CN103984448B - 光感测电路及其触控显示面板 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光感测电路及其触控显示面板。光感测电路包括一开关晶体管、一感光单元、一转换晶体管及一电压补偿单元。开关晶体管依据一第一栅极信号传送一触控电压至一读取数据线。感光单元接收一第一系统电压及一第二栅极信号以输出一光感测电压。转换晶体管接收一第二系统电压且依据光感测电压提供触控电压。电压补偿单元电性连接感光单元及转换晶体管，且依据一第三栅极信号补偿光感测电压。

Description

光感测电路及其触控显示面板

技术领域

本发明是有关于一种感测电路，且特别是有关于一种光感测电路及其触控显示面板。

背景技术

随着信息技术、无线移动通讯和信息家电的快速发展与应用，为了达到携带更便利、体积更轻巧化以及操作更人性化的目的，许多电子装置已由传统的键盘或滑鼠等输入装置，转变为使用触控面板(touch panel)作为输入装置。其中，显示面板与触控面板的结合使得人机界面的设计具有更高便利性。

当触控面板与显示面板以内建方式结合时，有助于减小电子装置的体积并达到体积薄化的需求。因此，触控面板内建于显示面板的技术已逐渐地受到重视，而且将光学式触控模块(optical touch module)直接内建至显示面板以形成光学式触控显示面板(optical touch display panel)的技术也逐渐地成熟与稳定。

一般而言，内建在显示面板中的光学式触控面板具有多个以矩阵形式排列的光感测电路(photo sensing circuit)，藉以感测是否有触碰事件(touch event)发生。光感测电路会透过光电元件(如光电二极管、光电晶体管)感测入射光的强度，再经由薄膜晶体管(Thin Film Transistor，TFT)转换为电压信号，以判断光学式触控面板是否有触碰事件(touch event)发生。然而，薄膜晶体管在施加偏压的情况下，会有劣化的现象，以致于薄膜晶体管的临界电压会改变。在临界电压改变的情况下，会影响触碰事件的判断，因此如何使薄膜晶体管可正常运作则成为设计光感测电路的一个重点。

发明内容

本发明提供一种光感测电路及其触控显示面板，可避免光感测电路的因晶体管的临界电压的漂移造成运作异常。

本发明的光感测电路，包括一开关晶体管、一感光单元、一转换晶体管及一电压补偿单元。开关晶体管具有一第一端、一第二端及一控制端，其中开关晶体管的第一端电性接收一触控电压，开关晶体管的第二端电性连接一读取数据线，开关晶体管的控制端接收一第一栅极信号。感光单元接收一第一系统电压及一第二栅极信号，且依据第二栅极信号输出一光感测电压。转换晶体管具有一第一端、一第二端及一控制端，其中转换晶体管的第一端接收一第二系统电压，转换晶体管的第二端提供触控电压，转换晶体管的控制端接收光感测电压。电压补偿单元接收一第三栅极信号，且电性连接感光单元及转换晶体管的第二端，用以依据第三栅极信号补偿光感测电压。

本发明的触控显示面板，包括多个扫描线、多个数据线、多个像素、多个读取数据线及多个如上所述的光感测电路。像素电性连接对应的扫描线及对应的数据线。光感测电路，电性连接对应的扫描线及对应的读取数据线，以输出对应的触控电压。

在本发明的一实施例中，第一栅极信号的一第一致能期间早于第二栅极信号的一第二致能期间，第二栅极信号的第二致能期间早于第三栅极信号的一第三致能期间。

在本发明的一实施例中，补偿后的光感测电压等于转换晶体管的一临界电压。

在本发明的一实施例中，电压补偿单元包括一调整晶体管，具有一第一端、一第二端及一控制端，其中调整晶体管的第一端接收光感测电压，调整晶体管的第二端电性连接转换晶体管的第二端，调整晶体管的控制端接收第三栅极信号。

