TWI361375B - Touch panel and control method thereof - Google Patents

Description

1361375 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種面板及其控制方法，特別關於一種 觸控式面板及其控制方法。 【先前技術】 隨著科技不斷的進步，使得各種資訊設備不斷地推陳 出新。其中，以資料輸入設備而言，由於現今之資料處理 量曰益增加，若僅藉由鍵盤或滑鼠輸入資料，並以螢幕輸 出資料，則顯得過於缓慢。 人除了具有視覺及聽覺之外，尚具有觸覺，而隨著感 測器技術不斷的更新突破，使得感觸式感測器成了人與資 訊設備溝通的另一選擇。. 另一方面，傳統的電腦輸入介面（例如鍵盤或滑鼠）對 於不熟悉電腦者來說，於操作上存在一定的困難度，而造 成電腦普及化的障礙之一。為了能夠更直覺式的操作資訊 設備，近來業者及積極的發展觸控式面板(touch panel)。觸 控式面板具有人性化的輸入介面特性，使得任何年齡層的 使用者可直接以手指或觸控筆，選取觸控式面板上的功能 選項-。 習知的一種觸控式面板，是於面板外增加一層觸控薄 膜（outer film)，以感測觸碰位置。然而此種作法將會增加 不少的材料成本，且會降低面板亮度。 近來，業者發展出一種内建式（In cell)的觸控式面板， 6 1361375 八係利用以薄膜電晶體製程製作於面板内的光電晶體 (photonic transistor)來感測受觸碰的位置，其原理是當光電 晶體在受光照射及無受光照射的情況下，會產生不同的訊 唬，因此後端的控制單元可以得知使用者觸碰的位置。 然而，當觸控式面板放置於一外部光源閃爍或是外部 光源微弱的環境中，則易造成觸控式面板產生誤動作，1 光電晶體因光的作用’使其使用週期（life time)亦受到限 制。因此，如何提供―補控式面板及其㈣方法，以延 長使用週期’且不受外界光線干擾而產生誤動作，實屬春 月！J重要課題之一。 【發明内容】 光線課題，本發明之目的為提供-種不受外界 誤動作，且可延長使用週期之觸控式面板 拓達上述目的’本發明係提供—種觸控式面 Γ 一觸控選擇開關、一讀取開關、-感應電容 。觸控選擇開關電性連接讀取開關與感 單元㈣輸出—感應輸 選擇開關時’感應電容根據—觸碰動作而產生一 感應電荷輪出至减庫續取;^關並導通讀取開關，將 1至錢^取早减輸出感應輸出值。 、、疋’為達上述目的，本發明 板，其係至少具有-第-掃描線、-第二描 7 1361375 線及一偏壓線。觸控式面板係包括一晝素單元及一觸控單 疋。晝素單元具有一晝素開關及一晝素感應電容，其中晝 素開關分別與第一掃描線、資料線及晝素感應電容電性連 接。觸控單元具有一觸控選擇開關、一讀取開關及一感應 電谷，其中觸控選擇開關分別與第二掃描線及偏壓線電性 連接。感應電容係與觸控選擇開關及讀取開關電性連接，

