TWI439900B - 一種主動式觸控感測電路裝置 - Google Patents
一種主動式觸控感測電路裝置 Download PDFInfo
- Publication number
- TWI439900B TWI439900B TW100116715A TW100116715A TWI439900B TW I439900 B TWI439900 B TW I439900B TW 100116715 A TW100116715 A TW 100116715A TW 100116715 A TW100116715 A TW 100116715A TW I439900 B TWI439900 B TW I439900B
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- transistor
- signal
- variable capacitor
- sensing circuit
- touch sensing
- Prior art date
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
- G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
- G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
- G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
- G06F3/044—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
- G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
- G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
- G02F1/13338—Input devices, e.g. touch panels
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
- G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
- G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
- G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
- G06F3/0412—Digitisers structurally integrated in a display
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- Human Computer Interaction (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Position Input By Displaying (AREA)
- Electronic Switches (AREA)
- User Interface Of Digital Computer (AREA)
Description
本發明係關於一種主動式觸控感測電路,特別是關於一種由電容、電阻以及電晶體所組成之感測電路,其係藉由一瞬間之大開電流作為感應訊號,降低功耗,增加反應時間。
觸控面板的應用範圍非常廣泛,包括可攜式資訊、消費及通訊產品、金融或商業用途、工廠自動化控制系統、公共資訊用途等。此外,自各大廠推出智慧型手機、平板電腦等熱門的觸控行動裝置後,讓使用者重新體會觸控產品的應用便利性,同時在操作習慣上也產生另一種變化,消費性商品開始嘗試導入更便捷的觸控解決方案,藉以取代較易老化、故障或是進塵、腐蝕的機械式開關,平面式的配置也很容易與多數電子裝置進行設計整合,觸控面板之需求量因而大增。
此外,觸控感測單元的基本運作原理,多為採行檢測表面電容變化的機制,進行觸點的定位與壓按動作感知,當人體部位或手指接近到感測單元的金屬導電片時,立即會導致金屬材質的導電片產生電容值的細微變化,當導電部位在金屬片上移動時,會同時改變金屬片表面的電場,進而使電容值出現變化,並將此些微的變化利用觸控感測單元蒐集、處理回饋觸點座標、動作形式等資訊,以上即基本的觸控感測機制。而觸控感測電路更為觸控面板中主要之元件之一,其係用以偵測物體之觸點位置,以使控制系統得知物體實際接觸於面板上之位置,藉此以正確操控裝置。
如專利前案之中華人民國共和國專利申請號第100405146C號,係揭露一觸控式液晶顯示器,請參考第1圖與第2圖,其中第1圖為其液晶顯示器示意圖,而第2圖為第1圖液晶顯示面板之局部電路圖。
第1圖之液晶顯示器100包含閘極驅動器102、源極驅動器104、固定電壓單元106、判斷單元108以及液晶顯示面板110。而第1圖之液晶顯示面板110包含第2圖所示的複數個像素單元200以及複數個偵測電路210。
