CN101751170A

CN101751170A - 触碰式面板与其电路

Info

Publication number: CN101751170A
Application number: CN200810187118A
Authority: CN
Inventors: 王文俊; 詹建廷
Original assignee: Wintek Corp
Current assignee: Wintek Corp
Priority date: 2008-12-12
Filing date: 2008-12-12
Publication date: 2010-06-23
Anticipated expiration: 2028-12-12
Also published as: CN101751170B

Abstract

本发明提供一种触碰式面板与其电路。该触碰感应电路包含有一开关元件、一被动元件、一感测元件、以及一转换单元。开关元件接收一第一控制信号，且根据一第二控制信号输出第一控制信号。被动元件耦接于开关元件。感测元件则耦接开关元件以形成一节点，接收第一控制信号，且于该节点产生一参考电压，并根据使用者触碰面板的一预设位置的压力大小改变参考电压，以产生一目标电压。而转换单元接收目标电压，根据目标电压通过转换单元得到输出电流。

Description

触碰式面板与其电路

技术领域

本发明是关于一种触碰显示装置，特别是关于一种触碰式面板与其触碰感应电路。

背景技术

一般的触碰显示装置，其整个面板内部均布满了许多复杂的线路，例如共接点(VCOM)线路、数据线路及扫描线路等。而一般的触碰式面板其在使用者用手指触碰面板的感测上，往往是采用撷取感测电压的方式来判定使用者触碰的位置。然而，于面板中无论是平行或垂直线路部分，均会受到布满的线路造成的环境因素干扰，如杂散电容...等。因此，一般的触碰感应电路无法稳定的输出信号给外部电路，易发生误动作、而影响感测的准确度。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的之一在提供一种信号转换电路，而可达成将电压感测转换为电流感测的功效。

本发明的目的之一在提供一种触碰式面板及其触碰感应电路，其利用电压转电流的处理，而可减少触碰感应电路受到环境因素影响电压值的变化。

本发明的目的之一在提供一种触碰式面板及其触碰感应电路，其利用电压转电流的处理，而可提高触碰感测的准确度。

本发明的一实施例提供了一种信号转换电路，适用于一触碰感应电路。该信号转换电路包含有至少一转换单元。该转换单元的一端耦接一电压源或一共接信号，且接收至少一目标电压，根据目标电压来改变流过该转换单元的输出电流。其中，目标电压的大小是根据触碰感应电路的提供的至少三变数来改变，此三变数包含有一第一变数、一第二变数、以及一第三变数。

本发明的另一实施例提供了一种触碰感应电路，其对应面板的一像素或多个像素，且其中任一像素对应该面板表面的任一预设位置。该触碰感应电路包含有一感测控制单元与一转换单元。感测控制单元是根据使用者触碰面板的一预设位置压力大小产生至少一感测信号，并根据感测信号来决定一目标电压的大小。而转换单元是接收该目标电压，且根据目标电压来改变流过转换单元的输出电流。

本发明的另一实施例提供了一种触碰感应电路，其对应面板的一像素或多个像素，且其中任一像素对应该面板表面的任一预设位置。该触碰感应电路包含有一开关元件、一被动元件、一感测元件、以及一转换单元。该开关元件接收一第一控制信号，且根据一第二控制信号输出第一控制信号。被动元件耦接于开关元件。感测元件则耦接开关元件以形成一节点，接收第一控制信号，且于该节点产生一参考电压，并根据使用者触碰面板的一预设位置的压力大小改变参考电压的大小，以产生一目标电压。而转换单元接收该目标电压，根据目标电压来改变流过转换单元的输出电流。

本发明的另一实施例提供了一种触碰式面板。该触碰式面板包含有多个像素。每该像素对应面板表面的一预设位置，且其中一像素或多个像素对应一触碰感应电路。而该触碰感应电路包含有一开关元件、一第一电容、一感测元件、以及一转换单元。该开关元件用以根据至少一信号控制该开关元件的开(On)关(Off)。第一电容耦接开关元件的两端。感测元件耦接开关元件一端以形成一节点，且当该开关元件为开(On)时，该节点形成一参考电压，且感测元件将根据使用者是否触碰预设位置、或触碰预设位置的程度而改变参考电压，以产生一目标电压。而转换单元则接收目标电压，根据该目标电压输出一相应大小的一输出电流。

