TW201017495A - Contact detecting device, display device, and contact detecting method - Google Patents
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Description
201017495 六、發明說明: ’ 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種可由一使用者用來藉由用一手指或其 類似者觸摸而輸入資訊的電容式接觸偵測裝置及一種接觸 偵測方法。本發明亦係關於一種具有該接觸偵測裝置之一 功能之顯示裝置。 【先前技術】 已知一稱為觸控面板之接觸偵測裝置。一般而言,接觸 ‘ 偵測裝置為偵測使用者之手指、筆或其類似者接觸到或接 近一偵測表面的裝置。 ® 另一方面’觸控面板在顯示面板上形成,且將一顯示表 面上之各種按鈕顯示為影像以藉此充當對常規按鈕之替代 來允許使用者輸入資訊。在此技術應用於一小型行動設備 之情況下,按鈕之配置可與一顯示器共用。此引起諸如螢 幕大小之增加、操作單元之空間節省及組件數目之減少的 顯著優點。 以此方式,一般而言,「觸控面板」指代與一顯示裝置 ⑬ 組合之面板型接觸偵測裝置。 然而,當將觸控面板提供於液晶面板中時,整個液晶模 · 組之厚度增加。 因此,例如,π>_Α·2008·975〇揭示一具有一觸控面板之 液晶顯示元件,其中一用於該觸控面板之導電薄膜提供於 一液晶顯不元件之一觀察側基板與一配置於該觀察側基板 之一外表面上用於觀察之偏光片之間,且一具有該偏光片 141164.doc -4- 201017495 之一外表面作為一觸控表面之電容式觸控面板形成於用於 該觸控面板之該導電薄膜與該偏光片之該外表面之間。實 現了液晶顯示元件之厚度的減少。 該電容式觸控感應器包括複數個驅動電極及結合各別複 數個驅動電極形成電容器之複數個偵測電極。 感應器偵測精確度與驅動電極之數目及偵測電極之數目 成比例。然而’若感應器輸出線與偵測電極分離地提供, 則極大數目之導線為必要的。因此,為了使偵測電極亦充 當感應器輸出線,主要採用交流(AC)驅動複數個驅動電極 中之一者且在以一固定間距配置該等駆動電極之方向(在 下文中,掃描方向)上移位經AC驅動之驅動電極的驅動方 法。使用在經AD驅動之驅動電極之一方向上執行掃描之 方法,當在掃描之後觀察到偵測電極之電位改變時,有可 能自在掃描期間發生電位改變之位置來偵測一偵測物件是 否接觸到或接近一觸控面板表面。 【發明内容】 然而,例如,在JP-A-2008-9750中揭示之電容式觸控面 板或具有觸控感應器之功能之液晶顯示元件中,摘測在谓 測電極中之電位改變的S/N比率與偵測精確度(债測期間之 解析度)處於取捨關係。 更具體而言,當作為AC驅動之一單位的該等驅動電極 之區域係小的時’自偵測電極輸出之電位改變係小的且 S/N比率係低的。 另一方面,當將驅動電極之區域設定得大時,驅動電極 141164.doc 201017495 在掃描方向上之寬度增加。若觸控面板在掃描方向上之大 小(面板尚度)固定,則隨著驅動電極之寬度變大,適合於 固定面板高度之驅動電極之數目減小且在掃描方向上之解 析度下降。解析度意謂當偵測物件之大小減小時可彳貞測到 之偵測物件之下限大小。 因此,不管接觸偵測裝置是併入於顯示裝置中還是外部 地附接至顯不裝置,需要將電容式接觸偵測裝置之s/n比 率及偵測精破度兩者均保持在高位準。 根據本發明之第一實施例’提供一種接觸偵測裝置,直 包括:η個驅動電極’其在一掃描方向上配置;一债測驅 動掃描單元,其驅動該η個驅動電極;複數個傾測電極; 及複數個偵測電路。 該福測驅動掃描單元在該讀驅動電極中選擇連續 m(2^n<n)個驅動電極,同時Ac驅動該選定_驅動電 極’且重複用於在該掃描方 门上改變該m個驅動電極之選 擇目標的移位操作,以佶撂尤 使侍在母次執行該移位操作之前及 之後共有的-或多個驅動電極包括於該等選擇目標中。 電容器在該複數個偵測電 /、忑各別η個驅動電極之間 形成。 該複數個伯測電路連接至該複數 該㈣驅動掃摇單元執行該移 = 個==該等_極之電位與一預』=複數 使用上文解釋之細能 動η個驅動電極中個驅^驅動掃描單元同時AC驅 電極,且重複用於在該掃描方 14II64.doc 201017495 向上改變驅動目標的移位操作。每次執行用於改變瓜個驅 ^電極之組合之移位操作時,Act位改變亦經由該等電 容器傳輸至該複數個偵測電極,電容器在該複數個偵測電 極與m個驅動電極之間形成。在此點處出現於偵測電極中 . 之AC電位改變之量值視電容之量值而定。隨著電容變 大’獲得一較大之AC電位改變。 當债測物件存在於若干制電極附近時,在彳貞測電極中 之改變之後的A C電位由於偵測物件之電容(外部電容)之影 Φ 響而得到不同值。 在複數個摘測電路中,例如,Μ設將臨限值設定為使得 可能區分是否存在外部電容之影響的位準。接著,複數個 债測電路間對應於積測物件之位置之若干摘測電路的輸出 自與其他债測電路之輸出的邏輯值相同之邏輯值反轉。偵 測物件之位置可自發生輸出反轉之偵測電路與自發生反轉 時之時序獲得之掃描位置之間的關係判定。 〜在此操作中,如上文解釋,絲驅動電極之數目m設定 得大,則出現在偵測電極中之AC電位改變可增加。因 . & ’有可能使用具有高S/N比率之㈣信號來判定偵測物 件之位置。「將m設定得大」等效於當从驅動該等驅動電 • &中之每—者時,將該驅動電極在掃描方向上之寬度設定 得大。 另一方面,在將m個驅動電極設定為一次移位量的控制 過程中,隨著m變大,則貞測物件之位置偵測之精確度變 低。當將制物件之可债測最小大小稱為解析度時,解析 141164.doc 201017495 度對應於-次移位量。當Ac驅動料驅㈣極中之每— 者時’此等效於「隨著驅勒 ⑯耆驅動電極之寬度變大,對偵測物件 之位置偵測之精確度(解析度)變小」。 ί第一實施财’執行移位使得在每魏行該移位操作 =刖及之後共有的—或多個驅動電極包括於該等選擇目標 。因此’與將m個驅動電極設定為一次移位量的控制情 況相比’位置偵測精確度係高的。 在每次執行該移位操作之 。其同樣可由規定一移位 在第一實施例中,注意力集中 前及之後共有的驅動電極之數目 量之驅動電極之數目表示。 具體而言,在根據本發明之第二實施例之接觸偵測裝置 中’其㈣驅動掃描單元執行用於同時ac驅動在該掃描 方向上連續的吻…)個驅動電極的驅動操作,且以在 該等驅動電極之該掃描方向上數目小於設定為—次之一移 位量之m的大小重複用於在該掃描方向上改變該經同時驅 動之m個驅動電極之一纟且合的移位操作。 在第一及第二實施例中,為最大程度地增加位置偵測精 確度’在將-個驅動電極設定為_單位的情況下來重複該 移位為可取的。該㈣驅動掃描單元執行該移位使得在兩 次連續AC驅動中共有的㈣)個驅動電極包括於該等選擇 目標中。 較佳地’該各別複數個㈣電路以—對—關係連接至該 複數個㈣電極’且產生-㈣應於該複數個偵測電路之 該等偵測電極之電位超過該臨限值及在該等電位不超過該 141164.doc 201017495 臨限值時得到不同邏輯值的偵測信號。當偵測信號經受時 間取樣時’一組經取樣之位元值形成一位元映像。 較佳地’該偵測接觸裝置包括一偵測處理單元。該偵測 處理單元根據對位元映像之處理規定該位元映像上的—位 元改變£域之重力位置之一中心。該彳貞測物件之位置可自 重力位置之該中心判定。 該偵測處理單元可自該位元映像上之該位元改變區域之
一範圍判定該偵測物件之大小。該偵測處理單元可判定偵 測物件之位置及大小兩者。 在根據第一或第二實施例之接觸偵測裝置中,驅動電極 可與用於顯示器之對立電極—樣地使用且與—顯示裳 合地形成。 只卿内,捉讶一種顯示裝置,其包 括.複數個像素電極、η個對立電極(等效於接觸偵測裝置 之驅動電極)、複數個偵測電極、一顯示.功能層 ' 驅動掃描單元及複數個偵測電路。 / 上個像素電極係針對該等各別像素而提供且在平面 上配置成一矩陣。 5亥η個對立電極^:伞 對,在-掃描方向^置以與該等像素電極相 °具有為該等像素電極之一車 長唐夕白缺也·汾I 丨平夕丨J之間距 U之自㈣倍大㈣距長度’ a在該 間隔配置,該掃描方向為 σ上以相等 马6亥等像素電極之— 電容器在該複數個谓測電極 -方向。 形成。 1極與該各別η個對立電極之間 141164.doc 201017495 該顯示功能層根據施加在彼此相對之該等像素電極與該 等對立電極之間的信號電壓而展示一影像顯示功能。 在第一實施例中,該偵測驅動掃描單元在該11個對立電 極中選擇連續m(2Sm<n)個對立電極,同時Ac驅動該選定 m個對立電極,且重複用於在該掃描方向上改變該瓜個對 立電極之選擇目標的移位操作,以使得在每次執行該移位 操作之前及之後共有的一或多個驅動電極包括於該等選擇 目標中。 在第二實施例中,該偵測驅動掃描單元執行用於同時 AC驅動在該掃描方向上連續的m(2^m < n)個對立電極的驅 動操作,且以在該等對立電極之該掃描方向上數目小於設 定為一次之一移位量之m的大小重複用於在該掃描方向上 改變該經同時驅動之m個對立電極之一組合的移位操作。 該複數個彳貞測電路以一對一關係連接至該複數個偵測電 極’且在每次該偵測驅動掃描單元執行該移位操作時比較 對應於該複數個偵測電路之該等偵測電極之電位與一預定 臨限值。 根據本發明之第三實施例,提供包括下文解釋之三個步 驟之接觸偵測方法。 (1)驅動及掃描步驟 在第一實施例中,在η個驅動電極中選擇連續m(2sm < n) 個驅動電極,同時AC驅動該選定m個驅動電極,且重複用 於在掃描方向上改變m個驅動電極之選擇目標的移位操 作’以使得在每次執行移位操作之前及之後共有的一或多 141164.doc •10· 201017495 個驅動電極包括於該等選擇目標中。 