CN102486707B - 电容式触控装置、触控显示器及其驱动方法 - Google Patents

电容式触控装置、触控显示器及其驱动方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种电容式触控装置、触控显示器及其驱动方法,是检测电荷转移量而非电阻电容延迟(RC-Delay)时间且消除寄生电容的影响,因此可应用于较大尺寸的触控面板。电容式触控装置包括数条电极及数个积分器。数条电极分别耦接数个积分器,且各积分器包括运算放大器、电容及开关。运算放大器接收参考电压,参考电压是于重置时段由第一电位改变为第二电位,并于感测时段由第二电位改变为第一电位,重置时段是于感测时段之前。电容及开关耦接运算放大器,且开关是于重置时段导通以将电容两端电性连接,并于感测时段关闭。

Description

电容式触控装置、触控显示器及其驱动方法
技术领域
本发明是有关于一种触控装置,且特别是有关于一种电容式触控装置、触控显示器及其驱动方法。
背景技术
触控面板技术目前可分为电阻式及电容式。电阻式系统包含一片标准的玻璃面板,上面覆盖一传导和一电阻金属层;两层间用间隔器区隔开来,然后电流能够在两层间流动。最后会将一防刮痕层覆盖在上面。当使用者接触屏幕时,传导层和电阻金属层会接触在一起,而电场的改变就会被记录为一接触事件,再将信号进行后续处理。
电容式系统采用的是一电容传感器。当使用者接触屏幕时,会有连续的电流通过传感器,使传感器能够准确地在水平和垂直方向储存电子,形成一精密控制的电容场。当传感器的‘正常’电容场被另外一个电容场所改变时,也就是当手指接触到不同的位置。这时面板每个角落中的电路就会计算出电场的改变程度,然后将此接触事件信号进行后续处理。
请参照图1,图1绘示为第一种传统电容式触控装置。传统电容式触控装置10包括控制器110、感测集成电路120、感测集成电路130、列电极140(1)至140(m)、行电极150(1)至150(n)、列电极160(1)至160(m)、行电极170(1)至170(n)及基板180。控制器110控制感测集成电路120及感测集成电路130。感测集成电路120依序扫描列电极140(1)至140(m)及行电极150(1)至150(n),而感测集成电路130依序扫描列电极160(1)至160(m)及行电极170(1)至170(n)。基板180包括左半部182及右半部184。列电极140(1)至140(m)及行电极150(1)至150(n)是设置于左半部182,而列电极160(1)至160(m)及行电极170(1)至170(n)是设置于右半部184。
请参照图2,图2绘示为第二种传统电容式触控装置。传统电容式触控装置20包括控制器210、感测集成电路220、感测集成电路230、列电极240(1)至240(m)、行电极250(1)至250(n)。控制器210控制感测集成电路220及感测集成电路230。感测集成电路220依序扫描列电极240(1)至240(m),而感测集成电路230依序扫描行电极250(1)至250(n)。列电极240(1)至240(m)与行电极250(1)至250(n)是垂直交错排列。
请同时参照图3和图4,图3绘示为电容式触控装置被触碰时的等效电路图,图4绘示为等效电容两端电压随时间变化的示意图。当使用者触碰电容式触控装置时,将形成感应电容Cf与列电极与行电极之间的电容Cp并联。换言之,当使用者触碰电容式触控装置时,等效电容C=Cf+Cp。定电流源310产生电流I对等效电容C进行充电。运算放大器320判断等效电容C两端的电压V是否大于临限电压VTH。透过计数电压V大于临限电压VTH的次数,以决定使用者是否触碰电容式触控装置。
然而,传统触控面板因为受限于电阻电容延迟(RC-Delay)过大而无法提高面板尺寸。此外,传统触控面板需要依序扫描所有电极,因此当面板尺寸较大或解析度较高时,将导致扫描时间不足。
