TWI463237B - 具觸控功能之微機電顯示器 - Google Patents

Description

具觸控功能之微機電顯示器

本發明是有關於一種微機電顯示器，且特別是有關於一種具有觸控功能之微機電顯示器。

平面顯示器由於具有體積小、重量輕的特性，在可攜式顯示設備，以及小空間應用的顯示器市場中極具優勢。目前市場主流的平面顯示裝置是液晶顯示器(Liquid Crystal Display，LCD)。然而，傳統之液晶顯示器需使用背光源，不僅耗能，且整體顯示模組之厚度將因背光源之關係無法降低，當使用於要求輕、薄、短、小之手持式裝置中，將成為瓶頸所在。因此，一種新的以微機電(Micro-Electro-Mechanical Systems,MEMS)系統製造之顯示器被發展出來。微機電是將微電子技術與機械工程融合到一起的一種工業技術，它的操作範圍在微米範圍內。而微機電顯示器是結合微機電系統(MEMS)技術，製作成中小尺寸的顯示器，裝置體積可以非常小，由於可以不需要背光源，所以非常省電，並可具有反射式功能，可在戶外下使用，適合應用在手持式行動裝置，常見之微機電顯示器，例如：頭戴型(Hand Mounted Display，HMD)，光干涉顯示器用於手持式裝置、平板、手機等等，或是搭配光機引擎投影裝置，以數位微鏡陣列(：Micro-Mirror Array)，來做成數位微鏡投影裝置等。

其中，光干涉顯示器的每一個畫素均為微機電系統(MEMS)製程技術所製作的元件，在每個畫素的基板上方製作位置固定的薄膜與可以上下振動的反射、干涉共振薄膜，經由控制該薄膜的電場，使其相互吸引或排斥成一特定間距，利用不同光波之間的干涉共振現象來控制特定波長波段的反射亮暗、或穿透亮暗，或是讓自然光經過反射不同波段的光，呈現各種不同的顏色，來達到顯示不同顏色的目的。

而微鏡陣列裝置主要是用在投影系統上，微鏡陣列裝置主要是利用微機電系統的製程技術，在矽晶片表面製作上百萬個微小的反射鏡，每個反射鏡的尺寸只有數十微米或更小，數位微鏡的下方是可以利用電壓控制而左右或前後翻轉的轉軸，每個數位微鏡都可以單獨控制往左或往右、或前或後的翻轉，甚或轉動不同或特定轉角角度，因此可以將投影系統之光線反射到不同或特定的位置。每一個反射鏡對應到顯示器的一個畫素(Pixel)，當把這些畫素整合起來的時就組成了一個完整的畫面，換句話說，顯示器的解析度有多少畫素，就有多少個數位微鏡陣列。

因此，如何讓微機電顯示元結合觸控功能的應用，即成為追求之目標。

本發明之一目的即是在提供一種具觸控功能之微機電(MEMS)系統顯示器。

本發明之一態樣在提供一種微機電顯示器，至少包含：一第一基板，其中該第一基板具有一控制陣列；一觸控單元；以及複數個微機電顯示單元配置於該第一基板上，其中該控制陣列控制該些個微機電顯示單元。在一實施例中每一該些微機電顯示單元有動作、相對位移、轉動、形變、振動。

在一實施例中，每一該些微機電顯示單元為一光干涉式顯示單元，其中該光干涉式顯示單元具有一單一腔室，或是具有複數腔室。

在一實施例中，該光干涉式顯示單元更包括：一第一電極形成於該第一基板上；一第二電極配置於該第一電極上；以及一支撐物配置於該第一電極和該第二電極間，用以支撐該第二電極以於該第一電極和該第二電極間形成一腔室(Cavity)。

在一實施例中，其中該光干涉式顯示單元之該複數腔室(Cavity)可以是具有不同的特定間距。

在一實施例中，該光干涉式顯示單元之該複數腔室具有三種特定的間距，可以反射出紅光、綠光、藍光的波段之色光。

在一實施例中，其中數個光干涉式顯示單元相互組合成一光干涉式顯示器，可以反射出青光、紫紅光、黃光等的不同波段之色光。

在一實施例中，其中該光干涉式顯示單元之該複數腔室具有不同的特定間距，數個該複數腔室相互組合成一光干涉式顯示器，可以反射出青光、紫紅光、黃光等的不同波段之色光。

在一實施例中，該觸控單元包含該控制陣列的至少一組複數導線或改良設計自該組複數導線。

在一實施例中，觸控單元包括：一感測器；一第一選擇單元耦接該感測器；一第二選擇單元耦接該感測器；複數條第一導線平行排列於一第一方向上，其中每一該些第一導線之一端耦接該第一選擇單元；以及複數條第二導線平行排列於一第二方向上，其中每一該些第二導線之一端耦接該第二選擇單元。

在一實施例中，當該觸控單元進行一電容式、光學感應式、超音波、電阻式、壓力感應式觸控應用時，以一第二操作方法來檢測、感應觸控之電荷量、電容感應、或電壓、電流訊號之信號，以數值運算判斷發生感應變化之位置、距離、觸碰高度以及觸碰點。

在一實施例中，觸控單元包括：一感測器；一第一選擇單元耦接該感測器；一第二選擇單元耦接該感測器；一第一控制單元耦接該感測器；一第二控制單元耦接該感測器；複數條第一導線平行排列於一第一方向上，其中每一該些第一導線之一端耦接該第一控制單元另一端耦接該第一選擇單元；以及複數條第二導線平行排列於一第二方向上，並與該些第一導線交叉，其中每一該些第二導線之一端耦接該第二控制單元另一端耦接該第二選擇單元。

在一實施例中，該些條第一導線或第二導線至少包括一導線改良設計或搭配設計自微機電顯示器陣列之掃瞄線、資料線、輔助線、偏壓線或電源線、共電極線、信號線、讀取線、偏壓線、控制線、或補償電路等線路。

在一實施例中，該些第一導線和該些第二導線是由金屬、合金線路、透明導電材、ITO、IZO或奈米碳管CNT所形成。

在一實施例中，當該觸控單元進行一電磁式觸控應用時，該第一控制單元將該些第一導線之一端共同連接至一第一導通線，該第一選擇單元根據一順序，以一定間距，依序串接該些條第一導線之另一端以在該第一方向上形成複數個迴路，以及該第二控制單元將該些第二導線之一端共同連接至一第二導通線，該第二選擇單根據一順序，以一定間距，依序串接該些條第二導線之另一端以在該第二方向上形成複數個迴路，並以一第一操作方法來檢測、感應到磁通量、電磁感應、或電壓、電流、頻率之觸控迴路信號，以數值運算判斷發生感應迴路變化之位置、距離、觸碰高度和觸碰點。

在一實施例中，更包括：將該些條第一導線、第二導線分成複數群，其中每一群包括至少兩第一導線、或至少兩第二導線；該第一選擇單元根據一順序，依照一定間距，依序串接該些複數群的第一導線之另一端，以在該第一方向上形成複數個複數群迴路；該第二選擇單元根據一順序，依照一定間距，依序串接該些複數群的第二導線之另一端，以在該第二方向上形成複數個複數群迴路；依序傳送一檢測信號給該些複數群迴路，其中每一複數群迴路中之第一導線、第二導線接收或發射相同之檢測迴路信號、感應迴路訊號；以及以該第一操作方法來檢測、感應觸控之迴路信號，並以數值運算判斷發生感應迴路變化之位置、距離、觸碰高度和觸碰點。

在一實施例中，該第一操作方法，可以是分別對該第一、第二方向上，所依序形成之迴路傳送一特定頻率之檢測信號，來檢測該第一、第二方向上迴路所發生之磁通量、電磁感應或電壓、電流、頻率之變化，其中是由該感測器傳送該檢測信號至該第一、第二方向迴路，以檢測該各迴路的磁通量、電磁感應、或電壓、電流、頻率之觸控感應迴路信號。

在一實施例中，當該觸控單元進行一電磁感應方式和光學感應方式、超音波感應方式、電容感應方式、電阻感應方式、壓力感應方式之雙模式、多模式的感應觸控應用時，該第一控制單元中斷該些第一導線與一第一導通線間之耦接，以及該第二控制單元中斷該些第二導線與一第二導通線間之耦接，並以一第二操作方法來檢測、感應觸控之電荷量、電容感應、或電壓、電流訊號之信號，以數值運算判斷發生感應變化之位置、距離、觸碰高度以及觸碰點。

