TWI478029B - 電容感應觸控方法 - Google Patents

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Description

電容感應觸控方法
本發明係有關於一種觸控感應驅動方法，更特別的是有關於一種利用顯示器畫素矩陣進行觸控感應驅動之方法。
隨著資訊技術、無線行動通訊和資訊家電的快速發展與應用，為了達到攜帶更便利、體積更輕巧化以及操作更人性化的目的，許多電子產品已由傳統之鍵盤或滑鼠等輸入裝置，轉變為使用觸控面板作為輸入裝置。
依檢測的方法，觸控面板有電磁感應方式、超音波方式、電容方式、電阻膜方式等。其中電容式觸控面板是利用透明電極與人體之間的靜電結合所產生之電容變化，從觸控位置所產生之誘導電流來檢測其座標。其感應原理是以電壓作用在螢幕感應區的四個角落並形成一固定電場，當手指碰觸螢幕時，可令電場引發電流，藉由控制器測定，依電流距四個角落比例的不同，即可計算出接觸位置。
其中電容式觸控面板具有防水、防刮、較高的透光度等優點，主要應用於較高階的產品上。然而，若於原本之畫素矩陣上再形成一電容觸控面板勢必使得顯示器整體體積增大變厚，違反現今輕薄短小之趨勢。因此，如何利用原畫素矩陣進行觸控感應，而不需額外使用一電容觸控面板，即成為追求之目標。
本發明之一目的是在提供一種利用畫素矩陣進行觸控感應方法。
本發明之一態樣在提供一種電容式觸控檢測方法，係使用於一主動矩陣之畫素矩陣中，該方法至少包括：選擇該畫素矩陣中之一第一感測區域，其中該第一感測區域包括至少一畫素；傳輸一第一信號於該第一感測區域；選擇相鄰、交疊或鄰近該第一感測區域之一第二感測區域；傳輸、感測一第二信號於該第二感測區域；以及檢測運算該第一信號以及該第二信號之變化來判斷一感測強度信號、一感測位置、一距離、一觸碰高度和一觸碰區域。
在一實施例中，該第一感測區域更包括：一畫素、一畫素區塊、一導線或複數條導線。
在一實施例中，該第二感測區域更包括：一畫素、一畫素區塊、一導線或複數條導線。
在一實施例中，該第一感測區域和該第二感測區域至少是部分交錯、部分重疊、部分相鄰、或相距一定間距的。
在一實施例中，該第一感測區域或該第二感測區域更包括一導線改良設計或搭配設計自顯示器陣列之掃瞄線、資料線、輔助線、偏壓線或電源線、共電極線或信號線、讀取線、或偏壓線、或控制線、或補償電路等線路。
在一實施例中，該第一感測區域或該第二感測區域更包括一導線改良設計或搭配設計之一共電極平面或一複數條共電極線。
在一實施例中，其中傳輸、感測一第一信號於該第一 感測區域前、一第二信號於該第二感測區域前，更包括：傳送、感測一高電壓訊號或一脈衝訊號至該第一感測區域、該第二感測區域。
在一實施例中，其中傳輸、感測一第一信號於該第一感測區域前、一第二信號於該第二感測區域前，更包括：將該第一感測區域和該第二感測測區域之電荷清除或至少其中之一接地、接一導體或接至一大電容。
在一實施例中，檢測該第一信號或及該第二信號間之變化包括檢測電荷量、電容感應、或電壓、電流訊號之信號，以數值運算判斷發生感應變化之位置、距離、觸碰高度和觸碰點。
在一實施例中，該畫素矩陣係使用在一顯示器上，該顯示器可為主動型有機發光二極體顯示器、薄膜電晶體液晶顯示器、電子泳動法顯示器或電子濕潤法(Electrode Wetting)顯示器。
在一實施例中，顯示器更具一背光源、前光源，其中係在背光源、前光源關閉之時間進行前述之電容式觸控檢測方法。
在一實施例中，顯示器更具一背光源、前光源，其中係在背光源、前光源所關閉之區域，對該區域進行前述之電容式觸控檢測方法。
該顯示器更具一自發光光源，其中係在自發光光源關閉之時間進行前述之電容式觸控檢測方法。
其中該顯示器更具一自發光光源，其中係在自發光光源所關閉之區域，對該區域進行前述之電容式觸控檢測方 法。
綜合上述所言，本發明之電容式觸控感應方法，係利用顯示裝置之畫素矩陣來進行，而可不需額外之觸控面板，因此可縮減顯示器面板厚度。且，檢測電極之選擇開關可使用薄膜電晶體，其所有之製程均為原本薄膜電晶體陣列基板上膜電晶體之標準製程，故可以不改變陣列基板的製程步驟或良率。
有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。在本發明被詳細描述以前，要注意的是，在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。
本發明是利用一顯示器之畫素矩陣來進行電容式觸控感應，其中顯示器可為主動型有機發光二極體、薄膜電晶體液晶顯示器、電子泳動法顯示器或電子濕潤法(Electrode Wetting)顯示器、矽基微型顯示器、微機電顯示器、光干涉微機電顯示器。而畫素矩陣架構可以是水平電(In Plan Switching)架構，或是邊際電場(Fringe Filed Switching)架構。
第1圖所示為根據本發明一較佳實施例用來進行電容觸控感應之一畫素矩陣示意圖。其中畫素矩陣100為一主動矩陣，之電極結構係形成在一基板上，此電極結構包含有：該液晶顯示器面板是由交叉之資料線D1~Dm和掃瞄線G1~Gn所組成。於本實施例中，資料線D1~Dm和掃瞄線 G1~Gn是成90度夾角，然而，此夾角角度並不限制必需為90度，例如，在其他實施例中，此夾角角度亦可為60度、45度、36度或30度等。其中資料線D1~Dm和掃瞄線G1~Gn係指電性導通線，可以是金屬、合金線路、透明導電材如ITO、IZO奈米碳管等。