第2圖中的每一偵測電路210係耦接於像素單元200。需特別注意的是,第2圖之偵測電路210的個數可以少於或等於像素單元200的個數,且第2圖複數個偵測電路210均勻分佈在第1圖之液晶顯示面板110上。第2圖中的每一像素單元200包含開關電晶體202、儲存電容204以及液晶電容206。而液晶電容206係由兩個所電極組成,一個電極連接到共電壓端Vcom
,另一個電極則連接到開關電晶體202,二電極之間分佈有液晶分子。當開關電晶體202之閘極接收到掃描線Gn-1
傳來第1圖之閘極驅動器102所產生的掃描訊號時,會經由資料線Dn
導通由第1圖之源極驅動器104產生的資料訊號電壓予第2圖之液晶電容206。
而第2圖之液晶電容206的液晶分子則依據共電壓端Vcom產生之共電壓以及資料訊號電壓的電壓差產生不同的排列方向,以控制通過液晶分子的光線強度。且第2圖之儲存電容204則用來儲存該資料訊號電壓,使得液晶電容206在第2圖之開關電晶體202關閉時仍能維持該資料訊號電壓與共電壓之間的電壓差,而使通過液晶分子的光線強度保持固定。第2圖之偵測電路210包含第一電晶體211、第二電晶體212、第三電晶體213以及一感測單元。感測單元係用來用來於一特定時段內產生動態電壓於節點Y,因此在本實施例中,感測單元可為一觸控電容Cv
,其原理係在該特定時段內,依據觸控電容Cv
的電容值動態變化,使得觸控電容Cv
輸出至節點Y為一動態電壓。
然而,前述該習知之觸控式液晶顯示器必須藉額外之一閘極控制及掃描線G1
-Gn
之驅動,增加額外之成本。且其係以電壓作為感應訊號,並藉由感測電路之源極追隨器讀出該電壓值,其易受到元件間之變異而引響。此案係利用電容分壓概念作感測,因此,其感應訊號較微弱而難以讀取。最後,當未觸摸時,仍有大電流通過,故其功率之消耗大,不利於大面積之觸控面板使用。
綜前所述,習知觸控面板之觸控感測電路無法達到所需要求,故需發明一種具有高感測訊號強度之觸控感測電路,藉此產生高感測訊號強度且可降低讀取電路所需之成本。
本發明之目的在於提供一種控制閘極電壓關閉時間之主動式觸控感測電路,其係可應用於內嵌式(In-cell)或外掛式(on-cell)觸控面板,當電容被觸摸時,其電容值係同時改變,以使電晶體之閘極之輸入波形產生嚴重之阻容延遲(RC Delay)效應,使電晶體之汲極輸出較大之一開電流,進而使此開電流極易被讀取,提高感測訊號強度,降低誤判率。
本發明係提供一種主動式觸控感測電路,係適用於觸控面板,此主動式觸控感測電路包含:感測單元、電阻、電晶體。感測單元之第一端係連接預設固定電壓。電阻之第一端係連接感測單元之第二端,且電阻之第二端係連接於第一掃瞄線。電晶體之控制端係連接於感測單元之第二端,電晶體之輸入端係連接於第二掃瞄線,電晶體之輸出端係連接於讀取線。其中,當物體觸摸感測單元感測單元之感測值係改變,以使控制端之一輸入波形產生改變,並使輸出端輸出一開電流,而藉由該讀取線傳輸開電流。
本發明之感測單元係為一可變電容,其中當物體觸摸可變電容,則改變可變電容之電容值。
本發明之電阻係可以一薄膜電晶體所實現,且當電容值改變時,可產生對應之該輸入波形改變。
本發明於輸入波形時,因該電阻以及該可變電容所產生之一阻容延遲(RC Delay),而使該輸入波形產生改變。
本發明之第一掃瞄線更包含第一訊號,第一訊號係由高電位變化至低電位,以及第二掃描線更包含第二訊號,第二訊號係由低電位變化至高電位。其中,第一訊號與第二訊號間係具有預定時間間距。
本發明之一種主動式觸控感測電路裝置,首先請參閱第3A圖,第3A圖係顯示根據本發明實施例之主動式觸控感測電路示意圖。於第3A圖中,主動式觸控感測電路300係為適用於一觸控面板(未圖示)之觸控感測元件,其係用以偵測使用者觸摸該觸控面板之位置,以讓使用者藉由手直接觸摸顯示裝置,如智慧型手機、平板電腦等,進而操控該裝置。
仍請參考第3A圖,主動式觸控感測電路裝置300係包含感測單元310、電阻308、以及電晶體302。感測單元310係具有第一端3102以及第二端3104。感測單元310之第一端3102係連接一預設固定電壓Vcom
。電阻308具有第一端3082以及第二端3084。需說明的是,於本實施例中所述之主動式觸控感測電路裝置300僅以一個表示,然,此僅為示例,熟之此技藝者可知,一觸控面板(未圖示)之觸控感測元件中亦可包含複數個上述之主動式觸控感測電路300。需說明的是,本實施例中之電晶體302係為一薄膜電晶體(Thin film transistor,TFT),然熟知此技藝者可知,本案之電晶體亦可為各種種類之薄膜電晶體所取代。
於第3A圖中,電阻308之第一端3082係連接感測單元310之第二端3104,且電阻308之第二端3084係連接於第一掃瞄線Gn-1
。電晶體302具有控制端3022、輸入端3024、以及輸出端3026。電晶體302之控制端3022係連接於感測單元310之第二端3104。電晶體302之輸入端係連接於第二掃瞄線3024。電晶體302之輸出端3026係連接於讀取線RN
,此讀取線RN
係用以讀取輸出端3026所輸出之一電流訊號。需說明的是,本實施例之電阻並不限於一般之電阻元件,亦可以其他元件實現,如一薄膜電晶體。
續請參考第3A圖,第一掃瞄線Gn-1
更包含一第一訊號S1
。第二掃描線Gn
更包含一第二訊號S2
。第一訊號S1
係由高電位變化至低電位,第二訊號S2
係由低電位變化至高電位。其中,第一訊號S1