並經由觸控選擇開關輸入一第一偏壓訊號且經由讀取開 關輸出一第二偏壓訊號。 ^為達上述目的，本發明係提供另一種觸控式面板，其 係至少具有—資料兼偏壓線、—第—掃描線及-第二掃描 線、觸控式面板包括—晝素開關、一觸控選擇開關及一晝 素感應電★。其中’晝素開關係與第-掃摇線及資料兼偏 、線電!生連接。畫素感應電容係與晝素開關及觸控選擇開 I電f·生連接’並經由晝素開關輸人—第—偏壓訊號且經由 觸控選擇開關輸出一第二偏壓訊號。 為達上述目的’本發明係提供-種觸控式面板之控制 / ’觸控式φ板具有—畫素錢電容及—感應電容。觸 控板之控制方法係包括下列步驟：於一第一時間，傳 ^於Φ ^訊號至感應電容；於—第二時間，由感應電 二偏壓訊號至-感應讀取單元；以及於第二時 專达影像資料訊號至晝素感應電容。 制方目的’本發明係提供另—種觸控式面板之控 控制方法传S3:有一畫素感應電容。觸控式面板之 係匕括下列步驟··於-第-時間，傳送一第-偏 8 1361375 壓訊號至晝素感應電容；於一第二時間，由晝素感應電容 輸出一第二偏壓訊號至一感應讀取單元；以及於一第三時 間，傳送一影像資料訊號至晝素感應電容。 承上所述，因依據本發明之觸控式面板及其控制方 法，係藉由施加外力或人體接觸（導體接觸）於感應電容或 晝素感應電容以改變其電容值，以判別觸控式面板是否受 到觸碰以及得知觸碰位置。與習知技術相較，由於本發明 之觸控式面板不使用光電晶體來作感測，因此可以不受外 部光源的干擾，且電晶體的使用週期亦比光電晶體的使用 週期來得長。 【實施方式】 以下將參照相關圖式，說明依據本發明複數實施例之 觸控式面板及其控制方法，其中相同元件以相同標號表 示。 第一實施例 請參照圖1所示，本發明第一實施例之一觸控式面板 1係包括複數個晝素2、一資料控制迴路11、一掃描控制 迴路12以及一觸碰控制迴路13。資料控制迴路11係藉由 複數資料線Du〜0„11與相對應之晝素2電性連接，而掃描 控制迴路12係藉由複數掃描線Sn〜Sn2與相對應之晝素2 電性連接。其中，m及η係分別為一正整數。 觸碰控制迴路13包括複數感應讀取單元131及一位 置判斷單元132。位置判斷單元132係與感應讀取單元131 1^01375 電I1 生連接’而感應讀取單元131係藉由複數讀取線 與相對應之晝素2電性連接。 晝素2係以陣列方式排列於觸控式面板上，請參照圖 2所不，本發明帛一實施例之畫素2係包括一畫素單元21 及一觸控單元22。 晝素單70 21具有一畫素開關Tu及一晝素感應電容 c、n。晝素開關Tu係與第一掃描線Sn、資料線Dii及畫素 鲁感應電谷cu電性連接。於實施上，畫素感應電容Cn係 包括相互電性連接之一液晶電容Clci及一儲存電容 cSTi。其中，儲存電容Csti電性連接於畫素開關τ”及偏 壓線Bu之間，而液晶電容Clci電性連接於畫素開關I: 及共同電極Vcom之間。 觸控單元22具有一觸控選擇開關Ti2、一讀取開關 及一感應電容cu。其中，觸控選擇開關Τιζ分別與第二掃 描線及偏壓線Bll電性連接（偏壓線上所加的電壓可為 • 直流或交流電壓）。感應電容係與觸控選擇開關Ti2及 讀取開關τη電性連接。其中，感應電容Ci2係包括一液 曰日電谷Clc2及可變電容Ct 〇 請繼續參照圖2所示，感應讀取單元131係與讀取開 關電性連接。於實施上，感應讀取單元131係可為一 積分器。此外，感應讀取單元131係可設置於畫素2或觸 碰控制迴路13内，於本實施例中，係以感應讀取單元131 整合至觸碰控制迴路13為例說明。 於本實施例中’感應讀取單元131係包括一運算放大 1361375 器OP、一運鼻電谷Cfb及一開關L。運算放大器〇p具有 正輸入端、一負輸入端及一輸出端。運算電容電性 連接於運算放大器之負輸入端及輪出端之間，而開關L係 與運算電容Cfb並聯。 承上所述，請再參照圖3所示，本發明第一實施例之 觸控式面板的控制方法係包括步驟W〇i至步驟w〇3。 請同時參照圖4所示，步驟w〇1係於一第一時間 T01，傳送一第一偏壓訊號至感應電容。广在本實施例 中’係經由第一掃描線s12傳送一第二掃描訊號，使得觸 控選擇開關Τι2導通，接著再經由偏壓線Bll及觸控選擇 開關T】2將第一第一偏壓訊號傳送至感應電容匚12。 —另外，值得一提的是，在第一時間T01中，由於運算 =容ffb會儲存前一次掃描所輸出的電荷，因此開關L係 切換訊號線Sl所傳送的切換訊號將其控制為導通 狀態’ Μ使運算電容Cfb進行放電來重置運算電容c作 態。 一當:驟W〇2係於一第二時間T02，由感應電容C12輸出 二第f偏壓訊號％至感應讀取單元131，並傳送一影像資 :二f至晝素感應電容Cu。在本實施例中，係經由第- 舍责 寻 第—知描訊號，使得晝素開關Tu導通。 τη被導通時，—影像資料則經由資料線 導ί的:關Tl:傳送至液晶電容Clci。而在晝素開關Til 經由二時，讀取開關Tl3也會被導通，使得感應電容c12 貝開關Tl3輸出第二偏壓訊號vb至感應讀取單元 1361375 其中感應讀取單元131 之運舁放大器0P之負輸入端

