TW201818207A

TW201818207A - 觸控裝置

Info

Publication number: TW201818207A
Application number: TW105136008A
Authority: TW
Inventors: 黃韋舜; 袁境鍵; 陳姿蓉; 楊佳峰; 陳哲賢
Original assignee: 友達光電股份有限公司
Priority date: 2016-11-04
Filing date: 2016-11-04
Publication date: 2018-05-16
Also published as: CN106814913B; TWI594165B; US20180129339A1; CN106814913A; US10162460B2

Abstract

一種觸控裝置包含一基板、一觸控電極層、一第一導線以及至少一第二導線。基板包含一觸控區與一周邊區。周邊區環繞觸控區。觸控電極層設置於觸控區。第一導線設置於周邊區且用以接收一觸控驅動訊號。該至少一第二導線設置於周邊區且用以接收相應於觸控驅動訊號的一同步訊號。第一導線位於觸控區與該至少一第二導線之間。

Description

觸控裝置

本揭露係有關於一種觸控技術，且特別是有關於一種觸控裝置。

近年來，隨著觸控技術的發展，觸控裝置(例如：觸控面板)已被應用至各式的電子裝置，例如：智慧型手機、平板電腦或其他可攜式電子裝置。

在現有技術中，觸控裝置上配置有許多導線以傳輸不同的訊號。然而，當這些導線被腐蝕，觸控裝置的功能將被破壞。

有鑒於此，本揭露內容提出一種觸控裝置，藉以解決先前技術所述及的問題。

本揭露內容之一實施方式係關於一種觸控裝置。觸控裝置包含一基板、一觸控電極層、一第一導線以及至少一第二導線。基板包含一觸控區與一周邊區。周邊區環繞觸控區。觸控電極層設置於觸控區。第一導線設置於周邊區且用以接收一觸控驅動訊號。該至少一第二導線設置於周邊區且用以接收相應於觸控驅動訊號的一同步訊號。第一導線位於周邊區與該至少一第二導線之間。

綜上所述，在本揭露的觸控裝置中，藉由第一導線接收觸控驅動訊號，且藉由相鄰於第一導線的第二導線接收相應於觸控驅動訊號的同步訊號，以提高第一導線的可靠度。

100、200、300、500、600‧‧‧觸控裝置

110‧‧‧基板

112‧‧‧觸控區

114‧‧‧周邊區

120‧‧‧觸控電極層

130‧‧‧控制單元

140‧‧‧電路板

150‧‧‧開關單元

W10、W11、W12、W13、W14、W15、W16、W20、W21、W22、W30、W31、W32、W33、W34、W35、W36、W40‧‧‧導線

TX0、TX1、TX2、TX3‧‧‧觸控驅動訊號

PX、P0、P1、P2、P3‧‧‧致能期間

S1‧‧‧同步訊號

X、Y‧‧‧方向

d1、d2‧‧‧距離

F1、F2、F3、F4、F120‧‧‧期間

T‧‧‧時間

GND‧‧‧接地端

SW1、SW2‧‧‧開關

L1、L2‧‧‧連接位置

為讓本揭露之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：第1A圖是依照本揭露一些實施例所繪示的一種觸控裝置的示意圖；第1B圖是第1A圖的觸控裝置的多個訊號的時序圖；第2圖是依照本揭露一些實施例所繪示的一種觸控裝置的示意圖；第3圖是依照本揭露一些實施例所繪示的一種觸控裝置的示意圖；第4圖是依照本揭露一些實施例所繪示的開關單元、導線、接地端與控制單元之間連接的示意圖；第5圖是依照本揭露一些實施例所繪示的一種觸控裝置的示意圖；以及第6圖是依照本揭露一些實施例所繪示的一種觸控裝置的示意圖。

下文係舉實施例配合所附圖式作詳細說明，但所提供之實施例並非用以限制本揭露所涵蓋的範圍，而結構運作之描述非用以限制其執行之順序，任何由元件重新組合之結構，所產生具有均等功效的裝置，皆為本揭露所涵蓋的範圍。另外，圖式僅以說明為目的，並未依照原尺寸作圖。為使便於理解，下述說明中相同元件或相似元件將以相同之符號標示來說明。

