專利名稱：壓感電容感測器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種薄膜晶體管感測器(TFT sensor),特別是涉及一種壓力 感應(yīng)電容(pressure-induced varied capacitance );專月莫晶體管感觀寸器。
背景技術(shù)：
將觸控面板(touchpanel)整合于液晶顯示器(LCD)不但可增進使用 者進行便利、快速的輸入，且可提供互動的存取功能，因此已逐漸應(yīng)用于一 些便攜式電子裝置中，例如移動電話、個人數(shù)字助理(PDA)或筆記型計算 機。
在傳統(tǒng)顯示器中，觸控面板附著于顯示器的前方。此種裝配方法較復(fù)雜、 較重且顯示穿透度不佳。為了改善這些缺點，有人提出另一種技術(shù)，于液晶 顯示器的薄膜晶體管結(jié)構(gòu)中嵌入感測器陣列。
在感測器領(lǐng)域中，亟需提出一種新穎的觸控面板，特別是一種具感測像 素電路結(jié)構(gòu)的感測器，其不但能夠捕獲清晰的影像，且能更進一步將觸控面 板加以簡化及整合。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一提出 一種壓感電容感測器，其可內(nèi)嵌于觸控面板并整 合至顯示器中，用以確切得知手指或其它物體的位置。
根據(jù)上述的目的，本發(fā)明提供一種壓感電容感測器。主動矩陣區(qū)域內(nèi)含 排列成矩陣形式的多個感測像素電路。掃描線及讀取線位于主動矩陣區(qū)域并 相互交叉于感測像素電路。每一感測像素電路包含一碰觸電容， 一儲存薄膜 晶體管(TFT)其根據(jù)前一掃描線以儲存電荷，及一讀取TFT其根據(jù)現(xiàn)在掃 描線以讀取碰觸電容的電壓。根據(jù)一實施例，掃描驅(qū)動器逐一驅(qū)動掃描線； 讀取電路分析來自主動矩陣區(qū)域的模擬信號，并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。影像 處理電路則用以確認物體的位置及其影像。


圖l顯示本發(fā)明實施例的一的薄膜晶體管(TFT)手指感測器的系統(tǒng)方塊圖。
圖2顯示圖1中本發(fā)明實施例的感測像素電路的結(jié)構(gòu)。
圖3顯示圖1的讀取電路的實施例。
圖4顯示第2-3實施例中的信號時序圖。
圖5顯示本發(fā)明實施例的一的手指感測方法的流程圖。
附圖符號說明
10 主動矩陣區(qū)域
102 感測l象素電路
12 掃描驅(qū)動器
14 讀取電^各
141 復(fù)用器
143 比較器
147 積分電^各
16 影像處理電路
18 數(shù)據(jù)驅(qū)動器
182 數(shù)據(jù)線
51-55 感測方法的步驟
TFT1 顯示像素電路的TFT
TFT2 讀取TFT
TFT3 儲存TFT
C 節(jié)點
Clc、 Cst顯示像素電路的電容
Ctouch 碰觸電容
Ob 反饋電容
vref 參考電壓
ve。m 共通電壓
M 重置晶體管
具體實施例方式
壓感電容感測器是感測器陣列的其中 一種，其利用電容值與面板間距離 成反比的原理，用以檢測手指是否碰觸到面板。例如，當手指壓迫面板造成 面板間距離變小時，其電容值將會增大。
圖l顯示本發(fā)明實施例的一的薄膜晶體管(TFT)手指感測器(或壓感 電容感測器)的系統(tǒng)方塊圖。在本實施例中，此TFT手指感測器內(nèi)嵌于觸控 面板并整合至顯示器(未顯示)，例如液晶顯示器。本實施例的"手指"感測 器雖用以捕獲手指的影像，然而，本發(fā)明的感測器并不限定于僅捕獲手指的 影像，其它物體也都可以適用。
在圖1中，主動矩陣區(qū)域10包含排列成矩陣形式的多個感測像素電路 (sensor pixel circuit)(或感測像素胞)102,用以檢測手指。主動矩陣區(qū)域 IO還含有多個顯示像素電路(display pixel circuit)(未顯示于圖中)，其中， 一部分的顯示像素電路與感測像素電路互相整合在一起。實務(wù)上，感測像素 電路的數(shù)目一般會小于顯示像素電路的數(shù)目。在主動矩陣區(qū)域10內(nèi)，多條 水平掃描線及多條垂直讀取線互相交叉于感測像素電路102。掃描驅(qū)動器12 依序逐一選擇掃描線以掃描感測像素電路102，使得每一時間中，啟動一條 掃描在線的感測像素電路102。讀取電路14分析來自主動矩陣區(qū)域10的模 擬信號輸出，并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。通過讀取線選擇信號，主動矩陣區(qū)域 IO的模擬信號逐一被選擇輸出。接著，經(jīng)轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號被送至影像處理電 路16,用以確認一或多個手指的位置及其影像。數(shù)據(jù)驅(qū)動器18通過數(shù)據(jù)線 182驅(qū)動顯示像素電路，用以顯像于液晶顯示器上。
