TWI405112B - 電容式觸控面板的感測裝置 - Google Patents
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Description
本發明是有關於一種適用於電容式觸控面板的感測裝置,且特別是有關於一種用於感測電容式觸控面板可減少偵測訊號線數量的感測裝置。
隨著科技不斷地進步,電子資訊產品除了朝著更輕、更薄的方向前進之外,進一步提供了更友善的人機界面,帶給使用者莫大的便利。人機界面包含了輸出界面和輸入界面,扮演使用者和這些電子資訊產品之間的橋樑。液晶面板的發明,擁有質輕易於攜帶、體積小而不佔空間的優勢,並逐漸取代傳統輸出界面所常使用的映像管顯示器。伴隨著液晶面板的使用,以往人機界面中的輸入界面,如滑鼠、鍵盤等裝置也被觸控式面板取代。
其中電容式觸控面板由於具有準確定位的優勢,因此被大量採用於現有電子資訊產品之中。電容式觸控面板包含多個感測單元,以陣列方式排列,而感測晶片用於感測電容式觸控面板被觸碰的狀態。感測晶片利用多條偵測訊號線連接到感測單元陣列的各行或各列,每一條偵測訊號線連接至該行或該列的每一個感測單元的一端或另一端。當手指觸碰到該行或該列的任一感測單元時,手指上的靜電將使被觸碰的感測單元發生電位變化,而感測晶片藉由
偵測這些偵測訊號線所傳輸的偵測訊號,得知觸控面板被觸碰的位置。
由於液晶螢幕的尺寸不斷地加大,電容式觸控面板的解析度也隨之提升,以便提供更加準確的定位能力。這意味著電容式觸控面板將會具備更大的感測單元陣列,亦即必須使用更多的偵測訊號線來傳輸這些感測單元所傳出的感測訊號。在現有技術中,感測晶片被接合(bonding)於液晶面板上,而越多的偵測訊號線代表著需要更多的感測晶片。這將導致成本的增加,以及提高在電容式觸控面板上的電路佈局(layout)難度,同時在面板的設計上也必須提供更多的空間以容納這些感測晶片。
本發明的目的在於提供一種電容式觸控面板的感測裝置,在感測電容式觸控面板的觸碰狀態時,可降低用以偵測電容式觸控面板所需的偵測訊號線數量。
本發明提供一種電容式觸控面板的感測裝置,其中此電容式觸控面板具有多個以陣列方式排列而成的感測單元。此感測裝置包括第一感測晶片、第二感測晶片、第一選擇單元以及第二選擇單元。第一感測晶片用以序列提供多個第一掃描訊號以及多個第一偵測訊號。第二感測晶片的運作與第一感測晶片同步,用以序列提供多個第二掃描訊號以及多個第二偵測訊號。第一選擇單元耦接至第一感測晶片,用以於接收到第i個第一掃描訊號時,同時將這
些第一偵測訊號提供給m行感測單元。其中i為正整數,而m為大於等於2的正整數。第二選擇單元耦接至第二感測晶片,用以於接收到第j個第二掃描訊號時,同時將這些第二偵測訊號提供給與m行相交錯的n列感測單元;其中n為大於等於2的正整數。
於本發明的一實施例中,第一選擇單元包括多個第一電晶體,每m個第一電晶體為相同群組。其中第i個群組的第一電晶體的閘極用以同時接收第i個第一掃描訊號,第i個群組的第一電晶體的第一端用以各別接收這些第一偵測訊號,而第i個群組的第一電晶體的第二端各別耦接至m行感測單元。
於本發明的一實施例中,第二選擇單元包括多個第二電晶體,每n個第二電晶體為相同群組。其中第j個群組的第二電晶體的閘極用以同時接收第j個第二掃描訊號,第j個群組的第二電晶體的第一端用以各別接收這些第二偵測訊號,而第j個群組的第二電晶體的第二端各別耦接至n列感測單元。
於本發明的一實施例中,這些第一偵測訊號在第i個第一掃描訊號致能的期間為週期性的訊號。
於本發明的一實施例中,這些第二偵測訊號在第j個第二掃描訊號致能的期間為週期性的訊號。
於本發明的一實施例中,其中第一感測晶片包括第一掃描訊號產生單元以及第一處理單元。第一掃描訊號產生單元用以序列產生這些第一掃描訊號。第一處理單元耦接
