CN104049815A

CN104049815A - 电容式触摸屏及其驱动方法

Info

Publication number: CN104049815A
Application number: CN201310084321.XA
Authority: CN
Inventors: 王珣力; 赖志章; 黄赫炜
Original assignee: Novatek Microelectronics Corp
Current assignee: Novatek Microelectronics Corp
Priority date: 2013-03-15
Filing date: 2013-03-15
Publication date: 2014-09-17

Abstract

本发明公开了一种电容式触摸屏，包括多个感应电极及一触碰控制器。该多个感应电极中每一感应电极包括至少一驱动区；以及至少一接收区；其中，该多个感应电极中所有驱动区及所有接收区都位于该电容式触摸屏中同一层。该触碰控制器用来对该多个感应电极中所有驱动区依序进行扫描，同时侦测该多个感应电极中所有接收区的信号，或对该多个感应电极中所有接收区依序进行扫描，同时侦测该多个感应电极中所有驱动区的信号。

Description

电容式触摸屏及其驱动方法

技术领域

本发明涉及一种电容式触摸屏及其驱动方法，尤其涉及一种可将感应电极中的驱动区及接收区配置在触摸屏中同一层的互容式触摸屏及其驱动方法。

背景技术

近年来，触控感应技术迅速地发展，许多消费性电子产品例如移动电话（mobile phone）、卫星导航系统（GPS navigator system）、平板计算机（tablet）、个人数字助理（PDA）及笔记本计算机（laptop）等均内建有触控功能。在上述各种电子产品中，原先显示面板的区域被赋予触控感应的功能，也就是说，将原先单纯的显示面板转换成具有触控辨识功能的触控显示面板。依据触摸屏的结构设计上的不同，一般可区分为外挂式（out-cell）与内嵌式（in-cell/on-cell）触摸屏。其中，外挂式触摸屏是由独立的触摸屏与一般的显示面板组合而成，而内嵌式触摸屏则是将触控感应装置直接设置在显示面板中基板内侧或外侧上。

另一方面，触控的感应技术可分为电阻式、电容式及光学式。电容式触摸屏因具有感应准确度高、透光度高、反应速度快、使用寿命长等优点，已逐渐成为市场主流。电容式触摸屏可再细分为自容式（self capacitance）及互容式（mutual capacitance）。自容式触摸屏无法精准地感应多点触控的报点，通常应用于单点触控的电子产品或小面积的面板装置。相较之下，互容式触摸屏能实现大面积的多点触控以及较复杂的触控功能。然而，现阶段互容式触摸屏必须将感应电极配置在触摸屏中不同层，以侦测两层感应电极之间的电容变化，使得互容式触摸屏的生产成本及复杂度较高。

因此，实有必要提出一种触摸屏架构，除了具有互容式触摸屏可支持高精度多点触控的优点之外，也可降低生产成本及复杂度。

发明内容

本发明的主要目的即在于提供一种可将感应电极中的驱动区及接收区配置在触摸屏中同一层的互容式触摸屏及其驱动方法，以支持高精度多点触控，并降低生产成本及复杂度。

本发明公开一种电容式触摸屏，包括有多个感应电极，每一感应电极包括有至少一驱动区及至少一接收区；以及一触碰控制器，用来对该多个感应电极中所有驱动区依序进行扫描，同时侦测该多个感应电极中所有接收区的信号，或对该多个感应电极中所有接收区依序进行扫描，同时侦测该多个感应电极中所有驱动区的信号；其中，该多个感应电极的所有驱动区及所有接收区都位于该电容式触摸屏中同一层；其中，该多个感应电极中每一驱动区分别电性连接至该触碰控制器，而该多个感应电极中每一接收区之间互相电性连接，再电性连接至该触碰控制器。

本发明还公开一种驱动方法，用于一电容式触摸屏，包括有在该电容式触摸屏的同一层中配置多个感应电极，每一感应电极包括有至少一驱动区及至少一接收区；将该多个感应电极中每一驱动区分别电性连接至一触碰控制器，并将该多个感应电极中每一接收区互相电性连接，再电性连接至该触碰控制器；以及该触碰控制器对该多个感应电极中所有驱动区依序进行扫描，同时侦测该多个感应电极中所有接收区的信号，或对该多个感应电极中所有接收区依序进行扫描，同时侦测该多个感应电极中所有驱动区的信号。

附图说明

图1为本发明实施例一液晶面板的垂直剖面图。

图2为本发明实施例一触摸屏的感应电极的结构示意图。

图3为感应电极及导线实现在黑色矩阵层后方的示意图。

图4为本发明实施例另一触摸屏的感应电极的结构示意图。

图5为本发明实施例又一触摸屏的感应电极的结构示意图。

其中，附图标记说明如下：

10 液晶面板

20、40、50 触摸屏

202、402、502 触碰控制器

E00～E35、E’00～E’45、感应电极

E’’00～E’’35

D1、D1’、D1’’ 驱动区

R1～R4、R1’～R4’、接收区

R1’’～R4’’