在第—實轭例中,執行用於同時AC驅動在掃描方向上 配置之η個驅動電極中的連續m(2sm<n)個驅動電極的驅動 操作,且以在該等驅動電極之該掃描方向上數目小於設定 . 為人之移位量之m的大小重複用於在掃描方向上改變 經同時驅動之m個驅動電極之組合的移位操作。 • (2)電位偵測步驟 每次在驅動及掃描步驟中執行移位操作時,比較各別驅 籲 動電極之電位與一預定臨限值。 (3)判定步驟 自所獲得之比較結果判定一改變區域之位置及大小中 的至少一者,在該改變區域中,形成於11個驅動電極與各 別偵測電極之間的電容器之所施加電壓由於外部電容之影 響而改變。 ~ 根據本發明之實施例,不管接觸偵測裝置是併人於顯示 纟置中還是外部地附接至顯示裝置,有可能將電容式接觸 摘測裝置之S/N比率及積測精確度兩者均保持在高位準。 【實施方式】 在下文參看隨附圖式解釋本發明之實施例。電容式接觸 • 制裝置及具有接觸偵測之功能之液晶顯示裝置為該等實 施例中之主要實例。 參看圖1A及圖1B到圖3A至圖坨解釋電容式接觸偵測之 基礎作為該等實施例之前提。 圖1A及圖2A為觸控感應器單元之等效電路圖。圖⑺及 141164.doc 201017495 圖2B為觸控感應器單元之圖式(示意性剖視圖)。在圖1A& 圖1B中,作為偵測物件之手指未接近一感應器。在圖2A 及圖2B中,手指接近或接觸到感應器。 諸圖中展示之觸控感應器單元為電容式感應器。如圖1B 及圖2B中展示,觸控感應器單元包括一電容元件。具體而 言,一電容元件(一電容器)C1包括一介電質D及經配置以 跨介電質D彼此相對的一對電極(亦即,驅動電極E〖及偵測 電極E2)。 如圖1A及圖2A中展示,電容元件C1之驅動電極m連接 至一產生AC脈衝信號Sg之驅動信號源S。電容元件C1之偵 測電極E2連接至一電壓偵測器DET。由於偵測電極£2經由 電阻器R接地,故DC位準為電固定的。 驅動信號源S將具有一預定頻率(例如,約數千赫茲到十 至二十千赫茲)之AC脈衝信號Sg施加至驅動電極E1。ac脈 衝信號Sg之波形圖在圖3B中展示。 一具有圖3A中展示之輸出波形之信號(偵測信號VdetHK 據AC脈衝仏號sg之施加而出現在偵測電極E2中。 如稍後詳細解釋,在於液晶顯示面板中具有接觸偵測裝 置之功能之液晶顯示裝置中,驅動電極^等效於用於液晶 驅動之對立電極(與像素電極相對且為複數個像素所共有 之電極)。關於液晶驅動,該對立電極經受稱為反相 驅動之AC驅動。因此,在本發明之實施例中,亦將用於 com反相驅動之共同驅動信號用作用於驅動觸控感 應器之驅動電極E1之AC脈衝信號Sg。 141164.doc 201017495 在圖1A及圖1B中展示之手指未接觸到感應器之狀態 中’電容器C1之驅動電極E1經AC驅動。AC偵測信號Vdet 根據驅動電極El之充電及放電而出現在偵測電極£2中。在 此點處之偵測信號在下文表示為「初始偵測信號VdetO」。 依據高頻率’偵測電極E2侧經DC(直流)接地但未接地。因 此’不存在用於交流電流之放電路徑。初始偵測信號 VdetO之脈衝波峰值相對較大。然而,在AC脈衝信號以出 現之後隨著時間逝去,初始偵測信號VdetO之脈衝峰值由 於損耗而逐漸下降。一放大波形與一標度一起展示於圖3C 中。初始偵測信號VdetO之脈衝峰值由於高頻損耗在逝去 非常短之時間後自初始值2.8 V下降約〇. 5 V。 自此初始值,如圖2A中展示,當手指接觸到偵測電極 E2或以手指影響偵測電極E2之短距離接近偵測電極E2 時,電路狀態改變成等效於電容元件C2連接至偵測電極E2 之狀態的狀態。此係因為依據高頻率,人體變得等效於一 側接地之電容器。 在此接觸狀態中,形成經由電容元件c丨及C2之Ac信號 之放電路徑。因此,根據電容元件以及^之充電及放 電’父流電流11及12分別流動至電容元件c i及C2。因此, 初始彳貞測信號VdetO被劃分成由(例如)電容元件c丨及C2之 比率判定之值。脈衝峰值下降。 展示於圖3 A及圖3C中之偵測信號Vdetl為在手指接觸到 偵測電極E2時出現在偵測電極E2中之偵測信號。自圖3C 可見,偵測信號之下降量為約〇·5 乂至〇 8 V。 141164.doc 13 201017495 圖!八及圖以及圖2A及圖2B中展示之電㈣測器贿 藉由使用(例如)臨限值Vt來偵測該偵測信號之下降而偵測 手指之接觸。 第一實施例 在下文解釋根據本發明之第一實施例之接觸偵測裝置。 作為一實例,該接觸偵測裝置為一可外部地附接至一顯示 面板之電容式觸控面板。 圖4 A至圖4 C為用於具體地解釋根據此實施例之接觸偵 測裝置之電極及用於該等電極之驅動及偵測之電路的平面 圖。圖4D為根據此實施例之接觸偵測裝置之剖面結構的示 意性剖面圖’該接觸债測裝置外部地附接至一液晶顯示面 板之顯示表面側。在圖4D中,展示在(例如)一列方向(一 像素顯示線方向)上之六個像素之部分。 在圖4D中,為促進理解該剖面結構,對立電極像素電 極及偵測電極用影線表示。然而,關於其他部分(基板、 絕緣溥膜、功能薄膜等)’省略影線。在下文參看之其他 部分之結構圖中省略影線。 圖4D中展示之液晶顯示面板之細節在隨後之其他實施例 中解釋。因此,標出在解釋中使用之參考數字及符號。然 而,在此實施例中,省略對液晶顯示面板本身之詳細解 釋。 圖4D中展示之液晶顯示面板包括用於像素驅動之信號主 要供應至之基板(下文中稱為驅動基板2)、經配置以與驅動 基板2相對之對立基板4 ’及配置於驅動基板2與對立基板4 141164.doc •14- 201017495 之間的液晶層6。 根據此實施例之接觸偵測裝置(下文中稱為觸控面板1〇) 經由接合層12接合於對立基板4上。 觸控面板10包括一在液晶顯示面板側上之驅動電極£1及 I由介電層14疊置於驅動電極E〗上之偵測電極E2。保護 薄膜13形成於偵測電極E2上。 「偵測表面13A」指示保護層13之上表面。 在如圖4D中展示觸控面板1〇接合於液晶顯示面板丨上之
狀態中,顯不光透過觸控面板丨0發射至使用者側。因此, 偵測表面13 A為一顯示表面。 如圖4A至圖4C中展示,驅動電極E1及偵測電極E2在彼 此正交之方向上劃分。 如圖4A中展示,當自使用者側查看偵測表面nA時,預 定數目(m)個驅動電極E1經配置。在圖4A中,n個驅動電極 E1由參考符號「E1j、ei_2、……、Ei_m、……,及
El_n」表不。「m」為小於rn」且等於或大於2之整數。 驅動電極El_l至El—η具有一具有相對較小寬度之帶形狀 且彼此平行地加以配置。在外部地附接至顯示裝置之觸控 面板10中,驅動電極之寬度(在掃描方向上之大小)可與像 素大小無關地加以規定。當將驅動電極之寬度設定得較小 時’物件偵測之偵測精確度或解析度增加。 在劃分成η個之驅動電極Elj至Ε1_η中,同時驅動 m(2£m < η)個驅動電極。 將一束經同時驅動之驅動電極表示為AC驅動電極單元 141164.doc •15· 201017495 EU。在此實施例中,包括於_個从驅動電極單元印中之 驅動電極之數目為固定數目m。在驅動電極之組合在其一 部分經#置之情況下改變時,AC驅動電極單元即在二方 向上逐步地移位。該移位之方向為圖4Α至圖化之紙表面 之縱向方肖。將此方向稱為掃描方向。將在一方向上移位 選定作為一束連續驅動電極之驅動電極之組合的操作稱為 掃描。 在該掃描中,選定作為AC驅動電極單元即之驅動電極 之組合在每一移位中改變。 在執行-次移位之前及之後執行的連續兩次選擇中,冗 餘地選擇一或多個驅動電極。當移位量由驅動電極之數目 表示時,移位量之範圍對應於等於或大於i且等於或小於 (m-1)之驅動電極之數目。 /於設定為一單位之該等驅動電極之此AC驅動電極單 几EU的AC驅動之操作及該从驅動電極單元即之移位操作 由一偵測驅動掃描單元丨丨執行。 移位量理想地為等效於一個驅動電極之最小量因為偵 測物件之制精確度及解析度可設定為最高。此理想最小 ^立量為下文之解釋之前提。偵測驅動掃描單元U在此前 提下之操作可視為等於「用於在行方向上移動同時AC驅 動m個驅動電極之驅動
仏號源S(參見圖1A及圖1B以及圖2A 及圖2B)及在行方向上執行掃描同時逐個改變待選擇之驅 動電極的操作」。圖4A 及圖4C中自驅動信號源S繪製之箭 頭指示信號源之掃描。 141I64.doc • 16 - 201017495 另一方面,偵測電極E2由配置成在正交於驅動電極以之 方向上長的平行條帶形狀的預定數目(k)個導電層形成。將 具有平行條帶形狀之各別偵測電極稱為「偵測線」。在圖 4B及圖4C中,偵測線由參考符號「以一丨至以^」表示。 偵測單元8連接至如上文解釋般配置之k條偵測線们」至 E2-k之4。谓測單元8之基本偵測單元為圖1 a及圖iB以 及圖2A及圖2B中展示之作為「偵測電路」之電壓偵測器 DET。各別k個偵測線E2_l至E2_k連接至對應於偵測單元8 之電壓偵測器DET。因此,電壓偵測器DET可偵測來自偵 測線之偵測信號Vdet(參見圖3A至圖3C)。 圖5為執行觸摸偵測操作之偵測單元8之組態實例及一指 示一偵測目標之位置之電極圖案的圖式。 在圖5中,由影線指示之驅動電極E1 —丨至^丨―m連接至驅 動信號源S且被選擇。其他驅動電極Ei_m+1至El_m+4保 持處於GND電位。驅動電極被選擇之狀態亦稱為接通(〇N) 狀態’且驅動電極保持處於GND電位且未被選擇之狀態亦 稱為斷開(OFF)狀態。實際上,存在m(^2)個驅動電極處於 ON狀態。因此’僅在圖5中展示之驅動電極E1j至 表示m個驅動電極之集合。 在圖5中’展示連接至一跨驅動電極群組之特定偵測線 E2」(i=l至k)之電壓偵測器〇ΕΤ及驅動信號源S之電路圖。 電容元件C1_0至Cl_4形成於偵測線E2_i及驅動電極之交又 部分中。 圖5中展示之驅動信號源8包括一控制單元91、兩個輸出 141164.doc -17- 201017495 開關sw⑴及sw(_)、—鎖存器電路92、—緩衝器電路(一 波形整形單元)93,及一輪出開關SW。 