发明内容
本发明是有关于一种电容式触控装置、触控显示器及其驱动方法,是检测电荷转移量而非电阻电容延迟(RC-Delay)时间且消除寄生电容的影响,因此可应用于较大尺寸的触控面板。此外,电容式触控装置并非依序扫描所有电极,因此不会有扫描时间不足的问题。
根据本发明的一方面,提出一种电容式触控装置。电容式触控装置包括数条电极及数个积分器。数条电极分别耦接数个积分器,且各积分器包括运算放大器、电容及开关。运算放大器接收参考电压,参考电压是于重置时段由第一电位改变为第二电位,并于感测时段由第二电位改变为第一电位,重置时段是于感测时段之前。电容及开关耦接运算放大器,且开关是于重置时段导通(Turnon)以将电容两端电性连接,并于感测时段关闭(Turn Off)。
根据本发明的另一方面,提出一种电容式触控装置的驱动方法。电容式触控装置包括数条电极及数个积分器。数条电极分别耦接数个积分器,各积分器包括运算放大器、电容及开关。驱动方法包括:于重置时段,导通(Turn On)开关以将电容两端电性连接,并将参考电压由第一电位改变为第二电位;以及于感测时段,关闭(Turn Off)开关,并将参考电压由第二电位改变为第一电位。
根据本发明的再一方面,提出一种触控显示器。触控显示器包括电容式触控装置及显示层。电容式触控装置包括触控层及数个积分器。触控层包括数条电极,且电极位于显示层上方。数条电极分别耦接数个积分器,且各积分器包括运算放大器、电容及开关。运算放大器接收参考电压,参考电压是于重置时段由第一电位改变为第二电位,并于感测时段由第二电位改变为第一电位,重置时段是于感测时段之前。电容及开关耦接运算放大器。开关是于重置时段导通(Turn on)以将电容短路,并于感测时段关闭(Turn Off)。
根据本发明的再一方面,提出一种触控显示器的驱动方法。触控显示器包括电容式触控装置及显示层,且电容式触控装置包括数条电极及数个积分器。数条电极分别耦接数个积分器,且电极是位于显示层上方。各积分器包括运算放大器、电容及开关。驱动方法包括:于重置时段,导通(Turn On)开关以将电容两端电性连接,并将参考电压由第一电位改变为第二电位;以及于感测时段,关闭(Turn Off)开关,并将参考电压由第二电位改变为第一电位。
附图说明
为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂,以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明,其中:
图1绘示为第一种传统电容式触控装置。
图2绘示为第二种传统电容式触控装置。
图3绘示为电容式触控装置被触碰时的等效电路图。
图4绘示为等效电容两端电压随时间变化的示意图。
图5绘示为触控层及显示层的示意图。
图6绘示为电容式触控装置的示意图。
图7绘示为电容式触控装置的时序图。
图8绘示为电容式触控装置的解析度为1×1且未被触碰时的示意图。
图9绘示为图8的等效电路图。
图10绘示为电容式触控装置的解析度为1×1且被触碰时的示意图。
图11绘示为图10的等效电路图。
图12绘示为依照本发明实施例的一种驱动方法的流程图。
主要元件符号说明:
5:触控显示器
6:电容式触控装置
10:传统电容式触控装置
50:显示层
60:触控层
61x1~61xn、61y1~61ym:积分器
110、210:控制器
120、130、220、230:感测集成电路
140(1)~140(m)、160(1)~160(m)、240(1)~240(m)、y、y1~ym:列电极
150(1)至150(n)、170(1)至170(n)、250(1)至250(n)、x、x1~xn:行电极
180:基板
310:定电流源
320:运算放大器
Cp、Cfx、Cfy、Cfx1~Cfxn、Cfy1~Cfym:电容
C:等效电容
Cf:感应电容
VTH:临限电压
V;电压
Vref:参考电压
V1、V2:电位