與第二訊號S2
間係具有一預定時間間距Tp
,猶如第3B圖所示,用以調整確保不會因寄生電容效應,使得在未接觸時就有電流流出。
於本實施例中,當設置於觸控面板(未圖示)中之主動式觸控感測電路裝置300被一使用者之手指所觸摸時,感測單元310之感測值係隨之改變,以使電晶體302控制端3022之輸入波形產生改變,並使輸出端3026輸出一開電流I,而藉由讀取線RN
傳輸該開電流I。其中,輸入波形因電阻308以及可變電容所產生之一阻容延遲(RC Delay),使輸入波形產生改變。
於另一實施例中,主動式觸控感測電路裝置300之感測單元302係為一可變電容,其中當使用者之手指觸摸可變電容時,則改變可變電容之電容值。此外,當電容值改變時,則產生對應之該輸入波形改變。進而改變電晶體302控制端3022所接收到之輸入波形,最終,輸出端3026係輸出一開電流I,而藉由該讀取線RN
傳輸該開電流I。
請參考第3A圖以及第4圖所示,其中第4圖係為第3A圖中主動式觸控感測電路之量測結果圖。電晶體302之控制端3022(即閘極端)係與感測單元310以及電阻308連接,以形成一電阻電容低通濾波器(RC low-pass filter),使得a節點受到之電壓為經過此低通濾波器之波形,如第4圖中Va
波形所示,該波形Va
係接輸入電晶體302之控制端3022。第二掃描線Gn
之電位為Vscan,N
,當未觸摸主動式觸控感測電路裝置300時,在第二掃描線Gn
之電位Vscan,N
係切換至高電位時,a節點之電位Va係已由高電位切換至低電位,使電晶體保持關狀態(即低電流)。
仍如第4圖中,當觸摸主動式觸控感測電路裝置300時,a節點之電位Va
係受到電阻電容電路之影響,而延長切換至低電位狀態之時間,導致電晶體302保持關狀態(即低電流)。因此,第二掃描線Gn
電位Vscan,N
切換至高電位之初,會產生一瞬間之開電流I。開電流I係藉由讀取線RN
傳輸,而被讀取。
本發明之實施例中,只有在觸摸時,才有大電流的產生,在無觸摸時,即無電流產生,可使整體電路消耗較低之功耗;且瞬間之大的開電流I即作為主動式觸控感測電路300之感應訊號,故藉此可大幅降低元件變異之影響。而瞬間大電流之讀取對後端積體電路設計需求極低,因此可降低電路成本,其亦可用於大面積之觸控面板。
以上所述僅為本發明之較佳實施例而已,並非用以限定本發明之申請專利範圍;凡其它未脫離本發明所揭示之精神下所完成之等效改變或修飾,均應包含在下述之申請專利範圍內。
100...液晶顯示器
102...閘極驅動器
104...源極驅動器
106...固定電壓單元
108...判斷單元
110...液晶顯示面板
200...像素單元
202...開關電晶體
204...儲存電容
206...液晶電容
211...第一電晶體
212...第二電晶體
213...第三電晶體
210...偵測電路
300...主動式觸控感測電路裝置
302...電晶體
3022...電晶體之控制端
3024...電晶體之輸入端
3026...電晶體之輸出端
308...電阻
3082...電阻第一端
3084...電阻第二端
310...感測單元
3102...感測單元第一端
3104...感測單元第二端
Vcom
...共電壓端(第2圖)
Vcom
...預設固定電壓(第3A圖)
Cv
...觸控電容
Gn
...掃描線(第2圖)
Gn-1
...掃瞄線(第2圖)
Dn
...資料線
Rn
、Bn
...傳輸線(第2圖)
Gn-1
...第一掃瞄線(第3A圖)
Gn
...第二掃瞄線(第3A圖)
Rn
...讀取線(第3A圖)
I...開電流
S1
...第一訊號
S2
...第二訊號
Tp
...預定時間間距
a...節點
Va
...a節點電位
Vscan,N
...第二掃描線電位
第1圖所示為習知液晶顯示器示意圖;
第2圖所示為圖一之習知液晶顯示面板之局部電路圖;
第3A圖所示係顯示根據本發明實施例之主動式觸控感測電路示意圖;
第3B圖所示為於第3A圖之主動式觸控感測電路中,第一掃描線以及第二掃描線之第一訊號以及第二訊號之時訊圖;以及
第4圖所示為第3A圖之主動式觸控感測電路之量測結果。
300...主動式觸控感測電路裝置
302...電晶體
3022...電晶體之控制端
3024...電晶體之輸入端
3026...電晶體之輸出端
308...電阻
3082...電阻第一端
3084...電阻第二端
310...感測單元
3102...感測單元第一端
3104...感測單元第二端
Vcom
...預設固定電壓
Gn-1
...第一掃瞄線
Gn
...第二掃瞄線
Rn
...讀取線
I...開電流
S1
...第一訊號
S2
...第二訊號
a...節點
Claims (3)
