CN101430628B - 触控式面板及其控制方法 - Google Patents

Abstract

一种触控式面板至少具有第一扫描线、第二扫描线、数据线及偏压线。触控式面板包含像素单元及触控单元。像素单元具有像素开关及像素感应电容，其中，像素开关分别与第一扫描线、数据线及像素感应电容电性连接。触控单元具有触控选择开关、读取开关及感应电容，其中，触控选择开关分别与第二扫描线及偏压线电性连接。感应电容与触控选择开关及读取开关电性连接，并经由触控选择开关输入第一偏压信号且经由读取开关输出第二偏压信号。另外，本发明还公开了一种触控式面板的控制方法。

Description

触控式面板及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种面板及其控制方法，特别涉及一种触控式面板及其控制方法。

背景技术

随着科技不断的进步，使得各种资讯设备不断地推陈出新。其中，以数据输入设备而言，由于现今的数据处理量日益增加，若仅通过键盘或滑鼠输入数据，并以萤幕输出数据，则显得过于缓慢。

人除了具有视觉及听觉之外，尚具有触觉，而随着感测器技术不断的更新突破，使得感触式感测器成了人与资讯设备沟通的另一选择。

另一方面，传统的电脑输入介面(例如键盘或滑鼠)对于不熟悉电脑者来说，在操作上存在一定的困难度，而造成电脑普及化的障碍之一。为了能够更直觉式地操作资讯设备，近来业者及积极的发展触控式面板(touch panel)。触控式面板具有人性化的输入界面特性，使得任何年龄层的使用者可直接以手指或触控笔，选取触控式面板上的功能选项。

已知的一种触控式面板，是在面板外增加一层触控薄膜(outerfilm)，以感测触碰位置。然而此种作法将会增加不少的材料成本，且会降低面板亮度。

近来，业者发展出一种内建式(In cell)的触控式面板，其利用以薄膜晶体管工艺制作在面板内的光晶体管(photonic transistor)来感测受触碰的位置，其原理是，当光晶体管在受光照射及不受光照射的情况下，会产生不同的信号，因此后端的控制单元可以得知使用者触碰的位置。

然而，当触控式面板放置在一个外部光源闪烁或是外部光源微弱的环境中，则易造成触控式面板产生误动作，且光晶体管因光的作用，使其使用周期(life time)亦受到限制。因此，如何提供一种触控式面板及其控制方法，以延长使用周期，且不受外界光线干扰而产生误动作，实属当前重要课题之一。

发明内容

有鉴于上述课题，本发明的目的为提供一种不会因为受外界光线干扰而产生误动作，且可延长使用周期的触控式面板及其控制方法。

为实现上述目的，本发明提供一种触控式面板的控制方法，该触控式面板包括触控选择开关、读取开关、像素感应电容与感应读取单元。触控选择开关电性连接读取开关与像素感应电容，而感应读取单元用以输出感应输出值。其中，导通触控选择开关时，像素感应电容根据触碰动作而产生感应电荷。之后，截止触控选择开关并导通读取开关，将感应电荷输出至感应读取单元以输出感应输出值。触控式面板的控制方法包括下列步骤：在第一时间，传送第一偏压信号至像素感应电容；在第二时间，由感应电容输出第二偏压信号至感应读取单元；以及在第二时间，传送影像数据信号至像素感应电容。

为实现上述目的，本发明提供另一种触控式面板的控制方法，该触控式面板至少具有第一扫描线、第二扫描线、数据线及偏压线。触控式面板包括像素单元及触控单元。像素单元具有像素开关及像素感应电容，其中像素开关分别与第一扫描线、数据线及像素感应电容电性连接。触控单元具有触控选择开关、读取开关及感应电容，其中触控选择开关分别与第二扫描线及偏压线电性连接。感应电容与触控选择开关及读取开关电性连接，并经由触控选择开关输入第一偏压信号，且经由读取开关输出第二偏压信号。触控式面板的控制方法包括下列步骤：在第一时间，传送第一偏压信号至像素感应电容；在第二时间，由像素感应电容输出第二偏压信号至感应读取单元；以及在第三时间，传送影像数据信号至像素感应电容。

