觸控式面板與其觸碰感應電路的製作方法
2023-08-08 03:12:56 2
專利名稱：觸控式面板與其觸碰感應電路的製作方法
技術領域：
本發明是關於一種觸控面板電路，特別是關於一種適用於觸控面板的觸 碰感應電路。
背景技術：
一般的觸控面板電路10，如圖1所示，是通過偏壓控制端(Bias)提供 一電壓控制線路的電晶體導通狀態、以對各電容充電。而當使用者碰觸面板 時，電路中部分電容上的電壓值將被改變。接著，利用掃描線(Select)的選 取，讀取面板上任一像素的電流變化，並通過晶片(IC)的控制，將該電流轉換 成電壓。如此，即可完成觸控面板的操作功能。
須注意者，上述已知電路除了使用掃描線(Select)來驅動電晶體外，還 需額外增加一組偏壓控制端(Bias)來提供電壓。如此，將造成觸控面板的電 路驅動設計、與線路的走線變得過於複雜，導致生產成本提高的結果。
發明內容
針對上述問題，本發明的目的之一在提供一種觸碰式面板與一種適用於
觸碰式面板的觸碰感應電路。
本發明的目的之一是在減少觸碰式感應電路線路布局的複雜度。 本發明的目的之一是在減少觸碰式感應電路線路布局的面積。 本發明的目的之一是在降低觸碰式感應電路線路的降低生產成本。 本發明的一實施例提供了一種觸碰式面板。該觸碰式面板包含有多個像
素。每該像素對應面板表面的一預設位置，且其中一像素或多個像素對應一
5觸碰感應電路；而該觸碰感應電路包含有一開關元件、 一第一電容、以及一 感測元件。該開關元件用以根據至少一信號控制該開關元件的開(On)關(Off)。 該第一電容耦接開關元件的兩端。而感測元件則耦接該開關元件一端以形成 一節點。當開關元件為開(On)時，該節點形成一參考電壓，且該感測元件將根 據使用者是否觸碰上述預設位置、或觸碰上述預設位置的程度而改變該參考 電壓，以產生一目標電壓。
本發明的另一實施例提供了一種觸碰感應電路，其對應面板的一像素或 多個像素，且其中任一像素對應該面板表面的任一預設位置，該觸碰感應電 路包含有一開關元件、 一被動元件、以及一感測元件。該開關元件接收一輸 入信號，且根據一控制信號輸出該輸入信號。被動元件耦接於開關元件。而 感測元件耦接開關元件以形成一節點，接收輸入信號且於該節點產生一參考 電壓，根據使用者觸碰該預設位置的壓力大小改變該參考電壓的大小，以產 生一目標電壓。
本發明的另一實施例提供了一種觸碰感應電路，其對應面板的一像素或 多個像素，且其中任一像素對應該面板表面的任一預設位置，該觸碰感應電 路包含有一開關元件、 一第一電容、以及一第二電容。該開關元件包含至少 一控制端、至少一輸入端、及至少一輸出端。開關元件由輸入端接收一輸入 信號，由控制端接收一控制信號，根據控制信號決定該開關元件的狀態。第 一電容的一端耦接該開關元件的輸出端，另一端耦接該輸入端。而第二電容 其一端耦接開關元件的輸出端以形成一節點，另一端耦接一共接點(VCOM)。 其中，當開關元件的狀態為導通時，該節點形成一參考電壓，且第二電容將 根據使用者是否觸碰到該預設位置、或觸碰該預設位置的程度而使該參考電 壓發生變化，以產生一目標電壓。
本發明實施例的觸碰式面板與其觸碰感應電路可利用感測元件(或第二電 容)感測使用者觸碰(或按壓)面板表面的位置，並可利用至少一信號來將感測 元件重置。與已知技術相較，本發明實施例的觸碰式面板與其觸碰感應電路僅需增加一被動元件即可達成感測與重置的功能、線路的布線較單純，可減 少線路配置的複雜度與面積，進而達到降低成本的功效。
圖1顯示已知觸控面板電路的示意圖。
圖2顯示一顯示裝置的示意圖。
圖3顯示本發明一實施例的觸碰感應電路的示意圖。
圖4顯示本發明另一實施例的觸碰感應電路的示意圖。
具體實施例方式
