TW201435458A

TW201435458A - 電容式觸控面板及其驅動方法

Info

Publication number: TW201435458A
Application number: TW102107513A
Authority: TW
Inventors: shun-li Wang; Chih-Chang Lai; He-Wei Huang
Original assignee: Novatek Microelectronics Corp
Priority date: 2013-03-04
Filing date: 2013-03-04
Publication date: 2014-09-16
Also published as: US20140247244A1; TWI531844B

Abstract

一種電容式觸控面板，包含複數個感應電極及一觸碰控制器。該複數個感應電極中每一感應電極包含至少一驅動區；以及至少一接收區；其中，該複數個感應電極中所有驅動區及所有接收區皆位於該電容式觸控面板中同一層。該觸碰控制器用來對該複數個感應電極中所有驅動區依序進行掃描，同時偵測該複數個感應電極中所有接收區的訊號，或對該複數個感應電極中所有接收區依序進行掃描，同時偵測該複數個感應電極中所有驅動區的訊號。

Description

電容式觸控面板及其驅動方法

本發明係指一種電容式觸控面板及其驅動方法，尤指一種可將感應電極中的驅動區及接收區配置於觸控面板中同一層之互容式觸控面板及其驅動方法。

近年來，觸控感應技術迅速地發展，許多消費性電子產品例如行動電話(mobile phone)、衛星導航系統(GPS navigator system)、平板電腦(tablet)、個人數位助理(PDA)及筆記型電腦(laptop)等均內建有觸控功能。於上述各種電子產品中，原先顯示面板之區域被賦予觸控感應之功能，也就是說，將原先單純的顯示面板轉換成具有觸控辨識功能之觸控顯示面板。依據觸控面板之結構設計上的不同，一般可區分為外掛式(out-cell)與內嵌式(in-cell/on-cell)觸控面板。其中，外掛式觸控面板係將獨立的觸控面板與一般的顯示面板組合而成，而內嵌式觸控面板則是將觸控感應裝置直接設置在顯示面板中基板內側或外側上。

另一方面，觸控的感應技術可分為電阻式、電容式及光學式。電容式觸控面板因具有感應準確度高、透光度高、反應速度快、使用壽命長等優點，已逐漸成為市場主流。電容式觸控面板可再細分為自容式(self capacitance)及互容式(mutual capacitance)。自容式觸控面板無法精準地感應多點觸控的報點，通常應用於單點觸控的電子產品或小面積的面板裝置。相較之下，互容式觸控面板能實現大面積的多點觸控以及較複雜的觸控功能。然而，現階段互容式觸控面板必須將感應電極配置於觸控面板中不同層，以偵測兩層感應電極之間的電容變化，使得互容式觸控面板的生產成本及複雜度較高。

因此，實有必要提出一種觸控面板架構，除了具有互容式觸控面板可支援高精準度多點觸控之優點之外，亦可降低生產成本及複雜度。

因此，本發明之主要目的即在於提供一種可將感應電極中的驅動區及接收區配置於觸控面板中同一層之互容式觸控面板及其驅動方法，以支援高精準度多點觸控，並降低生產成本及複雜度。

本發明揭露一種電容式觸控面板，包含有複數個感應電極，每一感應電極包含有至少一驅動區及至少一接收區；以及一觸碰控制器，用來對該複數個感應電極中所有驅動區依序進行掃描，同時偵測該複數個感應電極中所有接收區的訊號，或對該複數個感應電極中所有接收區依序進行掃描，同時偵測該複數個感應電極中所有驅動區的訊號；其中，該複數個感應電極之所有驅動區及所有接收區皆位於該電容式觸控面板中同一層；其中，該複數個感應電極中每一驅動區分別電性連接至該觸碰控制器，而該複數個感應電極中每一接收區之間互相電性連接，再電性連接至該觸碰控制器。