承上所述，因为依据本发明的触控式面板及其控制方法，通过施加外力或人体接触(导体接触)于感应电容或像素感应电容上来改变其电容值，以判别触控式面板是否受到触碰以及得知触碰位置。与现有技术相较，由于本发明的触控式面板不使用光晶体管来进行感测，因此可以不受外部光源的干扰，且晶体管的使用周期亦比光晶体管的使用周期来得长。

附图说明

图1为显示本发明第一实施例的触控式面板的示意图；

图2为显示本发明第一实施例的像素的示意图；

图3为显示本发明第一实施例的触控式面板的控制方法的示意图；

图4为显示本发明第一实施例的触控式面板的时序控制的示意图；

图5A～图5B为显示本发明第一实施例的触控式面板的感应电容的结构示意图；

图6为显示本发明第二实施例的触控式面板的示意图；

图7为显示本发明第二实施例的像素的示意图；

图8为显示本发明第二实施例的触控式面板的控制方法的示意图；

图9为显示本发明第二实施例的触控式面板的时序控制的示意图；以及

图10～图11为显示触控式面板的液晶电容及储存电容的连接状态。

【主要元件符号说明】

1、3：触控式面板

11：数据控制回路

12：扫描控制回路

13：触碰控制回路

131：感应读取单元

132：位置判断单元

2、4：像素

21：像素单元

22：触控单元

24：晶体管基板

25：彩色滤光基板

26：像素电极

B₁₁～B_m1：偏压线

C₁₁、C₁₂、C₂₁、C_fb、C_LC1、C_LC2、C_ST1、C_ST2、C_T：电容

D₁₁～D_m1：数据线

DB₁₁～DB_m1：数据兼偏压线

F1、F2：外力

L：开关

OP：运算放大器

R₁～R_m：读取线

S₁₁～S_n2：扫描线

S_L：切换信号线

T01、T02、T11、T12、T13：时间

T₁₁、T₁₂、T₁₃、T₂₁、T₂₂：晶体管

V_com：共同电极

V_b：第二偏压信号

V_o：感应输出值

V_ref：参考信号

W01～W03、W11～W13：步骤

具体实施方式

以下将参照附图，说明依据本发明的多个实施例的触控式面板及其控制方法，其中相同元件以相同标号表示。

第一实施例

参照图1所示，本发明第一实施例的触控式面板1包括多个像素2、数据控制回路11、扫描控制回路12以及触碰控制回路13。数据控制回路11通过多条数据线D₁₁～D_m1与相对应的像素2电性连接，而扫描控制回路12通过多条扫描线S₁₁～S_n2与相对应的像素2电性连接。其中，m及n分别为正整数。

触碰控制回路13包括多个感应读取单元131及位置判断单元132。位置判断单元132与感应读取单元131电性连接，而感应读取单元131通过多条读取线R₁～R_m与相对应的像素2电性连接。

像素2以阵列方式排列于触控式面板上，参照图2所示，本发明第一实施例的像素2包括像素单元21及触控单元22。

像素单元21具有像素开关T₁₁及像素感应电容C₁₁。像素开关T₁₁与第一扫描线S₁₁、数据线D₁₁及像素感应电容C₁₁电性连接。在实施上，像素感应电容C₁₁包括相互电性连接的液晶电容C_LC1及储存电容C_ST1。其中，储存电容C_ST1电性连接于像素开关T₁₁及偏压线B₁₁之间，而液晶电容C_LC1电性连接于像素开关T₁₁及共同电极V_com之间。

触控单元22具有触控选择开关T₁₂、读取开关T₁₃及感应电容C₁₂。其中，触控选择开关T₁₂分别与第二扫描线S₁₂及偏压线B₁₁电性连接(偏压线上所加的电压可为直流或交流电压)。感应电容C₁₂与触控选择开关T₁₂及读取开关T₁₃电性连接。其中，感应电容C₁₂包括液晶电容C_LC2及可变电容C_T。