至第一掃描訊號產生單元以及這些感測單元,用以控制第一掃描訊號產生單元的運作,並且產生這些第一偵測訊號用以分析出這些感測單元是否被觸碰。
於本發明的一實施例中,其中第一掃描訊號產生單元為掃描驅動晶片。
於本發明的一實施例中,其中第一掃描訊號產生單元由多個移位暫存器所組成。
於本發明的一實施例中,其中第二感測晶片包括第二掃描訊號產生單元以及第二處理單元。第二掃描訊號產生單元用以序列產生這些第二掃描訊號。第二處理單元耦接至第二掃描訊號產生單元以及這些感測單元,用以控制第二掃描訊號產生單元的運作,並且產生這些第二偵測訊號用以分析出這些感測單元是否被觸碰。
於本發明的一實施例中,其中第二掃描訊號產生單元為掃描驅動晶片。
於本發明的一實施例中,其中第二掃描訊號產生單元由多個移位暫存器所組成。
於本發明的一實施例中,其中第一選擇單元與第二選擇單元為製作在電容式觸控面板的下基板,並透過軟式印刷電路板與這些感測單元連接。
於本發明的一實施例中,其中第一選擇單元與第二選擇單元為製作在電容式觸控面板的上基板。
本發明提供一種電容式觸控面板的感測裝置,由第一感測晶片和第二感測晶片同步產生多個掃描訊號和多個偵
測訊號,並將其輸出至第一選擇單元和第二選擇單元。其中掃描訊號用於控制第一選擇單元和第二選擇單元輸出偵測訊號,用以接收感測單元的觸碰狀態。掃描訊號依序致使第一選擇單元和第二選擇單元對感測單元陣列的多行或多列的感測單元發出偵測訊號,達到將用於感測電容式觸控面板所需的偵測訊號線數量減少的目的。
為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂,下文特舉較佳實施例,並配合所附圖式,作詳細說明如下。
圖1繪示為本發明一實施例之電容式觸控面板的感測裝置電路圖。請參照圖1,感測裝置100至少包含感測晶片101、感測晶片107、選擇單元103、選擇單元105。電容式觸控面板109包含多個感測單元,以陣列方式排列組成(陣列並不限定於正方形,可以是任意的四方形)。在本實施例中,電容式觸控面板109以16(C1行~C16行)*16(R1列~R16列)陣列排列的感測單元代表說明之。此16*16陣列並非用以限定本發明,所屬領域的技術人員應可藉由本實施例的說明,將本發明應用於不同的感測單元陣列(例如8*12、16*16)。
感測晶片101至少包含處理單元301以及掃描訊號產生單元303,其中處理單元301耦接至掃描訊號產生單元303和選擇單元103,而掃描訊號產生單元303耦接至選擇單元103。處理單元301用於產生控制訊號CS1
以及偵測
訊號M1
~M4
。當掃描訊號產生單元303接收到控制訊號CS1
,同時依序產生掃描訊號S1
~S4
並輸出至選擇單元103。
選擇單元103至少包含電晶體Q1
~Q16
,其中每4個電晶體為一群組(如Q1
~Q4
、Q5
~Q8
)。在此並不限定於以4個電晶體為一群組,可依照實際需求和規劃,將電容式觸控面板109的行數作適宜的分組,並對應地調整感測晶片101的掃描訊號數量和偵測訊號數量。
請參照圖1,電晶體Q1
~Q4
的閘極耦接至感測晶片101的掃描訊號產生單元303,用以同時接收掃描訊號S1
。電晶體Q1
~Q4
的源極各別耦接至感測晶片101的處理單元301,用以接收偵測訊號M1
~M4
。電晶體Q1
~Q4
的汲極各別耦接至C1行~C4行的全部感測單元。依據本實施例的說明,本領域之技術人員應可類推至具有閘極、汲極以及源極之電晶體,如NMOS薄膜電晶體、金氧半場效電晶體等,或其他具有等效功能的硬體組件、電路,以及相關的顯示器應用,如有機發光二極體(Organic Light Emitting Diode,OLED)顯示器、以低溫多晶矽(Low temperature poly silicon,LTPS)或非晶矽(amorphous silicon,a-si)製程所製作的顯示器等。選擇單元103在接收到掃描訊號S1
