RGB三原色的光、或触碰显示装置400只需单色显示，故被动矩阵式触碰显示装置400之结构中无须设置彩色滤光片。
[0109] 另一方面，当电激发光元件能无法发出RGB三原色的光且触碰显示装置需要彩色显示时，触碰显示装置之结构中需另设置一彩色滤光片171，例如：被动矩阵式触碰显示装置400’之彩色滤光片171系设置在第二信号层470上(如图4C所示)，而被动矩阵式触碰显示装置400”之彩色滤光片171系设置在第一信号层480(如图4D所示)上。
[0110] 参考图4B，控制器130用以控制第一驱动暨感测电路410及第二驱动暨感测电路420，使第一驱动电路415及第二驱动电路425透过第一信号线S1a～S1c和第二信号线S2a～S2c(图4B中仅以三条第一信号线及三条第二信号线为例作说明)来驱动各像素显示影像。第一驱动暨感测电路410包含一第一驱动电路415及一感测电路215’，第二驱动暨感测电路420包含一第二驱动电路425及一感测电路215。其中，在被动矩阵结构中，第一信号线及第二信号线的各交叉点都是一个像素。另外，若第一信号线与第二信号线之其一组为扫描线，另一组就是数据线，差别是扫描线系依序接收相对应驱动电路发出的一扫描信号，而数据线则在扫描信号致能(enable)期间内会同时或循序接收到相对应驱动电路发出的多个数据信号。
[0111] 实际应用时，通常将第一驱动电路415及一感测电路215’整合至同一芯片410，而将第二驱动电路425及一感测电路215整合至另一芯片420，而控制器130、芯片410、420可以设在第一基板280a或第二基板270a上，或者设在基板280a的外部。感测电路215’连接至第一驱动电路415之输出缓冲器651的输出端及各第一信号线的连接点，以进行第一信号线的触碰感测(如图6B所示，但须以第一驱动电路415取代原先图中的源极驱动电路110)，而感测电路215连接至第二驱动电路425之输出缓冲器651的输出端及各第二信号线的连接点，以进行第二信号线的触碰感测(如图6A所示，但须以第二驱动电路425取代原先图中的栅极驱动电路120)。感测电路215、215’的电路完全相同，至于感测电路215、
215’的详细运作方式将在图6A至图6C及图7A至图7H作介绍。
[0112] 图5A为本发明被动矩阵式触碰显示装置之一实施例的一个剖面结构示意图。图5B为图5A之一局部结构放大透视图，显示信号层、控制器、第一驱动暨感测电路及第二驱动暨感测电路的电路图。参考图5A及图5B，本发明被动矩阵式触碰显示装置500的结构从使用者的方向由上往下来看分别是：第一基板280a、液晶层150、第二基板270a及背光模块
160。
[0113] 第一基板280a的下方(远离使用者之表面上)设置一第一信号层480，第一基板280a的上方(靠近使用者之表面上)设置一偏光片183。偏光片183上更形成一反射防止膜及一雾面防眩膜(图未示)。反射防止膜用以防止光线反射，而雾面防眩膜则用以防止眩光，当然，基于成本考量，可以无须镀膜或只镀上反射防止膜及雾面防眩膜之其一。第二基板270a上方(靠近使用者之表面上)设置一第二信号层470，在第二信号层470上更设置一彩色滤光片171。另外，第二基板270a下方(远离使用者之表面上)设置一偏光片
173。背光模块160系位于被动矩阵式触碰显示装置500的最底层。由于图5B中第一信号线S1a～S1c、第二信号线S2a～S2c、控制器130、第一驱动暨感测电路410及第二驱动暨感测电路420的电路架构与图4B完全相同，在此不于赘述。