在全篇說明書與申請專利範圍所使用之用詞(terms)，除有特別註明外，通常具有每個用詞使用在此領域中、在此揭露之內容中與特殊內容中的平常意義。

關於本文中所使用之『第一』、『第二』、『第三』...等，並非特別指稱次序或順位的意思，亦非用以限定本揭露，其僅僅是為了區別以相同技術用語描述的元件或操作而已。

請參考第1A圖。第1A圖是依照本揭露一些實施例所繪示的一種觸控裝置100的示意圖。觸控裝置100例如是觸控面板或觸控顯示面板。在一些實施例中，觸控裝置100包含基板110、觸控電極層120、導線W10以及導線W20。在一些實施例中，觸控裝置100更包含導線W11、導線W12以及導線W13。

基板110包含觸控區112以及周邊區114。觸控區112用以提供使用者進行觸控操作。周邊區114用以供走綫、邊框包覆或者用以呈現各種裝飾圖案。在一些實施例中，觸控區112為一矩形或其他形狀的區域。周邊區114環繞觸控區112。觸控電極層120設置於觸控區112。雖然第1A圖中的觸控區112為矩形，但本揭露不以此為限。觸控區112的形狀可依實際需求進行設計。

觸控電極層120包含複數個電極。該些電極包含驅動電極以及感應電極。以第1A圖示例而言，沿方向X延伸的電極為驅動電極，而沿方向Y延伸的電極為感應電極。在一些實施例中，方向X為水平方向，且方向Y為垂直方向。在一些實施例中，方向X與方向Y為彼此正交。但本揭露不以上述為限。該些驅動電極與該些感應電極交錯排列。在一些實施例中，該些電極為長條形，但本揭露不以此為限制。各種形狀的電極皆在本揭露的範圍內，例如：菱形、三角形或梳形。該些電極的材料包含金屬、金屬氧化物或其他各種具有導電特性的材料。金屬例如銀、銅或其他金屬材料。金屬氧化物例如氧化銦錫(ITO)、氧化銦鋅(IZO)、氧化鋅(ZnO)或氧化鋅鋁(AZO)。該些電極的材料可依實際需求進行挑選。

另外，觸控電極層120可利用自容式、互容式或其他各種感應方式完成觸控感應操作。

在一些實施例中，觸控裝置100更包含控制單元130以及電路板140。控制單元130設置於電路板140上。控制單元130例如是控制電路或控制晶片。控制單元130用以輸出各種訊號以對觸控裝置100進行控制。電路板140例如是印刷電路板或軟性電路板。

以下針對周邊區114的導線的配置進行詳細說明。以第1A圖示例而言，由於周邊區114的左側部分與右側部分具有相似的內容。故以下僅針對周邊區114的左側部分進行說明。

以周邊區114的左側部分為例，導線W10、導線W11、導線W12以及導線W13的一端連接至控制單元130。導線W11、導線W12以及導線W13的另一端連接至觸控電極層120的驅動電極。導線W20的一端連接至控制單元130。導線W20的另一端為浮接(floating)。

以第1A圖示例而言，導線W20、導線W10、導線W11、導線W12以及導線W13依序由外側向內側設置於周邊區114。相較於「內側」，「外側」較遠離觸控區112。相較於「外側」，「內側」較靠近觸控區112。換句話說，在上述該些導線中，導線W20朝向Y方向延伸的部分與觸控區112之間的距離d1為最長。導線W13朝向Y方向延伸的部分與觸控區112之間的距離d2為最短。

導線W10鄰近於導線W20。詳細來說，在上述所有連接至觸控電極層120的導線(W10、W11、W12以及W13)中，導線W10與導線W20的距離d1較導線W13與導線W20的距離d2來得大。在一些實施例中，上述該些導線是以金屬材料實現，但本揭露不以此為限。另外，連接至觸控電極層120的導線數量亦不以第1A圖中所繪示的數量為限。