每一對資料線和掃瞄線可控制一畫素區域，例如，資料線D1和掃瞄線G1可用以控制一畫素。每一畫素，例如畫素101，具有相同之結構，包括一控制用之薄膜電晶體102，儲存電容Cs和一由像素電極和共同電極結構而成之液晶電容Clc。在進行影像顯示時，閘極驅動電路103會依序送出掃描訊號至掃描線G1~Gn上，當其中一掃描線被掃描訊號掃描到後，連接於此掃描線之薄膜電晶體會被導通，而未被掃描到之薄膜電晶體會被關閉，當此列之薄膜電晶體被導通後，源極驅動電路104會送出影像訊號到資料線D1~Dn上，以顯示影像。當閘極驅動電路103完成所有掃描線之掃描後，一單一影像之圖場(frame)之顯示即告完成，其中掃描線之掃描會重複進行，因此後續之影像圖場會連續顯示。而本案之電容式觸控感應方法即是利用該顯示器畫素矩陣之資料線D1~Dm和掃瞄線G1~Gn作為感應陣列。由於感應陣列是利用原本之資料線D1~Dm和掃瞄線G1~Gn均為原本陣列基板上標準製程。
此外，一感測器105耦接源極驅動電路104和閘極驅動電路103，用來控制閘極驅動電路103送出掃描訊號至掃描線G1~Gn上，以及控制源極驅動電路104對應閘極驅動電路103送出之掃描信號來送出刺激訊號至選擇之畫 素，依此進行電容式觸控數值、位置、高度距離之計算。在一實施例中，感測器105可為一獨立積體電路，位於源極驅動電路104和閘極驅動電路103之外側。在另一實施例中，感測器105可整合於源極驅動電路104和閘極驅動電路103內。當進行電容觸控感測時，感測器105會控制閘極驅動電路103依序送出掃描訊號至掃描線G1~Gn上，在一實施例中，此掃描信號為一脈衝信號。
依此，本發明可提供一種電容式觸控檢測方法，係使用於一主動矩陣之畫素矩陣中，該方法至少包括：選擇該畫素矩陣中之一第一感測區域，其中該第一感測區域包括至少一畫素；傳輸一第一信號於該第一感測區域；選擇相鄰、交疊或鄰近該第一感測區域之一第二感測區域；傳輸、感測一第二信號於該第二感測區域；以及檢測運算該第一信號以及該第二信號之變化來判斷一感測強度信號、一感測位置、一距離、一觸碰高度和一觸碰區域。其中該第一信號電壓值和該第二信號電壓值均小於該顯示器之一特徵啟動電壓閥值。
如第2A圖所示為根據本發明一實施例進行電容觸控感應之一畫素矩陣，例如為一主動矩陣，當對X方向(列方向)位址進行檢測，可在時間t1時，感測器105會控制閘極驅動電路103送出掃描訊號S1至掃描線G1來依序開啟畫素M11 ~M1m ，作為第一感測區域，且該第一感測區域中包括一畫素區塊，畫素M11 ~Mlm ，同時控制源極驅動電路104對應閘極驅動電路103送出之掃描信號G1經由資料線D1~Dm依序送出刺激訊號，亦即第一信號，至開啟之畫素 M11 ~M1m 。接著在時間t2時，感測器105控制閘極驅動電路103送出掃描訊號S2至掃描線G2來開啟畫素M21 ~M2m ，作為第二感測區域，且該第二感測區域包括一畫素區塊M21 ~M2m 相鄰該第一感測區域M11 ~M1m ，同時控制源極驅動電路104對應閘極驅動電路103送出之掃描信號G2經由資料線D1~Dm對開啟之畫素M21 ~M2m ，亦即第二感測區域，進行感應。上述之流程會持續進行，例如：接著在時間t3時，感測器105會控制閘極驅動電路103送出掃描訊號S3至掃描線G3來依序開啟畫素M31 ~M3m ，作為第一感測區域，且第一感測區域中包括一畫素區塊，畫素M31 ~M3m ，同時控制源極驅動電路104對應閘極驅動電路103送出之掃描信號G3經由資料線D1~Dm送出刺激訊號，亦即第一信號，至開啟之畫素M31 ~M3m 。接著在時間t4時，感測器105控制閘極驅動電路103送出掃描訊號S4至掃描線G4來依序開啟畫素M41 ~M4m ，作為第二感測區域，且該第二感測區域包括一畫素區塊，M41 ~M4m 相鄰該第一感測區域M31 ~M3m ，同時控制源極驅動電路104對應閘極驅動電路103送出之掃描信號G4經由資料線D1~Dm對開啟之畫素M41 ~M4m ，亦即第二感測區域，進行感應，依此類推。換言之，在此實施例中，用以寫入刺激訊號之畫素與進行感應之畫素是間隔排列的，也就是說，掃描線G1~Gn被分成選擇寫入刺激訊號畫素之第一掃描線，以及選擇進行感應畫素之第二掃描線，且該第一掃描線以及第二掃描線間隔排列於基板上，因此，當閘極驅動電路103對掃描線G1~Gn依序掃描時，源極驅動電路104，即會根據掃描線依序寫入刺激訊號至對應畫素或對畫素進行電容 式觸控感應。
由於電容式觸控感應是利用透明電極與人體之間的靜電結合所產生之電容變化，從觸控位置所產生之誘導電流來檢測其座標。因此，當一人之手指碰觸畫素M21 ~M2m 或M41 ~M4m 其中之一時，寫入至M11 ~M1m 或M31 ~M3m 其中之一之刺激訊號會因人手指接觸之原因，造成電荷重新分配，並由資料線D1~Dm傳送至感測器105。因此感測器105即可由資料線D1~Dm同時接收此改變之信號，並根據觸摸前後電容的變化，確定橫向座標。