在一實施例中，更包括：將該些條第一導線、第二導線分成複數群，其中每一群包括至少兩第一導線、或至少兩第二導線；以及依序傳送一檢測信號給該些群，其中每一群中之第一導線、第二導線接收或發射相同之檢測信號、感應訊號；以及以該第二操作方法來檢測、感應觸控之信號，以數值運算判斷發生感應變化之位置、距離、觸碰高度和觸碰點。

在一實施例中，該第二操作方法，可以是感測器透過分別對該第一選擇單元發送一檢測信號至該第一方向上的第一導線；透過該第二選擇單元發送一檢測信號至該第二方向上的第二導線，以進行檢測每一導線所發生之電荷量、電容感應、或電壓、電流訊號之變化。

在一實施例中，該第二操作方法，可以是該感測器透過該第一選擇單元發送一刺激信號至該第一方向上的第一導線；再依序透過該第二選擇單元來檢測該第二導線上，每一導線所感應發生訊號變化，以進檢測每一導線所發生之電荷量、電容感應、或電壓、電流訊號之變化。

在一實施例中，該第一控制單元包括至少一控制線以及複數個切換開關或複數個串接的切換開關分別耦接該些條第一導線。

在一實施例中，該感測器可控制該控制線導通該些切換開關使該部分些第一導線之一端共同連接至該第一導通線，以及控制該控制線關閉該些切換開關，中斷部分該些第一導線與該第一導通線間之連接。

在一實施例中，該第二控制單元包括至少一控制線以及複數個切換開關或複數個串接的切換開關分別耦接該些條第二導線。

在一實施例中，該感測器可控制該控制線導通部分該些切換開關使該些第二導線之一端共同連接至該第二導通線，或控制該控制線關閉該些切換開關，中斷部分該些第二導線與該第二導通線間之連接。

在一實施例中，該感測器執行一電容式、電阻式、壓感式、或光學式之觸控感應檢測。

在一實施例中，微機電顯示器，更包括一上蓋保護單元配置於該複數個光干涉式顯示單元上方，其中該觸控單元可位於該上蓋保護單元內側或外側或在其內部、或位於該上蓋保護單元和該複數個光干涉式顯示單元之間。

在一實施例中，該上蓋保護單元更包含一造型單元，其中該觸控單元可位於該造型單元內側或外側或在其內部。

在一實施例中，該微機電顯示器更包括一彩色濾光片配置於該複數個光干涉式顯示單元上方，以及一上蓋保護單元配置於該彩色濾光片上，其中該觸控單元可位於該上蓋保護單元內側或外側或在其內部、或位於該上蓋保護單元和該彩色濾光片之間、或位於該彩色濾光片和該光干涉式顯示單元之間。

在一實施例中，該微機電顯示器更包括一光學擴散膜配置於該複數個光干涉式顯示單元上方。

在一實施例中，該微機電顯示器更包括一前光源配置於該複數個顯示單元之前方。

在一實施例中，前光源更包括：一光源，其中該光源可為白光光源、或單色光光源、或數種色光光源。

在一實施例中，前光源更包括：一光源；以及一導光板，其中該光源設置在該導光板的側邊，該光源從導光板側邊射入光線，從該導光板面向該複數個顯示單元的一面射出，經由顯示單元反射後，穿透前光源之該導光板。

在一實施例中，在利用該前光源關閉或點暗之時間，在該時段來進行觸控感測。

在一實施例中，該觸控單元配置於該前光源上方、或內側。

在一實施例中，觸控單元係使用電磁感應方式、光學感應方式、超音波感應方式、電容感應方式、電阻感應方式或以上之雙模式、多模式的感應方式。

在一實施例中，第一基板為一半導體基板，每一該些微機電顯示單元為微鏡陣列裝置。

在一實施例中，該微鏡陣列裝置包括複數個微鏡以矩陣排列之方式配置在該半導體基板的表面上，其中每一該些微鏡包含一鏡面以及對應之兩控制電極或多組控制電極。

在一實施例中，控制陣列控制該複數個微鏡之鏡面傾斜轉角角度、傾斜方向。

在一實施例中，該傾斜轉角角度範圍為-25度至+25度。

在一實施例中，當微鏡陣列裝置顯示器具一外界光源或光機時，在利用該外界光源或光機關閉或點暗之時間，在該時段來進行觸控感測。

在一實施例中，觸控單元配置在在第一基板下方。

在一實施例中，微機電顯示器，更包括一上蓋保護單元配置於該複數個微鏡陣列單元上方，其中該觸控單元可位於該上蓋保護單元內側或外側或在其內部、或位於該上蓋保護單元和該複數個微鏡陣列單元之間。

在一實施例中，觸控單元係使用電磁感應方式、光學感應方式、超音波感應方式、電容感應方式、電阻感應方式或以上之雙模式、多模式的感應方式。

綜上所述，本發明將觸控元件加入微機電顯示器中，使得微機電顯示器具觸控功能，在使用上將更為直接與方便。且觸控面板之觸控感應導線更可與微機電顯示器之控制單元共構或改良自該控制單元之導線結構，而減少製程程序。

為了達到操作更人性化的目的，許多電子產品已由傳統之鍵盤或滑鼠等輸入裝置，轉變為使用觸控面板作為輸入裝置。而本發明主要技術特徵之一即是將觸控功能整合至光干涉顯示系統中或整合至微鏡面陣列顯示系統中，成為具有觸控功能之微機電顯示之裝置中。

依檢測的方法，觸控面板有電磁感應方式、光學感應方式、超音波感應方式、電容感應方式、電阻感應方式、壓力感應方式或以上多模式感應組合方式等。其中電阻感應式，用手指或其他觸頭輕按就會產生電壓變化，藉由檢測電壓之改變來分辨其觸碰位置。超音波感應方式，則是用聲波或紅外線覆蓋整個表面，而手指或觸頭會阻斷這些駐波圖樣，藉由檢測駐波圖樣之改變來分辨其觸碰位置。表面電容式觸控面板是利用電極與人體之間的靜電結合所產生之電容變化，從觸控位置所產生之誘導電流或電壓變化來檢測其座標。其感應原理是以電壓作用在螢幕感應區的四個角落並形成一固定電場，當手指碰觸螢幕時，可令電場引發電流，藉由控制器測定，依電流距四個角落比例的不同，即可計算出接觸位置。投射式電容技術其面板結構類似於電阻式觸控面板，都有X軸和Y軸方向的兩層導電板，但其使用與表面電容式觸控技術一樣原理，經由量測流經電極的電流變化來計算觸控點位置，因有兩層結構，可分別對X軸和Y軸的觸控為置偵測，故可達成多點觸控的功能，當手指接近螢幕時，因人類手指是良好導體，會和面板的電場形成電容感應，手指上的靜電會流入螢幕面板內，經X軸和Y軸面板的電極傳至感測器，感測器量測電容變化量，控制器根據電容變化量計算觸控點座標。而電磁式觸控面板其主要包含三大項元件，(1)數位天線板(sensor board)(2)含ASIC之電路控制板(controller board)(3)壓感電磁筆，技術上是利用特定電磁筆上的線圈，對感應數位天線版上的天線感應產生磁場、磁通量的變化，利用其所產生的微弱電流來計算出接觸座標。

本發明之光干涉顯示系統或微機電顯示系統，可搭配上述任一種感應方式而具有觸控功能。

微機電(Micro-Electro-Mechanical Systems,MEMS)顯示系統，係指以微機電方式形成之平面顯示器，包括光干涉式的平面顯示模式以及微鏡陣列(Micro-Mirror Array)系統裝置等。其中不論是以光干涉式的顯示模式或是以微鏡陣列裝置均可使用於本發明中，而以本發明之方式加入觸控功能。

第1圖係繪示一單色光干涉顯示系統中一顯示單元的剖面示意圖。每一個單色光干涉式顯示單元100包括一基材110，其上形成有第一電極102及第二電極104，第一電極102和第二電極104間係由支撐物106所支撐而形成一腔室(Cavity)108。第一電極102和第二電極104間的距離，也就是腔室108的間隙為D。第二電極104係為一光入射方向之電極，利用電場驅動可以使其產生形變。第一電極102則係為一光干涉共振之電極。通常利用外界光或太陽光、白光作為光干涉式顯示單元100的入射光源，白光係包含可見光頻譜範圍中各種不同波長(Wave Length，以λ表示)的光線所混成。當入射光穿過第二電極104而進入腔室108中時，僅有符合公式1.1的波長(λ)可以在腔室108中產生建設性干涉而被反射輸出。其中N為自然數。換句話說，

2D=Nλ　(1.1)

即可使此入射光波長λ在此腔室108中產生建設性干涉，而輸出該波長λ之反射光。此時，觀察者112的眼睛順著入射光的方向觀察，可以看到波長為λ的反射光，因此，對可變色畫素單元100而言係處於“開”的狀態，即為一亮態狀態。