以下參考圖式詳細說明本發明實施例的觸碰式面板與其觸碰感應電路。 圖2是顯示一顯示裝置D的示意圖。如該圖所示，顯示裝置D包含有至 少一像素區塊(pixel region)P與設置於該像素區塊P5側邊的多個電路區塊 C1 C4。該像素區塊P中設有多個掃描線(scan lines)Y與多個信號線(signal lines) X，掃描線Y與信號線X相互交叉，且每一交叉處設有一像素(Pixe1)2。 須注意，電路區塊C1 C4的數目並不限於上述，其可依據設計者的需求 而任意調整；且於圖中為了清楚表達像素2、掃描線Y、與信號線X間的態 樣，而僅繪示一個像素來表示，實作上像素2的數目是對應面板的解析度， 且其中， 一像素2或多個像素2是對應一本發明實施例的觸碰感應電路。當 然，對應觸碰感應電路的像素數目(面板解析度)可依設計者的決定任意調整； 而像素區塊P與電路區塊C1 C4的運作應為本領域的技術人員所熟悉，因此 不再贅述。
圖3是顯示本發明一實施例的觸碰感應電路的示意圖。該觸碰感應電路 20可適用於具有觸碰式面板(Touch Panel)的顯示裝置D，且觸碰感應電路20 的設置是對應上述像素區塊P的一像素2或多個像素2，且任一像素2對應於 面板表面的一預設位置。另外，當使用者觸碰或按壓面板時，將於至少一像
7素2的位置產生一物理量，而觸碰感應電路20即是用以感測該物理量來產生 相應的電信號像素。
該觸碰感應電路20包含有一開關元件SW、 一被動元件PD(Passive device)、 一感測元件SD、以及一計算器A。
該開關元件SW是接收一輸入信號IN，且根據一控制信號CO輸出輸入 信號IN。 一實施例，開關元件SW可為一薄膜電晶體(Thin Film Transistor, TFT)，其包含至少一控制端C、至少一輸入端S1、及至少一輸出端S2。開關 元件SW的輸入端Sl接收一輸入信號IN，且控制端C根據一控制信號CO 來決定開關元件SW的狀態(如導通與截止)，即決定如何輸出該輸入信號IN。 當然，於另一實施例中，開關元件SW亦可為目前其他種類、或未來發展出
的各種具有開關功能的半導體元件。
被動元件PD是耦接於該開關元件SW。 一實施例，被動元件PD可為一 電容， 一端耦接開關元件SW的輸出端S2，另一端耦接輸入端S1;另一實施 例，被動元件PD亦可為目前其他種類的被動元件、或未來發展出的各種被動 元件。
感測元件SD用以感測使用者觸碰(或按壓)面板表面的任一位置時產生的 物理量，並將該物理量轉換為電信號。 一實施例中，感測元件SD可為一可變 電容；另一實施例中，感測元件SD可為目前與未來發展的各種具有感測觸碰 的物理現象功能的元件。
一實施例，感測元件SD —端耦接開關元件SW的輸出端S2以形成一節 點N1，另一端耦接共接點VCOM。於運作時，感測元件SD接收輸入信號IN 且於節點N1產生一參考電壓Vref。當使用者觸碰面板表面的一位置，且該位 置是對應於圖2的像素區塊P的一像素位置時，該像素位置的應觸碰感測電 路20的感測元件SD將根據使用者觸碰該像素位置的程度(如壓力大小)來改 變參考電壓Vref的大小，以產生一目標電壓Vt。舉例說明， 一實施例，若感 測元件SD為一可變電容，則感測元件SD將根據使用者是否碰觸感測元件SD對應的像素位置、或碰觸該像素位置的程度或壓力大小，改變可變電容之間
距(Cellgap)，產生相對應的電容值變化，藉此變化即可使參考電壓Vref產生 相應的變化。
計算器A是用以處理並轉換目標電壓Vt，以產生一輸出電壓VOUT。 一 實施例，計算器A可為一運算放大器(Operation Amplifier, OPA)，其根據節 點N1的電壓電平變化，即由電壓Vref變化至電壓Vt，並將此變化放大後產 生輸出電壓VOUT。
請參考圖3下方的波形圖，時間tl t2，控制信號CO為低電壓電平0且 共接點VCOM為高電壓電平1時，控制端C根據控制信號CO使開關元件SW 截止(OFF)，則為高電壓電平1的輸入信號IN將經由被動元件PD耦合 (coupling)至節點Nl。此時輸入信號IN的電壓值將於被動元件PD與感測元 件SD上分壓，而使節點Nl產生一第一參考電壓Vref。此時，參考電壓Vref
將根據使用者是否觸碰到、或觸碰對應面板表面的一像素位置的程度發生變 化，以產生一目標電壓Vt。之後，再由計算器A將變化後的目標電壓Vt處 理與轉換，產生一輸出電壓VOUT。