具体实施方式

有别于公知互容式触摸屏中的感应电极将驱动区（driving area）及接收区（receiving area）分别配置在两不同层，通过量测两层之间的电容值变化量来进行触控侦测。本发明可将公知两层感应电极简化为一层，并保有互容式触摸屏可精确侦测多点触控的优点。

请参考图1，图1为本发明实施例一液晶面板10的剖面图。如图1所示，液晶面板10各层包括有偏光板、玻璃基板、彩色滤光片、配向膜、液晶等部分。为实现内嵌于液晶面板的触控功能，感应电极可配置在液晶面板10中任一层。举例来说，感应电极可为多个配置在上玻璃基板或下玻璃基板上的透明电极，形成独立触碰的区域；或者，感应电极可配置在彩色滤光片层上的黑色矩阵（Black Matrix，BM）层后方，以金属走线的方式形成多个独立触碰的区域。其中一种详细实施方式可参考图2。

图2为本发明实施例一触摸屏20的感应电极的结构示意图。如图2所示，触摸屏20具有24个感应电极E00～E35，感应电极E00～E35都为四边形的电极，以4x6的矩阵配置在触摸屏20中。每一感应电极E00～E35各自独立，且分别具有一个「十」字形驱动区及四个四边形接收区。以感应电极E00为例，「十」字形驱动区D1的中心位于感应电极E00中央，而四个四边形接收区R1～R4分别位于感应电极E00的四个角落。感应电极E00～E35的感应信号由一触碰控制器202控制。触碰控制器202可为一触碰控制集成电路（touchcontroller IC），用来侦测来自感应电极E00～E35的触控信号，以将触摸屏20上的触控信号转换为系统可判读的指令。每一感应电极E00～E35的驱动区分别电性连接至触碰控制器202，而每一感应电极E00～E35的接收区之间互相电性连接，再电性连接至触碰控制器202。

详细来说，驱动区及接收区的电性连接方式可参考图2。触碰控制器202位于触摸屏20下方，因此每一感应电极E00～E35的驱动区分别通过一导线垂直向下拉至触碰控制器202，而每一感应电极E00～E35的四个接收区先在感应电极E00～E35内部通过导线相连，接着通过垂直导线将垂直方向的感应电极E00～E35中的接收区相连，再通过最上方的水平导线全部相连，进而将所有接收区电性连接至触碰控制器202。一般来说，用来电性连接的导线为透明材质，以避免影响触摸屏20的画面显示。然而，如上所述，感应电极也可配置在黑色矩阵层后方，以金属走线的方式形成多个独立触碰的区域，因此导线可根据黑色矩阵层的遮光材料配置，将金属导线配置在不透光材质的后方，在不影响画面显示以前提下，完成触控信号的传递。请参考图3，图3为感应电极及导线实现在黑色矩阵层后方的示意图。如图3所示，感应电极及导线都配置在不透光材质的后方，因此不需强制使用透明材质，感应电极及导线也不会影响画面显示。

实际运作时，触碰控制器202可对感应电极E00～E35中所有驱动区依序进行扫描，同时侦测感应电极E00～E35中所有接收区的信号。举例来说，触碰控制器202可根据触摸屏20上的感应电极E00～E35配置方式，一次感应6个接收区信号，感应4次以后即可得到完整的4x6感应电极区域的电容值变化，接着可通过一逻辑运算装置，根据4x6感应电极区域的电容值变化，以内插法计算出触碰位置。一般来说，是否发生触碰可根据所有感应电极区域的电容值变化来判断（即驱动区及接收区之间的电容值变化），当任一电容值变化量超过一预定值时，可判断为有发生触碰。再以电容值变化量最大的感应电极为中心，根据其它感应电极的电容值变化，以内插法计算出发生触碰的位置。关于内插法的计算方式应是本领域熟知技艺，在此不赘述。

在部分实施例中，触摸屏20的结构可通过外部电路的调整来适应各种应用。举例来说，可将外部电路的驱动端连接至感应电极E00～E35的接收区，并将外部电路的接收端连接至感应电极E00～E35的驱动区。如此一来，触碰控制器202可对感应电极E00～E35中所有接收区依序进行扫描，同时侦测感应电极E00～E35中所有驱动区的信号。换句话说，即调换触摸屏20上的驱动区与接收区的功能。因此，根据不同的系统应用，在触摸屏20的结构之下，任何驱动控制方式及侦测方式，都在本发明所保护的范围内。