另一方面，本發明之方法亦可應用於對Y方向(行方向)位址進行檢測。當對Y方向位址進行檢測時，請再次參閱第1圖，在時間t1時，感測器105會控制閘極驅動電路103依序送出掃描訊號至掃描線G1~Gn上，在一實施例中，此掃描信號為一脈衝信號，同時控制源極驅動電路104經由資料線D1送出刺激訊號至開啟之畫素M11 ~Mn1 ，作為第一感測區域，且該第一感測區域中包括一畫素區塊，畫素M11 ~Mn1 。接著在時間t2時，感測器105控制閘極驅動電路103依序送出掃描訊號至掃描線G1~Gn上來依序開啟畫素M12 ~Mn2 ，同時控制源極驅動電路104經由資料線D2對開啟之畫素M12 ~Mn2 ，作為第二感測區域，進行感應，且該第二感測區域M12 ~Mn2 相鄰畫素區塊M11 ~Mn1 。上述之流程會持續進行，例如：接著在時間t3時，感測器105會控制閘極驅動電路103依序送出掃描訊號至掃描線G1~Gn上來依序開啟畫素M13 ~Mn3 ，同時控制源極驅動電路104經由資料線D3送出刺激訊號至開啟之畫素M13 ~Mn3 ，作為 第一感測區域，且該第一感測區域中包括一畫素區塊，畫素M13 ~Mn3 。接著在時間t4時，感測器105控制閘極驅動電路103依序送出掃描訊號至掃描線G1~Gn上來依序開啟畫素M14 ~Mn4 ，同時控制源極驅動電路104經由資料線D4對開啟之畫素M14 ~Mn4 ，作為第二感測區域，進行感應，且該第二感測區域M14 ~Mn4 相鄰畫素區塊M13 ~Mn3 ，依此類推。換言之，在此實施例中，對Y方向位址進行檢測時，用以寫入刺激訊號之畫素與進行感應之畫素是間隔排列的，也就是說，資料線D1~Dm被分成選擇寫入刺激訊號畫素之第一資料線，以及選擇進行感應畫素之第二資料線，且該第一資料線以及第二資料線間隔排列於基板上。依此，感測器105即可由資料線接收信號之改變，確定縱向座標，然後與列方向偵測出之橫向座標共同組合成平面的觸摸座標。
值得注意的是，上述之方法亦可用於定址方式之觸控檢測。例如，在時間t1時，感測器105控制閘極驅動電路103送出掃描訊號S1至掃描線G1來依序開啟畫素M11 ~M1m ，同時控制源極驅動電路104對應閘極驅動電路103送出之掃描信號G1經由資料線D1~Dm送出刺激訊號至開啟之畫素M11 ~M1m ，接著在時間t2時，感測器105控制閘極驅動電路103送出掃描訊號S2至掃描線G2來依序開啟畫素M21 ~M2m ，同時控制源極驅動電路104對應閘極驅動電路103送出之掃描信號G2經由資料線D1~Dm對開啟之畫素M21 ~M2m 進行感應。接著在時間t3時，感測器105會控制閘極驅動電路103送出掃描訊號S3至掃描線 G3來依序開啟畫素M31 ~M3m ，同時控制源極驅動電路104對應閘極驅動電路103送出之掃描信號G3經由資料線D1~Dm送出刺激訊號至開啟之畫素M31 ~M3m 。接著在時間t4時，感測器105控制閘極驅動電路103送出掃描訊號S4至掃描線G4來依序開啟畫素M41 ~M4m ，同時控制源極驅動電路104對應閘極驅動電路103送出之掃描信號G4經由資料線D1~Dm對開啟之畫素M41 ~M4m 進行感應，依此類推。為了達到定址檢測之效果，感測器105是依序接收由資料線D1~Dm傳送回之訊號，例如，在時間t2時，感測器105依序經由資料線D1~Dm對開啟之畫素M21 ~M2m 進行感應。依此，當一人之手指碰觸掃描線G1和G2圍出區域中之一位址時，因為感測器105是依序感應，因此可確切知道哪一資料線之信號發生變化，因此除了橫向座標外，縱向座標亦可確定，從而組成確切之位址座標。
而在再一實施例中，上述之方法亦可用於全面板同時進行檢測。例如，在時間t1時，感測器105控制閘極驅動電路103對G1~Gn同時送出掃描信號來開啟畫素M11 ~Mnm ，同時控制源極驅動電路104經由資料線D1~Dm送出刺激訊號至開啟之畫素M11 ~Mnm ，接著在時間t2時，感測器105控制源極驅動電路104經由資料線D1~Dm對開啟之畫素M11 ~Mnm 進行感應。依此，當一人之手指碰觸其中一位址時，感測器105即可由資料線接收信號之改變，確定縱向座標，然後與列方向偵測出之橫向座標共同組合成平面的觸摸座標。
此外，由於顯示面板之資料線D1~Dm和掃描線G1~Gn 佈線相當密集，如用以當作觸控面板電極，當一使用者觸碰面板時，會同時造成複數資料線D1~Dm和掃描線G1~Gn間之跨接觸電容值改變，且信號改變數值太低，不易檢測。因此為解決上述之問題，可以相鄰之數條掃描線為一組，作為選擇寫入刺激訊號畫素之第一掃描線，亦即第一感測區域，或選擇進行感應畫素之第二掃描線，亦即第二感測區域，其中組成第一掃描線之掃描線組中之掃描線組，和組成第二掃描線之掃描線組中之掃描線組可互相交疊，亦即第一感測區域和第二感測區域可部分交疊來避免偵測"死角"。例如：若以相鄰之5條掃瞄線作為同一組時，其中G1~G5為一組和G4~G8為一組，彼此交疊G4和G5，作為選擇寫入刺激訊號畫素之第一掃描線，亦即第一感測區域。另以G6~G10為一組和G9~G13為一組，彼此交疊G9和G10，作為選擇進行感應畫素之第二掃描線，亦即第二感測區域，依此類推。在另依實施例中，第一感測區域和第二感測區域可相隔一定間距。當閘極驅動電路103對其中一組作為選擇寫入刺激訊號畫素之第一掃描線掃描時，此時源極驅動電路104即會寫入刺激訊號至該組掃描線所控制之畫素中，當閘極驅動電路103對其中一組作為選擇進行感應畫素之第二掃描線掃描時，此時源極驅動電路104即會對該組掃描線所控制之畫素進行感應，確定橫向座標和縱向座標，然後組合成平面的觸摸座標。在一實施例中，上述分組之方式，亦可以對應一般手指寬度1/2~1/3，約2~5mm大小為基礎進行分組。上述是針對X方向(列方向)位址檢測時，對掃描線進行分組設定，同樣的，本發明亦可針對Y方向(行方向)位址檢測時，對資料線進行分組設 定。