應輸出值V。，其數學式如下：

位置判斷單元132係依據感應讀取單元131輸出之感 應輸出值V。及掃描線之時序訊號，判斷何處之晝素2被 觸碰。 另外，於本實施例中，若觸控式面板1未受到外力作 用時，第一偏壓訊號與第二偏壓訊號Vb相等。相對的， 若觸控式面板1受到外力作用時，第一偏壓訊號與第二偏 壓訊號Vb則相異。在此，所謂的外力作用，是指能狗改 變感應電容cu之電容值的外力。例如是施力改變感應電 容clz於結構上的間隙距離以改變電容值，或是利用人體 的觸碰改變電容cT之電容值。 在實作上’感應電容Cn之結構係可如圖5A及圖5B 所示。觸控式面板1係包括一電晶體基板24、一彩色據光 基板25、一晝素電極26以及一共同電極Vc〇m。其中，感 應電谷Cu係形成於圖示之位置。如圖5A所示，當使用 者把以外力F1於觸控式面板1時，將會改變感應電容C12 之電谷值（改變量為液晶電容CLC2與可變電容cT之電容值 變化量的總和）。 12 上 j/：) 請繼續參照圖5A及圖5β 杏 ^小與電晶體基板24相同時；、電=之 為觸碰判斷之用。此時，只有液晶電 判斷之用(即施壓力才有效)。當共同電極v 碰 5A^ SB), ,ir,saat；mc^； 電谷CT均可作為觸碰判斷之用。 U：2及了蔓 弟二實施你丨 以下，將接著說明依據本發 _ 板及其控制方法。請參昭圖6所一第j施例之觸控式面 一觸Mm / 本發明第二實施例之 11、一掃描控制迴路12J^ 1素 資料控制迴路 k路12以及一觸碰控制迴路13。 5月參照圖7所示，本發明第一會 括一查音_ τ Η第一實施例之一晝素4係包 ^旦素開關τ21 -觸控選擇開關Τ22及—晝素感 C21。畫素開關T21係與第一掃w 、弟碲描線S2】及資料兼偏壓線DB„ 擇門關τ。：：：應電容°21係與畫素開關T21及觸控選 T22 連接，實施上，畫素感應電容％係包 電性連接之一液晶電容cLC2及-儲存電容CsT2。 本實知例中，觸控式面板3更包括與第一實施例相 感應讀取單元131，而其中運算放大H QP之負輸入 端係與觸控選擇開關T22電性連接。 承上所述„月再參照圖8所示，本發明第一實施例之 觸控式面板的控制方法係包括步驟wii至步驟职3。 凊同時參照圖9所示，步驟係於於_第一時間 T1卜係經由第一掃描線S 21傳送-第-掃描訊號，使得晝 13 1361375 素開關τ21導通。此時，藉由_㈣ 偏壓訊號透過晝素開關L傳送至晝素感應電容Γ。 s值、英笛-户私 夺 係經由第二掃描線 S22傳达-第一知插訊號使得觸控選擇開_ : 時，晝素感應電容c21係輸出一第二偏壓訊號 選擇開關τ22而傳送至感庫接 α I b、、'至由觸控 之負輸入端。若晝素未：運算放大器0p 承為應電奋Cn未爻到外力作用時，則

