TW201719356A - 觸控螢幕及觸控螢幕的控制系統 - Google Patents

Abstract

一種觸控螢幕包含顯示器、設於顯示器之上或內部的觸控感測器及設於顯示器之下用以偵測壓力的導電層。

Description

觸控螢幕及觸控螢幕的控制系統

本發明係有關一種觸控螢幕，特別是關於一種偵測觸碰壓力的觸控螢幕。

觸控螢幕為一種結合觸控技術與顯示技術的輸出/輸入裝置，可讓使用者直接與顯示物件進行互動。

傳統觸控螢幕可偵測觸碰位置，亦即，觸碰事件的二維x-y座標。然而，傳統觸控螢幕無法偵測觸碰壓力，亦即，觸碰力量的三維z座標。

有些觸控螢幕藉由增加力感應（force-sensitive）層或結構於觸控螢幕當中，用以偵測觸碰壓力。力感應結構通常為多層結構，增加製造上的複雜度。另有一些觸控螢幕則是藉由軟體方式來偵測觸碰壓力。

鑑於傳統可偵測觸碰壓力之觸控螢幕無法有效簡化製程，因此亟需提出一種新穎機制以改善傳統觸碰螢幕。

鑑於上述，本發明實施例的目的之一在於提出一種觸控螢幕，具偵測觸碰壓力的能力，但不需使用力感應層，得以簡化製程。

根據本發明實施例，觸控螢幕包含有機發光二極體顯示器、設於有機發光二極體顯示器之上或內部的觸控感測器及設於有機發光二極體顯示器之下用以偵測壓力的導電層。

根據本發明另一實施例，觸控螢幕的控制系統包含顯示驅動器及觸控驅動器。顯示驅動器提供顯示信號至觸控螢幕的顯示器。觸控驅動器藉由分析來自顯示器下方的導電層的感應信號，以偵測觸碰壓力。觸碰壓力影響顯示器與導電層之間的電容值，並顯示於感應信號。

第一A圖顯示本發明實施例之可偵測觸碰壓力的觸控螢幕100的簡化剖視圖。本說明書所稱之觸控螢幕可指稱傳統硬式觸控螢幕，或者指稱可撓式（flexible）觸控螢幕，其包含可撓塑膠基底，使得觸控螢幕於操作時可彎曲或捲繞。本實施例之觸控螢幕100可包含有機發光二極體（OLED）顯示器11，及設於有機發光二極體顯示器11之上或內部的觸控感測器12。觸控感測器12可為電容式觸控感測器，其使用電容耦合效應以偵測觸碰位置。

根據本實施例的特徵之一，觸控螢幕100包含一導電層13，設於有機發光二極體顯示器11之下，用以偵測觸碰壓力。在本實施例中，導電層13包含單一層級，其可包含金屬材質（例如銅）或者導電合金。為簡化起見，第一A圖僅顯示與本實施例相關的主要層級。然而，有機發光二極體顯示器11與觸控感測器12之間，或者有機發光二極體顯示器11與導電層13之間，可視需要而插入其他額外層級。觸控感測器12之上也可設額外層級，例如覆蓋玻璃。第一B圖例示第一A圖的導電層13的俯視圖。其中，導電層13包含多個導電區塊131，排列為矩陣行式。雖然第一B圖例示正方形的導電區塊131，然而，也可使用其他形狀或排列方式。

第二A圖例示第一A圖之觸控螢幕100的剖視圖。有機發光二極體顯示器11由下而上包含底板（backplane）111、主動矩陣有機發光二極體（AMOLED）層112及封裝（encapsulation）層113。底板111可包含薄膜電晶體（TFT），用以切換個別像素。在例示實施例中，觸控感測器12設於偏光層（polarizer）14之下，且觸控感測器12設於偏光層14與封裝層113之間。於另一例示實施例中，如第二B圖所示，觸控感測器12設於偏光層14之上，且偏光層14設於觸控感測器12與封裝層113之間。