此外，為了避免雜訊影響觸控感測之準確度，因此，在傳送刺激信號給資料線D1~Dm或掃描線G1~Gn以及檢測觸控位置之前，可先將資料線D1~Dm或/和掃描線G1~Gn連接至一共同電位(即接地)，例如連接一大電容或是一個大的導電體或電路板之接地面等，使該資料線D1~Dm或/和掃描線G1~Gn的雜訊或漏電可經由接地而被清除乾淨，藉此，可進一步提高資料線D1~Dm和掃描線G1~Gn進行觸碰偵測的準確度。而在另一實施例中，上述之清除雜訊程序，亦可在傳送刺激信號給資料線D1~Dm或掃描線G1~Gn之後接著進行，然後再執行檢測觸控位置。亦或是，清除雜訊、傳送刺激信號給資料線D1~Dm或掃描線G1~Gn、以及檢測觸控位置三程序，交叉執行。
值得注意的是，本發明用以完成電容觸控檢側之導電線結構，除了顯示器陣列基板上之資料線與掃瞄線外，尚包括輔助線、偏壓線或電源線、共電極線或信號線、或讀取線、或偏壓線、或控制線或補償電路等線路。
在另一實施例中，閘極驅動電路103用來選擇掃描線G1~Gn之掃描信號可為一高電壓訊號，亦即讓同一條掃描線所控制之畫素同時開啟，由源極驅動電路104同時傳送刺激訊號至該些畫素或檢測觸控位置。如在時間t1時，感測器105控制閘極驅動電路103送出一高電壓掃描訊號S1至掃描線G1來同時開啟畫素M11 ~M1m 作為第一感測區域，同時控制源極驅動電路104對應閘極驅動電路103送出之掃描信號G1經由資料線D1~Dm同時送出刺激訊號至 第一感測區域，亦即開啟之畫素M11 ~M1m 。接著在時間t2時，感測器105控制閘極驅動電路103送出高電壓掃描訊號S2至掃描線G2來同時開啟畫素M21 ~M2m 作為第二感測區域，同時控制源極驅動電路104對應閘極驅動電路103送出之掃描信號G2經由資料線D1~Dm對同時開啟之畫素M21 ~M2m ，亦即第二感測區域進行感應。上述之流程會持續進行，例如，在時間t3時，感測器105會控制閘極驅動電路103送出高電壓掃描訊號S3至掃描線G3來同時開啟畫素M31 ~M3m ，作為第一感測區域，同時控制源極驅動電路104對應閘極驅動電路103送出之掃描信號G3經由資料線D1~Dm同時送出刺激訊號至第一感測區域，亦即開啟之畫素M31 ~M3m 。接著在時間t4時，感測器105控制閘極驅動電路103送出高電壓掃描訊號S4至掃描線G4來同時開啟畫素M41 ~M4m 作為第二感測區域，同時控制源極驅動電路104對應閘極驅動電路103送出之掃描信號G4經由資料線D1~Dm對同時開啟之畫素M41 ~M4m ，亦即第二感測區域進行感應，依此類推。換言之，在此實施例中，源極驅動電路104寫入刺激訊號以及進行感應，是對被掃描線同時開啟之畫素進行，因此整體之感測速度可提升。依此，當一人之手指碰觸畫素M21 ~M2m 或M41 ~M4m 其中之一時，寫入至M11 ~M1m 或M31 ~M3m 其中之一之刺激訊號會因人手指接觸之原因，造成電荷重新分配，並由資料線D1~Dm傳送至感測器105。因此感測器105即可由資料線D1~Dm同時接收此改變之信號，並根據觸摸前後電容的變化，分別確定橫向座標和縱向座標，然後組合成平面的觸摸座標。其中此改變之信號包括電荷量、電容感應、或電 壓、電流訊號之信號，以數值運算判斷發生感應變化之位置、距離、觸碰高度和觸碰點。值得注意的是，上述是針對X方向(列方向)位址進行檢測，本發明之方法亦可應用於對Y方向(行方向)位址進行檢測，其檢測方法在此不再贅述。
上述之實施例，無論是在傳送刺激訊號進行感測或是在接收改變信號來判定觸碰位置時，均是以畫素作為對象，也就是，傳送刺激訊號至畫素或是接收畫素中之改變信號。然而，本發明亦可以畫素和掃描線之組合，和畫素和資料線之組合來進行傳送刺激訊號以及接收改變信號來判定觸碰位置。
例如，將刺激訊號傳送至畫素，並從對應之掃描線接收改變信號來判定觸碰位置。其中在時間t1時，感測器105控制閘極驅動電路103送出掃描訊號S1至掃描線G1來依序開啟畫素M11 ~M1m ，作為第一感測區域，同時控制源極驅動電路104對應閘極驅動電路103送出之掃描信號G1經由資料線D1~Dm送出刺激訊號至第一感測區域，亦即開啟之畫素M11 ~M1m 。接著在時間t2時，接收掃描線G2，作為第二感測區域，傳回來之訊號。相似的，上述之流程會持續進行，例如接著在時間t3時，感測器105會控制閘極驅動電路103送出掃描訊號S3至掃描線G3來依序開啟畫素M31 ~M3m ，作為第一感測區域，同時控制源極驅動電路104對應閘極驅動電路103送出之掃描信號G3經由資料線D1~Dm送出刺激訊號至開啟之第一感測區域，亦即畫素M31 ~M3m 。接著在時間t4時，接收掃描線G4，亦即第 二感測區域，傳回來之訊號依此可判定列方向位址，依此類推。換言之，在此實施例中，用以寫入刺激訊號之畫素與進行感應之掃描線是間隔排列的，也就是說，掃描線G1,G3,G5,...用以控制寫入刺激訊號至對應畫素，而從掃描線G2,G4,G6,...接收信號來檢測對應之列方向信號是否發生變化藉以確定列位址。