第2圖係繪示習知顯示單元加上電壓後的剖面示意圖。請參照第2圖，在電壓的驅動下，第二電極104因為靜電吸引力而產生型變，向第一電極102的方向塌下。此時，第一電極102與第二電極104間的距離，也就是腔室108的間隙並不為零，而是為d，d可以等於零。此時，公式1.1中的D將以d置換，入射光所有的可見光頻譜的波長λ中，僅有符合公式1.1的可見光波長可以產生建設性干涉，設計d使得在可見光波長範圍內，入射光所有的可見光頻譜均被相消性干涉，對順著入射光的方向觀察的觀察者112而言，將會看到可見光頻譜內的反射光很微弱，是為暗狀態、或關狀態，因此，對光干涉顯示單元100而言係處於“關”的狀態。觀察者112看到一個黑色的顯示單元。而當光干涉顯示單元100要由“關”的狀態切換為“開”的狀態時，則必須先移除用以驅動第二電極104形變的電壓，接著，施以另一相反電壓，或依靠自己本身的形變恢復力，失去靜電吸引力作用的第二電極104會恢復成如第1圖之原始的狀態，使此光干涉顯示單元100呈現一“開”的狀態。其中，形成基材110的材質可以為玻璃材質。形成電極102,104的材質可以為氧化銦錫玻璃(ITO)或是氧化銦鋅玻璃(IZO)。光干涉電極(第一電極102)為一薄膜層(Membrane)。由於光線在不同的間隙中會受到不同程度的干涉(interference)，進而呈現不同色光，因此可以藉由設計腔室108之間距大小來達到反射之色光和其亮暗的控制。經由控制”開”、”關”時間比例，呈現灰階、亮暗程度。

在一實施例中，為了保護顯示單元100如第3圖所示，一平板保護結構120利用黏著材料122與基板110黏合，而形成一「ㄇ」字形保護結構。此外，亦可形成一第二基板124作為上蓋保護單元來與第一基板110封固，並以抽真空或灌氮氣等惰性氣體，使得光干涉顯示單元100與外界環境隔絕以避免空氣中的水分子、灰塵或氧氣侵入而損壞光干涉顯示單元100。而上蓋保護單元(第二基板124)更可以包括一造型單元(圖中未繪出)，來多樣化顯示系統之外觀。在另一實施例中，為了實現全彩色顯示，可形成不同之腔室間距大小，藉由光線在平行板之不同的間隙中會受到不同程度的干涉(interference)，來呈現不同色光以實現全彩顯示。第4圖繪示為根據本發明一實施例，彩色光干涉顯示系統中一顯示單元的剖面示意圖。一光干涉式彩色顯示單元200係由三個單色之光干涉顯示單元100所組成，每一個單色光干涉顯示單元100包括一基板110、一支撐層106、多個第一電極102以及多個第二電極104所構成。其中，基板110通常是玻璃基板或其他材質之基板；支撐層106係配置於基板110上用以支撐住第二電極104的邊緣；第一電極102配置於基板110上，此第一電極102可為透明電極；通常可在第一電極下方，或第一基板外側(下方)，放置一吸收層或吸收材質。

而第二電極104則配置於第一電極102的上方，並藉由支撐層106支撐住，此第二電極104可為透明電極，其材質例如是銦錫氧化物質(Indium Tin Oxide,ITO)或是IZO、或奈米碳管材質，在一實施中，第二電極104可以設置在一透明的基材上。由第4圖中可知，為了達成彩色顯示的目的，每一光干涉式彩色顯示單元200中，其三個單色之光干涉顯示單元100之腔室均具不同長度之間隙，其間隙分別為d1、d2、d3，藉以對不同波長之光產生建設性干涉而顯示不同之顏色。其中，間隙為d1的腔室例如能夠顯示藍光；間隙為d2的腔室例如能夠顯示綠光；而間隙為d3的腔室例如能夠顯示紅光。換言之，當光線由外界穿透第二電極104之後，會經過不同的間隙d1、d2、d3入射至第一電極102上，接著再藉由共振腔共振後反射出部分波段的色光，此過程中光線會受到不同程度的共振干涉而讓觀察者112看到紅光、綠光以及藍光。而另一方面亦可藉由電壓驅動讓第二電極104因為電場吸引力而產生形變，向第一電極102的方向位移靠近，讓第二電極104和第一電極102間之間隙d1、d2、d3改變，並對入射光形成破壞性干涉將可見光頻譜相消性干涉，而讓觀察者112看不到任何可見光。此外，為了避免空氣中的水分子進入光干涉顯示單元200之腔室中而影響間隙，亦可如第3圖所示形成一上蓋保護單元124，而觸控面板之導線結構可形成於此上蓋保護單元結構124上。

為了控制每一光干涉顯示單元100腔室之“開”和“關”狀態，在基板110和上會形成一由多個控制單元形成之主動陣列，每一光干涉顯示單元100由至少一控制單元對應控制而形成一畫素。每一控制單元例如包括一薄膜電晶體、CMOS、開關元件，耦接光干涉顯示單元100以控制光干涉顯示單元100之“開”和“關”狀態。當一控制單元控制對應之光干涉顯示單元100形成“關”狀態時，控制單元施加電壓給對應之光干涉顯示單元100，使得第二電極104趨近於第一電極102時，此時，入射光所有的可見光頻譜均為相消性干涉，對順著入射光入射第一電極102的方向觀察的觀察者112而言，將不會看到任何可見光頻譜內的反射光，因此，看到一個黑色的顯示單元。反之，當一控制單元控制對應之光干涉顯示單元100形成“開”狀態時，控制單元不施加電壓給對應之光干涉顯示單元100，入射光經第一電極102反射而出。對順著入射光方向觀察的觀察者112而言，將可看到一個亮的顯示單元。依此，當一彩色光干涉顯示單元200三腔室，分別由不同之控制單元控制時，藉由分別改變三腔室之間隙d1、d2、d3，可混合出不同之光顏色而達到全彩之目的。換言之，對順著入射光入射第一電極110的方向觀察的觀察者112而言，將可看到此三腔室共同反射出混合後之色彩。其中該光干涉式顯示器可由數個光干涉式顯示單元相互組合，可以反射出青光、紫紅光、黃光等的不同波段之色光。

在一實施例中，一觸控導線結構可與微機電顯示器之傳導線路共構，其中該觸控導線結構可使用一顯示器陣列之掃瞄線、資料線、輔助線、偏壓線或電源線、共電極線或信號線、或讀取線、或偏壓線、或控制線，或補償電路等線路。下述是以使用一光干涉顯示系統之掃瞄線、資料線作為觸控元件之導線電極結構為例進行說明。然值得注意的是，本發明並不限定僅可用於光干涉顯示系統中，亦可應用在其他之微機電顯示系統，例如一微鏡陣列(Micro-Mirror Array)裝置中，當應用在微鏡陣列裝置上時，是利用微鏡陣列裝置之主動陣列電極結構來形成一觸控元件之導線電極結構。

參閱第5A圖所示為一光干涉顯示單元與其控制單元電極間之耦接關係概略圖示。在本實施例中，控制單元電極係使用主動陣列並設置於第一基板110上，由交叉之資料線D1~Dm和掃瞄線G1~Gn所組成，每一對資料線和掃瞄線可控制一畫素區域，例如，資料線D1和掃瞄線G1可用以控制一畫素。每一畫素，例如畫素402，具有相同之結構，包括一控制用之薄膜電晶體403耦接對應之光干涉顯示單元100，用以控制每一光干涉顯示單元100腔室之“開”和“關”狀態。在一實施例中，第一電極102耦接於一共同電極，而第二電極104則耦接於薄膜電晶體403，當掃描線G1被掃描訊號掃描到後，薄膜電晶體403會被導通，資料線D1透過薄膜電晶體403控制第二電極104在間隙d間之位移情況，控制每一光干涉顯示單元100腔室之“開”和“關”狀態。其中，對應之感測器亦設置於第一基板110上。在上述實施例中，也可以是該第一電極102耦接於一薄膜電晶體403，而第二電極104則耦接於共同電極。對於微鏡面陣列顯示單元也可是如此架構的。