在本发明的一实施例中，光感测电路更包括一电容，电性连接于光感测电压与一参考电压之间。

在本发明的一实施例中，感光单元包括一第一光感测晶体管，具有一第一端、一第二端及一控制端，其中第一光感测晶体管的第一端接收第一系统电压，第一光感测晶体管的第二端输出光感测电压，第一光感测晶体管的控制端接收第二栅极信号。

感光单元包括一第二光感测晶体管及一第三光感测晶体管。第二光感测晶体管具有一第一端、一第二端及一控制端，其中第二光感测晶体管的第一端接收第一系统电压，第二光感测晶体管的控制端接收第二栅极信号。第三光感测晶体管具有一第一端、一第二端及一控制端，其中第三光感测晶体管的第一端电性连接收第二光感测晶体管的第二端，第三光感测晶体管的第二端输出光感测电压，第三光感测晶体管的控制端接收第二栅极信号。

在本发明的一实施例中，感光单元包括一第四光感测晶体管及一第五光感测晶体管。第四光感测晶体管具有一第一端、一第二端及一控制端，其中第四光感测晶体管的第一端接收第一系统电压，第四光感测晶体管的控制端接收光感测电压。第五光感测晶体管具有一第一端、一第二端及一控制端，其中第五光感测晶体管的第一端电性连接收第四光感测晶体管的第二端，第五光感测晶体管的第二端输出光感测电压，第五光感测晶体管的控制端接收第二栅极信号。

第一系统电压为一系统高电压，第二系统电压为一系统低电压。

基于上述，本发明实施例的光感测电路及其触控显示面板，电压补偿单元可依据第三栅极信号调整光感测电压，因此可补偿转换晶体管的临界电压的漂移光，以致于感测电路仍可正常地检测到光触碰笔的触碰。藉此，可避免光感测电路的因晶体管的临界电压的漂移造成运作异常。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。

附图说明

图1A为依据本发明一实施例的触控显示面板的系统示意图。

图1B为依据本发明的一实施例的光感测电路的操作波形示意图。

图2为依据本发明一实施例的光感测电路的电路示意图。

图3为依据本发明一实施例的光感测电路的电路示意图。

图4为依据本发明一实施例的光感测电路的电路示意图。

图5为依据本发明一实施例的光感测电路的电路示意图。

其中，附图标记：

100：触控显示面板 110：扫描线

120：数据线 130：像素

140：读取数据线

150、200、300、400、500：光感测电路

151、151a～151c：感光单元 153、153a：电压补偿单元

CA：电容 CLC：液晶电容

CST：储存电容 F_n～F_n+1：画面期间

G_n～G_n+2：栅极信号

OT1～OT5：光感测晶体管

PS1～PS6：脉冲

TA：开关晶体管

TB：转换晶体管

TC：调整晶体管

TD：数据晶体管

Vcom：共同电压

VH：系统高电压

VL：系统低电压

VOP：光感测电压

VR：参考电压

Vt：触控电压

具体实施方式

图1A为依据本发明一实施例的触控显示面板的系统示意图。请参照图1A，在本实施例中，触控显示面板100包括多个扫描线110、多个数据线120、多个像素130、多个读取数据线140(在此仅绘示单个以说明)、以及多个光感测电路150。其中，扫描线110分别接收一栅极信号(如G_n～G_n+2，n为一正整数)。并且，像素130与光感测电路150的配置方式及比例为用以说明，此可依据本领域的技术人员自行设定，本发明实施例不以此为限。

像素130电性连接对应的扫描线110及对应的数据线120，并且具有数据晶体管TD、储存电容CST及液晶电容CLC。其中，数据晶体管TD的第一端电性连接对应的数据线120，数据晶体管TD的控制端电性连接对应的扫描线110，储存电容CST及液晶电容CLC电性连接于数据晶体管TD的第二端与共同电压Vcom之间。