本發明另揭露一種驅動方法，用於一電容式觸控面板，包含有於該電容式觸控面板之同一層中配置複數個感應電極，每一感應電極包含有至少一驅動區及至少一接收區；將該複數個感應電極中每一驅動區分別電性連接至一觸碰控制器，並將該複數個感應電極中每一接收區互相電性連接，再電性連接至該觸碰控制器；以及該觸碰控制器對該複數個感應電極中所有驅動區依序進行掃描，同時偵測該複數個感應電極中所有接收區的訊號，或對該複數個感應電極中所有接收區依序進行掃描，同時偵測該複數個感應電極中所有驅動區的訊號。

10‧‧‧液晶面板

20、40、50‧‧‧觸控面板

202、402、502‧‧‧觸碰控制器

E00~E35、E’00~E’45、E”00~E”35‧‧‧感應電極

D1、D1’、D1”‧‧‧驅動區

R1~R4、R1’~R4’、R1”~R4”‧‧‧接收區

第1圖為本發明實施例一液晶面板之垂直剖面圖。

第2圖為本發明實施例一觸控面板之感應電極之結構示意圖。

第3圖為感應電極及導線實現於黑色矩陣層後方之示意圖。

第4圖為本發明實施例另一觸控面板之感應電極之結構示意圖。

第5圖為本發明實施例又一觸控面板之感應電極之結構示意圖。

有別於習知互容式觸控面板中的感應電極將驅動區(driving area)及接收區(receiving area)分別配置於兩不同層，藉由量測兩層之間的電容值變化量來進行觸控偵測。本發明可將習知兩層感應電極簡化為一層，並保有互容式觸控面板可精確偵測多點觸控的優點。

請參考第1圖，第1圖為本發明實施例一液晶面板10之剖面圖。如第1圖所示，液晶面板10各層包含有偏光板、玻璃基板、彩色濾光片、配向膜、液晶等部分。為實現內嵌於液晶面板的觸控功能，感應電極可配置於液晶面板10中任一層。舉例來說，感應電極可為複數個配置於上玻璃基板或下玻璃基板上的透明電極，形成獨立觸碰的區域；或者，感應電極可配置於彩色濾光片層上的黑色矩陣(Black Matrix，BM)層後方，以金屬走線的方式形成複數個獨立觸碰的區域。其中一種詳細實施方式可參考第2圖。

第2圖為本發明實施例一觸控面板20之感應電極之結構示意圖。如第2圖所示，觸控面板20具有24個感應電極E00~E35，感應電極E00~E35皆為四邊形之電極，以4x6的矩陣配置於觸控面板20中。每一感應電極E00~E35各自獨立，且分別具有一個「十」字形驅動區及四個四邊形接收區。以感應電極E00為例，「十」字形驅動區D1的中心位於感應電極E00中央，而四個四邊形接收區R1~R4分別位於感應電極E00之四個角落。感應電極E00~E35之感應訊號由一觸碰控制器202控制。觸碰控制器202可為一觸碰控制積體電路(touch controller IC)，用來偵測來自感應電極E00~E35的觸控訊號，以將觸控面板20上的觸控訊號轉換為系統可判讀的指令。每一感應電極E00~E35之驅動區分別電性連接至觸碰控制器202，而每一感應電極E00~E35之接收區之間互相電性連接，再電性連接至觸碰控制器202。

詳細來說，驅動區及接收區之電性連接方式可參考第2圖。觸碰控制器202位於觸控面板20下方，因此每一感應電極E00~E35之驅動區分別透過一導線垂直向下拉至觸碰控制器202，而每一感應電極E00~E35之四個接收區先在感應電極E00~E35內部透過導線相連，接著透過垂直導線將垂直方向之感應電極E00~E35中的接收區相連，再透過最上方的水平導線全部相連，進而將所有接收區電性連接至觸碰控制器202。一般來說，用來電性連接的導線為透明材質，以避免影響觸控面板20的畫面顯示。然而，如上所述，感應電極亦可配置於黑色矩陣層後方，以金屬走線的方式形成複數個獨立觸碰的區域，因此導線可根據黑色矩陣層的遮光材料配置，將金屬導線配置於不透光材質的後方，在不影響畫面顯示的前提下，完成觸控訊號的傳遞。請參考第3圖，第3圖為感應電極及導線實現於黑色矩陣層後方之示意圖。如第3圖所示，感應電極及導線皆配置於不透光材質的後方，因此不需強制使用透明材質，感應電極及導線亦不會影響畫面顯示。

