TWI490762B - 觸控感測裝置及觸控感測方法 - Google Patents

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Description

觸控感測裝置及觸控感測方法
本發明係與電容式觸控顯示面板有關，特別是關於一種應用於電容式觸控顯示面板之觸控感測裝置及觸控感測方法。
近年來，隨著科技快速發展，液晶顯示器已逐步取代傳統顯示器，並已廣泛應用於電視、平面顯示器、行動電話、平板電腦以及投影機等各種電子產品上。對於具有觸控功能的液晶顯示器而言，觸控感測器是其重要的模組之一，其性能之優劣也直接影響液晶顯示器之整體效能。
請參照圖1A及圖1B，圖1A及圖1B係繪示傳統的觸控感測器透過差動法(differential method)對電容式觸控顯示面板進行觸控點感測之示意圖。其中，圖1A係繪示電容式觸控顯示面板尚未被觸碰時之情形；圖1B係繪示電容式觸控顯示面板被觸碰時之情形。
如圖1A所示，當電容式觸控顯示面板TP尚未被觸碰時，依序對於複數條驅動線D1~D5進行充電動作。在對每一個驅動線D1~D5進行充電時，複數條感測線S1~S5分別感測一感測訊號。由於差動法係偵測面板上兩兩相鄰感測線之感測訊號差值，並且對應於複數條感測線S1~S5之感測訊號均相同，故兩兩相鄰感測線之感測訊號差值均為零。
反之，如圖1B所示，當電容式觸控顯示面板TP被觸 碰時，假設觸碰點係落於對應驅動線D2與感測線S2相交之節點位置P22上，則相對應的感測線S2之感測訊號值將會較低，因而使得感測線S2之感測訊號與相鄰的感測線S1及S3之感測訊號之間將會產生一感測訊號差值，觸控感測器即可根據此一差值判定電容式觸控顯示面板TP上之觸控點位置。
然而，由於目前電容式觸控顯示面板TP上所採用之複數條驅動線D1~D5及複數條感測線S1~S5的電極設計方式無法降低感測線對地電容值(或感測線S1~S5與設置於其下方的液晶模組LCM的參考電壓(Vcom )之間的互感電容值CM ，如圖2所示)並且感測線與驅動線之間的互感電容值亦不大，導致對應觸碰點的感測線與相鄰感測線之間的感測訊號差值不夠大，因而降低了傳統觸控感測器對電容式觸控顯示面板TP之觸控點感測的準確度。
因此，本發明提出一種應用於電容式觸控顯示面板之觸控感測裝置及觸控感測方法，以解決上述問題。
根據本發明之一具體實施例為一種觸控感測裝置。於此實施例中，該觸控感測裝置係應用於電容式觸控顯示面板。該觸控感測裝置包含驅動模組、複數條驅動線、複數條感測線及感測模組。驅動模組用以提供複數個驅動訊號。該複數條驅動線耦接該驅動模組並相對應地分別接收該複數個驅動訊號。該複數條感測線相對應地分別感應並輸出複數個感測訊號。感測模組耦接該複數條感測線，用以根據該複數個感測訊號中之每一個感測訊號與相鄰感測訊號之間的複數 個差值判定該電容式觸控顯示面板上之觸控點位置。其中，該複數條驅動線所佔之驅動電極面積係大於該複數條感測線所佔之感測電極面積。
於一實施例中，該複數條驅動線與該複數條感測線係設置於同一平面上且彼此不相互連接而呈交叉排列，致使該複數條驅動線與該複數條感測線之間的電極互感面積增大。
於一實施例中，該複數條驅動線與該複數條感測線之間的一電極間距係採用與該複數條驅動線及該複數條感測線均不相連之浮接電極(floating electrode)填滿。
於一實施例中，該複數條驅動線與該複數條感測線係設置於不同平面上。
於一實施例中，該複數條驅動線係為設置於一平面上之大面積電極且複數條感測線係為設置於另一平面上之網格狀電極。
於一實施例中，設置於該平面上之該複數條驅動線之間的一驅動電極間距係採用與該複數條驅動線均不相連之浮接電極或接地電極(ground electrode)填滿。
於一實施例中，設置於該另一平面上之該複數條感測線之間的一感測電極間距係採用與該複數條感測線均不相連之浮接電極填滿。
