TWI388898B - 觸控式面板 - Google Patents
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Description
本發明係有關於觸控式面板(touch panel)。
傳統技術之觸控式面板包括電阻式觸控面板(resistive touch panel)、以及電容式觸控面板(capacitive touch panel)。然而，傳統的電阻式、電容式觸控面板之原理為鋪設一層感測元件於顯示器面板上，不僅製程複雜，其價格也過於昂貴。此外，傳統電阻式、電容式觸控面板無法辨識多點觸控。
本發明揭露一種低價且可辨識多點觸控的觸控面板。
本發明揭露一種觸控式面板，其中包括一偏壓線、一像素選取線、一讀取線、一光感單元、以及一讀取電路。該偏壓線偏壓於一偏壓電位。光感單元包括一第一光感薄膜式電晶體(簡稱第一光感TFT)、一第二光感薄膜式電晶體(簡稱第二光感TFT)、以及一儲存電容。第一光感TFT之第一端與控制端分別耦接讀取線與像素選取線、且其第二端經該儲存電容耦接偏壓線。第二光感TFT之第一端耦接第一光感TFT之第一端，且其第二端與控制端耦接偏壓線。讀取電路包括一運算放大器、一回授電容、一開關以及一多工器。運算放大器之反相輸入端耦接讀取線。回授電容與開關並聯耦接於運算放大器之反相輸入端與輸出端之間。多工器負責將一參考電位或上述偏壓電位輸入運算
放大器之非反相輸入端。
本發明之觸控式面板以三種模式操作，其中包括，重置模式、感光模式以及讀取模式。在重置模式下，像素選取線致能以啟動第一光感TFT、讀取電路內的上述開關為啟動、且多工器輸出參考電位至運算放大器之非反相輸入端。在感光模式下，像素選取線除能以停止第一光感TFT的動作、讀取電路內的上述開關不導通、且多工器輸出上述偏壓電位至運算放大器之非反相輸入端。在讀取模式下，像素選取線致能以啟動第一光感TFT、讀取電路之上述開關維持關閉、且多工器輸出上述參考電位至運算放大器之非反相輸入端。觸控式面板在讀取模式結束時測量運算放大器之輸出端的電位變動，以判斷該光感單元是否被使用者遮蔽。
在某些實施方式中，觸控式面板包括一偏壓線、一像素選取線、一讀取線以及一光感單元。該光感單元包括一儲存電容、一第一光感開關、以及一第二光感開關。第一光感開關耦接於儲存電容與讀取線之間，除了於感測到光線時導通外，更由像素選取線控制其導通狀態。第二光感開關耦接於讀取線與偏壓線之間，其控制端由該偏壓線偏壓。
第1圖圖解本發明觸控式面板的一種實施方式，其中包括一偏壓線(Bias)、一讀取線(Readout)、一光感單元102以及一讀取電路104。偏壓線Bias偏壓於一偏壓電位
Vbias
。讀取電路104包括一運算放大器OP、一回授電容Cfb
、一第一開關SW1
以及一多工器Mux。運算放大器OP具有一反相輸入端、一非反相輸入端、以及一輸出端；反相輸入端耦接讀取線Readout，且回授電容Cfb
與第一開關SW1
並排耦接於運算放大器OP之反相輸入端與輸出端之間。多工器Mux由控制信號C控制，用來偏壓運算放大器OP之非反相輸入端於一參考電位Vref
或上述偏壓電位Vbias
。
光感單元102包括第一光感薄膜電晶體(簡稱第一光感TFT)M1
、第二光感薄膜電晶體(簡稱第二光感TFT)M2
以及儲存電容Cst
。第一光感TFT M1
具有一第一端、一第二端以及一控制端；第一端耦接讀取線Readout，第二端經儲存電容Cst
耦接偏壓線Bias，控制端耦接像素選取線Select。第二光感TFT M2