Vox、Voy:输出电压
Vf:手指电压
I:电流
T1:重置时间
T2:感测时间
OP1、OP2:运算放大器
SW1:开关
710、720:步骤
具体实施方式
为了提高面板尺寸及解决扫描时间不足,下述实施例提供一种电容式触控装置、触控显示器及其驱动方法。电容式触控装置包括数条电极及数个积分器。数条电极分别耦接数个积分器,且各积分器包括运算放大器、电容及开关。运算放大器接收参考电压,参考电压是于重置时段由第一电位改变为第二电位,并于感测时段由第二电位改变为第一电位,重置时段是于感测时段之前。电容及开关耦接运算放大器,且开关是于重置时段导通(Turn on)以将电容两端电性连接,并于感测时段关闭(Turn Off)。
电容式触控装置的驱动方法用以驱动电容式触控装置。电容式触控装置包括数条电极及数个积分器。数条电极分别耦接数个积分器,各积分器包括运算放大器、电容及开关。驱动方法包括:于重置时段,导通(Turn On)开关以将电容两端电性连接,并将参考电压由第一电位改变为第二电位;以及于感测时段,关闭(Turn Off)开关,并将参考电压由第二电位改变为第一电位。
触控显示器包括电容式触控装置及显示层。电容式触控装置包括触控层及数个积分器。触控层包括数条电极,且电极位于显示层上方。数条电极分别耦接数个积分器,且各积分器包括运算放大器、电容及开关。运算放大器接收参考电压,参考电压是于重置时段由第一电位改变为第二电位,并于感测时段由第二电位改变为第一电位,重置时段是于感测时段之前。电容及开关耦接运算放大器。开关是于重置时段导通(Turn on)以将电容短路,并于感测时段关闭(Turn Off)。
触控显示器的驱动方法用以驱动触控显示器。触控显示器包括电容式触控装置及显示层,且电容式触控装置包括数条电极及数个积分器。数条电极分别耦接数个积分器,且电极是位于显示层上方。各积分器包括运算放大器、电容及开关。驱动方法包括:于重置时段,导通(Turn On)开关以将电容两端电性连接,并将参考电压由第一电位改变为第二电位;以及于感测时段,关闭(Turn Off)开关,并将参考电压由第二电位改变为第一电位。
请同时参照图5、图6及图7,图5绘示为触控层及显示层的示意图,图6绘示为电容式触控装置的示意图,图7绘示为电容式触控装置的时序图。触控显示器5包括电容式触控装置6及显示层50。电容式触控装置6包括触控层60、积分器61x1至61xn及积分器61y1至61ym。触控层60包括列电极y1至ym及行电极x1至xn。列电极y1至ym是与行电极x1至xn垂直交错排列,且列电极y1至ym及行电极x1至xn是位于显示层50上方。列电极y1至ym及行电极x1至xn例如是设置于含彩色滤光片的玻璃基板上。列电极y1至ym分别耦接至积分器61y1至61ym,而行电极x1至xn分别耦接至积分器61x1至61xn。
积分器61x1至61xn各包括运算放大器OP1、电容Cfx及开关SW1,电容Cfx两端分别耦接运算放大器OP1的反相输入端及输出端,且开关SW1两端分别耦接运算放大器OP1的反相输入端及输出端。运算放大器OP1的非反相输入端接收参考电压Vref。积分器61y1至61ym各包括运算放大器OP2、电容Cfy及开关SW1,电容Cfy两端分别耦接运算放大器OP2的反相输入端及输出端,且开关SW1两端分别耦接运算放大器OP2的反相输入端及输出端。运算放大器OP2的非反相输入端接收参考电压Vref
开关SW1是于重置时段T1导通(Turn on)以将电容Cfx两端电性连接,且参考电压Vref是于重置时段T1由第一电位V2改变为第二电位V1。第二电位V1例如等于显示层50的工作电压,如此一来,将能进一步地降低来自显示层50的寄生电容。于重置时段T1,积分器61x1至61xn及积分器61y1至61ym上电荷将被清空,以便积分器61x1至61xn及积分器61y1至61ym于后续的感测时段T2进行感测。