而於時間t2 t3，控制信號CO為高電壓電平1且共接點VCOM為低電壓 電平0時，控制端C根據控制信號CO使開關元件SW導通(ON)。結果，輸 入信號in將通過開關元件使節點Nl存入輸入信號in低電壓電平0的電壓值， 而達成節點N1電壓重置(Reset)的效果。
藉由上述的運作，本發明實施例的觸碰式面板與其觸碰感測電路20可利 用感測元件SD感測使用者觸碰(或按壓)面板表面一位置所產生的物理量，以 改變節點Nl的電壓而感測使用者碰觸面板的任一位置，並可利用控制信號 CO與輸入信號IN的配合而將節點Nl的電壓重置，進而達成觸碰式面板的 運作功能。與已知技術相較，本發明實施例的觸碰感測電路20僅需增加一被 動元件即可達成感測與重置的功能、線路的布線較單純，可減少線路配置的 複雜度與面積，進而達到降低成本的功效。再者，如圖4所示，本發明另一實施例的觸碰感測電路20，亦可利用饋通 效應(Feed-through effect),如同在開關元件SW中薄膜電晶體的柵極(控制端 C)與源極(輸出端S2)間耦接一電容Cgs，同樣達成在節點Nl產生一參考電壓 Vref的效果。須注意，熟悉本領域的技術人員應當能了解饋通效應的原理， 因此不在此重複贅述。
以下舉例說明圖4的觸碰感測電路20'的運作方式。
在時間tO tl時，輸入信號IN為高電壓電平1且共接點VCOM為低電壓 電平0，開關元件SW根據高電壓電平1的控制信號CO導通(On)使輸入信號 IN輸出至節點N1。
時間tl t2時，輸入信號IN為低電壓電平0且共接點VCOM為高電壓電 平1時，開關元件SW根據低電壓電平0的控制信號CO截止(Off)，則節點 Nl將會因為饋通效應而產生一參考電壓Vref，而參考電壓Vref的方程式如下
Vre河IN-(VGH-VGL)承(Cgs/(Clc+Cgs)).. .(l)
其中，VIN是指輸入信號IN的電壓；VGH是指控制信號CO為高電壓電 平1時的電壓；VGL是指控制信號CO為低電壓電平0時的電壓；開關元件 SW截止時會發生饋通效應；饋通效應的大小會與Cgs、 Clc的電容大小有關。 而Clc是指感測元件SD的液晶電容大小；而Cgs是指開關元件SW的寄生電 容。
當使用者面板表面的一位置，且該位置是對應於圖2的像素區塊P的一 像素位置時，該像素位置的觸碰感測電路20'的感測元件SD將根據使用者觸 碰該位置的程度(如壓力大小)來改變參考電壓Vref的大小。藉此，參考電壓 Vref的電壓值會因為感測元件SD(如電容Clc的電容值)改變而得到另一相應 變化的Vt電壓值，藉由Vref與Vt的變化，即可通過計算器A轉換出一輸出 信號VOUT，以令面板的集成電路(IC)能夠抓取節點電壓的變化而得知使用者 觸碰面板的位置，同樣可達成布線簡單，降低成本的功效。
須注意者，上述輸入信號IN與控制信號CO的電壓電平設定具有一預設關係。 一實施例，輸入信號IN與控制信號CO的電壓電平可根據面板掃描線 掃描信號的前後關係來設定。例如，輸入信號IN為第n(n為整數，且小於無 限大)條掃描線信號G(n)時，控制信號CO則為第n+l條掃描線信號G(n+1) 或第n-l條掃描線信號G(n-l);另一實施例，輸入信號IN與控制信號CO兩 者同步，例如，輸入信號IN與控制信號CO使用同一掃描線信號G(n)。另外， 輸入信號IN與控制信號CO其中之一、或兩者均為掃描線信號；或輸入信號 IN與控制信號其中之一、或兩者是由外部裝置產生；當然，輸入信號IN或控 制信號CO任一可由外部裝置產生，而另一信號則可使用面板掃描線信號。
以上雖以實施例說明本發明，但並不因此限定本發明的範圍，只要不脫 離本發明的要旨，本領域的技術人員可進行各種變形或變更，均應落入本發 明的權利要求範圍。
權利要求
1、一種觸碰感應電路，其特徵在於，其對應一面板的一像素或多個像素，且一所述像素對應所述面板表面的一預設位置，所述觸碰感應電路包含有一開關元件，接收一輸入信號，且根據一控制信號輸出所述輸入信號；一被動元件，耦接於所述開關元件；以及一感測元件，耦接所述開關元件以形成一節點，接收所述輸入信號且於所述節點產生一參考電壓，根據使用者觸碰所述預設位置的壓力大小改變所述參考電壓的大小，以產生一目標電壓。