继续参照图2所示，感应读取单元131与读取开关T₁₃电性连接。在实施上，感应读取单元131可以是积分器。此外，感应读取单元131可设置于像素2或触碰控制回路13内，在本实施例中，以感应读取单元131整合至触碰控制回路13为例说明。

在本实施例中，感应读取单元131包括运算放大器OP、运算电容C_fb及开关L。运算放大器OP具有一正输入端、一负输入端及一输出端。运算电容C_fb电性连接于运算放大器的负输入端及输出端之间，而开关L与运算电容C_fb并联。

承上所述，再参照图3所示，本发明第一实施例的触控式面板的控制方法包括步骤W01至步骤W03。

同时参照图4所示，步骤W01是在第一时间T01，传送第一偏压信号至感应电容C₁₂。在本实施例中，是经由第二扫描线S₁₂传送第二扫描信号，使得触控选择开关T₁₂导通，接着再经由偏压线B₁₁及触控选择开关T₁₂将第一偏压信号传送至感应电容C₁₂。

另外，值得一提的是，在第一时间T01中，由于运算电容C_fb会储存前一次扫描所输出的电荷，因此开关L是经由切换信号线S_L所传送的切换信号将其控制为导通状态，以使运算电容C_fb进行放电来重置运算电容C_fb的状态。

步骤W02是在第二时间T02，由感应电容C₁₂输出第二偏压信号V_b至感应读取单元131，并传送影像数据信号至像素感应电容C₁₁。在本实施例中，是经由第一扫描线S₁₁传送第一扫描信号，使得像素开关T₁₁导通。当像素开关T₁₁被导通时，影像数据则经由数据线D₁₁及像素开关T₁₁传送至液晶电容C_LC1。而在像素开关T₁₁导通的同时，读取开关T₁₃也会被导通，使得感应电容C₁₂经由读取开关T₁₃输出第二偏压信号V_b至感应读取单元131。

其中感应读取单元131的运算放大器OP的负输入端接收第二偏压信号V_b，而正输入端接收参考信号V_ref，并依据第二偏压信号V_b及参考信号V_ref，输出感应输出值V_o，其数学式如下：

$\mathrm{Vo}=\frac{{\∫}_0^{t}i\×\mathrm{dt}}{C_{\mathrm{fb}}}=\frac{{\∫}_0^t\mathrm{dQ}}{C_{\mathrm{fb}}}=\frac{{\∫}_0^{t}C12\×\mathrm{dV}}{C_{\mathrm{fb}}}=\frac{C12}{C_{\mathrm{fb}}}(\mathrm{Vref}-\mathrm{Vb}).$

位置判断单元132依据感应读取单元131输出的感应输出值V_o及扫描线的时序信号，判断何处的像素2被触碰。

另外，在本实施例中，若触控式面板1未受到外力作用时，第一偏压信号与第二偏压信号V_b相等。相对的，若触控式面板1受到外力作用时，第一偏压信号与第二偏压信号V_b则相异。在此，所谓的外力作用，是指能够改变感应电容C₁₂的电容值的外力。例如是施力改变感应电容C₁₂在结构上的间隙距离以改变电容值，或是利用人体的触碰改变电容C_T的电容值。

在实际操作中，感应电容C₁₂的结构可如图5A及图5B所示。触控式面板1包括晶体管基板24、彩色滤光基板25、像素电极26以及共同电极V_com。其中，感应电容C₁₂形成于图示位置。如图5A所示，当使用者施加外力F1于触控式面板1之上时，将会改变感应电容C₁₂的电容值(改变量为液晶电容C_LC2与可变电容C_T的电容值变化量的总和)。

继续参照图5A及图5B所示，当共同电极V_com的结构大小与晶体管基板24相同时，则可变电容C_T无法作为触碰判断之用。此时，只有液晶电容C_LC2可以作为触碰判断之用(即施压力才有效)。当共同电极V_com的结构为不连续结构时(例如图5A或图5B)，则液晶电容C_LC2及可变电容C_T均可作为触碰判断之用。