控制單元130透過導線W10、導線W11、導線 W12以及導線W13輸出觸控驅動訊號給觸控電極層120中的驅動電極。當觸控事件發生時，位於觸控位置的感應電極會產生相應於觸控驅動訊號的耦合訊號。接著，控制單元130透過相應的感應電極以及相應的導線接收耦合訊號。接著，控制單元130依據耦合訊號判斷出觸控事件發生的位置。

請同時參考第1A圖以及第1B圖。第1B圖是第1A圖的觸控裝置100的多個訊號的時序圖。在一些實施例中，該些訊號為電壓訊號。各該些訊號具有邏輯位準VGH(例如：高邏輯位準)以及邏輯位準VGL(例如：低邏輯位準)。

控制單元130用以輸出觸控驅動訊號TX0、觸控驅動訊號TX1、觸控驅動訊號TX2、觸控驅動訊號TX3。

導線W10用以將觸控驅動訊號TX0傳輸至觸控電極層120中的第一驅動電極。導線W11用以將觸控驅動訊號TX1傳輸至觸控電極層120中的第二驅動電極。導線W12用以將觸控驅動訊號TX2傳輸至觸控電極層120中的第三驅動電極。導線W13用以將觸控驅動訊號TX3傳輸至觸控電極層120中的第四驅動電極。

控制單元130用以輸出同步訊號S1至導線W20。以第2圖示例而言，同步訊號S1與觸控驅動訊號TX0於時序上為同步。在一些實施例中，同步訊號S1的電壓波形與觸控驅動訊號TX0的電壓波形實質上相同。

由於同步訊號S1與觸控驅動訊號TX0於時序上為同步且兩者的電壓波形實質上相同，因此導線W20與導線W10之間的電壓差接近於零。如此，可減緩導線W10因為長時間處於過大壓差的環境下而發生腐蝕問題，進而提高觸控裝置100的可靠度。當觸控裝置100的可靠度被提升，觸控裝置100在高溫度或高濕度的環境下的可靠度(reliability)就愈高。

以第1B圖示例而言，在同一幀(frame)的期間中，該些觸控驅動訊號的致能期間於時序上為相異。舉例來說，在第一幀的期間F1，觸控驅動訊號TX0的致能期間P0早於觸控驅動訊號TX1的致能期間P1。觸控驅動訊號TX1的致能期間P1早於觸控驅動訊號TX2的致能期間P2。觸控驅動訊號TX2的致能期間P2早於觸控驅動訊號TX3的致能期間P3。換句話說，觸控電極層120的該些觸控電極為循序驅動。

在一些實施例中，由於同步訊號S1與觸控驅動訊號TX0於時序上為同步，因此同步訊號S1的致能期間PX相同於觸控驅動訊號TX0的致能期間P0。

在一些其他的實施例中，該些驅動訊號的致能時間為相同。舉例來說，驅動訊號TX1的致能期間為P0而非P1。驅動訊號TX2的致能期間為P0而非P2。驅動訊號TX3的致能期間為P0而非P3。換言之，在第一幀的期間F1，所有的驅動訊號皆於致能期間為P0為致能狀態，而在第一幀的期間F1內的其他期間，所有驅動訊號皆為禁能狀態。在這種情況下，各個驅動訊號的致能期間內包含複數個脈衝而非如第1B圖只有單一脈衝。透過將其中一個驅動訊號的該些脈衝相異於另一個驅動訊號的該些脈衝，可達到避免觸控位置被誤判的功效。

第2圖是依照本揭露一些實施例所繪示的一種觸控裝置200的示意圖。為易於理解之目的，於第2圖中的類似元件將與第1A圖指定相同標號。

觸控裝置200與第1A圖的觸控裝置100的不同在於，在觸控裝置200中，每一條驅動電極(沿方向X延伸的電極)皆連接兩條導線。舉例來說，由上至下，第一驅動電極的左側端連接導線W10，其右側端連接導線W30。第二驅動電極的左側端連接導線W11，其右側端連接導線W31。第三驅動電極的左側端連接導線W12，其右側端連接導線W32。第四驅動電極的左側端連接導線W13，其右側端連接導線W33。以此類推。