第-偏壓訊號會等於第二偏壓訊號Vr孰知此—技， 當可藉由第-實施例之說明，得知感應讀取單元^作 動情形，於此不再贅述。 卞 步驟W13係於一第三時間T13 ’傳送一影像資料訊 號，係經由第-掃插線s21傳送第__掃描訊號使得晝素開 關Τη導通，並經由資料兼偏壓線DBn及晝素開關Tu傳 送一影像資料訊號至晝素感應電容C21。 此外，本實施例並未限定晝素感應電容^^中之液晶 電容CLC2及儲存電容CST2之連接態樣，除圖7所示為^ 聯之外，亦可如圖10所示係為串聯，又或者如圖u所示 之電性連接關係。 綜上所述，因依據本發明之觸控式面板及其控制方 法，係藉由施加外力或人體接觸（導體接觸）於感應電容或 晝素感應電容以改變其電容值，以判別觸控式面板是否受 到觸碰以及得知觸碰位置。與習知技術相較，由於本發明 之觸控式面板不使用光電晶體來作感測，因此可以不受外 部光源的干擾，且電晶體的使用週期亦比光電晶體的使用 14 1361375 週期來得長。 以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離 本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均 應包含於後附之申請專利範圍中。 【圖式簡單說明】 圖1為顯示本發明第一實施例之觸控式面板之一示意 圖， 圖2為顯示本發明第一實施例之晝素之一示意圖； 圖3為顯示本發明第一實施例之觸控式面板之控制方 法之一示意圖； 圖4為顯示本發明第一實施例之觸控式面板之時序控 制之一示意圖； 圖5A〜圖5B為顯示本發明第一實施例之觸控式面板 之感應電容之結構示意圖； 圖6為顯示本發明第二實施例之觸控式面板之一示意 圖， 圖7為顯示本發明第二實施例之晝素之一示意圖； 圖8為顯示本發明第二實施例之觸控式面板之控制方 法之一示意圖； 圖9為顯示本發明第二實施例之觸控式面板之時序控 制之一示意圖；以及 圖10~圖11為顯示觸控式面板之液晶電容及儲存電容 之連接態樣。 15 1361375 【主要元件符號說明】 1、 3 :觸控式面板 11 :資料控制迴路 12 :掃描控制迴路 13 :觸碰控制迴路 131 :感應讀取單元 132 :位置判斷單元 2、 4 :晝素 . 21 :晝素單元 22 :觸控單元 24:電晶體基板 25 :彩色濾光基板 26 :畫素電極

Bn〜Bml:偏壓線

Cll、Ci2、C21、Cfb、ClCI、ClC2、CsTl、CsT2、Ct :電容

Dll〜Dml :資料線 DBu〜DBml :資料兼偏壓線 FI、F2 :外力 L :開關 OP :運算放大器 仏〜!^ :讀取線 Sll〜Sn2 :掃描線 Sl :切換訊號線 T01、T02、Til、T12、T13 :時間 16 1361375

Til、Ti2、Τπ、T21、T VCQm ·共同電極 vb:第二偏壓訊號 V。：感應輸出值 Vref :參考訊號 22 :電晶體 W01-W03 > W11-W13 ： 步驟

17

Claims (1)