第二实施例

以下，将接着说明依据本发明第二实施例的触控式面板及其控制方法。参照图6所示，本发明第二实施例的触控式面板3包括多个像素4、数据控制回路11、扫描控制回路12以及触碰控制回路13。

参照图7所示，本发明第二实施例的像素4包括像素开关T₂₁、触控选择开关T₂₂及像素感应电容C₂₁。像素开关T₂₁与第一扫描线S₂₁及数据兼偏压线DB₁₁电性连接。像素感应电容C₂₁与像素开关T₂₁及触控选择开关T₂₂电性连接。在实施上，像素感应电容C₂₁包括相互电性连接的液晶电容C_LC2及储存电容C_ST2。

在本实施例中，触控式面板3还包括与第一实施例相同的感应读取单元131，而其中运算放大器OP的负输入端与触控选择开关T₂₂电性连接。

承上所述，再参照图8所示，本发明第一实施例的触控式面板的控制方法包括步骤W11至步骤W13。

同时参照图9所示，步骤W11是在第一时间T11，经由第一扫描线S₂₁传送第一扫描信号，使得像素开关T₂₁导通。此时，通过数据兼偏压线DB₁₁将第一偏压信号经由像素开关T₂₁传送至像素感应电容C₂₁。

步骤W12是在第二时间T12，经由第二扫描线S₂₂传送第二扫描信号使得触控选择开关T₂₂导通。此时，像素感应电容C₂₁输出第二偏压信号V_b经由触控选择开关T₂₂而传送至感应读取单元131的运算放大器OP的负输入端。若像素感应电容C₂₁未受到外力作用时，则第一偏压信号会等于第二偏压信号V_b。本领域技术人员可以通过第一实施例的说明，得知感应读取单元131的作动情形，于此不再赘述。

步骤W13是在第三时间T13，传送影像数据信号，经由第一扫描线S₂₁传送第一扫描信号使得像素开关T₂₁导通，并经由数据兼偏压线DB₁₁及像素开关T₂₁传送影像数据信号至像素感应电容C₂₁。

此外，本实施例并未限定像素感应电容C₂₁中的液晶电容C_LC2及储存电容C_ST2的连接状态，除了图7所示为并联之外，亦可如图10所示的为串联，又或者如图11所示的电性连接关系。

综上所述，因为依据本发明的触控式面板及其控制方法，可以通过施加外力或人体接触(导体接触)于感应电容或像素感应电容之上来改变其电容值，以判别触控式面板是否受到触碰以及得知触碰位置。与已知技术相较，由于本发明的触控式面板不使用光晶体管进行感测，因此可以不受外部光源的干扰，且晶体管的使用周期亦比光晶体管的使用周期来得长。

以上所述的仅为实例，而并非用于限制本发明。任何未脱离本发明的精神与范围而对其进行的等效修改或者改变，均应包含在附带的权利要求范围之内。

Claims (16)

1.一种触控式面板的控制方法，所述触控式面板包括：

触控选择开关；

读取开关，与所述触控选择开关电性连接；

像素感应电容，与所述触控选择开关及所述读取开关电性连接；以及

感应读取单元，与所述读取开关电性连接，并输出感应输出值，

其中，导通所述触控选择开关时，所述像素感应电容根据触碰动作而产生感应电荷，之后，截止所述触控选择开关并导通所述读取开关，将所述感应电荷输出至所述感应读取单元以输出所述感应输出值，

