專利名稱：光學觸控模塊及光學觸控顯示面板的制作方法
技術領域：
本發(fā)明是有關于一種觸控模塊及觸控顯示面板，且特別是有關于一種光學觸控模 塊及光學觸控顯示面板。
背景技術：
近年來，隨著信息技術、無線行動通訊和信息家電等各項應用的快速發(fā)展，為了達 到更便利、體積更輕巧化，以及更人性化的目的，許多信息產(chǎn)品的輸入裝置已由傳統(tǒng)的鍵 盤或鼠標等轉變?yōu)橛|控面板(touchpanel)，此觸控面板與顯示器結合成觸控面板顯示器 (touch paneldisplay)。在現(xiàn)今一般的觸控面板設計大致可區(qū)分為電阻式、電容式、光學 式、聲波式以及電磁式等。圖1為傳統(tǒng)一光傳感器陣列的電路示意圖。請參照圖1，其繪示中國臺灣專利 第1291237號所公開的光傳感器陣列100，其中光學傳感器陣列100采用In Cell Photo Sensor Touch Panel的方式，亦即光傳感器內(nèi)建于顯示面板。光傳感器陣列100為利用電流 感測的方式，來監(jiān)控每一個光傳感器的電流的變化，進而判斷求出觸控位置。如圖1所示， 光傳感器陣列100包括光敏晶體管111、113、115及117。光敏晶體管111及113受控于掃 描線GLl所傳遞的掃描信號而開啟，光敏晶體管115及117受控于掃描線GL2所傳遞的掃 描信號而開啟。當光敏晶體管111開啟時，光敏晶體管111會依據(jù)所接收到的光線的強弱， 產(chǎn)生不同大小的電流Il至數(shù)據(jù)信號線DL1，而電流Il的大小約為10-20μΑ。由于電流Il 較小，容易受到噪聲的干擾，因此電流Il在經(jīng)放大器模塊10放大后，仍須經(jīng)由放大器模塊 20進行高頻噪聲濾除。此外，若是利用光筆進行觸控，則須經(jīng)由放大器模塊30進行特定頻 率放大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種光學觸控模塊及光學觸控顯示面板，可降低處理單元的成本、降 低線路設計的成本以及提高模擬數(shù)字轉換器的靈敏度。本發(fā)明提出一種光學觸控模塊，適用于具有像素陣列的顯示面板。光學觸控模塊 包括第一光學傳感器、第二光學傳感器及信號處理單元。第一光學傳感器配置于像素陣列 的多個像素的其中之一。第一光學傳感器的第一端及控制端耦接第一掃描線。第二光學傳 感器的第一端耦接第一光學傳感器的第二端并輸出感測電壓，第二光學傳感器的控制端耦 接第二光學傳感器的第一端，第二光學傳感器的第二端接收第一電壓。信號處理單元耦接 第二光學傳感器的第一端，以將感測電壓轉換為觸控信號。在本發(fā)明的一實施例中，光學觸控模塊還包括第三光學傳感器，第三光學傳感器 的第一端及控制端耦接第二掃描線，第三光學傳感器的第二端耦接第二光學傳感器的第一 端。在本發(fā)明的一實施例中，上述的第一光學傳感器、第二光學傳感器及第三光學傳 感器分別為一光敏晶體管。