本发明实施例的触碰式面板与其触碰感应电路，利用电压转电流的转换单元，而可以减少触碰感测电路受到环境因素(例如，面板内部电路走线的寄生效应)影响电压值变化，将可大大提升触碰感测的准确度，而可解决已知技术的问题。

附图说明

图1显示一触碰显示装置的示意图。

图2显示本发明一实施例的触碰感应电路的示意图。

图3A显示本发明另一实施例的触碰感应电路的示意图。

图3B显示图3A中的压感式开关元件的示意图。

图4显示本发明另一实施例的触碰感应电路的示意图。

图5显示本发明另一实施例的触碰感应电路的示意图。

图6显示本发明另一实施例的触碰感应电路的示意图。

图7显示本发明另一实施例的触碰感应电路的示意图。

图8显示本发明另一实施例的触碰感应电路的示意图。

图9显示本发明另一实施例的触碰感应电路的示意图。

图10显示本发明另一实施例的触碰感应电路的示意图。

附图标号：

20、20’、20”、20”’、60、60’、60”、60”’ 触碰感应电路

201、601 感测控制单元

SW 开关元件

PD 被动元件

SD 感测元件

202、202’、202”、202”’ 转换单元

M1 晶体管

C_Ref、C_LC 电容

D 显示装置

P 像素区块

2 像素

C1～C4 电路区块

具体实施方式

以下参考附图详细说明本发明实施例的信号转换电路、触碰式面板、与其触碰感应电路。

图1是显示一触碰显示装置D的示意图。如该图所示，触碰显示装置D包含有至少一像素区块(pixel region)P与设置于该像素区块P侧边的多个电路区块C1～C4。该像素区块P中设有多个扫描线(scan lines)Y与多个信号线(signal lines)X，扫描线Y与信号线X相互交叉，且每一交叉处设有一像素(Pixel)2。须注意，电路区块C1～C4的数目并不限于上述，其可依据设计者的需求而任意调整；且于图中为了清楚表达像素2、扫描线Y、与信号线X间的态样，仅绘示一个像素来表示，实作上像素2的数目是对应面板的解析度，且其中，一像素2或多个像素2是对应一本发明实施例的触碰感应电路。当然，对应触碰感应电路的像素数目(面板解析度)可依设计者的决定任意调整；而像素区块P与电路区块C1～C4的运作应为本领域的技术者所熟悉，因此不再赘述。

图2是显示本发明实施例的触碰感应电路的示意图。该触碰感应电路20可适用于具有触碰式面板(Touch Panel)的显示装置D，且触碰感应电路20的设置是对应上述像素区块P的一像素2或多个像素2，且任一像素2对应于面板表面的一预设位置。另外，当使用者触碰或按压面板时，将于至少一像素2的位置产生一物理量，而触碰感应电路20即是用以感测该物理量来产生相应的电信号。

该触碰感应电路20包含有一感测控制单元201与一转换单元202。感测控制单元201是接收至少一控制信号(如图中的IN或CO)，该控制信号是用以驱动感测控制单元201。感测控制单元201根据使用者触碰面板预设位置压力大小产生至少一感测信号Ss，并根据该控制信号的驱动、及根据该感测信号来决定节点N1目标电压Vt的大小。而转换单元202是接收目标电压Vt，根据目标电压Vt的大小来改变流过转换单元202的输出电流Iout。

一实施例中，感测控制单元201包含有一开关元件SW、一被动元件PD(Passive device)、及一感测元件SD。

该开关元件SW是接收一第一控制信号IN，且根据一第二控制信号CO来决定如何输出第一控制信号IN。一实施例，开关元件SW可为一薄膜晶体管(Thin Film Transistor，TFT)，其包含至少一控制端C、至少一输入端S1、及至少一输出端S2。开关元件SW的输入端S1接收一第一控制信号IN，且控制端C根据一第二控制信号CO来决定开关元件SW的状态(如导通与截止)，即决定如何输出该第一控制信号IN。当然，于另一实施例中，开关元件SW亦可为目前其他种类、或未来发展出的各种具有开关功能的半导体元件。