時,掃描訊號S1
同時導通電晶體Q1
~Q4
,致使偵測訊號M1
~M4
經由電晶體Q1
~Q4
的汲極輸出至電容式觸控面板109的C1行~C4行,用以偵測C1行~C4行的感測單元是否被觸碰。
在此雖僅以電晶體Q1
~Q4
為代表說明之,本發明領域之技術人員,可依照本實施例的說明,將電晶體Q1
~Q4
與感測晶片101以及電容式觸控面板109之間的耦接路徑和其功效,類推至電晶體Q5
~Q16
,故在此不再贅述。以下僅以感測單元G1
為例說明之。當掃描訊號S1
導通電晶體Q1
,且感測單元G1
接收到偵測訊號M1
時,如果感測單元G1
被觸碰,將導致處理單元301偵測到偵測訊號M1
的電壓準位發生變動,得以判斷出感測單元G1
被觸碰。
於本實施例中,掃描訊號產生單元303可以是掃描驅動晶片,亦可以由多個移位暫存器所組成。圖2A為本實施例之掃瞄訊號產生單元303的示意圖,其中掃瞄訊號產生單元303至少包含移位暫存器SR1
~SR4
。移位暫存器SR1
~SR4
耦接至處理單元301,用以接收控制訊號CS1
。本發明領域之技術人員應知移位暫存器的運作方式,以及尚包含其他控制訊號用以驅動移位暫存器,在此僅以移位暫存器的功效作為說明。當處理單元301輸出控制訊號CS1
到掃瞄訊號產生單元303時,請參照圖2A,移位暫存器SR1
~SR4
根據控制訊號CS1
依序產生掃瞄訊號S1
~S4
。本發明領域之技術人員可依照本實施例說明,應用於不同感測單元陣列的電容式觸控面板,並依據其行數的分組來修改對應的移位暫存器數目。此外,亦可使用任何可接收控制訊號CS1
而發出週期性掃描訊號的組件或電路,來替代掃描訊號產生單元303的功效。
感測晶片107至少包含處理單元305以及掃描訊號產生單元307,其中處理單元305耦接至掃描訊號產生單元305和選擇單元105,而掃描訊號產生單元307耦接至選擇單元105。處理單元305用於產生控制訊號CS2
以及偵測訊號N1
~N4
。當掃描訊號產生單元307接收到控制訊號CS2
,同時依序產生掃描訊號T1
~T4
並輸出至選擇單元105。
選擇單元105至少包含電晶體Q17
~Q32
,其中每4個電晶體為一群組(如Q17
~Q20
、Q21
~Q24
)。在此並不限定於以4個電晶體為一群組,可依照實際需求和規劃,將電容式觸控面板109的列數作適宜的分組,並對應地調整感測晶片107的掃描訊號數量和偵測訊號數量。
請參照圖1,電晶體Q17
~Q20
的閘極耦接至感測晶片107的掃描訊號產生單元307,用以同時接收掃描訊號T1
。電晶體Q17
~Q20
的源極各別耦接至感測晶片107的處理單元305,用以接收偵測訊號N1
~N4
。電晶體Q17
~Q20
的汲極各別耦接至R1列~R4列的全部感測單元。依據本實施例的說明,本領域之技術人員應可類推至具有閘極、汲極以及源極之電晶體,如NMOS薄膜電晶體、金氧半場效電晶體等,或其他具有等效功能的硬體組件、電路,以及相關的顯示器應用,如有機發光二極體(Organic Light Emitting Diode,OLED)顯示器、以低溫多晶矽(Low temperature poly silicon,LTPS)或非晶矽(amorphous silicon,a-si)製程所製作的顯示器等。選擇單元105在接收到掃描訊號T1
時,掃描訊號T1
同時導通電晶體Q17
~Q20
,致使偵測訊
號N1
~N4
經由電晶體Q17
~Q20