在本發(fā)明的一實施例中，上述的第二掃描線配置于像素陣列之外。在本發(fā)明的一實施例中，上述的信號處理單元包括電容及放大電路。電容的第一 端耦接第二光學傳感器的第一端。放大電路的輸入端耦接電容的第二端，放大電路的輸出 端輸出觸控信號。在本發(fā)明的一實施例中，上述的放大電路包括放大器、第一電阻及第二電阻。放大 器具有第一輸入端、第二輸入端及輸出端。放大器的輸出端作為放大電路的輸出端，放大器 的第二輸入端接收參考電壓。第一電阻耦接于電容的第二端及放大器的第一輸入端，第一 電阻的第一端作放大電路的輸入端。第二電阻耦接于放大器的第一輸入端及放大器的輸出端。 在本發(fā)明的一實施例中，上述的第一電壓為柵極低電壓。本發(fā)明亦提出一種光學觸控顯示面板，包括顯示面板及如上述的光學觸控模塊。 顯示面板具有一像素陣列基于上述，本發(fā)明的光學觸控模塊及光學觸控顯示面板，第一光學傳感器會與第 二光學傳感器進行分壓產(chǎn)生感測電壓。由于電壓的處理較易于電流的處理，藉此可降低信 號處理單元的成本。為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉實施例，并配合所附圖式 作詳細說明如下。


圖1為傳統(tǒng)一光傳感器陣列的電路示意圖。圖2A為依據(jù)本發(fā)明一實施例的光學觸控顯示面板的電路示意圖。圖2B為圖2A依據(jù)本發(fā)明一實施例的感測電壓VS1、觸碰電壓VTl及掃描信號 SCl-SCm的波形示意圖。圖2C為圖2A依據(jù)本發(fā)明一實施例的信號處理單元221_1的電路示意圖。圖3A為依據(jù)本發(fā)明另一實施例的光學觸控顯示面板的電路示意圖。圖3B為圖3A依據(jù)本發(fā)明另一實施例的感測電壓VSl、觸碰電壓VTl及掃描信號 SCl-SCm+1的波形示意圖。
具體實施例方式圖2A為依據(jù)本發(fā)明一實施例的光學觸控顯示面板的電路示意圖。請參照圖2A，光 學觸控顯示面板200包括像素陣列210、多條掃描線211及多條數(shù)據(jù)線213及光學觸控模塊 220的多個光傳感器(例如光敏晶體管OMl及0M2)，其中像素陣列210、多條掃描線211及 多條數(shù)據(jù)213可視為一顯示面板，并且這些掃描線211及數(shù)據(jù)線213配置于像素陣列210 之中。像素陣列210為一 mXn的像素陣列，m及η為一正整數(shù)。這些掃描線211分別接收 多個掃描信號(如SCl-SCm)。每一像素P至少包括晶體管Μ、儲存電容CS及液晶電容CL。晶體管M的柵極耦接 對應的掃描線211，晶體管M的漏極耦接對應的數(shù)據(jù)線213，晶體管M的源極耦接儲存電容 CS的一端及液晶電容CL的一端。而儲存電容CS的另一端及液晶電容CL的另一端則共同 接收共同電壓Vcom。在本實施例中，是在偶數(shù)行的像素P中配置光敏晶體管0M1，此時η為一偶數(shù)，但在其它實施例中，可在每個像素都配置光敏晶體管0M1、在奇數(shù)行像素配置光敏 晶體管OMl或者每多行像素中的其中一行配置光敏晶體管OMl。以第2行第1列的像素P為例，光敏晶體管OMl的柵極(即控制端)耦接其的漏 極(即第一端)，光敏晶體管OMl的漏極耦接對應的掃描線211，光敏晶體管OMl的源極耦 接光敏晶體管0M2的漏極。在其余配置有光敏晶體管OMl的像素P中，光敏晶體管OMl的 耦接方式皆相似，在此則不再贅述。在同一行像素中的光敏晶體管0M1，其源極會共同耦接 同一光敏晶體管0M2的漏極。光敏晶體管0M2的漏極輸出感測電壓(如VSl及VSx)，光敏 晶體管0M2的柵極耦接其漏極，光敏晶體管0M2的源極耦接柵極低電壓VGL (即第一電壓)， 其中χ為整數(shù)且對應配置光敏晶體管OMl的行數(shù)。