CN107436699B - 触控感测电路与内嵌式显示面板 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种触控感测电路与内嵌式显示面板,在内嵌式显示面板的两基板之间设置有电极。触控感测电路包括操作放大器、信号产生电路、电容、比较器与反馈电路。操作放大器的第一输入端耦接至此电极,第二输入端耦接至信号产生电路,在触控感测期间此信号产生电路输出可编程信号。电容耦接在操作放大器的第一输入端与输出端之间。比较器的第一输入端耦接至操作放大器的输出端,第二输入端耦接至参考电压。反馈电路是耦接在比较器的输出端与操作放大器的第一输入端之间。可编程信号不为方波,且在电极与操作放大器之间不具有开关。由于使用可编程信号,操作放大器的输出电压比较不会超出其操作范围,噪声也不会因为开关的操作被折叠至主要的频带。
Description
技术领域
本发明涉及一种显示面板,尤其涉及一种触控感测电路与内嵌式显示面板。
背景技术
内嵌式(in-cell)的显示面板是将触控电极设置在上下基板之间,在显示期间这个触控电极是电性连接至共同电压,配合薄膜晶体管与液晶等元件可用来显示影像。此触控电极也会耦接至一个触控感测电路,用以在触控感测期间侦测触控电极上的电容变化,藉此判断是否有手指在靠近显示面板。
图1是根据现有技术绘示触控感测电路的电路图。请参照图1,触控电极110等效来说具有电容Ct,并通过感测线160耦接至触控感测电路100。触控感测电路100具有电荷降低电路120、电荷增加电路130、操作放大器140、电容C1、比较器150、加法器111与加法器112。电容C1耦接在操作放大器140的反相输入与输出端之间。操作放大器140的非反向输入端耦接至参考电压VH,其具有4伏特。加法器111通过开关SW1耦接至电压VL(例如为0伏特),并通过开关SW2耦接至电荷降低电路120。加法器112与加法器111之间具有开关SW3。其中开关SW1是受控于相位信号φ1,而开关SW2与开关SW3是受控于相位信号φ2。相位信号φ1与相位信号φ2彼此反相且彼此不重叠。具体来说,当开关SW1导通时(开关SW2与开关SW3为截止),电压VL对电容Ct放电。当开关SW2与开关SW3导通时(开关SW1为截止),由于操作放大器140的两个输入端之间虚短路(virtual short),因此电压VH会对电容Ct充电。电荷降低电路120是用来减少电容Ct上的电荷,藉此操作放大器140的输出电压不会超过其操作范围。电容C1与操作放大器140形成一个积分器,而此积分器的输出会由比较器150来与一个参考电压VR比较,而比较器150的输出会通过电荷增加电路130反馈至加法器112。当电压VH对电容Ct充电时,等效来说是施加一个方波至感测线160上。感测线160上可能有许多高频的噪声,通过开关SW1、SW2、SW3的操作,这些噪声在频率域上会被折叠(folded)至主要的频带,如此一来当对比较器150的输出执行带通(band pass)滤波运算时,便无法移除这些噪声。
发明内容
为了解决上述技术问题,本发明公开了一种触控感测电路与内嵌式显示面板,解决噪声被折叠刀主要频带的问题。
本发明的实施例提出一种触控感测电路,用于内嵌式(in-cell)式显示面板。此内嵌式显示面板包括第一基板、第一电极与第二基板。第一电极是设置于第一基板与第二基板之间。触控感测电路包括操作放大器、信号产生电路、电容、比较器与反馈电路。操作放大器具有第一输入端与第二输入端,此第一输入端耦接至第一电极。信号产生电路耦接至操作放大器的第二输入端。电容耦接在操作放大器的第一输入端与输出端之间。比较器的第一输入端耦接至操作放大器的输出端,第二输入端耦接至参考电压。反馈电路耦接在比较器的输出端与操作放大器的第一输入端之间。在触控感测期间,信号产生电路输出可编程信号至操作放大器的第二输入端,可编程信号不为方波,操作放大器的第一输入端与第一电极之间不具有开关。
在一些实施例中,信号产生电路包括数字模拟转换器与波形产生器。数字模拟转换器的输出端耦接至操作放大器的第二输入端。波形产生器耦接至数字模拟转换器的输入端,波形产生器输出数字信号至数字模拟转换器。