值得注意的是，本发明的主要精神在于将感应电极中的驱动区及接收区配置在触摸屏同一层，以降低公知互容式触摸屏中，将驱动区及接收区配置在多层所造成的生产成本及复杂度。本领域普通技术人员当可据以修饰或变化，而不限于此。举例来说，触摸屏中的感应电极数目与配置方式可任意选择，而每个感应电极中，驱动区及接收区的数目及配置方式也可任意搭配，而不限于此。此外，驱动区及接收区的形状也不限于图2所示的「十」字形及四边形，而可为任意形状。再者，针对每一种感应电极的形状及配置而言，同样可根据系统需求，使用不同的导线配置。简单来说，只要感应电极中所有驱动区及所有接收区都位于触摸屏的同一层，任何不同形状及不同数目的感应电极、驱动区或接收区，或任何导线配置方式，都在本发明所保护的范围内。

举例来说，不同形状的驱动区及接收区配置可能具有不同的感应灵敏度。为达成较高的灵敏度，可改变驱动区及接收区的配置方式，以提高其相互感应的能力。请参考图4，图4为本发明实施例另一触摸屏40的感应电极的结构示意图。如图4所示，触摸屏40具有30个感应电极E’00～E’45，感应电极E’00～E’45都为四边形的电极，以5x6的矩阵配置在触摸屏40中。每一个感应电极E’00～E’45各自独立，且分别具有一个驱动区及四个接收区。以感应电极E’00为例，驱动区D1’包括两个「十」字形驱动区，其中心重迭且互相呈四十五度角（而呈「米」字形）；而四个接收区R1’～R4’分别位于感应电极E’00的四个角落，并包围驱动区D1’的八个端点当中四个位于感应电极E’00的四个角落的端点。由于接收区包围驱动区的部分端点，驱动区及接收区之间的电容感应能力较强，使得触摸屏40可达到较高的触控感应灵敏度。同样地，感应电极E’00～E’45的感应信号由一触碰控制器402控制。举例来说，触碰控制器402可根据触摸屏40上的感应电极E’00～E’45配置方式，一次感应5个接收区信号，感应6次以后即可得到完整的5x6感应电极区域的电容值变化，接着可通过一逻辑运算装置，根据5x6感应电极区域的电容值变化，以内插法计算出触碰位置。

请参考图5，图5为本发明实施例一触摸屏50的感应电极的结构示意图。如图5所示，触摸屏50具有24个感应电极E’’00～E’’35，感应电极E’’00～E’’35都为四边形的电极，以4x6的矩阵配置在触摸屏50中。每一个感应电极E’’00～E’’35各自独立，且分别具有一个驱动区及四个接收区。以感应电极E’’00为例，驱动区D1’’包括一「十」字形驱动区，且此「十」字形驱动区的四个端点分别向该端点的同一侧延伸（呈「卍」字形）；而四个接收区R1’’～R4’’分别位于感应电极E’’00的四个角落，并包围驱动区D1’’的四个延伸出的端点。由于接收区包围驱动区的端点，驱动区及接收区之间的电容感应能力较强，使得触摸屏50可达到较高的触控感应灵敏度。同样地，感应电极E’’00～E’’35的感应信号由一触碰控制器502控制。举例来说，触碰控制器502可根据触摸屏50上的感应电极E’’00～E’’35配置方式，一次感应4个接收区信号，感应6次以后即可得到完整的4x6感应电极区域的电容值变化，接着可通过一逻辑运算装置，根据4x6感应电极区域的电容值变化，以内插法计算出触碰位置。

在公知技术中，互容式触摸屏必须将感应电极配置在触摸屏中不同层，以侦测两层感应电极之间的电容变化，使得互容式触摸屏的生产成本及复杂度较高。相较之下，本发明实施例中的互容式触摸屏可将感应电极中的驱动区及接收区配置在面板中同一层，可降低生产成本及复杂度。此外，更保有互容式触摸屏可侦测多点触控的优点。

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

1.一种电容式触摸屏，包括有：

多个感应电极，每一感应电极包括有至少一驱动区及至少一接收区；以及

一触碰控制器，用来对该多个感应电极中所有驱动区依序进行扫描，同时侦测该多个感应电极中所有接收区的信号，或对该多个感应电极中所有接收区依序进行扫描，同时侦测该多个感应电极中所有驱动区的信号；

