TW201344544A

TW201344544A - 具有可減少負載的氧化銦錫層之觸控螢幕裝置

Info

Publication number: TW201344544A
Application number: TW102113064A
Authority: TW
Inventors: Ying-Jyh Yeh
Original assignee: Silicon Integrated Sys Corp
Priority date: 2012-04-18
Filing date: 2013-04-12
Publication date: 2013-11-01
Also published as: CN103455195A

Abstract

一種觸控螢幕裝置，其包含一觸控螢幕以及多個控制器。該觸控螢幕包含四個區域。每一區域包含複數個向一第一方向延伸之驅動導體以及複數個向一第二方向延伸之感應導體，該第一方向垂直於該第二方向。每一控制器對應負責控制一個區域。因為每一驅動導體與感應導體之長度為傳統驅動導體與感應導體之一半，所以每一控制器控制該觸控螢幕四分之一面積。該觸控螢幕裝置可在不使用具更高偵測靈敏度及生產成本的控制器情況下，得到妥善控制。

Description

具有可減少負載的氧化銦錫層之觸控螢幕裝置

本發明涉及一種觸控螢幕裝置，尤指一種可減少負載的大尺寸觸控螢幕之觸控螢幕裝置。

先進顯示器已逐漸成為消費性電子產品的主流。使用者可直接觸控的觸控螢幕顯示裝置因為具有便攜性及便利性，已被廣泛用於電視機、智慧型手機或其他電子產品。

為增加便攜性和便利性，可供用戶直接觸控的觸控螢幕已成為市場發展的重點。智慧型手機的液晶顯示器(Liquid crystal display,LCD)通常帶有觸控螢幕，以省略按鍵和功能鍵。該觸控螢幕通過電子訊號，控制液晶顯示器的圖像顯示和功能。用戶觸摸觸控螢幕的表面後，即產生電子訊號。

請參閱第1圖，第1圖係一裝有傳統觸控螢幕11之觸控螢幕裝置10之示意圖。觸控螢幕裝置10之觸控螢幕11包含一感應陣列12。當一手指或筆尖觸碰該面板時，感應陣列12可偵測觸碰位置及力度。當該手指觸碰該螢幕時，感應陣列12的電阻器或電容器會產生各種電阻或電容值。例如，當手指觸壓觸控螢幕11之表面，因為觸控螢幕11用彈性材料製成，因此上電極與下電極的距離會縮短，所以可造成上電極與下電極間的電阻改變。或者，因為人體會導電，當手指觸壓觸控螢幕11之表面時，會影響上電極與下電極間的電容器或改變上電極與下電極間的電容值。是故，當手指觸摸該面板時，可經由偵測該觸碰位置以及力度，測量出電阻或電容的變動。

感應陣列12係由互相交叉的一組X方向的導體與一組Y方向的導體，或者環繞在極坐標(polar coordinate)的獨立(stripped)導體組成。X方向導體與Y方向導體的每一交會點可以作為一電阻器或電容器。一控制器14經由多工器16輸出一驅動訊號以控制(conduct)一行的導體，而且每列交會點的感應訊號會再經由一多工器18傳送回控制器14。因此，可藉由偵測出的感應訊號的變化得到所施加外力的觸摸位置及力度。

在使用者手指觸壓觸控螢幕11表面上的一點之前，該X方向與Y方面的獨立導體有相同的電位(potential)。此時，仍不會有電流通過觸控螢幕11。一旦使用者手指觸摸觸控螢幕11時，使用者的身體就會產生微量電流，導致臨近該觸碰點的複數個節點產生電容變化。控制器14會經由偵測觸控螢幕11電容值與該複數個交會點電容值之比例變化，判定該觸碰交會點位置。控制器14在一固定時間段內，會計算充電時間的次數以及每一交會點之電容值。如次數越多，每一交會點之電容值就越大。因此，該接觸交會點之位置便可根據該次數以及每一交會點的電容值而得出。

然而，每一交會點之電容值的變化並不明顯，所以觸控螢幕11電容值與該複數個交會點電容值之比例變化也不明顯。如此一來，控制器14必須具有更高靈敏度。因為整個觸控螢幕11之電容值與觸控螢幕11之面積成正比，所以當要使用大尺寸觸控螢幕11時，控制器14就需要更高靈敏度以測出該感應訊號之變化。如此一來，勢必增加控制器14的生產成本及設計複雜度。