光感测电路150电性连接对应的扫描线110及对应的读取数据线140以输出对应的触控电压Vt，其中光感测电路150会对应地电性连接三条相邻的扫描线110。光感测电路150包括开关晶体管TA、转换晶体管TB、感光单元151及电压补偿单元153。开关晶体管TA的第一端接收触控电压Vt，开关晶体管TA的第二端电性连接对应的读取数据线140，开关晶体管TA的控制端电性连接对应的扫描线110以接收栅极信号G_n(对应第一栅极信号)。

感光单元151接收系统高电压VH(对应第一系统电压)，并且电性连接对应的扫描线110以接收栅极信号G_n+1(对应第二栅极信号)，其中感光单元151依据栅极信号G_n+1输出光感测电压VOP，亦即感光单元151会依据栅极信号G_n+1及环境光的强度决定光感测电压VOP的电压准位。转换晶体管TB的第一端接收系统低电压VL(对应第二系统电压)，转换晶体管TB的第二端提供触控电压Vt，转换晶体管TB的控制端电性连接感光单元151以接收光感测电压VOP。其中，系统高电压VH及系统低电压VL例如分别为正电压30伏及10伏。

电压补偿单元153接收栅极信号G_n+2(对应第三栅极信号)，且电性连接感光单元151及转换晶体管TB的第二端，以依据栅极信号G_n+2补偿光感测电压VOP。换言之，当电压补偿单元153受控于栅极信号G_n+2而启动时，电压补偿单元153会利用光感测电压VOP且对应转换晶体管TB的临界电压对光感测电压VOP进行调整，以致于转换晶体管TB劣化而造成的临界电压的漂移的影响可因为电压的补偿而被消除。其中，补偿后的光感测电压VOP会先大致等于但低于转换晶体管TB的临界电压，但可能随着时间衰减一固定电压差。

图1B为依据本发明的一实施例的光感测电路的操作波形示意图。请参照图1A及图1B，在各个画面期间(如F_n～F_n+1)中，栅极信号G_n形成脉冲(如PS1、PS4)的期间(对应第一致能期间)例如早于栅极信号G_n+1形成脉冲(如PS2、PS5)的期间(对应第二致能期间)，并且栅极信号G_n+1形成脉冲(如PS2、PS5)的期间例如早于栅极信号G_n+2形成脉冲(如PS3、PS6)的期间(对应第三致能期间)。在画面期间F_n中，假设光感测电路150未检测到光触碰笔的触碰，亦即光感测电压VOP的上升幅度会较小，以致于光感测电压VOP不会超出转换晶体管TB的临界电压Vth1。

在画面期间F_n+1中，光感测电路150会依据栅极信号G_n的脉冲PS1输出触控电压Vt。并且，由于光感测电压VOP不会超出转换晶体管TB的临界电压Vth1，因此光感测电路150所输出的触控电压Vt不会形成脉冲(代表光感测电路150未检测到光触碰笔的触碰)。接着，光感测电路150的感测单元151会依据栅极信号G_n+1的脉冲PS2而导通，以致于光感测电压VOP会等于系统高电压VH(亦即重置感测结果)。在栅极信号G_n+2形成脉冲PS3后，电压补偿单元153会导通，以致于光感测电压VOP会利用触控电压Vt进行调整。由于此时触控电压Vt为电压0，因此光感测电压VOP并未进行调整。