包括一第一端、一第二端、以及一控制端；第一端耦接讀取線Readout、第二端與控制端耦接偏壓線Bias。
第1圖所示之觸控式面板包括三種操作模式：重置模式、感光模式、以及讀取模式。在重置模式下，像素選取線Select致能以啟動第一光感TFT M1
，控制信號C令多工器Mux輸出參考電位Vref
至運算放大器OP之非反相輸入端，且第一開關SW1
為導通。基於運算放大器OP兩輸入端之虛短路(virtual short)特性，運算放大器OP之反相輸入端電位亦維持於參考電位Vref
；此參考電位經第一光感TFT M1
傳遞至儲存電容Cst
，故儲存電容Cst
所儲存電位為
(Vref
-Vbias
)。此外，導通的第一開關SW1
將重置回授電容Cfb
、且使運算放大器OP之輸出端電位亦為參考電位Vref
。
本發明之觸控式面板於重置模式後進入感光模式：像素選取線Select除能以除能第一光感TFT M1
，控制信號C控制多工器Mux輸出偏壓電位Vbias
至運算放大器OP之非反相輸入端，且第一開關SW1
為不導通。此時，第一光感TFT M1
的導通與否由光線是否照射其上決定。當光感單元102未被遮蔽(無觸碰發生其上)，光線照射且導通第一與第二光感TFT(M1
與M2
)以形成放電路徑供儲存電容Cst
放電，儲存電容Cst
內儲存的電位因而下降。反之，若光感單元102被遮蔽(有觸碰發生其上)，光線未能進入光感TFT(M1
與M2
)，故無放電路徑形成，儲存電容Cst
所儲存的電位維持在(Vref
-Vbias
)。
本發明之觸控式面板於感光模式後進入讀取模式。於讀取模式下，像素選取線Select致能以導通第一光感TFT M1
，控制信號C控制多工器Mux輸出參考電位Vref
至運算放大器OP的非反相輸入端，且第一開關SW1
維持不導通。基於運算放大器OP兩輸入端的虛短路特性，反相輸入端之電位與非反相輸入端目前的電位(Vref
)相同。在光感單元102未被遮蔽(無觸碰發生其上)的例子中，由於儲存電容Cst
已於感光模式中放電，故其與第一光感TFT M1
之耦接端點電位低於參考電位Vref
，運算放大器OP之虛短路特性將令回授電容Cfb
補償提供儲存電容Cst
之電位以維持運算放大器OP反相輸入端電位為參考電位Vref
；如此一
來，運算放大器OP之輸出端電位自參考電位Vref
下拉。反之，在光感單元102被遮蔽(有觸碰發生其上)的例子中，由於儲存電容Cst
在感光模式中並未放電，儲存電容Cst
與第一光感TFT M1
之耦接端點電位維持於參考電位Vref
，故回授電容Cfb
無須補償儲存電容Cst電位，運算放大器OP之輸出端電位維持在參考電位Vref
。總結，光感單元102是否被觸碰可由運算放大器OP之輸出端電位變動得知。當光感單元102被觸碰，運算放大器OP之輸出端電位維持在參考電位Vref
；反之，運算放大器OP之輸出端電位低於參考電位Vref
。
第2A圖圖解本案觸控式面板的另一種實施方式。與第1圖相較，第1圖之多工器Mux技術在第2A圖由第二與第三開關SW2
與SW3
實現。第2B圖顯示不同操作模式下，像素選取線Select、開關SW1
-SW3
之狀態；其中高準位為致能/導通，低準位為除能/不導通。在重置模式下，像素選取線Select致能，開關SW1
與SW2
導通，且開關SW3
不導通。在感光模式下，像素選取線Select除能，開關SW1
與SW2
不導通，且開關SW3
導通。在讀取模式下，像素選取線Select致能，開關SW1
持續不導通，開關SW2
切換為導通，且開關SW3