控制單元91為控制分別加電壓(v(+))及減電壓切換 之兩個輸出開關SW(+)&sw㈠以及輸出開關8霄的電路。 即使控制單元91未提供於驅動信號源s中,外部CPU或其 類似者可替代控制單元91。 ' 輸出開關sw(+)連接於加電壓v(+)與鎖存器電路92之輸 入端之間。輸出開關sw㈠連接於減電壓乂㈠與鎖存器電 路92之輸入端之間。鎖存器電路”之輸出端經由緩衝器電 路93連接至輸出開關SW2〇N側節點。緩衝器電路%為使 用在加電壓⑴及減電壓v(_)處保證之輸人電位來輪出輸入 電位的電路。 輸出開關SW由控制單元91控制以接通驅動信號源8(一 選定狀態或—作用中狀態)或不作用地將驅動信號源S連接 至GND。因為控制單元91之此功能與其他驅動信號源之控 制同步,所以該功能常藉由(例如)使用一移位電阻器或其 類似者刖饋藉由移位不作用之驅動信號源s之一 擇的信號來執行。 ' " 電壓偵測器DET連接至電容元件所連接至之 · 偵測線E2。 圖5中展示之電壓偵測器DET包括一 〇p放大器電路8 ^、 —整流電路82及一輸出電路83。 OP放大器電路81包括如圖中展示用以形成用於雜訊移 除之濾波器電路的一 〇p放大器84、電阻器R1及R2,以及 141164.doc -18- 201017495 電容器C3。濾波器電路之放大比率係由電阻之比率或其類 似者判定。濾波器電路亦充當一信號放大電路。 偵測線E2連接至〇p放大器84之非反相輸入端「+」。偵 測信號Vdet為來自非反相輸入端「+」之輸入。偵測線E2 經由電阻器R連接至接地電位以便使其電位之DC位準電固 定。電阻器R2及電容器C3並聯地連接於OP放大器84之輸 ' 出端與反相輸入端「-」之間。電阻器R1連接於OP放大器 84之反相輸入端「_」與接地電位之間。 ❹ 整流電路82包括一執行半波整流之二極體D1、一充電電 容器C4及一放電電阻器r〇。二極體D1之陽極連接至〇p放 大器電路81之輸出端。充電電容器C4及放電電阻器R〇連 接於一極體D1之陰極與接地電位之間。平流電路由充電電 容器C4及放電電阻器r〇形成。 二極體D1之陰極(整流電路82之輸出端)之電位經由輸出 電路83讀出為一數位值。在圖5中展示之輸出電路83中, 僅展示執行臨限值與電壓之比較的比較器85。輸出電路83 亦具有AD轉換器之功能。關於AD轉換器,諸如電阻梯類 型或電容分解類型之類型為任意的。輸出電路83使用比較 器85比較輸入類比信號與臨限值Vt(參見圖3A)。比較器85 可實現為諸如CPU之控制電路(圖中未展示)之功能。比較 之結果由各種應用用作一指示是否觸摸觸控面板10之信號 (例如,一指示按鈕操作之存在或不存在的信號)。 作為比較器85之參考電壓之臨限值Vt可由諸如CPU之控 制單元改變。比較器85使用臨限值Vt偵測該偵測信號vdet 141164.doc -19- 201017495 之電位包括CPU或其類似者之未圖示的「積測處理電 路」可基於該所偵測電位判定一偵測物件之位置及大小。 稱後解釋用於偵測物, j物件之位置及大小之判定的處理的細節 及用於該判定之方法。 參看諸圖解釋藉由偵測驅動掃描單元11進行之選定„!個 驅動電極(AC驅動電極單元EU)之移位&Ac驅動。 在圖6A中展不劃分成像素顯示線單元(亦稱為寫入單元) 之驅動電極E1 — 1至El—n。在圖仙中展示觸控感應器單元 在驅動電極El-1(其為驅動電極El_i至Ε1_η中之第一者)之 驅動期間的等效電路圖。 如圖6Α中展示,驅動電極E1j連接至驅動信號源s以藉 此經AC驅動。在此點處,在觸控感應器單元中,如上文 解釋形成圖6B中展示之等效電路圖。將電容it件C 1—0至
Cl—η之電容值表示為「Cp」,將除了電容元件匚匕〇至Cl—η 之外連接至偵測電極Ε2之電容組件(寄生組件)表示為 CC」’且將藉由驅動信號源S施加之AC電壓之有效值表 示為「VI」。 在此點處由電壓偵測器DET偵測之偵測信號Vdet在手指 未接觸時為電壓乂5,且在手指接觸時為電壓Vf。電壓Vs及 Vf在下文中稱為感應器電壓。 在未接觸期間之感應器電壓Vs由圖6C中展示之公式表 不。根據該公式,當驅動電極E1之劃分n之數目係大的 時,電容值Cp係小的。因為rnCp」為大體上固定的,所 以圖6C中展示之公式之分母大體上不改變。然而,分子減 141164.doc 201017495 小。因此’隨著驅動電極耵之劃分η之數目增加,感應器 電壓Vs之量值(交流電流之有效值)減小。 因此’為了在某種程度上將S/N比率設定得較大,不應 將劃分η之數目設定得過大。 另一方面,當劃分η之數目係小的且一個驅動電極E1j 之區域係大的時,偵測物件之偵測精確度下降。 ' 因此,如上文解釋,在此實施例中,將劃分之數目設定 得大且將各別驅動電極之寬度(掃描方向上之長度)設定得 ® 小。同時AC驅動複數個驅動電極。驅動電極之一部分被 連續選擇了兩次。因此’同時獲得歸因於劃分η之大數目 的感應器電壓之下降(S/N比率之下降)及高偵測精確度之 保證。 圖7Α至圖7C為用於解釋AC驅動及移位操作之圖式。 在圖7Α至圖7C中,AC驅動電極單元EU包括由影線指示 之七個對立電極。在圖7Α至圖7C中展示在AC驅動電極單 元EU在將一個驅動電極設定為一單位的情況下在行方向 _ 上移位時選擇範圍之轉變。 在圖7Α中之時間Τ1,未選擇第一(一個)驅動電極。然 而’藉由驅動信號源S選擇第二至第八個驅動電極且對其 同時進行AC驅動。在下一循環(時間Τ2),AC驅動電極單 元EU移位一個驅動電極。未選擇第一及第二(共兩個)驅動 電極’選擇第三及隨後(共七個)驅動電極,且未選擇其他 驅動電極。在下一循環(時間Τ3),AC驅動電極單元时進 一步移位一個驅動電極。未選擇第一至第三驅動電極,選 141164.doc -21 - 201017495 擇第四及隨後(共七個)驅動電極’且未選擇其他驅動電 極〇 其後,以相同方式重複移位及AC驅動。 根據此操作’圖6C中展示之公式中之η的值減少成劃分 之實際數目的1/7。感應器電壓Vs之有效值由於值11之減少 而增加。另一方面,如圖7A至圖7C中展示,新包括於一 選定群組(AC驅動電極單元EU)及歸因於包括而自該選定 群組排除之單位(一移位量)為一個驅動電極。因此,AC驅 動電極單元EU之移位量以最小單位移動且每次移動該移 _ 位量時輸出偵測信號vdet。因此,頻繁地執行偵測信號 Vdet與臨限值Vt之比較,且增加驅動電極之劃分n之數 目。結果’獲得高偵測精確度。 判定方法之基本概念 參看圖8Α至圖8C解釋基於偵測信號Vdet與臨限值%之 比較結果判定偵測物件之位置及大小的方法的基本概念。 在圖8A中展示在掃描方向(γ軸方向)上之位置座標中之 驅動電極之寬度及AC驅動電極單元£口之寬度。 ❹ AC驅動電極單元EU在γ轴方向上之寬度在下文中稱為 「邊界寬度B」。當將驅動電極E1之寬度表示為「b」時, . 由於包括於邊界寬度B中之驅動電極之數目為爪,故 B=mxb。 在圖8B中示意性地展示藉由Ac驅動具有邊界2Ac驅動 電極單7LEU(寬度為B,其中具有驅動電極寬度^^之移位量) 來掃描一圖框之螢幕中的操作。 14] 164.doc -22· 201017495 - AC驅動與下一 AC驅動之開始時間之間的時間間隔為 任意的。當AC驅動與稍後解釋之顯示裝置相_聯時,可 將此時間間隔設定為(例如)一個水平顯示週期。在此 ' …八•叫叫似,…./ msec,則在—個圖框中切換 之AC驅動電極單元EU之數目(邊界之數目)由在❻方向上 之驅動電極之數目η及在邊界寬度8中驅動電極之數目_ 定。
在圖8C中展示圖5中展示之比較器85之輸出波形之實例 及判定偵測物件之位置及大小之方法的概要。此判定藉由 圖5中未展示之包括CPU或其類似者之「偵測處理單^ 執行。 」 在圖8C中展示之實例中,AC驅動移位總共執行十八 次。在前三次八(:驅動移位中,圖5中展示之比較器“之輸 出位元保持處於初始位準(〇FF位準)。在第三次中之AC驅 動與第四次中之AC驅動之間引起的比較器85之輸入改變 超過臨限值vt之位準。因此,比較器85之輸出位元自〇ff 位準改變至〇N位準。根據在第一次AC驅動之後執行了多 v -人AC驅動來判定比較器85之輸出位元自〇FF改變至οχ 的時序。具體而言,由於預先判定了執行Ac驅動一次之 時間寬度,故藉由計算自第一次AC驅動(掃描開始)之時 間’可能查核出在輸出位元改變發生時執行了多少次AC 驅動。假設輸出位元改變在邊界寬度B之中心處發生。γ 轴上輸出位元自0FF改變至〇N之位置(下文中稱為第—邊 緣位置Ys)由自掃描開始直至輸出位元改變發生之邊界之 141164.doc -23· 201017495 數目與邊界寬度B之間的關係計算。 在圖8C中展示之實例中,輪出位元在自輸出位元自⑽ 改變至⑽之邊界(AC驅動電極單元EU)計數之第四個邊界 中自ON返回至初始狀態〇FF。假設在輪出位元自⑽返回 至OFF時輸出位元改變在邊界寬度6之中心處發生。 類似於第-邊緣位置Ys,Y軸上輸出位元自⑽返回至 〇仲之位置(下文t稱為第二邊緣位置Ye)由自掃描開始直 至輸出位元改變發生之邊界之數目與邊界寬度B之 係計算。 包括CPU或其類似者之未圖示的「偵測處理單元」計算 第-邊緣位置Ys及第二邊緣位置心。「債測處理單元」根 據公式Ya=(Ye+Ys)/2計算债測物件之中心位置。「偵測 處理單元」根據公式W=(Ye_Ys)計算偵測物件在γ轴方向 上之大小W。 根據設定臨限值vt之方式,由上文解釋之方法計算之偵 測物件(在此實例中,手指)之可設定為與㈣物件 在γ轴方向上之實際大小A大體上相同。相反地,根據該 偵測物件是手指還是觸屏筆(Stylus Pen),「偵測處理單 元」預先個別地計算臨限值vt以使得該等大小以此方式與 彼此一致。