开关SW1是于感测时段T2关闭(Turn Off),且参考电压Vref由第二电位V1改变为第一电位V2。电容式触控装置6借由测量运算放大器OP1及运算放大器OP2的输出端的输出电压,便能判别电容式触控装置6是否被触控。
请参照图8及图9,图8绘示为电容式触控装置的解析度为1×1且未被触碰时的示意图,图9绘示为图8的等效电路图。行电极x与列电极y之间形成电容Cp。于重置时段T1,开关SW1短路。运算放大器OP1的输出端的输出电压Vox=Vref=V1,且运算放大器OP2的输出端的输出电压Voy=Vref=V1。由于运算放大器OP1及OP2的反相输入端的电压皆等于第二电位V1,因此电容Cp没有储存电荷。
之后于感测时段T2,开关SW1开路。运算放大器OP1的输出端的输出电压Vox=Vref=V2,且运算放大器OP2的输出端的输出电压Voy=Vref=V2。由于运算放大器OP1及OP2的反相输入端的电压皆等于第一电位V2,因此电容Cp没有储存电荷。
请参照图10及图11,图10绘示为电容式触控装置的解析度为1×1且被触碰时的示意图,图11绘示为图10的等效电路图。行电极x与列电极y之间形成电容Cp。当使用者触碰电容式触控装置时,将形成感应电容Cf。感应电容Cf的一端与电容Cp耦接,而感应电容Cf的另一端的电位等于手指电压Vf
于重置时段T1,开关SW1短路且参考电压Vref由第一电位V2改变为第二电位V1。电容Cp、电容Cfx及电容Cfy上得电荷量皆为0。因此,运算放大器OP1的反相输入端的总电荷量为Cf(V1-Vf),且运算放大器OP2的输出端的输出电压Vox等于第二电位V1。而运算放大器OP1的反相输入端的总电荷量为0,且运算放大器OP2的输出端的输出电压Voy等于第二电位V1
于感测时段T2,开关SW1开路且参考电压Vref由第二电位V1改变为第一电位V2。由于运算放大器OP1及OP2的反相输入端的电压皆等于第一电位V2,因此电容Cp没有储存电荷。对耦接于运算放大器OP1的反相输入端的电容Cp、电容Cfx及感应电容Cf来说,因为电压改变,所以电容所储存的电荷将重新分配。由于耦接至运算放大器OP1的反相输入端的元件皆是电容,因此电荷无法移动。所以于感测时段T2,电容Cp、电容Cfx及感应电容Cf的总电荷量和参考电压Vref等于电位V1时相同。由此可求出运算放大器OP1的输出电压另外,由于电容Cp的总电荷量为零,所以电容Cfy上的电荷量也为零。运算放大器OP2的输出电压Voy等于第一电位V2
由此可知,当电容式触控装置6被触碰时,运算放大器OP1的输出电压相反地,当电容式触控装置未被触碰时,运算放大器OP1的输出电压Vox=V2
由于电容式触控装置6是检测电荷转移量,而非电阻电容延迟(RC-Delay)时间且消除寄生电容的影响,因此可应用于较大尺寸的触控面板。此外,由于电容式触控装置6并非依序扫描所有电极,因此可一次读完整个触控平面(Frame)的所有资料,而不会有扫描时间不足的问题。
请参照图12,图12绘示为依照本发明实施例的一种驱动方法的流程图。驱动方法用以驱动前述触控显示器5的电容式触控装置6,且包括如下步骤:首先如步骤710所示,于重置时段T1,导通(Turn On)开关SW1以将电容Cfx及Cfy两端电性连接,并将参考电压Vref由第一电位V2改变为第二电位V1。接着如步骤720所示,于感测时段T2,关闭(Turn Off)开关SW1,并将参考电压Vref由第二电位V1改变为第一电位V2
本发明上述实施例所描述的电容式触控装置、触控显示器及其驱动方法,具有多项优点,以下仅列举部分优点说明如下:
一、提高触控面板尺寸。
二、不会有扫描时间不足的问题。
虽然本发明已以较佳实施例揭示如上,然其并非用以限定本发明,任何本领域技术人员,在不脱离本发明的精神和范围内,当可作些许的修改和完善,因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。

