CN101408826B

CN101408826B - 电容式触控面板的感测装置

Info

Publication number: CN101408826B
Application number: CN2008101742770A
Authority: CN
Inventors: 郭峻廷; 陈佩瑜; 林育全; 周明忠; 李信宏
Original assignee: AU Optronics Corp
Current assignee: AU Optronics Corp
Priority date: 2008-11-17
Filing date: 2008-11-17
Publication date: 2010-07-07
Anticipated expiration: 2028-11-17
Also published as: CN101408826A

Abstract

本发明提供一种电容式触控面板的感测装置，该具有多个感测单元的电容式触控面板的感测装置，用于感测电容式触控面板的触碰状态。此感测装置包含第一感测芯片、第二感测芯片、第一选择单元以及第二选择单元。第一感测芯片和第二感测芯片同步产生多个扫描信号和多个检测信号，并将其输出至第一选择单元以及第二选择单元。扫描信号用于使第一选择单元以及第二选择单元输出检测信号，用以接收感测单元的触碰状态。扫描信号依序控制第一选择单元和第二选择单元同时输出多个检测信号，藉以减少用于感测电容式触控面板的检测信号线数量。

Description

电容式触控面板的感测装置

技术领域

本发明是有关于一种适用于电容式触控面板的感测装置，且特别是有关于一种用于感测电容式触控面板可减少检测信号线数量的感测装置。

背景技术

随着科技不断地进步，电子信息产品除了朝着更轻、更薄的方向前进之外，进一步提供了更友善的人机接口，带给使用者莫大的便利。人机接口包含了输出接口和输入接口，扮演使用者和这些电子信息产品之间的桥梁。液晶面板的发明，拥有质轻易于携带、体积小而不占空间的优势，并逐渐取代传统输出接口所常使用的显像管显示器。伴随着液晶面板的使用，以往人机接口中的输入接口，如鼠标、键盘等装置也被触控式面板取代。

其中电容式触控面板由于具有准确定位的优势，因此被大量采用于现有电子信息产品之中。电容式触控面板包含多个感测单元，以阵列方式排列，而感测芯片用于感测电容式触控面板被触碰的状态。感测芯片利用多条检测信号线连接到感测单元阵列的各行或各列，每一条检测信号线连接至该行或该列的每一个感测单元的一端或另一端。当手指触碰到该行或该列的任一感测单元时，手指上的静电将使被触碰的感测单元发生电位变化，而感测芯片通过检测这些检测信号线所传输的检测信号，得知触控面板被触碰的位置。

由于液晶荧幕的尺寸不断地加大，电容式触控面板的解析度也随之提升，以便提供更加准确的定位能力。这意味着电容式触控面板将会具备更大的感测单元阵列，亦即必须使用更多的检测信号线来传输这些感测单元所传出的感测信号。在现有技术中，感测芯片被焊接(bonding)于液晶面板上，而越多的检测信号线代表着需要更多的感测芯片。这将导致成本的增加，以及提高在电容式触控面板上的电路布局(layout)难度，同时在面板的设计上也必须提供更多的空间以容纳这些感测芯片。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电容式触控面板的感测装置，在感测电容式触控面板的触碰状态时，可降低用以检测电容式触控面板所需的检测信号线数量。

本发明提供一种电容式触控面板的感测装置，其中此电容式触控面板具有多个以阵列方式排列而成的感测单元。此感测装置包括第一感测芯片、第二感测芯片、第一选择单元以及第二选择单元。第一感测芯片用以序列提供多个第一扫描信号以及多个第一检测信号。第二感测芯片的运作与第一感测芯片同步，用以序列提供多个第二扫描信号以及多个第二检测信号。第一选择单元耦接至第一感测芯片，用以于接收到第i个第一扫描信号时，同时将这些第一检测信号提供给m行感测单元。其中i为正整数，而m为大于等于2的正整数。第二选择单元耦接至第二感测芯片，用以于接收到第j个第二扫描信号时，同时将这些第二检测信号提供给与m行相交错的n列感测单元；其中n为大于等于2的正整数，j为正整数；其中，第一选择单元包括多个第一晶体管，每m个第一晶体管为相同群组。其中第i个群组的第一晶体管的栅极用以同时接收第i个第一扫描信号，第i个群组的第一晶体管的源极用以各别接收这些第一检测信号，而第i个群组的第一晶体管的漏极各别耦接至m行感测单元；第二选择单元包括多个第二晶体管，每n个第二晶体管为相同群组。其中第j个群组的第二晶体管的栅极用以同时接收第j个第二扫描信号，第j个群组的第二晶体管的源极用以各别接收这些第二检测信号，而第j个群组的第二晶体管的漏极各别耦接至n列感测单元。