因此，本發明之目的是提供一無需使用高靈敏度控制器即可控制的大尺寸觸控螢幕之觸控螢幕裝置。

本發明之目的係提供一種觸控螢幕裝置，包括一觸控螢幕、一第一控制器以及一第二控制器。該觸控螢幕包括一第一區域、一第二區域、一第三區域與一第四區域。該第一區域包括複數個向一第一方向延伸之第一驅動導體以及複數個向一第二方向延伸之第一感應導體，該第一方向垂直於該第二方向。該第二區域包括複數個向該第一方向延伸之第二驅動導體以及複數個向該第二方向延伸之第二感應導體。該第三區域包括複數個向該第一方向延伸之第三驅動導體以及複數個向該第二方向延伸之第三感應導體。該第四區域包括複數個向該第一方向延伸之第四驅動導體以及複數個向該第二方向延伸之第四感應導體。該第一控制器電性連接該第一驅動導體、該第二驅動導體、該第一感應導體及該第二感應導體，用來輸出該複數個驅動訊號以驅動該複數個第一驅動導體與該複數個第二驅動導體，接收該複數個第一感應導體與第二感應導體之複數個感應訊號。該第二控制器電性連接該第三驅動導體、該第四驅動導體、該第三感應導體及該第四感應導體，用來輸出該複數個驅動訊號以驅動該複數個第三驅動導體與該複數個第四驅動導體，接收該複數個第三感應導體與第四感應導體之複數個感應訊號。每一第一驅動導體與任一該第三驅動導體、每一第二驅動導體與任一該第四驅動導體、每一第一感應導體與任一該第二感應導體及每一第三感應導體與任一該第四感應導體皆未連接。

依據本發明之實施例，該第一驅動導體、該第二驅動導體、該第三驅動導體與該第四驅動導體之數量一致，該第一感應導體、該第二感應導體、該第三感應導體與該第四感應導體之數量一致。

依據本發明之實施例，該第一、第二、第三與第四區域間有一十字型間距。

本發明之另一目的係提供一種觸控螢幕裝置，包括一觸控螢幕、一第一控制器、一第二控制器、一第三控制器以及一第四控制器。該觸控螢幕包括一第一區域、一第二區域、一第三區域與一第四區域。該第一區域包括複數個向一第一方向延伸之第一驅動導體以及複數個向一第二方向延伸之第一感應導體，該第一方向垂直於該第二方向。該第二區域包括複數個向該第一方向延伸之第二驅動導體以及複數個向該第二方向延伸之第二感應導體。該第三區域包括複數個向該第一方向延伸之第三驅動導體以及複數個向該第二方向延伸之第三感應導體。該第四區域包括複數個向該第一方向延伸之第四驅動導體以及複數個向該第二方向延伸之第四感應導體。該第一控制器電性連接該第一驅動導體及該第一感應導體，用來輸出該複數個驅動訊號以驅動該複數個第一驅動導體，接收該複數個第一感應導體之複數個感應訊號。該第二控制器電性連接該第二驅動導體及該第二感應導體電性連接之，用來輸出該複數個驅動訊號以驅動該複數個第二驅動導體，接收該複數個第二感應導體之複數個感應訊號。該第三控制器電性連接該第三驅動導體及該第三感應導體，用來輸出該複數個驅動訊號以驅動該複數個第三驅動導體，接收該複數個第三感應導體之複數個感應訊號。該第四控制器電性連接該第四驅動導體及該第四感應導體，用來輸出該複數個驅動訊號以驅動該複數個第四驅動導體，接收該複數個第四感應導體之複數個感應訊號。每一第一驅動導體與任一該第三驅動導體、每一第二驅動導體與任一該第四驅動導體、每一第一感應導體與任一該第二感應導體及每一第三感應導體與任一該第四感應導體皆未連接。

