CN101676841A - 触控式面板与其触碰感应电路 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种触控式面板与其触碰感应电路，其中，触碰感应电路包含有一开关元件、一被动元件、以及一感测元件。该开关元件接收一输入信号，且根据一控制信号输出该输入信号。被动元件耦接于开关元件。而感测元件，耦接开关元件以形成一节点，接收输入信号且于此节点产生一参考电压，根据使用者触碰面板的一预设位置的压力大小来改变该参考电压。
Description
技术领域
本发明是关于一种触控面板电路，特别是关于一种适用于触控面板的触碰感应电路。
背景技术
一般的触控面板电路10，如图1所示，是通过偏压控制端(Bias)提供一电压控制线路的晶体管导通状态、以对各电容充电。而当使用者碰触面板时，电路中部分电容上的电压值将被改变。接着，利用扫描线(Select)的选取，读取面板上任一像素的电流变化，并通过芯片(IC)的控制，将该电流转换成电压。如此，即可完成触控面板的操作功能。
须注意者，上述已知电路除了使用扫描线(Select)来驱动晶体管外，还需额外增加一组偏压控制端(Bias)来提供电压。如此，将造成触控面板的电路驱动设计、与线路的走线变得过于复杂，导致生产成本提高的结果。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的之一在提供一种触碰式面板与一种适用于触碰式面板的触碰感应电路。
本发明的目的之一是在减少触碰式感应电路线路布局的复杂度。
本发明的目的之一是在减少触碰式感应电路线路布局的面积。
本发明的目的之一是在降低触碰式感应电路线路的降低生产成本。
本发明的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、以及一感测元件。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)。该第一电容耦接开关元件的两端。而感测元件则耦接该开关元件一端以形成一节点。当开关元件为开(On)时，该节点形成一参考电压，且该感测元件将根据使用者是否触碰上述预设位置、或触碰上述预设位置的程度而改变该参考电压，以产生一目标电压。
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、以及一感测元件。该开关元件接收一输入信号，且根据一控制信号输出该输入信号。被动元件耦接于开关元件。而感测元件耦接开关元件以形成一节点，接收输入信号且于该节点产生一参考电压，根据使用者触碰该预设位置的压力大小改变该参考电压的大小，以产生一目标电压。
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、一第一电容、以及一第二电容。该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。开关元件由输入端接收一输入信号，由控制端接收一控制信号，根据控制信号决定该开关元件的状态。第一电容的一端耦接该开关元件的输出端，另一端耦接该输入端。而第二电容其一端耦接开关元件的输出端以形成一节点，另一端耦接一共接点(VCOM)。其中，当开关元件的状态为导通时，该节点形成一参考电压，且第二电容将根据使用者是否触碰到该预设位置、或触碰该预设位置的程度而使该参考电压发生变化，以产生一目标电压。
本发明实施例的触碰式面板与其触碰感应电路可利用感测元件(或第二电容)感测使用者触碰(或按压)面板表面的位置，并可利用至少一信号来将感测元件重置。与已知技术相较，本发明实施例的触碰式面板与其触碰感应电路仅需增加一被动元件即可达成感测与重置的功能、线路的布线较单纯，可减少线路配置的复杂度与面积，进而达到降低成本的功效。
附图说明
图1显示已知触控面板电路的示意图。
图2显示一显示装置的示意图。
图3显示本发明一实施例的触碰感应电路的示意图。
图4显示本发明另一实施例的触碰感应电路的示意图。
具体实施方式
以下参考图式详细说明本发明实施例的触碰式面板与其触碰感应电路。
图2是显示一显示装置D的示意图。如该图所示，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P5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(signallines)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，而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人员所熟悉，因此不再赘述。