于本发明的一实施例中，这些第一检测信号在第i个第一扫描信号使能的期间为周期性的信号。

于本发明的一实施例中，这些第二检测信号在第j个第二扫描信号使能的期间为周期性的信号。

于本发明的一实施例中，其中第一感测芯片包括第一扫描信号产生单元以及第一处理单元。第一扫描信号产生单元用以序列产生这些第一扫描信号。第一处理单元耦接至第一扫描信号产生单元以及这些m行感测单元，用以控制第一扫描信号产生单元的运作，并且产生这些第一检测信号用以分析出这些m行感测单元是否被触碰。

于本发明的一实施例中，其中第一扫描信号产生单元为扫描驱动芯片。

于本发明的一实施例中，其中第一扫描信号产生单元由多个移位缓存器所组成。

于本发明的一实施例中，其中第二感测芯片包括第二扫描信号产生单元以及第二处理单元。第二扫描信号产生单元用以序列产生这些第二扫描信号。第二处理单元耦接至第二扫描信号产生单元以及这些n列感测单元，用以控制第二扫描信号产生单元的运作，并且产生这些第二检测信号用以分析出这些n列感测单元是否被触碰。

于本发明的一实施例中，其中第二扫描信号产生单元为扫描驱动芯片。

于本发明的一实施例中，其中第二扫描信号产生单元由多个移位缓存器所组成。

于本发明的一实施例中，其中第一选择单元与第二选择单元为制作在电容式触控面板的下基板，并通过软式印刷电路板与这些以阵列方式排列而成的感测单元连接。

于本发明的一实施例中，其中第一选择单元与第二选择单元为制作在电容式触控面板的上基板。

本发明提供一种电容式触控面板的感测装置，由第一感测芯片和第二感测芯片同步产生多个扫描信号和多个检测信号，并将其输出至第一选择单元和第二选择单元。其中扫描信号用于控制第一选择单元和第二选择单元输出检测信号，用以接收感测单元的触碰状态。扫描信号依序致使第一选择单元和第二选择单元对感测单元阵列的多行或多列的感测单元发出检测信号，达到将用于感测电容式触控面板所需的检测信号线数量减少的目的。

附图说明

图1绘示为本发明一实施例的电容式触控面板的感测装置示意图。

图2A～图2B绘示为本发明一实施例的扫描信号产生单元示意图。

图3A～图3B绘示为本发明一实施例的检测信号时序图。

图4A绘示为本发明一实施例的选择单元焊接示意图。

图4B绘示为本发明一实施例的选择单元焊接示意图。

附图标号：

100：感测装置

101、107：感测芯片

103、105：选择单元

109：电容式触控面板

301、305：处理单元

303、307：扫描信号产生单元

311：驱动芯片

B₁：上基板

B₂：下基板

C₁～C₁₆：行

CS₁、CS₂：控制信号

FPC：软式印刷电路板

G₁：感测单元

M₁～M₄、N₁～N₄：检测信号

Q₁～Q₃₂：晶体管

R₁～R₁₆：列

S₁～S₄：扫描信号

SR₁～SR₈：移位缓存器

T₁～T₄：扫描信号

具体实施方式

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

图1绘示为本发明一实施例的电容式触控面板的感测装置电路图。请参照图1，感测装置100至少包含感测芯片101、感测芯片107、选择单元103、选择单元105。电容式触控面板109包含多个感测单元，以阵列方式排列组成(阵列并不限定于正方形，可以是任意的四方形)。在本实施例中，电容式触控面板109以16(C1行～C16行)*16(R1列～R16列)阵列排列的感测单元代表说明之。此16*16阵列并非用以限定本发明，所属领域的技术人员应可通过本实施例的说明，将本发明应用于不同的感测单元阵列(例如8*12、16*16)。