被动元件PD是耦接于该开关元件SW。一实施例，被动元件PD可为一电容，一端耦接开关元件SW的输出端S2，另一端耦接输入端S1；另一实施例，被动元件PD亦可为目前其他种类的被动元件、或未来发展出的各种被动元件。

感测元件SD用以感测使用者触碰(或按压)面板表面的任一位置时产生的物理量，并将该物理量转换为电信号。一实施例中，感测元件SD可为一可变电容；另一实施例中，感测元件SD可为目前与未来发展的各种具有感测触碰的物理现象功能的元件。一实施例，感测元件SD一端耦接开关元件SW的输出端S2以形成一节点N1，另一端耦接共接点VCOM。于运作时，感测元件SD接收第一控制信号IN且于节点N1产生一参考电压Vref。当使用者触碰面板表面的一位置，且该位置是对应于图2的像素区块P的一像素位置时，该像素位置的应触碰感应电路20的感测元件SD将根据使用者触碰该像素位置的程度(如压力大小)来改变参考电压Vref的大小，以产生一目标电压Vt。举例说明，一实施例，若感测元件SD为一可变电容，则感测元件SD将根据使用者是否碰触感测元件SD对应的像素位置、或碰触该像素位置的程度或压力大小，改变可变电容的间距(Cell gap)，产生相对应的电容值变化，藉此变化即可使参考电压Vref产生相应的变化。

转换单元202于一实施例中为一开关元件，而该开关元件可为一半导体元件。当然，于另一实施例中，转换单元202亦可为目前其他种类、或未来发展出的各种具有开关功能的半导体元件。一实施例，转换单元202的一端耦接一电压源VDC或一共接信号VCOM，且接收至少一目标电压Vt，根据目标电压Vt来改变流过该转换单元202的输出电流Iout；其中，目标电压Vt的大小是根据触碰感应电路20的感测控制单元201提供的至少三变数来改变，该三变数包含有一第一变数vr1、一第二变数vr2、以及一第三变数vr3(为避免图面过于复杂vr1、vr2、vr3未显示于图中)。

第一变数vr1可为使用者触碰触碰感应电路20感测元件SD产生的电容变化量、第二变数vr2可为一第一控制信号IN的使能(enable)状态、以及第三变数vr3可为第二控制信号CO的使能(enable)状态。一实施例，第一控制信号IN可为一扫描线信号，第二控制信号CO可为前一或后一扫描线信号；另一实施例，第一控制信号IN可为一扫描线信号，第二控制信号CO可为一由外部装置产生的信号；当然，另一实施例中，第一控制信号IN与第二控制信号CO是由外部装置产生。

须注意，说明至此，熟悉本发明的技术领域者应能通过图示与上述说明理解本发明实施例的运作方式，因此不再赘述其运作的细节。

另外，请注意，利用本发明实施例的转换单元202电压转电流的机制，只要目标电压Vt的大小达到一预设值，就会驱动转换单元202中的开关元件，使电流Iout流过该开关元件，以产生相应大小的电流Iout。举例而言，假设转换单元202的电压预设值为0.7V。而当目标电压Vt超过0.7V时，开关元件变开启(on)使电流Iout流过开关元件，并输出至外部电路(例如集成电路IC)。又因为图中的共接点电压VCOM或直流电压VDC的值可控制在任一固定值，所以转换单元202输出的电流Iout大小即可固定在一预定范围内。使输出电流Iout保持稳定，不易受环境因素干扰，而可使本发明实施例的触碰感应电路20能够稳定的输出信号给外部电路(例如集成电路IC)，不会有误动作发生，而可解决已知技术的问题。

图3A是显示本发明另一实施例的触碰感应电路的示意图。本实施例的触碰感应电路20’是于转换单元202’中采用一压感式开关元件M1，如压感式薄膜晶体管(MOS TFT-M1)，来增强感应的电流大小。压感式薄膜晶体管M1的结构如图3B所示。该压感式薄膜晶体管M1的结构包含有一上基板up与一下基板dn。该上基板包含有一控制电极G，下基板dn包含有一主动层ac、与两电极端S与D。