根據本發明之另一具體實施例為一種觸控感測方法。於此實施例中，該觸控感測方法係應用於電容式觸控顯示面板。該觸控感測方法包含下列步驟：(a)複數條驅動線相對應地分別接收複數個驅動訊號；(b)複數條感測線相對應地分別 感應並輸出複數個感測訊號；(c)計算該複數個感測訊號中之每一個感測訊號與相鄰感測訊號之間的複數個差值；(d)根據該複數個差值判定該電容式觸控顯示面板上之觸控點位置。其中，該複數條驅動線所佔之一驅動電極面積係大於該複數條感測線所佔之一感測電極面積。
相較於先前技術，根據本發明的觸控感測裝置及觸控感測方法係應用於電容式觸控顯示面板之觸控點感測上，其係透過驅動線之電極面積大於感測線之電極面積的電極設計減少感測線對地電容值，並藉由驅動線與感測線於同一平面採用交叉排列之電極設計或驅動線與感測線於不同平面分別採用大面積及網格狀之電極設計來增加電極互感面積以提高互感電容值，故可使得對應觸碰點的感測線與相鄰感測線之間的感測訊號差值變大，而能有效提升觸控感測器對電容式觸控顯示面板之觸控點感測的準確度，並且可適用於任何尺寸的電容式觸控顯示面板上。
關於本發明之優點與精神可以藉由以下的發明詳述及所附圖式得到進一步的瞭解。
根據本發明之一具體實施例為一種觸控感測裝置。於此實施例中，該觸控感測裝置可應用於電容式觸控顯示面板之觸控點感測上，但不以此為限。
本發明之觸控感測裝置包含有驅動模組、複數條驅動線、複數條感測線及感測模組。驅動模組用以提供複數個驅動訊號。複數條驅動線耦接驅動模組並相對應地分別接收複 數個驅動訊號。複數條感測線相對應地分別感應並輸出複數個感測訊號。感測模組耦接複數條感測線，用以根據複數個感測訊號中之每一個感測訊號與相鄰感測訊號之間的複數個差值判定電容式觸控顯示面板上之觸控點位置。
本發明之觸控感測裝置係透過差動法對電容式觸控顯示面板進行觸控點感測。當電容式觸控顯示面板尚未被觸碰時，驅動模組依序對於複數條驅動線進行充電動作。在對每一個驅動線進行充電時，相對應之複數條感測線分別感測一感測訊號。由於差動法係偵測面板上兩兩相鄰感測線之感測訊號差值，並且對應於複數條感測線之感測訊號均相同，故兩兩相鄰感測線之感測訊號差值均為零。當電容式觸控顯示面板被導體觸碰時，假設觸碰點係落於驅動線與感測線相交之節點位置上，則相對應的感測線之感測訊號值將會較低，因而使得感測線之感測訊號與相鄰的感測線及之感測訊號之間將會產生一感測訊號差值，感測模組即可根據此一差值判定電容式觸控顯示面板上之觸控點位置。
需說明的是，於本發明中，該複數條驅動線所佔之驅動電極面積係大於該複數條感測線所佔之感測電極面積，藉以減少感測線對地電容值，或減少感測線與下方液晶模組的參考電壓(Vcom )之間的互感電容值，以增大對應觸碰點的感測線與相鄰感測線之間的感測訊號差值。
就電極設計的角度而言，該複數條驅動線與該複數條感測線之電極係設置於電容式觸控顯示面板上，並且該複數條驅動線與該複數條感測線之電極可設計排列於同一平面上或不同平面上，可視需求而改變設計。接下來，將分別就這兩種不同的電極設計方式進行介紹。
首先，將先就該複數條驅動線與該複數條感測線之電極均設置於同一平面上之情形進行說明，可適用於玻璃單層製程結構，例如目前業界稱之為雙層玻璃結構(glass on glass,GOG)或單片玻璃方案(One Glass Solution,OGS)，但不以此為限。
請參照圖3，圖3係繪示此實施例之複數條驅動線與複數條感測線之電極均設置於同一平面上之示意圖。如圖3所示，ITO導電玻璃之設計係以單一條驅動線之電極與單一條感測線之電極相交的節點(如圖4所示)為單位，再以陣列方式展開。同一平面上共設置有水平排列之複數條驅動線D1~D10及垂直排列之複數條感測線S1~S10，假設圖4所繪示的是其中第一條驅動線D1之驅動電極與第一條感測線S1之感測電極相交的節點P11，並且驅動電極與感測電極之間的電極間距G可採用與第一條驅動線D1及第一條感測線S1均不相連之浮接電極(floating electrode)FE填滿。其中，驅動電極與感測電極可採用任意導電材料構成，浮接電極可採用ITO導電玻璃材料構成，但不以此為限。