在一些实施例中,反馈电路包括数字模拟转换器与加法器。数字模拟转换器的输入端耦接至比较器的输出端。加法器的两个输入端分别耦接至第一电极与数字模拟转换器的输出端,输出端耦接至操作放大器的第一输入端。
在一些实施例中,触控感测电路还包括数字滤波器,耦接至比较器的输出端。
在一些实施例中,上述的可编程信号为三角波信号。
在一些实施例中,在显示期间,第一电极电性连接至共同电压。
以另外一个角度来说,本发明的实施例提出一种内嵌式显示面板,包括第一基板、第二基板、第一电极与上述的触控感测电路。第一电极设置于第一基板与第二基板之间。触控感测电路包括操作放大器、信号产生电路、电容、比较器与反馈电路。操作放大器具有第一输入端与第二输入端,此第一输入端耦接至第一电极。信号产生电路耦接至操作放大器的第二输入端。电容耦接在操作放大器的第一输入端与输出端之间。比较器的第一输入端耦接至操作放大器的输出端,第二输入端耦接至参考电压。反馈电路耦接在比较器的输出端与操作放大器的第一输入端之间。在触控感测期间,信号产生电路输出可编程信号至操作放大器的第二输入端,可编程信号不为方波,操作放大器的第一输入端与第一电极之间不具有开关。
综上所述,本发明实施提出的触控感测电路中,由于使用了可编程信号,因此操作放大器的输出电压比较不会超出其操作范围,另外噪声也不会因为开关的操作被折叠至主要的频带。
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,并配合附图说明书附图作详细说明如下。
附图说明
图1是根据现有技术绘示触控感测电路的电路图。
图2是根据一实施例绘示显示面板的示意图。
图3是根据一实施例绘示触控感测电路的电路图。
图4是根据一实施例绘示比较器的输入端与输出端的信号波形图。
附图标记说明:
100:触控感测电路
110:触控电极
111、112:加法器
120:电荷降低电路
130:电荷增加电路
140:操作放大器
150:比较器
160:感测线
SW1~SW3:开关
VL、VH、VR:电压
C1、Ct:电容
φ1、φ2:相位信号
200:内嵌式显示面板
210:第一基板
212:彩色滤光片
214:电极
216:液晶
218:驱动结构
220:第二基板
230:触控感测电路
301:感测线
310:信号产生电路
311:波形产生器
312:数字模拟转换器
320:反馈电路
321:数字模拟转换器
322:加法器
330:操作放大器
331、332:输入端
333:输出端
340:比较器
341、342:输入端
343:输出端
350:数字滤波器
V1:电压
C2、C3:电容
具体实施方式
关于本文中所使用的“第一”、“第二”、…等,并非特别指次序或顺位的意思,其仅为了区别以相同技术用语描述的元件或操作。另外,关于本文中所使用的“耦接”,可指二个元件直接地或间接地作电性连接。也就是说,当以下描述“第一物件耦接至第二物件”时,第一物件与第二物件之间还可设置其他的物件。
图2是根据一实施例绘示显示面板的示意图。请参照图2,内嵌式显示面板200具有第一基板210与第二基板220。在第一基板210与第二基板220之间设置有彩色滤光片212、多个电极214(亦称第一电极)、液晶216与驱动结构218。电极214是耦接至触控感测电路230。为了简化起见,图2中并没有绘示内嵌式显示面板200的所有元件。
第一基板210与第二基板220的材料例如为玻璃。电极214的材料例如包括氧化铟锡(Indium tin oxide,ITO)、氧化铟锌(indium zinc oxide,IZO)、氧化鍗锡(antimonytin oxide,ATO)、氧化氟锡(fluorine tin oxide,FTO)或其他导电且透明的材料。
驱动结构218中具有多个薄膜晶体管(thin film transistor,TFT),每个薄膜晶体管会耦接至一个像素电极。在显示期间,电极214会电性连接至共同电压,而薄膜晶体管会根据所要显示的影像来驱动像素电极,如此一来电极214与驱动结构218中的像素电极之间会形成特定的电场,藉此控制液晶216的方向。在触控感测期间,触控感测电路230会侦测电极214的电容变化,藉此判断是否有手指(或触控笔)靠近显示面板200。