「偵測處理單元」可根據自大小评之絕對值(: 如,手指或觸屏筆之差異)估計之偵測物件之類型來改變 輪出至比較器85之臨限值vt。 在圖9A至圖9C中展示在判定方法之基本概念中設定更 具體數值的實例。 141l64.doc -24- 201017495 在圖9A中展示邊界寬度、邊界之移位量及手指之大小之 實例。假設邊界寬度B為1 〇 mm ’移位量(驅動電極之寬 度)b為0.1 mm,且手指在γ軸方向上之大小八為5瓜爪。假 定邊界之移動範圍自Y軸之原點最大為6〇 mm。 圖9B為臨限值設定之特定實例之示意圖。如圖9b中展 示,設定臨限值Vt使得在掃描期間當偵測物件(手指)第一 次完全包括於邊界寬度Bs中時比較器85之輸出位元自〇FF 改變至ON。在以此方式設定臨限值%之情況下,在手指 偏離手指完全包括於邊界寬度Be中之狀態時之瞬間,比較 器85之輸出位元自ON改變至OFF。 假設在界定圖9B中展示之臨限值vt時邊界寬度Bs之後 (原點側)邊緣座標為22.5 mm且其前邊緣座標為12.5 mm。 假設在輸出位元返回至OFF時邊界寬度Be之後邊緣座標為 17.5 mm且其前邊緣座標為27.5 mm。 在此狀況下’在輸出位元改變至ON時第一邊緣位置Ys 為邊界寬度Bs之中心座標。如圖9C中展示,計算第一邊緣 位置Ys為17.5 mm。類似地,在輸出位元返回至OFF時第 一邊緣位置Ye為邊界寬度Be之中心座標。如圖9C中展 示’計算第二邊緣位置Ye為22.5 mm。 在此狀況下’計算偵測物件(手指)之中心位置Ya為 Ya=(Ye+Ys)/;2=2〇 mm。偵測物件(手指)在γ轴方向上之大 小W為W=(Ye-Ys)=5 mm且與手指之實際大小a一致。 如上文解釋’可精確地量測偵測物件在掃描方向上之中 心座標及大小。 141l64.doc -25- 201017495 原則上’藉由以一對一關係簡單地增加圖4B及圖4c中 展示之偵測線E2之數目k及連接至偵測線之電塵偵測器 DET之數目’可將在正交於γ軸之X軸方向上之解析度設定 得儘可能高。 因此’可藉由使用根據此實施例之驅動及接觸偵測之方 法執行極精細位置偵測。 上文之解釋係在將電壓偵測器DET提供於觸控面板1〇中 之前提下。然而,可將電壓偵測器DEt提供於觸控面板1〇 之外部。 在前一狀況下’觸控面板1〇可為根據此實施例之「接觸 偵測裝置」之實例。另一方面,在後一狀況下,包括觸控 面板ίο及觸控面板10外部之電壓偵測器DET的部分為根據 此實施例之「接觸偵測裝置」之實例。 根據上述解釋’根據此實施例之用於接觸偵測裝置之接 觸位置彳貞測及驅動的方法為包括下文解釋之三個步驟之方 法的實例。 (1)驅動及掃描步驟 第實施例中’在1!個驅動電極中選擇連續m(2£m < η) 個驅動電極,同時AC驅動該選定m個驅動電極,且重複用 於在掃描方向上改變m個驅動電極之選擇目標的移位操 作,以使得在每次執行移位操作之前及之後共有的一或多 個驅動電極包括於選擇目標中。 在第二實施例中,執行用於同時AC驅動在掃描方向上 個驅動電極中的連續m(2$m < n)個驅動電極的驅動 141164.doc -26 - 201017495 操作,且以在該等驅動電極之該掃描方向上數目小於設定 為一次之一移位量之m的大小重複用於在掃描方向上改變 經同時驅動之m個驅動電極之组合的移位操作。 (2) 電位偵測步驟 每次在驅動及掃描之步驟中執行移位操作時,比較各别 驅動電極之電位與一臨限值。 (3) 判定步驟
自-所獲得之比較結果判定一改變區域之位置及大小中 的至少—纟’在該改變區域中,形成於η個驅動電極與各 別偵測電極之間的電容器之所施加電壓由於外部電容 (external capacity)之影響而改變。 用於Y貞測處理之特定方法 解釋之基本概念下,可料地想到「順序地比較 一福測信號與臨限值vt,使用—時鐘計數If或其類似者量 測伯測信號之輸线形之自⑽至俯之時間,及 果計算摘測物件之位置及大小」的特定方法。 J- 然而’使用此特定方法,即使可_㈣財向上之位 =二仍難以執行在正交於掃描方向之偵 =座標方向)上㈣測。因*,用以在偵測線之陣列 =(標方向)上執行即時處理的另—㈣演算法為必 下文解釋之藉由祐田 , 使用—位元映像執行仙丨i處理(下文中 處理)的―為不-座標方向ί 座標方向上基於即時之判定皆有可能的方法。 141164.doc •27- 201017495 圖ίο為連接至偵測單元8作 執行構件的「偵測處理單元」:用特:位元映像谓測處理之 圖u為位元映像侦測處理之=實例的方塊圖。 位元映像擴展實例之示意圖。 私圖。圖12為一 如圖10中展示,「偵蜊處理 單元8之輸出波形而產生位元資广括一藉由取樣摘測 留… 疋資訊之取樣單元86,在偵測 =中電㈣測器聰在X方向上配置。此外,「偵測處 凡」包括在6己憶體空間中擴展由取樣單元%產生之 立兀資訊且建立—位元映像之影像記憶體87及-諸如cpu 之控制單元88。控制單元88為用於控㈣測單以、取樣 單疋86及影像記憶體87之構件。控制單元88可為用於押制 包括此等單元之整個接觸偵測裝置之構件。 在自取樣單元86輸人至影像記憶體87之位元資訊中例 如,由電壓债測器判定為大於臨限值vt之點由表 不,且判定為等於或小於臨限值力之點由「〇」表示。 在圖12中展示之實例中’指尖與接觸偵測裝置】之偵測 表面上相距較遠之兩處接觸。 在下文藉由使用此接觸實例參看圖^解釋處理内容。 在圖11中之步驟ST1中,圖10中展示之取樣單元86執行 對位7L資訊之二值化,將位元資訊順序地擴展於影像記憶 體中,且儲存位元資訊以藉此建立一位元映像BM。 在位元映像BM中,在圖12之實例中,一個點(或位元)對 應於一個格柵。位元映像BM由位元之集合形成,其中白 色空格柵表示「0」且灰色格柵表示Γι」。在作為偵測物 141164.doc -28- 201017495 件之手指未接觸到或接近接觸偵測裝置丨之初始狀態中, 整個位元映像BM處於包括白色空格栅之所有位元為「〇」 之狀態中。 自此狀態,當手指接觸到接觸偵測裝置i時,在對應於 接觸之部分之區域中的位元發生改變。在圖12之實例中, 由手指之第一接觸形成之位元改變區域由「BMRei」表 示,且由手指之第二接觸形成之位元改變區域由 「BMRe2」表示。
在圖^中之步驟ST2中,偵測處理單元在對所建立之位 元映像BM之處理過程中執行對位元改變區域之識別。此 處理稱為標記處理且主要由控制單元88執行。 在標記處理之後,偵測處理單元根據位元改變區域 BMRel及BMRe2之識職號或其_者將位元改變區域區 分為分離區域(接觸物件舉例而言,如圖12中示魚性地 展示,將識別編號…及「2」分配給位元改‘區域 BMRei及 BMRe2。 偵測處理單元可根據區域形狀判定該位元改變區域是否 為-接觸物件。當位元改變區域之形狀為可不被辨認為手 指或筆尖的複雜區域形狀時,偵測處理單元無需判定位元 改變區域不為接觸物件。在此狀況下,若(例如)手掌或手 背無意地觸摸該觸摸偵測裝置丨,則偵測處理單元可在此 孓後暫時中止處理。 當插入關於區域形狀之射步驟來判定處理應繼續還是 暫時十止時,歸因於不必要處理導致之功率^耗及硬體上 141164.doc •29· 201017495 之負載可減少。 在圖11中之步驟ST3中,偵測處理單元判定偵測物件之 位置及大小中之至少一者。步驟ST3包括用於判定位置之 步驟ST3A及用於判定大小之ST3B。步驟ST3A及ST3B之内 容可與圖中所展示之内容相反。 在步驟ST3A中’偵測處理單元針對使用設定為一索引 之識別編號或其類似者獲得之每一位元改變區域計算乂方 向及Y方向上的重力位置的中心。重力中心之計算可藉由
(例如)計算關於位元改變區域中之χ位址及γ位址之位址的 平均位址來執行。因此,計算位元改變區域之重力座標之 中心。偵測處理單元將此重力中心位置判定為接觸物件之 接觸位置。 在步驟ST3B中’偵測處理單元自位元改變區域之範圍 計算偵測物件之大小。該大小可由χ方向上之最大大小及 Υ方向上之最大大小表示。可計算位元映像上之最大大小 (包括在傾斜方向上之最大大小)。 在上文解釋之位元映像處
- ⑺’只J处狂早疋在一 ' 藉由與臨限值之比較獲得之_訊擴展於記憶體區3 ^後使用該處理計算位置及大小。若偵測處理單元幻 一特定圖框比較-_信號與臨限值的同時執行上 =接觸位置及之判定,則即時處理為可能的Μ. =小之判定可大體上同時在χ方向及γ方向上執行: 奋易地计算出在傾斜方向 .^ , 之敢大大小及其類似者。 為確保即時性質,可準 備為必要量之兩倍大的 141164.doc -30- 201017495 空間’且在於一半記憶體空間中建立一位元映像的同時, 可在另一半中執行用於自該位元映像判定偵測物件之位置 及大小的處理。 下文參考一比較實例解釋由第一實施例指示之接觸债測 之方法的優勢。 比較實例 在圖13中展不關於根據此實施例在圖5中展示之電路的 比較實例。 圖13中展示之驅動及偵測電路ι〇〇為執行用於與圖$中所 展示之電容元件相同的電容元件cl—〇之驅動及保持電位改 變之偵測的電路《驅動及偵測電路100包括一電流源1〇1、 一開關SWT、一比較器102、一脈衝調變電路(pWM)1〇3及 一計時器電路104。 電流源101連接至電容元件C1_〇之一電極,藉以使電容 元件C1—0充電。開關SWT連接於電容元件^^之一電極 與另一電極之間,且控制電容元件cl—〇之放電路徑之形 成。根據比較器102之輸出控制開關SWT。 比較器102為比較電容元件c i—o之一電極之充電電位與 參考電位VBG且產生一脈衝的電路。當電容元件cl_〇之一 電極充電且其電位超過參考電位VBG時,一脈衝出現在比 較器102之輸出中。然而,當比較器1〇2之輸出改變成高位 準時,開Mswt接通且開始放t。因此,比較器1〇2之輸 出脈衝立即結束。 充電及放電由於電路組態而交替地執行。因此,在固定 141164.doc -31 · 201017495 週期下之連續脈衝自比較器102輸出。