圖2顯示圖1中本發(fā)明實施例的感測像素電路102的結(jié)構(gòu)。為便于說明 起見，附圖中僅顯示兩個感測像素電路102,其它的感測像素電路102也具 有相同結(jié)構(gòu)。附圖中還顯示出顯示像素電路(display pixel circuit),其由薄 膜晶體管TFT1、電容器Clc、電容器Cst所組成。在本實施例中，顯示像素 電路及感測像素電路共享掃描線，然而數(shù)據(jù)線(例如數(shù)據(jù)線[QJ)則是專用 于顯示像素電路以作為顯示之用，讀取線(例如讀取線[Cm])則專用于感測 像素電路以作為感測之用。
每一個感測像素電路102包含一儲存TFT( TFT3 )、 一讀取TFT( TFT2 )、 一碰觸電容Ct。uch,其連接關(guān)系如圖所示。掃描線連接至同一列的所有感測 像素電路102的讀取TFT(TFT2);在此圖例中，掃描線[Rn+!]連接至第(n+l)列的感測像素電路102的讀取TFT ( TFT2 )。前一掃描線連接至目前列的所 有相對應(yīng)感測像素電路102的儲存TFT (TFT3);在此圖例中，掃描線[ig 連接至第(n+l)列的感測像素電if各102的儲存TFT ( TFT3 )。讀取線連接至同 一行的所有相對應(yīng)感測像素電路102;在此圖例中，讀取線[Cm]連接至第m 行的感測像素電路102。
在圖2中，讀取TFT (TFT2)的源漏極之一電連接至相對應(yīng)的讀取線 [Cm],其柵極電連接至同一列相對應(yīng)的掃描線[Rnw],其另一源漏極則于電荷 節(jié)點C電連接至儲存TFT ( TFT3 )及碰觸電容Ctouch。儲存TFT ( TFT3 )的 源漏極之一于節(jié)點C電連接至讀取TFT ( TFT2 )，其柵極電連接至前一列相 對應(yīng)的掃描線[RJ，其另 一源漏極則電連接至同 一列相對應(yīng)的掃描線[Rnw]。 碰觸電容Ct。uch的其中一電極電連接至節(jié)點C,而另一電極則電連接至一共 通電壓Ve。m。
圖3顯示圖1的讀取電路14的實施例。與各行感測像素電路102相對 應(yīng)的各個讀取線連接并輸入至積分電路(例如積分運算放大器)147。反饋 電容Qb連接于積分運算放大器147的輸出端及反相輸入端之間，其非反相 輸入端則連接至一預(yù)設(shè)重置電壓VA。重置晶體管M的源極及漏極分別跨接 于反饋電容Qb的兩端，其柵極則連接至重置信號。積分運算放大器147的 輸出連接并輸入至復(fù)用器141。通過讀取線選擇信號，使得其中一個積分運 算放大器147的輸出通過復(fù)用器141;該通過的模擬信號與一參考信號Vref 經(jīng)由一比較器143作比較后，產(chǎn)生一 N-位輸出的數(shù)字信號。在其中一實施 例中，比較器143的輸出具有單一位(亦即，N=l),用以表示被手指碰觸或 者未被手指碰觸。比較器143的輸出更饋至影像處理電路16作進一步的處 理。
圖4顯示圖2-3實施例中的信號時序圖。此時序圖例示第n列的掃描 當驅(qū)動掃描線[RJ時，讀取線選擇信號[d]-[CJ依序被驅(qū)動(asserted),使得 各行感測像素電路102的輸出依序被讀取電路14所讀取。重置信號[n]則于 掃描線[Rn]的掃描最后^L驅(qū)動，用以將積分運算放大器147的輸出經(jīng)由重置 晶體管M而重置為VA,使得積分運算放大器147準備進行下一線掃描的積 分運作。
以下將以圖4來說明圖2-3手指感測器的運作。當?shù)趎列掃描線[Rn]被 驅(qū)動時，位于下一列(亦即，第n+l列)的儲存TFT (TFT3)被開啟(on)，使得電荷QC被儲存于碰觸電容Ct。uch中。由于第n+l列的掃描線[Rnw]尚未 被驅(qū)動，因此使得節(jié)點C的電壓為柵極低(gate-low)電壓VGL。電荷QC 柵極低電壓VGL的關(guān)系如下 QC = Ctouch * VGL
其中，被手指碰觸的碰觸電容Ct。uch值比未被手指碰觸的碰觸電容大。
接下來，當下一掃描線[Rn+d被驅(qū)動時，第n+l列的讀取TFT ( TFT2 ) 被開啟(on),則節(jié)點C的電壓將通過讀取TFT (TFT2)而被讀取，并由積 分運算放大器147進行積分，積分輸出結(jié)果V。ut如下
Vout=VA+ ,c^
通過相異的碰觸電容Ct。uch值所產(chǎn)生的相異輸出V。ut,因而可以得知被
手指碰觸或者未被手指碰觸。