在同一行像素中，每一光敏晶體管OMl依據(jù)不同掃描信號而開啟。換言之，第2行 第1列的光敏晶體管OMl依據(jù)掃描信號SCl而開啟，第2行第2列的光敏晶體管OMl依據(jù) 掃描信號SC2而開啟，其余則以些類推，在此則不再贅述。由于每一光敏晶體管OMl依據(jù)不 同掃描信號而開啟，因此在每一行中僅會開啟一顆光敏晶體管0M1。當光敏晶體管OMl開啟時，光敏晶體管OMl會與對應的光敏晶體管0M2串接，以致 于光敏晶體管OMl會與光敏晶體管0M2進行分壓而產(chǎn)生感測電壓(如VSl及VSx)。進一 步來說，在此假設光敏晶體管OMl的電流iD1 = Kl (Vesi-Vt)2,光敏晶體管0M2的電流iD2 = K2 (Ves2-Vt)2,其中Vesi為光敏晶體管OMl的閘源極間的電壓，Kl為光敏晶體管OMl的電流 系數(shù)，Ves2為光敏晶體管0M2的閘源極間的電壓，K2為光敏晶體管0M2的電流系數(shù)，Vt為光 敏晶體管OMl及0M2的臨界電壓。在光敏晶體管OMl開啟時，其柵極接收柵極高電壓VGH，其源極的電壓等于感測 電壓VS，則Vesi = VGH-VS0而光敏晶體管0M2的柵極的電壓等于感測電VS，其源極的電 壓等于柵極低電壓VGL，則Ves2 = VS-VGL0由于光敏晶體管OMl串接光敏晶體管0M2，因 此光敏晶體管OMl的電流iD1會等于光敏晶體管0M2的電流iD2，亦即Kl (VGH-VS-Vt)2 = K2 (VS-VGL-Vt)2。在本實施例，假設光敏晶體管0M2為持續(xù)受光，亦即電流系數(shù)K2會保持不 變。在光敏晶體管OMl受光時，假設此時電流系數(shù)Kl相同于K2，則感測電VS會等于，。 在光敏晶體管OMl不受光時，假設此時電流系數(shù)Kl為電流系數(shù)K2的一半，則感測電壓VS會
^TVGH + V2VGL + (V2-l)Vt。舉例來說，假設柵極高電VGH為24伏特，柵極低電壓VGL λ/2+I
為_6伏特，臨界電壓Vt為0伏特。在光敏晶體管OMl受光時，則感測電壓VS約等于9伏 特；在光敏晶體管OMl不受光時，則感測電壓VS約等于6. 4伏特，亦即下降約2. 6V。在進行觸碰時，面板一定會被遮住而無法接收到光。此時，不受光的光敏晶體管 OMl表示其所在的像素P為被觸碰的像素P，此可由感測電壓(如VSl及VSx)的變化偵測 出來，其中不同的感測電壓對應不同的X軸的位置。并且，依據(jù)開啟的光敏晶體管OMl所接 收的掃描信號(如SCl-SCm)，可定位出對應Y軸的位置。此外，可建立表格記錄各光敏晶體 管OMl是否有受光(亦即是否被觸碰)，以作為判斷觸碰位置的依據(jù)。此外，光學觸控模塊220可包括信號處理單元221_l-221_x。由于在像 素P被觸碰時，感測電壓(如VSl及VSx)會下降，亦即呈現(xiàn)如同負脈波，而信號處理 單元221_l-221_x分別接收感測電壓VS1-VSX，以將形成負脈波的感測電壓轉換為 具有正脈波的觸控信號VTl-VTx。更者，觸控信號VT1-VT2X可經(jīng)由模擬數(shù)字轉換器(analog-to-digitalconverter, ADC)轉換為數(shù)字信號，以供后級的數(shù)字電路判斷之用。圖2B為圖2A依據(jù)本發(fā)明一實施例的感測電壓VSl、觸碰電壓VTl及掃描信號 SCl-SCm的波形示意圖。