第三圖顯示本發明實施例之觸控螢幕100（第一A圖）的控制系統300的方塊圖。在本實施例中，控制系統300包含有機發光二極體驅動器31，用以提供適當顯示信號給有機發光二極體顯示器11，使其顯示影像。

本實施例的控制系統300還包含觸控驅動器32，用以偵測觸碰位置。此外，根據本實施例的特徵之一，當有機發光二極體顯示器11進行顯示時，觸控驅動器32藉由分析來自導電層13的信號，以偵測觸碰壓力。有機發光二極體驅動器31與觸控驅動器32可製作於單一積體電路中，也可分別製造於個別的積體電路。

第四圖顯示第三圖之觸控螢幕100的控制系統300的細部方塊圖，且第五圖顯示第四圖相應的時序圖。詳而言之，於壓力偵測週期，有機發光二極體驅動器31提供預設信號給有機發光二極體顯示器11。壓力偵測週期可位於每一顯示圖框（frame）的開始部分，如第五圖所例示。然而，壓力偵測週期也可位於每一顯示圖框的其他部分（例如結束部分或中間部分）。預設信號會影響位於下方的導電層13，因而產生感應信號於導電層13。感應信號被饋至觸控驅動器32以進行分析。由於壓力會影響（例如增加）主動矩陣有機發光二極體層112與導電層13之間的電容值並顯示於感應信號，因此，觸控驅動器32可根據感應信號的頻率成分的峰值，以偵測觸碰壓力。本實施例的導電層13本身並無法對壓力具有感應能力，因此導電層13截然不同於傳統三維觸控螢幕所使用的力感應結構。相反的，本實施例的導電層13單純地包含單一導電（例如金屬）層。在本實施例中，主動矩陣有機發光二極體層112與導電層13之間的電容值對於壓力具有感應能力，因此可據以偵測觸碰壓力。

如第四圖所例示，本實施例的觸控驅動器32包含類比至數位轉換器（ADC）321，用以接收感應信號，據以輸出數位等效的感應信號。接著，數位等效的感應信號被饋至帶通濾波器322，其讓特定範圍的頻率（例如10kHz至100kHz）通過，並衰減該特定範圍外的頻率，因而產生帶通信號。帶通濾波器322可為數位可程式帶通濾波器，以動態調整該特定範圍。帶通信號被饋至處理器323（例如數位信號處理器），用以分析帶通信號的頻率成分。藉此，可根據帶通信號的頻率成分的峰值以決定觸碰壓力。值得注意的是，如果帶通濾波器322係使用類比帶通濾波器，而非數位可程式帶通濾波器，則類比至數位轉換器321需改設於帶通濾波器322與處理器323之間。

繼續參閱第四圖與第五圖，有機發光二極體驅動器31可於壓力偵測週期的開始，發出同步信號（例如垂直同步信號或VSYNC）至觸控驅動器32（例如其處理器323）。藉此，有機發光二極體驅動器31與觸控驅動器32即可同步運算。

第六圖顯示本發明實施例第四圖相應的時序圖。本實施例未發出同步信號，而是由觸控驅動器32（例如其帶通濾波器322），使用相位鎖定技術來決定觸控驅動器32與觸控驅動器32之間的同步。

以上所述僅為本發明之較佳實施例而已，並非用以限定本發明之申請專利範圍；凡其它未脫離發明所揭示之精神下所完成之等效改變或修飾，均應包含在下述之申請專利範圍內。

100‧‧‧觸控螢幕
11‧‧‧有機發光二極體顯示器
111‧‧‧底板
112‧‧‧主動矩陣有機發光二極體層
113‧‧‧封裝層
12‧‧‧觸控感測器
13‧‧‧導電層
131‧‧‧導電區塊
14‧‧‧偏光層
300‧‧‧控制系統
31‧‧‧有機發光二極體驅動器
32‧‧‧觸控驅動器
321‧‧‧類比至數位轉換器
322‧‧‧帶通濾波器
323‧‧‧處理器