的汲極輸出至電容式觸控面板109的R1列~R4列,用以偵測R1列~R4列的感測單元是否被觸碰。
在此雖僅以電晶體Q17
~Q20
為代表說明之,本發明領域之技術人員,可依照本實施例的說明,將電晶體Q17
~Q20
與感測晶片107以及電容式觸控面板109之間的耦接路徑和其功效,類推至電晶體Q21
~Q32
,故在此不再贅述。以下僅以感測單元G1
為例說明之。當掃描訊號T4
導通電晶體Q32
,且感測單元G1
接收到偵測訊號N4
時,如果感測單元G1
被觸碰,將導致處理單元305偵測到偵測訊號N4
的電壓準位發生變動,得以判斷出感測單元G1
被觸碰。
於本實施例中,掃描訊號產生單元307可以是掃描驅動晶片,亦可以由多個移位暫存器所組成。圖2B為本實施例之掃瞄訊號產生單元307的示意圖,其中掃瞄訊號產生單元307至少包含移位暫存器SR5
~SR8
。移位暫存器SR5
~SR8
耦接至處理單元305,用以接收控制訊號CS2
。本發明領域之技術人員應知移位暫存器的運作方式,以及尚包含其他控制訊號用以驅動移位暫存器,在此僅以移位暫存器的功效作為說明。當處理單元305輸出控制訊號CS2
到掃瞄訊號產生單元307時,請參照圖2B,移位暫存器SR5
~SR8
根據控制訊號CS2
依序產生掃瞄訊號T1
~T4
。本發明領域之技術人員可依照本實施例說明,應用於不同感測單元陣列的電容式觸控面板,並依據其列數的分組來修改對應的移位暫存器數目。此外,亦可使用任何可接收控制
訊號CS2
而發出週期性掃描訊號的組件或電路,來替代掃描訊號產生單元307的功效。
在此,感測晶片107的運作與感測晶片101是同步的。亦即感測晶片101依序產生掃描訊號S1
~S4
和偵測訊號M1
~M4
,對電容式觸控面板109其中的4行感測單元進行感測動作的同時,感測晶片107也依序產生掃描訊號T1
~T4
和偵測訊號N1
~N4
,對電容式觸控面板109其中的4列感測單元進行感測動作,藉以經由交叉比對,得出被觸碰的感測單元的正確位置。
因此,感測晶片101可以較少數量的偵測訊號線,藉由選擇單元103擴展以偵測電容式觸控面板109的觸碰狀態。同理,感測晶片107可以較少數量的偵測訊號線,藉由選擇單元105擴展以偵測電容式觸控面板109的觸碰狀態。在先前技術所揭示的習知技術中,要控制一個16*16陣列的感測單元,需要16條偵測訊號線用於感測16行的感測單元,以及16條偵測訊號線用於感測16列的感測單元。而在本實施例中,僅需以4條掃描訊號線和4條偵測訊號線用於感測16行的感測單元(減少8條訊號線),以及4條掃描訊號線和4條偵測訊號線用於感測16列的感測單元(減少8條訊號線)。請參照表1,亦即依據本實施例所述,可達成減少用於偵測電容式觸控面板109的觸控狀態的偵測訊號線,尤其在電容式觸控面板109的感測單元陣列越大時,可節省越多用於偵測的訊號線。
由前述可知,感測晶片101產生掃描訊號S1
~S4
和偵測訊號M1
~M4
,用以依序感測電容式觸控面板109的感測單元是否被觸碰。在本實施例中,感測晶片101依序產生的偵測訊號M1
~M4
為週期性訊號。請參照圖3A,當掃描訊號S1
~S4
被依序產生時,偵測訊號M1
~M4
同時被依序經由選擇單元103輸出至電容式觸控面板109。首先,當掃描訊號S1
輸出為高準位(high level)時,偵測訊號M1
~M4
循序式(sequential)輸出高準位。接著當掃描訊號S1
為低準位,而掃描訊號S2
為高準位,此時偵測訊號M1
~M4
維持循序式輸出。本發明領域之技術人員可以此類推至掃描訊號S3
~S4
。
圖3B為本發明之另一實施例。請參照圖3B,其中偵測訊號M1
~M4
輸出方式為交錯式(interlaced),偵測訊號M1
、M3
為一組同步準位訊號,而偵測訊號M2