第5B圖所示為根據本發明一實施例光干涉顯示系統觸控元件之電極結構之概略圖示。觸控元件之電極結構是利用原本之資料線D1~Dm和掃瞄線G1~Gn均為原本陣列基板上標準製程，故可以不改變基板110上之主動陣列的製程步驟或良率。依此，一組資料線，例如資料線D1和D2，以及一組掃瞄線，例如掃瞄線G1和G2，相交出一感應區。為避免光干涉顯示系統在顯示圖場時之掃描訊號與資料信號，和進行觸控檢測時之檢測信號發生衝突，在一實施例中，可使用選擇單元103和107控制資料線D1~Dm間以及掃瞄線G1~Gn間之耦接，且亦利用分時之方法，在兩連續圖場顯示時間中插入觸控位置檢測時段，避免影像單一圖場之顯示。依此，當資料線D1~Dm和掃瞄線G1~Gn在傳送資料或掃描信號時，選擇單元103和107中斷資料線D1~Dm彼此間以及掃瞄線G1~Gn彼此間之耦接。反之當感測器105於觸控檢測時段中進行感測時，選擇單元103和107耦接所選擇之資料線D1~Dm以及掃瞄線G1~Gn藉以形成感應線路，讓感測器105可傳送一電容式、電阻式、壓感式、或光學式之觸控感應檢測信號至該些耦接之之資料線D1~Dm以及掃瞄線G1~Gn。其中，感測器105可進行電容式、電阻式、壓感式、或光學式之觸控感應之觸控數值、位置、高度距離之計算。其中感測器105用以刺激、偵測或感應選擇單元103選擇之部分資料線D1~Dm，以及刺激、偵測或感應，選擇單元107選擇之部分掃瞄線G1~Gn中之訊號。

例如，以電容式觸控感應為例，在進行自容式感測檢測時，感測器105會控制選擇單元103和107，以進行資料線D1~Dm以及掃瞄線G1~Gn之選擇。接著感測器105發出之檢測信號傳送至選擇之資料線D1~Dm以及掃瞄線G1~Gn上，並根據觸摸前後電容的變化，分別確定橫向座標和縱向座標，然後組合成平面的觸摸座標。另一方面，在進行互容式感測檢測時，可從資料線D1~Dm依次發出刺激信號，而由掃瞄線G1~Gn依序同時接收信號，亦即感測器105發出之檢測信號經由選擇單元103依序傳輸給資料線D1~Dm，並將掃瞄線G1~Gn上之檢測信號由選擇單元107傳回至感測器105。或由掃瞄線G1~Gn依次發出刺激信號，而由資料線D1~Dm同時接收信號，亦即感測器105發出之檢測信號經由選擇單元107依序傳輸給掃瞄線G1~Gn，並將資料線D1~Dm上之檢測信號經由選擇單元103傳回至感測器105。這樣可以得到所有橫向和縱向電極交叉點的電容值大小，即整個觸控螢幕的二維平面的電容大小。根據觸控螢幕二維電容變化量資料，計算出感觸、觸控點的座標。值得注意得是，上述之選擇資料線D1~Dm，和掃瞄線G1~Gn方式亦可應用於電阻式、壓感式、感壓式或光學式。

當進行電磁感應觸控感測時，感測器105會控制選擇單元103來於資料線D1~Dm間形成迴路，並透過選擇單元103發射信號到迴路中，來判斷迴路是否為觸控位置。相似的，感測器105亦會控制選擇單元107於掃瞄線G1~Gn間形成迴路，並透過選擇單元107發射信號到迴路中，來判斷迴路是否為觸控位置。在一實施例中是以檢測此感測信號是否發生變化來確認迴路中之磁通量、電磁感應、或電壓、電流、頻率之觸控感應迴路信號等是否發生變化。其中，發出之感測信號可以是方波、三角波、類三角波或複數個方波的線性疊加組合，而感測訊號的改變量可為波形失真程度、訊號均值或峰值的改變、電壓或電流的改變量或上述物理參數的相對值、積分值、累加或累計數值等。

第5C圖所示為為根據本發明另一實施例光干涉顯示系統觸控元件之電極結構之概略圖示。其中該觸控元件可進行雙模式觸控。光干涉顯示系統之主動陣列是由交叉之資料線D1~Dm和掃瞄線G1~Gn所組成，每一相對之資料線和掃瞄線可控制一畫素區域，例如，資料線D1和掃瞄線G1可用以控制一畫素402。每一畫素，例如畫素402，具有相同之結構，包括一控制用之薄膜電晶體403耦接對應之光干涉顯示單元100，用以控制每一光干涉顯示單元100腔室之“開”和“關”狀態。其中閘極驅動電路401會依序送出掃描訊號至掃描線G1~Gn上，當其中一掃描線被掃描訊號掃描到後，連接於此掃描線之薄膜電晶體會被導通，而未被掃描到之薄膜電晶體會被關閉，當此列之薄膜電晶體被導通後，源極驅動電路400會送出影像訊號到資料線D1~Dn上，過薄膜電晶體403可控制對應一光干涉顯示單元100腔室之“開”和“關”狀態來顯示影像。當閘極驅動電路401完成所有掃描線之掃描後，一單一影像之圖場(frame)之顯示即告完成，其中掃描線之掃描會重複進行，因此後續之影像圖場會連續顯示。而交叉之資料線D1~Dm和掃瞄線G1~Gn，於本實施例中是成90度夾角，然而，此夾角角度並不限制必需為90度，例如，在其他實施例中，此夾角角度亦可為60度、45度、36度或30度等。其中資料線D1~Dm和掃瞄線G1~Gn係指電性導通線，可以是金屬、合金線路、導電材如ITO、IZO奈米碳管等。

由於觸控元件之導線結構是利用原本之資料線D1~Dm和掃瞄線G1~Gn均為原本陣列基板上標準製程，故可以不改變基板110上之主動陣列的製程步驟或良率。依此，以電磁感應觸控為例，可由兩組相對之資料線，例如資料線D1和D20，圍出一感應區。例如掃瞄線G1和G20，圍出一感應區。

另外以電容感應觸控為例，可由一組資料線，例如資料線D1...D10，以及一組掃瞄線G1...G10，對應出一重疊的感應區。為避免光干涉顯示系統在顯示圖場時之掃描訊號與資料信號，和進行觸控檢測時之檢測信號發生衝突，在一實施例中，可使用選擇單元103和107以及控制單元123和124控制資料線D1~Dm間以及掃瞄線G1~Gn間之耦接，且亦利用分時之方法，在兩連續圖場顯示時間中插入觸控位置檢測時段，避免影響單一圖場之顯示。依此，當資料線D1~Dm和掃瞄線G1~Gn在傳送資料或掃描信號時，選擇單元103和107中斷資料線D1~Dm彼此間以及掃瞄線G1~Gn彼此間之耦接。反之當感測器105於觸控檢測時段中進行感測時，選擇單元103和107耦接所選擇之資料線D1~Dm以及掃瞄線G1~Gn藉以形成迴路，讓感測器105可傳送一電容式、電阻式、壓感式、或光學式之觸控感應檢測信號至該些耦接之之資料線D1~Dm以及掃瞄線G1~Gn。

換言之，其顯像與檢測之流程可分成三個時段，在第一時段中，顯示器顯示掃描畫面區域，而選擇單元103和107、感測器105均不作用。在第二時段中，進行電磁式觸控檢測，此時選擇單元103，例如，在資料線D1~Dm間形成迴路，並由感測器105進行磁通量變化之檢測。接著選擇單元107，例如，會在掃瞄線G1~Gn間形成迴路，並由感測器105進行磁通量變化之檢測。最後到第三時段後再進行電容式觸控檢測，此時，感測器105，例如會依序掃描資料線D1~Dm和掃瞄線G1~Gn，來檢測資料線D1~Dm和掃瞄線G1~Gn間哪一跨接處之電容值發生變化而依此判定觸控處。其中，感測器105可進行電容式、電阻式、壓感式、或光學式之觸控感應之觸控數值、位置、高度距離之計算。其中感測器105用以刺激、偵測或感應選擇單元103選擇之部分資料線D1~Dm，以及刺激、偵測或感應，選擇單元107選擇之部分掃瞄線G1~Gn中之訊號。