需特別說明的是，於圖4所繪示的節點P11中，第一條驅動線D1之驅動電極所佔之驅動電極面積係大於第一條感測線S1之感測電極所佔之感測電極面積。同理，由於每一節點中之驅動電極與感測電極設計均相同，因此，於其他節點P12~P1010中，每一節點相對應之驅動線的驅動電極所佔之驅動電極面積均會大於相對應之感測線的感測電極所佔之感測電極面積。
因此，整體而言，所有驅動線D1~D10的驅動電極所佔之驅動電極面積總和亦會大於所有感測線S1~S10的感測電 極所佔之感測電極面積總和。此一電極設計將可有效增加驅動電極與感測電極之間的電極互感面積，以提高互感電容值，故可使得對應觸碰點的感測線與相鄰感測線之間的感測訊號差值變大，而能有效提升觸控感測器對電容式觸控顯示面板之觸控點感測的準確度，並可支援較小面積之觸碰(例如直徑2mm之面積範圍)。
除了上述實施例之外，圖5A及圖5B亦繪示另兩種節點的實施例。於這些節點P11’中，驅動線D1’與感測線S1’於同一平面上均採用交叉排列之電極設計，並且驅動線D1’之驅動電極所佔之驅動電極面積均大於感測線S1’之感測電極所佔之感測電極面積。
接著，將就該複數條驅動線與該複數條感測線之電極分別設置於不同平面上之情形進行說明，可適用於驅動線與感測線分開設置之雙層結構，例如目前業界稱之為薄膜型電容式結構(glass/film/film,GFF)或玻璃貼薄膜型結構(glass/film,G1F)，但不以此為限。
請參照圖6及圖7A至圖7B，圖6係繪示此實施例之複數條驅動線與複數條感測線之電極分別設置於不同平面上之示意圖；圖7A係繪示設置於第一平面上之驅動線的一部份；圖7B係繪示設置於第二平面上之感測線的一部份。如圖所示，複數條驅動線D1~D10係以大面積驅動電極之形式設置於下方的第一平面上，而複數條感測線S1~S10係以網格狀電極之形式設置於上方的第二平面上。其中，該複數條驅動線D1~D10均為不電性連接之獨立驅動電極，並且該複數條感測線S1~S10均為不電性連接之獨立感測電極。也就是說，每一條驅動線D1~D10並不會與其相鄰的驅動線電性連 接，並且每一條感測線S1~S10並不會與其相鄰的感測線電性連接。
需特別說明的是，複數條驅動線D1~D10以不侷限形狀之大面積驅動電極形式設置於下方的第一平面上之目的在於：使得驅動線之驅動電極所佔之驅動電極面積能夠大於感測線之感測電極所佔之感測電極面積，藉以減少觸控面板系統中感測電極對地電容值。也就是說，複數條驅動線D1~D10設置於第一平面上的形狀並無特定之限制，只要其驅動電極所佔之驅動電極面積能夠大於感測線之感測電極所佔之感測電極面積即可。
至於複數條感測線S1~S10以不限制形式之網格狀感測電極均勻分佈於上方的第二平面上之目的在於：減少感測線之感測電極體積，並以細線寬加大分佈範圍，藉以增大驅動電極與感測電極之間的電極互感區域，以增加電容互感值，並可支援較小面積之觸碰(例如直徑2mm之面積範圍)。如圖7C至圖7E所示，係以驅動線D1~D3及感測線S1~S3為例，分別繪示具有各種不同形式之網格狀感測電極分佈於大面積驅動電極之上方。
如圖所示，位於驅動線之間的驅動電極間距可採用與驅動線不相連之浮接電極或接地電極(ground electrode)填滿；位於感測線之間的感測電極間距GS可採用與感測線不相連之浮接電極填滿。其中，驅動電極與感測電極可採用任意導電材料構成，浮接電極可採用ITO導電玻璃材料構成，但不以此為限。
根據本發明之另一具體實施例為一種觸控感測方法。於 此實施例中，該觸控感測方法係應用於電容式觸控顯示面板。請參照圖8，圖8係繪示此實施例之觸控感測方法的流程圖。
如圖8所示，於步驟S10中，複數條驅動線相對應地分別接收複數個驅動訊號。於步驟S12中，複數條感測線相對應地分別感應並輸出複數個感測訊號。於步驟S14中，該方法計算該複數個感測訊號中之每一個感測訊號與相鄰感測訊號之間的複數個差值。於步驟S16中，該方法根據該複數個差值判定該電容式觸控顯示面板上之觸控點位置。其中，該複數條驅動線所佔之一驅動電極面積係大於該複數條感測線所佔之一感測電極面積。