、M4
為一組同步準位訊號,兩組偵測訊號的準位為反相輸出。當掃描訊號S1
、S3
為高準位時,偵測訊號M1
、M3
同步輸出高準位,此時偵測訊號M2
、M4
同步輸出低準位。接著在偵測訊號M1
、M3
輸出為低準位時,偵測訊號M2
、M4
同步輸出高準位。之後,當掃描訊號S1
、S3
為低準位,而掃描訊
號S2
、S4
為高準位時,偵測訊號M1
~M4
維持上述的交錯式輸出方式。
在圖3A~3B中雖以感測晶片101和選擇單元103做為代表說明之,但本發明領域之技術人員應可依照本實施例的說明,類推至感測晶片107和選擇單元105。此外,依據本實施例的說明,本領域之技術人員應知偵測訊號M1
~M4
和偵測訊號N1
~N4
可以是任意準位組合的週期性訊號。
本領域之技術人員應知液晶面板更包含其他組件,例如液晶面板驅動晶片以及韌體程式等,但以下僅針對與本發明相關的部分來做說明。在本實施例中,觸控面板建置於液晶面板上,而液晶面板至少包含上基板B1
與下基板B2
。請參照圖4A,上基板B1
為彩色濾光片(CF glass),下基板B2
為液晶陣列(array glass)。感測裝置100包含選擇單元103與選擇單元105。其中感測裝置100接合在下基板B2
,電容式觸控面板109置放於上基板B1
,選擇單元103與選擇單元105經由軟式印刷電路板FPC(但不限定於此述連接方式)耦接至電容式觸控面板109。
下基板B2
在習知技術中多用於接合液晶面板的相關硬體元件和電路,如圖4A中的驅動晶片311用於驅動液晶面板,接合在下基板B2
。圖4B提供本發明之另一實施例,其中圖4B的部分內容可參照圖4A的相關說明實施之,故相同的部分在此不再贅述。請參照圖4B,其中感測
裝置100可接合在上基板B1
,以使選擇單元103與選擇單元105直接耦接至電容式觸控面板109。
綜上所述,本發明提供一種電容式觸控面板的感測裝置,由第一感測晶片和第二感測晶片同步產生多個掃描訊號和多個偵測訊號,並將其輸出至第一選擇單元和第二選擇單元。其中掃描訊號用於控制第一選擇單元和第二選擇單元輸出偵測訊號,用以接收感測單元的觸碰狀態。掃描訊號依序致使第一選擇單元和第二選擇單元對感測單元陣列的多行或多列的感測單元依序發出偵測訊號,達到將用於感測電容式觸控面板所需的偵測訊號線數量減少的目的。
雖然本發明已以較佳實施例揭露如上,然其並非用以限定本發明,任何所屬技術領域中具有通常知識者,在不脫離本發明之精神和範圍內,當可作些許之更動與潤飾,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。
100‧‧‧感測裝置
101、107‧‧‧感測晶片
103、105‧‧‧選擇單元
109‧‧‧電容式觸控面板
301、305‧‧‧處理單元
303、307‧‧‧掃描訊號產生單元
311‧‧‧驅動晶片
B1
‧‧‧上基板
B2
‧‧‧下基板
C1
~C16
‧‧‧行
CS1
、CS2
‧‧‧控制訊號
FPC‧‧‧軟式印刷電路板
G1
‧‧‧感測單元
M1
~M4
、N1
~N4
‧‧‧偵測訊號
Q1
~Q32
‧‧‧電晶體
R1
~R16
‧‧‧列
S1
~S4
‧‧‧掃描訊號
SR1
~SR8
‧‧‧移位暫存器
T1
~T4
‧‧‧掃描訊號
圖1繪示為本發明一實施例之電容式觸控面板的感測裝置示意圖。
圖2A~2B繪示為本發明一實施例之掃描訊號產生單元示意圖。
圖3A~3B繪示為本發明一實施例之偵測訊號時序圖。
圖4A繪示為本發明一實施例之選擇單元接合示意圖。
圖4B繪示為本發明一實施例之選擇單元接合示意圖。
100‧‧‧感測裝置
101、107‧‧‧感測晶片
103、105‧‧‧選擇單元
109‧‧‧電容式觸控面板