触碰感应电路20’可利用使用者触碰面板位置的方式让晶体管元件M1与感测元件SD同步感应出变化。例如，当使用者的手指触摸面板的预设位置时，可改变元件M1上基板up与下基板dn的距离，而感应出主动层ac上形成的通道层ch。本实施例的触碰感应电路20’结合感测单元SD与压感式薄膜晶体管M1来加强感测功能，而可增强触碰感应电路20’感测的准确性。

另外，如图4所示，本发明另一实施例的触碰感应电路20”的转换单元202”亦可采用具备光学感应功能的光学开关元件，如光学薄膜晶体管(PhotoTFT，其为光学传感器(Light Sensor)式)。当使用者触摸面板的一预设位置时，对应该位置的触碰感应电路20”其感测元件SD将感测到此触碰的压力，同时光学感应开关亦将使用者触摸面板使得所感应的光强度产生变化，因此改变其上的电流值，达到感测的双倍功效。如此结合感测元件SD与光学式感测功能将增强感测的准确度。

须注意者，如图5所示，本发明实施例的触碰感应电路20”’的转换单元202”’以可同时结合图3A与图4的压感式薄膜晶体管M1与光学薄膜晶体管，同时配合感测元件SD来运作，而达成更精确的感测功效。

再者，如图6所示，本发明另一实施例的触碰感应电路60的感测控制单元601亦可利用馈通效应(Feed-through effect)，如同在开关元件SW中薄膜晶体管的栅极(控制端C)与源极(输出端S2)间耦接一电容Cgs，同样达成在节点N1产生一参考电压Vref的效果，并且利用转换单元202将参考电压Vref转换为电流Iout的功效。须注意，熟悉本领域的技术者应当能了解馈通效应的原理，因此不在此重复赘述其细节。

一实施例，如图7所示，使用馈通效应的感测控制单元601亦可采用具有压感式薄膜晶体管M1的转换单元202’来增强触碰感应电路60’的感测准确度。另一实施例，如图8所示，使用馈通效应的感测控制单元601亦可采用具备光学感应功能的开关元件的转换单元202”来增强触碰感应电路60”的感测准确度。当然，如图9所示，使用馈通效应的感测控制单元601亦可同时采用压感式薄膜晶体管M1与具备光学感应功能的开关元件，更进一步加强触碰感应电路60”’的感测准确度。须注意，熟悉本领域的技术者，应能配合上述说明理解图6～图9电路的运作方式，于此不再赘述。

另外，本发明实施例的各种转换单元202(202’，202”，202”’)均可适用在目前现有与未来发展的各种触控面板中。

举例而言，如图10所显示的本发明实施例的转换单元202(202’，202”，202”’)与一电容式触控面板搭配的示意图。此电路是利用电容C_LC及C_Ref电容值来分压，搭配三组电压V_A、V_B、Vref来控制整个电路，一开始通过开关sw1对此电路作初始设定，之后再通过该关sw2提供一偏压(Bias)电压对电容C_LC及C_Ref电容值作分压动作。于运作期间，当使用者触碰到电容C_LC时，会使电容C_LC的间距改变，而改变电容值大小以产生一目标电压Vt。最后，通过本发明实施例的转换单元202(202’，202”，202”’)转换目标电压Vt，产生输出电流Iout。

本发明实施例的触碰感应电路，利用电压转电流的转换单元，而可以减少触碰感测电路受到寄生电容...等环境因素影响电压值变化，将可大大提升准确度，搭配外部集成电路IC抓取不同电流值来判断出所触碰的像素。藉此，可达成触碰感应电路的功能、避免环境因素影响感测的准确度解决已知技术的问题，同时提高触碰感应电路的感测精度的功效。