在一些實施例中，連接至相同驅動電極的兩條導線接收相同的驅動訊號。舉例來說，導線W10與導線W30皆接收第1B圖中的驅動訊號TX0，導線W11與導線W31皆接收第1B圖中的驅動訊號TX1，以此類推。換言之，每個驅動電極被兩個相同的驅動訊號所驅動。由於每條驅動電極皆可被兩條導線所驅動，因此當該兩條導線中的其中一條導線被腐蝕時，另一條導線仍可用以驅動該驅動電極。相較於觸控裝置100，觸控裝置200具有更佳的可靠度。

在一些實施例中，導線W20以及導線W40接收相同的同步訊號。舉例來說，控制單元130輸出同步訊號S1至導線W20以及導線W40。如此，導線W20與導線W10之間的電壓差接近於零，且導線W40與導線W30之間的電壓差接近於零。藉由這種配置，可減緩導線W10以及導線W30因為長時間處於過大壓差的環境下而發生腐蝕問題，進而提高觸控裝置200的可靠度。

請參考第3圖。第3圖是依照本揭露一些實施例所繪示的一種觸控裝置300的示意圖。為易於理解之目的，於第3圖中的類似元件將與第1A圖指定相同標號。

第3圖的觸控裝置300與第1A圖的觸控裝置100之間的不同在於，觸控裝置300更包含導線W21以及導線W22。相似於導線W20，導線W21的一端連接至控制單元130，導線W21的另一端為浮接。相似於導線W20，導線W22的一端連接至控制單元130，導線W22的另一端為浮接。導線W20、導線W21以及導線W22皆用以接收第2圖中的同步訊號S1。換句話說，導線W20、導線W21以及導線W22所接收的訊號與觸控驅動訊號TX0於時序上皆為同步。

由於同步訊號S1與觸控驅動訊號TX0於時序上為同步且兩者的電壓波形實質上相同，因此導線W20、導線W21以及導線W22之任一者與導線W10之間的電壓差接近於零。如此，可減緩導線W10因為長時間處於過大壓差的環境下而發生腐蝕問題，進而提高觸控裝置300的可靠度。另外，當上述該些導線(導線W20、導線W21以及導線W22)之其中一條被腐蝕時，其他條導線仍可用以接收同步訊號S1以減緩導線W10的腐蝕問題，進而延長觸控裝置 300的使用壽命時間。

請參考第4圖。為圖面簡潔之目的，第4圖僅繪示出觸控裝置100中的部分元件。第4圖是依照本揭露一些實施例所繪示的開關單元150、導線W20、接地端GND與控制單元130之間連接的示意圖。為易於理解之目的，於第4圖中的類似元件將與第1A圖指定相同標號。

在一些實施例中，導線W20連接至開關單元150。開關單元150用以使導線W20從連接至控制單元130切換成連接至接地端GND，或者使導線W20從連接至接地端GND切換成連接至控制單元130。

在一些實施例中，開關單元150包含開關SW1以及開關SW2。本揭露內容不限制開關SW1以及開關SW2的型式。各種得以實現上述該些開關的電晶體或元件皆在本揭露內容的考量範圍內。舉例而言，該些電晶體或元件例如為雙載子接面電晶體(BJT)、金屬氧化物半導體場效電晶體(MOSFET)或絕緣閘雙極電晶體(IGBT)。

當開關SW1被導通時，開關SW2被關斷。在一些實施例中，開關SW1以及開關SW2可由同一型的開關(皆是P型或者皆是N型)實現。在這種情況下，開關SW1的控制端以及開關SW2的控制端接收反相的控制訊號。在一些其他的實施例中，開關SW1以及開關SW2是以不同型的開關(一者是P型而另一者是N型)實現。在這種情況下，開關SW1的控制端以及開關SW2的控制端接收同相的控制訊號。

當開關SW1被導通時，導線W20與控制單元130之間透過開關SW1而導通。如此，來自控制單元130的同步訊號S1可透過開關SW1被傳輸至導線W20。

當開關SW2被導通時，導線W20與接地端GND之間透過開關SW2而導通。因此，導線W20上的靜電電流可透過開關SW2流至接地端GND。換句話說，當開關SW2被導通時，導線W20、開關SW2以及接地端GND可共同形成一靜電放電(electrostatic discharge；ESD)防護路徑。這可避免觸控裝置100因為靜電放電而損害。