在一實施例中，如第5D圖所示，選擇單元103和107，例如包括至少一選擇線和至少一傳輸線，其中對應之薄膜電晶體(切換開關)形成於選擇線和傳輸線之跨接處，透過該些薄膜電晶體，資料線D1~Dm和掃瞄線G1~Gn可耦接於傳輸線。而在另一實施例中，選擇單元103和107，例如包括複數個切換開關，藉由直接切換該些切換開關來連接部分資料線D1~Dm，以及部分掃瞄線G1~Gn以進行一電容式、電阻式、壓感式、或光學式之觸控感應檢測。此外，為避免液晶顯示器在顯示圖場時之掃描訊號與資料信號，和進行觸控檢測時之檢測信號發生衝突，因此一控制單元223形成在資料線D1~Dm與導通線221間，用以控制資料線D1~Dm與導通線221之耦接，且亦利用分時之方法，在兩連續圖場顯示時間中插入觸控位置檢測時段，避免影像單一圖場之顯示。其中控制單元223具有一控制線220、複數個切換開關2231~223m以及導通線221，控制線220可控制切換開關2231~223m之開啟與關閉，而資料線D1~Dm透過該些個切換開關2231~223m與導通線221耦接。其中切換開關2231~223m，例如為薄膜電晶體。依此，當資料線D1~Dm在傳送資料信號時，亦即進行顯示時，控制線220控制該些切換開關2231~223m關閉時，中斷資料線D1~Dm與導通線221之耦接。反之當感測器105於電磁檢測時段中進行感測時，控制線220控制該些切換開關2231~223m開啟，讓資料線D1~Dm耦接至導通線221藉以形成迴路以進行位置之感測。

另一方面，一控制單元224形成在掃瞄線G1~Gn與導通線222間，用以控制掃瞄線G1~Gn與導通線222之耦接。其中控制單元224具有一控制線226、複數個切換開關2241~224n以及導通線222，控制線226可控制切換開關2241~224n之開啟與關閉，而掃瞄線G1~Gn透過該些個切換開關2241~224n與導通線222耦接。其中切換開關2241~224n，例如為薄膜電晶體。依此，當掃瞄線G1~Gn在傳送資料信號時以進行顯示時，控制線226控制該些切換開關2241~224n關閉時，中斷掃瞄線G1~Gn與導通線222之耦接。反之當感測器於檢測時段中進行電磁感應感測時，控制線226控制該些切換開關2241~224n開啟，讓掃瞄線G1~Gn耦接至導通線222藉以形成迴路來進行位置之感測。

當感測器於檢測時段中進行電容觸控感測時，感測器105會控制控制單元223中斷該些資料線D1~Dm間之連接，以及控制控制單元224中斷該些掃瞄線G1~Gn間連接。接著，根據採用之電容式感測方式，自容式感測方式或互容式感測方式，來進行掃描。例如，，當採用自容式感測方式時，資料線D1~Dm以及掃瞄線G1~Gn間分別與地構成電容，亦即自電容，也就是電極對地的電容。當手指接近或觸摸到觸控螢幕時，手指的電容將會感應疊加到資料線D1~Dm或掃瞄線G1~Gn分別與地構成之電容上，造成電荷、電容量改變，而藉以偵測觸控位置。依此，在進行自容式感測檢測時，感測器105會控制選擇單元103和107，以進行資料線D1~Dm以及掃瞄線G1~Gn之選擇。接著感測器105發出之檢測信號傳送至選擇之資料線D1~Dm以及掃瞄線G1~Gn上，並根據觸摸前後電容的變化，分別確定橫向座標和縱向座標，然後組合成平面的觸摸座標。

另一方面，若採用互容式感測方式，它與自容式感測檢測的差異在於，資料線D1~Dm以及掃瞄線G1~Gn上交叉的地方將會形成感應電容，亦即資料線D1~Dm以及掃瞄線G1~Gn上分別構成了感應電容的兩極。當手指觸摸到觸控螢幕時，影響了觸控點附近兩個電極之間的耦合，從而改變了這兩個電極之間的電荷、電容量分布，而檢測出觸控位置。因此，在進行互容式感測檢測時，可從資料線D1~Dm依次發出刺激信號，而由掃瞄線G1~Gn依序同時接收信號，亦即感測器105發出之檢測信號經由選擇單元103依序傳輸給資料線D1~Dm，並將掃瞄線G1~Gn上之檢測信號由選擇單元107傳回至感測器105。或由掃瞄線G1~Gn依次發出刺激信號，而由資料線D1~Dm同時接收信號，亦即感測器105發出之檢測信號經由選擇單元107依序傳輸給掃瞄線G1~Gn，並將資料線D1~Dm上之檢測信號經由選擇單元103傳回至感測器105。這樣可以得到所有橫向和縱向電極交叉點的電容值大小，即整個觸控螢幕的二維平面的電容大小。根據觸控螢幕二維電容變化量資料，計算出感觸、觸控點的座標。值得注意得是，上述之選擇資料線D1~Dm，和掃瞄線G1~Gn方式亦可應用於電阻式、壓感式、感壓式或光學式。

當進行電磁感應觸控感測時，感測器105會控制控制單元223和224，分別連接該些資料線D1~Dm，和掃瞄線G1~Gn，同時感測器105亦控制選擇單元103來於兩組的資料線D1~Dm間形成迴路，並透過選擇單元103發射信號到迴路中，來判斷迴路是否為觸控位置。

相似的，感測器105亦會控制選擇單元107於兩組的掃瞄線G1~Gn間形成迴路，並透過選擇單元107發射信號到迴路中，來判斷迴路是否為觸控位置。在一實施例中是以檢測此感測信號是否發生變化來確認迴路中之磁通量、電磁感應、或電壓、電流、頻率之觸控感應迴路信號等是否發生變化。其中，發出之感測信號可以是方波、三角波、類三角波或複數個方波的線性疊加組合，而感測訊號的改變量可為波形失真程度、訊號均值或峰值的改變、電壓或電流的改變量或上述物理參數的相對值、積分值、累加或累計數值等。

此外，由於資料線D1~Dm和掃瞄線G1~Gn佈線相當密集，如用以當作觸控面板電極，當一使用者觸碰面板時，會同時造成複數資料線D1~Dm和掃瞄線G1~Gn間之跨接觸電容值改變，且信號改變數值太低，不易檢測。因此為解決上述之問題，可以相鄰之數條資料線為一組和一定間距的數條資料線為另一組，透過切換開關來導通兩組感應導線以形成感應迴路。以相鄰之數條掃瞄線為一組和一定間距的數條掃描線為另一組，透過切換開關來導通兩組感應導線以形成感應迴路。

如第5A圖所示，以電容式感應為例，以相鄰之九十條資料線作為同一組，例如：D1~D90為一組、D91~D180為一組，依此類推，同時以相鄰之三十條掃瞄線作為同一組，例如：G1~G30為一組、G31~G60為一組，依此類推。將相同組別之資料線和掃瞄線視為同一條，並輸入相同感測信號以進行檢測。在一實施例中，上述分組之方式，亦可以對應一般手指寬度1/2~1/3,約2~5mm大小為基礎進行分組。

再者，為了於進行電磁感應式觸控檢測時分別於資料線D1~Dm間和掃瞄線G1~Gn間形成迴路，選擇單元103和107亦會被形成於液晶顯示器面板上。其中選擇單元103串接部分資料線D1~Dm形成一迴路。而選擇單元107亦串接部分掃瞄線G1~Gn形成一迴路。同樣的，資料線D1~Dm間和掃瞄線G1~Gn間形成之迴路可由相鄰一定間距之兩組資料線或相鄰一定間距之兩組掃瞄線構成，或以一定間距跳組之方式形成。如感測器105透過選擇單元103將資料線D1~D30所形成之組與資料線D61~D90所形成之組耦接一起而形成一大區域之迴路。當進行電磁感應觸控時，感測器105即可透過選擇單元103發射感測信號到迴路進行檢測。且所形成之迴路間可互相交疊，來避免偵測"死角"。例如：依序形成之兩迴路，A迴路和B迴路，其中A迴路是由資料線D1~D10為一支線，間隔100條線，再以資料線D111~D220為另一支線形成之一迴路。而B迴路是由資料線D100~D110為一支線，間隔100條線，再以資料線D211~D220為另一支線所形成。依此，A迴路和B迴路間具有D100~D220之交疊區域，來避免偵測"死角"。

其中資料線D1~Dm間和掃瞄線G1~Gn間之耦接可由薄膜電晶體(or TFD,NMOS,PMOS,CMOS,....等開關元件)完成或其他具相同功能之元件，而若由薄膜電晶體來形成，則該些薄膜電晶體可形成於光干涉顯示系統主動陣列之周邊上，且與光干涉顯示系統主動陣列中之薄膜電晶體一起形成。此外，在另一實施例中，選擇單元103可直接建置在源極驅動電路400中，而選擇單元107亦可直接建置在閘極驅動電路401中。

如第5E圖所示為根本發明另一較佳實施例光干涉顯示系統觸控元件之電極結構概略圖示，本實施例與前一實施例最大之不同處在於在本實施例中，控制單元243具有一控制線240、複數個切換開關2431~243m以及複數條導通線2411~241k。感測器105連接該些導通線2411~241k。資料線D1~Dm透過切換開關與對應之導通線2411~241k耦接，並透過對應之導通線2411~241k連接感測器105。在本實施例中，資料線D1,D2透過切換開關2431和2432與導通線2411耦接，並透過導通線2411連接感測器105。資料線D3和D4透過切換開關2433和2434與對應之導通線2422耦接，並透過對應之導通線2422連接感測器105。值得注意的是，耦接每一導通線之第一導線數目或順序並不受本實施例所限。