將該脈衝用作PWM 103之輸入時脈。PWM 103為脈寬調變一輸入脈衝(表示為 「1」)之電路。其輸出脈衝寬度根據該輸入時脈改變。 PWM 103之輸出將輸入至計時器電路1〇4之啟用端子。計 時器電路104在將一輸入系統時脈SYSCLK之一週期設定為 一單位的情況下量測啟用週期之時間。 隨著手指(偵測物件)接近接觸偵測裝置i,電容元件 C1_0之電容值升高ac。接著,每單位時間充電電容元件 c 1-〇的速度看上去下降。因此’自比較器ι〇2輸出之脈衝 之寬度根據AC增加。因此’ PWM 103之輸入時脈頻率下降 且來自PWM 103之輸出脈衝之寬度增加。計時器電路J 〇4 之量測時間根據輸入時脈頻率之下降及輸出脈衝之寬度之 增加亦增加。 如上文解釋般組態及操作之電容式觸控感應器之驅動及 偵測電路100在脈衝產生數十次至數百次時執行接觸偵測 一次。因此,驅動及偵測電路100由於其操作原理在一邊 界寬度中具有相對較長驅動時間。相反地’驅動及痛測電 路1 〇 〇具有用於藉由監視在一相對較長時間内的接觸偵測 而確定地债測接觸的電路組態。因此,驅動及偵測電路 1〇〇適用於確线偵測與燈或其類似者之開關的有意接觸 且忽略短的無意接觸。 另一方面,因為對接觸偵測之響應度係低的,所以驅動 及賴測電路100不適用於(例如)在與顯示面板之顯示内容相 關聯之南級資訊輸入中使用。 141164.doc -32- 201017495 在於此實施例中解釋之用於驅動及偵測之電路及方法 中,即使用於偵測一精細偵測物件之偵測精確度增加,偵 測信號Vdet之峰值仍無需減少,且更確切地說可增加。因 此,用於接觸偵測之電位比較無需如圖1〇中展示執行幾十 次至幾百次。針對每一 DC驅動僅需執行一次電位比較。 因此,在此實施例中,存在如下優勢,有可能提供自電位 改變至對偵測物件之存在或不存在及位置之判定花費極短 時間且具有高響應度的接觸偵測裝置。
第二實施例 在本發明之第二實施例中,亦將比觸控感應器之偵測電 極(在手指或其類似者接近之顯示纟面側上之電極)更深地 提供於-面板㈣之驅㈣極用剌於液晶控制之電極, 且在該等驅動電極與該等㈣電極之間形成電容器。該等 電極理想地提供為與偵測電極及像素電極兩者相對。因 此,該等電極在下文中簡單地稱為「對立電極 另一方面,作為用於液晶控制之電極,將—共同電極 (所謂的Vcom驅動電極)提供為與用於各別像素之像素電極 相對且使賴共同電極,對於複數個像素共有地提供該共 電極以便將-電場施加至諸如—液晶層之顯示功能層。 、控制中供給至該共同電極之共同驅動信號 :為作為信號電壓之參考的電壓。在熟知低功率消耗 中作為大體上二等分使用中之電壓之絕對值之方 、’ AC脈衝驅動該共同驅動信號μ。此A。驅動對於防 止液晶之特性之降級亦為有效的。 141164.doc -33 - 201017495 在此實施例中,例如,亦將用以控制液晶或其類似者之 由諸如AC脈衝驅動之交流電流驅動的共同驅動信號 用作用於觸控感應器之驅動電愿。換言之,亦將觸控感應 器之對立電極用作用於液晶驅動之共同電極。 自然地,對立電極之AC驅動必須匹配Vc〇m驅動。此為 對顯示驅動之需求(第一需求)。 理想的S ’觸控感應器不僅❹j手指或其類似者接近或 接觸到鼻貝示裝置之顯示表面,而且偵測在顯示表面中手 指或其類似者之操作位置。舉例而言,當顯示複數個按鈕 之影像時,有必要偵測操作了哪個按紐。因此,將用於顯1 不驅動之共同電極及亦用作觸控感應器之驅動動力的電極 (對立電極)劃分成複數個電極。此係為了達成以下目的: 根據在哪個對立電極中電容改變在不阻礙顯示像素線之驅 動的範圍中發生來偵測一操作位置。 更具蟫而言,僅AC脈衝驅動位於包括設定為用於顯示 驅動之掃描目標的像素線之區域中的一個經劃分之對立電 極。根據經受顯示驅動之像素線之移動(掃描),移動(掃 描)應針對接觸偵測而AC脈衝驅動的對立電極。在掃描針 對接觸偵測而顯示驅動及AC脈衝驅動之目標時亦有口 能監視電容改變且如在第一實施例中使用臨限值心執行Z . 心或其類似者之位置判定。 、 上述為當用於顯示控制之共同電極與感應器驅動電極共 同地使用時對觸控感應器進行之位置偵測的需求(二 求)。 —需 141164.doc -34 - 201017495 此外*將用於觸控感應器之電極驅動施加至營幕中之 σΡ刀以便滿足第:需求時,很可能發生下文解釋之不 便0 备顯不最接近對立電極之末端之像素線且掃描移位至下 像素線時,根據該移位執行將該對立電極之AC脈衝驅 動切換至下一對立電極侧的操作。因此,驅動電壓中之微 . +波動料像素線之顯示。換言之,在整個顯示螢幕中, 存在對引起對立電極之分界稍微看起來似一條線的影像品 Φ 質之降級的擔憂。 另一方面,若對立電極針對各別像素線經精細地分割, 則待AC脈衝驅動之對立電極亦在像素線中之每一者之每 -顯示驅動中切換。在此點處,由於用於切換對立電極之 AC脈衝驅動之條件對於所有像素線相等,故^容易看到 分界線。像素電極之切換頻率接近於共同驅動信號〜⑽ 之驅動頻率。因此,當對立電極關於各別像素線提供時, 卩卩使存在驅動f |之微小波動,但人眼較不料看到該波 — 動。 此外,若對立電極亦針對各別像素線經精細地分割,則 觸控感應器在行方向上之解析度增加。然而,在經由電容 •器將共同電極之共同驅動信號Vc〇m傳輸至偵測電極時獲 得的電壓(感應器電壓Vs)減少。因此,S/N比率受到雜訊 影響且下降。 因此,當對立電極經劃分且針對觸控感應器進行之位置 偵測順序地經驅動時,歸因於作為驅動目標之對立電極之 141164.doc -35- 201017495 切換線的出現之影像品質之降級與感應器電壓Vs之量值之 保證(S/Ν比率之保證)處於取捨關係。觸控感應器之解析 度之增加與S/N比率之保證亦處於取捨關係。 克服或緩和此取捨為當感應器驅動電極與用於顯示驅動 之共同電極共用時所需的第三需求。 下文解釋之兩個實施例包括用於滿足第一至第三需求中 之一或多者的對立電極之結構及其驅動方法。 然而,如在第一實施例中’比較自對立電極(等效於驅 動電極)輸出之類比偵測信號Vdet與臨限值Vt的偵測方法 為下文解釋之所有實施例所共有的。已參看圖1A及圖1B 至J圖3A至圖3C解釋之電容式接觸偵測之基礎在該等實施 例中為相同的。圖5中展示之偵測驅動掃描單元1丨(在下文 解釋之實施例中,稱為Vcom驅動電路9)之基本組態及偵測 單兀8之基本組態為第一實施例所共有的。藉由將「驅動 電極」讀作「對立電極」,劃分之數目與偵測精確度之關 係及圖6A及圖6B以及圖7A至圖7C中展示之移位的方式可 應用於此實施例。圖8A至圖8C及圖9A至圖9C中展示之判 定偵測物件之位置及大小的方法亦可應用於此實施例。參 看圖10至圖12解釋之位元映像偵測處理可如在第一實施例 中般應用。 參看諸圖主要詳細解释根據此實施例之顯示裝置與第一 實施例的不同處。 圖14A至圖14C為用於具體地解釋根據此實施例之顯示 裝置之電極及用於電極之驅動及偵測之電路的配置的平面 141164.doc -36- 201017495 圖。圖14D為根據此實施例之顯示裝置之剖面結構的示意 性剖視圖。在圖14D中,展示在(例如)一列方向(一像素顯 不線方向)上之六個像素之部分。圖15為一像素之等效電 路圖。 圖14A至圖14C中展示之顯示裝置為包括—液晶層作為 一「顯示功能層」之液晶顯示裝置。 如上文解釋,液晶顯示裝置包括作為複數個像素所共有 之電極的施加有共同驅動信號Vcom之電極(對立電極),共 > 同驅動信號Vcom用於供給關於用於各別像素之分級顯示 之4§號電壓的參考電壓。在此實施例中,亦將對立電極用 作用於感應器驅動之電極。 在液晶顯示面板I中,將圖15中展示之像素配置成一矩 陣。 如圖15中展示,像素中之每一者包括一作為像素之選擇 元件之薄膜電晶體(TFT,在下文中表示為TFT 23)、液晶 丨層ό之等效電容器C6’及一存儲電容器(h〇iding capacitor)(亦稱為額外電容器)Cx。表示液晶層6之等效電 容器C6之一側上之電極為針對該等像素中之每一者分離的 配置成矩陣之像素電極22,且另一側上之電極為複數個像 素所共有之對立電極43。 像素電極22連接至TFT 23之源極及汲極中之一者。信號 線SIG連接至TFT 23之源極及沒極中之另一者。信號線sig 連接至未圖示之垂直驅動電路(參見與下文解釋之實施例 相關之圖14A至圖14C)。自垂直驅動電路將具有信號電壓 141164.doc -37- 201017495 之視訊信號供應至信號線SIG。 將共同驅動信號Vcom供給至對立電極43。共同驅動信 號Vcom為藉由參考中心電位使關於每一水平週期之 正電位及負電位反相而獲得的信號。 TFT 23之閘極關於在—列方向上(意即,—顯示榮幕之 橫向方向)配置之所有像素共同地電設定,藉以形成一掃 . 描線SCN。該掃描線SCN供應有一自未圖示之垂直驅動電 路輸出之閘極脈衝,且用於斷開及接通TFT 23之閘極。因 此,掃描線SCN亦稱為閘極線。 如圖15中展示,存儲電容器Cx並聯地連接至等效電容器 C6。提供存儲電容器CxU防止儲存電容在等效電容器C6 中變得不足夠而引起歸因於TFT 23之洩漏電流或其類似者 之寫入電位的下降。存儲電容器(^之添加亦用於閃爍之防 止及螢幕亮度之均一性之改良。 配置此4像素之液晶顯示面板1在剖面結構(圖丨4D)中包 括驅動基板2’圖15中展示之TFT 23在驅動基板2上形成於 未出現在該部分中之一處且該等像素之驅動信號(信號電 ❹ 壓)供應至該驅動基板2。液晶顯示面板1包括經配置為與 驅動基板2相對之對立基板4及|置於驅動基板2與對立基 , 板4之間的液晶層6。 驅動基板2包括作為上面形成圖15中展示之TFT 23之電 路板的TFT基板2 1(基板體部分由玻璃或其類似者製成)及 在TFT基板21上配置成矩陣之複數個像素電極22。 