相較於習知技術，本發明具有一觸控螢幕之觸控螢幕裝置包含四個區域。因為兩個以上的控制器會同時輸出驅動訊號至複數個區域內的每一驅動導體，所以觸控螢幕的掃描率會有所提升。此外，因為每一控制器控制該觸控螢幕二分之一或四分之一區域，並只負責該觸控螢幕四分之一的電容值，所以該觸控螢幕裝置可在不使用具更高偵測靈敏度及生產成本的控制器情況下，得到妥善控制。

為讓本發明之上述內容能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：

10、100‧‧‧觸控螢幕裝置

11、102‧‧‧觸控螢幕

12‧‧‧感應陣列

14、101‧‧‧控制器

16、18‧‧‧多工器

300、400‧‧‧觸控螢幕裝置

301a、301b‧‧‧控制器

302、402‧‧‧觸控螢幕

304、404‧‧‧主機系統

320‧‧‧十字型間距

340‧‧‧氧化銦錫層

401a、401b‧‧‧控制器

401c、401d‧‧‧控制器

3022、4022‧‧‧第一驅動導體

3024、4024‧‧‧第一感應導體

3026、4026‧‧‧第二驅動導體

3028、4028‧‧‧第二感應導體

3122、4122‧‧‧第三驅動導體

3124、4124‧‧‧第三感應導體

3126、4126‧‧‧第四驅動導體

3128、4128‧‧‧第四感應導體

第1圖係一裝有傳統觸控螢幕之觸控螢幕裝置之示意圖。

第2圖係本發明一觸控螢幕第一實施例之功能方塊圖。

第3圖係繪示第2圖之觸控螢幕。

第4圖係本發明觸控螢幕第二實施例之功能方塊圖。

以下各實施例的說明是參考附加的圖式，用以例示本發明可用以實施之特定實施例。本發明所提到的方向用語，例如「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」、「頂」、「底」、「水平」、「垂直」等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用以說明及理解本發明，而非用以限制本發明。

請參閱第2圖。第2圖係本發明一觸控螢幕300第一實施例之功能方塊圖。觸控螢幕裝置300包括一控制單元、一觸控螢幕302以及一主機系統304。該控制單元具有兩控制器301a、301b。主機系統304用於控制觸控螢幕裝置300的運行。控制器301a、301b係由一數位訊號處理器(Digital signal processor，DSP)或一軟體程式碼來實現，用來判定一施加於觸控螢幕302力量之觸控位置及力度。主機系統304用來控制觸控螢幕裝置300的運作。

請一併參閱第2圖及第3圖。第3圖係繪示第2圖之觸控螢幕。觸控螢幕302包括一玻璃基板330以及一氧化銦錫層340。氧化銦錫層340分成互相分離的第一區域A、第二區域B、第三區域C及第四區域D。該四區域均包括兩層電子導體(electrical conductor)或訊號層。第一區域A包括複數個沿第一方向D1(如觸控螢幕302的列)延伸的第一驅動導體3022，以及複數個沿第二方向D2(如觸控螢幕302的行)延伸的第一感應導體3024，其中第二方向D2與第一方向D1垂直。第二區域B包括複數個沿第一方向D1延伸的第二驅動導體3026，以及複數個沿第二方向D2延伸的第二感應導體3028。第三區域C包含複數個沿第一方向D1(如觸控螢幕302的列)延伸的第三驅動導體3122以及複數個沿第二方向D2(如觸控螢幕302的行)延伸的第三感應導體3124。第四區域D包含複數個沿第一方向D1延伸的第四驅動導體3126以及複數個沿第二方向D2延伸的第四感應導體3128。較佳地，第一驅動導體3022、第二驅動導體3026、第三驅動導體3122以及第四驅動導體3126之數量相同；第一感應導體3024、第二感應導體3028、第三感應導體3124以及第四感應導體3128之數量相同。驅動導體3022與感應導體3024交會點、驅動導體3026和感應導體3028交會點、驅動導體3122與感應導體3124交會點以及驅動導體3126與感應導體3128交會點，在實體上及電路上均相分隔，以此形成觸控螢幕302的互電容感應元件。此外，如第3圖所示，每一第一驅動導體3022與該第三驅動導體3122、每一第二驅動導體3026與該第四驅動導體3126、每一第一感應導體3024與第二感應導體3028以及每一第三感應導體3124與第四感應導體3128皆未連接。換言之，四區域A、B、C、D間有一十字型間距(cross-like gap)320。