[0114] 在另一实施例中，彩色滤光片171系设于第一基板280a的第一信号层480上，如图5C所示。当然，若被动矩阵式触碰显示装置500只需单色显示时，就无需设置彩色滤光片171。须注意的是，因为液晶的反应速度较慢，被动矩阵结构500、500’需要第一驱动电路415及第二驱动电路425送出较高的电压值，来使液晶转动。
[0115] 图6A显示本发明栅极驱动暨感测电路之一实施例的电路架构图。参考图6A，感测电路215包含一探测电路610和一感应电路620。栅极驱动电路120的各输出缓冲器651(outputbuffer)的输出端分别与各扫描线G1～Gn相连接，多工器630根据控制器130产生之控制信号CS1，将感测电路215的输出端Q连接至些输出缓冲器651之其中之一个输出端，以将探测信号馈入至一相对应之扫描线。例如，当手指触碰扫描线G1上方的阵列基板280时，虽然扫描线G1和手指之间有一层阵列基板280相隔，扫描线G1仍可感应到手的触碰，这是因为本发明利用一特定频率的探测信号比如说：频率为100KHz、振幅为5V的方波探测信号，使手指和扫描线G1之间产生电容耦合效应(capacitance coupling，其等效阻抗Zc相当于″1/jwCf″，其中Cf为电容耦合值，w为频率)，因为人体和周边环境形成等电位，进而透过人体形成一接地的回路，使电流在探测电压高于或低于环境电压值时，产生漏电流(leakage current)经由人体流到环境。本发明透过侦测人体漏电流的方式来感测手指的触碰，而人体的等效电路由电容Cb和电阻Rb所组成。至于，图4B中本发明第二驱动暨感测电路420的电路架构和栅极驱动暨感测电路220相同，只需将栅极驱动电路120替换成第二驱动电路425，在此不于赘述。
[0116] 图6B显示本发明源极驱动暨感测电路之一实施例的电路架构图。参考图6B，感测电路215’包含一探测电路610和一感应电路620。源极驱动电路110的各输出缓冲器651(output buffer)的输出端分别与各数据线D1～Di相连接，多工器630’根据控制信号CS2，将感测电路215的输出端Q连接至些输出缓冲器651之其中之一个输出端，以将探测信号馈入至一相对应之数据线。至于，图4B中本发明第一驱动暨感测电路410的电路架构和源极驱动暨感测电路210相同，只需将源极驱动电路110替换成第一驱动电路415，在此不于赘述。
[0117] 另一方面，图6A及图6B实施例中，虽然栅极驱动暨感测电路220及源极驱动暨感测电路210(或第一驱动暨感测电路410及第二驱动暨感测电路420)分别只包含一感测电路，但本发明不限定感测电路(215或215’)的数目，一般来说感测电路的数目越多，量测效率越高，但硬件成本也越高。当然，源极驱动电路110及栅极驱动电路120(或第一驱动电路415及第二驱动电路425)也可以共用同一个感测电路，硬件成本最低，但量测完一次所花费的时间会最久。电路设计者可依据应用需求在硬件成本及量测效率之间取得平衡。
[0118] 图6A及图6B实施例中，系分别以感测电路215及感测电路215’来量测扫描线及数据线，以决定是否有手指触摸。以下为方便说明，系以感测电路来量测扫描线为例，配合图6C、图7A至图7H来详细说明本发明感测电路之所有实施例。至于以感测电路来侦测数据线的运作方式亦完全相同，不再赘述。
[0119] 图7A显示本发明感测电路之第一实施例的电路架构图。参考图7A，感测电路710包含一探测电路610及一感应电路620A。探测电路610包含一波形产生器711及一电压驱动器(voltage driver)712，而感应电路620A包含一缓冲器(buffer)713及一信号撷取器(signalextracting unit)714。