請參照圖2A及圖2B，在本實施例中，假設第2行第2列的像素P 被觸碰，而第2行的其余像素未被觸碰。在掃描信號SCl致能時(亦即掃描信號SCl處于 柵極高電壓VGH時)，第2行第1列的光敏晶體管OMl與耦接的光敏晶體管0M2進行分壓， 使得感測電壓VSl的電壓準位為電壓VL(即VGH+VGL/2)，而觸控信號VTl的電壓準位保持于0。 在掃描信號SC2致能時，第2行第2列的光敏晶體管OMl與耦接的光敏晶體管0M2進行分
壓，使得感測電壓VSl的電壓準位下降為電壓VD ( 即VGH + √2VGL + (√2-l)Vt/√2+1 )，并且觸
控信號VTl的電壓準位上升至電壓VA，其中VA = VL-VD。在掃描信號SC3致能時，第2行第3列的光敏晶體管OMl與耦接的光敏晶體管0M2 進行分壓，使得感測電壓VSl的電壓準位回復至電壓VL，而觸控信號VTl的電壓準位回復至 0。而其余掃描信號致能時的動作可參照上述，在此則不再贅述。藉此，當?shù)?行的像素P 被遮蓋時(亦即被觸碰)，則觸碰電壓VTl會降低而形成脈波，以此定位出X軸的位置。接 著，再依據(jù)致能的掃描信號(如SCl-SCm)，則可定位出Y軸的位置。而其它配置有光敏晶體 管OMl的像素P被觸碰時的動作與上述說明相似，在此則不再贅述。圖2C為圖2A依據(jù)本發(fā)明一實施例的信號處理單元221_1的電路示意圖。請參照 圖2C，在本實施例中，信號處理單元221_1包括放大器0P、電容Cl、第一電阻Rl及第二電 阻R2。電容Cl的第一端耦接光敏晶體管0M2的漏極以接收感測電壓VS1。第一電阻Rl耦 接于電容Cl的第二端與放大器OP的負輸入端(即第一輸入端)之間。第二電阻R2耦接 于放大器OP的負輸入端與放大器OP的輸出端之間。放大器OP的正輸入端(即第二輸入 端)接收一參考電壓，此參考電壓可以為柵極低電壓VGL或接地電壓。放大器OP的輸出端 輸出觸控信號VTl。依據(jù)上述，放大器0P、第一電阻Rl及第二電阻R2的組合可視為一放大電路，而第 一電阻Rl的第一端如同放大電路的輸入端，而放大器OP的輸出端如同放大電路的輸出端。 其余信號處理單元(如221_x)的結構可參照上述說明，在此則不再贅述。請參照圖2A及圖2B，在畫面期間PFl的顯示期間VD1，掃描信號SCl-SCm會依序 致能。此時，同一行的光敏晶體管OMl會分別開啟，以與耦接的光敏電體0M2進行分壓。因 此，感測電壓(如VSl)的電壓準位會位于電壓VL與VD之間。在畫面期間PFl的垂直空白 (VerticalBlanking)期間VBl，掃描信號SCl-SCm為柵極低電壓VGL。此時，光敏晶體管OMl 皆關閉，因此感測電壓(如VSl)的電壓準位會為柵極低電壓VGL。依據(jù)上述，模擬數(shù)字轉換 器轉換的電壓范圍為電壓VL至柵極低電壓VGL。以下再提一實施例，可使模擬數(shù)字轉換器 轉換的電壓范圍為電壓VL至VD，藉此提高電壓轉換的靈敏度。圖3A為依據(jù)本發(fā)明另一實施例的光學觸控顯示面板的電路示意圖。請參照圖2A 及圖3A，其不同之處在于光學觸控顯示面板300的光學觸控模塊320更包括掃描線311、及 多個光敏晶體管0M3。掃描線311配置于像素陣列210之外，并且接收掃描信號SCm+1。光 敏晶體管0M3的漏極(即第一端)與門極(即控制端)耦接掃描線SCm+1，光敏晶體管0M3 的源極(即第二端)耦接光敏晶體管0M2的漏極。