用於驅動像素電極22之未圖示的顯示驅動器(垂直驅動 141164.doc •38· 201017495 電路、水平驅動電路等)形成於TFT基板21上。圖15中展示 之TFT 23及諸如信號線SIG及掃描線SCN之導線形成於TFT 基板21上。執行觸摸偵測操作之電壓偵測器det(參見圖5) 可形成於TFT基板21上。 對立基板4包括玻璃基板41、形成於玻璃基板41之一側 上之彩色據光片42,及形成於彩色濾光片42上(彩色濾光 片42之液晶層6側上)之對立電極43。彩色濾光片42藉由週 期性地排列(例如)三種顏色(紅色(R)、綠色(G)及藍色(B)) 之彩色濾光片層來組態。三種顏色R、G及B中之一者與該 等像素(或像素電極22)中之每一者相關聯❶一與一種顏色 相關聯之像素可稱為「子像素」,且具有三種顏色r、G及 B之一組子像素可稱為「像素」。然而,在此說明書中亦 將子像素表示為「像素pIX」。 亦將對立電極43用作一形成執行觸摸偵測操作之觸控感 應器之一部分的感應器驅動電極。對立電極43等效於圖1A 及圖1B以及圖2A及圖2B中展示之驅動電極E1。 對立電極43藉由一接觸導電柱7耦接至TFT基板21。具 有AC脈衝波形之共同驅動信號Vc〇m經由該接觸導電柱7自 TFT基板21施加至對立電極43。共同驅動信號Vc〇m等效於 自圖1A及圖1B以及圖2A及圖2B中展示之驅動信號源s供應 之AC脈衝信號Sg。 偵測電極44(44_1至44_k)形成於玻璃基板41之另一側(顯 示表面側)上。保護層45形成於偵測電極44上。偵測電極 44形成觸控感應器之一部分且等效於圖1A及圖以及圖 141164.doc •39- 201017495 2A及圖2B中展示之偵測電極E2。執行觸摸偵測操作之電 壓偵測器DET(參見圖5)可形成於玻璃基板41上。 作為「顯示功能層」之液晶層6根據施加至其之電場之 狀態來調變在厚度方向(與電極相對之方向)上透射之光。 將具有諸如TN(扭轉向列)、VA(垂直對準)及ECB(電控雙折 射)之各種模式之液晶材料用於液晶層6。 定向薄膜分別安置於液晶層6與驅動基板2之間及液晶層 6與對立基板4之間。偏光片(sheet polarizer)分別配置於驅 動基板2之反向顯示表面侧(意即’後表面側)上及對立基板 4之顯示表面側上。此等光學功能層未展示於圖々A至圖4d 中 〇 如圖14A中展示’對立電極43在像素陣列之列或行之方 向上劃分’且在此實例中’在行方向(該圖之縱向方向)上 劃分°劃分之方向對應於顯示驅動中之像素線之掃描方向 (意即’未圖示之垂直驅動電路順序地啟動掃描線ScN之方 向)。 對立電極43由於亦充當一驅動電極之必要性而總共劃分 成η個。因此,對立電極43 —i 、43_2、 、 43_m ......,及43_11在平面上加以配置以具有在列方向上 長的帶狀圖案,且在平面中彼此間隔開地平行置放。 同時驅動在劃分成η個之對立電極43一 1至43一η中的至少 m(<n)(其等於或大於2)個對立電極。具體而言將共同驅 動信號Vcom同時施加至m個對立電極43 —丨至43瓜,且其 電位在每一水平週期(1H)中重複反相。在其他對立電極 141164.doc 40- 201017495 中,因為未將驅動信號供給至該等其他對立電極,所以電 位不波動。一束經同時驅動之對立電極組態與第一實施例 中之AC驅動電極單元EU相同的AC驅動電極單元EU。 在此實施例中,對於AC驅動電極單元EU中之每一者, 對立電極之數目為固定數目m。在待結合之對立電極之組 " 合改變時,AC驅動電極單元EU在行方向上逐步地移位。 換言之,選定作為AC驅動電極單元EU之對立電極之組合 在每次AC驅動電極單元EU移位時改變。當移位執行兩次 φ 時,僅一個經劃分之對立電極自該選擇排除。取而代之, 重新選擇一經劃分之對立電極。 關於設定為一單位之對立電極之此AC驅動電極單元EU 的Vcom驅動及該AC驅動電極單元EU之移位操作由作為提 供於未圖示之垂直驅動電路中之「偵測驅動掃描單元」 (寫入驅動及掃描單元)的Vcom驅動電路9執行。可將Vcom 驅動電路9之操作視為等於「用於在行方向上移動同時 Vcom-AC驅動m個對立電極之導線之驅動信號源S(參見圖 ® 1A及圖1B以及圖2A及圖2B),及在行方向上執行掃描同時 逐個改變待選擇之對立電極的操作」。 另一方面,偵測電極44包括在對立電極43之電極圖案 (對立電極43_1至43_n)之分離方向上延伸的複數個條帶電 極圖案(偵測電極44_1至44_k)。偵測信號Vdet分別自k個偵 測電極44_1至44_k輸出。將此等k個偵測信號Vdet輸入至 具有圖1A及圖1B以及圖2A及圖2B中展示之作為基本偵測 單元之電壓偵測器DET的偵測單元8。 141164.doc -41 · 201017495 圖14A及圖14B為出於解釋電極圖案之目的而劃分之圖 式然而,實際上,如圖14C中展示’對立電極43_1至 43』與偵測電極44」至44上經配置為疊置的,以使得在二 維平面上之位置偵測為可能的。 使用此組態,偵測單元8可根據在哪個電壓偵測器〇ετ 中發生電壓改變來摘測在列方向上之位置。偵測單元8可 根據㈣之時序獲得在行方向上之位置資訊。換言之,假 设Vcom驅動電路9之〜崎動及制單元8之操作藉由(例 如)具有-預定週期之時脈信號同步。根據此同步操作, 在偵測單元1 8獲得一雷厥34·磁β 電壓改變時可見Vcom驅動電路9驅動 了經劃刀之對立電極中之哪一者。因&,可偵測到手指之 接觸位置中〜。此偵測操作藉由監控整個液晶顯示面板丄 的未圖示之基於電腦之監控控制電路(例如,用於觸摸摘 測之CPU或微電腦或控制電路)控制。 作為债測驅動掃描單元」之^⑽驅動電路9形成於圖 14D中展示之驅動基板2侧上。然而,作為「偵測單元」之 偵測單元8可提供於驅動基板2侧上或對立基板州上。由 於整合了大量TFT,故需要使偵測單元8與驅動基板2 一起 形成以便減少製造步驟之數目。然而,由於㈣電極料存 在於對立基板4側上且*透明電極材料製成,故寫入電阻 可係高的。在此狀況下,為防止高寫入電阻之缺陷,需要 在對立基板4側上形成偵測單元8。然而,若將Μ形成製 程用於形成僅用於偵測單亓8 ㈣旱7L 8之對立基板4,貝,j存在成本高 之缺點。 141164.doc •42· 201017495 通常考量上文解釋之優勢及缺點來判定偵測單元8之形 成位置為可取的。 下文解釋具有該組態之顯示裝置之操作。 驅動基板2之顯示驅動器(圖中未展示之水平驅動電路、 垂直驅動電路等)將共同驅動信號Vcom線序地供應至對立 電極43之電極圖案(對立電極^一丨至^^)。選擇對立電極 之方法及移位之方法如上文解釋。亦將共同驅動信號 Vcom用於影像顯示之對立電極電位控制。 顯示驅動器經由信號線SIG將信號電壓供應至像素電極 22,且與“號電壓之供應同步地經由掃描線scn線序地控 制像素電極之TFT之切換。因此,由共同驅動信號Vc〇m及 像素信號判定之在縱向方向(垂直於基板之方向)上之電場 施加至用於像素中之每一者之液晶層6,且執行液晶狀態 之調變。以此方式,執行藉由所謂之反相驅動之顯示。 另一方面,在對立基板4之側上,電容元件C1分別形成 於對立電極43之電極圖案(對立電極43-1至43_n)與憤測電 極44之電極圖案(偵測電極44_1至44_k)之交又部分中。當 共同驅動信號Vcom以分時方式順序地施加至對立電極43 之该等電極圖案時,充電及放電施加至針對形成於共同驅 動#號Vc〇m所施加至之對立電極43之電極圖案與偵測電 極44之電極圖案之交又部分中的一行之電容元件C1。結 果’具有對應於電容元件C1之電容值之量值的偵測信號 Vdet分別自偵測電極44之電極圖案輸出。在使用者之手指 不觸摸對立基板4之表面之狀態中,偵測信號Vdet之量值 141164.doc -43- 201017495 大鱧上固定(感應器電壓Vs)。根據共同驅動信號Vc〇m之掃 描,作為充電及放電之目標之該行電容元件C1線序地移動 當使用者之手指觸摸對立基板4之表面上之任一處時, 由手指形成之電容元件C2添加至在所觸摸處最初形成之電 容元件C1中。結果,掃描所觸摸處。在共同驅動信號 Vcom施加至對應於所觸摸處之驅動電極時偵測信號vdet 之值(感應器電壓Vs)小於其他處之值。換言之,感應器電 壓Vf小於感應器電壓Vs。偵測單元8(圖5)比較债測信號 Vdet與臨限值Vt ’且在偵測信號Vdet等於或小於臨限值% 時,判疋該處為所觸摸處。所觸摸處可自共同驅動信號 Vcom之施加時序及等於或小於臨限值Vt之偵測信號 之偵測時序計算。 如上文解釋,根據此實施例,亦將最初提供於液晶顯示 元件中之用於液晶驅動之共同電極(對立電極43)用作包括 驅動電極及偵測電極之觸控感應器電極對中之一者(驅動 電極)。在此實施例中,亦將作為顯示驅動信號之共同驅 動信號Vcom用作觸控感應器驅動信號。因此,待重新提 供之電極僅需為偵測電極44。不必要重新準備觸控感應器 驅動信號。因此,組態得以簡化。 同時AC驅動複數個對立電極。移位經同時ac驅動之電 極群組以使得在兩次AC驅動中選擇所有對立電極。因 此,如在第一實施例中,S/N比率及感應器偵測精確度兩 者可均保持在高位準。 AC驅動之切換頻率等於共同驅動信號vcom之ipj反相頻 141164.doc 201017495 率。此頻率為藉由使市售電源供應器頻率(例如,6〇 h幻乘 以在行方向上之像素之數目而獲得的極高頻率。舉例而 5,當在行方向上之像素之數目為480時,此頻率為28.8 Hz。脈衝波形之頻率係為高達28 8沿之一半的i44 Hz。 因此,歸因於AC驅動之移位的影像改變具有人眼在視覺 上不可辨識之足夠高的頻率。 因此,可實現歸因於感應器電壓之下降的S/N比率之下