其中，该多个感应电极的所有驱动区及所有接收区都位于该电容式触摸屏中同一层；

其中，该多个感应电极中每一驱动区分别电性连接至该触碰控制器，而该多个感应电极中每一接收区之间互相电性连接，再电性连接至该触碰控制器。

2.如权利要求1所述的电容式触摸屏，其特征在于，该多个感应电极中每一感应电极为一四边形电极，其所包括的该至少一驱动区包括一「十」字形驱动区，以及该至少一接收区包括四个四边形接收区，分别位于该四边形电极的四个角落。

3.如权利要求1所述的电容式触摸屏，其特征在于，该多个感应电极中每一感应电极为一四边形电极，其所包括的该至少一驱动区包括两「十」字形驱动区，其中心重迭且互相呈四十五度角，以及该至少一接收区包括四个接收区，分别位于该感应电极的四个角落，并包围该驱动区的八个端点当中四个位于该感应电极的四个角落的端点。

4.如权利要求1所述的电容式触摸屏，其特征在于，该多个感应电极中每一感应电极为一四边形电极，其所包括的该至少一驱动区包括一「十」字形驱动区，且该「十」字形驱动区的四个端点分别向该端点的同一侧延伸，以及该至少一接收区包括四个接收区，分别包围该驱动区的四个延伸出的端点。

5.如权利要求1所述的电容式触摸屏，其特征在于，当该多个感应电极位于一黑色矩阵层后方时，该触碰控制器与该多个感应电极中所有驱动区及所有接收区之间是通过金属绕线以电性连接。

6.如权利要求1所述的电容式触摸屏，其特征在于，该触碰控制器侦测该多个感应电极中每一感应电极的该至少一驱动区及该至少一接收区之间的一电容值变化，来判断是否发生触碰及发生触碰的一位置。

7.如权利要求6所述的电容式触摸屏，其特征在于，当该电容值变化超过一预定值时，该触碰控制器判断有发生触碰，并以该多个感应电极中具有该电容值变化最大值的感应电极为中心，根据该多个感应电极中所有感应电极的该电容值变化，以内插法计算出发生触碰的该位置。

8.一种驱动方法，用于一电容式触摸屏，包括有：

在该电容式触摸屏的同一层中配置多个感应电极，每一感应电极包括有至少一驱动区及至少一接收区；

将该多个感应电极中每一驱动区分别电性连接至一触碰控制器，并将该多个感应电极中每一接收区互相电性连接，再电性连接至该触碰控制器；以及

该触碰控制器对该多个感应电极中所有驱动区依序进行扫描，同时侦测该多个感应电极中所有接收区的信号，或对该多个感应电极中所有接收区依序进行扫描，同时侦测该多个感应电极中所有驱动区的信号。

9.如权利要求8所述的驱动方法，其特征在于，该多个感应电极中每一感应电极为一四边形电极，其所包括的该至少一驱动区包括一「十」字形驱动区，以及该至少一接收区包括四个四边形接收区，分别位于该四边形电极的四个角落。

10.如权利要求8所述的驱动方法，其特征在于，该多个感应电极中每一感应电极为一四边形电极，其所包括的该至少一驱动区包括两「十」字形驱动区，其中心重迭且互相呈四十五度角，以及该至少一接收区包括四个接收区，分别位于该感应电极的四个角落，并包围该驱动区的八个端点当中四个位于该感应电极的四个角落的端点。

11.如权利要求8所述的驱动方法，其特征在于，该多个感应电极中每一感应电极为一四边形电极，其所包括的该至少一驱动区包括一「十」字形驱动区，且该「十」字形驱动区的四个端点分别向该端点的同一侧延伸，以及该至少一接收区包括四个接收区，分别包围该驱动区的四个延伸出的端点。

12.如权利要求8所述的驱动方法，其特征在于，将该多个感应电极中每一驱动区分别电性连接至该触碰控制器，并将该多个感应电极中每一接收区互相电性连接，再电性连接至该触碰控制器的步骤，包括有：

当该多个感应电极位于一黑色矩阵层后方时，以金属绕线电性连接该触碰控制器与该多个感应电极中所有驱动区及所有接收区。

13.如权利要求8所述的驱动方法，其特征在于，该触碰控制器对该多个感应电极中所有驱动区依序进行扫描，同时侦测该多个感应电极中所有接收区的信号，或对该多个感应电极中所有接收区依序进行扫描，同时侦测该多个感应电极中所有驱动区的信号的步骤包括通过该触碰控制器侦测该多个感应电极中每一感应电极的该至少一驱动区及该至少一接收区之间的一电容值变化，来判断是否发生触碰及发生触碰的一位置。

14.如权利要求13所述的驱动方法，其特征在于，当该电容值变化超过一预定值时，该触碰控制器判断有发生触碰，并以该多个感应电极中具有该电容值变化最大值的感应电极为中心，根据该多个感应电极中所有感应电极的该电容值变化，以内插法计算出发生触碰的该位置。