由於電容式觸控感應是利用透明電極與人體之間的靜電結合所產生之電容變化，從觸控位置所產生之誘導電流來檢測其座標。因此，當一人之手指碰觸掃描線G1~G4圍出之其中一位置時，寫入至M11 ~M1m 或M31 ~M3m 其中之一之刺激訊號會因人手指接觸之原因，造成電荷重新分配，並由掃描線G2或G4傳送至感測器105。因此感測器105即可由掃描線G2或G4接收此改變之信號，並根據觸摸前後電容的變化，確定列方向位址，亦即橫向座標。
同樣的，此實施例之方法亦可應用於對Y方向(行方向)位址進行檢測。當對Y方向位址進行檢測時，在時間t1時，感測器105會控制閘極驅動電路103依序送出掃描訊號至掃描線G1~Gn上，在一實施例中，此掃描信號為一脈衝信號，同時控制源極驅動電路104經由資料線D1送出刺激訊號至開啟之畫素M11 ~Mn1 ，亦即第一感測區域。接著在時間t2時，感測器105接收資料線D2，亦即第二感測區域，傳回之信號。相似的，上述之流程會持續進行，接著在時間t3時，感測器105會控制閘極驅動電路103依序送出掃描訊號至掃描線G1~Gn上來依序開啟畫素M13 ~Mn3 ，同時控制源極驅動電路104經由資料線D3送出刺激訊號 至開啟之畫素M13 ~Mn3 亦即第一感測區域。接著在時間t4時，感測器105接收資料線D4，亦即第二感測區域傳回之信號，依此類推。換言之，在此實施例中，對Y方向位址進行檢測時，用以寫入刺激訊號之畫素與進行感應之畫素是間隔排列的，也就是說，資料線D1,D3,D5,...用以控制寫入刺激訊號至對應畫素，而從資料線D2,D4,D6,...接收信號來檢測對應之行方向信號是否發生變化藉以確定行位址，亦即縱向座標，然後與列方向偵測出之橫向座標共同組合成平面的觸摸座標。
此外，亦可將刺激訊號傳送至掃描線，並從對應之畫素接收改變信號來判定觸碰位置。如，在時間t1時，感測器105控制閘極驅動電路103送出一刺激訊號E1至掃描線G1。接著在時間t2時，感測器105控制閘極驅動電路103送出掃描訊號S2至掃描線G2來依序開啟畫素M21 ~M2m ，同時控制源極驅動電路104對應閘極驅動電路103送出之掃描信號G2經由資料線D1~Dm對開啟之畫素M21 ~M2m 進行感應。接著在時間t3時，感測器105會控制閘極驅動電路103送出一刺激訊號E3至掃描線G3。接著在時間t4時，感測器105控制閘極驅動電路103送出掃描訊號S4至掃描線G4來依序開啟畫素M41 ~M4m ，同時控制源極驅動電路104對應閘極驅動電路103送出之掃描信號G4經由資料線D1~Dm對開啟之畫素M41 ~M4m 進行感應，依此類推。換言之，在此實施例中，用以寫入刺激訊號之畫素與進行感應之掃描線是間隔排列的，也就是說，掃描線G1,G3,G5,...用以寫入刺激訊號，而從掃描線G2,G4,G6,...控制對 應畫素開啟以接收信號來檢測對應之列方向信號是否發生變化藉以確定列位址。
由於電容式觸控感應是利用透明電極與人體之間的靜電結合所產生之電容變化，從觸控位置所產生之誘導電流來檢測其座標。因此，當一人之手指碰觸掃描線G1~G4圍出之其中一位置時，寫入至G1或G3其中之一之刺激訊號會因人手指接觸之原因，與掃描線G2,G4控制之畫素造成電荷重新分配，並由掃描線G2或G4傳送至感測器105。因此感測器105即可由掃描線G2或G4接收此改變之信號，並根據觸摸前後電容的變化，確定列方向位址，亦即橫向座標。
同樣的，此實施例之方法亦可應用於對Y方向(行方向)位址進行檢測。當對Y方向位址進行檢測時，如在時間t1時，感測器105會控制源極驅動電路104對資料線D1送出一刺激訊號。接著在時間t2時，感測器105控制閘極驅動電路103依序送出掃描訊號至掃描線G1~Gn上來依序開啟畫素M12 ~Mn2 ，同時控制源極驅動電路104經由資料線D2對開啟之畫素M12 ~Mn2 進行感應。接著在時間t3時，感測器105會控制源極驅動電路104對資料線D3送出一刺激訊號。接著在時間t4時，感測器105控制閘極驅動電路103依序送出掃描訊號至掃描線G1~Gn上來依序開啟畫素M14 ~Mn4 ，同時控制源極驅動電路104經由資料線D4對開啟之畫素M14 ~Mn4 進行感應，依此類推。換言之，在此實施例中，對Y方向位址進行檢測時，用以寫入刺激訊號之畫素與進行感應之畫素是間隔排列的，也就是說，資料 線D1,D3,D5,...用以寫入刺激訊號，而從資料線D2,D4,D6,...接收畫素區域信號來檢測對應之行方向信號是否發生變化藉以確定行位址，亦即縱向座標，然後與列方向偵測出之橫向座標共同組合成平面的觸摸座標。
