CN101598993B - 触控式屏幕 - Google Patents

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    • G06F3/042—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by opto-electronic means

Abstract

本发明公开了具有偏压线、像素选取线、读取线、光感单元以及读取电路的一种触控式面板，其中偏压线偏压于偏压电平、且读取电路耦接读取线。光感单元包括第一与第二光感开关以及一储存电容。第一光感开关与储存电容串接于读取线与偏压线之间，且第一光感开关的控制端耦接像素选取线。第二光感开关耦接于读取电路与偏压线之间，且其控制端耦接偏压线。读取电路与像素选取线的状态于重置、感光与读取模式三种模式间切换，以藉读取电路的输出端的电平变动反应光感单元的状态。

Description

触控式屏幕
技术领域
本发明涉及触控式面板(touch panel)。 
背景技术
传统技术的触控式面板包括电阻式触控面板(resistive touch panel)、以及电容式触控面板(capacitive touch panel)。然而，传统的电阻式、电容式触控面板的原理为铺设一层感测组件于显示器面板上，不仅工艺复杂，其价格也过于昂贵。此外，传统电阻式、电容式触控面板无法辨识多点触控。 
本发明披露一种低价且可辨识多点触控的触控面板。 
发明内容
本发明披露一种触控式面板，其中包括一偏压线、一像素选取线、一读取线、一光感单元、以及一读取电路。该偏压线偏压于一偏压电平。光感单元包括一第一光感薄膜式晶体管(简称第一光感TFT)、一第二光感薄膜式晶体管(简称第二光感TFT)、以及一储存电容。第一光感TFT的第一端与控制端分别耦接读取线与像素选取线、且其第二端经该储存电容耦接偏压线。第二光感TFT的第一端耦接第一光感TFT的第一端，且其第二端与控制端耦接偏压线。读取电路包括一运算放大器、一反馈电容、一开关以及一复用器。运算放大器的反相输入端耦接读取线。反馈电容与开关并联耦接于运算放大器的反相输入端与输出端之间。复用器负责将一参考电平或上述偏压电平输入运算放大器的非反相输入端。 
本发明的触控式面板以三种模式操作，其中包括，重置模式、感光模式以及读取模式。在重置模式下，像素选取线致能以启动第一光感TFT、读取电路内的上述开关为启动、且复用器输出参考电平至运算放大器的非反相输入端。在感光模式下，像素选取线除能以停止第一光感TFT的动作、读取电路内的上述开关不导通、且复用器输出上述偏压电平至运算放大器的非反相输入端。在读取模式下，像素选取线致能以启动第一光感TFT、读取电路的 上述开关维持关闭、且复用器输出上述参考电平至运算放大器的非反相输入端。触控式面板在读取模式结束时测量运算放大器的输出端的电平变动，以判断该光感单元是否被使用者遮蔽。 
在某些实施方式中，触控式面板包括一偏压线、一像素选取线、一读取线以及一光感单元。该光感单元包括一储存电容、一第一光感开关、以及一第二光感开关。第一光感开关耦接于储存电容与读取线之间，除了于感测到光线时导通外，更由像素选取线控制其导通状态。第二光感开关耦接于读取线与偏压线之间，其控制端由该偏压线偏压。 
附图说明
图1图解本发明的一种实施方式； 
图2A图解本发明的另一种实施方式； 
图2B显示不同操作模式下，图2A的像素选取线Select、开关SW1-SW3的状态；以及 
图3图解本发明触控面板的一种实施方式。 
附图符号说明 
102～光感单元；     104～读取电路； 
202-208～光感单元； 210、212～读取电路； 
214-220～影像像素； 224～数据开关； 
Bias～偏压线； 
C、C1-2～复用器的控制信号； 
Cc1～液晶单元；     Cfb、Cf1-fb2～反馈电容； 
Cst～储存电容； 
Data1-2～读取线； 
M1、M2～光感薄膜式晶体管； 
Mux、Mux1-2～复用器； 
OP、OP1-2～运算放大器； 
Readout、Readout1-2～读取线； 
Select、Select1-2～像素选取线；。 
SW1-SW3、SW11-12～开关；
Vbias～偏压电平； 
Vout、Vout1-out2～运算放大器的输出端电平；以及 
Vref～参考电平。 
具体实施方式
图1图解本发明触控式面板的一种实施方式，其中包括一偏压线(Bias)、一读取线(Readout)、一光感单元102以及一读取电路104。偏压线Bias偏压于一偏压电平Vbias。读取电路104包括一运算放大器OP、一反馈电容Cfb、一第一开关SW1以及一复用器Mux。运算放大器OP具有一反相输入端、一非反相输入端、以及一输出端；反相输入端耦接读取线Readout，且反馈电容Cfb与第一开关SW1并排耦接于运算放大器OP的反相输入端与输出端之间。复用器Mux由控制信号C控制，用来偏压运算放大器OP的非反相输入端于一参考电平Vref或上述偏压电平Vbias。 
光感单元102包括第一光感薄膜晶体管(简称第一光感TFT)M1、第二光感薄膜晶体管(简称第二光感TFT)M2以及储存电容Cst。第一光感TFT M1具有一第一端、一第二端以及一控制端；第一端耦接读取线Readout，第二端经储存电容Cst耦接偏压线Bias，控制端耦接像素选取线Select。第二光感TFT M2包括一第一端、一第二端、以及一控制端；第一端耦接读取线Readout、第二端与控制端耦接偏压线Bias。 