降的防止及歸因於電極驅動之切換的影像品質之降級的防 止。 實現S/N比率之下降的防止及歸因於電極驅動之切換的 影像品質之降級的防止兩者並非為必需之要求。因此,感 應器偵測精確度之改良可比影像品質中降級之防止優先。 此外,根據此實施例,由於用於共同驅動信號Vc〇m之 驅動電極及驅動電路亦可用作感應器驅動電極及驅動電 路,故可節省配置空間及功率消耗。 在圖14A至圖MD中,將偵測電極44展示為具有小的寬 度之線。然而,偵測電極44可在列方向上以大的寬度形 成。當電容元件C1之t容值過小且想要增加時可增加電 極寬度。相反地,例如’當電容元件。之電容值因為介電 質D薄而過大且想要減少時,可減少電極寬度。 以在行方向上自各 測器DET可連接至 或者,偵測電極44可在行方向上劃分 別經劃分之隔離圖案拉出導線。電壓偵 負 各別導線。然而’一個電㈣測器丽可由複數個偵測電 極44共用以便防止電路大小增加。舉例而言,—個電壓偵 141164.doc -45 201017495 測器DET可由一個行中之偵測電極44共用而以分時方式使 用電壓偵測器DET執行對镇測電極44中之每一者之偵測。 第三實施例 下文解釋本發明之第三實施例。在此實施例中,與第二 實施例不同,將具有水平場模式之液晶元件用作一顯示元 件。 圖16為根據此實施例之顯示裝置的示意性剖視圖。在圖 16中,與第二實施例中之組件相同的組件由相同參考數字 及符號表示。在適當時省略對組件之解釋。 根據此實施例之顯示裝置與根據第二實施例之顯示裝置 的不同之處在於:對立電極43配置於驅動基板2側上。在 此實施例中之對立電極43經配置以在像素電極22之反面液 晶層側上與像素電極22相對。在圖中未具體地展示該相對 配置。將像素電極22之間的距離設定為相對較大。對立電 極43引起電場自像素電極22之間的一空間對液晶層6起作 用換^之,執行水平場模式之液晶顯示,其中電場在水 平方向上對液晶層6起作用。 在涉及到該部分中之配置時,其他組件在第三實施例中 與在第二實施例中相同。 電容元件C1形成於偵測電極44與對立電極杓之間。因 此’與第二實施例(圖14D)相比較,電容值係低的。然 而’可藉由增加電極寬度來補償大電極空間。敏感性可由 於與電容元件C2之關係而增加。 液晶層6調變透射穿過液晶層6之光Q舉例而言,使用具 141164.doc •46- 201017495 有FFS(邊緣場切換)模式、IPS(共平面切換)模式及其類似 者之液晶。 參看圖17A及圖17B更詳細地解釋該顯示裝置。 在圖17A及圖17B中展示之具有FFS模式之液晶元件中, 以梳齒形狀圖案化之像素電極22經由絕緣薄膜25配置於在 驅動基板2上形成之對立電極43上。形成定向薄膜%以覆 • 蓋像素電極22。液晶層6固持於定向薄膜26與對立基板4側 上之定向薄膜46之間。兩個偏光片24及45以正交偏光鏡 • (cross Nichol)之狀態配置。兩個定向薄膜26及46之配向方 向(rubbing direction)與兩個偏光片24及45中之一者之透射 軸一致。在圖17A及圖17B中,該配向方向與保護層45在 發射側上之透射軸一致。將兩個定向薄膜26及46之配向方 向及保護層45之透射轴之方向在規定液晶分子之旋轉方向 之範圍中設定為大體上平行於像素電極22之延伸方向(梳 齒之縱向方向)。 下文解釋具有此組態之顯示裝置之操作。
首先’參看圖17A及圖17B以及圖IgA及圖18B簡要解釋 具有FFS模式之液晶元件之顯示操作原理。圖18a及圖18B » 為液晶元件之經放大之主要局部剖面的圖式。在圖17A及 圖18 A中展示在未施加電場期間液晶元件之狀態。在圖 1 7B及圖1 8B中展示在施加電場期間液晶元件之狀態。 在電壓未施加於對立電極43與像素電極22之間的狀態中 (圖17A及圖18A),形成液晶層6之液晶分子61之轴正交於 入射侧上偏光片24之透射軸’且平行於發射側上保護層45 141164.doc -47- 201017495 之透射軸。因此,透射穿過入射側上之偏光片24之入射光 h到達發射側上之保護層45而不會引起液晶層6中之相位 差,且由保護層45吸收。因此,執行黑色顯示。另一方 面,在電壓施加於對立電極43與像素電極22之間的狀態中 (圖17B及圖18B),液晶分子61之定向方向藉由在像素電極 22間產生之水平電場E而在相對於像素電極22之延伸方向 之傾斜方向上旋轉。當該定向方向旋轉時’在白色顯示期 間之場強度最佳化,使得位於液晶層6之厚度方向上之中
心之液晶分子6i旋轉約45度。因此,在透射穿過入射側上 之偏光片24之入射光h透射穿過液晶層6時,相位差在該入 射光h中發生。入射光h改變成旋轉9〇度之線性偏振光且 透射穿過發射侧上之保護薄臈45。因此,執行白色顯示。 ❹ 關於觸控感應器單元,僅剖面結構中之電極配置為不同 的。基本操作與第一及第二實施例中之基本操作相同。具 體而言,藉由重複Vcom AC驅動及移位而在行方向上驅動 對立電極43。經由電壓❹j器贿讀取彼點處感應器電壓 Vs與Vf之間的差值。將讀取為數位值之感應器電壓%與臨 限值Vt相比較。以矩陣形狀偵測手指接觸或接近之位置。 以與參看圖7A至圖7C解釋之方式相同的方式,同時ac 驅動m(在圖7A至圖7Ctm=7)個對立電極43。在移位對應 於一個寫入單元之一個對立電極43之後,再次ac驅動該 等對立電極43。重複移位及AC驅動。因此,圖6(:中展示 之公式中之η的值減少成劃分之實際數目的1/m。感應器電 壓Vs根據值n之減少而增加。另一方面,如圖7a至圖π中 141164.doc -48· 201017495 展示,新包括於一選定群組及歸因於包括而自該選定群組 排除之單位為對應於一條像素線之一個驅動電極。因此, S/Ν比率及感應器偵測精確度兩者可均保持在高位準。 AC驅動之切換頻率可等於共同驅動信號vc〇nii1H反相 頻率。此頻率為藉由使市售電源供應器頻率(例如,6〇 Hz) 乘以在行方向上之像素之數目而獲得的極高頻率。舉例而 言’當在行方向上之像素之數目為48〇時,此頻率為288 Hz。脈衝波形之頻率係為高達28 8 Hz之一半的14 4 Hz。 ® 此為人眼在視覺上不可辨識之足夠高的頻率。 因此,可實現歸因於感應器電壓之下降的S/N比率之下 降的防止及歸因於電極驅動之切換的影像品質之降級的防 止。 除了實現上文所解釋之優勢之外,如在第二實施例中, 由於用於Vc〇m驅動及感應器驅動之電極為共用的,故存 在組態簡單的優勢。由於用於共同驅動信號Vc〇m之驅動 電極及驅動電路亦可用作感應器驅動電極及驅動電路,故 可節省配置空間及功率消耗。 更具體而言,在透明電極材料(ITO)存在於對立基板侧 上之液晶模式(諸如Va、TN及ECB之模式)中,用於驅動之 對立基板之電位需要自TFT元件升高。因此,在TFT基板 與對立電極之間較大數目之接觸為必要的,且顯示裝置之 結構為複雜的。 另方面,在根據第二實施例之具有水平場模式之液晶 顯示裝置中,不存在使結構變複雜之此種因素。在此點上 141164.doc • 49- 201017495 該液晶顯不裝置亦為理想的。 本申請案含有與於2〇〇8年10月8日在日本專利局(1啊 Patent Office)申請之日本優先專利申請案Jp 2〇〇826i777 中所揭示内容相關之標的物,該案之全部内容以引用的方 式併入本文中。 熟習此項技術者應理解,視設計要求及其他因素而定, 可存在各種修改、組合、子組合及更改,只要該等修改、 組合、子組合及更改在所附申請專利範圍或其等效物之範 鳴内。 【圖式簡單說明】 圖1A及圖1B為用於解釋根據本發明之一實施例的觸控 感應器單元之操作的等效電路圖及示意性剖視圖; 圖2A及圖2B為一手指接觸到或接近圖1A及圖1B中展示 之觸控感應器單元的等效電路圖及示意性剖視圖; 圖3A至圖3C為根據該實施例之觸控感應器單元之輸入 及輸出波形的圖式; 圖4A至圖4D為用於具體地解釋根據第一實施例之接觸 镇測裝置之用於觸摸偵測之電極及用於電極之驅動及偵測 之電路的配置的平面圖及示意性剖視圖; 圖5為根據第一實施例之顯示裝置十之用於感應器驅動 之堪動信號源及電壓偵測器之電路實例的圖式; 圖6A至圖6C為根據第一實施例之驅動電極之圖案之圖 式、包括該圖案之觸控感應器單元之等效電路圖,及用於 感應器電壓之公式; 141164.doc -50- 201017495 圖7A至圖7c為根據第—實施例之驅動電極之選擇(經同 時AC驅動之電極群組之判定)及驅動電極之移位(再 之狀態的平面圖; 圖8A至圖8C為用於解釋根據第一實施例之位置判定方 法的圖式; 圖9A至圖9C為藉由設定數值體現的圖8A至圖8C中展示 之位置偵測方法的實例的圖式; 圖10為包括根據第一實施例之用於位元映像偵測處理之 執行構件的方塊圖; 圖11為根據第一實施例之位元映像偵測處理之主要程序 的流程圖; 圖12為根據第一實施例之位元映像擴展實例之示意圖; 圖13為根據第一實施例之比較實例之驅動及偵測電路的 圖式; 圖14A至圖14D為用於具體地解釋根據本發明之第二實 施例的顯示裝置之用於觸摸偵測之電極及用於電極之驅動 及偵測之電路的配置的平面圖及示意性剖視圖; 圖15為根據第二實施例之顯示裝置之一像素的等效電路 圖; 圖16為根據本發明之第三實施例之顯示裝置的示意性剖 視圖; 圖17A及圖17B為用於解釋根據第三實施例之FFS模式液 晶元件之操作的圖式;及 圖18A及圖18B為用於解釋圖17A及圖17B中展示之操作 141164.doc -51 - 201017495 的剖視圖。 【主要元件符號說明】 1 液晶顯不面板 2 驅動基板 4 對立基板 6 液晶層 7 接觸導電柱 8 偵測單元 9 Vcom驅動電路 10 觸控面板 11 偵測驅動掃描單元 12 接合層 13 保護層/保護薄膜 13A 偵測表面 14 介電層 21 TFT基板 22 像素電極 23 薄膜電晶體(TFT) 24 偏光片 25 絕緣薄膜 26 定向薄膜 41 玻璃基板 42 彩色濾光片 43 對立電極 141164.doc -52- 201017495