於實際應用中，假設該複數條驅動線與該複數條感測線係設置於同一平面上，該複數條驅動線與該複數條感測線係彼此不相互連接而呈交叉排列，致使該複數條驅動線與該複數條感測線之間的電極互感面積增大。該複數條驅動線與該複數條感測線之間的一電極間距係採用與該複數條驅動線及該複數條感測線均不相連之浮接電極填滿。
此外，假設該複數條驅動線與該複數條感測線係設置於不同平面上。該複數條驅動線係為設置於一平面上之大面積電極且複數條感測線係為設置於另一平面上之網格狀電極。設置於該平面上之該複數條驅動線之間的一驅動電極間距係採用與該複數條驅動線均不相連之浮接電極或接地電極填滿。設置於該另一平面上之該複數條感測線之間的一感測電極間距係採用與該複數條感測線均不相連之浮接電極填滿。
相較於先前技術，根據本發明的觸控感測裝置及觸控感測方法係應用於電容式觸控顯示面板之觸控點感測上，其係透過驅動線之電極面積大於感測線之電極面積的電極設計減少感測線對地電容值，並藉由驅動線與感測線於同一平面採用交叉排列之電極設計或驅動線與感測線於不同平面分別採用大面積及網格狀之電極設計來增加電極互感面積以提高互感電容值，故可使得對應觸碰點的感測線與相鄰感測線之間的感測訊號差值變大，而能有效提升觸控感測器對電容式觸控顯示面板之觸控點感測的準確度，並且可適用於任何尺寸的電容式觸控顯示面板上。
藉由以上較佳具體實施例之詳述，係希望能更加清楚描述本發明之特徵與精神，而並非以上述所揭露的較佳具體實施例來對本發明之範疇加以限制。相反地，其目的是希望能涵蓋各種改變及具相等性的安排於本發明所欲申請之專利範圍的範疇內。
S10~S16‧‧‧流程步驟
TP‧‧‧電容式觸控顯示面板
D1~D10、D1’‧‧‧驅動線
S1~S10、S1’‧‧‧感測線
P11~P1010、P11’‧‧‧節點位置
LCM‧‧‧液晶模組
G‧‧‧電極間距
GS‧‧‧感測電極間距
FE‧‧‧浮接電極
CM ‧‧‧互感電容值
圖1A及圖1B係繪示傳統的觸控感測器透過差動法對電容式觸控顯示面板進行觸控點感測之示意圖。
圖2係繪示感測線與下方液晶模組的參考電壓之間產生互感電容之示意圖。
圖3係繪示根據本發明之一具體實施例之複數條驅動線與複數條感測線之電極均設置於同一平面上之示意圖。
圖4係繪示單一條驅動線之電極與單一條感測線之電極 相交的節點。
圖5A及圖5B係繪示另兩種節點的實施例。
圖6係繪示根據本發明之另一具體實施例之複數條驅動線與複數條感測線之電極分別設置於不同平面上之示意圖。
圖7A係繪示設置於第一平面上之驅動線的一部份。
圖7B係繪示設置於第二平面上之感測線的一部份。
圖7C至圖7E係分別繪示具有各種不同形式之網格狀感測電極分佈於大面積驅動電極之上方。
圖8係繪示根據本發明之另一具體實施例之觸控感測方法的流程圖。
S10~S16‧‧‧流程步驟

Claims (2)

  1. 一種觸控感測裝置，係應用於一電容式觸控顯示面板，該觸控感測裝置包含：一驅動模組，用以提供複數個驅動訊號；複數條驅動線，耦接該驅動模組，該複數條驅動線相對應地分別接收該複數個驅動訊號；複數條感測線，相對應地分別感應並輸出複數個感測訊號；以及一感測模組，耦接該複數條感測線，用以根據該複數個感測訊號中之每一個感測訊號與相鄰感測訊號之間的複數個差值判定該電容式觸控顯示面板上之觸控點位置；其中，該複數條驅動線所佔之一驅動電極面積係大於該複數條感測線所佔之一感測電極面積，該複數條驅動線係為設置於一平面上之大面積電極且複數條感測線係為設置於另一平面上之六角形的網格狀電極。
  2. 一種觸控感測方法，係應用於一電容式觸控顯示面板，該觸控感測方法包含下列步驟：(a)複數條驅動線相對應地分別接收複數個驅動訊號；(b)複數條感測線相對應地分別感應並輸出複數個感測訊號；(c)計算該複數個感測訊號中之每一個感測訊號與相鄰感測訊號之間的複數個差值；以及(d)根據該複數個差值判定該電容式觸控顯示面板上之觸控點位置；其中，該複數條驅動線所佔之一驅動電極面積係大於該複 數條感測線所佔之一感測電極面積，該複數條驅動線係為設置於一平面上之大面積電極且複數條感測線係為設置於另一平面上之六角形的網格狀電極。
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