Claims (16)

1.一种触控显示器,包括一电容式触控装置以及一显示层,其中:
该电容式触控装置包括:
一触控层,包括多条电极,所述电极是位于该显示层上方;以及
多个积分器,所述电极分别耦接所述积分器,且所述各积分器包括:
一运算放大器,用以接收一参考电压,该参考电压于一重置时段由一第一电位改变为一第二电位,该第二电位等于该显示层的一工作电压,并于一感测时段由该第二电位改变为该第一电位,该重置时段是于该感测时段之前,根据该运算放大器的输出电压判别该电容式触控装置是否被触控;
一电容,耦接该运算放大器;以及
一开关,耦接该运算放大器,是于该重置时段导通以将该电容短路,并于该感测时段关闭。
2.如权利要求1所述的触控显示器,其特征在于,该第一电位大于该第二电位。
3.如权利要求1所述的触控显示器,其特征在于,该运算放大器包括一反相输入端、一非反相输入端及一输出端,该非反相输入端接收该参考电压。
4.如权利要求3所述的触控显示器,其特征在于,该电容两端分别耦接该反相输入端及该输出端。
5.如权利要求3所述的触控显示器,其特征在于,该开关两端分别耦接该反相输入端及该输出端。
6.如权利要求3所述的触控显示器,其特征在于,该反相输入端耦接至所述电极其中之一。
7.如权利要求1所述的触控显示器,其特征在于,该触控显示器更包括一玻璃基板,所述电极是设置于该玻璃基板。
8.如权利要求1所述的触控显示器,其特征在于,所述电极包括:
多条第一电极;以及
多条第二电极,与所述第一电极交错。
9.一种触控显示器的驱动方法,该触控显示器包括一电容式触控装置及一显示层,该电容式触控装置包括多条电极及多个积分器,所述电极分别耦接所述积分器,所述电极是位于该显示层上方,所述各积分器包括一运算放大器、一电容及一开关,该驱动方法包括:
于一重置时段,导通该开关以将该电容两端电性连接,并将一参考电压由一第一电位改变为一第二电位,该第二电位等于该显示层的一工作电压;
于一感测时段,关闭该开关,并将该参考电压由该第二电位改变为该第一电位;以及
根据该运算放大器的输出电压判别该电容式触控装置是否被触控。
10.如权利要求9所述的驱动方法,其特征在于,该第一电位大于该第二电位。
11.如权利要求9所述的驱动方法,其特征在于,该运算放大器包括一反相输入端、一非反相输入端及一输出端,该非反相输入端接收该参考电压。
12.如权利要求11所述的驱动方法,其特征在于,该电容两端分别耦接该反相输入端及该输出端。
13.如权利要求11所述的驱动方法,其特征在于,该开关两端分别耦接该反相输入端及该输出端。
14.如权利要求11所述的驱动方法,其特征在于,该反相输入端耦接至所述电极其中之一。
15.如权利要求9所述的驱动方法,其特征在于,所述电极是设置于一玻璃基板。
16.如权利要求9所述的驱动方法,其特征在于,所述电极包括:
多条第一电极;以及
多条第二电极,与所述第一电极交错。
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Applicant before: Chimei Optoelectronics Co., Ltd.

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Applicant before: Chimei Optoelectronics Co., Ltd.

COR Change of bibliographic data

Free format text: CORRECT: APPLICANT; FROM: QIMEI ELECTRONIC CO LTD TO: INNOLUX DISPLAY CORPORATION

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