1361375 十、申請專利範園： 1、 一種觸控式面板’包括. 一觸控選擇開關； 一讀取開關，與該觸控選擇開關電性連接； 一感應電容，與該觸控選擇開關及該讀取開關電性連 接；以及 一感應讀取單元，與該讀取開關電性連接，並輸出一 _ 感應輸出值， 其中，導通該觸控選擇開關時，該感應電容根據一觸 碰動作而產生一感應電荷，之後，截止該觸控選擇 開關並導通該讀取開關，將該感應電荷輸出至該感 應讀取單元以輸出該感應輸出值。 2、 如申請專利範圍第1項所述之觸控式面板，其中經由 該觸控選擇開關輸入一第一偏壓訊號且經由該讀取開 • 關輸出一第二偏壓訊號。 3、 如申請專利範圍第2項所述之觸控式面板，其中該感 應讀取單元係依據該第二偏壓訊號以輸出該感廡 值。 ® 如申請專利範圍第2項所述之觸控式面板，其中該第 一偏壓訊號係由一外力施加於該感應電容而轉換^該 第二偏壓訊號。 w 18 一知描控制迴路，係與該觸控選擇開關及該讀取開關 電性連接；以及 觸碰控制迴路，係與該讀取開關電性連接，並依據 該感應輸出值判斷一觸碰位置。 1卜如中請專利範圍第1G項所述之觸控式面板，其中該 觸碰控制迴路包括： 一位置判斷單元，耦接至該感應讀取單元，並依據該 感應輸出值判斷該觸碰位置。 12、一種觸控式面板，至少具有一第一掃描線、一第二掃 描線、一資料線及一偏壓線，該觸控式面板包含： 一晝素單元，具有一畫素開關及一晝素感應電容，其 中該畫素開關分別與該第一掃描線、該資料線及該 晝素感應電容電性連接；以及 • 一觸控單元，具有一觸控選擇開關、一讀取開關及一 感應電容，其中該觸控選擇開關分別與該第二掃描 線及該偏壓線電性連接，該感應電容係與該觸控選 擇開關及該讀取開關電性連接，並經由該觸控選擇 開關輸入一第一偏壓訊號且經由該讀取開關輸出一 第二偏壓訊號。 13、如申請專利範圍第12項所述之觸控式面板，其中該 第一偏壓訊號係由一外力施加於該感應電容而轉換 20 成該第二偏壓訊號。 、如申請專利範圍帛13項所述之觸控式面板，其中該 外力用以改變該感應電容之間隙。 、如申請專利範圍第13項所述之觸控式面板，其中該 外力用以改變該感應電容之電容值。 、如申請專利_第12項所述之觸控式面板，更包括： —掃描控制迴路，係藉由該第-掃描線、該第二掃描 線及該偏壓線與該觸控選擇開關、該讀取開關及該 畫素開關電性連接； 貝料控制迴路’係藉由該資料線與該晝素開關電性 連接；以及 一觸碰控制迴路，與該觸控單S電性連接，.並依據該 第二偏壓訊號以判斷一觸碰位置。 t申明專利㈣第16項所述之觸控式面板，其中該 觸碰控制迴路更包括： 一單元，係電性連接至該讀取開關，該感應 1取早π係依據該第二偏壓訊號以輸出一感應輸出 值0 如申請專利_ 17項所述之觸控式面板，其中該 1361375 感應讀取單i係為一積分器。 19、 如申請專利範圍第17項所述之觸控式面板，其中該 感應讀取單元包括： 一運算放大器，具有一正輸入端、一負輸入端及一輸 出端，其中該負輸入端接收該第二偏壓訊號，該正 輸入端接收一參考訊號，該運算放大器係依據該第 二偏廢訊號及該參考訊號以輸出該感應輸出值； 一運算電容，設置於該運算放大器之該負輸入端及該 輸出端之間；以及 一開關，與該運算電容並聯，並在作動後重置該運算 電容之電荷量。 \· ·, 'V 1 20、 如申請專利範圍第17項所述之觸控式面板，其中該 觸碰控制迴路更包括： 一位置判斷單元，耦接至該感應讀取單元，並依據該 感應輸出值判斷該觸碰位置。 / . 21、 如申請專利範圍餐12項所述之觸控式面板，其中該 晝素感應電容包括相互電性連接之一液晶電容及一 儲存電容。 22、 如申請專利範圍第12項所述之觸控式面板，其中該· 第一偏壓訊號與該第二偏壓訊號係相等或相異。 