請參考第5圖。第5圖是依照本揭露一些實施例所繪示的一種觸控裝置500的示意圖。為易於理解之目的，於第5圖中的類似元件將與第1A圖指定相同標號。

第5圖的觸控裝置500與第1A圖的觸控裝置100之間的不同在於，導線W20連接導線W10。以第5圖示例而言，導線W20與導線W10於周邊區114連接。換言之，導線W20與導線W10的連接位置L1位於周邊區114。

在這些實施例中，導線W20並非接收來自控制單元130的同步訊號S1。取而代之地，導線W20接收來自導線W10的訊號。換句話說，導線W20與導線W10皆接收觸控驅動訊號TX0。

由於導線W20與導線W10接收相同的訊號(觸控驅動訊號TX0)，導線W20與導線W10之間的電壓差接近於零。如此，可減緩導線W10因為長時間處於過大壓差的環境下而發生腐蝕問題，進而提高觸控裝置500的可靠度。

請參考第6圖。第6圖是依照本揭露一些實施例所繪示的一種觸控裝置600的示意圖。為易於理解之目的，於第6圖中的類似元件將與第5圖指定相同標號。

第6圖的觸控裝置600與第5圖的觸控裝置500之間的不同在於，導線W20與導線W10於電路板140上連接。換言之，導線W20與導線W10的連接位置L2位於電路板140上。

在這些實施例中，導線W20並非接收來自控制單元130的同步訊號S1。取而代之地，在這些實施例中，導線W20接收來自導線W10的訊號。換句話說，導線W20與導線W10皆接收觸控驅動訊號TX0。

藉由上述作法，導線W20與導線W10之間的電壓差接近於零。如此，可減緩導線W10因為長時間處於過大壓差的環境下而發生腐蝕問題，進而提高觸控裝置600的可靠度。

在一些實施例中，同步訊號S1的可靠度評估數值與觸控驅動訊號TX0的可靠度評估數值相等。

在一些實施例中，一訊號的可靠度評估數值相關於該訊號的電壓振幅、該訊號於一幀內之一致能期間的時間長度以及該訊號的致能頻率。在一些實施例中，一訊號的可靠度評估數值正比於該訊號的電壓振幅、該訊號於一幀內之一致能期間的時間長度以及該訊號的致能頻率。

在一些實施例中，可靠度評估數值從以下公式(1)取得： K=v×p×f…(1)

K代表訊號的可靠度評估數值，其單位為伏特。v代表訊號的電壓振幅，其單位為伏特。p代表訊號於一幀內之致能期間的時間長度，其單位為秒。f代表訊號的致能頻率，其單位為(次/秒)。

請再次參考第2圖。以第2圖示例而言，同步訊號S1的電壓波形與觸控驅動訊號TX0的電壓波形實質上相同。因此，同步訊號S1的電壓振幅與觸控驅動訊號TX0的電壓振幅實質上相同。以第2圖示例而言，訊號的電壓振幅為邏輯位準VGH與邏輯位準VGL之間的差值。在一些實施例，此電壓振幅介於5伏特至10伏特之間，但本揭露不以此為限制。此電壓振幅可依據實際需求進行調整。

另外，由於同步訊號S1與觸控驅動訊號TX0於時序上為同步，同步訊號S1的致能期間PX的長度與觸控驅動訊號TX0的致能期間P0的長度實質上相同。在一些實施例，致能期間P0的長度介於0.70毫秒(millisecond)至1.60毫秒之間，但本揭露不以此為限制。致能期間P0的長度可依據實際需求進行調整。