[0120] 请同时参考图6A，在本实施例中，波形产生器711系根据一固定频率f1，在每一段量测时间(measure time)tm内，产生一固定周期T(＝1/f1)的数字信号m，电压驱动器712根据数字信号m产生一固定周期T(＝1/f1)的类比探测信号a透过电阻RZ及多工器630，依序传输给所有扫描线G1～Gn，以进行固定周期信号之量测。由于缓冲器713具有输入阻抗(impedance)高、输出阻抗低的特性，缓冲器713在本电路中系用以分隔扫描线G1～Gn及信号撷取器714，除了本身的输入阻抗够高而不影响前级各扫描线分压之外，也因为本身的输出阻抗够低而如同一个电压源(voltage source)以驱动后级电路。缓冲器713接收感应电压VQ以产生感应电压Vin，因为缓冲器713本身增益(gain)等于1的关系，故二个感应电压值VQ、Vin会相等。信号撷取器714接收缓冲器713产生的感应电压Vin后，根据探测信号a，进行信号撷取处理，以产生一量测值D。
[0121] 假设手指未触碰本发明触碰显示装置时，VQ等于Vmod，当手指触碰本发明触碰显示装置(例如触碰阵列基板280的上表面)时，整条回路由于经过人体而产生接地的漏电流路径，进而形成分压，经分压后，电压VQ的电压值从Vmod减为
[0122] Vmod×(1/jwCf+Rb+1/jwCb)÷(RZ+1/jwCf+Rb+1/jwCb)其中，Vmod为探测信号a的振幅大小，w＝2πf1为探测信号a的频率，Cf为人体手指与扫描线间的耦合电容，人体的等效电路由电容Cb和电阻Rb所组成。因此，当手指触碰本发明触碰显示装置时，缓冲器713的输入电压VQ振幅减弱，进而导致缓冲器713的输出电压Vin振幅小于手指未触碰时的输出电压Vin振幅。信号撷取器714利用探测信号a对感应电压Vin进行信号撷取处理时，其本身的动作相当于一乘加器，以类比电路来说，信号撷取器714计算量测值D时相当于进行如下的数学运算： 其中，积分周期(T2-T1)等于量测时间tm。显然地，当手指未触碰时，量测值D会较大；而当手指触碰本发明触碰显示装置时，量测值D会较小。在电路控制方面，控制器130通常会知道要侦测一特定扫描线(如G1)而发出控制信号CS1，以使多工器630将端点Q连接至扫描线G1，再依据量测值D大小即可判断扫描线G1是否有手指触碰。依此方式，控制器130依序搜集完所有扫描线的相对应量测值D后，若手指实际上已触碰到本发明触碰显示装置，就可以将手指触碰的位置正确地定位出来。
[0123] 图8显示信号撷取器进行信号撷取处理时，不同频率的噪声会正负项相消的一个示意图。参考图8，假设感应电压Vin至少包含一直流噪声、一频率f＜f1之噪声、一频率f＞f1之噪声及一频率等于f1之信号，而探测信号a位于图8的最下方，是一个固定频率f1及周期T的序列。本发明基于信号的正交性特性，只会取出和探测信号a的频率f1相同的信号，如果感应电压Vin所包含之信号或噪声的频率大于或小于该频率f1，信号撷取器714所进行信号撷取处理将会使其正负项相消，而对最后量测值D没有贡献。例如，图8中最上方的直流噪声为(1，1，1，1，1，1)、探测信号a的序列为(1，-1，1，-1，1，-1)，信号撷取器714所进行信号撷取处理系将直流噪声及探测信号a之每一相对应电压相乘后再相加，而直流噪声及探测信号a之每一相对应电压相乘后的正负号如信号正下方的正负号所示，因为刚好正负项相消，所以量测值D＝1*1+1*(-1)+1*1+1*(-1)+1*1+1*(-1)＝0。至于具有频率f1的信号为(1，-1，1，-1，1，-1)，因为和探测信号a的序列相同，基于信号的正交性特性，信号撷取器714进行信号撷取处理(将该具有频率f1的信号及探测信号a之每一相对应电压相乘后再相加)后，不会产生正负项相消的效果，故可得到非零的量测值D＝1*1+(-1)*(-1)+1*1+(-1)*(-1)+1*1+(-1)*(-1)＝6。基于信号的正交性特性，信号撷取器714只会取出和探测信号a的频率f1相同的信号及噪声，相当于解调信号而滤掉大部分波段的噪声(如低频噪声、60Hz噪声、1/f噪声等)，故本实施例可避免噪声的干扰(noise interference)，正确反应手指的触碰。