感测芯片101至少包含处理单元301以及扫描信号产生单元303，其中处理单元301耦接至扫描信号产生单元303和选择单元103，而扫描信号产生单元303耦接至选择单元103。处理单元301用于产生控制信号CS₁以及检测信号M₁～M₄。当扫描信号产生单元303接收到控制信号CS₁，同时依序产生扫描信号S₁～S₄并输出至选择单元103。

选择单元103至少包含晶体管Q₁～Q₁₆，其中每4个晶体管为一群组(如Q₁～Q₄、Q₅～Q₈)。在此并不限定于以4个晶体管为一群组，可依照实际需求和规划，将电容式触控面板109的行数作适宜的分组，并对应地调整感测芯片101的扫描信号数量和检测信号数量。

请参照图1，晶体管Q₁～Q₄的栅极耦接至感测芯片101的扫描信号产生单元303，用以同时接收扫描信号S₁。晶体管Q₁～Q₄的源极各别耦接至感测芯片101的处理单元301，用以接收检测信号M₁～M₄。晶体管Q₁～Q₄的漏极各别耦接至C1行～C4行的全部感测单元。依据本实施例的说明，本领域的技术人员应可类推至具有栅极、漏极以及源极的晶体管，如NMOS薄膜晶体管、金属氧化物半导体场效应晶体管等，或其他具有等效功能的硬件组件、电路，以及相关的显示器应用，如有机发光二极管(Organic Light Emitting Diode，OLED)显示器、以低温多晶硅(Low temperature poly silicon，LTPS)或非晶硅(amorphous silicon，a-si)工艺所制作的显示器等。选择单元103在接收到扫描信号S₁时，扫描信号S₁同时导通晶体管Q₁～Q₄，致使检测信号M₁～M₄经由晶体管Q₁～Q₄的漏极输出至电容式触控面板109的C1行～C4行，用以检测C1行～C4行的感测单元是否被触碰。

在此虽仅以晶体管Q₁～Q₄为代表说明之，本发明领域的技术人员，可依照本实施例的说明，将晶体管Q₁～Q₄与感测芯片101以及电容式触控面板109之间的耦接路径和其功效，类推至晶体管Q₅～Q₁₆，故在此不再赘述。以下仅以感测单元G₁为例说明之。当扫描信号S₁导通晶体管Q₁，且感测单元G₁接收到检测信号M₁时，如果感测单元G₁被触碰，将导致处理单元301检测到检测信号M₁的电压准位发生变动，得以判断出感测单元G₁被触碰。

于本实施例中，扫描信号产生单元303可以是扫描驱动芯片，亦可以由多个移位缓存器所组成。图2A为本实施例的扫描信号产生单元303的示意图，其中扫描信号产生单元303至少包含移位缓存器SR₁～SR₄。移位缓存器SR₁～SR₄耦接至处理单元301，用以接收控制信号CS₁。本发明领域的技术人员应知移位缓存器的运作方式，以及尚包含其他控制信号用以驱动移位缓存器，在此仅以移位缓存器的功效作为说明。当处理单元301输出控制信号CS₁到扫描信号产生单元303时，请参照图2A，移位缓存器SR₁～SR₄根据控制信号CS₁依序产生扫描信号S₁～S₄。本发明领域的技术人员可依照本实施例说明，应用于不同感测单元阵列的电容式触控面板，并依据其行数的分组来修改对应的移位缓存器数目。此外，亦可使用任何可接收控制信号CS₁而发出周期性扫描信号的组件或电路，来替代扫描信号产生单元303的功效。