圖3B為圖3A依據(jù)本發(fā)明另一實施例的感測電壓VSl、觸碰電壓VTl及掃描信號SCl-SCm+1的波形示意圖。請參照圖3A及圖3B，在本實施例中，掃描信號SCm+1致能于垂 直空白期間VB1，以致于在垂直空白期間VBl中，光敏晶體管0M3會與光敏晶體管0M2進行 分壓。若光敏晶體管0M3的電氣特性與光敏晶體管OMl相似，則感測電壓(如VSl)的電壓 準位的范圍會位于電壓VL與VD之間，以致于模擬數(shù)字轉換器轉換的電壓范圍則改變?yōu)殡?壓VL至VD。由于電壓VL至VD間的電壓差小于電壓VL至柵極低電壓VGL間的電壓差，因此數(shù) 字轉換器轉換電壓的靈敏度可提高。其中，掃描信號SCm+1可由時序控制器來提供，并且定 義掃描信號SCm+1致能于掃描信號SCm的下降緣，掃描信號SCm+1禁能于掃描信號SCl的 上升緣。值得一提的是，上述實施例的光敏晶體管0M2為繪示配置于光學觸控顯示面板的 下方，但本發(fā)明不以此為限，并且光敏晶體管0M2可配置于光學觸控顯示面板的上方，以便 于感測電壓可透過源極驅(qū)動器(sourcedriver)傳送至信號處理單元以避免線路交錯，或 者信號處理單元整合于源極驅(qū)動器時，源極驅(qū)動器可直接將感測電壓轉換為觸控信號并輸 出。此外，上述掃描線311及光敏晶體管0M3亦可配置于光學觸控顯示面板的上方，以便于 掃描線311接收掃描信號SCm+1，并且可降低光敏晶體管0M3被遮住的可能。綜上所述，本發(fā)明實施例的光學觸控模塊及光學觸控顯示面板，在顯示期間，同一 行的光敏晶體管OMl會依序開啟，以與光敏晶體管0M2進行分壓。藉此，開啟的光敏晶體管 OMl會與光敏晶體管0M2進行分壓而產(chǎn)生感測電壓，而電壓的處理較易于電流的處理，因此 可降低信號處理單元的成本。在垂直空白期間，光敏晶體管0M3會開啟并與光敏晶體管0M2 進行分壓，藉此可降低感測電壓的范圍，以提高模擬數(shù)字轉換器轉換電壓的靈敏度。再者， 上述光敏晶體管0M2、0M3及掃描線311可配置于光學觸控顯示面板的上方，以降低線路設 計的成本。雖然本發(fā)明已以實施例公開如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何所屬技術領域 中具有通常知識者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當可作些許的更動與潤飾，故本發(fā)明 的保護范圍當視前述的權利要求范圍所界定者為準。
權利要求
一種光學觸控模塊，用于具有一像素陣列的一顯示面板，其特征在于，包括一第一光學傳感器，配置于該像素陣列的多個像素的其中之一，該第一光學傳感器的第一端及控制端耦接一第一掃描線；一第二光學傳感器，該第二光學傳感器的第一端耦接該第一光學傳感器的第二端并輸出一感測電壓，該第二光學傳感器的控制端耦接該第二光學傳感器的第一端，該第二光學傳感器的第二端接收一第一電壓；以及一信號處理單元，耦接該第二光學傳感器的第一端，以將該感測電壓轉換為一觸控信號。
2.如權利要求1所述的光學觸控模塊，其特征在于，還包括一第三光學傳感器，該第三 光學傳感器的第一端及控制端耦接一第二掃描線，該第三光學傳感器的第二端耦接該第二 光學傳感器的第一端。