所述触控式面板的控制方法包括下列步骤：

在第一时间，传送第一偏压信号至所述像素感应电容；

在第二时间，由所述像素感应电容输出第二偏压信号至感应读取单元；以及

在所述第二时间，传送影像数据信号至所述像素感应电容。

2.如权利要求1所述的触控式面板的控制方法，其中，经由所述触控选择开关输入第一偏压信号，且经由所述读取开关输出第二偏压信号。

3.如权利要求2所述的触控式面板的控制方法，其中，所述感应读取单元依据所述第二偏压信号，输出所述感应输出值。

4.如权利要求2所述的触控式面板的控制方法，其中，所述第一偏压信号由于外力被施加于所述像素感应电容上，而被转换成所述第二偏压信号。

5.如权利要求4所述的触控式面板的控制方法，其中，所述外力用以改变所述像素感应电容的间隙。

6.如权利要求4所述的触控式面板的控制方法，其中，所述外力用以改变所述像素感应电容的电容值。

7.如权利要求4所述的触控式面板的控制方法，其中，所述第一偏压信号与所述第二偏压信号相等或相异。

8.如权利要求1所述的触控式面板的控制方法，其中，所述感应读取单元为积分器。

9.如权利要求1所述的触控式面板的控制方法，其中，所述感应读取单元包括：

运算放大器，具有正输入端、负输入端及输出端，其中，所述负输入端接收所述第二偏压信号，所述正输入端接收参考信号，所述运算放大器依据所述第二偏压信号及所述参考信号，输出所述感应输出值；

运算电容，设置在所述运算放大器的所述负输入端及所述输出端之间；以及

开关，与所述运算电容并联，并在作动后重置所述运算电容的电荷量。

10.如权利要求1所述的触控式面板的控制方法，其中，所述触控式面板包括：

扫描控制回路，与所述触控选择开关及所述读取开关电性连接；以及

触碰控制回路，与所述读取开关电性连接，并依据所述感应输出值判断触碰位置。

11.如权利要求10所述的触控式面板的控制方法，其中，所述触碰控制回路包括：

位置判断单元，耦接至所述感应读取单元，并依据所述感应输出值判断所述触碰位置。

12.一种触控式面板的控制方法，该触控式面板至少具有第一扫描线、第二扫描线、数据线及偏压线，所述触控式面板包含：

像素单元，具有像素开关及像素感应电容，其中，所述像素开关分别与所述第一扫描线、所述数据线及所述像素感应电容电性连接；以及

触控单元，具有触控选择开关、读取开关及感应电容，其中，所述触控选择开关分别与所述第二扫描线及所述偏压线电性连接，所述感应电容与所述触控选择开关及所述读取开关电性连接，并经由所述触控选择开关输入第一偏压信号且经由所述读取开关输出第二偏压信号，

所述触控式面板的控制方法包括下列步骤：

在第一时间，传送第一偏压信号至所述像素感应电容；

在第二时间，由所述像素感应电容输出第二偏压信号至感应读取单元；以及

在所述第二时间，传送影像数据信号至所述像素感应电容。

13.如权利要求12所述的触控式面板的控制方法，其中，所述触控式面板包括：

扫描控制回路，通过所述第一扫描线、所述第二扫描线及所述偏压线与所述触控选择开关、所述读取开关及所述像素开关电性连接；

数据控制回路，通过所述数据线与所述像素开关电性连接；以及

触碰控制回路，与所述触控单元电性连接，并依据所述第二偏压信号，判断触碰位置。

14.如权利要求13所述的触控式面板的控制方法，其中，所述触碰控制回路还包括：

感应读取单元，电性连接至所述读取开关，所述感应读取单元依据所述第二偏压信号，输出感应输出值。

15.如权利要求14所述的触控式面板的控制方法，其中，所述感应读取单元包括：

运算放大器，具有正输入端、负输入端及输出端，其中，所述负输入端接收所述第二偏压信号，所述正输入端接收参考信号，所述运算放大器依据所述第二偏压信号及所述参考信号，输出所述感应输出值；

运算电容，设置在所述运算放大器的所述负输入端及所述输出端之间；以及

开关，与所述运算电容并联，并在作动后重置所述运算电容的电荷量。

16.如权利要求14所述的触控式面板的控制方法，其中，所述触碰控制回路还包括：

位置判断单元，耦接至所述感应读取单元，并依据所述感应输出值，判断所述触碰位置。

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