- 一種主動式觸控感測電路裝置,係適用於一觸控面板,該主動式觸控感測電路裝置包含:一可變電容,該可變電容之一第一端係連接一預設固定電壓,其中當一物體觸模該可變電容,則改變該可變電容之一電容值;一電阻,該電阻之一第一端係連接該可變電容之一第二端,且該電阻之一第二端係連接於一第一掃瞄線,該第一掃瞄線包含一第一訊號,該第一訊號係由一高電位變化至一低電位,其中當該可變電容之該電容值改變,產生對應之一輸入波形改變,該輸入波形因該電阻以及該可變電容所產生之一阻容延遲(RC Delay),使該輸入波形產生一改變;以及一電晶體,該電晶體之一控制端係連接於該可變電容之一第二端,該電晶體之一輸入端係連接於一第二掃瞄線,該電晶體之一輸出端係連接於一讀取線,該第二掃描線包含一第二訊號,該第二訊號係由該低電位變化至該高電位,其中該第一訊號與該第二訊號間係具有一預定時間間距;其中,當一物體觸模該可變電容,該可變電容之一感測值係改變,以使該控制端之一輸入波形產生改變,並使該輸出端輸出一開電流,而藉由該讀取線傳輸該開電流。
- 如申請專利範圍第1項所述之主動式觸控感測電路裝置,其中該電阻包含一薄膜電晶體。
- 如申請專利範圍第1項所述之主動式觸控感測電路裝 置,其中該電晶體係為一薄膜電晶體。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
TW100116715A TWI439900B (zh) | 2011-05-12 | 2011-05-12 | 一種主動式觸控感測電路裝置 |
US13/067,826 US20120287075A1 (en) | 2011-05-12 | 2011-06-29 | Active touch sensing circuit apparatus |
CN201110204839.3A CN102778982B (zh) | 2011-05-12 | 2011-07-21 | 一种主动式触控感测电路装置 |
EP11189651.0A EP2523078B1 (en) | 2011-05-12 | 2011-11-18 | An active touch sensing circuit apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
TW100116715A TWI439900B (zh) | 2011-05-12 | 2011-05-12 | 一種主動式觸控感測電路裝置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
TW201246027A TW201246027A (en) | 2012-11-16 |
TWI439900B true TWI439900B (zh) | 2014-06-01 |
Family
ID=45093365
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
TW100116715A TWI439900B (zh) | 2011-05-12 | 2011-05-12 | 一種主動式觸控感測電路裝置 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20120287075A1 (zh) |
EP (1) | EP2523078B1 (zh) |
CN (1) | CN102778982B (zh) |
TW (1) | TWI439900B (zh) |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102654664B (zh) * | 2011-09-13 | 2015-01-07 | 北京京东方光电科技有限公司 | 内嵌电容式触控面板及其制备方法 |
CN103680385B (zh) * | 2013-11-29 | 2017-01-11 | 合肥京东方光电科技有限公司 | 触控电路及其驱动方法、阵列基板、触控显示装置 |
CN103677472B (zh) * | 2013-12-04 | 2016-06-29 | 京东方科技集团股份有限公司 | 触摸屏及其制造方法和显示装置 |
KR20190125311A (ko) * | 2017-03-07 | 2019-11-06 | 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 | Ic, 드라이버 ic, 표시 시스템, 및 전자 기기 |
CN107168587B (zh) * | 2017-07-13 | 2019-08-27 | 京东方科技集团股份有限公司 | 一种压阻检测基板、显示面板及显示装置 |
TWI641979B (zh) | 2018-01-15 | 2018-11-21 | 友達光電股份有限公司 | 感測元件以及感測顯示面板 |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100983524B1 (ko) * | 2003-12-01 | 2010-09-24 | 삼성전자주식회사 | 광감지 패널과, 이를 갖는 광감지 장치 및 이의 구동 방법 |
CN100405146C (zh) * | 2006-09-14 | 2008-07-23 | 友达光电股份有限公司 | 触控式液晶显示器 |
KR100865394B1 (ko) * | 2007-03-02 | 2008-10-24 | 삼성에스디아이 주식회사 | 유기 전계 발광 표시 장치 |
