CN103218089A

CN103218089A - 电容式触控显示装置

Info

Publication number: CN103218089A
Application number: CN2012100194402A
Authority: CN
Inventors: 赖志章; 李俊贤
Original assignee: Novatek Microelectronics Corp
Current assignee: Novatek Microelectronics Corp
Priority date: 2012-01-21
Filing date: 2012-01-21
Publication date: 2013-07-24

Abstract

本发明公开了一种电容式触控显示装置，用于一触控显示装置，包含有一显示器；一玻璃保护层；一驱动信号层，设置于该显示器之上，该驱动信号层包含有多个驱动电极，用来依序输出多个驱动信号于该多个驱动电极之上；以及一接收信号层，设置于该玻璃保护层与该驱动信号层之间，该接收信号层包含有多个接收电极，用来感应该多个驱动信号，并据以输出多个接收信号，其中该多个接收电极的至少一接收电极包含有至少一空洞，以增强信号感应。

Description

电容式触控显示装置

技术领域

本发明涉及一种电容式触控显示装置，尤其涉及一种通过增加空洞于接收电极中以增加感应信号强度的电容式触控显示装置。

背景技术

由于触控显示装置提供使用者更直觉及便利的操作方式，因而广泛地运用于各种消费性电子产品中。电容式触控显示装置具有高准确率、多点触控、高耐用性、以及高触控分辨率等优点，已成为目前中高阶消费性电子产品使用的主流触控技术。

一般来说，触控显示装置是由一显示器及一透明触控板所组成，并且经由将透明触控面板贴合于显示器上而能同时实现触控及显示功能。电容式触控技术主要通过侦测人体(或物体)与触控显示装置上的触控点接触时，因静电结合所产生的感应电容变化，来判断触控事件。关于目前采用电容式触控技术的触控显示装置，请参考图1A及图1B，图1A为现有一电容式触控显示装置10的侧视图，图1B为电容式触控显示装置10中的一感应装置100的上视图。如图1A所示，电容式触控显示装置10是由感应装置100、显示器120以及玻璃保护层140所组成。感应装置100是由透明的铟锡氧化层(Indium TinOxide，ITO)所制成，设置于显示器120与玻璃保护层140之间。当使用者触碰到电容式触控显示装置10时，人体电场和感应装置100表面会形成一个耦合电容，在此情况下，可通过感应装置100侦测出相关的电容变化，并据以计算出使用者触碰的位置。

详细来说，如图1B所示，感应装置100包括多个第一感应电极14C、多个第二感应电极14D与多个桥接器(bridge)11，其中每一感应电极为菱形的结构。第一感应电极14C与第二感应电极14D交替排列，且各第二感应电极14D与水平方向X相邻的第二感应电极14D互相连结，而各第一感应电极14C则利用桥接器11与在垂直方向Y相邻的第一感应电极14C互相连结。电容式触控显示装置10主要是于感应电极14C(或14D)输入驱动电压信号并据以在感应电极14D(或14C)侦测触控点的电容变化，以利用X轴及Y轴的连结线将信号回传完成定位。

然而，由于感应装置100的感应电极14C、14D完全地暴露于显示器120之上，使得感应电极14C、14D极易接收到来自显示器120的噪声而造成触控定位的灵敏度不佳。

另一方面，为了阻隔来自显示器的噪声，现有技术提出了双层结构的感应装置以解决此问题，请参考图2A及图2B。图2A为现有一电容式触控显示装置20的侧视图，图2B为图2A的感应装置200的上视图。触控显示装置20是由感应装置200、显示器220以及玻璃保护层240所组成。其中，感应装置200包含一驱动信号层201以及一接收信号层202。在此情况下，驱动信号层201将可阻隔来自显示器220的噪声，而避免接收信号层202直接暴露于噪声源(即显示器220)之上。

进一步说明，请继续参考图2B，如图2B所示，驱动层201包含有多个驱动电极24D，沿X方向延伸；接收层202包含有多个接收电极24C，沿Y方向延伸。感应装置200主要是依序于各个驱动电极24D输入一驱动信号，使接收电极24C上产生一感应信号。接着，根据回传的感应信号来计算出相对应的触控点的坐标。然而，图2A与图2B中双层结构的感应装置200虽可减少接收噪声的机会，但由于驱动信号仅具有很小的电压值，使得接收电极24C所产生的感应信号通常极为微弱，如此一来，将导致无法有效且精准地估测出触控位置。