實際運作時，觸碰控制器202可對感應電極E00~E35中所有驅動區依序進行掃描，同時偵測感應電極E00~E35中所有接收區的訊號。舉例來說，觸碰控制器202可根據觸控面板20上的感應電極E00~E35配置方式，一次感應6個接收區訊號，感應4次之後即可得到完整的4x6感應電極區域的電容值變化，接著可透過一邏輯運算裝置，根據4x6感應電極區域的電容值變化，以內插法計算出觸碰位置。一般來說，是否發生觸碰可根據所有感應電極區域的電容值變化來判斷(即驅動區及接收區之間的電容值變化)，當任一電容值變化量超過一預定值時，可判斷為有發生觸碰。再以電容值變化量最大的感應電極為中心，根據其它感應電極的電容值變化，以內插法計算出發生觸碰的位置。關於內插法之計算方式應係本領域熟知技藝，於此不贅述。

於部分實施例中，觸控面板20之結構可透過外部電路的調整來適應各種應用。舉例來說，可將外部電路的驅動端連接至感應電極E00~E35的接收區，並將外部電路的接收端連接至感應電極E00~E35的驅動區。如此一來，觸碰控制器202可對感應電極E00~E35中所有接收區依序進行掃描，同時偵測感應電極E00~E35中所有驅動區的訊號。換句話說，即調換觸控面板20上的驅動區與接收區之功能。因此，根據不同的系統應用，在觸控面板20的結構之下，任何驅動控制方式及偵測方式，皆在本發明所保護的範圍內。

值得注意的是，本發明之主要精神在於將感應電極中的驅動區及接收區配置於觸控面板同一層，以降低習知互容式觸控面板中，將驅動區及接收區配置於多層所造成的生產成本及複雜度。本領域具通常知識者當可據以修飾或變化，而不限於此。舉例來說，觸控面板中的感應電極數目與配置方式可任意選擇，而每個感應電極中，驅動區及接收區的數目及配置方式亦可任意搭配，而不限於此。此外，驅動區及接收區的形狀亦不限於第2圖所示的「十」字形及四邊形，而可為任意形狀。再者，針對每一種感應電極的形狀及配置而言，同樣可根據系統需求，使用不同的導線配置。簡單來說，只要感應電極中所有驅動區及所有接收區皆位於觸控面板的同一層，任何不同形狀及不同數目的感應電極、驅動區或接收區，或任何導線配置方式，皆在本發明所保護的範圍內。

舉例來說，不同形狀的驅動區及接收區配置可能具有不同的感應靈敏度。為達成較高的靈敏度，可改變驅動區及接收區的配置方式，以提高其相互感應的能力。請參考第4圖，第4圖為本發明實施例另一觸控面板40之感應電極之結構示意圖。如第4圖所示，觸控面板40具有30個感應電極E’00~E’45，感應電極E’00~E’45皆為四邊形之電極，以5x6的矩陣配置於觸控面板40中。每一個感應電極E’00~E’45各自獨立，且分別具有一個驅動區及四個接收區。以感應電極E’00為例，驅動區D1’包含兩個「十」字形驅動區，其中心重疊且互相呈四十五度角(而呈「米」字形)；而四個接收區R1’~R4’分別位於感應電極E’00之四個角落，並包圍驅動區D1’之八個端點當中四個位於感應電極E’00之四個角落的端點。由於接收區包圍驅動區的部分端點，驅動區及接收區之間的電容感應能力較強，使得觸控面板40可達到較高的觸控感應靈敏度。同樣地，感應電極E’00~E’45之感應訊號由一觸碰控制器402控制。舉例來說，觸碰控制器402可根據觸控面板40上的感應電極E’00~E’45配置方式，一次感應5個接收區訊號，感應6次之後即可得到完整的5x6感應電極區域的電容值變化，接著可透過一邏輯運算裝置，根據5x6感應電極區域的電容值變化，以內插法計算出觸碰位置。