切換為不導通。
在某些實施方式中，第一與第二光感TFT(M1
與M2
)可由其他元件取代，如光感開關(photo switch)。光感開關於接收到光線時導通，反之則不導通。光感開關亦可由其控制端之電位決定導通狀態。
在某些實施方式中，任何可感測儲存電容Cst
之電位變動的電路皆可用來實現讀取電路104。此類電路於重置模式下重置，以開始累積儲存電容Cst
所提供的電荷，判斷光感單元是否被遮蔽。
配合上妥善設置像素選取線(如Select)、偏壓線(如Bias)、讀取線(如readout)、以及讀取電路(如電路104，包括運算放大器OP、開關SW1
以及回授電容Cfb
)，複數個光感單元(如102)可安插於傳統顯示器面板中以實現觸控式面板。適當地驅動像素選取線以及讀取電路，觸控式面板上每一個光感單元都可被感測，故可實現多點觸控的面板。第3圖圖解其中一種實施方式。
如第3圖所示，光感單元202-208安插於傳統顯示器面板上。光感單元202與204屬於面板中同一列(row)並且共用一條像素選取線Select1
。光感單元206與208屬於面板中另一列並且共用一條像素選取線Select2
。光感單元202與206屬於面板中同一行(column)且共用一條讀取線Readout1
以及一讀取電路210，其中讀取電路210包括運算放大器OP1
、回授電容Cfb1
、以及多工器Mux1
。光感單元204與208屬於面板中另一行且共用一條讀取線Readout2
以及一讀取電路212，其中讀取電路212包括運算放大器OP2
、回授電容Cfb2
、以及多工器Mux2
。像素選取線Select1
、Select2
、…反覆循序致能，以將不同列的光感單元之狀態於不同時段反應在讀取電路(210與212…等)之輸出端電位上Vout1
、Vout2
、…。在此實施方式中，影像
像素214-220分別對應光感單元202-208。影像像素214與216與光感單元202與204共用像素選取線Select1
。影像像素218與220與光感單元206與208共用像素選取線Select2
。每一影像像素包括一液晶單元Cc1
以及一資料開關224，且耦接一資料線(如Data1
)。舉例說明之，影像像素214中，資料開關224於像素選取線Select1
致能時導通，資料線Data1
的資料因而藉資料開關224送入液晶單元Cc1
。資料開關224可與光感TFT(光感單元內之TFT)使用相同的薄膜電晶體製程。
102‧‧‧光感單元
104‧‧‧讀取電路
202-208‧‧‧光感單元
210、212‧‧‧讀取電路
214-220‧‧‧影像像素
224‧‧‧資料開關
Bias‧‧‧偏壓線
C、C1-2
‧‧‧多工器之控制信號
Cc1
‧‧‧液晶單元
Cfb
、Cfb1-fb2
‧‧‧回授電容
Cst
‧‧‧儲存電容
Data1-2
‧‧‧讀取線
M1
、M2
‧‧‧光感薄膜式電晶體
Mux、Mux1-2
‧‧‧多工器
OP、OP1-2
‧‧‧運算放大器
Readout、Readout1-2
‧‧‧讀取線
Select、Select1-2
‧‧‧像素選取線
SW1
-SW3
、SW11-12
‧‧‧開關
Vbias
‧‧‧偏壓電位
Vout
、Vout1-out2
‧‧‧運算放大器之輸出端電位；以及
Vref
‧‧‧參考電位
第1圖圖解本發明的一種實施方式；第2A圖圖解本發明的另一種實施方式；第2B圖顯示不同操作模式下，第2A圖之像素選取線Select、開關SW1
-SW3
之狀態；以及第3圖圖解本發明觸控面板的一種實施方式。