图3是显示本发明一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像素。
该触碰感应电路20包含有一开关元件SW、一被动元件PD(Passivedevice)、一感测元件SD、以及一计算器A。
该开关元件SW是接收一输入信号IN，且根据一控制信号CO输出输入信号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接收一输入信号IN，且控制端C根据一控制信号CO来决定开关元件SW的状态(如导通与截止)，即决定如何输出该输入信号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接收输入信号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测电路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，改变可变电容之间距(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。
计算器A是用以处理并转换目标电压Vt，以产生一输出电压VOUT。一实施例，计算器A可为一运算放大器(Operation Amplifier，OPA)，其根据节点N1的电压电平变化，即由电压Vref变化至电压Vt，并将此变化放大后产生输出电压VOUT。
请参考图3下方的波形图，时间t1～t2，控制信号CO为低电压电平0且共接点VCOM为高电压电平1时，控制端C根据控制信号CO使开关元件SW截止(OFF)，则为高电压电平1的输入信号IN将经由被动元件PD耦合(coupling)至节点N1。此时输入信号IN的电压值将于被动元件PD与感测元件SD上分压，而使节点N1产生一第一参考电压Vref。此时，参考电压Vref将根据使用者是否触碰到、或触碰对应面板表面的一像素位置的程度发生变化，以产生一目标电压Vt。之后，再由计算器A将变化后的目标电压Vt处理与转换，产生一输出电压VOUT。
而于时间t2～t3，控制信号CO为高电压电平1且共接点VCOM为低电压电平0时，控制端C根据控制信号CO使开关元件SW导通(ON)。结果，输入信号IN将通过开关元件使节点N1存入输入信号IN低电压电平0的电压值，而达成节点N1电压重置(Reset)的效果。
藉由上述的运作，本发明实施例的触碰式面板与其触碰感测电路20可利用感测元件SD感测使用者触碰(或按压)面板表面一位置所产生的物理量，以改变节点N1的电压而感测使用者碰触面板的任一位置，并可利用控制信号CO与输入信号IN的配合而将节点N1的电压重置，进而达成触碰式面板的运作功能。与已知技术相较，本发明实施例的触碰感测电路20仅需增加一被动元件即可达成感测与重置的功能、线路的布线较单纯，可减少线路配置的复杂度与面积，进而达到降低成本的功效。
再者，如图4所示，本发明另一实施例的触碰感测电路20’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。须注意，熟悉本领域的技术人员应当能了解馈通效应的原理，因此不在此重复赘述。
以下举例说明图4的触碰感测电路20’的运作方式。
在时间t0～t1时，输入信号IN为高电压电平1且共接点VCOM为低电压电平0，开关元件SW根据高电压电平1的控制信号CO导通(On)使输入信号IN输出至节点N1。
时间t1～t2时，输入信号IN为低电压电平0且共接点VCOM为高电压电平1时，开关元件SW根据低电压电平0的控制信号CO截止(Off)，则节点N1将会因为馈通效应而产生一参考电压Vref，而参考电压Vref的方程式如下：
Vref＝VIN-(VGH-VGL)*(Cgs/(Clc+Cgs))...(1)
其中，VIN是指输入信号IN的电压；VGH是指控制信号CO为高电压电平1时的电压；VGL是指控制信号CO为低电压电平0时的电压；开关元件SW截止时会发生馈通效应；馈通效应的大小会与Cgs、Clc的电容大小有关。而Clc是指感测元件SD的液晶电容大小；而Cgs是指开关元件SW的寄生电容。
当使用者面板表面的一位置，且该位置是对应于图2的像素区块P的一像素位置时，该像素位置的触碰感测电路20’的感测元件SD将根据使用者触碰该位置的程度(如压力大小)来改变参考电压Vref的大小。藉此，参考电压Vref的电压值会因为感测元件SD(如电容Clc的电容值)改变而得到另一相应变化的Vt电压值，藉由Vref与Vt的变化，即可通过计算器A转换出一输出信号VOUT，以令面板的集成电路(IC)能够抓取节点电压的变化而得知使用者触碰面板的位置，同样可达成布线简单，降低成本的功效。