[0124] 图7B显示本发明感测电路之第二实施例的电路架构图。和第一实施例的差别仅在于，第一实施例之信号撷取器714为类比电路所以搭配一缓冲器713，而本实施例之信号撷取器714为数字电路所以搭配一类比数字转换器(analog to digital converter)715。信号撷取器714接收类比数字转换器715产生的数字信号bin后，利用数字信号m对数字信号bin进行信号撷取处理时，其本身的动作相当于一乘加器，以数字电路来说，相当于计算量测值 其中总点数N的数目相当于量测时间tm内，数字信号m及数字信
号bin相乘的次数。同样地，当手指未触碰时，量测值D会较大；而当手指触碰本发明触碰显示装置时，量测值D会较小。控制器130一样可以依据量测值D大小来判断扫描线是否有手指触碰。本实施例同样可避免噪声的干扰，正确反应手指的触碰。
[0125] 图7C显示本发明感测电路之第三实施例的电路架构图。和第一实施例的差别在于，感应电路620C包含一带通滤波器(band-pass filter)731、一方均根(root mean square)电路732及一元件733。当带通滤波器731及方均根电路732为数字电路时，元件733为一类比数字转换器；当带通滤波器731及方均根电路732为类比电路时，元件733为一缓冲器。带通滤波器731的频率中心点和探测信号a的频率(固定频率f1)相同，带通滤波器731接收输入信号in以滤除中心频率f1以外之噪声，方均根电路732接收带通滤波器731的输出信号后取其方均根值，以产生量测值D。和第一实施例及第二实施例相同，当手指未触碰时，量测值D会较大(Vmod)；而当手指触碰本发明触碰显示装置时，会产生一漏电流之接地路径，进而形成分压，经分压后量测值D会较小。由于本实施例设有带通滤波器731，故本实施例可避免噪声的干扰，正确反应手指的触碰。
[0126] 图7D显示本发明感测电路之第四实施例的电路架构图。和第三实施例的差别在于，感应电路620D不包含带通滤波器731。优点是设计成本较低，而缺点是电路无法抗拒噪声的影响。
[0127] 图7E显示本发明感测电路之第五实施例的电路架构图。和第一实施例的差别在于，探测电路610’之电压驱动器712’在每一段量测时间tm内，系根据数字信号m产生一固定周期T(＝1/f1)的二个共地(common ground)的正反相方波信号a、 再透过电阻RZ及多工器630传输给任二条相邻扫描线Gn-1、Gn。感应电路620E包含一差动放大器(differentialamplifier)742及一信号撷取器714。多工器630根据控制器130产生之控制信号CS1，将端点Q+、Q-连接至二条相邻扫描线Gn-1、Gn，差动放大器742接收感应电压VQ+及感应电压VQ-以产生感应电压Vin。本发明系利用差动放大器742具有共模噪声抑制能力(commonmode noise rejection)的特性，若有一低频噪声分别对差动放大器742的二个正负输入端造成噪声干扰，会因为正负相消而不会反应在输出端。上述探测电路610’产生二个共地的正反相信号a、以输出至二相邻扫描线Gn-1、Gn，并用差动放大器742接收该二相邻扫描线Gn-1、Gn之感应电压的架构，以下简称为差动架构。本实施例可避免噪声的干扰，正确反应手指的触碰。