第一A圖顯示本發明實施例之可偵測觸碰壓力的觸控螢幕的簡化剖視圖。 第一B圖例示第一A圖的導電層的俯視圖。 第二A圖例示第一A圖之觸控螢幕的剖視圖。 第二B圖例示另一個第一A圖之觸控螢幕的剖視圖。 第三圖顯示本發明實施例之觸控螢幕（第一A圖）的控制系統的方塊圖。 第四圖顯示第三圖之觸控螢幕的控制系統的細部方塊圖。 第五圖及第六圖顯示第四圖相應的時序圖。

100‧‧‧觸控螢幕

11‧‧‧有機發光二極體顯示器

12‧‧‧觸控感測器

13‧‧‧導電層

300‧‧‧控制系統

31‧‧‧有機發光二極體驅動器

32‧‧‧觸控驅動器

Claims (19)

1. 一種觸控螢幕，包含：      一顯示器；      一觸控感測器，設於該顯示器之上或內部；及      一導電層，設於該顯示器之下，用以偵測壓力。
2. 根據申請專利範圍第1項所述之觸控螢幕，其中該導電層包含複數導電區塊。
3. 根據申請專利範圍第1項所述之觸控螢幕不包含力感應結構。
4. 根據申請專利範圍第1項所述之觸控螢幕，其中該導電層包含單一層級。
5. 一種觸控螢幕，包含：      一有機發光二極體顯示器；      一觸控感測器，設於該有機發光二極體顯示器之上或內部；及      一導電層，設於該有機發光二極體顯示器之下，用以偵測壓力。
6. 根據申請專利範圍第5項所述之觸控螢幕，其中該導電層包含複數導電區塊。
7. 根據申請專利範圍第5項所述之觸控螢幕，其中該有機發光二極體顯示器包含：      一底板； 一主動矩陣有機發光二極體層，設於該底板之上；及 一封裝層，設於該主動矩陣有機發光二極體層之上。
8. 根據申請專利範圍第7項所述之觸控螢幕，其中該底板包含複數薄膜電晶體，用以切換個別像素。
9. 根據申請專利範圍第5項所述之觸控螢幕，更包含一偏光層，設於該觸控感測器之上，或者設於該觸控感測器與該有機發光二極體顯示器之間。
10. 根據申請專利範圍第5項所述之觸控螢幕不包含力感應結構。
11. 根據申請專利範圍第5項所述之觸控螢幕，其中該導電層包含單一層級。
12. 一種觸控螢幕的控制系統，包含：      一顯示驅動器，提供顯示信號至該觸控螢幕的顯示器；及      一觸控驅動器，藉由分析來自該顯示器下方的導電層的感應信號，以偵測觸碰壓力；      其中該觸碰壓力影響該顯示器與該導電層之間的電容值，並顯示於該感應信號。
13. 根據申請專利範圍第12項所述觸控螢幕的控制系統，其中該顯示器包含一有機發光二極體顯示器。
14. 根據申請專利範圍第12項所述觸控螢幕的控制系統，其中該觸控驅動器包含：      一帶通濾波器，接收該感應信號以產生帶通信號；及      一處理器，分析該帶通信號的頻率成分，並根據該帶通信號的頻率成分的峰值以決定觸碰壓力。
15. 根據申請專利範圍第14項所述觸控螢幕的控制系統，其中該觸控驅動器更包含一類比至數位轉換器，設於帶通濾波器之前，或設於該帶通濾波器與該處理器之間。
16. 根據申請專利範圍第14項所述觸控螢幕的控制系統，其中該該觸控驅動器藉由該帶通濾波器而與該顯示器同步。
17. 根據申請專利範圍第12項所述觸控螢幕的控制系統，其中該導電層包含複數導電區塊。
18. 根據申請專利範圍第12項所述觸控螢幕的控制系統，其中該顯示驅動器於壓力偵測週期提供預設信號給該顯示器，該預設信號影響位於該顯示器下方的該導電層，因而產生該感應信號於該導電層。
19. 根據申請專利範圍第12項所述觸控螢幕的控制系統，其中該顯示驅動器於壓力偵測週期發出同步信號給該觸控驅動器。