须注意者，上述输入信号IN与控制信号CO的电压电平设定具有一预设关系。一实施例，输入信号IN与控制信号CO的电压电平可根据面板扫描线扫描信号的前后关系来设定。例如，输入信号IN为第n(n为整数，且小于无限大)条扫描线信号G(n)时，控制信号CO则为第n+1条扫描线信号G(n+1)或第n-1条扫描线信号G(n-1)；另一实施例，输入信号IN与控制信号CO两者同步，例如，输入信号IN与控制信号CO使用同一扫描线信号G(n)。另外，输入信号IN与控制信号CO其中之一、或两者均为扫描线信号；或输入信号IN与控制信号其中之一、或两者是由外部装置产生；当然，输入信号IN或控制信号CO任一可由外部装置产生，而另一信号则可使用面板扫描线信号。
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，本领域的技术人员可进行各种变形或变更，均应落入本发明的权利要求范围。
Claims (17)
1、一种触碰感应电路，其特征在于，其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，接收一输入信号，且根据一控制信号输出所述输入信号；
一被动元件，耦接于所述开关元件；以及
一感测元件，耦接所述开关元件以形成一节点，接收所述输入信号且于所述节点产生一参考电压，根据使用者触碰所述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。
2、如权利要求1所述的触碰感应电路，其特征在于，还包含一计算器，所述计算器接收并转换所述目标电压，以产生一输出电压。
3、如权利要求1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。
4、如权利要求1所述的触碰感应电路，其特征在于，所述输入信号与所述控制信号的电压电平具有一预设关系。
5、如权利要求1所述的触碰感应电路，其特征在于，所述输入信号与所述控制信号其中之一、或两者均为扫描线信号，或所述输入信号与所述控制信号其中之一、或两者是由外部装置产生。
6、如权利要求1或3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。
7、一种触碰感应电路，其特征在于，其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，包含至少一控制端、至少一输入端、及至少一输出端，所述开关元件由输入端接收一输入信号，由控制端接收一控制信号，根据所述控制信号决定所述开关元件的状态；
一第一电容，一端耦接所述开关元件的输出端，另一端耦接所述输入端；以及
一第二电容，其一端耦接所述开关元件的输出端以形成一节点，另一端耦接一共接点；
其中，当所述开关元件的状态为导通时，所述节点形成一参考电压，且所述第二电容将根据使用者是否触碰到所述预设位置、或触碰所述预设位置的程度而使所述参考电压发生变化，以产生一目标电压。
8、如权利要求7所述的触碰感应电路，其特征在于，当所述开关元件的状态为截止时，所述节点形成一预设电压，以达成重置功能。
9、如权利要求7所述的触碰感应电路，其特征在于，还包含一计算器，所述计算器是用以处理并转换所述目标电压，以产生一输出电压。
10、如权利要求7所述的触碰感应电路，其特征在于，所述输入信号与所述控制信号的电压电平设定具有一预设关系。
11、如权利要求7所述的触碰感应电路，其特征在于，所述输入信号与所述控制信号两者同步或为前后顺序的扫描线扫描信号，或所述输入信号与所述控制信号其中之一、或两者均为扫描线信号，或所述输入信号与所述控制信号其中之一、或两者是由外部装置产生。
12、如权利要求7所述的触碰感应电路，其特征在于，所述第二电容为一可变电容。
13、一种触碰式面板，其特征在于，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，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关；
一第一电容，耦接所述开关元件的两端；以及
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。
14、如权利要求13所述的触碰式面板，其特征在于，还包含多个电路区块，所述多个电路区块是用以配合所述多个像素运作。
15、如权利要求13所述的触碰式面板，其特征在于，所述触碰感应电路更包含一计算器，所述计算器是用以处理并转换所述目标电压，以产生一输出电压。
16、如权利要求13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。
17、如权利要求13所述的触碰式面板，其特征在于，所述第一电容为由馈通效应形成的电容。
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