而在再一實施例中，如第2B圖所示為根據本發明另一實施例進行電容觸控感應之一畫素矩陣示意圖。本發明刺激訊號和感應訊號之發送對象可以畫素區塊為單位，例如如第2B圖所示，其中以30條資料線(D1~D30)和n條掃描線(G1~Gn)組成一畫素區塊210作為刺激訊號之發送對象，另以30條資料線(D31~D60)和50條掃描線(G1~G50)組成之畫素區塊212作為感應訊號之發送對象，依此類推。值得注意的是，上述畫素區塊之大小並不以此實施例為限，例如，在另一實施例亦可以20條資料線(D1~D20)和20條掃描線(G1~G20)組成一畫素區塊作為刺激訊號之發送對象，另以10條資料線(D21~D30)和40條掃描線(G1~G40)組成之畫素區塊作為感應訊號之發送對象。換言之，本案刺激訊號和感應訊號之畫素區塊可為任意之大小。
此外為避免進行位址檢測時產生之雜訊影響顯示器顯示畫面之品質，因此亦配合背光源之點亮時間和區域，執行檢測位址。在一實施例中，當背光源為全區域調光，此時可將一圖框時間分成二個時段，其中在第一時段中，進行背光源點亮，以進行顯示區畫素掃描，顯示顯示器畫面；在第二時段，背光源點滅同時進行進行電容式觸控檢測。如第3圖所示，一圖框時間T分成三個時段T1和T2，其中在第一時段T1中，背光源被點亮，以進行顯示區畫素掃 描，顯示顯示器畫面；在第二時段T2中，點滅背光源同時進行電容式觸控檢測。依此，電容式觸控檢測均是在背光源被點滅之情形下進行，因此可大幅降低檢測感應訊號時，對液晶顯示畫面品質之影響。
在另一實施例中，若為前光源，則配合前光源之點亮時間和區域，執行檢測位址，若該顯示器為一自發光光源，則在自發光光源關閉之時間進行檢測位址，流程與背光源相同。
此外在其他之實施例中，亦可使用共同電極搭配畫素之方式來進行電容檢測。例如，在一實施例中，可從共同電極輸入刺激訊號，從對應之畫素電極讀出檢測信號。亦或是，從畫素電極輸入刺激訊號，從對應之共同電極讀出檢測信號。
另一方面，若背光源是採區域調光之方式，如第4圖所示，一液晶顯示器被區分成六個區域，區域A1~區域A6，背光源依序點亮該些區域，如第5圖所示為根據本發明一實施例點亮背光源之方法，在時段T1中，點亮區域A1，並進行該區域畫素掃描，顯示該區域畫面，其餘之區域則保持點滅狀態。接著在時段T2中，點亮區域A2，並進行該區域畫素掃描，顯示該區域畫面，其餘之區域則保持點滅狀態，依此類推。依此在進行觸控檢測時，當區域A1在T1時間被點亮時，此時即可選擇對區域A2~區域A6其中之一，進行電容式觸控檢測。亦言之，在區域調光之方式下，各區域之檢測時機可選擇該區域未被點亮之時機進行檢測。在一實施例中，例如，可依點亮順序進行各該區 域之觸碰檢測，點亮順序為A1-A2-A3-A4-A5-A6，檢測順序可為A3-A4-A5-A6-A1-A2，A4-A5-A6-A1-A2-A3。然並不以此實施例為限。
依此，當一使用者碰觸使用本發明電容式觸控檢測方法之顯示面板時，第6圖所示為一使用者碰觸使用本發明電容式觸控檢測方法之顯示面板時進行列方向位址檢測時之流程圖，請同時參閱第2A圖與第6圖，在進行列方向位址檢測時，首先於步驟401，將該些掃描線區分成第一掃描線群以及第二掃描線群。
接著於步驟402，閘極驅動電路送出掃描信號至第一掃描線群以及第二掃描線群掃描線。在一實施例中，顯示面板包括由交叉之資料線D1~Dm和掃瞄線G1~Gn所組成之畫素矩陣。其中奇數列掃瞄線被劃歸為第一掃描線群，而偶數列掃描線被劃歸為第二掃描線群，感測器105控制閘極驅動電路103依序送出掃描訊號至第一掃描線群以及第二掃描線群掃描線G1~Gn上。而在另一實施例中，為避免因為顯示面板之資料線D1~Dm和掃描線G1~Gn佈線相當密集，如用以當作觸控面板電極，會同時造成複數資料線和掃描線間之跨接觸電容值改變，且信號改變數值太低，不易檢測。因此，可以相鄰之數條掃描線或資料線為一組，作為選擇寫入刺激訊號畫素之第一掃描線組，或選擇進行感應畫素之第二掃描線組，並以組為單位同時對資料線傳送刺激信號或進行感測，而複數個第一掃描線組再組成第一掃描線群，複數個第二掃描線組再組成第二掃描線群。其中組成第一掃描線和組成第二掃描線之掃描線組 中之掃描線彼此不重疊，但組成第一掃描線之掃描線組中之掃描線組可互相交疊，和組成第二掃描線之掃描線組中之掃描線組可互相交疊，來避免偵測"死角"。在一實施例中，上述分組之方式，亦可以對應一般手指寬度1/2~1/3，約2~5mm大小為基礎進行分組。此外，閘極驅動電路103用來選擇掃描線G1~Gn之掃描信號可為一脈衝信號或一高電壓訊號。而該顯示面板可為主動型有機發光二極體、薄膜電晶體液晶顯示器、電子泳動法顯示器或電子濕潤法(Electrode Wetting)顯示器，而畫素矩陣架構可以是水平電場IPS(In Plan Switching)架構，或是邊際電場FFS(Fringe Filed Switching)架構。