假设光感测电路150在画面期间F_n+1中检测到光触碰笔的触碰，以致于光感测电压VOP会超出转换晶体管TB的临界电压Vth1。在画面期间F_n+2中，光感测电路150会依据栅极信号G_n的脉冲PS4输出形成脉冲的触控电压Vt(代表光感测电路150检测到光触碰笔的触碰)，此时转换晶体管TB会受控于光感测电压VOP而导通。接着，光感测电路150的感测单元151同样会依据栅极信号G_n+1的脉冲PS5而导通，以致于光感测电压VOP会再次等于系统高电压VH(亦即重置感测结果)。在栅极信号G_n+2形成脉冲PS6后，电压补偿单元153会导通，以致于光感测电压VOP会依据触控电压Vt进行调整。由于此时触控电压Vt为系统低电压VL，因此光感测电压VOP会被调低，以对应转换晶体管TB接收到高电压而产生的临界电压的漂移(例如漂移到临界电压Vth2。假设光感测电路150在画面期间F_n+2中仍检测到光触碰笔的触碰，以致于光感测电压VOP会超出转换晶体管TB的临界电压Vth2。

依据上述，由于光感测电压VOP可对应转换晶体管TB的临界电压的漂移进行调整，因此光感测电路150仍可正常地检测到光触碰笔的触碰。藉此，可避免光感测电路100的因晶体管TB的临界电压的漂移造成运作异常。

图2为依据本发明一实施例的光感测电路的电路示意图。请参照图1A及图2，其中相同或相似元件使用相同或相似标号。在本实施例中，光感测电路200大致相同于光感测电路150，但光感测电路200更包括电容CA，电性连接于光感测电压VOP与参考电压VR之间，其中参考电压VR可以是任意的直流电压。

图3为依据本发明一实施例的光感测电路的电路示意图。请参照图1A及图3，其中相同或相似元件使用相同或相似标号。在本实施例中，光感测电路300大致相同于光感测电路150，其不同之处在于感光单元151a及电压补偿单元153a。

感光单元151a包括光感测晶体管OT1(对应第一光感测晶体管)。光感测晶体管OT1的第一端接收系统高电压VH，光感测晶体管OT1的第二端输出光感测电压VOP，光感测晶体管OT1的控制端接收栅极信号G_n+1。电压补偿单元153a包括调整晶体管TC。调整晶体管TC的第一端接收光感测电压VOP，调整晶体管TC的第二端电性连接转换晶体管TB的第二端，调整晶体管TC的控制端接收栅极信号G_n+2。

图4为依据本发明一实施例的光感测电路的电路示意图。

请参照图1A、图3及图4，其中相同或相似元件使用相同或相似标号。在本实施例中，光感测电路400大致相同于光感测电路300，其不同之处在于感光单元151b。感光单元151b包括光感测晶体管OT2(对应第二光感测晶体管)及OT3(对应第三光感测晶体管)。光感测晶体管OT2的第一端接收系统高电压VH，光感测晶体管OT2的控制端接收栅极信号G_n+1。光感测晶体管OT3的第一端电性连接收光感测晶体管OT2的第二端，光感测晶体管OT3的第二端输出光感测电压VOP，光感测晶体管OT3的控制端接收栅极信号G_n+1。

图5为依据本发明一实施例的光感测电路的电路示意图。请参照图1A、图3及图5，其中相同或相似元件使用相同或相似标号。在本实施例中，光感测电路500大致相同于光感测电路300，其不同之处在于感光单元151c。感光单元151c包括光感测晶体管OT4(对应第四光感测晶体管)及OT5(对应第五光感测晶体管)。光感测晶体管OT4的第一端接收系统高电压VH，光感测晶体管OT4的控制端接收光感测电压VOP。光感测晶体管OT5的第一端电性连接收光感测晶体管OT4的第二端，光感测晶体管OT5的第二端输出光感测电压VOP，光感测晶体管OT5的控制端接收栅极信号G_n+1。

综上所述，本发明实施例的光感测电路及其触控显示面板，电压补偿单元可对应转换晶体管的临界电压的漂移调整光感测电压，因此光感测电路仍可正常地检测到光触碰笔的触碰。藉此，可避免光感测电路的因晶体管的临界电压的漂移造成运作异常。

虽然本发明已以实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与修改，故本发明的保护范围当视后附的权利要求保护范围所界定者为准。

Claims (10)