43_1 對立電極 43_2 對立電極 43_m 對立電極 43_n 對立電極 44 偵測電極 44_1 偵測電極 44_2 偵測電極 44_k 偵測電極 45 保護層/偏光片/保護薄膜 46 定向薄膜 61 液晶分子 81 OP放大器電路 82 整流電路 83 輸出電路 84 OP放大器 85 比較器 86 取樣單元 87 影像記憶體 88 控制單元 91 控制單元 92 鎖存器電路 93 缓衝器電路/波形整形單元 100 驅動及偵測電路 101 電流源 141164.doc •53- 201017495 102 比較器 103 脈衝調變電路(PWM) 104 計時器電路 Cl 電容元件/電容器 Cl_ 0 電容元件 Cl_ 1 電容元件 Cl_ .2 電容元件 Cl_ .3 電容元件 Cl_ •4 電容元件 Cl_ n 電容元件 C2 電容元件 C3 電容器 C4 充電電容器 C6 等效電容器 Cc 電容組件/寄生組件 Cx 存儲電容器/額外電容器 D1 二極體 DET 電壓偵測器 El 驅動電極 El_ _1 驅動電極 El_ 2 驅動電極 El_ m 驅動電極 El_ _m+l 驅動電極 El m+2 驅動電極 141164.doc -54- 201017495
El_m+3 驅動電極 El_m+4 驅動電極 El_n 驅動電極 E2 偵測電極 E2_l至E2_k 偵測線 E2_i 偵測線 EU AC驅動電極單元 R 電阻器 RO 放電電阻器 R1 電阻器 R2 電阻器 S 驅動信號源 SW 輸出開關 SW(+) 輸出開關 SW(-) 輸出開關 SWT 開關
141164.doc 55-
Claims (1)
- 201017495 七、申請專利範圍·· 1 · 一種接觸偵測裝置,其包含: 讀驅動電極,其在-掃描方向上配置; 偵刃驅動掃描單元,其在該η個驅動電極中選擇連 ,續m(2sm<n)個驅動電極,同時驅動該選^個驅動電 極’且重複用於在該掃描方向上改變該m個驅動電極之 f擇目標的移位操作’以使得在每次執行該移位操作之 '/ 有的或多個驅動電極包括於該等選擇目標 ❹ 中; 複數㈣測電極,其形成電容器,在該複數㈣測電 極與該各別n個驅動電極之間形成電容器; —複數個偵測電路,其連接至該複數個偵測電極,且在 ^ =貞相動掃▲單%執行該移位操作時比較對應於 該複數個偵測電路之马· @ * Μ荨偵測電極之電位與一預定臨限 值0 置’其中該各別複數個偵測電 該複數個偵測電極,且產生一 路之該等偵測電極之該等電位 位不超過該臨限值時得到不同2.如請求項1之接觸偵測裝 路以 對一關係連接至 在對應於該複數個偵測電 超過該臨限值及在該等電 邏輯值的偵測信號。 如請求項2之接觸偵測裝置,其 單元,該偵測處理單元接 赵匕3偵測處理 數個該等練號之輸入,=複數㈣測電路之複 入之複數個偵測信號而獲得之==由時間取樣該輸 位7L映像之處理來規定 141164.doc 201017495 該位7G映像上的—位元改變區域之重力位置之一中心 4. 如請求項3之接觸偵測裝置,纟中該卩測處理單元;算 該位兀改變區域在兩個方向中之每一者上之—平均座枰 點,該兩個方向意即該掃描方向及―正交於該掃描方: 之方向,自所獲得之兩個平均座標點規定重力位置之該 中心;及自重力位置之該所規定之中心判定弓丨起該等電 容器中之一改變之一偵測物件的一位置。 5. 如請求項2之接觸偵測裝置,其進一步包括一偵測處理 單兀,該偵測處理單元接收來自該複數個偵測電路之複 數個該等偵測信號之輸入,且根據對藉由時間取樣該輸 入之複數個偵測信號而獲得之一位元映像之處理來計算 該位元映像上之一位元改變區域之一範圍,且判定引起 該等電容器中之一改變之一偵測物件之大小。 6. 如請求項1之接觸偵測裝置,其中該偵測驅動掃描單元 在將一個驅動電極設定為一單位的情況下重複該移位操 作,以使得在連續兩次該AC驅動中共有的(m-i)個驅動 電極包括於該等選擇目標中。 7. 一種接觸偵測裝置,其包含: η個驅動電極,其以一固定間距在一掃描方向上配 置; 複數個偵測電極,在該複數個偵測電極與該各別η個 驅動電極之間形成電容器; 一偵測驅動掃描單元,其執行用於同時AC驅動在該掃 描方向上連續的m(2^m<n)個驅動電極的驅動操作,且以 141164.doc 201017495 ㈣等驅動電極之該掃描方向上數目小於設定為一次之 —移位量之m的大小重複用於在該掃描方向上改變該唾 同時驅動之m個驅動電極之一組合的移位操作,·及 複數個谓測電路,其以—一對一關係連接至該複數個 極,且在每次該_驅動掃描單元執行該移位操 ' ^較對應於該複數則貞測電路之該等偵測電極之電 位與一預定臨限值。 8· 一種顯示裝置,其包含··複數個像素電極,其針對各別像素提供且在平面上配 置成一矩陣; η個對立電極’其在平面上經配置以與該等像素電極 相對,在—掃描方向上具有為該等像素電極之-陣列的 間距長度之自然數倍大的間距長度,且在該掃描方向上 、等門隔配置,該掃描方向為該等像素電極之一配置 方向; 複數個谓測電極,在該複數個㈣電極與該各別η個 對立電極之間形成電容器; 顯示功此層,其根據施加在彼此相對 極與該等對立電極 等像素電 电蚀之間的仏唬電壓而展不一影像顯示功 能; 一偵測驅動掃插單元,其在該η個對立電極中選擇連 續(-111 _η)個對立電極,同時AC驅動該選定瓜個對立電 極’且以該等驅動電極之該掃描方向上數目小於設定為 二 移位量之m的大小重複用於在該掃描方向上改 U1164.doc 201017495 變該m個對立電極之選擇目標的移位操作·及 複數個偵測電路,其以—— ^ φ ^ , g . ^ 、關係連接至該複數個 貞測驅動掃描單元執行該移位操 位與-預定臨限值。 料之該專偵測電極之電 9. 一種顯示裝置,其包含: 置1 复數:!素電極’其針對各別像素提供且在平面上配 置成一矩陣; 二立電極,其在平面上經配置以與該等像素電極 相對,在一掃描方向上具有為該等像素電極之_降列的 間距長度之自然數倍大的間距長度,且在該掃描方向上 以相等間隔配置,該掃財向為該等像素電極之一配置 方向; 複數個偵測電極,在該複數㈣測電極與該各別讀 對立電極之間形成電容器; 一顯示功能層,其根據施加在彼此相對之該等像素電 極與該等對立電極之間的信號電壓而展示—影像顯示功 一偵測驅動掃描單元,其執行用於同時Ac驅動在該掃 描方向上連續的m(2sm<n)個對立電極的驅動操作,且以 在該等對立電極之該掃描方向上數目小於設定為一次之 一移位量之m的大小重複用於在該掃描方向上改變該經 同時驅動之m個對立電極之一組合的移位操作丨及 關係連接至該複數個 複數個偵測電路,其以--對一 J 4J 164.doc -4- 201017495 偵測電極,且在每次該偵測驅動掃描單元執行該移位操 作時比較對應於該複數個偵測電路之該等偵測電極之電 位與一預定臨限值。 1 〇 · —種接觸偵測方法,其包含以下步驟: 在於一掃描方向上配置之n個驅動電極中選擇連續 m(2Sm<n)個驅動電極; • 同時AC驅動該選定m個驅動電極,且重複用於在該掃 描方向上改變該m個驅動電極之選擇目標的移位操作, ® 以使得在每次執行該移位操作之前及之後共有的一或多 個驅動電極包括於該等選擇目標中; 在每次執行該移位操作時比較該等各別驅動電極之電 位與一預定臨限值;及 自所獲得之比較結果判定一改變區域之位置及大小 中之至/者,在該改變區域中,形成於該n個驅動電 極與各別偵測電極之間的電容器之所施加電壓由於一外 部電容之影響而改變。 11.如請求項10之接觸偵測方法,其中 肖比較該等電位與該臨限值包括產生-在對應於該等 驅動電極之料偵測電極之電位超過該臨限值及在該等 電4不超過該臨限值時得到不同邏輯值的伯測信號,且 該判定位置及大小中之至少_去 + r ^ y 者包括規疋藉由時間取 樣複數個該等偵測信號而獲得之_位元映像上的一位元 改變區域之重力位置之一中心。 12·如請求仙之接觸该測方法,其中該判定位置及大小中 141164.doc 201017495 之至少一者包括計算該位元改變區域在兩個方向中之每 一者上之一平均座標點,該兩個方向意即該掃描方向及 一正交於該掃描方向之方向;自所獲得之兩個平均座標 點規定重力位置之該中心;及自重力位置之該所規定之 中心判定引起該等電容器中之一改變之一偵測物件的一 位置。 13. 如請求項10之接觸偵測方法,其中 該比較該等電位與該臨限值包括產生一在對應於該等 驅動電極之該等偵測電極之電位超過該臨限值及在該 電位不超過該臨限值時得到不同邏輯值的偵測信號且 該判定位置及大小中之至少一者包括計算藉由時間取 樣複數個偵測信號而獲得之—位元映像上的一位元改變 區域之一範圍,及自該位元改變區域之該所獲得之範圍 判定引起該等電容器中之一改變之一偵測物件的大小。 14. 如請求項10之接觸偵測方法,其中該重複該移位操作包 括在將一個驅動電極設定為一單位的情況下重複該移位 操作,以使得在連續兩次該AC驅動中共有的(⑺」)個驅❹ 動電極包括於該等選擇目標中。 15. —種接觸偵測方法,其包含以下步驟: , 執行用於同時AC驅動在掃描方向上配置之n個驅動電 極中的連續m(2Sm<n)個驅動電極的驅動操作,且以在該 等驅動電極之該掃描方向上數目小於設定為一次之一移 位量之m的大小重複用於在該掃描方向上改變該經同時 驅動之m個驅動電極之一組合的移位操作; 141164.doc 201017495 2每-大執行該移位操作時比較該等各別驅動電極之 位與-預定臨限值;及 斤獲得之比較結果判定一改變區域之位置及大小 ,、者,在該改變區域中,形成於該η個驅動電 /、各別偵測電極之間的電容器之所施加電壓由於一外 部電容之影響而改變。 、141164.doc
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