感测芯片107至少包含处理单元305以及扫描信号产生单元307，其中处理单元305耦接至扫描信号产生单元305和选择单元105，而扫描信号产生单元307耦接至选择单元105。处理单元305用于产生控制信号CS₂以及检测信号N₁～N₄。当扫描信号产生单元307接收到控制信号CS₂，同时依序产生扫描信号T₁～T₄并输出至选择单元105。

选择单元105至少包含晶体管Q₁₇～Q₃₂，其中每4个晶体管为一群组(如Q₁₇～Q₂₀、Q₂₁～Q₂₄)。在此并不限定于以4个晶体管为一群组，可依照实际需求和规划，将电容式触控面板109的列数作适宜的分组，并对应地调整感测芯片107的扫描信号数量和检测信号数量。

请参照图1，晶体管Q₁₇～Q₂₀的栅极耦接至感测芯片107的扫描信号产生单元307，用以同时接收扫描信号T₁。晶体管Q₁₇～Q₂₀的源极各别耦接至感测芯片107的处理单元305，用以接收检测信号N₁～N₄。晶体管Q₁₇～Q₂₀的漏极各别耦接至R1列～R4列的全部感测单元。依据本实施例的说明，本领域的技术人员应可类推至具有栅极、漏极以及源极的晶体管，如NMOS薄膜晶体管、金属氧化物半导体场效应晶体管等，或其他具有等效功能的硬件组件、电路，以及相关的显示器应用，如有机发光二极管(Organic Light Emitting Diode，OLED)显示器、以低温多晶硅(Low temperature poly silicon，LTPS)或非晶硅(amorphous silicon，a-si)工艺所制作的显示器等。选择单元105在接收到扫描信号T₁时，扫描信号T₁同时导通晶体管Q₁₇～Q₂₀，致使检测信号N₁～N₄经由晶体管Q₁₇～Q₂₀的漏极输出至电容式触控面板109的R1列～R4列，用以检测R1列～R4列的感测单元是否被触碰。

在此虽仅以晶体管Q₁₇～Q₂₀为代表说明之，本发明领域的技术人员，可依照本实施例的说明，将晶体管Q₁₇～Q₂₀与感测芯片107以及电容式触控面板109之间的耦接路径和其功效，类推至晶体管Q₂₁～Q₃₂，故在此不再赘述。以下仅以感测单元G₁为例说明之。当扫描信号T₄导通晶体管Q₃₂，且感测单元G₁接收到检测信号N₄时，如果感测单元G₁被触碰，将导致处理单元305检测到检测信号N₄的电压准位发生变动，得以判断出感测单元G₁被触碰。

于本实施例中，扫描信号产生单元307可以是扫描驱动芯片，亦可以由多个移位缓存器所组成。图2B为本实施例的扫描信号产生单元307的示意图，其中扫描信号产生单元307至少包含移位缓存器SR₅～SR₈。移位缓存器SR₅～SR₈耦接至处理单元305，用以接收控制信号CS₂。本发明领域的技术人员应知移位缓存器的运作方式，以及尚包含其他控制信号用以驱动移位缓存器，在此仅以移位缓存器的功效作为说明。当处理单元305输出控制信号CS₂到扫描信号产生单元307时，请参照图2B，移位缓存器SR₅～SR₈根据控制信号CS₂依序产生扫描信号T₁～T₄。本发明领域的技术人员可依照本实施例说明，应用于不同感测单元阵列的电容式触控面板，并依据其列数的分组来修改对应的移位缓存器数目。此外，亦可使用任何可接收控制信号CS₂而发出周期性扫描信号的组件或电路，来替代扫描信号产生单元307的功效。

在此，感测芯片107的运作与感测芯片101是同步的。亦即感测芯片101依序产生扫描信号S₁～S₄和检测信号M₁～M₄，对电容式触控面板109其中的4行感测单元进行感测动作的同时，感测芯片107也依序产生扫描信号T₁～T₄和检测信号N₁～N₄，对电容式触控面板109其中的4列感测单元进行感测动作，藉以经由交叉比对，得出被触碰的感测单元的正确位置。

因此，感测芯片101可以较少数量的检测信号线，通过选择单元103扩展以检测电容式触控面板109的触碰状态。同理，感测芯片107可以较少数量的检测信号线，通过选择单元105扩展以检测电容式触控面板109的触碰状态。在背景技术所揭示的已知技术中，要控制一个16*16阵列的感测单元，需要16条检测信号线用于感测16行的感测单元，以及16条检测信号线用于感测16列的感测单元。而在本实施例中，仅需以4条扫描信号线和4条检测信号线用于感测16行的感测单元(减少8条信号线)，以及4条扫描信号线和4条检测信号线用于感测16列的感测单元(减少8条信号线)。请参照表1，亦即依据本实施例所述，可达成减少用于检测电容式触控面板109的触控状态的检测信号线，尤其在电容式触控面板109的感测单元阵列越大时，可节省越多用于检测的信号线。

表1电容式触控面板109的信号线数量

由前述可知，感测芯片101产生扫描信号S₁～S₄和检测信号M₁～M₄，用以依序感测电容式触控面板109的感测单元是否被触碰。在本实施例中，感测芯片101依序产生的检测信号M₁～M₄为周期性信号。请参照图3A，当扫描信号S₁～S₄被依序产生时，检测信号M₁～M₄同时被依序经由选择单元103输出至电容式触控面板109。首先，当扫描信号S₁输出为高准位(high level)时，检测信号M₁～M₄循序式(sequential)输出高准位。接着当扫描信号S₁为低准位，而扫描信号S₂为高准位，此时检测信号M₁～M₄维持循序式输出。本发明领域的技术人员可以此类推至扫描信号S₃～S₄。

图3B为本发明的另一实施例。请参照图3B，其中检测信号M₁～M₄输出方式为交错式(interlaced)，检测信号M₁、M₃为一组同步准位信号，而检测信号M₂、M₄为一组同步准位信号，两组检测信号的准位为反相输出。当扫描信号S₁、S₃为高准位时，检测信号M₁、M₃同步输出高准位，此时检测信号M₂、M₄同步输出低准位。接着在检测信号M₁、M₃输出为低准位时，检测信号M₂、M₄同步输出高准位。之后，当扫描信号S₁、S₃为低准位，而扫描信号S₂、S₄为高准位时，检测信号M₁～M₄维持上述的交错式输出方式。

在图3A～图3B中虽以感测芯片101和选择单元103做为代表说明之，但本发明领域的技术人员应可依照本实施例的说明，类推至感测芯片107和选择单元105。此外，依据本实施例的说明，本领域的技术人员应知检测信号M₁～M₄和检测信号N₁～N₄可以是任意准位组合的周期性信号。

本领域的技术人员应知液晶面板更包含其他组件，例如液晶面板驱动芯片以及固件编程等，但以下仅针对与本发明相关的部分来做说明。在本实施例中，触控面板建置于液晶面板上，而液晶面板至少包含上基板B₁与下基板B₂。请参照图4A，上基板B₁为彩色滤光片(CF glass)，下基板B₂为液晶阵列(arrayglass)。感测装置100包含选择单元103与选择单元105。其中感测装置100焊接在下基板B₂，电容式触控面板109置放于上基板B₁，选择单元103与选择单元105经由软式印刷电路板FPC(但不限定于此述连接方式)耦接至电容式触控面板109。

下基板B₂在已知技术中多用于焊接液晶面板的相关硬件元件和电路，如图4A中的驱动芯片311用于驱动液晶面板，焊接在下基板B₂。图4B提供本发明的另一实施例，其中图4B的部分内容可参照图4A的相关说明实施之，故相同的部分在此不再赘述。请参照图4B，其中感测装置100可焊接在上基板B₁，以使选择单元103与选择单元105直接耦接至电容式触控面板109。

综上所述，本发明提供一种电容式触控面板的感测装置，由第一感测芯片和第二感测芯片同步产生多个扫描信号和多个检测信号，并将其输出至第一选择单元和第二选择单元。其中扫描信号用于控制第一选择单元和第二选择单元输出检测信号，用以接收感测单元的触碰状态。扫描信号依序致使第一选择单元和第二选择单元对感测单元阵列的多行或多列的感测单元依序发出检测信号，达到将用于感测电容式触控面板所需的检测信号线数量减少的目的。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附的权利要求范围所界定为准。

Claims

1.一种电容式触控面板的感测装置，其特征在于，所述电容式触控面板具有多个以阵列方式排列而成的感测单元，而所述感测装置包括：

一第一感测芯片，用以序列提供多个第一扫描信号以及多个第一检测信号；

一第二感测芯片，其运作与所述第一感测芯片同步，用以序列提供多个第二扫描信号以及多个第二检测信号；

一第一选择单元，耦接所述第一感测芯片，用以于接收到第i个第一扫描信号时，同时将所述多个第一检测信号提供给m行感测单元，其中i为正整数，而m为大于等于2的正整数；以及

一第二选择单元，耦接所述第二感测芯片，用以于接收到第j个第二扫描信号时，同时将所述多个第二检测信号提供给与所述m行相交错的n列感测单元，其中n为大于等于2的正整数，j为正整数；

其中，所述第一选择单元包括：多个第一晶体管，每m个第一晶体管为相同群组，其中第i个群组的第一晶体管的栅极用以同时接收第i个第一扫描信号，第i个群组的第一晶体管的源极用以各别接收所述多个第一检测信号，而第i个群组的第一晶体管的漏极会各别耦接至所述m行感测单元；

所述第二选择单元包括：多个第二晶体管，每n个第二晶体管为相同群组，其中第j个群组的第二晶体管的栅极用以同时接收第j个第二扫描信号，第j个群组的第二晶体管的源极用以各别接收所述多个第二检测信号，而第j个群组的第二晶体管的漏极会各别耦接至所述n列感测单元。

2.如权利要求1所述的电容式触控面板的感测装置，其特征在于，所述多个第一检测信号在第i个第一扫描信号使能的期间为周期性的信号。

3.如权利要求2所述的电容式触控面板的感测装置，其特征在于，所述多个第二检测信号在第j个第二扫描信号使能的期间为周期性的信号。

4.如权利要求2所述的电容式触控面板的感测装置，其特征在于，所述第一感测芯片包括：

一第一扫描信号产生单元，用以序列产生所述多个第一扫描信号；以及

一第一处理单元，耦接所述第一扫描信号产生单元以及所述多个m行感测单元，用以控制所述第一扫描信号产生单元的运作，并且产生所述多个第一检测信号用以分析出所述多个m行感测单元是否被触碰。

5.如权利要求4所述的电容式触控面板的感测装置，其特征在于，所述第一扫描信号产生单元为一扫描驱动芯片。

6.如权利要求4所述的电容式触控面板的感测装置，其特征在于，所述第一扫描信号产生单元由多个移位缓存器所组成。

7.如权利要求2所述的电容式触控面板的感测装置，其特征在于，所述第二感测芯片包括：

一第二扫描信号产生单元，用以序列产生所述多个第二扫描信号；以及

一第二处理单元，耦接所述第二扫描信号产生单元以及所述多个n列感测单元，用以控制所述第二扫描信号产生单元的运作，并且产生所述多个第二检测信号用以分析出所述多个n列感测单元是否被触碰。

8.如权利要求7所述的电容式触控面板的感测装置，其特征在于，所述第二扫描信号产生单元为一扫描驱动芯片。

9.如权利要求7所述的电容式触控面板的感测装置，其特征在于，所述第二扫描信号产生单元由多个移位缓存器所组成。

10.如权利要求1所述的电容式触控面板的感测装置，其特征在于，所述第一选择单元与所述第二选择单元为制作在所述电容式触控面板的下基板，并通过一软式印刷电路板与所述多个以阵列方式排列而成的感测单元连接。

11.如权利要求1所述的电容式触控面板的感测装置，其特征在于，所述第一选择单元与所述第二选择单元为制作在所述电容式触控面板的上基板。