301、305‧‧‧處理單元
303、307‧‧‧掃描訊號產生單元
C1
~C16
‧‧‧行
CS1
、CS2
‧‧‧控制訊號
G1
‧‧‧感測單元
M1
~M4
、N1
~N4
‧‧‧偵測訊號
Q1
~Q32
‧‧‧電晶體
R1
~R16
‧‧‧列
S1
~S4
、T1
~T4
‧‧‧掃描訊號
Claims (13)
- 一種電容式觸控面板的感測裝置,其中該電容式觸控面板具有多個以陣列方式排列而成的感測單元,而該感測裝置包括:一第一感測晶片,用以序列提供多個第一掃描訊號以及多個第一偵測訊號;一第二感測晶片,其運作與該第一感測晶片同步,用以序列提供多個第二掃描訊號以及多個第二偵測訊號;一第一選擇單元,耦接該第一感測晶片,用以於接收到第i個第一掃描訊號時,同時將該些第一偵測訊號提供給m行感測單元,其中i為正整數,而m為大於等於2的正整數;以及一第二選擇單元,耦接該第二感測晶片,用以於接收到第j個第二掃描訊號時,同時將該些第二偵測訊號提供給與所述m行相交錯的n列感測單元,其中n為大於等於2的正整數。
- 如申請專利範圍第1項所述之電容式觸控面板的感測裝置,其中該第一選擇單元包括:多個第一電晶體,每m個第一電晶體為相同群組,其中第i個群組的第一電晶體之閘極用以同時接收第i個第一掃描訊號,第i個群組的第一電晶體之第一端用以各別接收該些第一偵測訊號,而第i個群組的第一電晶體之第二端會各別耦接至所述m行感測單元。
- 如申請專利範圍第2項所述之電容式觸控面板的感測裝置,其中該第二選擇單元包括:多個第二電晶體,每n個第二電晶體為相同群組,其中第j個群組的第二電晶體之閘極用以同時接收第j個第二掃描訊號,第j個群組的第二電晶體之第一端用以各別接收該些第二偵測訊號,而第j個群組的第二電晶體之第二端會各別耦接至所述n列感測單元。
- 如申請專利範圍第3項所述之電容式觸控面板的感測裝置,其中該些第一偵測訊號在第i個第一掃描訊號致能的期間為週期性的訊號。
- 如申請專利範圍第4項所述之電容式觸控面板的感測裝置,其中該些第二偵測訊號在第j個第二掃描訊號致能的期間為週期性的訊號。
- 如申請專利範圍第4項所述之電容式觸控面板的感測裝置,其中該第一感測晶片包括:一第一掃描訊號產生單元,用以序列產生該些第一掃描訊號;以及一第一處理單元,耦接該第一掃描訊號產生單元以及該些感測單元,用以控制該第一掃描訊號產生單元的運作,並且產生該些第一偵測訊號用以分析出該些感測單元是否被觸碰。
- 如申請專利範圍第6項所述之電容式觸控面板的感測裝置,其中該第一掃描訊號產生單元為一掃描驅動晶片。
- 如申請專利範圍第6項所述之電容式觸控面板的感測裝置,其中該第一掃描訊號產生單元由多個移位暫存器所組成。
- 如申請專利範圍第4項所述之電容式觸控面板的感測裝置,其中該第二感測晶片包括:一第二掃描訊號產生單元,用以序列產生該些第二掃描訊號;以及一第二處理單元,耦接該第二掃描訊號產生單元以及該些感測單元,用以控制該第二掃描訊號產生單元的運作,並且產生該些第二偵測訊號用以分析出該些感測單元是否被觸碰。
- 如申請專利範圍第9項所述之電容式觸控面板的感測裝置,其中該第二掃描訊號產生單元為一掃描驅動晶片。
- 如申請專利範圍第9項所述之電容式觸控面板的感測裝置,其中該第二掃描訊號產生單元由多個移位暫存器所組成。
- 如申請專利範圍第3項所述之電容式觸控面板的感測裝置,其中該第一選擇單元與該第二選擇單元為製作在該電容式觸控面板的下基板,並透過一軟式印刷電路板與該些感測單元連接。
- 如申請專利範圍第3項所述之電容式觸控面板的感測裝置,其中該第一選擇單元與該第二選擇單元為製作在該電容式觸控面板的上基板。
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