3.如權利要求2所述的光學觸控模塊，其特征在于，該第一光學傳感器、該第二光學傳 感器及該第三光學傳感器分別為一光敏晶體管。
4.如權利要求2所述的光學觸控模塊，其特征在于，該第二掃描線配置于該像素陣列 之外。
5.如權利要求1所述的光學觸控模塊，其特征在于，該信號處理單元包括 一電容，該電容的第一端耦接該第二光學傳感器的第一端；以及一放大電路，該放大電路的輸入端耦接該電容的第二端，該放大電路的輸出端輸出該 觸控信號，該放大電路包括一放大器，具有一第一輸入端、一第二輸入端及一輸出端，其中該放大器的該輸出端作 為該放大電路的輸出端，該放大器的該第二輸入端接收一參考電壓；一第一電阻，耦接于該電容的第二端及該放大器的該第一輸入端，該第一電阻的第一 端作該放大電路的輸入端；以及一第二電阻，耦接于該放大器的該第一輸入端及該放大器的該輸出端。
6.一種光學觸控顯示面板，其特征在于，包括 一顯示面板，具有一像素陣列；以及一光學觸控模塊，包括一第一光學傳感器，配置于該像素陣列的多個像素的其中之一，該第一光學傳感器的 第一端及控制端耦接一第一掃描線；一第二光學傳感器，該第二光學傳感器的第一端耦接該第一光學傳感器的第二端并輸 出一感測電壓，該第二光學傳感器的控制端耦接該第二光學傳感器的第一端，該第二光學 傳感器的第二端接收一第一電壓；以及一信號處理單元，耦接該第二光學傳感器的第一端，以將該感測電壓轉換為一觸控信號。
7.如權利要求6所述的光學觸控顯示面板，其特征在于，該光學觸控模塊還包括一第 三光學傳感器，該第三光學傳感器的第一端及控制端耦接一第二掃描線，該第三光學傳感 器的第二端耦接該第二光學傳感器的第一端。
8.如權利要求7所述的光學觸控顯示面板，其特征在于，該第一光學傳感器、該第二光 學傳感器及該第三光學傳感器分別為一光敏晶體管。2
9.如權利要求7所述的光學觸控顯示面板，其特征在于，該第二掃描線配置于該像素 陣列之外。
10.如權利要求6所述的光學觸控顯示面板，其特征在于，該信號處理單元包括 一電容，該電容的第一端耦接該第二光學傳感器的第一端；以及一放大電路，該放大電路的輸入端耦接該電容的第二端，該放大電路的輸出端輸出該 觸控信號。
11.如權利要求10所述的光學觸控顯示面板，其特征在于，該放大電路包括一放大器，具有一第一輸入端、一第二輸入端及一輸出端，其中該放大器的該輸出端作 為該放大電路的輸出端，該放大器的該第二輸入端接收一參考電壓；一第一電阻，耦接于該電容的第二端及該放大器的該第一輸入端，該第一電阻的第一 端作該放大電路的輸入端；以及一第二電阻，耦接于該放大器的該第一輸入端及該放大器的該輸出端。
全文摘要
一種光學觸控模塊及光學觸控顯示面板。光學觸控模塊包括第一光學傳感器、第二光學傳感器及信號處理單元。第一光學傳感器配置于像素陣列的多個像素的其中之一。第一光學傳感器的第一端及控制端耦接第一掃描線。第二光學傳感器的第一端耦接第一光學傳感器的第二端并輸出感測電壓，第二光學傳感器的控制端耦接第二光學傳感器的第一端，第二光學傳感器的第二端接收第一電壓。信號處理單元耦接第二光學傳感器的第一端，以將感測電壓轉換為觸控信號。
文檔編號G06F3/042GK101907960SQ20101026941
公開日2010年12月8日 申請日期2010年8月30日 優(yōu)先權日2010年8月30日
發(fā)明者廖木山, 藍東鑫, 詹鳳書, 黃天勇 申請人:華映視訊(吳江)有限公司;中華映管股份有限公司