值得注意的是,图2中的设置仅是一范例,本发明并不在此限。例如,在其他的实施例中电极214也可以设置在液晶216与驱动结构218之间或在驱动结构218之中,并且电极214是电性绝缘于像素电极。本发明也不限制电极214的数目与排列方式。
图3是根据一实施例绘示触控感测电路的电路图。请参照图3,电极214等效来说具有电容C2,通过感测线301耦接至触控感测电路230。触控感测电路230包括信号产生电路310、反馈电路320、操作放大器330、电容C3、比较器340。操作放大器330的第一输入端331(例如为反向端)是耦接至电极214,第二输入端332(例如为非反向端)是耦接至信号产生电路310。电容C3是耦接在操作放大器330的第一输入端331与输出端333之间。比较器340的第一输入端341是耦接至操作放大器330的输出端333,第二输入端342是耦接至参考电压V1。反馈电路320是耦接在比较器340的输出端343与操作放大器330的第一输入端331之间。反馈电路320例如包括数字模拟转换器321与加法器322。数字模拟转换器321的输入端耦接至比较器340的输出端343。加法器322的两个输入端分别耦接至第一电极214与数字模拟转换器321的输出端,而加法器322的输出端耦接至第一输入端331。信号产生电路310例如包括波形产生器311与数字模拟转换器(digital to analog converter,DAC)312。数字模拟转换器312的输入端耦接至波形产生器311,输出端耦接至操作放大器330的第二输入端332。波形产生器311会输出一数字信号至数字模拟转换器312,数字模拟转换器312会根据此数字信号产生对应的信号至第二输入端332。
特别的是,操作放大器330的第一输入端331与电极214之间不具有开关。此外,在触控感测期间,信号产生电路310会输出可编程信号至操作放大器330的第二输入端332。此可编程信号是逐渐地上升与下降,并不为方波,例如可为三角波信号或其他逐渐改变振幅的信号。由于操作放大器330的两个输入端之间为虚短路,因此可编程信号会等效地施加在第一输入端331上,藉此对电容C2充电。电容C3与操作放大器330形成一积分器,而此积分器的输出会由比较器340与参考电压V1(例如为2.5伏特)比较。在此实施例中,当操作放大器330的输出端333上的电压大于参考电压V1时,比较器340会输出逻辑信号“1”,而数字模拟转换器321会根据此逻辑信号产生对应的模拟信号以通过加法器332来等效地减少电容C2上的电荷。另一方面,当操作放大器330的输出端333上的电压小于参考电压V1时,比较器340会输出逻辑信号“0”,而数字模拟转换器321会根据此逻辑产生对应的类比信号以通过加法器322来等效地增加电容C2上的电荷。换言之,反馈电路320、操作放大器330、电容C3与比较器340形成一个三角积分调变器(sigma-delta converter),对应的波形如图4所示,输入端341上的电压会在参考电压V1附近震荡,而输出端343上会形成方波。
请参照回图3,在一些实施例中触控感测电路230还包括数字滤波器350,耦接至比较器340的输出端。值得一提的是,相较于图1所示的现有技术,在图3中操作放大器330与电极214之间并没有开关,即在本实施例中并不是通过开关来对电容C2充电,因此感测线301上的噪声并不会被折叠至主要的频带,如此一来数字滤波器350便可以将这些噪声过滤掉。另一方面,由于在本实施例中是使用较平滑的可编程信号,而不是方波,因此电容C2上的电荷是缓慢地改变,藉此操作放大器330的输出电压比较不会超出其操作范围。相较于图1的现有技术,图3中并不需要设置电荷降低电路。
在此实施例中信号产生电路310是包括了波形产生器311与数字模拟转换器312,但本领域技术人员当可根据信号产生电路310的功能而设计出其他合适的电路。类似地,反馈电路320也不限于数字模拟转换器321与加法器322。