請參考第5圖，第5圖為本發明實施例一觸控面板50之感應電極之結構示意圖。如第5圖所示，觸控面板50具有24個感應電極E”00~E”35，感應電極E”00~E”35皆為四邊形之電極，以4x6的矩陣配置於觸控面板50中。每一個感應電極E”00~E”35各自獨立，且分別具有一個驅動區及四個接收區。以感應電極E”00為例，驅動區D1”包含一「十」字形驅動區，且此「十」字形驅動區之四個端點分別向該端點之同一側延伸(呈「卍」字形)；而四個接收區R1”~R4”分別位於感應電極E”00之四個角落，並包圍驅動區D1”之四個延伸出的端點。由於接收區包圍驅動區的端點，驅動區及接收區之間的電容感應能力較強，使得觸控面板50可達到較高的觸控感應靈敏度。同樣地，感應電極E”00~E”35之感應訊號由一觸碰控制器502控制。舉例來說，觸碰控制器502可根據觸控面板50上的感應電極E”00~E”35配置方式，一次感應4個接收區訊號，感應6次之後即可得到完整的4x6感應電極區域的電容值變化，接著可透過一邏輯運算裝置，根據4x6感應電極區域的電容值變化，以內插法計算出觸碰位置。

於習知技術中，互容式觸控面板必須將感應電極配置於觸控面板中不同層，以偵測兩層感應電極之間的電容變化，使得互容式觸控面板的生產成本及複雜度較高。相較之下，本發明實施例中之互容式觸控面板可將感應電極中的驅動區及接收區配置於面板中同一層，可降低生產成本及複雜度。此外，更保有互容式觸控面板可偵測多點觸控的優點。