US20090115735A1 (en) * | 2007-11-06 | 2009-05-07 | Himax Technologies Limited | Sensor with pressure-induced varied capacitance |
KR101286538B1 (ko) * | 2008-04-10 | 2013-07-16 | 엘지디스플레이 주식회사 | 액정 표시 장치 |
KR101617791B1 (ko) * | 2009-09-10 | 2016-05-19 | 삼성디스플레이 주식회사 | 터치센서 및 이를 갖는 액정표시장치 |
KR101286550B1 (ko) * | 2009-09-15 | 2013-07-17 | 엘지디스플레이 주식회사 | 액정 표시 장치 |
-
2011
- 2011-05-12 TW TW100116715A patent/TWI439900B/zh not_active IP Right Cessation
- 2011-06-29 US US13/067,826 patent/US20120287075A1/en not_active Abandoned
- 2011-07-21 CN CN201110204839.3A patent/CN102778982B/zh active Active
- 2011-11-18 EP EP11189651.0A patent/EP2523078B1/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20120287075A1 (en) | 2012-11-15 |
CN102778982A (zh) | 2012-11-14 |
TW201246027A (en) | 2012-11-16 |
EP2523078A1 (en) | 2012-11-14 |
CN102778982B (zh) | 2015-07-08 |
EP2523078B1 (en) | 2018-12-26 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10282018B2 (en) | Display device | |
US9977527B2 (en) | Touch sensing device and method for driving the same | |
TWI439900B (zh) | 一種主動式觸控感測電路裝置 | |
US8854107B2 (en) | Integrator circuit with inverting integrator and non-inverting integrator | |
KR101105279B1 (ko) | 터치 센서 ic | |
US9785276B2 (en) | Capacitive in-cell touch panel and display device | |
US20140043284A1 (en) | Display device with touch screen and method of driving the same | |
US8797294B2 (en) | Capacitive touchscreen system with switchable charge acquisition circuit | |
US9098156B2 (en) | Touch sensing device | |
US10768739B2 (en) | Touch panel, touch display device and touch pressure detection method | |
KR20140003067A (ko) | 입력 시스템을 구비한 표시장치 및 그 구동 방법 | |
GB2548273A (en) | Display panel having touch function, display device, and control method | |
TW201504884A (zh) | 雜訊補償的觸控面板及其觸控裝置 | |
US20120293459A1 (en) | Display apparatus and touch detection method for the same | |
KR20110087015A (ko) | 터치 센서 ic | |
JP2019211898A (ja) | タッチ検出回路、入力装置、電子機器 | |
CN112650416A (zh) | 光控触控集成电路及显示器 | |
KR101202153B1 (ko) | 능동식 터치 감지 회로 장치 | |
TWI469011B (zh) | 觸控系統及其感應方法 | |
KR20180064062A (ko) | 액티브 스타일러스 펜 및 이의 구동 방법 | |
JP2009204981A (ja) | 液晶装置 | |
KR20210070458A (ko) | 표시장치 및 이를 포함하는 휴대용 단말기 | |
TW201335821A (zh) | 內嵌式觸控電路裝置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees |