CN102043497A

CN102043497A - 触控检测方法、触控检测装置及触控显示装置

Info

Publication number: CN102043497A
Application number: CN200910179780XA
Authority: CN
Inventors: 宋光峰
Original assignee: Novatek Microelectronics Corp
Current assignee: Novatek Microelectronics Corp
Priority date: 2009-10-19
Filing date: 2009-10-19
Publication date: 2011-05-04

Abstract

本发明揭露一种触控检测方法，用于一触控板中检测触控事件，该触控板包含有以矩阵方式排列的多条感应串列，该触控检测方法包含有输出多个脉冲信号至该多条感应串列；检测该多条感应串列接收到该多个脉冲信号时相邻的感应串列间的电压差，以产生多个电压差结果；以及根据该多个电压差结果，判断一触控事件的状态。

Description

触控检测方法、触控检测装置及触控显示装置

技术领域

本发明是指一种触控检测方法、触控检测装置及触控显示装置，尤指一种可节省生产成本并提升使用时便利性的触控检测方法、触控检测装置及触控显示装置。

背景技术

触控显示装置具有操作方便、反应速度快及节省空间的优点，能提供使用者更直觉与便利的操控方式，因而成为重要的输入接口，而广泛地用于各式的消费性电子产品中，例如个人数字助理、智能型移动通讯装置、笔记本型计算机及销售管理系统(POS)等电子产品。具体而言，触控显示装置是由一显示器及一透明触控板所组成，更详细来说，是将透明触控板贴合于(液晶或冷阴极管)显示器上，以同时实现触控及显示功能。其中，触控板的运作原理为业界所熟知，目前以兼具性能稳定、灵敏度佳且耐用的电容式触控技术最受欢迎。

电容式触控技术主要是通过检测人体(或物体)与触控板上的触控点接触时，因静电结合所产生的感应电容变化，来判断触控事件，换句话说，即利用人体触摸某一触控点前后的电容特性差异，来实现触控功能。请参考图1，图1为已知一电容式触控板10的示意图。电容式触控板10主要由设置于一基板102上的感应电容串列X₁～X_m、Y₁～Y_n所组成，每一感应电容串列是由多个感应电容所串接成的一维结构。已知触控检测方式为检测每一感应电容串列的电容值，来判断是否有触控事件发生。假设感应电容串列X₃有a个感应电容，每一感应电容的电容值为C，则正常情况下，感应电容串列X₃的电容值为aC。若人体(例如手指)接触到感应电容串列X₃上的某一感应电容时的电容变化量为ΔC，当检测到感应电容串列X₃的电容值为(aC+ΔC)时，即表示目前手指正接触于感应电容串列X₃上的某处。藉此，如图1所示，当手指接触到感应电容串列X₃与Y₃的交界处时，感应电容串列X₃及Y₃的电容值会同时发生变化，则后端控制模块可判断触控感应点在(X₃，Y₃)处。

需注意的是，图1所示的电容式触控板10仅有触控功能，而不具有显示功能。若要实现触控显示装置，则必需以透明材质实现电容式触控板10，并将之贴合于一显示装置上。举例来说，请参考图2A及2B图，图2A为已知一触控显示装置20的示意图，图2B为触控显示装置20沿点A至A’的剖面图。触控显示装置20是由一液晶显示面板200及一透明触控板202所组成，液晶显示面板200与透明触控板202间则以胶合或类似的方式固定在一起。透明触控板202的架构与运作方式皆与图1的电容式触控板10相同，可因外在物体的静电结合而产生电容变化，以供后端控制模块(未绘于图2A及2B中)来判断触控事件。

由上述可知，触控显示装置20仅是单纯地结合液晶显示面板200及透明触控板202，以同时实现显示及触控功能。这样的结合方式不仅无助于集成液晶显示面板200及透明触控板202的硬件架构，还会造成整体厚度增加，实有改进的必要。

除此之外，已知触控板的触控位置判断方式通常是计算每一感应电容串列的放电时间，以判断对应感应电容串列是否有触控事件。举例来说，请参考图3，图3为已知用于一触控板300的一控制模块30的功能方块图。触控板300可以是图1的电容式触控板10或图2A的透明触控板202，此外，控制模块30包含一触碰感应单元302、一微控制单元304、一循环计数器306及一主控端308。由于人体手指触碰触控板300时会造成特定感应电容串列的电容变动，而电容的变动最直接的影响是时间常数的改变，即充、放电所需的时间。因此，当要检测某一感应电容串列的电容是否发生变动时，触碰感应单元302发出一高电平(逻辑1)的信号至该感应电容串列，并持续检测高电平信号的电平变化。微控制单元304则根据触碰感应单元302的检测结果，并配合循环计数器306的稳定时钟信号，计算该感应电容串列上的高电平信号的电平降至一预设低电平所需的时间；若计算出的时间超过一预设时间，则表示该感应电容串列的电容已增加，即有触控事件的发生；反之，则无触控事件的发生。重复此检测过程，即可判断出是否有触控事件或触控事件的位置及时间。

因此，针对触控板300的触控事件检测方式，触碰感应单元302需对每一感应电容串列进行检测运作。在此情形下，随着触控板300的尺寸增加，如应用于大尺寸的触控显示装置，环境电容的影响或变化幅度也会变大，造成实作上的困难。同时，触控板300尺寸的增加也会使得每一检测循环(即完整检测触控板300)所需的时间跟着增加，可能造成无法实时反映触控事件的变化，影响使用时的便利性。因此，已知触控检测方式亦有改进的必要。

发明内容

因此，本发明的主要目的在于提供一种触控检测方法、触控检测装置及触控显示装置。

本发明还揭露一种触控检测装置，用于一触控板中检测触控事件，该触控板包含有以矩阵方式排列的多条感应串列，该触控检测装置包含有一信号发射模块，用来输出多个脉冲信号至该多条感应串列；一电压差检测模块，用来检测该多条感应串列接收到该多个脉冲信号时相邻的感应串列间的电压差，以产生多个电压差结果；以及一判断模块，用来根据该多个电压差结果，判断一触控事件的状态。

本发明还揭露一种触控显示装置，具有显示与触控功能，包含有一液晶显示面板，包含有多个像素单元及多个以矩阵方式排列的导线，每一像素单元形成于两正交导线的交界处；一图像驱动模块，用来根据一图像数据，输出多个控制信号及多个图像数据信号至该多个导线，以驱动该多个像素单元显示图像内容；以及一触控检测装置，耦接于该多个导线，用来根据该多个导线的电容变化，判断一触控事件的状态。

附图说明

图1为已知一电容式触控板的示意图。

图2A为已知一触控显示装置的示意图。

图2B为图2A的触控显示装置20的剖面图。

图3为已知用于一触控板的一控制模块的功能方块图。

图4A为本发明实施例一触控显示装置的示意图。

图4B为图4A的触控显示装置的剖面图。

图4C为图4A的触控显示装置的功能方块图。

图5为图4A的相关信号示意图。

图6A及图6B为图4C中一电压差检测模块的示意图。

图7为本发明实施例一触控检测流程的示意图。

[主要元件标号说明]

10 电容式触控板 102 基板

X₁～X_m、Y₁～Y_n 感应电容串列 20 触控显示装置

200 液晶显示面板 202 透明触控板

A、A’ 点 30 控制模块

300 触控板 302 触碰感应单元

304 微控制单元 306 循环计数器

308 主控端 40 触控显示装置

B、B’ 点 400 液晶显示面板

402 图像驱动模块 404 触控检测装置

Q 薄膜晶体管 C 等效电容

406 信号发射模块 408 电压差检测模块

410 判断模块 V_p 脉冲信号

LX_1～～LX_2n、LY_1～～LY_2m、LX_b、LX_(b+1)、LY_a、LY_(a+1) 导线

VX_1～VX_2n、VY_1～VY_2m、VX_c、VX_(c+1) 电压

VD_X1～VD_Xn、VD_Y1～VD_Ym、VD_c_(c+1) 电压差结果

IFC1、IFC2 接口

DET_X1～DET_Xn、DET_X 检测单元

600 切换单元

70 触控检测流程

700、702、704、706、708 步骤

具体实施方式

请参考图4A至图4C，图4A为本发明实施例一触控显示装置40的示意图，图4B为触控显示装置40沿点B至B’的剖面图，以及图4C为触控显示装置40的功能方块图。由图4A及图4B可知，触控显示装置40通过一液晶显示面板400，同时达到显示及触控功能。换言之，触控显示装置40中不需额外增加如第2图所示的透明触控板202，即可达到检测触控事件的目的。

详细来说，如图4C所示，除了液晶显示面板400外，触控显示装置40还包含有一图像驱动模块402及一触控检测装置404。液晶显示面板400是由两基板(Substrate)构成，两基板间填充有液晶材料(Liquid Crystal)，其中的一基板上设置有导线LX_1～LX_2n、导线LY_1～LY_2m及多个薄膜晶体管Q，而另一基板上设置有一共享电极(Common Electrode)。液晶显示面板400的架构为业界所熟知，且非本发明重点，故图4C中仅以导线LX_b、LX_(b+1)、LY_a、LY_(a+1)及4个薄膜晶体管Q描述之。同时，上述导线LX_1～LX_2n、LY_1～LY_2m的命名为便于说明本发明的精神，实际上，导线LX_1～LX_2n亦可称为扫描线或门线，而导线LY_1～LY_2m可称为数据线或源极线。另外，液晶显示面板400的两基板所构成的电路特性可视为一等效电容C；而图像驱动模块402则是根据待显示的图像数据，输出控制信号及图像数据信号至导线LX_1～LX_2n、LY_1～LY_2m，以控制各薄膜晶体管Q的导通及对应等效电容C两端的电位差，并进一步地改变液晶分子的排列以及相对应的光线穿透量，达到控制相对应像素的灰阶(Gray Level)状态，从而将显示数据显示于面板上。

需特别注意的是，图像驱动模块402是表示触控显示装置40中用来控制液晶显示面板400显示图像内容的元件、电路、固件等组成要件的总称，实际上，图像驱动模块402可能包含有时序控制器、栅极驱动电路、源极驱动电路、共享电压产生器等，唯为简洁起见，因而在不影响发明概念下，以一功能方块表示之。同理，图像驱动模块402与液晶显示面板400间的一接口IFC1系表示两者间所有有形或无形的联机，详细内容可能因应用范围或系统实现方式而有所不同，不限于此。

接下来说明本发明如何在不增加透明触控板下，达到显示及触控功能。如图4C所示，触控检测装置404包含有一信号发射模块406、一电压差检测模块408及一判断模块410。信号发射模块406通过一接口IFC2输出脉冲信号V_p至导线LX_1～LX_2n、LY_1～LY_2m。电压差检测模块408用来检测导线LX_1～LX_2n、LY_1～LY_2m接收到脉冲信号V_p时的电压VX_1～VX_2n、VY_1～VY_2m，并据以判断相邻的导线间的电压差，以产生对应的电压差结果VD_X1～VD_Xn、VD_Y1～VD_Ym。最后，判断模块410则根据电压差结果VD_X1～VD_Xn、VD_Y1～VD_Ym，判断是否有触控事件发生或发生的位置、时间等。

简单来说，触控检测装置404输出脉冲信号V_p至液晶显示面板400上原有的导线LX_1～LX_2n、LY_1～LY_2m，并判断两相邻导线接收脉冲信号V_p时是否受到相异的电气干扰而使电压差大于默认值，进而判断是否有触控事件发生或发生的位置、时间等。举例来说，若导线LX_c与相邻的导线LX_(c+1)中后者有触控事件发生，则相关信号可以图5表示。首先，在一时点T1，导线LX_(c+1)上尚未有触控事件发生，亦即导线LX_c、LX_(c+1)是受相同的电气干扰；因此，当接收到信号发射模块406所输出的脉冲信号V_p时，对应的电压VX_c、VX_(c+1)具有相同的上升幅度及趋势。在此情形下，电压VX_c、VX_(c+1)的电压差结果VD_c_(c+1)为0。接下来，假设在一时点T2前，导线LX_(c+1)上有触控事件发生，造成导线LX_c、LX_(c+1)是受相异的电气干扰。因此，当信号发射模块406于时点T2再次输出脉冲信号V_p时，电压VX_c、VX_(c+1)即呈现出相异的上升幅度及趋势，而对应地，两者的电压差结果VD_c_(c+1)会大于0。藉此，判断模块410可判断于时点T2时，导线LX_(c+1)上有触控事件发生。

因此，通过脉冲信号V_p的发送与接收，触控检测装置404可在不增加透明触控板的情形下，判断液晶显示面板400上是否有触控事件发生或发生的位置、时间等。特别注意的是，为了达到良好且一致的显示质量，一般而言，液晶显示面板400上各点间的电容值差异极小，故当手指触碰液晶显示面板400时，可利用检测相邻导线间的电压差，分辨出是否有手指触碰而造成电容变化。在此情形下，本发明除了不需额外增加透明触控板外，针对大尺寸的显示装置，亦可快速且精准地判断出触控事件的状态、内容等，以提升使用时便利性，并降低了触控显示装置的生产成本，特别有利于大尺寸触控显示装置。

需注意的是，图4C所示的功能方块图仅用以说明触控显示装置40的运作方式，其实现方式应根据设计所需而适当调整。例如，图4C中接口IFC1及IFC2虽以两独立的图示绘制，实际上其亦可以是相同的传输接口。另外，触控检测装置404的主要功能在于发射脉冲信号V_p，检测相邻的导线间的电压差，并据以判断触控事件的状态，凡依此概念所衍生的变化或修饰皆属本发明的范畴。以信号发射模块406为例，脉冲信号V_p的发射时间(或触控检测装置404的检测时间)可配合图像驱动模块402的运作，如在垂直空白(Vertical Blanking)时间进行全画面的检测或在水平空白时间进行特定导线的检测等，以避免影响画面的输出。当然，如何设定脉冲信号V_p的发射周期、产生方式、信号形式等，皆应根据系统需求而适当调整，不应限于前述的例子。再者，信号发射模块406亦可以由图像驱动模块402中的栅极驱动电路及源极驱动电路实现，并配合时序控制器的控制指令，适时发射脉冲信号V_p，如此一来，只需调整时序控制器、栅极驱动电路及源极驱动电路的操作固件，而不需进行大幅改造即可实现信号发射模块406的完整功能，以降低生产成本。

此外，在图4C中，信号发射模块406、电压差检测模块408及判断模块410虽分别以单一方块表示，但主要目的是说明其运作功能，实作上可能分别由一个以上的单元所组成。举例来说，在图6A中，检测单元DET_X1～DET_Xn用来检测导线LX_1～LX_2n中相邻导线的电压差，亦即实现一部分(一半)的电压差检测模块408。其中，检测单元DET_X1～DET_Xn可以是差动放大器、比较器等，分别用以检测相邻导线的电压差。另外，在图6B中，则以一切换单元600及检测单元DET_X取代检测单元DET_X1～DET_Xn，亦即切换单元600会依序切换检测单元DET_X所连接的导线，如此一来，可减少所需电路或生产成本。当然，不论采用图6A的例子或图6B的例子来实现电压差检测模块408，其主要目的皆是为了测量相邻导线的电压差，以符合本发明的要求。此外，当使用图6A的例子实现电压差检测模块408时，则信号发射模块406可同时输出脉冲信号V_p至所有导线，而当使用图6B的例子实现电压差检测模块408时，则信号发射模块406需根据切换单元600的切换时钟，依序输出脉冲信号V_p至所有导线。换句话说，在设计触控检测装置404时，设计者应根据实际所需，调整运作方式，而不限于前述的例子。

另一方面，前述说明虽以液晶显示面板400为例，说明本发明可于液晶显示面板400上实现触控检测功能。然而，不仅只于液晶显示面板400，实际上，传统的触控板(如图1的例子)亦可采用触控检测装置404的触控检测概念，亦即，先通过信号发射模块输出脉冲信号至触控板的感应串列，再通过电压差检测模块检测感应串列接收到脉冲信号时相邻的感应串列间的电压差，最后，判断模块可根据电压差结果，判断触控事件的状态。

更进一步地，前述触控检测装置404的运作可归纳为一触控检测流程70，如图7所示，可依此衍生应用至触控板或其它装置中。触控检测流程70包含以下步骤：

步骤700：开始。

步骤702：信号发射模块406输出脉冲信号V_p至导线LX_1～LX_2n、LY_1～LY_2m。

步骤704：电压差检测模块408检测导线LX_1～LX_2n、LY_1～LY_2m接收到脉冲信号V_p时相邻的导线间的电压差，以产生电压差结果VD_X1～VD_Xn、VD_Y1～VD_Ym。

步骤706：判断模块410根据电压差结果VD_X1～VD_Xn、VD_Y1～VD_Ym，判断触控事件的状态。

步骤708：结束。

触控检测流程70用以说明触控检测装置404的运作，详细说明可参考前述，在此不赘述。

在已知技术中，要实现触控显示装置需在显示装置上贴合透明的触控板，造成所需成本增加。同时，已知触控检测方式亦不利于大尺寸面板的应用。相较之下，本发明检测相邻导线间的电压差，来判断是否有导线受到电气干扰而使电压差大于默认值，进而判断是否有触控事件发生或发生的位置、时间等。因此，当实现于液晶显示面板上时，本发明不需额外增加触控板，可节省生产成本；更重要的是，针对大尺寸的应用，本发明仍可快速且精准地判断出触控事件的状态、内容等，以提升使用时便利性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims

1.一种触控检测方法，用于一触控板中检测触控事件，该触控板包含有以矩阵方式排列的多条感应串列，该触控检测方法包含有：

输出多个脉冲信号至该多条感应串列；

检测该多条感应串列接收到该多个脉冲信号时相邻的感应串列间的电压差，以产生多个电压差结果；以及

根据该多个电压差结果，判断一触控事件的状态。

2.根据权利要求1所述的触控检测方法，其中根据该多个电压差结果，判断该触控事件的状态的步骤，是于该多个电压差结果显示一第一感应串列与相邻的一第二感应串列接收到脉冲信号时的电压差大于一默认值时，判断该触控事件发生于该第一感应串列或该第二感应串列上。

3.根据权利要求1所述的触控检测方法，其中根据该多个电压差结果，判断该触控事件的状态的步骤，是于该多个电压差结果显示该多条感应串列接收到该多个脉冲信号时所有相邻的感应串列间的电压差皆小于一默认值时，判断该触控事件未发生。

4.根据权利要求1所述的触控检测方法，其中根据该多个电压差结果，判断该触控事件的状态的步骤，是于该多个电压差结果显示该多条感应串列接收到该多个脉冲信号时有超过一预设数量的相邻的感应串列间的电压差大于一默认值，判断有一误判情形发生。

5.根据权利要求1所述的触控检测方法，其中输出该多个脉冲信号至该多条感应串列的步骤，是同时输出该多个脉冲信号至该多条感应串列。

6.根据权利要求1所述的触控检测方法，其中输出该多个脉冲信号至该多条感应串列的步骤，是依序输出该多个脉冲信号至该多条感应串列。

7.根据权利要求6所述的触控检测方法，其中检测该多条感应串列接收到该多个脉冲信号时相邻的感应串列间的电压差的步骤，是依序检测该多条感应串列接收到该多个脉冲信号时相邻的感应串列间的电压差，以产生多个电压差结果。

8.根据权利要求1所述的触控检测方法，其中该触控板为一液晶显示面板，该多条感应串列为该液晶显示面板的多个扫描线与多个数据线。

9.一种触控检测装置，用于一触控板中检测触控事件，该触控板包含有以矩阵方式排列的多条感应串列，该触控检测装置包含有：

一信号发射模块，用来输出多个脉冲信号至该多条感应串列；

一电压差检测模块，用来检测该多条感应串列接收到该多个脉冲信号时相邻的感应串列间的电压差，以产生多个电压差结果；以及

一判断模块，用来根据该多个电压差结果，判断一触控事件的状态。

10.根据权利要求9所述的触控检测装置，其中该判断模块于该多个电压差结果显示一第一感应串列与相邻的一第二感应串列接收到脉冲信号时的电压差大于一默认值时，判断该触控事件发生于该第一感应串列或该第二感应串列上。

11.根据权利要求9所述的触控检测装置，其中该判断模块于该多个电压差结果显示该多条感应串列接收到该多个脉冲信号时所有相邻的感应串列间的电压差皆小于一默认值时，判断该触控事件未发生。

12.根据权利要求9所述的触控检测装置，其中该判断模块于该多个电压差结果显示该多条感应串列接收到该多个脉冲信号时有超过一预设数量的相邻的感应串列间的电压差大于一默认值，判断有一误判情形发生。

13.根据权利要求9所述的触控检测装置，其中该电压差检测模块包含有多个检测单元，每一检测单元耦接于该多条感应串列中两相邻的感应串列，用来检测该两相邻的感应串列接收脉冲信号时的电压差。

14.根据权利要求13所述的触控检测装置，其中该检测单元为一差动放大器。

15.根据权利要求9所述的触控检测装置，其中该电压差检测模块包含有：

一检测单元，包含有一第一输入端及一第二输入端，用来检测该第一输入端及该第二输入端的电压差；以及

一切换单元，包含有一输入接口，耦接于该多条感应串列，及一输出接口，耦接于该检测单元的该第一输入端及该第二输入端，用来根据一时钟信号，由该多条感应串列中依序选择两相邻感应串列耦接至该输出接口。

16.根据权利要求15所述的触控检测装置，其中该检测单元为一差动放大器。

17.根据权利要求15所述的触控检测装置，其中该信号发射模块根据该时钟信号，依序输出该多个脉冲信号至该多条感应串列。

18.根据权利要求9所述的触控检测装置，其中该触控板为一液晶显示面板，该多条感应串列为该液晶显示面板的多个扫描线与多个数据线。

19.一种触控显示装置，具有显示与触控功能，包含有：

一液晶显示面板，包含有多个像素单元及多个以矩阵方式排列的导线，每一像素单元形成于两正交导线的交界处；

一图像驱动模块，用来根据一图像数据，输出多个控制信号及多个图像数据信号至该多个导线，以驱动该多个像素单元显示图像内容；以及

一触控检测装置，耦接于该多个导线，用来根据该多个导线的电容变化，判断一触控事件的状态。

20.根据权利要求19所述的触控显示装置，其中该触控检测装置包含有：

一信号发射模块，用来输出多个脉冲信号至该多个导线；

一电压差检测模块，用来检测该多个导线接收到该多个脉冲信号时相邻的导线间的电压差，以产生多个电压差结果；以及

21.根据权利要求20所述的触控显示装置，其中该判断模块于该多个电压差结果显示一第一导线与相邻的一第二导线接收到脉冲信号时的电压差大于一默认值时，判断该触控事件发生于该第一导线或该第二导线上。

22.根据权利要求20所述的触控显示装置，其中该判断模块于该多个电压差结果显示该多条导线接收到该多个脉冲信号时所有相邻的导线间的电压差皆小于一默认值时，判断该触控事件未发生。

23.根据权利要求20所述的触控显示装置，其中该信号发射模块被集成于该图像驱动模块中。

24.根据权利要求20所述的触控显示装置，其中该判断模块于该多个电压差结果显示该多条导线接收到该多个脉冲信号时有超过一预设数量的相邻的导线间的电压差大于一默认值，判断有一误判情形发生。

25.根据权利要求20所述的触控显示装置，其中该电压差检测模块包含有多个检测单元，每一检测单元耦接于该多条导线中两相邻的导线，用来检测该两相邻的导线接收脉冲信号时的电压差。

26.根据权利要求25所述的触控显示装置，其中该检测单元为一差动放大器。

27.根据权利要求20所述的触控显示装置，其中该电压差检测模块包含有：

一切换单元，包含有一输入接口，耦接于该多条导线，及一输出接口，耦接于该检测单元的该第一输入端及该第二输入端，用来根据一时钟信号，由该多条导线中依序选择两相邻导线耦接至该输出接口。

28.根据权利要求27所述的触控显示装置，其中该检测单元为一差动放大器。

29.根据权利要求20所述的触控显示装置，其中该信号发射模块根据该时钟信号，依序输出该多个脉冲信号至该多条导线。