接著於步驟403，源極驅動電路根據第一掃描線群以及第二掃描線群分別送出刺激信號以及進行檢測。在一實施例中，當閘極驅動電路103掃描到第一掃描線群時，此時源極驅動電路104即會寫入刺激訊號至該組掃描線所控制之畫素中。而當閘極驅動電路103掃描到第二掃描線群時，此時源極驅動電路104即會對該組掃描線所控制之畫素進行感應，確定橫向座標。在另一實施例中，當閘極驅動電路103掃描到第一掃描線群時，此時源極驅動電路104即會寫入刺激訊號至該組掃描線群。而當閘極驅動電路103掃描到第二掃描線群時，此時源極驅動電路104即會對該組掃描線所控制之畫素進行感應，確定橫向座標。在再一實施例中，當閘極驅動電路103掃描到第一掃描線群時，此時源極驅動電路104即會寫入刺激訊號至該組掃描線群。而當閘極驅動電路103掃描到第二掃描線群時，此時 源極驅動電路104即會對該組掃描線進行感應，確定橫向座標。在再一實施例中，當閘極驅動電路103掃描到第一掃描線群時，此時源極驅動電路104即會寫入刺激訊號至該組掃描線群。而當閘極驅動電路103掃描到第二掃描線群時，此時源極驅動電路104即會對該組掃描線所控制之畫素依序進行感應，確定橫向座標和縱向座標，然後組合成平面的觸摸座標。
接著於步驟404，清除資料線D1~Dm和掃描線G1~Gn上之電壓資料。在一實施例中，連接一大電容或是一個大的導電體或電路板之接地面等，使該資料線D1~Dm或/和掃描線G1~Gn的雜訊或漏電可經由接地而被清除乾淨，藉此，可進一步提高資料線D1~Dm和掃描線G1~Gn進行觸碰偵測的準確度。
若在進行行方向位址檢測時，第7圖所示為一使用者碰觸使用本發明電容式觸控檢測方法之顯示面板時進行行方向位址檢測時之流程圖，首先於步驟501，將該些資料線區分成第一資料線群以及第二資料線群。
接著於步驟502，閘極驅動電路依序送出掃描該些掃描線。在一實施例中，顯示面板包括由交叉之資料線D1~Dm和掃描線G1~Gn所組成之畫素矩陣，其中奇數列資料線被劃歸為第一資料線群，而偶數列資料線被劃歸為第二資料線群，感測器105控制閘極驅動電路103依序送出掃描訊號至掃描線G1~Gn上。而在另一實施例中，為避免因為顯示面板之資料線D1~Dm和掃描線G1~Gn佈線相當密集，如用以當作觸控面板電極，會同時造成複數資料 線和掃描線間之跨接觸電容值改變，且信號改變數值太低，不易檢測。因此，可以相鄰之數條資料線為一組，作為選擇寫入刺激訊號畫素之第一資料線組，或選擇進行感應畫素之第二掃描線組。
接著於步驟503，源極驅動電路根據第一資料線群以及第二資料線群分別送出刺激信號以及進行檢測。在一實施例中，當閘極驅動電路103依序掃描掃描線時，此時源極驅動電路104即會寫入刺激訊號至與第一資料線群偶接之畫素中，而當閘極驅動電路103再次依序掃描掃描線時時，此時源極驅動電路104即會對第二資料線群偶接之畫素進行感應，確定縱向座標。在另一實施例中，當閘極驅動電路103依序掃描掃描線時，此時源極驅動電路104即會寫入刺激訊號至第一資料線群，而當閘極驅動電路103再次依序掃描掃描線時，此時源極驅動電路104即會對第二資料線群偶接之畫素進行感應，確定縱向座標。在再一實施例中，當閘極驅動電路103依序掃描掃描線時，此時源極驅動電路104即會寫入刺激訊號至與第一資料線群偶接之畫素中，而當閘極驅動電路103再次依序掃描掃描線時，此時源極驅動電路104即會對第二資料線群進行感應，確定縱向座標。在再一實施例中，當閘極驅動電路103依序掃描掃描線時，此時源極驅動電路104即會寫入刺激訊號至與第一資料線群偶接之畫素中，而當閘極驅動電路103再次依序掃描掃描線時，此時源極驅動電路104即會對與第二資料線群偶接之畫素中依序進行感應，確定橫向座標和縱向座標，然後組合成平面的觸摸座標。
接著於步驟504，清除資料線D1~Dm和掃描線G1~Gn上之電壓資料。在一實施例中，連接一大電容或是一個大的導電體或電路板之接地面等，使該資料線D1~Dm或/和掃描線G1~Gn的雜訊或漏電可經由接地而被清除乾淨，藉此，可進一步提高資料線D1~Dm和掃描線G1~Gn進行觸碰偵測的準確度。
綜合上述所言，本發明之電容式觸控感應方法，係利用顯示裝置之畫素矩陣來進行，而可不需額外之觸控面板，因此可縮減顯示器面板厚度。且，檢測電極之選擇開關可使用薄膜電晶體，其所有之製程均為原本薄膜電晶體陣列基板上膜電晶體之標準製程，故可以不改變陣列基板的製程步驟或良率。且其導線電極結構可改良設計或搭配設計自使用陣列基板上之資料線與掃瞄線、輔助線、偏壓線或電源線、共電極線或信號線、或讀取線、或偏壓線、或控制線、或補償電路等線路。
雖然本發明已以實施方式揭露如上，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‧‧‧畫素矩陣
101‧‧‧畫素
102‧‧‧薄膜電晶體
103‧‧‧閘極驅動電路
104‧‧‧源極驅動電路
105‧‧‧感測器
106‧‧‧時序控制器
210和212‧‧‧畫素區塊
401~404‧‧‧步驟
501~504‧‧‧步驟
M11 ~M1m ，M21 ~M2m ，M31 ~M3m ，M41 ~M4m ‧‧‧畫素
D1~Dm‧‧‧資料線
G1~Gn‧‧‧掃瞄線
Cs‧‧‧儲存電容
Clc‧‧‧液晶電容
為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下： 第1圖所示為根據本發明一較佳實施例用來進行電容觸控感應之一畫素矩陣示意圖。
第2A圖所示為根據本發明一實施例進行電容觸控感應之一畫素矩陣示意圖。