[0128] 图9A为根据图7E之实施例，在手指未触碰本发明触碰显示装置的情况下，电路的简单示意图。参考图9A，当手指未触碰时，差动放大器742的输出波形和探测信号a、的周期一致，表示序列相同。
[0129] 图9B为根据图7E之实施例，当连接差动放大器之二个输入端的二扫描线同时感应到手指触碰时，电路的简单示意图。参考图9B，当连接差动放大器742的二个输入端的扫描线同时感应到手指触碰时，二条扫描线经过人体产生接地的漏电流路径，经分压后，差动放大器742的二个输入电压VQ+及VQ-的振幅同时减弱，进而导致差动放大器742的输出电压Vin振幅小于手指未触碰时的信号振幅(如图9A所示)。比较图9A及图9B可以观察到，差动放大器742的输出波形和探测信号a、的周期一致，但电压振幅变小。
[0130] 图9C为根据图7E之实施例，当只有一条扫描线感应到手指触碰时，电路的简单示意图。参考图9C，当连接差动放大器742之负输入端的扫描线感应到手指触碰时，该扫描线经过人体产生接地的漏电流路径，经分压后，差动放大器742之负输入端的电压VQ-振幅减弱，进而导致差动放大器742的输出电压Vin振幅小于手指未触碰时的信号振幅(如图9A所示)。此时，差动放大器742的输出波形和探测信号a、的周期一致，但电压振幅变小。比较图9A至图9C可以观察到，只有一条扫描线感应到手指触碰时的输出电压Vin3振幅小于手指未触碰时的输出电压Vin1信号振幅，但大于二条扫描线同时感应到手指触碰时的输出电压Vin2振幅。实际应用时，不论只有一条扫描线或二条扫描线同时感应到手指触碰，差动放大器742的输出电压Vin振幅同样会缩小，导致后级之信号撷取器741所输出的量测值D亦会缩小(相对于手指未触碰时)。
[0131] 图7F显示本发明感测电路之第六实施例的电路架构图。和第二实施例的差别在于，本实施例是差动架构。本实施例可避免噪声的干扰，正确反应手指的触碰。
[0132] 请注意，在感测电路之第一及第二实施例中，在每一次量测时，波形产生器711亦可以根据多个随机组合的频率，在每一段量测时间(measure time)tm内，产生非固定周期之数字信号m，电压驱动器712再根据数字信号m产生非固定周期之类比探测信号a。同样地，在感测电路之第五及第六实施例中，在每一次量测时，波形产生器711亦可以根据多个随机组合的频率，在每一段量测时间(measure time)tm内，产生非固定周期之数字信号m，电压驱动器712’再根据数字信号m产生非固定周期之二个共地(common ground)的正反相方波信号a、 由于每一次量测时随机组合的频率都不同，所以电路不会受到某一特定频率的干扰。需注意的是，图8显示在信号撷取器进行信号撷取处理时，不同频率的噪声会产生正负项相消的效果，不仅适用于固定周期信号之量测法，亦适用于非固定周期(多个随机组合的频率)信号之量测法，二者差别在于，在非固定周期信号之量测法中，不同频率的噪声之正负项完全相消必须拉长时间轴才能看出来。
[0133] 图7G显示本发明感测电路之第七实施例的电路架构图。和第三实施例的差别在于，本实施例是差动架构。感应电路620G包含一差动放大器742、一类比数字转换器715、一带通滤波器731及方均根电路732。其中，当带通滤波器731及方均根电路732为数字电路时，才需设置类比数字转换器715；当带通滤波器731及方均根电路732为类比电路时，须舍去类比数字转换器715。由于类比数字转换器715并非必要元件，因此在图中以虚线表示。由于本实施例设有带通滤波器731，故本实施例可避免噪声的干扰，正确反应手指的触碰。