以上虽以实施例说明本发明，但并不因此限定本发明的范围，只要不脱离本发明的要旨，本领域技术人员可进行各种变形或变更。

Claims

1.一种信号转换电路，适用于一触碰感应电路，其特征在于，所述的信号转换电路包含有：

至少一转换单元，一端耦接一电压源或一共接信号，且接收至少一目标电压，根据所述目标电压来改变流过所述转换单元的电流；

其中，所述目标电压的大小是根据所述触碰感应电路的提供的至少三变数来改变，所述三变数包含有一第一变数、一第二变数、以及一第三变数。

2.如权利要求1所述的信号转换电路，其特征在于，所述转换单元为一压感式开关元件、光学开关元件其中之一或其组合。

3.如权利要求1所述的信号转换电路，其特征在于，所述第一变数为使用者触碰所述触碰感应电路产生的电容变化量、所述第二变数为输入至所述触碰感应电路的一第一信号的使能状态、以及所述第三变数为输入至所述触碰感应电路的一第二信号的使能状态；且所述第一信号为一扫描线信号，所述第二信号为前一或后一扫描线信号或一由外部装置产生的信号、或所述第一信号与所述第二信号均由外部装置产生。

4.一种触碰感应电路，其特征在于，所述触碰感应电路对应一面板的一像素或多个像素，且一所述像素对应所述面板表面的一预设位置，所述触碰感应电路包含有：

一感测控制单元，根据使用者触碰所述面板的一预设位置压力大小产生至少一感测信号，并根据所述感测信号来决定一目标电压的大小；以及

一转换单元，接收所述目标电压，根据所述目标电压改变流过所述转换单元的输出电流。

5.如权利要求4所述的触碰感应电路，其特征在于，所述感测控制单元还接收至少一控制信号，以决定如何驱动所述感测控制单元，或所述感测控制单元接收两个控制信号，所述两控制信号是用以决定如何驱动所述感测控制单元，且所述两控制信号其中之一、或两者为扫描线信号、或所述两控制信号其中之一、或两者是由外部装置产生。

6.一种触碰感应电路，其特征在于，所述触碰感应电路对应一面板的一像素或多个像素，且一所述像素对应所述面板表面的一预设位置，所述触碰感应电路包含有：

一开关元件，接收一第一控制信号，且根据一第二控制信号输出所述第一控制信号；

一被动元件，耦接于所述开关元件；

一感测元件，耦接所述开关元件以形成一节点，接收所述第一控制信号且于所述节点产生一参考电压，根据使用者触碰所述面板的一预设位置的压力大小改变所述参考电压的大小，以产生一目标电压；以及

一转换单元，接收所述目标电压，根据所述目标电压调整流过所述转换单元的一输出电流。

7.如权利要求6所述的触碰感应电路，其特征在于，所述转换单元压为一感式开关元件、光学开关元件其中之一或其组合。

8.如权利要求6所述的触碰感应电路，其特征在于，所述开关元件包含至少一控制端、至少一输入端、及至少一输出端，且所述被动元件的一端耦接所述输出端，另一端耦接所述输入端或所述控制端。

9.如权利要求6所述的触碰感应电路，其特征在于，所述第一控制信号与所述第二控制信号的电压位准具有一预设关系。

10.如权利要求6所述的触碰感应电路，其特征在于，所述第一控制信号与所述第二控制信号其中之一、或两者均为扫描线信号、或所述第一控制信号与所述第二控制信号其中之一、或两者是由外部装置产生。

11.如权利要求6所述的触碰感应电路，其特征在于，所述被动元件为一电容、或由馈通效应形成的电容。

12.一种触碰式面板，其特征在于，所述的触碰式面板包含有：

多个像素，所述像素对应所述面板表面的一预设位置，且其中一所述像素或多个所述像素对应一触碰感应电路，其中，所述触碰感应电路包含有：

一开关元件，用以根据至少一信号控制所述开关元件的开与关；

一第一电容，耦接所述开关元件的两端；

一感测元件，耦接所述开关元件一端以形成一节点，且当所述开关元件为开时，所述节点形成一参考电压，且所述感测元件将根据使用者是否触碰所述面板的一预设位置、或触碰所述预设位置的程度而改变所述参考电压，以产生一目标电压；以及

一转换单元，接收所述目标电压，根据所述目标电压输出一相应大小的一输出电流。

13.如权利要求12所述的触碰式面板，其特征在于，所述感测元件为一可变电容，所述第一电容为由馈通效应形成的电容。