圖5顯示本發(fā)明實施例之一的手指感測方法的流程圖。首先，在步驟 51,驅(qū)動(assert)掃描線[RJ，使得節(jié)點C的電壓為柵極低(gate-low)電 壓VGL(步驟52)。接下來，驅(qū)動下一掃描線[R^](步驟53),而讀取電路 14則通過讀取TFT ( TFT2 )以讀取節(jié)點C的電壓(步驟54 )，并將其積分
以及將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。通過相異的碰觸電容Cfh值所產(chǎn)生的相
異輸出V。ut，可以得知被手指碰觸或者未被手指碰觸。在步驟55,經(jīng)轉(zhuǎn)換的 數(shù)字信號被送至影像處理電路16，用以確認一或多個手指的位置及其影像。 以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并非用以限定本發(fā)明的權(quán)利要求； 凡其它未脫離發(fā)明所揭示的精神下所完成的等效改變或修飾，均應(yīng)包含在本 發(fā)明的權(quán)利要求的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1. 一種感測器，包含一主動矩陣區(qū)域，內(nèi)含排列成矩陣形式的多個感測像素電路；及多條掃描線及讀取線，位于該主動矩陣區(qū)域并相互交叉于該感測像素電路，其中每一該感測像素電路包含一碰觸電容，一儲存薄膜晶體管其根據(jù)一前一掃描線以儲存電荷，及一讀取薄膜晶體管其根據(jù)一現(xiàn)在掃描線以讀取該碰觸電容的電壓。
2. 如權(quán)利要求1所述的感測器，還包含一掃描驅(qū)動器，用以逐一驅(qū)動該 掃描線。
3. 如權(quán)利要求1所述的感測器，還包含一讀取電路，用以分析來自該主 動矩陣區(qū)域的模擬信號，并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。
4. 如權(quán)利要求1所述的感測器，還包含一影像處理電路，用以確認該物 體的位置及其影像。
5. 如權(quán)利要求3所述的感測器，其中上述的讀取電路包含 多個積分電路，連接以接收該主動矩陣區(qū)域的輸出，其中該積分電路分別連接至該讀取線。
6. 如權(quán)利要求5所述的感測器，其中每一該積分電路包含 一積分運算放大器；一反饋電容，連接于該積分運算放大器的輸出端及反相輸入端之間； 一預(yù)設(shè)重置電壓，連接至該積分運算放大器的非反相輸入端；及 一重置晶體管，其源極及漏極分別跨接于該反饋電容的兩端，其柵極則 連接至一重置信號。
7. 如權(quán)利要求6所述的感測器，其中上述的讀取電路還包含 一復(fù)用器，用以連接輸入該積分電路的輸出，通過讀取線選擇信號，使得其中一個輸出通過該復(fù)用器；及一比較器，用以比較該被選到的輸出的模擬信號以及該一預(yù)設(shè)參考信號。
8. 如權(quán)利要求1所述的感測器，其中該讀取薄膜晶體管的源漏極之一電連接至相對應(yīng)的讀取線，其柵極電連接至同 一列相對應(yīng)的掃描線，其另 一源漏極則于一節(jié)點電連接至該儲存薄膜晶 體管及該碰觸電容；該儲存薄膜晶體管的源漏極之一 于該節(jié)點電連接至該讀取薄膜晶體管， 其柵極電連接至前一列相對應(yīng)的掃描線，其另一源漏極則電連接至同一列相 對應(yīng)的掃描線；及該碰觸電容的其中一電極電連接至該節(jié)點，而另一電極則電連接至一共 通電壓。
9. 一種感測方法，包含 驅(qū)動前一列的掃描線；目前列的一節(jié)點達到柵極低電壓；驅(qū)動目前列的掃描線；讀取目前列的該節(jié)點的電壓；及將該電壓予以積分，藉此，根據(jù)該節(jié)點處相異的該碰觸電容的值所產(chǎn)生 的相異積分電壓，因而可以得知被手指碰觸或者未被手指碰觸。
10. 如權(quán)利要求9所述的感測方法，還包含 將該積分電壓的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。
11. 如權(quán)利要求IO所述的感測方法，還包含 處理該數(shù)字信號以確認該物體的位置及其影像。
全文摘要
一種壓感電容感測器，其每一感測像素電路包含一碰觸電容，一儲存薄膜晶體管(TFT)其根據(jù)前一掃描線以儲存電荷，及一讀取TFT其根據(jù)現(xiàn)在掃描線以讀取碰觸電容的電壓。
文檔編號G06F3/044GK101430467SQ20081009539
公開日2009年5月13日 申請日期2008年5月5日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月6日
發(fā)明者莊凱嵐 申請人:奇景光電股份有限公司