感測器105控制控制線240來控制切換開關2431~243m之開啟與關閉，使得第資料線D1~Dm透過該些個切換開關2431~243m與對應導通線耦接。其中切換開關2431~243m，例如為薄膜電晶體，該些薄膜電晶體之閘極耦接該控制線240，當控制線240控制該些薄膜電晶體關閉時，則中斷資料線D1~Dm與導通線2411~241k間之耦接。反之當控制線220控制該些薄膜電晶體開啟時，感測器105亦會控制選擇單元103選擇導通對應之資料線D1~Dm來形成一迴路。

另一方面，控制單元244具有一控制線246、複數個切換開關2441~244n以及複數條導通線2421~242k。感測器106連接該些導通線2421~242k。掃瞄線G1~Gn透過切換開關與對應之導通線2421~242k耦接，並透過對應之導通線2421~242k連接感測器106。在本實施例中，掃瞄線G1和G2透過切換開關2441和2442與導通線2421耦接，並透過導通線2421連接感測器105。掃瞄線G3和G4透過切換開關2443和2444與對應之導通線2422耦接，並透過對應之導通線2422連接感測器105。值得注意的是，耦接每一導通線之第一導線數目或順序並不受本實施例所限。

感測器105控制控制線246來控制切換開關2441~244n之開啟與關閉，使得掃瞄線G1~Gn透過該些個切換開關2441~244n與對應導通線耦接。其中切換開關2441~244n，例如為薄膜電晶體，該些薄膜電晶體之閘極耦接該控制線246，當控制線246控制該些薄膜電晶體關閉時，則中斷掃瞄線G1~Gn與導通線2421~242k間之耦接。反之當控制線246控制該些薄膜電晶體開啟時，感測器105亦會控制選擇單元107選擇導通對應之掃瞄線來形成一迴路，以進行電磁感應檢測。

而當感測器進行電容觸控感測時，感測器105會控制控制單元243中斷該些資料線D1~Dm間之連接，以及控制控制單元244中斷該些掃瞄線G1~Gn間連接。接著，根據採用之電容式感測方式，自容式感測方式或互容式感測方式，來進行掃描。

根據本發明，觸控感應元件除了可與光干涉顯示系統主動陣列之電極結構共構外，更可形成在一光干涉顯示單元的不同位置上。參閱第6圖所示為光干涉顯示系統之剖視概略圖示，其中僅畫出一光干涉顯示單元100。此光干涉顯示系統的剖面結構至少包含：一第一基板110、一第二基板131、以及一光干涉顯示單元100位於該第一基板110和該第二基板131間。該第二基板可為一上蓋保護玻璃，在另一實施例中，更可於第二基板131上另行形成一上蓋造型單元。其中，上蓋造型單元可為一透明保護玻璃。

在此實施例中，一觸控感應面板150可貼附在第二基板131之上方，或是貼附在第二基板131之下方，或第二基板和光干涉顯示單元100之間，或是貼附在第一基板110之下方，亦即貼附在第一基板110未具主動陣列之另一面上。此外為了要將反射出之點光源分佈成均勻的面光，因此在另一實施例中，可於第二基板131上形成一擴散膜132，達到光線均勻擴散的效果，依此，一觸控感應面板150亦可貼附在擴散膜132之上方。此外，若於第二基板131上另行形成有一上蓋造型單元時，在此實施例中，一觸控感應面板150可貼附在上蓋造型單元131之上方，或是貼附在上蓋造型單元之下方。

在另一實施例中，若欲形成一彩色之光干涉顯示系統之，可於光干涉顯示單元100上再形成一彩色濾光片130於第二基板131上，參閱第7圖所示為一光干涉彩色顯示系統之剖視概略圖示，其中僅畫出一光干涉顯示單元100。此光干涉彩色顯示系統的剖面結構至少包含：一第一基板110、一第二基版131、一彩色濾光片130以及一光干涉顯示單元100位於該第一基板110和該彩色濾光片130間，該彩色濾光片130位在第二基板131。在另一實施例中，更可於第二基板131上另行形成一上蓋造型單元。其中，上蓋造型單元為一透明保護玻璃。

在此實施例中，一觸控感應面板150可貼附在第二基板131之上方，或是貼附在第二基板131之下方，亦即貼附在第二基板131和彩色濾光片130之間，或是貼附在彩色濾光片130之下方，亦即貼附在彩色濾光片130和光干涉顯示單元100之間，亦或是貼附在第一基板110之下方，亦即貼附在第一基板110未具主動陣列之另一面上。此外為了要將反射出之點光源分佈成均勻的面光，因此在另一實施例中，可於第二基板131上形成一擴散膜132，達到光線均勻擴散的效果，依此，一觸控感應面板150亦可貼附在擴散膜132之上方。該第二基板131更可以是一上蓋保護單元、或上蓋造型單元。此外，若於第二基板131上另行形成有一上蓋造型單元時，在此實施例中，一觸控感應面板150可貼附在上蓋造型單元之上方，或是貼附在上蓋造型單元之下方。

參閱第8圖所示為光干涉彩色顯示系統之剖視概略圖示，其中僅畫出一光干涉式彩色顯示單元200。此光干涉彩色顯示系統的剖面結構至少包含：一第一基板110、一第二基板131以及一光干涉式彩色顯示單元200位於該第一基板110和該第二基板131間。在另一實施例中，更可於第二基板131上另行形成一上蓋造型單元。其中，上蓋造型單元為一透明保護玻璃。

在此實施例中，一觸控感應面板150可貼附在第二基板131之上方，或是貼附在第二基板130之下方，亦即貼附在第二基板131和光干涉式彩色顯示單元200之間，或是貼附在第一基板110之下方，亦即貼附在第一基板110未具主動陣列之另一面上。此外為了要將反射出之點光源分佈成均勻的面光，因此在另一實施例中，可於第二基板131上形成一擴散膜132，達到光線均勻擴散的效果，依此，一觸控感應面板150亦可貼附在擴散膜132之上方。此外，若於第二基板131上另行形成有一上蓋造型單元時，在此實施例中，一觸控感應面板150可貼附在上蓋造型單元之上方，或是貼附在上蓋造型單元之下方。

此外，由於不論是彩色光干涉顯示系統或單色光干涉顯示系統均不能自行發光，致使在黑暗之環境中，將無法產生反射光來顯示影像。因此本發明為解決此問題，於光干涉顯示系統中架設一前光源，作為反射光之來源，其結構如第9圖所示。第9圖所示為一具光源之光干涉顯示系統之剖視概略圖示，其中包括一光干涉顯示元件141，一前光源140設置於光干涉顯示元件141之上方，以及/或一上蓋造型單元或保護單元131設置於前光源140之上。上蓋造型單元或保護單元131可為一透明保護玻璃。前光源140，用以提供光干涉顯示元件141所需的前方照明或夜視閱讀照明，包括一光源140a和導光板140b，導光板140b用以導引光線方向，控制亮度均勻。光源140a設置在導光板140b的側邊，光源140a從導光板140b側邊射入光線，而進入導光板140b的光線會從導光板面向光干涉顯示元件141的一面射出，用以提供光干涉顯示元件141均勻、高效的前光源。在此實施例中，一觸控感應面板150可貼附在上蓋造型單元或保護單元131之上方，或是貼附在上蓋造型單元或保護單元131之下方，亦即貼附在上蓋造型單元131和前光源141之間，或是貼附在第一基板110之下方，亦即貼附在第一基板110未具主動陣列之另一面上。該光源可以是白光光源，或是分時序呈現的數種色光光源。而一觸控感應面板150之感測器可設置在前光源141下方，或是設置在保護單元131下方，而外部的切換開關，和感測器，都是共用，可設置在周邊。