另外，由於同步訊號S1的電壓波形與觸控驅動訊號TX0的電壓波形實質上相同，同步訊號S1的致能頻率與觸控驅動訊號TX0的致能頻率實質上相同。在一些實施例中，致能頻率介於90次/秒至170次/秒。以第2圖示例而言，假設同步訊號S1的致能頻率為120次/秒且假設時間T為1秒，代表同步訊號S1在時間T內被致能了120次。每一次致能對應於一幀。因此，時間T對應於120個幀。為了圖面簡潔之目的，第2圖僅繪示了第1幀的期間F1、第2幀的期間F2、第3幀的期間F3、第4幀的期間F4以及第120幀的期間F120。

同步訊號S1的電壓振幅與觸控驅動訊號TX0的電壓振幅實質上相同，致能期間PX的長度與致能期間P0的長度實質上相同，且同步訊號S1的致能頻率與觸控驅動訊號TX0的致能頻率實質上相同。因此，同步訊號S1的可靠度數值與觸控驅動訊號TX0的可靠度數值將會相同。

在一些實施例中，上述的可靠度數值可由控制單元130或其他計算電路計算出來。在一些實施例中，控制單元130將同步訊號S1的可靠度數值與一預設值進行比較。此預設值例如是0.8伏特。預設值可被儲存在暫存電路中。在一些實施例中，暫存電路與控制單元130整合成單一個元件。

當可靠度數值大於預設值時，代表觸控裝置100的導線W10將會非常容易被腐蝕。因此，在一些實施例中，當可靠度數值大於預設值時，控制單元130將會調整觸控驅動訊號TX0的振幅、觸控驅動訊號TX0的致能期間P0的長度或觸控驅動訊號TX0的致能頻率，使得觸控驅動訊號TX0的可靠度數值低於該預設值。在一些實施例中，控制單元130會依據調整後的觸控驅動訊號TX0相應地調整同步訊號S1，以確保觸控裝置100的可靠度。

雖然本揭露已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本揭露，任何本領域具通常知識者，在不脫離本揭露之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本揭露之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

Claims

一種觸控裝置，包含：一基板，包含一觸控區與一周邊區，該周邊區環繞該觸控區；一觸控電極層，設置於該觸控區；一第一導線，設置於該周邊區且用以接收一觸控驅動訊號；以及至少一第二導線，設置於該周邊區且用以接收相應於該觸控驅動訊號的一同步訊號，該第一導線位於該周邊區與該至少一第二導線之間。
如申請專利範圍第1項所述之觸控裝置，其中該同步訊號與該觸控驅動訊號於時序上為同步。
如申請專利範圍第1項所述之觸控裝置，其中該同步訊號的電壓波形與該觸控驅動訊號的電壓波形實質上相同。
如申請專利範圍第1項所述之觸控裝置，其中該至少一第二導線包含複數條第二導線，該些第二導線用以接收相應於該觸控驅動訊號的複數同步訊號，該些同步訊號於時序上為同步。
如申請專利範圍第1項所述之觸控裝置，更包含：一開關單元，用以使該至少一第二導線從連接至一控制單元切換成連接至一接地端，或者使該至少一第二導線從連接至該接地端切換成連接至該控制單元。
如申請專利範圍第5項所述之觸控裝置，其中該開關單元包含：一第一開關，用以導通該至少一第二導線與該控制單元，以使來自該控制單元的該同步訊號透過該第一開關傳輸至該至少一第二導線。
如申請專利範圍第5項所述之觸控裝置，其中該開關單元包含：一第二開關，用以導通該至少一第二導線與該接地端，以使該第二導線上的一靜電電流透過該第二開關流至該接地端。
如申請專利範圍第1項所述之觸控裝置，其中該第二導線連接該第一導線。
如申請專利範圍第1項所述之觸控裝置，其中該第二導線與該第一導線於該周邊區連接。
如申請專利範圍第1項所述之觸控裝置，更包含：一電路板；以及一控制單元，設置於該電路板上，該第一導線連接該控制單元，該第二導線與該第一導線於該電路板上連接。
如申請專利範圍第1項所述之觸控裝置，其中該觸控驅動訊號的可靠度評估數值與該同步訊號的可靠度評估數值相等，其中一訊號的可靠度評估數值相關於該訊號的電壓振幅、該訊號於一幀內之一致能期間的時間長度以及該訊號的致能頻率。