简言之，现有双层结构的感应装置，虽已降低噪声的干扰，但是接收电极24C所感应到的接收信号仍存有信号强度不足的问题。因此，如何增强感应信号的大小，使得电容式触控显示装置能更灵敏准确地辨识出触控位置，是目前亟需解决的问题。

发明内容

因此，本发明的主要目的在于提供一种通过增加空洞于接收电极中以增加感应信号强度的电容式触控显示装置。

本发明公开一种电容式触控显示装置，包含有一显示器；一玻璃保护层；一驱动信号层，设置于该显示器之上，该驱动信号层包含有多个驱动电极，用来依序输出一驱动信号于该多个驱动电极之上；以及一接收信号层，设置于该玻璃保护层与该驱动信号层之间，该接收信号层包含有多个接收电极，用来感应该驱动信号，并据以输出多个接收信号，其中该多个接收电极的至少一接收电极包含有至少一空洞，以增强信号感应。

附图说明

图1A为现有一电容式触控显示装置的侧视图。

图1B为图1A的感应装置的上视图。

图2A为现有电容式触控显示装置的另一侧视图

图2B为图2A的感应装置的上视图。

图3为本发明实施例一感应装置的示意图。

图4A至4B分别为有无人体接触感应装置时，接收电极上的感应电力线分布图。

图5为接收信号的电压-时间图。

图6A至6F为本发明实施例具有不同空洞及空洞位置的感应装置的示意图。

图7为本发明实施例感应装置的另一示意图。

其中，附图标记说明如下：

10、20 触控显示装置

100、200、300 感应装置

120、220 显示器

140、240 玻璃保护层

14C 第一感应电极

14D 第二感应电极

11 桥接器

201、301 驱动信号层

202、302 接收信号层

24C、R1～RN 接收电极

24D、D1～DM 驱动电极

306 运算单元

D_sig、D_sig1～D_sigM 驱动信号

R_sig1～R_sigN 接收信号

D_gap、R_gap、H_gap 间距

D_wd、R_wd、H_wd 宽度

ΔV、ΔV’ 差值

31、61、62、63 空洞

X、Y 方向

具体实施方式

关于本发明详细的实施方式请参考图3，图3为本发明实施例一电容式触控显示装置的一感应装置300的示意图。感应装置300与感应装置200的结构类似，同样采用双层的结构设计。即感应装置300包含一驱动信号层301及一感应信号层302，驱动信号层是设置于触控显示装置的一显示器之上。接收信号层是设置于触控显示装置中的一玻璃保护层与驱动信号层301之间，如此一来，将可避免驱动信号层301完全暴露于噪声源(显示器)之上，以减少感应信号的噪声。如图3所示，感应装置300的驱动信号层301是由驱动电极D1～DM所组成，接收信号层302是由接收电极R1～RN所组成。驱动电极D1～DM用来依序输出驱动信号D_sig1～D_sigM。接收电极R1～RN用来感应驱动信号D_sig1～D_sigM，并据以输出接收信号R_sig1～R_sigN。值得注意的是，感应装置300与感应装置200的差别在于，接收电极R1～RN中的至少丨个接收电极会包含有至少一个空洞31。输入驱动信号D_sig1～D_sigM可依序被输入至驱动电极D1～DM，使得驱动电极D1～DM会分别输出输入驱动信号D_sig1～D_sigM至运算单元306。值得注意的是，感应装置300与现有技术主要的差别在于，接收电极R1～RN会包含有至少一空洞31，以增强信号感应。

由于驱动电极D1～DM与接收电极R1～RN通常是采交错排列的方式设置，因此，较佳地，可将空洞31设计于各驱动电极于相对应接收电极上的投影区域内。换言之，空洞31会与驱动电极于相对应接收电极上的投影区域重迭。举例来说，空洞31的至少一部份会位于驱动电极在相对应接收电极上的投影区域内，或者是，空洞31会完全位于驱动电极在相对应接收电极的投影区域内。在此情况下，当人体触碰感应装置300时，大部分在接收电极R1～RN上的感应电力线经由空洞31传导至人体，使得接收信号R_sig1～R_sigN的信号大小大幅地降低，因而有效地改善接收信号的讯杂比(Signal-to-NoiseRatio，SNR)。如此一来，将能更灵敏且准确地辨识出触控位置。

简言之，本发明的电容式触控显示装置通过接收电极上具有缕空的图案设计，来增加使用者接触触控装置时产生的电容变化量，进而增加接收信号的强度，以改善电容式触控显示装置的讯杂比。