[0134] 图7H显示本发明感测电路之第八实施例的电路架构图。和第四实施例的差别在于，本实施例是差动架构。感应电路620H包含一差动放大器742、一类比数字转换器715及方均根电路732。其中，当方均根电路732为数字电路时，才需设置类比数字转换器715；当方均根电路732为类比电路时，须舍去类比数字转换器715。由于类比数字转换器715并非必要元件，因此在图中以虚线表示。
[0135] 须注意的是，上述图7A至图7H中的探测信号a或 虽然均以方波来说明，实际应用时亦可以一正弦波来实施。
[0136] 图6C为根据图6A之实施例，将三条扫描线组成一个感应通道时，电路的简单示意图。手指的耦合电容Cf约为1pF，为了加强手指的感应信号的强度，可将多条相邻扫描线组成一个感应通道(sensing channel)，此举相当于加大导线与手指之间的接触面积，进而加大耦合电容Cf之电容值。就图6C的例子而言，系将三条相邻扫描线G1～G3组成第一个感应通道ch1，则扫描线G3～G5可组成第二个感应通道ch2、扫描线G5～G7可组成第三个感应通道ch3、以此类推。当然，图6B中之多条相邻数据线也能组成一个感应通道。
[0137] 由于本发明触碰显示装置是利用扫描线及数据线来显示影像及侦测手指触摸，一个重要前提是手指触摸的侦测动作不能影响画面显示。图10A至图10C是本发明感测电路对扫描线进行手指感测的三种不同模式，图中的方波表示相对应扫描线处于显示影像期间，而弦波表示相对应扫描线系处于手指感测期间。
[0138] 图10A表示主要利用垂直空白期间(vertical blanking)进行手指触碰感测，而为了避免相邻扫描线间产生串音干扰(crosstalk)，进行触碰感测之扫描线间至少相隔一行，当然，同时进行触碰感测之扫描线G1、G3、G5...Gn必须连接至不同的感测电路，否则系统无法将手指定位。请注意，本模式亦适用于本发明感测电路对数据线进行手指感测。
[0139] 图10B表示当某一条扫描线处于显示状态时，另一扫描线可进行手指感测，但必须使用抗噪声的感测电路(即第一至第三实施例及第五至第七实施例)，以避免受到显示信号的干扰。当然，进行影像显示的扫描线及进行触碰感测的扫描线相隔越远越好，以避免相互干扰。图10C类似图10B，表示当某一条扫描线处于显示状态时，其他多条扫描线可同时进行触碰感测，但同时进行触碰感测的扫描线必须至少相隔一行，以避免相邻扫描线间产生串音干扰(crosstalk)，而且，同时进行触碰感测的扫描线必须连接至不同的感测电路，否则系统无法将手指定位。
[0140] 请注意，图10B及图10C的模式不适用于本发明感测电路对数据线进行触碰感测。另外，为了避免触碰感测动作影响画面显示，主动矩阵驱动方式中，须注意避免探测信号a将薄膜晶体管导通(Vgs＞0)，进而影响液晶电容116的电压值。本发明解决方法是：感测电路馈入扫描线的探测信号a之电压值，必须低于感测电路馈入数据线的探测信号a的电压值，使Vgs＜0，以避免薄膜晶体管115误导通。
[0141] 综上所述，本发明藉由将相对基板与阵列基板的位置上下倒置，使包含数据线与扫描线的阵列基板280位于上方(接近使用者之一侧)，且公共电极172所在的相对基板270则位于下方(远离使用者之一侧)，因此，本发明就能利用数据线与扫描线相互交错的主动矩阵驱动结构，透过侦测人体漏电流的方式来正确感应手指的触碰。无须外加触碰装置，本发明利用上下倒置的主动矩阵驱动结构或原始被动矩阵驱动结构，配合人体导体的特性及抗噪声的感测电路设计，将触碰与显示的电路设计合而为一，能同时处理显示与多点触碰的功能，减少硬件成本与节省能源。
[0142] 以上虽以实施例说明本发明，但并不因此限定本发明之范围，只要不脱离本发明之要旨，该行业者可进行各种变形或变更。