以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

20‧‧‧觸控面板

202‧‧‧觸碰控制器

E00~E35‧‧‧感應電極

D1‧‧‧驅動區

R1~R4‧‧‧接收區

Claims

一種電容式觸控面板，包含有：複數個感應電極，每一感應電極包含有至少一驅動區及至少一接收區；以及一觸碰控制器，用來對該複數個感應電極中所有驅動區依序進行掃描，同時偵測該複數個感應電極中所有接收區的訊號，或對該複數個感應電極中所有接收區依序進行掃描，同時偵測該複數個感應電極中所有驅動區的訊號；其中，該複數個感應電極之所有驅動區及所有接收區皆位於該電容式觸控面板中同一層；其中，該複數個感應電極中每一驅動區分別電性連接至該觸碰控制器，而該複數個感應電極中每一接收區之間互相電性連接，再電性連接至該觸碰控制器。
如請求項1所述之電容式觸控面板，其中該複數個感應電極中每一感應電極為一四邊形電極，其所包含之該至少一驅動區包含一「十」字形驅動區，以及該至少一接收區包含四個四邊形接收區，分別位於該四邊形電極之四個角落。
如請求項1所述之電容式觸控面板，其中該複數個感應電極中每一感應電極為一四邊形電極，其所包含之該至少一驅動區包含兩「十」字形驅動區，其中心重疊且互相呈四十五度角，以及該至少一接收區包含四個接收區，分別位於該感應電極之四個角落，並包圍該驅動區之八個端點當中四個位於該感應電極之四個角落的端點。
如請求項1所述之電容式觸控面板，其中該複數個感應電極中每一感應電極為一四邊形電極，其所包含之該至少一驅動區包含一「十」字形驅動區，且該「十」字形驅動區之四個端點分別向該端點之同一側延伸，以及該至少一接收區包含四個接收區，分別包圍該驅動區之四個延伸出的端點。
如請求項1所述之電容式觸控面板，其中當該複數個感應電極位於一黑色矩陣(Black Matrix，BM)層後方時，該觸碰控制器與該複數個感應電極中所有驅動區及所有接收區之間係透過金屬繞線以電性連接。
如請求項1所述之電容式觸控面板，其中該觸碰控制器偵測該複數個感應電極中每一感應電極之該至少一驅動區及該至少一接收區之間的一電容值變化，來判斷是否發生觸碰及發生觸碰之一位置。
如請求項6所述之電容式觸控面板，其中當該電容值變化超過一預定值時，該觸碰控制器判斷有發生觸碰，並以該複數個感應電極中具有該電容值變化最大值之感應電極為中心，根據該複數個感應電極中所有感應電極之該電容值變化，以內插法計算出發生觸碰之該位置。
一種驅動方法，用於一電容式觸控面板，包含有：於該電容式觸控面板之同一層中配置複數個感應電極，每一感應電極包含有至少一驅動區及至少一接收區；將該複數個感應電極中每一驅動區分別電性連接至一觸碰控制器，並將該複數個感應電極中每一接收區互相電性連接，再電性連接至該觸碰控制器；以及該觸碰控制器對該複數個感應電極中所有驅動區依序進行掃描，同時偵測該複數個感應電極中所有接收區的訊號，或對該複數個感應電極中所有接收區依序進行掃描，同時偵測該複數個感應電極中所有驅動區的訊號。
如請求項8所述之驅動方法，其中該複數個感應電極中每一感應電極為一四邊形電極，其所包含之該至少一驅動區包含一「十」字形驅動區，以及該至少一接收區包含四個四邊形接收區，分別位於該四邊形電極之四個角落。
如請求項8所述之驅動方法，其中該複數個感應電極中每一感應電極為一四邊形電極，其所包含之該至少一驅動區包含兩「十」字形驅動區，其中心重疊且互相呈四十五度角，以及該至少一接收區包含四個接收區，分別位於該感應電極之四個角落，並包圍該驅動區之八個端點當中四個位於該感應電極之四個角落的端點。
如請求項8所述之驅動方法，其中該複數個感應電極中每一感應電極為一四邊形電極，其所包含之該至少一驅動區包含一「十」字形驅動區，且該「十」字形驅動區之四個端點分別向該端點之同一側延伸，以及該至少一接收區包含四個接收區，分別包圍該驅動區之四個延伸出的端點。
如請求項8所述之驅動方法，其中將該複數個感應電極中每一驅動區分別電性連接至該觸碰控制器，並將該複數個感應電極中每一接收區互相電性連接，再電性連接至該觸碰控制器之步驟，包含有：當該複數個感應電極位於一黑色矩陣(Black Matrix，BM)層後方時，以金屬繞線電性連接該觸碰控制器與該複數個感應電極中所有驅動區及所有接收區。
如請求項8所述之驅動方法，其中該觸碰控制器對該複數個感應電極中所有驅動區依序進行掃描，同時偵測該複數個感應電極中所有接收區的訊號，或對該複數個感應電極中所有接收區依序進行掃描，同時偵測該複數個感應電極中所有驅動區的訊號之步驟包含藉由該觸碰控制器偵測該複數個感應電極中每一感應電極之該至少一驅動區及該至少一接收區之間的一電容值變化，來判斷是否發生觸碰及發生觸碰之一位置。
如請求項13所述之驅動方法，其中當該電容值變化超過一預定值時，該觸碰控制器判斷有發生觸碰，並以該複數個感應電極中具有該電容值變化最大值之感應電極為中心，根據該複數個感應電極中所有感應電極之該電容值變化，以內插法計算出發生觸碰之該位置。