22 丄北1375 、—種觸控式面板，至少具有一資料兼偏壓線、一第一 掃描線及一第二掃描線，該觸控式面板包含： 一晝素開關，係與該第一掃描線及該資料兼偏壓線電 性連接； 一觸控選擇開關；以及 晝素感應電容，係與該晝素開關及該觸控選擇開關 電性連接’並經由該畫相||輪人__第-偏壓訊號 Φ 且經由該觸控選擇開關輸出一第二偏壓訊號。 24如申請專利範圍第23項所述之觸控式面板，其中該 第一偏壓訊號係由一外力施加於該畫素感應電容而/ ^ 轉換成該第二偏壓訊號。 25、 如申請專利範圍第24項所述之觸控式面板，其中該 外力用以改變該晝素感應電容之間隙。 26、 如中請專利範㈣24項所述之觸 外力用以改變該晝素感應電容之電容值。板其中該 27、 如巾請專利範圍第23項所述之觸控式面板，更包括： 一掃描控制迴路’係藉由該第—掃描線及該第二掃描 線與該晝素開關及觸控選擇開關電性連接； 一身料控制迴路，係藉由該資料兼偏壓線與該書素開 關電性連接；以及 间 23 28 一= 擇開關電性連接’並依 至W就判斷一觸碰位置。 其中該 =二:利^圍第27項所述之觸控式面板， 觸碰控制迴路包括： 一元/電性連接至該觸控選擇開關，該 取早兀係依據該第二偏壓訊號以輸出一感應 29 如申請專·圍第28項所述之觸控式面板， 感應讀取單元係為一積分器。 >'Τ以\ 30、 如申請專利範圍第28項所述之觸控式面板，其中該 感應讀取單元包括： -運异放大器’具有一正輸入端、一負輸入端及一輸 出端，其中該負輸入端接收該第二偏壓訊號，該正） 輸入為接收一參考訊號，該運算放大器係依據該第 二偏壓訊號及該參考訊號以輸出該感應輸出值； —運算電容，設置於該運算放大器之該負輸入端及該 輪出端之間；以及 開關，與該運算電容並聯，並在作動後重置該運算 電容之電荷量。 31、 如申請專利範圍第28項所述之觸控式面板，其中該 24 丄361375 觸碰控制迴路更包括： 一位置判斷單元，電性連接至該感應讀取單元，並依 據該感應輸出值判斷該觸碰位置。 32 33 、如申請專利範圍第23項所述之觸控式面板，其中該 第一偏壓訊號與該第二偏壓訊號係相等或相異。、 、如申請專利範圍第23項所述之觸控式面板，其中該 晝素感應電容包括相互電性連接之一液晶.二 儲存電容。 34 35 > 如申請專利範圍第33項所述之觸控式面板，其中該 液晶電容及該儲存電容係為並聯或串聯。 X 一種觸控式面板之控制方法，該觸控式面板具有一晝 素感應電容及-感應電容，賴控式面板之控制方= 係包括下列步驟： 於-第-時間’傳送—第―偏壓訊號至該感應電容； 於一第二時間，由該感應電容輸出一第二偏壓訊號至 一感應讀取單元；以及 於該第二時間’傳送一影像資料減至該畫素感應電 容。 36、 如申請專利範圍第35項所述之控制方法，其中該第 25 ⑶1375 一偏壓訊號與該第二偏壓訊號係相等或相異。 37、 如申請專利範圍第35項所述之控制方法，其中於該 第二時間，係施加一外力於該感應電容，以使該第一 偏壓訊號轉換成該第二偏壓訊號。 38、 如申請專利範圍第37項所述之控制方法，其中該外 力用以改變該感應電容之間隙。 ， 9如申凊專利範圍第37項所述之控制方法，其中該外 力用以改變該感應電容之電容值。 40、一種觸控式面板之控制方法，該觸控式面板具有一晝 素感應電容，該觸控式面板之控制方法係包括下列步 驟： 於一第一時間，傳送一第一偏壓訊號至該晝素感應電 容； 於一第二時間，由該畫素感應電容輸出一第二偏壓訊 號至一感應讀取單元；以及 於一第三時間，傳送一影像資料訊號至該晝素感應電 容。\ 41如申請專利範圍第4〇項所述之控制方法，其中該第 —偏壓訊號與該第二偏壓訊號係相等或相異。 26 1361375 42、 如申請專利範圍第40項所述之控制方法，其中於該 第二時間.，係施加一外力於該晝素感應電容，以使該 第一偏壓訊號轉換成該第二偏壓訊號。 43、 如申請專利範圍第42項所述之控制方法，其中該外 力用以改變該晝素感應電容之間隙。 44、 如申請專利範圍第42項所述之控制方法，其中該外 力用以改變該晝素感應電容之電容值。 27