複數個驅動線XAB[0：n]與驅動導體3022、3026電性連接，複數個驅動線XCD[0：n]與驅動導體3122、3126電性連接。複數個第一感應線YA[0：m]與該第一感應導體3024、複數個第二感應線YB[0：m]與第二感應導體3028、複數個第三感應線YC[0：m]與第三感應導體3124以及複數個第四感應線YD[0：m]與第四感應導體3128電性連接。當控制器301b經由驅動線XCD[0：n]輸出驅動訊號至驅動導體3122、3126時，控制器301a經由驅動線XAB[0：n]輸出驅動訊號至驅動導體3022、3026。當經由感應線YC[0：m]、YD[0：m]與感應導體3124、3128連接的控制器301b接收感應訊號時，經由感應線YA[0：m]、YB[0：m]與感應導體3024、3028連接的控制器301a也同時接收感應訊號。

控制器301a會按該第二方向D2依序輸出驅動訊號以驅動驅動導體3022、3026，按第四方向D4(或該第一方向D1)依序從感應導體3024接收感應訊號，並且按第一方向(或第四方向)依序自感應導體3028接收感應訊號。與此同時，控制器301b會按第三方向D3依序輸出驅動訊號以驅動驅動導體3122、3126，按第四方向D4(或該第一方向D1)依序從感應導體3124接收感應訊號，並且按第一方向(或第四方向)依序自感應導體3128接收感應訊號。當複數個手指、筆尖或其他物體觸碰觸控螢幕302一次以上時，感應導體3024、3028、3124、3128與驅動導體3022、3026、3122、3126的某一交會點必定會發生一電容耦合現象(capacitance coupling phenomenon)導致感應導體3024、3028、3124、3128產生感應訊號，因此發生電壓波動。在逐一掃描驅動導體3022、3026、3122、3126後，便可獲得確切的觸碰位置。控制器301a、301b即根據該感應訊號的電壓波動，判定觸碰位置。

因為控制器301a、301b經由驅動線XAB[0：n]及驅動線XCD [0：n]同時輸出驅動訊號至第一區域A之該第一驅動導體3022、第二區域B之第二驅動導體3026、第三區域C之第三驅動導體3122以及第四區域D之第四驅動導體3126，所以觸控螢幕302的掃描率會有所提升。此外，因為每一控制器301a、301b皆控制觸控螢幕302一半區域，意即每一控制器301a、301b皆負責觸控螢幕302一半的電容值，所以觸控螢幕裝置300可在不使用更高偵測靈敏度及生產成本的控制器情況下，被妥善控制。

請參閱第4圖。第4圖係本發明觸控螢幕400第二實施例之功能方塊圖(functional block diagram)。觸控螢幕裝置400包括一控制單元、一觸控螢幕402和一個主機系統404。該控制單元具有四個控制器401a、401b、401c及401d，且可整合為一單一控制器。主機系統404用來控制觸控螢幕裝置400之操作。控制器401a、401b、401c及401d係由一數位訊號處理器或一軟體程式碼實現之。控制器401a、401b、401c及401d用來判定一施加於觸控螢幕402力量之觸控位置及力度。

觸控螢幕402另包含一玻璃基板以及一氧化銦錫層。為簡化圖式，觸控螢幕402也並未繪示玻璃基板和氧化銦錫層。觸控螢幕402之氧化銦錫層分成一第一區域A、一第二區域B、一第三區域C以及一第四區域D，每一區域皆與其他區域分離。第一區域A、第二區域B、第三區域C及第四區域D各自包含兩層電子導體。第一區域A包含複數個沿第一方向D1(如觸控螢幕402的列)延伸的第一驅動導體4022，以及複數個沿第二方向D2(如觸控螢幕402的行)延伸的第一感應導體4024，其中第二方向D2與第一方向D1垂直。第二區域B包括複數個沿第一方向D1延伸的第二驅動導體4026，以及複數個沿第二方向D2延伸的第二感應導體4028。第三區域C包含複數個沿第一方向D1(如觸控螢幕402的列)延伸的第三驅動導體4122以及複數個沿第二方向D2(如觸控螢幕402的行)延伸的第三感應導體4124。第四區域D包含複數個沿第一方向D1延伸的第四驅動導體4126以及複數個沿第二方向D2延伸的第四感應導體4128。較佳地，第一驅動導體4022、第二驅動導體4026、第三驅動導體4122以及第四驅動導體4126之數量相同；第一感應導體4024、第二感應導體4028、第三感應導體4124以及第四感應導體4126之數量相同。驅動導體4022與感應導體4024交會點、驅動導體4026和感應導體4028交會點、驅動導體4122與感應導體4124交會點以及驅動導體4126與感應導體4128交會點，在實體上及電路上均相分隔，以此形成觸控螢幕402的互電容感應元件。此外，每一第一驅動導體4022與第三驅動導體4122、每一第二驅動導體4026與該第四驅動導體4126、每一第一感應導體4024與該第二感應導體4028以及每一第三感應導體4124與第四感應導體4128皆未連接。