图1所示的触控式面板包括三种操作模式：重置模式、感光模式、以及读取模式。在重置模式下，像素选取线Select致能以启动第一光感TFT M1，控制信号C令复用器Mux输出参考电平Vref至运算放大器OP的非反相输入端，且第一开关SW1为导通。基于运算放大器OP两输入端的虚短路(virtualshort)特性，运算放大器OP的反相输入端电平也维持于参考电平Vref；此参考电平经第一光感TFT M1传递至储存电容Cst，故储存电容Cst所储存电平为(Vref-Vbias)。此外，导通的第一开关SW1将重置反馈电容Cfb、且使运算放大器OP的输出端电平也为参考电平Vref。 
本发明的触控式面板于重置模式后进入感光模式：像素选取线Select除能以除能第一光感TFT M1，控制信号C控制复用器Mux输出偏压电平Vbias至运算放大器OP的非反相输入端，且第一开关SW1为不导通。此时，第一光感TFT M1的导通与否由光线是否照射其上决定。当光感单元102未 被遮蔽(无触碰发生其上)，光线照射且导通第一与第二光感TFT(M1与M2)以形成放电路径供储存电容Cst放电，储存电容Cst内储存的电平因而下降。反之，若光感单元102被遮蔽(有触碰发生其上)，光线未能进入光感TFT(M1与M2)，故无放电路径形成，储存电容Cst所储存的电平维持在(Vref-Vbias)。 
本发明的触控式面板于感光模式后进入读取模式。在读取模式下，像素选取线Select致能以导通第一光感TFT M1，控制信号C控制复用器Mux输出参考电平Vref至运算放大器OP的非反相输入端，且第一开关SW1维持不导通。基于运算放大器OP两输入端的虚短路特性，反相输入端的电平与非反相输入端目前的电平(Vref)相同。在光感单元102未被遮蔽(无触碰发生其上)的例子中，由于储存电容Cst已于感光模式中放电，故其与第一光感TFTM1的耦接端点电平低于参考电平Vref，运算放大器OP的虚短路特性将令反馈电容Cfb补偿提供储存电容Cst的电平以维持运算放大器OP反相输入端电平为参考电平Vref；如此一来，运算放大器OP的输出端电平自参考电平Vref下拉。反之，在光感单元102被遮蔽(有触碰发生其上)的例子中，由于储存电容Cst在感光模式中并未放电，储存电容Cst与第一光感TFT M1的耦接端点电平维持于参考电平Vref，故反馈电容Cfb无须补偿储存电容Cst电平，运算放大器OP的输出端电平维持在参考电平Vref。总结，光感单元102是否被触碰可由运算放大器OP的输出端电平变动得知。当光感单元102被触碰，运算放大器OP的输出端电平维持在参考电平Vref；反之，运算放大器OP的输出端电平低于参考电平Vref。 
图2A图解本案触控式面板的另一种实施方式。与图1相较，图1的复用器Mux技术在图2A由第二与第三开关SW2与SW3实现。图2B显示不同操作模式下，像素选取线Select、开关SW1-SW3的状态；其中高电平为致能/导通，低电平为除能/不导通。在重置模式下，像素选取线Select致能，开关SW1与SW2导通，且开关SW3不导通。在感光模式下，像素选取线Select除能，开关SW1与SW2不导通，且开关SW3导通。在读取模式下，像素选取线Select致能，开关SW1持续不导通，开关SW2切换为导通，且开关SW3切换为不导通。 
在某些实施方式中，第一与第二光感TFT(M1与M2)可由其它组件取代，如光感开关(photo switch)。光感开关于接收到光线时导通，反之则不导通。光感开关也可由其控制端的电平决定导通状态。
在某些实施方式中，任何可感测储存电容Cst的电平变动的电路都可用来实现读取电路104。此类电路于重置模式下重置，以开始累积储存电容Cst所提供的电荷，判断光感单元是否被遮蔽。 
配合上妥善设置像素选取线(如Select)、偏压线(如Bias)、读取线(如readout)、以及读取电路(如电路104，包括运算放大器OP、开关SW1以及反馈电容Cfb)，多个光感单元(如102)可安插于传统显示器面板中以实现触控式面板。适当地驱动像素选取线以及读取电路，触控式面板上每一个光感单元都可被感测，故可实现多点触控的面板。图3图解其中一种实施方式。 
如图3所示，光感单元202-208安插于传统显示器面板上。光感单元202与204属于面板中同一列(row)并且共享一条像素选取线Select1。光感单元206与208属于面板中另一列并且共享一条像素选取线Select2。光感单元202与206属于面板中同一行(column)且共享一条读取线Readout1以及一读取电路210，其中读取电路210包括运算放大器OP1、反馈电容Cfb1、以及复用器Mux1。光感单元204与208属于面板中另一行且共享一条读取线Readout2以及一读取电路212，其中读取电路212包括运算放大器OP2、反馈电容Cfb2、以及复用器Mux2。像素选取线Select1、Select2、...反复循序致能，以将不同列的光感单元的状态于不同时段反应在读取电路(210与212...等)的输出端电平上Vout1、Vout2、...。在此实施方式中，影像像素214-220分别对应光感单元202-208。影像像素214与216与光感单元202与204共享像素选取线Select1。影像像素218与220与光感单元206与208共享像素选取线Select2。每一影像像素包括一液晶单元Cc1以及一数据开关224，且耦接一数据线(如Data1)。举例说明，影像像素214中，数据开关224于像素选取线Select1致能时导通，数据线Data1的数据因而藉数据开关224送入液晶单元Cc1。数据开关224可与光感TFT(光感单元内的TFT)使用相同的薄膜晶体管工艺。 
虽然本发明已以一较佳实施例披露如上，但其并非用以限定本发明，本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的前提下，当可作若干的更改与修饰，因此本发明的保护范围应以本发明的权利要求为准。