虽然本发明已以实施例公开如上,然其并非用以限定本发明,任何所属技术领域中技术人员,在不脱离本发明的精神和范围内,当可作些许的变动与润饰,故本发明的保护范围当视后附的权利要求所界定者为准。
Claims (6)
1.一种触控感测电路,用于内嵌式式显示面板,该内嵌式显示面板包括一第一基板、一第一电极与一第二基板,该第一电极设置于该第一基板与该第二基板之间,其特征在于,该触控感测电路包括:
一操作放大器,具有第一输入端与一第二输入端,该第一输入端耦接至该第一电极,
一信号产生电路,耦接至该操作放大器的该第二输入端;
一电容,耦接在该操作放大器的该第一输入端与一输出端之间;
一比较器,其第一输入端耦接至该操作放大器的该输出端,第二输入端耦接至一参考电压;以及
一反馈电路,耦接在该比较器的输出端与该操作放大器的该第一输入端之间,
其中在一触控感测期间,该信号产生电路输出一可编程信号至该操作放大器的该第二输入端,该可编程信号不为方波,该操作放大器的该第一输入端与该第一电极之间不具有开关,
其中该可编程信号为一三角波信号,
其中该第一电极等效具有一第二电容,该第二电容的一端耦接至该触控感测电路、另一端接地,
其中该信号产生电路包括:一数字模拟转换器,其输出端耦接至该操作放大器的该第二输入端;以及一波形产生器,耦接至该数字模拟转换器的输入端,该波形产生器输出一数字信号至该数字模拟转换器,而且
其中该反馈电路包括:一数字模拟转换器,其输入端耦接至该比较器的该输出端;以及一加法器,其两个输入端分别耦接至该第一电极与该数字模拟转换器的输出端,输出端耦接至该操作放大器的该第一输入端。
2.如权利要求1所述的触控感测电路,其特征在于,还包括:
一数字滤波器,耦接至该比较器的该输出端。
3.如权利要求1所述的触控感测电路,其特征在于,在一显示期间,该第一电极电性连接至一共同电压。
4.一种内嵌式显示面板,其特征在于,包括:
一第一基板;
一第二基板;
一第一电极,设置于该第一基板与该第二基板之间;以及
一触控感测电路,包括:
一操作放大器,具有第一输入端与一第二输入端,该第一输入端耦接至该第一电极,
一信号产生电路,耦接至该操作放大器的该第二输入端;
一电容,耦接在该操作放大器的该第一输入端与一输出端之间;
一比较器,其第一输入端耦接至该操作放大器的该输出端,第二输入端耦接至一参考电压;以及
一反馈电路,耦接在该比较器的输出端与该操作放大器的该第一输入端之间,
其中在一触控感测期间,该信号产生电路输出一可编程信号至该操作放大器的该第二输入端,该可编程信号不为方波,该操作放大器的该第一输入端与该第一电极之间不具有开关,
其中该可编程信号为一三角波信号,
其中该第一电极等效具有一第二电容,该第二电容的一端耦接至该触控感测电路、另一端接地,
其中该信号产生电路包括:一数字模拟转换器,其输出端耦接至该操作放大器的该第二输入端;以及一波形产生器,耦接至该数字模拟转换器的输入端,该波形产生器输出一数字信号至该数字模拟转换器,而且
其中该反馈电路包括:一数字模拟转换器,其输入端耦接至该比较器的该输出端;以及一加法器,其两个输入端分别耦接至该第一电极与该数字模拟转换器的输出端,输出端耦接至该操作放大器的该第一输入端。
5.如权利要求4所述的内嵌式显示面板,其特征在于,该触控感测电路还包括:
一数字滤波器,耦接至该比较器的该输出端。
6.如权利要求4所述的内嵌式显示面板,其特征在于,在一显示期间,该第一电极电性连接至一共同电压。
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Legal Events
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---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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