此外，感应装置300还包含有一运算单元306，耦接至驱动电极D1～DM与接收电极R1～RN。驱动信号D_sig1～D_sigM可周期性地依序被输入至驱动电极D1～DM。接收电极R1～RN则感应驱动信号D_sig1～D_sigM，并据以输出接收信号R_sig1～R_sigN至运算单元306。在此情况下，运算单元306可根据相关于驱动信号D_sig1～D_sigM，以及比较手指触碰电容式触控显示装置前后的接收信号R_sig1～R_sigN所产生的差值运算结果，来产生一触控侦测结果，并据以判断出有无触控事件发生及使用者所触碰的触控位置。例如，当差值运算结果小于一临限值时，触控侦测结果表示未发生任何触碰事件。当差值运算结果大于或等于一临限值时，触控侦测结果表示发生一触碰事件，运算单元306再根据该差值运算结果、驱动电极D1～DM的位置与接收电极R1～RN的位置，判断出使用者所触碰的触控位置。因此，通过感应信号层302的接收电极上具有缕空的图案设计，将可增加驱动信号及接收信号间的差值，使运算单元306可轻易辨识出差值是否大于临限值，而较易于判断触控事件其触控位置。

另一方面，图3也标示了感应装置300在实际应用上的实作尺寸。举例来说，驱动电极在Y方向的宽度D_wd为5mm；两个驱动电极间的间距D_gap为100um；接收电极在X方向的宽度R_wd为2.5mm；两个接收电极之间的间距为R_gap为2.5mm；空洞31在X方向的宽度H_wd为1.5mm；两个空洞在Y方向上的间距H_gap为1.1mm。请注意，图3中标示的尺寸仅为本发明实施例的一参考尺寸，相关技术人员当可依照不同产品类别、制造规格等设计需求，适当改变感应装置的尺寸大小，而不限于此。

为了具体描述感应装置300的运作原理，请参考图4A至4B。图4A至4B分别描绘有无人体接触感应装置300时，接收电极上的感应电力线分布图。以下利用图3中的驱动电极D1～D3及接收电极R2、R3为例来作说明。如图4A所示，假设驱动电极D2接收到并传输驱动信号D_sig2，使得驱动电极D2与相对应接收电极R2、R3交迭区域上产生感应电力线，即驱动电极D2于接收电极R2、R3上的投影区域，以产生接收信号R_sig2、R_sig3。其余驱动电极D1、D3～DM皆耦接至接地端(或零电位)，因此未产生感应电力线于其上。

值得注意的是，由于接收电极R2、R3特殊的缕空图案设计，感应电力线可于空洞31的边缘形成，使分布在接收电极R2、R3边缘上的感应电力线数量较现有接收电极的感应电力线数量多。

当人体接触电容式触控显示装置30的情形，请参考图4B，图4B描述一手指Fng碰触感应装置300时的运作方式。诚如本领域所熟知，手指Fng为一导体，可吸取接收电极R2上的感应电力线至手指Fng。由于接收电极R1～RN特殊的缕空图案设计，当手指Fng触碰接收电极R2时，吸取大量的感应电力线，使得接收信号R_sig2的电压读值远小于其它接收信号R_sig1、R_sig3～R_sigN的电压读值，因此当运算单元306判断接收信号R_sig2与手指Fng未触碰时的接收信号R_sig2的差值大于临限值时，运算单元306即可轻易辨识出手指Fng触碰于驱动电极D2与接收电极R2的交界处。

根据上述说明，本发明的主要目的在于，通过接收电极R1～RN缕空的图案设计，增加驱动信号D_sig在接收电极R1～RN上感应出的感应电力线，用来增加手指Fng触碰感应装置时吸取感应电力线的电量，以增加于手指Fng触碰前后的接收信号的差值，使运算单元306所接收到的信号的讯杂比能够提升。请参考图5，图5为运算单元306由有无增加缕空图案于各接收电极的接收信号的电压-时间图。当无触控事件时，接收信号(以实线表示)的电压值最高，表示没有人体将感应电力线吸走；次高的电压值(以长短线表示)为现有技术；最低的电压值(以点线表示)为增加缕空图案于接收电极的结果。由图5可知，本发明的判断差值ΔV大于现有技术的判断差值ΔV’，因此在相同的噪声之下，本发明的接收讯杂比优于现有的接收讯杂比。