1.一种光感测电路，其特征在于，包括：

一开关晶体管，具有一第一端、一第二端及一控制端，该开关晶体管的该第一端电性接收一触控电压，该开关晶体管的该第二端电性连接一读取数据线，该开关晶体管的该控制端接收一第一栅极信号；

一感光单元，接收一第一系统电压及一第二栅极信号，且依据该第二栅极信号输出一光感测电压；

一转换晶体管，具有一第一端、一第二端及一控制端，该转换晶体管的该第一端接收一第二系统电压，该转换晶体管的该第二端提供该触控电压，该转换晶体管的该控制端接收该光感测电压；以及

一电压补偿单元，接收一第三栅极信号，且电性连接该感光单元及该转换晶体管的该第二端，该电压补偿单元受控于该第三栅极信号而启动，利用对应该转换晶体管的临界电压对该光感测电压进行补偿；

其中，该第一栅极信号形成脉冲信号的期间早于该第二栅极信号形成脉冲信号的期间，该第二栅极信号形成脉冲信号的期间早于该第三栅极信号形成脉冲信号的期间。

2.如权利要求1所述的光感测电路，其特征在于，该第一栅极信号的一第一致能期间早于该第二栅极信号的一第二致能期间，该第二栅极信号的该第二致能期间早于该第三栅极信号的一第三致能期间。

3.如权利要求1所述的光感测电路，其特征在于，补偿后的该光感测电压等于该转换晶体管的一临界电压。

4.如权利要求1所述的光感测电路，其特征在于，该电压补偿单元包括：

一调整晶体管，具有一第一端、一第二端及一控制端，该调整晶体管的该第一端接收该光感测电压，该调整晶体管的该第二端电性连接该转换晶体管的该第二端，该调整晶体管的该控制端接收该第三栅极信号。

5.如权利要求1所述的光感测电路，其特征在于，还包括：

一电容，电性连接于该光感测电压与一参考电压之间。

6.如权利要求1所述的光感测电路，其特征在于，该感光单元包括：

一第一光感测晶体管，具有一第一端、一第二端及一控制端，该第一光感测晶体管的该第一端接收该第一系统电压，该第一光感测晶体管的该第二端输出该光感测电压，该第一光感测晶体管的该控制端接收该第二栅极信号。

7.如权利要求1所述的光感测电路，其特征在于，该感光单元包括：

一第二光感测晶体管，具有一第一端、一第二端及一控制端，该第二光感测晶体管的该第一端接收该第一系统电压，该第二光感测晶体管的该控制端接收该第二栅极信号；以及

一第三光感测晶体管，具有一第一端、一第二端及一控制端，该第三光感测晶体管的该第一端电性连接收该第二光感测晶体管的该第二端，该第三光感测晶体管的该第二端输出该光感测电压，该第三光感测晶体管的该控制端接收该第二栅极信号。

8.如权利要求1所述的光感测电路，其特征在于，该感光单元包括：

一第四光感测晶体管，具有一第一端、一第二端及一控制端，该第四光感测晶体管的该第一端接收该第一系统电压，该第四光感测晶体管的该控制端接收该光感测电压；以及

一第五光感测晶体管，具有一第一端、一第二端及一控制端，该第五光感测晶体管的该第一端电性连接收该第四光感测晶体管的该第二端，该第五光感测晶体管的该第二端输出该光感测电压，该第五光感测晶体管的该控制端接收该第二栅极信号。

9.如权利要求1所述的光感测电路，其特征在于，该第一系统电压为一系统高电压，该第二系统电压为一系统低电压。

10.一种触控显示面板，其特征在于，包括：

多个扫描线；

多个数据线；

多个像素，电性连接对应的扫描线及对应的数据线；

多个读取数据线；以及

多个如权利要求1所述的光感测电路，电性连接对应的扫描线及对应的读取数据线，以输出对应的触控电压。