2、 如權利要求1所述的觸碰感應電路，其特徵在於，還包含一計算器，所述計算器接收並轉換所述目標電壓，以產生一輸出電壓。
3、 如權利要求l所述的觸碰感應電路，其特徵在於，所述開關元件包含至少一控制端、至少一輸入端、及至少一輸出端，且所述被動元件的一端耦接所述輸出端，另一端耦接所述輸入端或所述控制端。
4、 如權利要求1所述的觸碰感應電路，其特徵在於，所述輸入信號與所述控制信號的電壓電平具有一預設關係。
5、 如權利要求1所述的觸碰感應電路，其特徵在於，所述輸入信號與所述控制信號其中之一、或兩者均為掃描線信號，或所述輸入信號與所述控制信號其中之一、或兩者是由外部裝置產生。
6、 如權利要求1或3所述的觸碰感應電路，其特徵在於，所述被動元件為一電容、或由饋通效應形成的電容。
7、 一種觸碰感應電路，其特徵在於，其對應一面板的一像素或多個像素，且一所述像素對應所述面板表面的一預設位置，所述觸碰感應電路包含有一開關元件，包含至少一控制端、至少一輸入端、及至少一輸出端，所述開關元件由輸入端接收一輸入信號，由控制端接收一控制信號，根據所述控制信號決定所述開關元件的狀態；一第一電容， 一端耦接所述開關元件的輸出端，另一端耦接所述輸入端;以及一第二電容，其一端耦接所述開關元件的輸出端以形成一節點，另一端耦接一共接點；其中，當所述開關元件的狀態為導通時，所述節點形成一參考電壓，且所述第二電容將根據使用者是否觸碰到所述預設位置、或觸碰所述預設位置的程度而使所述參考電壓發生變化，以產生一目標電壓。
8、 如權利要求7所述的觸碰感應電路，其特徵在於，當所述開關元件的狀態為截止時，所述節點形成一預設電壓，以達成重置功能。
9、 如權利要求7所述的觸碰感應電路，其特徵在於，還包含一計算器，所述計算器是用以處理並轉換所述目標電壓，以產生一輸出電壓。
10、 如權利要求7所述的觸碰感應電路，其特徵在於，所述輸入信號與所述控制信號的電壓電平設定具有一預設關係。
11、 如權利要求7所述的觸碰感應電路，其特徵在於，所述輸入信號與所述控制信號兩者同步或為前後順序的掃描線掃描信號，或所述輸入信號與所述控制信號其中之一、或兩者均為掃描線信號，或所述輸入信號與所述控制信號其中之一、或兩者是由外部裝置產生。
12、 如權利要求7所述的觸碰感應電路，其特徵在於，所述第二電容為一可變電容。
13、 一種觸碰式面板，其特徵在於，包含有-多個像素，所述像素對應所述面板表面的一預設位置，且其中一所述像素或多個所述像素對應一觸碰感應電路，所述觸碰感應電路包含有一開關元件，用以根據至少一信號控制所述開關元件的開關；一第一電容，耦接所述開關元件的兩端；以及一感測元件，耦接所述開關元件一端以形成一節點，且當所述開關元件為開時，所述節點形成一參考電壓，且所述感測元件將根據使用者是否觸碰所述預設位置、或觸碰所述預設位置的程度而改變所述參考電壓，以產生一目標電壓。
14、 如權利要求13所述的觸碰式面板，其特徵在於，還包含多個電路區塊，所述多個電路區塊是用以配合所述多個像素運作。
15、 如權利要求13所述的觸碰式面板，其特徵在於，所述觸碰感應電路更包含一計算器，所述計算器是用以處理並轉換所述目標電壓，以產生一輸出電壓。
16、 如權利要求13所述的觸碰式面板，其特徵在於，所述感測元件為一可變電容。
17、 如權利要求13所述的觸碰式面板，其特徵在於，所述第一電容為由饋通 效應形成的電容。
全文摘要
本發明提供一種觸控式面板與其觸碰感應電路，其中，觸碰感應電路包含有一開關元件、一被動元件、以及一感測元件。該開關元件接收一輸入信號，且根據一控制信號輸出該輸入信號。被動元件耦接於開關元件。而感測元件，耦接開關元件以形成一節點，接收輸入信號且於此節點產生一參考電壓，根據使用者觸碰面板的一預設位置的壓力大小來改變該參考電壓。
文檔編號G06F3/041GK101676841SQ200810213149
公開日2010年3月24日 申請日期2008年9月18日 優先權日2008年9月18日
發明者廖文堆, 王文俊, 詹建廷 申請人:勝華科技股份有限公司