102‧‧‧光感單元
104‧‧‧讀取電路
Bias‧‧‧偏壓線
C‧‧‧多工器之控制信號
Cfb
‧‧‧回授電容
Cst
‧‧‧儲存電容
M1
、M2
‧‧‧光感薄膜式電晶體
Mux‧‧‧多工器
OP‧‧‧運算放大器
Readout‧‧‧讀取線
Select‧‧‧像素選取線
SW1
‧‧‧開關
Vbias
‧‧‧偏壓電位
Vout
‧‧‧運算放大器之輸出端電位；以及
Vref
‧‧‧參考電位
Claims (9)
- 一種觸控式面板，包括：一偏壓線，偏壓於一偏壓電位；一像素選取線；一讀取線；一光感單元，包括：一第一光感式薄膜電晶體，具有一第一端、一第二端以及一控制端；該第一光感式薄膜電晶體之第一端耦接該讀取線、且其控制端耦接該像素選取線；一第二光感式薄膜電晶體，具有一第一端、一第二端以及一控制端；該第二光感式薄膜電晶體之第一端耦接該讀取線、且其第二端與控制端耦接該偏壓線；以及一儲存電容，耦接該第一光感式薄膜電晶體之第二端至該偏壓線；以及一讀取電路，包括：一運算放大器，具有一反相輸入端、一非反相輸入端以及一輸出端；該運算放大器之反相輸入端耦接該讀取線；一回授電容，耦接於該運算放大器之反相輸入端與輸出端之間；一開關，耦接於該運算放大器之反相輸入端與輸出端之間；以及一多工器，用以輸出一參考電位或上述偏壓電位至該運算放大器之非反相輸入端。
- 如申請專利範圍第1項所述之觸控式面板，在一重 置模式下，該像素選取線致能、該開關導通、且該多工器輸出該參考電位至該運算放大器之非反相輸入端。
- 如申請專利範圍第1項所述之觸控式面板，在一感測模式下，該像素選取線除能、該開關不導通、且該多工器輸出上述偏壓電位至該運算放大器之非反相輸入端。
- 如申請專利範圍第1項所述之觸控式面板，在一讀取模式下，該像素選取線致能、該開關不導通、且該多工器輸出該參考電位至該運算放大器之非反相輸入端，其中該運算放大器之輸出端電位用於判斷上述光感單元是否被遮蔽。
- 一種觸控式面板，包括：一偏壓線；一像素選取線；一讀取線；以及一光感單元，包括：一儲存電容；一第一光感開關，耦接於該儲存電容與該讀取線之間，並且具有一控制端耦接該像素選取線；以及一第二光感開關，耦接於該讀取線與該偏壓線之間。
- 如申請專利範圍第5項所述之觸控式面板，於一重置模式下，該儲存電容於該像素選取線致能時藉該第一光感開關耦接一參考電位；於一感測模式下，該像素選取線除能；且於一讀取模式下，該儲存電容之電位於該像素選取信 號致能時經該第一光感開關讀出，用以判斷該光感單元是否被遮蔽。
- 如申請專利範圍第6項所述之觸控式面板，更包括一讀取電路，於該重置模式下重置、並且累積該儲存電容所提供的電荷，以判斷該光感單元是否被遮蔽。
- 如申請專利範圍第7項所述之觸控式面板，其中該讀取電路包括：一運算放大器，具有一反相輸入端、一非反相輸入端以及一輸出端，其中該反相輸入端耦接該讀取線；一回授電容，耦接於該運算放大器之反相輸入端與輸出端之間；以及一開關，耦接於該運算放大器之反相輸入端與輸出端之間，於該重置模式下導通；以及一多工器，用以於該重置模式與該讀取模式輸出一參考電位至該運算放大器之非反相輸入端，並且於該感光模式輸出該偏壓電位至該運算放大器之非反相輸入端。
- 如申請專利範圍第5項所述之觸控式面板，更包括對應一資料線的一影像像素，該影像像素包括一液晶單元與一資料開關，其中該資料開關耦接於該資料線與該液晶單元之間、且由上述像素選取線控制。
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