複數個驅動線XA[0：n]與驅動導體4022電性連接，複數個驅動線XB[0：n]與驅動導體4026電性連接，複數個驅動線XC[0：n]與驅動導體4122電性連接，複數個驅動線XD[0：n]與驅動導體4126電性連接。複數個第一感應線YA[0：m]與第一感應導體4024、複數個第二感應線YB[0：m]與該第二感應導體4028、複數個第三感應線YC[0：m]與第三感應導體4124以及複數個第四感應線YD[0：m]與第四感應導體4128電性連接。與此同時，控制器401a經由驅動線XA[0：n]輸出驅動訊號至驅動導體4022，控制器401b經由驅動線XB[0：n]輸出驅動訊號至驅動導體4026，控制器401c經由驅動線XC[0：n]輸出驅動訊號至驅動導體4122，控制器401d經由驅動線XD[0：n]輸出驅動訊號至驅動導體4126。經由感應線YA[0：m]與感應導體4024連接的控制器401a接收感應訊號，經由感應線YB[0：m]與感應導體4028連接的控制器401b接收感應訊號，經由感應線YC[0：m]與感應導體4124連接的控制器401c接收感應訊號，經由感應線YD[0：m]與感應導體4128連接的控制器401d接收感應訊號。

控制器401a和401b同時朝第二方向D2次第輸出驅動訊號，以驅動驅動導體4022及4026。控制器401a接收感應導體4024沿第四方向D4(或第一方向D1)而來的感應訊號。控制器401b接收感應導體4028沿第一方向D1(或第四方向D4)而來的感應訊號。與此同時，控制器401c和401d同時朝第三方向D3次第輸出驅動訊號，以驅動驅動導體4122和4126。控制器401c接收感應導體4124沿第四方向D4(或第一方向D1)而來的感應訊號。控制器401d接收感應導體4128沿第一方向D1(或第四方向D4)而來的感應訊號。

當手指、觸控筆或其他物件觸碰觸控螢幕402一次以上時，感應導體4024、4028、4124、4128與驅動導體4022、4026、4122、4126之交會點必會出現電容耦合現象，導致感應導體4024、4028、4124、4128產生該感應訊號，造成電壓波動。在逐一掃描驅動導體4022、4026、4122、4126後，就能精確定位觸碰位置。控制器401a、401b、401c及401d遂根據該感應訊號之電壓波動判定觸碰位置。

因控制器401a、401b、401c及401d經由驅動線XA[0：n]、XB[0：n]、XC[0：n]及XD[0：n]同時輸出驅動訊號至第一區域A之第一驅動導體4022、第二區域B之第二驅動導體4026、第三區域C之第三驅動導體4122以及第四區域D之第四驅動導體4126，所以該掃描率會有所提升。此外，因控制器401a、401b、401c及401d各自控制觸控螢幕402四分之一之區域，意即控制器401a、401b、401c及401d各自負責觸控螢幕402四分之一電容。所以，在不增加控制器401a、401b、401c及401d的偵測靈敏度與成本的前提下，觸控螢幕裝置400也能被控制器401a、401b、401c及401d妥善控制。

雖然本發明已用較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與修改，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