第10圖係繪示一微鏡陣列裝置的剖面示意圖。一微鏡陣列裝置300包括複數個微鏡301以矩陣排列之方式配置在半導體基材302的表面上。每一微鏡301包含一鏡面303以及對應之兩控制電極305和306。每一鏡面303通常是正方形的，且具有範圍大約在5至30微米之長度。鏡面303包含一(鋁板)反射面307、一支承平台308以及一彈性可撓柄309。鏡面303能夠在高達大約±15度(通常為小於±7至±15度)的角度下依著該傾斜軸而傾斜，亦即在+-X,+-Y方向進行轉動。彈性可撓柄309應與將堅固的柄以鉸鏈安裝在微鏡陣列裝置的基部。其中，該(鋁板)反射面307界定了鏡面303的一上反射表面。彈性可撓柄309可帶動鋁板307移動。而兩控制電極305和306分別位於可撓柄309之兩側邊上，可經由基材302內之電子電路而個別地定址到控制電極305和306，藉由一靜電力可使該鏡朝向該控制電極305或控制電極306傾斜。柄309的形式可以是被連接到鏡面303之一支承柱。或者，柄309可至少部分地沿著該傾斜軸而延伸。柄309之形式通常為沿著該傾斜軸延伸且與鏡面303共延伸之一支承壁。其中其控制電路單元是是利用CMOS SRAM記憶晶胞所製成，換言之，當製程時，首先會從一CMOS記憶體電路304配置在半導體基材302的表面上開始，再製造控制電極305和306。

在此架構下，觸控感應元件可與CMOS記憶體電路之電極結構共構，值得注意的是，本案上述針對光干涉顯示單元使用之驅動方法，均可應用在微鏡陣列裝置，且其中感測器、驅動IC等，更可做在MEMS的基材,Wafer上，面積，體積可以更小化。更可形成在以微鏡陣列裝置300所形成之顯示系統的不同位置上。參閱第11圖所示為一微鏡陣列顯示系統之剖面結構，至少包含：一微鏡陣列裝置300以及一第二基版310作為一上蓋保護單元。在另一實施例中，上蓋保護單元為一透明保護玻璃，該上蓋保護單元可以更包含一上蓋造型單元。在此實施例中，一觸控感應面板150可貼附在第二基板131之上方，或是貼附在第二基板1310之下方，亦即貼附在第二基板131和微鏡陣列裝置300之間，或是貼附在微鏡陣列裝置300之下方。

微鏡陣列裝置也可以搭配一前光源如圖22所示。第22圖所示為一具光源之微鏡陣列裝置之剖視概略圖示，其中包括一微鏡陣列裝置300，一前光源340設置於微鏡陣列裝置300之上方，以及/或一上蓋造型單元或保護單元310設置於前光源340之上。上蓋造型單元或保護單元310可為一透明保護玻璃。前光源340，用以提供微鏡陣列裝置300所需的前方照明或夜視閱讀照明，包括一光源340a和導光板340b，導光板340b用以導引光線方向，控制亮度均勻。光源340a設置在導光板340b的側邊，光源340a從導光板340b側邊射入光線，而進入導光板340b的光線會從導光板面向微鏡陣列裝置300的一面射出，用以提供微鏡陣列裝置300均勻、高效的前光源。在此實施例中，一觸控感應面板150可貼附在上蓋造型單元或保護單元310之上方，或是貼附在上蓋造型單元或保護單元310之下方，亦即貼附在上蓋造型單元310和前光源340之間。該光源可以是白光光源，或是分時序呈現的數種色光光源。

在用在投影時或HMD或微投影pico-Display時，可以有光機系統，有外界光源與之搭配。當該微機電顯示器具一外界光源或光機時，在利用該前光源，外界光源或光機關閉或點暗之時間，在該時段來進行觸控感測。

綜合上述所言，本發明將一觸控面板加入微機電顯示器中，使得微機電顯示器具觸控功能，在使用上將更為直接與方便。且觸控面板之導線結構更可與微機電顯示器之控制電極共構，而減少製程程序。

雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100、200．．．光干涉式顯示單元

102．．．第一電極

103、107．．．選擇單元

104．．．第二電極

105．．．感測器

106．．．支撐物

108．．．腔室

110．．．基材

112．．．觀察者

120．．．平板保護結構

122．．．黏著材料

130．．．濾光片基板

131和310．．．第二基板

132．．．擴散膜

140和340．．．前光源

140a和340a．．．光源

140b和340b．．．導光板

141．．．光干涉顯示元件

220．．．控制線

221．．．導通線

222．．．導通線

223．．．控制單元

224．．．控制單元

226．．．控制線

2231~223m．．．切換開關

2241~224n．．．切換開關

240．．．控制線

2411~241k．．．導通線

2421~242k．．．導通線

243．．．控制單元

244．．．控制單元

246．．．控制線

2431~243m．．．切換開關

2441~244n．．．切換開關

150．．．觸控單元

300．．．微鏡陣列裝置

301．．．微鏡

302．．．半導體基材

303．．．鏡面

304．．．CMOS記憶體電路

305和306

307．．．鋁板

308．．．支承平台

309．．．彈性可撓柄

400．．．源極電路

401．．．閘極電路

402．．．畫素

403．．．薄膜電晶體

D、d、d1、d2、d3．．．間隙

為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：

第1圖係繪示光干涉顯示系統中一顯示單元的剖面示意圖。

第2圖係繪示光干涉顯示單元加上電壓後的剖面示意圖。

第3圖係繪示光干涉顯示單元加入一保護蓋的剖面示意圖。

第4圖係繪示光干涉顯示系統加入一彩色濾光基板的剖面示意圖。

第5A圖所示為一光干涉顯示單元與其控制單元電極間之耦接關係概略圖示。

第5B圖所示為一光干涉顯示系統觸控元件之電極結構放大概略圖示。

第5C圖所示為根據本發明一實施例一光干涉顯示系統觸控元件之概略結構圖。

第5D圖所示為根據本發明一實施例一光干涉顯示系統觸控元件之電極結構放大圖示。

第5E圖所示為根據本發明另一實施例一光干涉顯示系統觸控元件之電極結構放大圖示。

第6圖所示為光干涉顯示系統之剖視概略圖示，其中僅畫出一光干涉顯示單元。

第7圖所示為一光干涉彩色顯示系統之剖視概略圖示，其中僅畫出一光干涉顯示單元。

第8圖所示為光干涉彩色顯示系統之剖視概略圖示，其中僅畫出一光干涉式彩色顯示單元。

第9圖所示為一具光源之光干涉顯示系統之剖視概略圖示。

第10圖係繪示一微鏡陣列裝置的剖面示意圖。

第11圖所示為一微鏡陣列顯示系統之剖面結構。

第12圖所示為一具光源之微鏡陣列顯示系統之剖視概略圖示。

100．．．光干涉式顯示單元

102．．．第一電極

104．．．第二電極

106．．．支撐物

110．．．基材

131．．．上蓋造型單元

132．．．擴散膜

150．．．觸控單元

Claims (32)