另外，图3所描绘的空洞31为矩形，但不限于此，空洞31可以是任意的几何图形，只要能增加接收电极上的感应电力线即可。本领域相关技术人员当可据此加以修饰变化，而不限于此实施例。举例来说，请参考图6A至6F，图6A至6D绘示了不同形状的空洞。于图6A中，接收电极的空洞61为圆形；于图6B中，接收电极的空洞61为不规则形。图6C绘示了每个接收电极仅有单一空洞61的情形，说明空洞61可存在于接收电极与驱动电极重迭或未重迭的区域。图6D绘示了接收电极相对应驱动电极投影区重迭的部分含有空洞62、63。再者，图6E、6F即分别描述矩形及半圆形的空洞61也可位于接收电极两侧的边缘上。如此一来，设计者可适当地变化空洞的形状、面积等，以改变接收电极上的感应电力线数量，如此可作为调整电容式触控显示装置的感应灵敏度的方式之一，增加电容式触控显示装置的设计弹性。

值得注意的是，为了使接收电极R1～RN上的感应电力线数量均等，较佳地，每个接收电极R1～RN相对应驱动电极D1～DM投影区重迭的面积相等，使得接收信号R_sig1～R_sigN的信号大小大致均等，避免电容式触控显示装置感应灵敏度不均的情形发生。图7绘示了U形的接收电极。如图7所示，为了保持感应灵敏度均等，接收电极R1～RN于相对应驱动电极D1～DM的投影区重迭的面积相等。再者，单一个U形的接收电极也可等效为两个接收电极相连接，同样能达到增加感应电力线的目的。

综上所述，为了增加电容式触控显示装置中感应信号的强度，本发明通过增加空洞于接收电极中，以增加人体接触电容式触控显示装置时的感应电容变化量，增加感应信号的强度，使得电容式触控显示装置能更快速准确地辨识出触控位置。除此之外，本发明也采用双层结构的感应装置，以避免接收电极完全暴露于噪声源(显示屏幕)之上。如此一来，本发明不仅可有效地提升感应信号强度，也可降低接收噪声，使得电容式触控显示装置的讯杂比大幅地提升。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种电容式触控显示装置，包含有：

一显示器；

一玻璃保护层；以及

一感应装置；

一驱动信号层，设置于该显示器之上，该驱动信号层包含有多个驱动电极，用来依序输出多个驱动信号；以及

一接收信号层，设置于该玻璃保护层与该驱动信号层之间，该接收信号层包含有多个接收电极，用来感应该多个驱动信号，并据以输出多个触控感测信号，其中该多个接收电极包含有至少一空洞，以增强信号感应。

2.如权利要求1所述的电容式触控显示装置，其特征在于，每一空洞的至少一部份会与该多个接收电极中的一驱动电极于该相对应接收电极上的投影区域重迭。

3.如权利要求2所述的电容式触控显示装置，其特征在于，该每一空洞会完全与该多个接收电极中的该驱动电极于该相对应接收电极上的投影区域重迭。

4.如权利要求1所述的电容式触控显示装置，其特征在于，每一空洞具有一几何形状。

5.如权利要求4所述的电容式触控显示装置，其特征在于，该几何形状是一矩形、一圆形或一不规则形。

6.如权利要求1所述的电容式触控显示装置，其特征在于，每一接收电极符合一U形。

7.如权利要求1所述的电容式触控显示装置，其特征在于，该多个驱动电极分别依序输出相对应的一驱动信号。

8.如权利要求1所述的电容式触控显示装置，其特征在于，该多个驱动电极的其中之一驱动电极输出相对应的一驱动信号时，其余驱动电极耦接至一接地部。

9.如权利要求1所述的电容式触控显示装置，其特征在于，该多个接收电极分别用来感应该多个驱动信号，并据以输出相对应的一触控感测信号。

10.如权利要求1所述的电容式触控显示装置，还包含有：

一运算单元，包含有多个输出端、输入端，分别耦接于该多个驱动电极以及该多个接收电极，用来根据相关于该多个驱动信号及比较一手指触碰该电容式触控显示装置前后的该多个接收信号所产生的一差值运算结果，产生一触控侦测结果，以判断出一使用者所触碰的一触控位置。

11.如权利要求10所述的电容式触控显示装置，其特征在于，当该差值运算结果小于一临限值时，该触控侦测结果表示发生一未触碰事件。

12.如权利要求10所述的电容式触控显示装置，其特征在于，当该差值运算结果大于或等于一临限值时，该触控侦测结果表示发生一触碰事件。

13.如权利要求12所述的电容式触控显示装置，其特征在于，该运算单元根据该差值运算结果、该多个驱动电极的位置与该多个接收电极的位置，判断出该使用者所触碰的该触控位置。