300‧‧‧觸控螢幕裝置

301a、301b‧‧‧控制器

302‧‧‧觸控螢幕

304‧‧‧主機系統

3022‧‧‧第一驅動導體

3024‧‧‧第一感應導體

3026‧‧‧第二驅動導體

3028‧‧‧第二感應導體

3122‧‧‧第三驅動導體

3124‧‧‧第三感應導體

3126‧‧‧第四驅動導體

3128‧‧‧第四感應導體

Claims

一種觸控螢幕裝置，包括：一觸控螢幕，包括：一第一區域，包括複數個向一第一方向延伸之第一驅動導體以及複數個向一第二方向延伸之第一感應導體，該第一方向垂直於該第二方向；一第二區域，包括複數個向該第一方向延伸之第二驅動導體以及複數個向該第二方向延伸之第二感應導體；一第三區域，包括複數個向該第一方向延伸之第三驅動導體以及複數個向該第二方向延伸之第三感應導體；一第四區域，包括複數個向該第一方向延伸之第四驅動導體以及複數個向該第二方向延伸之第四感應導體；一第一控制器，電性連接該第一驅動導體、該第二驅動導體、該第一感應導體及該第二感應導體，用來輸出該複數個驅動訊號以驅動該複數個第一驅動導體與該複數個第二驅動導體，接收該複數個第一感應導體與第二感應導體之複數個感應訊號；以及一第二控制器，電性連接該第三驅動導體、該第四驅動導體、該第三感應導體及該第四感應導體，用來輸出該複數個驅動訊號以驅動該複數個第三驅動導體與該複數個第四驅動導體，接收該複數個第三感應導體與第四感應導體之複數個感應訊號，其中每一第一驅動導體與任一該第三驅動導體、每一第二驅動導體與任一該第四驅動導體、每一第一感應導體與任一該第二感應導體及每一第三感應導體與任一該第四感應導體皆未連接。
如申請專利範圍第1項所述之觸控螢幕裝置，其中該第一驅動導體、該第二驅動導體、該第三驅動導體與該第四驅動導體之數量一致，該第一感應導體、該第二感應導體、該第三感應導體與該第四感應導體之數量一致。
如申請專利範圍第1項所述之觸控螢幕裝置，其中該第一、第二、第三與第四區域之間具有一十字型間距。
一種觸控螢幕裝置，包括：一觸控螢幕，包括：一第一區域，包括複數個向一第一方向延伸之第一驅動導體以及複數個向一第二方向延伸之第一感應導體，該第一方向垂直於該第二方向；一第二區域，包括複數個向該第一方向延伸之第二驅動導體以及複數個向該第二方向延伸之第二感應導體；一第三區域，包括複數個向該第一方向延伸之第三驅動導體以及複數個向該第二方向延伸之第三感應導體；一第四區域，包括複數個向該第一方向延伸之第四驅動導體以及複數個向該第二方向延伸之第四感應導體；一第一控制器，電性連接該第一驅動導體及該第一感應導體，用來輸出該複數個驅動訊號以驅動該複數個第一驅動導體，接收該複數個第一感應導體之複數個感應訊號；一第二控制器，電性連接該第二驅動導體及該第二感應導體電性連接之，用來輸出該複數個驅動訊號以驅動該複數個第二驅動導體，接收該複數個第二感應導體之複數個感應訊號；一第三控制器，電性連接該第三驅動導體及該第三感應導體，用來輸出該複數個驅動訊號以驅動該複數個第三驅動導體，接收該複數個第三感應導體之複數個感應訊號；以及一第四控制器，電性連接該第四驅動導體及該第四感應導體，用來輸出該複數個驅動訊號以驅動該複數個第四驅動導體，接收該複數個第四感應導體之複數個感應訊號；其中每一第一驅動導體與任一該第三驅動導體、每一第二驅動導體與任一該第四驅動導體、每一第一感應導體與任一該第二感應導體及每一第三感應導體與任一該第四感應導體皆未連接。
如申請專利範圍第4項所述之觸控螢幕裝置，其中該第一驅動導體、該第二驅動導體、該第三驅動導體與該第四驅動導體之數量一致，該第一感應導體、該第二感應導體、該第三感應導體與該第四感應導體之數量一致。
如申請專利範圍第4項所述之觸控螢幕裝置，其中該第一、第二、第三與第四區域間有一十字型間距。