第2B圖所示為根據本發明一實施例進行電容觸控感應之一畫素矩陣示意圖。
第3圖所示為配合背光源之點亮時間，進行雙模式觸控元件之驅動之時序圖。
第4圖所示為一液晶顯示器被區分成六個區域之概略圖示。
第5圖所示為根據本發明一實施例點亮背光源之方法。
第6圖所示為一使用者碰觸使用本發明電容式觸控檢測方法之顯示面板時進行列方向位址檢測時之流程圖。
第7圖所示為一使用者碰觸使用本發明電容式觸控檢測方法之顯示面板時進行行方向位址檢測時之流程圖。
100‧‧‧畫素矩陣
101‧‧‧畫素
102‧‧‧薄膜電晶體
103‧‧‧閘極驅動電路
104‧‧‧源極驅動電路
105‧‧‧感測器
106‧‧‧時序控制器

Claims (16)

  1. 一種電容式觸控檢測方法，係使用於一主動矩陣之畫素矩陣中，該方法至少包括：選擇該畫素矩陣中之一第一感測區域，其中該第一感測區域包括至少一畫素；傳輸一第一信號於該第一感測區域；選擇相鄰、交疊或鄰近該第一感測區域之一第二感測區域，其中該第一感測區域和該第二感測區域平行排列於同一方向；於該第二感測區域感測一第二信號；以及檢測運算該第一信號以及該第二信號之變化來判斷一感測位置和一觸碰區域。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該第一感測區域更包括：一畫素、一畫素區塊、一導線或複數條導線。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該第二感測區域更包括：一畫素、一畫素區塊、一導線或複數條導線。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該第一感測區域和該第二感測區域至少是部分交錯、部分重疊、部 分相鄰、或相距一定間距的。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該第一感測區域或該第二感測區域更包括一導線改良設計或搭配設計自顯示器陣列之掃瞄線、資料線、輔助線、偏壓線或電源線、共電極線或信號線、讀取線、或偏壓線、或控制線、或補償電路等線路。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該第一感測區域或該第二感測區域更包括一導線改良設計或搭配設計之一共電極平面或一複數條共電極線。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之方法，更包括一與該等共電極線電耦接的切換開關電路，其根據傳輸該第一信號或該第二信號的時序，切換該等共電極線做為共電極或做為傳輸該第一信號或該第二信號的感應線。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中傳輸該第一信號於該第一感測區域前，以及感測該第二信號於該第二感測區域前，更包括：傳送、感測一高電壓訊號或一脈衝訊號至該第一感測區域、該第二感測區域。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中傳輸該第一信號於該第一感測區域前，以及感測該第二信號於該第二感測區域前，更包括：將該第一感測區域和該第二感測 測區域之電荷清除或至少其中之一接地、接一導體或接至一大電容。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中檢測該第一信號或及該第二信號間之變化包括檢測電荷量、電容感應、或電壓、電流訊號之信號，以數值運算判斷發生感應變化之位置和觸碰點。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該畫素矩陣係使用在一顯示器上，該顯示器可為主動型有機發光二極體顯示器、薄膜電晶體液晶顯示器、電子泳動法顯示器或電子濕潤法(Electrode Wetting)顯示器、矽基微型顯示器、微機電顯示器、光干涉微機電顯示器。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之方法，其中該第一信號電壓值和該第二信號電壓值均小於該顯示器之一特徵啟動電壓閥值。
  13. 如申請專利範圍第11項所述之方法，該顯示器更具一背光源、前光源，其中係在背光源、前光源關閉之時間進行如申請專利範圍第1項所述之電容式觸控檢測方法。
  14. 如申請專利範圍第11項所述之方法，其中該顯示器更具一背光源、前光源，其中係在背光源、前光源所關 閉之區域，對該區域進行如申請專利範圍第1項所述之電容式觸控檢測方法。
  15. 如申請專利範圍第11項所述之方法，該顯示器更具一自發光光源，其中係在自發光光源關閉之時間進行如申請專利範圍第1到第10項中至少任一項所述之電容式觸控檢測方法。
  16. 如申請專利範圍第11項所述之方法，其中該顯示器更具一自發光光源，其中係在自發光光源所關閉之區域，對該區域進行如申請專利範圍第1到第10項中至少任一項所述之電容式觸控檢測方法。
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