1. 一種微機電顯示器，至少包含：一第一基板，其中該第一基板具有一控制陣列；一觸控單元；以及複數個微機電顯示單元配置於該第一基板上，其中該控制陣列控制該些個微機電顯示單元；其中該觸控單元包括：一感測器；一第一選擇單元耦接該感測器；一第二選擇單元耦接該感測器；一第一控制單元耦接該感測器；一第二控制單元耦接該感測器；複數條第一導線平行排列於一第一方向上，其中每一該些第一導線具有一第一端和一第二端，其中每一該些第一導線的第一端耦接該第一控制單元，每一該些第一導線的第二端耦接該第一選擇單元；以及複數條第二導線平行排列於一第二方向上，其中每一該些第二導線具有一第一端和一第二端，其中每一該些第二導線的第一端耦接該第二控制單元，每一該些第二導線的第二端耦接該第二選擇單元；其中該些條第一導線或第二導線為該控制陣列之掃瞄線、資料線、輔助線、偏壓線、電源線、共電極線、信號線、讀取線、偏壓線、控制線、或補償電路等線路， 其中，在連續的一第一圖場時段和一第二圖場時段間具有一觸控位置檢測時段，該觸控單元在該觸控位置檢測時段進行觸控位置檢測，在該第一圖場時段和該第二圖場時段停止進行觸控位置檢測。
2. 如申請專利範圍第1項所述之微機電顯示器，其中每一該些微機電顯示單元為一光干涉式顯示單元，其中該光干涉式顯示單元具有一單一腔室，或是具有複數腔室。
3. 如申請專利範圍第2項所述之微機電顯示器，其中該微機電顯示器，更包括一上蓋保護單元配置於該複數個光干涉式顯示單元上方，其中該觸控單元可位於該上蓋保護單元內側或外側或在其內部、或位於該上蓋保護單元和該複數個光干涉式顯示單元之間。
4. 如申請專利範圍第2項所述之微機電顯示器，其中該光干涉式顯示單元更包括：一第一電極形成於該第一基板上；一第二電極配置於該第一電極上；以及一支撐物配置於該第一電極和該第二電極間，用以支撐該第二電極以於該第一電極和該第二電極間形成一腔室(Cavity)；以及該控制陣列會驅使該第二電極對應於第一電極做相對位移、動作、形變、振動。
5. 如申請專利範圍第2項所述之微機電顯示器，其中該光干涉式顯示單元之該複數腔室(Cavity)可以是具有不同的特定間距。
6. 如申請專利範圍第5項所述之微機電顯示器，其中該光干涉式顯示單元之該複數腔室具有三種特定的間距，可以反射出紅光、綠光、藍光的波段之色光。
7. 如申請專利範圍第5項所述之微機電顯示器，其中數個該光干涉式顯示單元相互組合成一光干涉式顯示器，可以反射出青光、紫紅光、黃光等的不同波段之色光。
8. 如申請專利範圍第1項所述之微機電顯示器，其中該第一基板為一半導體基板，每一該些微機電顯示單元為微鏡陣列裝置。
9. 如申請專利範圍第8項所述之微機電顯示器，其中該微鏡陣列裝置包括複數個微鏡以矩陣排列之方式配置在該半導體基板的表面上，其中每一該些微鏡包含一鏡面以及對應之兩控制電極或多組控制電極。
10. 如申請專利範圍第8項所述之微機電顯示器，其中該控制陣列控制該複數個微鏡之鏡面傾斜轉角角度、傾斜方向。
11. 如申請專利範圍第10項所述之微機電顯示器，其中該傾斜轉角角度範圍為-25度至+25度。
12. 如申請專利範圍第8項所述之微機電顯示器，其中當微鏡陣列裝置顯示器具一外界光源或光機時，在利用該外界光源或光機關閉或點暗之時間時段，在該時段來進行觸控感測。
13. 如申請專利範圍第8項所述之微機電顯示器，其中該微機電顯示器，更包括一上蓋保護單元配置於該微鏡陣列裝置上方，其中該觸控單元可位於該上蓋保護單元內側或外側或在其內部、或位於該上蓋保護單元和該複數個微鏡陣列裝置之間。
14. 如申請專利範圍第3或13項所述之微機電顯示器，其中該上蓋保護單元更包含一造型單元，其中該觸控單元可位於該造型單元內側或外側或在其內部。
15. 如申請專利範圍第1、2或8項所述之微機電顯示器，其中該微機電顯示器更包括一彩色濾光片配置於該複數個微機電顯示單元上方，以及一上蓋保護單元配置於該彩色濾光片上，其中該觸控單元可位於該上蓋保護單元內側或外側或在其內部、或位於該上蓋保護單元和該彩色濾光片之間、或位於該彩色濾光片和該微機電顯示單元之間。
16. 如申請專利範圍第1、2或8項所述之微機電顯示器，其中該觸控單元配置在第一基板之下方。
17. 如申請專利範圍第1、2或8項所述之微機電顯示器，其中該觸控單元係使用電磁感應方式、光學感應方式、超音波感應方式、電容感應方式、電阻感應方式、壓力感應方式或以上之雙模式、多模式的感應方式。
18. 如申請專利範圍第1、2或8項所述之微機電顯示器，其中該微機電顯示器更包括一前光源配置於該複數個微機電顯示單元前方，其中該前光源更包括：一光源，其中該光源可為白光光源、或單色光光源、或數種色光光源。
19. 如申請專利範圍第18項所述之微機電顯示器，其在利用該前光源關閉或點暗之時間，在該時段來進行觸控感測。
20. 如申請專利範圍第18項所述之微機電顯示器，其中該觸控單元配置於該前光源上方、或內側。
21. 如申請專利範圍第1、2或8項所述之微機電顯示器，其中該觸控單元包含該控制陣列的至少一組複數導線。
22. 如申請專利範圍第1項所述之微機電顯示器，其中當該觸控單元進行一電磁式觸控應用時，該第一控制單元將部分該些第一導線之一端共同連接導通或連接至一第一導通線，該第一選擇單元根據一順序，以一定間距，依序串接部分該些條第一導線之另一端以在該第一方向上形成複數個迴路，以及該第二控制單元將部分該些第二導線之一端共同連接導通或連接至一第二導通線，該第二選擇單元根據一順序，以一定間距，依序串接部分該些條第二導線之另一端以在該第二方向上形成複數個迴路，並以一第一操作方法來檢測、感應到磁通量、電磁感應、或電壓、電流、頻率之觸控迴路信號，以數值運算判斷發生感應迴路變化之位置、距離、觸碰高度和觸碰點。
23. 如申請專利範圍第22項所述之微機電顯示器，更包括：將該些條第一導線、第二導線分成複數群，其中每一群包括至少兩第一導線、或至少兩第二導線；該第一選擇單元根據一順序，依照一定間距，依序串接或導通該些第一導線複數群，以在該第一方向上形成複數個複數群導通線迴路；該第二選擇單元根據一順序，依照一定間距，依序串接或導通該些第二導線複數群，以在該第二方向上形成複數個複數群導通線迴路；依序傳送一檢測信號給該些複數群導通線迴路，其中 每一複數群導通線迴路中之第一導線、第二導線接收或發射相同之檢測迴路信號、感應迴路訊號；以及以該第一操作方法來檢測、感應觸控之迴路信號，並以數值運算判斷發生感應迴路變化之位置、距離、觸碰高度和觸碰點。
24. 如申請專利範圍第23項所述之微機電顯示器，其中該第一操作方法，可以是分別對該第一、第二方向上，所依序形成之迴路傳送一特定頻率之檢測信號，來檢測該第一、第二方向上迴路所發生之磁通量、電磁感應或電壓、電流、頻率之變化，其中是由該感測器傳送該檢測信號至該第一、第二方向迴路，以檢測該各迴路的磁通量、電磁感應、或電壓、電流、頻率之觸控感應迴路信號。
25. 如申請專利範圍第1項所述之微機電顯示器，其中當該觸控單元進行一電容式、電阻式、壓感式、或光學式之觸控應用時，並以一第二操作方法來檢測、感應觸控之電荷量、電容感應、或電壓、電流訊號之信號，以數值運算判斷發生感應變化之位置、距離、觸碰高度和觸碰點。
26. 如申請專利範圍第1項所述之微機電顯示器，其中當該觸控單元進行一電容式、電阻式、壓感式、或光學式之觸控應用時，該第一控制單元中斷該些第一導線與一第一導通線間之耦接，以及該第二控制單元中斷該些第二導線與一第二導通線間之耦接，並以一第二操作方法來檢 測、感應觸控之電荷量、電容感應、或電壓、電流訊號之信號，以數值運算判斷發生感應變化之位置、距離、觸碰高度和觸碰點。
27. 如申請專利範圍第25或26項所述之微機電顯示器，更包括：將該些條第一導線、第二導線分成複數群，其中每一群包括至少兩第一導線、或至少兩第二導線；以及依序傳送一檢測信號給該些群，其中每一群中之第一導線、第二導線接收或發射相同之檢測信號、感應訊號；以及以該第二操作方法來檢測、感應觸控之信號，以數值運算判斷發生感應變化之位置、距離、觸碰高度和觸碰點。
28. 如申請專利範圍第27項所述之微機電顯示器，其中該第二操作方法，可以是感測器透過分別對該第一選擇單元發送一檢測信號至該第一方向上的第一導線複數群；透過該第二選擇單元發送一檢測信號至該第二方向上的第二導線複數群，以進行檢測每一複數群導線所發生之電荷量、電容感應、或電壓、電流訊號之變化。
29. 如申請專利範圍第27項所述之微機電顯示器，其中該第二操作方法，可以是該感測器透過該第一選擇單元發送一刺激信號至該第一方向上的第一導線複數群；再依序透過該第二選擇單元來檢測該第二導線複數群上，每 一複數群導線所感應發生訊號變化，以進檢測每一複數群導線所發生之電荷量、電容感應、或電壓、電流訊號之變化。
30. 如申請專利範圍第1項所述之微機電顯示器，其中該觸控感應單元之該第一控制單元、該第二控制單元包括至少一控制線以及複數個切換開關或複數個串接的切換開關分別耦接部分該些條第一導線、部分該些條第二導線。
31. 如申請專利範圍第30項所述之微機電顯示器，其中該感測器可控制該控制線導通該些切換開關使部分該些第一導線導通，或控制該控制線關閉該些切換開關，中斷該些第一導線之導通，或/且控制該控制線導通該些切換開關使部分該些第二導線導通，或控制該控制線關閉該些切換開關，中斷該些第二導線之導通。
32. 如申請專利範圍第1項所述之微機電顯示器，其中該控制陣列控制每一該些微機電顯示單元有動作、相對位移、形變、振動、轉動。