Claims (9)

1.一种触控式面板，包括：
一偏压线，偏压于一偏压电平；
一像素选取线；
一读取线；
一光感单元，包括：
一第一光感式薄膜晶体管，具有一第一端、一第二端以及一控制端；该第一光感式薄膜晶体管的第一端耦接该读取线、且其控制端耦接该像素选取线；
一第二光感式薄膜晶体管，具有一第一端、一第二端以及一控制端；该第二光感式薄膜晶体管的第一端耦接该读取线、且其第二端与控制端耦接该偏压线；以及
一储存电容，耦接该第一光感式薄膜晶体管的第二端至该偏压线；以及
一读取电路，包括：
一运算放大器，具有一反相输入端、一非反相输入端以及一输出端；该运算放大器的反相输入端耦接该读取线；
一反馈电容，耦接于该运算放大器的反相输入端与输出端之间；
一开关，耦接于该运算放大器的反相输入端与输出端之间；以及
一复用器，用以输出一参考电平或上述偏压电平至该运算放大器的非反相输入端。
2.如权利要求1所述的触控式面板，在一重置模式下，该像素选取线致能、该开关导通、且该复用器输出该参考电平至该运算放大器的非反相输入端。
3.如权利要求1所述的触控式面板，在一感测模式下，该像素选取线除能、该开关不导通、且该复用器输出上述偏压电平至该运算放大器的非反相输入端。
4.如权利要求1所述的触控式面板，在一读取模式下，该像素选取线致能、该开关不导通、且该复用器输出该参考电平至该运算放大器的非反相输入端，其中该运算放大器的输出端电平用于判断上述光感单元是否被遮蔽。
5.一种触控式面板，包括：
一偏压线；
一像素选取线；
一读取线；以及
一光感单元，包括：
一储存电容；
一第一光感开关，耦接于该储存电容与该读取线之间，并且具有一控制端耦接该像素选取线；以及
一第二光感开关，耦接于该读取线与该偏压线之间，
该储存电容的另一端耦接该偏压线。
6.如权利要求5所述的触控式面板，在一重置模式下，该储存电容于该像素选取线致能时藉该第一光感开关耦接一参考电平；
在一感测模式下，该像素选取线除能；且
在一读取模式下，该储存电容的电平于该像素选取信号致能时经该第一光感开关读出，用以判断该光感单元是否被遮蔽。
7.如权利要求6所述的触控式面板，还包括一读取电路，在该重置模式下重置、并且累积该储存电容所提供的电荷，以判断该光感单元是否被遮蔽。
8.如权利要求7所述的触控式面板，其中该读取电路包括：
一运算放大器，具有一反相输入端、一非反相输入端以及一输出端，其中该反相输入端耦接该读取线；
一反馈电容，耦接于该运算放大器的反相输入端与输出端之间；以及
一开关，耦接于该运算放大器的反相输入端与输出端之间，在该重置模式下导通；以及
一复用器，用以于该重置模式与该读取模式输出一参考电平至该运算放大器的非反相输入端，并且于该感光模式输出该偏压电平至该运算放大器的非反相输入端。
9.如权利要求5所述的触控式面板，还包括对应一数据线的一影像像素，该影像像素包括一液晶单元与一数据开关，其中该数据开关耦接于该数据线与该液晶单元之间、且由上述像素选取线控制。
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